JP7067555B2 - Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing the alignment film, and liquid crystal element - Google Patents

Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing the alignment film, and liquid crystal element Download PDF

Info

Publication number
JP7067555B2
JP7067555B2 JP2019525213A JP2019525213A JP7067555B2 JP 7067555 B2 JP7067555 B2 JP 7067555B2 JP 2019525213 A JP2019525213 A JP 2019525213A JP 2019525213 A JP2019525213 A JP 2019525213A JP 7067555 B2 JP7067555 B2 JP 7067555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
liquid crystal
group
composition
solvent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019525213A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2018230222A1 (en
Inventor
拓也 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Publication of JPWO2018230222A1 publication Critical patent/JPWO2018230222A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7067555B2 publication Critical patent/JP7067555B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0666Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/06Polyhydrazides; Polytriazoles; Polyamino-triazoles; Polyoxadiazoles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Description

関連出願の相互参照Cross-reference of related applications

本出願は、2017年6月12日に出願された日本出願番号2017-115199号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。 This application is based on Japanese Application No. 2017-115199 filed on June 12, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.

本開示は、組成物、液晶配向膜、位相差板、偏光板、配向膜の製造方法及び液晶素子に関する。 The present disclosure relates to a composition, a liquid crystal alignment film, a retardation plate, a polarizing plate, a method for manufacturing the alignment film, and a liquid crystal element.

液晶には、ある温度範囲で液晶性を示すサーモトロピック液晶(溶融型)と、ある濃度範囲で液晶性を示すリオトロピック液晶(溶液型)とがある。リオトロピック液晶性ポリマーは、臨界濃度未満では分子鎖の配列に規則性がなく等方相であるが、臨界濃度以上では液晶状態を発現する。この液晶状態では、分子鎖が一方向に配列した微小なドメインの集合体となり光学異方性を示す。さらに、この液晶状態の溶液がせん断変形すると、分子鎖が流動方向に配向する。例えば、Kevlarに代表される芳香族ポリアミドは、濃硫酸等の強酸に溶解し、その濃厚溶液がリオトロピック液晶性を示すことが知られている。このリオトロピック液晶状態の溶液から紡糸することにより、繊維方向に分子鎖が配向し、高い弾性率を有する高性能繊維を製造することができる。 The liquid crystal includes a thermotropic liquid crystal (melt type) showing liquid crystal property in a certain temperature range and a riotropic liquid crystal (solution type) showing liquid crystal property in a certain concentration range. The lyotropic liquid crystalline polymer has an isotropic phase with no regularity in the arrangement of molecular chains below the critical concentration, but exhibits a liquid crystal state above the critical concentration. In this liquid crystal state, the molecular chains form an aggregate of minute domains arranged in one direction and exhibit optical anisotropy. Further, when the liquid crystal state solution is sheared and deformed, the molecular chains are oriented in the flow direction. For example, it is known that aromatic polyamides typified by Kevlar are dissolved in a strong acid such as concentrated sulfuric acid, and the concentrated solution exhibits lyotropic liquid crystallinity. By spinning from this lyotropic liquid crystal state solution, high-performance fibers having a high elastic modulus with molecular chains oriented in the fiber direction can be produced.

リオトロピック液晶性ポリマーを実現するためには剛直棒状高分子を用いる必要があるが、一般的に剛直棒状高分子は、水や有機溶剤への溶解性に難があり、硫酸等の腐食性溶剤を用いるか、高沸点の極性溶剤に高温で溶解させることが必要であった。 In order to realize a liotropic liquid crystal polymer, it is necessary to use a rigid rod-shaped polymer, but in general, the rigid rod-shaped polymer has difficulty in dissolving in water or an organic solvent, and a corrosive solvent such as sulfuric acid can be used. It was necessary to use it or dissolve it in a polar solvent having a high boiling point at a high temperature.

ポリアミドやポリキシリレン等の屈曲構造を有するポリマーにおいては、イオン性官能基を導入して溶解性を担保し、穏和な条件でリオトロピック液晶性を示す材料が報告され、位相差板や偏光板等への応用が検討されてきた(非特許文献1、特許文献1~3)。また、ポリイミドについてリオトロピック液晶性を示す材料が報告されており(非特許文献2~4)、ポリイミド前駆体についてNeuberらにより先駆的な応用研究が行われている(非特許文献5~6)。 For polymers with a bent structure such as polyamide and polyxylylene, materials that introduce ionic functional groups to ensure solubility and exhibit lyotropic liquid crystallinity under mild conditions have been reported, and have been applied to retardation plates, polarizing plates, etc. Applications have been studied (Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 to 3). In addition, materials exhibiting lyotropic liquid crystal properties have been reported for polyimide (Non-Patent Documents 2 to 4), and pioneering applied research on polyimide precursors has been conducted by Neuber et al. (Non-Patent Documents 5 to 6).

国際公開第2009/130675号International Publication No. 2009/130675 国際公開第2010/020928号International Publication No. 2010/20928 国際公開第2010/064194号International Publication No. 2010/064194

「ラングミュア(Langmuir)」、2004年、20巻、p.6518-6520."Langmuir", 2004, Volume 20, p.6518-6520. 「マクロモレキュララピッドコミュニケーションズ(Macromolecular Rapid Communications)」、1993年、14巻、p.395-400."Macromolecular Rapid Communications," 1993, Vol. 14, p.395-400. 「マクロモレキュルズ(Macromolecules)」、1991年、24巻、p.1883-1889."Macromolecules", 1991, Vol. 24, p.1883-1889. 「ジャーナルオブポリマーサイエンス:パートA:ポリマーケミストリー(J. Polym. Sci. A Polym. Chem.)」、1996年、34巻、p.587-595."Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry (J. Polym. Sci. A Polym. Chem.)", 1996, Vol. 34, p.587-595. 「マクロモレキュラケミカルフィジックス(Macromol. Chem. Phys.)」、2002年、203巻、p.598-604."Macromol. Chem. Phys.", 2002, Vol. 203, p.598-604. 「アドバンスドファンクショナルマテリアルズ(Adv. Funct. Mater.)」、2003年、13巻、p.387-391."Adv. Funct. Mater.", 2003, Volume 13, p.387-391.

液晶の配向制御には、液晶に対する優れた配向規制力を発現させるため、液晶配向膜としてポリイミド系材料が好適に用いられてきた。配向規制力等に優れたポリイミド系材料によりリオトロピック液晶性を示す材料を得ることができれば、簡易な塗布プロセスによるせん断流動により配向する可能性があり、高性能の液晶配向膜や位相差板、偏光板等を低コストで形成することができると期待される。 For the alignment control of the liquid crystal, a polyimide-based material has been preferably used as the liquid crystal alignment film in order to exhibit an excellent orientation regulating force for the liquid crystal. If a polyimide-based material with excellent orientation-regulating power can be used to obtain a material exhibiting lyotropic liquid crystal properties, it may be oriented by shear flow by a simple coating process, and a high-performance liquid crystal alignment film, retardation plate, or polarizing plate may be obtained. It is expected that plates and the like can be formed at low cost.

しかし、上記非特許文献2~4に示されるように、ポリイミドにおいてもリオトロピック液晶性を示す材料は報告されているが、ポリイミドの溶解に濃硫酸やクレゾール等の腐食性溶剤を必要としたり(非特許文献2~4)、リオトロピック液晶性の発現に高温であることを必要としたりし(非特許文献3、4)、穏和な条件でリオトロピック液晶性を示す材料は知られていない。また、非特許文献5~6に示されるポリイミド前駆体においては、ポリアミック酸エステルのため塗膜の熱イミド化を必要とすること、及びリオトロピック液晶性の発現に高温(100℃程度)・高濃度(50質量%程度)を必要とすることという不都合がある。基板上へ塗布して薄膜を得るためには、工業的生産性や環境面等の観点から、水や有機溶剤のように低環境負荷溶剤で、例えば100℃未満の温度(好ましくは室温程度の低温)で、かつ十分に低い濃度でリオトロピック液晶性を発現することが望ましい。すなわち、配向規制力等に優れたポリイミドにより、温度、溶剤及び濃度において穏和な条件でリオトロピック液晶性を示す組成物が求められている。 However, as shown in Non-Patent Documents 2 to 4, although a material exhibiting a lyotropic liquid crystal property has been reported in polyimide, a corrosive solvent such as concentrated sulfuric acid or cresol is required to dissolve the polyimide (non-patent). Patent Documents 2 to 4) require a high temperature for the development of lyotropic liquid crystallinity (Non-Patent Documents 3 and 4), and no material exhibiting liotropic liquid crystallinity under mild conditions is known. Further, in the polyimide precursors shown in Non-Patent Documents 5 to 6, since they are polyamic acid esters, thermal imidization of the coating film is required, and high temperature (about 100 ° C.) and high concentration are required for the development of lyotropic liquid crystallinity. There is an inconvenience that (about 50% by mass) is required. In order to obtain a thin film by coating on a substrate, from the viewpoint of industrial productivity and the environment, a low environmental load solvent such as water or an organic solvent is used, for example, at a temperature of less than 100 ° C. (preferably about room temperature). It is desirable to develop lyotropic liquid crystallinity at low temperature) and at a sufficiently low concentration. That is, there is a demand for a composition that exhibits liotropic liquid crystallinity under mild conditions in temperature, solvent, and concentration by using polyimide having excellent orientation regulating power and the like.

本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、穏和な条件でリオトロピック液晶性を示すポリイミド系組成物を提供することを一つの目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and one object of the present invention is to provide a polyimide-based composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity under mild conditions.

本開示によれば、以下の手段が提供される。
<1> 下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる、リオトロピック液晶性を示す組成物。

Figure 0007067555000001
(式(1)中、R~R10のうち少なくとも一つはイオン性官能基を有する1価の基であり、残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基である。kは0又は1である。)
<2> 前記組成物を用いて形成された液晶配向膜。
<3> 前記組成物を用いて形成された位相差板。
<4> 前記組成物を用いて形成された偏光板。
<5> 上記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる、液晶配向剤。
<6> 前記組成物をリオトロピック液晶状態において基板に塗布し、前記重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させた状態で乾燥する、液晶配向膜の製造方法。According to the present disclosure, the following means are provided.
<1> A composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity, which is obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the following formula (1) with a solvent.
Figure 0007067555000001
(In the formula (1), at least one of R 1 to R 10 is a monovalent group having an ionic functional group, and the rest are independently hydrogen atoms, halogen atoms or monovalent organic groups. K is 0 or 1.)
<2> A liquid crystal alignment film formed by using the above composition.
<3> A retardation plate formed by using the composition.
<4> A polarizing plate formed by using the above composition.
<5> A liquid crystal alignment agent obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the above formula (1) with a solvent.
<6> A method for producing a liquid crystal alignment film, wherein the composition is applied to a substrate in a lyotropic liquid crystal state, and the molecular chains of the polymer (P) are dried in a state of being oriented by flow due to shear stress.

本開示によれば、配向規制力等に優れたポリイミドにより穏和な条件でリオトロピック液晶性を示す組成物を得ることができる。また、本開示の組成物中の重合体成分は、簡易な塗布プロセスによって大面積で均一に配向するため、液晶配向膜や位相差板、偏光板等を低コストで形成することができる。 According to the present disclosure, it is possible to obtain a composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity under mild conditions by using a polyimide having excellent orientation regulating power and the like. Further, since the polymer component in the composition of the present disclosure is uniformly oriented over a large area by a simple coating process, a liquid crystal alignment film, a retardation plate, a polarizing plate and the like can be formed at low cost.

図1は、重合体(PI-1)のH-NMRスペクトルである。FIG. 1 is a 1 H-NMR spectrum of a polymer (PI-1). 図2は、重合体(PI-2)のH-NMRスペクトルである。FIG. 2 is a 1 H-NMR spectrum of the polymer (PI-2). 図3は、組成物(C-1)を基板上に滴下した後の偏光顕微鏡写真である。FIG. 3 is a polarizing micrograph after dropping the composition (C-1) onto the substrate. 図4は、組成物(C-1)を基板上で濃縮した後の偏光顕微鏡写真である。FIG. 4 is a polarizing micrograph after concentrating the composition (C-1) on a substrate. 図5は、組成物(C-1)にせん断力を付与した後の偏光顕微鏡写真である。FIG. 5 is a polarizing micrograph after applying a shearing force to the composition (C-1).

本開示の組成物は、上記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる組成物であり、リオトロピック液晶性を示す。以下に、本開示の組成物に含まれる各成分、及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分について説明する。 The composition of the present disclosure is a composition obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the above formula (1) with a solvent, and exhibits lyotropic liquid crystallinity. Hereinafter, each component contained in the composition of the present disclosure, and other components optionally blended will be described.

<重合体(P)>
重合体(P)は、ポリイミドであり、例えば、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物よりなる群から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸誘導体と、ジアミンとを原料組成に用いた重合により得られるポリイミド前駆体をイミド化することにより得ることができる。
<Polymer (P)>
The polymer (P) is polyimide, and is made from, for example, at least one tetracarboxylic acid derivative selected from the group consisting of tetracarboxylic acid dianhydride, tetracarboxylic acid diester and tetracarboxylic acid diester dihalide, and diamine. It can be obtained by imidizing the polyimide precursor obtained by the polymerization used in the composition.

式(1)中のR~R10について、1価の有機基としては、炭化水素基が好ましく、炭素数1~5のアルキル基がより好ましい。イオン性官能基を有する1価の基は、「*-L-X」(ただし、Lは単結合又は2価の連結基であり、Xはイオン性官能基である。「*」はベンゼン環に結合する結合手であることを表す。)で表すことができる。ここで、Lが2価の連結基である場合、Lの具体例としては、炭素数1~5のアルカンジイル基、当該アルカンジイル基の炭素-炭素結合間に-O-を含む基、-O-R13-**(ただし、R13は2価の炭化水素基であり、「**」はXに結合する結合手であることを表す。)等が挙げられる。Regarding R 1 to R 10 in the formula (1), the hydrocarbon group is preferable as the monovalent organic group, and the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable. The monovalent group having an ionic functional group is "* -L 1 -X 1 " (where L 1 is a single bond or a divalent linking group and X 1 is an ionic functional group. "Is represented by a bond that binds to the benzene ring.). Here, when L 1 is a divalent linking group, specific examples of L 1 include an alkanediyl group having 1 to 5 carbon atoms and a group containing —O— between carbon-carbon bonds of the alkanediyl group. , -OR 13 -** (however, R 13 is a divalent hydrocarbon group, and "**" indicates a bond that binds to X 1 ) and the like.

イオン性官能基は、水中で陽イオン又は陰イオンを形成する官能基である。イオン性官能基としては、特に限定されないが、水を含む溶剤に対する重合体(P)の溶解性をより高くできる点で、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基、アンモニウム基、ピリジニウム基、イミダゾリウム基若しくはグアニジニウム基、又はそれらの塩であることが好ましい。また、イオン性官能基は、酸性官能基及び塩基性官能基のいずれでもよいが、酸性官能基であることが好ましい。イオン性官能基としては、これらの中でも、スルホン酸基、ホスホン酸基若しくはカルボン酸基、又はそれらの塩であることが好ましく、特にスルホン酸基又はその塩であることが好ましい。重合体(P)と溶剤との混合物によれば、重合体(P)が有するイオン性官能基により、重合体(P)に溶剤に対する可溶性を付与し、特に高極性溶媒中で相分離を駆動力とした自己組織化を促進し、異方性の増大に寄与することができると推測される。 Ionic functional groups are functional groups that form cations or anions in water. The ionic functional group is not particularly limited, but is a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a carboxylic acid group, an ammonium group, a pyridinium group, in that the solubility of the polymer (P) in a solvent containing water can be further increased. It is preferably an imidazolium group or a guanidinium group, or a salt thereof. The ionic functional group may be either an acidic functional group or a basic functional group, but is preferably an acidic functional group. Among these, the ionic functional group is preferably a sulfonic acid group, a phosphonic acid group or a carboxylic acid group, or a salt thereof, and particularly preferably a sulfonic acid group or a salt thereof. According to the mixture of the polymer (P) and the solvent, the ionic functional group of the polymer (P) imparts solubility to the solvent to the polymer (P) and drives phase separation especially in a highly polar solvent. It is presumed that it can promote self-organization with force and contribute to the increase of anisotropy.

イオン性官能基が、酸性官能基又は塩基性官能基の塩である場合、酸性官能基(スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基等)の対イオンとしては、例えばLi、Na、K、Cs、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Pb2+、Al3+、La3+、Ce3+、Y3+、Yb3+、Gd3+、NH4-t (ただし、Qは炭素数1~20の炭化水素基を表し、tは0~4の整数を表す。tが2~4の場合、複数のQは同じでも異なっていてもよい。以下同じ。)等が挙げられる。また、塩基性官能基(アンモニウム基、ピリジニウム基、イミダゾリウム基、グアニジニウム基等)の対イオンとしては、例えばCl、Br、I、R14COO(ただし、R14は炭素数1~20の炭化水素基を表す。)等が挙げられる。イオン性官能基がカルボン酸基である場合は、カルボン酸の酸解離定数が低く、酸性条件でプロトンが解離しにくくイオン性が低下するため、強塩基と塩を形成していることが望ましい。When the ionic functional group is an acidic functional group or a salt of a basic functional group, examples of the counter ion of the acidic functional group (sulfonic acid group, phosphonic acid group, carboxylic acid group, etc.) include Li + , Na + , and the like. K + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ , Al 3+ , La 3+ , Ce 3+ , Y 3+ , Yb 3+ , Gd 3+ , NH 4-t Qt + However, Q represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and t represents an integer of 0 to 4. When t is 2 to 4, a plurality of Qs may be the same or different. The same shall apply hereinafter.) And so on. As the counterion of the basic functional group (ammonium group, pyridinium group, imidazolium group, guanidinium group, etc.), for example, Cl , Br , I , R 14 COO (where R 14 has 1 carbon atom). It represents ~ 20 hydrocarbon groups.) And the like. When the ionic functional group is a carboxylic acid group, the acid dissociation constant of the carboxylic acid is low, the protons are difficult to dissociate under acidic conditions, and the ionicity is lowered. Therefore, it is desirable to form a salt with a strong base.

イオン性官能基を有する1価の基において、Lは、イオン性官能基の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、イオン官能性基がスルホン酸基、ホスホン酸基若しくはカルボン酸基、又はそれらの塩である場合、Lは、好ましくは単結合である。また、イオン官能性基がアンモニウム基、ピリジニウム基、イミダゾリウム基若しくはグアニジニウム基、又はそれらの塩である場合、Lは、好ましくは2価の連結基であり、より好ましくは炭素数1~3のアルカンジイル基である。
~R10は、それらの少なくとも一部がイオン性官能基を有していればよく、上記式(1)中のイオン性官能基の個数は特に限定されない。上記式(1)中のイオン性官能基の個数(すなわち、R~R10のうち、イオン性官能基を有する1価の基の数)は、好ましくは1~4個であり、1又は2個であることがより好ましい。イオン性官能基は、良好なリオトロピック液晶性を示す点、及び材料の選択性の自由度が高い点で、ジアミンに由来する部分構造(すなわち、R~R10の少なくとも一部)が有していることが好ましい。
Among the monovalent groups having an ionic functional group, L 1 can be appropriately selected depending on the type of the ionic functional group. For example, when the ionic functional group is a sulfonic acid group, a phosphonic acid group or a carboxylic acid group, or a salt thereof, L 1 is preferably a single bond. When the ionic functional group is an ammonium group, a pyridinium group, an imidazolium group or a guanidinium group, or a salt thereof, L 1 is preferably a divalent linking group, and more preferably 1 to 3 carbon atoms. It is an arcandyl group of.
R 1 to R 10 may have at least a part thereof having an ionic functional group, and the number of ionic functional groups in the above formula (1) is not particularly limited. The number of ionic functional groups in the above formula (1) (that is, the number of monovalent groups having ionic functional groups among R 1 to R 10 ) is preferably 1 to 4, and is 1 or 1. It is more preferable that the number is two. The ionic functional group has a partial structure derived from a diamine (that is, at least a part of R 3 to R 10 ) in that it exhibits good lyotropic liquid crystallinity and has a high degree of freedom in material selectivity. Is preferable.

重合体(P)は、上記式(1)で表される部分構造として、下記式(2)で表される部分構造、下記式(3)で表される部分構造及び下記式(4)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体であることがさらに好ましく、下記式(2)で表される部分構造を有する重合体であることが特に好ましい。

Figure 0007067555000002
(式(2)~式(4)中、Mはカチオンである。kは0又は1である。ただし、k=1の場合、式中の複数のMは、互いに同じでも異なっていてもよい。)The polymer (P) has, as the partial structure represented by the above formula (1), the partial structure represented by the following formula (2), the partial structure represented by the following formula (3), and the following formula (4). A polymer having at least one selected from the group consisting of the represented partial structures is more preferable, and a polymer having a partial structure represented by the following formula (2) is particularly preferable.
Figure 0007067555000002
(In formulas (2) to (4), M is a cation. K is 0 or 1. However, when k = 1, a plurality of Ms in the formula may be the same or different from each other. .)

Mのカチオンとしては、H、Li、Na、K、Cs、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Pb2+、Al3+、La3+、Ce3+、Y3+、Yb3+、Gd3+、NH4-t 等を挙げることができる。Mのカチオンとしては、水系の溶剤に対する重合体(P)の溶解性をより高くできる点で、一価のカチオンが好ましく、これらの中でもNH4-t が好ましく、第三級アンモニウムイオンがより好ましい。The cations of M are H + , Li + , Na + , K + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ , Pb 2+ , Al 3+ , La 3+ , Ce 3+ , Y 3+ . , Yb 3+ , Gd 3+ , NH 4-t Qt + and the like. As the cation of M, a monovalent cation is preferable because the solubility of the polymer (P) in an aqueous solvent can be further increased, and among these, NH 4-t Q t + is preferable, and a tertiary ammonium ion is preferable. Is more preferable.

なお、本明細書において「テトラカルボン酸ジエステル」とは、テトラカルボン酸が有する4個のカルボキシル基のうち2個がエステル化され、残りの2個がカルボキシル基である化合物を意味する。「テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物」とは、テトラカルボン酸が有する4個のカルボキシル基のうち2個がエステル化され、残りの2個がハロゲン化された化合物を意味する。「ポリイミド前駆体」としては、ポリアミック酸及びポリアミック酸エステルなどが挙げられる。「有機基」とは、炭素原子を含む基を意味し、構造中にヘテロ原子を含んでいてもよい。 As used herein, the term "tetracarboxylic acid diester" means a compound in which two of the four carboxyl groups of the tetracarboxylic acid are esterified and the remaining two are carboxyl groups. The "tetracarboxylic acid diester dihalogenate" means a compound in which two of the four carboxyl groups of the tetracarboxylic acid are esterified and the remaining two are halogenated. Examples of the "polyimide precursor" include polyamic acids and polyamic acid esters. "Organic group" means a group containing a carbon atom and may contain a heteroatom in the structure.

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

重合体(P)の合成に際して用いる単量体としては、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物よりなる群から選ばれる少なくとも一種、並びにジアミンを用いることができる。テトラカルボン酸二無水物の好ましい具体例としては、下記式(t-1)で表される化合物(以下、「特定テトラカルボン酸二無水物」ともいう。)等が挙げられる。なお、特定テトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。式(t-1)中のR及びRにおいて、1価の有機基としては、炭素数1~20の炭化水素基、当該炭化水素基が有する水素原子がイオン性官能基で置換された基等が挙げられる。これらのうち、R及びRは、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。

Figure 0007067555000003
(式(t-1)中、R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、イオン性官能基又は1価の有機基である。)As the monomer used in the synthesis of the polymer (P), at least one selected from the group consisting of tetracarboxylic acid dianhydride, tetracarboxylic acid diester and tetracarboxylic acid diester dihalide, and diamine can be used. Preferred specific examples of the tetracarboxylic acid dianhydride include a compound represented by the following formula (t-1) (hereinafter, also referred to as “specific tetracarboxylic acid dianhydride”) and the like. The specific tetracarboxylic acid dianhydride may be used alone or in combination of two or more. In R 1 and R 2 in the formula (t-1), as the monovalent organic group, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a hydrogen atom contained in the hydrocarbon group were substituted with an ionic functional group. The group etc. can be mentioned. Of these, R 1 and R 2 are preferably hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably hydrogen atoms.
Figure 0007067555000003
(In the formula (t-1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, halogen atoms, ionic functional groups or monovalent organic groups.)

重合体(P)の合成に使用するジアミンとしては、イオン性官能基を有するジアミン(以下、「特定ジアミン」ともいう。)を含んでいることが好ましい。特定ジアミンは、上記式(1)中のR~R10の1個以上がイオン性官能基を有する1価の基であり、R~R10のうち1個又は2個がイオン性官能基を有する1価の基であることがより好ましい。
特定ジアミンの好ましい具体例としては、下記式(d-1)~(d-16)で表される化合物等が挙げられる。なお、特定ジアミンは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。

Figure 0007067555000004
The diamine used for the synthesis of the polymer (P) preferably contains a diamine having an ionic functional group (hereinafter, also referred to as “specific diamine”). The specific diamine is a monovalent group in which one or more of R 3 to R 10 in the above formula (1) has an ionic functional group, and one or two of R 3 to R 10 are ionic functional groups. It is more preferably a monovalent group having a group.
Preferred specific examples of the specific diamine include compounds represented by the following formulas (d-1) to (d-16). The specific diamine may be used alone or in combination of two or more.
Figure 0007067555000004

また、重合体(P)の合成に際して使用するテトラカルボン酸ジエステルの好ましい具体例としては、例えば上記式(t-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を、メタノールやエタノール等のアルコール類を用いて開環して得られる化合物等が挙げられる。また、重合体(P)の合成に際して使用するテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物の好ましい具体例としては、前記テトラカルボン酸ジエステルを、塩化チオニル等の塩素化剤と反応させて得られる化合物等が挙げられる。なお、テトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物は、それぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Further, as a preferable specific example of the tetracarboxylic acid diester used in the synthesis of the polymer (P), for example, the tetracarboxylic acid dianhydride represented by the above formula (t-1) is used as an alcohol such as methanol or ethanol. Examples thereof include compounds obtained by opening the ring using. Moreover, as a preferable specific example of the tetracarboxylic acid diester dihalide used in the synthesis of the polymer (P), a compound obtained by reacting the tetracarboxylic acid diester with a chlorinating agent such as thionyl chloride can be mentioned. .. The tetracarboxylic acid diester and the tetracarboxylic acid diester dihalide can be used alone or in combination of two or more.

[ポリアミック酸]
重合体(P)の前駆体としてのポリアミック酸(以下、「ポリアミック酸(P)」ともいう。)は、例えばテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得ることができる。具体的には、[i]特定テトラカルボン酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物と、特定ジアミンを含むジアミンとを直接反応させる方法;[ii]特定テトラカルボン酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物を塩基で中和した後に、テトラカルボン酸二無水物と、特定ジアミンを含むジアミンとを反応させる方法、などが挙げられる。
[Polyamic acid]
The polyamic acid as a precursor of the polymer (P) (hereinafter, also referred to as “polyamic acid (P)”) can be obtained, for example, by reacting a tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine. Specifically, [i] a method for directly reacting a tetracarboxylic acid dianhydride containing a specific tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine containing a specific diamine; [ii] a tetra containing a specific tetracarboxylic acid dianhydride. Examples thereof include a method of reacting a tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine containing a specific diamine after neutralizing the carboxylic acid dianhydride with a base.

上記方法[i]において、特定テトラカルボン酸二無水物以外のテトラカルボン酸二無水物(以下、「その他のテトラカルボン酸二無水物」ともいう)、特定ジアミン以外のジアミン(以下、「その他のジアミン」ともいう。)を併用することもできる。特定テトラカルボン酸二無水物の使用割合は、重合体(P)にリオトロピック液晶性を十分に付与する観点から、ポリアミック酸(P)の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物の全体量に対して、50モル%以上とすることが好ましく、75モル%以上とすることがより好ましい。当該使用割合の上限値は特に制限されず、100モル%以下の範囲で任意に設定することができる。 In the above method [i], a tetracarboxylic acid dianhydride other than the specific tetracarboxylic acid dianhydride (hereinafter, also referred to as “other tetracarboxylic acid dianhydride”) and a diamine other than the specific diamine (hereinafter, “other”). It can also be used in combination with "diamine". The ratio of the specific tetracarboxylic acid dianhydride used is the total amount of the tetracarboxylic acid dianhydride used for the synthesis of the polyamic acid (P) from the viewpoint of sufficiently imparting lyotropic liquid liquidity to the polymer (P). It is preferably 50 mol% or more, and more preferably 75 mol% or more. The upper limit of the usage ratio is not particularly limited and can be arbitrarily set within the range of 100 mol% or less.

特定ジアミンの使用割合は、重合体(P)に溶解性及びリオトロピック液晶性を十分に付与する観点から、ポリアミック酸(P)の合成に使用するジアミンの全体量に対して、25モル%以上とすることが好ましく、50モル%以上とすることがより好ましく、75モル%以上とすることがさらに好ましい。当該使用割合の上限値は特に制限されず、100モル%以下の範囲で任意に設定することができる。 The ratio of the specific diamine used is 25 mol% or more with respect to the total amount of diamine used for the synthesis of polyamic acid (P) from the viewpoint of sufficiently imparting solubility and lyotropic liquid crystallinity to the polymer (P). It is preferably 50 mol% or more, more preferably 75 mol% or more, and further preferably 75 mol% or more. The upper limit of the usage ratio is not particularly limited and can be arbitrarily set within the range of 100 mol% or less.

(その他のテトラカルボン酸二無水物)
ポリアミック酸(P)の合成に使用するその他のテトラカルボン酸二無水物としては、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えばブタンテトラカルボン酸二無水物などを;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、3-オキサビシクロ[3.2.1]オクタン-2,4-ジオン-6-スピロ-3’-(テトラヒドロフラン-2’,5’-ジオン)、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、3,5,6-トリカルボキシ-2-カルボキシメチルノルボルナン-2:3,5:6-二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸2:4,6:8-二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸2:3,5:6-二無水物、4,9-ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン-3,5,8,10-テトラオン、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、1,3-プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)などを;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えば4,4’-ビフタル酸二無水物などを;
それぞれ挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。なお、その他のテトラカルボン酸二無水物は、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(Other tetracarboxylic acid dianhydrides)
Other tetracarboxylic acid dianhydrides used for the synthesis of polyamic acid (P) include, for example, aliphatic tetracarboxylic acid dianhydrides, alicyclic tetracarboxylic acid dianhydrides, aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides and the like. Can be mentioned. Specific examples of these include, for example, butane tetracarboxylic acid dianhydride as an aliphatic tetracarboxylic acid dianhydride;
Examples of the alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 5- (2,5-di). Oxotetratetra-3-yl) -3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 5- (2,5-dioxotetra-3-yl) -8 -Methyl-3a, 4,5,9b-Tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 3-oxabicyclo [3.2.1] octane-2,4-dione-6-spiro -3'-(tetratetra-2', 5'-dione), 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-franyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid anhydride, 3 , 5,6-tricarboxy-2-carboxymethylnorbornan-2: 3,5: 6-dianhydride, bicyclo [3.3.0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid 2: 4 , 6: 8-dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic acid 2: 3,5: 6-dianhydride, 4,9-dioxatricyclo [5.3.1.0 2,6 ] Undecane-3,5,8,10-Tetraone, 1,2,4,5-Cyclohexanetetracarboxylic acid dianhydride, Bicyclo [2.2.2] Octo- 7-En-2,3,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride, ethylenediamine tetraacetic acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride, ethylene glycol bis (anhydrotri) Melitate), 1,3-propylene glycol bis (anhydrotrimeritate), etc .;
As the aromatic tetracarboxylic acid dianhydride, for example, 4,4'-biphthalic acid dianhydride, etc.;
In addition to these, the tetracarboxylic acid dianhydride described in JP-A-2010-97188 can be used. As for other tetracarboxylic acid dianhydrides, one of these can be used alone or in combination of two or more.

(その他のジアミン)
ポリアミック酸(P)の合成に使用するその他のジアミンとしては、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサンなどを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えばメタキシリレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンなどを;
脂環式ジアミンとして、例えば1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)などを;
(Other diamines)
Examples of other diamines used for the synthesis of polyamic acid (P) include aliphatic diamines, alicyclic diamines, aromatic diamines, diaminoorganosiloxanes and the like. Specific examples of these include, as aliphatic diamines, for example, metaxylylenediamine, 1,3-propanediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane and the like;
As the alicyclic diamine, for example, 1,4-diaminocyclohexane, 4,4'-methylenebis (cyclohexylamine), etc.;

芳香族ジアミンとして、例えばp-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、3,5-ジアミノ安息香酸、2,4-ジアミノベンゼンスルホン酸、4,4’-ジアミノスチルベン-2,2’-ジスルホン酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘプタン、ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、N,N-ビス(4-アミノフェニル)メチルアミン、1,5-ジアミノナフタレン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,7-ジアミノフルオレン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’-(p-フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’-(m-フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニルなどを;
ジアミノオルガノシロキサンとして、例えば、1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサンなどを;それぞれ挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。
As aromatic diamines, for example, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,4-diaminobenzenesulfonic acid, 4,4'-diaminostylben-2,2'-disulfonic acid, 4 , 4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, 4,4'-diaminoazobenzene, 1,5-bis (4-aminophenoxy) pentane, 1, 7-bis (4-aminophenoxy) heptane, bis [2- (4-aminophenyl) ethyl] hexane diic acid, N, N-bis (4-aminophenyl) methylamine, 1,5-diaminonaphthalene, 2, 2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 2,7-diaminofluorene, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2, 2-Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2 , 2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 4,4'-(p-phenylenediisopropyridene) bisaniline, 4,4'-(m-phenylenediisopropyridene) bisaniline, 1,4-bis ( 4-Aminophenoxy) benzene, 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, etc.;
Examples of the diaminoorganosiloxane include 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane; and the diamine described in JP-A-2010-97188 can be used.

(ポリアミック酸の合成)
ポリアミック酸(P)は、上記のようなテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、必要に応じて分子量調整剤とともに反応させることによって得ることができる。ポリアミック酸(P)の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2~2当量となる割合が好ましく、0.3~1.2当量となる割合がより好ましい。
また、テトラカルボン酸二無水物又はジアミンが酸性官能基を有する場合は、塩基を加えて中和させた後に反応させてもよい。塩基としては、第三級アミンが好ましく、トリエチルアミンが特に好ましい。塩基の使用割合は、酸性官能基に対して0.5~5当量となる割合が好ましく、1~2当量となる割合がさらに好ましい。同様に、テトラカルボン酸二無水物又はジアミンが塩基性官能基を有する場合は、酸を加えて中和させた後に反応させてもよい。酸としては、カルボン酸が好ましい。酸の使用割合は、塩基性官能基に対して0.5~5当量となる割合が好ましく、1~2当量となる割合がさらに好ましい。
分子量調整剤としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸などの酸一無水物、アニリン、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミンなどのモノアミン化合物、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどのモノイソシアネート化合物等を挙げることができる。分子量調整剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましく、10質量部以下とすることがより好ましい。
(Synthesis of polyamic acid)
The polyamic acid (P) can be obtained by reacting the tetracarboxylic acid dianhydride as described above with a diamine, if necessary, with a molecular weight adjusting agent. The ratio of the tetracarboxylic acid dianhydride used in the synthesis reaction of the polyamic acid (P) to the diamine was 0 for the acid anhydride group of the tetracarboxylic acid dianhydride with respect to 1 equivalent of the amino group of the diamine. The ratio of 2 to 2 equivalents is preferable, and the ratio of 0.3 to 1.2 equivalents is more preferable.
When the tetracarboxylic acid dianhydride or diamine has an acidic functional group, the reaction may be carried out after neutralization by adding a base. As the base, a tertiary amine is preferable, and triethylamine is particularly preferable. The ratio of the base used is preferably 0.5 to 5 equivalents with respect to the acidic functional group, and more preferably 1 to 2 equivalents. Similarly, if the tetracarboxylic acid dianhydride or diamine has a basic functional group, the reaction may be carried out after neutralization by adding an acid. As the acid, a carboxylic acid is preferable. The ratio of the acid used is preferably 0.5 to 5 equivalents with respect to the basic functional group, and more preferably 1 to 2 equivalents.
Examples of the molecular weight adjusting agent include acid monoanhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride and itaconic anhydride, monoamine compounds such as aniline, cyclohexylamine and n-butylamine, and monoisocyanate compounds such as phenylisocyanate and naphthylisocyanate. Can be mentioned. The proportion of the molecular weight adjusting agent used is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total of the tetracarboxylic acid dianhydride and the diamine used.

ポリアミック酸(P)の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は、-20℃~150℃が好ましく、0~100℃がより好ましい。また、反応時間は、0.1~24時間が好ましく、0.5~12時間がより好ましい。 The synthetic reaction of the polyamic acid (P) is preferably carried out in an organic solvent. The reaction temperature at this time is preferably −20 ° C. to 150 ° C., more preferably 0 to 100 ° C. The reaction time is preferably 0.1 to 24 hours, more preferably 0.5 to 12 hours.

反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素などを挙げることができる。これらの有機溶媒のうち、非プロトン性極性溶媒及びフェノール系溶媒よりなる群(第一群の有機溶媒)から選択される1種以上、又は、第一群の有機溶媒から選択される1種以上と、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素よりなる群(第二群の有機溶媒)から選択される1種以上との混合物を使用することが好ましい。後者の場合、第二群の有機溶媒の使用割合は、第一群の有機溶媒及び第二群の有機溶媒の合計量に対して、好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下であり、更に好ましくは30質量%以下である。 Examples of the organic solvent used in the reaction include an aprotonic polar solvent, a phenol solvent, an alcohol, a ketone, an ester, an ether, a halogenated hydrocarbon, and a hydrocarbon. Among these organic solvents, one or more selected from the group consisting of aprotonic polar solvents and phenolic solvents (organic solvents of the first group), or one or more selected from the organic solvents of the first group. It is preferable to use a mixture of one or more selected from the group consisting of alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons and hydrocarbons (organic solvents of the second group). In the latter case, the ratio of the organic solvent used in the second group to the total amount of the organic solvent in the first group and the organic solvent in the second group is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass. It is less than or equal to, more preferably 30% by mass or less.

特に好ましい有機溶媒は、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、m-クレゾール、キシレノール及びハロゲン化フェノールよりなる群から選択される1種以上を溶媒として使用するか、あるいはこれらの1種以上と他の有機溶媒との混合物を、上記割合の範囲で使用することが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(b)が、反応溶液の全量(a+b)に対して、0.1~50質量%になる量とすることが好ましい。 Particularly preferred organic solvents are N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, tetramethylurea, hexamethylphosphortriamide, m-cresol, xylenol. It is preferable to use one or more selected from the group consisting of and halogenated phenol as a solvent, or to use a mixture of one or more of these with another organic solvent in the above ratio range. The amount (a) of the organic solvent used shall be such that the total amount (b) of the tetracarboxylic acid dianhydride and the diamine is 0.1 to 50% by mass with respect to the total amount (a + b) of the reaction solution. Is preferable.

以上のようにして、ポリアミック酸(P)を含有する反応溶液が得られる。この反応溶液は、そのまま脱水閉環反応に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで脱水閉環反応に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで脱水閉環反応に供してもよい。ポリアミック酸の単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。 As described above, a reaction solution containing a polyamic acid (P) can be obtained. This reaction solution may be subjected to a dehydration ring closure reaction as it is, may be subjected to a dehydration ring closure reaction after isolating the polyamic acid contained in the reaction solution, or may be subjected to a dehydration ring closure reaction, or the isolated polyamic acid may be purified and then dehydrated. It may be subjected to a ring closure reaction. Isolation and purification of polyamic acids can be performed according to known methods.

[ポリアミック酸エステル]
重合体(P)前駆体としてのポリアミック酸エステル(以下、「ポリアミック酸エステル(P)」ともいう。)は、例えば、[I]上記重合反応により得られたポリアミック酸(P)とエステル化剤とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、などによって得ることができる。
[Polyamic acid ester]
The polyamic acid ester as a polymer (P) precursor (hereinafter, also referred to as “polyamic acid ester (P)”) is, for example, [I] the polyamic acid (P) obtained by the above polymerization reaction and an esterifying agent. It can be obtained by a method of reacting with [II] a tetracarboxylic acid diester and a diamine, a method of reacting [III] a tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine, and the like.

重合体(P)は、上記の如くして合成されたポリイミド前駆体(ポリアミック酸(P)及びポリアミック酸エステル(P))を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。重合体(P)は、その前駆体であるポリイミド前駆体が有していたアミック酸構造又はアミック酸エステル構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造及びアミック酸エステル構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造又はアミック酸エステル構造とイミド環構造とが併存する部分イミド化物であってもよい。重合体(P)は、液晶素子の用途において配向規制力が十分に高い塗膜を得るために、そのイミド化率が50%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、85%以上であることが更に好ましく、90%以上であることが特に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造及びアミック酸エステル構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。 The polymer (P) can be obtained by dehydrating and ring-closing and imidizing the polyimide precursors (polyamic acid (P) and polyamic acid ester (P)) synthesized as described above. The polymer (P) may be a completely imidized product obtained by dehydrating and ring-closing all of the amic acid structure or the amic acid ester structure possessed by the polyimide precursor which is the precursor thereof, and the amic acid structure and the amic acid ester may be used. It may be a partially imidized product in which only a part of the structure is dehydrated and the ring is closed, and the amic acid structure or the amic acid ester structure and the imide ring structure coexist. The imidization ratio of the polymer (P) is preferably 50% or more, more preferably 75% or more, in order to obtain a coating film having a sufficiently high orientation regulating force in the use of a liquid crystal device. It is more preferably 85% or more, and particularly preferably 90% or more. This imidization ratio is expressed as a percentage of the ratio of the number of imide ring structures to the total number of amic acid structures and amic acid ester structures of polyimide and the number of imide ring structures.

ポリイミド前駆体の脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸を加熱する方法により、又はポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒の少なくともいずれかを添加し必要に応じて加熱する方法により行われる。 The dehydration ring closure of the polyimide precursor is preferably carried out by a method of heating the polyamic acid, or by dissolving the polyamic acid in an organic solvent, adding at least one of a dehydrating agent and a dehydration ring closure catalyst to this solution, and heating as necessary. It is done by the method of

ポリアミック酸の溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加する方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸等の酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸のアミック酸構造の1モルに対して0.01~20モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、トリエチルアミン、1-メチルピペリジン等の塩基触媒、メタンスルホン酸、安息香酸等の酸触媒を用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01~10モルとすることが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸(P)の合成に用いられるものとして例示した有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0~200℃であり、より好ましくは10~150℃である。反応時間は、好ましくは1.0~120時間であり、より好ましくは2.0~30時間である。 In the method of adding a dehydrating agent and a dehydration ring-closing catalyst to a solution of polyamic acid, acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride, and trifluoroacetic anhydride can be used as the dehydrating agent. The amount of the dehydrating agent used is preferably 0.01 to 20 mol per 1 mol of the amic acid structure of the polyamic acid. As the dehydration ring closure catalyst, for example, a base catalyst such as pyridine, triethylamine and 1-methylpiperidine, and an acid catalyst such as methanesulfonic acid and benzoic acid can be used. The amount of the dehydration ring closure catalyst used is preferably 0.01 to 10 mol with respect to 1 mol of the dehydrating agent used. Examples of the organic solvent used for the dehydration ring closure reaction include organic solvents exemplified as those used for the synthesis of polyamic acid (P). The reaction temperature of the dehydration ring closure reaction is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 10 to 150 ° C. The reaction time is preferably 1.0 to 120 hours, more preferably 2.0 to 30 hours.

以上のようにして重合体(P)を含有する反応溶液が得られる。この反応溶液は、そのまま組成物の調製に供してもよく、反応溶液から脱水剤及び脱水閉環触媒を除いたうえで組成物の調製に供してもよく、重合体(P)を単離したうえで組成物の調製に供してもよく、又は単離した重合体(P)を精製したうえで組成物の調製に供してもよい。これらの精製操作は公知の方法に従って行うことができる。 As described above, a reaction solution containing the polymer (P) can be obtained. This reaction solution may be used as it is for the preparation of the composition, or it may be used for the preparation of the composition after removing the dehydrating agent and the dehydration ring-closing catalyst from the reaction solution, and the polymer (P) is isolated. May be used for the preparation of the composition, or the isolated polymer (P) may be purified and then used for the preparation of the composition. These purification operations can be performed according to known methods.

以上のようにして得られる重合体(P)は、これを濃度10質量%の溶液としたときに、10~2000mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、20~1000mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、上記重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えば水など)を用いて調製した濃度10質量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。
重合体(P)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(M)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは2,000~300,000である。また、Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(M)との比で表される分子量分布(M/M)は、好ましくは15以下であり、より好ましくは10以下である。このような分子量範囲にあることで、組成物がリオトロピック液晶性を示す濃度範囲及び温度範囲を確保しやすく好適である。
The polymer (P) obtained as described above preferably has a solution viscosity of 10 to 2000 mPa · s, preferably 20 to 1000 mPa · s, when a solution having a concentration of 10% by mass is used. It is more preferable that it has a solution viscosity. The solution viscosity (mPa · s) of the polymer is 25 by using an E-type rotational viscometer for a polymer solution having a concentration of 10% by mass prepared using a good solvent (for example, water) of the polymer. It is a value measured at ° C.
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (M w ) measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer (P) is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 300, It is 000. Further, the molecular weight distribution (M w / M n ) represented by the ratio of Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (M n ) measured by GPC is preferably 15 or less, more preferably 10 or less. be. Having such a molecular weight range makes it easy to secure a concentration range and a temperature range in which the composition exhibits lyotropic liquid crystallinity, which is suitable.

<その他の成分>
本開示の組成物は、本開示の目的及び効果を妨げない範囲内において、上記重合体(P)以外のその他の成分を含有していてもよい。
<Other ingredients>
The composition of the present disclosure may contain other components other than the above-mentioned polymer (P) as long as the purpose and effect of the present disclosure are not impaired.

[その他の重合体]
その他の成分としては、例えば重合体(P)以外の重合体(以下、「その他の重合体」ともいう。)等が挙げられる。その他の重合体は、溶液特性や電気特性の改善のために使用することができる。かかるその他の重合体の具体例としては、例えば上記その他のテトラカルボン酸二無水物と上記その他のジアミンとを反応させて得られるポリアミック酸、該ポリアミック酸のイミド化重合体、該ポリアミック酸のエステル化重合体、ポリエステル、ポリアミド、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン-フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
その他の重合体を組成物に配合する場合、その配合割合は、組成物中に含まれる重合体の合計100質量部に対して、30質量部以下とすることが好ましく、20質量部以下とすることがより好ましく、10質量部以下とすることが更に好ましい。
[Other polymers]
Examples of other components include polymers other than the polymer (P) (hereinafter, also referred to as “other polymers”) and the like. Other polymers can be used to improve solution and electrical properties. Specific examples of such other polymers include polyamic acids obtained by reacting the other tetracarboxylic acid dianhydride with the other diamines, imidized polymers of the polyamic acids, and esters of the polyamic acids. Examples thereof include chemical polymers, polyesters, polyamides, cellulose derivatives, polyacetals, polystyrene derivatives, poly (styrene-phenylmaleimide) derivatives, poly (meth) acrylates and the like.
When other polymers are blended in the composition, the blending ratio is preferably 30 parts by mass or less, and 20 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total amount of the polymers contained in the composition. It is more preferably 10 parts by mass or less.

[棒状分子等]
その他の成分としては、例えば棒状分子や棒状ナノ構造体(以下、「棒状分子等」ともいう。)が挙げられる。組成物にせん断応力を加えることで、重合体(P)の一軸配向に伴い、棒状分子等の配向をも制御することができる。棒状分子としては、例えば二色性色素等が挙げられ、棒状ナノ構造体としては、例えば色素会合体、量子ロッド、金属ナノロッド、カーボンナノチューブ、タンパク質、核酸、ウィルス等が挙げられる。棒状分子等の配向を制御することにより様々な機能性を付与することができる。例えば、二色性色素を含有する組成物は、ゲスト-ホスト型の偏光板を形成することができ、量子ロッドを含有する組成物は、偏光発光が可能な波長変換板を形成することでき、カーボンナノチューブを含有する組成物は、導電異方性を有するワイヤーやアクチュエーターを形成することができる。棒状分子等を組成物に配合する場合、その配合割合は、棒状分子等の種類に応じて、本開示の効果を損なわない範囲で適宜設定することができる。
[Bar-shaped molecules, etc.]
Examples of other components include rod-shaped molecules and rod-shaped nanostructures (hereinafter, also referred to as “rod-shaped molecules”). By applying shear stress to the composition, the orientation of rod-shaped molecules and the like can be controlled along with the uniaxial orientation of the polymer (P). Examples of the rod-shaped molecule include a dichroic dye and the like, and examples of the rod-shaped nanostructure include a dye aggregate, a quantum rod, a metal nanorod, a carbon nanotube, a protein, a nucleic acid, a virus and the like. Various functions can be imparted by controlling the orientation of rod-shaped molecules and the like. For example, a composition containing a dichroic dye can form a guest-host type polarizing plate, and a composition containing a quantum rod can form a wavelength conversion plate capable of emitting polarized light. The composition containing carbon nanotubes can form a wire or an actuator having conductivity anisotropy. When a rod-shaped molecule or the like is blended in the composition, the blending ratio thereof can be appropriately set according to the type of the rod-shaped molecule or the like within a range that does not impair the effects of the present disclosure.

その他の成分としては、上記のほか、例えば分子内に少なくとも一つのエポキシ基を有する化合物、官能性シラン化合物、界面活性剤、充填剤、顔料、消泡剤、増感剤、分散剤、酸化防止剤、密着助剤、帯電防止剤、レベリング剤、抗菌剤等が挙げられる。なお、これらの配合割合は、配合する各化合物に応じて、本開示の効果を妨げない範囲で適宜設定することができる。 Other components include, for example, compounds having at least one epoxy group in the molecule, functional silane compounds, surfactants, fillers, pigments, defoamers, sensitizers, dispersants, and antioxidants. Examples thereof include agents, adhesion aids, antistatic agents, leveling agents, antibacterial agents and the like. It should be noted that these blending ratios can be appropriately set according to each compound to be blended, as long as the effects of the present disclosure are not impaired.

[溶剤]
本開示の組成物は、重合体(P)及び必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは溶剤中に溶解してなる液状の組成物として調製される。
[solvent]
The composition of the present disclosure is prepared as a liquid composition in which the polymer (P) and other components used as necessary are preferably dissolved in a solvent.

使用する溶剤としては、例えば水、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、t-ブタノール、エチレングリコール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-1-イミダゾリジノン、γ-ブチロラクトン、γ-ブチロラクタム、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N,N,2-トリメチルプロパンアミド、1-ブトキシ-2-プロパノール、ダイアセトンアルコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、乳酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピルエーテル、エチレングリコール-i-プロピルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、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モノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、一種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Examples of the solvent used include water, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol, ethylene glycol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone, and the like. N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-1-imidazolidinone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 3-methoxy-N, N- Dimethylpropanamide, 3-butoxy-N, N-dimethylpropanamide, N, N,2-trimethylpropaneamide, 1-butoxy-2-propanol, diacetone alcohol, dipropylene glycol monomethyl ether, 4-hydroxy-4- Methyl-2-pentanone, butyl lactate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monomethyl Examples thereof include ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like. These can be used alone or in admixture of two or more.

使用する溶剤としては、水を含むことが好ましい。水の使用割合は、組成物中の溶剤の全体量に対して、50質量%以上とすることが好ましく、75質量%以上とすることがより好ましく、90質量%以上とすることが特に好ましい。
溶剤として、水と有機溶媒との混合溶剤を使用する場合、使用する有機溶媒は、水に溶解可能な有機溶媒であれば特に限定されないが、好ましくは、水よりも沸点が低い有機溶媒であり、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、アセトン及びテトラヒドロフランよりなる群から選ばれる少なくとも一種であることがより好ましい。水と有機溶媒との混合溶剤を使用する場合、有機溶媒の含有割合は、混合溶剤の全体量に対して、50質量%以下とすることが好ましく、25質量%以下とすることがより好ましく、10質量%以下とすることがさらに好ましい。
The solvent used preferably contains water. The proportion of water used is preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more, based on the total amount of the solvent in the composition.
When a mixed solvent of water and an organic solvent is used as the solvent, the organic solvent used is not particularly limited as long as it is an organic solvent soluble in water, but is preferably an organic solvent having a boiling point lower than that of water. , Methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, acetone and tetrahydrofuran are more preferably at least one selected from the group. When a mixed solvent of water and an organic solvent is used, the content ratio of the organic solvent is preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, based on the total amount of the mixed solvent. It is more preferably 10% by mass or less.

本開示の組成物における重合体(P)の濃度は、組成物がリオトロピック液晶性を示す濃度であればよく、特に限定されないが、好ましくは、溶剤と重合体(P)との合計量に対して1~30質量%である。重合体(P)によれば、比較的低い重合体濃度でリオトロピック液晶性を示す組成物を得ることができる点で好ましい。このため、基板上に塗膜を形成する際の塗布性が良好であり、0.1μm程度の薄膜を作成でき、工業的生産性に優れている。重合体(P)の濃度は、溶剤と重合体(P)との合計量に対して、より好ましくは1~15質量%であり、さらに好ましくは2~10質量%である。 The concentration of the polymer (P) in the composition of the present disclosure may be any concentration as long as the composition exhibits lyotropic liquid crystallinity, and is not particularly limited, but is preferably relative to the total amount of the solvent and the polymer (P). It is 1 to 30% by mass. According to the polymer (P), it is preferable in that a composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity can be obtained at a relatively low polymer concentration. Therefore, the coatability when forming a coating film on the substrate is good, a thin film of about 0.1 μm can be formed, and the industrial productivity is excellent. The concentration of the polymer (P) is more preferably 1 to 15% by mass, still more preferably 2 to 10% by mass, based on the total amount of the solvent and the polymer (P).

本開示の組成物における固形分濃度(組成物の溶剤以外の成分の合計質量が組成物の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性などを考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1~30質量%の範囲であり、さらに好ましくは2~20質量%の範囲であり、特に好ましくは3~15質量%の範囲である。すなわち、本開示の組成物は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは乾燥されることにより塗膜が形成されることがある。このとき、固形分濃度が1質量%未満である場合には、組成物がリオトロピック液晶性を示しにくくなる。一方、固形分濃度が30質量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な塗膜が得にくく、また、組成物の粘性が増大して塗布性が低下する傾向にある。組成物を調製する際の温度は、好ましくは10~90℃であり、より好ましくは20~65℃である。 The solid content concentration (the ratio of the total mass of the components other than the solvent of the composition to the total mass of the composition) in the composition of the present disclosure is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc., but is preferable. It is in the range of 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, and particularly preferably 3 to 15% by mass. That is, the composition of the present disclosure may be applied to the surface of a substrate as described later, and preferably dried to form a coating film. At this time, when the solid content concentration is less than 1% by mass, it becomes difficult for the composition to exhibit lyotropic liquid crystallinity. On the other hand, when the solid content concentration exceeds 30% by mass, the film thickness of the coating film becomes excessive and it is difficult to obtain a good coating film, and the viscosity of the composition tends to increase and the coatability tends to decrease. be. The temperature at which the composition is prepared is preferably 10 to 90 ° C, more preferably 20 to 65 ° C.

[リオトロピック液晶]
本開示の組成物は、重合体(P)と溶剤との混合物であり、好ましくは、0℃以上100℃未満の範囲の少なくとも一部の温度でリオトロピック液晶性を示す。リオトロピック液晶性を示す温度範囲は、0℃以上100℃未満の範囲のうち、好ましくは20~40℃を含む温度範囲であり、より好ましくは20~60℃を含む温度範囲であり、さらに好ましくは10~80℃を含む温度範囲である。リオトロピック液晶状態の組成物を基板上に塗布して、せん断応力によって流動させることにより、重合体(P)の分子鎖がせん断方向に自己組織的に一軸配向した塗膜を得ることができる。塗布及び乾燥の過程では、組成物がリオトロピック液晶性を示す温度範囲及び濃度範囲を逸脱しないように制御することが望ましい。塗布又は乾燥の過程で、組成物の流動性があるにもかかわらず、リオトロピック液晶性を示さない温度又は濃度に達すると、配向が緩和して塗膜の異方性が消失する可能性がある。重合体(P)と溶剤とが混合されて重合体(P)がイオン化すると、重合体(P)は、上記式(1)で表される部分構造中のイオン性官能基がイオン化した状態で、溶剤とともに組成物中に含有される。
[Riotropic LCD]
The composition of the present disclosure is a mixture of the polymer (P) and a solvent, and preferably exhibits liotropic liquid crystallinity at at least a part of the temperature in the range of 0 ° C. or higher and lower than 100 ° C. The temperature range exhibiting the lyotropic liquid crystal property is preferably a temperature range including 20 to 40 ° C., more preferably a temperature range including 20 to 60 ° C., and further preferably 20 ° C. or more and less than 100 ° C. It is a temperature range including 10 to 80 ° C. By applying the composition in a lyotropic liquid crystal state onto a substrate and causing it to flow by shear stress, it is possible to obtain a coating film in which the molecular chains of the polymer (P) are self-organized and uniaxially oriented in the shear direction. In the process of coating and drying, it is desirable to control the composition so as not to deviate from the temperature range and concentration range exhibiting lyotropic liquid crystallinity. In the process of coating or drying, when the composition reaches a temperature or concentration that does not exhibit lyotropic liquid crystallinity despite the fluidity of the composition, the orientation may be relaxed and the anisotropy of the coating film may disappear. .. When the polymer (P) and the solvent are mixed and the polymer (P) is ionized, the polymer (P) is in a state where the ionic functional group in the partial structure represented by the above formula (1) is ionized. , Contained in the composition together with the solvent.

重合体(P)は、剛直棒状高分子であり、溶剤中でメソゲンとして作用する。さらに、重合体(P)は、ベンゼン環及びイミド環が連結した構造を主鎖中に有し、剛直かつ一軸直線性の高い芳香族ポリイミドであるため、分子間でスタッキングすることにより薄膜界面で面内配向しやすく、配向規制力に優れた液晶配向膜を形成することができる。また、重合体(P)が作るリオトロピック液晶場(ホスト)に対して棒状分子等(ゲスト)を導入することにより、重合体(P)の分子鎖に沿って棒状分子等を配向させることができ、位相差板、偏光板、波長変換板等を形成することができる。 The polymer (P) is a rigid rod-shaped polymer and acts as a mesogen in a solvent. Furthermore, since the polymer (P) has a structure in which a benzene ring and an imide ring are linked in the main chain and is a rigid and highly uniaxially linear aromatic polyimide, it can be stacked between molecules at the thin film interface. It is possible to form a liquid crystal alignment film that is easily oriented in-plane and has an excellent orientation regulating force. Further, by introducing a rod-shaped molecule or the like (guest) into the lyotropic liquid crystal field (host) created by the polymer (P), the rod-shaped molecule or the like can be oriented along the molecular chain of the polymer (P). , A retardation plate, a polarizing plate, a wavelength conversion plate and the like can be formed.

<液晶配向膜及び液晶素子>
本開示の液晶配向膜は、上記のように調製した組成物を液晶配向剤として用いることにより形成される。また、本開示の液晶素子は、上記組成物(液晶配向剤)を用いて形成された液晶配向膜を具備する。液晶素子が液晶表示素子の場合、その駆動モードは特に限定されず、TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、MVA型、PSA型などの種々の駆動モードに適用することができる。
<Liquid crystal alignment film and liquid crystal element>
The liquid crystal alignment film of the present disclosure is formed by using the composition prepared as described above as a liquid crystal alignment agent. Further, the liquid crystal element of the present disclosure includes a liquid crystal alignment film formed by using the above composition (liquid crystal alignment agent). When the liquid crystal element is a liquid crystal display element, the drive mode thereof is not particularly limited, and can be applied to various drive modes such as TN type, STN type, IPS type, FFS type, VA type, MVA type, and PSA type. ..

液晶表示素子は、例えば以下の工程1~工程3を含む方法により製造することができる。所望の駆動モードによって使用基板等が異なるが、以下ではFFS型液晶表示素子を製造する場合について例示する。 The liquid crystal display element can be manufactured, for example, by a method including the following steps 1 to 3. The substrate and the like used differ depending on the desired drive mode, but the case of manufacturing an FFS type liquid crystal display element will be illustrated below.

[工程1:塗膜の形成]
先ず、基板上に組成物を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。FFS型液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに組成物を、好ましくはバーコーター法、ダイコーター法又はブレードコーター法によりそれぞれ塗布する。これらの方法によれば、重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させやすい点で好ましい。
ここで、基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In-SnO)からなるITO膜などを用いることができる。パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後にフォト・エッチングによりパターンを形成する方法、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法などによることができる。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。組成物の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性を更に良好にするために、基板表面のうち塗膜を形成する面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
[Step 1: Formation of coating film]
First, the composition is applied onto the substrate, and then the coated surface is heated to form a coating film on the substrate. When manufacturing an FFS type liquid crystal display element, an electrode forming surface of a substrate provided with an electrode made of a transparent conductive film or a metal film patterned in a comb-teeth shape and one surface of a facing substrate not provided with an electrode are formed. The composition is preferably applied by a bar coater method, a die coater method or a blade coater method, respectively. These methods are preferable in that the molecular chains of the polymer (P) are easily oriented by the flow due to shear stress.
Here, as the substrate, for example, glass such as float glass and soda glass; a transparent substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether sulfone, polycarbonate, and poly (aliphatic olefin) can be used. As the transparent conductive film provided on one surface of the substrate, a NESA film made of tin oxide (SnO 2 ) (registered trademark of PPG Corporation in the United States), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 -SnO 2 ), and the like are used. Can be used. In order to obtain a patterned transparent conductive film, for example, a method of forming a pattern by photo-etching after forming a transparent conductive film without a pattern, a method of using a mask having a desired pattern when forming the transparent conductive film, or the like is used. be able to. As the metal film, a film made of a metal such as chromium can be used. When applying the composition, in order to further improve the adhesiveness between the substrate surface and the transparent conductive film and the coating film, a functional silane compound, a functional titanium compound, etc. are formed on the surface of the substrate surface on which the coating film is formed. May be pretreated to be applied in advance.

組成物の塗布後、塗布した組成物の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~100℃であり、より好ましくは40~80℃であり、特に好ましくは40~60℃である。プレベーク時間は好ましくは0.25~10分であり、より好ましくは0.5~5分である。その後、溶剤を完全に除去する目的で、また必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは60~300℃であり、より好ましくは100~250℃である。ポストベーク時間は、好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。加熱工程では、基板上に塗布した液晶配向剤からなる塗膜を、重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させた状態とし、その状態で乾燥することが好ましい。これにより、簡易な操作により塗膜に液晶配向能が付与されて液晶配向膜が形成される。形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmであり、より好ましくは0.005~0.5μmである。 After the composition is applied, preheating is preferably performed for the purpose of preventing the applied composition from dripping. The prebake temperature is preferably 30 to 100 ° C, more preferably 40 to 80 ° C, and particularly preferably 40 to 60 ° C. The prebake time is preferably 0.25 to 10 minutes, more preferably 0.5 to 5 minutes. Then, a firing (post-baking) step is carried out for the purpose of completely removing the solvent and, if necessary, for the purpose of thermally imidizing the amic acid structure present in the polymer. The firing temperature (post-baking temperature) at this time is preferably 60 to 300 ° C, more preferably 100 to 250 ° C. The post-baking time is preferably 5 to 200 minutes, more preferably 10 to 100 minutes. In the heating step, it is preferable that the coating film made of the liquid crystal aligning agent applied on the substrate is in a state where the molecular chains of the polymer (P) are oriented by the flow due to shear stress, and dried in that state. As a result, the liquid crystal alignment ability is imparted to the coating film by a simple operation, and the liquid crystal alignment film is formed. The film thickness of the formed film is preferably 0.001 to 1 μm, more preferably 0.005 to 0.5 μm.

基板上に組成物を塗布した後、溶剤を除去することによって液晶配向膜が形成される。このとき、組成物に含有される重合体が、イミド環構造とアミック酸構造とを有する場合には、塗膜形成後に更に加熱することによって脱水閉環反応を進行させ、よりイミド化された塗膜としてもよい。 After applying the composition on the substrate, the liquid crystal alignment film is formed by removing the solvent. At this time, when the polymer contained in the composition has an imide ring structure and an amic acid structure, the dehydration ring closure reaction is promoted by further heating after the coating film is formed, and the more imidized coating film is formed. May be.

[工程2:イオン架橋処理]
必要に応じて、液晶配向膜が形成された基板を多価カチオン水溶液に浸漬してイオン架橋処理してもよい。重合体(P)の対カチオンが多価カチオンと交換されることにより、液晶配向膜の耐水性や力学特性が向上し、さらに液晶セルの電気特性が向上する。多価カチオンは、二価以上の金属カチオンや有機ポリカチオンであれば特に制限されないが、好ましくはアルカリ土類金属イオンであり、特に好ましくはCa2+、Sr2+、又はBa2+である。多価カチオンの対イオンは、水溶性であれば特に制限されないが、好ましくは水酸化物イオン、炭酸イオン、又はハロゲン化物イオンである。浸漬時間は、好ましくは1~20分であり、より好ましくは2~10分である。さらに、基板を多価カチオン水溶液に浸漬させた後、取り出した基板を純水ですすいで、さらに純水中に浸漬させることで余分のイオン性成分を除去することが望ましい。
[Step 2: Ion cross-linking treatment]
If necessary, the substrate on which the liquid crystal alignment film is formed may be immersed in a polyvalent cation aqueous solution for ion cross-linking treatment. By exchanging the counter cation of the polymer (P) with the polyvalent cation, the water resistance and mechanical properties of the liquid crystal alignment film are improved, and the electrical properties of the liquid crystal cell are further improved. The polyvalent cation is not particularly limited as long as it is a divalent or higher metal cation or an organic poly cation, but is preferably an alkaline earth metal ion, and particularly preferably Ca 2+ , Sr 2+ , or Ba 2+ . The counterion of the polyvalent cation is not particularly limited as long as it is water-soluble, but is preferably a hydroxide ion, a carbonate ion, or a halide ion. The soaking time is preferably 1 to 20 minutes, more preferably 2 to 10 minutes. Further, it is desirable to remove excess ionic components by immersing the substrate in a polyvalent cation aqueous solution, rinsing the removed substrate with pure water, and further immersing the substrate in pure water.

[工程3:液晶セルの構築]
上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、従来から知られている方法である。先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより液晶セルを製造する。第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。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、例えば紫外光硬化性のシール剤を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化することにより液晶セルを製造する。いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、さらに、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。
[Step 3: Construction of liquid crystal cell]
A liquid crystal cell is manufactured by preparing two substrates on which a liquid crystal alignment film is formed as described above and arranging the liquid crystal between the two substrates arranged opposite to each other. For example, the following two methods can be mentioned for manufacturing a liquid crystal cell. The first method is a conventionally known method. First, two substrates are placed facing each other through a gap (cell gap) so that the respective liquid crystal alignment films face each other, and the peripheral portions of the two substrates are bonded together using a sealant, and the substrate surface and the sealant are bonded together. A liquid crystal cell is manufactured by injecting and filling the liquid crystal in the cell gap partitioned by the above and then sealing the injection hole. The second method is a method called the ODF (One Drop Fill) method. For example, an ultraviolet light-curable sealant is applied to a predetermined place on one of the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed, and the liquid crystal is further dropped on a predetermined number of places on the liquid crystal alignment film surface. After that, the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment film faces each other, the liquid crystal is spread over the entire surface of the substrate, and then the entire surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light to cure the sealant to produce a liquid crystal cell. .. Regardless of which method is used, the liquid crystal cell manufactured as described above is further heated to a temperature at which the liquid crystal used is isotropic, and then slowly cooled to room temperature to obtain a flow orientation during liquid crystal filling. It is desirable to remove it.

シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。
液晶としては、ネマチック液晶及びスメクチック液晶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、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶などを用いることができる。また、これらの液晶に、例えばコレスチルクロライド、コレステリルノナエート、コレステリルカーボネートなどのコレステリック液晶;商品名「C-15」、「CB-15」(メルク社製)として販売されているようなカイラル剤;p-デシロキシベンジリデン-p-アミノ-2-メチルブチルシンナメートなどの強誘電性液晶などを、添加して使用してもよい。
As the sealing agent, for example, an epoxy resin containing a curing agent and aluminum oxide spheres as a spacer can be used.
Examples of the liquid crystal include nematic liquid crystal and smectic liquid crystal, and among them, nematic liquid crystal is preferable, and for example, shift-based liquid crystal, azoxy-based liquid crystal, biphenyl-based liquid crystal, phenylcyclohexane-based liquid crystal, ester-based liquid crystal, terphenyl-based liquid crystal, and biphenyl. A cyclohexane-based liquid crystal, a pyrimidine-based liquid crystal, a dioxane-based liquid crystal, a bicyclooctane-based liquid crystal, a Cuban-based liquid crystal, or the like can be used. Further, to these liquid crystals, for example, cholesteric liquid crystals such as cholesteryl chloride, cholesteryl nonaate, and cholesteryl carbonate; chiral agents such as those sold under the trade names "C-15" and "CB-15" (manufactured by Merck). A ferroelectric liquid crystal display such as p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutyl cinnamate may be added and used.

そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。 Then, a liquid crystal display element can be obtained by attaching a polarizing plate to the outer surface of the liquid crystal cell. As the polarizing plate attached to the outer surface of the liquid crystal cell, a polarizing plate called an "H film" in which polyvinyl alcohol is stretched and oriented to absorb iodine is sandwiched between a cellulose acetate protective film or the H film itself. A polarizing plate made of the above can be mentioned.

<位相差板>
本開示の位相差板は、上記のように調製した組成物により形成される。具体的には、まず、上記組成物を、好ましくはバーコーター法、ダイコーター法又はブレードコーター法により基板(例えば、ガラス基板、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート等)上に塗布し、続いて、重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させた状態で乾燥する。これにより位相差板が形成される。
<Phase difference plate>
The retardation plate of the present disclosure is formed by the composition prepared as described above. Specifically, first, the above composition is first placed on a substrate (eg, glass substrate, triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, etc.), preferably by a bar coater method, a die coater method, or a blade coater method. It is applied, and then the molecular chain of the polymer (P) is dried in a state of being oriented by the flow due to shear stress. As a result, a retardation plate is formed.

<偏光板>
本開示の偏光板は、上記のように調製した二色性色素又は金属を含有する組成物により形成される。例えば、ゲスト-ホスト型の偏光板を作製するには、まず、重合体(P)、二色性色素及び溶剤を含有する組成物を、基板(例えば、ガラス基板、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート等)上に、好ましくはバーコーター法、ダイコーター法又はブレードコーター法により塗布する。次いで、重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させた状態で乾燥することにより偏光板を得ることができる。また、必要に応じて、偏光板の一方の面又は両方の面に樹脂フィルム(保護フィルム)を貼り合わせてもよい。
また、反射型の偏光板を作製するには、重合体(P)、金属(金属ナノロッド、金属ナノワイヤー、又は金属イオン)及び溶剤を含有する組成物を用い、ゲスト-ホスト型の偏光板の作製方法と同様にして基板上に組成物を塗布し、次いで、重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させた状態で乾燥することにより偏光板を得ることができる。ただし、金属として金属イオンを用いた場合は、還元によって重合体(P)に沿って単体金属を異方的に析出させる。
<Polarizer>
The polarizing plate of the present disclosure is formed of a composition containing a dichroic dye or a metal prepared as described above. For example, in order to prepare a guest-host type polarizing plate, first, a composition containing a polymer (P), a dichroic dye and a solvent is applied to a substrate (for example, a glass substrate, triacetyl cellulose (TAC)). It is preferably applied onto polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate, etc. by the bar coater method, the die coater method, or the blade coater method. Next, a polarizing plate can be obtained by drying the molecular chain of the polymer (P) in a state of being oriented by flow due to shear stress. Further, if necessary, a resin film (protective film) may be attached to one surface or both surfaces of the polarizing plate.
Further, in order to produce a reflective polarizing plate, a composition containing a polymer (P), a metal (metal nanorod, metal nanowire, or metal ion) and a solvent is used to form a guest-host type polarizing plate. A polarizing plate can be obtained by applying the composition on the substrate in the same manner as in the production method, and then drying the molecular chains of the polymer (P) in a state of being oriented by the flow due to shear stress. However, when metal ions are used as the metal, the elemental metal is anisotropically precipitated along the polymer (P) by reduction.

本開示の液晶素子は種々の用途に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種液晶表示装置や、調光フィルム、位相差板、偏光板等に適用することができる。 The liquid crystal element of the present disclosure can be effectively applied to various applications, for example, a clock, a portable game, a word processor, a notebook computer, a car navigation system, a camcoder, a PDA, a digital camera, a mobile phone, a smartphone, and various monitors. It can be applied to various liquid crystal display devices such as liquid crystal televisions and information displays, dimming films, retardation plates, polarizing plates and the like.

以下、実施例により更に具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下の例で使用した主な化合物の構造と略号は以下の通りである。
(特定テトラカルボン酸二無水物)
TA-1;ピロメリット酸二無水物
(その他のテトラカルボン酸二無水物)
TB-1; 1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
TB-2;4,4’-ビフタル酸二無水物
TB-3;1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物

Figure 0007067555000005
Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples, but the present disclosure is not limited to these Examples.
The structures and abbreviations of the main compounds used in the following examples are as follows.
(Specific tetracarboxylic acid dianhydride)
TA-1; pyromellitic acid dianhydride (other tetracarboxylic acid dianhydrides)
TB-1; 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride TB-2; 4,4'-biphthalic acid dianhydride TB-3; 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride Anhydride
Figure 0007067555000005

(特定ジアミン)
DA-1;4,4’-ジアミノ-2,2’-ビフェニルジスルホン酸
DA-2;2,5-ジアミノベンゼンスルホン酸
DA-3;2,5-ジアミノ安息香酸
(その他のジアミン)
DB-1;2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル
DB-2;4,4’-ジアミノスチルベン-2,2’-ジスルホン酸
DB-3;2,4-ジアミノベンゼンスルホン酸

Figure 0007067555000006
(Specific diamine)
DA-1; 4,4'-diamino-2,2'-biphenyldisulfonic acid DA-2; 2,5-diaminobenzenesulfonic acid DA-3; 2,5-diaminobenzoic acid (other diamines)
DB-1; 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl DB-2; 4,4'-diaminostilbene-2,2'-disulfonic acid DB-3; 2,4- Diaminobenzene sulfonic acid
Figure 0007067555000006

ポリイミドのイミド化率[%]は以下の方法により測定した。
ポリイミドの溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温でH-NMRを測定した。得られたH-NMRスペクトルから、下記数式(a)で示される式により求めた。
イミド化率[%]=(((1-A)/A)×α)×100 …(a)
(数式(a)中、Aは化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、Aはその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。)
The imidization ratio [%] of the polyimide was measured by the following method.
The polyimide solution was poured into pure water, the obtained precipitate was sufficiently dried under reduced pressure at room temperature, then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide, and 1 H-NMR was measured at room temperature using tetramethylsilane as a reference substance. From the obtained 1 H-NMR spectrum, it was determined by the formula represented by the following formula (a).
Imidization rate [%] = (((1-A 1 ) / A 2 ) x α) x 100 ... (a)
(In formula (a), A 1 is the proton-derived peak area of the NH group appearing near the chemical shift of 10 ppm, A 2 is the peak area derived from other protons, and α is the NH group in the precursor of the polymer. The ratio of the number of other protons to one proton of.)

[実施例1]
(1)重合体の合成
還流管、温度計及び窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、ジアミン(DA-1)(3.79g,11.0mmol)、m-クレゾール(50mL)、及びトリエチルアミン(2.43g,24.0mmol)を入れ、窒素下で撹拌した。ジアミン溶解後、酸二無水物(TA-1)(2.18g,10.0mmol)、及び安息香酸(1.71g,14.0mmol)を加えて80℃で3時間撹拌した後、180℃で12時間撹拌した。反応終了後、反応溶液をm-クレゾールで希釈し、アセトン中に滴下して凝固させた。得られた凝固物をろ過し、アセトン中で洗浄し、120℃で真空乾燥させることにより、褐色粉末の下記式(PI-1)で表される部分構造を有する重合体(6.64g,収率88%)を得た。図1に、重合体(PI-1)のH-NMRスペクトル(DMSO-d,400MHz)の測定結果を示す。重合体(PI-1)のイミド化率は99%以上であった。

Figure 0007067555000007
[Example 1]
(1) Synthesis of polymer In a three-necked flask equipped with a reflux tube, a thermometer and a nitrogen introduction tube, diamine (DA-1) (3.79 g, 11.0 mmol), m-cresol (50 mL), and triethylamine. (2.43 g, 24.0 mmol) was added and stirred under nitrogen. After dissolving the diamine, acid dianhydride (TA-1) (2.18 g, 10.0 mmol) and benzoic acid (1.71 g, 14.0 mmol) were added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 3 hours and then at 180 ° C. The mixture was stirred for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was diluted with m-cresol and added dropwise to acetone to coagulate. The obtained coagulated product was filtered, washed in acetone, and vacuum dried at 120 ° C. to obtain a polymer (6.64 g, yield) having a partial structure represented by the following formula (PI-1) of a brown powder. A rate of 88%) was obtained. FIG. 1 shows the measurement results of the 1 H-NMR spectrum (DMSO-d 6 , 400 MHz) of the polymer (PI-1). The imidization rate of the polymer (PI-1) was 99% or more.
Figure 0007067555000007

(2)組成物の調製及び溶解性の評価
上記(1)で得られた重合体(PI-1)に水を加えて60℃で加熱撹拌することで溶解させ、重合体(PI-1)の水溶液を得た。この溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することにより組成物(C-1)を調製した。
溶解性の評価は、重合体の固形分濃度が1質量%以上となる水溶液を調製できた場合を「良好」とし、固形分濃度が1質量%以上となる水溶液を調製できなかった場合を「不良」とした。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(2) Preparation of composition and evaluation of solubility The polymer (PI-1) obtained in (1) above is dissolved by adding water and heating and stirring at 60 ° C. to dissolve the polymer (PI-1). Was obtained. The composition (C-1) was prepared by filtering this solution with a filter having a pore size of 0.2 μm.
The solubility was evaluated as "good" when an aqueous solution having a solid content concentration of 1% by mass or more could be prepared, and "good" when an aqueous solution having a solid content concentration of 1% by mass or more could not be prepared. "Bad". As a result, it was evaluated as "good" in this example.

(3)リオトロピック液晶性の評価
上記(2)で得られた組成物(C-1)を、ガラス基板上に滴下し、偏光顕微鏡により観察した。評価は、0℃以上100℃未満の範囲の少なくとも一部の温度で、直交ニコル下において光学異方性が観察された場合を「良好」とし、0℃以上100℃未満のいずれの温度においても光学異方性が観察されなかった場合を「不良」とした。その結果、この実施例では、重合体の固形分濃度が6~20質量%の濃度範囲で、かつ10℃~90℃の温度範囲で光学異方性が観察され、「良好」の評価であった。
図3~5に、重合体の固形分濃度が10質量%である組成物(C-1)の偏光顕微鏡写真(100倍)を示す。図3は、組成物をガラス基板上に滴下した直後の写真であり、図4は、組成物の滴下後に弱く乾燥させてガラス基板上で濃縮した後の写真であり、図5は、組成物の滴下後に上からガラス基板で挟み込み、上側のガラス基板を横にずらしてせん断応力を付与した後の写真である。
(3) Evaluation of Riotropic Liquid Crystal Properties The composition (C-1) obtained in (2) above was dropped onto a glass substrate and observed with a polarizing microscope. The evaluation is "good" when optical anisotropy is observed under orthogonal Nicol at at least a part of the temperature in the range of 0 ° C or higher and lower than 100 ° C, and at any temperature of 0 ° C or higher and lower than 100 ° C. The case where no optical anisotropy was observed was regarded as "defective". As a result, in this example, optical anisotropy was observed in the solid content concentration range of 6 to 20% by mass and the temperature range of 10 ° C. to 90 ° C., which was evaluated as "good". rice field.
FIGS. 3 to 5 show polarized micrographs (100 times) of the composition (C-1) in which the solid content concentration of the polymer is 10% by mass. FIG. 3 is a photograph immediately after the composition is dropped onto the glass substrate, FIG. 4 is a photograph after the composition is weakly dried after dropping and concentrated on the glass substrate, and FIG. 5 is a photograph of the composition. It is a photograph after the glass substrate is sandwiched between the glass substrates from above after dropping, and the upper glass substrate is laterally displaced to apply shear stress.

[実施例2~3、比較例1~6]
上記実施例1において、酸二無水物とジアミンの種類をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、重合体(PI-2~PI-9)をそれぞれ合成した。また、得られた重合体(PI-2~PI-9)を用いて組成物(C-2~C-9)をそれぞれ調製するとともに、溶解性及び液晶性の評価を行った。評価結果は下記表1に示した。なお、表1中、ジアミン欄の数値(モル比)は、重合体の合成に使用したジアミンの合計量100モル部に対する各化合物の使用割合(モル部)を表す。比較例1及び4は、溶解性が「不良」であり、リオトロピック液晶性を評価できなかったため、表1には「-」と示した。
図2に、重合体(PI-2)のH-NMRスペクトル(DMSO-d,400MHz)の測定結果を示す。重合体(PI-2)のイミド化率は99%以上であった。実施例2では、重合体の固形分濃度が2質量%で20~70℃の温度範囲、及び3~6質量%で40~80℃の温度範囲で光学異方性が観察され、液晶性は「良好」の評価であった。

Figure 0007067555000008
[Examples 2 to 3, Comparative Examples 1 to 6]
Polymers (PI-2 to PI-9) were synthesized in the same manner as in Example 1 except that the types of acid dianhydride and diamine were changed as shown in Table 1 below. bottom. Further, the compositions (C-2 to C-9) were prepared using the obtained polymers (PI-2 to PI-9), and their solubility and liquid crystallinity were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below. In Table 1, the numerical value (molar ratio) in the diamine column represents the ratio (molar portion) of each compound to 100 mol parts of the total amount of diamine used for the synthesis of the polymer. In Comparative Examples 1 and 4, the solubility was "poor" and the lyotropic liquid crystallinity could not be evaluated, so they are shown as "-" in Table 1.
FIG. 2 shows the measurement results of the 1 H-NMR spectrum (DMSO-d 6 , 400 MHz) of the polymer (PI-2). The imidization rate of the polymer (PI-2) was 99% or more. In Example 2, optical anisotropy was observed in the temperature range of 20 to 70 ° C. when the solid content concentration of the polymer was 2% by mass, and 40 to 80 ° C. in the temperature range of 3 to 6% by mass, and the liquid crystallinity was high. The evaluation was "good".
Figure 0007067555000008

Figure 0007067555000009
Figure 0007067555000009

[実施例4:液晶配向膜の作製及び評価]
(1)組成物の調製
実施例1で得た重合体(PI-1)を含有する組成物(C-1)の10質量%溶液を水により希釈して、固形分濃度が6質量%となる溶液を得た。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより組成物(C-10)を調製した。
(2)液晶配向膜の形成
平板電極、絶縁層及び櫛歯状電極がこの順で片面に積層されたガラス基板と、電極が設けられていない対向ガラス基板とのそれぞれの面上に、上記(1)で調製した組成物(C-10)を膜厚が0.1μmになるようにワイヤーバーを用いて塗布し、60℃の温風で5分、120℃のオーブンで30分乾燥を行い、液晶配向膜を形成した。
(3)液晶表示素子の製造
上記(2)で作製した液晶配向膜を有する一対の基板について、液晶配向膜を形成した面の縁に液晶注入口を残して直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をスクリーン印刷塗布した後、光照射時の偏光軸の基板面への投影方向が逆平行となるように基板を重ね合わせて圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化させた。次いで、一対の基板間に液晶注入口よりネマチック液晶(メルク社製、MLC-7028)を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。さらに、液晶注入時の流動配向を除くために、これを120℃で加熱してから室温まで徐冷した。次に、基板の外側両面に偏光板を貼り合わせてFFS型液晶表示素子を製造した。
(4)液晶配向性の評価
上記(3)で製造した液晶表示素子につき、5Vの電圧をON・OFF(印加・解除)したときの明暗の変化における異常ドメインの有無を顕微鏡によって倍率50倍で観察した。評価は、異常ドメインが観察されなかった場合を「良好」とし、異常ドメインが観察された場合を「不良」とした。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
[Example 4: Preparation and evaluation of liquid crystal alignment film]
(1) Preparation of composition A 10% by mass solution of the composition (C-1) containing the polymer (PI-1) obtained in Example 1 was diluted with water to obtain a solid content concentration of 6% by mass. Was obtained. The composition (C-10) was prepared by filtering this solution through a filter having a pore size of 0.2 μm.
(2) Formation of liquid crystal alignment film On each surface of a glass substrate in which a flat plate electrode, an insulating layer and a comb-shaped electrode are laminated on one side in this order, and a facing glass substrate on which no electrode is provided, the above ( The composition (C-10) prepared in 1) is applied using a wire bar so that the film thickness is 0.1 μm, and dried with warm air at 60 ° C. for 5 minutes and in an oven at 120 ° C. for 30 minutes. , A liquid crystal alignment film was formed.
(3) Manufacture of liquid crystal display element With respect to the pair of substrates having the liquid crystal alignment film produced in (2) above, an aluminum oxide ball having a diameter of 5.5 μm is contained, leaving a liquid crystal injection port on the edge of the surface on which the liquid crystal alignment film is formed. After applying the epoxy resin adhesive by screen printing, the substrates are overlapped and crimped so that the projection direction of the polarization axis on the substrate surface at the time of light irradiation is antiparallel, and the adhesive is heated at 150 ° C. for 1 hour. It was cured. Next, a nematic liquid crystal (MLC-7028, manufactured by Merck) was filled between the pair of substrates from the liquid crystal injection port, and then the liquid crystal injection port was sealed with an epoxy adhesive. Further, in order to remove the flow orientation at the time of liquid crystal injection, this was heated at 120 ° C. and then slowly cooled to room temperature. Next, a polarizing plate was attached to both outer surfaces of the substrate to manufacture an FFS type liquid crystal display element.
(4) Evaluation of liquid crystal orientation With respect to the liquid crystal display element manufactured in (3) above, the presence or absence of anomalous domains in the change in brightness when a voltage of 5 V is turned on / off (applied / released) is determined by a microscope at a magnification of 50 times. Observed. The evaluation was "good" when no abnormal domain was observed, and "poor" when no abnormal domain was observed. As a result, it was evaluated as "good" in this example.

[実施例5]
上記実施例4の「(1)組成物の調製」において、組成物(C-1)に代えて組成物(C-2)を用いた点、及び水により希釈した後の固形分濃度を6質量%から3質量%に変更した以外は実施例4と同様の操作を行うことにより組成物(C-11)を調製した。また、調製した組成物(C-11)を用いて液晶配向膜を形成するとともに、液晶表示素子を製造して液晶配向性の評価を行った。評価結果は下記表2に示した。
[Example 5]
In "(1) Preparation of composition" of Example 4, the point that the composition (C-2) was used instead of the composition (C-1), and the solid content concentration after dilution with water were 6 The composition (C-11) was prepared by performing the same operation as in Example 4 except that the weight was changed from% by mass to 3% by mass. Further, the prepared composition (C-11) was used to form a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display element was manufactured to evaluate the liquid crystal orientation. The evaluation results are shown in Table 2 below.

[比較例7~8]
上記実施例4において、組成物に含有させる重合体を下記表2に記載の通りに変更した以外は実施例4と同様にして、組成物を調製して液晶配向膜を形成するとともに、液晶表示素子を製造して液晶配向性の評価を行った。評価結果は下記表2に示した。
[Comparative Examples 7 to 8]
In Example 4, the composition is prepared in the same manner as in Example 4 except that the polymer contained in the composition is changed as shown in Table 2 below, and a liquid crystal alignment film is formed and a liquid crystal display is displayed. The device was manufactured and the liquid crystal orientation was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2 below.

[実施例6:位相差板の作製及び評価]
実施例1で得た重合体(PI-1)を含有する組成物(C-1)を用いて、ガラス基板上に、膜厚が1μmになるようにバーコーターを用いて塗布し、60℃の温風で5分、120℃のオーブンで30分乾燥を行い、位相差板を形成した。
位相差の評価は、平行ニコル回転法により面内位相差(リタデーション)を測定し、波長550nmにおいて、面内位相差が20nm以上であった場合を「良好」とし、面内位相差が20nm未満であった場合を「不良」とした。その結果、本実施例では「良好」の結果であった。
[比較例9]
上記実施例6において、組成物に含有させる重合体を下記表2に記載の通りに変更した以外は実施例6と同様にして、組成物を調製して位相差板を形成するとともに、位相差の評価を行った。評価結果は下記表2に示した。
[Example 6: Fabrication and evaluation of retardation plate]
Using the composition (C-1) containing the polymer (PI-1) obtained in Example 1, the composition (C-1) was applied onto a glass substrate with a bar coater so that the film thickness was 1 μm, and the temperature was 60 ° C. The mixture was dried with warm air for 5 minutes and in an oven at 120 ° C. for 30 minutes to form a retardation plate.
In the evaluation of the phase difference, the in-plane phase difference (literation) is measured by the parallel Nicol rotation method, and when the in-plane phase difference is 20 nm or more at a wavelength of 550 nm, it is regarded as “good”, and the in-plane phase difference is less than 20 nm. If it was, it was regarded as "defective". As a result, the result was "good" in this example.
[Comparative Example 9]
In Example 6 above, the composition is prepared in the same manner as in Example 6 except that the polymer contained in the composition is changed as shown in Table 2 below, and a retardation plate is formed and a retardation difference is formed. Was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2 below.

[実施例7:偏光板の作製及び評価]
(1)組成物の調製
実施例1で得た重合体(PI-1)を含有する組成物(C-1)を用いて、重合体(PI-1)100質量部に対して、二色性色素C.I. Direct Orange 39(Santa Cruz Biotechnology社製)を1質量部添加し、水により希釈することにより、固形分濃度が10質量%となる溶液を得た。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより組成物(C-14)を調製した。
(2)偏光板の形成
上記(1)で調整した組成物(C-14)を用いて、ガラス基板上に、膜厚が10μmになるようにバーコーターを用いて塗布し、60℃の温風で5分、120℃のオーブンで30分乾燥を行い、ゲスト-ホスト型の偏光板を形成した。
(3)二色性比の評価
評価は、偏光吸収スペクトル測定により行い、二色性比が2以上であった場合を「良好」とし、二色性比が2未満であった場合を「不良」とした。その結果、本実施例では「良好」の結果であった。なお、二色性比は、波長500nmにおいて、偏光軸がせん断方向と平行な場合の吸光度(AII)と、偏光軸がせん断方向と垂直な場合の吸光度(A)との比(AII/A)とした。
[比較例10]
上記実施例7において、組成物に含有させる重合体を下記表2に記載の通りに変更した以外は実施例7と同様にして、組成物を調製して偏光板を形成するとともに、二色性比の評価を行った。評価結果は下記表2に示した。なお、表2中、「-」は、該当する評価を実施しなかったことを表す。
[Example 7: Preparation and evaluation of polarizing plate]
(1) Preparation of composition Using the composition (C-1) containing the polymer (PI-1) obtained in Example 1, two colors are used with respect to 100 parts by mass of the polymer (PI-1). Sex dye C. I. 1 part by mass of Direct Orange 39 (manufactured by Santa Cruz Biotechnology) was added and diluted with water to obtain a solution having a solid content concentration of 10% by mass. The composition (C-14) was prepared by filtering this solution through a filter having a pore size of 0.2 μm.
(2) Formation of polarizing plate Using the composition (C-14) prepared in (1) above, the composition (C-14) was applied onto a glass substrate with a bar coater so that the film thickness was 10 μm, and the temperature was 60 ° C. Drying was carried out in the wind for 5 minutes and in an oven at 120 ° C. for 30 minutes to form a guest-host type polarizing plate.
(3) Evaluation of dichroism ratio Evaluation is performed by measuring the polarization absorption spectrum, and when the dichroism ratio is 2 or more, it is regarded as "good", and when the dichroism ratio is less than 2, it is "poor". ". As a result, the result was "good" in this example. The bichromatic ratio is the ratio of the absorbance (A II ) when the polarization axis is parallel to the shear direction and the absorbance (A ) when the polarization axis is perpendicular to the shear direction at a wavelength of 500 nm (A II ). / A ).
[Comparative Example 10]
In Example 7, the composition was prepared in the same manner as in Example 7 except that the polymer contained in the composition was changed as shown in Table 2 below, and a polarizing plate was formed, and dichroism was formed. The ratio was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2 below. In Table 2, "-" indicates that the corresponding evaluation was not carried out.

Figure 0007067555000010
Figure 0007067555000010

以上の結果から、重合体(P)を用いた実施例の組成物は、0℃以上100℃未満の温度範囲内で、直交ニコル下において光学異方性が観察され、リオトロピック液晶性を示すことが明らかとなった。また、重合体(P)は水中で、かつ20質量%以下の低い重合体濃度でリオトロピック液晶性を示した。また、実施例の組成物を用いて作製した液晶表示素子、位相差板及び偏光板は良好な光学特性を示した。これに対し、比較例の組成物は、いずれの温度においても光学異方性を観察できなかった。これらの結果から、重合体(P)を用いることにより穏和な条件でリオトロピック液晶性を示す組成物が得られることが明らかとなった。 From the above results, the composition of the example using the polymer (P) is observed to have optical anisotropy under orthogonal Nicol in a temperature range of 0 ° C. or higher and lower than 100 ° C., and exhibits lyotropic liquid crystallinity. Became clear. Further, the polymer (P) exhibited lyotropic liquid crystallinity in water and at a low polymer concentration of 20% by mass or less. Moreover, the liquid crystal display element, the retardation plate and the polarizing plate produced by using the composition of the example showed good optical characteristics. On the other hand, in the composition of the comparative example, optical anisotropy could not be observed at any temperature. From these results, it was clarified that the composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity can be obtained under mild conditions by using the polymer (P).

Claims (14)

下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる、リオトロピック液晶性を示す組成物であって、
前記重合体(P)は、前記重合体(P)の合成に使用されるテトラカルボン酸二無水物の全体量に対して75モル%以上が、下記式(t-1)で表される化合物である重合体であり、
水を前記溶剤の全体量の50質量%以上含有する、リオトロピック液晶性を示す組成物。
Figure 0007067555000011
(式(1)中、R~R10のうち少なくとも一つはイオン性官能基を有する1価の基であり、残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基である。kは0又は1である。)
Figure 0007067555000012
(式(t-1)中、R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、イオン性官能基又は1価の有機基である。)
A composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity, which is obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the following formula (1) and a solvent.
The polymer (P) is a compound represented by the following formula (t-1) in an amount of 75 mol% or more based on the total amount of the tetracarboxylic acid dianhydride used for the synthesis of the polymer (P). Is a polymer that is
A composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity, which contains water in an amount of 50% by mass or more based on the total amount of the solvent .
Figure 0007067555000011
(In the formula (1), at least one of R 1 to R 10 is a monovalent group having an ionic functional group, and the rest are independently hydrogen atoms, halogen atoms or monovalent organic groups. K is 0 or 1.)
Figure 0007067555000012
(In the formula (t-1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, halogen atoms, ionic functional groups or monovalent organic groups.)
0℃以上100℃未満の温度範囲の少なくとも一部でリオトロピック液晶性を示す、請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, which exhibits lyotropic liquid crystallinity in at least a part of a temperature range of 0 ° C. or higher and lower than 100 ° C. 前記イオン性官能基は、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基、アンモニウム基、ピリジニウム基、イミダゾリウム基若しくはグアニジニウム基、又はそれらの塩である、請求項1又は2に記載の組成物。 The composition according to claim 1 or 2 , wherein the ionic functional group is a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a carboxylic acid group, an ammonium group, a pyridinium group, an imidazolium group or a guanidinium group, or a salt thereof. 前記イオン性官能基は酸性官能基である、請求項1~のいずれか一項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ionic functional group is an acidic functional group. 前記重合体(P)は、上記式(1)で表される部分構造として、下記式(2)で表される部分構造を有する重合体である、請求項1~のいずれか一項に記載の組成物。
Figure 0007067555000013
(式(2)中、Mはカチオンである。kは0又は1である。ただし、k=1の場合、式中の複数のMは、互いに同じでも異なっていてもよい。)
The polymer (P) is a polymer having a partial structure represented by the following formula (2) as a partial structure represented by the above formula (1), according to any one of claims 1 to 4 . The composition described.
Figure 0007067555000013
(In formula (2), M is a cation. K is 0 or 1. However, when k = 1, a plurality of Ms in the formula may be the same or different from each other.)
下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤と、二色性色素、色素会合体、量子ロッド、金属ナノロッド及びカーボンナノチューブよりなる群から選ばれる少なくとも一種と、を混合して得られる、組成物であって、
前記重合体(P)は、前記重合体(P)の合成に使用されるテトラカルボン酸二無水物の全体量に対して75モル%以上が、下記式(t-1)で表される化合物である重合体であり、
水を前記溶剤の全体量の50質量%以上含有する、組成物。
Figure 0007067555000014
(式(1)中、R~R10のうち少なくとも一つはイオン性官能基を有する1価の基であり、残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基である。kは0又は1である。)
Figure 0007067555000015
(式(t-1)中、R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、イオン性官能基又は1価の有機基である。)
A polymer (P) having a partial structure represented by the following formula (1), at least one selected from the group consisting of a solvent, a dichroic dye, a dye aggregate, a quantum rod, a metal nanorod, and a carbon nanotube. It is a composition obtained by mixing
The polymer (P) is a compound represented by the following formula (t-1) in an amount of 75 mol% or more based on the total amount of the tetracarboxylic acid dianhydride used for the synthesis of the polymer (P). Is a polymer that is
A composition containing water in an amount of 50% by mass or more based on the total amount of the solvent .
Figure 0007067555000014
(In the formula (1), at least one of R 1 to R 10 is a monovalent group having an ionic functional group, and the rest are independently hydrogen atoms, halogen atoms or monovalent organic groups. K is 0 or 1.)
Figure 0007067555000015
(In the formula (t-1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, halogen atoms, ionic functional groups or monovalent organic groups.)
下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる、液晶配向剤であって、
前記重合体(P)は、前記重合体(P)の合成に使用されるテトラカルボン酸二無水物の全体量に対して75モル%以上が、下記式(t-1)で表される化合物である重合体であり、
水を前記溶剤の全体量の50質量%以上含有する、液晶配向剤。
Figure 0007067555000016
(式(1)中、R~R10のうち少なくとも一つはイオン性官能基を有する1価の基であり、残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基である。kは0又は1である。)
Figure 0007067555000017
(式(t-1)中、R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、イオン性官能基又は1価の有機基である。)
A liquid crystal alignment agent obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the following formula (1) and a solvent.
The polymer (P) is a compound represented by the following formula (t-1) in an amount of 75 mol% or more based on the total amount of the tetracarboxylic acid dianhydride used for the synthesis of the polymer (P). Is a polymer that is
A liquid crystal alignment agent containing water in an amount of 50% by mass or more of the total amount of the solvent .
Figure 0007067555000016
(In the formula (1), at least one of R 1 to R 10 is a monovalent group having an ionic functional group, and the rest are independently hydrogen atoms, halogen atoms or monovalent organic groups. K is 0 or 1.)
Figure 0007067555000017
(In the formula (t-1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, halogen atoms, ionic functional groups or monovalent organic groups.)
請求項1~のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成された液晶配向膜。 A liquid crystal alignment film formed by using the composition according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1~のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成された位相差板。 A retardation plate formed by using the composition according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1~のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成された偏光板。 A polarizing plate formed by using the composition according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1~のいずれか一項に記載の組成物をリオトロピック液晶状態において基板に塗布し、前記重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させた状態で乾燥する、液晶配向膜の製造方法。 The composition according to any one of claims 1 to 6 is applied to a substrate in a lyotropic liquid crystal state, and the molecular chain of the polymer (P) is dried in a state of being oriented by flow due to shear stress. Method of manufacturing a membrane. 請求項に記載の液晶配向膜を備える液晶素子。 A liquid crystal element comprising the liquid crystal alignment film according to claim 8 . テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるイミド化重合体と、溶剤とを混合して得られる組成物であって、
前記テトラカルボン酸二無水物の全体量に対して75モル%以上が、下記式(t-1)で表される化合物であり、
前記ジアミンの全体量に対して50モル%以上が、下記式(d-1)~(d-16)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種であり、
水を前記溶剤の全体量の50質量%以上含有する、組成物。
Figure 0007067555000018
(式(t-1)中、R 及びR は、水素原子、ハロゲン原子、イオン性官能基又は1価の有機基である。)
Figure 0007067555000019
A composition obtained by mixing an imidized polymer obtained by reacting a tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine and a solvent.
More than 75 mol% with respect to the total amount of the tetracarboxylic acid dianhydride is a compound represented by the following formula (t-1).
50 mol% or more based on the total amount of the diamine is at least one selected from the group consisting of the compounds represented by the following formulas (d-1) to (d-16).
A composition containing water in an amount of 50% by mass or more based on the total amount of the solvent .
Figure 0007067555000018
(In the formula (t-1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, halogen atoms, ionic functional groups or monovalent organic groups.)
Figure 0007067555000019
テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるイミド化重合体と、溶剤とを混合して得られる組成物であって、
前記テトラカルボン酸二無水物は、下記式(TA-1)で表される化合物であり、
前記ジアミンは、下記式(DA-1)~(DA-3)で表される化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種であり、
水を前記溶剤の全体量の50質量%以上含有する、組成物。
Figure 0007067555000020
Figure 0007067555000021
A composition obtained by mixing an imidized polymer obtained by reacting a tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine and a solvent.
The tetracarboxylic acid dianhydride is a compound represented by the following formula (TA-1).
The diamine is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (DA-1) to (DA-3).
A composition containing water in an amount of 50% by mass or more based on the total amount of the solvent .
Figure 0007067555000020
Figure 0007067555000021
JP2019525213A 2017-06-12 2018-05-11 Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing the alignment film, and liquid crystal element Active JP7067555B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017115199 2017-06-12
JP2017115199 2017-06-12
PCT/JP2018/018410 WO2018230222A1 (en) 2017-06-12 2018-05-11 Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, alignment film production method, and liquid crystal element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018230222A1 JPWO2018230222A1 (en) 2020-03-19
JP7067555B2 true JP7067555B2 (en) 2022-05-16

Family

ID=64660963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019525213A Active JP7067555B2 (en) 2017-06-12 2018-05-11 Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing the alignment film, and liquid crystal element

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7067555B2 (en)
KR (1) KR102237291B1 (en)
CN (1) CN110662789B (en)
TW (1) TWI761521B (en)
WO (1) WO2018230222A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7298625B2 (en) * 2018-12-10 2023-06-27 Jsr株式会社 Composition and use thereof
WO2020121640A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-18 Jsr株式会社 Method for producing polarizing film, optical element, and liquid-crystal element
CN111117666A (en) * 2019-12-18 2020-05-08 Tcl华星光电技术有限公司 Alignment film, preparation method thereof and display panel
KR20230046366A (en) 2021-09-29 2023-04-06 전북대학교산학협력단 Photoreactive compound and manufacturing method of liquid crystal display using the same

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001106911A (en) 1999-10-06 2001-04-17 Hitachi Chem Co Ltd Polyimide-based resin composition and molded product using the same
JP2001343633A (en) 2000-03-30 2001-12-14 Nitto Denko Corp Liquid crystal cell substrate, method for manufacturing the same and liquid crystal display device
JP2004115777A (en) 2002-09-06 2004-04-15 Ulvac Japan Ltd Antibacterial polymer and its production method, antibacterial polymer coating film and its making method, and article having the coating film on its surface
JP2005281620A (en) 2004-03-30 2005-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd Functional resin and functional element
JP2006184624A (en) 2004-12-28 2006-07-13 Tokyo Institute Of Technology Thin film polarizer, its manufacturing method and optical device using same
JP2006281189A (en) 2005-04-04 2006-10-19 Mikuni Denshi Kk Ink jet coating solution and drying method
JP2010072521A (en) 2008-09-22 2010-04-02 Hitachi Displays Ltd Polarizer, and liquid crystal display device
JP2011100032A (en) 2009-11-06 2011-05-19 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display device
JP2012098715A (en) 2010-10-06 2012-05-24 Hitachi Displays Ltd Alignment layer, composition for forming alignment layer, and liquid crystal display device
US20140133177A1 (en) 2013-04-24 2014-05-15 Light Polymers Holding Lcd backlight component coatings for reducing light losses and improving in-stack light collimation
JP2015057643A (en) 2013-08-09 2015-03-26 住友化学株式会社 Composition for forming aligned layer
JP2016075894A (en) 2014-10-02 2016-05-12 コニカミノルタ株式会社 Optical film, production method of the same, flexible printed circuit board, and led illumination
JP2017537464A (en) 2014-11-04 2017-12-14 キャパシタ サイエンシス インコーポレイテッド Energy storage device and manufacturing method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02173614A (en) * 1988-12-27 1990-07-05 Toshiba Corp Formation of oriented film of liquid crystal element
US20090269591A1 (en) 2008-04-24 2009-10-29 Crysoptix Kk Organic Compound, Optical Film and Method of Production thereof
WO2010020928A2 (en) 2008-08-19 2010-02-25 Crysoptix Kk Composition of organic compounds, optical film and method of production thereof
WO2010064194A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Crysoptix Kk Organic polymer compound, optical film and method of production thereof

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001106911A (en) 1999-10-06 2001-04-17 Hitachi Chem Co Ltd Polyimide-based resin composition and molded product using the same
JP2001343633A (en) 2000-03-30 2001-12-14 Nitto Denko Corp Liquid crystal cell substrate, method for manufacturing the same and liquid crystal display device
JP2004115777A (en) 2002-09-06 2004-04-15 Ulvac Japan Ltd Antibacterial polymer and its production method, antibacterial polymer coating film and its making method, and article having the coating film on its surface
JP2005281620A (en) 2004-03-30 2005-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd Functional resin and functional element
JP2006184624A (en) 2004-12-28 2006-07-13 Tokyo Institute Of Technology Thin film polarizer, its manufacturing method and optical device using same
JP2006281189A (en) 2005-04-04 2006-10-19 Mikuni Denshi Kk Ink jet coating solution and drying method
JP2010072521A (en) 2008-09-22 2010-04-02 Hitachi Displays Ltd Polarizer, and liquid crystal display device
JP2011100032A (en) 2009-11-06 2011-05-19 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display device
JP2012098715A (en) 2010-10-06 2012-05-24 Hitachi Displays Ltd Alignment layer, composition for forming alignment layer, and liquid crystal display device
US20140133177A1 (en) 2013-04-24 2014-05-15 Light Polymers Holding Lcd backlight component coatings for reducing light losses and improving in-stack light collimation
JP2015057643A (en) 2013-08-09 2015-03-26 住友化学株式会社 Composition for forming aligned layer
JP2016075894A (en) 2014-10-02 2016-05-12 コニカミノルタ株式会社 Optical film, production method of the same, flexible printed circuit board, and led illumination
JP2017537464A (en) 2014-11-04 2017-12-14 キャパシタ サイエンシス インコーポレイテッド Energy storage device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
TW201903130A (en) 2019-01-16
TWI761521B (en) 2022-04-21
JPWO2018230222A1 (en) 2020-03-19
KR102237291B1 (en) 2021-04-06
CN110662789A (en) 2020-01-07
KR20190133750A (en) 2019-12-03
WO2018230222A1 (en) 2018-12-20
CN110662789B (en) 2022-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6492564B2 (en) Liquid Crystal Alignment Agent, Liquid Crystal Alignment Film, Liquid Crystal Display Element, Retardation Film, Method of Producing Retardation Film, Polymer, and Compound
JP7067555B2 (en) Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing the alignment film, and liquid crystal element
JP6375789B2 (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal aligning film, liquid crystal display element, retardation film and method for producing the same
TWI679221B (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
KR101679234B1 (en) Liquid crystal display device, method of manufacturing the same, and polymer composition
JP6350795B2 (en) Liquid crystal alignment agent
KR102074992B1 (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and forming method thereof, phase difference film and manufacturing method thereof, and liquid crystal display device and manufacturing method thereof
TW201604222A (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and manufacturing method thereof, liquid crystal display element, polymer and compound
TWI819102B (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal element and manufacturing method thereof
JP5845849B2 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, method for forming liquid crystal alignment film, liquid crystal display element and compound
US20210277185A1 (en) Composition and use thereof
JP2016206274A (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and manufacturing method of the same, liquid crystal display, phase difference film and manufacturing method of the same, polymer, and compound
TWI791731B (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal element and manufacturing method thereof
CN105385457B (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
TWI683845B (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and manufacturing method thereof, liquid crystal display element, and phase difference film and manufacturing method thereof
JP7159755B2 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, optical film and liquid crystal element
TWI835861B (en) Liquid crystal alignment agents, liquid crystal alignment films, liquid crystal elements and their manufacturing methods, optical films and polymers
JP5832847B2 (en) Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
JP2016095478A (en) Liquid crystal alignment agent and liquid crystal display element
JP2014178378A (en) Photo-alignment agent, liquid crystal alignment film manufacturing method, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191001

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210525

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220411

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7067555

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150