JP7453608B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向剤、これにより得られる液晶配向膜、及び得られた液晶配向膜を具備する液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、液晶配向性が良好であり、プレチルト角発現能にも優れ、且つ高い信頼性が得られる液晶配向膜を与えることのできる液晶配向剤および表示品位に優れる液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal aligning agent, a liquid crystal aligning film obtained using the same, and a liquid crystal display element equipped with the obtained liquid crystal aligning film. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal aligning agent that can provide a liquid crystal aligning film that has good liquid crystal alignment, excellent pretilt angle expression ability, and high reliability, and a liquid crystal display element that has excellent display quality.
液晶表示素子において、液晶配向膜は液晶を一定の方向に配向させるという役割を担っている。現在、工業的に使用されている主な液晶配向膜は、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸(ポリアミック酸ともいわれる)、ポリアミック酸エステルや、ポリイミドの溶液からなるポリイミド系の液晶配向剤を、基板に塗布し成膜することで作製される。
また、基板面に対して液晶を平行配向又は傾斜配向させる場合は、成膜した後、更にラビングによる表面延伸処理が行われている。
In a liquid crystal display element, a liquid crystal alignment film plays the role of aligning liquid crystal in a certain direction. Currently, the main liquid crystal alignment films used industrially are polyimide precursors such as polyamic acid (also called polyamic acid), polyamic acid esters, and polyimide-based liquid crystal alignment agents made of polyimide solutions, which are applied to a substrate. It is manufactured by coating and forming a film.
In addition, when the liquid crystal is aligned parallel or oblique to the substrate surface, a surface stretching process by rubbing is further performed after the film is formed.
一方、基板に対して垂直に液晶を配向させる場合(垂直配向(VA)方式と呼ばれる)は、長鎖アルキルや環状基又は環状基とアルキル基の組み合わせ(例えば特許文献1参照)、ステロイド骨格(例えば特許文献2参照)などの疎水性基をポリイミドの側鎖に導入した液晶配向膜が用いられている。この場合、基板間に電圧を印加して液晶分子が基板に平行な方向に向かって傾く際に、液晶分子が基板法線方向から基板面内の一方向に向かって傾くようにする必要がある。このための手段として、例えば、基板上に突起を設ける方法、表示用電極にスリットを設ける方法、ラビングにより液晶分子を基板法線方向から基板面内の一方向に向けてわずかに傾けておく(プレチルトさせる)方法、さらには、あらかじめ液晶組成物中に光重合性化合物を添加し、ポリイミド等の垂直配向膜と共に用いて、液晶セルに電圧を印加しながら紫外線を照射することで、液晶をプレチルトさせる方法(例えば、特許文献3参照)などが提案されている。 On the other hand, when aligning liquid crystal perpendicularly to the substrate (referred to as vertical alignment (VA) method), long-chain alkyls, cyclic groups, or combinations of cyclic groups and alkyl groups (for example, see Patent Document 1), steroid skeletons ( For example, a liquid crystal alignment film is used in which a hydrophobic group such as (see Patent Document 2) is introduced into the side chain of polyimide. In this case, when applying a voltage between the substrates and tilting the liquid crystal molecules in a direction parallel to the substrates, it is necessary to make sure that the liquid crystal molecules tilt from the normal direction of the substrates to one direction within the plane of the substrates. . Methods for this purpose include, for example, providing protrusions on the substrate, providing slits in the display electrodes, and rubbing to slightly tilt the liquid crystal molecules from the normal direction of the substrate toward one direction within the substrate surface. Furthermore, the liquid crystal can be pretilted by adding a photopolymerizable compound to the liquid crystal composition in advance, using it together with a vertical alignment film such as polyimide, and irradiating the liquid crystal cell with ultraviolet rays while applying a voltage. A method (for example, see Patent Document 3) has been proposed.
近年、VA方式の液晶配向制御における突起やスリットの形成、及びPSA技術に代わるものとして偏光紫外線照射等による異方的光化学反応を利用する方法(光配向法)も提案されている。すなわち、光反応性を有する垂直配向性のポリイミド膜に、偏光紫外線照射し、配向規制能およびプレチルト角発現性を付与することにより、電圧印加時の液晶分子の傾き方向を均一に制御できることが知られている(特許文献4参照)。 In recent years, as an alternative to the formation of protrusions and slits in VA liquid crystal alignment control, and the PSA technique, methods (photoalignment methods) that utilize anisotropic photochemical reactions such as polarized ultraviolet irradiation have also been proposed. In other words, it is known that by irradiating a photoreactive, vertically aligned polyimide film with polarized ultraviolet rays to impart alignment regulation ability and pretilt angle development ability, it is possible to uniformly control the tilt direction of liquid crystal molecules when voltage is applied. (See Patent Document 4).
VA方式の液晶表示素子はコントラストが高い、視野角が広いといった特徴から、TVや車載ディスプレイに使用されている。TV用の液晶表示素子は高輝度を得るために発熱量が大きいバックライトを使用していたり、車載用途で用いられる液晶表示素子、例えば、カーナビゲーションシステムやメーターパネルでは、長時間高温環境下で使用あるいは放置される場合がある。そのような過酷条件において、プレチルト角が徐々に変化した場合、初期の表示特性が得られなくなったり、表示にムラが発生したりなどの問題が起こる。さらに、液晶を駆動させた際の、電圧保持特性や電荷蓄積特性も液晶配向膜の影響をうけ、電圧保持率が低い場合は表示画面のコントラストが低下する、直流電圧に対する電荷の蓄積が大きい場合は表示画面が焼き付くという現象が生じる。特に、透過率を高めるために、垂直から3°以上の傾きといった比較的大きなチルト角を付与することが求められるが、光配向処理によってそのような大きなチルト角を付与しうるとともに、付与されたチルト角を安定に維持しうるような材料がこれまで存在しなかった。 VA type liquid crystal display elements are used in TVs and car displays because of their high contrast and wide viewing angle. LCD display elements for TVs use backlights that generate a large amount of heat in order to achieve high brightness, and LCD display elements used in automobiles, such as car navigation systems and instrument panels, cannot be used in high-temperature environments for long periods of time. It may be used or left alone. Under such severe conditions, if the pretilt angle changes gradually, problems such as initial display characteristics not being obtained or display unevenness occur. Furthermore, when driving the liquid crystal, the voltage retention characteristics and charge accumulation characteristics are also affected by the liquid crystal alignment film, and if the voltage retention rate is low, the contrast of the display screen will decrease, and if the charge accumulation with respect to the DC voltage is large. The phenomenon of burn-in of the display screen occurs. In particular, in order to increase transmittance, it is required to provide a relatively large tilt angle of 3° or more from the vertical. Until now, there has been no material that can maintain a stable tilt angle.
筆者らが検討した結果、光配向性基の量を調節するだけでは、87°を超えるチルト角を安定して発生させることはできなかった。本発明は、87°を超えるチルト角を安定して発生させることが可能であり、且つ高い信頼性が得られる液晶配向膜ならびに液晶配向剤を提供することを課題とする。 As a result of the authors' studies, it was not possible to stably generate a tilt angle exceeding 87° simply by adjusting the amount of the photo-alignable group. An object of the present invention is to provide a liquid crystal aligning film and a liquid crystal aligning agent that can stably generate a tilt angle of more than 87° and have high reliability.
本発明者らは、以下の<1>を要旨とする発明を見出した。
<1> 下記(A)成分及び溶媒を含有する液晶配向剤。
(A)成分:下記(A-1)~(A-3)の構造を有する重合体。
(A-1)イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する構造。
(A-2)下記式(pa-1)で表される構造(以下、「光配向性基」とも称する)。
式中、Aは場合によりフッ素、塩素、シアノから選択される基によるか、又は炭素数1~5のアルコキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル残基(これは、場合により1個のシアノ基又は1個以上のハロゲン原子で置換されている)で置換されている、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、2,5-チオフェニレン、2,5-フラニレン、1,4-若しくは2,6-ナフチレン又はフェニレンを表し、R1は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R2は2価の芳香族基、2価の脂環式基、2価の複素環式基または2価の縮合環式基であり、R3は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R4は炭素数1~40の直鎖又は分岐鎖のアルキル基または脂環式基を含む炭素数3~40の1価の有機基であり、Dは、酸素原子、硫黄原子又は-NRd-(ここで、Rdは、水素原子又は炭素数1~3のアルキルを表す)を表し、aは0~3の整数であり、*は結合位置を表す。
(A-3)オキセタニル基、オキシラニル基、下記式(3)で表される基、下記式(4)で表される基、下記式(5)で表される基及びチイラン基から選択される少なくとも1種の官能基を有する構造(以下、「熱架橋性基」とも称する)。
<1> A liquid crystal aligning agent containing the following component (A) and a solvent.
Component (A): A polymer having the following structures (A-1) to (A-3).
(A-1) A structure having an isocyanate group and/or a blocked isocyanate group.
(A-2) A structure represented by the following formula (pa-1) (hereinafter also referred to as a "photoalignable group").
In the formula, A is optionally a group selected from fluorine, chlorine, cyano, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a linear or branched alkyl residue (which can optionally be one pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, 2,5-thiophenylene, 2,5-furanylene, substituted with a cyano group or one or more halogen atoms); Represents 1,4- or 2,6-naphthylene or phenylene, R 1 is a single bond, oxygen atom, -COO- or -OCO-, and R 2 is a divalent aromatic group, a divalent alicyclic group group, a divalent heterocyclic group, or a divalent fused cyclic group, R 3 is a single bond, an oxygen atom, -COO- or -OCO-, and R 4 is a straight chain having 1 to 40 carbon atoms. or a monovalent organic group having 3 to 40 carbon atoms containing a branched alkyl group or alicyclic group, and D is an oxygen atom, a sulfur atom, or -NR d - (where R d is a hydrogen atom or represents an alkyl having 1 to 3 carbon atoms), a is an integer of 0 to 3, and * represents a bonding position.
(A-3) selected from oxetanyl group, oxiranyl group, group represented by the following formula (3), group represented by the following formula (4), group represented by the following formula (5), and thiirane group A structure having at least one functional group (hereinafter also referred to as a "thermally crosslinkable group").
本発明により、87°を超えるチルト角の付与が可能で、且つ高い信頼性が得られる液晶配向膜ならびに液晶配向剤を提供できる。
また、本発明の方法によって製造された液晶表示素子は優れた表示特性を有する。
ADVANTAGE OF THE INVENTION By this invention, provision of the tilt angle exceeding 87 degrees is possible, and the liquid crystal aligning film and liquid crystal aligning agent from which high reliability can be obtained can be provided.
Furthermore, the liquid crystal display element manufactured by the method of the present invention has excellent display characteristics.
本発明の液晶配向剤は、上記(A-1)~(A-3)の構造を有する重合体(以下、「特定重合体」とも称する)及び溶媒を含有する液晶配向剤を含有する。以下、本発明の各構成要件につき詳述する。
<(A)成分:特定重合体>
本発明の特定重合体は下記式(I)で表される。
式中、
Sa、Sb、及びScは、それぞれ独立したスペーサー単位を表し、
Iaは、後述する式(a-1-m)においてする定義と同義であり、
Ibは、前記式(pa-1)で表される基であり、
Icは、オキセタニル基、オキシラニル基、前記式(3)で表される基、前記式(4)で表される基、前記式(5)で表される基及びチイラン基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有する1価の有機基を表す。
M’a、M’c、M’eは、それぞれに後述するMa、Mc、Me、に由来する主鎖の構造を表し、Mb、Md、c、r2は、後述する式(a-1―m)、式(b-1-m)及び式(c-1-m)においてする定義と同様である。
またx、y、zは特に限定はないが、例えば、x、y、zはそれぞれ独立して、0.01以上、0.89以下の値をとることができる。
The liquid crystal aligning agent of the present invention contains a liquid crystal aligning agent containing a polymer having the structures (A-1) to (A-3) above (hereinafter also referred to as "specific polymer") and a solvent. Each component of the present invention will be explained in detail below.
<(A) component: specific polymer>
The specific polymer of the present invention is represented by the following formula (I).
During the ceremony,
S a , S b , and S c each represent an independent spacer unit,
I a has the same meaning as the definition in formula (a-1-m) described below,
I b is a group represented by the above formula (pa-1),
Ic is selected from the group consisting of an oxetanyl group, an oxiranyl group, a group represented by the formula (3), a group represented by the formula (4), a group represented by the formula (5), and a thiirane group. represents a monovalent organic group having at least one functional group.
M' a , M' c , and M' e represent main chain structures derived from M a , M c , and M e , which will be described later, respectively, and M b , M d , c, and r 2 will be described later. The definitions are the same as those in formula (a-1-m), formula (b-1-m), and formula (c-1-m).
Further, x, y, and z are not particularly limited, but, for example, x, y, and z can each independently take a value of 0.01 or more and 0.89 or less.
なお、式(I)は、各側鎖ごとがx、y、zの割合で存在することを意味するものであって、重合体において、各側鎖がブロック化したブロック共重合体を意味するものではない。 In addition, formula (I) means that each side chain is present in the proportions of x, y, and z, and in the polymer, it means a block copolymer in which each side chain is blocked. It's not a thing.
本発明の液晶配向剤中に含有される特定重合体は、光に対して感度が高いため、低露光量の偏光紫外線照射においても、配向制御能を発現できる。さらに、特定重合体は上記熱架橋性基とアミノ基及び水酸基もしくはカルボキシル基との反応によって、液晶配向剤の焼成時間が短い場合でも特定重合体内での架橋反応が可能となる。これにより、特定重合体の光配向性部位が光反応により異方性を発現した際に、液晶配向膜に異方性が残存(メモリー)しやすくなるため、液晶配向性を高め、且つ液晶のプレチルト角を発現することが可能となる。 Since the specific polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention has high sensitivity to light, it can exhibit alignment control ability even when irradiated with polarized ultraviolet light at a low exposure dose. Further, due to the reaction between the thermally crosslinkable group and the amino group and the hydroxyl group or carboxyl group, the specific polymer can undergo a crosslinking reaction within the specific polymer even when the baking time of the liquid crystal aligning agent is short. This makes it easier for the anisotropy to remain (memory) in the liquid crystal alignment film when the photoalignment site of the specific polymer develops anisotropy due to a photoreaction, thereby increasing the liquid crystal alignment and improving the liquid crystal alignment. It becomes possible to express a pretilt angle.
<<(A-1)イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する部位>>
本発明の(A)成分中の(A-1)イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する部位は、下記式(1)であることが好ましい。
また、該部位は、下記式(1m)のモノマー由来であるのがよい。
<<(A-1) Site having isocyanate group and/or blocked isocyanate group>>
The (A-1) isocyanate group and/or blocked isocyanate group-containing site in component (A) of the present invention is preferably represented by the following formula (1).
Further, the site is preferably derived from a monomer of the following formula (1m).
式(1)又は(a-1-m)中、Saはスペーサー単位を表し、Saの左の結合子は特定重合体の主鎖に、任意にスペーサーを介して結合することを示し、Iaはイソシアネート基又はブロック化されたイソシアネート基である。
また、式(a-1-m)中、Maは第1の重合性基を表す。該第1の重合性基して、(メタ)アクリレート、フマレート、マレエート、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、ノルボルネン、(メタ)アクリルアミド及びその誘導体のラジカル重合性基、及びシロキサンを挙げることができる。好ましくは(メタ)アクリレート、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、アクリルアミドであるのがよい。
cは1から3の整数であり、好ましくは1または2である。
Mbは、単結合、2価の複素環、3価の複素環、4価の複素環、置換又は非置換の分岐である炭素数1~10のアルキル基、2価の芳香族基、3価の芳香族基、4価の芳香族環、2価の脂環式基、3価の脂環式基、4価の脂環式基、2価の縮合環式基、3価縮合環式基または4価の縮合環式基であり、それぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよい。
In formula (1) or (a-1-m), Sa represents a spacer unit, the left bond of Sa indicates that it is bonded to the main chain of the specific polymer, optionally via a spacer, and Ia is It is an isocyanate group or a blocked isocyanate group.
Further, in formula (a-1-m), Ma represents the first polymerizable group. The first polymerizable group includes radically polymerizable groups of (meth)acrylate, fumarate, maleate, α-methylene-γ-butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, norbornene, (meth)acrylamide and its derivatives, and siloxane. can be mentioned. Preferred are (meth)acrylate, α-methylene-γ-butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, and acrylamide.
c is an integer from 1 to 3, preferably 1 or 2.
Mb represents a single bond, a divalent heterocycle, a trivalent heterocycle, a tetravalent heterocycle, a substituted or unsubstituted branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aromatic group, and a trivalent heterocycle. aromatic group, tetravalent aromatic ring, divalent alicyclic group, trivalent alicyclic group, tetravalent alicyclic group, divalent fused cyclic group, trivalent fused cyclic group Alternatively, it is a tetravalent fused cyclic group, and each group may be unsubstituted or one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a methyl group, or a methoxy group.
Saは下記式(2)由来であるのがよい。
W1の左の結合はMbへの結合を表し、W3の右の結合はIaへの結合を表し、W1、W2及びW3は、それぞれ独立して単結合、二価の複素環、-(CH2)n-(式中、nは1~20の整数である。)、-OCH2-、-CH2O-、―COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-を表すが、これらの置換基において非隣接のCH2基の一つ以上は独立して、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2―、-NR-、-NR-CO-、-CO-NR-、-NR-CO-O-、-OCO-NR-、-NR-CO-NR-、-CH=CH-、-C≡C-又は-O-CO-O-(式中、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5のアルキル基を表す。)で置換することができる。
A1及びA2は、それぞれ独立して、2価の芳香族基、2価の脂環式基、2価の複素環式基または2価の縮合環式基であり、それぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていても良い。
The left bond of W 1 represents the bond to Mb, the right bond of W 3 represents the bond to Ia, and W 1 , W 2 and W 3 each independently represent a single bond or a divalent heterocycle. , -(CH 2 )n- (wherein n is an integer from 1 to 20), -OCH 2 -, -CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, - CF=CF-, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -CF 2 CF 2 - or -C≡C-, but one or more of the non-adjacent CH 2 groups in these substituents are independently -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -Si(CH 3 ) 2 -O-Si(CH 3 ) 2 -, -NR-, -NR-CO-, -CO-NR-, -NR-CO-O-, -OCO-NR-, -NR-CO-NR-, -CH=CH-, -C≡C- or -O-CO-O- (in the formula , R independently represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms).
A 1 and A 2 are each independently a divalent aromatic group, a divalent alicyclic group, a divalent heterocyclic group, or a divalent fused cyclic group, and each group is It may be substituted or one or more hydrogen atoms may be replaced by a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a methyl group or a methoxy group.
Iaは、上述したとおり、イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基である。
ブロック化されたイソシアネート基とは、イソシアネート基(-NCO)が適当な保護基(BL)によりブロック化されたイソシアネート基であり、例えば下記式(5)で表すことができる。
本発明の液晶配向剤において、ブロック化されたイソシアネート基は、液晶配向膜の形成時の加熱焼成により、保護基(ブロック部分)が熱解離して外れて、反応性のイソシアネート基が生じる。生じたイソシアネート基は、液晶配向膜を構成する重合体との間で架橋反応が進行する。また、該イソシアネート基は、分子内にアミノ基およびヒドロキシル基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を2つ以上有する化合物と反応する。
As described above, Ia is an isocyanate group and/or a blocked isocyanate group.
The blocked isocyanate group is an isocyanate group in which an isocyanate group (-NCO) is blocked with an appropriate protecting group (BL), and can be represented by the following formula (5), for example.
In the liquid crystal aligning agent of the present invention, the protective group (block portion) of the blocked isocyanate group is thermally dissociated and removed by heating and baking during formation of the liquid crystal aligning film, and a reactive isocyanate group is generated. A crosslinking reaction proceeds between the generated isocyanate groups and the polymer constituting the liquid crystal alignment film. Further, the isocyanate group reacts with a compound having two or more functional groups of one or more selected from the group consisting of amino groups and hydroxyl groups in the molecule.
ブロック化されたイソシアネート基は、イソシアネート基を有する化合物に対して適当なブロック剤を作用せしめることにより得ることができる。
ブロック剤として、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、2-エトキシヘキサノール、2-N,N-ジメチルアミノエタノール、2-エトキシエタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類;フェノール、o-ニトロフェノール、p-クロロフェノール、o-、m-又はp-クレゾール等のフェノール類;ε-カプロラクタム等のラクタム類;アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム類;ピラゾール、3,5-ジメチルピラゾール、3-メチルピラゾールなどのピラゾール類;ドデカンチオール、ベンゼンチオール等のチオール類;マロン酸ジエチル等のカルボン酸エステル類;などが挙げられる。好ましくは、エタノール、イソプロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、3,5-ジメチルピラゾール、γ-カプロラクタム、メチルエチルケトンオキシムであるのがよい。
A blocked isocyanate group can be obtained by allowing a suitable blocking agent to act on a compound having an isocyanate group.
Examples of blocking agents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-ethoxyhexanol, 2-N,N-dimethylaminoethanol, 2-ethoxyethanol, and cyclohexanol. ; Phenols such as phenol, o-nitrophenol, p-chlorophenol, o-, m- or p-cresol; Lactams such as ε-caprolactam; Acetone oxime, methyl ethyl ketone oxime, methyl isobutyl ketone oxime, cyclohexanone oxime, acetophenone Oximes such as oxime and benzophenone oxime; pyrazoles such as pyrazole, 3,5-dimethylpyrazole and 3-methylpyrazole; thiols such as dodecanethiol and benzenethiol; carboxylic acid esters such as diethyl malonate; etc. It will be done. Preferred are ethanol, isopropanol, 1-methoxy-2-propanol, 3,5-dimethylpyrazole, γ-caprolactam, and methyl ethyl ketone oxime.
以下にBLの好ましい具体的構造として、BL-1~Bl-7を示すがこれに限定されるものではない。なお、破線の結合子は、式(5)のカルボニル炭素との結合箇所を示し、式BL-7のR6は炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキル基(ただし、非隣接のCH2基の一つ以上は独立して、酸素原子に置き換えられてもよい)を表す。 BL-1 to BL-7 are shown below as preferred specific structures of BL, but the structure is not limited thereto. Note that the broken line connector indicates the bonding site with the carbonyl carbon in formula (5), and R 6 in formula BL-7 is a straight or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (provided that non-adjacent One or more of the CH 2 groups may be independently replaced by an oxygen atom).
Iaとして、以下のIa-1~Ia-8を挙げることができるが、これらに限定されない。式中、破線は上記式(1)のSaへの結合を表し、R6は炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキル基(ただし、非隣接のCH2基の一つ以上は独立して、酸素原子に置き換えられてもよい)を表す。 Examples of Ia include, but are not limited to, the following Ia-1 to Ia-8. In the formula, the broken line represents the bond to Sa in the above formula (1), and R 6 is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (however, one or more of the non-adjacent CH 2 groups is an independent may be replaced with an oxygen atom).
(A-1)としてイソシアネート基、即ちブロック化されていないイソシアネート基を含有する場合、該イソシアネート基は、分子内にアミノ基及びヒドロキシル基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を2つ以上有する化合物と優れた反応性を示すことから、低温での焼成においても効率良く架橋反応することができる。 When (A-1) contains an isocyanate group, that is, an unblocked isocyanate group, the isocyanate group has two or more functional groups selected from the group consisting of amino groups and hydroxyl groups in the molecule. Since it exhibits excellent reactivity with the above-mentioned compounds, it is possible to carry out the crosslinking reaction efficiently even during firing at low temperatures.
イソシアネート基とアミノ基やヒドロキシル基との反応温度は50℃から200℃であることが好ましく、より好ましくは80℃~200℃であり、より好ましくは80℃~180℃である。 The reaction temperature between the isocyanate group and the amino group or hydroxyl group is preferably from 50°C to 200°C, more preferably from 80°C to 200°C, and even more preferably from 80°C to 180°C.
イソシアネート基はアミノ基やヒドロキシル基、特にアミノ基との反応性に優れ、低温でも架橋反応が進行することがあり、液晶配向剤の保存安定性が悪くなることがある。そのため液晶配向剤を長期に保存する場合は、ブロック化されたイソシアネート基を用いる場合がある。 Isocyanate groups have excellent reactivity with amino groups and hydroxyl groups, especially amino groups, and crosslinking reactions may proceed even at low temperatures, resulting in poor storage stability of the liquid crystal aligning agent. Therefore, when storing a liquid crystal aligning agent for a long period of time, blocked isocyanate groups may be used.
ブロック化されたイソシアネート基は、液晶配向膜の形成時の加熱焼成の温度のような高温の状態では、ブロック部分の熱解離が生じてイソシアネート基を介して架橋反応が進行するものである。ブロック化されたイソシアネート基は、液晶配向剤を保存する低温の状態では、イソシアネート基による架橋が進行しないものであることが好ましい。そのような熱反応性を実現するために、ブロックイソシアネート化合物は、ブロック部分の熱解離の温度が液晶配向剤の保存時よりも相当に高いもの、例えば、50℃~230℃であるものが好ましく、60℃~150℃であるものがより好ましい。 When the blocked isocyanate group is at a high temperature such as the temperature of heating and baking during formation of a liquid crystal alignment film, thermal dissociation of the block portion occurs and a crosslinking reaction proceeds via the isocyanate group. It is preferable that the blocked isocyanate group is one in which crosslinking by the isocyanate group does not proceed under the low temperature conditions in which the liquid crystal aligning agent is stored. In order to achieve such thermal reactivity, the blocked isocyanate compound is preferably one whose thermal dissociation temperature of the block portion is considerably higher than that during storage of the liquid crystal aligning agent, for example, 50 ° C. to 230 ° C. , 60°C to 150°C is more preferable.
(A-1)イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する部位は、上述したように、上記式(a-1-m)で表されるモノマー由来であるのがよい。該式(a-1-m)で表されるモノマーとして、以下のものを挙げることができるがこれらに限定されない。 (A-1) The site having an isocyanate group and/or a blocked isocyanate group is preferably derived from a monomer represented by the above formula (a-1-m), as described above. Examples of the monomer represented by the formula (a-1-m) include, but are not limited to, the following.
(A-1)イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する部位の導入量は、(A)成分である特定重合体の5~90molであることが好ましく、5~85mol%であることがより好ましく、さらに好ましくは15~80mol%である。 (A-1) The amount of introduced portions having isocyanate groups and/or blocked isocyanate groups is preferably 5 to 90 mol, and 5 to 85 mol% of the specific polymer as component (A). is more preferable, and even more preferably 15 to 80 mol%.
<(A-2)光配向性を有する構造>
本発明の液晶配向剤中に含有される特定重合体は、分子内に、好ましくは側鎖に、上記式(pa-1)で表される光配向性を有する構造を有する。
光配向性を有する部位の構造を上記の構造とすることで、熱などの外部ストレスに曝されたとしても、垂直配向制御能を長期間安定に保持できる。また、光に対して感度が高いため、低露光量の偏光紫外線照射においても、配向制御能を発現でき、液晶配向膜の製造工程を簡略化する観点からも好ましい。
<(A-2) Structure having photoalignment property>
The specific polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention has a structure having a photoalignment property represented by the above formula (pa-1) in the molecule, preferably in the side chain.
By setting the structure of the portion having photoalignment to the above structure, the vertical alignment control ability can be stably maintained for a long period of time even when exposed to external stress such as heat. Furthermore, since it has high sensitivity to light, it can exhibit alignment control ability even when irradiated with polarized ultraviolet light at a low exposure dose, which is preferable from the viewpoint of simplifying the manufacturing process of a liquid crystal alignment film.
本発明において、分子内に上記式(pa-1)で表される光配向性を有する部位は、例えば下記式(b-1)で表すことができる。また、該部位は、下記式(b-1-m)で表されるモノマー由来の構造を挙げることができるがこれに限定されない。
式中、Ibは、下記式(pa-1)で表される1価の有機基である。
式中、Aは場合によりフッ素、塩素、シアノから選択される基によるか、又は炭素数1~5のアルコキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル残基(これは、場合により1個のシアノ基又は1個以上のハロゲン原子で置換されている)で置換されている、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、2,5-チオフェニレン、2,5-フラニレン、1,4-若しくは2,6-ナフチレン又はフェニレンを表し、R1は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R2は2価の芳香族基、2価の脂環式基、2価の複素環式基または2価の縮合環式基であり、R3は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R4は炭素数1~40の直鎖又は分岐鎖のアルキル基または脂環式基を含む炭素数3~40の1価の有機基であり、Dは、酸素原子、硫黄原子又は-NRd-(ここで、Rdは、水素原子又は炭素数1~3のアルキルを表す)を表し、aは0~3の整数であり、*は結合位置を表す。
In the present invention, the site in the molecule having photoalignment properties represented by the above formula (pa-1) can be represented by, for example, the following formula (b-1). Further, the site can include, but is not limited to, a structure derived from a monomer represented by the following formula (b-1-m).
In the formula, I b is a monovalent organic group represented by the following formula (pa-1).
In the formula, A is optionally a group selected from fluorine, chlorine, cyano, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a linear or branched alkyl residue (which can optionally be one pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, 2,5-thiophenylene, 2,5-furanylene, substituted with a cyano group or one or more halogen atoms); Represents 1,4- or 2,6-naphthylene or phenylene, R 1 is a single bond, oxygen atom, -COO- or -OCO-, and R 2 is a divalent aromatic group, a divalent alicyclic group group, a divalent heterocyclic group, or a divalent fused cyclic group, R 3 is a single bond, an oxygen atom, -COO- or -OCO-, and R 4 is a straight chain having 1 to 40 carbon atoms. or a monovalent organic group having 3 to 40 carbon atoms containing a branched alkyl group or alicyclic group, and D is an oxygen atom, a sulfur atom, or -NR d - (where R d is a hydrogen atom or represents an alkyl having 1 to 3 carbon atoms), a is an integer of 0 to 3, and * represents a bonding position.
上記式(b-1)又は(b-1-m)中、Sbは、スペーサー単位を表し、Sbの左の結合子は特定重合体の主鎖に、任意にスペーサーを介して結合することを示す。
Sbは、例えば下記式(Sp)の構造で表すことができる。
式(Sp)中、
W1の左の結合はMdへの結合を表し、
W3の右の結合はIbへの結合を表し、
W1、W2及びW3は、それぞれ独立して、単結合、二価の複素環、-(CH2)n-(式中、nは1~20を表す)、-OCH2-、-CH2O-、―COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-を表すが、これらの置換基において非隣接のCH2基の一つ以上は独立して、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2―、-NR-、-NR-CO-、-CO-NR-、-NR-CO-O-、-OCO-NR-、-NR-CO-NR-、-CH=CH-、-C≡C-又は-O-CO-O-(式中、Rは独立して水素又は炭素原子数1から5の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表す)で置換することができ、
A1及びA2は、それぞれ独立して、単結合、2価のアルキル基、2価の芳香族基、2価の脂環式基、又は2価の複素環式基から選ばれる基であり、それぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていても良い。
式(b-1-m)中、Mcは第2の重合性基を表す。該第2の重合性基として、 (メタ)アクリレート、フマレート、マレエート、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、ノルボルネン、(メタ)アクリルアミド及びその誘導体のラジカル重合性基、及びシロキサンを挙げることができる。好ましくは(メタ)アクリレート、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、アクリルアミドであるのがよい。
In the above formula (b-1) or (b-1-m), S b represents a spacer unit, and the left bond of S b is bonded to the main chain of the specific polymer, optionally via a spacer. Show that.
S b can be represented, for example, by the structure of the following formula (Sp).
In the formula (Sp),
The left bond of W 1 represents the bond to M d ,
The right bond of W 3 represents the bond to I b ,
W 1 , W 2 and W 3 each independently represent a single bond, a divalent heterocycle, -(CH 2 ) n - (in the formula, n represents 1 to 20), -OCH 2 -, - Represents CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -CF 2 CF 2 - or -C≡C- However, in these substituents, one or more non-adjacent CH 2 groups are independently -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -Si(CH 3 ) 2 - O-Si(CH 3 ) 2 -, -NR-, -NR-CO-, -CO-NR-, -NR-CO-O-, -OCO-NR-, -NR-CO-NR-, -CH Substitution with =CH-, -C≡C- or -O-CO-O- (wherein R independently represents hydrogen or a straight or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) is possible,
A 1 and A 2 are each independently a group selected from a single bond, a divalent alkyl group, a divalent aromatic group, a divalent alicyclic group, or a divalent heterocyclic group; , each group may be unsubstituted or one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, chlorine atom, cyano group, methyl group or methoxy group.
In formula (b-1-m), M c represents a second polymerizable group. As the second polymerizable group, radically polymerizable groups of (meth)acrylate, fumarate, maleate, α-methylene-γ-butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, norbornene, (meth)acrylamide and its derivatives, and siloxane are used. can be mentioned. Preferred are (meth)acrylate, α-methylene-γ-butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, and acrylamide.
r2は、1≦r2≦3を満たす整数である。
式(b-1-m)中、Mdは、単結合、(r2+1)価の複素環、炭素数1~10の直鎖状又は分岐状アルキル基、(r2+1)価の芳香族基、(r2+1)価の脂環式基から選ばれる基であり、それぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていても良い。
r 2 is an integer satisfying 1≦r 2 ≦3.
In formula (b-1-m), M d is a single bond, a (r 2 +1)-valent heterocycle, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an (r 2 +1)-valent aromatic group. A group selected from group groups, (r 2 +1)-valent alicyclic groups, and each group is unsubstituted or one or more hydrogen atoms are a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a methyl group, or a methoxy group. It may be substituted with a group.
A1、A2、及びMdにおける芳香族基としては、例えば、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレンのような炭素数6~18の芳香族炭化水素を挙げることができる。A1、A2、及びMdにおける脂環式基としては、例えばシクロヘキサン、ビシクロヘキサンのような炭素数6~12の脂環式炭化水素を挙げることができる。A1、A2、及びMdにおける複素環としては、例えばピリジン、ピペリジン、ピペラジン等の窒素含有複素環を挙げることができる。A1、A2におけるアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状又は分岐状アルキル基等を挙げることができる。 Examples of the aromatic group for A 1 , A 2 , and M d include aromatic hydrocarbons having 6 to 18 carbon atoms such as benzene, biphenyl, and naphthalene. Examples of the alicyclic group for A 1 , A 2 and M d include alicyclic hydrocarbons having 6 to 12 carbon atoms such as cyclohexane and bicyclohexane. Examples of the heterocycle in A 1 , A 2 , and M d include nitrogen-containing heterocycles such as pyridine, piperidine, and piperazine. Examples of the alkyl group for A 1 and A 2 include linear or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms.
良好な垂直配向制御能と安定なプレチルト角を発現し得る観点から、(b-1)の構造として、上記(pa-1)で表される基、又は、下記(pa-1-a)で表される基を挙げることができる。また、該部位は、下記式(pa-1-ma)で表されるモノマー由来の構造を挙げることができるがこれに限定されない。
式中、Mc、Md、Sb及びqは、上述と同じ定義である。
また、Zは酸素原子、または硫黄原子である。
Xa及びXbは、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基又は炭素数1~3のアルキル基である。
R1は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-である。
R2は2価の芳香族基、2価の脂環式基、又は2価の複素環式基である。
R3は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-である。
R4は炭素数1~40の直鎖又は分岐鎖のアルキル基または脂環式基を含む炭素数3~40の1価の有機基である。
R5は炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、フッ素原子またはシアノ基、好ましくはメチル基、メトキシ基又はフッ素原子である。
aは0~3の整数であり、bは0~4の整数である。
From the viewpoint of achieving good vertical alignment control ability and a stable pretilt angle, the structure of (b-1) is a group represented by the above (pa-1) or the following (pa-1-a). Mention may be made of the groups represented. Further, the site may include, but is not limited to, a structure derived from a monomer represented by the following formula (pa-1-ma).
In the formula, M c , M d , S b and q have the same definitions as above.
Further, Z is an oxygen atom or a sulfur atom.
X a and X b are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
R 1 is a single bond, an oxygen atom, -COO- or -OCO-.
R 2 is a divalent aromatic group, a divalent alicyclic group, or a divalent heterocyclic group.
R 3 is a single bond, an oxygen atom, -COO- or -OCO-.
R 4 is a monovalent organic group having 3 to 40 carbon atoms containing a linear or branched alkyl group having 1 to 40 carbon atoms or an alicyclic group.
R 5 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine atom or a cyano group, preferably a methyl group, a methoxy group or a fluorine atom.
a is an integer from 0 to 3, and b is an integer from 0 to 4.
式(pa-1-a)又は(pa-1-ma)中、Sbの炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基として、炭素数1~8の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基であることが好ましく、例えばメチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、t-ブチレン基、n-ペンチレン基、n-ヘキシレン基、n-ヘプチレン基、n-オクチレン基が好ましい。
Sbの2価の芳香族基として、例えば1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、2,3,5,6-テトラフルオロ-1,4-フェニレン基等を挙げることができる。
In formula (pa-1-a) or (pa-1-ma), as the straight chain or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms in S b , straight chain or branched alkylene having 1 to 8 carbon atoms; It is preferably a group, for example, a methylene group, ethylene group, n-propylene group, n-butylene group, t-butylene group, n-pentylene group, n-hexylene group, n-heptylene group, n-octylene group. .
Examples of the divalent aromatic group of S b include 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 2,3,5,6-tetra Examples include fluoro-1,4-phenylene group.
式(pa-1-a)又は(pa-1-ma)中、Sbの2価の脂環式基として、例えばトランス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-トランス-1,4-ビシクロヘキシレン等を挙げることができる。
Sbの2価の複素環式基として、例えば1,4-ピリジレン基、2,5-ピリジレン基、1,4-フラニレン基、1,4-ピペラジン基、1,4-ピペリジン基等を挙げることができる。
Sbは、炭素数1~8のアルキレン基であることが好ましく、より好ましくは炭素数1~6のアルキレン基であり、さらに好ましくは炭素数1~4のアルキレン基であるのがよい。
In formula (pa-1-a) or (pa-1-ma), the divalent alicyclic group of S b is, for example, trans-1,4-cyclohexylene, trans-trans-1,4-bicyclohexylene, Examples include silene and the like.
Examples of the divalent heterocyclic group of S b include 1,4-pyridylene group, 2,5-pyridylene group, 1,4-furanylene group, 1,4-piperazine group, 1,4-piperidine group, etc. be able to.
S b is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
R2の2価の芳香族基として、例えば1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、2,3,5,6-テトラフルオロ-1,4-フェニレン基、ナフチレン基等を挙げることができる。
R2の2価の脂環式基として、例えばトランス1,4-シクロヘキシレン、トランス-トランス-1,4-ビシクロヘキシレン等を挙げることができる。
R2の2価の複素環式基として、例えば1,4-ピリジレン基、2,5-ピリジレン基、1,4-フラニレン基、1,4-ピペラジン基、1,4-ピペリジン基等を挙げることができる。
R2は、1,4-フェニレン基、トランス1,4-シクロヘキシレン、トランス-トランス-1,4-ビシクロヘキシレンであるのがよい。
Examples of the divalent aromatic group for R 2 include 1,4-phenylene group, 2-fluoro-1,4-phenylene group, 3-fluoro-1,4-phenylene group, 2,3,5,6-tetra Examples include fluoro-1,4-phenylene group and naphthylene group.
Examples of the divalent alicyclic group for R 2 include trans-1,4-cyclohexylene and trans-trans-1,4-bicyclohexylene.
Examples of the divalent heterocyclic group for R 2 include 1,4-pyridylene group, 2,5-pyridylene group, 1,4-furanylene group, 1,4-piperazine group, 1,4-piperidine group, etc. be able to.
R 2 is preferably a 1,4-phenylene group, trans-1,4-cyclohexylene, or trans-trans-1,4-bicyclohexylene.
R4の炭素数1~40の直鎖又は分岐鎖のアルキル基としては、例えば炭素数1~20の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を挙げることができ、このアルキル基の水素原子の一部または全部はフッ素原子により置換されていてもよい。かかるアルキル基の例としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル、n-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ラウリル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-エイコシル基、4,4,4-トリフロロブチル基、4,4,5,5,5-ペンタフルオロペンチル、4,4,5,5,6,6,6-ヘプタフルオロヘキシル基、3,3,4,4,5,5,5-ヘプタフルオロペンチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基、2-(パーフルオロブチル)エチル基、2-(パーフルオロオクチル)エチル基、2-(パーフルオロデシル)エチル基等を挙げることができる。
R4の脂環式基を含む炭素数3~40の1価の有機基としては、例えばコレステニル基、コレスタニル基、アダマンチル基、下記式(Alc-1)または(Alc-2)(式中、R7は、それぞれ、水素原子、フッ素原子または炭素数1~20のフッ素原子で置換されていてもよいアルキル基であり、*は結合位置を示す)で表される基等を挙げることができる。
Examples of the monovalent organic group having 3 to 40 carbon atoms containing an alicyclic group for R 4 include a cholestenyl group, a cholestanyl group, an adamantyl group, and the following formula (Alc-1) or (Alc-2) (in the formula, R 7 is a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group optionally substituted with a fluorine atom having 1 to 20 carbon atoms, and examples include a group represented by *indicates a bonding position). .
上記式(pa-1-ma)で表されるモノマーとして、式(paa-1-ma1)~(paa-1-ma18)で表される構造を挙げることができるがこれらに限定されない。なお、式中、「E」は、E体であることを表し、「t」は、シクロヘキシル基がトランス型であることを表す。
本発明の重合体に含有させる光反応性の部位は1種類単独で用いてもよく、また2種以上の部位を組合せて用いてもよい。
また、光反応性の部位は、特定重合体((A)成分)の5~50mol%、10~50mol%、又は15~50mol%の割合で含有されることが好ましい。
The photoreactive sites contained in the polymer of the present invention may be used alone or in combination of two or more types.
Further, the photoreactive site is preferably contained in a proportion of 5 to 50 mol%, 10 to 50 mol%, or 15 to 50 mol% of the specific polymer (component (A)).
<(A-3)熱架橋性基を有する部位>
本発明の液晶配向剤中に含有される特定重合体は、熱架橋性基を有する部位、即ち、分子内にオキセタニル基(1,2-エポキシ構造)、オキシラニル基(1,3-エポキシ構造)、下記式(3)で表される基、下記式(4)で表される基、下記式(5)で表される基及びチイラン基から選択される少なくとも1種の官能基を有する部位を有する。換言すると、特定重合体は、分子内にオキセタニル基、オキシラニル基、下記式(3)で表される基、下記式(4)で表される基、下記式(5)で表される基及びチイラン基から選択される少なくとも1種の官能基を有する部位を側鎖に有する。
上記式(3)~(5)中、*は結合手を示す。
<(A-3) Site having thermally crosslinkable group>
The specific polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention has a site having a thermally crosslinkable group, that is, an oxetanyl group (1,2-epoxy structure) and an oxiranyl group (1,3-epoxy structure) in the molecule. , a moiety having at least one functional group selected from a group represented by the following formula (3), a group represented by the following formula (4), a group represented by the following formula (5), and a thiirane group. have In other words, the specific polymer contains an oxetanyl group, an oxiranyl group, a group represented by the following formula (3), a group represented by the following formula (4), a group represented by the following formula (5), and The side chain has a site having at least one functional group selected from thiirane groups.
In the above formulas (3) to (5), * represents a bond.
上記(A-3)の熱架橋性基を有する部位は、上記極性基であるアミノ基及び水酸基やカルボキシル基と架橋反応を形成でき、液晶配向剤の焼成時間を短縮した場合においても、上記(A-2)の光配向性を有する部位の液晶配向能を安定化させ、プレチルト角発現能に優れる液晶配向膜を得ることを可能にする。 The site having a thermally crosslinkable group in (A-3) above can form a crosslinking reaction with the polar groups such as amino groups, hydroxyl groups, and carboxyl groups, and even when the baking time of the liquid crystal aligning agent is shortened, the above (A-3) A-2) It is possible to stabilize the liquid crystal alignment ability of the site having photoalignment properties and obtain a liquid crystal alignment film that is excellent in the ability to express a pretilt angle.
本発明において、熱架橋性基を有する部位は、例えば下記式(c-1)で表すことができる。また、該部位は、下記式(c-1-m)で表されるモノマー由来の構造を挙げることができる。
式(c-1)又は(c-1-m)中、Icは、分子内にオキセタニル基、オキシラニル基、上記式(3)で表される基、上記式(4)で表される基、上記式(5)で表される基及びチイラン基から選択される1価の有機基である。Scは、単結合又は2価の連結基を表す。
In the present invention, the site having a thermally crosslinkable group can be represented by the following formula (c-1), for example. Furthermore, the site can include a structure derived from a monomer represented by the following formula (c-1-m).
In formula (c-1) or (c-1-m), I c represents an oxetanyl group, an oxiranyl group, a group represented by the above formula (3), a group represented by the above formula (4) in the molecule. , a monovalent organic group selected from a group represented by the above formula (5) and a thiirane group. S c represents a single bond or a divalent linking group.
また、式(c-1-m)中、Meは第3の重合性基を表す。該第3の重合性基として、下記式(Mc-1)~(Mc-2)、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、マレイミド、ノルボルネン及びその誘導体のラジカル重合性基、シロキサンを挙げることができる。
式(Mc-1)~(Mc-2)中、Rcは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表し、*は結合位置を示す。
Meとして好ましくは、式(Mc-1)~(Mc-2)、α-メチレン-γ-ブチロラクトンマレイミドであるのがよい。
Furthermore, in formula (c-1-m), M e represents a third polymerizable group. Examples of the third polymerizable group include the following formulas (M c -1) to (M c -2), radically polymerizable groups of α-methylene-γ-butyrolactone, maleimide, norbornene and its derivatives, and siloxane. can.
In formulas (M c -1) to (M c -2), Rc represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and * indicates a bonding position.
Preferably, M e is α-methylene-γ-butyrolactone maleimide of formulas (M c -1) to (M c -2).
前記式(c-1-m)のScにおける2価の連結基としては、例えば、炭素数1~10(好ましくは1~6)のアルカンジイル基、炭素数6~20(好ましくは6~14)のアリーレン基、(*A)-CONH-R6-(*B)基、(*A)-COO-R7-(*B)基等が挙げられる。ここで、R6及びR7は、相互に独立に、単結合、又は炭素数1~12(好ましくは1~6)のアルカンジイル基、炭素数6~20(好ましくは6~14)のアリーレン基、アルキレンオキシアリーレン基を示し、アルカンジイル基の任意の炭素-炭素結合は-O-結合又は-S-結合を有してもよく、(*A)は不飽和結合を有する炭素原子と結合する結合手であることを示し、(*B)はIa1と結合する結合手であることを示す。アルカンジイル基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、エタン-1,1-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基等を挙げることができる。また、アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントリレン基等を挙げることができる。アルキレンオキシアリーレン基としては、例えば、エチレンオキシフェニレン基、ヘキシレンオキシフェニレン基、ヘキシレンオキシビフェニル基等を挙げることができる。中でも、Saにおける2価の連結基としては、炭素数1~10(好ましくは1~6)のアルカンジイル基、炭素数6~20(好ましくは6~14)のアリーレン基、(*A)-COO-R7-(*B)基が好ましく、R7としては、炭素数2~6のアルカンジイル基が好ましい。尚、それぞれの基は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていても良い。 Examples of the divalent linking group in S c of formula (c-1-m) include alkanediyl groups having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms), and alkanediyl groups having 6 to 20 carbon atoms (preferably 6 to 6 carbon atoms). 14) arylene group, (*A)-CONH-R 6 -(*B) group, (*A)-COO-R 7 -(*B) group, and the like. Here, R 6 and R 7 are each independently a single bond, an alkanediyl group having 1 to 12 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms), or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms (preferably 6 to 14 carbon atoms). group, alkyleneoxyarylene group, any carbon-carbon bond of the alkanediyl group may have an -O- bond or -S- bond, and (*A) is a bond with a carbon atom having an unsaturated bond. (*B) indicates a bond that binds to Ia1 . Examples of alkanediyl groups include methylene group, ethylene group, ethane-1,1-diyl group, propane-1,1-diyl group, propane-1,2-diyl group, propane-1,3-diyl group, Propane-2,2-diyl group, butane-1,2-diyl group, butane-1,3-diyl group, butane-1,4-diyl group, pentane-1,4-diyl group, pentane-1,5 -diyl group, hexane-1,5-diyl group, hexane-1,6-diyl group, etc. Furthermore, examples of the arylene group include a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, an anthrylene group, and the like. Examples of the alkyleneoxyarylene group include ethyleneoxyphenylene group, hexyleneoxyphenylene group, and hexyleneoxybiphenyl group. Among them, the divalent linking group in S a includes an alkanediyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms), an arylene group having 6 to 20 carbon atoms (preferably 6 to 14 carbon atoms), (*A) A -COO-R 7 -(*B) group is preferred, and R 7 is preferably an alkanediyl group having 2 to 6 carbon atoms. In addition, one or more hydrogen atoms in each group may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a methyl group, or a methoxy group.
オキシラニル基を有する式(c-1-m)の具体例としては、例えばアリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2-メチルグリシジル、α-エチルアクリル酸グリシジル、α-n-プロピルアクリル酸グリシジル、α-n-ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸3,4-エポキシブチル、メタクリル酸3,4-エポキシブチル、アクリル酸6,7-エポキシヘプチル、メタクリル酸6,7-エポキシヘプチル、α-エチルアクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、メタクリル酸3,4-エポキシシクロへキシルメチル、3-エテニル-7-オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン、1,2-エポキシ-5-ヘキセン、1,7-オクタジエンモノエポキサイド等が挙げられる。これらのうち、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2-メチルグリシジル、メタクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、メタクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルが、共重合反応性及び液晶配向膜の配向性等の向上の観点から好ましい。 Specific examples of formula (c-1-m) having an oxiranyl group include allyl glycidyl ether, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 2-methylglycidyl methacrylate, α-ethyl glycidyl acrylate, α-n-propyl Glycidyl acrylate, α-n-butyl glycidyl acrylate, 3,4-epoxybutyl acrylate, 3,4-epoxybutyl methacrylate, 6,7-epoxyheptyl acrylate, 6,7-epoxyheptyl methacrylate, α -6,7-epoxyheptyl ethyl acrylate, o-vinylbenzylglycidyl ether, m-vinylbenzylglycidyl ether, p-vinylbenzylglycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate, 3-ethenyl-7- Examples include oxabicyclo[4.1.0]heptane, 1,2-epoxy-5-hexene, and 1,7-octadiene monoepoxide. Among these, glycidyl methacrylate, 2-methylglycidyl methacrylate, 6,7-epoxyheptyl methacrylate, o-vinylbenzylglycidyl ether, m-vinylbenzylglycidyl ether, p-vinylbenzylglycidyl ether, methacrylic acid 3, 4-epoxycyclohexyl is preferred from the viewpoint of improving copolymerization reactivity and alignment of the liquid crystal aligning film.
オキセタニル基を有する式(c-1-m)の具体例としては、例えば3-(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2-メチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-3-エチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2-トリフルオロメチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2-ペンタフルオロエチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2-フェニルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2,2-ジフルオロオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2,2,4-トリフルオロオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2,2,4,4-テトラフルオロオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)オキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-2-エチルオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-3-エチルオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-2-トリフルオロメチルオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-2-ペンタフルオロエチルオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-2-フェニルオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-2,2-ジフルオロオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-2,2,4-トリフルオロオキセタン、3-(2-アクリロイルオキシエチル)-2,2,4,4-テトラフルオロオキセタン等のアクリル酸エステル;3-(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2-メチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-3-エチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2-トリフルオロメチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2-ペンタフルオロエチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2-フェニルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2,2-ジフルオロオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2,2,4-トリフルオロオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2,2,4,4-テトラフルオロオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-エチルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-3-エチルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-トリフルオロメチルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-ペンタフルオロエチルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-フェニルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2,2-ジフルオロオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2,2,4-トリフルオロオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2,2,4,4-テトラフルオロオキセタン等のメタクリル酸エステル等が挙げられる。 Specific examples of formula (c-1-m) having an oxetanyl group include 3-(acryloyloxymethyl)oxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-2-methyloxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-3 -Ethyloxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-2-trifluoromethyloxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-2-pentafluoroethyloxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-2-phenyloxetane, 3-( acryloyloxymethyl)-2,2-difluorooxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-2,2,4-trifluorooxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-2,2,4,4-tetrafluorooxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)oxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)-2-ethyloxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)-3-ethyloxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl) -2-trifluoromethyloxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)-2-pentafluoroethyloxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)-2-phenyloxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)- 2,2-difluorooxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)-2,2,4-trifluorooxetane, 3-(2-acryloyloxyethyl)-2,2,4,4-tetrafluorooxetane, etc. Acrylic acid ester; 3-(methacryloyloxymethyl)oxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2-methyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-3-ethyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2-tri Fluoromethyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2-pentafluoroethyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2-phenyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2,2-difluorooxetane, 3-( methacryloyloxymethyl)-2,2,4-trifluorooxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2,2,4,4-tetrafluorooxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)oxetane, 3-(2 -methacryloyloxyethyl)-2-ethyloxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-3-ethyloxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-2-trifluoromethyloxetane, 3-(2-methacryloyloxy) ethyl)-2-pentafluoroethyloxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-2-phenyloxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-2,2-difluorooxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl) )-2,2,4-trifluorooxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-2,2,4,4-tetrafluorooxetane, and other methacrylic acid esters.
チイラン基を有する式(c-1-m)の具体例としては、下記式(S)で示される化合物、
式中、XはO(CH2)n、S(CH2)n、または(CH2)nを示し、nは0から6の整数を示す。Yはアクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基、またはビニル基を示す。)、又は2,3-エピチオプロピルアクリレートまたはメタクリレート、及び2-または3―または4-(β-エピチオプロピルチオメチル)スチレン、2-または3―または4-(β-エピチオプロピルオキシメチル)スチレン、2-または3―または4-(β-エピチオプロピルチオ)スチレン、2-または3―または4-(β-エピチオプロピルオキシ)スチレン等を挙げることができる。
Specific examples of the formula (c-1-m) having a thiirane group include compounds represented by the following formula (S),
In the formula, X represents O(CH 2 ) n , S(CH 2 ) n or (CH 2 ) n , and n represents an integer from 0 to 6. Y represents an acryloyl group, a methacryloyl group, an allyl group, or a vinyl group. ), or 2,3-epithiopropyl acrylate or methacrylate, and 2- or 3- or 4-(β-epithiopropylthiomethyl)styrene, 2- or 3- or 4-(β-epithiopropyloxymethyl ) styrene, 2- or 3- or 4-(β-epithiopropylthio)styrene, 2- or 3- or 4-(β-epithiopropyloxy)styrene, and the like.
本発明の重合体に含有させる熱架橋性基を有する部位は1種類単独で用いてもよく、また2種以上の部位を組合せて用いてもよい。
熱架橋性基を有する部位の導入量は、特定重合体((A)成分)の5~45mol%、又は5~40mol%、又は5~35mol%であることが好ましい。
One type of moiety having a thermally crosslinkable group to be contained in the polymer of the present invention may be used alone, or two or more types of moieties may be used in combination.
The amount of the site having a thermally crosslinkable group introduced is preferably 5 to 45 mol%, 5 to 40 mol%, or 5 to 35 mol% of the specific polymer (component (A)).
<(A-4)分子内に極性基を有する構造>
本発明の液晶配向剤中に含有される特定重合体は、分子内に極性基、即ち、カルボキシ基、アミノ基及び水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する構造を有していてもよい。
この構造は、本発明の特定重合体から得られる液晶配向剤の焼成時間が短縮された場合においても、得られる液晶配向膜の液晶配向性を高めると共に、液晶のプレチルト角を発現することができる。
本発明において、分子内に極性基を有する構造は、例えば下記式(x-1)で表すことができる。また、該構造は、下記式(x-1-m)で表されるモノマー由来の構造を挙げることができるが、これに限定されない。
式中、Ix1は、カルボキシ基、水酸基、下記式(x2)の少なくとも一つの部分構造を有する基または1級アミノ基から選ばれる1価の有機基である。但し、下記式(x2)は1級アミノ基以外の基を示し、r1は、1又は2である。
式中、*は結合手を示す。
また、Sxは、単結合又は2価の連結基を表す。
<(A-4) Structure having a polar group in the molecule>
The specific polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention may have a structure having a polar group in the molecule, that is, at least one functional group selected from a carboxy group, an amino group, and a hydroxyl group. .
This structure makes it possible to improve the liquid crystal orientation of the obtained liquid crystal alignment film and to express the pretilt angle of the liquid crystal even when the baking time of the liquid crystal aligning agent obtained from the specific polymer of the present invention is shortened. .
In the present invention, a structure having a polar group in the molecule can be represented by the following formula (x-1), for example. Further, the structure can include, but is not limited to, a monomer-derived structure represented by the following formula (x-1-m).
In the formula, I x1 is a monovalent organic group selected from a carboxy group, a hydroxyl group, a group having at least one partial structure of the following formula (x2), or a primary amino group. However, the following formula (x2) represents a group other than a primary amino group, and r 1 is 1 or 2.
In the formula, * indicates a bond.
Moreover, S x represents a single bond or a divalent linking group.
Ix1において、上記式(x2)の部分構造を有する基としては、例えば5員または6員の窒素含有複素環等を挙げることができ、例えばピペリジン、モルホリン等を挙げることができる。これらのそれぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていても良い。Ix1の好ましい例として、カルボキシ基、および水酸基から選ばれる1価の有機基を挙げることができる。 In I x1 , examples of the group having the partial structure of formula (x2) include a 5- or 6-membered nitrogen-containing heterocycle, such as piperidine and morpholine. Each of these groups may be unsubstituted, or one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, chlorine atom, cyano group, methyl group, or methoxy group. A preferable example of I x1 is a monovalent organic group selected from a carboxy group and a hydroxyl group.
Mxは第4の重合性基を表す。該第4の重合性基として、下記式(Mx-1)~(Mx-2)、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、マレイミド、ノルボルネン及びその誘導体のラジカル重合性基、シロキサンを挙げることができる。好ましくは、式(Mx-1)~(Mx-2)、及びα-メチレン-γ-ブチロラクトンマレイミドであるのがよい。
式中、R1は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表し、*は結合手を示す。
M x represents the fourth polymerizable group. Examples of the fourth polymerizable group include the following formulas (M x -1) to (M x -2), radically polymerizable groups of α-methylene-γ-butyrolactone, maleimide, norbornene and its derivatives, and siloxane. can. Preferred are formulas (M x -1) to (M x -2) and α-methylene-γ-butyrolactone maleimide.
In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and * represents a bond.
前記式(x-1-m)のSxにおける2価の連結基としては、例えば、炭素数1~10(好ましくは1~6)のアルカンジイル基、炭素数6~20(好ましくは6~14)のアリーレン基、(*A)-CONH-R6-(*B)基、(*A)-COO-R7-(*B)基等が挙げられる。ここで、R6及びR7は、相互に独立に、単結合、又は炭素数1~12(好ましくは1~6)のアルカンジイル基、炭素数6~20(好ましくは6~14)のアリーレン基、アルキレンオキシアリーレン基を示し、アルカンジイル基の任意の炭素-炭素結合は-O-結合を有してもよく、(*A)は不飽和結合を有する炭素原子と結合する結合手であることを示し、(*B)はIx1と結合する結合手であることを示す。アルカンジイル基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、エタン-1,1-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基等を挙げることができる。また、アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントリレン基等を挙げることができる。アルキレンオキシアリーレン基としては、例えば、エチレンオキシフェニレン基、ヘキシレンオキシフェニレン基、ヘキシレンオキシビフェニル基等を挙げることができる。中でも、Sxにおける2価の連結基としては、炭素数1~10(好ましくは1~6)のアルカンジイル基、炭素数6~20(好ましくは6~14)のアリーレン基、(*A)-COO-R7-(*B)基が好ましく、R7としては、炭素数2~6のアルカンジイル基が好ましい。 Examples of the divalent linking group in S 14) arylene group, (*A)-CONH-R 6 -(*B) group, (*A)-COO-R 7 -(*B) group, and the like. Here, R 6 and R 7 are each independently a single bond, an alkanediyl group having 1 to 12 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms), or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms (preferably 6 to 14 carbon atoms). group, alkyleneoxyarylene group, any carbon-carbon bond of the alkanediyl group may have an -O- bond, and (*A) is a bond bonding to a carbon atom having an unsaturated bond. This shows that (*B) is a bond that binds to I x1 . Examples of alkanediyl groups include methylene group, ethylene group, ethane-1,1-diyl group, propane-1,1-diyl group, propane-1,2-diyl group, propane-1,3-diyl group, Propane-2,2-diyl group, butane-1,2-diyl group, butane-1,3-diyl group, butane-1,4-diyl group, pentane-1,4-diyl group, pentane-1,5 -diyl group, hexane-1,5-diyl group, hexane-1,6-diyl group, etc. Furthermore, examples of the arylene group include a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, an anthrylene group, and the like. Examples of the alkyleneoxyarylene group include ethyleneoxyphenylene group, hexyleneoxyphenylene group, and hexyleneoxybiphenyl group. Among them, as the divalent linking group in S A -COO-R 7 -(*B) group is preferred, and R 7 is preferably an alkanediyl group having 2 to 6 carbon atoms.
カルボキシ基を有する上記式(x-1-m)の具体例として、例えば、(メタ)アクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、クロトン酸、イソクロトン酸、α-エチルアクリル酸、β-エチルアクリル酸、β-プロピルアクリル酸、β-イソプロピルアクリル酸、イタコン酸、フマール酸、ビニル安息香酸等を挙げることができる。また、アミノ基を有する上記式(x-1-m)の具体例として、(メタ)アクリル酸t-ブチルアミノエチル等を挙げることができる。水酸基を有する上記式(x-1-m)の具体例として、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8-ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10-ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12-ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、その他、(4-ヒドロキシメチルシクロへキシル)メチルアクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシ(メタ)アクリルアミド等を挙げることができる。 Specific examples of the above formula (x-1-m) having a carboxyl group include (meth)acrylic acid, carboxyethyl (meth)acrylate, carboxypentyl (meth)acrylate, crotonic acid, isocrotonic acid, α-ethyl acrylic acid, β-ethyl acrylic acid, β-propylacrylic acid, β-isopropylacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, vinylbenzoic acid and the like. Further, as a specific example of the above formula (x-1-m) having an amino group, t-butylaminoethyl (meth)acrylate and the like can be mentioned. Specific examples of the above formula (x-1-m) having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth)acrylate, 10-hydroxydecyl (meth)acrylate, 12-hydroxylauryl (meth)acrylate and other hydroxyalkyl (meth)acrylates; hydroxy Other examples include ethyl (meth)acrylamide, (4-hydroxymethylcyclohexyl)methyl acrylate, N-methylol (meth)acrylamide, and N-hydroxy (meth)acrylamide.
上記式(x2)の部分構造を有する基を有する上記式(x-1-m)の具体例としては、メタクリル酸2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル等を挙げることができる。 Specific examples of the above formula (x-1-m) having a group having the partial structure of the above formula (x2) include 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl methacrylate. .
本発明の重合体に含有させる分子内に極性基を有する部位は1種類単独で用いてもよく、また2種以上の部位を組合せて用いてもよい。
また、分子内に極性基を有する部位を含有する場合の含有量は、特定重合体((A)成分)の5~85mol%、又は5~80mol%、又は5~65mol%の割合で含有されることが好ましい。
The moiety having a polar group in the molecule contained in the polymer of the present invention may be used singly, or two or more moieties may be used in combination.
In addition, when a moiety having a polar group is contained in the molecule, the content thereof is 5 to 85 mol%, 5 to 80 mol%, or 5 to 65 mol% of the specific polymer (component (A)). It is preferable that
<溶媒>
本発明の液晶配向剤に用いられる溶媒は、特定重合体を溶解させる溶媒であれば特に限定されない。
具体例として、水、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドンなどのN- アルキル-2-ピロリドン類、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルカプロラクタム、テトラメチル尿素、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-エトキシ-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、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなどのジアルキルイミダゾリジノン類、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトンなどのラクトン類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート類、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、イソアミルメチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンなどのケトン類、下記式(Sv-1)で表される化合物及び下記式(Sv-2)で表される化合物、酢酸4-メチル-2-ペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸2-メチルシクロヘキシル、酪酸ブチル、酪酸イソアミル、ジイソブチルカルビノール、ジイソペンチルエーテル等をあげることができる。
<Solvent>
The solvent used for the liquid crystal aligning agent of the present invention is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves the specific polymer.
Specific examples include water, N-alkyl-2-pyrrolidones such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylcaprolactam. , tetramethylurea, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-ethoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, 1,3-dimethyl-2-imidazo Dialkyl imidazolidinones such as lysinone, lactones such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and δ-valerolactone, carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, 3-methyl- Ketones such as 3-methoxybutanol, ethyl amyl ketone, methyl nonyl ketone, methyl ethyl ketone, isoamyl methyl ketone, methyl isopropyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and the following formula: Compounds represented by (Sv-1) and compounds represented by the following formula (Sv-2), 4-methyl-2-pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, cyclohexyl acetate, 2-methyl acetate Examples include cyclohexyl, butyl butyrate, isoamyl butyrate, diisobutyl carbinol, diisopentyl ether, and the like.
式(Sv-1)~(Sv-2)中、Y1及びY2はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基であり、X1は酸素原子又は-COO-であり、X2は単結合又はカルボニル基であり、R1は炭素数2~4のアルカンジイル基である。n1は1~3の整数である。n1が2又は3の場合、複数のR1は同じでも異なっていてもよい。Z1は炭素数1~6の2価の炭化水素基であり、Y3及びY4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~6の1価の炭化水素基である)等が挙げられる。
式(Sv-1)中、Y1及びY2の炭素数1~6の1価の炭化水素基として、例えば炭素数1~6の1価の鎖状炭化水素基、炭素数1~6の1価の脂環式炭化水素基及び炭素数1~6の1価の芳香族炭化水素基などが挙げられる。炭素数1~6の1価の鎖状炭化水素基としては、炭素数1~6のアルキル基等を挙げることができる。R1のアルカンジイル基は直鎖状でも分岐状でもよい。
式(Sv-2)中、Z1の炭素数1~6の2価の炭化水素基として、例えば炭素数1~6のアルカンジイル基等を挙げることができる。Y3及びY4の炭素数1~6の1価の炭化水素基としては、炭素数1~6の1価の鎖状炭化水素基、炭素数1~6の1価の脂環式炭化水素基及び炭素数1~6の1価の芳香族炭化水素基などが挙げられる。炭素数1~6の1価の鎖状炭化水素基としては炭素数1~6のアルキル基などが挙げられる。
In formulas (Sv-1) to (Sv-2), Y 1 and Y 2 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and X 1 is an oxygen atom or -COO- , X2 is a single bond or a carbonyl group, and R 1 is an alkanediyl group having 2 to 4 carbon atoms. n 1 is an integer from 1 to 3. When n 1 is 2 or 3, a plurality of R 1 may be the same or different. Z 1 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and Y 3 and Y 4 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
In formula (Sv-1), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms in Y 1 and Y 2 may be, for example, a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Examples include a monovalent alicyclic hydrocarbon group and a monovalent aromatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The alkanediyl group for R 1 may be linear or branched.
In formula (Sv-2), examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms in Z 1 include alkanediyl groups having 1 to 6 carbon atoms. The monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms for Y 3 and Y 4 includes a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. and a monovalent aromatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
式(Sv-1)で表される溶媒の具体例としては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール-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モノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングルコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、3-メトキシブチルアセテート、3-エトキシブチルアセタート等を; Specific examples of the solvent represented by formula (Sv-1) include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol monobutyl ether ( butyl cellosolve), ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl Ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol diacetate, ethylene Glycol, 1,4-butanediol, 3-methoxybutyl acetate, 3-ethoxybutyl acetate, etc.;
(Sv-2)で表される溶媒の具体例としては、例えばグリコール酸メチル、グリコール酸エチル、グリコール酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸イソアミル、エチル-3-エトキシプロピオネート、メチル-3-メトキシプロピオネート、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチルなどをそれぞれ挙げることができる。 Specific examples of the solvent represented by (Sv-2) include methyl glycolate, ethyl glycolate, butyl glycolate, ethyl lactate, butyl lactate, isoamyl lactate, ethyl-3-ethoxypropionate, methyl-3 -methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxypropionic acid, 3-methoxypropionic acid, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, and the like.
前記溶媒としては沸点が80~200℃にあることが好ましい。より好ましくは、80℃~180℃であり、好ましい溶媒として、N,N-ジメチルホルムアミド、テトラメチル尿素、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、プロパノール、イソプロパノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、エチルアミルケトン、メチルエチルケトン、イソアミルメチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、酢酸4-メチル-2-ペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸シクロヘキシル、酢酸2-メチルシクロヘキシル、酪酸ブチル、酪酸イソアミル、ジイソブチルカルビノール、ジイソペンチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール-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モノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングルコールモノアセタート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3-メトキシブチルアセテート、グリコール酸メチル、グリコール酸エチル、グリコール酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸イソアミル、エチル-3-エトキシプロピオネート、メチル-3-メトキシプロピオネート、3-メトキシプロピオン酸エチル、等を挙げることができる。沸点がこの範囲であることは、特に、前記溶媒を含む液晶配向剤が後述するプラスチック基板上に塗布される場合に好ましい。 The solvent preferably has a boiling point of 80 to 200°C. More preferably, it is 80 to 180°C. Preferred solvents include N,N-dimethylformamide, tetramethylurea, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, propanol, isopropanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, ethyl amyl ketone, methyl ethyl ketone, isoamyl methyl ketone, methyl isopropyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2-pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, cyclohexyl acetate, 2-methylcyclohexyl acetate, butyl butyrate, isoamyl butyrate, diisobutyl carbinol, diisopentyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, Examples of the solvent include ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, 3-methoxybutyl acetate, methyl glycolate, ethyl glycolate, butyl glycolate, ethyl lactate, butyl lactate, isoamyl lactate, ethyl-3-ethoxypropionate, methyl-3-methoxypropionate, and ethyl 3-methoxypropionate. The boiling point in this range is particularly preferred when the liquid crystal alignment agent containing the solvent is applied to a plastic substrate, which will be described later.
<特定重合体の製造方法>
本発明の液晶配向剤に含有される特定重合体は、上記の(A-1)分子内に(a)イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基から選ばれる少なくとも1種を有するモノマーと、(b)光配向性を有する部位を有するモノマーと、(c)熱架橋性基を有するモノマーと、所望により(d)局性基を有するモノマーとを重合することによって得られる。また、上記以外のその他のモノマーと共重合することができる。その他のモノマーとしては、例えば工業的に入手できるラジカル重合反応可能なモノマーが挙げられる。
<Method for producing specific polymer>
The specific polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention includes (A-1) a monomer having at least one selected from (a) an isocyanate group and/or a blocked isocyanate group in the molecule; It is obtained by polymerizing (b) a monomer having a photo-alignable site, (c) a monomer having a thermally crosslinkable group, and optionally (d) a monomer having a polar group. Moreover, it can be copolymerized with other monomers other than those mentioned above. Other monomers include, for example, industrially available monomers capable of radical polymerization.
その他のモノマーの具体例としては、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物及びビニル化合物等、窒素含有芳香族複素環基および重合性基を含有するモノマーが挙げられる。 Specific examples of other monomers include acrylic ester compounds, methacrylic ester compounds, maleimide compounds, acrylonitrile, maleic anhydride, styrene compounds, and vinyl compounds containing nitrogen-containing aromatic heterocyclic groups and polymerizable groups. Examples include monomers.
アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3-メトキシブチルアクリレート、2-メチル-2-アダマンチルアクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルアクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルアクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。 Examples of acrylic ester compounds include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, benzyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl acrylate, anthryl methyl acrylate, phenyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, and tert-butyl acrylate. Acrylate, cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, methoxytriethylene glycol acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 3-methoxybutyl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 2- Examples include propyl-2-adamantyl acrylate, 8-methyl-8-tricyclodecyl acrylate, and 8-ethyl-8-tricyclodecyl acrylate.
メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート等のアルキル基含有メタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2-メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3-メトキシブチルメタクリレート、2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルメタクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルメタクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシルメタクリレート等が挙げられる。 Examples of methacrylic acid ester compounds include alkyl group-containing methacrylates such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, hexadecyl methacrylate, and octadecyl methacrylate, benzyl methacrylate, naphthyl methacrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, phenyl methacrylate, 2 , 2,2-trifluoroethyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, methoxytriethylene glycol methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, 3-methoxybutyl Examples include methacrylate, 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 2-propyl-2-adamantyl methacrylate, 8-methyl-8-tricyclodecyl methacrylate, and 8-ethyl-8-tricyclodecyl methacrylate.
ビニル化合物としては、例えば、ビニルエーテル、メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、及び、プロピルビニルエーテル等が挙げられる。 Examples of the vinyl compound include vinyl ether, methyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, and propyl vinyl ether.
スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。 Examples of styrene compounds include styrene, methylstyrene, chlorostyrene, and bromostyrene.
窒素含有芳香族複素環は、下記式[N-a]~[N-b](式中、Z2は炭素数1~5の直鎖または分岐アルキル基である)からなる群から選ばれる構造を少なくとも1個、好ましくは1個~4個含有する芳香族環式炭化水素であるのがよい。
具体的には、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、キノリン環、1-ピラゾリン環、イソキノリン環、チアジアゾール環、ピリダジン環、トリアジン環、ピラジン環、フェナントロリン環、キノキサリン環、ベンゾチアゾール環、オキサジアゾール環、アクリジン環などを挙げることができる。さらに、これら窒素含有芳香族複素環の炭素原子には、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい。これらのうち、例えば、ピリジン環が挙げられる。
窒素含有芳香族複素環基及び重合性基を有するモノマーとして、例えば、2-(2-ピリジルカルボニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(3-ピリジルカルボニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(4-ピリジルカルボニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
The nitrogen-containing aromatic heterocycle has a structure selected from the group consisting of the following formulas [N-a] to [N-b] (wherein Z 2 is a straight chain or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) It is preferable that the aromatic cyclic hydrocarbon contains at least one, preferably one to four.
Specifically, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrimidine ring, quinoline ring, 1-pyrazoline ring, isoquinoline ring, thiadiazole ring, pyridazine ring, triazine ring, pyrazine ring, phenanthroline ring, quinoxaline ring, benzothiazole ring, Examples include an oxadiazole ring and an acridine ring. Furthermore, the carbon atoms of these nitrogen-containing aromatic heterocycles may have a substituent containing a heteroatom. Among these, for example, a pyridine ring can be mentioned.
Examples of monomers having a nitrogen-containing aromatic heterocyclic group and a polymerizable group include 2-(2-pyridylcarbonyloxy)ethyl (meth)acrylate, 2-(3-pyridylcarbonyloxy)ethyl (meth)acrylate, 2- (4-pyridylcarbonyloxy)ethyl (meth)acrylate, and the like.
本発明に用いるその他のモノマーは1種類単独で用いてもよく、また2種以上の部位を組合せて用いてもよい。
上記その他のモノマーの含有量は、特定重合体((A)成分)の0~20mol%、又は1~20mol%、又は5~20mol%含まれることが好ましい。この場合において前記分子内にイソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する部位と光反応性の部位及び熱架橋性を有する部位との合計が、特定重合体(A)成分の80~100mol%、又は80~99mol%、又は80~95mol%であることが好ましい。
The other monomers used in the present invention may be used alone or in combination of two or more types.
The content of the other monomers is preferably 0 to 20 mol%, 1 to 20 mol%, or 5 to 20 mol% of the specific polymer (component (A)). In this case, the total of the site having an isocyanate group and/or a blocked isocyanate group, the photoreactive site, and the thermally crosslinkable site in the molecule is 80 to 100 mol of the specific polymer (A) component. %, or 80 to 99 mol%, or 80 to 95 mol%.
本発明における特定重合体の製造方法については、特に限定されるものではなく、工業的に扱われている汎用な方法が利用できる。具体的には、モノマーのビニル基を利用したカチオン重合やラジカル重合、アニオン重合により製造することができる。これらの中では反応制御のしやすさなどの観点からラジカル重合が特に好ましい。 The method for producing the specific polymer in the present invention is not particularly limited, and general industrially used methods can be used. Specifically, it can be produced by cationic polymerization, radical polymerization, or anionic polymerization using vinyl groups of monomers. Among these, radical polymerization is particularly preferred from the viewpoint of ease of reaction control.
ラジカル重合の重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤や、可逆的付加-開裂型連鎖移動(RAFT)重合試薬等の公知の化合物を使用することができる。
ラジカル熱重合開始剤は、分解温度以上に加熱することにより、ラジカルを発生させる化合物である。このようなラジカル熱重合開始剤としては、例えば、ケトンパーオキサイド類(メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等)、ジアシルパーオキサイド類(アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等)、ハイドロパーオキサイド類(過酸化水素、tert-ブチルハイドパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等)、ジアルキルパーオキサイド類(ジ-tert-ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド等)、パーオキシケタール類(ジブチルパーオキシシクロヘキサン等)、アルキルパーエステル類(パーオキシネオデカン酸-tert-ブチルエステル、パーオキシピバリン酸-tert-ブチルエステル、パーオキシ 2-エチルシクロヘキサン酸-tert-アミルエステル等)、過硫酸塩類(過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等)、アゾ系化合物(アゾビスイソブチロニトリル、および2,2′-ジ(2-ヒドロキシエチル)アゾビスイソブチロニトリル等)が挙げられる。このようなラジカル熱重合開始剤は、1種を単独で使用することもできるし、あるいは2種以上を組み合わせて使用することもできる。
As the polymerization initiator for radical polymerization, known compounds such as radical polymerization initiators and reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization reagents can be used.
A radical thermal polymerization initiator is a compound that generates radicals when heated above the decomposition temperature. Such radical thermal polymerization initiators include, for example, ketone peroxides (methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, etc.), diacyl peroxides (acetyl peroxide, benzoyl peroxide, etc.), hydroperoxides (peroxide Hydrogen, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, etc.), dialkyl peroxides (di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide, dilauroyl peroxide, etc.), peroxyketals (dibutyl peroxycyclohexane) ), alkyl peresters (peroxyneodecanoic acid tert-butyl ester, peroxypivalic acid tert-butyl ester, peroxy 2-ethylcyclohexanoic acid tert-amyl ester, etc.), persulfates (potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, etc.), and azo compounds (azobisisobutyronitrile, 2,2'-di(2-hydroxyethyl)azobisisobutyronitrile, etc.). Such radical thermal polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
ラジカル光重合開始剤は、ラジカル重合を光照射によって開始する化合物であれば特に限定されない。このようなラジカル光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、キサントン、チオキサントン、イソプロピルキサントン等、公知の化合物を挙げることができる。これらの化合物は単独で使用してもよく、2つ以上を混合して使用することもできる。 The radical photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is a compound that initiates radical polymerization by light irradiation. Examples of such radical photopolymerization initiators include known compounds such as benzophenone, Michler's ketone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, xanthone, thioxanthone, and isopropylxanthone. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
ラジカル重合法は、特に制限されるものでなく、乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法、沈殿重合法、塊状重合法、溶液重合法等を用いることができる。 The radical polymerization method is not particularly limited, and emulsion polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, precipitation polymerization, bulk polymerization, solution polymerization, etc. can be used.
特定重合体の重合反応に用いる溶媒としては、生成した高分子が溶解するものであれば特に限定されない。具体例としては、上記の溶媒、例えば、N-アルキル-2-ピロリドン類、ジアルキルイミダゾリジノン類、ラクトン類、カーボネート類、ケトン類、上記式(Sv-1)で表される化合物及び上記式(Sv-2)で表される化合物、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホキシド等が挙げられる。
これら溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、生成する高分子を溶解させない溶媒であっても、上述の溶媒に混合して使用してもよい。
また、ラジカル重合において溶媒中の酸素は重合反応を阻害する原因となるので、有機溶媒は可能な程度に脱気されたものを用いることが好ましい。
The solvent used in the polymerization reaction of the specific polymer is not particularly limited as long as it dissolves the produced polymer. Specific examples include the above solvents, such as N-alkyl-2-pyrrolidones, dialkylimidazolidinones, lactones, carbonates, ketones, compounds represented by the above formula (Sv-1), and the above formula Examples include the compound represented by (Sv-2), tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethylsulfone, dimethylsulfoxide, hexamethylsulfoxide, and the like.
These solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even if the solvent does not dissolve the polymer to be produced, it may be used by mixing it with the above-mentioned solvent.
Further, in radical polymerization, oxygen in the solvent becomes a cause of inhibiting the polymerization reaction, so it is preferable to use an organic solvent that has been degassed to the extent possible.
ラジカル重合の際の重合温度は30~150℃の任意の温度を選択することができるが、好ましくは50~100℃の範囲である。また、モノマー濃度は、好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加することができる。
上述のラジカル重合反応においては、ラジカル開始剤の比率は重合させるモノマーに対して0.1~10mol%であることが好ましい。また重合時には各種モノマー成分や溶媒、開始剤などを追加することもできる。
The polymerization temperature during radical polymerization can be selected from any temperature in the range of 30 to 150°C, but is preferably in the range of 50 to 100°C. Further, the monomer concentration is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 30% by weight. The initial stage of the reaction can be carried out at a high concentration, and then an organic solvent can be added.
In the above radical polymerization reaction, the ratio of the radical initiator to the monomer to be polymerized is preferably 0.1 to 10 mol%. Furthermore, various monomer components, solvents, initiators, etc. can be added during polymerization.
[重合体の回収]
上述の反応により得られた反応溶液から、生成した高分子を回収する場合には、反応溶液を貧溶媒に投入して、それら重合体を沈殿させれば良い。沈殿に用いる貧溶媒としては、メタノール、アセトン、ヘキサン、ヘプタン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、エタノール、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、水等を挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させた重合体は、濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。また、沈殿回収した重合体を、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を2回~10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の貧溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素等が挙げられ、これらの中から選ばれる3種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
[Recovery of polymer]
When recovering produced polymers from the reaction solution obtained by the above-described reaction, the reaction solution may be poured into a poor solvent to precipitate the polymers. Examples of the poor solvent used for precipitation include methanol, acetone, hexane, heptane, butyl cellosolve, heptane, ethanol, toluene, benzene, diethyl ether, methyl ethyl ether, water, and the like. The polymer precipitated in a poor solvent can be collected by filtration and then dried under normal pressure or reduced pressure, at room temperature or by heating. Furthermore, by repeating the procedure of redissolving the precipitated and collected polymer in an organic solvent and re-precipitating and collecting it 2 to 10 times, the amount of impurities in the polymer can be reduced. Examples of the poor solvent in this case include alcohols, ketones, hydrocarbons, etc. It is preferable to use three or more types of poor solvents selected from these, since the efficiency of purification will further increase.
本発明の重合体の分子量は、得られる塗膜の強度、塗膜形成時の作業性、および塗膜の均一性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量が、2000~1000000が好ましく、より好ましくは、5000~100000である。 The molecular weight of the polymer of the present invention is determined by the weight average molecular weight measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) method, considering the strength of the resulting coating film, workability during coating film formation, and uniformity of the coating film. It is preferably 2,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 100,000.
[液晶配向剤の調製]
本発明に用いられる液晶配向剤(すなわち、重合体組成物)は、液晶配向膜の形成に好適となるように塗布液として調製されることが好ましい。すなわち、本発明の液晶配向剤は、樹脂被膜を形成するための樹脂成分が有機溶媒に溶解した溶液として調製されることが好ましい。ここで、その樹脂成分とは、既に説明した特定重合体((A)成分)である。その際、樹脂成分の含有量は、液晶配向剤全体に対して0.5~20質量%が好ましく、より好ましくは1~15質量%、特に好ましくは1~10質量%である。
[Preparation of liquid crystal alignment agent]
It is preferable that the liquid crystal alignment agent (namely, polymer composition) used for this invention is prepared as a coating liquid so that it may become suitable for formation of a liquid crystal alignment film. That is, the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably prepared as a solution in which a resin component for forming a resin film is dissolved in an organic solvent. Here, the resin component is the specific polymer (component (A)) described above. At that time, the content of the resin component is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass, particularly preferably 1 to 10% by mass based on the entire liquid crystal aligning agent.
本実施形態の重合体組成物において、前述の樹脂成分は、全てが上述したイソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する部位と、光配向性を有する部位と、熱架橋性基を有する部位とを有する重合体であってもよいが、それら以外の他の重合体(以下、「その他の重合体」ともいう)が混合されていてもよい。その際、樹脂成分中におけるその他の重合体の含有量として、(A)成分とその他の重合体の合計100質量部に対し、5~95質量部、又は10~90質量部を挙げることができる。 In the polymer composition of this embodiment, all of the above-mentioned resin components have a site having the above-mentioned isocyanate group and/or blocked isocyanate group, a site having photo-alignment property, and a thermally crosslinkable group. However, other polymers other than these (hereinafter also referred to as "other polymers") may be mixed. At that time, the content of other polymers in the resin component may be 5 to 95 parts by mass, or 10 to 90 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of component (A) and other polymers. .
そのような他の重合体は、例えば、ポリ(メタ)アクリレートやポリアミック酸エステルやポリイミド等からなり、本発明の特定重合体が有する(A-1)~(A-3)の部位を有していない重合体等が挙げられる。 Such other polymers include, for example, poly(meth)acrylate, polyamic acid ester, polyimide, etc., and have the moieties (A-1) to (A-3) that the specific polymer of the present invention has. Examples include polymers that are not
<他の成分>
本発明の液晶配向剤は、上記特性重合体成分以外の他の成分を含有してもよい。このような他の成分としては、ポリイミド及びその前駆体から選ばれる重合体であって、垂直配向性基及びターシャリーブトキシカルボニル基から選ばれる少なくとも1つの基を有するか、化学的イミド化されているかの少なくとも一方である重合体(以下、(B)成分とも称する)、分子内に2個以上のエポキシ基又はチイラン基 を含有する化合物やその他の架橋性化合物(以下、これらを総称して「架橋剤成分」とも称する)や、液晶配向剤を塗布した際の、膜厚均一性や表面平滑性を向上させる化合物、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物、等を挙げることができるが、これに限定されない。
<Other ingredients>
The liquid crystal aligning agent of the present invention may contain other components than the above-mentioned characteristic polymer component. Such other components include polymers selected from polyimides and their precursors, which have at least one group selected from vertical alignment groups and tert-butoxycarbonyl groups, or which have been chemically imidized. (hereinafter also referred to as component (B)), compounds containing two or more epoxy groups or thiirane groups in the molecule, and other crosslinkable compounds (hereinafter collectively referred to as "component (B)"). Compounds that improve film thickness uniformity and surface smoothness when a liquid crystal alignment agent is applied, compounds that improve the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate, etc. Yes, but not limited to this.
<(B)成分>
本発明の液晶配向剤は、(B)成分として、ポリイミド及びその前駆体から選ばれる重合体であって、垂直配向性基及びターシャリーブトキシカルボニル基から選ばれる少なくとも1つの基を有するか、化学的イミド化されているかの少なくとも一方である重合体を含有することができる。
<(B) component>
The liquid crystal aligning agent of the present invention is a polymer selected from polyimide and its precursor as component (B), and has at least one group selected from a vertical alignment group and a tert-butoxycarbonyl group, or The polymer may contain at least one of a polymer that has been selectively imidized.
(B)成分の重合体は、ポリイミド及びその前駆体(以下、ポリイミド成分ともいう)であって、(A)成分である重合体と表面エネルギーが近い成分である。(A)成分のようなアクリル成分は基本的に極性が低く、表面エネルギーが低い。一方、ポリイミド成分は極性が高く、表面エネルギーが高い。しかし、この二成分の表面エネルギーの差異が大きすぎると、うまく相溶せず凝集が発生することにより、凹凸のある膜ができたり、ハジキやムラが発生することによりプロセスマージンが狭くなってしまうといった問題を生じる恐れがある。そこで、ポリイミド成分の極性を低くすることにより、表面エネルギーをアクリル成分よりは高いものの、差異が小さい値に制御することができる。ポリイミド成分の極性を下げる方法として、化学的イミド化をしたのちに(A)成分と混ぜる方法や、側鎖を導入する方法がある。 The polymer of component (B) is a polyimide and its precursor (hereinafter also referred to as a polyimide component), and has a surface energy close to that of the polymer of component (A). Acrylic components such as component (A) basically have low polarity and low surface energy. On the other hand, polyimide components have high polarity and high surface energy. However, if the difference in surface energy between these two components is too large, they will not mix well and agglomeration will occur, resulting in an uneven film, repelling, and unevenness, which will narrow the process margin. Problems such as this may occur. Therefore, by lowering the polarity of the polyimide component, the surface energy can be controlled to a value that is higher than that of the acrylic component but has a small difference. Methods for lowering the polarity of the polyimide component include a method of chemically imidizing it and then mixing it with component (A), and a method of introducing a side chain.
そのような重合体としては、公知のテトラカルボン酸二無水物等のテトラカルボン酸誘導体と公知のジアミンとを重合したのち、化学的イミド化して得られる重合体、側鎖を有するジアミンを用いて得られるポリイミド前駆体、それをイミド化して得られるポリイミド、ターシャリーブトキシカルボニルオキシ基を有するジアミンを用いて得られるポリイミド前駆体、それをイミド化して得られるポリイミドなどが挙げられる。このような側鎖や化学的イミド化により、表面エネルギーを(A)成分であるアクリルポリマーに近づけることができるため、液晶配向剤を塗布、焼成して硬化膜を形成した際に、凝集等が起こらず、平坦な硬化膜を与えることができる。側鎖を有するジアミンとしては、国際特許出願公開WO2016/125870の段落[0023]~[0039]に記載の、式(2)、(3)、(4)、(5)で表されるジアミン及びその具体例としての式[A-1]~[A-32]で表されるジアミンが挙げられる。ターシャリーブトキシカルボニルオキシ基を有するジアミンとしては、国際特許出願公開WO2017/119461の段落[0011]~[0034]に記載の式[A-1]、[A-2]、[A-3]の構造を有するジアミンおよびその具体例として例示されているジアミンが挙げられる。 Such polymers include polymers obtained by chemically imidizing a tetracarboxylic acid derivative such as a known tetracarboxylic dianhydride and a known diamine, and a diamine having a side chain. Examples thereof include the resulting polyimide precursor, a polyimide obtained by imidizing the same, a polyimide precursor obtained using a diamine having a tert-butoxycarbonyloxy group, and a polyimide obtained by imidizing the same. Due to such side chains and chemical imidization, the surface energy can be brought close to that of the acrylic polymer, which is component (A), so when a liquid crystal aligning agent is applied and baked to form a cured film, agglomeration etc. This does not occur and a flat cured film can be provided. Examples of diamines having side chains include diamines represented by formulas (2), (3), (4), and (5) described in paragraphs [0023] to [0039] of International Patent Application Publication WO2016/125870; Specific examples include diamines represented by formulas [A-1] to [A-32]. Examples of diamines having a tertiary-butoxycarbonyloxy group include formulas [A-1], [A-2], and [A-3] described in paragraphs [0011] to [0034] of International Patent Application Publication WO2017/119461. Diamines having this structure and specific examples thereof include the diamines exemplified.
本発明の液晶配向剤における(A)成分である重合体と(B)成分である重合体との含有比率は、(A)成分:(B)成分の質量比が5:95~95:5であることが好ましく、10:90~90:10であることがさらに好ましく、20:80~60:40であることがさらに好ましい。 The content ratio of the polymer that is the (A) component and the polymer that is the (B) component in the liquid crystal aligning agent of the present invention is such that the mass ratio of the (A) component:(B) component is 5:95 to 95:5. The ratio is preferably 10:90 to 90:10, and even more preferably 20:80 to 60:40.
<架橋剤成分>
1.分子内に2個以上のエポキシ基又はチイラン基を含有する化合物
このような構成にすることで、上記特定重合体に含まれる(A-1)の極性基であるアミノ基及び水酸基やカルボキシ基及び水酸基との架橋反応がより促進され、短時間の焼成においてもプレチルト角発現能に優れる液晶配向膜を得ることが可能となる。分子内に2個以上のエポキシ基又はチイラン基を有する化合物としては、分子末端にエポキシ基又はチイラン基を2個以上有していれば特に限定されない。分子末端にエポキシ基を2個以上有する化合物としては例えば、分子内に少なくとも1個以上の3級窒素原子を有するエポキシ化合物や、分子内に窒素化合物を有さないエポキシ化合物等を挙げることができる。
<Crosslinking agent component>
1. Compounds containing two or more epoxy groups or thiirane groups in the molecule With such a structure, the polar groups of (A-1), such as amino groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, and The crosslinking reaction with hydroxyl groups is further promoted, and it becomes possible to obtain a liquid crystal aligning film having excellent pretilt angle expression ability even during short-time baking. The compound having two or more epoxy groups or thiirane groups in the molecule is not particularly limited as long as it has two or more epoxy groups or thiirane groups at the end of the molecule. Examples of compounds having two or more epoxy groups at the end of the molecule include epoxy compounds having at least one tertiary nitrogen atom in the molecule, and epoxy compounds having no nitrogen compound in the molecule. .
分子内に少なくとも1個以上の3級窒素原子を有するエポキシ化合物としては、具体的には下記式(Ep-1)~(Ep-11)で表される構造のエポキシ化合物や脂肪族ジアミンを母核とする窒素原子を含有するエポキシ化合物等が挙げられる。
Xはそれぞれ、単結合または炭素数1~6の脂肪族基、または芳香族基を表し、Yはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、エチリデン基、イソプロピリデン基、ビニレン基、ビニリデン基、オキシ基、イミノ基、チオ基、スルホニル基のいずれかを表し、R1~R3は水素原子または、炭素数1~6の脂肪族基を表し、jは0~4の整数を表す。
X represents a single bond, an aliphatic group having 1 to 6 carbon atoms, or an aromatic group, and Y represents a methylene group, ethylene group, trimethylene group, ethylidene group, isopropylidene group, vinylene group, vinylidene group, or oxy group. , an imino group, a thio group, or a sulfonyl group, R 1 to R 3 represent a hydrogen atom or an aliphatic group having 1 to 6 carbon atoms, and j represents an integer of 0 to 4.
分子内に少なくとも1個以上の3級窒素原子を有するエポキシ化合物の中でも、3級窒素原子が脂肪族基、又は脂環式基の少なくとも1つと結合している化合物が、焼成時間を短縮できる点で好適である。 Among epoxy compounds having at least one tertiary nitrogen atom in the molecule, compounds in which the tertiary nitrogen atom is bonded to at least one aliphatic group or alicyclic group can shorten the firing time. It is suitable for
分子内に少なくとも1個以上の3級窒素原子を有するエポキシ化合物の具体例としては、N,N-ジグリシジルアニリン、N,N-ジグリシジルトルイジン、N,N-ジグリシジルシクロヘキシルアミン、N,N-ジグリシジルメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-o-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-3,3’-ジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,5-ジアミノナフタレン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-2,7-ジアミノフルオレン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン 、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-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、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-(p-フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-(m-フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-p-キシリレンジアミン、1,3-ビス(N,N’-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(N,N’-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,4-シクロヘキサンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-1,3-シクロヘキサンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-ジアミノエタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-ジアミノプロパン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-ジアミノブタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-ジアミノペンタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-ジアミノヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-ジアミノヘプタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-ジアミノオクタン等が挙げられる。 Specific examples of epoxy compounds having at least one tertiary nitrogen atom in the molecule include N,N-diglycidylaniline, N,N-diglycidyltoluidine, N,N-diglycidylcyclohexylamine, and N,N-diglycidylaniline. - diglycidylmethylcyclohexylamine, N,N,N',N'-tetraglycidyl-p-phenylenediamine, N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-phenylenediamine, N,N,N', N'-tetraglycidyl-o-phenylenediamine, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-3,4'- Diaminodiphenylmethane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-3,3'-diaminodiphenylmethane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenyl sulfide, N,N, N',N'-tetraglycidyl-1,5-diaminonaphthalene, N,N,N',N'-tetraglycidyl-2,7-diaminofluorene, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4 ,4'-diaminodiphenyl ether, N,N,N',N'-tetraglycidyl-2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, N,N,N',N'-tetraglycidyl -9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, N,N,N',N'-tetraglycidyl-2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, N,N , N',N'-tetraglycidyl-2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-(p-phenylenediisopropylidene) ) bisaniline, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-(m-phenylenediisopropylidene)bisaniline, N,N,N',N'-tetraglycidyl-1,4-bis( 4-aminophenoxy)benzene, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xyly Diamine, N,N,N',N'-tetraglycidyl-p-xylylenediamine, 1,3-bis(N,N'-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, 1,4-bis(N,N') -diglycidylaminomethyl)cyclohexane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-1,4-cyclohexanediamine, N,N,N',N'-tetraglycidyl-1,3-cyclohexanediamine, N, N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), N,N,N',N'-tetraglycidyl-diaminoethane, N,N,N',N'-tetraglycidyl -diaminopropane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-diaminobutane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-diaminopentane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-diamino Examples include hexane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-diaminoheptane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-diaminooctane, and the like.
分子内に窒素化合物を有さないエポキシ化合物の具体例としては、三菱化学社製の商品名「エピコート828」、「エピコート834」、「エピコート1001」、「エピコート1004」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン840」、「エピクロン850」、「エピクロン1050」、「エピクロン2055」、新日鉄住金化学社製の商品名「エポトート128」等のビスフェノールA型エポキシ化合物;
大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン830S」、三菱化学社製の商品名「エピコート807」、新日鉄住金化学社製の商品名エポトートYDF-170」、「エポトートYDF-175」、「エポトートYDF-2004」等のビスフェノールF型エポキシ化合物;
日本化薬製の商品名「EBPS-200」、旭電化工業社製の商品名「EPX-30」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンEXA1514」等のビスフェノールS型エポキシ化合物;
大阪ガス社製の商品名「BPFG」等のビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、三菱化学社製の商品名「YL-6056」、「YL-6021」、「YX-4000」、「YX-4000H」等のビキシレノール型、或いはビフェニル型エポキシ化合物、又はそれらの混合物;
新日鉄住金化学社製の商品名「エポトートST-2004」、「ST-2007」、「ST-3000」等の水添ビスフェノールA型エポキシ化合物;
三菱化学社製の商品名「エピコート152」、「エピコート154」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.N.431」、「D.E.N.438」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンN-690」、「エピクロンN-695」、「エピクロンN-730」、「エピクロンN-770」、「エピクロンN-865」、新日鉄住金化学社製の商品名「エポトートYDCN-701」、「エポトートYDCN-704」、日本化薬社製の商品名「EPPN-201」、「EOCN-1025」、「EOCN-1020」、
「EOCN-104S」、「RE-306」等のノボラック型エポキシ化合物;
三菱化学社製の商品名「エピコートYL-903」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン152」、「エピクロン165」、新日鉄住金化学社製の商品名「エポトートYDB-400」、「エポトートYDB-500」等の臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物;
新日鉄化学社製の商品名「ESN-190」、「ESN-360」、大日本インキ化学工業社製の商品名「HP-4032」、「EXA-4700」、「EXA-4750」等のナフタレン骨格を有するエポキシ化合物;
大日本インキ化学工業社製の商品名「HP-7200」、「HP-7200H」等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ化合物;
三菱化学社製の商品名「YL-933」、日本化薬社製の商品名「EPPN-501」「EPPN-502」等のトリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ化合物;
ダイセル化学工業社製の商品名「セロキサイド2011」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイトCY175」、「アラルダイトCY179」、新日本理化社製の商品名「HBE-100」等の脂環式エポキシ化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらエポキシ化合物は単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Specific examples of epoxy compounds that do not have a nitrogen compound in the molecule include the product names "Epikoat 828", "Epikoat 834", "Epicoat 1001", and "Epicoat 1004" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and Dainippon Ink & Chemicals Co., Ltd. Bisphenol A type epoxy compounds such as "Epiclon 840", "Epiclon 850", "Epiclon 1050", "Epiclon 2055" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd., and "Epototh 128" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.;
Dainippon Ink and Chemicals' product name "Epicron 830S", Mitsubishi Chemical's product name "Epicote 807", Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.'s product name "Epotote YDF-170", "Epotote YDF-175", "Epotote" Bisphenol F-type epoxy compounds such as “YDF-2004”;
Bisphenol S-type epoxy compounds such as Nippon Kayaku's trade name "EBPS-200", Asahi Denka Kogyo's trade name "EPX-30", Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd.'s trade name "Epiclon EXA1514";
Bisphenol fluorene type epoxy compounds such as "BPFG" manufactured by Osaka Gas Co., Ltd., "YL-6056", "YL-6021", "YX-4000", "YX-4000H" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, etc. Bixylenol-type or biphenyl-type epoxy compounds, or mixtures thereof;
Hydrogenated bisphenol A type epoxy compounds such as "Epotote ST-2004", "ST-2007", "ST-3000" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.;
Product names “Epicote 152” and “Epicote 154” manufactured by Mitsubishi Chemical Company, “D.E.N.431” and “D.E.N.438” manufactured by Dow Chemical Company, Dainippon Ink & Chemicals Co., Ltd. "Epicron N-690", "Epicron N-695", "Epicron N-730", "Epicron N-770", "Epicron N-865" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd., "Epototh YDCN" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. -701'', ``Epotote YDCN-704'', Nippon Kayaku Co., Ltd. product name ``EPPN-201'', ``EOCN-1025'', ``EOCN-1020'',
Novolac type epoxy compounds such as "EOCN-104S" and "RE-306";
Mitsubishi Chemical Corporation's product name "Epicort YL-903", Dainippon Ink and Chemicals' product names "Epicron 152" and "Epicron 165", Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.'s product name "Epotote YDB-400", " Brominated bisphenol A type epoxy compounds such as “Epotote YDB-500”;
Naphthalene skeletons such as product names “ESN-190” and “ESN-360” manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. and product names “HP-4032”, “EXA-4700” and “EXA-4750” manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd. an epoxy compound having;
Epoxy compounds having a dicyclopentadiene skeleton, such as product names "HP-7200" and "HP-7200H" manufactured by Dainippon Ink and Chemicals;
Tris-hydroxyphenylmethane type epoxy compounds such as the product name "YL-933" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and the product names "EPPN-501" and "EPPN-502" manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.;
Alicyclic epoxy compounds such as "Celoxide 2011" manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., "Araldite CY175" and "Araldite CY179" manufactured by Asahi Kasei Corporation, and "HBE-100" manufactured by Shin Nippon Chemical Co., Ltd. etc., but are not limited to these. These epoxy compounds can be used alone or in combination of two or more.
前記分子末端にチイラン基を2個以上有する化合物としては、例えば上記エポキシ基を有するエポキシ化合物のエポキシ基をチイラン基に変換することで得られる。上記チイラン基に変換する方法としては、硫化剤を含む第1の溶液に、上記エポキシ基を有するエポキシ化合物を含む溶液を連続的又は断続的に添加した後、硫化剤を含む第2の溶液を連続的又は断続的にさらに添加する方法が好ましい。この方法により、上記エポキシ基をチイラン基に変換することができる。
上記硫化剤としては、チオシアン酸塩類、チオ尿素類、ホスフィンサルファイド、ジメチルチオホルムアミド及びN-メチルベンゾチアゾール-2-チオン等が挙げられる。上記チオシアン酸塩類としては、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム及びチオシアン酸ナトリウム等が挙げられる。
上記チイラン基を2個以上有する化合物とすることで、架橋反応がより促進されるため、液晶配向剤の焼成時間を短縮することができる点で好適である。
The compound having two or more thiirane groups at the end of the molecule can be obtained, for example, by converting the epoxy group of the epoxy compound having an epoxy group into a thiirane group. The method for converting into the thiirane group is to continuously or intermittently add the solution containing the epoxy compound having the epoxy group to the first solution containing the sulfurizing agent, and then add the second solution containing the sulfurizing agent. A method of further adding continuously or intermittently is preferred. By this method, the above epoxy group can be converted into a thiirane group.
Examples of the sulfurizing agent include thiocyanates, thioureas, phosphine sulfide, dimethylthioformamide, and N-methylbenzothiazole-2-thione. Examples of the thiocyanates include sodium thiocyanate, potassium thiocyanate, and sodium thiocyanate.
By using a compound having two or more of the above-mentioned thiirane groups, the crosslinking reaction is further promoted, so it is suitable in that the baking time of the liquid crystal aligning agent can be shortened.
分子内に2個以上の成分の使用量は、重合体組成物に含有される樹脂成分100質量部に対して0.1質量部~40質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部~30質量部である。 The amount of two or more components used in the molecule is preferably 0.1 parts by mass to 40 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the resin component contained in the polymer composition. Parts by mass to 30 parts by mass.
2.その他の架橋性化合物
その他の架橋性化合物としては、国際公開公報WO2016/047771の段落[0109]~[0113]に記載の、イソシアネート基、オキセタン基、若しくはシクロカーボネート基を有する化合物、又は、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物の他、ブロックイソシアネート基を有する化合物等が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物としては、例えば、コロネートAPステーブルM、コロネート2503、2515、2507、2513、2555、ミリオネートMS-50(以上、日本ポリウレタン工業(株)製)、タケネートB-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上、三井化学(株)製)等を挙げることができる。
2. Other crosslinkable compounds Other crosslinkable compounds include compounds having an isocyanate group, an oxetane group, or a cyclocarbonate group, or a hydroxy group described in paragraphs [0109] to [0113] of International Publication Publication WO2016/047771. In addition to compounds having at least one group selected from the group consisting of , hydroxyalkyl groups, and lower alkoxyalkyl groups, examples include compounds having blocked isocyanate groups.
Examples of the blocked isocyanate compound include Coronate AP Stable M, Coronate 2503, 2515, 2507, 2513, 2555, Millionate MS-50 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.), Takenate B-830, B-815N, Examples include B-820NSU, B-842N, B-846N, B-870N, B-874N, and B-882N (all manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
これらの架橋剤成分の使用量は、重合体組成物に含有される樹脂成分100質量部に対して0.1質量部~40質量部であることが好ましく、より好ましくは1質量部~30質量部である。 The amount of these crosslinking agent components used is preferably 0.1 parts by mass to 40 parts by mass, more preferably 1 part by mass to 30 parts by mass, based on 100 parts by mass of the resin component contained in the polymer composition. Department.
[膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物]
膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびノ二オン系界面活性剤等が挙げられる。具体的には、例えば、エフトップ(登録商標)301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファック(登録商標)F171、F173、R-30(DIC社製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガード(登録商標)AG710(旭硝子社製)、サーフロン(登録商標)S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGCセイミケミカル社製)等が挙げられる。これらの界面活性剤の使用割合は、重合体組成物に含有される樹脂成分の100質量部に対して、好ましくは0.01質量部~2質量部、より好ましくは0.01質量部~1質量部である。
[Compound that improves film thickness uniformity and surface smoothness]
Examples of compounds that improve the uniformity of film thickness and surface smoothness include fluorosurfactants, silicone surfactants, and nonionic surfactants. Specifically, for example, FTOP (registered trademark) 301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), Megafac (registered trademark) F171, F173, R-30 (manufactured by DIC), Florado FC430, FC431 ( (manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Guard (registered trademark) AG710 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Surflon (registered trademark) S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by AGC Seimi Chemical), etc. . The proportion of these surfactants used is preferably 0.01 parts by mass to 2 parts by mass, more preferably 0.01 parts by mass to 1 part by mass, based on 100 parts by mass of the resin component contained in the polymer composition. Part by mass.
[液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物]
液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物の具体例としては、次に示す官能性シラン含有化合物などが挙げられる。例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、2-アミノプロピルトリメトキシシラン、2-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N-トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10-トリメトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、10-トリエトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、9-トリメトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、9-トリエトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シラン含有化合物が挙げられる。
[Compound that improves adhesion between liquid crystal alignment film and substrate]
Specific examples of compounds that improve the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate include the following functional silane-containing compounds. For example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane , N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-ethoxy Carbonyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-triethoxysilylpropyltriethylenetriamine, N-trimethoxysilylpropyltriethylenetriamine, 10-trimethoxysilyl-1,4,7-triazadecane, 10-triethoxysilyl- 1,4,7-triazadecane, 9-trimethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, 9-triethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, N-benzyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-benzyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-bis(oxyethylene)-3-aminopropyltrimethoxy Examples include amino-based silane-containing compounds such as silane and N-bis(oxyethylene)-3-aminopropyltriethoxysilane.
基板との密着性を向上させる化合物を使用する場合、その使用量は、重合体組成物に含有される樹脂成分100質量部に対して0.1質量部~30質量部であることが好ましく、より好ましくは1質量部~20質量部である。 When using a compound that improves adhesion to the substrate, the amount used is preferably 0.1 parts by mass to 30 parts by mass based on 100 parts by mass of the resin component contained in the polymer composition. More preferably, it is 1 part by mass to 20 parts by mass.
ある実施形態において、光配向性基の光反応性を向上させるために添加剤として、光増感剤を用いることもできる。具体例として、芳香族2-ヒドロキシケトン(ベンゾフェノン)、クマリン、ケトクマリン、カルボニルビスクマリン、アセトフェノン、アントラキノン、キサントン、チオキサントン、およびアセトフェノンケタール等を挙げることが出来る。 In some embodiments, a photosensitizer can also be used as an additive to improve the photoreactivity of the photoalignable group. Specific examples include aromatic 2-hydroxyketone (benzophenone), coumarin, ketocoumarin, carbonylbiscoumarin, acetophenone, anthraquinone, xanthone, thioxanthone, and acetophenone ketal.
<液晶配向膜及び液晶表示素子>
本発明の液晶配向剤は、基板上に塗布、焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をして、又は一部の垂直配向用途などでは配向処理無しで液晶配向膜とすることができる。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、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)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリアミド、ポリイミド、アクリル及びトリアセチルセルロース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。
<Liquid crystal alignment film and liquid crystal display element>
The liquid crystal aligning agent of the present invention can be applied to a substrate, baked, and then subjected to an alignment treatment such as rubbing or light irradiation, or in some vertical alignment applications, can be made into a liquid crystal alignment film without an alignment treatment. can. Examples of substrates include glasses such as float glass and soda glass; polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene, polystyrene, polyether sulfone, polycarbonate, poly(cycloaliphatic olefin), polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, and polyether ether. Transparent substrates made of plastics such as ketone (PEEK) resin films, polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyamide, polyimide, acrylic, and triacetyl cellulose can be used.
基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In2O3-SnO2)からなるITO膜などを用いることができる。 The transparent conductive film provided on one surface of the substrate includes a NESA film (registered trademark of PPG, Inc., USA) made of tin oxide (SnO 2 ), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 -SnO 2 ), etc. Can be used.
<塗膜形成工程>
本発明の液晶配向剤の塗布方法は特に限定されないが、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット、ディップコーティング、ロールコーティング、スリットコーティング、スピンコーティングなどがあり、目的に応じてこれらを用いてもよい。これらの方法により基板上に塗布した後、ホットプレートなどの加熱手段により溶媒を蒸発させて、塗膜を形成させることができる。
<Coating film formation process>
The method for applying the liquid crystal aligning agent of the present invention is not particularly limited, but includes screen printing, flexo printing, offset printing, inkjet, dip coating, roll coating, slit coating, spin coating, etc., and these may be used depending on the purpose. good. After coating onto a substrate using these methods, the solvent can be evaporated using heating means such as a hot plate to form a coating film.
液晶配向剤を塗布した後の焼成は、40~300℃の任意の温度で行うことができるが、好ましくは40℃~250℃であり、より好ましくは40℃~230℃である。プラスチック基板からなる透明基板を用いる場合は、40~150℃とすることが好ましく、80~140℃とすることがより好ましい。焼成時間は、0.1~15分とすることが好ましく、1~10分とすることがより好ましい。 The baking after applying the liquid crystal aligning agent can be carried out at any temperature from 40 to 300°C, preferably from 40 to 250°C, more preferably from 40 to 230°C. When a transparent substrate made of a plastic substrate is used, the temperature is preferably 40 to 150°C, more preferably 80 to 140°C. The firing time is preferably 0.1 to 15 minutes, more preferably 1 to 10 minutes.
基板上に形成される塗膜の膜厚は、好ましくは5~1,000nmであり、より好ましくは10~500nm又は10~300nmである。この焼成はホットプレート、熱風循環炉、赤外線炉などで行うことができる。
ラビング処理には、レーヨン布、ナイロン布、コットン布などを使用することができる。
The thickness of the coating film formed on the substrate is preferably 5 to 1,000 nm, more preferably 10 to 500 nm or 10 to 300 nm. This firing can be performed using a hot plate, hot air circulation furnace, infrared furnace, etc.
Rayon cloth, nylon cloth, cotton cloth, etc. can be used for the rubbing treatment.
<光照射工程>
ある実施形態において光照射による配向処理を行ってもよく、例えば上記の液晶配向剤を基板上に塗布して塗膜を形成する工程と、前記塗膜が液晶層と接触していない状態で又は液晶層と接触した状態で前記塗膜に光照射する工程とを含んでもよい。
<Light irradiation process>
In some embodiments, an alignment treatment by light irradiation may be performed, for example, a step of applying the above-mentioned liquid crystal aligning agent onto a substrate to form a coating film, and a step of applying the above-mentioned liquid crystal aligning agent onto a substrate, and a step of forming the coating film in a state where the coating film is not in contact with the liquid crystal layer, or The method may also include a step of irradiating the coating film with light while in contact with a liquid crystal layer.
光照射による配向処理で照射する光としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線、可視光線などを挙げることができる。これらのうち、300~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光は偏光であっても非偏光であってもよい。偏光としては、直線偏光を含む光を使用することが好ましい。 Examples of the light irradiated in the alignment treatment by light irradiation include ultraviolet rays containing light with a wavelength of 150 to 800 nm, visible light, and the like. Among these, ultraviolet light containing light with a wavelength of 300 to 400 nm is preferred. The irradiation light may be polarized or non-polarized. As the polarized light, it is preferable to use light containing linearly polarized light.
光の照射は、用いる光が偏光である場合には、基板面に垂直の方向から行っても斜め方向から行ってもよく、あるいはこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光を照射する場合には、基板面に対して斜めの方向から行うことが好ましい。 When the light used is polarized light, the light irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, from an oblique direction, or a combination of these may be performed. When irradiating non-polarized light, it is preferable to irradiate from a direction oblique to the substrate surface.
光の照射量は、0.1mJ/cm2以上1,000mJ/cm2未満とすることが好ましく、1~500mJ/cm2とすることがより好ましく、2~200mJ/cm2とすることがさらに好ましい。 The amount of light irradiation is preferably 0.1 mJ/cm 2 or more and less than 1,000 mJ/cm 2 , more preferably 1 to 500 mJ/cm 2 , and even more preferably 2 to 200 mJ/cm 2 . preferable.
本発明の液晶表示素子は通常の方法により作製することができ、その作製方法は特に限定されるものではない。上記一対の基板が、適正なギャップを介して対向し、基板間に挟持される液晶補厚さを均一とする目的で、基板間にスペーサーを配置することが好ましい。このスペーサーとしては、旧来からの散布型スペーサー、感光性のスペーサー形成用組成物から形成されたスペーサーなどの公知のスペーサー材料を使用することができるほか、液晶硬化物からなる層に形成した凹凸をスペーサーとして使用することも可能である。 The liquid crystal display element of the present invention can be manufactured by a conventional method, and the manufacturing method is not particularly limited. It is preferable that the pair of substrates face each other with an appropriate gap therebetween, and that a spacer is disposed between the substrates in order to make the thickness of the liquid crystal sandwiched between the substrates uniform. As this spacer, known spacer materials such as a conventional scattering type spacer and a spacer formed from a photosensitive spacer forming composition can be used, as well as unevenness formed on a layer made of a cured liquid crystal material. It is also possible to use it as a spacer.
<液晶挟持工程>
基板間に液晶を挟持して液晶セルを構成するには、例えば以下の2つの方法を挙げることができる。第1の方法として、各液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して一対の基板を対向配置し、該一対の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面および適当な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方法を挙げることができる。
<Liquid crystal clamping process>
For constructing a liquid crystal cell by sandwiching a liquid crystal between substrates, there are, for example, the following two methods. The first method is to place a pair of substrates facing each other with a gap (cell gap) in between so that the respective liquid crystal alignment films face each other, and then bond the peripheral parts of the pair of substrates together using a sealant. A method for producing a liquid crystal cell can be mentioned by injecting liquid crystal into a cell gap defined by a suitable sealant and then sealing the injection hole.
第2の方法として、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材を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数カ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方法(ODF(One Drop Fill)法)を挙げることができる。 As a second method, for example, an ultraviolet light-curable sealing material is applied to a predetermined location on one of the two substrates on which a liquid crystal alignment film is formed, and then a sealing material that is cured by ultraviolet light is applied to several predetermined locations on the surface of the liquid crystal alignment film. After dropping the liquid crystal onto the substrate, the other substrate is attached so that the liquid crystal alignment films face each other, the liquid crystal is spread over the entire surface of the substrate, and then the entire surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light to harden the sealant. A method for manufacturing cells (ODF (One Drop Fill) method) can be mentioned.
液晶としては、用途に応じて正や負の誘電率異方性を有するフッ素系液晶やシアノ系液晶、また加熱および光照射のうちの少なくとも1種の処理によって重合する液晶化合物または液晶組成物(以下、重合性液晶又は硬化性液晶組成物ともいう)を用いても良い。 Examples of liquid crystals include fluorine-based liquid crystals and cyano-based liquid crystals that have positive or negative dielectric anisotropy depending on the application, and liquid crystal compounds or liquid crystal compositions that are polymerized by at least one of heating and light irradiation. (hereinafter also referred to as a polymerizable liquid crystal or a curable liquid crystal composition) may be used.
前記液晶配向剤の塗膜を形成する工程が、ロール・ツー・ロール方式によって行われてもよい。ロール・ツー・ロール方式によって行われると、液晶表示素子の製造工程を簡略化し、もって製造コストを削減することが可能となる。 The step of forming the coating film of the liquid crystal aligning agent may be performed by a roll-to-roll method. If the roll-to-roll method is used, it becomes possible to simplify the manufacturing process of the liquid crystal display element and thereby reduce the manufacturing cost.
そして、前記液晶セルの外側両面に偏光板を貼付することにより、液晶表示素子を得ることができる。
液晶セルの外側に使用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」と呼ばれる偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板、またはH膜そのものからなる偏光板などを挙げることができる。
A liquid crystal display element can be obtained by attaching polarizing plates to both outer surfaces of the liquid crystal cell.
The polarizing plate used on the outside of the liquid crystal cell is either a polarizing plate in which a polarizing film called "H film", which is made by stretching and aligning polyvinyl alcohol and absorbing iodine, is sandwiched between cellulose acetate protective films, or the H film itself. Examples include polarizing plates.
上記のようにして本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、液晶配向性が良好であり、プレチルト角発現能にも優れ、且つ高い信頼性が得られる。また、本発明の方法によって製造された液晶表示素子は優れた表示特性を有する。 The liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent of the present invention as described above has good liquid crystal alignment, excellent pretilt angle expression ability, and high reliability. Furthermore, the liquid crystal display element manufactured by the method of the present invention has excellent display characteristics.
実施例で使用した略号は以下の通りである。
<メタクリルモノマー>
(光配向性モノマー)
<Methacrylic monomer>
(Photoalignable monomer)
MA-1は特許文献(WO-2017115790)に記載の合成法にて合成した。 MA-1 was synthesized by the synthesis method described in patent document (WO-2017115790).
(エポキシ基含有モノマー)
GMA:メタクリル酸グリシジル
GMA: glycidyl methacrylate
(カルボン酸基含有モノマー)
MAA:メタクリル酸
MAA: methacrylic acid
(イソシアネート基含有モノマー)
MOI-BP:2-[(3,5-ジメチル-1-ピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート
MOI-BP: 2-[(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)carbonylamino]ethyl methacrylate
<テトラカルボン酸二無水物モノマー>
A1:下記の式[A1]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A2:下記の式[A2]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A3:下記の式[A3]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A4:下記の式[A4]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A5:下記の式[A5]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A6:下記の式[A6]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A7:下記の式[A7]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A8:下記の式[A8]で示されるテトラカルボン酸二無水物
A1: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A1] A2: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A2] A3: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A3] Product A4: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A4] A5: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A5] A6: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A6] Anhydride A7: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A7] A8: Tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula [A8]
<側鎖ジアミンモノマー>
B1:下記の式[B1]で示される側鎖ジアミンモノマー
B2:下記の式[B2]で示される側鎖ジアミンモノマー
B3:下記の式[B3]で示される側鎖ジアミンモノマー
B4:下記の式[B4]で示される側鎖ジアミンモノマー
B5:下記の式[B5]で示される側鎖ジアミンモノマー
B6:下記の式[B6]で示される側鎖ジアミンモノマー
B7:下記の式[B7]で示される側鎖ジアミンモノマー
B8:下記の式[B8]で示される側鎖ジアミンモノマー
B9:下記の式[B9]で示される側鎖ジアミンモノマー
B10:下記の式[B10]で示される側鎖ジアミンモノマー
B11:下記の式[B11]で示される側鎖側ジアミンモノマー
B12:下記の式[B12]で示される側鎖ジアミンモノマー
B13:下記の式[B13]で示される側鎖ジアミンモノマー
B14:下記の式[B14]で示される側鎖ジアミンモノマー
B1: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B1] B2: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B2] B3: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B3] B4: The following formula Side chain diamine monomer B5 represented by the following formula [B4]: Side chain diamine monomer B6 represented by the following formula [B6]: Side chain diamine monomer B7 represented by the following formula [B6]: Represented by the following formula [B7] Side chain diamine monomer B8: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B8] B9: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B9] B10: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B10] B11: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B11] B12: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B12] B13: Side chain diamine monomer represented by the following formula [B13] B14: The following Side chain diamine monomer represented by formula [B14]
<その他ジアミンモノマー>
C1:下記の式[C1]で示されるその他ジアミンモノマー
C2:下記の式[C2]で示されるその他ジアミンモノマー
C3:下記の式[C3]で示されるその他ジアミンモノマー
C4:下記の式[C4]で示されるその他ジアミンモノマー
C5:下記の式[C5]で示されるその他ジアミンモノマー
C6:下記の式[C6]で示されるその他ジアミンモノマー
C7:下記の式[C7]で示されるその他ジアミンモノマー
C8:下記の式[C8]で示されるその他ジアミンモノマー
C9:下記の式[C9]で示されるその他ジアミンモノマー
C10:下記の式[C10]で示されるその他ジアミンモノマー
C11:下記の式[C11]で示されるその他ジアミンモノマー
C12:下記の式[C12]で示されるその他ジアミンモノマー
C13:下記の式[C13]で示されるその他ジアミンモノマー
C14:下記の式[C14]で示されるその他ジアミンモノマー
C15:下記の式[C15]で示されるその他ジアミンモノマー
C16:下記の式[C16]で示されるその他ジアミンモノマー
C17:下記の式[C17]で示されるその他ジアミンモノマー
C18:下記の式[C18]で示されるその他ジアミンモノマー
C19:下記の式[C19]で示されるその他ジアミンモノマー
C20:下記の式[C20]で示されるその他ジアミンモノマー
C1: Other diamine monomers represented by the following formula [C1] C2: Other diamine monomers represented by the following formula [C2] C3: Other diamine monomers represented by the following formula [C3] C4: Other diamine monomers represented by the following formula [C4] Other diamine monomer C5 represented by the following formula [C5]: Other diamine monomer C6 represented by the following formula [C6]: Other diamine monomer C7 represented by the following formula [C7]: Other diamine monomer C8 represented by the following formula [C7]: Other diamine monomers represented by the following formula [C8] C9: Other diamine monomers represented by the following formula [C9] C10: Other diamine monomers represented by the following formula [C10] C11: Represented by the following formula [C11] Other diamine monomers C12: Other diamine monomers represented by the following formula [C12] C13: Other diamine monomers represented by the following formula [C13] C14: Other diamine monomers represented by the following formula [C14] C15: Other diamine monomers represented by the following formula [C14] Other diamine monomers represented by formula [C15] C16: Other diamine monomers represented by formula [C16] below C17: Other diamine monomers represented by formula [C17] below C18: Other diamine monomers represented by formula [C18] below Diamine monomer C19: Other diamine monomers represented by the following formula [C19] C20: Other diamine monomers represented by the following formula [C20]
(架橋剤成分)
D-1:下記の式[D1]で示される架橋剤成分
D-2:下記の式[D2]で示される架橋剤成分
D-3:下記の式[D3]で示される架橋剤成分
D-1: Crosslinking agent component represented by the following formula [D1] D-2: Crosslinking agent component represented by the following formula [D2] D-3: Crosslinking agent component represented by the following formula [D3]
その他、本実施例で用いる試薬の略号を以下に示す。
(重合開始剤)
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
(溶媒)
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
BCS:ブチルセロソルブ
THF:テトラヒドロフラン
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
In addition, the abbreviations of reagents used in this example are shown below.
(Polymerization initiator)
AIBN: Azobisisobutyronitrile (solvent)
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone BCS: Butyl cellosolve THF: Tetrahydrofuran DMF: N,N-dimethylformamide
(分子量測定)
合成例におけるポリマーの分子量はセンシュー科学社製 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(SSC-7200、Shodex社製カラム(KD-803、KD-805)を用い以下のようにして測定した。
カラム温度:50℃、溶離液:DMF(添加剤として、臭化リチウム-水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、THFが10ml/L)、流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量約9000,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
(molecular weight measurement)
The molecular weight of the polymer in the synthesis example was measured as follows using a normal temperature gel permeation chromatography (GPC) device (SSC-7200 manufactured by Senshu Kagaku Co., Ltd. and columns (KD-803, KD-805) manufactured by Shodex Co., Ltd.).
Column temperature: 50°C, eluent: DMF (as additives, lithium bromide-hydrate (LiBr H 2 O) is 30 mmol/L, phosphoric acid anhydrous crystal (o-phosphoric acid) is 30 mmol/L, THF is 10 ml/L), flow rate: 1.0 ml/min Standard sample for creating a calibration curve: TSK standard polyethylene oxide manufactured by Tosoh Corporation (molecular weight approximately 9000,000, 150,000, 100,000, 30,000), and Polyethylene glycol manufactured by Polymer Laboratory (molecular weight approximately 12,000, 4,000, 1,000).
(イミド化率測定)
合成例におけるイミド化率は次のようにして測定した。ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(草野科学社製 NMRサンプリングチューブスタンダード φ5)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6、0.05%TMS混合品)1.0mlを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液を日本電子データム社製NMR測定器(JNW-ECA500)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5~10.0ppm付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。なお下記式において、xはアミック酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミック酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミック酸のNH基のプロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
(Imidization rate measurement)
The imidization rate in the synthesis example was measured as follows. Put 20 mg of polyimide powder into an NMR sample tube (NMR sampling tube standard φ5, manufactured by Kusano Kagaku Co., Ltd.), add 1.0 ml of deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6, 0.05% TMS mixture), and apply ultrasound. completely dissolved. This solution was subjected to proton NMR measurement at 500 MHz using an NMR measuring device (JNW-ECA500) manufactured by JEOL Datum. The imidization rate is determined by using a proton derived from a structure that does not change before and after imidization as a reference proton, and by calculating the peak integrated value of this proton and the proton peak derived from the NH group of amic acid that appears around 9.5 to 10.0 ppm. It was calculated using the following formula using the integrated value. In the formula below, x is the integrated value of the proton peak derived from the NH group of the amic acid, y is the integrated peak value of the standard proton, and α is the proton of the NH group of the amic acid in the case of polyamic acid (imidization rate is 0%). This is the ratio of the number of reference protons to one proton.
Imidization rate (%) = (1-α・x/y)×100
<メタクリレートポリマー合成例1>
MA1(3.04g、6.00mmol)、GMA(0.71g、5.00mmol)及び、MOI-BP(2.26g、9.00mmol)をNMP(24.7g)中に溶解し、ダイアフラムポンプで脱気を行った後、重合開始剤としてAIBN(0.16g、0.5mmol)を加え、再び脱気を行った。この後、60℃で13時間反応させポリマー溶液を得た。
次いで、このポリマー溶液(4.0g)に、NMP(5.0g)、BCS(6.0g)を加え、室温にて攪拌することにより、メタクリレートポリマー溶液(MP1)を得た。
このポリマーの数平均分子量は33000、重量平均分子量は116000であった。
<Methacrylate polymer synthesis example 1>
MA1 (3.04 g, 6.00 mmol), GMA (0.71 g, 5.00 mmol), and MOI-BP (2.26 g, 9.00 mmol) were dissolved in NMP (24.7 g) and pumped with a diaphragm pump. After degassing, AIBN (0.16 g, 0.5 mmol) was added as a polymerization initiator, and degassing was performed again. Thereafter, the mixture was reacted at 60° C. for 13 hours to obtain a polymer solution.
Next, NMP (5.0 g) and BCS (6.0 g) were added to this polymer solution (4.0 g) and stirred at room temperature to obtain a methacrylate polymer solution (MP1).
This polymer had a number average molecular weight of 33,000 and a weight average molecular weight of 116,000.
<メタクリレートポリマー合成例2~4>
表1に示す組成にて、ポリマー合成例1と同様の方法を用いて、メタクリルポリマー2~4を合成した。
Methacrylic polymers 2 to 4 were synthesized with the compositions shown in Table 1 using the same method as in Polymer Synthesis Example 1.
<ポリアミック酸ポリマー合成例5>
B1(2.28g、3.00mmol)、C2(1.22g、4.00mmol)、C7(1.45g、3.00mmol)及びA1(2.23g、6.00mmol)をNMP(27.2g)中に溶解し、60℃で5時間反応させたのち、A2(1.00g、2.00mmol)及びA4(0.87g、2.00mmol)とNMP(9.1g)を加え、40℃で10時間反応させポリアミック酸ポリマー溶液(MP5)を得た。
<Polyamic acid polymer synthesis example 5>
B1 (2.28 g, 3.00 mmol), C2 (1.22 g, 4.00 mmol), C7 (1.45 g, 3.00 mmol) and A1 (2.23 g, 6.00 mmol) in NMP (27.2 g) After reacting at 60°C for 5 hours, A2 (1.00g, 2.00mmol) and A4 (0.87g, 2.00mmol) and NMP (9.1g) were added and reacted at 40°C for 10 hours. A polyamic acid polymer solution (MP5) was obtained by reacting for a period of time.
<ポリアミック酸ポリマー合成例6~23>
表2に示す組成にて、ポリマー合成例1と同様の方法を用いて、ポリアミック酸ポリマー6~23を合成した。
Polyamic acid polymers 6 to 23 were synthesized with the compositions shown in Table 2 using the same method as in Polymer Synthesis Example 1.
<ポリイミドポリマー合成例24>
ポリアミック酸ポリマー溶液(MP5)(50g)にNMPを加え6.5質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(8.8g)及びピリジン(2.7g)を加え、75℃で2.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(700ml)に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミドポリマー粉末(E)を得た。このポリイミドポリマーのイミド化率は75%であり、数平均分子量は12400、重量平均分子量は42500であった。
得られたポリイミド粉末(E)(6.0g)にNMP(44.0g)を加え、70℃にて20時間攪拌して溶解させた。この溶液にNMP(10.0g)、BCS(40.0g)を加え、室温で5時間攪拌することによりポリイミドポリマー溶液(MP24)を得た。
<Polyimide polymer synthesis example 24>
After adding NMP to a polyamic acid polymer solution (MP5) (50 g) and diluting it to 6.5% by mass, acetic anhydride (8.8 g) and pyridine (2.7 g) were added as an imidization catalyst, and 2. The reaction was allowed to proceed for 5 hours. This reaction solution was poured into methanol (700 ml), and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 100°C to obtain a polyimide polymer powder (E). The imidization rate of this polyimide polymer was 75%, the number average molecular weight was 12,400, and the weight average molecular weight was 42,500.
NMP (44.0 g) was added to the obtained polyimide powder (E) (6.0 g) and dissolved by stirring at 70° C. for 20 hours. NMP (10.0 g) and BCS (40.0 g) were added to this solution and stirred at room temperature for 5 hours to obtain a polyimide polymer solution (MP24).
<ポリイミドポリマー合成例25~42>
ポリマー合成例6~23で得られたポリマー溶液にて、ポリマー合成例24と同様の方法を用いて、ポリイミドポリマー溶液MP25~MP42を合成した。
<Polyimide polymer synthesis examples 25 to 42>
Using the polymer solutions obtained in Polymer Synthesis Examples 6 to 23, polyimide polymer solutions MP25 to MP42 were synthesized using the same method as in Polymer Synthesis Example 24.
(実施例1)
メタクリレートポリマー合成例1で得られたポリマー溶液(MP1)(10.0g)に、D3(0.04g)を加え、室温にて攪拌することにより、液晶配向処理剤(PM1)を得た。
(Example 1)
A liquid crystal aligning agent (PM1) was obtained by adding D3 (0.04 g) to the polymer solution (MP1) (10.0 g) obtained in methacrylate polymer synthesis example 1 and stirring at room temperature.
(実施例2)
ポリマー合成例2で得られたポリマー溶液(MP2)にて、実施例1と同様の方法を用いて、液晶配向処理剤(PM2)を得た。
(Example 2)
Using the polymer solution (MP2) obtained in Polymer Synthesis Example 2, a liquid crystal aligning agent (PM2) was obtained using the same method as in Example 1.
(実施例3)
メタクリレートポリマー合成例1で得られたポリマー溶液(MP1)(3.0g)に、ポリイミドポリマー合成例24で得られたポリマー溶液(MP24)(7.0g)を加え、更にD3(0.04g)を加え、室温にて攪拌することにより、液晶配向処理剤(PM3)を得た。
(Example 3)
To the polymer solution (MP1) (3.0 g) obtained in methacrylate polymer synthesis example 1, added the polymer solution (MP24) (7.0 g) obtained in polyimide polymer synthesis example 24, and further added D3 (0.04 g). was added and stirred at room temperature to obtain a liquid crystal aligning agent (PM3).
(実施例4~43)
表3に示す組成にて、実施例1と同様の方法を用いて、液晶配向処理剤(PM4)~(PM43)を得た。
Liquid crystal aligning agents (PM4) to (PM43) were obtained using the same method as in Example 1 with the compositions shown in Table 3.
(比較例1)
メタクリレートポリマー合成例3で得られたポリマー溶液(MP3)(10.0g)に、D3(0.04g)を加え、室温にて攪拌することにより、液晶配向処理剤(RPM1)を得た。
(Comparative example 1)
A liquid crystal aligning agent (RPM1) was obtained by adding D3 (0.04 g) to the polymer solution (MP3) (10.0 g) obtained in methacrylate polymer synthesis example 3 and stirring at room temperature.
(比較例2)
メタクリレートポリマー合成例4で得られたポリマー溶液にて、比較例1と同様の方法を用いて、液晶配向処理剤(RPM2)を得た。
(Comparative example 2)
Using the polymer solution obtained in methacrylate polymer synthesis example 4, a liquid crystal aligning agent (RPM2) was obtained using the same method as in comparative example 1.
(比較例3)
メタクリレートポリマー合成例3で得られたポリマー溶液(MP3)(3.0g)に、アミック酸ポリマー合成例5で得られたポリマー溶液(MP5)(7.0g)を加え、更にD3(0.04g)を加え、室温にて攪拌することにより、液晶配向処理剤(RPM3)を得た。
(Comparative example 3)
To the polymer solution (MP3) (3.0 g) obtained in methacrylate polymer synthesis example 3, added the polymer solution (MP5) (7.0 g) obtained in amic acid polymer synthesis example 5, and further added D3 (0.04 g). ) was added and stirred at room temperature to obtain a liquid crystal aligning agent (RPM3).
(比較例4)
メタクリレートポリマー合成例4で得られたポリマー溶液(MP4)にて、比較例3と同様の方法を用いて、液晶配向処理剤(RPM4)を得た。
(Comparative example 4)
Using the polymer solution (MP4) obtained in methacrylate polymer synthesis example 4, a liquid crystal aligning agent (RPM4) was obtained using the same method as in comparative example 3.
(比較例5)
メタクリレートポリマー合成例3で得られたポリマー溶液(MP3)(3.0g)に、ポリイミドポリマー合成例24で得られたポリマー溶液(MP24)(7.0g)を加え、更にD3(0.04g)を加え、室温にて攪拌することにより、液晶配向処理剤(RPM5)を得た。
(Comparative example 5)
To the polymer solution (MP3) (3.0 g) obtained in methacrylate polymer synthesis example 3, added the polymer solution (MP24) (7.0 g) obtained in polyimide polymer synthesis example 24, and further added D3 (0.04 g). was added and stirred at room temperature to obtain a liquid crystal aligning agent (RPM5).
(比較例6)
メタクリレートポリマー合成例4で得られたポリマー溶液(MP4)にて、比較例5と同様の方法を用いて、液晶配向処理剤(RPM6)を得た。
(Comparative example 6)
Using the polymer solution (MP4) obtained in methacrylate polymer synthesis example 4, a liquid crystal aligning agent (RPM6) was obtained using the same method as in comparative example 5.
<液晶表示素子の作製>
実施例で得られた液晶配向処理剤(PM1)~(PM43)及び比較例で得られた液晶配向処理剤(RPM1)~(RPM6)を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。
得られた溶液をITO膜からなる透明電極付きガラス基板のITO面にスピンコートし、70℃のホットプレートで90秒間乾燥した後、200℃のホットプレートで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
次いで、塗膜面に偏光板を介して、照射強度4.3mW/cm2の313nmの直線偏光紫外線を基板法線方向から40°傾斜した角度から50mJ/cm2照射し、液晶配向膜付き基板を得た。直線偏光紫外線は高圧水銀ランプの紫外光に313nmのバンドパスフィルターを通した後、313nmの偏光板を通すことで調製した。
上記の基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜上に4μmのビーズスペーサーを散布した後、シール剤(三井化学製、XN-1500T)を塗布した。次いで、もう一方の基板を、液晶配向膜面が向き合い配向方向が180°になるようにして張り合わせた後、120℃で90分シール剤を熱硬化させることで空セルを作製した。この空セルに液晶(メルク社製、MLC-3022)を減圧注入法によって注入し、液晶表示素子を得た。
<Production of liquid crystal display element>
The liquid crystal aligning agents (PM1) to (PM43) obtained in the examples and the liquid crystal aligning agents (RPM1) to (RPM6) obtained in the comparative examples were filtered under pressure using a membrane filter with a pore diameter of 1 μm.
The obtained solution was spin-coated on the ITO surface of a glass substrate with a transparent electrode made of an ITO film, dried on a hot plate at 70°C for 90 seconds, and then baked on a hot plate at 200°C for 30 minutes to form a film with a thickness of 100 nm. A liquid crystal alignment film was formed.
Next, the coated film surface was irradiated with 50 mJ/cm2 of 313 nm linearly polarized ultraviolet light with an irradiation intensity of 4.3 mW/cm2 from an angle inclined at 40 degrees from the normal direction of the substrate through a polarizing plate to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film. Ta. Linearly polarized ultraviolet light was prepared by passing ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp through a 313-nm band-pass filter and then passing it through a 313-nm polarizing plate.
Two of the above substrates were prepared, and after 4 μm bead spacers were sprinkled on the liquid crystal alignment film of one substrate, a sealant (XN-1500T, manufactured by Mitsui Chemicals) was applied. Next, the other substrate was bonded together so that the liquid crystal alignment film surfaces faced each other and the alignment direction was 180°, and then the sealant was thermally cured at 120° C. for 90 minutes to prepare an empty cell. A liquid crystal (MLC-3022, manufactured by Merck & Co., Ltd.) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method to obtain a liquid crystal display element.
<評価>
(液晶配向性)
上記で得られた液晶表示素子を120℃で1時間の等方相処理を行った後、偏光顕微鏡にてセル観察を行った。光抜けやドメイン発生などの配向不良が無い場合や液晶セルに電圧印加を行った際に均一な液晶の駆動が得られる場合を良好とした。評価結果を表4に示す。
<Evaluation>
(Liquid crystal orientation)
The liquid crystal display element obtained above was subjected to isotropic phase treatment at 120° C. for 1 hour, and then the cell was observed using a polarizing microscope. A case where there was no alignment defect such as light leakage or domain generation, or a case where uniform liquid crystal driving was obtained when a voltage was applied to the liquid crystal cell was considered good. The evaluation results are shown in Table 4.
(プレチルト角)
上記で作製した液晶表示素子に、液晶セルのプレチルト角の測定は、Axo Metrix社製のAxoScanを用いて、ミューラーマトリックス法により測定した。評価結果を表4に示す。
The pretilt angle of the liquid crystal cell of the liquid crystal display element produced above was measured by the Mueller matrix method using AxoScan manufactured by Axo Metrix. The evaluation results are shown in Table 4.
表4の結果からわかるように、実施例1~43と比較例1~6との比較から、光反応性モノマー、エポキシ基含有モノマー及び、イソシアネート基含有モノマーを共重合したポリメタクリレート溶液もしくは、そのポリメタクリレート溶液とポリアミック酸、ポリイミド溶液をブレンドした液晶配向膜は、比較例の液晶配向膜と比べて、チルト発現能が高かった。具体的には、実施例1と比較例1、2との比較である。 As can be seen from the results in Table 4, from the comparison between Examples 1 to 43 and Comparative Examples 1 to 6, a polymethacrylate solution copolymerized with a photoreactive monomer, an epoxy group-containing monomer, and an isocyanate group-containing monomer, or The liquid crystal alignment film obtained by blending the polymethacrylate solution, polyamic acid, and polyimide solution had a higher tilt expression ability than the liquid crystal alignment film of the comparative example. Specifically, this is a comparison between Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
本発明の液晶配向剤、それから得られる液晶配向膜を用いた液晶表示素子は、車載用等の耐久性が要求される液晶表示素子に、好適に用いることができる。
The liquid crystal aligning agent of the present invention and a liquid crystal display element using a liquid crystal aligning film obtained from the liquid crystal aligning agent can be suitably used for a liquid crystal display element that requires durability, such as for use in a vehicle.
Claims (10)
(A)成分:下記(A-1)~(A-3)の構造を有する重合体であって、(A-1)の構造を有する部位の導入割合が(A)成分の重合体に対して15~80mol%、(A-2)の構造を有する部位の導入割合が(A)成分の重合体に対して15~50mol%、(A-3)の構造を有する部位の導入割合が(A)成分の重合体に対して5~35mol%であることを特徴とする重合体。
(A-1)イソシアネート基及び/又はブロック化されたイソシアネート基を有する構造。
(A-2)下記式(pa-1)で表される構造。
式中、Aは場合によりフッ素、塩素、シアノから選択される基によるか、又は炭素数1~5のアルコキシ基、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル残基(これは、場合により1個のシアノ基又は1個以上のハロゲン原子で置換されている)で置換されている、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、2,5-チオフェニレン、2,5-フラニレン、1,4-若しくは2,6-ナフチレン又はフェニレンを表し、R1は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R2は2価の芳香族基、2価の脂環式基、2価の複素環式基または2価の縮合環式基であり、R3は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R4は炭素数1~40の直鎖又は分岐鎖のアルキル基または脂環式基を含む炭素数3~40の1価の有機基であり、Dは、酸素原子、硫黄原子又は-NRd-(ここで、Rdは、水素原子又は炭素数1~3のアルキルを表す)を表し、X及びYは、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基又は炭素数1~3のアルキル基を表し、aは0~3の整数であり、*は結合位置を表す。
(A-3)オキセタニル基、オキシラニル基、下記式(3)で表される基、下記式(4)で表される基、下記式(5)で表される基及びチイラン基から選択される少なくとも1種の官能基を有する構造。
(A) Component: A polymer having the following structures (A-1) to (A-3), in which the introduction ratio of the moiety having the structure (A-1) is relative to the polymer of component (A). The proportion of the moieties having the structure (A-2) is 15 to 50 mol% relative to the polymer of component (A), and the proportion of the moieties having the structure (A-3) is ( A) A polymer characterized by being 5 to 35 mol% of the component polymer .
(A-1) A structure having an isocyanate group and/or a blocked isocyanate group.
(A-2) A structure represented by the following formula (pa-1).
In the formula, A is optionally a group selected from fluorine, chlorine, cyano, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a linear or branched alkyl residue (which can optionally be one pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, 2,5-thiophenylene, 2,5-furanylene, substituted with a cyano group or one or more halogen atoms); Represents 1,4- or 2,6-naphthylene or phenylene, R 1 is a single bond, oxygen atom, -COO- or -OCO-, R 2 is a divalent aromatic group, a divalent alicyclic group group, a divalent heterocyclic group, or a divalent fused cyclic group, R 3 is a single bond, an oxygen atom, -COO- or -OCO-, and R 4 is a straight chain having 1 to 40 carbon atoms. or a monovalent organic group having 3 to 40 carbon atoms containing a branched alkyl group or alicyclic group, and D is an oxygen atom, a sulfur atom, or -NR d - (where R d is a hydrogen atom or represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms), X and Y each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and a is 0 to 3 is an integer, and * represents the bonding position.
(A-3) selected from oxetanyl group, oxiranyl group, group represented by the following formula (3), group represented by the following formula (4), group represented by the following formula (5), and thiirane group A structure having at least one functional group.
式中、Mcは第2の重合性基を表し、Mdは、単結合、(r2+1)価の複素環、置換、又は非置換の炭素数1~10の分岐状アルキル基、又は非置換の炭素数1~10の直鎖状アルキル基、(r2+1)価の芳香族基、(r2+1)価の脂環式基から選ばれる基であり、それぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていても良く、Sbは、単結合、炭素数1~10の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基、2価の芳香族基又は2価の脂環式基を示し、Ibは式(pa-1)で表される基であり、r2は、1≦r2≦3を満たす整数である。 The liquid crystal aligning agent according to claim 1, wherein the (A-2) is derived from a monomer represented by the following formula (b-1-m).
In the formula, M c represents a second polymerizable group, and M d is a single bond, a (r 2 +1)-valent heterocycle, a substituted or unsubstituted branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or A group selected from an unsubstituted linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an (r 2 +1)-valent aromatic group, and an (r 2 +1)-valent alicyclic group, and each group is an unsubstituted or one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, chlorine atom, cyano group, methyl group or methoxy group, and S b is a single bond, a straight chain or branched chain having 1 to 10 carbon atoms. represents an alkylene group, a divalent aromatic group, or a divalent alicyclic group, I b is a group represented by formula (pa-1), and r 2 satisfies 1≦r 2 ≦3. is an integer.
式中、Sbは、式(b-1-m)と同じ定義であり、Zは酸素原子、または硫黄原子であり、Xa及びXbは、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基又は炭素数1~3のアルキル基であり、R1は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R2は2価の芳香族基、2価の脂環式基、又は2価の複素環式基であり、R3は単結合、酸素原子、-COO-または-OCO-であり、R4は炭素数1~40の直鎖又は分岐鎖のアルキル基または脂環式基を含む炭素数3~40の1価の有機基であり、R5は炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、フッ素原子またはシアノ基であり、aは0~3の整数であり、bは0~4の整数である。 The liquid crystal aligning agent according to claim 1 or 2, wherein the (A-2) is a site having photoalignment properties represented by the following formula (pa-1-a).
In the formula, S b has the same definition as in formula (b-1-m), Z is an oxygen atom or a sulfur atom, and X a and X b are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a chlorine atom. atom, a cyano group, or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 1 is a single bond, an oxygen atom, -COO- or -OCO-, and R 2 is a divalent aromatic group or a divalent alicyclic group. is a formula group or a divalent heterocyclic group, R 3 is a single bond, an oxygen atom, -COO- or -OCO-, and R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 40 carbon atoms. or a monovalent organic group having 3 to 40 carbon atoms containing an alicyclic group, R 5 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine atom or a cyano group, a is an integer from 0 to 3, and b is an integer from 0 to 4.
(式中、Maは第1の重合性基を表し、
Mbは、単結合、2価の複素環、3価の複素環、4価の複素環、置換又は非置換の分岐である炭素数1~10のアルキル基、2価の芳香族基、3価の芳香族基、4価の芳香族環、2価の脂環式基、3価の脂環式基、4価の脂環式基、2価の縮合環式基、3価縮合環式基または4価の縮合環式基であり、それぞれの基は無置換であるか又は一個以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基又はメトキシ基によって置換されていてもよく、
Saはスペーサー単位を表し、
Iaはイソシアネート基又はブロック化されたイソシアネート基であり、
cは1から3の整数である) The liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the (A-1) is derived from a monomer represented by the following formula (a-1-m).
(In the formula, Ma represents the first polymerizable group,
Mb represents a single bond, a divalent heterocycle, a trivalent heterocycle, a tetravalent heterocycle, a substituted or unsubstituted branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent aromatic group, and a trivalent heterocycle. aromatic group, tetravalent aromatic ring, divalent alicyclic group, trivalent alicyclic group, tetravalent alicyclic group, divalent fused cyclic group, trivalent fused cyclic group or a tetravalent fused cyclic group, each group may be unsubstituted or one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom, chlorine atom, cyano group, methyl group or methoxy group,
Sa represents a spacer unit,
Ia is an isocyanate group or a blocked isocyanate group,
c is an integer from 1 to 3)
式中、Icは、分子内にオキセタニル基、オキシラニル基、上記式(3)で表される基、上記式(4)で表される基及び上記式(5)で表される基及びチイラン基からなる群から選択される1価の有機基であり、Scは、単結合又は2価の連結基を表し、Meは第3の重合性基を表す。 The liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the (A-3) is derived from a monomer represented by the following formula (c-1-m).
In the formula, Ic represents an oxetanyl group, an oxiranyl group, a group represented by the above formula (3), a group represented by the above formula (4), a group represented by the above formula (5), and a thiirane in the molecule. is a monovalent organic group selected from the group consisting of groups, S c represents a single bond or a divalent linking group, and M e represents a third polymerizable group.
A liquid crystal display element comprising the liquid crystal alignment film according to claim 8.
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