JP7484664B2 - Liquid crystal alignment agent for forming a liquid crystal alignment film for photoalignment, liquid crystal alignment film, and liquid crystal device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶素子に関する。詳しくは、光配向方式の液晶配向膜(以降、光配向膜と略記することがある)を形成するための光配向用液晶配向剤(以降、液晶配向剤と略記することがある)、この液晶配向剤を用いて形成される光配向方式の液晶配向膜、そして、この液晶配向膜を有する液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal element using the same. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal alignment agent for photo-alignment (hereinafter sometimes abbreviated as liquid crystal alignment agent) for forming a liquid crystal alignment film using a photo-alignment method (hereinafter sometimes abbreviated as a photo-alignment film), a liquid crystal alignment film using a photo-alignment method formed using the liquid crystal alignment agent, and a liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film.
素子内の液晶層の配向状態を制御または変調することで、素子内に入射した電磁波に屈折、散乱、反射等の光学現象を起こさせることができる液晶素子が知られている。具体的には、下記液晶表示素子の他に、液晶アンテナ、調光窓、光学補償材、可変移相器が知られている。 Liquid crystal elements are known that can cause optical phenomena such as refraction, scattering, and reflection of electromagnetic waves incident on the element by controlling or modulating the orientation state of the liquid crystal layer within the element. In addition to the liquid crystal display elements listed below, liquid crystal antennas, dimming windows, optical compensation materials, and variable phase shifters are also known.
液晶表示素子として、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In-Plane Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、垂直配向型のVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード等、様々な駆動方式のものが知られている。これらの液晶表示素子は、テレビ、携帯電話等、各種電子機器の画像表示装置に応用されており、さらなる表示品位の向上を目指して開発が進められている。具体的には、液晶表示素子の性能の向上は、駆動方式、素子構造の改良のみならず、素子に使用される構成部材によっても達成される。そして、液晶表示素子に使用される構成部材のなかでも、特に液晶配向膜は表示品位に係わる重要な材料の1つであり、液晶表示素子の高品位化の要求に応えるべく、この液晶配向膜についても盛んに研究が進められている。 Liquid crystal display elements are known to have various driving methods, such as TN (Twisted Nematic) mode, STN (Super Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane Switching) mode, FFS (Fringe Field Switching) mode, and vertical alignment VA (Multi-domain Vertical Alignment) mode. These liquid crystal display elements are used in image display devices of various electronic devices such as televisions and mobile phones, and development is underway to further improve display quality. Specifically, the performance of liquid crystal display elements is improved not only by improvements in the driving method and element structure, but also by the components used in the elements. Among the components used in liquid crystal display elements, the liquid crystal alignment film in particular is one of the important materials related to display quality, and research on this liquid crystal alignment film is being actively conducted in order to meet the demand for higher quality liquid crystal display elements.
ここで、液晶配向膜は、液晶表示素子の液晶層の両側に設けられた一対の基板上に、該液晶層に接して設けられ、液晶層を構成する液晶分子を、基板に対して一定の規則性を持って配向させる機能を有する。液晶配向性の高い液晶配向膜を用いることにより、コントラストが高く、残像特性が改善された液晶表示素子を実現することができる(例えば、特許文献1および2参照)。 Here, the liquid crystal alignment film is provided on a pair of substrates provided on both sides of the liquid crystal layer of the liquid crystal display element, in contact with the liquid crystal layer, and has the function of orienting the liquid crystal molecules that make up the liquid crystal layer with a certain regularity relative to the substrates. By using a liquid crystal alignment film with high liquid crystal alignment properties, it is possible to realize a liquid crystal display element with high contrast and improved afterimage characteristics (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
こうした液晶配向膜の形成には、現在、ポリアミック酸、可溶性のポリイミドもしくはポリアミック酸エステルを有機溶剤に溶解させた溶液(ワニス)が主に用いられている。これらのワニスにより液晶配向膜を形成するには、ワニスを基板に塗布した後、加熱等により塗膜を固化してポリイミド系液晶配向膜を形成し、必要に応じて前述の表示モードに適する配向処理を施す。配向処理方法としては、布などで配向膜の表面を擦ってポリマー分子の方向を整えるラビング法と、配向膜に直線偏光の紫外線を照射することにより、ポリマー分子に光異性化や二量化等の光化学変化を起こさせて膜に異方性を付与する光配向法が知られており、このうち光配向法は、ラビング法に比べて配向の均一性が高く、また、非接触の配向処理法であるため膜に傷が付かないことや、発塵や静電気等の液晶表示素子の表示不良を発生させる原因を低減できる等の利点がある。 Currently, solutions (varnishes) in which polyamic acid, soluble polyimide, or polyamic acid ester is dissolved in an organic solvent are mainly used to form such liquid crystal alignment films. To form liquid crystal alignment films using these varnishes, the varnish is applied to a substrate, and the coating is solidified by heating or other methods to form a polyimide-based liquid crystal alignment film, and an alignment treatment suitable for the display mode described above is performed as necessary. Known alignment treatment methods include the rubbing method, in which the surface of the alignment film is rubbed with a cloth or the like to align the direction of the polymer molecules, and the photoalignment method, in which the alignment film is irradiated with linearly polarized ultraviolet light to cause photochemical changes such as photoisomerization and dimerization in the polymer molecules to give the film anisotropy. Of these, the photoalignment method has the advantages of being more uniform in alignment than the rubbing method, being a non-contact alignment treatment method that does not scratch the film, and reducing the causes of display defects in liquid crystal display elements such as dust generation and static electricity.
こうした光配向法を用いた液晶配向膜として、例えば、特許文献1~6には、原料としてジアミノアゾベンゼン等を用い、光異性化の技術を応用することで、アンカリングエネルギーが大きく、液晶配向性が良好な光配向膜を得たことが記載されている。 For example, Patent Documents 1 to 6 describe liquid crystal alignment films produced using such photoalignment methods, in which diaminoazobenzene and the like are used as raw materials and photoisomerization technology is applied to obtain photoalignment films with large anchoring energy and good liquid crystal alignment properties.
近年、液晶表示素子の用途は、パーソナルコンピュータ用のモニター、液晶テレビ、携帯電話、スマートフォンの表示部、医療用モニターと多岐にわたる。そして、より優れた表示品位が求められており、表示品位に影響する重要な特性としてコントラストが挙げられる。 In recent years, the applications of liquid crystal display elements have become diverse, including monitors for personal computers, LCD televisions, mobile phones, smartphone displays, and medical monitors. There is a demand for better display quality, and contrast is one of the important characteristics that affect display quality.
そこで本発明者らは、良好なコントラストを有する、表示品位に優れた液晶表示素子を形成できる配向膜を提供すること、そのような液晶配向膜を形成できる光配向用液晶配向剤を提供することを目的として鋭意検討を進めた。 Therefore, the inventors have conducted extensive research with the objectives of providing an alignment film capable of forming a liquid crystal display element having good contrast and excellent display quality, and of providing a liquid crystal alignment agent for photo-alignment capable of forming such a liquid crystal alignment film.
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、アゾベンゼン構造を有する化合物と、式(1)で表される化合物を用いることで、高い液晶配向性を有する配向膜が得られること、そして、この配向膜を用いることで、良好コントラストを有する、表示品位に優れた液晶表示素子を形成できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は以下の構成を含む。
As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that an alignment film having high liquid crystal alignment properties can be obtained by using a compound having an azobenzene structure and a compound represented by formula (1), and that a liquid crystal display element having good contrast and excellent display quality can be formed by using this alignment film, thereby completing the present invention.
The present invention includes the following configurations.
[1] 少なくとも1つのポリマーと溶剤とを含む液晶配向剤であって、前記ポリマーの少なくとも1つがテトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を反応させてなるポリマーであり、前記テトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を反応させてなるポリマーの原料として使用する原料組成物に、式(1)で表される化合物の少なくとも1つと、アゾベンゼン構造を有する化合物を含むことを特徴とする光配向用液晶配向剤。
式(1)において、R1、R2はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数が1から4のアルキル基及び-Fから選択される1種を示し、iは1~4の整数を示す。
[2] 前記式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物について、R1、R2が水素原子であり、iが2または3である、[1]に記載の光配向用液晶配向剤。
[3] 前記アゾベンゼン構造を有する化合物が、下記式(2)で表される化合物の少なくとも1つであることを特徴とする、[1]または[2]に記載の光配向用液晶配向剤。
式(2)においてXは炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
RaおよびRbはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-F、-COOCH3、または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基であり、
Rcはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-F、または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基であり、jは0または1であり、a~cはそれぞれ独立に0~2の整数であり、
式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a、R7aおよびR8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルカノイル基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、または置換もしくは無置換のアリールカルボニル基を表し、R6a、R7aおよびR8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(2)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
[4] 式(2)で表される化合物が、下記式(2-1)から式(2-3)のいずれか1つである、[3]に記載の光配向用液晶配向剤。
式(2-1)において、R1aおよびR1cは、それぞれ独立して、水素原子または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基を表し、
式(2-2)において、R2aおよびR2bは、それぞれ独立して、水素原子または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基を表し、R2cはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-Fであり、X1は炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレンの-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、kは0~2の整数であり、
式(2-3)において、R3aは、それぞれ独立して、水素原子または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基を表し、R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子または-Fであり、R4およびR5が同時に水素原子となることはなく、R3cはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-Fであり、X1は炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、mは0~2の整数であり、
式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a、R7aおよびR8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルカノイル基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、または置換もしくは無置換のアリールカルボニル基を表し、R6a、R7aおよびR8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(2-1)、式(2-2)および式(2-3)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
[5] さらに、添加剤を含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤。
[6] 添加剤が、オキサゾリン化合物およびエポキシ化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つである、[5]に記載の光配向用液晶配向剤。
[7] [1]~[6]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤から形成される液晶配向膜。
[8] [7]に記載の液晶配向膜を有する液晶素子。
[9] [1]~[6]のいずれか1項に記載の光配向用液晶配向剤を基板に塗布する工程と、その塗膜に偏光紫外線を照射する工程とを含む、液晶配向膜の製造方法。
[1] A liquid crystal alignment agent for photo-alignment, comprising at least one polymer and a solvent, wherein at least one of the polymers is a polymer obtained by reacting tetracarboxylic dianhydrides with diamines, and a raw material composition used as a raw material for the polymer obtained by reacting tetracarboxylic dianhydrides with diamines contains at least one compound represented by formula (1) and a compound having an azobenzene structure.
In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent one selected from a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and -F; and i represents an integer of 1 to 4.
[2] The liquid crystal aligning agent for photo-alignment according to [1], wherein in the tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, and i is 2 or 3.
[3] The liquid crystal aligning agent for photo-alignment according to [1] or [2], characterized in that the compound having an azobenzene structure is at least one compound represented by the following formula (2):
In formula (2), X is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent —(CH 2 ) 2 — groups in the alkylene group may be replaced with —O— or —NH—;
R a and R b each independently represent a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , -F, -COOCH 3 , or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2);
R c each independently represents a hydrogen atom, —CH 3 , —OCH 3 , —CF 3 , —F, or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); j is 0 or 1; a to c each independently represent an integer of 0 to 2;
In formula (P1-1) and formula (P1-2), R 6a , R 7a , and R 8a each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkanoyl group, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, or a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group, R 6a , R 7a , and R 8a may be the same or different, * represents the bonding position to the benzene ring in formula (2),
In formula (2), a group that is not bonded to any carbon atom constituting a ring indicates that the group may be bonded to any position on the ring.
[4] The compound represented by formula (2) is any one of the following formulas (2-1) to (2-3):
In formula (2-1), R 1a and R 1c each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2),
In formula (2-2), R 2a and R 2b each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); R 2c each independently represent a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , or -F; X 1 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent -(CH 2 ) 2 - of the alkylene may be replaced by either -O- or -NH-; k represents an integer of 0 to 2;
In formula (2-3), R 3a each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or -F, R 4 and R 5 are not simultaneously hydrogen atoms; R 3c each independently represents a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , -F; X 1 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent -(CH 2 ) 2 - in the alkylene group may be replaced by either -O- or -NH-; m represents an integer of 0 to 2;
In formula (P1-1) and formula (P1-2), R 6a , R 7a , and R 8a each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkanoyl group, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, or a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group, R 6a , R 7a , and R 8a may be the same or different, * represents the bonding position to the benzene ring in formula (1),
In the formulae (2-1), (2-2) and (2-3), a group that is not bonded to any carbon atom constituting a ring means that the bonding position in the ring is arbitrary.
[5] The liquid crystal aligning agent for photoalignment according to any one of [1] to [4], further comprising an additive.
[6] The liquid crystal aligning agent for photo-alignment according to [5], wherein the additive is at least one selected from the group consisting of oxazoline compounds and epoxy compounds.
[7] A liquid crystal alignment film formed from the liquid crystal alignment agent for photo-alignment according to any one of [1] to [6].
[8] A liquid crystal element having the liquid crystal alignment film according to [7].
[9] A method for producing a liquid crystal alignment film, comprising the steps of applying the liquid crystal alignment agent for photo-alignment according to any one of [1] to [6] to a substrate, and irradiating the coating with polarized ultraviolet light.
本発明の光配向用液晶配向剤を使用することにより、高い液晶配向性を有する液晶配向膜を得ることができる。そして、この液晶配向膜を用いることにより、良好なコントラストを有する、表示品位に優れた液晶表示素子を実現することができる。 By using the liquid crystal alignment agent for photo-alignment of the present invention, a liquid crystal alignment film with high liquid crystal alignment properties can be obtained. Furthermore, by using this liquid crystal alignment film, a liquid crystal display element with good contrast and excellent display quality can be realized.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。本発明における「液晶配向剤」は、その膜を基板上に形成したとき、偏光紫外線を照射することで異方性を付与することができる液晶配向剤であり、本明細書中では単に「液晶配向剤」ということもあれば、「光配向用液晶配向剤」ということもある。また、本発明において「テトラカルボン酸二無水物類」とは、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステルまたはテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物を指す。また本発明においては、ジアミンおよびジヒドラジドを「ジアミン類」と称することもある。 The present invention will be described in detail below. The following description of the constituent elements may be based on a representative embodiment or specific example, but the present invention is not limited to such an embodiment. The "liquid crystal alignment agent" in the present invention is a liquid crystal alignment agent that can impart anisotropy by irradiating a polarized ultraviolet ray when the film is formed on a substrate, and is sometimes simply referred to as a "liquid crystal alignment agent" or a "liquid crystal alignment agent for photoalignment" in this specification. In addition, in the present invention, "tetracarboxylic dianhydrides" refer to tetracarboxylic dianhydrides, tetracarboxylic diesters, or tetracarboxylic diester dihalides. In the present invention, diamines and dihydrazides are sometimes referred to as "diamines".
<本発明の光配向用液晶配向剤>
本発明の光配向用液晶配向剤は、テトラカルボン酸二無水物類とジアミン類とを反応させてなる、ポリアミック酸およびポリアミック酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含み、該ポリマーの原料として、式(1)で表される化合物の少なくとも1つおよびアゾベンゼン構造を有する化合物を含むことを特徴とする。本発明においてポリアミック酸誘導体とはポリイミド、部分ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸-ポリアミドコポリマー、およびポリアミドイミドを指す。該ポリマーのことを、本発明のポリマーということがある。
<Liquid crystal alignment agent for photoalignment of the present invention>
The liquid crystal aligning agent for photoalignment of the present invention is characterized in that it contains at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid and polyamic acid derivatives, which are obtained by reacting tetracarboxylic dianhydrides with diamines, and contains at least one compound represented by formula (1) and a compound having an azobenzene structure as raw materials for the polymer. In the present invention, the polyamic acid derivative refers to polyimide, partial polyimide, polyamic acid ester, polyamic acid-polyamide copolymer, and polyamideimide. Such a polymer may be referred to as the polymer of the present invention.
<式(1)で表される化合物>
本発明の液晶配向剤に含まれるポリマーに使用される、式(1)で表される化合物について説明する。
式(1)において、R1、R2はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数が1から4のアルキル基及び-Fから選択される1種を示し、iは1~4の整数を示す。
<Compound represented by formula (1)>
The compound represented by formula (1) used in the polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention will be described.
In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent one selected from a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and -F; and i represents an integer of 1 to 4.
式(1)において、R1,R2が水素原子であり、iが2または3である化合物が好ましく、R1,R2が水素原子であり、iが2である化合物(式(1-1))がより好ましい。
In the formula (1), a compound in which R 1 and R 2 are hydrogen atoms and i is 2 or 3 is preferred, and a compound in which R 1 and R 2 are hydrogen atoms and i is 2 (formula (1-1)) is more preferred.
本発明の液晶配向剤に含まれるポリマーに使用される酸二無水物類は、全量が式(1)で表される化合物でもよいし、下記に記載のその他の酸二無水物類を併用してもよい。 The acid dianhydrides used in the polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention may be entirely compounds represented by formula (1), or may be used in combination with other acid dianhydrides described below.
<アゾベンゼン構造を有する化合物>
本発明の液晶配向剤に含まれるポリマーに使用される、アゾベンゼン構造を有する化合物について説明する。アゾベンゼン構造を有する化合物を原料として用いることで、光反応性構造をポリマーに組み込むことができる。本明細書においてアゾベンゼン構造とは、下記式(A)で表される構造を示す。
式(A)において、*は結合手であり、結合手のベンゼン環に対する結合位置はそれぞれ独立して任意であり、ベンゼン環の置換可能な水素は置換基を有していてもよい。
<Compounds Having an Azobenzene Structure>
The compound having an azobenzene structure used in the polymer contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention will be described. By using a compound having an azobenzene structure as a raw material, a photoreactive structure can be incorporated into the polymer. In this specification, the azobenzene structure refers to a structure represented by the following formula (A).
In formula (A), * represents a bond, and the bonding positions of the bonds on the benzene ring are each independently arbitrary, and a substitutable hydrogen atom on the benzene ring may have a substituent.
本発明の光配向用液晶配向剤は、液晶配向膜を形成させる過程で光配向用液晶配向剤の塗膜に後述するような紫外線を照射すると、その偏光方向と概ね平行にあるポリマー主鎖のアゾベンゼン構造が光異性化反応を起こして、ポリマー鎖のうちで特定の方向(照射した光の偏光方向に対して概ね直角方向)を向いた成分が支配的となり、塗膜に異方性が付与される。この、ポリマー鎖のうちで特定の方向を向いた成分が支配的になった状態を、ポリマー鎖が配向したと表現する。この塗膜を焼成して形成した光配向膜を液晶表示素子に用いると、配向した膜の表面と液晶分子の相互作用の結果、液晶分子が一定方向(照射した光の偏光方向に対して概ね直角方向)に長軸を揃えて配向する。 When the coating of the photo-alignment liquid crystal alignment agent of the present invention is irradiated with ultraviolet light as described below in the process of forming a liquid crystal alignment film, the azobenzene structure of the polymer main chain, which is roughly parallel to the polarization direction, undergoes a photoisomerization reaction, and the components of the polymer chain that are oriented in a specific direction (roughly perpendicular to the polarization direction of the irradiated light) become dominant, imparting anisotropy to the coating. This state in which the components of the polymer chain that are oriented in a specific direction become dominant is expressed as the polymer chain being oriented. When the photo-alignment film formed by baking this coating is used in a liquid crystal display element, the interaction between the surface of the oriented film and the liquid crystal molecules results in the liquid crystal molecules being oriented with their long axes aligned in a certain direction (roughly perpendicular to the polarization direction of the irradiated light).
本発明の光配向用液晶配向剤に含まれるポリマーに使用されるアゾベンゼン構造を有する化合物は、具体的には式(2)で表される化合物である。
式(2)においてXは炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
RaおよびRbはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-F、-COOCH3、または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基であり、Rcはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-F、または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基であり、jは0または1であり、a~cはそれぞれ独立に0~2の整数であり、
式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a、R7aおよびR8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルカノイル基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、または置換もしくは無置換のアリールカルボニル基を表し、R6a、R7aおよびR8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(2)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
The compound having an azobenzene structure used in the polymer contained in the photo-alignment liquid crystal aligning agent of the present invention is specifically a compound represented by formula (2).
In formula (2), X is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent —(CH 2 ) 2 — groups in the alkylene group may be replaced with —O— or —NH—;
R a and R b are each independently a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , -F, -COOCH 3 , or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); R c are each independently a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , -F, or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); j is 0 or 1; and a to c are each independently an integer of 0 to 2;
In formula (P1-1) and formula (P1-2), R 6a , R 7a , and R 8a each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkanoyl group, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, or a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group, R 6a , R 7a , and R 8a may be the same or different, * represents the bonding position to the benzene ring in formula (2),
In formula (2), a group that is not bonded to any carbon atom constituting a ring indicates that the group may be bonded to any position on the ring.
式(2)で表される化合物は、具体的には、下記の式(2-1)~式(2-3)で表される化合物である。
式(2-1)において、R1aおよびR1cは、それぞれ独立して、水素原子、式(P1-1)または式(P1-2)で表される1価の基を表し、
式(2-2)において、R2aおよびR2bは、それぞれ独立して、水素原子、式(P1-1)または式(P1-2)で表される1価の基を表し、R2cはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-Fであり、X1は炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、kは0~2の整数であり、
式(2-3)において、R3aは、それぞれ独立して、水素原子、式(P1-1)または式(P1-2)で表される1価の基を表し、R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子または-Fであり、R4およびR5が同時に水素原子となることはなく、R3cはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-Fであり、X1は炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、mは0~2の整数であり、
式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a、R7aおよびR8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルカノイル基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、または置換もしくは無置換のアリールカルボニル基を表し、R6a、R7aおよびR8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(2-1)、式(2-2)および式(2-3)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。
The compound represented by formula (2) is specifically a compound represented by the following formulas (2-1) to (2-3).
In formula (2-1), R 1a and R 1c each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2).
In formula (2-2), R 2a and R 2b each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); R 2c each independently represent a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , or -F; X 1 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent -(CH 2 ) 2 - in the alkylene group may be replaced by either -O- or -NH-; k represents an integer of 0 to 2;
In formula (2-3), R 3a each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or -F, and R 4 and R 5 are not simultaneously hydrogen atoms; R 3c each independently represents a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , or -F; X 1 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent -(CH 2 ) 2 - in the alkylene group may be replaced by either -O- or -NH-; m represents an integer of 0 to 2;
In formula (P1-1) and formula (P1-2), R 6a , R 7a , and R 8a each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkanoyl group, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, or a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group, R 6a , R 7a , and R 8a may be the same or different, * represents the bonding position to the benzene ring in formula (1),
In the formulae (2-1), (2-2) and (2-3), a group that is not bonded to any carbon atom constituting a ring means that the bonding position in the ring is arbitrary.
式(2-1)で表される化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
式(2-1-2)において、R6aは炭素数1~4のアルキル基である。
Specific examples of the compound represented by formula (2-1) include the following compounds.
In formula (2-1-2), R 6a is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
式(2-2)で表される化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
式(2-2-1)~式(2-2-6)において、R6aは炭素数1~4のアルキル基であり、lは1~10の整数であり、mは1~11の整数である。
Specific examples of the compound represented by formula (2-2) include the following compounds.
In formulas (2-2-1) to (2-2-6), R 6a is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, l is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 11.
式(2-3)で表される化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
式(2-3-1)および式(2-3-2)において、lは1~10の整数である。
Specific examples of the compound represented by formula (2-3) include the following compounds.
In formulas (2-3-1) and (2-3-2), l is an integer of 1 to 10.
形成された液晶配向膜の透明性を重視する場合には式(2-1-2)、式(2-1-3)、式(2-2-3)、式(2-2-4)、式(2-2-5)、式(2-2-6)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることが好ましく、式(2-1-2)、式(2-1-3)がより好ましく、式(2-1-2)においてR6aがエチル基の化合物が特に好ましい。 When the transparency of the formed liquid crystal alignment film is important, it is preferable to use one or more compounds selected from the group consisting of formula (2-1-2), formula (2-1-3), formula (2-2-3), formula (2-2-4), formula (2-2-5), and formula (2-2-6), more preferably formula (2-1-2) and formula (2-1-3), and particularly preferably a compound of formula (2-1-2) in which R 6a is an ethyl group.
配向処理時において、少ないエネルギー量においても良好な残像特性を有する素子を形成可能な液晶配向膜(つまり感度の高い液晶配向剤)を得ることを重視する場合には、式(2-1-2)、式(2-1-3)、式(2-2-3)、式(2-2-4)、式(2-2-5)、式(2-2-6)、式(2-3-1)、式(2-3-2)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることが好ましく、式(2-1-2)、式(2-3-1)、式(2-3-2)がより好ましく、式(2-1-2)においてR6aがエチル基の化合物または式(2-3-1)においてl=2~6で表される化合物がさらに好ましい。 In the case where importance is placed on obtaining a liquid crystal alignment film capable of forming an element having good afterimage characteristics even with a small amount of energy during the alignment treatment (i.e., a liquid crystal alignment agent with high sensitivity), it is preferable to use one or more compounds selected from the group consisting of formula (2-1-2), formula (2-1-3), formula (2-2-3), formula (2-2-4), formula (2-2-5), formula (2-2-6), formula (2-3-1), and formula (2-3-2), and formula (2-1-2), formula (2-3-1), and formula (2-3-2) are more preferable, and a compound in which R 6a is an ethyl group in formula (2-1-2) or a compound represented by l = 2 to 6 in formula (2-3-1) is even more preferable.
長期間の使用においても高い電圧保持率が維持される(つまりVHR信頼性に優れる)液晶表示素子を得ることを重視する場合には、式(2-1-2)、式(2-1-3)、式(2-2-1)、式(2-2-2)、式(2-2-3)、式(2-2-4)、 式(2-2-5)、式(2-2-6)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることが好ましく、式(2-1-2)、式(2-1-3)または式(2-2-1)においてl=2~6で表される化合物がより好ましく、式(2-1-2)においてR6aがエチル基の化合物または式(2-2-1)においてl=2~6で表される化合物がさらに好ましい。 In the case where importance is placed on obtaining a liquid crystal display element which maintains a high voltage holding ratio even in long-term use (i.e., has excellent VHR reliability), it is preferable to use any one or more compounds selected from the group consisting of formulas (2-1-2), (2-1-3), (2-2-1), (2-2-2), (2-2-3), (2-2-4), (2-2-5), and (2-2-6). More preferable are compounds in which l=2 to 6 in formula (2-1-2), (2-1-3), or (2-2-1), and even more preferable are compounds in which R 6a is an ethyl group in formula (2-1-2) or compounds in which l=2 to 6 in formula (2-2-1).
よりコントラストが高い液晶表示素子を得ることを重視する場合には、式(2-1-1)、式(2-2-1)、式(2-2-2)からなる群から選択される化合物のいずれか1つ以上を用いることがより好ましく、式(2-1-2)または式(2-2-1)においてl=2~6で表される化合物がより好ましい。 When emphasis is placed on obtaining a liquid crystal display element with higher contrast, it is more preferable to use one or more compounds selected from the group consisting of formula (2-1-1), formula (2-2-1), and formula (2-2-2), and more preferable is a compound represented by formula (2-1-2) or formula (2-2-1) where l=2 to 6.
<ポリマーの種類>
以下に、ポリアミック酸およびポリアミック酸誘導体について詳細を説明する。
<Type of polymer>
The polyamic acid and the polyamic acid derivatives will be described in detail below.
ここで、ポリアミック酸は、式(DI)で表されるジアミン類と式(AN)で表されるテトラカルボン酸二無水物との重合反応により合成されるポリマーであり、式(PAA)で表される構成単位を有する。ポリアミック酸を含む液晶配向剤は、液晶配向膜を形成させる工程で加熱焼成すると、ポリアミック酸がイミド化され、式(PI)で表される構成単位を有するポリイミド液晶配向膜を形成することができる。
Here, the polyamic acid is a polymer synthesized by a polymerization reaction between a diamine represented by formula (DI) and a tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN), and has a constitutional unit represented by formula (PAA). When a liquid crystal alignment agent containing a polyamic acid is heated and baked in the process of forming a liquid crystal alignment film, the polyamic acid is imidized, and a polyimide liquid crystal alignment film having a constitutional unit represented by formula (PI) can be formed.
式(AN)、式(PAA)、および式(PI)において、X1は4価の有機基である。式(DI)、式(PAA)、および式(PI)において、X2は2価の有機基である。X1における4価の有機基の好ましい範囲と具体例については、式(1)または下記のその他のテトラカルボン酸二無水物の欄に記載したテトラカルボン酸二無水物の対応する構造を参照することができる。X2における2価の有機基の好ましい範囲と具体例については、式(2)または下記のその他のジアミン類の欄に記載したジアミンまたはジヒドラジドの対応する構造についての記載を参照することができる。 In formula (AN), formula (PAA), and formula (PI), X1 is a tetravalent organic group. In formula (DI), formula (PAA), and formula (PI), X2 is a divalent organic group. For the preferred range and specific examples of the tetravalent organic group in X1 , reference can be made to the corresponding structure of the tetracarboxylic dianhydride described in formula (1) or the other tetracarboxylic dianhydride column below. For the preferred range and specific examples of the divalent organic group in X2 , reference can be made to the corresponding structure of the diamine or dihydrazide described in formula (2) or the other diamine column below.
ポリアミック酸誘導体は、ポリアミック酸の一部分を他の原子または原子団に置き換えて特性を改変した化合物であり、特に液晶配向剤に用いる溶剤への溶解性を高くしたものであることが好ましい。このようなポリアミック酸誘導体としては、具体的には1)ポリアミック酸のすべてのアミノ基とカルボキシル基とが脱水閉環反応したポリイミド、2)部分的に脱水閉環反応した部分ポリイミド、3)ポリアミック酸のカルボキシル基がエステルに変換されたポリアミック酸エステル、4)テトラカルボン酸二無水物化合物に含まれる酸二無水物の一部を有機ジカルボン酸に置き換えて反応させて得られたポリアミック酸-ポリアミドコポリマー、さらに5)該ポリアミック酸-ポリアミドコポリマーの一部または全部を脱水閉環反応させたポリアミドイミドが挙げられる。これらの誘導体のうち、例えばポリイミドとしては、上記式(PI)で表される構成単位を有するものを挙げることができ、ポリアミック酸エステルとしては、下記式(PAE)で表される構成単位を有するものを挙げることができる。
式(PAE)において、X1は4価の有機基であり、X2は2価の有機基であり、Yはアルキル基である。X1、X2の好ましい範囲と具体例については、式(PAA)におけるX1、X2についての記載を参照することができる。Yにおいては、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、またはターシャリーブチル基がより好ましい。
The polyamic acid derivative is a compound in which a part of the polyamic acid is replaced with another atom or atomic group to modify the properties, and is preferably one which has high solubility in a solvent used for a liquid crystal alignment agent. Specific examples of such polyamic acid derivatives include 1) polyimides in which all amino groups and carboxyl groups of a polyamic acid are subjected to a dehydration ring-closing reaction, 2) partial polyimides in which a part of the polyamic acid is subjected to a dehydration ring-closing reaction, 3) polyamic acid esters in which the carboxyl groups of a polyamic acid are converted into esters, 4) polyamic acid-polyamide copolymers obtained by replacing a part of the acid dianhydride contained in a tetracarboxylic dianhydride compound with an organic dicarboxylic acid and reacting the resulting mixture, and 5) polyamideimides in which a part or all of the polyamic acid-polyamide copolymer is subjected to a dehydration ring-closing reaction. Among these derivatives, for example, polyimides can be exemplified by those having a structural unit represented by the above formula (PI), and polyamic acid esters can be exemplified by those having a structural unit represented by the following formula (PAE).
In formula (PAE), X1 is a tetravalent organic group, X2 is a divalent organic group, and Y is an alkyl group. For preferred ranges and specific examples of X1 and X2 , the description of X1 and X2 in formula (PAA) can be referred to. Y is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, or a tertiary butyl group.
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物類と、ジアミン類との重合反応による反応生成物として得ることができる。テトラカルボン酸二無水物類の説明と好ましい範囲、具体例については、下記のテトラカルボン酸二無水物類の欄の記載を参照することができる。ジアミン類の説明と好ましい範囲、具体例については、下記のジアミン類の欄の記載を参照することができる。 Polyamic acids can be obtained as reaction products by polymerization reaction of tetracarboxylic dianhydrides and diamines. For explanations of tetracarboxylic dianhydrides, their preferred ranges, and specific examples, please refer to the description in the Tetracarboxylic Dianhydrides section below. For explanations of diamines, their preferred ranges, and specific examples, please refer to the description in the Diamines section below.
ポリアミック酸の合成に用いる、テトラカルボン酸二無水物類およびジアミン類は、それぞれ1種類であっても2種類以上であってもよい。テトラカルボン酸二無水物類の少なくとも1つに式(1)で表される化合物を用い、ジアミン類の少なくとも1つに、式(2)で表される化合物を用いることで、本発明のポリアミック酸を得ることができる。 The tetracarboxylic dianhydrides and diamines used in the synthesis of the polyamic acid may each be one type or two or more types. The polyamic acid of the present invention can be obtained by using a compound represented by formula (1) as at least one of the tetracarboxylic dianhydrides and a compound represented by formula (2) as at least one of the diamines.
前述の本発明のポリアミック酸を、ポリアミック酸誘導体であるポリイミドとする場合には、得られたポリアミック酸溶液を、脱水剤である無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物、および脱水閉環触媒であるトリエチルアミン、ピリジン、コリジンなどの三級アミンとともに、温度20~150℃でイミド化反応させることにより、ポリイミドを得ることができる。あるいは、得られたポリアミック酸溶液から多量の貧溶媒(メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒やグリコール系溶媒)を用いてポリアミック酸を析出させ、析出させたポリアミック酸を、トルエン、キシレン等の溶媒中で、上記の脱水剤および脱水閉環触媒とともに、温度20~150℃でイミド化反応させることにより、ポリイミドを得ることもできる。 When the polyamic acid of the present invention is to be converted into a polyimide, which is a polyamic acid derivative, the polyimide can be obtained by imidizing the obtained polyamic acid solution with an acid anhydride such as acetic anhydride, propionic anhydride, or trifluoroacetic anhydride as a dehydrating agent, and a tertiary amine such as triethylamine, pyridine, or collidine as a dehydration ring-closing catalyst at a temperature of 20 to 150°C. Alternatively, the polyamic acid can be precipitated from the obtained polyamic acid solution using a large amount of a poor solvent (an alcohol-based solvent such as methanol, ethanol, or isopropanol, or a glycol-based solvent), and the precipitated polyamic acid can be imidized in a solvent such as toluene or xylene at a temperature of 20 to 150°C together with the above-mentioned dehydrating agent and dehydration ring-closing catalyst to obtain a polyimide.
前記イミド化反応において、脱水剤と脱水閉環触媒の割合は、0.1~10(モル比)であることが好ましい。脱水剤と脱水閉環触媒の合計使用量は、当該ポリアミック酸の合成に使用したテトラカルボン酸二無水物のモル量の合計に対して1.5~10倍モルであることが好ましい。このイミド化反応に用いる脱水剤、触媒量、反応温度および反応時間を調整することによって、イミド化の程度を制御することができ、これによりポリアミック酸の一部のみがイミド化した部分ポリイミドを得ることができる。得られたポリイミドは、反応に用いた溶剤と分離し、他の溶剤に再溶解させて液晶配向剤として使用することもできるし、あるいは溶剤と分離することなく液晶配向剤として使用することもできる。 In the imidization reaction, the ratio of the dehydrating agent to the dehydration ring-closing catalyst is preferably 0.1 to 10 (molar ratio). The total amount of the dehydrating agent and the dehydration ring-closing catalyst used is preferably 1.5 to 10 times the molar amount of the tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis of the polyamic acid. The degree of imidization can be controlled by adjusting the amount of the dehydrating agent and catalyst used in the imidization reaction, the reaction temperature, and the reaction time, thereby obtaining a partial polyimide in which only a portion of the polyamic acid is imidized. The obtained polyimide can be separated from the solvent used in the reaction and redissolved in another solvent and used as a liquid crystal alignment agent, or it can be used as a liquid crystal alignment agent without separating it from the solvent.
ポリアミック酸エステルは、ポリアミック酸と水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ基含有化合物等とを反応させることにより合成する方法や、テトラカルボン酸二無水物から誘導されるテトラカルボン酸ジエステルもしくはテトラカルボン酸ジエステルジクロライドと、ジアミン類とを反応させることにより合成する方法により得ることができる。テトラカルボン酸二無水物から誘導されるテトラカルボン酸ジエステルは、例えばテトラカルボン酸二無水物を2当量のアルコールと反応させ開環させて得ることができ、テトラカルボン酸ジエステルジクロライドは、テトラカルボン酸ジエステルを2当量の塩素化剤(例えば塩化チオニルなど)と反応させることで得ることができる。なお、ポリアミック酸エステルは、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。テトラカルボン酸二無水物類の少なくとも1つに式(1)で表される化合物を用い、ジアミン類の少なくとも1つに、式(2)で表される化合物を用いることで、本発明のポリアミック酸エステルを得ることができる。 The polyamic acid ester can be obtained by a synthesis method of reacting a polyamic acid with a hydroxyl group-containing compound, a halide, an epoxy group-containing compound, or the like, or by a synthesis method of reacting a tetracarboxylic acid diester or a tetracarboxylic acid diester dichloride derived from a tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine. The tetracarboxylic acid diester derived from a tetracarboxylic acid dianhydride can be obtained, for example, by reacting the tetracarboxylic acid dianhydride with two equivalents of an alcohol to open the ring, and the tetracarboxylic acid diester dichloride can be obtained by reacting the tetracarboxylic acid diester with two equivalents of a chlorinating agent (e.g., thionyl chloride, etc.). The polyamic acid ester may have only an amic acid ester structure, or may be a partial ester in which an amic acid structure and an amic acid ester structure coexist. The polyamic acid ester of the present invention can be obtained by using a compound represented by formula (1) as at least one of the tetracarboxylic acid dianhydrides and a compound represented by formula (2) as at least one of the diamines.
本発明のポリアミック酸またはその誘導体は、ポリイミドの膜の形成に用いられる公知のポリアミック酸またはその誘導体と同様に製造することができる。テトラカルボン酸二無水物類の総仕込み量は、ジアミン類の合計1モルに対して、0.9~1.1モルとすることが好ましい。 The polyamic acid or its derivative of the present invention can be produced in the same manner as known polyamic acids or their derivatives used in forming polyimide films. The total amount of tetracarboxylic dianhydrides charged is preferably 0.9 to 1.1 moles per mole of diamines in total.
本発明の液晶配向剤はこれらのポリアミック酸、ポリアミック酸エステルおよびこれらをイミド化して得られるポリイミドのうちの1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。 The liquid crystal alignment agent of the present invention may contain only one of these polyamic acids, polyamic acid esters, and polyimides obtained by imidizing these, or may contain two or more of them.
本発明のポリアミック酸またはその誘導体の分子量は、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)で、5,000~500,000であることが好ましく、5,000~50,000であることがより好ましい。ポリアミック酸またはその誘導体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による測定から求めることができる。 The molecular weight of the polyamic acid or its derivative of the present invention is preferably 5,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 50,000, in terms of polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw). The molecular weight of the polyamic acid or its derivative can be determined by measurement using gel permeation chromatography (GPC).
本発明のポリアミック酸またはその誘導体は、多量の貧溶剤で沈殿させて得られる固形分をIR(赤外分光法)、NMR(核磁気共鳴分析)で分析することによりその存在を確認することができる。またKOHやNaOH等の強アルカリの水溶液による前記ポリアミック酸またはその誘導体の分解物の有機溶剤による抽出物をGC(ガスクロマトグラフィ)、HPLC(高速液体クロマトグラフィ)またはGC-MS(ガスクロマトグラフィ質量分析法)で分析することにより、使用されているモノマーを確認することができる。 The presence of the polyamic acid or its derivative of the present invention can be confirmed by analyzing the solid content obtained by precipitating the polyamic acid or its derivative with a large amount of poor solvent using IR (infrared spectroscopy) or NMR (nuclear magnetic resonance analysis). The monomers used can also be confirmed by analyzing an organic solvent extract of the decomposition product of the polyamic acid or its derivative with an aqueous solution of a strong alkali such as KOH or NaOH using GC (gas chromatography), HPLC (high performance liquid chromatography) or GC-MS (gas chromatography mass spectrometry).
<その他のテトラカルボン酸二無水物類>
本発明のポリマーの原料に用いる式(1)で表される化合物以外のテトラカルボン酸二無水物類としては、公知のテトラカルボン酸二無水物類から制限されることなく選択することができる。
<Other tetracarboxylic acid dianhydrides>
The tetracarboxylic dianhydrides other than the compound represented by formula (1) used as the raw material for the polymer of the present invention can be selected from known tetracarboxylic dianhydrides without any limitation.
以下にその他のテトラカルボン酸二無水物の例を挙げる。これらのテトラカルボン酸二無水物をテトラカルボン酸ジエステルやテトラカルボン酸ジエステルジクロライドに誘導して、ポリマーの原料に用いてもよい。 Other examples of tetracarboxylic dianhydrides are given below. These tetracarboxylic dianhydrides may be converted into tetracarboxylic diesters or tetracarboxylic diester dichlorides and used as raw materials for polymers.
このようなテトラカルボン酸二無水物は、芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合した芳香族系(複素芳香環系を含む)、および芳香環に直接ジカルボン酸無水物が結合していない脂肪族系(複素環系を含む)の何れの群に属するものであってもよい。 Such tetracarboxylic dianhydrides may belong to either the aromatic system (including heteroaromatic ring systems) in which the dicarboxylic anhydride is directly bonded to the aromatic ring, or the aliphatic system (including heterocyclic ring systems) in which the dicarboxylic anhydride is not directly bonded to the aromatic ring.
このようなテトラカルボン酸二無水物の例として、以下の式(AN-1)~式(AN-9)、式(AN-11)、式(AN-12)、式(AN-15)、式(AN-10-1)、式(AN-10-2)、および式(AN-16-1)~式(AN-16-15)で表される化合物が挙げられる。 Examples of such tetracarboxylic dianhydrides include compounds represented by the following formulae (AN-1) to (AN-9), (AN-11), (AN-12), (AN-15), (AN-10-1), (AN-10-2), and (AN-16-1) to (AN-16-15).
[式(AN-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-1)において、G11は単結合、炭素数1~12のアルキレン基、1,4-フェニレン基、または1,4-シクロヘキシレン基である。X11は独立して単結合または-CH2-である。G12は独立して下記の3価の基のいずれかである。
G12が>CH-であるとき、>CH-の水素原子はメチル基で置換されていてもよい。G12が>N-であるとき、G11は単結合および-CH2-であることはなく、X11は単結合であることはない。R11は独立して水素原子またはメチル基である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-1)]
In formula (AN-1), G 11 is a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a 1,4-phenylene group, or a 1,4-cyclohexylene group. X 11 is independently a single bond or —CH 2 —. G 12 is independently any of the following trivalent groups:
When G 12 is >CH-, the hydrogen atom of >CH- may be substituted with a methyl group. When G 12 is >N-, G 11 is not a single bond or -CH 2 -, and X 11 is not a single bond. R 11 is independently a hydrogen atom or a methyl group.
式(AN-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-1-1)~式(AN-1-15)で表される化合物を挙げることができる。
式(AN-1-2)および(AN-1-14)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数である。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-1) include the compounds represented by the following formulas (AN-1-1) to (AN-1-15).
In formulas (AN-1-2) and (AN-1-14), each m is independently an integer of 1 to 12.
[式(AN-2)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-2)において、R61は独立して、水素原子、炭素数1~5のアルキル基、またはフェニル基である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-2)]
In formula (AN-2), R 61 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group.
式(AN-2)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-2-1)~式(AN-2-3)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-2) include the compounds represented by the following formulas (AN-2-1) to (AN-2-3).
[式(AN-3)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-3)において、環A11はシクロヘキサン環またはベンゼン環である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-3)]
In formula (AN-3), ring A 11 is a cyclohexane ring or a benzene ring.
式(AN-3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-3-1)、式(AN-3-2)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-3) include compounds represented by the following formulas (AN-3-1) and (AN-3-2).
[式(AN-4)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-4)において、G13は単結合、-(CH2)m-、-O-、-S-、-C(CH3)2-、-SO2-、-CO-、-C(CF3)2-、または下記式(G13-1)で表される2価の基であり、mは1~12の整数である。環A11はそれぞれ独立してシクロヘキサン環またはベンゼン環である。G13は環A11の任意の位置に結合してよい。
式(G13-1)において、G13aおよびG13bはそれぞれ独立して、単結合、-O-、-CONH-、または-NHCO-で表される2価の基である。フェニレン基は、1,4-フェニレン基または1,3-フェニレン基であることが好ましい。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-4)]
In formula (AN-4), G 13 is a single bond, -(CH 2 ) m -, -O-, -S-, -C(CH 3 ) 2 -, -SO 2 -, -CO-, -C(CF 3 ) 2 -, or a divalent group represented by the following formula (G13-1), where m is an integer of 1 to 12. Each ring A 11 is independently a cyclohexane ring or a benzene ring. G 13 may be bonded to any position of ring A 11 .
In formula (G13-1), G 13a and G 13b each independently represent a single bond, or a divalent group represented by -O-, -CONH-, or -NHCO-. The phenylene group is preferably a 1,4-phenylene group or a 1,3-phenylene group.
式(AN-4)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-4-1)~式(AN-4-31)で表される化合物を挙げることができる。
式(AN-4-17)において、mは1~12の整数である。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-4) include the compounds represented by the following formulas (AN-4-1) to (AN-4-31).
In formula (AN-4-17), m is an integer from 1 to 12.
[式(AN-5)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-5)において、R11は独立して水素原子またはメチル基である。2つのR11のうちベンゼン環におけるR11は、ベンゼン環の置換可能な位置のいずれかに結合する。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-5)]
In formula (AN-5), R 11 is independently a hydrogen atom or a methyl group. Of the two R 11 , the R 11 in the benzene ring is bonded to any substitutable position of the benzene ring.
式(AN-5)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-5-1)~式(AN-5-3)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-5) include the compounds represented by the following formulas (AN-5-1) to (AN-5-3).
[式(AN-6)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-6)において、X11は独立して単結合または-CH2-である。X12は-CH2-、-CH2CH2-または-CH=CH-である。nは1または2である。nが2であるとき、2つのX12は互いに同一であっても異なっていてもよい。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-6)]
In formula (AN-6), X 11 is independently a single bond or -CH 2 -. X 12 is -CH 2 -, -CH 2 CH 2 - or -CH=CH-. n is 1 or 2. When n is 2, two X 12 may be the same or different.
式(AN-6)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-6-1)~式(AN-6-12)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-6) include the compounds represented by the following formulas (AN-6-1) to (AN-6-12).
[式(AN-7)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-7)において、X11は単結合または-CH2-である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-7)]
In formula (AN-7), X 11 is a single bond or —CH 2 —.
式(AN-7)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-7-1)、式(AN-7-2)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-7) include compounds represented by the following formulas (AN-7-1) and (AN-7-2).
[式(AN-8)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-8)において、X11は単結合または-CH2-である。R12は水素原子、メチル基、エチル基、またはフェニル基である。環A12はシクロヘキサン環またはシクロヘキセン環である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-8)]
In formula (AN-8), X 11 is a single bond or —CH 2 —. R 12 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group. Ring A 12 is a cyclohexane ring or a cyclohexene ring.
式(AN-8)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-8-1)、式(AN-8-2)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-8) include compounds represented by the following formulas (AN-8-1) and (AN-8-2).
[式(AN-9)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-9)において、rはそれぞれ独立して0または1である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-9)]
In formula (AN-9), each r is independently 0 or 1.
式(AN-9)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-9-1)~式(AN-9-3)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-9) include the compounds represented by the following formulas (AN-9-1) to (AN-9-3).
[式(AN-10-1)および式(AN-10-2)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
[Tetracarboxylic acid dianhydrides represented by formulas (AN-10-1) and (AN-10-2)]
[式(AN-11)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-11)において、環A11は独立してシクロヘキサン環またはベンゼン環である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-11)]
In formula (AN-11), ring A 11 is independently a cyclohexane ring or a benzene ring.
式(AN-11)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-11-1)~式(AN-11-3)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-11) include the compounds represented by the following formulas (AN-11-1) to (AN-11-3).
[式(AN-12)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-12)において、環A11はそれぞれ独立してシクロヘキサン環またはベンゼン環である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-12)]
In formula (AN-12), each ring A 11 independently represents a cyclohexane ring or a benzene ring.
式(AN-12)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-12-1)~式(AN-12-3)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-12) include the compounds represented by the following formulas (AN-12-1) to (AN-12-3).
[式(AN-15)で表されるテトラカルボン酸二無水物]
式(AN-15)において、wは1~10の整数である。
[Tetracarboxylic acid dianhydride represented by formula (AN-15)]
In formula (AN-15), w is an integer of 1 to 10.
式(AN-15)で表されるテトラカルボン酸二無水物の例としては、下記の式(AN-15-1)~式(AN-15-3)で表される化合物を挙げることができる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (AN-15) include compounds represented by the following formulas (AN-15-1) to (AN-15-3).
上記以外のテトラカルボン酸二無水物として、下記の式(AN-16-1)~式(AN-16-15)で表される化合物が挙げられる。
Other tetracarboxylic dianhydrides include the compounds represented by the following formulae (AN-16-1) to (AN-16-15).
上記テトラカルボン酸二無水物において、後述する液晶配向膜の各特性を向上させる好適な材料について述べる。液晶配向性をさらに向上させることを重視する場合には、式(AN-1-2)、式(AN-4-17)、式(AN-4-21)、または式(AN-4-29)で表される化合物がより好ましく、式(AN-1-2)においては、m=4~8が好ましく、式(AN-4-17)においては、m=4~8が好ましい。 Among the above tetracarboxylic dianhydrides, preferred materials for improving the properties of the liquid crystal alignment film described below will be described. When emphasis is placed on further improving the liquid crystal alignment properties, compounds represented by formula (AN-1-2), formula (AN-4-17), formula (AN-4-21), or formula (AN-4-29) are more preferred, and in formula (AN-1-2), m is preferably 4 to 8, and in formula (AN-4-17), m is preferably 4 to 8.
液晶表示素子の透過率を向上させることを重視する場合には、式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-2-1)、式(AN-3-1)、式(AN-4-17)、式(AN-4-30)、式(AN-5-1)、式(AN-7-2)、式(AN-10-1)、式(AN-16-3)、または式(AN-16-4)で表される化合物が好ましく、中でも式(AN-1-2)においては、m=4または8が好ましく、式(AN-4-17)においては、m=4~8が好ましく、m=8がより好ましい。 When emphasis is placed on improving the transmittance of the liquid crystal display element, compounds represented by formula (AN-1-1), (AN-1-2), (AN-2-1), (AN-3-1), (AN-4-17), (AN-4-30), (AN-5-1), (AN-7-2), (AN-10-1), (AN-16-3), or (AN-16-4) are preferred, and among these, in formula (AN-1-2), m=4 or 8 is preferred, and in formula (AN-4-17), m=4 to 8 is preferred, with m=8 being more preferred.
液晶表示素子のVHRを向上させることを重視する場合には、式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-3-1)、式(AN-4-17)、式(AN-4-30)、式(AN-7-2)、式(AN-10-1)、式(AN-16-3)、式(AN-16-4)、または式(AN-2-1)で表される化合物が好ましく、式(AN-1-2)においては、m=4または8が好ましく、式(AN-4-17)においては、m=4、または8が好ましく、m=8がより好ましい。 When emphasis is placed on improving the VHR of the liquid crystal display element, compounds represented by formula (AN-1-1), (AN-1-2), (AN-3-1), (AN-4-17), (AN-4-30), (AN-7-2), (AN-10-1), (AN-16-3), (AN-16-4), or (AN-2-1) are preferred, and in formula (AN-1-2), m=4 or 8 is preferred, and in formula (AN-4-17), m=4 or 8 is preferred, with m=8 being more preferred.
液晶配向膜の体積抵抗値を低下させることにより、液晶配向膜中の残留電荷(残留DC)の緩和速度を向上させることが、焼き付きを防ぐ方法の1つとして有効である。この目的を重視する場合には、式(AN-1-13)、式(AN-3-2)、式(AN-4-21)、式(AN-4-29)、または式(AN-11-3)で表される化合物が好ましい。 One effective method for preventing image sticking is to improve the relaxation speed of the residual charge (residual DC) in the liquid crystal alignment film by reducing the volume resistance of the liquid crystal alignment film. When this objective is important, compounds represented by formula (AN-1-13), formula (AN-3-2), formula (AN-4-21), formula (AN-4-29), or formula (AN-11-3) are preferred.
<その他のジアミン類>
本発明のポリマーの原料に用いる、式(2)で表される化合物以外のジアミン類としては、公知のジアミン類から制限されることなく選択することができる。
<Other diamines>
Diamines other than the compound represented by formula (2) used as raw materials for the polymer of the present invention can be selected from known diamines without any limitation.
ジアミンはその構造によって2種類に分けることができる。即ち、2つのアミノ基を結ぶ骨格を主鎖として見たときに、主鎖から分岐する基、即ち側鎖基を有するジアミンと側鎖基を持たないジアミンである。以下の説明では、このような側鎖基を有するジアミンを側鎖型ジアミンと称することがある。そして、このような側鎖基を持たないジアミンを非側鎖型ジアミンと称することがある。この側鎖基はプレチルト角を大きくする効果を有する基である。
非側鎖型ジアミンと側鎖型ジアミンを適切に使い分けることにより、それぞれに必要なプレチルト角に対応することができる。
Diamines can be divided into two types based on their structure. That is, when the skeleton connecting the two amino groups is viewed as the main chain, there are diamines that have groups branching from the main chain, i.e., side chain groups, and diamines that do not have side chain groups. In the following explanation, diamines that have such side chain groups may be referred to as side chain type diamines. And diamines that do not have such side chain groups may be referred to as non-side chain type diamines. The side chain groups are groups that have the effect of increasing the pretilt angle.
By appropriately using the non-side chain type diamine and the side chain type diamine, it is possible to meet the pretilt angle required for each.
側鎖型ジアミンは、本発明の特性を損なわない程度に併用するのが好ましい。また側鎖型ジアミンおよび非側鎖型ジアミンについて、液晶に対する垂直配向性、VHR、および残像特性等の特性を向上させる目的で取捨選択して使用することが好ましい。 It is preferable to use side chain diamines in combination to the extent that the characteristics of the present invention are not impaired. It is also preferable to selectively use side chain diamines and non-side chain diamines in order to improve characteristics such as vertical alignment properties for liquid crystals, VHR, and afterimage characteristics.
既知の側鎖を有さないジアミンを以下の式(DI-1)~(DI-16)に示す。
上記の式(DI-1)において、G20は、-CH2-または式(DI-1-a)で表される基である。G20が-CH2-であるとき、m個の-CH2-の少なくとも1つは-NH-、-O-に置き換えられてもよく、m個の-CH2-の少なくとも1つの水素原子は水酸基またはメチル基で置換されてもよい。mは1~12の整数である。DI-1におけるmが2以上であるとき、複数のG20は互いに同一であっても異なっていてもよい。ただし、G20が式(DI-1-a)であるとき、mは1である。
式(DI-1-a)において、vはそれぞれ独立して1~6の整数である。
Known diamines having no side chains are shown in the following formulas (DI-1) to (DI-16).
In the above formula (DI-1), G 20 is -CH 2 - or a group represented by formula (DI-1-a). When G 20 is -CH 2 -, at least one of the m -CH 2 - may be replaced by -NH- or -O-, and at least one hydrogen atom of the m -CH 2 - may be replaced by a hydroxyl group or a methyl group. m is an integer of 1 to 12. When m in DI-1 is 2 or more, multiple G 20 may be the same or different from each other. However, when G 20 is formula (DI-1-a), m is 1.
In formula (DI-1-a), each v is independently an integer of 1 to 6.
式(DI-3)、式(DI-6)および式(DI-7)において、G21は独立して単結合、-NH-、-NCH3-、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-CONCH3-、-CONH-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-N(CH3)-(CH2)k-N(CH3)-、-(O-C2H4)m-O-、-O-CH2-C(CF3)2-CH2-O-、-O-CO-(CH2)m-CO-O-、-CO-O-(CH2)m-O-CO-、-(CH2)m-NH-(CH2)m-、-CO-(CH2)k-NH-(CH2)k-、-(NH-(CH2)m)k-NH-、-CO-C3H6-(NH-C3H6)n-CO-、または-S-(CH2)m-S-であり、mは独立して1~12の整数であり、kは1~5の整数であり、nは1または2である。式(DI-4)において、sは独立して0~2の整数である。 In formulae (DI-3), (DI-6) and (DI-7), G 21 independently represents a single bond, -NH-, -NCH 3 -, -O-, -S-, -S-S-, -SO 2 -, -CO-, -COO-, -CONCH 3 -, -CONH-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CF 3 ) 2 -, -(CH 2 ) m -, -O-(CH 2 ) m -O-, -N(CH 3 )-(CH 2 ) k -N(CH 3 )-, -(O-C 2 H 4 ) m -O-, -O-CH 2 -C(CF 3 ) 2 -CH 2 -O-, -O-CO-(CH 2 ) m -CO-O-, -CO-O-(CH 2 ) m -O-CO-, -( CH2 ) m -NH-( CH2 ) m- , -CO-( CH2 ) k -NH-( CH2 ) k- , -(NH-( CH2 ) m )k-NH-, -CO-C3H6-(NH-C3H6 ) n - CO- , or -S-( CH2 ) m -S-, where m is independently an integer of 1 to 12, k is an integer of 1 to 5, and n is 1 or 2. In formula (DI-4), s is independently an integer of 0 to 2.
式(DI-5)において、G33は単結合、-NH-、-NCH3-、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-CONCH3-、-CONH-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-N(CH3)-(CH2)k-N(CH3)-、-(O-C2H4)m-O-、-O-CH2-C(CF3)2-CH2-O-、-O-CO-(CH2)m-CO-O-、-CO-O-(CH2)m-O-CO-、-(CH2)m-NH-(CH2)m-、-CO-(CH2)k-NH-(CH2)k-、-(NH-(CH2)m)k-NH-、-CO-C3H6-(NH-C3H6)n-CO-、または-S-(CH2)m-S-、-N(Boc)-(CH2)e-N(Boc)-、-NH-(CH2)e-N(Boc)-、-N(Boc)-(CH2)e-、-(CH2)m-N(Boc)-CONH-(CH2)m-、-(CH2)m-N(Boc)-(CH2)m-、下記式(DI-5-a)または下記式(DI-5-b)で表される基であり、mは独立して1~12の整数であり、kは1~5の整数であり、eは2~10の整数であり、nは1または2である。Bocはt-ブトキシカルボニル基である。 In formula (DI-5), G 33 is a single bond, -NH-, -NCH 3 -, -O-, -S-, -S-S-, -SO 2 -, -CO-, -COO-, -CONCH 3 -, -CONH-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CF 3 ) 2 -, -(CH 2 ) m -, -O-(CH 2 ) m -O- , -N(CH 3 )-(CH 2 ) k -N(CH 3 )-, -(O-C 2 H 4 ) m -O-, -O-CH 2 -C(CF 3 ) 2 -CH 2 -O-, -O-CO-(CH 2 ) m -CO-O-, -CO-O-(CH 2 ) m -O-CO-, -(CH 2 ) m -NH-( CH2 ) m- , -CO-( CH2 ) k -NH-( CH2 ) k- , -(NH-( CH2 ) m ) k -NH- , -CO- C3H6- (NH- C3H6 ) n -CO-, or -S-( CH2 ) m -S-, -N( Boc ) - (CH2) e -N(Boc)-, -NH-( CH2 ) e -N(Boc)-, -N(Boc)-( CH2 ) e- , -( CH2 ) m -N(Boc)-CONH-( CH2 ) m- , -( CH2 ) m -N(Boc)-( CH2 ) m -, a group represented by the following formula (DI-5-a) or the following formula (DI-5-b), m is independently an integer of 1 to 12, k is an integer of 1 to 5, e is an integer of 2 to 10, and n is 1 or 2. Boc is a t-butoxycarbonyl group.
式(DI-6)および式(DI-7)において、G22は独立して単結合、-O-、-S-、-CO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、または炭素数1~10のアルキレン基である。 In formulae (DI-6) and (DI-7), G 22 independently represents a single bond, —O—, —S—, —CO—, —C(CH 3 ) 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
式(DI-2)~式(DI-7)中のシクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素原子は、-F、-Cl、炭素数1~3のアルキレン基、-OCH3、-OH、-CF3、-CO2H、-CONH2、-NHC6H5、フェニル基、またはベンジル基で置換されてもよく、加えて式(DI-4)においては、シクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素原子は、下記式(DI-4-a)~(DI-4-i)のいずれかで表される基の群から選ばれる1つで置換されていてもよく、式(DI-5)においては、G33が単結合の時にはシクロヘキサン環およびベンゼン環の少なくとも1つの水素原子はNHBocまたはN(Boc)2で置換されてもよい。 At least one hydrogen atom of the cyclohexane ring and the benzene ring in formulae (DI-2) to (DI- 7 ) may be substituted with -F, -Cl, an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, -OCH3 , -OH, -CF3 , -CO2H , -CONH2 , -NHC6H5 , a phenyl group, or a benzyl group; in addition, in formula (DI-4), at least one hydrogen atom of the cyclohexane ring and the benzene ring may be substituted with one selected from the group of groups represented by any of the following formulae (DI-4-a) to (DI-4-i); and in formula (DI-5), when G33 is a single bond, at least one hydrogen atom of the cyclohexane ring and the benzene ring may be substituted with NHBoc or N(Boc) 2 .
環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。そして、シクロヘキサン環またはベンゼン環への-NH2の結合位置は、G21、G22またはG33の結合位置を除く任意の位置である。
式(DI-4-a)および式(DI-4-b)において、R20は独立して水素原子または-CH3である。式(DI-4-f)および式(DI-4-g)において、mはそれぞれ独立して0~12の整数であり、Bocはt-ブトキシカルボニル基である。
A group that is not fixed to a carbon atom constituting a ring indicates that the bonding position in the ring is arbitrary. And, the bonding position of -NH2 to the cyclohexane ring or benzene ring is arbitrary except for the bonding position of G 21 , G 22 or G 33 .
In formulae (DI-4-a) and (DI-4-b), R 20 is independently a hydrogen atom or -CH 3. In formulae (DI-4-f) and (DI-4-g), m is independently an integer of 0 to 12, and Boc is a t-butoxycarbonyl group.
式(DI-5-a)において、qはそれぞれ独立して0~6の整数である。R44は水素原子、-OH、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数1~6のアルコキシ基である。
In formula (DI-5-a), q is independently an integer of 0 to 6. R 44 is a hydrogen atom, —OH, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
式(DI-11)において、rは0または1である。式(DI-8)~式(DI-11)において、環に結合する-NH2の結合位置は、任意の位置である。
In formula (DI-11), r is 0 or 1. In formulas (DI-8) to (DI-11), the bonding position of --NH 2 bonded to the ring is any position.
式(DI-12)において、R21およびR22は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基であり、G23は独立して炭素数1~6のアルキレン基、フェニレン基またはアルキル基で置換されたフェニレン基であり、wは1~10の整数である。
式(DI-13)において、R23は独立して炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基または-Clであり、pは独立して0~3の整数であり、qは0~4の整数である。
式(DI-14)において、環Bは単環の複素環式芳香族基であり、R24は水素原子、-F、-Cl、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、またはアルキニル基であり、qは独立して0~4の整数である。qが2以上であるとき、複数のR24は互いに同一であっても異なっていてもよい。式(DI-15)において、環Cは複素環式芳香族基または複素環式脂肪族基である。式(DI-16)において、G24は単結合、炭素数2~6のアルキレン基または1,4-フェニレン基であり、rは0または1である。そして、環を構成する炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。式(DI-13)~式(DI-16)において、環に結合する-NH2の結合位置は、任意の位置である。
In formula (DI-12), R 21 and R 22 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group; G 23 independently represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a phenylene group, or a phenylene group substituted with an alkyl group; and w is an integer of 1 to 10.
In formula (DI-13), R 23 independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or -Cl; p independently represents an integer of 0 to 3; and q independently represents an integer of 0 to 4.
In formula (DI-14), ring B is a monocyclic heteroaromatic group, R 24 is a hydrogen atom, -F, -Cl, an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, or an alkynyl group having 1 to 6 carbon atoms, and q is independently an integer of 0 to 4. When q is 2 or more, the multiple R 24 may be the same or different from each other. In formula (DI-15), ring C is a heteroaromatic group or a heterocyclic aliphatic group. In formula (DI-16), G 24 is a single bond, an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a 1,4-phenylene group, and r is 0 or 1. And, a group that is not fixedly bonded to a carbon atom constituting a ring indicates that the bonding position in the ring is arbitrary. In formulas (DI-13) to (DI-16), the bonding position of -NH 2 bonded to the ring is arbitrary.
式(DI-1)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-1-1)~式(DI-1-9)に示す。
式(DI-1-7)および式(DI-1-8)において、kはそれぞれ独立して、1~3の整数である。式(DI-1-9)において、vはそれぞれ独立して1~6の整数である。
Examples of the diamine represented by formula (DI-1) are shown in the following formulas (DI-1-1) to (DI-1-9).
In formula (DI-1-7) and formula (DI-1-8), k is independently an integer of 1 to 3. In formula (DI-1-9), v is independently an integer of 1 to 6.
式(DI-2)~式(DI-3)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-2-1)、式(DI-2-2)、式(DI-3-1)~式(DI-3-3)に示す。
Examples of the diamines represented by formulas (DI-2) to (DI-3) are shown in the following formulas (DI-2-1), (DI-2-2), and (DI-3-1) to (DI-3-3).
式(DI-4)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-4-1)~式(DI-4-27)に示す。
式(DI-4-20)および(DI-4-21)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数である。
Examples of the diamine represented by formula (DI-4) are shown in the following formulas (DI-4-1) to (DI-4-27).
In formulas (DI-4-20) and (DI-4-21), each m is independently an integer of 1 to 12.
式(DI-5)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-5-1)~式(DI-5-50)に示す。
式(DI-5-1)において、mは1~12の整数である。
Examples of the diamine represented by formula (DI-5) are shown in the following formulas (DI-5-1) to (DI-5-50).
In formula (DI-5-1), m is an integer of 1 to 12.
式(DI-5-12)および式(DI-5-13)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数である。
In formulae (DI-5-12) and (DI-5-13), each m is independently an integer of 1 to 12.
式(DI-5-16)において、vは1~6の整数である。
In formula (DI-5-16), v is an integer of 1 to 6.
式(DI-5-30)において、kは1~5の整数である。
In formula (DI-5-30), k is an integer of 1 to 5.
式(DI-5-35)~式(DI-5-37)、および式(DI-5-39)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数であり、式(DI-5-38)および式(DI-5-39)において、kはそれぞれ独立して1~5の整数であり、式(DI-5-40)において、nは1または2の整数である。
In formulas (DI-5-35) to (DI-5-37), and (DI-5-39), m each independently represents an integer of 1 to 12; in formulas (DI-5-38) and (DI-5-39), k each independently represents an integer of 1 to 5; and in formula (DI-5-40), n is an integer of 1 or 2.
式(DI-5-42)~式(DI-5-44)において、eはそれぞれ独立して2~10の整数であり、式(DI-5-45)においてR43は水素原子、-NHBoc、または-N(Boc)2である。式(DI-5-42)~式(DI-5-44)において、Bocはt-ブトキシカルボニル基である。
In formulae (DI-5-42) to (DI-5-44), e is each independently an integer of 2 to 10, and in formula (DI-5-45), R 43 is a hydrogen atom, -NHBoc, or -N(Boc) 2. In formulae (DI-5-42) to (DI-5-44), Boc is a t-butoxycarbonyl group.
式(DI-6)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-6-1)~式(DI-6-7)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-6) are shown in the following formulas (DI-6-1) to (DI-6-7).
式(DI-7)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-7-1)~式(DI-7-11)に示す。
式(DI-7-3)および式(DI-7-4)において、mはそれぞれ独立して1~12の整数であり、nは独立して1または2である。
Examples of the diamine represented by formula (DI-7) are shown in the following formulas (DI-7-1) to (DI-7-11).
In formulae (DI-7-3) and (DI-7-4), m is each independently an integer of 1 to 12; n is independently 1 or 2.
式(DI-8)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-8-1)~式(DI-8-4)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-8) are shown in the following formulas (DI-8-1) to (DI-8-4).
式(DI-9)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-9-1)~式(DI-9-3)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-9) are shown in the following formulas (DI-9-1) to (DI-9-3).
式(DI-10)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-10-1)、式(DI-10-2)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-10) are shown in the following formulas (DI-10-1) and (DI-10-2).
式(DI-11)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-11-1)~式(DI-11-3)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-11) are shown in the following formulas (DI-11-1) to (DI-11-3).
式(DI-12)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-12-1)に示す。
An example of the diamine represented by formula (DI-12) is shown in the following formula (DI-12-1).
式(DI-13)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-13-1)~式(DI-13-13)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-13) are shown in the following formulas (DI-13-1) to (DI-13-13).
式(DI-14)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-14-1)~式(DI-14-9)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-14) are shown in the following formulas (DI-14-1) to (DI-14-9).
式(DI-15)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-15-1)~式(DI-5-12)に示す。
Examples of the diamine represented by formula (DI-15) are shown in the following formulas (DI-15-1) to (DI-15-12).
式(DI-16)で表されるジアミンの例を以下の式(DI-16-1)に示す。
An example of the diamine represented by formula (DI-16) is shown in the following formula (DI-16-1).
次に、本発明のポリマーの原料に用いるジヒドラジドについて説明する。既知の側鎖を有さないジヒドラジドとしては、以下の式(DIH-1)~(DIH-3)のいずれかで表される化合物を挙げることができる。
式(DIH-1)において、G25は単結合、炭素数1~20のアルキレン基、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、または-C(CF3)2-である。
式(DIH-2)において、環Dはシクロヘキサン環、ベンゼン環またはナフタレン環であり、この基の少なくとも1つの水素原子はメチル基、エチル基、またはフェニル基で置換されてもよい。式(DIH-3)において、環Eはそれぞれ独立してシクロヘキサン環、またはベンゼン環であり、この基の少なくとも1つの水素原子はメチル基、エチル基、またはフェニル基で置換されてもよい。複数の環Eは互いに同一であっても異なっていてもよい。Yは単結合、炭素数1~20のアルキレン、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、または-C(CF3)2-である。式(DIH-2)および式(DIH-3)において、環に結合する-CONHNH2の結合位置は、任意の位置である。
Next, the dihydrazide used as the raw material for the polymer of the present invention will be described. Known dihydrazides having no side chains include compounds represented by any of the following formulas (DIH-1) to (DIH-3).
In formula (DIH-1), G 25 is a single bond, an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, -CO-, -O-, -S-, -SO 2 -, -C(CH 3 ) 2 - or -C(CF 3 ) 2 -.
In formula (DIH-2), ring D is a cyclohexane ring, a benzene ring, or a naphthalene ring, and at least one hydrogen atom of this group may be substituted with a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group. In formula (DIH-3), ring E is each independently a cyclohexane ring or a benzene ring, and at least one hydrogen atom of this group may be substituted with a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group. A plurality of rings E may be the same or different from each other. Y is a single bond, an alkylene having 1 to 20 carbon atoms, -CO-, -O-, -S-, -SO 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, or -C(CF 3 ) 2 -. In formulas (DIH-2) and (DIH-3), the bonding position of -CONHNH 2 bonded to the ring is any position.
式(DIH-1)~(DIH-3)のいずれかで表される化合物の例を以下の式(DIH-1-1)、式(DIH-1-2)、式(DIH-2-1)~式(DIH-2-3)、式(DIH-3-1)~式(DIH-3-6)に示す。
式(DIH-1-2)において、mは1~12の整数である。
Examples of the compounds represented by any of formulas (DIH-1) to (DIH-3) are shown in the following formulas (DIH-1-1), (DIH-1-2), (DIH-2-1) to (DIH-2-3), and (DIH-3-1) to (DIH-3-6).
In formula (DIH-1-2), m is an integer of 1 to 12.
プレチルト角を大きくする目的に適したジアミンについて説明する。本発明の化合物は、横電界型液晶表示素子に用いる液晶配向剤に好適に用いることができるが、下記のようなジアミンと併用して、プレチルト角を大きくすることも可能である。プレチルト角を大きくする目的に適した側鎖基をもったジアミンとしては、式(DI-31)~式(DI-35)、および式(DI-36-1)~式(DI-36-8)のいずれかで表されるジアミンが挙げられる。
Diamines suitable for increasing the pretilt angle will now be described. The compound of the present invention can be suitably used as a liquid crystal aligning agent for use in a horizontal electric field type liquid crystal display element, but it is also possible to increase the pretilt angle by using it in combination with the following diamines. Diamines having a side chain group suitable for increasing the pretilt angle include diamines represented by any of formulas (DI-31) to (DI-35) and formulas (DI-36-1) to (DI-36-8).
式(DI-31)において、G26は単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、または-(CH2)ma-であり、maは1~12の整数である。G26の好ましい例は単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、および炭素数1~3のアルキレン基であり、特に好ましい例は単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-CH2-および-CH2CH2-である。R25は炭素数3~30のアルキル基、フェニル基、ステロイド骨格を有する基、または下記の式(DI-31-a)で表される基である。このアルキル基において、少なくとも1つの水素原子は-Fで置換されてもよく、そして少なくとも1つの-CH2-は-O-、-CH=CH-または-C≡C-で置換されていてもよい。このフェニル基の水素原子は、-F、-CH3、-OCH3、-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、炭素数3~30のアルキル基または炭素数3~30のアルコキシ基で置換されていてもよい。ベンゼン環に結合する-NH2の結合位置はその環において任意の位置であることを示すが、その結合位置はメタ位またはパラ位であることが好ましい。即ち、基「R25-G26-」の結合位置を1位としたとき、2つの結合位置は3位と5位、または2位と5位であることが好ましい。 In formula (DI-31), G 26 is a single bond, -O-, -COO-, -OCO-, -CO-, -CONH-, -CH 2 O-, -OCH 2 -, -CF 2 O-, -OCF 2 -, or -(CH 2 ) ma -, where ma is an integer of 1 to 12. Preferred examples of G 26 are a single bond, -O-, -COO-, -OCO-, -CH 2 O-, and an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferred examples are a single bond, -O-, -COO-, -OCO-, -CH 2 O-, -CH 2 -, and -CH 2 CH 2 -. R 25 is an alkyl group having 3 to 30 carbon atoms, a phenyl group, a group having a steroid skeleton, or a group represented by the following formula (DI-31-a). In this alkyl group, at least one hydrogen atom may be substituted with -F, and at least one -CH 2 - may be substituted with -O-, -CH=CH- or -C≡C-. The hydrogen atom of this phenyl group may be substituted with -F, -CH 3 , -OCH 3 , -OCH 2 F, -OCHF 2 , -OCF 3, an alkyl group having 3 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 3 to 30 carbon atoms. The bonding position of -NH 2 bonded to the benzene ring indicates any position in the ring, but the bonding position is preferably the meta position or para position. That is, when the bonding position of the group "R 25 -G 26 -" is the 1st position, the two bonding positions are preferably the 3rd and 5th positions, or the 2nd and 5th positions.
式(DI-31-a)において、G27、G28およびG29は結合基であり、これらは、それぞれ独立して単結合、または炭素数1~12のアルキレン基であり、このアルキレン基の1以上の-CH2-は、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、または-CH=CH-で置換されていてもよい。環B21、環B22、環B23および環B24は、それぞれ独立して1,4-フェニレン基、1,4-シクロへキシレン基、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ナフタレン-1,5-ジイル基、ナフタレン-2,7-ジイル基またはアントラセン-9,10-ジイル基であり、環B21、環B22、環B23および環B24において、少なくとも1つの水素原子は-Fまたは-CH3で置換されてもよく、s、t、およびuは、それぞれ独立して0~2の整数であって、これらの合計は1~5であり、s、t、またはuが2であるとき、各々の括弧内の2つの結合基は同じであっても異なってもよく、そして、2つの環は同じであっても異なっていてもよい。R26は水素原子、-F、-OH、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のフッ素置換アルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基、-CN、-OCH2F、-OCHF2、または-OCF3であり、この炭素数1~30のアルキル基の少なくとも1つの-CH2-は下記式(DI-31-b)で表される2価の基で置換されていてもよい。
式(DI-31-b)において、R27およびR28は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基であり、vは1~6の整数である。R26の好ましい例は炭素数1~30のアルキル基および炭素数1~30のアルコキシ基である。
In formula (DI-31-a), G 27 , G 28 and G 29 are bonding groups, each of which independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more -CH 2 - in this alkylene group may be substituted by -O-, -COO-, -OCO-, -CONH- or -CH═CH-. Ring B 21 , ring B 22 , ring B 23 and ring B 24 are each independently a 1,4-phenylene group, a 1,4-cyclohexylene group, a 1,3-dioxane-2,5-diyl group, a pyrimidine-2,5-diyl group, a pyridine-2,5-diyl group, a naphthalene-1,5-diyl group, a naphthalene-2,7-diyl group or an anthracene-9,10-diyl group; in ring B 21 , ring B 22 , ring B 23 and ring B 24 , at least one hydrogen atom may be replaced by -F or -CH 3 ; s, t and u are each independently an integer of 0 to 2, the sum of which is 1 to 5; and when s, t or u is 2, the two bonding groups in each parentheses may be the same or different, and the two rings may be the same or different. R 26 is a hydrogen atom, -F, -OH, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, -CN, -OCH 2 F, -OCHF 2 , or -OCF 3 , and at least one -CH 2 - in this alkyl group having 1 to 30 carbon atoms may be substituted with a divalent group represented by the following formula (DI-31-b).
In formula (DI-31-b), R 27 and R 28 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and v represents an integer of 1 to 6. Preferred examples of R 26 include an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms.
式(DI-32)および式(DI-33)において、G30は独立して単結合、-CO-または-CH2-であり、R29は独立して水素原子または-CH3であり、R30は独立して水素原子、炭素数1~20のアルキル基、または炭素数2~20のアルケニル基である。式(DI-33)におけるベンゼン環の少なくとも1つの水素原子は、炭素数1~20のアルキル基またはフェニル基で置換されてもよい。そして、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。式(DI-32)における2つの基「-フェニレン-G30-O-」の一方はステロイド核の3位に結合し、もう一方はステロイド核の6位に結合していることが好ましい。式(DI-33)における2つの基「-フェニレン-G30-O-」のベンゼン環への結合位置は、ステロイド核の結合位置に対して、それぞれメタ位またはパラ位であることが好ましい。式(DI-32)および式(DI-33)において、ベンゼン環に結合する-NH2はその環における結合位置が任意であることを示す。
In formula (DI-32) and formula (DI-33), G 30 is independently a single bond, -CO- or -CH 2 -, R 29 is independently a hydrogen atom or -CH 3 , and R 30 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms. At least one hydrogen atom of the benzene ring in formula (DI-33) may be substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a phenyl group. A group not fixedly bonded to any carbon atom constituting the ring indicates that the bonded position in the ring is arbitrary. It is preferable that one of the two groups "-phenylene-G 30 -O-" in formula (DI-32) is bonded to the 3-position of the steroid nucleus, and the other is bonded to the 6-position of the steroid nucleus. The bonding positions of the two groups "-phenylene-G 30 -O-" in formula (DI-33) to the benzene ring are preferably meta or para relative to the bonding position of the steroid nucleus. In formulae (DI-32) and (DI-33), -NH 2 bonded to the benzene ring indicates that the bonding position in the ring is arbitrary.
式(DI-34)および式(DI-35)において、G31は独立して-O-または炭素数1~6のアルキレン基であり、G32は単結合または炭素数1~3のアルキレン基である。R31は水素原子または炭素数1~20のアルキル基であり、このアルキル基の少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよい。R32は炭素数6~22のアルキル基であり、R33は水素原子または炭素数1~22のアルキル基である。環B25は1,4-フェニレン基または1,4-シクロヘキシレン基であり、rは0または1である。そしてベンゼン環に結合する-NH2はその環における結合位置が任意であることを示すが、独立してG31の結合位置に対してメタ位またはパラ位であることが好ましい。
In formula (DI-34) and formula (DI-35), G 31 is independently -O- or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and G 32 is a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. R 31 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and at least one -CH 2 - of this alkyl group may be replaced by -O-, -CH=CH- or -C≡C-. R 32 is an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms, and R 33 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms. Ring B 25 is a 1,4-phenylene group or a 1,4-cyclohexylene group, and r is 0 or 1. And -NH 2 bonded to the benzene ring indicates that the bonding position in the ring is arbitrary, but it is preferably independently a meta position or a para position with respect to the bonding position of G 31 .
式(DI-31)で表される化合物の例を以下の式(DI-31-1)~式(DI-31-55)に示す。
Examples of the compound represented by formula (DI-31) are shown in the following formulas (DI-31-1) to (DI-31-55).
式(DI-31-1)~式(DI-31-11)において、R34はそれぞれ独立して炭素数1~30のアルキル基または炭素数1~30のアルコキシ基であり、好ましくは炭素数5~25のアルキル基または炭素数5~25のアルコキシ基である。R35はそれぞれ独立して炭素数1~30のアルキル基または炭素数1~30のアルコキシ基であり、好ましくは炭素数3~25のアルキル基または炭素数3~25のアルコキシ基である。
In formulae (DI-31-1) to (DI-31-11), R 34 is independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, preferably an alkyl group having 5 to 25 carbon atoms or an alkoxy group having 5 to 25 carbon atoms. R 35 is independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, preferably an alkyl group having 3 to 25 carbon atoms or an alkoxy group having 3 to 25 carbon atoms.
式(DI-31-12)~(DI-31-17)において、R36はそれぞれ独立して炭素数4~30のアルキル基であり、好ましくは炭素数6~25のアルキル基である。R37はそれぞれ独立して炭素数6~30のアルキル基であり、好ましくは炭素数8~25のアルキル基である。
In formulae (DI-31-12) to (DI-31-17), R 36 is independently an alkyl group having 4 to 30 carbon atoms, preferably an alkyl group having 6 to 25 carbon atoms. R 37 is independently an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, preferably an alkyl group having 8 to 25 carbon atoms.
式(DI-31-18)~式(DI-31-43)において、R38はそれぞれ独立して炭素数1~20のアルキル基または炭素数1~20のアルコキシ基であり、好ましくは炭素数3~20のアルキル基または炭素数3~20のアルコキシ基である。R39はそれぞれ独立して水素原子、-F、炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基、-CN、-OCH2F、-OCHF2または-OCF3であり、好ましくは炭素数3~25のアルキル基、または炭素数3~25のアルコキシ基である。そしてG33は炭素数1~20のアルキレン基である。 In formulae (DI-31-18) to (DI-31-43), R 38 is independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, preferably an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 3 to 20 carbon atoms. R 39 is independently a hydrogen atom, -F, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, -CN, -OCH 2 F, -OCHF 2 or -OCF 3 , preferably an alkyl group having 3 to 25 carbon atoms or an alkoxy group having 3 to 25 carbon atoms. And G 33 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.
式(DI-32)で表される化合物の例を以下の式(DI-32-1)~式(DI-32-4)に示す。
Examples of the compound represented by formula (DI-32) are shown in the following formulas (DI-32-1) to (DI-32-4).
式(DI-33)で表される化合物の例を以下の式(DI-33-1)~式(DI-33-8)に示す。
Examples of the compound represented by formula (DI-33) are shown in the following formulas (DI-33-1) to (DI-33-8).
式(DI-34)で表される化合物の例を以下の式(DI-34-1)~式(DI-34-12)に示す。
式(DI-34-1)~式(DI-34-12)において、R40はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1~20のアルキル基、好ましくは水素原子または炭素数1~10のアルキル基であり、そしてR41はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1~12のアルキル基である。
Examples of the compound represented by formula (DI-34) are shown in the following formulas (DI-34-1) to (DI-34-12).
In formulae (DI-34-1) to (DI-34-12), R 40 is independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 41 is independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
式(DI-35)で表される化合物の例を以下の式(DI-35-1)~式(DI-35-3)に示す。
式(DI-35-1)~式(DI-35-3)において、R37はそれぞれ独立して炭素数6~30のアルキル基であり、R41はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1~12のアルキル基である。
Examples of the compound represented by formula (DI-35) are shown in the following formulas (DI-35-1) to (DI-35-3).
In formulae (DI-35-1) to (DI-35-3), R 37 each independently represents an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, and R 41 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
式(DI-36-1)~式(DI-36-8)で表される化合物を以下に示す。
式(DI-36-1)~式(DI-36-8)において、R42はそれぞれ独立して炭素数3~30のアルキル基である。
The compounds represented by formulae (DI-36-1) to (DI-36-8) are shown below.
In formulae (DI-36-1) to (DI-36-8), R 42 each independently represents an alkyl group having 3 to 30 carbon atoms.
上記ジアミン類において、後述する液晶配向膜の各特性を向上させる好適な材料について述べる。液晶配向性を向上させることを重視する場合には、式(DI-1-3)、式(DI-5-1)、式(DI-5-5)、式(DI-5-9)、式(DI-5-12)、式(DI-5-13)、式(DI-5-29)、式(DI-6-7)、式(DI-7-3)、または式(DI-11-2)で表される化合物を用いるのが好ましい。式(DI-5-1)においては、m=2~8が好ましく、m=4~8がより好ましい。式(DI-5-12)においては、m=2~6が好ましく、m=5がより好ましい。式(DI-5-13)においては、m=1または2が好ましく、m=1がより好ましい。 Among the above diamines, preferred materials for improving the properties of the liquid crystal alignment film described below will be described. When emphasis is placed on improving the liquid crystal alignment, it is preferred to use a compound represented by formula (DI-1-3), formula (DI-5-1), formula (DI-5-5), formula (DI-5-9), formula (DI-5-12), formula (DI-5-13), formula (DI-5-29), formula (DI-6-7), formula (DI-7-3), or formula (DI-11-2). In formula (DI-5-1), m is preferably 2 to 8, and more preferably m is 4 to 8. In formula (DI-5-12), m is preferably 2 to 6, and more preferably m is 5. In formula (DI-5-13), m is preferably 1 or 2, and more preferably m is 1.
透過率を向上させることを重視する場合には、式(DI-1-3)、式(DI-2-1)、式(DI-5-1)、式(DI-5-5)、式(DI-5-24)、または式(DI-7-3)で表されるジアミンを用いるのが好ましく、式(DI-2-1)で表される化合物がより好ましい。式(DI-5-1)においては、m=2~8が好ましく、m=8がより好ましい。式(DI-7-3)においては、m=2または3、n=1または2が好ましく、m=3、n=1がより好ましい。 When emphasis is placed on improving the transmittance, it is preferable to use a diamine represented by formula (DI-1-3), formula (DI-2-1), formula (DI-5-1), formula (DI-5-5), formula (DI-5-24), or formula (DI-7-3), and more preferably a compound represented by formula (DI-2-1). In formula (DI-5-1), m is preferably 2 to 8, and more preferably m is 8. In formula (DI-7-3), m is preferably 2 or 3, n is preferably 1 or 2, and more preferably m is 3, n is 1.
液晶表示素子のVHRを向上させることを重視する場合には、式(DI-2-1)、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-4-22)、式(DI-5-1)、式(DI-5-28)、式(DI-5-30)、または式(DI-13-1)で表される化合物を用いるのが好ましく、式(DI-2-1)、式(DI-5-1)、または式(DI-13-1)で表されるジアミンがより好ましい。式(DI-5-1)においては、m=1が好ましい。式(DI-5-30)においては、k=2が好ましい。 When emphasis is placed on improving the VHR of the liquid crystal display element, it is preferable to use a compound represented by formula (DI-2-1), formula (DI-4-1), formula (DI-4-2), formula (DI-4-10), formula (DI-4-15), formula (DI-4-22), formula (DI-5-1), formula (DI-5-28), formula (DI-5-30), or formula (DI-13-1), and more preferable is a diamine represented by formula (DI-2-1), formula (DI-5-1), or formula (DI-13-1). In formula (DI-5-1), m=1 is preferable. In formula (DI-5-30), k=2 is preferable.
液晶配向膜の体積抵抗値を低下させることにより、液晶配向膜中の残留電荷(残留DC)の緩和速度を向上させることが、焼き付きを防ぐ方法の1つとして有効である。この目的を重視する場合には、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、式(DI-5-12)、式(DI-5-13)、式(DI-5-28)、式(DI-4-20)、式(DI-4-21)、式(DI-7-12)、または式(DI-16-1)で表される化合物を用いるのが好ましく、式(DI-4-1)、式(DI-5-1)、または式(DI-5-13)で表される化合物がより好ましい。式(DI-5-1)において、m=2~8が好ましく、m=4~8がより好ましい。式(DI-5-12)においては、m=2~6が好ましく、m=5がより好ましい。式(DI-5-13)においては、m=1または2が好ましく、m=1がより好ましい。式(DI-7-12)においては、m=3または4が好ましく、m=4がより好ましい。 One effective method for preventing image sticking is to improve the relaxation speed of the residual charge (residual DC) in the liquid crystal alignment film by reducing the volume resistance of the liquid crystal alignment film. When this purpose is important, it is preferable to use a compound represented by formula (DI-4-1), formula (DI-4-2), formula (DI-4-10), formula (DI-4-15), formula (DI-5-1), formula (DI-5-12), formula (DI-5-13), formula (DI-5-28), formula (DI-4-20), formula (DI-4-21), formula (DI-7-12), or formula (DI-16-1), and more preferable is a compound represented by formula (DI-4-1), formula (DI-5-1), or formula (DI-5-13). In formula (DI-5-1), m=2 to 8 is preferable, and m=4 to 8 is more preferable. In formula (DI-5-12), m is preferably 2 to 6, and more preferably m is 5. In formula (DI-5-13), m is preferably 1 or 2, and more preferably m is 1. In formula (DI-7-12), m is preferably 3 or 4, and more preferably m is 4.
本発明のポリマーの原料として使用する原料組成物において、ジアミン類の一部がモノアミンおよびモノヒドラジドからなる群から選択された少なくとも1つに置き換えられていてもよい。置き換える割合は、ジアミン類に対するモノアミンおよびモノヒドラジドからなる群から選択された少なくとも1つの比率が40モル%以下の範囲であることが好ましい。このような置き換えは、ポリアミック酸を生成する際の重合反応のターミネーションを起こすことができ、それ以上の重合反応の進行を抑えることができる。このため、このような置き換えによって、得られるポリマー(ポリアミック酸またはその誘導体)の分子量を容易に制御することができ、例えば本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。モノアミンまたはモノヒドラジドで置き換えられてもよいジアミン類は、本発明の効果が損なわれなければ、1種でも2種以上でもよい。前記モノアミンとしては、例えばアニリン、4-ヒドロキシアニリン、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミン、n-ペンチルアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、n-ノニルアミン、n-デシルアミン、n-ウンデシルアミン、n-ドデシルアミン、n-トリデシルアミン、n-テトラデシルアミン、n-ペンタデシルアミン、n-ヘキサデシルアミン、n-ヘプタデシルアミン、n-オクタデシルアミン、n-エイコシルアミン、パラアミノフェニルトリメトキシシラン、および3-アミノプロピルトリエトキシシランが挙げられる。 In the raw material composition used as the raw material for the polymer of the present invention, a part of the diamines may be replaced with at least one selected from the group consisting of monoamines and monohydrazides. The ratio of at least one selected from the group consisting of monoamines and monohydrazides to the diamines is preferably in the range of 40 mol% or less. Such a replacement can cause the termination of the polymerization reaction when producing polyamic acid, and can suppress further progress of the polymerization reaction. For this reason, such a replacement can easily control the molecular weight of the resulting polymer (polyamic acid or its derivative), and can improve the coating properties of the liquid crystal alignment agent, for example, without impairing the effects of the present invention. The diamines that may be replaced with monoamines or monohydrazides may be one type or two or more types, as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the monoamine include aniline, 4-hydroxyaniline, cyclohexylamine, n-butylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, n-undecylamine, n-dodecylamine, n-tridecylamine, n-tetradecylamine, n-pentadecylamine, n-hexadecylamine, n-heptadecylamine, n-octadecylamine, n-eicosylamine, paraaminophenyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane.
本発明のポリマーがポリアミック酸またはその誘導体である場合、その原料組成物は、モノマーとしてモノイソシアネート化合物をさらに含んでいてもよい。モノイソシアネート化合物をモノマーに含むことによって、得られるポリアミック酸またはその誘導体の末端が修飾され、分子量が調節される。この末端修飾型のポリアミック酸またはその誘導体を用いることにより、例えば本発明の効果が損われることなく液晶配向剤の塗布特性を改善することができる。モノマー中のモノイソシアネート化合物の含有量は、モノマー中のジアミンおよびテトラカルボン酸二無水物の総量に対して1~10モル%であることが、前記の観点から好ましい。前記モノイソシアネート化合物としては、例えばフェニルイソシアネート、およびナフチルイソシアネートが挙げられる。 When the polymer of the present invention is a polyamic acid or a derivative thereof, the raw material composition may further contain a monoisocyanate compound as a monomer. By including a monoisocyanate compound in the monomer, the terminal of the resulting polyamic acid or its derivative is modified, and the molecular weight is adjusted. By using this terminal-modified polyamic acid or its derivative, for example, it is possible to improve the coating properties of the liquid crystal alignment agent without impairing the effect of the present invention. From the above viewpoint, it is preferable that the content of the monoisocyanate compound in the monomer is 1 to 10 mol% based on the total amount of the diamine and tetracarboxylic dianhydride in the monomer. Examples of the monoisocyanate compound include phenyl isocyanate and naphthyl isocyanate.
本発明の液晶配向剤は、本発明のポリマー1種類で構成されていてもよく、本発明のポリマーおよび、本発明以外のポリマーが混合されていてもよい。なお、本明細書において、前記のポリマー1種類で構成された液晶配向剤を単層型液晶配向剤と称することがある。前記のポリマーを2種以上混合する液晶配向剤をブレンド型液晶配向剤と称することがある。ブレンド型液晶配向剤は、特にVHR信頼性やその他の電気的特性を重視する場合に用いられる。 The liquid crystal alignment agent of the present invention may be composed of one type of polymer of the present invention, or may be a mixture of the polymer of the present invention and a polymer other than the present invention. In this specification, a liquid crystal alignment agent composed of one type of polymer may be referred to as a single-layer type liquid crystal alignment agent. A liquid crystal alignment agent that is a mixture of two or more types of the above polymers may be referred to as a blend type liquid crystal alignment agent. A blend type liquid crystal alignment agent is used particularly when VHR reliability and other electrical characteristics are important.
ブレンド型液晶配向剤に用いる本発明以外のポリマーとしては、ポリアミック酸およびポリアミック酸誘導体のいずれか1つ以上が好ましい。本発明以外のポリマーとしては、ポリアミック酸およびポリアミック酸誘導体に関しては、原料組成物として光反応構造を有する化合物と式(1)で表される化合物を同時に含まないこと以外は、上記の本発明のポリマーの説明を参照することができる。 As the polymer other than that of the present invention used in the blend type liquid crystal alignment agent, one or more of polyamic acid and polyamic acid derivatives are preferable. As for the polymer other than that of the present invention, the above description of the polymer of the present invention can be referred to for polyamic acid and polyamic acid derivatives, except that the raw material composition does not simultaneously contain a compound having a photoreactive structure and a compound represented by formula (1).
2成分のポリマーを用いる場合、例えば、一方には液晶配向能に優れた性能を有するポリマーを選択し、他方には液晶表示素子の電気的特性を改善するのに優れた性能を有するポリマーを選択する態様があり、液晶配向性と電気特性のバランスの良い配向剤を得るために好適である。 When using a two-component polymer, for example, one polymer is selected that has excellent performance in aligning liquid crystals, and the other is selected that has excellent performance in improving the electrical properties of liquid crystal display elements. This is suitable for obtaining an alignment agent with a good balance between liquid crystal alignment properties and electrical properties.
この場合、それぞれのポリマーの構造や分子量を制御することにより、これらのポリマーを溶剤に溶解した液晶配向剤を、後述するように、基板に塗布し、予備乾燥を行って薄膜を形成する過程で、液晶配向能に優れた性能を有するポリマーを薄膜の上層に、液晶表示素子の電気的特性を改善するのに優れた性能を有するポリマーを薄膜の下層に偏析させることができる。これには、混在するポリマーにおいて、表面エネルギーの小さなポリマーが上層に、表面エネルギーの大きなポリマーが下層に分離する現象を応用することができる。このような層分離の確認は、形成された液晶配向膜の表面エネルギーが、上層に偏析させることを意図したポリマーのみを含有する液晶配向剤によって形成された膜の表面エネルギーと同じか、または近い値であることで確認することができる。 In this case, by controlling the structure and molecular weight of each polymer, the liquid crystal alignment agent in which these polymers are dissolved in a solvent is applied to a substrate as described below, and in the process of forming a thin film by pre-drying, the polymer with excellent performance in aligning liquid crystals can be segregated to the upper layer of the thin film, and the polymer with excellent performance in improving the electrical properties of the liquid crystal display element can be segregated to the lower layer of the thin film. This can be achieved by applying the phenomenon in which a polymer with a small surface energy is separated into the upper layer and a polymer with a large surface energy is separated into the lower layer in a mixed polymer. Such layer separation can be confirmed by checking that the surface energy of the formed liquid crystal alignment film is the same as or close to the surface energy of a film formed by a liquid crystal alignment agent containing only the polymer intended to be segregated to the upper layer.
層分離を発現させる方法として、上層に偏析させたいポリマーの分子量を小さくすることも挙げられる。 One way to induce layer separation is to reduce the molecular weight of the polymer that you want to segregate to the upper layer.
ポリマー同士の混合からなる液晶配向剤では、上層に偏析させたいポリマーをポリイミドとすることで層分離を発現させることもできる。 When using liquid crystal alignment agents consisting of a mixture of polymers, layer separation can be achieved by using polyimide as the polymer to be segregated to the upper layer.
式(1)で表される化合物は前記薄膜の上層に偏析するポリマーの原料として用いられてもよく、薄膜の下層に偏析するポリマーの原料として用いられてもよくまた、両方のポリマーの原料として用いられてもよいが、薄膜の上層に偏析するポリマーの原料として用いることがより好ましい。 The compound represented by formula (1) may be used as a raw material for the polymer that segregates in the upper layer of the thin film, or may be used as a raw material for the polymer that segregates in the lower layer of the thin film, or may be used as a raw material for both polymers, but is more preferably used as a raw material for the polymer that segregates in the upper layer of the thin film.
式(2)で表される化合物は前記薄膜の上層に偏析するポリマーの原料として用いられてもよく、薄膜の下層に偏析するポリマーの原料として用いられてもよくまた、両方のポリマーの原料として用いられてもよいが、薄膜の上層に偏析するポリマーの原料として用いることがより好ましい。 The compound represented by formula (2) may be used as a raw material for the polymer that segregates in the upper layer of the thin film, or may be used as a raw material for the polymer that segregates in the lower layer of the thin film, or may be used as a raw material for both polymers, but is more preferably used as a raw material for the polymer that segregates in the upper layer of the thin film.
前記薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体および前記薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられる式(1)で表される化合物以外のテトラカルボン酸二無水物としては、上記に例示した公知のテトラカルボン酸二無水物から制限されることなく選択することができる。 The tetracarboxylic acid dianhydride other than the compound represented by formula (1) used to synthesize the polyamic acid or its derivative segregated in the upper layer of the thin film and the polyamic acid or its derivative segregated in the lower layer of the thin film can be selected without limitation from the known tetracarboxylic acid dianhydrides exemplified above.
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物は、式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-2-1)、式(AN-3-1)、式(AN-4-5)、式(AN-4-17)、または式(AN-4-21)、で表される化合物が好ましく、式(AN-4-17)または式(AN-4-21)がより好ましい。式(AN-4-17)においては、m=4~8が好ましい。 The tetracarboxylic dianhydride used to synthesize the polyamic acid or its derivative that segregates in the upper layer of the thin film is preferably a compound represented by formula (AN-1-1), (AN-1-2), (AN-2-1), (AN-3-1), (AN-4-5), (AN-4-17), or (AN-4-21), more preferably formula (AN-4-17) or (AN-4-21). In formula (AN-4-17), m is preferably 4 to 8.
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、式(AN-1-1)、式(AN-1-13)、式(AN-2-1)、式(AN-3-2)、または式(AN-4-21)で表される化合物が好ましく、式(AN-1-1)、式(AN-2-1)、または式(AN-3-2)がより好ましい。 As the tetracarboxylic dianhydride used to synthesize the polyamic acid or its derivative that segregates in the lower layer of the thin film, a compound represented by formula (AN-1-1), formula (AN-1-13), formula (AN-2-1), formula (AN-3-2), or formula (AN-4-21) is preferred, and formula (AN-1-1), formula (AN-2-1), or formula (AN-3-2) is more preferred.
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるテトラカルボン酸二無水物は、テトラカルボン酸二無水物の全量中芳香族テトラカルボン酸二無水物を10モル%以上含むことが好ましく、30モル%以上含むことがより好ましい。 The tetracarboxylic dianhydride used to synthesize the polyamic acid or its derivative that segregates in the lower layer of the thin film preferably contains 10 mol % or more, and more preferably 30 mol % or more, of aromatic tetracarboxylic dianhydride in the total amount of tetracarboxylic dianhydride.
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体および前記薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられる式(2)で表される化合物以外のジアミン類としては、上記に例示した公知のジアミン類から制限されることなく選択することができる。 Diamines other than the compound represented by formula (2) used to synthesize the polyamic acid or its derivative that segregates in the upper layer of the thin film and the polyamic acid or its derivative that segregates in the lower layer of the thin film can be selected without limitation from the known diamines exemplified above.
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるジアミン類としては、式(DI-4-1)、式(DI-4-13)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、式(DI-7-3)、または式(DI-13-1)で表される化合物を用いるのが好ましい。中でも、式(DI-4-13)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、または式(DI-13-1)で表される化合物を用いるのがより好ましい。式(DI-5-1)において、m=4~8が好ましい。式(DI-7-3)においてはm=3、n=1が好ましい。 As the diamines used to synthesize the polyamic acid or its derivatives that segregate in the upper layer of the thin film, it is preferable to use a compound represented by formula (DI-4-1), formula (DI-4-13), formula (DI-4-15), formula (DI-5-1), formula (DI-7-3), or formula (DI-13-1). Among them, it is more preferable to use a compound represented by formula (DI-4-13), formula (DI-4-15), formula (DI-5-1), or formula (DI-13-1). In formula (DI-5-1), m=4 to 8 is preferable. In formula (DI-7-3), m=3, n=1 is preferable.
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるジアミン類としては、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-18)、式(DI-4-19)、式(DI-5-1)、式(DI-5-9)、式(DI-5-28)、式(DI-5-30)、式(DI-13-1)、または式(DIH-1-2)で表される化合物が好ましい。式(DI-5-1)において、m=1または2である化合物が好ましく、式(DI-5-30)において、k=2である化合物が好ましい。中でも、式(DI-4-1)、式(DI-4-18)、式(DI-4-19)、式(DI-5-9)、式(DI-13-1)、または式(DIH-1-2)で表される化合物がより好ましい。 As the diamines used to synthesize the polyamic acid or its derivatives that segregate in the lower layer of the thin film, compounds represented by formula (DI-4-1), formula (DI-4-2), formula (DI-4-10), formula (DI-4-18), formula (DI-4-19), formula (DI-5-1), formula (DI-5-9), formula (DI-5-28), formula (DI-5-30), formula (DI-13-1), or formula (DIH-1-2) are preferred. In formula (DI-5-1), compounds in which m=1 or 2 are preferred, and in formula (DI-5-30), compounds in which k=2 are preferred. Among them, compounds represented by formula (DI-4-1), formula (DI-4-18), formula (DI-4-19), formula (DI-5-9), formula (DI-13-1), or formula (DIH-1-2) are more preferred.
薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体を合成するために用いられるジアミン類は、芳香族ジアミンおよび芳香族ジヒドラジドからなる群から選択された少なくとも1つを、全ジアミン類に対して、30モル%以上含むものである事が好ましく、50モル%以上含むものであることがより好ましい。 The diamines used to synthesize the polyamic acid or its derivatives that segregate in the lower layer of the thin film preferably contain at least one selected from the group consisting of aromatic diamines and aromatic dihydrazides in an amount of 30 mol % or more, and more preferably 50 mol % or more, based on the total amount of diamines.
薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体、および薄膜の下層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体の合計量に対する薄膜の上層に偏析するポリアミック酸またはその誘導体の割合としては、5重量%~60重量%が好ましく、20重量%~50重量%がさらに好ましい。 The ratio of polyamic acid or its derivative segregated in the upper layer of the thin film to the total amount of polyamic acid or its derivative segregated in the upper layer of the thin film and polyamic acid or its derivative segregated in the lower layer of the thin film is preferably 5% by weight to 60% by weight, and more preferably 20% by weight to 50% by weight.
本発明のポリアミック酸又はその誘導体は、第1ポリマー鎖と、第1ポリマー鎖とは構造が異なる第2ポリマー鎖を含むブロックポリマーであってもよい。また、ブロックポリマーは、さらに第1ポリマー鎖及び第2ポリマー鎖と構造が異なる他のポリマー鎖を含んでいてもよい。例えば、ポリアミック酸のブロックポリマーは、式(PAA)で示される特定のポリアミック酸(PAA1)の溶液と、ポリアミック酸(PAA1)とX1及びX2の組み合わせが異なるポリアミック酸(PAA2)の溶液を混合して加熱することにより形成することができる。こうして形成されるポリアミック酸のブロックポリマーは、(PAA1)n1で表されるブロックと(PAA2)n2で表されるブロックを含む。(PAA1)n1及び(PAA2)n2におけるn1及びn2は、各々独立して1以上の整数であり、好ましくは各々独立して2以上の整数である。ブロックポリマーにおいて、式(1)で表される化合物および式(2)で表される化合物を原料組成物に用いるポリマー鎖は、いずれか1つであってもよいし、2つ以上であってもよいし、全てのポリマー鎖であってもよい。 The polyamic acid or derivative thereof of the present invention may be a block polymer including a first polymer chain and a second polymer chain having a structure different from that of the first polymer chain. The block polymer may further include another polymer chain having a structure different from that of the first polymer chain and the second polymer chain. For example, a block polymer of polyamic acid may be formed by mixing a solution of a specific polyamic acid (PAA1) represented by formula (PAA) with a solution of a polyamic acid (PAA1) and a polyamic acid (PAA2) having a different combination of X1 and X2 , and heating the mixture. The block polymer of polyamic acid thus formed includes a block represented by (PAA1) n1 and a block represented by (PAA2) n2 . n1 and n2 in (PAA1)n1 and (PAA2) n2 are each independently an integer of 1 or more, and preferably each independently an integer of 2 or more. In the block polymer, the polymer chains using the compound represented by formula (1) and the compound represented by formula (2) in the raw material composition may be any one, may be two or more, or may be all of the polymer chains.
ここで、ポリアミック酸ブロックポリマーは、2種以上のポリアミック酸をそれぞれ単独で製造した後に混合し、加熱して合成してもよい。または、1種類目のポリアミック酸を合成した後に同じ反応容器に2種類目のポリアミック酸の原料を加えて合成するなどのように、2種以上のポリアミック酸を同じ反応容器中で合成した後、加熱して合成してもよい。 Here, the polyamic acid block polymer may be synthesized by mixing two or more kinds of polyamic acids that are produced separately and then heating them. Alternatively, two or more kinds of polyamic acids may be synthesized in the same reaction vessel and then heated, such as by synthesizing the first kind of polyamic acid and then adding the raw material for the second kind of polyamic acid to the same reaction vessel.
ブロックポリマーとする場合には、本発明のポリマーの原料として使用する原料組成物において、式(1)で表される化合物は、原料として使用する酸二無水物類の全量に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましい。式(2)で表される化合物は、原料として使用するジアミン類の全量に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましい。 When a block polymer is produced, in the raw material composition used as the raw material for the polymer of the present invention, the compound represented by formula (1) is preferably 10 mol % or more, more preferably 20 mol % or more, based on the total amount of the acid dianhydrides used as raw materials. The compound represented by formula (2) is preferably 10 mol % or more, more preferably 20 mol % or more, based on the total amount of the diamines used as raw materials.
ブロックポリマーとしない場合には、本発明のポリマーの原料として使用する原料組成物において、式(1)で表される化合物は、原料として使用する酸二無水物類の全量に対して、20モル%以上が好ましく、50モル%がより好ましい。式(2)で表される化合物は、原料として使用するジアミン類の全量に対して、20モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましい。 When not forming a block polymer, in the raw material composition used as the raw material for the polymer of the present invention, the compound represented by formula (1) is preferably 20 mol % or more, more preferably 50 mol %, based on the total amount of the acid dianhydrides used as raw materials. The compound represented by formula (2) is preferably 20 mol % or more, more preferably 50 mol % or more, based on the total amount of the diamines used as raw materials.
また、本発明の液晶配向剤は、液晶配向剤の塗布性や前記ポリアミック酸またはその誘導体の濃度の調整の観点から、溶剤をさらに含有していてもよい。前記溶剤は、高分子成分を溶解する能力を持った溶剤であれば格別制限なく適用可能である。前記溶剤は、ポリアミック酸、可溶性ポリイミド等の高分子成分の製造工程や用途面で通常使用されている溶剤を広く含み、使用目的に応じて、適宜選択できる。前記溶剤は1種でも2種以上の混合溶剤であってもよい。 The liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain a solvent from the viewpoint of adjusting the coatability of the liquid crystal aligning agent and the concentration of the polyamic acid or its derivative. The solvent can be applied without any particular restrictions as long as it has the ability to dissolve polymer components. The solvent includes a wide range of solvents that are commonly used in the manufacturing process and applications of polymer components such as polyamic acid and soluble polyimide, and can be appropriately selected depending on the purpose of use. The solvent may be one type or a mixed solvent of two or more types.
溶剤としては、前記ポリアミック酸またはその誘導体の親溶剤や、塗布性改善を目的とした他の溶剤が挙げられる。 Solvents include those that are compatible with the polyamic acid or its derivatives, and other solvents that are intended to improve coating properties.
ポリアミック酸またはその誘導体に対し親溶剤である非プロトン性極性有機溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、N-メチルカプロラクタム、N-メチルプロピオンアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、γ-ブチロラクトン、およびγ-バレロラクトン等が挙げられる。これらの中で、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、γ-ブチロラクトン、またはγ-バレロラクトンが好ましい。 Examples of aprotic polar organic solvents that are compatible with polyamic acid or its derivatives include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethylimidazolidinone, N-methylcaprolactam, N-methylpropionamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, diethylacetamide, N,N-dimethylisobutyramide, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone. Among these, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylimidazolidinone, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone are preferred.
塗布性改善等を目的とした他の溶剤の例としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のジエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、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ブチルメチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。また、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1-ブトキシ-2-プロパノール等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ブチルセロソルブアセテート、フェニルアセテート、およびこれらアセテート類等のエステル化合物が挙げられる。さらにマロン酸ジエチル等のマロン酸ジアルキル、乳酸アルキル、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、3-メチル-3-メトキシブタノール、4-メチル-2-ペンタノール、ジイソブチルカルビノール、テトラリン、およびイソホロンが挙げられる。 Examples of other solvents for improving coating properties include ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monotertiary butyl ether, diethylene glycol monoalkyl ethers such as diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol butyl methyl ether. Other examples include propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether and 1-butoxy-2-propanol, dipropylene glycol monoalkyl ethers such as dipropylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoalkyl ethers, butyl cellosolve acetate, phenyl acetate, and ester compounds such as these acetates. Other examples include dialkyl malonates such as diethyl malonate, alkyl lactates, diisobutyl ketone, diacetone alcohol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 4-methyl-2-pentanol, diisobutyl carbinol, tetralin, and isophorone.
これらの中で、ジイソブチルケトン、4-メチル-2-ペンタノール、ジイソブチルカルビノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、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エチルメチルエーテル、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ブチルメチルエーテル、1-ブトキシ-2-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、またはブチルセロソルブアセテートが好ましい。 Among these, diisobutyl ketone, 4-methyl-2-pentanol, diisobutyl carbinol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monotertiary butyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, 1-butoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, or butyl cellosolve acetate are preferred.
本発明の液晶配向剤における固形分濃度は特に限定されるものではなく、下記の種々の塗布法に合わせ最適な値を選べばよい。通常、塗布時のムラやピンホール等を抑えるため、ワニス重量に対し、好ましくは0.1~30重量%、より好ましくは1~10重量%である。 The solids concentration in the liquid crystal alignment agent of the present invention is not particularly limited, and an optimal value may be selected according to the various coating methods described below. In general, to prevent unevenness and pinholes during coating, the solids concentration is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, based on the weight of the varnish.
本発明の液晶配向剤の粘度は、塗布する方法、ポリアミック酸またはその誘導体の濃度、使用するポリアミック酸またはその誘導体の種類、溶剤の種類と割合によって好ましい範囲が異なる。例えば、印刷機による塗布の場合は5~100mPa・s(より好ましくは10~80mPa・s)である。5mPa・s以上であれば十分な膜厚が得られやすくなり、100mPa・s以下であれば印刷ムラを抑えやすくなる。スピンコートによる塗布の場合は5~200mPa・s(より好ましくは10~100mPa・s)が適している。インクジェット塗布装置を用いて塗布する場合は5~50mPa・s(より好ましくは5~20mPa・s)が適している。液晶配向剤の粘度は回転粘度測定法により測定され、例えば回転粘度計(東機産業製TVE-20L型)を用いて測定(測定温度:25℃)される。 The preferred range of the viscosity of the liquid crystal alignment agent of the present invention varies depending on the application method, the concentration of the polyamic acid or its derivative, the type of polyamic acid or its derivative used, and the type and ratio of the solvent. For example, in the case of application by a printer, the viscosity is 5 to 100 mPa·s (more preferably 10 to 80 mPa·s). If the viscosity is 5 mPa·s or more, a sufficient film thickness is easily obtained, and if the viscosity is 100 mPa·s or less, printing unevenness is easily suppressed. In the case of application by spin coating, the viscosity is suitable for 5 to 200 mPa·s (more preferably 10 to 100 mPa·s). In the case of application using an inkjet coating device, the viscosity is suitable for 5 to 50 mPa·s (more preferably 5 to 20 mPa·s). The viscosity of the liquid crystal alignment agent is measured by a rotational viscosity measurement method, for example, using a rotational viscometer (Toki Sangyo TVE-20L type) (measurement temperature: 25°C).
本発明の液晶配向剤は各種添加剤をさらに含有していてもよい。各種添加剤は、配向膜の各種特性を向上させるために、それぞれの目的に応じて選択して使用することができる。以下に例を示す。 The liquid crystal alignment agent of the present invention may further contain various additives. Various additives can be selected and used according to the respective purposes in order to improve various properties of the alignment film. Examples are shown below.
<アルケニル置換ナジイミド化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる目的から、アルケニル置換ナジイミド化合物をさらに含有していてもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物は1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アルケニル置換ナジイミド化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1~50重量%であることが好ましく、1~30重量%であることがより好ましく、1~20重量%であることがさらに好ましい。アルケニル置換ナジイミド化合物は、本発明で用いられるポリアミック酸またはその誘導体を溶解する溶剤に溶解させることができる化合物であることが好ましい。好ましいアルケニル置換ナジイミド化合物には、特開2008-096979号公報、特開2009-109987号公報、特開2013-242526号公報に開示されているアルケニル置換ナジイミド化合物が挙げられる。特に好ましいアルケニル置換ナジイミド化合物としては、ビス{4-(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)フェニル}メタン、N,N’-m-キシリレン-ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)、またはN,N’-ヘキサメチレン-ビス(アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシイミド)が挙げられる。
<Alkenyl-substituted nadimide compound>
For example, the liquid crystal alignment agent of the present invention may further contain an alkenyl-substituted nadimide compound for the purpose of stabilizing the electrical properties of the liquid crystal display element for a long period of time. The alkenyl-substituted nadimide compound may be used alone or in combination of two or more. For the above purpose, the content of the alkenyl-substituted nadimide compound is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 1 to 30% by weight, and even more preferably 1 to 20% by weight, based on the polyamic acid or its derivative. The alkenyl-substituted nadimide compound is preferably a compound that can be dissolved in a solvent that dissolves the polyamic acid or its derivative used in the present invention. Preferred alkenyl-substituted nadimide compounds include the alkenyl-substituted nadimide compounds disclosed in JP-A-2008-096979, JP-A-2009-109987, and JP-A-2013-242526. Particularly preferred alkenyl-substituted nadimide compounds include bis{4-(arylbicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboximide)phenyl}methane, N,N'-m-xylylene-bis(arylbicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboximide), or N,N'-hexamethylene-bis(arylbicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboximide).
<ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子の電気特性を長期に安定させる目的から、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物をさらに含有していてもよい。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。なお、ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物にはアルケニル置換ナジイミド化合物は含まれない。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物には、好ましいものとして、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、N,N’-ジヒドロキシエチレン-ビスアクリルアミド、エチレンビスアクリレート、4,4’-メチレンビス(N,N-ジヒドロキシエチレンアクリレートアニリン)、シアヌル酸トリアリル、他に、特開2009-109987号公報、特開2013-242526号公報、国際公報2014/119682、国際公報2015/152014に開示されているラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物が挙げられる。ラジカル重合性不飽和二重結合を有する化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して1~50重量%であることが好ましく、1~30重量%であることがより好ましい。
<Compound Having Radically Polymerizable Unsaturated Double Bond>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain a compound having a radical polymerizable unsaturated double bond for the purpose of stabilizing the electrical characteristics of the liquid crystal display element for a long period of time. The compound having a radical polymerizable unsaturated double bond may be one type of compound, or two or more types of compounds. The compound having a radical polymerizable unsaturated double bond does not include an alkenyl-substituted nadiimide compound. Preferred compounds having a radical polymerizable unsaturated double bond include N,N'-methylenebisacrylamide, N,N'-dihydroxyethylene-bisacrylamide, ethylenebisacrylate, 4,4'-methylenebis(N,N-dihydroxyethyleneacrylateaniline), triallyl cyanurate, and other compounds having a radical polymerizable unsaturated double bond disclosed in JP 2009-109987 A, JP 2013-242526 A, WO 2014/119682, and WO 2015/152014. For the above-mentioned purposes, the content of the compound having a radically polymerizable unsaturated double bond is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 1 to 30% by weight, based on the polyamic acid or its derivative.
<オキサジン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサジン化合物をさらに含有していてもよい。オキサジン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサジン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1~50重量%であることが好ましく、1~40重量%であることがより好ましく、1~20重量%であることがさらに好ましい。
<Oxazine Compound>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain an oxazine compound for the purpose of stabilizing the electrical characteristics of a liquid crystal display element for a long period of time. The oxazine compound may be one type of compound or two or more types of compounds. For the above purpose, the content of the oxazine compound is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 40% by weight, and even more preferably 1 to 20% by weight, based on the polyamic acid or its derivative.
オキサジン化合物は、ポリアミック酸またはその誘導体を溶解させる溶剤に可溶であり、加えて、開環重合性を有するオキサジン化合物が好ましい。好ましいオキサジン化合物には、式(OX-3-1)、式(OX-3-9)、式(OX-3-10)で表されるオキサジン化合物、他に、特開2007-286597号公報、特開2013-242526号公報に開示されているオキサジン化合物が挙げられる。
The oxazine compound is preferably an oxazine compound that is soluble in a solvent that dissolves polyamic acid or a derivative thereof and has ring-opening polymerizability. Preferred oxazine compounds include the oxazine compounds represented by formula (OX-3-1), formula (OX-3-9), and formula (OX-3-10), as well as the oxazine compounds disclosed in JP-A-2007-286597 and JP-A-2013-242526.
<オキサゾリン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、オキサゾリン化合物をさらに含有していてもよい。オキサゾリン化合物はオキサゾリン構造を有する化合物である。オキサゾリン化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。オキサゾリン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1~50重量%であることが好ましく、1~40重量%であることがより好ましく、1~20重量%であることがさらに好ましい。好ましいオキサゾリン化合物には、特開2010-054872号公報、特開2013-242526号公報に開示されているオキサゾリン化合物が挙げられる。より好ましくは、1,3-ビス(4,5-ジヒドロ-2-オキサゾリル)ベンゼンが挙げられる。
<Oxazoline Compound>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain an oxazoline compound for the purpose of stabilizing the electrical characteristics of a liquid crystal display element for a long period of time. The oxazoline compound is a compound having an oxazoline structure. The oxazoline compound may be one type of compound or two or more types of compounds. For the above purpose, the content of the oxazoline compound is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 40% by weight, and even more preferably 1 to 20% by weight, based on the polyamic acid or its derivative. Preferred oxazoline compounds include the oxazoline compounds disclosed in JP-A-2010-054872 and JP-A-2013-242526. More preferably, 1,3-bis(4,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene is used.
<エポキシ化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的、膜の硬度を向上させる目的、もしくはシール剤との密着性を向上させる目的から、エポキシ化合物をさらに含有していてもよい。エポキシ化合物は1種の化合物であってもよいし、2種以上の化合物であってもよい。エポキシ化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1~50重量%であることが好ましく、1~20重量%であることがより好ましく、1~10重量%であることがさらに好ましい。
<Epoxy Compound>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain an epoxy compound for the purpose of stabilizing the electrical characteristics of a liquid crystal display element for a long period of time, improving the hardness of the film, or improving the adhesion to a sealant. The epoxy compound may be one type of compound or two or more types of compounds. For the above purposes, the content of the epoxy compound is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 20% by weight, and even more preferably 1 to 10% by weight, based on the polyamic acid or its derivative.
エポキシ化合物としては、分子内にエポキシ環を1つまたは2つ以上有する種々の化合物を用いることができる。
膜の硬度を向上させる目的、もしくはシール剤との密着性を向上させる目的のためには、分子内にエポキシ環を2つ以上有する化合物が好ましく、3つまたは4つ有する化合物がより好ましい。
As the epoxy compound, various compounds having one or more epoxy rings in the molecule can be used.
For the purpose of improving the hardness of the film or the adhesion to a sealant, a compound having two or more epoxy rings in the molecule is preferred, and a compound having three or four epoxy rings is more preferred.
エポキシ化合物としては、特開2009-175715号公報、特開2013-242526号公報、特開2016-170409号公報、国際公報2017/217413に開示されているエポキシ化合物が挙げられる。好ましいエポキシ化合物としては、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、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、(3,3‘,4,4’-ジエポキシ)ビシクロヘキシル、1,4-ブタンジオールグリシジルエーテル、イソシアヌル酸トリス(2,3-エポキシプロピル)、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、またはN,N,N’,N‘-テトラグリシジル-m-キシレンジアミンが挙げられる。より好ましくは、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシランが挙げられる。上記の他、エポキシ環を有するオリゴマーや重合体を添加することもできる。エポキシ環を有するオリゴマーや重合体は特開2013-242526号公報に開示されているオリゴマーや重合体を使用することができる。 Examples of epoxy compounds include those disclosed in JP 2009-175715 A, JP 2013-242526 A, JP 2016-170409 A, and WO 2017/217413. Preferred epoxy compounds include N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane, (3,3',4,4'-diepoxy)bicyclohexyl, 1,4-butanediol glycidyl ether, tris(2,3-epoxypropyl) isocyanurate, 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, or N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylylenediamine. More preferred are 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane. In addition to the above, oligomers or polymers having epoxy rings can also be added. The oligomers and polymers having epoxy rings can be those disclosed in JP 2013-242526 A.
<シラン化合物>
例えば、本発明の液晶配向剤は、基板およびシール剤との密着性を向上させる目的から、シラン化合物をさらに含有していてもよい。シラン化合物の含有量は、上記の目的から、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.1~30重量%であることが好ましく、0.5~20重量%であることがより好ましく、0.5~10重量%であることがさらに好ましい。
<Silane Compound>
For example, the liquid crystal aligning agent of the present invention may further contain a silane compound for the purpose of improving adhesion to a substrate and a sealant. For the above purpose, the content of the silane compound is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 0.5 to 20% by weight, and even more preferably 0.5 to 10% by weight, based on the polyamic acid or its derivative.
シラン化合物としては、特開2013-242526、特開2015-212807号公報、特開2018-173545号公報、国際公報2018/181566に開示されているシランカップリング剤を使用することができる。好ましいシランカップリング剤として、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、パラアミノフェニ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、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、または3-ウレイドプロピルトリエトキシシランが挙げられる。 As the silane compound, the silane coupling agents disclosed in JP 2013-242526 A, JP 2015-212807 A, JP 2018-173545 A, and International Publication No. 2018/181566 can be used. Preferred silane coupling agents include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, paraaminophenyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, and 3-ureidopropyltriethoxysilane.
上記記載の添加剤の他、配向膜の強度を上げる目的、または液晶表示素子における電気特性を長期に安定させる目的から、シクロカーボネート基を持つ化合物、ヒドロキシアルキルアミド部位や水酸基を持つ化合物を添加することもできる。具体的化合物としては、特開2016-118753号公報、国際公報2017/110976に開示されている化合物が挙げられる。好ましい化合物としては、以下の式(HD-1)~式(HD-4)が挙げられる。これらの化合物は、ポリアミック酸またはその誘導体に対して0.5~50重量%であることが好ましく、1~30重量%であることがより好ましく、1~10重量%であることがさらに好ましい。
In addition to the additives described above, a compound having a cyclocarbonate group, a hydroxyalkylamide moiety, or a hydroxyl group may be added for the purpose of increasing the strength of the alignment film or stabilizing the electrical properties of the liquid crystal display element for a long period of time. Specific examples of the compound include those disclosed in JP 2016-118753 A and WO 2017/110976 A. Preferred examples of the compound include the following formulae (HD-1) to (HD-4). The amount of these compounds is preferably 0.5 to 50% by weight, more preferably 1 to 30% by weight, and even more preferably 1 to 10% by weight, based on the polyamic acid or its derivative.
また、帯電防止の向上を必要とするときは帯電防止剤、低温でイミド化を進行させる場合はイミド化触媒を使用することもできる。イミド化触媒としては、特開2013-242526号公報に開示されているイミド化触媒が挙げられる。 When improved antistatic properties are required, antistatic agents can be used, and when imidization is to proceed at low temperatures, imidization catalysts can be used. Examples of imidization catalysts include the imidization catalysts disclosed in JP 2013-242526 A.
<液晶配向膜>
次に、本発明の液晶配向膜について説明する。本発明の液晶配向膜は、本発明の液晶配向剤を使用して形成されたものである。本発明の液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成させる過程で加熱焼成すると、イミド化反応を起こしてポリイミド系液晶配向膜を形成させることができる。本発明の液晶配向剤は、光配向用の液晶配向剤に適しており、液晶配向膜を形成させる過程における配向処理には光配向法を適用することができる。
<Liquid crystal alignment film>
Next, the liquid crystal alignment film of the present invention will be described. The liquid crystal alignment film of the present invention is formed using the liquid crystal alignment agent of the present invention. When the liquid crystal alignment agent of the present invention is used to form a liquid crystal alignment film, heating and baking causes an imidization reaction, and a polyimide-based liquid crystal alignment film can be formed. The liquid crystal alignment agent of the present invention is suitable as a liquid crystal alignment agent for photo-alignment, and a photo-alignment method can be applied to the alignment treatment in the process of forming the liquid crystal alignment film.
以下において、本発明の光配向用液晶配向剤による液晶配向膜の形成方法について説明する。 The following describes a method for forming a liquid crystal alignment film using the liquid crystal alignment agent for photoalignment of the present invention.
本発明の液晶配向膜は、光配向用液晶配向剤から液晶配向膜を作製する通常の方法によって得ることができる。本発明の液晶配向膜は、例えば、本発明の光配向用液晶配向剤の塗膜を形成する工程と、塗膜を加熱乾燥して液晶配向剤の膜を形成する工程と、液晶配向剤の膜に光を照射して異方性を付与する工程と、異方性を付与した液晶配向剤の膜を加熱焼成する工程を経ることによって得ることができる。本発明の液晶配向膜については、塗膜工程、加熱乾燥工程の後に光を照射して異方性を付与し、その後加熱焼成工程を経るのが好ましい。 The liquid crystal alignment film of the present invention can be obtained by a normal method for producing a liquid crystal alignment film from a liquid crystal alignment agent for photo-alignment. The liquid crystal alignment film of the present invention can be obtained, for example, through a process of forming a coating film of the liquid crystal alignment agent for photo-alignment of the present invention, a process of heating and drying the coating film to form a film of the liquid crystal alignment agent, a process of irradiating the film of the liquid crystal alignment agent with light to impart anisotropy, and a process of heating and baking the film of the liquid crystal alignment agent to which anisotropy has been imparted. For the liquid crystal alignment film of the present invention, it is preferable to irradiate light after the coating process and the heating and drying process to impart anisotropy, and then to undergo a heating and baking process.
塗膜は、通常の液晶配向膜の作製と同様に、液晶表示素子における基板に本発明の液晶配向剤を塗布することによって形成することができる。基板には、ITO(IndiumTinOxide)、IZO(In2O3-ZnO)、IGZO(In-Ga-ZnO4)電極等の電極やカラーフィルタ等が設けられていてもよいガラス製、窒化ケイ素製、アクリル製、ポリカーボネイト製、ポリイミド製等の基板が挙げられる。 The coating film can be formed by applying the liquid crystal aligning agent of the present invention to a substrate of a liquid crystal display element in the same manner as in the preparation of a normal liquid crystal alignment film. The substrate may be made of glass, silicon nitride, acrylic, polycarbonate, polyimide, or the like, which may be provided with an electrode such as ITO (indium tin oxide), IZO (In 2 O 3 -ZnO), or IGZO (In-Ga-ZnO 4 ) electrode, or a color filter, or the like.
液晶配向剤を基板に塗布する方法としてはスピンナー法、印刷法、ディッピング法、滴下法、インクジェット法等が一般に知られている。これらの方法は本発明においても同様に適用可能である。 Methods commonly known for applying a liquid crystal alignment agent to a substrate include the spinner method, printing method, dipping method, dropping method, inkjet method, etc. These methods can also be applied to the present invention.
加熱乾燥工程は、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。加熱乾燥工程は溶剤の蒸発が可能な範囲内の温度で実施することが好ましく、加熱焼成工程における温度に対して比較的低い温度で実施することがより好ましい。具体的には加熱乾燥温度は30℃~150℃の範囲であること、さらには50℃~120℃の範囲であることが好ましい。 The commonly known heat drying process involves heating in an oven or infrared furnace, or on a hot plate. The heat drying process is preferably carried out at a temperature within a range in which the solvent can evaporate, and more preferably at a temperature relatively low compared to the temperature in the heat baking process. Specifically, the heat drying temperature is preferably in the range of 30°C to 150°C, and more preferably in the range of 50°C to 120°C.
加熱焼成工程は、ポリアミック酸またはその誘導体がイミド化反応を呈するのに必要な条件で行うことができる。塗膜の焼成は、オーブンまたは赤外炉の中で加熱処理する方法、ホットプレート上で加熱処理する方法等が一般に知られている。これらの方法も本発明において同様に適用可能である。一般に90~300℃程度の温度で1分間~3時間行うことが好ましく、120~280℃がより好ましく、150~250℃がさらに好ましい。 The heating and baking process can be carried out under conditions necessary for the polyamic acid or its derivatives to undergo an imidization reaction. Commonly known methods for baking a coating film include a method of heating in an oven or infrared furnace, and a method of heating on a hot plate. These methods can also be applied to the present invention. In general, it is preferable to perform the baking at a temperature of about 90 to 300°C for 1 minute to 3 hours, more preferably 120 to 280°C, and even more preferably 150 to 250°C.
膜の異方性や、液晶表示素子を作製した際の残像特性を向上させることを重視する場合には、加熱工程の昇温を緩やかに行うことが好ましく、例えば、段階的に温度を上げながら、異なる温度で複数回加熱焼成する、または、低温から高温へと温度を変化させて加熱することができる。また、両方の加熱方法を組み合わせて行ってもよい。 When emphasis is placed on improving the anisotropy of the film or the afterimage characteristics when the liquid crystal display element is produced, it is preferable to raise the temperature gradually in the heating process. For example, the temperature can be raised stepwise and the film can be heated and baked multiple times at different temperatures, or the temperature can be changed from low to high. Also, both heating methods can be used in combination.
異なる温度で複数回加熱焼成する場合、異なる温度に設定された複数の加熱装置を用いてもよいし、1台の加熱装置を用いて、異なる温度に順次変化させながら行ってもよい。 When heating and firing multiple times at different temperatures, multiple heating devices set to different temperatures may be used, or one heating device may be used and the temperature may be changed sequentially to different temperatures.
異なる温度で複数回加熱焼成する場合は、初めの焼成温度は90~180℃で行うのが好ましく、最後の温度は185℃~300℃で行うのが好ましい。例えば、110℃で加熱焼成した後220℃で加熱焼成、110℃で加熱焼成した後230℃で加熱焼成、130℃で加熱焼成した後220℃で加熱焼成、150℃で加熱焼成した後200℃で加熱焼成、150℃で加熱焼成した後220℃で加熱焼成、150℃で加熱焼成した後230℃で加熱焼成、または170℃で加熱焼成した後200℃で加熱焼成することが好ましい。さらに段階を増やして緩やかに昇温させながら加熱焼成することも好ましい。加熱温度を変えて2段階以上で加熱焼成を行う場合、各加熱工程での加熱時間は5分~30分であることが好ましい。 When firing multiple times at different temperatures, it is preferable to fire the product at 90 to 180°C for the first firing, and 185 to 300°C for the final firing. For example, it is preferable to fire the product at 110°C and then at 220°C, fire the product at 110°C and then at 230°C, fire the product at 130°C and then at 220°C, fire the product at 150°C and then at 200°C, fire the product at 150°C and then at 220°C, fire the product at 150°C and then at 230°C, or fire the product at 170°C and then at 200°C. It is also preferable to fire the product in more stages while gradually increasing the temperature. When firing the product in two or more stages with different heating temperatures, it is preferable that the heating time for each heating step is 5 to 30 minutes.
低温度から高温へと温度を変化させて焼成を行なう場合、初期温度は90~180℃が好ましい。最終温度は185~300℃が好ましく、190~230℃がより好ましい。加熱時間は5分~60分が好ましく、20分~60分がより好ましい。昇温スピードは、例えば0.5℃/分~40℃/分とすることができる。昇温中の昇温スピードは一定でなくともよい。 When firing is performed by changing the temperature from a low temperature to a high temperature, the initial temperature is preferably 90 to 180°C. The final temperature is preferably 185 to 300°C, more preferably 190 to 230°C. The heating time is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 20 to 60 minutes. The temperature rise speed can be, for example, 0.5°C/min to 40°C/min. The temperature rise speed during the temperature rise does not have to be constant.
本発明の液晶配向膜の形成方法において、液晶を水平および/または垂直方向に対して一方向に配向させるために、薄膜へ異方性を付与する手段として、公知の光配向法を好適に用いることができる。 In the method for forming a liquid crystal alignment film of the present invention, a known photoalignment method can be suitably used as a means for imparting anisotropy to the thin film in order to align the liquid crystal in one direction relative to the horizontal and/or vertical directions.
光配向法による本発明の液晶配向膜の形成方法について、詳細に説明する。光配向法を用いた本発明の液晶配向膜は、塗膜を加熱乾燥した後の薄膜に、光を照射することにより、薄膜に異方性を付与し、その膜を加熱焼成することにより形成することができる。または、塗膜を加熱乾燥し、加熱焼成した後に、薄膜に光を照射することにより形成する事ができる。液晶配向性の点から、光の照射工程は加熱焼成工程前に行うのが好ましい。 The method for forming the liquid crystal alignment film of the present invention using the photo-alignment method will be described in detail. The liquid crystal alignment film of the present invention using the photo-alignment method can be formed by heating and drying the coating film, irradiating the thin film with light to impart anisotropy to the thin film, and then heating and baking the film. Alternatively, the film can be formed by heating and drying the coating film, heating and baking it, and then irradiating the thin film with light. From the viewpoint of liquid crystal alignment, it is preferable to carry out the light irradiation process before the heating and baking process.
さらに、液晶配向膜の液晶配向能を上げるために、塗膜を加熱しながら光を照射することもできる。光の照射は、塗膜を加熱乾燥する工程、または加熱焼成する工程で行ってもよく、加熱乾燥工程と加熱焼成工程の間に行ってもよい。塗膜を加熱乾燥する工程、または加熱焼成する工程で光を照射する場合の加熱温度は、上記の加熱乾燥工程、または加熱焼成工程の記載を参考にできる。加熱乾燥工程と加熱焼成工程の間に光を照射する場合の加熱温度は、30℃~150℃の範囲であることが好ましく、50℃~110℃の範囲であることがさらに好ましい。 Furthermore, in order to increase the liquid crystal alignment ability of the liquid crystal alignment film, the coating film can be irradiated with light while being heated. The light irradiation can be performed in the process of heating and drying the coating film or in the process of heating and baking, or between the heating and baking processes. The heating temperature when irradiating light in the process of heating and drying the coating film or in the process of heating and baking can be determined by referring to the description of the heating and baking process above. When irradiating light between the heating and drying process and the heating and baking process, the heating temperature is preferably in the range of 30°C to 150°C, and more preferably in the range of 50°C to 110°C.
光としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線または可視光を用いることができるが、300~400nmの光を含む紫外線が好ましい。また、偏光または無偏光を用いることができる。これらの光は、前記薄膜に液晶配向能を付与することができる光であれば特に限定されないが、液晶に対して強い配向規制力を発現させたい場合、偏光が好ましく、直線偏光がさらに好ましい。 As the light, for example, ultraviolet light or visible light containing light with a wavelength of 150 to 800 nm can be used, but ultraviolet light containing light with a wavelength of 300 to 400 nm is preferred. Polarized or unpolarized light can also be used. There are no particular limitations on the type of light as long as it is capable of imparting liquid crystal alignment ability to the thin film, but if it is desired to exert a strong alignment control force on the liquid crystal, polarized light is preferred, and linearly polarized light is even more preferred.
前記光照射工程における直線偏光の照射量は0.05~10J/cm2であることが好ましく、0.1~5J/cm2がより好ましい。また直線偏光の波長は200~400nmであることが好ましく、300~400nmであることがより好ましい。直線偏光の膜表面に対する照射角度は特に限定されないが、液晶に対する強い配向規制力を発現させたい場合、膜表面に対してなるべく垂直であることが配向処理時間短縮の観点から好ましい。また、本発明の液晶配向膜は、直線偏光を照射することにより、直線偏光の偏光方向に対して直角方向に液晶を配向させることができる。 The irradiation dose of the linearly polarized light in the light irradiation step is preferably 0.05 to 10 J/ cm2 , more preferably 0.1 to 5 J/ cm2 . The wavelength of the linearly polarized light is preferably 200 to 400 nm, more preferably 300 to 400 nm. The irradiation angle of the linearly polarized light to the film surface is not particularly limited, but in order to express a strong alignment control force for the liquid crystal, it is preferable that the irradiation angle is as perpendicular as possible to the film surface from the viewpoint of shortening the alignment treatment time. In addition, the liquid crystal alignment film of the present invention can align the liquid crystal in a direction perpendicular to the polarization direction of the linearly polarized light by irradiating the linearly polarized light.
光を照射する工程に使用する光源には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Deep UVランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、エキシマランプ、KrFエキシマレーザー、蛍光ランプ、LEDランプ、ナトリウムランプ、マイクロウェーブ励起無電極ランプ、などを制限なく用いることができる。 Light sources used in the light irradiation process can include, without limitation, ultra-high pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, deep UV lamps, halogen lamps, metal halide lamps, high power metal halide lamps, xenon lamps, mercury xenon lamps, excimer lamps, KrF excimer lasers, fluorescent lamps, LED lamps, sodium lamps, microwave excited electrodeless lamps, etc.
本発明の液晶配向膜は、前述した工程以外の他の工程をさらに含む方法によって好適に得られる。 The liquid crystal alignment film of the present invention can be suitably obtained by a method that further includes steps other than those described above.
本発明の液晶配向膜は焼成または光照射後の膜を洗浄液で洗浄する工程は必須としないが、他の工程の都合で洗浄工程を設けることができる。洗浄液による洗浄方法としては、ブラッシング、ジェットスプレー、蒸気洗浄または超音波洗浄等が挙げられる。これらの方法は単独で行ってもよいし、併用してもよい。洗浄液としては純水または、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の各種アルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類を用いることができるが、これらに限定されるものではない。もちろん、これらの洗浄液は十分に精製された不純物の少ないものが用いられる。このような洗浄方法は、本発明の液晶配向膜の形成における前記洗浄工程にも適用することができる。 The liquid crystal alignment film of the present invention does not require a step of washing the film with a washing solution after baking or light irradiation, but a washing step can be provided for the convenience of other steps. Examples of washing methods using a washing solution include brushing, jet spray, steam washing, and ultrasonic washing. These methods may be performed alone or in combination. The washing solution may be, but is not limited to, pure water or various alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, halogenated solvents such as methylene chloride, and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. Of course, these washing solutions are sufficiently purified and contain few impurities. Such washing methods can also be applied to the washing step in the formation of the liquid crystal alignment film of the present invention.
本発明の液晶配向膜の液晶配向能を高めるために、加熱焼成工程の前後、または、偏光または無偏光の光照射の前後に、熱や光によるアニール処理を用いることができる。該アニール処理において、アニール温度が30~180℃、好ましくは50~150℃であり、時間は1分~2時間が好ましい。また、アニール処理に使用するアニール光には、UVランプ、蛍光ランプ、LEDランプなどが挙げられる。光の照射量は0.3~10J/cm2であることが好ましい。 In order to enhance the liquid crystal alignment ability of the liquid crystal alignment film of the present invention, an annealing treatment using heat or light can be used before or after the heating and baking process, or before or after irradiation with polarized or unpolarized light. In the annealing treatment, the annealing temperature is 30 to 180°C, preferably 50 to 150°C, and the time is preferably 1 minute to 2 hours. The annealing light used in the annealing treatment may be a UV lamp, a fluorescent lamp, an LED lamp, or the like. The light irradiation dose is preferably 0.3 to 10 J/ cm2 .
本発明の液晶配向膜の膜厚は、特に限定されないが、10~300nmであることが好ましく、30~150nmであることがより好ましい。本発明の液晶配向膜の膜厚は、段差計やエリプソメータ等の公知の膜厚測定装置によって測定することができる。 The thickness of the liquid crystal alignment film of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 300 nm, and more preferably 30 to 150 nm. The thickness of the liquid crystal alignment film of the present invention can be measured using a known film thickness measuring device such as a step gauge or an ellipsometer.
本発明の液晶配向膜は特に大きな配向の異方性を持つことを特徴とする。このような異方性の大きさは特開2005-275364等に記載の偏光IRを用いた方法で評価する事ができる。またエリプソメトリーを用いた方法によっても評価することができる。詳しくは、分光エリプソメータによって液晶配向膜のリタデーション値を測定することができる。膜のリタデーション値はポリマー主鎖の配向度に比例して大きくなる。 The liquid crystal alignment film of the present invention is characterized by having a particularly large alignment anisotropy. The magnitude of such anisotropy can be evaluated by a method using polarized IR as described in JP-A-2005-275364, etc. It can also be evaluated by a method using ellipsometry. More specifically, the retardation value of the liquid crystal alignment film can be measured by a spectroscopic ellipsometer. The retardation value of the film increases in proportion to the degree of orientation of the polymer main chain.
本発明の液晶配向膜は、液晶表示素子における液晶組成物の配向制御に好適に用いることができる。液晶表示素子の液晶組成物の配向用途以外に、液晶アンテナ、調光窓、光学補償材、可変移相器等、その他すべての液晶素子における液晶材料の配向制御に用いることができる。また本発明の液晶配向膜は大きな異方性を有するので、単独で光学補償材用途に使用することができる。 The liquid crystal alignment film of the present invention can be suitably used for controlling the alignment of liquid crystal compositions in liquid crystal display elements. In addition to the use of aligning liquid crystal compositions in liquid crystal display elements, it can be used for controlling the alignment of liquid crystal materials in all other liquid crystal elements, such as liquid crystal antennas, dimming windows, optical compensation materials, variable phase shifters, etc. In addition, since the liquid crystal alignment film of the present invention has a large anisotropy, it can be used alone as an optical compensation material.
<液晶表示素子>
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向膜を有する点に特徴があり、そのコントラストの良さから、高い表示品位を実現することができる。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal display element of the present invention is characterized by having the liquid crystal alignment film of the present invention, and can realize high display quality due to its excellent contrast.
本発明の液晶表示素子について詳細に説明する。本発明は、対向配置されている一対の基板と、前記一対の基板それぞれの対向している面の一方または両方に形成されている電極と、前記一対の基板それぞれの対向している面に形成された液晶配向膜と、前記一対の基板間に形成された液晶層と、前記対向基板を挟むように設置されている一対の偏光フィルムとバックライトと駆動装置とを有する液晶表示素子において、前記液晶配向膜が本発明の液晶配向膜により構成されている。 The liquid crystal display element of the present invention will be described in detail. The present invention is a liquid crystal display element having a pair of substrates arranged opposite to each other, electrodes formed on one or both of the opposing surfaces of each of the pair of substrates, a liquid crystal alignment film formed on the opposing surfaces of each of the pair of substrates, a liquid crystal layer formed between the pair of substrates, a pair of polarizing films arranged to sandwich the opposing substrates, a backlight, and a driving device, in which the liquid crystal alignment film is composed of the liquid crystal alignment film of the present invention.
電極は、基板の一面に形成される電極であれば特に限定されない。このような電極には、例えばITOや金属の蒸着膜等が挙げられる。また電極は、基板の一方の面の全面に形成されていてもよいし、例えばパターン化されている所望の形状に形成されていてもよい。電極の前記所望の形状には、例えば櫛型またはジグザグ構造等が挙げられる。電極は、一対の基板のうちの一方の基板に形成されていてもよいし、両方の基板に形成されていてもよい。電極の形成の形態は液晶表示素子の種類に応じて異なり、例えばIPS型液晶表示素子(横電界型液晶表示素子)の場合は前記一対の基板の一方に電極が配置され、その他の液晶表示素子の場合は前記一対の基板の双方に電極が配置される。前記基板または電極の上に前記液晶配向膜が形成される。 The electrode is not particularly limited as long as it is an electrode formed on one side of the substrate. Examples of such electrodes include ITO and a metal deposition film. The electrode may be formed on the entire surface of one side of the substrate, or may be formed in a desired shape, for example, patterned. Examples of the desired shape of the electrode include a comb-shaped or zigzag structure. The electrode may be formed on one of the pair of substrates, or on both substrates. The form of electrode formation differs depending on the type of liquid crystal display element. For example, in the case of an IPS type liquid crystal display element (horizontal electric field type liquid crystal display element), an electrode is arranged on one of the pair of substrates, and in the case of other liquid crystal display elements, an electrode is arranged on both of the pair of substrates. The liquid crystal alignment film is formed on the substrate or the electrode.
ホモジニアス配向の液晶表示素子(例えばIPS、FFSなど)の場合は、構成として、少なくとも、バックライト側からバックライト、第一の偏光フィルム、第一の基板、第一の液晶配向膜、液晶層、第二の基板、第二の偏光フィルムを有し、前記偏光フィルムの偏光軸は、第一の偏光フィルムの偏光軸(偏光吸収の方向)と第二の偏光フィルムの偏光軸は交差(好ましくは直交)するように設置される。この時、第一の偏光フィルムの偏光軸と液晶配向方向が平行になるように、または直交するように設置することができる。第一の偏光フィルムの偏光軸と液晶配向方向が平行になるように設置した液晶表示素子をO-モード、直交するように設置した液晶表示素子をE-モードと言う。本発明の液晶配向膜は、O-モード、E-モードどちらにも適用でき、目的によって選択することができる。 In the case of a homogeneously aligned liquid crystal display element (e.g., IPS, FFS, etc.), the structure includes at least, from the backlight side, a backlight, a first polarizing film, a first substrate, a first liquid crystal alignment film, a liquid crystal layer, a second substrate, and a second polarizing film, and the polarizing axis of the polarizing film is set so that the polarizing axis of the first polarizing film (direction of polarized light absorption) crosses (preferably perpendicular) with the polarizing axis of the second polarizing film. In this case, the polarizing axis of the first polarizing film can be set so that it is parallel to the liquid crystal alignment direction or perpendicular to the liquid crystal alignment direction. A liquid crystal display element in which the polarizing axis of the first polarizing film is set so that it is parallel to the liquid crystal alignment direction is called O-mode, and a liquid crystal display element in which it is set so that it is perpendicular to the liquid crystal alignment direction is called E-mode. The liquid crystal alignment film of the present invention can be applied to either O-mode or E-mode, and can be selected according to the purpose.
多くの光異性化型材料には2色性を有する化合物が用いられている。そのため、液晶配向剤に対して異方性を付加させるために照射する偏光の偏光軸を、バックライト側に配置した偏光フィルムからの偏光の偏光軸と平行に揃える(本発明の液晶配向剤を使用した場合には、O-モードの配置とする)と、液晶配向膜の光吸収波長域の透過率が上昇する。その為、液晶表示素子の透過率を更に改善することができる。 Many photoisomerization materials use compounds with dichroism. Therefore, if the polarization axis of the polarized light irradiated to impart anisotropy to the liquid crystal alignment agent is aligned parallel to the polarization axis of the polarized light from the polarizing film placed on the backlight side (when the liquid crystal alignment agent of the present invention is used, this is the O-mode arrangement), the transmittance of the liquid crystal alignment film in the light absorption wavelength range increases. This can further improve the transmittance of the liquid crystal display element.
前記液晶層は、液晶配向膜が形成された面が対向している前記一対の基板によって液晶組成物が挟持される形で形成される。液晶層の形成では、微粒子や樹脂シート等の、前記一対の基板の間に介在して適当な間隔を形成するスペーサーを必要に応じて用いることができる。 The liquid crystal layer is formed by sandwiching a liquid crystal composition between the pair of substrates with the surfaces on which the liquid crystal alignment film is formed facing each other. When forming the liquid crystal layer, spacers such as fine particles or a resin sheet that are interposed between the pair of substrates to form an appropriate gap can be used as necessary.
液晶層の形成方法としては、真空注入法とODF(One Drop Fill)法が知られている。 Known methods for forming liquid crystal layers are the vacuum injection method and the ODF (One Drop Fill) method.
真空注入法では、液晶配向膜面が対向するように、空隙(セルギャップ)を設けて、かつ液晶の注入口を残して、シール剤を印刷し、基板を張り合わせる。基板表面およびシール剤により区画されたセルギャップ内に、真空差圧を利用して液晶を注入充填した後、注入口を封止し、液晶表示素子を製造する。 In the vacuum injection method, a gap (cell gap) is provided so that the liquid crystal alignment film surfaces face each other, and a sealant is printed leaving an inlet for the liquid crystal, and then the substrates are bonded together. The cell gap defined by the substrate surface and the sealant is filled with liquid crystal using a vacuum pressure difference, and the inlet is then sealed to produce a liquid crystal display element.
ODF法では、一対の基板のうちの一方の液晶配向膜面の外周にシール剤を印刷し、シール剤の内側の領域に液晶を滴下した後、液晶配向膜面が対向するように他方の基板を張り合わせる。そして、液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化し、液晶表示素子を製造する。 In the ODF method, a sealant is printed on the outer periphery of the liquid crystal alignment film surface of one of a pair of substrates, liquid crystal is dropped into the area inside the sealant, and then the other substrate is attached so that the liquid crystal alignment film surface faces the other. The liquid crystal is then 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, thereby producing a liquid crystal display element.
基板の張り合わせに用いられるシール剤には、UV硬化型以外に熱硬化型も知られている。シール剤の印刷は、例えばスクリーン印刷法により行なうことができる。 In addition to UV-curing types, heat-curing types are also known as sealants used to bond substrates. The sealant can be printed, for example, by screen printing.
液晶組成物には、特に制限はなく、誘電率異方性が正または負の各種の液晶組成物を用いることができる。誘電率異方性が正の好ましい液晶組成物には、特許3086228、特許2635435、特表平5-501735、特開平8-157826、特開平8-231960、特開平9-241644(EP885272A1)、特開平9-302346(EP806466A1)、特開平8-199168(EP722998A1)、特開平9-235552、特開平9-255956、特開平9-241643(EP885271A1)、特開平10-204016(EP844229A1)、特開平10-204436、特開平10-231482、特開2000-087040、特開2001-48822等に開示されている液晶組成物が挙げられる。 There are no particular limitations on the liquid crystal composition, and various liquid crystal compositions with positive or negative dielectric anisotropy can be used. Preferred liquid crystal compositions with positive dielectric anisotropy are described in Japanese Patent No. 3,086,228, Japanese Patent No. 2,635,435, JP-T-5-501735, JP-A-8-157826, JP-A-8-231960, JP-A-9-241644 (EP 885,272 A1), JP-A-9-302,346 (EP 806,466 A1), and JP-A-8-199,168 (EP 722,998 A1). Examples of such liquid crystal compositions include those disclosed in JP-A-9-235552, JP-A-9-255956, JP-A-9-241643 (EP885271A1), JP-A-10-204016 (EP844229A1), JP-A-10-204436, JP-A-10-231482, JP-A-2000-087040, and JP-A-2001-48822.
前記負の誘電率異方性を有する液晶組成物の好ましい例として、特開昭57-114532、特開平2-4725、特開平4-224885、特開平8-40953、特開平8-104869、特開平10-168076、特開平10-168453、特開平10-236989、特開平10-236990、特開平10-236992、特開平10-236993、特開平10-236994、特開平10-237000、特開平10-237004、特開平10-237024、特開平10-237035、特開平10-237075、特開平10-237076、特開平10-237448(EP967261A1)、特開平10-287874、特開平10-287875、特開平10-291945、特開平11-029581、特開平11-080049、特開2000-256307、特開2001-019965、特開2001-072626、特開2001-192657、特開2010-037428、国際公開2011/024666、国際公開2010/072370、特表2010-537010、特開2012-077201、特開2009-084362等に開示されている液晶組成物が挙げられる。 Preferred examples of the liquid crystal composition having the negative dielectric anisotropy include JP-A-57-114532, JP-A-2-4725, JP-A-4-224885, JP-A-8-40953, JP-A-8-104869, JP-A-10-168076, JP-A-10-168453, JP-A-10-236989, JP-A-10-236990, JP-A-10-236992, JP-A-10-236993, JP-A-10-236994, JP-A-10-237000, JP-A-10-237004, JP-A-10-237024, JP-A-10-237035, JP-A-10-237075, and JP-A-10-237076. , JP-A-10-237448 (EP967261A1), JP-A-10-287874, JP-A-10-287875, JP-A-10-291945, JP-A-11-029581, JP-A-11-080049, JP-A-2000-256307, JP-A-2001-019965, JP-A-2001-072626, JP-A-2001-192657, JP-A-2010-037428, WO 2011/024666, WO 2010/072370, JP-T-2010-537010, JP-A-2012-077201, JP-A-2009-084362, and the like.
誘電率異方性が正または負の液晶組成物に1種以上の光学活性化合物を添加して使用することも何ら差し支えない。 There is no problem with adding one or more optically active compounds to a liquid crystal composition having a positive or negative dielectric anisotropy.
また例えば、本発明の液晶表示素子に用いる液晶組成物は、例えば配向性を向上させる観点から、添加物をさらに添加してもよい。このような添加物は、光重合性モノマー、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤などである。好ましい光重合性モノマー、光学活性な化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤には、国際公開2015/146330等に開示されている化合物が挙げられる。 For example, the liquid crystal composition used in the liquid crystal display element of the present invention may further contain additives, for example, from the viewpoint of improving the alignment. Such additives include photopolymerizable monomers, optically active compounds, antioxidants, UV absorbers, dyes, defoamers, polymerization initiators, and polymerization inhibitors. Preferred photopolymerizable monomers, optically active compounds, antioxidants, UV absorbers, dyes, defoamers, polymerization initiators, and polymerization inhibitors include the compounds disclosed in International Publication WO 2015/146330 and the like.
PSA(polymer sustained alignment)モードの液晶表示素子に適合させるために重合可能な化合物を液晶組成物に混合することができる。重合可能な化合物の好ましい例はアクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、ビニルケトンなどの重合可能な基を有する化合物である。好ましい化合物には、国際公開2015/146330等に開示されている化合物が挙げられる。 A polymerizable compound can be mixed into the liquid crystal composition to make it compatible with a liquid crystal display element in a PSA (polymer sustained alignment) mode. Preferred examples of the polymerizable compound include compounds having a polymerizable group, such as acrylates, methacrylates, vinyl compounds, vinyloxy compounds, propenyl ethers, epoxy compounds (oxiranes, oxetanes), and vinyl ketones. Preferred compounds include those disclosed in International Publication WO 2015/146330, etc.
以下、本発明を実施例により説明する。なお、実施例において用いる評価法および化合物は次の通りである。 The present invention will be described below with reference to examples. The evaluation methods and compounds used in the examples are as follows.
重量平均分子量(Mw)
ポリアミック酸の重量平均分子量は、2695セパレーションモジュール・2414示差屈折計(Waters製)を用いてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。得られたポリアミック酸をリン酸-DMF混合溶液(リン酸/DMF=0.6/100:重量比)で、ポリアミック酸濃度が約2重量%になるように希釈した。カラムはHSPgel RT MB-M(Waters製)を使用し、前記混合溶液を展開剤として、カラム温度50℃、流速0.40mL/minの条件で測定を行った。標準ポリスチレンは東ソー(株)製TSK標準ポリスチレンを用いた。
Weight average molecular weight (Mw)
The weight average molecular weight of the polyamic acid was measured by GPC using a 2695 Separation Module-2414 Differential Refractometer (Waters) and calculated in terms of polystyrene. The obtained polyamic acid was diluted with a phosphoric acid-DMF mixed solution (phosphoric acid/DMF=0.6/100: weight ratio) so that the polyamic acid concentration was about 2 wt%. The column used was HSPgel RT MB-M (Waters), and the mixed solution was used as a developer at a column temperature of 50°C and a flow rate of 0.40 mL/min. The standard polystyrene used was TSK standard polystyrene manufactured by Tosoh Corporation.
<テトラカルボン酸二無水物>
<Tetracarboxylic acid dianhydride>
<ジアミン>
<Diamine>
<溶剤>
NMP: N-メチル-2-ピロリドン
BC: ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)
<添加剤>
添加剤1:1,3-ビス(4,5-ジヒドロ-2-オキサゾリル)ベンゼン
添加剤2:(3,3’,4,4’-ジエポキシ)ビシクロヘキシル
<Solvent>
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone BC: Butyl cellosolve (ethylene glycol monobutyl ether)
<Additives>
Additive 1: 1,3-bis(4,5-dihydro-2-oxazolyl)benzene Additive 2: (3,3',4,4'-diepoxy)bicyclohexyl
式(1-1)で表される化合物は国際公報2011/099518に記載の方法を参考にして得た。 The compound represented by formula (1-1) was obtained by referring to the method described in International Publication No. 2011/099518.
式(2-2-1;l=4)で表される化合物は、以下の方法により得た。4-ニトロフェノール(50.0g,359mmol)、1,4-ジブロモブタン(310.4g,1438mmol)、および炭酸カリウム(74.5g,539mmol)のDMF(500mL)溶液を60度で2時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、酢酸エチル(1L)を加え、水(1L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体をヘプタン:酢酸エチル=100:1の混合溶媒を溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、1-(4-ブロモ-ブトキシ)-4-ニトロベンゼンを収量45.9g、収率47%で得た。 The compound represented by formula (2-2-1; l = 4) was obtained by the following method. A solution of 4-nitrophenol (50.0 g, 359 mmol), 1,4-dibromobutane (310.4 g, 1438 mmol), and potassium carbonate (74.5 g, 539 mmol) in DMF (500 mL) was reacted at 60 degrees for 2 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature, ethyl acetate (1 L) was added, washed three times with water (1 L), dried over sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. This crude product was purified by silica gel column chromatography using a mixed solvent of heptane:ethyl acetate = 100:1 as the eluent, and 1-(4-bromo-butoxy)-4-nitrobenzene was obtained in a yield of 45.9 g and 47%.
4-ニトロアニリン(29.4g,213mmol)の水(130mL)溶液に、濃塩酸(53mL)を氷冷下(氷浴)で加えた。次いで、この溶液に、亜硝酸ナトリウム(14.7g,213mmol)の水(45mL)溶液を氷冷下(氷浴)で滴下後、30分間撹拌し、4-ニトロベンゼンジアゾニウム塩酸塩の水溶液を調製した。得られた4-ニトロベンゼンジアゾニウム塩酸塩の水溶液を、氷冷したフェノール(20.0g,213mmol)と酢酸ナトリウム(139.5g,1700mmol)のエタノール(10mL)と水(400mL)の混合溶液に撹拌しながらゆっくりと加えた。反応溶液を氷冷下(氷浴)で2時間撹拌した後、ろ過した。得られた固体を酢酸エチル(2L)に溶解し、水(1L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して、アゾベンゼン誘導体1を収量40.1g、収率78%で得た。
To a solution of 4-nitroaniline (29.4 g, 213 mmol) in water (130 mL), concentrated hydrochloric acid (53 mL) was added under ice-cooling (ice bath). Next, to this solution, a solution of sodium nitrite (14.7 g, 213 mmol) in water (45 mL) was added dropwise under ice-cooling (ice bath), and the mixture was stirred for 30 minutes to prepare an aqueous solution of 4-nitrobenzenediazonium hydrochloride. The obtained aqueous solution of 4-nitrobenzenediazonium hydrochloride was slowly added to an ice-cooled mixed solution of phenol (20.0 g, 213 mmol) and sodium acetate (139.5 g, 1700 mmol) in ethanol (10 mL) and water (400 mL) while stirring. The reaction solution was stirred under ice-cooling (ice bath) for 2 hours, and then filtered. The obtained solid was dissolved in ethyl acetate (2 L), washed three times with water (1 L), and dried over sodium sulfate. The solvent was then distilled off under reduced pressure to obtain 40.1 g of azobenzene derivative 1 in a yield of 78%.
1-(4-ブロモ-ブトキシ)-4-ニトロベンゼン(20.0g,73mmol)、アゾベンゼン誘導体1(17.7g,73mmol)、および炭酸カリウム(15.1g,109mmol)のDMF(200mL)溶液を60度で6時間反応させた。反応混合物を室温まで冷却し、ジクロロメタン(4L)を加え、水(2L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体を、ジクロロメタンを溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、アゾベンゼン誘導体2を収量30.5g、収率96%で得た。
A solution of 1-(4-bromo-butoxy)-4-nitrobenzene (20.0 g, 73 mmol), azobenzene derivative 1 (17.7 g, 73 mmol), and potassium carbonate (15.1 g, 109 mmol) in DMF (200 mL) was reacted at 60° C. for 6 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature, dichloromethane (4 L) was added, washed three times with water (2 L), dried over sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. This crude product was purified by silica gel column chromatography using dichloromethane as an eluent to obtain azobenzene derivative 2 in a yield of 30.5 g and 96%.
アゾベンゼン誘導体2(29.4g,67mmol)のエタノール(60mL)溶液に、水(60mL)及び硫化ナトリウム九水和物(97.2g,405mmol)を加え、2時間加熱還流した。反応混合物を室温まで冷却し、減圧濃縮した後、酢酸エチル(3L)を加え、水(1L)で3回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して粗体を得た。この粗体をトルエン:酢酸エチル=3:1の混合溶媒を溶離液に用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(2-2-1;l=4)の化合物を収量3.9g、収率15%で得た。
Water (60 mL) and sodium sulfide nonahydrate (97.2 g, 405 mmol) were added to a solution of azobenzene derivative 2 (29.4 g, 67 mmol) in ethanol (60 mL), and the mixture was heated to reflux for 2 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature and concentrated under reduced pressure, after which ethyl acetate (3 L) was added, washed three times with water (1 L), dried over sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a crude product. This crude product was purified by silica gel column chromatography using a mixed solvent of toluene:ethyl acetate = 3:1 as the eluent, and the compound of formula (2-2-1; l = 4) was obtained in a yield of 3.9 g and 15%.
ワニスの調製
本実施例で使用したワニスは、下記の手順で調製した。ここで、ワニスの調製例1~12で調製したワニスA1~A6およびR1~R6は、アゾベンゼン構造を有する化合物を原料の一つに用いて反応させて得られたポリアミック酸の溶液である。ワニスの調製例13~15で調製したブレンド用ワニスB1~B3は、アゾベンゼン構造を有する化合物を原料に用いないで得られたポリアミック酸の溶液であり、ワニスA1~A6またはワニスR1~R6とブレンドして使用するものである。
Preparation of Varnishes The varnishes used in this example were prepared according to the following procedure. Here, varnishes A1 to A6 and R1 to R6 prepared in varnish preparation examples 1 to 12 are solutions of polyamic acid obtained by reaction using a compound having an azobenzene structure as one of the raw materials. Blend varnishes B1 to B3 prepared in varnish preparation examples 13 to 15 are solutions of polyamic acid obtained without using a compound having an azobenzene structure as a raw material, and are used by blending with varnishes A1 to A6 or varnishes R1 to R6.
[ワニスの調製例1] ワニスA1の調製
攪拌翼、窒素導入管を装着した100mL3つ口フラスコに、式(2-1-1)で表される化合物2.184gを入れ、N-メチル-2-ピロリドンを34.0g加え撹拌した。この溶液に、式(1-1)で表される化合物2.374gおよび式(AN-4-17)(m=4)で表される化合物1.442gを加え、12時間室温で攪拌させた。そこにNMP30.0gおよびBC30.0gを加え、溶質のポリマーの重量平均分子量が所望する重量平均分子量になるまで、その溶液を60℃で加熱攪拌して、溶質の重量平均分子量がおよそ13,500であり、樹脂分濃度(固形分濃度)が6重量%であるワニスA1を得た。
[Preparation Example 1 of Varnish] Preparation of Varnish A1 In a 100mL three-neck flask equipped with a stirring blade and a nitrogen inlet tube, 2.184g of the compound represented by formula (2-1-1) was placed, and 34.0g of N-methyl-2-pyrrolidone was added and stirred. To this solution, 2.374g of the compound represented by formula (1-1) and 1.442g of the compound represented by formula (AN-4-17) (m = 4) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. Thereto, 30.0g of NMP and 30.0g of BC were added, and the solution was heated and stirred at 60 ° C. until the weight average molecular weight of the solute polymer reached the desired weight average molecular weight, and a varnish A1 was obtained in which the weight average molecular weight of the solute was approximately 13,500 and the resin concentration (solid concentration) was 6% by weight.
[ワニスの調製例2~15] ワニスA2~A6、ワニスR1~R6、ワニスB1~B3の調製
ジアミンおよびテトラカルボン酸二無水物として用いる化合物を、表1または表2に示すように変更したこと以外は、調製例1と同様にして固形分濃度が6重量%のワニスA2~A6および比較のためのワニスR1~R6を調整した。ワニスA1~A6の組成は、対応するワニスR1~R6(例えば、A1はR1、A3はR3に対応する)の組成におけるテトラカルボン酸二無水物の一部を式(1-1)に置き換えたものとなっている。ジアミンおよびテトラカルボン酸二無水物として用いる化合物を、表2に示すように変更したこと以外は、調製例1と同様にしてワニスB1~B3を調製した。ワニスB1~B3においては、ポリマーの重量平均分子量が50,000程度になるように加熱撹拌の条件を調整した。生成したポリマーの重量平均分子量を表1および表2に示す。なお、表1において、ジアミンとして2以上の化合物が掲載されている調製例では、その全ての化合物を合わせてジアミンとして使用したことを意味し、テトラカルボン酸二無水物として2以上の化合物が掲載されている調製例では、その全ての化合物を合わせてテトラカルボン酸二無水物として使用したことを意味する。角括弧内の数値は、配合比(モル%)を表し、空欄はその欄に対応する化合物を使用していないことを意味する。表2においても、同様である。
[Preparation Examples 2 to 15 of Varnish] Preparation of Varnishes A2 to A6, Varnishes R1 to R6, and Varnishes B1 to B3 Varnishes A2 to A6 and comparative varnishes R1 to R6 with a solid content concentration of 6% by weight were prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the compounds used as diamines and tetracarboxylic dianhydrides were changed as shown in Table 1 or Table 2. The compositions of varnishes A1 to A6 are those in which a part of the tetracarboxylic dianhydride in the composition of the corresponding varnishes R1 to R6 (for example, A1 corresponds to R1, and A3 corresponds to R3) is replaced with formula (1-1). Varnishes B1 to B3 were prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the compounds used as diamines and tetracarboxylic dianhydrides were changed as shown in Table 2. In varnishes B1 to B3, the conditions of heating and stirring were adjusted so that the weight average molecular weight of the polymer was about 50,000. The weight average molecular weight of the produced polymer is shown in Tables 1 and 2. In Table 1, in a preparation example in which two or more compounds are listed as diamines, it means that all of the compounds were used together as diamines, and in a preparation example in which two or more compounds are listed as tetracarboxylic dianhydrides, it means that all of the compounds were used together as tetracarboxylic dianhydrides. The numbers in square brackets indicate the compounding ratio (mol%), and blank spaces mean that the compound corresponding to that space was not used. The same applies to Table 2.
[実施例1]
ワニスA1を、固形分濃度が4重量%になるようにNMP・BC混合溶液(NMP/BC=7/3重量比)で希釈、撹拌した。次いで添加剤1を固形分に対して6重量部となるように加えて攪拌し、液晶配向剤1を調製した。FFS電極付きガラス基板およびカラムスペーサー付きガラス基板に、調製した液晶配向剤をスピンナー法により塗布した。塗布後、基板を60℃で80秒間加熱し、溶剤を蒸発させた後、ウシオ電機(株)製マルチライトML-501C/Bを用い、基板に対して鉛直方向から、偏光板を介して紫外線の直線偏光を照射した。この時の露光エネルギーは、ウシオ電機(株)製紫外線積算光量計UIT-150(受光器:UVD-S365)を用いて光量を測定し、波長365nmで2.0±0.1J/cm2になるよう、露光時間を調整した。その後、220℃にて30分間焼成処理を行い、膜厚およそ100nmの配向膜を形成した。次いで、これらの配向膜が形成された基板2枚を、液晶配向膜が形成されている面を対向させ、かつ、対向する液晶配向膜の間に液晶組成物を注入するための空隙を設けて貼り合わせた。この時、それぞれの液晶配向膜に照射された直線偏光の偏光方向が平行になるようにした。これらのセルにポジ型液晶組成物Aを注入し、セル厚5μmの液晶セル(液晶表示素子)を作製した。作製した液晶セルの輝度-電圧特性(B-V特性)を測定し、最小輝度と最大輝度の比を用いてコントラスト(CR)を求めた。CRの値が大きいほど、明暗表示が鮮明であり、コントラストが良好であることを意味する。
CR=Bmax/Bmin
式において、BmaxはB-V特性における最大輝度を示し、BminはB-V特性における最小輝度を示す。
コントラスト(CR)は以下の基準で評価した。
CRが3300以上:◎
CRが3000以上3300未満:〇
CRが2700以上3000未満:△
CRが2700未満:×
なお、実施例1~9および比較例1~9のコントラストの評価結果はワニスの調整条件と併せて表3および表4に記載した。
[Example 1]
Varnish A1 was diluted with an NMP-BC mixed solution (NMP/BC = 7/3 weight ratio) so that the solid content concentration was 4 wt%, and stirred. Then, additive 1 was added so that the amount was 6 parts by weight relative to the solid content, and stirred to prepare liquid crystal alignment agent 1. The prepared liquid crystal alignment agent was applied to a glass substrate with FFS electrodes and a glass substrate with column spacers by a spinner method. After application, the substrate was heated at 60 ° C for 80 seconds to evaporate the solvent, and then, using a Multilight ML-501C/B manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., linearly polarized ultraviolet light was irradiated from the vertical direction to the substrate through a polarizing plate. The exposure energy at this time was measured using an ultraviolet integrating light meter UIT-150 (photoreceiver: UVD-S365) manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., and the exposure time was adjusted so that the light amount was 2.0 ± 0.1 J / cm 2 at a wavelength of 365 nm. Then, the substrate was baked at 220° C. for 30 minutes to form an alignment film with a thickness of about 100 nm. Next, the two substrates on which the alignment films were formed were laminated together with the surfaces on which the liquid crystal alignment films were formed facing each other, and a gap was provided between the facing liquid crystal alignment films for injecting the liquid crystal composition. At this time, the polarization directions of the linearly polarized light irradiated on each liquid crystal alignment film were parallel. Positive liquid crystal composition A was injected into these cells to prepare liquid crystal cells (liquid crystal display elements) with a cell thickness of 5 μm. The brightness-voltage characteristics (BV characteristics) of the prepared liquid crystal cells were measured, and the contrast (CR) was calculated using the ratio of the minimum brightness to the maximum brightness. The larger the CR value, the clearer the light and dark display and the better the contrast.
CR = B max / B min
In the formula, B max indicates the maximum luminance in the BV characteristics, and B min indicates the minimum luminance in the BV characteristics.
The contrast (CR) was evaluated according to the following criteria.
CR 3300 or more: ◎
CR is between 3000 and 3300: 〇 CR is between 2700 and 3000: △
CR less than 2700: ×
The evaluation results of the contrast in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 9 are shown in Tables 3 and 4 together with the preparation conditions of the varnish.
[実施例2~3比較例1~3]
ワニスA1の代わりに、それぞれワニスA2~A3およびR1~R3を用い、添加剤を添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして、配向剤2~3および比較配向剤1~3を調製した。配向剤2~3および比較配向剤1~3それぞれについて、実施例1と同様にして液晶セルを作製し、コントラストの測定と評価を行った。
[Examples 2 to 3, Comparative Examples 1 to 3]
Alignment agents 2 to 3 and comparative alignment agents 1 to 3 were prepared in the same manner as in Example 1, except that varnishes A2 to A3 and R1 to R3 were used instead of varnish A1 and no additive was added. For each of alignment agents 2 to 3 and comparative alignment agents 1 to 3, liquid crystal cells were prepared in the same manner as in Example 1, and the contrast was measured and evaluated.
[実施例4]
ワニスA1とワニスB1を重量比3:7になるようにブレンドして固形分濃度が6重量%のブレンドワニスを得た。さらに固形分濃度が4重量%になるようにNMP・BC混合溶液(NMP/BC=7/3重量比)で希釈、撹拌した。次いで添加剤1を固形分に対して6重量部となるように加えて攪拌し、配向剤4を調製した。配向剤を配向剤1の代わりに配向剤4にしたこと以外は実施例1と同様に液晶セルを作製し、コントラストの測定と評価を行った。
[Example 4]
Varnish A1 and varnish B1 were blended in a weight ratio of 3:7 to obtain a blend varnish with a solid content of 6% by weight. The blend was further diluted with an NMP-BC mixed solution (NMP/BC=7/3 weight ratio) to obtain a solid content of 4% by weight, and stirred. Additive 1 was then added in an amount of 6 parts by weight relative to the solid content, and stirred to prepare alignment agent 4. A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that alignment agent 4 was used instead of alignment agent 1, and the contrast was measured and evaluated.
[実施例5~9、比較例4~9]
ワニスA1とワニスB1の代わりに表4に示すワニスを使用し、ブレンド比を表4に示すものに変更したこと以外は実施例4と同様に配向剤5~9および比較配向剤4~9を調製した。添加剤および添加量の欄に記載があるものは、対応する添加剤を記載された量添加した。添加剤の添加量は、固形分に対する重量部である。例えば配向剤4では、添加剤1を8重量部添加した。添加剤および添加量の欄に記載がないものは、添加剤を添加していない。配向剤5~9および比較配向剤4~9それぞれについて、実施例1と同様にして液晶セルを作製し、コントラストの測定と評価を行った。
[Examples 5 to 9, Comparative Examples 4 to 9]
Alignment agents 5 to 9 and comparative alignment agents 4 to 9 were prepared in the same manner as in Example 4, except that the varnishes shown in Table 4 were used instead of varnish A1 and varnish B1, and the blend ratio was changed to that shown in Table 4. For those with descriptions in the column of additive and amount added, the corresponding additive was added in the described amount. The amount of additive added is in parts by weight relative to the solid content. For example, in alignment agent 4, 8 parts by weight of additive 1 was added. For those without descriptions in the column of additive and amount added, no additive was added. For each of alignment agents 5 to 9 and comparative alignment agents 4 to 9, liquid crystal cells were prepared in the same manner as in Example 1, and the contrast was measured and evaluated.
<ポジ型液晶組成物A>
(物性値)
相転移温度NI:100.1℃、誘電率異方性Δε:5.1、屈折率異方性Δn:0.093、粘度η:25.6mPa・s.
<Positive Liquid Crystal Composition A>
(Physical properties)
Phase transition temperature NI: 100.1° C., dielectric anisotropy Δε: 5.1, refractive index anisotropy Δn: 0.093, viscosity η: 25.6 mPa·s.
実施例1~9におけるコントラストは、それぞれ対応する比較例(例えば、実施例1は比較例1に対応する)よりも高い値であった。式(1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を、アゾベンゼン構造を有する化合物と重合させたポリマーを光配向用液晶配向剤に使用することで、高コントラストの液晶表示素子を実現できる配向膜が得られることが分かった。 The contrast in Examples 1 to 9 was higher than that of the corresponding Comparative Examples (for example, Example 1 corresponds to Comparative Example 1). It was found that by using a polymer obtained by polymerizing the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (1) with a compound having an azobenzene structure as a liquid crystal alignment agent for photoalignment, an alignment film capable of realizing a high-contrast liquid crystal display element can be obtained.
本発明の光配向用液晶配向剤を使用すれば、高コントラストの液晶表示素子を実現する液晶配向膜を製造することができる。本発明の光配向用液晶配向剤は、横電界型液晶表示素子に好適に適用することができる。 By using the liquid crystal alignment agent for photo-alignment of the present invention, it is possible to manufacture a liquid crystal alignment film that realizes a high-contrast liquid crystal display element. The liquid crystal alignment agent for photo-alignment of the present invention can be suitably applied to a horizontal electric field type liquid crystal display element.
Claims (9)
前記テトラカルボン酸二無水物類とジアミン類を反応させてなるポリマーの原料として使用する原料組成物に、式(1)で表される化合物の少なくとも1つと、アゾベンゼン構造を有する化合物を含むことを特徴とする光配向用液晶配向剤。
式(1)において、R1、R2はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数が1から4のアルキル基及び-Fから選択される1種を示し、iは1~4の整数を示す。
A liquid crystal aligning agent comprising at least one polymer and a solvent, wherein at least one of the polymers is a polymer obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine,
A liquid crystal alignment agent for photoalignment, characterized in that a raw material composition used as a raw material for a polymer obtained by reacting the tetracarboxylic dianhydrides with diamines contains at least one compound represented by formula (1) and a compound having an azobenzene structure.
In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent one selected from a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and -F; and i represents an integer of 1 to 4.
式(2)においてXは炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、
RaおよびRbはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-F、-COOCH3、または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基であり、
Rcはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-F、または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基であり、jは0または1であり、a~cはそれぞれ独立に0~2の整数であり、
式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a、R7aおよびR8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルカノイル基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、または置換もしくは無置換のアリールカルボニル基を表し、R6a、R7aおよびR8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(2)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(2)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。 3. The liquid crystal aligning agent for photo-alignment according to claim 1, wherein the compound having an azobenzene structure is at least one compound represented by the following formula (2):
In formula (2), X is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent —(CH 2 ) 2 — groups in the alkylene group may be replaced with —O— or —NH—;
R a and R b each independently represent a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , -F, -COOCH 3 , or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2);
R c each independently represents a hydrogen atom, —CH 3 , —OCH 3 , —CF 3 , —F, or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); j is 0 or 1; a to c each independently represent an integer of 0 to 2;
In formula (P1-1) and formula (P1-2), R 6a , R 7a , and R 8a each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkanoyl group, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, or a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group, R 6a , R 7a , and R 8a may be the same or different, * represents the bonding position to the benzene ring in formula (2),
In formula (2), a group that is not bonded to any carbon atom constituting a ring indicates that the group may be bonded to any position on the ring.
式(2-1)において、R1aおよびR1cは、それぞれ独立して、水素原子または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基を表し、
式(2-2)において、R2aおよびR2bは、それぞれ独立して、水素原子または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基を表し、R2cはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-Fであり、X1は炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、kは0~2の整数であり、
式(2-3)において、R3aは、それぞれ独立して、水素原子または式(P1-1)もしくは式(P1-2)で表される1価の基を表し、R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子または-Fであり、R4およびR5が同時に水素原子となることはなく、R3cはそれぞれ独立して水素原子、-CH3、-OCH3、-CF3、-Fであり、X1は炭素数1~12のアルキレン基であり、前記アルキレン基の-(CH2)2-の隣り合わない1つ以上が-O-および-NH-のいずれかで置き換えられていてもよく、mは0~2の整数であり、
式(P1-1)および式(P1-2)において、R6a、R7aおよびR8aは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルカノイル基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、または置換もしくは無置換のアリールカルボニル基を表し、R6a、R7aおよびR8aは互いに同一であっても異なっていてもよく、*は、式(1)におけるベンゼン環への結合位置を表し、
式(2-1)、式(2-2)および式(2-3)において、環を構成するいずれかの炭素原子に結合位置が固定されていない基は、その環における結合位置が任意であることを示す。 The compound represented by formula (2) is any one of the following formulas (2-1) to (2-3):
In formula (2-1), R 1a and R 1c each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2),
In formula (2-2), R 2a and R 2b each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); R 2c each independently represent a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , or -F; X 1 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent -(CH 2 ) 2 - in the alkylene group may be replaced by either -O- or -NH-; k represents an integer of 0 to 2;
In formula (2-3), R 3a each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group represented by formula (P1-1) or formula (P1-2); R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or -F, R 4 and R 5 are not simultaneously hydrogen atoms; R 3c each independently represents a hydrogen atom, -CH 3 , -OCH 3 , -CF 3 , -F; X 1 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and one or more non-adjacent -(CH 2 ) 2 - in the alkylene group may be replaced by either -O- or -NH-; m represents an integer of 0 to 2;
In formula (P1-1) and formula (P1-2), R 6a , R 7a , and R 8a each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkanoyl group, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, or a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group, R 6a , R 7a , and R 8a may be the same or different, * represents the bonding position to the benzene ring in formula (1),
In the formulae (2-1), (2-2) and (2-3), a group that is not bonded to any carbon atom constituting a ring means that the bonding position in the ring is arbitrary.
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