JP7494837B2 - Resin composition, resin film and liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は、電圧無印加時に散乱状態となり、電圧印加時に透過状態となる透過散乱型の液晶表示素子に関する。The present invention relates to a transmissive-scattering type liquid crystal display element that is in a scattering state when no voltage is applied and in a transparent state when voltage is applied.
液晶表示素子としては、TN(Twisted Nematic)モードが実用化されている。このモードでは、液晶の旋光特性を利用して、光のスイッチングを行うために、偏光板を用いる必要がある。偏光板を用いると光の利用効率が低くなる。 The TN (Twisted Nematic) mode is a type of liquid crystal display element that has been put to practical use. In this mode, a polarizing plate is required to switch light by utilizing the optical rotation properties of liquid crystals. The use of a polarizing plate reduces the efficiency of light utilization.
偏光板を用いない液晶表示素子として、液晶の透過状態(透明状態ともいう。)と散乱状態との間でスイッチングを行う素子がある。一般的には、高分子分散型液晶(PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)ともいう。)や高分子ネットワーク型液晶(PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)ともいう。)を用いたものが知られている。
これらの液晶表示素子では、電極を備えた一対の基板の間に、紫外線により重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、紫外線の照射により液晶組成物の硬化を行い、液晶と重合性化合物の硬化物(例えば、ポリマーネットワーク)との複合体を形成する。そして、この液晶表示素子では、電圧の印加により、液晶の散乱状態と透過状態が制御される。
PDLCやPNLCを用いた液晶表示素子には、電圧無印加時に、液晶がランダムな方向を向いているため、白濁(散乱)状態となり、電圧印加時には、液晶が電界方向に配列し、光を透過して透過状態となる液晶表示素子がある(ノーマル型素子ともいう。)。この場合、電圧無印加時の液晶はランダムであるため、液晶を一方方向に配向させる液晶配向膜や配向処理の必要がない。そのため、この液晶表示素子では、電極と液晶層(前記液晶と重合性化合物の硬化物との複合体)とが直に接した状態となる(特許文献1、2参照)。
As a liquid crystal display element that does not use a polarizing plate, there is an element that switches between a transmission state (also called a transparent state) and a scattering state of liquid crystal. Generally, those that use a polymer dispersed liquid crystal (also called a polymer dispersed liquid crystal (PDLC)) or a polymer network liquid crystal (also called a polymer network liquid crystal (PNLC)) are known.
In these liquid crystal display elements, a liquid crystal composition containing a polymerizable compound that is polymerized by ultraviolet light is placed between a pair of substrates equipped with electrodes, and the liquid crystal composition is cured by irradiation with ultraviolet light to form a composite of the liquid crystal and a cured product of the polymerizable compound (e.g., a polymer network). In these liquid crystal display elements, the scattering state and transmission state of the liquid crystal are controlled by application of a voltage.
Among liquid crystal display elements using PDLC or PNLC, there are liquid crystal display elements (also called normal type elements) in which the liquid crystal is randomly oriented when no voltage is applied, resulting in a cloudy (scattered) state, and when a voltage is applied, the liquid crystal is aligned in the direction of the electric field, transmitting light and becoming a transparent state (see Patent Documents 1 and 2). In this case, since the liquid crystal is random when no voltage is applied, there is no need for a liquid crystal alignment film or alignment treatment to align the liquid crystal in one direction. Therefore, in this liquid crystal display element, the electrodes and the liquid crystal layer (a composite of the liquid crystal and a cured product of a polymerizable compound) are in direct contact with each other (see Patent Documents 1 and 2).
液晶組成物中の重合性化合物は、ポリマーネットワークを形成させ、所望とする光学特性を得る役割と、液晶層と電極との密着性を高める役割がある。しかしながら、これらを実現するためには、密なポリマーネットワークを形成させる必要があるため、電圧印加に対する液晶分子の駆動が阻害される。そのため。本素子は、TNモードなどの液晶表示素子に比べて駆動電圧が高くなってしまう。The polymerizable compound in the liquid crystal composition has the role of forming a polymer network to obtain the desired optical characteristics and to increase the adhesion between the liquid crystal layer and the electrodes. However, in order to achieve this, it is necessary to form a dense polymer network, which inhibits the driving of the liquid crystal molecules in response to the application of voltage. As a result, this element has a higher driving voltage than liquid crystal display elements such as TN mode.
以上の点から、本発明は、良好な光学特性を発現し、液晶表示素子の駆動電圧が低くなる液晶表示素子を提供することを目的とする。In view of the above, the present invention aims to provide a liquid crystal display element that exhibits good optical characteristics and requires a low driving voltage.
本発明者は、前記目的を達成するため鋭意研究を進めた結果、以下の要旨を有する本発明を完成するに至った。
即ち、電極を備えた一対の基板の間に配置した液晶及び重合性化合物を含む液晶組成物に対し、活性エネルギー線及び熱の少なくとも一方を与えて硬化させた液晶層を有し、且つ、基板の少なくとも一方に樹脂膜を備え、更に、電圧無印加時に散乱状態となり、電圧印加時に透明状態となる透過散乱型の液晶表示素子であって、
前記樹脂膜が、下記式[1-1]及び式[1-2]から選ばれる少なくとも1種の構造(特定構造(1)ともいう。)を有する重合体を含む樹脂組成物を用いて得られることを特徴とする液晶表示素子である。
As a result of intensive research by the inventors in order to achieve the above object, the present invention has been completed as described below.
That is, the present invention provides a transmissive-scattering liquid crystal display element, which has a liquid crystal layer obtained by applying at least one of active energy rays and heat to a liquid crystal composition containing a liquid crystal and a polymerizable compound and disposed between a pair of substrates each having an electrode, and which is cured by applying at least one of active energy rays and heat to the liquid crystal composition, and which has a resin film on at least one of the substrates, and which is in a scattering state when no voltage is applied and in a transparent state when a voltage is applied,
The liquid crystal display element is characterized in that the resin film is obtained using a resin composition containing a polymer having at least one structure (also referred to as specific structure (1)) selected from the following formulas [1-1] and [1-2]:
X1は、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である)、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。X2は、単結合又は-(CH2)b-(bは1~15の整数である)を示す。X3は、単結合、-(CH2)c-(cは1~15の整数である)、-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-を示す。X4は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示し、前記環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシル基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシル基又はフッ素原子で置換されていても良い。X5は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシル基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシル基又はフッ素原子で置換されていても良い。Xnは、0~4の整数を示す。X6は、炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシル基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシル基を示す。 X1 represents a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 15), -O-, -CH2O- , -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -COO- or -OCO-. X2 represents a single bond or -( CH2 ) b- (b is an integer of 1 to 15). X3 represents a single bond, -( CH2 ) c- (c is an integer of 1 to 15), -O-, -CH2O- , -COO- or -OCO-. X4 represents a divalent cyclic group selected from a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, or a divalent organic group having 17 to 51 carbon atoms and a steroid skeleton, and any hydrogen atom on the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. X5 represents a divalent cyclic group selected from a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, and any hydrogen atom on these cyclic groups may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. Xn represents an integer of 0 to 4. X6 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms.
X7は、単結合、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。X8は、炭素数8~22のアルキル基又は炭素数6~18のフッ素含有アルキル基を示す。 X7 represents a single bond, -O-, -CH2O- , -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -COO- or -OCO-, and X8 represents an alkyl group having 8 to 22 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group having 6 to 18 carbon atoms.
本発明によれば、光学特性が良好で、液晶表示素子の駆動電圧が低くなる液晶表示素子が得られる。
本発明により、何故に上記の優れた特性を有する液晶表示素子が得られるメカニズムは、必ずしも明らかではないが、ほぼ次のように推定される。
特定構造(1)は、ベンゼン環やシクロヘキサン環などの部位や、長鎖アルキル基を有する。そのため、これを含む樹脂組成物から得られた樹脂膜は、電圧印加に伴う液晶の駆動を促進し、液晶表示素子の駆動電圧を低くすることができると考えられる。
また、前記式[1-1]の構造は、剛直な構造であることから、少ない使用量であっても、前記効果が得られる。そのため、樹脂膜上の疎水性構造を少なくすることができるため、液晶表示素子における液晶層と樹脂膜との密着性が高くなり、液晶表示素子の信頼性を高めることができる。
かくして、特定構造(1)を有する重合体を含む樹脂組成物を用いた液晶表示素子は、前記特性を有する液晶表示素子となる。そのため、本発明の液晶表示素子は、表示を目的とする液晶ディスプレイや、光の遮断と透過とを制御する調光窓や光シャッター素子などに用いることができる。
According to the present invention, a liquid crystal display element having good optical characteristics and requiring a low driving voltage can be obtained.
The mechanism by which the present invention provides a liquid crystal display device having the above-mentioned excellent characteristics is not entirely clear, but is presumed to be as follows.
The specific structure (1) has a moiety such as a benzene ring or a cyclohexane ring, and a long-chain alkyl group, and therefore it is believed that a resin film obtained from a resin composition containing the specific structure (1) can promote the driving of liquid crystal when a voltage is applied, and can reduce the driving voltage of a liquid crystal display element.
In addition, since the structure of the formula [1-1] is a rigid structure, the above-mentioned effect can be obtained even with a small amount of use, and therefore the hydrophobic structure on the resin film can be reduced, so that the adhesion between the liquid crystal layer and the resin film in the liquid crystal display element can be improved, thereby improving the reliability of the liquid crystal display element.
Thus, a liquid crystal display element using a resin composition containing a polymer having the specific structure (1) has the above-mentioned characteristics. Therefore, the liquid crystal display element of the present invention can be used as a liquid crystal display for display purposes, a light control window or an optical shutter element for controlling the blocking and transmission of light, etc.
<特定構造(1)>
特定構造(1)は、前記式[1-1]又は式[1-2]の構造である。
式[1-1]中、X1~X6及びXnは、前記に定義した通りであるが、なかでも、それぞれ、下記のものが好ましい。
X1は、原料の入手性や合成の容易さの点から、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である)、-O-、-CH2O-又は-COO-が好ましい。より好ましいのは、単結合、-(CH2)a-(aは1~10の整数である)、-O-、-CH2O-又は-COO-である。
X2は、単結合又は-(CH2)b-(bは1~10の整数である)が好ましい。
X3は、合成の容易さの点から、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である)、-O-、-CH2O-又は-COO-が好ましい。より好ましいのは、単結合、-(CH2)a-(aは1~10の整数である)、-O-、-CH2O-又は-COO-である。
X4は、合成の容易さの点から、ベンゼン環、シクロへキサン環又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の有機基が好ましい。
X5は、ベンゼン環又はシクロへキサン環が好ましい。
X6は、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~10のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~10のフッ素含有アルコキシ基が好ましい。より好ましいのは、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数1~12のアルコキシ基である。特に好ましいのは、炭素数1~9のアルキル基又は炭素数1~9のアルコキシ基である。
Xnは、原料の入手性や合成の容易さの点から、0~3が好ましい。より好ましいのは、0~2である。
<Specific structure (1)>
The specific structure (1) is a structure represented by the above formula [1-1] or [1-2].
In the formula [1-1], X 1 to X 6 and Xn are as defined above, and among them, the following are preferable.
From the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, X1 is preferably a single bond, -(CH 2 ) a - (a is an integer of 1 to 15), -O-, -CH 2 O- or -COO-, and more preferably a single bond, -(CH 2 ) a - (a is an integer of 1 to 10), -O-, -CH 2 O- or -COO-.
X 2 is preferably a single bond or —(CH 2 ) b — (b is an integer of 1 to 10).
From the viewpoint of ease of synthesis, X3 is preferably a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 15), -O-, -CH2O- or -COO-, more preferably a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 10), -O-, -CH2O- or -COO-.
From the viewpoint of ease of synthesis, X4 is preferably an organic group having 17 to 51 carbon atoms and having a benzene ring, a cyclohexane ring, or a steroid skeleton.
X5 is preferably a benzene ring or a cyclohexane ring.
X6 is preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. More preferably, it is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. Particularly preferably, it is an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 9 carbon atoms.
From the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, Xn is preferably an integer of 0 to 3, and more preferably an integer of 0 to 2.
X1~X6及びXnの好ましい組み合わせは、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の13頁~34頁の表6~表47に掲載される(2-1)~(2-629)と同じ組み合わせが挙げられる。なお、国際公開公報の各表では、本発明におけるX1~X6が、Y1~Y6として示され、Xnがnとして示されているが、Y1~Y6は、X1~X6と、nはXnと読み替えるものとする。また、前記国際公開公報の各表に掲載される(2-605)~(2-629)では、本発明におけるステロイド骨格を有する炭素数17~51の有機基が、ステロイド骨格を有する炭素数12~25の有機基と示されているが、ステロイド骨格を有する炭素数12~25の有機基は、ステロイド骨格を有する炭素数17~51の有機基と読み替えるものとする。 Preferred combinations of X 1 to X 6 and Xn include the same combinations as those in (2-1) to (2-629) listed in Tables 6 to 47 on pages 13 to 34 of International Publication WO2011/132751 (published on October 27, 2011). In each table of the International Publication, X 1 to X 6 in the present invention are shown as Y1 to Y6, and Xn is shown as n, but Y1 to Y6 should be read as X 1 to X 6 , and n should be read as Xn. In addition, in (2-605) to (2-629) listed in each table of the International Publication, the organic group having 17 to 51 carbon atoms and a steroid skeleton in the present invention is shown as an organic group having 12 to 25 carbon atoms and a steroid skeleton, but the organic group having 12 to 25 carbon atoms and a steroid skeleton should be read as an organic group having 17 to 51 carbon atoms and a steroid skeleton.
なかでも、(2-25)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-268)~(2-315)、(2-364)~(2-387)、(2-436)~(2-483)又は(2-603)~(2-615)の組み合わせが好ましい。特に好ましいのは、(2-49)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-603)~(2-606)、(2-607)~(2-609)、(2-611)、(2-612)又は(2-624)である。Among them, the combinations (2-25) to (2-96), (2-145) to (2-168), (2-217) to (2-240), (2-268) to (2-315), (2-364) to (2-387), (2-436) to (2-483), or (2-603) to (2-615) are preferred. Particularly preferred are the combinations (2-49) to (2-96), (2-145) to (2-168), (2-217) to (2-240), (2-603) to (2-606), (2-607) to (2-609), (2-611), (2-612), or (2-624).
式[1-2]中、X7及びX8は、前記に定義した通りであるが、なかでも、それぞれ、下記のものが好ましい。 In the formula [1-2], X 7 and X 8 are as defined above, and among them, the following are preferable.
X7は、単結合、-O-、-CH2O-、-CONH-、-CON(CH3)-又は-COO-が好ましい。より好ましいのは、単結合、-O-、-CONH-又は-COO-である。
X8は、炭素数8~18のアルキル基が好ましい。
X 7 is preferably a single bond, —O—, —CH 2 O—, —CONH—, —CON(CH 3 )— or —COO—, more preferably a single bond, —O—, —CONH— or —COO—.
X8 is preferably an alkyl group having 8 to 18 carbon atoms.
本発明における特定構造(1)は、前記の通り、より効率的に液晶表示素子の駆動電圧を低くすることができる点から、式[1-1]の構造を用いることが好ましい。
特定構造(1)は、重合体を構成する繰り返し単位に含まれる形態が好ましい。特定構造(1)を含む繰り返し単位は、重合体を構成する繰り返し単位全体に対して、0.1~60モル%含むことが好ましく、より好ましいのは1~30モル%含むことである。
<特定構造(2)>
本発明における重合体は、好ましくは、下記式[2-a]~式[2-i]から選ばれる少なくとも1種の構造(特定構造(2)ともいう。)をさらに有する。
As described above, the specific structure (1) in the present invention preferably has the structure of the formula [1-1], since the driving voltage of the liquid crystal display element can be more efficiently reduced.
The specific structure (1) is preferably contained in a repeating unit constituting the polymer. The repeating unit containing the specific structure (1) is preferably contained in an amount of 0.1 to 60 mol %, more preferably 1 to 30 mol %, based on the total repeating units constituting the polymer.
<Specific structure (2)>
The polymer in the present invention preferably further has at least one structure selected from the following formulae [2-a] to [2-i] (also referred to as specific structure (2)).
YAは、水素原子又はベンゼン環を示す。
なかでも、式[2-a]~式[2-f]が好ましい。より好ましいのは、式[2-a]~式[2-e]である。特に好ましいのは、液晶層と樹脂膜との密着性の点から、式[2-a]、式[2-b]、式[2-d]又は式[2-e]である。
また、本発明における樹脂組成物は、好ましくは、特定構造(2)を有する重合体をさらに含む。
特定構造(2)を用いることで、液晶表示素子を作製する際の紫外線の照射や加熱の工程において、液晶組成物中の重合性化合物の反応基と光反応し、液晶層と樹脂膜との密着性が、強固なものとなると考えられる。
<重合体>
重合体としては、特に限定されないが、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、セルロース及びポリシロキサンから選ばれる少なくとも1種の重合体が好ましい。より好ましいのは、ポリイミド前駆体、ポリイミド又はポリシロキサンである。
重合体にポリイミド前駆体又はポリイミド(総称してポリイミド系重合体ともいう。)を用いる場合、それらは、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体又はポリイミドが好ましい。
Y A represents a hydrogen atom or a benzene ring.
Among them, the formulae [2-a] to [2-f] are preferable. The formulae [2-a] to [2-e] are more preferable. From the viewpoint of adhesion between the liquid crystal layer and the resin film, the formulae [2-a], [2-b], [2-d], and [2-e] are particularly preferable.
The resin composition of the present invention preferably further contains a polymer having a specific structure (2).
It is considered that the use of specific structure (2) photoreacts with a reactive group of a polymerizable compound in a liquid crystal composition during the process of ultraviolet irradiation or heating in producing a liquid crystal display element, thereby strengthening the adhesion between the liquid crystal layer and the resin film.
<Polymer>
The polymer is not particularly limited, but is preferably at least one polymer selected from the group consisting of acrylic polymers, methacrylic polymers, novolac resins, polyhydroxystyrenes, polyimide precursors, polyimides, polyamides, polyesters, cellulose, and polysiloxanes, and more preferably polyimide precursors, polyimides, or polysiloxanes.
When a polyimide precursor or polyimide (collectively referred to as a polyimide-based polymer) is used as the polymer, it is preferable that the polyimide precursor or polyimide is obtained by reacting a diamine component with a tetracarboxylic acid component.
ポリイミド前駆体とは、下記式[A]の構造を有する。A polyimide precursor has the structure of the following formula [A].
R1は、4価の有機基を示す。R2は、2価の有機基を示す。A1及びA2はそれぞれ、水素原子又は炭素数1~8のアルキル基を示す。A3及びA4はそれぞれ、水素原子、炭素数1~5のアルキル基又はアセチル基を示す。nは、正の整数を示す。 R1 represents a tetravalent organic group. R2 represents a divalent organic group. A1 and A2 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. A3 and A4 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an acetyl group. n represents a positive integer.
ジアミン成分としては、分子内に第一級又は第二級のアミノ基を2個有するジアミンであり、テトラカルボン酸成分としては、テトラカルボン酸化合物、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル化合物又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド化合物が挙げられる。The diamine component is a diamine having two primary or secondary amino groups in the molecule, and the tetracarboxylic acid component is a tetracarboxylic acid compound, a tetracarboxylic acid dianhydride, a tetracarboxylic acid dihalide compound, a tetracarboxylic acid dialkyl ester compound, or a tetracarboxylic acid dialkyl ester dihalide compound.
ポリイミド系重合体は、下記式[B]のテトラカルボン酸二無水物と下記式[C]のジアミンとを原料とすることで、比較的簡便に得られるという理由から、下記式[D]の繰り返し単位の構造式から成るポリアミド酸又は該ポリアミド酸をイミド化させたポリイミドが好ましい。Polyimide-based polymers are preferably polyamic acid having a repeating unit structural formula of the following formula [D] or polyimide obtained by imidizing said polyamic acid, because they can be obtained relatively easily by using as raw materials a tetracarboxylic dianhydride of the following formula [B] and a diamine of the following formula [C].
R1及びR2は、式[A]で定義したものと同じである。 R 1 and R 2 are the same as defined in formula [A].
R1及びR2は、式[A]で定義したものと同じである。 R 1 and R 2 are the same as defined in formula [A].
また、通常の合成手法で、前記で得られた式[D]の重合体に、式[A]中のA1及びA2の炭素数1~8のアルキル基、及び式[A]中のA3及びA4の炭素数1~5のアルキル基又はアセチル基を導入することもできる。
特定構造(1)をポリイミド系重合体に導入する方法としては、特定構造(1)を有するジアミンを原料の一部に用いることが好ましい。なかでも、前記式[1-1]及び式[1-2]から選ばれる少なくとも1種の構造を有するジアミン(特定ジアミン(1)ともいう。)を用いることが好ましい。
Furthermore, the alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms as A1 and A2 in formula [A], and the alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms or acetyl groups as A3 and A4 in formula [A] can also be introduced into the polymer of formula [D] obtained above by a normal synthesis method.
As a method for introducing the specific structure (1) into a polyimide polymer, it is preferable to use a diamine having the specific structure (1) as a part of a raw material. In particular, it is preferable to use a diamine having at least one structure selected from the above formulas [1-1] and [1-2] (also referred to as specific diamine (1)).
特に、下記式[1a]のジアミンを用いることが好ましい。In particular, it is preferable to use a diamine of the following formula [1a]:
Xは、前記式[1-1]又は式[1-2]を示す。また、式[1-1]におけるX1~X6及びXnの詳細、及び好ましい組み合わせは、前記式[1-1]の通りであり、式[1-2]におけるX7及びX8の詳細、及び好ましい組み合わせは、前記式[1-2]の通りである。
Xmは、1~4の整数を示す。なかでも、1又は2が好ましい。
式[1-1]の特定ジアミン(1)として、具体的には、国際公開公報WO2013/125595(2013.8.29公開)の15頁~19頁に記載される式[2-1]~式[2-6]、式[2-9]~式[2-36]のジアミン化合物が挙げられる。なお、国際公開公報WO2013/125595の記載において、式[2-1]~式[2-3]中のR2及び式[2-4]~式[2-6]中のR4は、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。また、式[2-13]中のA4は、炭素数3~18の直鎖状又は分岐状アルキル基を示す。加えて、式[2-4]~式[2-6]中のR3は、-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-を示す。
X represents the formula [1-1] or [1-2]. Details of X 1 to X 6 and Xn in the formula [1-1] and preferred combinations thereof are as in the formula [1-1], and details of X 7 and X 8 in the formula [1-2] and preferred combinations thereof are as in the formula [1-2].
Xm represents an integer of 1 to 4. Of these, 1 or 2 is preferred.
Specific examples of the specific diamine (1) of formula [1-1] include diamine compounds of formulas [2-1] to [2-6] and formulas [2-9] to [2-36] described on pages 15 to 19 of International Publication WO2013/125595 (published on August 29, 2013). In the description of International Publication WO2013/125595, R 2 in formulas [2-1] to [2-3] and R 4 in formulas [2-4] to [2-6] represent an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms. In addition, A 4 in formula [2-13] represents a linear or branched alkyl group having 3 to 18 carbon atoms. In addition, R 3 in the formulas [2-4] to [2-6] represents —O—, —CH 2 O—, —COO— or —OCO—.
なかでも、好ましいジアミンは、国際公開公報WO2013/125595に記載される式[2-1]~式[2-6]、式[2-9]~式[2-13]又は式[2-22]~式[2-31]のジアミン化合物である。
より好ましいのは、液晶表示素子の光学特性の点から、下記式[1a-32]~式[1a-41]のジアミンである。
Among them, preferred diamines are the diamine compounds of the formulas [2-1] to [2-6], [2-9] to [2-13], or [2-22] to [2-31] described in International Publication WO2013/125595.
More preferred from the viewpoint of the optical properties of the liquid crystal display element are the diamines of the following formulae [1a-32] to [1a-41].
R1及びR2はそれぞれ、炭素数3~12のアルキル基を示す。 R1 and R2 each represent an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms.
R3及びR4はそれぞれ、炭素数3~12のアルキル基を示し、1,4-シクロヘキシレンのシス-トランス異性は、トランス異性体である。
最も好ましいのは、液晶表示素子の光学特性の点から、前記式[1a-35]~式[1a-37]、式[1a-40]又は式[1a-41]のジアミンである。
式[1-2]の特定ジアミン(1)として、具体的には、国際公開公報WO2013/125595(2013.8.29公開)の23頁に記載される式[DA1]~式[DA11]のジアミン化合物が挙げられる。なお、国際公開公報WO2013/125595の記載において、式[DA1]~式[DA5]中のA1は、炭素数8~22のアルキル基又は炭素数6~18のフッ素含有アルキル基を示す。
特定ジアミン(1)の使用割合は、液晶表示素子の光学特性、及び液晶層と樹脂膜との密着性の点から、ジアミン成分全体に対して、0.1~60モル%が好ましい。より好ましいのは、1~30モル%である。また、特定ジアミン(1)は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
特定構造(2)をポリイミド系重合体に導入する方法としては、特定構造(2)を有するジアミンを原料の一部に用いることが好ましい。特に下記式[2]の構造を有するジアミン(特定ジアミン(2)ともいう。)を用いることが好ましい。
R3 and R4 each represent an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, and the cis-trans isomerism of 1,4-cyclohexylene is a trans isomer.
From the viewpoint of the optical properties of the liquid crystal display device, the diamines of the above formulas [1a-35] to [1a-37], [1a-40] and [1a-41] are most preferred.
Specific examples of the specific diamine (1) of formula [1-2] include diamine compounds of formulas [DA1] to [DA11] described in International Publication WO2013/125595 (published on August 29, 2013), page 23. In the description of International Publication WO2013/125595, A 1 in formulas [DA1] to [DA5] represents an alkyl group having 8 to 22 carbon atoms or a fluorine-containing alkyl group having 6 to 18 carbon atoms.
The proportion of the specific diamine (1) used is preferably 0.1 to 60 mol % relative to the total diamine components from the viewpoints of the optical characteristics of the liquid crystal display element and the adhesion between the liquid crystal layer and the resin film, and more preferably 1 to 30 mol %. The specific diamine (1) may be used alone or in combination of two or more kinds depending on the respective characteristics.
As a method for introducing the specific structure (2) into a polyimide polymer, it is preferable to use a diamine having the specific structure (2) as a part of a raw material. In particular, it is preferable to use a diamine having the structure of the following formula [2] (also referred to as specific diamine (2)).
Y1は、単結合、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、単結合、-O-、-CH2O-、-CONH-、-COO-又は-OCO-が好ましい。より好ましいのは、原料の入手性や合成の容易さから、単結合、-O-、-CH2O-又は-COO-である。
Y2は、単結合、炭素数1~18のアルキレン基、又はベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる環状基を有する炭素数6~24の有機基を示し、これら環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシル基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシル基又はフッ素原子で置換されていても良い。なかでも、単結合、炭素数1~12のアルキレン基、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が好ましい。より好ましいのは、液晶層と樹脂膜との密着性の点から、単結合又は炭素数1~12のアルキレン基である。
Y3は、単結合、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、単結合、-O-、-COO-又は-OCO-が好ましい。より好ましいのは、単結合又は-OCO-である。
Y4は、前記式[2-a]~式[2-i]から選ばれる少なくとも1種の構造を示す。なかでも、式[2-a]~式[2-f]が好ましい。より好ましいのは、式[2-a]~式[2-e]である。特に好ましいのは、液晶層と樹脂膜との密着性の点から、式[2-a]、式[2-b]、式[2-d]又は式[2-e]である。
Ynは、1~4の整数を示す。なかでも、1又は2が好ましい。
Y1 represents a single bond, -O-, -NH-, -N( CH3 )-, -CH2O-, -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -COO- or -OCO-. Of these, a single bond, -O-, -CH2O- , -CONH-, -COO- or -OCO- is preferred. From the viewpoint of availability of raw materials and ease of synthesis, a single bond, -O-, -CH2O- or -COO- is more preferred.
Y2 represents a single bond, an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, or an organic group having 6 to 24 carbon atoms and having a cyclic group selected from a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, and any hydrogen atom on these cyclic groups may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. Among these, a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a benzene ring, or a cyclohexane ring is preferred. From the viewpoint of adhesion between the liquid crystal layer and the resin film, a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms is more preferred.
Y3 represents a single bond, -O- , -NH-, -N( CH3 )-, -CH2O-, -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -COO- or -OCO-. Of these, a single bond, -O-, -COO- or -OCO- is preferred. A single bond or -OCO- is more preferred.
Y4 represents at least one structure selected from the formulas [2-a] to [2-i]. Among them, the formulas [2-a] to [2-f] are preferred. More preferred are the formulas [2-a] to [2-e]. From the viewpoint of adhesion between the liquid crystal layer and the resin film, the formulas [2-a], [2-b], [2-d], and [2-e] are particularly preferred.
Yn represents an integer of 1 to 4. Of these, 1 or 2 is preferred.
特定ジアミン(2)には、下記式[2a]のジアミンを用いることが好ましい。It is preferable to use a diamine of the following formula [2a] as the specific diamine (2).
Yは、前記式[2]の構造を示す。また、式[2]におけるY1~Y4及びYnの詳細、及び好ましい組み合わせは、前記式[2]の通りである。
Ymは1~4の整数を示す。なかでも、1が好ましい。
Y represents a structure of the above formula [2]. Details of Y 1 to Y 4 and Yn in the formula [2] and preferred combinations are as in the above formula [2].
Ym represents an integer of 1 to 4. Of these, 1 is preferred.
より具体的な特定ジアミン(2)としては、下記式[2a-1]~式[2a-12]が挙げられ、これらを用いることが好ましい。More specific examples of the specific diamine (2) include those represented by the following formulas [2a-1] to [2a-12], and it is preferable to use these.
n1は2~12の整数を示す。 n1 represents an integer from 2 to 12.
n2は、0~12の整数を示す。n3は、2~12の整数を示す。 n2 represents an integer from 0 to 12. n3 represents an integer from 2 to 12.
なかでも、式[2a-1]、式[2a-2]、式[2a-5]~式[2a-7]、式[2a-11]又は式[2a-12]が好ましい。より好ましいのは、式[2a-5]~式[2a-7]、式[2a-11]又は式[2a-12]である。
特定ジアミン(2)の使用割合は、液晶表示素子の光学特性、及び液晶層と樹脂膜との密着性の点から、ジアミン成分全体に対して、5~70モル%が好ましい。より好ましいのは、10~60モル%である。また、特定ジアミン(2)は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
ポリイミド系重合体を作製するためジアミン成分としては、特定ジアミン(1)及び特定ジアミン(2)以外のジアミン(その他のジアミンともいう。)を用いることもできる。
Among them, the formulas [2a-1], [2a-2], [2a-5] to [2a-7], [2a-11] and [2a-12] are preferred. The formulas [2a-5] to [2a-7], [2a-11] and [2a-12] are more preferred.
The proportion of the specific diamine (2) used is preferably 5 to 70 mol % relative to the total diamine components from the viewpoints of the optical characteristics of the liquid crystal display element and the adhesion between the liquid crystal layer and the resin film, and more preferably 10 to 60 mol %. The specific diamine (2) may be used alone or in combination of two or more kinds depending on the respective characteristics.
As the diamine component for producing the polyimide polymer, diamines other than the specific diamine (1) and the specific diamine (2) (also referred to as other diamines) can also be used.
具体的には、国際公開公報WO2015/012368(2015.1.29公開)の27頁~30頁に記載されるその他のジアミン化合物、及び同公報の30頁~32頁に記載される式[DA1]~式[DA14]のジアミン化合物が挙げられる。また、その他ジアミンは、各特性に応じて、1種又は2種以上を混合して使用できる。 Specific examples include other diamine compounds described on pages 27 to 30 of International Publication WO2015/012368 (published on January 29, 2015), and diamine compounds of formulae [DA1] to [DA14] described on pages 30 to 32 of the same publication. In addition, the other diamines can be used alone or in combination of two or more depending on the properties of each compound.
本発明においては、液晶表示素子の光学特性、及び液晶層と樹脂膜との密着性の点から、特定ジアミン(1)と特定ジアミン(2)との両方を用いることが好ましい。
ポリイミド系重合体を作製するためのテトラカルボン酸成分としては、下記式[3]のテトラカルボン酸二無水物や、その誘導体であるテトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド、テトラカルボン酸ジアルキルエステル又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド(すべてを総称して特定テトラカルボン酸成分ともいう。)を用いることが好ましい。
In the present invention, it is preferable to use both the specific diamine (1) and the specific diamine (2) in terms of the optical characteristics of the liquid crystal display element and the adhesion between the liquid crystal layer and the resin film.
As the tetracarboxylic acid component for producing the polyimide polymer, it is preferable to use a tetracarboxylic acid dianhydride represented by the following formula [3], or a derivative thereof, such as a tetracarboxylic acid, a tetracarboxylic acid dihalide, a tetracarboxylic acid dialkyl ester, or a tetracarboxylic acid dialkyl ester dihalide (all of which are also collectively referred to as a specific tetracarboxylic acid component).
Zは、下記式[3a]~式[3l]のいずれかを示す。 Z represents any of the following formulas [3a] to [3l].
ZA~ZDはそれぞれ、水素原子、メチル基、塩素原子又はベンゼン環を示す。ZE及びZFはそれぞれ、水素原子又はメチル基を示す。)
なかでも、式[3]中のZは、合成の容易さやポリマーを製造する際の重合反応性のし易さの点から、式[3a]、式[3c]、式[3d]、式[3e]、式[3f]、式[3g]、式[3k]又は式[3l]が好ましい。より好ましいのは、式[3a]、式[3e]、式[3f]、式[3g]、式[3k]又は式[3l]である。特に好ましいのは、液晶表示素子の光学特性の点から、式[3a]、式[3e]、式[3f]、式[3g]又は式[3l]である。
特定テトラカルボン酸成分の使用割合は、全テトラカルボン酸成分に対して、1モル%以上が好ましい。より好ましいのは、5モル%以上であり、特に好ましいのは、10モル%以上である。最も好ましいのは、液晶表示素子の光学特性の点から、10~90モル%である。
Z A to Z D each represent a hydrogen atom, a methyl group, a chlorine atom, or a benzene ring. Z E and Z F each represent a hydrogen atom or a methyl group.
Among them, Z in formula [3] is preferably formula [3a], formula [3c], formula [3d], formula [3e], formula [3f], formula [3g], formula [3k] or formula [3l] in terms of ease of synthesis and ease of polymerization reactivity when producing a polymer. More preferred are formula [3a], formula [3e], formula [3f], formula [3g], formula [3k] or formula [3l]. Particularly preferred are formula [3a], formula [3e], formula [3f], formula [3g] or formula [3l] in terms of optical properties of a liquid crystal display element.
The proportion of the specific tetracarboxylic acid component used is preferably 1 mol % or more, more preferably 5 mol % or more, and particularly preferably 10 mol % or more, based on the total tetracarboxylic acid components. From the viewpoint of the optical properties of the liquid crystal display element, the most preferred proportion is 10 to 90 mol %.
ポリイミド系重合体には、特定テトラカルボン酸成分以外のその他のテトラカルボン酸成分を用いることができる。その他のテトラカルボン酸成分としては、以下に示すテトラカルボン酸化合物、テトラカルボン酸二無水物、ジカルボン酸ジハライド化合物、ジカルボン酸ジアルキルエステル化合物又はジアルキルエステルジハライド化合物が挙げられる。
具体的には、国際公開公報WO2015/012368(2015.1.29公開)の34頁~35頁に記載されるその他のテトラカルボン酸成分が挙げられる。
特定テトラカルボン酸成分及びその他のテトラカルボン酸成分は、各特性に応じて、1種又は2種以上を混合して使用できる。
ポリイミド系重合体を合成する方法は特に限定されない。通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応させて得られる。具体的には、国際公開公報WO2015/012368(2015.1.29公開)の35頁~36頁に記載される方法が挙げられる。
The polyimide polymer may contain tetracarboxylic acid components other than the specific tetracarboxylic acid component, such as the following tetracarboxylic acid compounds, tetracarboxylic dianhydrides, dicarboxylic acid dihalide compounds, dicarboxylic acid dialkyl ester compounds, and dialkyl ester dihalide compounds.
Specific examples of the tetracarboxylic acid components include those described on pages 34 to 35 of International Publication WO2015/012368 (published on January 29, 2015).
The specific tetracarboxylic acid component and the other tetracarboxylic acid components may be used alone or in combination of two or more depending on the respective properties.
The method for synthesizing the polyimide polymer is not particularly limited. Usually, the polyimide polymer is obtained by reacting a diamine component with a tetracarboxylic acid component. Specifically, the method described on pages 35 to 36 of International Publication WO2015/012368 (published on January 29, 2015) can be mentioned.
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分との反応は、通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを含む溶媒中で行う。その際に用いる溶媒としては、生成したポリイミド前駆体が溶解するものであれば特に限定されない。The reaction between the diamine component and the tetracarboxylic acid component is usually carried out in a solvent containing the diamine component and the tetracarboxylic acid component. There are no particular limitations on the solvent used, as long as it dissolves the resulting polyimide precursor.
具体的には、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド又は1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなどが挙げられる。また、ポリイミド前駆体の溶媒溶解性が高い場合は、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン又は下記式[D1]~式[D3]の溶媒を用いることができる。 Specific examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. In addition, when the polyimide precursor has high solvent solubility, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, or the solvents of the following formulae [D1] to [D3] can be used.
D1及びD2は、炭素数1~3のアルキル基を示す。D3は、炭素数1~4のアルキル基を示す。
また、これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。更に、ポリイミド前駆体を溶解させない溶媒であっても、生成したポリイミド前駆体が析出しない範囲で、前記溶媒に混合して使用してもよい。また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、更には生成したポリイミド前駆体を加水分解させる原因となるので、有機溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
ポリイミド前駆体の重合反応においては、ジアミン成分の合計モル数を1.0にした際のテトラカルボン酸成分の合計モル数は、0.8~1.2であることが好ましい。テトラカルボン酸成分の合計モル数が1.0より小さい場合、即ち、テトラカルボン酸成分の合計モル数がジアミン成分のモル数よりも小さい場合は、ポリマーの末端がアミノ基の構造となり、1.0より大きい場合、即ち、テトラカルボン酸成分の合計モル数がジアミン成分のモル数よりも大きい場合は、ポリマーの末端がカルボン酸無水物或いはジカルボン酸の構造となる。本発明においては、前記特定化合物による効果が、より高くなることから、テトラカルボン酸成分の合計モル数は1.0より大きい、即ち、テトラカルボン酸成分の合計モル数がジアミン成分のモル数よりも大きいことが好ましい。具体的には、ジアミン成分の合計モル数を1.0にした際、テトラカルボン酸成分の合計モル数が1.05~1.20であることが好ましい。
D1 and D2 each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. D3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
These may be used alone or in combination. Furthermore, even if the solvent does not dissolve the polyimide precursor, it may be mixed with the solvent to the extent that the generated polyimide precursor does not precipitate. Furthermore, since moisture in the organic solvent inhibits the polymerization reaction and further causes hydrolysis of the generated polyimide precursor, it is preferable to use an organic solvent that has been dehydrated and dried.
In the polymerization reaction of the polyimide precursor, the total number of moles of the tetracarboxylic acid components when the total number of moles of the diamine components is 1.0 is preferably 0.8 to 1.2. When the total number of moles of the tetracarboxylic acid components is smaller than 1.0, that is, when the total number of moles of the tetracarboxylic acid components is smaller than the number of moles of the diamine components, the polymer ends in an amino group structure, and when the total number of moles of the tetracarboxylic acid components is larger than the number of moles of the diamine components, the polymer ends in a carboxylic anhydride or dicarboxylic acid structure. In the present invention, since the effect of the specific compound is higher, it is preferable that the total number of moles of the tetracarboxylic acid components is larger than 1.0, that is, the total number of moles of the tetracarboxylic acid components is larger than the number of moles of the diamine components. Specifically, when the total number of moles of the diamine components is 1.0, it is preferable that the total number of moles of the tetracarboxylic acid components is 1.05 to 1.20.
ポリイミドはポリイミド前駆体を閉環させて得られる。このポリイミドにおいては、アミド酸基の閉環率(イミド化率ともいう。)は必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整できる。なかでも、ポリイミド系重合体の溶媒への溶解性の点から、30~80%が好ましい。より好ましいのは、40~70%である。Polyimide is obtained by ring-closing a polyimide precursor. In this polyimide, the ring-closure rate of the amic acid group (also called the imidization rate) does not necessarily have to be 100%, and can be adjusted as desired depending on the application and purpose. In particular, from the viewpoint of the solubility of the polyimide polymer in a solvent, a rate of 30 to 80% is preferable. A rate of 40 to 70% is even more preferable.
ポリイミド系重合体の分子量は、そこから得られる樹脂膜の強度、及び樹脂膜形成時の作業性及び塗膜性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定したMw(重量平均分子量)で5,000~1,000,000とするのが好ましい。より好ましいのは、10,000~150,000である。
重合体にポリシロキサンを用いる場合、下記式[A1]のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、又は、該式[A1]のアルコキシシランと、下記式[A2]及び/又は式[A3]のアルコキシシランとを重縮合させて得られるポリシロキサン(総称してポリシロキサン系重合体ともいう。)を用いることが好ましい。
式[A1]のアルコキシシラン:
Considering the strength of the resin film obtained therefrom, and the workability and coating properties during the formation of the resin film, the molecular weight of the polyimide polymer is preferably 5,000 to 1,000,000 in terms of Mw (weight average molecular weight) measured by GPC (Gel Permeation Chromatography), and more preferably 10,000 to 150,000.
When a polysiloxane is used for the polymer, it is preferable to use a polysiloxane obtained by polycondensing an alkoxysilane of the following formula [A1], or a polysiloxane obtained by polycondensing the alkoxysilane of the formula [A1] with an alkoxysilane of the following formula [A2] and/or formula [A3] (collectively referred to as a polysiloxane-based polymer).
Alkoxysilane of formula [A1]:
A1は、前記式[1-1]又は式[1-2]を示す。また、式[1-1]におけるX1~X6及びXnの詳細、及び好ましい組み合わせは、前記式[1-1]の通りであり、式[1-2]におけるX7及びX8の詳細、及び好ましい組み合わせは、前記式[1-2]の通りである。なかでも、より効率的に液晶表示素子の駆動電圧を低くすることができる点から、式[1-1]の構造を用いることが好ましい。
A2は、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
A3は、炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
mは1又は2の整数を示す。なかでも、合成の容易さの点から、1が好ましい。
nは、0~2の整数を示す。
pは、0~3の整数を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、1~3が好ましい。より好ましいのは、2又は3である。
m+n+pは、4である。
A 1 represents the formula [1-1] or [1-2]. Details of X 1 to X 6 and Xn in the formula [1-1] and preferred combinations are as in the formula [1-1], and details of X 7 and X 8 in the formula [1-2] and preferred combinations are as in the formula [1-2]. Of these, it is preferable to use the structure of the formula [1-1], since it is possible to more efficiently lower the driving voltage of the liquid crystal display element.
A2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, of which a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferred.
A3 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, from the viewpoint of reactivity in polycondensation, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferred.
m represents an integer of 1 or 2. Among these, 1 is preferred from the viewpoint of ease of synthesis.
n represents an integer of 0 to 2.
p represents an integer of 0 to 3. Among them, from the viewpoint of reactivity in polycondensation, it is preferably 1 to 3, and more preferably 2 or 3.
m+n+p is 4.
式[A1]のアルコキシシランの具体例は、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の17頁~21頁に記載される式[2a-1]~式[2a-32]のアルコキシシランが挙げられる。なかでも、同公報内の式[2a-9]~式[2a-21]、式[2a-25]~式[2a-28]又は式[2a-32]のアルコキシシランが好ましい。
式[A1]のアルコキシシランは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
式[A2]のアルコキシシラン:
Specific examples of the alkoxysilane of formula [A1] include alkoxysilanes of formula [2a-1] to formula [2a-32] described in International Publication WO2015/008846 (published on January 22, 2015), pages 17 to 21. Among them, alkoxysilanes of formula [2a-9] to formula [2a-21], formula [2a-25] to formula [2a-28], or formula [2a-32] in the same publication are preferred.
The alkoxysilane of the formula [A1] can be used alone or in combination of two or more kinds depending on the respective properties.
Alkoxysilane of formula [A2]:
B1は、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基及びシンナモイル基から選ばれる少なくとも1種を有する炭素数2~12の有機基を示す。なかでも、入手の容易さの点から、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、アクリル基又はウレイド基を有する有機基が好ましい。より好ましいのは、メタクリル基、アクリル基又はウレイド基を有する有機基である。
B2は、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
B3は、炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
mは1又は2の整数を示す。なかでも、合成の容易さの点から、1が好ましい。
nは、0~2の整数を示す。
pは、0~3の整数を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、1~3が好ましい。より好ましいのは、2又は3である。
m+n+pは、4である。
B1 represents an organic group having 2 to 12 carbon atoms and having at least one group selected from a vinyl group, an epoxy group, an amino group, a mercapto group, an isocyanate group, a methacryl group, an acryl group, a ureido group, and a cinnamoyl group. Among these, from the viewpoint of availability, an organic group having a vinyl group, an epoxy group, an amino group, a methacryl group, an acryl group, or a ureido group is preferred. An organic group having a methacryl group, an acryl group, or a ureido group is more preferred.
B2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, of which a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferred.
B3 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, from the viewpoint of reactivity in polycondensation, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferred.
m represents an integer of 1 or 2. Among these, 1 is preferred from the viewpoint of ease of synthesis.
n represents an integer of 0 to 2.
p represents an integer of 0 to 3. Among them, from the viewpoint of reactivity in polycondensation, 1 to 3 is preferable, and 2 or 3 is more preferable.
m+n+p is 4.
式[A2]のアルコキシシランの具体例は、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の21頁~24頁に記載される式[2b]のアルコキシシランの具体例が挙げられる。
なかでも、アリルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、3-(トリエトキシシリル)プロピルメタクリレート、3-(トリメトキシシリル)プロピルアクリレート、3-(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、3-グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3-グリシジルオキシプロピル(ジエトキシ)メチルシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン又は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が好ましい。
Specific examples of the alkoxysilane of the formula [A2] include specific examples of the alkoxysilane of the formula [2b] described on pages 21 to 24 of International Publication WO2015/008846 (published on January 22, 2015).
Among these, allyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, diethoxymethylvinylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, triethoxyvinylsilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris(2-methoxyethoxy)silane, 3-(triethoxysilyl)propyl methacrylate, 3-(trimethoxysilyl)propyl acrylate, 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 3-glycidyloxypropyl(dimethoxy)methylsilane, 3-glycidyloxypropyl(diethoxy)methylsilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, or 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane is preferred.
式[A2]のアルコキシシランは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。 The alkoxysilanes of formula [A2] may be used alone or in a mixture of two or more types depending on the respective characteristics.
式[A3]のアルコキシシラン:Alkoxysilane of formula [A3]:
D1は、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
D2は、炭素数1~5のアルキル基を示す。なかでも、重縮合の反応性の点から、炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
nは、0~3の整数を示す。
D1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, of which a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferred.
D2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, from the viewpoint of reactivity in polycondensation, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferred.
n represents an integer of 0 to 3.
式[A3]のアルコキシシランの具体例は、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の24頁~25頁に記載される式[2c]のアルコキシシランの具体例が挙げられる。Specific examples of alkoxysilanes of formula [A3] include specific examples of alkoxysilanes of formula [2c] described on pages 24 to 25 of International Publication WO2015/008846 (published on January 22, 2015).
また、式[A3]中、nが0であるアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン又はテトラブトキシシランが挙げられ、式[A3]のアルコキシシランとしては、これらのアルコキシシランを用いることが好ましい。In addition, in formula [A3], examples of alkoxysilanes in which n is 0 include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane, and it is preferable to use these alkoxysilanes as the alkoxysilane of formula [A3].
式[A3]のアルコキシシランは、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用できる。
ポリシロキサン系重合体は、式[A1]のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、又は式[A1]のアルコキシシランと、式[A2]及び/又は式[A3]のアルコキシシランとを重縮合させて得られるポリシロキサンである。即ち、ポリシロキサン系重合体は、式[A1]のアルコキシシランのみを重縮合させて得られるポリシロキサン、式[A1]と式[A2]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、式[A1]と式[A3]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、並びに式[A1]、式[A2]及び式[A3]の3種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサンのうちのいずれか1種である。
The alkoxysilane of the formula [A3] can be used alone or in combination of two or more kinds depending on the respective properties.
The polysiloxane polymer is a polysiloxane obtained by polycondensing an alkoxysilane of the formula [A1], or a polysiloxane obtained by polycondensing an alkoxysilane of the formula [A1] with an alkoxysilane of the formula [A2] and/or the formula [A3]. That is, the polysiloxane polymer is any one of a polysiloxane obtained by polycondensing only an alkoxysilane of the formula [A1], a polysiloxane obtained by polycondensing two kinds of alkoxysilanes of the formula [A1] and the formula [A2], a polysiloxane obtained by polycondensing two kinds of alkoxysilanes of the formula [A1] and the formula [A3], and a polysiloxane obtained by polycondensing three kinds of alkoxysilanes of the formula [A1], the formula [A2], and the formula [A3].
なかでも、重縮合の反応性やポリシロキサン系重合体の溶媒への溶解性の点から、複数種のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサンが好ましい。即ち、式[A1]と式[A2]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、式[A1]と式[A3]の2種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサン、並びに式[A1]、式[A2]及び式[A3]の3種類のアルコキシシランを重縮合させて得られるポリシロキサンのうちのいずれか1種を用いることが好ましい。Among these, polysiloxanes obtained by polycondensing multiple types of alkoxysilanes are preferred in terms of the reactivity of the polycondensation and the solubility of the polysiloxane-based polymer in a solvent. That is, it is preferred to use any one of the polysiloxanes obtained by polycondensing two types of alkoxysilanes of the formulas [A1] and [A2], the polysiloxanes obtained by polycondensing two types of alkoxysilanes of the formulas [A1] and [A3], and the polysiloxanes obtained by polycondensing three types of alkoxysilanes of the formulas [A1], [A2], and [A3].
ポリシロキサン系重合体を作製する際に複数種のアルコキシランを用いる場合、式[A1]のアルコキシシランの使用割合は、全てのアルコキシシラン中、0.1~60モル%が好ましい。より好ましいのは、1~30モル%である。また、式[A2]のアルコキシシランの使用割合は、全てのアルコキシシラン中、5~70モル%が好ましい。より好ましいのは、10~60モル%である。更に、式[A3]のアルコキシシランの使用割合は、全てのアルコキシシラン中、1~99モル%が好ましい。より好ましいのは、1~80モル%である。
ポリシロキサン系重合体を重縮合する方法は特に限定されない。具体的には、国際公開公報WO2015/008846(2015.1.22公開)の26頁~29頁に記載される方法が挙げられる。
When multiple types of alkoxysilanes are used in preparing a polysiloxane-based polymer, the proportion of the alkoxysilane of formula [A1] used in all alkoxysilanes is preferably 0.1 to 60 mol %, more preferably 1 to 30 mol %. Furthermore, the proportion of the alkoxysilane of formula [A2] used in all alkoxysilanes is preferably 5 to 70 mol %, more preferably 10 to 60 mol %. Furthermore, the proportion of the alkoxysilane of formula [A3] used in all alkoxysilanes is preferably 1 to 99 mol %, more preferably 1 to 80 mol %.
The method for polycondensing the polysiloxane polymer is not particularly limited. Specific examples include the methods described on pages 26 to 29 of International Publication WO2015/008846 (published on January 22, 2015).
ポリシロキサン系重合体を作製する重縮合反応において、式[A1]、式[A2]又は式[A3]のアルコキシシランを複種用いる場合は、複数種のアルコキシシランを、予め混合した混合物を用いて反応しても、複数種のアルコキシシランを順次添加しながら反応してもよい。
本発明においては、前記方法で得られたポリシロキサン系重合体の溶液をそのまま重合体として用いても良いし、必要に応じて、前記方法で得られたポリシロキサン系重合体の溶液を濃縮したり、溶媒を加えて希釈したり、他の溶媒に置換して、重合体として用いても良い。
In the polycondensation reaction for producing a polysiloxane-based polymer, when multiple types of alkoxysilanes of the formula [A1], [A2], or [A3] are used, the multiple types of alkoxysilanes may be reacted using a mixture prepared in advance, or the multiple types of alkoxysilanes may be reacted while being added sequentially.
In the present invention, the solution of the polysiloxane polymer obtained by the above method may be used as a polymer as it is, or, if necessary, the solution of the polysiloxane polymer obtained by the above method may be concentrated, diluted by adding a solvent, or substituted with another solvent, and then used as a polymer.
希釈する際に用いる溶媒(添加溶媒ともいう。)は、重縮合反応に用いる溶媒やその他の溶媒であってもよい。添加溶媒は、ポリシロキサン系重合体が均一に溶解している限りにおいては特に限定されず、1種類又は2種類以上を任意に選択できる。添加溶媒としては、前記重縮合反応に用いる溶媒に加え、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル系溶媒などが挙げられる。The solvent used for dilution (also called the additive solvent) may be the solvent used in the polycondensation reaction or other solvents. The additive solvent is not particularly limited as long as the polysiloxane polymer is uniformly dissolved, and one or more types can be selected as desired. In addition to the solvent used in the polycondensation reaction, examples of the additive solvent include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, and ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, and ethyl lactate.
更に、重合体にポリシロキサン系重合体とそれ以外の重合体を用いる場合、ポリシロキサン系重合体にそれ以外の重合体を混合する前に、ポリシロキサン系重合体の重縮合反応の際に発生するアルコールを常圧又は減圧で留去しておくことが好ましい。
<樹脂組成物>
樹脂組成物は、特定構造(1)を有する重合体を含むものであり、好ましくは、樹脂膜を形成するための溶液であり、特定構造(1)を有する重合体及び溶媒を含有する溶液である。その際、特定構造(1)を有する重合体は、2種類以上のものを用いることができる。
樹脂組成物中の特定構造(1)を有する重合体の濃度は、10~100質量%が好ましく、20~100質量%がより好ましく、30~100質量%が特に好ましい。
Furthermore, when a polysiloxane-based polymer and another polymer are used as the polymer, it is preferable to distill off alcohol generated during the polycondensation reaction of the polysiloxane-based polymer under normal pressure or reduced pressure before mixing the other polymer with the polysiloxane-based polymer.
<Resin Composition>
The resin composition contains a polymer having a specific structure (1), and is preferably a solution for forming a resin film, which contains a polymer having a specific structure (1) and a solvent. In this case, two or more types of polymers having a specific structure (1) can be used.
The concentration of the polymer having the specific structure (1) in the resin composition is preferably from 10 to 100% by mass, more preferably from 20 to 100% by mass, and particularly preferably from 30 to 100% by mass.
樹脂組成物に含まれる重合体成分は、すべてが特定構造(1)を有する重合体であっても良いが、本発明においては、前記通り、特性構造(1)と特定構造(2)との両方を有することが好ましい。その際、特定構造(1)と特定構造(2)との両方を有する1種の重合体を用いても、特定構造(1)を有する重合体と特定構造(2)を有する重合体とを合わせて用いても良い。合わせて用いる場合、特定構造(2)を有する重合体の使用割合は、特定構造(1)を有する重合体100質量部に対して、10~400質量部であることが好ましい。より好ましいのは、50~200質量部である。特定構造(2)を有する重合体は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を使用することができる。All of the polymer components contained in the resin composition may be polymers having the specific structure (1), but in the present invention, as described above, it is preferable that the polymer has both the characteristic structure (1) and the specific structure (2). In that case, one type of polymer having both the specific structure (1) and the specific structure (2) may be used, or a polymer having the specific structure (1) and a polymer having the specific structure (2) may be used in combination. When used in combination, the proportion of the polymer having the specific structure (2) is preferably 10 to 400 parts by mass per 100 parts by mass of the polymer having the specific structure (1). More preferably, it is 50 to 200 parts by mass. One or more types of polymers having the specific structure (2) can be used depending on the characteristics.
また、重合体成分は、特定構造(1)を有する重合体及び特定構造(2)を有する重合体以外の重合体が混合されていても良い。その際、特定構造を持たない重合体の使用割合は、特定構造を有するすべての重合体100質量部に対して、10~200質量部であることが好ましい。より好ましいのは、10~100質量部である。The polymer component may also be a mixture of polymers other than the polymer having the specific structure (1) and the polymer having the specific structure (2). In this case, the proportion of the polymer not having a specific structure used is preferably 10 to 200 parts by mass per 100 parts by mass of all the polymers having the specific structures. More preferably, it is 10 to 100 parts by mass.
樹脂組成物中の溶媒の含有量は、樹脂組成物の塗布方法や目的とする膜厚を得るという観点から、適宜選択できる。なかでも、塗布により均一な樹脂膜を形成するとい観点から、樹脂組成物中の溶媒の含有量は50~99.9質量%が好ましい。より好ましいのは、60~99質量%である。特に好ましいのは、65~99質量%である。The content of the solvent in the resin composition can be appropriately selected from the viewpoints of the application method of the resin composition and obtaining the desired film thickness. In particular, from the viewpoint of forming a uniform resin film by application, the content of the solvent in the resin composition is preferably 50 to 99.9% by mass. More preferably, it is 60 to 99% by mass. Especially preferably, it is 65 to 99% by mass.
樹脂組成物に用いる溶媒は、特定構造を有する重合体を溶解させる溶媒であれば特に限定されない。なかでも、重合体がポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド又はポリエステルの場合、或いは、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、セルロース又はポリシロキサンの溶媒への溶解性が低い場合は、下記溶媒(溶媒A類ともいう。)を用いることが好ましい。The solvent used in the resin composition is not particularly limited as long as it dissolves the polymer having a specific structure. In particular, when the polymer is a polyimide precursor, polyimide, polyamide, or polyester, or when the solubility of an acrylic polymer, a methacrylic polymer, a novolac resin, polyhydroxystyrene, cellulose, or a polysiloxane in a solvent is low, it is preferable to use the following solvent (also called solvent type A).
例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンなどである。なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン又はγ-ブチロラクトンを用いることが好ましい。また、これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。 For example, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, etc. Among these, it is preferable to use N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, or γ-butyrolactone. These may be used alone or in combination.
重合体が、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、セルロース又はポリシロキサンである場合、更には、重合体がポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド又はポリエステルであり、これら重合体の溶媒への溶解性が高い場合は、下記溶媒(溶媒B類ともいう。)を用いることができる。When the polymer is an acrylic polymer, a methacrylic polymer, a novolac resin, polyhydroxystyrene, cellulose or a polysiloxane, or when the polymer is a polyimide precursor, a polyimide, a polyamide or a polyester and these polymers have high solubility in the solvent, the following solvents (also called solvent type B) can be used.
溶媒B類の具体例は、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の58頁~60頁に記載される溶媒B類が挙げられる。なかでも、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は前記式[D1]~式[D3]を用いることが好ましい。
また、これら溶媒B類を用いる際、樹脂組成物の塗布性を改善する目的に、前記溶媒A類のN-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン又はγ-ブチロラクトンを併用して用いることが好ましい。より好ましいのは、γ-ブチロラクトンを併用することである。
Specific examples of the solvent B include the solvent B described in International Publication WO2014/171493 (published on October 23, 2014), pages 58 to 60. Among them, it is preferable to use 1-hexanol, cyclohexanol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, cyclohexanone, cyclopentanone, or the solvents represented by the formulae [D1] to [D3].
When using these solvents B, it is preferable to use them in combination with N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone or γ-butyrolactone of the solvents A, in order to improve the coatability of the resin composition. It is more preferable to use γ-butyrolactone in combination.
これら溶媒B類は、樹脂組成物を塗布する際の樹脂膜の塗膜性や表面平滑性を高めることができるため、重合体にポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド又はポリエステルを用いた場合、前記溶媒A類と併用して用いることが好ましい。その際、溶媒B類は、樹脂組成物に含まれる溶媒全体の1~99質量%が好ましい。なかでも、10~99質量%が好ましい。より好ましいのは、20~95質量%である。
樹脂組成物には、樹脂膜の膜強度を高めるために、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基、シクロカーボネート基、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基から選ばれる少なくとも1種を有する化合物(総称して特定架橋性化合物ともいう。)を導入することが好ましい。その際、これらの基は、化合物中に2個以上有する必要がある。
エポキシ基又はイソシアネート基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の63頁~64頁に記載されるエポキシ基又はイソシアネート基を有する架橋性化合物が挙げられる。
These solvents B can improve the coating properties and surface smoothness of the resin film when the resin composition is applied, and therefore, when a polyimide precursor, polyimide, polyamide or polyester is used as the polymer, it is preferable to use the solvents B in combination with the solvents A. In this case, the solvent B is preferably used in an amount of 1 to 99% by mass of the total solvent contained in the resin composition. Of these, 10 to 99% by mass is preferable. More preferably, it is used in an amount of 20 to 95% by mass.
In order to increase the strength of the resin film, it is preferable to introduce into the resin composition a compound having at least one selected from an epoxy group, an isocyanate group, an oxetane group, a cyclocarbonate group, a hydroxy group, a hydroxyalkyl group, and a lower alkoxyalkyl group (collectively referred to as a specific crosslinking compound). In this case, it is necessary for the compound to have two or more of these groups.
Specific examples of the crosslinkable compound having an epoxy group or an isocyanate group include the crosslinkable compounds having an epoxy group or an isocyanate group described on pages 63 to 64 of International Publication WO2014/171493 (published on October 23, 2014).
オキセタン基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の58頁~59頁に掲載される式[4a]~式[4k]の架橋性化合物が挙げられる。 Specific examples of crosslinkable compounds having an oxetane group include the crosslinkable compounds of formula [4a] to [4k] listed on pages 58 to 59 of International Publication WO2011/132751 (published October 27, 2011).
シクロカーボネート基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報WO2012/014898(2012.2.2公開)の76頁~82頁に掲載される式[5-1]~式[5-42]の架橋性化合物が挙げられる。 Specific examples of crosslinkable compounds having a cyclocarbonate group include the crosslinkable compounds of formulas [5-1] to [5-42] listed on pages 76 to 82 of International Publication WO2012/014898 (published on February 2, 2012).
ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基を有する架橋性化合物の具体例は、国際公開公報2014/171493(2014.10.23公開)の65頁~66頁に記載されるメラミン誘導体又はベンゾグアナミン誘導体、及び国際公開公報WO2011/132751(2011.10.27公開)の62頁~66頁に掲載される、式[6-1]~式[6-48]の架橋性化合物が挙げられる。 Specific examples of crosslinkable compounds having a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group, and a lower alkoxyalkyl group include the melamine derivatives or benzoguanamine derivatives described on pages 65 to 66 of International Publication WO 2014/171493 (published on October 23, 2014), and the crosslinkable compounds of formulas [6-1] to [6-48] described on pages 62 to 66 of International Publication WO 2011/132751 (published on October 27, 2011).
樹脂組成物における特定架橋性化合物の使用割合は、すべての重合体成分100質量部に対して、0.1~100質量部が好ましい。より好ましいのは、架橋反応が進行し、目的の効果を発現させるため、0.1~50質量部である。特に好ましいのは、1~30質量部である。
樹脂組成物には、光ラジカル発生剤、光酸発生剤及び光塩基発生剤から選ばれる少なくとも1種の発生剤(特定発生剤ともいう。)を導入することが好ましい。
The proportion of the specific crosslinking compound in the resin composition is preferably 0.1 to 100 parts by mass relative to 100 parts by mass of all polymer components. More preferably, it is 0.1 to 50 parts by mass in order to allow the crosslinking reaction to proceed and to exhibit the desired effect. Particularly preferably, it is 1 to 30 parts by mass.
It is preferable to incorporate at least one type of generator (also referred to as a specific generator) selected from a photoradical generator, a photoacid generator, and a photobase generator into the resin composition.
特定発生剤の具体例は、国際公開公報2014/171493(2014.10.23公開)の54頁~56頁に記載される特定発生剤が挙げられる。なかでも、特定発生剤には、液晶層と樹脂膜との密着性の点から、光ラジカル発生剤を用いることが好ましい。
樹脂組成物には、樹脂組成物を塗布した際の樹脂膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物を用いることができる。更に、樹脂膜と基板との密着性を向上させる化合物などを用いることもできる。
樹脂膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、又はノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。具体的には、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の67頁に記載される界面活性剤が挙げられる。また、その使用割合は、すべての重合体成分100質量部に対して、0.01~2質量部が好ましい。より好ましいのは、0.01~1質量部である。
Specific examples of the specific generator include those described in International Publication No. 2014/171493 (published on October 23, 2014), pages 54 to 56. Among them, it is preferable to use a photoradical generator as the specific generator from the viewpoint of adhesion between the liquid crystal layer and the resin film.
The resin composition may contain a compound that improves the uniformity of the thickness of the resin film and the surface smoothness when the resin composition is applied. In addition, a compound that improves the adhesion between the resin film and the substrate may also be used.
Compounds that improve the uniformity of the thickness and surface smoothness of the resin film include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and nonionic surfactants. Specific examples include surfactants described on page 67 of International Publication WO2014/171493 (published on October 23, 2014). The proportion of the surfactant used is preferably 0.01 to 2 parts by mass relative to 100 parts by mass of all polymer components. More preferably, the proportion is 0.01 to 1 part by mass.
樹脂膜と基板との密着性を向上させる化合物の具体例は、国際公開公報WO2014/171493(2014.10.23公開)の67頁~69頁に記載される化合物が挙げられる。また、その使用割合は、すべての重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部が好ましい。より好ましいのは1~20質量部である。 Specific examples of compounds that improve the adhesion between the resin film and the substrate include the compounds described on pages 67 to 69 of International Publication WO2014/171493 (published October 23, 2014). The preferred usage ratio is 0.1 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of all polymer components. More preferred is 1 to 20 parts by mass.
樹脂組成物には、前記以外の化合物の他に、樹脂膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体や導電物質を添加してもよい。
<液晶組成物>
液晶組成物は、液晶及び重合性化合物を有する。
液晶には、ネマチック液晶、スメクチック液晶又はコレステリック液晶を用いることができる。なかでも、本発明における液晶表示素子には、正の誘電異方性を有する液晶を用いることが好ましい。その際、低電圧駆動及び散乱特性の点からは、誘電率の異方性が大きく、屈折率の異方性が大きいものが好ましい。また、液晶には、前記相転移温度、誘電率異方性及び屈折率異方性の各物性値に応じて、2種類以上の液晶を混合して用いることができる。
液晶表示素子をTFT(Thin Film Transistor)などの能動素子として駆動させるためには、液晶の電気抵抗が高くて電圧保持率(VHRともいう。)が高いことが求められる。そのため、液晶には、電気抵抗が高くて紫外線などの活性エネルギー線によりVHRが低下しないフッ素系や塩素系の液晶が好ましい。
In addition to the compounds other than those mentioned above, the resin composition may contain a dielectric or conductive substance for the purpose of changing the electrical properties, such as the dielectric constant and electrical conductivity, of the resin film.
<Liquid Crystal Composition>
The liquid crystal composition includes a liquid crystal and a polymerizable compound.
The liquid crystal may be a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal. In particular, it is preferable to use a liquid crystal having positive dielectric anisotropy for the liquid crystal display element of the present invention. In this case, from the viewpoint of low-voltage driving and scattering characteristics, it is preferable to use a liquid crystal having a large anisotropy of dielectric constant and a large anisotropy of refractive index. In addition, the liquid crystal may be a mixture of two or more types of liquid crystals depending on the physical property values of the phase transition temperature, the dielectric anisotropy, and the refractive index anisotropy.
In order to operate a liquid crystal display element as an active element such as a TFT (Thin Film Transistor), the liquid crystal is required to have high electrical resistance and a high voltage holding ratio (also called VHR). For this reason, fluorine- or chlorine-based liquid crystals, which have high electrical resistance and do not decrease in VHR due to active energy rays such as ultraviolet rays, are preferred.
更に、液晶表示素子は、液晶組成物中に二色性染料を溶解させてゲストホスト型の素子とすることもできる。その際、電圧無印加時は吸収(散乱)で、電圧印加時に透明となる素子が得られる。また、この素子では、液晶のダイレクターの方向(配向の方向)は、電圧印加の有無により90度変化する。そのため、この素子は、二色性染料の吸光特性の違いを利用することで、ランダム配向と垂直配向でスイッチングを行う従来のゲストホスト型の素子に比べて、高いコントラストが得られる。また、二色性染料を溶解させたゲストホスト型の素子では、液晶が水平方向に配向した場合に有色になり、散乱状態においてのみ不透明となる。そのため、電圧を印加するにつれ、電圧無印加時の有色不透明から有色透明、無色透明の状態に切り替わる素子を得ることもできる。 Furthermore, the liquid crystal display element can be made into a guest-host type element by dissolving a dichroic dye in the liquid crystal composition. In this case, an element is obtained that is absorbing (scattering) when no voltage is applied and transparent when voltage is applied. In addition, in this element, the direction of the liquid crystal director (direction of orientation) changes by 90 degrees depending on whether or not voltage is applied. Therefore, this element can obtain a higher contrast than a conventional guest-host type element that switches between random orientation and vertical orientation by utilizing the difference in the light absorption characteristics of the dichroic dye. In addition, in a guest-host type element in which a dichroic dye is dissolved, the liquid crystal becomes colored when oriented horizontally and becomes opaque only in the scattering state. Therefore, it is possible to obtain an element that switches from a colored opaque state when no voltage is applied to a colored transparent state to a colorless transparent state as a voltage is applied.
液晶組成物中の重合性化合物は、液晶表示素子作製時の活性エネルギー線や熱により、重合反応してポリマーネットワーク(硬化性樹脂ともいう。)を形成するためのものである。本発明における重合反応は、紫外線を照射して進行するものが好ましい。
重合性化合物は、予め、重合性化合物を重合反応させたポリマーを液晶組成物に導入しても良いが、液晶組成物の取り扱い、即ち、液晶組成物の高粘度化の抑制や液晶への溶解性の点から、重合性化合物を含む液晶組成物を用いることが好ましい。
重合性化合物は、液晶に溶解すれば、特に限定されないが、重合性化合物を液晶に溶解した際に、液晶組成物の一部又は全体が液晶相を示す温度が存在することが必要となる。液晶組成物の一部が液晶相を示す場合であっても、液晶表示素子を肉眼で確認して、素子内全体がほぼ一様な透明性と散乱特性が得られていれば良い。
The polymerizable compound in the liquid crystal composition is intended to undergo a polymerization reaction by the application of active energy rays or heat during the preparation of a liquid crystal display device to form a polymer network (also referred to as a curable resin). The polymerization reaction in the present invention is preferably one which proceeds by irradiation with ultraviolet light.
The polymerizable compound may be introduced into the liquid crystal composition in advance as a polymer obtained by subjecting the polymerizable compound to a polymerization reaction. However, from the viewpoint of handling the liquid crystal composition, i.e., preventing the liquid crystal composition from becoming highly viscous and of solubility in the liquid crystal, it is preferable to use a liquid crystal composition containing a polymerizable compound.
The polymerizable compound is not particularly limited as long as it is soluble in the liquid crystal, but when the polymerizable compound is dissolved in the liquid crystal, it is necessary that there exists a temperature at which a part or the whole of the liquid crystal composition exhibits a liquid crystal phase. Even if a part of the liquid crystal composition exhibits a liquid crystal phase, it is sufficient that the liquid crystal display element is observed with the naked eye and the entire element has substantially uniform transparency and scattering properties.
重合性化合物は、紫外線や熱により重合する化合物であれば良く、その際、どのような反応形式で重合が進み、硬化性樹脂を形成させても良い。具体的な反応形式としては、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合又は重付加反応が挙げられる。The polymerizable compound may be any compound that polymerizes when exposed to ultraviolet light or heat, and the polymerization may proceed in any reaction format to form a hardenable resin. Specific reaction formats include radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, and polyaddition reaction.
なかでも、重合性化合物の反応形式は、液晶表示素子の光学特性の点から、ラジカル重合が好ましい。その際、重合性化合物としては、下記のラジカル型の重合性化合物、又はそのオリゴマーを用いることができる。また、前記の通り、これらの重合性化合物を重合反応させたポリマーを用いることもできる。Among these, the reaction type of the polymerizable compound is preferably radical polymerization from the viewpoint of the optical characteristics of the liquid crystal display element. In this case, the following radical type polymerizable compounds or their oligomers can be used as the polymerizable compound. As described above, it is also possible to use polymers obtained by polymerizing these polymerizable compounds.
ラジカル型の重合性化合物又はそのオリゴマーの具体例は、国際公開公報2015/146987(2015.10.1公開)の69頁~71頁に記載されるラジカル型の重合性化合物が挙げられる。
ラジカル型の重合性化合物又はそのオリゴマーの使用割合は、液晶層と樹脂膜との密着性の点から、液晶組成物中の液晶100質量部に対して、70~150質量部が好ましい。より好ましいのは、80~110質量部である。また、ラジカル型の重合性化合物は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
液晶組成物中には、重合性化合物のラジカル重合を促進させる目的で、紫外線によりラジカルを発生するラジカル開始剤(重合開始剤ともいう。)を導入することが好ましい。
具体的には、国際公開公報WO2015/146987(2015.10.1公開)の71頁~72頁に記載されるラジカル開始剤が挙げられる。
ラジカル開始剤の使用割合は、液晶層と樹脂膜との密着性の点から、液晶組成物中の液晶100質量部に対して、0.01~20質量部が好ましい。より好ましいのは、0.05~10質量部である。また、ラジカル開始剤は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
<特定液晶添加化合物>
液晶組成物中には、下記式[5a]の化合物(特定液晶添加化合物ともいう。)を導入することが好ましい。
Specific examples of the radical-type polymerizable compound or an oligomer thereof include the radical-type polymerizable compounds described on pages 69 to 71 of WO 2015/146987 (published on October 1, 2015).
The proportion of the radical-type polymerizable compound or its oligomer used is preferably 70 to 150 parts by mass relative to 100 parts by mass of liquid crystal in the liquid crystal composition from the viewpoint of adhesion between the liquid crystal layer and the resin film, and more preferably 80 to 110 parts by mass. The radical-type polymerizable compound can also be used alone or in combination of two or more kinds depending on the properties.
In order to promote the radical polymerization of the polymerizable compound, it is preferable to incorporate a radical initiator (also called a polymerization initiator) that generates radicals by ultraviolet light into the liquid crystal composition.
Specific examples of the radical initiators include those described on pages 71 to 72 of International Publication WO2015/146987 (published on October 1, 2015).
The proportion of the radical initiator used is preferably 0.01 to 20 parts by mass relative to 100 parts by mass of liquid crystal in the liquid crystal composition from the viewpoint of adhesion between the liquid crystal layer and the resin film, and more preferably 0.05 to 10 parts by mass. The radical initiator may be used alone or in combination of two or more kinds depending on the properties.
<Specific liquid crystal additive compound>
It is preferable to incorporate a compound of the following formula [5a] (also referred to as a specific liquid crystal additive compound) into the liquid crystal composition.
S1は、下記式[5-a]~式[5-j]のいずれかを示す。なかでも、式[5-a]、式[5-b]、式[5-c]、式[5-d]、式[5-e]又は式[5-f]が好ましい。より好ましいのは、式[5-a]、式[5-b]、式[5-c]又は式[5-e]である。特に好ましいのは、式[5-a]又は式[5-b]である。 S 1 represents any one of the following formulas [5-a] to [5-j]. Among them, formula [5-a], formula [5-b], formula [5-c], formula [5-d], formula [5-e] or formula [5-f] is preferred. More preferred are formula [5-a], formula [5-b], formula [5-c] or formula [5-e]. Particularly preferred are formula [5-a] or formula [5-b].
SAは、水素原子又はベンゼン環を示す。
S2は、単結合、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、単結合、-O-、-CH2O-、-CONH-、-COO-又は-OCO-が好ましい。より好ましいのは、単結合、-O-、-COO-又は-OCO-である。
S3は、単結合又は-(CH2)a-(aは1~15の整数である)を示す。なかでも、単結合又は-(CH2)a-(aは1~10の整数である)が好ましい。より好ましいのは、-(CH2)a-(aは1~10の整数である)である。
S4は、単結合、-O-、-OCH2-、-COO-又は-OCO-を示す。なかでも、単結合、-O-又は-COO-が好ましい。より好ましいのは、-O-である。
S5は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる2価の環状基、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示し、前記環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていても良い。なかでも、ベンゼン環又はシクロヘキサン環、又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基が好ましい。より好ましいのは、ベンゼン環又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基である。
S6は、単結合、-O-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-から選ばれる少なくとも1種を示す。なかでも、単結合、-O-、-COO-又は-OCO-が好ましい。より好ましいのは、単結合、-COO-又は-OCO-である。
S7は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環から選ばれる環状基を示し、これらの環状基上の任意の水素原子が、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていても良い。なかでも、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が好ましい。
S8は、炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基又は炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基を示す。なかでも、炭素数1~18のアルキル基若しくはアルコキシ基、又は炭素数2~18のアルケニル基が好ましい。より好ましいのは、炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基である。
Smは、0~4の整数を示す。なかでも、0~2が好ましい。
特定液晶添加化合物は、ベンゼン環やシクロヘキサン環といった剛直構造の部位と、式[5a]中のS1で示される紫外線や熱により重合反応する部位とを有する。そのため、特定液晶添加化合物を液晶組成物中に含めると、特定液晶添加化合物の剛直構造の部位が、液晶の垂直配向性を高め、電圧印加に伴う液晶の駆動を促進させ、液晶表示素子の駆動電圧を低くできる。また、式[5a]中のS1の部位が重合性化合物と反応することで、ポリマーネットワークを密な状態に保つことができる。
より具体的な特定液晶添加化合物としては、下記式[5a-1]~式[5a-11]の化合物が挙げられ、これらを用いることが好ましい。
S A represents a hydrogen atom or a benzene ring.
S2 represents a single bond, -O-, -NH-, -N( CH3 )-, -CH2O-, -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -COO- or -OCO-. Of these, a single bond, -O-, -CH2O- , -CONH-, -COO- or -OCO- is preferred. A single bond, -O-, -COO- or -OCO- is more preferred.
S3 represents a single bond or -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 15). Of these, a single bond or -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 10) is preferred. -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 10) is more preferred.
S4 represents a single bond, -O-, -OCH 2 -, -COO- or -OCO-. Of these, a single bond, -O- or -COO- is preferred. More preferred is -O-.
S5 represents a divalent cyclic group selected from a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, or a divalent organic group having 17 to 51 carbon atoms and a steroid skeleton, and any hydrogen atom on the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. Among these, a divalent organic group having 17 to 51 carbon atoms and a benzene ring or a cyclohexane ring, or a steroid skeleton is preferred. A divalent organic group having 17 to 51 carbon atoms and a benzene ring or a steroid skeleton is more preferred.
S6 represents at least one selected from a single bond, -O-, -CH 2 -, -OCH 2 -, -CH 2 O-, -COO-, and -OCO-. Of these, a single bond, -O-, -COO-, and -OCO- are preferred. A single bond, -COO-, and -OCO- are more preferred.
S7 represents a cyclic group selected from a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, and any hydrogen atom on these cyclic groups may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. Of these, a benzene ring or a cyclohexane ring is preferred.
S8 represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms. Of these, an alkyl group or alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms is preferred. An alkyl group or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms is more preferred.
Sm represents an integer of 0 to 4, with 0 to 2 being preferred.
The specific liquid crystal additive compound has a rigid structure such as a benzene ring or a cyclohexane ring, and a polymerizable portion represented by S 1 in formula [5a] that undergoes a polymerization reaction by ultraviolet light or heat. Therefore, when the specific liquid crystal additive compound is included in a liquid crystal composition, the rigid structure of the specific liquid crystal additive compound enhances the vertical alignment of the liquid crystal, promotes the driving of the liquid crystal when a voltage is applied, and can reduce the driving voltage of the liquid crystal display element. In addition, the reaction of the S 1 portion in formula [5a] with the polymerizable compound can keep the polymer network in a dense state.
More specific examples of the specific liquid crystal additive compound include the compounds of the following formulae [5a-1] to [5a-11], and it is preferable to use these compounds.
Saはそれぞれ、-O-又は-COO-を示す。Sbはそれぞれ、炭素数1~12のアルキル基を示す。p1はそれぞれ、1~10の整数を示す。p2はそれぞれ、1又は2の整数を示す。 Each S a represents -O- or -COO-. Each S b represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Each p1 represents an integer of 1 to 10. Each p2 represents an integer of 1 or 2.
Scはそれぞれ、単結合、-COO-又は-OCO-を示す。Sdはそれぞれ、炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基を示す。p3はそれぞれ、1~10の整数を示す。p4はそれぞれ、1又は2の整数を示す。 Each S c represents a single bond, -COO- or -OCO-. Each S d represents an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. Each p3 represents an integer of 1 to 10. Each p4 represents an integer of 1 or 2.
Seはそれぞれ、-O-又は-COO-を示す。Sfはそれぞれ、ステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を示す。Sgはそれぞれ、炭素数1~12のアルキル基又は炭素数2~18のアルケニル基を示す。p5はそれぞれ、1~10の整数を示す。
特定液晶添加化合物の使用割合は、液晶層と樹脂膜との密着性の点から、液晶組成物中の液晶100質量部に対して、0.1~30質量部が好ましい。より好ましいのは、0.5~20質量部である。特に好ましいのは、1~10質量部である。また、特定液晶添加化合物は、各特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
液晶組成物の調製方法としては、液晶、重合性化合物、及び特定液晶添加化合物を一緒に混合する方法や、予め、重合性化合物と、特定液晶添加化合物とを混合したものを、液晶と混合する方法が挙げられる。
なかでも、本発明においては、予め、重合性化合物と特定液晶添加化合物とを混合したものを液晶と混合する方法が好ましい。
前記の通りに液晶組成物を調製する場合、重合性化合物、及び特定液晶添加化合物の溶解性に応じて、加熱することもできる。その際の温度は100℃未満が好ましい。
<液晶表示素子の作製方法>
液晶表示素子に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板の他、アクリル基板、ポリカーボネート基板、PET(ポリエチレンテレフタレート)基板などのプラスチック基板、更には、それらのフィルムを用いることができる。特に、調光窓などに用いる場合には、プラスチック基板やフィルムが好ましい。また、プロセスの簡素化の観点からは、液晶駆動のためのITO電極、IZO(Indium Zinc Oxide)電極、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)電極、有機導電膜などが形成された基板を用いることが好ましい。また、反射型の液晶表示素子とする場合には、片側の基板のみにならば、シリコンウエハやアルミニウムなどの金属や誘電体多層膜が形成された基板を使用できる。
液晶表示素子は、基板の少なくとも一方に、特定構造(1)を有する重合体を含む樹脂組成物から得られる樹脂膜を有する。特に、両方の基板に樹脂膜があることが好ましい。
Each S e represents -O- or -COO-. Each S f represents a divalent organic group having a steroid skeleton and having 17 to 51 carbon atoms. Each S g represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms. Each p5 represents an integer of 1 to 10.
The proportion of the specific liquid crystal additive compound used is preferably 0.1 to 30 parts by mass relative to 100 parts by mass of the liquid crystal in the liquid crystal composition from the viewpoint of adhesion between the liquid crystal layer and the resin film. More preferably, it is 0.5 to 20 parts by mass. Particularly preferably, it is 1 to 10 parts by mass. Furthermore, the specific liquid crystal additive compound can be used alone or in combination of two or more kinds depending on the properties.
Methods for preparing the liquid crystal composition include a method of mixing liquid crystal, a polymerizable compound, and a specific liquid crystal additive compound together, and a method of mixing a polymerizable compound and a specific liquid crystal additive compound in advance and then mixing the mixture with liquid crystal.
Among them, in the present invention, a method in which a mixture of the polymerizable compound and the specific liquid crystal additive compound is mixed in advance and then mixed with the liquid crystal is preferred.
When preparing the liquid crystal composition as described above, heating may be performed depending on the solubility of the polymerizable compound and the specific liquid crystal additive compound. The temperature at that time is preferably less than 100°C.
<Method of Manufacturing Liquid Crystal Display Element>
The substrate used in the liquid crystal display element is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and in addition to a glass substrate, a plastic substrate such as an acrylic substrate, a polycarbonate substrate, or a PET (polyethylene terephthalate) substrate, or even a film thereof can be used. In particular, when used in a light control window, a plastic substrate or film is preferable. From the viewpoint of simplifying the process, it is preferable to use a substrate on which an ITO electrode, an IZO (indium zinc oxide) electrode, an IGZO (indium gallium zinc oxide) electrode, an organic conductive film, or the like for driving the liquid crystal is formed. In addition, when a reflective liquid crystal display element is used, a substrate on which a metal such as a silicon wafer or aluminum or a dielectric multilayer film is formed can be used as the substrate on only one side.
The liquid crystal display element has a resin film obtained from a resin composition containing a polymer having the specific structure (1) on at least one of the substrates. It is particularly preferable that both substrates have resin films.
樹脂組成物の塗布方法は、特に限定されないが、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット法、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンナー法、スプレー法などがあり、基板の種類や目的とする樹脂膜の膜厚に応じて、適宜選択できる。The method for applying the resin composition is not particularly limited, but industrial methods include screen printing, offset printing, flexographic printing, inkjet printing, dip printing, roll coater printing, slit coater printing, spinner printing, spray printing, etc., and can be appropriately selected depending on the type of substrate and the desired thickness of the resin film.
樹脂組成物を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン、IR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、基板の種類や樹脂組成物に用いる溶媒に応じて30~300℃、好ましくは、30~250℃の温度で溶媒を蒸発させて樹脂膜とすることができる。特に、基板にプラスチック基板を用いる場合には、30~150℃の温度で処理することが好ましい。After the resin composition is applied to the substrate, the solvent can be evaporated to form a resin film using a heating means such as a hot plate, a heat circulation oven, or an IR (infrared) oven at a temperature of 30 to 300°C, preferably 30 to 250°C, depending on the type of substrate and the solvent used in the resin composition. In particular, when a plastic substrate is used, processing at a temperature of 30 to 150°C is preferred.
焼成後の樹脂膜の厚みは、厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で不利となり、薄すぎると素子の信頼性が低下する場合があるので、好ましいのは、5~500nmである。より好ましいのは、10~300nmである。特に好ましいのは、10~250nmである。If the thickness of the resin film after baking is too thick, it will be disadvantageous in terms of the power consumption of the liquid crystal display element, and if it is too thin, the reliability of the element may decrease, so the thickness is preferably 5 to 500 nm. More preferably, it is 10 to 300 nm. Especially preferably, it is 10 to 250 nm.
液晶表示素子に用いる液晶組成物は、前記の通りの液晶組成物であるが、そのなかに、液晶表示素子の電極間隙(ギャップともいう。)を制御するためのスペーサーを導入することもできる。 The liquid crystal composition used in the liquid crystal display element is the liquid crystal composition as described above, but spacers can also be introduced into it to control the electrode gap (also called the gap) of the liquid crystal display element.
液晶組成物の注入方法は、特に限定されないが、例えば、次の方法が挙げられる。即ち、基板にガラス基板を用いる場合、樹脂膜が形成された一対の基板を用意し、片側の基板の4片を、一部分を除いてシール剤を塗布し、その後、樹脂膜の面が内側になるようにして、もう片側の基板を貼り合わせた空セルを作製する。そして、シール剤が塗布されていない場所から、液晶組成物を減圧注入して、液晶組成物注入セルを得る方法が挙げられる。更に、基板にプラスチック基板やフィルムを用いる場合には、樹脂膜が形成された一対の基板を用意し、片側の基板の上にODF(One Drop Filling)法やインクジェット法などで、液晶組成物を滴下し、その後、もう片側の基板を貼り合わせて、液晶組成物注入セルを得る方法が挙げられる。The method of injecting the liquid crystal composition is not particularly limited, but examples thereof include the following methods. That is, when glass substrates are used as the substrates, a pair of substrates on which a resin film is formed is prepared, and a sealant is applied to the four pieces of one substrate, except for a portion, and then the other substrate is attached so that the resin film surface faces inward to produce an empty cell. Then, the liquid crystal composition is decompressed and injected from the place where the sealant is not applied to obtain a liquid crystal composition-injected cell. Furthermore, when plastic substrates or films are used as the substrates, a pair of substrates on which a resin film is formed is prepared, and the liquid crystal composition is dropped onto one substrate by the ODF (One Drop Filling) method or the inkjet method, and then the other substrate is attached to obtain a liquid crystal composition-injected cell.
液晶表示素子のギャップは、前記スペーサーなどで制御できる。その方法は、前記の通りに、液晶組成物中に目的とする大きさのスペーサーを導入する方法や、目的とする大きさのカラムスペーサーを有する基板を用いる方法などが挙げられる。また、基板にプラスチックやフィルム基板を用いて、基板の貼り合わせをラミネートで行う場合は、スペーサーを導入せずに、ギャップを制御できる。The gap of a liquid crystal display element can be controlled by the spacers described above. Methods for this include, as described above, introducing spacers of the desired size into the liquid crystal composition, and using a substrate having column spacers of the desired size. In addition, when plastic or film substrates are used as the substrates and the substrates are bonded together by lamination, the gap can be controlled without introducing spacers.
液晶表示素子のギャップの大きさは、1~100μmが好ましい。より好ましいのは、1~50μmである。特に好ましいのは、2~30μmである。ギャップが小さすぎると、液晶表示素子のコントラストが低下し、大きすぎると、素子の駆動電圧が高くなる。The size of the gap in the liquid crystal display element is preferably 1 to 100 μm. More preferably, it is 1 to 50 μm. Especially preferably, it is 2 to 30 μm. If the gap is too small, the contrast of the liquid crystal display element decreases, and if it is too large, the driving voltage of the element becomes high.
液晶表示素子は、液晶組成物の一部又は全体が液晶性を示す状態で、液晶組成物の硬化を行い、液晶層を形成させて得られる。この液晶組成物の硬化は、前記液晶組成物注入セルに、紫外線の照射や加熱をして行う。本発明においては、前記の通り、紫外線の照射が好ましい。A liquid crystal display element is obtained by curing a liquid crystal composition to form a liquid crystal layer while a part or the whole of the liquid crystal composition exhibits liquid crystallinity. The liquid crystal composition is cured by irradiating the liquid crystal composition-injected cell with ultraviolet light or by heating. In the present invention, as described above, irradiation with ultraviolet light is preferred.
紫外線の照射に用いる紫外線照射装置の光源としては、例えば、メタルハライドランプ又は高圧水銀ランプが挙げられる。また、紫外線の波長は、250~400nmが好ましい。なかでも、310~370nmが好ましい。また、紫外線を照射した後に、加熱処理を行っても良い。その際の温度としては、40~120℃が好ましい。より好ましいのは、40~80℃である。
加熱に用いる装置は、前記樹脂組成物を基板上に塗布した後に用いる加熱手段が挙げられる。また、その際の温度は、重合性化合物の反応が進行する温度や基板の種類に応じて、適宜、選択される。具体的には、80~200℃が好ましい。
Examples of the light source of the ultraviolet ray irradiation device used for irradiating ultraviolet rays include a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp. The wavelength of the ultraviolet rays is preferably 250 to 400 nm. Of these, 310 to 370 nm is preferable. After irradiation with ultraviolet rays, a heat treatment may be performed. The temperature at this time is preferably 40 to 120°C. More preferably, it is 40 to 80°C.
The heating device may be a heating means used after the resin composition is applied onto the substrate. The temperature is appropriately selected depending on the temperature at which the reaction of the polymerizable compound proceeds and the type of substrate. Specifically, 80 to 200° C. is preferable.
以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、これらに限定されるものではない。
以下で用いる略語は下記の通りである。
「ポリイミド系重合体に用いる化合物類」
<特定ジアミン(1)>
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but is not limited to these.
The abbreviations used below are as follows:
"Compounds used in polyimide polymers"
<Specific diamine (1)>
<特定ジアミン(2)> <Specific diamine (2)>
<その他ジアミン> <Other diamines>
<特定テトラカルボン酸成分> <Specific tetracarboxylic acid component>
「ポリシロキサン系重合体に用いる化合物類」 "Compounds used in polysiloxane polymers"
E2:オクタデシルトリエトキシシラン
E3:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
E4:3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン
E5:テトラエトキシシラン
「架橋性化合物」
E2: Octadecyltriethoxysilane E3: 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane E4: 3-Ureidopropyltriethoxysilane E5: Tetraethoxysilane "Cross-linking compound"
「溶媒」
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
γ-BL:γ-ブチロラクトン
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
PB:プロピレングリコールモノブチルエーテル
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
ECS:エチレングリコールモノエチルエーテル
EC:ジエチレングリコールモノエチルエーテル
「液晶組成物に用いる化合物類」
<特定液晶添加化合物>
"solvent"
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone γ-BL: γ-butyrolactone BCS: Ethylene glycol monobutyl ether PB: Propylene glycol monobutyl ether PGME: Propylene glycol monomethyl ether ECS: Ethylene glycol monoethyl ether EC: Diethylene glycol monoethyl ether "Compounds used in liquid crystal compositions"
<Specific liquid crystal additive compound>
<重合性化合物>
R1:IBXA(大阪有機化学工業社製)
R2:2-ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業社製)
R3:KAYARAD FM-400(日本化薬社製)
R4:EBECRYL 230(ダイセル・オルネクス社製)
R5:カレンズMT PE1(昭和電工社製)
<光ラジカル開始剤>
P1:IRGACURE 184(BASF社製)
<液晶>
L1:MLC-3018(メルク社製)
「ポリイミド系重合体の分子量測定」
常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101)(昭和電工社製)、カラム(KD-803,KD-805)(Shodex社製)を用いて、以下のようにして測定した。
<Polymerizable Compound>
R1: IBXA (Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
R2: 2-hydroxyethyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
R3: KAYARAD FM-400 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
R4: EBECRYL 230 (manufactured by Daicel Allnex)
R5: Karenz MT PE1 (manufactured by Showa Denko)
<Photoradical initiator>
P1: IRGACURE 184 (manufactured by BASF)
<Liquid crystal>
L1: MLC-3018 (Merck)
"Molecular weight measurement of polyimide polymers"
The measurements were carried out using a room temperature gel permeation chromatography (GPC) apparatus (GPC-101) (manufactured by Showa Denko KK) and columns (KD-803, KD-805) (manufactured by Shodex KK) as follows.
カラム温度:50℃
溶離液:N,N-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム一水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000及び30,000)(東ソー社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000及び1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
「ポリイミド系重合体のイミド化率の測定」
ポリイミド粉末20mgをNMR(核磁気共鳴)サンプル管(NMRサンプリングチューブスタンダード,φ5(草野科学社製))に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6,0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)(0.53ml)を添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をNMR測定機(JNW-ECA500)(日本電子データム社製)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5ppm~10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
Column temperature: 50 ° C.
Eluent: N,N-dimethylformamide (additives: lithium bromide monohydrate (LiBr.H 2 O) 30 mmol/L (liter), phosphoric acid anhydrous crystal (o-phosphoric acid) 30 mmol/L, tetrahydrofuran (THF) 10 ml/L)
Flow rate: 1.0 ml/min. Standard samples for preparing a calibration curve: TSK standard polyethylene oxide (molecular weight: about 900,000, 150,000, 100,000 and 30,000) (manufactured by Tosoh Corporation) and polyethylene glycol (molecular weight: about 12,000, 4,000 and 1,000) (manufactured by Polymer Laboratory Co., Ltd.).
"Measurement of imidization rate of polyimide polymer"
20 mg of polyimide powder was placed in an NMR (nuclear magnetic resonance) sample tube (NMR sampling tube standard, φ5 (Kusano Scientific Co., Ltd.)), deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6, 0.05 mass% TMS (tetramethylsilane) mixture) (0.53 ml) was added, and the mixture was sonicated to completely dissolve. This solution was measured for proton NMR at 500 MHz using an NMR measurement device (JNW-ECA500) (JEOL Datum Co., Ltd.). The imidization rate was calculated by the following formula, using a proton derived from a structure that does not change before and after imidization as a reference proton, and the peak integrated value of this proton and the proton peak integrated value derived from the NH group of the amic acid that appears around 9.5 ppm to 10.0 ppm.
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
(xはアミド酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。)
「ポリイミド系重合体の合成」
<合成例1>
D2(1.36g,5.44mmol)、A1(1.05g,2.76mmol)及びC1(1.19g,11.0mmol)をNMP(10.4g)中で混合し、80℃で4時間反応させた後、D1(1.60g,8.16mmol)とNMP(5.21g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(1)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量(Mnともいう。)は21,500、重量平均分子量(Mwともいう。)は64,700であった。
<合成例2>
D2(2.21g,8.83mmol)、A1(1.71g,4.49mmol)、B1(2.96g,11.2mmol)及びC1(0.73g,6.75mmol)をNMP(20.4g)中で混合し、80℃で4時間反応させた後、D1(2.60g,13.3mmol)とNMP(10.2g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(2)を得た。このポリアミド酸のMnは20,500、Mwは61,000であった。
<合成例3>
合成例2の手法で得られたポリアミド酸溶液(2)(20.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(1.65g)及びピリジン(1.00g)を加え、60℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(450ml)中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(3)を得た。このポリイミドのイミド化率は55%であり、Mnは18,300、Mwは48,300であった。
<合成例4>
D4(0.74g,3.73mmol)、A2(0.75g,1.90mmol)、B1(1.50g,5.68mmol)及びC1(0.21g,1.94mmol)をγ-BL(8.60g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.10g,5.61mmol)とγ-BL(4.30g)を加え、40℃で8時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(4)を得た。このポリアミド酸のMnは15,900、Mwは47,600であった。
<合成例5>
D4(1.18g,5.96mmol)、A2(0.51g,1.29mmol)及びB1(1.94g,7.34mmol)をγ-BL(8.25g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(0.50g,2.55mmol)とγ-BL(4.13g)を加え、40℃で8時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(5)を得た。このポリアミド酸のMnは13,300、Mwは44,200であった。
<合成例6>
D4(0.74g,3.73mmol)、A3(0.54g,1.25mmol)、B1(1.66g,6.28mmol)及びC1(0.54g,4.99mmol)をNMP(10.4g)中で混合し、80℃で4時間反応させた後、D1(1.70g,8.67mmol)とNMP(5.18g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(6)を得た。このポリアミド酸のMnは22,300、Mwは68,500であった。
<合成例7>
D3(2.00g,8.92mmol)、A2(0.71g,1.80mmol)及びB2(1.47g,7.23mmol)をγ-BL(12.6g)中で混合し、40℃で12時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(7)を得た。このポリアミド酸のMnは14,900、Mwは41,900であった。
<合成例8>
D3(2.50g,11.2mmol)、A4(0.28g,0.57mmol)、B1(1.79g,6.77mmol)及びC1(0.43g,3.98mmol)をNMP(15.0g)中で混合し、40℃で12時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(8)を得た。このポリアミド酸のMnは16,100、Mwは45,200であった。
<合成例9>
D2(1.11g,4.44mmol)、A5(0.84g,2.23mmol)、B1(1.48g,5.60mmol)及びC1(0.36g,3.33mmol)をNMP(10.2g)中で混合し、80℃で4時間反応させた後、D1(1.30g,6.63mmol)とNMP(5.10g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(9)を得た。このポリアミド酸のMnは19,900、Mwは60,500であった。
<合成例10>
D2(1.53g,6.11mmol)及びC1(1.68g,15.5mmol)をNMP(10.0g)中で混合し、80℃で4時間反応させた後、D1(1.80g,9.18mmol)とNMP(5.01g)を加え、40℃で6時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(10)を得た。このポリアミド酸のMnは28,200、Mwは73,900であった。
<合成例11>
D4(1.08g,5.45mmol)及びC1(1.49g,13.8mmol)をγ-BL(8.34g)中で混合し、60℃で4時間反応させた後、D1(1.60g,8.16mmol)とγ-BL(4.17g)を加え、40℃で8時間反応させ、樹脂固形分濃度が25質量%のポリアミド酸溶液(11)を得た。このポリアミド酸のMnは20,900、Mwは58,400であった。
合成例で得られたポリイミド系重合体を、表1に示す。
Imidization rate (%)=(1−α·x/y)×100
(x is the integrated value of the proton peak derived from the NH group of the amic acid, y is the integrated value of the peak of the reference proton, and α is the ratio of the number of the reference protons to one NH group proton of the amic acid in the case of polyamic acid (imidization rate is 0%).)
"Synthesis of polyimide polymers"
<Synthesis Example 1>
D2 (1.36 g, 5.44 mmol), A1 (1.05 g, 2.76 mmol) and C1 (1.19 g, 11.0 mmol) were mixed in NMP (10.4 g) and reacted at 80° C. for 4 hours, after which D1 (1.60 g, 8.16 mmol) and NMP (5.21 g) were added and reacted at 40° C. for 6 hours to obtain a polyamic acid solution (1) with a resin solid concentration of 25% by mass. The number average molecular weight (also referred to as Mn) of this polyamic acid was 21,500 and the weight average molecular weight (also referred to as Mw) was 64,700.
<Synthesis Example 2>
D2 (2.21 g, 8.83 mmol), A1 (1.71 g, 4.49 mmol), B1 (2.96 g, 11.2 mmol) and C1 (0.73 g, 6.75 mmol) were mixed in NMP (20.4 g) and reacted at 80° C. for 4 hours, after which D1 (2.60 g, 13.3 mmol) and NMP (10.2 g) were added and reacted at 40° C. for 6 hours to obtain a polyamic acid solution (2) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 20,500 and the Mw was 61,000.
<Synthesis Example 3>
The polyamic acid solution (2) (20.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 2 was diluted to 6% by mass with NMP, and then acetic anhydride (1.65 g) and pyridine (1.00 g) were added as imidization catalysts and reacted at 60° C. for 3 hours. The reaction solution was poured into methanol (450 ml), and the resulting precipitate was filtered off. The precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 100° C. to obtain polyimide powder (3). The imidization rate of this polyimide was 55%, Mn was 18,300, and Mw was 48,300.
<Synthesis Example 4>
D4 (0.74 g, 3.73 mmol), A2 (0.75 g, 1.90 mmol), B1 (1.50 g, 5.68 mmol) and C1 (0.21 g, 1.94 mmol) were mixed in γ-BL (8.60 g) and reacted at 60° C. for 4 hours, after which D1 (1.10 g, 5.61 mmol) and γ-BL (4.30 g) were added and reacted at 40° C. for 8 hours to obtain a polyamic acid solution (4) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 15,900 and the Mw was 47,600.
<Synthesis Example 5>
D4 (1.18 g, 5.96 mmol), A2 (0.51 g, 1.29 mmol) and B1 (1.94 g, 7.34 mmol) were mixed in γ-BL (8.25 g) and reacted at 60° C. for 4 hours, after which D1 (0.50 g, 2.55 mmol) and γ-BL (4.13 g) were added and reacted at 40° C. for 8 hours to obtain a polyamic acid solution (5) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 13,300 and the Mw was 44,200.
<Synthesis Example 6>
D4 (0.74 g, 3.73 mmol), A3 (0.54 g, 1.25 mmol), B1 (1.66 g, 6.28 mmol) and C1 (0.54 g, 4.99 mmol) were mixed in NMP (10.4 g) and reacted at 80° C. for 4 hours, and then D1 (1.70 g, 8.67 mmol) and NMP (5.18 g) were added and reacted at 40° C. for 6 hours to obtain a polyamic acid solution (6) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 22,300 and the Mw was 68,500.
<Synthesis Example 7>
D3 (2.00 g, 8.92 mmol), A2 (0.71 g, 1.80 mmol) and B2 (1.47 g, 7.23 mmol) were mixed in γ-BL (12.6 g) and reacted at 40° C. for 12 hours to obtain a polyamic acid solution (7) having a resin solid concentration of 25% by mass. The polyamic acid had an Mn of 14,900 and an Mw of 41,900.
<Synthesis Example 8>
D3 (2.50 g, 11.2 mmol), A4 (0.28 g, 0.57 mmol), B1 (1.79 g, 6.77 mmol) and C1 (0.43 g, 3.98 mmol) were mixed in NMP (15.0 g) and reacted at 40° C. for 12 hours to obtain a polyamic acid solution (8) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 16,100 and the Mw was 45,200.
<Synthesis Example 9>
D2 (1.11 g, 4.44 mmol), A5 (0.84 g, 2.23 mmol), B1 (1.48 g, 5.60 mmol) and C1 (0.36 g, 3.33 mmol) were mixed in NMP (10.2 g) and reacted at 80° C. for 4 hours, and then D1 (1.30 g, 6.63 mmol) and NMP (5.10 g) were added and reacted at 40° C. for 6 hours to obtain a polyamic acid solution (9) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 19,900 and the Mw was 60,500.
<Synthesis Example 10>
D2 (1.53 g, 6.11 mmol) and C1 (1.68 g, 15.5 mmol) were mixed in NMP (10.0 g) and reacted at 80° C. for 4 hours, and then D1 (1.80 g, 9.18 mmol) and NMP (5.01 g) were added and reacted at 40° C. for 6 hours to obtain a polyamic acid solution (10) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 28,200 and the Mw was 73,900.
<Synthesis Example 11>
D4 (1.08 g, 5.45 mmol) and C1 (1.49 g, 13.8 mmol) were mixed in γ-BL (8.34 g) and reacted at 60° C. for 4 hours, after which D1 (1.60 g, 8.16 mmol) and γ-BL (4.17 g) were added and reacted at 40° C. for 8 hours to obtain a polyamic acid solution (11) with a resin solid concentration of 25% by mass. The Mn of this polyamic acid was 20,900 and the Mw was 58,400.
The polyimide polymers obtained in the synthesis examples are shown in Table 1.
*1:ポリアミド酸。
「ポリシロキサン系重合体の合成」
<合成例12>
温度計及び還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、ECS(28.3g)、E1(4.10g)、E3(7.45g)及びE5(32.5g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めECS(14.2g)、水(10.8g)、及び触媒として蓚酸(0.70g)を混合して調製しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、更に、25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予め調製しておいたE4の含有量が92質量%のメタノール溶液(1.20g)とECS(0.90g)の混合溶液を加えた。更に、30分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(1)を得た。
<合成例13>
温度計及び還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、EC(29.2g)、E1(4.10g)及びE5(38.8g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めEC(14.6g)、水(10.8g)、及び触媒として蓚酸(0.50g)を混合して調製しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、更に、25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予め調製しておいたE4の含有量92質量%のメタノール溶液(1.20g)とEC(0.90g)の混合溶液を加えた。更に、30分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(2)を得た。
<合成例14>
温度計及び還流管を備え付けた200mlの四つ口反応フラスコ中で、ECS(28.3g)、E2(4.07g)、E3(7.45g)及びE5(32.5g)を混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めECS(14.2g)、水(10.8g)、及び触媒として蓚酸(0.70g)を混合して調製しておいた溶液を、25℃にて30分かけて滴下し、更に、25℃にて30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて加熱して30分間還流させた後、予め調製しておいたE4の含有量が92質量%のメタノール溶液(1.20g)とECS(0.90g)の混合溶液を加えた。更に、30分間還流させた後、放冷してSiO2換算濃度が12質量%のポリシロキサン溶液(3)を得た。
*1: Polyamic acid.
"Synthesis of polysiloxane-based polymers"
<Synthesis Example 12>
In a 200 ml four-necked reaction flask equipped with a thermometer and a reflux condenser, ECS (28.3 g), E1 (4.10 g), E3 (7.45 g) and E5 (32.5 g) were mixed to prepare a solution of alkoxysilane monomer. A solution prepared in advance by mixing ECS (14.2 g), water (10.8 g), and oxalic acid (0.70 g) as a catalyst was added dropwise to this solution over 30 minutes at 25 ° C., and further stirred for 30 minutes at 25 ° C. Then, the mixture was heated using an oil bath and refluxed for 30 minutes, and then a mixed solution of methanol solution (1.20 g) containing 92% by mass of E4 and ECS (0.90 g) that had been previously prepared was added. After refluxing for 30 minutes, the mixture was allowed to cool to obtain a polysiloxane solution (1) with a SiO 2 conversion concentration of 12% by mass.
<Synthesis Example 13>
In a 200 ml four-necked reaction flask equipped with a thermometer and a reflux condenser, EC (29.2 g), E1 (4.10 g) and E5 (38.8 g) were mixed to prepare a solution of an alkoxysilane monomer. A solution prepared in advance by mixing EC (14.6 g), water (10.8 g), and oxalic acid (0.50 g) as a catalyst was added dropwise to this solution over 30 minutes at 25 ° C., and further stirred for 30 minutes at 25 ° C. Then, the mixture was heated using an oil bath and refluxed for 30 minutes, and then a mixed solution of EC (0.90 g) and methanol solution (1.20 g) containing 92% by mass of E4 that had been prepared in advance was added. After refluxing for 30 minutes, the mixture was allowed to cool to obtain a polysiloxane solution (2) with a SiO2 conversion concentration of 12% by mass.
<Synthesis Example 14>
In a 200 ml four-necked reaction flask equipped with a thermometer and a reflux condenser, ECS (28.3 g), E2 (4.07 g), E3 (7.45 g) and E5 (32.5 g) were mixed to prepare a solution of alkoxysilane monomer. A solution prepared in advance by mixing ECS (14.2 g), water (10.8 g), and oxalic acid (0.70 g) as a catalyst was added dropwise to this solution over 30 minutes at 25 ° C., and further stirred for 30 minutes at 25 ° C. Then, the mixture was heated using an oil bath and refluxed for 30 minutes, and then a mixed solution of methanol solution (1.20 g) containing 92% by mass of E4 and ECS (0.90 g) that had been prepared in advance was added. After refluxing for 30 minutes, the mixture was allowed to cool to obtain a polysiloxane solution (3) with a SiO 2 conversion concentration of 12% by mass.
合成例で得られたポリシロキサン系重合体を、表2に示す。The polysiloxane polymers obtained in the synthesis examples are shown in Table 2.
「樹脂組成物の製造」
<実施例1>
合成例1の手法で得られたポリアミド酸溶液(1)(10.0g)に、NMP(16.0g)及びBCS(15.7g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(1)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例2>
合成例2の手法で得られたポリアミド酸溶液(2)(10.0g)に、NMP(16.0g)及びBCS(15.7g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(2)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例3>
合成例3の手法で得られたポリイミド粉末(3)(2.50g)に、NMP(27.4g)を加え、70℃で24時間撹拌して溶解させた。その後、BCS(7.83g)及びPB(3.92g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(3)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例4>
合成例3の手法で得られたポリイミド粉末(3)(2.50g)に、NMP(27.4g)を加え、70℃で24時間撹拌して溶解させた。その後、K1(0.13g)、BCS(7.83g)及びPB(3.92g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(4)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例5>
合成例3の手法で得られたポリイミド粉末(3)(2.50g)に、γ-BL(5.88g)を加え、60℃で24時間撹拌して溶解させた。その後、PGME(33.3g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(5)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例6>
合成例4の手法で得られたポリアミド酸溶液(4)(10.0g)に、γ-BL(0.33g)を加え、25℃で4時間撹拌した。その後、PGME(31.3g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(6)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例7>
合成例4の手法で得られたポリアミド酸溶液(4)(10.0g)に、γ-BL(0.33g)を加え、25℃で4時間撹拌した。その後、K2(0.18g)及びPGME(31.3g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(7)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例8>
合成例5の手法で得られたポリアミド酸溶液(5)(10.0g)に、γ-BL(0.33g)を加え、25℃で4時間撹拌した。その後、K2(0.13g)及びPGME(31.3g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(8)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例9>
合成例6の手法で得られたポリアミド酸溶液(6)(10.0g)に、K1(0.08g)、NMP(19.9g)及びPB(11.8g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(9)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例10>
合成例7の手法で得られたポリアミド酸溶液(7)(10.0g)に、γ-BL(0.33g)を加え、25℃で4時間撹拌した。その後、K2(0.08g)及びPGME(31.3g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(10)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例11>
合成例8の手法で得られたポリアミド酸溶液(8)(10.0g)に、NMP(16.0g)、BCS(7.83g)及びPB(7.83g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(11)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例12>
合成例9の手法で得られたポリアミド酸溶液(9)(10.0g)に、NMP(16.0g)及びBCS(15.7g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(12)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<実施例13>
合成例12の合成手法で得られたポリシロキサン溶液(1)(20.0g)に、ECS(12.5g)及びBCS(7.52g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(13)を得た。この樹脂組成物に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
<実施例14>
合成例13の合成手法で得られたポリシロキサン溶液(2)(20.0g)に、EC(8.72g)及びBCS(11.3g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(14)を得た。この樹脂組成物に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
<実施例15>
合成例14の合成手法で得られたポリシロキサン溶液(3)(20.0g)に、ECS(12.5g)及びBCS(7.52g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(15)を得た。この樹脂組成物に、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
<比較例1>
合成例10の手法で得られたポリアミド酸溶液(10)(10.0g)に、NMP(16.0g)及びBCS(15.7g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(16)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
<比較例2>
合成例11の手法で得られたポリアミド酸溶液(11)(10.0g)に、γ-BL(0.33g)及びPGME(31.3g)を加え、25℃で6時間撹拌して、樹脂組成物(17)を得た。この樹脂組成物には、濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であった。
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、表3~表5に示す。
"Production of resin composition"
Example 1
NMP (16.0 g) and BCS (15.7 g) were added to the polyamic acid solution (1) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 1, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (1). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormality such as turbidity or precipitation.
Example 2
NMP (16.0 g) and BCS (15.7 g) were added to the polyamic acid solution (2) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 2, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (2). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormality such as turbidity or precipitation.
Example 3
NMP (27.4 g) was added to the polyimide powder (3) (2.50 g) obtained by the method of Synthesis Example 3, and the mixture was dissolved by stirring at 70° C. for 24 hours. Then, BCS (7.83 g) and PB (3.92 g) were added, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (3). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormalities such as turbidity or precipitation.
Example 4
NMP (27.4 g) was added to the polyimide powder (3) (2.50 g) obtained by the method of Synthesis Example 3, and the mixture was stirred at 70° C. for 24 hours to dissolve. Then, K1 (0.13 g), BCS (7.83 g) and PB (3.92 g) were added, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (4). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormalities such as turbidity or precipitation.
Example 5
γ-BL (5.88 g) was added to polyimide powder (3) (2.50 g) obtained by the method of Synthesis Example 3, and dissolved by stirring at 60° C. for 24 hours. Then, PGME (33.3 g) was added and stirred at 25° C. for 6 hours to obtain resin composition (5). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormality such as turbidity or precipitation.
Example 6
γ-BL (0.33 g) was added to the polyamic acid solution (4) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 4, and the mixture was stirred at 25° C. for 4 hours. Then, PGME (31.3 g) was added, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (6). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormalities such as turbidity or precipitation.
Example 7
γ-BL (0.33 g) was added to the polyamic acid solution (4) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 4, and the mixture was stirred at 25° C. for 4 hours. Then, K2 (0.18 g) and PGME (31.3 g) were added, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (7). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormalities such as turbidity or precipitation.
Example 8
γ-BL (0.33 g) was added to the polyamic acid solution (5) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 5, and the mixture was stirred at 25° C. for 4 hours. Then, K2 (0.13 g) and PGME (31.3 g) were added, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (8). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormalities such as turbidity or precipitation.
<Example 9>
To the polyamic acid solution (6) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 6, K1 (0.08 g), NMP (19.9 g) and PB (11.8 g) were added and stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (9). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormality such as turbidity or precipitation.
Example 10
γ-BL (0.33 g) was added to the polyamic acid solution (7) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 7, and the mixture was stirred at 25° C. for 4 hours. Then, K2 (0.08 g) and PGME (31.3 g) were added, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (10). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormalities such as turbidity or precipitation.
Example 11
NMP (16.0 g), BCS (7.83 g) and PB (7.83 g) were added to the polyamic acid solution (8) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 8, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (11). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormality such as turbidity or precipitation.
Example 12
NMP (16.0 g) and BCS (15.7 g) were added to the polyamic acid solution (9) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 9, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (12). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormality such as turbidity or precipitation.
Example 13
ECS (12.5 g) and BCS (7.52 g) were added to the polysiloxane solution (1) (20.0 g) obtained by the synthesis method of Synthesis Example 12, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (13). This resin composition showed no abnormalities such as turbidity or precipitation, and was confirmed to be a homogeneous solution.
<Example 14>
EC (8.72 g) and BCS (11.3 g) were added to the polysiloxane solution (2) (20.0 g) obtained by the synthesis method of Synthesis Example 13, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (14). This resin composition showed no abnormalities such as turbidity or precipitation, and was confirmed to be a homogeneous solution.
Example 15
ECS (12.5 g) and BCS (7.52 g) were added to the polysiloxane solution (3) (20.0 g) obtained by the synthesis method of Synthesis Example 14, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (15). This resin composition showed no abnormalities such as turbidity or precipitation, and was confirmed to be a homogeneous solution.
<Comparative Example 1>
NMP (16.0 g) and BCS (15.7 g) were added to the polyamic acid solution (10) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 10, and the mixture was stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (16). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormality such as turbidity or precipitation.
<Comparative Example 2>
To the polyamic acid solution (11) (10.0 g) obtained by the method of Synthesis Example 11, γ-BL (0.33 g) and PGME (31.3 g) were added and stirred at 25° C. for 6 hours to obtain a resin composition (17). This resin composition was a homogeneous solution without any abnormalities such as turbidity or precipitation.
The resin compositions obtained in the examples and comparative examples are shown in Tables 3 to 5.
*2:括弧内の数値は重合体100質量部に対する架橋性化合物の導入量(質量部)を示す。
「液晶組成物の作製」
<液晶組成物(A)の作製>
R1(1.20g)、R2(0.30g)、R3(1.20g)、R4(0.90g)及びR5(0.30g)を混合し、60℃で2時間撹拌して、重合性化合物の溶液を作製した。その後、作製した重合性化合物の溶液、L1(6.00g)及びP1(0.10g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(A)を得た。
<液晶組成物(B)の作製>
R1(1.20g)、R2(0.30g)、R3(1.20g)、R4(0.90g)及びR5(0.30g)を混合し、60℃で2時間撹拌して、重合性化合物の溶液を作製した。その一方で、S1(0.20g)及びL1(5.80g)を混合し、25℃で2時間撹拌して特定液晶添加化合物を含む液晶を作製した。その後、作製した重合性化合物の溶液、特定液晶添加化合物を含む液晶、及びP1(0.10g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(B)を得た。
<液晶組成物(C)の作製>
R1(1.20g)、R2(0.30g)、R3(1.20g)、R4(0.90g)及びR5(0.30g)を混合し、60℃で2時間撹拌して、重合性化合物の溶液を作製した。その一方で、S2(0.40g)及びL1(5.60g)を混合し、25℃で2時間撹拌して特定液晶添加化合物を含む液晶を作製した。その後、作製した重合性化合物の溶液、特定液晶添加化合物を含む液晶、及びP1(0.10g)を混合し、25℃で6時間撹拌して、液晶組成物(C)を得た。
「液晶表示素子の作製(ガラス基板)」
前記実施例及び比較例の手法で得られた樹脂組成物を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。得られた溶液を純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄した100×100mmのITO電極付きガラス基板(縦:100mm、横:100mm、厚さ:0.7mm)のITO面上にスピンコートし、ホットプレート上にて100℃で5分間、熱循環型クリーンオーブンにて210℃で30分間加熱処理をして、膜厚が100nmの樹脂膜付きのITO基板を得た。この樹脂膜付きのITO基板を2枚用意し、その一方の基板の樹脂膜面に、20μmのスペーサーを塗布した。その後、その基板のスペーサーを塗布した樹脂膜面に、ODF(One Drop Filling)法にて前記液晶組成物(A)~(C)を滴下し、次いで、他方の基板の樹脂膜面が向き合うように貼り合わせを行い、処理前の液晶表示素子を得た。
*2: The numbers in parentheses indicate the amount (parts by mass) of the crosslinkable compound introduced per 100 parts by mass of the polymer.
"Preparation of liquid crystal composition"
<Preparation of Liquid Crystal Composition (A)>
A polymerizable compound solution was prepared by mixing R1 (1.20 g), R2 (0.30 g), R3 (1.20 g), R4 (0.90 g) and R5 (0.30 g) and stirring for 2 hours at 60° C. Then, the prepared polymerizable compound solution, L1 (6.00 g) and P1 (0.10 g) were mixed and stirred for 6 hours at 25° C. to obtain a liquid crystal composition (A).
<Preparation of Liquid Crystal Composition (B)>
R1 (1.20 g), R2 (0.30 g), R3 (1.20 g), R4 (0.90 g) and R5 (0.30 g) were mixed and stirred at 60 ° C for 2 hours to prepare a solution of a polymerizable compound. Meanwhile, S1 (0.20 g) and L1 (5.80 g) were mixed and stirred at 25 ° C for 2 hours to prepare a liquid crystal containing a specific liquid crystal additive compound. Then, the prepared solution of the polymerizable compound, the liquid crystal containing a specific liquid crystal additive compound, and P1 (0.10 g) were mixed and stirred at 25 ° C for 6 hours to obtain a liquid crystal composition (B).
<Preparation of Liquid Crystal Composition (C)>
R1 (1.20 g), R2 (0.30 g), R3 (1.20 g), R4 (0.90 g) and R5 (0.30 g) were mixed and stirred at 60 ° C for 2 hours to prepare a solution of a polymerizable compound. Meanwhile, S2 (0.40 g) and L1 (5.60 g) were mixed and stirred at 25 ° C for 2 hours to prepare a liquid crystal containing a specific liquid crystal additive compound. Then, the prepared solution of the polymerizable compound, the liquid crystal containing a specific liquid crystal additive compound, and P1 (0.10 g) were mixed and stirred at 25 ° C for 6 hours to obtain a liquid crystal composition (C).
"Preparation of liquid crystal display elements (glass substrate)"
The resin composition obtained by the method of the above-mentioned Examples and Comparative Examples was pressure-filtered with a membrane filter having a pore size of 1 μm. The obtained solution was spin-coated on the ITO surface of a 100×100 mm glass substrate (length: 100 mm, width: 100 mm, thickness: 0.7 mm) with an ITO electrode, which had been washed with pure water and IPA (isopropyl alcohol), and then heated at 100° C. for 5 minutes on a hot plate and at 210° C. for 30 minutes in a heat circulation type clean oven to obtain an ITO substrate with a resin film having a film thickness of 100 nm. Two ITO substrates with this resin film were prepared, and a spacer having a thickness of 20 μm was applied to the resin film surface of one of the substrates. Thereafter, the liquid crystal compositions (A) to (C) were dropped on the resin film surface of the substrate coated with the spacer by the ODF (One Drop Filling) method, and then the other substrate was laminated so that the resin film surface of the other substrate faced each other, to obtain a liquid crystal display element before processing.
この処理前の液晶表示素子に、照度20mW/cm2のメタルハライドランプを用いて、350nm以下の波長をカットし、照射時間60秒で紫外線照射を行った。これにより、液晶表示素子(ガラス基板)を得た。
「液晶表示素子の作製(プラスチック基板)」
前記実施例及び比較例の手法で得られた樹脂組成物を、細孔径1μmのメンブランフィルタで加圧濾過した。得られた溶液を純水で洗浄した150×150mmのITO電極付きPET基板(縦:150mm、横:150mm、厚さ:0.1mm)のITO面上にバーコーターにて塗布をし、熱循環型オーブンにて120℃で2分間加熱処理をして、膜厚が100nmの樹脂膜付きのITO基板を得た。この樹脂膜付きのITO基板を2枚用意し、その一方の基板の樹脂膜面に、20μmのスペーサーを塗布した。その後、その基板のスペーサーを塗布した樹脂膜面に、ODF(One Drop Filling)法にて前記液晶組成物(A)~(C)を滴下し、次いで、他方の基板の樹脂膜面が向き合うように貼り合わせを行い、処理前の液晶表示素子を得た。なお、ODF法にて、液晶組成物の滴下及び貼り合わせを行う際には、ITO電極付きPET基板の支持基板としてガラス基板を用いた。その後、紫外線を照射する前に、その支持基板を外した。
The untreated liquid crystal display element was irradiated with ultraviolet light for 60 seconds using a metal halide lamp with an illuminance of 20 mW/ cm2 , with wavelengths of 350 nm or less cut off, to obtain a liquid crystal display element (glass substrate).
"Fabrication of liquid crystal display elements (plastic substrate)"
The resin composition obtained by the method of the above-mentioned Examples and Comparative Examples was pressure-filtered with a membrane filter having a pore size of 1 μm. The obtained solution was applied by a bar coater onto the ITO surface of a 150×150 mm PET substrate (length: 150 mm, width: 150 mm, thickness: 0.1 mm) with an ITO electrode that had been washed with pure water, and the solution was heated in a heat circulation oven at 120° C. for 2 minutes to obtain an ITO substrate with a resin film having a thickness of 100 nm. Two ITO substrates with a resin film were prepared, and a spacer having a thickness of 20 μm was applied to the resin film surface of one of the substrates. Thereafter, the liquid crystal compositions (A) to (C) were dropped onto the resin film surface of the substrate on which the spacer was applied by the ODF (One Drop Filling) method, and then the other substrate was laminated so that the resin film surfaces of the substrates faced each other, to obtain a liquid crystal display element before processing. When the liquid crystal composition was dropped and laminated by the ODF method, a glass substrate was used as a support substrate for the PET substrate with an ITO electrode. Thereafter, the support substrate was removed before irradiation with ultraviolet light.
この処理前の液晶表示素子に、前記「液晶表示素子の作製(ガラス基板)」と同様の手法で紫外線を照射し、液晶表示素子(プラスチック基板)を得た。
「光学特性(散乱特性と透明性)の評価」
本評価は、液晶表示素子(ガラス基板及びプラスチック基板)の電圧無印加状態(0V)及び電圧印加状態(交流駆動:10V~60V)のHaze(曇り度)を測定することで行った。その際、Hazeは、JIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(HZ-V3,スガ試験機社製)で測定した。なお、本評価では、電圧無印加状態のHazeが高いほど散乱特性に優れ、電圧印加状態でのHazeが低いほど透明性に優れるとした。
This untreated liquid crystal display element was irradiated with ultraviolet light in the same manner as in the above "Preparation of liquid crystal display element (glass substrate)" to obtain a liquid crystal display element (plastic substrate).
"Evaluation of optical properties (scattering properties and transparency)"
This evaluation was performed by measuring the haze (cloudiness) of the liquid crystal display element (glass substrate and plastic substrate) in a state where no voltage was applied (0 V) and in a state where a voltage was applied (AC drive: 10 V to 60 V). At this time, the haze was measured using a haze meter (HZ-V3, manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7136. In this evaluation, it was determined that the higher the haze in the state where no voltage was applied, the better the scattering characteristics, and the lower the haze in the state where a voltage was applied, the better the transparency.
また、液晶表示素子の高温高湿環境下の安定性試験として、温度80℃、湿度90%RHの恒温恒湿槽内に24時間保管した後の測定も行った。具体的には、初期のHazeに対して、恒温恒湿槽保管後のHazeの変化が小さいものほど、本評価に優れるとした。In addition, as a stability test of the liquid crystal display element in a high temperature and high humidity environment, measurements were also taken after storing it for 24 hours in a thermo-hygrostat chamber at a temperature of 80°C and a humidity of 90% RH. Specifically, the smaller the change in haze after storage in the thermo-hygrostat chamber compared to the initial haze, the better the evaluation.
更に、液晶表示素子の光の照射に対する安定性試験として、卓上型UV硬化装置(HCT3B28HEX-1)(センライト社製)を用いて、365nm換算で5J/cm2の紫外線を照射した後の観察も行った。具体的には、初期のHazeに対して、紫外線照射後のHazeの変化が小さいものほど、本評価に優れるとした。 Furthermore, as a stability test against light irradiation of the liquid crystal display element, observation was also performed after irradiation with ultraviolet light of 5 J/ cm2 converted to 365 nm using a tabletop UV curing device (HCT3B28HEX-1) (manufactured by Senlite Co., Ltd.) Specifically, the smaller the change in haze after ultraviolet light irradiation compared to the initial haze, the better the evaluation.
初期、恒温恒湿槽保管後(恒温恒湿)及び紫外線照射後(紫外線)のHazeの測定結果を、表6~表8にまとめて示す。
<実施例16~実施例31、比較例3及び比較例4>
前記実施例及び比較例の手法で得られた樹脂組成物(1)~(17)のいずれかと、前記液晶組成物(A)~(C)を用いて、前記手法で液晶表示素子の作製及び光学特性(散乱特性と透明性)の評価を行った。その際、実施例16~実施例19、実施例25、実施例27、実施例28、実施例30及び比較例3は、ガラス基板を用いて液晶表示素子の作製と各評価を行い、実施例20~実施例24、実施例26、実施例29、実施例31及び比較例4は、プラスチック基板を用いた。
The results of measuring haze initially, after storage in a thermo-hygrostat (constant temperature and humidity) and after irradiation with ultraviolet light (ultraviolet light) are shown in Tables 6 to 8.
<Examples 16 to 31, Comparative Examples 3 and 4>
Using any of the resin compositions (1) to (17) obtained by the methods of the above Examples and Comparative Examples and the above liquid crystal compositions (A) to (C), liquid crystal display elements were produced and their optical properties (scattering properties and transparency) were evaluated by the above methods. In Examples 16 to 19, 25, 27, 28, 30, and Comparative Example 3, glass substrates were used to produce liquid crystal display elements and the respective evaluations were performed, while in Examples 20 to 24, 26, 29, 31, and Comparative Example 4, plastic substrates were used.
前記の通り、特定構造(1)を有する重合体を含む樹脂組成物を用いた実施例の液晶表示素子は、それを用いてない比較例に比べて、電圧印加状態でのHazeが低く、且つ、より低い電圧でHazeが低くなった。即ち、実施例では、良好な光学特性(透明性)を発現し、且つ、液晶表示素子の駆動電圧が低くなった。具体的には、実施例16と比較例3との比較、及び実施例21と比較例4との比較である。
また、重合体に、特定構造(2)を有する特定ジアミン(2)を用いた場合、恒温恒湿槽保管後及び紫外線照射後のHazeの変化が小さくなった。具体的には、同一の条件での比較において、実施例16と実施例17との比較である。
更に、樹脂組成物に特定架橋性化合物を導入した場合、恒温恒湿槽保管後及び紫外線照射後のHazeの変化が小さくなった。具体的には、同一の条件での比較において、実施例18と実施例19との比較、及び実施例21と実施例22との比較である。
加えて、特定液晶添加化合物を含む液晶組成物を用いた場合、それを用いない場合に比べて、電圧印加状態でのHazeがより低くなり、更に、駆動電圧もより低くなった。具体的には、同一の条件での比較において、実施例22と実施例23との比較である。
As described above, the liquid crystal display element of the Example using the resin composition containing the polymer having the specific structure (1) had a lower haze under voltage application and at a lower voltage than the Comparative Example not using the resin composition. That is, the Examples exhibited good optical properties (transparency) and the driving voltage of the liquid crystal display element was lower. Specifically, the comparison is between Example 16 and Comparative Example 3, and the comparison is between Example 21 and Comparative Example 4.
In addition, when the specific diamine (2) having the specific structure (2) was used in the polymer, the change in haze after storage in a thermo-hygrostat and after irradiation with ultraviolet light was small. Specifically, this is a comparison between Example 16 and Example 17 under the same conditions.
Furthermore, when a specific crosslinking compound was introduced into the resin composition, the change in haze after storage in a thermo-hygrostat and after UV irradiation was small. Specifically, in comparisons under the same conditions, Example 18 and Example 19, and Example 21 and Example 22 are compared.
In addition, when the liquid crystal composition containing the specific liquid crystal additive compound was used, the haze under voltage application was lower than that when the liquid crystal composition was not used, and the driving voltage was also lower. Specifically, this is a comparison between Example 22 and Example 23 under the same conditions.
特定の構造を有する重合体を含む樹脂組成物を用いることで、光学特性が良好で、液晶表示素子の駆動電圧が低くなる液晶表示素子が得られる。By using a resin composition containing a polymer with a specific structure, a liquid crystal display element can be obtained that has good optical properties and a low driving voltage.
また、本発明の液晶表示素子は、電圧無印加時に散乱状態となり、電圧印加時には透明状態になるノーマル型素子に、好適に用いることができる。そして、本素子は、表示を目的とする液晶ディスプレイ、更には、光の遮断と透過とを制御する調光窓や光シャッター素子などに用いることができ、このノーマル型素子の基板には、プラスチック基板を用いることができる。The liquid crystal display element of the present invention can be suitably used as a normal type element that is in a scattering state when no voltage is applied and in a transparent state when voltage is applied. This element can be used in liquid crystal displays for display purposes, and further in light control windows and light shutter elements that control the blocking and transmission of light, and a plastic substrate can be used as the substrate for this normal type element.
なお、2019年3月8日に出願された日本特許出願2019-042708号の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。The entire contents of the specification, claims and abstract of Japanese Patent Application No. 2019-042708, filed on March 8, 2019, are hereby incorporated by reference as the disclosure of the specification of the present invention.
Claims (13)
前記樹脂膜が、下記式[1-1]及び式[1-2]から選ばれる少なくとも1種の構造を有する重合体を含む樹脂組成物を用いて得られ、
前記重合体が、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、セルロース及びポリシロキサンから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする液晶表示素子。
The resin film is obtained using a resin composition containing a polymer having at least one structure selected from the following formulas [1-1] and [1-2] :
The liquid crystal display element is characterized in that the polymer is at least one selected from the group consisting of an acrylic polymer, a methacrylic polymer, a novolac resin, a polyhydroxystyrene, a polyimide precursor, a polyimide, a polyamide, a polyester, a cellulose, and a polysiloxane .
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2019042708 | 2019-03-08 | ||
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Publications (2)
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Citations (3)
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