JPWO2018230222A1 - Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing alignment film, and liquid crystal element - Google Patents

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

Info

Publication number
JPWO2018230222A1
JPWO2018230222A1 JP2019525213A JP2019525213A JPWO2018230222A1 JP WO2018230222 A1 JPWO2018230222 A1 JP WO2018230222A1 JP 2019525213 A JP2019525213 A JP 2019525213A JP 2019525213 A JP2019525213 A JP 2019525213A JP WO2018230222 A1 JPWO2018230222 A1 JP WO2018230222A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
group
polymer
composition
alignment film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019525213A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7067555B2 (en
Inventor
拓也 村上
拓也 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Publication of JPWO2018230222A1 publication Critical patent/JPWO2018230222A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7067555B2 publication Critical patent/JP7067555B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる、リオトロピック液晶性を示す組成物を用いる。ただし、式(1)中、R1〜R10のうち少なくとも一つはイオン性官能基を有する1価の基であり、残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基である。kは0又は1である。A composition having lyotropic liquid crystallinity, which is obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the formula (1) and a solvent, is used. However, in the formula (1), at least one of R1 to R10 is a monovalent group having an ionic functional group, and the rest are each independently a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent organic group. is there. k is 0 or 1.

Description

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

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

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

液晶には、ある温度範囲で液晶性を示すサーモトロピック液晶(溶融型)と、ある濃度範囲で液晶性を示すリオトロピック液晶(溶液型)とがある。リオトロピック液晶性ポリマーは、臨界濃度未満では分子鎖の配列に規則性がなく等方相であるが、臨界濃度以上では液晶状態を発現する。この液晶状態では、分子鎖が一方向に配列した微小なドメインの集合体となり光学異方性を示す。さらに、この液晶状態の溶液がせん断変形すると、分子鎖が流動方向に配向する。例えば、Kevlarに代表される芳香族ポリアミドは、濃硫酸等の強酸に溶解し、その濃厚溶液がリオトロピック液晶性を示すことが知られている。このリオトロピック液晶状態の溶液から紡糸することにより、繊維方向に分子鎖が配向し、高い弾性率を有する高性能繊維を製造することができる。   The liquid crystal includes a thermotropic liquid crystal (melt type) exhibiting liquid crystallinity in a certain temperature range and a lyotropic liquid crystal (solution type) exhibiting liquid crystallinity in a certain concentration range. When the lyotropic liquid crystalline polymer is less than the critical concentration, the arrangement of molecular chains is not regular and is isotropic, but when the concentration is higher than the critical concentration, a liquid crystal state is exhibited. In this liquid crystal state, it becomes an aggregate of minute domains in which molecular chains are arranged in one direction, and exhibits optical anisotropy. Further, when the solution in the liquid crystal state undergoes shear deformation, the molecular chains are oriented in the flow direction. For example, it is known that an aromatic polyamide represented by Kevlar is dissolved in a strong acid such as concentrated sulfuric acid and the concentrated solution exhibits lyotropic liquid crystallinity. By spinning from the solution in the lyotropic liquid crystal state, the molecular chains are oriented in the fiber direction, and a high-performance fiber having a high elastic modulus can be manufactured.

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

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

国際公開第2009/130675号International Publication No. 2009/130675 国際公開第2010/020928号WO 2010/0209292 国際公開第2010/064194号International Publication No. 2010/064194

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

重合体(P)は、上記式(1)で表される部分構造として、下記式(2)で表される部分構造、下記式(3)で表される部分構造及び下記式(4)で表される部分構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種を有する重合体であることがさらに好ましく、下記式(2)で表される部分構造を有する重合体であることが特に好ましい。
(式(2)〜式(4)中、Mはカチオンである。kは0又は1である。ただし、k=1の場合、式中の複数のMは、互いに同じでも異なっていてもよい。)
The polymer (P) includes a partial structure represented by the following formula (2), a partial structure represented by the following formula (3), and a partial structure represented by the following formula (4) as the partial structure represented by the above formula (1). It is more preferable that the polymer has at least one kind selected from the group consisting of the partial structures represented by the above formula, and it is particularly preferable that the polymer has the partial structure represented by the following formula (2).
(In the formulas (2) to (4), M is a cation. K is 0 or 1. However, when k = 1, a plurality of Ms in the formula may be the same or different. .)

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

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

本明細書において「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。   In the present specification, the “hydrocarbon group” is meant to include a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” means a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group that are composed of only a chain structure without a cyclic structure in the main chain. However, it may be saturated or unsaturated. The “alicyclic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group containing only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and not containing an aromatic ring structure. However, it is not necessary to be constituted only by the structure of the alicyclic hydrocarbon, and a part thereof having a chain structure is also included. “Aromatic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to include only an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure.

重合体(P)の合成に際して用いる単量体としては、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物よりなる群から選ばれる少なくとも一種、並びにジアミンを用いることができる。テトラカルボン酸二無水物の好ましい具体例としては、下記式(t−1)で表される化合物(以下、「特定テトラカルボン酸二無水物」ともいう。)等が挙げられる。なお、特定テトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。式(t−1)中のR及びRにおいて、1価の有機基としては、炭素数1〜20の炭化水素基、当該炭化水素基が有する水素原子がイオン性官能基で置換された基等が挙げられる。これらのうち、R及びRは、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
(式(t−1)中、R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、イオン性官能基又は1価の有機基である。)
As the monomer used in the synthesis of the polymer (P), at least one selected from the group consisting of tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic diester and tetracarboxylic diester dihalide, and diamine can be used. Preferred specific examples of the tetracarboxylic dianhydride include a compound represented by the following formula (t-1) (hereinafter, also referred to as “specific tetracarboxylic dianhydride”). In addition, a specific tetracarboxylic dianhydride can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In R 1 and R 2 in the formula (t-1), as the monovalent organic group, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a hydrogen atom of the hydrocarbon group is substituted with an ionic functional group. And the like. Among them, R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom.
(In the formula (t-1), R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a halogen atom, an ionic functional group, or a monovalent organic group.)

重合体(P)の合成に使用するジアミンとしては、イオン性官能基を有するジアミン(以下、「特定ジアミン」ともいう。)を含んでいることが好ましい。特定ジアミンは、上記式(1)中のR〜R10の1個以上がイオン性官能基を有する1価の基であり、R〜R10のうち1個又は2個がイオン性官能基を有する1価の基であることがより好ましい。
特定ジアミンの好ましい具体例としては、下記式(d−1)〜(d−16)で表される化合物等が挙げられる。なお、特定ジアミンは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
The diamine used for the synthesis of the polymer (P) preferably contains a diamine having an ionic functional group (hereinafter, also referred to as “specific diamine”). Particular diamine is a monovalent group in which one or more of R 3 to R 10 in the formula (1) has an ionic functional group, one or two ionic functional among R 3 to R 10 More preferably, it is a monovalent group having a group.
Preferred specific examples of the specific diamine include compounds represented by the following formulas (d-1) to (d-16). In addition, a specific diamine can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

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

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

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

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

(その他のテトラカルボン酸二無水物)
ポリアミック酸(P)の合成に使用するその他のテトラカルボン酸二無水物としては、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えばブタンテトラカルボン酸二無水物などを;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−8−メチル−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシメチルノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸2:4,6:8−二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸2:3,5:6−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、1,3−プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)などを;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えば4,4’−ビフタル酸二無水物などを;
それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。なお、その他のテトラカルボン酸二無水物は、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(Other tetracarboxylic dianhydrides)
Other tetracarboxylic dianhydrides used in the synthesis of polyamic acid (P) include, for example, aliphatic tetracarboxylic dianhydride, alicyclic tetracarboxylic dianhydride, aromatic tetracarboxylic dianhydride and the like. Can be mentioned. Specific examples thereof include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as butanetetracarboxylic dianhydride;
Examples of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride, and 5- (2,5-dianhydride). (Oxotetrahydrofuran-3-yl) -3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl) -8 -Methyl-3a, 4,5,9b-tetrahydronaphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 3-oxabicyclo [3.2.1] octane-2,4-dione-6-spiro -3 '-(tetrahydrofuran-2', 5'-dione), 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 3 , 5,6-to Carboxy-2-carboxymethylnorbornane-2: 3,5: 6-dianhydride, bicyclo [3.3.0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid 2: 4,6: 8-2 Anhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic acid 2: 3,5: 6-dianhydride, 4,9-dioxatricyclo [5.3.1] 0.0 2,6 ] undecane-3,5,8,10-tetraone, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] oct-7-en-2, 3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, ethylenediaminetetraacetic acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, ethylene glycol bis (anhydrotrimellitate), 1, 3-propylene glycol bis (anhydride Rotrimelitate);
As the aromatic tetracarboxylic dianhydride, for example, 4,4′-biphthalic dianhydride;
In addition to these, tetracarboxylic dianhydride described in JP-A-2010-97188 can be used. The other tetracarboxylic dianhydrides can be used alone or in combination of two or more.

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

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

(ポリアミック酸の合成)
ポリアミック酸(P)は、上記のようなテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、必要に応じて分子量調整剤とともに反応させることによって得ることができる。ポリアミック酸(P)の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2〜2当量となる割合が好ましく、0.3〜1.2当量となる割合がより好ましい。
また、テトラカルボン酸二無水物又はジアミンが酸性官能基を有する場合は、塩基を加えて中和させた後に反応させてもよい。塩基としては、第三級アミンが好ましく、トリエチルアミンが特に好ましい。塩基の使用割合は、酸性官能基に対して0.5〜5当量となる割合が好ましく、1〜2当量となる割合がさらに好ましい。同様に、テトラカルボン酸二無水物又はジアミンが塩基性官能基を有する場合は、酸を加えて中和させた後に反応させてもよい。酸としては、カルボン酸が好ましい。酸の使用割合は、塩基性官能基に対して0.5〜5当量となる割合が好ましく、1〜2当量となる割合がさらに好ましい。
分子量調整剤としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸などの酸一無水物、アニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミンなどのモノアミン化合物、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどのモノイソシアネート化合物等を挙げることができる。分子量調整剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましく、10質量部以下とすることがより好ましい。
(Synthesis of polyamic acid)
The polyamic acid (P) can be obtained by reacting the above-mentioned tetracarboxylic dianhydride with a diamine, if necessary, together with a molecular weight modifier. The ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine used for the synthesis reaction of the polyamic acid (P) is such that the acid anhydride group of the tetracarboxylic dianhydride is 0.1 to 1 equivalent of the amino group of the diamine. A ratio of 2 to 2 equivalents is preferable, and a ratio of 0.3 to 1.2 equivalents is more preferable.
When the tetracarboxylic dianhydride or the diamine has an acidic functional group, the reaction may be carried out after neutralization by adding a base. As the base, a tertiary amine is preferred, and triethylamine is particularly preferred. The use ratio of the base is preferably a ratio of 0.5 to 5 equivalents to the acidic functional group, and more preferably a ratio of 1 to 2 equivalents. Similarly, when the tetracarboxylic dianhydride or the diamine has a basic functional group, the reaction may be performed after neutralization by adding an acid. As the acid, a carboxylic acid is preferred. The use ratio of the acid is preferably 0.5 to 5 equivalents to the basic functional group, more preferably 1 to 2 equivalents.
Examples of the molecular weight modifier include maleic anhydride, phthalic anhydride, acid monoanhydrides such as itaconic anhydride, aniline, cyclohexylamine, monoamine compounds such as n-butylamine, phenyl isocyanate, and monoisocyanate compounds such as naphthyl isocyanate. Can be mentioned. The use ratio of the molecular weight modifier is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total of tetracarboxylic dianhydride and diamine used.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

[工程1:塗膜の形成]
先ず、基板上に組成物を塗布し、次いで塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。FFS型液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに組成物を、好ましくはバーコーター法、ダイコーター法又はブレードコーター法によりそれぞれ塗布する。これらの方法によれば、重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させやすい点で好ましい。
ここで、基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In−SnO)からなるITO膜などを用いることができる。パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後にフォト・エッチングによりパターンを形成する方法、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法などによることができる。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。組成物の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性を更に良好にするために、基板表面のうち塗膜を形成する面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
[Step 1: Formation of coating film]
First, a composition is applied on a substrate, and then the coated surface is heated to form a coating film on the substrate. In the case of manufacturing an FFS type liquid crystal display element, the electrode forming surface of a substrate provided with an electrode made of a transparent conductive film or a metal film patterned in a comb shape and one surface of an opposite substrate provided with no electrode are provided. The composition is preferably applied by a bar coater method, a die coater method or a blade coater method, respectively. These methods are preferable because the molecular chains of the polymer (P) are easily oriented by the flow caused by the shear stress.
Here, as the substrate, for example, a transparent substrate made of glass such as float glass or soda glass; or a plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether sulfone, polycarbonate, or poly (alicyclic olefin) can be used. Examples of the transparent conductive film provided on one surface of the substrate include a NESA film made of tin oxide (SnO 2 ) (registered trademark of PPG, USA) and an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 ). Can be used. In order to obtain a patterned transparent conductive film, for example, a method of forming a pattern by photo etching after forming a transparent conductive film without a pattern, a method of using a mask having a desired pattern when forming the transparent conductive film, or the like is used. be able to. As the metal film, for example, a film made of a metal such as chromium can be used. When applying the composition, in order to further improve the adhesion between the substrate surface and the transparent conductive film and the coating film, a functional silane compound, a functional titanium compound, etc. May be preliminarily applied.

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

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

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

[工程3:液晶セルの構築]
上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、従来から知られている方法である。先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより液晶セルを製造する。第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール剤を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化することにより液晶セルを製造する。いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、さらに、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。
[Step 3: Construction of Liquid Crystal Cell]
A liquid crystal cell is manufactured by preparing two substrates on each of which a liquid crystal alignment film is formed as described above, and disposing a liquid crystal between the two substrates that are opposed to each other. In order to manufacture a liquid crystal cell, for example, the following two methods can be used. The first method is a conventionally known method. First, two substrates are arranged to face each other with a gap (cell gap) therebetween so that the respective liquid crystal alignment films face each other, and the peripheral portions of the two substrates are bonded to each other using a sealant. After the liquid crystal is injected and filled in the cell gap defined by the above, the liquid crystal cell is manufactured by sealing the injection hole. The second method is a method called ODF (One Drop Fill) method. For example, an ultraviolet curable sealant is applied to a predetermined location on one of the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed, and liquid crystal is dropped at predetermined locations on the liquid crystal alignment film surface. After that, the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment film is opposed and the liquid crystal is spread over the entire surface of the substrate, and then the entire surface of the substrate is irradiated with ultraviolet light to cure the sealant, thereby producing a liquid crystal cell. . In either case, the liquid crystal cell manufactured as described above is further heated to a temperature at which the used liquid crystal takes an isotropic phase, and then gradually cooled to room temperature, whereby the liquid crystal orientation during liquid crystal filling is improved. It is desirable to remove it.

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

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

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

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

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

以下、実施例により更に具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下の例で使用した主な化合物の構造と略号は以下の通りである。
(特定テトラカルボン酸二無水物)
TA−1;ピロメリット酸二無水物
(その他のテトラカルボン酸二無水物)
TB−1; 1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
TB−2;4,4’−ビフタル酸二無水物
TB−3;1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present disclosure is not limited to these Examples.
The structures and abbreviations of the main compounds used in the following examples are as follows.
(Specific tetracarboxylic dianhydride)
TA-1; pyromellitic dianhydride (other tetracarboxylic dianhydrides)
TB-1, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride TB-2; 4,4'-biphthalic dianhydride TB-3; 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride Anhydrous

(特定ジアミン)
DA−1;4,4’−ジアミノ−2,2’−ビフェニルジスルホン酸
DA−2;2,5−ジアミノベンゼンスルホン酸
DA−3;2,5−ジアミノ安息香酸
(その他のジアミン)
DB−1;2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル
DB−2;4,4’−ジアミノスチルベン−2,2’−ジスルホン酸
DB−3;2,4−ジアミノベンゼンスルホン酸
(Specific diamine)
DA-1, 4,4'-diamino-2,2'-biphenyldisulfonic acid DA-2; 2,5-diaminobenzenesulfonic acid DA-3; 2,5-diaminobenzoic acid (other diamines)
DB-1, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl DB-2; 4,4'-diaminostilbene-2,2'-disulfonic acid DB-3; 2,4- Diaminobenzenesulfonic acid

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

[実施例1]
(1)重合体の合成
還流管、温度計及び窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、ジアミン(DA−1)(3.79g,11.0mmol)、m−クレゾール(50mL)、及びトリエチルアミン(2.43g,24.0mmol)を入れ、窒素下で撹拌した。ジアミン溶解後、酸二無水物(TA−1)(2.18g,10.0mmol)、及び安息香酸(1.71g,14.0mmol)を加えて80℃で3時間撹拌した後、180℃で12時間撹拌した。反応終了後、反応溶液をm−クレゾールで希釈し、アセトン中に滴下して凝固させた。得られた凝固物をろ過し、アセトン中で洗浄し、120℃で真空乾燥させることにより、褐色粉末の下記式(PI−1)で表される部分構造を有する重合体(6.64g,収率88%)を得た。図1に、重合体(PI−1)のH−NMRスペクトル(DMSO−d,400MHz)の測定結果を示す。重合体(PI−1)のイミド化率は99%以上であった。
[Example 1]
(1) Synthesis of Polymer In a three-necked flask equipped with a reflux tube, a thermometer, and a nitrogen inlet tube, diamine (DA-1) (3.79 g, 11.0 mmol), m-cresol (50 mL), and triethylamine (2.43 g, 24.0 mmol) and stirred under nitrogen. After dissolution of the diamine, acid dianhydride (TA-1) (2.18 g, 10.0 mmol) and benzoic acid (1.71 g, 14.0 mmol) were added, and the mixture was stirred at 80 ° C for 3 hours, and then at 180 ° C. Stir for 12 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was diluted with m-cresol and dropped into acetone for coagulation. The obtained coagulated product was filtered, washed in acetone, and vacuum-dried at 120 ° C. to obtain a brown powder of a polymer having a partial structure represented by the following formula (PI-1) (6.64 g, yield: 88%). FIG. 1 shows the measurement results of the 1 H-NMR spectrum (DMSO-d 6 , 400 MHz) of the polymer (PI-1). The imidation ratio of the polymer (PI-1) was 99% or more.

(2)組成物の調製及び溶解性の評価
上記(1)で得られた重合体(PI−1)に水を加えて60℃で加熱撹拌することで溶解させ、重合体(PI−1)の水溶液を得た。この溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することにより組成物(C−1)を調製した。
溶解性の評価は、重合体の固形分濃度が1質量%以上となる水溶液を調製できた場合を「良好」とし、固形分濃度が1質量%以上となる水溶液を調製できなかった場合を「不良」とした。その結果、この実施例では「良好」の評価であった。
(2) Preparation of Composition and Evaluation of Solubility The polymer (PI-1) obtained in the above (1) was dissolved by adding water and heating and stirring at 60 ° C. Was obtained. The composition (C-1) was prepared by filtering this solution through a filter having a pore size of 0.2 μm.
The solubility was evaluated as “good” when an aqueous solution having a polymer solid content of 1% by mass or more was evaluated as “good”, and was evaluated as “unsuccessful in preparing an aqueous solution having a solid content of 1% by mass or more”. Bad. " As a result, in this example, the evaluation was “good”.

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

[実施例2〜3、比較例1〜6]
上記実施例1において、酸二無水物とジアミンの種類をそれぞれ下記表1に記載の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、重合体(PI−2〜PI−9)をそれぞれ合成した。また、得られた重合体(PI−2〜PI−9)を用いて組成物(C−2〜C−9)をそれぞれ調製するとともに、溶解性及び液晶性の評価を行った。評価結果は下記表1に示した。なお、表1中、ジアミン欄の数値(モル比)は、重合体の合成に使用したジアミンの合計量100モル部に対する各化合物の使用割合(モル部)を表す。比較例1及び4は、溶解性が「不良」であり、リオトロピック液晶性を評価できなかったため、表1には「−」と示した。
図2に、重合体(PI−2)のH−NMRスペクトル(DMSO−d,400MHz)の測定結果を示す。重合体(PI−2)のイミド化率は99%以上であった。実施例2では、重合体の固形分濃度が2質量%で20〜70℃の温度範囲、及び3〜6質量%で40〜80℃の温度範囲で光学異方性が観察され、液晶性は「良好」の評価であった。
[Examples 2 and 3, Comparative Examples 1 to 6]
Polymers (PI-2 to PI-9) were synthesized in the same manner as in Example 1 except that the types of the acid dianhydride and the diamine were changed as described in Table 1 below. did. In addition, compositions (C-2 to C-9) were each prepared using the obtained polymers (PI-2 to PI-9), and solubility and liquid crystallinity were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1 below. In Table 1, the numerical value (molar ratio) in the column of diamine represents the use ratio (molar part) of each compound with respect to 100 mole parts of the total amount of diamine used in the synthesis of the polymer. In Comparative Examples 1 and 4, the solubility was “poor”, and the lyotropic liquid crystallinity could not be evaluated.
FIG. 2 shows the measurement results of the 1 H-NMR spectrum (DMSO-d 6 , 400 MHz) of the polymer (PI-2). The imidation ratio of the polymer (PI-2) was 99% or more. In Example 2, optical anisotropy was observed in a temperature range of 20 to 70 ° C. when the solid content concentration of the polymer was 2% by mass, and in a temperature range of 40 to 80 ° C. when the solid content concentration was 3 to 6% by mass. The evaluation was “good”.

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

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

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

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

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

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

Claims (13)

下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる、リオトロピック液晶性を示す組成物。
(式(1)中、R〜R10のうち少なくとも一つはイオン性官能基を有する1価の基であり、残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基である。kは0又は1である。)
A composition exhibiting lyotropic liquid crystallinity, obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the following formula (1) and a solvent.
(In the formula (1), at least one of R 1 to R 10 is a monovalent group having an ionic functional group, and the rest are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group. Where k is 0 or 1.)
0℃以上100℃未満の温度範囲の少なくとも一部でリオトロピック液晶性を示す、請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, which exhibits lyotropic liquid crystallinity in at least a part of a temperature range from 0C to less than 100C. 水を前記溶剤の全体量の50質量%以上含有する、請求項1又は2に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the composition contains water in an amount of 50% by mass or more based on the total amount of the solvent. 前記イオン性官能基は、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基、アンモニウム基、ピリジニウム基、イミダゾリウム基若しくはグアニジニウム基、又はそれらの塩である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。   The ionic functional group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a carboxylic acid group, an ammonium group, a pyridinium group, an imidazolium group or a guanidinium group, or a salt thereof, according to any one of claims 1 to 3. A composition as described. 前記イオン性官能基は酸性官能基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the ionic functional group is an acidic functional group. 前記重合体(P)は、上記式(1)で表される部分構造として、下記式(2)で表される部分構造を有する重合体である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
(式(2)中、Mはカチオンである。kは0又は1である。ただし、k=1の場合、式中の複数のMは、互いに同じでも異なっていてもよい。)
The polymer (P) according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer (P) is a polymer having a partial structure represented by the following formula (2) as a partial structure represented by the formula (1). A composition as described.
(In the formula (2), M is a cation. K is 0 or 1. However, when k = 1, a plurality of Ms in the formula may be the same or different.)
さらに、二色性色素、色素会合体、量子ロッド、金属ナノロッド、又はカーボンナノチューブを含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 6, further comprising a dichroic dye, a dye aggregate, a quantum rod, a metal nanorod, or a carbon nanotube. 下記式(1)で表される部分構造を有する重合体(P)と、溶剤とを混合して得られる、液晶配向剤。
(式(1)中、R〜R10のうち少なくとも一つはイオン性官能基を有する1価の基であり、残りは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基である。kは0又は1である。)
A liquid crystal aligning agent obtained by mixing a polymer (P) having a partial structure represented by the following formula (1) and a solvent.
(In the formula (1), at least one of R 1 to R 10 is a monovalent group having an ionic functional group, and the rest are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent organic group. Where k is 0 or 1.)
請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成された液晶配向膜。   A liquid crystal alignment film formed using the composition according to claim 1. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成された位相差板。   A retardation plate formed using the composition according to claim 1. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成された偏光板。   A polarizing plate formed using the composition according to claim 1. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物をリオトロピック液晶状態において基板に塗布し、前記重合体(P)の分子鎖をせん断応力による流動により配向させた状態で乾燥する、液晶配向膜の製造方法。   A liquid crystal alignment, wherein the composition according to any one of claims 1 to 7 is applied to a substrate in a lyotropic liquid crystal state, and dried in a state where molecular chains of the polymer (P) are aligned by flow due to shear stress. Manufacturing method of membrane. 請求項9に記載の液晶配向膜を備える液晶素子。   A liquid crystal device comprising the liquid crystal alignment film according to claim 9.
JP2019525213A 2017-06-12 2018-05-11 Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing the alignment film, and liquid crystal element Active JP7067555B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

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

Publications (2)

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

Family

ID=64660963

Family Applications (1)

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

Country Status (5)

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

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112912446A (en) * 2018-12-10 2021-06-04 Jsr株式会社 Composition and use thereof
WO2020121640A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-18 Jsr株式会社 Method for producing polarizing film, optical element, and liquid-crystal element
CN111117666A (en) * 2019-12-18 2020-05-08 Tcl华星光电技术有限公司 Alignment film, preparation method thereof and display panel
KR20230046366A (en) 2021-09-29 2023-04-06 전북대학교산학협력단 Photoreactive compound and manufacturing method of liquid crystal display using the same
JP2023115446A (en) * 2022-02-08 2023-08-21 日東電工株式会社 Polarizer, polarizing plate, and method for manufacturing polarizer

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02173614A (en) * 1988-12-27 1990-07-05 Toshiba Corp Formation of oriented film of liquid crystal element
JP2001106911A (en) * 1999-10-06 2001-04-17 Hitachi Chem Co Ltd Polyimide-based resin composition and molded product using the same
JP2001343633A (en) * 2000-03-30 2001-12-14 Nitto Denko Corp Liquid crystal cell substrate, method for manufacturing the same and liquid crystal display device
JP2004115777A (en) * 2002-09-06 2004-04-15 Ulvac Japan Ltd Antibacterial polymer and its production method, antibacterial polymer coating film and its making method, and article having the coating film on its surface
JP2005281620A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd Functional resin and functional element
JP2006184624A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Tokyo Institute Of Technology Thin film polarizer, its manufacturing method and optical device using same
JP2006281189A (en) * 2005-04-04 2006-10-19 Mikuni Denshi Kk Ink jet coating solution and drying method
JP2010072521A (en) * 2008-09-22 2010-04-02 Hitachi Displays Ltd Polarizer, and liquid crystal display device
JP2011100032A (en) * 2009-11-06 2011-05-19 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display device
JP2012098715A (en) * 2010-10-06 2012-05-24 Hitachi Displays Ltd Alignment layer, composition for forming alignment layer, and liquid crystal display device
US20140133177A1 (en) * 2013-04-24 2014-05-15 Light Polymers Holding Lcd backlight component coatings for reducing light losses and improving in-stack light collimation
JP2015057643A (en) * 2013-08-09 2015-03-26 住友化学株式会社 Composition for forming aligned layer
WO2016073522A1 (en) * 2014-11-04 2016-05-12 Capacitor Sciences Incorporated Energy storage devices and methods of production thereof
JP2016075894A (en) * 2014-10-02 2016-05-12 コニカミノルタ株式会社 Optical film, production method of the same, flexible printed circuit board, and led illumination

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090269591A1 (en) 2008-04-24 2009-10-29 Crysoptix Kk Organic Compound, Optical Film and Method of Production thereof
EP2331655B1 (en) 2008-08-19 2013-07-03 Crysoptix K.K. Composition of organic compounds, optical film and method of production thereof
WO2010064194A1 (en) 2008-12-04 2010-06-10 Crysoptix Kk Organic polymer compound, optical film and method of production thereof

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02173614A (en) * 1988-12-27 1990-07-05 Toshiba Corp Formation of oriented film of liquid crystal element
JP2001106911A (en) * 1999-10-06 2001-04-17 Hitachi Chem Co Ltd Polyimide-based resin composition and molded product using the same
JP2001343633A (en) * 2000-03-30 2001-12-14 Nitto Denko Corp Liquid crystal cell substrate, method for manufacturing the same and liquid crystal display device
JP2004115777A (en) * 2002-09-06 2004-04-15 Ulvac Japan Ltd Antibacterial polymer and its production method, antibacterial polymer coating film and its making method, and article having the coating film on its surface
JP2005281620A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd Functional resin and functional element
JP2006184624A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Tokyo Institute Of Technology Thin film polarizer, its manufacturing method and optical device using same
JP2006281189A (en) * 2005-04-04 2006-10-19 Mikuni Denshi Kk Ink jet coating solution and drying method
JP2010072521A (en) * 2008-09-22 2010-04-02 Hitachi Displays Ltd Polarizer, and liquid crystal display device
JP2011100032A (en) * 2009-11-06 2011-05-19 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display device
JP2012098715A (en) * 2010-10-06 2012-05-24 Hitachi Displays Ltd Alignment layer, composition for forming alignment layer, and liquid crystal display device
US20140133177A1 (en) * 2013-04-24 2014-05-15 Light Polymers Holding Lcd backlight component coatings for reducing light losses and improving in-stack light collimation
JP2015057643A (en) * 2013-08-09 2015-03-26 住友化学株式会社 Composition for forming aligned layer
JP2016075894A (en) * 2014-10-02 2016-05-12 コニカミノルタ株式会社 Optical film, production method of the same, flexible printed circuit board, and led illumination
WO2016073522A1 (en) * 2014-11-04 2016-05-12 Capacitor Sciences Incorporated Energy storage devices and methods of production thereof
JP2017537464A (en) * 2014-11-04 2017-12-14 キャパシタ サイエンシス インコーポレイテッド Energy storage device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
TWI761521B (en) 2022-04-21
TW201903130A (en) 2019-01-16
KR102237291B1 (en) 2021-04-06
CN110662789B (en) 2022-05-24
CN110662789A (en) 2020-01-07
KR20190133750A (en) 2019-12-03
WO2018230222A1 (en) 2018-12-20
JP7067555B2 (en) 2022-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7067555B2 (en) Composition, liquid crystal alignment film, retardation plate, polarizing plate, method for manufacturing the alignment film, and liquid crystal element
JP6492564B2 (en) Liquid Crystal Alignment Agent, Liquid Crystal Alignment Film, Liquid Crystal Display Element, Retardation Film, Method of Producing Retardation Film, Polymer, and Compound
TWI439519B (en) A liquid crystal alignment agent and a liquid crystal alignment film and a liquid crystal display device using the same
KR20130054126A (en) Method for preparing film-forming material, the film and liquid crystal display device
TWI771380B (en) Compound, liquid crystal composition and liquid crystal display element
JP6375789B2 (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal aligning film, liquid crystal display element, retardation film and method for producing the same
JP2011170321A (en) Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
JP2017161602A (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal element, polymer and compound
KR101444190B1 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film using the same, and liquid crystal display device including the liquid crystal alignment film
JP5513446B2 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film
KR102074992B1 (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and forming method thereof, phase difference film and manufacturing method thereof, and liquid crystal display device and manufacturing method thereof
TWI819102B (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal element and manufacturing method thereof
US20210277185A1 (en) Composition and use thereof
TW201607990A (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
CN113512194B (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film, method for producing liquid crystal alignment film, and liquid crystal element
TWI791731B (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal element and manufacturing method thereof
JP7409378B2 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal element
KR20130072933A (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film using the same, and liquid crystal display device including the liquid crystal alignment film
TWI683845B (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and manufacturing method thereof, liquid crystal display element, and phase difference film and manufacturing method thereof
TWI835861B (en) Liquid crystal alignment agents, liquid crystal alignment films, liquid crystal elements and their manufacturing methods, optical films and polymers
JP5832847B2 (en) Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element
KR20220072741A (en) Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal device
KR101333707B1 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film manufactured using the same, and liquid crystal display device including the liquid crystal alignment film
JP2024087351A (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal element
JP2023131106A (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal element

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191001

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210525

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211104

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220411

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7067555

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150