JP7276149B2 - Manufacturing method of zero plane anchoring film and liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は、安価かつ複雑な工程を含まない手法にて、ゼロ面アンカリング膜を製造することが可能なポリマー安定化技術を応用した製造方法、及び、当該製造方法を用いる、更なる低電圧駆動を実現するための液晶表示素子およびその製造方法に関するものである。 The present invention provides a manufacturing method that applies a polymer stabilization technology capable of manufacturing a zero-plane anchoring film by a method that is inexpensive and does not include complicated steps, and a further low voltage using the manufacturing method. The present invention relates to a liquid crystal display element for realizing driving and a manufacturing method thereof.
近年、携帯電話 、コンピュータ及びテレビのディスプレイなどには液晶表示素子が広く用いられている。液晶表示素子は薄型、軽量、低消費電力などの特性を有しており、今後はVRや超高精細のディスプレイ等、更なるコンテンツへの応用が期待されている。液晶ディスプレイの表示方式には、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、VA(Vertical Alignment)など様々な表示モードが提案されているが、すべてのモードには液晶を所望の配向状態に誘導する膜(液晶配向膜)が使用されている。 In recent years, liquid crystal display elements have been widely used in mobile phones, computers, television displays, and the like. Liquid crystal display elements have characteristics such as thinness, light weight, and low power consumption, and are expected to be applied to further content such as VR and ultra-high-definition displays in the future. Various display modes such as TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), and VA (Vertical Alignment) have been proposed as display methods for liquid crystal displays. A film (liquid crystal alignment film) that induces the
特にタブレットPCやスマートフォン、スマートTV等のタッチパネルを具備した製品には、タッチしても表示が乱れにくいIPSモードが好まれており、近年ではコントラスト向上や視野角特性の向上の点でFFS(Frindge Field Switching)を用いた液晶表示素子や、光配向を用いた非接触技術を用いた技術が用いられるようになってきた。 Especially for products equipped with touch panels such as tablet PCs, smartphones, and smart TVs, IPS mode is preferred because the display is less likely to be disturbed even when touched. A liquid crystal display element using field switching and a technique using a non-contact technique using photo-alignment have come to be used.
しかしながら、FFSはIPSに比べ基板の製造コストが大きく、Vcomシフトと呼ばれるFFSモード特有の表示不良が発生する課題がある。また光配向に関しては、ラビング法に比べ、製造できる素子の大きさを大きくできる点や表示特性を大きく向上できるというメリットがあるが、光配向の原理上の課題(分解型であれば分解物由来の表示不良、異性化型であれば配向力不足による焼き付き等)が挙げられる。それらの課題を解決するために液晶表示素子メーカーや液晶配向膜メーカーは種々工夫を行っているのが現状である。 However, the FFS has a problem in that the manufacturing cost of the substrate is higher than that in the IPS, and a display defect peculiar to the FFS mode called Vcom shift occurs. As for photo-alignment, compared to the rubbing method, there are advantages in that the size of the device that can be manufactured can be increased and display characteristics can be greatly improved. display failure, and if it is an isomerization type, burn-in due to insufficient orientation force, etc.). At present, liquid crystal display device manufacturers and liquid crystal alignment film manufacturers are devising various ways to solve these problems.
一方で、近年ゼロ面アンカリングというものを利用したIPSモードが提案されており、この手法を用いることで従来のIPSモードに比べてコントラスト向上や大幅な低電圧駆動が可能になるという報告がされている(特許文献1参照)。 On the other hand, in recent years, an IPS mode using a so-called zero-plane anchoring has been proposed, and it has been reported that using this method makes it possible to improve the contrast and drive at a significantly lower voltage than the conventional IPS mode. (see Patent Document 1).
具体的には、片側の基板には強いアンカリングエネルギーを有する液晶配向膜を用い、一方の横電界を発生させる方の電極を具備した基板側には一切液晶の配向規制力を有さなくなるような処理を施し、それらを用いてIPSモードの液晶表示素子を作る方法である。 Specifically, a liquid crystal alignment film having a strong anchoring energy is used for one of the substrates, and the substrate provided with electrodes for generating a horizontal electric field has no liquid crystal alignment regulating force at all. It is a method of making an IPS mode liquid crystal display device by applying various treatments and using them.
近年では、濃厚ポリマーブラシ等を用いてゼロ面状態を作り出し、セロ面アンカリングIPSモードの技術提案がなされている(参考文献2)。この技術によりコントラスト比の大幅な向上や駆動電圧の大幅な低下を実現している。 In recent years, technical proposals have been made for a cello-plane anchoring IPS mode by creating a zero-plane state using a dense polymer brush or the like (Reference 2). This technology significantly improves the contrast ratio and significantly lowers the drive voltage.
一方でこの技術には原理的に発生する課題があり、第1はポリマーブラシを基板上に安定的に発生させるためには非常に繊細な条件で行う必要があり、量産を考えると現実的ではないことが挙げられる。第2は、配向膜は焼き付き抑制などの重要な働きを担っているが、ポリマーブラシ等を用いる場合は必要となる電気物性などの制御が困難であることが挙げられる。第3は駆動原理上電圧Offにした際の応答速度が非常に遅くなることが挙げられる。配向規制力をゼロにすることで液晶にかかる駆動時の抵抗を無くすことで閾値電圧の大幅な低下と、駆動時の配向不良領域が減少することによる輝度向上が期待されるが、液晶の戻りに関しては、液晶の戻る際の動力は液晶の弾性力に依存するため、配向膜があるときに比べて大きく速度が低下することが考えられる。
このような技術的課題を解決できればパネルメーカーとしても大きなコストメリットとなり、バッテリーの消費抑制や画質の向上等にもメリットとなることが考えられる。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ゼロ面アンカリング膜を製造することが可能なポリマー安定化技術を応用した製造方法、及び、常温において、簡便且つ安価な方法で非接触配向と低駆動電圧化とOff時の応答速度も速くすることが同時に実現できる、横電界液晶表示素子およびその製造方法を提供することを目的とする。On the other hand, this technology has its own problems in principle. First, in order to stably generate polymer brushes on the substrate, it must be performed under very delicate conditions, which is not realistic in terms of mass production. There is no Secondly, although the alignment film plays an important role such as suppression of image sticking, it is difficult to control necessary electrical properties when a polymer brush or the like is used. The third is that the response speed becomes very slow when the voltage is turned off due to the driving principle. It is expected that the threshold voltage will be greatly reduced by eliminating the resistance applied to the liquid crystal during driving by reducing the alignment control force to zero, and the luminance will be improved due to the reduction of the poor alignment region during driving. As for , the return power of the liquid crystal depends on the elastic force of the liquid crystal, so it is conceivable that the speed is greatly reduced compared to when there is an alignment film.
If such technical issues can be resolved, it will be a significant cost advantage for the panel manufacturer, and it is thought that it will also be advantageous in terms of reducing battery consumption and improving image quality.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a manufacturing method that applies a polymer stabilization technology that can manufacture a zero-plane anchoring film, and a simple and inexpensive method at room temperature. It is an object of the present invention to provide a lateral electric field liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which can simultaneously achieve non-contact alignment, lower drive voltage, and faster response speed when the device is off.
本発明者らは、上記の課題を解決する為、鋭意検討を行った結果、上記の課題を解決出来ることを見出し、以下の要旨を有する本発明を完成させた。 In order to solve the above problems, the present inventors conducted intensive studies, found that the above problems can be solved, and completed the present invention having the following gist.
すなわち、本発明は以下を包含する。
[1] 液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を、ラジカル発生膜に接触させた状態で、前記ラジカル重合性化合物を重合反応させるのに十分なエネルギーを与えるステップを含む、ゼロ面アンカリング膜の製造方法。
[2] 前記第一基板の有するラジカル発生膜が一軸配向処理されたラジカル発生膜である請求項1に記載の方法。
[3] エネルギーを与えるステップを無電界で行う、請求項1又は2に記載の方法。
[4] 前記ラジカル発生膜が、ラジカル重合を誘発する有機基が固定化されて成る膜であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
[5] 前記ラジカル発生膜が、ラジカルを発生する基を有する化合物と重合体との組成物を塗布、硬化して膜を形成することにより膜中に固定化させて得られることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
[6] 前記ラジカル発生膜が、ラジカル重合を誘発する有機基を含有する重合体から成ることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
[7] 前記ラジカル重合を誘発する有機基を含有する重合体が、ラジカル重合を誘発する有機基を含有するジアミンを含むジアミン成分を用いて得られるポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリウレアおよびポリアミドから選ばれる少なくとも一種の重合体であることを特徴とする請求項6記載の方法。
[8] 前記ラジカル重合を誘発する有機基が下記構造[X-1]~[X-14]、[W]、[Y]、[Z]で表される有機基である請求項4、6及び7のいずれか一項に記載の方法。
(式[X-1]~[X14]中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示し、S1、S2はそれぞれ独立して-O-、-NR-、-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表し、R1,R2はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基を表す)
(式[W]、[Y]、[Z]中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示し、Arは有機基及び/又はハロゲン原子を置換基として有しても良いフェニレン、ナフチレン、及びビフェニレンからなる群より選ばれる芳香族炭化水素基を示し、R9及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表し、R9とR10がアルキル基の場合、末端で互いに結合し環構造を形成していても良い。Qは下記のいずれかの構造を表す。
(式中、R11は-CH2-、-NR-、-O-、又は-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、*は化合物分子のQ以外の部分との結合部位を示す。)
R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表す。)
[9] 前記ラジカル重合を誘発する有機基を含有するジアミンが下記一般式(6)又は下記一般式(7)で表される構造を有するジアミンであることを特徴とする請求項7記載の方法。
(式(6)中、R6は単結合、-CH2-、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2O-、-N(CH3)-、-CON(CH3)-、又は-N(CH3)CO-を表し、
R7は単結合、又は非置換もしくはフッ素原子によって置換されている炭素数1~20のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の任意の-CH2-又は-CF2-の1以上は、それぞれ独立に-CH=CH-、二価の炭素環、および二価の複素環から選ばれる基で置き換えられていてもよく、さらに、次に挙げるいずれかの基、すなわち、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、又は-NH-が互いに隣り合わないことを条件に、これらの基で置き換えられていてもよい;
R8は、下記式:
から選択されるラジカル重合反応性基を表す。
(式[X-1]~[X-14]中、*は化合物分子のラジカル重合反応性基以外の部分との結合部位を示し、S1、S2はそれぞれ独立して-O-、-NR-、-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表し、R1,R2はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基を表す))
(式(7)中、T1及びT2は、それぞれ独立に、単結合、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2O-、-N(CH3)-、-CON(CH3)-、又は-N(CH3)CO-であり、
Sは単結合、又は非置換もしくはフッ素原子によって置換されている炭素数1~20のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の任意の-CH2-又は-CF2-の1以上は、それぞれ独立に-CH=CH-、二価の炭素環、および二価の複素環から選ばれる基で置き換えられていてもよく、さらに、次に挙げるいずれかの基、すなわち、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、又は-NH-が互いに隣り合わないことを条件に、これらの基で置き換えられていてもよく、
Jは下記式で表される有機基であり、
(式[W]、[Y]、[Z]中、*はT2との結合箇所を表し、Arは有機基及び/又はハロゲン原子を置換基として有しても良いフェニレン、ナフチレン、及びビフェニレンからなる群より選ばれる芳香族炭化水素基を示し、R9及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表し、Qは下記のいずれかの構造を表す。
(式中、R11は-CH2-、-NR-、-O-、又は-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、*は化合物分子のQ以外の部分との結合部位を示す。)
R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表す。))
[10] 前記ラジカル重合性化合物のうち少なくとも一種が、液晶と相溶性を有する、一分子中に一個の重合性不飽和結合を有する化合物である、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
[11] 前記ラジカル重合性化合物の重合性不飽和結合が以下の構造から選ばれる、請求項10に記載の方法。
(式中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示す)
[12] 前記液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物において、前記ラジカル重合性化合物を重合させて得られるポリマーのTgが100℃以下のものになるラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を用いることを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
[13] ラジカル発生膜を有する第一基板と、ラジカル発生膜を有していてもよい第二基板とを用意するステップ、
第一基板上のラジカル発生膜が第二基板に対向するようにセルを作成するステップ、および、
第一基板と第二基板との間に、液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を充填するステップを含み、
請求項1~12のいずれか一項に記載の方法を用いる液晶セルの製造方法。
[14] 前記第二基板がラジカル発生膜を有さない第二基板である請求項13に記載の液晶セルの製造方法。
[15] 前記第二基板が、一軸配向性を有する液晶配向膜がコーティングされた基板であることを特徴とする請求項14に記載の液晶セルの製造方法。
[16] 前記一軸配向性を有する液晶配向膜が水平配向用の液晶配向膜であることを特徴とする請求項15に記載の液晶セルの製造方法。
[17] 前記ラジカル発生膜を有する第一基板が櫛歯電極を有する基板である請求項請求項13~16のいずれか一項に記載の液晶セルの製造方法。
[18] 液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有し、
前記ラジカル重合性化合物のうち少なくとも一種が、液晶と相溶性を有する、一分子中に一個の重合性不飽和結合を有する化合物であり、
重合性不飽和結合が以下の構造から選ばれる、液晶組成物。
(式中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示す)
[19] 請求項1~17のいずれか一項に記載の方法を用いて得られたゼロ面アンカリング状態を作り出す膜を用いる液晶表示素子の製造方法。
[20] 請求項19記載の方法を用いて得られた液晶表示素子。
[21] 第一基板又は第二基板が電極を有する、請求項20に記載の液晶表示素子。
[22] 低電圧駆動横電界液晶表示素子である、請求項20又は21に記載の液晶表示素子。That is, the present invention includes the following.
[1] A liquid crystal composition containing a liquid crystal, a chiral dopant, and a radically polymerizable compound is brought into contact with a radical-generating film, and a step of applying sufficient energy to polymerize the radically polymerizable compound is provided. A method for manufacturing a zero-plane anchoring membrane.
[2] The method according to [1], wherein the radical generating film of the first substrate is a uniaxially oriented radical generating film.
[3] The method of claim 1 or 2, wherein the step of applying energy is performed without an electric field.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the radical-generating film is a film in which an organic group that induces radical polymerization is fixed.
[5] The radical-generating film is obtained by applying and curing a composition of a compound having a radical-generating group and a polymer to form a film, thereby fixing the composition in the film. The method according to any one of claims 1-3.
[6] The method according to any one of [1] to [3], wherein the radical-generating film comprises a polymer containing an organic group that induces radical polymerization.
[7] The polymer containing an organic group that induces radical polymerization is selected from polyimide precursors, polyimides, polyureas and polyamides obtained using a diamine component containing a diamine containing an organic group that induces radical polymerization. 7. A method according to claim 6, characterized in that it is at least one polymer.
[8] The organic groups that induce radical polymerization are organic groups represented by the following structures [X-1] to [X-14], [W], [Y] and [Z]. and 8. The method of any one of 7.
(In the formulas [X-1] to [X14], * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule, and S 1 and S 2 are each independently -O- and -NR- , -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms and R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
(In the formulas [W], [Y], [Z], * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule, and Ar has an organic group and / or a halogen atom as a substituent. an aromatic hydrocarbon group selected from the group consisting of phenylene, naphthylene and biphenylene, wherein R 9 and R 10 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms When R 9 and R 10 are alkyl groups, they may be bonded to each other at the ends to form a ring structure, Q represents any one of the following structures.
(Wherein, R 11 represents —CH 2 —, —NR—, —O—, or —S—, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and * represents the Q of the compound molecule. It shows the binding site with moieties other than.)
R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. )
[9] The method according to [7], wherein the diamine containing an organic group that induces radical polymerization is a diamine having a structure represented by the following general formula (6) or (7): .
(In formula (6), R 6 is a single bond, -CH 2 -, -O-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, -NH-, -CH 2 O-, -N (CH 3 )—, —CON(CH 3 )—, or —N(CH 3 )CO—,
R 7 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms that is unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and one or more of any —CH 2 — or —CF 2 — in the alkylene group are each independently may be substituted with a group selected from -CH=CH-, a divalent carbocyclic ring, and a divalent heterocyclic ring, and any of the following groups, i.e., -O-, -COO- , —OCO—, —NHCO—, —CONH—, or —NH— may be replaced by these groups, provided that these groups are not adjacent to each other;
R 8 has the formula:
represents a radically polymerizable group selected from
(In the formulas [X-1] to [X-14], * indicates a bonding site with a portion other than the radical polymerization reactive group of the compound molecule, and S 1 and S 2 are each independently -O-, - represents NR-, -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, represents an alkoxy group, and R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms))
(In formula (7), T 1 and T 2 are each independently a single bond, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, -NH-, - CH 2 O—, —N(CH 3 )—, —CON(CH 3 )—, or —N(CH 3 )CO—;
S represents a single bond or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms that is unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and any one or more of —CH 2 — or —CF 2 — in the alkylene group are each independently -CH=CH-, a divalent carbocyclic ring, and a divalent heterocyclic ring, and any of the following groups, i.e., -O-, -COO-, —OCO—, —NHCO—, —CONH—, or —NH— may be replaced by these groups provided that they are not adjacent to each other;
J is an organic group represented by the following formula,
(In the formulas [W], [Y], and [Z], * represents the bonding site with T 2 , and Ar is phenylene, naphthylene, and biphenylene, which may have an organic group and/or a halogen atom as a substituent. represents an aromatic hydrocarbon group selected from the group consisting of R 9 and R 10 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and Q is any of the following represents the structure of
(Wherein, R 11 represents —CH 2 —, —NR—, —O—, or —S—, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and * represents the Q of the compound molecule. It shows the binding site with moieties other than.)
R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. ))
[10] At least one of the radically polymerizable compounds is a compound having compatibility with liquid crystals and having one polymerizable unsaturated bond in one molecule. the method of.
[11] The method according to [10], wherein the polymerizable unsaturated bond of the radically polymerizable compound is selected from the following structures.
(Wherein, * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule)
[12] The liquid crystal composition containing the liquid crystal, the chiral dopant and the radically polymerizable compound contains a radically polymerizable compound such that the Tg of the polymer obtained by polymerizing the radically polymerizable compound is 100° C. or less. A method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a liquid crystal composition is used.
[13] A step of preparing a first substrate having a radical-generating film and a second substrate which may have a radical-generating film;
creating a cell such that the radical-generating film on the first substrate faces the second substrate;
filling a liquid crystal composition containing a liquid crystal, a chiral dopant and a radically polymerizable compound between the first substrate and the second substrate;
A method for manufacturing a liquid crystal cell using the method according to any one of claims 1 to 12.
[14] The method for manufacturing a liquid crystal cell according to [13], wherein the second substrate is a second substrate having no radical-generating film.
[15] The method for manufacturing a liquid crystal cell according to [14], wherein the second substrate is a substrate coated with a liquid crystal alignment film having uniaxial alignment.
[16] The method for producing a liquid crystal cell according to [15], wherein the liquid crystal alignment film having uniaxial alignment is a liquid crystal alignment film for horizontal alignment.
[17] The method for producing a liquid crystal cell according to any one of [13] to [16], wherein the first substrate having the radical generating film is a substrate having a comb-teeth electrode.
[18] containing a liquid crystal, a chiral dopant and a radically polymerizable compound,
At least one of the radically polymerizable compounds is a compound having compatibility with the liquid crystal and having one polymerizable unsaturated bond in one molecule,
A liquid crystal composition in which the polymerizable unsaturated bond is selected from the following structures.
(Wherein, * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule)
[19] A method for manufacturing a liquid crystal display element using a film that produces a zero-plane anchoring state obtained by using the method according to any one of [1] to [17].
[20] A liquid crystal display device obtained by using the method according to [19].
[21] The liquid crystal display element according to [20], wherein the first substrate or the second substrate has an electrode.
[22] The liquid crystal display device according to [20] or [21], which is a low-voltage horizontal electric field liquid crystal display device.
本発明によれば、ゼロ面アンカリング膜を工業的に、歩留まりよく作り出すことができる。本発明の方法を用いて、安価な原料や既存の製造法で特許文献1、2記載のゼロ面アンカリングIPSモード液晶表示素子に類似した液晶表示素子を簡便に製造することができる。また、本発明の製造方法で得られた液晶表示素子は、従来技術よりもOff時の液晶の応答速度が速く、且つ低駆動電圧、輝点なし、IPSモードではVcomシフトの抑制ができ、FFSモードでは更なる高精細化が可能、といった優れた特性を有する液晶表示素子を提供することができる。 According to the present invention, a zero-plane anchoring film can be produced industrially with a high yield. Using the method of the present invention, a liquid crystal display device similar to the zero plane anchoring IPS mode liquid crystal display devices described in Patent Documents 1 and 2 can be easily manufactured using inexpensive raw materials and existing manufacturing methods. In addition, the liquid crystal display element obtained by the manufacturing method of the present invention has a faster liquid crystal response speed when turned off than the conventional technology, a low driving voltage, no bright spots, can suppress Vcom shift in the IPS mode, and has an FFS. It is possible to provide a liquid crystal display element having excellent characteristics such as the ability to achieve even higher definition in the mode.
本発明は、ラジカル発生膜に特定の重合性化合物を含有する液晶を接触させた状態でUVまたは熱により重合性化合物を重合させることを特徴とするゼロ面アンカリング膜の製造方法である。より具体的には、液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を、ラジカル発生膜を有する第一基板とラジカル発生膜を有していてもよい第二基板との間に有するセルを用意するステップ、及び前記セルに、前記ラジカル重合性化合物を重合反応させるのに十分なエネルギーを与えるステップを含む、ゼロ面アンカリング膜の製造方法である。好ましくは、ラジカル発生膜を有する第一基板と、ラジカル発生膜を有さない第二基板とを用意するステップ、ラジカル発生膜が第二基板に対向するようにセルを作成するステップ、および、第一基板と第二基板との間に、液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を充填するステップを含む液晶セルの製造方法である。例えば、第二基板がラジカル発生膜を有さないとともに、一軸配向処理された液晶配向膜を有する基盤であり、第一基板が櫛歯電極を有する基板である、低電圧駆動IPS液晶表示素子の作成方法である。 The present invention is a method for producing a zero-plane anchoring film, wherein the polymerizable compound is polymerized by UV or heat while the liquid crystal containing a specific polymerizable compound is brought into contact with the radical-generating film. More specifically, a liquid crystal composition containing a liquid crystal, a chiral dopant and a radically polymerizable compound is provided between a first substrate having a radical generating film and a second substrate optionally having a radical generating film. A method for producing a zero-plane anchoring film, comprising the steps of: preparing a cell; and applying sufficient energy to the cell to polymerize the radically polymerizable compound. Preferably, a step of preparing a first substrate having a radical-generating film and a second substrate not having a radical-generating film, forming a cell so that the radical-generating film faces the second substrate, and A method for manufacturing a liquid crystal cell, comprising the step of filling a liquid crystal composition containing a liquid crystal, a chiral dopant and a radically polymerizable compound between one substrate and a second substrate. For example, a low-voltage driven IPS liquid crystal display device in which the second substrate does not have a radical generating film and has a uniaxially oriented liquid crystal alignment film, and the first substrate has a comb-teeth electrode. It is the method of creation.
本発明において「ゼロ面アンカリング膜」とは、面内方向における液晶分子の配向規制力が全く無いか、あったとしても液晶同士の分子間力よりも弱く、この膜のみでは液晶分子をいずれの方向にも一軸配向させない膜をいう。また、このゼロ面アンカリング膜は、固体膜に限定されず固体表面を覆う液体膜も含まれる。通常、液晶表示素子には液晶分子の配向を規制する膜、すなわち液晶配向膜を対で用いて液晶を配向させるが、このゼロ面アンカリング膜と液晶配向膜を対で用いた場合も液晶を配向させることが出来る。これは、液晶配向膜の配向規制力が液晶分子同士の分子間力によって液晶層の厚み方向にも伝達し、結果としてゼロ面アンカリング膜に近接する液晶分子も配向するからである。よって液晶配向膜に水平配向用の液晶配向膜を用いた場合においては液晶セル内全体で水平配向状態を作り出すことが出来る。水平配向とは液晶分子の長軸が液晶配向膜面に対してほぼ平行に配列している状態をいい、数度程度の傾斜配向も水平配向の範疇に含まれる。 In the present invention, the "zero-plane anchoring film" means that there is no force for controlling the alignment of liquid crystal molecules in the in-plane direction, or even if there is such a force, the force is weaker than the intermolecular force between liquid crystal molecules. A film that is not uniaxially oriented in the direction of Moreover, this zero-plane anchoring film is not limited to a solid film, and includes a liquid film covering a solid surface. Normally, liquid crystals are oriented by using a pair of films that regulate the orientation of liquid crystal molecules, that is, a liquid crystal alignment film, in a liquid crystal display element. It can be oriented. This is because the alignment control force of the liquid crystal alignment film is also transmitted in the thickness direction of the liquid crystal layer by the intermolecular force between the liquid crystal molecules, and as a result, the liquid crystal molecules adjacent to the zero plane anchoring film are also aligned. Therefore, when a liquid crystal alignment film for horizontal alignment is used as the liquid crystal alignment film, a horizontal alignment state can be created in the entire liquid crystal cell. Horizontal alignment refers to a state in which the long axes of liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the surface of the liquid crystal alignment film, and tilted alignment of several degrees is also included in the category of horizontal alignment.
[ラジカル発生膜形成組成物]
本発明に用いるラジカル発生膜を形成するためのラジカル発生膜形成組成物は、成分として、重合体を含有し、ラジカルを発生しうる基を含有する。その際、当該組成物は、ラジカルを発生しうる基が結合した重合体を含有するものであってもよいし、ラジカルを発生しうる基を有する化合物と、ベース樹脂となる重合体との組成物であってもよい。このような組成物を塗布、硬化して膜を形成することにより、ラジカルを発生しうる基が膜中に固定化されたラジカル発生膜を得ることができる。ラジカルを発生しうる基は、ラジカル重合を誘発する有機基であることが好ましい。[Radical generating film forming composition]
The radical-generating film-forming composition for forming the radical-generating film used in the present invention contains, as components, a polymer and a radical-generating group. At that time, the composition may contain a polymer to which a group capable of generating radicals is bonded, or a composition of a compound having a group capable of generating radicals and a polymer serving as a base resin. It can be a thing. By coating and curing such a composition to form a film, a radical-generating film in which groups capable of generating radicals are fixed in the film can be obtained. The radical-generating group is preferably an organic group that induces radical polymerization.
そのような、ラジカル重合を誘発する有機基としては下記構造で表される[X-1]~[X-14]、[W]、[Y]、[Z]で表される有機基が挙げられる。
(式[X-1]~[X-14]中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示し、S1、S2はそれぞれ独立して-O-、-NR-、-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表し、R1,R2はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基を表す)
(式[W]、[Y]、[Z]中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示し、Arは有機基及び/又はハロゲン原子を置換基として有しても良いフェニレン、ナフチレン、及びビフェニレンからなる群より選ばれる芳香族炭化水素基を示し、R9及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表し、R9とR10がアルキル基の場合、末端で互いに結合し環構造を形成していても良い。Qは下記のいずれかの構造を表す。
(式中、R11は-CH2-、-NR-、-O-、又は-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、*は化合物分子のQ以外の部分との結合部位を示す。)
R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表す。)Examples of such organic groups that induce radical polymerization include organic groups represented by [X-1] to [X-14], [W], [Y], and [Z] represented by the following structures. be done.
(In the formulas [X-1] to [X-14], * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule, and S 1 and S 2 are each independently -O-, - represents NR-, -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, represents an alkoxy group, and R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
(In the formulas [W], [Y], [Z], * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule, and Ar has an organic group and / or a halogen atom as a substituent. an aromatic hydrocarbon group selected from the group consisting of phenylene, naphthylene and biphenylene, wherein R 9 and R 10 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms; When R 9 and R 10 are alkyl groups, they may be bonded to each other at the ends to form a ring structure, Q represents any one of the following structures.
(Wherein, R 11 represents —CH 2 —, —NR—, —O—, or —S—, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and * represents the Q of the compound molecule. It shows the binding site with moieties other than.)
R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. )
重合体としては、例えばポリイミド前駆体、及びポリイミド、ポリウレア、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体が好ましい。 Preferred polymers are, for example, polyimide precursors and at least one polymer selected from the group consisting of polyimides, polyureas, polyamides, polyacrylates, polymethacrylates, and the like.
本発明に用いるラジカル発生膜を得るために、前記ラジカル重合を誘発する有機基を有する重合体を用いる場合、ラジカルを発生しうる基を有する重合体を得るには、モノマー成分として、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、クマリン基、スチリル基及びシンナモイル基から選択される少なくとも一種を含む光反応性の側鎖を有するモノマーや、紫外線照射により分解し、ラジカルを発生する部位を側鎖に有するモノマーを用いて製造することが好ましい。一方で、ラジカルを発生するモノマーはそれ自体が自発的に重合をしてしまうなどの問題点が考えられ、不安定化合物となってしまうため、合成のしやすさの点ではラジカル発生部位を有するジアミンから誘導される重合体が好ましく、より好ましくはポリアミック酸やポリアミック酸エステル等のポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリウレア、ポリアミドなどが好ましい。 In order to obtain the radical-generating film used in the present invention, when a polymer having an organic group that induces radical polymerization is used, in order to obtain a polymer having a radical-generating group, a methacryl group, A monomer having a photoreactive side chain containing at least one selected from an acrylic group, a vinyl group, an allyl group, a coumarin group, a styryl group and a cinnamoyl group, or a site that is decomposed by ultraviolet irradiation to generate a radical is a side chain. It is preferable to manufacture using a monomer having On the other hand, monomers that generate radicals have the potential to spontaneously polymerize themselves, resulting in unstable compounds. Polymers derived from diamines are preferred, and polyimide precursors such as polyamic acids and polyamic acid esters, polyimides, polyureas, and polyamides are more preferred.
そのようなラジカル発生部位含有ジアミンは、具体的には、例えば、ラジカルを発生し重合可能な側鎖を有するジアミンであり、下記の一般式(6)で表されるジアミンを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
(式(6)中、R6は単結合、-CH2-、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2O-、-N(CH3)-、-CON(CH3)-、又は-N(CH3)CO-を表し、
R7は単結合、又は非置換もしくはフッ素原子によって置換されている炭素数1~20のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の任意の-CH2-又は-CF2-の1以上は、それぞれ独立に-CH=CH-、二価の炭素環、および二価の複素環から選ばれる基で置き換えられていてもよく、さらに、次に挙げるいずれかの基、すなわち、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、又は-NH-が互いに隣り合わないことを条件に、これらの基で置き換えられていてもよい;
R8は、下記式:
から選択されるラジカル重合反応性基を表す。
(式[X-1]~[X-14]中、*は化合物分子のラジカル重合反応性基以外の部分との結合部位を示し、S1、S2はそれぞれ独立して-O-、-NR-、-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表し、R1,R2はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基を表す)Specific examples of such radical-generating site-containing diamines are diamines having side chains capable of generating radicals and polymerizing, and diamines represented by the following general formula (6) can be mentioned. , but not limited to.
(In formula (6), R 6 is a single bond, -CH 2 -, -O-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, -NH-, -CH 2 O-, -N (CH 3 )—, —CON(CH 3 )—, or —N(CH 3 )CO—,
R 7 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms that is unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and one or more of any —CH 2 — or —CF 2 — in the alkylene group are each independently may be substituted with a group selected from -CH=CH-, a divalent carbocyclic ring, and a divalent heterocyclic ring, and any of the following groups, i.e., -O-, -COO- , —OCO—, —NHCO—, —CONH—, or —NH— may be replaced by these groups, provided that these groups are not adjacent to each other;
R 8 has the formula:
represents a radically polymerizable group selected from
(In the formulas [X-1] to [X-14], * indicates a bonding site with a portion other than the radical polymerization reactive group of the compound molecule, and S 1 and S 2 are each independently -O-, - represents NR-, -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, represents an alkoxy group, and R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
式(6)における二つのアミノ基(-NH2)の結合位置は限定されない。具体的には、側鎖の結合基に対して、ベンゼン環上の2,3の位置、2,4の位置、2,5の位置、2,6の位置、3,4の位置、3,5の位置が挙げられる。なかでも、ポリアミック酸を合成する際の反応性の観点から、2,4の位置、2,5の位置、又は3,5の位置が好ましい。ジアミンを合成する際の容易性も加味すると、2,4の位置、又は3,5の位置がより好ましい。The bonding positions of the two amino groups (—NH 2 ) in formula (6) are not limited. Specifically, the 2,3-positions, 2,4-positions, 2,5-positions, 2,6-positions, 3,4-positions, 3, 4-positions, and 3,4-positions on the benzene ring are 5 positions are included. Among them, the 2,4-position, the 2,5-position, or the 3,5-position is preferable from the viewpoint of reactivity when synthesizing the polyamic acid. The 2,4-position or the 3,5-position is more preferable considering the ease in synthesizing the diamine.
メタクリル基、アクリル基、ビニル基、アリル基、クマリン基、スチリル基及びシンナモイル基からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む光反応性基を有するジアミンとしては、具体的には、以下のような化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(式中、J1は単結合、-O-、-COO-、-NHCO-、又は-NH-より選ばれる結合基であり、J2は単結合、又は非置換もしくはフッ素原子によって置換されている炭素数1~20のアルキレン基を表す。)Specific examples of the diamine having a photoreactive group containing at least one selected from the group consisting of a methacryl group, an acryl group, a vinyl group, an allyl group, a coumarin group, a styryl group and a cinnamoyl group include the following. compounds include, but are not limited to.
(Wherein, J 1 is a single bond, —O—, —COO—, —NHCO—, or a bonding group selected from —NH—; J 2 is a single bond, or an unsubstituted or substituted fluorine atom; represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.)
紫外線照射により分解し、ラジカルが発生する部位を側鎖として有するジアミンは、下記の一般式(7)で表されるジアミンを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
(式(7)中、T1及びT2は、それぞれ独立に、単結合、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2O-、-N(CH3)-、-CON(CH3)-、又は-N(CH3)CO-であり、
Sは単結合、又は非置換もしくはフッ素原子によって置換されている炭素数1~20のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の任意の-CH2-又は-CF2-の1以上は、それぞれ独立に-CH=CH-、二価の炭素環、および二価の複素環から選ばれる基で置き換えられていてもよく、さらに、次に挙げるいずれかの基、すなわち、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、又は-NH-が互いに隣り合わないことを条件に、これらの基で置き換えられていてもよく、
Jは下記式で表される有機基であり、
(式[W]、[Y]、[Z]中、*はT2との結合箇所を表し、Arは有機基及び/又はハロゲン原子を置換基として有しても良いフェニレン、ナフチレン、及びビフェニレンからなる群より選ばれる芳香族炭化水素基を示し、R9及びR10は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表し、Qは下記のいずれかの構造を表す。
(式中、R11は-CH2-、-NR-、-O-、又は-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、*は化合物分子のQ以外の部分との結合部位を示す。)
R12は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表す。))Examples of the diamine having a side chain that is decomposed by ultraviolet irradiation to generate radicals include, but are not limited to, diamines represented by the following general formula (7).
(In formula (7), T 1 and T 2 are each independently a single bond, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, -NH-, - CH 2 O—, —N(CH 3 )—, —CON(CH 3 )—, or —N(CH 3 )CO—;
S represents a single bond or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms that is unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and any one or more of —CH 2 — or —CF 2 — in the alkylene group are each independently -CH=CH-, a divalent carbocyclic ring, and a divalent heterocyclic ring, and any of the following groups, i.e., -O-, -COO-, —OCO—, —NHCO—, —CONH—, or —NH— may be replaced by these groups provided that they are not adjacent to each other;
J is an organic group represented by the following formula,
(In the formulas [W], [Y], and [Z], * represents the bonding site with T 2 , and Ar is phenylene, naphthylene, and biphenylene, which may have an organic group and/or a halogen atom as a substituent. represents an aromatic hydrocarbon group selected from the group consisting of R 9 and R 10 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and Q is any of the following represents the structure of
(Wherein, R 11 represents —CH 2 —, —NR—, —O—, or —S—, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and * represents the Q of the compound molecule. It shows the binding site with moieties other than.)
R 12 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. ))
上記式(7)における二つのアミノ基(-NH2)の結合位置は限定されない。具体的には、側鎖の結合基に対して、ベンゼン環上の2,3の位置、2,4の位置、2,5の位置、2,6の位置、3,4の位置、3,5の位置が挙げられる。なかでも、ポリアミック酸を合成する際の反応性の観点から、2,4の位置、2,5の位置、又は3,5の位置が好ましい。ジアミンを合成する際の容易性も加味すると、2,4の位置、又は3,5の位置がより好ましい。The bonding positions of the two amino groups (—NH 2 ) in the above formula (7) are not limited. Specifically, the 2,3-positions, 2,4-positions, 2,5-positions, 2,6-positions, 3,4-positions, 3, 4-positions, and 3,4-positions on the benzene ring are 5 positions are included. Among them, the 2,4-position, the 2,5-position, or the 3,5-position is preferable from the viewpoint of reactivity when synthesizing the polyamic acid. The 2,4-position or the 3,5-position is more preferable considering the ease in synthesizing the diamine.
特に合成の容易さ、汎用性の高さ、特性などの点を鑑みて、下記式で表される構造が最も好ましいが、これらに限定されない。
(式中、nは2~8の整数である。)In particular, in view of ease of synthesis, high versatility, properties, etc., the structures represented by the following formulas are most preferable, but are not limited to these.
(Wherein, n is an integer of 2 to 8.)
上記のジアミンは、ラジカル発生膜とした際の液晶配向性、重合反応における感度、電圧保持特性、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。 The above diamines may be used singly or in combination of two or more depending on properties such as liquid crystal alignment when forming a radical-generating film, sensitivity in polymerization reaction, voltage holding properties, and accumulated charge.
このようなラジカル重合が発生する部位を有するジアミンは、ラジカル発生膜形成組成物に含有させる重合体の合成に用いるジアミン成分全体の5~50モル%となる量を用いることが好ましく、より好ましくは10~40モル%であり、特に好ましくは15~30モル%である。 Such a diamine having a radical polymerization site is preferably used in an amount of 5 to 50 mol % of the total diamine component used for synthesizing the polymer contained in the radical-generating film-forming composition, more preferably. It is 10 to 40 mol %, particularly preferably 15 to 30 mol %.
なお、本発明のラジカル発生膜に用いる重合体をジアミンから得る場合、本発明の効果を損わない限りにおいて、上記ラジカルが発生する部位を有するジアミン以外の、その他のジアミンをジアミン成分として併用することができる。具体的には、例えば、p-フェニレンジアミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジメチル-m-フェニレンジアミン、2,5-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、2,5-ジアミノフェノール、2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール、4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジカルボキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジフルオロ-4,4’-ビフェニル、3,3’-トリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジアミノビフェニル、2,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,2’-ジアミノジフェニルメタン、2,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2’-ジアミノジフェニルエーテル、2,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-スルホニルジアニリン、3,3’-スルホニルジアニリン、ビス(4-アミノフェニル)シラン、ビス(3-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(4-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(3-アミノフェニル)シラン、4,4’-チオジアニリン、3,3’-チオジアニリン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、3,3’-ジアミノジフェニルアミン、3,4’-ジアミノジフェニルアミン、2,2’-ジアミノジフェニルアミン、2,3’-ジアミノジフェニルアミン、N-メチル(4,4’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(3,3’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(3,4’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(2,2’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(2,3’-ジアミノジフェニル)アミン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、1,4-ジアミノナフタレン、2,2’-ジアミノベンゾフェノン、2,3’-ジアミノベンゾフェノン、1,5-ジアミノナフタレン、1,6-ジアミノナフタレン、1,7-ジアミノナフタレン、1,8-ジアミノナフタレン、2,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノナフタレン、2,7-ジアミノナフタレン、2,8-ジアミノナフタレン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、1,2-ビス(3-アミノフェニル)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、1,3-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、1,4-ビス(4アミノフェニル)ブタン、1,4-ビス(3-アミノフェニル)ブタン、ビス(3,5-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノベンジル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、4,4’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、1,4-フェニレンビス[(4-アミノフェニル)メタノン]、1,4-フェニレンビス[(3-アミノフェニル)メタノン]、1,3-フェニレンビス[(4-アミノフェニル)メタノン]、1,3-フェニレンビス[(3-アミノフェニル)メタノン]、1,4-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、1,4-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、1,3-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、1,3-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、ビス(4-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(3-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(4-アミノフェニル)イソフタレート、ビス(3-アミノフェニル)イソフタレート、N,N’-(1,4-フェニレン)ビス(4-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,3-フェニレン)ビス(4-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,4-フェニレン)ビス(3-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,3-フェニレン)ビス(3-アミノベンズアミド)、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-ビス(3-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)イソフタルアミド、N,N’-ビス(3-アミノフェニル)イソフタルアミド、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、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、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)プロパン、トランス-1,4-ビス(4-アミノフェニル)シクロヘキサン、3,5-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、ビス(4-アミノフェノキシ)メタン、1,2-ビス(4-アミノフェノキシ)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ブタン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ブタン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,5-ビス(3-アミノフェノキシ)ペンタン、1,6-ビス(4-アミノフェノキシ)へキサン、1,6-ビス(3-アミノフェノキシ)へキサン、1,7-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7-ビス(3-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8-ビス(4-アミノフェノキシ)オクタン、1,8-ビス(3-アミノフェノキシ)オクタン、1,9-ビス(4-アミノフェノキシ)ノナン、1,9-ビス(3-アミノフェノキシ)ノナン、1,10-ビス(4-アミノフェノキシ)デカン、1,10-ビス(3-アミノフェノキシ)デカン、1,11-ビス(4-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11-ビス(3-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12-ビス(4-アミノフェノキシ)ドデカン、1,12-ビス(3-アミノフェノキシ)ドデカンなどの芳香族ジアミン;ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタンなどの脂環式ジアミン;1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノへキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカンなどの脂肪族ジアミン;1,3-ビス[2-(p-アミノフェニル)エチル]ウレア、1,3-ビス[2-(p-アミノフェニル)エチル]-1-ターシャリーブチルオキシカルボニルウレア等のウレア構造を有するジアミン;N-p-アミノフェニル-4-p-アミノフェニル(ターシャリーブチルオキシカルボニル)アミノメチルピペリジン等の含窒素不飽和複素環構造を有するジアミン;N-ターシャリーブトキシカルボニル-N-(2-(4-アミノフェニル)エチル)-N-(4-アミノベンジル)アミン等のN-Boc基を有するジアミン等が挙げられる。 When the polymer used in the radical-generating film of the present invention is obtained from diamine, other diamines than the diamine having a radical-generating site are used in combination as diamine components as long as the effects of the present invention are not impaired. be able to. Specifically, for example, p-phenylenediamine, 2,3,5,6-tetramethyl-p-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-dimethyl- m-phenylenediamine, 2,5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 2,5-diaminophenol, 2,4-diaminophenol, 3,5-diaminophenol, 3,5-diaminobenzyl alcohol, 2, 4-diaminobenzyl alcohol, 4,6-diaminoresorcinol, 4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethoxy-4,4'-diaminobiphenyl , 3,3′-dihydroxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dicarboxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-difluoro-4,4′-biphenyl, 3,3′ -trifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-diaminobiphenyl, 2,2'-diaminobiphenyl, 2,3'-diaminobiphenyl, 4,4'- Diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2'-diaminodiphenylmethane, 2,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether , 3,4′-diaminodiphenyl ether, 2,2′-diaminodiphenyl ether, 2,3′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-sulfonyldianiline, 3,3′-sulfonyldianiline, bis(4-aminophenyl) Silane, bis(3-aminophenyl)silane, dimethyl-bis(4-aminophenyl)silane, dimethyl-bis(3-aminophenyl)silane, 4,4'-thiodianiline, 3,3'-thiodianiline, 4,4 '-diaminodiphenylamine, 3,3'-diaminodiphenylamine, 3,4'-diaminodiphenylamine, 2,2'-diaminodiphenylamine, 2,3'-diaminodiphenylamine, N-methyl(4,4'-diaminodiphenyl)amine , N-methyl(3,3′-diaminodiphenyl)amine, N-methyl(3,4′-diaminodiphenyl)amine, N-methyl(2,2′-diaminodiphenyl)amine, N-methyl(2,3 '-diaminodiphenyl)amine, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 1,4-diaminonaphthalene, 2,2'-diaminobenzophenone, 2,3' -diaminobenzophenone, 1,5-diaminonaphthalene, 1,6-diaminonaphthalene, 1,7-diaminonaphthalene, 1,8-diaminonaphthalene, 2,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2,7- diaminonaphthalene, 2,8-diaminonaphthalene, 1,2-bis(4-aminophenyl)ethane, 1,2-bis(3-aminophenyl)ethane, 1,3-bis(4-aminophenyl)propane, 1 , 3-bis(3-aminophenyl)propane, 1,4-bis(4-aminophenyl)butane, 1,4-bis(3-aminophenyl)butane, bis(3,5-diethyl-4-aminophenyl) Methane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(4-aminophenyl)benzene, 1,3-bis(4-amino phenyl)benzene, 1,4-bis(4-aminobenzyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 4,4′-[1,4-phenylenebis(methylene)]dianiline, 4, 4′-[1,3-phenylenebis(methylene)]dianiline, 3,4′-[1,4-phenylenebis(methylene)]dianiline, 3,4′-[1,3-phenylenebis(methylene)] Dianiline, 3,3′-[1,4-phenylenebis(methylene)]dianiline, 3,3′-[1,3-phenylenebis(methylene)]dianiline, 1,4-phenylenebis[(4-aminophenyl ) methanone], 1,4-phenylenebis[(3-aminophenyl)methanone], 1,3-phenylenebis[(4-aminophenyl)methanone], 1,3-phenylenebis[(3-aminophenyl)methanone ], 1,4-phenylene bis (4-aminobenzoate), 1,4-phenylene bis (3-aminobenzoate), 1,3-phenylene bis (4-aminobenzoate), 1,3-phenylene bis (3- aminobenzoate), bis(4-aminophenyl)terephthalate, bis(3-aminophenyl)terephthalate, bis(4-aminophenyl)isophthalate, bis(3-aminophenyl)isophthalate, N,N'-(1, 4-phenylene)bis(4-aminobenzamide), N,N'-(1,3-phenylene)bis(4-aminobenzamide), N,N'-(1,4-phenylene)bis(3-aminobenzamide) ), N,N′-(1,3-phenylene)bis(3-aminobenzamide), N,N′-bis(4-aminophenyl)terephthalamide, N,N′-bis(3-aminophenyl)terephthalamide Amide, N,N'-bis(4-aminophenyl)isophthalamide, N,N'-bis(3-aminophenyl)isophthalamide, 9,10-bis(4-aminophenyl)anthracene, 4,4'- bis(4-aminophenoxy)diphenylsulfone, 2,2′-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2′-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 2,2'-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2'-bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2'-bis(3-amino-4-methylphenyl)hexafluoro Propane, 2,2'-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2'-bis(3-aminophenyl)propane, 2,2'-bis(3-amino-4-methylphenyl)propane, trans- 1,4-bis(4-aminophenyl)cyclohexane, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, bis(4-aminophenoxy)methane, 1,2-bis(4-aminophenoxy)ethane , 1,3-bis(4-aminophenoxy)propane, 1,3-bis(3-aminophenoxy)propane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)butane, 1,4-bis(3-aminophenoxy) ) butane, 1,5-bis(4-aminophenoxy)pentane, 1,5-bis(3-aminophenoxy)pentane, 1,6-bis(4-aminophenoxy)hexane, 1,6-bis(3 -aminophenoxy)hexane, 1,7-bis(4-aminophenoxy)heptane, 1,7-bis(3-aminophenoxy)heptane, 1,8-bis(4-aminophenoxy)octane, 1,8- bis(3-aminophenoxy)octane, 1,9-bis(4-aminophenoxy)nonane, 1,9-bis(3-aminophenoxy)nonane, 1,10-bis(4-aminophenoxy)decane, 1, 10-bis(3-aminophenoxy)decane, 1,11-bis(4-aminophenoxy)undecane, 1,11-bis(3-aminophenoxy)undecane, 1,12-bis(4-aminophenoxy)dodecane, aromatic diamines such as 1,12-bis(3-aminophenoxy)dodecane; alicyclic diamines such as bis(4-aminocyclohexyl)methane and bis(4-amino-3-methylcyclohexyl)methane; 1,3- Diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diamino Aliphatic diamines such as decane, 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane; 1,3-bis[2-(p-aminophenyl)ethyl]urea, 1,3-bis[2-(p- diamines having a urea structure such as aminophenyl)ethyl]-1-tert-butyloxycarbonyl urea; diamines having a saturated heterocyclic structure; diamines having an N-Boc group such as N-tert-butoxycarbonyl-N-(2-(4-aminophenyl)ethyl)-N-(4-aminobenzyl)amine be done.
上記その他のジアミンは、ラジカル発生膜とした際の液晶配向性、重合反応における感度、電圧保持特性、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。 The above-mentioned other diamines may be used singly or in combination of two or more according to properties such as liquid crystal orientation when forming a radical generating film, sensitivity in polymerization reaction, voltage holding properties, and accumulated charge. .
重合体がポリアミック酸である場合の合成で、上記のジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸二無水物は特に限定されない。具体的には、ピロメリット酸、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸、1,2,5,6-アントラセンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ジフェニルシラン、2,3,4,5-ピリジンテトラカルボン酸、2,6-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ピリジン、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸、1,3-ジフェニル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、オキシジフタルテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロヘプタンテトラカルボン酸、2,3,4,5-テトラヒドロフランテトラカルボン酸、3,4-ジカルボキシ-1-シクロへキシルコハク酸、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸、ビシクロ[3,3,0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸、ビシクロ[4,3,0]ノナン-2,4,7,9-テトラカルボン酸、ビシクロ[4,4,0]デカン-2,4,7,9-テトラカルボン酸、ビシクロ[4,4,0]デカン-2,4,8,10-テトラカルボン酸、トリシクロ[6.3.0.0<2,6>]ウンデカン-3,5,9,11-テトラカルボン酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドリナフタレン-1,2-ジカルボン酸、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、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロへキサン-1,2-ジカルボン酸、テトラシクロ[6,2,1,1,0<2,7>]ドデカ-4,5,9,10-テトラカルボン酸、3,5,6-トリカルボキシノルボルナン-2:3,5:6ジカルボン酸、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸等のテトラカルボン酸の二無水物が挙げられる。 In the synthesis when the polymer is a polyamic acid, the tetracarboxylic dianhydride to be reacted with the diamine component is not particularly limited. Specifically, pyromellitic acid, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 2, 3,6,7-anthracenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-anthracenetetracarboxylic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3',4'-biphenyl Tetracarboxylic acid, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone, bis(3,4-di carboxyphenyl)methane, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl) Propane, bis(3,4-dicarboxyphenyl)dimethylsilane, bis(3,4-dicarboxyphenyl)diphenylsilane, 2,3,4,5-pyridinetetracarboxylic acid, 2,6-bis(3,4 -dicarboxyphenyl)pyridine, 3,3′,4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic acid, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid, 1,3-diphenyl-1,2,3,4- Cyclobutanetetracarboxylic acid, oxydiphthaltetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid acid, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid, 1,3-dimethyl -1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cycloheptanetetracarboxylic acid, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic acid, 3,4-dicarboxy-1- Cyclohexylsuccinic acid, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalenesuccinic acid, bicyclo[3,3,0]octane-2 ,4,6,8-tetracarboxylic acid, bicyclo[4,3,0]nonane-2,4,7,9-tetracarboxylic acid, bicyclo[4,4,0]decane-2,4,7,9 -tetracarboxylic acid, bicyclo[4,4,0]decane-2,4,8,10-tetracarboxylic acid, tricyclo[6.3.0.0<2,6>]undecane-3,5,9, 11-tetracarboxylic acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-1,2,3,4-tetrahydrinaphthalene-1,2 -dicarboxylic acid, bicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic acid, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclo Hexane-1,2-dicarboxylic acid, tetracyclo[6,2,1,1,0<2,7>]dodeca-4,5,9,10-tetracarboxylic acid, 3,5,6-tricarboxynorbornane tetracarboxylic acid dianhydrides such as -2:3,5:6 dicarboxylic acid and 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid.
勿論、テトラカルボン酸二無水物も、ラジカル発生膜とした際の液晶配向性、重合反応における感度、電圧保持特性、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上併用してもよい。 Of course, the tetracarboxylic dianhydride may be used alone or in combination of two or more depending on the characteristics such as the liquid crystal alignment when forming the radical generating film, the sensitivity in the polymerization reaction, the voltage retention characteristics, and the accumulated charge. .
重合体がポリアミド酸エステルである場合の合成で、上記のジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸ジアルキルエステルの構造は特に限定されないが、その具体例を以下に挙げる。
脂肪族テトラカルボン酸ジエステルの具体的な例としては1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,4,5-テトラヒドロフランテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,4-ジカルボキシ-1-シクロヘキシルコハク酸ジアルキルエステル、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸ジアルキルエステル、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビシクロ[3,3,0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’-ジシクロヘキシルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸ジアルキルエステル、シス-3,7-ジブチルシクロオクタ-1,5-ジエン-1,2,5,6-テトラカルボン酸ジアルキルエステル、トリシクロ[4.2.1.0<2,5>]ノナン-3,4,7,8-テトラカルボン酸-3,4:7,8-ジアルキルエステル、ヘキサシクロ[6.6.0.1<2,7>.0<3,6>.1<9,14>.0<10,13>]ヘキサデカン-4,5,11,12-テトラカルボン酸-4,5:11,12-ジアルキルエステル、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンー1,2-ジカルボンジアルキルエステルなどが挙げられる。In the synthesis when the polymer is a polyamic acid ester, the structure of the tetracarboxylic acid dialkyl ester to be reacted with the diamine component is not particularly limited, but specific examples are given below.
Specific examples of aliphatic tetracarboxylic acid diesters include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1 ,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2, 3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 3,4-dicarboxy-1 -cyclohexyl succinic acid dialkyl ester, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic acid dialkyl ester, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid dialkyl ester, bicyclo[3 ,3,0]octane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid dialkyl ester, 3,3′,4,4′-dicyclohexyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,5-tricarboxycyclopentyl acetic acid dialkyl ester , cis-3,7-dibutylcycloocta-1,5-diene-1,2,5,6-tetracarboxylic acid dialkyl ester, tricyclo[4.2.1.0<2,5>]nonane-3, 4,7,8-tetracarboxylic acid-3,4:7,8-dialkyl ester, hexacyclo[6.6.0.1<2,7>. 0<3,6>. 1<9, 14>. 0<10,13>]hexadecane-4,5,11,12-tetracarboxylic acid-4,5:11,12-dialkyl ester, 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-1, 2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic dialkyl ester and the like.
芳香族テトラカルボン酸ジアルキルエステルとしては、ピロメリット酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4-ビフェニルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテルジアルキルエステル、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホンジアルキルエステル、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸ジアルキルエステルなどが挙げられる。 Examples of aromatic tetracarboxylic acid dialkyl esters include pyromellitic acid dialkyl ester, 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,2′,3,3′-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,3′,4-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,3′,4′-benzophenonetetracarboxylic acid dialkyl ester, bis(3,4-dicarboxyphenyl) ether dialkyl ester, bis(3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dialkyl ester, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,6,7 - naphthalene tetracarboxylic acid dialkyl ester and the like.
重合体がポリウレアである場合の合成で、上記のジアミン成分と反応させるジイソシアネートに関しては、特に限定はせず、入手性等に応じて使用することができる。ジイソシアネートの具体的構造を以下に示す。
式中R22、R33は炭素数1~10の脂肪族炭化水素を表す。In the synthesis when the polymer is polyurea, the diisocyanate to be reacted with the diamine component is not particularly limited, and can be used according to availability and the like. Specific structures of diisocyanates are shown below.
In the formula, R 22 and R 33 represent aliphatic hydrocarbons having 1 to 10 carbon atoms.
K-1~K-5に示す脂肪族ジイソシアネートは、反応性は劣るが溶媒溶解性を向上させるメリットがあり、K-6~K-7の示すような芳香族ジイソシアネートは反応性に富み耐熱性を向上させる効果があるが、溶媒溶解性を低下させる欠点が挙げられる。汎用性や特性面において特に好ましくはK-1、K-7、K-8、K-9、K-10が好ましく、電気特性の加点ではK-12、液晶配向性の観点ではK-13が特に好ましい。ジイソシアネートは1種以上を併用して使用することもでき、得たい特性に応じて種々適用するのが好ましい。
また、一部のジイソシアネートを上記で説明したテトラカルボン酸二無水物に置き換えることもでき、ポリアミック酸とポリウレアの共重合体のような形で使用しても良く、化学イミド化によってポリイミドとポリウレアの共重合体のような形で使用しても良い。Aliphatic diisocyanates shown in K-1 to K-5 are inferior in reactivity but have the advantage of improving solvent solubility, and aromatic diisocyanates shown in K-6 to K-7 are highly reactive and heat resistant. However, it has the disadvantage of lowering solvent solubility. K-1, K-7, K-8, K-9, and K-10 are particularly preferable in terms of versatility and characteristics, K-12 in terms of additional electrical characteristics, and K-13 in terms of liquid crystal orientation. Especially preferred. One or more kinds of diisocyanates can be used in combination, and it is preferable to apply various kinds of diisocyanates according to desired properties.
Also, part of the diisocyanate can be replaced with the tetracarboxylic dianhydride described above, and it may be used in the form of a copolymer of polyamic acid and polyurea, and chemical imidization can be used to convert polyimide and polyurea. It may be used in the form of a copolymer.
重合体がポリアミドである場合の合成で、反応させるジカルボン酸の構造は特に限定されないが、あえて具体例を以下に挙げれば以下のとおりである。脂肪族ジカルボン酸の具体例として、マロン酸、蓚酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ムコン酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2-ジメチルグルタル酸、3,3-ジエチルコハク酸、アゼライイン酸、セバシン酸およびスベリン酸等のジカルボン酸を挙げることができる。 In synthesis when the polymer is polyamide, the structure of the dicarboxylic acid to be reacted is not particularly limited, but specific examples are as follows. Specific examples of aliphatic dicarboxylic acids include malonic acid, oxalic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, muconic acid, 2-methyladipic acid, trimethyladipic acid, pimelic acid, 2,2- Mention may be made of dicarboxylic acids such as dimethylglutaric acid, 3,3-diethylsuccinic acid, azelaiic acid, sebacic acid and suberic acid.
脂環式系のジカルボン酸としては、1,1-シクロプロパンジカルボン酸、1,2-シクロプロパンジカルボン酸、1,1-シクロブタンジカルボン酸、1,2-シクロブタンジカルボン酸、1,3-シクロブタンジカルボン酸、3,4-ジフェニル-1,2-シクロブタンジカルボン酸、2,4-ジフェニル-1,3-シクロブタンジカルボン酸、1-シクロブテン-1,2-ジカルボン酸、1-シクロブテン-3,4-ジカルボン酸、1,1-シクロペンタンジカルボン酸、1,2-シクロペンタンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,1-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-(2-ノルボルネン)ジカルボン酸、ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,3-ジカルボン酸、2,5-ジオキソ-1,4-ビシクロ[2.2.2]オクタンジカルボン酸、1,3-アダマンタンジカルボン酸、4,8-ジオキソ-1,3-アダマンタンジカルボン酸、2,6-スピロ[3.3]ヘプタンジカルボン酸、1,3-アダマンタン二酢酸、カンファー酸等を挙げることができる。 Alicyclic dicarboxylic acids include 1,1-cyclopropanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopropanedicarboxylic acid, 1,1-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, and 1,3-cyclobutanedicarboxylic acid. acid, 3,4-diphenyl-1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, 2,4-diphenyl-1,3-cyclobutanedicarboxylic acid, 1-cyclobutene-1,2-dicarboxylic acid, 1-cyclobutene-3,4-dicarboxylic acid acid, 1,1-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,1-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexane Dicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-(2-norbornene)dicarboxylic acid, norbornene-2,3-dicarboxylic acid, bicyclo[2.2.2]octane-1,4-dicarboxylic acid, bicyclo [2.2.2]octane-2,3-dicarboxylic acid, 2,5-dioxo-1,4-bicyclo[2.2.2]octanedicarboxylic acid, 1,3-adamantanedicarboxylic acid, 4,8- Dioxo-1,3-adamantanedicarboxylic acid, 2,6-spiro[3.3]heptanedicarboxylic acid, 1,3-adamantanediacetic acid, camphoric acid and the like can be mentioned.
芳香族ジカルボン酸としては、o-フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、5-メチルイソフタル酸、5-tert-ブチルイソフタル酸、5-アミノイソフタル酸、5-ヒドロキシイソフタル酸、2,5-ジメチルテレフタル酸、テトラメチルテレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、1,4-アントラセンジカルボン酸、1,4-アントラキノンジカルボン酸、2,5-ビフェニルジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、1,5-ビフェニレンジカルボン酸、4,4”-ターフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルプロパンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルヘキサフルオロプロパンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’-ビベンジルジカルボン酸、4,4’-スチルベンジカルボン酸、4,4’-トランジカルボン酸、4,4’-カルボニル二安息香酸、4,4’-スルホニル二安息香酸、4,4’-ジチオ二安息香酸、p-フェニレン二酢酸、3,3’-p-フェニレンジプロピオン酸、4-カルボキシ桂皮酸、p-フェニレンジアクリル酸、3,3’-[4,4’-(メチレンジ-p-フェニレン)]ジプロピオン酸、4,4’-[4,4’-(オキシジ-p-フェニレン)]ジプロピオン酸、4,4’-[4,4’-(オキシジ-p-フェニレン)]二酪酸、(イソプロピリデンジ-p-フェニレンジオキシ)二酪酸、ビス(p-カルボキシフェニル)ジメチルシラン等のジカルボン酸を挙げることができる。 Aromatic dicarboxylic acids include o-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 5-tert-butylisophthalic acid, 5-aminoisophthalic acid, 5-hydroxyisophthalic acid and 2,5-dimethylterephthalic acid. acid, tetramethylterephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-anthracenedicarboxylic acid, 1,4 -anthraquinonedicarboxylic acid, 2,5-biphenyldicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 1,5-biphenylenedicarboxylic acid, 4,4''-terphenyldicarboxylic acid, 4,4'-diphenylmethanedicarboxylic acid, 4 , 4′-diphenylethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylpropanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylhexafluoropropanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenyletherdicarboxylic acid, 4,4′-bibenzyldicarboxylic acid, 4,4'-stilbenedicarboxylic acid, 4,4'-trandicarboxylic acid, 4,4'-carbonyl dibenzoic acid, 4,4'-sulfonyl dibenzoic acid, 4,4'-dithio dibenzoic acid, p- Phenylenediacetic acid, 3,3'-p-phenylenedipropionic acid, 4-carboxycinnamic acid, p-phenylenediacrylic acid, 3,3'-[4,4'-(methylenedi-p-phenylene)]dipropion acid, 4,4′-[4,4′-(oxydi-p-phenylene)]dipropionic acid, 4,4′-[4,4′-(oxydi-p-phenylene)]dibutyric acid, (isopropyl Dicarboxylic acids such as dendi-p-phenylenedioxy)dibutyric acid and bis(p-carboxyphenyl)dimethylsilane can be mentioned.
複素環を含むジカルボン酸としては、1,5-(9-オキソフルオレン)ジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸、4,5-チアゾールジカルボン酸、2-フェニル-4,5-チアゾールジカルボン酸、1,2,5-チアジアゾール-3,4-ジカルボン酸、1,2,5-オキサジアゾール-3,4-ジカルボン酸、2,3-ピリジンジカルボン酸、2,4-ピリジンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸、2,6-ピリジンジカルボン酸、3,4-ピリジンジカルボン酸、3,5-ピリジンジカルボン酸等を挙げることができる。 Dicarboxylic acids containing a heterocyclic ring include 1,5-(9-oxofluorene)dicarboxylic acid, 3,4-furandicarboxylic acid, 4,5-thiazoledicarboxylic acid, 2-phenyl-4,5-thiazoledicarboxylic acid, 1,2,5-thiadiazole-3,4-dicarboxylic acid, 1,2,5-oxadiazole-3,4-dicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2, 5-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridinedicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid and the like can be mentioned.
上記の各種ジカルボン酸は酸ジハライドあるいは無水の構造のものであってもよい。これらのジカルボン酸類は、特に直線的な構造のポリアミドを与えることが可能なジカルボン酸類であることが液晶分子の配向性を保つ上から好ましい。これらの中でも、テレフタル酸、イソテレフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエタンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルプロパンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルヘキサフルオロプロパンジカルボン酸、2,2-ビス(フェニル)プロパンジカルボン酸、4、4-ターフェニルジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸またはこれらの酸ジハライド等が好ましく用いられる。これらの化合物には異性体が存在するものもあるが、それらを含む混合物であってもよい。また、2種以上の化合物を併用してもよい。なお、本発明に使用するジカルボン酸類は、上記の例示化合物に限定されるものではない。 The various dicarboxylic acids mentioned above may be of the acid dihalide or anhydrous structure. These dicarboxylic acids are preferably dicarboxylic acids capable of giving a polyamide having a linear structure, in order to maintain the orientation of liquid crystal molecules. Among these, terephthalic acid, isoterephthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenylmethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylethanedicarboxylic acid, 4,4 '-diphenylpropanedicarboxylic acid, 4,4'-diphenylhexafluoropropanedicarboxylic acid, 2,2-bis(phenyl)propanedicarboxylic acid, 4,4-terphenyldicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2, 5-pyridinedicarboxylic acid or acid dihalides thereof are preferably used. Although some of these compounds have isomers, mixtures containing them may also be used. Moreover, you may use together 2 or more types of compounds. The dicarboxylic acids used in the present invention are not limited to the compounds exemplified above.
原料であるジアミン(「ジアミン成分」とも記載する)と原料であるテトラカルボン酸二無水物(「テトラカルボン酸二無水物成分」とも記載する)、テトラカルボン酸ジエステル、ジイソシアネート及びジカルボン酸から選ばれる成分との反応により、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリウレア、ポリアミドを得るにあたっては、公知の合成手法を用いることができる。一般的には、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分、テトラカルボン酸ジエステル、ジイソシアネート及びジカルボン酸から選ばれる一種以上の成分とを、有機溶媒中で反応させる方法である。 Selected from raw material diamine (also referred to as "diamine component") and raw material tetracarboxylic dianhydride (also referred to as "tetracarboxylic dianhydride component"), tetracarboxylic acid diester, diisocyanate and dicarboxylic acid In obtaining polyamic acids, polyamic acid esters, polyureas, and polyamides by reaction with components, known synthesis techniques can be used. Generally, it is a method of reacting a diamine component with one or more components selected from a tetracarboxylic dianhydride component, a tetracarboxylic acid diester, a diisocyanate and a dicarboxylic acid in an organic solvent.
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分との反応は、有機溶媒中で比較的容易に進行し、かつ副生成物が発生しない点で有利である。 The reaction between the diamine component and the tetracarboxylic dianhydride component is advantageous in that it proceeds relatively easily in an organic solvent and does not generate by-products.
上記反応に用いる有機溶媒としては、生成した重合体が溶解するものであれば特に限定されない。さらに、重合体が溶解しない有機溶媒であっても、生成した重合体が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。なお、有機溶媒中の水分は、重合反応を阻害し、さらには生成した重合体を加水分解させる原因となるので、有機溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。 The organic solvent used in the above reaction is not particularly limited as long as it dissolves the produced polymer. Furthermore, even an organic solvent in which the polymer does not dissolve may be used by being mixed with the above solvent within a range in which the produced polymer is not precipitated. The water content in the organic solvent inhibits the polymerization reaction and further hydrolyzes the polymer produced. Therefore, it is preferable to use the organic solvent after dehydration and drying.
有機溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、ジペンテン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、メチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール-tert-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、n-へキサン、n-ペンタン、n-オクタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、2-エチル-1-ヘキサノール等が挙げられる。これらの有機溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。 Examples of organic solvents include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylformamide, N-methylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 2 -pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, N-methylcaprolactam, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, pyridine, dimethylsulfone, hexamethylsulfoxide, γ- Butyrolactone, isopropyl alcohol, methoxymethylpentanol, dipentene, ethyl amyl ketone, methyl nonyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl Carbitol, ethyl carbitol, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol-tert-butyl ether , dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monoacetate monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monoacetate monopropyl ether, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, tripropylene glycol methyl ether, 3-methyl-3-methoxybutanol, diisopropyl ether, Ethyl isobutyl ether, diisobutylene, amyl acetate, butyl butyrate, butyl ether, diisobutyl ketone, methylcyclohexene, propyl ether, dihexyl ether, dioxane, n-hexane, n-pentane, n-octane, diethyl ether, cyclohexanone, ethylene Carbonate, propylene carbonate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate ethyl, ethyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxypropionic acid, 3-methoxypropionic acid, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, diglyme, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, 2 -ethyl-1-hexanol and the like. These organic solvents may be used alone or in combination.
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを有機溶媒中で反応させる際には、ジアミン成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液を攪拌し、テトラカルボン酸二無水物成分をそのまま、又は有機溶媒に分散あるいは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸二無水物成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液にジアミン成分を添加する方法、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを交互に添加する方法などが挙げられ、これらのいずれの方法を用いてもよい。また、ジアミン成分又はテトラカルボン酸二無水物成分が複数種の化合物からなる場合は、あらかじめ混合した状態で反応させてもよく、個別に順次反応させてもよく、さらに個別に反応させた低分子量体を混合反応させ高分子量体としてもよい。 When the diamine component and the tetracarboxylic dianhydride component are reacted in an organic solvent, a solution obtained by dispersing or dissolving the diamine component in the organic solvent is stirred, and the tetracarboxylic dianhydride component is used as it is or in an organic solvent. A method of adding by dispersing or dissolving in a solvent, conversely, a method of adding a diamine component to a solution in which a tetracarboxylic dianhydride component is dispersed or dissolved in an organic solvent, and a method of adding a tetracarboxylic dianhydride component and a diamine component. A method of adding them alternately and the like can be mentioned, and any of these methods may be used. Further, when the diamine component or the tetracarboxylic dianhydride component consists of a plurality of types of compounds, the reaction may be performed in a mixed state in advance, or may be reacted individually in sequence, or may be reacted individually. may be mixed and reacted to form a high molecular weight product.
ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させる際の温度は、任意の温度を選択することができ、例えば、-20~100℃、好ましくは-5~80℃の範囲である。また、反応は任意の濃度で行うことができ、例えば、反応液に対してジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分との合計量が1~50質量%、好ましくは5~30質量%である。 Any temperature can be selected for the reaction of the diamine component and the tetracarboxylic dianhydride component, for example, in the range of -20 to 100°C, preferably -5 to 80°C. Further, the reaction can be performed at any concentration, for example, the total amount of the diamine component and the tetracarboxylic dianhydride component is 1 to 50% by mass, preferably 5 to 30% by mass, relative to the reaction solution. .
上記の重合反応における、ジアミン成分の合計モル数に対するテトラカルボン酸二無水物成分の合計モル数の比率は、得ようとするポリアミック酸の分子量に応じて任意の値を選択することができる。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が1.0に近いほど生成するポリアミック酸の分子量は大きくなる。好ましい範囲としては、0.8~1.2である。 In the above polymerization reaction, the ratio of the total number of moles of the tetracarboxylic dianhydride component to the total number of moles of the diamine component can be selected as desired depending on the molecular weight of the polyamic acid to be obtained. As in ordinary polycondensation reactions, the closer this molar ratio is to 1.0, the greater the molecular weight of the polyamic acid produced. A preferable range is 0.8 to 1.2.
本発明に用いられる重合体を合成する方法は、上記の手法に限定されず、ポリアミック酸を合成する場合は、一般的なポリアミック酸の合成方法と同様に、上記のテトラカルボン酸二無水物に代えて、対応する構造のテトラカルボン酸又はテトラカルボン酸ジハライドなどのテトラカルボン酸誘導体を用い、公知の方法で反応させることでも対応するポリアミック酸を得ることができる。また、ポリウレアを合成する場合は、ジアミンとジイソシアネートとを反応させればよい。ポリアミック酸エステルまたはポリアミドを製造する際には、ジアミンと、テトラカルボン酸ジエステル及びジカルボン酸から選ばれる成分を、公知の縮合剤の存在下で、又は、公知の方法で酸ハライドに誘導したのちに、ジアミンと反応させればよい。 The method for synthesizing the polymer used in the present invention is not limited to the above method, and when synthesizing a polyamic acid, the above tetracarboxylic dianhydride can be Alternatively, a corresponding polyamic acid can be obtained by using a tetracarboxylic acid having a corresponding structure or a tetracarboxylic acid derivative such as a tetracarboxylic acid dihalide and reacting them by a known method. Moreover, when synthesizing polyurea, a diamine and a diisocyanate may be reacted. When producing a polyamic acid ester or a polyamide, a diamine, a component selected from tetracarboxylic acid diesters and dicarboxylic acids, in the presence of a known condensing agent, or after induction into an acid halide by a known method , and a diamine.
上記したポリアミック酸をイミド化させてポリイミドとする方法としては、ポリアミック酸の溶液をそのまま加熱する熱イミド化、ポリアミック酸の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。なお、ポリアミック酸からポリイミドへのイミド化率は、電圧保持率を高くできることから、30%以上であることが好ましく、30~99%であることがより好ましい。一方、白化特性の、すなわち、ワニス中での重合体の析出を抑制する観点から、70%以下が好ましい。両方の特性を加味すると、40~80%がより好ましい。 Examples of the method of imidizing the polyamic acid to form a polyimide include thermal imidization in which a polyamic acid solution is heated as it is, and catalytic imidization in which a catalyst is added to a polyamic acid solution. The imidization ratio of polyamic acid to polyimide is preferably 30% or more, more preferably 30 to 99%, because the voltage holding ratio can be increased. On the other hand, from the viewpoint of whitening properties, that is, from the viewpoint of suppressing precipitation of the polymer in the varnish, it is preferably 70% or less. Considering both characteristics, 40 to 80% is more preferable.
ポリアミック酸を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、通常100~400℃、好ましくは120~250℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行うことが好ましい。 When polyamic acid is thermally imidized in a solution, the temperature is usually 100 to 400° C., preferably 120 to 250° C., and it is preferable to remove water generated by the imidization reaction from the system.
ポリアミック酸の触媒イミド化は、ポリアミック酸の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、通常-20~250℃、好ましくは0~180℃で攪拌することにより行うことができる。塩基性触媒の量は、アミド酸基の通常0.5~30モル倍、好ましくは2~20モル倍であり、酸無水物の量は、アミド酸基の通常1~50モル倍、好ましくは3~30モル倍である。塩基性触媒としては、ピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンなどを挙げることができ、中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができるが、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間などを調節することにより制御することができる。 Catalytic imidization of polyamic acid can be carried out by adding a basic catalyst and an acid anhydride to a polyamic acid solution and stirring the mixture at -20 to 250°C, preferably 0 to 180°C. The amount of the basic catalyst is usually 0.5 to 30 times by mole, preferably 2 to 20 times by mole, the amount of the amic acid group, and the amount of the acid anhydride is usually 1 to 50 times by mole, preferably 1 to 50 times by mole the amount of the amic acid group. 3 to 30 mol times. Examples of basic catalysts include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, and trioctylamine. Among them, pyridine is preferable because it has appropriate basicity for advancing the reaction. Examples of the acid anhydride include acetic anhydride, trimellitic anhydride, and pyromellitic anhydride. Among them, acetic anhydride is preferably used because purification after completion of the reaction is facilitated. The imidization rate by catalytic imidization can be controlled by adjusting the catalyst amount, reaction temperature, reaction time, and the like.
重合体の反応溶液から、生成した重合体を回収する場合には、反応溶液を貧溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿生成に用いる貧溶媒としては、メタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン、水などを挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させたポリマーは、濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。また、沈殿回収した重合体を、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を2~10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の貧溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素などが挙げられ、これらの内から選ばれる3種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。 In the case of recovering the produced polymer from the reaction solution of the polymer, the reaction solution may be put into a poor solvent to precipitate. Poor solvents used for precipitation include methanol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, benzene, and water. The polymer precipitated by putting it into a poor solvent can be filtered and recovered, and then dried at room temperature or under heat under normal pressure or reduced pressure. In addition, the impurities in the polymer can be reduced by redissolving the precipitated and recovered polymer in an organic solvent and repeating the operation of reprecipitating and recovering 2 to 10 times. Examples of the poor solvent in this case include alcohols, ketones, hydrocarbons, and the like. It is preferable to use three or more poor solvents selected from these, because the purification efficiency is further improved.
また、前記ラジカル発生膜が、ラジカル重合を誘発する有機基を含有する重合体から成る場合、本発明に用いるラジカル発生膜形成組成物は、ラジカル重合を誘発する有機基を含有する重合体以外の他の重合体を含有していてもよい。その際、重合体全成分中における、他の重合体の含有量は5~95質量%が好ましく、より好ましくは30~70質量%である。 When the radical-generating film is composed of a polymer containing an organic group that induces radical polymerization, the radical-generating film-forming composition used in the present invention may be a polymer other than a polymer containing an organic group that induces radical polymerization. It may contain other polymers. At that time, the content of the other polymer in the total polymer components is preferably 5 to 95% by mass, more preferably 30 to 70% by mass.
ラジカル発生膜形成組成物が有する重合体の分子量は、ラジカル発生膜を塗布して得られるラジカル発生膜の強度、塗膜形成時の作業性、塗膜の均一性等を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で、5,000~1,000,000が好ましく、より好ましくは、10,000~150,000である。 The molecular weight of the polymer contained in the radical-generating film-forming composition is determined by GPC ( The weight average molecular weight measured by the Gel Permeation Chromatography method is preferably 5,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 150,000.
本発明に用いるラジカル発生膜を、ラジカルを発生する基を有する化合物と重合体との組成物を塗布、硬化して膜を形成することにより膜中に固定化させて得る場合の重合体としては、上記の製造方法に準じて製造されるポリイミド前駆体、及びポリイミド、ポリウレア、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどからなる群から選ばれる重合体であって、ラジカル重合が発生する部位を有するジアミンが、ラジカル発生膜形成組成物に含有させる重合体の合成に用いるジアミン成分全体の0モル%であるジアミン成分を用いて得られる少なくとも1種の重合体を用いてもよい。その際に添加するラジカルを発生する基を有する化合物としては、以下のものが挙げられる。 As the polymer for obtaining the radical generating film used in the present invention by applying and curing a composition of a compound having a radical generating group and a polymer to form a film and fixing it in the film , a polyimide precursor produced according to the above production method, and a polymer selected from the group consisting of polyimide, polyurea, polyamide, polyacrylate, polymethacrylate, etc., wherein the diamine having a site where radical polymerization occurs At least one polymer obtained by using a diamine component that is 0 mol % of the total diamine component used in synthesizing the polymer to be contained in the radical-generating film-forming composition may be used. Examples of the compound having a radical-generating group to be added at that time include the following.
熱でラジカルを発生する化合物としては、分解温度以上に加熱することにより、ラジカルを発生させる化合物である。このようなラジカル熱重合開始剤としては、例えば、ケトンパーオキサイド類(メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等)、ジアシルパーオキサイド類(アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等)、ハイドロパーオキサイド類(過酸化水素、tert-ブチルハイドパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等)、ジアルキルパーオキサイド類 (ジ-tert-ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド等)、パーオキシケタール類(ジブチルパーオキシシクロヘキサン等)、アルキルパーエステル類(パーオキシネオデカン酸-tert-ブチルエステル、パーオキシピバリン酸-tert-ブチルエステル、パーオキシ2-エチルシクロヘキサン酸-tert-アミルエステル等)、過硫酸塩類(過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等)、アゾ系化合物(アゾビスイソブチロニトリル、および2,2’-ジ(2-ヒドロキシエチル)アゾビスイソブチロニトリル等)が挙げられる。このようなラジカル熱重合開始剤は、1種を単独で使用することもできるし、あるいは2種以上を組み合わせて使用することもできる。 The compound that generates radicals by heat is a compound that generates radicals when heated to a decomposition temperature or higher. Examples of such radical thermal polymerization initiators include ketone peroxides (methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, etc.), diacyl peroxides (acetyl peroxide, benzoyl peroxide, etc.), hydroperoxides (peroxide hydrogen, tert-butyl hydroxide, cumene hydroperoxide, etc.), dialkyl peroxides (di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide, dilauroyl peroxide, etc.), peroxyketals (dibutylperoxycyclohexane etc.), alkyl peresters (peroxyneodecanoic acid -tert-butyl ester, peroxypivalic acid -tert-butyl ester, peroxy 2-ethylcyclohexanoic acid -tert-amyl ester, etc.), persulfates (potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, etc.), azo compounds (azobisisobutyronitrile, 2,2'-di(2-hydroxyethyl)azobisisobutyronitrile, etc.). Such radical thermal polymerization initiators can be used singly or in combination of two or more.
光でラジカルを発生する化合物としては、ラジカル重合を光照射によって開始する化合物であれば特に限定されない。このようなラジカル光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、キサントン、チオキサントン、イソプロピルキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-エチルアントラキノン、アセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-4’-イソプロピルプロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、イソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、カンファーキノン、ベンズアントロン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4,4’-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4,4’-トリ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2-(4’-メトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(3’,4’-ジメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(2’,4’-ジメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(2’-メトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4’-ペンチルオキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、4-[p-N,N-ジ(エトキシカルボニルメチル)]-2,6-ジ(トリクロロメチル)-s-トリアジン、1,3-ビス(トリクロロメチル)-5-(2’-クロロフェニル)-s-トリアジン、1,3-ビス(トリクロロメチル)-5-(4’-メトキシフェニル)-s-トリアジン、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、3,3’-カルボニルビス(7-ジエチルアミノクマリン)、2-(o-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス(4-エトキシカルボニルフェニル)-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’ビス(2,4-ジブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、3-(2-メチル-2-ジメチルアミノプロピオニル)カルバゾール、3,6-ビス(2-メチル-2-モルホリノプロピオニル)-9-n-ドデシルカルバゾール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ビス(5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラ(t-ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’-ジ(メトキシカルボニル)-4,4’-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4’-ジ(メトキシカルボニル)-4,3’-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’-ジ(メトキシカルボニル)-3,3’-ジ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2-(3-メチル-3H-ベンゾチアゾール-2-イリデン)-1-ナフタレン-2-イル-エタノン、又は2-(3-メチル-1,3-ベンゾチアゾール-2(3H)-イリデン)-1-(2-ベンゾイル)エタノン等を挙げることができる。これらの化合物は単独で使用してもよく、2つ以上を混合して使用することもできる。 The compound that generates radicals by light is not particularly limited as long as it is a compound that initiates radical polymerization by light irradiation. Examples of such radical photopolymerization initiators include benzophenone, Michler's ketone, 4,4′-bis(diethylamino)benzophenone, xanthone, thioxanthone, isopropylxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-ethylanthraquinone, acetophenone, 2-hydroxy -2-methylpropiophenone, 2-hydroxy-2-methyl-4'-isopropylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, isopropylbenzoin ether, isobutylbenzoin ether, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2 -dimethoxy-2-phenylacetophenone, camphorquinone, benzanthrone, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-( 4-morpholinophenyl)-butanone-1,4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, 4,4′-di(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, 3,4,4′-tri( t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2-(4'-methoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-(3' ,4′-dimethoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-(2′,4′-dimethoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2 -(2'-Methoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-(4'-pentyloxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 4- [p-N,N-di(ethoxycarbonylmethyl)]-2,6-di(trichloromethyl)-s-triazine, 1,3-bis(trichloromethyl)-5-(2′-chlorophenyl)-s- triazine, 1,3-bis(trichloromethyl)-5-(4′-methoxyphenyl)-s-triazine, 2-(p-dimethylaminostyryl)benzoxazole, 2-(p-dimethylaminostyryl)benzthiazole, 2-mercaptobenzothiazole, 3,3′-carbonylbis(7-diethylaminocoumarin), 2-(o-chlorophenyl)-4,4′,5,5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole, 2 ,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetrakis(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2,4-dichlorophenyl )-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'bis(2,4-dibromophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl- 1,2′-biimidazole, 2,2′-bis(2,4,6-trichlorophenyl)-4,4′,5,5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole, 3-(2 -methyl-2-dimethylaminopropionyl)carbazole, 3,6-bis(2-methyl-2-morpholinopropionyl)-9-n-dodecylcarbazole, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, bis(5-2,4-cyclo Pentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)-phenyl)titanium, 3,3′,4,4′-tetra(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone , 3,3′,4,4′-tetra(t-hexylperoxycarbonyl)benzophenone, 3,3′-di(methoxycarbonyl)-4,4′-di(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, 3,4 '-di(methoxycarbonyl)-4,3'-di(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, 4,4'-di(methoxycarbonyl)-3,3'-di(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, 2 -(3-methyl-3H-benzothiazol-2-ylidene)-1-naphthalen-2-yl-ethanone or 2-(3-methyl-1,3-benzothiazol-2(3H)-ylidene)-1 -(2-benzoyl)ethanone and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
なお、前記ラジカル発生膜が、ラジカル重合を誘発する有機基を含有する重合体から成る場合であっても、エネルギーを与えた際にラジカル重合を促進する目的で、上記のラジカルを発生する基を有する化合物を含有させてもよい。 Even when the radical-generating film is composed of a polymer containing an organic group that induces radical polymerization, the groups that generate radicals are added for the purpose of promoting radical polymerization when energy is applied. You may contain the compound which has.
ラジカル発生膜形成組成物は、重合体成分、必要に応じてラジカル発生剤その他の含有成分を溶解又は分散する有機溶媒を含有することができる。そのような有機溶媒に特に限定はなく、例えば、上記のポリアミック酸の合成で例示したような有機溶媒を挙げることができる。中でも、N-メチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、N-エチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド等は、溶解性の観点から好ましい。特に、N-メチル-2-ピロリドン又はN-エチル-2-ピロリドンが好ましいが、2種類以上の混合溶媒を用いてもよい。 The radical-generating film-forming composition can contain an organic solvent for dissolving or dispersing the polymer component and, if necessary, the radical-generating agent and other ingredients. Such an organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include the organic solvents exemplified in the above synthesis of polyamic acid. Among them, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide and the like are soluble is preferable from the viewpoint of N-methyl-2-pyrrolidone or N-ethyl-2-pyrrolidone is particularly preferable, but a mixed solvent of two or more kinds may be used.
また、塗膜の均一性や平滑性を向上させる溶媒を、ラジカル発生膜形成組成物の含有成分の溶解性が高い有機溶媒に混合して使用すると好ましい。 Further, it is preferable to use a solvent that improves the uniformity and smoothness of the coating film by mixing it with an organic solvent in which the components contained in the radical-generating film-forming composition are highly soluble.
塗膜の均一性や平滑性を向上させる溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール-tert-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、n-へキサン、n-ペンタン、n-オクタン、ジエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-ブトキシ-2-プロパノール、1-フェノキシ-2-プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセテート、プロピレングリコール-1-モノエチルエーテル-2-アセテート、ジプロピレングリコール、2-(2-エトキシプロポキシ)プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n-プロピルエステル、乳酸n-ブチルエステル、乳酸イソアミルエステル、2-エチル-1-ヘキサノールなどが挙げられる。これらの溶媒は複数種類を混合してもよい。これらの溶媒を用いる場合は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の5~80質量%であることが好ましく、より好ましくは20~60質量%である。 Solvents that improve the uniformity and smoothness of coating films include, for example, isopropyl alcohol, methoxymethylpentanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl carbitol, and ethyl carb. Thor, ethyl carbitol acetate, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol-tert-butyl ether , dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monoacetate monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monoacetate monopropyl ether, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, tripropylene glycol methyl ether, 3-methyl-3-methoxybutanol, diisopropyl ether, Ethyl isobutyl ether, diisobutylene, amyl acetate, butyl butyrate, butyl ether, diisobutyl ketone, methylcyclohexene, propyl ether, dihexyl ether, n-hexane, n-pentane, n-octane, diethyl ether, methyl lactate, ethyl lactate , methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl 3-methoxypropionate, methyl ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3 -ethoxypropionic acid, 3-methoxypropionic acid, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-butoxy-2-propanol, 1 -phenoxy-2-propanol, propylene glycol monoacetate, propylene glycol diacetate, propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate, propylene glycol-1-monoethyl ether-2-acetate, dipropylene glycol, 2-(2 -ethoxypropoxy)propanol, lactic acid methyl ester, lactic acid ethyl ester, lactic acid n-propyl ester, lactic acid n-butyl ester, lactic acid isoamyl ester, 2-ethyl-1-hexanol and the like. A plurality of types of these solvents may be mixed. When using these solvents, it is preferably 5 to 80% by mass, more preferably 20 to 60% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal aligning agent.
ラジカル発生膜形成組成物には、上記以外の成分を含有させてもよい。その例としては、ラジカル発生膜形成組成物を塗布した際の膜厚均一性や表面平滑性を向上させる化合物、ラジカル発生膜形成組成物と基板との密着性を向上させる化合物、ラジカル発生膜形成組成物の膜強度をさらに向上させる化合物などが挙げられる。 The radical-generating film-forming composition may contain components other than those described above. Examples thereof include a compound that improves film thickness uniformity and surface smoothness when a radical-generating film-forming composition is applied, a compound that improves adhesion between the radical-generating film-forming composition and a substrate, and a radical-generating film-forming compound. Examples include compounds that further improve the film strength of the composition.
膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。より具体的には、例えば、エフトップEF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ社製))、メガファックF171、F173、R-30(大日本インキ社製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子社製)などが挙げられる。これらの界面活性剤を使用する場合、その使用割合は、ラジカル発生膜形成組成物に含有される重合体の総量100質量部に対して、好ましくは0.01~2質量部、より好ましくは0.01~1質量部である。 Compounds that improve film thickness uniformity and surface smoothness include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and nonionic surfactants. More specifically, for example, Ftop EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products)), Megaface F171, F173, R-30 (manufactured by Dainippon Ink), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M) ), Asahiguard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). When these surfactants are used, the proportion used is preferably 0.01 to 2 parts by mass, more preferably 0 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radical-generating film-forming composition. 0.01 to 1 part by mass.
ラジカル発生膜形成組成物と基板との密着性を向上させる化合物の具体例としては、官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物などが挙げられる。例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、2-アミノプロピルトリメトキシシラン、2-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N-トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10-トリメトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、10-トリエトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、9-トリメトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、9-トリエトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2-ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6-テトラグリシジル-2,4-ヘキサンジオール、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4、4’-ジアミノジフェニルメタン、3-(N-アリル-N-グリシジル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(N,N-ジグリシジル)アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。 Specific examples of compounds that improve the adhesion between the radical-generating film-forming composition and the substrate include functional silane-containing compounds and epoxy group-containing compounds. For example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane. , N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-ethoxy Carbonyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-triethoxysilylpropyltriethylenetriamine, N-trimethoxysilylpropyltriethylenetriamine, 10-trimethoxysilyl-1,4,7-triazadecane, 10-triethoxysilyl- 1,4,7-triazadecane, 9-trimethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, 9-triethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, N-benzyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-benzyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-bis(oxyethylene)-3-aminopropyltrimethoxysilane Silane, N-bis(oxyethylene)-3-aminopropyltriethoxysilane, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neo Pentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, 2,2-dibromoneopentyl glycol diglycidyl ether, 1,3,5,6-tetraglycidyl-2,4-hexanediol , N,N,N′,N′-tetraglycidyl-m-xylenediamine, 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, N,N,N′,N′-tetraglycidyl-4 , 4′-diaminodiphenylmethane, 3-(N-allyl-N-glycidyl)aminopropyltrimethoxysilane, 3-(N,N-diglycidyl)aminopropyltrimethoxysilane and the like.
また、ラジカル発生膜の膜強度をさらに上げるためには、2,2’-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、テトラ(メトキシメチル)ビスフェノール等のフェノール化合物を添加してもよい。これらの化合物を使用する場合は、ラジカル発生膜形成組成物に含有される重合体の総量100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは1~20質量部である。 In addition, in order to further increase the film strength of the radical generation film, 2,2'-bis(4-hydroxy-3,5-dihydroxymethylphenyl)propane, tetra(methoxymethyl)bisphenol, or other phenol compounds may be added. good too. When these compounds are used, the amount is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of the polymer contained in the radical-generating film-forming composition. is.
さらに、ラジカル発生膜形成組成物には、上記の他、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、ラジカル発生膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体や導電物質を添加してもよい。 In addition to the above, the radical-generating film-forming composition may contain a dielectric or a conductive substance for the purpose of changing electrical properties such as the dielectric constant and conductivity of the radical-generating film, as long as the effects of the present invention are not impaired. Substances may be added.
[ラジカル発生膜]
本発明のラジカル発生膜は、上記ラジカル発生膜形成組成物を用いて得られる。例えば、本発明に用いるラジカル発生膜形成組成物を、基板に塗布した後、乾燥・焼成を行うことで得られる硬化膜を、そのままラジカル発生膜として用いることもできる。また、この硬化膜をラビングしたり、偏光又は特定の波長の光等を照射したり、イオンビーム等の処理をしたり、PSA用配向膜として液晶充填後の液晶表示素子にUVを照射することも可能である。[Radical generation film]
The radical-generating film of the present invention is obtained using the radical-generating film-forming composition. For example, the radical-generating film-forming composition used in the present invention may be applied to a substrate, dried and baked, and the resulting cured film may be used as it is as the radical-generating film. In addition, the cured film may be rubbed, irradiated with polarized light or light of a specific wavelength, treated with an ion beam, or used as an alignment film for PSA to irradiate a liquid crystal display element after liquid crystal filling with UV. is also possible.
ラジカル発生膜形成組成物を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されないが、基板上に液晶を駆動するための透明電極が形成された基板が好ましい。
具体例を挙げると、ガラス板、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリサルホン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、トリメチルペンテン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、(メタ)アクリロニトリル、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロースなどのプラスチック板などに透明電極が形成された基板を挙げることができる。The substrate on which the radical-generating film-forming composition is applied is not particularly limited as long as it is highly transparent, but a substrate having a transparent electrode for driving liquid crystal formed thereon is preferable.
Specific examples include glass plate, polycarbonate, poly(meth)acrylate, polyethersulfone, polyarylate, polyurethane, polysulfone, polyether, polyetherketone, trimethylpentene, polyolefin, polyethylene terephthalate, (meth)acrylonitrile, tri Substrates in which a transparent electrode is formed on a plastic plate of acetylcellulose, diacetylcellulose, acetate butyrate cellulose, or the like can be mentioned.
IPS方式の液晶表示素子に使用できる基板には、標準的なIPS櫛歯電極やPSAフィッシュボーン電極といった電極パターンやMVAのような突起パターンでも使用できる。
また、TFT型の素子のような高機能素子においては、液晶駆動のための電極と基板の間にトランジスタの如き素子が形成されたものが用いられる。
透過型の液晶表示素子を意図している場合は、上記の如き基板を用いることが一般的であるが、反射型の液晶表示素子を意図している場合では、片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な基板も用いることが可能である。その際、基板に形成された電極には、光を反射するアルミニウムの如き材料を用いることもできる。Substrates that can be used in IPS mode liquid crystal display devices may have electrode patterns such as standard IPS comb-teeth electrodes and PSA fishbone electrodes, and protruding patterns such as MVA.
Further, in a highly functional element such as a TFT type element, a device in which an element such as a transistor is formed between an electrode for driving liquid crystal and a substrate is used.
When a transmissive liquid crystal display device is intended, the substrates as described above are generally used. Opaque substrates such as wafers can also be used. At that time, a material such as aluminum that reflects light can also be used for the electrodes formed on the substrate.
ラジカル発生膜形成組成物の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法、スプレー法、ロールコート法などが挙げられるが、生産性の面から工業的には転写印刷法が広く用いられており、本発明でも好適に用いられる。 Examples of methods for applying the radical-generating film-forming composition include spin coating, printing, ink jet, spraying, and roll coating, but transfer printing is widely used industrially from the standpoint of productivity. and is preferably used in the present invention.
ラジカル発生膜形成組成物を塗布した後の乾燥の工程は、必ずしも必要とされないが、塗布後から焼成までの時間が基板ごとに一定していない場合、又は塗布後ただちに焼成されない場合には、乾燥工程を含める方が好ましい。この乾燥は、基板の搬送等により塗膜形状が変形しない程度に溶媒が除去されていればよく、その乾燥手段については特に限定されない。例えば、温度40℃~150℃、好ましくは60℃~100℃のホットプレート上で、0.5~30分、好ましくは1~5分乾燥させる方法が挙げられる。 The step of drying after coating the radical-generating film-forming composition is not necessarily required. It is preferable to include steps. The drying means is not particularly limited as long as the solvent is removed to such an extent that the coating film shape is not deformed by transportation of the substrate or the like. For example, it may be dried on a hot plate at a temperature of 40°C to 150°C, preferably 60°C to 100°C for 0.5 to 30 minutes, preferably 1 to 5 minutes.
上記の方法でラジカル発生膜形成組成物を塗布して形成される塗膜は、焼成して硬化膜とすることができる。その際、焼成温度は、通常100℃~350℃の任意の温度で行うことができるが、好ましくは140℃~300℃であり、より好ましくは150℃~230℃、更に好ましくは160℃~220℃である。焼成時間は通常5分~240分の任意の時間で焼成を行うことができる。好ましくは10~90分であり、より好ましくは20~90分である。加熱は、通常公知の方法、例えば、ホットプレート、熱風循環オーブン、IRオーブン、ベルト炉などを用いることができる。 The coating film formed by applying the radical-generating film-forming composition by the above method can be baked to form a cured film. At that time, the firing temperature can be generally any temperature of 100° C. to 350° C., preferably 140° C. to 300° C., more preferably 150° C. to 230° C., still more preferably 160° C. to 220° C. °C. Firing can be carried out for an arbitrary period of time, usually 5 minutes to 240 minutes. It is preferably 10 to 90 minutes, more preferably 20 to 90 minutes. Heating can be performed by a commonly known method such as a hot plate, hot air circulation oven, IR oven, belt furnace and the like.
この硬化膜の厚みは必要に応じて選択することができるが、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上の場合、液晶表示素子の信頼性が得られ易いので好適である。また、硬化膜の厚みが好ましくは300nm以下、より好ましくは150nm以下の場合は、液晶表示素子の消費電力が極端に大きくならないので好適である。 The thickness of this cured film can be selected according to need, but it is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, because the reliability of the liquid crystal display element can be easily obtained. Further, when the thickness of the cured film is preferably 300 nm or less, more preferably 150 nm or less, the power consumption of the liquid crystal display device does not become extremely large, which is preferable.
以上のようにしてラジカル発生膜を有する第一基板を得ることができるが、当該ラジカル発生膜に一軸配向処理を施すことができる。一軸配向処理を行う方法としては、光配向法、斜方蒸着法、ラビング、磁場による一軸配向処理等が挙げられる。 A first substrate having a radical generating film can be obtained as described above, and the radical generating film can be subjected to a uniaxial orientation treatment. Examples of the method for uniaxial orientation treatment include a photo-alignment method, an oblique vapor deposition method, rubbing, and a uniaxial orientation treatment using a magnetic field.
一方向にラビング処理することによる配向処理を行う場合には、例えば、ラビング布が巻きつけられたラビングローラーを回転させながら、ラビング布と膜とが接触するように基板を移動させる。櫛歯電極が形成されている本発明の第一基板の場合、液晶の電気的物性によって方向が選択されるが、正の誘電異方性を有する液晶を用いる場合においてはラビング方向は櫛歯電極の延びている方向とほぼ同一の方向とすることが好ましい。 When the orientation treatment is performed by rubbing in one direction, for example, while rotating a rubbing roller around which a rubbing cloth is wound, the substrate is moved so that the rubbing cloth and the film are in contact with each other. In the case of the first substrate of the present invention on which comb-teeth electrodes are formed, the direction is selected according to the electrical properties of the liquid crystal. It is preferable that the direction is substantially the same as the direction in which the .
本発明の第二基板は、ラジカル発生膜を有さないほかは、上記第一基板と同様である。従来から知られている液晶配向膜を有する基板とすることが好ましい。 The second substrate of the present invention is the same as the first substrate except that it does not have a radical generating film. It is preferable to use a substrate having a conventionally known liquid crystal alignment film.
<液晶セル>
本発明の液晶セルは、上記の方法により、基板にラジカル発生膜を形成した後、当該ラジカル発生膜を有する基板(第一基板)と、公知の液晶配向膜を有する基板(第二基板)とを、ラジカル発生膜と液晶配向膜とが向かい合うように配置し、スペーサーを挟んで、シール剤で固定し、液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を注入して封止することにより得られる。その際、用いるスペーサーの大きさは通常1~30μmであるが、好ましくは2~10μmである。
液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を注入する方法は特に制限されず、作製した液晶セル内を減圧にした後、液晶と重合性化合物を含む混合物を注入する真空法、液晶と重合性化合物とを含む混合物を滴下した後に封止を行う滴下法などを挙げることができる。<Liquid crystal cell>
In the liquid crystal cell of the present invention, after forming a radical generating film on a substrate by the above method, a substrate (first substrate) having the radical generating film and a substrate (second substrate) having a known liquid crystal alignment film are formed. are placed so that the radical generating film and the liquid crystal alignment film face each other, sandwiching a spacer and fixing with a sealing agent, and injecting a liquid crystal composition containing a liquid crystal, a chiral dopant and a radically polymerizable compound for sealing. obtained by In that case, the size of the spacer to be used is usually 1 to 30 μm, preferably 2 to 10 μm.
The method of injecting the liquid crystal composition containing the liquid crystal, chiral dopant and radically polymerizable compound is not particularly limited. A dropping method in which sealing is performed after dropping a mixture containing a liquid crystal and a polymerizable compound can be exemplified.
<液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物>
本発明の液晶表示素子の作成において、液晶とともに用いる重合性化合物は、ラジカル重合性化合物であれば特に限定されないが、例えば、一分子中に一個又は二個以上の重合性不飽和結合を有する化合物である。好ましくは一分子中に一個の重合性不飽和結合を有する化合物である(以下、「一官能の重合性基を有する化合物」、「単官能の重合性基を有する化合物」等と称する場合がある)。重合性不飽和結合は、好ましくはラジカル重合性不飽和結合であり、例えばビニル結合である。<Liquid Crystal Composition Containing Liquid Crystal, Chiral Dopant and Radically Polymerizable Compound>
In preparing the liquid crystal display device of the present invention, the polymerizable compound used together with the liquid crystal is not particularly limited as long as it is a radically polymerizable compound. For example, a compound having one or more polymerizable unsaturated bonds in one molecule. is. Preferably, it is a compound having one polymerizable unsaturated bond in one molecule (hereinafter sometimes referred to as "a compound having a monofunctional polymerizable group", "a compound having a monofunctional polymerizable group", etc. ). The polymerizable unsaturated bond is preferably a radically polymerizable unsaturated bond, such as a vinyl bond.
前記ラジカル重合性化合物のうち少なくとも一種は、液晶と相溶性を有する、一分子中に一個の重合性不飽和結合を有する化合物、すなわち、単官能のラジカル重合性基を有する化合物であることが好ましい。 At least one of the radically polymerizable compounds is preferably a compound having one polymerizable unsaturated bond in one molecule, which is compatible with the liquid crystal, that is, a compound having a monofunctional radically polymerizable group. .
そして、前記ラジカル重合性化合物の重合性基としては以下の構造から選ばれる重合性基が好ましい。
(式中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示す)As the polymerizable group of the radically polymerizable compound, a polymerizable group selected from the following structures is preferable.
(Wherein, * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule)
また、前記液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物において、前記ラジカル重合性化合物を重合させて得られるポリマーのTgが100℃以下のものになるラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。 Further, the liquid crystal composition containing the liquid crystal, the chiral dopant and the radically polymerizable compound contains a radically polymerizable compound such that the Tg of the polymer obtained by polymerizing the radically polymerizable compound is 100° C. or lower. is preferred.
単官能のラジカル重合性基を有する化合物は、有機ラジカルの存在下でラジカル重合を行うことが可能な不飽和結合を有するものであり、例えば、t-ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n-オクチルメタクリレートなどのメタクリレート系モノマー;t-ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、ベンジルアクリレート、ラウリルアクリレート、n-オクチルアクリレートなどのアクリレート系モノマー;スチレン、スチレン誘導体(例えば、o-、m-、p-メトキシスチレン、o-、m-、p-t-ブトキシスチレン、o-、m-、p-クロロメチルスチレンなど)、ビニルエステル類(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニルなど)、ビニルケトン類(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなど)、N-ビニル化合物(例えば、N-ビニルピロリドン、N-ビニルピロール、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドールなど)、(メタ)アクリル酸誘導体(例えば、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、メタクリルアミドなど)、ハロゲン化ビニル類(例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、テトラクロロエチレン、ヘキサクロロプレン、フッ化ビニルなど)などのビニルモノマーが挙げられるが、これらに限定はしない。これらの各種ラジカル重合性モノマーは、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。また、これらは、液晶と相溶性を有することが好ましい。 A compound having a monofunctional radically polymerizable group has an unsaturated bond capable of undergoing radical polymerization in the presence of an organic radical. Examples thereof include t-butyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, methacrylate monomers such as nonyl methacrylate, lauryl methacrylate and n-octyl methacrylate; acrylate monomers such as t-butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, benzyl acrylate, lauryl acrylate and n-octyl acrylate; styrene, Styrene derivatives (e.g. o-, m-, p-methoxystyrene, o-, m-, pt-butoxystyrene, o-, m-, p-chloromethylstyrene, etc.), vinyl esters (e.g., acetic acid vinyl, vinyl propionate, vinyl benzoate, vinyl acetate, etc.), vinyl ketones (e.g., vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone, methyl isopropenyl ketone, etc.), N-vinyl compounds (e.g., N-vinylpyrrolidone, N-vinyl pyrrole, N-vinylcarbazole, N-vinylindole, etc.), (meth)acrylic acid derivatives (e.g., acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide, isopropylacrylamide, methacrylamide, etc.), vinyl halides (e.g., vinyl chloride, vinylidene chloride , tetrachloroethylene, hexachloroprene, vinyl fluoride, etc.). These various radically polymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, it is preferable that these have liquid crystal and compatibility.
液晶組成物中のラジカル重合性化合物の含有量は、液晶とラジカル重合性化合物との合計質量に対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。 The content of the radically polymerizable compound in the liquid crystal composition is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and preferably 50% by mass, based on the total mass of the liquid crystal and the radically polymerizable compound. % by mass or less, more preferably 20% by mass or less.
前記ラジカル重合性化合物を重合させて得られるポリマーは、そのTgを100℃以下とすることが好ましい。 The polymer obtained by polymerizing the radically polymerizable compound preferably has a Tg of 100° C. or lower.
なお、液晶とは一般に固体と液体の両方の性質を示す状態にある物質をいい、代表的な液晶相としてネマティック液晶とスメクティック液晶があるが、本発明において使用できる液晶は特に限定されない。一例を挙げれば4-ペンチル-4’-シアノビフェニルである。 Liquid crystal generally refers to a substance that exhibits both solid and liquid properties, and typical liquid crystal phases include nematic liquid crystal and smectic liquid crystal, but the liquid crystal that can be used in the present invention is not particularly limited. One example is 4-pentyl-4'-cyanobiphenyl.
カイラルドーパントとは、コレステリック液晶を得るために、ネマティック液晶に少量添加される光学活性化合物をいう。カイラルドーパントは、必ずしも液晶性を示す必要はないが、液晶性であってもよい。一般に、カイラルドーパントは、ネマティック液晶分子が互いに対してわずかな角度で整列するように働く分子間力を生み出す。
コレステリック液晶のらせんピッチは、カイラルドーパントの構造や添加量によって可変である。
カイラルドーパントの具体例としては、非重合性キラル化合物では、例えば、R-811、S-811、R-1011、S-1011、R-2011、S-2011、R-3011、S-3011、R-4011、S-4011、R-5011、S-5011、又はCB15(Merck社)のような標準的なキラルドーパント、WO98/00428A1に記載されるようなソルビトール類、GB2,328,207に記載されるようなヒドロベンゾイン類、WO02/94805A1に記載されるようなキラルなビナフトール類、WO02/34739A1に記載されるようなキラルなビナフトールアセタール類、WO02/06265A1に記載されるようなキラルなTADDOL類、またはWO02/06196A1又はWO02/06195A1に記載されるようなフッ素化された架橋基を有するキラル化合物が挙げられる。重合性キラル化合物としては、例えば、重合性キラル材料Paliocolor(登録商標)LC756(BASF社)等が挙げられる。
カイラルドーパントの添加量はどの程度のツイスト角、ツイストピッチにするかで適宜量を調整する必要があるが、通常0.001質量%~1質量%の範囲である。A chiral dopant is an optically active compound added in a small amount to a nematic liquid crystal to obtain a cholesteric liquid crystal. The chiral dopant does not necessarily have to exhibit liquid crystallinity, but may have liquid crystallinity. In general, chiral dopants create intermolecular forces that force nematic liquid crystal molecules to align at small angles to each other.
The helical pitch of cholesteric liquid crystals is variable depending on the structure and amount of chiral dopants.
Specific examples of chiral dopants include non-polymerizable chiral compounds such as R-811, S-811, R-1011, S-1011, R-2011, S-2011, R-3011, S-3011, R - standard chiral dopants such as 4011, S-4011, R-5011, S-5011, or CB15 (Merck); sorbitols as described in WO 98/00428 A1; chiral binaphthols as described in WO02/94805A1; chiral binaphthol acetals as described in WO02/34739A1; chiral TADDOLs as described in WO02/06265A1; Or chiral compounds having a fluorinated bridging group as described in WO02/06196A1 or WO02/06195A1. Examples of the polymerizable chiral compound include polymerizable chiral material Paliocolor (registered trademark) LC756 (BASF Corporation).
The amount of the chiral dopant to be added must be appropriately adjusted according to the degree of twist angle and twist pitch, but is usually in the range of 0.001% by mass to 1% by mass.
次に、この液晶、カイラルドーパントとラジカル重合性化合物とを含む混合物(液晶組成物)が導入された液晶セルに当該ラジカル重合性化合物を重合反応させるのに十分なエネルギーを与える。これは、例えば、熱を加えるか、UV照射することにより実施することができ、当該ラジカル重合性化合物がその場で重合されることで、所望の特性が発現する。中でもUVの使用は配向性のパターニングが可能となり、更に短時間で重合反応させられる点で、UV照射が好ましい。 Next, the liquid crystal cell into which the mixture (liquid crystal composition) containing the liquid crystal, the chiral dopant and the radically polymerizable compound has been introduced is given sufficient energy to polymerize the radically polymerizable compound. This can be carried out, for example, by applying heat or UV irradiation, and the radically polymerizable compound is polymerized in situ to develop the desired properties. Among them, UV irradiation is preferable because the use of UV enables patterning of the orientation and the polymerization reaction can be carried out in a short period of time.
またUV照射の際、加熱を行ってもよい。UV照射を行う際の加熱温度は、導入された液晶が液晶性を発現する温度範囲が好ましく、通常40℃以上であり、液晶の等方相に変わる温度未満での加熱が好ましい。 Moreover, you may heat in the case of UV irradiation. The heating temperature during UV irradiation is preferably within a temperature range where the introduced liquid crystal exhibits liquid crystallinity, usually 40° C. or higher, and preferably below the temperature at which the liquid crystal changes to an isotropic phase.
ここで、UV照射する場合におけるUV照射波長は、反応する重合性化合物の反応量子収率の最も良い波長を選択することが好ましく、UVの照射量は、通常0.01~30J/cm2であるが、好ましくは、10J/cm2以下であり、UV照射量が少ないほうが、液晶ディスプレイを構成する部材の破壊からなる信頼性低下を抑制でき、かつUV照射時間を減らせることで製造上のタクトが向上するので好適である。313nmを含む波長範囲で長時間照射してもよい。Here, for the UV irradiation wavelength in the case of UV irradiation, it is preferable to select a wavelength with the best reaction quantum yield of the reacting polymerizable compound, and the UV irradiation dose is usually 0.01 to 30 J/cm 2 . However, it is preferably 10 J/cm 2 or less, and the smaller the amount of UV irradiation, the more it is possible to suppress the decrease in reliability due to the destruction of the members constituting the liquid crystal display, and the shorter the UV irradiation time, the more difficult it is to manufacture. This is preferable because it improves the takt time. Long-term irradiation may be performed in a wavelength range that includes 313 nm.
また、UV照射ではなく、加熱のみで重合させる場合の加熱は、重合性化合物の反応する温度であって、液晶の分解温度未満となる温度範囲で行うことが好ましい。具体的には、例えば、40℃以上100℃以下である。 Moreover, when polymerizing only by heating instead of UV irradiation, the heating is preferably performed within a temperature range at which the polymerizable compound reacts and is lower than the decomposition temperature of the liquid crystal. Specifically, for example, the temperature is 40° C. or higher and 100° C. or lower.
ラジカル重合性化合物を重合反応させるのに十分なエネルギーを与えるとき、電圧を印加しない、無電界状態であることが好ましい。 It is preferable that no voltage is applied and no electric field is applied when sufficient energy is applied to cause the polymerization reaction of the radically polymerizable compound.
<液晶表示素子>
このようにして得られた液晶セルを用いて液晶表示素子を作製することができる。
例えば、この液晶セルに必要に応じて反射電極、透明電極、λ/4板、偏光膜、カラーフィルター層等を常法に従って設けることにより反射型液晶表示素子とすることができる。
また、この液晶セルに必要に応じてバックライト、偏光板、λ/4板、透明電極、偏光膜、カラーフィルター層等を常法に従って設けることにより透過型液晶表示素子とすることができる。<Liquid crystal display element>
A liquid crystal display element can be produced using the liquid crystal cell thus obtained.
For example, a reflective liquid crystal display element can be obtained by providing the liquid crystal cell with a reflective electrode, a transparent electrode, a λ/4 plate, a polarizing film, a color filter layer, and the like according to a conventional method.
In addition, a transmissive liquid crystal display element can be obtained by providing the liquid crystal cell with a backlight, a polarizing plate, a λ/4 plate, a transparent electrode, a polarizing film, a color filter layer, and the like according to a conventional method.
本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。ポリマーの重合および膜形成組成物の調製で使用した化合物の略号、及び特性評価の方法は以下のとおりである。 EXAMPLES The present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The abbreviations of the compounds used in the polymerization of the polymer and the preparation of the film-forming composition, and the method of characterization are as follows.
NMP:N-メチル-2-ピロリドン、
GBL:γ―ブチルラクトン、
BCS:ブチルセロソルブNMP: N-methyl-2-pyrrolidone,
GBL: γ-butyl lactone,
BCS: butyl cellosolve
<粘度測定>
ポリアミド酸溶液について、E型粘度計TVE-22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE-1(1°34’、R24)にて25℃の粘度を測定した。<Viscosity measurement>
For the polyamic acid solution, an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) was used to measure the viscosity at 25 ° C. with a sample amount of 1.1 mL and a cone rotor TE-1 (1 ° 34', R24). .
<イミド化率の測定>
ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(草野科学社製 NMRサンプリングチューブスタンダード φ5)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6、0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)0.53mlを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液の500MHzのプロトンNMRを、測定装置(日本電子データム社製、JNW-ECA500)にて測定した。
イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5~10.0ppm付近に現れるアミド基のNHに由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
式中、xはアミド基のNH由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド基のNHプロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。<Measurement of imidization rate>
Put 20 mg of polyimide powder in an NMR sample tube (manufactured by Kusano Kagaku NMR sampling tube standard φ5), and add 0.53 ml of deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6, 0.05 mass% TMS (tetramethylsilane) mixture). and completely dissolved by applying ultrasonic waves. 500 MHz proton NMR of this solution was measured with a measurement device (JNW-ECA500, manufactured by JEOL Datum Co., Ltd.).
For the imidization rate, a proton derived from a structure that does not change before and after imidization is determined as a reference proton. It was obtained by the following formula using the value and
Imidation rate (%) = (1-α x/y) x 100
In the formula, x is the NH-derived proton peak integrated value of the amide group, y is the peak integrated value of the reference proton, and α is the reference proton for one NH proton of the amide group in the case of polyamic acid (imidization rate is 0%). is the number ratio of
<ポリマーの重合およびラジカル発生膜形成組成物の調製>
合成例1
TC-1、TC-2(50)/DA-1(50)、DA-2(50) ポリイミドの重合
窒素導入管、空冷管、メカニカルスターラーを備えた100mlの4口フラスコに、DA-1を1.62g(15.00mmol)、DA-2を3.96g(15.00mmol)測り取り、NMP48.2gを加え窒素雰囲気下で撹拌し、完全に溶解させた。溶解を確認した後、TC-2を3.75g(15.00mmol)加え、窒素雰囲気下60℃で3時間反応させ。再び室温に戻し、TC-1を2.71g(13.80mmol)を加え、窒素雰囲気下40℃で12時間反応させた。重合粘度を確認し、重合粘度が1000mPa・sになるように更にTC-1を添加し、ポリアミック酸濃度が20質量%の重合液を得た。
マグネティックスターラーを備えた200mlの三角フラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液60gを測り取り、NMPを111.4g加え、7質量%の溶液を調整し、撹拌しながら無水酢酸を9.10g(88.52mmol)、ピリジンを3.76g(47.53mmol)加え、室温で30分撹拌後、55℃で3時間撹拌し反応させた。反応終了後、溶液を室温に戻し、500mlのメタノール中に撹拌しながらこの反応溶液を注ぎ、固体を析出させた。個体をろ過により回収し、更に300mlのメタノール中に固体を投入し30分間撹拌洗浄を計2回行い、固体をろ過により回収し、風乾を行った後、真空オーブン60℃にて乾燥を行うことで数平均分子量は11300、重量平均分子量は32900、イミド化率が53%のポリイミド(PI-1)を得た。<Polymer Polymerization and Preparation of Radical-Generating Film-Forming Composition>
Synthesis example 1
TC-1, TC-2 (50) / DA-1 (50), DA-2 (50) Polymerization of polyimide DA-1 was added to a 100 ml four-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, an air cooling tube, and a mechanical stirrer. 1.62 g (15.00 mmol) and 3.96 g (15.00 mmol) of DA-2 were weighed out, and 48.2 g of NMP was added and stirred under a nitrogen atmosphere to completely dissolve them. After confirming dissolution, 3.75 g (15.00 mmol) of TC-2 was added and reacted at 60° C. for 3 hours under nitrogen atmosphere. The temperature was returned to room temperature again, 2.71 g (13.80 mmol) of TC-1 was added, and the mixture was reacted at 40° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere. After confirming the polymerization viscosity, TC-1 was further added so that the polymerization viscosity reached 1000 mPa·s to obtain a polymerization liquid having a polyamic acid concentration of 20% by mass.
Weigh 60 g of the polyamic acid solution obtained above into a 200 ml Erlenmeyer flask equipped with a magnetic stirrer, add 111.4 g of NMP to prepare a 7% by mass solution, and add 9.10 g of acetic anhydride while stirring ( 88.52 mmol) and 3.76 g (47.53 mmol) of pyridine were added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes and then stirred at 55°C for 3 hours to react. After completion of the reaction, the solution was returned to room temperature and poured into 500 ml of methanol with stirring to precipitate a solid. Collect the solid by filtration, put the solid into 300 ml of methanol, wash with stirring for 30 minutes twice in total, collect the solid by filtration, air-dry it, and then dry it in a vacuum oven at 60°C. to obtain a polyimide (PI-1) having a number average molecular weight of 11,300, a weight average molecular weight of 32,900 and an imidization rate of 53%.
合成例2
TC-1、TC-2(50)/DA-1(50)、DA-3(50)ポリイミドの重合
窒素導入管、空冷管、メカニカルスターラーを備えた100mlの4口フラスコに、DA-1を1.62g(15.00mmol)、DA-3を4.96g(15.00mmol)測り取り、NMP51.90gを加え窒素雰囲気下で撹拌し、完全に溶解させた。溶解を確認した後、TC-2を3.75g(15.00mmol)加え、窒素雰囲気下60℃で3時間反応させ。再び室温に戻し、TC-1を2.64g(13.5mmol)加え、窒素雰囲気下40℃で12時間反応させた。重合粘度を確認し、重合粘度が1000mPa・sになるように更にTC-1を添加し、ポリアミック酸濃度が20質量%の重合液を得た。
マグネティックスターラーを備えた200mlの三角フラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液60gを測り取り、NMPを111.4g加え加え、7質量%の溶液を調整し、撹拌しながら無水酢酸を8.38g(81.4mmol)、ピリジンを3.62g(45.8mmol)加え、室温で30分撹拌後、55℃で3時間撹拌し反応させた。反応終了後、溶液を室温に戻し、500mlのメタノール中に撹拌しながらこの反応溶液を注ぎ、固体を析出させた。個体をろ過により回収し、更に300mlのメタノール中に固体を投入し30分間撹拌洗浄を計2回行い、固体をろ過により回収し、風乾を行った後、真空オーブン60℃にて乾燥を行うことで数平均分子量Mnは13100、重量平均分子量Mwは34000、イミド化率が55%のポリイミド(PI-2)を得た。Synthesis example 2
Polymerization of TC-1, TC-2 (50) / DA-1 (50), DA-3 (50) polyimide A 100 ml four-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube, an air cooling tube, and a mechanical stirrer was charged with DA-1. 1.62 g (15.00 mmol) and 4.96 g (15.00 mmol) of DA-3 were weighed, 51.90 g of NMP was added, and the mixture was stirred under a nitrogen atmosphere to dissolve completely. After confirming dissolution, 3.75 g (15.00 mmol) of TC-2 was added and reacted at 60° C. for 3 hours under nitrogen atmosphere. The temperature was returned to room temperature again, 2.64 g (13.5 mmol) of TC-1 was added, and the mixture was reacted at 40° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere. After confirming the polymerization viscosity, TC-1 was further added so that the polymerization viscosity reached 1000 mPa·s to obtain a polymerization liquid having a polyamic acid concentration of 20% by mass.
Weigh 60 g of the polyamic acid solution obtained above into a 200 ml Erlenmeyer flask equipped with a magnetic stirrer, add 111.4 g of NMP to prepare a 7% by mass solution, and add 8.38 g of acetic anhydride while stirring. (81.4 mmol) and 3.62 g (45.8 mmol) of pyridine were added, stirred at room temperature for 30 minutes, and then stirred at 55° C. for 3 hours to react. After completion of the reaction, the solution was returned to room temperature and poured into 500 ml of methanol with stirring to precipitate a solid. Collect the solid by filtration, put the solid into 300 ml of methanol, wash with stirring for 30 minutes twice in total, collect the solid by filtration, air-dry it, and then dry it in a vacuum oven at 60°C. A polyimide (PI-2) having a number average molecular weight Mn of 13,100, a weight average molecular weight Mw of 34,000 and an imidization rate of 55% was obtained.
合成例3
TC-1、TC-2(50)/DA-1(50)、DA-4(50)ポリイミドの重合
窒素導入管、空冷管、メカニカルスターラーを備えた100mlの4口フラスコに、DA-1を1.62g(15.00mmol)、DA-4を5.65g(15.00mmol)測り取り、NMP55.4gを加え窒素雰囲気下で撹拌し、完全に溶解させた。溶解を確認した後、TC-2を3.75g(15.00mmol)加え、窒素雰囲気下60℃で3時間反応させ。再び室温に戻し、TC-1を2.82g(14.40mmol)加え、窒素雰囲気下40℃で12時間反応させた。重合粘度を確認し、重合粘度が1000mPa・sになるように更にTC-1を添加し、ポリアミック酸濃度が20質量%の重合液を得た。
マグネティックスターラーを備えた200mlの三角フラスコに、上記で得られたポリアミック酸溶液60gを測り取り、NMPを111.4g加え、7質量%の溶液を調整し、撹拌しながら無水酢酸を8.36g(81.2mmol)、ピリジンを3.65g(46.1mmol)加え、室温で30分撹拌後、55℃で3時間撹拌し反応させた。反応終了後、溶液を室温に戻し、500mlのメタノール中に撹拌しながらこの反応溶液を注ぎ、固体を析出させた。個体をろ過により回収し、更に300mlのメタノール中に固体を投入し30分間撹拌洗浄を計2回行い、固体をろ過により回収し、風乾を行った後、真空オーブン60℃にて乾燥を行うことで数平均分子量Mnは12900、重量平均分子量Mwは31000、イミド化率が51%のポリイミド(PI-3)を得た。Synthesis example 3
Polymerization of TC-1, TC-2 (50) / DA-1 (50), DA-4 (50) polyimide A 100 ml four-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube, an air cooling tube, and a mechanical stirrer was charged with DA-1. 1.62 g (15.00 mmol) and 5.65 g (15.00 mmol) of DA-4 were weighed, 55.4 g of NMP was added, and the mixture was stirred under a nitrogen atmosphere to dissolve completely. After confirming dissolution, 3.75 g (15.00 mmol) of TC-2 was added and reacted at 60° C. for 3 hours under nitrogen atmosphere. The temperature was returned to room temperature again, 2.82 g (14.40 mmol) of TC-1 was added, and the mixture was reacted at 40° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere. After confirming the polymerization viscosity, TC-1 was further added so that the polymerization viscosity reached 1000 mPa·s to obtain a polymerization liquid having a polyamic acid concentration of 20% by mass.
Weigh 60 g of the polyamic acid solution obtained above into a 200 ml Erlenmeyer flask equipped with a magnetic stirrer, add 111.4 g of NMP to prepare a 7% by mass solution, and add 8.36 g of acetic anhydride while stirring ( 81.2 mmol) and 3.65 g (46.1 mmol) of pyridine were added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes and then stirred at 55°C for 3 hours to react. After completion of the reaction, the solution was returned to room temperature and poured into 500 ml of methanol with stirring to precipitate a solid. Collect the solid by filtration, put the solid into 300 ml of methanol, wash with stirring for 30 minutes twice in total, collect the solid by filtration, air-dry it, and then dry it in a vacuum oven at 60°C. A polyimide (PI-3) having a number average molecular weight Mn of 12,900, a weight average molecular weight Mw of 31,000 and an imidization rate of 51% was obtained.
ラジカル発生膜形成組成物:AL1の調製
マグネティックスターラーを備えた50ml三角フラスコに、合成例1で得られたポリイミド粉末(PI-1)を2.0g測り取り、NMPを18.0g加え、50℃で撹拌し、完全に溶解させた。更にNMPを6.7g、BCSを6.7g加え、更に3時間撹拌することで本発明に係るラジカル発生膜形成組成物:AL1(固形分:6.0質量%、NMP:66質量%、BCS:30質量%)を得た。Radical-Generating Film-Forming Composition: Preparation of AL1 2.0 g of the polyimide powder (PI-1) obtained in Synthesis Example 1 was weighed into a 50 ml Erlenmeyer flask equipped with a magnetic stirrer, 18.0 g of NMP was added, and the mixture was heated to 50°C. was stirred to completely dissolve. Further, 6.7 g of NMP and 6.7 g of BCS were added, and the radical-generating film-forming composition according to the present invention: AL1 (solid content: 6.0% by mass, NMP: 66% by mass, BCS) was stirred for 3 hours. : 30% by mass).
ラジカル発生膜形成組成物:AL2の調製
マグネティックスターラーを備えた50ml三角フラスコに、合成例2で得られたポリイミド粉末(PI-2)を2.0g測り取り、NMPを18.0g加え、50℃で撹拌し、完全に溶解させた。更にNMPを6.7g、BCSを6.7g加え、更に3時間撹拌することで本発明に係るラジカル発生膜形成組成物:AL2(固形分:6.0質量%、NMP:66質量%、BCS:30質量%)を得た。Radical-Generating Film-Forming Composition: Preparation of AL2 2.0 g of the polyimide powder (PI-2) obtained in Synthesis Example 2 was weighed into a 50 ml Erlenmeyer flask equipped with a magnetic stirrer, 18.0 g of NMP was added, and the mixture was heated to 50°C. was stirred to completely dissolve. Furthermore, 6.7 g of NMP and 6.7 g of BCS were added, and the radical-generating film-forming composition according to the present invention: AL2 (solid content: 6.0% by mass, NMP: 66% by mass, BCS) was stirred for 3 hours. : 30% by mass).
非ラジカル発生膜形成組成物:AL3の調製
マグネティックスターラーを備えた50ml三角フラスコに、合成例3で得られたポリイミド粉末(PI-3)を2.0g測り取り、NMPを18.0g加え、50℃で撹拌し、完全に溶解させた。更にNMPを6.7g、BCSを6.7g加え、更に3時間撹拌することで比較対象とする非ラジカル発生膜形成組成物:AL3(固形分:6.0質量%、NMP:66質量%、BCS:30質量%)を得た。Non-Radical Generation Film-Forming Composition: Preparation of AL3 2.0 g of the polyimide powder (PI-3) obtained in Synthesis Example 3 was weighed into a 50 ml Erlenmeyer flask equipped with a magnetic stirrer, and 18.0 g of NMP was added. Stir at 0 C until completely dissolved. Further, 6.7 g of NMP and 6.7 g of BCS were added, and the mixture was stirred for 3 hours to give a non-radical generating film-forming composition for comparison: AL3 (solid content: 6.0% by mass, NMP: 66% by mass, BCS: 30% by mass) was obtained.
<液晶表示素子の作製>
上記で得たAL1~AL3及び水平配向用の液晶配向剤であるSE-6414(日産化学株式会社製)を用い、表3に示す構成で液晶表示素子を作製した。<Production of liquid crystal display element>
Using AL1 to AL3 obtained above and SE-6414 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) which is a liquid crystal aligning agent for horizontal alignment, a liquid crystal display device having the configuration shown in Table 3 was produced.
(第一基板)
第一基板(以後IPS基板ともいう)は、30mm×35mmの大きさで、厚さが0.7mmの無アルカリガラス基板である。基板上には電極幅が10μm、電極と電極の間隔が10μmの櫛歯型パターンを備えたITO(Indium-Tin-Oxide)電極が形成され、画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mmで横約5mmである。
AL1~AL3又はSE-6414は、1.0μmのフィルターで濾過した後、上記IPS基板の電極形成面にスピンコート法にて塗布し、80℃のホットプレート上で1分間乾燥させた。次いで、AL1~AL3は150℃で20分間、SE-6414は220℃で20分焼成し、焼成して、それぞれ膜厚100nmの塗膜とした。
ラビング処理「有り」では、ラビング方向が櫛歯電極と平行になるようにラビングした。ラビングは吉川化工製のレーヨン布:YA-20Rを用い、ロール径120mm、回転数300rpm、移動速度50mm/sec、押し込み量0.4mmの条件にて行った。ただし、SE-6414を塗布した膜のみ上記の回転数を1000rpmにした。ラビング処理後は、純水中にて1分間超音波照射を行い、80℃で10分間乾燥した。(First substrate)
A first substrate (hereinafter also referred to as an IPS substrate) is a non-alkali glass substrate having a size of 30 mm×35 mm and a thickness of 0.7 mm. An ITO (Indium-Tin-Oxide) electrode having a comb-shaped pattern with an electrode width of 10 μm and an electrode-to-electrode spacing of 10 μm is formed on the substrate to form a pixel. The size of each pixel is 10 mm long and about 5 mm wide.
AL1 to AL3 or SE-6414 was filtered through a 1.0 μm filter, applied to the electrode-forming surface of the IPS substrate by spin coating, and dried on a hot plate at 80° C. for 1 minute. Next, AL1 to AL3 were baked at 150° C. for 20 minutes, and SE-6414 was baked at 220° C. for 20 minutes, and baked to form coating films each having a thickness of 100 nm.
In the case of "with rubbing treatment", rubbing was performed so that the rubbing direction was parallel to the comb-teeth electrode. Rubbing was performed using a rayon cloth: YA-20R manufactured by Yoshikawa Kako under the conditions of a roll diameter of 120 mm, a rotation speed of 300 rpm, a moving speed of 50 mm/sec, and a pushing depth of 0.4 mm. However, only the film coated with SE-6414 was rotated at 1000 rpm. After the rubbing treatment, ultrasonic waves were applied in pure water for 1 minute and dried at 80° C. for 10 minutes.
(第二基板)
第二基板(裏面ITO基板ともいう)は、30mm×35mmの大きさで、厚さが0.7mmの無アルカリガラス基板であり、裏面(セルの外側を向く面)にITO膜が成膜されている。また、表面(セルの内側を向く面)には高さ4μmの柱状のスペーサーが形成されている。
AL1、AL2又はSE-6414は、1.0μmのフィルターで濾過した後、上記IPS基板の電極形成面にスピンコート法にて塗布し、80℃のホットプレート上で1分間乾燥させた。次いで、AL1、AL2は150℃で20分間、SE-6414は220℃で20分焼成し、焼成して、それぞれ膜厚100nmの塗膜とした後、ラビング処理を行った。ラビング処理は、吉川化工製のレーヨン布:YA-20Rを用い、ロール径120mm、回転数1000rpm、移動速度50mm/sec、押し込み量0.4mmの条件にてラビングを行った。ただし、AL1またはAL2を塗布した膜は上記の回転数を300rpmにした。ラビング処理後は、純水中にて1分間超音波照射を行い、80℃で10分間乾燥した。(Second substrate)
The second substrate (also referred to as a back ITO substrate) is an alkali-free glass substrate having a size of 30 mm×35 mm and a thickness of 0.7 mm, and an ITO film is formed on the back surface (the surface facing the outside of the cell). ing. A columnar spacer with a height of 4 μm is formed on the surface (the surface facing the inside of the cell).
AL1, AL2 or SE-6414 was filtered through a 1.0 μm filter, applied to the electrode-forming surface of the IPS substrate by spin coating, and dried on a hot plate at 80° C. for 1 minute. Next, AL1 and AL2 were baked at 150° C. for 20 minutes, and SE-6414 was baked at 220° C. for 20 minutes. The rubbing treatment was performed using Yoshikawa Kako's rayon cloth: YA-20R under the conditions of a roll diameter of 120 mm, a rotation speed of 1000 rpm, a moving speed of 50 mm/sec, and a pushing depth of 0.4 mm. However, the film coated with AL1 or AL2 was rotated at 300 rpm. After the rubbing treatment, ultrasonic waves were applied in pure water for 1 minute and dried at 80° C. for 10 minutes.
(液晶セルの作製)
上記液晶配向膜付きの2種類の基板(第一基板及び第二基板)を用い、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが約4μmの空セルを作製した。この際、第一基板がラビング処理していない場合は、第一基板の櫛歯電極の向きと第二基板のラビング方向が平行になるように組み合わせ、第一基板をラビング処理した場合は、第一基板と第二基板のラビング方向が逆平行になるように組み合わせた。
この空セルに、液晶(メルク社製MLC-3019にHMAを10wt%添加したもの)を常温で真空注入した後、注入口を封止して液晶セルとした。得られた液晶セルは、IPSモード液晶表示素子を構成する。その後、得られた液晶セルを120℃で20分加熱処理を行った。
UV処理ありでは、高圧水銀ランプを用い波長313nmのバンドパスフィルター介して露光量が1000mJ/cm2となるよう液晶セルに紫外線を照射した。(Production of liquid crystal cell)
An empty cell with a cell gap of about 4 μm was produced by using two types of substrates (first substrate and second substrate) with the above-mentioned liquid crystal alignment film and sealing the surroundings except for the liquid crystal injection port. At this time, when the first substrate is not rubbed, the direction of the comb-tooth electrodes of the first substrate and the rubbing direction of the second substrate are parallel to each other. The first substrate and the second substrate were combined so that the rubbing directions were antiparallel.
A liquid crystal (MLC-3019 manufactured by Merck Co., Ltd. to which 10 wt % of HMA was added) was vacuum-injected into this empty cell at normal temperature, and then the injection port was sealed to obtain a liquid crystal cell. The obtained liquid crystal cell constitutes an IPS mode liquid crystal display element. After that, the obtained liquid crystal cell was heat-treated at 120° C. for 20 minutes.
With UV treatment, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet light through a band-pass filter with a wavelength of 313 nm using a high-pressure mercury lamp so that the exposure amount was 1000 mJ/cm 2 .
<液晶配向性の評価>
クロスニコルにセットした偏光板を用いて液晶セルの配向性を確認した。欠陥無く配向しているものは○、軽微な配向欠陥のあるものは△、配向していないものは×とした。<Evaluation of liquid crystal orientation>
The orientation of the liquid crystal cell was confirmed using a polarizing plate set in crossed Nicols. Those which were oriented without defects were evaluated as ◯, those which had slight orientation defects were evaluated as Δ, and those which were not oriented were evaluated as ×.
<V-Tカーブの測定と駆動閾値電圧、輝度最大電圧評価>
光軸が合うように白色LEDバックライトと輝度計をセットし、その間に、輝度が最も小さくなるように偏光板を取り付けた液晶セル(液晶表示素子)をセットし、1V間隔で8Vまで電圧を印加し、電圧における輝度を測定することでV-Tカーブの測定を行った。得られたV-Tカーブから駆動閾値電圧と輝度が最大になる電圧の値を見積もった。<Measurement of VT curve and evaluation of driving threshold voltage and luminance maximum voltage>
Set a white LED backlight and luminance meter so that the optical axes are aligned, set a liquid crystal cell (liquid crystal display element) with a polarizing plate so that the luminance is the lowest, and apply voltage up to 8 V at intervals of 1 V. The VT curve was measured by applying voltage and measuring the luminance at the voltage. From the obtained VT curve, the drive threshold voltage and the voltage value at which the luminance is maximized were estimated.
<液晶表示の応答速度の評価>
上記V-Tカーブの測定で使用した装置を用い、輝度計をオシロスコープに接続し、最大輝度になる電圧を印加した際の応答速度(Ton)および電圧を0にした際の応答速度(Toff)を測定した。<Evaluation of response speed of liquid crystal display>
Using the device used in the measurement of the VT curve above, the luminance meter is connected to the oscilloscope, and the response speed (Ton) when the voltage that causes the maximum luminance is applied and the response speed (Toff) when the voltage is set to 0 was measured.
裏面ITO基板(第二基板)側にラビング処理した水平配向膜を使用したCell-1~Cell-20の比較において、IPS基板(第一基板)側にラジカル発生膜を使用し且つUV処理したCell-11、Cell-12、Cell-16及びCell-17は、液晶の配向性が良好であり且つ駆動閾値電圧や輝度最大電圧が低下していることが確認された。また、ラジカル発生膜をラビング処理していないCell-11及びCell-12ではToffの値が増大しているのに対して、ラジカル発生膜をラビング処理したCell-16及びCell-17ではこのToff値の増大が大きく改善していることが確認された。 In the comparison of Cell-1 to Cell-20 using a rubbed horizontal alignment film on the back ITO substrate (second substrate) side, a UV-treated cell using a radical generation film on the IPS substrate (first substrate) side -11, Cell-12, Cell-16, and Cell-17 were confirmed to have good liquid crystal orientation and lowered drive threshold voltage and luminance maximum voltage. Cell-11 and Cell-12, in which the radical-generating film was not rubbed, showed an increased Toff value. It was confirmed that the increase in
上記に加え補足的な実験として、AL1を裏面ITO基板(第二基板)とIPS基板(第一基板)両方に用い且つ第一基板、第二基板ともにラビング処理していない液晶セルを作成した。この液晶セルは、UV照射前において液晶の注入時の流動方向に沿った配向欠陥および輝点(流動配向)が観察されたが、UV照射後には流動配向が完全に消失し、液晶由来のドメイン(シュリーレン)が確認された。このことからラジカル発生膜と重合性化合物が入った液晶を併用した場合、UVを照射することで該ラジカル発生膜は液晶配向規制力を失い、該ラジカル発生膜上にゼロ面アンカリング膜が形成されることが示唆された。 In addition to the above, as a supplementary experiment, AL1 was used for both the back ITO substrate (second substrate) and the IPS substrate (first substrate), and neither the first substrate nor the second substrate was rubbed to prepare a liquid crystal cell. In this liquid crystal cell, alignment defects and bright spots (flow alignment) along the flow direction of the liquid crystal during injection were observed before UV irradiation. (schlieren) was confirmed. From this fact, when a radical generating film and a liquid crystal containing a polymerizable compound are used together, the radical generating film loses the ability to regulate liquid crystal alignment by UV irradiation, and a zero-plane anchoring film is formed on the radical generating film. It was suggested that
また、液晶セルCell-21~Cell-24の比較においては、UV照射していないCell-21及びCell-23はラビング方向への一軸配向性を示したが、UV照射を行ったCell-22及びCell-24は無配向状態に変わり液晶のドメイン(シュリーレン)が発生した。このことからラジカル発生膜をラビングした場合であっても、UVを照射することで該ラジカル発生膜上にゼロ面アンカリング膜が形成されることが示唆された。 Further, in the comparison of the liquid crystal cells Cell-21 to Cell-24, Cell-21 and Cell-23 which were not irradiated with UV showed uniaxial orientation in the rubbing direction, but Cell-22 and Cell-22 which were irradiated with UV. Cell-24 changed to a non-oriented state and a liquid crystal domain (schlieren) was generated. This suggests that even if the radical generating film is rubbed, a zero-plane anchoring film is formed on the radical generating film by UV irradiation.
ただし、Cell-22及びCell-24をクロスニコル下で回転させながら観察すると、僅かながらも明暗の変化が生じたことから、このゼロ面アンカリング膜は配向規制力が全くない状態ではないが、その規制力は液晶同士の分子間力よりも弱く、この規制力のみでは液晶分子をいずれの方向にも一軸配向させていないことが示唆される。このことから、Cell-16及びCell-17においてToffの値が大きく改善したのは、上記の弱い規制力が作用したことが要因と考えられる。 However, when Cell-22 and Cell-24 were observed while rotating under crossed Nicols, a slight change in brightness occurred. The regulating force is weaker than the intermolecular force between liquid crystal molecules, suggesting that the regulating force alone does not uniaxially align the liquid crystal molecules in any direction. From this, it is considered that the large improvement in the Toff value in Cell-16 and Cell-17 is due to the weak regulatory force described above.
<液晶表示素子の作製>
上記で得たAL1~AL3及び水平配向用の液晶配向剤であるSE-6414(日産化学株式会社製)を用い、表5に示す構成で液晶表示素子を作製した。<Production of liquid crystal display element>
Using AL1 to AL3 obtained above and SE-6414 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) which is a liquid crystal aligning agent for horizontal alignment, a liquid crystal display element having the configuration shown in Table 5 was produced.
(第一基板)
第一基板(以後FFS基板ともいう)は、30mm×35mmの大きさで、厚さが0.7mmのガラス基板である。基板上には第1層目として対向電極を構成するIZO電極が全面に形成されている。第1層目のIZO電極の上には第2層目として、CVD法により成膜されたSiN(窒化珪素)膜が形成されている。第2層目のSiN膜の膜厚は500nmであり、層間絶縁膜として機能する。第2層目のSiN膜の上には、第3層目としてIZO膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、画素のサイズは、縦10mmで横約10mmである。このとき、第1層目の対向電極と第3層目の画素電極とは、第2層目のSiN膜の作用により電気的に絶縁されている。
第3層目の櫛歯状の電極形状において、電極の短手方向の幅は3μmであり、電極同士の間隔は6μmである。
AL1~AL3又はSE-6414は、1.0μmのフィルターで濾過した後、上記FFS基板の電極形成面にスピンコート法にて塗布し、80℃のホットプレート上で1分間乾燥させた。次いで、AL1~AL3は210℃で20分間、SE-6414は220℃で20分焼成し、焼成して、それぞれ膜厚100nmの塗膜とした。
ラビング処理「有り」では、ラビング方向が櫛歯電極の長手方向に対しに85°の角度で交差するようにラビングを行った。ラビングは吉川化工製のレーヨン布:YA-20Rを用い、ロール径120mm、回転数300rpm、移動速度50mm/sec、押し込み量0.4mmの条件にて行った。ただし、SE-6414を塗布した膜のみ上記の回転数を1000rpmにした。ラビング処理後は、純水中にて1分間超音波照射を行い、80℃で10分間乾燥した。(First substrate)
The first substrate (hereinafter also referred to as FFS substrate) is a glass substrate having a size of 30 mm×35 mm and a thickness of 0.7 mm. An IZO electrode constituting a counter electrode is formed on the entire surface of the substrate as a first layer. A SiN (silicon nitride) film formed by a CVD method is formed as a second layer on the IZO electrode of the first layer. The SiN film of the second layer has a film thickness of 500 nm and functions as an interlayer insulating film. Comb-shaped pixel electrodes formed by patterning an IZO film as a third layer are arranged on the SiN film of the second layer, and the pixel size is 10 mm long and about 10 mm wide. At this time, the counter electrode of the first layer and the pixel electrode of the third layer are electrically insulated by the action of the SiN film of the second layer.
In the comb-shaped electrodes of the third layer, the width of the electrodes in the lateral direction is 3 μm, and the distance between the electrodes is 6 μm.
AL1 to AL3 or SE-6414 was filtered through a 1.0 μm filter, applied to the electrode formation surface of the FFS substrate by spin coating, and dried on a hot plate at 80° C. for 1 minute. Next, AL1 to AL3 were baked at 210° C. for 20 minutes, and SE-6414 was baked at 220° C. for 20 minutes, and baked to form coating films each having a thickness of 100 nm.
In the case of "with rubbing treatment", rubbing was performed so that the rubbing direction crossed the longitudinal direction of the comb-teeth electrode at an angle of 85°. Rubbing was performed using a rayon cloth: YA-20R manufactured by Yoshikawa Kako under the conditions of a roll diameter of 120 mm, a rotation speed of 300 rpm, a moving speed of 50 mm/sec, and a pushing depth of 0.4 mm. However, only the film coated with SE-6414 was rotated at 1000 rpm. After the rubbing treatment, ultrasonic waves were applied in pure water for 1 minute and dried at 80° C. for 10 minutes.
(第二基板)
第二基板(裏面ITO基板ともいう)は、30mm×35mmの大きさで、厚さが0.7mmの無アルカリガラス基板であり、裏面(セルの外側を向く面)にITO膜が成膜されている。また、表面(セルの内側を向く面)には高さ4μmの柱状のスペーサーが形成されている。
塗布する液晶配向剤はSE-6414を用い、1.0μmのフィルターで濾過した後、上記裏面ITO基板の表面にスピンコート法にて塗布し、80℃のホットプレート上で1分間乾燥させた。次いで、220℃で20分焼成し、それぞれ膜厚100nmの塗膜とした後、ラビング処理を行った。ラビング処理は、吉川化工製のレーヨン布:YA-20Rを用い、ロール径120mm、回転数1000rpm、移動速度50mm/sec、押し込み量0.4mmの条件にてラビングを行った。ラビング処理後は、純水中にて1分間超音波照射を行い、80℃で10分間乾燥した。(Second substrate)
The second substrate (also referred to as a back ITO substrate) is an alkali-free glass substrate having a size of 30 mm×35 mm and a thickness of 0.7 mm, and an ITO film is formed on the back surface (the surface facing the outside of the cell). ing. A columnar spacer with a height of 4 μm is formed on the surface (the surface facing the inside of the cell).
SE-6414 was used as the liquid crystal aligning agent to be applied, and after filtering through a 1.0 μm filter, it was applied to the surface of the back ITO substrate by a spin coating method and dried on a hot plate at 80° C. for 1 minute. Then, they were baked at 220° C. for 20 minutes to form coating films having a film thickness of 100 nm, and then subjected to rubbing treatment. The rubbing treatment was performed using Yoshikawa Kako's rayon cloth: YA-20R under the conditions of a roll diameter of 120 mm, a rotation speed of 1000 rpm, a moving speed of 50 mm/sec, and a pushing depth of 0.4 mm. After the rubbing treatment, ultrasonic waves were applied in pure water for 1 minute and dried at 80° C. for 10 minutes.
(液晶セルの作製)
上記液晶配向膜付きの2種類の基板(第一基板及び第二基板)を用い、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが約4μmの空セルを作製した。この際、第一基板がラビング処理の有無にかかわらず、第一基板の櫛歯電極の向きと第二基板のラビング方向が平行になるように組み合わせた。
この空セルに、液晶(メルク社製MLC-3019にHMAを10wt%添加したものおよびカイラルドーパントS-5011)を常温で真空注入した後、注入口を封止して液晶セルとした。得られた液晶セルは、FFSモード液晶表示素子を構成する。その後、得られた液晶セルを120℃で20分加熱処理を行った。
UV処理ありでは、高圧水銀ランプを用い波長300nmのハイパスフィルターを介して、365nmのエネルギー換算にて露光量が5000mJ/cm2となるよう液晶セルに紫外線を照射した。(Production of liquid crystal cell)
An empty cell with a cell gap of about 4 μm was produced by using two types of substrates (first substrate and second substrate) with the above-mentioned liquid crystal alignment film and sealing the surroundings except for the liquid crystal injection port. At this time, regardless of whether or not the first substrate was subjected to rubbing treatment, the first substrate was combined so that the direction of the comb-tooth electrodes of the first substrate and the rubbing direction of the second substrate were parallel to each other.
A liquid crystal (MLC-3019 manufactured by Merck Co., Ltd. to which 10 wt % of HMA was added and chiral dopant S-5011) was vacuum-injected into this empty cell at room temperature, and the injection port was sealed to obtain a liquid crystal cell. The obtained liquid crystal cell constitutes an FFS mode liquid crystal display element. After that, the obtained liquid crystal cell was heat-treated at 120° C. for 20 minutes.
With UV treatment, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet light through a high-pass filter with a wavelength of 300 nm using a high-pressure mercury lamp so that the exposure amount would be 5000 mJ/cm 2 in terms of energy at 365 nm.
<液晶配向性の評価>
クロスニコルにセットした偏光板を用いて液晶セルの配向性を確認した。欠陥無く配向しているものは○、軽微な配向欠陥のあるものは△、配向していないものは×とした。<Evaluation of liquid crystal orientation>
The orientation of the liquid crystal cell was confirmed using a polarizing plate set in crossed Nicols. Those which were oriented without defects were evaluated as ◯, those which had slight orientation defects were evaluated as Δ, and those which were not oriented were evaluated as ×.
<V-Tカーブの測定と駆動閾値電圧、輝度最小電圧評価>
光軸が合うように白色LEDバックライトと輝度計をセットし、その間に、輝度が最も大きくなるように偏光板を取り付けた液晶セル(液晶表示素子)をセットし、1V間隔で8Vまで電圧を印加し、電圧における輝度を測定することでV-Tカーブの測定を行った。得られたV-Tカーブから駆動閾値電圧と輝度が最小になる電圧の値を見積もった。<Measurement of VT curve and evaluation of driving threshold voltage and luminance minimum voltage>
Set a white LED backlight and a luminance meter so that the optical axes are aligned, set a liquid crystal cell (liquid crystal display element) with a polarizing plate attached between them so that the luminance is maximized, and apply voltage up to 8 V at intervals of 1 V. The VT curve was measured by applying voltage and measuring the luminance at the voltage. From the obtained VT curve, the drive threshold voltage and the voltage value at which the luminance is minimized were estimated.
<液晶表示の応答速度の評価>
上記V-Tカーブの測定で使用した装置を用い、輝度計をオシロスコープに接続し、最小輝度になる電圧を印加した際の応答速度(Ton)および電圧を0にした際の応答速度(Toff)を測定した。<Evaluation of response speed of liquid crystal display>
Using the device used in the measurement of the VT curve, the luminance meter is connected to the oscilloscope, and the response speed (Ton) when the voltage that causes the minimum luminance is applied and the response speed (Toff) when the voltage is set to 0 was measured.
FFS基板側をラビング処理しない場合、裏面ITO側をラビング処理していても水平配向は確認できず。酷い流動配向が確認された。一方でラビング処理を行った場合膜無しのものを除いてすべてツイスト配向を示した。 If the FFS substrate side is not rubbed, horizontal alignment cannot be confirmed even if the back ITO side is rubbed. Severe flow orientation was confirmed. On the other hand, when the rubbing treatment was performed, all of them exhibited twisted orientation except for the one without the film.
このツイスト配向したセルを駆動させた際、輝度最小電圧は10V以上となり、20V以上電圧を印可しても完全な黒表示にはならなかった。 When this twist-aligned cell was driven, the minimum luminance voltage was 10 V or more, and even if a voltage of 20 V or more was applied, complete black display was not achieved.
FFS基板側をラビングしていないものに関しては液晶の配向は確認できなかったが、UVを照射するとツイスト配向性を示すサンプルが現れた(Cell-11’、Cell-12’)。一方でCell-13’~Cell-15’においては配向性を示さず、無配向状態であった。このことからラジカル重合性を示す有機基を有する配向膜が液晶を配向させる状態を作り出していると考えられる。加えて駆動させた際に最低輝度になる電圧の大幅な低下が確認され、黒表示を示した。 Although no alignment of the liquid crystal could be confirmed for the samples on which the FFS substrate side was not rubbed, samples showing twisted alignment appeared when irradiated with UV (Cell-11', Cell-12'). On the other hand, Cell-13' to Cell-15' showed no orientation and were in a non-oriented state. From this, it is considered that the alignment film having an organic group exhibiting radical polymerizability creates a state in which the liquid crystal is aligned. In addition, a large drop in the voltage at which the minimum luminance was obtained was confirmed when the device was driven, and a black display was exhibited.
またラビング処理+UV照射したサンプルのうちCell-16’、Cell-17’においては駆動閾値電圧や輝度最小電圧が低下するだけでなく、Toffの値も大きく改善することが判った。一方でCell-18’~Cell-20’においてはUV照射していないものと同様の結果となっており、変化が起こらないことが判った。このことからもラジカル重合性を有する有機基を含有する配向膜と重合性化合物を含有した液晶を用いてUV照射処理することでこのような特徴的な挙動を作り出すことができると考えられる。 In addition, it was found that in Cell-16' and Cell-17' among the samples subjected to rubbing treatment and UV irradiation, not only the drive threshold voltage and the luminance minimum voltage decreased, but also the Toff value was greatly improved. On the other hand, in Cell-18' to Cell-20', the results were the same as those without UV irradiation, and it was found that no change occurred. From this, it is considered that such a characteristic behavior can be produced by UV irradiation treatment using an alignment film containing an organic group having radical polymerizability and a liquid crystal containing a polymerizable compound.
補足的な実験として、液晶にカイラルドーパントを含まないものを用いた場合、UVAL-1及びAL-2を用いたセルにUVを施したセルはラビング処理の有無にかかわらず水平配向となり、ツイスト配向を用いた動作の検証はできなかった。 As a complementary experiment, when a liquid crystal containing no chiral dopant was used, the cells using UVAL-1 and AL-2 were subjected to UV irradiation, with or without rubbing, resulting in horizontal alignment and twisted alignment. It was not possible to verify the operation using
本発明によれば、ゼロ面アンカリング膜を安価な原料から、工業的に、歩留まりよく作り出すことができる。また、本発明の方法で得られる液晶表示素子は、PSA型液晶ディスプレイやSC-PVA型液晶ディスプレイ等の垂直配向方式の液晶表示素子として有用である。 According to the present invention, a zero-plane anchoring film can be industrially manufactured from inexpensive raw materials with a high yield. Further, the liquid crystal display element obtained by the method of the present invention is useful as a vertically aligned liquid crystal display element such as a PSA type liquid crystal display and an SC-PVA type liquid crystal display.
Claims (17)
(式[X-1]~[X-14]中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示し、S(In the formulas [X-1] to [X-14], * indicates a binding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule, S 11 、S, S 22 はそれぞれ独立して-O-、-NR-、-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、Reach independently represents -O-, -NR-, -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 1212 は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表し、Rrepresents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and R 11 ,R, R 22 はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基を表す)each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)
(式[W]、[Y]、[Z]中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示し、Arは有機基及び/又はハロゲン原子を置換基として有しても良いフェニレン、ナフチレン、及びビフェニレンからなる群より選ばれる芳香族炭化水素基を示し、R(In the formulas [W], [Y], [Z], * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule, and Ar has an organic group and / or a halogen atom as a substituent. may represent an aromatic hydrocarbon group selected from the group consisting of phenylene, naphthylene, and biphenylene; 99 及びRand R 1010 は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表し、Reach independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and R 99 とRand R 1010 がアルキル基の場合、末端で互いに結合し環構造を形成していても良い。Qは下記のいずれかの構造を表す。When is an alkyl group, the terminals may be bonded to each other to form a ring structure. Q represents one of the following structures.
(式中、R(In the formula, R 1111 は-CHHa-CH 22 -、-NR-、-O-、又は-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、*は結合部位を示す。)represents -, -NR-, -O- or -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and * represents a bonding site. )
RR. 1212 は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表す。)represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. )
(式(6)中、R(In formula (6), R 66 は単結合、-CHis a single bond, -CH 22 -、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH-, -O-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, -NH-, -CH 22 O-、-N(CHO-, -N(CH 33 )-、-CON(CH)-,-CON(CH 33 )-、又は-N(CH)-, or -N(CH 33 )CO-を表し、) represents CO-,
RR. 77 は単結合、又は非置換もしくはフッ素原子によって置換されている炭素数1~20のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の任意の-CHrepresents a single bond or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms that is unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and any —CH 22 -又は-CF- or - CF 22 -の1以上は、それぞれ独立に-CH=CH-、二価の炭素環、および二価の複素環から選ばれる基で置き換えられていてもよく、さらに、次に挙げるいずれかの基、すなわち、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、又は-NH-が互いに隣り合わないことを条件に、これらの基で置き換えられていてもよい;One or more of - may each independently be replaced with a group selected from -CH=CH-, a divalent carbocyclic ring, and a divalent heterocyclic ring, and further any one of the following groups, i.e. , -O-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, or -NH- may be replaced by these groups provided that they are not adjacent to each other;
RR. 88 は、下記式:is the following formula:
から選択されるラジカル重合反応性基を表す。represents a radically polymerizable group selected from
(式[X-1]~[X-14]中、*は結合部位を示し、S(In the formulas [X-1] to [X-14], * indicates a binding site, S 11 、S, S 22 はそれぞれ独立して-O-、-NR-、-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、Reach independently represents -O-, -NR-, -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 1212 は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表し、Rrepresents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and R 11 ,R, R 22 はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~4のアルキル基を表す))each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms))
(式(7)中、T(In formula (7), T 11 及びTand T 22 は、それぞれ独立に、単結合、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CHare each independently a single bond, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, -NH-, -CH 22 O-、-N(CHO-, -N(CH 33 )-、-CON(CH)-,-CON(CH 33 )-、又は-N(CH)-, or -N(CH 33 )CO-であり、) CO—,
Sは単結合、又は非置換もしくはフッ素原子によって置換されている炭素数1~20のアルキレン基を表し、当該アルキレン基の任意の-CHS represents a single bond or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms that is unsubstituted or substituted with a fluorine atom, and any —CH 22 -又は-CF- or - CF 22 -の1以上は、それぞれ独立に-CH=CH-、二価の炭素環、および二価の複素環から選ばれる基で置き換えられていてもよく、さらに、次に挙げるいずれかの基、すなわち、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、又は-NH-が互いに隣り合わないことを条件に、これらの基で置き換えられていてもよく、One or more of - may each independently be replaced with a group selected from -CH=CH-, a divalent carbocyclic ring, and a divalent heterocyclic ring, and further any one of the following groups, i.e. , —O—, —COO—, —OCO—, —NHCO—, —CONH—, or —NH— may be replaced by these groups provided that they are not adjacent to each other;
Jは下記式で表される有機基であり、J is an organic group represented by the following formula,
(式[W]、[Y]、[Z]中、*はT(In the formulas [W], [Y], [Z], * is T 22 との結合箇所を表し、Arは有機基及び/又はハロゲン原子を置換基として有しても良いフェニレン、ナフチレン、及びビフェニレンからなる群より選ばれる芳香族炭化水素基を示し、Rand Ar represents an aromatic hydrocarbon group selected from the group consisting of phenylene, naphthylene, and biphenylene which may have an organic group and/or a halogen atom as a substituent, and R 99 及びRand R 1010 は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表し、Qは下記のいずれかの構造を表す。each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and Q represents any one of the following structures.
(式中、R(In the formula, R 1111 は-CHHa-CH 22 -、-NR-、-O-、又は-S-を表し、Rは水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、*は結合部位を示す。)represents -, -NR-, -O- or -S-, R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and * represents a bonding site. )
RR. 1212 は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数1~10のアルコキシ基を表す。))represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. ))
(式中、*は化合物分子の重合性不飽和結合以外の部分との結合部位を示す)(Wherein, * indicates a bonding site with a portion other than the polymerizable unsaturated bond of the compound molecule)
第一基板上のラジカル発生膜が第二基板に対向するようにセルを作成するステップ、および、creating a cell such that the radical-generating film on the first substrate faces the second substrate;
第一基板と第二基板との間に、液晶、カイラルドーパント及びラジカル重合性化合物を含有する液晶組成物を充填するステップを含み、filling a liquid crystal composition containing a liquid crystal, a chiral dopant and a radically polymerizable compound between the first substrate and the second substrate;
請求項1~9のいずれか一項に記載の方法を用いる液晶セルの製造方法。A method for manufacturing a liquid crystal cell using the method according to any one of claims 1 to 9.
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