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JP7448891B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element - Google Patents
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Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element Download PDF

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Description

本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display element.

液晶表示素子は、電極を備えた透明な一対の基板により液晶層を挟持して構成される。そして、液晶表示素子では、液晶が基板間で所望の配向状態となるように有機材料からなる有機膜が液晶配向膜として使用されている。すなわち、液晶配向膜は、液晶表示素子の構成部材であって、液晶を挟持する基板の液晶と接する面に形成され、その基板間で液晶を一定の方向に配向させるという役割を担っている。更には、液晶配向膜によって、液晶のプレチルト角を制御することができる。主にポリイミドの構造を選択することでプレチルト角を低くする方法(特許文献1、2参照)などが知られている。 A liquid crystal display element is constructed by sandwiching a liquid crystal layer between a pair of transparent substrates provided with electrodes. In the liquid crystal display element, an organic film made of an organic material is used as a liquid crystal alignment film so that the liquid crystal is aligned in a desired state between the substrates. That is, the liquid crystal alignment film is a component of the liquid crystal display element, is formed on the surface of the substrates that sandwich the liquid crystal, and is in contact with the liquid crystal, and plays the role of aligning the liquid crystal in a fixed direction between the substrates. Furthermore, the pretilt angle of the liquid crystal can be controlled by the liquid crystal alignment film. A method is known in which the pretilt angle is lowered mainly by selecting the structure of polyimide (see Patent Documents 1 and 2).

特開平9-188761号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-188761 特開平10-123532号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-123532

一方、近年の液晶表示素子の高性能化に伴い、大画面で高精細の液晶テレビなどの用途に加えて、車載用、例えば、カーナビゲーションシステムやメーターパネル、監視用カメラや医療用カメラのモニターなどに液晶表示素子が用いられており、視野角特性の需要からラビング配向膜でも従来よりも低いプレチルト角が要求されるようになっている。 On the other hand, as the performance of liquid crystal display elements has improved in recent years, in addition to applications such as large-screen, high-definition liquid crystal televisions, they have also been used for in-vehicle applications such as car navigation systems, meter panels, surveillance cameras, and medical camera monitors. Liquid crystal display elements are used in such devices, and due to the demand for viewing angle characteristics, even the rubbing alignment film is required to have a lower pretilt angle than before.

また、プレチルト角に由来する色味の視野角依存性、いわゆるカラーシフトが問題として指摘されており、本問題を解決するため具体的に1度以下のプレチルト角を有する配向膜が求められている。 In addition, the viewing angle dependence of color due to the pretilt angle, so-called color shift, has been pointed out as a problem, and in order to solve this problem, an alignment film with a pretilt angle of 1 degree or less is specifically required. .

発明者らは、上記目的達成の為種々検討を重ねた結果、下記構成による液晶配向剤が上記目的達成に最適であることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of various studies to achieve the above object, the inventors have found that a liquid crystal aligning agent having the following configuration is optimal for achieving the above object, and have completed the present invention.

かくして、本発明は、上記の知見に基づくものであり、下記の要旨を有する。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも1種からなるテトラカルボン酸二無水物誘導体成分とジアミン成分との反応物であるポリイミドを含有する液晶配向剤であり、ジアミン成分が、下記式[A]の構造を有するジアミンから選ばれる少なくとも1種を含有し、ポリイミドのイミド化率が70%以上である、液晶配向剤。
Thus, the present invention is based on the above findings and has the following gist.
A liquid crystal aligning agent containing polyimide which is a reaction product of a diamine component and a tetracarboxylic dianhydride derivative component consisting of at least one selected from aliphatic tetracarboxylic dianhydride and alicyclic tetracarboxylic dianhydride. A liquid crystal aligning agent, wherein the diamine component contains at least one diamine selected from diamines having the structure of the following formula [A], and the imidization rate of polyimide is 70% or more.

Figure 0007448891000001
式中X、Xはそれぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子であり、Rは[-((CHO)(CH-]で表され、pは1から3の整数である。
Figure 0007448891000001
In the formula, X 1 and X 2 are each independently an oxygen atom or a sulfur atom, R is represented by [-((CH 2 ) 2 O) p (CH 2 ) 2 -], and p is an integer from 1 to 3. It is.

本発明の液晶配向剤を用いることで、液晶配向膜に求められる種々の特性を満足するとともに、1度以下の低いプレチルト角を与える液晶配向膜を得ることが出来る。 By using the liquid crystal alignment agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film that satisfies various properties required for a liquid crystal alignment film and provides a low pretilt angle of 1 degree or less.

<脂肪族、脂環式テトラカルボン酸誘導体>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミドは、脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも1種からなるテトラカルボン酸二無水物誘導体成分と特定ジアミンを含有するジアミン成分から得られるポリイミド前駆体をイミド化することにより得られる(以下、特定重合体とも称する)。以下に、用いられる材料の具体例及び製造方法を詳述する。
<Aliphatic, alicyclic tetracarboxylic acid derivatives>
The polyimide contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention includes a tetracarboxylic dianhydride derivative component consisting of at least one selected from aliphatic tetracarboxylic dianhydride and alicyclic tetracarboxylic dianhydride, and a specific diamine. It is obtained by imidizing a polyimide precursor obtained from a diamine component containing (hereinafter also referred to as a specific polymer). Below, specific examples of the materials used and the manufacturing method will be explained in detail.

ポリイミド前駆体の製造に用いられるテトラカルボン酸誘導体としては、テトラカルボン酸二無水物だけでなく、その誘導体である、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル、テトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライドが挙げられる。 Tetracarboxylic acid derivatives used in the production of polyimide precursors include not only tetracarboxylic dianhydride but also its derivatives, such as tetracarboxylic acid, tetracarboxylic dihalide compounds, dialkyl tetracarboxylate esters, and dialkyl tetracarboxylate. Examples include ester dihalides.

脂肪族、脂環式テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体としては、なかでも、下記式(4)で表されるものが好ましい。 Among the aliphatic and alicyclic tetracarboxylic dianhydrides or derivatives thereof, those represented by the following formula (4) are preferred.

Figure 0007448891000002
式(4)中、Xの好ましい構造は、下記式(X1-1)~(X1-24)が挙げられる。
Figure 0007448891000002
In formula (4), preferred structures of X 1 include the following formulas (X1-1) to (X1-24).

Figure 0007448891000003
Figure 0007448891000003

Figure 0007448891000004
Figure 0007448891000004

Figure 0007448891000005
式(X1-1)~(X1-4)において、R~R23は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数2~6のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基、又はフェニル基である。液晶配向性の点から、R~R23は、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、又はエチル基が好ましく、水素原子、又はメチル基が好ましい。
Figure 0007448891000005
In formulas (X1-1) to (X1-4), R 3 to R 23 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, An alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms containing a fluorine atom, or a phenyl group. From the viewpoint of liquid crystal orientation, R 3 to R 23 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and preferably a hydrogen atom or a methyl group.

式(X1-1)の具体例としては、下記式(X1-1-1)~(X1-1-6)が挙げられる。液晶配向性を高める観点から、(X1-1-1)が特に好ましい。 Specific examples of formula (X1-1) include the following formulas (X1-1-1) to (X1-1-6). From the viewpoint of improving liquid crystal orientation, (X1-1-1) is particularly preferred.

Figure 0007448891000006
Figure 0007448891000006

本願発明の効果を得る観点から、Xは、前記式(X1-1-1)、(X1-1-2)、(X1-9)、(X1-10)、(X1-21)、(X1-24)が更に好ましい。 From the viewpoint of obtaining the effects of the present invention, X 1 is the formula (X1-1-1), (X1-1-2), (X1-9), (X1-10), (X1-21), X1-24) is more preferred.

前記式(4)で表される化合物は2種類以上であってもよく、Xが前記式(X1-1)である式(4)と、Xが前記式(X1-2)~(X1-24)のいずれかである式(4)とを含有してもよい。 There may be two or more types of compounds represented by the above formula (4), including the formula (4) in which X 1 is the above formula (X1-1), and the compound in which X 1 is the above formula (X1-2) to ( X1-24) and the formula (4).

<特定ジアミン>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミドの製造に用いられるジアミン成分は、下記式[A]の構造を有するジアミンから選ばれる少なくとも1種を含有する。
<Specific diamine>
The diamine component used for manufacturing the polyimide contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention contains at least one kind selected from diamines having the structure of the following formula [A].

Figure 0007448891000007
式中X、Xはそれぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子であり、Rは[-((CHO)(CH-]で表され、pは1から3の整数である。
Figure 0007448891000007
In the formula, X 1 and X 2 are each independently an oxygen atom or a sulfur atom, R is represented by [-((CH 2 ) 2 O) p (CH 2 ) 2 -], and p is an integer from 1 to 3. It is.

[A]の好ましい具体例としては、下記式[A-1]~[A-4]のジアミンが挙げられる。これらは単独であっても良いし、複数の組み合わせでも良い。 Preferred specific examples of [A] include diamines of the following formulas [A-1] to [A-4]. These may be used alone or in combination.

Figure 0007448891000008
Figure 0007448891000008

上記式[A]の構造を有するジアミンの好ましい含有量は、全ジアミン成分の40%~80%であることが好ましく、40%~70%がより好ましく、40%~60%が更に好ましい。 The preferred content of the diamine having the structure of the above formula [A] is preferably 40% to 80% of the total diamine components, more preferably 40% to 70%, and still more preferably 40% to 60%.

<その他のジアミン>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミドの製造に用いられるジアミン成分は、上記式[A]の構造を有するジアミンに加え、求められる液晶配向剤の特性に応じ、種々のジアミンを用いることが出来る。
<Other diamines>
As the diamine component used for producing the polyimide contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention, in addition to the diamine having the structure of the above formula [A], various diamines may be used depending on the required characteristics of the liquid crystal aligning agent. I can do it.

その他のジアミンは、下記式(5)で表わされる。 Other diamines are represented by the following formula (5).

Figure 0007448891000009
上記式(5)中、A及びAはそれぞれ独立して、水素原子、又は炭素数1~5のアルキル基、炭素数2~5のアルケニル基、又は炭素数2~5のアルキニル基である。
Figure 0007448891000009
In the above formula (5), A 1 and A 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 5 carbon atoms. be.

の構造は特に限定されない。好ましい構造としては以下の(Y-1)~(Y-182)が挙げられる。 The structure of Y 1 is not particularly limited. Preferred structures include the following (Y-1) to (Y-182).

Figure 0007448891000010
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Figure 0007448891000011
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Figure 0007448891000012
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Figure 0007448891000013
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Figure 0007448891000014
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Figure 0007448891000015
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Figure 0007448891000016
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Figure 0007448891000017
Figure 0007448891000017

Figure 0007448891000018
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Figure 0007448891000019
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Figure 0007448891000020
Figure 0007448891000020

Figure 0007448891000021
Figure 0007448891000021

Figure 0007448891000022
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Figure 0007448891000023
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Figure 0007448891000024
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Figure 0007448891000025
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Figure 0007448891000026
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Figure 0007448891000027
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Figure 0007448891000028
Figure 0007448891000028

Figure 0007448891000029
上記式中、Meは、メチル基を表し、Rは水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。
Figure 0007448891000029
In the above formula, Me represents a methyl group, and R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.

Figure 0007448891000030
Figure 0007448891000030

ポリマーの溶解性が向上するという観点で、任意のYの構造中に下記式(6)で表される構造を含むことが好ましい。 From the viewpoint of improving the solubility of the polymer, it is preferable that the structure of any Y 1 includes a structure represented by the following formula (6).

Figure 0007448891000031
上記式(6)において、Dは、好ましくは150℃~230℃、より好ましくは180℃~230℃で脱離し、水素原子に置き換わる熱脱離性基である。上記式(6)で表される構造を含むYの具体例としては、(Y-124)、(Y-131)、(Y-158)~(Y-163)が挙げられる。
Figure 0007448891000031
In the above formula (6), D is a thermally releasable group that is preferably eliminated at 150° C. to 230° C., more preferably 180° C. to 230° C., and replaced by a hydrogen atom. Specific examples of Y containing the structure represented by the above formula (6) include (Y-124), (Y-131), and (Y-158) to (Y-163).

<ポリアミック酸>
本発明に用いられるポリイミド前駆体であるポリアミック酸は、脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも1種からなるテトラカルボン酸二無水物誘導体成分と特定ジアミンを含有するジアミン成分から得られるポリイミド前駆体であり、以下に示す方法で製造できる。
<Polyamic acid>
The polyamic acid that is the polyimide precursor used in the present invention is specified as a tetracarboxylic dianhydride derivative component consisting of at least one selected from aliphatic tetracarboxylic dianhydrides and alicyclic tetracarboxylic dianhydrides. It is a polyimide precursor obtained from a diamine component containing diamine, and can be produced by the method shown below.

具体的には、脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも1種からなるテトラカルボン酸二無水物誘導体成分と特定ジアミンを含有するジアミン成分とを有機溶媒の存在下、-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃で、30分~24時間、好ましくは1時間~12時間反応させることによって合成できる。 Specifically, a tetracarboxylic dianhydride derivative component consisting of at least one selected from aliphatic tetracarboxylic dianhydride and alicyclic tetracarboxylic dianhydride and a diamine component containing a specific diamine are combined into an organic compound. It can be synthesized by reacting in the presence of a solvent at -20°C to 150°C, preferably 0°C to 50°C, for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 hour to 12 hours.

上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性からN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。ポリマーの濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1質量%~30質量%が好ましく、5質量%~20質量%がより好ましい。 The organic solvent used in the above reaction is preferably N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or γ-butyrolactone from the viewpoint of solubility of the monomer and polymer, and these may be used alone or in combination of two or more. May be used. The concentration of the polymer is preferably 1% by mass to 30% by mass, more preferably 5% by mass to 20% by mass, from the viewpoints that polymer precipitation is difficult to occur and high molecular weight products are easily obtained.

上記のようにして得られたポリアミック酸は、反応溶液をよく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させて回収することができる。また、析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することで精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。 The polyamic acid obtained as described above can be recovered by injecting the reaction solution into a poor solvent while stirring well to precipitate the polymer. Further, purified polyamic acid powder can be obtained by performing precipitation several times, washing with a poor solvent, and drying at room temperature or by heating. Examples of the poor solvent include, but are not limited to, water, methanol, ethanol, hexane, butyl cellosolve, acetone, toluene, and the like.

<ポリアミック酸エステル>
本発明に用いられるポリイミド前駆体の一つであるポリアミック酸エステルは、以下に示す(I)、(II)又は(III)の方法で製造できる。
<Polyamic acid ester>
Polyamic acid ester, which is one of the polyimide precursors used in the present invention, can be produced by the method (I), (II) or (III) shown below.

(I)ポリアミック酸から製造する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成できる。具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶剤の存在下で-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃において、30分~24時間、好ましくは1時間~4時間反応させることによって合成できる。
(I) When manufactured from polyamic acid
A polyamic acid ester can be synthesized by esterifying a polyamic acid obtained from a tetracarboxylic dianhydride and a diamine. Specifically, the polyamic acid and the esterifying agent are reacted in the presence of an organic solvent at -20°C to 150°C, preferably 0°C to 50°C, for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 hour to 4 hours. It can be synthesized by

エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、N,N-ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジ-t-ブチルアセタール、1-メチル-3-p-トリルトリアゼン、1-エチル-3-p-トリルトリアゼン、1-プロピル-3-p-トリルトリアゼン、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジンー2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリドなどが挙げられる。エステル化剤の使用量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対し2モル~6モル当量が好ましい。 The esterifying agent is preferably one that can be easily removed by purification, such as N,N-dimethylformamide dimethyl acetal, N,N-dimethylformamide diethyl acetal, N,N-dimethylformamide dipropyl acetal, N,N-dimethylformamide Dineopentyl butyl acetal, N,N-dimethylformamide di-t-butyl acetal, 1-methyl-3-p-tolyltriazene, 1-ethyl-3-p-tolyltriazene, 1-propyl-3-p -tolyltriazene, 4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride, and the like. The amount of the esterifying agent used is preferably 2 mol to 6 mol equivalent per mol of the repeating unit of the polyamic acid.

上記の反応に用いる溶媒は、ポリマーの溶解性からN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。反応液中のポリマーの濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1質量%~30質量%が好ましく、5質量%~20質量%がより好ましい。 The solvent used in the above reaction is preferably N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or γ-butyrolactone from the viewpoint of polymer solubility, and these may be used alone or in combination of two or more. good. The concentration of the polymer in the reaction solution is preferably 1% by mass to 30% by mass, more preferably 5% by mass to 20% by mass, from the viewpoints that polymer precipitation is unlikely to occur and high molecular weight products are easily obtained.

(II)テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応により製造する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから製造できる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを塩基と有機溶剤の存在下で-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃において、30分~24時間、好ましくは1時間~4時間反応させることによって合成することができる。
(II) When manufactured by reaction of tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine Polyamic acid ester can be manufactured from tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine. Specifically, tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine are heated in the presence of a base and an organic solvent at -20°C to 150°C, preferably 0°C to 50°C, for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 hour to 4 hours. It can be synthesized by a time reaction.

前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、4-ジメチルアミノピリジンなどが使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の使用量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドに対し、2倍モル~4倍モルが好ましい。 As the base, pyridine, triethylamine, 4-dimethylaminopyridine, etc. can be used, but pyridine is preferred because the reaction proceeds mildly. The amount of the base to be used is preferably 2 to 4 times the mole of tetracarboxylic acid diester dichloride, from the viewpoint of easy removal and easy obtaining of a high molecular weight product.

上記の反応に用いる溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性からN-メチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。反応液中のポリマー濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1質量%~30質量%が好ましく、5質量%~20質量%がより好ましい。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる溶媒はできるだけ脱水されていることが好ましく、窒素雰囲気中で、外気の混入を防ぐのが好ましい。 The solvent used in the above reaction is preferably N-methyl-2-pyrrolidone or γ-butyrolactone from the viewpoint of solubility of the monomer and polymer, and these may be used alone or in combination of two or more. The polymer concentration in the reaction solution is preferably 1% by mass to 30% by mass, more preferably 5% by mass to 20% by mass, from the viewpoints that polymer precipitation is unlikely to occur and high molecular weight products are easily obtained. Furthermore, in order to prevent hydrolysis of the tetracarboxylic acid diester dichloride, the solvent used in the synthesis of the polyamic acid ester is preferably as dehydrated as possible, and preferably in a nitrogen atmosphere to prevent outside air from entering.

(III)テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとの反応により製造する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを重縮合することにより製造できる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤、塩基、及び有機溶剤の存在下で0℃~150℃、好ましくは0℃~100℃において、30分~24時間、好ましくは3時間~15時間反応させることによって製造できる。
(III) When manufactured by reaction of tetracarboxylic acid diester and diamine Polyamic acid ester can be manufactured by polycondensing tetracarboxylic acid diester and diamine. Specifically, a tetracarboxylic acid diester and a diamine are heated in the presence of a condensing agent, a base, and an organic solvent at 0°C to 150°C, preferably 0°C to 100°C, for 30 minutes to 24 hours, preferably for 3 hours to It can be produced by reacting for 15 hours.

前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’-カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ-1,3,5-トリアジニルメチルモルホリニウム、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3-ジヒドロ-2-チオキソ-3-ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニルなどが使用できる。縮合剤の添加量は、テトラカルボン酸ジエステルに対して2倍モル~3倍モルが好ましい。 The condensing agent includes triphenyl phosphite, dicyclohexylcarbodiimide, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride, N,N'-carbonyldiimidazole, dimethoxy-1,3,5-triazimide. Nylmethylmorpholinium, O-(benzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium tetrafluoroborate, O-(benzotriazol-1-yl)-N,N , N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate, diphenyl (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzooxazolyl)phosphonate, and the like can be used. The amount of the condensing agent added is preferably 2 to 3 times the molar amount of the tetracarboxylic acid diester.

前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の使用量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、ジアミン成分に対して2倍モル~4倍モルが好ましい。 Tertiary amines such as pyridine and triethylamine can be used as the base. The amount of the base to be used is preferably 2 to 4 times the mole of the diamine component, from the viewpoint of easy removal and easy obtaining of a high molecular weight product.

また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して0倍モル~1.0倍モルが好ましい。 Moreover, in the above reaction, the reaction proceeds efficiently by adding a Lewis acid as an additive. As the Lewis acid, lithium halides such as lithium chloride and lithium bromide are preferred. The amount of Lewis acid added is preferably 0 to 1.0 times the mole of the diamine component.

上記3つのポリアミック酸エステルの製造方法の中でも、高分子量のポリアミック酸エステルが得られるため、上記(I)は上記(II)の製造法が特に好ましい。 Among the above three methods for producing a polyamic acid ester, the above method (II) is particularly preferable for the above (I) because a high molecular weight polyamic acid ester is obtained.

上記のようにして得られるポリアミック酸エステルの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。 The polyamic acid ester solution obtained as described above can be poured into a poor solvent while stirring well to precipitate the polymer. After performing precipitation several times and washing with a poor solvent, a purified polyamic acid ester powder can be obtained by drying at room temperature or by heating. Examples of the poor solvent include, but are not limited to, water, methanol, ethanol, hexane, butyl cellosolve, acetone, toluene, and the like.

<ポリイミド>
本発明に用いられるポリイミドは、前記ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルをイミド化することにより製造できる。本発明で用いられるポリイミドのイミド化率は電気特性の観点から70%~99%が好ましい。ポリアミック酸エステルからポリイミドを製造する場合、前記ポリアミック酸エステル溶液、又はポリアミック酸エステル樹脂粉末を有機溶媒に溶解させて得られるポリアミック酸溶液に塩基性触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の過程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
<Polyimide>
The polyimide used in the present invention can be produced by imidizing the polyamic acid or polyamic acid ester. The imidization rate of the polyimide used in the present invention is preferably 70% to 99% from the viewpoint of electrical properties. When producing polyimide from a polyamic acid ester, chemical imidization is easily carried out by adding a basic catalyst to the polyamic acid ester solution or a polyamic acid solution obtained by dissolving the polyamic acid ester resin powder in an organic solvent. Chemical imidization is preferable because the imidization reaction proceeds at a relatively low temperature and the molecular weight of the polymer is less likely to decrease during the imidization process.

化学的イミド化は、イミド化させたいポリアミック酸又はポリアミック酸エステルを、有機溶媒中において塩基性触媒と酸無水物の存在下で攪拌することにより行うことができる。有機溶媒としては前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。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等を挙げることができる。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。また、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等を挙げることができ、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。 Chemical imidization can be carried out by stirring the polyamic acid or polyamic acid ester to be imidized in an organic solvent in the presence of a basic catalyst and an acid anhydride. As the organic solvent, the solvent used in the polymerization reaction described above can be used. Examples of the basic catalyst include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, and trioctylamine. Among these, pyridine is preferable because it has an appropriate basicity to allow the reaction to proceed. Further, examples of the acid anhydride include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, etc. Among them, acetic anhydride is preferably used because it facilitates purification after the reaction is completed.

イミド化反応を行うときの温度は、例えば-20℃~120℃であり、好ましくは0℃~100℃であり、反応時間は1時間~100時間で行うことができる。塩基性触媒の量はアミック酸基の0.5倍モル~30倍モル、好ましくは2倍モル~20倍モルであり、酸無水物の量はアミック酸基の1倍モル~50倍モル、好ましくは3倍モル~30倍モルである。得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。 The temperature for carrying out the imidization reaction is, for example, -20°C to 120°C, preferably 0°C to 100°C, and the reaction time can be carried out for 1 hour to 100 hours. The amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 times the mole of the amic acid group, preferably 2 to 20 times the mole, and the amount of the acid anhydride is 1 to 50 times the mole of the amic acid group. Preferably it is 3 to 30 times the mole. The imidization rate of the resulting polymer can be controlled by adjusting the amount of catalyst, temperature, and reaction time.

ポリアミック酸エステル又はポリアミック酸のイミド化反応後の溶液には、添加した触媒等が残存しているので、以下に述べる手段により、得られたイミド化重合体を回収し、有機溶媒で再溶解して、本発明の液晶配向剤とすることが好ましい。 Since the added catalyst remains in the solution after the imidization reaction of polyamic acid ester or polyamic acid, the resulting imidized polymer is recovered by the method described below and redissolved in an organic solvent. Therefore, it is preferable to use the liquid crystal aligning agent of the present invention.

上記のようにして得られるポリイミドの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。 The polyimide solution obtained as described above can be poured into a poor solvent with thorough stirring to precipitate the polymer. After performing precipitation several times and washing with a poor solvent, a purified polyamic acid ester powder can be obtained by drying at room temperature or by heating.

前記貧溶媒は、特に限定されないが、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、ベンゼン等が挙げられる。 Examples of the poor solvent include, but are not limited to, methanol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, benzene, and the like.

<液晶配向剤>
本発明の液晶配向剤は、特定重合体を含む重合体が有機溶媒中に溶解された溶液の形態を有する。本発明に記載のポリイミド前駆体及びポリイミドの分子量は、重量平均分子量で2,000~500,000が好ましく、より好ましくは5,000~300,000であり、さらに好ましくは、10,000~100,000である。また、数平均分子量は、好ましくは、1,000~250,000であり、より好ましくは、2,500~150,000であり、さらに好ましくは、5,000~50,000である。
<Liquid crystal alignment agent>
The liquid crystal aligning agent of the present invention has the form of a solution in which a polymer including a specific polymer is dissolved in an organic solvent. The weight average molecular weight of the polyimide precursor and polyimide according to the present invention is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 300,000, and still more preferably 10,000 to 100. ,000. Further, the number average molecular weight is preferably 1,000 to 250,000, more preferably 2,500 to 150,000, and even more preferably 5,000 to 50,000.

本発明の液晶配向剤における特定重合体の含有量は、液晶配向剤中、2質量%~10質量%が好ましく、3質量%~8質量%がより好ましい。 The content of the specific polymer in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably 2% by mass to 10% by mass, more preferably 3% by mass to 8% by mass.

本発明の液晶配向剤には特定重合体以外に、任意のテトラカルボン酸誘導体成分と任意のジアミン成分との反応物であるポリアミック酸を含んでいてもよい。 In addition to the specific polymer, the liquid crystal aligning agent of the present invention may contain polyamic acid, which is a reaction product of any tetracarboxylic acid derivative component and any diamine component.

また、液晶配向剤が上記ポリアミック酸を含有する場合、その割合は、ポリイミド100質量部に対して、10質量部~900質量部が好ましく、25質量部~700質量部がより好ましい。 Further, when the liquid crystal aligning agent contains the polyamic acid, the proportion thereof is preferably 10 parts by mass to 900 parts by mass, more preferably 25 parts by mass to 700 parts by mass, based on 100 parts by mass of polyimide.

本発明の液晶配向剤における全ての重合体成分は、他の重合体が混合されていても良い。それ以外の重合体としては、セルロース系重合体、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリスチレン、ポリアミド、ポリシロキサン等も挙げられる。それ以外の他の重合体の含有量は、ポリイミドやポリアミック酸の合計100質量部に対して、0.5質量部~15質量部が好ましく、1質量部~10質量部がより好ましい。 All the polymer components in the liquid crystal aligning agent of the present invention may be mixed with other polymers. Other polymers include cellulose polymers, acrylic polymers, methacrylic polymers, polystyrene, polyamides, polysiloxanes, and the like. The content of other polymers is preferably 0.5 parts by mass to 15 parts by mass, more preferably 1 part by mass to 10 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of polyimide and polyamic acid.

本発明に用いられる液晶配向剤の重合体の濃度は、形成させようとする塗膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点から1重量%以上が好ましく、溶液の保存安定性の点からは10重量%以下が好ましい。 The concentration of the polymer in the liquid crystal aligning agent used in the present invention can be changed as appropriate depending on the thickness of the coating film to be formed, but from the viewpoint of forming a uniform and defect-free coating film, it is necessary to % or more, and from the viewpoint of storage stability of the solution, 10% by weight or less is preferable.

本発明の液晶配向剤における溶媒は、ポリイミド前駆体及びポリイミドを溶解する溶媒(良溶媒ともいう)や、液晶配向剤を塗布した際の液晶配向膜の塗膜性や表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒ともいう)が好ましく用いられる。下記に、その他の溶媒の具体例を挙げるが、これらの例に限定されるものではない。 The solvent in the liquid crystal alignment agent of the present invention is a solvent that dissolves the polyimide precursor and polyimide (also referred to as a good solvent), or a solvent that improves the coating properties and surface smoothness of the liquid crystal alignment film when the liquid crystal alignment agent is applied. (also referred to as a poor solvent) is preferably used. Specific examples of other solvents are listed below, but the solvent is not limited to these examples.

良溶媒の具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-ブチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、1,3-ジメチルイミダゾリジノン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、3-メトキシーN,N-ジメチルプロパンアミド又は4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンなどを挙げることができる。 Specific examples of good solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-butyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,3-dimethylimidazolidinone, Examples include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 3-methoxy N,N-dimethylpropanamide or 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone. be able to.

貧溶媒の具体例としては、1-ブトキシ-2-プロパノール、2-ブトキシ-1-プロパノール、2-プロポキシエタノール、2-(2-プロポキシエトキシ)エタノール、1-プロポキシ-2-プロパノールエタノール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、イソペンチルアルコール、tert-ペンチルアルコール、3-メチル-2-ブタノール、ネオペンチルアルコール、1-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、2-メチル-2-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2-ブトキシエタン、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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、2-ペンタノン、3-ペンタノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、3-エトキシブチルアセタート、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、2-(メトキシメトキシ)エタノール、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、2-(ヘキシルオキシ)エタノール、フルフリルアルコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1-(ブトキシエトキシ)プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジプロピレングリコール、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、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、プロピレングリコールジアセタート、ジイソペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、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、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、ジイソブチルケトン、エチルカルビトール等が挙げられる。 Specific examples of poor solvents include 1-butoxy-2-propanol, 2-butoxy-1-propanol, 2-propoxyethanol, 2-(2-propoxyethoxy)ethanol, 1-propoxy-2-propanolethanol, and isopropyl alcohol. , 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, isopentyl alcohol, tert-pentyl alcohol, 3 -Methyl-2-butanol, neopentyl alcohol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3 -Heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, cyclohexanol, 1-methylcyclohexanol, 2-methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexanol, 1,2-ethanediol, 1,2 -Propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl- 2,4-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, dipropyl ether, dibutyl ether, dihexyl ether, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, 1,2-butoxyethane , diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, 2-heptanone, 4-heptanone, 3-ethoxybutyl acetate, 1-methylpentyl acetate, 2-ethyl Butyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, propylene carbonate, ethylene carbonate, 2-(methoxymethoxy)ethanol, butyl cellosolve, ethylene glycol monoisoamyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, 2-(hexyloxy)ethanol, furfuryl alcohol, diethylene glycol, propylene glycol, 1-(butoxyethoxy)propanol, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol diacetate diisopentyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate, diethylene glycol acetate, triethylene glycol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methyl lactate, lactic acid Ethyl, methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl 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, methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, n-butyl ester, isoamyl lactate, Examples include diisobutyl ketone and ethyl carbitol.

また、貧溶媒としては、下記式で表される溶媒、具体例を挙げるとジイソブチルカルビノールも好ましく用いられる。 Moreover, as a poor solvent, a solvent represented by the following formula, and a specific example, diisobutylcarbinol is also preferably used.

Figure 0007448891000032
24、25はそれぞれ独立して、直鎖又は分岐の、炭素数1~8のアルキル基である。但し、R24とR25の炭素数の合計は3より大きい整数である。
Figure 0007448891000032
R 24 and R 25 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. However, the total number of carbon atoms in R 24 and R 25 is an integer greater than 3.

また、貧溶媒としては、液晶配向剤に含まれるポリイミド前駆体及びポリイミドの溶媒への溶解性が高い場合は、下記の式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒が好ましい。 In addition, as the poor solvent, when the polyimide precursor and polyimide contained in the liquid crystal aligning agent have high solubility in the solvent, solvents represented by the following formulas [D-1] to [D-3] are preferable. .

Figure 0007448891000033
式[D-1]中、Dは炭素数1~3のアルキル基を示し、式[D-2]中、Dは炭素数1~3のアルキル基を示し、式[D-3]中、Dは炭素数1~4のアルキル基を示す。
Figure 0007448891000033
In formula [D-1], D 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, in formula [D-2], D 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and in formula [D-3] Among them, D 3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

良溶媒と貧溶媒との溶媒の組み合わせとしては、印刷性が良好な点から、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルと2,6-ジメチル-4-ヘプタノン、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソプロピルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルと2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどの組合せなどを挙げることができる。これら貧溶媒は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の1~80重量%が好ましく、10~80重量%がより好ましく、20~70重量%が特に好ましい。溶媒の種類及び含有量は、液晶配向剤の塗布装置、塗布条件、塗布環境などに応じて適宜選択される。 Examples of solvent combinations of good and poor solvents include N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and ethylene glycol monobutyl ether from the viewpoint of good printability. , N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone and 4-hydroxy-4-methyl -2-pentanone and diethylene glycol diethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether and 2,6-dimethyl-4-heptanone, N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone and propylene glycol Monobutyl ether and diisopropyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone and propylene glycol monobutyl ether and 2,6-dimethyl-4-heptanol, N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone and dipropylene glycol dimethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether Examples include combinations of propylene glycol monomethyl ether and the like. The amount of these poor solvents is preferably 1 to 80% by weight, more preferably 10 to 80% by weight, and particularly preferably 20 to 70% by weight of the total solvent contained in the liquid crystal aligning agent. The type and content of the solvent are appropriately selected depending on the liquid crystal aligning agent coating device, coating conditions, coating environment, and the like.

また、本発明の液晶配向剤は、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基又はシクロカーボネート基を有する架橋性化合物、ヒドロキシル基、ヒドロキシアルキル基及び低級アルコキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の置換基を有する架橋性化合物、又は重合性不飽和結合を有する架橋性化合物を含んでいてもよい。 Moreover, the liquid crystal aligning agent of the present invention is a crosslinkable compound having an epoxy group, an isocyanate group, an oxetane group, or a cyclocarbonate group, a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group, and a lower alkoxyalkyl group. It may contain a crosslinkable compound having a group or a crosslinkable compound having a polymerizable unsaturated bond.

そのような架橋性化合物は、その目的に応じ種々の公知の化合物を用いることが出来る。好ましく用いられるのは下記の化合物である。 As such a crosslinking compound, various known compounds can be used depending on the purpose. The following compounds are preferably used.

Figure 0007448891000034
Figure 0007448891000034

架橋性化合物の含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して、0.1質量部~150質量部が好ましい。なかでも、架橋反応が進行し目的の効果を発現させるためには、0.1質量部~100質量部が好ましく、より好ましいのは、1質量部~50質量部である。 The content of the crosslinkable compound is preferably 0.1 parts by mass to 150 parts by mass based on 100 parts by mass of all polymer components. Among these, in order for the crosslinking reaction to proceed and exhibit the desired effect, the amount is preferably from 0.1 parts by weight to 100 parts by weight, and more preferably from 1 part by weight to 50 parts by weight.

本発明の液晶配向剤は、液晶配向剤を塗布した際の液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物を含有することができる。 The liquid crystal aligning agent of the present invention can contain a compound that improves the uniformity of the film thickness and surface smoothness of the liquid crystal aligning film when the liquid crystal aligning agent is applied.

液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。 Examples of compounds that improve the uniformity of film thickness and surface smoothness of the liquid crystal alignment film include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and nonionic surfactants.

界面活性剤の使用量は、液晶配向剤に含有される全ての重合体成分100質量部に対して、好ましくは0.01質量部~2質量部、より好ましくは0.01質量部~1質量部である。 The amount of surfactant used is preferably 0.01 parts by mass to 2 parts by mass, more preferably 0.01 parts by mass to 1 part by mass, based on 100 parts by mass of all polymer components contained in the liquid crystal aligning agent. Department.

また、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる目的のシランカップリング剤や塗膜を焼成する際にポリイミド前駆体の加熱によるイミド化を効率よく進行させる目的のイミド化促進剤等を含有せしめてもよい。
上記シランカップリング剤としては、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、3-アミノプロピルジエトキシメチルシラン、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、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、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。これらシランカップリング剤の使用量は、液晶配向性を高める点から、液晶配向剤に含有される重合体成分100質量部に対して、0.1~30質量部が好ましく、0.1~20質量部がより好ましい。
It also contains a silane coupling agent for the purpose of improving the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate, and an imidization promoter for the purpose of efficiently promoting imidization by heating the polyimide precursor when baking the coating film. You can force it.
Examples of the silane coupling agent include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-triethoxysilylpropyltriethylenetriamine, N-trimethoxysilylpropyltriethylenetriamine, N-bis( oxyethylene)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-bis(oxyethylene)-3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltri Methoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane , 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, Tris-( Examples include silane coupling agents such as trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and 3-isocyanatepropyltriethoxysilane. The amount of these silane coupling agents used is preferably 0.1 to 30 parts by mass, and 0.1 to 20 parts by mass, based on 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal aligning agent, from the viewpoint of improving liquid crystal alignment. Parts by mass are more preferred.

<液晶配向膜、液晶表示素子>
本発明の液晶配向膜は、上記の液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥、焼成して得られる膜である。本発明の液晶配向剤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ず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板やポリカーボネート基板などのプラスチック基板等を用いることもできる。その際、液晶を駆動させるためのITO電極などが形成された基板を用いると、プロセスの簡素化の点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならばシリコンウエハーなどの不透明な物でも使用でき、この場合の電極にはアルミニウムなどの光を反射する材料も使用できる。
<Liquid crystal alignment film, liquid crystal display element>
The liquid crystal aligning film of the present invention is a film obtained by applying the above-mentioned liquid crystal aligning agent to a substrate, drying, and baking. The substrate to which the liquid crystal aligning agent of the present invention is applied is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and plastic substrates such as glass substrates, silicon nitride substrates, acrylic substrates, and polycarbonate substrates can also be used. In this case, it is preferable to use a substrate on which ITO electrodes and the like for driving the liquid crystal are formed, from the viewpoint of process simplification. Further, in a reflective liquid crystal display element, an opaque material such as a silicon wafer can be used for only one substrate, and in this case, a material that reflects light such as aluminum can also be used for the electrodes.

液晶配向剤の塗布方法は、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷又はインクジェット法などで行う方法が一般的であり、その他の塗布方法としては、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンナー法又はスプレー法などが知られている。 Industrially, the liquid crystal aligning agent is generally applied by screen printing, offset printing, flexographic printing, or inkjet method, and other methods include dip method, roll coater method, and slit coater method. method, spinner method, spray method, etc. are known.

液晶配向剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン又はIR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、溶媒を蒸発させて液晶配向膜とすることができる。液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができる。通常は、含有される溶媒を十分に除去するために50℃~120℃で1分~10分焼成し、その後、150℃~300℃で5分~120分焼成する条件が挙げられる。焼成後の液晶配向膜の厚みは、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5nm~300nmが好ましく、10nm~200nmがより好ましい。 After applying the liquid crystal aligning agent onto the substrate, the solvent can be evaporated using a heating means such as a hot plate, a thermal circulation type oven, or an IR (infrared ray) type oven to form a liquid crystal aligning film. Any temperature and time can be selected for the drying and baking steps after applying the liquid crystal aligning agent. Usually, the conditions include baking at 50° C. to 120° C. for 1 minute to 10 minutes, and then baking at 150° C. to 300° C. for 5 minutes to 120 minutes to sufficiently remove the contained solvent. The thickness of the liquid crystal alignment film after firing is preferably 5 nm to 300 nm, more preferably 10 nm to 200 nm, since the reliability of the liquid crystal display element may decrease if it is too thin.

本発明の液晶配向剤は、基板上に塗布、焼成した後、ラビング処理や、光配向処理などで配向処理し、また、垂直配向用途などでは配向処理無しで、液晶配向膜として使用できる。ラビング処理や光配向処理などの配向処理では、既知の方法や装置が使用できる。 The liquid crystal aligning agent of the present invention can be coated on a substrate, baked, and then subjected to alignment treatment such as rubbing treatment or photo alignment treatment, and can be used as a liquid crystal alignment film without alignment treatment in vertical alignment applications. Known methods and devices can be used for alignment treatment such as rubbing treatment and photo alignment treatment.

液晶セルの作製方法の一例として、パッシブマトリクス構造の液晶表示素子を例にとり説明する。なお、画像表示を構成する各画素部分にTFT(Thin Film Transistor)などのスイッチング素子が設けられたアクティブマトリクス構造の液晶表示素子であってもよい。 As an example of a method for manufacturing a liquid crystal cell, a liquid crystal display element having a passive matrix structure will be described as an example. Note that a liquid crystal display element having an active matrix structure in which a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) is provided in each pixel portion constituting an image display may be used.

具体的には、透明なガラス製の基板を準備し、一方の基板の上にコモン電極を、他方の基板の上にセグメント電極を設ける。これらの電極は、例えばITO電極とすることができ、所望の画像表示ができるようパターニングされている。次いで、各基板の上に、コモン電極とセグメント電極を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル-ゲル法によって形成されたSiO-TiOの膜とすることができる。 Specifically, transparent glass substrates are prepared, and a common electrode is provided on one substrate and a segment electrode is provided on the other substrate. These electrodes can be, for example, ITO electrodes, and are patterned to display a desired image. Next, an insulating film is provided on each substrate so as to cover the common electrode and the segment electrode. The insulating film can be, for example, a SiO 2 -TiO 2 film formed by a sol-gel method.

次に、各基板の上に液晶配向膜を形成し、一方の基板に他方の基板を互いの液晶配向膜面が対向するようにして重ね合わせ、周辺をシール剤で接着する。シール剤には、基板間隙を制御するために、通常、スペーサーを混入しておき、また、シール剤を設けない面内部分にも、基板間隙制御用のスペーサーを散布しておくことが好ましい。シール剤の一部には、外部から液晶を充填可能な開口部を設けておく。次いで、シール剤に設けた開口部を通じて、2枚の基板とシール剤で包囲された空間内に液晶材料を注入し、その後、この開口部を接着剤で封止する。注入には、真空注入法を用いてもよいし、大気中で毛細管現象を利用した方法を用いてもよい。液晶材料は、ポジ型液晶材料やネガ型液晶材料のいずれでもよいが、好ましいのは、ネガ型液晶材料である。次に、偏光板の設置を行う。具体的には、2枚の基板の液晶層とは反対側の面に一対の偏光板を貼り付ける。 Next, a liquid crystal alignment film is formed on each substrate, one substrate is stacked on the other substrate so that the surfaces of the liquid crystal alignment films face each other, and the periphery is bonded with a sealant. In order to control the gap between the substrates, a spacer is usually mixed into the sealant, and it is preferable that spacers for controlling the gap between the substrates are also sprinkled on the in-plane portion where the sealant is not provided. A portion of the sealant is provided with an opening that can be filled with liquid crystal from the outside. Next, a liquid crystal material is injected into a space surrounded by the two substrates and the sealant through an opening provided in the sealant, and then this opening is sealed with an adhesive. For injection, a vacuum injection method may be used, or a method utilizing capillary action in the atmosphere may be used. The liquid crystal material may be either a positive type liquid crystal material or a negative type liquid crystal material, but a negative type liquid crystal material is preferred. Next, a polarizing plate is installed. Specifically, a pair of polarizing plates is attached to the surfaces of the two substrates opposite to the liquid crystal layer.

以下に、本発明について実施例等を挙げて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るものではない。なお、化合物、溶媒の略号は、以下のとおりである。
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
GBL:γ-ブチロラクトン
BCS:ブチルセロソルブ
DA-1:下記構造式に示す化合物。 (式(1)の化合物)
DA-2:下記構造式に示す化合物。 (式(2)の化合物)
DA-3:下記構造式に示す化合物。
DA-4:下記構造式に示す化合物。
CA-1:下記構造式に示す化合物。
(BDA:1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物)
CA-2:下記構造式に示す化合物。
(CBDA:1,2,3,4,-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物)
AD-1:3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン
The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In addition, the abbreviations of compounds and solvents are as follows.
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone GBL: γ-butyrolactone BCS: Butyl cellosolve DA-1: A compound represented by the following structural formula. (Compound of formula (1))
DA-2: A compound represented by the following structural formula. (Compound of formula (2))
DA-3: A compound shown by the following structural formula.
DA-4: A compound represented by the following structural formula.
CA-1: A compound represented by the following structural formula.
(BDA: 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride)
CA-2: A compound represented by the following structural formula.
(CBDA: 1,2,3,4,-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride)
AD-1: 3-glycidoxypropyltriethoxysilane

Figure 0007448891000035
Figure 0007448891000035

<粘度>
合成例において、重合体溶液の粘度は、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)、温度25℃で測定した。
<Viscosity>
In the synthesis example, the viscosity of the polymer solution was measured using an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), sample volume 1.1 mL, cone rotor TE-1 (1° 34', R24), and temperature 25. Measured at °C.

<ポリイミドのイミド化率の測定>
合成例におけるポリイミドのイミド化率は次のようにして測定した。ポリイミド粉末30mgをNMR(核磁気共鳴)サンプル管(NMRサンプリングチューブスタンダード,φ5(草野科学社製))に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6,0.05質量%TMS(テトラメチルシラン)混合品)(0.53ml)を添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液をNMR測定機(JNW-ECA500)(日本電子データム社製)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5ppm~10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
<Measurement of imidization rate of polyimide>
The imidization rate of polyimide in the synthesis example was measured as follows. 30 mg of polyimide powder was placed in an NMR (nuclear magnetic resonance) sample tube (NMR sampling tube standard, φ5 (manufactured by Kusano Kagaku)), and deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6, 0.05% by mass TMS (tetramethylsilane)) was added. Mixed product) (0.53 ml) was added and completely dissolved by applying ultrasound. This solution was subjected to proton NMR measurement at 500 MHz using an NMR measuring device (JNW-ECA500) (manufactured by JEOL Datum). The imidization rate is determined using a proton derived from a structure that does not change before and after imidization as a reference proton, and the peak integrated value of this proton and the proton peak derived from the NH group of the amic acid that appears around 9.5 ppm to 10.0 ppm. It was calculated using the following formula using the integrated value.

イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
上記式において、xはアミド酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
Imidization rate (%) = (1-α・x/y)×100
In the above formula, x is the integrated value of the proton peak derived from the NH group of amic acid, y is the integrated peak value of the standard proton, and α is one NH group proton of the amic acid in the case of polyamic acid (imidization rate is 0%). This is the ratio of the number of standard protons to the standard proton.

(合成例1)
以下の反応式に従い、化合物[1]、化合物[2]を経て、化合物[DA-1]を合成した。
(Synthesis example 1)
According to the following reaction formula, compound [DA-1] was synthesized via compound [1] and compound [2].

Figure 0007448891000036
Figure 0007448891000036

化合物[1]の合成
ジメチルホルムアミド(400g)中、4-フルオロニトロベンゼン(50.0g,354mmol)、ヒドロキノン(78.0g)、炭酸カリウム(73.4g)、を加え、80℃で2時間撹拌した。室温まで冷却した後、純水(800g)中に反応液を流し入れながら撹拌し、結晶を析出させた。結晶を濾過した後、濾物にメタノール(1200g)を加えて撹拌し、濾過して濾液を濃縮することで粗体(40g)を得た。粗体に対し、エタノール(320g)を加えて80℃で加熱撹拌した後、純水(400g)を加えて撹拌し、結晶を析出させた。結晶を濾過、濾物を乾燥させることで、化合物[1]を得た(収量:34.5g、収率:42%、黄土色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):9.60(br, 1H), 8.22(d, 2H, J = 9.6 Hz), 7.04(d, 2H, J = 9.6 Hz), 7.02(d, 2H, J = 9.0 Hz), 6.85(d, 2H, J = 9.0 Hz).
Synthesis of Compound [1] In dimethylformamide (400 g), 4-fluoronitrobenzene (50.0 g, 354 mmol), hydroquinone (78.0 g), and potassium carbonate (73.4 g) were added and stirred at 80°C for 2 hours. . After cooling to room temperature, the reaction solution was poured into pure water (800 g) and stirred to precipitate crystals. After filtering the crystals, methanol (1200 g) was added to the filtrate, stirred, filtered, and the filtrate was concentrated to obtain a crude product (40 g). After adding ethanol (320 g) to the crude product and heating and stirring at 80° C., pure water (400 g) was added and stirred to precipitate crystals. Compound [1] was obtained by filtering the crystals and drying the filtrate (yield: 34.5 g, yield: 42%, ocher crystals).
1H-NMR (400MHz, DMSO-d6, δppm): 9.60(br, 1H), 8.22(d, 2H, J = 9.6 Hz), 7.04(d, 2H, J = 9.6 Hz), 7.02(d, 2H, J = 9.0 Hz), 6.85(d, 2H, J = 9.0 Hz).

化合物[2]の合成
ジメチルホルムアミド(276g)中、ジエチレングリコールジトシラート(30.2g、72.8mmol)、化合物[1](34.5g)、炭酸カリウム(30.2g)を加え、80℃で15時間撹拌した。室温まで冷却した後、純水(552g)を加えて撹拌したところ、フラスコ底部に粘性体が生じた。上澄みをデカンテーションで除去した後、メタノール(100g)を加えて撹拌し、再度上澄みをデカンテーションで除去した。残った粘性体にメタノール(100g)を加えて撹拌したところ、粘性体が次第に固化した。塊を砕いて撹拌し、濾過、濾物を乾燥させることで粗体(35.5g)を得た。粗体に対し、ジメチルホルムアミド(71g)を加え、80℃で加熱撹拌した後、メタノール(142g)を加えて結晶を析出させた。室温まで冷却し、濾過、濾物を乾燥させた。得られた結晶を再度ジメチルホルムアミド-メタノールで再結晶操作し、濾物をメタノール(100g)でスラリー洗浄した後、濾過、濾物を乾燥させることで化合物[2]を得た(収量:24.9g、収率:64%、薄茶色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.23(d, 4H, J = 9.6 Hz), 7.14(d, 4H, J= 9.2 Hz), 7.16-7.04(m, 8H), 4.17-4.14(m, 4H), 3.86-3.83(m, 4H).
Synthesis of Compound [2] In dimethylformamide (276 g), diethylene glycol ditosylate (30.2 g, 72.8 mmol), compound [1] (34.5 g), and potassium carbonate (30.2 g) were added, and the mixture was heated at 80°C. Stirred for 15 hours. After cooling to room temperature, pure water (552 g) was added and stirred, resulting in a viscous material at the bottom of the flask. After removing the supernatant by decantation, methanol (100 g) was added and stirred, and the supernatant was removed by decantation again. When methanol (100 g) was added to the remaining viscous material and stirred, the viscous material gradually solidified. A crude product (35.5 g) was obtained by crushing and stirring the lumps, filtration, and drying the filtrate. Dimethylformamide (71 g) was added to the crude product, heated and stirred at 80° C., and then methanol (142 g) was added to precipitate crystals. The mixture was cooled to room temperature, filtered, and the filtered product was dried. The obtained crystals were recrystallized again from dimethylformamide-methanol, and the filter residue was washed as a slurry with methanol (100 g), filtered, and the filter residue was dried to obtain compound [2] (yield: 24. 9 g, yield: 64%, light brown crystals).
1H-NMR (400MHz, DMSO-d6, δppm): 8.23(d, 4H, J = 9.6 Hz), 7.14(d, 4H, J= 9.2 Hz), 7.16-7.04(m, 8H), 4.17-4.14( m, 4H), 3.86-3.83(m, 4H).

[DA-1]の合成
テトラヒドロフラン(200g)中、化合物[2](24.9g、46.8mmol)と5%パラジウムカーボン(2.5g)を加え、水素雰囲気下、室温で18時間した後、40℃で6時間撹拌した。窒素置換した後、触媒を濾過し、濾液を濃縮することで粗体(22.3g)を得た。粗体に対し、酢酸エチル(23g)を加え、70℃で加熱溶解させた後、ヘキサン(45g)を加えて室温まで冷却させたところ、オイルアウトした後に固化した。塊を砕いたうえで、撹拌、濾過、濾物を乾燥させることで、化合物[DA-1]を得た(収量:21.2g、収率:96%、白色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):6.88(d, 4H, J = 9.2 Hz), 6.80(d, 4H, J = 9.2 Hz), 6.70(d, 4H, J = 9.2 Hz), 6.55(d, 4H, J = 9.2 Hz), 4.91(br, 4H), 4.06-4.03(m, 4H), 3.79-3.76(m, 4H).
Synthesis of [DA-1] In tetrahydrofuran (200 g), compound [2] (24.9 g, 46.8 mmol) and 5% palladium on carbon (2.5 g) were added, and after 18 hours at room temperature under a hydrogen atmosphere, The mixture was stirred at 40°C for 6 hours. After purging with nitrogen, the catalyst was filtered and the filtrate was concentrated to obtain a crude product (22.3 g). Ethyl acetate (23 g) was added to the crude product, and the mixture was heated and dissolved at 70° C., and then hexane (45 g) was added and cooled to room temperature. After oiling out, the mixture solidified. Compound [DA-1] was obtained by crushing the lumps, stirring, filtering, and drying the filtrate (yield: 21.2 g, yield: 96%, white crystals).
1H-NMR (400MHz, DMSO-d6, δppm): 6.88(d, 4H, J = 9.2 Hz), 6.80(d, 4H, J = 9.2 Hz), 6.70(d, 4H, J = 9.2 Hz), 6.55 (d, 4H, J = 9.2 Hz), 4.91(br, 4H), 4.06-4.03(m, 4H), 3.79-3.76(m, 4H).

(合成例2)
(実施例)
撹拌装置及び窒素導入管付きの50mLのナスフラスコに、DA-1を3.90g(8.3mmol)、DA-3を1.79g(4.5mmol)、DA-4を1.25g(2.3mmol)量り取り、NMPを27.3g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA-1を1.93g(9.8mmol)添加し、さらにNMPを7.7g加え、窒素雰囲気下50℃で6時間撹拌した。さらに、CA-2を1.0g(5.1mmol)添加し、さらにNMPを3.8g加え、窒素雰囲気下23℃で2時間撹拌し、ポリアミック酸の溶液(粘度:440mPa・s)PAA-B1を得た。
(Synthesis example 2)
(Example)
In a 50 mL eggplant flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, add 3.90 g (8.3 mmol) of DA-1, 1.79 g (4.5 mmol) of DA-3, and 1.25 g (2.5 mmol) of DA-4. 3 mmol) was weighed out, 27.3 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved while supplying nitrogen. While stirring this diamine solution under water cooling, 1.93 g (9.8 mmol) of CA-1 was added, and further 7.7 g of NMP was added, followed by stirring at 50° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere. Furthermore, 1.0 g (5.1 mmol) of CA-2 was added, and further 3.8 g of NMP was added, and the mixture was stirred for 2 hours at 23°C under a nitrogen atmosphere. I got it.

撹拌子の入った100mL三角フラスコに、このポリアミック酸の溶液を20g分取し、NMPを13.3g、無水酢酸を1.86g、ピリジンを0.48g加え、室温で30分間撹拌した後、55℃で3時間反応させた。この反応溶液を125gのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄した後、温度80℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:85%)を得た。 20 g of this polyamic acid solution was placed in a 100 mL Erlenmeyer flask containing a stirring bar, 13.3 g of NMP, 1.86 g of acetic anhydride, and 0.48 g of pyridine were added, and after stirring at room temperature for 30 minutes, The reaction was carried out at ℃ for 3 hours. This reaction solution was poured into 125 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and then dried under reduced pressure at a temperature of 80°C to obtain polyimide powder (imidation rate: 85%).

さらに、撹拌子の入った50mLナスフラスコに、このポリイミドの粉末を2.4g分取し、NMPを17.6g加えて、50℃にて24時間攪拌して溶解させ、ポリイミドの溶液SPI-A1を得た。 Furthermore, 2.4 g of this polyimide powder was taken into a 50 mL eggplant flask containing a stirrer, 17.6 g of NMP was added, and the mixture was stirred at 50°C for 24 hours to dissolve the polyimide solution SPI-A1. I got it.

(合成例3)
(実施例)
撹拌装置及び窒素導入管付きの100mLのナスフラスコに、DA-2を5.55g(19.3mmol)、DA-3を4.18g(10.5mmol)、DA-4を2.92g(5.3mmol)量り取り、NMPを50.6g加え、窒素を送りながら撹拌して溶解させた。このジアミン溶液を水冷下で撹拌しながら、CA-1を4.51g(22.8mmol)添加し、さらにNMPを18.0g加え、窒素雰囲気下50℃で6時間撹拌した。さらに、CA-2を2.26g(11.5mmol)添加し、さらにNMPを8.8g加え、窒素雰囲気下23℃で2時間撹拌し、ポリアミック酸の溶液(粘度:1230mPa・s)PAA-B2を得た。
(Synthesis example 3)
(Example)
In a 100 mL eggplant flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, add 5.55 g (19.3 mmol) of DA-2, 4.18 g (10.5 mmol) of DA-3, and 2.92 g (5.5 mmol) of DA-4. 3 mmol) was weighed out, 50.6 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved while supplying nitrogen. While stirring this diamine solution under water cooling, 4.51 g (22.8 mmol) of CA-1 was added, and further 18.0 g of NMP was added, followed by stirring at 50° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere. Furthermore, 2.26 g (11.5 mmol) of CA-2 was added, and further 8.8 g of NMP was added, and the mixture was stirred for 2 hours at 23°C under a nitrogen atmosphere. I got it.

撹拌子の入った100mL三角フラスコに、このポリアミック酸の溶液を30.0g分取し、NMPを20.0g、無水酢酸を3.31g、ピリジンを0.86g加え、室温で30分間撹拌した後、55℃で3時間反応させた。この反応溶液を190gのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄した後、温度80℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:84%)を得た。 30.0 g of this polyamic acid solution was taken into a 100 mL Erlenmeyer flask containing a stirring bar, 20.0 g of NMP, 3.31 g of acetic anhydride, and 0.86 g of pyridine were added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. , and reacted at 55°C for 3 hours. This reaction solution was poured into 190 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and then dried under reduced pressure at a temperature of 80°C to obtain polyimide powder (imidation rate: 84%).

さらに、撹拌子の入った50mLナスフラスコに、このポリイミドの粉末を3.0g分取し、NMPを22.0g加えて、50℃にて24時間攪拌して溶解させ、ポリイミドの溶液SPI-A2を得た。 Furthermore, 3.0 g of this polyimide powder was taken into a 50 mL eggplant flask containing a stirrer, 22.0 g of NMP was added, and the mixture was stirred at 50°C for 24 hours to dissolve the polyimide solution SPI-A2. I got it.

(合成例4)
(比較例)
合成例2で得られたポリアミック酸の溶液PAA-B1を20.0g分取し、NMPを13.3g、無水酢酸を1.86g、ピリジンを0.48g加え、室温で30分間撹拌した後、55℃で1時間30分反応させた。この反応溶液を125gのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄した後、温度80℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:55%)を得た。
(Synthesis example 4)
(Comparative example)
20.0 g of the polyamic acid solution PAA-B1 obtained in Synthesis Example 2 was taken, 13.3 g of NMP, 1.86 g of acetic anhydride, and 0.48 g of pyridine were added, and after stirring at room temperature for 30 minutes, The reaction was carried out at 55°C for 1 hour and 30 minutes. This reaction solution was poured into 125 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and then dried under reduced pressure at a temperature of 80° C. to obtain polyimide powder (imidation rate: 55%).

さらに、撹拌子の入った50mLナスフラスコに、このポリイミドの粉末を2.4g分取し、NMPを17.6g加えて、50℃にて24時間攪拌して溶解させ、ポリイミドの溶液SPI-B1を得た。 Furthermore, 2.4 g of this polyimide powder was taken into a 50 mL eggplant flask containing a stirring bar, 17.6 g of NMP was added, and the mixture was stirred at 50°C for 24 hours to dissolve the polyimide solution SPI-B1. I got it.

(合成例5)
(比較例)
合成例2で得られたポリアミック酸の溶液PAA-B1を30.0g分取し、NMPを20.0g、無水酢酸を3.31g、ピリジンを0.86g加え、室温で30分間撹拌した後、55℃で1時間30分反応させた。この反応溶液を190gのメタノール中に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄した後、温度80℃で減圧乾燥し、ポリイミドの粉末(イミド化率:54%)を得た。
(Synthesis example 5)
(Comparative example)
30.0 g of the polyamic acid solution PAA-B1 obtained in Synthesis Example 2 was taken, 20.0 g of NMP, 3.31 g of acetic anhydride, and 0.86 g of pyridine were added, and after stirring at room temperature for 30 minutes, The reaction was carried out at 55°C for 1 hour and 30 minutes. This reaction solution was poured into 190 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and then dried under reduced pressure at a temperature of 80° C. to obtain polyimide powder (imidation rate: 54%).

さらに、撹拌子の入った50mLナスフラスコに、このポリイミドの粉末を3.0g分取し、NMPを22.0g加えて、50℃にて24時間攪拌して溶解させ、ポリイミドの溶液SPI-B2を得た。 Furthermore, 3.0 g of this polyimide powder was taken into a 50 mL eggplant flask containing a stirrer, 22.0 g of NMP was added, and the mixture was stirred at 50°C for 24 hours to dissolve the polyimide solution SPI-B2. I got it.

(実施例1、2)
合成例2、3で得られたポリイミドの溶液に、NMP、GBL、BCS、AD-1を1重量%含むNMP溶液を、下記の表1に示す組成になるように、攪拌しながら加え、更に室温で2時間撹拌することにより実施例1、2の液晶配向剤を得た。
(Examples 1 and 2)
To the polyimide solutions obtained in Synthesis Examples 2 and 3, an NMP solution containing 1% by weight of NMP, GBL, BCS, and AD-1 was added with stirring so that the composition was as shown in Table 1 below, and then The liquid crystal aligning agents of Examples 1 and 2 were obtained by stirring at room temperature for 2 hours.

(比較例1~4)
合成例2、3で得られたポリアミック酸の溶液、及び合成例4、5で得られたポリイミドの溶液に、NMP、GBL、BCS、AD-1を1重量%含むNMP溶液を、下記の表2に示す組成になるように、攪拌しながら加え、更に室温で2時間撹拌することにより比較例1~4の液晶配向剤を得た。
(Comparative Examples 1 to 4)
An NMP solution containing 1% by weight of NMP, GBL, BCS, and AD-1 was added to the polyamic acid solutions obtained in Synthesis Examples 2 and 3 and the polyimide solutions obtained in Synthesis Examples 4 and 5 according to the table below. The liquid crystal aligning agents of Comparative Examples 1 to 4 were obtained by adding the mixture with stirring to obtain the composition shown in 2 and further stirring at room temperature for 2 hours.

Figure 0007448891000037
Figure 0007448891000037

Figure 0007448891000038
Figure 0007448891000038

以下に、プレチルト角を評価するための液晶セルの作製方法を示す。
[液晶セルの作製]
始めに電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×40mmの大きさで、厚さが1.1mmのガラス基板である。基板上には膜厚35nmのITO電極が形成されており、電極は縦40mm、横10mmのストライプパターンである。
Below, a method for manufacturing a liquid crystal cell for evaluating the pretilt angle will be shown.
[Preparation of liquid crystal cell]
First, a substrate with electrodes was prepared. The substrate is a glass substrate with a size of 30 mm x 40 mm and a thickness of 1.1 mm. An ITO electrode with a thickness of 35 nm is formed on the substrate, and the electrode has a stripe pattern of 40 mm in length and 10 mm in width.

次に、液晶配向剤を孔径1.0μmのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板に、スピンコート塗布にて塗布した。80℃のホットプレート上で2分間乾燥させた後、230℃のIR式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させて液晶配向膜付き基板を得た。この液晶配向膜をレーヨン布でラビング(ローラー直径:120mm、ローラー回転数:1000rpm、移動速度:20mm/sec、押し込み長:0.4mm)した後、純水中にて1分間超音波照射をして洗浄を行い、エアブローにて水滴を除去した後、80℃で10分間乾燥して液晶配向膜付き基板を得た。この液晶配向膜付き基板を2枚用意し、その1枚の液晶配向膜面上に4μmのスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷し、もう1枚の基板をラビング方向が逆方向、かつ膜面が向き合うようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC-3019(メルク株式会社製)を注入し、注入口を封止して液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを120℃で1時間加熱し、23℃で一晩放置してから各評価に用いた。 Next, the liquid crystal aligning agent was filtered through a filter with a pore size of 1.0 μm, and then applied to the prepared electrode-equipped substrate by spin coating. After drying on a hot plate at 80° C. for 2 minutes, baking was performed in an IR oven at 230° C. for 20 minutes to form a coating film with a thickness of 100 nm to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film. After rubbing this liquid crystal alignment film with a rayon cloth (roller diameter: 120 mm, roller rotation speed: 1000 rpm, moving speed: 20 mm/sec, pushing length: 0.4 mm), it was irradiated with ultrasonic waves for 1 minute in pure water. After washing with water and removing water droplets with air blowing, the substrate was dried at 80° C. for 10 minutes to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film. Prepare two substrates with this liquid crystal alignment film, sprinkle 4 μm spacers on the surface of one of the liquid crystal alignment films, print a sealant on top of it, and rub the other substrate in the opposite direction. , and after laminating them so that the membrane surfaces faced each other, the sealant was cured to create an empty cell. Liquid crystal MLC-3019 (manufactured by Merck & Co., Ltd.) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method, and the injection port was sealed to obtain a liquid crystal cell. Thereafter, the obtained liquid crystal cell was heated at 120° C. for 1 hour and left at 23° C. overnight before being used for each evaluation.

<プレチルト角>
オプトメトリクス社製AxoScanミュラーマトリクスポーラリメーターを用い、上記液晶セル1内のプレチルト角を評価した。
<Pretilt angle>
The pretilt angle within the liquid crystal cell 1 was evaluated using an AxoScan Mueller matrix polarimeter manufactured by Optometrics.

上記実施例1・2、及び比較例1~4の各液晶配向剤を使用する液晶表示素子について、上記の通り実施したプレチルト角の結果を下記表3に示す。 Table 3 below shows the results of pretilt angles conducted as described above for liquid crystal display elements using each of the liquid crystal alignment agents of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4.

Figure 0007448891000039
Figure 0007448891000039

本発明の実施例の液晶配向剤を使用する液晶表示素子は、プレチルト角が低く、視野角特性に優れることが判る。 It can be seen that the liquid crystal display element using the liquid crystal aligning agent of the example of the present invention has a low pretilt angle and excellent viewing angle characteristics.

本発明の液晶配向剤を用いることで、液晶配向膜に求められる種々の特性を満足するとともに、1度以下の低いプレチルト角を与える液晶配向膜を得ることが出来る。 By using the liquid crystal alignment agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film that satisfies various properties required for a liquid crystal alignment film and provides a low pretilt angle of 1 degree or less.

Claims (11)

脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも1種からなるテトラカルボン酸二無水物誘導体成分とジアミン成分との反応物であるポリイミドを含有し、配向膜のプレチルト角が1度以下となる液晶配向剤であり、ジアミン成分が、下記式[A]の構造を有するジアミンから選ばれる少なくとも1種を含有し、ポリイミドのイミド化率が70%以上である、液晶配向剤。
Figure 0007448891000040
式中X、Xはそれぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子であり、Rは[-((CHO)(CH-]で表され、pは1から3の整数である。
The alignment film contains polyimide which is a reaction product of a tetracarboxylic dianhydride derivative component consisting of at least one selected from aliphatic tetracarboxylic dianhydride and alicyclic tetracarboxylic dianhydride and a diamine component; A liquid crystal aligning agent with a pretilt angle of 1 degree or less , the diamine component containing at least one diamine selected from diamines having the structure of the following formula [A], and the imidization rate of polyimide is 70% or more. , liquid crystal alignment agent.
Figure 0007448891000040
In the formula, X 1 and X 2 are each independently an oxygen atom or a sulfur atom, R is represented by [-((CH 2 ) 2 O) p (CH 2 ) 2 -], and p is an integer from 1 to 3. It is.
前記式[A]の構造を有するジアミンが、下記式[A-1]~式[A-4]から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の液晶配向剤。
Figure 0007448891000041
The liquid crystal aligning agent according to claim 1, wherein the diamine having the structure of the formula [A] is at least one selected from the following formulas [A-1] to [A-4].
Figure 0007448891000041
前記式[A]の構造を有するジアミンが、全ジアミン成分の40%~80%である、請求項1または請求項2に記載の液晶配向剤。 The liquid crystal aligning agent according to claim 1 or 2, wherein the diamine having the structure of formula [A] accounts for 40% to 80% of the total diamine component. 前記ジアミン成分がさらに、その構造中に下記式(6)の構造を有するジアミンを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
Figure 0007448891000042
上記式(6)において、Dは、150℃~230℃で脱離し、水素原子に置き換わる熱脱離性基である。
The liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the diamine component further contains a diamine having a structure of the following formula (6) in its structure.
Figure 0007448891000042
In the above formula (6), D is a thermally releasable group that is eliminated at 150° C. to 230° C. and replaced by a hydrogen atom.
上記式(6)の構造を有するジアミンが、下記のジアミンから選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載の液晶配向剤。
Figure 0007448891000043
式中nは1から12の整数である。
The liquid crystal aligning agent according to claim 4, wherein the diamine having the structure of formula (6) is at least one selected from the following diamines.
Figure 0007448891000043
In the formula, n is an integer from 1 to 12.
脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物が、下記式(4)で表される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の液晶配向剤。
Figure 0007448891000044
式中Xは、下記の構造から選ばれる構造である。
Figure 0007448891000045
The liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 5, wherein the aliphatic tetracarboxylic dianhydride and the alicyclic tetracarboxylic dianhydride are represented by the following formula (4).
Figure 0007448891000044
In the formula, X 1 is a structure selected from the following structures.
Figure 0007448891000045
脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも1種からなるテトラカルボン酸二無水物誘導体成分とジアミン成分との反応物であるポリイミドを含有する液晶配向剤であり、前記ジアミン成分が、前記式[A-1]~[A-3]から選ばれる少なくとも1種を含有し、前記ポリイミドのイミド化率が70%以上であり、前記ジアミン成分が、前記式[A-2]を含有する場合には、前記脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び脂環式テトラカルボン酸二無水物が下記式(4)で表されるものである、請求項6に記載の液晶配向剤。
Figure 0007448891000046
式中Xは、下記の構造から選ばれる構造である。
Figure 0007448891000047
A liquid crystal aligning agent containing polyimide which is a reaction product of a diamine component and a tetracarboxylic dianhydride derivative component consisting of at least one selected from aliphatic tetracarboxylic dianhydride and alicyclic tetracarboxylic dianhydride. and the diamine component contains at least one selected from the formulas [A-1] to [A-3], the imidization rate of the polyimide is 70% or more, and the diamine component has the formula [A-1] to [A-3]. When containing formula [A-2], the aliphatic tetracarboxylic dianhydride and alicyclic tetracarboxylic dianhydride are represented by the following formula (4), according to claim 6. The liquid crystal alignment agent described.
Figure 0007448891000046
In the formula, X 1 is a structure selected from the following structures.
Figure 0007448891000047
前記ジアミン成分がさらに、その構造中に下記式(6)の構造を有するジアミンを含む、請求項7に記載の液晶配向剤。
Figure 0007448891000048
上記式(6)において、Dは、150℃~230℃で脱離し、水素原子に置き換わる熱脱離性基である。
The liquid crystal aligning agent according to claim 7, wherein the diamine component further contains a diamine having a structure of the following formula (6) in its structure.
Figure 0007448891000048
In the above formula (6), D is a thermally releasable group that is eliminated at 150° C. to 230° C. and replaced by a hydrogen atom.
更に、テトラカルボン酸二無水物誘導体とジアミンとの反応物であるポリアミック酸を含有する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の液晶配向剤。 Furthermore, the liquid crystal aligning agent of any one of Claims 1-8 containing polyamic acid which is a reaction product of a tetracarboxylic dianhydride derivative and a diamine. 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の液晶配向剤から得られる液晶配向膜。 A liquid crystal aligning film obtained from the liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 9. 請求項10の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。 A liquid crystal display element comprising the liquid crystal alignment film according to claim 10.
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