JP7472799B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element using the same - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた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 using the same.
液晶表示素子において、液晶配向膜は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。液晶配向膜としては、これまで、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体や可溶性ポリイミドの溶液を主成分とする液晶配向剤をガラス基板等に塗布し焼成したポリイミド系の液晶配向膜が主として用いられている。In liquid crystal display elements, the role of the liquid crystal alignment film is to align the liquid crystal in a certain direction. Until now, the main liquid crystal alignment films used have been polyimide-based liquid crystal alignment films, which are made by applying a liquid crystal alignment agent whose main component is a polyimide precursor such as polyamic acid or a solution of a soluble polyimide to a glass substrate or the like and then baking it.
液晶表示素子の高機能化に伴い、液晶配向膜においては、優れた液晶配向性や安定したプレチルト角の発現に加えて、高い電圧保持率、直流電圧を印加した際の少ない残留電荷、及び/又は直流電圧による蓄積した残留電荷の早い緩和といった特性が要求される。 As liquid crystal display elements become more functional, liquid crystal alignment films are required to have properties such as excellent liquid crystal alignment and stable pretilt angle, as well as a high voltage retention rate, small residual charge when a DC voltage is applied, and/or rapid relaxation of residual charge accumulated due to DC voltage.
上記の要求にこたえるために、種々の提案がなされてきている。例えば、特許文献1には、下記式(1)を満足するイミド化重合体からなる液晶配向剤が提案されている。
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や、車載用途、例えば、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの用途に液晶表示素子が用いられている。こうした用途では、初期特性が良好なことに加え、長時間、高温高湿に曝された後であっても、電圧保持率が低下しにくいことが求められている。 As liquid crystal display elements have become more powerful in recent years, they are now being used in large-screen, high-definition liquid crystal televisions and in-vehicle applications, such as car navigation systems and meter panels. In these applications, in addition to having good initial characteristics, they are required to have a voltage retention rate that is not easily reduced even after long periods of exposure to high temperatures and humidity.
また、一般に、イミド化率が高い液晶配向剤を用いた場合には、高い電圧保持率が得られやすいが、溶媒への溶解性の低下および基板上に印刷するなどの場合、吸湿によりポリイミドが析出し、ワニスが白化する現象が起こりやすいという問題があった。このため、イミド化率が低い液晶配向剤を用いた場合であっても、液晶配向膜の電圧保持率が低下しにくいことも求められている。 In general, when a liquid crystal alignment agent with a high imidization rate is used, a high voltage retention rate is easily obtained, but there are problems with reduced solubility in solvents and the tendency for polyimide to precipitate due to moisture absorption when printed on a substrate, resulting in whitening of the varnish. For this reason, there is also a demand for the voltage retention rate of the liquid crystal alignment film to be less likely to decrease, even when a liquid crystal alignment agent with a low imidization rate is used.
しかしながら、特許文献1には、高温高湿に曝された後の電圧保持率について、開示されていない。また、特許文献1の実施例は、イミド化率が高い液晶配向剤を用いた場合を開示しているに過ぎない。However, Patent Document 1 does not disclose the voltage retention rate after exposure to high temperature and high humidity. In addition, the examples in Patent Document 1 only disclose the use of a liquid crystal alignment agent with a high imidization rate.
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、高温高湿にさらされた後でも電圧保持率を維持した液晶配向膜が得られる液晶配向剤を提供することを目的とする。また、本発明は、イミド化率が低い場合であっても電圧保持率を維持した液晶配向膜が得られる液晶配向剤を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a liquid crystal alignment agent that can provide a liquid crystal alignment film that maintains its voltage holding ratio even after exposure to high temperature and high humidity. Another aim of the present invention is to provide a liquid crystal alignment agent that can provide a liquid crystal alignment film that maintains its voltage holding ratio even when the imidization rate is low.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の重合体を含有する液晶配向剤が、上記の課題を満たすことを見出した。
本発明は、かかる知見に基づくものであり、下記を要旨とするものである。
下記ジアミン成分(1)及びジアミン成分(2)のいずれかとテトラカルボン酸成分とを重合反応させることにより得られるポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体を含有することを特徴とする液晶配向剤。
ジアミン成分(1):熱により水素原子に置き換わる保護基を有するジアミン及びシロキサン骨格を有するジアミンを含有するジアミン成分。
ジアミン成分(2):熱により水素原子に置き換わる保護基及びシロキサン骨格を有するジアミンを含有するジアミン成分。
As a result of extensive investigations aimed at solving the above problems, the present inventors have found that a liquid crystal aligning agent containing a specific polymer satisfies the above problems.
The present invention is based on these findings and has the following gist.
A liquid crystal aligning agent comprising at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by polymerizing any one of the following diamine components (1) and (2) with a tetracarboxylic acid component, and a polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor:
Diamine component (1): A diamine component containing a diamine having a protecting group that is substituted with a hydrogen atom by heat, and a diamine having a siloxane skeleton.
Diamine component (2): A diamine component containing a diamine having a siloxane skeleton and a protecting group that is substituted with a hydrogen atom by heat.
本発明の液晶配向剤によれば、高温高湿にさらされた後でも電圧保持率を維持した液晶配向膜を得ることができる。また、本発明の液晶配向剤によれば、イミド化率が低い場合であっても電圧保持率を維持した液晶配向膜を得ることができる。これに加えて、本発明の液晶配向剤は、溶解性およびシール密着性の点においても優れたものである。 According to the liquid crystal alignment agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film that maintains its voltage holding ratio even after exposure to high temperature and high humidity. Furthermore, according to the liquid crystal alignment agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film that maintains its voltage holding ratio even when the imidization rate is low. In addition, the liquid crystal alignment agent of the present invention is also excellent in terms of solubility and seal adhesion.
<特定重合体>
本発明の液晶配向剤は、下記ジアミン成分(1)及びジアミン成分(2)のいずれかとテトラカルボン酸成分とを重合反応させることにより得られるポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体(以下、特定重合体とも言う。)を含有する。
ジアミン成分(1):熱により水素原子に置き換わる保護基を有するジアミン及びシロキサン骨格を有するジアミンを含有するジアミン成分。
ジアミン成分(2):熱により水素原子に置き換わる保護基及びシロキサン骨格を有するジアミンを含有するジアミン成分。
<Specific Polymer>
The liquid crystal aligning agent of the present invention contains at least one polymer (hereinafter also referred to as a specific polymer) selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by polymerizing any one of the following diamine components (1) and (2) with a tetracarboxylic acid component, and a polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor.
Diamine component (1): A diamine component containing a diamine having a protecting group that is substituted with a hydrogen atom by heat, and a diamine having a siloxane skeleton.
Diamine component (2): A diamine component containing a diamine having a siloxane skeleton and a protecting group that is substituted with a hydrogen atom by heat.
<ジアミン成分(1)>
ジアミン成分(1)における熱により水素原子に置き換わる保護基を有するジアミンは、例えば、下記式[1]で表されるジアミンである。ジアミン成分(1)におけるシロキサン骨格を有するジアミンは、例えば、下記式[2]で表されるジアミンである。ジアミン成分(1)において、熱により水素原子に置き換わる保護基を有するジアミンは、下記式[1]で表されるジアミンであり、シロキサン骨格を有するジアミンは、下記式[2]で表されるジアミンであってもよい。
<Diamine Component (1)>
In the diamine component (1), the diamine having a protecting group that is replaced by a hydrogen atom by heat is, for example, a diamine represented by the following formula [1]. In the diamine component (1), the diamine having a siloxane skeleton is, for example, a diamine represented by the following formula [2]. In the diamine component (1), the diamine having a protecting group that is replaced by a hydrogen atom by heat is a diamine represented by the following formula [1], and the diamine having a siloxane skeleton may be a diamine represented by the following formula [2].
(式[1]で表されるジアミン)
式[1]で表されるジアミンは、以下のものである。
The diamine represented by the formula [1] is as follows:
ここで、本発明において、「熱により水素原子に置き換わる保護基」とは、熱により脱離して水素原子に置き換わる保護基を言う。かかる保護基が熱により脱離して水素原子に置き換わる温度は、液晶配向膜を作製する際の焼成温度である、好ましくは150~300℃、より好ましくは200~270℃である。かかる保護基(D)としては、下記式[P]で表される保護基が好ましい。Here, in the present invention, the term "protective group that is replaced by a hydrogen atom by heat" refers to a protective group that is eliminated by heat and replaced by a hydrogen atom. The temperature at which such a protective group is eliminated by heat and replaced by a hydrogen atom is the baking temperature when preparing a liquid crystal alignment film, and is preferably 150 to 300°C, more preferably 200 to 270°C. As such a protective group (D), a protective group represented by the following formula [P] is preferred.
具体的には、式[1]で表されるジアミンは、下記の式[1a-1]~式[1c-1]で示されるジアミンを用いることが好ましい。
式[1a-1]中、X2は単結合、炭素数1~10のアルキレン基を示す。なかでも、単結合又は炭素数1~5のアルキレン基が好ましい。Xaは水素原子又は炭素数1~20の有機基を示し、より好ましくは水素原子又は炭素数1~10の有機基を示す。炭素数1~10の有機基としては、-(CH2)n-COO-tBu(n=1~5の整数を示し、tBuはtert-ブチル基を示す。)であることが好ましい。
式[1a-1]中、Xbは、上記の式[a-1]~式[a-6]からなる群から選ばれる構造を示す。
式[1a-1]中、mは1又は2の整数を示し、その際、mが2の場合はXaの置換基は無い。pは1~4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、1~3が好ましい。より好ましいのは、1~2である。qは1~4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、1~3が好ましい。より好ましいのは、1~2である。
In formula [1a-1], X2 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. Of these, a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is preferred. Xa represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an organic group having 1 to 10 carbon atoms. The organic group having 1 to 10 carbon atoms is preferably -( CH2 ) n -COO-tBu (n represents an integer of 1 to 5, and tBu represents a tert-butyl group).
In formula [1a-1], Xb represents a structure selected from the group consisting of formulas [a-1] to [a-6] above.
In formula [1a-1], m represents an integer of 1 or 2, and in this case, when m is 2, there is no substituent for Xa . p represents an integer of 1 to 4. Among them, from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, 1 to 3 is preferable, and 1 to 2 is more preferable. q represents an integer of 1 to 4. Among them, from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, 1 to 3 is preferable, and 1 to 2 is more preferable.
式[1b-1]中、X3及びX7はそれぞれ独立して、単結合、炭素数1~10のアルキレン基、-O-、-N(R1)-、-CON(R2)-、-N(R3)CO-、-CH2O-、-COO-、およびOCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機基を示す。但し、R1、R2及びR3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。なかでも、単結合、-O-、-CONH-、-NHCO-、-COO-又はOCO-が好ましい。
式[1b-1]中、X4及びX6はそれぞれ独立して、単結合又は炭素数1~10のアルキレン基を示す。特に、単結合又は炭素数1~5のアルキル基が好ましい。
X5は単結合又は炭素数1~10のアルキレン基を示す。なかでも、単結合又は炭素数1~5のアルキレン基が好ましい。Xcは、上記の式[a-1]~式[a-6]からなる群から選ばれる構造を示す。
式[1b-1]中、rは1~4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、1~3が好ましい。より好ましいのは、1~2である。
In formula [1b-1], X3 and X7 each independently represent at least one organic group selected from the group consisting of a single bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, -O-, -N( R1 )-, -CON( R2 )-, -N( R3 )CO-, -CH2O- , -COO-, and OCO-. However, R1 , R2 , and R3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Among these, a single bond, -O-, -CONH-, -NHCO-, -COO-, or OCO- is preferred.
In formula [1b-1], X4 and X6 each independently represent a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. In particular, a single bond or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
X5 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. Of these, a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is preferable. Xc represents a structure selected from the group consisting of the above formulas [a-1] to [a-6].
In formula [1b-1], r represents an integer of 1 to 4. Among them, from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, 1 to 3 is preferable, and 1 or 2 is more preferable.
式[1c-1]中、X8は単結合、炭素数1~10のアルキレン基、-O-、-N(R1)-、-CON(R2)-、-N(R3)CO-、-CH2O-、-COO-、およびOCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機基を示す。但し、R1、R2及びR3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。特に、単結合、-O-、-CONH-、-NHCO-、-COO-又はOCO-が好ましい。
式[1c-1]中、X9は単結合、炭素数1~10のアルキレン基を示し、好ましくは、単結合又は炭素数1~5のアルキレン基を示す。Xdは単結合又は炭素数1~20の有機基を示す。なかでも、単結合又は炭素数1~10の有機基が好ましい。より好ましくは、単結合又は炭素原子(>CH-)を示す。Xeは水素原子又は炭素数1~20の有機基を示す。その際、Xdが単結合の場合にはXeは無い。なかでも、水素原子又はNH-COO-tBu(tBuはtert-ブチル基を示す。)が好ましい。
式[1c-1]中、Xfは、上記の式[a-1]~式[a-6]からなる群から選ばれる構造を示す。nは1~4の整数を示す。なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、1~3が好ましく,より好ましくは、1~2である。sは1~4の整数を示し、なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、1~3が好ましく、より好ましくは、1~2である。tは1~4の整数を示し、なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点から、1~3が好ましく、より好ましくは、1~2である。
In formula [1c-1], X8 represents at least one organic group selected from the group consisting of a single bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, -O-, -N( R1 )-, -CON( R2 )-, -N( R3 )CO-, -CH2O- , -COO-, and OCO-. However, R1 , R2 , and R3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. In particular, a single bond, -O-, -CONH-, -NHCO-, -COO-, or OCO- is preferred.
In formula [1c-1], X9 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and preferably represents a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. Xd represents a single bond or an organic group having 1 to 20 carbon atoms. Of these, a single bond or an organic group having 1 to 10 carbon atoms is preferred. More preferably, a single bond or a carbon atom (>CH-). Xe represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms. In this case, when Xd is a single bond, Xe does not exist. Of these, a hydrogen atom or NH-COO-tBu (tBu represents a tert-butyl group) is preferred.
In formula [1c-1], Xf represents a structure selected from the group consisting of formulas [a-1] to [a-6]. n represents an integer of 1 to 4. Among them, from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, 1 to 3 is preferable, and 1 to 2 is more preferable. s represents an integer of 1 to 4, from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, 1 to 3 is preferable, and 1 to 2 is more preferable. t represents an integer of 1 to 4, from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, 1 to 3 is preferable, and 1 to 2 is more preferable.
式[1a-1]~式[1c-1]中、A1~A6は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。 In formulas [1a-1] to [1c-1], A 1 to A 6 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
より具体的には、式[1]で表されるジアミンとしては、下記の式[1d-1]~式[1d-11]で示されるジアミンが挙げられる。
なかでも、式[1]で表されるジアミンとしては、前記式[1d-1]~式[1d-5]で示されるジアミンを用いることが好ましい。Among them, it is preferable to use the diamines represented by formula [1] as those represented by formulas [1d-1] to [1d-5].
更に、式[1]で表されるジアミンとしては、下記の式[1d-10]及び式[1d-11]で示されるジアミンを用いることもできる。
式[1]で表されるジアミンの含有量は、全ジアミン成分100モル%中、5~70モル%であることが好ましい。なかでも、5~30モル%が好ましい。より好ましいのは、5~20モル%である。
式[1]で表されるジアミンは、特定重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種又は2種以上を混合して使用することもできる。
The content of the diamine represented by the formula [1] is preferably 5 to 70 mol % in 100 mol % of the total diamine components, more preferably 5 to 30 mol %, and even more preferably 5 to 20 mol %.
The diamine represented by the formula [1] can be used alone or in combination of two or more depending on the solubility of the specific polymer in a solvent, the coatability of the liquid crystal alignment agent, and the properties such as liquid crystal alignment, voltage holding rate, and accumulated charge when formed into a liquid crystal alignment film.
(式[2]で表されるジアミン)
式[2]で表されるジアミンは、以下のものである。
The diamine represented by the formula [2] is as follows:
なかでも、上記式[2]中、R1,R2,R3,R4は、メチル基が好ましい。X1及びX2は、単結合、-CONH-又は-COO-が好ましい。P1及びP2は、-NH2又は式[2a]が好ましい。n1及びn2は、3又は4が好ましい。mは、1又は2が好ましく、1がより好ましい。 In particular, in the above formula [2], R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are preferably methyl groups. X 1 and X 2 are preferably a single bond, -CONH- or -COO-. P 1 and P 2 are preferably -NH 2 or formula [2a]. n1 and n2 are preferably 3 or 4. m is preferably 1 or 2, more preferably 1.
上記式[2]で表されるジアミンにおいて、XD2は、好ましくは、下記式[2a-1]および[2b-1]から選択される構造を示す。
式[2b-1]中、X8は単結合、炭素数1~10のアルキレン基、-O-、-N(R1)-、-CON(R2)-、-N(R3)CO-、-CH2O-、-COO-及びOCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。但し、R1、R2、R3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。X9は単結合、炭素数1~10のアルキレン基を示し、Xdは単結合又は炭素数1~20の有機基を示し、Xeは水素原子又は炭素数1~20の有機基を示し、Xfは上記の式[1a-3]で定義されたものである。nは1~4の整数を示し、sは1~4の整数を示し、tは1~4の整数を示す。)
In the diamine represented by the above formula [2], XD2 preferably represents a structure selected from the following formulas [2a-1] and [2b-1].
In formula [2b-1], X8 represents at least one selected from the group consisting of a single bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, -O-, -N( R1 )-, -CON( R2 )-, -N( R3 )CO-, -CH2O- , -COO- and OCO-. However, R1 , R2 and R3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. X9 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, Xd represents a single bond or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, Xe represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and Xf is defined in formula [1a-3] above. n represents an integer of 1 to 4, s represents an integer of 1 to 4, and t represents an integer of 1 to 4.)
式[2]中、XD2は、下記式(tB)で表される基を示すことがより好ましく、-N-Boc基を示すことがさらに好ましい。
式[2]で表されるジアミンの好ましい例としては、下記のものが挙げられる。
式[2]で表されるジアミンの含有量は、全ジアミン成分100モル%中、1~50モル%であることが好ましい。なかでも、5~30モル%が好ましい。より好ましいのは、5~20モル%である。
式[2]で表されるジアミンは、特定重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種又は2種以上を混合して使用することもできる。
The content of the diamine represented by the formula [2] is preferably 1 to 50 mol % in 100 mol % of the total diamine components, more preferably 5 to 30 mol %, and even more preferably 5 to 20 mol %.
The diamine represented by the formula [2] can be used alone or in combination of two or more depending on the solubility of the specific polymer in a solvent, the coatability of the liquid crystal alignment agent, and the properties such as liquid crystal alignment, voltage holding rate, and accumulated charge when formed into a liquid crystal alignment film.
<ジアミン成分(2)>
ジアミン成分(2)における、熱により水素原子に置き換わる保護基及びシロキサン骨格を有するジアミンは、例えば、下記式[3]で表されるジアミンである。
(式[3]で表されるジアミン)
式[3]で表されるジアミンは、以下のものである。
In the diamine component (2), the diamine having a siloxane skeleton and a protecting group that is substituted with a hydrogen atom by heat is, for example, a diamine represented by the following formula [3].
(Diamine represented by formula [3])
The diamine represented by the formula [3] is as follows:
上記式[3]中、Xは、-CONH-又は-COO-が好ましい。mは1又は2が好ましく、1がより好ましい。R1~R4はメチル基が好ましい。nは1~4が好ましい。 In the above formula [3], X is preferably —CONH— or —COO—. m is preferably 1 or 2, and more preferably 1. R 1 to R 4 are preferably methyl groups. n is preferably 1 to 4.
式[3]で表されるジアミンの含有量は、全ジアミン成分100モル%中、1~50モル%であることが好ましい。なかでも、5~30モル%が好ましい。より好ましいのは、5~20モル%である。
式[3]で表されるジアミンは、特定重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種又は2種以上を混合して使用することもできる。
The content of the diamine represented by the formula [3] is preferably 1 to 50 mol % in 100 mol % of the total diamine components, more preferably 5 to 30 mol %, and even more preferably 5 to 20 mol %.
The diamine represented by the formula [3] can be used alone or in combination of two or more depending on the solubility of the specific polymer in a solvent, the coatability of the liquid crystal alignment agent, and the properties such as liquid crystal alignment, voltage holding rate, and accumulated charge when formed into a liquid crystal alignment film.
(その他のジアミン)
特定重合体を得るためのジアミン成分(1)およびジアミン成分(2)は、上記式[1]~[3]で表されるジアミン以外のジアミン(以下、その他のジアミンとも言う)を含有しても良い。その他のジアミンとして、第一には、以下の側鎖構造を有するジアミンが挙げられる。
(Other diamines)
The diamine component (1) and the diamine component (2) for obtaining the specific polymer may contain a diamine (hereinafter, also referred to as "other diamine") other than the diamines represented by the above formulas [1] to [3]. As the other diamine, first, a diamine having the following side chain structure can be mentioned.
(垂直配向性を発現する特定側鎖構造を有するジアミン)
垂直配向性を発現する特定側鎖構造を有するジアミンは、下記式[S1]~[S3]で表される群から選ばれる少なくとも1種の側鎖構造を有する。以下、かかる特定側鎖構造を有するジアミンの例である、式[S1]~[S3]で表されるジアミンについて順に説明する。
(Diamine having a specific side chain structure exhibiting vertical alignment property)
The diamine having a specific side chain structure that exhibits vertical alignment has at least one side chain structure selected from the group represented by the following formulas [S1] to [S3]. The diamines represented by the formulas [S1] to [S3], which are examples of diamines having such specific side chain structures, will be described in order below.
[A]:下記式[S1]で表される特定側鎖構造を有するジアミン
なかでも、原料の入手性や合成の容易さの点からは、X1及びX2は、それぞれ独立して、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数を示す。)、-O-、-CH2O-又は-COO-が好ましく、単結合、-(CH2)a-(aは1~10の整数を示す。)、-O-、-CH2O-又は-COO-がより好ましい。 Among these, from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis, X1 and X2 are each preferably independently a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 15), -O-, -CH2O- or -COO-, and more preferably a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 10), -O-, -CH2O- or -COO-.
また、上記式[S1]中、G1及びG2は、それぞれ独立して、炭素数6~12の2価の芳香族基、及び炭素数3~8の2価の脂環式基からなる群から選ばれる2価の環状基を表す。該環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。m及びnは、それぞれ独立して、0~3の整数を示し、m及びnの合計は1~4である。 In the above formula [S1], G1 and G2 each independently represent a divalent cyclic group selected from the group consisting of a divalent aromatic group having 6 to 12 carbon atoms and a divalent alicyclic group having 3 to 8 carbon atoms. Any hydrogen atom on the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. m and n each independently represent an integer of 0 to 3, and the sum of m and n is 1 to 4.
また、上記式[S1]中、R1は、炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のアルコキシ又は炭素数2~20のアルコキシアルキルを表す。R1を形成する任意の水素はフッ素で置換されていてもよい。このうち、炭素数6~12の2価の芳香族基の例としては、フェニレン、ビフェニレン、ナフタレン等が挙げられる。また、炭素数3~8の2価の脂環式基の例としては、シクロプロピレン、シクロヘキシレン等が挙げられる。 In the above formula [S1], R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms. Any hydrogen atom forming R 1 may be substituted with fluorine. Among these, examples of the divalent aromatic group having 6 to 12 carbon atoms include phenylene, biphenylene, and naphthalene. Examples of the divalent alicyclic group having 3 to 8 carbon atoms include cyclopropylene and cyclohexylene.
従って、上記式[S1]の好ましい具体例として、下記式[S1-x1]~[S1-x7]があげられる。
上記式[S1-x1]~[S1-x7]中、R1は、上記式[S1]の場合と同様である。Xpは、-(CH2)a-(aは1~15の整数を示す。)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-を表す。A1は、酸素原子又は-COO-*(「*」を付した結合手が(CH2)a2と結合する)を表す。A2は、酸素原子又は*-COO-(「*」を付した結合手が(CH2)a2と結合する)を表す。a1は0又は1の整数を示し、a2は2~10の整数を示す。Cyは1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基を表す。 In the above formulas [S1-x1] to [S1-x7], R 1 is the same as in the above formula [S1]. X p represents -(CH 2 ) a - (a represents an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -CH 2 O-, -COO- or -OCO-. A 1 represents an oxygen atom or -COO-* (the bond marked with "*" bonds to (CH 2 ) a2 ). A 2 represents an oxygen atom or *-COO- (the bond marked with "*" bonds to (CH 2 ) a2 ). a 1 represents an integer of 0 or 1, and a 2 represents an integer of 2 to 10. Cy represents a 1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group.
[B]:下記式[S2]で表される特定側鎖構造を有するジアミン
また、上記式[S2]中、R2は、炭素数1~20のアルキル又は炭素数2~20のアルコキシアルキルを表す。R2を形成する任意の水素はフッ素で置換されていてもよい。なかでも、液晶配向剤の液晶配向性の点から、R2は炭素数3~20のアルキル又は炭素数2~20のアルコキシアルキルが好ましい。 In the above formula [S2], R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms. Any hydrogen atom forming R2 may be substituted with a fluorine atom. Among them, from the viewpoint of the liquid crystal alignment property of the liquid crystal alignment agent, R2 is preferably an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms.
[C]:下記式[S3]で表される特定側鎖構造を有するジアミン
上記式[S3]の例として下記式[S3-x]が挙げられる。
上記式[S3-x]中、Xは、上記式[X1]又は[X2]を表す。また、Colは、上記式[Col1]~[Col3]からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、Gは、上記式[G1]~[G4]からなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。*は他の基に結合する部位を表す。In the above formula [S3-x], X represents the above formula [X1] or [X2]. Col represents at least one selected from the group consisting of the above formulas [Col1] to [Col3], and G represents at least one selected from the group consisting of the above formulas [G1] to [G4]. * represents a site that bonds to another group.
上記式[S3-x]における、X、Col及びGの好ましい組合せの例としては、例えば、下記の組合せが挙げられる。すなわち、[X1]と[Col1]と[G1]、[X1]と[Col1]と[G2]、[X1]と[Col2]と[G1]、[X1]と[Col2]と[G2]、[X1]と[Col3]と[G2]、[X1]と[Col3]と[G1]、[X2]と[Col1]と[G2]、[X2]と[Col2]と[G2]、[X2]と[Col2]と[G1]、[X2]と[Col3]と[G2]、[X2]と[Col1]と[G1]である。 In the above formula [S3-x], preferred examples of combinations of X, Col, and G include the following combinations: [X1], [Col1], and [G1], [X1], [Col1], and [G2], [X1], [Col2], and [G1], [X1], [Col2], and [G2], [X1], [Col3], and [G2], [X1], [Col3], and [G1], [X2], [Col1], and [G2], [X2], [Col2], and [G2], [X2], [Col2], and [G1], [X2], [Col3], and [G2], [X2], [Col1], and [G1].
また、上記式[S3]の具体的としては、日本特開平4-281427号公報の段落[0024]に記載のステロイド化合物から水酸基(ヒドロキシ基)を除いた構造、同公報の段落[0030]に記載のステロイド化合物から酸クロライド基を除いた構造、同公報の段落[0038]に記載のステロイド化合物からアミノ基を除いた構造、同公報の段落[0042]にステロイド化合物からハロゲン基を除いた構造、及び日本特開平8-146421の段落[0018]~[0022]に記載の構造等が挙げられる。 Specific examples of the above formula [S3] include the structure obtained by removing a hydroxyl group (hydroxy group) from the steroid compound described in paragraph [0024] of JP 4-281427 A, the structure obtained by removing an acid chloride group from the steroid compound described in paragraph [0030] of the same publication, the structure obtained by removing an amino group from the steroid compound described in paragraph [0038] of the same publication, the structure obtained by removing a halogen group from the steroid compound described in paragraph [0042] of the same publication, and the structure described in paragraphs [0018] to [0022] of JP 8-146421 A.
なお、ステロイド骨格の代表例としては、コレステロール(上記式[S3-x]における[Col1]及び[G2]の組み合わせ)が挙げられるが、該コレステロールを含まないステロイド骨格を利用することもできる。すなわち、ステロイド骨格を有するジアミンとして、例えば3,5-ジアミノ安息香酸コレスタニル等が挙げられるが、かかるコレステロール骨格を有するジアミンを含まないジアミン成分とすることも可能である。また、特定側鎖構造を有するジアミンとして、ジアミンと側鎖との連結位置にアミドを含まないものを利用することもできる。このようなジアミンを利用しても、本実施形態においては、コレステロール骨格を有するジアミンを含まないジアミン成分を利用しても、長期に渡って高い電圧保持率を確保できる液晶配向膜や液晶表示素子を得ることができる液晶配向剤を提供できる。A typical example of a steroid skeleton is cholesterol (a combination of [Col1] and [G2] in the above formula [S3-x]), but a steroid skeleton that does not contain cholesterol can also be used. That is, an example of a diamine having a steroid skeleton is cholestanyl 3,5-diaminobenzoate, but it is also possible to use a diamine component that does not contain a diamine having a cholesterol skeleton. In addition, as a diamine having a specific side chain structure, one that does not contain an amide at the linking position between the diamine and the side chain can also be used. Even if such a diamine is used, in this embodiment, even if a diamine component that does not contain a diamine having a cholesterol skeleton is used, a liquid crystal alignment agent that can obtain a liquid crystal alignment film or liquid crystal display element that can maintain a high voltage retention rate for a long period of time can be provided.
なお、上記式[S1]~[S3]で表される側鎖構造を有するジアミンは、それぞれ、下記式[1-S1]-[1-S3]の構造で表される。
(垂直配向性を発現する二側鎖型の特性側鎖構造を有するジアミン)
垂直配向性を発現する二側鎖型の特性側鎖構造を有するジアミンは、例えば下記式[N1]で表される。
The diamine having a characteristic two-side-chain structure that exhibits vertical alignment properties is represented, for example, by the following formula [N1].
上記式[N1]中、Xは、単結合、-O-、-C(CH3)2-、-NH-、-CO-、-NHCO-、-COO-、-(CH2)m-、-SO2-又はそれらの任意の組み合わせからなる2価の有機基を表す。なかでも、Xは、単結合、-O-、-NH-、-O-(CH2)m-O-を示すのが好ましい。「それらの任意の組み合わせ」の例としては、-O-(CH2)m-O-、-O-C(CH3)2-、-CO-(CH2)m-、-NH-(CH2)m-、-SO2-(CH2)m-、-CONH-(CH2)m-、-CONH-(CH2)m-NHCO-、-COO-(CH2)m-OCO-等が挙げられる。mは1~8の整数を示す。
また、上記式[N1]中、2つのYは、それぞれ独立して、下記式[1-1]の構造を表す。
In addition, in the above formula [N1], two Y's each independently represent a structure of the following formula [1-1].
上記式[1-1]中、Y1及びY3は、それぞれ独立して、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数を示す。)、-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-を表す。Y2は単結合又は-(CH2)b-(bは1~15の整数を示す。)を表す。ただし、Y1又はY3が単結合又は-(CH2)a-を示す場合、Y2は単結合を示す。また、Y1が-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-を示すか、及び/又はY3が-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-を示す場合、Y2は単結合又は-(CH2)b-を示す。
また、式[1-1]中、Y4は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の環状基又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を表す。該環状基を形成する任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
In the above formula [1-1], Y 1 and Y 3 each independently represent a single bond, -(CH 2 ) a - (a represents an integer of 1 to 15), -O-, -CH 2 O-, -COO- or -OCO-. Y 2 represents a single bond or -(CH 2 ) b - (b represents an integer of 1 to 15). However, when Y 1 or Y 3 represents a single bond or -(CH 2 ) a -, Y 2 represents a single bond. In addition, when Y 1 represents -O-, -CH 2 O-, -COO- or -OCO- and/or Y 3 represents -O-, -CH 2 O-, -COO- or -OCO-, Y 2 represents a single bond or -(CH 2 ) b -.
In addition, in formula [1-1], Y4 represents at least one divalent cyclic group selected from the group consisting of a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, or a divalent organic group having a steroid skeleton and having 17 to 51 carbon atoms. Any hydrogen atom forming the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom.
また、上記式[1-1]中、Y5は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環からなる群から選ばれる少なくとも1種の環状基を表す。該環状基を形成する任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
また、上記式[1-1]中、Y6は炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基及び炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。nは0~4の整数を示す。
In the above formula [1-1], Y5 represents at least one cyclic group selected from the group consisting of a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, and any hydrogen atom forming the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom.
In the above formula [1-1], Y6 represents at least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, and a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms. n represents an integer of 0 to 4.
また、上記式[N1]中、Yは、Xの位置からメタ位であってもオルト位であってもよいが、好ましくはオルト位がよい。すなわち、上記式[N1]は、下記式[1’]であるのが好ましい。
また、上記式[N1]中、2つのアミノ基(-NH2)の位置は、ベンゼン環上のいずれの位置であってもよいが、下記式[1]-a1~[1]-a3で表される位置が好ましく、下記式[1]-a1であるのがより好ましい。下記式中、Xは、上記式[N1]における場合と同様である。なお、下記式[1]-a1~[1]-a3は、2つのアミノ基の位置を説明するものであり、上記式[N1]中で表されていたYの表記が省略されている。
従って、上記式[1’]及び[1]-a1~[1]-a3に基づけば、上記式[N1]は、下記式[1]-a1-1~[1]-a3-2からなる群から選ばれるいずれかの構造であるのが好ましく、下記式[1]-a1-1で表される構造がより好ましい。下記式中、X及びYは、それぞれ式[N1]における場合と同様である。
また、上記式[1-1]の例として、下記式[1-1]-1~[1-1]-22が挙げられる。このうち、上記式[1-1]の例としては、下記式[1-1]-1~[1-1]-4、[1-1]-8又は[1-1]-10が好ましい。なお、下記式中、*は、上記式[1]、[1’]及び[1]-a1~[1]-a3におけるフェニル基との結合位置を表す。
ジアミン成分が、所定構造を有する二側鎖ジアミンを含有することで、過度の加熱にさらされた場合でも、液晶を垂直に配向させる能力が低下し難くなる液晶配向膜となる。また、ジアミン成分が該二側鎖ジアミンを含有することで、膜に何らかの異物が接触し、傷ついた際も、液晶を垂直に配向させる能力が低下し難くなる液晶配向膜となる。すなわち、ジアミン成分が該二側鎖ジアミンを含有することで、各種の上記特性に優れた液晶配向膜が得られる液晶配向剤を提供できるようになる。 When the diamine component contains a two-side chain diamine having a predetermined structure, the liquid crystal alignment film is one in which the ability to vertically align liquid crystals is less likely to decrease even when exposed to excessive heat. Furthermore, when the diamine component contains the two-side chain diamine, the liquid crystal alignment film is one in which the ability to vertically align liquid crystals is less likely to decrease even when the film comes into contact with some foreign matter and is damaged. In other words, when the diamine component contains the two-side chain diamine, it becomes possible to provide a liquid crystal alignment agent that can obtain a liquid crystal alignment film that is excellent in the various above-mentioned properties.
また、その他のジアミンとして、第二には、以下の一般式(Y)で表されるジアミンが挙げられる。
上記式(Y)中、A1及びA2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のアルキニル基を示す。液晶配向性の観点から、A1及びA2は水素原子、又はメチル基が好ましい。Y1の構造を例示すると、以下の式(Y-1)~式(Y-68)のとおりである。 In the above formula (Y), A1 and A2 each independently represent 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. From the viewpoint of liquid crystal alignment, A1 and A2 are preferably a hydrogen atom or a methyl group. Examples of the structure of Y1 are as shown in the following formulae (Y-1) to (Y-68).
また、その他のジアミンとして、第三には、国際公開公報WO2018/092759号に記載のチオフェン又はフラン構造を有するジアミン、好ましくは下式(sf)で表される構造を有するジアミン;
その他のジアミンは1種又は2種以上を併用することもできる。
Thirdly, as other diamines, there may be mentioned diamines having a thiophene or furan structure as described in International Publication WO2018/092759, preferably diamines having a structure represented by the following formula (sf):
The other diamines can be used alone or in combination of two or more kinds.
(テトラカルボン酸成分)
特定重合体を得るためのテトラカルボン酸成分としては、下記式[4]で表されるテトラカルボン酸二無水物、又はその誘導体(テトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド、テトラカルボン酸ジアルキルエステル、又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド)(これらを総称して、特定テトラカルボン酸という。)を用いることができる。
(Tetracarboxylic acid component)
As the tetracarboxylic acid component for obtaining the specific polymer, a tetracarboxylic acid dianhydride represented by the following formula [4] or a derivative thereof (tetracarboxylic acid, tetracarboxylic acid dihalide, tetracarboxylic acid dialkyl ester, or tetracarboxylic acid dialkyl ester dihalide) (collectively referred to as specific tetracarboxylic acid) can be used.
式[4a]中、Z1~Z4は、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、塩素原子又はベンゼン環を示す。Z5及びZ6はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を示す。
式[4]中のZ1のなかで、合成の容易さやポリマーを製造する際の重合反応性のし易さの点から、式[4a]、式[4c]~式[4g]、式[4k]~式[4m]又は式[4p]で示される構造のテトラカルボン酸二無水物及びそのテトラカルボン酸誘導体が好ましい。より好ましいのは、式[4a]、式[4e]~式[4g]、式[4l]、式[4m]又は式[4p]で示される構造のものである。特に好ましいのは、[4a]、式[4e]、式[4f]、式[4l]、式[4m]又は式[4p]で示される構造のテトラカルボン酸二無水物及びそのテトラカルボン酸誘導体である。
In formula [4a], Z 1 to Z 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a chlorine atom or a benzene ring, and Z 5 and Z 6 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
Among Z1 in formula [4], in terms of ease of synthesis and ease of polymerization reactivity in producing a polymer, tetracarboxylic dianhydrides having a structure represented by formula [4a], formula [4c] to formula [4g], formula [4k] to formula [4m], or formula [4p] and tetracarboxylic acid derivatives thereof are preferred. More preferred are those having a structure represented by formula [4a], formula [4e] to formula [4g], formula [41], formula [4m], or formula [4p]. Particularly preferred are tetracarboxylic dianhydrides having a structure represented by formula [4a], formula [4e], formula [4f], formula [41], formula [4m], or formula [4p] and tetracarboxylic acid derivatives thereof.
より具体的には、下記の式[4a-1]又は式[4a-2]を用いることが好ましい。
特定テトラカルボン酸は、特定重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種又は2種以上を混合して使用することもできる。 Specific tetracarboxylic acids can be used alone or in a mixture of two or more types depending on the properties such as the solubility of the specific polymer in the solvent, the coatability of the liquid crystal alignment agent, the alignment of the liquid crystal when made into a liquid crystal alignment film, the voltage retention rate, and the stored charge.
特定重合体を得るためのテトラカルボン酸成分としては、上記特定テトラカルボン酸以外のテトラカルボン酸(以下、その他のテトラカルボン酸とも言う)を含有しても良い。
その他のテトラカルボン酸としては、以下に示すテトラカルボン酸化合物、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル化合物又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライド化合物が挙げられる。
The tetracarboxylic acid component for obtaining the specific polymer may contain a tetracarboxylic acid other than the above-mentioned specific tetracarboxylic acid (hereinafter, also referred to as other tetracarboxylic acid).
Examples of other tetracarboxylic acids include the following tetracarboxylic acid compounds, tetracarboxylic dianhydrides, tetracarboxylic acid dihalide compounds, tetracarboxylic acid dialkyl ester compounds, and tetracarboxylic acid dialkyl ester dihalide compounds.
すなわち、その他のテトラカルボン酸としては、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、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又は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などが挙げられる。
その他のテトラカルボン酸は、特定重合体の溶媒への溶解性や液晶配向剤の塗布性、液晶配向膜とした場合における液晶配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの特性に応じて、1種又は2種以上を混合して使用することもできる。
That is, other tetracarboxylic acids include 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-anthracenetetracarboxylic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 2,3,3',4-biphenyltetracarboxylic acid, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone, bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone, bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane ... 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, or 1,3-diphenyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid.
Other tetracarboxylic acids can be used alone or in combination of two or more depending on the solubility of the specific polymer in a solvent, the coatability of the liquid crystal alignment agent, and properties such as liquid crystal alignment, voltage holding rate, and stored charge when formed into a liquid crystal alignment film.
<特定重合体の製造方法>
特定重合体は、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを重合反応させることにより得られるポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも一種である。
<Method of Producing Specific Polymer>
The specific polymer is at least one selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by a polymerization reaction between a diamine component and a tetracarboxylic acid component, and a polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor.
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分との反応は、通常、溶媒中で行う。その際に用いる溶媒としては、生成したポリイミド前駆体が溶解するものであれば特に限定されない。下記に、反応に用いる溶媒の具体例を挙げるが、これらの例に限定されない。
例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、ジメチルスルホキシド、又は1,3-ジメチル-イミダゾリジノンが挙げられる。また、ポリイミド前駆体の溶媒溶解性が高い場合は、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン又はエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールものプロピルエーテル等を用いることができる。
The reaction between the diamine component and the tetracarboxylic acid component is usually carried out in a solvent. The solvent used in this reaction is not particularly limited as long as it dissolves the generated polyimide precursor. Specific examples of the solvent used in the reaction are listed below, but are not limited to these examples.
Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, dimethylsulfoxide, and 1,3-dimethyl-imidazolidinone. In addition, when the polyimide precursor has high solvent solubility, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, and the like can be used.
これらの溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。更に、ポリイミド前駆体を溶解させない溶媒であっても、生成したポリイミド前駆体が析出しない範囲で、前記溶媒に混合して使用してもよい。また、溶媒中の水分は、重合反応を阻害し、更には、生成したポリイミド前駆体を加水分解させる原因となるので、溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。These solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even if the solvent does not dissolve the polyimide precursor, it may be mixed with the above solvent to the extent that the resulting polyimide precursor does not precipitate. Furthermore, since moisture in the solvent inhibits the polymerization reaction and further causes hydrolysis of the resulting polyimide precursor, it is preferable to use a solvent that has been dehydrated and dried.
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを溶媒中で反応させる際には、ジアミン成分を溶媒に分散或いは溶解させた溶液を攪拌させ、テトラカルボン酸成分をそのまま、又は溶媒に分散或いは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸成分を溶媒に分散、或いは溶解させた溶液にジアミン成分を添加する方法、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを反応系に対して交互に添加する方法等が挙げられ、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成分を、それぞれ複数種用いて反応させる場合は、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、更に個別に反応させた低分子量体を混合して反応させ重合体としてもよい。When reacting the diamine component and the tetracarboxylic acid component in a solvent, any of the following methods may be used: a solution in which the diamine component is dispersed or dissolved in a solvent is stirred, and the tetracarboxylic acid component is added as is or dispersed or dissolved in the solvent; conversely, the diamine component is added to a solution in which the tetracarboxylic acid component is dispersed or dissolved in a solvent; or the diamine component and the tetracarboxylic acid component are added alternately to the reaction system. When reacting multiple diamine components or multiple tetracarboxylic acid components, they may be reacted in a premixed state, or may be reacted individually in sequence, or low molecular weight components that have been reacted individually may be mixed and reacted to form a polymer.
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを重縮合せしめる温度は、-20~150℃の任意の温度を選択することができるが、好ましくは-5~100℃の範囲である。反応は任意の濃度で行うことができるが、濃度が低すぎると高分子量の重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な攪拌が困難となる。そのため、重合体の濃度は、好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、溶媒を追加できる。
ポリイミド前駆体を得る重合反応においては、ジアミン成分の合計モル数に対するテトラカルボン酸成分の合計モル数の比は0.8~1.2であることが好ましい。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イミド前駆体の分子量は大きくなる。
The temperature at which the diamine component and the tetracarboxylic acid component are polycondensed can be selected from any temperature between -20 and 150°C, but is preferably in the range of -5 to 100°C. The reaction can be carried out at any concentration, but if the concentration is too low, it becomes difficult to obtain a polymer with a high molecular weight, and if the concentration is too high, the viscosity of the reaction liquid becomes too high, making uniform stirring difficult. Therefore, the polymer concentration is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. The reaction can be carried out at a high concentration in the early stages, and then a solvent can be added.
In the polymerization reaction to obtain the polyimide precursor, the ratio of the total number of moles of the tetracarboxylic acid components to the total number of moles of the diamine components is preferably 0.8 to 1.2. As in the case of a normal polycondensation reaction, the closer this molar ratio is to 1.0, the higher the molecular weight of the polyimide precursor produced will be.
イミド化重合体は、ポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドであり、このポリイミドにおいては、アミック酸基(アミド酸基)の閉環率(イミド化率ともいう)は必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整できる。
ポリイミド前駆体をイミド化させる方法としては、ポリイミド前駆体の溶液をそのまま加熱する熱イミド化、又はポリイミド前駆体の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。
An imidized polymer is a polyimide obtained by ring-closing a polyimide precursor. In this polyimide, the ring-closure rate (also called the imidization rate) of amic acid groups (amide acid groups) does not necessarily need to be 100% and can be adjusted as desired depending on the application or purpose.
Methods for imidizing the polyimide precursor include thermal imidization, in which a solution of the polyimide precursor is heated as is, and catalytic imidization, in which a catalyst is added to a solution of the polyimide precursor.
ポリイミド前駆体を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、好ましくは100~400℃、より好ましくは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方法が好ましい。ポリイミド前駆体の触媒イミド化は、ポリイミド前駆体の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、-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。When the polyimide precursor is thermally imidized in a solution, the temperature is preferably 100 to 400°C, more preferably 120 to 250°C, and it is preferable to carry out the imidization while removing the water generated by the imidization reaction from the system. Catalytic imidization of the polyimide precursor can be carried out by adding a basic catalyst and an acid anhydride to a solution of the polyimide precursor and stirring at -20 to 250°C, preferably 0 to 180°C.
塩基性触媒の量は、アミック酸基の好ましくは0.5~30モル倍、より好ましくは2~20モル倍であり、酸無水物の量は、アミック酸基の好ましくは1~50モル倍、より好ましくは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等を挙げることができる。なかでも、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等を挙げることができる。特に、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、反応温度、反応時間を調節して制御できる。
The amount of the basic catalyst is preferably 0.5 to 30 times by mole, more preferably 2 to 20 times by mole, the amount of the amic acid group, and the amount of the acid anhydride is preferably 1 to 50 times by mole, more preferably 3 to 30 times by mole, the amount of the amic acid group.
Examples of the basic catalyst include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine, etc. Among these, pyridine is preferred because it has an appropriate basicity for promoting the reaction.
Examples of the acid anhydride include acetic anhydride, trimellitic anhydride, and pyromellitic anhydride. In particular, the use of acetic anhydride is preferred because it facilitates purification after the reaction. The imidization rate by catalytic imidization can be controlled by adjusting the amount of catalyst, reaction temperature, and reaction time.
本発明のポリイミド前駆体又はそのイミド化重合体のイミド化率は、1~95%が好ましく、20%以上80%以下がより好ましく、40%以上70%以下がさらに好ましい。The imidization rate of the polyimide precursor or its imidized polymer of the present invention is preferably 1 to 95%, more preferably 20% or more and 80% or less, and even more preferably 40% or more and 70% or less.
反応溶液から生成したポリイミド前駆体又はそのイミド化重合体を回収する場合には、反応溶液を溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿に用いる溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、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、トルエン、ベンゼン、水等を挙げることができる。溶媒に投入して沈殿させた重合体は、濾過して回収した後、常圧或いは減圧下で、常温或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、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。この際の溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素等が挙げられる。これら中から選ばれる3種類以上の溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。When recovering the polyimide precursor or its imidized polymer produced from the reaction solution, the reaction solution may be poured into a solvent to cause precipitation. Examples of solvents used for precipitation include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, benzene, and water. The polymer precipitated by pouring into the solvent can be recovered by filtration, and then dried at room temperature or by heating under normal or reduced pressure. In addition, the polymer precipitated and recovered can be redissolved in a solvent and the reprecipitation and recovery operation repeated 2 to 10 times to reduce impurities in the polymer. Examples of solvents used in this case include alcohols, ketones, and hydrocarbons. It is preferable to use three or more types of solvents selected from these because the efficiency of purification is further improved.
本発明においてポリイミド前駆体がポリアミック酸アルキルエステルである場合、それを製造するための具体的な方法としては、例えば国際公開公報WO2011-115077号の段落[0054]~[0062]に記載の手法が挙げられる。In the present invention, when the polyimide precursor is a polyamic acid alkyl ester, a specific method for producing it may be, for example, the method described in paragraphs [0054] to [0062] of International Publication WO2011-115077.
<液晶配向剤>
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、2~10質量%が好ましく、3~8質量%がより好ましい。
<Liquid crystal alignment agent>
The content of the specific polymer in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably from 2 to 10% by mass, more preferably from 3 to 8% by mass, in the liquid crystal aligning agent.
本発明の液晶配向剤は、特定重合体以外の他の重合体を含有していても良い。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、特定重合体の100質量部に対して、0.5~15質量部が好ましく、1~10質量部がより好ましい。The liquid crystal alignment agent of the present invention may contain other polymers in addition to the specific polymer. Examples of other polymers include cellulose-based polymers, acrylic polymers, methacrylic polymers, polystyrene, polyamides, polysiloxanes, etc. The content of other polymers is preferably 0.5 to 15 parts by mass, more preferably 1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the specific polymer.
また、液晶配向剤は、通常、有機溶媒が含有するが、有機溶媒の含有量は、液晶配向剤に対して、70~99.9質量%であることが好ましい。この含有量は、液晶配向剤の塗布方法や目的とする液晶配向膜の膜厚によって、適宜変更することができる。
液晶配向剤に用いる有機溶媒は、特定重合体を溶解させる溶媒(良溶媒ともいう)が好ましい。例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、1,3-ジメチル-イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、等を挙げられる。なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド又はγ-ブチロラクトンを用いることが好ましい。
The liquid crystal alignment agent usually contains an organic solvent, and the content of the organic solvent is preferably 70 to 99.9% by mass relative to the liquid crystal alignment agent. This content can be appropriately changed depending on the coating method of the liquid crystal alignment agent and the intended film thickness of the liquid crystal alignment film.
The organic solvent used in the liquid crystal alignment agent is preferably a solvent (also called a good solvent) that dissolves a specific polymer. For example, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, 1,3-dimethyl-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, etc. Among them, it is preferable to use N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, or γ-butyrolactone.
本発明の液晶配向剤における良溶媒は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の20~99質量%であることが好ましく、20~90質量%がより好ましく、特に好ましいのは、30~80質量%である。The good solvent in the liquid crystal alignment agent of the present invention preferably accounts for 20 to 99% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal alignment agent, more preferably 20 to 90% by mass, and particularly preferably 30 to 80% by mass.
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塗膜性や表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒ともいう)を使用できる。下記にその具体例を挙げる。
例えば、ジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソブチルカルビノール(2,6-ジメチル-4-ヘプタノール)、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ジエチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、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、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、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-(2-ブトキシエトキシ)-2-プロパノール、2-(2-ブトキシエトキシ)-1-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ジメチルエーテル、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、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、プロピレングリコールジアセテート、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、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エチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、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n-ブチルエステル、乳酸イソアミルエステル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジイソブチルケトン(2,6-ジメチル-4-ヘプタノン)等を挙げることができる。
The liquid crystal aligning agent of the present invention can use a solvent (also called a poor solvent) that improves the coating property and surface smoothness of the liquid crystal alignment film when the liquid crystal aligning agent is applied. Specific examples thereof are given below.
For example, diisopropyl ether, diisobutyl ether, diisobutyl carbinol (2,6-dimethyl-4-heptanol), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, 1,2-butoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 3-ethoxybutyl acetate, 1-methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, propylene carbonate, ethylene carbonate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisoamyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monobutyl ether, 1-(2-butoxyethoxy)-2-propanol, 2-(2-butoxyethoxy)-2-propanol, Examples of the dimethyl ether include 1-propanol, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate, diethylene glycol acetate, propylene glycol diacetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, n-butyl lactic acid ester, isoamyl lactic acid ester, diethylene glycol monoethyl ether, and diisobutyl ketone (2,6-dimethyl-4-heptanone).
なかでも、好ましい溶媒の組み合わせとしては、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、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質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が特に好ましい。このような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。Among them, preferred combinations of solvents include N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and diethylene glycol diethyl ether. Examples of poor solvents include 1 to 80% by mass of the entire solvent contained in the liquid crystal alignment agent, more preferably 10 to 80% by mass, and particularly preferably 20 to 70% by mass. The type and content of such solvents are appropriately selected depending on the coating device, coating conditions, and coating environment of the liquid crystal alignment agent.
本発明の液晶配向剤には、液晶配向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、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、液晶配向膜にした際の膜の硬度や緻密度を高める目的の架橋性化合物、更には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。The liquid crystal alignment agent of the present invention may contain a dielectric material for changing the electrical properties of the liquid crystal alignment film, such as the dielectric constant and conductivity, a silane coupling agent for improving the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate, a crosslinking compound for increasing the hardness and density of the film when made into a liquid crystal alignment film, and an imidization accelerator for efficiently promoting imidization by heating the polyimide precursor when baking the coating film.
液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物としては、官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物が挙げられ、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-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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、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、又はN,N,N’,N’,-テトラグリシジル-4、4’-ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。Compounds that improve the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate include functional silane-containing compounds and epoxy group-containing compounds, such as 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, and N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldi Methoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-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, N-bis(oxyethylene)-3-aminopropyltriethoxysilane, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl 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-xylylenediamine, 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, or N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane.
また、本発明の液晶配向剤には、液晶配向膜の機械的強度を上げるために以下のような添加剤(CL-1)~(CL-15)を添加してもよい。
上記の添加剤は、液晶配向剤に含有される重合体成分の100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましい。より好ましくは、0.5~20質量部である。The amount of the additive is preferably 0.1 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal alignment agent. More preferably, it is 0.5 to 20 parts by mass.
<液晶配向膜の製造方法>
液晶配向膜は、上記液晶配向剤を基板上に塗布などにより被膜を形成し、好ましくは乾燥し、次いで、焼成して得られる。基板としては、透明性の高い基板が好ましく、その材質として、ガラス、窒化珪素などのセラミクス、アクリルやポリカーボネート等のプラスチック等が使用できる。基板として、液晶を駆動させるためのITO(Indium Tin Oxide)電極等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、片側の基板には、シリコンウエハー等の不透明のものも使用でき、その電極にはアルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。
<Method of manufacturing liquid crystal alignment film>
The liquid crystal alignment film is obtained by forming a coating of the liquid crystal alignment agent on a substrate by coating, etc., preferably drying, and then baking. As the substrate, a substrate with high transparency is preferable, and as the material, glass, ceramics such as silicon nitride, plastics such as acrylic and polycarbonate, etc. can be used. From the viewpoint of simplifying the process, it is preferable to use a substrate on which an ITO (Indium Tin Oxide) electrode for driving the liquid crystal is formed as the substrate. In addition, in a reflective liquid crystal display element, an opaque substrate such as a silicon wafer can be used for one substrate, and a light-reflecting material such as aluminum can be used for the electrode.
液晶配向剤から基板上に被膜を形成する方法は、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、インクジェット法等が使用でき、また、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンナー法、スプレー法等も目的に応じて使用できる。
基板上に液晶配向剤の被膜を形成した後、被膜は、ホットプレート、熱循環型オーブン、IR(赤外線)型オーブン等の加熱手段により、好ましくは30~120℃、より好ましくは50~120℃にて、好ましくは1分~10分、より好ましくは1分~5分乾燥処理することにより溶媒を蒸発させることが好ましい。
As a method for forming a coating on a substrate from a liquid crystal alignment agent, screen printing, offset printing, flexographic printing, an inkjet method, etc. can be used industrially. In addition, a dip method, a roll coater method, a slit coater method, a spinner method, a spray method, etc. can also be used depending on the purpose.
After forming a coating of the liquid crystal alignment agent on the substrate, the coating is preferably dried by a heating means such as a hot plate, a heat circulation type oven, or an IR (infrared) type oven at preferably 30 to 120° C., more preferably 50 to 120° C., for preferably 1 to 10 minutes, more preferably 1 to 5 minutes, to evaporate the solvent.
重合体中のイミド前駆体の熱イミド化を行う場合には、次いで、液晶配向剤から得られる被膜は、上記の乾燥処理と同様の加熱手段により、好ましくは120~250℃、より好ましくは150~230℃にて焼成処理される。焼成処理の時間は、焼成温度によっても異なるが、好ましくは5分~1時間、より好ましくは5分~40分である。When thermal imidization of the imide precursor in the polymer is performed, the coating obtained from the liquid crystal alignment agent is then baked by the same heating means as in the drying treatment described above, preferably at 120 to 250°C, more preferably at 150 to 230°C. The baking time varies depending on the baking temperature, but is preferably 5 minutes to 1 hour, more preferably 5 minutes to 40 minutes.
上記焼成処理後の被膜の厚みは、特に限定されないが、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があり、厚すぎると得られる液晶配向膜の電気抵抗が大きくなるので、5~300nmが好ましく、10~200nmがより好ましい。The thickness of the coating after the above-mentioned baking treatment is not particularly limited, but if it is too thin, the reliability of the liquid crystal display element may decrease, and if it is too thick, the electrical resistance of the resulting liquid crystal alignment film will be high, so a thickness of 5 to 300 nm is preferable, and 10 to 200 nm is more preferable.
上記焼成処理後に、得られた被膜は配向処理される。配向処理する方法としては、ラビング処理法、光配向処理法等が挙げられる。After the above-mentioned baking process, the obtained coating is subjected to an alignment process. Methods for the alignment process include a rubbing process and a photoalignment process.
光配向処理の具体例としては、前記被膜の表面に、一定方向に偏向された放射線を照射する。放射線としては、100~800nmの波長を有する紫外線又は可視光線を用いることができる。なかでも、100~400nmの波長を有する紫外線が好ましく、より好ましくは、200~400nmの波長を有する紫外線である。液晶配向性を改善するために、液晶配向膜が塗膜された基板を50~250℃で加熱しながら、紫外線を照射してもよい。また、前記放射線の照射量は、1~10,000mJ/cm2が好ましい。なかでも、100~5,000mJ/cm2が好ましい。このようにして作製した液晶配向膜は、液晶分子を一定の方向に安定して配向させることができる。
偏光された紫外線の消光比が高いほど、より高い異方性が付与できるため、好ましい。具体的には、直線に偏光された紫外線の消光比は、10:1以上が好ましく、20:1以上がより好ましい。
A specific example of the photo-alignment treatment is to irradiate the surface of the coating with radiation deflected in a certain direction. As the radiation, ultraviolet light or visible light having a wavelength of 100 to 800 nm can be used. Among them, ultraviolet light having a wavelength of 100 to 400 nm is preferred, and more preferably ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm. In order to improve the liquid crystal alignment, the substrate coated with the liquid crystal alignment film may be irradiated with ultraviolet light while being heated at 50 to 250°C. The radiation dose is preferably 1 to 10,000 mJ/ cm2 . Among them, 100 to 5,000 mJ/ cm2 is preferred. The liquid crystal alignment film thus produced can stably align liquid crystal molecules in a certain direction.
The higher the extinction ratio of the polarized UV light, the higher the anisotropy that can be imparted, which is preferable. Specifically, the extinction ratio of the linearly polarized UV light is preferably 10:1 or more, and more preferably 20:1 or more.
上記配向処理を施した被膜に、さらに、加熱処理及び溶媒による接触処理からなる群から選ばれる少なくとも1つの処理を施してもよい。
配向処理後の加熱処理は、上記の乾燥処理や焼成処理と同様の加熱手段により行うことができ、好ましくは180~250℃、より好ましくは180~230℃にて行われる。加熱処理の温度が、上記の範囲で行われる場合、得られる液晶配向膜によって得られる液晶表示素子のコントラストを高めることができる。
加熱処理の時間は、加熱温度によっても異なるが、好ましくは5分~1時間、より好ましくは5~40分である。
The coating that has been subjected to the above-mentioned alignment treatment may further be subjected to at least one treatment selected from the group consisting of a heat treatment and a contact treatment with a solvent.
The heat treatment after the alignment treatment can be carried out by the same heating means as in the drying treatment and baking treatment, and is preferably carried out at 180 to 250° C., more preferably 180 to 230° C. When the heat treatment is carried out at a temperature within the above range, the contrast of the liquid crystal display element obtained by the obtained liquid crystal alignment film can be improved.
The heat treatment time varies depending on the heating temperature, but is preferably 5 minutes to 1 hour, more preferably 5 to 40 minutes.
上記溶媒による接触処理に使用する溶媒としては、液晶配向膜に付着していた不純物などを溶解する溶媒であれば、特に限定されない。
具体例としては、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、1-メトキシ-2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、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エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル等が挙げられる。なかでも、汎用性や溶媒の安全性の点から、水、2-プロパンール、1-メトキシ-2-プロパノール又は乳酸エチルが好ましい。より好ましいのは、水、1-メトキシ-2-プロパノール又は乳酸エチルである。これらの溶媒は、1種でも2種以上であってもよい。
The solvent used in the contact treatment with the solvent is not particularly limited as long as it dissolves impurities adhering to the liquid crystal alignment film.
Specific examples include water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, methyl lactate, diacetone alcohol, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, propyl acetate, butyl acetate, cyclohexyl acetate, and the like. Among these, from the viewpoint of versatility and safety of the solvent, water, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol, or ethyl lactate is preferred. More preferred are water, 1-methoxy-2-propanol, or ethyl lactate. These solvents may be used alone or in combination of two or more kinds.
上記接触処理としては、浸漬処理や噴霧処理(スプレー処理ともいう)が挙げられる。これらの処理における処理時間は、10秒~1時間が好ましく、特に、1~30分間浸漬処理をする態様が挙げられる。また、接触処理時の温度は、常温でも加温してもよいが、好ましくは、10~80℃であり、20~50℃が挙げられる。接触処理時に、必要に応じて、超音波処理等を、更に行ってもよい。Examples of the contact treatment include immersion treatment and spray treatment (also called spray treatment). The treatment time in these treatments is preferably 10 seconds to 1 hour, and particularly immersion treatment for 1 to 30 minutes is an example. The temperature during the contact treatment may be room temperature or heated, but is preferably 10 to 80°C, and 20 to 50°C is an example. During the contact treatment, ultrasonic treatment or the like may be further carried out as necessary.
前記接触処理の後に、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン等の低沸点溶媒によるすすぎ(リンスともいう)や乾燥を行ってもよい。その際、リンスと乾燥のどちらか一方を行っても、両方を行ってもよい。乾燥温度は、50~150℃が好ましく、80~120℃が挙げられる。また、乾燥時間は10秒~30分が好ましく、1~10分が好ましい。After the contact treatment, rinsing (also called "rinsing") with a low boiling point solvent such as water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, or methyl ethyl ketone, or drying may be performed. In this case, either rinsing or drying may be performed, or both may be performed. The drying temperature is preferably 50 to 150°C, and can be 80 to 120°C. The drying time is preferably 10 seconds to 30 minutes, and preferably 1 to 10 minutes.
上記溶媒による接触処理を行った後、前記配向処理後の加熱処理を施してもよい。このような態様とすることで、液晶配向性に優れた液晶配向膜が得られる。After the contact treatment with the above-mentioned solvent, a heat treatment after the alignment treatment may be performed. By adopting such an embodiment, a liquid crystal alignment film with excellent liquid crystal alignment properties can be obtained.
<液晶表示素子>
本発明の液晶配向膜は、TN方式、STN方式、IPS方式、FFS方式、VA方式、MVA方式、PSA方式などの種々の駆動モードに適用することができるが、IPS方式やFFS方式等の横電界方式の液晶表示素子の液晶配向膜として好適であり、特に、FFS方式の液晶表示素子に有用である。本発明の液晶表示素子は、上記液晶配向剤から得られる液晶配向膜付きの基板を得た後、既知の方法で液晶セルを作製し、該液晶セルを使用して素子としたものである。
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等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。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal alignment film of the present invention can be applied to various driving modes such as TN mode, STN mode, IPS mode, FFS mode, VA mode, MVA mode, PSA mode, etc., but is suitable as a liquid crystal alignment film for a liquid crystal display element of a horizontal electric field mode such as IPS mode or FFS mode, and is particularly useful for a liquid crystal display element of an FFS mode. The liquid crystal display element of the present invention is obtained by obtaining a substrate with a liquid crystal alignment film obtained from the above liquid crystal alignment agent, producing a liquid crystal cell by a known method, and using the liquid crystal cell to form an element.
As an example of a method for producing a liquid crystal cell, a liquid crystal display element having a passive matrix structure will be described below. However, a liquid crystal display element having an active matrix structure in which a switching element such as a TFT is provided in each pixel portion constituting an image display may also 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SiO2-TiO2からなる膜とすることができる。次に、前記のような条件で、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くことが好ましい。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ことが好ましい。 Specifically, a transparent glass substrate is 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 so as 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 film made of SiO 2 -TiO 2 formed by the sol-gel method. Next, under the above-mentioned conditions, a liquid crystal alignment film is formed on each substrate, and one substrate is superimposed on the other substrate so that the liquid crystal alignment film surfaces face each other, and the periphery is bonded with a sealant. In order to control the substrate gap, it is usually preferable to mix a spacer into the sealant. It is also preferable to scatter spacers for controlling the substrate gap even in the in-plane portion where the sealant is not provided. It is preferable to provide an opening in a part of the sealant that can be filled with liquid crystal from the outside.
その後、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する。次いで、この開口部を接着剤で封止する。注入には、真空注入法や大気中で毛細管現象を利用した方法が挙げられ、ODF(One Drop Fill)法を用いてもよい。液晶材料としては、誘電異方性が正負いずれのものを用いてもよい。本発明では液晶配向性の観点から負の誘電異方性を有する液晶の方が好ましいが、用途に応じて使い分けることができる。
液晶セルに液晶材料が注入されたのち、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ことが好ましい。
Thereafter, a liquid crystal material is injected into the space surrounded by the two substrates and the sealant through an opening provided in the sealant. The opening is then sealed with an adhesive. The injection may be performed by a vacuum injection method or a method utilizing a capillary phenomenon in the atmosphere, or an ODF (One Drop Fill) method may be used. The liquid crystal material may have either positive or negative dielectric anisotropy. In the present invention, liquid crystals having negative dielectric anisotropy are preferred from the viewpoint of liquid crystal alignment, but they may be used according to the application.
After the liquid crystal material is injected into the liquid crystal cell, polarizing plates are provided. Specifically, it is preferable to attach a pair of polarizing plates to the surfaces of the two substrates opposite to the liquid crystal layer.
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これらに限定して解釈されるものではない。使用した化合物等の略号は、以下の通りである。The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The abbreviations of the compounds used are as follows:
(ジアミン成分)
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
(Diamine component)
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone BCS: Ethylene glycol monobutyl ether
<ポリイミドの分子量測定>
ポリイミドの分子量は、センシュー科学社製 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(SSC-7200)、Shodex社製カラム(KD-803、KD-805)を用い以下のようにして測定した。
カラム温度:50℃
溶離液:N,N’-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム-水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量 約9000,000、150,000、100,000、30,000)、および、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
<Measurement of molecular weight of polyimide>
The molecular weight of the polyimide was measured using a room temperature gel permeation chromatography (GPC) apparatus (SSC-7200) manufactured by Senshu Scientific Co., Ltd. and columns (KD-803, KD-805) manufactured by Shodex Co., Ltd. as follows.
Column temperature: 50 ° C.
Eluent: N,N'-dimethylformamide (additives: lithium bromide hydrate (LiBr.HO) 30mmol/L, phosphoric acid anhydrous crystal (o-phosphoric acid) 30mmol/L, tetrahydrofuran (THF) 10ml/L)
Flow rate: 1.0 ml/min. Standard samples for preparing calibration curves: TSK standard polyethylene oxide (molecular weights: approximately 9,000,000, 150,000, 100,000, and 30,000) manufactured by Tosoh Corporation, and polyethylene glycol (molecular weights: approximately 12,000, 4,000, and 1,000) manufactured by Polymer Laboratory.
<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%TMS混合品)0.53mlを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。
この溶液を日本電子データム社製NMR測定器(JNW-ECA500)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、9.5~10.0ppm付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い、以下の計算式によって求めた。
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
<Measurement of imidization rate>
20 mg of the polyimide powder was placed in an NMR sample tube (Kusano Scientific NMR Sampling Tube Standard φ5), 0.53 ml of deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d 6 , 0.05% TMS mixture) was added, and the mixture was sonicated to completely dissolve it.
This solution was subjected to 500 MHz proton NMR measurement using an NMR measuring device (JNW-ECA500) manufactured by JEOL Datum Co., Ltd. The imidization rate was calculated by the following formula using a proton derived from a structure that does not change before and after imidization as a reference proton and the peak integrated value of this proton and the proton peak integrated value derived from the NH group of the amic acid appearing in the vicinity of 9.5 to 10.0 ppm.
Imidization rate (%)=(1−α·x/y)×100
<ポリイミド系重合体の合成>
<合成例1>
D1(9.14g)、DA-1(4.68g,全ジアミン成分に対してモル比0.3)、DA-2(3.25g,全ジアミン成分に対してモル比0.4)、DA-3(1.95g,全ジアミン成分に対してモル比0.2)、DA-4(1.02g,全ジアミン成分に対してモル比0.1)を、NMP溶媒(80.17g)中で混合し、60℃で12時間反応させポリアミド酸溶液を得た。
このポリアミド酸溶液(50.0g)にNMP(103.85g)を加え、6.5質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(20.84g)、ピリジン(3.23g)を加え、80℃で5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(622.70g)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、60℃で減圧乾燥し、ポリイミド粉末(A)を得た。このポリイミドのイミド化率は72%であり、Mnは11,800、Mwは41,800であった。
<Synthesis of polyimide polymer>
<Synthesis Example 1>
D1 (9.14 g), DA-1 (4.68 g, molar ratio to all diamine components: 0.3), DA-2 (3.25 g, molar ratio to all diamine components: 0.4), DA-3 (1.95 g, molar ratio to all diamine components: 0.2), and DA-4 (1.02 g, molar ratio to all diamine components: 0.1) were mixed in NMP solvent (80.17 g) and reacted at 60° C. for 12 hours to obtain a polyamic acid solution.
NMP (103.85 g) was added to this polyamic acid solution (50.0 g) and diluted to 6.5 mass %, and then acetic anhydride (20.84 g) and pyridine (3.23 g) were added as imidization catalysts and reacted at 80 ° C for 5 hours. This reaction solution was poured into methanol (622.70 g), and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 60 ° C to obtain polyimide powder (A). The imidization rate of this polyimide was 72%, Mn was 11,800, and Mw was 41,800.
<合成例2~4、比較合成例1、2>
合成例1において、材料や割合を表1及び2の通りに変更した以外は、合成例1と同様に、合成例2~4のポリイミド粉末(B~D)および比較合成例1、2のポリイミド粉末(E、F)を得た。
<合成例5>
D2(5.12g)、DA-7(3.26g,全ジアミン成分に対してモル比0.4)、DA-8(3.97g,全ジアミン成分に対してモル比0.4)、DA-9(3.24g,全ジアミン成分に対してモル比0.2)、NMP溶媒(62.43g)中で混合し、60℃で3時間反応させた後、室温まで冷却し、D3(3.86g)、NMP溶媒(15.44g)を添加、40℃で12時間反応させポリアミド酸溶液(G)を得た。このポリアミド酸溶液(G)のMnは10,600、Mwは35,700であった。
<Synthesis Examples 2 to 4, Comparative Synthesis Examples 1 and 2>
Polyimide powders of Synthesis Examples 2 to 4 (B to D) and polyimide powders of Comparative Synthesis Examples 1 and 2 (E and F) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the materials and ratios in Synthesis Example 1 were changed as shown in Tables 1 and 2.
<Synthesis Example 5>
D2 (5.12 g), DA-7 (3.26 g, molar ratio to all diamine components: 0.4), DA-8 (3.97 g, molar ratio to all diamine components: 0.4), DA-9 (3.24 g, molar ratio to all diamine components: 0.2) were mixed in NMP solvent (62.43 g) and reacted at 60° C. for 3 hours, then cooled to room temperature, D3 (3.86 g) and NMP solvent (15.44 g) were added, and reacted at 40° C. for 12 hours to obtain polyamic acid solution (G). The Mn of this polyamic acid solution (G) was 10,600 and the Mw was 35,700.
<実施例1>
合成例1で得たポリイミド粉末(A)(6.0g)にNMP(44.0g)を加え、70℃にて40時間攪拌して溶解させた。この溶液にBCS(50.0g)を加え、5時間攪拌することで、実施例1の液晶配向剤[1]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例2~4、比較例1、2>
実施例1において、ポリイミド材料を表3の通りに変更した以外は、実施例1と同様に、実施例2~4の液晶配向剤[2]~[4]および比較例1、2の液晶配向剤 [5]、[6]を得た。これらの液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
<実施例5>
合成例5で得たポリアミド酸溶液(G)(21.0g)にNMP(29.0g)を加え30分攪拌、BCS(35.0g)を加えさらに30分攪拌した後、液晶配向剤[1](30.0g)を加え5時間攪拌することで、実施例5の液晶配向剤[7]を得た。この液晶配向剤に濁りや析出などの異常は見られず、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
Example 1
NMP (44.0 g) was added to the polyimide powder (A) (6.0 g) obtained in Synthesis Example 1, and the mixture was stirred at 70° C. for 40 hours to dissolve the powder. BCS (50.0 g) was added to the solution, and the mixture was stirred for 5 hours to obtain a liquid crystal alignment agent [1] of Example 1. No abnormalities such as turbidity or precipitation were observed in the liquid crystal alignment agent, and it was confirmed that the resin component was uniformly dissolved.
<Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 and 2>
In Example 1, except that the polyimide material was changed as shown in Table 3, liquid crystal alignment agents [2] to [4] of Examples 2 to 4 and liquid crystal alignment agents [5] and [6] of Comparative Examples 1 and 2 were obtained in the same manner as in Example 1. No abnormalities such as turbidity or precipitation were observed in these liquid crystal alignment agents, and it was confirmed that the resin components were uniformly dissolved.
Example 5
NMP (29.0 g) was added to the polyamic acid solution (G) (21.0 g) obtained in Synthesis Example 5, and stirred for 30 minutes, BCS (35.0 g) was added and stirred for another 30 minutes, and then liquid crystal alignment agent [1] (30.0 g) was added and stirred for 5 hours to obtain liquid crystal alignment agent [7] of Example 5. No abnormalities such as turbidity or precipitation were observed in this liquid crystal alignment agent, and it was confirmed that the resin components were uniformly dissolved.
<液晶セルの作製>
実施例1~5および比較例1、2の液晶配向剤を、それぞれ、純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄したITO付きガラス基板(縦30mm、横40mm、厚み0.7mm)のITO面にスピンコートし、70℃で90秒間ホットプレートにて焼成した後、230℃の赤外線加熱炉で20分間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド塗布基板を作製した。
上記方法でポリイミド塗布基板を二枚作製し、一方の基板の液晶配向膜面上に4μmのビーズスペーサーを散布した後、その上から熱硬化性シール材(協立化学社製 XN-1500T)を印刷した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜が形成された側の面を内側にして、先の基板と貼り合せた後、シール材を硬化させて空セルを作製した。この空セルにPSA用重合性化合物含有液晶MLC-3023(メルク社製商品名)を減圧注入法によって注入し、液晶セルを作製した。この液晶セルの電圧保持率を測定した。
<Preparation of Liquid Crystal Cell>
The liquid crystal alignment agents of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were spin-coated on the ITO surface of a glass substrate (length 30 mm, width 40 mm, thickness 0.7 mm) with ITO that had been washed with pure water and IPA (isopropyl alcohol), baked on a hot plate at 70° C. for 90 seconds, and then baked in an infrared heating furnace at 230° C. for 20 minutes to prepare a polyimide-coated substrate with a film thickness of 100 nm.
Two polyimide-coated substrates were prepared by the above method, and 4 μm bead spacers were sprayed on the liquid crystal alignment film surface of one of the substrates, and then a thermosetting sealant (XN-1500T manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.) was printed on top of the bead spacers. Next, the other substrate was attached to the previous substrate with the side on which the liquid crystal alignment film was formed facing inward, and the sealant was cured to prepare an empty cell. PSA polymerizable compound-containing liquid crystal MLC-3023 (product name manufactured by Merck & Co., Ltd.) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method to prepare a liquid crystal cell. The voltage holding ratio of this liquid crystal cell was measured.
次に、この液晶セルに15VのDC電圧を印加した状態で、この液晶セルの外側から325nmカットフィルターを通したUVを10J/cm2照射(1次PSA処理とも称する)した。なお、UVの照度は、ORC社製UV-MO3Aを用いて測定した。
その後、液晶セル中に残存している未反応の重合性化合物を失活させる目的で、電圧を印加していない状態で東芝ライテック社製UV-FL照射装置を用いてUV(UVランプ:FLR40SUV32/A-1)を30分間照射(2次PSA処理と称する)した。その後、電圧保持率の測定を行った。
Next, with a DC voltage of 15 V applied to the liquid crystal cell, the liquid crystal cell was irradiated with 10 J/ cm2 UV light through a 325 nm cut filter from the outside (also referred to as a primary PSA treatment). The UV illuminance was measured using a UV-MO3A manufactured by ORC Corporation.
Thereafter, in order to inactivate the unreacted polymerizable compound remaining in the liquid crystal cell, the cell was irradiated with UV (UV lamp: FLR40SUV32/A-1) for 30 minutes in a state where no voltage was applied, using a UV-FL irradiation device manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp. (referred to as secondary PSA treatment). Thereafter, the voltage holding ratio was measured.
<電圧保持率の評価>
上記で作製した液晶セルを用い、60℃の熱風循環オーブン中で1Vの電圧を60μs間印加し、その後1667msec後の電圧を測定し、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として計算した。電圧保持率の測定には、東陽テクニカ社製のVHR-1を使用した。
<高温高湿耐性の評価>
上記で作製した液晶セルを温度85℃、湿度85%の状態にした恒温恒湿器(エスペック社製PR-2KP)内に7日間静置した後、電圧保持率の測定を行った。ここで測定した電圧保持率と2次PSA処理後の電圧保持率の差分をVHR変化量とした。
<Evaluation of Voltage Holding Ratio>
Using the liquid crystal cell prepared above, a voltage of 1 V was applied for 60 μs in a hot air circulating oven at 60° C., and the voltage was measured 1667 msec later, and the voltage retention rate was calculated as the extent to which the voltage was retained. To measure the voltage retention rate, VHR-1 manufactured by Toyo Corporation was used.
<Evaluation of high temperature and high humidity resistance>
The liquid crystal cell prepared above was left to stand for 7 days in a thermohygrostat (PR-2KP manufactured by Espec Corp.) at a temperature of 85°C and a humidity of 85%, and then the voltage holding ratio was measured. The difference between the voltage holding ratio measured here and the voltage holding ratio after the secondary PSA treatment was taken as the VHR change.
表3に示されるように、比較例1、2では2次PSA処理後のVHRは86%より低いが、実施例1~5では86%以上である。さらに、比較例1、2では、高温・高湿下に液晶セルを置くことにより、VHR変化量が65%以上と大幅に変化しているが、実施例1~5ではVHR変化量50%以下と少ない変化量にすることができることが確認された。As shown in Table 3, in Comparative Examples 1 and 2, the VHR after the secondary PSA treatment is lower than 86%, but in Examples 1 to 5 it is 86% or higher. Furthermore, in Comparative Examples 1 and 2, placing the liquid crystal cell under high temperature and high humidity caused a significant change in VHR of 65% or more, but it was confirmed that in Examples 1 to 5 the VHR change could be reduced to a small amount of 50% or less.
<チルト角評価用液晶セルの作製>
実施例1~5および比較例1、2の液晶配向剤を、純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄した、画素サイズが200μm×600μmでライン/スペースがそれぞれ3μmのITO電極パターンが形成されている3.5×3mmITO電極基板(縦35mm、横30mm、厚さ0.5mm)と、高さ3.2μmのフォトスペーサーがパターニングされているITO電極付きガラス基板(縦35mm、横30mm、厚さ0.7mm)のITO面上にそれぞれスピンコートした。次いで、70℃で90秒間ホットプレートにて焼成した後、230℃の赤外線加熱炉で20分間または60分間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド塗布基板を作製した。
なお、このITO電極パターンが形成されているITO電極基板は、クロスチェッカー(市松)模様に4分割されており4つのエリアごとで別々に駆動ができるようになっている。
<Preparation of Liquid Crystal Cell for Tilt Angle Evaluation>
The liquid crystal alignment agents of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were spin-coated on the ITO surface of a 3.5 x 3 mm ITO electrode substrate (length 35 mm, width 30 mm, thickness 0.5 mm) with an ITO electrode pattern having a pixel size of 200 μm x 600 μm and a line/space of 3 μm each, which had been washed with pure water and IPA (isopropyl alcohol), and a glass substrate (length 35 mm, width 30 mm, thickness 0.7 mm) with an ITO electrode patterned with a photospacer having a height of 3.2 μm. Next, the substrate was baked on a hot plate at 70 ° C. for 90 seconds, and then baked in an infrared heating furnace at 230 ° C. for 20 minutes or 60 minutes to prepare a polyimide-coated substrate with a film thickness of 100 nm.
The ITO electrode substrate on which this ITO electrode pattern is formed is divided into four areas in a cross-checkered pattern, so that each of the four areas can be driven separately.
上記方法でポリイミド塗布基板を二枚作製し、その上から熱硬化性シール材(協立化学社製 XN-1500T)を印刷した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜が形成された側の面を内側にして、先の基板と貼り合せた後、シール材を硬化させて空セルを作製した。この空セルにPSA用重合性化合物含有液晶MLC-3023(メルク社製商品名)を減圧注入法によって注入し、液晶セルを作製した。この液晶セルの電圧保持率を測定した。
次に、この液晶セルに15VのDC電圧を印加した状態で、この液晶セルの外側から325nmカットフィルターを通したUVを10J/cm2照射(1次PSA処理とも称する)した。なお、UVの照度は、ORC社製UV-MO3Aを用いて測定した。
その後、液晶セル中に残存している未反応の重合性化合物を失活させる目的で、電圧を印加していない状態で東芝ライテック社製UV-FL照射装置を用いてUV(UVランプ:FLR40SUV32/A-1)を30分間照射(2次PSA処理と称する)した。その後、プレチルト角の測定を行った。
Two polyimide-coated substrates were prepared using the above method, and a thermosetting sealant (XN-1500T manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.) was printed on them. Next, the other substrate was attached to the previous substrate with the side on which the liquid crystal alignment film was formed facing inward, and the sealant was cured to prepare an empty cell. PSA polymerizable compound-containing liquid crystal MLC-3023 (product name manufactured by Merck & Co., Ltd.) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method to prepare a liquid crystal cell. The voltage retention rate of this liquid crystal cell was measured.
Next, with a DC voltage of 15 V applied to the liquid crystal cell, the liquid crystal cell was irradiated with 10 J/ cm2 UV light through a 325 nm cut filter from the outside (also referred to as a primary PSA treatment). The UV illuminance was measured using a UV-MO3A manufactured by ORC Corporation.
Thereafter, in order to inactivate the unreacted polymerizable compound remaining in the liquid crystal cell, UV (UV lamp: FLR40SUV32/A-1) was irradiated for 30 minutes (referred to as secondary PSA treatment) using a UV-FL irradiation device manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp. in a state where no voltage was applied, and then the pretilt angle was measured.
<プレチルト角の評価>
LCDアナライザー(名菱テクニカ社製LCA-LUV42A)を使用して、上記で作製したプレチルト角評価液晶セルのプレチルト角測定を行った。ここで測定した230℃の赤外線加熱炉で20分間焼成したポリイミド塗布基板を用いたプレチルト角から60分間焼成したポリイミド塗布基板を用いたプレチルト角を引いた値をプレチルト角差とした。評価結果を、表4に示す。
<Evaluation of pretilt angle>
The pretilt angle of the liquid crystal cell for evaluating the pretilt angle prepared above was measured using an LCD analyzer (LCA-LUV42A manufactured by Meiryo Technica Corporation). The pretilt angle difference was determined by subtracting the pretilt angle measured using the polyimide-coated substrate baked for 60 minutes from the pretilt angle measured using the polyimide-coated substrate baked for 20 minutes in an infrared heating furnace at 230°C. The evaluation results are shown in Table 4.
表4に示されるように、シロキサン骨格を導入していない比較例1ではプレチルト角差が2.0°あるが、実施例1~5ではプレチルト角差が0.4°以下にすることができることが確認された。As shown in Table 4, in Comparative Example 1, in which a siloxane skeleton is not introduced, the pretilt angle difference is 2.0°, but in Examples 1 to 5, it was confirmed that the pretilt angle difference can be reduced to 0.4° or less.
<溶解性の評価>
実施例1~5および比較例1、2の液晶配向剤10g攪拌している中にそれぞれBCSを滴下し、白濁する重量から、下記式で溶解性を算出した。評価結果を、表5に示す。
溶解性(%)=(液晶配向剤中のBCS量+滴下BCS量)/
(液晶配向剤量+滴下BCS量)×100
<Evaluation of Solubility>
BCS was dropped into 10 g of the liquid crystal alignment agents of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 while stirring, and the solubility was calculated from the weight of the solution that became cloudy using the following formula. The evaluation results are shown in Table 5.
Solubility (%) = (amount of BCS in liquid crystal alignment agent + amount of BCS dropped) /
(amount of liquid crystal alignment agent + amount of BCS dropped) x 100
<シール密着性測定基板の作製>
実施例1~5および比較例1、2の液晶配向剤を、それぞれ、純水及びIPA(イソプロピルアルコール)で洗浄したITO付きガラス基板(縦30mm、横40mm、厚み0.7mm)のITO面にスピンコートし、70℃で90秒間ホットプレートにて焼成した後、230℃の赤外線加熱炉で20分間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド塗布基板を作製した。
上記方法でポリイミド塗布基板を二枚作製し、一方の基板の液晶配向膜面上に4μmbビーズスペーサーを塗布した後、シール剤(協立化学社製、XN-1500T)を滴下した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜面を内側にし、基板の重なり幅が1cm、シール剤の直径が3mmに近い円形になるように、貼り合わせた。貼り合わせた2枚のポリイミド塗布基板を固定した後、150℃の熱風循環オーブンにて1時間焼成を行い、密着性評価用サンプルを作製した。
<Preparation of substrate for measuring seal adhesion>
The liquid crystal alignment agents of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were spin-coated on the ITO surface of a glass substrate (length 30 mm, width 40 mm, thickness 0.7 mm) with ITO that had been washed with pure water and IPA (isopropyl alcohol), baked on a hot plate at 70°C for 90 seconds, and then baked in an infrared heating furnace at 230°C for 20 minutes to prepare a polyimide-coated substrate with a film thickness of 100 nm.
Two polyimide-coated substrates were prepared using the above method, and 4 μm bead spacers were applied to the liquid crystal alignment film surface of one of the substrates, after which a sealant (XN-1500T, manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.) was dropped onto it. Next, the liquid crystal alignment film surface of the other substrate was placed inside, and the substrates were laminated together so that the overlap width of the substrates was 1 cm and the diameter of the sealant was a circle close to 3 mm. After fixing the two laminated polyimide-coated substrates, they were baked for 1 hour in a hot air circulating oven at 150°C to prepare a sample for adhesion evaluation.
<シール密着性の評価>
上記密着性評価用サンプルを卓上形精密万能試験機(島津製作所社製、AGS-X 500N)の三点曲げ治具の下部(間隔64cm)に密着性評価用基板を固定した後、基板中央部の上部から5mm/分の速度で押し込みを行い、剥離する際の力(N)を測定した。上記方法で測定した剥離する際の力(N)をシール剤の直径で割った値をシール密着性として評価した。シール評価結果を、表5に示す。
<Evaluation of Seal Adhesion>
The adhesion evaluation sample was fixed to the lower part (64 cm interval) of a three-point bending jig of a tabletop precision universal testing machine (Shimadzu Corporation, AGS-X 500N), and the adhesion evaluation substrate was then pressed from the upper center of the substrate at a speed of 5 mm/min to measure the force (N) required for peeling. The force (N) required for peeling measured by the above method was divided by the diameter of the sealant to evaluate the seal adhesion. The seal evaluation results are shown in Table 5.
表5に示されるように、比較例1、2では溶解性60%より低いが、実施例1~5では、60%以上であることが確認された。シール密着性も比較例1、2では2N/mmより低いが、実施例1~5では2.5N/mm以上であることが確認された。As shown in Table 5, the solubility was lower than 60% in Comparative Examples 1 and 2, but was confirmed to be 60% or higher in Examples 1 to 5. The seal adhesion was also lower than 2 N/mm in Comparative Examples 1 and 2, but was confirmed to be 2.5 N/mm or higher in Examples 1 to 5.
なお、2019年2月8日に出願された日本特許出願2019-021819号の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。The entire contents of the specification, claims and abstract of Japanese Patent Application No. 2019-021819, filed on February 8, 2019, are hereby incorporated by reference as the disclosure of the specification of the present invention.
Claims (17)
ジアミン成分(1):tert-ブトキシカルボニル基を有するジアミン及びシロキサン骨格を有するジアミンを含有するジアミン成分。
ジアミン成分(2):tert-ブトキシカルボニル基及びシロキサン骨格を有するジアミンを含有するジアミン成分。 A liquid crystal aligning agent comprising at least one polymer selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by polymerizing any one of the following diamine components (1) and (2) with a tetracarboxylic acid component, and a polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor , wherein the imidization rate of the polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor is 20% or more and 74% or less :
Diamine component (1): A diamine component containing a diamine having a tert-butoxycarbonyl group and a diamine having a siloxane skeleton.
Diamine component (2): A diamine component containing a diamine having a tert-butoxycarbonyl group and a siloxane skeleton.
式[1b-1]中、X3及びX7はそれぞれ独立して、単結合、炭素数1~10のアルキレン基、-O-、-N(R1)-、-CON(R2)-、-N(R3)CO-、-CH2O-、-COO-及びOCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。但し、R1、R2、R3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。X4及びX6はそれぞれ独立して、単結合又は炭素数1~10のアルキレン基を示し、X5は単結合又は炭素数1~10のアルキレン基を示し、Xcは下記の式[a-1]の構造を示す。rは1~4の整数を示す。
式[1c-1]中、X8は単結合、炭素数1~10のアルキレン基、-O-、-N(R1)-、-CON(R2)-、-N(R3)CO-、-CH2O-、-COO-及びOCO-からなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。但し、R1、R2、R3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。X9は単結合、炭素数1~10のアルキレン基を示し、Xdは単結合又は炭素数1~20の有機基を示し、Xeは水素原子又は炭素数1~20の有機基を示し、Xfは下記の式[a-1]の構造を示す。nは1~4の整数を示し、sは1~4の整数を示し、tは1~4の整数を示す。
式[1a-1]~式[1c-1]中、A1~A6はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を示す。)
In formula [1b-1], X3 and X7 each independently represent at least one selected from the group consisting of a single bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, -O-, -N( R1 )-, -CON( R2 )-, -N( R3 )CO-, -CH2O- , -COO- and OCO-. However, R1 , R2 and R3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. X4 and X6 each independently represent a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, X5 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and Xc represents a structure of formula [a-1] below. r represents an integer of 1 to 4.
In formula [1c-1], X8 represents at least one selected from the group consisting of a single bond, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, -O-, -N( R1 )-, -CON( R2 )-, -N( R3 )CO-, -CH2O- , -COO- and OCO-. However, R1 , R2 and R3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. X9 represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, Xd represents a single bond or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, Xe represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and Xf represents a structure of the following formula [a-1]. n represents an integer of 1 to 4, s represents an integer of 1 to 4, and t represents an integer of 1 to 4.
In formulas [1a-1] to [1c-1], A 1 to A 6 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Y4は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の環状基又はステロイド骨格を有する炭素数17~51の2価の有機基を表す。該環状基を形成する任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
Y5は、ベンゼン環、シクロヘキサン環及び複素環からなる群から選ばれる少なくとも1種の環状基を表す。該環状基を形成する任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
Y6は炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数1~18のフッ素含有アルキル基、炭素数1~18のアルコキシ基及び炭素数1~18のフッ素含有アルコキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。nは0~4の整数を示す。) The liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 12, wherein the diamine component (1) and the diamine component (2) further contain a two-side chain diamine represented by the following formula [N1].
Y4 represents at least one divalent cyclic group selected from the group consisting of a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, or a divalent organic group having a steroid skeleton and having 17 to 51 carbon atoms, any hydrogen atom forming the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom.
Y5 represents at least one cyclic group selected from the group consisting of a benzene ring, a cyclohexane ring, and a heterocycle, and any hydrogen atom forming the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom.
Y6 represents at least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, and a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms. n represents an integer of 0 to 4.
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