JP7593271B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and method for producing the same, and liquid crystal element - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film and its manufacturing method, and a liquid crystal element.
液晶配向膜の重合体成分としては、耐熱性が高いこと等の理由からポリイミドが一般に使用されている。その一方で、ポリイミドは溶剤に対する溶解性が低く、そのため、比較的大きな疎水性基(メソゲン構造等)を重合体側鎖に導入した場合に溶解性が十分でなく、塗布性が低下することが考えられる。そこで、ポリイミドの代替として、アクリル系ポリマーやスチレン-マレイミド系ポリマーを液晶配向膜の材料として用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Polyimide is generally used as the polymer component of liquid crystal alignment films because of its high heat resistance. On the other hand, polyimide has low solubility in solvents, and therefore, when a relatively large hydrophobic group (mesogen structure, etc.) is introduced into the polymer side chain, the solubility is insufficient, and it is thought that the coatability will decrease. Therefore, as an alternative to polyimide, it has been proposed to use acrylic polymers or styrene-maleimide polymers as materials for liquid crystal alignment films (see, for example, Patent Document 1).
液晶配向膜は、通常、重合体成分を溶剤に溶解又は分散した液晶配向剤を基板上に塗布し、高温(例えば200~250℃)で加熱することにより基板上に形成される。このため、重合体成分の耐熱性が十分でない場合、膜形成時の加熱処理によって重合体成分が熱分解し、表示不良を引き起こしたり、熱分解によって生じた成分が不純物となり信頼性が低下したりすることが懸念される。このような懸念は、例えば塗布不良等によって液晶配向膜の膜厚が薄くなった領域において特に生じやすいと考えられる。一方、液晶素子には更なる高品質化が求められており、配向膜形成時の塗布不良等によって液晶配向膜の膜厚が薄くなった場合にも所望のプレチルト角を示す特性(以下、「プレチルト角安定性」ともいう)が求められる。 A liquid crystal alignment film is usually formed on a substrate by applying a liquid crystal alignment agent, in which a polymer component is dissolved or dispersed in a solvent, onto the substrate and heating at high temperatures (e.g., 200 to 250°C). For this reason, if the polymer component does not have sufficient heat resistance, there is a concern that the polymer component may be thermally decomposed by the heat treatment during film formation, causing display defects, or that the components generated by thermal decomposition may become impurities and reduce reliability. Such concerns are thought to be particularly likely to occur in areas where the thickness of the liquid crystal alignment film has become thin due to poor coating, etc. On the other hand, there is a demand for even higher quality liquid crystal elements, and they are required to have the property of exhibiting the desired pretilt angle (hereinafter also referred to as "pretilt angle stability") even when the thickness of the liquid crystal alignment film has become thin due to poor coating, etc. during the formation of the alignment film.
また、比較的高温の加熱による熱分解により生じた成分が不純物として膜中に残ったままの場合、その液晶素子が高温環境下に長時間曝されることによって、膜中の不純物に起因する性能低下を引き起こす、すなわち長期耐熱性に劣ることが懸念される。 In addition, if components resulting from thermal decomposition caused by heating at relatively high temperatures remain in the film as impurities, there is concern that exposure of the liquid crystal element to a high-temperature environment for a long period of time could cause a decrease in performance due to the impurities in the film, i.e., poor long-term heat resistance.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、塗布不良等により液晶配向膜の膜厚が薄くなった場合にもプレチルト角が安定しており、かつ長期耐熱性に優れた液晶素子を得ることができる液晶配向剤を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its main object is to provide a liquid crystal alignment agent that can provide a liquid crystal element having a stable pretilt angle and excellent long-term heat resistance even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thinned due to poor coating or the like.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following measures to solve the above problems.
<1> 重合体側鎖に、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する付加重合体である重合体[P]を含有し、前記重合体[P]は、下記式(1)で表される構造単位、下記式(2)で表される構造単位、下記式(3)で表される構造単位、及び下記式(4)で表される構造単位よりなる群から選択される少なくとも1種を有する、液晶配向剤。
式(2)中、R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基であるか、又は、R4及びR5が互いに結合してR4及びR5が結合する炭素原子と共に構成される環構造を表す。R6は、水素原子又は1価の有機基である。X2は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。R7は、1価の置換基である。m2は0~4の整数である。n2は0~2の整数である。m2が2以上の場合、複数のR7は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(3)中、R8は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。X3は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。R9は、1価の置換基である。m3は0~4の整数である。m3が2以上の場合、複数のR9は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(4)中、R10は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。Z1は、酸素原子又は-NH-である。X4は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。「*」は結合手であることを表す。)
<1> A liquid crystal aligning agent comprising a polymer [P] which is an addition polymer having, in a polymer side chain, a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function of generating radicals upon light irradiation and a photosensitizing function of exhibiting a sensitizing effect upon light irradiation, or a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond, and the polymer [P] has at least one selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1), a structural unit represented by the following formula (2), a structural unit represented by the following formula (3), and a structural unit represented by the following formula (4):
In formula (2), R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group is replaced with a halogen atom, or R 4 and R 5 are bonded to each other to form a ring structure together with the carbon atom to which R 4 and R 5 are bonded. R 6 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. X 2 has a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function that generates radicals upon light irradiation and a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect upon light irradiation, or is a monovalent group having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. R 7 is a monovalent substituent. m2 is an integer of 0 to 4. n2 is an integer of 0 to 2. When m2 is 2 or more, multiple R 7s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (3), R 8 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. X 3 is a monovalent group having a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function of generating radicals upon light irradiation and a photosensitizing function of exhibiting a sensitizing effect upon light irradiation, or having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. R 9 is a monovalent substituent. m3 is an integer of 0 to 4. When m3 is 2 or more, multiple R 9s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (4), R 10 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. Z 1 is an oxygen atom or -NH-. X 4 is a monovalent group having a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function that generates radicals upon light irradiation and a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect upon light irradiation, or having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. "*" represents a bond.)
<2> 上記<1>の液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜。
<3> 上記<2>の液晶配向膜を備える液晶素子。
<4> 上記<1>の液晶配向剤を、導電膜を有する一対の基板における各導電膜上に塗布し、塗膜を形成する工程と、前記塗膜を形成した一対の基板を、液晶層を介して前記塗膜が対向するように配置して液晶セルを構築する工程と、前記導電膜間に電圧を印加した状態で前記液晶セル光照射する工程と、を含む、液晶素子の製造方法。
<2> A liquid crystal alignment film formed using the liquid crystal aligning agent according to <1> above.
<3> A liquid crystal element comprising the liquid crystal alignment film according to <2> above.
<4> A method for producing a liquid crystal element, comprising: a step of applying the liquid crystal aligning agent according to <1> above onto each conductive film of a pair of substrates having a conductive film to form a coating film; a step of constructing a liquid crystal cell by disposing the pair of substrates on which the coating films have been formed so that the coating films face each other via a liquid crystal layer; and a step of irradiating the liquid crystal cell with light while applying a voltage between the conductive films.
本発明の液晶配向剤によれば、塗布不良等により液晶配向膜の膜厚が薄くなった場合にもプレチルト角が安定しており、かつ長期耐熱性に優れた液晶素子を得ることができる。 The liquid crystal alignment agent of the present invention makes it possible to obtain a liquid crystal element that has a stable pretilt angle and excellent long-term heat resistance even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thin due to poor coating or the like.
以下、本開示の態様に関連する事項について詳細に説明する。なお、本明細書において「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む意味である。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。重合体の「主鎖」とは、重合体の原子鎖のうち最も長い「幹」の部分をいう。重合体の「側鎖」とは、重合体の「幹」から分岐した部分をいう。「有機基」とは、炭素を含む化合物(すなわち有機化合物)から任意の水素原子を取り除いてなる原子団をいう。 The following describes in detail matters related to the aspects of the present disclosure. In this specification, the term "hydrocarbon group" includes linear hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbon groups, and aromatic hydrocarbon groups. The term "linear hydrocarbon group" means a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group that does not include a cyclic structure and is composed only of a linear structure. However, it may be saturated or unsaturated. The term "alicyclic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group that contains only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not contain an aromatic ring structure. However, it does not have to be composed only of an alicyclic hydrocarbon structure, and it also includes those that have a linear structure as a part of it. The term "aromatic hydrocarbon group" means a hydrocarbon group that contains an aromatic ring structure as a ring structure. However, it does not have to be composed only of an aromatic ring structure, and it may contain a linear structure or an alicyclic hydrocarbon structure as a part of it. The term "main chain" of a polymer refers to the longest "trunk" part of the atomic chain of the polymer. The term "side chain" of a polymer refers to a part branched from the "trunk" of the polymer. An "organic group" is an atomic group formed by removing any hydrogen atom from a carbon-containing compound (i.e., an organic compound).
《液晶配向剤》
本開示の液晶配向剤は、以下の重合体[P]を含有する。
重合体[P]:重合体側鎖に、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する付加重合体であって、下記式(1)で表される構造単位、下記式(2)で表される構造単位、下記式(3)で表される構造単位、及び下記式(4)で表される構造単位よりなる群から選択される少なくとも1種の構造単位(以下、「第1構造単位」ともいう)を有する重合体。
式(2)中、R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基であるか、又は、R4及びR5が互いに結合してR4及びR5が結合する炭素原子と共に構成される環構造を表す。R6は、水素原子又は1価の有機基である。X2は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。R7は、1価の置換基である。m2は0~4の整数である。n2は0~2の整数である。m2が2以上の場合、複数のR7は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(3)中、R8は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。X3は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。R9は、1価の置換基である。m3は0~4の整数である。m3が2以上の場合、複数のR9は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(4)中、R10は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。Z1は、酸素原子又は-NH-である。X4は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。「*」は結合手であることを表す。)
Liquid crystal alignment agent
The liquid crystal aligning agent of the present disclosure contains the following polymer [P].
Polymer [P]: An addition polymer having, in a polymer side chain, a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function of generating radicals upon light irradiation and a photosensitizing function of exhibiting a sensitizing effect upon light irradiation, or a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond, and having at least one structural unit (hereinafter also referred to as a "first structural unit") selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1), a structural unit represented by the following formula (2), a structural unit represented by the following formula (3), and a structural unit represented by the following formula (4):
In formula (2), R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group is replaced with a halogen atom, or R 4 and R 5 are bonded to each other to form a ring structure together with the carbon atom to which R 4 and R 5 are bonded. R 6 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. X 2 has a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function that generates radicals upon light irradiation and a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect upon light irradiation, or is a monovalent group having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. R 7 is a monovalent substituent. m2 is an integer of 0 to 4. n2 is an integer of 0 to 2. When m2 is 2 or more, multiple R 7s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (3), R 8 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. X 3 is a monovalent group having a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function of generating radicals upon light irradiation and a photosensitizing function of exhibiting a sensitizing effect upon light irradiation, or having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. R 9 is a monovalent substituent. m3 is an integer of 0 to 4. When m3 is 2 or more, multiple R 9s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (4), R 10 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. Z 1 is an oxygen atom or -NH-. X 4 is a monovalent group having a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function that generates radicals upon light irradiation and a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect upon light irradiation, or having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. "*" represents a bond.)
<第1構造単位>
上記式(1)~式(4)において、X1、X2、X3及びX4が、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造(以下、「部分構造A」ともいう)を有する基である場合、部分構造Aは、光を吸収してラジカルを発生する光開始剤構造を有する基であることが好ましい。この光開始剤構造としては、公知の光ラジカル発生剤に由来する構造が挙げられる。当該光ラジカル発生剤としては、例えばアルキルフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ケタール系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、及びアントラキノン系化合物等のラジカル発生基含有化合物が挙げられる。
<First structural unit>
In the above formulas (1) to (4), when X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are groups having a partial structure (hereinafter also referred to as "partial structure A") capable of expressing at least one of a radical generating function that generates radicals by light irradiation and a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect by light irradiation, it is preferable that the partial structure A is a group having a photoinitiator structure that absorbs light and generates radicals. Examples of this photoinitiator structure include structures derived from known photoradical generators. Examples of the photoradical generator include radical generating group-containing compounds such as alkylphenone compounds, benzoin compounds, ketal compounds, acetophenone compounds, benzophenone compounds, thioxanthone compounds, and anthraquinone compounds.
X1、X2、X3及びX4が部分構造Aを有する基である場合、X1、X2、X3及びX4は、下記式(a-1)で表される基、又は下記式(a-2)で表される基であることが好ましい。
上記式(a-1)中のAr1及びAr2、上記式(a-2)中のAr3で表される2価の芳香環基は、置換又は無置換の芳香環の環部分から2個の水素原子を取り除いた基である。芳香環としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられ、好ましくはベンゼン環である。芳香環が有していてもよい置換基としては、例えば炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基及びフルオロアルキル基、フッ素原子、水酸基等が挙げられる。Ar1とAr2とが互いに合わせられて構成される環構造としては、2個のベンゼン環が-O-、-S-、カルボニル基又は-NR36-(R36は、水素原子又は炭素数1~10の炭化水素基である。以下同じ)を介して結合された構造が挙げられる。 The divalent aromatic ring group represented by Ar 1 and Ar 2 in the above formula (a-1) and Ar 3 in the above formula (a-2) is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the ring portion of a substituted or unsubstituted aromatic ring. Examples of the aromatic ring include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and the like, and a benzene ring is preferred. Examples of the substituent that the aromatic ring may have include an alkyl group, an alkoxy group, and a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a fluorine atom, and a hydroxyl group. Examples of the ring structure formed by combining Ar 1 and Ar 2 together include a structure in which two benzene rings are bonded via -O-, -S-, a carbonyl group, or -NR 36 - (R 36 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. The same applies below).
上記式(a-2)中のR32~R34で表される1価の有機基としては、例えば炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、ベンジル基、フェネチル基、フェニルオキシ基、フェニルアルキルオキシ基、-NR39R40(ただし、R39及びR40は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基である)、窒素含有複素環基等が挙げられ、これらの基が有する任意の水素原子が置換されていてもよい。当該置換基としては、例えばフッ素原子、水酸基等が挙げられる。R32とR33とが互いに合わせられて構成される環構造としては、炭素数4~10のシクロアルキル基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic groups represented by R 32 to R 34 in the above formula (a-2) include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a benzyl group, a phenethyl group, a phenyloxy group, a phenylalkyloxy group, -NR 39 R 40 (wherein R 39 and R 40 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), a nitrogen-containing heterocyclic group, and the like, and any hydrogen atom possessed by these groups may be substituted. Examples of the substituent include a fluorine atom and a hydroxyl group. Examples of the ring structure formed by combining R 32 and R 33 together include a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms.
上記式(a-1)中のR31及び式(a-2)中で表されるR35において、2価の有機基としては、例えば炭素数1~20の2価の炭化水素基、炭化水素基が有する任意のメチレン基が-O-、-S-又は-NR36-で置き換えられた炭素数2~20の基、炭化水素基が有する任意の水素原子がフッ素原子、アルコキシ基、水酸基等で置換された炭素数2~20の基等が挙げられる。R31、R35が2価の有機基である場合、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~5がより好ましい。 In R 31 in formula (a-1) and R 35 in formula (a-2) above, examples of the divalent organic group include a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a group having 2 to 20 carbon atoms in which any methylene group in the hydrocarbon group is replaced with -O-, -S- or -NR 36 -, and a group having 2 to 20 carbon atoms in which any hydrogen atom in the hydrocarbon group is replaced with a fluorine atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, etc. When R 31 and R 35 are divalent organic groups, they preferably have 1 to 10 carbon atoms, and more preferably have 1 to 5 carbon atoms.
膜厚が薄くなった場合の液晶配向膜において、プレチルト角安定性と製造容易性とを両立させる観点から、R31、R35の好ましい例としては、下記式(r-1)で表される基が挙げられる。
*1-R38-Z2-* …(r-1)
(式(r-1)中、R38は2価の有機基である。Z2は、-O-、*2-COO-、*2-OCO-、*2-NH-CO-、*2-CO-NH-又は*2-NH-COO-である。「*2」はR38との結合手であることを表す。「*1」はZ1との結合手であることを表す。「*」は結合手であることを表す。)
In terms of achieving both pretilt angle stability and ease of production in a liquid crystal alignment film when the film thickness is reduced, preferred examples of R 31 and R 35 include groups represented by the following formula (r-1).
* 1 -R 38 -Z 2 -*...(r-1)
(In formula (r-1), R 38 is a divalent organic group. Z 2 is -O-, * 2 -COO-, * 2 -OCO-, * 2 -NH-CO-, * 2 -CO-NH- or * 2 -NH-COO-. "* 2 " represents a bond to R 38. "* 1 " represents a bond to Z 1. "*" represents a bond.)
X1、X2、X3及びX4が部分構造Aを有する場合において、X1、X2、X3及びX4の具体例としては、上記式(a-1)で表される部分構造を有する基として、下記式(a-1-1)~式(a-1-5)のそれぞれで表される基等を;上記式(a-2)で表される基として、下記式(a-2-1)~式(a-2-9)のそれぞれで表される基等を、それぞれ挙げることができる。
X1、X2、X3及びX4が、重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である場合、X1、X2、X3及びX4としては、例えば下記式(a-3)で表される基が挙げられる。
*-R37-D1 …(a-3)
(式(a-3)中、D1は、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ビニルフェニル基又はビニルエーテル基である。R37は、単結合又は2価の有機基である。)
When X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are monovalent groups having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond, examples of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 include groups represented by the following formula (a-3).
*-R 37 -D 1 ...(a-3)
(In formula (a-3), D 1 is a (meth)acryloyl group, a vinyl group, a vinylphenyl group, or a vinyl ether group. R 37 is a single bond or a divalent organic group.)
上記式(a-3)中のR37において、2価の有機基としては、例えば炭素数1~20の2価の炭化水素基、炭化水素基が有する任意のメチレン基が-O-、-S-又は-NR36-で置き換えられた炭素数2~20の基、炭化水素基が有する任意の水素原子がフッ素原子、アルコキシ基、水酸基等で置換された炭素数2~20の基等が挙げられる。なお、本明細書において「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」を包含する意味である。「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」を包含する意味である。 In R 37 in the above formula (a-3), examples of the divalent organic group include a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a group having 2 to 20 carbon atoms in which any methylene group in the hydrocarbon group is replaced with -O-, -S- or -NR 36 -, and a group having 2 to 20 carbon atoms in which any hydrogen atom in the hydrocarbon group is replaced with a fluorine atom, an alkoxy group, a hydroxyl group or the like. In this specification, "(meth)acrylic" includes both "acrylic" and "methacrylic". "(meth)acryloyl" includes both "acryloyl" and "methacryloyl".
上記式(1)中のR1及びR2、式(2)中のR4及びR5において、炭素数1~10の炭化水素基としては、炭素数1~10の鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、フェニル基、メチルフェニル基等が挙げられる。R1及びR2又はR3及びR4が互いに結合して構成される環構造としては、炭素数4~10のシクロアルキル基等が挙げられる。液晶素子の長期耐熱性及びプレチルト角安定性の改善効果をより高くする観点から、n1及びn2は、単結合であることが好ましい。 In R1 and R2 in the above formula (1), and R4 and R5 in the above formula (2), examples of the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a phenyl group, a methylphenyl group, etc. Examples of the ring structure formed by bonding R1 and R2 or R3 and R4 to each other include a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, etc. From the viewpoint of further improving the long-term heat resistance and pretilt angle stability of the liquid crystal element, n1 and n2 are preferably single bonds.
上記式(2)中のR6が1価の有機基である場合、当該1価の有機基としては、例えば炭素数1~30の1価の炭化水素基、当該炭化水素基の少なくとも1個のメチレン基が-O-、-CO-、-COO-又は-NR20-(ただし、R20は水素原子又は1価の炭化水素基である)で置換された基(以下「基α」ともいう。)、炭素数1~30の1価の炭化水素基又は基αの少なくとも1個の水素原子がフッ素原子又はシアノ基で置換された基等が挙げられる。 When R 6 in the above formula (2) is a monovalent organic group, examples of the monovalent organic group include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a group in which at least one methylene group of the hydrocarbon group is substituted with -O-, -CO-, -COO- or -NR 20 - (wherein R 20 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group) (hereinafter also referred to as "group α"), a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms or a group in which at least one hydrogen atom of the group α is substituted with a fluorine atom or a cyano group, and the like.
上記式(1)中のR3、上記式(2)中のR7、及び上記式(3)中のR9の1価の置換基としては、炭素数1~10のアルキル基、炭素数4~10のシクロアルキル基、フェニル基、炭素数1~10のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基等が挙げられる。m1~m3はそれぞれ、0~2が好ましく、0又は1がより好ましい。
上記式(3)中のR8及び式(4)中のR10は、水素原子、フッ素原子、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数1~3のフルオロアルキル基が好ましい。
Examples of the monovalent substituents of R 3 in the above formula (1), R 7 in the above formula (2), and R 9 in the above formula (3) include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a phenyl group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, etc. Each of m1 to m3 is preferably 0 to 2, and more preferably 0 or 1.
R 8 in the above formula (3) and R 10 in the above formula (4) are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
第1構造単位は、液晶素子の長期耐熱性の改善効果をより高くする観点から、上記式(1)で表される部分構造、上記式(2)で表される部分構造、及び上記式(3)で表される部分構造よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。また、薄膜になった場合にも所望のプレチルト角を示す液晶配向膜を得ることができる点で、第1構造単位は、上記式(a-1)又は上記式(a-2)で表される基を有することが好ましく、上記式(a-2)で表される基を有することがより好ましい。 From the viewpoint of further improving the long-term heat resistance of the liquid crystal element, the first structural unit is preferably at least one selected from the group consisting of the partial structure represented by the above formula (1), the partial structure represented by the above formula (2), and the partial structure represented by the above formula (3). In addition, in order to obtain a liquid crystal alignment film that exhibits a desired pretilt angle even when formed into a thin film, the first structural unit preferably has a group represented by the above formula (a-1) or (a-2), and more preferably has a group represented by the above formula (a-2).
第1構造単位の具体例としては、例えば下記式(U1-1)~式(U1-21)のそれぞれで表される構造単位等が挙げられる。
重合体[P]において、第1構造単位の含有割合は、重合体[P]が以下の第2構造単位を含むかに応じて好適な範囲が異なる。重合体[P]が第1構造単位と共に第2構造単位を含む場合、重合体[P]における第1構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、1モル%以上であることが好ましく、2モル%以上であることがより好ましく、5モル%以上であることが更に好ましい。また、第1構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下であることが更に好ましい。第1構造単位の含有割合が上記範囲であると、配向膜形成時の塗布不良等によって液晶配向膜の膜厚が薄くなった場合にも所望のプレチルト角を示すとともに、液晶素子の長期耐熱性の改善効果を高くできる点で好適である。 In the polymer [P], the preferred range of the content of the first structural unit varies depending on whether the polymer [P] contains the following second structural unit. When the polymer [P] contains the second structural unit together with the first structural unit, the content of the first structural unit in the polymer [P] is preferably 1 mol% or more, more preferably 2 mol% or more, and even more preferably 5 mol% or more, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. In addition, the content of the first structural unit is preferably 50 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, and even more preferably 30 mol% or less, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. When the content of the first structural unit is in the above range, it is preferable that the desired pretilt angle is exhibited even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thin due to poor coating during the formation of the alignment film, and the effect of improving the long-term heat resistance of the liquid crystal element can be enhanced.
重合体[P]が第2構造単位を含まない場合、重合体[P]における第1構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましく、25モル%以上であることが更に好ましい。また、第1構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、80モル%以下であることが好ましく、70モル%以下であることがより好ましい。重合体[P]が第2構造単位を含まない場合、第1構造単位の含有割合が上記範囲であると、液晶配向膜の膜厚が薄くなった場合にも所望のプレチルト角を示すとともに、液晶素子の長期耐熱性の改善が高く好適である。 When the polymer [P] does not contain the second structural unit, the content ratio of the first structural unit in the polymer [P] is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and even more preferably 25 mol% or more, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. The content ratio of the first structural unit is preferably 80 mol% or less, more preferably 70 mol% or less, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. When the polymer [P] does not contain the second structural unit, if the content ratio of the first structural unit is in the above range, the desired pretilt angle is exhibited even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thin, and the long-term heat resistance of the liquid crystal element is highly improved, which is preferable.
<第2構造単位>
重合体[P]は、第1構造単位と共に、下記(a)及び(b):
(a)芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基(以下、「非感光性基B」ともいう)、
(b)炭素数5以上のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基を有する非感光性の1価の基(ただし、(a)に該当する基を除く。以下、「非感光性基C」ともいう)、
のうち少なくともいずれかを有する構造単位(以下、「第2構造単位」ともいう)を更に含むことが好ましい。重合体[P]が第2構造単位を更に含むことにより、塗布不良等によって液晶配向膜の膜厚が薄くなった場合にも所望のプレチルト角をより安定して示し、信頼性の高い液晶素子を得ることができる点で好適である。
<Second structural unit>
The polymer [P] comprises the following structural units (a) and (b) together with the first structural unit:
(a) a non-photosensitive monovalent group having a total of two or more aromatic rings and/or aliphatic rings (hereinafter also referred to as "non-photosensitive group B");
(b) a non-photosensitive monovalent group having an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, or a fluoroalkoxy group having 5 or more carbon atoms (excluding groups corresponding to (a)). Hereinafter, this group may also be referred to as "non-photosensitive group C");
It is preferable that the polymer [P] further contains a structural unit having at least one of the following structural units (hereinafter also referred to as a "second structural unit"). By containing the second structural unit, the polymer [P] is advantageous in that it can more stably exhibit a desired pretilt angle even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thinned due to poor coating or the like, and a highly reliable liquid crystal device can be obtained.
非感光性基Bが有する芳香族環及び脂肪族環の合計数は、液晶配向性と重合体[A]の溶解性とを両立させる観点から、2個以上が好ましく、2~6個がより好ましい。なお、非感光性基Bが有する環が縮合環である場合、当該縮合環を構成する単環の数が、非感光性基Bが有する芳香族環及び脂肪族環の合計数を表す。例えばコレスタニル基は、脂肪族環を4個有する基であり、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基に相当する。 From the viewpoint of achieving both the liquid crystal alignment property and the solubility of the polymer [A], the total number of aromatic rings and aliphatic rings possessed by the non-photosensitive group B is preferably 2 or more, and more preferably 2 to 6. When the ring possessed by the non-photosensitive group B is a condensed ring, the number of single rings constituting the condensed ring represents the total number of aromatic rings and aliphatic rings possessed by the non-photosensitive group B. For example, a cholestanyl group is a group having four aliphatic rings, and corresponds to a non-photosensitive monovalent group having a total of at least two aromatic rings and at least one aliphatic ring.
非感光性基Bの好ましい具体例としては、下記式(8)で表される基が挙げられる。下記式(8)で表される基は熱分解しにくく、液晶素子の長期耐熱性をより高くできる点で好適である。
A1-B1-L1-B2-L2-* …(8)
(式(8)中、A1は、水素原子、フッ素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、又は炭素数1~20のフルオロアルコキシ基である。B1は、下記式(1-1)~式(1-8)のうちいずれかで表される2価の基である。L1は、単結合であるか、又は下記式(2-1)~式(2-6)のうちいずれかで表される2価の基である。B2は、単結合又は2価の芳香族環基である。L2は、下記式(3-1)~式(3-9)のうちいずれかで表される2価の基である。「*」は結合手であることを表す。)
A 1 -B 1 -L 1 -B 2 -L 2 -*...(8)
(In formula (8), A 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a fluoroalkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. B 1 is a divalent group represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-8). L 1 is a single bond or a divalent group represented by any one of the following formulas (2-1) to (2-6). B 2 is a single bond or a divalent aromatic ring group. L 2 is a divalent group represented by any one of the following formulas (3-1) to (3-9). "*" represents a bond.)
上記式(8)において、A1が炭素数1~20のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基である場合、これらは直鎖状であることが好ましい。液晶配向性をより良好にできる点で、A1は、炭素数2~20のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基であることが好ましく、炭素数3~15のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基であることがより好ましい。 In the above formula (8), when A 1 is an alkyl group, alkoxy group, fluoroalkyl group or fluoroalkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, these are preferably linear. In terms of improving the liquid crystal alignment property, A 1 is preferably an alkyl group, alkoxy group, fluoroalkyl group or fluoroalkoxy group having 2 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkyl group, alkoxy group, fluoroalkyl group or fluoroalkoxy group having 3 to 15 carbon atoms.
B2が2価の芳香族環基である場合、当該芳香族環基は、置換又は無置換のフェニレン基又はナフタニレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。芳香族環基が有する置換基としては、メチル基、ハロゲン原子等が挙げられる。 When B2 is a divalent aromatic ring group, the aromatic ring group is preferably a substituted or unsubstituted phenylene group or naphthalene group, more preferably a phenylene group. Examples of the substituent of the aromatic ring group include a methyl group and a halogen atom.
上記式(8)で表される基の具体例としては、下記式(m2-1)~式(m2-16)のそれぞれで表される基等が挙げられる。
非感光性基Cは、炭素数5以上のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基を有する非感光性の1価の基である。非感光性基Cが有するアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基及びフルオロアルコキシ基は直鎖状であることが好ましい。これらの具体例としては、アルキル基として、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ドデシル基、n-テトラデシル基、n-ヘキサデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基等が挙げられる。アルコキシ基としては、上記で例示したアルキル基と酸素原子とが結合した基が挙げられる。フルオロアルキル基としては、上記で例示したアルキル基における少なくとも1個の水素原子がフッ素原子で置換された基が挙げられる。フルオロアルコキシ基としては、上記で例示したアルキル基と酸素原子とが結合した基における少なくとも1個の水素原子がフッ素原子で置換された基が挙げられる。 The non-photosensitive group C is a non-photosensitive monovalent group having an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, or a fluoroalkoxy group having 5 or more carbon atoms. The alkyl group, alkoxy group, fluoroalkyl group, and fluoroalkoxy group of the non-photosensitive group C are preferably linear. Specific examples of these include an alkyl group such as n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-hexadecyl group, n-octadecyl group, and n-nonadecyl group. Examples of the alkoxy group include the above-mentioned groups in which an alkyl group and an oxygen atom are bonded. Examples of the fluoroalkyl group include the above-mentioned groups in which at least one hydrogen atom in the alkyl group and an oxygen atom is replaced with a fluorine atom. Examples of the fluoroalkoxy group include the above-mentioned groups in which at least one hydrogen atom in the alkyl group and an oxygen atom is replaced with a fluorine atom.
非感光性基Cは、炭素数5以上のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基が、芳香族環又は脂肪族環に結合した1価の基であってもよい。非感光性基Cが有する環は、ベンゼン環又はシクロヘキサン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。ただし、非感光性基Cが有する環は1個である。 The non-photosensitive group C may be a monovalent group in which an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, or a fluoroalkoxy group having 5 or more carbon atoms is bonded to an aromatic ring or an aliphatic ring. The ring possessed by the non-photosensitive group C is preferably a benzene ring or a cyclohexane ring, and more preferably a benzene ring. However, the non-photosensitive group C has one ring.
非感光性基Cが有するアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基及びフルオロアルコキシ基は、薄膜となった場合において液晶配向膜のプレチルト角安定性をより高くできる点で、炭素数6以上が好ましく、炭素数8以上が特に好ましい。 The alkyl group, alkoxy group, fluoroalkyl group, and fluoroalkoxy group of the non-photosensitive group C preferably have 6 or more carbon atoms, and particularly preferably have 8 or more carbon atoms, in order to increase the pretilt angle stability of the liquid crystal alignment film when it is formed into a thin film.
液晶配向膜の膜厚が薄くなった場合にも所望のプレチルト角をより安定して発現でき、信頼性の高い液晶素子を得ることができる点で、重合体[P]が有する第2構造単位は非感光性基Bを有することが好ましく、下記式(5)で表される構造単位、下記式(6)で表される構造単位、及び下記式(7)で表される構造単位よりなる群から選択される少なくとも1種の構造単位であることが特に好ましい。
式(6)中、R14及びR15は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基であるか、又は、R14及びR15が互いに結合してR14及びR15が結合する炭素原子と共に構成される環構造を表す。R16は、水素原子又は1価の有機基である。Y2は、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基である。R17は、1価の置換基である。m5は0~4の整数である。n4は0~2の整数である。m5が2以上の場合、複数のR17は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(7)中、R18は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。Y3は、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基である。R19は、1価の置換基である。m6は0~4の整数である。m6が2以上の場合、複数のR19は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。)
In order to more stably exhibit a desired pretilt angle even when the thickness of the liquid crystal alignment film is reduced, and to obtain a highly reliable liquid crystal element, the second structural unit of the polymer [P] preferably has a non-photosensitive group B, and is particularly preferably at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (5), a structural unit represented by the following formula (6), and a structural unit represented by the following formula (7).
In formula (6), R 14 and R 15 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group is replaced with a halogen atom, or R 14 and R 15 are bonded to each other to form a ring structure together with the carbon atom to which R 14 and R 15 are bonded. R 16 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. Y 2 is a non-photosensitive monovalent group having a total of two or more of at least any one of aromatic rings and aliphatic rings. R 17 is a monovalent substituent. m5 is an integer of 0 to 4. n4 is an integer of 0 to 2. When m5 is 2 or more, multiple R 17s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (7), R 18 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. Y 3 is a non-photosensitive monovalent group having a total of two or more aromatic rings and/or aliphatic rings. R 19 is a monovalent substituent. m6 is an integer of 0 to 4. When m6 is 2 or more, the multiple R 19s are the same or different from each other. "*" represents a bond.)
上記式(5)中のY1、上記式(6)中のY2、及び上記式(7)中のY3は、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基(非感光性基B)である。非感光性基Bの具体例及び好ましい例については、第2構造単位が有する非感光性基Bと同様である。 Y1 in the above formula (5), Y2 in the above formula (6), and Y3 in the above formula (7) are non-photosensitive monovalent groups (non-photosensitive group B) having a total of two or more aromatic rings and/or aliphatic rings. Specific examples and preferred examples of the non-photosensitive group B are the same as those of the non-photosensitive group B in the second structural unit.
上記式(5)中のR11、R12、R13、n3、m4はそれぞれ、上記式(1)中のR1、R2、R3、n1、m1の説明が適用される。
上記式(6)中のR14、R15、R16、R17、n4、m5はそれぞれ、上記式(2)中のR4、R5、R6、R7、n2、m2の説明が適用される。
上記式(7)中のR18、R19、m6はそれぞれ、上記式(3)中のR8、R9、m3の説明が適用される。
The same explanation as for R 1 , R 2 , R 3 , n1 and m1 in the above formula (1) applies to R 11 , R 12 , R 13 , n3 and m4 in the above formula (5), respectively.
The same explanations as for R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , n2 and m2 in the above formula (2) apply to R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , n4 and m5 in the above formula (6) , respectively.
The same explanation as for R 8 , R 9 and m3 in the above formula (3) applies to R 18 , R 19 and m6 in the above formula (7), respectively.
第2構造単位の具体例としては、例えば上記式(U1-1)~式(U1-17)のそれぞれで表される構造単位において、式中のX5が上記式(m2-1)~式(m2-16)のいずれかで表される基である構造単位、上記式(U1-1)~式(U1-17)のそれぞれで表される構造単位において、式中のX5が炭素数5以上のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基である構造単位等が挙げられる。第2構造単位の好ましい具体例は、上記式(U1-1)~式(U1-17)のそれぞれで表される構造単位において、式中のX5が上記式(m2-1)~式(m2-16)のいずれかで表される基の構造単位である。 Specific examples of the second structural unit include structural units represented by the above formulas (U1-1) to (U1-17), in which X 5 is a group represented by any one of the above formulas (m2-1) to (m2-16), and structural units represented by the above formulas (U1-1) to (U1-17), in which X 5 is an alkyl group, alkoxy group, fluoroalkyl group, or fluoroalkoxy group having 5 or more carbon atoms. A preferred specific example of the second structural unit is a structural unit represented by the above formulas (U1-1) to (U1-17), in which X 5 is a group represented by any one of the above formulas (m2-1) to (m2-16).
重合体[P]が第2構造単位を含む場合、第2構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、1モル%以上であることが好ましく、2モル%以上であることがより好ましく、5モル%以上であることが更に好ましい。また、重合体[P]が第2構造単位を含む場合、第2構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、40モル%以下であることが好ましく、35モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下であることが更に好ましい。第2構造単位の含有割合が上記範囲であると、プレチルト角安定性及び長期耐熱性の改善効果を更に改善できる点で好適である。 When the polymer [P] contains the second structural unit, the content of the second structural unit is preferably 1 mol% or more, more preferably 2 mol% or more, and even more preferably 5 mol% or more, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. When the polymer [P] contains the second structural unit, the content of the second structural unit is preferably 40 mol% or less, more preferably 35 mol% or less, and even more preferably 30 mol% or less, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. When the content of the second structural unit is in the above range, it is preferable in that the effect of improving the pretilt angle stability and long-term heat resistance can be further improved.
<第3構造単位>
重合体[P]は更に、環状エーテル基及び環状カーボネート基よりなる群から選択される少なくとも1種を有する構造単位(以下、「第3構造単位」ともいう)を有していることが好ましい。重合体[P]が第3構造単位を有する場合、第3構造単位中の環状エーテル基又は環状カーボネート基が、液晶配向剤に含まれる成分が有するカルボキシ基や水酸基、アミノ基等と反応することにより液晶配向膜のプレチルト角安定性及び耐熱性を向上できる点で好適である。環状エーテル基は、環員数3~7であることが好ましく、反応性が高い点でオキセタニル基及びオキシラニル基のうち少なくとも一方がより好ましい。なお、本明細書において、オキセタニル基及びオキシラニル基を包含して「エポキシ基」ともいう。
<Third structural unit>
The polymer [P] preferably further has a structural unit (hereinafter also referred to as "third structural unit") having at least one selected from the group consisting of a cyclic ether group and a cyclic carbonate group. When the polymer [P] has a third structural unit, the cyclic ether group or cyclic carbonate group in the third structural unit is preferable in that it can improve the pretilt angle stability and heat resistance of the liquid crystal alignment film by reacting with a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, or the like of a component contained in the liquid crystal alignment agent. The cyclic ether group preferably has 3 to 7 ring members, and at least one of an oxetanyl group and an oxiranyl group is more preferable in terms of high reactivity. In this specification, the oxetanyl group and the oxiranyl group are also referred to as "epoxy group".
第3構造単位を有する重合体[P]は、例えば、重合体[P]の合成に際し、第3構造単位を与える単量体として、環状エーテル基及び環状カーボネート基のうち少なくともいずれかを有する不飽和単量体(以下、「第3単量体」ともいう)を用いることにより得ることができる。第3単量体としては、マレイミド系化合物、スチレン系化合物、(メタ)アクリル系化合物等が挙げられる。 The polymer [P] having the third structural unit can be obtained, for example, by using an unsaturated monomer having at least one of a cyclic ether group and a cyclic carbonate group (hereinafter also referred to as the "third monomer") as a monomer that provides the third structural unit when synthesizing the polymer [P]. Examples of the third monomer include maleimide-based compounds, styrene-based compounds, and (meth)acrylic-based compounds.
第3単量体の具体例としては、環状エーテル基を有する化合物として、(メタ)アクリル酸(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル、N-(4-グリシジルオキシフェニル)マレイミド、N-グリシジルマレイミド、3-(グリシジルオキシメチル)スチレン、4-(グリシジルオキシメチル)スチレン、4-グリシジル-α-メチルスチレン、(メタ)アクリル酸グリシジル、α-エチルアクリル酸グリシジル、α-n-プロピルアクリル酸グリシジル、α-n-ブチルアクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシブチル、α-エチルアクリル酸3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸6,7-エポキシヘプチル、α-エチルアクリル酸6,7-エポキシヘプチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチルグリシジルエーテル等を;
環状カーボネート基を有する化合物として、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、2-((2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メトキシ)エチル(メタ)アクリレート等を;それぞれ挙げることができる。なお、重合体[P]の合成に際し、第3単量体としては、これらの1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Specific examples of the third monomer include compounds having a cyclic ether group, such as (3-ethyloxetan-3-yl)methyl (meth)acrylate, N-(4-glycidyloxyphenyl)maleimide, N-glycidylmaleimide, 3-(glycidyloxymethyl)styrene, 4-(glycidyloxymethyl)styrene, 4-glycidyl-α-methylstyrene, glycidyl (meth)acrylate, glycidyl α-ethylacrylate, glycidyl α-n-propylacrylate, glycidyl α-n-butylacrylate, 3,4-epoxybutyl (meth)acrylate, 3,4-epoxybutyl α-ethylacrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate, 6,7-epoxyheptyl (meth)acrylate, 6,7-epoxyheptyl α-ethylacrylate, and 4-hydroxybutyl glycidyl ether (meth)acrylate;
Examples of the compound having a cyclic carbonate group include (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl)methyl (meth)acrylate, 2-((2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl)methoxy)ethyl (meth)acrylate, and the like. In addition, when synthesizing the polymer [P], as the third monomer, one of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
重合体[P]が第3構造単位を含む場合、第3構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、20モル%以上であることが更に好ましい。また、重合体[P]が第3構造単位を含む場合、第3構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、80モル%以下であることが好ましく、75モル%以下であることがより好ましく、70モル%以下であることが更に好ましい。第3構造単位の含有割合が上記範囲であることにより、成分間で架橋構造を適度に形成することができ、液晶配向膜が薄膜化した場合にもプレチルト角安定性を確保でき、また長期耐熱性の改善効果を高くできる点で好適である。 When the polymer [P] contains a third structural unit, the content ratio of the third structural unit is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and even more preferably 20 mol% or more, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. When the polymer [P] contains a third structural unit, the content ratio of the third structural unit is preferably 80 mol% or less, more preferably 75 mol% or less, and even more preferably 70 mol% or less, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. By having the content ratio of the third structural unit in the above range, a crosslinked structure can be appropriately formed between the components, and even when the liquid crystal alignment film is thinned, pretilt angle stability can be ensured, and the effect of improving long-term heat resistance can be enhanced. This is preferable.
<第4構造単位>
重合体[P]は、化合物間で結合を形成可能な官能基であって、オキセタニル基及びオキシラニル基とは異なる官能基(以下、「反応性官能基」ともいう)を有する構造単位(以下、「第4構造単位」ともいう)を更に含むことが好ましい。第4構造単位が有する反応性官能基としては、加熱によりオキセタニル基及びオキシラニル基のうち少なくとも一方と反応する官能基(以下、「官能基D」ともいう)が挙げられる。重合体[P]が官能基Dを有する場合、液晶配向性(特に、薄膜でのプレチルト角安定性)の改善効果を十分に得ることができる点で好適である。
<Fourth structural unit>
It is preferable that the polymer [P] further includes a structural unit (hereinafter also referred to as a "fourth structural unit") having a functional group (hereinafter also referred to as a "reactive functional group") that is capable of forming a bond between compounds and is different from an oxetanyl group and an oxiranyl group. The reactive functional group of the fourth structural unit includes a functional group (hereinafter also referred to as a "functional group D") that reacts with at least one of an oxetanyl group and an oxiranyl group upon heating. When the polymer [P] has the functional group D, it is preferable in that the effect of improving the liquid crystal alignment (particularly the pretilt angle stability in a thin film) can be sufficiently obtained.
官能基Dとしては、例えば、カルボキシ基、保護されたカルボキシ基、水酸基、保護された水酸基、イソシアネート基、保護されたイソシアネート基、アミノ基、保護されたアミノ基、アルコキシメチル基等が挙げられる。官能基Dは、保存安定性が良好であり、かつ加熱によるオキセタン環及びオキシラン環との反応性が高い点で、中でも、カルボキシル基、保護されたカルボキシル基、アミノ基及び保護されたアミノ基よりなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。 Examples of functional group D include a carboxy group, a protected carboxy group, a hydroxyl group, a protected hydroxyl group, an isocyanate group, a protected isocyanate group, an amino group, a protected amino group, and an alkoxymethyl group. Among them, functional group D is preferably at least one selected from the group consisting of a carboxyl group, a protected carboxyl group, an amino group, and a protected amino group, in that it has good storage stability and is highly reactive with an oxetane ring and an oxirane ring upon heating.
第4構造単位が有する反応性官能基が、カルボキシ基、保護されたカルボキシ基、アミノ基、及び保護されたアミノ基よりなる群から選択される少なくとも1種である場合、液晶配向剤に含まれる成分が有する官能基(例えば、重合体[P]が有するオキセタニル基やオキシラニル基、あるいは、重合体[P]とは異なる重合体が有するアミノ基や水酸基、カルボキシ基等)と反応して架橋構造を形成することにより、液晶配向膜のプレチルト角安定性及び耐熱性を向上できる点で好適である。 When the reactive functional group of the fourth structural unit is at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a protected carboxy group, an amino group, and a protected amino group, it reacts with a functional group of a component contained in the liquid crystal alignment agent (e.g., an oxetanyl group or an oxiranyl group of the polymer [P], or an amino group, a hydroxyl group, or a carboxyl group of a polymer other than the polymer [P]) to form a crosslinked structure, which is advantageous in that it can improve the pretilt angle stability and heat resistance of the liquid crystal alignment film.
保護されたカルボキシ基は、熱によって脱離してカルボキシ基を生成するものであれば特に限定されない。保護されたカルボキシ基の好ましい具体例としては、下記式(4)で表される構造、カルボン酸のアセタールエステル構造、カルボン酸のケタールエステル構造等が挙げられる。
(1)R41、R42及びR43は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基である。
(2)R41及びR42は、互いに合わせられR41及びR42が結合する炭素原子とともに構成される炭素数4~20の脂環式炭化水素構造又は環状エーテル構造を表す。R43は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基又は炭素数6~20のアリール基である。
「*」は結合手であることを表す。)
The protected carboxy group is not particularly limited as long as it is one that is eliminated by heat to generate a carboxy group. Preferred examples of the protected carboxy group include a structure represented by the following formula (4), an acetal ester structure of a carboxylic acid, and a ketal ester structure of a carboxylic acid.
(1) R 41 , R 42 and R 43 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms.
(2) R41 and R42 , taken together with the carbon atom to which R41 and R42 are bonded, represent an alicyclic hydrocarbon structure or a cyclic ether structure having 4 to 20 carbon atoms. R43 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
"*" indicates a bond.)
上記式(4)で表される構造の具体例としては、tert-ブトキシカルボニル基、1-シクロペンチルエトキシカルボニル基、1-シクロペンチル-2-メチルプロポキシカルボニル基、1-シクロヘキシルエトキシカルボニル基、1-ノルボルニルエトキシカルボニル基、1-フェニルエトキシカルボニル基、1-(1-ナフチル)エトキシカルボニル基、1-ベンジルエトキシカルボニル基、1-フェネチルエトキシカルボニル基等を挙げることができる。 Specific examples of the structure represented by the above formula (4) include a tert-butoxycarbonyl group, a 1-cyclopentylethoxycarbonyl group, a 1-cyclopentyl-2-methylpropoxycarbonyl group, a 1-cyclohexylethoxycarbonyl group, a 1-norbornylethoxycarbonyl group, a 1-phenylethoxycarbonyl group, a 1-(1-naphthyl)ethoxycarbonyl group, a 1-benzylethoxycarbonyl group, and a 1-phenethylethoxycarbonyl group.
カルボン酸のアセタールエステル構造の具体例としては、例えば、1-メトキシエトキシカルボニル基、1-エトキシエトキシカルボニル基、1-プロポキシエトキシカルボニル基、1-ブトキシエトキシカルボニル基、1-シクロヘキシルオキシエトキシカルボニル基、2-テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、1-フェノキシエトキシカルボニル基、2-テトラヒドロフラニルオキシカルボニル基、2-テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基等を挙げることができる。 Specific examples of acetal ester structures of carboxylic acids include 1-methoxyethoxycarbonyl group, 1-ethoxyethoxycarbonyl group, 1-propoxyethoxycarbonyl group, 1-butoxyethoxycarbonyl group, 1-cyclohexyloxyethoxycarbonyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonyl group, 1-phenoxyethoxycarbonyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonyl group, and 2-tetrahydropyranyloxycarbonyl group.
カルボン酸のケタールエステル構造の具体例としては、1-メチル-1-メトキシエトキシカルボニル基、1-メチル-1-エトキシエトキシカルボニル基、1-メチル-1-プロポキシエトキシカルボニル基、1-メチル-1-ブトキシエトキシカルボニル基、1-メチル-1-シクロヘキシルオキシエトキシカルボニル基、2-(2-メチルテトラヒドロフラニル)オキシカルボニル基、2-(2-メチルテトラヒドロピラニル)オキシカルボニル基、1-メトキシシクロペンチルオキシカルボニル基、1-メトキシシクロヘキシルオキシカルボニル基等を挙げることができる。 Specific examples of ketal ester structures of carboxylic acids include 1-methyl-1-methoxyethoxycarbonyl group, 1-methyl-1-ethoxyethoxycarbonyl group, 1-methyl-1-propoxyethoxycarbonyl group, 1-methyl-1-butoxyethoxycarbonyl group, 1-methyl-1-cyclohexyloxyethoxycarbonyl group, 2-(2-methyltetrahydrofuranyl)oxycarbonyl group, 2-(2-methyltetrahydropyranyl)oxycarbonyl group, 1-methoxycyclopentyloxycarbonyl group, and 1-methoxycyclohexyloxycarbonyl group.
保護されたアミノ基は、熱によって脱離してアミノ基を生成する基である。熱によって脱離する熱脱離性基の具体例としては、例えば、tert-ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、1,1-ジメチルプロピニルオキシカルボニル基、1,1-ジメチル-2-ハロエチルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、ビニルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、メチルシクロヘキシルオキシカルボニル基、2-(トリメチルシリル)エトキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基、2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル基、フタロイル基、p-トルエンスルホニル基、2-ニトロベンゼンスルホニル基等が挙げられる。これらのうち、膜形成時の加熱によって脱離させる観点から、tert-ブトキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基が好ましく、熱による脱離性に優れ、かつ脱離した構造の膜中における残存量を少なくできる点で、tert-ブトキシカルボニル基(Boc基)が特に好ましい。 The protected amino group is a group that is eliminated by heat to generate an amino group. Specific examples of thermally eliminable groups that are eliminated by heat include, for example, tert-butoxycarbonyl group, benzyloxycarbonyl group, 1,1-dimethylpropynyloxycarbonyl group, 1,1-dimethyl-2-haloethyloxycarbonyl group, allyloxycarbonyl group, vinyloxycarbonyl group, cyclohexyloxycarbonyl group, methylcyclohexyloxycarbonyl group, 2-(trimethylsilyl)ethoxycarbonyl group, 9-fluorenylmethyloxycarbonyl group, 2,2,2-trichloroethoxycarbonyl group, phthaloyl group, p-toluenesulfonyl group, and 2-nitrobenzenesulfonyl group. Among these, the tert-butoxycarbonyl group and the 9-fluorenylmethyloxycarbonyl group are preferred from the viewpoint of being removed by heating during film formation, and the tert-butoxycarbonyl group (Boc group) is particularly preferred because it has excellent thermal removal properties and can reduce the amount of the removed structure remaining in the film.
重合体[P]が第4構造単位を含む場合、第4構造単位が有する反応性官能基は、環状エーテル基及び環状カーボネート基との反応性が高い点、液晶配向剤の保存安定性を良好にできる点で、カルボキシ基又は保護されたカルボキシ基が好ましく、保護されたカルボキシ基がより好ましい。 When the polymer [P] contains a fourth structural unit, the reactive functional group of the fourth structural unit is preferably a carboxy group or a protected carboxy group, more preferably a protected carboxy group, in that it has high reactivity with cyclic ether groups and cyclic carbonate groups and can improve the storage stability of the liquid crystal alignment agent.
第4構造単位を有する重合体[P]は、例えば、反応性官能基を有する不飽和単量体(以下、「第4単量体」ともいう)を用いて重合反応を行うことにより得ることができる。第4単量体としては、マレイミド系化合物、スチレン系化合物、(メタ)アクリル系化合物、ビニル系化合物等が挙げられる。 The polymer [P] having the fourth structural unit can be obtained, for example, by carrying out a polymerization reaction using an unsaturated monomer having a reactive functional group (hereinafter also referred to as the "fourth monomer"). Examples of the fourth monomer include maleimide-based compounds, styrene-based compounds, (meth)acrylic-based compounds, vinyl-based compounds, etc.
これらの具体例としては、マレイミド系化合物として、例えば3-(2,5-ジオキソ-3-ピロリン-1-イル)安息香酸、4-(2,5-ジオキソ-3-ピロリン-1-イル)安息香酸、4-(2,5-ジオキソ-3-ピロリン-1-イル)安息香酸メチル、tert-ブチル4-(2,5-ジオキソピロール-1-イル)ベンゾエート等を;
スチレン系化合物として、例えば3-ビニル安息香酸、4-ビニル安息香酸、4-アミノスチレン、4-(N-tert-ブトキシカルボニル)スチレン等を;
(メタ)アクリル系化合物として、例えば(メタ)アクリル酸、α-エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル安息香酸、クロトン酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、3-マレイミド安息香酸、3-マレイミドプロピオン酸、(メタ)アクリル酸2-アミノエチル、下記式(m4-1)~式(m4-12)
のそれぞれで表される保護カルボニル基含有化合物等を;
ビニル系化合物として、例えばビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2-カルボン酸等を;挙げることができる。なお、重合体[P]の合成に際し、第4単量体としては1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Specific examples of these include maleimide compounds such as 3-(2,5-dioxo-3-pyrrolin-1-yl)benzoic acid, 4-(2,5-dioxo-3-pyrrolin-1-yl)benzoic acid, methyl 4-(2,5-dioxo-3-pyrrolin-1-yl)benzoate, and tert-butyl 4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)benzoate;
Examples of styrene-based compounds include 3-vinylbenzoic acid, 4-vinylbenzoic acid, 4-aminostyrene, and 4-(N-tert-butoxycarbonyl)styrene;
Examples of the (meth)acrylic compound include (meth)acrylic acid, α-ethylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, vinylbenzoic acid, crotonic acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, 3-maleimidobenzoic acid, 3-maleimidopropionic acid, 2-aminoethyl (meth)acrylate, and compounds represented by the following formulae (m4-1) to (m4-12):
A compound containing a protected carbonyl group represented by each of the following formulas:
Examples of vinyl compounds include bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2-carboxylic acid. In the synthesis of the polymer [P], the fourth monomer may be used alone or in combination of two or more.
重合体[P]が第4構造単位を含む場合、第4構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、2モル%以上であることが好ましく、5モル%以上であることがより好ましく、10モル%以上であることが更に好ましい。また、重合体[P]が第4構造単位を含む場合、第4構造単位の含有割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、65モル%以下であることが好ましく、60モル%以下であることがより好ましく、55モル%以下であることが更に好ましい。第4構造単位の含有割合が上記範囲であることにより、第3構造単位が有する官能基、あるいは重合体[P]とは異なる重合体が有する官能基との間で架橋構造が適度に形成され、液晶素子におけるプレチルト角安定性及び長期耐熱性の改善効果を高くできる点で好適である。 When the polymer [P] contains a fourth structural unit, the content ratio of the fourth structural unit is preferably 2 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, and even more preferably 10 mol% or more, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. When the polymer [P] contains a fourth structural unit, the content ratio of the fourth structural unit is preferably 65 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, and even more preferably 55 mol% or less, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. By having the content ratio of the fourth structural unit in the above range, a crosslinked structure is appropriately formed between the functional group of the third structural unit or the functional group of a polymer different from the polymer [P], which is advantageous in that the effect of improving the pretilt angle stability and long-term heat resistance in the liquid crystal element can be enhanced.
<その他の構造単位>
重合体[P]は、第1構造単位~第4構造単位とは異なる構造単位(以下、「その他の構造単位」ともいう)を更に有していてもよい。その他の構造単位を与える単量体(以下、「その他の単量体」ともいう)としては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸シクロアルキル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル系化合物;スチレン、メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物;1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン等の共役ジエン化合物;N-メチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド等のマレイミド系化合物;等が挙げられる。その他の単量体としては、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
<Other structural units>
The polymer [P] may further have a structural unit (hereinafter also referred to as "other structural unit") different from the first structural unit to the fourth structural unit. Examples of the monomer (hereinafter also referred to as "other monomer") that gives the other structural unit include (meth)acrylic compounds such as alkyl (meth)acrylate, cycloalkyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, and 2-hydroxyethyl (meth)acrylate; aromatic vinyl compounds such as styrene, methylstyrene, and divinylbenzene; conjugated diene compounds such as 1,3-butadiene and 2-methyl-1,3-butadiene; maleimide compounds such as N-methylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, and N-phenylmaleimide; and the like. As the other monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
重合体[P]において、その他の構造単位の含有割合は、重合体[P]が第2構造単位を含むかに応じて好適な範囲が異なる。重合体[P]が第1構造単位と共に第2構造単位を含む場合、重合体[P]におけるその他の構造単位の割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、20モル%以下であることが好ましく、15モル%以下であることがより好ましい。 In the polymer [P], the preferred range of the content of the other structural units varies depending on whether the polymer [P] contains the second structural unit. When the polymer [P] contains the second structural unit together with the first structural unit, the content of the other structural units in the polymer [P] is preferably 20 mol % or less, and more preferably 15 mol % or less, based on the total amount of the structural units constituting the polymer [P].
重合体[P]が第1構造単位と共に第2構造単位を含まない場合、重合体[P]におけるその他の構造単位の割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、40モル%以下であることが好ましく、35モル%以下であることがより好ましい。 When polymer [P] does not contain the second structural unit together with the first structural unit, the proportion of other structural units in polymer [P] is preferably 40 mol % or less, and more preferably 35 mol % or less, based on the total amount of structural units constituting polymer [P].
重合体[P]において、マレイミド系化合物に由来する構造単位の割合(すなわち、第1~第4構造単位及びその他の構造単位のうちマレイミド系化合物に由来する構造単位の割合)は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、20モル%以上であることが好ましい。20モル%以上であると、重合体[P]の溶解性及び基板への塗布性を確保しつつ、液晶配向膜のプレチルト角安定性の改善効果を十分に得ることができる点で好適である。上記観点から、マレイミド系化合物に由来する構造単位の割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、25モル%以上であることがより好ましく、30モル%以上であることがより好ましい。また、液晶素子の液晶配向性及び電圧保持率の低下を抑制する観点から、マレイミド系化合物に由来する構造単位の割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、より好ましくは95モル%以下であり、更に好ましくは90モル%以下である。 In the polymer [P], the proportion of the structural units derived from the maleimide-based compound (i.e., the proportion of the structural units derived from the maleimide-based compound among the first to fourth structural units and other structural units) is preferably 20 mol% or more with respect to the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. If it is 20 mol% or more, it is preferable in that the solubility of the polymer [P] and the coatability on the substrate can be ensured while the effect of improving the pretilt angle stability of the liquid crystal alignment film can be sufficiently obtained. From the above viewpoint, the proportion of the structural units derived from the maleimide-based compound is more preferably 25 mol% or more, and more preferably 30 mol% or more with respect to the total amount of the structural units constituting the polymer [P]. In addition, from the viewpoint of suppressing the decrease in the liquid crystal alignment property and the voltage holding ratio of the liquid crystal element, the proportion of the structural units derived from the maleimide-based compound is more preferably 95 mol% or less, and even more preferably 90 mol% or less with respect to the total amount of the structural units constituting the polymer [P].
重合体[P]にスチレン系化合物に由来する構造単位を導入する場合、スチレン系化合物に由来する構造単位の割合(すなわち、第1~第4構造単位及びその他の構造単位のうちスチレン系化合物に由来する構造単位の割合)は、液晶配向膜の耐熱性の改善効果を高くする観点から、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、1モル%以上であることが好ましく、2モル以上であることがより好ましく、5モル%以上であることが更に好ましい。また、スチレン系化合物に由来する構造単位の割合は、重合体[P]を構成する構造単位の全量に対して、90モル%以下であることが好ましく、80モル%以下であることがより好ましい。さらに、重合体[P]をスチレン系化合物とマレイミド系化合物との共重合体とした場合、スチレン系化合物とマレイミド系化合物が交互共重合して耐熱性が高い主鎖構造を形成することにより、重合後の未反応モノマー低減と主鎖耐熱性から長期耐熱性の更なる向上を図ることができる点で好適である。また、上記の観点から、重合体[P]を構成するスチレン系化合物とマレイミド系化合物の割合は、スチレン系化合物1モルに対して、マレイミド系化合物が0.8~1.2モルとなる割合とすることが好ましい。 When introducing structural units derived from a styrene-based compound into the polymer [P], the ratio of structural units derived from the styrene-based compound (i.e., the ratio of structural units derived from the styrene-based compound among the first to fourth structural units and other structural units) is preferably 1 mol% or more, more preferably 2 mol% or more, and even more preferably 5 mol% or more, based on the total amount of structural units constituting the polymer [P], from the viewpoint of increasing the effect of improving the heat resistance of the liquid crystal alignment film. In addition, the ratio of structural units derived from the styrene-based compound is preferably 90 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, based on the total amount of structural units constituting the polymer [P]. Furthermore, when the polymer [P] is a copolymer of a styrene-based compound and a maleimide-based compound, the styrene-based compound and the maleimide-based compound are alternately copolymerized to form a main chain structure with high heat resistance, which is advantageous in that it is possible to reduce unreacted monomers after polymerization and further improve long-term heat resistance from the main chain heat resistance. From the above viewpoints, the ratio of the styrene-based compound and the maleimide-based compound constituting the polymer [P] is preferably 0.8 to 1.2 moles of the maleimide-based compound per mole of the styrene-based compound.
重合体[P]における(メタ)アクリル系化合物に由来する構造単位の割合(すなわち、第1~第4構造単位及びその他の構造単位のうち(メタ)アクリル系化合物に由来する構造単位の割合)は、耐熱性の高い液晶配向膜を形成するとともに、液晶素子の液晶配向性及び電気特性を十分に確保する観点から、重合体[A]が有する構造単位の全量に対して、30モル%以下であることが好ましく、25モル%以下であることがより好ましく、20モル%以下であることが更に好ましい。 The proportion of structural units derived from (meth)acrylic compounds in polymer [P] (i.e., the proportion of structural units derived from (meth)acrylic compounds among the first to fourth structural units and other structural units) is preferably 30 mol % or less, more preferably 25 mol % or less, and even more preferably 20 mol % or less, based on the total amount of structural units in polymer [A], from the viewpoints of forming a liquid crystal alignment film with high heat resistance and sufficiently ensuring the liquid crystal alignment and electrical characteristics of the liquid crystal element.
<重合体[P]の合成>
重合体[P]は、付加重合により得られる重合体であり、その合成方法の詳細は特に限定されない。重合体[P]は、例えば重合開始剤の存在下、有機溶媒中で単量体を重合(付加重合)することにより得ることができる。重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤を好ましく用いることができ、その具体例としては、例えば2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。重合開始剤の使用割合は、反応に使用する全モノマー100質量部に対して、0.01~30質量部とすることが好ましい。使用する有機溶媒としては、例えばアルコール、エーテル、ケトン、アミド、エステル、炭化水素化合物等が挙げられる。
<Synthesis of Polymer [P]>
The polymer [P] is a polymer obtained by addition polymerization, and the details of the synthesis method are not particularly limited. The polymer [P] can be obtained, for example, by polymerizing (addition polymerizing) a monomer in an organic solvent in the presence of a polymerization initiator. As the polymerization initiator, a radical polymerization initiator can be preferably used, and specific examples thereof include azo compounds such as 2,2'-azobis(isobutyronitrile), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile). The proportion of the polymerization initiator used is preferably 0.01 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total monomers used in the reaction. As the organic solvent used, for example, alcohols, ethers, ketones, amides, esters, hydrocarbon compounds, etc. can be mentioned.
上記重合反応において、反応温度は30℃~120℃とすることが好ましく、反応時間は1~36時間とすることが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、反応に使用するモノマーの合計量(b)が、反応溶液の全体量(a+b)に対して、0.1~60質量%になるような量にすることが好ましい。重合体を溶解してなる反応溶液に対し、例えば、反応溶液を大量の貧溶媒中に注いで得られる析出物を減圧下乾燥する方法、反応溶液をエバポレーターで減圧留去する方法等の公知の単離方法を適用することによって、反応溶液中に含まれる重合体[P]を単離し、液晶配向剤の調製に供してもよい。 In the above polymerization reaction, the reaction temperature is preferably 30°C to 120°C, and the reaction time is preferably 1 to 36 hours. The amount of organic solvent (a) used is preferably such that the total amount of monomers (b) used in the reaction is 0.1 to 60 mass% relative to the total amount of the reaction solution (a + b). The polymer [P] contained in the reaction solution may be isolated and used for the preparation of a liquid crystal alignment agent by applying a known isolation method to the reaction solution in which the polymer is dissolved, such as a method of pouring the reaction solution into a large amount of poor solvent and drying the resulting precipitate under reduced pressure, or a method of distilling the reaction solution under reduced pressure using an evaporator.
重合体[P]のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~300,000であり、より好ましくは2,000~100,000である。Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは10以下であり、より好ましくは8以下である。なお、液晶配向剤の調製に使用する重合体[P]は、1種のみでもよく、2種以上を組み合わせてもよい。 The weight average molecular weight (Mw) of the polymer [P] in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000 to 300,000, more preferably 2,000 to 100,000. The molecular weight distribution (Mw/Mn), which is expressed as the ratio of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene measured by GPC, is preferably 10 or less, more preferably 8 or less. The polymer [P] used to prepare the liquid crystal alignment agent may be one type or a combination of two or more types.
液晶配向剤中における重合体[P]の好ましい含有割合は、重合体[P]が第2構造単位を含むかに応じて異なる。重合体[P]が第1構造単位と共に第2構造単位を含む場合、塗布不良等により液晶配向膜が所望の膜厚より薄くなった場合にもプレチルト角特性を良好にしつつ、長期耐熱性に優れた液晶素子を得る観点から、液晶配向剤中の固形成分(すなわち、溶剤以外の成分)の合計100質量部に対して、好ましくは2質量部以上であり、より好ましくは3質量部以上であり、更に好ましくは5質量部以上である。また、液晶配向剤中の重合体[P]の含有割合は、液晶配向剤中の固形成分の合計100質量部に対して、好ましくは40質量部以下であり、より好ましくは30質量部以下であり、更に好ましくは25質量%以下である。 The preferred content ratio of the polymer [P] in the liquid crystal alignment agent varies depending on whether the polymer [P] contains the second structural unit. When the polymer [P] contains the second structural unit together with the first structural unit, from the viewpoint of obtaining a liquid crystal element having excellent long-term heat resistance while improving the pretilt angle characteristics even when the liquid crystal alignment film becomes thinner than the desired film thickness due to poor coating or the like, the content ratio of the polymer [P] is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and even more preferably 5 parts by mass or more, relative to a total of 100 parts by mass of the solid components (i.e., components other than the solvent) in the liquid crystal alignment agent. In addition, the content ratio of the polymer [P] in the liquid crystal alignment agent is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and even more preferably 25% by mass or less, relative to a total of 100 parts by mass of the solid components in the liquid crystal alignment agent.
重合体[P]が第2構造単位を含まない場合、重合体[P]の含有割合は、上記と同様の理由から、液晶配向剤中の固形成分の合計100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上であり、より好ましくは0.05質量部以上であり、更に好ましくは0.1質量部以上である。また、液晶配向剤中の重合体[P]の含有割合は、液晶配向剤中の固形成分の合計100質量部に対して、好ましくは10質量部以下であり、より好ましくは5質量部以下であり、更に好ましくは3質量%以下である。 When the polymer [P] does not contain a second structural unit, the content of the polymer [P] is, for the same reasons as above, preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.05 parts by mass or more, and even more preferably 0.1 parts by mass or more, relative to a total of 100 parts by mass of the solid components in the liquid crystal alignment agent. In addition, the content of the polymer [P] in the liquid crystal alignment agent is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less, relative to a total of 100 parts by mass of the solid components in the liquid crystal alignment agent.
<その他の成分>
本開示の液晶配向剤は、重合体[P]以外の成分(以下、「その他の成分」ともいう)を更に含有していてもよい。
<Other ingredients>
The liquid crystal aligning agent of the present disclosure may further contain components other than the polymer [P] (hereinafter also referred to as “other components”).
(重合体[Q])
本開示の液晶配向剤は、当該液晶配向剤を用いて形成される液晶配向膜の液晶配向性及び電気特性を更に改善する目的で、その他の成分として、重合体[P]とは異なる重合体、すなわち、第1構造単位を含まない重合体(以下、「重合体[Q]」ともいう)を更に含有していてもよい。
(Polymer [Q])
The liquid crystal alignment agent of the present disclosure may further contain, as another component, a polymer different from the polymer [P], i.e., a polymer not containing a first structural unit (hereinafter also referred to as "polymer [Q]"), for the purpose of further improving the liquid crystal alignment properties and electrical properties of a liquid crystal alignment film formed using the liquid crystal alignment agent.
重合体[Q]の主骨格は特に限定されないが、例えば、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド、ポリオルガノシロキサン、ポリエステル、ポリエナミン、ポリウレア、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリベンゾオキサゾール、セルロース誘導体、ポリアセタール等が挙げられる。重合体[Q]は、これらのうち、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。ポリアミック酸等と重合体[P]とのブレンド系によれば、液晶配向膜中において重合体[P]と重合体[Q]との相分離を生じやすくすることができ、これにより重合体[P]を上層に偏在させやすくできると考えられる。その結果、膜厚の相違の影響を受けにくい高いプレチルト角安定性を示す液晶配向膜を得ることができるものと考えられる。 The main skeleton of the polymer [Q] is not particularly limited, but examples thereof include polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, polyorganosiloxane, polyester, polyenamine, polyurea, polyamide, polyamideimide, polybenzoxazole precursor, polybenzoxazole, cellulose derivative, polyacetal, etc. Among these, the polymer [Q] is preferably at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide. A blend system of polyamic acid or the like and polymer [P] can easily cause phase separation between the polymer [P] and the polymer [Q] in the liquid crystal alignment film, which is thought to make it easier to unevenly distribute the polymer [P] in the upper layer. As a result, it is thought that a liquid crystal alignment film that shows high pretilt angle stability that is not easily affected by differences in film thickness can be obtained.
重合体[Q]は、従来公知の方法に従って合成することができる。例えばポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより得ることができる。なお、本明細書において「テトラカルボン酸誘導体」は、テトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステル及びテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物を含む意味である。 The polymer [Q] can be synthesized according to a conventional method. For example, a polyamic acid can be obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine. In this specification, the term "tetracarboxylic acid derivative" includes tetracarboxylic dianhydrides, tetracarboxylic diesters, and tetracarboxylic diester dihalides.
重合に使用するテトラカルボン酸二無水物は特に限定されず、種々のテトラカルボン酸二無水物を使用することができる。それらの具体例としては、ブタンテトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸二無水物;1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、2,4,6,8-テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン-2:4,6:8-二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等の脂環式テトラカルボン酸二無水物;ピロメリット酸二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、p-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、1,3-プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)等の芳香族テトラカルボン酸二無水物;を挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。なお、テトラカルボン酸二無水物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The tetracarboxylic dianhydride used in the polymerization is not particularly limited, and various tetracarboxylic dianhydrides can be used. Specific examples thereof include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as butane tetracarboxylic dianhydride and ethylenediaminetetraacetic dianhydride; 1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-8-methyl-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 2,4,6,8 Alicyclic tetracarboxylic dianhydrides such as tetracarboxybicyclo[3.3.0]octane-2:4,6:8-dianhydride, cyclopentane tetracarboxylic dianhydride, and cyclohexane tetracarboxylic dianhydride; aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as pyromellitic dianhydride, 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride, p-phenylene bis(trimellitic monoester anhydride), ethylene glycol bis(anhydrotrimellitate), and 1,3-propylene glycol bis(anhydrotrimellitate); and tetracarboxylic dianhydrides described in JP-A-2010-97188 can be used. Note that the tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.
上記重合に使用するジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン;p-シクロヘキサンジアミン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等の脂環式ジアミン;
ドデカノキシジアミノベンゼン、ペンタデカノキシジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシジアミノベンゼン、オクタデカノキシジアミノベンゼン、コレスタニルオキシジアミノベンゼン、ジアミノ安息香酸コレスタニル、ジアミノ安息香酸コレステリル、ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6-ビス(4-アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6-ビス(4-アミノフェノキシ)コレスタン、1,1-ビス(4-((アミノフェニル)メチル)フェニル)-4-ブチルシクロヘキサン、2,5-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン、p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、ビス[2-(4-アミノフェニル)エチル]ヘキサン二酸、ビス(4-アミノフェニル)アミン、N,N-ビス(4-アミノフェニル)メチルアミン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)-ベンジジン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-(フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4-(4-アミノフェノキシカルボニル)-1-(4-アミノフェニル)ピペリジン、4,4’-[4,4’-プロパン-1,3-ジイルビス(ピペリジン-1,4-ジイル)]ジアニリン、下記式(5-0)~式(5-10)のそれぞれで表される化合物等の芳香族ジアミン;
1,3-ビス(3-アミノプロピル)-テトラメチルジシロキサン等のジアミノオルガノシロキサン、等を挙げることができるほか、特開2010-97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。また、ジアミンとしては、上記式(m2-1)~式(m2-16)のうちいずれかの1価の基がジアミノベンゼンに結合したジアミンを使用することもできる。なお、ジアミンは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Dodecanoxydiaminobenzene, pentadecanoxydiaminobenzene, hexadecanoxydiaminobenzene, octadecanoxydiaminobenzene, cholestanyloxydiaminobenzene, cholestanyl diaminobenzoate, cholesteryl diaminobenzoate, lanostannyl diaminobenzoate, 3,6-bis(4-aminobenzoyloxy)cholestane, 3,6-bis(4-aminophenoxy)cholestane, 1,1-bis(4-((aminophenyl)methyl)phenyl)-4-butylcyclohexane, 2,5-diamino-N,N-diallylaniline, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylamine, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, 4,4'-diaminoazobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 1,5-bis(4-aminophenoxy)pentane, bis[2- (4-aminophenyl)ethyl]hexanedioic acid, bis(4-aminophenyl)amine, N,N-bis(4-aminophenyl)methylamine, N,N'-bis(4-aminophenyl)-benzidine, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 4,4'-(phenylenediisopropylidene)bisaniline, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 4-(4-aminophenoxycarbonyl)-1-(4-aminophenyl)piperidine, 4,4'-[4,4'-propane-1,3-diylbis(piperidine-1,4-diyl)]dianiline, aromatic diamines such as compounds represented by each of the following formulas (5-0) to (5-10);
Examples of the diamine include diaminoorganosiloxanes such as 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane, and the like. In addition, the diamines described in JP 2010-97188 A can be used. As the diamine, a diamine in which any one of the monovalent groups of the above formulae (m2-1) to (m2-16) is bonded to diaminobenzene can also be used. The diamines may be used alone or in combination of two or more kinds.
ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は-20℃~150℃が好ましく、反応時間は0.1~24時間が好ましい。反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素等が挙げられる。有機溶媒の使用量は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の合計量が、反応溶液の全量に対して、0.1~50質量%になる量とすることが好ましい。 The synthesis reaction of polyamic acid is preferably carried out in an organic solvent. The reaction temperature is preferably -20°C to 150°C, and the reaction time is preferably 0.1 to 24 hours. Examples of organic solvents used in the reaction include aprotic polar solvents, phenolic solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, and hydrocarbons. The amount of organic solvent used is preferably such that the total amount of tetracarboxylic dianhydride and diamine compound is 0.1 to 50% by mass relative to the total amount of the reaction solution.
重合体[Q]がポリアミック酸エステルの場合、当該ポリアミック酸エステルは、例えば、上記で得られたポリアミック酸と、エステル化剤(例えばメタノールやエタノール、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール等)とを反応させる方法、テトラカルボン酸ジエステルとジアミン化合物とを適当な脱水触媒の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを適当な塩基の存在下で反応させる方法、等により得ることができる。 When the polymer [Q] is a polyamic acid ester, the polyamic acid ester can be obtained, for example, by reacting the polyamic acid obtained above with an esterifying agent (e.g., methanol, ethanol, N,N-dimethylformamide diethyl acetal, etc.), by reacting a tetracarboxylic acid diester with a diamine compound in the presence of a suitable dehydration catalyst, or by reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine in the presence of a suitable base.
重合体[Q]がポリイミドの場合、当該ポリイミドは、例えば、上記で得られたポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。ポリイミドは、そのイミド化率が20~95%であることが好ましく、30~85%であることがより好ましく、40~80モル%であることが更に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。 When the polymer [Q] is a polyimide, the polyimide can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing the polyamic acid obtained above to convert it into an imidized product. The polyimide preferably has an imidization rate of 20 to 95%, more preferably 30 to 85%, and even more preferably 40 to 80 mol%. This imidization rate is the ratio, expressed as a percentage, of the number of imide ring structures to the total number of amic acid structures and imide ring structures in the polyimide.
重合体[Q]の溶液粘度は、濃度10質量%の溶液としたときに10~800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15~500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、溶液粘度(mPa・s)は、重合体[Q]の良溶媒(例えばγ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン等)を用いて調製した濃度10質量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。 The solution viscosity of the polymer [Q] is preferably 10 to 800 mPa·s when made into a 10% by mass solution, and more preferably 15 to 500 mPa·s. The solution viscosity (mPa·s) is the value measured at 25°C using an E-type rotational viscometer for a 10% by mass polymer solution prepared using a good solvent for the polymer [Q] (e.g., γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.).
重合体[Q]のGPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000~500,000であり、より好ましくは5,000~100,000である。Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは15以下であり、より好ましくは10以下である。なお、液晶配向剤に含有させる重合体[Q]は1種のみでもよく、又は2種以上を組み合わせてもよい。 The weight average molecular weight (Mw) of the polymer [Q] measured by GPC in terms of polystyrene is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 100,000. The molecular weight distribution (Mw/Mn), which is expressed as the ratio of Mw to the number average molecular weight (Mn) measured by GPC in terms of polystyrene, is preferably 15 or less, more preferably 10 or less. The polymer [Q] contained in the liquid crystal alignment agent may be of only one type, or may be of a combination of two or more types.
重合体[P]が第2構造単位を含まない場合、本開示の液晶配向剤は、重合体[P](すなわち、第1構造単位を含み、第2構造単位を含まない重合体)と共に、重合体[Q]として、上述した非感光性B及び非感光性Cのうち少なくともいずれかの非感光性基を有し、第1構造単位を含まない重合体(以下、「重合体[Q1]」ともいう)を含有することが好ましい。重合体[P]が第2構造単位を含まない場合、重合体[P]と共に重合体[Q1]を含有させることにより、得られる液晶配向膜において良好なプレチルト角特性を発現することができる。 When the polymer [P] does not contain the second structural unit, the liquid crystal alignment agent of the present disclosure preferably contains, together with the polymer [P] (i.e., a polymer that contains the first structural unit and does not contain the second structural unit), a polymer [Q] that has at least one of the non-photosensitive groups of the non-photosensitive B and non-photosensitive C described above and does not contain the first structural unit (hereinafter also referred to as "polymer [Q1]"). When the polymer [P] does not contain the second structural unit, by containing the polymer [Q1] together with the polymer [P], it is possible to exhibit good pretilt angle characteristics in the resulting liquid crystal alignment film.
重合体[Q1]が有する非感光性は、薄膜化した液晶配向膜におけるプレチルト角安定性の改善効果がより高い点で、中でも非感光性Bであることが特に好ましい。なお、非感光性基B及び非感光性基Cの具体例及び好ましい例については、上記と同様である。 The non-photosensitivity of the polymer [Q1] is particularly preferably non-photosensitive B, since this has a greater effect of improving the pretilt angle stability in a thin liquid crystal alignment film. Specific examples and preferred examples of non-photosensitive group B and non-photosensitive group C are the same as those described above.
重合体[Q1]は、液晶配向膜中において重合体[P]と重合体[Q1]との相分離を生じやすくすることができる点で、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。重合体[Q1]がポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも1種である場合、当該重合体は、例えば、非感光性B又は非感光性Cを有するジアミン(以下、「垂直配向性ジアミン」ともいう)を用いて重合することにより得ることができる。 The polymer [Q1] is preferably at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide, in that it can facilitate phase separation between the polymer [P] and the polymer [Q1] in the liquid crystal alignment film. When the polymer [Q1] is at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide, the polymer can be obtained, for example, by polymerization using a diamine having non-photosensitive B or non-photosensitive C (hereinafter also referred to as "vertically aligning diamine").
重合体[Q1]がポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも1種である場合、重合体[Q1]において、垂直配向性ジアミンに由来する構造単位の含有割合は、重合体[Q1]を構成するジアミンの全量に対して、5モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、20モル%以上が更に好ましい。また、垂直配向性ジアミンに由来する構造単位の含有割合は、重合体[Q1]を構成するジアミンの全量に対して、80モル%以下が好ましく、70モル%以下がより好ましく、60モル%以下が更に好ましい。 When the polymer [Q1] is at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide, the content ratio of structural units derived from vertically aligning diamine in the polymer [Q1] is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and even more preferably 20 mol% or more, based on the total amount of diamine constituting the polymer [Q1]. The content ratio of structural units derived from vertically aligning diamine is preferably 80 mol% or less, more preferably 70 mol% or less, and even more preferably 60 mol% or less, based on the total amount of diamine constituting the polymer [Q1].
本開示の液晶配向剤に重合体[Q]を配合する場合、液晶配向剤中における重合体[Q]と重合体[P]との割合は、重合体[P]が第2構造単位を含むかに応じてその好ましい範囲が異なる。重合体[P]が第1構造単位と共に第2構造単位を含む場合、重合体[Q]の含有量に対する重合体[P]の割合は、重合体[Q]100質量部に対して、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、5質量部以上が更に好ましい。また、重合体[P]の含有量は、重合体[Q]100質量部に対して、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、25質量部以下が更に好ましい。重合体[P]の含有量を上記範囲とすることにより、液晶配向膜の厚みが所望の膜厚よりも薄くなった場合にも安定したプレチルト角を発現でき、また液晶素子の長期耐熱性を優れたものとすることができる点で好適である。 When the polymer [Q] is blended into the liquid crystal alignment agent of the present disclosure, the preferred range of the ratio of the polymer [Q] to the polymer [P] in the liquid crystal alignment agent varies depending on whether the polymer [P] contains the second structural unit. When the polymer [P] contains the second structural unit together with the first structural unit, the ratio of the polymer [P] to the content of the polymer [Q] is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, and even more preferably 5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the polymer [Q]. The content of the polymer [P] is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and even more preferably 25 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the polymer [Q]. By setting the content of the polymer [P] within the above range, a stable pretilt angle can be expressed even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thinner than the desired film thickness, and it is preferable in that the long-term heat resistance of the liquid crystal element can be excellent.
重合体[P]が第1構造単位と共に第2構造単位を含まない場合、重合体[Q](好ましくは重合体[Q1])の含有量に対する重合体[P]の割合は、重合体[Q]100質量部に対して、0,05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましく、0.2質量部以上が更に好ましい。また、重合体[P]の含有量は、重合体[Q]100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下が更に好ましい。重合体[P]の含有量を上記範囲とすることにより、液晶配向膜の厚みが所望の膜厚よりも薄くなった場合にも安定したプレチルト角を発現でき、また液晶素子の長期耐熱性を優れたものとすることができる点で好適である。 When the polymer [P] does not contain the second structural unit together with the first structural unit, the ratio of the polymer [P] to the content of the polymer [Q] (preferably the polymer [Q1]) is preferably 0.05 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, and even more preferably 0.2 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the polymer [Q]. The content of the polymer [P] is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the polymer [Q]. By setting the content of the polymer [P] within the above range, a stable pretilt angle can be expressed even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thinner than the desired film thickness, and it is also preferable in that the long-term heat resistance of the liquid crystal element can be excellent.
本開示の液晶配向剤が含有していてもよいその他の成分としては、重合体[Q]のほか、例えば、分子内に1個以上のエポキシ基を有する化合物、分子内に2個以上のメチロール基を有する化合物、官能性シラン化合物、分子内に1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、酸化防止剤、金属キレート化合物、硬化促進剤、界面活性剤、充填剤、分散剤、光増感剤等が挙げられる。これらの配合割合は、本開示の効果を損なわない範囲で、各化合物に応じて適宜選択することができる。 Other components that may be contained in the liquid crystal alignment agent of the present disclosure include, in addition to the polymer [Q], for example, a compound having one or more epoxy groups in the molecule, a compound having two or more methylol groups in the molecule, a functional silane compound, a compound having one or more (meth)acryloyl groups in the molecule, an antioxidant, a metal chelate compound, a curing accelerator, a surfactant, a filler, a dispersant, a photosensitizer, etc. The blending ratio of these can be appropriately selected according to each compound within a range that does not impair the effects of the present disclosure.
(溶剤)
液晶配向剤は、通常、重合体[P]及び必要に応じて使用されるその他の成分が、好ましくは、適当な溶媒中に分散又は溶解してなる液状の組成物として調製される。
(solvent)
The liquid crystal aligning agent is usually prepared as a liquid composition in which the polymer [P] and other components used as necessary are preferably dispersed or dissolved in a suitable solvent.
使用する有機溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、1,2-ジメチル-2-イミダゾリジノン、γ-ブチロラクトン、γ-ブチロラクタム、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン(ジアセトンアルコール)、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ-ト、エチルエトキシプロピオネ-ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール-n-プロピルエーテル、エチレングリコール-i-プロピルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、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エチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Examples of organic solvents that can be used include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,2-dimethyl-2-imidazolidinone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone (diacetone alcohol), ethylene glycol monomethyl ether, butyl lactate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, and ethylene glycol-i-propyl ether. Examples of suitable ethers include ethylene glycol n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diisobutyl ketone, isoamyl propionate, isoamyl isobutyrate, diisopentyl ether, ethylene carbonate, and propylene carbonate. These can be used alone or in combination of two or more.
液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶剤以外の成分の合計質量が液晶配向剤の全質量に占める割合)は、粘性、揮発性等を考慮して適宜に選択されるが、好ましくは1~10質量%の範囲である。すなわち、液晶配向剤は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは加熱されることにより、液晶配向膜である塗膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。このとき、固形分濃度が1質量%以上であると塗膜の膜厚を十分に確保でき、良好な液晶配向膜を得やすい点で好適である。また、固形分濃度が10質量%以下であると、塗膜の膜厚が過大となりすぎず良好な液晶配向膜を得ることができるとともに、液晶配向剤の粘性を適度に確保でき、塗布性を良好にすることができる。 The solid content concentration in the liquid crystal alignment agent (the ratio of the total mass of the components other than the solvent of the liquid crystal alignment agent to the total mass of the liquid crystal alignment agent) is appropriately selected taking into consideration the viscosity, volatility, etc., but is preferably in the range of 1 to 10 mass%. That is, the liquid crystal alignment agent is applied to the substrate surface as described below, and preferably heated to form a coating film that is a liquid crystal alignment film or a coating film that will become a liquid crystal alignment film. In this case, if the solid content concentration is 1 mass% or more, the thickness of the coating film can be sufficiently ensured, which is preferable in that a good liquid crystal alignment film can be easily obtained. In addition, if the solid content concentration is 10 mass% or less, the thickness of the coating film is not too large, and a good liquid crystal alignment film can be obtained, and the viscosity of the liquid crystal alignment agent can be appropriately ensured, making the coating property good.
本開示の液晶配向剤の好ましい態様としては、以下の態様<1>~<4>が挙げられる。ただし、本開示の液晶配向剤の態様は以下のものに限定されない。
<1> 重合体[P]として、第1構造単位、第2構造単位及び第3構造単位を含み、必要に応じて更にその他の構造単位を含む重合体を含有し、かつ、重合体[Q]として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル又はポリイミドを含む態様。
<2> 重合体[P]として、第1構造単位、第2構造単位、第3構造単位及び第4構造単位を含み、必要に応じて更にその他の構造単位を含む重合体を含有し、かつ、重合体[Q]として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル又はポリイミドを含む態様。
<3> 重合体[P]として、第1構造単位、第2構造単位及び第4構造単位を含み、必要に応じて更にその他の構造単位を含む重合体を含有し、かつ、重合体[Q]として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル又はポリイミドを含む態様。
<4> 重合体[P]として、第1構造単位及び第4構造単位を含み、必要に応じて更にその他の構造単位を含む重合体を含有し、かつ、重合体[Q1]として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル又はポリイミドを含む態様。
<5> 重合体[P]として、第1構造単位、第3構造単位及び第4構造単位を含み、必要に応じて更にその他の構造単位を含む重合体を含有し、かつ、重合体[Q1]として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル又はポリイミドを含む態様。
<6> 重合体[P]として、第1構造単位及び第3構造単位を含み、必要に応じて更にその他の構造単位を含む重合体を含有し、かつ、重合体[Q1]として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル又はポリイミドを含む態様。
Preferred embodiments of the liquid crystal aligning agent of the present disclosure include the following embodiments <1> to <4>. However, the embodiments of the liquid crystal aligning agent of the present disclosure are not limited to the following embodiments.
<1> An embodiment in which the polymer [P] contains a polymer that includes a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit, and optionally further contains other structural units, and the polymer [Q] contains a polyamic acid, a polyamic acid ester, or a polyimide.
<2> An embodiment in which the polymer [P] contains a polymer that includes a first structural unit, a second structural unit, a third structural unit, and a fourth structural unit, and further includes other structural units as necessary, and the polymer [Q] contains a polyamic acid, a polyamic acid ester, or a polyimide.
<3> An embodiment in which the polymer [P] contains a polymer that includes a first structural unit, a second structural unit, and a fourth structural unit, and further includes other structural units as necessary, and the polymer [Q] contains a polyamic acid, a polyamic acid ester, or a polyimide.
<4> An embodiment in which the polymer [P] contains a polymer that includes a first structural unit and a fourth structural unit and, if necessary, further contains other structural units, and the polymer [Q1] contains a polyamic acid, a polyamic acid ester, or a polyimide.
<5> An embodiment in which the polymer [P] contains a polymer that includes a first structural unit, a third structural unit, and a fourth structural unit, and further includes other structural units as necessary, and the polymer [Q1] contains a polyamic acid, a polyamic acid ester, or a polyimide.
<6> An embodiment in which the polymer [P] contains a polymer that includes a first structural unit and a third structural unit and, if necessary, further contains other structural units, and the polymer [Q1] contains a polyamic acid, a polyamic acid ester, or a polyimide.
上記の態様のうち、<1>、<2>、<4>及び<5>が、液晶配向膜の厚みが所望の膜厚よりも薄くなった場合にも安定したプレチルト角を発現できる効果が高く、また液晶素子の長期耐熱性を優れたものとすることができる点で好適である。 Among the above aspects, <1>, <2>, <4> and <5> are preferred in that they are highly effective in achieving a stable pretilt angle even when the thickness of the liquid crystal alignment film is thinner than the desired film thickness, and can provide the liquid crystal element with excellent long-term heat resistance.
《液晶配向膜及び液晶素子》
本開示の液晶配向膜は、上記のように調製された液晶配向剤により形成される。また、本開示の液晶素子は、上記で説明した液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を備える。液晶素子における液晶の動作モードは特に限定されず、例えばTN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型(VA-MVA型、VA-PVA型等を含む)、IPS(In-Plane Switching)型、FFS(Fringe Field Switching)型、OCB(Optically Compensated Bend)型、PSA型(Polymer Sustained Alignment)等といった種々のモードに適用することができる。液晶素子は、例えば以下の工程1~工程3を含む方法により製造することができる。工程1は、所望の動作モードによって使用基板が異なる。工程2及び工程3は各動作モード共通である。
<Liquid crystal alignment film and liquid crystal element>
The liquid crystal alignment film of the present disclosure is formed by the liquid crystal alignment agent prepared as described above. The liquid crystal element of the present disclosure includes a liquid crystal alignment film formed by using the liquid crystal alignment agent described above. The operation mode of the liquid crystal in the liquid crystal element is not particularly limited, and can be applied to various modes such as TN (Twisted Nematic) type, STN (Super Twisted Nematic) type, VA (Vertical Alignment) type (including VA-MVA type, VA-PVA type, etc.), IPS (In-Plane Switching) type, FFS (Fringe Field Switching) type, OCB (Optically Compensated Bend) type, PSA (Polymer Sustained Alignment) type, etc. The liquid crystal element can be manufactured by a method including, for example, the following steps 1 to 3. In step 1, the substrate used differs depending on the desired operation mode. Steps 2 and 3 are common to each operation mode.
(工程1:塗膜の形成)
先ず、基板上に液晶配向剤を塗布し、好ましくは塗布面を加熱することにより基板上に塗膜を形成する。基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)等のプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム-酸化スズ(In2O3-SnO2)からなるITO膜等を用いることができる。TN型、STN型又はVA型の液晶素子を製造する場合には、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板2枚を用いる。一方、IPS型又はFFS型の液晶素子を製造する場合には、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板と、電極が設けられていない対向基板とを用いる。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。基板への液晶配向剤の塗布は、電極形成面上に、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法により行う。
(Step 1: Formation of coating film)
First, a liquid crystal alignment agent is applied onto a substrate, and a coating film is formed on the substrate, preferably by heating the applied surface. As the substrate, for example, a transparent substrate made of glass such as float glass or soda glass; or plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, or poly(alicyclic olefin) can be used. As the transparent conductive film provided on the substrate surface, a NESA film (registered trademark of PPG Corporation, USA) made of tin oxide (SnO 2 ), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 -SnO 2 ), or the like can be used. When manufacturing a TN-type, STN-type, or VA-type liquid crystal element, two substrates on which a patterned transparent conductive film is provided are used. On the other hand, when manufacturing an IPS-type or FFS-type liquid crystal element, a substrate on which an electrode made of a transparent conductive film or metal film patterned into a comb tooth shape is provided, and an opposing substrate on which no electrode is provided are used. As the metal film, for example, a film made of a metal such as chromium can be used. The liquid crystal alignment agent is applied to the substrate on the surface on which the electrodes are formed, preferably by offset printing, spin coating, roll coating or inkjet printing.
液晶配向剤を塗布した後、塗布した液晶配向剤の液垂れ防止等の目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~150℃であり、より好ましくは40~120℃である。プレベーク時間は、好ましくは0.25~10分である。 After the liquid crystal alignment agent is applied, preliminary heating (pre-baking) is preferably performed for the purpose of preventing dripping of the applied liquid crystal alignment agent. The pre-baking temperature is preferably 30 to 150°C, and more preferably 40 to 120°C. The pre-baking time is preferably 0.25 to 10 minutes.
その後、溶剤を更に除去し、必要に応じて、重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、280℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましい。また、膜中に残存した溶剤成分の影響によって液晶配向性や信頼性が低下することを抑制する観点から、ポストベーク温度は、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましい。ポストベーク時間は、好ましくは5~150分である。このようにして形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001~1μmである。基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって、液晶配向膜、又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。 Then, the solvent is further removed, and a baking (post-baking) step is carried out, if necessary, to thermally imidize the amic acid structure present in the polymer. The baking temperature (post-baking temperature) at this time is preferably 280°C or lower, more preferably 250°C or lower. In addition, from the viewpoint of suppressing the deterioration of the liquid crystal alignment property and reliability due to the influence of the solvent components remaining in the film, the post-baking temperature is preferably 80°C or higher, more preferably 90°C or higher. The post-baking time is preferably 5 to 150 minutes. The film thickness of the film thus formed is preferably 0.001 to 1 μm. After applying the liquid crystal alignment agent to the substrate, the organic solvent is removed to form a liquid crystal alignment film or a coating film that will become a liquid crystal alignment film.
(工程2:配向処理)
TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶素子を製造する場合、上記工程1で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理(配向処理)を実施する。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向処理としては、基板上に形成した塗膜の表面をコットン等で擦るラビング処理、又は塗膜に光照射を行って液晶配向能を付与する光配向処理を用いることが好ましい。垂直配向型の液晶素子を製造する場合には、上記工程1で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用してもよく、液晶配向能を更に高めるために塗膜に対し配向処理を施してもよい。
(Step 2: Alignment Treatment)
When a TN-type, STN-type, IPS-type or FFS-type liquid crystal element is manufactured, a treatment (alignment treatment) is carried out to impart liquid crystal alignment ability to the coating film formed in the above step 1. This imparts the alignment ability of liquid crystal molecules to the coating film, forming a liquid crystal alignment film. As the alignment treatment, it is preferable to use a rubbing treatment in which the surface of the coating film formed on the substrate is rubbed with cotton or the like, or a photo-alignment treatment in which the coating film is irradiated with light to impart liquid crystal alignment ability. When a vertical alignment type liquid crystal element is manufactured, the coating film formed in the above step 1 may be used as it is as a liquid crystal alignment film, or an alignment treatment may be carried out on the coating film to further enhance the liquid crystal alignment ability.
光配向処理における光照射は、ポストベーク工程後の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程後であってポストベーク工程前の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程及びポストベーク工程の少なくともいずれかにおいて塗膜の加熱中に塗膜に対して照射する方法、等により行うことができる。光配向処理において、塗膜に照射する放射線としては、例えば150~800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。好ましくは、200~400nmの波長の光を含む紫外線である。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。また、用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合には、照射の方向は斜め方向とする。 The light irradiation in the photo-alignment treatment can be performed by a method of irradiating the coating film after the post-bake step, a method of irradiating the coating film after the pre-bake step but before the post-bake step, or a method of irradiating the coating film while it is being heated in at least one of the pre-bake step and the post-bake step. In the photo-alignment treatment, the radiation to be irradiated to the coating film can be, for example, ultraviolet light and visible light containing light with a wavelength of 150 to 800 nm. Preferably, ultraviolet light containing light with a wavelength of 200 to 400 nm. When the radiation is polarized, it may be linearly polarized or partially polarized. When the radiation used is linearly polarized or partially polarized, the radiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, from an oblique direction, or a combination of these. When non-polarized radiation is irradiated, the direction of irradiation is oblique.
使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。放射線の照射量は、好ましくは400~20,000J/m2であり、より好ましくは1,000~5,000J/m2である。塗膜に対する光照射は、反応性を高めるために塗膜を加温しながら行ってもよい。 Examples of light sources that can be used include low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, deuterium lamps, metal halide lamps, argon resonance lamps, xenon lamps, and excimer lasers. The radiation dose is preferably 400 to 20,000 J/ m2 , and more preferably 1,000 to 5,000 J/ m2 . The coating film may be irradiated with light while being heated in order to increase the reactivity.
液晶配向膜の製造に際し、光照射処理が施された有機膜を更に加熱してもよい。また、光照射処理が施された有機膜を、水、水溶性有機溶媒、又は水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に接触させる接触工程を更に含んでいてもよい。水溶性有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、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、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノンが挙げられる。接触工程の後には有機膜の加熱処理を行ってもよい。 When manufacturing the liquid crystal alignment film, the organic film that has been subjected to the light irradiation treatment may be further heated. The method may further include a contacting step in which the organic film that has been subjected to the light irradiation treatment is brought into contact with water, a water-soluble organic solvent, or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent. Examples of water-soluble organic solvents include methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclopentanone. After the contacting step, the organic film may be subjected to a heat treatment.
(工程3:液晶セルの構築)
上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚準備し、対向配置した2枚の基板間に液晶を配置することにより液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば、(1)液晶配向膜が対向するように間隙(スペーサー)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止する方法、(2)液晶配向膜を形成した一方の基板上の所定の場所にシール剤を塗布し、更に液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせるとともに液晶を基板の全面に押し広げる方法(ODF方式)等が挙げられる。製造した液晶セルに対しては更に、用いた液晶が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷する処理を行うことにより、液晶充填時の流動配向を除去することが好ましい。
(Step 3: Construction of liquid crystal cell)
Two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed as described above are prepared, and a liquid crystal is disposed between the two substrates arranged opposite to each other to manufacture a liquid crystal cell. For example, the liquid crystal cell can be manufactured by (1) arranging two substrates opposite to each other through a gap (spacer) so that the liquid crystal alignment film faces each other, bonding the peripheries of the two substrates using a sealant, injecting liquid crystal into the cell gap partitioned by the substrate surface and the sealant, and then sealing the injection hole, or (2) applying a sealant to a predetermined location on one substrate on which the liquid crystal alignment film is formed, dropping liquid crystal at a predetermined number of locations on the liquid crystal alignment film surface, bonding the other substrate so that the liquid crystal alignment film faces each other, and spreading the liquid crystal over the entire surface of the substrate (ODF method). It is preferable to further heat the manufactured liquid crystal cell to a temperature at which the liquid crystal used has an isotropic phase, and then slowly cool it to room temperature to remove the flow orientation during liquid crystal filling.
シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。スペーサーとしては、フォトスペーサー、ビーズスペーサー等を用いることができる。 As a sealing agent, for example, an epoxy resin containing a hardener and aluminum oxide spheres as spacers can be used. As spacers, photospacers, bead spacers, etc. can be used.
液晶としては、ポジ型及びネガ型のいずれを用いてもよい。IPS型及びFFS型の液晶素子においてネガ型液晶を用いた場合、電極上部での透過損失を小さくでき、コントラスト向上を図ることができる点で好ましい。また、使用する液晶としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶を挙げることができ、その中でもネマチック液晶が好ましい。ネマチック液晶としては、例えばシッフベース系液晶、アゾキシ系液晶、ビフェニル系液晶、フェニルシクロヘキサン系液晶、エステル系液晶、ターフェニル系液晶、ビフェニルシクロヘキサン系液晶、ピリミジン系液晶、ジオキサン系液晶、ビシクロオクタン系液晶、キュバン系液晶等を用いることができる。また、これらの液晶に、例えばコレステリック液晶、カイラル剤、強誘電性液晶などを添加して使用してもよい。 As the liquid crystal, either positive type or negative type may be used. When negative type liquid crystal is used in IPS type and FFS type liquid crystal elements, it is preferable because the transmission loss at the upper part of the electrode can be reduced and the contrast can be improved. In addition, the liquid crystal used can be nematic liquid crystal or smectic liquid crystal, and among them, nematic liquid crystal is preferable. As the nematic liquid crystal, for example, Schiff base type liquid crystal, azoxy type liquid crystal, biphenyl type liquid crystal, phenylcyclohexane type liquid crystal, ester type liquid crystal, terphenyl type liquid crystal, biphenylcyclohexane type liquid crystal, pyrimidine type liquid crystal, dioxane type liquid crystal, bicyclooctane type liquid crystal, cubane type liquid crystal, etc. can be used. In addition, for example, cholesteric liquid crystal, chiral agent, ferroelectric liquid crystal, etc. may be added to these liquid crystals.
PSAモードでは、液晶とともに重合性化合物(例えば、多官能(メタ)アクリレート化合物等)をセルギャップ内に充填するとともに、液晶セルの構築後、一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で液晶セルに光照射する処理を行う。PSAモードの液晶素子の製造に際し、重合性化合物の使用割合は、液晶の合計100質量部に対して、0.01~3質量部、好ましくは0.1~1質量部である。 In the PSA mode, a polymerizable compound (e.g., a polyfunctional (meth)acrylate compound) is filled into the cell gap together with the liquid crystal, and after the liquid crystal cell is constructed, a process is performed in which the liquid crystal cell is irradiated with light while a voltage is applied between the conductive films of the pair of substrates. When manufacturing a PSA mode liquid crystal element, the proportion of the polymerizable compound used is 0.01 to 3 parts by mass, preferably 0.1 to 1 part by mass, per 100 parts by mass of the total liquid crystal.
なお、PSAモード型液晶素子の製造プロセスでは、液晶中の重合性化合物を反応させるために、液晶セルへの光照射量を比較的多くする必要があり、こうした紫外線照射に起因して液晶成分が分解し表示品位の低下を引き起こすことが懸念される。その一方で、液晶セルに対する光照射量を少なくすると、未反応の重合性化合物が膜中又は液晶中に残存してしまう。未反応の重合体成分が不純物として膜中又は液晶中に残存したままの場合、液晶素子を高温環境下に長時間曝すことによって品質低下を招くことが懸念される。この点、本開示の液晶配向剤を用いて液晶配向膜を形成することにより、少ない光照射量によって液晶中の重合性化合物を効率良く反応させることができ、高い液晶配向規制力を発現できたことにより、薄膜の領域でも安定したプレチルト角を発現するとともに、長期耐熱性を改善できたものと考えられる。 In the manufacturing process of PSA mode liquid crystal elements, it is necessary to apply a relatively large amount of light to the liquid crystal cell in order to react the polymerizable compound in the liquid crystal, and there is a concern that such ultraviolet irradiation will cause the liquid crystal components to decompose and cause a decrease in display quality. On the other hand, if the amount of light irradiation to the liquid crystal cell is reduced, unreacted polymerizable compounds will remain in the film or liquid crystal. If unreacted polymer components remain in the film or liquid crystal as impurities, there is a concern that the quality of the liquid crystal element will decrease if it is exposed to a high temperature environment for a long period of time. In this regard, by forming a liquid crystal alignment film using the liquid crystal alignment agent of the present disclosure, it is possible to efficiently react the polymerizable compound in the liquid crystal with a small amount of light irradiation, and it is possible to express a high liquid crystal alignment control force, which is thought to have resulted in the expression of a stable pretilt angle even in the thin film region and improved long-term heat resistance.
続いて、必要に応じて液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせる。偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光フィルムを酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板が挙げられる。これにより液晶素子が得られる。 Next, if necessary, a polarizing plate is attached to the outer surface of the liquid crystal cell. Examples of polarizing plates include a polarizing film called an "H film" made by absorbing iodine while stretching and aligning polyvinyl alcohol, sandwiched between cellulose acetate protective films, or a polarizing plate made of the H film itself. This results in a liquid crystal element.
本開示の液晶素子は種々の用途に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム機、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイ等の各種表示装置や、調光フィルム等に用いることができる。また、本開示の液晶配向剤を用いて形成された液晶素子は、位相差フィルム等の光学フィルムに適用することもできる。 The liquid crystal element of the present disclosure can be effectively applied to various applications, for example, in various display devices such as watches, portable game machines, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, various monitors, liquid crystal televisions, and information displays, as well as in light control films. In addition, liquid crystal elements formed using the liquid crystal alignment agent of the present disclosure can also be applied to optical films such as retardation films.
以下、実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The following provides a more detailed explanation using examples, but the present invention is not limited to these examples.
<測定方法>
以下の例において、重合体の溶液粘度、重量平均分子量(Mw)及びイミド化率は以下の方法により測定した。
[重合体の溶液粘度]
重合体の溶液粘度は、E型粘度計を用いて25℃において測定した。
[重合体の重量平均分子量(Mw)]
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、下記条件でMwを測定した。
装置:昭和電工(株)の「GPC-101」
GPCカラム:(株)島津ジーエルシー製の「GPC-KF-801」、「GPC-KF-802」、「GPC-KF-803」及び「GPC-KF-804」を結合
移動相:テトラヒドロフラン(THF)
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
<Measurement method>
In the following examples, the solution viscosity, weight average molecular weight (Mw) and imidization rate of the polymer were measured by the following methods.
[Polymer solution viscosity]
The solution viscosity of the polymer was measured at 25° C. using an E-type viscometer.
[Weight average molecular weight (Mw) of polymer]
The Mw was measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Apparatus: Showa Denko Co., Ltd. "GPC-101"
GPC column: Shimadzu GLC's "GPC-KF-801", "GPC-KF-802", "GPC-KF-803" and "GPC-KF-804" combined Mobile phase: Tetrahydrofuran (THF)
Column temperature: 40°C
Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene
[ポリイミドのイミド化率]
ポリイミドの溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温で1H-NMR測定を行った。得られた1H-NMRスペクトルから、下記数式(1)によりイミド化率[%]を求めた。
イミド化率[%]=(1-(β1/(β2×α)))×100 …(1)
(数式(1)中、β1は化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、β2はその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(ポリアミック酸)におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。)
[Imidization rate of polyimide]
The polyimide solution was poured into pure water, and the resulting precipitate was thoroughly dried under reduced pressure at room temperature, then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide and subjected to 1H -NMR measurement at room temperature using tetramethylsilane as a standard substance. From the obtained 1H -NMR spectrum, the imidization rate [%] was calculated using the following formula (1).
Imidization rate [%] = (1 - (β 1 / (β 2 × α))) × 100 ... (1)
(In formula (1), β1 is the peak area derived from the proton of the NH group appearing at a chemical shift of about 10 ppm, β2 is the peak area derived from other protons, and α is the ratio of the number of other protons to one proton of the NH group in the polymer precursor (polyamic acid).)
<化合物の略称>
下記の例で使用した化合物の略称を以下に示す。なお、以下では便宜上、「式(X)で表される化合物」(Xは符号)を単に「化合物(X)」と示すことがある。
<Abbreviation of compound>
The abbreviations of the compounds used in the following examples are shown below. For convenience, hereinafter, a "compound represented by formula (X)" (X is a symbol) may be simply referred to as "compound (X)".
[光反応性モノマー]
[垂直配向性モノマー]
[環状基含有モノマー]
[反応性官能基含有モノマー]
[その他のモノマー]
[テトラカルボン酸二無水物]
[ジアミン]
[添加剤]
<化合物の合成>
1.液晶配向性モノマーの合成
[合成例1-1:化合物(M-01)の合成]
1. Synthesis of liquid crystal alignment monomer [Synthesis Example 1-1: Synthesis of compound (M-01)]
4-(クロロメチル)スチレン3.05g、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノール4.93g、及び炭酸カリウム5.48gをジメチルホルムアミド40mLに溶解させ、60℃で12時間反応させた。HPLCにて原料の消失を確認後、反応液を水400mLに滴下し、生じた固体をろ取した。その後、THF溶媒にて再結晶を行い、得られた固体をろ取・乾燥することで化合物(M-01)を5.80g得た。 3.05 g of 4-(chloromethyl)styrene, 4.93 g of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol, and 5.48 g of potassium carbonate were dissolved in 40 mL of dimethylformamide and reacted at 60°C for 12 hours. After confirming the disappearance of the raw materials by HPLC, the reaction solution was dropped into 400 mL of water and the resulting solid was filtered. After that, recrystallization was performed using THF solvent, and the resulting solid was filtered and dried to obtain 5.80 g of compound (M-01).
[合成例1-2:化合物(M-02)の合成]
4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノール2.46g、2-ブロモエタノール12.5g、炭酸カリウム16.6gをジメチルホルムアミド200mLに溶解させ、100℃で5時間反応させた。反応後、水1Lに反応液を注ぎ、生じた固体をろ取、乾燥することで、化合物(M-02-1)を28.1g得た。
次いで、化合物(M-02-1)26.1gをジクロロメタン200mlに溶解させ、ピリジン10mLを更に加え、0℃に氷冷した。そこに塩化トシル17.2gを溶かしたジクロロメタン100mLを滴下し、室温で一晩反応させた。反応後、水200mLで3回分液し、有機層を溶媒留去した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーで精製することで、化合物(M-02-2)を17.2g得た。
化合物(M-02-2)13.3gと4-ヒドロキシフェニルマレイミド5.68g、トリエチルアミン3.33gをテトラヒドロフラン200mLに溶解させ、還流下で4時間反応させた。反応後、酢酸エチル200mLを加え、1規定塩酸200mLで2回、水200mLで3回分液した。有機層を減圧下で溶媒留去した。得られた固体をTHF 150mLに溶かし、そこにエタノール60mLと水50mLを加えた。ロータリーエバポレーターにてゆっくり良溶媒を留去し、析出した固体をろ取乾燥することで、化合物(M-02)を8.58g得た。
2.46 g of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol, 12.5 g of 2-bromoethanol, and 16.6 g of potassium carbonate were dissolved in 200 mL of dimethylformamide and reacted for 5 hours at 100° C. After the reaction, the reaction solution was poured into 1 L of water, and the resulting solid was filtered and dried to obtain 28.1 g of compound (M-02-1).
Next, 26.1 g of compound (M-02-1) was dissolved in 200 ml of dichloromethane, 10 mL of pyridine was further added, and the mixture was ice-cooled to 0°C. 100 mL of dichloromethane in which 17.2 g of tosyl chloride was dissolved was added dropwise thereto, and the mixture was reacted at room temperature overnight. After the reaction, the mixture was separated three times with 200 mL of water, and the organic layer was distilled off. The obtained solid was purified by column chromatography to obtain 17.2 g of compound (M-02-2).
13.3 g of compound (M-02-2), 5.68 g of 4-hydroxyphenylmaleimide, and 3.33 g of triethylamine were dissolved in 200 mL of tetrahydrofuran and reacted under reflux for 4 hours. After the reaction, 200 mL of ethyl acetate was added, and the mixture was separated twice with 200 mL of 1N hydrochloric acid and three times with 200 mL of water. The organic layer was distilled off under reduced pressure. The obtained solid was dissolved in 150 mL of THF, and 60 mL of ethanol and 50 mL of water were added thereto. The good solvent was slowly distilled off using a rotary evaporator, and the precipitated solid was filtered and dried to obtain 8.58 g of compound (M-02).
[合成例1-3:化合物(M-03)の合成]
4-(4-ペンチルシクロヘキシル)安息香酸2.74gに塩化チオニル20mLとDMFを触媒量加え、60℃で2時間反応させた。反応後、塩化チオニルを減圧留去した。得られた固体を脱水THF20mLに溶解させ、溶液Aとした。他方、脱水THF 20mLに、4-ヒドロキシフェニルマレイミド1.90gとトリエチルアミン1.20gを溶解させ、0℃に氷冷した。ここに溶液Aを滴下し、室温で一晩反応させた。反応後、反応液を1規定塩酸で2回、水で3回分液し、有機層を減圧留去した。さらに、得られた固体をTHF 50mLに溶かし、そこにエタノール30mLと水10mLを加えた。ロータリーエバポレーターにてゆっくり良溶媒を留去し、析出した固体をろ取乾燥することで、化合物(M-03)を3.81g得た。 20 mL of thionyl chloride and a catalytic amount of DMF were added to 2.74 g of 4-(4-pentylcyclohexyl)benzoic acid, and the mixture was reacted at 60°C for 2 hours. After the reaction, thionyl chloride was distilled off under reduced pressure. The obtained solid was dissolved in 20 mL of dehydrated THF to obtain solution A. On the other hand, 1.90 g of 4-hydroxyphenylmaleimide and 1.20 g of triethylamine were dissolved in 20 mL of dehydrated THF, and the mixture was ice-cooled to 0°C. Solution A was added dropwise to the mixture, and the mixture was reacted at room temperature overnight. After the reaction, the reaction solution was separated twice with 1N hydrochloric acid and three times with water, and the organic layer was distilled off under reduced pressure. Furthermore, the obtained solid was dissolved in 50 mL of THF, and 30 mL of ethanol and 10 mL of water were added thereto. The good solvent was slowly distilled off using a rotary evaporator, and the precipitated solid was filtered and dried to obtain 3.81 g of compound (M-03).
[合成例1-4:化合物(M-04)の合成]
合成例1-3において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)安息香酸の代わりに4’-ペンチル-[1,1’-ビ(シクロヘキサン)]-4-カルボン酸を用い、4-ヒドロキシフェニルマレイミドの代わりに4-(2-ヒドロキシエチル)フェニルマレイミドを用いた以外は合成例1-3と同様の方法により、化合物(M-04)を9.25g得た。
[Synthesis Example 1-4: Synthesis of compound (M-04)]
9.25 g of compound (M-04) was obtained by the same method as in Synthesis Example 1-3, except that 4'-pentyl-[1,1'-bi(cyclohexane)]-4-carboxylic acid was used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)benzoic acid and 4-(2-hydroxyethyl)phenylmaleimide was used instead of 4-hydroxyphenylmaleimide in Synthesis Example 1-3.
[合成例1-5:化合物(M-05)の合成]
合成例1-2において、4-ヒドロキシフェニルマレイミドの代わりに4-ヒドロキシスチレンを用いた以外は合成例1-2と同様の方法により、化合物(M-05)を12.1g得た。
[Synthesis Example 1-5: Synthesis of compound (M-05)]
Compound (M-05) (12.1 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-2, except that 4-hydroxystyrene was used instead of 4-hydroxyphenylmaleimide.
[合成例1-6:化合物(M-06)の合成]
合成例1-1において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノールの代わりに、β-コレスタノールを用いた以外は合成例1-1と同様の方法により、化合物(M-06)を8.08g得た。
[Synthesis Example 1-6: Synthesis of compound (M-06)]
Compound (M-06) (8.08 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-1, except that β-cholestanol was used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol in Synthesis Example 1-1.
[合成例1-7:化合物(M-07)の合成]
合成例1-2において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノールの代わりに4-(4’-ペンチル-[1,1’-ビシクロヘキサン]-4-イル)フェノールを用い、4-ヒドロキシフェニルマレイミドの代わりに4-ヒドロキシ-3-メチルフェニルマレイミドを用いた以外は合成例1-2と同様の方法により、化合物(M-07)を5.82g得た。
[Synthesis Example 1-7: Synthesis of compound (M-07)]
5.82 g of compound (M-07) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-2, except that 4-(4'-pentyl-[1,1'-bicyclohexane]-4-yl)phenol was used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol and 4-hydroxy-3-methylphenylmaleimide was used instead of 4-hydroxyphenylmaleimide in Synthesis Example 1-2.
[合成例1-8:化合物(M-08)の合成]
合成例1-1において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノールの代わりに、4-(4’-ペンチル-[1,1’-ビシクロヘキサン]-4-イル)フェノールを用いた以外は合成例1-1と同様の方法により、化合物(M-08)を7.11g得た。
[Synthesis Example 1-8: Synthesis of compound (M-08)]
Compound (M-08) (7.11 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-1, except that 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol was replaced with 4-(4'-pentyl-[1,1'-bicyclohexyl]-4-yl)phenol.
[合成例1-9:化合物(M-09)の合成]
攪拌子を入れた500mL三つ口フラスコに、4-(4-ヘプチルシクロヘキシル)フェノール10.0g、1-(4-フルオロフェネチル)-1H-ピロール-2,5-ジオン8.8g、炭酸カリウム5.6g、N,N-ジメチルホルムアミド200mLを加え、室温で30分撹拌した。原料の溶解を確認した後、80℃で12時間反応させた。反応後、蒸留水1500mLに反応液を注ぎ、析出した固体をろ取した。その後、固体を真空乾燥、再結晶することで、化合物(M-09)を13.7g得た。なお、1-(4-フルオロフェネチル)-1H-ピロール-2,5-ジオンは、Molecules, 2016, 21, 1198に記載の方法に従って合成した。 10.0 g of 4-(4-heptylcyclohexyl)phenol, 8.8 g of 1-(4-fluorophenethyl)-1H-pyrrole-2,5-dione, 5.6 g of potassium carbonate, and 200 mL of N,N-dimethylformamide were added to a 500 mL three-neck flask containing a stirrer, and stirred at room temperature for 30 minutes. After confirming that the raw materials had dissolved, the mixture was reacted at 80°C for 12 hours. After the reaction, the reaction solution was poured into 1500 mL of distilled water, and the precipitated solid was filtered. The solid was then vacuum dried and recrystallized to obtain 13.7 g of compound (M-09). 1-(4-fluorophenethyl)-1H-pyrrole-2,5-dione was synthesized according to the method described in Molecules, 2016, 21, 1198.
[合成例1-10:化合物(M-10)の合成]
合成例1-1において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノールの代わりに、4-(2-(4’-ペンチル-[1,1’-ビシクロヘキサン]-4-イル)エチル)フェノールを用いた以外は合成例1-1と同様の方法により、化合物(M-10)を7.56g得た。なお、4-(2-(4’-ペンチル-[1,1’-ビシクロヘキサン]-4-イル)エチル)フェノールは、特開2013-228672号公報に記載の方法に従って合成した。
[Synthesis Example 1-10: Synthesis of compound (M-10)]
7.56 g of compound (M-10) was obtained by the same method as in Synthesis Example 1-1, except that 4-(2-(4'-pentyl-[1,1'-bicyclohexane]-4-yl)ethyl)phenol was used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol in Synthesis Example 1-1. 4-(2-(4'-pentyl-[1,1'-bicyclohexane]-4-yl)ethyl)phenol was synthesized according to the method described in JP2013-228672A.
[合成例1-11:化合物(M-11)の合成]
合成例1-3において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)安息香酸の代わりに4-(4’-(4,4,4-トリフルオロブチル)-[1,1’-ビシクロヘキサン]-4-イル)安息香酸を用い、4-ヒドロキシフェニルマレイミドの代わりに4-ヒドロキシ-3-メチルフェニルマレイミドを用いた以外は合成例1-3と同様の方法により、化合物(M-11)を6.49g得た。
[Synthesis Example 1-11: Synthesis of compound (M-11)]
6.49 g of compound (M-11) was obtained in the same manner as in Synthesis example 1-3, except that 4-(4'-(4,4,4-trifluorobutyl)-[1,1'-bicyclohexane]-4-yl)benzoic acid was used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)benzoic acid and 4-hydroxy-3-methylphenylmaleimide was used instead of 4-hydroxyphenylmaleimide in Synthesis example 1-3.
[合成例1-12:化合物(M-12)の合成]
合成例1-9において、1-(4-フルオロフェネチル)-1H-ピロール-2,5-ジオンの代わりに、1-フルオロ-3-ニトロベンゼンを用いた以外は合成例1-9と同様の方法により、化合物(M-12-1)を12.1g得た。
次いで、撹拌子を入れた500mL三つ口フラスコに、化合物(M-12-1)12.0g、5%パラジウムカーボン1.94g、テトラヒドロフラン60mL、エタノール60mLを加えた後、80℃まで加熱した。そこに、ヒドラジン1水和物9.11gを滴下した後、加熱還流を6時間行った。室温まで冷却した後、ろ過した溶液を水600mLで再沈殿した。得られた固体をろ過、水洗浄した後、真空乾燥することで化合物(M-12-2)を9.8g得た。
撹拌子を入れた500mL三つ口フラスコに取り、テトラヒドロフランを100mL加えて氷浴した。そこに、無水マレイン酸2.15gとテトラヒドロフラン50mLからなる溶液を滴下し、室温で3時間撹拌した。その後、析出してきた固体を濾過により回収した。得られた固体を真空乾燥することで化合物(M-12)を9.5g得た。
Compound (M-12-1) (12.1 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-9, except that 1-fluoro-3-nitrobenzene was used instead of 1-(4-fluorophenethyl)-1H-pyrrole-2,5-dione in Synthesis Example 1-9.
Next, 12.0 g of compound (M-12-1), 1.94 g of 5% palladium carbon, 60 mL of tetrahydrofuran, and 60 mL of ethanol were added to a 500 mL three-necked flask containing a stirrer, and then heated to 80° C. 9.11 g of hydrazine monohydrate was added dropwise thereto, and then the mixture was heated under reflux for 6 hours. After cooling to room temperature, the filtered solution was reprecipitated in 600 mL of water. The obtained solid was filtered, washed with water, and then vacuum dried to obtain 9.8 g of compound (M-12-2).
The mixture was placed in a 500 mL three-neck flask containing a stirrer, 100 mL of tetrahydrofuran was added, and the mixture was placed in an ice bath. A solution consisting of 2.15 g of maleic anhydride and 50 mL of tetrahydrofuran was added dropwise thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The precipitated solid was then collected by filtration. The obtained solid was dried in a vacuum to obtain 9.5 g of compound (M-12).
[合成例1-13:化合物(M-13)の合成]
合成例1-12において、4-(4-ヘプチルシクロヘキシル)フェノールの代わりに4’-(4,4,4-トリフルオロブチル)-[1,1’-ビシクロヘキサン]-4-オールを用い、1-フルオロ-3-ニトロベンゼンの代わりに1-フルオロ-4-ニトロベンゼンを用いた以外は、化合物(M-12-1)と同様の方法で化合物(M-13-1)を11.1g得た。次いで、化合物(M-12-1)の代わりに化合物(M-13-1)を用いた以外は、化合物(M-12-2)と同様の方法で化合物(M-13-2)を7.5g得た。
撹拌子を入れた300mLナスフラスコに、マレイン酸モノメチル3.00g、塩化チオニル15g、及びN,N-ジメチルホルムアミド0.01gを加え,60℃で2時間撹拌した。その後、過剰の塩化チオニルをダイヤフラムポンプで除去し、テトラヒドロフランを30g加え、溶液Aとした。新たに、撹拌子を入れた500mL三口フラスコに化合物(M-13-2)を8.84g、テトラヒドロフラン100g、及びトリエチルアミン4.7gを加え、氷浴した。そこに溶液Aを滴下し、室温で8時間撹拌した。反応液を水750mLで再沈殿し、得られた白色固体を真空乾燥することで化合物(M-13)を9.8g得た。
In Synthesis Example 1-12, 11.1 g of compound (M-13-1) was obtained in the same manner as compound (M-12-1), except that 4'-(4,4,4-trifluorobutyl)-[1,1'-bicyclohexyl]-4-ol was used instead of 4-(4-heptylcyclohexyl)phenol and 1-fluoro-4-nitrobenzene was used instead of 1-fluoro-3-nitrobenzene. Then, 7.5 g of compound (M-13-2) was obtained in the same manner as compound (M-12-2), except that compound (M-13-1) was used instead of compound (M-12-1).
In a 300 mL eggplant flask containing a stirrer, 3.00 g of monomethyl maleate, 15 g of thionyl chloride, and 0.01 g of N,N-dimethylformamide were added and stirred at 60°C for 2 hours. Thereafter, excess thionyl chloride was removed with a diaphragm pump, and 30 g of tetrahydrofuran was added to obtain solution A. A new 500 mL three-neck flask containing a stirrer was added with 8.84 g of compound (M-13-2), 100 g of tetrahydrofuran, and 4.7 g of triethylamine, and the flask was placed in an ice bath. Solution A was added dropwise thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 8 hours. The reaction solution was reprecipitated with 750 mL of water, and the resulting white solid was vacuum dried to obtain 9.8 g of compound (M-13).
[合成例1-17:化合物(M-17)の合成]
合成例1-1において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノールの代わりに、4-ペンチルシクロヘキサノールを用いた以外は合成例1-1と同様の方法により、化合物(M-17)を4.58g得た。
[Synthesis Example 1-17: Synthesis of compound (M-17)]
Compound (M-17) (4.58 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-1, except that 4-pentylcyclohexanol was used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol.
[合成例1-14~1-16、1-18、1-19:化合物(M-14~M-16、M-18、M-19)の合成]
化合物(M-14~M-16、M-18、M-19)を下記文献に記載の方法に従ってそれぞれ合成した。
化合物(M-14):特開2006-178149号公報
化合物(M-15):特開2004-2373号公報
化合物(M-16):特開2004-99446号公報
化合物(M-18):特開2008-191337号公報
化合物(M-19):国際公開第2006/001096号
[Synthesis Examples 1-14 to 1-16, 1-18, and 1-19: Synthesis of Compounds (M-14 to M-16, M-18, and M-19)]
The compounds (M-14 to M-16, M-18, and M-19) were each synthesized according to the methods described in the following documents.
Compound (M-14): JP 2006-178149 A Compound (M-15): JP 2004-2373 A Compound (M-16): JP 2004-99446 A Compound (M-18): JP 2008-191337 A Compound (M-19): WO 2006/001096 A
[合成例1-20:化合物(E-2)の合成]
合成例1-1において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノールと炭酸カリウムの代わりに、それぞれ、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノンと水素化ナトリウムを用いた以外は合成例1-1と同様の方法により、化合物(E-2)を4.76g得た。
[Synthesis Example 1-20: Synthesis of compound (E-2)]
Compound (E-2) (4.76 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-1, except that 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone and sodium hydride were used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol and potassium carbonate, respectively.
[合成例1-21:化合物(E-3)の合成]
合成例1-2において、化合物(M-02-1)の代わりに、2-ヒドロキシ-4’-(2-ヒドロキシエトキシ)-2-メチルプロピオフェノンを用いた以外は合成例1-2と同様の方法により、化合物(E-3)を4.68g得た。
[Synthesis Example 1-21: Synthesis of compound (E-3)]
Compound (E-3) (4.68 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-2, except that 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone was used instead of compound (M-02-1).
[合成例1-22:化合物(E-4)の合成]
4-ヒドロキシベンゾフェノン7.93g、2-ブロモエタノール5.0g、及び炭酸カリウム11.06gをジメチルホルムアミド 80mLに溶解させ、100℃で10時間反応させた。HPLCにて原料の消失を確認後、反応液を水500mLに滴下し、生じた固体をろ取・乾燥することで中間体(E-4-1)を9.21g得た。
次いで、中間体(E-4-1)2.42gをジメチルホルムアミド20mLに溶解させ、0℃で撹拌した。その後、水素化ナトリウム(60%、流動パラフィン分散品)0.60gを加え、0℃で30分間撹拌した。その後、4-(クロロメチル)スチレン1.53gを加え、更に0℃で3時間反応させた。HPLCにて原料の消失を確認後、反応液を水150mLに滴下し、酢酸エチルにて分液精製を行った。分離した有機層を減圧下で溶媒留去し、乾燥することで化合物(E-4)を3.40g得た。
7.93 g of 4-hydroxybenzophenone, 5.0 g of 2-bromoethanol, and 11.06 g of potassium carbonate were dissolved in 80 mL of dimethylformamide and reacted for 10 hours at 100° C. After confirming the disappearance of the raw materials by HPLC, the reaction solution was added dropwise to 500 mL of water, and the resulting solid was filtered and dried to obtain 9.21 g of intermediate (E-4-1).
Next, 2.42 g of intermediate (E-4-1) was dissolved in 20 mL of dimethylformamide and stirred at 0° C. Then, 0.60 g of sodium hydride (60%, liquid paraffin dispersion) was added, and the mixture was stirred at 0° C. for 30 minutes. Then, 1.53 g of 4-(chloromethyl)styrene was added, and the mixture was further reacted at 0° C. for 3 hours. After confirming the disappearance of the raw materials by HPLC, the reaction solution was dropped into 150 mL of water, and purification was performed by separation with ethyl acetate. The separated organic layer was distilled under reduced pressure to remove the solvent, and dried to obtain 3.40 g of compound (E-4).
[合成例1-23:化合物(E-5)の合成]
合成例1-1において、4-(4-ペンチルシクロヘキシル)フェノールの代わりに、4’-ヒドロキシアセトフェノンを用いた以外は合成例1-1と同様の方法により、化合物(E-5)を4.50g得た。
[Synthesis Example 1-23: Synthesis of compound (E-5)]
Compound (E-5) (4.50 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-1, except that 4'-hydroxyacetophenone was used instead of 4-(4-pentylcyclohexyl)phenol.
<重合体の合成>
1.重合体[P]の合成
[合成例2-1]
窒素下、100mL二口フラスコに、重合モノマーとして、化合物(M-01)10モル部、化合物(E-2)10モル部、化合物(A-5)30モル部、化合物(A-6)10モル部、化合物(B-3)20モル部、及び化合物(B-6)20モル部、ラジカル重合開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)2モル部、並びに溶媒としてテトラヒドロフラン50mlを加え、70℃で6時間重合した。メタノールに再沈殿した後、沈殿物を濾過し、室温で8時間真空乾燥することによりスチレン-マレイミド系共重合体(これを重合体(P-1)とする)を得た。GPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは92700、分子量分布Mw/Mnは4.78であった。
<Synthesis of Polymer>
1. Synthesis of polymer [P] [Synthesis Example 2-1]
Under nitrogen, a 100 mL two-neck flask was charged with 10 mol parts of compound (M-01), 10 mol parts of compound (E-2), 30 mol parts of compound (A-5), 10 mol parts of compound (A-6), 20 mol parts of compound (B-3), and 20 mol parts of compound (B-6) as polymerization monomers, 2 mol parts of 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) as a radical polymerization initiator, and 50 ml of tetrahydrofuran as a solvent, and polymerized at 70 ° C. for 6 hours. After reprecipitation in methanol, the precipitate was filtered and dried in vacuum at room temperature for 8 hours to obtain a styrene-maleimide copolymer (referred to as polymer (P-1)). The weight average molecular weight Mw measured in terms of polystyrene by GPC was 92700, and the molecular weight distribution Mw/Mn was 4.78.
[合成例2-2~2-10、2-12~2-24:重合体(P-2)~(P-10)、(P-12)、(p-13)、(P-16)~(P-19)、(P-20)~(P-26)の合成]
重合に使用するモノマーの種類及び量を表1に記載のとおり変更した点以外は合成例2-1と同様に重合を行い、重合体(P-2)~(P-10)、(P-12)、(P-16)~(P-19)、(P-20)~(P-26)をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 2-2 to 2-10, 2-12 to 2-24: Synthesis of Polymers (P-2) to (P-10), (P-12), (P-13), (P-16) to (P-19), and (P-20) to (P-26)]
Polymerization was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that the types and amounts of monomers used in the polymerization were changed as shown in Table 1, to obtain polymers (P-2) to (P-10), (P-12), (P-16) to (P-19), and (P-20) to (P-26), respectively.
[合成例2-11:重合体(P-11)の合成]
重合に使用するモノマーの種類及び量を表1に記載のとおり変更した点以外は合成例2-1と同様に重合を行い、重合体(P-11-1)を含有する溶液を得た。次いで、この重合体溶液に、下記式(MO-1)で表される化合物を重合体中のメタクリル酸2-ヒドロキシエチルに対して1モル添加し、50℃で6時間反応することで重合体(P-11)を含有する溶液を得た。メタノールに再沈殿した後、沈殿物を濾過し、室温で8時間真空乾燥することにより重合体(P-11)を得た。
Polymerization was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that the types and amounts of monomers used in polymerization were changed as shown in Table 1, to obtain a solution containing a polymer (P-11-1). Next, to this polymer solution, 1 mole of a compound represented by the following formula (MO-1) was added relative to 2-hydroxyethyl methacrylate in the polymer, and the mixture was reacted at 50° C. for 6 hours to obtain a solution containing a polymer (P-11). After reprecipitation in methanol, the precipitate was filtered and vacuum dried at room temperature for 8 hours to obtain a polymer (P-11).
[比較合成例2-1~2-3:重合体(P-14)、(P-15)、(P-27)の合成]
重合に使用するモノマーの種類及び量を表1に記載のとおり変更した点以外は合成例2-1と同様に重合を行い、重合体(P-14)、(P-15)、(P-27)をそれぞれ得た。
[Comparative Synthesis Examples 2-1 to 2-3: Synthesis of Polymers (P-14), (P-15), and (P-27)]
Polymerization was carried out in the same manner as in Synthesis Example 2-1, except that the types and amounts of monomers used in polymerization were changed as shown in Table 1, to obtain polymers (P-14), (P-15), and (P-27), respectively.
2.重合体[Q]の合成
[合成例2-25]
ジアミンとして化合物(DA-1)30モル部、化合物(DA-8)50モル部、及び化合物(DA-9)20モル部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解し、テトラカルボン酸二無水物として2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物100モル部加え、40℃で24時間反応させることにより、ポリアミック酸を20質量%含有する溶液を得た。次いで、得られたポリアミック酸溶液にNMPを追加し、ピリジン及び無水酢酸を、ポリアミック酸が有する酸二無水物由来のカルボキシル基に対して1.80モル当量ずつ添加して、80℃で4時間脱水閉環反応を行った。脱水閉環反応後、系内の溶媒を新たなNMPで溶媒置換し、更に濃縮することにより、イミド化率70%のポリイミド(これを重合体(PI-1)とする)を20質量%含有する溶液を得た。この溶液を少量分取し、NMPを加えて濃度10質量%の溶液として測定した溶液粘度は46.4mPa・sであった。
2. Synthesis of polymer [Q] [Synthesis Example 2-25]
30 mol parts of compound (DA-1) as diamine, 50 mol parts of compound (DA-8), and 20 mol parts of compound (DA-9) were dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 100 mol parts of 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride as tetracarboxylic dianhydride were added, and the mixture was reacted at 40° C. for 24 hours to obtain a solution containing 20% by mass of polyamic acid. Next, NMP was added to the obtained polyamic acid solution, and pyridine and acetic anhydride were added in amounts of 1.80 molar equivalents each relative to the carboxyl groups derived from the acid dianhydride possessed by the polyamic acid, and a dehydration ring-closing reaction was carried out at 80° C. for 4 hours. After the dehydration ring-closing reaction, the solvent in the system was replaced with fresh NMP, and the mixture was further concentrated to obtain a solution containing 20% by mass of polyimide with an imidization rate of 70% (this is referred to as polymer (PI-1)). A small amount of this solution was taken, and NMP was added to make a 10% by mass solution, which had a viscosity of 46.4 mPa·s.
[合成例2-26、2-27、2-29~2-36]
重合に使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類及び量を表2に記載のとおり変更した点以外は合成例2-18と同様に重合を行い、ポリイミドである重合体(PI-2)、(PI-3)、(PI-5)~(PI-12)を含有する溶液をそれぞれ得た。なお、重合は、重合体濃度10質量%のNMP溶液の粘度が40~60mPa・sとなるように、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物とのモル比(ジアミン/テトラカルボン酸二無水物)を0.95~1.00に合わせて実施した。表2中、酸無水物の数値は、合成に使用したテトラカルボン酸二無水物の全量100モル部に対する各化合物の割合(モル部)を表す。ジアミンの数値は、合成に使用したジアミンの全量100モル部に対する各化合物の割合(モル部)を表す。
[Synthesis Examples 2-26, 2-27, 2-29 to 2-36]
Polymerization was performed in the same manner as in Synthesis Example 2-18, except that the type and amount of tetracarboxylic dianhydride and diamine used in polymerization were changed as shown in Table 2, and solutions containing polyimide polymers (PI-2), (PI-3), (PI-5) to (PI-12) were obtained. The polymerization was performed with the molar ratio of diamine to tetracarboxylic dianhydride (diamine/tetracarboxylic dianhydride) adjusted to 0.95 to 1.00 so that the viscosity of an NMP solution with a polymer concentration of 10% by mass was 40 to 60 mPa·s. In Table 2, the numerical value of the acid anhydride represents the ratio (molar part) of each compound relative to 100 mole parts of the total amount of tetracarboxylic dianhydride used in the synthesis. The numerical value of the diamine represents the ratio (molar part) of each compound relative to 100 mole parts of the total amount of diamine used in the synthesis.
[合成例2-28]
ジアミンとして化合物(DA-1)30モル部、化合物(DA-3)50モル部、及び化合物(DA-8)20モル部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解し、テトラカルボン酸二無水物として2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物100モル部を加え40℃で24時間反応させることにより、ポリアミック酸(これを重合体(PI-4)とする)を20質量%含有する溶液を得た。
[Synthesis Example 2-28]
30 parts by mole of compound (DA-1) as a diamine, 50 parts by mole of compound (DA-3), and 20 parts by mole of compound (DA-8) were dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and 100 parts by mole of 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride as a tetracarboxylic dianhydride was added thereto and reacted at 40° C. for 24 hours to obtain a solution containing 20% by mass of polyamic acid (referred to as polymer (PI-4)).
<液晶素子の製造及び評価>
[実施例1:PSA型液晶表示素子]
(1)液晶配向剤(AL-1)の調製
合成例2-25で得た重合体(PI-1)100質量部を含む溶液に、合成例2-1で得た重合体(P-1)10質量部、並びに溶剤としてNMP及びブチルセロソルブ(BC)を加え、溶剤組成がNMP/BC=50/50(質量比)、固形分濃度が4.0質量%の溶液とした。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより液晶配向剤(AL-1)を調製した。
<Production and Evaluation of Liquid Crystal Devices>
[Example 1: PSA type liquid crystal display element]
(1) Preparation of liquid crystal alignment agent (AL-1) 10 parts by mass of the polymer (P-1) obtained in Synthesis Example 2-1, and NMP and butyl cellosolve (BC) as a solvent were added to a solution containing 100 parts by mass of the polymer (PI-1) obtained in Synthesis Example 2-25, to obtain a solution with a solvent composition of NMP/BC=50/50 (mass ratio) and a solid content concentration of 4.0% by mass. The liquid crystal alignment agent (AL-1) was prepared by filtering this solution with a filter having a pore size of 0.2 μm.
(2)液晶組成物の調製
ネマチック液晶(メルク社製、MLC-6608)10gに対し、下記式(L1-1)で表される液晶性化合物を5質量%、及び下記式(L2-1)で表される光重合性化合物を0.3質量%添加して混合し、液晶組成物LC1を得た。
(3)PSA型液晶表示素子の製造
上記で調製した液晶配向剤(AL-1)を、スリット状にパターニングされたITO電極からなる導電膜をそれぞれ有するガラス基板2枚の各電極面上に、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いて塗布し、80℃のホットプレート上で2分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、230℃のホットプレート上で30分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚100nmの塗膜を形成した。これら塗膜につき、超純水中で1分間超音波洗浄を行った後、100℃クリーンオーブン中で10分間乾燥することにより、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。なお、使用した電極のパターンは、PSAモードにおける電極パターンと同種のパターンである。
次いで、上記一対の基板のうち一方の基板の液晶配向膜を有する面の外縁に、直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、液晶配向膜面が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化した。次いで、液晶注入口より一対の基板間に、上記で調製した液晶組成物LC1を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止することにより、液晶セルを製造した。その後、液晶セルの導電膜間に周波数60Hzの交流10Vを印加し、液晶が駆動している状態で、光源にメタルハライドランプを使用した紫外線照射装置を用いて、100,000J/m2の照射量にて紫外線を照射した。なお、この照射量は、波長365nm基準で計測される光量計を用いて測定した値である。その後、基板の外側両面に、偏光板を、その偏光方向が互いに直交し、かつ、液晶配向膜の紫外線の光軸の基板面への射影方向と45°の角度をなすように貼り合わせることにより、PSA型液晶表示素子を製造した。
(3) Manufacture of PSA type liquid crystal display element The liquid crystal alignment agent (AL-1) prepared above was applied to each electrode surface of two glass substrates each having a conductive film consisting of an ITO electrode patterned in a slit shape, using a liquid crystal alignment film printer (manufactured by Nissha Printing Co., Ltd.), heated (pre-baked) for 2 minutes on a hot plate at 80 ° C. to remove the solvent, and then heated (post-baked) for 30 minutes on a hot plate at 230 ° C. to form a coating film with an average thickness of 100 nm. These coating films were subjected to ultrasonic cleaning in ultrapure water for 1 minute, and then dried in a 100 ° C. clean oven for 10 minutes to obtain a pair (2 sheets) of substrates having a liquid crystal alignment film. The electrode pattern used was the same type of pattern as the electrode pattern in the PSA mode.
Next, an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 5.5 μm was applied to the outer edge of the surface having the liquid crystal alignment film of one of the pair of substrates, and then the substrates were laminated and pressed so that the liquid crystal alignment film surfaces faced each other, and the adhesive was cured. Next, the liquid crystal composition LC1 prepared above was filled between the pair of substrates through the liquid crystal injection port, and the liquid crystal injection port was sealed with an acrylic photocurable adhesive to produce a liquid crystal cell. Then, an AC voltage of 10 V with a frequency of 60 Hz was applied between the conductive films of the liquid crystal cell, and while the liquid crystal was driven, ultraviolet rays were irradiated at an irradiation dose of 100,000 J/m 2 using an ultraviolet irradiation device using a metal halide lamp as a light source. Note that this irradiation dose is a value measured using an actinometer that measures with a wavelength of 365 nm as a standard. Then, a polarizing plate was attached to both outer surfaces of the substrate so that the polarization directions of the polarizing plates were perpendicular to each other and formed an angle of 45° with the projection direction of the optical axis of the ultraviolet light of the liquid crystal alignment film onto the substrate surface, thereby producing a PSA type liquid crystal display element.
(4)液晶配向性の評価(通常膜厚)
上記(3)で製造したPSA型液晶表示素子につき、5Vの電圧をON・OFF(印加・解除)したときの明暗の変化における異常ドメインの有無を光学顕微鏡により観察し、液晶配向性を評価した。評価は、異常ドメイン及びムラがない場合を「優良(◎)」、異常ドメインがなく一部にムラがある場合を「良好(○)」、一部に異常ドメインがある場合を「可(△)」、全体的に異常ドメインがある場合を「不良(×)」とした。その結果、この例では、液晶配向性は「優良(◎)」の評価であった。
(4) Evaluation of liquid crystal alignment (normal film thickness)
The PSA type liquid crystal display element manufactured in (3) above was observed with an optical microscope to see whether there was an abnormal domain in the change in brightness when a voltage of 5V was turned on and off (applied and released), and the liquid crystal alignment was evaluated. The evaluation was as follows: "Excellent (◎)" when there were no abnormal domains and unevenness, "Good (○)" when there were no abnormal domains and only some unevenness, "Fair (△)" when there were some abnormal domains, and "Bad (×)" when there were abnormal domains all over. As a result, in this example, the liquid crystal alignment was evaluated as "Excellent (◎)".
(5)液晶配向性の評価(薄膜)
上記(3)において塗膜の平均膜厚を100nmから30nmに変更した点以外は上記(3)と同様にしてPSA型液晶表示素子を作製した。この作製したPSA型液晶表示素子につき、5Vの電圧をON・OFF(印加・解除)したときの明暗の変化における異常ドメインの有無を光学顕微鏡により観察し、上記(4)と同様の4段階評価により液晶配向性を評価した。その結果、この例では、薄膜とした場合の液晶配向性は「優良(◎)」の評価であった。
(5) Evaluation of liquid crystal alignment (thin film)
A PSA type liquid crystal display element was prepared in the same manner as in (3) above, except that the average thickness of the coating film was changed from 100 nm to 30 nm. The prepared PSA type liquid crystal display element was observed by an optical microscope for the presence or absence of abnormal domains in the change in brightness when a voltage of 5 V was turned on and off (applied and removed), and the liquid crystal alignment was evaluated by the same four-level evaluation as in (4) above. As a result, in this example, the liquid crystal alignment when made into a thin film was evaluated as "excellent (◎)".
(6)電圧保持率(VHR)による電気特性の評価
上記で製造したPSA型液晶表示素子につき、5Vの電圧を60マイクロ秒の印加時間、167ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から167ミリ秒後の電圧保持率を測定した。測定装置には(株)東陽テクニカ製VHR-1を使用した。このとき、電圧保持率が98%以上の場合に「良好(○)」、95%以上98%未満の場合に「可(△)」、95%未満の場合に「不良(×)」とした。その結果、この例では、電気特性は「良好(○)」の評価であった。
(6) Evaluation of Electrical Characteristics by Voltage Holding Ratio (VHR) A voltage of 5 V was applied to the PSA type liquid crystal display element manufactured as above for a time of 60 microseconds and a span of 167 milliseconds, and then the voltage holding ratio was measured 167 milliseconds after the application was removed. A VHR-1 manufactured by Toyo Corporation was used as the measuring device. At this time, a voltage holding ratio of 98% or more was rated as "good (○)", a voltage holding ratio of 95% or more and less than 98% was rated as "passable (△)", and a voltage holding ratio of less than 95% was rated as "poor (×)". As a result, in this example, the electrical characteristics were rated as "good (○)".
(7)長期耐熱性の評価
基板の外側両面に偏光板を貼り合わせなかった点以外は上記(3)と同様の操作を行い、PSA型液晶セルを製造した。このPSA型液晶セルにつき、上記(6)と同様の操作を行い、電圧保持率を測定した。また、得られた液晶セルを100℃の恒温槽に21日間(約500時間)保管した後、電圧保持率を再度測定した。100℃の恒温槽での保管による電圧保持率の低下値(液晶セル製造後の電圧保持率(%)-恒温槽保管後の電圧保持率(%))が20%未満の場合に「良好(○)」、20%以上40%未満の場合に「可(△)」、40%以上の場合に「不良(×)」とした。その結果、この例では「良好(○)」の評価であった。
(7) Evaluation of long-term heat resistance A PSA type liquid crystal cell was manufactured by the same operation as in (3) above, except that no polarizing plate was attached to both outer sides of the substrate. The voltage retention rate was measured for this PSA type liquid crystal cell by the same operation as in (6) above. In addition, the obtained liquid crystal cell was stored in a thermostatic chamber at 100° C. for 21 days (about 500 hours), and then the voltage retention rate was measured again. When the decrease in the voltage retention rate due to storage in a thermostatic chamber at 100° C. (voltage retention rate (%) after liquid crystal cell production - voltage retention rate (%) after storage in a thermostatic chamber) was less than 20%, it was rated as "good (○)", when it was 20% or more and less than 40%, it was rated as "passable (△)", and when it was 40% or more, it was rated as "poor (×)". As a result, in this example, it was rated as "good (○)".
[実施例2~35及び比較例1~5]
配合組成を表3及び表4に示すとおり変更した点以外は実施例1と同じ溶剤組成及び固形分濃度で液晶配向剤(AL-2)~(AL-40)を調製した。また、それぞれの液晶配向剤を用いて、実施例1と同様にしてPSA型液晶表示素子を製造するとともに、各種評価を行った。評価結果を表3及び表4に示す。
[Examples 2 to 35 and Comparative Examples 1 to 5]
Liquid crystal alignment agents (AL-2) to (AL-40) were prepared with the same solvent composition and solid content concentration as in Example 1, except that the blending composition was changed as shown in Tables 3 and 4. In addition, using each liquid crystal alignment agent, a PSA type liquid crystal display element was manufactured in the same manner as in Example 1, and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Tables 3 and 4.
表3に示すように、実施例1~18の液晶配向剤はいずれも、液晶配向性(通常膜厚、薄膜)、電圧保持率及び長期耐熱性の評価は「◎」、「○」又は「△」であり、各種特性のバランスが取れていた。特に、重合体[P]として、上記式(8)で表される基を有する垂直配向性モノマー単位を含む重合体を用いた実施例1~14では、上記式(8)で表される基を有するモノマー単位を含まない重合体を用いた実施例15~18に比べて、薄膜の液晶配向性の評価において優良又は良好の結果であった。これは、部分構造Aを有する特定の主鎖構造の重合体[P]を液晶配向剤の重合体成分として用いることによって、液晶層中に混入させた光重合性化合物が効率よく反応し、配向固定化能力を高めることができたことによるものと考えられる。 As shown in Table 3, the liquid crystal alignment agents of Examples 1 to 18 were all rated as "◎", "○" or "△" for the liquid crystal alignment (normal film thickness, thin film), voltage holding rate and long-term heat resistance, and the various properties were well-balanced. In particular, Examples 1 to 14, which used a polymer containing a vertically aligning monomer unit having a group represented by the above formula (8) as the polymer [P], showed excellent or good results in the evaluation of the liquid crystal alignment property of the thin film compared to Examples 15 to 18, which used a polymer not containing a monomer unit having a group represented by the above formula (8). This is thought to be because the photopolymerizable compound mixed into the liquid crystal layer reacted efficiently and the alignment fixing ability was improved by using the polymer [P] of a specific main chain structure having the partial structure A as the polymer component of the liquid crystal alignment agent.
また、表4に示すように、実施例19~35の液晶配向剤については、液晶配向性(通常膜厚、薄膜)、電圧保持率及び長期耐熱性の評価はいずれも「◎」又は「○」であり、各種特性のバランスが取れていた。特に、重合体[Q]として、環構造を2個以上有する垂直配向性モノマー単位を含む重合体を用いると、薄膜の液晶配向性の評価において優良な結果が得られる傾向がみられた。 As shown in Table 4, the liquid crystal alignment agents of Examples 19 to 35 were all rated as "◎" or "○" for liquid crystal alignment (normal film thickness, thin film), voltage holding ratio, and long-term heat resistance, and the various properties were well-balanced. In particular, when a polymer containing a vertically aligning monomer unit having two or more ring structures was used as the polymer [Q], there was a tendency for excellent results to be obtained in the evaluation of the liquid crystal alignment of the thin film.
これに対し、本開示の重合体[P]を含有しない比較例1~3の液晶配向剤は、通常の膜厚(0.1μm)では良好な液晶配向性を示すものの、液晶配向膜の厚みが薄いと液晶の配向を十分に制御できず、薄膜の液晶配向性の評価において不良の結果であった。また、比較例4の液晶配向剤は、薄膜の液晶配向性の評価において不良の結果であり、比較例5の液晶配向剤は、通常膜厚及び薄膜の両方の液晶配向性の評価において不良の結果であった。 In contrast, the liquid crystal alignment agents of Comparative Examples 1 to 3, which do not contain the polymer [P] of the present disclosure, show good liquid crystal alignment properties at normal film thickness (0.1 μm), but when the liquid crystal alignment film is thin, the alignment of the liquid crystal cannot be sufficiently controlled, and the evaluation of the liquid crystal alignment properties of the thin film shows poor results. Furthermore, the liquid crystal alignment agent of Comparative Example 4 showed poor results in the evaluation of the liquid crystal alignment properties of the thin film, and the liquid crystal alignment agent of Comparative Example 5 showed poor results in the evaluation of the liquid crystal alignment properties of both normal film thickness and thin film.
Claims (12)
前記重合体[P]は、下記式(1)で表される構造単位、下記式(2)で表される構造単位、下記式(3)で表される構造単位、及び下記式(4)で表される構造単位よりなる群から選択される少なくとも1種と、下記式(5)で表される構造単位、下記式(6)で表される構造単位、及び下記式(7)で表される構造単位よりなる群から選択される少なくとも1種とを有する、液晶配向剤。
式(2)中、R4及びR5は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基であるか、又は、R4及びR5が互いに結合してR4及びR5が結合する炭素原子と共に構成される環構造を表す。R6は、水素原子又は1価の有機基である。X2は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。R7は、1価の置換基である。m2は0~4の整数である。n2は0~2の整数である。m2が2以上の場合、複数のR7は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(3)中、R8は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。X3は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。R9は、1価の置換基である。m3は0~4の整数である。m3が2以上の場合、複数のR9は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(4)中、R10は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。Z1は、酸素原子又は-NH-である。X4は、光照射によりラジカルを発生するラジカル発生機能及び光照射により増感作用を示す光増感機能のうち少なくともいずれかの機能を発現可能な部分構造を有するか、又は重合性炭素-炭素不飽和結合を有する1価の基である。「*」は結合手であることを表す。)
式(6)中、R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基であるか、又は、R 14 及びR 15 が互いに結合してR 14 及びR 15 が結合する炭素原子と共に構成される環構造を表す。R 16 は、水素原子又は1価の有機基である。Y 2 は、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基である。R 17 は、1価の置換基である。m5は0~4の整数である。n4は0~2の整数である。m5が2以上の場合、複数のR 17 は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。
式(7)中、R 18 は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の1価の炭化水素基、若しくは炭化水素基の任意の水素原子がハロゲン原子に置き換えられてなる炭素数1~10の1価の基である。Y 3 は、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基である。R 19 は、1価の置換基である。m6は0~4の整数である。m6が2以上の場合、複数のR 19 は互いに同一又は異なる。「*」は結合手であることを表す。) The polymer contains, in a side chain thereof, a polymer [P] which is an addition polymer having a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function which generates radicals upon light irradiation and a photosensitizing function which exhibits a sensitizing effect upon light irradiation, or a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond;
The polymer [P] is a liquid crystal aligning agent having at least one selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1), a structural unit represented by the following formula (2), a structural unit represented by the following formula (3), and a structural unit represented by the following formula (4), and at least one selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (5), a structural unit represented by the following formula (6), and a structural unit represented by the following formula (7) .
In formula (2), R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group is replaced with a halogen atom, or R 4 and R 5 are bonded to each other to form a ring structure together with the carbon atom to which R 4 and R 5 are bonded. R 6 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. X 2 has a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function that generates radicals upon light irradiation and a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect upon light irradiation, or is a monovalent group having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. R 7 is a monovalent substituent. m2 is an integer of 0 to 4. n2 is an integer of 0 to 2. When m2 is 2 or more, multiple R 7s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (3), R 8 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. X 3 is a monovalent group having a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function of generating radicals upon light irradiation and a photosensitizing function of exhibiting a sensitizing effect upon light irradiation, or having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. R 9 is a monovalent substituent. m3 is an integer of 0 to 4. When m3 is 2 or more, multiple R 9s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (4), R 10 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. Z 1 is an oxygen atom or -NH-. X 4 is a monovalent group having a partial structure capable of exhibiting at least one of a radical generating function that generates radicals upon light irradiation and a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect upon light irradiation, or having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. "*" represents a bond.)
In formula (6), R 14 and R 15 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group is replaced with a halogen atom, or R 14 and R 15 are bonded to each other to form a ring structure together with the carbon atom to which R 14 and R 15 are bonded. R 16 is a hydrogen atom or a monovalent organic group. Y 2 is a non-photosensitive monovalent group having a total of two or more of at least any one of aromatic rings and aliphatic rings. R 17 is a monovalent substituent. m5 is an integer of 0 to 4. n4 is an integer of 0 to 2. When m5 is 2 or more, multiple R 17s are the same or different from each other. "*" represents a bond.
In formula (7), R 18 is a hydrogen atom, a halogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent group having 1 to 10 carbon atoms in which any hydrogen atom of a hydrocarbon group has been replaced with a halogen atom. Y 3 is a non-photosensitive monovalent group having a total of two or more aromatic rings and/or aliphatic rings. R 19 is a monovalent substituent. m6 is an integer of 0 to 4. When m6 is 2 or more, the multiple R 19s are the same or different from each other. "*" represents a bond.)
(b)炭素数5以上のアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基又はフルオロアルコキシ基を有する非感光性の1価の基(ただし、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基を除く)
を有する重合体を含む、請求項1に記載の液晶配向剤。 As the polymer [P] or a polymer different from the polymer [P] , the following (b) :
( b) a non-photosensitive monovalent group having an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, or a fluoroalkoxy group having 5 or more carbon atoms (excluding non-photosensitive monovalent groups having a total of two or more of at least either an aromatic ring or an aliphatic ring ).
The liquid crystal alignment agent according to claim 1 , comprising a polymer having the formula :
A1-B1-L1-B2-L2-* …(8)
(式(8)中、A1は、水素原子、フッ素原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のフルオロアルキル基、又は炭素数1~20のフルオロアルコキシ基である。B1は、下記式(1-1)~式(1-8)のうちいずれかで表される2価の基である。L1は、単結合であるか、又は下記式(2-1)~式(2-6)のうちいずれかで表される2価の基である。B2は、単結合又は2価の芳香族環基である。L2は、下記式(3-1)~式(3-9)のうちいずれかで表される2価の基である。「*」は結合手であることを表す。)
A 1 -B 1 -L 1 -B 2 -L 2 -*...(8)
(In formula (8), A 1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a fluoroalkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. B 1 is a divalent group represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-8). L 1 is a single bond or a divalent group represented by any one of the following formulas (2-1) to (2-6). B 2 is a single bond or a divalent aromatic ring group. L 2 is a divalent group represented by any one of the following formulas (3-1) to (3-9). "*" represents a bond.)
前記重合体[Q]は、芳香族環及び脂肪族環のうち少なくともいずれかを合計2個以上有する非感光性の1価の基及び前記(b)非感光性の1価の基のうち少なくともいずれかを有する、請求項2又は3に記載の液晶配向剤。 Further containing a polymer [Q] different from the polymer [P],
The polymer [Q] has at least one of a non-photosensitive monovalent group having a total of two or more of at least any one of aromatic rings and aliphatic rings and the (b) non-photosensitive monovalent group. The liquid crystal aligning agent according to claim 2 or 3.
前記塗膜を形成した一対の基板を、液晶層を介して前記塗膜が対向するように配置して液晶セルを構築する工程と、
前記導電膜間に電圧を印加した状態で前記液晶セル光照射する工程と、
を含む、液晶素子の製造方法。 A step of applying the liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 9 onto each conductive film of a pair of substrates having a conductive film to form a coating film;
a step of constructing a liquid crystal cell by disposing a pair of substrates on which the coating film is formed such that the coating film faces each other via a liquid crystal layer;
irradiating the liquid crystal cell with light while applying a voltage between the conductive films;
A method for manufacturing a liquid crystal element comprising the steps of:
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