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JP7622744B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element - Google Patents
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Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element Download PDF

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Description

本発明は、液晶配向剤、該液晶配向剤から得られた液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する液晶表示素子に関する。The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent, and a liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film.

液晶表示素子は、携帯電話、スマートフォンなどの小型用途から、テレビ用、モニター用などの比較的大型の用途まで幅広く使用されている。液晶表示素子は、一般的に、一対の電極基板を所定間隙(数μm)介し互いに対向するように配置するとともに電極基板の間に液晶を封入して構成されている。そして、電極基板の各電極を構成する透明導電膜間に電圧を印加することによって、液晶表示素子における表示を行うようにされている。これら液晶表示素子は、液晶分子の配列状態を制御するために不可欠な液晶配向膜を有する。Liquid crystal display elements are used in a wide range of applications, from small applications such as mobile phones and smartphones to relatively large applications such as televisions and monitors. Liquid crystal display elements are generally constructed by arranging a pair of electrode substrates facing each other with a certain gap (several μm) between them and sealing liquid crystal between the electrode substrates. Display on the liquid crystal display element is performed by applying a voltage between the transparent conductive films that make up the electrodes of the electrode substrates. These liquid crystal display elements have a liquid crystal alignment film that is essential for controlling the alignment state of the liquid crystal molecules.

一方、液晶表示素子としては、電極構造や、使用する液晶分子の物性等が異なる種々の駆動方式が開発されている。例えば、TN(Twisted Nematic)方式、STN(Super Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式、IPS(In-Plane Switching)方式、FFS(fringe field switching)方式等の各種のモードが知られている。
なかでも、VA(垂直配向)方式の液晶表示素子は、視野角が広く、応答速度が速く、コントラストが大きく、また、生産プロセス上もラビング処理が不要にできることから、特に、大型化のニーズが高いテレビ用やモニター用を中心に広く使用されている。
Meanwhile, various driving methods have been developed for liquid crystal display elements, which differ in electrode structure, physical properties of liquid crystal molecules used, etc. For example, various modes such as TN (Twisted Nematic) type, STN (Super Twisted Nematic) type, VA (Vertical Alignment) type, IPS (In-Plane Switching) type, FFS (Fringe Field Switching) type, etc. are known.
Among these, VA (vertical alignment) type liquid crystal display elements have a wide viewing angle, a fast response speed, high contrast, and do not require rubbing treatment in the production process, and are therefore widely used, especially for televisions and monitors, for which there is a high demand for larger displays.

国際公開第2008/117615号International Publication No. 2008/117615 特開2008-76950号公報JP 2008-76950 A

ところで、液晶表示素子における上述した透明導電膜は、通常、酸化インジウムを主成分としこれに数%の酸化錫をドープした組成物(ITO)により形成されるが、その屈折率は、液晶配向膜の屈折率と異なり、高い値を有する。このため、表示光源からの光を電極基板に透過させようとした場合、光が各電極基板における透明導電膜と液晶配向膜との境界面で反射されてしまう。その結果、電極基板の光透過率を十分に得ることができず、表示輝度が低下するという不具合を招いている。
特に、近年では4Kや8Kといった超高精細なパネルが開発されているが、これらのパネルではブラックマトリクス(BM)やTFT(Thin Film Transistor)などの占有率が大きくなり、パネルの開口率が低下してしまうため、表示部の透過率向上が重要視されている。
By the way, the above-mentioned transparent conductive film in the liquid crystal display element is usually formed of a composition (ITO) in which indium oxide is the main component and several percent of tin oxide is doped therein, and the refractive index of the film is different from that of the liquid crystal alignment film and has a high value. Therefore, when light from a display light source is transmitted through the electrode substrate, the light is reflected at the interface between the transparent conductive film and the liquid crystal alignment film in each electrode substrate. As a result, the light transmittance of the electrode substrate cannot be sufficiently obtained, leading to a problem of a decrease in display brightness.
In particular, ultra-high definition panels such as 4K and 8K have been developed in recent years. However, in these panels, the occupancy rate of black matrix (BM) and TFT (Thin Film Transistor) increases, resulting in a decrease in the aperture ratio of the panel. Therefore, it is important to improve the transmittance of the display area.

そこで、本発明者等は、透明導電膜の屈折率と液晶配向膜の屈折率との差を小さくすれば、上記不具合を解消させ得るという観点から、液晶配向膜の屈折率を高めるためその形成材料につき種々検討した。具体的には、液晶配向膜の屈折率を高めるために、液晶配向膜を形成する液晶配向剤に含有される重合体の種類を種々探索した。Therefore, the inventors of the present invention have investigated various materials for increasing the refractive index of the liquid crystal alignment film, from the viewpoint that the above-mentioned problems can be eliminated by reducing the difference between the refractive index of the transparent conductive film and the refractive index of the liquid crystal alignment film. Specifically, in order to increase the refractive index of the liquid crystal alignment film, various types of polymers to be contained in the liquid crystal alignment agent that forms the liquid crystal alignment film were explored.

その結果、特定の重合体を選択することにより、透明導電膜の屈折率に近似する屈折率を有する液晶配向膜を得ることができたが、一方で、高い屈折率を有する液晶配向膜を形成する重合体は、液晶配向剤の溶剤成分に対する溶解性がさほど良好でないため、液晶配向剤の保存安定性や基板に対する塗布性(印刷性)の点で劣る傾向にあり、更なる改善の余地があることが明らかとなった。As a result, by selecting a specific polymer, it was possible to obtain a liquid crystal alignment film with a refractive index close to that of the transparent conductive film. However, on the other hand, it became clear that polymers that form liquid crystal alignment films with high refractive indexes do not have very good solubility in the solvent components of the liquid crystal alignment agent, and therefore tend to be inferior in terms of the storage stability of the liquid crystal alignment agent and the coatability (printability) on the substrate, leaving room for further improvement.

本発明の目的は、上記事情に鑑み、液晶配向剤の含有成分の溶解性が良好であって、しかも高い屈折率を有する液晶配向膜を形成することができる液晶配向剤、該液晶配向剤から得られる液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する液晶表示素子を提供することにある。In view of the above circumstances, the object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment agent that has good solubility of the components contained in the liquid crystal alignment agent and is capable of forming a liquid crystal alignment film having a high refractive index, a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent, and a liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film.

本発明者は、上記課題を達成するために鋭意研究を行った結果、特定の構造を有する重合体を含有する液晶配向剤が、上記の目的を達成するために有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、下記式(1)で表されるジアミン(1)(以下、特定ジアミンともいう。)を含むジアミン成分を用いて得られるポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む重合体(P)を含有することを特徴とする液晶配向剤、該液晶配向剤から得られた液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する液晶表示素子にある。

Figure 0007622744000001
(Arはフェニレン基を表し、Qは少なくとも1つのナフタレン環を含む2価の有機基を表し、Qと2つの酸素原子のそれぞれとは、上記少なくとも1つのナフタレン環を構成するベンゼン環上で結合し、一方の酸素原子と結合するベンゼン環と、他方の酸素原子と結合するベンゼン環とは、異なる。上記フェニレン基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。) As a result of intensive research into achieving the above object, the present inventors have found that a liquid crystal aligning agent containing a polymer having a specific structure is effective in achieving the above object, and have completed the present invention.
The present invention relates to a liquid crystal aligning agent, characterized by containing a polymer (P) containing at least one selected from the group consisting of a polyimide precursor and a polyimide obtained by using a diamine component containing diamine (1) (hereinafter also referred to as a specific diamine) represented by the following formula (1), a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent, and a liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film.
Figure 0007622744000001
(Ar represents a phenylene group, Q represents a divalent organic group containing at least one naphthalene ring, Q and each of the two oxygen atoms are bonded on a benzene ring constituting the at least one naphthalene ring, and the benzene ring bonded to one oxygen atom is different from the benzene ring bonded to the other oxygen atom. Any hydrogen atom on the phenylene group may be substituted with at least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and a fluorine atom.)

本発明によれば、液晶配向剤の含有成分の溶解性が良好であって、しかも高い屈折率を有する液晶配向膜を形成することができる液晶配向剤が得られる。かかる液晶配向剤から形成される液晶配向膜は、高い屈折率を有するために、液晶表示素子における透明導電膜の屈折率と液晶配向膜の屈折率との差を小さくすることができ、表示品位に優れた液晶表示素子を得ることができる。
本発明の上記効果が得られるメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下に述べることが一因と考えられる。すなわち、本発明の重合体では、ナフタレン環をアミノ基の結合位置ではなくジアミン分子の中心に配置しているため、重合体のパッキング性が下がり溶解性が向上すると共に、ナフタレン環の導入によって得られる液晶配向膜の屈折率が高くなったと考えられる。
According to the present invention, a liquid crystal aligning agent is obtained which has good solubility of the components contained therein and can form a liquid crystal alignment film having a high refractive index. Since the liquid crystal alignment film formed from such a liquid crystal aligning agent has a high refractive index, the difference between the refractive index of the transparent conductive film in a liquid crystal display element and the refractive index of the liquid crystal alignment film can be reduced, and a liquid crystal display element with excellent display quality can be obtained.
Although the mechanism by which the above-mentioned effects of the present invention are obtained is not entirely clear, the following is believed to be one of the reasons: In other words, in the polymer of the present invention, the naphthalene ring is arranged at the center of the diamine molecule, not at the bonding position of the amino group, which is thought to reduce the packing property of the polymer and improve the solubility, and also to increase the refractive index of the liquid crystal alignment film obtained by introducing the naphthalene ring.

以下、本発明の液晶配向剤、該液晶配向剤から得られる液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する液晶表示素子について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の一実施態様としての一例であり、これらの内容に特定されるものではない。
以下の説明において、Bocはtert-ブトキシカルボニル基を表す。また、「ハロゲン原子」として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
Hereinafter, the liquid crystal alignment agent of the present invention, the liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent, and the liquid crystal display element having the liquid crystal alignment film will be described in detail. However, the explanation of the constituent elements described below is an example of one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents.
In the following explanation, Boc represents a tert-butoxycarbonyl group, and examples of the "halogen atom" include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

(液晶配向剤)
本発明の液晶配向剤は、重合体(P)を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
(Liquid crystal alignment agent)
The liquid crystal aligning agent of the present invention contains a polymer (P) and further contains other components as required.

(重合体(P))
重合体(P)は、ジアミン成分を用いて得られるポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。
重合体(P)は、ポリイミド前駆体及びポリイミドから群から選ばれる少なくとも1種であり、1成分であってもよいし、2成分以上であってもよい。
(Polymer (P))
The polymer (P) contains at least one selected from the group consisting of polyimide precursors obtained using a diamine component and polyimides.
The polymer (P) is at least one selected from the group consisting of polyimide precursors and polyimides, and may be one component or two or more components.

(ジアミン成分)
ジアミン成分は、下記式(1)で表されるジアミン(1)を含む。

Figure 0007622744000002
(上記式(1)において、Ar、Qは、それぞれ上記で定義したとおりである。) (Diamine component)
The diamine component contains a diamine (1) represented by the following formula (1).
Figure 0007622744000002
(In the above formula (1), Ar and Q are as defined above.)

なかでも、本発明の効果を得る観点から、Qの炭素数は10~40であることが好ましく、Qは下記式(f)で表される炭素数10~40の2価の有機基であることがより好ましい。

Figure 0007622744000003
(A及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよいナフタレン環である。X及びXは、それぞれ独立して、単結合、酸素原子又は硫黄原子である。Yは、炭素数1~8のアルキレン基、又は炭素数1~8のアルキレン基の炭素-炭素結合間に酸素原子若しくは硫黄原子を含む2価の有機基である。mは0~2の整数であり、nは、0又は1の整数である。*は結合手を表す。) Among these, from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention, it is preferable that Q has 10 to 40 carbon atoms, and it is more preferable that Q is a divalent organic group having 10 to 40 carbon atoms and represented by the following formula (f).
Figure 0007622744000003
( A1 and A2 are each independently a naphthalene ring which may have a substituent. X1 and X2 are each independently a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom. Y is an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, or a divalent organic group containing an oxygen atom or a sulfur atom between the carbon-carbon bonds of an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. m is an integer of 0 to 2, and n is an integer of 0 or 1. * represents a bond.)

上記ナフタレン環は、置換基を有していてもよい。ナフタレン環が有していてもよい置換基としては、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。X及びXは、好ましくは、酸素原子である。 The naphthalene ring may have a substituent. Examples of the substituent that the naphthalene ring may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a halogen atom. X1 and X2 are preferably an oxygen atom.

上記式(1)で表されるジアミン(1)の好ましい具体例としては、下記式(d-1)~(d-2)が挙げられる。

Figure 0007622744000004
Preferred specific examples of the diamine (1) represented by the above formula (1) include the following formulas (d-1) to (d-2).
Figure 0007622744000004

本発明の液晶配向剤に含有する重合体(P)は、TN方式、STN方式、VA方式、PSA方式、SC-PVAモードの液晶表示素子用の液晶配向剤に適用する場合、上記式(1)で表されるジアミンに加えて、下記式(S1)~(S3)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を有するジアミン(s)を構成成分として含むことが好ましい。重合体(P)において、ジアミン(s)は、ジアミン(1)を構成成分として含むポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の構成成分であってもよいし、ジアミン(1)を構成成分として含むポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種とは異なるポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の構成成分であってもよい。
When the polymer (P) contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention is applied to a liquid crystal alignment agent for a liquid crystal display element of a TN mode, STN mode, VA mode, PSA mode, or SC-PVA mode, it is preferable to contain, as a constituent, a diamine (s) having at least one selected from the group consisting of partial structures represented by the following formulas (S1) to (S3) in addition to the diamine represented by the above formula (1). In the polymer (P), the diamine (s) may be at least one constituent selected from the group consisting of polyimide precursors and polyimides containing the diamine (1) as a constituent, or at least one constituent selected from the group consisting of polyimide precursors and polyimides different from the at least one selected from the group consisting of polyimide precursors and polyimides containing the diamine (1) as a constituent.

式(S1)において、X及びXは、それぞれ独立して、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-、-((CHa1-Am1-、又は-(A-(CHa1m1-〔a1は1~15の整数であり、Aは酸素原子、-COO-、又は-OCO-を表し、m1は1~2の整数である。m1が2のとき、複数のa1はそれぞれ独立し、複数のAはそれぞれ独立する。〕を表す。G及びGは、それぞれ独立して、炭素数6~12の2価の芳香族基及び炭素数3~8の2価の脂環式基から選ばれる2価の環状基を表す。前記環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。m及びnは、それぞれ独立して、0~3の整数であって、m及びnの合計は1~6である。液晶配向性を高める観点から、m及びnの合計は、2~6が好ましく、2~4がより好ましい。Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を表し、Rを形成する任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
また、G、Gにおける2価の環状基としては、シクロプロピレン基、シクロヘキシレン基、フェニレン基が挙げられる。これらの環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されてもよい。
In formula (S1), X 1 and X 2 each independently represent a single bond, -(CH 2 ) a - (a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -N(CH 3 )CO-, -NH-, -O-, -COO-, -OCO-, -((CH 2 ) a1 -A 1 ) m1 -, or -(A 1 -(CH 2 ) a1 ) m1 - (a1 is an integer of 1 to 15, A 1 represents an oxygen atom, -COO-, or -OCO-, and m1 is an integer of 1 to 2. When m1 is 2, each of the multiple a1's is independent and each of the multiple A 1's is independent). G 1 and G 2 each independently represent a divalent cyclic group selected from a divalent aromatic group having 6 to 12 carbon atoms and a divalent alicyclic group having 3 to 8 carbon atoms. Any hydrogen atom on the cyclic group may be substituted with at least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and a fluorine atom. m and n each independently represent an integer of 0 to 3, and the sum of m and n is 1 to 6. From the viewpoint of improving the liquid crystal alignment property, the sum of m and n is preferably 2 to 6, and more preferably 2 to 4. R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and any hydrogen atom forming R 1 may be substituted with a fluorine atom.
Examples of the divalent cyclic group in G 1 and G 2 include a cyclopropylene group, a cyclohexylene group, and a phenylene group. Any hydrogen atom on these cyclic groups may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom.

式(S2)において、Xは、単結合、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-NH-、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を表す。Rは炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を表し、Rを形成する任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
また、Rは、液晶配向性を高める観点から、炭素数3~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基が好ましい。
In formula (S2), X3 represents a single bond, -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -NH-, -O-, -CH2O- , -COO- or -OCO-. R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and any hydrogen atom forming R2 may be substituted with a fluorine atom.
From the viewpoint of improving the liquid crystal alignment property, R2 is preferably an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms.

式(S3)において、Xは、-CONH-、-NHCO-、-O-、-COO-、-OCO-、-((CHa1-Am1-、又は-(A-(CHa1m1-〔a1は1~15の整数であり、Aは酸素原子、-COO-、又は-OCO-を表し、m1は1~2の整数である。m1が2のとき、複数のa1はそれぞれ独立し、複数のAはそれぞれ独立する。〕を表す。Rはステロイド骨格を有する構造を表す。また、Rはコレスタニル基、コレステリル基又はラノスタニル基を含む構造が好ましい。 In formula (S3), X4 represents -CONH-, -NHCO-, -O-, -COO-, -OCO-, -(( CH2 ) a1 - A1 ) m1- , or -( A1- ( CH2 ) a1 ) m1- [a1 is an integer of 1 to 15, A1 represents an oxygen atom, -COO-, or -OCO-, and m1 is an integer of 1 to 2. When m1 is 2, a1 are each independent and A1 are each independent]. R3 represents a structure having a steroid skeleton. In addition, R3 is preferably a structure containing a cholestanyl group, a cholesteryl group, or a lanostannyl group.

式(S1)の好ましい具体例としては、下記式[S1-x1]~[S1-x7]を挙げることができる。

Figure 0007622744000008
Preferred specific examples of formula (S1) include the following formulae [S1-x1] to [S1-x7].
Figure 0007622744000008

上記式中、Rは、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を表す。Xは、-(CH-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-NH-、-O-、-CHO-、-CHOCO-、-COO-、又は-OCO-を表す。Aは、酸素原子又は-COO-*(但し、「*」を付した結合手が(CHa2と結合する)、Aは、酸素原子又は*-COO-(但し、「*」を付した結合手が(CHa2と結合する)を表し、a1及びa3は、それぞれ独立して、0又は1の整数であり、a2は1~10の整数であり、Cyは1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基を表す。 In the above formula, R1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms. Xp represents -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -NH-, -O-, -CH2O- , -CH2OCO- , -COO-, or -OCO-. A1 represents an oxygen atom or -COO-* (wherein the bond marked with "*" is bonded to ( CH2 ) a2 ), A2 represents an oxygen atom or *-COO- (wherein the bond marked with "*" is bonded to ( CH2 ) a2 ), a1 and a3 each independently represent an integer of 0 or 1, a2 represents an integer of 1 to 10, and Cy represents a 1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group.

上記式(S3)の好ましい具体例として、下記式[S3-x]が挙げられる。なお、式[S3-x]中、Xは、式[X1]、式[X2]又は-CH-O-を表し、Colは、式[Col1]、式[Col2]又は式[Col3]を表し、Gは、式[G1]、式[G2]、式[G3]又は式[G4]を表す。式中、「Me」はメチル基を表す。*は結合手を表す。 A specific preferred example of the above formula (S3) is the following formula [S3-x]. In formula [S3-x], X represents formula [X1], formula [X2] or -CH 2 -O-, Col represents formula [Col1], formula [Col2] or formula [Col3], and G represents formula [G1], formula [G2], formula [G3] or formula [G4]. In the formula, "Me" represents a methyl group. * represents a bond.

Figure 0007622744000009
Figure 0007622744000009

上記式(S1)~(S3)で表される部分構造を有する好ましいジアミン(s)としては、上記式(S1)~(S3)で表される部分構造を有し、且つ少なくとも1つのベンゼン環を有するジアミンが好ましい。ジアミン(s)として、下記式(d1)又は式(d2)で表されるジアミンが挙げられる。

Figure 0007622744000010
Preferred diamines (s) having the partial structures represented by the above formulae (S1) to (S3) are diamines having the partial structures represented by the above formulae (S1) to (S3) and at least one benzene ring. Examples of diamines (s) include diamines represented by the following formulae (d1) and (d2).
Figure 0007622744000010

式(d1)、(d2)中、Yは、上記式(S1)~(S3)で表される側鎖構造を表す。また、Xは、単結合、-O-、-C(CH-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、-(CH-、-SO-、-O-(CH-O-、-O-C(CH-、-CO-(CH-、-CO-(CH-CO-、-NH-(CH-、-NH-(CH-NH-、-SO-(CH-、-SO-(CH-SO-、-CONH-(CH-、-CONH-(CH-NHCO-、又は-COO-(CH-OCO-を表す。mは1~8の整数である。上記式(d2)において、2個のYは、互いに同一であっても異なっていてもよい。 In formulae (d1) and (d2), Y represents a side chain structure represented by any of formulae (S1) to (S3) above. Moreover , -, -CO-(CH 2 ) m -CO-, -NH-(CH 2 ) m -, -NH-(CH 2 ) m -NH-, -SO 2 -(CH 2 ) m -, -SO 2 -(CH 2 ) m -SO 2 -, -CONH-(CH 2 ) m -, -CONH-(CH 2 ) m -NHCO-, or -COO-(CH 2 ) m represents —OCO—, and m is an integer of 1 to 8. In the above formula (d2), the two Ys may be the same or different.

上記式(d1)のジアミンの好ましい具体例としては、下記式(d1-1)~(d1-18)が挙げられる。

Figure 0007622744000011
(nは1~20の整数である。) Preferred specific examples of the diamine of the above formula (d1) include the following formulas (d1-1) to (d1-18).
Figure 0007622744000011
(n is an integer from 1 to 20.)

Figure 0007622744000012
Figure 0007622744000012

上記式(d2)で表されるジアミンとしては、下記式(d2-1)~(d2-6)からなる群から選ばれる構造を挙げることができる。

Figure 0007622744000013
The diamine represented by the above formula (d2) may have a structure selected from the group consisting of the following formulas (d2-1) to (d2-6).
Figure 0007622744000013

上記式中、Xp1~Xp8は、-(CH-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-NH-、-O-、-CHO-、-CHOCO-、-COO-、又は-OCO-を表す。Xs1~Xs4はそれぞれ独立して、-O-、-COO-又は-OCO-を表す。X~Xは、単結合、-O-、-NH-、又は-O-(CH-O-(mは1~8の整数である。)を表す。R1a~R1hはそれぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を表す。 In the above formula, X p1 to X p8 represent -(CH 2 ) a - (a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -CH 2 O-, -CH 2 OCO-, -COO-, or -OCO-. X s1 to X s4 each independently represent -O-, -COO-, or -OCO-. X a to X f each independently represent a single bond, -O-, -NH-, or -O-(CH 2 ) m -O- (m is an integer of 1 to 8). R 1a to R 1h each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms.

(重合体(P)の製造)
本発明の液晶配向剤に含有される重合体(P)は、1成分又は2成分以上のポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドで構成されてもよい。ここにおいて、ポリイミド前駆体は、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステルなどのイミド化にすることによりポリイミドを得ることができる重合体である。重合体(P)のより好ましい具体的な態様を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(Production of Polymer (P))
The polymer (P) contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention may be composed of one or more polyimide precursors and polyimide which is an imidized product of the polyimide precursor. Here, the polyimide precursor is a polymer which can obtain a polyimide by imidizing a polyamic acid, a polyamic acid ester, etc. More preferred specific embodiments of the polymer (P) are listed below, but the present invention is not limited thereto.

上記ジアミン(1)と上記ジアミン(s)とを含むジアミン成分を用いて得られるポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(以下、共重合体ともいう);
上記ジアミン(1)を含むジアミン成分を用いて得られるポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(p-1)と、上記ジアミン(s)を含むジアミン成分を用いて得られるポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(p-2)との混合物(以下、重合体ブレンドともいう。)など。
上記共重合体または重合体ブレンドは単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。
at least one polymer (hereinafter also referred to as a copolymer) selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by using a diamine component containing the diamine (1) and the diamine (s), and a polyimide which is an imidized product of the polyimide precursor;
A mixture (hereinafter also referred to as a polymer blend) of at least one polymer (p-1) selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by using a diamine component containing the diamine (1) and a polyimide which is an imidized product of the polyimide precursor, and at least one polymer (p-2) selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by using a diamine component containing the diamine (s) and a polyimide which is an imidized product of the polyimide precursor, and the like.
The above copolymers or polymer blends may be used alone or in combination.

上記重合体(P)のポリイミド前駆体であるポリアミック酸(P)は、上記ジアミン(1)を含有するジアミン成分(好ましくは上記ジアミン(1)に加えてジアミン(s)を含有するジアミン成分)とテトラカルボン酸成分との重合反応により得ることができる。
この場合、ジアミン(1)の使用量は、テトラカルボン酸成分と反応させるジアミン成分に対して、1~100モル%が好ましく、1~99モル%がより好ましく、5~95モル%がさらに好ましい。
The polyamic acid (P), which is a polyimide precursor of the polymer (P), can be obtained by a polymerization reaction between a diamine component containing the diamine (1) (preferably a diamine component containing a diamine (s) in addition to the diamine (1)) and a tetracarboxylic acid component.
In this case, the amount of diamine (1) used is preferably from 1 to 100 mol %, more preferably from 1 to 99 mol %, and even more preferably from 5 to 95 mol %, based on the diamine component to be reacted with the tetracarboxylic acid component.

上記ジアミン(1)に加えてジアミン(s)を使用する場合、ジアミン(s)の使用量は、テトラカルボン酸成分と反応させるジアミン成分に対して、1~99モル%が好ましく、1~95モル%がより好ましい。When diamine (s) is used in addition to the above diamine (1), the amount of diamine (s) used is preferably 1 to 99 mol %, more preferably 1 to 95 mol %, based on the diamine component to be reacted with the tetracarboxylic acid component.

上記ポリアミック酸(P)の製造に用いられるジアミン成分は、ジアミン(1)及びジアミン(s)以外のジアミン(以下、これらをその他のジアミンともいう。)を含んでいてもよい。以下にその他のジアミンの例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。The diamine component used in the production of the polyamic acid (P) may contain diamines other than the diamine (1) and the diamine (s) (hereinafter, these are also referred to as other diamines). Examples of other diamines are given below, but the present invention is not limited to these.

p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4-(2-(メチルアミノ)エチル)アニリン、2,4-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、3,5-ジアミノ安息香酸、及び下記式(3b-1)~式(3b-4)で示されるジアミン化合物などのカルボキシ基を有するジアミン;4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル;1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ブタン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,2-ビス(4-アミノフェノキシ)エタン、1,2-ビス(4-アミノ-2-メチルフェノキシ)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ブタン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,6-ビス(4-アミノフェノキシ)へキサン、4-(2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ)-3-フルオロアニリン、ジ(2-(4-アミノフェノキシ)エチル)エーテル、4-アミノ-4’-(2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ)ビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、1,4-ジアミノナフタレン、1,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノナフタレン、2,7-ジアミノナフタレン、下記式(nh-1)~(nh-6)で表されるジアミン、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、1,3-ビス(4-アミノフェネチル)ウレアなどのウレア結合を有するジアミン、メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル、2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリンなどの光重合性基を末端に有するジアミン、下記式(R1)~(R5)などのラジカル開始機能を有するジアミン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレンなどの光照射により増感作用を示す光増感機能を有するジアミン、2,6-ジアミノピリジン、3,4-ジアミノピリジン、2,4-ジアミノピリミジン、3,6-ジアミノカルバゾール、N-メチル-3,6-ジアミノカルバゾール、下記式(z-1)~(z-18)などの複素環を有するジアミン、下記式(Dp-1)~(Dp-9)などのジフェニルアミン骨格を有するジアミン、下記式(5-1)~(5-10)などの基「-N(Boc)」を有するジアミン、下記式(Ox-1)~(Ox-2)などのオキサゾリン構造を有するジアミン、国際公開第2016/125870号に記載のジアミンなど。

Figure 0007622744000014
(式(3b-1)中、Aは単結合、-CH-、-C-、-C(CH-、-CF-、-C(CF-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH)-、-CONH-、-NHCO-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-CON(CH)-又は-N(CH)CO-を示し、m1及びm2はそれぞれ独立して、0~4の整数を示し、かつm1+m2は1~4の整数を示す。式(3b-2)中、m3及びm4はそれぞれ独立して、1~5の整数を示す。式(3b-3)中、Aは炭素数1~5の直鎖又は分岐アルキル基を示し、m5は1~5の整数を示す。式(3b-4)中、A及びAはそれぞれ独立して、単結合、-CH-、-C-、-C(CH-、-CF-、-C(CF-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH)-、-CONH-、-NHCO-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-CON(CH)-又は-N(CH)CO-を示し、m6は1~4の整数を示す。)
Figure 0007622744000015
Figure 0007622744000016
Figure 0007622744000017
Figure 0007622744000018
(nは1~6の整数である。)
Figure 0007622744000019
Figure 0007622744000020
Figure 0007622744000021
Diamines having a carboxy group, such as p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4-(2-(methylamino)ethyl)aniline, 2,4-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, and diamine compounds represented by the following formulas (3b-1) to (3b-4); 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether; 1,2-bis(4-aminophenyl)ethane, 1,3-bis(4-aminophenyl)propane, 1,4-bis(4-aminophenyl)butane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1, 2-bis(4-aminophenoxy)ethane, 1,2-bis(4-amino-2-methylphenoxy)ethane, 1,3-bis(4-aminophenoxy)propane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)butane, 1,5-bis(4-aminophenoxy)pentane, 1,6-bis(4-aminophenoxy)hexane, 4-(2-(4-aminophenoxy)ethoxy)-3-fluoroaniline, di(2-(4-aminophenoxy)ethyl)ether, 4-amino-4'-(2-(4-aminophenoxy)ethoxy)biphenyl, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-2,2'-bis(trifluoromethyl)biphenyl, 1,4- diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, diamines represented by the following formulas (nh-1) to (nh-6), diamines having a urea bond such as 2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 2,2'-bis(4-aminophenyl)propane, and 1,3-bis(4-aminophenethyl)urea, diamines having a photopolymerizable group at the terminal such as 2-(2,4-diaminophenoxy)ethyl methacrylate and 2,4-diamino-N,N-diallylaniline, diamines having a radical initiation function such as those represented by the following formulas (R1) to (R5), 4,4'-diaminobenzyl esters, etc. diamines having a photosensitizing function that exhibits a sensitizing effect upon irradiation with light, such as benzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, and 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene; 2,6-diaminopyridine, 3,4-diaminopyridine, 2,4-diaminopyrimidine, 3,6-diaminocarbazole, N-methyl-3,6-diaminocarbazole; diamines having a heterocycle such as those of the following formulae (z-1) to (z-18); diamines having a diphenylamine skeleton such as those of the following formulae (Dp-1) to (Dp-9); diamines having a group "-N(Boc)" such as those of the following formulae (5-1) to (5-10); diamines having an oxazoline structure such as those of the following formulae (Ox-1) to (Ox-2); and diamines described in WO 2016/125870.
Figure 0007622744000014
(In formula (3b-1), A 1 represents a single bond, —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —C(CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, —O—, —CO—, —NH—, —N(CH 3 )—, —CONH—, —NHCO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —CON(CH 3 )— or —N(CH 3 )CO—; m1 and m2 each independently represent an integer of 0 to 4, and m1+m2 represents an integer of 1 to 4; in formula (3b-2), m3 and m4 each independently represent an integer of 1 to 5; in formula (3b-3), A In formula (3b-4), A 3 and A 4 each independently represent a single bond, —CH 2 —, —C 2 H 4 —, —C(CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C(CF 3 ) 2 — , —O— , —CO—, —NH—, —N(CH 3 )—, —CONH—, —NHCO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, —OCO—, —CON(CH 3 )— or —N(CH 3 )CO—, and m6 represents an integer from 1 to 4.
Figure 0007622744000015
Figure 0007622744000016
Figure 0007622744000017
Figure 0007622744000018
(n is an integer from 1 to 6.)
Figure 0007622744000019
Figure 0007622744000020
Figure 0007622744000021

なかでも、その他のジアミンとして、本発明の効果を好適に得る観点から,p-フェニレンジアミン、3,5-ジアミノ安息香酸、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル、2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン、上記式(R1)~(R5)で表されるジアミン、上記式(z-1)~(z-18)で表されるジアミン、上記式(5-1)~(5-10)で表されるジアミン、上記式(Ox-1)~(Ox-2)で表されるジアミンが好ましい。
上記ジアミン(1)に加えてその他のジアミンを使用する場合、上記その他のジアミンの使用量は、使用される全ジアミン成分に対して、好ましくは1~99モル%であり、より好ましくは5~95モル%である。
上記ジアミン(1)及びジアミン(s)に加えてその他のジアミンを使用する場合、ジアミン(s)の使用量は、テトラカルボン酸成分と反応させるジアミン成分に対して、98モル%以下が好ましく、94モル%以下がより好ましい。
Among these, as the other diamines, from the viewpoint of suitably obtaining the effects of the present invention, p-phenylenediamine, 3,5-diaminobenzoic acid, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminobenzophenone, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2-(2,4-diaminophenoxy)ethyl methacrylate, 2,4-diamino-N,N-diallylaniline, diamines represented by the above formulas (R1) to (R5), diamines represented by the above formulas (z-1) to (z-18), diamines represented by the above formulas (5-1) to (5-10), and diamines represented by the above formulas (Ox-1) to (Ox-2) are preferred.
When other diamines are used in addition to the diamine (1), the amount of the other diamines used is preferably 1 to 99 mol %, more preferably 5 to 95 mol %, based on the total diamine components used.
When other diamines are used in addition to the diamine (1) and diamine (s), the amount of diamine (s) used is preferably 98 mol % or less, more preferably 94 mol % or less, based on the diamine components to be reacted with the tetracarboxylic acid component.

上記式(5-1)~(5-10)で表されるジアミンの使用量は、ポリアミック酸(P)の製造に使用される全ジアミン成分に対して、好ましくは5~40モル%であり、より好ましくは10~40モル%である。The amount of diamine represented by the above formulas (5-1) to (5-10) used is preferably 5 to 40 mol %, and more preferably 10 to 40 mol %, of the total diamine components used in the production of polyamic acid (P).

PSA方式やSC-PVAモードを用いる液晶表示素子では、応答速度を高める点から、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、光重合性基を末端に有するジアミン、上記式(R1)~(R5)で表されるジアミン、上記式(z-1)~(z-18)で表されるジアミンは、ポリアミック酸(P)を製造する場合に1種以上用いることができ、その使用量は、ポリアミック酸(P)の製造に使用される全ジアミン成分に対して、好ましくは1~40モル%であり、より好ましくは5~40モル%である。In liquid crystal display elements using the PSA method or SC-PVA mode, in order to increase the response speed, one or more of 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, diamines having a photopolymerizable group at the end, diamines represented by the above formulas (R1) to (R5), and diamines represented by the above formulas (z-1) to (z-18) can be used when producing polyamic acid (P), and the amount used is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, of the total diamine components used in the production of polyamic acid (P).

(テトラカルボン酸成分)
上記ポリアミック酸(P)を製造する場合、ジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸成分は、テトラカルボン酸二無水物だけでなく、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド、テトラカルボン酸ジアルキルエステル、又はテトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライドなどのテトラカルボン酸二無水物の誘導体を用いることもできる。
(Tetracarboxylic acid component)
In producing the polyamic acid (P), the tetracarboxylic acid component to be reacted with the diamine component may be not only a tetracarboxylic acid dianhydride but also a derivative of a tetracarboxylic acid dianhydride, such as a tetracarboxylic acid, a tetracarboxylic acid dihalide, a tetracarboxylic acid dialkyl ester, or a tetracarboxylic acid dialkyl ester dihalide.

上記テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体は、芳香族、脂肪族若しくは脂環式テトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体が挙げられる。ここで、芳香族テトラカルボン酸二無水物は、芳香環に結合する少なくとも1つのカルボキシ基を含めて4つのカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。脂肪族テトラカルボン酸二無水物は、鎖状炭化水素構造に結合する4つのカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。但し、鎖状炭化水素構造のみで構成されている必要はなく、その一部に脂環式構造や芳香環構造を有していてもよい。The tetracarboxylic acid dianhydride or derivative thereof may be an aromatic, aliphatic, or alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride, or a derivative thereof. Here, the aromatic tetracarboxylic acid dianhydride is an acid dianhydride obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups, including at least one carboxy group bonded to an aromatic ring. The aliphatic tetracarboxylic acid dianhydride is an acid dianhydride obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups bonded to a chain hydrocarbon structure. However, it is not necessary for the structure to be composed only of a chain hydrocarbon structure, and it may have an alicyclic structure or an aromatic ring structure as part of it.

また、脂環式テトラカルボン酸二無水物は、脂環式構造に結合する少なくとも1つのカルボキシ基を含めて4つのカルボキシ基が分子内脱水することにより得られる酸二無水物である。但し、これら4つのカルボキシ基はいずれも芳香環には結合していない。また、脂環式構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状炭化水素構造や芳香環構造を有していてもよい。Alicyclic tetracarboxylic dianhydrides are acid dianhydrides obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups, including at least one carboxy group bonded to an alicyclic structure. However, none of these four carboxy groups are bonded to an aromatic ring. Furthermore, they do not have to be composed of only alicyclic structures, and may have a chain hydrocarbon structure or an aromatic ring structure as part of them.

なかでも、上記テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体は、下記式(T)で表されるものが好ましい。即ち、重合体(P)は、式(T)で表されるテトラカルボン酸二無水物を含有するテトラカルボン酸成分を構成成分として含むことが好ましい。

Figure 0007622744000022
但し、式(T)中、Xは、下記(x-1)~(x-13)からなる群から選ばれる構造を表す。 Among them, the tetracarboxylic dianhydride or derivative thereof is preferably one represented by the following formula (T): That is, the polymer (P) preferably contains a tetracarboxylic acid component containing the tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (T) as a constituent component.
Figure 0007622744000022
In the formula (T), X represents a structure selected from the group consisting of the following (x-1) to (x-13):

Figure 0007622744000023
Figure 0007622744000023

~Rは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数2~6のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基、又はフェニル基を表す。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。j及びkは、0又は1の整数であり、A及びAは、それぞれ独立して、単結合、エーテル(-O-)、カルボニル(-CO-)、エステル(-COO-又は-OCO-)、フェニレン基、スルホニル基(-SO-)又はアミド基(-CONH-又は-NHCO-)を表す。*1は一方の酸無水物基に結合する結合手であり、*2は他方の酸無水物基に結合する結合手である。式(x-13)において、2個のAは、互いに同一であっても異なっていてもよい。 R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms containing a fluorine atom, or a phenyl group. R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. j and k are integers of 0 or 1, and A 1 and A 2 each independently represent a single bond, an ether (-O-), a carbonyl (-CO-), an ester (-COO- or -OCO-), a phenylene group, a sulfonyl group (-SO 2 -), or an amide group (-CONH- or -NHCO-). *1 is a bond bonded to one acid anhydride group, and *2 is a bond bonded to the other acid anhydride group. In formula (x-13), the two A 2 may be the same or different from each other.

上記式(x-1)のより好ましい具体例として、下記式(X1-1)~(X1-6)が挙げられる。式中、*は結合手を表す。More preferred examples of the above formula (x-1) include the following formulae (X1-1) to (X1-6). In the formulae, * represents a bond.

Figure 0007622744000024
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上記式(x-12)、(x-13)の好ましい具体例としては、下記式(x-14)~(x-29)が挙げられる。式中、*は結合手を表す。
Preferred specific examples of the above formulae (x-12) and (x-13) include the following formulae (x-14) to (x-29), in which * represents a bond.

上記式(T)で表されるテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体の好ましい具体例としては、Xが、上記式(x-1)~(x-7)、及び(x-11)~(x-13)から選ばれるものが挙げられる。Preferred specific examples of the tetracarboxylic dianhydride or derivative thereof represented by the above formula (T) include those in which X is selected from the above formulas (x-1) to (x-7) and (x-11) to (x-13).

上記式(T)で表されるテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体の使用割合は、使用される全テトラカルボン酸成分1モルに対して、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましく、10モル%以上がさらに好ましい。
ポリアミック酸(P)の製造に用いられるテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体は、上記式(T)以外のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体を含有していてもよい。
The proportion of the tetracarboxylic dianhydride represented by the above formula (T) or a derivative thereof used is preferably 1 mol % or more, more preferably 5 mol % or more, and even more preferably 10 mol % or more, based on 1 mol of the total tetracarboxylic acid components used.
The tetracarboxylic dianhydride and its derivatives used in the production of the polyamic acid (P) may contain a tetracarboxylic dianhydride or its derivative other than that of the above formula (T).

ポリアミック酸(P)の製造は、上記ジアミン成分と、テトラカルボン酸成分と、を溶媒中で(縮重合)反応させることにより行われる。溶媒としては、生成した重合体が溶解するものであれば特に限定されない。
上記溶媒の具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなどが挙げられる。また、重合体の溶媒溶解性が高い場合は、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、又は下記の式[D-1]~[D-3]で示される溶媒を用いることができる。
The polyamic acid (P) is produced by reacting the diamine component and the tetracarboxylic acid component in a solvent (condensation polymerization). The solvent is not particularly limited as long as the produced polymer is soluble in the solvent.
Specific examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc. In addition, when the polymer has high solubility in the solvent, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, or the solvents represented by the following formulas [D-1] to [D-3] can be used.

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

これら溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、重合体を溶解させない溶媒であっても、生成した重合体が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。
ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを溶媒中で反応させる際には、反応は任意の濃度で行うことができるが、反応液に対するジアミン成分とテトラカルボン酸成分との合計量は、好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、溶媒を追加することができる。
反応においては、ジアミン成分の合計モル数とテトラカルボン酸成分の合計モル数の比は0.8~1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応同様、このモル比が1.0に近いほど生成する特定重合体の分子量は大きくなる。
These solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even if the solvent does not dissolve the polymer, it may be mixed with the above-mentioned solvent to the extent that the produced polymer does not precipitate.
When the diamine component and the tetracarboxylic acid component are reacted in a solvent, the reaction can be carried out at any concentration, but the total amount of the diamine component and the tetracarboxylic acid component relative to the reaction solution is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. The reaction can be carried out at a high concentration in the early stage, and then the solvent can be added.
In the reaction, the ratio of the total number of moles of the diamine components to the total number of moles of the tetracarboxylic acid components is preferably 0.8 to 1.2. As in a normal polycondensation reaction, the closer this molar ratio is to 1.0, the higher the molecular weight of the specific polymer produced.

ポリイミド前駆体であるポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記合成反応により得られたポリアミック酸とエステル化剤とを反応させる方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、などの既知の方法によって得ることができる。The polyamic acid ester, which is a polyimide precursor, can be obtained by known methods such as, for example, [I] a method of reacting the polyamic acid obtained by the above synthesis reaction with an esterifying agent, [II] a method of reacting a tetracarboxylic acid diester with a diamine, or [III] a method of reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine.

[ポリイミド]
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミドは上記ポリイミド前駆体を閉環させて得られるポリイミドである。ポリイミドにおいては、アミック酸基の閉環率(イミド化率ともいう)は必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整することができる。
[Polyimide]
The polyimide contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is a polyimide obtained by ring-closing the above-mentioned polyimide precursor. In the polyimide, the ring-closing rate of the amic acid group (also called the imidization rate) does not necessarily need to be 100%, and can be arbitrarily adjusted according to the application or purpose.

ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミドを得る方法としては、ポリイミド前駆体の溶液をそのまま加熱する熱イミド化、又はポリイミド前駆体の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。ポリイミド前駆体を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、100~400℃、好ましくは120~250℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行う方が好ましい。Methods for obtaining polyimide by imidizing a polyimide precursor include thermal imidization, in which a solution of the polyimide precursor is heated as is, and catalytic imidization, in which a catalyst is added to a solution of the polyimide precursor. When thermally imidizing a polyimide precursor in a solution, the temperature is 100 to 400°C, preferably 120 to 250°C, and it is preferable to carry out the process while removing water generated by the imidization reaction from the system.

ポリイミド前駆体の触媒イミド化は、ポリイミド前駆体の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、-20~250℃、好ましくは0~180℃で撹拌することにより行うことができる。塩基性触媒の量はアミド酸基の0.5~30モル倍、好ましくは2~20モル倍であり、酸無水物の量はアミド酸基の1~50モル倍、好ましくは3~30モル倍である。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミントリオクチルアミンなどを挙げることができ、なかでも、ピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができ、なかでも、無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。Catalytic imidization of polyimide precursors can be carried out by adding a basic catalyst and an acid anhydride to a solution of the polyimide precursor and stirring at -20 to 250°C, preferably 0 to 180°C. The amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 molar times, preferably 2 to 20 molar times, the amount of the acid anhydride is 1 to 50 molar times, preferably 3 to 30 molar times, the amount of the acid anhydride is 1 to 50 molar times, preferably 3 to 30 molar times, the amount of the acid anhydride. Examples of basic catalysts include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine, etc., and pyridine is preferred because it has a suitable basicity for promoting the reaction. Examples of acid anhydrides include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, etc., and acetic anhydride is preferred because it makes purification after the reaction easy. The imidization rate by catalytic imidization can be controlled by adjusting the amount of catalyst, reaction temperature, and reaction time.

ポリイミド前駆体のイミド化の反応溶液から、生成したポリイミドを回収する場合には、反応溶液を溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿に用いる溶媒としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、ベンゼン、水などを挙げることができる。溶媒に投入して沈殿させたポリマーは濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することができる。また、沈殿回収した重合体を、溶媒に再溶解させ、再沈殿回収する操作を2~10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類炭化水素などが挙げられ、これらの内から選ばれる3種類以上の溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。 When recovering the polyimide produced from the reaction solution of the imidization of the polyimide precursor, the reaction solution may be poured into a solvent to cause precipitation. Examples of solvents used for precipitation include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, benzene, and water. The polymer precipitated by pouring into the solvent can be recovered by filtration, and then dried at room temperature or by heating under normal or reduced pressure. In addition, the polymer precipitated and recovered can be redissolved in a solvent and the reprecipitation and recovery operation repeated 2 to 10 times to reduce impurities in the polymer. Examples of solvents used in this case include alcohols and ketones and hydrocarbons, and it is preferable to use three or more solvents selected from these because the efficiency of purification is further improved.

ポリイミド前駆体及びポリイミド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5,000~1,000,000であり、より好ましくは10,000~150,000である。また、Mwと、GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量(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。かかる分子量範囲にあることで、液晶表示素子の良好な配向性を確保することができる。The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor and polyimide measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 5,000 to 1,000,000, and more preferably 10,000 to 150,000. The molecular weight distribution (Mw/Mn), expressed as the ratio of Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) measured by GPC, is preferably 15 or less, and more preferably 10 or less. Having the molecular weight within this range ensures good alignment of the liquid crystal display element.

<末端封止剤>
本発明における重合体(P)を合成するに際して、上記の如きテトラカルボン酸成分、及びジアミン成分とともに、適当な末端封止剤を用いて末端封止型の重合体を合成することとしてもよい。末端封止型の重合体は、塗膜によって得られる液晶配向膜の膜硬度の向上や、シール剤と液晶配向膜の密着特性の向上という効果を有する。
本発明における重合体(P)の末端の例としては、アミノ基、カルボキシ基、酸無水物基、イソシアネート基又はこれらの誘導体が挙げられる。上記末端は、通常の縮合反応により得るか、又は、以下の末端封止剤を用いて、末端を封止することにより得ることができる。
<End-capping agent>
In synthesizing the polymer (P) in the present invention, a terminal-capping type polymer may be synthesized by using a suitable terminal-capping agent together with the above-mentioned tetracarboxylic acid component and diamine component. The terminal-capping type polymer has the effect of improving the film hardness of the liquid crystal alignment film obtained by coating and improving the adhesion property between the sealant and the liquid crystal alignment film.
Examples of the terminal of the polymer (P) in the present invention include an amino group, a carboxy group, an acid anhydride group, an isocyanate group, or a derivative thereof. The above terminal can be obtained by a conventional condensation reaction or by blocking the terminal with the following terminal blocking agent.

末端封止剤としては、例えば無水酢酸、無水マレイン酸、無水ナジック酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3-ヒドロキシフタル酸無水物、トリメリット酸無水物、下記式(m-1)~(m-6)で表される化合物、3-(3-トリメトキシシリル)プロピル)-3,4-ジヒドロフラン-2,5-ジオン、4,5,6,7-テトラフルオロイソベンゾフラン-1,3-ジオン、4-エチニルフタル酸無水物などの酸一無水物;
二炭酸ジ-tert-ブチル、二炭酸ジアリルなどの二炭酸ジエステル化合物;アクリロイルクロリド、メタクリロイルクロリド、ニコチン酸クロリドなどのクロロカルボニル化合物;アニリン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、シクロヘキシルアミン、n-ブチルアミン、n-ペンチルアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミンなどのモノアミン化合物;エチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどのモノイソシアネート化合物などを挙げることができる。
Examples of the terminal blocking agent include acid monoanhydrides such as acetic anhydride, maleic anhydride, nadic anhydride, phthalic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, 3-hydroxyphthalic anhydride, trimellitic anhydride, compounds represented by the following formulas (m-1) to (m-6), 3-(3-trimethoxysilyl)propyl)-3,4-dihydrofuran-2,5-dione, 4,5,6,7-tetrafluoroisobenzofuran-1,3-dione, and 4-ethynylphthalic anhydride;
Examples of the dicarbonate diester compounds include di-tert-butyl dicarbonate and diallyl dicarbonate; chlorocarbonyl compounds include acryloyl chloride, methacryloyl chloride and nicotinic acid chloride; monoamine compounds include aniline, 2-aminophenol, 3-aminophenol, 4-aminosalicylic acid, 5-aminosalicylic acid, 6-aminosalicylic acid, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 4-aminobenzoic acid, cyclohexylamine, n-butylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, n-heptylamine and n-octylamine; and monoisocyanate compounds include ethyl isocyanate, phenyl isocyanate and naphthyl isocyanate.

末端封止剤の使用割合は、使用するジアミン成分の合計100モル部に対して、0.01~20モル部とすることが好ましく、0.01~10モル部とすることがより好ましい。The proportion of the end-capping agent used is preferably 0.01 to 20 molar parts, and more preferably 0.01 to 10 molar parts, per 100 molar parts of the total diamine components used.

本発明の液晶配向剤における重合体(P)の含有割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100質量部に対して、30質量部以上が好ましく、30~100質量部がより好ましく、50~100質量部が更に好ましい。The content ratio of polymer (P) in the liquid crystal alignment agent of the present invention is preferably 30 parts by mass or more, more preferably 30 to 100 parts by mass, and even more preferably 50 to 100 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the polymers contained in the liquid crystal alignment agent.

(その他の成分)
本発明の液晶配向剤は、例えば、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である。
(Other ingredients)
The liquid crystal aligning agent of the present invention is, for example, a liquid composition obtained by dispersing or dissolving the polymer (P) and other components used as necessary, preferably in a suitable solvent.

本発明の液晶配向剤においては、例えば電気特性、垂直配向性や溶液特性を改善することなどを目的として、重合体(P)のほかに、それ以外の重合体(以下、その他の重合体ともいう。)を含有させてもよい。
その他の重合体の含有割合は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100質量部に対して、90質量部以下が好ましく、10~90質量部がより好ましく、20~80質量部が更に好ましい。
In the liquid crystal aligning agent of the present invention, for example, for the purpose of improving electrical properties, vertical alignment properties, and solution properties, other polymers (hereinafter also referred to as other polymers) may be contained in addition to the polymer (P).
The content of the other polymers is preferably 90 parts by mass or less, more preferably 10 to 90 parts by mass, and even more preferably 20 to 80 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total of the polymers contained in the liquid crystal alignment agent.

その他の重合体は特に限定されず、例えばポリシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレア、ポリオルガノシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン-フェニルマレイミド)誘導体、ポリ(メタ)アクリレートなどの主骨格が挙げられる。なかでも、ポリアミド、ポリウレア、ポリオルガノシロキサン、ポリ(メタ)アクリレート及びポリエステルよりなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。なお、その他の重合体は、2種以上を組み合わせて使用してもよい。The other polymers are not particularly limited, and examples of the main skeleton include polysiloxane, polyester, polyamide, polyurea, polyorganosiloxane, cellulose derivatives, polyacetal, polystyrene derivatives, poly(styrene-phenylmaleimide) derivatives, and poly(meth)acrylate. Of these, at least one selected from the group consisting of polyamide, polyurea, polyorganosiloxane, poly(meth)acrylate, and polyester is preferable. Note that two or more of the other polymers may be used in combination.

本発明の液晶配向剤は、その他、必要に応じて上記以外の成分を含有していてもよい。当該成分としては、例えば、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基、シクロカーボネート基、ブロックイソシアネート基、ヒドロキシ基及びアルコキシ基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有する架橋性化合物、並びに重合性不飽和基を有する架橋性化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物、官能性シラン化合物、金属キレート化合物、硬化促進剤、界面活性剤、酸化防止剤、増感剤、防腐剤、液晶配向膜の誘電率や電気抵抗を調整するための化合物などが挙げられる。
架橋性化合物の好ましい具体例としては、下記式(CL-1)~(CL-11)で示される化合物が挙げられる。

Figure 0007622744000029
The liquid crystal aligning agent of the present invention may contain other components as necessary. Examples of the components include at least one compound selected from the group consisting of crosslinkable compounds having at least one substituent selected from an epoxy group, an isocyanate group, an oxetane group, a cyclocarbonate group, a blocked isocyanate group, a hydroxy group, and an alkoxy group, and crosslinkable compounds having a polymerizable unsaturated group, a functional silane compound, a metal chelate compound, a curing accelerator, a surfactant, an antioxidant, a sensitizer, a preservative, and a compound for adjusting the dielectric constant or electrical resistance of the liquid crystal alignment film.
Preferable specific examples of the crosslinkable compound include compounds represented by the following formulas (CL-1) to (CL-11).
Figure 0007622744000029

液晶配向膜の誘電率や電気抵抗を調整するための化合物としては、3-ピコリルアミンなどの窒素含有芳香族複素環を有するモノアミンが挙げられる。窒素含有芳香族複素環を有するモノアミンを使用する場合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量部である。 Compounds for adjusting the dielectric constant and electrical resistance of the liquid crystal alignment film include monoamines having a nitrogen-containing aromatic heterocycle, such as 3-picolylamine. When using a monoamine having a nitrogen-containing aromatic heterocycle, it is preferable that the amount is 0.1 to 30 parts by mass, and more preferably 0.1 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal alignment agent.

官能性シラン化合物の好ましい具体例としては、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルジエトキシメチルシラン、2-アミノプロピルトリメトキシシラン、2-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。官能性シラン化合物を使用する場合は、液晶配向剤に含まれる重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量部である。 Specific examples of preferred functional silane compounds include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, Examples of the functional silane compound include 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl methyl diethoxysilane, 3-glycidoxypropyl triethoxysilane, p-styryl trimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl methyl dimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl methyl diethoxysilane, 3-methacryloxypropyl triethoxysilane, 3-acryloxypropyl trimethoxysilane, tris-(trimethoxysilylpropyl)isocyanurate, 3-mercaptopropyl methyl dimethoxysilane, 3-mercaptopropyl trimethoxysilane, and 3-isocyanate propyl triethoxysilane. When a functional silane compound is used, it is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 20 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polymer component contained in the liquid crystal alignment agent.

液晶配向剤に含有される有機溶媒は、重合体成分が均一に溶解するものであれば特に限定されない。その具体例としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルラクトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N-(n-プロピル)-2-ピロリドン、N-イソプロピル-2-ピロリドン、N-(n-ブチル)-2-ピロリドン、N-(tert-ブチル)-2-ピロリドン、N-(n-ペンチル)-2-ピロリドン、N-メトキシプロピル-2-ピロリドン、N-エトキシエチル-2-ピロリドン、N-メトキシブチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン(これらを総称して「良溶媒」ともいう)などを挙げられる。なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド又はγ-ブチロラクトンが好ましい。良溶媒の含有量は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の20~99質量%であることが好ましく、20~90質量%がより好ましく、特に好ましいのは、30~80質量%である。The organic solvent contained in the liquid crystal alignment agent is not particularly limited as long as it dissolves the polymer component uniformly. Specific examples include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethyllactamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-methylpropanol ... Examples of the good solvent include propanamide, N-(n-propyl)-2-pyrrolidone, N-isopropyl-2-pyrrolidone, N-(n-butyl)-2-pyrrolidone, N-(tert-butyl)-2-pyrrolidone, N-(n-pentyl)-2-pyrrolidone, N-methoxypropyl-2-pyrrolidone, N-ethoxyethyl-2-pyrrolidone, N-methoxybutyl-2-pyrrolidone, and N-cyclohexyl-2-pyrrolidone (collectively referred to as "good solvent"). Among these, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, or γ-butyrolactone are preferred. The content of the good solvent is preferably 20 to 99% by mass, more preferably 20 to 90% by mass, and particularly preferably 30 to 80% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal alignment agent.

また、液晶配向剤に含有される有機溶媒は、上記溶媒に加えて液晶配向剤を塗布する際の塗布性や塗膜の表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒ともいう。)を併用した混合溶媒の使用が好ましい。併用する有機溶媒の具体例を下記するが、これらに限定されない。In addition, it is preferable to use a mixed solvent containing the above-mentioned solvent and a solvent (also called a poor solvent) that improves the coatability and surface smoothness of the coating film when applying the liquid crystal alignment agent. Specific examples of organic solvents to be used in combination are listed below, but are not limited to these.

例えば、ジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソブチルカルビノール(2,6-ジメチル-4-ヘプタノール)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2-ブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、3-エトキシブチルアセタート、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-(2-ブトキシエトキシ)-2-プロパノール、2-(2-ブトキシエトキシ)-1-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、プロピレングリコールジアセテート、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、乳酸n-ブチル、乳酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジイソブチルケトン(2,6-ジメチル-4-ヘプタノン)など。For example, diisopropyl ether, diisobutyl ether, diisobutyl carbinol (2,6-dimethyl-4-heptanol), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, 1,2-butoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 3-ethoxybutyl acetate, 1-methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, propylene carbonate, ethylene carbonate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisoamyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monobutyl ether, 1-(2-butoxyethoxy)-2-propanol 1-propanol, 2-(2-butoxyethoxy)-1-propanol, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol diacetate, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate, diethylene glycol acetate, propylene glycol diacetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, n-butyl lactate, isoamyl lactate, diethylene glycol monoethyl ether, diisobutyl ketone (2,6-dimethyl-4-heptanone), and the like.

なかでも、ジイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、又はジイソブチルケトンが好ましい。
貧溶媒の含有量は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の1~80質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が特に好ましい。貧溶媒の種類及び含有量は、液晶配向剤の塗布装置、塗布条件、塗布環境などに応じて適宜選択される。
Of these, diisobutyl carbinol, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol diacetate, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, or diisobutyl ketone is preferred.
The content of the poor solvent is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 10 to 80% by mass, and particularly preferably 20 to 70% by mass, of the total solvent contained in the liquid crystal alignment agent. The type and content of the poor solvent are appropriately selected depending on the coating device, coating conditions, coating environment, etc. of the liquid crystal alignment agent.

良溶媒と貧溶媒との好ましい溶媒の組み合わせとしては、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとエチレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールジアセテート、N,N-ジメチルラクトアミドとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチル、N-エチル-2-ピロリドンと3-エトキシプロピオン酸エチル、N-メチル-2-ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、N-エチル-2-ピロリドンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N,N-ジメチルラクトアミドとエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N-ジメチルラクトアミドとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N,N-ジメチルラクトアミドとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとN-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、N-エチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールジアセテート、γ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジイソブチルケトン、γ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとプロピレングリコールジアセテート、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルケトン、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソプロピルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルカルビノール、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとプロピレングリコールジアセテート、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテルとジイソブチルケトン、N-エチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとジイソブチルケトン、N-エチル-2-ピロリドンとN,N-ジメチルラクトアミドとジイソブチルケトンなどを挙げることができる。Preferred solvent combinations of good and poor solvents include N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol diacetate, N,N-dimethyl lactamide and diisobutyl ketone, N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate, N-ethyl-2-pyrrolidone and ethyl 3-ethoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether acetate, N-ethyl-2 -pyrrolidone and dipropylene glycol dimethyl ether, N,N-dimethyl lactamide and ethylene glycol monobutyl ether, N,N-dimethyl lactamide and propylene glycol diacetate, N-ethyl-2-pyrrolidone and diethylene glycol diethyl ether, N,N-dimethyl lactamide and diethylene glycol diethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and diethylene glycol diethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, N-ethyl-2-pyrrolidone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and diisobutyl ketone, N -methyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and dipropylene glycol monomethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and propylene glycol diacetate, γ-butyrolactone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and diisobutyl ketone, γ-butyrolactone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and propylene glycol diacetate, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether, and diisobutyl ketone, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether, and diisopropyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone Examples of the alkyl ethers include 2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether, and diisobutyl carbinol, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and dipropylene glycol dimethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and dipropylene glycol dimethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and propylene glycol diacetate, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monobutyl ether, and diisobutyl ketone, N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and diisobutyl ketone, and N-ethyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethyl lactamide, and diisobutyl ketone.

液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒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、揮発性など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。特に好ましい固形分濃度の範囲は、基板に液晶配向剤を塗布する際に用いる方法によって異なる。例えばスピンナー法による場合、固形分濃度は1.5~4.5質量%の範囲が特に好ましい。印刷法による場合には、固形分濃度を3~9質量%の範囲とし、それにより溶液粘度を12~50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1~5質量%の範囲とし、それにより、溶液粘度を3~15mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。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%. The particularly preferred range of solid content concentration varies depending on the method used to apply the liquid crystal alignment agent to the substrate. For example, in the case of the spinner method, the solid content concentration is particularly preferably in the range of 1.5 to 4.5 mass%. In the case of the printing method, it is particularly preferable to set the solid content concentration in the range of 3 to 9 mass%, thereby setting the solution viscosity in the range of 12 to 50 mPa·s. In the case of the inkjet method, it is particularly preferable to set the solid content concentration in the range of 1 to 5 mass%, thereby setting the solution viscosity in the range of 3 to 15 mPa·s.

(液晶配向膜・液晶表示素子)
本発明の液晶配向膜は、上記液晶配向剤から得られる。本発明の液晶配向膜は、水平配向型若しくは垂直配向型の液晶配向膜に用いることができるが、中でもVA方式又は後述するPSAモード等の垂直配向型の液晶表示素子に好適な液晶配向膜である。本発明の液晶表示素子は、上記液晶配向膜を具備するものである。
本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向膜を具備する。
本発明の液晶表示素子の製造方法の一例は、工程(A)、(B)、及び(C)を含む。
工程(A):本発明の液晶配向剤を、導電膜を有する一対の基板上に塗布して塗膜を形成する工程
工程(B):液晶分子の層を介して塗膜が相対するように対向配置して液晶セルを形成する工程
工程(C):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工程
(Liquid crystal alignment film/Liquid crystal display element)
The liquid crystal alignment film of the present invention is obtained from the above liquid crystal aligning agent. The liquid crystal alignment film of the present invention can be used as a horizontal alignment type or vertical alignment type liquid crystal alignment film, and is particularly suitable for a vertical alignment type liquid crystal display element such as a VA mode or a PSA mode described later. The liquid crystal display element of the present invention is provided with the above liquid crystal alignment film.
The liquid crystal display element of the present invention comprises the liquid crystal alignment film of the present invention.
An example of the method for producing a liquid crystal display element of the present invention includes steps (A), (B), and (C).
Step (A): A step of applying the liquid crystal alignment agent of the present invention onto a pair of substrates having conductive films to form a coating film. Step (B): A step of forming a liquid crystal cell by arranging the coating films so as to face each other with a layer of liquid crystal molecules interposed therebetween. Step (C): A step of irradiating the liquid crystal cell with light while a voltage is applied between the conductive films of the pair of substrates.

本発明の液晶表示素子は、例えば以下の工程(1)~(3)又は工程(1)~(4)を含む方法により製造することができる。
(1)液晶配向剤を基板上に塗布する工程
パターニングされた透明導電膜が設けられている基板の一面に、本発明の液晶配向剤を、例えばロールコーター法、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などの適宜の塗布方法により塗布する。ここで基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板とともに、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることもできる。また、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならば、シリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極にはアルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。
The liquid crystal display element of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (1) to (3) or (1) to (4).
(1) Step of applying liquid crystal alignment agent to substrate The liquid crystal alignment agent of the present invention is applied to one side of a substrate provided with a patterned transparent conductive film by an appropriate application method such as a roll coater method, a spin coat method, a printing method, an inkjet method, etc. Here, the substrate is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and plastic substrates such as acrylic substrates and polycarbonate substrates can be used in addition to glass substrates and silicon nitride substrates. In addition, in a reflective liquid crystal display element, an opaque material such as a silicon wafer can be used for only one substrate, and in this case, a light-reflecting material such as aluminum can be used for the electrode.

(2)塗膜を焼成する工程
液晶配向剤塗布後、塗布した配向剤の液垂れ防止等の目的で、好ましくは先ず予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30~200℃であり、より好ましくは40~150℃であり、特に好ましくは40~100℃である。プレベーク時間は好ましくは0.25~10分であり、より好ましくは0.5~5分である。そして溶剤を蒸発させるため、さらに加熱(ポストベーク)工程が実施されることが好ましい。このポストベーク温度は好ましくは80~300℃であり、より好ましくは120~250℃である。ポストベーク時間は好ましくは5~200分であり、より好ましくは10~100分である。このようにして形成される膜の膜厚は、5~300nmが好ましく、10~200nmがより好ましい。
(2) Step of baking the coating film After applying the liquid crystal alignment agent, a pre-heating (pre-bake) is preferably performed first for the purpose of preventing dripping of the applied alignment agent. The pre-bake temperature is preferably 30 to 200°C, more preferably 40 to 150°C, and particularly preferably 40 to 100°C. The pre-bake time is preferably 0.25 to 10 minutes, more preferably 0.5 to 5 minutes. Then, in order to evaporate the solvent, a further heating (post-bake) step is preferably performed. The post-bake temperature is preferably 80 to 300°C, more preferably 120 to 250°C. The post-bake time is preferably 5 to 200 minutes, more preferably 10 to 100 minutes. The film thickness of the film thus formed is preferably 5 to 300 nm, more preferably 10 to 200 nm.

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することができるが、該塗膜に対し配向能付与処理を施してもよい。配向能付与処理としては、塗膜を例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで一定方向に擦るラビング処理、塗膜に対して偏光又は非偏光の放射線を照射する光配向処理などが挙げられる。The coating film formed in the above step (1) can be used as it is as a liquid crystal alignment film, but the coating film may be subjected to an alignment ability imparting treatment. Examples of the alignment ability imparting treatment include a rubbing treatment in which the coating film is rubbed in a certain direction with a roll wrapped with a cloth made of fibers such as nylon, rayon, or cotton, and a photoalignment treatment in which the coating film is irradiated with polarized or non-polarized radiation.

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。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。In the photo-alignment treatment, the radiation irradiated to the coating film can be, for example, ultraviolet light and visible light containing light with a wavelength of 150 to 800 nm. When the radiation is polarized, it may be linearly polarized or partially polarized. Furthermore, when the radiation used is linearly polarized or partially polarized, the irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, from an oblique direction, or a combination of these. When irradiating with unpolarized radiation, the direction of irradiation is oblique.

(3)液晶層を形成する工程
(3-1)VA型液晶表示素子の場合
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。具体的には以下の2つの方法が挙げられる。第一の方法は、従来から知られている方法である。先ず、それぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置する。次いで、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組成物を注入充填して膜面に接触した後、注入孔を封止する。
(3) Step of forming a liquid crystal layer (3-1) In the case of a VA-type liquid crystal display element Two substrates on which a liquid crystal alignment film is formed as described above are prepared, and liquid crystal is placed between the two substrates arranged opposite each other. Specifically, the following two methods can be mentioned. The first method is a conventionally known method. First, the two substrates are arranged opposite each other with a gap (cell gap) between them so that the respective liquid crystal alignment films face each other. Next, the peripheries of the two substrates are bonded together using a sealant, and a liquid crystal composition is injected and filled into the substrate surfaces and the cell gap partitioned by the sealant so as to come into contact with the film surface, and then the injection hole is sealed.

また、第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール剤を塗布し、更に液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶組成物を滴下する。その後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせて液晶組成物を基板の全面に押し広げて膜面に接触させる。次いで、基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化する。いずれの方法による場合でも、更に、用いた液晶組成物が等方相をとる温度まで加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。The second method is a method called the ODF (One Drop Fill) method. For example, a UV-curable sealant is applied to a predetermined location on one of the two substrates on which a liquid crystal alignment film is formed, and a liquid crystal composition is dropped at several predetermined locations on the liquid crystal alignment film surface. The other substrate is then attached so that the liquid crystal alignment film faces the other substrate, and the liquid crystal composition is spread over the entire surface of the substrate and brought into contact with the film surface. Next, the entire surface of the substrate is irradiated with UV light to cure the sealant. In either method, it is desirable to remove the flow alignment that occurs during liquid crystal filling by heating the substrate to a temperature at which the liquid crystal composition used assumes an isotropic phase and then slowly cooling to room temperature.

本発明の液晶配向剤は、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、一対の基板の間に活性エネルギー線及び熱の少なくとも一方により重合する重合性化合物を含む液晶組成物を配置し、電極間に電圧を印加しつつ、活性エネルギー線の照射及び加熱の少なくとも一方により、重合性化合物を重合させる工程を経て製造される液晶表示素子(以下、PSA型液晶表示素子ともいう。)にも好ましく用いられる。
また、本発明の液晶配向剤は、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を有してなり、上記一対の基板の間に活性エネルギー線及び熱の少なくとも一方により重合する重合性基を含む液晶配向膜を配置し、電極間に電圧を印加する工程を経て製造される液晶表示素子(以下、SC-PVAモード型の液晶表示素子ともいう。)にも用いてもよい。
The liquid crystal aligning agent of the present invention is also preferably used for a liquid crystal display element (hereinafter, also referred to as a PSA type liquid crystal display element) which has a liquid crystal layer between a pair of substrates provided with electrodes, and is manufactured through a process of disposing a liquid crystal composition containing a polymerizable compound which is polymerized by at least one of active energy rays and heat between the pair of substrates, and polymerizing the polymerizable compound by at least one of irradiation with active energy rays and heating while applying a voltage between the electrodes.
The liquid crystal aligning agent of the present invention may also be used for a liquid crystal display element (hereinafter, also referred to as an SC-PVA mode type liquid crystal display element) which has a liquid crystal layer between a pair of substrates having electrodes, and is manufactured through a process of disposing a liquid crystal alignment film containing a polymerizable group that is polymerized by at least one of active energy rays and heat between the pair of substrates, and applying a voltage between the electrodes.

(3-2)PSA型液晶表示素子を製造する場合
重合性化合物を含有する液晶組成物を注入又は滴下する点以外は上記(3-1)と同様にする。重合性化合物としては、例えば下記式(M-1)~(M-7)で表されるような重合性化合物を挙げることができる。

Figure 0007622744000030
(3-2) In the case of producing a PSA type liquid crystal display element, the same procedure as in (3-1) above is followed except that a liquid crystal composition containing a polymerizable compound is injected or dropped. Examples of the polymerizable compound include those represented by the following formulae (M-1) to (M-7).
Figure 0007622744000030

(3-3)SC-PVAモード型の液晶表示素子を製造する場合
上記(3-1)と同様にした後、後述する紫外線を照射する工程を経て液晶表示素子を製造する方法を採用してもよい。この方法によれば、上記PSA型液晶表示素子を製造する場合と同様に、少ない光照射量で応答速度に優れた液晶表示素子を得ることができる。重合性基を有する化合物は、上記式(M-1)~(M-7)で表されるようなアクリレート基やメタクリレート基などの重合性不飽和基を分子内に1個以上有する化合物であってもよく、その含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して0.1~30質量部であることが好ましく、より好ましくは1~20質量部である。また、上記重合性基は液晶配向剤に用いる重合体が有していてもよく、このような重合体としては、例えば上記光重合性基を末端に有するジアミンを含むジアミン成分を反応に用いて得られる重合体が挙げられる。
(3-3) In the case of producing an SC-PVA mode type liquid crystal display element, a method of producing a liquid crystal display element through a step of irradiating ultraviolet light described later may be adopted after the same procedure as in (3-1) above. According to this method, a liquid crystal display element having excellent response speed can be obtained with a small amount of light irradiation, as in the case of producing the PSA type liquid crystal display element. The compound having a polymerizable group may be a compound having one or more polymerizable unsaturated groups in the molecule, such as acrylate groups or methacrylate groups, as represented by the above formulas (M-1) to (M-7), and the content thereof is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass, relative to 100 parts by mass of all polymer components. In addition, the polymerizable group may be possessed by a polymer used for a liquid crystal alignment agent, and an example of such a polymer includes a polymer obtained by using a diamine component containing a diamine having the above photopolymerizable group at its terminal in a reaction.

(4)紫外線を照射する工程
上記(3-2)又は(3-3)で得られた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。ここで印加する電圧は、例えば5~50Vの直流又は交流とすることができる。また、照射する光としては、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が、300~400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光の光源としては、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。光の照射量としては、好ましくは1,000~200,000J/mであり、より好ましくは1,000~100,000J/mである。
(4) Step of irradiating ultraviolet light The liquid crystal cell is irradiated with light while a voltage is applied between the conductive films of the pair of substrates obtained in (3-2) or (3-3) above. The voltage applied here can be, for example, 5 to 50 V DC or AC. The light to be irradiated can be, for example, ultraviolet light and visible light containing light with a wavelength of 150 to 800 nm, but ultraviolet light containing light with a wavelength of 300 to 400 nm is preferred. The light source for the irradiation light can be, for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like. The amount of light irradiation is preferably 1,000 to 200,000 J/m 2 , and more preferably 1,000 to 100,000 J/m 2 .

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

本発明の液晶表示素子は、種々の装置に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニター、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置に用いることができる。また、上記液晶配向剤に含まれる重合体組成物は、位相差フィルム用の液晶配向膜、走査アンテナや液晶アレイアンテナ用の液晶配向膜又は透過散乱型の液晶調光素子用の液晶配向膜、或いはこれら以外の用途、例えばカラーフィルタの保護膜、フレキシブルディスプレイのゲート絶縁膜、基板材料にも用いることができる。The liquid crystal display element of the present invention can be effectively applied to various devices, for example, watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, various monitors, liquid crystal televisions, information displays, and other various display devices. In addition, the polymer composition contained in the liquid crystal alignment agent can be used as a liquid crystal alignment film for retardation films, a liquid crystal alignment film for scanning antennas and liquid crystal array antennas, or a liquid crystal alignment film for a transparent scattering type liquid crystal dimming element, or other applications such as a protective film for a color filter, a gate insulating film for a flexible display, and a substrate material.

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定して解釈されるものではない。化合物の略号、及び各特性の測定方法は以下のとおりである。The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to these examples. The abbreviations of the compounds and the methods for measuring the respective properties are as follows:

(テトラカルボン酸二無水物)
DC-1~DC-3:下記式(DC-1)~(DC-3)で表される化合物

Figure 0007622744000031
(Tetracarboxylic acid dianhydride)
DC-1 to DC-3: Compounds represented by the following formulas (DC-1) to (DC-3)
Figure 0007622744000031

(ジアミン)
DA-1~DA-11:下記式(DA-1)~(DA-11)で表される化合物。

Figure 0007622744000032
(Diamine)
DA-1 to DA-11: Compounds represented by the following formulas (DA-1) to (DA-11).
Figure 0007622744000032

式(DA-1)で表される化合物は、非特許文献(High Performance Polymers,vol.31(9-10),p1043-1053(2019))に記載の合成法にて合成した。
式(DA-2)で表される化合物は、非特許文献(Separation and Purification Technology,vol.235,116218(2020))に記載の合成法にて合成した。
式(DA-3)で表される化合物は、非特許文献(Polymer Science, Series B: Polymer Chemistry,vol.60(3),273-282(2018))に記載の合成法にて合成した。
The compound represented by formula (DA-1) was synthesized by the synthesis method described in Non-Patent Document (High Performance Polymers, vol. 31 (9-10), p. 1043-1053 (2019)).
The compound represented by formula (DA-2) was synthesized by the synthesis method described in the non-patent document (Separation and Purification Technology, vol. 235, 116218 (2020)).
The compound represented by formula (DA-3) was synthesized by the synthesis method described in Non-Patent Document (Polymer Science, Series B: Polymer Chemistry, vol. 60(3), 273-282(2018)).

(溶媒)
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
BCS:ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)
(solvent)
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone BCS: Butyl cellosolve (ethylene glycol monobutyl ether)

[粘度]
E型粘度計TVE-22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL(ミリリットル)、コーンロータTE-1(1°34’、R24)、温度25℃において測定した。
[分子量の測定]
常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC-101、昭和電工社製)、カラム(GPC KD-803,GPC KD-805、昭和電工社製)を用いて、以下のようにして測定した。
カラム温度:50℃
溶離液:N,N-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム一水和物(LiBr・HO)が30mmol/L(リットル)、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10mL/L)
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量;約900,000、150,000、100,000及び30,000)(東ソー社製)及びポリエチレングリコール(分子量;約12,000、4,000及び1,000)(ポリマーラボラトリー社製)。
[viscosity]
The measurements were performed using an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) with a sample amount of 1.1 mL (milliliters), a cone rotor TE-1 (1°34', R24), and a temperature of 25°C.
[Measurement of molecular weight]
The measurements were carried out using a room temperature gel permeation chromatography (GPC) apparatus (GPC-101, manufactured by Showa Denko K.K.) and columns (GPC KD-803, GPC KD-805, manufactured by Showa Denko K.K.) as follows.
Column temperature: 50°C
Eluent: N,N-dimethylformamide (additives: lithium bromide monohydrate (LiBr.H 2 O) 30 mmol/L (liter), phosphoric acid anhydrous crystal (o-phosphoric acid) 30 mmol/L, tetrahydrofuran (THF) 10 mL/L)
Flow rate: 1.0 mL/min. Standard samples for preparing a calibration curve: TSK standard polyethylene oxide (molecular weight: about 900,000, 150,000, 100,000, and 30,000) (manufactured by Tosoh Corporation) and polyethylene glycol (molecular weight: about 12,000, 4,000, and 1,000) (manufactured by Polymer Laboratory Co., Ltd.).

[ポリアミック酸の合成]
<合成例1>
撹拌装置付き100mL四つ口フラスコに、ジアミン成分としてDA-1を2.05g(6.0mmol)、DA-7を2.80g(14.0mmol)量り取り、NMPを19.4g加えて、撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながらテトラカルボン酸二無水物成分としてDC-1を4.26g(19.0mmol)添加し、さらにNMPを17.0g加え、60℃で15時間撹拌してポリアミック酸(A-1、粘度:625mPa・s、数平均分子量:7,094)の溶液を得た。
[Synthesis of polyamic acid]
<Synthesis Example 1>
In a 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, 2.05 g (6.0 mmol) of DA-1 and 2.80 g (14.0 mmol) of DA-7 were weighed out as diamine components, 19.4 g of NMP was added, and the mixture was stirred and dissolved. While stirring this diamine solution, 4.26 g (19.0 mmol) of DC-1 was added as a tetracarboxylic dianhydride component, and 17.0 g of NMP was further added, and the mixture was stirred at 60° C. for 15 hours to obtain a solution of polyamic acid (A-1, viscosity: 625 mPa·s, number average molecular weight: 7,094).

<合成例2~7>
ジアミン成分およびテトラカルボン酸二無水物成分を下記表1に示すものに変更したこと以外は、合成例1と同様に実施することにより、下記表1に示すポリアミック酸(A-2)~(A-7)の溶液を得た。得られたポリアミック酸の粘度、分子量は、下記表1に示す。
<Synthesis Examples 2 to 7>
Solutions of polyamic acids (A-2) to (A-7) shown in Table 1 were obtained by carrying out the same procedure as in Synthesis Example 1, except that the diamine component and the tetracarboxylic dianhydride component were changed to those shown in Table 1. The viscosity and molecular weight of the obtained polyamic acids are shown in Table 1.

Figure 0007622744000033
Figure 0007622744000033

[液晶配向剤の調製]
<実施例1>
上記で得たポリアミック酸(A-1)の溶液(6.0g)にNMP(6.0g)、BCS(8.0g)を加え室温で10時間撹拌して、液晶配向剤に占めるポリアミック酸(A-1)の濃度が6質量%、NMPの濃度が54質量%、BCSの濃度が40質量%の液晶配向剤(PAA-1)を得た。
[Preparation of liquid crystal alignment agent]
Example 1
NMP (6.0 g) and BCS (8.0 g) were added to the solution (6.0 g) of polyamic acid (A-1) obtained above, and the mixture was stirred at room temperature for 10 hours to obtain a liquid crystal alignment agent (PAA-1) having a polyamic acid (A-1) concentration of 6 mass%, a NMP concentration of 54 mass%, and a BCS concentration of 40 mass% in the liquid crystal alignment agent.

<実施例2~3及び比較例1~3及び調製例1>
ポリアミック酸溶液を下記表2に示すものに変更したこと以外は、実施例1と同様に実施することにより、下記表2に示す液晶配向剤(PAA-2)~(PAA-7)を得た。
<Examples 2 to 3, Comparative Examples 1 to 3, and Preparation Example 1>
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the polyamic acid solution was changed to that shown in Table 2 below, to obtain liquid crystal alignment agents (PAA-2) to (PAA-7) shown in Table 2 below.

Figure 0007622744000034
Figure 0007622744000034

<実施例4>
上記で得た液晶配向剤(PAA-1)(4.0g)にNMP(0.6g)、BCS(1.4g)を加え室温で10時間撹拌して、液晶配向剤に占めるポリアミック酸(A-1)の濃度が4質量%、NMPの濃度が46質量%、BCSの濃度が50質量%の液晶配向剤(PAA-r-1)を得た。
Example 4
NMP (0.6 g) and BCS (1.4 g) were added to the liquid crystal alignment agent (PAA-1) (4.0 g) obtained above, and the mixture was stirred at room temperature for 10 hours to obtain a liquid crystal alignment agent (PAA-r-1) having a polyamic acid (A-1) concentration of 4 mass%, an NMP concentration of 46 mass%, and a BCS concentration of 50 mass% in the liquid crystal alignment agent.

<実施例5~6及び比較例4~6>
ポリアミック酸溶液を下記表3に示すものに変更したこと以外は、実施例4と同様に実施することにより、下記表3に示す液晶配向剤(PAA-r-2)~(PAA-r-6)を得た。
<Examples 5 to 6 and Comparative Examples 4 to 6>
Except for changing the polyamic acid solution to that shown in Table 3 below, the same procedure as in Example 4 was carried out to obtain liquid crystal alignment agents (PAA-r-2) to (PAA-r-6) shown in Table 3 below.

Figure 0007622744000035
Figure 0007622744000035

<実施例7~9及び比較例7~9>
実施例1で得られた液晶配向剤(PAA-1)と調製例1で得られた液晶配向剤(PAA-7)とを、それぞれの質量比が3:7(PAA-7:PAA-1)となるように混合して、室温で3時間攪拌し、実施例7の液晶配向剤(PAA-b-1)を調製した。
また、使用する液晶配向剤の組み合わせを下記表4に示すものに変更した以外は実施例7と同様に実施することにより、それぞれ、下記表4に示す、実施例8~9及び比較例7~9の液晶配向剤(PAA-b-2)~(PAA-b-6)を調製した。
<Examples 7 to 9 and Comparative Examples 7 to 9>
The liquid crystal alignment agent (PAA-1) obtained in Example 1 and the liquid crystal alignment agent (PAA-7) obtained in Preparation Example 1 were mixed in a mass ratio of 3:7 (PAA-7:PAA-1) and stirred at room temperature for 3 hours to prepare the liquid crystal alignment agent (PAA-b-1) of Example 7.
In addition, the liquid crystal alignment agents (PAA-b-2) to (PAA-b-6) of Examples 8 to 9 and Comparative Examples 7 to 9 shown in Table 4 below were prepared in the same manner as in Example 7, except that the combination of liquid crystal alignment agents used was changed to that shown in Table 4 below.

Figure 0007622744000036
Figure 0007622744000036

[液晶配向剤の貧溶媒への溶解性]
上記実施例4~6及び比較例4~6で調製した液晶配向剤を、-20℃の冷凍庫で14時間静置した。その後、室温に取り出し、重合体固形分が析出しているか目視で確認した。結果を表5に示す。重合体が溶解していた場合を「〇」、析出していた場合を「×」とした。
[Solubility of liquid crystal alignment agent in poor solvent]
The liquid crystal alignment agents prepared in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 4 to 6 were left to stand in a freezer at -20°C for 14 hours. After that, they were taken out to room temperature and visually confirmed whether the polymer solid matter had precipitated. The results are shown in Table 5. The case where the polymer had dissolved was marked with "◯", and the case where the polymer had precipitated was marked with "X".

Figure 0007622744000037
Figure 0007622744000037

[液晶配向膜の屈折率の測定]
上記実施例1~3及び比較例1~3で調製した液晶配向剤を、シリコンウエハーにスピンコートし、70℃のホットプレートで90秒間乾燥した後、230℃の熱風循環式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。次に、分光エリプソメーター(M-2000、J.A.Woollam社製)を使用し、CAUCHYモデルによるフィッティングを行って、波長250~800nmにおける屈折率を測定した。結果を表6に示す。表6には波長550nmにおける屈折率を記した。屈折率が1.630以上の場合を「優良」とし、1.630未満の場合を「不可」とした。
[Measurement of refractive index of liquid crystal alignment film]
The liquid crystal alignment agent prepared in the above Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was spin-coated on a silicon wafer, dried on a hot plate at 70°C for 90 seconds, and then baked in a hot air circulation oven at 230°C for 20 minutes to form a liquid crystal alignment film with a thickness of 100 nm. Next, a spectroscopic ellipsometer (M-2000, manufactured by J.A. Woollam Co., Ltd.) was used to measure the refractive index at wavelengths of 250 to 800 nm by fitting using the CAUCHY model. The results are shown in Table 6. Table 6 lists the refractive index at a wavelength of 550 nm. A refractive index of 1.630 or more was rated as "excellent," and a refractive index of less than 1.630 was rated as "unacceptable."

Figure 0007622744000038
Figure 0007622744000038

[液晶配向膜及び液晶セルの作製]
上記実施例7~9及び比較例7~9で調製した液晶配向剤を用いて、以下のようにして液晶セルを作製した。
各液晶配向剤を、画素サイズが100μm×300μmでライン/スペースがそれぞれ5μmのITO電極パターンが形成されているITO電極基板のITO面にスピンコートし、70℃のホットプレートで90秒間乾燥した後、230℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
また、液晶配向剤を電極パターンが形成されていないITO面にスピンコートし、70℃のホットプレートで90秒乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで20分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
上記の2枚の基板について一方の基板の液晶配向膜上に4μmのビーズスペーサーを散布した後、その上からシール剤(溶剤型熱硬化タイプのエポキシ樹脂)を印刷した。次いで、もう一方の基板の液晶配向膜が形成された側の面を内側にして、先の基板と貼り合せた後、シール剤を熱硬化させて空セルを作製した。この空セルに重合性化合物を含有する液晶(MLC-3023、メルク社製)を減圧注入法によって注入し、液晶セルを作製した。
その後、この液晶セルに15Vの直流電圧を印加した状態で、この液晶セルの外側から325nm以下の波長をカットするフィルターを通した紫外線を10J/cm照射した。なお、紫外線の照度は、ORC社製UV-MO3Aを用いて測定した。その後、液晶セル中に残存している未反応の重合性化合物を失活させる目的で、電圧を印加していない状態でUV-FL照射装置(東芝ライテック社製)を用いて紫外線(UVランプ:FLR40SUV32/A-1)を30分間照射した。
[Preparation of Liquid Crystal Alignment Film and Liquid Crystal Cell]
Using the liquid crystal alignment agents prepared in the above Examples 7 to 9 and Comparative Examples 7 to 9, liquid crystal cells were produced as follows.
Each liquid crystal alignment agent was spin-coated onto the ITO surface of an ITO electrode substrate on which an ITO electrode pattern with a pixel size of 100 μm × 300 μm and a line/space of 5 μm each was formed, and the substrate was dried on a hot plate at 70°C for 90 seconds, and then baked in a hot air circulating oven at 230°C for 30 minutes to form a liquid crystal alignment film with a thickness of 100 nm.
In addition, a liquid crystal alignment agent was spin-coated on the ITO surface on which no electrode pattern was formed, and the resulting film was dried on a hot plate at 70°C for 90 seconds, and then baked in a hot air circulating oven at 230°C for 20 minutes to form a liquid crystal alignment film with a thickness of 100 nm.
For the two substrates described above, 4 μm bead spacers were sprayed on the liquid crystal alignment film of one substrate, and then a sealant (solvent-based thermosetting epoxy resin) was printed on top of the bead spacers. Next, the other substrate was attached to the previous substrate with the side on which the liquid crystal alignment film was formed facing inward, and the sealant was thermally cured to prepare an empty cell. Liquid crystal (MLC-3023, Merck) containing a polymerizable compound was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method to prepare a liquid crystal cell.
Thereafter, with a direct current voltage of 15 V applied to the liquid crystal cell, the liquid crystal cell was irradiated from the outside with ultraviolet light having passed through a filter that cuts off wavelengths of 325 nm or less at 10 J/cm2. The illuminance of the ultraviolet light was measured using a UV-MO3A manufactured by ORC Corporation. Thereafter, in order to inactivate the unreacted polymerizable compound remaining in the liquid crystal cell, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet light (UV lamp: FLR40SUV32/A-1) for 30 minutes using a UV-FL irradiation device (manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corporation) with no voltage applied.

[垂直配向性の評価]
上記のようにして作製した各液晶セルの垂直配向性の評価を表7に示す。評価方法は以下のとおりである。各液晶セルをクロスニコルの偏光板で挟み、後部からバックライトを照射した状態で、液晶セルを回転させて、明暗の変化で液晶が垂直配向しているかを目視にて観察した。評価基準は、液晶が垂直配向している場合を「〇」、液晶が垂直配向していない場合を「×」とした。結果を、表7に示す。
[Evaluation of vertical alignment]
The evaluation of the vertical alignment of each liquid crystal cell prepared as described above is shown in Table 7. The evaluation method is as follows. Each liquid crystal cell was sandwiched between crossed Nicol polarizers, and with a backlight irradiated from behind, the liquid crystal cell was rotated and visually observed to see whether the liquid crystal was vertically aligned based on the change in light and dark. The evaluation criteria were "good" when the liquid crystal was vertically aligned and "poor" when the liquid crystal was not vertically aligned. The results are shown in Table 7.

Figure 0007622744000039
Figure 0007622744000039

Claims (14)

下記式(1)で表されるジアミン(1)を含むジアミン成分を用いて得られるポリイミド前駆体及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む重合体(P)を含有することを特徴とする垂直配向用の液晶配向剤。
Figure 0007622744000040
(Arはフェニレン基を表し、Qは少なくとも1つのナフタレン環を含む2価の有機基を表し、Qと2つの酸素原子のそれぞれとは、前記少なくとも1つのナフタレン環を構成するベンゼン環上で結合し、一方の酸素原子と結合するベンゼン環と、他方の酸素原子と結合するベンゼン環とは、異なる。前記フェニレン基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。)
A liquid crystal alignment agent for vertical alignment, comprising a polymer (P) containing at least one selected from the group consisting of polyimide precursors and polyimides obtained using a diamine component containing a diamine (1) represented by the following formula (1):
Figure 0007622744000040
(Ar represents a phenylene group, Q represents a divalent organic group containing at least one naphthalene ring, Q and each of the two oxygen atoms are bonded on a benzene ring constituting the at least one naphthalene ring, and the benzene ring bonded to one oxygen atom is different from the benzene ring bonded to the other oxygen atom. Any hydrogen atom on the phenylene group may be substituted with at least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and a fluorine atom.)
Qが下記式(f)で表される炭素数10~40の2価の有機基を表す請求項1に記載の垂直配向用の液晶配向剤。
Figure 0007622744000041
(A及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよいナフタレン環である。X及びXは、それぞれ独立して、単結合、酸素原子又は硫黄原子である。Yは、炭素数1~8のアルキレン基、又は炭素数1~8のアルキレン基の炭素-炭素結合間に酸素原子若しくは硫黄原子を含む2価の有機基である。mは0~2の整数であり、nは、0又は1の整数である。*は結合手を表す。)
2. The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to claim 1, wherein Q represents a divalent organic group having 10 to 40 carbon atoms and represented by the following formula (f):
Figure 0007622744000041
( A1 and A2 are each independently a naphthalene ring which may have a substituent. X1 and X2 are each independently a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom. Y is an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, or a divalent organic group containing an oxygen atom or a sulfur atom between the carbon-carbon bonds of an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. m is an integer of 0 to 2, and n is an integer of 0 or 1. * represents a bond.)
前記ジアミン(1)が、下記式(d-1)~(d-2)からなる群から選ばれるいずれかのジアミンである請求項1又は2に記載の垂直配向用の液晶配向剤。
Figure 0007622744000042
The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to claim 1 or 2, wherein the diamine (1) is any diamine selected from the group consisting of the following formulas (d-1) to (d-2):
Figure 0007622744000042
前記重合体(P)が、下記式(S1)~(S3)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を有するジアミン(s)を構成成分として含む請求項1~3のいずれか1項に記載の垂直配向用の液晶配向剤。
(X及びXは、それぞれ独立して、単結合、-(CH-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-、-((CHa1-Am1-、又は-(A-(CHa1m1-〔a1は1~15の整数であり、Aは酸素原子、-COO-、又は-OCO-を表し、m1は1~2の整数である。m1が2のとき、複数のa1はそれぞれ独立し、複数のAはそれぞれ独立する。〕を表す。G及びGは、それぞれ独立して、炭素数6~12の2価の芳香族基及び炭素数3~8の2価の脂環式基から選ばれる2価の環状基を表す。前記環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。m及びnは、それぞれ独立して、0~3の整数であり、m及びnの合計は1~6である。Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を表し、Rを形成する任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。)
(Xは、単結合、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-N(CH)CO-、-NH-、-O-、-CHO-、-COO-又は-OCO-を表す。Rは炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を表し、Rを形成する任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。)
(Xは、-CONH-、-NHCO-、-O-、-COO-、-OCO-、-((CHa1-Am1-、又は-(A-(CHa1m1-〔a1は1~15の整数であり、Aは酸素原子、-COO-、又は-OCO-を表し、m1は1~2の整数である。m1が2のとき、複数のa1はそれぞれ独立し、複数のAはそれぞれ独立する。〕を表す。Rはステロイド骨格を有する構造を表す。)
The polymer (P) contains, as a constituent, at least one diamine (s) selected from the group consisting of partial structures represented by the following formulas (S1) to (S3): A liquid crystal alignment agent for vertical alignment according to any one of claims 1 to 3.
( X1 and X2 each independently represent a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -NH-, -O-, -COO-, -OCO-, -(( CH2 ) a1 - A1 ) m1- , or -( A1- ( CH2 ) a1 ) m1- (a1 is an integer of 1 to 15, A1 represents an oxygen atom, -COO-, or -OCO-, and m1 is an integer of 1 to 2. When m1 is 2, each of the multiple a1s is independent and each of the multiple A1s is independent.) G1 and G Each of 2 independently represents a divalent cyclic group selected from a divalent aromatic group having 6 to 12 carbon atoms and a divalent alicyclic group having 3 to 8 carbon atoms. Any hydrogen atom on the cyclic group may be substituted with at least one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and a fluorine atom. Each of m and n independently represents an integer of 0 to 3, and the sum of m and n is 1 to 6. R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and any hydrogen atom forming R 1 may be substituted with a fluorine atom.
( X3 represents a single bond, -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -N( CH3 )CO-, -NH-, -O-, -CH2O- , -COO- or -OCO-. R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and any hydrogen atom forming R2 may be substituted with a fluorine atom.)
( X4 represents -CONH-, -NHCO-, -O-, -COO-, -OCO-, -(( CH2 ) a1 - A1 ) m1- , or -( A1- ( CH2 ) a1 ) m1- [a1 is an integer of 1 to 15, A1 represents an oxygen atom, -COO-, or -OCO-, and m1 is an integer of 1 to 2. When m1 is 2, a1 are each independent and A1 are each independent.]. R3 represents a structure having a steroid skeleton.)
前記ジアミン(s)が、下記式(d1)又は式(d2)で表されるジアミンである請求項4に記載の垂直配向用の液晶配向剤。
Figure 0007622744000046
(Xは、単結合、-O-、-C(CH-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、-(CH-、-SO-、-O-(CH-O-、-O-C(CH-、-CO-(CH-、-CO-(CH-CO-、-NH-(CH-、-NH-(CH-NH-、-SO-(CH-、-SO-(CH-SO-、-CONH-(CH-、-CONH-(CH-NHCO-、又は-COO-(CH-OCO-を表す。mは1~8の整数である。Yは、それぞれ独立して、前記式(S1)~(S3)のいずれかの部分構造を表す。)
The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to claim 4 , wherein the diamine (s) is a diamine represented by the following formula (d1) or formula (d2):
Figure 0007622744000046
(X is a single bond, -O-, -C(CH 3 ) 2 -, -NH-, -CO-, -COO-, -CONH-, -(CH 2 ) m -, -SO 2 -, -O-(CH 2 ) m -O-, -O-C(CH 3 ) 2 -, -CO-(CH 2 ) m -, -CO-(CH 2 ) m -CO-, -NH-(CH 2 ) m -, -NH-(CH 2 ) m -NH-, -SO 2 -(CH 2 ) m -, -SO 2 -(CH 2 ) m -SO 2 -, -CONH-(CH 2 ) m -, -CONH-(CH 2 ) m -NHCO-, or -COO-(CH 2 ) m represents —OCO—; m is an integer of 1 to 8; and each Y independently represents a partial structure of any one of the formulae (S1) to (S3).
前記式(d1)で表されるジアミンが、下記の式(d1-1)~(d1-18)からなる群から選ばれるいずれかのジアミンである請求項5に記載の垂直配向用の液晶配向剤。
Figure 0007622744000047
(nは1~20の整数である。)
Figure 0007622744000048
The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to claim 5, wherein the diamine represented by the formula (d1) is any diamine selected from the group consisting of the following formulas (d1-1) to (d1-18):
Figure 0007622744000047
(n is an integer from 1 to 20.)
Figure 0007622744000048
前記式(d2)で表されるジアミンが、下記の式(d2-1)~(d2-6)からなる群から選ばれるいずれかのジアミンである請求項5に記載の垂直配向用の液晶配向剤。
Figure 0007622744000049
(Xp1~Xp8は、-(CH-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH)-、-NH-、-O-、-CHO-、-CHOCO-、-COO-、又は-OCO-を表す。Xs1~Xs4はそれぞれ独立して、-O-、-COO-又は-OCO-を表す。X~Xは、単結合、-O-、-NH-、又は-O-(CH-O-(mは1~8の整数である。)を表す。R1a~R1hはそれぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、又は炭素数2~20のアルコキシアルキル基を表す。)
The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to claim 5, wherein the diamine represented by the formula (d2) is any diamine selected from the group consisting of the following formulas (d2-1) to (d2-6):
Figure 0007622744000049
(X p1 to X p8 represent -(CH 2 ) a - (a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -CH 2 O-, -CH 2 OCO-, -COO-, or -OCO-. X s1 to X s4 each independently represent -O-, -COO-, or -OCO-. X a to X f each independently represent a single bond, -O-, -NH-, or -O-(CH 2 ) m -O- (m is an integer of 1 to 8). R 1a to R 1h each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms.)
前記重合体(P)が、下記式(T)で表されるテトラカルボン酸二無水物を含有するテトラカルボン酸成分を構成成分として含む請求項1~7のいずれか1項に記載の垂直配向用の液晶配向剤。
Figure 0007622744000050
(Xは、下記(x-1)~(x-13)から選ばれる構造を表す。)
Figure 0007622744000051
(R~Rは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数2~6のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基、又はフェニル基を表す。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。j及びkは、0又は1の整数であり、A及びAは、それぞれ独立して、単結合、エーテル(-O-)、カルボニル(-CO-)、エステル(-COO-又は-OCO-)、フェニレン基、スルホニル基(-SO-)又はアミド基(-CONH-又は-NHCO-)を表す。*1は一方の酸無水物基に結合する結合手であり、*2は他方の酸無水物基に結合する結合手である。前記式(x-13)において、2個のAは、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
The polymer (P) contains a tetracarboxylic acid component containing a tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (T) as a constituent component. The liquid crystal alignment agent for vertical alignment according to any one of claims 1 to 7.
Figure 0007622744000050
(X represents a structure selected from the following (x-1) to (x-13).)
Figure 0007622744000051
(R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms containing a fluorine atom, or a phenyl group. R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. j and k each independently represent an integer of 0 or 1. A 1 and A 2 each independently represent a single bond, an ether (-O-), a carbonyl (-CO-), an ester (-COO- or -OCO-), a phenylene group, a sulfonyl group (-SO 2 -) or an amide group (-CONH- or -NHCO-). *1 represents a bond bonded to one acid anhydride group, and *2 represents a bond bonded to the other acid anhydride group. In the formula (x-13), the two A 2 may be the same or different from each other.)
前記式(T)のXが、(x-1)~(x-7)、及び(x-11)~(x-13)のいずれかである請求項8に記載の垂直配向用の液晶配向剤。 The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to claim 8, wherein X in the formula (T) is any one of (x-1) to (x-7) and (x-11) to (x-13). 前記ジアミン(1)が、前記重合体(P)の全ジアミン成分中、1~100モル%含有される請求項1~9のいずれか1項に記載の垂直配向用の液晶配向剤。 The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to any one of claims 1 to 9, wherein the diamine (1) is contained in an amount of 1 to 100 mol % in the total diamine components of the polymer (P). 前記ジアミン(s)が、前記重合体(P)の全ジアミン成分中、1~99モル%含有される請求項4~9のいずれか1項に記載の垂直配向用の液晶配向剤。 The liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to any one of claims 4 to 9, wherein the diamine (s) is contained in an amount of 1 to 99 mol % in the total diamine components of the polymer (P). 請求項1~11のいずれか1項に記載の垂直配向用の液晶配向剤を用いて形成されてなる垂直配向用の液晶配向膜。 A liquid crystal alignment film for vertical alignment, formed by using the liquid crystal aligning agent for vertical alignment according to any one of claims 1 to 11. 請求項11に記載の垂直配向用の液晶配向膜を具備する垂直配向型の液晶表示素子。 A vertical alignment type liquid crystal display element comprising the liquid crystal alignment film for vertical alignment according to claim 11 . 以下の工程(A)、(B)、及び(C)を含む、垂直配向型の液晶表示素子の製造方法。
工程(A):請求項1~11のいずれか1項に記載の垂直配向用の液晶配向剤を、導電膜を有する一対の基板上に塗布して塗膜を形成する工程
工程(B):液晶分子の層を介して前記塗膜が相対するように対向配置して液晶セルを形成する工程
工程(C):前記一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で前記液晶セルに光照射する工程
A method for producing a vertical alignment type liquid crystal display element, comprising the following steps (A), (B), and (C):
Step (A): A step of applying the liquid crystal alignment agent for vertical alignment according to any one of claims 1 to 11 onto a pair of substrates having conductive films to form a coating film. Step (B): A step of forming a liquid crystal cell by arranging the coating films so as to face each other via a layer of liquid crystal molecules. Step (C): A step of irradiating the liquid crystal cell with light while applying a voltage between the conductive films of the pair of substrates.
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