JP7652237B2 - Compound - Google Patents
Compound Download PDFInfo
- Publication number
- JP7652237B2 JP7652237B2 JP2023211787A JP2023211787A JP7652237B2 JP 7652237 B2 JP7652237 B2 JP 7652237B2 JP 2023211787 A JP2023211787 A JP 2023211787A JP 2023211787 A JP2023211787 A JP 2023211787A JP 7652237 B2 JP7652237 B2 JP 7652237B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal alignment
- group
- solvent
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
- C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D487/04—Ortho-condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
- C08K5/3412—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
- C08K5/3415—Five-membered rings
- C08K5/3417—Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/20—Carboxylic acid amides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
- C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08L79/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
- C09K19/56—Aligning agents
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
- G02F1/133723—Polyimide, polyamide-imide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
- Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
Description
本発明は、液晶表示素子の製造に用いられる液晶配向剤、この液晶配向剤から得られる液晶配向膜及びこの液晶配向膜を使用した液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent used in the manufacture of liquid crystal display elements, a liquid crystal alignment film obtained from this liquid crystal alignment agent, and a liquid crystal display element using this liquid crystal alignment film.
液晶表示素子は、軽量、薄型かつ低消費電力の表示デバイスとして知られている。液晶表示素子は、電極を備えた透明な一対の基板により液晶層を挟持して構成される。液晶表示素子では、液晶が基板間で所望の配向状態となるように、有機材料からなる有機膜が液晶配向膜として使用されている。
近年、スマートフォンやタブレット型端末向けの高精細液晶表示素子において、高い表示品位が求められている中、液晶配向膜にも、液晶配向性の他に、種々の特性が高いレベルで要求されている。
Liquid crystal display elements are known as display devices that are lightweight, thin, and consume little power. Liquid crystal display elements are constructed by sandwiching a liquid crystal layer between a pair of transparent substrates equipped with electrodes. In liquid crystal display elements, an organic film made of an organic material is used as a liquid crystal alignment film so that the liquid crystal is aligned in a desired state between the substrates.
In recent years, high display quality is required for high-definition liquid crystal display elements for smartphones and tablet terminals, and liquid crystal alignment films are also required to have various other properties at a high level in addition to liquid crystal alignment ability.
それらの要求を達成する為、液晶配向膜を作製するための液晶配向剤に、種々の特性を有する低分子化合物を添加する手法が広く用いられている。例えば、得られる液晶配向膜の機械的強度を向上させる為、液晶配向膜の硬度を向上させる低分子化合物を含有する液晶配向剤が提案されている(特許文献1、2参照)。この低分子化合物には、液晶配向膜作製工程において行われる加熱工程で、架橋反応を起こす基が含有されており、架橋により重合体同士が連結されることで、得られる液晶配向膜の機械的強度を向上させている。 To meet these requirements, a method of adding low molecular weight compounds with various properties to a liquid crystal alignment agent for producing a liquid crystal alignment film is widely used. For example, in order to improve the mechanical strength of the resulting liquid crystal alignment film, a liquid crystal alignment agent containing a low molecular weight compound that improves the hardness of the liquid crystal alignment film has been proposed (see Patent Documents 1 and 2). This low molecular weight compound contains a group that undergoes a crosslinking reaction during the heating step carried out in the liquid crystal alignment film production process, and the crosslinking connects the polymers together, thereby improving the mechanical strength of the resulting liquid crystal alignment film.
ところが、上記手法の一般的な課題として、液晶配向性の低下が挙げられる。液晶配向膜中の重合体が3次元的に架橋することにより、液晶が一定方向に配向することを阻害してしまう。また、未反応の低分子化合物の存在も、液晶配向に悪影響を与えることがある。 However, a common problem with the above method is the deterioration of liquid crystal alignment. The polymer in the liquid crystal alignment film is crosslinked three-dimensionally, which prevents the liquid crystal from aligning in a certain direction. In addition, the presence of unreacted low-molecular-weight compounds can also have a negative effect on liquid crystal alignment.
本発明の主目的は、液晶配向性やその他の特性を低下することなく、液晶配向膜の機械的強度を向上させることができる液晶配向剤を提供することである。 The main object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment agent that can improve the mechanical strength of a liquid crystal alignment film without deteriorating the liquid crystal alignment property or other properties.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨は以下に示す通りである。
1.下記の(A)成分、(B)成分、及び有機溶剤を含有することを特徴とする液晶配向剤。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems and have completed the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
1. A liquid crystal aligning agent comprising the following components (A) and (B), and an organic solvent:
(A)成分:ポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の重合体。 Component (A): At least one polymer selected from the group consisting of polyimide precursors and imidized polymers of the polyimide precursors.
(B)成分:ヒドロキシアルキルアミド基を有する基及び下記式(1)の構造を有する化合物。 Component (B): A compound having a group containing a hydroxyalkylamide group and a structure represented by the following formula (1).
R1~R4は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~5のアルキル基を表し、*は他の原子との結合を表す。 R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and * represents a bond to another atom.
本発明の液晶配向剤を用いることで、液晶配向性やその他の特性を低下することなく、液晶配向膜の機械的強度を向上させた液晶配向膜を得ることができる。 By using the liquid crystal alignment agent of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film with improved mechanical strength without compromising the liquid crystal alignment properties or other characteristics.
本発明により、なぜ上述の効果が得られるかについては、必ずしも明らかではないが、概ね次のように考えられる。 It is not entirely clear why the present invention achieves the above-mentioned effects, but it is generally believed to be as follows.
本発明の液晶配向剤が含有する(B)成分の化合物には、式(1)のように、ポリイミド骨格の構造を有している。このように、(A)成分の重合体に類似した構造を化合物が有している為、液晶が重合体に沿って配向することを阻害しないことが考えられる。また、偏光紫外線を照射して液晶を配向させる工程で得られる液晶配向膜においては、式(1)中のシクロブタン構造が偏光紫外線照射によって分解するため、液晶の配向を阻害しないことも考えられる。 The compound of component (B) contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention has a polyimide skeleton structure as shown in formula (1). In this way, since the compound has a structure similar to the polymer of component (A), it is thought that it does not hinder the alignment of the liquid crystal along the polymer. Furthermore, in the liquid crystal alignment film obtained in the process of aligning the liquid crystal by irradiating with polarized ultraviolet light, the cyclobutane structure in formula (1) is decomposed by the irradiation of polarized ultraviolet light, so it is thought that it does not hinder the alignment of the liquid crystal.
<(A)成分>
本発明の液晶配向剤に含まれる(A)成分は、ポリイミド前駆体及び該ポリイミド前駆体のイミド化重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の重合体であり、その構造は特に限定されない。
<Component (A)>
The component (A) contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is at least one polymer selected from the group consisting of polyimide precursors and imidized polymers of the polyimide precursors, and its structure is not particularly limited.
<テトラカルボン酸誘導体>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミド前駆体は、テトラカルボン酸誘導体と、ジアミンとの反応から得られ、ポリイミドは、ポリイミド前駆体をイミド化することにより得られる。以下に、用いられる材料の具体例及び製造方法を詳述する。
<Tetracarboxylic acid derivatives>
The polyimide precursor contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is obtained by reacting a tetracarboxylic acid derivative with a diamine, and the polyimide is obtained by imidizing the polyimide precursor. Specific examples of the materials used and the production method are described in detail below.
ポリイミド前駆体の製造に用いられるテトラカルボン酸誘導体としては、テトラカルボン酸二無水物だけでなく、その誘導体である、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド化合物、テトラカルボン酸ジアルキルエステル、テトラカルボン酸ジアルキルエステルジハライドが挙げられる。 Tetracarboxylic acid derivatives used in the production of polyimide precursors include not only tetracarboxylic acid dianhydrides, but also their derivatives, such as tetracarboxylic acids, tetracarboxylic acid dihalide compounds, tetracarboxylic acid dialkyl esters, and tetracarboxylic acid dialkyl ester dihalides.
テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体としては、なかでも、下記式(2)で表されるものが好ましい。 Among the tetracarboxylic dianhydrides and derivatives thereof, those represented by the following formula (2) are preferred.
式(2)中、X1の構造は特に限定されない。好ましい具体例としては、下記式(X1-1)~(X1-44)が挙げられる。 In formula (2), the structure of X1 is not particularly limited. Preferred specific examples include the following formulae (X1-1) to (X1-44).
式(X1-1)~(X1-4)において、R11~R31は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数2~6のアルキニル基、フッ素原子を含有する炭素数1~6の1価の有機基、又はフェニル基である。液晶配向性の点から、R3~R23は、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、又はエチル基が好ましく、水素原子、又はメチル基が好ましい。 In formulas (X1-1) to (X1-4), R 11 to R 31 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, a monovalent organic group containing 1 to 6 carbon atoms and containing a fluorine atom, or a phenyl group. From the viewpoint of liquid crystal alignment, R 3 to R 23 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
式(X1-1)の具体例としては、下記式(X1-1-1)~(X1-1-6)が挙げられる。液晶配向性及び光反応の感度の点から、(X1-1-1)が特に好ましい。 Specific examples of formula (X1-1) include the following formulas (X1-1-1) to (X1-1-6). From the viewpoints of liquid crystal alignment and photoreaction sensitivity, (X1-1-1) is particularly preferred.
<ジアミン>
ポリイミド前駆体の製造に用いられるジアミンは、下記式(3)で表される。
<Diamine>
The diamine used in the production of the polyimide precursor is represented by the following formula (3).
上記式(3)中、A1及びA2はそれぞれ独立して、水素原子、又は炭素数1~5のアルキル基、炭素数2~5のアルケニル基、又は炭素数2~5のアルキニル基である。 In the above formula (3), A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 5 carbon atoms.
Y1の構造は特に限定されない。好ましい構造としては以下の(Y-1)~(Y-182)が挙げられる。 The structure of Y 1 is not particularly limited. Preferred structures include the following (Y-1) to (Y-182).
上記式中、Meは、メチル基を表し、R1は水素原子または炭素数1~5の炭化水素基を表す。 In the above formula, Me represents a methyl group, and R1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.
なかでも、Y1の構造としては、(Y-7)、(Y-8)、(Y-16)、(Y-17)、(Y-18)、(Y-20),(Y-21)、(Y-22)、(Y-28)、(Y-35)、(Y-38)、(Y-43)、(Y-48)、(Y-64),(Y-66)、(Y-71)、(Y-72)、(Y-76),(Y-77)、(Y-80)、(Y-81)、(Y-82)、(Y-83)、(Y-156)、(Y-159)、(Y-160)、(Y-161)、(Y-162)(Y-168)、(Y-169)、(Y-170)、(Y-171)、(Y-173)、(Y-175)が好ましく、特には、(Y-7)、(Y-8)、(Y-16)、(Y-17)、(Y-18)、(Y-21)、(Y-22)、(Y-28)、(Y-38)、(Y-64)、(Y-66)、(Y-72)、(Y-76)、(Y-81)、(Y-156)、(Y-159)、(Y-160)、(Y-161)、(Y-162)、(Y-168)、(Y-169)、(Y-170)、(Y-171)、(Y-173)、(Y-175)が好ましい。 Among them, Y The structures of 1 are (Y-7), (Y-8), (Y-16), (Y-17), (Y-18), (Y-20), (Y-21), (Y-22), (Y-28), (Y-35), (Y-38), (Y-43), (Y-48), (Y-64), (Y-66), ( Y-71), (Y-72), (Y-76), (Y-77), (Y-80), (Y-81), (Y-82), (Y-83), (Y-156), (Y-159), (Y-160), (Y-161), (Y-162) (Y-168), (Y-169), (Y- 170), (Y-171), (Y-173), (Y-175) are preferred, particularly (Y-7), (Y-8), (Y-16), (Y-17), (Y-18), (Y-21), (Y-22), (Y-28), (Y-38), (Y-64), (Y-66), (Y-72), (Y-76), (Y-81), (Y-156), (Y-159), (Y-160), (Y-161), (Y-162), (Y-168), (Y-169), (Y-170), (Y-171), (Y-173), and (Y-175) are preferred.
<(B)成分>
本発明の液晶配向剤に含有される(B)成分は、ヒドロキシアルキルアミド基を有する基及び下記式(1)の構造を有する化合物である。
<Component (B)>
The component (B) contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is a compound having a group having a hydroxyalkylamide group and a structure of the following formula (1).
R1~R4は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~5のアルキル基を表す。
好ましくは、水素原子もしくはメチル基である。*は他の原子との結合を表す。
R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
A hydrogen atom or a methyl group is preferable. * represents a bond to another atom.
(B)成分中、ヒドロキシアルキルアミド基は、2個以上有していることが好ましい。ヒドロキシアルキルアミド基を2個以上有する基の構造は特に限定されないが、入手性等の点から、好ましい例として、下記式(4)で表される化合物が挙げられる。 In the (B) component, it is preferable that the component has two or more hydroxyalkylamide groups. The structure of the group having two or more hydroxyalkylamide groups is not particularly limited, but from the viewpoint of availability, a preferred example is a compound represented by the following formula (4).
X2は炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基を含むn+1価の有機基であり、nは2~6の整数であり、*は(1)との結合を表す。 X2 is an (n+1)-valent organic group containing an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, n is an integer of 2 to 6, and * represents a bond to (1).
R5及びR6は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1~4のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2~4のアルケニル基、又は置換基を有してもよい炭素数2~4のアルキニル基である。また、R5及びR6のうち少なくとも1つは、ヒドロキシ基で置換された炭化水素基を表す。 R5 and R6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms which may have a substituent, or an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms which may have a substituent. At least one of R5 and R6 represents a hydrocarbon group substituted with a hydroxy group.
式(4)中、nは、溶解性の観点から、2~4が好ましい。 In formula (4), n is preferably 2 to 4 from the viewpoint of solubility.
式(4)中、R5及びR6のうち少なくとも1つは、下記式(5)で表される構造であることが、反応性の観点から好ましく、下記式(6)で表される構造であることがさらに好ましい。 In formula (4), at least one of R5 and R6 is preferably a structure represented by the following formula (5) from the viewpoint of reactivity, and more preferably a structure represented by the following formula (6).
式(5)中、R7~R10は、それぞれ独立して、水素原子、炭化水素基、又はヒドロキシ基で置換された炭化水素基である。 In formula (5), R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group, or a hydrocarbon group substituted with a hydroxyl group.
(B)成分の好ましい具体例としては、下記の化合物が挙げられる。 Specific examples of preferred components (B) include the following compounds:
(B)成分は、多すぎると液晶配向性やプレチルト角に影響を与え、少なすぎると本発明の効果が得られない。そのため、(B)成分の含有量は、(A)成分に対して、3~30質量%が好ましく、5~15質量%がより好ましい。 If the amount of component (B) is too large, it will affect the liquid crystal alignment and pretilt angle, and if the amount is too small, the effects of the present invention will not be obtained. Therefore, the content of component (B) is preferably 3 to 30% by mass, and more preferably 5 to 15% by mass, relative to component (A).
<ポリアミック酸>
本発明に用いられるポリイミド前駆体であるポリアミック酸は、以下に示す方法で製造できる。具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒の存在下、-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃で、30分~24時間、好ましくは1~12時間反応させることによって合成できる。
<Polyamic Acid>
The polyamic acid, which is a polyimide precursor used in the present invention, can be produced by the following method: Specifically, it can be synthesized by reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine in the presence of an organic solvent at −20° C. to 150° C., preferably 0° C. to 50° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 12 hours.
上記の反応に用いる有機溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性からN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。ポリマーの濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。 The organic solvent used in the above reaction is preferably N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or γ-butyrolactone in terms of the solubility of the monomer and polymer, and these may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the polymer is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, from the viewpoints that precipitation of the polymer is unlikely to occur and that a high molecular weight product is easily obtained.
上記のようにして得られたポリアミック酸は、反応溶液をよく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させて回収することができる。また、析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥することで精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。 The polyamic acid obtained as described above can be recovered by injecting the reaction solution into a poor solvent while thoroughly stirring it to precipitate the polymer. Alternatively, the precipitation can be carried out several times, washed with a poor solvent, and then dried at room temperature or by heating to obtain a purified polyamic acid powder. The poor solvent is not particularly limited, but examples include water, methanol, ethanol, hexane, butyl cellosolve, acetone, and toluene.
<ポリアミック酸エステル>
本発明に用いられるポリイミド前駆体の一つであるポリアミック酸エステルは、以下に示す(1)、(2)又は(3)の方法で製造できる。
<Polyamic acid ester>
The polyamic acid ester, which is one of the polyimide precursors used in the present invention, can be produced by the following method (1), (2) or (3).
(1)ポリアミック酸から製造する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリアミック酸をエステル化することによって合成できる。具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶剤の存在下で-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃において、30分~24時間、好ましくは1~4時間反応させることによって合成できる。
(1) Production from polyamic acid
The polyamic acid ester can be synthesized by esterifying a polyamic acid obtained from a tetracarboxylic dianhydride and a diamine, specifically by reacting a polyamic acid with an esterifying agent in the presence of an organic solvent at −20° C. to 150° C., preferably 0° C. to 50° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 4 hours.
エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、N,N-ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジ-t-ブチルアセタール、1-メチル-3-p-トリルトリアゼン、1-エチル-3-p-トリルトリアゼン、1-プロピル-3-p-トリルトリアゼン、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジンー2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリドなどが挙げられる。エステル化剤の使用量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対し2~6モル当量が好ましい。 The esterification agent is preferably one that can be easily removed by purification, and examples of such an agent include N,N-dimethylformamide dimethyl acetal, N,N-dimethylformamide diethyl acetal, N,N-dimethylformamide dipropyl acetal, N,N-dimethylformamide dineopentyl butyl acetal, N,N-dimethylformamide di-t-butyl acetal, 1-methyl-3-p-tolyltriazene, 1-ethyl-3-p-tolyltriazene, 1-propyl-3-p-tolyltriazene, and 4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride. The amount of the esterification agent used is preferably 2 to 6 molar equivalents per mole of the repeating unit of the polyamic acid.
上記の反応に用いる溶媒は、ポリマーの溶解性からN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。反応液中のポリマーの濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。 The solvent used in the above reaction is preferably N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, or γ-butyrolactone in terms of the solubility of the polymer, and these may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the polymer in the reaction solution is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, from the viewpoints that precipitation of the polymer is unlikely to occur and that a high molecular weight product is easily obtained.
(2)テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応により製造する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンから製造できる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを塩基と有機溶剤の存在下で-20℃~150℃、好ましくは0℃~50℃において、30分~24時間、好ましくは1~4時間反応させることによって合成することができる。
(2) Production by reaction of tetracarboxylic acid diester dichloride with diamine Polyamic acid ester can be produced from tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine. Specifically, it can be synthesized by reacting tetracarboxylic acid diester dichloride with diamine in the presence of a base and an organic solvent at −20° C. to 150° C., preferably 0° C. to 50° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 4 hours.
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、4-ジメチルアミノピリジンなどが使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の使用量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドに対し、2~4倍モルが好ましい。 The base may be pyridine, triethylamine, 4-dimethylaminopyridine, etc., but pyridine is preferred because the reaction proceeds mildly. The amount of base used is preferably 2 to 4 times the molar amount of tetracarboxylic acid diester dichloride, from the viewpoints that it is an amount that can be easily removed and that it is easy to obtain a high molecular weight product.
上記の反応に用いる溶媒は、モノマー及びポリマーの溶解性からN-メチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。反応液中のポリマー濃度は、ポリマーの析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという観点から、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる溶媒はできるだけ脱水されていることが好ましく、窒素雰囲気中で、外気の混入を防ぐのが好ましい。 The solvent used in the above reaction is preferably N-methyl-2-pyrrolidone or γ-butyrolactone in terms of the solubility of the monomer and polymer, and these may be used alone or in a mixture of two or more. The polymer concentration in the reaction solution is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, from the viewpoint of preventing precipitation of the polymer and facilitating the production of a high molecular weight product. In addition, in order to prevent hydrolysis of the tetracarboxylic acid diester dichloride, it is preferable that the solvent used in the synthesis of the polyamic acid ester is as dehydrated as possible, and it is preferable to use a nitrogen atmosphere to prevent the inclusion of outside air.
(3)テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとの反応により製造する場合
ポリアミック酸エステルは、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを重縮合することにより製造できる。具体的には、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを縮合剤、塩基、及び有機溶剤の存在下で0℃~150℃、好ましくは0℃~100℃において、30分~24時間、好ましくは3~15時間反応させることによって製造できる。
(3) Production by reaction of tetracarboxylic acid diester with diamine Polyamic acid ester can be produced by polycondensation of tetracarboxylic acid diester with diamine. Specifically, it can be produced by reacting tetracarboxylic acid diester with diamine in the presence of a condensing agent, a base, and an organic solvent at 0° C. to 150° C., preferably 0° C. to 100° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 3 to 15 hours.
前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’-カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ-1,3,5-トリアジニルメチルモルホリニウム、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O-(ベンゾトリアゾール-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3-ジヒドロ-2-チオキソ-3-ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニルなどが使用できる。縮合剤の添加量は、テトラカルボン酸ジエステルに対して2~3倍モルが好ましい。 The condensing agent may be triphenyl phosphite, dicyclohexylcarbodiimide, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride, N,N'-carbonyldiimidazole, dimethoxy-1,3,5-triazinylmethylmorpholinium, O-(benzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium tetrafluoroborate, O-(benzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate, (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazolyl)diphenylphosphonate, or the like. The amount of the condensing agent added is preferably 2 to 3 times the molar amount of the tetracarboxylic acid diester.
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の使用量は、除去が容易な量で、かつ高分子量体が得やすいという観点から、ジアミン成分に対して2~4倍モルが好ましい。 The base can be a tertiary amine such as pyridine or triethylamine. The amount of base used is preferably 2 to 4 times the molar amount of the diamine component, from the viewpoints that it is an amount that can be easily removed and that it is easy to obtain a high molecular weight product.
また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して0~1.0倍モルが好ましい。 In addition, the reaction proceeds more efficiently by adding a Lewis acid as an additive. As the Lewis acid, lithium halides such as lithium chloride and lithium bromide are preferred. The amount of Lewis acid added is preferably 0 to 1.0 times the molar amount of the diamine component.
上記3つのポリアミック酸エステルの製造方法の中でも、高分子量のポリアミック酸エステルが得られるため、上記(1)又は上記(2)の製造方法が特に好ましい。 Among the three methods for producing polyamic acid esters, the methods (1) and (2) are particularly preferred because they produce high molecular weight polyamic acid esters.
上記のようにして得られるポリアミック酸エステルの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、ポリマーを析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。 The polyamic acid ester solution obtained as described above can be poured into a poor solvent while being thoroughly stirred to precipitate the polymer. Precipitation can be carried out several times, washed with a poor solvent, and then dried at room temperature or by heating to obtain a purified polyamic acid ester powder. The poor solvent is not particularly limited, but examples include water, methanol, ethanol, hexane, butyl cellosolve, acetone, and toluene.
<ポリイミド>
本発明に用いられるポリイミドは、前記ポリアミック酸又はポリアミック酸エステルをイミド化することにより製造できる。本発明で用いられるポリイミドイミド化率は100%に限らない。電気特性の観点から20~99%が好ましい。ポリアミック酸エステルからポリイミドを製造する場合、前記ポリアミック酸エステル溶液、又はポリアミック酸エステル樹脂粉末を有機溶媒に溶解させて得られるポリアミック酸溶液に塩基性触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の課程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
<Polyimide>
The polyimide used in the present invention can be produced by imidizing the polyamic acid or polyamic acid ester. The imidization rate of the polyimide used in the present invention is not limited to 100%. From the viewpoint of electrical properties, it is preferably 20 to 99%. When producing a polyimide from a polyamic acid ester, chemical imidization is convenient, in which a basic catalyst is added to the polyamic acid ester solution or a polyamic acid solution obtained by dissolving a polyamic acid ester resin powder in an organic solvent. Chemical imidization is preferable because the imidization reaction proceeds at a relatively low temperature and the molecular weight of the polymer is less likely to decrease during the imidization process.
化学的イミド化は、イミド化させたいポリアミック酸又はポリアミック酸エステルを、有機溶媒中において塩基性触媒と酸無水物の存在下で攪拌することにより行うことができる。またその際に下記(R-1)~(R-2)に示されるような化合物を反応させることにより、末端に特定構造を導入したポリイミド前駆体を得られる。有機溶媒としては前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン等を挙げることができる。中でもピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。また、酸無水物としては無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等を挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。通常、従来のポリイミドの場合は無水酢酸を用いると主鎖末端としてアセチル基が生成するのに対して、本発明はアセチル化を抑制することができる。 Chemical imidization can be carried out by stirring the polyamic acid or polyamic acid ester to be imidized in an organic solvent in the presence of a basic catalyst and an acid anhydride. In addition, by reacting the compounds shown in (R-1) to (R-2) below, a polyimide precursor having a specific structure introduced at the end can be obtained. The organic solvent can be the solvent used in the polymerization reaction described above. Examples of basic catalysts include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine, etc. Among them, pyridine is preferable because it has a suitable basicity for promoting the reaction. Examples of acid anhydrides include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, etc. Among them, acetic anhydride is preferable because it makes purification after the reaction easy. Normally, in the case of conventional polyimides, acetyl groups are generated at the main chain end when acetic anhydride is used, but the present invention can suppress acetylation.
R22、R22’は1価の有機基を表し、その具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、2,2,2-トリクロロエチル基、2-トリメチルシリルエチル基、1,1-ジメチルプロピニル基、1-メチル-1-フェニルエチル基、1-メチル-1-(4-ビフェニルイル)エチル基、1、1-ジメチル-2-ハロエチル基、1,1-ジメチル-2-シアノエチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、1-メチルシクロブチル基、1-アダマンチル基、ビニル基、アリル基、シンナミル基、8-キノリル基、N-ヒドロキシピペリジニル基、ベンジル基、p-ニトロベンジル基、3,4-ジメトキシ-6-ニトロベンジル基、2,4-ジクロロベンジル基、9-フルオニルメチル基等が挙げられる。 R 22 and R 22 ′ each represent a monovalent organic group, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a 2,2,2-trichloroethyl group, a 2-trimethylsilylethyl group, a 1,1-dimethylpropynyl group, a 1-methyl-1-phenylethyl group, a 1-methyl-1-(4-biphenylyl)ethyl group, a 1,1-dimethyl-2-haloethyl group, a 1,1-dimethyl-2-cyanoethyl group, a tert-butyl group, a cyclobutyl group, a 1-methylcyclobutyl group, a 1-adamantyl group, a vinyl group, an allyl group, a cinnamyl group, an 8-quinolyl group, an N-hydroxypiperidinyl group, a benzyl group, a p-nitrobenzyl group, a 3,4-dimethoxy-6-nitrobenzyl group, a 2,4-dichlorobenzyl group, and a 9-fluorenylmethyl group.
イミド化反応を行うときの温度は、例えば-20℃~120℃であり、好ましくは0℃~100℃であり、反応時間は1~100時間で行うことができる。塩基性触媒の量はアミック酸基の0.5~30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ック酸基の1~50モル倍、好ましくは3~30モル倍である。得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。 The temperature during the imidization reaction is, for example, -20°C to 120°C, preferably 0°C to 100°C, and the reaction time is 1 to 100 hours. The amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 times by mole, preferably 2 to 20 times by mole, the amic acid group, and the amount of the acid anhydride is 1 to 50 times by mole, preferably 3 to 30 times by mole, the amic acid group. The imidization rate of the resulting polymer can be controlled by adjusting the amount of the catalyst, temperature, and reaction time.
ポリアミック酸エステル又はポリアミック酸のイミド化反応後の溶液には、添加した触媒等が残存しているので、以下に述べる手段により、得られたイミド化重合体を回収し、有機溶媒で再溶解して、本発明の液晶配向剤とすることが好ましい。 Since the added catalyst and the like remain in the solution after the imidization reaction of the polyamic acid ester or polyamic acid, it is preferable to recover the obtained imidized polymer by the means described below and redissolve it in an organic solvent to obtain the liquid crystal alignment agent of the present invention.
上記のようにして得られるポリイミドの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。 The polyimide solution obtained as described above can be poured into a poor solvent while being thoroughly stirred to precipitate the polymer. Precipitation can be carried out several times, and after washing with a poor solvent, a purified polyamic acid ester powder can be obtained by drying at room temperature or by heating.
前記貧溶媒は、特に限定されないが、メタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン等が挙げられる。 The poor solvent is not particularly limited, but examples thereof include methanol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, and benzene.
<液晶配向剤>
本発明に用いられる液晶配向剤は、前記した(A)成分であ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重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体(以下、特定構造の重合体とする)、及び(B)成分であるヒドロキシアルキルアミド基を有する化合物が、溶媒中に溶解された溶液の形態を有する。
<Liquid crystal alignment agent>
The liquid crystal alignment agent used in the present invention has the form of a solution in which at least one polymer selected from the group consisting of polyimide precursors and imidized polymers of the polyimide precursors (hereinafter referred to as a polymer having a specific structure), which is the component (A), and a compound having a hydroxyalkylamide group, which is the component (B), are dissolved in a solvent.
特定構造重合体の分子量は、重量平均分子量で2,000~500,000が好ましく、より好ましくは5,000~300,000であり、さらに好ましくは、10,000~100,000である。また、数平均分子量は、好ましくは、1,000~250,000であり、より好ましくは、2,500~150,000であり、さらに好ましくは、5,000~50,000である。 The molecular weight of the specific structure polymer is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 300,000, and even more preferably 10,000 to 100,000, in terms of weight average molecular weight. The number average molecular weight is preferably 1,000 to 250,000, more preferably 2,500 to 150,000, and even more preferably 5,000 to 50,000.
本発明の液晶配向剤中の重合体の濃度は、形成させようとする塗膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、均一で欠陥のない塗膜を形成させるという点からは、1質量%以上であることが好ましく、溶液の保存安定性の点からは、10質量%以下とすることが好ましい。特に好ましくは3~6.5質量%である。 The concentration of the polymer in the liquid crystal alignment agent of the present invention can be changed as appropriate depending on the thickness of the coating film to be formed, but from the viewpoint of forming a uniform and defect-free coating film, it is preferably 1% by mass or more, and from the viewpoint of storage stability of the solution, it is preferably 10% by mass or less. Particularly preferably, it is 3 to 6.5% by mass.
本発明の液晶配向剤に含有される溶媒(良溶媒ともいう)は、特定構造重合体が均一に溶解するものであれば特に限定されない。 The solvent (also called a good solvent) contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the specific structure polymer uniformly.
例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、1,3-ジメチル-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、シクロペンタノン又は4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンなどを挙げることができる。 For example, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, γ-butyrolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, or 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone can be mentioned.
なかでも、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、又はγ-ブチロラクトンを用いることが好ましい。 Among these, it is preferable to use N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, or γ-butyrolactone.
さらに、本発明の重合体の溶媒への溶解性が高い場合は、下記式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒を用いることが好ましい。
本発明の液晶配向剤における良溶媒は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の20~99質量%であることが好ましい。なかでも、20~90質量%が好ましい。より好ましいのは、30~80質量%である。 The good solvent in the liquid crystal alignment agent of the present invention is preferably 20 to 99% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal alignment agent. Of these, 20 to 90% by mass is more preferable. More preferably, it is 30 to 80% by mass.
本発明の液晶配向剤は、本発明の効果を損なわない限り、液晶配向剤を塗布した際の液晶配向膜の塗膜性や表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒ともいう)を用いることができる。下記に、貧溶媒の具体例を挙げるが、これらの例に限定されるものではない。 The liquid crystal alignment agent of the present invention can use a solvent (also called a poor solvent) that improves the coating properties and surface smoothness of the liquid crystal alignment film when the liquid crystal alignment agent is applied, as long as the effect of the present invention is not impaired. Specific examples of poor solvents are listed below, but are not limited to these examples.
例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、イソペンチルアルコール、tert-ペンチルアルコール、3-メチル-2-ブタノール、ネオペンチルアルコール、1-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、2-メチル-2-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、1,2-ブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、2-ペンタノン、3-ペンタノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、3-エトキシブチルアセタート、1-メチルペンチルアセタート、2-エチルブチルアセタート、2-エチルヘキシルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、2-(メトキシメトキシ)エタノール、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、2-(ヘキシルオキシ)エタノール、フルフリルアルコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-(ブトキシエトキシ)プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセタート、ジエチレングリコールアセタート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n-プロピルエステル、乳酸n-ブチルエステル、乳酸イソアミルエステル、前記式[D-1]~式[D-3]で示される溶媒などを挙げることができる。 For example, ethanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, isopentyl alcohol, tert-pentyl alcohol, 3-methyl-2-butanol, neopentyl alcohol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2-ethyl 1-butanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, cyclohexanol, 1-methylcyclohexanol, 2-methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexanol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2, 3-butanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, dipropyl ether, dibutyl ether, dihexyl ether, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, 1,2-butoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, 2-heptanone, 4-heptanone, 3-ethoxybutyl acetate, 1-methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, propylene carbonate, ethylene carbonate, 2-(methoxy methoxy)ethanol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisoamyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, 2-(hexyloxy)ethanol, furfuryl alcohol, diethylene glycol, propylene glycol, propylene glycol monobutyl ether, 1-(butoxyethoxy)propanol, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol monoethyl Examples of the solvent include ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate, diethylene glycol acetate, triethylene glycol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl 3-methoxypropionate, methyl ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxypropionic acid, 3-methoxypropionic acid, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, n-butyl lactate, isoamyl lactate, and the solvents represented by the formulas [D-1] to [D-3] above.
なかでも、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、プロピ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又はジプロピレングリコールジメチルエーテルを用いることが好ましい。 Among these, it is preferable to use 1-hexanol, cyclohexanol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, or dipropylene glycol dimethyl ether.
貧溶媒は、液晶配向剤に含まれる溶媒全体の1~80質量%であることが好ましく、10~80質量%がさらに好ましく、20~70質量%がより好ましい。 The poor solvent preferably accounts for 1 to 80% by mass of the total solvent contained in the liquid crystal alignment agent, more preferably 10 to 80% by mass, and even more preferably 20 to 70% by mass.
本発明の液晶配向剤には、上記の他、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、本発明に記載の重合体以外の重合体、液晶配向膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体若しくは導電物質、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる目的のシランカップリング剤、液晶配向膜にした際の膜の硬度や緻密度を高める目的の架橋性化合物、さらには塗膜を焼成する際にポリイミド前駆体の加熱によるイミド化を効率よく進行させる目的のイミド化促進剤等を添加しても良い。 In addition to the above, the liquid crystal alignment agent of the present invention may contain, within the scope of the invention, polymers other than those described in the present invention, dielectric or conductive substances for changing the electrical properties of the liquid crystal alignment film, such as the dielectric constant or conductivity, silane coupling agents for improving the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate, crosslinking compounds for increasing the hardness and density of the film when made into a liquid crystal alignment film, and imidization promoters for efficiently promoting imidization by heating the polyimide precursor when baking the coating film.
<液晶配向膜>
<液晶配向膜の製造方法>
本発明の液晶配向膜は、上記液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥し、焼成して得られる膜である。本発明の液晶配向剤を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、窒化珪素基板、アクリル基板、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ができる。さらに、液晶駆動のためのITO電極等が形成された基板を用いることが、プロセスの簡素化の点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極は、アルミニウム等の光を反射する材料も使用できる。
<Liquid crystal alignment film>
<Method of manufacturing liquid crystal alignment film>
The liquid crystal alignment film of the present invention is a film obtained by applying the liquid crystal alignment agent to a substrate, drying and baking. The substrate to which the liquid crystal alignment agent of the present invention is applied is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and glass substrates, silicon nitride substrates, acrylic substrates, polycarbonate substrates and other plastic substrates can be used. Furthermore, from the viewpoint of simplifying the process, it is preferable to use a substrate on which an ITO electrode or the like for driving liquid crystal is formed. 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.
本発明の液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などが挙げられる。本発明の液晶配向剤を塗布した後の乾燥、焼成工程は、任意の温度と時間を選択することができる。通常は、含有される溶媒を十分に除去するために、50~120℃、好ましくは60~100℃で、1~10分間、好ましくは2~5分間乾燥させ、その後、150~300℃、好ましくは200~240℃で、5~120分間、好ましくは10~30分間焼成する。焼成後の塗膜の厚みは、特に限定されないが、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、5~300nm、好ましくは10~200nmである。 Methods for applying the liquid crystal alignment agent of the present invention include spin coating, printing, and inkjet methods. The temperature and time for the drying and baking steps after applying the liquid crystal alignment agent of the present invention can be selected as desired. In general, in order to thoroughly remove the solvent contained, the coating is dried at 50 to 120°C, preferably 60 to 100°C, for 1 to 10 minutes, preferably 2 to 5 minutes, and then baked at 150 to 300°C, preferably 200 to 240°C, for 5 to 120 minutes, preferably 10 to 30 minutes. The thickness of the coating film after baking is not particularly limited, but is 5 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm, since if it is too thin, the reliability of the liquid crystal display element may decrease.
得られた液晶配向膜を配向処理する方法としては、ラビング法、光配向処理法などが挙げられる。 Methods for performing alignment treatment on the obtained liquid crystal alignment film include rubbing and photoalignment.
ラビング処理は、既存のラビング装置を利用して行うことができる。この際のラビング布の材質としては、コットン、ナイロン、レーヨンなどが挙げられる。ラビング処理の条件としては一般に、回転速度300~2000rpm、送り速度5~100mm/s、押し込み量0.1~1.0mmという条件が用いられる。その後、純水やアルコールなどを用いて超音波洗浄により、ラビングで生じた残渣が除去される。 The rubbing process can be carried out using existing rubbing equipment. Examples of materials for the rubbing cloth include cotton, nylon, and rayon. The conditions generally used for the rubbing process are a rotation speed of 300 to 2000 rpm, a feed speed of 5 to 100 mm/s, and a push-in amount of 0.1 to 1.0 mm. After that, the residues generated by rubbing are removed by ultrasonic cleaning using pure water or alcohol.
光配向処理法の具体例としては、前記塗膜表面に、一定方向に偏向した放射線を照射し、場合によっては、さらに150~250℃の温度で加熱処理を行い、液晶配向能を付与する方法が挙げられる。放射線としては、100~800nmの波長を有する紫外線及び可視光線を用いることができる。このうち、100~400nmの波長を有する紫外線が好ましく、200~400nmの波長を有するも紫外線が特に好ましい。また、液晶配向性を改善するために、塗膜基板を50~250℃で加熱しつつ、放射線を照射してもよい。前記放射線の照射量は、1~10,000mJ/cm2が好ましく、100~5,000mJ/cm2が特に好ましい。上記のようにして作製した液晶配向膜は、液晶分子を一定の方向に安定して配向させることができる。 A specific example of the photo-alignment treatment method is a method in which the coating surface is irradiated with radiation polarized in a certain direction, and in some cases, further heat-treated at a temperature of 150 to 250°C to impart liquid crystal alignment ability. As the radiation, ultraviolet rays having a wavelength of 100 to 800 nm and visible light can be used. Among these, ultraviolet rays having a wavelength of 100 to 400 nm are preferred, and ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 400 nm are particularly preferred. In addition, in order to improve the liquid crystal alignment property, the coating substrate may be irradiated with radiation while being heated at 50 to 250°C. The radiation dose is preferably 1 to 10,000 mJ/ cm2 , and particularly preferably 100 to 5,000 mJ/ cm2 . The liquid crystal alignment film prepared as described above can stably align liquid crystal molecules in a certain direction.
偏光された紫外線の消光比が高いほど、より高い異方性が付与できるため好ましい。具体的には、直線に偏光された紫外線の消光比は、10:1以上が好ましく、20:1以上がより好ましい。 The higher the extinction ratio of the polarized UV light, the higher the anisotropy that can be imparted, which is preferable. Specifically, the extinction ratio of linearly polarized UV light is preferably 10:1 or greater, and more preferably 20:1 or greater.
上記で、偏光された放射線を照射した膜は、次いで、水及び有機溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む溶媒で接触処理してもよい。 The film irradiated with polarized radiation may then be contact-treated with a solvent containing at least one selected from the group consisting of water and organic solvents.
接触処理に使用する溶媒としては、光照射によって生成した分解物を溶解する溶媒であれば、特に限定されるものではない。具体例としては、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、1-メトキシ-2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノールアセテート、ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシルなどが挙げられる。これらの溶媒は2種以上を併用してもよい。 The solvent used in the contact treatment is not particularly limited as long as it dissolves the decomposition products generated by light irradiation. Specific examples include water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propanol acetate, butyl cellosolve, ethyl lactate, methyl lactate, diacetone alcohol, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, propyl acetate, butyl acetate, and cyclohexyl acetate. Two or more of these solvents may be used in combination.
汎用性や安全性の点から、水、2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール及び乳酸エチルからなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。水、2-プロパンール、又は水と2-プロパノールの混合溶媒が特に好ましい。 From the viewpoint of versatility and safety, at least one selected from the group consisting of water, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol, and ethyl lactate is more preferable. Water, 2-propanol, or a mixed solvent of water and 2-propanol is particularly preferable.
本発明において、偏光された放射線を照射した膜と溶媒を含む溶液の接触処理は、浸漬処理、噴霧(スプレー)処理などの、膜と液とが、好ましくは十分に接触するような方法で行なわれる。なかでも、溶媒を含む溶液中に、好ましくは10秒~1時間、より好ましくは1~30分浸漬処理する方法が好ましい。接触処理は、常温でも加温してもよいが、好ましくは10~80℃、より好ましくは20~50℃で実施される。また、必要に応じて、超音波などの接触を高める手段を施すことができる。 In the present invention, the contact treatment between the film irradiated with polarized radiation and the solution containing a solvent is preferably carried out by a method such as immersion treatment or spraying treatment that brings the film into sufficient contact with the liquid. Among these, a method of immersion treatment in a solution containing a solvent for preferably 10 seconds to 1 hour, more preferably 1 to 30 minutes, is preferred. The contact treatment may be carried out at room temperature or heated, but is preferably carried out at 10 to 80°C, more preferably 20 to 50°C. Furthermore, a means for enhancing contact, such as ultrasound, may be applied as necessary.
接触処理の後に、使用した溶液中の溶媒を除去する目的で、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトンなどの低沸点溶媒によるすすぎ(リンス)や乾燥のいずれか、又は両方を行ってよい。 After the contact treatment, in order to remove the solvent in the solution used, rinsing with a low boiling point solvent such as water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, or methyl ethyl ketone and/or drying may be performed.
さらに、溶媒を含む溶液による接触処理をした膜は、溶媒の乾燥及び膜中の分子鎖の再配向を目的に、150℃以上で加熱してもよい。 Furthermore, the membrane that has been contact-treated with a solution containing a solvent may be heated to 150°C or higher to dry the solvent and reorient the molecular chains in the membrane.
加熱の温度としては、150~300℃が好ましい。温度が高いほど、分子鎖の再配向が促進されるが、温度が高すぎると分子鎖の分解を伴う恐れがある。そのため、加熱温度としては、180~250℃がより好ましく、200~230℃が特に好ましい。 The heating temperature is preferably 150 to 300°C. The higher the temperature, the more the reorientation of the molecular chains is promoted, but if the temperature is too high, there is a risk of the molecular chains being decomposed. Therefore, the heating temperature is more preferably 180 to 250°C, and particularly preferably 200 to 230°C.
加熱する時間は、短すぎると、分子鎖の再配向の効果が得られない可能性があり、長すぎると、分子鎖が分解してしまう可能性があるため、10秒~30分が好ましく、1~10分がより好ましい。 If the heating time is too short, the molecular chain reorientation effect may not be achieved, and if it is too long, the molecular chains may decompose, so a heating time of 10 seconds to 30 minutes is preferable, and 1 to 10 minutes is more preferable.
<液晶表示素子>
本発明の液晶表示素子は、前記液晶配向膜の製造方法によって得られた液晶配向膜を具備することを特徴とする。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal display element of the present invention is characterized by comprising a liquid crystal alignment film obtained by the above-mentioned method for producing a liquid crystal alignment film.
本発明の液晶表示素子は、本発明の液晶配向剤から前記液晶配向膜の製造方法によって液晶配向膜付きの基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作製し、それを使用して液晶表示素子としたものである。 The liquid crystal display element of the present invention is produced by obtaining a substrate with a liquid crystal alignment film from the liquid crystal alignment agent of the present invention by the method for producing a liquid crystal alignment film, and then producing a liquid crystal cell by a known method, and using the liquid crystal cell to produce a liquid crystal display element.
液晶セルの作製方法の一例として、パッシブマトリクス構造の液晶表示素子を例にとり説明する。尚、画像表示を構成する各画素部分に、TFT(Thin Film Transistor)などのスイッチング素子が設けられたアクティブマトリクス構造の液晶表示素子であってもよい。 As an example of a method for manufacturing a liquid crystal cell, a liquid crystal display element with a passive matrix structure will be described. However, the liquid crystal display element may also be an active matrix structure in which a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) is provided in each pixel portion that constitutes the image display.
まず、透明なガラス製の基板を準備し、一方の基板の上にコモン電極を、他方の基板の上にセグメント電極を設ける。これらの電極は、例えば、ITO電極とすることができ、所望の画像表示ができるようにパターニング(Patterning)される。次いで、各基板の上に、コモン電極とセグメント電極を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル-ゲル法によって形成された、SiO2-TiO2からなる膜とすることができる。 First, transparent glass substrates are prepared, and a common electrode is provided on one substrate, and a segment electrode is provided on the other substrate. These electrodes may be, for example, ITO electrodes, and are patterned so as to display a desired image. Next, an insulating film is provided on each substrate so as to cover the common electrode and the segment electrode. The insulating film may be, for example, a film made of SiO 2 -TiO 2 formed by the sol-gel method.
次に、各基板の上に、本発明の液晶配向膜を形成する。次に、一方の基板に他方の基板を互いの配向膜面が対向するようにして重ね合わせ、周辺をシール剤で接着する。シール剤には、基板間隙を制御するために、通常、スペーサーを混入しておく。また、シール剤を設けない面内部分にも、基板間隙制御用のスペーサーを散布しておくことが好ましい。シール剤の一部には、外部から液晶を充填可能な開口部を設けておく。 Next, the liquid crystal alignment film of the present invention is formed on each substrate. Next, one substrate is superimposed on the other substrate so that the alignment film surfaces face each other, and the periphery is bonded with a sealant. Spacers are usually mixed into the sealant to control the gap between the substrates. It is also preferable to disperse spacers for controlling the gap between the substrates even in the in-plane parts where no sealant is provided. An opening is provided in part of the sealant so that liquid crystal can be filled from the outside.
次に、シール剤に設けた開口部を通じて、2枚の基板とシール剤で包囲された空間内に液晶材料を注入する。その後、この開口部を接着剤で封止する。注入には、真空注入法を用いてもよいし、大気中で毛細管現象を利用した方法を用いてもよい。次に、偏光板の設置を行う。具体的には、2枚の基板の液晶層とは反対側の面に一対の偏光板を貼り付ける。以上の工程を経ることにより、本発明の液晶表示素子が得られる。 Next, liquid crystal material is injected into the space surrounded by the two substrates and the sealant through an opening in the sealant. This opening is then sealed with adhesive. The injection may be performed using a vacuum injection method or a method utilizing capillary action in the atmosphere. Next, polarizing plates are installed. Specifically, a pair of polarizing plates are attached to the surfaces of the two substrates opposite the liquid crystal layer. Through the above steps, the liquid crystal display element of the present invention is obtained.
本発明において、シール剤としては、例えば、エポキシ基、アクリロイル基、(メタ)アクリロイル基、ヒドロキシル基、アリル基、アセチル基などの反応性基を有する、紫外線照射や加熱によって硬化する樹脂が用いられる。特に、エポキシ基と(メタ)アクリロイル基の両方の反応性基を有する硬化樹脂系を用いるのが好ましい。 In the present invention, the sealant used is a resin that has reactive groups such as epoxy groups, acryloyl groups, (meth)acryloyl groups, hydroxyl groups, allyl groups, and acetyl groups, and that is cured by ultraviolet light irradiation or heating. In particular, it is preferable to use a curable resin system that has both epoxy and (meth)acryloyl reactive groups.
本発明のシール剤には、接着性、耐湿性の向上を目的として、無機充填剤を配合してもよい。使用しうる無機充填剤としては、特に限定されないが、具体的には、球状シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、酸化チタン、チタンブラック、シリコンカーバイド、窒化珪素、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルク、クレー、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸リチウムアルミニウム、珪酸ジルコニウム、チタン酸バリウム、硝子繊維、炭素繊維、二硫化モリブデン、アスベスト等が挙げられる。好ましくは、球状シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、酸化チタン、チタンブラック、窒化珪素、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、珪酸カルシウム、又は珪酸アルミニウムが挙げられる。前記の無機充填剤は2種以上を混合して用いてもよい。 The sealing agent of the present invention may contain an inorganic filler for the purpose of improving adhesion and moisture resistance. The inorganic filler that can be used is not particularly limited, but specific examples include spherical silica, fused silica, crystalline silica, titanium oxide, titanium black, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, mica, talc, clay, alumina, magnesium oxide, zirconium oxide, aluminum hydroxide, calcium silicate, aluminum silicate, lithium aluminum silicate, zirconium silicate, barium titanate, glass fiber, carbon fiber, molybdenum disulfide, asbestos, etc. Preferred examples include spherical silica, fused silica, crystalline silica, titanium oxide, titanium black, silicon nitride, boron nitride, calcium carbonate, barium sulfate, calcium sulfate, mica, talc, clay, alumina, aluminum hydroxide, calcium silicate, and aluminum silicate. The inorganic fillers may be used in combination of two or more.
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、下記における化合物の略号、及び各特性の測定方法は、以下のとおりである。
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
GBL:γ―ブチルラクトン
BCS:ブチルセロソルブ
THF:テトラヒドロフラン
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the following, the abbreviations of compounds and the measuring methods of each property are as follows.
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone GBL: γ-butyrolactone BCS: butyl cellosolve THF: tetrahydrofuran DMF: N,N-dimethylformamide
<1HNMRの測定>
装置:フーリエ変換型超伝導核磁気共鳴装置(FT-NMR)「AVANCE 3」(BRUKER製)500MHz。
溶媒:重水素化クロロホルム(CDCl3)又は重水素化N,N-ジメチルスルホキシド([D6]-DMSO)。
標準物質:テトラメチルシラン(TMS)。
< 1H NMR Measurement>
Apparatus: Fourier transform superconducting nuclear magnetic resonance apparatus (FT-NMR) "AVANCE 3" (manufactured by BRUKER) 500 MHz.
Solvent: deuterated chloroform (CDCl 3 ) or deuterated N,N-dimethylsulfoxide ([D 6 ]-DMSO).
Standard substance: tetramethylsilane (TMS).
[粘度]
ポリイミド及びポリアミック酸溶液の粘度は、E型粘度計(東機産業社製、VE-22H)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE-1(1°34’、R24)、温度25℃で測定した。
[viscosity]
The viscosity of the polyimide and polyamic acid solutions was measured using an E-type viscometer (VE-22H, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) with a sample amount of 1.1 mL, a cone rotor TE-1 (1°34′, R24), and a temperature of 25°C.
[イミド化率の測定]
ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(草野科学社製 NMRサンプリングチューブスタンダード φ5)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6、0.05%TMS(テトラメチルシラン)混合品)0.53mlを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液を日本電子データム社製NMR測定器(JNW-ECA500)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5から10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
[Measurement of imidization rate]
20 mg of polyimide powder was placed in an NMR sample tube (Kusano Scientific NMR Sampling Tube Standard φ5), 0.53 ml of deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6, 0.05% TMS (tetramethylsilane) mixture) was added, and the mixture was sonicated to completely dissolve. This solution was measured for proton NMR at 500 MHz using a JEOL Datum NMR analyzer (JNW-ECA500). The imidization rate was calculated by the following formula, using a proton derived from a structure that does not change before and after imidization as a reference proton, and the peak integrated value of this proton and the proton peak integrated value derived from the NH group of the amic acid that appears around 9.5 to 10.0 ppm.
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100 Imidation rate (%) = (1-α x/y) x 100
[液晶セルの作製]
FFSモード液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製した。
始めに、電極付きの基板を準備した。基板は、30mm×50mmの長方形で、厚みが0.7mmのガラス板である。基板上には第1層目として対向電極を構成する、ベタ状のパターンを備えたITO電極が形成されている。第1層目の対向電極の上には第2層目として、CVD法により成膜されたSiN(窒化珪素)膜が形成されている。第2層目のSiN膜の膜厚は500nmであり、層間絶縁膜として機能する。第2層目のSiN膜の上には、第3層目としてITO膜をパターニングして形成された櫛歯状の画素電極が配置され、第1画素及び第2画素の2つの画素を形成している。各画素のサイズは、縦10mmで横約5mmである。このとき、第1層目の対向電極と第3層目の画素電極とは、第2層目のSiN膜の作用により電気的に絶縁されている。
[Preparation of Liquid Crystal Cell]
A liquid crystal cell having the structure of an FFS mode liquid crystal display element was prepared.
First, a substrate with electrodes was prepared. The substrate was a rectangular glass plate measuring 30 mm x 50 mm and having a thickness of 0.7 mm. An ITO electrode having a solid pattern was formed on the substrate as a first layer, which constitutes an opposing electrode. A SiN (silicon nitride) film formed by a CVD method was formed as a second layer on the first layer opposing electrode. The thickness of the second layer SiN film was 500 nm, and it functions as an interlayer insulating film. A comb-shaped pixel electrode formed by patterning an ITO film as a third layer was arranged on the second layer SiN film, forming two pixels, a first pixel and a second pixel. The size of each pixel was 10 mm long and about 5 mm wide. At this time, the first layer opposing electrode and the third layer pixel electrode were electrically insulated by the action of the second layer SiN film.
第3層目の画素電極は、中央部分が屈曲した「くの字」形状の電極要素を複数配列して構成された櫛歯状の形状を有する。各電極要素の短手方向の幅は3μmであり、電極要素間の間隔は6μmである。各画素を形成する画素電極が、中央部分の屈曲した「くの字」形状の電極要素を複数配列して構成されているため、各画素の形状は長方形状ではなく、電極要素と同様に中央部分で屈曲する、太字の「くの字」に似た形状を備える。そして、各画素は、その中央の屈曲部分を境にして上下に分割され、屈曲部分の上側の第1領域と下側の第2領域を有する。 The pixel electrodes in the third layer have a comb-like shape consisting of multiple electrode elements arranged in a "L" shape with a bent central portion. The width of each electrode element in the short direction is 3 μm, and the distance between the electrode elements is 6 μm. Because the pixel electrodes that form each pixel are arranged in multiple electrode elements arranged in a "L" shape with a bent central portion, the shape of each pixel is not rectangular, but has a shape similar to a bold "L" shape that is bent in the center like the electrode elements. Each pixel is divided into upper and lower parts by the bent central portion, and has a first region above the bent portion and a second region below the bent portion.
各画素の第1領域と第2領域とを比較すると、それらを構成する画素電極の電極要素の形成方向が異なるものとなっている。すなわち、後述する液晶配向膜のラビング方向を基準とした場合、画素の第1領域では画素電極の電極要素が+10°の角度(時計回り)をなすように形成され、画素の第2領域では画素電極の電極要素が-10°の角度(時計回り)をなすように形成されている。すなわち、各画素の第1領域と第2領域とでは、画素電極と対向電極との間の電圧印加によって誘起される液晶の、基板面内での回転動作(インプレーン・スイッチング)の方向が互いに逆方向となるように構成されている。 Comparing the first and second regions of each pixel, the directions in which the electrode elements of the pixel electrodes that make them up are different. That is, based on the rubbing direction of the liquid crystal alignment film described below, the electrode elements of the pixel electrode in the first region of the pixel are formed to form an angle of +10° (clockwise), and the electrode elements of the pixel electrode in the second region of the pixel are formed to form an angle of -10° (clockwise). That is, the first and second regions of each pixel are configured so that the directions of rotational movement (in-plane switching) of the liquid crystal within the substrate surface induced by the application of a voltage between the pixel electrode and the opposing electrode are opposite to each other.
次に、得られた液晶配向剤を孔径1.0μmのフィルターで濾過した後、準備された上記電極付き基板と裏面にITO膜が成膜されている高さ4μmの柱状スペーサーを有するガラス基板に、スピンコートにて塗布した。80℃のホットプレート上で2分間乾燥させた後、IR式オーブンを用いて230℃、30分焼成を行い、厚み100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面に偏光紫外線を300mJ/cm2となるように照射して配向処理を施した。再度IR式オーブンを用いて230℃、30分焼成を行って、液晶配向膜付き基板を得た。上記2枚の基板を一組とし、基板上にシール剤を印刷し、もう1枚の基板を、液晶配向膜面が向き合う配向方向が0°になるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC-3019(メルク社製)を注入し、注入口を封止して、FFS駆動液晶セルを得た。その後、得られた液晶セルを110℃で1時間加熱し、一晩放置してから残像評価に使用した。 Next, the obtained liquid crystal alignment agent was filtered through a filter with a pore size of 1.0 μm, and then applied by spin coating to the prepared substrate with the electrode and a glass substrate having a columnar spacer with a height of 4 μm on the back surface of which an ITO film was formed. After drying for 2 minutes on a hot plate at 80 ° C., baking was performed for 30 minutes at 230 ° C. using an IR oven to form a coating film with a thickness of 100 nm. The coating surface was irradiated with polarized ultraviolet light so as to be 300 mJ / cm 2 , and an alignment treatment was performed. The coating surface was again baked for 30 minutes at 230 ° C. using an IR oven to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film. The above two substrates were combined into a set, a sealant was printed on the substrate, and the other substrate was attached so that the alignment direction of the liquid crystal alignment film surface facing each other was 0 °, and then the sealant was cured to prepare an empty cell. Liquid crystal MLC-3019 (manufactured by Merck) was injected into this empty cell by a reduced pressure injection method, and the injection port was sealed to obtain an FFS drive liquid crystal cell. Thereafter, the obtained liquid crystal cell was heated at 110° C. for 1 hour and left overnight before being used for evaluation of afterimages.
AD-3とAD-4は文献登録の無い新規化合物であるため、以下に合成例を記載する。
(合成例1:AD-3の合成)
(Synthesis Example 1: Synthesis of AD-3)
500mL四つ口フラスコに4-アミノフェニル酢酸(10.6g、70mmol)、DAH-1(7.5g、33.6mmol)、酢酸(120g)を仕込み、還流下で撹拌した。反応終了後、反応液を純水(800g)に注ぎ、沈殿物を濾別した。得られた粗物にTHF(120g)を加え、室温でリパルプ洗浄することで、[AD-3-1]を32.6g得た。
2L四つ口フラスコに[AD-3-1](30.0g、61mmol)、ビス[2-(トリメチルシリルオキシ)エチル]アミン(45.8g、184mmol)、(2,3-ジヒドロ-2-チオキソ-3-ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニル(47.0g、122mmol)、トリエチルアミン(45.8g、184mmol)、NMP(450g)を仕込み、室温で撹拌した。反応終了後、反応液を0.5mol/L-塩酸水溶液(2500g)に注ぎ、析出物を濾別した。得られた粗物にメタノール(300g)を加え、室温でリパルプ洗浄することで、[AD-3](白色固体)を30.3g得た。目的物の1H-NMRの結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的の[AD-3]であることを確認した。
1H NMR (500 MHz, [D6]-DMSO):δ7.32-7.38 (m,8H), 4.92-4.95 (t,2H), 4.69-4.72 (t,2H), 3.82 (s,4H), 3.55-3.59 (m,6H), 3.47-3.52 (m,8H), 3.36-3.39 (m,4H), 1.40 (s,6H)
4-Aminophenylacetic acid (10.6 g, 70 mmol), DAH-1 (7.5 g, 33.6 mmol), and acetic acid (120 g) were charged into a 500 mL four-neck flask and stirred under reflux. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into pure water (800 g) and the precipitate was filtered off. THF (120 g) was added to the obtained crude product, and the mixture was repulped and washed at room temperature to obtain 32.6 g of [AD-3-1].
[AD-3-1] (30.0 g, 61 mmol), bis[2-(trimethylsilyloxy)ethyl]amine (45.8 g, 184 mmol), (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazolyl)diphenylphosphonate (47.0 g, 122 mmol), triethylamine (45.8 g, 184 mmol), and NMP (450 g) were charged into a 2 L four-neck flask and stirred at room temperature. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into a 0.5 mol/L-hydrochloric acid aqueous solution (2500 g), and the precipitate was filtered off. Methanol (300 g) was added to the obtained crude product, and the mixture was repulped and washed at room temperature to obtain 30.3 g of [AD-3] (white solid). The results of 1 H-NMR of the target product are shown below. From these results, it was confirmed that the obtained solid was the target [AD-3].
1 H NMR (500 MHz, [D 6 ]-DMSO): δ7.32-7.38 (m,8H), 4.92-4.95 (t,2H), 4.69-4.72 (t,2H), 3.82 (s,4H), 3.55-3.59 (m,6H), 3.47-3.52 (m,8H), 3.36-3.39 (m,4H), 1.40 (s,6H)
(合成例2:AD-4の合成)
2L四つ口フラスコに4-アミノ安息香酸(32.9g、24mmol)、DAH-1(26.9g、12mmol)、AcOH(540g)を仕込み、還流下で撹拌した。反応終了後、反応液を純水(3500g)に注ぎ、沈殿物を濾別した。得られた粗物にメタノール(1200g)を加え、室温でリパルプ洗浄することで、[AD-4-1]を40.4g得た。 4-Aminobenzoic acid (32.9 g, 24 mmol), DAH-1 (26.9 g, 12 mmol), and AcOH (540 g) were charged into a 2 L four-neck flask and stirred under reflux. After the reaction was completed, the reaction solution was poured into pure water (3500 g) and the precipitate was filtered off. Methanol (1200 g) was added to the obtained crude product, which was then repulped and washed at room temperature to obtain 40.4 g of [AD-4-1].
1L四つ口フラスコに[AD-4-1](40.4g、87mmol)、ビス[2-(トリメチルシリルオキシ)エチル]アミン(76.0g、305mmol)、(2,3-ジヒドロ-2-チオキソ-3-ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニル(83.7g、218mmol)、トリエチルアミン(30.9g、305mmol)、NMP(400g)を仕込み、室温で撹拌した。反応終了後、反応液をメタノール(600g)に注ぎ、析出物を濾別した。得られた粗物にメタノール(500g)を加え、トリフルオロ酢酸(7g)を加えて酸性にし、沈殿物を濾別した。さらに、粗物にDMF(400g)を加えて50℃で完全溶解させたのち、不溶物を濾別した。得られた濾液を酢酸エチル(2500g)に注ぎ、析出物を濾別、乾燥することで、[AD-4](白色固体)を48.8g得た。目的物の1H-NMRの結果を以下に示す。この結果から、得られた固体が、目的の[AD-4]であることを確認した。
1H NMR (500 MHz, [D6]-DMSO):δ7.56-7.58 (d,4H), 7.48-7.50 (d,4H), 4.84-4.87 (t,4H), 3.61-3.65 (m,6H), 3.55-3.56 (d,4H), 3.48-3.50 (d,4H), 3.35 (s,4H), 1.42 (s,6H)
[AD-4-1] (40.4 g, 87 mmol), bis[2-(trimethylsilyloxy)ethyl]amine (76.0 g, 305 mmol), (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazolyl)diphenylphosphonate (83.7 g, 218 mmol), triethylamine (30.9 g, 305 mmol), and NMP (400 g) were charged into a 1 L four-neck flask and stirred at room temperature. After the reaction was completed, the reaction solution was poured into methanol (600 g) and the precipitate was filtered off. Methanol (500 g) was added to the obtained crude product, trifluoroacetic acid (7 g) was added to make it acidic, and the precipitate was filtered off. Furthermore, DMF (400 g) was added to the crude product and completely dissolved at 50° C., and the insoluble matter was filtered off. The obtained filtrate was poured into ethyl acetate (2500 g), and the precipitate was filtered off and dried to obtain 48.8 g of [AD-4] (white solid). The results of 1 H-NMR of the target product are shown below. From these results, it was confirmed that the obtained solid was the target [AD-4].
1 H NMR (500 MHz, [D 6 ]-DMSO): δ7.56-7.58 (d,4H), 7.48-7.50 (d,4H), 4.84-4.87 (t,4H), 3.61-3.65 (m,6H), 3.55-3.56 (d,4H), 3.48-3.50 (d,4H), 3.35 (s,4H), 1.42 (s,6H)
(製造例1)
撹拌装置付きおよび窒素導入管付きの200ml四つ口フラスコにDA-1(1.08g、10mmol)、DA-2(3.66g,15mmol)、DA-3(4.81g、15mmol)、DA-4(3.41g、10mmol)を加えた後、NMP132gを加え、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながらDAH-1(10.54g,47mmol)を加え,NMPを40.3g加えた後、さらに40℃条件下にて12時間攪拌することで樹脂固形分濃度12質量%のポリアミド酸溶液(PAA-1)を得た。このポリアミック酸溶液の25℃における粘度は380mPa・sであった。
(Production Example 1)
DA-1 (1.08 g, 10 mmol), DA-2 (3.66 g, 15 mmol), DA-3 (4.81 g, 15 mmol), and DA-4 (3.41 g, 10 mmol) were added to a 200 ml four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and then 132 g of NMP was added and stirred while feeding nitrogen to dissolve. DAH-1 (10.54 g, 47 mmol) was added while stirring this diamine solution, and 40.3 g of NMP was added, and then the mixture was further stirred at 40° C. for 12 hours to obtain a polyamic acid solution (PAA-1) with a resin solids concentration of 12% by mass. The viscosity of this polyamic acid solution at 25° C. was 380 mPa·s.
得られたポリアミド酸溶液(PAA-1)60.0gを、200mlの三角フラスコに分取し、これにNMPを20.0g加えた後、無水酢酸4.56g、ピリジン1.18gを加え、55℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール300gに注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、80℃で減圧乾燥しポリイミドの粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は66%であった。得られたポリイミド粉末3.6gにNMP26.4gを加えて70℃にて20hr攪拌して溶解させることでポリイミド溶液(SPI-1)を得た。 60.0 g of the resulting polyamic acid solution (PAA-1) was dispensed into a 200 ml Erlenmeyer flask, and 20.0 g of NMP was added, followed by 4.56 g of acetic anhydride and 1.18 g of pyridine, and the mixture was allowed to react at 55°C for 3 hours. This reaction solution was poured into 300 g of methanol, and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 80°C to obtain polyimide powder. The imidization rate of this polyimide was 66%. 26.4 g of NMP was added to 3.6 g of the resulting polyimide powder, and the mixture was stirred at 70°C for 20 hours to dissolve, yielding a polyimide solution (SPI-1).
(製造例2)
撹拌装置付き及び窒素導入管付きの100mLの四つ口フラスコに、DA-5を3.99g(20mmol)、 DA-6を1.49g(5mmol)量り取り、次いで、NMPを78g加えて、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながらDAH-2を6.77g(23mmol)添加し、更に固形分濃度が12質量%になるようにNMPを加え、70℃で20時間撹拌してポリアミック酸溶液(PAA-2)(粘度:420mPa・s)を得た。
(Production Example 2)
3.99 g (20 mmol) of DA-5 and 1.49 g (5 mmol) of DA-6 were weighed out into a 100 mL four-neck flask equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube, and then 78 g of NMP was added and stirred to dissolve while feeding nitrogen. 6.77 g (23 mmol) of DAH-2 was added while stirring this diamine solution, and NMP was further added so that the solid concentration became 12 mass%, and the mixture was stirred at 70° C. for 20 hours to obtain a polyamic acid solution (PAA-2) (viscosity: 420 mPa s).
(比較例1)
撹拌子を入れた50mLの三角フラスコに、製造例1で得られたポリイミド溶液(SPI-1)を5.63g量り取った。NMPを3.34g、GBLを2.03g、BCSを3.00g、AD-1の10%NMP溶液を1.01g加え、マグネチックスターラーで終夜撹拌し液晶配向剤(AL-1)を得た。
(Comparative Example 1)
5.63 g of the polyimide solution (SPI-1) obtained in Production Example 1 was weighed out into a 50 mL Erlenmeyer flask containing a stirrer. 3.34 g of NMP, 2.03 g of GBL, 3.00 g of BCS, and 1.01 g of a 10% NMP solution of AD-1 were added, and the mixture was stirred overnight with a magnetic stirrer to obtain a liquid crystal alignment agent (AL-1).
(比較例2)
撹拌子を入れた50mLの三角フラスコに、製造例1で得られたポリイミド溶液(SPI-1)を5.63g量り取った。NMPを3.34g、GBLを2.03g、BCSを3.00g、AD-2の10%NMP溶液を1.01g加え、マグネチックスターラーで終夜撹拌し液晶配向剤(AL-2)を得た。
(Comparative Example 2)
5.63 g of the polyimide solution (SPI-1) obtained in Production Example 1 was weighed out into a 50 mL Erlenmeyer flask containing a stirrer. 3.34 g of NMP, 2.03 g of GBL, 3.00 g of BCS, and 1.01 g of a 10% NMP solution of AD-2 were added, and the mixture was stirred overnight with a magnetic stirrer to obtain a liquid crystal alignment agent (AL-2).
(実施例1)
撹拌子を入れた50mLの三角フラスコに、製造例1で得られたポリイミド溶液(SPI-1)を5.63g量り取った。NMPを3.34g、GBLを2.03g、BCSを3.00g、AD-3の10%NMP溶液を1.01g加え、マグネチックスターラーで終夜撹拌し液晶配向剤(AL-3)を得た。
Example 1
5.63 g of the polyimide solution (SPI-1) obtained in Production Example 1 was weighed out into a 50 mL Erlenmeyer flask containing a stirrer. 3.34 g of NMP, 2.03 g of GBL, 3.00 g of BCS, and 1.01 g of a 10% NMP solution of AD-3 were added, and the mixture was stirred overnight with a magnetic stirrer to obtain a liquid crystal alignment agent (AL-3).
(実施例2)
撹拌子を入れた50mLの三角フラスコに、製造例1で得られたポリイミド溶液(SPI-1)を5.63g量り取った。NMPを3.34g、GBLを2.03g、BCSを3.00g、AD-4の10%NMP溶液を1.01g加え、マグネチックスターラーで終夜撹拌し液晶配向剤(AL-4)を得た。
Example 2
5.63 g of the polyimide solution (SPI-1) obtained in Production Example 1 was weighed out into a 50 mL Erlenmeyer flask containing a stirrer. 3.34 g of NMP, 2.03 g of GBL, 3.00 g of BCS, and 1.01 g of a 10% NMP solution of AD-4 were added, and the mixture was stirred overnight with a magnetic stirrer to obtain a liquid crystal alignment agent (AL-4).
(実施例3)
撹拌子を入れた50mLの三角フラスコに、製造例1で得られたポリイミド溶液(SPI-1)を1.13g量り取り、製造例2で得られたポリアミック酸溶液(PAA-2)を4.50g添加した。さらにNMPを0.86g、GBLを4.50g、BCSを3.00g、AD-3の10%NMP溶液を1.01g加え、マグネチックスターラーで終夜撹拌し液晶配向剤(AL-5)を得た。
Example 3
In a 50 mL Erlenmeyer flask containing a stirrer, 1.13 g of the polyimide solution (SPI-1) obtained in Production Example 1 was weighed out, and 4.50 g of the polyamic acid solution (PAA-2) obtained in Production Example 2 was added. Furthermore, 0.86 g of NMP, 4.50 g of GBL, 3.00 g of BCS, and 1.01 g of a 10% NMP solution of AD-3 were added, and the mixture was stirred overnight with a magnetic stirrer to obtain a liquid crystal alignment agent (AL-5).
[長期交流駆動による残像評価]
上記の液晶セルを用い、60℃の恒温環境下、周波数30Hzで±5Vの交流電圧を120時間印加した。その後、液晶セルの画素電極と対向電極との間をショートさせた状態にし、そのまま室温に一日放置した。
[Evaluation of image lag due to long-term AC drive]
Using the above liquid crystal cell, an AC voltage of ±5 V at a frequency of 30 Hz was applied for 120 hours in a constant temperature environment of 60° C. Thereafter, the pixel electrode and the counter electrode of the liquid crystal cell were shorted, and the liquid crystal cell was left at room temperature for one day.
放置の後、液晶セルを偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に設置し、電圧無印加の状態でバックライトを点灯させておき、透過光の輝度が最も小さくなるように液晶セルの配置角度を調整した。そして、第1画素の第2領域が最も暗くなる角度から第1領域が最も暗くなる角度まで液晶セルを回転させたときの回転角度を角度Δとして算出した。第2画素でも同様に、第2領域と第1領域とを比較し、同様の角度Δを算出した。そして、第1画素と第2画素の角度Δ値の平均値を液晶セルの角度Δとして算出した。
上記で得られた液晶セルの角度Δが0.15°以上を「×」とし、0.15°未満を「〇」と評価した。
After leaving it, the liquid crystal cell was placed between two polarizing plates arranged so that the polarization axes were perpendicular to each other, and the backlight was turned on with no voltage applied, and the arrangement angle of the liquid crystal cell was adjusted so that the brightness of the transmitted light was minimized. Then, the rotation angle when the liquid crystal cell was rotated from the angle at which the second region of the first pixel was the darkest to the angle at which the first region was the darkest was calculated as the angle Δ. Similarly, the second region and the first region of the second pixel were compared, and the same angle Δ was calculated. Then, the average value of the angle Δ values of the first pixel and the second pixel was calculated as the angle Δ of the liquid crystal cell.
The angle Δ of the liquid crystal cell obtained above was evaluated as "x" when it was 0.15° or more, and as "good" when it was less than 0.15°.
(比較例3、4、実施例4,5,6)
得られた液晶配向剤(AL-1、AL-2、AL-3、AL-4、AL-5)について、上記したようにして長期交流駆動による残像評価を行った。すなわち、液晶配向剤(AL-1、AL-2、AL-3、AL-4、AL-5)を使用し、それぞれ上記したようにしてFFSモード液晶表示素子の構成を備えた液晶セルを作製し、このFFS駆動液晶セルについて、長期交流駆動による残像評価を実施した。その結果を下記表1にまとめる。
(Comparative Examples 3 and 4, Examples 4, 5, and 6)
The obtained liquid crystal alignment agents (AL-1, AL-2, AL-3, AL-4, AL-5) were subjected to a long-term AC drive image retention evaluation as described above. That is, liquid crystal cells having the configuration of an FFS mode liquid crystal display element were prepared as described above using the liquid crystal alignment agents (AL-1, AL-2, AL-3, AL-4, AL-5), and the FFS drive liquid crystal cells were subjected to a long-term AC drive image retention evaluation. The results are summarized in Table 1 below.
[膜強度評価]
液晶配向剤を、全面にITO電極が付いたガラス基板のITO面にスピンコートにて塗布した。80℃のホットプレート上で2分間乾燥させた後、IR式オーブンを用いて230℃、30分焼成を行い、厚み100nmの塗膜を形成させた。この塗膜面に偏光紫外線を300mJ/cm2となるように照射して配向処理を施した。再度IR式オーブンを用いて230℃、30分焼成を行って、液晶配向膜付き基板を得た。この液晶配向膜を、レーヨン布でラビング(ローラー直径:120mm、ローラー回転数:1000rpm、移動速度:20mm/sec、押し込み長:0.6mm)した。本基板を顕微鏡にて観察を行い、膜面にラビングによるスジが見られなかったものを「〇」、スジがみられたものを「×」として評価した。
[Membrane strength evaluation]
The liquid crystal alignment agent was applied by spin coating to the ITO surface of a glass substrate with an ITO electrode on the entire surface. After drying for 2 minutes on a hot plate at 80 ° C, it was baked at 230 ° C for 30 minutes using an IR oven to form a coating film with a thickness of 100 nm. The coating surface was irradiated with polarized ultraviolet light at 300 mJ / cm 2 to perform an alignment treatment. It was baked again at 230 ° C for 30 minutes using an IR oven to obtain a substrate with a liquid crystal alignment film. This liquid crystal alignment film was rubbed with a rayon cloth (roller diameter: 120 mm, roller rotation speed: 1000 rpm, moving speed: 20 mm / sec, indentation length: 0.6 mm). The substrate was observed under a microscope, and those that did not have rubbing streaks on the film surface were evaluated as "◯", and those that had streaks were evaluated as "X".
(比較例5、6、実施例7,8,9)
得られた液晶配向剤(AL-1、AL-2、AL-3、AL-4、AL-5)について、上記の膜強度評価を行った。その結果を下記表2にまとめる。
(Comparative Examples 5 and 6, Examples 7, 8, and 9)
The above-mentioned film strength evaluation was carried out for the obtained liquid crystal alignment agents (AL-1, AL-2, AL-3, AL-4, and AL-5). The results are summarized in Table 2 below.
以上の結果を下記表3にまとめる。 The above results are summarized in Table 3 below.
表3に示されるように、イミド環骨格を有し、かつアルキルアミド骨格も有するAD-3,AD-4を用いた液晶配向剤について、良好な配向性と高いラビング耐性が両立可能となった。 As shown in Table 3, the liquid crystal alignment agents AD-3 and AD-4, which have both an imide ring structure and an alkylamide structure, were able to achieve both good alignment and high rubbing resistance.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019029354 | 2019-02-21 | ||
| JP2019029354 | 2019-02-21 | ||
| PCT/JP2020/006575 WO2020171128A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-02-19 | Liquid crystal alignment agent and liquid crystal display element using same |
| JP2021502095A JP7428978B2 (en) | 2019-02-21 | 2020-02-19 | Liquid crystal alignment agent and liquid crystal display element using the same |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021502095A Division JP7428978B2 (en) | 2019-02-21 | 2020-02-19 | Liquid crystal alignment agent and liquid crystal display element using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024037908A JP2024037908A (en) | 2024-03-19 |
| JP7652237B2 true JP7652237B2 (en) | 2025-03-27 |
Family
ID=72144046
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021502095A Active JP7428978B2 (en) | 2019-02-21 | 2020-02-19 | Liquid crystal alignment agent and liquid crystal display element using the same |
| JP2023211787A Active JP7652237B2 (en) | 2019-02-21 | 2023-12-15 | Compound |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021502095A Active JP7428978B2 (en) | 2019-02-21 | 2020-02-19 | Liquid crystal alignment agent and liquid crystal display element using the same |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7428978B2 (en) |
| KR (1) | KR102892435B1 (en) |
| CN (2) | CN113454526B (en) |
| TW (1) | TWI842836B (en) |
| WO (1) | WO2020171128A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116529290B (en) * | 2020-11-20 | 2025-12-05 | 日产化学株式会社 | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element |
| JP7764796B2 (en) | 2021-06-09 | 2025-11-06 | Jsr株式会社 | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal element and polymer |
| WO2024019008A1 (en) | 2022-07-20 | 2024-01-25 | 東洋紡エムシー株式会社 | Organic-solvent recovery system |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001510497A (en) | 1997-01-16 | 2001-07-31 | チッソ株式会社 | Composition for liquid crystal alignment film, liquid crystal alignment film, liquid crystal sandwiching substrate and liquid crystal display element |
| JP2010244015A (en) | 2009-03-18 | 2010-10-28 | Jsr Corp | Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element |
| JP2014102335A (en) | 2012-11-19 | 2014-06-05 | Jsr Corp | Liquid crystal aligning agent |
| WO2015190594A1 (en) | 2014-06-13 | 2015-12-17 | シャープ株式会社 | Photosensitive resin composition, wavelength conversion substrate and light emitting device |
| JP2018077305A (en) | 2016-11-08 | 2018-05-17 | シャープ株式会社 | Liquid crystal panel, liquid crystal display device and electronic device |
| JP2018180227A (en) | 2017-04-11 | 2018-11-15 | Jnc株式会社 | Liquid crystal aligning agent for photo-alignment to be used for photo-aligning method, and photo-alignment film and liquid crystal display element using the same |
| WO2018225810A1 (en) | 2017-06-08 | 2018-12-13 | 日産化学株式会社 | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element |
| WO2018235662A1 (en) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Jnc株式会社 | Liquid crystal display device and liquid crystal composition |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3612832B2 (en) * | 1995-12-28 | 2005-01-19 | Jsr株式会社 | Method for producing imide group-containing polyamic acid and liquid crystal aligning agent |
| JP4071307B2 (en) * | 1996-09-04 | 2008-04-02 | チッソ株式会社 | Liquid crystal display element |
| WO2012133826A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 日産化学工業株式会社 | Liquid crystal aligning agent and liquid crystal alignment film using same |
| CN103562783B (en) * | 2011-03-31 | 2016-08-17 | 日产化学工业株式会社 | Aligning agent for liquid crystal and use the liquid crystal orientation film of this aligning agent for liquid crystal |
| JP6120072B2 (en) * | 2012-10-17 | 2017-04-26 | Jsr株式会社 | Liquid crystal alignment agent |
| WO2015060366A1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-30 | 日産化学工業株式会社 | Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element |
| WO2015072554A1 (en) | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 日産化学工業株式会社 | Liquid crystal aligning agent, and liquid crystal display element using same |
| JP6558068B2 (en) * | 2015-05-15 | 2019-08-14 | Jsr株式会社 | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element |
-
2020
- 2020-02-19 JP JP2021502095A patent/JP7428978B2/en active Active
- 2020-02-19 WO PCT/JP2020/006575 patent/WO2020171128A1/en not_active Ceased
- 2020-02-19 CN CN202080015869.7A patent/CN113454526B/en active Active
- 2020-02-19 KR KR1020217028597A patent/KR102892435B1/en active Active
- 2020-02-19 CN CN202410728362.6A patent/CN118638121A/en active Pending
- 2020-02-21 TW TW109105621A patent/TWI842836B/en active
-
2023
- 2023-12-15 JP JP2023211787A patent/JP7652237B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001510497A (en) | 1997-01-16 | 2001-07-31 | チッソ株式会社 | Composition for liquid crystal alignment film, liquid crystal alignment film, liquid crystal sandwiching substrate and liquid crystal display element |
| JP2010244015A (en) | 2009-03-18 | 2010-10-28 | Jsr Corp | Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element |
| JP2014102335A (en) | 2012-11-19 | 2014-06-05 | Jsr Corp | Liquid crystal aligning agent |
| WO2015190594A1 (en) | 2014-06-13 | 2015-12-17 | シャープ株式会社 | Photosensitive resin composition, wavelength conversion substrate and light emitting device |
| JP2018077305A (en) | 2016-11-08 | 2018-05-17 | シャープ株式会社 | Liquid crystal panel, liquid crystal display device and electronic device |
| JP2018180227A (en) | 2017-04-11 | 2018-11-15 | Jnc株式会社 | Liquid crystal aligning agent for photo-alignment to be used for photo-aligning method, and photo-alignment film and liquid crystal display element using the same |
| WO2018225810A1 (en) | 2017-06-08 | 2018-12-13 | 日産化学株式会社 | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element |
| WO2018235662A1 (en) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Jnc株式会社 | Liquid crystal display device and liquid crystal composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113454526B (en) | 2024-06-21 |
| TWI842836B (en) | 2024-05-21 |
| JPWO2020171128A1 (en) | 2021-12-16 |
| JP2024037908A (en) | 2024-03-19 |
| KR102892435B1 (en) | 2025-11-27 |
| JP7428978B2 (en) | 2024-02-07 |
| WO2020171128A1 (en) | 2020-08-27 |
| CN113454526A (en) | 2021-09-28 |
| CN118638121A (en) | 2024-09-13 |
| TW202041656A (en) | 2020-11-16 |
| KR20210132071A (en) | 2021-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102241791B1 (en) | Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element | |
| JP6638396B2 (en) | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display device | |
| JP7259328B2 (en) | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element | |
| JP7652237B2 (en) | Compound | |
| JPWO2015072554A1 (en) | Liquid crystal aligning agent and liquid crystal display element using the same | |
| WO2016152928A1 (en) | Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element | |
| KR20160074520A (en) | Liquid crystal aligning agent containing polyimide precursor having thermally cleavable group and/or polyimide | |
| JP7008946B2 (en) | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element | |
| WO2013157586A1 (en) | Liquid-crystal alignment material for use in photo-alignment method, liquid-crystal alignment film, and liquid-crystal display element | |
| JPWO2019082975A1 (en) | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element | |
| WO2018062440A1 (en) | Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element | |
| WO2014084364A1 (en) | Method for producing liquid crystal alignment film, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element | |
| JP7243628B2 (en) | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element using the same | |
| JP7196847B2 (en) | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element | |
| WO2017217413A1 (en) | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element | |
| JP7673778B2 (en) | New diamines | |
| WO2018062437A1 (en) | Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element | |
| WO2019181878A1 (en) | Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241023 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241112 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250212 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250225 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7652237 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |