JP7729325B2 - Polyimide Varnish - Google Patents
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Description
本発明は、液晶配向剤などとして好適な吸湿白化を抑制し得るポリイミドワニスに関する。 The present invention relates to a polyimide varnish that can suppress whitening due to moisture absorption and is suitable as a liquid crystal alignment agent, etc.
ポリイミドはその特長である高い機械的強度、耐熱性、耐溶剤性のために、電気・電子分野における保護材料、絶縁材料として広く用いられている。具体的には、半導体用の絶縁膜として用いる場合には、配線加工されたシリコン基板上に厚みが1~10μmのポリイミド膜を形成させ、また、液晶配向膜として用いる場合には、透明電極付きの透明基板上に厚み0.05~0.2μmのポリイミド膜を形成させるなど、各種支持基板上に薄いポリイミド膜を形成させて用いるのが一般的である。このポリイミド膜を形成させるには、ポリイミドが適当な有機溶媒に溶解したポリイミドワニスをスピンコート、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷などの方法で基板上に塗布し、得られる塗膜に加熱処理を施すことが一般的である。Due to its high mechanical strength, heat resistance, and solvent resistance, polyimides are widely used as protective and insulating materials in the electrical and electronic fields. Specifically, when used as an insulating film for semiconductors, a 1-10 μm thick polyimide film is formed on a silicon substrate with processed wiring. When used as a liquid crystal alignment film, a 0.05-0.2 μm thick polyimide film is formed on a transparent substrate with transparent electrodes. Thin polyimide films are typically formed on various support substrates. To form these polyimide films, a polyimide varnish, in which polyimide is dissolved in a suitable organic solvent, is applied to the substrate by methods such as spin coating, offset printing, gravure printing, flexographic printing, or inkjet printing, followed by a heat treatment of the resulting coating.
ポリイミドは各種保護材料、絶縁材料として優れた特性を有する半面、有機溶媒に対する溶解性に乏しいという欠点を有する。そのためポリイミドを有機溶媒に溶解させる場合に、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-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミドなどの溶解性の高い有機極性溶媒が一般的に用いられている。しかし、これらの溶媒は、溶解性は高い反面、吸湿性が高いという欠点を有する。 While polyimide has excellent properties as a variety of protective and insulating materials, it suffers from the drawback of poor solubility in organic solvents. Therefore, when dissolving polyimide in an organic solvent, highly soluble organic polar solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and hexamethylphosphoramide are commonly used. However, while these solvents offer high solubility, they also suffer from the drawback of being highly hygroscopic.
したがって、これらの有機溶媒を含むポリイミドワニスを用いて膜を得る場合、得られる膜が、塗布などを形成する環境の影響を受けやすい傾向にあった。特に湿度が高い環境で塗布等を行うと、加熱処理前の吸湿によって組成物の溶解性が下がり、ポリイミドが析出し、膜が白くなる(吸湿白化)問題があった。また、吸湿白化が起こった膜に対して乾燥や加熱を行っても、本来のポリイミドの特性が得られないという問題や、得られる膜に表面荒れが発生する問題が生じていた。
また、ポリイミドワニスを使用してフレキソ印刷により膜を得る場合、フレキソ版上でポリイミド成分が析出し、印刷異物が発生する、又は、インクジェット装置の吐出ヘッド部でポリイミド成分が析出しヘッドの目詰まりを起こすなど、工程上不良につながることもあった。
Therefore, when a film is obtained using a polyimide varnish containing these organic solvents, the obtained film tends to be easily affected by the environment in which it is applied, etc. In particular, when the application is performed in a humid environment, the solubility of the composition decreases due to moisture absorption before heat treatment, causing polyimide precipitation and the film to turn white (moisture-absorption whitening). Furthermore, even if the film that has undergone moisture-absorption whitening is dried or heated, the original polyimide properties cannot be obtained, and the obtained film has a problem of surface roughness.
Furthermore, when a film is obtained by flexographic printing using a polyimide varnish, the polyimide component may precipitate on the flexographic printing plate, resulting in printing foreign matter, or the polyimide component may precipitate in the ejection head of an inkjet device, causing clogging of the head, leading to defects in the process.
上記したポリイミドワニスにおける吸湿白化、ポリイミド成分の析出などを抑制する方法として、溶媒の50%以上にN-ビニルピロリドンやN-シクロヘキシルピロリドンなどの高沸点の溶媒を用いることが提案されている(特許文献1)。また、第三級窒素原子及び第四級炭素原子を有する炭素数が3~15のポリオール化合物をポリイミドワニスに添加する方法が提案されている(特許文献2)。 As a method for suppressing the above-mentioned whitening due to moisture absorption and precipitation of polyimide components in polyimide varnish, it has been proposed to use a high-boiling solvent such as N-vinylpyrrolidone or N-cyclohexylpyrrolidone in an amount of 50% or more of the solvent (Patent Document 1). Also proposed is a method of adding a polyol compound having 3 to 15 carbon atoms and containing a tertiary nitrogen atom and a quaternary carbon atom to the polyimide varnish (Patent Document 2).
本発明の目的は、上記事情に鑑み、吸湿白化現象を抑制でき、粘度変化が少なく保存安定性に優れ、また、膜を得る際にも異物や目詰まりなどを生じにくく、かつ、得られる膜は、表面荒れの発生が小さく、また、乾燥や加熱を行っても、本来のポリイミド材料の特性を得ることができる、液晶配向剤などとして好適なポリイミドワニス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 polyimide varnish suitable as a liquid crystal alignment agent, etc., which can suppress the phenomenon of whitening due to moisture absorption, has little change in viscosity and excellent storage stability, is less likely to produce foreign matter or clogging when obtaining a film, and the obtained film has little surface roughness, and is able to retain the original properties of the polyimide material even after drying or heating.
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、ワニス中のポリイミドの水溶性を高めれば、上記白化を解消させ得ることに注目し、ポリイミドの水溶性を高めるために、第二級アミノ基又は第三級アミノ基を有し、且つ、特定の環状基を有するアミン化合物をポリイミドワニスに添加することで、吸湿白化現象が抑制されることを見出した。一方で、上記アミン化合物が第一級アミン化合物の場合には、ワニスの粘度が安定せず、保存安定性が著しく悪化することも明らかとなった。 As a result of intensive research to achieve the above-mentioned objectives, the inventors of the present invention discovered that the above-mentioned whitening phenomenon could be eliminated by increasing the water solubility of the polyimide in the varnish. They discovered that the whitening phenomenon due to moisture absorption could be suppressed by adding an amine compound having a secondary or tertiary amino group and a specific cyclic group to the polyimide varnish in order to increase the water solubility of the polyimide. However, they also discovered that if the amine compound is a primary amine compound, the viscosity of the varnish would be unstable and its storage stability would be significantly reduced.
本発明は、上記の知見に基づくものであり、下記を要旨とするものである。
下記(A)成分と、(B)成分と、を含有することを特徴とするポリイミドワニス。
(A)成分:ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミド(A)。
(B)成分:分子内に第二級アミノ基又は第三級アミノ基のいずれか1つの基と窒素含有芳香族複素環又は芳香族炭化水素基のいずれか1つの環状基とを有し、上記アミノ基が非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基に結合しているアミン化合物(B)。
The present invention is based on the above findings and has the following gist.
A polyimide varnish characterized by containing the following component (A) and component (B):
Component (A): Polyimide (A) which is an imidized product of a polyimide precursor.
Component (B): An amine compound (B) having, in the molecule, either a secondary amino group or a tertiary amino group and either a nitrogen-containing aromatic heterocyclic group or an aromatic hydrocarbon group as a cyclic group, wherein the amino group is bonded to an acyclic aliphatic hydrocarbon group or a non-aromatic cyclic hydrocarbon group.
本発明によれば、吸湿白化現象を抑制でき、粘度変化が少なく保存安定性に優れ、また、膜を得る際にも異物やインクジェット装置の吐出ヘッドの目詰まりなどを生じにくく、かつ、得られる膜は、表面荒れの発生が小さく、また、乾燥や加熱を行っても、本来のポリイミド材料の特性を得ることができるポリイミドワニスが提供される。
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。
一般的にポリイミドは溶解性が低いことが知られているが、部分的にイミド化されたポリイミドの場合、テトラカルボン酸二無水物由来のカルボン酸が残存しているため、カルボン酸とアミンとを塩形成させることで水溶性を向上させることが可能である。このようにアミンをポリイミドと塩形成させることで、ポリイミドワニスが吸湿した場合のポリイミドの析出を抑制することができる。
一方で、ポリイミドは求電子性のカルボニル基を豊富に有しているため、脂肪族性アミン化合物などの求核剤によって求核攻撃を受けやすい。特に芳香族性のテトラカルボン酸二無水物由来のポリイミドは平面構造を取りやすく立体障害が少ないため、脂肪族アミンの求核攻撃をより受けやすいと考えられる。したがって、粘度変化が少なく保存安定性を確保する観点において、脂環式および脂肪族テトラカルボン酸二無水物をポリイミドの原料に用いることが好ましく、このような態様とすることで脂肪族アミンが求核剤となってポリイミドに求核付加するリスクを低減でき、粘度変化が少なく保存安定性が高いポリイミドワニスを得ることができる。
さらに、粘度変化が少なく保存安定性を確保する観点において、ポリイミドワニスの塩基性度は低いことが好ましく、このような態様とすることでポリイミドの分子量低下及びポリイミドワニスの粘度低下を低減することができる。
本発明の、分子内に第二級アミノ基又は第三級アミノ基のいずれか1つの基を有するアミン化合物は、立体障害が大きいため求核攻撃は起こり難いが、アミンとカルボン酸との塩形成は起こるため、ポリイミドワニスの吸湿による析出を抑制できるものと考えられる。
本発明のポリイミドワニスは液晶配向剤に代表される保護材料、絶縁材料などとして好適である。
According to the present invention, a polyimide varnish is provided which can suppress the phenomenon of whitening due to moisture absorption, has little change in viscosity and excellent storage stability, is less likely to produce foreign matter or clog the ejection head of an inkjet device when obtaining a film, and the obtained film has little surface roughness, and is able to retain the properties of the original polyimide material even after drying or heating.
The mechanism by which the above-described effects of the present invention are obtained is not entirely clear, but the following is thought to be one of the reasons.
Although polyimides are generally known to have low solubility, in the case of partially imidized polyimides, carboxylic acids derived from the tetracarboxylic dianhydrides remain, and it is possible to improve water solubility by forming a salt between the carboxylic acid and an amine. By forming a salt between the amine and the polyimide in this way, it is possible to suppress precipitation of the polyimide when the polyimide varnish absorbs moisture.
On the other hand, polyimides have an abundance of electrophilic carbonyl groups, making them susceptible to nucleophilic attack by nucleophiles such as aliphatic amine compounds. In particular, polyimides derived from aromatic tetracarboxylic dianhydrides tend to have a planar structure and little steric hindrance, making them more susceptible to nucleophilic attack by aliphatic amines. Therefore, from the perspective of ensuring minimal viscosity change and storage stability, it is preferable to use alicyclic and aliphatic tetracarboxylic dianhydrides as raw materials for polyimides. This approach reduces the risk of aliphatic amines acting as nucleophiles and undergoing nucleophilic addition to polyimides, resulting in a polyimide varnish with minimal viscosity change and high storage stability.
Furthermore, from the viewpoint of minimizing viscosity change and ensuring storage stability, it is preferable that the basicity of the polyimide varnish is low, and by adopting such an embodiment, it is possible to reduce the decrease in the molecular weight of the polyimide and the decrease in the viscosity of the polyimide varnish.
The amine compounds of the present invention having either a secondary amino group or a tertiary amino group in the molecule are unlikely to undergo nucleophilic attack due to large steric hindrance, but salt formation between the amine and a carboxylic acid does occur, which is thought to prevent precipitation of polyimide varnish due to moisture absorption.
The polyimide varnish of the present invention is suitable for use as a protective material, an insulating material, etc., typified by a liquid crystal alignment agent.
<ポリイミド(A)>
本発明のポリイミドワニスは、下記の(A)成分を含有する。
(A)成分:ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミド(A)。
ポリイミド(A)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
上記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反応によりポリイミドを生成するものであり、なかでも、テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体を含有するテトラカルボン酸成分とジアミン成分との(重縮合)反応により得られるポリアミック酸であるのが好ましい。テトラカルボン酸二無水物の誘導体としては、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エステルジクロリド、テトラカルボン酸ジエステル等が挙げられる。
<Polyimide (A)>
The polyimide varnish of the present invention contains the following component (A):
Component (A): Polyimide (A) which is an imidized product of a polyimide precursor.
The polyimide (A) may be used alone or in combination of two or more.
The polyimide precursor is a precursor for producing a polyimide by the imidization reaction of a polyamic acid, a polyamic acid ester, or the like, and is preferably a polyamic acid obtained by the (polycondensation) reaction of a tetracarboxylic acid component containing a tetracarboxylic acid dianhydride or a derivative thereof with a diamine component. Examples of the derivative of the tetracarboxylic acid dianhydride include tetracarboxylic acid, tetracarboxylic acid dihalide, tetracarboxylic acid diester dichloride, and tetracarboxylic acid diester.
テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体としては、種々のテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体が使用できる。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、非環式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、芳香族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。非環式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族環構造を有していてもよい。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族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族環構造を有していてもよい。Various tetracarboxylic acid dianhydrides or derivatives thereof can be used as the tetracarboxylic acid dianhydride or its derivative. Examples of the tetracarboxylic acid dianhydride or derivative thereof include aromatic, acyclic aliphatic, or alicyclic tetracarboxylic acid dianhydrides, or derivatives thereof. Here, aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides are acid dianhydrides obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups, including at least one carboxy group bonded to an aromatic ring. Acyclic aliphatic tetracarboxylic acid dianhydrides are acid dianhydrides obtained by intramolecular dehydration of four carboxy groups bonded to a chain hydrocarbon structure. However, they do not need to be composed solely of a chain hydrocarbon structure; they may partially contain an alicyclic structure or an aromatic ring structure. Furthermore, alicyclic tetracarboxylic acid 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 need to be composed solely of an alicyclic structure; they may partially contain a chain hydrocarbon structure or an aromatic ring structure.
本願発明において、粘度変化が少なく保存安定性を確保する観点から、テトラカルボン酸誘導体成分は、非環式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を用いることが好ましい。中でも、シクロブタン環構造、シクロペンタン環構造及びシクロヘキサン環構造よりなる群から選ばれる少なくとも一種の部分構造を有するテトラカルボン酸二無水物又はこれらの誘導体を含むことがより好ましい。また、その使用量は、使用される全テトラカルボン酸誘導体成分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。上記テトラカルボン酸誘導体が、上記テトラカルボン酸二無水物、及びこれらの誘導体以外のテトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体を含む場合は、その上限値は、95モル%以下が好ましく、90モル%以下がより好ましい。In the present invention, from the viewpoint of ensuring minimal viscosity change and storage stability, it is preferable to use an acyclic aliphatic or alicyclic tetracarboxylic acid dianhydride or a derivative thereof as the tetracarboxylic acid derivative component. Among these, it is more preferable to include a tetracarboxylic acid dianhydride or a derivative thereof having at least one partial structure selected from the group consisting of a cyclobutane ring structure, a cyclopentane ring structure, and a cyclohexane ring structure. Furthermore, the amount 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 derivative components used. When the tetracarboxylic acid derivative includes a tetracarboxylic acid dianhydride or a derivative thereof other than the above-mentioned tetracarboxylic acid dianhydrides and their derivatives, the upper limit is preferably 95 mol% or less, more preferably 90 mol% or less.
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(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物又はその誘導体を用いることが好ましい。 As the tetracarboxylic dianhydride or its derivative, it is particularly preferable to use the tetracarboxylic dianhydride or its derivative represented by the following formula (3):
上記式(x-1)~(x-13)中、R1~R4は、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、塩素原子、フッ素原子、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。R5及びR6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、それぞれ独立して、0又は1の整数であり、A1及びA2は、それぞれ独立して、単結合、-O-、-CO-、-COO-、フェニレン、スルホニル基、又はアミド基を表す。*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。2つのA2は同一であっても異なっていてもよい。
なかでも、Xが上記式(x-1)~(x-7)、(x-11)~(x-13)のいずれかであるのが好ましい。
In the above formulas (x-1) to (x-13), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a chlorine atom, a fluorine atom, a monovalent organic group containing 1 to 6 carbon atoms and 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, and A 1 and A 2 each independently represent a single bond, -O-, -CO-, -COO-, phenylene, a sulfonyl group, or an amide group. *1 represents a bond bonded to one acid anhydride group, and *2 represents a bond bonded to the other acid anhydride group. The two A 2s may be the same or different.
Among these, it is preferable that X is any one of the above formulae (x-1) to (x-7) and (x-11) to (x-13).
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 formulas (x1-1) to (x1-6), where * represents a bond.
上記式(3)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。上記テトラカルボン酸誘導体が、上記式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物、及びこれらの誘導体以外のテトラカルボン酸二無水物、又はこれらの誘導体を含む場合は、その上限値は、95モル%以下が好ましく、90モル%以下がより好ましい。
上記テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
The proportion of the tetracarboxylic acid dianhydride represented by the formula (3) 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, relative to 1 mol of the tetracarboxylic acid component used. When the tetracarboxylic acid derivative contains a tetracarboxylic acid dianhydride other than the tetracarboxylic acid dianhydride represented by the formula (3) or a derivative thereof, or a derivative thereof, the upper limit is preferably 95 mol % or less, more preferably 90 mol % or less.
The above tetracarboxylic dianhydrides or derivatives thereof may be used alone or in combination of two or more.
一方、ポリアミック酸を得るためのジアミン成分としては、特に限定されず種々のジアミンが使用できる。
なかでも、本発明では、垂直配向モード用の液晶配向剤として、ポリイミドを使用する場合に、高い垂直配向能力を示すジアミンとして、下式(S1)、(S2)及び(S3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の側鎖構造を有するジアミン(以下、特定ジアミンともいう。)が好ましく使用される。
In particular, in the present invention, when polyimide is used as a liquid crystal aligning agent for a vertical alignment mode, a diamine having at least one side chain structure selected from the group consisting of the following formulae (S1), (S2), and (S3) (hereinafter also referred to as a specific diamine) is preferably used as a diamine exhibiting high vertical alignment ability.
上記式(S1)中、X1及びX2は、それぞれ独立して、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-、又は-((CH2)a1-A1)m1-を表す。このうち、a1は、1~15の整数であり、A1は酸素原子又は-COO-を表し、m1は1~2である。原料の入手性や合成の容易さの点からは、X1及びX2は、それぞれ独立して、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である。)、-O-、-CH2O-又は-COO-が好ましく、単結合、-(CH2)a-(aは1~10の整数である。)、-O-、-CH2O-又は-COO-がより好ましい。 In the above formula (S1), X1 and X2 each independently represent a single bond, -( CH2 ) a- (where a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON( CH3 )-, -NH-, -O-, -COO-, -OCO-, or -(( CH2 ) a1 - A1 ) m1- . Of these, a1 represents an integer of 1 to 15, A1 represents an oxygen atom or -COO-, and m1 is 1 or 2. From the viewpoint of availability of raw materials and ease of synthesis, X1 and X2 are each preferably independently a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 15), -O-, -CH2O- or -COO-, and more preferably a single bond, -( CH2 ) a- (a is an integer of 1 to 10), -O-, -CH2O- or -COO-.
G1及びG2は、それぞれ独立して、炭素数6~12の2価の芳香族基又は炭素数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。該環状基上の任意の水素原子は、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のフッ素含有アルキル基、炭素数1~3のフッ素含有アルコキシ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。m、nは、それぞれ独立して、0~3の整数であり、m、nの合計は1~6であり、好ましくは1~4である。
このうち、炭素数6~12の2価の芳香族基の例としては、フェニレン、ビフェニル構造、ナフタレン等が挙げられる。また、炭素数3~8の2価の脂環式基の例としては、シクロプロピレン、シクロヘキシレン等が挙げられる。
G1 and G2 each independently represent a divalent cyclic group selected from a divalent aromatic group having 6 to 12 carbon atoms or a divalent alicyclic group having 3 to 8 carbon atoms. Any hydrogen atom on the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. m and n each independently represent an integer of 0 to 3, and the sum of m and n is 1 to 6, preferably 1 to 4.
Among these, examples of divalent aromatic groups having 6 to 12 carbon atoms include phenylene, biphenyl structures, naphthalene, etc. Furthermore, examples of divalent alicyclic groups having 3 to 8 carbon atoms include cyclopropylene, cyclohexylene, etc.
R1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。R1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。
X1、X2、G1、G2、a1、およびA1が2つ以上ある場合、2つ以上のX1、X2、G1、G2、a1、およびA1はそれぞれ独立して同一であっても異なっていてもよい。
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. Any hydrogen atom forming R1 may be substituted with a fluorine atom.
When there are two or more of X 1 , X 2 , G 1 , G 2 , a1 and A 1 , the two or more X 1 , X 2 , G 1 , G 2 , a1 and A 1 may each independently be the same or different.
上記式(S1)の好ましい具体例として、下記式(S1-x1)~(S1-x7)が挙げられる。
式(S1-x1)~(S1-x7)中、R1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であり、Xpは、-(CH2)a-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-CH2O-、-CH2OCO-、-COO-、又は-OCO-を示し、A1は、酸素原子又は-COO-*(ただし、「*」を付した結合手が(CH2)a2と結合する)、A2は、酸素原子又は*-COO-(ただし、「*」を付した結合手が(CH2)a2と結合する)であり、a1、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-フェニレン基である。 In formulae (S1-x1) to (S1-x7), 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; X p represents -(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-; A 1 represents an oxygen atom or -COO-* (where the bond marked with "*" is bonded to (CH 2 ) a2 ); A 2 represents an oxygen atom or *-COO- (where the bond marked with "*" is bonded to (CH 2 ) a2 ); a 1 and a 3 each independently represent an integer of 0 or 1; 2 is an integer of 1 to 10, and Cy is a 1,4-cyclohexylene group or a 1,4-phenylene group.
上記式(S2)中、X3は単結合、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-を表す。その中でも液晶配向性の観点から、-CONH-、-NHCO-、-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-が好ましい。
R2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、R2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。その中でも液晶配向性の観点から、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 the above formula (S2), X3 represents a single bond, —CONH—, —NHCO—, —CON(CH 3 )—, —NH—, —O—, —CH 2 O—, —COO—, or —OCO—. Among these, —CONH—, —NHCO—, —O—, —CH 2 O—, —COO—, or —OCO— is preferred from the viewpoint of liquid crystal alignment.
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. Among them, from the viewpoint of liquid crystal alignment, an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferred.
式[S2]の好ましい態様として、X3が、-O-、-CH2O-、-COO-又は-OCO-のいずれかであり、R2が炭素数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である場合が好ましく、R2が炭素数3~20のアルキル基である場合が更に好ましく、R2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。 In a preferred embodiment of formula [S2], X 3 is any of —O—, —CH 2 O—, —COO—, and —OCO—, and R 2 is preferably an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an alkoxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and any hydrogen atom forming R 2 may be substituted with a fluorine atom.
上記式(S3)中、X4は-CONH-、-NHCO-、-O-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-又は-OCO-を表す。
R3はステロイド骨格を有する構造を表し、具体例として下記式(st)で表される骨格を有する構造を挙げることができる。
R3 represents a structure having a steroid skeleton, and a specific example thereof is a structure having a skeleton represented by the following formula (st):
上記式(S3)の例として、下記式(S3-x)が挙げられる。
式(S3-x)中、Xは、上記式(X1)(X2)、又は(X3)を表す。また、Colは、上記式(Col1)~(Col4)からなる群から選ばれる1種を表し、Gは、上記式(G1)又は(G2)を表す。*は他の基に結合する部位を表す。
式(S3)のより好ましい構造として、下記式(S3-1)~(S3-6)で示される構造を挙げることができる。
In formula (S3-x), X represents the above formula (X1), (X2), or (X3). Col represents one selected from the group consisting of the above formulas (Col1) to (Col4), and G represents the above formula (G1) or (G2). * represents a site for bonding to another group.
More preferred structures of formula (S3) include structures represented by the following formulae (S3-1) to (S3-6).
特定ジアミンの具体例を挙げると、下記式(V-1)~(V-13)のジアミンを挙げることが出来る。 Specific examples of specific diamines include diamines of the following formulas (V-1) to (V-13).
式中、Xv1~Xv4、Xp1~Xp8は、はそれぞれ独立して、-(CH2)a-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-CH2O-、-CH2OCO-、-COO-、又は-OCO-を示し、Xv5は-O-、-CH2O-、-CH2OCO-、-COO-、又は-OCO-を示し、XV6~XV7、Xs1~Xs4はそれぞれ独立して、-O-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-又は-OCO-を示す。Xa~Xfは、それぞれ独立して、単結合、-O-、-NH-、-O-(CH2)m-O-、-C(CH3)2-、-CO-、-COO-、-CONH-、-(CH2)m-、-SO2-、-O-C(CH3)2-、-CO-(CH2)m-、-NH-(CH2)m-、-NH-(CH2)m-NH-、-SO2-(CH2)m-、-SO2-(CH2)m-SO2-、-CONH-(CH2)m-、-CONH-(CH2)m-NHCO-、又は-COO-(CH2)m-OCO-を示し、Rv1~Rv4、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のアルコキシ基または炭素数2~20のアルコキシアルキル基を示す。mは1~8の整数を表す。 In the formula, X v1 to X v4 and X p1 to X p8 each independently 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 v5 represents —O—, —CH 2 O—, —CH 2 OCO—, —COO—, or —OCO—; and X v6 to X v7 and X s1 to X s4 each independently represent —O—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —COO—, or —OCO—. X a to X f each independently represent a single bond, —O—, —NH—, —O—(CH 2 ) m —O—, —C(CH 3 ) 2 —, —CO—, —COO—, —CONH—, —(CH 2 ) m —, —SO 2 —, —O—C(CH 3 ) 2 —, —CO—(CH 2 ) m —, —NH—(CH 2 ) m —, —NH—(CH 2 ) m —NH—, —SO 2 —(CH 2 ) m —SO 2 —, —CONH— (CH 2 ) m — , —CONH—(CH 2 ) m —NHCO—, or —COO— (CH 2 ) m represents —OCO—, and R v1 to R v4 and 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. m represents an integer of 1 to 8.
上記特定ジアミンの含有量は、液晶配向性を付与する観点から、ジアミン成分全体に対して、5~95モル%であることが好ましく、5~90モル%がより好ましく、5~80モル%が特に好ましい。 From the viewpoint of imparting liquid crystal alignment properties, the content of the above-mentioned specific diamine is preferably 5 to 95 mol %, more preferably 5 to 90 mol %, and particularly preferably 5 to 80 mol %, of the total diamine component.
上記特定ジアミンは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。 The above specific diamines can be used alone or in combination of two or more.
<その他のジアミン>
ポリアミック酸を得るためのジアミンは、上記特定ジアミン以外のジアミン(その他のジアミンともいう。)を用いてもよい。また、その他のジアミンは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
その他のジアミンの具体例としては、p-フェニレンジアミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジメチル-m-フェニレンジアミン、2,5-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、2,5-ジアミノフェノール、2,4-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノフェノール、3,5-ジアミノベンジルアルコール、2,4-ジアミノベンジルアルコール、4,6-ジアミノレゾルシノール、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、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジカルボキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジフルオロ-4,4’-ビフェニル、3,3’-トリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジアミノビフェニル、2,3’-ジアミノビフェニル、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、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、
<Other diamines>
The diamine for obtaining the polyamic acid may be a diamine other than the specific diamines (also referred to as "other diamines"). The other diamines may be used alone or in combination of two or more.
Specific examples of other diamines include p-phenylenediamine, 2,3,5,6-tetramethyl-p-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-dimethyl-m-phenylenediamine, 2,5-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 2,5-diaminophenol, 2,4-diaminophenol, 3,5-diaminophenol, 3,5-diaminobenzyl alcohol, 2,4-diaminobenzyl alcohol, 4,6-diaminoresorcinol, 4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4 '-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethoxy-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dicarboxy-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-difluoro-4,4'-biphenyl, 3,3'-trifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-diaminobiphenyl, 2,2'-diaminobiphenyl, 2,3'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane,
2,2’-ジアミノジフェニルメタン、2,3’-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、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2’-ジアミノジフェニルエーテル、2,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-スルホニルジアニリン、3,3’-スルホニルジアニリン、ビス(4-アミノフェニル)シラン、ビス(3-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(4-アミノフェニル)シラン、ジメチル-ビス(3-アミノフェニル)シラン、4,4’-チオジアニリン、3,3’-チオジアニリン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、3,3’-ジアミノジフェニルアミン、3,4’-ジアミノジフェニルアミン、2,2’-ジアミノジフェニルアミン、2,3’-ジアミノジフェニルアミン、N-メチル(4,4’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(3,3’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(3,4’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(2,2’-ジアミノジフェニル)アミン、N-メチル(2,3’-ジアミノジフェニル)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、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、1,4-ジアミノナフタレン、2,2’-ジアミノベンゾフェノン、2,3’-ジアミノベンゾフェノン、1,5-ジアミノナフタレン、1,6-ジアミノナフタレン、1,7-ジアミノナフタレン、1,8-ジアミノナフタレン、2,5-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、2,8-ジアミノナフタレン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、1,2-ビス(3-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、 2,2'-diaminodiphenylmethane, 2,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-diaminodiphenyl ether, 2,3'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-sulfonyldianiline, 3,3'-sulfonyldianiline, bis(4-aminophenyl)silane, bis(3-aminophenyl)silane, dimethyl-bis(4-aminophenyl)silane, dimethyl-bis(3-aminophenyl)silane, 4,4'-thiodianiline, 3,3'-thiodianiline, 4,4'-diaminodiphenylamine, 3,3'-diaminodiphenylamine, 3,4'-diaminodiphenylamine, 2,2'-diaminodiphenylamine, 2,3'-diaminodiphenylamine, N-methyl(4,4'-diaminodiphenyl) Amine, N-methyl(3,3'-diaminodiphenyl)amine, N-methyl(3,4'-diaminodiphenyl)amine, N-methyl(2,2'-diaminodiphenyl)amine, N-methyl(2,3'-diaminodiphenyl)amine, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 1,4-diaminonaphthalene, 2,2'-diaminobenzophenone, 2,3 '-diaminobenzophenone, 1,5-diaminonaphthalene, 1,6-diaminonaphthalene, 1,7-diaminonaphthalene, 1,8-diaminonaphthalene, 2,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, 2,8-diaminonaphthalene, 1,2-bis(4-aminophenyl)ethane, 1,2-bis(3-aminophenyl)ethane, 1,3-bis(4-aminophenyl)propane,
1,3-ビス(3-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(3-アミノフェニル)ブタン、ビス(3,5-ジエチル-4-アミノフェニル)メタン、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、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノベンジル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、4,4’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,4’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’-[1,4-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、3,3’-[1,3-フェニレンビス(メチレン)]ジアニリン、1,4-フェニレンビス[(4-アミノフェニル)メタノン]、1,4-フェニレンビス[(3-アミノフェニル)メタノン]、1,3-フェニレンビス[(4-アミノフェニル)メタノン]、1,3-フェニレンビス[(3-アミノフェニル)メタノン]、1,4-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、1,4-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、1,3-フェニレンビス(4-アミノベンゾエート)、 1,3-bis(3-aminophenyl)propane, 1,4-bis(4-aminophenyl)butane, 1,4-bis(3-aminophenyl)butane, bis(3,5-diethyl-4-aminophenyl)methane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(4-aminophenyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenyl)benzene, 1,4-bis(4-aminobenzyl)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 4,4'-[1,4-phenylenebis(methylene)]dianiline, 4,4'-[1,3-phenylenebis(methylene)]dianiline, 3,4'-[1,4-phenyl 1,4-phenylenebis(methylene)]dianiline, 3,4'-[1,3-phenylenebis(methylene)]dianiline, 3,3'-[1,4-phenylenebis(methylene)]dianiline, 3,3'-[1,3-phenylenebis(methylene)]dianiline, 1,4-phenylenebis[(4-aminophenyl)methanone], 1,4-phenylenebis[(3-aminophenyl)methanone], 1,3-phenylenebis[(4-aminophenyl)methanone], 1,3-phenylenebis[(3-aminophenyl)methanone], 1,4-phenylenebis(4-aminobenzoate), 1,4-phenylenebis(3-aminobenzoate), 1,3-phenylenebis(4-aminobenzoate),
1,3-フェニレンビス(3-アミノベンゾエート)、ビス(4-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(3-アミノフェニル)テレフタレート、ビス(4-アミノフェニル)イソフタレート、ビス(3-アミノフェニル)イソフタレート、N,N’-(1,4-フェニレン)ビス(4-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,3-フェニレン)ビス(4-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,4-フェニレン)ビス(3-アミノベンズアミド)、N,N’-(1,3-フェニレン)ビス(3-アミノベンズアミド)、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-ビス(3-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)イソフタルアミド、N,N’-ビス(3-アミノフェニル)イソフタルアミド、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、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)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)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、2,2’-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)プロパン、3,5-ジアミノ安息香酸、2,5-ジアミノ安息香酸、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、1,3-ビス(3-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、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ブタン、 1,3-phenylene bis(3-aminobenzoate), bis(4-aminophenyl) terephthalate, bis(3-aminophenyl) terephthalate, bis(4-aminophenyl) isophthalate, bis(3-aminophenyl) isophthalate, N,N'-(1,4-phenylene)bis(4-aminobenzamide), N,N'-(1,3-phenylene)bis(4-aminobenzamide), N,N'-(1,4-phenylene)bis(3-aminobenzamide), N,N'-(1,3-phenylene)bis(3-aminobenzamide), N,N'-bis(4-aminophenyl) terephthalamide, N,N'-bis(3-aminophenyl) terephthalamide, N,N'-bis(4-aminophenyl) isophthalamide, N,N'-bis(3-aminophenyl) isophthalamide, 9,10-bis(4-aminophenyl)anthracene, 4,4'-bis( 2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]diphenyl sulfone, 2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 2,2'-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2'-bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2'-bis(3-amino-4-methylphenyl)hexafluoropropane, 2 , 2'-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2'-bis(3-aminophenyl)propane, 2,2'-bis(3-amino-4-methylphenyl)propane, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, 1,3-bis(4-aminophenoxy)propane, 1,3-bis(3-aminophenoxy)propane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)butane, 1,4-bis(3-aminophenoxy)butane,
1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、1,5-ビス(3-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、1,6-ビス(3-アミノフェノキシ)へキサン、1,7-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,7-(3-アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8-ビス(4-アミノフェノキシ)オクタン、1,8-ビス(3-アミノフェノキシ)オクタン、1,9-ビス(4-アミノフェノキシ)ノナン、1,9-ビス(3-アミノフェノキシ)ノナン、1,10-ビス(4-アミノフェノキシ)デカン、1,10-ビス(3-アミノフェノキシ)デカン、1,11-ビス(4-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,11-ビス(3-アミノフェノキシ)ウンデカン、1,12-ビス(4-アミノフェノキシ)ドデカン、1,12-ビス(3-アミノフェノキシ)ドデカン、下記式(nh-1)~(nh-8)で表されるジアミン、下記式(z-1)~(z-14)で表されるジアミン、下記式(R1)~(R5)で表されるジアミンなどのラジカル開始機能を有するジアミン、下記式(5-1)~(5-11)で表されるジアミンなどの基「-N(D)-」(Dは加熱によって脱離し水素原子に置き換わる保護基を表し、好ましくはtert-ブトキシカルボニル基である。)を有するジアミン、下記式(Dp-1)~(Dp-6)で表されるジアミン、メタクリル酸2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル及び2,4-ジアミノ-N,N-ジアリルアニリン等の光重合性基を末端に有するジアミンなどの芳香族ジアミン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタンなどの脂環式ジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノへキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカンなどの脂肪族ジアミンが挙げられる。
上記テトラカルボン酸成分とジアミン成分とからポリアミック酸を得る方法は、既知の方法により行われる。すなわち、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分との反応は、通常、ジアミン成分とテトラカルボン酸成分とを含む溶媒中で行われる。その際に用いる溶媒としては、生成したポリアミック酸が溶解するものであれば特に限定されない。
具体的には、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又は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、ポリアミック酸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式[D1]~式[D3]の溶媒を用いることができる。
The polyamic acid can be obtained from the tetracarboxylic acid component and the diamine component by a known method. That is, the reaction between the diamine component and the tetracarboxylic acid component is usually carried out in a solvent containing the diamine component and the tetracarboxylic acid component. The solvent used in this reaction is not particularly limited as long as it dissolves the produced polyamic acid.
Specific examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. When the polyamic acid 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 [D1] to [D3] can be used.
これらの有機溶媒は単独で使用しても、混合して使用してもよい。更に、ポリアミック酸を溶解しない溶媒であっても、生成したポリアミック酸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。
These organic solvents may be used alone or in combination. Furthermore, even if a solvent does not dissolve polyamic acid, it may be mixed with the above-mentioned solvent to the extent that the produced polyamic acid does not precipitate.
反応系中におけるポリアミック酸の濃度は、ポリアミック酸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点から、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。
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析出させて回収できる。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。
ポリアミック酸エステルは、例えば、上記ポリアミック酸をエステル化剤によりエステル化反応させることによって得られる。
The concentration of the polyamic acid in the reaction system is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, from the viewpoints that precipitation of the polyamic acid is unlikely to occur and a high molecular weight product is easily obtained.
The polyamic acid obtained as described above can be precipitated and recovered by pouring the reaction solution into a poor solvent while stirring it thoroughly. Alternatively, the precipitation can be repeated several times, followed by washing with a poor solvent and drying at room temperature or by heating to obtain a purified polyamic acid powder. The poor solvent is not particularly limited, but examples thereof include water, methanol, ethanol, hexane, butyl cellosolve, acetone, and toluene.
The polyamic acid ester can be obtained, for example, by subjecting the above-mentioned polyamic acid to an esterification reaction with an esterifying agent.
本発明のポリイミドワニスに含有されるポリイミド(A)は、上記ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル等のポリイミド前駆体をイミド化することにより得られる。ポリイミド(A)においては、ポリイミド前駆体の有する繰り返し単位が閉環されているが、ポリイミド前駆体の有する全繰り返し単位に対する閉環される繰り返し単位の割合(閉環率又はイミド化率ともいう。)は必ずしも100%である必要はなく、好ましくは、20~90%、より好ましくは30~80%であり、この範囲において、ポリイミドワニスの用途や目的に応じて任意に調整できる。
本発明のポリイミドワニスは、液晶配向膜を形成するための液晶配向剤である場合、イミド化率は、20~95%が好ましく、30~95%がより好ましい。
The polyimide (A) contained in the polyimide varnish of the present invention is obtained by imidizing a polyimide precursor such as the above-mentioned polyamic acid, polyamic acid ester, etc. In the polyimide (A), the repeating units of the polyimide precursor are ring-closed, but the ratio of the ring-closed repeating units to all repeating units of the polyimide precursor (also referred to as the ring-closure rate or imidization rate) does not necessarily have to be 100%, but is preferably 20 to 90%, more preferably 30 to 80%, and can be adjusted as desired within this range depending on the application and purpose of the polyimide varnish.
When the polyimide varnish of the present invention is used as a liquid crystal aligning agent for forming a liquid crystal alignment film, the imidization rate is preferably 20 to 95%, more preferably 30 to 95%.
ポリイミド前駆体のイミド化は、例えば、ポリアミック酸を、有機溶媒中、塩基性触媒と酸無水物の存在下で撹拌することにより行うことができる。有機溶媒としては、前述した重合反応時に用いる有機溶媒を使用できる。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。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。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。Imidization of a polyimide precursor can be achieved, for example, by stirring a polyamic acid in an organic solvent in the presence of a basic catalyst and an acid anhydride. The organic solvent can be the same as that used in the polymerization reaction described above. Examples of basic catalysts include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, and trioctylamine. Pyridine is preferred because it has the appropriate basicity to promote the reaction. Examples of acid anhydrides include acetic anhydride, trimellitic anhydride, and pyromellitic anhydride. Acetic anhydride is preferred because it facilitates purification after the reaction.
上記イミド化反応を行うときの温度は、-20~140℃、好ましくは0~100℃であり、反応時間は0.5~100時間、好ましくは1~80時間である。塩基性触媒の量は、アミック酸の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できる。
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、得られたポリイミドを回収し、有機溶媒で再溶解して、本発明の液晶配向剤の成分として用いることが好ましい。
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。析出物を濾別し、貧溶媒で数回洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して、精製されたポリイミドの粉末を得ることができる。
The temperature during the imidization reaction is -20 to 140°C, preferably 0 to 100°C, and the reaction time is 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 80 hours. The amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 times by mole, preferably 2 to 20 times by mole, the amount of the amic acid, and the amount of the acid anhydride is 1 to 50 times by mole, preferably 3 to 30 times by mole, the amount of the amic acid. The imidization rate of the resulting polymer can be controlled by adjusting the amount of the catalyst, temperature, and reaction time.
Since the added catalyst and the like remain in the solution after the imidization reaction of the polyamic acid, it is preferable to recover the obtained polyimide by the means described below, redissolve it in an organic solvent, and use it as a component of the liquid crystal aligning agent of the present invention.
The polyimide solution obtained as described above can be poured into a poor solvent with thorough stirring to precipitate the polymer. The precipitate is filtered, washed several times with the poor solvent, and then dried at room temperature or by heating to obtain a purified polyimide powder.
上記のようにして得られるポリイミドの分子量は、そこから得られるポリイミドワニスから得られる膜の強度、膜形成時の作業性及び塗膜性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量(Mw)が2,000~1,000,000であるのが好ましく、より好ましいのは、10,000~150,000である。また、数平均分子量(Mn)が3,000~100,000であるのが好ましく、より好ましいのは、10,000~50,000である。 The molecular weight of the polyimide obtained as described above, taking into consideration the strength of the film obtained from the polyimide varnish obtained therefrom, workability during film formation, and coatability, is preferably a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 to 1,000,000, and more preferably 10,000 to 150,000, as measured by GPC (Gel Permeation Chromatography). Furthermore, the number average molecular weight (Mn) is preferably 3,000 to 100,000, and more preferably 10,000 to 50,000.
<アミン化合物(B)>
本発明のポリイミドワニスは、下記の(B)成分を含有する。
(B)成分:分子内に第二級アミノ基又は第三級アミノ基のいずれか1つの基と窒素含有芳香族複素環又は芳香族炭化水素基のいずれか1つの環状基とを有し、上記アミノ基が非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基に結合しているアミン化合物(B)。
アミン化合物(B)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
上記アミン化合物(B)は、下記式(1)で表される化合物が好ましい。
The polyimide varnish of the present invention contains the following component (B):
Component (B): An amine compound (B) having, in the molecule, either a secondary amino group or a tertiary amino group and either a nitrogen-containing aromatic heterocyclic group or an aromatic hydrocarbon group as a cyclic group, wherein the amino group is bonded to an acyclic aliphatic hydrocarbon group or a non-aromatic cyclic hydrocarbon group.
The amine compound (B) may be used alone or in combination of two or more.
The amine compound (B) is preferably a compound represented by the following formula (1):
上記式(1)中、R1、R2は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表し、R1、R2の少なくとも1つは炭素数1~5のアルキル基を表す。
炭素数1~5のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよい。その好ましい例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基又はペンチル基が挙げられる。
Arは、窒素含有芳香族複素環又は芳香族炭化水素基を有する1価の基を表す。Arが有する窒素含有芳香族複素環上の水素原子又は芳香族炭化水素基が有する水素原子は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、ニトリル基で置き換えられてもよい。
窒素含有芳香族複素環の好ましい例としては、下記の式[1a]、式[1b]及び式[1c]からなる群から選ばれる少なくとも1つの部分構造を含有する環状構造が挙げられ、より好ましくは1個~4個の上記部分構造を含有する環状構造である。
In the above formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and at least one of R 1 and R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be linear or branched, and preferred examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and a pentyl group.
Ar represents a monovalent group having a nitrogen-containing aromatic heterocycle or an aromatic hydrocarbon group, wherein a hydrogen atom on the nitrogen-containing aromatic heterocycle or a hydrogen atom on the aromatic hydrocarbon group of Ar may be substituted with an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), a halogen-containing alkyl group, a halogen-containing alkoxy group, a carboxy group, a hydroxy group, or a nitrile group.
Preferred examples of the nitrogen-containing aromatic heterocycle include cyclic structures containing at least one partial structure selected from the group consisting of the following formulae [1a], [1b], and [1c], and more preferably cyclic structures containing 1 to 4 of the above partial structures:
窒素含有芳香族複素環のより好ましい例としては、ピロール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、キノリン環、ピラゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、プリン環、チアジアゾール環、ピリダジン環、トリアジン環、トリアゾール環、ピラジン環、ベンズイミダゾール環、フェナントロリン環、インドール環、キノキサリン環、ベンゾチアゾール環、フェノチアジン環、オキサジアゾール環、アクリジン環が挙げられる。
また、芳香族炭化水素基の好ましい例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アズレン環、インデン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フェナレン環が挙げられる。
Xは、非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基を含む2価の有機基を表す。Xは、好ましくは、2価の非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基である。非環式脂肪族炭化水素基の好ましい例としては、炭素数1~10の直鎖状又は分岐状アルキレン基、又は炭素数1~10の不飽和アルキレン基が挙げられる。非芳香族環式炭化水素基の好ましい例としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環、シクロウンデカン環、シクロドデカン環、シクロトリデカン環、シクロテトラデカン環、シクロペンタデカン環、シクロヘキサデカン環、シクロヘプタデカン環、シクロオクタデカン環、シクロノナデカン環、シクロイコサン環、トリシクロエイコサン環、ビシクロヘプタン環、デカヒドロナフタレン環、ノルボルネン環、アダマンタン環などの炭素数3~20の脂環式炭化水素基が挙げられる。
More preferred examples of the nitrogen-containing aromatic heterocycle include a pyrrole ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyrazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a quinoline ring, a pyrazoline ring, an isoquinoline ring, a carbazole ring, a purine ring, a thiadiazole ring, a pyridazine ring, a triazine ring, a triazole ring, a pyrazine ring, a benzimidazole ring, a phenanthroline ring, an indole ring, a quinoxaline ring, a benzothiazole ring, a phenothiazine ring, an oxadiazole ring, and an acridine ring.
Preferred examples of the aromatic hydrocarbon group include a benzene ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an indene ring, a fluorene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, and a phenalene ring.
X represents a divalent organic group containing an acyclic aliphatic hydrocarbon group or a non-aromatic cyclic hydrocarbon group. X is preferably a divalent acyclic aliphatic hydrocarbon group or a non-aromatic cyclic hydrocarbon group. Preferred examples of the acyclic aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or an unsaturated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. Preferred examples of the non-aromatic cyclic hydrocarbon group include alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms, such as a cyclopropane ring, cyclobutane ring, cyclopentane ring, cyclohexane ring, cycloheptane ring, cyclooctane ring, cyclononane ring, cyclodecane ring, cycloundecane ring, cyclododecane ring, cyclotridecane ring, cyclotetradecane ring, cyclopentadecane ring, cyclohexadecane ring, cycloheptadecane ring, cyclooctadecane ring, cyclononadecane ring, cycloicosane ring, tricycloeicosane ring, bicycloheptane ring, decahydronaphthalene ring, norbornene ring, and adamantane ring.
Xは、なかでも、合成の容易さや原料の入手性の理由で、*1-X1-X2-*2で表される基であるのが好ましい。
但し、X1は炭素数1~10の非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基を含む2価の基を表す。X1は、好ましくは、2価の炭素数1~10の非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基である。X1の非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基の好ましい例は、上記したXの例と同じである。
X2は、単結合、-O-、-NH-、-S-、-SO2-又は炭素数1~19の2価の有機基である。また、X1とX2が有する炭素原子の合計は1~20であり、好ましくは1~10である。
なお、*1は式(1)のNに結合する結合手であり、*2は式(1)のArに結合する結合手である。
Among these, X is preferably a group represented by *1-X 1 -X 2 -*2 for reasons of ease of synthesis and availability of raw materials.
Here, X1 represents a divalent group containing an acyclic aliphatic hydrocarbon group or a non-aromatic cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. X1 is preferably a divalent acyclic aliphatic hydrocarbon group or a non-aromatic cyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Preferred examples of the acyclic aliphatic hydrocarbon group or non-aromatic cyclic hydrocarbon group of X1 are the same as the examples of X described above.
X2 is a single bond, —O—, —NH—, —S—, —SO 2 —, or a divalent organic group having 1 to 19 carbon atoms. The total number of carbon atoms owned by X1 and X2 is 1 to 20, and preferably 1 to 10.
Note that *1 is a bond bonded to N in formula (1), and *2 is a bond bonded to Ar in formula (1).
R1およびR2が結合しているNは、上記非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基に結合している。 The N to which R 1 and R 2 are bonded is bonded to the above-mentioned acyclic aliphatic hydrocarbon group or non-aromatic cyclic hydrocarbon group.
アミン化合物(B)の好ましい例としては、下記式(b-1)~(b-14)で表される化合物が挙げられる。
アミン化合物(B)は、なかでも、製造の難易度、原料入手性の理由からして、上記式(b-1)~式(b-3)のいずれかで表される化合物の1種以上であるのが好ましい。 In particular, it is preferable that the amine compound (B) be one or more compounds represented by any of the above formulas (b-1) to (b-3), due to the difficulty of production and availability of raw materials.
<ポリイミドワニス>
本発明のポリイミドワニスは、上記(A)成分であるポリイミド(A)および上記(B)成分であるアミン化合物(B)を含有する。ポリイミドワニスは、例えば、これらの成分を有機溶媒中に分散又は溶解させることによって得られる。
ポリイミドワニスにおけるポリイミド(A)の合計含有量は、化合物(B)と均一に混合するのが容易である点から、1~20質量%が好ましく、1~15質量%がより好ましく、1~10質量%が特に好ましい。
また、ポリイミドワニスにおける(B)成分であるアミン化合物(B)の含有量は、本発明の効果が効率よく得られ、かつポリイミドワニスの安定性を高める点から、ポリイミド(A)100質量部に対して0.1~40質量部が好ましく、より好ましくは0.1~30質量部であり、特に好ましくは0.1~10質量部である。
<Polyimide varnish>
The polyimide varnish of the present invention contains the polyimide (A) as the component (A) and the amine compound (B) as the component (B). The polyimide varnish can be obtained, for example, by dispersing or dissolving these components in an organic solvent.
The total content of polyimide (A) in the polyimide varnish is preferably 1 to 20 mass%, more preferably 1 to 15 mass%, and particularly preferably 1 to 10 mass%, from the viewpoint of ease of uniform mixing with compound (B).
The content of the amine compound (B) as component (B) in the polyimide varnish is preferably 0.1 to 40 parts by mass, more preferably 0.1 to 30 parts by mass, and particularly preferably 0.1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyimide (A), from the viewpoints of efficiently obtaining the effects of the present invention and enhancing the stability of the polyimide varnish.
本発明のポリイミドワニスに含有してもよい有機溶媒は、上記(A)成分であるポリイミド(A)及び上記(B)成分であるアミン化合物(B)を分散又は溶解させるもの、好ましくは溶解させるものが使用される。
有機溶媒としては、例えば、γ-バレロラクトン、γ-ブチロラクトンなどのラクトン溶媒、γ-ブチロラクタム、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドンなどのラクタム溶媒、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-ジメチルプロピオンアミド、テトラメチル尿素、N,N-ジエチルホルムアミドなどのアミド溶媒;4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、ジイソブチルケトン(2,6-ジメチル-4-ヘプタノン)、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-プロピル、乳酸n-ブチル、乳酸イソアミル、酢酸n-ブチル、酢酸シクロヘキシル、酢酸4-メチル-2-ペンチル、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、エチ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エチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノ-i-プロピルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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モノメチルエーテル、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、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソプロピルエーテル、ジイソペンチルエーテル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート溶媒、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、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)、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が挙げられる。
The organic solvent that may be contained in the polyimide varnish of the present invention is one that disperses or dissolves, preferably dissolves, the polyimide (A) as the component (A) and the amine compound (B) as the component (B).
Examples of organic solvents include lactone solvents such as γ-valerolactone and γ-butyrolactone, lactam solvents such as γ-butyrolactam, N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethyl-2-pyrrolidone, amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylpropionamide, tetramethylurea and N,N-diethylformamide, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diisobutyl ketone (2,6-dimethyl-4-heptanone), methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, n-butyl lactate, isoamyl lactate, n-butyl acetate, and cyclohexyl acetate. , 4-methyl-2-pentyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, propyl 3-methoxypropionate, butyl 3-methoxypropionate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-i-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol di acetate, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, isoamyl propionate, isoamyl isobutyrate, diisopropyl ether, diisopentyl ether; carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, 1-hexanol, cyclohexanol, 1,2-ethanediol, diisobutylcarbinol (2,6-dimethyl-4-heptanol), cyclohexanone, cyclopentanone, and the like.
有機溶媒を2種以上使用する場合の好ましい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-n-ブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-エチル-2-ピロリドンとプロピレングリコールモノブチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドンとγ-ブチロラクトンと4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンとジエチレングリコールジエチルエーテル、N-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-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-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とエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、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アセタートとジプロピレングリコールジメチルエーテル、N,N-ジメチルプロピオンアミドとプロピレングリコールジアセテート、テトラメチル尿素と4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、シクロヘキサノンとプロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロペンタノンとプロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。 Preferred combinations when using two or more organic solvents include N-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and ethylene glycol mono-n-butyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and propylene glycol monobutyl ether, N-ethyl-2-pyrrolidone and propylene glycol monobutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, and diethylene glycol diethyl ether, and N-ethyl-2-pyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone N-methyl-2-pyrrolidone, 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, γ-butyrolactone, propylene glycol monobutyl ether, and diisobutyl carbinol, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and dipropylene glycol dimethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone and propylene Examples of such a mixture include ethylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether acetate, γ-butyrolactone, ethylene glycol monobutyl ether acetate, and dipropylene glycol dimethyl ether, N,N-dimethylpropionamide and propylene glycol diacetate, tetramethylurea and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, cyclohexanone and propylene glycol monomethyl ether, and cyclopentanone and propylene glycol monomethyl ether.
本発明のポリイミドワニスは、上記(A)成分であるポリイミド(A)及び上記(B)成分以外に、その用途に応じて種々の成分(その他の成分ともいう。)を含有することができる。例えば、上記ポリイミド(A)以外のその他の重合体、酸化防止剤(フェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系など)、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、核剤、樹脂添加剤(フィラー、タルク、ガラス繊維など)、難燃剤、加工性改良剤・滑材等を挙げることができる。In addition to the polyimide (A) and component (B) described above, the polyimide varnish of the present invention can contain various other components (also referred to as "other components") depending on its intended use. Examples of other components include polymers other than the polyimide (A), antioxidants (phenolic, phosphite, thioether, etc.), UV absorbers, hindered amine light stabilizers, nucleating agents, resin additives (fillers, talc, glass fibers, etc.), flame retardants, processability improvers, lubricants, etc.
<液晶配向剤>
本発明のポリイミドワニスの好的な用途である液晶配向剤の場合には、液晶配向膜の形成に好適となるように調製されることが好ましい。本発明の液晶配向剤は、好ましくは、本発明のポリイミドワニスを含有する。
本発明の液晶配向剤は、例えば、本発明のポリイミドワニス及び必要に応じてその他の成分を有機溶媒中に分散又は溶解させることによって得られる。また、本発明の液晶配向剤は、2種類以上の液晶配向剤を混合することによって得てもよい。例えば、本発明のポリイミドワニスを含有する液晶配向剤を2種類以上混合することによって得てもよく、本発明のポリイミドワニスを含有する液晶配向剤とその他の成分を含有する液晶配向剤とを混合することによって得てもよい。上記その他の成分としては、例えば、上記ポリイミド(A)以外のその他の重合体、架橋性化合物、官能性シラン化合物、界面活性剤、光重合性基を有する化合物、有機溶媒等を挙げることができる。
<Liquid crystal alignment agent>
In the case of a liquid crystal aligning agent, which is a preferred application of the polyimide varnish of the present invention, it is preferably prepared so as to be suitable for forming a liquid crystal alignment film. The liquid crystal aligning agent of the present invention preferably contains the polyimide varnish of the present invention.
The liquid crystal aligning agent of the present invention can be obtained, for example, by dispersing or dissolving the polyimide varnish of the present invention and, if necessary, other components in an organic solvent. The liquid crystal aligning agent of the present invention may also be obtained by mixing two or more liquid crystal aligning agents. For example, the liquid crystal aligning agent may be obtained by mixing two or more liquid crystal aligning agents containing the polyimide varnish of the present invention, or by mixing a liquid crystal aligning agent containing the polyimide varnish of the present invention with a liquid crystal aligning agent containing other components. Examples of the other components include polymers other than the polyimide (A), crosslinkable compounds, functional silane compounds, surfactants, compounds having a photopolymerizable group, organic solvents, etc.
その他の重合体は特に限定されず、例えば、ポリアミック酸やポリアミック酸エステルなどのポリイミド前駆体、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、重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体などが挙げられる。その他の重合体としては、好ましくは、重合性不飽和結合を有するモノマーの重合体が用いられる。なお、その他の重合体は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
その他の重合体を使用する場合、その使用割合は、ポリイミドワニスに含有される重合体の合計に対して好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは0.1~40質量%であり、更に好ましくは0.1~30質量%である。
The other polymer is not particularly limited, and examples thereof include polyimide precursors such as polyamic acid and polyamic acid ester, polysiloxane, polyester, polyamide, polyurea, polyorganosiloxane, cellulose derivatives, polyacetal, and polymers of monomers having polymerizable unsaturated bonds. As the other polymer, a polymer of a monomer having a polymerizable unsaturated bond is preferably used. Note that the other polymers may be used alone or in combination of two or more.
When other polymers are used, the proportion of the other polymers used is preferably 50% by mass or less, more preferably 0.1 to 40% by mass, and even more preferably 0.1 to 30% by mass, based on the total amount of polymers contained in the polyimide varnish.
上記重合性不飽和結合を有するモノマーとしては、例えば(メタ)アクリル系化合物(不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸エステル及び不飽和多価カルボン酸無水物を含む。)、(メタ)アクリル酸アミド系化合物、芳香族ビニル化合物、共役ジエン化合物、マレイミド基含有化合物、α-メチレン-γ-ブチロラクトン化合物、芳香族ビニル化合物以外のビニル化合物、無水マレイン酸構造を含有する化合物などが挙げられる。
無水マレイン酸構造を含有する化合物の重合体としては、ポリ(スチレン-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(イソブチレン-マレイン酸無水物)共重合体、ポリ(ビニルエーテル-マレイン酸無水物)共重合体などが挙げられる。ポリ(スチレン-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、SMA1000、2000、3000(Cray Valley社製)、GSM301(岐阜セラック社製)などが挙げられ、ポリ(イソブチレン-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、イソバン-600(クラレ製)が挙げられ、ポリ(ビニルエーテル-マレイン酸無水物)共重合体の具体例としては、GANTREZ AN-139(メチルビニルエーテル無水マレイン酸樹脂、ISPジャパン社製)が挙げられる。
Examples of the monomer having a polymerizable unsaturated bond include (meth)acrylic compounds (including unsaturated carboxylic acids, unsaturated carboxylic acid esters, and unsaturated polycarboxylic acid anhydrides), (meth)acrylic acid amide compounds, aromatic vinyl compounds, conjugated diene compounds, maleimide group-containing compounds, α-methylene-γ-butyrolactone compounds, vinyl compounds other than aromatic vinyl compounds, and compounds containing a maleic anhydride structure.
Examples of polymers of compounds containing a maleic anhydride structure include poly(styrene-maleic anhydride) copolymer, poly(isobutylene-maleic anhydride) copolymer, poly(vinyl ether-maleic anhydride) copolymer, etc. Specific examples of poly(styrene-maleic anhydride) copolymers include SMA1000, 2000, and 3000 (manufactured by Cray Valley) and GSM301 (manufactured by Gifu Shellac Co., Ltd.), a specific example of poly(isobutylene-maleic anhydride) copolymers includes ISOBAM-600 (manufactured by Kuraray), and a specific example of poly(vinyl ether-maleic anhydride) copolymers includes GANTREZ AN-139 (methyl vinyl ether maleic anhydride resin, manufactured by ISP Japan).
上記(メタ)アクリル系化合物の重合体(以下、重合体(uA)ともいう。)において、(メタ)アクリル系化合物の使用割合は、合成に使用するモノマーの合計量に対して、50モル%以上、又は60モル%以上としてもよい。 In the above polymer of the (meth)acrylic compound (hereinafter also referred to as polymer (uA)), the proportion of the (meth)acrylic compound used may be 50 mol% or more, or 60 mol% or more, relative to the total amount of monomers used in the synthesis.
重合体(uA)は、例えば重合性基不飽和結合を有するモノマーを重合開始剤の存在下で重合して得ることができる。使用する重合開始剤としては、例えば2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられる。重合開始剤の使用割合は、反応に使用する全モノマー100質量部に対して0.01~30質量部とすることが好ましい。上記重合反応は、好ましくは有機溶媒中で行われる。反応に使用する有機溶媒としては、例えばアルコール、エーテル、ケトン、アミド、エステル、炭化水素化合物などが挙げられ、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが好ましい。反応温度は30~120℃とすることが好ましい。有機溶媒の使用量(a)は、反応に使用するモノマーの合計量(b)が、反応溶液の全体量(a+b)に対して0.1~60質量%になるような量とすることが好ましい。Polymer (uA) can be obtained, for example, by polymerizing a monomer having a polymerizable unsaturated bond in the presence of a polymerization initiator. Examples of polymerization initiators include azo compounds such as 2,2'-azobis(isobutyronitrile) and 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile). The polymerization initiator is preferably used in an amount of 0.01 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of all monomers used in the reaction. The polymerization reaction is preferably carried out in an organic solvent. Examples of organic solvents used in the reaction include alcohols, ethers, ketones, amides, esters, and hydrocarbon compounds, with diethylene glycol ethyl methyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate being preferred. The reaction temperature is preferably 30 to 120°C. The amount of organic solvent (a) used is preferably such that the total amount of monomers (b) used in the reaction is 0.1 to 60% by mass relative to the total amount of the reaction solution (a + b).
重合体(uA)を得るためのモノマーとしては、下記式(S-mA)で表されるモノマー、カルボキシ基と重合性不飽和結合を有するモノマー、エポキシ骨格と重合性不飽和結合を有するモノマーおよびこれら以外の、その他の重合性不飽和結合を有するモノマーを用いてもよい。
Xは、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-又は-((CH2)a1-A1)m1-(a1は1~15の整数であり、A1は酸素原子又は-COO-、を表し、m1は1~2の整数である。m1が2の場合、複数のa1及びA1は、それぞれ独立して上記定義を有する)、又は基「-L-OCO-CR’=CR”-」を表す。ただし、Pが(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基(CH2=CH-O-)、マレイミド基である場合、Xは、単結合、又は炭素原子を介してPと結合する連結基を表す。
Jは、炭素数4~40の脂環式炭化水素基及び炭素数6~40の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基を表し、但し、前記脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の少なくとも一つは、ハロゲン原子、ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、炭素数3~10のアルケニル基、並びに上記ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、アルキル基、アルコキシ基、及びアルケニル基の任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合が酸素原子で中断されているヘテロ原子含有基からなる群から選ばれる置換基で置換されている。)
尚、上記式(S-mA)のJが炭素数4~40の脂環式炭化水素基及び炭素数6~40の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を2つ以上有する1価の有機基である場合、少なくとも一つの脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基が上記の置換基を有すればよく、上記式(S-mA)のJが有するその他の脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基は、非置換又は上記で例示した以外の置換基を有してもよい。
基「-L-OCO-CR’=CR”-」において、Lは、単結合、又は-(B1-(CH2)b1)m’-(b1は1~15の整数である。B1は、単結合、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-又は-OCO-を表す。m’は1~2の整数である。m’が2の場合、複数のb1及びB1は、それぞれ独立して上記定義を有し、B1の少なくとも一つは単結合以外の連結基を表す。)を表す。R’、R”は、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す。
As the monomer for obtaining the polymer (uA), a monomer represented by the following formula (S-mA), a monomer having a carboxy group and a polymerizable unsaturated bond, a monomer having an epoxy skeleton and a polymerizable unsaturated bond, and other monomers having a polymerizable unsaturated bond may be used.
X represents a single bond, -(CH 2 ) a - (a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -COO-, -OCO- or -((CH 2 ) a1 -A 1 ) m1 - (a1 is an integer of 1 to 15, A 1 represents an oxygen atom or -COO-, and m 1 is an integer of 1 or 2; when m 1 is 2, multiple a1s and A 1s each independently have the same definition as above), or a group "-L-OCO-CR'═CR"-". However, when P is a (meth)acryloyloxy group, a vinyloxy group (CH 2 ═CH—O—) or a maleimide group, X represents a single bond or a linking group bonding to P via a carbon atom.
J represents a monovalent organic group having at least one group selected from the group consisting of alicyclic hydrocarbon groups having 4 to 40 carbon atoms and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 40 carbon atoms, provided that at least one hydrogen atom possessed by the alicyclic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group is substituted with a substituent selected from the group consisting of a halogen atom, a halogen-atom-containing alkyl group, a halogen-atom-containing alkoxy group, an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, and a heteroatom-containing group in which a carbon-carbon bond possessed by any methylene group of the halogen-atom-containing alkyl group, halogen-atom-containing alkoxy group, alkyl group, alkoxy group, and alkenyl group is interrupted by an oxygen atom.
In addition, when J in the above formula (S-mA) is a monovalent organic group having two or more groups of at least one type selected from the group consisting of alicyclic hydrocarbon groups having 4 to 40 carbon atoms and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 40 carbon atoms, it is sufficient that at least one of the alicyclic hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups has the above-mentioned substituent, and other alicyclic hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups that J in the above formula (S-mA) has may be unsubstituted or may have a substituent other than the above-mentioned examples.
In the group "-L-OCO-CR'=CR"-", L represents a single bond or -(B 1 -(CH 2 ) b1 ) m' - (b1 is an integer of 1 to 15. B 1 represents a single bond, -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -COO- or -OCO-. m ' is an integer of 1 to 2. When m ' is 2, multiple b1s and B 1s each independently have the same definition as above, and at least one B 1 represents a linking group other than a single bond). R' and R" represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
上記基「-X-J」のより好ましい具体例として、下記式(S1)~(S2)のいずれかで表される基が挙げられる。
G1は、炭素数6~12の2価の芳香族炭化水素基、炭素数4~8の2価の脂環式炭化水素基から選ばれる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又はフッ素原子で置換されていてもよい。ただし、mは、1~4の整数である。mが2以上の場合、複数のX1、G1は、それぞれ独立して上記定義を有する。
R1はフッ素原子、炭素数1~10のフッ素原子含有アルキル基、炭素数1~10のフッ素原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、又は炭素数3~10のアルコキシアルキル基を表す。
基「-L-OCO-CR’=CR”-」において、Lは、単結合、又は-(B1-(CH2)b1)m’-(b1は1~15の整数である。B1は、単結合、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-又は-OCO-を表す。m’は1~2の整数である。m’が2の場合、複数のb1及びB1は、それぞれ独立して上記定義を有し、B1の少なくとも一つは単結合以外の連結基を表す。)を表す。
基「-L-OCO-CR’=CR”-」において、上記R’、R”は、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す。
G1 represents a divalent cyclic group selected from a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms and a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 8 carbon atoms. Any hydrogen atom on the cyclic group may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorine atom. However, m is an integer of 1 to 4. When m is 2 or greater, multiple X1s and G1s each independently have the above definition.
R1 represents a fluorine atom, a fluorine atom-containing alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluorine atom-containing alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.
In the group "-L-OCO-CR'=CR"-", L represents a single bond or -(B 1 -(CH 2 ) b1 ) m' - (b1 is an integer of 1 to 15. B 1 represents a single bond, -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -COO- or -OCO-. m' is an integer of 1 to 2. When m' is 2, multiple b1s and B 1s each independently have the above definition, and at least one B 1 represents a linking group other than a single bond).
In the group "-L-OCO-CR'=CR"-", R' and R" each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
上記式(S1)において、G1における2価の環状基としては、例えば、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 the above formula (S1), examples of the divalent cyclic group for G1 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.
上記式(S2)において、G2におけるステロイド骨格を有する構造としては、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挙げられる。 In the above formula (S2), examples of the structure having a steroid skeleton in G2 include structures containing a cholestanyl group, a cholesteryl group, or a lanostaniyl group.
上記カルボキシ基及び重合性不飽和結合を有するモノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリル酸、2-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、2-カルボキシプロピル(メタ)アクリレート、5-カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、2-アクリロイルオキシエチルコハク酸、2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸等のカルボキシ基含有(メタ)アクリレート化合物;4-ビニル安息香酸等のビニル基含有芳香族カルボン酸;4-マレイミド安息香酸等のカルボキシ基含有マレイミド;N-(カルボキシフェニル)メタクリルアミド、及びN-(カルボキシフェニル)アクリルアミド等のカルボキシ基含有(メタ)アクリルアミド化合物が挙げられる。 Specific examples of the monomer having the above-mentioned carboxy group and polymerizable unsaturated bond include carboxy group-containing (meth)acrylate compounds such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, 2-hydroxyethyl (meth)acrylic acid, 2-carboxyethyl (meth)acrylate, 2-carboxypropyl (meth)acrylate, 5-carboxypentyl (meth)acrylate, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, and 2-methacryloyloxyethyl succinic acid; vinyl group-containing aromatic carboxylic acids such as 4-vinylbenzoic acid; carboxy group-containing maleimides such as 4-maleimidobenzoic acid; and carboxy group-containing (meth)acrylamide compounds such as N-(carboxyphenyl)methacrylamide and N-(carboxyphenyl)acrylamide.
上記エポキシ骨格と重合性不飽和結合を有するモノマーとしては、アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2-メチルグリシジル、α-エチル(メタ)アクリル酸グリシジル、α-n-プロピル(メタ)アクリル酸グリシジル、α-n-ブチル(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸6,7-エポキシヘプチル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロへキシルメチル、3-エテニル-7-オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン、1,2-エポキシ-5-ヘキセン、1,7-オクタジエンモノエポキサイドが挙げられる。 Examples of monomers having the above-mentioned epoxy backbone and polymerizable unsaturated bonds include allyl glycidyl ether, glycidyl (meth)acrylate, 2-methylglycidyl (meth)acrylate, α-ethyl glycidyl (meth)acrylate, α-n-propyl glycidyl (meth)acrylate, α-n-butyl glycidyl (meth)acrylate, 3,4-epoxybutyl (meth)acrylate, 6,7-epoxyheptyl (meth)acrylate, o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate, 3-ethenyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane, 1,2-epoxy-5-hexene, and 1,7-octadiene monoepoxide.
上記その他の重合性不飽和結合を有するモノマーとしては、以下のモノマーを挙げることができる。 Other examples of monomers having polymerizable unsaturated bonds include the following monomers:
アミノエチル(メタ)アクリレート、及びアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート化合物;
N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基含有(メタ)アクリルアミド化合物;
3-(アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-2-メチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2-メチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)-3-エチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-3-エチルオキセタンなどのオキセタン骨格を有する化合物;
2-(2-ピリジルカルボニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(3-ピリジルカルボニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(4-ピリジルカルボニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート等の窒素含有芳香族複素環を有する化合物;
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-プロピル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシル(メタ)アクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル化合物;
アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリル酸アミド化合物;
メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ビニルナフタレン、ビニルカルバゾールなどのビニルエーテル化合物;スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、及びブロモスチレンなどの芳香族ビニル化合物;マレイミド、N-メチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、及びN-シクロヘキシルマレイミドなどのマレイミド基含有化合物。
amino group-containing (meth)acrylate compounds such as aminoethyl (meth)acrylate and aminopropyl (meth)acrylate;
(meth)acrylamide compounds containing a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group, such as N-hydroxymethyl(meth)acrylamide, N-methoxymethyl(meth)acrylamide, N-ethoxymethyl(meth)acrylamide, and N-butoxymethyl(meth)acrylamide;
Compounds having an oxetane skeleton, such as 3-(acryloyloxymethyl)oxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)oxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-2-methyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2-methyloxetane, 3-(acryloyloxymethyl)-3-ethyloxetane, and 3-(methacryloyloxymethyl)-3-ethyloxetane;
compounds having a nitrogen-containing aromatic heterocycle, such as 2-(2-pyridylcarbonyloxy)ethyl (meth)acrylate, 2-(3-pyridylcarbonyloxy)ethyl (meth)acrylate, and 2-(4-pyridylcarbonyloxy)ethyl (meth)acrylate;
(meth)acrylic acid ester compounds such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, 2-methoxyethyl (meth)acrylate, methoxytriethylene glycol (meth)acrylate, 2-ethoxyethyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, 3-methoxybutyl (meth)acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth)acrylate, 2-propyl-2-adamantyl (meth)acrylate, 8-methyl-8-tricyclodecyl (meth)acrylate, and 8-ethyl-8-tricyclodecyl (meth)acrylate;
(meth)acrylic acid amide compounds such as acrylamide, methacrylamide, N-methylacrylamide, N,N-dimethylacrylamide, and N,N-diethylacrylamide;
Vinyl ether compounds such as methyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, vinyl naphthalene, and vinyl carbazole; aromatic vinyl compounds such as styrene, methylstyrene, chlorostyrene, and bromostyrene; and maleimide group-containing compounds such as maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, and N-cyclohexylmaleimide.
重合体(uA)を得るためのモノマー成分として、上記カルボキシ基及び重合性不飽和結合を有するモノマー、上記エポキシ骨格と重合性不飽和結合を有するモノマー、及び上記式(S-mA)で表されるモノマーの合計は、10モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることが好ましい。上記その他の重合性不飽和結合を有するモノマーを併用する場合、上記カルボキシ基及び重合性不飽和結合を有するモノマー及び上記式(S-mA)で表されるモノマーの合計は、99モル%以下であることが好ましく、95モル%以下であることが好ましく、90モル%以下であることが更に好ましい。 As the monomer components for obtaining polymer (uA), the total of the monomer having a carboxy group and a polymerizable unsaturated bond, the monomer having an epoxy backbone and a polymerizable unsaturated bond, and the monomer represented by formula (S-mA) is preferably 10 mol% or more, and more preferably 20 mol% or more. When other monomers having a polymerizable unsaturated bond are used in combination, the total of the monomer having a carboxy group and a polymerizable unsaturated bond and the monomer represented by formula (S-mA) is preferably 99 mol% or less, more preferably 95 mol% or less, and even more preferably 90 mol% or less.
上記のようにして得られる重合体(uA)の分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量(Mw)が2,000~1,000,000であるのが好ましく、より好ましいのは、10,000~150,000である。また、数平均分子量(Mn)が3,000~100,000であるのが好ましく、より好ましいのは、10,000~50,000である。The molecular weight of the polymer (uA) obtained as described above is preferably a weight average molecular weight (Mw) of 2,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 150,000, as measured by GPC (Gel Permeation Chromatography). Furthermore, the number average molecular weight (Mn) is preferably 3,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000.
架橋性化合物は、液晶配向膜の強度を高めることを目的として使用できる。かかる架橋性化合物としては、日本特開2016-118753号やWO2015/156314号に記載のヒドロキシアルキルアミド結合を有する化合物やアルコキシアルキルアミド結合を有する化合物、WO2016/047771の[0109]~[0113]に記載の、エポキシ基、オキセタン基、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基、イソシアネート基、シクロカーボネート、及び低級アルコキシアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する化合物の他、ブロックイソシアネート基を有する化合物等が挙げられる。Crosslinkable compounds can be used to increase the strength of liquid crystal alignment films. Examples of such crosslinkable compounds include compounds having a hydroxyalkylamide bond or an alkoxyalkylamide bond, as described in JP 2016-118753 A and WO 2015/156314 A, compounds having at least one group selected from the group consisting of an epoxy group, an oxetane group, a hydroxy group, a hydroxyalkyl group, an isocyanate group, a cyclocarbonate, and a lower alkoxyalkyl group, as described in paragraphs [0109] to [0113] of WO 2016/047771 A, and compounds having a blocked isocyanate group.
上記エポキシ基を有する化合物としては、中でも、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2-ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6-テトラグリシジル-2,4-ヘキサンジオール、エピコート828(三菱ケミカル社製)などのビスフェノールA型エポキシ樹脂、エピコート807(三菱ケミカル社製)などのビスフェノールF型エポキシ樹脂、YX-8000(三菱ケミカル社製)などの水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、YX6954BH30(三菱ケミカル社製)などのビフェニル骨格含有エポキシ樹脂、EPPN-201(日本火薬社製)などのフェノールノボラック型エポキシ樹脂、EOCN-102S(日本火薬社製)などの(o,m,p-)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、TEPIC(日産化学社製)などのトリグリシジルイソシアヌレート、セロキサイド2021P(ダイセル化学工業社製)などの脂環式エポキシ樹脂、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4、4’-ジアミノジフェニルメタン、テトラキス(グリシジルオキシメチル)メタンが好ましい。 Examples of the compounds having the epoxy group include, among others, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, 2,2-dibromoneopentyl glycol diglycidyl ether, 1,3,5,6-tetraglycidyl-2,4-hexanediol, bisphenol A epoxy resins such as Epicoat 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), bisphenol F epoxy resins such as Epicoat 807 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and YX-8000 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). hydrogenated bisphenol A epoxy resins such as EPPN-201 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), biphenyl skeleton-containing epoxy resins such as YX6954BH30 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), phenol novolac epoxy resins such as EPPN-201 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), (o-, m-, p-)cresol novolac epoxy resins such as EOCN-102S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), triglycidyl isocyanurates such as TEPIC (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), alicyclic epoxy resins such as CELLOXIDE 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylylenediamine, 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, and tetrakis(glycidyloxymethyl)methane are preferred.
ブロックイソシアネート化合物は、市販品として入手可能であり、例えば、コロネートAPステーブルM、コロネート2503、2515、2507、2513、2555、ミリオネートMS-50(以上、東ソー社製)、タケネートB-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上、三井化学社製)等を好ましく使用できる。 Blocked isocyanate compounds are commercially available, and examples that can be used include Coronate AP Stable M, Coronate 2503, 2515, 2507, 2513, 2555, and Millionate MS-50 (all manufactured by Tosoh Corporation), and Takenate B-830, B-815N, B-820NSU, B-842N, B-846N, B-870N, B-874N, and B-882N (all manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
好ましい架橋性化合物の具体例としては、下記式(CL-1)~(CL-11)で示される化合物が挙げられる。
液晶配向剤における、架橋性化合物の含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して、0.1~150質量部が好ましく、0.1~100質量部がより好ましく、1~50質量部が特に好ましい。
官能性シラン化合物は、液晶配向膜と下地基板との密着性を向上することを目的として使用できる。具体例としては、国際公開公報2014/119682の段落[0019]に記載のシラン化合物を挙げることができる。官能性シラン化合物の含有量は、全ての重合体成分100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは0.5~20質量部である。
The content of the crosslinkable compound in the liquid crystal aligning agent is preferably 0.1 to 150 parts by mass, more preferably 0.1 to 100 parts by mass, and particularly preferably 1 to 50 parts by mass, relative to 100 parts by mass of all polymer components.
The functional silane compound can be used for the purpose of improving the adhesion between the liquid crystal alignment film and the base substrate. Specific examples include the silane compounds described in paragraph [0019] of International Publication No. 2014/119682. The content of the functional silane compound is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of all polymer components.
界面活性剤は、液晶配向膜の膜厚の均一性や表面平滑性を向上させるために使用できる。界面活性剤は、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。これらの具体例は、WO2016/047771の[0117]に記載のものが挙げられる。界面活性剤の使用量は、液晶配向剤に含有される全重合体100質量部に対して、好ましくは0.01~2質量部、より好ましくは0.01~1質量部である。
光重合性基を有する化合物は、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、例えば、下記式(M-1)~(M-7)のいずれかで表される化合物が挙げられる。
The surfactant can be used to improve the uniformity of the film thickness and surface smoothness of the liquid crystal alignment film. Examples of the surfactant include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and nonionic surfactants. Specific examples of these surfactants include those described in paragraph [0117] of WO2016/047771. The amount of surfactant used is preferably 0.01 to 2 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass, relative to 100 parts by mass of the total polymer contained in the liquid crystal alignment agent.
Examples of the compound having a photopolymerizable group include compounds having one or more polymerizable unsaturated groups, such as an acrylate group or a methacrylate group, in the molecule, such as compounds represented by any of the following formulas (M-1) to (M-7).
液晶配向剤に含有してもよい有機溶媒としては、ポリイミドワニスにおいて記載したものが使用でき、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。
液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の有機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%である。
As the organic solvent that may be contained in the liquid crystal alignment agent, those described in the polyimide varnish can be used, and the type and content of the solvent are appropriately selected depending on the application device, application conditions, application environment, etc. of the liquid crystal alignment agent.
The solid content concentration in the liquid crystal aligning agent (the ratio of the total mass of the components other than the organic solvent of the liquid crystal aligning agent to the total mass of the liquid crystal aligning agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, etc., and is preferably 1 to 10 mass%.
特に好ましい固形分濃度は、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り、例えば、スピンコート法による場合、1~10質量%が特に好ましい。印刷法による場合には、3~9質量%とし、それにより溶液粘度を12~50mPa・s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、1~5質量%とし、それにより、溶液粘度を3~15mPa・sとすることが特に好ましい。 A particularly preferred solids concentration varies depending on the method used to apply the liquid crystal alignment agent to the substrate. For example, when using a spin coating method, a concentration of 1 to 10% by mass is particularly preferred. When using a printing method, a concentration of 3 to 9% by mass is particularly preferred, thereby achieving a solution viscosity of 12 to 50 mPa·s. When using an inkjet method, a concentration of 1 to 5% by mass is particularly preferred, thereby achieving a solution viscosity of 3 to 15 mPa·s.
液晶配向剤は、基板上に塗布、焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をして、液晶配向膜として用いることができる。また、垂直配向用途などの場合では配向処理なしでも液晶配向膜として用いることができる。
この際に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板の他、アクリル基板、ポリカーボネート基板、PET(ポリエチレンテレフタレート)基板などのプラスチック基板、更には、それらのフィルムを用いることができる。また、プロセスの簡素化の観点からは、液晶駆動のためのITO電極、IZO(Indium Zinc Oxide)電極及びIGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)電極などの金属電極、及び有機導電膜などが形成された基板を用いることが好ましい。また、反射型の液晶表示素子とする場合には、片側の基板のみにならば、シリコンウエハやアルミニウムなどの金属や誘電体多層膜が形成された基板を使用できる。
The liquid crystal alignment agent can be used as a liquid crystal alignment film by applying it to a substrate, baking it, and then performing an alignment treatment such as rubbing or light irradiation. In addition, in the case of vertical alignment applications, it can be used as a liquid crystal alignment film without any alignment treatment.
The substrate used in this case is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and in addition to a glass substrate, a plastic substrate such as an acrylic substrate, a polycarbonate substrate, or a PET (polyethylene terephthalate) substrate, or even a film thereof, can be used. From the viewpoint of simplifying the process, it is preferable to use a substrate on which a metal electrode such as an ITO electrode, an IZO (indium zinc oxide) electrode, or an IGZO (indium gallium zinc oxide) electrode for driving the liquid crystal, or an organic conductive film, etc., is formed. When a reflective liquid crystal display element is to be formed, a substrate on only one side can be formed of a silicon wafer, a metal such as aluminum, or a dielectric multilayer film.
液晶配向剤の塗布方法は、特に限定されないが、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷又はインクジェット法などで行う方法が一般的である。その他の塗布方法としては、ディップ法、ロールコータ法、スリットコータ法、スピンコート法又はスプレー法などがあり、目的に応じてこれらを用いてもよい。
液晶配向剤を基板上に塗布した後は、ホットプレート、熱循環型オーブン又はIR(赤外線)型オーブンなどの加熱手段により、液晶配向剤に用いる溶媒に応じて、30~300℃、好ましくは30~250℃の温度で溶媒を蒸発させて液晶配向膜とされる。
The method for applying the liquid crystal aligning agent is not particularly limited, but industrially, it is generally performed by screen printing, offset printing, flexographic printing, inkjet printing, etc. Other application methods include a dipping method, a roll coating method, a slit coating method, a spin coating method, a spraying method, etc., and these may be used depending on the purpose.
After the liquid crystal alignment agent is applied to the substrate, the solvent is evaporated at a temperature of 30 to 300°C, preferably 30 to 250°C, depending on the solvent used in the liquid crystal alignment agent, using a heating means such as a hot plate, a heat circulation oven, or an IR (infrared) oven, to form a liquid crystal alignment film.
焼成後の液晶配向膜の厚みは、厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で不利となり、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、好ましくは5~300nm、より好ましくは10~200nmである。
液晶を水平配向や傾斜配向させる場合は、焼成後の液晶配向膜をラビング又は偏光紫外線照射などで処理する。
上記紫外線としては、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、エキシマーレーザーなどを使用することができる。前記の好ましい波長領域の紫外線は、前記光源を、例えばフィルター、回折格子などと併用する手段などにより得ることができる。光の照射量としては、好ましくは1,000J/m2以上100,000J/m2未満であり、より好ましくは1,000~50,000J/m2である。
液晶表示素子に用いる液晶は、特に限定されないが、例えば、ネマチック液晶、スメクチック液晶又はコレステリック液晶を用いることができる。その際、液晶表示素子の方式に応じて、正又は負の誘電異方性を有する液晶を選択できる。また、液晶中に二色性染料を溶解させてゲストホスト型の液晶表示素子とすることもできる。
本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、水平配向型若しくは垂直配向型の液晶表示素子用の液晶配向膜に用いることができる。
水平配向型の液晶表示素子用の液晶配向膜としては、IPS方式やFFS方式などの横電界方式の液晶表示素子、又はTNモードなどの水平配向型の液晶表示素子用の液晶配向膜として好適であり、特に、FFS方式の液晶表示素子用の液晶配向膜として有用である。
本発明の液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、中でもVA方式又はPSAモード等の垂直配向型の液晶表示素子用の液晶配向膜に好適である。また、上記VA方式又はPSAモード等の垂直配向型の液晶表示素子用の液晶配向膜は、光配向処理を含む配向処理を用いて得られるものであってもよい。上記光配向処理において照射する光、光源、光の照射量の好ましい態様は、上記したとおりである。
また、本発明のポリイミドワニスを含有する液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、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 thickness of the liquid crystal alignment film after baking is preferably 5 to 300 nm, more preferably 10 to 200 nm, since if it is too thick, it will be disadvantageous in terms of power consumption of the liquid crystal display element, and if it is too thin, it may reduce the reliability of the liquid crystal display element.
When the liquid crystal is to be horizontally or obliquely aligned, the liquid crystal alignment film after baking is treated by rubbing or by irradiating with polarized ultraviolet light.
The ultraviolet light preferably contains light with a wavelength of 300 to 400 nm. Examples of light sources that can be used for the irradiation light include low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, deuterium lamps, metal halide lamps, argon resonance lamps, xenon lamps, and excimer lasers. Ultraviolet light in the preferred wavelength range can be obtained by using the light source in combination with, for example, a filter or a diffraction grating. The light irradiation dose is preferably 1,000 J/ m² or more but less than 100,000 J/ m² , and more preferably 1,000 to 50,000 J/ m² .
The liquid crystal used in the liquid crystal display element is not particularly limited, but for example, nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, or cholesteric liquid crystal can be used. In this case, liquid crystal having positive or negative dielectric anisotropy can be selected depending on the type of liquid crystal display element. In addition, a dichroic dye can be dissolved in the liquid crystal to form a guest-host type liquid crystal display element.
The liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent of the present invention can be used as a liquid crystal alignment film for a horizontal alignment type or vertical alignment type liquid crystal display element.
As a liquid crystal alignment film for horizontal alignment type liquid crystal display elements, it is suitable as a liquid crystal alignment film for horizontal electric field type liquid crystal display elements such as IPS type and FFS type, or horizontal alignment type liquid crystal display elements such as TN mode, and is particularly useful as a liquid crystal alignment film for FFS type liquid crystal display elements.
The liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal aligning agent of the present invention is particularly suitable as a liquid crystal alignment film for a vertical alignment type liquid crystal display element such as a VA mode or PSA mode. Furthermore, the liquid crystal alignment film for a vertical alignment type liquid crystal display element such as a VA mode or PSA mode may be obtained by an alignment treatment including a photo-alignment treatment. The preferred embodiments of the light, light source, and light irradiation amount to be irradiated in the photo-alignment treatment are as described above.
Furthermore, the liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent containing the polyimide varnish of the present invention can be used as a liquid crystal alignment film for a retardation film, a liquid crystal alignment film for a scanning antenna or a liquid crystal array antenna, or a liquid crystal alignment film for a transmissive/scattering liquid crystal dimming element, or for other applications such as a protective film for a color filter, a gate insulating film for a flexible display, or a substrate material.
本発明の液晶配向剤を使用する液晶表示素子は、種々の装置に適用することができる。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である。 Liquid crystal display elements using the liquid crystal aligning agent of the present invention can be applied to a variety of devices, such as watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, various monitors, LCD televisions, and information displays.
以下、実施例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により限定されない。なお、以下で用いた化合物の略号及び測定法などは次のとおりである。
(テトラカルボン酸二無水物)
BODA:ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸二無水物
CBDA:1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
PMDA:ピロメリット酸無水物
TCA:2,3,5‐トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
TDA:3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物
13DM-CBDA:1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
(Tetracarboxylic acid dianhydride)
BODA: Bicyclo[3.3.0]octane-2,4,6,8-tetracarboxylic dianhydride CBDA: 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride PMDA: Pyromellitic anhydride TCA: 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic dianhydride TDA: 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalenesuccinic dianhydride 13DM-CBDA: 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride
(ジアミン)
PDA:p-フェニレンジアミン
DBA:3,5-ジアミノ安息香酸
3AMPDA:3,5-ジアミノ-N-(ピリジン-3-イルメチル)ベンズアミド
PDA: p-phenylenediamine DBA: 3,5-diaminobenzoic acid 3AMPDA: 3,5-diamino-N-(pyridin-3-ylmethyl)benzamide
下記式DA-1で表される垂直配向性ジアミン
(メタクリル化合物)
下記式MA-1~3で表されるメタクリル化合物
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
Vertically aligning diamine represented by the following formula DA-1
(Methacrylic compounds)
Methacrylic compounds represented by the following formulae MA-1 to MA-3
AIBN: Azobisisobutyronitrile
<溶媒>
NMP:N-メチル-2-ピロリドン、 BCS:ブチルセロソルブ
<アミン化合物(B)>
3AMP:3-ピコリルアミン、 Me-3AMP:N-メチル-3-ピコリルアミン
MBA:N-メチルベンジルアミン、 DMBA:N,N-ジメチルベンジルアミン
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone, BCS: butyl cellosolve <amine compound (B)>
3AMP: 3-picolylamine, Me-3AMP: N-methyl-3-picolylamine, MBA: N-methylbenzylamine, DMBA: N,N-dimethylbenzylamine
<分子量測定>
装置:センシュー科学社製 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(SSC-7200)、
カラム:Shodex社製カラム(KD-803、KD-805)
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・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10mL/L)、流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量:約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量:約12,000、4,000、1,000)。
<Molecular weight measurement>
Apparatus: room temperature gel permeation chromatography (GPC) apparatus (SSC-7200) manufactured by Senshu Scientific Co., Ltd.
Column: Shodex column (KD-803, KD-805)
Column temperature: 50°C
Eluent: N,N-dimethylformamide (additives: lithium bromide monohydrate (LiBr.H 2 O) 30 mmol/L, anhydrous crystalline phosphoric acid (o-phosphoric acid) 30 mmol/L, tetrahydrofuran (THF) 10 mL/L), flow rate: 1.0 ml/min. Standard samples for creating calibration curves: TSK standard polyethylene oxide (molecular weight: approximately 900,000, 150,000, 100,000, 30,000) manufactured by Tosoh Corporation, and polyethylene glycol (molecular weight: approximately 12,000, 4,000, 1,000) manufactured by Polymer Laboratory.
<イミド化率測定>
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混合品)1.0mLを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液を日本電子データム社製NMR測定器(JNW-ECA500)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5~10.0ppm付近に現れるアミック酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い下記式によって求めた。
なお、下記式において、xはアミック酸のNH基由来のプロトンピーク積算値を示し、yは基準プロトンのピーク積算値を示し、αはポリアミック酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミック酸のNH基のプロトン1個に対する基準プロトンの個数割合を示す。
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
<Imidization rate measurement>
20 mg of polyimide powder was placed in an NMR sample tube (Kusano Scientific NMR Sampling Tube Standard φ5), 1.0 mL of deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d 6 , 0.05% TMS mixture) was added, and the mixture was sonicated to completely dissolve. This solution was measured for proton NMR at 500 MHz using an NMR analyzer (JNW-ECA500) manufactured by JEOL Datum Co., Ltd. The imidization rate was determined by the following formula, using a proton derived from a structure that remains unchanged before and after imidization as the reference proton, and the integrated peak value of this proton and the integrated peak value of the proton derived from the NH group of the amic acid that appears around 9.5 to 10.0 ppm.
In the following formula, x represents the integrated value of the proton peak derived from the NH group of the amic acid, y represents the integrated value of the peak of the reference proton, and α represents the ratio of the number of the reference protons to one proton of the NH group of the amic acid in the case of polyamic acid (imidization rate 0%).
Imidization rate (%) = (1 - α x/y) x 100
<粘度測定>
液晶配向剤の粘度について、E型粘度計TVE-22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE-1(1°34’、R24)を用いて、温度25℃で測定した。
<Viscosity measurement>
The viscosity of the liquid crystal alignment agent was measured at 25° C. using an E-type viscometer TVE-22H (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) with a sample amount of 1.1 mL and a cone rotor TE-1 (1°34′, R24).
(合成例1)
BODA(15.0g、 60.0mmol)、DBA(18.3g、120mmol)、3AMPDA(21.8g、90.0mmol)、及びDA-1(34.3g、90.0mmol)をNMP(357g)中で溶解し、60℃で3時間反応させたのち、PMDA(13.1g、60.0mmol)、続いてCBDA(34.1g、174mmol)とNMP(137g)を加え、25℃で10時間反応させポリアミック酸溶液を得た。
このポリアミック酸溶液(500g)にNMPを加え6.5質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(111g)、及びピリジン(34.5g)を加え、60℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(7000mL)に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(A)を得た。このポリイミドのイミド化率は80%であり、数平均分子量は12,000、重量平均分子量は24,000であった。
(Synthesis Example 1)
BODA (15.0 g, 60.0 mmol), DBA (18.3 g, 120 mmol), 3AMPDA (21.8 g, 90.0 mmol), and DA-1 (34.3 g, 90.0 mmol) were dissolved in NMP (357 g) and reacted at 60°C for 3 hours. PMDA (13.1 g, 60.0 mmol), followed by CBDA (34.1 g, 174 mmol) and NMP (137 g) were then added, and the mixture was reacted at 25°C for 10 hours to obtain a polyamic acid solution.
This polyamic acid solution (500 g) was diluted to 6.5% by mass with NMP, and then acetic anhydride (111 g) and pyridine (34.5 g) were added as imidization catalysts and reacted at 60°C for 3 hours. This reaction solution was poured into methanol (7000 mL), and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 100°C to obtain polyimide powder (A). The imidization rate of this polyimide was 80%, and the number average molecular weight was 12,000 and the weight average molecular weight was 24,000.
(合成例2)
TCA(43.9g,196mmol)、DA-2(30.3g,40.0mmol)、DA-4(9.49g,40.0mmol)、DA-5(13.9g,70.0mmol)、DA-6(16.5g,50.0mmol)をNMP(455g)中で混合し、60℃で15時間反応させ、樹脂固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液を得た。
このポリアミック酸溶液(100g)に、NMPを加え6.5質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(17.9g)及びピリジン(5.55g)を加え、100℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(1160ml)に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、60℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(B)を得た。このポリイミドのイミド化率は72%であり、数平均分子量は13,300、重量平均分子量は40,500であった。
(Synthesis Example 2)
TCA (43.9 g, 196 mmol), DA-2 (30.3 g, 40.0 mmol), DA-4 (9.49 g, 40.0 mmol), DA-5 (13.9 g, 70.0 mmol), and DA-6 (16.5 g, 50.0 mmol) were mixed in NMP (455 g) and reacted at 60°C for 15 hours to obtain a polyamic acid solution with a resin solids concentration of 20% by mass.
This polyamic acid solution (100 g) was diluted to 6.5% by mass with NMP, and then acetic anhydride (17.9 g) and pyridine (5.55 g) were added as imidization catalysts and reacted at 100°C for 3 hours. This reaction solution was poured into methanol (1160 ml), and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 60°C to obtain polyimide powder (B). The imidization rate of this polyimide was 72%, and the number average molecular weight was 13,300 and the weight average molecular weight was 40,500.
(合成例3)
TDA(30.0g、 100mmol)、PDA(9.73g、90mmol)、DA-3(3.77g、10.0mmol)をNMP(247g)中で溶解し、40℃で3時間反応させポリアミック酸溶液を得た。
このポリアミック酸溶液(50g)にNMPを加え5質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(17.6g)、およびピリジン(8.20g)を加え、40℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(600ml)に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(C)を得た。このポリイミドのイミド化率は85%であり、数平均分子量は13400、重量平均分子量は27000であった。
(Synthesis Example 3)
TDA (30.0 g, 100 mmol), PDA (9.73 g, 90 mmol), and DA-3 (3.77 g, 10.0 mmol) were dissolved in NMP (247 g) and reacted at 40° C. for 3 hours to obtain a polyamic acid solution.
This polyamic acid solution (50 g) was diluted to 5% by mass with NMP, and then acetic anhydride (17.6 g) and pyridine (8.20 g) were added as imidization catalysts and reacted at 40°C for 3 hours. This reaction solution was poured into methanol (600 ml), and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 100°C to obtain polyimide powder (C). The imidization rate of this polyimide was 85%, and the number average molecular weight was 13,400 and the weight average molecular weight was 27,000.
(合成例4)
13DM-CBDA(17.1g、76.4mmol)、PDA(1.73g、16.0mmol)、DA-7(5.86g、24.0mmol)、DA-8(7.69g、24.0mmol)、DA-9(5.46g、16.0mmol)をNMP(277g)中で溶解し、50℃で15時間反応させポリアミック酸溶液を得た。
このポリアミック酸溶液(100g)にNMPを加え9質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(7.60g)、およびピリジン(0.98g)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(530ml)に投入し、得られた沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、60℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(D)を得た。このポリイミドのイミド化率は66%であり、数平均分子量は14300、重量平均分子量は35800であった。
(Synthesis Example 4)
13DM-CBDA (17.1 g, 76.4 mmol), PDA (1.73 g, 16.0 mmol), DA-7 (5.86 g, 24.0 mmol), DA-8 (7.69 g, 24.0 mmol), and DA-9 (5.46 g, 16.0 mmol) were dissolved in NMP (277 g) and reacted at 50°C for 15 hours to obtain a polyamic acid solution.
This polyamic acid solution (100 g) was diluted to 9% by mass with NMP, and then acetic anhydride (7.60 g) and pyridine (0.98 g) were added as imidization catalysts and reacted at 55°C for 3 hours. This reaction solution was poured into methanol (530 ml), and the resulting precipitate was filtered off. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 60°C to obtain polyimide powder (D). The imidization rate of this polyimide was 66%, and the number average molecular weight was 14,300 and the weight average molecular weight was 35,800.
(合成例5)
MA-1(10.2g、20.0mmol),MA-2(2.61g、30.0mmol)、MA-3(2.35g、16.5mmol)及びNMP(60.6g)を4つ口フラスコに加え、各モノマー成分を完全に溶解させた。この溶液をダイアフラムポンプで脱気し、重合開始剤としてAIBN(0.550g、3.33mmol)を加え、再び脱気を行った。この後、60℃で13時間反応させ、メタクリルポリマー溶液(E)を得た。このポリマーの数平均分子量は15800、重量平均分子量は68200であった。
(Synthesis Example 5)
MA-1 (10.2 g, 20.0 mmol), MA-2 (2.61 g, 30.0 mmol), MA-3 (2.35 g, 16.5 mmol), and NMP (60.6 g) were added to a four-neck flask, and each monomer component was completely dissolved. This solution was degassed using a diaphragm pump, and AIBN (0.550 g, 3.33 mmol) was added as a polymerization initiator, followed by degassing again. The mixture was then reacted at 60°C for 13 hours, yielding a methacrylic polymer solution (E). The number average molecular weight of this polymer was 15,800, and the weight average molecular weight was 68,200.
(実施例1)
得られたポリイミド粉末(A)(6.00g)にNMP(44.0g)を加え、70℃にて20時間撹拌して溶解させた。この溶液に、アミン化合物(B)として、Me-3AMP(2質量%NMP溶液、6.00g)を添加し、更に、NMP(4.00g)及びBCS(40.0g)を加え、室温で3時間撹拌することにより液晶配向剤(A1)を得た。
Example 1
NMP (44.0 g) was added to the obtained polyimide powder (A) (6.00 g), and the mixture was dissolved by stirring at 70° C. for 20 hours. To this solution, Me-3AMP (2 mass % NMP solution, 6.00 g) was added as the amine compound (B), and further, NMP (4.00 g) and BCS (40.0 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (A1).
(実施例2、3及び比較例1、2)
実施例1において、添加したアミン化合物(B)の種類を変更した以外は同様に実施することにより、液晶配向剤(A2)~(A5)を調製した。得られた各液晶配向剤とそれに使用したアミン化合物(B)について下記表1に示す。
なお、比較例2は、アミン化合物(B)を添加しなかった。
(Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2)
Liquid crystal aligning agents (A2) to (A5) were prepared in the same manner as in Example 1, except that the type of the added amine compound (B) was changed. The obtained liquid crystal aligning agents and the amine compound (B) used therein are shown in Table 1 below.
In Comparative Example 2, the amine compound (B) was not added.
<保存安定性試験>
実施例1~3及び比較例1又は2で得られた液晶配向剤を、バイアル瓶に入れ密閉した状態で、25℃、遮光環境下で静置した。かかる静置中における液晶配向剤の粘度の変化及び液晶配向剤に含有されるポリイミドの分子量を追跡した。
下記表2に液晶配向剤の粘度の変化を示し、また、表3に液晶配向剤に含有されるポリイミドの分子量(数平均分子量)の変化を示す。
<Storage stability test>
The liquid crystal aligning agents obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 or 2 were placed in vials and sealed, and left standing in a light-shielded environment at 25°C. The change in viscosity of the liquid crystal aligning agent during standing and the molecular weight of the polyimide contained in the liquid crystal aligning agent were tracked.
Table 2 below shows the change in viscosity of the liquid crystal alignment agent, and Table 3 shows the change in molecular weight (number average molecular weight) of the polyimide contained in the liquid crystal alignment agent.
<白化特性の評価>
実施例1~3及び比較例1又は2で得られた液晶配向剤をクロム基板上に0.1mL滴下し、温度23℃、湿度70%の環境下に静置した。この液滴の縁と中央部分を光学顕微鏡で観察し、析出物が発生するまでの時間を計測した。
尚、本評価では溶解しているポリイミドが析出又は凝集することで、液滴が白く濁る現象を白化現象と定義する。液滴が全く白化していない状態を「〇」とし、液滴の縁のみが白化した状態を「△」とし、液滴の全面が白化している状態を「×」として評価した。
液晶配向剤の前述保存安定性試験3日後の白化特性の評価結果を表4に示す。
<Evaluation of whitening properties>
0.1 mL of the liquid crystal alignment agent obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 or 2 was dropped onto a chrome substrate and left to stand in an environment of a temperature of 23°C and a humidity of 70%. The edge and center of the droplet were observed with an optical microscope, and the time until a precipitate was generated was measured.
In this evaluation, the whitening phenomenon is defined as the phenomenon in which the droplets become cloudy due to precipitation or aggregation of dissolved polyimide. A state in which the droplets are not whitened at all is rated as "Good", a state in which only the edges of the droplets are whitened is rated as "Good", and a state in which the entire surface of the droplets is whitened is rated as "Poor".
Table 4 shows the evaluation results of the whitening property after 3 days of the storage stability test of the liquid crystal aligning agent.
表2、3の結果から、比較例1の粘度、分子量変化に比べ、実施例1~3では粘度、分子量の低下が大幅に抑制できており、ポリイミドワニスの保存安定性が向上していることがわかる。
また表4の白化試験の結果から、実施例1~3は比較例2に比べ、白化特性が大幅に良化していることがわかる。
さらに、表4の結果から、実施例1~3は比較例1に比べて白化特性が悪化し難くなっていることがわかる。これは3AMPの脂肪族アミンが第一級アミンであるため、ポリイミド主鎖への求核攻撃をしやすくなっているのに比べ、第二級、第三級アミンでは立体障害の影響でポリイミド主鎖への求核性が抑えられているためであると考えられる。
The results in Tables 2 and 3 show that, compared to the changes in viscosity and molecular weight in Comparative Example 1, the decreases in viscosity and molecular weight in Examples 1 to 3 were significantly suppressed, and the storage stability of the polyimide varnish was improved.
Furthermore, the results of the whitening test in Table 4 show that Examples 1 to 3 have significantly improved whitening properties compared to Comparative Example 2.
Furthermore, the results in Table 4 show that the whitening properties of Examples 1 to 3 are less likely to deteriorate than those of Comparative Example 1. This is thought to be because the aliphatic amine in 3AMP is a primary amine, which makes it more likely to make a nucleophilic attack on the polyimide main chain, whereas the nucleophilicity of secondary and tertiary amines to the polyimide main chain is suppressed due to the influence of steric hindrance.
(実施例4~8、比較例3~12、合成例6~8)
実施例1において、ポリイミド粉末、アミン化合物および有機溶媒を下記表5に示す通り変更した以外は、同様に実施することにより、液晶配向剤(B1)~(B2)、(C1)~(C3)および(D1)~(D3)を調製した。
また合成例5で得られたメタクリルポリマー溶液(E)(30.0g)にNMP(24.0g)、BCS(40.0g)、MBA(2質量%NMP溶液)6.00gを加え、室温で3時間攪拌し、液晶配向剤(E1)を得た(合成例6)。さらに、合成例6において、アミン化合物を下記表5に示す通り変更した以外は、同様に実施することにより、液晶配向剤(E2)~(E3)を調製した(合成例7および8)。
各液晶配向剤とそれに使用した添加剤の組み合わせを表5に示す。
(Examples 4 to 8, Comparative Examples 3 to 12, Synthesis Examples 6 to 8)
In Example 1, except that the polyimide powder, amine compound and organic solvent were changed as shown in Table 5 below, the same procedure was carried out to prepare liquid crystal aligning agents (B1) to (B2), (C1) to (C3) and (D1) to (D3).
In addition, NMP (24.0 g), BCS (40.0 g), and 6.00 g of MBA (2 mass% NMP solution) were added to the methacrylic polymer solution (E) (30.0 g) obtained in Synthesis Example 5, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours to obtain a liquid crystal aligning agent (E1) (Synthesis Example 6). Furthermore, by carrying out the same procedure as in Synthesis Example 6, except that the amine compound was changed as shown in Table 5 below, liquid crystal aligning agents (E2) to (E3) were prepared (Synthesis Examples 7 and 8).
Table 5 shows the combinations of each liquid crystal alignment agent and the additives used therein.
続いて、これまでに得られた液晶配向剤(B1)~(B3)、(E1)~(E3)と液晶配向剤(A2)、(A4)、(A5)とのブレンドを実施した。
ブレンドした液晶配向剤の組み合わせと、液晶配向剤中に含まれる添加剤の組み合わせを表6に示す。
Table 6 shows the combinations of the blended liquid crystal alignment agents and the combinations of the additives contained in the liquid crystal alignment agents.
<保存安定性試験>
<白化特性の評価>
液晶配向剤の調製日当日に実施した評価結果を表9に、上記した保存安定性試験3日後の評価結果を表9、10に示す。
The results of the evaluation carried out on the day of preparation of the liquid crystal aligning agent are shown in Table 9, and the results of the evaluation after 3 days of the storage stability test are shown in Tables 9 and 10.
表7、8の結果から、実施例5~8では粘度、分子量の低下が大幅に抑制できており、保存安定性が向上していることがわかる。
また表9、10の白化試験の結果から、実施例5~8は比較例5~12に比べ、白化特性が大幅に良化していることがわかる。
The results in Tables 7 and 8 show that in Examples 5 to 8, the decrease in viscosity and molecular weight was significantly suppressed, and the storage stability was improved.
Furthermore, the results of the whitening test in Tables 9 and 10 show that Examples 5 to 8 have significantly improved whitening properties compared to Comparative Examples 5 to 12.
本発明のポリイミドワニスは、液晶表示素子における液晶配向膜を形成する液晶配向剤、半導体用の絶縁膜を始めとする、電気・電子分野における特に膜状の保護材料や絶縁材料などして広範な分野に広く使用される。 The polyimide varnish of the present invention is widely used in a wide range of fields, including as a liquid crystal alignment agent for forming liquid crystal alignment films in liquid crystal display elements, insulating films for semiconductors, and particularly as film-like protective and insulating materials in the electrical and electronic fields.
なお、2020年2月26日に出願された日本特許出願2020-30729号の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。 The entire contents of the specification, claims and abstract of Japanese Patent Application No. 2020-30729, filed on February 26, 2020, are hereby incorporated by reference as part of the disclosure of the specification of the present invention.
Claims (13)
(A)成分:ポリイミド前駆体のイミド化物であるポリイミド(A)。
(B)成分:分子内に第二級アミノ基又は第三級アミノ基のいずれか1つの基と窒素含有芳香族複素環又は芳香族炭化水素基のいずれか1つの環状基とを有し、前記アミノ基が非環式脂肪族炭化水素基又は非芳香族環式炭化水素基に結合しているアミン化合物(B)であって、該アミン化合物(B)が、下記式(b-1)、式(b-3)~式(b-14)のいずれかで表される化合物の1種以上である。
Component (A): Polyimide (A) which is an imidized product of a polyimide precursor.
Component (B): An amine compound (B) having, in the molecule, either a secondary amino group or a tertiary amino group and either a nitrogen-containing aromatic heterocycle or an aromatic hydrocarbon group as a cyclic group, wherein the amino group is bonded to an acyclic aliphatic hydrocarbon group or a non-aromatic cyclic hydrocarbon group, and the amine compound (B) is one or more compounds represented by any of the following formulas (b-1) and (b-3) to (b-14):
Xは、単結合、-(CH2)a-(aは1~15の整数である。)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-又は-((CH2)a1-A1)m1-(a1は1~15の整数であり、A1は酸素原子又は-COO-、を表し、m1は1~2の整数である。m1が2の場合、複数のa1及びA1は、それぞれ独立して上記定義を有する。)、又は基「-L-OCO-CR’=CR”-」を表す。ただし、Pが(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基(CH2=CH-O-)、マレイミド基である場合、Xは、単結合、又は炭素原子を介してPと結合する2価の有機基を表す。
Jは、炭素数4~40の脂環式炭化水素基及び炭素数6~40の芳香族炭化水素基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基を表し、但し、前記脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の少なくとも一つは、ハロゲン原子、ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、炭素数3~10のアルキル基、炭素数3~10のアルコキシ基、炭素数3~10のアルケニル基、並びに上記ハロゲン原子含有アルキル基、ハロゲン原子含有アルコキシ基、アルキル基、アルコキシ基、及びアルケニル基の任意のメチレン基が有する炭素-炭素結合が酸素原子で中断されているヘテロ原子含有基からなる群から選ばれる置換基で置換されている。
基「-L-OCO-CR’=CR”-」において、Lは、単結合、又は-(B1-(CH2)b1)m’-(b1は1~15の整数である。B1は、単結合、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-又は-OCO-を表す。m’は1~2の整数である。m’が2の場合、複数のb1及びB1は、それぞれ独立して上記定義を有し、B1の少なくとも一つは単結合でない。)を表す。R’、R”は、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す。) The polymer of the monomer having a polymerizable unsaturated bond is obtained using at least one monomer selected from the group consisting of a monomer represented by the following formula (S-m A ), a monomer having a carboxy group and a polymerizable unsaturated bond, and a monomer having an epoxy skeleton and a polymerizable unsaturated bond, the liquid crystal aligning agent according to claim 9 or 10.
X represents a single bond, -(CH 2 ) a - (a is an integer of 1 to 15), -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -COO-, -OCO- or -((CH 2 ) a1 -A 1 ) m1 - (a1 is an integer of 1 to 15, A 1 represents an oxygen atom or -COO-, and m 1 is an integer of 1 or 2; when m 1 is 2, multiple a1s and A 1s each independently have the same definition as above), or a group "-L-OCO-CR'═CR"-". However, when P is a (meth)acryloyloxy group, a vinyloxy group (CH 2 ═CH—O—) or a maleimide group, X represents a single bond or a divalent organic group bonded to P via a carbon atom.
J represents a monovalent organic group having at least one group selected from the group consisting of alicyclic hydrocarbon groups having 4 to 40 carbon atoms and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 40 carbon atoms, provided that at least one hydrogen atom possessed by the alicyclic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group is substituted with a substituent selected from the group consisting of a halogen atom, a halogen-atom-containing alkyl group, a halogen-atom-containing alkoxy group, an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, and a heteroatom-containing group in which a carbon-carbon bond possessed by any methylene group of the halogen-atom-containing alkyl group, halogen-atom-containing alkoxy group, alkyl group, alkoxy group, and alkenyl group is interrupted by an oxygen atom.
In the group "-L-OCO-CR'=CR"-", L represents a single bond or -(B 1 -(CH 2 ) b1 ) m' - (b1 is an integer of 1 to 15. B 1 represents a single bond, -CONH-, -NHCO-, -CON(CH 3 )-, -NH-, -O-, -COO- or -OCO-. m' is an integer of 1 to 2. When m ' is 2, multiple b1s and B 1s each independently have the same definition as above, and at least one B 1 is not a single bond.) R' and R" represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
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