JP2015094830A - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, method for manufacturing liquid crystal alignment film, liquid crystal display element, and method for manufacturing liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶配向性及び配向安定性が良好な液晶配向膜を得ることができる液晶配向剤を提供する。【解決手段】重合体成分と、下記式(1)で表される化合物(D)とを液晶配向剤に含有させる。(式中、A1は重合性不飽和結合を含む基であり、A2はエポキシ基と反応し得る官能基であり、R1は(m+n)価の有機基である。mは2〜18の整数であり、nは1〜18の整数である。但し、(m+n)≰20を満たす。)【選択図】なしDisclosed is a liquid crystal aligning agent capable of obtaining a liquid crystal alignment film having good liquid crystal alignment and alignment stability. A liquid crystal aligning agent contains a polymer component and a compound (D) represented by the following formula (1). (In the formula, A1 is a group containing a polymerizable unsaturated bond, A2 is a functional group capable of reacting with an epoxy group, R1 is an (m + n) -valent organic group, m is an integer of 2 to 18). Yes, n is an integer from 1 to 18. However, (m + n) ≰20 is satisfied.
Description
本発明は、液晶配向剤、液晶配向膜、液晶配向膜の製造方法、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, a method for manufacturing a liquid crystal alignment film, a liquid crystal display element, and a method for manufacturing a liquid crystal display element.
従来、液晶表示素子としては、電極構造や使用する液晶分子の物性等が異なる種々の駆動方式が開発されており、例えばTN型やSTN型、VA型、MVA型、IPS型、FFS型等の各種液晶表示素子が知られている。これら液晶表示素子は、液晶分子を配向させるための液晶配向膜を有する。液晶配向膜の材料としては、耐熱性、機械的強度、液晶との親和性等の各種特性が良好である点から、一般にポリアミック酸やポリイミドが使用されている。また、液晶配向剤の重合体成分として、所望の機能を発現可能な基を側鎖に導入したポリオルガノシロキサンを使用することも提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、鎖状アルキル基を有するシラン化合物を含む加水分解性のシラン化合物を蓚酸及びアルコールの存在下で反応させ、該反応により得られたポリオルガノシロキサンを液晶配向剤の重合体成分として使用することが開示されている。 Conventionally, as a liquid crystal display element, various driving methods having different electrode structures and physical properties of liquid crystal molecules to be used have been developed. For example, TN type, STN type, VA type, MVA type, IPS type, FFS type, etc. Various liquid crystal display elements are known. These liquid crystal display elements have a liquid crystal alignment film for aligning liquid crystal molecules. As a material for the liquid crystal alignment film, polyamic acid or polyimide is generally used because various properties such as heat resistance, mechanical strength, and affinity with liquid crystal are good. It has also been proposed to use a polyorganosiloxane in which a group capable of expressing a desired function is introduced into a side chain as a polymer component of a liquid crystal aligning agent (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, a hydrolyzable silane compound containing a silane compound having a chain alkyl group is reacted in the presence of oxalic acid and an alcohol, and the polyorganosiloxane obtained by the reaction is reacted with a polymer of a liquid crystal aligning agent. It is disclosed for use as an ingredient.
また近年、プレチルト角特性を発現させるための新たな技術として、PSA(Polymer Sustained Alignment)技術が提案されている。PSA技術は、光重合性化合物を液晶層に混入した液晶セルを構築し、液晶セルの構築後、液晶層に電圧を印加して液晶分子を傾斜配向させた状態で光照射することにより、光重合性化合物を重合して液晶の分子配向を制御するである(例えば、特許文献2参照)。このPSA技術によれば、視野角の拡大や高速応答化を図ることができるといった利点がある。 In recent years, a PSA (Polymer Sustained Alignment) technique has been proposed as a new technique for developing pretilt angle characteristics. The PSA technology builds a liquid crystal cell in which a photopolymerizable compound is mixed in a liquid crystal layer, and after the liquid crystal cell is built, a voltage is applied to the liquid crystal layer to irradiate light in a state where liquid crystal molecules are tilted and aligned. Polymerization of a polymerizable compound controls the molecular orientation of the liquid crystal (see, for example, Patent Document 2). According to this PSA technology, there is an advantage that the viewing angle can be increased and the response speed can be increased.
また、本出願人は、(メタ)アクリロイル基を有するポリオルガノシロキサンを含む液晶配向剤を用いて一対の基板上に塗膜を形成するとともに、この一対の基板を具備する液晶セルを構築し、その後、液晶セルに対して、一対の基板における導電膜間に電圧を印加した状態で光照射する技術を提案している(例えば、特許文献3参照)。 In addition, the present applicant forms a coating film on a pair of substrates using a liquid crystal aligning agent including a polyorganosiloxane having a (meth) acryloyl group, and constructs a liquid crystal cell including the pair of substrates. Thereafter, a technique of irradiating light with a voltage applied between conductive films on a pair of substrates is proposed for a liquid crystal cell (see, for example, Patent Document 3).
液晶配向剤を用いて形成した高分子薄膜に液晶配向能を付与する方法としては、近年、ラビング法に代わる技術として、光異性化や光二量化、光分解等を利用した光配向法が提案されている。この光配向法は、基板上に形成した感放射線性の有機薄膜に対し、偏光又は非偏光の放射線を照射することによって膜に異方性を与え、これにより液晶分子の配向を制御する方法である。この方法によれば、従来のラビング法に比べて、工程内でのほこりや静電気の発生を抑制することができるため、ほこり等に起因する表示不良の発生や歩留まりの低下を抑制することが可能である。また、基板上に形成した塗膜に対して液晶配向能を均一に付与できるといったメリットもある。 In recent years, photoalignment methods using photoisomerization, photodimerization, photolysis, etc. have been proposed as a method to give liquid crystal alignment ability to polymer thin films formed using liquid crystal alignment agents, as an alternative to rubbing methods. ing. This photo-alignment method is a method in which the radiation-sensitive organic thin film formed on the substrate is irradiated with polarized or non-polarized radiation to make the film anisotropic, thereby controlling the alignment of liquid crystal molecules. is there. According to this method, it is possible to suppress the generation of dust and static electricity in the process as compared with the conventional rubbing method, and therefore it is possible to suppress the occurrence of display defects and the decrease in yield due to dust and the like. It is. In addition, there is an advantage that liquid crystal alignment ability can be uniformly imparted to the coating film formed on the substrate.
紫外線等の照射によって化学変化を起こす光配向法の場合、従来のラビング処理による液晶配向膜と比較して液晶の配向規制力の点で劣る傾向にある。こうした点を考慮し、光配向法を用いた場合に、液晶の配向規制力を高めることを目的としてPSA処理を行うことがある。しかしながら、PSA処理を行っても液晶分子の配向規制力を十分に高めることができず、特に横電界方式の液晶表示素子において表示品位が低下したり、長時間の連続駆動後に焼き付きが生じたりするといった問題が生じることがある。また、垂直配向型の液晶表示素子の作製においても、構築した液晶セルに光照射処理を行って液晶の配向規制力を高めることがある。しかしながら、同処理を行った場合、長時間の連続駆動による電圧保持率の低下が生じやすく、信頼性に劣る傾向がある。 In the case of a photo-alignment method in which a chemical change is caused by irradiation with ultraviolet rays or the like, it tends to be inferior in terms of the alignment regulating power of the liquid crystal as compared with a liquid crystal alignment film by a conventional rubbing treatment. Considering these points, when the photo-alignment method is used, the PSA treatment may be performed for the purpose of increasing the alignment regulating force of the liquid crystal. However, even if the PSA treatment is performed, the alignment regulating force of the liquid crystal molecules cannot be sufficiently increased, and the display quality is deteriorated particularly in a liquid crystal display element of a horizontal electric field type, or image sticking occurs after continuous driving for a long time. Such a problem may occur. Also in the manufacture of a vertical alignment type liquid crystal display element, the liquid crystal cell thus constructed may be subjected to light irradiation treatment to increase the alignment regulating power of the liquid crystal. However, when this process is performed, the voltage holding ratio is likely to decrease due to continuous driving for a long time, and the reliability tends to be poor.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、液晶配向性及び配向安定性が良好な液晶配向膜を得ることができる液晶配向剤を提供することを主たる目的とする。また、電圧保持率や焼き付き特性などの各種特性が良好な液晶表示素子を提供することを他の一つの目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and sets it as the main objective to provide the liquid crystal aligning agent which can obtain the liquid crystal aligning film with favorable liquid crystal aligning property and alignment stability. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display element having various characteristics such as voltage holding ratio and image sticking characteristics.
本発明者らは、上記のような従来技術の課題を達成するべく鋭意検討した結果、液晶配向剤に特定の化合物を含有させることにより、上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明により以下の液晶配向剤、液晶配向膜、液晶配向膜の製造方法、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法が提供される。 As a result of intensive studies to achieve the above-described problems of the prior art, the present inventors have found that the above-described problems can be solved by including a specific compound in the liquid crystal aligning agent. It came to be completed. Specifically, the present invention provides the following liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film, method for manufacturing the liquid crystal alignment film, liquid crystal display element, and method for manufacturing the liquid crystal display element.
本発明は一つの側面において、重合体成分と、下記式(1)で表される化合物(D)と、を含有する液晶配向剤を提供する。 In one aspect, the present invention provides a liquid crystal aligning agent containing a polymer component and a compound (D) represented by the following formula (1).
本発明は一つの側面において、上記の液晶配向剤を基板上に塗布して塗膜を形成する工程と、該塗膜に光照射する工程と、を含む液晶配向膜の製造方法を提供する。また、一対の基板の各表面上に上記の液晶配向剤をそれぞれ塗布し、次いでこれを加熱して塗膜を形成する工程と、該塗膜を形成した一対の基板を、液晶分子の層を介して塗膜が相対するように対向配置して液晶セルを構築する工程と、該液晶セルの外側から光照射する工程と、を含む液晶表示素子の製造方法を提供する。 In one aspect, the present invention provides a method for producing a liquid crystal alignment film, comprising: a step of applying the liquid crystal alignment agent on a substrate to form a coating film; and a step of irradiating the coating film with light. In addition, the liquid crystal aligning agent described above is applied to each surface of a pair of substrates, then heated to form a coating film, and the pair of substrates on which the coating film is formed is divided into a liquid crystal molecule layer. There is provided a method for manufacturing a liquid crystal display element, comprising: a step of constructing a liquid crystal cell so as to face each other through a coating film; and a step of irradiating light from the outside of the liquid crystal cell.
本発明の液晶配向剤によれば、液晶配向性及び配向安定性が良好な液晶配向膜を得ることができる。また、当該液晶配向剤を用いて作製した液晶配向膜を備える液晶表示素子は、電圧保持率や焼き付き特性などの各種特性が良好である。 According to the liquid crystal aligning agent of this invention, the liquid crystal aligning film with favorable liquid crystal aligning property and alignment stability can be obtained. Moreover, a liquid crystal display element provided with the liquid crystal aligning film produced using the said liquid crystal aligning agent has favorable various characteristics, such as a voltage holding rate and an image sticking characteristic.
本発明の液晶配向剤は、重合体成分と、多官能性の特定の化合物(D)とを含有する。以下に、本発明の液晶配向剤に含まれる各成分、及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分について説明する。 The liquid crystal aligning agent of this invention contains a polymer component and a specific polyfunctional compound (D). Below, each component contained in the liquid crystal aligning agent of this invention and the other component arbitrarily mix | blended as needed are demonstrated.
≪重合体成分≫
本発明における重合体成分としては、特に限定しないが、例えばポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド、ポリオルガノシロキサン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエステル、ポリアミド、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導体、ポリ(スチレン−フェニルマレイミド)誘導体などを挙げることができる。これらの中でも、本発明の液晶配向剤は、重合体成分として、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド及びポリオルガノシロキサンよりなる群から選ばれる少なくとも一種の重合体(以下、「特定重合体」ともいう。)を含むことが好ましい。
≪Polymer component≫
The polymer component in the present invention is not particularly limited. For example, polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, polyorganosiloxane, poly (meth) acrylate, polyester, polyamide, cellulose derivative, polyacetal, polystyrene derivative, poly (styrene- Phenyl maleimide) derivatives and the like. Among these, the liquid crystal aligning agent of the present invention is at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, and polyorganosiloxane as a polymer component (hereinafter also referred to as “specific polymer”). .).
<ポリアミック酸>
本発明におけるポリアミック酸は、例えばテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させることにより合成することができる。
[テトラカルボン酸二無水物]
本発明におけるポリアミック酸の合成に用いるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物などを;
脂環式テトラカルボン酸二無水物として、例えば1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、3−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−カルボキシメチルノルボルナン−2:3,5:6−二無水物、2,4,6,8−テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン−2:4,6:8−二無水物、4,9−ジオキサトリシクロ[5.3.1.02,6]ウンデカン−3,5,8,10−テトラオン、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物などを;
芳香族テトラカルボン酸二無水物として、例えばピロメリット酸二無水物などを;
それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のテトラカルボン酸二無水物等を用いることができる。なお、上記テトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
<Polyamic acid>
The polyamic acid in this invention is compoundable by making tetracarboxylic dianhydride and diamine react, for example.
[Tetracarboxylic dianhydride]
Examples of tetracarboxylic dianhydrides used for the synthesis of polyamic acid in the present invention include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides, alicyclic tetracarboxylic dianhydrides, aromatic tetracarboxylic dianhydrides, and the like. Can do. Specific examples thereof include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride;
Examples of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 1,3,3a, 4, 5,9b-Hexahydro-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 1,3,3a, 4,5,9b- Hexahydro-8-methyl-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 3-oxabicyclo [3.2.1] octane -2,4-dione-6-spiro-3 '-(tetrahydrofuran-2', 5'-dione), 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl) -3-methyl-3-cyclohexene- No 1,2-dicarboxylic acid 3,5,6-tricarboxy-2-carboxymethylnorbornane-2: 3,5: 6-dianhydride, 2,4,6,8-tetracarboxybicyclo [3.3.0] octane-2 : 4,6: 8-dianhydride, 4,9-dioxatricyclo [5.3.1.0 2,6 ] undecane-3,5,8,10-tetraone, cyclohexanetetracarboxylic dianhydride Etc .;
Examples of aromatic tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride;
In addition to the above, tetracarboxylic dianhydrides described in JP 2010-97188 A can be used. In addition, the said tetracarboxylic dianhydride can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
[ジアミン]
本発明におけるポリアミック酸の合成に使用するジアミンとしては、例えば脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサンなどを挙げることができる。これらの具体例としては、脂肪族ジアミンとして、例えばメタキシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどを;脂環式ジアミンとして、例えば1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンなどを;
[Diamine]
Examples of the diamine used in the synthesis of the polyamic acid in the present invention include aliphatic diamine, alicyclic diamine, aromatic diamine, diaminoorganosiloxane and the like. Specific examples thereof include aliphatic diamines such as metaxylylenediamine, 1,3-propanediamine, tetramethylene diamine, pentamethylene diamine, hexamethylene diamine, and the like; alicyclic diamines such as 1,4- Diaminocyclohexane, 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane and the like;
芳香族ジアミンとして、例えばドデカノキシジアミノベンゼン、テトラデカノキシジアミノベンゼン、ペンタデカノキシジアミノベンゼン、ヘキサデカノキシジアミノベンゼン、オクタデカノキシジアミノベンゼン、コレスタニルオキシジアミノベンゼン、コレステリルオキシジアミノベンゼン、ジアミノ安息香酸コレスタニル、ジアミノ安息香酸コレステリル、ジアミノ安息香酸ラノスタニル、3,6−ビス(4−アミノベンゾイルオキシ)コレスタン、3,6−ビス(4−アミノフェノキシ)コレスタン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ブチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェノキシ)メチル)フェニル)−4−ヘプチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−((アミノフェニル)メチル)フェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキサン、N−(2,4−ジアミノフェニル)−4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)ベンズアミド、下記式(a−1)
で表される化合物などの液晶配向性基含有ジアミン:
p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4−アミノフェニル−4’−アミノベンゾエート、1,5−ジアミノナフタレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、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、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,6−ジアミノピリジン、3,4−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリミジン、3,6−ジアミノアクリジン、3,6−ジアミノカルバゾール、N−メチル−3,6−ジアミノカルバゾール、N−エチル−3,6−ジアミノカルバゾール、N−フェニル−3,6−ジアミノカルバゾール、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−ベンジジン、N,N’−ビス(4−アミノフェニル)−N,N’−ジメチルベンジジン、1,4−ビス−(4−アミノフェニル)−ピペラジン、3,5−ジアミノ安息香酸などのその他のジアミン、などを;
ジアミノオルガノシロキサンとして、例えば、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−テトラメチルジシロキサンなどを;それぞれ挙げることができるほか、特開2010−97188号公報に記載のジアミンを用いることができる。ジアミンは、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Examples of aromatic diamines include dodecanoxydiaminobenzene, tetradecanoxydiaminobenzene, pentadecanoxydiaminobenzene, hexadecanoxydiaminobenzene, octadecanoxydiaminobenzene, cholestanyloxydiaminobenzene, and cholesteryloxydiaminobenzene. Cholestanyl diaminobenzoate, cholesteryl diaminobenzoate, lanostannyl diaminobenzoate, 3,6-bis (4-aminobenzoyloxy) cholestane, 3,6-bis (4-aminophenoxy) cholestane, 1,1-bis (4 -((Aminophenyl) methyl) phenyl) -4-butylcyclohexane, 1,1-bis (4-((aminophenyl) methyl) phenyl) -4-heptylcyclohexane, 1,1-bis (4-((amino Phenoxy Methyl) phenyl) -4-heptylcyclohexane, 1,1-bis (4-((aminophenyl) methyl) phenyl) -4- (4-heptylcyclohexyl) cyclohexane, N- (2,4-diaminophenyl) -4 -(4-Heptylcyclohexyl) benzamide, the following formula (a-1)
Liquid crystal aligning group-containing diamine such as a compound represented by:
p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate, 1,5-diaminonaphthalene, 2,2′-dimethyl-4,4 '-Diaminobiphenyl, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 2,7-diaminofluorene, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2-bis [4- (4 -Aminophenoxy) phenyl] propane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2-bis (4-amino) Phenyl) hexafluoropropane, 4,4 ′-(p-phenylenediisopropylidene) bisaniline, 4,4 ′-(m-phen Nylenediisopropylidene) bisaniline, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 2,6-diaminopyridine, 3,4-diaminopyridine, 2, 4-diaminopyrimidine, 3,6-diaminoacridine, 3,6-diaminocarbazole, N-methyl-3,6-diaminocarbazole, N-ethyl-3,6-diaminocarbazole, N-phenyl-3,6-diamino Carbazole, N, N′-bis (4-aminophenyl) -benzidine, N, N′-bis (4-aminophenyl) -N, N′-dimethylbenzidine, 1,4-bis- (4-aminophenyl) -Piperazine, other diamines such as 3,5-diaminobenzoic acid, etc .;
Examples of the diaminoorganosiloxane include 1,3-bis (3-aminopropyl) -tetramethyldisiloxane; and the diamines described in JP 2010-97188 A can be used. Diamine can be used alone or in combination of two or more.
上記式(D−1)における「−XI−(RI−XII)n−」で表される2価の基としては、炭素数1〜3のアルカンジイル基、*−O−、*−COO−又は*−O−C2H4−O−(ただし、「*」を付した結合手がジアミノフェニル基と結合する。)であることが好ましい。基「−CcH2c+1」の具体例としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基などを挙げることができる。ジアミノフェニル基における2つのアミノ基は、他の基に対して2,4−位又は3,5−位にあることが好ましい。 Examples of the divalent group represented by “—X I — (R I —X II ) n —” in the formula (D-1) include an alkanediyl group having 1 to 3 carbon atoms, * —O—, * —COO— or * —O—C 2 H 4 —O— (however, a bond marked with “*” is bonded to a diaminophenyl group) is preferred. Specific examples of the group “—C c H 2c + 1 ” include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, and n-octyl group. N-nonyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group , N-eicosyl group and the like. The two amino groups in the diaminophenyl group are preferably in the 2,4-position or 3,5-position with respect to other groups.
上記式(a−1)で表される化合物の具体例としては、例えば下記式(a−1−1)〜(a−1−3)のそれぞれで表される化合物などを挙げることができる。
<ポリアミック酸の合成>
ポリアミック酸は、上記のようなテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、必要に応じて末端封止剤とともに反応させることにより得ることができる。ポリアミック酸の合成反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンとの使用割合は、ジアミンのアミノ基1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物基が0.2〜2当量となる割合が好ましく、0.3〜1.2当量となる割合がより好ましい。
上記末端封止剤としては、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸などの酸一無水物、アニリン、シクロヘキシルアミン、n−ブチルアミンなどのモノアミン化合物、フェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネートなどのモノイソシアネート化合物等を挙げることができる。末端封止剤の使用割合は、使用するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計100重量部に対して、20重量部以下とすることが好ましく、10重量部以下とすることがより好ましい。
<Synthesis of polyamic acid>
The polyamic acid can be obtained by reacting the above tetracarboxylic dianhydride and diamine together with a terminal blocking agent as necessary. The ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine used in the polyamic acid synthesis reaction is 0.2 to 2 for the tetracarboxylic dianhydride acid anhydride group to 1 equivalent of the amino group of the diamine. The ratio which becomes an equivalent is preferable, and the ratio which becomes 0.3-1.2 equivalent is more preferable.
Examples of the end-capping agent include acid monoanhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride and itaconic anhydride, monoamine compounds such as aniline, cyclohexylamine and n-butylamine, and monoisocyanate compounds such as phenyl isocyanate and naphthyl isocyanate. Etc. The use ratio of the terminal blocking agent is preferably 20 parts by weight or less, and more preferably 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total of the tetracarboxylic dianhydride and diamine to be used.
ポリアミック酸の合成反応は、好ましくは有機溶媒中において行われる。このときの反応温度は、−20℃〜150℃が好ましく、0〜100℃がより好ましい。また、反応時間は、0.1〜24時間が好ましく、0.5〜12時間がより好ましい。 The polyamic acid synthesis reaction is preferably carried out in an organic solvent. The reaction temperature at this time is preferably -20 ° C to 150 ° C, more preferably 0 to 100 ° C. The reaction time is preferably from 0.1 to 24 hours, more preferably from 0.5 to 12 hours.
反応に使用する有機溶媒としては、例えば非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素などを挙げることができる。これらの有機溶媒のうち、非プロトン性極性溶媒及びフェノール系溶媒よりなる群(第一群の有機溶媒)から選択される1種以上、又は、第一群の有機溶媒から選択される1種以上と、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、ハロゲン化炭化水素及び炭化水素よりなる群(第二群の有機溶媒)から選択される1種以上との混合物を使用することが好ましい。後者の場合、第二群の有機溶媒の使用割合は、第一群の有機溶媒及び第二群の有機溶媒の合計量に対して、好ましくは50重量%以下であり、より好ましくは40重量%以下であり、更に好ましくは30重量%以下である。
特に好ましくは、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミド、m−クレゾール、キシレノール及びハロゲン化フェノールよりなる群から選択される1種以上を溶媒として使用するか、あるいはこれらの1種以上と他の有機溶媒との混合物を、上記割合の範囲で使用することが好ましい。
有機溶媒の使用量(a)は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(b)が、反応溶液の全量(a+b)に対して、0.1〜50重量%になる量とすることが好ましい。
Examples of the organic solvent used in the reaction include aprotic polar solvents, phenol solvents, alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons, hydrocarbons, and the like. Among these organic solvents, one or more selected from the group consisting of an aprotic polar solvent and a phenolic solvent (first group organic solvent), or one or more selected from the first group of organic solvents And a mixture of at least one selected from the group consisting of alcohols, ketones, esters, ethers, halogenated hydrocarbons and hydrocarbons (second-group organic solvent). In the latter case, the proportion of the second group organic solvent used is preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight, based on the total amount of the first group organic solvent and the second group organic solvent. Or less, more preferably 30% by weight or less.
Particularly preferred are N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, tetramethylurea, hexamethylphosphortriamide, m-cresol, xylenol and halogen. It is preferable to use one or more selected from the group consisting of fluorinated phenols as a solvent, or to use a mixture of one or more of these and another organic solvent in the above range.
The amount of organic solvent used (a) is such that the total amount (b) of tetracarboxylic dianhydride and diamine is 0.1 to 50% by weight based on the total amount (a + b) of the reaction solution. Is preferred.
以上のようにして、ポリアミック酸を溶解してなる反応溶液が得られる。この反応溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液中に含まれるポリアミック酸を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリアミック酸を精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。ポリアミック酸の単離及び精製は公知の方法に従って行うことができる。 As described above, a reaction solution obtained by dissolving polyamic acid is obtained. This reaction solution may be used as it is for the preparation of the liquid crystal aligning agent, may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after isolating the polyamic acid contained in the reaction solution, or the isolated polyamic acid was purified. You may use for preparation of a liquid crystal aligning agent. Isolation and purification of the polyamic acid can be performed according to known methods.
<ポリアミック酸エステル>
本発明におけるポリアミック酸エステルは、例えば、[I]上記合成反応により得られたポリアミック酸と、水酸基含有化合物、ハロゲン化物、エポキシ基含有化合物等とを反応させることにより合成する方法、[II]テトラカルボン酸ジエステルとジアミンとを反応させる方法、[III]テトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物とジアミンとを反応させる方法、などによって得ることができる。
<Polyamic acid ester>
The polyamic acid ester in the present invention is, for example, [I] a method of synthesizing a polyamic acid obtained by the above synthesis reaction with a hydroxyl group-containing compound, a halide, an epoxy group-containing compound, or the like, [II] tetra It can be obtained by reacting a carboxylic acid diester with a diamine, [III] reacting a tetracarboxylic acid diester dihalide with a diamine, or the like.
ここで、方法[I]で使用する水酸基含有化合物としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;フェノール、クレゾール等のフェノール類などが挙げられる。また、ハロゲン化物としては、例えば臭化メチル、臭化エチル、臭化ステアリル、塩化メチル、塩化ステアリル、1,1,1−トリフルオロ−2−ヨードエタン等が挙げられ、エポキシ基含有化合物としては、例えばプロピレンオキシド等が挙げられる。
方法[II]で使用するテトラカルボン酸ジエステルは、例えば上記ポリアミック酸の合成で例示したテトラカルボン酸二無水物を、上記のアルコール類を用いて開環することにより得ることができる。方法[II]の反応は、適当な脱水触媒の存在下で行うことが好ましい。脱水触媒としては、例えば4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムハライド、カルボニルイミダゾール、リン系縮合剤などが挙げられる。方法[III]で使用するテトラカルボン酸ジエステルジハロゲン化物は、例えば上記の如くして得たテトラカルボン酸ジエステルを、塩化チオニル等の適当な塩素化剤と反応させることにより得ることができる。
方法[II]及び方法[III]で使用するジアミンとしては、ポリアミック酸の合成で例示したジアミンを挙げることができる。なお、ポリアミック酸エステルは、アミック酸エステル構造のみを有していてもよく、アミック酸構造とアミック酸エステル構造とが併存する部分エステル化物であってもよい。
Here, examples of the hydroxyl group-containing compound used in the method [I] include alcohols such as methanol, ethanol and propanol; phenols such as phenol and cresol. Examples of the halide include methyl bromide, ethyl bromide, stearyl bromide, methyl chloride, stearyl chloride, 1,1,1-trifluoro-2-iodoethane and the like, and as an epoxy group-containing compound, Examples thereof include propylene oxide.
The tetracarboxylic acid diester used in the method [II] can be obtained, for example, by ring-opening the tetracarboxylic dianhydride exemplified in the synthesis of the polyamic acid using the above alcohols. The reaction of Method [II] is preferably carried out in the presence of a suitable dehydration catalyst. Examples of the dehydration catalyst include 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium halide, carbonylimidazole, a phosphorus condensing agent, and the like. The tetracarboxylic acid diester dihalide used in Method [III] can be obtained, for example, by reacting the tetracarboxylic acid diester obtained as described above with an appropriate chlorinating agent such as thionyl chloride.
Examples of the diamine used in the method [II] and the method [III] include diamines exemplified in the synthesis of polyamic acid. The polyamic acid ester may have only an amic acid ester structure, or may be a partially esterified product in which an amic acid structure and an amic acid ester structure coexist.
<ポリイミド>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリイミドは、例えば上記の如くして合成されたポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得ることができる。
<Polyimide>
The polyimide contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention can be obtained, for example, by dehydrating and ring-closing and imidizing the polyamic acid synthesized as described above.
上記ポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸が有していたアミック酸構造のすべてを脱水閉環した完全イミド化物であってもよく、アミック酸構造の一部のみを脱水閉環し、アミック酸構造とイミド環構造が併存する部分イミド化物であってもよい。本発明におけるポリイミドは、電気特性の観点から、そのイミド化率が30%以上であることが好ましく、50〜99%であることがより好ましく、65〜99%であることが更に好ましい。このイミド化率は、ポリイミドのアミック酸構造の数とイミド環構造の数との合計に対するイミド環構造の数の占める割合を百分率で表したものである。ここで、イミド環の一部がイソイミド環であってもよい。 The polyimide may be a completely imidized product obtained by dehydrating and cyclizing all of the amic acid structure possessed by the polyamic acid that is the precursor, and only a part of the amic acid structure is dehydrated and cyclized, It may be a partially imidized product in which an imide ring structure coexists. From the viewpoint of electrical characteristics, the polyimide in the present invention preferably has an imidization ratio of 30% or more, more preferably 50 to 99%, and still more preferably 65 to 99%. This imidation ratio represents the ratio of the number of imide ring structures to the total of the number of polyimide amic acid structures and the number of imide ring structures in percentage. Here, a part of the imide ring may be an isoimide ring.
ポリアミック酸の脱水閉環は、好ましくはポリアミック酸を加熱する方法により、又はポリアミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加し、必要に応じて加熱する方法により行われる。このうち、後者の方法によることが好ましい。 The polyamic acid is preferably dehydrated and closed by heating the polyamic acid, or by dissolving the polyamic acid in an organic solvent, adding a dehydrating agent and a dehydrating ring-closing catalyst to the solution, and heating the mixture as necessary. Is called. Of these, the latter method is preferred.
上記ポリアミック酸の溶液中に脱水剤及び脱水閉環触媒を添加する方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸のアミック酸構造の1モルに対して0.01〜20モルとすることが好ましい。脱水閉環触媒としては、例えばピリジン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミン等の3級アミンを用いることができる。脱水閉環触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.01〜10モルとすることが好ましい。脱水閉環反応に用いられる有機溶媒としては、ポリアミック酸の合成に用いる有機溶媒を挙げることができる。脱水閉環反応の反応温度は、好ましくは0〜180℃であり、より好ましくは10〜150℃である。反応時間は、好ましくは1.0〜120時間であり、より好ましくは2.0〜30時間である。 In the method of adding a dehydrating agent and a dehydrating ring-closing catalyst to the polyamic acid solution, for example, an acid anhydride such as acetic anhydride, propionic anhydride, or trifluoroacetic anhydride can be used as the dehydrating agent. It is preferable that the usage-amount of a dehydrating agent shall be 0.01-20 mol with respect to 1 mol of the amic acid structure of a polyamic acid. As the dehydration ring closure catalyst, for example, tertiary amines such as pyridine, collidine, lutidine, triethylamine and the like can be used. It is preferable that the usage-amount of a dehydration ring-closing catalyst shall be 0.01-10 mol with respect to 1 mol of dehydrating agents to be used. Examples of the organic solvent used for the dehydration ring-closing reaction include organic solvents used for the synthesis of polyamic acid. The reaction temperature of the dehydration ring closure reaction is preferably 0 to 180 ° C, more preferably 10 to 150 ° C. The reaction time is preferably 1.0 to 120 hours, more preferably 2.0 to 30 hours.
このようにしてポリイミドを含有する反応溶液が得られる。この反応溶液は、そのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、反応溶液から脱水剤及び脱水閉環触媒を除いたうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、ポリイミドを単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、又は単離したポリイミドを精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。これらの精製操作は公知の方法に従って行うことができる。 In this way, a reaction solution containing polyimide is obtained. This reaction solution may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent as it is, may be used for the preparation of the liquid crystal aligning agent after removing the dehydrating agent and the dehydrating ring-closing catalyst from the reaction solution, and the liquid crystal after isolating the polyimide. You may use for preparation of an aligning agent, or you may use for preparation of a liquid crystal aligning agent, after purifying the isolated polyimide. These purification operations can be performed according to known methods.
以上のようにして得られるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドは、これを濃度10重量%の溶液としたときに、10〜800mPa・sの溶液粘度を持つものであることが好ましく、15〜500mPa・sの溶液粘度を持つものであることがより好ましい。なお、上記重合体の溶液粘度(mPa・s)は、当該重合体の良溶媒(例えばγ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなど)を用いて調製した濃度10重量%の重合体溶液につき、E型回転粘度計を用いて25℃において測定した値である。ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドにつき、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は、1,000〜500,000であることが好ましく、2,000〜300,000であることがより好ましい。 The polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide obtained as described above preferably have a solution viscosity of 10 to 800 mPa · s, when this is made into a solution having a concentration of 10% by weight, and 15 to 500 mPa · s. More preferably, it has a solution viscosity of s. In addition, the solution viscosity (mPa · s) of the above polymer is based on a polymer solution having a concentration of 10% by weight prepared using a good solvent for the polymer (eg, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc.). The value measured at 25 ° C. using an E-type rotational viscometer. Regarding the polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography is preferably 1,000 to 500,000, and preferably 2,000 to 300,000. More preferred.
<ポリオルガノシロキサン>
本発明の液晶配向剤に含有されるポリオルガノシロキサンは、シロキサン骨格を有するものであればよく、側鎖部分の構造は特に限定しない。化合物(D)が有する基「A2」と反応させて液晶配向性及び液晶安定性を高める観点から、エポキシ基を有するポリオルガノシロキサン(以下、「エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン」ともいう。)を含むことが好ましい。エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、例えば下記式(S−1)で表される繰り返し単位を有するポリオルガノシロキサン、その加水分解物又は加水分解物の縮合物などが挙げられる。
The polyorganosiloxane contained in the liquid crystal aligning agent of this invention should just have a siloxane skeleton, and the structure of a side chain part is not specifically limited. A polyorganosiloxane having an epoxy group (hereinafter also referred to as “epoxy group-containing polyorganosiloxane”) is used from the viewpoint of reacting with the group “A 2 ” of the compound (D) to improve liquid crystal alignment and liquid crystal stability. It is preferable to include. Specific examples of the epoxy group-containing polyorganosiloxane include, for example, a polyorganosiloxane having a repeating unit represented by the following formula (S-1), a hydrolyzate thereof, or a condensate of the hydrolyzate.
式(S−1)におけるX1は、エポキシ基を有していればその余の構造は特に限定せず、例えば鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基に対してエポキシ基が結合した基などが挙げられる。X1の好ましい具体例としては、例えば下記式(X1−1)〜(X1−3)のそれぞれで表される基などが挙げられる。
なお、本明細書における「鎖状炭化水素基」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基を意味する。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基を意味する。但し、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基を意味する。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。 In the present specification, the “chain hydrocarbon group” means a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group which are composed only of a chain structure without including a cyclic structure in the main chain. The “alicyclic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group that includes only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure. However, it is not necessary to be comprised only by the structure of an alicyclic hydrocarbon, The thing which has a chain structure in the part is also included. “Aromatic hydrocarbon group” means a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure.
式(S−1)におけるY1の炭素数1〜10のアルキル基は、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、これらは直鎖状でも分岐状でもよい。Y1の炭素数1〜10のアルコキシル基としては、例えば上記アルキル基と酸素原子とが結合してなる基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリール基としては、例えばフェニル基、ベンジル基、トリル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms of Y 1 in the formula (S-1) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decanyl group. These may be linear or branched. Examples of the alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms of Y 1 include a group formed by bonding the alkyl group and an oxygen atom, specifically, a methoxy group, an ethoxy group, and the like. Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyl group, a benzyl group, and a tolyl group.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンのエポキシ当量は、100〜10,000g/モルであることが好ましく、150〜1,000g/モルであることがより好ましい。
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンのゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は、500〜100,000であることが好ましく、1,000〜10,000であることがより好ましく、1,000〜5,000であることがさらに好ましい。
The epoxy equivalent of the epoxy group-containing polyorganosiloxane is preferably 100 to 10,000 g / mol, and more preferably 150 to 1,000 g / mol.
The weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography of the epoxy group-containing polyorganosiloxane is preferably 500 to 100,000, more preferably 1,000 to 10,000, More preferably, it is 000-5,000.
<ポリオルガノシロキサンの合成>
上記のようなエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンは、例えばエポキシ基を有する加水分解性のシラン化合物(エポキシ基含有シラン化合物)、又は当該エポキシ基含有シラン化合物と他のシラン化合物との混合物を、好ましくは適当な有機溶媒、水及び触媒の存在下において、加水分解及び縮合することにより得ることができる。
<Synthesis of polyorganosiloxane>
The epoxy group-containing polyorganosiloxane as described above is preferably a hydrolyzable silane compound having an epoxy group (epoxy group-containing silane compound), or a mixture of the epoxy group-containing silane compound and another silane compound, It can be obtained by hydrolysis and condensation in the presence of a suitable organic solvent, water and catalyst.
上記エポキシ基含有シラン化合物としては、例えば3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルジメチルエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等が挙げられる。エポキシ基含有シラン化合物は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Examples of the epoxy group-containing silane compound include 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-glycidyloxypropylmethyldiethoxysilane. 3-glycidyloxypropyldimethylmethoxysilane, 3-glycidyloxypropyldimethylethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane Etc. An epoxy group containing silane compound can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
上記他のシラン化合物としては、加水分解性であれば特に限定せず、例えばメチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルジクロロシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メトキシジメチルシラン、エトキシジメチルシラン、クロロトリメチルシラン、ブロモトリメチルシラン、ヨードトリメチルシラン、メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン;
3−(メタ)アクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリクロロシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリメトキシシラン、2−(メタ)アクリロキシエチルトリエトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリクロロシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリメトキシシラン、4−(メタ)アクリロキシブチルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシブチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシペンチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシヘキシルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシヘプチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシオクチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシノニルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシデシルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシウンデシルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシドデシルトリメトキシシラン等を挙げることができる。他のシラン化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、「(メタ)アクリロキシ」は、「アクリロキシ」及び「メタクリロキシ」を含む意味である。
上記エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの合成にあたっては、上記エポキシ基含有シラン化合物と他のシラン化合物との使用割合を、得られるポリオルガノシロキサンのエポキシ当量が上記の好ましい範囲になるように調整することが好ましい。
The other silane compound is not particularly limited as long as it is hydrolyzable. For example, methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrichlorosilane, phenyltrimethoxysilane, methyldichlorosilane, methyldimethoxysilane , Dimethyldichlorosilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldichlorosilane, diphenyldimethoxysilane, methoxydimethylsilane, ethoxydimethylsilane, chlorotrimethylsilane, bromotrimethylsilane, iodotrimethylsilane, methoxytrimethylsilane, ethoxytrimethylsilane, Tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, octadecyltrimethoxysilane, vinyltrichloro Silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane;
3- (meth) acryloxypropyltrichlorosilane, 3- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, 2- (meth) acryloxyethyltrichlorosilane, 2- (meth ) Acryloxyethyltrimethoxysilane, 2- (meth) acryloxyethyltriethoxysilane, 4- (meth) acryloxybutyltrichlorosilane, 4- (meth) acryloxybutyltrimethoxysilane, 4- (meth) acryloxy Butyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloxybutyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypentyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxyhexyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxyheptyltri Methoxysilane, 3- (meta Acryloxyoctyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxynonyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxydecyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxyundecyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryl Roxide decyltrimethoxysilane and the like can be mentioned. Another silane compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Note that “(meth) acryloxy” means “acryloxy” and “methacryloxy”.
In the synthesis of the epoxy group-containing polyorganosiloxane, the proportion of the epoxy group-containing silane compound and the other silane compound used may be adjusted so that the epoxy equivalent of the resulting polyorganosiloxane is within the preferred range. preferable.
ポリオルガノシロキサンの合成に際し使用することのできる有機溶媒としては、例えば炭化水素、ケトン、エステル、エーテル、アルコールなどを挙げることができる。ここで、上記炭化水素としては、例えばトルエン、キシレンなどを;上記ケトンとしては、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn−アミルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノンなどを;上記エステルとしては、例えば酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチルなどを;上記エーテルとしては、例えばエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどを;上記アルコールとしては、例えば1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、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−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルなどを、それぞれ挙げることができる。これらのうち非水溶性の有機溶媒を用いることが好ましい。なお、これらの有機溶媒は、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
上記ポリオルガノシロキサンを合成する場合の有機溶媒の使用量は、合成に使用する全シラン化合物100重量部に対して、好ましくは10〜10,000重量部、より好ましくは50〜1,000重量部である。また、上記ポリオルガノシロキサンを合成する際の水の使用量は、合成に使用する全シラン化合物に対して、好ましくは0.5〜100倍モル、より好ましくは1〜30倍モルである。
Examples of the organic solvent that can be used in the synthesis of the polyorganosiloxane include hydrocarbons, ketones, esters, ethers, alcohols, and the like. Here, examples of the hydrocarbon include toluene and xylene; examples of the ketone include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-amyl ketone, diethyl ketone, and cyclohexanone; examples of the ester include ethyl acetate and acetic acid. n-butyl, i-amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, etc .; examples of the ether include ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, etc .; For example, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene Recall mono -n- propyl ether, ethylene glycol monobutyl -n- butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol mono -n- propyl ether, and respectively. Of these, it is preferable to use a water-insoluble organic solvent. In addition, these organic solvents can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
The amount of the organic solvent used when synthesizing the polyorganosiloxane is preferably 10 to 10,000 parts by weight, more preferably 50 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total silane compounds used for the synthesis. It is. Moreover, the amount of water used when synthesizing the polyorganosiloxane is preferably 0.5 to 100 times mol, more preferably 1 to 30 times mol, based on all silane compounds used for synthesis.
上記ポリオルガノシロキサンの合成に際して使用することができる触媒としては、例えば酸、アルカリ金属化合物、有機塩基、チタン化合物、ジルコニウム化合物などを挙げることができる。ここで、上記酸としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸、蟻酸、蓚酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、リン酸など;上記アルカリ金属化合物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシドなどを;上記有機塩基としては、例えばエチルアミン、ジエチルアミン、ピペラジン、ピペリジン、ピロリジン、ピロールの如き1〜2級有機アミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ジアザビシクロウンデセンの如き3級の有機アミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの如き4級の有機アミンなどを;それぞれ挙げることができる。
上記触媒としては、特に有機塩基が好ましい。有機塩基の使用量は、有機塩基の種類、温度などの反応条件などにより異なり、適宜に設定されるべきであるが、例えば全シラン化合物に対して好ましくは0.01〜3倍モルであり、より好ましくは0.05〜1倍モルである。
Examples of the catalyst that can be used in the synthesis of the polyorganosiloxane include acids, alkali metal compounds, organic bases, titanium compounds, and zirconium compounds. Here, examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, formic acid, succinic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and phosphoric acid; examples of the alkali metal compound include sodium hydroxide, potassium hydroxide, Examples of the organic base include sodium methoxide, potassium methoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxide, and the like. Examples of the organic base include primary and secondary organic amines such as ethylamine, diethylamine, piperazine, piperidine, pyrrolidine, and pyrrole, triethylamine, and tri-n. A tertiary organic amine such as propylamine, tri-n-butylamine, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, diazabicycloundecene, a quaternary organic amine such as tetramethylammonium hydroxide; it can.
As the catalyst, an organic base is particularly preferable. The amount of the organic base used varies depending on the reaction conditions such as the type of organic base and temperature, and should be set as appropriate. More preferably, it is 0.05-1 times mole.
上記ポリオルガノシロキサンを合成する際の加水分解・縮合反応は、加水分解性のシラン化合物の1種又は2種以上を有機溶媒に溶解し、得られた溶液を有機塩基及び水と混合して、例えば油浴などにより加熱することにより実施することが好ましい。
加水分解・縮合反応時には、加熱温度を好ましくは130℃以下、より好ましくは40〜100℃として、好ましくは0.5〜12時間、より好ましくは1〜8時間加熱することが望ましい。加熱中は、混合液を撹拌してもよいし、還流下に置いてもよい。
反応終了後、反応液から分取した有機溶媒層を水で洗浄することが好ましい。この洗浄に際しては、少量の塩を含む水、例えば0.2重量%程度の硝酸アンモニウム水溶液などを用いて洗浄することにより、洗浄操作が容易になる点で好ましい。洗浄は洗浄後の水層が中性になるまで行い、その後有機溶媒層を、必要に応じて無水硫酸カルシウム、モレキュラーシーブスなどの乾燥剤で乾燥した後、溶媒を除去することにより、目的とするポリオルガノシロキサンを得ることができる。なお、上記エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンは市販品を用いてもよい。このような市販品としては、例えばDMS−E01、DMS−E12、DMS−E21、EMS−32(以上、チッソ(株)製)等が挙げられる。
The hydrolysis / condensation reaction when synthesizing the polyorganosiloxane is performed by dissolving one or more hydrolyzable silane compounds in an organic solvent, mixing the resulting solution with an organic base and water, For example, it is preferably carried out by heating in an oil bath or the like.
During the hydrolysis / condensation reaction, the heating temperature is preferably 130 ° C. or lower, more preferably 40 to 100 ° C., and preferably 0.5 to 12 hours, more preferably 1 to 8 hours. During heating, the mixture may be stirred or placed under reflux.
After completion of the reaction, the organic solvent layer separated from the reaction solution is preferably washed with water. In this washing, washing with water containing a small amount of salt, for example, an aqueous ammonium nitrate solution of about 0.2% by weight is preferable because the washing operation is facilitated. Washing is performed until the aqueous layer after washing becomes neutral, and then the organic solvent layer is dried with a desiccant such as anhydrous calcium sulfate or molecular sieves as necessary, and then the solvent is removed to achieve the target. A polyorganosiloxane can be obtained. The epoxy group-containing polyorganosiloxane may be a commercially available product. Examples of such commercially available products include DMS-E01, DMS-E12, DMS-E21, and EMS-32 (manufactured by Chisso Corporation).
本発明の液晶配向剤に含有されるポリオルガノシロキサンとしては、塗膜に対して液晶配向能を付与可能な基(以下、「液晶配向性基」ともいう。)を有する化合物を好ましく用いることができる。液晶配向性基を有するポリオルガノシロキサン(以下、「配向性基含有ポリオルガノシロキサン」ともいう。)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとは別に含有される態様であってもよいし、あるいは、エポキシ基と液晶配向性基とを有するポリオルガノシロキサンとして含有される態様であってもよい。好ましくは後者である。配向性基含有ポリオルガノシロキサンの好ましい具体例としては、例えば下記式(S−2)で表される繰り返し単位を有するポリオルガノシロキサン等を挙げることができる。
式(S−2)におけるX2は、液晶配向性基を有していればその余の構造は特に限定しない。X2の好ましい具体例としては、例えば下記式(X2−1A)〜(X2−3B)のそれぞれで表される基などが挙げられる。
液晶配向性基(R3)としては、光異性化や光二量化、光分解等によって光配向性を示す基(以下、「光配向性基」ともいう。)、塗膜に対してプレチルト角特性を付与可能な基(以下、「プレチルト角付与基」ともいう。)等が挙げられる。 Examples of the liquid crystal aligning group (R 3 ) include a group that exhibits photo-alignment by photoisomerization, photodimerization, photolysis, etc. (hereinafter, also referred to as “photo-alignment group”), and pretilt angle characteristics with respect to the coating film. (Hereinafter, also referred to as “pretilt angle providing group”).
塗膜に対して液晶配向能を付与する処理を光配向法によって行う場合、光配向性基を有するポリオルガノシロキサンを含むことが好ましい。光配向性基としては、光異性化や光二量化、光分解等によって配向性を示す種々の化合物由来の基を採用することができ、例えばアゾベンゼン又はその誘導体を基本骨格として含有するアゾベンゼン含有基、桂皮酸又はその誘導体を基本骨格として含有する桂皮酸構造を有する基、カルコン又はその誘導体を基本骨格として含有するカルコン含有基、ベンゾフェノン又はその誘導体を基本骨格として含有するベンゾフェノン含有基、クマリン又はその誘導体を基本骨格として含有するクマリン含有基等が挙げられる。中でも、光配向性が良好である点及び重合体への導入が容易である点で、桂皮酸構造を有する基であることが好ましい。 When performing the process which provides liquid crystal aligning ability with respect to a coating film by a photo-alignment method, it is preferable that the polyorganosiloxane which has a photo-alignment group is included. As the photoalignable group, groups derived from various compounds exhibiting orientation by photoisomerization, photodimerization, photolysis, etc. can be employed. For example, an azobenzene-containing group containing azobenzene or a derivative thereof as a basic skeleton, A group having a cinnamic acid structure containing cinnamic acid or a derivative thereof as a basic skeleton, a chalcone-containing group containing chalcone or a derivative thereof as a basic skeleton, a benzophenone-containing group containing benzophenone or a derivative thereof as a basic skeleton, coumarin or a derivative thereof And a coumarin-containing group containing as a basic skeleton. Among these, a group having a cinnamic acid structure is preferable from the viewpoint of good photoalignment and easy introduction into a polymer.
上記式(S−2)のR3が光配向性基であるポリオルガノシロキサンは、例えば上記で得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと、光配向性基を有するカルボン酸(C−1)とを反応させることにより得ることができる。上記カルボン酸(C−1)の好ましい例としては、例えば下記式(C1−1)〜(C1−3)のそれぞれで表される化合物等を挙げることができる。
R8及びR11の炭素数1〜20のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよいが、好ましくは直鎖状である。上記式(C1−1)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c1−1−1)〜(c1−1−10)のそれぞれで表される化合物等を;上記式(C1−2)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c1−2−1)で表される化合物等を;上記式(C1−3)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c1−3−1)で表される化合物等を、それぞれ挙げることができる。
プレチルト角付与基としては、例えば炭素数4〜40のアルキル基、炭素数4〜40のフルオロアルキル基、炭素数4〜40のアルコキシ基、炭素数17〜51のステロイド骨格を有する基、多環構造を有する基などが挙げられる。 Examples of the pretilt angle-providing group include alkyl groups having 4 to 40 carbon atoms, fluoroalkyl groups having 4 to 40 carbon atoms, alkoxy groups having 4 to 40 carbon atoms, groups having a steroid skeleton having 17 to 51 carbon atoms, and polycyclic rings. Examples thereof include a group having a structure.
上記式(S−2)のR3がプレチルト角付与基であるポリオルガノシロキサンは、例えば上記で得られたエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと、プレチルト角付与基を有するカルボン酸(C−2)とを反応させることにより得ることができる。上記カルボン酸(C−2)の好ましい例としては、例えば下記式(C2−1)〜(C2−5)のそれぞれで表される化合物等を挙げることができる。
R22及びR12のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよいが、好ましくは直鎖状である。上記式(C2−1)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c2−1−1)〜(c2−1−9)のそれぞれで表される化合物等を;上記式(C2−2)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c2−2−1)〜(c2−2−7)のそれぞれで表される化合物等を;上記式(C2−3)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c2−3−1)で表される化合物等を;上記式(C2−4)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c2−4−1)で表される化合物等を;上記式(C2−5)の好ましい具体例としては、例えば下記式(c2−5−1)で表される化合物等を、それぞれ挙げることができる。
垂直配向型の液晶表示素子を製造する場合、重合体成分として、プレチルト角付与基を有するポリオルガノシロキサンを含むことが好ましい。なお、プレチルト角付与基を有するポリオルガノシロキサンの合成方法は上記に限定せず、例えばプレチルト角付与基を有する加水分解性のシラン化合物をモノマー組成に含む重合により合成してもよい。 In the case of producing a vertical alignment type liquid crystal display element, it is preferable that a polyorganosiloxane having a pretilt angle imparting group is included as a polymer component. The method for synthesizing the polyorganosiloxane having a pretilt angle imparting group is not limited to the above. For example, the polyorganosiloxane may be synthesized by polymerization containing a hydrolyzable silane compound having a pretilt angle imparting group in the monomer composition.
本発明の液晶配向剤に含有させるポリオルガノシロキサンとしては、重合性不飽和基を有するポリオルガノシロキサンを用いることもできる。かかるポリオルガノシロキサンを用いた場合、液晶セルの構築後の光照射処理によって液晶分子の配向規制力を高めることが可能となる。重合性不飽和基としては、例えば(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基を有する基等を挙げることができるが、光に対する感度が良好である観点から、中でも(メタ)アクリロイル基が好ましい。かかるポリオルガノシロキサンは、例えば上記式(C2−2)及び式(C2−5)のそれぞれで表されるカルボン酸の少なくとも1種と、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとを反応させることにより得ることができる。 As the polyorganosiloxane contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention, a polyorganosiloxane having a polymerizable unsaturated group can also be used. When such a polyorganosiloxane is used, it becomes possible to increase the alignment regulating force of the liquid crystal molecules by the light irradiation treatment after the construction of the liquid crystal cell. Examples of the polymerizable unsaturated group include a group having a (meth) acryloyl group, a vinyl group, and a styryl group. Among them, a (meth) acryloyl group is preferable from the viewpoint of good sensitivity to light. Such polyorganosiloxane can be obtained, for example, by reacting at least one carboxylic acid represented by each of the above formulas (C2-2) and (C2-5) with an epoxy group-containing polyorganosiloxane. it can.
[エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとカルボン酸との反応]
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと、液晶配向性基を有するカルボン酸(以下、「カルボン酸(C)」とも称する。)との反応は、好ましくは触媒及び有機溶媒の存在下で行うことができる。
[Reaction of epoxy group-containing polyorganosiloxane and carboxylic acid]
The reaction between the epoxy group-containing polyorganosiloxane and the carboxylic acid having a liquid crystal alignment group (hereinafter also referred to as “carboxylic acid (C)”) can be preferably carried out in the presence of a catalyst and an organic solvent.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと反応させるカルボン酸としては、カルボン酸(C)を単独で、又は他のカルボン酸と共に使用することができる。他のカルボン酸としては、例えば、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンを架橋させる目的で、下記式(f)で表されるカルボン酸(F)をカルボン酸(C)と同時に使用することができる。
式(f)におけるR23は、3級のアルキル基又はシクロアルカン骨格を有する基であることが好ましい。R23の具体例としては、例えば下記式(t−1)及び式(t−2)のそれぞれで表される基などが挙げられる。
上記式(f)におけるカルボキシル基の結合位置はパラ位であることが好ましい。
カルボン酸(F)の好ましい具体例としては、例えば下記式(f−1)及び式(f−2)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。カルボン酸(F)は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Preferable specific examples of the carboxylic acid (F) include compounds represented by the following formulas (f-1) and (f-2), for example. Carboxylic acid (F) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンと反応させるカルボン酸(全体量)の使用割合は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基1モルに対して、0.001〜10モルとすることが好ましく、0.01〜5モルとすることがより好ましく、0.05〜2モルとすることが更に好ましく、0.05〜0.8モルが特に好ましい。なお、カルボン酸の使用割合を、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基よりも少なくすることにより、液晶配向性基とエポキシ基とを有するポリオルガノシロキサンを得ることができる。
重合性不飽和基を有するポリオルガノシロキサンを合成する場合、上記式(C2−2)及び式(C2−5)のそれぞれで表されるカルボン酸の使用割合(合計量)は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有するエポキシ基1モルに対して、0.001〜5モルとすることが好ましく、0.01〜1モルとすることがより好ましく、0.03〜0.6モルとすることが更に好ましい。
上記カルボン酸(F)を使用する場合、その使用割合は、エポキシ基1モルに対して0.01〜1モルとすることが好ましい。より好ましくは0.02〜0.3モルであり、更に好ましくは0.04〜0.2モルである。
The ratio of the carboxylic acid (total amount) to be reacted with the epoxy group-containing polyorganosiloxane is preferably 0.001 to 10 mol with respect to 1 mol of the epoxy group contained in the epoxy group-containing polyorganosiloxane. It is more preferable to set it as 01-5 mol, It is still more preferable to set it as 0.05-2 mol, 0.05-0.8 mol is especially preferable. In addition, the polyorganosiloxane which has a liquid crystal aligning group and an epoxy group can be obtained by making the usage-amount of carboxylic acid less than the epoxy group which an epoxy-group-containing polyorganosiloxane has.
When synthesizing a polyorganosiloxane having a polymerizable unsaturated group, the use ratio (total amount) of the carboxylic acid represented by each of the above formulas (C2-2) and (C2-5) is the epoxy group-containing poly It is preferable to set it as 0.001-5 mol with respect to 1 mol of epoxy groups which organosiloxane has, It is more preferable to set it as 0.01-1 mol, It is further preferable to set it as 0.03-0.6 mol. preferable.
When using the said carboxylic acid (F), it is preferable that the use ratio shall be 0.01-1 mol with respect to 1 mol of epoxy groups. More preferably, it is 0.02-0.3 mol, More preferably, it is 0.04-0.2 mol.
反応に使用する触媒としては、例えば有機塩基、エポキシ化合物の反応を促進するいわゆる硬化促進剤として公知の化合物などを用いることができる。ここで、上記有機塩基としては、例えばエチルアミン、ピペラジン、ピペリジンなどの1〜2級有機アミン;トリエチルアミン、ピリジンなどの3級有機アミン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの4級有機アミン;などを挙げることができる。有機塩基としては、これらのうち、3級有機アミン又は4級有機アミンが好ましい。
また、上記硬化促進剤としては、例えばベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの3級アミン;2−メチルイミダゾール、2−n−ヘプチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物;ジフェニルフォスフィンなどの有機リン化合物;ベンジルトリフェニルフォスフォニウムクロライドなどの4級フォスフォニウム塩;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7やその有機酸塩などのジアザビシクロアルケン;オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、アルミニウムアセチルアセトン錯体などの有機金属化合物;テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラ−n−ブチルアンモニウムクロライドの如き4級アンモニウム塩;三フッ化ホウ素、ホウ酸トリフェニルの如きホウ素化合物;塩化亜鉛、塩化第二錫の如き金属ハロゲン化合物;などを挙げることができる。これらのうち、好ましくは4級アンモニウム塩である。
上記触媒は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン100重量部に対して、好ましくは100重量部以下、より好ましくは0.01〜100重量部、更に好ましくは0.1〜20重量部の割合で使用される。
As the catalyst used in the reaction, for example, a compound known as a so-called curing accelerator that accelerates the reaction of an organic base or an epoxy compound can be used. Examples of the organic base include primary and secondary organic amines such as ethylamine, piperazine and piperidine; tertiary organic amines such as triethylamine and pyridine; quaternary organic amines such as tetramethylammonium hydroxide; Can do. Of these, tertiary organic amines or quaternary organic amines are preferred as the organic base.
Examples of the curing accelerator include tertiary amines such as benzyldimethylamine and 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol; imidazole compounds such as 2-methylimidazole and 2-n-heptylimidazole; Organic phosphorus compounds such as phosphine; quaternary phosphonium salts such as benzyltriphenylphosphonium chloride; diazabicycloalkenes such as 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 and organic acid salts thereof Organic metal compounds such as zinc octylate, tin octylate, aluminum acetylacetone complex; tetraethylammonium bromide, tetra-n-butylammonium bromide, tetraethylammonium chloride, tetra-n-butylammonium chloride Grade ammonium salts; boron trifluoride, such as boron compounds triphenyl borate; and the like; zinc chloride, such as metal halide compound of stannic chloride. Of these, quaternary ammonium salts are preferred.
The catalyst is used in an amount of preferably 100 parts by weight or less, more preferably 0.01 to 100 parts by weight, and still more preferably 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy group-containing polyorganosiloxane. The
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとカルボン酸との反応において使用することのできる有機溶媒としては、例えば炭化水素化合物、エーテル化合物、エステル化合物、ケトン化合物、アミド化合物、アルコール化合物などを挙げることができる。これらのうち、原料及び生成物の溶解性並びに生成物の精製のしやすさの観点から、エーテル化合物、エステル化合物、ケトン化合物が好ましく、特に好ましい溶媒の具体例として、2−ブタノン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン及び酢酸ブチル等を挙げることができる。また、有機溶媒は、固形分濃度(反応溶液中の溶媒以外の成分の合計重量が溶液の全重量に占める割合)が、0.1重量%以上となる割合で使用することが好ましく、5〜50重量%となる割合で使用することがより好ましい。反応温度は、好ましくは0〜200℃であり、より好ましくは50〜150℃である。反応時間は、好ましくは0.1〜50時間であり、より好ましくは0.5〜20時間である。
なお、上記配向基含有ポリオルガノシロキサンの合成方法は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有するエポキシの開環付加によって液晶配向性基を導入する方法である。この合成方法は簡便であり、しかも液晶配向性基の導入率を高くすることができる点で好適な方法である。
Examples of the organic solvent that can be used in the reaction between the epoxy group-containing polyorganosiloxane and the carboxylic acid include hydrocarbon compounds, ether compounds, ester compounds, ketone compounds, amide compounds, and alcohol compounds. Of these, ether compounds, ester compounds, and ketone compounds are preferred from the viewpoints of solubility of raw materials and products, and ease of purification of the products, and specific examples of particularly preferred solvents include 2-butanone and 2-hexanone. , Methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, butyl acetate and the like. The organic solvent is preferably used in such a ratio that the solid content concentration (the ratio of the total weight of components other than the solvent in the reaction solution to the total weight of the solution) is 0.1% by weight or more. More preferably, it is used in a proportion of 50% by weight. The reaction temperature is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C. The reaction time is preferably 0.1 to 50 hours, more preferably 0.5 to 20 hours.
In addition, the synthesis method of the said orientation group containing polyorganosiloxane is a method of introduce | transducing a liquid crystal aligning group by the ring-opening addition of the epoxy which epoxy group containing polyorganosiloxane has. This synthesis method is convenient because it is simple and can increase the introduction ratio of the liquid crystal orientation group.
配向性基含有ポリオルガノシロキサンのゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は、1,000〜200,000であることが好ましく、2,000〜50,000であることがより好ましく、3,000〜20,000であることがさらに好ましい。 The polystyrene-reduced weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography of the orientation group-containing polyorganosiloxane is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 50,000. More preferably, it is 3,000 to 20,000.
≪化合物(D)≫
上記化合物(D)は、下記式(1)で表される。
The compound (D) is represented by the following formula (1).
上記式(1)において、A1は、光に対する反応性が高い点で、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基及びスチリル基よりなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基であることがより好ましい。なお、(メタ)アクリロイルオキシ基は、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基を含む意味である。
エポキシ基と反応し得る官能基(A2)としては、例えばカルボキシル基、チオール基、1級アミノ基、エポキシ基等を挙げることができる。エポキシ基との反応性が高い点において、中でもカルボキシル基であることが好ましい。
R1の(m+n)価の有機基としては、例えば鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基など炭化水素基、当該炭化水素基におけるメチレン基が、エーテル基、チオエーテル基、エステル基又はチオエステル基で置き換えられてなる基などが挙げられる。R1の炭素数は、1〜30であることが好ましく、3〜20であることがより好ましい。
mは、2〜10であることが好ましく、2〜8であることがより好ましい。nは、2〜18であることが好ましく、2〜10であることがより好ましく、2〜8であることが更に好ましい。(m+n)は、4〜12であることが好ましく、4〜10であることがより好ましい。
上記式(1)で表される化合物としては、下記式(1−1)で表される化合物(以下、「カルボン酸含有多価(メタ)アクリレート」ともいう。)であることが好ましい。
Examples of the functional group (A 2 ) capable of reacting with the epoxy group include a carboxyl group, a thiol group, a primary amino group, and an epoxy group. Among them, a carboxyl group is preferable in terms of high reactivity with an epoxy group.
Examples of the (m + n) -valent organic group represented by R 1 include a hydrocarbon group such as a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, or an aromatic hydrocarbon group, and a methylene group in the hydrocarbon group is an ether group or a thioether. And a group substituted by a group, an ester group or a thioester group. R 1 preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 3 to 20 carbon atoms.
m is preferably 2 to 10, and more preferably 2 to 8. n is preferably from 2 to 18, more preferably from 2 to 10, and even more preferably from 2 to 8. (M + n) is preferably from 4 to 12, and more preferably from 4 to 10.
The compound represented by the above formula (1) is preferably a compound represented by the following formula (1-1) (hereinafter also referred to as “carboxylic acid-containing polyvalent (meth) acrylate”).
上記カルボン酸含有多価(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば下記式(1−1−1)〜(1−1−3)のそれぞれで表される化合物等を挙げることができる。
上記式(1−1−1)〜(1−1−3)において、上記式(p−1)で表される基の数(x)と、上記式(p−2)で表される基及び上記式(p−3)で表される基の数(合計数y)との割合は、使用する重合体や添加剤の種類及び配合量等に応じて適宜調整することができる。横電界方式の液晶表示素子の場合には焼き付き低減の点で、また垂直配向型の液晶表示素子の場合には液晶分子の応答速度を速くする点で、xがyよりも多いことが好ましい。 In the above formulas (1-1-1) to (1-1-3), the number (x) of groups represented by the above formula (p-1) and the group represented by the above formula (p-2). And the ratio with the number (total number y) of groups represented by the said Formula (p-3) can be suitably adjusted according to the kind of polymer to be used, an additive, compounding quantity, etc. In the case of a horizontal electric field type liquid crystal display element, x is preferably larger than y in terms of reducing burn-in, and in the case of a vertical alignment type liquid crystal display element, the response speed of liquid crystal molecules is increased.
上記化合物(D)は、市販品を用いてもよく、あるいは合成によって得られた化合物を用いてもよい。化合物(D)の市販品としては、例えば東亜合成(株)製の商品名「TO−2349」、「TO−1382」等が挙げられる。
また、上記化合物(D)を合成する場合、その合成方法は特に限定せず、有機化学の定法を適宜組み合わせて行うことができる。上記式(1−1)で表されるカルボン酸含有多価(メタ)アクリレートを一例に挙げて説明すると、例えば、[1]水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物と、無水コハク酸等の酸無水物とを反応させる方法(下記のスキーム(I)に対応);[2]多官能(メタ)アクリレート化合物とチオール基を有するカルボン酸とを反応(マイケル付加)させる方法(下記のスキーム(II)に対応)、等によって合成することができる。
Moreover, when synthesizing the compound (D), the synthesis method is not particularly limited, and organic chemical chemistry methods can be combined appropriately. The carboxylic acid-containing polyvalent (meth) acrylate represented by the above formula (1-1) will be described as an example. For example, [1] a polyfunctional (meth) acrylate compound having a hydroxyl group and succinic anhydride A method of reacting with an acid anhydride (corresponding to the following scheme (I)); [2] a method of reacting a polyfunctional (meth) acrylate compound and a carboxylic acid having a thiol group (Michael addition) (the following scheme ( II)), etc.
上記化合物(D)の配合割合は、液晶配向剤中の重合体成分の全体100重量部に対して、1〜30重量部とすることが好ましい。1重量部以上とすることにより、液晶配向性や配向安定性の改善効果を十分に得ることができる。また、30重量部以下とすることにより、液晶配向不良を抑制することが可能となる。より好ましくは3〜25重量部の範囲であり、更に好ましくは5〜20重量部の範囲である。なお、上記化合物(D)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The compounding ratio of the compound (D) is preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight as a whole of the polymer components in the liquid crystal aligning agent. By setting it to 1 part by weight or more, the effect of improving the liquid crystal alignment property and alignment stability can be sufficiently obtained. Moreover, it becomes possible to suppress a liquid crystal orientation defect by setting it as 30 weight part or less. More preferably, it is the range of 3-25 weight part, More preferably, it is the range of 5-20 weight part. In addition, the said compound (D) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
≪その他の成分≫
本発明の液晶配向剤は、必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。かかるその他の成分の好ましい具体例としては、例えば分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物であって上記化合物(D)に該当しない化合物(以下、「エポキシ基含有化合物」ともいう。)、分子内に2個以上のカルボキシル基を有する化合物であって上記化合物(D)に該当しない化合物(以下、「多価カルボン酸」ともいう。)等が挙げられる。
≪Other ingredients≫
The liquid crystal aligning agent of this invention may contain the other component as needed. Preferable specific examples of such other components include compounds having two or more epoxy groups in the molecule and not corresponding to the above compound (D) (hereinafter also referred to as “epoxy group-containing compounds”), Examples thereof include compounds having two or more carboxyl groups in the molecule and not corresponding to the above compound (D) (hereinafter also referred to as “polyvalent carboxylic acid”).
<エポキシ基含有化合物>
エポキシ基含有化合物は、液晶配向膜の基板表面との接着性を向上させる目的で使用することができる。エポキシ基含有化合物の具体例としては、例えば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、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、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−p−フェニレンジアミン、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、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4、4’−ジアミノジフェニルエーテル、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、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、N,N−ジグリシジル−ベンジルアミン、N,N−ジグリシジル−アミノメチルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジル−シクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス(N,N−ジグリシジル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、下記式(e−1)〜(e−3)
エポキシ基含有化合物を液晶配向剤に添加する場合、その配合比率は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100重量部に対して、40重量部以下が好ましく、0.1〜30重量部がより好ましい。
<Epoxy group-containing compound>
The epoxy group-containing compound can be used for the purpose of improving the adhesion of the liquid crystal alignment film to the substrate surface. Specific examples of the epoxy group-containing compound include, for example, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether. 2,2-dibromoneopentylglycol diglycidyl ether, 1,3,5,6-tetraglycidyl-2,4-hexanediol, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-p-phenylenediamine, N , N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenyl ether, N, N, N ′, N ′ -Tetraglycidyl-2,2'-dimethyl -4,4'-diaminobiphenyl, trimethylolpropane triglycidyl ether, N, N, N ', N'-tetraglycidyl-m-xylenediamine, 1,3-bis (N, N-diglycidylaminomethyl) cyclohexane N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, N, N-diglycidyl-benzylamine, N, N-diglycidyl-aminomethylcyclohexane, N, N-diglycidyl-cyclohexylamine, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-1,4-diaminocyclohexane, bis (N, N-diglycidyl-4-aminocyclohexyl) methane, 1,4-bis (N, N-diglycidylaminomethyl) Cyclohexane, 1,4-bis (N, N-diglycidylaminomethyl) benzene, 1,3,5-to Scan (N, N-diglycidyl aminomethyl) cyclohexane, the following formulas (e-1) ~ (e-3)
When the epoxy group-containing compound is added to the liquid crystal aligning agent, the blending ratio is preferably 40 parts by weight or less, and 0.1 to 30 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the polymer contained in the liquid crystal aligning agent. Is more preferable.
<多価カルボン酸>
多価カルボン酸は、液晶配向膜の液晶配向性を向上させる目的で使用することができる。多価カルボン酸の具体例としては、例えばフマル酸、マロン酸、アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸、ピリジン−2,6−ジカルボン酸等のジカルボン酸;1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,3−シクロヘキサントリカルボン酸、トリメリット酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等のトリカルボン酸;1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、ピロメリット酸等のテトラカルボン酸などを挙げることができる。
多価カルボン酸を液晶配向剤に添加する場合、その配合比率は、液晶配向剤中に含まれる重合体の合計100重量部に対して、40重量部以下が好ましく、0.1〜30重量部がより好ましい。
<Polyvalent carboxylic acid>
The polyvalent carboxylic acid can be used for the purpose of improving the liquid crystal alignment property of the liquid crystal alignment film. Specific examples of the polyvalent carboxylic acid include dicarboxylic acids such as fumaric acid, malonic acid, adipic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, sebacic acid, diphenyl ether-4,4′-dicarboxylic acid, and pyridine-2,6-dicarboxylic acid. Acid; tricarboxylic acid such as 1,2,4-butanetricarboxylic acid, 1,2,3-cyclohexanetricarboxylic acid, trimellitic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid; 1,2,3,4-cyclobutanetetra Examples thereof include carboxylic acids, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, cyclohexanetetracarboxylic acid, and tetracarboxylic acids such as pyromellitic acid.
When polyvalent carboxylic acid is added to the liquid crystal aligning agent, the blending ratio is preferably 40 parts by weight or less, and 0.1 to 30 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the polymer contained in the liquid crystal aligning agent. Is more preferable.
上記その他の成分としては、上記のほか、例えば官能性シラン化合物、分子内に1個のエポキシ基を有する化合物、分子内に少なくとも1個のオキセタニル基を有する化合物、ビスマレイミド化合物、酸化防止剤、光増感剤等が挙げられる。これらその他の成分の配合量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜調整することができる。 In addition to the above, the other components include, for example, a functional silane compound, a compound having one epoxy group in the molecule, a compound having at least one oxetanyl group in the molecule, a bismaleimide compound, an antioxidant, A photosensitizer etc. are mentioned. The blending amount of these other components can be appropriately adjusted within a range not impairing the effects of the present invention.
本発明の液晶配向剤の好ましい形態としては、重合体成分として、
(I)ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる一種のみからなる態様;
(II)ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドよりなる群から選ばれる一種と、ポリオルガノシロキサンとからなる態様;
(III)ポリオルガノシロキサンのみからなる態様;
などを挙げることができる。
これらのうち、上記(II)の態様が好ましく、上記(II)の態様においてポリオルガノシロキサンがエポキシ基含有ポリオルガノシロキサンであることがより好ましい。上記(II)の態様におけるポリオルガノシロキサンの配合割合は、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドの合計100重量部に対して、1〜30重量部とすることが好ましく、5〜20重量部とすることがより好ましい。
なお、重合性成分を配向膜中に導入し、液晶セルの構築後に液晶セルに対して光照射する技術を用いて液晶表示素子を製造する場合には、液晶配向剤の重合体成分の少なくとも一部として、重合性不飽和基を側鎖に有する重合体を配合することが好ましい。重合性不飽和基を側鎖に有する重合体としては、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド及びポリオルガノシロキサンよりなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、ポリオルガノシロキサンであることがより好ましい。特に、上記(II)の態様において、ポリオルガノシロキサンが重合性不飽和基を有するものとすることにより、少ない光照射量で液晶配向性の改善効果を得ることができ、好適である。
As a preferable form of the liquid crystal aligning agent of the present invention, as a polymer component,
(I) A mode consisting of only one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide;
(II) an embodiment comprising a polyorganosiloxane and a kind selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide;
(III) an embodiment consisting only of polyorganosiloxane;
And so on.
Of these, the embodiment (II) is preferable, and in the embodiment (II), the polyorganosiloxane is more preferably an epoxy group-containing polyorganosiloxane. The blending ratio of the polyorganosiloxane in the embodiment (II) is preferably 1 to 30 parts by weight, and preferably 5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of polyamic acid, polyamic acid ester and polyimide. It is more preferable.
In the case of producing a liquid crystal display element using a technique in which a polymerizable component is introduced into an alignment film and the liquid crystal cell is irradiated with light after the liquid crystal cell is constructed, at least one of the polymer components of the liquid crystal aligning agent is used. As a part, it is preferable to blend a polymer having a polymerizable unsaturated group in the side chain. The polymer having a polymerizable unsaturated group in the side chain is preferably at least one selected from the group consisting of polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide and polyorganosiloxane, more preferably polyorganosiloxane. . In particular, in the embodiment (II), it is preferable that the polyorganosiloxane has a polymerizable unsaturated group, so that the effect of improving liquid crystal alignment can be obtained with a small amount of light irradiation.
≪溶剤≫
本発明の液晶配向剤は、重合体成分、化合物(D)及び必要に応じて任意に配合されるその他の成分が、好ましくは有機溶媒中に溶解されて構成される。
ここで、本発明の液晶配向剤の調製に使用される溶剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、乳酸ブチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネ−ト、エチルエトキシプロピオネ−ト、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコール−i−プロピルエーテル、エチレングリコール−n−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、イソアミルプロピオネート、イソアミルイソブチレート、ジイソペンチルエーテル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
≪Solvent≫
The liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably constituted by dissolving the polymer component, the compound (D) and other components optionally blended as necessary, in an organic solvent.
Here, examples of the solvent used for preparing the liquid crystal aligning agent of the present invention include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, ethylene glycol monomethyl ether, butyl lactate, butyl acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol n-propyl ether, ethylene glycol-i-propyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol Dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diisobutyl ketone, isoamyl propionate, isoamyl isobutyrate, diisopentyl ether, ethylene carbonate, propylene carbonate Etc. These can be used alone or in admixture of two or more.
本発明の液晶配向剤における固形分濃度(液晶配向剤の溶媒以外の成分の合計重量が液晶配向剤の全重量に占める割合)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重量%の範囲である。すなわち、本発明の液晶配向剤は、後述するように基板表面に塗布され、好ましくは加熱されることにより、液晶配向膜である塗膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成されるが、このとき、固形分濃度が1重量%未満である場合には、この塗膜の膜厚が過小となって良好な液晶配向膜を得ることができない。一方、固形分濃度が10重量%を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な液晶配向膜を得ることができず、また、液晶配向剤の粘性が増大して塗布特性が劣るものとなる。 The solid content concentration in the liquid crystal aligning agent of the present invention (the ratio of the total weight of components other than the solvent of the liquid crystal aligning agent to the total weight of the liquid crystal aligning agent) is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, and the like. The range is preferably 1 to 10% by weight. That is, the liquid crystal aligning agent of the present invention is applied to the substrate surface as described later, and preferably heated to form a coating film that is a liquid crystal alignment film or a coating film that becomes a liquid crystal alignment film. When the solid content concentration is less than 1% by weight, the film thickness of the coating film is too small to obtain a good liquid crystal alignment film. On the other hand, when the solid content concentration exceeds 10% by weight, the film thickness of the coating film becomes excessive and a good liquid crystal alignment film cannot be obtained, and the viscosity of the liquid crystal aligning agent increases and the coating characteristics are increased. Is inferior.
特に好ましい固形分濃度の範囲は、基板に液晶配向剤を塗布する際に用いる方法によって異なる。例えばスピンナー法による場合には固形分濃度1.5〜4.5重量%の範囲が特に好ましい。印刷法による場合には、固形分濃度を3〜9重量%の範囲とし、それにより溶液粘度を12〜50mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。インクジェット法による場合には、固形分濃度を1〜5重量%の範囲とし、それにより、溶液粘度を3〜15mPa・sの範囲とすることが特に好ましい。液晶配向剤を調製する際の温度は、好ましくは10〜50℃であり、より好ましくは20〜30℃である。 The particularly preferable range of the solid content concentration varies depending on the method used when the liquid crystal aligning agent is applied to the substrate. For example, when the spinner method is used, the solid content concentration is particularly preferably in the range of 1.5 to 4.5% by weight. In the case of the printing method, it is particularly preferable that the solid content concentration is in the range of 3 to 9% by weight, and thereby the solution viscosity is in the range of 12 to 50 mPa · s. In the case of the inkjet method, it is particularly preferable that the solid content concentration is in the range of 1 to 5% by weight, and thereby the solution viscosity is in the range of 3 to 15 mPa · s. The temperature when preparing the liquid crystal aligning agent is preferably 10 to 50 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
≪液晶配向膜及び液晶表示素子≫
本発明の液晶配向膜は、上記のように調製された液晶配向剤により形成される。また、本発明の液晶表示素子は、当該液晶配向剤を用いて形成された液晶配向膜を具備する。本発明の液晶表示素子を適用する動作モードは特に限定せず、TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、MVA型などの種々の動作モードに適用することができる。本発明の液晶表示素子は、例えば以下の工程(1)〜(3)を含む方法によって製造することができる。
≪Liquid crystal alignment film and liquid crystal display element≫
The liquid crystal alignment film of the present invention is formed by the liquid crystal aligning agent prepared as described above. Moreover, the liquid crystal display element of this invention comprises the liquid crystal aligning film formed using the said liquid crystal aligning agent. The operation mode to which the liquid crystal display element of the present invention is applied is not particularly limited, and can be applied to various operation modes such as TN type, STN type, IPS type, FFS type, VA type, and MVA type. The liquid crystal display element of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (1) to (3).
[工程(1):塗膜の形成]
先ず、一対の基板の各表面に液晶配向剤を塗布し、次いでこれを加熱して塗膜を形成する。
(1−1)TN型、STN型、VA型又はMVA型の液晶表示素子を製造する場合、パターニングされた透明導電膜が設けられている基板二枚を一対として、それぞれの基板における透明性導電膜の形成面上に、本発明の液晶配向剤を、好ましくはオフセット印刷法、スピンコート法、ロールコーター法又はインクジェット印刷法によりそれぞれ塗布する。ここで、基板としては、例えばフロートガラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ(脂環式オレフィン)などのプラスチックからなる透明基板を用いることができる。基板の一面に設けられる透明導電膜としては、酸化スズ(SnO2)からなるNESA膜(米国PPG社登録商標)、酸化インジウム−酸化スズ(In2O3−SnO2)からなるITO膜などを用いることができる。パターニングされた透明導電膜を得るには、例えばパターンなし透明導電膜を形成した後にフォト・エッチングによりパターンを形成する方法、透明導電膜を形成する際に所望のパターンを有するマスクを用いる方法などによることができる。液晶配向剤の塗布に際しては、基板表面及び透明導電膜と塗膜との接着性を更に良好にするために、基板表面のうち塗膜を形成する面に、官能性シラン化合物、官能性チタン化合物などを予め塗布する前処理を施しておいてもよい。
[Step (1): Formation of coating film]
First, a liquid crystal aligning agent is apply | coated to each surface of a pair of board | substrate, Then, this is heated and a coating film is formed.
(1-1) When manufacturing a TN-type, STN-type, VA-type, or MVA-type liquid crystal display element, a pair of two substrates each provided with a patterned transparent conductive film is used as a transparent conductive material in each substrate. On the film forming surface, the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably applied by an offset printing method, a spin coating method, a roll coater method or an ink jet printing method, respectively. Here, as the substrate, for example, glass such as float glass or soda glass; a transparent substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, poly (cycloaliphatic olefin) can be used. As a transparent conductive film provided on one surface of the substrate, an NESA film (registered trademark of PPG, USA) made of tin oxide (SnO 2 ), an ITO film made of indium oxide-tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 ), etc. Can be used. In order to obtain a patterned transparent conductive film, for example, a method of forming a pattern by photo-etching after forming a transparent conductive film without a pattern, a method of using a mask having a desired pattern when forming a transparent conductive film, etc. be able to. In applying the liquid crystal aligning agent, in order to further improve the adhesion between the substrate surface and the transparent conductive film and the coating film, a functional silane compound or a functional titanium compound is formed on the surface of the substrate surface on which the coating film is formed. It is also possible to perform a pretreatment to apply the above in advance.
(1−2)IPS型又はFFS型液晶表示素子を製造する場合、櫛歯型にパターニングされた透明導電膜又は金属膜からなる電極が設けられている基板の電極形成面と、電極が設けられていない対向基板の一面とに、本発明の液晶配向剤をそれぞれ塗布し、次いで各塗布面を加熱することにより塗膜を形成する。このとき使用される基板の材質、透明導電膜の材質、塗布方法、塗布後の加熱条件、透明導電膜又は金属膜のパターニング方法、基板の前処理、及び形成される塗膜の好ましい膜厚については上記(1−1)と同様である。金属膜としては、例えばクロムなどの金属からなる膜を使用することができる。 (1-2) When manufacturing an IPS type or FFS type liquid crystal display element, an electrode forming surface of a substrate provided with an electrode made of a transparent conductive film or a metal film patterned in a comb shape, and an electrode are provided. The liquid crystal aligning agent of this invention is each apply | coated to one surface of the counter substrate which is not, and then a coating film is formed by heating each application surface. About the preferable film thickness of the material of the board | substrate used at this time, the material of a transparent conductive film, the coating method, the heating conditions after application | coating, the patterning method of a transparent conductive film or a metal film, the pre-processing of a board | substrate, and the coating film formed Is the same as (1-1) above. As the metal film, for example, a film made of a metal such as chromium can be used.
上記(1−1)及び(1−2)のいずれの場合も、基板上に液晶配向剤を塗布した後、有機溶媒を除去することによって、液晶配向膜としての塗膜又は液晶配向膜となる塗膜が形成される。溶媒の除去は加熱処理によることが好ましい。具体的には、液晶配向剤の塗布後、塗布した配向剤の液垂れ防止などの目的で、好ましくは予備加熱(プレベーク)が実施される。プレベーク温度は、好ましくは30〜200℃であり、より好ましくは40〜150℃であり、特に好ましくは40〜100℃である。プレベーク時間は好ましくは0.25〜10分であり、より好ましくは0.5〜5分である。その後、溶剤を完全に除去する目的で、また必要に応じて重合体に存在するアミック酸構造を熱イミド化することを目的として焼成(ポストベーク)工程が実施される。このときの焼成温度(ポストベーク温度)は、好ましくは80〜300℃であり、より好ましくは120〜250℃である。ポストベーク時間は、好ましくは5〜200分であり、より好ましくは10〜100分である。このようにして、形成される膜の膜厚は、好ましくは0.001〜1μmであり、より好ましくは0.005〜0.5μmである。 In both cases (1-1) and (1-2), after applying a liquid crystal aligning agent on the substrate, the organic solvent is removed to form a coating film or a liquid crystal aligning film as a liquid crystal aligning film. A coating film is formed. It is preferable to remove the solvent by heat treatment. Specifically, after application of the liquid crystal aligning agent, preheating (pre-baking) is preferably performed for the purpose of preventing dripping of the applied aligning agent. The pre-baking temperature is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 40 to 150 ° C, and particularly preferably 40 to 100 ° C. The pre-bake time is preferably 0.25 to 10 minutes, more preferably 0.5 to 5 minutes. Thereafter, a firing (post-baking) step is carried out for the purpose of completely removing the solvent and, if necessary, for thermal imidization of the amic acid structure present in the polymer. The firing temperature (post-bake temperature) at this time is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 120 to 250 ° C. The post-bake time is preferably 5 to 200 minutes, more preferably 10 to 100 minutes. Thus, the film thickness of the formed film is preferably 0.001 to 1 μm, more preferably 0.005 to 0.5 μm.
なお、本発明の液晶配向剤に含有される重合体が、ポリアミック酸であるか、ポリアミック酸エステルであるか又はイミド環構造とアミック酸構造とを有するイミド化重合体である場合には、塗膜形成後に更に加熱することによって脱水閉環反応を進行させ、よりイミド化された塗膜としてもよい。 In addition, when the polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is a polyamic acid, a polyamic acid ester, or an imidized polymer having an imide ring structure and an amic acid structure, a coating is applied. It is good also as a coating film made more imidized by advancing dehydration ring-closing reaction by further heating after film formation.
[配向能付与処理]
TN型、STN型、IPS型又はFFS型の液晶表示素子を製造する場合、通常、上記工程(1)で形成した塗膜に液晶配向能を付与する処理を行う。これにより、液晶分子の配向能が塗膜に付与されて液晶配向膜となる。配向能付与の処理としては、例えばナイロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き付けたロールで塗膜を一定方向に擦るラビング処理や、光配向法による処理などが挙げられる。このうち、ほこりや静電気に起因する表示不良の発生や歩留まりの低下を抑制することが可能である点、及び塗膜に対して液晶配向能を均一に付与できる点で、光配向法を用いることが好ましい。一方、VA型液晶表示素子を製造する場合、上記工程(1)で形成した塗膜をそのまま液晶配向膜として使用することができるが、該塗膜に対して上記処理を施してもよい。
なお、ラビング処理後の液晶配向膜に対して更に、液晶配向膜の一部に紫外線を照射することによって液晶配向膜の一部の領域のプレチルト角を変化させる処理や、液晶配向膜表面の一部にレジスト膜を形成した上で先のラビング処理と異なる方向にラビング処理を行った後にレジスト膜を除去する処理を行い、液晶配向膜が領域ごとに異なる液晶配向能を持つようにしてもよい。この場合、得られる液晶表示素子の視界特性を改善することが可能である。
[Orientation ability imparting treatment]
When manufacturing a TN-type, STN-type, IPS-type, or FFS-type liquid crystal display element, a treatment for imparting liquid crystal alignment ability to the coating film formed in the step (1) is usually performed. Thereby, the orientation ability of a liquid crystal molecule is provided to a coating film, and it becomes a liquid crystal aligning film. Examples of the treatment for imparting alignment ability include rubbing treatment in which a coating film is rubbed in a certain direction with a roll wound with a cloth made of fibers such as nylon, rayon, and cotton, and treatment by a photo-alignment method. Among these, use of the photo-alignment method is possible in that it is possible to suppress the occurrence of display defects due to dust and static electricity and the reduction in yield, and the liquid crystal alignment ability can be uniformly imparted to the coating film. Is preferred. On the other hand, when manufacturing a VA type liquid crystal display element, the coating film formed in the step (1) can be used as it is as a liquid crystal alignment film, but the coating film may be subjected to the above-described treatment.
In addition, the liquid crystal alignment film after the rubbing treatment is further subjected to a process for changing the pretilt angle of a part of the liquid crystal alignment film by irradiating a part of the liquid crystal alignment film with ultraviolet rays or a surface of the liquid crystal alignment film. A resist film is formed on the part, and a rubbing process is performed in a direction different from the previous rubbing process, followed by a process of removing the resist film, so that the liquid crystal alignment film has different liquid crystal alignment capabilities for each region. . In this case, it is possible to improve the visibility characteristics of the obtained liquid crystal display element.
光配向法では、基板上に形成した塗膜に対し、偏光又は非偏光の放射線を照射することにより塗膜に液晶配向能を付与する。放射線としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができる。放射線が偏光である場合、直線偏光であっても部分偏光であってもよい。また、用いる放射線が直線偏光又は部分偏光である場合には、照射は基板面に垂直の方向から行ってもよく、斜め方向から行ってもよく、又はこれらを組み合わせて行ってもよい。非偏光の放射線を照射する場合には、照射の方向は斜め方向とする。
使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。好ましい波長領域の紫外線は、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。
光照射は、ポストベーク工程後の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程後であってポストベーク工程前の塗膜に対して照射する方法、プレベーク工程及びポストベーク工程の少なくともいずれかにおいて塗膜の加熱中に塗膜に対して照射する方法、などにより行うことができる。光の照射量は、好ましくは100〜50,000J/m2であり、より好ましくは300〜20,000J/m2である。また、塗膜に対する光照射は、反応性を高めるために塗膜を加温しながら行ってもよい。加温の際の温度は、通常30〜250℃であり、好ましくは40〜200℃であり、より好ましくは50〜150℃である。こうした光照射処理により、基板上に液晶配向膜が形成される。
In the photo-alignment method, liquid crystal alignment ability is imparted to the coating film by irradiating the coating film formed on the substrate with polarized or non-polarized radiation. As the radiation, for example, ultraviolet rays and visible rays including light having a wavelength of 150 to 800 nm can be used. When the radiation is polarized light, it may be linearly polarized light or partially polarized light. When the radiation used is linearly polarized light or partially polarized light, irradiation may be performed from a direction perpendicular to the substrate surface, may be performed from an oblique direction, or a combination thereof. When non-polarized radiation is irradiated, the irradiation direction is an oblique direction.
As a light source to be used, for example, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used. Ultraviolet rays in a preferable wavelength region can be obtained by means of using a light source in combination with, for example, a filter or a diffraction grating.
Light irradiation is applied in at least one of the method of irradiating the coating film after the post-baking process, the method of irradiating the coating film after the pre-baking process and before the post-baking process, the pre-baking process, and the post-baking process. It can be performed by a method of irradiating the coating film while heating the film. The amount of light irradiation is preferably 100 to 50,000 J / m 2 , more preferably 300 to 20,000 J / m 2 . Moreover, you may perform light irradiation with respect to a coating film, heating a coating film, in order to improve the reactivity. The temperature at the time of heating is 30-250 degreeC normally, Preferably it is 40-200 degreeC, More preferably, it is 50-150 degreeC. By such light irradiation treatment, a liquid crystal alignment film is formed on the substrate.
[工程(2):セルの構築]
(2−1)上記のようにして液晶配向膜が形成された基板を2枚(一対)準備し、この一対の基板が、液晶を介して液晶配向膜が対向するように配置された液晶セルを製造する。液晶セルを製造するには、例えば以下の2つの方法が挙げられる。まず、第一の方法は、従来から知られている方法である。この方法では、先ずそれぞれの液晶配向膜が対向するように間隙(セルギャップ)を介して2枚の基板を対向配置し、2枚の基板の周辺部をシール剤を用いて貼り合わせ、基板表面及びシール剤により区画されたセルギャップ内に液晶を注入充填した後、注入孔を封止することにより液晶セルを製造する。また、第二の方法は、ODF(One Drop Fill)方式と呼ばれる手法である。この手法では、液晶配向膜を形成した2枚の基板のうちの一方の基板上の所定の場所に、例えば紫外光硬化性のシール材を塗布し、さらに液晶配向膜面上の所定の数箇所に液晶を滴下した後、液晶配向膜が対向するように他方の基板を貼り合わせる。そして、液晶を基板の全面に押し広げ、次いで基板の全面に紫外光を照射してシール剤を硬化することにより液晶セルを製造する。いずれの方法による場合でも、上記のようにして製造した液晶セルにつき、用いた液晶が等方相をとる温度まで更に加熱した後、室温まで徐冷することにより、液晶充填時の流動配向を除去することが望ましい。シール剤としては、例えば硬化剤及びスペーサーとしての酸化アルミニウム球を含有するエポキシ樹脂などを用いることができる。液晶層の厚さは、1〜5μmとすることが好ましい。
(2−2)PSA方式の液晶表示素子を製造する場合には、液晶と共に光重合性化合物を注入若しくは滴下する点以外は、上記(2−1)と同様にして液晶セルを構築する。
[Step (2): Cell construction]
(2-1) A liquid crystal cell in which two substrates (a pair) having the liquid crystal alignment film formed thereon as described above are prepared, and the pair of substrates are arranged so that the liquid crystal alignment film faces each other with the liquid crystal interposed therebetween. Manufacturing. In order to manufacture a liquid crystal cell, the following two methods are mentioned, for example. First, the first method is a conventionally known method. In this method, first, two substrates are arranged to face each other through a gap (cell gap) so that the respective liquid crystal alignment films face each other, and the peripheral portions of the two substrates are bonded together using a sealant, and the substrate surface And after injecting and filling a liquid crystal in the cell gap divided by the sealing agent, a liquid crystal cell is manufactured by sealing the injection hole. The second method is a method called an ODF (One Drop Fill) method. In this method, for example, an ultraviolet light curable sealing material is applied to a predetermined place on one of the two substrates on which the liquid crystal alignment film is formed, and a predetermined number of places on the liquid crystal alignment film surface are applied. After the liquid crystal is dropped on the other substrate, the other substrate is bonded so that the liquid crystal alignment film faces. A liquid crystal cell is manufactured by spreading the liquid crystal over the entire surface of the substrate and then irradiating the entire surface of the substrate with ultraviolet light to cure the sealant. Regardless of which method is used, the liquid crystal cell manufactured as described above is further heated to a temperature at which the liquid crystal used takes an isotropic phase, and then slowly cooled to room temperature, thereby removing the flow alignment at the time of filling the liquid crystal. It is desirable to do. As the sealing agent, for example, an epoxy resin containing a curing agent and aluminum oxide spheres as a spacer can be used. The thickness of the liquid crystal layer is preferably 1 to 5 μm.
(2-2) When manufacturing a PSA type liquid crystal display element, a liquid crystal cell is constructed in the same manner as in the above (2-1) except that a photopolymerizable compound is injected or dropped together with a liquid crystal.
[工程(3):液晶セルに対する光照射]
液晶セルの構築後、液晶セルに対してその外側から光照射する。この光照射によって液晶分子の倒れる方向を記憶させることで液晶配向の安定化を図ることが可能となる。液晶セルに対する光照射は、縦電界方式の液晶表示素子では一対の基板の有する導電膜間に電圧を印加した状態で、横電界方式の液晶表示素子では導電膜間に電圧を印加しない状態で行う。ここで印加する電圧は、例えば5〜50Vの直流又は交流とすることができる。また、照射する光としては、例えば150〜800nmの波長の光を含む紫外線及び可視光線を用いることができるが、300〜400nmの波長の光を含む紫外線が好ましい。照射光の光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。なお、上記の好ましい波長領域の紫外線は、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200,000J/m2未満であり、より好ましくは1,000〜100,000J/m2である。
[Step (3): Light irradiation on liquid crystal cell]
After the liquid crystal cell is constructed, the liquid crystal cell is irradiated with light from the outside. By storing the direction in which the liquid crystal molecules are tilted by this light irradiation, it becomes possible to stabilize the liquid crystal alignment. Light irradiation to the liquid crystal cell is performed in a state where a voltage is applied between the conductive films of a pair of substrates in a vertical electric field type liquid crystal display element, and in a state where no voltage is applied between the conductive films in a horizontal electric field type liquid crystal display element. . The voltage applied here can be, for example, 5 to 50 V direct current or alternating current. Moreover, as light to irradiate, the ultraviolet-ray and visible light which contain light with a wavelength of 150-800 nm can be used, for example, However, The ultraviolet-ray containing light with a wavelength of 300-400 nm is preferable. As a light source of irradiation light, for example, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a metal halide lamp, an argon resonance lamp, a xenon lamp, an excimer laser, or the like can be used. In addition, the ultraviolet rays in the above preferable wavelength region can be obtained by means of using a light source in combination with, for example, a filter diffraction grating. The irradiation dose of light, preferably less than 1,000 J / m 2 or more 200,000 J / m 2, more preferably from 1,000~100,000J / m 2.
そして、液晶セルの外側表面に偏光板を貼り合わせることにより、本発明の液晶表示素子を得ることができる。液晶セルの外表面に貼り合わされる偏光板としては、ポリビニルアルコールを延伸配向させながらヨウ素を吸収させた「H膜」と称される偏光膜を酢酸セルロース保護膜で挟んだ偏光板又はH膜そのものからなる偏光板を挙げることができる。なお、塗膜に対してラビング処理を行った場合には、2枚の基板は、各塗膜におけるラビング方向が互いに所定の角度、例えば直交又は逆平行となるように対向配置される。 And the liquid crystal display element of this invention can be obtained by bonding a polarizing plate on the outer surface of a liquid crystal cell. As a polarizing plate to be bonded to the outer surface of the liquid crystal cell, a polarizing film or an H film itself in which a polarizing film called an “H film” in which iodine is absorbed while stretching and aligning polyvinyl alcohol is sandwiched between cellulose acetate protective films The polarizing plate which consists of can be mentioned. When the rubbing treatment is performed on the coating film, the two substrates are arranged to face each other so that the rubbing directions in each coating film are at a predetermined angle, for example, orthogonal or antiparallel.
本発明の液晶表示素子は、種々の装置に有効に適用することができ、例えば、時計、携帯型ゲーム、ワープロ、ノート型パソコン、カーナビゲーションシステム、カムコーダー、PDA、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、各種モニタ、液晶テレビ、インフォメーションディスプレイなどの各種表示装置に用いることができる。 The liquid crystal display element of the present invention can be effectively applied to various devices, such as watches, portable games, word processors, notebook computers, car navigation systems, camcorders, PDAs, digital cameras, mobile phones, smartphones, It can be used for various display devices such as various monitors, liquid crystal televisions, and information displays.
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
合成例における各重合体溶液の溶液粘度、ポリイミドのイミド化率、重合体の重量平均分子量及びエポキシ当量は、以下の方法により測定した。
[重合体溶液の溶液粘度]
重合体溶液の溶液粘度[mPa・s]は、所定の溶媒を用い、重合体濃度10重量%に調製した溶液について、E型回転粘度計を用いて25℃で測定した。
[ポリイミドのイミド化率]
ポリイミドの溶液を純水に投入し、得られた沈殿を室温で十分に減圧乾燥した後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、テトラメチルシランを基準物質として室温で1H−NMRを測定した。得られた1H−NMRスペクトルから、下記数式(1)で示される式によりイミド化率[%]を求めた。
イミド化率[%]=(1−A1/A2×α)×100 …(1)
(数式(1)中、A1は化学シフト10ppm付近に現れるNH基のプロトン由来のピーク面積であり、A2はその他のプロトン由来のピーク面積であり、αは重合体の前駆体(ポリアミック酸)におけるNH基のプロトン1個に対するその他のプロトンの個数割合である。)
[重合体の重量平均分子量]
重合体の重量平均分子量Mwは、以下の条件におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算値である。
カラム:東ソー(株)製、TSKgelGRCXLII
溶剤:テトラヒドロフラン
温度:40℃
圧力:68kgf/cm2
[エポキシ当量]
エポキシ当量は、JIS C2105の「塩酸−メチルエチルケトン法」に準じて測定した値である。
以下の合成例は、必要に応じて下記の合成スケールで繰り返すことにより、以降の合成例、実施例及び比較例で使用する必要量の生成物を確保した。
The solution viscosity of each polymer solution in the synthesis example, the imidization ratio of polyimide, the weight average molecular weight of the polymer, and the epoxy equivalent were measured by the following methods.
[Solution viscosity of polymer solution]
The solution viscosity [mPa · s] of the polymer solution was measured at 25 ° C. using an E-type rotational viscometer for a solution prepared to a polymer concentration of 10% by weight using a predetermined solvent.
[Imidation rate of polyimide]
The polyimide solution was poured into pure water, and the resulting precipitate was sufficiently dried under reduced pressure at room temperature, then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide, and 1 H-NMR was measured at room temperature using tetramethylsilane as a reference substance. From the obtained 1 H-NMR spectrum, the imidation ratio [%] was determined by the formula represented by the following formula (1).
Imidation ratio [%] = (1-A 1 / A 2 × α) × 100 (1)
(In Formula (1), A 1 is a peak area derived from protons of NH groups appearing near a chemical shift of 10 ppm, A 2 is a peak area derived from other protons, and α is a precursor of a polymer (polyamic acid). The number ratio of other protons to one proton of NH group in)
[Weight average molecular weight of polymer]
The weight average molecular weight Mw of the polymer is a polystyrene equivalent value measured by gel permeation chromatography under the following conditions.
Column: Tosoh Co., Ltd., TSKgelGRCXLII
Solvent: Tetrahydrofuran Temperature: 40 ° C
Pressure: 68 kgf / cm 2
[Epoxy equivalent]
The epoxy equivalent is a value measured according to the “hydrochloric acid-methyl ethyl ketone method” of JIS C2105.
The following synthesis examples were repeated at the following synthesis scale as necessary to secure the necessary amount of product to be used in the following synthesis examples, examples and comparative examples.
<化合物(D)の合成>
[合成例1:化合物(1−2−1)の合成]
下記のスキーム1に従って、化合物(1−2−1)を合成した。
[Synthesis Example 1: Synthesis of Compound (1-2-1)]
Compound (1-2-1) was synthesized according to Scheme 1 below.
温度計、還流管及び滴下ロートを備えた100mL三口フラスコに、化合物(1−2A)6.24g、アセトニトリル8.64g、2,6−ジ−t−ブチル−4−メトキシフェノール6mg及びメルカプトプロピオン酸2.40gを加えて50℃に加熱した。続いて、トリエチルアミン6.07gを1時間かけて滴下した後、50℃でそのまま1時間反応させた。反応終了後、酢酸エチル100mLを加えて1Mシュウ酸水100mLで1回、水で5回分液洗浄した後、ブチルセロソルブで2回溶剤置換を行うことで、固形分濃度20%の化合物(1−2−1)のブチルセロソルブ溶液を40g得た。 In a 100 mL three-necked flask equipped with a thermometer, a reflux tube and a dropping funnel, 6.24 g of compound (1-2A), 8.64 g of acetonitrile, 6 mg of 2,6-di-t-butyl-4-methoxyphenol and mercaptopropionic acid 2.40 g was added and heated to 50 ° C. Subsequently, 6.07 g of triethylamine was added dropwise over 1 hour, and then reacted at 50 ° C. for 1 hour. After completion of the reaction, 100 mL of ethyl acetate was added, and the mixture was washed once with 100 mL of 1M aqueous oxalic acid and 5 times with water, and then subjected to solvent replacement twice with butyl cellosolve, whereby the compound (1-2) 40 g of a butyl cellosolve solution of -1) was obtained.
[合成例2:化合物(1−3−1)の合成]
下記のスキーム2に従って、化合物(1−3−1)を合成した。
Compound (1-3-1) was synthesized according to Scheme 2 below.
温度計、還流管及び滴下ロートを備えた100mL三口フラスコに、化合物(1−3A)12.2g、アセトニトリル15.8g、2,6−ジ−t−ブチル−4−メトキシフェノール12mg及びメルカプトプロピオン酸3.61gを加えて50℃に加熱した。続いて、トリエチルアミン6.07gを1時間かけて滴下した後、50℃でそのまま1時間反応させた。反応終了後、酢酸エチル100mLを加えて1Mシュウ酸水100mLで1回、水で5回分液洗浄した後、ブチルセロソルブで2回溶剤置換を行うことで、固形分濃度20%の化合物(1−3−1)のブチルセロソルブ溶液を70g得た。 In a 100 mL three-necked flask equipped with a thermometer, a reflux tube and a dropping funnel, 12.2 g of compound (1-3A), 15.8 g of acetonitrile, 12 mg of 2,6-di-t-butyl-4-methoxyphenol and mercaptopropionic acid 3.61 g was added and heated to 50 ° C. Subsequently, 6.07 g of triethylamine was added dropwise over 1 hour, and then reacted at 50 ° C. for 1 hour. After completion of the reaction, 100 mL of ethyl acetate was added, and the mixture was washed once with 100 mL of 1M oxalic acid water and 5 times with water, and then solvent replacement twice with butyl cellosolve to obtain a compound having a solid content concentration of 20% (1-3). 70 g of a butyl cellosolve solution of -1) was obtained.
<ポリオルガノシロキサンの合成>
[合成例3:エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(EPS−1)の合成]
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン100.0g、メチルイソブチルケトン500g及びトリエチルアミン10.0gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水100gを滴下漏斗より30分かけて滴下した後、還流下で混合しつつ、80℃で6時間反応させた。反応終了後、有機層を取り出し、0.2重量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄したのち、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、ポリオルガノシロキサン(EPS−1)を粘調な透明液体として得た。
このポリオルガノシロキサン(EPS−1)について、1H−NMR分析を行ったところ、化学シフト(δ)=3.2ppm付近にオキシラニル基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。ポリオルガノシロキサン(EPS−1)のMwは2,200、エポキシ当量は186g/モルであった。
<Synthesis of polyorganosiloxane>
[Synthesis Example 3: Synthesis of Epoxy Group-Containing Polyorganosiloxane (EPS-1)]
A reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, dropping funnel and reflux condenser was charged with 100.0 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 500 g of methyl isobutyl ketone and 10.0 g of triethylamine, and room temperature. Mixed. Next, 100 g of deionized water was dropped from the dropping funnel over 30 minutes, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 6 hours while mixing under reflux. After completion of the reaction, the organic layer was taken out and washed with 0.2 wt% ammonium nitrate aqueous solution until the water after washing became neutral, and then the solvent and water were distilled off under reduced pressure to obtain polyorganosiloxane (EPS- 1) was obtained as a viscous transparent liquid.
When this polyorganosiloxane (EPS-1) was subjected to 1 H-NMR analysis, a peak based on the oxiranyl group was obtained in the vicinity of chemical shift (δ) = 3.2 ppm according to the theoretical intensity. It was confirmed that no side reaction occurred. Mw of the polyorganosiloxane (EPS-1) was 2,200, and the epoxy equivalent was 186 g / mol.
[合成例4:エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン(EPS−2)の合成]
撹拌機、温度計、滴下漏斗及び還流冷却管を備えた反応容器に、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン458.7g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン162.8、メチルイソブチルケトン3108g及びトリエチルアミン62.2gを仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水621.5gを滴下漏斗より30分かけて滴下した後、還流下で混合しつつ、80℃で6時間反応させた。反応終了後、有機層を取り出し、0.2重量%硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄したのち、減圧下で溶媒及び水を留去することにより、ポリオルガノシロキサン(EPS−2)を粘調な透明液体として得た。このポリオルガノシロキサン(EPS−2)の重量平均分子量Mwは2,900であった。
[Synthesis Example 4: Synthesis of epoxy group-containing polyorganosiloxane (EPS-2)]
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping funnel and a reflux condenser, 458.7 g of 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 162.8 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, methyl 3108 g of isobutyl ketone and 62.2 g of triethylamine were charged and mixed at room temperature. Next, 621.5 g of deionized water was dropped from the dropping funnel over 30 minutes, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 6 hours while mixing under reflux. After completion of the reaction, the organic layer was taken out and washed with 0.2 wt% ammonium nitrate aqueous solution until the water after washing became neutral, and then the solvent and water were distilled off under reduced pressure to obtain polyorganosiloxane (EPS- 2) was obtained as a viscous transparent liquid. The weight average molecular weight Mw of this polyorganosiloxane (EPS-2) was 2,900.
[合成例5:液晶配向性基含有カルボン酸(3−6−1)の合成]
下記のスキーム3に従って、カルボン酸(3−6−1)を合成した。
Carboxylic acid (3-6-1) was synthesized according to Scheme 3 below.
・化合物(3−6−1A)の合成
窒素導入管、還流管を備えた2Lナスフラスコに、p−ヒドロキシベンズアルデヒド24.4g(0.2mol)、炭酸カリウム138.2g(1.0mol)、及びアセトン600mL(MS乾燥)を仕込んだ後、4−ブロモブチロニトリル32.6g(0.22mol)を加えて3時間還流させた。反応終了後、酢酸エチル1Lを加えて水1Lで洗浄した後、飽和炭酸ナトリウム水溶液200mLで2回洗浄し、さらに水300mLで3回洗浄した。次に、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、溶剤を減圧下で留去することで化合物(3−6−1A)の黄色透明液体を35.5g得た。
・化合物(3−6−1)の合成
還流管、温度計及び窒素導入管を備えた1000mL三口フラスコに、化合物(3−6−1)を35.52g(0.188mol)、ピリジン224mL及びマロン酸39.13g(0.376mol)を溶解させた。次に、ピペリジン16.0g(0.188mol)を加えて3時間還流させた。反応終了後、酢酸エチル800mL、THF800mLを加えて2Nの塩酸水1Lで1回、1N 塩酸水で2回洗浄した後、飽和炭酸ナトリウム水1.5Lを加えて、酢酸エチル400mLで2回洗浄した。次に、酢酸エチル400mL、THF800mLを加え8N 塩酸水500mLで酸性にした後、水400mLで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮、晶析させることでカルボン酸(3−6−1)の白色結晶を25.2g得た。
Synthesis of Compound (3-6-1A) In a 2 L eggplant flask equipped with a nitrogen introduction tube and a reflux tube, 24.4 g (0.2 mol) of p-hydroxybenzaldehyde, 138.2 g (1.0 mol) of potassium carbonate, and After adding 600 mL of acetone (MS dried), 32.6 g (0.22 mol) of 4-bromobutyronitrile was added and refluxed for 3 hours. After completion of the reaction, 1 L of ethyl acetate was added and washed with 1 L of water, then washed twice with 200 mL of a saturated aqueous sodium carbonate solution, and further washed with 300 mL of water three times. Next, after drying an organic layer with magnesium sulfate, 35.5g of yellow transparent liquid of a compound (3-6-1A) was obtained by distilling a solvent off under reduced pressure.
-Synthesis | combination of a compound (3-6-1) 35.52g (0.188 mol) of compounds (3-6-1), 224 mL of pyridines, and malon were added to a 1000 mL three-necked flask equipped with a reflux tube, a thermometer, and a nitrogen introduction tube. 39.13 g (0.376 mol) of acid was dissolved. Next, 16.0 g (0.188 mol) of piperidine was added and refluxed for 3 hours. After completion of the reaction, 800 mL of ethyl acetate and 800 mL of THF were added, washed once with 1 L of 2N aqueous hydrochloric acid and twice with 1N aqueous hydrochloric acid, then added with 1.5 L of saturated aqueous sodium carbonate, and washed twice with 400 mL of ethyl acetate. . Next, after adding 400 mL of ethyl acetate and 800 mL of THF, the solution was acidified with 500 mL of 8N hydrochloric acid, washed with 400 mL of water three times, dried over magnesium sulfate, concentrated, and crystallized to give carboxylic acid (3-6 25.2 g of white crystals of 1) were obtained.
[合成例6:液晶配向性基含有カルボン酸(3−9−1)の合成]
冷却管を備えた500mLの三口フラスコに、4−ブロモジフェニルエーテル20g、酢酸パラジウム0.18g、トリス(2−トリル)ホスフィン0.98g、トリエチルアミン32.4g及びジメチルアセトアミド135mLを仕込んで混合し、溶液とした。次に、アクリル酸7gをシリンジを用いて上記溶液に加えて撹拌した後、120℃で3時間、撹拌下に反応を行った。薄層クロマトグラフィー(TLC)により反応の終了を確認した後、反応溶液を室温まで冷却した。不溶物をろ別した後、ろ液を1N塩酸300mL中に注ぎ、析出物を回収した。この析出物を酢酸エチル及びヘキサンからなる混合溶媒(酢酸エチル:ヘキサン=1:1(容積比))から再結晶することにより、下記式(3−9−1)で表される化合物(カルボン酸(3−9−1))を8.4g得た。
A 500 mL three-necked flask equipped with a condenser is charged with 20 g of 4-bromodiphenyl ether, 0.18 g of palladium acetate, 0.98 g of tris (2-tolyl) phosphine, 32.4 g of triethylamine, and 135 mL of dimethylacetamide and mixed with the solution. did. Next, 7 g of acrylic acid was added to the above solution using a syringe and stirred, and then reacted at 120 ° C. for 3 hours with stirring. After confirming the completion of the reaction by thin layer chromatography (TLC), the reaction solution was cooled to room temperature. The insoluble material was filtered off, and the filtrate was poured into 300 mL of 1N hydrochloric acid to collect the precipitate. The precipitate was recrystallized from a mixed solvent consisting of ethyl acetate and hexane (ethyl acetate: hexane = 1: 1 (volume ratio)) to give a compound represented by the following formula (3-9-1) (carboxylic acid 8.4 g of (3-9-1)) was obtained.
[合成例6−1:カルボン酸(F−2)の合成]
下記のスキームに従ってカルボン酸(F−2)を合成した。
Carboxylic acid (F-2) was synthesized according to the following scheme.
・化合物(F−2D)の合成
還流管及び窒素導入管を備えた200mLナスフラスコに、テレフタル酸モノメチル21.6g、塩化チオニル88mL及びN,N−ジメチルホルムアミド5滴を加えて80℃で1時間還流させた。反応終了後、アスピレーターにて塩化チオニルを減圧留去することで化合物(F−2B)の淡黄色固体を得た。この固体にテトラヒドロフラン50mLを加えてA液とした。一方、温度計、窒素導入管及び滴下ロートを備えた500mLの三口フラスコに、1−エチルシクロペンタノール13.7gを加えて氷冷した。続いて、1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液90mLを30分かけて滴下した。次に、A液を30分かけて滴下した後、そのまま氷冷下で撹拌し、2時間後に水を100mL加えて反応を停止させた。次に、酢酸エチル400mLを加えて水400mLで4回洗浄し、濃縮乾固することで化合物(F−2D)の橙色液体を32.8g得た。
・化合物(F−2)の合成
1Lナスフラスコに、化合物(F−2D)32.8g、メタノール150mL、水50mL及び水酸化リチウム一水和物9.95gを仕込み、室温で1時間反応させた。反応終了後、テトラヒドロフラン250mL及び酢酸エチル300mLを加えて希塩酸400mLで一回、水300mLで3回洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮し、ヘキサンを加えて析出した結晶をろ過、乾燥することで化合物(F−2)の黄色針状結晶14.1gを得た。
Synthesis of compound (F-2D) To a 200 mL eggplant flask equipped with a reflux tube and a nitrogen introduction tube, 21.6 g of monomethyl terephthalate, 88 mL of thionyl chloride and 5 drops of N, N-dimethylformamide were added at 80 ° C. for 1 hour. Refluxed. After completion of the reaction, thionyl chloride was distilled off under reduced pressure with an aspirator to obtain a pale yellow solid of compound (F-2B). Tetrahydrofuran 50mL was added to this solid, and it was set as A liquid. On the other hand, 13.7 g of 1-ethylcyclopentanol was added to a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer, a nitrogen inlet tube and a dropping funnel, and the mixture was ice-cooled. Subsequently, 90 mL of 1.6M n-butyllithium hexane solution was added dropwise over 30 minutes. Next, after dripping A liquid over 30 minutes, it stirred under ice-cooling as it was, and after 2 hours, 100 mL of water was added and reaction was stopped. Next, 400 mL of ethyl acetate was added, washed 4 times with 400 mL of water, and concentrated to dryness to obtain 32.8 g of an orange liquid of the compound (F-2D).
Synthesis of Compound (F-2) A 1 L eggplant flask was charged with 32.8 g of Compound (F-2D), 150 mL of methanol, 50 mL of water, and 9.95 g of lithium hydroxide monohydrate, and reacted at room temperature for 1 hour. . After completion of the reaction, 250 mL of tetrahydrofuran and 300 mL of ethyl acetate were added and washed once with 400 mL of diluted hydrochloric acid and three times with 300 mL of water. After drying with magnesium sulfate, the mixture was concentrated, hexane was added, and the precipitated crystals were filtered and dried to obtain 14.1 g of yellow needle crystals of the compound (F-2).
[合成例7:配向性基含有ポリオルガノシロキサン(S−2−1)の合成]
100mLの三口フラスコに、上記合成例3で合成したポリオルガノシロキサン(EPS−1)を3.5g、メチルイソブチルケトン24g、カルボン酸(3−6−1)2.42g(ポリオルガノシロキサン(EPS−1)の有する珪素原子に対して50モル%に相当)及び商品名「UCAT 18X」(サンアプロ(株)製、エポキシ化合物の硬化促進剤)0.35gを仕込み、5時間還流させた。反応終了後、反応混合物にメタノールを加えて沈殿を生成させ、この沈殿物を酢酸エチルに溶解して得た溶液を3回水洗した後、溶剤を留去することにより、ポリオルガノシロキサン(S−2−1)の白色粉末5gを得た。ポリオルガノシロキサン(S−2−1)の重量平均分子量は9,200であった。
[Synthesis Example 7: Synthesis of orientation group-containing polyorganosiloxane (S-2-1)]
In a 100 mL three-necked flask, 3.5 g of the polyorganosiloxane (EPS-1) synthesized in Synthesis Example 3 above, 24 g of methyl isobutyl ketone, 2.42 g of carboxylic acid (3-6-1) (polyorganosiloxane (EPS- 1) (corresponding to 50 mol% with respect to silicon atoms) and 0.35 g of a trade name “UCAT 18X” (manufactured by San Apro Co., Ltd., epoxy compound curing accelerator) were charged and refluxed for 5 hours. After completion of the reaction, methanol was added to the reaction mixture to form a precipitate. A solution obtained by dissolving the precipitate in ethyl acetate was washed with water three times, and then the solvent was distilled off to remove polyorganosiloxane (S- 2 g of white powder of 2-1) was obtained. The weight average molecular weight of the polyorganosiloxane (S-2-1) was 9,200.
[合成例8〜10,10A:配向性基含有ポリオルガノシロキサンの合成]
使用する化合物の種類及び量を下記の表1の通りとした以外は、上記合成例7と同様の手法により配向性基含有ポリオルガノシロキサン(S−2−2)〜(S−2−4)、(S−2−10)を合成した。
[Synthesis Examples 8 to 10 and 10A: Synthesis of orientation group-containing polyorganosiloxane]
The orientation group-containing polyorganosiloxanes (S-2-2) to (S-2-4) are prepared in the same manner as in Synthesis Example 7 except that the types and amounts of the compounds used are as shown in Table 1 below. , (S-2-10) was synthesized.
表1中、カルボン酸の配合量の数値は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有する珪素原子に対する仕込み量[モル%]を示す。 In Table 1, the numerical value of the blending amount of carboxylic acid indicates the charged amount [mol%] with respect to silicon atoms of the epoxy group-containing polyorganosiloxane.
[合成例11:ポリアミック酸(PA−1)の合成]
2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物5.55gと、下記式(3−7DA)で表されるジアミン化合物9.45gとをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)85gに溶解し、室温で6時間反応を行った。反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈澱させた。この沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥することにより、ポリアミック酸(PA−1)を10g得た。
Dissolve 5.55 g of 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride and 9.45 g of a diamine compound represented by the following formula (3-7DA) in 85 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The reaction was performed at room temperature for 6 hours. The reaction mixture was poured into a large excess of methanol to precipitate the reaction product. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 40 ° C. for 15 hours to obtain 10 g of polyamic acid (PA-1).
[合成例12:ポリアミック酸(PA−2)の合成]
シクロブタンテトラカルボン酸二無水物19.61g(0.1モル)と、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル21.23g(0.1モル)とをN−メチル−2−ピロリドン367.6gに溶解し、室温で6時間反応を行った。反応混合物を大過剰のメタノール中に注ぎ、反応生成物を沈澱させた。この沈殿物をメタノールで洗浄し、減圧下40℃で15時間乾燥することにより、ポリアミック酸(PA−2)を35g得た。
[Synthesis Example 12: Synthesis of polyamic acid (PA-2)]
19.61 g (0.1 mol) of cyclobutanetetracarboxylic dianhydride and 21.23 g (0.1 mol) of 4,4′-diamino-2,2′-dimethylbiphenyl were mixed with N-methyl-2-pyrrolidone. It melt | dissolved in 367.6g and reacted for 6 hours at room temperature. The reaction mixture was poured into a large excess of methanol to precipitate the reaction product. This precipitate was washed with methanol and dried under reduced pressure at 40 ° C. for 15 hours to obtain 35 g of polyamic acid (PA-2).
[実施例1]
(1)液晶配向剤の調製
重合体成分として、配向性基含有ポリオルガノシロキサン(S−2−1)を100重量部及びポリアミック酸(PA−2)を1,000重量部、化合物(D)として東亜合成(株)製「TO−1382」を100重量部、その他の成分としてトリメリット酸を200重量部、を混合し、これに溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)及びブチルセロソルブ(BC)を加えて、溶媒組成がNMP:BC=50:50(重量比)、固形分濃度が3.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより液晶配向剤(A−1)を調製した。
[Example 1]
(1) Preparation of liquid crystal aligning agent As polymer components, 100 parts by weight of orientation group-containing polyorganosiloxane (S-2-1) and 1,000 parts by weight of polyamic acid (PA-2), compound (D) 100 parts by weight of “TO-1382” manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. and 200 parts by weight of trimellitic acid as other components were mixed, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and butyl cellosolve ( BC) was added to obtain a solution having a solvent composition of NMP: BC = 50: 50 (weight ratio) and a solid content concentration of 3.0% by weight. The liquid crystal aligning agent (A-1) was prepared by filtering this solution through a filter having a pore diameter of 0.2 μm.
(2)横電界方式液晶表示素子の製造
櫛歯状にパターニングされたクロムからなる2系統の金属電極を片面に有するガラス基板と、電極が設けられていない対向ガラス基板とを一対とし、ガラス基板の電極を有する面と対向ガラス基板の一面とに、上記で調製した液晶配向剤(A−1)をスピンナーを用いて塗布し、80℃のホットプレートで1分間プレベークを行った後、庫内を窒素置換したオーブン中で、200℃で1時間加熱(ポストベーク)して膜厚0.1μmの塗膜を形成した。ガラス基板上の電極パターン構成を示す概略図を図1に示す。この横電界方式液晶表示素子の有する2系統の金属電極(導電膜パターン)を、以下、それぞれ電極11及び電極12という。
次いで、これら塗膜表面に、それぞれHg−Xeランプ及びグランテーラープリズムを用いて313nmの輝線を含む偏光紫外線300J/m2を、基板法線方向から照射して液晶配向膜を有する一対の基板を得た。上記基板のうちの1枚の液晶配向膜を有する面にビーズスペーサーを散布し、さらに、外周に直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をスクリーン印刷により塗布した。その後、一対の基板の各基板における液晶配向膜面を対向させ、偏光紫外線を照射した際の各基板の向きが逆になるように重ね合わせて圧着し、150℃で1時間かけて接着剤を熱硬化した。
次いで、液晶注入口より基板間の間隙に、メルク社製液晶「MLC−7028」に下記式(L−1)で表される重合性液晶を0.3wt%添加した液晶混合物を充填した後、エポキシ系接着剤で液晶注入口を封止した。その後、液晶注入時の流動配向を除くために、これを150℃で加熱してから室温まで徐冷し、更に液晶セルの外側からUV光照射(照射量:2,000mJ/cm2(λ=365nm))を実施した。次に、基板の外側両面に、偏光板を、その偏光方向が互いに直交し、かつ液晶配向膜の偏光紫外線の光軸の基板面への射影方向と直交するように貼り合わせることにより液晶表示素子を製造した。
Next, a pair of substrates having a liquid crystal alignment film by irradiating polarized ultraviolet rays 300 J / m 2 including a 313 nm emission line from the normal direction of the substrate using a Hg-Xe lamp and a Grand Taylor prism on the surfaces of the coating films, respectively. Obtained. A bead spacer was dispersed on the surface of the substrate having one liquid crystal alignment film, and an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 5.5 μm was applied to the outer periphery by screen printing. Thereafter, the liquid crystal alignment film surfaces of each of the pair of substrates are made to face each other, and the substrates are stacked and pressure-bonded so that the directions of the respective substrates are reversed when irradiated with polarized ultraviolet rays. Heat cured.
Next, after filling a liquid crystal mixture in which 0.3 wt% of a polymerizable liquid crystal represented by the following formula (L-1) is added to a liquid crystal “MLC-7028” manufactured by Merck in the gap between the substrates from the liquid crystal injection port, The liquid crystal inlet was sealed with an epoxy adhesive. Then, in order to remove the flow alignment at the time of liquid crystal injection, this is heated at 150 ° C. and then slowly cooled to room temperature, and further irradiated with UV light from the outside of the liquid crystal cell (irradiation amount: 2,000 mJ / cm 2 (λ = 365 nm)). Next, a polarizing plate is bonded to both outer surfaces of the substrate so that the polarization directions thereof are orthogonal to each other and the optical axis of the polarized ultraviolet light of the liquid crystal alignment film is orthogonal to the direction of projection onto the substrate surface. Manufactured.
(3)液晶配向性の評価
上記で製造した液晶表示素子につき、5Vの電圧をON・OFF(印加・解除)したときの明暗の変化における異常ドメインの有無を光学顕微鏡により観察した。このとき、異常ドメインが全く観察されなかった場合を液晶配向性「優」、異常ドメインが僅かに観察された場合を液晶配向性「良」、異常ドメインが複数箇所観察された場合を液晶配向性「不良」として評価した。その結果、実施例1では液晶配向性「良」であった。
(3) Evaluation of liquid crystal orientation The presence or absence of an abnormal domain in the change in brightness when the voltage of 5 V was turned ON / OFF (applied / released) was observed with an optical microscope for the liquid crystal display element manufactured above. At this time, the liquid crystal orientation was “excellent” when no abnormal domains were observed, the liquid crystal orientation was “good” when a few abnormal domains were observed, and the liquid crystal orientation was observed when multiple abnormal domains were observed. Rated as “bad”. As a result, in Example 1, the liquid crystal alignment was “good”.
(4)焼き付き特性の評価
上記で製造した横電界方式液晶表示素子を25℃、1気圧の環境下におき、電極12には電圧をかけずに、電極11に交流電圧3.5Vと直流電圧5Vの合成電圧を2時間印加した。その直後、電極11及び電極12の双方に交流4Vの電圧を印加した。両電極に交流4Vの電圧を印加し始めた時点から電極11及び電極12の光透過性の差が目視で確認できなくなるまでの時間を測定した。この時間が、20秒以上60秒未満であった場合に焼き付き特性「優」、60秒以上100秒未満であった場合に焼き付き特性「良」、100秒以上150秒未満であった場合に焼き付き特性「可」、150秒を超えた場合に焼き付き特性「不良」として評価した。その結果、実施例1では焼き付き特性「良」であった。
(4) Evaluation of image sticking characteristics The horizontal electric field type liquid crystal display device manufactured as described above is placed in an environment of 25 ° C. and 1 atm, no voltage is applied to the electrode 12, and an AC voltage of 3.5V and a DC voltage are applied to the electrode 11. A composite voltage of 5V was applied for 2 hours. Immediately thereafter, an AC voltage of 4 V was applied to both the electrode 11 and the electrode 12. The time from when the voltage of 4V AC was started to be applied to both electrodes until the difference in light transmittance between the electrode 11 and the electrode 12 could not be visually confirmed was measured. The seizure property “excellent” when this time is 20 seconds or more and less than 60 seconds, the seizure property “good” when it is 60 seconds or more and less than 100 seconds, and the seizure property when it is 100 seconds or more and less than 150 seconds. The characteristic “OK” was evaluated as a “bad” burn-in characteristic when 150 seconds were exceeded. As a result, in Example 1, the image sticking characteristic was “good”.
[実施例2〜20、比較例1,2]
使用する重合体、化合物(D)及びその他の成分の種類及び量を下記表2の通り変更した以外は実施例1と同様の操作を行うことにより液晶配向剤(A−2)〜(A−20)、(R−1)、(R−2)を調製した。また、得られた液晶配向剤(A−2)〜(A−20)、(R−1)、(R−2)を用いて、実施例1と同様に液晶表示素子を製造するとともに、液晶配向性及び焼き付き特性の評価を行った。その結果を下記表3に示す。
[Examples 2 to 20, Comparative Examples 1 and 2]
Liquid crystal aligning agents (A-2) to (A-) are obtained by performing the same operations as in Example 1 except that the types and amounts of the polymer, compound (D) and other components used are changed as shown in Table 2 below. 20), (R-1) and (R-2) were prepared. Moreover, while using the obtained liquid crystal aligning agent (A-2)-(A-20), (R-1), (R-2), a liquid crystal display element was manufactured similarly to Example 1, and liquid crystal was manufactured. The orientation and image sticking characteristics were evaluated. The results are shown in Table 3 below.
表2中、括弧内の数値は、各化合物の配合割合(重量部)を示す。化合物(D)のカルボン酸含有多価アクリレート(商品名「TO−1382」及び「TO−2349」)は東亞合成(株)より入手した。表2中の化合物(D)及びその他の成分の略称はそれぞれ以下の意味である。
(化合物(D))
D−1:上記式(1−2−1)で表される化合物
D−2:上記式(1−3−1)で表される化合物
(その他の添加剤)
EP−1: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
(Compound (D))
D-1: Compound represented by the above formula (1-2-1) D-2: Compound represented by the above formula (1-3-1) (other additives)
EP-1: N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane
表3に示すように、実施例1〜20の液晶表示素子はいずれも、液晶配向性及び焼き付き特性が「優」又は「良」の評価であった。これに対し、液晶配向剤中に化合物(D)を含まない比較例1,2では、液晶配向性は「不良」の評価であり、焼き付き特性は「可」の評価であった。 As shown in Table 3, all of the liquid crystal display elements of Examples 1 to 20 were evaluated as “excellent” or “good” in terms of liquid crystal orientation and image sticking characteristics. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the liquid crystal aligning agent did not contain the compound (D), the liquid crystal alignment was evaluated as “bad”, and the image sticking property was evaluated as “good”.
[合成例13:液晶配向性基含有カルボン酸(7−3−1)の合成]
下記のスキーム4に従って、カルボン酸(7−3−1)を合成した。
Carboxylic acid (7-3-1) was synthesized according to Scheme 4 below.
・化合物(7−3−1A)の合成
滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた1Lの三口フラスコに、ヒドロキシ安息香酸5.00g(36.22mmol)、テトラヒドロフラン 150mL、t−ブタノール 100mL及びN,N−ジメチルアミノピリジン 0.177g(1.45mmol)を加えた。次に、滴下ロートにジシクロヘキシルカルボジイミド 8.22g(39.84mmol)をテトラヒドロフラン50mLに溶かして30分かけて滴下し、そのまま15時間反応させた。反応終了後、セライトろ過を行って得られたろ液を濃縮し、酢酸エチル300mLを加えて、炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、水で3回分液洗浄を行った後、濃縮、真空乾燥することで橙色の粘調液を得た。この粘調液をシリカカラム精製(展開溶剤:ヘキサン/酢酸エチル=80/20)することで化合物(7−3−1A)の白色結晶3.6gを得た。
・化合物(7−3−1B)の合成
温度計及び窒素導入管を備えた500mLの三口フラスコに、化合物(7−3−1A) 12.25g(63.1mmol)、11−ブロモウンデカノール16.64g(66.2mmol)、N,N−ジメチルアセトアミド 180mL、炭酸カリウム 9.58g(69.4mmol)及びヨウ化カリウム 2.09g(12.6mmol)を加えて100℃で2時間反応させた。反応終了後、酢酸エチル500mLを加え、希塩酸で1回、水で3回分液洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮、乾固することで化合物(7−3−1B)の白色固体21.3gを得た。
Synthesis of compound (7-3-1A) In a 1 L three-necked flask equipped with a dropping funnel, a thermometer and a nitrogen introduction tube, 5.00 g (36.22 mmol) of hydroxybenzoic acid, 150 mL of tetrahydrofuran, 100 mL of t-butanol and N , N-dimethylaminopyridine 0.177 g (1.45 mmol) was added. Next, 8.22 g (39.84 mmol) of dicyclohexylcarbodiimide was dissolved in 50 mL of tetrahydrofuran in a dropping funnel and dropped over 30 minutes, and the reaction was allowed to proceed for 15 hours. After completion of the reaction, the filtrate obtained by filtration through celite was concentrated, 300 mL of ethyl acetate was added, and the mixture was washed with an aqueous solution of sodium bicarbonate twice and with water three times, and then concentrated and vacuum dried. An orange viscous liquid was obtained. This viscous liquid was subjected to silica column purification (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 80/20) to obtain 3.6 g of white crystals of compound (7-3-1A).
-Synthesis | combination of compound (7-3-1B) Compound (7-3-1A) 12.25g (63.1mmol), 11-bromoundecanol 16 were added to a 500 mL three necked flask equipped with the thermometer and the nitrogen inlet tube. .64 g (66.2 mmol), N, N-dimethylacetamide 180 mL, potassium carbonate 9.58 g (69.4 mmol) and potassium iodide 2.09 g (12.6 mmol) were added and reacted at 100 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, 500 mL of ethyl acetate was added and the mixture was washed once with dilute hydrochloric acid and three times with water, then dried over magnesium sulfate, concentrated and dried to give a white solid of compound (7-3-1B) 21. 3 g was obtained.
・化合物(7−3−1D)の合成
温度計及び窒素導入管を備えた1Lの三口フラスコに、化合物(7−3−1C) 16.48g(58.4mmol)、化合物(7−3−1B) 21.3g(58.4mmol)及び塩化メチレン440mLを加えて懸濁させ、氷冷した。次に、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩 13.47g(70.3mmol)、N,N−ジメチルアミノピリジン 1.43g(11.7mmol)を加えて氷冷下で2時間攪拌した後、室温に戻して16時間反応させた。反応終了後、酢酸エチル2Lを加えて水で3回分液洗浄を行った後、硫酸マグネシウムで乾燥させた。次に、濃縮して生じた白色析出物をろ過、乾燥することで化合物(7−3−1D)の白色結晶を26.0g得た。
・カルボン酸(7−3−1)の合成
500mLナスフラスコに、化合物(7−3−1D) 26.0g(41.3mmol)、トリフルオロ酢酸55mL及び塩化メチレン110mLを加えて室温で5時間反応させた。反応終了後、アスピレーターにより溶剤を除去した後、酢酸エチル2L及びテトラヒドロフラン2Lを加えて水で3回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。次に、濃縮して生じた析出物をろ過、乾燥することでカルボン酸(7−3−1)の白色結晶を20.64g得た。
-Synthesis | combination of compound (7-3-1D) 16.48 g (58.4 mmol) of compound (7-3-1C) and compound (7-3-1B) were added to a 1 L three neck flask provided with the thermometer and the nitrogen inlet tube. 21.3 g (58.4 mmol) and 440 mL of methylene chloride were added and suspended, and the mixture was ice-cooled. Next, 13.47 g (70.3 mmol) of 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride and 1.43 g (11.7 mmol) of N, N-dimethylaminopyridine were added under ice cooling. After stirring for 2 hours, the mixture was returned to room temperature and reacted for 16 hours. After completion of the reaction, 2 L of ethyl acetate was added, followed by separation / washing with water three times, and then drying with magnesium sulfate. Next, the white precipitate produced by concentration was filtered and dried to obtain 26.0 g of a white crystal of the compound (7-3-1D).
Synthesis of carboxylic acid (7-3-1) 26.0 g (41.3 mmol) of compound (7-3-1D), 55 mL of trifluoroacetic acid and 110 mL of methylene chloride were added to a 500 mL eggplant flask and reacted at room temperature for 5 hours. I let you. After completion of the reaction, the solvent was removed by an aspirator, 2 L of ethyl acetate and 2 L of tetrahydrofuran were added, washed 3 times with water, and dried over magnesium sulfate. Next, 20.64 g of white crystals of carboxylic acid (7-3-1) were obtained by filtering and drying the precipitate produced by concentration.
[合成例14:液晶配向性基含有カルボン酸(8−1−1)の合成]
下記のスキーム5に従って、カルボン酸(8−1−1)を合成した。
Carboxylic acid (8-1-1) was synthesized according to the following scheme 5.
・化合物(8−1−1A)の合成
温度計及び窒素導入管を備えた1Lの三口フラスコに、化合物(6−6−1) 15.0g、化合物(7−3−1B) 16.6g及び塩化メチレン270mLを加え、5℃以下に氷冷した。次に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩10.47g、N,N−ジメチルアミノピリジン1.11gを加えて5℃以下で24時間反応させた。反応終了後、酢酸エチル500mL、THF250mLを加え、希塩酸で1回、水で3回分液洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、濃縮、晶析させることで化合物(8−1−1A)の白色結晶を18.4g(純度100%)得た。
・カルボン酸(8−1−1)の合成
窒素導入管を備えた500mLナスフラスコに、化合物(8−1−1A) 18.4g、塩化メチレン90mL及びトリフルオロ酢酸45mLを加えて室温で4時間反応させた。反応終了後、アスピレーターにてトリフルオロ酢酸を除去した後、酢酸エチル600mL及びTHF300mLに溶かして水で3回洗浄した。次に、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮、晶析させることでカルボン酸(8−1−1)の白色結晶を12.8g得た(純度99.9%)。
Synthesis of Compound (8-1-1A) In a 1 L three-necked flask equipped with a thermometer and a nitrogen introduction tube, 15.0 g of Compound (6-6-1), 16.6 g of Compound (7-3-1B) and 270 mL of methylene chloride was added and ice-cooled to 5 ° C or lower. Next, 10.47 g of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and 1.11 g of N, N-dimethylaminopyridine were added and reacted at 5 ° C. or lower for 24 hours. After completion of the reaction, 500 mL of ethyl acetate and 250 mL of THF were added, and the mixture was washed once with dilute hydrochloric acid and three times with water, dried over magnesium sulfate, concentrated and crystallized to give white crystals of compound (8-1-1A). 18.4 g (100% purity) was obtained.
Synthesis of carboxylic acid (8-1-1) 18.4 g of compound (8-1-1A), 90 mL of methylene chloride and 45 mL of trifluoroacetic acid were added to a 500 mL eggplant flask equipped with a nitrogen inlet tube for 4 hours at room temperature. Reacted. After completion of the reaction, trifluoroacetic acid was removed with an aspirator, and then dissolved in 600 mL of ethyl acetate and 300 mL of THF and washed with water three times. Next, after drying with magnesium sulfate, concentration and crystallization yielded 12.8 g of white crystals of carboxylic acid (8-1-1) (purity 99.9%).
[合成例15:液晶配向性基含有カルボン酸(9−1−1)の合成]
下記のスキーム6に従って、カルボン酸(9−1−1)を合成した。
Carboxylic acid (9-1-1) was synthesized according to Scheme 6 below.
・化合物(9−1−1A)の合成
上記化合物(8−1−1)と同様の手法で化合物(9−1−1A)を合成した。
・化合物(9−1−1B)の合成
上記化合物(7−3−1B)と同様の手法で化合物(9−1−1B)を合成した。
・化合物(9−1−1C)の合成
温度計及び窒素導入管を備えた100mLの三口フラスコに、化合物(9−1−1A) 3.4g、化合物(9−1−1B) 2.2g及び塩化メチレン30mLを加え、5℃以下に氷冷した。次に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩1.7g、N,N−ジメチルアミノピリジン0.18gを加えて5℃以下で24時間反応させた。反応終了後、酢酸エチル300mLを加え、水で3回分液洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、濃縮、晶析させることで化合物(9−1−1C)の白色結晶を2.4g得た。
・カルボン酸(9−1−1)の合成
100mLナスフラスコに、化合物(9−1−1C) 2.4g、トリフルオロ酢酸4mL及び塩化メチレン8mLを加えて室温で2時間反応させた。反応終了後、アスピレーターにより溶剤を除去した後、酢酸エチル50mL及びテトラヒドロフラン50mLを加えて水で3回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。次に、濃縮して生じた析出物をろ過、乾燥することでカルボン酸(9−1−1)の白色結晶を1.7g得た。
-Synthesis | combination of compound (9-1-1A) The compound (9-1-1A) was synthesize | combined by the method similar to the said compound (8-1-1).
-Synthesis | combination of compound (9-1-1B) The compound (9-1-1B) was synthesize | combined by the method similar to the said compound (7-3-1B).
Synthesis of compound (9-1-1C) In a 100 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a nitrogen inlet tube, 3.4 g of compound (9-1-1A), 2.2 g of compound (9-1-1B) and 30 mL of methylene chloride was added, and the mixture was ice-cooled to 5 ° C. or lower. Next, 1.7 g of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and 0.18 g of N, N-dimethylaminopyridine were added and reacted at 5 ° C. or lower for 24 hours. After completion of the reaction, 300 mL of ethyl acetate was added, and the mixture was washed three times with water, dried over magnesium sulfate, concentrated, and crystallized to obtain 2.4 g of white crystals of the compound (9-1-1C).
Synthesis of carboxylic acid (9-1-1) 2.4 g of compound (9-1-1C), 4 mL of trifluoroacetic acid and 8 mL of methylene chloride were added to a 100 mL eggplant flask and allowed to react at room temperature for 2 hours. After completion of the reaction, the solvent was removed by an aspirator, 50 mL of ethyl acetate and 50 mL of tetrahydrofuran were added, washed 3 times with water, and dried over magnesium sulfate. Next, 1.7 g of white crystals of carboxylic acid (9-1-1) were obtained by filtering and drying the precipitate produced by concentration.
[合成例16:液晶配向性基含有カルボン酸(10−1−1)の合成]
下記のスキーム7に従って、カルボン酸(10−1−1)を合成した。
Carboxylic acid (10-1-1) was synthesized according to Scheme 7 below.
・化合物(10−1−1A)の合成
上記化合物(7−3−1)と同様の方法で化合物(10−1−1A)を合成した。
・化合物(10−1−1B)の合成
化合物(7−3−1C)と同様の方法で化合物(10−1−1B)を合成した。
・化合物(10−1−1C)の合成
温度計及び窒素導入管を備えた300mLの三口フラスコに、化合物(10−1−1A) 9.21g(20mmol)、化合物(9−1−1B) 5.89g(20mmol)及び塩化メチレン80mLを加え、氷冷した。次に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩 4.60(24mmol)、N,N−ジメチルアミノピリジン 0.489g(4.0mmol)を加えて氷冷下で4時間攪拌した後、室温に戻して一昼夜反応させた。反応終了後、酢酸エチル1000mLを加えて、水300mLで4回分液洗浄を行った後、硫酸マグシウムで乾燥させた。次に、100mLくらいまで濃縮して生じた白色析出物をろ過、乾燥することで化合物(10−1−1C)の白色結晶を7.93g得た(純度94.4%、収率53.8%)。
・カルボン酸(10−1−1)の合成
100mLナスフラスコに、化合物(10−1−1C) 4.72g(6.41mmol)、トリフルオロ酢酸7mL及び塩化メチレン14mLを加えて室温で1時間反応させた。反応終了後、アスピレーターにより溶剤を除去した後、酢酸エチル100mL及びTHF(安定剤入り)100mLを加えて水100mLで3回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。次に、重合禁止剤を数mg加えて80mLくらいまで濃縮して生じた析出物をろ過、乾燥することでカルボン酸(10−1−1)の白色結晶を2.59g(純度97.2%、収率59.4%)を得た。
-Synthesis | combination of compound (10-1-1A) Compound (10-1-1A) was synthesize | combined by the method similar to the said compound (7-3-1).
-Synthesis | combination of compound (10-1-1B) Compound (10-1-1B) was synthesize | combined by the method similar to compound (7-3-1C).
-Synthesis | combination of a compound (10-1-1C) Compound (10-1-1A) 9.21g (20 mmol) and a compound (9-1-1B) 5 to a 300 mL three necked flask provided with the thermometer and the nitrogen inlet tube. .89 g (20 mmol) and 80 mL of methylene chloride were added, and the mixture was ice-cooled. Next, 4.60 (24 mmol) of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and 0.489 g (4.0 mmol) of N, N-dimethylaminopyridine were added, and the mixture was cooled with ice for 4 hours. After stirring, the mixture was returned to room temperature and reacted for a whole day and night. After completion of the reaction, 1000 mL of ethyl acetate was added, and liquid separation washing was performed 4 times with 300 mL of water, followed by drying with magnesium sulfate. Next, the white precipitate produced by concentration to about 100 mL was filtered and dried to obtain 7.93 g of a white crystal of the compound (10-1-1C) (purity 94.4%, yield 53.8). %).
Synthesis of carboxylic acid (10-1-1) To a 100 mL eggplant flask, 4.72 g (6.41 mmol) of compound (10-1-1C), 7 mL of trifluoroacetic acid and 14 mL of methylene chloride were added and reacted at room temperature for 1 hour. I let you. After completion of the reaction, the solvent was removed by an aspirator, 100 mL of ethyl acetate and 100 mL of THF (with a stabilizer) were added, washed 3 times with 100 mL of water, and dried over magnesium sulfate. Next, several mg of a polymerization inhibitor was added and concentrated to about 80 mL, and the resulting precipitate was filtered and dried to obtain 2.59 g (purity 97.2%) of white crystals of carboxylic acid (10-1-1). Yield 59.4%).
[合成例17:配向性基含有ポリオルガノシロキサン(S−2−5)の合成]
100mLの三口フラスコに、上記合成例3で合成したポリオルガノシロキサン(EPS−1)を8.7g、メチルイソブチルケトン114g、化合物(6−6−1)を2.7g(ポリオルガノシロキサン(EPS−1)の有する珪素原子に対して20モル%に相当)、化合物(7−3−1)8.5g(ポリオルガノシロキサン(EPS−1)の有する珪素原子に対して30モル%に相当)及びテトラブチルアンモニウムブロミド0.89gを仕込み、90℃で30時間反応させた。反応終了後、反応混合物にメタノールを加えて沈殿を生成させ、この沈殿物を酢酸エチルに溶解して得た溶液を3回水洗した後、溶剤を留去することにより、ポリオルガノシロキサン(S−2−5)の白色粉末15gを得た。ポリオルガノシロキサン(S−2−5)の重量平均分子量は9,500であった。
[Synthesis Example 17: Synthesis of orientation group-containing polyorganosiloxane (S-2-5)]
In a 100 mL three-necked flask, 8.7 g of polyorganosiloxane (EPS-1) synthesized in Synthesis Example 3 above, 114 g of methyl isobutyl ketone, and 2.7 g of compound (6-6-1) (polyorganosiloxane (EPS- 1) (corresponding to 20 mol% with respect to silicon atoms), 8.5 g of compound (7-3-1) (corresponding to 30 mol% with respect to silicon atoms of polyorganosiloxane (EPS-1)), and Tetrabutylammonium bromide 0.89g was charged and reacted at 90 ° C for 30 hours. After completion of the reaction, methanol was added to the reaction mixture to form a precipitate. A solution obtained by dissolving the precipitate in ethyl acetate was washed with water three times, and then the solvent was distilled off to remove polyorganosiloxane (S- 15 g of white powder 2-5) was obtained. The weight average molecular weight of the polyorganosiloxane (S-2-5) was 9,500.
[合成例18〜21,21A:配向性基含有ポリオルガノシロキサンの合成]
使用する化合物の種類及び量を下記の表4の通りとした以外は、上記合成例17と同様の手法により配向性基含有ポリオルガノシロキサン(S−2−6)〜(S−2−9)、(S−2−11)を合成した。
[Synthesis Examples 18 to 21, 21A: Synthesis of orientation group-containing polyorganosiloxane]
The orientation group-containing polyorganosiloxanes (S-2-6) to (S-2-9) were prepared in the same manner as in Synthesis Example 17 except that the types and amounts of the compounds used were as shown in Table 4 below. , (S-2-11) was synthesized.
表4中、カルボン酸の配合量の数値は、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンが有する珪素原子に対する仕込み量[モル%]を示す。 In Table 4, the numerical value of the blending amount of carboxylic acid indicates the amount [mol%] charged with respect to silicon atoms of the epoxy group-containing polyorganosiloxane.
[合成例22:ポリイミド(PI−1)の合成]
テトラカルボン酸二無水物として2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物19.1g、並びにジアミンとして、コレスタニルオキシ−2,4−ジアミノベンゼン(下記式(DA−1)で表される化合物)を8.49g及びp−フェニレンジアミン7.42g、をNMP 140gに溶解し、60℃で4時間反応を行った。得られたポリアミック酸溶液を少量分取し、NMPを加えて固形分濃度10%の溶液で粘度を測定したところ、溶液粘度は100mPa・sであった。得られたポリアミック酸溶液に、NMP 325g、ピリジン6.74g及び無水酢酸8.69gを添加し、110℃で4時間脱水閉環させた。イミド化反応後、系内の溶剤を新たなNMPで溶剤置換し(本操作にてイミド化反応に使用したピリジン、無水酢酸を系外に除去した)、イミド化率約50%のポリイミド(PI−1)を約15重量%含有する溶液を得た。
2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride 19.1 g as tetracarboxylic dianhydride, and cholestanyloxy-2,4-diaminobenzene (represented by the following formula (DA-1) as diamine Compound (8.49 g) and p-phenylenediamine (7.42 g) were dissolved in NMP (140 g) and reacted at 60 ° C. for 4 hours. A small amount of the resulting polyamic acid solution was taken, NMP was added, and the viscosity was measured with a solution having a solid content concentration of 10%. The solution viscosity was 100 mPa · s. To the obtained polyamic acid solution, 325 g of NMP, 6.74 g of pyridine, and 8.69 g of acetic anhydride were added, and dehydration ring closure was performed at 110 ° C. for 4 hours. After the imidization reaction, the solvent in the system was replaced with new NMP (pyridine and acetic anhydride used for the imidization reaction were removed from the system in this operation), and a polyimide (PI) with an imidation ratio of about 50% (PI A solution containing about 15% by weight of -1) was obtained.
[実施例21]
(1)液晶配向剤の調製
重合体成分として、配向基含有ポリオルガノシロキサン(S−2−5)を200重量部及びポリイミド(PI−1)を1,000重量部、並びに化合物(D)として化合物(1−2−1)を10重量部、を混合し、これに溶剤としてNMP及びブチルセロソルブ(BC)を加えて、溶媒組成がNMP:BC=50:50(重量比)、固形分濃度が3.0重量%の溶液とした。この溶液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することにより、液晶配向剤(A−21)を調製した。
[Example 21]
(1) Preparation of liquid crystal aligning agent As polymer components, 200 parts by weight of alignment group-containing polyorganosiloxane (S-2-5), 1,000 parts by weight of polyimide (PI-1), and compound (D) 10 parts by weight of the compound (1-2-1) was mixed, and NMP and butyl cellosolve (BC) were added as a solvent thereto, the solvent composition was NMP: BC = 50: 50 (weight ratio), and the solid content concentration was A 3.0 wt% solution was obtained. A liquid crystal aligning agent (A-21) was prepared by filtering this solution through a filter having a pore diameter of 0.2 μm.
(2)パターンなし透明電極を有する液晶表示素子の製造
上記で調製した液晶配向剤(A−21)を用いて、パターンなし透明電極を有する液晶表示素子を製造した。まず、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いて、ITO膜からなる透明電極(パターンなし)を有するガラス基板の透明電極面上に液晶配向剤(A−21)を塗布した。次いで、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、150℃のホットプレート上で10分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚600Åの塗膜を形成した。
この塗膜に対し、レーヨン布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロール回転数400rpm、ステージ移動速度3cm/秒、毛足押しこみ長さ0.1mmでラビング処理を行った。その後、超純水中で1分間、超音波洗浄を行い、次いで100℃クリーンオーブン中で10分間乾燥することにより、液晶配向膜を有する基板を得た。この操作を繰り返し、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。
次に、上記一対の基板の液晶配向膜を有するそれぞれの外縁に、直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、液晶配向膜面が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化させた。次いで、液晶注入口より一対の基板間にネマチック液晶(メルク社製、MLC−6608)を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止することにより、液晶表示素子を製造した。
(2) Manufacture of a liquid crystal display element having a transparent electrode without pattern Using the liquid crystal aligning agent (A-21) prepared above, a liquid crystal display element having a transparent electrode without pattern was manufactured. First, the liquid crystal aligning agent (A-21) is apply | coated on the transparent electrode surface of the glass substrate which has a transparent electrode (no pattern) which consists of ITO film | membranes using a liquid crystal aligning film printer (Nissha Printing Co., Ltd. product). did. Next, the solvent was removed by heating (pre-baking) on an 80 ° C. hot plate for 1 minute, and then heating (post-baking) on a 150 ° C. hot plate for 10 minutes to form a coating film having an average film thickness of 600 mm. .
The coating film was rubbed with a rubbing machine having a roll wrapped with a rayon cloth at a roll rotation speed of 400 rpm, a stage moving speed of 3 cm / sec, and a hair foot indentation length of 0.1 mm. Then, ultrasonic cleaning was performed in ultrapure water for 1 minute, and then drying was performed in a 100 ° C. clean oven for 10 minutes to obtain a substrate having a liquid crystal alignment film. This operation was repeated to obtain a pair (two) of substrates having a liquid crystal alignment film.
Next, after applying an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 5.5 μm to the outer edges of the pair of substrates having the liquid crystal alignment film, the liquid crystal alignment film surfaces are overlapped and pressure bonded. The adhesive was cured. Next, a nematic liquid crystal (MLC-6608, manufactured by Merck & Co., Inc.) was filled between the pair of substrates from the liquid crystal injection port, and then the liquid crystal injection port was sealed with an acrylic photo-curing adhesive to produce a liquid crystal display element. .
上記の操作を繰り返し行い、パターンなし透明電極を有する液晶表示素子を3個製造した。そのうちの1個は、そのまま後述の配向性の評価に供した。残りの2個の液晶表示素子については、それぞれ下記の方法(光照射工程)により導電膜間に電圧を印加した状態で光照射した後に、配向性及び電圧保持率の評価に供した。
(光照射工程)
上記で得た3個の液晶表示素子のうちの2個について、それぞれ電極間に周波数60Hzの交流10Vを印加し、液晶が駆動している状態で、光源にメタルハライドランプを使用した紫外腺照射装置を用いて、紫外線を100,000J/m2の照射量にて液晶表示素子の外側から照射した。なお、この照射量は、波長365nm基準で計測される光量計を用いて計測した値である。
The above operation was repeated to produce three liquid crystal display elements having a transparent electrode without pattern. One of them was used for the evaluation of orientation described later. The remaining two liquid crystal display elements were each irradiated with light in a state where a voltage was applied between the conductive films by the following method (light irradiation step), and then subjected to evaluation of orientation and voltage holding ratio.
(Light irradiation process)
An ultraviolet gland irradiation apparatus using a metal halide lamp as a light source in a state where an alternating current of 10 Hz is applied between the electrodes of two of the three liquid crystal display elements obtained above and the liquid crystal is driven. Was irradiated from the outside of the liquid crystal display element at an irradiation dose of 100,000 J / m 2 . In addition, this irradiation amount is the value measured using the light meter measured on the basis of wavelength 365nm.
(3)配向性の評価
上記で製造した3個の液晶表示素子につき、電圧無印加状態における光漏れ・配向乱れの有無をバックライト照射下で目視により観察した。評価は、光漏れ・配向乱れのない場合を配向性「良」とし、光漏れ・配向乱れが存在する場合を配向性「不良」として行った。その結果、実施例21の液晶表示素子は3個とも配向性「良」であった。
(3) Evaluation of orientation With respect to the three liquid crystal display elements produced as described above, the presence or absence of light leakage / alignment disorder in a state where no voltage was applied was visually observed under backlight irradiation. In the evaluation, the case where there was no light leakage / alignment disorder was evaluated as “good”, and the case where there was light leakage / alignment disorder was determined as “defective”. As a result, all three liquid crystal display elements of Example 21 had “good” orientation.
(4)電圧保持率の評価
上記で製造したうち、光照射量100,000J/m2の液晶表示素子について、23℃において5Vの電圧を60マイクロ秒の印加時間、167ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から167ミリ秒後の電圧保持率[%]を測定した。測定装置としては(株)東陽テクニカ製、VHR−1を使用した。その結果、電圧保持率は98%であった。
(4) Evaluation of voltage holding ratio Among the above manufactured liquid crystal display elements with a light irradiation amount of 100,000 J / m 2 , a voltage of 5 V was applied at 23 ° C. with an application time of 60 microseconds and a span of 167 milliseconds. Then, the voltage holding ratio [%] 167 milliseconds after the application release was measured. As a measuring device, VHR-1 manufactured by Toyo Corporation was used. As a result, the voltage holding ratio was 98%.
(5)パターニングされた透明電極を有する液晶表示素子の製造
上記で調製した液晶配向剤(A−21)を用いて、パターニングされた透明電極を有する液晶表示素子を製造した。まず、図2に示したようなスリット状にパターニングされ、複数の領域に区画されたITO電極をそれぞれ有する一対のガラス基板(基板A,B)の各電極面上に、液晶配向膜印刷機(日本写真印刷(株)製)を用いて液晶配向剤(A−21)を塗布した。次いで、80℃のホットプレート上で1分間加熱(プレベーク)して溶媒を除去した後、150℃のホットプレート上で10分間加熱(ポストベーク)して、平均膜厚600Åの塗膜を形成した。この塗膜につき、超純水中で1分間超音波洗浄を行った後、100℃クリーンオーブン中で10分間乾燥することにより、液晶配向膜を有する基板を一対(2枚)得た。
次いで、上記一対の基板の液晶配向膜を有するそれぞれの外縁に、直径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤を塗布した後、液晶配向膜面が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化した。次いで、液晶注入口より一対の基板間に、ネマチック液晶(メルク社製、MLC−6608)を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止することにより液晶表示素子を製造した。
(5) Manufacture of the liquid crystal display element which has the patterned transparent electrode The liquid crystal display element which has the patterned transparent electrode was manufactured using the liquid crystal aligning agent (A-21) prepared above. First, on each electrode surface of a pair of glass substrates (substrates A and B) each having an ITO electrode that is patterned into a slit shape as shown in FIG. The liquid crystal aligning agent (A-21) was apply | coated using Nissha Printing Co., Ltd. product. Next, the solvent was removed by heating (pre-baking) on an 80 ° C. hot plate for 1 minute, and then heating (post-baking) on a 150 ° C. hot plate for 10 minutes to form a coating film having an average film thickness of 600 mm. . The coating film was subjected to ultrasonic cleaning in ultrapure water for 1 minute and then dried in a clean oven at 100 ° C. for 10 minutes to obtain a pair (two) of substrates having a liquid crystal alignment film.
Next, after applying an epoxy resin adhesive containing aluminum oxide spheres having a diameter of 5.5 μm to the outer edges of the pair of substrates having the liquid crystal alignment film, the liquid crystal alignment film surfaces are overlapped and pressure-bonded so as to face each other. The adhesive was cured. Next, a nematic liquid crystal (MLC-6608, manufactured by Merck & Co., Inc.) was filled between the pair of substrates from the liquid crystal inlet, and then the liquid crystal inlet was sealed with an acrylic photo-curing adhesive to produce a liquid crystal display element. .
上記の操作を繰り返し行い、パターニングされた透明電極を有する液晶表示素子を3個製造した。これらの3個の液晶表示素子につき、上記パターンなし透明電極を有する液晶セルの製造の場合と同様にして、導電膜間に電圧を印加した状態で100,000J/m2の照射量で紫外線を照射し、その後、応答速度の評価を行った。なお、ここで用いた電極のパターンはPSAモードの電極パターンと同種のパターンである。 The above operation was repeated to produce three liquid crystal display elements having patterned transparent electrodes. For these three liquid crystal display elements, ultraviolet rays were applied at a dose of 100,000 J / m 2 with a voltage applied between the conductive films in the same manner as in the production of the liquid crystal cell having the transparent electrode without pattern. After irradiation, the response speed was evaluated. The electrode pattern used here is the same type as the PSA mode electrode pattern.
(6)応答速度の評価
上記で製造した3個の液晶表示素子のそれぞれにつき、先ず電圧を印加せずに可視光ランプを照射し、液晶表示素子を透過した光の輝度をフォトマルチメーターにて測定した。このときの測定値を相対透過率0%とした。次に、液晶表示素子の電極間に交流60Vを5秒間印加したときの透過率(液晶表示素子を透過した光の輝度)を上記と同様にして測定し、この値を相対透過率100%とした。そして、各液晶表示素子に対して交流60Vを印加したときに、相対透過率が10%から90%に移行するまでの時間を測定し、この時間を応答速度[msec]と定義した。なお、応答速度は3個のセルの平均値で評価した。その結果、実施例21の液晶表示素子の応答速度は10msecであった。
(6) Evaluation of response speed For each of the three liquid crystal display elements manufactured above, first, a visible light lamp was irradiated without applying a voltage, and the luminance of the light transmitted through the liquid crystal display element was measured with a photomultimeter. It was measured. The measured value at this time was 0% relative transmittance. Next, the transmittance (luminance of light transmitted through the liquid crystal display element) when AC 60 V was applied between the electrodes of the liquid crystal display element for 5 seconds was measured in the same manner as described above, and this value was set as 100% relative transmittance. did. Then, when AC 60 V was applied to each liquid crystal display element, the time until the relative transmittance shifted from 10% to 90% was measured, and this time was defined as the response speed [msec]. The response speed was evaluated by the average value of three cells. As a result, the response speed of the liquid crystal display element of Example 21 was 10 msec.
[実施例22〜26、比較例3]
使用する重合体(P)及び化合物(D)の種類及び量を下記表5の通り変更した以外は実施例21と同様の操作を行うことにより液晶配向剤(A−22)〜(A−26)、(R−3)を調製した。また、得られた液晶配向剤(A−22)〜(A−26)、(R−3)を用いて実施例21と同様にパターンなし透明電極を有する液晶表示素子及びパターニングされた透明電極を有する液晶表示素子を製造するとともに、上記の各種評価を行った。その結果を下記表6に示す。
[Examples 22 to 26, Comparative Example 3]
Liquid crystal aligning agents (A-22) to (A-26) are prepared in the same manner as in Example 21 except that the types and amounts of the polymer (P) and the compound (D) used are changed as shown in Table 5 below. ) And (R-3) were prepared. Further, using the obtained liquid crystal aligning agents (A-22) to (A-26) and (R-3), a liquid crystal display element having a non-patterned transparent electrode and a patterned transparent electrode in the same manner as in Example 21. While manufacturing the liquid crystal display element which has, said various evaluation was performed. The results are shown in Table 6 below.
表5中、各化合物の括弧内の数値は、各化合物の配合割合(重量部)を示す。化合物(D)の略称は表2と同じである。 In Table 5, the numerical values in parentheses for each compound indicate the blending ratio (parts by weight) of each compound. The abbreviations for compound (D) are the same as those in Table 2.
表6に示すように、実施例21〜26の液晶表示素子はいずれも、液晶配向性が「良」の評価であった。また、電圧保持率が98%以上と高く、応答速度も速かった。これに対し、比較例3では、液晶配向性及び応答速度は実施例と同等であったものの、電圧保持率が95%と低かった。 As shown in Table 6, all of the liquid crystal display elements of Examples 21 to 26 were evaluated as “good” in liquid crystal alignment. In addition, the voltage holding ratio was as high as 98% or more, and the response speed was fast. On the other hand, in Comparative Example 3, although the liquid crystal alignment and response speed were the same as those in the example, the voltage holding ratio was as low as 95%.
11,12…電極 11, 12 ... Electrodes
Claims (9)
前記塗膜に光照射する工程と、を含む液晶配向膜の製造方法。 A step of applying a liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 5 to form a coating film on a substrate;
And a step of irradiating the coating film with light.
前記塗膜を形成した一対の基板を、液晶分子の層を介して前記塗膜が相対するように対向配置して液晶セルを構築する工程と、
前記液晶セルの外側から光照射する工程と、を含む液晶表示素子の製造方法。 Applying the liquid crystal aligning agent according to any one of claims 1 to 5 on each surface of a pair of substrates, and then heating this to form a coating film;
A step of constructing a liquid crystal cell by arranging a pair of substrates on which the coating film is formed so that the coating film faces each other through a layer of liquid crystal molecules; and
Irradiating light from the outside of the liquid crystal cell.
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