JP6584753B2 - Alignment film forming composition, alignment film forming method, and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、配向膜形成用組成物、配向膜の形成方法及び液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a composition for forming an alignment film, a method for forming an alignment film, and a liquid crystal display device.
液晶表示装置は、低駆動電圧、低消費電力及び軽量などの特性を有していることから、時計の表示板や携帯電話のディスプレイのほか、コンピュータやテレビのディスプレイなどでの用途が拡がっている。
現在主流の液晶表示装置では、TN(twisted nematic)モード、VA(vertical alignment)モード、IPS(in-plane switching)モードなどの駆動方式が採用されている。そして、これらの駆動方式の液晶表示装置ではいずれも、液晶分子の配向を制御する手段が必要であり、配向膜を形成する手段が一般的に使用されている。例えば、TNやIPSモードの液晶表示装置では、ラビング処理を施した配向膜によって、基板に対して平行な方向に液晶分子を配向制御している。他方、ラビング処理が不要なVAモードの液晶表示装置では、配向膜によって基板に対して垂直な方向に液晶分子を配向制御している。
Since liquid crystal display devices have characteristics such as low drive voltage, low power consumption, and light weight, they are used not only for clock display panels and mobile phone displays, but also for computers and television displays. .
In current mainstream liquid crystal display devices, driving methods such as a TN (twisted nematic) mode, a VA (vertical alignment) mode, and an IPS (in-plane switching) mode are employed. In any of these drive-type liquid crystal display devices, means for controlling the alignment of liquid crystal molecules is required, and means for forming an alignment film is generally used. For example, in a TN or IPS mode liquid crystal display device, alignment of liquid crystal molecules is controlled in a direction parallel to the substrate by an alignment film subjected to rubbing treatment. On the other hand, in a VA mode liquid crystal display device that does not require rubbing, the alignment of liquid crystal molecules is controlled in a direction perpendicular to the substrate by an alignment film.
配向膜としては、配向性能及び耐熱性などの各種特性の観点から、ポリイミド膜が一般に使用されている。このポリイミド膜は、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体を含む溶液を基板に塗布して基板上でイミド化させる方法、又は可溶性ポリイミドの溶液を基板に塗布する方法を用いて一般に形成されている(例えば、特許文献1及び2)。
しかしながら、ポリイミド前駆体を含む溶液を用いる方法では、ポリイミド前駆体をイミド化するのに高温処理(一般に250℃以上、具体的には300〜350℃)が要求されるため、プロセス的に手間がかかる上、物性の制御も難しいという問題がある。また、高温処理に耐え得る高耐熱性の高価な基板(例えば、ガラス基板や耐熱性プラスチック基板)を使用する必要があり、液晶表示装置の製造コストが増大するという問題もある。
As the alignment film, a polyimide film is generally used from the viewpoint of various properties such as alignment performance and heat resistance. This polyimide film is generally formed using a method in which a solution containing a polyimide precursor such as polyamic acid is applied to a substrate and imidized on the substrate, or a method in which a solution of soluble polyimide is applied to the substrate (for example, Patent Documents 1 and 2).
However, in the method using a solution containing a polyimide precursor, a high-temperature treatment (generally 250 ° C. or more, specifically 300 to 350 ° C.) is required to imidize the polyimide precursor. In addition, there is a problem that it is difficult to control physical properties. Further, it is necessary to use an expensive substrate having high heat resistance that can withstand high-temperature processing (for example, a glass substrate or a heat-resistant plastic substrate), and there is a problem that the manufacturing cost of the liquid crystal display device increases.
一方、可溶性ポリイミドの溶液を用いる方法では、ポリイミド前駆体を含む溶液を用いる方法に比べて低温処理での配向膜の形成が可能であるものの、可溶性ポリイミドは溶剤に対する溶解性が低いため、溶剤の使用量が多くなるという問題がある。特に、可溶性ポリイミドの溶液に使用される溶剤は、N−メチルピロリドンやγ−ブチルラクトンなどの高価な高沸点溶剤であるため、配向膜の形成にかかる費用が増大するという問題がある。
溶剤に対する可溶性ポリイミドの溶解性は、可溶性ポリイミドに脂環式骨格などの官能基を導入して対称性を低下させることで向上させることができるものの、これまでに提案された可溶性ポリイミドの溶剤に対する溶解度は最大でも約6%程度であり、十分なものとは言えない。
On the other hand, in the method using a solution of a soluble polyimide, an alignment film can be formed at a low temperature treatment as compared with a method using a solution containing a polyimide precursor. However, a soluble polyimide has a low solubility in a solvent. There is a problem of increased usage. In particular, since the solvent used for the soluble polyimide solution is an expensive high-boiling solvent such as N-methylpyrrolidone or γ-butyllactone, there is a problem that the cost for forming the alignment film increases.
The solubility of soluble polyimide in solvents can be improved by introducing functional groups such as alicyclic skeletons into the soluble polyimide to reduce symmetry, but the solubility of soluble polyimides previously proposed in solvents has been improved. Is about 6% at the maximum, which is not enough.
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、溶剤の使用量を低減することができると共に、安価な低沸点溶剤を用いて低温処理で配向膜を形成することができる配向膜形成用組成物及び配向膜の形成方法、並びにそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the amount of solvent used, and can form an alignment film by low-temperature treatment using an inexpensive low-boiling solvent. An object is to provide a composition for forming an alignment film, a method for forming the alignment film, and a liquid crystal display device using the composition.
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、デンドロン側鎖を有するポリマーが、各種溶剤に対する溶解性及び液晶分子の配向性能に優れており、このポリマーを配向膜形成用組成物に用いることで、溶剤の使用量を低減し得ると共に、ポリイミド膜と同様の特性を有する配向膜を低温処理で容易に形成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、デンドロン側鎖を有するポリマーを含むことを特徴とする配向膜形成用組成物である。
また、本発明は、前記配向膜形成用組成物を基板上に塗布した後、乾燥させることで配向膜を形成すること特徴とする配向膜の形成方法である。
さらに、本発明は、配向膜が形成された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記配向膜が、前記配向膜形成用組成物を用いて形成されていることを特徴とする液晶表示装置である。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the polymer having a dendron side chain is excellent in the solubility in various solvents and the alignment performance of liquid crystal molecules. As a result, it was found that the use amount of the solvent can be reduced and an alignment film having the same characteristics as the polyimide film can be easily formed by low-temperature treatment, and the present invention has been completed.
That is, this invention is a composition for alignment film formation characterized by including the polymer which has a dendron side chain.
Moreover, this invention is a formation method of the alignment film characterized by forming an alignment film by applying the said composition for alignment film formation on a board | substrate, and then making it dry.
Furthermore, the present invention provides a liquid crystal display device having a pair of substrates on which an alignment film is formed and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, wherein the alignment film is the composition for forming an alignment film It is a liquid crystal display device characterized by being formed using.
本発明によれば、溶剤の使用量を低減することができると共に、安価な低沸点溶剤を用いて低温処理で配向膜を形成することができる配向膜形成用組成物及び配向膜の形成方法、並びにそれを用いた液晶表示装置を提供することを提供することができる。 According to the present invention, the composition for forming an alignment film and a method for forming the alignment film, which can reduce the amount of solvent used and can form an alignment film by low-temperature treatment using an inexpensive low-boiling solvent, In addition, it is possible to provide a liquid crystal display device using the same.
実施の形態1.
本実施の形態の配向膜形成用組成物は、デンドロン側鎖を有するポリマーを含むことを特徴とする。
ここで、本明細書において「デンドロン側鎖」とは、規則的に枝分かれした樹状側鎖のことを意味し、「配向膜」とは、液晶分子の配列状態を制御する膜のことを意味する。
Embodiment 1 FIG.
The alignment film forming composition of the present embodiment is characterized by containing a polymer having a dendron side chain.
As used herein, “dendron side chain” means a regularly branched dendritic side chain, and “alignment film” means a film that controls the alignment state of liquid crystal molecules. To do.
デンドロン側鎖を有するポリマーは、各種溶剤に対する溶解性に優れているため、配向膜形成用組成物に用いられる溶剤の使用量を低減することができると共に、当該溶剤として高沸点溶剤に比べて安価な低沸点溶剤を用いることができる。したがって、配向膜形成用組成物に用いられる溶剤の種類及び使用量の観点から、配向膜形成用組成物のコストを低減することができる。また、配向膜形成用組成物に用いられる溶媒として低沸点溶剤を用いることにより、低温処理での配向膜の形成が可能となるため、液晶表示装置に用いられる基板の選択自由度も高くなる。
ここで、本明細書において「低沸点溶剤」とは、沸点が150℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは25℃〜100℃の溶剤のことを意味する。
Since the polymer having a dendron side chain is excellent in solubility in various solvents, the amount of the solvent used in the composition for forming the alignment film can be reduced and the solvent is less expensive than the high-boiling solvent. A low boiling point solvent can be used. Therefore, the cost of the composition for forming an alignment film can be reduced from the viewpoint of the type and amount of the solvent used in the composition for forming an alignment film. In addition, by using a low boiling point solvent as a solvent used in the composition for forming an alignment film, an alignment film can be formed by a low-temperature treatment, and the degree of freedom in selecting a substrate used in a liquid crystal display device is increased.
Here, in the present specification, the “low boiling point solvent” means a solvent having a boiling point of 150 ° C. or less, preferably 120 ° C. or less, more preferably 25 ° C. to 100 ° C.
低沸点溶剤としては、デンドロン側鎖を有するポリマーを溶解することができ、且つ沸点が所定の範囲であるものであれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。低沸点溶剤の例としては、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、アセトニトリルなどの極性非プロトン性溶剤;ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、塩化メチレンなどの無極性溶剤;酢酸、1−ブタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エタノール、メタノールなどの極性プロトン性溶剤が挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、配向膜形成用組成物の安定性及び作業性などの観点からテトラヒドロフランが好ましい。 The low boiling point solvent is not particularly limited as long as it can dissolve a polymer having a dendron side chain and has a boiling point within a predetermined range, and those known in the art can be used. Examples of low boiling point solvents include polar aprotic solvents such as tetrahydrofuran (THF), acetone and acetonitrile; nonpolar solvents such as hexane, benzene, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate and methylene chloride; acetic acid, 1- Examples include polar protic solvents such as butanol, 1-propanol, 2-propanol, ethanol, and methanol. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, tetrahydrofuran is preferable from the viewpoints of stability and workability of the alignment film forming composition.
また、デンドロン側鎖を有するポリマーは、ポリイミドと同様に液晶分子の配向性能に優れており、このポリマーを含む配向膜形成用組成物を用いることでポリイミド膜と同様の特性を有する配向膜を形成することができる。したがって、デンドロン側鎖を有するポリマーを含む配向膜形成用組成物から形成される膜は、従来のポリイミド膜などの配向膜と同様の作用効果を与え、液晶層中の液晶分子を基板に対して垂直方向に配向させることができる。 A polymer having a dendron side chain is excellent in the alignment performance of liquid crystal molecules like polyimide, and an alignment film having the same characteristics as a polyimide film is formed by using an alignment film forming composition containing this polymer. can do. Therefore, the film formed from the composition for forming an alignment film containing a polymer having a dendron side chain gives the same effect as an alignment film such as a conventional polyimide film, and the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are attached to the substrate. It can be oriented in the vertical direction.
デンドロン側鎖を有するポリマーを構成する主鎖のポリマーの種類としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の各種ポリマーであることができる。ポリマーの例としては、アクリルポリマー、ポリスチレンポリマー、ポリオレフィンポリマー、エポキシポリマー、ポリエステルポリマー、ポリアミドポリマー、ポリウレタンポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、耐熱性や液晶分子の配向制御能力の観点から、アクリルポリマーが好ましい。 The type of the main chain polymer constituting the polymer having a dendron side chain is not particularly limited, and various polymers known in the art can be used. Examples of the polymer include acrylic polymer, polystyrene polymer, polyolefin polymer, epoxy polymer, polyester polymer, polyamide polymer, polyurethane polymer and the like. Among these, acrylic polymers are preferable from the viewpoint of heat resistance and the ability to control alignment of liquid crystal molecules.
デンドロン側鎖としては、特に限定されないが、各種溶剤に対する溶解性の観点から、アルキル基、アルコキシ基及びフッ素からなる群より選択される少なくとも1つを末端に有するものが好ましい。このような構造を有するデンドロン側鎖であれば、各種溶剤に対する溶解性が特に優れている。 Although it does not specifically limit as a dendron side chain, From a soluble viewpoint with respect to various solvents, what has at least 1 selected from the group which consists of an alkyl group, an alkoxy group, and a fluorine at a terminal is preferable. If it is a dendron side chain which has such a structure, the solubility with respect to various solvents is especially excellent.
デンドロン側鎖は、液晶分子の配向制御能力の観点から、メソゲン基を有することが好ましい。このような構造を有するデンドロン側鎖であれば、液晶成分の特性を阻害し難く、且つ液晶配向制御にも優れている。ここで、本明細書において「メソゲン基」とは、液晶性を発現するために必要な剛直構造を有する有機基を意味する。メソゲン基としては、特に限定されないが、例えば、安息香酸フェニル、ビフェニル、シアノビフェニル、ターフェニル、シアノターフェニル、フェニルベンゾエート、アゾベンゼン、ジアゾベンゼン、アニリンベンジリデン、アゾメチン、アゾキシベンゼン、スチルベン、フェニルシクロヘキシル、ビフェニルシクロヘキシル、フェノキシフェニル、ベンジリデンアニリン、ベンジルベンゾエート、フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、ベンゾイルアニリン、トラン及びこれらの誘導体などが挙げられる。 The dendron side chain preferably has a mesogenic group from the viewpoint of the alignment control ability of liquid crystal molecules. If it is a dendron side chain which has such a structure, it will be hard to inhibit the characteristic of a liquid-crystal component, and it is excellent also in liquid-crystal orientation control. Here, in the present specification, the “mesogenic group” means an organic group having a rigid structure necessary for exhibiting liquid crystallinity. The mesogenic group is not particularly limited. Biphenyl cyclohexyl, phenoxyphenyl, benzylidene aniline, benzyl benzoate, phenyl pyrimidine, phenyl dioxane, benzoyl aniline, tolan and derivatives thereof may be mentioned.
デンドロン側鎖の世代(分岐の次数)は、特に限定されないが、一般に第1〜第6世代のものを用いることができる。ここで、本明細書において分岐の数が1つのものを第1世代という。 The generation of the dendron side chain (the order of branching) is not particularly limited, but generally those of the first to sixth generations can be used. Here, one having the number of branches in this specification is referred to as a first generation.
デンドロン側鎖を有するポリマーの数平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは2500〜30000、より好ましくは3000〜22000、さらに好ましくは4000〜15000である。ここで、本明細書において「数平均分子量」とは、ポリスチレンを標準として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定される分子量のことを意味する。 The number average molecular weight of the polymer having a dendron side chain is not particularly limited, but is preferably 2500 to 30000, more preferably 3000 to 22000, and still more preferably 4000 to 15000. Here, the “number average molecular weight” in this specification means a molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard.
本実施の形態の配向膜形成用組成物に用いるのに好ましいポリマーは、以下の一般式(1)により表されるアクリルポリマーである。 A polymer preferable for use in the composition for forming an alignment film of the present embodiment is an acrylic polymer represented by the following general formula (1).
一般式(1)中、nは2〜20の正数、好ましくは2〜15の正数、より好ましくは3〜10の正数であり、Dはデンドロン側鎖である。
デンドロン側鎖Dは、以下の一般式(2)により表される。
In general formula (1), n is a positive number of 2 to 20, preferably a positive number of 2 to 15, more preferably a positive number of 3 to 10, and D is a dendron side chain.
The dendron side chain D is represented by the following general formula (2).
一般式(2)中、a及びbは2〜5の整数、好ましくは2〜4の整数、より好ましくは2〜3の整数であり、Rは以下の一般式(3)により表される。 In the general formula (2), a and b are integers of 2 to 5, preferably an integer of 2 to 4, more preferably an integer of 2 to 3, and R is represented by the following general formula (3).
一般式(3)中、cは3〜12の整数、好ましくは4〜10の整数、より好ましくは5〜8の整数であり、Aは、 In general formula (3), c is an integer of 3 to 12, preferably an integer of 4 to 10, more preferably an integer of 5 to 8, and A is
である。式中、R1は、炭素数1〜12、好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数3〜8のアルキル基若しくはアルコキシ基、又はフッ素である。 It is. In the formula, R 1 is an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 8 carbon atoms, or fluorine.
デンドロン側鎖を有するポリマーは、デンドロン側鎖を有するモノマーを単独重合させることによって調製することができる。したがって、調製するポリマーの種類に応じて、単独重合可能なモノマーを選択すればよい。例えば、上記の一般式(1)により表されるアクリルポリマーは、以下の一般式(4)により表されるアクリルモノマーを単独重合させることによって調製することができる。 A polymer having a dendron side chain can be prepared by homopolymerizing a monomer having a dendron side chain. Therefore, a monomer capable of homopolymerization may be selected according to the type of polymer to be prepared. For example, the acrylic polymer represented by the above general formula (1) can be prepared by homopolymerizing an acrylic monomer represented by the following general formula (4).
一般式(4)中、Dは上記の一般式(1)において定義した通りである。
一般に、デンドロン側鎖を有するモノマーは、デンドロンを予め合成した後、デンドロンをモノマーの側鎖に導入することによって調製することができる。
デンドロンの合成方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いて行うことができる。一般には、フォーカルポイント(中心)を与える化合物と、この化合物と結合してデンドロンの枝部分を与える化合物とを反応させることによってデンドロンを合成することができる。例えば、デンドロンの枝部分を与えるアクリル酸エステル誘導体と、このアクリル酸エステル誘導体と反応する末端アミノ基を有する化合物とを有機溶剤中で反応させればよい。
In general formula (4), D is as defined in general formula (1) above.
In general, a monomer having a dendron side chain can be prepared by previously synthesizing a dendron and then introducing the dendron into the side chain of the monomer.
The method for synthesizing the dendron is not particularly limited, and can be performed using a known method. In general, a dendron can be synthesized by reacting a compound that gives a focal point (center) with a compound that binds to this compound and gives a branch part of a dendron. For example, an acrylate derivative that gives a dendron branch and a compound having a terminal amino group that reacts with the acrylate derivative may be reacted in an organic solvent.
フォーカルポイントを与える化合物としては、特に限定されず、合成するデンドロンに応じて適宜選択すればよい。また、デンドロンの世代(分岐の次数)を調整する場合、フォーカルポイントを与える化合物をアクリルニトリルなどと反応させることによって分岐構造を形成してもよい。
例えば、一般式(4)のアクリルモノマーを合成する場合、以下の一般式(5)により表されるデンドロンを合成した後、このデンドロンをアクリルモノマーの側鎖に導入する。
The compound giving a focal point is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the dendron to be synthesized. When adjusting the generation of dendron (branch order), a branched structure may be formed by reacting a compound giving a focal point with acrylonitrile or the like.
For example, when synthesizing an acrylic monomer of the general formula (4), after synthesizing a dendron represented by the following general formula (5), the dendron is introduced into the side chain of the acrylic monomer.
一般式(5)中、a、b及びRは上記の一般式(2)において定義した通りである。
一般式(5)のデンドロンを合成する場合、フォーカルポイントを与える化合物として以下の一般式(6)を有する化合物、デンドロンの枝部分を与える化合物として以下の一般式(7)を有する化合物をそれぞれ用いることができる。
In the general formula (5), a, b and R are as defined in the above general formula (2).
When synthesizing the dendron of the general formula (5), a compound having the following general formula (6) is used as a compound giving a focal point, and a compound having the following general formula (7) is used as a compound giving a branch part of a dendron, respectively. be able to.
一般式(6)及び(7)中、a、b、c及びAは、上記の一般式(2)及び(3)で定義した通りである。
フォーカルポイントを与える化合物(例えば、一般式(6)の化合物)と、デンドロンの枝部分を与える化合物(例えば、一般式(7)の化合物)との反応比は、使用する化合物の種類に応じて適宜調整する必要があるが、一般に、フォーカルポイントを与える化合物1モルに対して、デンドロンの枝部分を与える化合物を1〜10モル用いればよい。
In general formulas (6) and (7), a, b, c and A are as defined in general formulas (2) and (3) above.
The reaction ratio of a compound that gives a focal point (for example, a compound of general formula (6)) to a compound that gives a branch part of a dendron (for example, a compound of general formula (7)) depends on the type of the compound used. Although it is necessary to adjust appropriately, in general, 1 to 10 moles of a compound that gives a dendron branch part may be used per 1 mole of a compound that gives a focal point.
上記の反応に用いられる有機溶剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。有機溶剤の例としては、1,2−ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル系溶剤;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどの非プロトン性極性溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤は、単独又は2種以上を混合して用いることができる。
また、有機溶剤の量は、使用する原料の種類及び量などに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
It does not specifically limit as an organic solvent used for said reaction, A well-known thing can be used in the said technical field. Examples of organic solvents include halogenated hydrocarbon solvents such as 1,2-dichloroethane and chloroform; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane; toluene, Aromatic hydrocarbon solvents such as xylene; aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, and N, N-dimethylacetamide. These organic solvents can be used individually or in mixture of 2 or more types.
Further, the amount of the organic solvent may be appropriately adjusted according to the kind and amount of the raw material to be used, and is not particularly limited.
反応温度としては、−50〜150℃、好ましくは25〜80℃である。反応温度が−50℃未満であると、反応速度が著しく低下することがある。また、反応温度が150℃を超えると、原料の安定性が低下することがある。
反応時間としては、2〜200時間、好ましくは48〜100時間である。反応時間が2時間未満であると、反応が十分に進行しないことがある。反応時間が200時間を超えると、時間がかかりすぎて実用的でない。
反応終了後は溶剤を除去することにより、目的とするデンドロンを得ることができる。また、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ヘキサン、トルエンなどの貧溶剤を加えて加熱し、上澄みを除去することによってデンドロンを精製してもよい。
The reaction temperature is −50 to 150 ° C., preferably 25 to 80 ° C. When the reaction temperature is lower than −50 ° C., the reaction rate may be significantly reduced. Moreover, when reaction temperature exceeds 150 degreeC, stability of a raw material may fall.
The reaction time is 2 to 200 hours, preferably 48 to 100 hours. If the reaction time is less than 2 hours, the reaction may not proceed sufficiently. If the reaction time exceeds 200 hours, it takes too much time and is not practical.
After completion of the reaction, the desired dendron can be obtained by removing the solvent. Alternatively, the dendron may be purified by adding a poor solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, hexane, or toluene and heating to remove the supernatant.
上記の一般式(5)により表されるデンドロンは、トリエチルアミンやピリジンなどの塩基の存在下でアクリル酸塩化物とエステル化反応させることにより、一般式(4)のアクリルモノマーを合成することができる。このとき必要に応じてテトラヒドロフラン(THF)などの溶媒を用いることができる。このエステル化反応は、当該技術分野において一般に公知であるため、その条件は公知の方法に準じて調整すればよい。 The dendron represented by the general formula (5) can be synthesized with an acrylic monomer of the general formula (4) by esterification with an acrylate in the presence of a base such as triethylamine or pyridine. . At this time, if necessary, a solvent such as tetrahydrofuran (THF) can be used. Since this esterification reaction is generally known in the technical field, the conditions may be adjusted according to a known method.
デンドロン側鎖を有するモノマーを単独重合させる方法としては、特に限定されず、使用するモノマーの種類に応じて適宜選択すればよい。モノマーを単独重合は、当該技術分野において一般に公知であるため、その条件は公知の方法に準じて調整すればよい。
例えば、一般式(4)のアクリルモノマーを単独重合して一般式(1)のアクリルポリマーを得る場合、AIBNなどの重合開始剤を用いて一般式(4)のアクリルモノマーを単独重合させればよい。このとき必要に応じてテトラヒドロフラン(THF)などの溶媒を用いることができる。この重合反応は、当該技術分野において一般に公知であるため、その条件は公知の方法に準じて調整すればよい。
The method for homopolymerizing the monomer having a dendron side chain is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of monomer used. Since the homopolymerization of a monomer is generally known in the technical field, the conditions may be adjusted according to a known method.
For example, when the acrylic monomer of the general formula (1) is obtained by homopolymerizing the acrylic monomer of the general formula (4), the acrylic monomer of the general formula (4) is homopolymerized using a polymerization initiator such as AIBN. Good. At this time, if necessary, a solvent such as tetrahydrofuran (THF) can be used. Since this polymerization reaction is generally known in the technical field, the conditions may be adjusted according to a known method.
本実施の形態の配向膜形成用組成物におけるデンドロン側鎖を有するポリマーの含有量は、特に限定されないが、従来の可溶性ポリイミドの溶液における可溶性ポリイミドの含有量よりも多くすることができる。具体的には、本実施の形態の配向膜形成用組成物におけるデンドロン側鎖を有するポリマーの含有量は、好ましくは6質量%超過50質量%以下、より好ましくは8〜45質量%、さらに好ましくは10〜40質量%である。このような含有量とすることにより、本実施の形態の配向膜形成用組成物は、従来の可溶性ポリイミドの溶液に比べて、配向膜形成成分(固形分)の含有量を多くすることができるため、配向膜形成用組成物の使用量を減らすことができると共に、配向膜形成用組成物の保管用容器なども小さくすることができる。 Although content of the polymer which has a dendron side chain in the composition for alignment film formation of this Embodiment is not specifically limited, It can make more than content of the soluble polyimide in the solution of the conventional soluble polyimide. Specifically, the content of the polymer having a dendron side chain in the alignment film forming composition of the present embodiment is preferably more than 6% by mass and 50% by mass or less, more preferably 8 to 45% by mass, and still more preferably. Is 10-40 mass%. By setting it as such content, the composition for alignment film formation of this Embodiment can increase content of the alignment film formation component (solid content) compared with the solution of the conventional soluble polyimide. Therefore, the amount of the alignment film forming composition used can be reduced, and the storage container for the alignment film forming composition can be made small.
実施の形態2.
本実施の形態の配向膜の形成方法は、上記の配向膜形成用組成物を基板上に塗布した後、乾燥させることで配向膜を形成することを特徴とする。
配向膜形成用組成物は前駆体を含有していないため、この配向膜の形成方法ではイミド化反応などを生じさせる高温処理工程(ポストベーク工程)が要求されない。そのため、本実施の形態の配向膜の形成方法は、配向膜形成用組成物の塗布物を乾燥させるだけで容易に行うことができ、配向膜の形成工程を短縮化することができる。また、高温処理工程が要求されないことから、汎用のプラスチック基材などの様々な基材を用いることができ、液晶表示装置に用いられる基板の選択自由度が高くなる。
乾燥温度は、配向膜形成用組成物に含まれる溶剤を除去することができる温度であれば特に限定されないが、好ましくは200℃以下、より好ましくは40〜150℃、さらに好ましくは50〜100℃である。
Embodiment 2. FIG.
The alignment film forming method of the present embodiment is characterized in that the alignment film is formed by applying the above-described alignment film forming composition onto a substrate and then drying it.
Since the alignment film-forming composition does not contain a precursor, this alignment film forming method does not require a high-temperature treatment process (post-baking process) that causes an imidization reaction or the like. Therefore, the method for forming an alignment film according to the present embodiment can be easily performed by simply drying the applied material of the alignment film forming composition, and the alignment film forming process can be shortened. In addition, since a high-temperature treatment process is not required, various base materials such as general-purpose plastic base materials can be used, and the degree of freedom in selecting a substrate used in a liquid crystal display device is increased.
The drying temperature is not particularly limited as long as the solvent can be removed from the alignment film-forming composition, but is preferably 200 ° C. or less, more preferably 40 to 150 ° C., and even more preferably 50 to 100 ° C. It is.
配向膜形成用組成物の塗布方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。塗布方法の例としては、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、浸漬塗布法、ロールコーター塗布法、スピンコート法などが挙げられる。 It does not specifically limit as a coating method of the composition for alignment film formation, A well-known method can be used in the said technical field. Examples of the coating method include screen printing method, offset printing method, flexographic printing method, ink jet printing method, dip coating method, roll coater coating method, spin coating method and the like.
実施の形態3.
本実施の形態の液晶表示装置は、配向膜が形成された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、配向膜が、上記の配向膜形成用組成物を用いて形成されていることを特徴とする。
以下、図面を参照して本実施の形態の液晶表示装置について詳細に説明する。なお、本実施の形態の液晶表示装置は、配向膜の構成以外は公知の液晶表示装置の構成を採用することができ、以下の構成に限定されるものではない。
Embodiment 3 FIG.
The liquid crystal display device of the present embodiment is a liquid crystal display device having a pair of substrates on which an alignment film is formed and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, and the alignment film is the alignment film described above It is formed using the composition for formation.
Hereinafter, the liquid crystal display device of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the liquid crystal display device of the present embodiment can adopt the configuration of a known liquid crystal display device other than the configuration of the alignment film, and is not limited to the following configuration.
図1は、平面型電極を用いた本実施の形態のVAモード液晶表示装置の断面図である。図1において、(A)は電界OFFの場合、(B)は電界ONの場合を表す。このVAモード液晶表示装置は、対向した一対のガラス基板などの基板1a,1bと、基板1aと基板1bとの間に形成された液晶層2とを備えており、基板1a,1bの液晶層2と直に接する面には、液晶分子を配向制御する配向膜8が形成されている。また、基板1aには、所望のカラーを実現するためのカラーフィルタ層4、カラーフィルタ層4を保護するためのオーバーコート層5及び平面型電極6が順次形成されており、基板1bには、平面型電極6が形成されている。そして、液晶層2は、シール材9によって封止されている。
このVAモード液晶表示装置において、上記の配向膜形成用組成物を用いて形成された配向膜8は、液晶層2中の液晶分子3を基板に対して垂直に配向させることができる。したがって、このVAモード液晶表示装置では、(A)電界OFFの場合、液晶層2中の液晶分子(n型液晶分子)3が基板1a,1bに対して垂直に配向し、(B)電界ONの場合、液晶分子(n型液晶分子)3が電気力線(図中の矢印)に垂直に配向、すなわち基板1a,1bに対して平行に配向させることができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a VA mode liquid crystal display device of the present embodiment using a planar electrode. 1A shows a case where the electric field is OFF, and FIG. 1B shows a case where the electric field is ON. This VA mode liquid crystal display device includes a pair of opposed substrates 1a and 1b such as glass substrates, and a liquid crystal layer 2 formed between the substrate 1a and the substrate 1b, and the liquid crystal layers of the substrates 1a and 1b. An alignment film 8 for controlling the alignment of liquid crystal molecules is formed on the surface in direct contact with 2. In addition, a color filter layer 4 for realizing a desired color, an overcoat layer 5 for protecting the color filter layer 4 and a planar electrode 6 are sequentially formed on the substrate 1a. A planar electrode 6 is formed. The liquid crystal layer 2 is sealed with a sealing material 9.
In this VA mode liquid crystal display device, the alignment film 8 formed by using the alignment film forming composition can align the liquid crystal molecules 3 in the liquid crystal layer 2 perpendicularly to the substrate. Therefore, in this VA mode liquid crystal display device, when (A) the electric field is OFF, the liquid crystal molecules (n-type liquid crystal molecules) 3 in the liquid crystal layer 2 are aligned perpendicular to the substrates 1a and 1b, and (B) the electric field is ON. In this case, the liquid crystal molecules (n-type liquid crystal molecules) 3 can be aligned perpendicular to the lines of electric force (arrows in the figure), that is, aligned parallel to the substrates 1a and 1b.
図2は、櫛型電極を用いた本実施の形態のVAモード液晶表示装置の断面図である。図2において、(A)は電界OFFの場合、(B)は電界ONの場合を表す。この液晶表示装置は、対向した一対のガラス基板などの基板1a,1bと、基板1aと基板1bとの間に形成された液晶層2とを備えており、基板1a,1bの液晶層2と直に接する面には、液晶分子を配向制御する配向膜8が形成されている。また、基板1aには、所望のカラーを実現するためのカラーフィルタ層4、及びカラーフィルタ層4を保護するためのオーバーコート層5が順次形成されており、基板1bには、櫛型電極7が形成されている。そして、液晶層2は、シール材9によって封止されている。なお、櫛型電極構造には、FFS(フリンジフィールドスィッチング)モード(例えば、特開2008−51846号公報参照)を用いることも可能である。
このVAモード液晶表示装置において、上記の配向膜形成用組成物を用いて形成された配向膜8は、液晶層2中の液晶分子3を基板に対して垂直に配向させることができる。したがって、このVAモード液晶表示装置では、(A)電界OFFの場合、液晶層2中の液晶分子(p型液晶分子)3が基板1a,1bに対して垂直に配向し、(B)電界ONの場合、液晶分子(p型液晶分子)3が電気力線(図中の矢印)に平行に配向、すなわち基板1a,1bに対して平行に配向させることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the VA mode liquid crystal display device of the present embodiment using comb electrodes. 2A shows the case where the electric field is OFF, and FIG. 2B shows the case where the electric field is ON. The liquid crystal display device includes a pair of opposed substrates 1a and 1b such as glass substrates, and a liquid crystal layer 2 formed between the substrates 1a and 1b, and the liquid crystal layer 2 of the substrates 1a and 1b. An alignment film 8 for controlling the alignment of liquid crystal molecules is formed on the directly contacting surface. Further, a color filter layer 4 for realizing a desired color and an overcoat layer 5 for protecting the color filter layer 4 are sequentially formed on the substrate 1a, and the comb electrode 7 is formed on the substrate 1b. Is formed. The liquid crystal layer 2 is sealed with a sealing material 9. Note that an FFS (fringe field switching) mode (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-51846) can be used for the comb electrode structure.
In this VA mode liquid crystal display device, the alignment film 8 formed by using the alignment film forming composition can align the liquid crystal molecules 3 in the liquid crystal layer 2 perpendicularly to the substrate. Therefore, in this VA mode liquid crystal display device, when (A) the electric field is OFF, the liquid crystal molecules (p-type liquid crystal molecules) 3 in the liquid crystal layer 2 are aligned perpendicular to the substrates 1a and 1b, and (B) the electric field is ON. In this case, the liquid crystal molecules (p-type liquid crystal molecules) 3 can be aligned parallel to the lines of electric force (arrows in the figure), that is, aligned parallel to the substrates 1a and 1b.
以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
まず、上記の一般式(5)により表されるデンドロン(a=2、b=3、Rは以下に表す)を次のようにして合成した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates the detail of this invention, this invention is not limited by these.
First, a dendron represented by the above general formula (5) (a = 2, b = 3, R is represented below) was synthesized as follows.
<2−[N,N−ビス(2−シアノエチル)アミノ]エタノールの合成>
200mLのナスフラスコに、水(60mL)、2−アミノエタノール(10g、0.17mmol)及びアクリロニトリル(22g、0.42mol)を入れ、80℃で1時間攪拌した後、減圧下でアクリロニトリル及び水を留去した。次に、残渣をクロロホルムに溶解し、この溶液に無水硫酸マグネシウムを加えて水分を除去した後、クロロホルムを減圧下で除去することによって無色透明な液体を収量27g(収率97%)で得た。この液体のIRを測定したところ、3492cm−1(OH)、2248cm−1(CN)の特性吸収が観測された。
<Synthesis of 2- [N, N-bis (2-cyanoethyl) amino] ethanol>
A 200 mL eggplant flask is charged with water (60 mL), 2-aminoethanol (10 g, 0.17 mmol) and acrylonitrile (22 g, 0.42 mol), and stirred at 80 ° C. for 1 hour, and then acrylonitrile and water are added under reduced pressure. Distilled off. Next, the residue was dissolved in chloroform, water was removed by adding anhydrous magnesium sulfate to this solution, and then chloroform was removed under reduced pressure to obtain a colorless transparent liquid in a yield of 27 g (yield 97%). . When IR of this liquid was measured, characteristic absorption of 3492 cm −1 (OH) and 2248 cm −1 (CN) was observed.
<2−[N,N−ビス(3−アミノプロピル)アミノ]エタノールの合成>
300mLの三口フラスコに、水素化リチウムアルミニウム(6.9g、0.18mol)及びTHF(160mL)を入れ、室温で30分攪拌した。次に、この溶液に−5℃で濃硫酸(3.6mL、0.068mol)を加え、さらに1時間攪拌した。次に、この溶液に2−[N,N−ビス(2−シアノエチル)アミノ]エタノール(5.0g、0.03mol)のTHF溶液(30mL)を加え、さらに室温で8時間攪拌した。次に、氷浴中で、この混合溶液に注射器を用いて水(9.7mL)を加えた。生成した固体をろ過することによって分離した後、固体をメタノールで24時間ソックスレー抽出した。次に、抽出液と、ろ過によって分離したろ液とを混合した後、この溶液に無水硫酸マグネシウムを加えて水分を除去した。次に、減圧下で溶媒を除去することによって、黄色の液体を収量2.9g(収率54%)で得た。この液体のIRを測定したところ、3285cm−1(OH)の特性吸収が観測された。
<Synthesis of 2- [N, N-bis (3-aminopropyl) amino] ethanol>
A 300 mL three-necked flask was charged with lithium aluminum hydride (6.9 g, 0.18 mol) and THF (160 mL), and stirred at room temperature for 30 minutes. Next, concentrated sulfuric acid (3.6 mL, 0.068 mol) was added to the solution at −5 ° C., and the mixture was further stirred for 1 hour. Next, a THF solution (30 mL) of 2- [N, N-bis (2-cyanoethyl) amino] ethanol (5.0 g, 0.03 mol) was added to this solution, and the mixture was further stirred at room temperature for 8 hours. Next, water (9.7 mL) was added to the mixed solution using a syringe in an ice bath. After separating the produced solid by filtration, the solid was Soxhlet extracted with methanol for 24 hours. Next, after the extract and the filtrate separated by filtration were mixed, anhydrous magnesium sulfate was added to this solution to remove moisture. Next, the solvent was removed under reduced pressure to obtain a yellow liquid in a yield of 2.9 g (yield 54%). When IR of this liquid was measured, characteristic absorption of 3285 cm −1 (OH) was observed.
<デンドロンの合成>
50mLのナスフラスコに、2−[N,N−ビス(3−アミノプロピル)アミノ]エタノール(0.18g、1.0mmol)、6−[4−(trans−4−ペンチルシクロヘキシル)フェノキシ]ヘキシルアクリレート(2.1g、5.1mmol)及びTHF(1.0mL)を入れ、窒素雰囲気下で3日間攪拌した。次に、減圧下でTHFを除去した後、残渣をクロロホルムに溶解し、この溶液を水で三回洗浄した。次に、この溶液に無水硫酸マグネシウムを加えて水分を除去した後、減圧下でクロロホルムを除去した。次に、残渣を少量のクロロホルムに溶解した後、この溶液を100mLのメタノールに加え、上澄みをデカンテーションによって除去することによって沈殿物を回収した。この操作を6回繰り返すことによって精製を行い、淡黄色固体を収量0.85g(収率49%)で得た。
<Synthesis of dendron>
In a 50 mL eggplant flask, 2- [N, N-bis (3-aminopropyl) amino] ethanol (0.18 g, 1.0 mmol), 6- [4- (trans-4-pentylcyclohexyl) phenoxy] hexyl acrylate (2.1 g, 5.1 mmol) and THF (1.0 mL) were added and stirred for 3 days under a nitrogen atmosphere. Next, after removing THF under reduced pressure, the residue was dissolved in chloroform, and this solution was washed three times with water. Next, anhydrous magnesium sulfate was added to this solution to remove moisture, and then chloroform was removed under reduced pressure. Next, after the residue was dissolved in a small amount of chloroform, this solution was added to 100 mL of methanol, and the supernatant was removed by decantation to collect the precipitate. Purification was carried out by repeating this operation 6 times to obtain a pale yellow solid in a yield of 0.85 g (49% yield).
この淡黄色固体の1H−NMR(CDCl3,400MHz)を測定したところ、7.12〜6.79ppm(m,ArH,16H)、4.07ppm(t,COOCH2,8H)、3.91ppm(t,PhOCH2,2H)、3.53ppm(t,HOCH2,2H)の特性吸収が観測された。また、この淡黄色固体のMALDI−TOF−MSによる分子量を測定したところ、理論値m/Z=1777.37(M+H)に対して実測値m/Z=1778.27(M+H)であった。また、この淡黄色固体のDSC測定を行ったところ、昇温過程においては14℃及び63℃に吸熱ピークが観測され、また、降温過程においては19℃及び58℃に発熱ピークが観測された。 When 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) of this pale yellow solid was measured, 7.12 to 6.79 ppm (m, ArH, 16H), 4.07 ppm (t, COOCH 2 , 8H), 3.91 ppm Characteristic absorption of (t, PhOCH 2 , 2H), 3.53 ppm (t, HOCH 2 , 2H) was observed. Moreover, when the molecular weight of this pale yellow solid was measured by MALDI-TOF-MS, it was an actually measured value m / Z = 1778.27 (M + H) with respect to the theoretical value m / Z = 1777.37 (M + H). Further, when DSC measurement of this pale yellow solid was performed, endothermic peaks were observed at 14 ° C. and 63 ° C. during the temperature rising process, and exothermic peaks were observed at 19 ° C. and 58 ° C. during the temperature lowering process.
<デンドロン側鎖を有するアクリルモノマーの合成>
上記の一般式(4)により表されるアクリルモノマー(a、b及びRは、上記のデンドロンの合成で示した通りである)を次のようにして合成した。
上記で得られたデンドロン(0.202g、0.114mmol)のTHF(4.0mL)溶液にトリエチルアミン(23.5μL、0.169mmol)を加え、室温で30分攪拌した。次に、水浴で冷却しつつ、アクリル酸塩化物(27.5μL、0.340mmol)を滴下し、室温で3日間攪拌して反応させた。次に、反応物を減圧下で濃縮した後、濃縮物をクロロホルムに溶解し、その溶液を飽和重曹水(20mL)で2回、水(20mL)で3回、飽和食塩水(20mL)で2回洗浄した。次に、この溶液に無水硫酸マグネシウムを加えて水分を除去した後、ろ過し、ろ液を減圧下で濃縮した。次に、残渣をGPC(溶媒:クロロホルム)で精製し、黄色の粘性のある液体(アクリルモノマー)を収量98mg(0.054mmol、収率47%)で得た。
<Synthesis of an acrylic monomer having a dendron side chain>
An acrylic monomer represented by the above general formula (4) (a, b and R are as shown in the above-mentioned dendron synthesis) was synthesized as follows.
Triethylamine (23.5 μL, 0.169 mmol) was added to a THF (4.0 mL) solution of the dendron (0.202 g, 0.114 mmol) obtained above, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Next, while cooling in a water bath, acrylic acid chloride (27.5 μL, 0.340 mmol) was added dropwise, and the reaction was allowed to stir at room temperature for 3 days. The reaction was then concentrated under reduced pressure, and the concentrate was dissolved in chloroform. The solution was washed twice with saturated aqueous sodium bicarbonate (20 mL), three times with water (20 mL) and 2 times with saturated brine (20 mL). Washed twice. Next, anhydrous magnesium sulfate was added to this solution to remove moisture, followed by filtration, and the filtrate was concentrated under reduced pressure. Next, the residue was purified by GPC (solvent: chloroform), and a yellow viscous liquid (acrylic monomer) was obtained in a yield of 98 mg (0.054 mmol, yield 47%).
この液体(アクリルモノマー)の1H−NMR(CDCl3,400MHz)を測定したところ、7.12〜6.81ppm(m,Ph,16H)、6.41ppm(d,CH2=CH−,1H)、6.14ppm(dd,CH2=CH−,1H)、5.81ppm(d,CH2=CH−,1H)、4.21ppm(s,−OCH2CH2N−,2H)、4.07ppm(t,−OCH2−,8H)、3.92ppm(t,−CH2OPh−,8H)、2.79〜0.89ppm(m)の特性吸収が観測された。 When 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) of this liquid (acrylic monomer) was measured, 7.12 to 6.81 ppm (m, Ph, 16H), 6.41 ppm (d, CH 2 ═CH—, 1H) ), 6.14 ppm (dd, CH 2 ═CH—, 1H), 5.81 ppm (d, CH 2 ═CH—, 1H), 4.21 ppm (s, —OCH 2 CH 2 N—, 2H), 4 A characteristic absorption of 0.07 ppm (t, —OCH 2 —, 8H), 3.92 ppm (t, —CH 2 OPh—, 8H), 2.79 to 0.89 ppm (m) was observed.
<デンドロン側鎖を有するアクリルポリマーの合成>
上記の一般式(1)により表されるアクリルポリマー(a、b及びRは、上記のデンドロンの合成で示した通りであり、nは4.2である)を次のようにして合成した。
上記で得られたデンドロン側鎖を有するアクリルモノマー(78mg、43μmol)のTHF(0.4mL)溶液にAIBN(0.8mg、4.9μmol)を加え、窒素雰囲気下、60℃で12時間攪拌して反応させた。次に、反応物を減圧下で濃縮した後、残渣をGPC(溶媒:クロロホルム)で精製し、褐色の固体(アクリルポリマー)を収量19mg(収率24%)で得た。
<Synthesis of acrylic polymer having dendron side chain>
The acrylic polymer represented by the above general formula (1) (a, b and R are as shown in the above-mentioned synthesis of dendron and n is 4.2) was synthesized as follows.
AIBN (0.8 mg, 4.9 μmol) was added to a THF (0.4 mL) solution of the acrylic monomer having a dendron side chain (78 mg, 43 μmol) obtained above, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere. And reacted. Next, after the reaction product was concentrated under reduced pressure, the residue was purified by GPC (solvent: chloroform) to obtain a brown solid (acrylic polymer) in a yield of 19 mg (yield 24%).
この固体(アクリルポリマー)の数平均分子量をGPCを用いて測定したところ、7,700であった。
また、この固体(アクリルポリマー)の1H−NMR(CDCl3,400MHz)を測定したところ、7.09〜6.79ppm(m,Ph)、4.03ppm(m)、3.89ppm(m)、2.75〜0.79ppm(m)の特性吸収が観測された。
When the number average molecular weight of this solid (acrylic polymer) was measured using GPC, it was 7,700.
Further, this solid was measured by 1 H-NMR (acrylic polymer) (CDCl 3, 400MHz), 7.09~6.79ppm (m, Ph), 4.03ppm (m), 3.89ppm (m) A characteristic absorption of 2.75 to 0.79 ppm (m) was observed.
上記で合成したデンドロン側鎖を有するアクリルポリマーについて、テトラヒドロフラン(THF)に対する溶解度(25℃)の試験を行った。
その結果、上記で合成したデンドロン側鎖を有するアクリルポリマーは、29質量%までTHFに完全に溶解することを目視にて確認した。
About the acrylic polymer which has the dendron side chain synthesize | combined above, the solubility (25 degreeC) test with respect to tetrahydrofuran (THF) was done.
As a result, it was visually confirmed that the acrylic polymer having a dendron side chain synthesized above was completely dissolved in THF up to 29% by mass.
次に、上記で合成したデンドロン側鎖を有するアクリルポリマーを10質量%含むテトラヒドロフラン溶液(配向膜形成用組成物)を用いて液晶セルを作製した。
まず、一方のガラス基板上にクロム櫛型電極(イーエッチシー社製、電極間距離10μm、電極面積2cm2)を形成した後、配向膜形成用組成物をスピンコートにて塗布し、80℃で乾燥させることにより配向膜を形成した。また、他方のガラス基板にも配向膜形成用組成物をスピンコートにて塗布し、80℃で乾燥させることにより配向膜を形成した。次に、配向膜を形成した一方のガラス基板上にドット状カラムスペーサー(JSR株式会社製、型番JNPC−123−V2、高さ約5μm)を配置し、注入口エリアとなる部分を除くガラス基板の周辺に熱硬化型シール材(三井化学株式会社製、型番XN21−S)を塗布した後、配向膜を形成した他方のガラス基板と重ね合わせ、バネ式冶具加圧環境下、160℃で5時間加熱することによりガラス基板同士を接着した。次に、フッ素系混合液晶(メルクジャパン製ZLI4972)を注入口からキャピラリーで注入した後、UV接着剤(スリーボンド製、型番3027D)で注入口を封止した。このようにして得られた液晶セルのセルギャップは約3.0μmであった。
Next, a liquid crystal cell was prepared using a tetrahydrofuran solution (composition for forming an alignment film) containing 10% by mass of an acrylic polymer having a dendron side chain synthesized above.
First, a chrome comb-shaped electrode (Eetchy Co., Ltd., interelectrode distance: 10 μm, electrode area: 2 cm 2 ) was formed on one glass substrate, and then an alignment film forming composition was applied by spin coating, followed by 80 ° C. Then, an alignment film was formed by drying. In addition, the alignment film forming composition was formed on the other glass substrate by applying the composition for forming an alignment film by spin coating and drying at 80 ° C. Next, a dot-like column spacer (manufactured by JSR Corporation, model number JNPC-123-V2, height of about 5 μm) is arranged on one glass substrate on which the alignment film is formed, and a glass substrate excluding a portion serving as an inlet area After applying a thermosetting sealing material (model number XN21-S, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) to the periphery of the substrate, it is overlapped with the other glass substrate on which the alignment film is formed, and 5 at 160 ° C. in a spring-type jig pressurizing environment. The glass substrates were bonded together by heating for a period of time. Next, after fluorinated mixed liquid crystal (ZLI 4972 manufactured by Merck Japan) was injected from the injection port with a capillary, the injection port was sealed with a UV adhesive (manufactured by ThreeBond, model number 3027D). The cell gap of the liquid crystal cell thus obtained was about 3.0 μm.
作製した液晶セルについて、昇降温過程前及び昇降温過程後のスイッチング特性を評価した。この評価は、偏光顕微鏡(BX−50p、オリンパス株式会社製)を用いて、電界印加時及び無印加時の挙動を観察することによって行った。また、昇降温過程は、液晶セルをホットステージ(顕微鏡用加熱/冷却装置LK−600PM、リンカム社製)上に配置し、20℃/分の昇温速度にて20℃から120℃へ昇温させた後、1℃/分の冷却速度にて20℃まで冷却した。
この評価の結果、デンドロン側鎖を有するポリマーを含むことを特徴とする配向膜形成用組成物を用いて形成した配向膜を有する液晶セルでは、昇降温過程前及び昇降温過程後のいずれにおいても、均一な垂直配向が確認されると共に、暗視野から明視野への切り替えが良好であり、スイッチング特性に優れていることがわかった。
About the produced liquid crystal cell, the switching characteristic before the temperature raising / lowering process and after the temperature raising / lowering process was evaluated. This evaluation was performed by observing the behavior when an electric field was applied and when no electric field was applied, using a polarizing microscope (BX-50p, manufactured by Olympus Corporation). In the temperature raising / lowering process, the liquid crystal cell is placed on a hot stage (microscope heating / cooling device LK-600PM, manufactured by Linkham Co., Ltd.), and the temperature is raised from 20 ° C. to 120 ° C. at a temperature raising rate of 20 ° C./min. Then, it was cooled to 20 ° C. at a cooling rate of 1 ° C./min.
As a result of this evaluation, in the liquid crystal cell having the alignment film formed using the alignment film forming composition containing a polymer having a dendron side chain, both before and after the temperature increasing / decreasing process It was confirmed that uniform vertical alignment was confirmed, switching from dark field to bright field was good, and switching characteristics were excellent.
以上の結果からわかるように、本発明によれば、溶剤の使用量を低減することができると共に、安価な低沸点溶剤を用いて低温処理で配向膜を形成することができる配向膜形成用組成物及び配向膜の形成方法、並びにそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。 As can be seen from the above results, according to the present invention, the composition for forming an alignment film can reduce the amount of solvent used and can form an alignment film by low-temperature treatment using an inexpensive low-boiling solvent. It is possible to provide a method for forming an object and an alignment film, and a liquid crystal display device using the same.
1a、1b 基板、2 液晶層、3 液晶分子、4 カラーフィルタ層、5 オーバーコート層、6 平面型電極、7 櫛型電極、8 配向膜、9 シール材。 1a, 1b substrate, 2 liquid crystal layer, 3 liquid crystal molecule, 4 color filter layer, 5 overcoat layer, 6 planar electrode, 7 comb electrode, 8 alignment film, 9 sealing material.
Claims (13)
前記アクリルポリマーが、以下の一般式(1):
(式中、nは2〜20の正数であり、Dはデンドロン側鎖である)で表され、
前記デンドロン側鎖Dが、以下の一般式(2):
(式中、a及びbは2〜5の整数であり、Rは以下の一般式(3):
(式中、cは3〜12の整数であり、Aは、
(式中、R1は、炭素数1〜12のアルキル基若しくはアルコキシ基、又はフッ素である)である)により表される)により表される、
ことを特徴とする配向膜形成用組成物。 An alignment film forming composition comprising a polymer having a dendron side chain, wherein the polymer is an acrylic polymer,
The acrylic polymer has the following general formula (1):
(Wherein n is a positive number from 2 to 20, and D is a dendron side chain),
The dendron side chain D is represented by the following general formula (2):
(In the formula, a and b are integers of 2 to 5, and R is the following general formula (3):
(In the formula, c is an integer of 3 to 12, and A is
(Wherein R1 is an alkyl group or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or fluorine)).
An alignment film forming composition characterized by the above.
前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶層と、
前記第1の基板と前記液晶層との間に挟持された第1の配向膜と、
前記第2の基板と前記液晶層との間に挟持された第2の配向膜と、
を有する液晶表示装置であって、
前記第1の配向膜及び第2の配向膜の各々が、請求項1〜6のいずれか一項に記載の配向膜形成用組成物を用いて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 A first substrate and a second substrate facing each other;
A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A first alignment film sandwiched between the first substrate and the liquid crystal layer;
A second alignment film sandwiched between the second substrate and the liquid crystal layer;
A liquid crystal display device comprising:
Each of said 1st alignment film and 2nd alignment film is formed using the composition for alignment film formation as described in any one of Claims 1-6, The liquid crystal display device characterized by the above-mentioned. .
前記第2の基板と前記第2の配向膜との間に挟持された第2の電極と、
を更に備えることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。 A first electrode sandwiched between the first substrate and the first alignment film;
A second electrode sandwiched between the second substrate and the second alignment film;
The liquid crystal display device according to claim 8, further comprising:
前記カラーフィルタ層と前記第1の電極との間に挟持されたオーバーコート層と、
を更に備えることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。 A color filter layer sandwiched between the first substrate and the first electrode;
An overcoat layer sandwiched between the color filter layer and the first electrode;
The liquid crystal display device according to claim 9, further comprising:
前記カラーフィルタ層と前記第1の配向膜との間に挟持されたオーバーコート層と、
を更に備えることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。 A color filter layer sandwiched between the first substrate and the first alignment film;
An overcoat layer sandwiched between the color filter layer and the first alignment film;
The liquid crystal display device according to claim 11, further comprising:
前記液晶層内の液晶分子は、電界が印加されている状態において前記第1の基板及び前記第2の基板の前記表面に対して平行に配向される、
ことを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned perpendicular to the surfaces of the first substrate and the second substrate in a state where an electric field is not applied,
The liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned parallel to the surfaces of the first substrate and the second substrate in a state where an electric field is applied.
The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device.
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JP2014125889A JP6584753B2 (en) | 2014-06-19 | 2014-06-19 | Alignment film forming composition, alignment film forming method, and liquid crystal display device |
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