JP2001049010A - Liquid crystal orientation film, its manufacture and liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal orientation film, its manufacture and liquid crystal display

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JP2001049010A
JP2001049010A JP22391699A JP22391699A JP2001049010A JP 2001049010 A JP2001049010 A JP 2001049010A JP 22391699 A JP22391699 A JP 22391699A JP 22391699 A JP22391699 A JP 22391699A JP 2001049010 A JP2001049010 A JP 2001049010A
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liquid crystal
polymer
chemical formula
substrate
formula
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Takeya Sakai
丈也 酒井
Masao Uetsuki
正雄 植月
Yoshihiro Kawatsuki
喜弘 川月
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prepare an orientation film with a relatively small quantity of irradiated energy by coating a polymer having a carbon-carbon double bond substituted with a furyl group on a substrate and irradiating it with a light. SOLUTION: This polymer has a structure of formula I, II, III, or IV. In the formulae, R1-3 are each H, a halogen, or an alkyloxy: R4-5 are each H, CN, or an alkyloxy. A homopolymer or a copolymer of formula VII having a branched chain having a structure represented by formula V or VI, and a main chain being a hydrocarbon, (meth)acrylate, a siloxane, or the like, is coated on a substrate, and a light is irradiated on the coated polymer pref. from slanting direction from the normal line to the substrate. It is pref. that the irradiation is a linear polarized or a partially polarized light. In formulae V-VII, W1-W2 are groups of formulae I-IV; x:y=100-0:0-100: (n), (m), and (j) are 1-12; X and Y are single bond, COO, OCO, N=N, C=C, or C6H4. Consequently, the objective liquid crystal orientation film suitable for liquid crystal display is obtd. without prolonging an orientation treatment time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、感光性の重合体の膜
に、光を照射することによって、液晶パネルに封入した
液晶の配向を促進する膜を提供し、液晶ディスプレイの
製造方法の改良に役立つものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a film for promoting the orientation of liquid crystal encapsulated in a liquid crystal panel by irradiating a light on a photosensitive polymer film, thereby improving a method of manufacturing a liquid crystal display. It is useful for.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液晶パネルに封入した液晶を配向
させるには、図3に示すような、基板(31)に塗布し
たポリイミドなどの高分子化合物(32)表面をナイロ
ンやポリエステル繊維を植毛した布(34)を巻きつけ
たドラム(33)で擦るラビング処理などの方法により
作製された液晶配向膜が利用されてきた。また、このよ
うなラビング処理は、液晶パネルの製造工程において、
微細な埃や静電気によるTFT素子の破壊の原因となるこ
とから、最近では、ビニルシンナメート系ポリマー、ア
ゾ系ポリマー、カルコン系ポリマーなどの塗膜に、直線
偏光を照射することによって液晶配向機能を付与する光
配向技術も提案されてきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to orient liquid crystal sealed in a liquid crystal panel, as shown in FIG. 3, a surface of a polymer compound such as polyimide (32) applied to a substrate (31) is flocked with nylon or polyester fibers. A liquid crystal alignment film produced by a method such as a rubbing process of rubbing with a drum (33) around which a wrapped cloth (34) is wound has been used. In addition, such a rubbing process is performed in a process of manufacturing a liquid crystal panel.
Recently, fine dust and static electricity can cause the TFT element to be destroyed.In recent years, linearly polarized light has been applied to coatings such as vinyl cinnamate-based polymers, azo-based polymers, and chalcone-based polymers to achieve liquid crystal alignment functions. Photoalignment techniques to be applied have also been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】植毛した布で高分子化
合物表面を物理的に擦るラビング処理は、上記のような
微細な埃や静電気による放電の原因となり、液晶パネル
の製造工程において問題となる他、基板内全面において
液晶の配向方向は一定一方向のみに限られており、基板
内に液晶の配向方向が異なる領域を形成することができ
ないことも問題である。これに対し、ビニルシンナメー
ト系ポリマー、アゾ系ポリマー、カルコン系ポリマーな
どの塗膜に、直線偏光を照射することによって液晶配向
機能を付与する光配向技術は、非接触で液晶配向機能を
付与できるため、微細な埃や静電気による放電がなく、
マスク露光を用いることにより、基板内に液晶の配向方
向が異なる領域を形成することも可能である。しかしな
がら、これまで報告されている材料では、液晶配向機能
を付与するのに0.3〜数J/cm2の照射エネルギが
必要である。例えば、ポリビニルシンナメートでは、良
好な配向膜とするには20〜30J/cm2のエネルギ
量が必要であることが液晶学会討論会予稿集 3D15
(1998)で報告されている。また、アゾ系ポリマー
でも、〜1000mJ/cm2のエネルギ量が必要であ
ることが液晶学会討論会予稿集 2B05(1998)
で報告されている。このような材料を用いた場合、液晶
パネルの製造工程において、大面積のマザーガラスを一
括で照射すると、照射エネルギ密度が低くなり、配向処
理時間が長くなってしまう。これに対し、光源を大型化
して照射エネルギ密度を高めることもできるが、光照射
装置が大掛かりになり実用的でないなどの問題点があっ
た。
The rubbing treatment in which the surface of the polymer compound is physically rubbed with a planted cloth causes discharge as described above due to fine dust and static electricity, and poses a problem in a liquid crystal panel manufacturing process. In addition, the orientation direction of the liquid crystal is limited to one fixed direction over the entire surface in the substrate, and there is a problem that a region in which the orientation direction of the liquid crystal is different cannot be formed in the substrate. On the other hand, a photo-alignment technique that imparts a liquid crystal alignment function by irradiating linearly polarized light to a coating film of a vinyl cinnamate-based polymer, an azo-based polymer, or a chalcone-based polymer can provide the liquid crystal alignment function without contact. Therefore, there is no discharge due to fine dust or static electricity,
By using the mask exposure, it is possible to form regions in the substrate where the liquid crystal orientation directions are different. However, in the materials reported so far, irradiation energy of 0.3 to several J / cm 2 is required to impart a liquid crystal alignment function. For example, polyvinyl cinnamate requires an energy amount of 20 to 30 J / cm 2 to obtain a good alignment film.
(1998). In addition, the azo-based polymer requires an energy amount of up to 1000 mJ / cm 2 , which is reported by the Liquid Crystal Society of Japan 2B05 (1998).
Reported in. When such a material is used, in a manufacturing process of a liquid crystal panel, if a large area of mother glass is irradiated collectively, the irradiation energy density becomes low and the alignment processing time becomes long. On the other hand, it is possible to increase the irradiation energy density by increasing the size of the light source, but there is a problem that the light irradiation device becomes large-sized and is not practical.

【0004】[0004]

【課題を解決する手段】前記の問題に鑑み、本発明で
は、化学式1または化学式2または化学式3または化学
式4で表される構造を有する共に、少なくとも化学式5
または化学式6で表される構造を側鎖に含み、主鎖が炭
化水素、アクリレート、メタクリレート、シロキサンな
どである化学式7で表される単独重合体または共重合体
を用いた液晶配向膜およびその製造方法を提供する。
In view of the above-mentioned problems, the present invention has a structure represented by Chemical Formula 1, Chemical Formula 2, Chemical Formula 3, or Chemical Formula 4 and at least Chemical Formula 5
Alternatively, a liquid crystal alignment film using a homopolymer or a copolymer represented by Chemical Formula 7, wherein the structure represented by Chemical Formula 6 is included in a side chain, and the main chain is a hydrocarbon, acrylate, methacrylate, siloxane, or the like, and production thereof Provide a way.

【化8】 但し、x:y=100〜0:0〜100、n=1〜1
2、m=1〜12、j=1〜12、X,Y,=none、−
COO、−OCO−、−N=N−、−C=C−or−C6H4−、W 1,W2
=化学式1または化学式2または化学式3または化学式
4で表される構造である。
Embedded imageHowever, x: y = 100-0: 0-100, n = 1-1
2, m = 1 to 12, j = 1 to 12, X, Y, = none, −
COO, -OCO-, -N = N-, -C = C-or-C6HFour-, W 1, WTwo
= Chemical formula 1, Chemical formula 2, Chemical formula 3, or Chemical formula
4.

【0005】該重合体は側鎖に、液晶性高分子に多用さ
れるメソゲン成分とβ−(2−フリル)アクリロイル
(または、その誘導体)基などの感光性基を含み、該重
合体の塗布膜に基板法線方向に対し斜め方向から非偏性
の光(以下、「自然光」と称する)、もしくは、直線偏
光または部分偏光を照射することにより、β−(2−フ
リル)アクリロイル(または、その誘導体)基の部分が
反応式1で示すように2量化によって架橋し、プレチル
ト角を発現する液晶配向膜を形成し得る。この解決手段
により、ラビング処理における微細な埃や静電気による
放電の発生、一定方向のみの配向が解決されるのみなら
ず、ビニルシンナメート系ポリマー、アゾ系ポリマー、
カルコン系ポリマーなどの材料を用いた光配向技術にお
ける、配向処理時間が長くなる、大掛かりな光照射装置
が必要となるなどの従来技術の問題点が解決される。
The polymer contains, in a side chain, a mesogen component frequently used in liquid crystalline polymers and a photosensitive group such as a β- (2-furyl) acryloyl (or a derivative thereof) group. By irradiating the film with non-polarized light (hereinafter, referred to as “natural light”) obliquely with respect to the substrate normal direction, or with linearly polarized light or partially polarized light, β- (2-furyl) acryloyl (or The part of the (derivative) group is crosslinked by dimerization as shown in Reaction Formula 1, and a liquid crystal alignment film exhibiting a pretilt angle can be formed. By this solution, not only the occurrence of discharge due to fine dust or static electricity in the rubbing treatment, the orientation in only one direction is solved, but also vinyl cinnamate-based polymer, azo-based polymer,
In the photo-alignment technology using a material such as a chalcone-based polymer, the problems of the conventional technology such as a long alignment treatment time and a need for a large-scale light irradiation device are solved.

【0006】[0006]

【化9】 反応式1中に記した長方形は、重合体の主鎖と感光基を
つなぐ、メソゲン成分を含む分子鎖である。
Embedded image The rectangle described in Reaction Formula 1 is a molecular chain containing a mesogen component, which connects the polymer main chain and the photosensitive group.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下に例を挙げて、本発明の詳細
を説明する。化学式7で示される単独重合体または共重
合体は、液晶性高分子のメソゲン成分として多用されて
いるビフェニル、ターフェニル、フェニルベンゾエー
ト、アゾベンゼンなどの置換基と、β−(2−フリル)
アクリロイル(または、その誘導体基)基などの感光性
基を結合した構造の側鎖を有する、炭化水素、アクリレ
ート、メタクリレート、シロキサンなどの構造を主鎖と
する重合体である。同様な感光性基を有する材料とし
て、β−(2−フリル)アクリル酸クロリドをポリビニ
ルアルコールと反応させて合成した感光性樹脂が、M.Tu
daらによって、Journal of Polymer Science:Part A-
1,7,259(1969)に報告されている。この感
光性樹脂は、フォトレジスト用材料として提案され、高
い感光性を示すとされている。このような材料を、その
まま液晶配向膜材料に用いることも考えられるが、液晶
表示に欠かせないプレチルト角を発現することができな
い。また、このようなβ−(2−フリル)アクリロイル
(または、その誘導体)基などの感光性基を液晶配向膜
に用いたという事例は全くない。本発明の重合体の溶液
を基板上に塗布(スピンコートないしキャスト)して製
膜した重合体塗布膜は、製膜時には無配向であり、化学
式5または化学式6で示される側鎖部は特定方向を向い
ていない。しかし、該膜に基板法線方向に対し斜め方向
から自然光、もしくは、直線偏光または部分偏光を照射
の光を照射すると、照射した光の進行方向とその垂直方
向、もしくは、照射した直線偏光または部分偏光の電界
振動が大きい方向とその垂直方向で、β−(2−フリ
ル)アクリロイル(または、その誘導体基)基などの感
光性基の2量化程度に差が生じ、結果として膜が異方性
となる。この異方性の膜に、液晶分子が接触すると、膜
との相互作用により液晶分子が配向するようになる。こ
の2量化反応は、反応式1に示すようにシクロプロパン
結合を形成すると考えられており、この2量化反応を進
めるには、化学式1または化学式2または化学式3また
は化学式4で表される感光性基の部分が反応し得る波長
の光の照射を要する。この波長は、化学式1または化学
式2または化学式3または化学式4で示された−R1〜−
R5の種類によっても異なるが、一般に200−500n
mであり、中でも250−400nmの有効性が高い場
合が多い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to examples. The homopolymer or copolymer represented by the chemical formula 7 is composed of a substituent such as biphenyl, terphenyl, phenylbenzoate or azobenzene, which is frequently used as a mesogen component of a liquid crystalline polymer, and β- (2-furyl)
A polymer having a side chain of a structure to which a photosensitive group such as an acryloyl (or a derivative thereof) group is bonded and having a main chain of a structure such as hydrocarbon, acrylate, methacrylate, or siloxane. As a material having a similar photosensitive group, a photosensitive resin synthesized by reacting β- (2-furyl) acrylic acid chloride with polyvinyl alcohol is described in M. Tu.
da et al., Journal of Polymer Science: Part A-
1, 7, 259 (1969). This photosensitive resin has been proposed as a material for photoresist and is said to exhibit high photosensitivity. Such a material may be used as it is for a liquid crystal alignment film material, but it cannot exhibit a pretilt angle indispensable for liquid crystal display. Further, there is no case where a photosensitive group such as a β- (2-furyl) acryloyl (or a derivative thereof) group is used for a liquid crystal alignment film. A polymer coating film formed by applying (spin coating or casting) a solution of the polymer of the present invention on a substrate is non-oriented at the time of film formation, and the side chain portion represented by the chemical formula 5 or 6 is specified. Not facing the direction. However, when the film is irradiated with natural light, or linearly polarized light or partial polarized light, from a direction oblique to the normal direction of the substrate, the traveling direction of the irradiated light and its perpendicular direction, or the irradiated linearly polarized light or partial polarized light, There is a difference in the degree of dimerization of a photosensitive group such as a β- (2-furyl) acryloyl (or a derivative thereof) group between the direction in which the polarization electric field oscillation is large and the direction perpendicular thereto, and as a result, the film becomes anisotropic. Becomes When liquid crystal molecules come into contact with the anisotropic film, the liquid crystal molecules are oriented by the interaction with the film. This dimerization reaction is considered to form a cyclopropane bond as shown in Reaction Formula 1. In order to proceed with this dimerization reaction, a photosensitive compound represented by Chemical Formula 1, Chemical Formula 2, Chemical Formula 3, or Chemical Formula 4 is required. Irradiation of light having a wavelength at which the moiety of the group can react is required. This wavelength is represented by the formulas -R 1-
It varies depending on the kind of R 5 but in general 200-500n
m, and in particular, the effectiveness of 250 to 400 nm is high in many cases.

【0008】本発明の重合体は、比較的少ない照射エネ
ルギ量で液晶配向機能を付与できることが実験により確
認された。これは、該重合体が、同様な構造を持つ桂皮
酸基の場合と比較して、より長波長域まで光吸収が延
び、感光性が向上しているためである。図4に、化学式
7において、W1=化学式3、x:y=100:0、n
=6、m=2、X=none、−R1〜−R5=−Hの本発明の
重合体と、同様な構造でβ−(2−フリル)アクリロイ
ル基を桂皮酸基で置換えた重合体での分光吸収スペクト
ルを示す。後者の光吸収末端が330nm付近なのに対
し、本発明の重合体は、370nm付近まで光吸収末端
が延びていることが分かる。
[0008] Experiments have confirmed that the polymer of the present invention can impart a liquid crystal alignment function with a relatively small amount of irradiation energy. This is because, compared to the case where the polymer is a cinnamic acid group having a similar structure, light absorption is extended to a longer wavelength region, and photosensitivity is improved. FIG. 4 shows that in chemical formula 7, W 1 = chemical formula 3, x: y = 100: 0, n
= 6, m = 2, X = none, -R 1 to -R 5 = -H, and a polymer having the same structure and a β- (2-furyl) acryloyl group substituted with a cinnamic acid group. 3 shows a spectral absorption spectrum in the case of merging. It can be seen that the light-absorbing end of the polymer of the present invention extends to around 370 nm, while the latter has a light-absorbing end near 330 nm.

【0009】これら2つの重合体で、高圧水銀ランプを
用いた場合の、液晶配向機能を付与するのに要する照射
エネルギ量を図5に示す。これらの重合体は、照射エネ
ルギ量の増加とともに、液晶分子のプレチルト角が90
°から減少し0°に近づくが、同様な構造でβ−(2−
フリル)アクリロイル基を桂皮酸基で置換えた重合体で
は、プレチルト角が5°以下になるのに、1000mJ
/cm2以上必要であるのに対し、本発明の重合体で
は、30mJ/cm2で達成できる。
FIG. 5 shows the amount of irradiation energy required to impart a liquid crystal alignment function when a high-pressure mercury lamp is used with these two polymers. These polymers have a pretilt angle of liquid crystal molecules of 90 with increasing irradiation energy.
° and approaches 0 °, but with the same structure, β- (2-
In a polymer in which a furyl) acryloyl group is substituted by a cinnamic acid group, the pretilt angle becomes 5 ° or less, but 1000 mJ.
/ Cm 2 or more, whereas in the polymer of the present invention, it can be achieved at 30 mJ / cm 2 .

【0010】また、本発明の重合体は、耐熱性に優れる
ことも実験により確認された。図6に、化学式7におい
て、W1=化学式3、x:y=100:0、n=6、m
=2、X=none、−R1〜−R5=−Hの本発明の重合体で
作製した液晶セルと、同様な構造でβ−(2−フリル)
アクリロイル基を桂皮酸基で置換えた重合体で作製した
液晶セルを、100℃雰囲気中に放置した場合の、プレ
チルト角の経時変化を示す。本発明の重合体で作製した
液晶セルは、100℃雰囲気中に100時間放置して
も、加熱前のプレチルト角:2°に対して大きく変化す
ることはなかった。これに対し、同様な構造でβ−(2
−フリル)アクリロイル基を桂皮酸基で置換えた重合体
で作製した液晶セルでは、100℃雰囲気中に100時
間放置すると、加熱前のプレチルト角:2°から43°
へと大きく変化してしまった。これは、β−(2−フリ
ル)アクリロイル(または、その誘導体)基が、感光性
と熱硬化性の両方を併せ持つことから、重合体膜に基板
法線方向に対し斜め方向から自然光、もしくは、直線偏
光または部分偏光を照射することにより生じた膜の異方
性が、続く熱によって起こる硬化により固定されるため
と考えられる。
Experiments have also confirmed that the polymer of the present invention has excellent heat resistance. FIG. 6 shows that in chemical formula 7, W 1 = chemical formula 3, x: y = 100: 0, n = 6, m
= 2, X = none, a liquid crystal cell prepared in the polymer of the present invention the -R 1 ~-R 5 = -H , a similar structure beta-(2-furyl)
FIG. 4 shows the change over time of the pretilt angle when a liquid crystal cell prepared from a polymer in which an acryloyl group is substituted with a cinnamic acid group is left in a 100 ° C. atmosphere. The liquid crystal cell produced from the polymer of the present invention did not significantly change with respect to the pretilt angle before heating of 2 ° even when left in an atmosphere of 100 ° C. for 100 hours. On the other hand, β- (2
In a liquid crystal cell prepared from a polymer in which a (furyl) acryloyl group is substituted with a cinnamic acid group, the pretilt angle before heating is 2 ° to 43 ° when left in an atmosphere of 100 ° C. for 100 hours.
Has changed greatly. This is because the β- (2-furyl) acryloyl (or derivative thereof) group has both photosensitivity and thermosetting properties, so that natural light or oblique light is applied to the polymer film obliquely to the direction normal to the substrate. It is considered that the anisotropy of the film generated by irradiating the linearly polarized light or the partially polarized light is fixed by the curing caused by the subsequent heat.

【0011】このように、本発明の重合体を用いた液晶
配向膜およびその製造法では、基板法線方向に対し斜め
方向より自然光、もしくは、直線偏光性または部分偏光
性の光を照射することにより、プレチルト角を有する液
晶配向機能の付与が可能であることから、物理的に基板
表面を擦るなどの工程を必要としないため、静電気、埃
などを発生することがない。更に、比較的少ない照射エ
ネルギ量で液晶配向機能が発現することから、配向処理
時間を長くすることなく、液晶表示装置に有効な液晶配
向膜を提供できる。
As described above, in the liquid crystal alignment film using the polymer of the present invention and the method for producing the same, it is possible to irradiate natural light or linearly or partially polarized light obliquely to the substrate normal direction. Accordingly, since a liquid crystal alignment function having a pretilt angle can be provided, a step of physically rubbing the substrate surface is not required, so that static electricity, dust, and the like are not generated. Furthermore, since the liquid crystal alignment function is developed with a relatively small amount of irradiation energy, an effective liquid crystal alignment film for a liquid crystal display device can be provided without lengthening the alignment processing time.

【0012】本発明の重合体の合成方法を以下に示す。 (重合体1)4,4’−ビフェニルジオールと2−クロ
ロエタノールを、アルカリ条件下で加熱することによ
り、4−ヒドロキシ−4’−ヒドロキシエトキシビフェ
ニルを合成した。この生成物に、アルカリ条件下で1,
6−ジブロモヘキサンを反応させ、4−(6−ブロモヘ
キシルオキシ)−4’−ヒドロキシエトキシビフェニル
を合成した。次いで、リチウムメタクリレートを反応さ
せ、4−ヒドロキシエトキシ−4’−(6’−ビフェニ
ルオキシヘキシル)メタクリレートを合成した。この生
成物をテトラヒドロフラン中に溶解し、反応開始剤とし
てAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を添加して重合
することにより側鎖末端に水酸基を有する重合体を得
た。これとは別に、β−(2−フリル)アクリル酸と塩
化チオニルを反応させ合成したβ−(2−フリル)アク
リル酸クロリドを、前記側鎖末端に水酸基を有する重合
体とテトラヒドロフラン中で反応させることにより、化
学式8に示される重合体1を得た。
The method for synthesizing the polymer of the present invention is described below. (Polymer 1) 4-Hydroxy-4'-hydroxyethoxybiphenyl was synthesized by heating 4,4'-biphenyldiol and 2-chloroethanol under alkaline conditions. This product is added under alkaline conditions with 1,
6-Dibromohexane was reacted to synthesize 4- (6-bromohexyloxy) -4′-hydroxyethoxybiphenyl. Next, lithium methacrylate was reacted to synthesize 4-hydroxyethoxy-4 ′-(6′-biphenyloxyhexyl) methacrylate. This product was dissolved in tetrahydrofuran, and AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a reaction initiator and polymerized to obtain a polymer having a hydroxyl group at a side chain terminal. Separately, β- (2-furyl) acrylic acid chloride synthesized by reacting β- (2-furyl) acrylic acid with thionyl chloride is reacted with the polymer having a hydroxyl group at the side chain terminal in tetrahydrofuran. Thus, Polymer 1 represented by Chemical Formula 8 was obtained.

【化10】 Embedded image

【0013】比較例として用いた、同様な構造でβ−
(2−フリル)アクリレート基を桂皮酸基で置換えた重
合体の合成方法を示す。 (重合体2)4,4’−ビフェニルジオールと2−クロ
ロエタノールを、アルカリ条件下で加熱することによ
り、4−ヒドロキシ−4’−ヒドロキシエトキシビフェ
ニルを合成した。この生成物に、アルカリ条件下で1,
6−ジブロモヘキサンを反応させ、4−(6−ブロモヘ
キシルオキシ)−4’−ヒドロキシエトキシビフェニル
を合成した。次いで、リチウムメタクリレートを反応さ
せ、4−ヒドロキシエトキシ−4’−(6’−ビフェニ
ルオキシヘキシル)メタクリレートを合成した。最後
に、塩基性の条件下において、塩化シンナモイルを加
え、単量体を得た。この単量体をテトラヒドロフラン中
に溶解し、反応開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロ
ニトリル)を添加して重合することにより化学式9に示
される重合体2を得た。
[0013] In a similar structure used as a comparative example, β-
A method for synthesizing a polymer in which a (2-furyl) acrylate group is substituted with a cinnamic acid group will be described. (Polymer 2) 4,4′-biphenyldiol and 2-chloroethanol were heated under alkaline conditions to synthesize 4-hydroxy-4′-hydroxyethoxybiphenyl. This product is added under alkaline conditions with 1,
6-Dibromohexane was reacted to synthesize 4- (6-bromohexyloxy) -4′-hydroxyethoxybiphenyl. Next, lithium methacrylate was reacted to synthesize 4-hydroxyethoxy-4 ′-(6′-biphenyloxyhexyl) methacrylate. Finally, cinnamoyl chloride was added under basic conditions to obtain a monomer. This monomer was dissolved in tetrahydrofuran, and AIBN (azobisisobutyronitrile) was added as a reaction initiator and polymerized to obtain Polymer 2 represented by Chemical Formula 9.

【化11】 Embedded image

【0014】[0014]

【実施例】図1、図2には、本発明の重合体を用いた液
晶配向膜の製造方法(装置)を示す。電源(12)、
(22)によって励起された紫外線ランプ(11)、
(21)で発生した非偏光(16)、(26)を、光学
素子(13)(例えばグランテーラープリズム)を介し
て、偏光紫外線(17)に変換し、基板(15)上に塗
布された重合体の樹脂膜(14)に照射するか(基板法
線方向から照射すると限定するものではない)、光学素
子を介することなく、基板(25)上に塗布された重合
体の樹脂膜(24)に照射する。
1 and 2 show a method (apparatus) for producing a liquid crystal alignment film using the polymer of the present invention. Power supply (12),
An ultraviolet lamp (11) excited by (22),
The non-polarized light (16) and (26) generated in (21) was converted into polarized ultraviolet light (17) via an optical element (13) (for example, a Glan-Taylor prism), and applied to the substrate (15). Irradiation to the polymer resin film (14) (this is not limited to irradiation from the normal direction of the substrate), or the polymer resin film (24) applied on the substrate (25) without passing through an optical element ).

【0015】(実施例1)重合体1をクロロホルムに溶
解し、ITO(インジウム錫酸化物)で覆った基板上に約
100nmの厚さでスピンコートした。この基板を水平
面に対して30度傾くように配置し、グランテーラープ
リズムを用いて直線偏光に変換した紫外線2.5mW/
cm2を、水平面に対し垂直方向から室温で20秒間照
射した。このような基板を2枚作製して液晶E7〔メル
クジャパン(株)製〕を充填することにより、厚さ4.
5μmのTN型液晶セルを組み立てた。この液晶セルを
直交ニコル、で観察したところ、液晶分子の配向が確認
され、プレチルト角は、4.5°であった。このTN型液
晶セルの駆動電圧は2Vであった。
Example 1 Polymer 1 was dissolved in chloroform and spin-coated to a thickness of about 100 nm on a substrate covered with ITO (indium tin oxide). This substrate was arranged so as to be inclined by 30 degrees with respect to the horizontal plane, and converted to linearly polarized light using a Glan-Taylor prism.
cm 2 was irradiated from a direction perpendicular to a horizontal plane at room temperature for 20 seconds. By preparing two such substrates and filling them with a liquid crystal E7 (manufactured by Merck Japan KK), a thickness of 4.
A TN type liquid crystal cell of 5 μm was assembled. Observation of the liquid crystal cell with crossed Nicols revealed that the liquid crystal molecules were aligned, and the pretilt angle was 4.5 °. The driving voltage of this TN type liquid crystal cell was 2V.

【0016】(比較例1)重合体2をクロロホルムに溶
解し、ITO(インジウム錫酸化物)で覆った基板上に約
100nmの厚さでスピンコートした。この基板を水平
面に対して30度傾くように配置し、グランテーラープ
リズムを用いて直線偏光に変換した紫外線2.5mW/
cm2を、水平面に対し垂直方向から室温で20秒間照
射した。このような基板を2枚作製して液晶E7〔メル
クジャパン(株)製〕を充填することにより、厚さ4.
5μmのTN型液晶セルを組み立てた。この液晶セルで
は、液晶配向膜が膨潤・崩壊したため、液晶分子の配向
は見られなかった。
Comparative Example 1 Polymer 2 was dissolved in chloroform and spin-coated to a thickness of about 100 nm on a substrate covered with ITO (indium tin oxide). This substrate was arranged so as to be inclined by 30 degrees with respect to the horizontal plane, and converted to linearly polarized light using a Glan-Taylor prism.
cm 2 was irradiated from a direction perpendicular to a horizontal plane at room temperature for 20 seconds. By preparing two such substrates and filling them with a liquid crystal E7 (manufactured by Merck Japan KK), a thickness of 4.
A TN type liquid crystal cell of 5 μm was assembled. In this liquid crystal cell, no alignment of liquid crystal molecules was observed because the liquid crystal alignment film swelled and collapsed.

【0017】(比較例2)重合体2をクロロホルムに溶
解し、ITO(インジウム錫酸化物)で覆った基板上に約
100nmの厚さでスピンコートした。この基板を水平
面に対して30度傾くように配置し、グランテーラープ
リズムを用いて直線偏光に変換した紫外線2.5mW/
cm2を、水平面に対し垂直方向から室温で500秒間
照射した。このような基板を2枚作製して液晶E7〔メ
ルクジャパン(株)製〕を充填することにより、厚さ
4.5μmのTN型液晶セルを組み立てた。この液晶セ
ルでは、液晶分子の配向が確認され、プレチルト角は、
8.9°であった。
Comparative Example 2 Polymer 2 was dissolved in chloroform and spin-coated to a thickness of about 100 nm on a substrate covered with ITO (indium tin oxide). This substrate was arranged so as to be inclined by 30 degrees with respect to the horizontal plane, and converted to linearly polarized light using a Glan-Taylor prism.
cm 2 was irradiated for 500 seconds at room temperature from the direction perpendicular to the horizontal plane. By preparing two such substrates and filling them with a liquid crystal E7 [manufactured by Merck Japan Ltd.], a TN type liquid crystal cell having a thickness of 4.5 μm was assembled. In this liquid crystal cell, the orientation of liquid crystal molecules was confirmed, and the pretilt angle was:
8.9 °.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上に記述したように、本発明の重合体
を用いた液晶配向膜およびその製造法によれば、基板法
線方向に対して斜め方向から自然光、もしくは、直線偏
光性または部分偏光性の光を照射することにより、プレ
チルト角を有する液晶配向機能の付与が可能であること
から、物理的に基板表面を擦るなどの工程が不要で、静
電気、埃などを発生することがないため、液晶ディスプ
レイの組立工程で生じる欠陥が著しく低減される。ま
た、比較的少ない照射エネルギ量で液晶配向機能が発現
することから、配向処理時間を長くすることなく、液晶
表示装置に有効な液晶配向膜を提供できる。
As described above, according to the liquid crystal alignment film using the polymer of the present invention and the method for producing the same, natural light or linearly polarized light or partial light is obliquely oblique to the substrate normal direction. By irradiating the polarizing light, a liquid crystal alignment function having a pretilt angle can be provided, so that a process such as physically rubbing the substrate surface is unnecessary, and no static electricity, dust, etc. are generated. Therefore, defects generated in the assembly process of the liquid crystal display are significantly reduced. Further, since the liquid crystal alignment function is exhibited with a relatively small amount of irradiation energy, an effective liquid crystal alignment film for a liquid crystal display device can be provided without lengthening the alignment processing time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の重合体を用いた液晶配向膜の製造方法
を示す概念図(偏光照射時)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a method for producing a liquid crystal alignment film using a polymer of the present invention (at the time of irradiation with polarized light).

【図2】本発明の重合体を用いた液晶配向膜の製造方法
を示す概念図(自然光照射時)
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a method for producing a liquid crystal alignment film using the polymer of the present invention (at the time of natural light irradiation).

【図3】従来の液晶配向膜の製造方法を示す例図FIG. 3 is an example diagram showing a conventional method for manufacturing a liquid crystal alignment film.

【図4】本発明の重合体と比較重合体の分光吸収スペク
トル
FIG. 4 shows spectral absorption spectra of a polymer of the present invention and a comparative polymer.

【図5】本発明の重合体と比較重合体の光照射エネルギ
量によるプレチルト角の変化
FIG. 5 shows a change in pretilt angle depending on the amount of light irradiation energy of the polymer of the present invention and a comparative polymer.

【図6】本発明の重合体と比較重合体の液晶セルでの耐
熱性評価(100℃雰囲気に放置した場合のプレチルト
角の経時変化)
FIG. 6: Evaluation of heat resistance of a polymer of the present invention and a comparative polymer in a liquid crystal cell (change in pretilt angle with time when left in an atmosphere of 100 ° C.)

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・紫外線ランプ 13・・・光学素子(グランテーラープリズム) 14・・・樹脂膜(重合体) 15・・・基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Ultraviolet lamp 13 ... Optical element (Gran Taylor prism) 14 ... Resin film (polymer) 15 ... Substrate

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 83:00 Fターム(参考) 4F071 AA14 AA14X AA33 AA33X AA67 AA67X AG12 AG13 AG15 AH12 BA02 BB02 BB13 BC01 4J035 CA13M GA02 GB05 LA03 LB20 4J100 AL71P AL74P BA02P BA12P BC43P BC44P BC52P CA04 JA39 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (reference) C08L 83:00 F term (reference) 4F071 AA14 AA14X AA33 AA33X AA67 AA67X AG12 AG13 AG15 AH12 BA02 BB02 BB13 BC01 4J035 CA13M GA02 GB05 LA03 LB20 4J100 AL71P AL74P BA02P BA12P BC43P BC44P BC52P CA04 JA39

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化学式1または化学式2または化学式3
または化学式4で表される構造を有する重合体を基板上
に塗布する工程および、塗布された重合体に光照射する
操作を含む工程で、作製されることを特徴とする、液晶
配向膜および、その製造方法。 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 但し、−R1〜−R3,=−H、ハロゲン基、またはメトキ
シ基などのアルキルオキシ基、更に−R4,−R5,=−
H、−CN、またはメトキシ基などのアルキルオキシ基で
ある。
1. Chemical formula 1, chemical formula 2, or chemical formula 3.
Or a step of applying a polymer having a structure represented by Chemical Formula 4 onto a substrate, and a step including an operation of irradiating the applied polymer with light, characterized in that the liquid crystal alignment film and Its manufacturing method. Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image However, an alkyloxy group such as -R 1 to -R 3 , -H, a halogen group or a methoxy group, and -R 4 , -R 5 , =-
H, —CN, or an alkyloxy group such as a methoxy group.
【請求項2】 請求項1に記載の化学式1または化学式
2または化学式3または化学式4で表される構造W1
2を含む化学式5または化学式6で表される構造を側
鎖に有し、主鎖が炭化水素、アクリレート、メタクリレ
ート、シロキサンなどである化学式7の単独重合体また
は共重合体を基板上に塗布する工程および、塗布された
重合体に光照射する操作を含む工程で、作製されること
を特徴とする、液晶配向膜および、その製造方法。 【化5】 【化6】 【化7】 但し、x:y=100〜0:0〜100、n=1〜1
2、m=1〜12、j=1〜12、X,Y,=none、−
COO、−OCO−、−N=N−、−C=C−or−C6H4−、W 1,W2
=化学式1または化学式2または化学式3または化学式
4で表される構造である。
2. The chemical formula 1 or the chemical formula according to claim 1.
Structure W represented by Formula 2 or Formula 3 or Formula 41,
WTwoWith the structure represented by Formula 5 or Formula 6 containing
In the chain, the main chain is hydrocarbon, acrylate, methacrylic
A homopolymer of the formula 7 such as
Is a step of applying a copolymer on a substrate, and
Being made in a process that involves irradiating the polymer with light
And a method for producing the same. Embedded imageEmbedded imageEmbedded imageHowever, x: y = 100-0: 0-100, n = 1-1
2, m = 1 to 12, j = 1 to 12, X, Y, = none, −
COO, -OCO-, -N = N-, -C = C-or-C6HFour-, W 1, WTwo
= Chemical formula 1, Chemical formula 2, Chemical formula 3, or Chemical formula
4.
【請求項3】 請求項2に記載の化学式7で表される単
独重合体または共重合体を基板上に塗布する工程およ
び、塗布された重合体に基板法線方向に対し斜め方向よ
り光照射する操作を含む工程で、作製されることを特徴
とする、液晶配向膜および、その製造方法。
3. A step of applying a homopolymer or a copolymer represented by the chemical formula 7 according to claim 2 on a substrate, and irradiating the applied polymer with light obliquely to a direction normal to the substrate. A liquid crystal alignment film and a method of manufacturing the same, characterized in that the film is manufactured in a step including an operation of performing the following steps.
【請求項4】 請求項2に記載の化学式7で表される単
独重合体または共重合体を基板上に塗布する工程およ
び、塗布された重合体に基板法線方向に対し斜め方向よ
り直線偏光または部分偏光を照射する操作を含む工程
で、作製されることを特徴とする、液晶配向膜および、
その製造方法。
4. A step of applying a homopolymer or a copolymer represented by the chemical formula 7 according to claim 2 on a substrate, and linearly polarizing the applied polymer obliquely with respect to a normal direction of the substrate. Or, in a step including an operation of irradiating partial polarization, characterized by being produced, a liquid crystal alignment film,
Its manufacturing method.
【請求項5】 請求項1または請求項2または請求項3
または請求項4に記載の製造方法により製造された液晶
配向膜により液晶を配向させた液晶表示装置。
5. The method according to claim 1, 2 or 3.
A liquid crystal display device in which a liquid crystal is aligned by a liquid crystal alignment film manufactured by the manufacturing method according to claim 4.
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