JP5761180B2 - Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element - Google Patents

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Description

本発明は、アルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンを含有する液晶配向剤、及び該液晶配向剤から得られる液晶配向膜、並びに該液晶配向膜を有する液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal alignment agent containing polysiloxane obtained by polycondensation of alkoxysilane, a liquid crystal alignment film obtained from the liquid crystal alignment agent, and a liquid crystal display device having the liquid crystal alignment film.

近年、液晶表示素子の表示方式の中でも、垂直(VA)方式の液晶表示素子は、大画面の液晶テレビや高精細なモバイル用途(デジタルカメラや携帯電話の表示部)など、広く利用されている。VA方式としては、液晶の倒れる方向を制御するための突起をTFT基板やカラーフィルタ基板に形成するMVA方式(Multi Vertical Alignment)や、基板のITO電極にスリットを形成し電界によって液晶の倒れる方向を制御するPVA(Paterned Vertical Alignment)方式が知られている。   In recent years, among liquid crystal display element display methods, vertical (VA) liquid crystal display elements are widely used for large-screen liquid crystal televisions and high-definition mobile applications (display units of digital cameras and mobile phones). . As the VA method, the MVA method (Multi Vertical Alignment) in which a projection for controlling the direction in which the liquid crystal falls is formed on the TFT substrate or the color filter substrate, or the direction in which the liquid crystal falls by the electric field by forming a slit in the ITO electrode of the substrate. A PVA (Paterned Vertical Alignment) system to be controlled is known.

別のVA配向方式として、PSA(Polymer sustained Alignment)方式がある。VA方式の中でも、PSA方式は近年注目されている技術である。この方式は、通常、液晶中に光重合性化合物を添加し、液晶パネルの作製後に、電界を印加し液晶が倒れた状態で紫外線(UV)を液晶に照射する。これにより、重合性化合物が光重合することで液晶の配向方向が固定化され、プレチルトが生じ、応答速度が向上する。PSA方式では、液晶パネルを構成する片側の電極にスリットを作製し、対向側の電極パターンには、MVA方式の場合の突起やPVA方式の場合のスリットを設けていない構造でも動作可能であり、製造の簡略化や優れたパネル透過率が得られる特長を有する(特許文献1参照)。   As another VA alignment method, there is a PSA (Polymer sustained Alignment) method. Among VA systems, the PSA system is a technology that has attracted attention in recent years. In this method, a photopolymerizable compound is usually added to a liquid crystal, and after producing a liquid crystal panel, an electric field is applied to irradiate the liquid crystal with ultraviolet rays (UV) while the liquid crystal is tilted. As a result, the polymerizable compound is photopolymerized to fix the alignment direction of the liquid crystal, causing a pretilt and improving the response speed. In the PSA method, a slit is formed in one electrode constituting the liquid crystal panel, and the electrode pattern on the opposite side can operate even in a structure in which no protrusion in the MVA method or a slit in the PVA method is provided. It has features that simplification of production and excellent panel transmittance can be obtained (see Patent Document 1).

一方、従来から用いられているポリイミド等の有機系の液晶配向膜材料と共に、無機系の液晶配向膜材料も知られている。例えば、塗布型の無機系配向膜の材料として、テトラアルコキシシランと、トリアルコキシシランと、アルコール及び蓚酸との反応生成物を含有する組成物を使用して、液晶表示素子の電極基板上で垂直配向性、耐熱性及び均一性に優れる液晶配向膜を形成することが報告されている(特許文献2参照)。
また、テトラアルコキシシラン、特定のトリアルコキシシラン及び水との反応生成物、特定のグリコールエーテル系溶媒を含有する液晶配向剤組成物を使用することにより、表示不良を防止し、長時間駆動後も残像を残さず、液晶を配向させる能力を低下させることなく、且つ光及び熱に対する電圧保持率の低下が少ない液晶配向膜を形成することが報告されている。(特許文献3参照。)
On the other hand, inorganic liquid crystal alignment film materials are also known along with conventionally used organic liquid crystal alignment film materials such as polyimide. For example, a composition containing a reaction product of tetraalkoxysilane, trialkoxysilane, alcohol, and oxalic acid is used as a material for a coating-type inorganic alignment film, and is vertically aligned on an electrode substrate of a liquid crystal display element. It has been reported that a liquid crystal alignment film having excellent alignment properties, heat resistance and uniformity is formed (see Patent Document 2).
In addition, by using a liquid crystal aligning agent composition containing a tetraalkoxysilane, a specific trialkoxysilane and a reaction product with water, and a specific glycol ether solvent, display defects can be prevented and even after long-time driving. It has been reported that a liquid crystal alignment film is formed without leaving an afterimage, without reducing the ability to align liquid crystal, and with little reduction in voltage holding ratio against light and heat. (See Patent Document 3)

特開2004−302061号公報JP 2004-302061 A 特開平09−281502号公報JP 09-281502 A 特開2005−250244号公報JP 2005-250244 A

従来、PSA方式の液晶表示素子においては、液晶に添加する重合性化合物の溶解性が低く、添加量を増やすと低温時に析出するといった問題がある。他方で、重合性化合物の添加量を減らすと良好な配向状態が得られなくなる。また、液晶中に残留する未反応の重合性化合物は液晶中の不純物(コンタミ)となるため液晶表示素子の信頼性を低下させるといった問題がある。   Conventionally, in a PSA type liquid crystal display element, there is a problem that the polymerizable compound added to the liquid crystal has low solubility, and when the addition amount is increased, it is precipitated at a low temperature. On the other hand, when the addition amount of the polymerizable compound is reduced, a good alignment state cannot be obtained. Moreover, since the unreacted polymerizable compound remaining in the liquid crystal becomes an impurity (contamination) in the liquid crystal, there is a problem that the reliability of the liquid crystal display element is lowered.

本発明の課題は、PSA方式において液晶に添加される重合性化合物の量が少ない場合においても、更には、重合性化合物を添加しない液晶を使用した場合においても、応答速度を向上し良好な配向状態を得ることが可能である、液晶表示素子用の液晶配向剤、該液晶配向剤から得られる液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する液晶表示素子を提供することである。   The object of the present invention is to improve the response speed and achieve good alignment even when the amount of the polymerizable compound added to the liquid crystal in the PSA method is small, and even when the liquid crystal without adding the polymerizable compound is used. An object of the present invention is to provide a liquid crystal aligning agent for a liquid crystal display element, a liquid crystal aligning film obtained from the liquid crystal aligning agent, and a liquid crystal display element having the liquid crystal aligning film capable of obtaining a state.

本発明は、以下を要旨とする。
[1]式(1)で表されるアルコキシシラン及び式(2)で表されるアルコキシシランを含むアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンを含有することを特徴とする素子用液晶配向剤。
Si(OR (1)
(Rはフッ素原子で置換されていてもよい、炭素原子数8〜30の炭化水素基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
The gist of the present invention is as follows.
[1] A liquid crystal aligning agent for a device comprising polysiloxane obtained by polycondensation of an alkoxysilane represented by the formula (1) and an alkoxysilane containing the alkoxysilane represented by the formula (2) .
R 1 Si (OR 2 ) 3 (1)
(R 1 is a hydrocarbon group having 8 to 30 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)

Figure 0005761180
は、炭素原子数1〜18の炭化水素基であり、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表す。
Figure 0005761180
R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

[2]前記式(2)のRがアルキレン基である上記[1]に記載の液晶配向剤。
[3]前記式(2)のRが下記式(3)(ただし、m、nはそれぞれ0〜6の整数である)で表される上記[1]に記載の液晶配向剤。
[2] The liquid crystal aligning agent according to the above [1], wherein R 3 in the formula (2) is an alkylene group.
[3] The liquid crystal aligning agent according to the above [1], wherein R 3 in the formula (2) is represented by the following formula (3) (where m and n are each an integer of 0 to 6).

Figure 0005761180
Figure 0005761180

[4]ポリシロキサンが、さらに、下記式(4)で表されるアルコキシシランを含有するアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンである、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の液晶配向剤。
(RSi(OR4−n (4)
(Rは、水素原子、又はヘテロ原子、ハロゲン原子、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、イソシアネート基若しくはウレイド基で置換されていてもよい、炭素原子数1〜6の炭化水素基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、nは0〜3の整数を表す。)
[4] The polysiloxane according to any one of the above [1] to [3], wherein the polysiloxane is a polysiloxane obtained by polycondensation of an alkoxysilane containing an alkoxysilane represented by the following formula (4): Liquid crystal aligning agent.
(R 5 ) n Si (OR 6 ) 4-n (4)
(R 5 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a hetero atom, a halogen atom, an amino group, a glycidoxy group, a mercapto group, an isocyanate group or a ureido group; R 6 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 3.

[5]前記式(4)で表されるアルコキシシランが、式(4)におけるnが0である、テトラアルコキシシランである上記[4]に記載の液晶配向剤。
[6]前記ポリシロキサンが、式(1)で表されるアルコキシシランを全アルコキシシラン中、0.1〜30モル%含み、かつ前記式(2)で表されるアルコキシシランを全アルコキシシラン中、3〜70モル%含むアルコキシシランを重縮合して得られる上記[1]〜[5]のいずれかに記載の液晶配向剤。
[7]前記ポリシロキサンが、式(4)で表されるアルコキシシランを全アルコキシシラン中、10〜96.9モル%含むアルコキシシランを重縮合して得られる上記[4]又は[5]に記載の液晶配向剤。

[5] The liquid crystal aligning agent according to the above [4], wherein the alkoxysilane represented by the formula (4) is a tetraalkoxysilane in which n in the formula (4) is 0.
[6] The polysiloxane contains 0.1 to 30 mol% of the alkoxysilane represented by the formula (1) in all alkoxysilanes, and the alkoxysilane represented by the formula (2) in all alkoxysilanes. The liquid crystal aligning agent in any one of said [1]-[5] obtained by polycondensing the alkoxysilane containing 3 to 70 mol%.
[7] In the above [4] or [5] , the polysiloxane is obtained by polycondensation of an alkoxysilane represented by the formula (4) containing 10 to 96.9 mol% of the alkoxysilane in all alkoxysilanes . The liquid crystal aligning agent of description.

[8]ポリシロキサンの含有量が、SiO換算濃度で、0.5〜15質量%含有される上記[1]〜[7]のいずれかに記載の液晶配向剤。
[9]上記[1]〜[8]のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥、焼成して得られる液晶配向膜。
[10]上記[9]に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
[11]上記[1]〜[8]のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布し、焼成された2枚の基板で液晶が挟持された液晶セルに、電圧を印加した状態でUVを照射した液晶表示素子。
[12]上記[1]〜[8]のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布し、焼成した2枚の基板で液晶を挟持し、電圧を印加した状態でUVを照射する液晶表示素子の製造方法。
[8] The liquid crystal aligning agent according to any one of [1] to [7], wherein the polysiloxane content is 0.5 to 15% by mass in terms of SiO 2 concentration.
[9] A liquid crystal alignment film obtained by applying the liquid crystal aligning agent according to any one of [1] to [8] to a substrate, drying and baking.
[10] A liquid crystal display device having the liquid crystal alignment film according to [9].
[11] The liquid crystal aligning agent according to any one of [1] to [8] is applied, and UV is irradiated in a state where a voltage is applied to a liquid crystal cell in which the liquid crystal is sandwiched between two baked substrates. Liquid crystal display element.
[12] A liquid crystal display element in which the liquid crystal aligning agent according to any one of [1] to [8] is applied, the liquid crystal is sandwiched between two baked substrates, and UV is irradiated in a state where a voltage is applied. Production method.

本発明の液晶配向剤によれば、PSA方式において液晶に添加される重合性化合物の量が少ない場合も、また、重合性化合物を添加しない液晶を使用する場合も、応答速度が向上し良好な配向状態を得ることが可能である液晶表示素子用の液晶配向膜、及び該液晶配向膜を有する表示素子が得られる。   According to the liquid crystal aligning agent of the present invention, even when the amount of the polymerizable compound added to the liquid crystal in the PSA method is small, or when using the liquid crystal without adding the polymerizable compound, the response speed is improved and good. A liquid crystal alignment film for a liquid crystal display element capable of obtaining an alignment state and a display element having the liquid crystal alignment film are obtained.

以下に、本発明について詳細に説明する。
[ポリシロキサン]
本発明は、式(1)で表されるアルコキシシラン及び式(2)で表されるアルコキシシランを含むアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンを含有するPSA方式用液晶配向剤である。
Si(OR (1)
はフッ素原子で置換されていてもよい炭素原子数8〜30の炭化水素基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。なお、本明細書において「置換されていてもよい」とは、「置換された又は置換されていない」を意味する。
The present invention is described in detail below.
[Polysiloxane]
The present invention is a liquid crystal aligning agent for PSA system containing a polysiloxane obtained by polycondensation of an alkoxysilane represented by the formula (1) and an alkoxysilane containing the alkoxysilane represented by the formula (2).
R 1 Si (OR 2 ) 3 (1)
R 1 is a hydrocarbon group having 8 to 30 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. In the present specification, “may be substituted” means “substituted or not substituted”.

Figure 0005761180
は、炭素原子数1〜18の炭化水素基であり、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表す。
Figure 0005761180
R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

式(1)で表されるアルコキシシランのR(以下、特定有機基ともいう)は、フッ素で置換されていてもよい炭素原子数が8〜30、好ましくは8〜22の炭化水素基であって、液晶を垂直に配向させる効果を有するものであれば特に限定されない。それらの例としては、アルキル基、フルオロアルキル基、アルケニル基、フェネチル基、スチリルアルキル基、ナフチル基、フルオロフェニルアルキル基等が挙げられる。これらの中でも、Rがアルキル基、又はフルオロアルキル基であるアルコキシシランは比較的安価で市販品として入手が容易であるため好ましい。特に、Rがアルキル基であるアルコキシシランが好ましい。本発明に用いるポリシロキサンは、これらの特定有機基を複数種有していてもよい。R 1 of the alkoxysilane represented by the formula (1) (hereinafter also referred to as a specific organic group) is a hydrocarbon group having 8 to 30 carbon atoms, preferably 8 to 22 carbon atoms which may be substituted with fluorine. There is no particular limitation as long as it has the effect of vertically aligning the liquid crystal. Examples thereof include an alkyl group, a fluoroalkyl group, an alkenyl group, a phenethyl group, a styrylalkyl group, a naphthyl group, and a fluorophenylalkyl group. Among these, alkoxysilanes in which R 1 is an alkyl group or a fluoroalkyl group are preferable because they are relatively inexpensive and easily available as commercial products. In particular, alkoxysilane in which R 1 is an alkyl group is preferable. The polysiloxane used in the present invention may have a plurality of these specific organic groups.

式(1)で表されるアルコキシシランのRは、炭素原子数1〜5、好ましくは1〜3のアルキル基である。より好ましくは、Rがメチル基又はエチル基である。
かかる式(1)で表されるアルコキシシランの具体例を挙げるが、これに限定されるものではない。
R 2 of the alkoxysilane represented by the formula (1) is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. More preferably, R 2 is a methyl group or an ethyl group.
Although the specific example of the alkoxysilane represented by this Formula (1) is given, it is not limited to this.

例えば、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、ノナデシルトリメトキシシラン、ノナデシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、21−ドコセニルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、イソオクチルトリエトキシシラン、フェネチルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、m−スチリルエチルトリメトキシシラン、p−スチリルエチルトリメトキシシラン、(1−ナフチル)トリエトキシシラン、(1−ナフチル)トリメトキシシラン等が挙げられる。なかでも、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、ノナデシルトリメトキシシラン、ノナデシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリエトキシシラン、又はウンデシルトリメトキシシランが好ましい。   For example, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, heptadecyltrimethoxysilane, Heptadecyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, nonadecyltrimethoxysilane, nonadecyltriethoxysilane, undecyltriethoxysilane, undecyltrimethoxysilane, 21-docosenyltriethoxysilane, trideca Fluorooctyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltriethoxysilane, heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, heptadecaful Lodecyltriethoxysilane, isooctyltriethoxysilane, phenethyltriethoxysilane, pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane, m-styrylethyltrimethoxysilane, p-styrylethyltrimethoxysilane, (1-naphthyl) triethoxysilane, ( 1-naphthyl) trimethoxysilane and the like. Among them, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, heptadecyltrimethoxysilane Heptadecyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, nonadecyltrimethoxysilane, nonadecyltriethoxysilane, undecyltriethoxysilane, or undecyltrimethoxysilane is preferred.

上述した特定有機基を有する式(1)で表されるアルコキシシランは、ポリシロキサンを得るために用いる全アルコキシシラン中において、良好な液晶配向性を得るため、0.1モル%以上が好ましい。より好ましくは0.5モル%以上である。更に好ましくは1モル%以上である。また、形成される液晶配向膜の充分な硬化特性を得るためには、30モル%以下が好ましい。より好ましくは22モル%以下である。   The alkoxysilane represented by the formula (1) having the specific organic group described above is preferably 0.1 mol% or more in order to obtain good liquid crystal alignment in all alkoxysilanes used for obtaining polysiloxane. More preferably, it is 0.5 mol% or more. More preferably, it is 1 mol% or more. Further, in order to obtain sufficient curing characteristics of the liquid crystal alignment film to be formed, 30 mol% or less is preferable. More preferably, it is 22 mol% or less.

式(2)で表されるアルコキシシランのR(以下、第二の特定有機基ともいう)は、炭素原子数1〜18、好ましくは1〜12の炭化水素基であって、脂肪族炭化水素;脂肪族環、芳香族環及びヘテロ環のような環構造;及び酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子等を含んでいてもよい。好ましくはアルキレン基、フェニレン基である。アルキレン基の炭素原子数は1〜18であり、より好ましくは1〜12である。フェニレン基は、下記(3)式で表され、m、nはそれぞれ0〜6の整数であり、好ましくは0〜2の整数である。R 3 of the alkoxysilane represented by the formula (2) (hereinafter also referred to as a second specific organic group) is a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, Hydrogen; ring structures such as aliphatic ring, aromatic ring and hetero ring; and hetero atoms such as oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom may be contained. An alkylene group and a phenylene group are preferred. The number of carbon atoms of the alkylene group is 1-18, more preferably 1-12. The phenylene group is represented by the following formula (3), and m and n are each an integer of 0 to 6, preferably an integer of 0 to 2.

Figure 0005761180
式(2)で表されるアルコキシシランのRは、上記した式(1)におけるRの定義と同じであり、また、Rの好ましい基もRの場合と同じである。
Figure 0005761180
R 4 of the alkoxysilane represented by the formula (2) is the same as the definition of R 2 in the above formula (1), and a preferable group of R 4 is the same as that of R 2 .

式(2)で表されるアルコキシシランの具体例を挙げるが、これらに限定されるものではでない。例えば、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ブテニルトリメトキシシラン、ブテニルトリエトキシシラン、ペンテニルトリメトキシシラン、ペンテニルトリエトキシシラン、ヘキシニルトリメトキシシラン、ヘキシニルトリエトキシシラン、ヘプテニルトリメトキシシラン、ヘプテニルトリエトキシシラン、オクテニルトリメトキシシラン、オクテニルトリエトキシシラン、ウンデシニルトリメトキシシラン、ウンデシニルトリエトキシシラン、アリロキシウンデシルトリメトキシシラン、アリロキシウンデシルトリエトキシシラン、ビニルフェニルトリメトキシシラン、ビニルフェニルトリエトキシシラン、ビニルフェニルエチルトリメトキシシラン、ビニルフェニルエチルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Although the specific example of the alkoxysilane represented by Formula (2) is given, it is not limited to these. For example, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, butenyltrimethoxysilane, butenyltriethoxysilane, pentenyltrimethoxysilane, pentenyltriethoxysilane, hexynyltrimethoxysilane, hexynyltriethoxysilane, heptenyltrimethoxy Silane, heptenyltriethoxysilane, octenyltrimethoxysilane, octenyltriethoxysilane, undecynyltrimethoxysilane, undecynyltriethoxysilane, allyloxyundecyltrimethoxysilane, allyloxyundecyltriethoxysilane, vinylphenyl Examples include trimethoxysilane, vinylphenyltriethoxysilane, vinylphenylethyltrimethoxysilane, and vinylphenylethyltriethoxysilane.

PSA方式において液晶に添加される重合性化合物の量が少ない場合、及び、重合性化合物を添加していない液晶が使用される場合においても、液晶表示素子の応答速度を向上するためには、第二の特定有機基を有する式(2)で表されるアルコキシシランは、ポリシロキサンを得るために用いる全アルコキシシラン中において、3モル%以上が好ましい。より好ましくは5モル%以上である。更に好ましくは10モル%以上である。また、形成される液晶配向膜を充分に硬化させるためには、70モル%以下が好ましい。
本発明では、式(1)で表されるアルコキシシランが、使用される全アルコキシシラン中、好ましくは0.1〜30モル%、特に好ましくは2〜20モル%含まれ、かつ式(2)で表されるアルコキシシランが使用される全アルコキシシラン中、3〜70モル%、特に好ましくは5〜30モル%含まれるのが好ましい。
In order to improve the response speed of the liquid crystal display element even when the amount of the polymerizable compound added to the liquid crystal in the PSA method is small and when the liquid crystal to which no polymerizable compound is added is used, The alkoxysilane represented by the formula (2) having two specific organic groups is preferably 3 mol% or more in all alkoxysilanes used for obtaining the polysiloxane. More preferably, it is 5 mol% or more. More preferably, it is 10 mol% or more. Moreover, in order to fully harden the liquid crystal aligning film formed, 70 mol% or less is preferable.
In the present invention, the alkoxysilane represented by the formula (1) is preferably contained in an amount of 0.1 to 30 mol%, particularly preferably 2 to 20 mol% in the total alkoxysilane used, and the formula (2). It is preferable that 3-70 mol%, especially preferably 5-30 mol% is contained in the total alkoxysilane used.

本発明では、ポリシロキサンを得る場合、式(1)及び式(2)で表されるアルコキシシラン以外に、下記式(4)で表されるアルコキシシランを使用することもできる。式(4)で表されるアルコキシシランは、ポリシロキサンに種々の特性を付与させることが可能であるため、必要特性に応じて一種又は複数種を選択して用いることができる。
(RSi(OR4−n (4)
は、水素原子、又はヘテロ原子、ハロゲン原子、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、イソシアネート基若しくはウレイド基で置換されていてもよい、炭素原子数1〜6の炭化水素基である。Rは炭素原子数1〜5、好ましくは1〜3のアルキル基であり、nは0〜3、好ましくは0〜2の整数を表す。
In this invention, when obtaining polysiloxane, the alkoxysilane represented by following formula (4) can also be used besides the alkoxysilane represented by Formula (1) and Formula (2). Since the alkoxysilane represented by the formula (4) can impart various properties to the polysiloxane, one or more types can be selected and used according to the required properties.
(R 5 ) n Si (OR 6 ) 4-n (4)
R 5 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a hetero atom, a halogen atom, an amino group, a glycidoxy group, a mercapto group, an isocyanate group or a ureido group. R 6 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 3, preferably 0 to 2.

式(4)で表されるアルコキシシランのRは水素原子、又は炭素原子数が1〜6の有機基(以下、第三の有機基ともいう)である。第三の有機基の例としては、脂肪族炭化水素;脂肪族環、芳香族環、ヘテロ環のような環構造;不飽和結合;酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子等を含んでいてもよく、分岐構造を有していてもよい、炭素原子数が1〜6の有機基である。この有機基はハロゲン原子、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、ウレイド基などで置換されていてもよい。R 5 of the alkoxysilane represented by the formula (4) is a hydrogen atom or an organic group having 1 to 6 carbon atoms (hereinafter also referred to as a third organic group). Examples of third organic groups include aliphatic hydrocarbons; ring structures such as aliphatic rings, aromatic rings, and heterocycles; unsaturated bonds; heteroatoms such as oxygen, nitrogen, and sulfur atoms Or an organic group having 1 to 6 carbon atoms, which may have a branched structure. This organic group may be substituted with a halogen atom, amino group, glycidoxy group, mercapto group, isocyanate group, ureido group or the like.

式(4)で表されるアルコキシシランの具体例を挙げるが、これに限定されるものではない。
式(4)のアルコキシシランにおいて、Rが水素原子である場合のアルコキシシランの具体例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリブトキシシラン等が挙げられる。
Although the specific example of the alkoxysilane represented by Formula (4) is given, it is not limited to this.
In the alkoxysilane of formula (4), specific examples of alkoxysilane when R 5 is a hydrogen atom include trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tributoxysilane and the like.

また、式(4)のアルコキシシランにおいて、Rが第三の有機基である場合のアルコキシシランの具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリメトキシシラン、2−(2−アミノエチルチオエチル)トリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、クロロプロピルトリエトキシシラン、ブロモプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3―アミノプロピルジメチルエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリメトキシシラン及びγ-ウレイドプロピルトリプロポキシシラン等が挙げられる。Further, in the alkoxysilane of the formula (4), specific examples of the alkoxysilane when R 5 is a third organic group include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane. , Propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (Aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) triethoxysilane, 2-aminoethylaminomethyltrimethoxysilane, 2- (2-A Minoethylthioethyl) triethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptomethyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, chloropropyltriethoxysilane, bromo Propyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3 -Aminopropyldimethylethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylmethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxy Silane, .gamma.-ureidopropyltrimethoxysilane and .gamma.-ureidopropyl tripropoxysilane, and the like.

本発明に用いるポリシロキサンは、基板との密着性、液晶分子との親和性改善等を目的として、本発明の効果を損なわない限りにおいて、上記した式(4)で表されるアルコキシシランを一種又は複数種有していてもよい。
式(4)で表されるアルコキシシランにおいて、nが0であるアルコキシシランは、テトラアルコキシシランである。テトラアルコキシシランは、式(1)及び式(2)で表されるアルコキシシランと縮合し易いので、本発明のポリシロキサンを得るために好ましい。
このような式(4)においてnが0であるアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン又はテトラブトキシシランがより好ましく、特に、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが好ましい。
The polysiloxane used in the present invention is a kind of the alkoxysilane represented by the above formula (4) as long as the effects of the present invention are not impaired for the purpose of improving the adhesion with the substrate and the affinity with the liquid crystal molecules. Or you may have multiple types.
In the alkoxysilane represented by the formula (4), the alkoxysilane in which n is 0 is tetraalkoxysilane. Tetraalkoxysilane is preferable for obtaining the polysiloxane of the present invention because it easily condenses with the alkoxysilane represented by the formulas (1) and (2).
As such alkoxysilane in which n is 0 in the formula (4), tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane or tetrabutoxysilane is more preferable, and tetramethoxysilane or tetraethoxysilane is particularly preferable.

式(4)で表されるアルコキシシランを併用する場合、式(4)で表されるアルコキシシランの使用量は、ポリシロキサンを得るために用いる全アルコキシシラン中において、10〜96.9モル%であることが好ましい。より好ましくは、35〜99.8モル%である。   When using together the alkoxysilane represented by Formula (4), the usage-amount of the alkoxysilane represented by Formula (4) is 10-96.9 mol% in all the alkoxysilanes used in order to obtain polysiloxane. It is preferable that More preferably, it is 35-99.8 mol%.

[ポリシロキサンの製造方法]
本発明に用いるポリシロキサンを得る方法は特に限定されない。本発明においては、上記した式(1)及び式(2)を必須成分とするアルコキシシランを有機溶媒中で縮合させて得られる。通常、ポリシロキサンは、このようなアルコキシシランを重縮合して、有機溶媒に均一に溶解した溶液として得られる。
ポリシロキサンを重縮合する方法として、例えば、アルコキシシランをアルコール又はグリコールなどの溶媒中で加水分解・縮合する方法が挙げられる。その際、加水分解・縮合反応は、部分加水分解及び完全加水分解のいずれであってもよい。完全加水分解の場合は、理論上、アルコキシシラン中の全アルコキシ基の0.5倍モルの水を加えればよいが、通常は0.5倍モルより過剰量の水を加えるのが好ましい。
本発明においては、上記反応に用いる水の量は、所望により適宜選択することができるが、通常、アルコキシシラン中の全アルコキシ基の0.5〜2.5倍モルであるのが好ましい。
[Production method of polysiloxane]
The method for obtaining the polysiloxane used in the present invention is not particularly limited. In the present invention, it is obtained by condensing an alkoxysilane having the above-mentioned formulas (1) and (2) as essential components in an organic solvent. Usually, polysiloxane is obtained as a solution obtained by polycondensation of such alkoxysilanes and uniformly dissolved in an organic solvent.
As a method for polycondensation of polysiloxane, for example, a method of hydrolyzing and condensing alkoxysilane in a solvent such as alcohol or glycol can be mentioned. At that time, the hydrolysis / condensation reaction may be either partial hydrolysis or complete hydrolysis. In the case of complete hydrolysis, theoretically, it is sufficient to add 0.5 times mole of water of all alkoxy groups in the alkoxysilane, but it is usually preferable to add an excess amount of water more than 0.5 times mole.
In the present invention, the amount of water used in the above reaction can be appropriately selected as desired, but it is usually preferably 0.5 to 2.5 moles of all alkoxy groups in the alkoxysilane.

また、通常、加水分解・縮合反応を促進する目的で、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸、蓚酸、マレイン酸、フマル酸などの酸;アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、エタノールアミン、トリエチルアミンなどのアルカリ;塩酸、硫酸、硝酸などの金属塩;などの触媒が用いられる。加えて、アルコキシシランが溶解した溶液を加熱することで、更に、加水分解・縮合反応を促進させることも一般的である。その際、加熱温度及び加熱時間は所望により適宜選択できる。例えば、50℃で24時間加熱・撹拌、還流下で1時間加熱・撹拌するなどの方法が挙げられる。   Usually, for the purpose of promoting hydrolysis / condensation reaction, acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, formic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid; alkalis such as ammonia, methylamine, ethylamine, ethanolamine, triethylamine A metal salt such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid; In addition, it is also common to further promote the hydrolysis / condensation reaction by heating the solution in which the alkoxysilane is dissolved. At that time, the heating temperature and the heating time can be appropriately selected as desired. For example, heating / stirring at 50 ° C. for 24 hours, heating / stirring under reflux for 1 hour, and the like can be mentioned.

また、別法として、例えば、アルコキシシラン、溶媒及び蓚酸の混合物を加熱して重縮合する方法が挙げられる。具体的には、あらかじめアルコールに蓚酸を加えて蓚酸のアルコール溶液とした後、該溶液を加熱した状態で、アルコキシシランを混合する方法である。その際、用いる蓚酸の量は、アルコキシシランが有する全アルコキシ基の1モルに対して0.2〜2モルとすることが好ましい。この方法における加熱は、液温50〜180℃で行うことができる。好ましくは、液の蒸発、揮散などが起こらないように、還流下で数十分から十数時間加熱する方法である。   As another method, for example, a method of heating and polycondensing a mixture of alkoxysilane, a solvent and oxalic acid can be mentioned. Specifically, after adding oxalic acid to alcohol in advance to obtain an alcohol solution of oxalic acid, the alkoxysilane is mixed while the solution is heated. In that case, it is preferable that the quantity of the oxalic acid to be used shall be 0.2-2 mol with respect to 1 mol of all the alkoxy groups which alkoxysilane has. Heating in this method can be performed at a liquid temperature of 50 to 180 ° C. Preferably, it is a method of heating for several tens of minutes to several tens of hours under reflux so that evaporation or volatilization of the liquid does not occur.

ポリシロキサンを得る際に、アルコキシシランを複数種用いる場合は、アルコキシシランをあらかじめ混合した混合物として使用してもよいし、複数種のアルコキシシランを順次混合してもよい。
アルコキシシランを重縮合する際に用いられる溶媒(以下、重合溶媒ともいう)は、アルコキシシランを溶解するものであれば特に限定されない。また、アルコキシシランが溶解しない場合でも、アルコキシシランの重縮合反応の進行とともに溶解するものであればよい。一般的には、アルコキシシランの重縮合反応によりアルコールが生成するため、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類、又はアルコール類と相溶性の良好な有機溶媒が用いられる。
When using multiple types of alkoxysilane when obtaining polysiloxane, you may use as a mixture which mixed alkoxysilane beforehand, and may mix multiple types of alkoxysilane sequentially.
The solvent used for polycondensation of alkoxysilane (hereinafter also referred to as polymerization solvent) is not particularly limited as long as it can dissolve alkoxysilane. Moreover, even when alkoxysilane does not melt | dissolve, what is melt | dissolved should just melt | dissolve with the progress of the polycondensation reaction of alkoxysilane. In general, since an alcohol is generated by a polycondensation reaction of alkoxysilane, an alcohol, a glycol, a glycol ether, or an organic solvent having good compatibility with the alcohol is used.

このような重合溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール,ジアセトンアルコール等のアルコール類:エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、へキシレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のグリコール類: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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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ジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のグリコールエーテル類、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、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホトリアミド、m−クレゾール等が挙げられる。   Specific examples of such a polymerization solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and diacetone alcohol: ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 1,4-pentanediol, 1 , 5-pentanediol, 2,4-pentanediol, 2,3-pentanediol, 1,6-hexanediol and the like glycols: ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether , Ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether , Diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, Glycol ethers such as propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dibutyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, γ-butyrolactone , Dimethyl sulfoxide, tetramethylurea, hexamethylphosphotriamide, m-cresol and the like.

本発明においては、上記の重合溶媒を複数種混合して用いてもよい。
上記の方法で得られたポリシロキサンの重合溶液(以下、重合溶液ともいう。)は、原料として仕込んだ全アルコキシシランの有するケイ素原子をSiOに換算した濃度(以下、SiO換算濃度と称す。)が好ましくは20質量%以下、さらには5〜15質量%とすることがより好ましい。この濃度範囲において任意の濃度を選択することにより、ゲルの生成を抑え、均質な溶液を得ることができる。
In the present invention, a plurality of the above polymerization solvents may be mixed and used.
The polysiloxane polymerization solution (hereinafter also referred to as polymerization solution) obtained by the above method has a concentration obtained by converting silicon atoms of all alkoxysilanes charged as raw materials into SiO 2 (hereinafter referred to as SiO 2 conversion concentration). .) Is preferably 20% by mass or less, and more preferably 5 to 15% by mass. By selecting an arbitrary concentration within this concentration range, gel formation can be suppressed and a homogeneous solution can be obtained.

[ポリシロキサンの溶液]
本発明においては、上記の方法で得られた重合溶液をそのままポリシロキサンの溶液としてもよいし、必要に応じて、上記の方法で得られた溶液を、濃縮したり、溶媒を加えて希釈したり又は他の溶媒に置換して、ポリシロキサンの溶液としてもよい。
その際、用いる溶媒(以下、添加溶媒ともいう)は、重合溶媒と同じでもよいし、別の溶媒でもよい。この添加溶媒は、ポリシロキサンが均一に溶解している限りにおいて特に限定されず、一種でも複数種でも任意に選択して用いることができる。
[Polysiloxane solution]
In the present invention, the polymerization solution obtained by the above method may be used as a polysiloxane solution as it is, or if necessary, the solution obtained by the above method may be concentrated or diluted by adding a solvent. Or may be substituted with another solvent to form a polysiloxane solution.
In that case, the solvent to be used (hereinafter also referred to as additive solvent) may be the same as the polymerization solvent, or may be another solvent. The additive solvent is not particularly limited as long as the polysiloxane is uniformly dissolved, and one kind or plural kinds can be arbitrarily selected and used.

このような添加溶媒の具体例としては、上記した重合溶媒の例として挙げた溶媒のほかに、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類が挙げられる。
これらの溶媒は、液晶配向剤の粘度の調整、又はスピンコート、フレキソ印刷、インクジェット等で液晶配向剤を基板上に塗布する際の塗布性を向上できる。
Specific examples of such an additive solvent include, in addition to the solvents mentioned as examples of the polymerization solvent described above, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and ethyl lactate. Can be mentioned.
These solvents can improve the applicability when the liquid crystal aligning agent is applied onto the substrate by adjusting the viscosity of the liquid crystal aligning agent, or by spin coating, flexographic printing, ink jetting or the like.

[その他の成分]
本発明においては、本発明の効果を損なわない限りにおいて、ポリシロキサン以外のその他の成分、例えば、無機微粒子、メタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマー、レベリング剤、更に界面活性剤等の成分が含まれていてもよい。
無機微粒子としては、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子、又はフッ化マグネシウム微粒子等の微粒子が好ましく、特にコロイド溶液の状態であるものが好ましい。このコロイド溶液は、無機微粒子を分散媒に分散したものでもよいし、市販品のコロイド溶液であってもよい。本発明においては、無機微粒子を含有させることにより、形成される硬化被膜の表面形状を変更したり、その他の機能を付与することが可能となる。無機微粒子としては、その平均粒子径が0.001〜0.2μmであることが好ましく、更に好ましくは0.001〜0.1μmである。無機微粒子の平均粒子径が0.2μmを超える場合には、調製される塗布液を用いて形成される硬化被膜の透明性が低下する場合がある。
無機微粒子の分散媒としては、水及び有機溶剤を挙げることができる。コロイド溶液としては、被膜形成用塗布液の安定性の観点から、pH又はpKaが1〜10に調整されていることが好ましい。より好ましくは2〜7である。
[Other ingredients]
In the present invention, other components other than polysiloxane, such as inorganic fine particles, metalloxane oligomers, metalloxane polymers, leveling agents, and surfactants are included as long as the effects of the present invention are not impaired. May be.
As the inorganic fine particles, fine particles such as silica fine particles, alumina fine particles, titania fine particles, and magnesium fluoride fine particles are preferable, and those in the state of a colloidal solution are particularly preferable. This colloidal solution may be a dispersion of inorganic fine particles in a dispersion medium, or a commercially available colloidal solution. In the present invention, by containing inorganic fine particles, the surface shape of the formed cured film can be changed or other functions can be imparted. The inorganic fine particles preferably have an average particle size of 0.001 to 0.2 μm, more preferably 0.001 to 0.1 μm. When the average particle diameter of the inorganic fine particles exceeds 0.2 μm, the transparency of the cured film formed using the prepared coating liquid may be lowered.
Examples of the dispersion medium for the inorganic fine particles include water and organic solvents. As a colloidal solution, it is preferable that pH or pKa is adjusted to 1-10 from the viewpoint of the stability of the coating liquid for forming a film. More preferably, it is 2-7.

コロイド溶液の分散媒に用いる有機溶剤としては、メタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル等のアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエ−テル類を挙げることができる。これらの中で、アルコール類又はケトン類が好ましい。これら有機溶剤は、単独で又は2種以上を混合して分散媒として使用することができる。   Examples of the organic solvent used for the dispersion medium of the colloidal solution include alcohols such as methanol, propanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, and ethylene glycol monopropyl ether; Ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate and γ-butyrolactone; Examples include ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane. Of these, alcohols or ketones are preferred. These organic solvents can be used alone or in admixture of two or more as a dispersion medium.

メタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマーとしては、ケイ素、チタン、アルミニウム、タンタル、アンチモン、ビスマス、錫、インジウム、亜鉛等の単独又は複合酸化物前駆体が用いられる。メタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマーとしては、市販品であっても、金属アルコキシド、硝酸塩、塩酸塩、カルボン酸塩等のモノマーから、加水分解等の常法により得られたものであってもよい。
市販品のメタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマーの具体例としては、コルコート社製の、メチルシリケート51、メチルシリケート53A、エチルシリケート40、エチルシリケート48、EMS−485、SS−101等のシロキサンオリゴマー又はシロキサンポリマー、関東化学社製のチタニウム−n−ブトキシドテトラマー等のチタノキサンオリゴマーが挙げられる。これらは単独又は2種以上混合して使用してもよい。
As the metalloxane oligomer and metalloxane polymer, single or composite oxide precursors such as silicon, titanium, aluminum, tantalum, antimony, bismuth, tin, indium, and zinc are used. The metalloxane oligomer or metalloxane polymer may be a commercially available product or may be obtained from a monomer such as a metal alkoxide, nitrate, hydrochloride, or carboxylate by a conventional method such as hydrolysis.
Specific examples of commercially available metalloxane oligomers and metalloxane polymers include siloxane oligomers or siloxanes such as methyl silicate 51, methyl silicate 53A, ethyl silicate 40, ethyl silicate 48, EMS-485, and SS-101 manufactured by Colcoat. Examples thereof include titanoxane oligomers such as a polymer and titanium-n-butoxide tetramer manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

また、レベリング剤及び界面活性剤等は、公知のものを用いることができ、特に市販品は入手が容易なので好ましい。
また、ポリシロキサンに、上記したその他の成分を混合する方法は、ポリシロキサンと同時でも、後であってもよく、特に限定されない。
Moreover, a leveling agent, surfactant, etc. can use a well-known thing, and since a commercial item is easy to acquire especially, it is preferable.
Moreover, the method of mixing the above-mentioned other components with polysiloxane may be simultaneous with or after polysiloxane, and is not particularly limited.

[液晶配向剤]
本発明の液晶配向剤は、上述したポリシロキサン、必要に応じてその他の成分を含有する溶液である。その際、溶媒としては、上述したポリシロキサンの重合溶媒および添加溶媒からなる群から選ばれる溶媒が用いられる。液晶配向剤におけるポリシロキサンの含有量は、SiO換算濃度が好ましくは0.5〜15質量%、より好ましくは1〜6質量%である。このようなSiO換算濃度の範囲であれば、一回の塗布で所望の膜厚を得やすく、充分な溶液のポットライフが得られ易い。
[Liquid crystal aligning agent]
The liquid crystal aligning agent of this invention is the solution containing the polysiloxane mentioned above and other components as needed. In this case, as the solvent, a solvent selected from the group consisting of the above-mentioned polysiloxane polymerization solvent and additive solvent is used. The content of polysiloxane in the liquid crystal aligning agent is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 1 to 6% by mass in terms of SiO 2 equivalent concentration. Be in the range of such terms of SiO 2 concentration, easy to obtain a desired film thickness by a single coating, easy pot life sufficient solution is obtained.

本発明の液晶配向剤を調製する方法は特に限定されない。本発明に用いるポリシロキサン、必要に応じて加えられるその他の成分が均一に混合した状態であればよい。通常、ポリシロキサンは、溶媒中で重縮合されるので、ポリシロキサンの溶液をそのまま用いるか、ポリシロキサンの溶液に必要に応じてその他の成分を添加することが簡便である。更に、ポリシロキサンの重合溶液をそのまま用いる方法が最も簡便である。
また、液晶配向剤中におけるポリシロキサンの含有量を調整する際には、上述したポリシロキサンの重合溶媒及び添加溶媒からなる群から選ばれる溶媒を用いることができる。
The method for preparing the liquid crystal aligning agent of the present invention is not particularly limited. The polysiloxane used in the present invention may be in a state where other components added as necessary are uniformly mixed. Since polysiloxane is usually polycondensed in a solvent, it is convenient to use the polysiloxane solution as it is or to add other components to the polysiloxane solution as necessary. Furthermore, the most convenient method is to use the polysiloxane polymerization solution as it is.
Moreover, when adjusting content of polysiloxane in a liquid crystal aligning agent, the solvent chosen from the group which consists of the polymerization solvent and addition solvent of the polysiloxane mentioned above can be used.

[液晶配向膜]
本発明の液晶配向膜は、本発明の液晶配向剤を用いて得られる。例えば、本発明の液晶配向剤を、基板に塗布した後、乾燥・焼成を行うことで得られる硬化膜を、そのまま液晶配向膜として用いることもできる。また、この硬化膜をラビングしたり、偏光又は特定の波長の光等を照射したり、イオンビーム等の処理をしたり、液晶充填後の液晶表示素子に電圧を印加した状態でUVを照射することも可能である。本発明の液晶配向剤は、液晶に重合性化合物が添加されるPSA方式の場合でも、液晶に重合性化合物が添加されない場合でも有用である。
液晶配向剤を塗布する基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されないが、基板上に液晶を駆動するための透明電極が形成された基板が好ましい。
[Liquid crystal alignment film]
The liquid crystal aligning film of this invention is obtained using the liquid crystal aligning agent of this invention. For example, after applying the liquid crystal aligning agent of this invention to a board | substrate, the cured film obtained by drying and baking can also be used as a liquid crystal aligning film as it is. In addition, the cured film is rubbed, irradiated with polarized light or light of a specific wavelength, processed with an ion beam, etc., or irradiated with UV in a state where a voltage is applied to the liquid crystal display element after filling the liquid crystal. It is also possible. The liquid crystal aligning agent of the present invention is useful both in the case of the PSA system in which a polymerizable compound is added to the liquid crystal and in the case where no polymerizable compound is added to the liquid crystal.
The substrate on which the liquid crystal aligning agent is applied is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, but a substrate in which a transparent electrode for driving liquid crystal is formed on the substrate is preferable.

基板の具体例を挙げると、ガラス板、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリサルホン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、トリメチルペンテン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、(メタ)アクリロニトリル、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロースなどのプラスチック板などに透明電極が形成された基板を挙げることができる。
液晶配向剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法、スプレー法、ロールコート法などが挙げられるが、生産性の面から工業的には転写印刷法が広く用いられており、本発明でも好適に用いられる。
Specific examples of the substrate include glass plate, polycarbonate, poly (meth) acrylate, polyethersulfone, polyarylate, polyurethane, polysulfone, polyether, polyetherketone, trimethylpentene, polyolefin, polyethylene terephthalate, (meth) acrylonitrile. And a substrate in which a transparent electrode is formed on a plastic plate such as triacetyl cellulose, diacetyl cellulose, and acetate butyrate cellulose.
Examples of the method for applying the liquid crystal aligning agent include spin coating, printing, ink jet, spraying, roll coating, and the like.In terms of productivity, the transfer printing method is widely used industrially. The present invention is also preferably used.

液晶配向剤を塗布した後の乾燥の工程は、必ずしも必要とされないが、塗布後から焼成までの時間が基板ごとに一定していない場合、又は塗布後ただちに焼成されない場合には、乾燥工程を含める方が好ましい。この乾燥は、基板の搬送等により塗膜形状が変形しない程度に溶媒が除去されていればよく、その乾燥手段については特に限定されない。例えば、温度40℃〜150℃、好ましくは60℃〜100℃のホットプレート上で、0.5〜30分、好ましくは1〜5分乾燥させる方法が挙げられる。
上記の方法で液晶配向剤を塗布して形成される塗膜は、焼成して硬化膜とすることができる。その際、焼成温度は、100℃〜350℃の任意の温度で行うことができるが、好ましくは140℃〜300℃であり、より好ましくは150℃〜230℃、更に好ましくは160℃〜220℃である。焼成時間は5分〜240分の任意の時間で焼成を行うことができる。好ましくは10〜90分であり、より好ましくは20〜90分である。加熱は、通常公知の方法、例えば、ホットプレート、熱風循環オーブン、IR(赤外線)オーブン、ベルト炉などを用いることができる。
The drying process after applying the liquid crystal aligning agent is not necessarily required, but if the time from application to baking is not constant for each substrate, or if baking is not performed immediately after application, a drying process is included. Is preferred. The drying is not particularly limited as long as the solvent is removed to such an extent that the shape of the coating film is not deformed by transporting the substrate or the like. For example, a method of drying on a hot plate at a temperature of 40 ° C. to 150 ° C., preferably 60 ° C. to 100 ° C. for 0.5 to 30 minutes, preferably 1 to 5 minutes can be mentioned.
The coating film formed by applying the liquid crystal aligning agent by the above method can be baked to obtain a cured film. At that time, the firing temperature can be carried out at an arbitrary temperature of 100 ° C. to 350 ° C., preferably 140 ° C. to 300 ° C., more preferably 150 ° C. to 230 ° C., further preferably 160 ° C. to 220 ° C. It is. Firing can be performed at an arbitrary time of 5 minutes to 240 minutes. Preferably it is 10 to 90 minutes, More preferably, it is 20 to 90 minutes. For the heating, a generally known method such as a hot plate, a hot air circulation oven, an IR (infrared) oven, a belt furnace or the like can be used.

液晶配向膜中のポリシロキサンは、焼成工程において、重縮合が進行する。しかし、本発明においては、本発明の効果を損なわない限り、完全に重縮合させる必要はない。但し、液晶セル製造行程で必要とされる、シール剤硬化などの熱処理温度より、10℃以上高い温度で焼成することが好ましい。
この硬化膜の厚みは必要に応じて選択することができるが、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上の場合、液晶表示素子の信頼性が得られ易いので好適である。また、硬化膜の厚みが好ましくは300nm以下、より好ましくは150nm以下の場合は、液晶表示素子の消費電力が極端に大きくならないので好適である。
The polysiloxane in the liquid crystal alignment film undergoes polycondensation in the firing step. However, in the present invention, it is not necessary to completely polycondense unless the effects of the present invention are impaired. However, firing is preferably performed at a temperature higher by 10 ° C. or more than the heat treatment temperature required for the liquid crystal cell production process, such as curing of the sealant.
The thickness of the cured film can be selected as necessary, but is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, because the reliability of the liquid crystal display element can be easily obtained. Moreover, when the thickness of the cured film is preferably 300 nm or less, more preferably 150 nm or less, the power consumption of the liquid crystal display element does not become extremely large, which is suitable.

<液晶表示素子>
本発明の液晶表示素子は、上記の方法により、基板に液晶配向膜を形成した後、公知の方法で液晶セルを作製して得ることができる。液晶セル作製の一例を挙げると、液晶配向膜が形成された1対の基板を、スペーサーを挟んで、シール剤で固定し、液晶を注入して封止する方法が一般的である。その際、用いるスペーサーの大きさは1〜30μmであるが、好ましくは2〜10μmである。
液晶を注入する方法は特に制限されず、作製した液晶セル内を減圧にした後、液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後に封止を行う滴下法などを挙げることができる。
<Liquid crystal display element>
The liquid crystal display element of the present invention can be obtained by forming a liquid crystal alignment film on a substrate by the above method and then preparing a liquid crystal cell by a known method. As an example of manufacturing a liquid crystal cell, a method is generally employed in which a pair of substrates on which a liquid crystal alignment film is formed are fixed with a sealant with a spacer interposed therebetween, and liquid crystal is injected and sealed. In this case, the size of the spacer used is 1 to 30 μm, preferably 2 to 10 μm.
The method for injecting the liquid crystal is not particularly limited, and examples thereof include a vacuum method for injecting liquid crystal after the inside of the manufactured liquid crystal cell is decompressed, and a dropping method for sealing after dropping the liquid crystal.

PSA方式の液晶表示素子では、使用される液晶として、光重合性化合物を好ましくは少量(典型的には0.2〜1重量%)添加した液晶が使用できる。液晶が導入された液晶セルの、両側基板の電極間に電圧を印加した状態で、好ましくは波長が230〜400nm,より好ましくは300〜380nmの紫外線(UV)を照射することにより、重合性化合物がその場で重合し架橋されることで、液晶ディスプレイの応答速度が速くなる。ここで、印加する電圧は5〜30Vp−pであるが、好ましくは、5〜20Vp−pである。照射するUV照射量は、1〜60Jであるが、好ましくは、40J以下であり、UV照射量が少ないほうが、液晶ディスプレイを構成する部材の破壊からなる信頼性低下を抑制でき、かつUV照射時間を減らせることで製造上のタクトが上がるので好適である。本発明の液晶配向剤は、重合性化合物が添加されない液晶表示素子でも使用される。   In the PSA liquid crystal display element, a liquid crystal to which a photopolymerizable compound is preferably added in a small amount (typically 0.2 to 1% by weight) can be used as the liquid crystal to be used. A polymerizable compound by irradiating ultraviolet rays (UV) having a wavelength of 230 to 400 nm, more preferably 300 to 380 nm in a state where a voltage is applied between electrodes on both sides of a liquid crystal cell into which liquid crystal is introduced Is polymerized and cross-linked in situ, thereby increasing the response speed of the liquid crystal display. Here, the applied voltage is 5 to 30 Vp-p, preferably 5 to 20 Vp-p. The UV irradiation amount to be irradiated is 1 to 60 J, preferably 40 J or less, and the smaller the UV irradiation amount, the lowering of reliability due to the destruction of the members constituting the liquid crystal display can be suppressed, and the UV irradiation time. It is preferable because the manufacturing tact can be increased by reducing. The liquid crystal aligning agent of this invention is used also with the liquid crystal display element to which a polymeric compound is not added.

液晶表示素子に用いる基板としては、透明性の高い基板であれば特に限定されないが、通常は、基板上に液晶を駆動するための透明電極が形成された基板である。具体例は[液晶配向膜]で記載した基板と同様である。PSA方式の液晶セルの場合、基板には、標準的なPVAやMVAといった電極パターンや突起パターンでも使用できる。しかし、PSA方式の液晶ディスプレイには、片側基板に1〜10μmのライン/スリット電極パターンを形成し、対向基板にはスリットパターンや突起パターンを形成していない構造においても動作可能であり、この構造の液晶ディスプレイによって、製造時のプロセスを簡略化でき、高い透過率を得ることができる。   The substrate used for the liquid crystal display element is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, but is usually a substrate in which a transparent electrode for driving liquid crystal is formed on the substrate. A specific example is the same as the substrate described in [Liquid crystal alignment film]. In the case of a PSA type liquid crystal cell, a standard electrode pattern such as PVA or MVA or a protrusion pattern can be used for the substrate. However, the PSA type liquid crystal display can operate even in a structure in which a line / slit electrode pattern of 1 to 10 μm is formed on one side substrate and no slit pattern or projection pattern is formed on the opposite substrate. The liquid crystal display can simplify the manufacturing process and obtain high transmittance.

また、TFT型の素子のような高機能素子においては、液晶駆動のための電極と基板の間にトランジスタの如き素子が形成されたものが用いられる。
透過型の液晶素子の場合は、上記の如き基板を用いることが一般的であるが、反射型の液晶表示素子では、片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な基板も用いることが可能である。その際、基板に形成された電極には、光を反射するアルミニウムの如き材料を用いることもできる。
As a high-performance element such as a TFT type element, an element in which an element such as a transistor is formed between an electrode for driving a liquid crystal and a substrate is used.
In the case of a transmissive liquid crystal element, it is common to use a substrate as described above. However, in a reflective liquid crystal display element, an opaque substrate such as a silicon wafer can be used if only one substrate is used. It is. At that time, a material such as aluminum that reflects light may be used for the electrode formed on the substrate.

以下本発明の実施例によりさらに具体的に説明するが、これらに限定して解釈されるものではない。
本実施例で用いた化合物における略語は以下のとおりである。
TEOS:テトラエトキシシラン
C18:オクタデシルトリエトキシシラン
VTES:ビニルトリエトキシシラン
ARMS:アリルトリメトキシシラン
OTMS:オクテニルトリメトキシシラン
STMS:スチリルトリメトキシシラン
HG:2−メチル−2,4−ペンタンジオール(別名:ヘキシレングリコール)
BCS:2−ブトキシエタノール
UPS:3−ウレイドプロピルエトキシシラン
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited thereto.
Abbreviations in the compounds used in the examples are as follows.
TEOS: tetraethoxysilane C18: octadecyltriethoxysilane VTES: vinyltriethoxysilane ARMS: allyltrimethoxysilane OTMS: octenyltrimethoxysilane STMS: styryltrimethoxysilane HG: 2-methyl-2,4-pentanediol : Hexylene glycol)
BCS: 2-butoxyethanol UPS: 3-ureidopropylethoxysilane

<合成例1>
温度計、還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中でHG24.0g、BCS8.0g、TEOS27.9g、C18を1.7g、及びARMSを9.7g混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めHG12.0g、BCS4.0g、水10.8g及び触媒として蓚酸0.9gを混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた後、予めUPS含有量92質量%のメタノール溶液0.6g、HG0.3g及びBCS0.1gの混合液を加えた。更に30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。
得られたポリシロキサン溶液10.0gに対し、BCS20.0gを混合し、SiO換算濃度が4重量%の液晶配向剤(K1)を得た。
<Synthesis Example 1>
In a 200 mL four-necked reaction flask equipped with a thermometer and a reflux tube, HG 24.0 g, BCS 8.0 g, TEOS 27.9 g, C18 1.7 g, and ARMS 9.7 g were mixed to obtain a solution of an alkoxysilane monomer. Was prepared. To this solution, a solution in which 12.0 g of HG, 4.0 g of BCS, 10.8 g of water, and 0.9 g of oxalic acid as a catalyst were mixed dropwise at room temperature over 30 minutes. The solution was stirred for 30 minutes and then refluxed for 1 hour, and a mixed solution of 0.6 g of a methanol solution having a UPS content of 92% by mass, 0.3 g of HG and 0.1 g of BCS was added in advance. The mixture was further refluxed for 30 minutes and then allowed to cool to obtain a polysiloxane solution having a SiO 2 equivalent concentration of 12% by weight.
The obtained polysiloxane solution 10.0 g, were mixed BCS20.0G, give in terms of SiO 2 concentration of 4 wt% of the liquid crystal alignment agent (K1).

<合成例2>
温度計、還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中でHG21.6g、BCS7.2g、TEOS27.5g、C18を1.7g、及びOTMSを13.9g混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めHG10.8g、BCS3.6g、水10.8g及び触媒として蓚酸0.9gを混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた後、予めUPS含有量92質量%のメタノール溶液1.2g、HG0.6g及びBCS0.2gの混合液を加えた。更に30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。
得られたポリシロキサン溶液10.0gに対し、BCS20.0gを混合し、SiO換算濃度が4重量%の液晶配向剤(K2)を得た。
<Synthesis Example 2>
In a 200 mL four-necked reaction flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 21.6 g of HG, 7.2 g of BCS, 27.5 g of TEOS, 1.7 g of C18, and 13.9 g of OTMS were mixed to obtain a solution of an alkoxysilane monomer. Was prepared. To this solution, a solution in which 10.8 g of HG, 3.6 g of BCS, 10.8 g of water, and 0.9 g of oxalic acid as a catalyst were mixed dropwise at room temperature over 30 minutes. The solution was stirred for 30 minutes and then refluxed for 1 hour, and a mixed solution of 1.2 g of a methanol solution having a UPS content of 92% by mass, 0.6 g of HG and 0.2 g of BCS was added in advance. The mixture was further refluxed for 30 minutes and then allowed to cool to obtain a polysiloxane solution having a SiO 2 equivalent concentration of 12% by weight.
The obtained polysiloxane solution 10.0 g, were mixed BCS20.0G, give in terms of SiO 2 concentration of 4 wt% of the liquid crystal alignment agent (K2).

<合成例3>
温度計、還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中でHG21.8g、BCS7.3g、TEOS27.5g、C18を1.7g、及びSTMSを13.5g混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めHG10.9g、BCS3.6g、水10.8g及び触媒として蓚酸0.9gを混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた後、予めUPS含有量92質量%のメタノール溶液1.2g、HG0.6g及びBCS0.2gの混合液を加えた。更に30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。
得られたポリシロキサン溶液10.0gに対し、BCS20.0gを混合し、SiO換算濃度が4重量%の液晶配向剤(K3)を得た。
<Synthesis Example 3>
A solution of alkoxysilane monomer by mixing 21.8 g of HG, 7.3 g of BCS, 27.5 g of TEOS, 1.7 g of C18, and 13.5 g of STMS in a 200 mL four-necked reaction flask equipped with a thermometer and a reflux tube. Was prepared. To this solution, a solution prepared by previously mixing 10.9 g of HG, 3.6 g of BCS, 10.8 g of water, and 0.9 g of oxalic acid as a catalyst was added dropwise over 30 minutes at room temperature. The solution was stirred for 30 minutes and then refluxed for 1 hour, and a mixed solution of 1.2 g of a methanol solution having a UPS content of 92% by mass, 0.6 g of HG and 0.2 g of BCS was added in advance. The mixture was further refluxed for 30 minutes and then allowed to cool to obtain a polysiloxane solution having a SiO 2 equivalent concentration of 12% by weight.
The obtained polysiloxane solution 10.0 g, were mixed BCS20.0G, give in terms of SiO 2 concentration of 4 wt% of the liquid crystal alignment agent (K3).

<比較合成例1>
温度計、還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中でHG23.3g、BCS7.7g、TEOS40.8g、C18を1.7g混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めHG11.6g、BCS3.9g、水10.8g及び触媒として蓚酸0.2gを混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた後に放冷してSiO換算固形分濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。
得られたポリシロキサン溶液10.0gに対し、BCS20.0gを混合し、SiO換算濃度が4重量%の液晶配向剤(L1)を得た。
<Comparative Synthesis Example 1>
In a 200 mL four-neck reaction flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 23.3 g of HG, 7.7 g of BCS, 40.8 g of TEOS, and 1.7 g of C18 were mixed to prepare an alkoxysilane monomer solution. To this solution, a solution prepared by previously mixing 11.6 g of HG, 3.9 g of BCS, 10.8 g of water and 0.2 g of oxalic acid as a catalyst was added dropwise over 30 minutes at room temperature. The solution was stirred for 30 minutes and then refluxed for 1 hour, and then allowed to cool to obtain a polysiloxane solution having a solid content concentration of 12% by weight as SiO 2 .
The obtained polysiloxane solution 10.0 g, were mixed BCS20.0G, give in terms of SiO 2 concentration of 4 wt% of the liquid crystal alignment agent (L1).

<比較合成例2>
温度計、還流管を備え付けた200mLの四つ口反応フラスコ中でHG21.8g、BCS7.3g、TEOS27.5g、C18を1.7g及びVTESを13.5g混合して、アルコキシシランモノマーの溶液を調製した。この溶液に、予めHG10.9g、BCS3.6g、水10.8g及び触媒として蓚酸0.9gを混合した溶液を、室温下で30分かけて滴下した。この溶液を30分間撹拌してから1時間還流させた後、予めUPS含有量92質量%のメタノール溶液1.2g、HG0.6g及びBCS0.2gの混合液を加えた。更に30分間還流させてから放冷してSiO換算濃度が12重量%のポリシロキサン溶液を得た。
得られたポリシロキサン溶液10.0gに対し、BCS20.0gを混合し、SiO換算濃度が4重量%の液晶配向剤(L2)を得た。
<Comparative Synthesis Example 2>
In a 200 mL four-necked reaction flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 21.8 g of HG, 7.3 g of BCS, 27.5 g of TEOS, 1.7 g of C18 and 13.5 g of VTES were mixed to prepare a solution of the alkoxysilane monomer. Prepared. To this solution, a solution prepared by previously mixing 10.9 g of HG, 3.6 g of BCS, 10.8 g of water, and 0.9 g of oxalic acid as a catalyst was added dropwise over 30 minutes at room temperature. The solution was stirred for 30 minutes and then refluxed for 1 hour, and a mixed solution of 1.2 g of a methanol solution having a UPS content of 92% by mass, 0.6 g of HG and 0.2 g of BCS was added in advance. The mixture was further refluxed for 30 minutes and then allowed to cool to obtain a polysiloxane solution having a SiO 2 equivalent concentration of 12% by weight.
The obtained polysiloxane solution 10.0 g, were mixed BCS20.0G, give in terms of SiO 2 concentration of 4 wt% of the liquid crystal alignment agent (L2).

<実施例1>
合成例1で得られた液晶配向処理剤[K1]を、画素サイズが100μm×300μmで、ライン/スペースがそれぞれ5μmのITO電極パターンが形成されているITO電極基板のITO面にスピンコートした。80℃のホットプレートで5分間乾燥した後、180℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
合成例1で得られた液晶配向処理剤[K1]を、電極パターンが形成されていないITO面にスピンコートし、80℃のホットプレートで5分間乾燥した後、180℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。これらの2枚の基板を用意し、一方の基板の液晶配向膜面上に6μmのビーズスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷した。他方の基板を液晶配向膜面を内側にし、張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。液晶MLC−6608(メルク社製商品名)を、空セルに減圧注入法によって、前記液晶を注入した液晶セルを作製した。
<Example 1>
The liquid crystal aligning agent [K1] obtained in Synthesis Example 1 was spin-coated on the ITO surface of an ITO electrode substrate on which an ITO electrode pattern having a pixel size of 100 μm × 300 μm and a line / space of 5 μm was formed. After drying on an 80 ° C. hot plate for 5 minutes, baking was performed in a hot air circulation oven at 180 ° C. for 30 minutes to form a liquid crystal alignment film having a thickness of 100 nm.
The liquid crystal aligning agent [K1] obtained in Synthesis Example 1 is spin-coated on the ITO surface on which no electrode pattern is formed, dried on an 80 ° C. hot plate for 5 minutes, and then heated in a 180 ° C. hot air circulation oven. Baking was performed for 30 minutes to form a liquid crystal alignment film having a thickness of 100 nm. These two substrates were prepared, and a 6 μm bead spacer was sprayed on the liquid crystal alignment film surface of one of the substrates, and a sealant was printed thereon. The other substrate was bonded with the liquid crystal alignment film surface inside, and then the sealing agent was cured to produce an empty cell. A liquid crystal cell was prepared by injecting liquid crystal MLC-6608 (trade name, manufactured by Merck & Co., Inc.) into the empty cell by vacuum injection.

これら液晶セルの応答速度特性を、後述する方法により測定した。その後、この液晶セルに20Vp−pの電圧を印加した状態で、この液晶セルの外側からUV(波長:280〜330nm)を20J照射した。その後、再び応答速度特性を測定し、UV照射前後での応答速度を比較した。その結果を表1に示した。   The response speed characteristics of these liquid crystal cells were measured by the method described later. Then, 20 J of UV (wavelength: 280 to 330 nm) was irradiated from the outside of the liquid crystal cell in a state where a voltage of 20 Vp-p was applied to the liquid crystal cell. Thereafter, the response speed characteristic was measured again, and the response speed before and after UV irradiation was compared. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
液晶配向処理剤[K1]を合成例2で得られた液晶配向処理剤[K2]に変更した以外は、実施例1と同様にして液晶セルを作製し、応答速度を測定した。その結果を表1に示した。
<Example 2>
A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal alignment treatment agent [K1] was changed to the liquid crystal alignment treatment agent [K2] obtained in Synthesis Example 2, and the response speed was measured. The results are shown in Table 1.

<実施例3>
液晶配向処理剤[K1]を合成例3で得られた液晶配向処理剤[K3]に変更した以外は、実施例4と同様にして液晶セルを作製し、応答速度を測定した。その結果を表1に示した。
<Example 3>
A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 4 except that the liquid crystal alignment treatment agent [K1] was changed to the liquid crystal alignment treatment agent [K3] obtained in Synthesis Example 3, and the response speed was measured. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
液晶配向処理剤[K1]を比較合成例1で得られた液晶配向処理剤[L1]に変更した以外は、実施例1〜実施例3と同様にして液晶セルを作製し、応答速度を測定した。その結果を表1に示した。
<Comparative Example 1>
A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3 except that the liquid crystal alignment treatment agent [K1] was changed to the liquid crystal alignment treatment agent [L1] obtained in Comparative Synthesis Example 1, and the response speed was measured. did. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
液晶配向処理剤[K1]を比較合成例2で得られた液晶配向処理剤[L2]に変更した以外は、実施例1〜実施例3と同様にして液晶セルを作製し、応答速度を測定した。その結果を表1に示した。
<Comparative Example 2>
A liquid crystal cell was prepared and the response speed was measured in the same manner as in Examples 1 to 3, except that the liquid crystal alignment treatment agent [K1] was changed to the liquid crystal alignment treatment agent [L2] obtained in Comparative Synthesis Example 2. did. The results are shown in Table 1.

[応答速度特性]
電圧を印加していない液晶セルに、電圧 ±4V、周波数1kHzの矩形波を印加した際の、液晶パネルの輝度の時間変化をオシロスコープにて取り込んだ。電圧を印加していない時の輝度を0%、±4Vの電圧を印加し、飽和した輝度の値を100%として、輝度が10%〜90%まで変化する時間を立ち上がりの応答速度(単位:ミリセコンド)とした。
[Response speed characteristics]
The time variation of the brightness of the liquid crystal panel when a square wave with a voltage of ± 4 V and a frequency of 1 kHz was applied to a liquid crystal cell to which no voltage was applied was captured with an oscilloscope. When the voltage is not applied, the luminance is 0%, a voltage of ± 4 V is applied, the saturated luminance value is 100%, and the time when the luminance changes from 10% to 90% is the response speed of the rise (unit: Millisecond).

Figure 0005761180
Figure 0005761180

表1からわかるように、実施例の液晶セルでは、重合性化合物を添加していない液晶を使用した場合でも、UV照射後に応答速度が向上した。一方、比較例では、UV照射前後で、応答速度は向上しなかった。   As can be seen from Table 1, in the liquid crystal cell of the example, the response speed was improved after UV irradiation even when a liquid crystal to which no polymerizable compound was added was used. On the other hand, in the comparative example, the response speed did not improve before and after UV irradiation.

本発明の液晶配向剤は、液晶に重合性化合物が添加されるPSA方式の場合でも、重合性化合物が添加されないしない液晶を使用した場合でも、応答速度が向上し良好な配向状態を得ることができ、本発明の液晶配向剤を用いて作製した液晶表示素子は、TFT液晶表示素子、TN液晶表示素子、VA液晶表示素子などとして有用である。   The liquid crystal aligning agent of the present invention can improve the response speed and obtain a good alignment state even in the case of a PSA system in which a polymerizable compound is added to the liquid crystal or a liquid crystal in which no polymerizable compound is added. The liquid crystal display element produced using the liquid crystal aligning agent of this invention is useful as a TFT liquid crystal display element, a TN liquid crystal display element, a VA liquid crystal display element, etc.

Claims (12)

式(1)で表されるアルコキシシラン及び式(2)で表されるアルコキシシランを含むアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンを含有することを特徴とする液晶配向剤。
Si(OR (1)
(Rはフッ素原子で置換されていてもよい、炭素原子数8〜30の炭化水素基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
Figure 0005761180
は、炭素原子数1〜18の炭化水素基であり、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表す。
A liquid crystal aligning agent comprising a polysiloxane obtained by polycondensation of an alkoxysilane represented by formula (1) and an alkoxysilane containing an alkoxysilane represented by formula (2).
R 1 Si (OR 2 ) 3 (1)
(R 1 is a hydrocarbon group having 8 to 30 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
Figure 0005761180
R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
前記式(2)のRがアルキレン基である請求項1に記載の液晶配向剤。The liquid crystal aligning agent according to claim 1, wherein R 3 in the formula (2) is an alkylene group. 前記式(2)のRが下記式(3)(ただし、m、nはそれぞれ0〜6の整数である)で表される請求項1に記載の液晶配向剤。
Figure 0005761180
The liquid crystal aligning agent of claim 1 R 3 is represented by the following formula (3) (where, m, n is the independently an integer of 0-6) represented by the formula (2).
Figure 0005761180
ポリシロキサンが、さらに、下記式(4)で表されるアルコキシシランを含有するアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンである、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶配向剤。
(RSi(OR4−n (4)
(Rは、水素原子、又はヘテロ原子、ハロゲン原子、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、イソシアネート基若しくはウレイド基で置換されていてもよい、炭素原子数1〜6の炭化水素基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、nは0〜3の整数を表す。)
The liquid crystal aligning agent in any one of Claims 1-3 whose polysiloxane is polysiloxane obtained by further polycondensing the alkoxysilane containing the alkoxysilane represented by following formula (4).
(R 5 ) n Si (OR 6 ) 4-n (4)
(R 5 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a hetero atom, a halogen atom, an amino group, a glycidoxy group, a mercapto group, an isocyanate group or a ureido group; R 6 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 3.
前記式(4)で表されるアルコキシシランが、式(4)におけるnが0である、テトラアルコキシシランである請求項4に記載の液晶配向剤。   The liquid crystal aligning agent of Claim 4 whose alkoxysilane represented by said Formula (4) is tetraalkoxysilane whose n in Formula (4) is 0. 前記ポリシロキサンが、式(1)で表されるアルコキシシランを全アルコキシシラン中、0.1〜30モル%含み、かつ前記式(2)で表されるアルコキシシランを全アルコキシシラン中、3〜70モル%含むアルコキシシランを重縮合して得られる請求項1〜5のいずれかに記載の液晶配向剤。   The polysiloxane contains 0.1 to 30 mol% of the alkoxysilane represented by the formula (1) in all alkoxysilanes, and the alkoxysilane represented by the formula (2) in 3 to 3 The liquid crystal aligning agent in any one of Claims 1-5 obtained by polycondensing the alkoxysilane containing 70 mol%. 前記ポリシロキサンが、式(4)で表されるアルコキシシランを全アルコキシシラン中、10〜96.9モル%含むアルコキシシランを重縮合して得られる請求項4又は5に記載の液晶配向剤。 The polysiloxane in the total alkoxysilane alkoxysilane represented by the formula (4), the liquid crystal aligning agent of claim 4 or 5 obtained by polycondensation of an alkoxysilane containing 10 to 96.9 mol%. ポリシロキサンの含有量が、SiO換算濃度で、0.5〜15質量%含有される請求項1〜6のいずれかに記載の液晶配向剤。The content of polysiloxane, in terms of SiO 2 concentration, the liquid crystal alignment agent according to any one of claims 1 to 6 contained 0.5 to 15 mass%. 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤を基板に塗布し、乾燥、焼成して得られる液晶配向膜。   The liquid crystal aligning film obtained by apply | coating the liquid crystal aligning agent in any one of Claims 1-8 to a board | substrate, drying and baking. 請求項9に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。   The liquid crystal display element which has a liquid crystal aligning film of Claim 9. 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布し、焼成された2枚の基板で液晶が挟持された液晶セルに、電圧を印加した状態でUVを照射した液晶表示素子。   The liquid crystal display element which apply | coated the liquid crystal aligning agent in any one of Claims 1-8, and irradiated UV in the state which applied the voltage to the liquid crystal cell with which the liquid crystal was pinched | interposed with the board | substrate baked. 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶配向剤を塗布し、焼成した2枚の基板で液晶を挟持し、電圧を印加した状態でUVを照射する液晶表示素子の製造方法。   A method for producing a liquid crystal display element, wherein the liquid crystal aligning agent according to claim 1 is applied, the liquid crystal is sandwiched between two baked substrates, and UV is irradiated in a state where a voltage is applied.
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