JP6518934B2 - Method for producing liquid crystal polymer film - Google Patents

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Description

本発明は、光学的異方性素子、液晶配向膜に使用することが可能である液晶高分子膜ならびに液晶高分子膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid crystal polymer film that can be used for an optically anisotropic element, a liquid crystal alignment film, and a method for producing a liquid crystal polymer film.

本発明者らは、特許文献1(特開平11−181127号)において、感光性の側鎖型高分子膜に直線偏光性の紫外線を照射して任意の配向特性をもった配向膜を得ることを特徴とする配向膜の製造方法、特許文献2(特開2002−90750号)において、感光性の重合体の膜に、直線偏光性または部分偏光性の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案してきた。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-181127), the present inventors irradiate an ultraviolet ray having linear polarization to a photosensitive side chain type polymer film to obtain an alignment film having an arbitrary alignment characteristic. In a method for producing an alignment film characterized by the above, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-90750), a liquid crystal panel is irradiated with light of linear polarization or partial polarization on a photosensitive polymer film. A film has been proposed which promotes the alignment of the enclosed liquid crystal.

また、特許文献3(特開2002−202409号)において、感光性の重合体と低分子化合物の混合体の膜に、光照射することによって、分子配向させ該高分子材料内に位相差と光軸方向を任意に発現させた位相差フィルム、特許文献4(特開2003−307618号)において、感光性の材料をもってフィルムを製膜し、フィルム面に対して傾斜した方向からの光照射、または加えて加熱冷却する操作を含む工程によって作製することを特徴とする位相差フィルムを提案してきた。   Further, in Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-202409), a film of a mixture of a photosensitive polymer and a low molecular weight compound is molecularly oriented by irradiating light with light, and the phase difference and light in the polymer material are obtained. In a retardation film in which an axial direction is optionally expressed, in Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-307618), a film is formed with a photosensitive material, and light irradiation from a direction inclined to the film surface, or In addition, a retardation film has been proposed which is characterized in that it is manufactured by a process including an operation of heating and cooling.

これらの材料では、基材に塗布して製膜した後、直線偏光性紫外線を照射すると、高分子側鎖の軸選択的な光架橋反応が生じる。更に、このような膜を加熱すると、材料自体の液晶性により、直線偏光性紫外線の照射により未反応であった側鎖を、軸選択的に光架橋した側鎖に沿って配向させることができる。この結果、膜全体を分子配向させることもできる。この膜は、液晶分子の配向能を発現することから液晶配向膜として利用できる。更には、分子配向により複屈折性が発現することから位相差フィルムとして利用することができる。   In these materials, when applied to a substrate to form a film, irradiation with linearly polarized ultraviolet light causes an axially selective photocrosslinking reaction of polymer side chains. Furthermore, when such a film is heated, the side chains which have not reacted by the irradiation of linearly polarized ultraviolet light can be oriented along the side chains which are photoselectively cross-linked, by the liquid crystallinity of the material itself. . As a result, the entire film can also be molecularly oriented. This film can be used as a liquid crystal alignment film because it exhibits the alignment ability of liquid crystal molecules. Furthermore, since birefringence is exhibited by molecular orientation, it can be used as a retardation film.

特開平11−181127号公報JP 11-181127 A 特開2002−90750号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-90750 特開2002−202409号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-202409 特開2003−307618号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-307618

しかしながら、特許文献1から4に記載されている材料は、常態において固体の液晶性高分子材料であるため、配向膜、位相差フィルム等として利用するには、膜あるいはフィルム状に形成する必要がある。   However, since the materials described in Patent Documents 1 to 4 are liquid crystalline polymer materials which are solid in a normal state, they need to be formed into a film or film to be used as an alignment film, retardation film, etc. is there.

このような固体の液晶性高分子材料を膜あるいはフィルム状に形成するには、該材料を溶媒に溶解し、何らかの基材上に塗布、乾燥し膜を形成する必要がある。しかしながら、これまで提案してきた材料は、一般的な有機溶剤への溶解性が低い傾向にある。一方で、固体の液晶性高分子材料に対する溶解性が良好な溶媒は、材料を塗布する際に基材へダメージを与えたり、含ハロゲン溶媒などの環境負荷の高い溶媒である場合がある。   In order to form such a solid liquid crystalline polymer material in the form of a film or a film, it is necessary to dissolve the material in a solvent and apply and dry it on a substrate to form a film. However, the materials proposed so far tend to have low solubility in common organic solvents. On the other hand, a solvent having good solubility in a solid liquid crystalline polymer material may damage the substrate when applying the material, or may be a solvent with high environmental load such as a halogen-containing solvent.

したがって、一般的な有機溶剤に対する固体の液晶性高分子材料の溶解性が低い場合、使用可能な溶媒の種類が限定されてしまうため、優れた材料であっても膜あるいはフィルムへの加工が困難な場合がある。   Therefore, when the solubility of the solid liquid crystalline polymer material in a general organic solvent is low, the types of usable solvents are limited, and even if the material is excellent, it is difficult to process it into a film or a film. May be

上記問題を鑑みて、本発明では、光学的異方性および/または液晶配向能を有する液晶高分子膜を形成する場合において、製膜溶媒の選択範囲を広げる、或いは、溶媒に溶解することなく膜あるいはフィルムの形成が可能な材料系および製造方法を提案し、従来技術で問題となる前記課題を解決しようとするものである。   In view of the above problems, in the present invention, in the case of forming a liquid crystal polymer film having optical anisotropy and / or liquid crystal alignment ability, the selection range of the film forming solvent is broadened or dissolved in the solvent. The present invention proposes a material system and a manufacturing method capable of forming a film or a film, and solves the above-mentioned problems in the prior art.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、以下の発明を見出した。   MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching in order to solve the said subject, this inventor discovered the following invention.

すなわち、本発明の第1の構成は、縮合反応により、感光性の官能基を有する液晶高分子(以下、感光性液晶高分子と称する)を形成可能な少なくとも2種の化合物を含む溶液を製膜する、または各化合物の溶液を個別に製膜する製膜工程と、
前記製膜工程で得られた膜において、前記化合物を縮合反応させて、感光性液晶高分子を形成する縮合反応工程と、
得られた感光性液晶高分子に、当該感光性液晶高分子中のメソゲン部分を異方的に配向可能な光を照射する光照射工程と、
を少なくとも備える、液晶高分子膜を製造する方法である。
That is, according to the first configuration of the present invention, a solution containing at least two compounds capable of forming a liquid crystal polymer having a photosensitive functional group (hereinafter referred to as a photosensitive liquid crystal polymer) is produced by a condensation reaction. A film forming step of forming a film or separately forming a solution of each compound;
A condensation reaction step of subjecting the compound to a condensation reaction to form a photosensitive liquid crystal polymer in the film obtained in the film forming step;
Irradiating the obtained photosensitive liquid crystal polymer with light capable of anisotropically orienting the mesogen portion in the photosensitive liquid crystal polymer;
A liquid crystal polymer film.

前記製造方法は、液晶高分子の配向性を向上する観点から、さらに、光照射膜を加熱する加熱工程を備えていてもよい。   The manufacturing method may further include a heating step of heating the light irradiation film from the viewpoint of improving the alignment of the liquid crystal polymer.

例えば、この製造方法では、芳香族アミン化合物と芳香族アルデヒド化合物の縮合反応により感光性を有する官能基が形成されてもよい。   For example, in this production method, a functional group having photosensitivity may be formed by condensation reaction of an aromatic amine compound and an aromatic aldehyde compound.

前記液晶高分子は、側鎖型液晶高分子であってもよく、側鎖に下記化学式1で表される感光性を有する官能基が形成されてもよい。   The liquid crystal polymer may be a side chain type liquid crystal polymer, and a functional group having photosensitivity represented by the following chemical formula 1 may be formed on the side chain.

Figure 0006518934
Figure 0006518934

(式中、Rは、水素原子、ハロゲン基、−CN、アルキル基、またはアルキルオキシ基である。) (Wherein, R is a hydrogen atom, a halogen group, -CN, an alkyl group or an alkyloxy group)

前記製造方法において、溶液を調製するための溶媒は、非ハロゲン系溶媒であるのが好ましい。   In the production method, the solvent for preparing the solution is preferably a non-halogen solvent.

本発明の第2の構成は、前記いずれかの製造方法により製造された液晶高分子膜であって、光学的異方性を有するか、液晶配向能を有するか、または、液晶配向能および光学的異方性を有する液晶高分子膜である。この液晶高分子膜では、液晶高分子が、側鎖型液晶高分子であり、側鎖に上記式1で表される構造を有していてもよい。   A second structure of the present invention is a liquid crystal polymer film produced by any of the above-mentioned production methods, which has optical anisotropy, has liquid crystal alignment ability, or has liquid crystal alignment ability and optical ability Liquid crystal polymer film having a specific anisotropy. In this liquid crystal polymer film, the liquid crystal polymer may be a side chain type liquid crystal polymer, and the side chain may have a structure represented by the above formula 1.

本発明の第3の構成は、透明基材と、透明基材の上に形成された液晶高分子膜と、を備える光学的異方性素子であって、液晶高分子膜が、前記記載された膜である、光学的異方性素子であってもよい。   A third configuration of the present invention is an optically anisotropic element comprising a transparent substrate and a liquid crystal polymer film formed on the transparent substrate, wherein the liquid crystal polymer film is described above. It may be an optically anisotropic element which is a thin film.

本発明の第4の構成は、透明基材と、透明基材の上に形成された液晶高分子膜と、を備える液晶配向膜であって、液晶高分子膜が、前記記載された膜である、液晶配向膜であってもよい。   The fourth configuration of the present invention is a liquid crystal alignment film comprising a transparent substrate and a liquid crystal polymer film formed on the transparent substrate, wherein the liquid crystal polymer film is the film described above. It may be a liquid crystal alignment film.

本発明の第5の構成は、一対の配向膜と、前記一対の光学素子間に配設される液晶層とを備える液晶表示素子であって、前記配向膜が、前記記載された膜である、液晶表示素子であってもよい。   A fifth configuration of the present invention is a liquid crystal display element comprising a pair of alignment films and a liquid crystal layer disposed between the pair of optical elements, wherein the alignment film is the film described above. Or a liquid crystal display device.

本発明では、特定の材料系を製膜した後に、材料系の縮合反応により感光性液晶高分子を製造するため、製膜溶媒の選択範囲を一般的な溶媒へ広げることが可能となる。さらに、縮合反応で得られた感光性液晶高分子を、光照射することにより液晶配向能を付与させた液晶配向膜や光学異方性を有する液晶高分子膜を効率よく製造することができる。   In the present invention, since a photosensitive liquid crystal polymer is produced by condensation reaction of a material system after forming a film of a specific material system, it becomes possible to expand the selection range of the film forming solvent to a general solvent. Furthermore, a liquid crystal alignment film to which liquid crystal alignment ability is imparted or a liquid crystal polymer film having optical anisotropy can be efficiently produced by irradiating the photosensitive liquid crystal polymer obtained by the condensation reaction with light.

さらに、このような液晶高分子膜は、光学的異方性素子、液晶配向膜として有用にもちいることができる。さらに、液晶配向膜として液晶層と組み合わせる場合、液晶表示素子を得ることが出来る。   Furthermore, such a liquid crystal polymer film can be usefully used as an optically anisotropic element or a liquid crystal alignment film. Furthermore, when it combines with a liquid crystal layer as a liquid crystal aligning film, a liquid crystal display element can be obtained.

実施例1で得られた、偏光照射後の高分子膜の偏光UV−vis吸収スペクトルを示すグラフである。5 is a graph showing a polarized UV-vis absorption spectrum of the polymer film after polarized light irradiation obtained in Example 1. FIG. 実施例2において、重合体1を塗布後乾燥した塗膜(A)および前記塗膜(A)にさらにp−アニシジンを塗布後熱処理した後の塗膜(B)のUV−vis吸収スペクトルを示すグラフである。In Example 2, the UV-vis absorption spectrum of the coating film (B) after heat treatment after applying p-anisidine to the coating film (A) which applied and dried the polymer 1 after coating and further to the coating film (A) is shown. It is a graph. 実施例2において、塗膜(A)と塗膜(B)の赤外吸収スペクトルを示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the infrared absorption spectrum of a coating film (A) and a coating film (B). 実施例2において、偏光照射後、130℃で10分間熱処理を行った後の膜の偏光UV−vis吸収スペクトルを示すグラフである。In Example 2, after irradiation with polarized light, it is a graph showing a polarized UV-vis absorption spectrum of a film after heat treatment at 130 ° C. for 10 minutes. 実施例3において、重合体1とp−アニシジンをmol比1:0.5〜1:5の混合比でアセトンに溶解した溶液について、熱処理した後の塗膜のUV−vis吸収スペクトルを示すグラフである。Graph showing a UV-vis absorption spectrum of a coated film after heat treatment of a solution in which polymer 1 and p-anisidine are dissolved in acetone at a mixing ratio of 1: 0.5 to 1: 5 in Example 3 in a mixing ratio It is. 実施例3において、重合体1とp−アニシジンをmol比1:0.5〜1:5の混合比でアセトンに溶解した溶液について、射量を0.01〜500J/cmと変化させて照射した場合の、各混合比を有する膜の配向度変化を示すグラフである。In Example 3, the injection amount was changed to 0.01 to 500 J / cm 2 for a solution in which polymer 1 and p-anisidine were dissolved in acetone at a mixing ratio of molar ratio 1: 0.5 to 1: 5. It is a graph which shows the orientation degree change of the film which has each mixing ratio at the time of irradiating.

本発明の第1の構成は、液晶高分子膜を製造する方法であって、前記方法は、
縮合反応により、感光性の官能基を有する液晶高分子(以下、感光性液晶高分子と称する)を形成可能な少なくとも2種の化合物を含む溶液を製膜する、または各化合物の溶液を、重なり合う領域を有するよう個別に製膜する、製膜工程と、
得られた膜において、前記化合物を縮合反応させて、感光性液晶高分子を形成する縮合反応工程と、
得られた感光性液晶高分子に、当該液晶高分子中のメソゲン部分を異方的に配向可能な光を照射し、液晶高分子中のメソゲン部分を配向させる工程と、を少なくとも備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of producing a liquid crystal polymer film, the method comprising
A solution containing at least two compounds capable of forming a liquid crystal polymer having a photosensitive functional group (hereinafter referred to as a photosensitive liquid crystal polymer) is formed into a film by condensation reaction, or a solution of each compound is overlapped. Forming a film separately so as to have a region;
A condensation reaction step of subjecting the compound to a condensation reaction to form a photosensitive liquid crystal polymer in the obtained film;
At least the step of irradiating the obtained photosensitive liquid crystal polymer with light capable of anisotropically orienting the mesogen portion in the liquid crystal polymer to orient the mesogen portion in the liquid crystal polymer.

(製膜工程)
製膜工程では、縮合反応により、感光性液晶高分子を形成可能である少なくとも2種の化合物を含む溶液、またはこれらの化合物について個別の溶液を用いて、製膜を行う。
なお、ここで縮合反応とは、少なくとも2種の化合物の官能基間で反応し、水、アルコール類、アンモニア、アミン類、ハロゲン化水素などの分子の脱離を伴う化学反応である。
(Film forming process)
In the film forming step, film formation is performed using a solution containing at least two types of compounds capable of forming a photosensitive liquid crystal polymer by condensation reaction, or individual solutions of these compounds.
In addition, a condensation reaction is a chemical reaction which reacts between functional groups of at least 2 types of compounds here, and involves elimination of molecules such as water, alcohols, ammonia, amines, hydrogen halide and the like.

〔縮合反応により、感光性液晶高分子を形成可能である化合物〕
縮合反応により感光性液晶高分子を形成可能である少なくとも2種の化合物は、互いに縮合反応可能な縮合性基を有している。
縮合性基としては、ヒドロキシル基、アルデヒド基、ケトン基、アミノ基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基などが挙げられ、これらの縮合性基は、公知または慣用の知識により組みあわせて、縮合反応に用いることができる。
[Compound capable of forming a photosensitive liquid crystal polymer by condensation reaction]
At least two types of compounds capable of forming a photosensitive liquid crystal polymer by a condensation reaction have condensable groups capable of condensation reaction with each other.
Examples of the condensable group include a hydroxyl group, an aldehyde group, a ketone group, an amino group, a nitro group, a nitroso group, a carboxyl group and the like, and these condensable groups are combined according to known or common knowledge to perform condensation reaction. It can be used for

感光性液晶高分子は、感光性基を有するとともに、液晶性を発揮する剛直な部位であるメソゲン成分を有する高分子である。感光性液晶高分子において、感光性基とメソゲン成分とは、独立に存在していてもよいし、感光性基は、メソゲン成分の一部であってもよい。   The photosensitive liquid crystal polymer is a polymer having a photosensitive group and a mesogen component which is a rigid portion exhibiting liquid crystallinity. In the photosensitive liquid crystal polymer, the photosensitive group and the mesogenic component may be independently present, or the photosensitive group may be part of the mesogenic component.

メソゲン成分は、液晶高分子の主鎖を形成していてもよいが、溶媒への溶解性を良好にする観点から、液晶高分子は、メソゲン成分を側鎖に含む、側鎖型液晶高分子であるのが好ましい。   The mesogen component may form a main chain of the liquid crystal polymer, but from the viewpoint of improving the solubility in the solvent, the liquid crystal polymer includes a mesogenic component in a side chain, a side chain type liquid crystal polymer Is preferred.

側鎖型液晶高分子は、ポリ(メタ)アクリレート系、ポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネート系等の直鎖状又は環状構造の骨格鎖を有する高分子を主鎖とし、側鎖としてメソゲン成分が結合した液晶高分子、またはこれらの混合物等であってもよい。   The side chain type liquid crystal polymer has a polymer having a linear or cyclic skeleton such as poly (meth) acrylate type, polyvinyl type, polysiloxane type, polyether type and polymalonate type as a main chain, and a side chain Or a liquid crystal polymer having a mesogenic component bound thereto, or a mixture of these.

また、メソゲン成分は、2つ以上の芳香族環又は脂肪族環とこれを結合する連結基とで構成される。
芳香族環としては、ベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられ、脂肪族環としては、シクロヘキサン環などが挙げられる。なお、これらの芳香族環又は脂肪族環は、置換基を有していてもよい。
連結基としては、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−N=N−、−NO=N−、−C=C−、−CO−C=C−、−CH=N−、アルキレン基などが挙げられる。
In addition, the mesogen component is composed of two or more aromatic rings or aliphatic rings and a linking group that links them.
As an aromatic ring, a benzene ring, a naphthalene ring, etc. are mentioned, As an aliphatic ring, a cyclohexane ring etc. are mentioned. In addition, these aromatic rings or aliphatic rings may have a substituent.
As a linking group, a single bond, -O-, -COO-, -OCO-, -N = N-, -NO = N-, -C = C-, -CO-C = C-, -CH = N -, An alkylene group etc. are mentioned.

感光性基は、カルコン基、クマリン基、シンナモイル基、シンナミリデン基、ビフェニルアクリロイル基、フリルアクリロイル基、ナフチルアクリロイル基、もしくはそれらの誘導体などであってもよい。また、メソゲン成分が感光性基を形成してもよく、その場合、例えば、感光性基は、ベンゼン環が所定の連結基で結合されることにより感光性を発揮する官能基(例えば、連結基が−N=N−、−CO−C=C−、−C=C−など)であってもよい。   The photosensitive group may be chalcone group, coumarin group, cinnamoyl group, cinnamylidene group, biphenyl acryloyl group, furyl acryloyl group, naphthyl acryloyl group, derivatives thereof or the like. Further, the mesogen component may form a photosensitive group, in which case, for example, the photosensitive group is a functional group that exhibits photosensitivity by binding of a benzene ring by a predetermined linking group (for example, a linking group May be —N = N—, —CO—C = C—, —C = C— and the like).

例えば、感光性液晶高分子を形成可能である化合物の組み合わせとしては、
(i)感光性基および一方の縮合性基を有する化合物と、メソゲン成分および他方の縮合性基を有する化合物との組み合わせ、
(ii)感光性基を有するともに、一方の縮合性基によりメソゲン成分を形成可能な化合物と、他方の縮合性基によりメソゲン成分を形成可能な化合物との組み合わせ、
(iii)メソゲン成分を有するとともに、一方の縮合性基により感光性基を形成可能である化合物と、他方の縮合性基により感光性基を形成可能である化合物との組み合わせ、
(iv)一方の縮合性基により感光性基およびメソゲン成分の双方を形成可能である化合物と、他方の縮合性基により感光性基およびメソゲン成分の双方を形成可能である化合物との組み合わせなどが挙げられる。
For example, as a combination of compounds capable of forming a photosensitive liquid crystal polymer,
(I) A combination of a compound having a photosensitive group and one condensable group with a compound having a mesogen component and the other condensable group,
(Ii) A combination of a compound having a photosensitive group and capable of forming a mesogenic component with one of the condensing groups and a compound capable of forming a mesogenic component with the other condensing group,
(Iii) A combination of a compound having a mesogenic component and capable of forming a photosensitive group with one of the condensable groups and a compound capable of forming a photosensitive group with the other condensable group,
(Iv) A combination of a compound capable of forming both a photosensitive group and a mesogenic component with one condensable group and a compound capable of forming both a photosensitive group and a mesogenic component with the other condensable group, etc. It can be mentioned.

これらのうち、溶媒への溶解性に優れる点から、(iv)の組み合わせが好ましい。例えば、(iv)の組み合わせとしては、芳香族アミン化合物と芳香族アルデヒド化合物を好適に用いることができる。芳香族アミン化合物と芳香族アルデヒド化合物は、下記反応式1に示すように脱水縮合によりベンジリデンアニリン化合物を形成する。   Among these, the combination of (iv) is preferable from the viewpoint of excellent solubility in a solvent. For example, as a combination of (iv), an aromatic amine compound and an aromatic aldehyde compound can be suitably used. The aromatic amine compound and the aromatic aldehyde compound form a benzylidene aniline compound by dehydration condensation as shown in the following reaction formula 1.

Figure 0006518934
Figure 0006518934

このベンジリデンアニリン化合物は、剛直な分子構造を有し、液晶性を発現するのに有効なメソゲン成分となる。また、ベンジリデンアニリン化合物に含まれる炭素−窒素二重結合は、光異性化反応性を有している。   This benzylidene aniline compound has a rigid molecular structure and becomes an effective mesogenic component for developing liquid crystallinity. Moreover, the carbon-nitrogen double bond contained in the benzylidene aniline compound has photoisomerization reactivity.

縮合反応前の化合物は、融点が常温(例えば25℃)より低く、常温で液状の化合物であってもよい。また、縮合前の化合物は、常温で固体状の化合物であってもよい。通常、縮合前の化合物は、縮合後の反応生成物よりも、溶媒に対して高い溶解性を有している。そのため、縮合反応前の化合物は、一般的な各種有機溶媒へ溶解させた溶液として用いることができる。   The compound before the condensation reaction may be a compound having a melting point lower than normal temperature (for example, 25 ° C.) and liquid at normal temperature. In addition, the compound before condensation may be a compound that is solid at normal temperature. Usually, the compound before condensation has higher solubility in the solvent than the reaction product after condensation. Therefore, the compound before the condensation reaction can be used as a solution dissolved in various common organic solvents.

また、これら化合物を製膜する際に、混合比を変えることによって、縮合反応によって生じる感光性基の生成量を調節できる。例えば、感光性液晶高分子を形成可能である化合物の一方が、高分子量化合物(例えば分子量:12,000〜150,000)であり、他方が低分子量化合物(例えば分子量:50〜200)である場合、高分子化合物の反応基と低分子化合物のモル比として、例えば70/30〜5/95程度、好ましくは60/40〜10/90程度、より好ましくは55/45〜15/85程度であってもよい。
このような感光性基の生成量を変化させた膜では、直線偏光紫外線の照射あるいは続く加熱によって生じる膜の異方性を調整することもできる。
Moreover, when forming these compounds into a film, the production amount of the photosensitive group which arises by condensation reaction can be adjusted by changing mixing ratio. For example, one of the compounds capable of forming a photosensitive liquid crystal polymer is a high molecular weight compound (for example, molecular weight: 12,000 to 150,000) and the other is a low molecular weight compound (for example, molecular weight: 50 to 200) In this case, the molar ratio of the reactive group of the polymer compound to the low molecular weight compound is, for example, about 70/30 to 5/95, preferably about 60/40 to 10/90, more preferably about 55/45 to 15/85. It may be.
In the film in which the generation amount of such a photosensitive group is changed, it is also possible to adjust the anisotropy of the film generated by the irradiation of the linearly polarized ultraviolet light or the subsequent heating.

有機溶媒は、非ハロゲン系溶媒であるのが好ましく、例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピルアセテート等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、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エチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレンモノメチルエーテル等のエーテル系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。   The organic solvent is preferably a non-halogen solvent, and examples thereof include alcohol solvents such as ethanol, propanol and butanol, ketone solvents such as acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and cyclopentanone, and ethyl acetate Ester solvents such as butyl acetate and methoxypropyl acetate, diethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ether solvents such as propylene monomethyl ether, hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, toluene, xylene, etc. Hydrocarbon solvents, nitrile solvents such as acetonitrile, amide solvents such as N-methylpyrrolidone and dimethylacetamide, and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

製膜する際に用いられる溶液(塗布液)は、例えば、前記縮合反応性の少なくとも2種の化合物を、溶媒に対して溶解させた溶液(混合溶液)であってもよいし、各化合物を個別に溶媒に溶解させた溶液(単独溶液)であってもよい。単独溶液の場合、個別に製膜が行われるが、化合物間の縮合反応を行うため、各化合物は、少なくとも重複部が存在するよう製膜される。   The solution (coating solution) used when forming a film may be, for example, a solution (mixed solution) in which at least two of the condensation-reactive compounds are dissolved in a solvent, or each compound may be used. It may be a solution (single solution) dissolved individually in a solvent. In the case of a single solution, film formation is separately performed, but in order to carry out a condensation reaction between the compounds, each compound is formed so that at least an overlapping portion exists.

製膜の際、塗布液は、支持体に対して塗布してもよい。支持体としては、種々の高分子フィルム、ガラス、石英基板などの無機物の中から適宜選択して用いられる。例えば、高分子フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ジアセチルセルロースおよびトリアセチルセルロースなどのセルロース系ポリマーフィルム、ビスフェノールA・炭酸共重合体などのポリカーボネート系ポリマーフィルム、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびエチレン・プロピレン共重合体などの直鎖または分枝鎖ポリオレフィンフィルム、ポリアミド系フィルム、イミド系ポリマーフィルム、スルホン系ポリマーフィルムなどが挙げられる。前記縮合反応性化合物は、有機溶媒の選択性の幅を広げることができるため、例えば、支持体が高分子フィルムであっても、支持体へのダメージを抑制した製膜を行うことが可能となる。
なお、光学的異方性素子や液晶配向膜において液晶高分子膜を用いる場合、支持体のうち、透明なものを透明基材として用いてもよい。
At the time of film formation, the coating solution may be applied to the support. As a support body, it selects suitably from inorganic substances, such as various polymer films, glass, a quartz board | substrate, and is used. For example, as a polymer film, a cellulose-based polymer film such as polyethylene terephthalate film, diacetyl cellulose and triacetyl cellulose, a polycarbonate-based polymer film such as bisphenol A / carbonic acid copolymer, polyethylene, polypropylene and ethylene / propylene copolymer Linear or branched polyolefin films, polyamide-based films, imide-based polymer films, sulfone-based polymer films and the like. The condensation reactive compound can expand the range of selectivity of the organic solvent, so that, for example, even if the support is a polymer film, it is possible to carry out film formation in which damage to the support is suppressed. Become.
In addition, when using a liquid crystal polymer film in an optically anisotropic element or a liquid crystal aligning film, you may use a transparent thing among transparent bodies as a transparent base material.

塗布方法としては、例えば、グラビアコーティング、フレキソコーティング、ダイコーティング、バーコーティング、スピンコーティングなどの方法、インクジェットプリンターを用いた直接描画を利用することができる。   As a coating method, for example, a method such as gravure coating, flexo coating, die coating, bar coating, spin coating, or direct writing using an inkjet printer can be used.

また、各化合物を個別に溶媒に溶解させた溶液(単独溶液)を、個別に製膜する場合、例えば、一方を全面に塗布して製膜しておき、他方を印刷法やプリンターを用いてパターニング塗布を行えば、他方を塗布した領域のみ液晶配向層や位相差を生じた層を形成することも可能である。   Moreover, when forming into a film separately the solution (single solution) which dissolved each compound separately in the solvent, for example, one side is apply | coated on the whole surface, it forms into a film, and the other is used using the printing method or a printer. If patterning application is performed, it is also possible to form a liquid crystal alignment layer or a layer having a phase difference only in the region where the other is applied.

さらに、2種の化合物製膜溶液を個別に塗布する場合、先に高分子量化合物(例えば重合体)溶液を塗布し、次いで低分子量化合物(例えば、単量体)を、高分子量化合物塗膜に対して塗布すると、低分子量化合物を効率よく高分子量化合物に付着することができるので好ましい。   Furthermore, when two types of compound film forming solutions are separately applied, a high molecular weight compound (for example, polymer) solution is first applied, and then a low molecular weight compound (for example, monomer) is applied to the high molecular weight compound coating film. It is preferable to apply it to a high molecular weight compound because the low molecular weight compound can be efficiently attached to the high molecular weight compound.

[縮合反応工程]
縮合反応では、前記製膜工程で得られた膜において、前記化合物を縮合反応させて、感光性液晶高分子を形成する。
[Condensation reaction process]
In the condensation reaction, in the film obtained in the film forming step, the compound is subjected to a condensation reaction to form a photosensitive liquid crystal polymer.

感光性液晶高分子は、例えば、以下の構造を側鎖に有する側鎖型液晶高分子であってもよい。   The photosensitive liquid crystal polymer may be, for example, a side chain type liquid crystal polymer having the following structure in the side chain.

Figure 0006518934
Figure 0006518934

前記化学式(2)および(3)のそれぞれの式において、nは1〜12、mは1〜12、pは1〜12の整数をそれぞれ示し、XまたはYは、−COO−、−OCO−、または−N=N−をそれぞれ表し、WおよびWはカルコン基、シンナミリデンキ基、ビフェニルアクリロイル基、フリルアクリロイル基、ナフチルアクリロイル基、桂皮酸基、ナフチルアクリル酸基もしくはそれらの誘導体を表す。 In each of the chemical formulas (2) and (3), n is an integer of 1 to 12, m is an integer of 1 to 12, and p is an integer of 1 to 12, and X or Y is -COO- or -OCO-. Or -N = N-, respectively, and W 1 and W 2 each represent a chalcone group, a cinnamylidene group, a biphenyl acryloyl group, a furyl acryloyl group, a naphthyl acryloyl group, a cinnamic acid group, a naphthyl acrylic acid group or derivatives thereof Represent.

Figure 0006518934
Figure 0006518934

(式中、Zは、−CO−C=C−、−C=N−、または−N=N−を表し、Rは、水素原子、ハロゲン原子、−CN、アルキル基(例えばC1−6アルキル基、好ましくはC1−4アルキル基)、またはアルキルオキシ基(例えばC1−6アルキルオキシ基、好ましくはC1−4アルキルオキシ基)を示す。) (Wherein, Z represents -CO-C = C-, -C = N-, or -N = N-, and R represents a hydrogen atom, a halogen atom, -CN, an alkyl group (for example, C 1-6) An alkyl group, preferably a C 1-4 alkyl group, or an alkyloxy group (for example, a C 1-6 alkyloxy group, preferably a C 1-4 alkyloxy group) is shown.

これらの側鎖のうち、好ましくは、下記式で表される感光性基を有する側鎖である。

Figure 0006518934
Among these side chains, preferred are side chains having a photosensitive group represented by the following formula.
Figure 0006518934

(式中、Rは、水素原子、ハロゲン基、−CN、アルキル基、またはアルキルオキシ基である。) (Wherein, R is a hydrogen atom, a halogen group, -CN, an alkyl group or an alkyloxy group)

縮合反応の条件は、化合物の種類に応じて適宜設定することができる。また、縮合反応は、常温下で行われてもよいし、加熱下で行われてもよい。加熱する場合、縮合反応を促進することができる。加熱温度は、各化合物の沸点または昇華点以下に設定することが好ましい。   The conditions for the condensation reaction can be appropriately set according to the type of compound. The condensation reaction may be carried out at normal temperature or may be carried out under heating. When heated, the condensation reaction can be promoted. The heating temperature is preferably set below the boiling point or sublimation point of each compound.

縮合反応工程の時間は、化合物の種類や、加熱などの反応条件に応じて適宜設定することができる。例えば、所定の温度で加熱した場合、縮合反応工程の時間は、例えば1分〜60分の範囲で行ってもよく、好ましくは3分〜40分程度、より好ましくは5分〜20分程度であってもよい。   The time for the condensation reaction step can be appropriately set according to the type of compound and the reaction conditions such as heating. For example, when heating at a predetermined temperature, the time of the condensation reaction step may be, for example, in the range of 1 minute to 60 minutes, preferably about 3 minutes to 40 minutes, more preferably about 5 minutes to 20 minutes It may be.

縮合反応により生成した感光性液晶高分子膜は、縮合反応前の化合物を溶解するための溶媒に対し不溶性を有しているのが好ましい。   The photosensitive liquid crystal polymer film produced by the condensation reaction is preferably insoluble in the solvent for dissolving the compound before the condensation reaction.

[光照射工程]
光照射工程では、縮合反応工程で形成された感光性液晶高分子に、当該感光性液晶高分子中のメソゲン部分を異方的に配向可能な光を照射する。このような光は、直線偏光であっても、楕円偏光であってもよく、直線偏光が好ましい。光照射工程により、軸選択的な光反応による異方性を生じた膜となる。該膜に、液晶分子が接触すると膜の異方性により、液晶分子の配向を誘起する液晶配向膜として機能する。
[Light irradiation process]
In the light irradiation step, the photosensitive liquid crystal polymer formed in the condensation reaction step is irradiated with light capable of anisotropically orienting the mesogen portion in the photosensitive liquid crystal polymer. Such light may be linearly polarized light or elliptically polarized light, preferably linearly polarized light. By the light irradiation step, the film becomes anisotropic due to the axial selective photoreaction. When liquid crystal molecules come into contact with the film, the film functions as a liquid crystal alignment film that induces the alignment of the liquid crystal molecules due to the anisotropy of the film.

この光反応を進めるには、感光性基の部分が反応し得る波長の光の照射を要する。感光性基の種類によって波長を適宜設定することができるが、一般に200−500nmであり、中でも250−400nmの有効性が高い場合が多い。光反応は、光2量化反応、光フリース転移反応、光異性化反応などが挙げられるが、好ましくは光異性化反応である。   In order to proceed with this photoreaction, it is necessary to irradiate light of a wavelength at which the portion of the photosensitive group can react. Although a wavelength can be suitably set according to the kind of photosensitive group, generally it is 200-500 nm, and in many cases, the effectiveness of 250-400 nm is high. The photoreaction includes a photodimerization reaction, a photofleece transfer reaction, a photoisomerization reaction and the like, and preferably a photoisomerization reaction.

例えば、ベンジリデンアニリン化合物は、直線偏光性を有する光の照射により、反応式2に示すように軸選択的に光異性化反応が生じる。ベンジリデンアニリン化合物を含有する側鎖型高分子膜に偏光紫外線を照射すると、軸選択的な光異性化による異方性を生じた膜となる。   For example, in the case of a benzylidene aniline compound, a photoisomerization reaction occurs in an axial selective manner as shown in reaction formula 2 by irradiation with light having linear polarization. When the side chain type polymer film containing the benzylidene aniline compound is irradiated with polarized ultraviolet light, the film becomes anisotropic due to axially selective photoisomerization.

Figure 0006518934
Figure 0006518934

〔光照射後の加熱工程〕
また、必要に応じて、光を照射した後、光照射膜を加熱する加熱工程を行ってもよい。加熱工程により、膜中の液晶高分子が分子運動を行うことが可能となる。軸選択的な光異性化による異方性を生じた膜を加熱すると、材料自体が液晶性を有することから光照射後の分子運動によって膜中において光異性化を起こさなかった側鎖に沿って配向が誘起される。
[Heating process after light irradiation]
Moreover, after irradiating light, you may perform the heating process which heats a light irradiation film | membrane as needed. The heating step enables the liquid crystal polymer in the film to perform molecular motion. When heating a film that has generated anisotropy due to axially selective photoisomerization, the material itself has liquid crystallinity, and along the side chain that did not cause photoisomerization in the film by molecular motion after light irradiation. Orientation is induced.

その結果、膜全体において照射した偏光成分(例えば、直線偏光)の電界振動方向と垂直方向に側鎖が一様に配向した膜となり、膜自体の異方性が増幅される。この異方性の増幅により液晶配向能の増強や膜自体の光学的異方性(複屈折)を生じる。   As a result, it becomes a film in which the side chains are uniformly oriented in the direction perpendicular to the electric field vibration direction of the polarized light component (for example, linearly polarized light) irradiated in the whole film, and the anisotropy of the film itself is amplified. The amplification of the anisotropy causes the enhancement of the liquid crystal alignment ability and the optical anisotropy (birefringence) of the film itself.

加熱温度は、膜自体を形成する材料(液晶高分子)の液晶相転移温度以上であり、等方相転移温度以下に設定することが好ましい。また、加熱時間は、液晶高分子の種類や、加熱温度などに応じて適宜設定することができ、例えば1分〜60分の範囲で行ってもよく、好ましくは3分〜40分程度、より好ましくは5分〜20分程度であってもよい。   The heating temperature is equal to or higher than the liquid crystal phase transition temperature of the material (liquid crystal polymer) forming the film itself, and is preferably set to equal to or lower than the isotropic phase transition temperature. The heating time can be appropriately set according to the type of liquid crystal polymer, heating temperature, etc., and may be, for example, in the range of 1 minute to 60 minutes, preferably about 3 minutes to 40 minutes, Preferably, it may be about 5 minutes to 20 minutes.

さらに、このように加熱した後、剛直部分を配向させた膜を材料の軟化点以下まで冷却すると分子が凍結されて、剛直部分が配向した膜が得られる。再配向性を高める観点から、冷却は通常の放置冷却で行うことが好ましい。   Furthermore, after heating in this manner, when the film in which the rigid portion is oriented is cooled to below the softening point of the material, the molecules are frozen and a film in which the rigid portion is oriented is obtained. From the viewpoint of enhancing the reorientation, the cooling is preferably performed by normal standing cooling.

以上のようにして、一般的な有機溶剤へ高い溶解性を有するとともに感光性の官能基を形成する縮合反応を生じる少なくとも2種の化合物を用いて製膜し、製膜後に縮合反応を進め感光性基の形成と液晶性を付与した膜を形成できる。該膜に、直線偏光性の光を照射する操作を含む工程により作製された分子配向した膜は、液晶配向膜あるいは光学的異方性素子(例えば、位相差フィルム)として機能する。よって、光照射により液晶配向能を付与させた液晶配向膜や光学的異方性素子の製造方法において、製膜時の溶媒の選択範囲が限定されてしまうという従来技術の問題を解決することができる。   As described above, a film is formed using at least two types of compounds that have high solubility in common organic solvents and at the same time generate a condensation reaction that forms a photosensitive functional group, and after the film formation, the condensation reaction is advanced It is possible to form a film to which the formation of a liquid group and the liquid crystallinity are imparted. The molecularly oriented film produced by the process including the step of irradiating the film with linearly polarized light functions as a liquid crystal alignment film or an optically anisotropic element (for example, a retardation film). Therefore, in the method of manufacturing a liquid crystal alignment film or an optically anisotropic element to which liquid crystal alignment ability is imparted by light irradiation, the problem of the prior art that the selection range of the solvent at the time of film formation is limited is solved. it can.

従って、本発明の第2の構成である液晶高分子膜は、このような製造方法により製造された液晶高分子膜であって、光学的異方性を有するか、液晶配向能を有するか、または、液晶配向能および光学的異方性を有する液晶高分子膜である。   Therefore, the liquid crystal polymer film according to the second configuration of the present invention is a liquid crystal polymer film produced by such a production method, and it has optical anisotropy or has liquid crystal alignment ability, Alternatively, it is a liquid crystal polymer film having liquid crystal alignment ability and optical anisotropy.

例えば、本発明の第3の構成である光学的異方性素子は、透明基材と、透明基材の上に形成された液晶高分子膜と、を備える光学的異方性素子であって、液晶高分子膜が、前記記載された膜である、光学的異方性素子である。   For example, an optically anisotropic element according to a third configuration of the present invention is an optically anisotropic element including a transparent substrate and a liquid crystal polymer film formed on the transparent substrate. Or an optically anisotropic element in which the liquid crystal polymer film is the film described above.

また、本発明の第4の構成は、透明基材と、透明基材の上に形成された液晶高分子膜と、を備える液晶配向膜であって、液晶高分子膜が、前記記載された膜である、液晶配向膜である。   The fourth configuration of the present invention is a liquid crystal alignment film comprising a transparent substrate and a liquid crystal polymer film formed on the transparent substrate, wherein the liquid crystal polymer film is described above. It is a liquid crystal alignment film which is a film.

さらに本発明の第5の構成は、一対の液晶配向膜と、前記一対の光学素子間に配設される液晶層とを備える液晶表示素子であって、前記液晶配向膜が、前記記載された膜である、液晶表示素子である。   Furthermore, the 5th structure of this invention is a liquid crystal display element provided with a pair of liquid crystal aligning film and a liquid crystal layer arrange | positioned between a pair of said optical elements, Comprising: The said liquid crystal aligning film was described above It is a liquid crystal display element which is a film.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。本発明の実施例において用いた材料に関する合成方法を以下に示す。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited by the examples. The synthetic methods for the materials used in the examples of the present invention are shown below.

(単量体1)
4−ヒドロキシベンズアルデヒドと6−クロロ−1−ヘキサノールを、アルカリ条件下で加熱することにより、4−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)ベンズアルデヒドを合成した。この生成物にp−トルエンスルホン酸の存在下でメタクリル酸を大過剰加えてエステル化反応させ、化学式6に示される単量体1を合成した。
(Monomer 1)
4- (6-hydroxyhexyloxy) benzaldehyde was synthesized by heating 4-hydroxybenzaldehyde and 6-chloro-1-hexanol under alkaline conditions. A large excess of methacrylic acid was added to this product in the presence of p-toluenesulfonic acid to cause esterification reaction, and monomer 1 represented by the chemical formula 6 was synthesized.

Figure 0006518934
Figure 0006518934

(重合体1)
単量体1をTHF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重合体1を得た。この重合体1は、常温で液体であるとともに、アセトン、2−ブタノンなど一般的な溶媒に溶解性を有していた。
(Polymer 1)
The polymer 1 was obtained by dissolving the monomer 1 in THF and polymerizing by adding AIBN (azobisisobutyronitrile) as a reaction initiator. The polymer 1 was liquid at normal temperature and had solubility in common solvents such as acetone and 2-butanone.

(化合物1)
化合物1として、市販のp−アニシジン(東京化成工業(株)製、以下同じ)をそのまま使用した。この化合物1は、エーテル類、アルコール類、アセトンなど一般的な溶媒に溶解性を有していた。
(Compound 1)
As Compound 1, commercially available p-anisidine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., hereinafter the same) was used as it was. This compound 1 was soluble in common solvents such as ethers, alcohols, and acetone.

(実施例1)
重合体1とp−アニシジンを重量比1:1でアセトンに溶解し溶液を調製した。この溶液を石英基板上にスピンコーターを用いて約0.3μmの厚みとなるよう塗布した。この基板を室温で乾燥した後、100℃で10分間加熱し、脱水縮合させることにより感光性の液晶高分子膜を形成した。この高分子膜は、アセトンに不溶であった。続いて、この基板に高圧水銀灯からの紫外光を、グランテーラープリズムを介して直線偏光性として5J/cm照射した。照射後、130℃で10分間熱処理を行った。この膜の偏光UV−vis吸収スペクトルを図1に示す。この図1より、塗布後の照射により吸収スペクトルの異方性が生じており、更に、続く熱処理により異方性が増強されることが確認できた。
この基板を、偏光板クロスニコル下で観察したところ、複屈折性を生じていることを確認した。
また、このような膜を形成した2枚のガラス基板を対向させセルを作製し、基板間に液晶材料(「E7」、メルク(株)製)を充填し、100℃で加熱後、冷却した。このようにして作製した液晶セルでは、充填した液晶材料が配向していることを確認した。
Example 1
Polymer 1 and p-anisidine were dissolved in acetone at a weight ratio of 1: 1 to prepare a solution. This solution was coated on a quartz substrate using a spin coater to a thickness of about 0.3 μm. The substrate was dried at room temperature and then heated at 100 ° C. for 10 minutes for dehydration condensation to form a photosensitive liquid crystal polymer film. This polymer film was insoluble in acetone. Subsequently, the substrate was irradiated with ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp at 5 J / cm 2 as linearly polarized light through a Glan-Taylor prism. After irradiation, heat treatment was performed at 130 ° C. for 10 minutes. The polarized UV-vis absorption spectrum of this film is shown in FIG. From this FIG. 1, it was confirmed that the absorption spectrum had an anisotropy due to the irradiation after the application, and further that the anisotropy was enhanced by the subsequent heat treatment.
When this substrate was observed under a polarizing plate crossed Nicol, it was confirmed that birefringence was caused.
In addition, two glass substrates on which such a film was formed were made to face each other to produce a cell, a liquid crystal material ("E7", manufactured by Merck Ltd.) was filled between the substrates, heated at 100 ° C, and cooled. . In the liquid crystal cell produced in this manner, it was confirmed that the filled liquid crystal material was aligned.

(実施例2)
重合体1をアセトンに溶解し溶液を調製した。この溶液を石英基板上にスピンコーターを用いて約0.3μmの厚みとなるよう塗布した。次いで、p−アニシジンをメタノールに溶解して溶液とし、重合体1の膜上に塗布乾燥した。乾燥後、100℃で10分間加熱し、脱水縮合させることにより感光性の液晶高分子膜を形成した。p−アニシジンを塗布後熱処理した後の塗膜は、溶媒に不溶であった。
図2に、重合体1を塗布後乾燥した塗膜(A)および前記塗膜(A)にさらにp−アニシジンを塗布後熱処理した後の塗膜(B)のUV−vis吸収スペクトルを示す。重合体1を塗布後乾燥した塗膜(A)と、前記塗膜(A)にさらにp−アニシジンを塗布後熱処理した後の塗膜(B)の吸収スペクトルを比較すると、図2に示すように、塗膜(B)では350nm付近をピークとする吸収が新たに発現し、吸収端も400nm付近まで延びていることが確認された。また、図3には、塗膜(A)と塗膜(B)の赤外吸収スペクトルを示す。この図3では、1680cm-1付近のC=O結合に由来するピークの消失が確認された。これらにより、脱水縮合によって感光性基(シッフ塩基)が形成されたことが推定できる。続いて、この基板に高圧水銀灯からの紫外光を、グランテーラープリズムを介して直線偏光性として5J/cm照射した。照射後、130℃で10分間熱処理を行った。この膜の偏光UV−vis吸収スペクトルを図4に示す。この図4より、p−アニシジンの塗布加熱後の膜と照射後熱処理した膜の吸収スペクトルを比較すると、照射後熱処理した膜では、吸収スペクトルにおいて、偏光電界方向に対して平行方向と垂直方向との間で異方性が生じていることが確認できた。
(Example 2)
Polymer 1 was dissolved in acetone to prepare a solution. This solution was coated on a quartz substrate using a spin coater to a thickness of about 0.3 μm. Next, p-anisidine was dissolved in methanol to form a solution, and the solution was applied onto a film of polymer 1 and dried. After drying, the film was heated at 100 ° C. for 10 minutes for dehydration condensation to form a photosensitive liquid crystal polymer film. The coating after heat treatment after application of p-anisidine was insoluble in the solvent.
The UV-vis absorption spectrum of the coating film (B) after heat-processing, after apply | coating p-anisidine to the coating film (A) which applied and dried the coating film (A) after coating the polymer 1 in FIG. 2 is shown. As shown in FIG. 2, the absorption spectra of the coated film (A) dried after application of the polymer 1 and the coated film (B) after heat treatment after application of p-anisidine to the coated film (A) are compared. In addition, in the coating film (B), it was confirmed that absorption having a peak around 350 nm was newly developed, and the absorption edge also extended to around 400 nm. Moreover, in FIG. 3, the infrared absorption spectrum of a coating film (A) and a coating film (B) is shown. In this FIG. 3, the disappearance of the peak derived from the C = O bond around 1680 cm −1 was confirmed. From these, it can be estimated that the photosensitive group (Schiff base) is formed by dehydration condensation. Subsequently, the substrate was irradiated with ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp at 5 J / cm 2 as linearly polarized light through a Glan-Taylor prism. After irradiation, heat treatment was performed at 130 ° C. for 10 minutes. The polarized UV-vis absorption spectrum of this film is shown in FIG. From this FIG. 4, comparing the absorption spectra of the film after application heating of p-anisidine and the film subjected to heat treatment after irradiation, in the film subjected to heat treatment after irradiation, in the absorption spectrum, a direction perpendicular to the polarization electric field direction and It could be confirmed that anisotropy occurred between

この基板を、偏光板クロスニコル下で観察したところ、複屈折性を生じていることを確認した。
また、このような膜を形成した2枚のガラス基板を対向させセルを作製し、基板間に液晶材料(E7 メルク製)を充填し、100℃で加熱後、冷却した。このようにして作製した液晶セルでは、充填した液晶材料が配向していることを確認した。
When this substrate was observed under a polarizing plate crossed Nicol, it was confirmed that birefringence was caused.
Further, two glass substrates on which such a film was formed were opposed to each other to prepare a cell, a liquid crystal material (E7 manufactured by Merck) was filled between the substrates, heated at 100 ° C., and cooled. In the liquid crystal cell produced in this manner, it was confirmed that the filled liquid crystal material was aligned.

実施例1および実施例2から、感光性の官能基を形成する縮合反応を生じる少なくとも2種の化合物を混合した溶液を用いて製膜する場合(実施例1)、またはそれぞれの化合物を個別に製膜する場合(実施例2)のいずれにおいても、塗膜中の化合物の縮合反応を進めることにより感光性の側鎖型液晶高分子膜を形成でき、この膜を光照射または光照射と加熱冷却することによって、液晶配向膜や位相差フィルムを製造できることが確認された。ここで、感光性の官能基を形成する縮合反応を生じる少なくとも2種の化合物は、製膜時には溶媒への溶解性が高く、あるいは化合物自体が液体であることから、塗布する場合に用いられる溶媒の選択範囲を広げることが可能である。よって、これらの実施例では、液晶高分子材料であるにもかかわらず、一般的な有機溶剤を利用して、液晶配向膜や位相差フィルムを、効率よく製造できることが立証できた。   From Example 1 and Example 2, when forming into a film using the solution which mixed the at least 2 types of compounds which produce the condensation reaction which forms a photosensitive functional group (Example 1), or each compound separately In any case of forming a film (Example 2), a photosensitive side chain type liquid crystal polymer film can be formed by advancing the condensation reaction of the compound in the coating film, and this film is irradiated with light or irradiated with light and heated. It was confirmed that the liquid crystal alignment film and the retardation film can be produced by cooling. Here, since at least two types of compounds that cause a condensation reaction to form a photosensitive functional group have high solubility in a solvent at the time of film formation, or the compound itself is a liquid, so the solvent used in coating is It is possible to expand the selection range of Therefore, in these examples, although being a liquid crystal polymer material, it has been proved that a liquid crystal alignment film or a retardation film can be efficiently produced using a common organic solvent.

(実施例3)
重合体1とp−アニシジンをmol比1:0.5〜1:5でアセトンに溶解した溶液を調製した。これら溶液を石英基板上にスピンコーターを用いて約0.3μmの厚みとなるよう塗布し、室温で乾燥した。次にこれら溶液を塗布した基板を100℃で10分間加熱した。図5に、熱処理した後の塗膜のUV−vis吸収スペクトルを示す。重合体1とp−アニシジンのmol比によって350nm付近の吸収強度が変化しており、縮合反応によって生成する感光性基の量が変化していることが確認された。続いて、これら基板に高圧水銀灯からの紫外光を、グランテーラープリズムを介して直線偏光性として、照射量を0.01〜500J/cmと変化させて照射した。各照射量での膜の配向度変化(330nmにおける偏光UV−vis吸収スペクトルより算出)を図6に示す。この図6より、重合体1とp−アニシジンの混合比により、配向度を調整できることが確認された。
(Example 3)
A solution was prepared by dissolving Polymer 1 and p-anisidine in acetone at a molar ratio of 1: 0.5 to 1: 5. These solutions were applied onto a quartz substrate using a spin coater to a thickness of about 0.3 μm and dried at room temperature. Next, the substrate coated with these solutions was heated at 100 ° C. for 10 minutes. The UV-vis absorption spectrum of the coating film after heat processing is shown in FIG. The absorption intensity in the vicinity of 350 nm was changed depending on the molar ratio of polymer 1 and p-anisidine, and it was confirmed that the amount of photosensitive groups generated by the condensation reaction was changed. Subsequently, the substrate was irradiated with ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp as linearly polarized light through the Glan-Taylor prism, with the irradiation amount changed to 0.01 to 500 J / cm 2 . The change in degree of orientation of the film (as calculated from the polarized UV-vis absorption spectrum at 330 nm) at each irradiation dose is shown in FIG. From this FIG. 6, it was confirmed that the degree of orientation can be adjusted by the mixing ratio of the polymer 1 and p-anisidine.

以上のように、本発明では、溶媒の種類を限定することなく、光学的異方性および/または液晶配向能を有する液晶高分子膜を効率的に製造することができる。そして、本発明の液晶高分子膜は、位相差フィルム、光学補償フィルムなどとして好適に用いられるだけでなく、さらに液晶高分子の配向性を利用することにより、液晶配向膜としても好適に用いることができる。   As described above, in the present invention, a liquid crystal polymer film having optical anisotropy and / or liquid crystal alignment ability can be efficiently produced without limiting the type of solvent. The liquid crystal polymer film of the present invention is suitably used not only as a retardation film, an optical compensation film, etc., but also as a liquid crystal alignment film by utilizing the orientation of the liquid crystal polymer. Can.

以上の通り、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲に含まれる。   As described above, although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention, and such modifications are also possible. Included in the scope of

Claims (5)

縮合反応により、感光性の官能基を有する液晶高分子(以下、感光性液晶高分子と称する)を形成可能な少なくとも2種の化合物を含む溶液を製膜する、または各化合物の溶液を個別に製膜する製膜工程と、
前記製膜工程で得られた膜において、前記化合物を縮合反応させて、感光性液晶高分子を形成する縮合反応工程と、
得られた感光性液晶高分子に、当該液晶高分子中のメソゲン部分を異方的に配向可能な光を照射する光照射工程と、
を少なくとも備える、液晶高分子膜を製造する方法。
A solution containing at least two compounds capable of forming a liquid crystal polymer having a photosensitive functional group (hereinafter referred to as a photosensitive liquid crystal polymer) is formed into a film by condensation reaction, or a solution of each compound is separately prepared. A film forming step of forming a film;
A condensation reaction step of subjecting the compound to a condensation reaction to form a photosensitive liquid crystal polymer in the film obtained in the film forming step;
Irradiating the obtained photosensitive liquid crystal polymer with light capable of anisotropically orienting the mesogen portion in the liquid crystal polymer;
A method of producing a liquid crystal polymer film, comprising at least
請求項1の製造方法において、さらに、光照射膜を加熱する加熱工程を備える、液晶高分子膜の製造方法。   The method according to claim 1, further comprising a heating step of heating the light irradiation film. 請求項1または2の製造方法において、芳香族アミン化合物と芳香族アルデヒド化合物の縮合反応により感光性を有する官能基が形成される、液晶高分子膜の製造方法。   The method for producing a liquid crystal polymer film according to claim 1 or 2, wherein a functional group having photosensitivity is formed by a condensation reaction of an aromatic amine compound and an aromatic aldehyde compound. 請求項1〜3のいずれか一項の製造方法において、液晶高分子が側鎖型液晶高分子であり、側鎖に下記化学式1で表される感光性を有する官能基が形成される、液晶高分子膜の製造方法。
Figure 0006518934
(式中、Rは、水素原子、ハロゲン基、−CN、アルキル基、またはアルキルオキシ基である。)
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid crystal polymer is a side chain type liquid crystal polymer, and a functional group having photosensitivity represented by the following chemical formula 1 is formed on the side chain. Method of producing a polymer membrane.
Figure 0006518934
(Wherein, R is a hydrogen atom, a halogen group, -CN, an alkyl group or an alkyloxy group)
請求項1〜4のいずれか一項の製造方法において、溶液を調製するための溶媒が、非ハロゲン系溶媒である、液晶高分子膜を製造する方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the solvent for preparing the solution is a non-halogen solvent.
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