CN101591544A - 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶取向剂、液晶取向膜和液晶显示元件。提供能够形成耐热性和耐光性好,特别是即使在高温环境下、经高强度的光照时电压保持率下降也较小,并且静电泄漏性能优良的液晶取向膜的液晶取向剂。上述液晶取向剂含有环氧基当量为50~10000g/mol、通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为1000~100000的具有环氧基的特定聚有机硅氧烷。
Description
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、液晶取向膜和液晶显示元件。更具体地说,涉及能够形成即使在强光照和高温等严酷环境下使用或者长时间驱动,也不会损害电压保持率等电学性能,并且具有良好的静电泄漏性能的液晶取向膜的液晶取向剂,和由其形成的液晶取向膜以及具有该液晶取向膜的液晶显示元件。
背景技术
目前,作为液晶显示元件,已知具有所谓TN型(扭曲向列)液晶盒的TN型液晶显示元件,其在设置了透明导电膜的基板表面上形成由有机树脂等形成的液晶取向膜,作为液晶显示元件用的基板,将两块该基板相对设置,在其间隙内形成具有正介电各向异性的向列型液晶层,构成夹层结构的盒,液晶分子的长轴从一块基板向另一块基板连续地扭转90°(专利文献1)。另外,还开发了与TN型液晶显示元件相比能够实现高对比度的STN(超扭曲向列)型液晶显示元件(专利文献2)、视角依赖性小的IPS(面内切换)型液晶显示元件和VA(垂直取向)型液晶显示元件(专利文献3)、视角依赖性小同时视频画面高速响应性优良的光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示元件(非专利文献1)。
这些各种液晶显示元件的工作原理分为透射型和反射型两大类。透射型液晶显示元件,在驱动元件时利用来自元件背面的背光用光源的透射光强度的变化进行显示。反射型液晶显示元件不使用背光用光源,而是在元件驱动时利用太阳光等外来光的反射光强度的变化进行显示,由于其与透射型相比电力消耗较少,因此认为对于户外使用是特别有优势的。
在透射型液晶显示元件中,其所具备的液晶取向膜要被来自背光光源的光长时间照射。特别是在商业应用以及近年来作为家庭影院需求较大的液晶投影仪的应用中,使用的是金属卤化物灯等照射强度非常大的光源。并且,可以想象,随着高强度光的照射,驱动时液晶显示元件自身的温度也会升高。
反射型液晶显示元件设想是在户外使用的,在此情况下其用含有强紫外光的太阳光作为光源。并且,在反射型中,原理上光通过元件内部的距离比透射型要长。
另外,透射型液晶显示元件和反射型液晶显示元件还具有被设置在私家汽车内等普及的趋势,液晶显示元件的使用方式,与以前考虑的方式相比,实现了在高温下的使用和设置环境。
而在液晶显示元件的制造工序中,从缩短制造过程和提高成品率的角度出发,首选使用的是液晶滴下方式,即ODF(One DropFill)方式。ODF方式与向预先用热固化性密封剂组装的空液晶盒中注入液晶的以往方法不同,其在涂敷了液晶取向膜的单侧基板的必要部位涂敷紫外光固化性密封剂后,向必要部位滴下液晶,再贴合另一块基板,然后整体进行紫外光照射使密封剂固化而制造液晶盒(专利文献4)。此时照射的紫外光通常具有数万J/m2以上的强度。也就是说,在采用ODF方式时,液晶取向膜在液晶显示元件的制造工序中与液晶一起经受这种强紫外光照射。
这种液晶显示元件,随着其高性能化、多用途化、制造工序的改进等,需要经受高强度的光照、高温环境、长时间驱动等以前没有想到的程度的严酷环境,而且要求即使在这种环境下液晶取向性、电压保持率等电学性能或显示性能与以前相比仍然更加优良,并且,液晶显示元件要求具有更长的寿命。
作为构成液晶显示元件的液晶取向膜的材料,根据现有技术,已知的有聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚酯等有机树脂。特别是聚酰亚胺,由于在有机树脂中其在耐热性、与液晶的亲和性、机械强度等方面表现出优良的物性,故而被用于大多的液晶显示元件中(专利文献5)。但是,这些有机树脂并不是设想为了在上述的严酷环境下使用而开发的材料,其在这种环境下的耐久性不够好。
目前,能够形成在非常严酷的制造环境、使用环境下具有足够好的耐热性、耐光性的液晶取向膜、并且静电泄漏性能优良的液晶取向剂还是未知的。
【专利文献1】日本特开平4-153622号公报
【专利文献2】日本特开昭60-107020号公报
【专利文献3】日本特开平11-258605号公报
【专利文献4】日本特开平6-3635号公报
【专利文献5】日本专利昭62-165628号公报
【专利文献6】日本特开平6-222366号公报
【专利文献7】日本特开平6-281937号公报
【专利文献8】日本特开平5-107544号公报
【非专利文献1】“SID’94 Digest”,p927(1997年)
发明内容
本发明是鉴于以上情况而作出的,其目的是提供能够形成耐热性和耐光性好,特别是即使在高温环境下、经高强度的光照时电压保持率下降也较小,并且静电泄漏性能优良的液晶取向膜的液晶取向剂。
本发明的另一目的是提供使用本发明液晶取向剂的具有如上所述的各种优良性能的液晶取向膜。
本发明的又一目的是提供耐热性、耐光性优良的液晶显示元件。
本发明的其他目的和优点可以由以下的说明获悉。
根据本发明,本发明的上述目的和优点,第一,由一种液晶取向剂达成,其含有选自具有下述式(S-1)表示的重复单元的聚有机硅氧烷、其水解物及其水解缩合物构成的群组中的至少一种(其中环氧基当量为50~10000g/mol,通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为1000~100000),
(式(S-1)中,X为具有环氧基的一价有机基团,Y为羟基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为6~20的芳基)。
本发明的上述目的和优点,第二,由上述液晶取向剂形成的液晶取向膜达成,第三,由具有上述液晶取向膜的液晶显示元件达成。
若使用本发明的液晶取向剂,能够制得与以前的取向膜相比显示更优良的耐热性和耐光性的液晶取向膜,特别是在高温环境下、经高强度的光照时电压保持率也不会下降,并且静电泄漏性能优良的液晶取向膜。因此,这种液晶取向膜可适用于各种液晶显示元件。
具有由本发明液晶取向剂形成的液晶取向膜的本发明液晶显示元件,可适用于例如计算器、手表、台钟、计数显示板、文字处理器、个人计算机、汽车导航系统、液晶电视机等装置。
具体实施方式
本发明的液晶取向剂含有选自具有上述式(S-1)表示的重复单元的聚有机硅氧烷、其水解物及其水解缩合物构成的群组中的至少一种(以下称为“具有环氧基的聚有机硅氧烷”)。
<具有环氧基的聚有机硅氧烷>
本发明液晶取向剂中所含的具有环氧基的聚有机硅氧烷是选自具有上述式(S-1)表示的重复单元的聚有机硅氧烷、其水解物及其水解缩合物构成的群组中的至少一种。
上述具有环氧基的聚有机硅氧烷中的X中所含的环氧基,是指环氧乙基或1,2-环氧基的含义。作为X,优选下述式(X-1)或(X-2)表示的基团。
作为Y的碳原子数为1~20的烷氧基,可以列举例如甲氧基、乙氧基、十八烷氧基等;
作为碳原子数为1~20的烷基,可以列举例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等;
作为碳原子数为6~20的芳基,可以列举例如苯基、丁氧基苯基等;
具有环氧基的聚有机硅氧烷,其环氧基当量为50~10000g/mol,优选为50~5000g/mol,更优选为100~1000g/mol,进一步优选为150~500g/mol。
另外,具有环氧基的聚有机硅氧烷,其由凝胶渗透色谱(GPC)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为1000~100000,优选为1500~50000,更优选为2000~10000。
这种具有环氧基的聚有机硅氧烷,可以通过将优选具有环氧基的硅烷化合物或者具有环氧基的硅烷化合物与其他硅烷化合物的混合物,优选在适当的有机溶剂、水和催化剂的存在下进行水解或水解·缩合而合成。
作为上述具有环氧基的硅烷化合物,可以列举例如3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷等。
作为上述其他硅烷化合物,可以列举例如四氯硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四仲丁氧基硅烷、三氯硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三正丙氧基硅烷、三异丙氧基硅烷、三正丁氧基硅烷、三仲丁氧基硅烷、氟代三氯硅烷、氟代三甲氧基硅烷、氟代三乙氧基硅烷、氟代三正丙氧基硅烷、氟代三异丙氧基硅烷、氟代三正丁氧基硅烷、氟代三仲丁氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三正丙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三正丁氧基硅烷、甲基三仲丁氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三氯硅烷、2-(三氟甲基)乙基三甲氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三乙氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三正丙氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三异丙氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三正丁氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三仲丁氧基硅烷、2-(全氟正己基)乙基三氯硅烷、2-(全氟正己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(全氟正己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(全氟正己基)乙基三正丙氧基硅烷、2-(全氟正己基)乙基三异丙氧基硅烷、2-(全氟正己基)乙基三正丁氧基硅烷、2-(全氟正己基)乙基三仲丁氧基硅烷、2-(全氟正辛基)乙基三氯硅烷、2-(全氟正辛基)乙基三甲氧基硅烷、2-(全氟正辛基)乙基三乙氧基硅烷、2-(全氟正辛基)乙基三正丙氧基硅烷、2-(全氟正辛基)乙基三异丙氧基硅烷、2-(全氟正辛基)乙基三正丁氧基硅烷、2-(全氟正辛基)乙基三仲丁氧基硅烷、羟甲基三氯硅烷、羟甲基三甲氧基硅烷、羟乙基三甲氧基硅烷、羟甲基三正丙氧基硅烷、羟甲基三异丙氧基硅烷、羟甲基三正丁氧基硅烷、羟甲基三仲丁氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三氯硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三正丙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三正丁氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三仲丁氧基硅烷、3-巯基丙基三氯硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三正丙氧基硅烷、3-巯基丙基三异丙氧基硅烷、3-巯基丙基三正丁氧基硅烷、3-巯基丙基三仲丁氧基硅烷、巯基甲基三甲氧基硅烷、巯基甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三正丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三正丁氧基硅烷、乙烯基三仲丁氧基硅烷、烯丙基三氯硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三正丙氧基硅烷、烯丙基三异丙氧基硅烷、烯丙基三正丁氧基硅烷、烯丙基三仲丁氧基硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三正丙氧基硅烷、苯基三异丙氧基硅烷、苯基三正丁氧基硅烷、苯基三仲丁氧基硅烷、甲基二氯硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、甲基二正丙氧基硅烷、甲基二异丙氧基硅烷、甲基二正丁氧基硅烷、甲基二仲丁氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二正丙氧基硅烷、二甲基二异丙氧基硅烷、二甲基二正丁氧基硅烷、二甲基二仲丁氧基硅烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二氯硅烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二甲氧基硅烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二乙氧基硅烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二正丙氧基硅烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二异丙氧基硅烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二正丁氧基硅烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二仲丁氧基硅烷、(甲基)(3-巯基丙基)二氯硅烷、(甲基)(3-巯基丙基)二甲氧基硅烷、(甲基)(3-巯基丙基)二乙氧基硅烷、(甲基)(3-巯基丙基)二正丙氧基硅烷、(甲基)(3-巯基丙基)二异丙氧基硅烷、(甲基)(3-巯基丙基)二正丁氧基硅烷、(甲基)(3-巯基丙基)二仲丁氧基硅烷、(甲基)(乙烯基)二氯硅烷、(甲基)(乙烯基)二甲氧基硅烷、(甲基)(乙烯基)二乙氧基硅烷、(甲基)(乙烯基)二正丙氧基硅烷、(甲基)(乙烯基)二异丙氧基硅烷、(甲基)(乙烯基)二正丁氧基硅烷、(甲基)(乙烯基)二仲丁氧基硅烷、二乙烯基二氯硅烷、二乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷、二乙烯基二正丙氧基硅烷、二乙烯基二异丙氧基硅烷、二乙烯基二正丁氧基硅烷、二乙烯基二仲丁氧基硅烷、二苯基二氯硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二正丙氧基硅烷、二苯基二异丙氧基硅烷、二苯基二正丁氧基硅烷、二苯基二仲丁氧基硅烷、氯代二甲基硅烷、甲氧基二甲基硅烷、乙氧基二甲基硅烷、氯代三甲基硅烷、溴代三甲基硅烷、碘代三甲基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、正丙氧基三甲基硅烷、异丙氧基三甲基硅烷、正丁氧基三甲基硅烷、仲丁氧基三甲基硅烷、叔丁氧基三甲基硅烷、(氯)(乙烯基)二甲基硅烷、(甲氧基)(乙烯基)二甲基硅烷、(乙氧基)(乙烯基)二甲基硅烷、(氯)(甲基)二苯基硅烷、(甲氧基)(甲基)二苯基硅烷、(乙氧基)(甲基)二苯基硅烷等具有一个硅原子的硅烷化合物,除此以外,还可以列举商品名为例如KC-89、KC-89S、X-21-3153、X-21-5841、X-21-5842、X-21-5843、X-21-5844、X-21-5845、X-21-5846、X-21-5847、X-21-5848、X-22-160AS、X-22-170B、X-22-170BX、X-22-170D、X-22-170DX、X-22-176B、X-22-176D、X-22-176DX、X-22-176F、X-40-2308、X-40-2651、X-40-2655A、X-40-2671、X-40-2672、X-40-9220、X-40-9225、X-40-9227、X-40-9246、X-40-9247、X-40-9250、X-40-9323、X-41-1053、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1810、KF6001、KF6002、KF6003、KR212、KR-213、KR-217、KR220L、KR242A、KR271、KR282、KR300、KR311、KR401N、KR500、KR510、KR5206、KR5230、KR5235、KR9218、KR9706(以上由信越化学工业(株)生产);グラスレジン(由昭和電工(株)生产);SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420(以上由東レ·ダウコ一ニング(株)生产);FZ3711、FZ3722(以上,由日本ユニカ一(株)生产)、DMS-S12、DMS-S15、DMS-S21、DMS-S27、DMS-S31、DMS-S32、DMS-S33、DMS-S35、DMS-S38、DMS-S42、DMS-S45、DMS-S51、DMS-227、PSD-0332、PDS-1615、PDS-9931、XMS-5025(以上由チツソ(株)生产);メチルシリケ一トMS51、メチルシリケ一トMS56(以上由三菱化学(株)生产);エチルシリケ一ト28、エチルシリケ一ト40、エチルシリケ一ト48(以上由コルコ一ト(株)生产);GR100、GR650、GR908、GR950(以上由昭和電工(株)生产)等部分缩合物。
这些其他硅烷化合物中,优选四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、巯基甲基三甲氧基硅烷、巯基甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷。
本发明中使用的具有环氧基的聚有机硅氧烷,由于如上所述当量的环氧基,因而在合成具有环氧基的聚有机硅氧烷时,具有环氧基的硅烷化合物与其他硅烷化合物的使用比率,应当设定为使所得聚有机硅氧烷的环氧基当量调节在上述范围内。
作为合成具有环氧基的聚有机硅氧烷时可以使用的有机溶剂,可以列举例如烃类、酮类、酯类、醚类、醇类等。
作为上述烃类,可以列举甲苯、二甲苯等,作为上述酮类,可以列举例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、二乙基酮、环己酮等;作为上述酯类,可以列举例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异戊酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙酯等,作为上述醚类,可以列举例如乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氢呋喃、二氧六环等,作为上述醇类,可以列举例如1-己醇、4-甲基-2-戊醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单正丙醚、乙二醇单正丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单正丙醚等。其中优选非水溶性溶剂。这些有机溶剂可以单独或两种以上混合使用。
有机溶剂的用量,相对于100重量份全部硅烷化合物,优选为10~10000重量份,更优选为50~1000重量份。
制备具有环氧基的聚有机硅氧烷时水的用量,相对于全部硅烷化合物,优选为0.5~100倍摩尔,更优选为1~30倍摩尔。
作为上述催化剂,可以使用碱金属化合物、有机碱、钛化合物、锆化合物等。
作为上述碱金属化合物,可以列举例如氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾等。
作为上述有机碱,可以列举例如乙胺、二乙胺、哌嗪、哌啶、吡咯烷、吡咯等伯、仲有机胺、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、二氮杂双环十一碳烯等有机叔胺、氢氧化四甲基铵等有机季铵等。这些有机碱中,优选三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶等有机叔胺、氢氧化四甲基铵等有机季铵。
作为制备具有环氧基的聚有机硅氧烷时的催化剂,优选碱金属化合物或有机碱。由于通过使用碱金属化合物或有机碱,不会发生环氧基的开环等副反应,能够以很快的水解·缩合速度得到目标物聚有机硅氧烷,故生产稳定性优良,因而是优选的。
作为催化剂,特别优选有机碱。有机碱的用量,根据有机碱的种类、温度等反应条件等而不同,应适当地设定,例如相对于全部硅烷化合物优选为0.01~3倍摩尔,更优选为0.05~1倍摩尔。
制备具有环氧基的聚有机硅氧烷时的水解或水解·缩合反应,优选通过将具有环氧基的硅烷化合物和根据需要的其他硅烷化合物溶于有机溶剂中,将该溶液与有机碱和水混合,通过油浴等加热而进行。
在水解·缩合反应时,使加热温度优选为130℃以下,更优选为40~100℃,优选加热0.5~12小时,更优选1~8小时较合适。在加热过程中,可以搅拌混合液,也可以设置在回流下。
反应结束后,优选将从反应液分出的有机溶剂层用水洗涤。在该洗涤时,从使洗涤操作容易进行的角度考虑,优选采用含有少量盐的水,例如含有0.2重量%左右硝酸铵的水溶液等进行洗涤。洗涤进行至使洗涤后的水层为中性,然后将有机溶剂层根据需要用无水硫酸钙、分子筛等适当的干燥剂进行干燥后,除去溶剂,即可得到目标物具有环氧基的聚有机硅氧烷。
在本发明中,作为具有环氧基的聚有机硅氧烷,也可以使用市售品。作为这种市售品,可以列举例如DMS-E01、DMS-E12、DMS-E21、EMS-32(以上由チツソ(株)生产)等。
<其他成分>
本发明液晶取向剂含有如上所述的具有环氧基的聚有机硅氧烷作为必须成分,而在不损害本发明优点和效果的情况下,还可以含有其他成分。作为这种其他成分,可以列举例如具有环氧基的聚有机硅氧烷以外的聚合物(以下称为“其他聚合物”)、分子内具有至少一个环氧基的化合物(但是,具有环氧基的聚有机硅氧烷除外,以下称为“环氧基化合物”)、官能性硅烷化合物等。
[其他聚合物]
上述其他聚合物可以是为了进一步改善本发明液晶取向剂的溶液性能和所得液晶取向膜的电学性能而使用的。作为这种其他聚合物,可以列举例如选自聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。其中,优选选自聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物。
上述聚酰胺酸可以通过将四羧酸二酐与二胺反应而合成。
-四羧酸二酐-
作为上述聚酰胺酸的合成中所用的四羧酸二酐,可以列举例如丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二氯-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、3,5,6-三羧基降冰片烷-2-醋酸二酐、2,3,4,5-四氢呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5,8-二甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、双环[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、下述式(T-I)和(T-II)各自表示的四羧酸二酐等脂肪族或脂环式四羧酸二酐;
(式(T-I)和(T-II)中,R1和R3各自为具有芳香环的2价有机基团,R2和R4各自为氢原子或者烷基,存在的多个R2和R4各自可以相同,也可以不同);
均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二甲基二苯基硅烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基硅烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-全氟异亚丙基二邻苯二甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二酐、二(邻苯二甲酸)苯膦氧化物二酐、对亚苯基-二(三苯基邻苯二甲酸)二酐、间亚苯基-二(三苯基邻苯二甲酸)二酐、二(三苯基邻苯二甲酸)-4,4’-二苯醚二酐、二(三苯基邻苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、乙二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、丙二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、1,4-丁二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、1,6-己二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、1,8-辛二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、2,2-二(4-羟苯基)丙烷-二(脱水偏苯三酸酯)、2,3,2’,3’-联苯四羧酸二酐、下述式(T-1)~(T-4)各自表示的化合物等芳香族四羧酸二酐。它们可以一种单独或两种以上组合使用。
用于合成上述聚酰胺酸的四羧酸二酐,优选为含有选自上述当中的丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5,8-二甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、双环[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、上述式(T-I)表示的化合物中的下述式(T-5)~(T-7)各自表示的化合物以及上述式(T-II)表示的化合物中的下述式(T-8)表示的化合物构成的群组中的至少一种(以下称为“特定四羧酸二酐”)的四羧酸二酐。
作为特定四羧酸二酐,特别优选选自2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮和2,3,2’,3’-联苯四羧酸二酐构成的群组中的至少一种。
用于合成上述聚酰胺酸的四羧酸二酐,优选相对于全部四羧酸二酐,含有50摩尔%以上如上所述的特定四羧酸二酐,更优选含有60摩尔%以上,特别优选含有75摩尔%以上。
-二胺-
作为用于合成上述聚酰胺酸的二胺,可以列举例如对苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基乙烷、4,4’-二氨基二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯基砜、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、4,4’-二氨基二苯醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、5-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满、6-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满、3,4’-二氨基二苯基醚、3,3’-二氨基二苯酮、3,4’-二氨基二苯酮、4,4’-二氨基二苯酮、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-二(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯、1,3-二(4-氨基苯氧基)苯、1,3-二(3-氨基苯氧基)苯、9,9-二(4-氨基苯基)-10-氢蒽、2,7-二氨基芴、9,9-二甲基-2,7-二氨基芴、9,9-二(4-氨基苯基)芴、4,4’-亚甲基-二(2-氯苯胺)、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二氯-4,4’-二氨基-5,5’-二甲氧基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-(对亚苯基二异亚丙基)二苯胺、4,4’-(间亚苯基二异亚丙基)二苯胺、2,2’-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-二氨基-2,2’-二(三氟甲基)联苯、4,4’-二[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟联苯等芳香族二胺;
1,1-间苯二甲胺、1,3-丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、4,4-二氨基庚二胺、1,4-二氨基环己烷、异佛尔酮二胺、四氢二环戊二烯二胺、六氢-4,7-甲撑茚二亚甲基二胺、三环[6.2.1.02,7]十一亚烷基二甲基二胺、4,4’-亚甲基二(环己胺)、1,3-二(氨基甲基)环己烷、1,4-二(氨基甲基)环己烷等脂肪族或脂环式二胺;
2,3-二氨基吡啶、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、5,6-二氨基-2,3-二氰基吡嗪、5,6-二氨基-2,4-二羟基嘧啶、2,4-二氨基-6-二甲氨基-1,3,5-三嗪、1,4-二(3-氨基丙基)哌嗪、2,4-二氨基-6-异丙氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲基-s-三嗪、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、4,6-二氨基-2-乙烯基-s-三嗪、2,4-二氨基-5-苯基噻唑、2,6-二氨基嘌呤、5,6-二氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、6,9-二氨基-2-乙氧基吖啶乳酸酯、3,8-二氨基-6-苯基菲啶、1,4-二氨基哌嗪、3,6-二氨基吖啶、二(4-氨基苯基)苯基胺、3,6-二氨基咔唑、N-甲基-3,6-二氨基咔唑、N-乙基-3,6-二氨基咔唑、N-苯基-3,6-二氨基咔唑、N,N’-二(4-氨基苯基)联苯胺、N,N’-二(4-氨基苯基)-N,N’-二甲基-联苯胺、下述式(D-I)表示的化合物,
(式(D-I)中,R5为具有选自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶以及哌嗪构成的群组中的含氮原子环状结构的1价有机基团,X1为2价的有机基团,R6为碳原子数为1~4的烷基,a1为0~3的整数)、下述式(D-II)表示的化合物等分子内具有2个伯氨基以及该伯氨基以外的氮原子的二胺,
(式(D-II)中,R7为具有选自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶以及哌嗪构成的群组中的含氮原子环状结构的2价有机基团,X2各自为2价的有机基团,存在的多个X2可以相同,也可以不同,R8各自为碳原子数为1~4的烷基,a2各自为0~3的整数);下述式(D-III)表示的化合物等单取代苯二胺类,
(式(D-III)中,X9为选自-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-和-CO-构成的群组中的2价有机基团,R10为具有选自甾体骨架、三氟甲基苯基、三氟甲氧基苯基和氟代苯基构成的群组中的骨架或基团的1价有机基团,或者碳原子数为6~30的烷基,R11为碳原子数为1~4的烷基,a3为0~3的整数);下述式(D-IV)表示的化合物等二氨基有机硅氧烷,
(式(D-IV)中,R12各自表示碳原子数为1~12的烃基,存在的多个R12各自可以相同,也可以不同,p各自为1~3的整数,q为1~20的整数);下述式(D-1)~(D-5)各自表示的化合物等,
(式(D-4)中的y为2~12的整数,式(D-5)中的z为1~5的整数)。
上述芳香族二胺和上述式(D-1)~(D-5)各自表示的化合物的苯环,任选可被一个或两个以上的碳原子数为1~4的烷基(优选甲基)取代。上述式(D-I)、(D-II)和(D-III)中的R6、R8和R11各自优选为甲基,a1、a2和a3各自优选为0或1,更优选为0。
这些二胺可以单独或两种以上组合使用。
用于合成上述聚酰胺酸的二胺,优选含有选自上述当中的对苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基二苯硫醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、2,7-二氨基芴、4,4’-二氨基二苯基醚、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-二(4-氨基苯基)芴、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-二(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4’-(对亚苯基二异亚丙基)二苯胺、4,4’-(间亚苯基二异亚丙基)二苯胺、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯、1,4-环己烷二胺、4,4’-亚甲基二(环己胺)、1,3-二(氨基甲基)环己烷、4,4’-二氨基二苯基砜、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、上述式(D-1)~(D-5)各自表示的化合物、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、3,6-二氨基吖啶、3,6-二氨基咔唑、N-甲基-3,6-二氨基咔唑、N-乙基-3,6-二氨基咔唑、N-苯基-3,6-二氨基咔唑、N,N’-二(4-氨基苯基)联苯胺、N,N’-二(4-氨基苯基)-N,N’-二甲基-联苯胺、上述式(D-I)表示的化合物中的下述式(D-6)表示的化合物、上述式(D-II)表示的化合物中的下述式(D-7)表示的化合物、
上述式(D-III)表示的化合物中的十二烷氧基-2,4-二氨基苯、十五烷氧基-2,4-二氨基苯、十六烷氧基-2,4-二氨基苯、十八烷氧基-2,4-二氨基苯、十二烷氧基-2,5-二氨基苯、十五烷氧基-2,5-二氨基苯、十六烷氧基-2,5-二氨基苯、十八烷氧基-2,5-二氨基苯、下述式(D-8)~(D-16)各自表示的化合物以及上述式(D-IV)表示的化合物中的1,3-二(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷构成的群组中的至少一种(以下称为“特定二胺”)的二胺。
用于合成上述聚酰胺酸的二胺,优选相对于全部二胺,含有50摩尔%以上如上所述的特定二胺,更优选含有75摩尔%以上,特别含有90摩尔%以上。
-聚酰胺酸的合成-
供给聚酰胺酸合成反应的四羧酸二酐与二胺的使用比率,优选相对于二胺中所含的1当量氨基,使四羧酸二酐的酸酐基为0.5~2当量的比率,更优选使其为0.7~1.2当量的比率。
聚酰胺酸的合成反应,优选在有机溶剂中,优选于-20~150℃、更优选于0~100℃的温度条件下进行。反应时间优选为2~24小时,更优选为2~12小时。这里,作为有机溶剂,只要是能够溶解合成的聚酰胺酸的溶剂,则对其没有特别的限制,可以列举例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷酰三胺等非质子性极性溶剂;间甲基酚、二甲苯酚、苯酚、卤代苯酚等酚类溶剂。另外,有机溶剂的用量(a)优选为使四羧酸二酐和二胺化合物的总量(b)相对于反应溶液的总量(a+b)为0.1~30重量%的量。另外,当有机溶剂与以下描述的不良溶剂联用时,上述有机溶剂的用量(a),应当理解为有机溶剂与不良溶剂的合计用量的含义。
上述有机溶剂中,在不使生成的聚酰胺酸析出的范围内,还可以联用聚酰胺酸的不良溶剂醇类、酮类、酯类、醚类、卤代烃类、烃类等。作为这种不良溶剂的具体例子,可以列举例如甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三甘醇、乙二醇单甲醚、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、乙醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇正丙醚、乙二醇异丙醚、乙二醇正丁醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单甲醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯、四氢呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊醚等。
不良溶剂的使用比率,相对于有机溶剂与不良溶剂的合计量,优选为80重量%以下,更优选为50重量%以下,进一步优选为40重量%以下。
如上所述,得到溶解了聚酰胺酸的反应溶液。可以将该反应溶液直接供给液晶取向剂的配制,也可以将反应溶液中所含的聚酰胺酸分离出来后供给液晶取向剂的配制,或者也可以将分离出的聚酰胺酸精制后再供给液晶取向剂的配制。聚酰胺酸的分离,可以通过将上述反应溶液投入到大量的不良溶剂中,得到析出物,再在减压下干燥该析出物的方法,或者将反应溶液用蒸发器减压蒸馏的方法进行。另外,通过使该聚酰胺酸再次溶解于有机溶剂中,然后用不良溶剂使其析出的方法,或者进行一次或几次用蒸发器减压蒸馏的工序的方法,可以精制聚酰胺酸。
-聚酰亚胺的合成-
上述聚酰亚胺可以通过将如上制得的聚酰胺酸脱水闭环而合成。此时,可以是酰胺酸结构全部脱水闭环的完全酰亚胺化物,或者也可以是仅酰胺酸结构中的一部分脱水闭环的酰胺酸结构与酰亚胺结构并存的部分酰亚胺化物。聚酰亚胺的酰亚胺化率优选为40%以上,更优选为80%以上。这里所谓的“酰亚胺化率”,是指相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构数与酰亚胺环结构数的合计数量,酰亚胺环结构数的比率用百分率表示的值。此时,酰亚胺环的一部分还可以是异酰亚胺环。
聚酰胺酸的脱水闭环反应,可以(i)通过加热聚酰胺酸的方法,或者(ii)通过将聚酰胺酸溶于有机溶剂中,向该溶液中加入脱水剂和脱水闭环催化剂并根据需要加热的方法而进行。
上述(i)的加热聚酰胺酸的方法中的反应温度,优选为50~200℃,更优选为60~170℃。当反应温度不足50℃时,则脱水闭环反应不能进行充分,若反应温度超过200℃,则会出现所得聚酰亚胺的分子量下降的情况。加热聚酰胺酸的方法中的反应时间优选为0.5~48小时,更优选为2~20小时。
另外,在上述(ii)的在聚酰胺酸溶液中添加脱水剂和脱水闭环催化剂的方法中,作为脱水剂,可以使用例如醋酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脱水剂的用量,优选相对于1摩尔聚酰胺酸结构单元为0.01~20摩尔。另外,作为脱水闭环催化剂,可以使用例如吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等叔胺。但是,并不局限于这些。脱水闭环催化剂的用量,相对于1摩尔所用脱水剂,优选为0.01~10摩尔。作为脱水闭环反应中所用的有机溶剂,可以列举作为聚酰胺酸的合成中所用溶剂而例示的有机溶剂。脱水闭环反应的反应温度,优选为0~180℃,更优选为10~150℃,反应时间优选为0.5~20小时,更优选为1~8小时。
上述方法(i)中制得的聚酰亚胺,可以将其直接供给液晶取向剂的配制,或者也可以将制得的聚酰亚胺精制后再供给液晶取向剂的配制。另外,在上述方法(ii)中,得到含聚酰亚胺的反应溶液。该反应溶液,可以将其直接供给液晶取向剂的配制,也可以从反应溶液中除去脱水剂和脱水闭环催化剂之后供给液晶取向剂的配制,还可以将聚酰亚胺分离出来后供给液晶取向剂的配制,或者也可以将分离的聚酰亚胺精制后再供给液晶取向剂的配制。从反应溶液中除去脱水剂和脱水闭环催化剂,可以采用例如溶剂置换等方法。聚酰亚胺的分离、精制,可以采取与以上作为聚酰胺酸的分离、精制方法所描述的同样的操作而进行。
-末端修饰型的聚合物-
上述聚酰胺酸和聚酰亚胺,各自还可以是进行了分子量调节的末端修饰型聚合物。这种末端修饰型聚合物可以通过在聚酰胺酸的合成时,向反应体系中加入单酐、单胺化合物、单异氰酸酯化合物等而合成。这里,作为单酐,可以列举例如马来酸酐、邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、正癸基琥珀酸酐、正十二烷基琥珀酸酐、正十四烷基琥珀酸酐、正十六烷基琥珀酸酐等。作为单胺化合物,可以列举例如苯胺、环己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一烷胺、正十二烷胺、正十三烷胺、正十四烷胺、正十五烷胺、正十六烷胺、正十七烷胺、正十八烷胺、正二十烷胺等。作为单异氰酸酯化合物,可以列举例如异氰酸苯酯、异氰酸萘基酯等。
作为分子量调节剂的使用比率,相对于合成聚酰胺酸时所使用的四羧酸二酐和二胺的合计量,优选为5重量%以下,更优选为2重量%以下。
-其他聚合物的使用比率-
在本发明的液晶取向剂含有具有环氧基的聚有机硅氧烷以外的其他聚合物时,作为其他聚合物的使用比率,相对于100重量份具有环氧基的聚有机硅氧烷,优选为50000重量份以下,更优选为200~50000重量份,进一步优选为1000~20000重量份,特别优选为2000~10000重量份。
[环氧基化合物]
从进一步提高所形成的液晶取向膜对基板表面的粘合性的角度出发,本发明的液晶取向剂中可以含有上述环氧基化合物。另外,虽然具有上述环氧基的聚有机硅氧烷也是分子内具有至少一个环氧基的化合物,但是这里所谓的环氧基化合物,在分子量不足1000方面与具有环氧基的聚有机硅氧烷不同。
作为这种环氧基化合物,优选的可以列举例如乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-二(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、N,N-二缩水甘油基-苄胺、N,N-二缩水甘油基-氨基甲基环己烷等。这些环氧基化合物的混合比率,相对于100重量份聚合物的合计量(是指具有环氧基的聚有机硅氧烷与其他聚合物的合计量,下同),优选为40重量份以下,更优选为0.1~30重量份。
作为上述官能性硅烷化合物,可以列举例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三亚乙基三胺、N-三甲氧基硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基硅烷-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-二(氧乙烯基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-二(氧乙烯基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
这些官能性硅烷化合物的混合比率,相对于100重量份聚合物合计量,优选为2重量份以下,更优选为0.2重量份以下。
<液晶取向剂>
本发明的液晶取向剂优选配制成如上所述的具有环氧基的聚有机硅氧烷和任选使用的其他成分溶解于适当的有机溶剂中的溶液状态。
作为本发明液晶取向剂中可以使用的有机溶剂,可以列举例如作为聚酰胺酸的合成反应中所用的溶剂而例示的溶剂。这里,还可以适当地选择联用作为聚酰胺酸的合成反应时可以联用不良溶剂而例示的不良溶剂。本发明液晶取向剂中所使用的优选的有机溶剂,是将上述有机溶剂中的一种或多种以上组合而得到的溶剂,是不使下述优选的固体含量浓度的液晶取向剂所含的各成分析出,并且使液晶取向剂的表面张力处于20~50mN/m的范围的溶剂。
本发明液晶取向剂中的固体含量浓度(液晶取向剂中除溶剂以外的成分的合计重量占液晶取向剂总重量的比率)考虑粘性、挥发性等而进行选择。优选的固体含量浓度为1~20重量%的范围。也就是说,本发明的液晶取向剂,涂敷于基板表面,形成作为液晶取向膜的涂膜,当固体含量浓度不足1重量%时,则该涂膜的厚度过小而难以获得良好的液晶取向膜,当固体含量浓度超过20重量%时,则涂膜厚度过厚而同样难以获得良好的液晶取向膜,并且,液晶取向剂的粘性增大,导致涂敷性能变差。
特别优选的固体含量浓度范围,根据将液晶取向剂涂敷于基板时所采用的方法而不同。例如,当采用旋涂法时,特别优选1.5~6.0重量%的范围。当采用印刷法时,特别优选使固体含量浓度为3~20重量%的范围,这样,可以使溶液粘度落在12~50mPa·s的范围。当采用喷墨法时,特别优选使固体含量浓度为1~5重量%的范围,这样,可以使溶液粘度落在3~15mPa·s的范围。配制本发明液晶取向剂时的温度,优选为0℃~200℃,更优选为20℃~60℃。
<液晶显示元件>
本发明的液晶显示元件具有由如上所述的本发明液晶取向剂形成的液晶取向膜。
本发明的液晶显示元件可以通过例如以下的方法制造。
(1)首先,在一对基板上涂敷本发明的液晶取向剂,除去溶剂,形成涂膜。这里,当要制造的液晶显示元件的显示模式为TN型、STN型、VA型等垂直电场方式时,以两块在单面上设有形成图案的透明导电膜的基板作为一对基板使用。另外,当要制造的液晶显示元件的显示模式为已知作为IPS方式的横电场方式时,将设有具有梳齿状图案的透明导电膜的基板和没有透明导电膜的基板作为一对基板使用。
在上述任一情况下,均在基板上涂敷液晶取向剂(当基板上具有透明导电膜时,涂敷在基板的具有透明导电膜的一面上)。作为基板,可以使用例如浮法玻璃、钠钙玻璃等玻璃;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚(脂环式烯烃)等塑料制透明基板。作为基板一面上设置的透明导电膜,可以使用氧化锡(SnO2)制的NESA膜(美国PPG公司注册商标)、氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)制的ITO膜等。另外,这些形成图案的透明导电膜的获得,可采用在形成无图案的透明导电膜后通过光刻蚀法形成图案的方法、在透明导电膜形成时采用具有所需图案的掩模的方法等直接形成图案化的透明导电膜的方法等。
向基板上涂敷液晶取向剂,可以采用辊涂法、旋涂法、印刷法、喷墨法等适当的涂敷方法进行。在液晶取向剂的涂敷时,为了进一步改善基板表面和透明导电膜与涂膜的粘合性,还可以在基板的被涂敷面上预先涂敷官能性硅烷化合物、官能性钛化合物等。
涂敷后,为了防止涂敷的取向剂液体下垂等的目的,优选进行预加热(预烘焙)。预烘焙温度优选为30~200℃,更优选为40~150℃,特别优选40~100℃。预烘焙时间优选为1~15分钟,更优选为1~10分钟。然后,为了完全除去溶剂等目的,进行后加热(后烘焙)工序。后烘焙温度优选为80~300℃,更优选为120~250℃。后烘焙时间优选为5~120分钟,更优选为10~60分钟。
(2)当要制造的液晶显示元件的显示模式为VA型时,如上形成的涂膜可以直接作为液晶取向膜使用,也可以根据需要进行下述的打磨处理。另一方面,当要制造的液晶显示元件的显示模式为VA型以外的垂直电场方式和横电场方式时,对所形成的涂膜面进行打磨处理。
打磨处理可以通过采用缠有例如尼龙、人造纤维、棉花等纤维制的布的辊以一定方向摩擦的方法进行。这样,赋予涂膜以液晶分子取向能,制成液晶取向膜。另外,通过对打磨处理后的涂膜,进行例如专利文献6(日本特开平6-222366号公报)或专利文献7(日本特开平6-281937号公报)中所示的、对液晶取向膜的一部分照射紫外线而使液晶取向膜的部分区域的预倾角发生改变的处理,或者进行专利文献8(日本特开平5-107544号公报)中所示的、在液晶取向膜表面的一部分上形成抗蚀膜后,以与先前打磨处理不同的方向进行打磨处理后除去抗蚀膜的处理,使液晶取向膜每一区域具有不同的液晶取向能,这样能够改善所得液晶显示元件的视场性能。
(3)预制两块如上形成液晶取向膜的基板,通过在相对设置的两块基板间布置液晶,制造液晶盒。这里,当对涂膜进行了打磨处理时,两块基板以各涂膜的打磨方向相互成规定的角度例如垂直或逆平行而相对地设置。
液晶盒的制造,可以列举例如以下的两种方法。
第一种方法,是以前已知的方法。首先,通过将两块基板通过间隙(盒间隙)相对地设置,使各自的液晶取向膜相对向,将两块基板的周边部位用密封剂贴合,向由基板表面和密封剂围成的盒间隙内注充液晶后,封闭注入孔,即可制得液晶盒。
第二种方法,是被称作为ODF(One Drop Fill)方式的方法。在形成液晶取向膜的两块基板中的一块基板上的规定部位,涂敷例如紫外线固化性密封剂材料,再在液晶取向膜面上滴下液晶后,贴合另一块基板,使液晶取向膜相对向,然后对基板整面照射紫外线,使密封剂固化,即可制得液晶盒。
在采用任一方法的情况下,均需通过对如上制造的液晶盒进一步进行加热至所用液晶呈各向同性相的温度后,缓慢冷却至室温,来消除液晶注入时的流动取向。
然后,通过在液晶盒的外侧表面上贴合偏振片,即可制得本发明的液晶显示元件。
这里,作为密封剂,可以使用例如含作为固化剂和分隔物的氧化铝球的环氧树脂等。
作为上述液晶,可以列举例如向列型液晶、碟状型液晶等。当制造具有TN型液晶盒、STN型液晶盒或IPS型液晶盒的液晶显示元件时,优选向列型液晶中的具有正介电各向异性的液晶,可以使用例如联苯类液晶、苯基环己烷类液晶、酯类液晶、三联苯类液晶、联苯基环己烷类液晶、嘧啶类液晶、二氧六环类液晶、双环辛烷类液晶、立方烷类液晶等。这些液晶中还可以进一步添加例如氯化胆甾醇、胆甾醇壬酸酯、胆甾醇碳酸酯等胆甾型液晶;以商品名C-15、CB-15(メルク公司生产)销售的手性剂;对癸氧基苯亚甲基-对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等铁电性液晶等而进行使用。
另外,当为VA型液晶盒时,优选向列型液晶中的具有负介电各向异性的液晶,其通常也被称作为负型液晶。可以使用例如二氨基苯类液晶、哒嗪类液晶、希夫氏碱类液晶、氧化偶氮基类液晶、联苯类液晶、苯基环己烷类液晶等。
作为液晶盒外表面上贴合的偏振片,可以列举将聚乙烯醇延伸取向同时吸收碘所得的称作为“H膜”的偏振膜夹在醋酸纤维保护膜中而制成的偏振片,或者H膜自身制成的偏振片。
【实施例】
以下,通过实施例对本发明进行更具体的说明,但是本发明并不局限于这些实施例。
以下合成例中的具有环氧基的聚有机硅氧烷的重均分子量Mw是在以下的条件下通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算的值。
柱子:東ソ一(株)制造,TSK-GEL
溶剂:四氢呋喃
柱温:40℃
压力:80kg f/cm2
环氧基当量是采用JIS C 2105中记载的盐酸-甲基乙基酮法测定的。
聚酰胺酸溶液和聚酰亚胺溶液的溶液粘度,是对各合成例中标明的聚合物溶液采用E型粘度计在25℃下测定的值。
聚酰亚胺的酰亚胺化率,通过将各聚酰亚胺分别在室温下干燥后,溶于氘代二甲基亚砜中,以四甲基硅烷为基准物质,在室温下测定1H-NMR,由测定结果按照下述公式(1)求出。
酰亚胺化率(%)=(1-A1/A2×α)×100 (1)
(公式(1)中,A1为化学位移10ppm附近出现的源于NH基质子的峰面积,A2为源于其他质子的峰面积,α为相对于该聚酰亚胺前体(聚酰胺酸)中的1个NH基的质子,其他质子的个数比率)。
<具有环氧基的聚有机硅氧烷的合成>
合成例1
向装有搅拌器、温度计、滴加漏斗和回流冷凝管的反应容器中,加入2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷100.0g、甲基异丁基酮500g和三乙胺10.0g,在室温下进行混合。然后,通过滴加漏斗经30分钟滴加100g去离子水后,在回流搅拌下于80℃反应6小时。反应结束后,取有机层,采用0.2重量%的硝酸铵水溶液洗涤至洗涤后的水为中性后,在减压下蒸馏除去溶剂和水,得到具有环氧基的聚有机硅氧烷(EPS-1)的粘性透明液体。
对该具有环氧基的聚有机硅氧烷进行1H-NMR分析,在化学位移(δ)=3.2ppm附近得到理论强度的源于环氧基的峰,确认反应中没有发生环氧基的副反应。
该具有环氧基的聚有机硅氧烷(EPS-1)的重均分子量Mw和环氧基当量列于表1。
合成例2~3
除了加入的原料如表1中所示以外,与合成例1同样地操作,分别得到具有环氧基的聚有机硅氧烷(EPS-2)和(EPS-3)的粘性透明液体。
这些具有环氧基的聚有机硅氧烷的重均分子量Mw和环氧基当量列于表1。
另外,表1中,原料硅烷化合物的简称分别为以下含义。
ECETS:2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷
MTMS:甲基三甲氧基硅烷
PTMS:苯基三甲氧基硅烷
表1
<聚酰胺酸的合成>
合成例4
将作为四羧酸二酐的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐20g(0.1摩尔),作为二胺的2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯21g(0.1摩尔)溶于37g N-甲基-2-吡咯烷酮和330gγ-丁内酯组成的混合溶剂中,在40℃下进行3小时反应,得到含10重量%聚酰胺酸(A-1)的溶液约400g。该溶液的溶液粘度为160mPa·s。
合成例5
将作为四羧酸二酐的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐9.8g(0.05摩尔)和均苯四酸二酐11g(0.05摩尔),作为二胺的4,4’-二氨基二苯基甲烷20g(0.1摩尔)溶于23g N-甲基-2-吡咯烷酮和210gγ-丁内酯组成的混合溶剂中,在40℃下进行3小时反应后,追加135gγ-丁内酯,得到含10重量%聚酰胺酸(A-2)的溶液约390g。该溶液的溶液粘度为125mPa·s。
合成例6
将作为四羧酸二酐的均苯四酸二酐28g(0.09摩尔)和1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐2.8g(0.01摩尔),作为二胺的对苯二胺3.0g(0.02摩尔)和4,4’-二氨基二苯基醚23g(0.08摩尔)溶于323g N-甲基-2-吡咯烷酮中,在40℃下进行3小时反应,得到含15重量%聚酰胺酸(A-3)的溶液约380g。该溶液的溶液粘度为380mPa·s。
<聚酰亚胺的合成>
合成例7
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐11g(0.05摩尔)和1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮16g(0.05摩尔),作为二胺的对苯二胺9.4g(0.087摩尔)、1,3-二(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷2.5g(0.01摩尔)和3,6-二(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷0.96g(0.0015摩尔),以及作为单胺的十八烷基胺0.81g(0.0030摩尔)溶于96g N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,在60℃下进行6小时反应,得到聚酰胺酸溶液。取少量所得聚酰胺酸溶液,加入NMP,配成聚酰胺酸浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为60mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加270g NMP,再加入40g吡啶和41g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的γ-丁内酯进行溶剂置换(通过该溶剂置换操作,将脱水闭环反应中使用的吡啶和醋酸酐除去至体系外,下同),得到含有15重量%酰亚胺化率约为95%的聚酰亚胺(B-1)的溶液约240g。取少量该溶液,加入γ-丁内酯,配成聚酰亚胺浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为70mPa·s。
合成例8
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐11g(0.050摩尔),作为二胺的对苯二胺4.3g(0.040摩尔)和3-(3,5-二氨基苯甲酰氧基)胆甾烷5.2g(0.010摩尔)溶于83g NMP中,在60℃下进行6小时反应,得到聚酰胺酸溶液。取少量所得聚酰胺酸溶液,加入NMP,配成聚酰胺酸浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为60mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加190g NMP,再加入4.0g吡啶和5.1g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的NMP进行溶剂置换,得到含有15重量%酰亚胺化率约为50%的聚酰亚胺(B-2)的溶液约120g。取少量该溶液,加入NMP,配成聚酰亚胺浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为47mPa·s。
合成例9
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐11g(0.050摩尔),作为二胺的对苯二胺3.8g(0.035摩尔)、4,4’-二氨基二苯基甲烷2.0g(0.01摩尔)和3-(3,5-二氨基苯甲酰氧基)胆甾烷2.6g(0.005摩尔)溶于80g NMP中,在60℃下进行6小时反应,得到聚酰胺酸溶液。取少量所得聚酰胺酸溶液,加入NMP,配成聚酰胺酸浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为60mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加180g NMP,再加入8.0g吡啶和10g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的γ-丁内酯进行溶剂置换,得到含有15重量%酰亚胺化率约为80%的聚酰亚胺(B-3)的溶液约110g。取少量该溶液,加入γ-丁内酯,配成聚酰亚胺浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为87mPa·s。
合成例10
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐22g(0.10摩尔),作为二胺的对苯二胺8.7g(0.08摩尔)、4,4’-二氨基二苯基甲烷2.0g(0.01摩尔)和4,4’-二氨基-2,2’-二(三氟甲基)联苯3.2g(0.01摩尔)溶于256g NMP中,在60℃下进行6小时反应,得到含有10重量%聚酰胺酸的溶液。该聚酰胺酸溶液的溶液粘度为40mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加208g NMP,再加入15g吡啶和20g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的γ-丁内酯进行溶剂置换,得到含有15重量%酰亚胺化率约为80%的聚酰亚胺(B-4)的溶液约230g。取少量该溶液,加入γ-丁内酯,配成聚酰亚胺浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为57mPa·s。
合成例11
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐16.8g(0.075摩尔)和1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮7.9g(0.025摩尔),作为二胺的对苯二胺4.3g(0.04摩尔)、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚11.7g(0.04摩尔)和2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜8.6g(0.02摩尔)溶于260gNMP中,在60℃下进行6小时反应,得到聚酰胺酸溶液。取少量所得聚酰胺酸溶液,加入NMP,配成聚酰胺酸浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为92mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加350g NMP,再加入40g吡啶和31g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的γ-丁内酯进行溶剂置换,得到含有11重量%酰亚胺化率约为92%的聚酰亚胺(B-5)的溶液约415g。取少量该溶液,加入γ-丁内酯,配成聚酰亚胺浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为123mPa·s。
合成例12
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐14.6g(0.065摩尔)、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮7.9g(0.025摩尔)和2,3,2’,3’-联苯四羧酸二酐2.9g(0.010摩尔),作为二胺的对苯二胺4.3g(0.04摩尔)、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚11.7g(0.04摩尔)和2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜8.6g(0.02摩尔)溶于260g NMP中,在60℃下进行6小时反应,得到聚酰胺酸溶液。取少量所得聚酰胺酸溶液,加入NMP,配成聚酰胺酸浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为103mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加350g NMP,再加入40g吡啶和31g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的γ-丁内酯进行溶剂置换,得到含有10重量%酰亚胺化率约为90%的聚酰亚胺(B-6)的溶液约420g。该溶液的溶液粘度为113mPa·s。
合成例13
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐22.4g(0.1摩尔),作为二胺的对苯二胺10.8g(0.1摩尔)溶于300g NMP中,在60℃下进行6小时反应,得到聚酰胺酸溶液。取少量所得聚酰胺酸溶液,加入NMP,配成聚酰胺酸浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为103mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加380g NMP,再加入40g吡啶和31g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的γ-丁内酯进行溶剂置换,得到含有10重量%酰亚胺化率约为90%的聚酰亚胺(B-7)的溶液约320g。该溶液的溶液粘度为113mPa·s。
<液晶取向剂的配制>
实施例1
将100重量份合成例1中制得的具有环氧基的聚有机硅氧烷EPS-1与换算成聚酰亚胺(B-1)相当于5000重量份的量的合成例8中制得的含聚酰亚胺(B-1)的溶液进行混合,向其中加入500重量份(相对于100重量份聚合物的合计量相当于9.8重量份)作为环氧基化合物的N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷(分子量约为400),再向其中加入γ-丁内酯(BL)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和丁基溶纤剂(BC),配成溶剂组成为BL∶NMP∶BC=45∶45∶10(重量比)、固体含量浓度为4重量%的溶液。将该溶液用孔径为1μm的滤器过滤,配制出液晶取向剂。
采用该液晶取向剂如下进行各种评价。评价结果列于表2。
<液晶盒的制造>
采用液晶取向膜印刷机(日本写真印刷(株)制造),将以上配制的液晶取向剂涂敷在带有ITO膜制透明电极的玻璃基板的透明电极面上,在80℃的加热板上加热1分钟,再在200℃的加热板上加热10分钟,形成平均膜厚为800的涂膜。
采用装有缠绕人造纤维布的辊的打磨机,在辊转速为500rpm、操作台移动速度为3cm/秒,绒毛挤入长度为0.4mm的条件下,对该涂膜进行打磨处理,形成液晶取向膜。然后,在超纯水中用超声波洗涤1分钟,再在100℃的洁净烘箱中干燥10分钟。重复进行该操作,制作一对(两块)在透明电极面上具有液晶取向膜的基板。
然后,在上述一对基板的具有液晶取向膜的各外缘上,涂敷加入了直径为5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘合剂后,使液晶取向膜面相对向并进行重合及压合,使各液晶取向膜的打磨方向相互逆平行,使粘合剂固化。接着,通过液晶注入口向一对基板间填充向列型液晶(メルク公司生产,MLC-6221)后,用丙烯酸类光固化粘合剂将液晶注入口封闭,制造出液晶盒。
<液晶盒的评价>
重复上述操作,制造多个液晶盒。对以下的耐热性评价和耐光性评价,分别采用各液晶盒进行评价。
[电压保持率的评价]
在60℃下,在167毫秒的时间跨度内,对以上制造的液晶盒施加5V的电压,施加时间为60微秒,然后测定从电压解除至167毫秒后的电压保持率。当该电压保持率为98%以上时,电压保持率可评价为良好。
另外,电压保持率的测定装置采用(株)東陽テクニカ制的VHR-1。
[耐热性的评价]
对以上制造的液晶盒,在与上述电压保持率的评价同样的条件下测定电压保持率(初期电压保持率)。然后,将该液晶盒在100℃的烘箱中静置1000小时使其产生热应力后,再次在上述条件下测定电压保持率(产生热应力后的电压保持率),调查产生热应力后的电压保持率相对于初期电压保持率的变化率。当该变化率不到±2%时,耐热性可评价为良好。
[耐光性的评价]
对以上制造的液晶盒,在与上述电压保持率的评价同样的条件下测定电压保持率(初期电压保持率)。然后,将该液晶盒静置于40瓦特型白色荧光灯下5cm距离处,照射1000小时使其产生光应力后,再次在上述条件下测定电压保持率(产生光应力后的电压保持率),调查产生光应力后的电压保持率相对于初期电压保持率的变化率。当该变化率不到±2%时,耐光性可评价为良好。
[静电泄漏性能的测定]
在25℃下对以上制造的液晶盒施加5分钟120V的电压,使盒内静电蓄积。然后,以5分钟为刻度测定自所施电压的解除至蓄积的电压消失时的时间,当该时间为60分钟以内时,静电泄漏性能评价为良好。
实施例2~18和比较例1~3
除了具有环氧基的聚有机硅氧烷和其他聚合物的种类及用量分别如表2中所示以外,与实施例1同样地操作,配制各液晶取向剂,制作液晶盒,并进行评价。评价结果列于表2。
另外,其他聚合物分别以上述合成例中制得的聚合物溶液形式供给液晶取向剂的配制,表2中的用量分别为换算成各溶液中所含的聚合物的量的值。
在实施例13~18和比较例2中,各实施例分别使用两种其他聚合物。
表2
Claims (7)
1、一种液晶取向剂,其特征在于含有选自具有下述式(S-1)表示的重复单元的聚有机硅氧烷、其水解物及其水解缩合物构成的群组中的至少一种,其中环氧基当量为50~10000g/mol,通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算的重均分子量为1000~100000,
式(S-1)中,X为具有环氧基的一价有机基团,Y为羟基、碳原子数为1~20的烷氧基、碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为6~20的芳基。
3、权利要求1或2所述的液晶取向剂,其进一步含有选自聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物。
4、权利要求3所述的液晶取向剂,其中选自聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物为选自聚酰胺酸以及将该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物,该聚酰胺酸使含有2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮和2,3,2’,3’-联苯四羧酸二酐构成的群组中的至少一种的四羧酸二酐与二胺反应所制得。
5、权利要求3或4所述的液晶取向剂,其中选自聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物的含有比率,相对于100重量份选自具有上述式(S-1)表示的重复单元的聚有机硅氧烷、其水解物及其水解缩合物构成的群组中的至少一种,为200~50000重量份。
6、由权利要求1~5任一项所述的液晶取向剂形成的液晶取向膜。
7、一种液晶显示元件,其特征在于具有权利要求6所述的液晶取向膜。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102147546A (zh) * | 2010-02-08 | 2011-08-10 | Jsr株式会社 | 液晶显示元件的制造方法、聚合物组合物和液晶显示元件 |
CN102268264A (zh) * | 2010-06-02 | 2011-12-07 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶取向膜的形成方法、液晶显示元件以及聚有机硅氧烷化合物 |
CN102604651A (zh) * | 2011-01-05 | 2012-07-25 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜、相位差膜、相位差膜的制造方法以及液晶显示元件 |
CN102994102A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | Jsr株式会社 | 液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件、液晶显示元件的制造方法及聚有机硅氧烷 |
CN103374353A (zh) * | 2012-04-20 | 2013-10-30 | Jsr株式会社 | 液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件及液晶显示元件的制造方法 |
CN106167709A (zh) * | 2015-05-22 | 2016-11-30 | 奇美实业股份有限公司 | 液晶配向剂及其应用 |
CN106256875A (zh) * | 2015-06-18 | 2016-12-28 | 奇美实业股份有限公司 | 液晶配向剂及其应用 |
CN103980911B (zh) * | 2013-02-07 | 2017-03-01 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件及其制造方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8730437B2 (en) * | 2010-04-14 | 2014-05-20 | Chi Mei Corporation | Method for making a treated polymer for a liquid crystal alignment agent, the treated polymer made thereby, and liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element containing the treated polymer |
JP5552894B2 (ja) * | 2010-05-14 | 2014-07-16 | Jsr株式会社 | 液晶配向剤および液晶表示素子 |
JPWO2014167885A1 (ja) * | 2013-04-12 | 2017-02-16 | Jsr株式会社 | 光学装置 |
KR102280925B1 (ko) * | 2014-07-25 | 2021-07-26 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 하드코팅층 형성용 조성물 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57178221A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-02 | Ricoh Elemex Corp | Sealant for liquid crystal display panel |
US5138010A (en) * | 1990-06-25 | 1992-08-11 | University Of Colorado Foundation, Inc. | Fast switching polysiloxane ferroelectric liquid crystals |
KR0179115B1 (ko) * | 1995-11-20 | 1999-05-01 | 구자홍 | 액정배향용 감광성물질 및 이를 이용한 액정표시장치 |
TW593602B (en) * | 2001-03-29 | 2004-06-21 | Chisso Corp | A liquid crystal orientated solvent varnish and a liquid crystal display element |
JP4168922B2 (ja) * | 2003-12-12 | 2008-10-22 | ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 | 液晶フィルム形成用組成物、光学異方性フィルム及びそれらの製造方法 |
TWI359189B (en) * | 2004-01-27 | 2012-03-01 | Jsr Corp | Liquid crystal alignment agent, liquid crystal ali |
TWI319407B (en) * | 2005-03-25 | 2010-01-11 | Nof Corp | Resin composition for protective film of color filter, and color filter |
JP2006276501A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Seiko Epson Corp | 配向膜、配向膜の形成方法、電子デバイス用基板、液晶パネルおよび電子機器 |
KR20080028318A (ko) * | 2006-09-26 | 2008-03-31 | 제이에스알 가부시끼가이샤 | 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 |
-
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102147546A (zh) * | 2010-02-08 | 2011-08-10 | Jsr株式会社 | 液晶显示元件的制造方法、聚合物组合物和液晶显示元件 |
CN102147546B (zh) * | 2010-02-08 | 2015-02-25 | Jsr株式会社 | 液晶显示元件的制造方法、聚合物组合物和液晶显示元件 |
CN102268264A (zh) * | 2010-06-02 | 2011-12-07 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶取向膜的形成方法、液晶显示元件以及聚有机硅氧烷化合物 |
CN102268264B (zh) * | 2010-06-02 | 2016-02-03 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶取向膜的形成方法、液晶显示元件以及聚有机硅氧烷化合物 |
CN102604651A (zh) * | 2011-01-05 | 2012-07-25 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜、相位差膜、相位差膜的制造方法以及液晶显示元件 |
CN102994102A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | Jsr株式会社 | 液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件、液晶显示元件的制造方法及聚有机硅氧烷 |
CN102994102B (zh) * | 2011-09-08 | 2015-10-07 | Jsr株式会社 | 液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件、液晶显示元件的制造方法及聚有机硅氧烷 |
CN103374353A (zh) * | 2012-04-20 | 2013-10-30 | Jsr株式会社 | 液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件及液晶显示元件的制造方法 |
CN103374353B (zh) * | 2012-04-20 | 2016-01-20 | Jsr株式会社 | 液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件及液晶显示元件的制造方法 |
CN103980911B (zh) * | 2013-02-07 | 2017-03-01 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件及其制造方法 |
CN106167709A (zh) * | 2015-05-22 | 2016-11-30 | 奇美实业股份有限公司 | 液晶配向剂及其应用 |
CN106256875A (zh) * | 2015-06-18 | 2016-12-28 | 奇美实业股份有限公司 | 液晶配向剂及其应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5360356B2 (ja) | 2013-12-04 |
TWI465812B (zh) | 2014-12-21 |
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