CN102241991B - 液晶取向剂、液晶取向膜的制造方法和液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶取向剂、液晶取向膜的制造方法和液晶显示元件。本发明提供了一种在具有精细凹凸的面板上的涂布性乃至印刷性优异,同时通过少量的放射线照射量的光取向法就能赋予良好的液晶取向性(预倾角体现性),且能赋予烧屏特性优异的液晶取向膜的液晶取向剂。上述液晶取向剂包含具有特定感光性结构的聚有机硅氧烷以及聚合物,该聚合物为从聚酰胺酸和将该聚酰胺酸脱水闭环得到的聚酰亚胺组成的群中选出的至少一种,该聚酰胺酸为将四羧酸二酐与二胺反应得到,该二胺包括:具有碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为4~20的烷氧基、连接两个以上6元环结构的基团、或具有类固醇结构的基团的二胺;以及具有羧基的二胺。
Description
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、液晶取向膜的制造方法和液晶显示元件。
背景技术
在液晶显示元件中,为了在相对于基板面的规定方向上对液晶分子进行取向,在基板表面设置液晶取向膜。该液晶取向膜通常通过用人造丝等布料在基板表面上形成的有机膜表面上,以一个方向上摩擦的方法(打磨法)形成。这在横电场方式的液晶显示元件中也是同样的。然而,如果通过打磨处理形成液晶取向膜,具有下述问题:在打磨工序中容易产生灰尘或静电,因此会在取向膜表面附着灰尘,从而成为显示不佳的原因,除此之外,在具有TFT(薄膜晶体管)元件的基板的情况下,由于产生的静电,还会有破坏TFT元件的电路而导致产品成品率降低这样的问题。因此,作为在液晶盒中使液晶取向的其他方法,提出了在基板表面上形成的放射线敏感性的有机薄膜中照射偏光或非偏光的放射线,从而赋予液晶取向能力的光取向法(参见专利文献1~6)。通过该光取向法,可以在工序中不产生灰尘或静电,形成均匀的液晶取向。
此外,作为液晶显示元件,已知以TN(扭曲向列)型、STN(超扭曲向列)型等为代表的使用具有正介电各向异性的向列型液晶的水平取向模式的液晶显示元件,以及使用具有负介电各向异性的向列型液晶的垂直(Homeotropic)取向模式的VA(垂直取向)型液晶显示元件。在该工作模式中,在基板间施加电压,使液晶分子朝向与基板平行的方向倾斜时,液晶分子必须从基板法线方向朝向一定的方向倾斜。作为此方法,可以采用例如在基板表面设置突起的方法;在透明电极上设置带状条纹的方法、通过使用打磨取向膜,从而使液晶分子倾斜,由基板法线方向朝向基板面内的一个方向(预倾斜)的方法等。上述光取向方法能用作在垂直取向模式的液晶显示元件中,控制液晶分子倾斜方向的方法。即,已知通过使用能通过光取向方法赋予取向控制能力和预倾角体现性的垂直取向性的液晶取向膜,从而能均匀控制施加电压时的液晶分子倾斜方向(专利文献1、2和4~6)。
由此,通过光取向法制备的液晶取向膜,能有效适用于各种液晶显示元件。然而,为了在有机薄膜中通过光取向法赋予液晶取向能力,必须照射10,000J/m2以上的强放射线,由于构成有机薄膜的分子切断会产生性能恶化的问题,此外,还会引起放射线照射装置的随时间恶化(例如紫外线灯的光照射强度的随时间恶化),从降低液晶显示元件制造成本的观点来看,存在问题。此外,指出了通过光取向法形成的液晶取向膜即使在形成初始具有预倾角体现性,其有时也会随时间改变,要求进行改善。
该点在使用光取向法时,作为通过非常少的放射线照射量就体现良好的液晶取向性能的新液晶取向膜材料,报道了由在分子内导入特定感光性部位的聚酰胺酸或聚酰亚胺构成的材料(专利文献7~9)。在这些文献中记载的液晶取向剂通过500~3,000J/m2左右的放射线照射,就能形成显示出良好液晶取向性的液晶取向膜,是优异的材料。
然而,对于近年来液晶显示元件的高精细化和高速响应性,人们的期望越来越大,为此,需要继续改善基板构成等的硬面上进行改善。因此,在基板面上不可避免地会产生复杂的高度差,且为了在该高度差部分上确保良好的目视确认性,对于液晶取向剂的涂布性或印刷性的要求比目前增加很多。此外,在具有根据光取向法的液晶取向膜的液晶显示元件中,存在残影和烧屏的问题,期望对其进行改善。尤其是由于上述预倾角引起的在画面上产生的亮度差,观察者会认为是烧屏,急需对其进行改善。
如上所述,尚未知晓下述液晶取向剂,并且非常期望提供该液晶取向剂。该液晶取向剂能根据少量的放射线照射量有利地体现光取向法的优点,且能够形成显示出改善了的残影特性和烧屏特性的液晶取向膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-307736号公报
专利文献2:日本特开2004-163646号公报
专利文献3:日本特开2002-250924号公报
专利文献4:日本特开2004-83810号公报
专利文献5:日本特开平9-211468号公报
专利文献6:日本特开2003-114437号公报
专利文献7:WO2009/25385A1
专利文献8:WO2009/25386A1
专利文献9:WO2009/25388A1
专利文献10:日本特开昭63-291922号公报
非专利文献
非专利文献1:T.J.Scheffer et.al.J.Appl.Phys.vol.19,p2013(1980)
发明内容
本发明是鉴于上述事情做出的,其目的在于提供一种在具有精细凹凸的面板上的涂布性或印刷性优异,同时通过少量的放射线照射量的光取向法就能赋予良好的液晶取向性(预倾角体现性),且能赋予烧屏特性优异的液晶取向膜的液晶取向剂。
本发明的另一目的是提供一种具有由上述液晶取向剂形成的烧屏特性优异的液晶取向膜,长期可靠性优异的液晶显示元件。
本发明的另一目的和优点可以由以下说明体现。
本发明的上述目的和优点其一是通过一种液晶取向剂实现,其含有:
(A)具有下式(A1)表示的结构的聚有机硅氧烷,
在式(A1)中,R为氟原子或氰基,a为0~4的整数,“*”表示连接键,以及
(B)从聚酰胺酸和将该聚酰胺酸脱水闭环得到的聚酰亚胺所组成的群中选出的至少一种聚合物,其中该聚酰胺酸是四羧酸二酐与二胺反应得到的,该二胺包括(b2)具有羧基的二胺。上述二胺优选还包括(b1)二胺,其具有:碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为4~20的烷氧基、具有连接两个以上6元环结构的基团或具有类固醇结构的基团。
本发明的上述目的和优点,其二是通过具有由上述液晶取向剂形成的液晶取向膜的液晶显示元件实现。
本发明的液晶取向剂在具有精细凹凸的面板上的涂布性或印刷性优异,同时通过少量的放射线照射量的光取向法就能赋予良好的液晶取向性(预倾角体现性),此外,能赋予残影和烧屏特性优异的液晶取向膜。
具有该由本发明的液晶取向剂形成的液晶取向膜的本发明的液晶显示元件,烧屏特性得到改善,长期可靠性优异,即使在长时间使用的情况下,显示性能也不会恶化。因此,本发明的液晶显示元件可以有效地在各种装置内使用,例如,可以优选在钟、便携式游戏机、文字处理机、笔记本电脑、导航系统、摄像机、便携信息终端、数码相机、移动电话、各种监视器、液晶电视等显示装置中使用。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
如上所述,本发明的液晶取向剂含有:
(A)具有上式(A1)表示的结构的聚有机硅氧烷,以及
(B)从聚酰胺酸(以下,有时也称为“聚酰胺酸(B)”)和该聚酰胺酸脱水闭环得到的聚酰亚胺(以下,有时也称为“聚酰亚胺(B)”)所组成的群中选出的至少一种聚合物,其中该聚酰胺酸是四羧酸二酐和二胺反应得到的,该二胺包括(b2)具有羧基的二胺。上述二胺优选还包括(b1)二胺,其具有:碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为4~20的烷氧基、具有连接两个以上6元环结构的基团或具有类固醇结构的基团。
<聚有机硅氧烷(A)>
本发明中的聚有机硅氧烷(A)是具有上式(A1)表示的结构的聚有机硅氧烷。
作为上式(A1)中的a,优选为0或1,更优选为0。
作为上式(A1)表示的结构,可以优选例示分别下式(A1-1)和(A1-2)表示的基团形成的结构:
在式(A1-1)和(A1-2)中,R、a和“*”分别与上式(A1)定义相同;
式(A1-1)中的R1为氢原子、包含脂环式基团的碳原子数为3~40的1价有机基团或碳原子数为1~40的烷基,其中,上述烷基的部分或全部氢原子可被氟原子取代,
X1为单键、氧原子、+-COO-或+-OCO-(以上,标记“+”的连接键与R1键合),
R2为2价的芳香族基团、2价的脂环式基团、2价的杂环基团或2价的缩合环式基团,
X2为单键、氧原子、+-COO-或+-OCO-(以上,标记“+”的连接键与R2键合),
b为0~3的整数;
式(A1-2)中的R3是为氢原子、包含脂环式基团的碳原子数为3~40的1价有机基团或碳原子数为1~40的烷基,其中,上述烷基的部分或全部氢原子可被氟原子取代,
X3为氧原子或2价的芳香族基团,
R4为2价的芳香族基团、2价的脂环式基团、2价的杂环基团或2价的缩合环式基团,
X4为单键、氧原子、+-COO-或+-OCO-(以上,标记“+”的连接键与R4键合),
c为0~3的整数。
作为上式(A1-1)中的R1和上式(A1-2)中的R3的包含脂环式基团的碳原子数为3~40的1价有机基团,可以列举例如胆甾烯基、胆甾烷基、金刚烷基等。作为R1和R3的碳原子数为1~40的烷基,优选为例如碳原子数为1~20的烷基,其中,该烷基的部分或全部氢原子可被氟原子取代。作为该烷基的例子,可以列举例如正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正月桂基、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、4,4,4-三氟丁基、4,4,5,5,5-五氟戊基、4,4,5,5,6,6,6-七氟烷基、3,3,4,4,5,5,5-七氟庚基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、2-(全氟癸基)乙基等。
作为上式(A 1-1)中的R2和上式(A 1-2)中的R4的2价芳香族基团,可以列举例如1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基、2,3,5,6-四氟-1,4-亚苯基等;
作为R2和R4的2价脂环式基团,可以列举例如1,4-亚环己基、2-氟-1,4-亚环己基、3-氟-1,4-亚环己基、2,3,5,6-四氟-1,4-亚环己基等;
作为R2和R4的2价杂环基,可以列举例如1,4-亚吡啶基、2,5-亚吡啶基、1,4-亚呋喃基;
作为R2和R4的2价缩合环式基团,可以列举例如萘基等。
作为上式(A1-1)表示的基团,可以分别列举优选为下式表示的基团等;
在上式中,R1和“*”分别与式(A1-1)的定义相同,d为1~10的整数。
作为上式(A1-2)表示的基团,可以分别列举优选下式表示的基团等。
在上式中,R3和“*”分别与式(A 1-2)的定义相同。
本发明的聚有机硅氧烷(A)优选具有0.2~6mmol/g,更优选具有0.3~5mmol/g上式(A1)表示的结构。
对于本发明的聚有机硅氧烷(A),通过凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为1,000~500,000,更优选为2,000~200,000。
如上述的聚有机硅氧烷(A),优选只要在上述范围内具有上式(A1)表示的结构,则可以通过任意的方法制造,例如,将包含具有环氧基和水解性基团的硅烷化合物(以下,称为“硅烷化合物(1)”)的硅烷化合物的混合物,优选在有机溶剂、水和催化剂的存在下进行水解缩合,首先合成具有环氧基的聚有机硅氧烷(以下,称为“聚有机硅氧烷(A)的前体”),然后通过使该聚有机硅氧烷与具有上式(A1)表示的结构和能与环氧基反应的基团的化合物(以下,称为“化合物(A1)”)反应,从而合成。此时,还可以将化合物(A1)与下述化合物(以下,称为“其他反应性化合物”)联用,该化合物没有上式(A1)表示的结构,且具有能与环氧基反应的基团。
作为上述硅烷化合物(1),可以列举例如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基三甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基三乙氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基甲基二乙氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基二甲基甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基二甲基乙氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基三甲氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基三乙氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基甲基二甲氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基二乙氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基二甲基甲氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基二甲基乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(3,4-环氧环己基)丙基三甲氧基硅烷、3-(3,4-环氧环己基)丙基三乙氧基硅烷等,可以使用从其中选择的一种以上。
用于合成聚有机硅氧烷(A)前体的硅烷化合物,可以仅由如上述的硅烷化合物(1)构成,也可以除了上述硅烷化合物(1)以外,包含其他的硅烷化合物(以下,称为“硅烷化合物(2)”)。
作为能在其中使用的硅烷化合物(2),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、羟基甲基三氯硅烷、羟基甲基三甲氧基硅烷、羟基甲基三乙氧基硅烷、羟基甲基三正丙氧基硅烷、羟基甲基三异丙氧基硅烷、羟基甲基三正丁氧基硅烷、羟基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、(氯代)(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、(氯代)(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,
此外,以商品名计,还可以列举例如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(以上为信越化学工业(株)制造);
グラスレジン(昭和电工(株)制造);SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420(以上为東レ·ダウコ一ニング(株)制造);
FZ3711、FZ3722(以上为日本ユニカ一(株)制造);
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(以上为チツソ(株)制造);
メチルシリケ一トMS51、メチルシリケ一トMS56(以上为三菱化学(株)制造);
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(以上为コルコ一ト(株)制造);
GR100、GR650、GR908、GR950(以上为昭和电工(株)制造)等的部分缩合物。
在这些硅烷化合物(2)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。
本发明中优选使用的聚有机硅氧烷(A)的前体,优选其环氧当量为100~10,000g/mol,更优选为150~1,000g/mol,特别优选为150~300g/mol。因此,在合成聚有机硅氧烷(A)的前体时,优选设定硅烷化合物(1)与硅烷化合物(2)的使用比例,使得所得聚有机硅氧烷的环氧当量在上述范围内。在合成本发明中使用的聚有机硅氧烷(A)的前体时,优选仅使用硅烷化合物(1),不使用其他硅烷化合物。
作为能在合成聚有机硅氧烷(A)的前体时使用的有机溶剂,可以列举例如烃、酮、酯、醚、醇等。
作为上述烃,可以列举例如甲苯、二甲苯等;
作为上述酮,可以列举例如甲乙酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、二乙酮、环己酮等;作为上述酯,可以列举例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异戊酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙酯等等;
作为上述醚,可以列举例如乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氢呋喃、二噁烷等;
作为上述醇,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,优选非水溶性的溶剂。
这些有机溶剂可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。
有机溶剂的使用量,相对于100重量份全部硅烷化合物,优选为10~10,000重量份,更优选为50~1,000重量份。
在制造聚有机硅氧烷(A)前体时的水的使用量,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,可以列举例如如乙胺、二乙胺、哌啶、哌嗪、吡咯烷、吡咯的有机伯、仲胺;
如三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、二氮杂二环癸烯的有机叔胺;
如四甲基氢氧化铵的有机季胺等。在这些有机碱中,优选如三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶的有机叔胺;如四甲基氢氧化铵的有机季胺。
作为在制造聚有机硅氧烷(A)前体时的催化剂,优选碱金属化合物或有机碱。通过使用碱金属化合物或有机碱作为催化剂,从而不会产生环氧基开环等副反应,能以高的水解、缩合速度获得目标聚有机硅氧烷,因此生产稳定性良好,为优选。此外,含有由使用碱金属化合物或有机碱作为催化剂而被合成,由前体制造的聚有机硅氧烷(A)的本发明的液晶取向剂,保存稳定性非常优异,因此为优选。其理由推测可能是由于能促进形成三元结构,能形成癸醇基的含有比例较少的聚有机硅氧烷。即,推测该聚有机硅氧烷(A)由于癸醇基的含有比例较少,能抑制癸醇基之间的缩合反应,进而抑制与(B)聚合物的缩合反应,因此结果保存稳定性优异。
作为催化剂,特别优选有机碱。有机碱的使用量根据有机碱的种类、温度等反应条件等有所不同,需要适当进行设定,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。
制造聚有机硅氧烷(A)前体时的水解或水解、缩合反应,优选将具有环氧基的化合物与根据需要的其他硅烷化合物,溶解在有机溶剂中,将该溶液与有机碱和水混合,通过例如油浴等加热从而进行。
在水解、缩合反应时,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,更优选为1~8小时。在加热中,可以搅拌混合液,也可以在回流下进行。
在反应结束后,优选用水洗净由反应液分离出的有机溶剂层。在该洗净时,通过用含少量盐的水,例如0.2重量%左右的硝酸铵水溶液等洗净,从而在洗净操作容易这点上是优选的。洗净进行至洗净后的水层为中性,然后将有机溶剂层用干燥剂干燥,该干燥剂根据需要为无水硫酸钙、分子筛等,然后除去溶剂,从而能获得目标的聚有机硅氧烷(A)前体。
对于聚有机硅氧烷(A)的前体,用凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算重均分子量Mw优选为1,000~1,000,000,更优选为1,500~300,000。
在本发明中,作为聚有机硅氧烷(A)的前体,可以使用市售的具有环氧基的聚有机硅氧烷。作为该市售品,可以列举例如DMS-E01、DMS-E12、DMS-E21、EMS-32(以上为チツソ(株)制造)等。
本发明中使用的化合物(A1),是具有上式(A1)表示的结构和能与环氧基反应基团的化合物。作为该化合物(A1),为具有上式(A1-1)表示的结构的物质,优选下式(A1-1C)和(A1-2C)各自表示的化合物。
上式(A1-1C)中的R、R1、R2、X1、X2、a和b以及上式(A1-2C)中的R、R3、R4、X3、X4、a和c分别与上式(A1-1)或(A1-2)中的定义相同;
上式(A1-1C)中的X5为单键、氧原子、硫原子、亚甲基、碳原子数为2~10的亚烷基、碳原子数为2~10的亚烯基或2价的芳香族基团,
在X5为单键时,e为1且R5为氢原子,
在X5为亚甲基、亚烷基、亚烯基或2价的芳香族基团时,e为0或1,且R5为羧基、羟基、-SH、-NCO、-NHR(其中,上述R为氢原子或碳原子数为1~6的烷基)、-CH=CH2或-SO2Cl;
上式(A 1-2C)中的R6为2价的芳香族基团、2价的杂环式基团或2价的缩合环式基团,X6为氧原子、-COO-+或-OCO-+(其中,以上的给予“+”的连接键与R6键合),
f为0~3的整数,
R7为羧基、羟基、-SH、-NCO、-NHR(其中,上述R为氢原子或碳原子数为1~6的烷基)、-CH=CH2或-SO2Cl、X7为单键、-OCO-(CH2)i-+或-O-(CH2)j-+(其中,上述i和j分别为0~10的整数,给予“+”的连接键与R7键合)
作为上式(A1-1C)表示的化合物,优选在上式(A1-1C)中,X5为单键,R5为羧基的化合物,或X5为亚甲基、亚烷基或2价的芳香族基团,R5为羧基的化合物;
作为上式(A1-2C)表示的化合物,优选在上式(A1-2C)中,R7为羧基的化合物。以下,将具有羧基的该化合物(A1)称为“羧酸(A1)”。
作为该羧酸(A1),更优选作为上式(A1-1C)表示的化合物,可以分别列举下式表示化合物等;
在上式中,R1分别与式(A1-1)的定义相同,d为1~10的整数;
作为上式(A1-2)表示的化合物,可以分别列举下式表示的化合物等;
在上式中,R3分别与式(A1-2)中的定义相同。
作为上述其他反应性化合物,优选具有羧基作为能与环氧基反应的基团的化合物,可以列举具有预倾角体现性结构的羧酸(以下,称为“其他羧酸(1)”)、具有通过光照射产生自由基的结构和具有光增敏功能的结构中的至少一种结构的羧酸(以下,称为“其他羧酸(2)”),以及上述以外的其他羧酸(以下,称为“其他羧酸(3)”)等,可以由其中选择至少一种使用。
上述其他羧酸(1)中所谓的预倾角体现性结构,可以列举例如由碳原子数为8~20的烷基或烷氧基、碳原子数为1~21的氟代烷基或氟代烷氧基、或包含脂环式基团的碳原子数为3~40的1价有机基团构成的结构。
作为具有该结构的其他羧酸(1),可以分别列举例如下式(C-1)~(C-4)分别表示的化合物等,
式(C-1)中的h为1~3的整数,i为3~18的整数;
式(C-2)中的j为5~20的整数;
式(C-3)中的k为1~3的整数,m为0~18的整数;此外
式(C-4)中的n为1~18的整数。
其中,优选上式(C-2)、(C-3)和(C-4)各自表示的化合物,更优选作为上式(C-2)表示的化合物,可以列举4-(正戊基)苯甲酸、4-(正己基)苯甲酸、4-(正庚基)苯甲酸、4-(正辛基)苯甲酸、4-(正壬基)苯甲酸、4-(正癸基)苯甲酸、4-(正十二烷基)苯甲酸、4-(正十八烷基)苯甲酸等;
作为上式(C-3)表示的化合物,可以分别列举例如下式(C-3-1)~(C-3-3)分别表示的化合物等;
作为上式(C-4)表示的化合物,可以列举例如4-(正丁氧基)苯甲酸、4-(正戊氧基)苯甲酸、4-(正己氧基)苯甲酸、4-(正庚氧基)苯甲酸、4-(正辛氧基)苯甲酸、4-(正壬氧基)苯甲酸、4-(正癸氧基)苯甲酸、4-(正十二烷氧基)苯甲酸、4-(正十八烷氧基)苯甲酸等,可以使用选自其中的一种以上。
上述其他羧酸(2)中的羧酸光增敏功能,是指通过光照射形成一重项激励状态后,快速引起项间交叉,向三重项激励状态转移,在该三重项激励状态中,通过与其他分子冲突,从而将对方改变成激励状态,自己恢复到基底状态的功能。该光增敏功能还可以与通过光照射产生自由基的功能并存。
作为通过光照射产生自由基的结构和具有光增敏功能的结构中的至少一种的结构,可以列举二苯酮结构、9,10-二氧代二氢蒽结构、1,3-二硝基苯结构和1,4-二氧代环己-2,5-二烯结构,即下式(1)~(4)分别表示的结构,
可以是从中选择的至少一种结构。作为具有该结构的其他羧酸(2),可以列举例如3-苯偶姻苯甲酸、4-苯偶姻苯甲酸、3-(4-二乙基氨基-2-羟基苯偶姻)苯甲酸、4-(2-羟基苯偶姻)苯甲酸、3-(2-羟基苯偶姻)苯甲酸、2-(2-羟基苯偶姻)苯甲酸、4-(4-甲基苯偶姻)苯甲酸、4-(3,4-二甲基苯偶姻)苯甲酸、3-(4-苯偶姻-苯氧基)丙酸、9,10-二氧代二氢蒽-2-羧酸(蒽醌-2-羧酸)、3-(9,10-二氧代-9,10-二氢蒽-2-基)丙酸、[3-(4,5-二甲氧基-3,6-二氧代环己-1,4-二烯基)丙氧基]乙酰酸、3,5-二硝基苯甲酸、4-甲基-3,5-二硝基苯甲酸、3-(3,5-二硝基苯氧基)丙酸、2-甲基-3,5-二硝基苯甲酸等。
作为上述其他羧酸(3),可以列举例如甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸等。
制造本发明聚有机硅氧烷(A)时使用的羧酸(A1)的使用比例,相对于1mol聚有机硅氧烷(A)的前体具有的环氧基,优选为0.001~1mol,优选为0.1~1mol,进一步优选为0.2~0.9mol。
制造本发明聚有机硅氧烷(A)时使用的其他羧酸(1)的使用比例,相对于1mol聚有机硅氧烷(A)的前体具有的环氧基,优选为0.5mol以下,更优选为0.01~0.3mol。
制造本发明聚有机硅氧烷(A)时使用的其他羧酸(2)的使用比例,相对于1mol聚有机硅氧烷(A)的前体具有的环氧基,优选为0.3mol以下,更优选为0.0001~0.1mol。
制造本发明聚有机硅氧烷(A)时使用的其他羧酸(3)的使用比例,相对于1mol聚有机硅氧烷(A)的前体具有的环氧基,优选为0.3mol以下,更优选为0.0001~0.2mol。
在制造本发明聚有机硅氧烷(A)时,除了羧酸(A1)以外,还联用其他羧酸的情况下,羧酸(A1)相对于全部羧酸的总量,优选使用10mol%以上。此外,在使用其他羧酸(2)的情况下,为了保证更良好的残影特性,其使用比例相对于全部羧酸的总量,优选使用30mol%以下,更优选为15mol%以下。
在制造本发明聚有机硅氧烷(A)时,羧酸合计的使用比例,相对于1mol聚有机硅氧烷(A)的前体具有的环氧基,优选使用0.01~1mol,更优选为0.1~0.75mol。
聚有机硅氧烷(A)的前体,与如上述的羧酸的反应在适当催化剂的存在下,优选可以在适当的有机溶剂中进行。
作为其中使用的催化剂,可以使用有机碱,除此之外,还可以使用作为能促进环氧化合物和羧酸反应的所谓固化促进剂的公知化合物。
作为上述有机碱,可以列举例如如乙胺、二乙胺、哌啶、哌嗪、吡咯烷、吡咯的有机伯、仲胺;
如三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、二氮杂二环癸烯的有机叔胺;
如四甲基氢氧化铵的有机季胺等。在这些有机碱中,优选如三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶的有机叔胺;以及如四甲基氢氧化铵的有机季胺,可以使用从其中选择的一种以上。
作为上述固化促进剂,可以列举例如如苄基二甲基胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、环己基二甲基胺、三乙醇胺的叔胺;
如2-甲基咪唑、2-正丁基咪唑、2-正十二烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十二烷基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羟基甲基)咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基-4,5-二[(2’-氰基乙氧基)甲基]咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十二烷基咪唑鎓偏苯三酸酯、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑啉鎓偏苯三酸酯、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑-(1’)]乙基-s-三唑、2,4-二氨基-6-(2’-正十二烷基咪唑)乙基-s-三唑、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑-(1’)]乙基-s-三唑、2-甲基咪唑的异氰脲酸酯加成物、2-苯基咪唑的异氰脲酸酯加成物、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑-(1’)]乙基-s-三唑的异氰脲酸酯加成物的咪唑化合物;如二苯基膦、三苯基膦、亚磷酸三苯酯的有机磷化合物;
如苄基三苯基氯化鏻、四正丁基溴化鏻、甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、正丁基三苯基溴化鏻、四苯基溴化鏻、乙基三苯基碘化鏻、乙基三苯基乙酸鏻、四正丁基鏻、o,o-二乙基二硫代磷酸酯、四正丁基鏻苯并三唑盐、四正丁基鏻四氟代硼酸盐、四正丁基鏻四苯基硼酸酯、四苯基鏻四苯基硼酸酯的鏻盐的季鏻盐;
如1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一烷-7,其有机酸盐的二氮杂双环烷烃;
如辛酸锌、辛酸锡、乙酰丙酮铝络合物的有机金属化合物;
如四乙基溴化铵、四正丁基溴化铵、四乙基氯化铵、四正丁基氯化铵的季铵盐;
如三氟化硼、硼酸三苯基酯的硼化合物;
如氯化锌、氯化亚锡的金属卤化物;
如二氰基二酰胺或胺与环氧树脂的加成物等胺加成型促进剂等高熔点分散型潜在性固化促进剂;
上述咪唑化合物、有机磷化合物、季鏻盐等固化促进剂的表面被聚合物覆盖的微胶囊型潜在性固化促进剂;胺盐型潜在性固化促进剂;
路易斯酸盐、布朗斯台德酸等高温分解型热阳离子聚合型潜在性固化促进剂等潜在性固化促进剂等。
其中,优选如四乙基溴化铵、四正丁基溴化铵、四乙基氯化铵、四正丁基氯化铵的季铵盐。
催化剂相对于100重量份聚有机硅氧烷(A)的前体,优选以100重量份以下,更优选以0.01~100重量份,进一步优选以0.1~20重量份的比例使用。
作为聚有机硅氧烷(A)的前体与羧酸反应时使用的有机溶剂,可以列举例如烃化合物、醚化合物、酯化合物、酮化合物、酰胺化合物、醇化合物等。其中,从原料和产物的溶解性以及产物的精制容易程度出发,优选醚化合物、酯化合物、酮化合物。溶剂的固体成分浓度(反应溶液中溶剂以外的成分总量占溶液全重的比例)优选以0.1重量%以上,更优选以5~50重量%的量使用。
反应温度优选为0~200℃,更优选为50~150℃。反应时间优选为0.1~50小时,更优选为0.5~20小时。
本发明中优选的聚有机硅氧烷(A),使用具有环氧基的聚有机硅氧烷作为原料,通过其环氧基的开环加成,从而导入上式(A1)表示的结构。该制造方法简便。此外,尤其是在能提高上式(A1)表示的结构的导入率的观点上看,是非常优选的方法。
<聚酰胺酸(B)>
本发明液晶取向剂中的聚酰胺酸(B),可以通过使四羧酸二酐与包括(b2)具有羧基的二胺(以下,称为“二胺(b2)”)的二胺反应得到。上述二胺优选还包括(b1)二胺,其具有:碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为4~20的烷氧基、连接两个以上6元环结构的基团或具有类固醇结构的基团。
作为其中使用的四羧酸二酐,可以列举例如脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作为它们的具体例,作为脂肪族四羧酸二酐,可以列举例如丁四酸二酐等;
作为脂环式四羧酸二酐,可以列举例如1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基羧酸二酐、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-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-羧基甲基降冰片烷基-2:3,5:6-二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧代三环[5.3.1.02,6]十一碳-3,5,8,10-四酮等;
作为芳香族四羧酸二酐,可以列举例如均苯四酸二酐等。
可以使用在日本特愿2009-157556号中记载的四羧酸二酐。
作为用于合成聚酰胺酸(B)的四羧酸二酐,其中,优选含有脂环式四羧酸二酐,更优选含有2,3,5-三羧基环戊烯乙酸二酐或1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐,特别优选含有2,3,5-三羧基环戊烯乙酸二酐。
作为用于合成聚酰胺酸(B)的四羧酸二酐,优选相对于全部四羧酸二酐,含有10mol%以上的2,3,5-三羧基环戊烯乙酸二酐或1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐,更优选含有20mol%以上,最优选仅由2,3,5-三羧基环戊烯乙酸二酐或1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐构成。
上述二胺(b1)是具有碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为4~20的烷氧基、具有连接两个以上6元环结构的基团或具有类固醇结构的基团的二胺。作为该二胺(b1),其中,包含连接两个以上6元环结构的基团或具有类固醇结构的基团的二胺还可以具有碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为4~20的氟代烷基碳原子数为4~20的烷氧基。其中,作为具有类固醇结构的基团,可以列举例如胆甾烷-3-基、胆甾烷-5-烯-3-基、胆甾烷-24-烯-3-基、胆甾烷-5,24-二烯-3-基、羊毛甾烷-3-基等。
作为本发明中的二胺(b1),可以列举例如1,1-二(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基环己烷、1,1-二(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-二(4-((氨基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-二(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基环己基)环己烷、下式(b1-1)表示的化合物。
在式(b1-1)中,X为单键、亚甲基、碳原子数为2或3的亚烷基、*-O-、*-COO-、*-OCO-、*-X’-R”-、*-R”-X’-或*-X’-R”-X’,其中,X’分别表示+-O-、+-COO-或+-OCO-,其中,“+”表示赋予其的连接键朝向式(3-1-1)的左边方向,R”分别为碳原子数是2或3的亚烷基,赋予“*”的连接键与二氨基苯基键合,n1为0~2的整数,n2为0或1,在n1+n2为2以上时,R’为氢原子,碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为1~20的氟代烷基,在n1+n2为0或1时,R’为具有类固醇结构的基团、碳原子数为4~20的烷基或碳原子数为4~20的氟代烷基。
作为上式(b1-1)中的烷基和氟代烷基,分别优选为直链。
作为本发明中的二胺(b1),优选上式(b1-1)表示的化合物,作为其具体例,可以列举例如正十二烷氧基-2,4-二氨基苯、正十四烷氧基-2,4-二氨基苯、正十五烷氧基-2,4-二氨基苯、正十六烷氧基-2,4-二氨基苯、正十八烷氧基-2,4-二氨基苯、正十二烷氧基-2,5-二氨基苯、正十四烷氧基-2,5-二氨基苯、正十五烷氧基-2,5-二氨基苯、正十六烷氧基-2,5-二氨基苯、正十八烷氧基-2,5-二氨基苯、胆甾烷氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷氧基-2,4-二氨基苯、胆甾烯氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烯基酯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-二(4-氨基苯偶姻氧基)胆甾烷、3,6-二(4-氨基苯偶姻氧基)胆甾烯、下式(b1-1-1)~(b1-1-7)分别表示的基团等。
含有使用如上述包含二胺(b1)的二胺合成的聚酰胺酸(B),和将该聚酰胺酸脱水闭环得到的聚酰亚胺(B)的液晶取向剂,特别优选用于VA型液晶显示元件的液晶取向摸。
上述二胺(b2)是具有羧基的二胺。作为该二胺(b2),优选为下式(b2-1)表示的化合物。
在式(b2-1)中,y为0~2的整数;
x分别为0~4的整数,其中,在存在多个x时,各个x可以相同,也可以不同;
RI分别为单键、亚甲基、碳原子数为2~6的亚烷基或亚环己基,其中,上述亚烷基也可以在链中被醚键或酯键中断;
XI为单键、亚甲基、氟代亚甲基、碳原子数为2~4的亚烷基、碳原子数为2~4的氟代亚烷基、氧原子、羰基、*-COO-、*-OCO-、*-NH-、*-CONH-、*-NHCO-(“*”表示赋予其的连接链朝向(b2-1)的左边方向)或下式(XI-1)表示的基团,
在式(XI-1)中,RII为单键、亚甲基、碳原子数为2~6的亚烷基或亚环烷基,其中,上述亚烷基也可以在链中被醚键或酯键中断;
RIII为氢原子、碳原子数为1~6的烷基或基团-RIVCOOH(其中,RIV是单键、亚甲基、碳原子数为2~6的亚烷基或亚环己基,其中,上述亚烷基也可以在链中被醚键或酯键中断),
此外,式(b2-1)中的羧基总数为1~4的整数。
作为上式(b2-1)中的RI,优选分别为亚甲基或碳原子数为2~5的亚烷基。
作为上式(b2-1)表示的化合物,优选为上式(b2-1)中x中的至少一个是1,基团XI不是上式(XI-1)表示基团的化合物,或上式(b2-1)中的x全部为0,基团XI为上式(XI-1)表示基团的化合物。
作为上式(b2-1)表示的化合物,进一步优选例如下式(b2-1-1)~(b2-1-5)各自表示的化合物。
在上式中,XI分别与上式(b2-1)中的XI定义相同;
RIII是碳原子数为1~6的烷基;
x分别为1~4的整数;
z分别为1~5的整数,
d为1~4的整数。上式(b2-1-1)、(b2-1-2)和(b2-1-5)中的x和d各自优选1。
作为上式(b2-1)表示的化合物,优选(b2-1-1)、(b2-1-2)或(b2-1-5)表示的化合物,作为其优选的具体例,可以列举3,5-二氨基苯甲酸、下式(b2-1-2-1)和(b2-1-5-1)各自表示的化合物。
作为本发明中的二胺,可以是仅由如上述的二胺(1)和二胺(2)构成的物质,也可以在二胺(1)和二胺(2)以外,还含有除此之外的二胺(以下,称为二胺(3))。
作为其中能使用的二胺(3),可以是例如二胺(1)和二胺(2)以外的脂肪族二胺、脂环式二胺、芳香族二胺、二氨基有机硅氧烷等。作为其具体例,作为脂肪族二胺,可以列举间苯二甲胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺等;
作为脂环式二胺,可以列举例如1,4-二氨基环己烷、4,4’-甲撑二(环己基胺)、1,3-二(氨基甲基)环己烷等;
作为芳香族二胺,可以列举例如对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、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、4,4’-二氨基-2,2’-二(三氟甲基)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、2,2-2(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4’-(对苯二亚异丙基)二(苯胺)、4,4’-(间苯二亚异丙基)二(苯胺)、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯、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、1,4-二-(4-氨基苯基)-哌嗪、4-(4’-三氟甲氧基苯甲酰)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、4-(4’-三氟甲基苯甲酰)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯等;
作为二氨基有机硅氧烷,可以列举例如1,3-二(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等,
除此之外,还可以使用在日本特愿2009-157556号中记载的二胺中,不符合二胺(1)和二胺(2)的物质。
用于合成聚酰胺酸(B)的二胺优选相对于全部二胺,含有10%以上如上述的二胺(1),更优选含有30~70mol%,进一步优选含有35~60mol%;
优选相对于全部二胺,含有10%以上如上述的二胺(2),更优选含有30~70mol%,进一步优选含有40~65mol%。用于合成聚酰胺酸(B)的二胺相对于全部二胺,可以含有80mol%以下范围内的如上述的二胺(3),优选在5~40mol%的范围内含有。
用于合成聚酰胺酸(B)的二胺,通过在上述范围内含有二胺(1),从而所得液晶取向即能维持良好的涂布性以及印刷性,且能获得可以同时具有耐烧屏性和良好预倾角体现性的液晶取向膜,是优选的。此外,通过在上述范围内含有二胺(2),从而所得液晶取向剂的良好印刷性与形成的液晶取向膜的电特性(尤其是电压保持率)的平衡优异,是优选的。
聚酰胺酸(B)可以通过使如上述的四羧酸二酐与二胺反应而合成。
用于聚酰胺酸(B)合成反应的四羧酸二酐与二胺的使用比例,优选相对于1当量二胺的氨基,四羧酸二酐的酸酐基为0.2~2当量,更优选为0.3~1.2当量的比例。
聚酰胺酸的合成反应优选在有机溶剂中,优选在-20℃~150℃,更优选在0~100℃下,优选进行0.1~24小时,更优选进行0.5~12小时。
其中,作为有机溶剂,可以列举例如非质子性极性溶剂、苯酚及其衍生物、醇、酮、酯、醚、卤代烃、烃等。作为这些有机溶剂的具体例,作为上述非质子性极性溶剂,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、二甲砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷酰三胺等;
作为上述苯酚衍生物,可以列举例如间甲酚、二甲酚、卤代苯酚等;
作为上述醇,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、三乙二醇、乙二醇单甲醚等;
作为上述酮,可以列举例如丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等;
作为上述酯,可以列举例如乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯等;
作为上述醚,可以列举例如二乙醚、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、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、四氢呋喃等;
作为上述卤代烃,可以列举例如二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等;
作为上述烃,可以列举例如己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异庚基醚等。
在这些有机溶剂中,优选使用选自非质子性极性溶剂和苯酚及其衍生物(第一有机溶剂)的一种以上,或使用选自上述第一有机溶剂的一种以上和选自醇、酮、酯、醚、卤代烃和烃(第二有机溶剂)的一种以上的混合物。在后者的情况下,第二有机溶剂的使用比例相对于第一有机溶剂和第二有机溶剂的合计量,优选为50重量%以下,更优选为40重量%以下,进一步优选为30重量%以下。
有机溶剂的使用量(a)优选四羧酸二酐和二胺的总量(b)相对于反应溶液的总量(a+b),为0.1~50重量%。
如上能获得溶解了聚酰胺酸(B)的反应溶液。
该反应溶液可以直接用于液晶取向剂的制备,在分离反应溶液中所含的聚酰胺酸(B)后用于液晶取向剂的制备,或将分离的聚酰胺酸(B)精制后,用于液晶取向剂的制备。在将聚酰胺酸(B)脱水闭环,形成聚酰亚胺(B)的情况下,可以将上述反应溶液直接供应于脱水闭环反应中,可以在将反应溶液中所含的聚酰胺酸(B)分离后,供应于脱水闭环反应中,或者也可以在将分离的聚酰胺酸(B)精制后,供应于脱水闭环反应中。聚酰胺酸(B)的分离和精制可以根据公知的方法进行。
<聚酰亚胺(B)>
本发明的聚酰亚胺(B),可以通过将如上述合成的聚酰胺酸(B)脱水闭环,酰亚胺化而获得。
本发明中的聚酰亚胺(B),可以是将作为其前体的聚酰胺酸(B)具有的全部酰胺结构脱水闭环的完全酰亚胺化物,也可以是仅将酰胺酸结构的一部分脱水闭环,酰胺酸结构和酰亚胺环结构并存的酰亚胺化物。本发明中的聚酰亚胺(B),优选其酰亚胺化率优选为10~90%,更优选为20~80%。该酰亚胺化率,以百分比表示相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构的数量与酰亚胺环结构的数量的总和,酰亚胺环结构的数量所占的比例。其中,酰亚胺环的一部分可以是异酰亚胺环。
聚酰胺酸(B)的脱水闭环优选通过加热聚酰胺酸(B)的方法,或在有机溶剂中溶解聚酰胺酸(B),在该溶液中添加脱水剂和脱水闭环催化剂,根据需要进行加热的方法而进行。其中,优选通过后者的方法。
在上述聚酰胺酸(B)的溶液中,添加脱水剂和脱水闭环催化剂的方法中,作为脱水剂,可以使用例如乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脱水剂的使用量,相对于1mol聚酰胺酸的酰胺酸结构,优选为0.01~20mol。作为脱水闭环结构,可以使用例如吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶、三乙胺等叔胺。脱水闭环催化剂的使用量,相对于1mol使用的脱水剂,优选为0.01~10mol。作为在脱水闭环反应中使用的有机溶剂,可以列举作为在聚酰胺酸的合成中使用的溶剂所例示的有机溶剂。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1.0~120小时,更优选为2.0~30小时。
由此获得含有聚酰亚胺(B)的反应溶液。该反应溶液可以直接用于液晶取向剂的制备,也可以从反应溶液中除去脱水剂以及脱水闭环催化剂的基础上制备液晶取向剂,也可以分离聚酰亚胺(B)后,用于液晶取向剂的制备,或将分离的聚酰亚胺(B)精制后,用于液晶取向剂的制备。这些精制操作可以根据公知的方法进行。
<其他成分>
本发明的液晶取向剂,含有如上述的聚有机硅氧烷(A)和从聚酰胺酸(B)和聚酰亚胺(B)所组成的群中选出的至少一种聚合物,只要不损害本发明的效果,就还可以含有任选的其他成分。作为能在其中使用的其他成分,可以列举上述聚有机硅氧烷(A)、聚酰胺酸(B)和聚酰亚胺(B)以外的聚合物(以下,称为“其他聚合物”)、固化剂、固化催化剂、固化促进剂、在分子内具有至少一个环氧基的化合物(以下称为“环氧化合物”)、官能性硅烷化合物、表面活性剂、光增敏剂等。
[其他聚合物]
上述其他聚合物,能用于进一步改善本发明液晶取向剂的溶液特性和所得液晶取向膜的电特性。作为该其他聚合物,可以列举例如聚有机硅氧烷(A)以外的聚有机硅氧烷(以下,称为“其他有机硅氧烷”)、聚酰胺酸(B)以外的聚酰胺酸(以下,称为“其他聚酰胺酸”)、聚酰亚胺(B)以外的聚酰亚胺(以下,称为“其他聚酰亚胺”)、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、纤维素衍生物、聚乙缩醛、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,优选其他有机硅氧烷、其他聚酰胺酸、其他聚酰亚胺,可以使用选自其中的一种以上。
上述其他聚有机硅氧烷,可以通过将选自硅烷化合物(1)和(2)的至少一种水解缩合得到。聚有机硅氧烷(A)的前体也可以用作其中所述的其他聚有机硅氧烷。对于本发明中的其他聚有机硅氧烷,通过凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为500~100,000,更优选为500~10,000。
其他聚有机硅氧烷的合成反应以及分离和精制可以根据聚有机硅氧烷(A)的例子进行,这对于本领域技术人员而言是显而易见的。
其他聚酰胺酸可以通过使四羧酸二酐与选自上述二胺(b 1)和(b3)的至少一种二胺反应,或使四羧酸而酐与选自上述二胺(b2)和(b3)的至少一种二胺反应而获得。其他聚酰亚胺可以通过使如上的其他聚酰胺酸脱水闭环而酰亚胺化而获得。其他聚酰亚胺的酰亚胺化率优选为30%以上,更优选为40~80%。
其他聚酰胺酸和其他聚酰亚胺的合成以及分离和精制,可以根据聚酰胺酸(B)或聚酰亚胺(B)的例子进行。
[固化剂和固化剂催化剂以及固化促进剂]
为了更牢固地进行聚有机硅氧烷(A)的交联反应,在本发明的液晶取向剂中,可以含有上述固化剂和固化催化剂,为了促进固化剂的固化反应,在本发明的液晶取向剂中可以含有上述固化促进剂。
作为上述固化剂,可以使用通常用作具有环氧基的固化性化合物,或包含具有环氧基的化合物的固化性组合物的固化用固化剂,可以例示例如多元胺、多元羧酸酐、多元羧酸等。
作为上述多元羧酸酐,可以列举例如环己烷三酸的酸酐和其他的多元羧酸酐。
作为上述环己烷三酸的酸酐,可以列举例如环己烷-1,3,5-三羧酸-3,5-酐、环己烷-1,2,3-三羧酸-2,3-酸酐等,作为其他多元酸酐,可以列举例如4-甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基降冰片烯酸酐、十二烯琥珀酸酐、琥珀酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、下式表示的化合物,以及
其中在上式中,m为1~20的整数。
在聚酰胺酸的合成中通常使用的四羧酸二酐,除此之外,还可以列举α-萜品烯、别罗勒烯等具有共轭双键的脂环式化物与马来酸酐的狄尔斯-阿尔德反应产物及其加氢化物等。
作为上述固化催化剂,可以使用例如六氟化锑化合物、六氟化磷化合物、三乙酰乙酸铝等。这些催化剂可以催化通过加热使环氧基进行阳离子聚合。
作为上述固化促进剂,可以列举例如咪唑化合物;季鏻化合物;季铵化合物;如1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一烯-7及其有机酸盐的二氮杂双环烯烃;如辛酸锌、辛酸锡、乙酸丙酮铝络合物的有机金属化合物;如三氟化硼、硼酸三苯基酯的硼化合物;如氯化锌、氯化亚锡的金属卤化物;如二氰基二酰铵、胺与环氧树脂的加成物的胺加成型促进剂等高熔点分散型潜在性固化促进剂;季鏻盐等的表面被聚合物覆盖的微胶囊型潜在性固化促进剂;胺盐型潜在性固化促进剂;如路易斯酸盐、布朗斯台德酸盐那样的高温分解型热阳离子聚合型潜在性固化促进剂等潜在性固化促进剂等。
[环氧化合物]
上述环氧化合物,是在分子内具有至少一个环氧基的化合物,但不包括符合上述聚有机硅氧烷(A)或其他聚有机硅氧烷的情况。
从进一步提高形成的液晶取向膜对基板表面的粘合性的观点出发,本发明的液晶取向剂可以含有该环氧化合物。
作为该环氧化合物,可以列举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-间二甲苯二胺、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-苄基胺、N,N-二缩水甘油基-氨基甲基环己烷等作为优选的物质。
在本发明的液晶取向剂含有环氧化合物的情况下,为了有效进行该交联反应,还可以联用1-苄基-2-甲基咪唑等碱催化剂。
[官能性硅烷化合物]
为了提高所得液晶取向膜与基板的粘合性,可以使用上述官能性硅烷化合物。作为官能性硅烷化合物,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-酰脲丙基三甲氧基硅烷、3-酰脲丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三乙烯三胺、N-三甲氧基硅烷基丙基三乙烯三胺、10-三甲氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲硅烷基-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(氧基乙烯基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-二(氧基乙烯基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷等,此外,还可以列举如在专利文献10(日本特开昭63-291922号公报)中记载的四羧酸二酐与具有氨基的硅烷化合物的反应物等。
[表面活性剂]
作为上述表面活性剂,可以列举例如非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、聚硅氧烷表面活性剂、聚亚烷基氧化物表面活性剂、含氟表面活性剂等。
[光增敏剂]
作为上述光增敏剂,可以列举例如均四甲苯、苯腈、丁酰苯、丙酰苯、苯乙酮、咕吨酮、4-甲氧基苯乙酮、3-甲氧基苯乙酮、蒽酮、苯甲醛、4,4’-二甲氧基二苯酮、二苯酮、芴、联三苯、联苯、噻吨酮、蒽醌、4,4’-二(二乙基氨基)二苯酮、菲、萘、4-苯基苯乙酮、4-苯基二苯酮、2-碘萘、苊、2-萘腈、1-碘萘、1-萘腈、柯啶、晕苯、苄基、荧蒽、芘、1,2-苯并蒽、吖啶、嗯、并四苯、2-甲氧基萘、1,4-二氰基萘、9-氰基蒽、9,10-二氰基蒽、2,6,9,10-四氰基蒽等。
<各成分的使用比例>
本发明液晶取向剂中各成分的使用比例如下所述。
在本发明的液晶取向剂含有选自其他聚酰胺酸和其他聚酰亚胺的至少一种聚合物的情况下,这些其他聚合物的使用比例优选相对于聚酰胺酸和聚酰亚胺的总和(即,是指聚酰胺酸(B)和聚酰亚胺(B)以及任选使用的其他聚酰胺酸和其他聚酰亚胺的总和。以下相同),为90重量%以下,更优选为70重量%以下。
本发明的液晶取向剂,含有聚有机硅氧烷(A)以及从聚酰胺酸(B)和聚酰亚胺(B)组成的群中选出的至少一种聚合物作为聚合物,其使用比例以聚有机硅氧烷(A)相对于总计100重量份的聚酰胺酸和聚酰亚胺的使用比例计,优选为0.1~100重量份,更优选为1~5重量份,进一步优选为5~15重量份。通过设为该范围的使用比例,能维持所得液晶取向剂的良好的涂布性和印刷性,且能实现适当的预倾角度体现性,是优选的。
在本发明的液晶取向剂含有其他聚有机硅氧烷的情况下,其使用比例相对于总计100重量份的聚酰胺酸和聚酰亚胺,优选为100重量份以下,更优选为50重量份以下,进一步优选为20重量份以下。
在本发明的液晶取向剂含有固化剂的情况下,其使用比例相对于100重量份聚有机硅氧烷(A),优选为100重量份以下。
在本发明的液晶取向剂含有固化催化剂的情况下,其使用比例相对于100重量份聚有机硅氧烷(A),优选为2重量份以下。
在本发明的液晶取向剂含有固化促进剂的情况下,其使用比例相对于100重量份聚有机硅氧烷(A),优选为10重量份以下。
在本发明的液晶取向剂含有环氧化合物的情况下,其使用比例相对于总计100重量份的聚酰胺酸和聚酰亚胺,优选为40重量份以下,更优选为0.1~30重量份。此外,在将碱催化剂与环氧化物一起使用的情况下,其使用比例相对于100重量份环氧化合物,优选为10重量份以下,更优选为0~2重量份。
在本发明的液晶取向剂含有官能性硅烷化合物的情况下,其使用比例,相对于总计100重量份的聚酰胺酸和聚酰亚胺,优选为50重量份以下,更优选为20重量份以下。
在本发明的液晶取向剂含有表面活性剂的情况下,其使用比例,相对于100重量份全部的本发明液晶取向剂,优选为10重量份以下,更优选为1重量份以下。
本发明的液晶取向剂含有光增敏剂的情况下,其使用比例相对于100重量份聚有机硅氧烷(A),优选为20重量份以下,更优选为10重量份以下。
<液晶取向剂>
本发明的液晶取向剂,含有如上述的聚合物和任意的其他成分,优选以在适当的有机溶剂中溶解的溶液组合物的形式制备。
作为能用于制备本发明液晶取向剂的有机溶剂,优选能溶解聚有机硅氧烷(A)、从聚酰胺酸(B)和聚酰亚胺(B)所组成的群中选出的至少一种聚合物和任选使用的其他成分,不会与其反应的物质。作为能在本发明的液晶取向剂中优选使用的有机溶剂,可以列举作为在聚有机硅氧烷(A)、聚酰胺酸(B)和聚酰亚胺(B)的合成中使用的有机溶剂而在上述例示的有机溶剂,可以使用选自其中的一种以上。
在本发明液晶取向剂的制备中使用的优选溶剂含有上述有机溶剂中的一种,或将上述有机溶剂中的两种以上组合得到,在下述优选的固体成分浓度中,液晶取向剂所含的各成分不会析出,且液晶取向剂表面张力在25~45mN/m的范围内。
本发明液晶取向剂的固体成分浓度,即液晶取向剂中溶剂以外的全部成分的重量占液晶取向剂的全部重量的比例可以考虑粘性、挥发性等进行选择,优选在1~10重量%的范围内。本发明的液晶取向剂通过在基板上涂布,形成作为液晶取向膜的涂膜,在固体成分浓度不足1重量%的情况下,有时该涂膜的膜厚过小,难以获得良好的液晶取向膜。另一方面,在固体成分浓度超过10重量%的情况下,涂膜的膜厚过大,难以获得良好的液晶取向膜,此外,液晶取向剂的粘性增大,有时涂布特性不足。特别优选的固体成分浓度的范围,根据在基板上涂布液晶取向剂时采用的方法有所不同。例如,在通过旋涂法进行的情况下,特别优选1.5~4.5重量%的范围。在通过印刷法的情况下,特别优选固体成分浓度在3~9重量%的范围内,由此溶液粘度在12~50mPa·s的范围内。在通过喷墨法的情况下,特别优选固体成分浓度在1~5重量%的范围内,由此溶液粘度在3~15mPa·s的范围内。
在制备本发明液晶取向剂时的温度优选为0℃~200℃,更优选为10℃~60℃。
<液晶取向膜的形成方法>
本发明的液晶取向剂,可以优选用于通过光取向法形成液晶取向膜。
作为形成液晶取向膜的方法,可以列举例如在基板上涂布本发明的液晶取向膜,形成涂膜,然后向该涂膜照射偏光或非偏光的放射线,从而赋予液晶取向能力的方法。
首先,在设置图案状的透明导电膜的基板的透明导电膜侧,通过例如辊涂法、旋涂法、印刷法、喷墨法等适当的涂布方法涂布本发明的液晶取向剂,再将该涂布面预加热(预烘焙),然后煅烧(后烘焙),从而形成涂膜。预烘焙的条件是在例如40~120℃下进行0.1~5分钟,后烘焙条件是优选在120~300℃下,更优选在150~250℃下,优选进行5~200分钟,更优选进行10~100分钟,后烘焙后的涂膜膜厚优选为0.001~1μm,更优选为0.005~0.5μm。
作为上述基板,可以使用例如浮法玻璃、苏打玻璃的玻璃;如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、环状烯烃树脂那样的由塑料构成的透明基板等。
作为上述透明导电膜,可以使用例如由SnO2构成的NESA(注册商标)膜、由In2O3-SnO2构成的ITO膜等。为了使得这些透明导电膜图案化,可以使用公知的方法。
在涂布液晶取向剂时,为了使基板或透明导电膜与涂膜的粘合性更好,还可以在基板或透明导电膜上预先涂布官能性硅烷化合物、钛酸酯化合物等。
然后,通过在上述涂膜中照射直线偏光或部分偏光的放射线或非偏光的放射线,从而赋予液晶取向能力。其中,作为放射线,可以使用例如包含150nm~800nm波长光的紫外线和可见光线,优选包含300nm~400nm波长光的紫外线。在使用的放射线为直线偏光或部分偏光的情况下,照射可以由与基板面垂直的方向进行,为了赋予预倾角,也可以从倾斜的方向进行,此外,还可以将其组合进行。在照射非偏光放射线的情况下,照射的方向必须是倾斜的方向。
作为放射线的照射量,优选为1J/m2以上,不足10,000J/m2,更优选为10~3,000J/m2。另外,在现有的由液晶取向剂形成的涂膜上,通过光取向法赋予液晶取向能力的情况下,需要10,000J/m2以上的放射线照射量。然而,通过本发明的液晶取向剂,即使光取向法时的放射线照射量为3,000J/m2以下,进而为1,000J/m2以下,也能赋予良好的液晶取向能力,可以减少液晶显示元件的制造成本。
<液晶显示元件的制造方法>
本发明的液晶显示元件,具有由本发明的液晶取向剂形成的液晶取向膜。由本发明的液晶取向剂形成的液晶取向膜尤其是在用于垂直取向型的液晶显示元件时,能最大限度地发挥出其有利效果,是优选的。
本发明的液晶显示元件例如可以如下制造。
制备两张如上形成液晶取向膜的基板,在该两张基板间设置液晶,从而制造液晶盒。为了制造液晶盒,可以列举例如以下两种方法。
为了使用该液晶制造液晶盒,可以列举例如以下两种方法。
第一种方法是通过间隙(盒间隙)将两张基板对向设置,使各个液晶取向膜对向,使用密封剂将两张基板的周边部分贴合,向通过基板表面和密封剂划分的盒缝隙内注入填充液晶后,密封注入孔的方法,由此能制造液晶盒。
第二种方法是称为ODF(滴注,One Drop Fill)方式的方法。在形成液晶取向膜的两张基板中的一张基板上的规定部位中,例如通过涂布紫外光固化性的密封剂,再在液晶取向膜上滴入液晶,然后贴合其他基板,使液晶取向膜对向,然后在基板的整个面上照射紫外光,使密封剂固化,从而制造液晶盒。
无论哪种方法,接着,均优选将液晶盒加热至液晶形成等方相的温度,然后缓慢冷却至室温,从而除去液晶填充时的流动取向。
进而,通过在液晶盒的外侧表面贴合片光板,从而可以获得本发明的液晶显示元件。其中,在液晶取向膜为垂直取向性的情况下,构成单元,使形成液晶取向膜的两张基板间的取向容易轴的方向平行,向其上贴合偏光板,使其偏光方向与取向容易轴形成45°的角度,从而形成具有垂直液晶取向型液晶盒的液晶显示元件。
作为上述密封剂,可以优选使用例如含有作为间隔物的氧化铝球和固化剂的环氧树脂等。
作为上述液晶,可以优选使用向列型液晶、近晶型液晶等。
在垂直取向型单元的情况下,优选具有介电各向异性的向列型液晶,可以使用例如二氰基苯系液晶、哒嗪系液晶、席夫碱系液晶、氧化偶氮系液晶、联苯系液晶、苯基环己烯系液晶等。
作为在液晶盒外侧使用的偏光板,可以列举被称为“H膜”的偏光膜的偏光板,其用乙酸纤维素保护膜挟持将聚乙烯醇衍射取向并吸收了碘,或由H膜自身构成的偏光板等。
由此制备的本发明的液晶显示元件的显示特性、长期可靠性等各性能优异。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不受到其限制。
以下实施例中的重均分子量Mw是通过以下条件的凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算值。
柱:東ソ一(株)制造,TSKgelGRCXLII
溶剂:四氢呋喃
温度:40℃
压力:68kgf/cm2
环氧当量根据JIS C2105的“盐酸-甲乙酮法”测定。
聚合物的溶液粘度,是对各合成例中指出的聚合物浓度为20重量%的聚合物溶液(溶剂:N-甲基-2-吡咯烷酮),使用E型粘度计,在25℃下测定的值。
聚酰亚胺的酰亚胺化率,是在纯水中加入各合成例得到的聚酰亚胺溶液,将所得沉淀在室温下充分减压干燥,然后在重氢化二甲砜中溶解,由以四甲基硅烷作为基准物质,在室温下测定的1H-NMR光谱,通过下述数学式(1)计算求出。
酰亚胺化率(%)=(1-A1/A2×α)×100 (1)
在数学式(1)中,A1表示来自在化学位移10ppm附近出现的NH基团质子的峰面积,A2为来自其他质子的峰面积,
α为相对于一个聚合物前体(聚酰胺酸)中NH基质子的其他质子的个数比例。
另外,以下,按照下述合成路线,根据需要,重复原料化合物和聚合物的合成,从而确保以下合成中使用的必须量。
<具有环氧基的聚有机硅氧烷(聚有机硅氧烷(A)的前体)的合成>
合成例E-1
在具有搅拌器、温度计、滴入漏斗和回流冷凝管的反应容器内加入100.0g的2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、500g甲基异丁基酮和10.0g三乙胺,在室温下混合。然后,在30分钟内由滴入漏斗滴入100g去离子水,接着在回流下混合,并在80℃下反应6小时。在反应结束后,取出有机层,通过0.2重量%的硝酸铵水溶液洗净,直至洗净后的水为中性,接着,在减压下蒸馏除去溶剂和水,从而获得粘稠的透明液体形式的具有环氧基的聚有机硅氧烷(EPS-1)。
对该聚有机硅氧烷(EPS-1)进行1H-NMR分析,在化学位移(δ)=3.2ppm附近,获得理论强度那样的基于环氧基的峰,确认在反应中不会引起环氧基的副反应。
该聚有机硅氧烷(EPS-1)的重均分子量Mw为2,200,环氧当量为186g/mol。
<羧酸(A1)的合成>
在下述合成例中,合成下式(A-1)~(A-8)
分别表示的化合物。以下,将上式(A-1)~(A-8)分别表示的化合物称为“化合物(A-1)~(A-8)”等。
合成例A-1
在具有回流管的200mL的茄型烧瓶中,加入12g正癸基琥珀酸酐、8.2g的4-氨基肉桂酸和100mL乙酸,在回流下反应2小时。在反应结束后,用乙酸乙酯萃取出反应混合物,将所得有机层用水洗净,用硫酸镁干燥,然后用柱色谱(填充剂:二氧化硅凝胶,展开溶剂:氯仿/甲醇=8/2(体积比))精制,再由乙醇和四氢呋喃的混合溶剂进行再结晶,从而获得10g化合物(A-1)的白色结晶(纯度98.0%)。
合成例A-2
在1L的茄型烧瓶中,加入82g对羟基肉桂酸、304g碳酸钙和400mL的N-甲基-2-吡咯烷酮,在室温下搅拌1小时,然后加入212g的1-溴代辛烷,在100℃下搅拌5小时。接着,通过减压蒸馏除去溶剂。向其中加入48g氢氧化钠和400mL水,回流3小时进行水解反应。在反应后,用盐酸中和反应体系,回收生成的沉淀,由乙醇进行再结晶,从而获得80g化合物(A-2)的白色结晶。
合成例A-3
将107g的4-溴代肉桂酸在83g的亚硫酰氯中回流4小时,获得红色透明溶液。然后,蒸馏除去未反应的亚硫酰氯,接着用甲苯对残渣进行再结晶,用正己烷洗净所得结晶,从而获得85g的4-溴代肉桂酰氯的白色结晶。
然后,在25mL的吡啶中溶解25.0g(0.147mol)的4-氨基环己醇。将该溶液的温度保持在约3℃,并向其中滴入在350mL吡啶中悬浮43.3g(0.176mol)的4-溴代肉桂酰氯,再反应3小时。将所得反应混合物(悬浮液)加入1.3kg盐酸酸性冰水中,回收产生的沉淀,水洗,干燥,从而获得50g的4-溴代肉桂酸4-正戊基环己基酯粗制物(奶油色粉末)。
在50g上述得到的4-溴代肉桂酸4-正戊基环己基酯粗制物、0.28g乙酸钯和1.52g三(邻甲苯基)膦的混合物中,在氮气环境下,加入125mL的干燥三乙胺进行反应。在4-溴代肉桂酸4-正戊基环己基酯粗制物完全溶解后,用注射器注入10.8g丙烯酸,再在95℃下继续反应2小时。在1.3kg盐酸酸性冰水中,加入所得暗绿色的反应混合物,回收产生的沉淀。将在500mL乙酸乙酯中溶解所得固体的溶液用1N的盐酸和5重量%的碳酸氢钠溶液依次洗净,然后用硫酸镁干燥,蒸馏除去溶剂,从而获得56g上式(A-3)表示的化合物的粗制物(黄色固体)。将该粗制物用乙醇再结晶,从容获得30g(收率55%)化合物(A-3)的黄色粉末。
合成例A-4
在1L的茄型烧瓶中,加入91.3g的4-羟基苯甲酸甲酯、182.4g碳酸钾和320mL的N-甲基-2-吡咯烷酮,在室温下搅拌1小时,然后加入157.1g的1-碘代-4,4,4-三氟丁烷,在100℃下搅拌反应5小时。在反应结束后,在水中加入反应混合物,进行再沉淀。然后,在所得沉淀中加入48g氢氧化钠和400mL水,回流3小时进行水解反应。在反应结束后,用盐酸中和反应混合物,回收产生的沉淀,用乙醇再结晶,从而获得110g的4-(4,4,4-三氟丁氧基)苯甲酸的白色结晶。
从反应容器中取出该4-(4,4,4-三氟丁氧基)苯甲酸中的12.41g,向其中加入100mL亚硫酰氯和77μL的N,N-二甲基甲酰胺,在80℃下搅拌1小时。然后,在减压下蒸馏除去亚硫酰氯,加入二氯甲烷,将有机层用碳酸氢钠水溶液洗净,用硫酸镁干燥,然后蒸馏除去溶剂。将所得固体在四氢呋喃中溶解,从而形成溶液。
接着,在与上述不同的另一500mL三口烧瓶中加入7.39g的4-羟基肉桂酸、13.82g碳酸钾、0.48g四丁基溴化铵、50mL四氢呋喃和100mL水。将该溶液进行冰冷,并缓慢滴入上述四氢呋喃,再在搅拌下反应2小时。在反应结束后,向反应混合物中加入盐酸进行中和,用乙酸乙酯萃取,用硫酸镁干燥所得有机层后,减压除去溶剂。将所得固体用乙醇再结晶,从而获得10.0g化合物(A-4)的白色结晶。
合成例A-5
在具有回流管、温度计和氮气导入管的500mL三口烧瓶中,加入31g的1-溴代-4-(4-正戊基环己基)苯、0.23g乙酸钯、1.2g三(邻甲苯基)膦、56mL三乙胺、8.2mL丙烯酸和200mL的N,N-二甲基乙酰胺,在120℃下搅拌反应3小时。在反应结束后,过滤反应混合物,在所得液晶中加入1L乙酸乙酯,得到的有机层用稀盐酸洗净2次,用水洗净3次,用硫酸镁干燥,然后在减压下除去溶剂。将所得固体用乙酸乙酯和四氢呋喃的混合溶剂进行再结晶,从而获得15g化合物(A-5)的结晶。
合成例A-6和A-7
在上述合成例A-5中,除了分别使用28g的1-溴代-4-(4-正丙基环己基)苯(合成例A-6)和34g的1-溴代-4-(4-正庚基环己基)苯(合成例A-7)代替1-溴代-4-(4-正戊基环己基)苯以外,与合成例A-5同样进行,分别获得13g化合物(A-6)的结晶和14g化合物(A-7)的结晶。
合成例A-8
在具有回流管和氮气导入管的300mL烧瓶中,加入21g的4-正戊基-4’-羧基双环己基、80mL亚硫酰氯和0.1mL的N,N-二甲基甲酰胺,在80℃下搅拌反应1小时。在反应结束后,从反应混合物蒸馏除去亚硫酰氯,然后加入150mL二氯甲烷,将所得有机层用水洗净3次。用硫酸镁干燥该有机层,然后减压蒸馏除去溶剂,在所得固体中加入400mL四氢呋喃。
另一方面,在具有滴入漏斗和温度计的1L的三口烧瓶中,加入16g对羟基肉桂酸、24g碳酸钾、0.87g四丁基溴化铵、200mL水和100mL四氢呋喃,冰冷至5℃以下。在3小时内滴入上述四氢呋喃溶液,再在搅拌下反应1小时。在反应结束后,向反应混合物中加入稀盐酸,使pH为4以下,然后加入3L甲苯和1L四氢呋喃,将所得有机层用水洗净3次。将该有机层用硫酸镁干燥后,减压除去溶剂,将所得固体用乙醇和四氢呋喃的混合溶剂再结晶,从而获得21g化合物(A-8)。
<聚有机硅氧烷(A)的合成>
合成例S-1
在200mL的三口烧瓶中,加入5.0g上述合成例E-1得到的具有环氧基的聚有机硅氧烷(EPS-1)、46.4g甲基异丁基酮、1.34g作为羧酸的羧酸(A 1)的上述合成例A-1得到的化合物(A-1)(相对于EPS-1的具有的环氧基,相当于25mol%)和0.13g四丁基铵溴化物,在80℃下搅拌进行反应12小时。在反应结束后,用甲醇进行再沉淀,将沉淀物用乙酸乙酯溶解,获得溶液,将该溶液水洗3次后,蒸馏除去溶剂,获得2.3g作为聚有机硅氧烷(A)的聚有机硅氧烷(S-1)的白色粉末。
合成例S-2~S-33
在上述合成例S-1中,除了使用的羧酸的种类和使用量分别如表1所述以外,与合成例S-1同样,分别合成表1所示的聚有机硅氧烷(S-2)~(S-33)。
其中,在合成例S-3~S-7、S-17和S-21中,作为羧酸,将羧酸(A1)与表1所述种类和量的其他羧酸(1)和其他羧酸(2)联用。在合成例S-31~S-33中,作为羧酸(A1),联用两种酸。
表1中记载的羧酸的使用量,相对于具有EPS-1的环氧基为mol%
表1 聚有机硅氧烷(A)的合成一览
上述表1中羧酸的简称分别为以下含义。
[羧酸(A1)]
A-1:上述合成例A-1获得的化合物(A-1)
A-2:上述合成例A-2获得的化合物(A-2)
A-3:上述合成例A-3获得的化合物(A-3)
A-4:上述合成例A-4获得的化合物(A-4)
A-5:上述合成例A-5获得的化合物(A-5)
A-6:上述合成例A-6获得的化合物(A-6)
A-7:上述合成例A-7获得的化合物(A-7)
A-8:上述合成例A-8获得的化合物(A-8)
[其他羧酸(1)]
B-1:硬脂酸
B-2:1,4-丁二酸单(3-胆甾烷基)酯
B-3:4-(4,4,4-三氟丁氧基)苯甲酸
[其他羧酸(2)]
C-1:3,5-二硝基苯甲酸
<聚酰亚胺(B)的合成>
合成例P-1~P-29
在这些合成例中,通过以下操作合成作为聚酰亚胺(B)的各聚合物。
作为单体,分别使用表2所示种类和量的四羧酸二酐和二胺。表2中各单体的使用量在四羧酸二酐的使用量为100mol%的情况下,以mol%的单位示出。
将由该四羧酸二酐和二胺构成的单体混合物溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中,形成单体浓度20重量%的溶液,使其在60℃下反应4小时,分别获得含有20重量%聚酰胺酸的溶液。各聚酰胺酸溶液的溶液粘度在表2中示出。
然后,再在所得的各聚酰胺酸溶液中加入N-甲基-2-吡咯烷酮,将聚酰胺酸浓度稀释至10重量%,再添加吡啶和乙酸酐,使其分别相对于1mol聚酰胺酸具有的酰胺酸单元,为表2记载的摩尔倍数,然后在100℃下脱水闭环4小时。然后,将反应体系内的溶剂用新的N-甲基-2-吡咯烷酮进行溶剂替换,从而获得分别含有约20重量%的作为聚酰亚胺(B)的聚酰亚胺(PI-1)~(PI-29)。这些溶液中含有的各聚酰亚的酰亚胺化率一并在表2中示出。
<其他聚酰胺酸的合成>
合成例p-1~p-5
在上述聚酰亚胺(B)的合成中,除了使用表2中所示种类和量的四羧酸二酐和二胺以外,与聚酰亚胺(B)的合成中同样获得分别含有20重量%的作为其他聚酰胺酸的聚酰胺酸(pa-1)~(pa-5)。各聚酰胺酸的溶液粘度在表2中示出。
这些聚酰胺酸溶液无需通过N-甲基-2-吡咯烷酮进行稀释和脱水闭环反应,就可以直接用于液晶取向剂的制备。
<其他聚酰胺酸的合成>
合成例p-6~p-8
在上述聚酰亚胺(B)的合成中,除了使用表2中所示种类和量的四羧酸二酐和二胺以外,与聚酰亚胺(B)的合成中同样获得分别含有20重量%的各聚酰胺酸。各聚酰胺酸的溶液粘度在表2中示出。
然后,使用各聚酰胺酸溶液,与聚酰亚胺(B)的合成同样,获得分别含有20重量%的作为其他聚酰亚胺的聚酰亚胺(pi-1)~(pi-3)。这些溶液中含有的各聚酰亚胺的酰亚胺化率在表2中一并示出。
表2 聚合物组成一览
上述表2中单体的简称分别为以下含义。
[四羧酸二酐]
t1:2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐
t2:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐
t3:偏苯三酸二酐
[二胺]
-二胺(1)-
a:上式(b1-1-4)表示的化合物
b:上式(b1-1-7)表示的化合物
c:3,5-二氨基苯甲酸-3-胆甾烷基酯
d:2,4-二氨基-3-胆甾烷基氧基苯
-二胺(2)-
e:3,5-二氨基苯甲酸
f:3,3’-二羧基-4.4’-二氨基联苯
g:二(4-氨基苯基)二(2-羧基乙基)甲烷
-二胺(3)-
h:N-(2,4-二氨基苯基)哌嗪
i:4,4’-二氨基二苯基甲烷
j:对苯二胺
k:1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺
l:N,N’-二(4-氨基苯基)哌嗪
m:2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯
n:4,4’-二氨基二苯醚
<液晶取向剂的制备和评价>
实施例1
[液晶取向剂的制备]
在含有上述合成例P-1所得聚酰亚胺(PI-1)的溶液中,加入相对于100重量份聚酰盐胺溶液中所含的聚酰亚胺,为10重量份的上述合成例S-1得到的聚有机硅氧烷(S-1),再加入N-甲基-2-吡咯烷酮和丁基溶纤剂,使溶剂组成为N-甲基-2-吡咯烷酮∶丁基溶纤剂=40∶60(重量比),形成固体成分浓度为6.5重量%的溶液。将该溶液用孔径0.2μm的过滤器过滤,从而制备印刷性评价用液晶取向剂。
此外,除了固体成分浓度为3.5重量%以外,与上述同样制备液晶显示元件制造用液晶取向剂。
[印刷性的评价]
在6英寸的硅晶片上,分散直径约4.1μm的树脂垫片(积水化学工业(株)制造,“ミクロパ一ルEX-0041-AC4”),在设定成120℃的热板上加热处理10分钟,准备具有附着垫片的硅晶片。使用如上述制备的印刷性评价用液晶取向剂,通过液晶取向膜印刷机(日本写真印刷(株)制造),在上述带有附着垫片的晶硅片上涂覆,在80℃的热板上加热1分钟(预烘焙),然后再在200℃的热板上加热10分钟(后烘焙),形成平均膜厚的涂膜。将该涂膜在倍率20倍的显微镜观察,对印刷性进行评价。通过印刷不均匀和附着垫片中有无凹陷进行评价,将完全没有观察到印刷不均匀和附着垫片部分凹陷的情况评价为印刷性“优良”、将观察到很少的涂布不佳,但能判断基本上没有上述涂布不佳的情况评价为印刷性“良好”,将大量观察到印刷不匀和附着垫片部分凹陷的任一种的情况评价为印刷性“不佳”。
[液晶显示元件的制造]
在具有由ITO膜构成的透明电极的玻璃基板的透明电极面上,通过旋涂涂布上述制备的液晶显示元件制造用液晶取向剂,在80℃的热板上进行1分钟的预烘焙,然后将腔室内替换为氮气的烘箱中,在200℃下加热1小时,形成膜厚0.08μm的涂膜,然后,在该涂膜表面,使用Hg-Xe灯具和Glan-Taylor棱镜,由从基板法线倾斜40°的方向照射500J/m2包含313nm亮线的偏光紫外线,形成液晶取向膜。重复同样的操作,获得一对(两张)具有液晶取向膜的基板。
在上述一对基板中的1张具有液晶取向膜的面的外圆周上,通过筛网印刷以涂布加入了直径5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘合剂,然后使一对基板的液晶取向膜面对向设置,进行压接,使各基板的紫外线光轴在基板面上的投影方向是逆平行的,在150℃下进行1小时,使粘合剂热固化。然后,由液晶注入口向基板间的空隙中填充负型液晶(メルク公司制造,MLC-6608),然后用环氧系粘合剂密封液晶注入口。此外,为了去除液晶注入时的流动取向,可以将其加热至150℃,然后缓慢冷却至室温。接着,在基板的外侧两面上,贴合偏光板,使其偏光方向彼此垂直,且与液晶取向膜的紫外线光轴在基板面上的投影方向形成45°的角度,从而制造液晶显示元件。
对该液晶显示元件按照以下方法进行评价。液晶取向剂的组成和评价结果在表3中示出。
[液晶显示元件的评价]
(1)预倾角的评价
对于上述制造的液晶显示元件,可以根据在非专利文献1(T.J.Scheffer et.al.J.Appl.Phys.vol.19,p2013(1980))中记载的方法,通过使用He-Ne激光的结晶旋转法测定预倾角。
(2)电压保持率的评价
对于上述制造的液晶显示元件,在60℃的环境温度下,在以60微秒的施加时间施加,然后用167毫秒的跨度施加,接着,测定从施加解除至167毫秒后的电压保持率。测定装置为(株)东阳テクニカ制造,型号“VHR-1”。
(3)根据亮度差的烧屏特性的评价
与上述同样准备两个液晶显示元件,在60℃下,向其中之一(元件A)上施加交流电压10V,向另一(元件B)施加交流电压1V,持续20小时。然后,将施加电压切换成直流电压2.5V时,观测的元件A与元件B的亮度差表示为256个层次时,将其亮度差为10以下的情况作为烧屏特性“良好”,将超过10的情况评价为烧屏特性“不佳”
实施例2~129和比较例1~7
在上述实施例1中,除了使用的聚合物的种类和量在表3中记载的以外,与实施例1同样制备液晶显示元件制造用液晶取向剂和印刷性评价用液晶取向剂而进行评价。
评价结果在表3中示出。
表3 液晶取向剂的组成和评价结果
表3 液晶取向剂的组成和评价结果(续)
表3 液晶取向剂的组成和评价结果(续)
另外,在实施例31、32、41、42、84、85、86、91和101中,可以分别使用两种聚有机硅氧烷(A),在比较例2和3中,分别使用两种其他聚合物。
溶剂组成栏中的简称分别为以下的含义。
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
BC:丁基溶纤剂
在上述表3中,确认实施例1~129的本发明的液晶取向剂对于具有精细凹凸的基板表面也能显示出优异的印刷性。此外,由这些本发明的液晶取向剂形成的液晶取向膜,显示出良好的预倾角和高的电压保持率,且烧屏特性良好。由此,具有由本发明的液晶取向剂形成的液晶取向膜的液晶显示元件,显示质量优异,长期可靠性也优异,这对于本领域技术人员示能容易地推测出来的。
另一方面,在比较例中制备的属于现有技术的液晶取向剂,无法同时满足全部的上述特性。
Claims (7)
1.一种液晶取向剂,其含有:
(A)具有下式(A1)表示的结构的聚有机硅氧烷,
在式(A1)中,R为氟原子或氰基,a为0~4的整数,“*”表示连接键;以及
(B)从聚酰胺酸和将该聚酰胺酸脱水闭环得到的聚酰亚胺所组成的群中选出的至少一种聚合物,其中该聚酰胺酸是四羧酸二酐与二胺反应得到的,该二胺包括(b2)具有羧基的二胺,
但是排除含有如下(I)和(II)的液晶取向剂:(I)具有来自于下式1或式3~5表示的化合物的结构的聚有机硅氧烷;(II)从将由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐与3,5-二氨基苯甲酸和下式2表示的化合物合成的聚酰胺酸脱水闭环得到的聚酰亚胺、以及由从1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐和均苯四酸二酐的群组中选出的一种以上的四羧酸二酐与2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯合成的聚酰胺酸、由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐与对苯二胺和下式2表示的二胺合成的聚酰胺酸的群组中选出的一种以上,
2.如权利要求1所述的液晶取向剂,其中,所述二胺还包括(b1)二胺,其具有:碳原子数为4~20的烷基、碳原子数为4~20的烷氧基、具有连接两个以上6元环结构的基团或具有类固醇结构的基团。
3.如权利要求1或2所述的液晶取向剂,其中,所述(A)聚有机硅氧烷是具有环氧基的聚有机硅氧烷与具有所述式(A1)表示的结构的羧酸的反应产物。
4.如权利要求3所述的液晶取向剂,其中,所述(b2)二胺是下式(b2-1)表示的化合物,
在式(b2-1)中,y为0~2的整数;
x分别为0~4的整数,其中,在存在多个x时,各个x可以相同,也可以不同;
R1分别为单键、亚甲基、碳原子数为2~6的亚烷基或亚环己基,其中,上述亚烷基也可以在链中被醚键或酯键中断;
XI为:单键、亚甲基、氟代亚甲基、碳原子数为2~4的亚烷基、碳原子数为2~4的氟代亚烷基、氧原子、羰基、*-COO-、*-OCO-、*-NH-、*-CONH-、*-NHCO-,其中,“*”表示赋予其的连接链朝向(b2-1)的左边方向;或下式(XI-1)表示的基团,
在式(XI-1)中,RII为单键、亚甲基、碳原子数为2~6的亚烷基或亚环烷基,其中,上述亚烷基也可以在链中被醚键或酯键中断;
RIII为氢原子、碳原子数为1~6的烷基或基团-RIVCOOH,其中,RIV是单键、亚甲基、碳原子数为2~6的亚烷基或亚环己基,其中,上述亚烷基也可以在链中被醚键或酯键中断;
此外,式(b2-1)中的羧基总数为1~4的整数。
5.如权利要求3所述的液晶取向剂,其中,所述(b1)二胺是包含具有类固醇结构的基团的二胺。
6.一种液晶取向膜的形成方法,其特征在于,涂布权利要求1~5任一项所述的液晶取向剂形成涂膜,向该涂膜照射放射线。
7.一种液晶显示元件,其特征在于具有由权利要求1~5任一项所述的液晶取向剂形成的液晶取向膜。
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