CN102649908B - 液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件 - Google Patents
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- FHEALYXUTUJEFS-UHFFFAOYSA-N CC(CC1)CCC1c(cc1)ccc1Oc(c(N)c1)ccc1N Chemical compound CC(CC1)CCC1c(cc1)ccc1Oc(c(N)c1)ccc1N FHEALYXUTUJEFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
本发明提供一种液晶配向剂、液晶配向膜以及液晶显示元件,所述液晶配向剂可形成即使在光应力、热、湿气等严酷的环境下进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且于产生缺陷的情况时的再加工性优异的液晶配向膜。本发明是一种液晶配向剂,其含有:[A]选自由聚酰胺酸及该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺所构成的群组的至少1种聚合物、[B]抗氧化剂以及[C]具有环氧基的化合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件。
背景技术
现在已知有具有TN(TwistedNematic,扭曲向列)型、STN(SuperTwistedNematic,超扭曲向列)型、VA(VerticalAlignment,垂直配向)型、IPS(In-PlaneSwitching,共面转换)型、OCB(OpticalCompensatedBend,光学补偿弯曲)型等显示模式的液晶显示元件。在该些任意显示模式中,液晶分子的配向状态均由液晶配向膜来控制,因此液晶配向膜及成为该液晶配向膜的材料的液晶配向剂所具有的特性影响到了液晶显示元件的特性表现。
作为该液晶配向剂的材料,已知有聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯等树脂材料,特别是由含有聚酰胺酸或聚酰亚胺的液晶配向剂所形成的液晶配向膜的耐热性、机械强度、与液晶的亲和性等优异,于众多液晶显示元件中使用(参照专利文献1~专利文献6)。
近年来,随着以液晶显示元件的高精细化为首的显示品质提高、低功耗化等的研究的推进,液晶显示元件的利用范围扩大。特别是准备在亮度、驱动时间等使用环境比先前的液晶显示元件更为严酷的条件下使用的液晶电视用途以淘汰先前的阴极射线管电视之势不断扩大。
然而,先前的具有由含有聚酰胺酸或聚酰亚胺的液晶配向剂而形成的液晶配向膜的液晶显示元件若于光应力、热、湿气等严酷的环境下进行长时间的连续驱动,则存在如下的可能:液晶配向膜劣化,由于液晶单元的电气特性恶化等而造成显示品质显著降低。
另一方面,产生在液晶配向膜的制造步骤中所产生的涂膜的针孔、涂布不均等缺陷的基板有时可通过剥离涂膜(再加工)而再利用。然而,若使用先前的具有环氧基的液晶配向剂,则由于烘烤时环氧基的交联反应而存在液晶配向膜的再加工性(剥离性)降低的可能。
根据此种状况,期望开发出一种液晶配向剂,所述液晶配向剂可形成即使在进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且产生缺陷的情况时的再加工性优异的液晶配向膜。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平4-153622号公报
[专利文献2]日本专利特开昭60-107020号公报
[专利文献3]日本专利特开昭56-91277号公报
[专利文献4]美国专利第5928733号说明书
[专利文献5]日本专利特开昭62-165628号公报
[专利文献6]日本专利特开平11-258605号公报
发明内容
本发明是基于以上事实而成的,其目的在于提供一种液晶配向剂,所述液晶配向剂可形成即使在光应力、热、湿气等严酷的环境下进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且于产生缺陷的情况时的再加工性优异的液晶配向膜。
用以解决上述课题而成的发明是一种液晶配向剂,其含有:
[A]选自由聚酰胺酸及该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺所构成的群组的至少1种聚合物(以下亦称为“[A]聚合物”);
[B]抗氧化剂;以及
[C]具有环氧基的化合物(以下亦称为“[C]化合物”)。
该液晶配向剂含有[A]聚合物、[B]抗氧化剂及[C]化合物,因此即使于光应力、热、湿气等严酷的环境下进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且可表现出优异的再加工性。
[B]抗氧化剂优选具有下述式(1)或式(2)所表示的基。
[化1]
(于式(1)中,
R1为氢原子、碳数为1~20的烷基、碳数为6~20的芳基、碳数为7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基或1,4-二氧代丁基。而且,式(1)所表示的基是自R1所表示的烷基、芳基、芳烷基、1,3-二氧代丁基及1,4-二氧代丁基除去1个氢原子而成为2价基,亦可形成分子链的一部分。
R2~R5分别独立为碳数为1~6的烷基、碳数为6~12的芳基或碳数为7~13的芳烷基。
X1为单键、羰基、*-(CH2)n-O-、*-O-、或*-CONH-。其中,*所表示的键表示与哌啶环键结的部位。而且,n为1~4的整数。
X2~X5分别独立为单键、羰基、**-CH2-CO-或**-CH2-CH(OH)-。其中,**所表示的键表示与哌啶环键结的部位。)
[化2]
(于式(2)中,R6为碳数为4~16的烃基。其中,上述烃基亦可于碳骨架链中具有氧原子或硫原子。a为0~3的整数。R7为氢原子或碳数为1~16的烃基。其中,于R7为多个的情况时,多个R7可相同亦可不同。)
由于[B]抗氧化剂具有上述特定结构的基,因此可进一步提高耐光性及耐高温高湿性。
[C]化合物优选的是含有环氧基的聚有机硅氧烷或单官能环氧化合物。
通过使[C]化合物为含有环氧基的聚有机硅氧烷或单官能环氧化合物,即使是具有环氧基的组成物亦可形成再加工性更优异的液晶配向膜。
[A]聚合物优选的是四羧酸二酐与二胺反应而获得的聚合物,所述四羧酸二酐包含选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮及2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐所构成的群组的至少1种。通过使用上述特定化合物作为酸二酐,可使耐光性及耐高温高湿性进一步提高。
上述二胺优选的是包含选自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所构成的群组的至少1种。通过使用上述特定化合物作为二胺,可使耐光性及耐高温高湿性进一步提高。
由该液晶配向剂所形成的液晶配向膜及具有该液晶配向膜的液晶显示元件亦适宜地包含于本发明中。该液晶显示元件可适宜地适用于各种装置中,例如用于时钟、携带型游戏机、文字处理机、笔记本电脑、汽车导航系统、可携式摄像机、个人数字助理、数码相机、手机、各种显示器、液晶电视等的显示装置中。
[发明的效果]
利用本发明的液晶配向剂,可形成即使于光应力、热、湿气等严酷的环境下进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且于产生缺陷的情况时的再加工性优异的液晶配向膜。因此,具有该液晶配向膜的本发明的液晶显示元件的显示品质降低较少,可有效地适用于各种装置中,例如可适宜地适用于时钟、携带型游戏机、文字处理机、笔记本电脑、汽车导航系统、可携式摄像机、个人数字助理、数码相机、手机、各种显示器、液晶电视等的显示装置中。
具体实施方式
<液晶配向剂>
本发明的液晶配向剂含有[A]聚合物、[B]抗氧化剂及[C]化合物。由于该液晶配向剂含有[A]聚合物、[B]抗氧化剂及[C]化合物,因此即使于光应力、热、湿气等严酷的环境下进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且可表现出优异的再加工性。而且,该液晶配向剂只要不损及本发明的效果,亦可含有其他任意成分。以下对各成分加以详述。
<[A]聚合物>
[A]聚合物是选自由聚酰胺酸及该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺所构成的群组的至少1种聚合物。作为[A]聚合物的聚酰胺酸,可通过使四羧酸二酐与二胺反应而获得。以下,对四羧酸二酐及二胺加以详述。
[四羧酸二酐]
四羧酸二酐例如可列举脂肪族四羧酸二酐、脂环族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。该些四羧酸二酐可单独使用或者将2种以上组合使用。
脂肪族四羧酸二酐例如可列举丁烷四甲酸二酐等。
脂环族四羧酸二酐例如可列举1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[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)-萘并[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-1,2-二甲酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮等。
芳香族四羧酸二酐例如可列举均苯四甲酸二酐等。
其他四羧酸二酐可列举日本专利特愿2010-97188号公报中所记载的四羧酸二酐等。
四羧酸二酐优选包含脂环族四羧酸二酐的四羧酸二酐。而且,更优选包含2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐的四羧酸二酐。进一步特别优选包含1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[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)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐的四羧酸二酐。通过使用上述特定化合物作为四羧酸二酐,可使耐光性及耐高温高湿性进一步提高。
上述特别优选的1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[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)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐的使用比例相对于所有四羧酸二酐而言优选为10mol%以上,更优选为20mol%~90mol%。
[二胺]
二胺例如可列举脂肪族二胺、脂环族二胺、芳香族二胺、二氨基有机硅氧烷等。该些二胺可单独使用或者将2种以上组合使用。
脂肪族二胺例如可列举1,3-间苯二甲胺、1,3-丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺等。
脂肪族二胺例如可列举1,4-二氨基环己烷、4,4′-亚甲基双(环己胺)、1,3-双(氨基甲基)环己烷等。
芳香族二胺例如可列举对苯二胺、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′-双(三氟甲基)联苯、2,7-二氨基芴、4,4′-二氨基二苯醚、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4′-(对亚苯基二异亚丙基)双苯胺、4,4′-(间亚苯基二异亚丙基)双苯胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4′-双(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′-双(4-氨基苯基)-联苯胺、N,N′-双(4-氨基苯基)-N,N′-二甲基联苯胺、1,4-双-(4-氨基苯基)-哌嗪、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺、3,5-二氨基苯甲酸、胆甾烷基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷基氧基-2,4-二氨基苯、胆甾烯基氧基-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、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-双(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷、3,6-双(4-氨基苯氧基)胆甾烷、4-(4′-三氟甲氧基苯甲酰氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、4-(4′-三氟甲基苯甲酰氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基环己基)环己烷、2,4-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺、4-氨基苯甲胺、3-氨基苯甲胺及下述式(3)所表示的化合物等。
[化3]
于上述式(3)中,R8为碳数为1~3的烷基、*-O-、*-COO-或*-OCO-。
其中,*为与二氨基苯基键结的部位。b为0或1。c为0~2的整数。d为1~20的整数。优选二氨基苯基中的2个氨基键结于2,4位或3,5位。而且,优选a及b均不为0。
上述式(3)所表示的化合物例如可列举下述式所表示的化合物等。
[化4]
二氨基有机硅氧烷例如可列举1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等。其他二胺可列举于日本专利特愿2010-97188号公报中所记载的二胺等。
二胺优选包含芳香族二胺的二胺。而且,更优选包含选自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所构成的群组的至少1种的二胺。通过使用上述特定化合物作为二胺,可使耐光性及耐高温高湿性进一步提高。作为上述特定化合物的市售品,例如可举出TMDA(日本纯良药品制)。TMDA为1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺与1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺的混合物。
作为上述优选的芳香族二胺的使用比例,相对于所有二胺而言优选为30mol%以上,更优选为50mol%以上,特别优选为80mol%以上。而且,作为上述更优选的选自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所构成的群组的至少1种的使用比例,相对于所有二胺而言优选为10mol%以上,更优选为20mol%~90mol%。
而且,合成VA型配向膜中的聚酰胺酸时所使用的二胺优选包含相对于所有二胺而言为5mol%以上的作为预倾成分的十二烷氧基-2,4-二氨基苯、十四烷氧基-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、十四烷氧基-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、胆甾烷基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷基氧基-2,4-二氨基苯、胆甾烯基氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烯基酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-双(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷、3,6-双(4-氨基苯氧基)胆甾烷、4-(4′-三氟甲氧基苯甲酰氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、4-(4′-三氟甲基苯甲酰氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、1,1-双(4-(氨基苯基甲基)苯基)-4-丁基环己烷、1,1-双(4-(氨基苯基甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-(氨基苯氧基甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-(氨基苯基甲基)苯基)-4-(4-庚基环己基)环己烷、上述式(3)所表示的化合物等,更优选包含10mol%。
[聚酰胺酸的合成方法]
该液晶配向剂中的聚酰胺酸可通过使上述四羧酸二酐与二胺反应而获得。作为提供至聚酰胺酸的合成反应的四羧酸二酐的使用比例,相对于二胺中所含的氨基1当量而言,四羧酸二酐的酸酐基优选为0.2当量~2当量,更优选为0.3当量~1.2当量。
聚酰胺酸的合成反应优选于有机溶剂中实施,反应温度优选为-20℃~150℃,更优选为0℃~100℃。反应时间优选为0.1小时~24小时,更优选为0.5小时~12小时。有机溶剂例如可列举非质子性极性溶剂、酚及其衍生物、醇、酮、酯、醚、卤代烃、烃等。
上述非质子性极性溶剂例如可列举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。
上述酚衍生物例如可列举间甲酚、二甲苯酚、卤代酚等。
上述醇例如可列举甲醇、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。
上述酮例如可列举丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等。
上述酯例如可列举乳酸乙酯、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。
上述醚例如可列举二乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单正丙醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单正丁醚、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。
上述卤代烃例如可列举二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等。
上述烃例如可列举己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊基醚等。
该些有机溶剂中,优选的是使用选自由非质子性极性溶剂、酚及其衍生物所构成的群组(第一群组的有机溶剂)的一种以上,或者选自上述第一群组的有机溶剂的一种以上与选自由醇、酮、酯、醚、卤代烃及烃所构成的群组(第二群组的有机溶剂)的一种以上的混合物。作为第二群组的有机溶剂的使用比例,相对于第一群组及第二群组的有机溶剂的合计而言优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下,特别优选为30质量%以下。
作为有机溶剂的使用量,相对于四羧酸二酐及二胺的合计量而言优选为0.1质量%~50质量%。
如上所述而获得溶解聚酰胺酸而成的反应溶液。该反应溶液可直接供至液晶配向剂的调制,也可以使反应溶液中所含的聚酰胺酸离析后供至液晶配向剂的调制,或者对离析的聚酰胺酸进行纯化后供至液晶配向剂的调制。于将聚酰胺酸脱水闭环而制成聚酰亚胺的情况时,可将上述反应溶液直接供至脱水闭环反应,亦可将反应溶液中所含的聚酰胺酸离析后供至脱水闭环反应,或者对离析的聚酰胺酸进行纯化后供至脱水闭环反应。聚酰胺酸的离析及纯化可依照公知的方法而进行。
[聚酰亚胺的合成方法]
可于该液晶配向剂中含有的聚酰亚胺可藉由对上述聚酰胺酸进行脱水闭环将其酰亚胺化获得。
聚酰亚胺的合成中所用的四羧酸二酐及二胺可列举与聚酰胺酸的合成中所使用的四羧酸二酐及二胺同样的化合物。关于优选的四羧酸二酐及二胺的种类及使用比例,亦与聚酰胺酸的合成的情况相同。
上述聚酰亚胺可以是作为原料的聚酰胺酸所具有的酰胺酸结构全部脱水闭环而成的完全酰亚胺化物,亦可为酰胺酸结构的仅仅一部分脱水闭环、酰胺酸结构与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。该液晶配向剂中的聚酰亚胺的酰亚胺化率优选为30%以上,更优选为50%~99%,特别优选为65%~99%。上述酰亚胺化率是以百分率表示聚酰亚胺的酰亚胺环结构数相对于酰胺酸结构数与酰亚胺环结构数的合计的所占的比例。此时,酰亚胺环的一部分亦可为异酰亚胺环。酰亚胺化率可通过聚酰亚胺的1H-NMR而获知。
另外,本说明书中的酰亚胺化率是根据将聚酰亚胺于室温下充分减压干燥后,溶解于氘化二甲基亚砜中,以四甲基硅烷为基准物质而于室温下测定的1H-NMR,利用下述数学式(3)而求出。
酰亚胺化率(%)={1-(A1/A2)×α}×100(3)
于上述式(3)中,A1是出现在化学位移10ppm附近的源自NH基的质子的峰面积,A2是源自其他质子的峰面积,α是其他质子相对于1个聚酰亚胺的前驱物(聚酰胺酸)中的NH基的质子的个数比例。
用以合成上述聚酰亚胺的聚酰胺酸的脱水闭环可通过对聚酰胺酸进行加热的方法而进行,或者通过将聚酰胺酸溶解于有机溶剂中,于该溶液中添加脱水剂及脱水闭环催化剂而视需要进行加热的方法而进行。优选后者的方法。
脱水剂例如可列举乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐等。作为脱水剂的使用量,相对于聚酰胺酸的结构单元1摩尔而言优选为0.01摩尔~20摩尔。
脱水闭环催化剂例如可列举吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等叔胺。作为脱水闭环催化剂的使用量,相对于使用的脱水剂1摩尔而言优选为0.01摩尔~10摩尔。作为脱水闭环反应中所使用的有机溶剂,可列举作为聚酰胺酸的合成中所使用的有机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1.0小时~120小时,更优选为2.0小时~30小时。
反应溶液可直接供至液晶配向剂的调制,也可以自反应溶液中除去脱水剂及脱水闭环催化剂后而供至液晶配向剂的调制,也可以使聚酰亚胺离析后而供至液晶配向剂的调制,或者对离析的聚酰亚胺进行纯化后供至液晶配向剂的调制。为了自反应溶液中除去脱水剂及脱水闭环催化剂,例如可适用溶剂置换等方法。聚酰亚胺的离析及纯化可依照公知的方法而进行。
该液晶配向剂可含有的聚酰胺酸或聚酰亚胺亦可为分子量得到调节的末端改质型聚合物。通过使用末端改质型聚合物,可不损及本发明的效果地进一步改善液晶配向剂的涂布特性等。此种末端改质型聚合物可于合成聚酰胺酸时,通过将分子量调节剂添加于聚合反应系统中而进行。分子量调节剂例如可列举酸单酐、单胺化合物、单异氰酸酯化合物等。
酸单酐例如可列举马来酸酐、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。
上述单胺化合物例如可列举苯胺、环己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一烷基胺、正十二烷基胺、正十三烷基胺、正十四烷基胺、正十五烷基胺、正十六烷基胺、正十七烷基胺、正十八烷基胺、正二十烷基胺等。
上述单异氰酸酯化合物例如可列举异氰酸苯酯、异氰酸萘酯等。
作为分子量调节剂的使用比例,相对于合成聚酰胺酸时所使用的四羧酸二酐及二胺的合计100质量份而言优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下。
如上所述而所得的聚酰胺酸或聚酰亚胺于制成浓度为10质量%的溶液时,优选为20mPa·s~800mPa·s的溶液粘度,更优选为30mPa·s~500mPa·s的溶液粘度。
另外,本说明书中的聚合物的溶液粘度(mPa·s)是对使用规定溶剂而调制的浓度为10质量%的聚合物溶液,使用E型旋转粘度计而于25℃下测定的值。
<[B]抗氧化剂>
[B]抗氧化剂是可补捉、分解由于紫外线或热等能量而产生的过氧自由基及氢过氧化物,抑制物质的氧化劣化的化合物。如果由于紫外线或热等而于[A]聚合物中产生自由基,则存在如下的情况:该自由基于基点产生新的自由基或过氧化物(过氧化物进一步产生新的自由基)、造成高分子原材料的功能降低。[B]抗氧化剂发挥作为使如此而产生的自由基无效化的自由基补捉剂的功能,其结果可防止高分子原材料的氧化,抑制其劣化。
[B]抗氧化剂优选具有上述式(1)或式(2)所表示的基。由于[B]抗氧化剂具有上述特定结构的基,因此可使耐光性及耐高温高湿性进一步提高。
于上述式(1)中,R1为氢原子、碳数为1~20的烷基、碳数为6~20的芳基、碳数为7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基或1,4-二氧代丁基。而且,式(1)所表示的基是自R1所表示的烷基、芳基、芳烷基、1,3-二氧代丁基及1,4-二氧代丁基除去1个氢原子而成为2价基,亦可形成分子链的一部分。R2~R5分别独立为碳数为1~6的烷基、碳数为6~12的芳基或碳数为7~13的芳烷基。X1为单键、羰基、*-(CH2)n—O-、*-O-、或*-CONH-。其中,*所表示的键表示与哌啶环键结的部位。而且,n为1~4的整数。X2~X5分别独立为单键、羰基、**-CH2-CO-或**-CH2-CH(OH)-。其中,**所表示的键表示与哌啶环键结的部位。于上述式(2)中,R6为碳数为4~16的烃基。其中,上述烃基亦可于碳骨架链中具有氧原子或硫原子。a为0~3的整数。R7为氢原子或碳数为1~16的烃基。其中,于R7为多个的情况时,多个R7可相同亦可不同。
上述R1所表示的碳数为1~20的烷基例如可列举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基等。上述R1所表示的碳数为6~20的芳基例如可列举苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、4-氯苯基、4-异丙基苯基、4-正丁基苯基、3-氯-4-甲基苯基、4-吡啶基、2-苯基-4-喹啉基、2-(4′-叔丁基苯基)-4-喹啉基、2-(2′-噻吩基)-4-喹啉基等。上述R2~R5所表示的碳数为1~6的烷基例如可列举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。上述R1~R5所表示的碳数为7~13的芳烷基例如可列举苄基、苯乙基等。上述R2~R5所表示的碳数为6~12的芳基例如可列举苯基等。上述R6所表示的碳骨架链中亦可具有氧原子或硫原子的碳数为4~16的烃基例如可列举叔丁基、1-甲基十五烷基、辛硫基甲基、十二烷硫基甲基等。R7所表示的碳数为1~16的烃基例如可列举甲基、叔丁基、1-甲基十五烷基、辛硫基甲基等。
[B]抗氧化剂可使用市售品,例如可列举酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂及该些的掺合系化合物等。该些[B]抗氧化剂可单独使用或者将2种以上组合使用。
酚系抗氧化剂的市售品例如可列举ADEKASTABAO-20、ADEKASTABAO-30、ADEKASTABAO-40、ADEKASTABAO-50、ADEKASTABAO-60、ADEKASTABAO-80、ADEKASTABAO-330(以上由艾迪科公司制造)、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425、IRGANOX1520、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX3790、IRGANOX5057、IRGANOX565、IRGAMOD295(以上由巴斯夫日本公司制造)等。
胺系抗氧化剂的市售品例如可列举ADEKASTABLA-52、LA-57、LA-63、LA-68、LA-72、LA-77、LA-81、LA-82、LA-87、LA-402、LA-502(以上由艾迪科公司制造)、CHIMASSORB119、CHIMASSORB2020、CHIMASSORB944、TINUVIN622、TINUVIN123、TINUVIN144、TINUVIN765、TINUVIN770、TINUVIN111、TINUVIN783、TINUVIN791(以上由巴斯夫日本公司制造)等。
磷系抗氧化剂的市售品例如可列举ADEKASTABPEP-4C、ADEKASTABPEP-8、ADEKASTABPEP-36、HP-10、2112(以上由艾迪科公司制造)、IRGAFOS168、GSY-P101(以上由堺化学工业公司制造)、IRGAFOS168、IRGAFOS12、IRGAFOS126、IRGAFOS38、IRGAFOSP-EPQ(以上由巴斯夫日本公司制造)等。
硫系抗氧化剂的市售品例如可列举ADEKASTABAO-412、ADEKASTABAO-503(以上由艾迪科公司制造)、IRGANOXPS800、IRGANOXPS802(以上由巴斯夫日本公司制造)等。
掺合系抗氧化剂的市售品例如可列举ADEKASTABA-611、ADEKASTABA-612、ADEKASTABA-613、ADEKASTABAO-37、ADEKASTABAO-15、ADEKASTABAO-18、328(以上由艾迪科公司制造)、TINUVIN111、TINUVIN783、TINUVIN791(以上由巴斯夫日本公司制造)等。
该些市售品中优选为酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂。作为[B]抗氧化剂的含有比例,相对于[A]聚合物100质量份而言优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下,特别优选为0.1质量份~3质量份以下。
<[C]化合物>
[C]化合物是具有环氧基的化合物。本说明书中的环氧基是指包含环氧乙烷基及环氧丙烷基的基。[C]化合物若于分子内具有一个以上环氧基则并无特别限定,可列举: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、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-双(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-苯甲胺、N,N-二缩水甘油基-氨基甲基环己烷、N,N-二缩水甘油基-环己胺、缩水甘油氧基甲基三甲氧基硅烷、缩水甘油氧基甲基三乙氧基硅烷、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、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、3,3′-(1,3-(2-甲烯基)丙烷二基双(氧基亚甲基))双-(3-乙基环氧丙烷)、1,2-双[(3-乙基-3-环氧丙基甲氧基)甲基]乙烷、1,3-双[(3-乙基-3-环氧丙基甲氧基)甲基]丙烷、乙二醇双(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、二环戊烯基双(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、三乙二醇双(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、四乙二醇双(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、三羟甲基丙烷三(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、1,4-双(3-乙基-3-环氧丙基甲氧基)丁烷、1,6-双(3-乙基-3-环氧丙基甲氧基)己烷、季戊四醇三(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、季戊四醇四(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、二季戊四醇六(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、二季戊四醇五(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、二季戊四醇四(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、二-三羟甲基丙烷四(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚、1,4-双{[(3-乙基-3-环氧丙基)甲氧基]甲基}苯、二[2-(3-环氧丙基)丁基]醚、1,4-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基]苯、1,3-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基]苯、1,2-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基]苯、4,4′-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基]联苯、2,2′-双[(3-乙基-3-环氧丙基)甲氧基]联苯、3,3′,5,5′-四甲基[4,4′-双(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基]联苯、2,7-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基]萘、1,6-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基]-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟己烷、3(4),8(9)-双[(1-乙基-3-环氧丙基)甲氧基甲基]-三环[5.2.1.02,6]癸烷、4,4′-双[(1-乙基-3-环氧丙基)甲基]硫二苯硫醚、2,3-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基甲基]降冰片烷、2-乙基-2-[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲氧基甲基]-1,3-O-双[(1-乙基-3-环氧丙基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、2,2-二甲基-1,3-O-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-O-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、1,4-O-双[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲基]-丁烷-1,4-二醇、2,4,6-O-三[(3-乙基环氧丙烷-3-基)甲基]三聚氰酸、双酚A与3-乙基-3-氯甲基环氧丙烷的醚化物、双酚F与3-乙基-3-氯甲基环氧丙烷的醚化物、酚系酚醛清漆与3-乙基-3-氯甲基环氧丙烷的醚化物、甲酚酚醛清漆与3-乙基-3-氯甲基环氧丙烷的醚化物、环氧丙基倍半硅氧烷、3-乙基-3-羟基甲基环氧丙烷的硅烷醇盐等。
而且,[C]化合物的市售品例如可列举DENACOLEX611、DENACOLEX612、DENACOLEX614、DENACOLEX622、DENACOLEX512、DENACOLEX621、DENACOLEX411、DENACOLEX421、DENACOLEX313、DENACOLEX321、DENACOLEX201、DENACOLEX211、DENACOLEX212、DENACOLEX252、DENACOLEX911、DENACOLEX941、DENACOLEX920、DENACOLEX931、DENACOLEX111、DENACOLEX121、DENACOLEX141、DENACOLEX142、DENACOLEX146、DENACOLEX192、DENACOLEX721、DENACOLEX203、DENACOLEX711、DENACOLEX147、DENACOLEX221、DENACOLEX150、DYNAREXR45EPT、DYNAREXEX810、DYNAREXEX811、DYNAREXEX850、DYNAREXEX851、DYNAREXEX821、DYNAREXEX830、DYNAREXEX832、DYNAREXEX841、DYNAREXEX861、DYNAREXEX145、DYNAREXEX147(以上由长濑化成公司制造)、ARONEOXETANEOXT-121(XDO)、ARONEOXETANE221(DOX)、HQOX、RSOX、CTOX、4,4′-BPOX、2,2′-BPOX、TM-BPOX、2,7-NpDOX、OFH-DOX、NDMOX、TMPTOX、NPGOX、BisAOX、BisFOX、PNOX、CNOX、OX-SQ、OX-SC(以上由东亚合成公司制造)、ETARNACOLLOXBP(宇部兴产公司制造)等。
其他[C]化合物亦可使用WO2009/096598中所记载的含有环氧基的聚有机硅氧烷。
该些中的[C]化合物优选为含有环氧基的聚有机硅氧烷或单官能环氧化合物。通过使[C]化合物为含有环氧基的聚有机硅氧烷或单官能环氧化合物,即使是具有环氧基的组成物亦可形成再加工性更优异的液晶配向膜。
含有环氧基的聚有机硅氧烷的合成方法可通过如下方式而合成:优选将具有环氧基的硅烷化合物或具有环氧基的硅烷化合物与其他硅烷化合物的混合物,优选于适当的有机溶剂、水及催化剂的存在下而进行水解或水解及缩合。
具有环氧基的硅烷化合物例如可列举3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚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。该些化合物可单独使用或者将2种以上组合使用。
其他硅烷化合物例如可列举四氯硅甲烷、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、氟三氯硅烷、氟三甲氧基硅烷、氟三乙氧基硅烷、氟三正丙氧基硅烷、氟三异丙氧基硅烷、氟三正丁氧基硅烷、氟三仲丁氧基硅烷、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、氯二甲基硅烷、甲氧基二甲基硅烷、乙氧基二甲基硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷、三甲基碘硅烷、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1个硅原子的硅烷化合物等。该些化合物可单独使用或者将2种以上组合使用。
具有环氧基的聚有机硅氧烷的环氧当量优选为50g/mol~10,000g/mol,更优选为100g/mol~10,000g/mol,特别优选为100g/mol~1,000g/mol。因此,于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例优选以所得的聚有机硅氧烷的环氧当量成为上述范围的方式进行设定。本说明书的环氧当量是指利用JISC2105中所记载的盐酸-丁酮法而测定的值。
于合成具有环氧基的聚有机硅氧烷时,可使用的有机溶剂例如可列举烃化合物、酮化合物、酯化合物、醚化合物、醇化合物等。该些化合物可单独使用或者将2种以上组合使用。
烃化合物例如可列举甲苯、二甲苯等。酮化合物例如可列举甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、二乙基酮、环己酮等。酯化合物例如可列举乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异戊酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸-3-甲氧基丁酯、乳酸乙酯等。醚化合物例如可列举乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氢呋喃、二噁烷等。醇化合物例如可列举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。
作为有机溶剂的使用量,相对于所有硅烷化合物100质量份而言优选为10质量份~10,000质量份,更优选为50质量份~1,000质量份。
作为合成具有环氧基的聚有机硅氧烷时的水的使用量,相对于所有硅烷化合物而言优选为0.5倍摩尔~100倍摩尔,更优选为1倍摩尔~30倍摩尔。
合成具有环氧基的聚有机硅氧烷时的水解或水解及缩合反应优选通过如下方式而实施:将具有环氧基的硅烷化合物与视需要的其他硅烷化合物溶解于有机溶剂中,将该溶液与有机碱及水加以混合,利用例如油浴等而进行加热。
水解及缩合反应时的加热温度优选为130℃以下,更优选为40℃~100℃。加热时间优选为0.5小时~12小时,更优选为1小时~8小时。于加热中可对混合液进行搅拌,亦可置于回流下。
优选于反应结束后,用水对自反应液分取的有机溶剂层进行清洗。于清洗时,自清洗操作变容易的方面而言优选用包含少量盐的水、例如0.2质量%左右的硝酸铵水溶液等进行清洗。清洗可进行至清洗后的水层成为中性,其后视需要用无机硫酸钙、分子筛等干燥剂将有机溶剂层加以干燥后,除去溶剂而获得目标具有环氧基的聚有机硅氧烷。
具有环氧基的聚有机硅氧烷亦可使用市售品。此种市售品例如可列举DMS-E01、DMS-E12、DMS-E21、EMS-32(以上由智索股份有限公司制造)等。
具有环氧基的聚有机硅氧烷的利用凝胶渗透色谱仪而测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为500~100,000,更优选为1,000~10,000。另外,于本说明书中,Mw是利用下述规格的凝胶渗透色谱仪而测定的聚苯乙烯换算值。
管柱:东曹公司制造、TSK-GEL
溶剂:四氢呋喃
管柱温度:40℃
压力:80kgf/cm2
作为[C]化合物的含有比例,相对于[A]聚合物100质量份而言优选为40质量份以下,更优选为1质量份~30质量份以下。
<任意成分>
该液晶配向剂除了[A]聚合物、[B]抗氧化剂及[C]化合物以外,可于不损及本发明的效果的范围内含有[A]聚合物以外的其他聚合物、官能性硅烷化合物等任意成分。该些各任意成分可单独使用,亦可将2种以上混合使用。以下,对各成分加以详述。
[其他聚合物]
其他聚合物可用以改善溶液特性及电气特性。其他聚合物例如可列举聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、纤维素衍生物、聚甲醛、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。而且,其他聚合物的含量可根据其目的而适宜决定。
[官能性硅烷化合物]
自使该液晶配向剂的印刷性进一步提高的观点考虑,可含有官能性硅烷化合物。官能性硅烷化合物例如可列举: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亚乙基三胺、N-三甲氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基硅烷基-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-双(氧基亚乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧基亚乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。作为官能性硅烷化合物的使用比例,相对于[A]聚合物100质量份而言优选为2质量份以下,更优选为0.1质量份~1质量份。
<液晶配向剂的调制方法>
将该液晶配向剂调制为使上述[A]聚合物、[B]抗氧化剂及[C]化合物、以及视需要的任意成分优选溶解于有机溶剂中而成的溶液状组成物。
有机溶剂例如可列举N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单正丙醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单正丁醚(丁基溶纤剂)、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、二异丁酮、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊基醚、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯等。该些有机溶剂可单独使用或者将2种以上组合使用。
该液晶配向剂的固形物浓度(液晶配向剂中的除有机溶剂以外的成分的合计质量于液晶配向剂的总质量中所占的比例)可考虑粘性、挥发性等而适宜选择,优选为1质量%~10质量%。藉由将该液晶配向剂涂布于基板表面,除去有机溶剂而形成成为液晶配向膜的涂膜时,于固形物浓度不足1质量%的情况时,存在该涂膜的膜厚变得过小而变得难以获得良好的液晶配向膜的情况;另一方面,于固形物浓度超过10质量%的情况时,存在涂膜的膜厚变得过大而同样地变得难以获得良好的液晶配向膜的情况,而且存在液晶配向剂的粘性增大而造成涂布特性差的情况。
作为更优选的固形物浓度范围,因将液晶配向剂涂布于基板上时所使用的方法而异。例如,于利用旋涂法的情况时,优选1.5质量%~4.5质量%的范围。于利用印刷法的情况时,优选设为3质量%~9质量%的范围,且溶液粘度优选为12mPa··s~50mPa··s的范围。于利用喷墨法的情况时,优选设为1质量%~5质量%的范围,且溶液粘度优选为3mPa··s~15mPa··s的范围。
于调制该液晶配向剂时的温度优选为10℃~50℃,更优选为20℃~30℃。
<液晶配向膜的形成方法及液晶显示元件的制造方法>
由该液晶配向剂所形成的液晶配向膜及具有该液晶配向膜的液晶显示元件亦适宜地包含于本发明中。该液晶显示元件可适宜地适用于各种装置中,例如用于时钟、携带型游戏机、文字处理机、笔记本电脑、汽车导航系统、可携式摄像机、个人数字助理、数码相机、手机、各种显示器、液晶电视等的显示装置中。
本发明的液晶配向膜可通过将该液晶配向剂涂布于基板上,其次对涂布面进行加热而形成于基板上。而且,本发明的液晶显示元件具有该液晶配向膜。以下,对该液晶配向膜的形成方法及该液晶显示元件的制造方法加以详述。
(1-1)
于制造TN型、STN型或VA型液晶显示元件的情况时,将二枚设有图案化的透明导电膜的基板设为一对,优选利用胶版印刷法、旋涂法或喷墨印刷法而将本发明的液晶配向剂分别涂布于其各透明导电膜形成面上,其次对各涂布面进行加热,由此而形成涂膜。基板例如可使用浮法玻璃、钠玻璃等玻璃;包含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、脂环族烯烃等塑料的透明基板。作为于基板的一个面所设的透明导电膜,可使用包含氧化锡(SnO2)的NESA膜(美国PPG制造、注册商标)、包含氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)的ITO膜等。
获得图案化的透明导电膜的方法例如可列举:于形成无图案的透明导电膜以后,利用光蚀刻而形成图案的方法;于形成透明导电膜时使用具有所期望的图案的掩模的方法等。于涂布液晶配向剂时,为了使基板表面及透明导电膜与涂膜的接着性变得更良好,亦可对基板表面的形成涂膜的面,实施预先涂布官能性硅烷化合物、官能性钛化合物等的预处理。
于涂布该液晶配向剂后,为了防止液体流挂等,优选实施预加热(预焙)。预焙的温度优选为30℃~200℃,更优选为40℃~150℃,特别优选为40℃~100℃。预焙的时间优选为0.25分钟~10分钟,更优选为0.5分钟~5分钟。
其次,将溶剂完全除去,并视需要以对聚酰胺酸进行热酰亚胺化为目的而实施煅烧(后烘)。后烘的温度优选为80℃~300℃,更优选为120℃~250℃。后烘的时间优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~100分钟。所形成的涂膜的膜厚优选为0.001μm~1μm,更优选为0.005μm~0.5μm。
(1-2)
于制造IPS型液晶显示元件的情况时,优选利用胶版印刷法、旋涂法或喷墨印刷法将本发明的液晶配向剂分别涂布于设有图案化为梳齿型的透明导电膜的基板的导电膜形成面、并未设有导电膜的对向基板的一个面,其次对各涂布面进行加热,由此而形成涂膜。关于此时所使用的基板及透明导电膜的材质、透明导电膜的图案化方法、基板的预处理以及涂布液晶配向剂后的加热方法,与上述(1-1)相同。所形成的涂膜的优选膜厚与上述(1-1)相同。
(2)于利用本发明的方法而制造的液晶显示元件为VA型液晶显示元件的情况时,可将如上所述而形成的涂膜直接用作液晶配向膜,亦可根据需要进行后文所述的摩擦处理后而供于使用。另一方面,于制造VA型以外的液晶显示元件的情况时,通过对如上所述而形成的涂膜实施摩擦处理而制成液晶配向膜。
摩擦处理可通过如下方式而进行:利用卷绕有例如包含尼龙、人造丝、棉等纤维的布的辊而于固定方向上对如上所述而形成的涂膜面进行摩擦。由此而对涂膜赋予液晶分子的配向能力,从而成为液晶配向膜。另外,对如上所述而形成的液晶配向膜进行例如日本专利特开平6-222366号公报或日本专利特开平6-281937号公报中所示的通过对液晶配向膜的一部分照射紫外线而使液晶配向膜的一部分区域的预倾角变化的处理、或者日本专利特开平5-107544号公报中所示的于液晶配向膜表面的一部分上形成光阻膜以后,于与先前的摩擦处理不同的方向上进行摩擦处理,然后除去光阻膜的处理,可改善以使液晶配向膜的每个区域具有不同的液晶配向能力的方式而获得的液晶显示元件的视野特性。
(3)准备2枚形成有该液晶配向膜的基板,于对向配置的2枚基板间配置液晶,由此而制造液晶单元。此处,于对涂膜进行摩擦处理的情况时,2枚基板以各涂膜中的摩擦方向相互成为规定的角度、例如正交或反平行的方式而对向配置。于制造液晶单元时,例如可列举以下的2种方法。
第一方法是自先前已知的方法,首先,以各个液晶配向膜相对向的方式介隔间隙(单元间隙)而将2枚基板对向配置,对于2枚基板的周边部,使用密封剂而进行贴合,于由基板表面及密封剂而划分的单元间隙内注入填充液晶后,将注入口密封,由此可制造液晶单元。
第二方法是被称为ODF(OneDropFill,滴注法)方式的手法,于形成有液晶配向膜的2枚基板中的其中一枚基板上的规定位置涂布例如紫外光硬化性密封剂,进一步于液晶配向膜面上的规定的数个部位滴加液晶后,以液晶配向膜相对向的方式贴合另外一枚基板且将液晶于基板的整个面上铺开,其次对基板的整个面照射紫外光而使密封剂硬化,藉此可制造液晶单元。
于利用任意方法的情况时,理想的是对如上所述而制造的液晶单元,进一步加热至所使用的液晶成为各向同性相的温度,然后缓冷至室温,由此而除去液晶注入时的流动配向。其次,通过于液晶单元的外侧表面贴合偏光板而获得该液晶显示元件。
密封剂例如可列举含有作为间隔物的氧化铝球及硬化剂的环氧树脂等。液晶例如可列举向列型液晶、层列型液晶等。该些中优选为向列型液晶。于VA型液晶单元的情况时,优选具有负的介电各向异性的向列型液晶。此种液晶例如可列举二氰基苯系液晶、哒嗪系液晶、席夫碱系液晶、氧化偶氮系液晶、联苯系液晶、苯基环己烷系液晶等。于TN型液晶单元或STN型液晶单元的情况时,优选具有正的介电各向异性的向列型液晶。此种液晶例如可列举联苯系液晶、苯基环己烷系液晶、酯系液晶、三联苯系液晶、联苯基环己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、双环辛烷系液晶、立方烷系液晶等。而且,于上述液晶中可进一步添加使用例如氯化胆甾醇、胆甾醇壬酸酯、胆甾醇碳酸酯等作为胆甾醇型液晶(默克公司制造、C-15、CB-15)而市售的手性剂;对癸氧基苯亚甲基-对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等铁电液晶等。
作为贴合于液晶单元的外表面的偏光板,可列举以乙酸纤维素保护膜夹持被称为“H膜”的偏光膜(所述H膜是一面使聚乙烯醇延伸配向一面吸收碘而成的)而成的偏光板或H膜自身所构成的偏光板。
[实例]
以下,基于实例对本发明加以详述,但并不基于该实例的记载而限定地解释本发明。
<[A]聚合物的合成>
[合成例1]
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐(TCA)22.4g(0.1摩尔)、以及作为二胺的对苯二胺(PDA)2.6g(0.02摩尔)、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯(HCDA)10.4g(0.02摩尔)及3,5-二氨基苯甲酸(DAB)9.1g(0.06摩尔)溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)176g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为102mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP410g,添加吡啶7.9g及乙酸酐10.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换(将脱水闭环反应中所使用的吡啶及乙酸酐除去至系统外),由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约47%的聚酰亚胺(A-1)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为56mPa··s。
[合成例2]
将作为四羧酸二酐的TCA22.3g(0.1摩尔)、以及作为二胺的4,4′-二氨基二苯基甲烷(DDM)3.9g(0.02摩尔)、HCDA5.2g(0.01摩尔)、胆甾烷基氧基-2,4-二氨基苯(HCODA)4.9g(0.01摩尔)及DAB9.1g(0.06摩尔)溶解于NMP182g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为117mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP423g,添加吡啶10.2g及乙酸酐13.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约67%的聚酰亚胺(A-2)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为70mPa··s。
[合成例3]
将作为四羧酸二酐的TCA17.9g(0.08摩尔)及1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮(TDA)6.0g(0.02摩尔)、以及作为二胺的PDA2.2g(0.02摩尔)、HCDA10.4g(0.02摩尔)及DAB9.1g(0.06摩尔)溶解于NMP182g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为99mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP423g,添加吡啶7.9g及乙酸酐10.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约51%的聚酰亚胺(A-3)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为55mPa··s。
[合成例4]
将作为四羧酸二酐的TCA18.0g(0.08摩尔)及1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮(MTDA)6.3g(0.02摩尔)、以及作为二胺的PDA2.2g(0.02摩尔)、HCDA10.5g(0.02摩尔)及DAB9.2g(0.06摩尔)溶解于NMP185g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为92mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP429g,添加吡啶8.0g及乙酸酐10.3g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约48%的聚酰亚胺(A-4)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为50mPa··s。
[合成例5]
将作为四羧酸二酐的TCA18.0g(0.08摩尔)及2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐(BODA)5.0g(0.02摩尔)、以及作为二胺的PDA2.2g(0.02摩尔)、HCDA10.5g(0.02摩尔)及DAB9.2g(0.06摩尔)溶解于NMP179g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为81mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP416g,添加吡啶7.9g及乙酸酐10.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约50%的聚酰亚胺(A-5)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为42mPa··s。
[合成例6]
将作为四羧酸二酐的TCA22.5g(0.1摩尔)、以及作为二胺的1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺与1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺的混合物(TMDA)10.7g(0.04摩尔)、HCDA10.5g(0.02摩尔)及DAB6.1g(0.04摩尔)溶解于NMP199g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为80mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP462g,添加吡啶7.9g及乙酸酐10.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约44%的聚酰亚胺(A-6)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为66mPa··s。
[合成例7]
将作为四羧酸二酐的TCA18.0g(0.08摩尔)及TDA6.0g(0.02摩尔)、以及作为二胺的TMDA5.3g(0.02摩尔)、HCDA10.5g(0.02摩尔)及DAB9.2g(0.06摩尔)溶解于NMP196g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为84mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP455g,添加吡啶7.9g及乙酸酐10.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约49%的聚酰亚胺(A-7)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为52mPa··s。
[合成例8]
将作为四羧酸二酐的TCA17.9g(0.08摩尔)及MTDA6.3g(0.02摩尔)、以及作为二胺的TMDA5.3g(0.02摩尔)、HCDA10.4g(0.02摩尔)及DAB9.1g(0.06摩尔)溶解于NMP196g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为75mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP455g,添加吡啶7.9g及乙酸酐10.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约47%的聚酰亚胺(A-8)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为49mPa··s。
[合成例9]
将作为四羧酸二酐的TCA17.8g(0.08摩尔)及BODA5.0g(0.02摩尔)、以及作为二胺的TMDA5.3g(0.02摩尔)、HCDA10.4g(0.02摩尔)及DAB9.1g(0.06摩尔)溶解于NMP190g中,于60℃下进行6小时的反应,获得含有10质量%的聚酰胺酸的溶液。所得的聚酰胺酸溶液的溶液粘度为85mPa··s。其次,于所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP442g,添加吡啶7.9g及乙酸酐10.2g而于110℃下进行4小时的脱水闭环反应。于脱水闭环反应后,用新的NMP对系统内的溶剂进行溶剂置换,由此而获得含有15质量%的酰亚胺化率为约56%的聚酰亚胺(A-9)的溶液。分取少量所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP制成聚酰亚胺浓度为10质量%的溶液所测定的溶液粘度为50mPa··s。
<[C]化合物的合成>
[合成例10]
于具有搅拌机、温度计、滴液漏斗及回流冷凝管的反应器中装入2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷34.5g、甲基异丁基酮34.5g及三乙胺3.45g,于室温下进行混合。其次,利用滴液漏斗以30分钟而滴加去离子水27.6g后,一面于回流下进行搅拌,一面于80℃下进行6小时的反应。于反应结束后,取出有机层,藉由0.2质量%的硝酸铵水溶液而清洗至清洗后的水成为中性后,于减压下蒸馏除去溶剂及水,由此而获得粘稠的有机聚硅氧烷溶液。对该有机聚硅氧烷进行1H-NMR分析,结果是于化学位移(σ)=3.2ppm附近如理论强度那样获得基于环氧基的峰值,确认于反应中并不产生环氧基的副反应。该聚有机硅氧烷的Mw为3,000,环氧当量为185g/mol。
于200mL的三口烧瓶中装入所得的聚有机硅氧烷7.3g、作为溶剂的甲基异丁基酮41.6g、4-辛氧基苯甲酸3.0g及作为催化剂的四丁基溴化铵0.7g,于100℃下、搅拌8小时进行反应。于反应结束后,对在反应混合物中加入乙酸乙酯而得的溶液进行3次水洗,使用硫酸镁将有机层干燥后,蒸馏除去溶剂,由此获得10.1g的含有环氧基的聚有机硅氧烷C-4。C-4的Mw为8,000。
[合成例11]
于合成例10中,将上述聚有机硅氧烷设为7.7g,使用4′-戊基-1,1′-双环己基-4-甲酸3.5g而代替4-辛氧基苯甲酸,将作为催化剂的四丁基溴化铵设为0.8g,除此以外与合成例10同样地操作而获得10.9g的含有环氧基的聚有机硅氧烷C-7。C-7的Mw为8,500。
<液晶配向剂的调制>
各液晶配向剂的调制中所使用的[B]抗氧化剂及其他的[C]化合物如下所述。
<[B]抗氧化剂>
B-1:IRGANOX1010FF(酚系抗氧化剂)
B-2:ADEKASTABLA-72(胺系抗氧化剂)
B-3:TINUVIN622LD(胺系抗氧化剂)
B-4:IRGAFOS12(磷系抗氧化剂)
B-5:IRGANOXPS800FL(硫系抗氧化剂)
B-6:ADEKASTABAO-40(酚系抗氧化剂)
<[C]化合物>
C-1:N,N,N′,N′-四缩水甘油基-间苯二甲胺
C-2:长濑化成公司制造、EX-142
C-3:N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷
C-5:ARONEOXETANEOXT-121
C-6:二季戊四醇四(3-乙基-3-环氧丙基甲基)醚
[实例1]
于含有作为[A]聚合物的聚酰亚胺(A-1)100质量份的溶液中加入NMP及乙二醇单正丁醚,加入作为[B]抗氧化剂的上述(B-1)3质量份及作为[C]化合物的上述(C-1)2质量份而进行充分搅拌,制成溶剂组成为NMP∶乙二醇单正丁醚=60∶40(质量比)、固形物浓度为3.0质量%的溶液。使用孔径为1μm的过滤器而对该溶液进行过滤,由此而调制液晶配向剂。
[实例2~实例39及比较例1~比较例12]
将所调配的成分的种类与含量分别设为表1中所记载的种类及含量,除此以外与实例1同样地进行操作,调制各液晶配向剂。另外,表1中的“-”表示未使用相对应的成分。
<液晶配向膜的形成>
于厚度为1mm的附有由ITO膜所构成的透明电极的玻璃基板的透明电极面,利用旋转器而涂布各液晶配向剂,于加热板上以80℃进行1分钟的预焙,其次于210℃下进行30分钟的后烘,由此而形成膜厚约为80nm的液晶配向膜。
<液晶显示元件的制造>
反复进行上述液晶配向膜的形成,获得一对(2枚)具有液晶配向膜的基板。其次,于上述一对基板的具有液晶配向膜的任意一枚的外缘涂布放入有直径为5.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,以液晶配向膜面相对的方式使其重叠而进行压接,使接着剂硬化。其次,自液晶注入口而于一对基板间填充向列型液晶(默克公司制造、MLC-6608),然后用丙烯酸系光硬化接着剂而对液晶注入口进行密封,由此而制造液晶单元。而且,反复进行该操作而制造另外一对液晶单元。
<评价>
对上述所形成的液晶配向膜及所制造的液晶显示元件进行以下的评价。将结果一并示于表1中。
[耐光性]
关于上述所制造的一对液晶单元,于70℃下以60微秒的施加时间、167毫秒的跨度而施加5V的电压后,利用东阳技术公司制造的VHR-1而测定解除施加167毫秒后的电压保持率。将其值作为初始电压保持率(VH1)(%)。其次,使用以碳弧灯为光源的耐候试验机而对初始电压保持率测定后的液晶单元进行1,000小时的光照射。对于光照射后的液晶单元,利用与上述同样的方法而再次测定电压保持率。将其值作为光照射后电压保持率(VH2)(%)。根据下述式而求出电压保持率的减少量ΔVHR(%),作为耐光性。
ΔVHR(%)=VH1-VH2
于ΔVHR不足2.5%的情况时将耐光性判断为优良,于ΔVHR为2.5%以上且不足5.0%的情况时将耐光性判断为良好,于ΔVHR为5.0%以上的情况时将耐光性判断为不良。
[耐高温高湿性]
对上述所制造的另一对液晶单元,于70℃下以60微秒的施加时间、167毫秒的跨度而施加5V的电压后,利用东阳技术公司制造的VHR-1而测定解除施加167毫秒后的电压保持率。将其值作为初始电压保持率(VH3)(%)。其次,对将初始电压保持率测定后的液晶单元于设定为60℃、湿度90%的烘箱内保管500小时后的液晶单元,利用与上述同样的方法而再次测定电压保持率。将其值作为高温高湿压力后的电压保持率(VH4)(%)。根据下述式而求出电压保持率的减少量ΔVHR′(%),作为耐高温高湿性。
ΔVHR′(%)=VH3-VH4
于ΔVHR′不足3.0%的情况时将耐高温高湿性判断为优良,于ΔVHR′为3.0%以上且不足5.0%的情况时将耐高温高湿性判断为良好,于ΔVHR′为5.0%以上的情况时将耐高温高湿性判断为不良。
[再加工性]
于厚度为1mm的玻璃基板的一个面上所设的由ITO所构成的透明导电膜上,利用旋转器涂布上述所调制的液晶配向剂,于加热板上、100℃下进行90秒的预焙,形成膜厚约为80nm的涂膜。反复进行该操作,制作2枚附有涂膜的基板。其次,将所得的2枚基板于氮气环境下、25℃的暗室中进行保管。于自保管开始12小时后、72小时后分别自暗室中取出,于放入有40℃的NMP的烧杯中浸渍2分钟。于2分钟后,将基板自烧杯中取出,用超纯水进行数次清洗后,通过鼓风将表面的水滴除去,对基板进行观察,利用光学显微镜观察涂膜是否残存。将于NMP浸渍后未观察到涂膜的残渣的情况判断为再加工性优良(A),将于72小时后的基板上观察到涂膜的残渣但于12小时后自暗室中取出的基板未观察到涂膜的残渣的情况判断为良好(B),将于12小时后自暗室中取出的基板观察到涂膜的残渣的情况判断为不良(C)。
[表1]
根据表1的结果可知:本发明的液晶配向剂可形成即使于光应力、热及湿气的严酷的环境下进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且于产生缺陷的情况时的再加工性优异的液晶配向膜。
[产业上的可利用性]
利用本发明的液晶配向剂,可形成即使于光应力、热及湿气等严酷的环境下进行长时间的连续驱动的情况时亦可维持良好的电气特性,且于产生缺陷的情况时的再加工性优异的液晶配向膜。因此,具有该液晶配向膜的本发明的液晶显示元件的显示品质的降低少,可有效地适用于各种装置中,例如可适宜地适用于时钟、携带型游戏机、文字处理机、笔记本电脑、汽车导航系统、可携式摄像机、个人数字助理、数码相机、手机、各种显示器、液晶电视等的显示装置中。
Claims (4)
1.一种液晶配向剂,其含有:
[A]选自由聚酰胺酸及该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺所构成的群组的至少1种聚合物;
[B]抗氧化剂,相对于[A]聚合物100质量份,[B]抗氧化剂为0.1质量份~10质量份;以及
[C]单官能环氧化合物,相对于[A]聚合物100质量份,[C]化合物为1质量份~40质量份,
其中,[A]聚合物是四羧酸二酐与二胺反应而获得的聚合物,所述四羧酸二酐包含选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮及2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐所构成的群组的至少1种,
[B]抗氧化剂具有下述式(1)或式(2)所表示的基,
于式(1)中,
R1为氢原子、碳数为1~20的烷基、碳数为6~20的芳基、碳数为7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基或1,4-二氧代丁基;而且,式(1)所表示的基是自R1所表示的烷基、芳基、芳烷基、1,3-二氧代丁基及1,4-二氧代丁基除去1个氢原子而成为2价基,亦可形成分子链的一部分;
R2~R5分别独立为碳数为1~6的烷基、碳数为6~12的芳基或碳数为7~13的芳烷基;
X1为单键、羰基、*-(CH2)n-O-、*-O-、或*-CONH-;其中,*所表示的键表示与哌啶环键结的部位;而且,n为1~4的整数;
X2~X5分别独立为单键、羰基、**-CH2-CO-或**-CH2-CH(OH)-;其中,**所表示的键表示与哌啶环键结的部位,
于式(2)中,R6为碳数为4~16的烃基;其中,上述烃基亦可于碳骨架链中具有氧原子或硫原子;a为0~3的整数;R7为氢原子或碳数为1~16的烃基;其中,于R7为多个的情况时,多个R7可相同亦可不同。
2.根据权利要求1所述的液晶配向剂,其中,上述二胺包含选自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所构成的群组的至少1种。
3.一种液晶配向膜,其由根据权利要求1或2所述的液晶配向剂而形成。
4.一种液晶显示元件,其包含根据权利要求3所述的液晶配向膜。
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