TW201839111A - 液晶配向劑、液晶配向膜、液晶元件及聚有機矽氧烷 - Google Patents

液晶配向劑、液晶配向膜、液晶元件及聚有機矽氧烷 Download PDF

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Abstract

使液晶配向劑中含有具有環狀醚基、及與環狀醚基反應的官能基B的含矽化合物。含矽化合物所具有的官能基B的一例為藉由熱而與環狀醚基反應的官能基。含矽化合物的一例為具有矽氧烷骨架的聚合物[P]。

Description

液晶配向劑、液晶配向膜、液晶元件及聚有機矽氧烷
本揭示是有關於一種液晶配向劑、液晶配向膜、液晶元件及聚有機矽氧烷。
[關聯申請的相互參照] 本申請案是基於2017年3月7日提出申請的日本申請編號2017-43288號而成者,在本申請案中引用所述記載內容。
作為液晶元件,已知有以扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型等為代表的、使用具有正的介電各向異性的向列液晶的液晶元件、或者使用具有負的介電各向異性的向列液晶的垂直(homeotropic)配向模式的垂直配向(Vertical Alignment,VA)型的液晶元件,以面內切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型等為代表的、利用相對於基板平行的電場對平行(homogeneous)配向的液晶進行切換的橫電場型的液晶元件等各種液晶元件。
該些液晶元件具備具有使液晶分子沿一定方向配向的功能的液晶配向膜。作為所述液晶配向膜的製作中使用的材料,已知有聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯、聚有機矽氧烷等,尤其聚醯胺酸及聚醯亞胺由於耐熱性、機械強度、與液晶分子的親和性優異等,因此自古以來而較佳地使用(例如,參照專利文獻1~專利文獻3)。於製造液晶元件時,液晶配向膜是使用將該些聚合物成分溶解於有機溶媒中而成的液晶配向劑而形成。
另外,專利文獻4中揭示了一種液晶配向劑,其含有在乙二酸及醇的存在下使三官能及四官能的水解性矽烷化合物的混合物反應而獲得的聚有機矽氧烷。該專利文獻4中說明了由所述液晶配向劑形成的液晶配向膜的垂直配向性及耐熱性優異。
關於液晶元件,先前主要市場為電視機、移動·平板電腦等,但近年來廣泛用作顯示器件。關於液晶元件,例如發現了車載裝置、數位標牌、產業用等廣泛的新用途,於多種多樣的場合使用。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平4-153622號公報 [專利文獻2]日本專利特開昭56-91277號公報 [專利文獻3]日本專利特開平11-258605號公報 [專利文獻4]日本專利特開平9-281502號公報
[發明所欲解決之課題] 關於液晶元件的新穎市場,有時要求在嚴酷的使用環境下的耐久性,要求先前技術以上的高可靠性。例如,於假設在夏天的高溫下、或熱帶區域中的使用的情況下,需要長時間的耐熱性(熱可靠性)。另一方面,對於液晶顯示面板的顯示品質,與液晶層直接接觸的液晶配向膜的貢獻率大。因此,作為液晶配向膜,即便將液晶顯示面板暴露於高溫條件下的情況下,亦需要電壓保持率、驅動特性不易發生變化,不易產生顯示品質的下降。
本揭示是鑒於所述情況而成,其目的之一在於提供一種對熱的可靠性優異的液晶元件。 [解決課題之手段]
根據本揭示,提供以下手段。
<1> 一種液晶配向劑,其含有具有環狀醚基、及與環狀醚基反應的官能基B的含矽化合物。 <2> 一種液晶配向膜,其是使用如所述<1>所述的液晶配向劑而形成。 <3> 一種液晶元件,其具備如所述<2>所述的液晶配向膜。 <4> 一種聚有機矽氧烷,其具有環狀醚基、及與環狀醚基反應的官能基B。 [發明的效果]
根據本揭示的液晶配向劑,可獲得對熱的可靠性優異的液晶元件。
<<液晶配向劑>> 本揭示的液晶配向劑含有具有環狀醚基、及與環狀醚基反應的官能基的含矽化合物(以下,亦稱為「含矽化合物[A]」)。含矽化合物[A]具有熱穩定性高的含矽結構與自交聯性基。以下,對本揭示的液晶配向劑中所含的各成分、及視需要任意調配的其他成分進行說明。
<含矽化合物[A]> 就由熱所引起的反應性高的方面而言,含矽化合物[A]所具有的環狀醚基較佳為氧雜環丁基或環氧乙烷基,更佳為環氧乙烷基。就利用後烘烤時的加熱而進行自交聯且可使液晶配向劑的保存穩定性更良好的方面而言,與環狀醚基反應的官能基(以下,亦稱為「官能基B」)較佳為藉由熱而與環狀醚基反應的官能基。官能基B具體而言除了例如羧基、異氰酸酯基、羥基、胺基、烷氧基甲基以外,可列舉羧基、異氰酸酯基、羥基或胺基經保護基保護而得的基等。就保存穩定性更良好且藉由加熱而與環狀醚基的反應性更高的方面而言,其中官能基B較佳為羧基或經保護的羧基(以下,亦稱為「保護羧基」)。
保護羧基較佳為藉由熱而脫離從而生成羧基者。作為保護羧基的具體例,可列舉:下述式(1)所表示的結構、羧酸的縮醛酯結構、羧酸的縮酮酯結構等。 [化1](式(1)中,R11 、R12 及R13 分別獨立地為碳數1~10的烷基或碳數3~20的一價脂環式烴基,或者R11 與R12 相互鍵結並與R11 及R12 所鍵結的碳原子一起形成碳數4~20的二價脂環式烴基或環狀醚基,且R13 為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基或碳數6~20的芳基。「*」表示結合鍵)
作為含矽化合物[A],可列舉低分子矽烷化合物、聚有機矽氧烷等。於含矽化合物[A]為低分子矽烷化合物的情況下,例如可列舉具有環狀醚基與官能基B的烷氧基矽烷化合物等。就可獲得對熱的可靠性的改善效果更高、且所得的液晶配向膜的耐溶劑性高、液晶配向性及電壓保持率更良好的液晶元件的方面而言,其中含矽化合物[A]較佳為具有矽氧烷骨架的聚合物、即具有環狀醚基與官能基B的聚有機矽氧烷(以下,亦稱為「聚合物[P]」)。
<聚合物[P]> 聚合物[P]的合成方法並無特別限定,作為較佳的合成方法,可列舉以下的方法1~方法3。 ·方法1:藉由對具有環狀醚基的水解性矽烷化合物(S1)單獨、或者矽烷化合物(S1)與其他水解性矽烷化合物的混合物進行水解縮合而合成於側鏈具有環狀醚基的聚有機矽氧烷(以下,亦稱為「聚有機矽氧烷E」),繼而,使聚有機矽氧烷E與具有胺基的羧酸(以下,亦稱為「含胺基的羧酸」)反應,而獲得於側鏈具有胺基的聚有機矽氧烷,進而,使所得的含胺基的聚有機矽氧烷與羧酸酐反應的方法。 ·方法2:藉由對具有胺基的水解性矽烷化合物(S2)與矽烷化合物(S1)的混合物、或者矽烷化合物(S1)與矽烷化合物(S2)及其他水解性矽烷化合物的混合物進行水解縮合而合成於側鏈具有胺基及環狀醚基的聚有機矽氧烷(以下,亦稱為「聚有機矽氧烷M」),繼而,使所得的聚有機矽氧烷M與羧酸酐反應的方法。 ·方法3:藉由對矽烷化合物(S1)單獨、或者矽烷化合物(S1)與其他水解性矽烷化合物的混合物進行水解縮合而合成聚有機矽氧烷E,繼而,使聚有機矽氧烷E與含胺基的羧酸反應的方法。 該些中,就簡單且可獲得對溶劑的溶解性及耐熱性高的聚合物的方面而言,較佳為使用方法1。
作為矽烷化合物(S1),可較佳地使用具有氧雜環丁基或環氧乙烷基的水解性矽烷化合物。作為其具體例,例如可列舉:縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三乙氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基、(甲基)丙烯酸(3-甲基氧雜環丁烷-3-基)甲基等。再者,矽烷化合物(S1)可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
作為矽烷化合物(S2),可較佳地使用具有一級胺基或二級胺基的水解性矽烷化合物。作為其具體例,例如可列舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等。再者,矽烷化合物(S2)可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
其他矽烷化合物為矽烷化合物(S1)及矽烷化合物(S2)以外的矽烷化合物,並無特別限定,例如可列舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷等四烷氧基矽烷化合物;甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷等含烷基或芳基的烷氧基矽烷化合物;3-巰基丙基三乙氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷等含硫的烷氧基矽烷化合物; 3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等含不飽和鍵的烷氧基矽烷化合物;三甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐等含酸酐基的烷氧基矽烷化合物;N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-醯脲丙基三甲氧基矽烷、3-醯脲丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺等含氮的烷氧基矽烷化合物等。作為其他矽烷化合物,可單獨使用該些中的一種,亦可組合使用兩種以上。
作為含胺基的羧酸,例如可列舉:3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基環己烷羧酸、3-胺基環己烷羧酸、6-胺基-2-萘甲酸、β-丙胺酸、甘胺酸、3-胺基環戊烷羧酸、5-胺基戊酸、4-胺基氫化肉桂酸、4-胺基苯基乙酸、4-(胺基甲基)苯甲酸等。關於含胺基的羧酸,可單獨使用該些中的一種,亦可組合使用兩種以上。
羧酸酐只要具有一個酸酐基即可,其餘結構並無特別限定。作為羧酸酐,例如可列舉:偏苯三甲酸酐、4-硝基鄰苯二甲酸酐、3-硝基鄰苯二甲酸酐、4-乙炔基鄰苯二甲酸酐、4-(1-丙炔基)鄰苯二甲酸酐、4-苯基乙炔基鄰苯二甲酸酐、4-甲基鄰苯二甲酸酐、鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐、丁二酸酐、衣康酸酐、烯丙基丁二酸酐、1,2-環己烷二羧酸酐、1-環己烯-1,2-二羧酸酐、順式-4-環己烯-1,2-二羧酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、鄰羧苯乙酸(Homophthalic acid)酐、戊二酸酐、3-三甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐、環己烷-1,2,4-三羧酸-1,2-酐等。關於羧酸酐,可單獨使用該些中的一種,亦可組合使用兩種以上。
(水解縮合反應) 方法1~方法3中,使用了水解性矽烷化合物的水解縮合反應如上所述藉由使水解性矽烷化合物的一種或兩種以上與水較佳為於適當的觸媒及有機溶媒的存在下反應而進行。方法1及方法3中,相對於聚有機矽氧烷的合成中使用的單體的合計量,矽烷化合物(S1)的使用比例較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上。 另外,方法2中,相對於聚有機矽氧烷的合成中使用的單體的合計量,矽烷化合物(S1)的使用比例較佳為設為5莫耳%~99莫耳%,更佳為設為10莫耳%~95莫耳%。相對於聚有機矽氧烷的合成中使用的單體的合計量,矽烷化合物(S2)的使用比例較佳為設為0.5莫耳%~50莫耳%,更佳為設為1莫耳%~40莫耳%。
於水解縮合反應時,相對於反應中使用的矽烷化合物(合計量)1莫耳,水的使用比例較佳為1莫耳~30莫耳。作為所使用的觸媒,例如可列舉酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。其中,較佳為三級有機胺或四級有機胺,例如可分別列舉:三乙基胺、三-正丙基胺、三-正丁基胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶等三級有機胺;氫氧化四甲基銨等四級有機胺。觸媒的使用量根據觸媒的種類、溫度等反應條件等不同,應適宜設定,例如相對於矽烷化合物的合計量,較佳為0.01倍莫耳~3倍莫耳。
作為水解縮合反應時使用的有機溶媒,例如可列舉烴、酮、酯、醚、醇等。作為該些的具體例,烴例如可列舉甲苯、二甲苯等;酮例如可列舉甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基-正戊基酮、二乙基酮、環己酮等;酯例如可列舉乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙酯等;醚例如可列舉乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氫呋喃等;醇例如可列舉1-己醇、4-甲基-2-戊醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚等。該些中,較佳為使用非水溶性或難水溶性的有機溶媒。有機溶媒的使用比例相對於反應中使用的矽烷化合物的合計100質量份,較佳為10質量份~10,000質量份。
所述水解縮合反應例如較佳為藉由油浴等進行加熱來實施。此時,加熱溫度較佳為設為130℃以下,加熱時間較佳為設為0.5小時~12小時。於反應結束後,在視需要利用乾燥劑對自反應液分取的有機溶媒層進行乾燥後去除溶媒,藉此可獲得作為目標的聚有機矽氧烷。再者,聚有機矽氧烷的合成方法並不限於所述水解縮合反應,例如亦可藉由於乙二酸及醇的存在下使水解性矽烷化合物反應的方法等而進行。
(聚有機矽氧烷E與含胺基的羧酸的反應(1)) 方法1中,使有機矽氧烷E所具有的環狀醚基、與含胺基的羧酸的羧基反應,而獲得於側鏈具有胺基的聚有機矽氧烷。所述反應較佳為於適當的觸媒及有機溶媒的存在下進行。
作為反應中使用的觸媒,例如除了可較佳地使用有機鹼以外,可使用硬化促進劑。作為該些的具體例,有機鹼例如可列舉一級有機胺或二級有機胺、三級有機胺、四級有機胺鹽等;硬化促進劑例如可列舉三級胺、咪唑衍生物、有機磷化合物、四級鏻鹽、二氮雜雙環烯烴、有機金屬化合物、鹵化四級銨、金屬鹵化物、潛在性硬化促進劑等。作為潛在性硬化促進劑,例如可列舉:高熔點分散型潛在性硬化促進劑(例如胺加成型促進劑等)、微膠囊型潛在性硬化促進劑、胺鹽型潛在性硬化劑促進劑、高溫解離型的熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等。作為觸媒,該些中較佳為使用四級有機胺鹽或鹵化四級銨。
作為所述觸媒的具體例,四級有機胺鹽例如可列舉氫氧化四甲基銨等;鹵化四級銨例如可列舉溴化四乙基銨、溴化四-正丁基銨、氯化四乙基銨、氯化四-正丁基銨等。作為觸媒,可使用自該些中所選擇的一種以上。相對於聚有機矽氧烷E的100質量份,觸媒的使用比例較佳為0.01質量份~100質量份,更佳為0.1質量份~20質量份。
作為聚有機矽氧烷E與羧酸的反應中使用的有機溶媒,例如可列舉:酮、醚、酯、醯胺、醇等。作為所述有機溶媒的具體例,所述酮例如可列舉甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基-正戊基酮、二乙基酮、環己酮等;所述醚例如可列舉乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氫呋喃、二噁烷等; 所述酯例如可列舉乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙酯等;所述醯胺例如可列舉甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、N-甲醯基嗎啉、N-甲醯基哌啶、N-甲醯基吡咯啶、N-乙醯基嗎啉、N-乙醯基哌啶、N-乙醯基吡咯啶等; 所述醇例如可列舉1-己醇、4-甲基-2-戊醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單-正丙醚、乙二醇單-正丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單-正丙醚等,可使用選自該些中的一種以上。 有機溶媒的使用比例較佳為設為反應溶液中的有機溶媒以外的成分的合計質量於反應溶液的總量中所佔的比例成為0.1質量%~50質量%的比例,更佳為設為成為5質量%~50質量%的比例。
含胺基的羧酸的使用比例根據導入至聚有機矽氧烷E的側鏈中的官能基B的數量適宜設定,但就充分獲得由官能基B的導入所帶來的液晶元件的熱可靠性及液晶配向膜的耐溶劑性的改善效果的觀點而言,較佳為相對於聚有機矽氧烷的合成中使用的矽烷化合物(合計量)1莫耳而設為0.005莫耳~0.5莫耳。關於該使用比例的下限值,更佳為0.01莫耳以上,進而佳為0.05莫耳以上。另外,上限值更佳為0.4莫耳以下,進而佳為0.3莫耳以下。
方法1中,於聚有機矽氧烷E與含胺基的羧酸的反應時,以向聚有機矽氧烷E中導入對聚合物賦予所需功能的官能基(以下,亦稱為「功能性基」)為目的,亦可併用具有功能性基的羧酸(以下,亦稱為「含功能性基的羧酸」)。於和含胺基的羧酸一起使用含功能性基的羧酸的情況下,為了可導入充分量的功能性基且不抑制胺基的導入,較佳為將含功能性基的羧酸的合計的使用比例設為相對於聚有機矽氧烷的合成中使用的矽烷化合物(合計量)1莫耳而為0.05莫耳~0.8莫耳,更佳為設為0.1莫耳~0.7莫耳。
聚有機矽氧烷E與含胺基的羧酸的反應於較佳為0℃~200℃、更佳為50℃~150℃的溫度下進行較佳為0.1小時~50小時、更佳為0.5小時~20小時。於反應結束後,視需要利用乾燥劑對自反應液分取的有機溶媒層進行乾燥後,去除溶媒,藉此可獲得含胺基的聚有機矽氧烷。
(具有胺基的聚有機矽氧烷與羧酸酐的反應) 方法1及方法2中,使聚有機矽氧烷所具有的胺基、與羧酸酐所具有的酸酐基反應。藉此,作為聚合物[P],可獲得於側鏈具有環氧基及羧基的聚有機矽氧烷。
就充分獲得由朝聚有機矽氧烷側鏈的官能基B(此處為羧基)的導入所帶來的液晶元件的熱可靠性及液晶配向膜的耐溶劑性的改善效果的觀點而言,羧酸酐的使用比例較佳為相對於聚有機矽氧烷所具有的胺基(合計量)1莫耳而設為0.1莫耳~2.0莫耳。關於該使用比例的下限值,更佳為0.2莫耳以上,進而佳為0.3莫耳以上。另外,上限值更佳為1.5莫耳以下,進而佳為1.2莫耳以下。
所述反應較佳為於適當的有機溶媒中進行。作為所使用的有機溶媒,例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。作為較佳的有機溶媒,可列舉選自由N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷醯三胺、間甲酚、二甲酚及鹵化苯酚所組成的群組中的一種以上。
所述反應中,反應溫度較佳為-20℃~100℃,更佳為0℃~80℃。反應時間較佳為1小時~48小時,更佳為2小時~12小時。所得的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,或者亦可使用公知的離析方法將反應溶液中所含的聚合物[P]離析後供於液晶配向劑的製備。
(聚有機矽氧烷E與含胺基的羧酸的反應(2)) 方法3中,使聚有機矽氧烷E所具有的環狀醚基、與含胺基的羧酸所具有的胺基反應。藉此,作為聚合物[P],可獲得於側鏈具有環氧基及羧基的聚有機矽氧烷。
就充分獲得朝聚有機矽氧烷的側鏈的羧基的導入所帶來的液晶元件的熱可靠性及液晶配向膜的耐溶劑性的改善效果的觀點而言,含胺基的羧酸的使用比例較佳為相對於聚有機矽氧烷的合成中使用的矽烷化合物(合計量)1莫耳而設為0.005莫耳~0.5莫耳。關於該使用比例的下限值,更佳為0.01莫耳以上,進而佳為0.05莫耳以上。另外,關於上限值,更佳為0.4莫耳以下,進而佳為0.3莫耳以下。
所述反應視需要於適當的觸媒的存在下、於適當的溶媒中進行。作為觸媒,例如可列舉:氧化鎂、氧化鈣、碳酸鉀等。作為溶媒,較佳為可將含胺基的聚有機矽氧烷與羧酸酐均勻地溶解或分解者,例如可列舉N-甲基-2-吡咯啶酮、四氫呋喃等。所述反應中,反應溫度較佳為-20℃~180℃,更佳為10℃~120℃。反應時間較佳為1小時~72小時,更佳為2小時~48小時。所得的反應溶液可使用公知的離析方法將反應溶液中所含的聚合物[P]離析後供於液晶配向劑的製備。
方法2及方法3中,於獲得具有功能性基的聚有機矽氧烷作為聚合物[P]的情況下,關於方法2,可於使具有胺基的聚有機矽氧烷與羧酸酐反應前使具有環狀醚基的聚有機矽氧烷與含功能性基的羧酸反應,關於方法3,可於使聚有機矽氧烷與含胺基的羧酸反應前使具有環狀醚基的聚有機矽氧烷與含功能性基的羧酸反應。關於具有環狀醚基的聚有機矽氧烷與含功能性基的羧酸的反應條件,應用方法1的說明。
於以下的流程A1、流程A2、流程B及流程C中示出方法1~方法3的一例。方法1中,於使用含環氧基的矽烷化合物作為矽烷化合物(S1)、使用3-胺基苯甲酸作為含胺基的羧酸、使用偏苯三甲酸酐作為羧酸酐的情況下,可藉由以下的流程A1(環氧基的β開裂)及流程A2(環氧基的α開裂)而獲得聚合物[P]。 [化2][化3](流程A1及流程A2中,L1 為二價連結基,R1 為氫原子)
方法2中,於使用含環氧基的矽烷化合物作為矽烷化合物(S1)、使用偏苯三甲酸酐作為羧酸酐的情況下,可藉由以下的流程B而獲得聚合物[P]。 [化4](流程B中,L1 及L2 分別獨立地為二價連結基)
方法3中,於使用含環氧基的矽烷化合物作為矽烷化合物(S1)、使用4-胺基苯甲酸作為含胺基的羧酸的情況下,可藉由以下的流程C而獲得聚合物[P]。 [化5](流程C中,L1 為二價連結基,R3 為氫原子)
根據所述流程A1、流程A2及流程B,作為聚合物[P],可獲得具有環狀醚基(此處為環氧乙烷基)與羧基的聚有機矽氧烷、以及具有環狀醚基與胺基的聚有機矽氧烷。另外,根據所述流程C,作為聚合物[P],可獲得具有環狀醚基與羧基的聚有機矽氧烷。
(功能性基) 聚合物[P]較佳為根據所應用的液晶元件的驅動模式而於側鏈具有功能性基。例如,於將液晶配向劑用於垂直配向型或水平配向型的液晶元件的製造中的情況下,聚合物[P]較佳為具有使液晶分子配向的配向性顯現部位作為功能性基。另外,於藉由光配向法對由液晶配向劑形成的高分子薄膜賦予液晶配向能的情況下,聚合物[P]較佳為具有光配向性基作為功能性基。另外,於藉由在液晶單元的構築後自液晶單元的外側進行光照射來提高液晶分子的配向限制力的情況下,聚合物[P]較佳為具有包含碳-碳不飽和鍵的基作為功能性基。
[配向性顯現部位] 配向性顯現部位是對於使用液晶配向劑而形成的高分子薄膜而言可控制液晶層中的液晶分子的配向方向的基。再者,配向性顯現部位可不進行光照射而控制液晶分子的配向。作為配向性顯現部位的具體例,例如可列舉下述式(3)所表示的基等。 [化6](式(3)中,RI 為碳數1~40的烷基、碳數1~40的氟烷基、碳數1~40的烷基的至少一個氫原子經氰基取代而成的一價基、氰基、硝基或氟原子、或者具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基。ZI 為單鍵、*-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,附有「*」的結合鍵為RI 側)。RII 為伸環己基或伸苯基,與環鍵結的氫原子亦可經氰基、硝基、氟原子、三氟甲基或碳數1~3的烷基取代。n1為1或2,於n1為2時,兩個RII 可相互相同亦可不同。n2為0或1。ZII 為單鍵、*-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,附有「*」的結合鍵為RII 側)。n3為0~2的整數,n4為0或1。其中,於n2=0且n4=0的情況下,RI 為碳數4以上)
作為所述式(3)中「-(RII )n1 -」所表示的二價基,例如可列舉1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、4,4'-伸聯苯基、4,4'-雙伸環己基、下述式 [化7](式中,附有「*」的結合鍵與ZI 鍵結) 分別所表示的基等作為較佳的二價基。
[光配向性基] 光配向性基是藉由光照射所引起的光異構化反應或光二聚化反應、光分解反應、光弗里斯重排反應而對膜賦予各向異性的官能基。作為光配向性基的具體例,例如可列舉包含偶氮苯或其衍生物作為基本骨架的含偶氮苯的基、包含肉桂酸或其衍生物(肉桂酸結構)作為基本骨架的含肉桂酸結構的基、包含查爾酮或其衍生物作為基本骨架的含查爾酮的基、包含二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含二苯甲酮的基、包含香豆素或其衍生物作為基本骨架的含香豆素的基、包含環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含環丁烷的結構等。就對光的感度高的方面、或者容易導入至聚合物側鏈的方面而言,其中較佳為具有含有下述式(5)所表示的肉桂酸結構的基。聚合物[P]就可藉由與下述式(5)所表示的結構一起具有預傾角顯現部位而提高所得的液晶元件的高速響應性的方面而言較佳。 [化8](式(5)中,R為氟原子或氰基。a'為0~4的整數。於a'為2以上的情況下,多個R可相同亦可不同。「*」表示結合鍵)
[包含碳-碳不飽和鍵的基] 作為包含碳-碳不飽和鍵的基,例如可列舉下述式(4)所表示的基等。 [化9](式(4)中,R為氫原子或甲基,XI 及XII 分別為1,4-伸苯基、碳數1~8的烷二基,Z為氧原子、-COO-*或-OCO-*(其中,附有「*」的結合鍵與XII 鍵結),a、b、c及d分別為0或1。其中,於c為0且d為1時,XII 為1,4-伸苯基,於b為0時c為0)
作為所述式(4)所表示的基的具體例,例如可列舉:乙烯基、烯丙基、對乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯氧基烷基、4-((甲基)丙烯醯氧基)烷基)苯基、((甲基)丙烯醯氧基)苯基)烷基、4-((甲基)丙烯醯氧基烷氧基)苯基、(甲基)丙烯醯氧基烷氧基烷基、6-{[6-(丙烯醯基氧基)己醯基]氧基}己基等。
於聚合物[P]為於側鏈具有功能性基的聚合物的情況下,該聚合物可列舉(I)藉由使用了具有功能性基的單體的聚合而合成的方法、(II)利用聚合物[P]或其前驅物所具有的環狀醚基而導入至側鏈的方法等。該些中,就簡單且容易調整功能性基的導入率的方面而言,較佳為(II)。其中,較佳為藉由使具有環狀醚基的聚有機矽氧烷(方法1及方法3中為聚有機矽氧烷E、方法2中為聚有機矽氧烷M)、與具有官能基B及功能性基的化合物(以下,亦稱為「側鏈前驅物[C]」)反應而加以製造。
再者,聚合物[P]可具有配向性顯現部位、光配向性基及包含碳-碳不飽和鍵的基中的僅一種作為功能性基,亦可具有多種。於聚合物[P]具有多種所述功能性基的情況下,一個功能性基與其他功能性基可存在於同一側鏈中,亦可存在於不同的側鏈中。另外,各功能性基的全部可含有於單一種類的聚合物中,亦可用作具有所需的功能性基中的一部分的聚合物與具有剩餘的功能性基的聚合物的混合物。當然,可混合使用三種以上的聚合物作為聚合物[P],亦可混合使用具有相同的功能性基的兩種以上的聚合物。由於可為任一種態樣,因此聚合物[P]只要單一物或混合物整體具有各功能性基即可。
聚合物[P]的藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~300,000,更佳為2,000~100,000。其中,於聚合物[P]為使用具有功能性基的化合物而改質的改質聚合物的情況下,較佳為其改質前的聚合物的重量平均分子量為所述範圍內。Mw、與藉由GPC而測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比所表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為5以下,更佳為4以下。再者,液晶配向劑的製備中使用的聚合物[P]可僅為一種,亦可組合兩種以上。
就可充分獲得所得的液晶元件的熱可靠性的改善效果的方面而言,相對於液晶配向劑中所含的所有聚合物100質量份,液晶配向劑中的聚合物[P]的含有比例較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上,進而佳為1質量份以上。另外,於調配其他聚合物的情況下,相對於液晶配向劑中所含的其他聚合物100質量份,聚合物[P]的含有比例較佳為50質量份以下,更佳為25質量份以下,進而佳為20質量份以下。
<其他成分> 本揭示的液晶配向劑如上所述含有聚合物[P],但亦可視需要含有以下所示的其他成分。
(其他聚合物) 為了獲得電氣特性、液晶配向性、可靠性等各種性能的改善效果,或者以實現成本減少等為目的,本揭示的液晶配向劑可含有與聚合物[P]不同的聚合物(以下,亦稱為「其他聚合物」)。其他聚合物的主骨架並無特別限定。作為其他聚合物,例如可列舉以聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚醯胺、聚合物[P]以外的聚有機矽氧烷、聚酯、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等為主骨架的聚合物。再者,本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」是指包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
就電氣特性、與液晶的親和性、機械強度、與聚合物[P]的親和性等的觀點而言,其他聚合物較佳為使用所述中選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物所組成的群組中的至少一種聚合物(以下,亦稱為「聚合物[Q]」)。 相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物[P]100質量份,聚合物[Q]的調配比例較佳為設為100質量份以上,更佳為設為100質量份~2000質量份,進而佳為設為200質量份~1500質量份。
(聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺) 液晶配向劑中所含的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺可依據先前公知的方法合成。例如,聚醯胺酸可藉由使四羧酸二酐與二胺反應而獲得。聚醯胺酸酯例如可藉由使聚醯胺酸與酯化劑(例如甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛等)反應的方法等而獲得。聚醯亞胺例如可藉由對聚醯胺酸進行脫水閉環並進行醯亞胺化而獲得。再者,聚醯亞胺較佳為其醯亞胺化率為20%~95%,更佳為30%~90%。所述醯亞胺化率是以百分率表示醯亞胺環結構的數量相對於聚醯亞胺的醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計而言所佔的比例。
作為聚合中使用的四羧酸,例如可列舉:丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等脂肪族四羧酸二酐;1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、環戊烷四羧酸二酐、環己烷四羧酸二酐等脂環式四羧酸二酐;均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、對伸苯基雙(偏苯三甲酸單酯酐)、乙二醇雙(偏苯三酸酐)、1,3-丙二醇雙(偏苯三酸酐)等芳香族四羧酸二酐等,除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。再者,四羧酸二酐可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
另外,作為所述聚合中使用的二胺,例如可列舉:乙二胺、四亞甲基二胺等脂肪族二胺;對環己烷二胺、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)等脂環式二胺;六癸氧基二胺基苯、膽甾烷基氧基二胺基苯、二胺基苯甲酸膽甾烷基酯、二胺基苯甲酸膽固醇基酯、二胺基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-胺基苯氧基)膽甾烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、2,5-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺、下述式(8-1)~式(8-3) [化10]
分別所表示的化合物等側鏈型的芳香族二胺;對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基胺、4-胺基苯基-4'-胺基苯甲酸酯、4,4'-二胺基偶氮苯、3,5-二胺基苯甲酸、1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷、雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸、雙(4-胺基苯基)胺、N,N-雙(4-胺基苯基)甲基胺、N,N'-雙(4-胺基苯基)-聯苯胺、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯基、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯基、4,4'-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-(伸苯基二亞異丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4-(4-胺基苯氧基羰基)-1-(4-胺基苯基)哌啶、4,4'-[4,4'-丙烷-1,3-二基雙(哌啶-1,4-二基)]二苯胺等非側鏈型的芳香族二胺;1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等二胺基有機矽氧烷等,除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的二胺。再者,二胺可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
關於液晶配向劑中含有的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺,藉由GPC測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~500,000,更佳為2,000~300,000。分子量分佈(Mw/Mn)較佳為7以下,更佳為5以下。再者,液晶配向劑中所含的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺可僅為一種,或者組合兩種以上。
(具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物) 關於具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物(以下,亦稱為「聚合物PAc」),作為構成聚合物PAc的單體所具有的聚合性不飽和鍵,例如可列舉:(甲基)丙烯醯基、乙烯基、苯乙烯基、馬來醯亞胺基等。作為具有該些聚合性不飽和鍵的單體的具體例,例如可列舉:不飽和羧酸、不飽和羧酸酯、不飽和多元羧酸酐等(甲基)丙烯酸系化合物;苯乙烯、甲基苯乙烯、二乙烯基苯等芳香族乙烯基化合物;1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯等共軛二烯化合物;N-甲基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺等馬來醯亞胺化合物等。再者,具有聚合性基不飽和鍵的單體可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
聚合物PAc較佳為聚(甲基)丙烯酸酯。聚(甲基)丙烯酸酯可為僅包含(甲基)丙烯酸系化合物的聚合物,亦可為包含(甲基)丙烯酸系化合物與其他單體的聚合物。作為該其他單體,可列舉:共軛二烯化合物、芳香族乙烯基化合物、馬來醯亞胺化合物等。聚(甲基)丙烯酸酯較佳為具有30質量%以上源自(甲基)丙烯酸系化合物的結構單元,更佳為具有40質量%以上,進而佳為具有50質量%以上,尤佳為具有70質量%以上。
聚合時使用的(甲基)丙烯酸系化合物並無特別限定,作為其具體例,不飽和羧酸例如可列舉(甲基)丙烯酸、α-乙基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、乙烯基苯甲酸等; 不飽和羧酸酯例如可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.02,6 ]癸-8-基、(甲基)丙烯酸二環戊基酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸三甲氧基矽烷基丙酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙基、(甲基)丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基丁酯、丙烯酸4-羥基丁基縮水甘油醚等; 不飽和多元羧酸酐例如可列舉馬來酸酐、衣康酸酐、順式-1,2,3,4-四氫鄰苯二甲酸酐等。再者,(甲基)丙烯酸系化合物可單獨使用該些的一種或組合使用兩種以上。
使用了(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反應較佳為藉由自由基聚合而進行。作為於該聚合反應時使用的聚合起始劑,例如可較佳地使用2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物。相對於反應中使用的單體的合計100質量份,聚合起始劑的使用比例較佳為0.01質量份~40質量份。
(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反應較佳為於有機溶媒中進行。作為該反應中使用的有機溶媒,例如可列舉:醇、醚、酮、醯胺、酯、烴化合物等。該些中,較佳為使用選自由醇及醚所組成的群組中的至少一種,更佳為使用多元醇的部分醚。作為其較佳的具體例,例如可列舉:二乙二醇甲基乙醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等。再者,作為有機溶媒,可將該些單獨使用一種或組合使用兩種以上。
於(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反應時,反應溫度較佳為設為30℃~120℃,反應時間較佳為設為1小時~36小時。另外,有機溶媒的使用量(a)較佳為設為反應中使用的單體的合計量(b)相對於反應溶液的總體量(a+b)成為0.1質量%~50質量%的量。 藉由GPC對聚(甲基)丙烯酸酯測定而得的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)較佳為250~500,000,更佳為500~100,000,進而佳為1,000~50,000。
作為其他成分,除了所述以外,例如可列舉:於分子內具有至少一個環氧基的化合物(其中,除了相當於含矽化合物[A]的化合物)、官能性矽烷化合物(其中,除了相當於含矽化合物[A]的化合物)、抗氧化劑、金屬螯合物化合物、硬化促進劑、交聯劑、界面活性劑、填充劑、分散劑、光增感劑等。其他成分的調配比例可於不損及本揭示的效果的範圍內,根據各化合物而適宜選擇。
(溶劑) 本揭示的液晶配向劑是以將聚合物成分及視需要任意調配的成分較佳為溶解或分散於有機溶媒中而成的溶液狀的組成物的形式製備。作為所使用的有機溶媒,例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。溶劑成分可為該些的一種,亦可為兩種以上的混合溶媒。
作為所使用的有機溶媒的具體例,例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、1,2-二甲基-2-咪唑啶酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、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、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二異丁基酮、異戊基丙酸酯、異戊基異丁酸酯、二異戊醚、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、環己烷、辛醇、四氫呋喃等。再者,所述中不含醯亞胺結構的烴系溶劑可以能夠實現對塑膠基材的應用或低溫煅燒為目的而使用。
作為溶劑成分,較佳為使用選自由下述式(E-1)~式(E-5)分別所表示的化合物所組成的群組中的至少一種且1氣壓下的沸點為180°以下的溶劑(以下,亦稱為「特定溶劑」)。該些特定溶劑就可使液晶配向劑的塗佈性(印刷性)良好且即便於低溫(例如200℃以下)下進行膜形成時的加熱的情況下亦可獲得液晶配向性及電氣特性優異的液晶元件的方面而言較佳。 [化11](式(E-1)中,R41 為碳數1~4的烷基或CH3 CO-,R42 為碳數1~4的烷二基或-(R47 -O)r-R48 -(其中,R47 及R48 分別獨立地為碳數2或3的烷二基,r為1~4的整數),R43 為氫原子或碳數1~4的烷基) [化12](式(E-2)中,R44 為碳數1~4的烷二基) [化13](式(E-3)中,R45 及R46 分別獨立地為碳數1~8的烷基) [化14](式(E-4)中,R49 為氫原子或羥基,於R49 為氫原子的情況下,R50 為碳數1~9的烴基,於R49 為羥基的情況下,R50 為碳數1~9的二價烴基或該碳-碳鍵間具有氧原子的二價基) [化15](式(E-5)中,R51 及R52 分別獨立地為碳數1~6的一價烴基或該碳-碳鍵間具有氧原子的一價基)
作為特定溶劑的具體例,所述式(E-1)所表示的化合物例如可列舉丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙醚、3-甲氧基-1-丁醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙醇單丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚等; 所述式(E-2)所表示的化合物例如可列舉環丁酮、環戊酮、環己酮; 所述式(E-3)所表示的化合物例如可列舉丙酮、甲基乙基酮、甲基-正丙基酮、甲基-正丁基酮、二乙基酮、甲基-異丁基酮、甲基-正戊基酮、乙基-正丁基酮、甲基-正己基酮、二-異丁基酮、三甲基壬酮、環戊酮、環己酮、環庚酮、環辛酮、甲基環己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、二異丁基酮等; 所述式(E-4)所表示的化合物例如可列舉甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、3-甲氧基丁醇、己醇、庚醇、辛醇、糠醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄基醇、二丙酮醇等單醇或乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇等多元醇; 所述式(E-5)所表示的化合物例如可列舉多元醇的部分酯(例如乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單己醚、乙二醇單-2-乙基丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單丙醚等多元醇的部分酯)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸第三丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙酸甘醇、乙酸甲氧基三甘醇、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、乙二酸二-正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯、丙二酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯等。再者,作為特定溶劑,可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
相對於液晶配向劑的製備中使用的溶劑的合計量,特定溶劑的使用比例較佳為設為10質量%以上,更佳為設為20質量%以上,進而佳為設為50質量%以上。另外,相對於液晶配向劑的製備中使用的溶劑的合計量,特定溶劑的使用比例的上限值較佳為設為95質量%以下,更佳為設為90質量%以下,進而佳為設為80質量%以下。
液晶配向劑中的固體成分濃度(液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計質量佔液晶配向劑的總質量的比例)考慮黏性、揮發性等而適宜選擇,較佳為1質量%~10質量%的範圍。於固體成分濃度未滿1質量%的情況下,塗膜的膜厚變得過小而難以獲得良好的液晶配向膜。另一方面,於固體成分濃度超過10質量%的情況下,存在塗膜的膜厚變得過大而難以獲得良好的液晶配向膜,另外液晶配向劑的黏性增大而塗佈性下降的傾向。
<<液晶配向膜及液晶元件>> 本揭示的液晶配向膜是由以所述方式製備的液晶配向劑形成。另外,本揭示的液晶元件具備使用所述說明的液晶配向劑而形成的液晶配向膜。液晶元件中的液晶的動作模式並無特別限定,例如可應用於TN型、STN型、VA型(包含垂直配向-多域垂直配向(Vertical Alignment-Multi-domain Vertical Alignment,VA-MVA)型、垂直配向-圖案垂直配向(Vertical Alignment-Patterned Vertical Alignment,VA-PVA)型等)、IPS(In-Plane Switching)型、FFS(Fringe Field Switching)型、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)、聚合物持續配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)型等各種模式。液晶元件可藉由包含例如以下的步驟1~步驟3的方法而製造。步驟1中,根據所需的動作模式而使用基板不同。步驟2及步驟3中各動作模式通用。
<步驟1:塗膜的形成> 首先於基板上塗佈液晶配向劑,較佳為對塗佈面進行加熱,藉此於基板上形成塗膜。作為基板,例如可使用浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;包含聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚(脂環式烯烴)等塑膠的透明基板。作為設置於基板的一面的透明導電膜,可使用包含氧化錫(SnO2 )的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司註冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2 O3 -SnO2 )的氧化銦錫(Indium tin oxide,ITO)膜等。於製造TN型、STN型或VA型的液晶元件的情況下,使用兩片設置有經圖案化的透明導電膜的基板。另一方面,於製造IPS型或FFS型的液晶元件的情況下,使用設置有經圖案化為梳齒型的電極的基板、以及未設置電極的對向基板。液晶配向劑朝基板的塗佈是於電極形成面上較佳為藉由平板印刷法、柔版印刷法、旋塗法、輥塗機法或噴墨法來進行。
於塗佈液晶配向劑後,以防止所塗佈的液晶配向劑的滴液等為目的,較佳為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度較佳為30℃~200℃,預烘烤時間較佳為0.25分鐘~10分鐘。其後,以完全去除溶劑且視需要對聚合物中存在的醯胺酸結構進行熱醯亞胺化為目的來實施煅燒(後烘烤)步驟。此時的煅燒溫度(後烘烤溫度)較佳為80℃~300℃,後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘。以所述方式形成的膜的膜厚較佳為0.001 μm~1 μm。
<步驟2:配向處理> 於製造TN型、STN型、IPS型或FFS型的液晶元件的情況下,對所述步驟1中形成的塗膜實施賦予液晶配向能的處理(配向處理)。藉此,液晶分子的配向能被賦予至塗膜而成為液晶配向膜。作為配向處理,可列舉:藉由利用纏繞有包含例如尼龍、人造絲、棉布等纖維的布的輥沿一定方向對塗膜進行摩擦而對塗膜賦予液晶配向能的摩擦處理;對形成於基板上的塗膜進行光照射而對塗膜賦予液晶配向能的光配向處理等。另一方面,於製造垂直配向型的液晶元件的情況下,可將所述步驟1中形成的塗膜直接用作液晶配向膜,但亦可對該塗膜實施配向處理。
用於光配向的光照射可藉由如下方法等進行,即對後烘烤步驟後的塗膜進行照射的方法、對預烘烤步驟後且後烘烤步驟前的塗膜進行照射的方法、於預烘烤步驟及後烘烤步驟中的至少任一步驟中在塗膜的加熱過程中對塗膜進行照射的方法。作為對塗膜所照射的放射線,例如可使用包含150 nm~800 nm的波長的光的紫外線及可見光線。較佳為包含200 nm~400 nm的波長的光的紫外線。於放射線為偏光的情況下,可為直線偏光,亦可為部分偏光。於所使用的放射線為直線偏光或部分偏光的情況下,照射可自與基板面垂直的方向進行,亦可自傾斜方向進行,或者亦可將該些組合進行。將非偏光的放射線的情況下的照射方向設為傾斜方向。
作為所使用的光源,例如可列舉低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵素燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射器等。放射線的照射量較佳為400 J/m2 ~50,000 J/m2 ,更佳為1,000 J/m2 ~20,000 J/m2 。於用以賦予配向能的光照射後,可進行使用例如水、有機溶媒(例如甲醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纖劑、乳酸乙酯等)或該些的混合物對基板表面進行清洗的處理、或者對基板進行加熱的處理。
<步驟3:液晶單元的構築> 準備兩片以所述方式形成有液晶配向膜的基板,於對向配置的兩片基板間配置液晶,藉此製造液晶單元。於製造液晶單元時,例如可列舉:以使液晶配向膜對向的方式隔著間隙而將兩片基板對向配置,並使用密封劑將兩片基板的周邊部貼合,將液晶注入填充於藉由基板表面及密封劑所包圍的單元間隙內,並將注入孔密封的方法;利用液晶滴注(one drop filling,ODF)方式的方法等。作為密封劑,例如可使用含有硬化劑及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。作為液晶,可列舉向列液晶及碟狀液晶,其中較佳為向列液晶。於PSA模式(包括使液晶配向膜中含有具有聚合性基的化合物(低分子或聚合物)的情況)中,於液晶單元的構築後,於向一對基板所具有的導電膜間施加電壓的狀態下對液晶單元進行光照射的處理。
繼而,視需要將偏光板貼合於液晶單元的外側表面,製成液晶元件。作為偏光板,可列舉利用乙酸纖維素保護膜夾持被稱為「H膜」的偏光膜而成的偏光板或包含H膜自身的偏光板,所述「H膜」是一面使聚乙烯醇延伸配向一面吸收碘而成者。
本揭示的液晶元件可有效地應用於各種用途中,例如可用於鐘錶、可攜式遊戲機、文字處理機、筆記型個人電腦、汽車導航系統、攝錄影機、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位相機、行動電話、智慧型手機、各種監視器、液晶電視、情報顯示器等各種顯示裝置、或調光膜等中。另外,使用本揭示的液晶配向劑而形成的液晶元件亦可應用於相位差膜。 [實施例]
以下,藉由實施例進行具體說明,但本發明並不限定於該些實施例。 本實施例中,藉由以下方法測定聚合物的重量平均分子量Mw、數量平均分子量(Mn)及分子量分佈(Mw/Mn)。 <重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)及分子量分佈(Mw/Mn)> 藉由凝膠滲透層析法(GPC)在下述條件下測定Mw及Mn。另外,分子量分佈(Mw/Mn)是根據所得的Mw及Mn算出。 裝置:昭和電工(股)的「GPC-101」 GPC管柱:將島津GLC(股)製造的「GPC-KF-801」、「GPC-KF-802」、「GPC-KF-803」及「GPC-KF-804」結合 移動相:四氫呋喃(THF) 管柱溫度:40℃ 流速:1.0 mL/分鐘 試樣濃度:1.0質量% 試樣注入量:100 μL 檢測器:示差折射計 標準物質:單分散聚苯乙烯
<聚合物的合成> [實施例1A] 根據下述流程1合成聚合物(P-1)。 [化16]
於1000 ml三口燒瓶中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0 g、甲基異丁基酮500 g及三乙基胺10.0 g,於室溫下混合。繼而,於自滴加漏斗花30分鐘滴加脫離子水100 g後,於回流下混合且於80℃下進行6小時反應。於反應結束後,取出有機層,藉由0.2重量%硝酸銨水溶液將該有機層清洗至清洗後的水成為中性為止,然後於減壓下蒸餾去除溶媒及水。適量添加甲基異丁基酮,而獲得具有環氧基的聚有機矽氧烷(E-1)的50質量%溶液。 於500 ml三口燒瓶中加入側鏈前驅物(ca-1)26.69 g(0.3 mol當量)、間胺基苯甲酸3.09 g(0.1 mol當量)、溴化四丁基銨2.00 g、含有聚有機矽氧烷(E-1)的溶液80 g及甲基異丁基酮239 g,於110℃下攪拌4小時。於冷卻至室溫後,利用蒸餾水重覆進行10次分液清洗操作。其後,回收有機層,藉由旋轉蒸發器重覆進行2次濃縮與NMP稀釋,而獲得聚合物(P-1)中間體的15質量%NMP溶液。於在所述中間體溶液50 g中加入偏苯三甲酸酐0.44 g(0.1 mol當量)後,使用NMP以固體成分濃度成為10質量%的方式進行製備後,於室溫下進行4小時攪拌,藉此獲得聚合物(P-1)的NMP溶液。
[實施例2A~實施例12A及比較合成例1~比較合成例4] 除了將合成中使用的化合物的種類及量設為下述表1所示的種類及量以外,與實施例1A同樣地進行聚合,而獲得聚合物(P-2)~聚合物(P-12)、聚合物(R-1)~聚合物(R-4)的各聚合物。
[表1]
表1中的數值表示羧酸及羧酸酐相對於含環氧基的聚有機矽氧烷所具有的環氧基的數量的使用比例(莫耳%)。表1中的化合物的簡稱如以下所述。 (側鏈前驅物[C]) ca-1~ca-5:下述式(ca-1)~式(ca-5)分別所表示的化合物 [化17]
(含胺基的羧酸) cb-1:3-胺基苯甲酸 cb-2:4-胺基苯甲酸 (羧酸酐) an-1:偏苯三甲酸酐 an-2:4-硝基鄰苯二甲酸酐 an-3:4-乙炔基鄰苯二甲酸酐 an-4:馬來酸酐 an-5:環己烷-1,2,4-三羧酸-1,2-酐
[實施例13A] 根據下述流程2合成聚合物(P-13)。 [化18]
於1000 ml三口燒瓶中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷90.0 g、3-胺基丙基三甲氧基矽烷7.3 g、甲基異丁基酮500 g及三乙基胺10.0 g,於室溫下混合。繼而,於自滴加漏斗花30分鐘滴加脫離子水100 g後,於回流下混合且於80℃下進行6小時反應。於反應結束後,取出有機層,藉由0.2質量%硝酸銨水溶液將該有機層清洗至清洗後的水成為中性為止,然後於減壓下蒸餾去除溶媒及水。適量添加甲基異丁基酮,而獲得具有環氧基與胺基的聚有機矽氧烷(E-2)的50質量%溶液。 於500 ml三口燒瓶中加入側鏈前驅物(ca-1)26.69 g(0.3 mol當量)、溴化四丁基銨2.00 g、含有聚有機矽氧烷(E-2)的溶液80 g及甲基異丁基酮239 g,於110℃下攪拌4小時。於冷卻至室溫後,利用蒸餾水重覆進行10次分液清洗操作。其後,回收有機層,藉由旋轉蒸發器重覆進行2次濃縮與NMP稀釋,而獲得聚合物(P-13)中間體的15質量%NMP溶液。於在所述中間體溶液50 g中加入偏苯三甲酸酐0.45 g(0.1 mol當量)後,使用NMP以固體成分濃度成為10質量%的方式進行製備後,於室溫下進行4小時攪拌,藉此獲得聚合物(P-13)的NMP溶液。
[實施例14A] 根據下述流程3合成聚合物(P-14)。 [化19]
於500 ml三口燒瓶中加入側鏈前驅物(ca-1)26.69 g(0.3 mol當量)、間胺基苯甲酸3.09 g(0.1 mol當量)、溴化四丁基銨2.00 g、含有聚有機矽氧烷(E-1)的溶液80 g及甲基異丁基酮239 g,於110℃下攪拌4小時。於冷卻至室溫後,利用蒸餾水重覆進行10次分液清洗操作。其後,回收有機層,藉由旋轉蒸發器重覆進行2次濃縮與NMP稀釋,而獲得具有環氧基與功能性基的聚有機矽氧烷(將其設為「聚合物(R-1)」)的15質量%NMP溶液。 繼而,於含有聚合物(R-1)的溶液50 g中加入氧化鎂0.13 g(0.1 mol當量)與間胺基苯甲酸0.44 g(0.1 mol當量),於80℃下攪拌24小時。於冷卻至室溫後,注入水中,使氧化鎂溶解。其次,使用二乙二醇二乙醚與環己烷的混合溶液進行萃取,利用蒸餾水重覆進行10次分液清洗操作。其後,回收有機層,藉由旋轉蒸發器重覆進行2次濃縮與NMP稀釋,藉此獲得聚合物(P-14)的10質量%NMP溶液。
[合成例1] 將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐13.8 g(70.0 mmol)、作為二胺的2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯基16.3 g(76.9 mmol)溶解於NMP 170 g中,於25℃下進行3小時反應,藉此獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。繼而,將所述聚醯胺酸溶液注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對所述沈澱物進行清洗,於減壓下40℃下乾燥15小時,藉此獲得聚醯胺酸(PAA-1)。
[合成例2] 於氮氣下,在200 mL二口燒瓶中加入作為聚合單體的甲基丙烯酸縮水甘油酯16.0 g(113 mmol)及甲基丙烯酸4.0 g(46.5 mmol)、作為自由基聚合起始劑的2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)0.6 g(2.4 mmol)、作為鏈轉移劑的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯1.0 g(4.2 mmol)、以及作為溶媒的NMP 86.4 g,於70℃下聚合5小時,藉此獲得目標聚合物(將其設為「聚合物(PM-1)」)。關於所得的聚合物(PM-1),藉由利用GPC的聚苯乙烯換算進行測定的重量平均分子量Mw為20000、分子量分佈Mw/Mn為2.1。
[比較合成例5A] 根據下述流程4合成聚合物(PM-2)。 [化20]
於放入了攪拌子的1000 mL茄型燒瓶中加入甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯10.0 g、側鏈前驅物(ca-1)20.1 g(1 mol當量)、環戊烷500 g及溴化四丁基銨1.64 g(0.1 mol當量),於110℃下攪拌4小時。其後,於反應液中加入環己烷300 g、環戊酮400 g,利用蒸餾水400 g進行5次分液清洗。其後,藉由旋轉蒸發器對有機層進行緩慢濃縮至內容量成為50 g為止,藉由過濾而回收途中析出的白色固體。藉由對所述白色固體進行真空乾燥,而獲得化合物(MI-6)23.0 g。 繼而,於氮氣下,在200 mL二口燒瓶中加入作為聚合單體的化合物(MI-6)10.0 g(16.9 mmol)、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯6.0 g(30.5 mmol)及甲基丙烯酸4.0 g(46.5 mmol)、作為自由基聚合起始劑的2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)0.6 g(2.4 mmol)、作為鏈轉移劑的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯1.0 g(4.2 mmol)、以及作為溶媒的NMP 86.4 g,於70℃下聚合5小時,藉此獲得目標聚合物(將其設為「聚合物(PM-2)」)。關於所得的聚合物(PM-2),藉由利用GPC的聚苯乙烯換算進行測定的重量平均分子量Mw為20000、分子量分佈Mw/Mn為2.0。
<液晶顯示元件的製作及評價(1)> [實施例1B] 1.液晶配向劑(AL-1)的製備 於作為聚合物[P]的所述實施例1A中獲得的聚合物(P-1)100質量份中加入作為溶劑的NMP及丁基溶纖劑(Butyl Cellosolve,BC),而製成溶媒組成為NMP/BC=50/50(質量比)、固體成分濃度為4.0質量%的溶液。利用孔徑1 μm的過濾器對所述溶液進行過濾,藉此製備液晶配向劑(AL-1)。
2.光垂直型液晶顯示元件的製造 使用旋轉器將所述製備的液晶配向劑(AL-1)塗佈於包含ITO膜的帶透明電極的玻璃基板的透明電極面上,於80℃的加熱板上進行1分鐘預烘烤。其後,於對庫內進行了氮氣置換的烘箱中,於230℃下加熱1小時而形成膜厚0.1 μm的塗膜。繼而,使用Hg-Xe燈及格蘭-泰勒稜鏡,從自基板法線傾斜40°的方向對所述塗膜表面照射包含313 nm的亮線的偏光紫外線1,000 J/m2 ,而製成液晶配向膜。重覆相同操作,製成一對(兩片)具有液晶配向膜的基板。 藉由網版印刷將裝入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑塗佈於所述基板中的一片基板的具有液晶配向膜的面的外周,然後使一對基板的液晶配向膜面對向,以各基板的紫外線的光軸在基板面上的投影方向成為逆平行的方式進行壓接,於150℃下花1小時使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板間的間隙填充負型液晶(默克(Merck)公司製造、MLC-6608)後,利用環氧系接著劑密封液晶注入口。進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其於130℃下進行加熱後緩緩冷卻至室溫。其次,將偏光板以其偏光方向彼此正交且與液晶配向膜的紫外線的光軸在基板面上的射影方向呈45°的角度貼合於基板的外側兩面,藉此製造液晶顯示元件。
3.液晶配向性的評價 對於所述製造的液晶顯示元件,藉由光學顯微鏡觀察在將5 V的電壓導通·斷開(ON·OFF)(施加·解除)時的明暗變化中的異常域(domain)的有無,將無異常域的情形設為「A」,將一部分有異常域的情形設為「B」,將整體有異常域的情形設為「C」而評價液晶配向性。其結果,於所述實施例中液晶配向性為「A」。
4.液晶配向膜的耐溶劑性評價 於使用旋轉器於矽酮基板上塗佈液晶配向劑(AL-1)後,於90℃下在加熱板上進行2分鐘預烘烤,而形成膜厚1.0 μm的塗膜。於加熱板上在230℃下對所得的塗膜進行30分鐘加熱。於將所得的膜在NMP中浸漬1分鐘後,於100℃下乾燥5分鐘。藉由下述數式(1)求出浸漬前後的膜厚的變化率ΔDnmp,藉由變化率ΔDnmp評價耐溶劑性。 ΔDnmp=[((浸漬前的膜厚)-(浸漬後的膜厚))/(浸漬前的膜厚)]×100 ···(1) 評價是在變化率ΔDnmp為-2%以上且2%以下的情況下設為「A」、在-5%以上且未滿-2%的範圍內或大於2%且為5%以下的範圍內的情況下設為「B」、在大於5%或小於-5%的情況下設為「C」而進行。所述實施例中評價為耐溶劑性「A」。
5.電壓保持率(VHR)的評價 關於所述製造的液晶顯示元件,於以60微秒的施加時間、167毫秒的間隔施加5 V的電壓後,測定自施加解除開始至167毫秒後的電壓保持率。測定裝置使用東陽技術(股)製造的VHR-1。此時,將電壓保持率為90%以上的情形設為「A」,將80%以上且未滿90%的情形設為「B」,將50%以上且未滿80%的情形設為「C」,將未滿50%的情形設為「D」。其結果,於所述實施例中電壓保持率為「B」的評價。
6.熱可靠性的評價 關於所述製造的液晶顯示元件,於設定為110℃的烘箱中加熱500小時。藉由所述方法測定加熱前後的電壓保持率,評價加熱後的電壓保持率的下降。此時,將電壓保持率的下降為20%以下的情形設為「A」,將20%以上且未滿40%的情形設為「B」,將40%以上的情形設為「C」。其結果,於所述實施例中熱可靠性為「A」的評價。
7.印刷性的評價 關於所述製備的液晶配向劑(AL-1),使用平板型的液晶配向膜印刷機(日本寫真印刷(股)製造),塗佈於包含ITO膜的帶透明電極的玻璃基板的透明電極面上,於80℃的加熱板上加熱1分鐘而去除溶媒後,於200℃的加熱板上加熱10分鐘,藉此形成利用觸針式膜厚計(科磊(KLA-Tencor)(股)製造)測定的平均膜厚為800 Å的塗膜。 利用倍率20倍的光學顯微鏡觀察所述塗膜,並查驗有無印刷不均及針孔。評價是將未觀察到印刷不均及針孔兩者全部的情形設為「A」,將觀察到一部分印刷不均及針孔中的至少一者的情形設為「B」,將整體觀察到印刷不均及針孔中的至少一者的情形設為「C」。其結果,於所述實施例中印刷性為「B」的評價。
[實施例2B~實施例15B以及比較例1B~比較例4B、比較例7B] 除了將調配組成如下述表2所示般變更以外,以與實施例1B相同的固體成分濃度進行製備,而分別獲得液晶配向劑。另外,使用各液晶配向劑,與實施例1B同樣地製造光垂直型液晶顯示元件,且使用所得的液晶顯示元件進行各種評價。將其結果一併示於下述表2中。再者,表2中,關於化合物[A]、其他聚合物及添加劑的數值,實施例1B、實施例8B及比較例1B、比較例2B中表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分的合計100質量份的使用比例[質量份],實施例2B~7B、實施例9B、實施例10B、實施例11B~實施例18B及比較例3B~比較例7B中表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚醯胺酸(PAA-1)的合計100質量份的使用比例[質量份],實施例11B中表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物(PM-1)的合計100質量份的使用比例[質量份]。
<液晶顯示元件的製作及評價(2)> [實施例16B] 1.液晶配向劑(AL-16)的製備 於作為聚合物[P]的所述實施例8A中所得的聚合物(P-8)10質量份中加入作為其他聚合物的所述合成例1中所得的聚醯胺酸(PAA-1)100質量份、以及作為溶劑的3-甲氧基-1-丁醇(MB)、NMP及丁基溶纖劑(BC),而製成溶媒組成為MB/NMP/BC=30/20/50(質量比)、固體成分濃度為4.0質量%的溶液。利用孔徑1 μm的過濾器對所述溶液進行過濾,藉此製備液晶配向劑(AL-16)。
2.光水平型液晶顯示元件的製造 使用旋轉器將所述製備的液晶配向劑(AL-16)塗佈於包含ITO膜的帶透明電極的玻璃基板的透明電極面上,於80℃的加熱板上進行1分鐘預烘烤。其後,於對庫內進行了氮氣置換的烘箱中,於230℃下加熱1小時而形成膜厚0.1 μm的塗膜。繼而,使用Hg-Xe燈及格蘭-泰勒稜鏡,從自基板法線傾斜90°的方向對所述塗膜表面照射包含313 nm的亮線的偏光紫外線1,000 J/m2 ,而製成液晶配向膜。重覆相同操作,製成一對(兩片)具有液晶配向膜的基板。 藉由網版印刷將裝入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑塗佈於所述基板中的一片基板的具有液晶配向膜的面的外周,然後使一對基板的液晶配向膜面對向,以各基板的紫外線的光軸在基板面上的投影方向成為水平的方式進行壓接,於150℃下花1小時使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板間的間隙填充正型液晶(默克(Merck)公司製造、MLC-7028-100)後,利用環氧系接著劑密封液晶注入口。進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其於130℃下進行加熱後緩緩冷卻至室溫。其次,將偏光板以其偏光方向彼此正交且與液晶配向膜的紫外線的光軸在基板面上的射影方向呈90°的角度貼合於基板的外側兩面,藉此製造液晶顯示元件。
3.評價 關於所述製造的光水平型液晶顯示元件,與所述實施例1B同樣地評價液晶配向性、耐溶劑性、電壓保持率(VHR)、熱可靠性及印刷性。將其結果示於下述表2中。
[比較例5B] 除了將調配組成如下述表2所示般變更以外,以與實施例16B相同的固體成分濃度進行製備,而分別獲得液晶配向劑。另外,使用各液晶配向劑,與實施例16B同樣地製造光水平型液晶顯示元件,且使用所得的液晶顯示元件,與實施例1B同樣地進行各種評價。將其結果示於下述表2中。
<液晶顯示元件的製作及評價(3)> [實施例17B] 1.液晶配向劑(AL-17)的製備 除了將調配組成如下述表2所示般變更以外,以與所述實施例16B相同的固體成分濃度製備液晶配向劑(AL-17)。
2.PSA型液晶顯示元件的製造 使用旋轉器將所述製備的液晶配向劑(AL-17)塗佈於包含ITO膜的帶透明電極的玻璃基板的透明電極面上,於80℃的加熱板上進行1分鐘預烘烤。其後,於對庫內進行了氮氣置換的烘箱中,於230℃下加熱1小時而形成膜厚0.1 μm的塗膜。重覆相同操作,製成一對(兩片)具有液晶配向膜的基板。 藉由網版印刷將裝入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑塗佈於所述基板中的一片基板的具有液晶配向膜的面的外周,然後使一對基板的液晶配向膜面對向,於150℃下花1小時使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板間的間隙填充負型液晶(默克(Merck)公司製造、MLC-6608)後,利用環氧系接著劑密封液晶注入口。進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其於130℃下進行加熱後緩緩冷卻至室溫。 其次,向一對電極間施加頻率60 Hz的交流10 V,於驅動液晶的狀態下,使用光源使用了金屬鹵素燈的紫外線照射裝置,以100,000 J/m2 的照射量照射紫外線。再者,所述照射量是使用以波長365 nm基準測量的光量計而測量的值。其後,將偏光板以其偏光方向彼此正交且與液晶配向膜的紫外線的光軸在基板面上的射影方向呈45°的角度貼合於基板的外側兩面,藉此製造液晶顯示元件。
3.評價 關於所述製造的PSA型液晶顯示元件,與所述實施例1B同樣地評價液晶配向性、耐溶劑性、電壓保持率(VHR)、熱可靠性及印刷性。將其結果示於下述表2中。
[實施例18B以及比較例6B] 除了將調配組成如下述表2所示般變更以外,以與實施例16B相同的固體成分濃度進行製備,而分別獲得液晶配向劑。另外,使用各液晶配向劑,與實施例17B同樣地製造液晶顯示元件,且使用所得的液晶顯示元件,與實施例1B同樣地進行各種評價。將其結果示於下述表2中。
[表2]
表2中,溶劑的數值表示各溶劑相對於液晶配向劑的製備中使用的溶劑的合計量100質量份的調配比例(質量份)。溶劑的簡稱如以下所述。 NMB:N-甲基-2-吡咯啶酮 BC:丁基溶纖劑 MB:3-甲氧基-1-丁醇 CPN:環戊酮 PGME:丙二醇單甲醚 EDM:二乙二醇甲基乙醚 PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯
根據以上實施例的結果可知,根據使用了包含含矽化合物[A]的液晶配向劑的實施例1B~實施例18B,可獲得對熱的可靠性優異的液晶顯示元件。另外,所得的液晶顯示元件除了熱可靠性以外液晶配向性及電壓保持率亦優異,液晶配向膜的耐溶劑性及印刷性亦優異。對此,與實施例相比,使用了不含含矽化合物[A]的液晶配向劑的比較例1B~比較例7B的熱可靠性差。另外,不僅熱可靠性,而且綜合觀察耐溶劑性、電壓保持率及印刷性,亦是實施例平衡性良好地得到了改善。
本揭示是根據實施形態進行記述,可理解為本揭示並不限定於所述實施形態或結構。本揭示亦包含各種變形例或均等範圍內的變形。除此以外,亦將各種組合或形態、進而該些中包含僅一個要素、一個以上或一個以下的其他組合或形態列入本揭示的範疇或思想範圍內。

Claims (12)

  1. 一種液晶配向劑,其含有具有環狀醚基、及與環狀醚基反應的官能基B的含矽化合物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其中所述官能基B為藉由熱而與環狀醚基反應的官能基。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶配向劑,其中所述含矽化合物為具有矽氧烷骨架的聚合物[P]。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的液晶配向劑,其中所述聚合物[P]具有光配向性基。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的液晶配向劑,其中所述聚合物[P]具有使液晶分子配向的配向性顯現部位。
  6. 如申請專利範圍第3項至第5項中任一項所述的液晶配向劑,其中所述聚合物[P]具有包含碳-碳不飽和鍵的基。
  7. 如申請專利範圍第3項至第6項中任一項所述的液晶配向劑,其進而含有與所述聚合物[P]不同的聚合物[Q]。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的液晶配向劑,其中所述聚合物[Q]為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物所組成的群組中的至少一種。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的液晶配向劑,其中所述官能基B為羧基或經保護的羧基。
  10. 一種液晶配向膜,其是由如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的液晶配向劑形成。
  11. 一種液晶元件,其具備如申請專利範圍第10項所述的液晶配向膜。
  12. 一種聚有機矽氧烷,其具有環狀醚基、及與環狀醚基反應的官能基B。
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