TWI458708B - A liquid crystal alignment agent, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display device - Google Patents

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TWI458708B
TWI458708B TW097140927A TW97140927A TWI458708B TW I458708 B TWI458708 B TW I458708B TW 097140927 A TW097140927 A TW 097140927A TW 97140927 A TW97140927 A TW 97140927A TW I458708 B TWI458708 B TW I458708B
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Description

液晶配向劑、液晶配向膜的形成方法及液晶顯示元件
本發明係關於液晶配向劑、液晶配向膜的形成方法及液晶顯示元件。
先前技術,已知將具有正的介電各向異性之向列型液晶,以附有具有液晶配向膜的透明電極之基板製成三明治結構,必要時液晶分子的長軸於基板間連續地扭轉0~360°而成的TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、IPS(In Plane Switching)型等之具有液晶胞(crystal cell)的液晶顯示元件(參考特開昭56-91277號公報及特開平1-120528號公報)。
於如此的液晶胞中,為了使液晶分子相對於基板面配向在所定的方向,必須於基板表面設置液晶配向膜;此液晶配向膜係通常是藉由將形成於基板表面的有機膜表面以螺縈等的布材往一方向摩擦之方法(摩擦取向法)而形成。惟,藉由摩擦取向處理進行液晶配向膜的形成,因為在步驟內易發生灰塵或靜電,故會有配向膜表面附著灰塵而成為顯示不良發生的原因之問題,特別是具有TFT(Thin Film Transistor)元件之基板時,亦會有因為所發生的靜電而引起TFT元件的電路破壞,成為產率降低的原因之問題。而且,今後更高精細化的液晶顯示元件,因為隨著畫素的高密度化而不可避免地於基板表面產生凹凸,而使均勻地進行摩擦取向處理變難。
作為使液晶胞中的液晶進行配向的其他手段,已知藉由對被形成於基板表面的聚乙烯肉桂酸酯、聚醯亞胺、偶氮苯衍生物等之感光性薄膜照射偏光或非偏光的放射線,賦予液晶配向能之光配向法,依據此方法,可在不發生靜電或灰塵下實現均勻的液晶配向(參考特開平6-287453號公報、特開平10-251646號公報、特開平11-2815號公報、特開平11-152475號公報、特開2000-144136號公報、特開2000-319510號公報、特開2000-281724號公報、特開平9-297313號公報、特開2003-307736號公報、特開2004-163646號公報及特開2002-250924號公報)。
惟,TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型等液晶胞中,液晶配向膜必須具有使液晶分子相對於基板面以所定的角度進行傾斜配向之預傾角特性,藉由光配向法形成液晶配向膜時,預傾角特性,通常藉由往基板面的入射方向從基板法線起傾斜的放射線的照射而被賦予。
另一方面,作為與上述不同的液晶顯示元件的動作模式,已知使具有負的介電各向異性之液晶分子垂直地配向於基板之垂直(homeotropic)配向模式。此動作模式,於基板間外加電壓而使液晶分子朝向與基板平行的方向傾斜時,必須使液晶分子從基板法線方向起朝向基板面內的一方向傾斜。作為此手段,例如提議在基板表面設置突起之方法、於透明電極設置條狀之方法、藉由使用摩擦取向配向膜使液晶分子從基板法線方向起朝向基板面內的一方向微微傾斜之(使其預傾)方法等。
前述光配向法,已知在垂直配向模式的液晶胞中適合作為控制液晶分子的傾斜方向之方法,亦即,已知藉由使用經由光配向法賦予配向規制能及預傾角表現性之垂直配向膜,可均勻地控制電壓外加時的液晶分子的傾斜方向(參考特開2003-307736號公報、特開2004-163646號公報、特開2004-83810號公報、特開平9-211468號公報及特開2003-114437號公報)。
如上述,經由光配向法所製造的液晶配向膜,可有效地適用於各種的液晶顯示元件,惟,先前技術的光配向膜中,會有為了得到大的預傾角須要大量的放射線照射量之問題。例如於含有偶氮苯衍生物的薄膜藉由光配向法賦予液晶配向能時,為了得到充分的預傾角,必須照射10,000J/m2 以上之其光軸從基板法線起經傾斜的放射線照射之報告(參考特開2002-250924號公報及特開2004-83810號公報及J. of the SID 11/3,2003,p579)。
因此,進行檢討即使少的放射線照射量時亦應對所得到的液晶配向膜賦予優良的液晶配向能及預傾角表現性,含有側鏈具有來自肉桂酸之基之聚合物之液晶配向劑(參考特開平6-287453號公報)。此技術係關於含有使用具有烷氧基的肉桂酸衍生物而合成的聚合物,但此液晶配向劑的塗膜在365nm以上的長波長區域,例如在可見光區域亦具有吸收,故除了為了形成液晶配向膜的光配向步驟以外,例如液晶面板製造時的封閉劑的紫外線硬化步驟或甚至背光亦會引起光反應,而會有面板的液晶配向性或信賴性發生不佳狀況的問題。
此外,認為藉由使用取代烷氧基而具有酯基之肉桂酸衍生物,使吸收光譜位移至短波長側,解決上述的不具合。惟藉由此技術,則液晶面板製造步驟中後烘烤時引起肉桂酸衍生物側鏈的熱分解的可能性並非絕對沒有,擔心發生污染基板或面板製造線之不佳狀況。
如上述,藉由少的放射線照射量的光配向法可形成具有優良液晶配向能、優異的電特性及高的耐熱性之液晶配向膜,不會引起後烘烤時的熱分解的問題或因為面板使用時的背光而產生光分解的問題之液晶配向劑,目前為止尚未為人所知。
本發明係鑑於上述事情而完成,其目的係提供保存安定性優異,在不進行摩擦取向處理下藉由偏光或非偏光的放射線照射可形成即使少的曝光量亦具有優良的液晶配向能之液晶配向膜,而且對長波長區域的光不具有吸收之液晶配向劑;使用該液晶配向劑之電特性及耐熱性優異的液晶配向膜之形成方法;以及顯示特性、信賴性等之諸性能優異的液晶顯示元件。
依據本發明,本發明的上述目的,第1係藉由含有使下述式(1)
(式(1)中,R1 、R2 及R3 各自獨立地為氫原子或1價的有機基,惟R3 非氫原子時,R1 及R2 中的至少一方為羧基或具有羧基的有機基,R1 與R2 可互相地鍵結形成環。)所表示的化合物,與由具有下述式(S-1)
(式(S-1)中,X1 為具有環氧基的1價的有機基;Y1 為羥基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~20的烷基或碳數6~20的芳基。)
所表示的重複單元之聚有機矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種反應而得到的敏輻射線性聚有機矽氧烷之液晶配向劑而達成。
本發明的上述目的,第2係藉由於基板上塗佈上述的液晶配向劑形成塗膜,對該塗膜照射放射線之液晶配向膜的形成方法而達成。
本發明的上述目的,第3係藉由具備由上述的液晶配向劑所形成的液晶配向膜之液晶顯示元件而達成。
[實施發明之最佳形態]
本發明的液晶配向劑,係含有使上述式(1)所表示的化合物(以下,稱為「肉桂酸衍生物(1)」),與由具有上述式(S-1)所表示的重複單元之聚有機矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種(以下,稱為「具有環氧基之聚有機矽氧烷」)反應而得到的敏輻射線性聚有機矽氧烷。
<肉桂酸衍生物(1)>
本發明所使用的肉桂酸衍生物(1),為上述式(1)所表示的化合物。上述式(1)中R1 及R2 ,此等未互相地鍵結時,各自為氫原子、或者可被氧原子、硫原子或2價的基-NR-(惟R為氫原子或碳數1~20的烷基)中斷之碳數1~40的脂肪族基或碳數3~40的脂環式基較佳,此等的脂肪族基或脂環式基可被氟原子取代。上述式(1)中,R3 非氫原子時,R1 及R2 的至少一方為羧基、或脂肪族基或脂環式基的氫原子中的一部分(較佳為1個)被羧基取代之有機基。
上述式(1)中,R1 與R2 可互相地鍵結形成環時之環,例如可為碳數3~8的單環、碳數4~40的縮合環、碳數4~40的交聯環或碳數5~40的交聯縮合環,此時,R1 與R2 的合計碳數,較佳為6~40。R3 非氫原子時,上述環為具有羧基之單環、縮合環、交聯環或交聯縮合環;此環為單環、交聯環或交聯縮合環時,為脂環較佳;此環為縮合環時,可為脂環與脂環的縮合環或脂環與芳香環的縮合環;此環為脂環與芳香環的縮合環時,與醯亞胺環縮合一方的環為脂環較佳。
上述式(1)中R3 ,較佳為氫原子、-(CH2 )a -COOH、-Cb H2b+1 、-(CH2 )c -Cd F2d+1 (惟,a為1~10的整數,b為4~20的整數,c為0~18的整數,d為1~18的整數)、膽甾烯基或膽甾烷基。
肉桂酸衍生物(1),較佳為下述式(2)
(式(2)中,R4 及R5 各自獨立地為氫原子或1價的有機基,惟R4 及R5 中的至少一方為具有可被氟原子取代的碳數1~20的烷基或可被氟原子取代的碳數3~40的脂環式基之基,R4 與R5 可互相地鍵結形成環。)
所表示的化合物或下述式(3)
(式(3)中,R6 為單鍵或2價的有機基,R7 為氫原子或1價的有機基,R6 與R7 可互相地鍵結而形成環;R8 為可被氟原子取代的碳數1~20的烷基或可被氟原子取代的碳數3~40的脂環式基。)
所表示的化合物。
作為上述式(2)所表示的較佳化合物,R4 與R5 未互相地鍵結者,可列舉例如下述式(2-1)所表示的化合物等;R4 與R5 互相地鍵結而形成單環者,可列舉例如下述式(2-2)及(2-3)之各自所表示的化合物等;R4 與R5 互相地鍵結而形成縮合環者,可列舉例如下述式(2-4)所表示的化合物等;R4 與R5 互相地鍵結而形成交聯環者,可列舉例如下述式(2-5)~(2-10)所表示的化合物等。
(上述式中,R9 、R11 、R13 及R15 各自獨立地為可被氟原子取代的碳數1~20的烷基或可被氟原子取代的碳數3~40的脂環式基;R10 為單鍵、氧原子、硫原子或2價的基-COO-、-OCO-或-NR-(惟,R為氫原子或碳數1~20的烷基);R12 為2價的基-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-CONR-或-NRCO-(惟,R為氫原子或碳數1~20的烷基);R14 為單鍵、氧原子或2價的基-O-CH2 -、-CH2 -O-、-COO-或-OCO-;R16 為單鍵、氧原子、硫原子或2價的基-COO-、-OCO-、-COS-或-SCO-。)
上述式(2-1)中,作為R9 ,以碳數4~20的直鏈的烷基為佳;作為R10 ,以單鍵、氧原子或硫原子較佳。
上述式(2-2)中,作為R11 ,各自為可被氟原子取代的直鏈之碳數4~20的烷基、膽甾烯基、膽甾烷基、金剛烷基、4-戊基環己基或4-丁基環己基為佳;作為R12 ,以2價的基-COO-或-OCO-較佳。
上述式(2-3)中,作為R13 ,以可被氟原子取代的碳數4~20的直鏈的烷基、膽甾烯基、膽甾烷基、金剛烷基、4-戊基環己基或4-丁基環己基較佳。
上述式(2-4)~(2-9)中,作為R15 ,以各自為可被氟取代的碳數4~20的直鏈的烷基為佳;作為R16 ,以單鍵較佳。
作為上述式(2)所表示的化合物之較佳的具體例子,上述式(2-1)所表示的化合物,可列舉例如下述式(2-1-1)~(2-1-3)之各自所表示的化合物等;上述式(2-2)所表示的化合物,可列舉例如下述式(2-2-1)所表示的化合物等。
(上述式中,R9 及R11 各自為與上述式(2-1)或(2-2)中同義。)
上述式(2)所表示的化合物,可藉由有機化學的定法合成。
例如上述式(2-1)所表示的化合物,可藉由例如使具有基R9 -R10 -之琥珀酸酐的衍生物與4-胺基肉桂酸於乙酸中迴流之方法、或於甲苯或二甲苯中在硫酸、三乙胺等之適當的觸媒的存在下迴流之方法而合成。或由4-碘苯胺與馬來酸酐用與上述同樣的方法合成4-碘苯基馬來酸酐縮亞胺後,可藉由Michael加成導入基R9 -R10 -,再藉由Heck反應而得到上述式(2-1)所表示的化合物。
上述式(2-2)所表示的化合物中,例如2價的基R12* -OCO-(惟,附有「*」的鍵結鍵為與R11 鍵結)化合物,例如可使氫化偏苯三酸酐藉由氯化亞硫醯而成為酸氯化物,接著將使其與化合物R11 -OH,例如在三乙胺等之適當的鹼存在下反應形成酯鍵而得到的生成物,藉由再與4-胺基肉桂酸反應而得到。此時,經酯化的化合物與4-胺基肉桂酸的反應,可採用與上述的式(2-1)所表示的化合物時同樣的條件。
上述式(2-3)所表示的化合物,例如可將使用N-亞硝基苯基羥基胺鋁鹽及氫醌作為觸媒,加熱馬來酸酐與苯乙烯衍生物使其反應所得到的化合物與4-胺基肉桂酸,藉由與上述式(2-1)所表示的化合物的合成中同樣的方法使其反應而得到。
上述式(2-4)所表示的化合物中,例如R16 為單鍵的化合物,例如可將5位上具有基R15 -之5位取代環戊二烯與馬來酸酐藉由Diels-Alder反應加成後,使此加成物與4-胺基肉桂酸藉由與上述式(2-1)所表示的化合物的合成中同樣的方法反應而得到。其中,5位上具有基R15 -之5位取代環戊二烯,可使相對於環戊二烯基陰離子而言為過剩量的化合物R15 -X(惟,X為鹵素原子)以-20~30℃反應,而優先地得到。
上述式(2-5)所表示的化合物中,例如R16 為單鍵之化合物,除了取代5位取代環戊二烯,而使用1位上具有基R15 -之1位取代環戊二烯之外,可藉由與上述式(2-3)所表示的化合物的合成中同樣的方法合成。其中,1位上具有基R15 -之1位取代環戊二烯,可使相對於環戊二烯基陰離子1當量而言為0.8~1.2當量的化合物R15 -X(惟,X為鹵素原子)以-78~20℃反應,而優先地得到。
作為上述式(3)所表示的較佳化合物,R6 與R7 未互相地鍵結者,可列舉例如下述式(3-1)所表示的化合物等;R6 與R7 互相地鍵結而形成單環者,可列舉例如下述式(3-2)所表示的化合物等;R6 與R7 互相地鍵結而形成縮合環者,可列例舉如下述式(3-3)所表示的化合物等。
(上述式中,R8 與上述式(3)中同義;R17 為伸甲基或碳數2~10的伸烷基;R18 為氧原子、硫原子或2價的基-COO-、-OCO-或-NR-(惟,R為氫原子或碳數1~20的烷基))。
作為上述式(3)所表示的化合物更具體的例子,上述式(3-2)所表示的化合物,可列舉例如下述式(3-2-1)所表示的化合物等。
(上述式中,R8 各自為與上述式(3-2)中同義;a為1~10的整數。)
上述式(3-1)中,例如基R18 為硫原子之化合物,例如可將4-碘苯基馬來酸酐縮亞胺Michael加成化合物HOOC-R17 -SH後,藉由使生成物與化合物CH2 =CH-COOR8 藉由Heck反應加成而合成。
上述式(3-2)所表示的化合物中,(3-2-1)所表示的化合物,例如可使4-硝基肉桂酸,在碳酸鉀的存在下與相當於RI 之具有烷基的鹵化烷基反應而成為酯,將其硝基藉由例如氯化錫還原而成為胺基,得到4-胺基肉桂酸酯後,藉由將其生成物與1,2,4-三羧基環己基環己烷酐反應而得到。後者的反應,可藉由例如使原料化合物在乙酸中迴流之方法或在三乙胺等之適當的鹼觸媒的存在下於甲苯或二甲苯中迴流之方法進行。
而且,上述式(3-3)所表示的化合物,例如可令使用N-亞硝基苯基羥基胺鋁鹽及氫醌作為觸媒,加熱馬來酸酐與4-乙烯基苯甲酸使其反應所得到的化合物,與用上述式(3-2-1)所表示的化合物的合成中同樣的方法所調製的4-胺基肉桂酸酯,藉由與上述式(2-1)同樣的方法使其反應而得到。
<具有環氧基的聚有機矽氧烷>
本發明所使用之具有環氧基的聚有機矽氧烷,係由具有上述式(S-1)所表示的重複單元之聚有機矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種。
作為上述的具有環氧基的聚有機矽氧烷中之X1 ,以下述式(X1 -1)或(X1 -2)
所表示的基較佳。
作為Y1 之碳數1~10的烷氧基,可列舉例如甲氧基、乙氧基等;作為碳數1~20的烷基,可列舉例如甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基、n-十二烷基、n-十三烷基、n-十四烷基、n-十五烷基、n-十六烷基、n-十七烷基、n-十八烷基、n-十九烷基、n-二十烷基等;作為碳數6~20的芳基,可列舉例如苯基等。
具有環氧基的聚有機矽氧烷,經由凝膠滲透色譜法(GPC)所測量的聚苯乙烯換算的重量平均分子量為500~100,000為佳,1,000~10,000較佳,1,000~5,000更佳。
如此的具有環氧基的聚有機矽氧烷,較佳係可使具有環氧基的矽烷化合物、或具有環氧基的矽烷化合物與其他矽烷化合物的混合物,較佳為在適當的有機溶劑、水及觸媒的存在下藉由水解或水解‧縮合而合成。
作為上述具有環氧基的矽烷化合物,可列舉例如3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷等。
作為上述其他矽烷化合物,可列舉例如四氯矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四-n-丙氧基矽烷、四-i-丙氧基矽烷、四-n-丁氧基矽烷、四-sec-丁氧基矽烷、三氯矽烷、三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷、三-n-丙氧基矽烷、三-i-丙氧基矽烷、三-n-丁氧基矽烷、三-sec-丁氧基矽烷、氟三氯矽烷、氟三甲氧基矽烷、氟三乙氧基矽烷、氟三-n-丙氧基矽烷、氟三-i-丙氧基矽烷、氟三-n-丁氧基矽烷、氟三-sec-丁氧基矽烷、甲基三氯矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三-n-丙氧基矽烷、甲基三-i-丙氧基矽烷、甲基三-n-丁氧基矽烷、甲基三-sec-丁氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三氯矽烷、2-(三氟甲基)乙基三甲氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三乙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-n-丙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-i-丙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-n-丁氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-sec-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三氯矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三乙氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-n-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-i-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-n-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-sec-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三氯矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三甲氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三乙氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-n-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-i-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-n-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-sec-丁氧基矽烷、羥基甲基三氯矽烷、羥基甲基三甲氧基矽烷、羥基乙基三甲氧基矽烷、羥基甲基三-n-丙氧基矽烷、羥基甲基三-i-丙氧基矽烷、羥基甲基三-n-丁氧基矽烷、羥基甲基三-sec-丁氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三氯矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三-n-丙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三-i-丙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三-n-丁氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三-sec-丁氧基矽烷、3-醯基丙基三氯矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-醯基丙基三乙氧基矽烷、3-醯基丙基三-n-丙氧基矽烷、3-巰基丙基三-i-丙氧基矽烷、3-醯基丙基三-n-丁氧基矽烷、3-醯基丙基三-sec-丁氧基矽烷、巰基甲基三甲氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三-n-丙氧基矽烷、乙烯基三-i-丙氧基矽烷、乙烯基三-n-丁氧基矽烷、乙烯基三-sec-丁氧基矽烷、烯丙基三氯矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三-n-丙氧基矽烷、烯丙基三-i-丙氧基矽烷、烯丙基三-n-丁氧基矽烷、烯丙基三-sec-丁氧基矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三-n-丙氧基矽烷、苯基三-i-丙氧基矽烷、苯基三-n-丁氧基矽烷、苯基三-sec-丁氧基矽烷、甲基二氯矽烷、甲基二甲氧基矽烷、甲基二乙氧基矽烷、甲基二-n-丙氧基矽烷、甲基二-i-丙氧基矽烷、甲基二-n-丁氧基矽烷、甲基二-sec-丁氧基矽烷、二甲基二氯矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二甲基二-n-丙氧基矽烷、二甲基二-i-丙氧基矽烷、二甲基二-n-丁氧基矽烷、二甲基二-sec-丁氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二氯矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二甲氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二乙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-n-丙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-i-丙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-n-丁氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-sec-丁氧基矽烷、(甲基)(3-醯基丙基)二氯矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二甲氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二乙氧基矽烷、(甲基)(3-醯基丙基)二-n-丙氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二-i-丙氧基矽烷、(甲基)(3-醯基丙基)二-n-丁氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二-sec-丁氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二氯矽烷、(甲基)(乙烯基)二甲氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二乙氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二-n-丙氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二-i-丙氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二-n-丁氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二-sec-丁氧基矽烷、二乙烯基二氯矽烷、二乙烯基二甲氧基矽烷、二乙烯基二乙氧基矽烷、二乙烯基二-n-丙氧基矽烷、二乙烯基二-i-丙氧基矽烷、二乙烯基二-n-丁氧基矽烷、二乙烯基二-sec-丁氧基矽烷、二苯基二氯矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、二苯基二-n-丙氧基矽烷、二苯基二-i-丙氧基矽烷、二苯基二-n-丁氧基矽烷、二苯基二-sec-丁氧基矽烷、氯二甲基矽烷、甲氧基二甲基矽烷、乙氧基二甲基矽烷、氯三甲基矽烷、溴三甲基矽烷、碘三甲基矽烷、甲氧基三甲基矽烷、乙氧基三甲基矽烷、n-丙氧基三甲基矽烷、i-丙氧基三甲基矽烷、n-丁氧基三甲基矽烷、sec-丁氧基三甲基矽烷、t-丁氧基三甲基矽烷、(氯)(乙烯基)二甲基矽烷、(甲氧基)(乙烯基)二甲基矽烷、(乙氧基)(乙烯基)二甲基矽烷、(氯)(甲基)二苯基矽烷、(甲氧基)(甲基)二苯基矽烷、(乙氧基)(甲基)二苯基矽烷等之具有1個矽原子之矽烷化合物之外,以商品名而言,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,信越化學工業(股)製);Glass Resin(昭和電工(股)製);SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420(以上,東麗‧道康寧(股)製);FZ3711、FZ3722(以上,日本UNICAR(股)製);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,Chisso(股)製);甲基矽酸酯MS51、甲基矽酸酯MS56(以上,三菱化學(股)製);乙基矽酸酯28、乙基矽酸酯40、乙基矽酸酯48(以上,COLCOAT(股)製);GR100、GR650、GR908、GR950(以上,昭和電工(股)製)等之部分縮合物。
此等的其他矽烷化合物中,以四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、3-醯基丙基三甲氧基矽烷、3-醯基丙基三乙氧基矽烷、醯基甲基三甲氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷或二甲基二乙氧基矽烷較佳。
本發明所使用之具有環氧基的聚有機矽氧烷,其環氧當量為100~10,000g/莫耳較佳,150~1,000g/莫耳為更佳。故,當合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時,將具有環氧基的矽烷化合物與其他矽烷化合物的使用比例,設定在所得到的聚有機矽氧烷環氧當量調整在上述的範圍較佳。
作為當合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時可使用的有機溶劑,可列舉例如烴、酮、酯、醚、醇等。
作為上述烴,可列舉例如甲苯、二甲苯等;作為上述酮,可列舉例如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基n-戊基酮、二乙基酮、環己酮等;作為上述酯,可列舉例如乙酸乙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-戊酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙酯等;作為上述醚,可列舉例如乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、四氫呋喃、二噁烷等;作為上述醇,可列舉例如1-己醇、4-甲基-2-戊醇、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單-n-丙基醚、乙二醇單-n-丁基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單-n-丙基醚等。此等的中以非水溶性者較佳。
此等的有機溶劑,可單獨使用或可混合2種以上使用。
有機溶劑的使用量,相對於全矽烷化合物100重量份,較佳為10~10,000重量份,更佳為50~1,000重量份。
製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時水的使用量,相對於全矽烷化合物,較佳為0.5~100倍莫耳,更佳為1~30倍莫耳。
作為上述觸媒,可使用例如酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。
作為上述鹼金屬化合物,可列舉例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等。
作為上述有機鹼,可列舉例如乙基胺、二乙基胺、哌嗪、哌啶、吡咯烷、吡咯之1~2級有機胺;如三乙胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲胺基吡啶、二氮雜雙環十一碳烯之3級的有機胺;如氫氧化四甲基銨之4級的有機胺等。此等的有機鹼中,以如三乙胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲胺基吡啶之3級的有機胺;如氫氧化四甲基銨之4級的有機胺較佳。
作為製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時的觸媒,以鹼金屬化合物或有機鹼較佳。藉由使用鹼金屬化合物或有機鹼作為觸媒,因為不會產生環氧基之開環等之副反應,可以高水解‧縮合速度得到目的之聚有機矽氧烷,生產安定性變優異而較佳。此外,含有使用鹼金屬化合物或有機鹼作為觸媒所合成的具有環氧基的聚有機矽氧烷與肉桂酸衍生物(1)的反應物之本發明的液晶配向劑,因為保存安定性極優,故較適用。其理由係如Chemical Reviews、95卷、p1409(1995年)所指,推測或許是因為於水解、縮合反應中使用鹼金屬化合物或有機鹼作為觸媒,則無規結構、梯子型結構或籠子型結構被形成,可得到矽烷醇基的含有比例少之聚有機矽氧烷。推測這是因為烷醇基的含有比例少,矽烷醇基彼此的縮合反應受到抑制,而且本發明的液晶配向劑為含有後述的其他聚合物者時,因為矽烷醇基與其他聚合物的縮合反應受到抑制,結果保存安定性變優異。
作為觸媒,特別是以機鹼較佳。有機鹼的使用量,依有機鹼的種類、溫度等之反應條件等而不同,應適當地設定,但例如相對於全矽烷化合物而言較佳為0.01~3倍莫耳,更佳為0.05~1倍莫耳。
製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時的水解或水解‧縮合反應,係將具有環氧基的矽烷化合物與必要時的其他矽烷化合物溶解於有機溶劑,將此溶液與有機鹼及水混合,例如藉由油浴等進行加熱而實施較佳。
水解.縮合反應時,希望加熱溫度較佳為130℃以下,更佳為40~100℃,較佳為加熱0.5~12小時,更佳為加熱1~8小時。加熱中,可攪拌混合液,亦可在迴流下放置。
反應結束後,將從反應液分取出的有機溶劑層用水洗淨較佳。此洗淨時,藉由以含有少量鹽的水,例如用0.2重量%程度的硝酸銨水溶液等洗淨,由洗淨操作變容易之觀點而言較佳。洗淨係進行至洗淨後的水層變成中性為止,然後將有機溶劑層,必要時用無水硫酸鈣、分子篩等之適當的乾燥劑進行乾燥後,藉由去除溶劑,可得到目的之具有環氧基的聚有機矽氧烷。
本發明中,可使用市售品作為具有環氧基的聚有機矽氧烷,作為如此的市售品,可列舉例如DMS-E01、DMS-E12、DMS-E21、EMS-32(以上,Chisso(股)製)等。
<敏輻射線性聚有機矽氧烷>
本發明所使用的敏輻射線性聚有機矽氧烷,可藉由將如上述的具有環氧基的聚有機矽氧烷與肉桂酸衍生物(1),較佳為在觸媒的存在下反應而合成。此處之肉桂酸衍生物(1),相對於聚有機矽氧烷所具有的環氧基1莫耳而言較佳為使用0.001~1.5莫耳,更佳為0.01~1莫耳,再更佳為0.05~0.9莫耳。
作為上述觸媒,作為促進有機鹼、或環氧化合物與酸酐的反應之所謂的硬化促進劑,可使用習知的化合物。
作為上述有機鹼,可列舉例如乙基胺、二乙基胺、哌嗪、哌啶、吡咯烷、吡咯之1~2級有機胺;如三乙胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲胺基吡啶、二氮雜雙環十一碳烯之3級的有機胺;如氫氧化四甲基銨之4級的有機胺等。此等的有機鹼中,以如三乙胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲胺基吡啶之3級的有機胺;如氫氧化四甲基銨之4級的有機胺較佳。
作為上述硬化促進劑,可列舉例如苄基二甲胺、2,4,6-參(二甲胺基甲基)苯酚、環己基二甲胺、三乙醇胺之3級胺;如2-甲基咪唑、2-n-庚基咪唑、2-n-十一烷基咪唑、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-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-n-十一烷基咪唑、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-羥基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羥基甲基)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-n-十一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1-4-甲基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-S-三嗪、2,4-二胺基-6-(2’-n-十一烷基咪唑基)乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪、2-甲基咪唑的三聚異氰酸加成物、2-苯基咪唑的三聚異氰酸加成物、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪的三聚異氰酸加成物之咪唑化合物;如二苯基膦、三苯基膦、亜磷酸三苯基之有機磷化合物;如苄基三苯基鏻氯化物、四-n-丁基鏻溴化物、甲基三苯基鏻溴化物、乙基三苯基鏻溴化物、n-丁基三苯基鏻溴化物、四苯基鏻溴化物、乙基三苯基鏻碘化物、乙基三苯基鏻乙酸酯、四-n-丁基鏻-o,o-二乙基二硫代磷酸酯、四-n-丁基鏻苯並三唑酯(benzotriazolate)、四-n-丁基鏻四氟硼酸酯、四-n-丁基鏻四苯基硼酸酯、四苯基鏻四苯基硼酸酯之4級鏻鹽;如1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳烯-7或其有機酸鹽之二氮雜雙環鏈烯;如辛酸鋅、辛酸錫、鋁乙醯丙酮錯合物之有機金屬化合物;如四乙基銨溴化物、四-n-丁基銨溴化物、四乙基銨氯化物、四-n-丁基銨氯化物之4級銨鹽;如三氟化硼、硼酸三苯酯之硼化合物;如氯化鋅、氯化錫之金屬鹵化合物;二氰二醯胺或胺與環氧樹脂的加成物等之胺加成型促進劑等之高融點分散型潛在性硬化促進劑;將前述咪唑化合物、有機磷化合物或4級鏻鹽等之硬化促進劑的表面用聚合物被覆之微膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化劑促進劑;路易士酸鹽、布朗斯台德酸鹽等之高溫解離型的熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等之潛在性硬化促進劑等。
此等之中,較佳為如四乙基銨溴化物、四-n-丁基銨溴化物、四乙基銨氯化物、四-n-丁基銨氯化物之4級銨鹽。
觸媒,係相對於具有環氧基的聚有機矽氧烷100重量份而言,較佳為以100重量份以下,更佳為以0.01~100重量份,再更佳為以0.1~20重量份之量使用。
反應溫度,較佳為0~200℃,更佳為50~150℃;反應時間,較佳為0.1~50小時,更佳為0.5~20小時。
敏輻射線性聚有機矽氧烷的合成反應,必要時可在有機溶劑的存在下進行。該相關的作為有機溶劑,可列舉例如烴化合物、醚化合物、酯化合物、酮化合物、醯胺化合物、醇化合物等,此等之中,醚化合物、酯化合物、酮化合物由原料及生成物的溶解性以及生成物的純化的容易度的觀點而言較佳。溶劑係固形分濃度(反應溶液中的溶劑以外的成分的合計重量佔溶液的全重量之比例),較佳為以成為0.1重量%以上,更佳為以成為5~50重量%之量使用。
本發明的敏輻射線性聚有機矽氧烷係於具有環氧基的聚有機矽氧烷中藉由環氧的開環加成導入肉桂酸衍生物(1)所衍生的結構,此製造方法由簡便且可提高肉桂酸衍生物所衍生的結構的導入率之觀點而言,為極適合的方法。
再者,當本發明的敏輻射線性有機聚矽氧烷的合成時,在無損於本發明的效果的範圍內,使上述肉桂酸衍生物的一部分被下述式(4)
R19 -R20 -Z (4)
(式(4)中,R19 為碳數4~20的烷基或烷氧基或者含有脂環式基之碳數3~40的1價的有機基,惟前述烷基或烷氧基的氫原子的一部分或全部可被氟原子取代;R20 為單鍵或伸苯基,惟R19 為烷氧基時,R20 為由伸苯基,Z為羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(惟,R為氫原子或碳數1~6的烷基)、-CH=CH2 及-SO2 Cl所成的群所選出的至少1種的基。)
所表示的化合物取代後使用亦可。此時,敏輻射線性聚有機矽氧烷的合成,可藉由使具有環氧基的聚有機矽氧烷、與肉桂酸衍生物及上述式(4)所表示的化合物的混合物反應而進行。
上述式(4)中,作為R19 ,為碳數8~20的烷基或烷氧基或者碳數4~21的氟烷基或氟烷氧基較佳;作為R20 ,以單鍵或1,4-伸苯基較佳;作為Z,以羧基較佳。
作為上述式(4)所表示的化合物的具體例子,可列舉例如下述式(4-1)~(4-4)
Cf F2f+1 Cg H2g -COOH (4-1)
(上述(4-1)式中f為1~10的整數,g為0~5的整數;上述(4-2)式中h為5~20的整數;上述(4-3)式中i為1~3的整數,j為0~18的整數;上述(4-4)式中k為1~18的整數。)
所表示的化合物等。
作為上述式(4)所表示的化合物的較佳具體例子,可列舉十二烷酸、硬脂酸、下述式(4-3-1)~(4-3-3)
之各自所表示的化合物等。
上述式(4)所表示的化合物,在與肉桂酸衍生物(1)同樣的反應條件下,與肉桂酸衍生物(1)一起與具有環氧基的聚有機矽氧烷反應而導入於感光性聚有機矽氧烷中,成為對於所得到的液晶配向膜中賦予預傾角表現性的部位之化合物。本說明書中將上述式(4)所表示的化合物,以下稱為「其他預傾角表現性化合物」。
上述式(4)所表示的化合物,相對於肉桂酸衍生物(1)與上述式(4)所表示的化合物的合計而言,較佳為可以50莫耳%以下,更佳為可以33莫耳%以下的比例使用。其中,上述式(4)所表示的化合物的使用比例超過50莫耳%,則所得到的液晶顯示元件在ON(電壓外加狀態)時,會有發生異常區域(domain)發生之不佳狀況的情況。
<其他成分>
本發明的液晶配向劑,含有如上述的敏輻射線性聚有機矽氧烷。
本發明的液晶配向劑,除了如上述的敏輻射線性聚有機矽氧烷之外,只要是無損於本發明的效果,可再含有其他成分,作為如此的其他成分,可列舉例如敏輻射線性聚有機矽氧烷以外的聚合物(以下,稱為「其他聚合物」)、硬化劑、硬化觸媒、硬化促進劑、分子內具有至少1個環氧基的化合物(以下,稱為「環氧化合物」)、官能性矽烷化合物、界面活性劑等。
<其他聚合物>
上述其他聚合物,可使用於更改善本發明的液晶配向劑的溶液特性及所得到的液晶配向膜的電特性作為該相關的其他聚合物,例如由聚醯胺酸及聚醯亞胺所成的群所選出的至少1種的聚合物、由下述式(S-2)
(式(S-2)中,X2 為羥基、鹵素原子、碳數1~20的烷基、碳數1~6的烷氧基或碳數6~20的芳基;Y2 為羥基或碳數1~10的烷氧基。)
所表示的聚矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種(以下,稱為「其他聚矽氧烷」)、聚醯胺酸酯、聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來酸酐縮亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。
[聚醯胺酸]
上述聚醯胺酸,可藉由使四羧酸二酐與二胺反應而得到。
作為聚醯胺酸的合成可使用的四羧酸二酐,可列舉例如丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-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、1,3-二氯-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二環己基四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、3,5,6-三羧基降冰片烷-2-乙酸二酐、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-甲基-5(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-乙基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-乙基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-乙基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5,8-二甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、雙環[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧雜三環[5,3.1.02,6 ]十一烷-3,5,8,10-四酮、下述式(T-I)及(T-II)
(式(T-I)及(T-II)中,R21 及R22 各自為具有芳香環的2價的有機基,R23 及R24 各自為氫原子或烷基,複數存在的R23 及R24 各自可相同或不同。)
之各自所表示的化合物等之脂肪族或脂環式四羧酸二酐;均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯碸四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二甲基二苯基矽烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基矽烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基碸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-全氟異亞丙基二苯二甲酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯四羧酸二酐、雙(苯二甲酸)苯基膦氧化物二酐、p-苯撐-雙(三苯基苯二甲酸)二酐、m-苯撐-雙(三苯基苯二甲酸)二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4,4’-二苯基醚二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、乙二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、丙二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,4-丁二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,6-己二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,8-辛二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷-雙(脫水偏苯三酸酯)、下述式(T-1)~(T-4)
之各自所表示的化合物等之芳香族四羧酸二酐。此等可1種單獨使用或可2種以上組合使用。
此等之中,以丁烷四羧酸二酐、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、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5,8-二甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、雙環[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6 ]十一烷-3,5,8,10-四酮、均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯碸四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、上述式(T-I)所表示的化合物中的下述式(T-5)~(T-7)
之各自所表示的化合物及上述式(T-II)所表示的化合物中的下述式(T-8)
所表示的化合物,由可使其表現出優良的液晶配向性之觀點而言較佳。
作為特別佳者,可列舉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、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6 ]十一烷-3,5,8,10-四酮、均苯四甲酸二酐及上述式(T-5)所表示的化合物。
作為上述聚醯胺酸的合成所使用的二胺,可列舉例如p-苯撐二胺、m-苯撐二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4-二胺基二苯基乙烷、4,4’-二胺基二苯基硫化物、4,4’-二胺基二苯基碸、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基苯甲醯苯胺、4,4’-二 胺基二苯基醚、1,5-二胺基萘、2,’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二-三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二-三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、5-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基茚滿、6-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基茚滿、3,4’-二胺基二苯基醚、3,3’-二胺基二苯甲酮、3,4’-二胺基二苯甲酮、4,4’-二胺基二苯甲酮、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、2,7-二胺基芴、9,9-二甲基-2,7-二胺基芴、9,9-雙(4-胺基苯基)芴、4,4’-伸甲基-雙(2-氯苯胺)、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二氯-4,4’-二胺基-5,5’-二甲氧基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、1,4,4’-(p-苯撐異亞丙基)雙苯胺、4,4’-(m-苯撐異亞丙基)雙苯胺、2,2’-雙[4-(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、4,4’-雙[(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯、下述式(D-1)~(D-5)
(式(D-4)中的y為2~12的整數,式(D-5)中的z為1~5的整數。)
之各自所表示的化合物等之芳香族二胺;1,1-間苯二甲胺、1,3-丙烷二胺、四甲撐二胺、五甲撐二胺、六甲撐二胺、七甲撐二胺、八甲撐二胺、九甲撐二胺、1,4-二胺基環己烷、異佛爾酮二胺、四氫二環戊二烯撐二胺、六氫-4,7-亞甲基茚滿撐二甲撐二胺(hexahydro-4,7-methanoindanylenedimethylenediamnine)、三環[6.2.1.02,7 ]-十一烷撐二甲基二胺、4,4’-甲撐雙(環己基胺)、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷等之脂肪族或脂環式二胺;2,3-二胺基吡啶、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、5,6-二胺基-2,3-二氰基吡嗪、5,6-二胺基-2,4-二羥基嘧啶、2,4-二胺基-6-二甲胺基-1,3,5-三嗪、1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪、2,4-二胺基-6-異丙氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二胺基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二胺基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,4-二胺基-6-甲基-s-三嗪、2,4-二胺基-1,3,5-三嗪、4,6-二胺基-2-乙烯基-s-三嗪、2,4-二胺基-5-苯基噻唑、2,6-二胺基嘌呤、5,6-二胺基-1,3-二甲基尿嘧啶、3,5-二胺基-1,2,4-三唑、6,9-二胺基-2-乙氧基吖啶丙醇酸酯、3,8-二胺基-6-苯基菲啶、1,4-二胺基哌嗪、3,6-二胺基吖啶、雙(4-胺基苯基)苯基胺、3,6-二胺基咔唑、N-甲基-3,6-二胺基咔唑、N-乙基-3,6-二胺基咔唑、N-苯基-3,6-二胺基咔唑、N,N’-二(4-胺基苯基)-聯苯胺、下述式(D-I)
(式(D-I)中,R25 為具有由吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪所成的群所選出的含有氮原子的環結構之1價的有機基;X3 為2價的有機基;R26 為碳數1~4的烷基;a1為0~3的整數;R26 為複數存在的時各自可相同或不同。)
所表示的化合物、下述式(D-II)
(式(D-II)中,R27 為具有由吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪所成的群所選出的含有氮原子的環結構之2價的有機基;X4 各自為2價的有機基;R28 各自為碳數1~4的烷基;a2各自為0~4的整數;複數存在的X4 各自可相同或不同、R28 為複數存在的時各自可相同或不同。)
所表示的化合物等之分子內具有2個的1級胺基及該1級胺基以外的氮原子之二胺;
下述式(D-III)
(式(D-III)中,R29 為由-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-及-CO-所成的群所選出的2價的有機基;R30 為具有類固醇骨格之1價的有機基、具有三氟甲基苯基、三氟甲氧基苯基或氟化苯基之1價的有機基或碳數6~30的烷基;R31 為碳數1~4的烷基;a3為0~3的整數;R31 為複數存在時各自可相同或不同。)
所表示的單取代苯撐二胺;
下述式(D-IV)
(式(D-IV)中,R32 各自為碳數1~12的烴基,複數存在的R32 各自可相同或不同;p各自為1~3的整數;q為1~20的整數。)
所表示的化合物等之二胺基有機矽氧烷等。此等二胺,可單獨使用或可2種以上組合使用。
上述芳香族二胺的苯環,可被1個或2個以上之碳數1~4的烷基(較佳為甲基)取代。上述式(D-I)、(D-II)及(D-III)中R26 、R28 及R31 各自為甲基較佳,a1、a2及a3各自為0或1較佳,0為更佳。
上述式(D-III)的R30 中,作為具有類固醇骨格之1價的有機基,以碳數17~51者為佳,以碳數17~30者較佳。作為具有類固醇骨格之R30 的具體例子,可列舉例如膽甾烷-3-基、膽甾-5-烯-3-基、膽甾-24-烯-3-基、膽甾-5,24-二烯-3-基、羊毛甾烷-3-基等。
此等之中,以p-苯撐二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基硫化物、1,5-二胺基萘、2,2-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二-三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,7-二胺基芴、4,4’-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)芴、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4’-(p-苯撐二異亞丙基)雙苯胺、4,4’-(m-苯撐二異亞丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、1,4-環己烷二胺、4,4’-甲撐雙(環己基胺)、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、上述式(D-1)~(D-5)所表示的化合物、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基吖啶、3,6-二胺基咔唑、N-甲基-3,6-二胺基咔唑、N-乙基-3,6-二胺基咔唑、N-苯基-3,6-二胺基咔唑、N,N’-二(4-胺基苯基)-聯苯胺、上述式(D-I)所表示的化合物中的下述式(D-6)
所表示的化合物、上述式(D-II)所表示的化合物中的下述式(D-7)
所表示的化合物、上述式(D-III)所表示的化合物中的十二烷氧基-2,4-二胺基苯、十五烷氧基-2,4-二胺基苯、十六烷氧基-2,4-二胺基苯、十八烷氧基-2,4-二胺基苯、十二烷氧基-2,5-二胺基苯、十五烷氧基-2,5-二胺基苯、十六烷氧基-2,5-二胺基苯、十八烷氧基-2,5-二胺基苯、下述式(D-8)~(D-16)
之各自所表示的化合物及上述式(D-IV)所表示的化合物中的1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷較佳。
供給於聚醯胺酸的合成反應之四羧酸二酐與二胺的使用比例,相對於二胺所含的胺基1當量,四羧酸二酐的酸酐基成為0.2~2當量之比例為佳,再更佳為成為0.3~1.2當量之比例。
聚醯胺酸的合成反應,較佳為於有機溶劑中,較佳為於-20~150℃、更佳為於0~100℃的溫度條件下,較佳為進行1~48小時,更佳為進行2~10小時。其中,作為有機溶劑,只要是可溶解經合成的聚醯胺酸者即可,並沒有特別的限制,可列舉例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基咪唑啉酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基尿素、六甲基磷三醯胺等之非質子系極性溶劑;m-甲酚、二甲苯酚、苯酚、鹵化苯酚等之苯酚系溶劑。有機溶劑的使用量(a:倂用有機溶劑與後述的弱溶劑時,係指兩者的合計的使用量),四羧酸二酐及二胺的總量(b)相對於反應溶液的全量(a+b)而言以成為0.1~30重量%之量較佳。
前述有機溶劑中,在所生成的聚醯胺酸不會析出的範圍內,可倂用一般相信其為聚醯胺酸的弱溶劑之醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。該相關的弱溶劑的具體例子,可列舉例如甲醇、乙醇、異丙基醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇、乙二醇單甲基醚、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、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、二乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇-n-丙基醚、乙二醇-i-丙基醚、乙二醇-n-丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、四氫呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、o-二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、異戊基丙酸酯、異戊基異丁酸酯、二異戊基醚等。
聚醯胺酸的製造時,於有機溶劑中倂用如上述的弱溶劑時,此使用比例可在所生成的聚醯胺酸不會析出的範圍內適當地設定,較佳為全溶劑中的50重量%以下,更佳為20重量%以下。
如上述作法,可得到溶解聚醯胺酸而成的反應溶液,此反應溶液可直接供給於液晶配向劑的調製,亦可在反應溶液中所含有的聚醯胺酸經離析後供給至液晶配向劑的調製,或者亦可純化被離析的聚醯胺酸後供給至液晶配向劑的調製。聚醯胺酸的離析,可藉由將上述反應溶液注入至大量的弱溶劑中而得到析出物,將此析出物在減壓下乾燥之方法,或,將反應溶液用蒸發器減壓蒸餾去除之方法進行。此外,可藉由將此聚醯胺酸再次溶解於有機溶劑,接著用弱溶劑析出之方法,或,用蒸發器減壓蒸餾去除的步驟進行1次或數次之方法,純化聚醯胺酸。
[聚醯亞胺]
上述聚醯亞胺,可使四羧酸二酐與二胺反應而得到的聚醯胺酸,脫水閉環後藉由醯亞胺化而合成。
作為上述聚醯亞胺的合成所使用的四羧酸二酐,可列舉與上述的聚醯胺酸的合成所使用的四羧酸二酐相同的化合物。
作為本發明可所使用的聚醯亞胺的合成所使用的四羧酸二酐,使用含有脂環式四羧酸二酐之四羧酸二酐較佳,作為特別佳的脂環式四羧酸二酐,可列舉2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐或4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6 ]十一烷-3,5,8,10-四酮。
上述聚醯亞胺的合成中,可倂用脂環式四羧酸二酐與其他四羧酸二酐,此時,全四羧酸二酐中脂環式四羧酸二酐所佔有的比例,較佳為10莫耳%以上,更佳為50莫耳%以上。
作為上述聚醯亞胺的合成所使用的二胺,可列舉與上述的聚醯胺酸的合成所使用的二胺相同的化合物。
作為本發明的聚醯亞胺的合成所使用的二胺,使用含有上述式(D-III)所表示的二胺之二胺較佳。作為較佳的具體例子,上述式(D-III)所表示的化合物中,可列舉十二烷氧基-2,4-二胺基苯、十五烷氧基-2,4-二胺基苯、十六烷氧基-2,4-二胺基苯、十八烷氧基-2,4-二胺基苯、十二烷氧基-2,5-二胺基苯、十五烷氧基-2,5-二胺基苯、十六烷氧基-2,5-二胺基苯、十八烷氧基-2,5-二胺基苯及上述式(D-8)~(D-16)之各自所表示的化合物。
當上述聚醯亞胺的合成時,可倂用上述式(D-III)所表示的二胺與其他二胺,作為其他二胺中較佳者,可列舉p-苯撐二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基硫化物、1,5-二胺基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二-三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,7-二胺基芴、4,4’-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)芴、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4’-(p-苯撐二異亞丙基)雙苯胺、4,4’-(m-苯撐二異亞丙基)雙苯胺、1,4-環己烷二胺、4,4’-甲撐雙(環己基胺)、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、上述式(D-1)~(D-5)所表示的化合物、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基吖啶、N,N’-二(4-胺基苯基)-聯苯胺、N,N’-二(4-胺基苯基)-N,N’-二甲基-聯苯胺、上述式(D-I)所表示的化合物中的上述式(D-6)所表示的化合物、上述式(D-II)所表示的化合物中的上述式(D-7)所表示的化合物、及、上述式(D-IV)所表示的化合物中的1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等。倂用上述式(D-III)所表示的二胺與其他二胺時,上述式(D-III)所表示的二胺,相對於全二胺較佳為使用0.5重量%以上,特別佳為使用1重量%以上。
用於合成本發明可使用的聚醯亞胺之聚醯胺酸的脫水閉環反應,可藉由(i)加熱聚醯胺酸之方法、或(ii)將聚醯胺酸溶解於有機溶劑,此溶液中添加脫水劑及脫水閉環觸媒,必要時加熱之方法進行。
上述(i)之加熱聚醯胺酸之方法中反應溫度,較佳為50~200℃,更佳為60~170℃,反應溫度低於50℃則脫水閉環反應未充分地進行,反應溫度超過200℃則會有所得到的醯亞胺化聚合物的分子量降低的情況。
另一方面,上述(ii)之於聚醯胺酸的溶液中添加脫水劑及脫水閉環觸媒之方法中,作為脫水劑,例如可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等之酸酐。脫水劑的使用量,相對於聚醯胺酸結構單元的1莫耳,為0.01~20莫耳較佳。此外,作為脫水閉環觸媒,例如可使用吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶、三乙胺等之3級胺,惟,並非限定於此等。脫水閉環觸媒的使用量,相對於所使用的脫水劑1莫耳,為0.01~10莫耳較佳,再者,作為脫水閉環反應所使用的有機溶劑,可列舉作為聚醯胺酸的合成所使用者所列舉的有機溶劑。然後,脫水閉環反應的反應溫度,較佳為0~180℃,更佳為10~150℃,反應時間較佳為0.5~24小時,更佳為1~10小時。
上述方法(i)中所得到的聚醯亞胺,其可直接供給至液晶配向劑的調製,或亦可將所得到的聚醯亞胺經純化後供給至液晶配向劑的調製,另一方面,上述方法(ii)中可得到含有聚醯亞胺之反應溶液。此反應溶液,其可直接供給至液晶配向劑的調製,亦可從反應溶液去除脫水劑及脫水閉環觸媒後供給至液晶配向劑的調製,亦可聚醯亞胺經離析後供給至液晶配向劑的調製,或亦可純化經離析的聚醯亞胺後供給至液晶配向劑的調製,從反應溶液去除脫水劑及脫水閉環觸媒,例如可適用溶劑置換等之方法。聚醯亞胺的離析、純化,可藉由與上述作為聚醯胺酸的離析、純化方法同樣的操作進行。
本發明可使用的聚醯亞胺,可為醯胺酸結構皆經脫水者,亦可為醯胺酸結構中的一部分經脫水閉環,醯亞胺環結構與醯胺酸結構倂存之醯亞胺化率低者。
本發明可使用的聚醯亞胺中醯亞胺化率,較佳為80%以上,再更佳為85%以上。其中,「醯亞胺化率」,係將相對於聚合物中醯胺酸結構的數目與醯亞胺環的數目的合計之醯亞胺環的數目的比例以百分率表示。此時,醯亞胺環的一部分可為異醯亞胺環,醯亞胺化率係可藉由將聚醯亞胺溶解於適當的重氫化溶劑(例如重氫化二甲基亞碸),以四甲基矽烷作為基準物質於室溫測量1 H-NMR的結果,由下述數式(i)所表示之式計算得到。
醯亞胺化率(%)=(1-A1 /A2 ×α)×100 (i)
(數式(i)中,A1 係於10ppm可見到的NH基的質子所產生的波峰面積,A2 係其他質子所產生的波峰面積,α係相對於聚醯亞胺的前驅物(聚醯胺酸)中NH基的質子1個之其他質子的個數比例。)
-末端修飾型的聚合物-
上述聚醯胺酸及聚醯亞胺,可為分子量經調節的末端修飾型者,如此的末端修飾型的聚合物,於合成聚醯胺酸時,可藉由於反應系中添加分子量調節劑而合成。作為上述分子量調節劑,可列舉例如酸一酐、單胺化合物、單異氰酸酯化合物等。
其中,作為酸一酐,可列舉例如馬來酸酐、苯二甲酸酐、衣康酸酐、n-癸基琥珀酸酐、n-十二烷基琥珀酸酐、n-十四烷基琥珀酸酐、n-十六烷基琥珀酸酐等。此外,作為單胺化合物,可列舉例如、苯胺、環己基胺、n-丁基胺、n-戊基胺、n-己基胺、n-庚基胺、n-辛基胺、n-壬基胺、n-癸基胺、n-十一烷基胺、n-十二烷基胺、n-三癸基胺、n-十四烷基胺、n-十五烷基胺、n-十六烷基胺、n-十七烷基胺、n-十八烷基胺、n-二十烷基胺等。此外,作為單異氰酸酯化合物,可列舉例如苯基異氰酸酯、萘基異氰酸酯等。
分子量調節劑,相對於合成聚醯胺酸時所使用的四羧酸二酐與二胺的合計100重量份而言,較佳為在20重量份以下,更佳為5重量份以下的範圍內使用。
-溶液黏度-
以上作法所得到的聚醯胺酸或聚醯亞胺,成為濃度10重量%的溶液時,具有20~800mPa‧s的溶液黏度者較佳,具有30~500mPa‧s的溶液黏度者為更佳。
上述聚合物的溶液黏度(mPa‧s),關於使用該聚合物的良溶劑,成為10重量%的濃度之聚合物溶液,使用E型旋轉黏度計以25℃所測量之值。
[其他聚矽氧烷]
作為由具有上述式(S-2)所表示的重複單元之聚矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種(其他聚矽氧烷),於上述式(S-2)中,X2 為碳數1~20的烷基或碳數6~20的芳基之聚有機矽氧烷較佳。
該相關的其他聚矽氧烷,例如可將由烷氧基矽烷化合物及鹵化矽烷化合物所成的群所選出的至少1種的矽烷化合物(以下,稱為「原料矽烷化合物」),較佳為在適當的有機溶劑中,於水及觸媒的存在下藉由水解或水解‧縮合而合成。
作為此處可使用的原料矽烷化合物,可列舉例如四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四-n-丙氧基矽烷、四-iso-丙氧基矽烷、四-n-丁氧基矽烷、四-sec-丁氧基矽烷、四-tert-丁氧基矽烷、四氯矽烷;甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三-n-丙氧基矽烷、甲基三-iso-丙氧基矽烷、甲基三-n-丁氧基矽烷、甲基三-sec-丁氧基矽烷、甲基三-tert-丁氧基矽烷、甲基三苯氧基矽烷、甲基三氯矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、乙基三-n-丙氧基矽烷、乙基三-iso-丙氧基矽烷、乙基三-n-丁氧基矽烷、乙基三-sec-丁氧基矽烷、乙基三-tert-丁氧基矽烷、乙基三氯矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三氯矽烷;二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二甲基二氯矽烷;三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三甲基氯矽烷等。此等的中,以四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷或三甲基乙氧基矽烷較佳。
合成其他聚矽氧烷時,作為可任意地使用之有機溶劑,可列舉例如醇化合物、酮化合物、醯胺化合物或酯化合物或其他非質子性化合物。此等可單獨使用或可組合2種以上使用。
作為上述醇化合物,可列舉例如甲醇、乙醇、n-丙醇、i-丙醇、n-丁醇、i-丁醇、sec-丁醇、t-丁醇、n-戊醇、i-戊醇、2-甲基丁醇、sec-戊醇、t-戊醇、3-甲氧基丁醇、n-己醇、2-甲基戊醇、sec-己醇、2-乙基丁醇、sec-庚醇、庚醇-3、n-辛醇、2-乙基己醇、sec-辛醇、n-壬醇、2,6-二甲基庚醇-4、n-癸醇、sec-十一烷醇、三甲基壬醇、sec-十四烷醇、sec-十七烷醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄基醇、雙丙酮醇等之單醇化合物;乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、戊二醇-2,4、2-甲基戊二醇-2,4、己二醇-2,5、庚二醇-2,4、2-乙基己二醇-1,3、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等之多元醇化合物;乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚、乙二醇單己基醚、乙二醇單苯基醚、乙二醇單-2-乙基丁基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丙基醚、二乙二醇單丁基醚、二乙二醇單己基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇單丙基醚等之多元醇化合物的部分醚等。此等的醇化合物,可使用1種或組合2種以上使用。
作為上述酮化合物,可列舉例如丙酮、甲基乙基酮、甲基-n-丙基酮、甲基-n-丁基酮、二乙基酮、甲基-i-丁基酮、甲基-n-戊基酮、乙基-n-丁基酮、甲基-n-己基酮、二-i-丁基酮、三甲基壬酮、環己酮、2-己酮、甲基環己酮、2,4-戊烷二酮、丙酮基丙酮、乙醯苯、葑酮等之單酮化合物;乙醯丙酮、2,4-己烷二酮、2,4-庚烷二酮、3,5-庚烷二酮、2,4-辛烷二酮、3,5-辛烷二酮、2,4-壬烷二酮、3,5-壬烷二酮、5-甲基-2,4-己烷二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮、1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-庚烷二酮等之β-二酮化合物等。此等的酮化合物,可使用1種或組合2種以上使用。
作為上述醯胺化合物,可列舉例如甲醯胺、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-甲基吡咯烷酮、N-甲醯基嗎啉、N-甲醯基哌啶、N-甲醯基吡咯烷、N-乙醯基嗎啉、N-乙醯基哌啶、N-乙醯基吡咯烷等。此等醯胺化合物,可使用1種或組合2種以上使用。
作為上述酯化合物,可列舉例如二乙基碳酸酯、碳酸乙烯、碳酸丙烯、碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、Y-丁內酯、γ-戊內酯、乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-丁酯、乙酸sec-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸sec-戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲酯戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸苄酯、乙酸環己酯、乙酸甲酯環己酯、乙酸n-壬酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙酸乙二醇單甲基醚、乙酸乙二醇單乙基醚、乙酸二乙二醇單甲基醚、乙酸二乙二醇單乙基醚、乙酸二乙二醇單-n-丁基醚、乙酸丙二醇單甲基醚、乙酸丙二醇單乙基醚、乙酸丙二醇單丙基醚、乙酸丙二醇單丁基醚、乙酸二丙二醇單甲基醚、乙酸二丙二醇單乙基醚、二乙酸乙二醇酯、乙酸甲氧基三乙二醇酯、丙酸乙酯、丙酸n-丁酯、丙酸i-戊酯、草酸二乙酯、草酸二-n-丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丁酯、乳酸n-戊酯、丙二酸二乙酯、苯二甲酸二甲酯、苯二甲酸二乙酯等。此等酯化合物,可使用1種或組合2種以上使用。
作為上述其他非質子性化合物,可列舉例如乙腈、二甲基亞碸、N,N,N ,N -四乙基磺醯胺、六甲基磷酸三醯胺、N-甲基嗎啉、N-甲基吡咯、N-乙基吡咯、N-甲基-Δ3-吡咯啉、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N,N-二甲基哌嗪、N-甲基咪唑、N-甲基-4-哌啶酮、N-甲基-2-哌啶酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,3-二甲基四氫-2(1H)-嘧啶酮等。
此等溶劑中,以多元醇化合物、多元醇化合物的部分醚或酯化合物為特別佳。
作為其他聚矽氧烷的合成時所使用的水量,相對於原料矽烷化合物所具有的烷氧基及鹵素原子的總量的1莫耳,較佳為0.5~100莫耳,更佳為1~30莫耳,再更佳為1~1.5莫耳。
作為其他聚矽氧烷的合成時可使用的觸媒,可列舉例如金屬螯合化合物、有機酸、無機酸、有機鹼、氨、鹼金屬化合物等。
作為上述金屬螯合化合物,可列例舉如三乙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-n-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-i-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-n-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-sec-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-t-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、二乙氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-n-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-i-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-n-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-sec-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-t-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、單乙氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-n-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-i-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-n-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-sec-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-t-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、肆(乙醯丙酮)鈦、三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-n-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-i-丙氧基.單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-n-丁氧基.單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-sec-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、三-t-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二乙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-n-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-i-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-n-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-sec-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦、二-t-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單乙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-n-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-i-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-n-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-sec-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單-t-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、肆(乙基乙醯乙酸酯)鈦、單(乙醯丙酮)參(乙基乙醯乙酸酯)鈦、雙(乙醯丙酮)雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦、參(乙醯丙酮)單(乙基乙醯乙酸酯)鈦等之鈦螯合化合物;三乙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-n-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-i-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-n-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-sec-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-t-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、二乙氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-n-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-i-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-n-丁氧基.雙(乙醯丙酮)鋯、二-sec-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-t-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、單乙氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-n-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-i-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-n-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-sec-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-t-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、肆(乙醯丙酮)鋯、三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-n-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-i-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-n-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-sec-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、三-t-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二乙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-n-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-i-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-n-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-sec-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鋯、二-t-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單乙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-n-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-i-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-n-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-sec-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單-t-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、肆(乙基乙醯乙酸酯)鋯、單(乙醯丙酮)參(乙基乙醯乙酸酯)鋯、雙(乙醯丙酮)雙(乙基乙醯乙酸酯)鋯、參(乙醯丙酮)單(乙基乙醯乙酸酯)鋯等之鋯螯合化合物;參(乙醯丙酮)鋁、參(乙基乙醯乙酸酯)鋁等之鋁螯合化合物等。
作為上述有機酸,可列舉例如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、草酸、馬來酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、没食子酸、酪酸、苯六甲酸、花生浸烯酸、莽草酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸、水楊酸、苯甲酸、p-胺基苯甲酸、p-甲苯磺酸、苯磺酸、單氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、甲酸、丙二酸、磺酸、苯二甲酸、富馬酸、枸櫞酸、酒石酸等。
作為上述無機酸,可列舉例如鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、磷酸等。
作為上述有機鹼,可列舉例如吡啶、吡咯、哌嗪、吡咯烷、哌啶、甲基吡啶、三甲胺、三乙胺、單乙醇胺、二乙醇胺、二甲基單乙醇胺、單甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二氮雜雙環辛烷、二氮雜雙環壬烷、二氮雜雙環十一碳烯、氫氧化四甲基銨等。
作為上述鹼金屬化合物,可列舉例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣等。
此等觸媒,可使用1種或可2種以上一起使用。
此等觸媒中,以金屬螯合化合物、有機酸或無機酸為佳,更佳為鈦螯合化合物或有機酸。
觸媒的使用量,相對於原料矽烷化合物100重量份,較佳為0.001~10重量份,更佳為0.001~1重量份。
其他聚矽氧烷的合成時所添加的水,係斷續的或連續地添加於原料之矽烷化合物中或將矽烷化合物溶解於有機溶劑的溶液中。
觸媒,係可預先添加於原料之矽烷化合物中或將矽烷化合物溶解於有機溶劑的溶液中,或使其溶解或分散於所添加的水中備用。
作為其他聚矽氧烷的合成時的反應溫度,較佳為0~100℃,更佳為15~80℃。反應時間,較佳為0.5~24小時,更佳為1~8小時。
[其他聚合物的含有比例]
本發明的液晶配向劑,同時含有前述的本發明的肉桂酸含有聚矽氧烷與其他聚合物時,作為其他聚合物的含量,相對於敏輻射線性聚有機矽氧烷100重量份,10,000重量份以下較佳。其他聚合物之較佳含量,依其他聚合物的種類而不同。
本發明的液晶配向劑,為含有敏輻射線性聚有機矽氧烷、以及由聚醯胺酸及聚醯亞胺所成的群所選出的至少1種的聚合物者時,兩者之較佳的使用比例,係相對於敏輻射線性聚有機矽氧烷100重量份,聚醯胺酸及聚醯亞胺的合計量為100~5,000重量份較佳,200~2,000重量份更佳。
另一方面,本發明的液晶配向劑,為含有敏輻射線性聚有機矽氧烷及其他聚矽氧烷者時,兩者之較佳的使用比例,相對於本發明的肉桂酸含有聚矽氧烷100重量份,其他聚矽氧烷之量為100~2,000重量份。
本發明的液晶配向劑,同時含有敏輻射線性聚有機矽氧烷與其他聚合物時,作為其他聚合物的種類,以由聚醯胺酸及聚醯亞胺所成的群所選出的至少1種的聚合物、或其他聚矽氧烷較佳。
<硬化劑、硬化觸媒及硬化促進劑>
上述硬化劑及硬化觸媒,以使敏輻射線性聚有機矽氧烷的交聯反應更堅固為目的而可含於本發明的液晶配向劑,上述硬化促進劑,以促進硬化劑所掌管的硬化反應為目的而可含於本發明的液晶配向劑。
作為上述硬化劑,可使用一般在含有具有環氧基的硬化性化合物或具有環氧基的化合物之硬化性組成物的硬化時所使用的硬化劑,可列舉例如多元胺、多元羧酸酐、多元羧酸。
作為上述多元羧酸酐,可列舉例如環己烷三羧酸的無水物及其他多元羧酸酐。
環己烷三羧酸酐的具體例子,可列舉例如環己烷-1,3,4-三羧酸-3,4-無水物、環己烷-1,3,5-三羧酸-3,5-酐、環己烷-1,2,3-三羧酸-2,3-酸酐等,作為其他多元羧酸酐,可列舉例如4-甲基四氫苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、十二碳烯基琥珀酐、琥珀酸酐、馬來酸酐、苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、下述式(5)
(式(5)中,r為1~20的整數。)
所表示的化合物及聚醯胺酸的合成一般所使用的四羧酸二酐之外,α-萜品烯、別蘿勒烯等之具有共軛雙鍵的脂環式化合物與馬來酸酐之狄爾斯‧阿德耳反應生成物及此等的氫添加物等。
作為上述硬化觸媒,可列舉例如6氟化銻化合物、6氟化磷化合物、鋁參乙醯丙酮等。此等的觸媒可藉由加熱催化環氧基的陽離子聚合。
作為上述硬化促進劑,可列舉例如咪唑化合物;4級磷化合物;4級胺化合物;如1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳烯-7或其有機酸鹽之二氮雜雙環鏈烯;如辛酸鋅、辛酸錫、鋁乙醯丙酮錯合物之有機金屬化合物;如三氟化硼、硼酸三苯酯之硼化合物;如氯化鋅、氯化錫之金屬鹵化合物、如二氰二醯胺、胺與環氧樹脂的加成物之胺加成型促進劑等之高融點分散型潛在性硬化促進劑;將4級鏻鹽等之表面用聚合物被覆的微膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化劑促進劑;如路易士酸鹽、布朗斯台德酸鹽之高溫解離型的熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等。
<環氧化合物>
上述環氧化合物,由提高由本發明的液晶配向劑所形成的液晶配向膜對基板表面的接著性之觀點而言可使用。
作為環氧化合物,較佳者可列舉例如乙二醇二縮水甘油基醚、聚乙二醇二縮水甘油基醚、丙二醇二縮水甘油基醚、三丙二醇二縮水甘油基醚、聚丙二醇二縮水甘油基醚、新戊二醇二縮水甘油基醚、1,6-己二醇二縮水甘油基醚、甘油二縮水甘油基醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油基醚、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-m-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷等。此等環氧化合物的使用比例,相對於聚合物的合計(稱為敏輻射線性聚有機矽氧烷及其他聚合物的合計,以下相同)100重量份,較佳為40重量份以下,更佳為0.1~30重量份。
<官能性矽烷化合物>
作為上述作為官能性矽烷化合物,可列舉例如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、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基甲矽烷基丙基三乙撐三胺、N-三甲氧基甲矽烷基丙基三乙撐三胺、10-三甲氧基甲矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基甲矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基甲矽烷基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲矽烷基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、N-苄基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苄基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷等。
此等官能性矽烷化合物的使用比例,相對於聚合物的合計100重量份,較佳為4重量份以下。
<界面活性劑>
作為上述界面活性劑,可列舉例如非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性界面活性劑、聚矽氧烷界面活性劑、聚環氧化物界面活性劑、含氟界面活性劑等。
本發明的液晶配向劑含有界面活性劑時,作為其含有比例,相對於液晶配向劑的全體100重量份,較佳為10重量份以下,更佳為1重量份以下。
<液晶配向劑>
本發明的液晶配向劑,如上述,含有敏輻射線性聚有機矽氧烷作為必須成分,此外必要時含有其他成分,較佳係以各成分被溶解於有機溶劑的溶液狀的組成物而調製。
作為可使用於調製本發明的液晶配向劑之有機溶劑,溶解敏輻射線性聚有機矽氧烷及任意所使用的其他成分,不與此等反應者較佳。
本發明的液晶配向劑中較佳可使用的有機溶劑,依任意所添加的其他聚合物的種類而不同。
本發明的液晶配向劑含有敏輻射線性聚有機矽氧烷及由聚醯胺酸與聚醯亞胺所成的群所選出的至少1種的聚合物時,作為較佳的有機溶劑,可列舉作為使用於聚醯胺酸的合成反應所列舉的溶劑。其中,亦可適當選擇可作為可倂用於聚醯胺酸的合成反應時所列舉的弱溶劑。
作為此時可使用的特別佳的有機溶劑,可列舉N-甲基-2-吡咯烷酮、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、乙二醇單甲基醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇-n-丙基醚、乙二醇-i-丙基醚、乙二醇-n-丁基醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、異戊基丙酸酯、異戊基異丁酸酯、二異戊基醚等。此等可單獨使用,或可混合2種以上使用。
另一方面,本發明的液晶配向劑,僅含有敏輻射線性聚有機矽氧烷作為聚合物時,或含有敏輻射線性聚有機矽氧烷及其他聚矽氧烷時,作為較佳的有機溶劑,可列舉例如1-乙氧基-2-丙醇、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇甲基醚、二丙二醇乙基醚、二丙二醇丙基醚、二丙二醇二甲基醚、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚(丁基溶纖劑)、乙二醇單戊基醚、乙二醇單己基醚、二乙二醇、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丙基溶纖劑乙酸酯、丁基溶纖劑乙酸酯、甲基卡必醇、乙基卡必醇、丙基卡必醇、丁基卡必醇、乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-丁酯、乙酸sec-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸sec-戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲酯戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸苄酯、乙酸n-己酯、乙酸環己酯、乙酸辛酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯等。此中較佳為、乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-丁酯、乙酸sec-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸sec-戊酯等。
本發明的液晶配向劑中固形分濃度(液晶配向劑中的溶劑以外的成分的合計重量佔液晶配向劑的全重量之比例),考量黏性、揮發性等而選擇,較佳的固形分濃度為1~10重量%的範圍。亦即,本發明的液晶配向劑被塗佈於基板表面,成為液晶配向膜之塗膜被形成,但固形分濃度低於1重量%時,此塗膜的膜厚過小則很難得到優良的液晶配向膜,固形分濃度超過10重量%時,塗膜的膜厚過大則同樣地很難得到優良的液晶配向膜,此外,液晶配向劑的黏性增大而成為塗佈特性變差者。
特別佳的固形分濃度的範圍,依於基板上塗佈液晶配向劑時所採用的方法而不同,例如藉由旋轉法時,以1.5~4.5重量%的範圍為特別佳;藉由印刷法時,使固形分濃度為3~9重量%的範圍,藉此使溶液黏度成為12~50mPa‧s的範圍為特別佳;藉由噴墨法時,使固形分濃度為1~5重量%的範圍,藉此使溶液黏度成為3~15mPa‧s的範圍為特別佳。
調製本發明的液晶配向劑時的溫度,較佳為0℃~200℃、更佳為20℃~60℃。
<液晶配向膜的形成方法>
本發明的液晶配向劑,可適用於藉由光配向法形成液晶配向膜。
作為形成液晶配向膜之方法,可列舉例如於基板上塗佈本發明的液晶配向膜而形成塗膜,接著於該塗膜藉由光配向法賦予液晶配向能之方法。
首先,在被設置了圖型狀的透明導電膜之基板的透明導電膜側,將本發明的液晶配向劑,例如藉由輥軋塗佈法、旋轉法、印刷法、噴墨法等之適宜的塗佈方法塗佈,例如以40~250℃的溫度加熱0.1~120分鐘而形成塗膜。塗膜的膜厚,以溶劑除去後的厚度而言,較佳為0.001~1μm,更佳為0.005~0.5μm。
作為前述基板,可使用例如浮法玻璃、鈉鈣玻璃之玻璃、如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚(脂環式烯烴)之由塑膠所成的透明基板等。
作為前述透明導電膜,可使用由SnO2 所成的NESA膜、由In2 O3 -SnO2 所成的ITO膜等。此等的透明導電膜的圖型化,可使用光‧蝕刻法或形成透明導電膜時使用遮罩之方法等。
接著,可對前述塗膜照射經直線偏光或經部分偏光的放射線或者無偏光的放射線,必要時再以150~250℃的溫度較佳進行1~120分鐘加熱處理,賦予液晶配向能而成為液晶配向膜。其中,作為放射線,例如可使用含有150~800nm的波長的光之紫外線及可見光線,含有300~400nm的波長的光之紫外線為佳,含有300nm以上而低於365nm的波長的光之紫外線為較佳。本發明的液晶配向劑,因為不會有為波長365nm以上的長波長區域的光引起光反應,故具有可在步驟上無不佳狀況下進行液晶面板的製造,此外,對於液晶面板使用時中背光的光亦具有長期間的安定性之優點。
放射線為直線偏光或部分偏光時,照射可由垂直於基板面的方向進行,亦可為了賦予預傾角而從斜面方向進行,此外,亦可組合此等而進行。照射無偏光的放射線時,照射的方向必須為斜面方向。
作為放射線的照射量,較佳為1J/m2 以上而低於10,000J/m2 ,更佳為10~3,000J/m2 。再者,先前技術已知之對由液晶配向劑所形成的塗膜藉由光配向法賦予液晶配向能時,須要10,000J/m2 以上的放射線照射量,惟使用本發明的液晶配向劑,光配向法時的放射線照射量即使低於3,000J/m2 以下,更為1,000J/m2 以下,特別是800J/m2 以下,亦可賦予優良的液晶配向性,有助於液晶顯示元件的製造成本的減少。
<液晶顯示元件的製造方法>
使用本發明的液晶配向劑所形成的液晶顯示元件,例如可依下述作法而製造。
準備1對(2片)依上述的作法形成有液晶配向膜之基板,使此等所具有的液晶配向膜,在所照射的直線偏光放射線的偏光方向成為所定的角度下對向,基板之間的周邊部用密封劑進行密封,注入、充塡液晶,封閉液晶注入口而構成液晶胞。接著,希望將液晶胞加熱至所使用的液晶成為等方相(isotropic phase)之溫度為止後,冷卻至室溫,去除注入時的流動配向。
然後,於其兩面上,可藉由使偏光板在其偏光方向與各自成為基板的液晶配向膜的配向容易軸成所定的角度下進行貼合,成為液晶顯示元件。
液晶配向膜為水平配向性時,於形成有液晶配向膜之2片的基板,藉由調整所照射的直線偏光放射線的偏光方向所成的角度及各基板與偏光板的角度,可得到具有TN型或STN型液晶胞之液晶顯示元件。
另一方面,液晶配向膜為垂直配向性時,於形成有液晶配向膜之2片的基板,在配向容易軸的方向成為平行下構成胞,而且,使偏光板在其偏光方向與配向容易軸成為45°的角度下進行貼合,可成為具有垂直配向型液晶胞之液晶顯示元件。
作為前述密封劑,例如可使用含有作為間隔(spacer)的氧化鋁球及硬化劑之環氧樹脂等。
作為前述液晶,可使用例如向列型液晶、層列型液晶等,為TN型液晶胞或STN型液晶胞時,具有形成向列型液晶之正的介電各向異性者較佳,例如使用聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶、酯系液晶、聯三苯系液晶、聯苯環己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、雙環辛烷系液晶、立方烷系液晶等。此外前述液晶中,可再添加氯化膽固醇、膽固醇基壬酸酯、膽固醇基碳酸酯等之膽固醇液晶;以商品名C-15、CB-15(MELC公司製)販售之當手性分子劑(Chiral agent);p-癸氧基亞苄-p-胺基-2-甲基丁基肉桂酸酯等之強介電性液晶等後使用。
另一方面,垂直配向型液晶胞時,具有形成向列型液晶之負的介電各向異性者較佳,例如可使用二氰基苯系液晶、噠嗪系液晶、席夫鹼型系液晶、氧化偶氮基系液晶、聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶等。
作為液晶胞的外側所使用的偏光板,可列舉以乙酸纖維素保護膜挾持一邊延伸配向聚乙烯基醇一邊吸收碘之被稱為「H膜」的偏光膜之偏光板或由H膜本身所成的偏光板等。
因此所製造的本發明的液晶顯示元件,係顯示特性、長期信賴性等之諸性能優異者。
實施例
以下,藉由實施例更具體地說明本發明,但本發明並不限制於此等的實施例。
以下的實施例中,重量平均分子量,係於以下的條件中藉由凝膠滲透色譜法所測量的聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹(股)製、TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃
溫度:40℃
壓力:68kgf/cm2
環氧當量,係依據JIS C2105的“鹽酸一甲基乙基酮法”所測量。
以下的合成例,必要時藉由重複下述的合成規模,確保之後的合成例及實施例所使用的必要量的生成物。
<具有環氧基的聚有機矽氧烷的合成> 合成例1
於具備攪拌機、溫度計、滴下漏斗及迴流具備冷卻管的反應容器中,裝入2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0g、甲基異丁基酮500g及三乙胺10.0g,於室溫混合,接著,經由滴下漏斗用30分鐘滴下脫離子水100g後,在迴流下持續混合,以80℃使其反應6小時,反應結束後,取出有機層,藉由0.2重量%硝酸銨水溶液洗淨至洗淨後的水呈中性為止後,在減壓下藉由蒸餾去除溶劑及水,以黏稠的透明液體得到具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-1。
關於此聚有機矽氧烷EPS-1,進行1 H-NMR分析的結果,確認在化學位移(δ)=3.2ppm附近得到如理論強度之基於環氧基的波峰,反應中未引起環氧基的副反應。
此聚有機矽氧烷EPS-1的黏度、Mw及環氧當量列示於表1。
合成例2及3
除了使裝塡原料如表1所示以外,與合成例1同樣作法,各自以黏稠的透明液體得到具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-2及3。
此等的聚有機矽氧烷的Mw及環氧當量列示於表1。
合成例4
於具備攪拌機及溫度計之反應容器,裝入異丙醇150g、氫氧化四甲基銨的10重量%水溶液5.4g(含有氫氧化四甲基銨5.93mmol及水270mmol)及水12g後,緩慢加入γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷42.5g(180mmol),於室溫繼續地攪拌20小時而進行反應。
反應結束後,於反應混合物中加入甲苯200g,減壓下去除異丙醇,對殘留物,用分液漏斗用蒸餾水洗淨反應溶液,重複用蒸餾水的洗淨直到分液漏斗的水層呈中性為止後,分取出有機層,用無水硫酸鈉脫水後,藉由在減壓下蒸餾去除甲苯,得到具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-4。
此聚有機矽氧烷EPS-4的重量平均分子量Mw及環氧當量列示於表1。
再者,表1中,原料矽烷化合物的簡稱,各自為下述之意。
ECETS:2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷
MTMS:甲基三甲氧基矽烷
PTMS:苯基三甲氧基矽烷
GPTMS:3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷
<肉桂酸衍生物(1)的合成> [上述式(2-1)所表示的化合物的合成] 合成例2-1(1)
依照下述流程
,合成化合物(2-1-1-1)。
於具備迴流管之200mL的日本茄型燒瓶中,裝入癸基琥珀酸酐12g、4-胺基肉桂酸8.2g及乙酸100mL,在2小時迴流下進行反應。反應結束後,用乙酸乙酯萃取反應混合物,有機層用水洗淨,用硫酸鎂乾燥後,二氧化矽管柱進行純化,再藉由以乙醇及四氫呋喃的混合溶劑進行再結晶,得到10g的化合物(2-1-1-1)的白色結晶(純度98.0%),將此處所得到的化合物,以下稱為「化合物(2-1-1-1(1))」。
合成例2-1(2)
依照下述流程
,藉由與上述合成例2-1(1)不同的其他方法,合成化合物(2-1-1-1)。
於具備迴流管、氮導入管及Dean-Stark管之1L的日本茄型燒瓶中,裝入癸基琥珀酸酐72g、4-胺基肉桂酸49g、三乙胺70mL、甲苯500mL及四氫呋喃200mL,在36小時迴流下進行反應。反應結束後,反應混合物用稀鹽酸及水順序地進行洗淨後,將有機層用硫酸鎂乾燥,進行濃縮,再藉由使用由乙醇及四氫呋喃所成的混合溶劑進行再結晶,得到72g的化合物(2-1-1-1)的白色結晶(純度99%),此處所得到的化合物,以下稱為「化合物(2-1-1-1(2))」。
合成例2-1(3)
依照下述流程
,藉由與上述合成例2-1(1)及2-1(2)不同的其他方法,合成化合物(2-1-1-1)。
(化合物(2-1-1-1A)的合成)
於具備迴流管之500mL的日本茄型燒瓶中,裝入癸基琥珀酸酐24g、4-碘苯胺22g及乙酸200mL,在5小時迴流下進行反應。反應結束後,反應混合物用乙酸乙酯萃取,有機層用水洗淨,用硫酸鎂乾燥後,濃縮、乾固,藉由用乙醇進行再結晶,得到33g的化合物(2-1-1-1A)。
(化合物(2-1-1-1)的合成)
於具備氮導入管、溫度計之1L的三口燒瓶中,裝入上述所得到的化合物(2-1-1-1A)26.4g及肆三苯基膦鈀1.38g,燒瓶內進行氮置換,於其中,將經乾燥及脫氣的丙烯酸4.8mL、三乙胺25mL及N,N-二甲基甲醯胺600mL用注射器加入,以90℃攪拌3小時進行反應。反應結束後,將反應混合物注入用冰進行冰冷的稀鹽酸水溶液,再加入乙酸乙酯進行分液,將有機層藉由稀鹽酸、硫代硫酸鈉水溶液及水順序地進行洗淨後,用硫酸鎂乾燥,用二氧化矽管柱純化,再藉由使用由乙醇及四氫呋喃所成的混合溶劑進行再結晶,得到4.2g的化合物(2-1-1-1)的白色結晶(純度98.0%),此處所得到的化合物,以下稱為「化合物(2-1-1-1(3))」。
合成例2-1(4)
於上述合成例2-1(1)中,除了取代癸基琥珀酸酐而使用18g的十八烷基琥珀酸酐之外,與合成例2-1(1)同樣地實施,得到12g的下述式
所表示的化合物(2-1-1-2)的白色結晶(純度98.5%)。
[上述式(2-2)所表示的化合物的合成] 合成例2-2(1)
依照下述流程
,合成化合物(2-2-1-1)。
(化合物(2-2-1-1A)的合成)
於具備迴流管的500mL的日本茄型燒瓶中,裝入環己烷-1,2,4-三羧酸酐30g、4-碘苯胺33g及乙酸200mL,2小時迴流下進行反應。反應結束後,於反應混合物中加入乙酸乙酯後,水洗有機層,以硫酸鎂乾燥,濃縮後,藉由以乙醇進行再結晶,得到31g的化合物(2-2-1-1A)的灰色結晶。
(化合物(2-2-1-1B)的合成)
於具備迴流管、氮導入管的100mL的日本茄型燒瓶中,裝入上述所得到的化合物(2-2-1-1A)15g、氯化亞硫醯20mL及N,N-二甲基甲醯胺0.1mL,以80℃進行1小時反應。反應結束後,減壓下去除氯化亞硫醯,於殘留物中加入二氯甲烷,將有機層用水及飽和碳酸氫鈉水溶液順序地進行洗淨,接著,將有機層用硫酸鎂乾燥,減壓下去除二氯甲烷後,加入四氫呋喃80mL。
上述以外另於具備滴下漏斗、溫度計、氮導入管的200mL的三口燒瓶中,裝入4,4,5,5,5-五氟戊醇6.8g、吡啶6.5mL及四氫呋喃20mL後冰冷,於其中,滴下含有上述化合物(2-2-1-1A)與氯化亞硫醯的反應物之四氫呋喃溶液,冰冷下再攪拌3小時進行反應。反應結束後,反應混合物用乙酸乙酯、稀鹽酸及水順序地洗淨,將有機層以硫酸鎂乾燥,濃縮後,藉由以乙醇進行再結晶,得到14g的化合物(2-2-1-1B)的灰色結晶。
(化合物(2-2-1-1)的合成)
於具備氮導入管、溫度計的500mL的三口燒瓶中,裝入上述所得到的化合物(2-2-1-1B)14g、丙烯酸1.8mL、三乙胺11mL、肆三苯基膦鈀0.46g及N,N-二甲基甲醯胺250mL,經脫氣後,以90℃進行3小時反應。反應結束後,於反應混合物中加入乙酸乙酯,用稀鹽酸及水順序地洗淨,對有機層用二氧化矽管柱進行純化後濃縮,藉由用甲醇進行再結晶,得到純度98%之9.0g的化合物(2-2-1-1)的白色結晶。
合成例2-2(2)
依照下述流程
,合成化合物(2-2-1-2)。
(化合物(2-2-1-2A)的合成)
於具備迴流管之200mL的日本茄型燒瓶中,裝入環己烷-1,2,4-三羧酸酐12g、氯化亞硫醯30mL及N,N-二甲基甲醯胺0.1mL,以80℃迴流1小時下進行反應。反應結束後,於減壓下去除氯化亞硫醯,於殘留物中加入二氯甲烷,有機層用飽和碳酸氫鈉水溶液及水順序地進行洗淨後,用硫酸鎂乾燥,濃縮、乾固後,加入四氫呋喃成為溶液。
另一方面,於具備滴下漏斗、溫度計及氮導入管之300mL的三口燒瓶中,裝入β-膽甾烷醇19g、吡啶8.0mL及甲苯100mL,用冰浴冷卻,於其中,緩慢地滴下含有上述的環己烷-1,2,4-三羧酸酐與氯化亞硫醯的反應物之四氫呋喃溶液後,於室溫再攪拌4小時進行反應。反應結束後,用乙酸乙酯進行萃取,水洗有機層,用硫酸鎂乾燥後,用由乙酸乙酯及己烷所成的混合溶劑進行再結晶,得到18g的化合物(2-2-1-2A)。
(化合物(2-2-1-2)的合成)
於具備Dean-Stark管的200mL的日本茄型燒瓶中,裝入上述所得到的化合物(2-2-1-2A)11g、4-胺基肉桂酸3.3g、三乙胺0.1mL及甲苯100mL,3小時迴流下進行反應。反應結束後,反應混合物用水洗淨,有機層用硫酸鎂乾燥後,藉由用由乙酸乙酯及四氫呋喃所成的混合溶劑進行再結晶,得到6.1g的化合物(2-2-1-2)的白色結晶(純度99.2%)。
[上述式(3-2)所表示的化合物的合成] 合成例3-2(1)
依照下述流程
,合成化合物(3-2-1-1)。
(化合物(3-2-1-1A)的合成)
於具備溫度計及氮導入管的300mL的三口燒瓶中,裝入4-硝基肉桂酸9.7g、4,4,4-三氟-1-碘丁烷12g、碳酸鉀14g及1-甲基-2-吡咯烷酮150mL,以50℃攪拌1小時進行反應。反應結束後,於反應混合物中加入乙酸乙酯進行萃取,水洗萃取液,用硫酸鎂乾燥後,藉由濃縮、乾固,得到14g的化合物(3-2-1-1A)。
(化合物(3-2-1-1B)的合成)
於具備溫度計及氮導入管之300mL的三口燒瓶中,裝入上述所得到的化合物(3-2-1-1A)14g、氯化錫2水合物53g及乙醇150mL,以70℃攪拌1小時而進行反應。反應結束後,將反應混合物注入至冰水中,用2M的氫氧化鈉水溶液中和,加入乙酸乙酯後去除沈澱物,於濾液中加入乙酸乙酯進行萃取,水洗此萃取液,用硫酸鎂乾燥,藉由濃縮、乾固,得到12g的化合物(3-2-1-1B)。
(化合物(3-2-1-1)的合成)
於具備迴流管及氮導入管的200mL的日本茄型燒瓶中,裝入上述所得到的化合物(3-2-1-1B)12g、1,2,4-環己烷三羧酸酐8.7g及乙酸100mL,在1小時迴流下進行反應。反應結束後,反應混合物用乙酸乙酯進行萃取,水洗此萃取液,用硫酸鎂乾燥後,濃縮、乾固,藉由用由乙酸乙酯及己烷所成的混合溶劑進行再結晶,得到11g的化合物(3-2-1-1)的白色結晶(純度98.3%)。
<其他聚合物的合成> [聚醯胺酸的合成] 合成例PA-1
將作為四羧酸二酐之均苯四甲酸二酐109g(0.50莫耳當量)及1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐98g(0.50莫耳當量)與作為二胺之4,4-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳當量),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮2,290g,用40℃使其反應3小時後,藉由追加N-甲基-2-吡咯烷酮1,350g,得到含有10重量%聚醯胺酸(PA-1)之溶液約4,000g,此聚醯胺酸溶液的溶液黏度為210mPa‧s。
合成例PA-2
將作為四羧酸二酐之1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐98g(0.50莫耳當量)及均苯四甲酸二酐109g(0.50莫耳當量)與作為二胺之4,4’-二胺基二苯基甲烷198g(1.0莫耳當量),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮2,290g,以40℃使其反應3小時後,藉由追加N-甲基-2-吡咯烷酮1,350gv得到含有10重量%聚醯胺酸(PA-2)之溶液約4,000,此聚醯胺酸溶液的溶液黏度為135mPa‧s。
合成例PA-3
將作為四羧酸二酐之1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐196g(1.0莫耳當量)及作為二胺之4,4’-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳當量),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮2,246g,以40℃使其反應4小時後,藉由追加N-甲基-2-吡咯烷酮1,321g,得到含有10重量%聚醯胺酸(PA-3)之溶液約3,950g,此聚醯胺酸溶液的溶液黏度為220mPa.S。
合成例PA-4
將作為四羧酸二酐之1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐196g(1.0莫耳當量)及作為二胺之2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯212g(1.0莫耳當量),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮4,050g,藉由以40℃使其反應3小時,得到含有10重量%聚醯胺酸(PA-4)之溶液3,700g,此聚醯胺酸溶液的溶液黏度為170mPa.S。
合成例PA-5
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐224g(1.0莫耳當量)及作為二胺之4,4’-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳當量),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮2,404g,藉由以40℃使其反應4小時,得到含有15重量%聚醯胺酸(PA-5)之溶液約2,800g。
少量分取出此聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為190mPa‧S。
[聚醯亞胺的合成] 合成例PI-1
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐112g(0.50莫耳)及1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺95g(0.88莫耳)、2,2-二-三氟甲基-4,4-二胺基聯苯32g(0.10莫耳)、3,6-雙(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷6.4g(0.010莫耳)及十八烷氧基-2,5-二胺基苯4.0g(0.015莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮960g,以60℃使其反應9小時,少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為58mPa‧S。
於所得到的聚醯胺酸溶液中,加入N-甲基-2-吡咯烷酮2,740g、吡啶396g及乙酸酐409g,以110℃進行4小時脫水閉環反應,脫水閉環反應後,藉由將系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換(藉由本操作,將脫水閉環反應所使用的吡啶及乙酸酐去除至系統外,以下相同),得到含有15重量%之醯亞胺化率約95%的聚醯亞胺(PI-1)的溶液約2,500g。
少量分取此聚醯亞胺溶液,減壓下去除溶劑後,溶解於γ-丁內酯製成聚合物濃度8.0重量%的溶液,所測量的溶液黏度為33mPa‧s。
合成例PI-2
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐112g(0.50莫耳)及1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳)、作為二胺之p-苯撐二胺96g(0.89莫耳)、雙胺基丙基四甲基二矽氧烷25g(0.10莫耳)及3,6-雙(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷13g(0.020莫耳)與作為單胺之N-十八烷基胺8.1g(0.030莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮960g,以60℃使其反應6小時,少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為60mPa‧s。
接著,於所得到的聚醯胺酸溶液中追加N-甲基-2-吡咯烷酮2,700g,添加吡啶396g及乙酸酐409g以110℃進行4小時脫水閉環反應,脫水閉環反應後,藉由將系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15重量%之醯亞胺化率約95%的聚醯亞胺(PI-2)之溶液約2,400g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度6.0重量%的溶液,所測量的溶液黏度為18mPa‧s。
合成例PI-3
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐224g(1.0莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺107g(0.99莫耳)及3,6-雙(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷6.43g(0.010莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮3,039g,藉由以60℃使其反應6小時,得到含有10重量%聚醯胺酸之溶液,此聚醯胺酸的溶液黏度為260mPa‧s。
接著,於所得到的聚醯胺酸溶液中追加N-甲基-2-吡咯烷酮2,700g,添加吡啶396g及乙酸酐306g以110℃進行4小時脫水閉環反應,脫水閉環反應後,藉由使系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有9.0重量%之醯亞胺化率約89%的聚醯亞胺(PI-3)之溶液約3,500g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度5.0重量%的溶液,所測量的溶液黏度為74mPa‧s。
合成例PI-4
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐112g(0.50莫耳)及1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺89g(0.82莫耳)、2,2’-二-三氟甲基-4,4-二胺基聯苯32g(0.10莫耳)、1-(3,5-二胺基苯甲醯氧基)-4-(4-三氟甲基苯甲醯氧基)-環己烷25g(0.059莫耳)及十八烷氧基-2,5-二胺基苯4.0g(0.011莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮2,175g,藉由以60℃使其反應6小時,得到含有聚醯胺酸之溶液。少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為110mPa‧S。
於所得到的聚醯胺酸溶液的1,500g中,追加N-甲基-2-吡咯烷酮3,000g,添加吡啶221g及乙酸酐228g以110℃進行4小時脫水閉環反應,脫水閉環反應後,藉由使系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有10重量%之醯亞胺化率約92%的聚醯亞胺(PI-4)之溶液約4,000g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度4.5重量%的溶液,所測量的溶液黏度為28mPa‧S。
合成例PI-5
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐19.9g(0.089莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺6.8g(0.063莫耳)、4,4’-二胺基二苯基甲烷3.6g(0.018莫耳)及上述式(D-10)所表示的化合物4.7g(0.009莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮140g,以60℃使其反應4小時,少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為115mPa.s。
接著,於所得到的聚醯胺酸溶液中追加N-甲基-2-吡咯烷酮325g,添加吡啶14g及乙酸酐18g以110℃進行4小時脫水閉環反應,脫水閉環反應後,藉由使系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.4重量%之醯亞胺化率約77%的聚醯亞胺(PI-5)之溶液約220g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為84mPa.s。
合成例PI-6
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐20.9g(0.093莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺9.2g(0.085莫耳)及上述式(D-10)所表示的化合物4.9g(0.009莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮140g,藉由以60℃使其反應4小時,得到含有聚醯胺酸之溶液。少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,測量溶液黏度的結果為126mPa.s。
接著,於所得到的聚醯胺酸溶液中追加N-甲基-2-吡咯烷酮325g,添加吡啶7.4g及乙酸酐9.5g以110℃進行4小時脫水閉環,脫水閉環反應後,藉由使系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有16.1重量%之醯亞胺化率約54%的聚醯亞胺(PI-6)之溶液約220g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為75mPa‧s。
合成例PI-7
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐18.8g(0.084莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺7.4g(0.068莫耳)及上述式(D-10)所表示的化合物8.9g(0.017莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮140g,藉由以60℃使其反應4小時,得到含有聚醯胺酸之溶液。少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,測量溶液黏度的結果為126mPa‧s。
接著,於所得到的聚醯胺酸溶液中追加N-甲基-2-吡咯烷酮325g,添加吡啶6.6g及乙酸酐8.5g以110℃進行4小時脫水閉環,脫水閉環反應後,藉由使系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.9重量%之醯亞胺化率約55%的聚醯亞胺(PI-7)之溶液約210g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為75mPa‧s。
合成例PI-8
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐19.1g(0.085莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺7.4g(0.069莫耳)及上述式(D-8)所表示的化合物8.5g(0.017莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮140g,藉由以60℃使其反應4小時,得到含有聚醯胺酸之溶液。少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,測量溶液黏度的結果為206mPa.s。
接著,於所得到的聚醯胺酸溶液中追加N-甲基-2-吡咯烷酮325g,添加吡啶6.7g及乙酸酐8.7g以110℃進行4小時脫水閉環反應,脫水閉環反應後,藉由使系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.8重量%之醯亞胺化率約52%的聚醯亞胺(PI-8)之溶液約200g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為105mPa.s。
合成例PI-9
將作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐17.3g(0.077莫耳)與作為二胺之p-苯撐二胺5.9g(0.054莫耳)、上述式(D-10)所表示的化合物4.1g(0.008莫耳)及上述式(D-8)所表示的化合物7.7g(0.016莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮140g,以60℃使其反應4小時。少量分取出所得到的聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,測量溶液黏度的結果為117mPa‧s。
接著,於所得到的聚醯胺酸溶液中追加N-甲基-2-吡咯烷酮325g,添加吡啶6.1g及乙酸酐7.9g以110℃進行4小時脫水閉環,脫水閉環反應後,藉由使系統內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.4重量%之醯亞胺化率約55%的聚醯亞胺(PI-9)之溶液約210g。
少量分取出此聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮製成聚合物濃度10重量%的溶液,所測量的溶液黏度為109mPa‧s。
[其他聚矽氧烷的合成] 合成例PS-1
於具備冷卻管的200mL的三口燒瓶中,裝入四乙氧基矽烷20.8g及1-乙氧基-2-丙醇28.2g,加熱至60℃進行攪拌,於其中,加入於容量20mL的其他燒瓶中所調製的將馬來酸酐0.26g溶解於水10.8g之馬來酸酐水溶液,以60℃再加熱4小時,攪拌進行反應,從所得到的反應混合物蒸餾去除溶劑,加入1-乙氧基-2-丙醇,藉由再度濃縮,得到含有10重量%聚有機矽氧烷PS-1之聚合物溶液,PS-1的重量平均分子量Mw為5,100。
<敏輻射線性聚有機矽氧烷的合成> 實施例IE-1
於具備迴流管之200mL的三口燒瓶中,裝入5.0g的上述合成例1所得到的具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-1、5.18g的作為肉桂酸衍生物(1)之上述實施例2-1(1)所得到的化合物(2-1-1-1(1))(相對於聚有機矽氧烷的環氧基而言相當於50mol%)及0.5g的四丁基銨溴化物,加入N,N-二甲基乙醯胺使固形分濃度成為20重量%,以120℃進行10小時反應,反應結束後,加入甲醇產生沈澱,將此沈澱物溶解於乙酸乙酯所得到溶液進行3次水洗後,藉由蒸餾去除溶劑,以白色粉末得到7.8g的敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-1,敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-1的重量平均分子量Mw為18,100。
實施例IE-2~8
於上述實施例IE-1中,除了將具有環氧基的聚有機矽氧烷的種類與肉桂酸衍生物(1)的種類及使用量各自如表2所記載之外,與實施例IE-1同樣作法實施,各自合成敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-2~S-IE-8,此等敏輻射線性聚有機矽氧烷的重量平均分子量Mw一倂列示於表2。
再者,實施例IE-6及7,各自使用2種類的肉桂酸衍生物(1)。
此外。表2中,肉桂酸衍生物(1)的「使用量」,係指相對於具有環氧基的聚有機矽氧烷所具有的矽原子之比例。
<液晶配向劑的調製及保存安定性的評估> 實施例IE-9
摻合上述實施例IE-1所得到的敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-1的100重量份,與作為其他聚合物之含有上述合成例PA-1所得到的聚醯胺酸PA-1之溶液換算為PA-1相當於2,000重量份之量,於其中加入1-甲基-2-吡咯烷酮及丁基溶纖劑,溶劑組成為1-甲基-2-吡咯烷酮:丁基溶纖劑=50:50(重量比),固形分濃度成為3.0重量%的溶液,藉由將此溶液用孔徑1μm的過濾器過濾,調製液晶配向劑A-IE-1。
將此液晶配向劑A-IE-1於-15℃保管6個月,保管的前及後於25℃藉由E型黏度計測量黏度,溶液黏度之保管前後的變化率低於10%者判定為保存安定性「良」,10%以上者判定為保存安定性「不良」,評估的結果,液晶配向劑A-IE-1的保存安定性為「良」。
實施例IE-10~32
於上述實施例IE-9中,除了將敏輻射線性聚有機矽氧烷的種類與其他聚合物的種類及量,各自為如表3所記載之外,與實施例IE-9同樣地實施,各自調製液晶配向劑A-IE-2~A-IE-24。關於各液晶配向劑,與實施例IE-9同樣地調查,保存安定性的評估結果列示於表3。
實施例IE-33~36
於上述實施例IE-9中,除了將其他聚合物的種類及量,各自如表3所記載,而且使用如表3所記載的種類及量的環氧化合物之外,與實施例IE-9同樣作法,調製固形分濃度為3.0重量%的溶液,藉由將其用孔徑1μm的過濾器過濾,各自調製液晶配向劑A-IE-25~A-IE-28。
再者,表3中,環氧化合物E-1及E-2各自表示下述式(E-1)或(E-2)
所表示的化合物。
實施例IE-37
取用作為其他聚合物之含有上述合成例PS-1所得到的其他聚矽氧烷PS-1之溶液換算為PS-1相當於500重量份之量,於其中加入上述實施例IE-1所得到的敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-1的100重量份,再加入1-乙氧基-2-丙醇製成固形分濃度4.0重量%的溶液,藉由將此溶液用孔徑1μm的過濾器過濾,調製液晶配向劑A-IE-29。
關於此液晶配向劑A-IE-29,與上述實施例IE-9同樣作法所調查的保存安定性的評估結果列示於表3。
實施例IE-38 <垂直配向型液晶顯示元件的製造>
將上述實施例IE-9所調製的液晶配向劑A-IE-1,使用旋轉塗佈機塗佈於附有由ITO膜所成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分鐘預烘烤後,於庫內經氮置換的烘箱中以200℃加熱1小時而形成膜厚0.1μm的塗膜,接著於此塗膜表面,使用Hg-Xe燈及格蘭泰勒稜鏡,將含有313nm的亮線之偏光紫外線1,000J/m2 ,從由基板法線起傾斜40°的方向照射而製成液晶配向膜,重複同樣操作,製成1對(2片)之具有液晶配向膜的基板。
上述基板中的1片之具有液晶配向膜的面的外周圍,藉由網版印刷塗佈加入直徑5.5μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後,使1對的基板的液晶配向膜面相對向,在各基板的紫外線的光軸往基板面的投影方向成逆平行下壓著,以150℃用1小時使接著劑產生熱硬化,接著,由液晶注入口於基板間的間隙中,塡充負型液晶(MELC公司製MLC-6608)後,用環氧系接著劑封閉液晶注入口,而且,為了去除液晶注入時的流動配向,將其以150℃加熱10分鐘後緩慢冷卻至室溫,接著在基板的外側兩面上,藉由使偏光板,在其偏光方向為相互正交,且,與液晶配向膜的紫外線的光軸往基板面的投射方向成45°的角度下進行貼合,製造垂直配向型液晶顯示元件。
關於此等液晶顯示元件,藉由以下的方法進行評估,評估結果列示於表4。
<液晶顯示元件的評估> (1)液晶配向性的評估
關於上述所製造的液晶顯示元件,以5V的電壓進行ON‧OFF(外加‧解除)時的明暗的變化中是否有異常區域,經由光學顯微鏡觀察,將無異常區域的情況定為「良」。
(2)預傾角的評估
關於上述所製造的液晶顯示元件,依據T. J. Scheffer et. al. J. Appl. Phys. vol. 19,p2013(1980)所記載的方法,藉由使用He-Ne雷射光之結晶旋轉法測量預傾角。
(3)電壓保持率的評估
對於上述所製造的液晶顯示元件,用60℃以60微秒的外加時間、167毫秒的量程(span)外加5V的電壓後,測量從外加解除至167毫秒後的電壓保持率,測量裝置使用(股)TOYO Corporation製、VHR-1。
(4)殘像的評估
對於上述所製造的液晶顯示元件,將重疊直流5V之30Hz、3V的矩形波於60℃的環境溫度外加2小時後切斷直流電壓,切斷直流電壓後之殘留於液晶胞內的電壓,藉由閃爍消去法獲得殘留DC電壓。
實施例IE-39~64
於上述實施例IE-38中,除了使用表4所列舉者作為液晶配向劑之外,與實施例IE-38同樣作法,進行各垂直配向型液晶顯示元件的製造,進行評估,評估結果列示於表4。
實施例IE-65 <TN配向型液晶顯示元件的製造及評估>
將上述實施例IE-29所調製的液晶配向劑A-IE-21,使用旋轉塗佈機塗佈於附有由ITO膜所成透明電極的玻璃基板的透明電極面上,藉由以180℃加熱1小時,形成膜厚0.1μm的塗膜,於此塗膜的表面上,使用Hg-Xe燈及格蘭泰勒稜鏡,使含有313nm的亮線之偏光紫外線1,000J/m2 ,從基板法線起傾斜40°的方向照射,賦予液晶配向能而形成液晶配向膜。
重複與上述同樣的操作,製作1對(2片)之於透明導電膜面上具有液晶配向膜之玻璃基板。
於此1對的基板之各自形成有液晶配向膜之面的周圍部,藉由網版印刷塗佈含有直徑5.5μm的氧化鋁球之環氧樹脂接著劑後,偏光紫外線照射方向成正交下重疊基板而壓著,以150℃加熱1小時使接著劑熱硬化,接著,於基板的間隙從液晶注入口注入正型的向列型液晶(MELC公司製、MLC-6221、加入當手性分子劑)而塡充後,用環氧系接著劑封閉液晶注入口,而且,為了去除液晶注入時的流動配向,將其用150℃加熱10分鐘後緩慢冷卻至室溫為止,接下來,在基板的外側兩面上,藉由使偏光板,在其偏光方向為相互正交,且,與液晶配向膜的偏光方向成平行下進行貼合,而製造TN配向型液晶顯示元件。
關於此液晶顯示元件的液晶配向性、電壓保持率及殘像,與實施例IE-38同樣作法進行評估,評估結果列示於表4。
實施例IE-66
於上述實施例IE-65中,除了使用實施例IE-32所調製的液晶配向劑A-IE-24作為液晶配向劑之外,與實施例IE-65同樣作法,進行TN配向型液晶顯示元件的製造,進行評估,評估結果列示於表4。
<塗膜的物性評估> 實施例IE-67~93 (1)i線吸收的評估
將表5所列舉的液晶配向劑,各自用旋轉塗佈於石英基板,以80℃的加熱板上預烘烤1分鐘後,以200℃加熱1小時而形成膜厚為0.1μm的塗膜,關於具有此塗膜的基板,使用分光光度計((股)日立製作所製,型式「U-2010」)測量250~500nm的波長範圍中UV吸收光譜。
以此波長區域中最大的吸光度為100時之365nm中吸光度低於1者判定為「良」,1以上者判定為「不良」,進行i線吸收的評估。
評估結果列示於表5。
(2)耐熱性的評估
於上述實施例IE-38的<垂直配向型液晶顯示元件的製造>中,除了各自使用表5所列舉的液晶配向劑,且後烘烤溫度定為250℃之外,與實施例IE-28中同樣作法製造垂直配向型液晶顯示元件。關於所得到的液晶顯示元件,以顯示出優良的垂直配向性者(顯示出均勻的黑顯示者)判定為「良」,確認有光漏者判定為「不良」進行評估。
評估結果列示於表5。
實施例IE94及95 (1)i線吸收的評估
除了使用表5所列舉的液晶配向劑之外,與上述實施例IE-67~93同樣作法,於250~500nm的波長範圍中測量UV吸收光譜,評估結果列示於表5。
(2)耐熱性的評估
於上述實施例IE-65的<TN配向型液晶顯示元件的製造>中,除了使用表5所列舉的各液晶配向劑,且後烘烤溫度定為250℃之外,與實施例IE-65中同樣作法而製造TN配向型液晶顯示元件。關於所得到的液晶顯示元件,以顯示出優良的垂直配向性者(顯示出均勻的黑顯示者)判定為「良」,確認有光漏者判定為「不良」進行評估。
評估結果列示於表5。
比較例IE-1 <聚醯胺酸的合成>
將2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐22.4g(0.1莫耳)與依照特表2003-520878號公報所合成的下述式(d-1)
所表示的化合物48.46g(0.1莫耳),溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮283.4g,於室溫使其反應6小時。接著,將反應混合物注入至大量過剩的甲醇中,使反應生成物沈澱,將沈澱物用甲醇洗淨,藉由在減壓下以40℃乾燥15小時,得到67g的聚醯胺酸。
<液晶配向劑的調製>
將上述所合成的聚醯胺酸溶解於由N-甲基-2-吡咯烷酮及丁基溶纖劑所成的混合溶劑(混合比=50:50(重量比)),製成固形分濃度3.0重量%的溶液,藉由將此溶液用孔徑1μm的過濾器過濾,調製液晶配向劑RA-IE-1。
<塗膜的物性評估>
除了使用上述所調製的液晶配向劑RA-IE-1之外,與實施例IE-67~93中同樣作法進行塗膜物性的評估。評估結果列示於表5。
<液晶配向劑的調製及保存安定性的評估> 實施例IE-96~107
於上述實施例IE-16中,除了敏輻射線性聚有機矽氧烷的種類與其他聚合物的種類及量如表6所記載之外,與實施例IE-16同樣地實施,各自調製液晶配向劑A-IE-30~A-IE-41。關於各液晶配向劑,與實施例IE-16同樣作法所調查的保存安定性的評估結果列示於表6。
<垂直配向型液晶顯示元件的製造及評估> 實施例IE-108~119
於上述實施例IE-38中,除了各自使用表7所列舉者作為液晶配向劑之外,與實施例IE-38同樣作法,進行垂直配向型液晶顯示元件的製造,進行評估,評估結果列示於表7。
<塗膜的物性評估> 實施例IE-120~131
除了使用表8所列舉的各液晶配向劑之外,與實施例IE-67~93同樣作法,進行i線吸收的評估及耐熱性的評估。
評估結果列示於表8。
<敏輻射線性聚有機矽氧烷的合成> 實施例IE-132
於上述實施例IE-1中,除了使用5.0g的上述合成例4所合成的EPS-4取代EPS-1作為具有環氧基的聚有機矽氧烷,將作為肉桂酸衍生物(1)之化合物(2-2-1-1(2))的使用量,相對於EPS-4所具有的環氧基為50莫耳%之外,藉由與實施例IE-1同樣作法實施,得到敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-9,S-IE-9的重量平均分子量Mw為16,200。
實施例IE-133
於上述實施例IE-1中,除了使用由相對於EPS-1所具有的環氧基為50莫耳%的化合物(2-2-1-1(2))取代化合物(2-2-1-1(1)),與相對於EPS-1的環氧基為5莫耳%之作為其他預傾角表現性化合物的上述式(4-3-1)所表示的化合物所成的混合物之外,藉由與賣施例IE-1同樣作法賞施,得到敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-10,S-IE-10的重量平均分子量Mw為18,400。
實施例IE-134~141
於上述實施例IE-133中,除了將肉桂酸衍生物(1)及其他預傾角表現性化合物的種類及量,各自如表9所記載之外,與實施例IE-133同樣地實施,得到各敏輻射線性聚有機矽氧烷S-IE-11~S-IE-18,此等敏輻射線性聚有機矽氧烷的重量平均分子量Mw列示於表9。
再者,於表9中,其他預傾角表現性化合物的簡稱「(4-3-1)」、「(4-3-2)」及「(4-3-3)」,係指各上述式(4-3-1)、(4-3-2)或(4-3-3)所表示的化合物。
<液晶配向劑的調製及保存安定性的評估> 實施例IE-142~171
於上述實施例IE-9中,除了將敏輻射線性聚有機矽氧烷的種類與其他聚合物的種類及量,各自如表10所記載之外,與實施例IE-9同樣地實施,各自調製液晶配向劑A-IE-42~A-IE-71,關於各液晶配向劑,與實施例IE-9同樣作法所調查的保存安定性的評估結果列示於表10。
<垂直配向型液晶顯示元件的製造及評估> 實施例IE-172~201
於上述實施例IE-38中,除了使用如表11所列示者作為液晶配向劑之外,與實施例IE-38同樣作法,進行各垂直配向型液晶顯示元件的製造,進行評估,評估結果列示於表11。
<塗膜的物性評估> 實施例IE-202~231
除了各自使用表12所列舉的液晶配向劑之外,與上述實施例IE-67~93同樣作法,進行i線吸收的評估及耐熱性的評估。
評估結果列示於表12。
由上述的實施例可具體地清楚了解,本發明的液晶配向劑,作為可適用光配向法之液晶配向劑,與先前技術已知之液晶配向劑比較下,可以少的放射線照射量形成具有優異的液晶配向性及電特性之液晶配向膜。而且,因為不會因為長波長區域,例如365nm以上的波長的光引起光反應,且所得到的液晶配向膜的耐熱性高,故可在步驟上無不佳狀況下進行液晶面板的製造。此外,由本發明的液晶配向劑所形成的液晶配向膜,因為不會因為長波長區域的光引起光反應,對於液晶面板使用時中背光的光亦具有長期間的安定性。
故,將此液晶配向膜適用於液晶顯示元件時,可以比先前技術更廉價地製造液晶顯示元件,而且所得到的液晶顯示元件,成為顯示特性、信賴性等之諸性能優異者。所以,此等的液晶顯示元件可有效地適用於各種的裝置,例如可適用於桌上計算機、手錶、座鐘、計數表示板、文字處理、個人電腦、液晶電視等之裝置。

Claims (8)

  1. 一種液晶配向劑,其特徵係含有使下述式(1) (式(1)中,R1 、R2 及R3 各自獨立地為氫原子或1價的有機基,惟R3 非氫原子時,R1 及R2 中的至少一方為羧基或具有羧基的有機基,R1 與R2 可互相地鍵結形成環,惟,上述R1 及R2 之1價的有機基,此等未互相地鍵結時,各自為可被氧原子、硫原子或2價的基-NR-(惟R為氫原子或碳數1~20的烷基)中斷之碳數1~40的脂肪族基或碳數3~40的脂環式基,此等的脂肪族基或脂環式基可被氟原子取代;R3 為非氫原子時,R1 及R2 的至少一方為羧基、或脂肪族基或脂環式基的氫原子中的一部分為被羧基取代之有機基;此等互相地鍵結形成環時之環,為碳數3~8的單環、碳數4~40的縮合環或碳數4~40的交聯環,R3 為非氫原子時,上述環為具有羧基之單環、縮合環、交聯環或交聯縮合環,而且,上述R3 之1價的有機基為-(CH2 )a -COOH、-Cb H2b+1 、-(CH2 )c -Cd F2d+1 (惟,a為1~10的整數,b為4~20的整數,c為0~18的整數,d為1~18的整數)、膽 甾烯基或膽甾烷基)所表示的化合物,與由具有下述式(S-1) (式(S-1)中,X1 為3-環氧丙氧基丙基或2-(3,4-環氧環己基)乙基;Y1 為羥基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~20的烷基或碳數6~20的芳基)所表示的重複單元之聚有機矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種反應而得到的敏輻射線性聚有機矽氧烷。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中上述式(1)所表示的化合物為下述式(2) (式(2)中,R4 及R5 各自獨立地為氫原子或1價的有機基,惟R4 及R5 中的至少一方具有可被氟原子取代的碳數1~20的烷基或可被氟原子取代的碳數3~40的脂環式基之基,R4 與R5 可互相地鍵結形成環,惟,上述R4 與R5 之1 價的有機基,此等未互相地鍵結時,各自為可被氧原子、硫原子或2價的基-NR-(惟R為氫原子或碳數1~20的烷基)中斷之碳數1~40的脂肪族基或碳數3~40的脂環式基,此等的脂肪族基或脂環式基可被氟原子取代;此等互相地鍵結形成環時之環,為碳數3~8的單環、碳數4~40的縮合環或碳數4~40的交聯環)所表示的化合物或下述式(3) (式(3)中,R6 為單鍵或2價的有機基;R7 為氫原子或1價的有機基;R6 與R7 可互相地鍵結而形成環,R8 為可被氟原子取代的碳數1~20的烷基或可被氟原子取代的碳數3~40的脂環式基,惟,上述R6 之2價的有機基為可被氧原子、硫原子或2價的基-NR-(惟R為氫原子或碳數1~20的烷基)中斷之碳數1~40的脂肪族基或碳數3~40的脂環式基,此等的脂肪族基或脂環式基可被氟原子取代;上述R7 之1價的有機基為可被氧原子、硫原子或2價的基-NR-(惟R為氫原子或碳數1~20的烷基)中斷之碳數1~40的脂肪族基或碳數3~40的脂環式基,此等的脂肪族基或脂環式基可被氟原子取代; R6 與R7 互相地鍵結形成環時之環,為碳數3~8的單環、碳數4~40的縮合環或碳數4~40的交聯環)所表示的化合物。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其係再含有由聚醯胺酸及聚醯亞胺所成的群所選出的至少1種的聚合物。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之液晶配向劑,其係再含有由下述式(S-2) (式(S-2)中,X2 為羥基、鹵素原子、碳數1~20的烷基、碳數1~6的烷氧基或碳數6~20的芳基;Y2 為羥基或碳數1~10的烷氧基)所表示的聚矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種。
  5. 一種液晶配向膜的形成方法,其特徵係於基板上塗佈如申請專利範圍第1~3項中任一項之液晶配向劑形成塗膜,對該塗膜照射放射線。
  6. 一種液晶顯示元件,其特徵係具備由申請專利範圍第1~3項中任一項之液晶配向劑所形成的液晶配向膜。
  7. 一種敏輻射線性聚有機矽氧烷,其特徵係使上述式(1)所表示的化合物、與由具有上述式(S-1)所表示 的重複單元之聚有機矽氧烷、其水解物及水解物的縮合物所成的群所選出的至少1種反應而得到。
  8. 一種如申請專利範圍第1項之式(1)所表示的化合物。
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