TWI502001B - 液晶配向劑、聚有機矽氧烷、液晶配向膜、及其形成方法與液晶顯示元件 - Google Patents
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Description
本發明涉及液晶配向劑、聚有機矽氧烷、液晶配向膜及其形成方法以及液晶顯示元件。
迄今,已知具有將具有正介電各向異性的向列型液晶在帶有具有液晶配向膜的透明電極的基板中形成夾層結構,並根據需要使液晶分子的長軸在基板間連續地扭轉0~360°的TN型(扭曲向列)和STN(超扭曲向列)型、液晶分子的長軸相對於基板在水平方向上配向的IPS(面內切換)型等各種液晶胞的液晶顯示元件(參考專利文獻1~4)。
在這種液晶胞中,作為使液晶配向的手段,現有在基板表面上形成有機膜,然後經由以人造纖維等布料對該有機膜表面以一定方向摩擦而使其產生液晶配向能,將其作為液晶配向膜的方法(進行摩擦處理的方法)、向基板表面斜向蒸鍍氧化矽的方法或通過Langmuir-Blodgett法(LB法)形成具有長鏈烷基的單分子膜的方法等。其中,從基板尺寸、液晶配向均一性、處理時間和處理成本的角度考慮,通常通過摩擦處理產生液晶配向能。
但是,若通過摩擦處理進行液晶的配向,則存在由於製程中容易產生粉塵、靜電,從而導致配向膜表面附著粉塵而成為顯示不良發生的原因的問題。特別是在使用具有TFT(薄膜電晶體)元件的基板的情況下,還存在產生的靜電導致TFT元件電路損壞而成為成品率下降的原因的問題。並且,在今後日益高度精密化的液晶顯示元件中,隨著畫素的高密度化,基板表面難免產生凹凸不平,故而使得均勻地進行摩擦處理日益漸漸變得困難。
作為對液晶胞中的液晶配向膜賦予液晶配向能的其他方法,已知通過對基板表面上所形成的聚乙烯桂皮酸酯、聚醯亞胺等感光性薄膜照射偏光或非偏光的放射線而使其產生液晶配向能的光配向法。若採用該方法,則不會產生靜電和粉塵,可實現均一的液晶配向(參考專利文獻6~16和19~21)。
不過,在TN型(扭曲向列)、STN(超扭曲向列)型等的液晶胞中,液晶配向膜必需使液晶分子相對於基板面以預定的角度(預傾角)傾斜配向(參考專利文獻2)。在採用光配向法形成液晶配向膜的情況下,預傾角通常藉由用入射方向從基板法線發生傾斜的放射線照射基板面而產生(參考專利文獻6)。
另一方面,作為上述以外的液晶顯示元件的工作模式,還已知使具有負介電各向異性的液晶分子在基板間垂直配向的垂直(homeotropic)配向模式。在該工作模式中,在向基板間施加電壓使液晶分子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向基板面內的一個方向傾斜。作為達到這種目的的手段,已提出了例如在基板表面上設置突起的方法、使透明電極上設置條帶的方法、採用摩擦配向膜使液晶分子從基板法線方向向基板面內的一個方向略微事先傾斜(使其預傾斜)的方法等(參考專利文獻5和非專利文獻1~3)。
上述光配向法,已知在垂直配向模式的液晶顯示元件中作為控制液晶分子傾斜方向的方法亦為有用的(參考專利文獻15~21)。
如此,採用上述光配向法製造的液晶配向膜,可以有效地應用於液晶顯示元件。但是,採用先前的光配向法製造之液晶配向膜,其預傾角不穩定,也就是說,即使液晶配向膜剛剛形成時能夠顯示出良好的預傾角性能,但是存在預傾角性能隨著時間的推移而下降的問題。
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平4-153622號公報
[專利文獻2]日本特開昭60-107020號公報
[專利文獻3]日本特開昭56-91277號公報
[專利文獻4]美國專利第5928733號說明書
[專利文獻5]日本特開平11-258605號公報
[專利文獻6]日本特開平9-222605號公報
[專利文獻7]日本特開平6-287453號公報
[專利文獻8]日本特開平10-251646號公報
[專利文獻9]日本特開平11-2815號公報
[專利文獻10]日本特開平11-152475號公報
[專利文獻11]日本特開2000-144136號公報
[專利文獻12]日本特開2000-319510號公報
[專利文獻13]日本特開2000-281724號公報
[專利文獻14]日本特開平9-297313號公報
[專利文獻15]日本特開2003-307736號公報
[專利文獻16]日本特開2004-163646號公報
[專利文獻17]日本特開平9-211468號公報
[專利文獻18]日本特開2003-114437號公報
[專利文獻19]日本特開2006-171304號公報
[專利文獻20]日本特開2007-224273號公報
[專利文獻21]日本特開2007-256484號公報
[專利文獻22]日本特開2007-191447號公報
[專利文獻23]日本特開昭63-291922號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]“液晶”,第3卷,第2期,p117(1999年)
[非專利文獻2]“液晶”,第3卷,第4期,p272(1999年)
[非專利文獻3]“Jpn Appl. phys.”,第36卷,p428(1997年)
[非專利文獻4]Chemical Reviews,第95卷,p1409(1995年)
[非專利文獻5]T. J. Scheffer等,J. Appl. Phys.,第19卷,p2013(1980年)
本發明是鑒於上述情況而成者,其目的是提供一種能夠形成可通過光配向法產生預傾角,並且所產生的預傾角之經時穩定性優良的液晶配向膜的液晶配向劑。
本發明的另一目的是提供由上述液晶配向劑形成液晶配向膜的方法。
本發明的又一目的是提供長期可靠性優良的液晶配向膜和液晶顯示元件。
本發明進一步的其他目的和優點,可由以下的說明獲悉。
根據本發明,本發明的上述目的和優點,第一,由一種液晶配向劑達成,其含有感放射線性聚有機矽氧烷,該感放射線性聚有機矽氧烷係使選自具有下述式(1)表示的重複單元的聚有機矽氧烷、其水解物和水解物的縮合物構成的群組中的至少一種,與
(A)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R是氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2
和-SO2
Cl構成的群組中的至少一種基團的桂皮酸衍生物和
(B)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R是氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2
和-SO2
Cl構成的群組中的至少一種基團和光增敏性結構的化合物反應而製得,
(式(1)中,X1
為具有環氧基的一價有機基團,Y1
為羥基、碳原子數為1~10的烷氧基、碳原子數為1~20的烷基或碳原子數為6~20的芳基)。
本發明的上述目的和優點,第二,由一種液晶配向膜的形成方法達成,其在基板上塗敷上述液晶配向劑而形成塗膜,並對該塗膜照射偏光或非偏光的放射線。
本發明的上述目的和優點,第三,由上述液晶配向劑形成的液晶配向膜達成,第四,由具有上述液晶配向膜的液晶顯示元件達成。
若採用本發明的液晶配向劑,則可以通過光配向法形成預傾角之經時穩定性優良的液晶配向膜。由本發明的液晶配向劑形成的本發明液晶配向膜,可適用於各種液晶顯示元件。具有這種液晶配向膜的本發明液晶顯示元件,即使在經過長期使用的情況下,顯示性能也不會變差。因此,本發明的液晶顯示元件可以有效地應用於各種裝置,例如,可適用於鐘錶、可攜式遊戲機、文字處理器、筆記型個人電腦、汽車導航系統、攝像機、可攜式資訊終端、數位照相機、行動電話、各種監視器、液晶電視機等的顯示裝置。
以下,對本發明進行詳細說明。
本發明的液晶配向劑,含有使選自具有上述式(1)表示的重複單元的聚有機矽氧烷、其水解物和水解物的縮合物構成的群組中的至少一種(以下稱為“具有環氧基的聚有機矽氧烷”),與(A)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R是氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2
和-SO2
Cl構成的群組中的至少一種基團的桂皮酸衍生物(以下稱為“桂皮酸衍生物(A)”)和(B)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R是氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2
和-SO2
Cl構成的群組中的至少一種基團和光增敏性結構的化合物(以下稱為“光增敏性化合物(B)”)反應而製得的感放射線性聚有機矽氧烷。這裏,在不損害本發明效果的範圍內,上述桂皮酸衍生物(A)的一部分還可以由下述式(5)表示的化合物替換,
R15
-R16
-R17
(5)
式(5)中,R15
為含有脂環式基團的碳原子數為3~40的一價有機基團,或者為碳原子數為4~20的烷基或烷氧基,其中上述烷基或烷氧基的部分或全部氫原子可被氟原子取代,R16
為單鍵或伸苯基,但是當R15
為烷氧基時,R16
為伸苯基,R17
為選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R是氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2
和-SO2
Cl構成的群組中的至少一種基團。
[具有環氧基的聚有機矽氧烷]
作為上述式(1)中的X1
基團,較佳為下述式(X1
-1)或(X1
-2)表示的基團,
上述式中,“*”表示為連接鍵。
作為Y1
的碳原子數為1~10的烷氧基,可以列舉例如甲氧基、乙氧基等;作為碳原子數為1~20的烷基,可以列舉例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等;作為碳原子數為6~20的芳基,可以列舉例如苯基等;具有環氧基的聚有機矽氧烷,其由凝膠滲透層析儀(GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量較佳為500~100000,更佳為1000~10000,進一步較佳為1000~5000。
這種具有環氧基的聚有機矽氧烷,可以通過將較佳具有環氧基的矽烷化合物或者具有環氧基的矽烷化合物與其他矽烷化合物的混合物,較佳在適當的有機溶劑、水和催化劑的存在下,進行水解或水解、縮合而合成。
作為上述具有環氧基的矽烷化合物,可以列舉例如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-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷等。
作為上述其他矽烷化合物,可以列舉例如四氯矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四二級丁氧基矽烷、三氯矽烷、三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷、三正丙氧基矽烷、三異丙氧基矽烷、三正丁氧基矽烷、三二級丁氧基矽烷、氟代三氯矽烷、氟代三甲氧基矽烷、氟代三乙氧基矽烷、氟代三正丙氧基矽烷、氟代三異丙氧基矽烷、氟代三正丁氧基矽烷、氟代三二級丁氧基矽烷、甲基三氯矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三正丙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、甲基三正丁氧基矽烷、甲基三二級丁氧基矽烷、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)乙基三正丙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三異丙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三正丁氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三二級丁氧基矽烷、2-(全氟正己基)乙基三氯矽烷、2-(全氟正己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(全氟正己基)乙基三乙氧基矽烷、2-(全氟正己基)乙基三正丙氧基矽烷、2-(全氟正己基)乙基三異丙氧基矽烷、2-(全氟正己基)乙基三正丁氧基矽烷、2-(全氟正己基)乙基三二級丁氧基矽烷、2-(全氟正辛基)乙基三氯矽烷、2-(全氟正辛基)乙基三甲氧基矽烷、2-(全氟正辛基)乙基三乙氧基矽烷、2-(全氟正辛基)乙基三正丙氧基矽烷、2-(全氟正辛基)乙基三異丙氧基矽烷、2-(全氟正辛基)乙基三正丁氧基矽烷、2-(全氟正辛基)乙基三二級丁氧基矽烷、羥甲基三氯矽烷、羥甲基三甲氧基矽烷、羥乙基三甲氧基矽烷、羥甲基三正丙氧基矽烷、羥甲基三異丙氧基矽烷、羥甲基三正丁氧基矽烷、羥甲基三二級丁氧基矽烷、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)丙烯醯氧基丙基三正丙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三異丙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三正丁氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三二級丁氧基矽烷、3-巰基丙基三氯矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三正丙氧基矽烷、3-巰基丙基三異丙氧基矽烷、3-巰基丙基三正丁氧基矽烷、3-巰基丙基三二級丁氧基矽烷、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、乙烯基三正丙氧基矽烷、乙烯基三異丙氧基矽烷、乙烯基三正丁氧基矽烷、乙烯基三二級丁氧基矽烷、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、烯丙基三正丙氧基矽烷、烯丙基三異丙氧基矽烷、烯丙基三正丁氧基矽烷、烯丙基三二級丁氧基矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三正丙氧基矽烷、苯基三異丙氧基矽烷、苯基三正丁氧基矽烷、苯基三二級丁氧基矽烷、甲基二氯矽烷、甲基二甲氧基矽烷、甲基二乙氧基矽烷、甲基二正丙氧基矽烷、甲基二異丙氧基矽烷、甲基二正丁氧基矽烷、甲基二二級丁氧基矽烷、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、二甲基二正丙氧基矽烷、二甲基二異丙氧基矽烷、二甲基二正丁氧基矽烷、二甲基二二級丁氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二氯矽烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二甲氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二乙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二正丙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二異丙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二正丁氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟正辛基)乙基]二二級丁氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)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-巰基丙基)二正丙氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二異丙氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二正丁氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二二級丁氧基矽烷、(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)二正丙氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二異丙氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二正丁氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二二級丁氧基矽烷、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、二乙烯基二正丙氧基矽烷、二乙烯基二異丙氧基矽烷、二乙烯基二正丁氧基矽烷、二乙烯基二二級丁氧基矽烷、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、二苯基二正丙氧基矽烷、二苯基二異丙氧基矽烷、二苯基二正丁氧基矽烷、二苯基二二級丁氧基矽烷、氯代二甲基矽烷、甲氧基二甲基矽烷、乙氧基二甲基矽烷、氯代三甲基矽烷、溴代三甲基矽烷、碘代三甲基矽烷、甲氧基三甲基矽烷、乙氧基三甲基矽烷、正丙氧基三甲基矽烷、異丙氧基三甲基矽烷、正丁氧基三甲基矽烷、二級丁氧基三甲基矽烷、三級丁氧基三甲基矽烷、(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)二苯基矽烷等具有1個矽原子的矽烷化合物,除此以外,還可以列舉商品名為例如KC-89、KC-89S、X-21-3153、X-21-5841、X-21-5842、X-21-5843、X-21-5844、X-21-5845、X-21-5846、X-21-5847、X-21-5848、X-22-160AS、X-22-170B、X-22-170BX、X-22-170D、X-22-170DX、X-22-176B、X-22-176D、X-22-176DX、X-22-176F、X-40-2308、X-40-2651、X-40-2655A、X-40-2671、X-40-2672、X-40-9220、X-40-9225、X-40-9227、X-40-9246、X-40-9247、X-40-9250、X-40-9323、X-41-1053、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1810、KF6001、KF6002、KF6003、KR212、KR-213、KR-217、KR220L、KR242A、KR271、KR282、KR300、KR311、KR401N、KR500、KR510、KR5206、KR5230、KR5235、KR9218、KR9706(以上由信越化學工業(股)生產);Glass Resin(由昭和電工(股)生產);SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420(以上由東麗‧道康寧(股)生產);FZ3711、FZ3722(以上,由日本Unicar(股)生產)、DMS-S12、DMS-S15、DMS-S21、DMS-S27、DMS-S31、DMS-S32、DMS-S33、DMS-S35、DMS-S38、DMS-S42、DMS-S45、DMS-S51、DMS-227、PSD-0332、PDS-1615、PDS-9931、XMS-5025(以上由Chisso(股)生產);甲基矽酸酯MS51、甲基矽酸酯MS56(以上由三菱化學(股)生產);乙基矽酸酯28、乙基矽酸酯40、乙基矽酸酯48(以上由Colcoat(股)生產);GR100、GR650、GR908、GR950(以上由昭和電工(股)生產)等的部分縮合物。
這些其他矽烷化合物中,較佳為四甲氧基矽烷、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-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、巰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。
本發明中使用的具有環氧基的聚有機矽氧烷,其環氧基當量較佳為100~10000g/莫耳,更佳為150~1000g/莫耳,特佳為150~300g/莫耳。因此,在合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時,具有環氧基的矽烷化合物與其他矽烷化合物的使用比率,較佳設定為使所得聚有機矽氧烷的環氧基當量調節在上述範圍內。在合成本發明中使用的具有環氧基的聚有機矽氧烷時,較佳為僅使用具有環氧基的矽烷化合物,而不使用其他的矽烷化合物。
作為合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時可以使用的有機溶劑,可以列舉例如烴類、酮類、酯類、醚類、醇類等。
作為上述烴類,可以列舉例如甲苯、二甲苯等,作為上述酮類,可以列舉例如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基正戊基酮、二乙基酮、環己酮等;作為上述酯類,可以列舉例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸異戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙酯等,作為上述醚類,可以列舉例如乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氫呋喃、二烷等,作為上述醇類,可以列舉例如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。其中較佳為非水溶性溶劑。
這些有機溶劑可以單獨或兩種以上混合使用。
有機溶劑的用量,相對於100重量份全部矽烷化合物,較佳為10~10000重量份,更佳為50~1000重量份。
製備具有環氧基的聚有機矽氧烷時水的用量,相對於全部矽烷化合物,較佳為0.5~100倍莫耳,更佳為1~30倍莫耳。
作為上述催化劑,可以使用酸、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,可以列舉例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等。
作為上述有機鹼,可以列舉例如乙胺、二乙胺、哌、哌啶、吡咯烷、吡咯等有機一級、二級胺;三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、二氮雜雙環十一碳烯等有機三級胺、氫氧化四甲基銨等有機四級銨等。這些有機鹼中,較佳為三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶等有機三級胺、氫氧化四甲基銨等有機四級銨。
作為製備具有環氧基的聚有機矽氧烷時的催化劑,較佳為鹼金屬化合物或有機鹼。由於藉由使用鹼金屬化合物或有機鹼作為催化劑,不會發生環氧基的開環等副反應,能夠以很快的水解、縮合速度製得目的聚有機矽氧烷,故生產穩定性優良,因而是較佳的。另外,含有採用鹼金屬化合物或有機鹼作為催化劑而合成的具有環氧基的聚有機矽氧烷與桂皮酸衍生物的反應產物的本發明液晶配向劑,由於保存穩定性非常優異,因此很方便。其理由,據推測應如非專利文獻4(Chemical Reviews,第95卷,p1409(1995年))中所述,是由於在水解、縮合反應中若使用鹼金屬化合物或有機鹼作為催化劑,則會形成無規結構、梯形結構或籠形結構,從而獲得矽醇基團含有比率小的聚有機矽氧烷的緣故。也就是說,據推測,這種聚有機矽氧烷由於矽醇基團含量比率小,因而可以抑制矽醇基團之間的縮合反應,並且當本發明的液晶配向劑還含有下述的其他聚合物時,可以抑制矽醇基團與其他聚合物的縮合反應,因而獲得了保存穩定性優良的結果。
作為催化劑,特佳為有機鹼。有機鹼的用量,根據有機鹼的種類、溫度等反應條件等而不同,應適當地設定,例如相對於全部矽烷化合物較佳為0.01~3倍莫耳,更佳為0.05~1倍莫耳。
製備具有環氧基的聚有機矽氧烷時的水解或水解、縮合反應,較佳為藉由將具有環氧基的矽烷化合物和根據需要的其他矽烷化合物溶於有機溶劑中,將該溶液與有機鹼和水混合,通過例如油浴等加熱而進行。
在水解、縮合反應時,使加熱溫度較佳為130℃以下,更佳為40~100℃,較佳為加熱0.5~12小時,更佳為1~8小時較好。在加熱過程中,可以攪拌混合液,也可以在回流下進行。
反應結束後,較佳將從反應液中分出的有機溶劑層用水洗滌。在該洗滌時,從使洗滌操作容易進行的角度考慮,較佳採用含有少量鹽的水,例如含有0.2重量%左右的硝酸銨的水溶液等進行洗滌。洗滌進行至使洗滌後的水層為中性,然後將有機溶劑層根據需要用無水硫酸鈣、分子篩等適當的乾燥劑進行乾燥後,除去溶劑,即可得到作為目標物的具有環氧基的聚有機矽氧烷。
在本發明中,作為具有環氧基的聚有機矽氧烷,也可以使用市售品。作為這種市售品,可以列舉例如DMS-E01、DMS-E12、DMS-E21、EMS-32(以上由Chisso(股)生產)等。
本發明中可以使用的桂皮酸衍生物(A)是具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R是氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2
和-SO2
Cl構成的群組中的至少一種基團的桂皮酸衍生物。
作為桂皮酸衍生物(A),較佳為下述式(2)表示的化合物或下述式(3)表示的化合物,
(式(2)中,R1
為含有脂環式基團的碳原子數為3~40的一價有機基團,或者為碳原子數為1~40的烷基,其中上述烷基的部分或全部氫原子可被氟原子取代,R2
為單鍵、氧原子、-COO-或-OCO-,R3
為二價的芳香族基團、二價的脂環式基團、二價的雜環式基團或二價的稠環式基團,R4
為單鍵、氧原子、-COO-或-OCO-,R5
為單鍵、氧原子、硫原子、亞甲基、碳原子數為2~10的伸烷基或二價的芳香族基團,當R5
為單鍵時,t為1,且R6
為氫原子,當R5
為亞甲基、伸烷基或二價的芳香族基團時,t為0或1,且R6
為羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR、-CH=CH2
或-SO2
Cl,其中上述R為氫原子或碳原子數為1~6的烷基,R7
為氟原子或氰基,a為0~3的整數,b為0~4的整數),
(式(3)中,R8
為含有脂環式基團的碳原子數為3~40的一價有機基團,或者為碳原子數為1~40的烷基,其中上述烷基的部分或全部氫原子任選可被氟原子取代,R9
為氧原子或二價的芳香族基團,R10
為氧原子、-COO-或-OCO-,R11
為二價的芳香族基團、二價的雜環式基團或二價的稠環式基團,R12
為單鍵、-OCO-(CH2
)e
-*或-O-(CH2
)g
-*,其中上述e和g各自為1~10的整數,“*”各自表示帶有它的連接鍵與R13
連接,R13
為羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR、-CH=CH2
或-SO2
Cl,其中上述R為氫原子或碳原子數為1~6的烷基,R14
為氟原子或氰基,c為0~3的整數,d為0~4的整數)。
作為上述式(2)中的R1
的含有脂環式基團的碳原子數為3~40的一價有機基團,可以列舉例如膽甾基、膽甾烷基、金剛烷基等。作為R1
的碳原子數為1~40的烷基,較佳為例如碳原子數為1~20的烷基,其中該烷基的部分或全部氫原子可被氟原子取代。作為這種烷基的例子,可以列舉例如正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、4,4,4-三氟丁基、4,4,5,5,5-五氟戊基、4,4,5,5,6,6,6-七氟己基、3,3,4,4,5,5,5-七氟戊基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、2-(全氟癸基)乙基等。
作為R3
和R5
的二價芳香族基團,可以列舉例如1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3,5,6-四氟-1,4-伸苯基等;作為R3
的二價雜環基團,可以列舉例如1,4-伸吡啶基、2,5-伸吡啶基、1,4-伸呋喃基等;作為R3
的二價稠環基團,可以列舉例如伸萘基等。
作為R3
的脂環式基團,可以列舉例如1,4-伸環己基等。
作為上述式(2)表示的化合物,較佳為上述式(2)中R5
為單鍵,t為1,且R6
為氫原子的化合物,或者R5
為亞甲基、伸烷基或二價的芳香族基團,t為0或1,且R6
為羧基的化合物。
作為上述式(2)表示的化合物的較佳例子,可以列舉例如下述式(2-1)~(2-35)各自表示的化合物,
(式中,R1
各自與上述式(2)中的定義相同,f各自為1~10的整數)。
作為上述式(3)中的R8
的含有脂環式基團的碳原子數為3~40的一價有機基團,可以列舉例如膽甾基、膽甾烷基、金剛烷基等。作為R8
的碳原子數為1~40的烷基,較佳為例如碳原子數為1~20的烷基,其中烷基的部分或全部氫原子任選可被氟原子取代。作為這種烷基的例子,可以列舉例如作為上述式(2)中的R1
的烷基而例示的基團。
作為R9
和R11
的二價芳香族基團、雜環基團或稠環基團,可以列舉例如作為上述式(2)中的R3
和R5
的二價芳香族基團、雜環基團或稠環基團而分別列舉的基團。
作為R13
,較佳為羧基。
作為上述式(3)表示的化合物的較佳例子,可以列舉例如下述式(3-1)~(3-11)各自表示的化合物,
式中,R8
各自與上述式(3)中的定義相同,u各自為1~10的整數。
這種桂皮酸衍生物(A)可以藉由將有機合成的資訊適當地組合而合成。其合成路線和反應條件,通過該項技藝者的通常知識和少量的預試驗而容易的設定。
本發明中的光增敏性化合物(B)是具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R是氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2
和-SO2
Cl構成的群組中的至少一種基團和光增敏性結構的化合物。通過使上述具有環氧基的聚有機矽氧烷與桂皮酸衍生物(A)和光增敏性化合物(B)的混合物進行反應,使得本發明液晶配向劑中所含的感放射線性聚有機矽氧烷兼具來源於桂皮酸衍生物(A)的感光性結構(桂皮酸結構)和來源於光增敏性化合物(B)的光增敏性結構,該光增敏性結構具有通過照射放射線而激發、並賦予聚合物中鄰近的感光性結構以該激發能的功能。該激發狀態,可以是一重激發,也可以是三重激發,而從壽命長且高效地轉移能量的觀點而言,較佳為三重激發。上述光增敏性結構所吸收的放射線,較佳為波長為150~600nm範圍的紫外線或可見光線。波長比其更短的放射線,由於不能通過通常的光學系統進行處理,因而不能適用於光配向法。另一方面,波長比其更長的放射線,由於能量小而難以引發上述光增敏性結構的激發狀態。
作為這種光增敏性結構,可以列舉例如苯乙酮結構、二苯酮結構、蒽醌結構、聯苯結構、咔唑結構、硝基芳基結構、芴結構、萘結構、蒽結構、吖啶結構、吲哚結構等,可以是它們當中的至少一種。這些結構分別指由從二苯酮、苯乙酮、蒽醌、聯苯、咔唑、硝基苯或二硝基苯、萘、芴、蒽、吖啶或吲哚中除去1~4個氫原子所得的結構所構成的結構。這裏,苯乙酮結構、咔唑結構和吲哚結構分別較佳為由除去苯乙酮、咔唑或吲哚的苯環所具有的氫原子中的1~4個而得到的基團所構成的結構。
作為光增敏性結構,它們當中,較佳為選自苯乙酮結構、二苯酮結構、蒽醌結構、聯苯結構、咔唑結構、硝基芳基結構和萘結構構成的群組中的至少一種,特佳為選自苯乙酮結構、二苯酮結構和硝基芳基結構構成的群組中的至少一種。
作為光增敏性化合物(B),較佳為具有羧基和光增敏性結構的化合物,作為更佳的化合物,可以列舉例如下述式(B-1)~(B-42)各自表示的化合物,
(上述式中,p、q、r和S各自為1~6的整數)。
本發明中使用的感放射線性聚有機矽氧烷,可以通過使如上所述的具有環氧基的聚有機矽氧烷與桂皮酸衍生物(A)和光增敏性化合物(B),較佳為在催化劑的存在下,較佳為在有機溶劑中進行反應而合成。
這裏,桂皮酸衍生物(A),相對於具有環氧基的聚有機矽氧烷的1莫耳矽原子,較佳為以0.001~1莫耳、更佳為0.1~1莫耳、進一步較佳為0.2~0.9莫耳的範圍進行使用。光增敏性化合物(B),相對於具有環氧基的聚有機矽氧烷的1莫耳矽原子,較佳為以0.0001~0.5莫耳、更佳為0.0005~0.2莫耳、進一步較佳為0.001~0.1莫耳的範圍進行使用。
在本發明中,在不損害本發明效果的範圍內,上述桂皮酸衍生物的一部分還可以由上述式(5)表示的化合物替換而使用。此時,感放射線性聚有機矽氧烷的合成係藉由使具有環氧基的聚有機矽氧烷、與桂皮酸衍生物(A)和上述式(5)表示的化合物以及光增敏性化合物(B)的混合物反應而進行。
作為上述式(5)中的R15
,較佳為碳原子數為8~20的烷基或烷氧基,或者碳原子數為4~21的氟代烷基或氟代烷氧基,作為R16
,較佳為單鍵、1,4-伸環己基或1,4-伸苯基,作為R17
,較佳為羧基。
作為上述式(5)表示的化合物的較佳例子,可以列舉例如下述式(5-1)~(5-4)各自表示的化合物,
(上述式中,h為1~3的整數,i為3~18的整數,j為5~20的整數,k為1~3的整數,m為0~18的整數,n為1~18的整數),作為更佳的例子,可以列舉上述式中的下述式(5-3-1)~(5-3-3)各自表示的化合物。
上述式(5)表示的化合物,係使上述桂皮酸衍生物(A)和光增敏性化合物(B)一起與具有環氧基的聚有機矽氧烷反應,而導入使所得液晶配向膜產生預傾角表現性的部位的化合物。在本說明書中,上述式(5)表示的化合物以下被稱為“其他預傾角表現性化合物”。
在本發明中,當上述桂皮酸衍生物(A)的一部分由其他預傾角表現性化合物替換而進行使用時,桂皮酸衍生物(A)、光增敏性化合物(B)和其他預傾角表現性化合物的合計使用比率,相對於具有環氧基的聚有機矽氧烷的1莫耳矽原子,較佳為0.001~1莫耳,更佳0.1~1莫耳,進一步較佳0.2~0.9莫耳。此時,其他預傾角表現性化合物,相對於與桂皮酸衍生物(A)的合計量,較佳以50莫耳%以下、更佳為25莫耳%以下的範圍使用。若其他預傾角表現性化合物的使用比率超過50莫耳%,會出現在液晶顯示元件處於ON時,產生出現異常區域的不適當情形。
作為催化劑,可以使用有機鹼或者促進環氧基化合物與酸酐反應的所謂作為硬化促進劑的已知化合物。
作為上述有機鹼,可以列舉例如乙胺、二乙胺、哌、哌啶、吡咯烷、吡咯等有機一級、二級胺;三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、二氮雜雙環十一碳烯等有機三級胺;氫氧化四甲基銨等有機四級銨等。這些有機鹼中,較佳三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶等有機三級胺;氫氧化四甲基銨等有機四級銨。
作為上述硬化促進劑,可以列舉例如苄基二甲基胺、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚、環己基二甲基胺、三乙醇胺等三級胺;2-甲基咪唑、2-正庚基咪唑、2-十一烷基咪唑、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-正十一烷基咪唑、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-羥甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羥甲基)咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基-4,5-二[(2’-氰基乙氧基)甲基]咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十一烷基咪唑鎓偏苯三酸鹽、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸鹽、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑鎓偏苯三酸鹽、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑-(1’)]乙基-s-三、2,4-二胺基-6-(2’-正十一烷基咪唑)乙基-s-三、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑-(1’)]乙基-s-三、2-甲基咪唑的異氰尿酸加成物、2-苯基咪唑的異氰尿酸加成物、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑(1’)]乙基-s-三的異氰尿酸加成物等咪唑化合物;二苯基膦、三苯基膦、亞磷酸三苯基酯等有機磷化合物;苄基三苯基氯化鏻、四正丁基溴化鏻、甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、正丁基三苯基溴化鏻、四苯基溴化鏻、乙基三苯基碘化鏻、乙基三苯基鏻乙酸鹽、四丁基鏻、O,O-二乙基二硫代磷酸酯、四正丁基鏻苯并三唑、四正丁基鏻四氟硼酸鹽、四正丁基鏻四苯基硼酸鹽、四苯基鏻四苯基硼酸鹽等四級鏻鹽;1,8-二氮雜二環[5.4.0]十一碳-7-烯、其有機酸鹽等二氮雜二環烯烴;辛酸鋅、辛酸錫、乙醯丙酮鋁錯合物等有機金屬化合物;四乙基溴化銨、四正丁基溴化銨、四乙基氯化銨、四正丁基氯化銨等四級銨鹽;三氟化硼、硼酸三苯基酯等硼化合物;氯化鋅、氯化錫等金屬鹵化物;氰基胍或胺與環氧樹脂的加成物等胺加成型促進劑等高熔點分散型潛在性硬化促進劑;上述咪唑化合物、有機膦化合物、四級鏻鹽等硬化促進劑的表面用聚合物被覆而成的微型膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化促進劑;路易士酸鹽、布朗斯台德酸鹽等高溫降解性熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等潛在性硬化促進劑等。
此等當中,較佳為四乙基溴化銨、四正丁基溴化銨、四乙基氯化銨、四正丁基氯化銨等四級銨鹽。
催化劑,相對於100重量份具有環氧基的聚有機矽氧烷,較佳為100重量份以下、更佳為0.01~100重量份、進一步較佳為0.1~20重量份的比率使用。
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。
作為感放射線性聚有機矽氧烷的合成時可以使用的有機溶劑,可以列舉例如烴化合物、醚化合物、酯化合物、酮化合物、醯胺化合物、醇化合物等。其中,從原料和產物的溶解性和產物的易精製性觀點而言,較佳醚化合物、酯化合物、酮化合物。溶劑以使固體含量濃度(反應溶液中除溶劑以外的成分的合計重量佔溶液總重量的比率)較佳為0.1重量%以上、更佳5~50重量%的量使用。
本發明液晶配向劑中所含的感放射線性聚有機矽氧烷,使用具有環氧基的聚有機矽氧烷作為原料,通過其環氧基的開環加成而導入來源於桂皮酸衍生物(A)和光增敏性化合物(B)的結構。該製備方法很簡便。而且,特別是在可以提高來源於桂皮酸衍生物(A)的桂皮酸結構的導入率的方面,是非常合適的方法。另外,由於來源於光增敏性化合物(B)的光增敏性結構在感放射線性聚有機矽氧烷上化學地鍵結,從而可以高效地向在感放射線性聚有機矽氧烷中存在於附近的來源於桂皮酸衍生物(A)的桂皮酸結構供給在光配向法時由照射放射線所產生的激發能,因而由少量的放射線照射量即可以獲得足夠好的液晶配向性以及表現出預傾角。另外,由於光增敏性結構在基質聚合物中化學地鍵結,因而在形成作為液晶配向膜的塗膜時,可以防止後烘焙時的昇華。
本發明液晶配向劑含有如上所述的感放射線性聚有機矽氧烷。
本發明液晶配向劑,除了如上所述的感放射線性聚有機矽氧烷以外,在不損害本發明效果的情況下,還可以進一步含有其他成分。作為這種其他成分,可以列舉例如感放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、硬化催化劑、硬化促進劑、分子內具有至少一個環氧基的化合物(以下稱為“環氧基化合物”)、官能性矽烷化合物、界面活性劑、光增敏劑等。
上述其他聚合物可以是為了進一步改善本發明液晶配向劑的溶液性能和所得液晶配向膜的電學性能而使用的。作為這種其他聚合物,可以列舉例如選自聚醯胺酸和聚醯亞胺構成的群組中的至少一種聚合物、選自下述式(4)表示的聚有機矽氧烷、其水解物和水解物的縮合物構成的群組中的至少一種(以下稱為“其他聚有機矽氧烷”)、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-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等,
(式(4)中,X2
為羥基、鹵原子、碳原子數為1~20的烷基、碳原子數為1~6的烷氧基或碳原子數為6~20的芳基,Y2
為羥基或碳原子數為1~10的烷氧基)。
上述聚醯胺酸可以通過使四羧酸二酐與二胺化合物反應而製得。
作為聚醯胺酸的合成中可以使用的四羧酸二酐,可以列舉例如2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐、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、3,5,6-三羧基降烷-2-醋酸二酐、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[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-8-甲基-萘[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、下述式(T-1)~(T-14)各自表示的四羧酸二酐等脂肪族四羧酸二酐和脂環式四羧酸二酐;
苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基醚四羧酸二酐、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’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基碸二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-全氟異亞丙基四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、二(鄰苯二甲酸)苯膦氧化物二酐、對伸苯基-二(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、間伸苯基-二(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、二(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯醚二酐、二(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、下述式(T-15)~(T-18)各自表示的四羧酸二酐等芳香族四羧酸二酐等。
作為此等之中較佳的四羧酸二酐,可以列舉1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-8-甲基-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐、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-環丁烷四羧酸二酐、苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基醚四羧酸二酐或者上述式(T-1)、(T-2)和(T-15)~(T-18)各自表示的四羧酸二酐。
這些四羧酸二酐可以單獨或兩種以上組合使用。
作為聚醯胺酸的合成中可以使用的二胺化合物,可以列舉例如對苯二胺、間苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基乙烷、4,4’-二胺基二苯基硫醚、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’-二胺基二苯醚、1,5-二胺基萘、5-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基二氫茚、6-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基二氫茚、3,4’-二胺基二苯基醚、2,2-二(4-
胺基苯氧基)丙烷、2,2-二[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-二(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-二[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-二(4-胺基苯氧基)苯、1,3-二(4-胺基苯氧基)苯、1,3-二(3-胺基苯氧基)苯、9,9-二(4-胺基苯基)-10-氫蒽、2,7-二胺基芴、9,9-二(4-胺基苯基)芴、4,4’-亞甲基-二(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、4,4’-(對伸苯基異亞丙基)二苯胺、4,4’-(間伸苯基異亞丙基)二苯胺、2,2-二[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’-二(三氟甲基)聯苯、4,4’-二[(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯、6-(4-查耳酮氧基)己氧基(2,4-二胺基苯)、6-(4’-氟-4-查耳酮氧基)己氧基(2,4-二胺基苯)、8-(4-查耳酮氧基)辛氧基(2,4-二胺基苯)、8-(4’-氟-4-查耳酮氧基)辛氧基(2,4-二胺基苯)、1-癸氧基-2,4-二胺基苯、1-十四烷氧基-2,4-二胺基苯、1-十五烷氧基-2,4-二胺基苯、1-十六烷氧基-2,4-二胺基苯、1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯、1-膽甾基氧基-2,4-二胺基苯、1-膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯、十二烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、十四烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、十五烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、十六烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、十八烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、膽甾基氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、膽甾烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、(2,4-二胺基苯氧基)棕櫚酸酯、(2,4-二胺基苯氧基)硬脂酸酯、(2,4-二胺基苯氧基)-4-三氟甲基苯甲酸酯、下述式(D-1)~(D-5)各自表示的二胺化合物等芳香族二胺;
二胺基四苯基噻吩等具有雜原子的芳香族二胺;間苯二甲胺、1,3-丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、1,4-二胺基環己烷、異佛爾酮二胺、四氫二環戊二烯二胺、六氫-4,7-甲撐茚二亞甲基二胺、三環[6.2.1.02,7
]-亞十一烷基二甲基二胺、4,4’-亞甲基二(環己胺)等脂肪族二胺和脂環式二胺;二胺基六甲基二矽氧烷等二胺基有機矽氧烷等。
作為它們當中較佳的二胺,可以列舉對苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、1,5-二胺基萘、2,7-二胺基芴、4,4’-二胺基二苯基醚、4,4’-(對伸苯基異亞丙基)二苯胺、2,2-二[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-二(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-二[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’-二(三氟甲基)聯苯、4,4’-二[(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯、1-十六烷氧基-2,4-二胺基苯、1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯、1-膽甾基氧基-2,4-二胺基苯、1-膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯、十六烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、十八烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、膽甾基氧基(3,5-二胺基苯甲醯)、膽甾烷氧基(3,5-二胺基苯甲醯)和上述式(D-1)~(D-5)各自表示的二胺化合物。
這些二胺化合物可以單獨或兩種以上組合使用。
供給聚醯胺酸合成反應的四羧酸二酐與二胺化合物的使用比率,較佳相對於二胺化合物所含的1當量胺基,使四羧酸二酐的酸酐基為0.2~2當量的比率,更佳使其為0.3~1.2當量的比率。
聚醯胺酸的合成反應,較佳在有機溶劑中,較佳於-20~150℃、更佳於0~100℃的溫度條件下,較佳進行0.5~24小時,更佳進行2~10小時。這裏,作為有機溶劑,只要是能夠溶解合成的聚醯胺酸的溶劑,則對其沒有特別的限制,可以列舉例如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、四甲基脲、六甲基磷醯三胺等非質子性極性溶劑;間甲基酚、二甲苯酚、苯酚、鹵代苯酚等酚性溶劑。有機溶劑的用量(a)為:使四羧酸二酐和二胺化合物的總量(b)相對於反應溶液的總量(a+b)較佳為0.1~50重量%、更佳為5~30重量%的量。
如上所述,得到溶解聚醯胺酸而成的反應溶液。該反應溶液,可以直接供給液晶配向劑的調製,也可以將反應溶液中所含的聚醯胺酸分離出來後供給液晶配向劑的調製,或者也可以將分離出的聚醯胺酸精製後再供給液晶配向劑的調製。當將聚醯胺酸脫水閉環成聚醯亞胺時,上述反應溶液可以直接供給脫水閉環反應,也可以將反應溶液中所含的聚醯胺酸分離出來後再供給脫水閉環反應,或者也可以將分離的聚醯胺酸精製後再供給脫水閉環反應。
聚醯胺酸的分離,可以通過將上述反應溶液投入到大量的不良溶劑中,得到析出物,再在減壓下乾燥該析出物的方法,或者將反應溶液中的有機溶劑用蒸發器減壓餾出除去的方法而進行。另外,通過使該聚醯胺酸再次溶解於有機溶劑中,然後用不良溶劑使其析出的方法,或者進行一次或幾次用蒸發器減壓餾出的製程的方法,可以精製聚醯胺酸。
上述聚醯亞胺可以通過將如上所述製得的聚醯胺酸所具有的醯胺酸結構脫水閉環予以醯亞胺化而製備。此時,
可以是醯胺酸結構全部脫水閉環完全醯亞胺化,或者也可以是僅一部分醯胺酸結構脫水閉環、醯胺酸結構與醯亞胺結構並存的部分醯亞胺化物。本發明中的聚醯亞胺的醯亞胺化率,較佳為30%以上,更佳為40~95%。
聚醯胺酸的脫水閉環,可以(i)通過加熱聚醯胺酸的方法,或者(ii)通過將聚醯胺酸溶於有機溶劑中,向該溶液中加入脫水劑和脫水閉環催化劑並根據需要加熱的方法進行。
上述(i)的加熱聚醯胺酸的方法中的反應溫度,較佳為50~200℃,更佳為60~170℃。當反應溫度不足50℃時,則脫水閉環反應不能進行充分,若反應溫度超過200℃,則會出現所得醯亞胺化聚合物的分子量下降的情況。加熱聚醯胺酸的方法的反應時間,較佳為0.5~48小時,更佳為2~20小時。
另一方面,在上述(ii)的在聚醯胺酸溶液中添加脫水劑和脫水閉環催化劑的方法中,作為脫水劑,可以使用例如醋酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脫水劑的使用比率,較佳相對於1莫耳聚醯胺酸結構單元為0.01~20莫耳。另外,作為脫水閉環催化劑,可以使用例如吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等三級胺。但是,並不局限於這些。脫水閉環催化劑的使用比率,較佳相對於1莫耳所用脫水劑為0.01~10莫耳。作為脫水閉環反應中所用的有機溶劑,可以列舉作為聚醯胺酸的合成中所用的有機溶劑而列舉的有機溶劑。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0.5~20小時,更佳為1~8小時。
上述方法(i)中製得的聚醯亞胺,可以將其直接供給液晶配向劑的調製,或者也可以將其精製後再供給液晶配向劑的調製。另一方面,在上述方法(ii)中,得到含聚醯亞胺的反應溶液。該反應溶液,可以將其直接供給液晶配向劑的調製,也可以從反應溶液中除去脫水劑和脫水閉環催化劑之後供給液晶配向劑的調製,還可以將聚醯亞胺分離出來後供給液晶配向劑的調製,或者也可以將分離的聚醯亞胺精製後再供給液晶配向劑的調製。從反應溶液中除去脫水劑和脫水閉環催化劑,可以採用例如溶劑置換等方法。聚醯亞胺的分離、精製,可以實施與以上作為聚醯胺酸的分離、精製方法所描述的同樣的操作而進行。
本發明中的其他聚有機矽氧烷,是選自上述式(4)表示的聚有機矽氧烷、其水解物和水解物的縮合物構成的群組中的至少一種。對於其他聚有機矽氧烷,其由GPC測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量較佳為500~100000,更佳為500~10000。
這種其他聚有機矽氧烷,可以通過例如將選自烷氧基矽烷化合物和鹵代矽烷化合物構成的群組中的至少一種矽烷化合物(以下也稱為“原料矽烷化合物”)較佳在適當的有機溶劑中,在水和催化劑的存在下進行水解或水解、縮合而合成。
作為這裏可以使用的原料矽烷化合物,可以列舉例如四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四二級丁氧基矽烷、四三級丁氧基矽烷、四氯矽烷等;甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三正丙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、甲基三正丁氧基矽烷、甲基三二級丁氧基矽烷、甲基三三級丁氧基矽烷、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、乙基三正丙氧基矽烷、乙基三異丙氧基矽烷、乙基三正丁氧基矽烷、乙基三二級丁氧基矽烷、乙基三三級丁氧基矽烷、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。
它們當中較佳四甲氧基矽烷、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。
在其他聚有機矽氧烷的合成時,作為可任選使用的有機溶劑,可以列舉例如醇化合物、酮化合物、醯胺化合物或酯化合物或者其他非質子性化合物。它們可以單獨或兩種以上組合使用。
作為上述醇化合物,可以列舉例如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二級丁醇、三級丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、二級戊醇、三級戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、二級己醇、2-乙基丁醇、二級庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、二級辛醇、正壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、二級十一烷醇、三甲基壬醇、二級十四烷醇、二級十七烷醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄醇、雙丙酮醇等一元醇化合物;乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,5-己二醇、2,4-庚二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、三丙二醇等多元醇化合物;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、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、二甘醇單甲醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丙醚、二甘醇單丁基醚、二甘醇單己基醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁基醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單丙醚等多元醇化合物的部分醚等。這些醇化合物可以1種或2種以上組合使用。
作為上述酮化合物,可以列舉例如丙酮、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、環己酮、2-己酮、甲基環己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、苯乙酮、葑酮等單酮化合物;乙醯丙酮、2,4-己二酮、2,4-庚二酮、3,5-庚二酮、2,4-辛二酮、3,5-辛二酮、2,4-壬二酮、3,5-壬二酮、5-甲基-2,4-己二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-庚二酮等β-二酮化合物等。這些酮化合物可以1種或者2種以上組合使用。
作為上述醯胺化合物,可以列舉例如甲醯胺、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。這些醯胺化合物可以1種或者2種以上組合使用。
作為上述酯化合物,可以列舉例如碳酸二乙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、碳酸二乙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、醋酸正丙酯、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯、醋酸二級丁酯、醋酸正戊酯、醋酸二級戊酯、醋酸3-甲氧基丁酯、醋酸甲基戊酯、醋酸2-乙基丁酯、醋酸2-乙基己酯、醋酸苄酯、醋酸環己酯、醋酸甲基環己酯、醋酸正壬基酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、醋酸乙二醇單甲醚、醋酸乙二醇單乙醚、醋酸二甘醇單甲醚、醋酸二甘醇單乙醚、醋酸二甘醇單正丁基醚、醋酸丙二醇單甲醚、醋酸丙二醇單乙醚、醋酸丙二醇單丙醚、醋酸丙二醇單丁基醚、醋酸二丙二醇單甲醚、醋酸二丙二醇單乙醚、乙二醇二醋酸酯、甲氧基三甘醇醋酸酯、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸異戊酯、草酸二乙酯、草酸二正丁酯、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、鄰苯二甲酸二乙酯等。這些酯化合物可以1種或者2種以上組合使用。
作為其他非質子性化合物,可以列舉例如乙腈、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、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。
這些溶劑中,特佳為多元醇化合物或者多元醇化合物的部分醚或酯化合物。
作為其他聚有機矽氧烷的合成時使用的水的量,相對於原料矽烷化合物所具有的烷氧基和鹵素原子的合計量1莫耳,較佳為0.01~100莫耳,更佳為0.1~30莫耳,進一步較佳為1~1.5莫耳。
作為其他聚有機矽氧烷的合成時可以使用的催化劑,可以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、鹼土金屬化合物等。
作為上述金屬螯合化合物,可以列舉例如三乙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三正丙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三異丙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三正丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三二級丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-三級丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、二乙氧基‧二(乙醯丙酮)鈦、二正丙氧基‧二(乙醯丙酮)鈦、二異丙氧基‧二(乙醯丙酮)鈦、二正丁氧基‧二(乙醯丙酮)鈦、二-二級丁氧基‧二(乙醯丙酮)鈦、二-三級丁氧基‧二(乙醯丙酮)鈦、單乙氧基‧三(乙醯丙酮)鈦、單正丙氧基‧三(乙醯丙酮)鈦、單異丙氧基‧三(乙醯丙酮)鈦、單正丁氧基‧三(乙醯丙酮)鈦、單二級丁氧基‧三(乙醯丙酮)鈦、單三級丁氧基‧三(乙醯丙酮)鈦、四(乙醯丙酮)鈦、三乙氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三正丙氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三異丙氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三正丁氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三-二級丁氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鈦、三-三級丁氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鈦、二乙氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鈦、二正丙氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鈦、二異丙氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鈦、二正丁氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鈦、二-二級丁氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鈦、二-三級丁氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鈦、單乙氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鈦、單正丙氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鈦、單異丙氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鈦、單正丁氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鈦、單二級丁氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鈦、單三級丁氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鈦、四(乙醯乙酸乙酯)鈦、單(乙醯丙酮)三(乙醯乙酸乙酯)鈦、二(乙醯丙酮)二(乙醯乙酸乙酯)鈦、三(乙醯丙酮)單(乙醯乙酸乙酯)鈦等鈦配位化合物;三乙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三正丙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三異丙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三正丁氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-二級丁氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-三級丁氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、二乙氧基‧二(乙醯丙酮)鋯、二正丙氧基‧二(乙醯丙酮)鋯、二異丙氧基‧二(乙醯丙酮)鋯、二正丁氧基‧二(乙醯丙酮)鋯、二-二級丁氧基‧二(乙醯丙酮)鋯、二-三級丁氧基‧二(乙醯丙酮)鋯、單乙氧基‧三(乙醯丙酮)鋯、單正丙氧基‧三(乙醯丙酮)鋯、單異丙氧基‧三(乙醯丙酮)鋯、單正丁氧基‧三(乙醯丙酮)鋯、單二級丁氧基‧三(乙醯丙酮)鋯、單三級丁氧基‧三(乙醯丙酮)鋯、四(乙醯丙酮)鋯、三乙氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三正丙氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三異丙氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三正丁氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三二級丁氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鋯、三-三級丁氧基‧單(乙醯乙酸乙酯)鋯、二乙氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鋯、二正丙氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鋯、二異丙氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鋯、二正丁氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鋯、二-二級丁氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鋯、二-三級丁氧基‧二(乙醯乙酸乙酯)鋯、單乙氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鋯、單正丙氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鋯、單異丙氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鋯、單正丁氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鋯、單二級丁氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鋯、單三級丁氧基‧三(乙醯乙酸乙酯)鋯、四(乙醯乙酸乙酯)鋯、單(乙醯丙酮)三(乙醯乙酸乙酯)鋯、二(乙醯丙酮)二(乙醯乙酸乙酯)鋯、三(乙醯丙酮)單(乙醯乙酸乙酯)鋯等鋯配位化合物;三(乙醯丙酮)鋁、三(乙醯乙酸乙酯)鋁等鋁配位化合物等。
作為上述有機酸,可以列舉例如乙酸、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、沒食子酸、酪酸、苯六甲酸、花生四烯酸、莽草酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、水楊酸、安息香酸、對胺基安息香酸、對甲苯磺酸、苯磺酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、甲酸、丙二酸、磺酸、鄰苯二甲酸、富馬酸、檸檬酸、酒石酸等。
作為上述無機酸,可以列舉例如鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、磷酸等。
作為上述有機鹼,可以列舉例如吡啶、吡咯、哌、吡咯烷、哌啶、皮考啉、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、二氮雜二環辛烷、二氮雜二環壬烷、二氮雜二環十一碳烯、氫氧化四甲基銨等。
作為上述鹼金屬化合物,可以列舉例如氫氧化鈉、氫氧化鉀等;作為上述鹼土金屬化合物,可以列舉例如氫氧化鋇、氫氧化鈣等。
這些催化劑可以1種或者2種以上一起使用。
這些催化劑中,較佳金屬螯合化合物、有機酸或無機酸,更佳鈦配位化合物或有機酸。
催化劑的使用比率,相對於100重量份原料矽烷化合物,較佳為0.001~10重量份,更佳為0.001~1重量份。
其他聚有機矽氧烷的合成時所添加的水,可以間歇或連續地添加至原料矽烷化合物中或者矽烷化合物溶於有機溶劑所得的溶劑中。催化劑可以預先加入到原料矽烷化合物中或者矽烷化合物溶於有機溶劑所得的溶劑中,或者也可以溶於或分散於所添加的水中。
其他聚有機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。
本發明的液晶配向劑當同時含有上述感放射線性聚有機矽氧烷和其他聚合物時,其他聚合物的使用比率,相對於100重量份感放射線性聚有機矽氧烷,較佳為10000重量份以下。其他聚合物更佳的使用比率,根據其他聚合物的種類而不同。
本發明的液晶配向劑當含有上述感放射線性聚有機矽氧烷和選自聚醯胺酸和聚醯亞胺構成的群組中的至少一種聚合物時,兩者更佳的使用比率,相對於100重量份感放射線性聚有機矽氧烷,聚醯胺酸和聚醯亞胺的合計量為100~5000重量份,更佳該值為200~2000重量份。
另外,本發明的液晶配向劑當含有感放射線性聚有機矽氧烷和其他聚有機矽氧烷時,兩者更佳的使用比率,相對於100重量份感放射線性聚有機矽氧烷,其他聚有機矽氧烷為100~2000重量份。
本發明的液晶配向劑,當同時含有感放射線性聚有機矽氧烷和其他聚合物時,作為其他聚合物的種類,較佳為選自聚醯胺酸和聚醯亞胺構成的群組中的至少一種聚合物,或者其他聚有機矽氧烷。
上述硬化劑和硬化催化劑,可以是為了進一步強化感放射線性聚有機矽氧烷的交聯反應的目的而含於液晶配向劑中,上述硬化促進劑,可以是為了促進硬化劑所參與的固化反應的目的而含於本發明液晶配向劑中。
作為上述硬化劑,可以使用作為具有環氧基的固化性化合物或者含有具有環氧基的化合物的固化性組合物的固化而通常使用的硬化劑,可以列舉例如多元胺、多元羧酸酐、多元羧酸等。
作為上述多元羧酸酐,可以列舉例如環己烷三羧酸的酸酐以及其他多元羧酸酐。
作為環己烷三羧酸的酸酐的具體例子,可以列舉例如環己烷-1,3,4-三羧酸-3,4-酸酐、環己烷-1,3,5-三羧酸-3,5-酸酐、環己烷-1,2,3-三羧酸-2,3-酸酐等,作為其他多元羧酸酐,可以列舉例如4-甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基降烯二甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、琥珀酸酐、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、下述式(6)表示的化合物以及聚醯胺酸的合成中通常使用的四羧酸二酐,
(式(6)中,p為1~20的整數),除此以外,還可以列舉α-萜品烯、別羅勒烯等具有共軛二烯鍵的脂環式化合物與馬來酸酐的狄爾斯-阿德耳反應產物及其氫化產物等。
作為上述硬化催化劑,可以使用例如六氟化銻化合物、六氟化磷化合物、乙醯丙酮鋁等。這些催化劑可以通過加熱而催化環氧基的陽離子聚合。
作為上述硬化促進劑,可以列舉例如咪唑化合物;四級鏻化合物;四級銨化合物;1,8-二氮雜二環[5.4.0]十一碳-7-烯及其有機鹽等二氮雜雙環烯烴;辛酸鋅、辛酸錫、乙醯丙酮鋁錯合物等有機金屬化合物;三氟化硼、硼酸三苯基酯等硼化合物;氯化鋅、氯化錫等金屬鹵化物;氰基胍、胺與環氧基樹脂的加成物等胺加成型促進劑等高熔點分散型潛在性硬化促進劑;四級鏻鹽等的表面用聚合物被覆的微型膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化促進劑;路易士酸鹽、布朗斯台德酸鹽等高溫降解性熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等。
本發明中的硬化劑的使用比率,相對於100重量份感放射線性聚有機矽氧烷,較佳為100重量份以下。硬化催化劑的使用比率,相對於100重量份感放射線性聚有機矽氧烷,較佳為2重量份以下。硬化促進劑的使用比率,相對於100重量份感放射線性聚有機矽氧烷,較佳為10重量份以下。
上述環氧基化合物,從進一步提高所形成的液晶配向膜對基板表面的黏合性的觀點而言可含於本發明液晶配向劑中。
作為這種環氧基化合物,較佳的可以列舉例如乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、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-間苯二甲胺、1,3-二(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-苄胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷等。
當本發明的液晶配向劑含有環氧基化合物時,作為其含有比率,相對於100重量份上述感放射線性聚有機矽氧烷和任選使用的其他聚合物的合計量,較佳為40重量份以下,更佳為0.1~30重量份。
另外,本發明的液晶配向劑含有環氧基化合物時,為了使其交聯反應高效率進行的目的,還可以與1-苄基-2-甲基咪唑等鹼性催化劑倂用。此時,鹼性催化劑的使用比率,相對於100重量份環氧基化合物,較佳為10重量份以下,更佳為0~2重量份。
上述官能性矽烷化合物,可以是為了提高所得液晶配向膜與基板的黏合性的目的而使用。作為官能性矽烷化合物,可以列舉例如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-乙氧羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三亞乙基三胺、N-三甲氧基矽烷基丙基三亞乙基三胺、10-三甲氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、9-三乙氧基矽烷基-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-二(氧乙烯基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-二(氧乙烯基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等,並且還可以列舉如專利文獻23(日本特開昭63-291922號公報)中所述的四羧酸二酐與具有胺基的矽烷化合物的反應產物等。
當本發明的液晶配向劑含有官能性矽烷化合物時,作為其含有比率,相對於100重量份上述感放射線性聚有機矽氧烷和任選使用的其他聚合物的合計量,較佳為50重量份以下,更佳為20重量份以下。
作為上述界面活性劑,可以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、聚矽氧界面活性劑、聚環氧烷界面活性劑、含氟界面活性劑等。
當本發明的液晶配向劑含有界面活性劑時,作為其含有比率,相對於100重量份液晶配向劑總量,較佳為10重量份以下,更佳為1重量份以下。
作為上述光增敏劑,可以列舉例如四甲基苯、苄腈、苯丁酮、苯丙酮、苯乙酮、酮、4-甲氧基苯乙酮、3-甲氧基苯乙酮、蒽酮、苯甲醛、4,4’-二甲氧基二苯酮、二苯酮、芴、9,10-苯并菲、聯苯、噻噸酮、蒽醌、4,4’-二(二乙基胺基)二苯酮、菲、萘、4-苯基苯乙酮、4-苯基二苯酮、2-碘萘、苊、2-萘甲腈、1-碘萘、1-萘甲腈、、蔻、苯偶醯、熒蒽、芘、1,2-苯并蒽、吖啶、蒽、稠四苯、2-甲氧基萘、1,4-二氰基萘、9-氰基蒽、9,10-二氰基蒽、2,6,9,10-四氰基蒽等。
當本發明的液晶配向劑含有光增敏劑時,作為其含有比率,相對於100重量份感放射線性聚有機矽氧烷,較佳為20重量份以下,更佳為10重量份以下。
本發明的液晶配向劑,如上所述,含有感放射線性聚有機矽氧烷作為必需成分,除此以外,根據需要還含有其他成分,較佳調製成各成分溶於有機溶劑中的溶液狀組合物。
作為本發明液晶配向劑的調製中可以使用的有機溶劑,較佳為能夠溶解感放射線性聚有機矽氧烷和任選使用的其他成分,並且不與它們反應的溶劑。
本發明液晶配向劑中可較佳使用的有機溶劑,根據任選添加的其他聚合物的種類而不同。
當本發明的液晶配向劑含有感放射線性聚有機矽氧烷和選自聚醯胺酸和聚醯亞胺構成的群組中的至少一種聚合物時,作為較佳的有機溶劑,可以列舉作為聚醯胺酸的合成中所用的溶劑而例示的溶劑。這些有機溶劑可以單獨或兩種以上組合使用。
另外,當本發明的液晶配向劑僅含有感放射線性聚有機矽氧烷作為聚合物時,或者含有感放射線性聚有機矽氧烷和其他聚有機矽氧烷時,作為較佳的有機溶劑,可以列舉例如1-乙氧基-2-丙醇、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇單戊醚、乙二醇單己醚、二甘醇、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、醋酸正丙酯、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯、醋酸二級丁酯、醋酸正戊酯、醋酸二級戊酯、醋酸3-甲氧基丁酯、醋酸甲基戊酯、醋酸2-乙基丁酯、醋酸2-乙基己酯、醋酸苄酯、醋酸正己酯、醋酸環己酯、醋酸辛酯、醋酸戊酯、醋酸異戊酯等。其中,較佳可以列舉醋酸正丙酯、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯、醋酸二級丁酯、醋酸正戊酯、醋酸二級戊酯等。
本發明液晶配向劑的調製中可以使用的較佳溶劑,是根據是否使用其他聚合物及其種類,將上述有機溶劑的1種或兩種以上組合所得的溶劑,是在下述較佳的固體含量濃度下,液晶配向劑中所含的各成分不會析出,且使液晶配向劑的表面張力落在25~40mN/m範圍的溶劑。
本發明液晶配向劑中的固體含量濃度,即液晶配向劑中溶劑以外的所有成分的重量佔液晶配向劑總重量的比率,考慮黏性、揮發性等而進行選擇,較佳為1~10重量%的範圍。本發明的液晶配向劑,塗敷於基板表面,形成作為液晶配向膜的塗膜,當固體含量濃度不足1重量%時,則會出現該塗膜的厚度過小而難以獲得良好的液晶配向膜的情況。另一方面,當固體含量濃度超過10重量%時,則會出現塗膜厚度過厚而難以獲得良好的液晶配向膜,並且液晶配向劑的黏性增大導致塗敷性不夠好的情況。特佳的固體含量濃度範圍,根據將液晶配向劑塗敷於基板時所採用的方法而不同。例如,當採用旋塗法時,特佳1.5~4.5重量%的範圍。當採用印刷法時,特佳使固體含量濃度為3~9重量%的範圍,這樣,可以使溶液黏度落在12~50mPa‧s的範圍。當採用噴墨法時,特佳使固體含量濃度為1~5重量%的範圍,這樣,可以使溶液黏度落在3~15mPa‧s的範圍。
調製本發明液晶配向劑時的溫度,較佳為0~200℃,更佳為10~60℃。
本發明的液晶配向劑,可適用於通過光配向法形成液晶配向膜。
作為形成液晶配向膜的方法,可以列舉例如在基板上塗敷本發明的液晶配向劑形成塗膜,然後通過對該塗膜照射偏光或非偏光放射線而使其產生液晶配向能的方法。
首先,採用例如輥塗法、旋塗法、印刷法、噴墨法等適當的塗敷方法,將本發明液晶配向劑塗敷於設有圖案狀透明導電膜的基板的透明導電膜一側。然後,通過對該塗敷面進行預加熱(預烘焙),接著進行燒成(後烘焙),即形成塗膜。預烘焙條件為例如在40~120℃下進行0.1~5分鐘,後烘焙條件為較佳在120~300℃下、更佳在150~250℃下,較佳進行5~200分鐘,更佳進行10~100分鐘。後烘焙後的塗膜的厚度,較佳為0.001~1μm,更佳為0.005~0.5μm。
作為上述基板,可以使用例如浮製玻璃、鈉鈣玻璃等玻璃;聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚醚碸、聚碳酸酯等塑膠製透明基板等。
作為上述透明導電膜,可以使用SnO2
製的NESA膜、In2
O3
-SnO2
製的ITO膜等。這些透明導電膜的圖案的形成,可採用光刻蝕法或在透明導電膜形成時使用光罩的方法等。
在液晶配向劑的塗敷時,為了進一步改善基板或透明導電膜與塗膜的黏合性,還可以在基板和透明導電膜上預先塗敷官能性矽烷化合物、鈦酸酯化合物等。
接著,通過對上述塗膜照射直線偏光或部分偏光的放射線或者非偏光放射線,使其產生液晶配向能。這裏,作為放射線,可以使用例如含150~800nm波長的光的紫外線和可見光線,而較佳含300~400nm波長的光的紫外線。當所用的放射線為直線偏光或部分偏光時,照射可以從垂直於基板面的方向進行,也可以為了產生預傾斜角而從斜的方向進行,並且,還可以將它們組合進行。當照射非偏光放射線時,照射方向必須是斜方向。
作為所用的光源,可以使用例如低壓汞燈、高壓汞燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射器等。上述較佳波長範圍的紫外線可以通過將上述光源與例如濾光器、衍射光柵等倂用的手段等而獲得。
作為放射線的照射量,較佳為1J/m2
以上,且不足10000J/m2
,更佳為10~3000J/m2
。另外,當通過光配向法使由以前已知的的液晶配向劑形成的液晶配向膜產生液晶配向能時,需要10000J/m2
以上的放射線照射量。但是,若使用本發明的液晶配向劑,則採用光配向法時的放射線照射量即使為3000J/m2
以下、甚至1000J/m2
以下時,也能夠產生良好的液晶配向能,有利於降低液晶顯示元件的製造成本。
另外,本發明中所謂的“預傾角”,是指液晶分子自與基板面平行的方向傾斜的角度。
由本發明液晶配向劑形成的本發明液晶配向膜,其預傾角隨時間的穩定性優良。為了揭示其表現出這種預料不到的優良效果的原因,本發明者們進行了細緻的研究,結果獲悉,本發明液晶配向膜與以前已知的液晶配向膜相比,具有特殊的膜結構。
也就是說,對本發明液晶配向膜,調查來自上述(A)桂皮酸衍生物的基團在厚度方向上的存在分佈,出人意料的發現,在本發明的液晶配向膜中,來源於(A)桂皮酸衍生物的基團,偏布於自膜表面起厚度的30%的範圍內,甚至是25%的範圍內,特別是20%的範圍內。並且,來源於(A)桂皮酸衍生物的基團的濃度,在液晶配向膜的表面具有最大的值。據推測,這種感光性基團在膜表面附近的狹窄範圍內偏布,是能夠以少的曝光量產生隨時間的穩定性優良的預傾角的原因之一。
並且還獲悉,這種特殊的膜結構,特別是在本發明的液晶配向劑以上述較佳的含量比率同時含有上述感放射線性聚有機矽氧烷和其他聚合物時,可以確實地獲得。
液晶配向膜中的來源於(A)桂皮酸衍生物的基團在膜厚方向上的存在分佈,可以通過例如ToF-SIMS分析(飛行時間二次離子品質分析)獲知。
更詳言之,對具有透明導電膜的基板的透明導電膜上形成的液晶配向膜,採用ToF-SIMS測定裝置,用加速電壓為25kV的Bi3 ++
離子簇作為離子源,在離子流為0.05pA、測定視野為100μm、測定品質範圍為0~1850amu的條件下,對液晶配向膜重複進行C60
濺射和ToF-SIMS分析,測定進行至檢測到來自ITO的透明導電膜的原子種類(例如銦離子)為止。由於認為在檢測到來源於透明導電膜的原子種類的時間點已達到膜的最深部位,故而將測定開始至該時間點作為液晶配向膜的膜厚範圍的測定,調查相當於來源於(A)桂皮酸衍生物的基團的片段的計數數量在膜厚方向上的分佈。而且,為了消除測量雜訊(measurement noise)的影響,將膜的各深度(自膜表面起的深度)的計數數量除以膜厚範圍內計數數量的最小值(測量雜訊水準)而進行校正,如此可知來源於(A)桂皮酸衍生物的基團在膜厚方向上的存在分佈。
另外,來源於(A)桂皮酸衍生物的基團偏布於自膜表面起厚度的30%的範圍內,是指在上述校正的分佈中,自液晶配向膜的表面起至30%的範圍內來源於(A)桂皮酸衍生物的基團的濃度為膜厚範圍整個濃度的95%以上。
本發明的液晶顯示元件具有由本發明液晶配向劑形成的液晶配向膜。本發明的液晶顯示元件可以例如如下製造。
準備兩塊如上形成了液晶配向膜的基板,通過在該兩塊基板間佈置液晶,製造液晶胞。液晶胞的製造,可以列舉例如以下的兩種方法。
第一種方法,是以前已知的方法。首先,將兩塊基板隔著間隙(盒間隙)相對設置,使各自的液晶配向膜相對向,用密封劑將兩塊基板的周邊部位貼合,向由基板表面和密封劑圍成的盒間隙內注充液晶後,封閉注入孔,即可製得液晶胞。
第二種方法,是被稱作為ODF(One Drop Fill)方式的方法。在形成液晶配向膜的兩塊基板中的一塊基板上的規定部位,塗敷例如紫外線固化性密封劑材料,再在液晶配向膜面上滴下液晶後,貼合另一塊基板,使液晶配向膜相對向,然後對基板整面照射紫外線,使密封劑固化,即可製得液晶胞。
在採用任一方法時,均需要接著對液晶胞進行加熱至所用液晶呈各向同性相的溫度後,緩慢冷卻至室溫,來消除液晶填充時的流動配向。
然後,通過在液晶胞的外側表面上貼合偏光片,即可製得本發明的液晶顯示元件。這裏,當液晶配向膜為水準配向性時,藉由調整形成了液晶配向膜的兩塊基板中的照射的直線偏光放射線的偏光方向所成的角度以及各基板與偏光片的角度,可以獲得具有TN型或STN型液晶胞的液晶顯示元件。另一方面,當液晶配向膜為垂直配向性時,通過使形成了液晶配向膜的兩塊基板的易配向軸的方向平行而構成液晶胞,並使偏光片以其偏光方向與易配向軸成45度角而貼合在其上,即可製得具有垂直配向型液晶胞的液晶顯示元件。
作為上述密封劑,可以使用例如含作為分隔物的氧化鋁球和硬化劑的環氧樹脂等。
作為上述液晶,較佳使用例如向列型液晶、碟狀型液晶等。
當為TN型液晶胞或STN型液晶胞時,較佳具有正介電各向異性的向列型液晶,可以使用例如聯苯類液晶、苯基環己烷類液晶、酯類液晶、聯三苯類液晶、聯苯基環己烷類液晶、嘧啶類液晶、二烷類液晶、雙環辛烷類液晶、立方烷類液晶等。並且上述液晶中還可以進一步添加例如氯化膽甾醇、膽甾醇壬酸酯、膽甾醇碳酸酯等膽甾型液晶;以商品名“C-15”、“CB-15”(Merck公司生產)銷售的手性劑;對癸氧基苯亞甲基-對胺基-2-甲基丁基桂皮酸酯等鐵電性液晶等而使用。
另一方面,當為垂直配向型液晶胞時,較佳具有負介電各向異性的向列型液晶,可以使用例如二胺基苯類液晶、嗒類液晶、希夫氏鹼類液晶、氧化偶氮基類液晶、聯苯類液晶、苯基環己烷類液晶等。
作為液晶胞外側使用的偏光片,可以列舉將聚乙烯醇延伸配向同時吸收碘的稱作為“H膜”的偏光膜夾在醋酸纖維保護膜中而得的偏光片,或者H膜自身製成的偏光片等。
如此製造的本發明液晶顯示元件,顯示性能、長期可靠性等各種性能優良。
以下,通過實施例對本發明進行更具體的說明,但是本發明並不局限於這些實施例。
以下實施例中的重量平均分子量Mw,是在以下的條件下通過凝膠滲透層析儀(GPC)測定的聚苯乙烯換算的值。
柱子:東曹(股)製造,TSK gel GRCXL II
溶劑:四氫呋喃
溫度:40℃
壓力:68kgf/cm2
環氧基當量是按照JIS C 2105的“鹽酸-甲基乙基酮法”測定的。
聚合物溶液的溶液黏度,是對各合成例中所述的聚合物溶液採用E型黏度計在25℃下測定的值。
另外,在以下當中,原料化合物和聚合物的合成根據需要按照下述的合成路線重複進行,以確保接下來的合成中所使用的必需量。
向裝有攪拌器、溫度計、滴加漏斗和回流冷凝管的反應容器中,加入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0g、甲基異丁基酮500g和三乙胺10.0g,在室溫下進行混合。然後,通過滴加漏斗經30分鐘滴加100g去離子水後,在回流下混合,同時於80℃下使其反應6小時。反應結束後,取出有機層,採用0.2重量%的硝酸銨水溶液進行洗滌至洗滌後的水為中性後,在減壓下餾出除去溶劑和水,得到具有環氧基的聚有機矽氧烷(EPS-1)的黏稠透明液體。
對該具有環氧基的聚有機矽氧烷(EPS-1)進行1
H-NMR分析,在化學位移(δ)=3.2ppm附近得到理論強度的基於環氧基的峰,確認反應中沒有發生環氧基的副反應。
該具有環氧基的聚有機矽氧烷(EPS-1)的重量平均分子量Mw為2200,環氧基當量為186g/莫耳。
按照下述路線1合成了桂皮酸衍生物(2-4-1)。
向1L的茄形燒瓶中加入91.3g 4-羥基安息香酸甲酯、182.4g碳酸鉀和320ml N-甲基-2-吡咯烷酮,在室溫下進行1小時攪拌後,加入99.7g 1-溴戊烷,在100℃下攪拌5小時。反應結束後,用水進行再沉澱。然後,向該沉澱中加入48g氫氧化鈉和400ml水,回流3小時進行水解反應。反應結束後,用鹽酸進行中和,將生成的沉澱用乙醇進行再結晶,得到102g化合物(2-4-1-1)的白色晶體。
取該化合物(2-4-1-1)中的10.41g至反應容器中,向其中加入100ml亞硫醯氯和77μL N,N-二甲基甲醯胺,在80℃下攪拌1小時。然後,在減壓下餾出除去亞硫醯氯,加入二氯甲烷,用碳酸氫鈉水溶液進行洗滌,並用硫酸鎂乾燥,進行濃縮後,加入四氫呋喃配成溶液。
然後,向上述以外的500mL三頸燒瓶中加入7.39g 4-羥基桂皮酸、13.82g碳酸鉀、0.48g四丁基溴化銨、50ml四氫呋喃和100ml水。將該水溶液用冰冷卻,緩慢滴加上述四氫呋喃溶液,進一步在攪拌下進行2小時反應。反應結束後,加入鹽酸進行中和,用乙酸乙酯進行萃取後,用硫酸鎂乾燥,進行濃縮後,用乙醇進行再結晶,得到9.0g桂皮酸衍生物(2-4-1)的白色晶體。
在上述合成例C-1中,除了用110.9g 1-碘-4,4,4-三氟丁烷代替1-溴戊烷以外,與合成例C-1同樣地進行,得到9.2g下述式(2-4-2)表示的化合物(桂皮酸衍生物(2-4-2))的白色晶體。
在上述合成例C-1中,除了作為中間體用9.91g 4-戊基-反式環己基羧酸代替合成、使用的化合物(2-4-1-1)以外,與合成例C-1同樣地進行,得到13g下述式(2-23-1)表示的化合物(桂皮酸衍生物(2-23-1))的白色晶體。
按照下述路線2合成了桂皮酸衍生物(2-31-1)。
向裝有回流管、溫度計和氮氣導入管的500ml的三頸燒瓶中,加入31g化合物(2-31-1-1)、0.23g醋酸鈀、1.2g三(鄰甲苯基)膦、56ml三乙胺、8.2ml丙烯酸和200ml N,N-二甲基乙醯胺,在120℃下攪拌進行3小時反應。反應結束後,過濾反應混合物,向所得濾液中加入1L乙酸乙酯,將所得的有機層依次用稀鹽酸洗滌2次,用水洗滌3次,再用硫酸鎂乾燥後,在減壓下除去溶劑,將所得固體從乙酸乙酯和四氫呋喃的混合溶劑中再結晶,得到15g桂皮酸衍生物(2-31-1)的晶體。
在上述合成例C-4中,除了用36g下述式(2-32-1-1)表示的化合物代替化合物(2-31-1-1)以外,與合成例C-4同樣地操作,得到16g下述式(2-32-1)表示的化合物(桂皮酸衍生物(2-32-1))。
按照下述路線3合成了桂皮酸衍生物(2-35-1)。
向裝有回流管和氮氣導入管的300ml的茄形燒瓶中,加入21g化合物(2-35-1-1)、80ml亞硫醯氯和0.1mL N,N-二甲基甲醯胺,在80℃下攪拌1小時進行反應。反應結束後,從反應混合物中餾出除去亞硫醯氯,然後加入150ml二氯甲烷,將所得有機層用水洗滌3次。將該有機層用硫酸鎂乾燥後,在減壓下除去溶劑,向所得的固體(化合物(1-35-1-2))中加入400ml四氫呋喃(將其作為A溶液)。
另外,向裝有滴加漏斗和溫度計的1L的三頸燒瓶中,加入16g p-羥基桂皮酸、24g碳酸鉀、0.87g四丁基溴化銨、200ml水和100ml四氫呋喃,用冰冷卻至5℃以下。經3小時向其中滴加上述A溶液,進一步在攪拌下進行1小時反應。反應結束後,向反應混合物中加入稀鹽酸使pH為4以下後,加入3L甲苯和1L四氫呋喃,將所得的有機層用水洗滌3次。將該有機層用硫酸鎂乾燥後,在減壓下除去溶劑,將所得的固體從乙醇和四氫呋喃的混合溶劑中再結晶,得到21g桂皮酸衍生物(2-35-1)。
向200ml的三頸燒瓶中,加入5.0g上述合成例E-1中製得的具有環氧基的聚有機矽氧烷(EPS-1)、46.4g甲基異丁基酮、4.76g作為桂皮酸衍生物(A)的上述合成例C-1中得的化合物(2-4-1)(相對於EPS-1所具有的矽原子,相當於50莫耳%)、1.08g作為光增敏性化合物(B)的下述式(B-1-1)表示的化合物(相對於EPS-1所具有的矽原子,相當於20莫耳%)、
和0.10g溴化四丁基銨,在80℃下攪拌12小時進行反應。反應結束後,用甲醇進行再沉澱,將沉澱物溶於乙酸乙酯中得到溶液,將該溶液用水洗滌3次後,餾出除去溶劑,得到2.8g感放射線性聚有機矽氧烷(S-1)的白色粉末。感放射線性聚有機矽氧烷(S-1)的重量平均分子量Mw為12500。
在上述實施例S-1中,除了桂皮酸衍生物(A)和光增敏性化合物(B)的種類和用量分別如表1中所示以外,與實施例S-1同樣地操作,分別合成了感放射線性聚有機矽氧烷(S-2)~(S-55)。所得的各個感放射線性聚有機矽氧烷的重量平均分子量一倂示於表1。
另外,在實施例S-49和S-54中,作為桂皮酸衍生物(A),分別將兩種化合物倂用,在實施例S-31、S-48、S-51和S-52中,分別用其他預傾角表現性化合物替代桂皮酸衍生物(A)的一部分而進行使用。
表1中的桂皮酸衍生物(A)、光增敏性化合物(B)和其他預傾角表現性化合物的簡稱,分別為以下的含義。
2-4-1:上述合成例C-1中製得的桂皮酸衍生物(2-4-1)
2-4-2:上述合成例C-2中製得的桂皮酸衍生物(2-4-2)
2-23-1:上述合成例C-3中製得的桂皮酸衍生物(2-23-1)
2-31-1:上述合成例C-4中製得的桂皮酸衍生物(2-31-1)
2-32-1:上述合成例C-5中製得的桂皮酸衍生物(2-32-1)
2-35-1:上述合成例C-6中製得的桂皮酸衍生物(2-35-1)
B-1-1:上述式(B-1-1)表示的化合物
B-2:上述式(B-2)表示的化合物
B-3:上述式(B-3)表示的化合物
B-5:上述式(B-5)表示的化合物
B-11:上述式(B-11)表示的化合物
B-28-1:下述式(B-28-1)表示的化合物
B-39-1:下述式(B-39-1)表示的化合物
B-42-1:下述式(B-42-1)表示的化合物
B-42-2:下述式(B-42-2)表示的化合物
5-3-1:下述式(5-3-1)表示的化合物
將作為四羧酸二酐的苯均四酸二酐109g(0.50莫耳)和1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐98g(0.50莫耳),作為二胺化合物的4,4-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳)溶於2290g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在40℃下反應3小時後,追加1350g N-甲基-2-吡咯烷酮,得到含10重量%聚醯胺酸(PA-1)的溶液約3590g。該聚醯胺酸溶液的溶液黏度為210mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐98g(0.50莫耳)和苯均四酸二酐109g(0.50莫耳),以及作為二胺化合物的4,4’-二胺基二苯基甲烷198g(1.0莫耳)溶於2290g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在40℃下反應3小時,追加1350g N-甲基-2-吡咯烷酮,得到含10重量%聚醯胺酸(PA-2)的溶液。該聚醯胺酸溶液的溶液黏度為135mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐196g(1.0莫耳),以及作為二胺化合物的4,4’-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳)溶於2246g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在40℃下反應4小時,追加1321g N-甲基-2-吡咯烷酮,得到含10重量%聚醯胺酸(PA-3)的溶液。該聚醯胺酸溶液的溶液黏度為220mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐196g(1.0莫耳),以及作為二胺化合物的2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯212g(1.0莫耳)溶於3670g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在40℃下反應3小時,得到含10重量%聚醯胺酸(PA-4)的溶液。該聚醯胺酸溶液的溶液黏度為170mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐224g(1.0莫耳),以及作為二胺化合物的4,4’-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳)溶於2404g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在40℃下反應4小時,得到含聚醯胺酸(PA-5)的溶液。取少量該聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為190mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐112g(0.50莫耳)和1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳),以及作為二胺化合物的對苯二胺95g(0.88莫耳)、2,2-二(三氟甲基)-4,4-二胺基聯苯32g(0.10莫耳)、3,6-二(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷6.4g(0.010莫耳)和十八烷氧基-2,5-二胺基苯4.0g(0.015莫耳)溶於960g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應9小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為58mPa‧s。
向所得聚醯胺酸溶液中加入2740g N-甲基-2-吡咯烷酮、396g吡啶和409g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換(通過該溶劑置換操作,將脫水閉環反應中使用的吡啶和醋酸酐除去至體系外,以下相同),得到約2500g含有15重量%醯亞胺化率約為95%的聚醯亞胺(PI-1)的溶液。
取少量該聚醯亞胺溶液,在減壓下除去溶劑後,溶於γ-丁內酯中,配成聚合物濃度為8.0重量%的溶液,測定的溶液黏度為33mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐112g(0.50莫耳)和1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺96g(0.89莫耳)、二胺基丙基四甲基二矽氧烷25g(0.10莫耳)和3,6-二(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷13g(0.020莫耳),以及作為單胺的N-十八烷基胺8.1g(0.030莫耳)溶於960g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應6小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為60mPa‧s。
向所得聚醯胺酸溶液中追加2700g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入396g吡啶和409g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15重量%醯亞胺化率約為95%的聚醯亞胺(PI-2)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為6.0重量%的溶液,測定的溶液黏度為18mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐224g(1.0莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺107g(0.99莫耳)和3,6-二(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷6.43g(0.010莫耳)溶於3039g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應6小時,得到溶液黏度約為260mPa‧s的聚醯胺酸溶液。
向所得聚醯胺酸溶液中追加2700g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入396g吡啶和306g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有9.0重量%醯亞胺化率約為89%的聚醯亞胺(PI-3)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為5.0重量%的溶液,測定的溶液黏度為74mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐112g(0.50莫耳)和1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺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)和十八烷氧基-2,5-二胺基苯4.0g(0.011莫耳)溶於2175g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應6小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為110mPa‧s。
取所得聚醯胺酸溶液中的1500g,向其中追加3000g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入221g吡啶和228g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有10重量%醯亞胺化率約為92%的聚醯亞胺(PI-4)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為4.5重量%的溶液,測定的溶液黏度為26mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐19.9g(0.089莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺6.8g(0.063莫耳)、4,4’-二胺基二苯基甲烷3.6g(0.018莫耳)和上述式(D-4)表示的化合物4.7g(0.009莫耳)溶於140g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應4小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成固體成分濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為115mPa‧s。
向所得聚醯胺酸溶液中追加325g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入14g吡啶和18g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.4重量%醯亞胺化率約為77%的聚醯亞胺(PI-5)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為84mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐20.9g(0.093莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺9.2g(0.085莫耳)和上述式(D-4)表示的化合物4.9g(0.009莫耳)溶於140g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應4小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為126mPa‧s。
向所得聚醯胺酸溶液中追加325g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入7.4g吡啶和9.5g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有16.1重量%醯亞胺化率約為54%的聚醯亞胺(PI-6)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為75mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐18.8g(0.084莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺7.4g(0.068莫耳)和上述式(D-4)表示的化合物8.9g(0.017莫耳)溶於140g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應4小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為126mPa‧s。
向所得聚醯胺酸溶液中追加325g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入6.6g吡啶和8.5g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.9重量%醯亞胺化率約為55%的聚醯亞胺(PI-7)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為75mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐19.1g(0.085莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺7.4g(0.069莫耳)和下述式(D-6)
表示的化合物8.5g(0.017莫耳)溶於140g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應4小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為206mPa‧s。
向所得聚醯胺酸溶液中追加325g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入6.7g吡啶和8.7g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.8重量%醯亞胺化率約為52%的聚醯亞胺(PI-8)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為105mPa‧s。
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐17.3g(0.077莫耳),作為二胺化合物的對苯二胺5.9g(0.054莫耳)、上述式(D-4)表示的化合物4.1g(0.008莫耳)和上述式(D-6)表示的化合物7.7g(0.016莫耳)溶於140g N-甲基-2-吡咯烷酮中,使其在60℃下反應4小時。取少量所得聚醯胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為117mPa‧s。
向所得聚醯胺酸溶液中追加325g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入6.1g吡啶和7.9g醋酸酐,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,通過將體系內的溶劑用新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑置換,得到含有15.4重量%醯亞胺化率約為55%的聚醯亞胺(PI-9)的溶液。取少量該聚醯亞胺溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,稀釋成濃度為10重量%的溶液,測定的溶液黏度為109mPa‧s。
向裝有冷凝管的200ml三頸燒瓶中,加入20.8g四乙氧基矽烷和28.2g 1-乙氧基-2-丙醇,在60℃下進行加熱攪拌。向其中加入在容量為20ml的另一燒瓶中調製的0.26g馬來酸酐溶於10.8g水中的馬來酸酐水溶液,在60℃下進一步加熱、攪拌4小時進行反應。從所得反應混合物中餾出除去溶劑,然後加入1-乙氧基-2-丙醇,再次進行濃縮,得到含10重量%其他聚有機矽氧烷(PS-1)的聚合物溶液。測定其他聚有機矽氧烷(PS-1)的重量平均分子量Mw,為5100。
將100重量份上述實施例S-1中製得的感放射線性聚有機矽氧烷(S-1)與作為其他聚合物的換算成聚醯胺酸(PA-1)相當於2000重量份的量的上述合成例PA-1中製得的含聚醯胺酸(PA-1)的溶液進行混合,向其中加入N-甲基-2-吡咯烷酮和丁基溶纖劑,配成溶劑組成為N-甲基-2-吡咯烷酮:丁基溶纖劑=50:50(重量比)、固體含量濃度為3.0重量%的溶液。將該溶液用孔徑為1μm的濾器過濾,調製出液晶配向劑(A-1)。
將該液晶配向劑(A-1)在-15℃下保存6個月。在保存前和保存後,用E型黏度計在25℃下測定黏度。當溶液黏度保存前後的變化率不足10%時,保存穩定性評價為“良好”,為10%以上時,保存穩定性評價為“不良”,此時液晶配向劑(A-1)的保存穩定性為“良好”。
實施例A-2~A-16、A-18~A-68、A-70~A-89和A-91~A-109
除了感放射線性聚有機矽氧烷的種類和其他聚合物的種類和用量分別如表2中所示以外,與實施例A-1同樣地操作,分別調製出液晶配向劑(A-2)~(A-16)、(A-18)~(A-68)、(A-70)~(A-89)和(A-91)~(A-109)。
對這些液晶配向劑,分別與實施例A-1同樣地評價保存穩定性。評價結果示於表2。
取換算成其他聚有機矽氧烷(PS-1)相當於2000重量份的量的上述合成例OE-1中製得的含其他聚有機矽氧烷(PS-1)的溶液,向其中加入100重量份上述實施例S-3中製得的感放射線性聚有機矽氧烷(S-3),再加入1-乙氧基-2-丙醇,配成固體含量濃度為4.0重量%的溶液。將該溶液用孔徑為1μm的濾器過濾,調製出液晶配向劑(A-17)。
對該液晶配向劑(A-17),與實施例A-1同樣地評價保存穩定性,評價結果示於表2。
除了所使用的感放射線性聚有機矽氧烷的種類如表2中所示以外,與實施例A-17同樣地操作,分別調製出液晶配向劑(A-69)和(A-90)。
對這些液晶配向劑,分別與實施例A-1同樣地評價保存穩定性,評價結果示於表2。
採用旋塗機,將上述實施例A-1中調製的液晶配向劑(A-1)塗敷在帶有ITO膜製的透明電極的玻璃基板的透明電極面上,在80℃的加熱板上進行1分鐘預烘焙後,在腔內進行了氮氣換氣的烘箱中於200℃下加熱1小時,形成膜厚為0.1μm的塗膜。然後通過用Hg-Xe燈和Glan-Taylor棱鏡對該塗膜表面以自基板法線傾斜40°的方向照射200J/m2
的含313nm亮線的偏光紫外線,製成液晶配向膜。重複同樣的操作,製作出一對(兩塊)具有液晶配向膜的基板。
對上述基板中的一塊基板的具有液晶配向膜的面的周邊上,通過絲網印刷塗敷加入了直徑為5.5μm的氧化鋁球的環氧樹脂黏合劑後,使一對基板的液晶配向膜面相對向,並且使各基板的紫外線光軸在基板面上的投影方向相互逆平行而進行壓合,再在150℃下經1小時使黏合劑進行熱固化。接著,從液晶注入口向基板之間的間隙內填充負型液晶(Merck公司生產,MLC-6608)後,用環氧基類黏合劑封閉液晶注入口。並且,為了消除液晶注入時的流動配向,將其在150℃下進行加熱後,緩慢冷卻至室溫。然後在基板外測的兩面上貼合偏光板,使其偏光方向相互垂直,並且與液晶配向膜的紫外線光軸在基板面上的投影方向成45°的角度,製造出液晶顯示元件。
對該液晶顯示元件,按照以下的方法進行評價。評價結果示於表3。
對以上製造的液晶顯示元件,通過光學顯微鏡觀察在室溫下ON‧OFF(施加.解除) 5V電壓時明暗的變化中有無異常區域,沒有異常區域時評價為“良好”。
按照非專利文獻5(T. J. Scheffer等,J. Appl. Phys.,第19卷,2013(1980))中記載的方法,通過使用He-Ne鐳射的結晶旋轉法,對以上製造的液晶顯示元件進行預傾角的測定。
在60℃的環境溫度下,在167毫秒的時間跨度內,對以上製造的液晶胞施加5V的電壓,施加時間為60微秒,然後測定從電壓解除至167毫秒後的電壓保持率。測定裝置採用東陽Techniker(股)製的“VHR-1”型。
將以上製造的液晶顯示元件在23℃下保存30天後,再次測定預傾角。當從初期值的變化量不足1°時,預傾角穩定性評價為“良好”。
除了所用的液晶配向劑的種類如表3中所示以外,與實施例D-1同樣地形成液晶配向膜,製造出液晶顯示元件,並進行評價。
結果示於表3。
採用旋塗機,將上述實施例A-46中調製的液晶配向劑(A-46)塗敷在帶有ITO膜製的透明電極的玻璃基板的透明電極面上,在80℃的加熱板上進行1分鐘預烘焙後,在腔內進行了氮氣換氣的烘箱中於210℃下加熱20分鐘,形成膜厚為80nm的塗膜。
採用ULVAC-PHI公司製造的ToF-SIMS測定裝置,用加速電壓為25kV的Bi3 ++
離子簇作為離子源,在離子流為0.05pA,測定視野為100μm、測定品質範圍為0~1850amu的條件下,對以上形成的塗膜面重複進行C60
濺射和ToF-SIMS分析,測定進行至檢測到來自ITO的銦離子為止。檢測到銦離子的時間點視為已經從塗膜表面達到80nm的深度,調查塗膜厚度方向上的組成分佈。此時,顯示m/z=231的片段分佈的曲線示於第1圖(存在分佈)和第2圖(累計值)。另外,這些圖中所示的曲線,是將各深度處該片段的計數數量分配給測量雜訊水準而校正了的曲線。
上述m/z=231的片段,被認為相當於來源於桂皮酸衍生物(2-4-2)的下述式表示的片段。
因此,由第1圖的結果可有力地推知,在本實施例形成的塗膜中,來源於(A)桂皮酸衍生物的基團在塗膜表面處以最高的濃度存在,並且偏布於自表面起至厚度的20%左右的範圍(至多30%的範圍)內。
第1圖為顯示實施例T-1中由ToF-SIMS觀測的m/z=231的片段在膜厚方向上的存在分佈的曲線圖。
第2圖為顯示實施例T-1中由ToF-SIMS觀測的m/z=231的片段在膜厚方向上分佈的累計值的曲線圖。
Claims (11)
- 一種液晶配向劑,其特徵在於含有感放射線性聚有機矽氧烷;該感放射線性聚有機矽氧烷係使選自具有下述式(1)表示的重複單元的聚有機矽氧烷、其水解物和水解物的縮合物構成之群組中的至少一種,與(A)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R為氫原子或碳數1~6之烷基)、-CH=CH2 和-SO2 Cl構成的群組中的至少一種基團的桂皮酸衍生物和(B)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R為氫原子或碳數1~6之烷基)、-CH=CH2 和-SO2 Cl構成的群組中的至少一種基團和光增敏性結構的化合物反應而製得;
- 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中上述(A)桂皮酸衍生物為下述式(2)表示的化合物或下述式(3)表示的化合物,
- 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中上述式(1)中的X1 基團為下述式(X1 -1)或(X1 -2)表示的基團,
- 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中(B)具有光增敏性結構的化合物中的光增敏性結構為選自苯乙酮結構、二苯酮(benzophenone)結構、蒽醌結構、聯苯結構、咔唑結構、硝基芳基結構、芴(fluorene)結構、萘結構、蒽結構、吖啶結構和吲哚結構構成的群組中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之液晶配向劑,其進一步含有選自聚醯胺酸和聚醯亞胺構成的群組中的至少一種聚合物。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之液晶配向劑,其進一步含有選自下述式(4)表示的聚有機矽氧烷、其水解物和水解物的縮合物構成的群組中的至少一種,
- 一種液晶配向膜的形成方法,其特徵在於:在基板上塗敷如申請專利範圍第1至6項中任一項之液晶配向劑而形成塗膜,並對該塗膜照射放射線。
- 一種液晶配向膜,其特徵在於由如申請專利範圍第1至6項中任一項之液晶配向劑形成。
- 如申請專利範圍第8項之液晶配向膜,其中上述來源於(A)桂皮酸衍生物的基團偏布於自液晶配向膜表面起厚度的30%的範圍內。
- 一種液晶顯示元件,其特徵在於具有由如申請專利範圍第1至6項中任一項之液晶配向劑形成的液晶配向膜。
- 一種感放射線性聚有機矽氧烷,其特徵係使選自如申請專利範圍第1項之液晶配向劑中之具有式(1)表示的重複單元的聚有機矽氧烷、其水解物和水解物的縮合物構成的群組中的至少一種,與(A)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R為氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2 和-SO2 Cl構成的群組中的至少一種基團的桂皮酸衍生物,以及 (B)具有選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(其中R為氫原子或碳原子數為1~6的烷基)、-CH=CH2 和-SO2 Cl構成的群組中的至少一種基團和光增敏性結構的化合物反應而製得的;其中,相對於1莫耳矽原子,(A)為0.001~1莫耳;(B)為0.001~0.5莫耳。
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