TWI625360B - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於提供一種液晶配向劑,所述液晶配向劑可形成即使在光應力、熱、濕氣等嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且於產生缺陷的情況時的再加工性優異的液晶配向膜。本發明是一種液晶配向劑,其含有:[A]選自由聚醯胺酸及該聚醯胺酸脫水閉環而成的聚醯亞胺所構成的群組的至少1種聚合物、[B]抗氧化劑以及[C]具有環氧基的化合物。[B]抗氧化劑優選具有下述式(1)或式(2)所表示的基。

Description

液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
本發明涉及一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。
現在已知有具有TN(Twisted Nematic,扭曲向列)型、STN(Super Twisted Nematic,超扭曲向列)型、VA(Vertical Alignment,垂直配向)型、IPS(In-Plane Switching,共面轉換)型、OCB(Optical Compensated Bend,光學補償彎曲)型等顯示模式的液晶顯示元件。在該些任意顯示模式中,液晶分子的配向狀態均由液晶配向膜來控制,因此液晶配向膜及成為該液晶配向膜的材料的液晶配向劑所具有的特性影響到了液晶顯示元件的特性表現。
作為該液晶配向劑的材料,已知有聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯等樹脂材料,特別是由含有聚醯胺酸或聚醯亞胺的液晶配向劑所形成的液晶配向膜的耐熱性、機械強度、與液晶的親和性等優異,於眾多液晶顯示元件中使用(參照專利文獻1~專利文獻6)。
近年來,隨著以液晶顯示元件的高精細化為首的顯示品質提高、低功耗化等的研究的推進,液晶顯示元件的利用範圍擴大。特別是準備在亮度、驅動時間等使用環境比先前的液晶顯示元件更為嚴酷的條件下使用的液晶電視用途以淘汰先前的陰極射線管電視之勢不斷擴大。
然而,先前的具有由含有聚醯胺酸或聚醯亞胺的液晶配向劑而形成的液晶配向膜的液晶顯示元件若於光應力、熱、濕氣等嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動,則存在如下的可能:液晶配向膜劣化,由於液晶單元的電氣特性惡化等而造成顯示品質顯著降低。
另一方面,產生在液晶配向膜的製造步驟中所產生的塗膜的針孔、塗布不均等缺陷的基板有時可通過剝離塗膜(再加工)而再利用。然而,若使用先前的具有環氧基的液晶配向劑,則由於烘烤時環氧基的交聯反應而存在液晶配向膜的再加工性(剝離性)降低的可能。
根據此種狀況,期望開發出一種液晶配向劑,所述液晶配向劑可形成即使在進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且產生缺陷的情況時的再加工性優異的液晶配向膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平4-153622號公報
[專利文獻2]日本專利特開昭60-107020號公報
[專利文獻3]日本專利特開昭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]日本專利特開昭62-165628號公報
[專利文獻6]日本專利特開平11-258605號公報
本發明是基於以上事實而成的,其目的在於提供一種液晶配向劑,所述液晶配向劑可形成即使在光應力、熱、濕氣等嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且於產生缺陷的情況時的再加工性優異的液晶配向膜。
用以解決上述課題而成的發明是一種液晶配向劑,其含有:
[A]選自由聚醯胺酸及該聚醯胺酸脫水閉環而成的聚醯亞胺所構成的群組的至少1種聚合物(以下亦稱為「[A]聚合物」);
[B]抗氧化劑;以及
[C]具有環氧基的化合物(以下亦稱為「[C]化合物」)。
該液晶配向劑含有[A]聚合物、[B]抗氧化劑及[C]化合物,因此即使於光應力、熱、濕氣等嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且可表現出優異的再加工性。
[B]抗氧化劑優選具有下述式(1)或式(2)所表示的基。
[化1]
(於式(1)中,
R1為氫原子、碳數為1~20的烷基、碳數為6~20的芳基、碳數為7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基或1,4-二氧代丁基。而且,式(1)所表示的基是自R1所表示的烷基、芳基、芳烷基、1,3-二氧代丁基及1,4-二氧代丁基除去1個氫原子而成為2價基,亦可形成分子鏈的一部分。
R2~R5分別獨立為碳數為1~6的烷基、碳數為6~12的芳基或碳數為7~13的芳烷基。
X1為單鍵、羰基、*-(CH2)n-O-、*-O-、或*-CONH-。其中,*所表示的鍵表示與呱啶環鍵結的部位。而且,n為1~4的整數。
X2~X5分別獨立為單鍵、羰基、**-CH2-CO-或**-CH2-CH(OH)-。其中,**所表示的鍵表示與呱啶環鍵結的部位。)
[化2]
(於式(2)中,R6為碳數為4~16的烴基。其中,上述烴基亦可於碳骨架鏈中具有氧原子或硫原子。a為0~3的整數。R7為氫原子或碳數為1~16的烴基。其中,於R7為多個的情況時,多個R7可相同亦可不同。)
由於[B]抗氧化劑具有上述特定結構的基,因此可進一步提高耐光性及耐高溫高濕性。
[C]化合物優選的是含有環氧基的聚有機矽氧烷或單官能環氧化合物。
通過使[C]化合物為含有環氧基的聚有機矽氧烷或單官能環氧化合物,即使是具有環氧基的組成物亦可形成再加工性更優異的液晶配向膜。
[A]聚合物優選的是四羧酸二酐與二胺反應而獲得的聚合物,所述四羧酸二酐包含選自由2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮及2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐所構成的群組的至少1種。通過使用上述特定化合物作為酸二酐,可使耐光性及耐高溫高濕性進一步提高。
上述二胺優選的是包含選自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所構成的群組的至少1種。通過使用上述特定化合物作為二胺,可使耐光性及耐高溫高濕性進一步提高。
由該液晶配向劑所形成的液晶配向膜及具有該液晶配向膜的液晶顯示元件亦適宜地包含於本發明中。該液晶顯示元件可適宜地適用於各種裝置中,例如用於時鐘、攜帶型遊戲機、文字處理機、筆記型電腦、汽車導航系統、可攜式攝像機、個人數位助理、數位相機、手機、各種顯示器、液晶電視等的顯示裝置中。
[發明的效果]
利用本發明的液晶配向劑,可形成即使於光應力、熱、濕氣等嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且於產生缺陷的情況時的再加工性優異的液晶配向膜。因此,具有該液晶配向膜的本發明的液晶顯示元件的顯示品質降低較少,可有效地適用於各種裝置中,例如可適宜地適用於時鐘、攜帶型遊戲機、文字處理機、筆記型電腦、汽車導航系統、可攜式攝像機、個人數位助理、數位相機、手機、各種顯示器、液晶電視等的顯示裝置中。
<液晶配向劑>
本發明的液晶配向劑含有[A]聚合物、[B]抗氧化劑及[C]化合物。由於該液晶配向劑含有[A]聚合物、[B]抗氧化劑及[C]化合物,因此即使於光應力、熱、濕氣等嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且可表現出優異的再加工性。而且,該液晶配向劑只要不損及本發明的效果,亦可含有其他任意成分。以下對各成分加以詳述。
<[A]聚合物>
[A]聚合物是選自由聚醯胺酸及該聚醯胺酸脫水閉環而成的聚醯亞胺所構成的群組的至少1種聚合物。作為[A]聚合物的聚醯胺酸,可通過使四羧酸二酐與二胺反應而獲得。以下,對四羧酸二酐及二胺加以詳述。
[四羧酸二酐]
四羧酸二酐例如可列舉脂肪族四羧酸二酐、脂環族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。該些四羧酸二酐可單獨使用或者將2種以上組合使用。
脂肪族四羧酸二酐例如可列舉丁烷四甲酸二酐等。
脂環族四羧酸二酐例如可列舉1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐、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)-萘并[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)-萘并[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-1,2-二甲酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮等。
芳香族四羧酸二酐例如可列舉均苯四甲酸二酐等。
其他四羧酸二酐可列舉日本專利特願2010-97188號公報中所記載的四羧酸二酐等。
四羧酸二酐優選包含脂環族四羧酸二酐的四羧酸二酐。而且,更優選包含2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐的四羧酸二酐。進一步特別優選包含1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐的四羧酸二酐。通過使用上述特定化合物作為四羧酸二酐,可使耐光性及耐高溫高濕性進一步提高。
上述特別優選的1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐的使用比例相對於所有四羧酸二酐而言優選為10 mol%以上,更優選為20 mol%~90 mol%。
[二胺]
二胺例如可列舉脂肪族二胺、脂環族二胺、芳香族二胺、二氨基有機矽氧烷等。該些二胺可單獨使用或者將2種以上組合使用。
脂肪族二胺例如可列舉1,3-間苯二甲胺、1,3-丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺等。
脂肪族二胺例如可列舉1,4-二氨基環己烷、4,4'-亞甲基雙(環己胺)、1,3-雙(氨基甲基)環己烷等。
芳香族二胺例如可列舉對苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯硫醚、1,5-二氨基萘、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基聯苯、4,4'-二氨基-2,2'-雙(三氟甲基)聯苯、2,7-二氨基芴、4,4'-二氨基二苯醚、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-氨基苯基)芴、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4'-(對伸苯基二異亞丙基)雙苯胺、4,4'-(間伸苯基二異亞丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯、4,4'-雙(4-氨基苯氧基)聯苯、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、3,6-二氨基吖啶、3,6-二氨基哢唑、N-甲基-3,6-二氨基哢唑、N-乙基-3,6-二氨基哢唑、N-苯基-3,6-二氨基哢唑、N,N'-雙(4-氨基苯基)-聯苯胺、N,N'-雙(4-氨基苯基)-N,N'-二甲基聯苯胺、1,4-雙-(4-氨基苯基)-呱嗪、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺、3,5-二氨基苯甲酸、膽甾烷基氧基-3,5-二氨基苯、膽甾烯基氧基-3,5-二氨基苯、膽甾烷基氧基-2,4-二氨基苯、膽甾烯基氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸膽甾烷基酯、3,5-二氨基苯甲酸膽甾烯基酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-氨基苯甲醯氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-氨基苯氧基)膽甾烷、4-(4'-三氟甲氧基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、4-(4'-三氟甲基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、1,1-雙(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、1,1-雙(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((氨基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基環己基)環己烷、2,4-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺、4-氨基苯甲胺、3-氨基苯甲胺及下述式(3)所表示的化合物等。
[化3]
於上述式(3)中,R8為碳數為1~3的烷基、*-O-、*-COO-或*-OCO-。其中,*為與二氨基苯基鍵結的部位。b為0或1。c為0~2的整數。d為1~20的整數。優選二氨基苯基中的2個氨基鍵結於2,4位或3,5位。而且,優選a及b均不為0。
上述式(3)所表示的化合物例如可列舉下述式所表示的化合物等。
[化4]
二氨基有機矽氧烷例如可列舉1,3-雙(3-氨基丙基)-四甲基二矽氧烷等。其他二胺可列舉於日本專利特願2010-97188號公報中所記載的二胺等。
二胺優選包含芳香族二胺的二胺。而且,更優選包含選自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所構成的群組的至少1種的二胺。通過使用上述特定化合物作為二胺,可使耐光性及耐高溫高濕性進一步提高。作為上述特定化合物的市售品,例如可舉出TMDA(日本純良藥品製)。TMDA為1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺與1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺的混合物。
作為上述優選的芳香族二胺的使用比例,相對於所有二胺而言優選為30 mol%以上,更優選為50 mol%以上,特別優選為80 mol%以上。而且,作為上述更優選的選自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所構成的群組的至少1種的使用比例,相對於所有二胺而言優選為10 mol%以上,更優選為20 mol%~90 mol%。
而且,合成VA型配向膜中的聚醯胺酸時所使用的二胺優選包含相對於所有二胺而言為5 mol%以上的作為預傾成分的十二烷氧基-2,4-二氨基苯、十四烷氧基-2,4-二氨基苯、十五烷氧基-2,4-二氨基苯、十六烷氧基-2,4-二氨基苯、十八烷氧基-2,4-二氨基苯、十二烷氧基-2,5-二氨基苯、十四烷氧基-2,5-二氨基苯、十五烷氧基-2,5-二氨基苯、十六烷氧基-2,5-二氨基苯、十八烷氧基-2,5-二氨基苯、膽甾烷基氧基-3,5-二氨基苯、膽甾烯基氧基-3,5-二氨基苯、膽甾烷基氧基-2,4-二氨基苯、膽甾烯基氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸膽甾烯基酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-氨基苯甲醯氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-氨基苯氧基)膽甾烷、4-(4'-三氟甲氧基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、4-(4'-三氟甲基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、1,1-雙(4-(氨基苯基甲基)苯基)-4-丁基環己烷、1,1-雙(4-(氨基苯基甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-(氨基苯氧基甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-(氨基苯基甲基)苯基)-4-(4-庚基環己基)環己烷、上述式(3)所表示的化合物等,更優選包含10 mol%。
[聚醯胺酸的合成方法]
該液晶配向劑中的聚醯胺酸可通過使上述四羧酸二酐與二胺反應而獲得。作為提供至聚醯胺酸的合成反應的四羧酸二酐的使用比例,相對於二胺中所含的氨基1當量而言,四羧酸二酐的酸酐基優選為0.2當量~2當量,更優選為0.3當量~1.2當量。
聚醯胺酸的合成反應優選於有機溶劑中實施,反應溫度優選為-20℃~150℃,更優選為0℃~100℃。反應時間優選為0.1小時~24小時,更優選為0.5小時~12小時。有機溶劑例如可列舉非質子性極性溶劑、酚及其衍生物、醇、酮、酯、醚、鹵代烴、烴等。
上述非質子性極性溶劑例如可列舉N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷醯三胺等。
上述酚衍生物例如可列舉間甲酚、二甲苯酚、鹵代酚等。
上述醇例如可列舉甲醇、乙醇、異丙醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇、乙二醇單甲醚等。
上述酮例如可列舉丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等。
上述酯例如可列舉乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯等。
上述醚例如可列舉二乙醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單正丙醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單正丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、四氫呋喃等。
上述鹵代烴例如可列舉二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、鄰二氯苯等。
上述烴例如可列舉己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、二異戊基醚等。
該些有機溶劑中,優選的是使用選自由非質子性極性溶劑、酚及其衍生物所構成的群組(第一群組的有機溶劑)的一種以上,或者選自上述第一群組的有機溶劑的一種以上與選自由醇、酮、酯、醚、鹵代烴及烴所構成的群組(第二群組的有機溶劑)的一種以上的混合物。作為第二群組的有機溶劑的使用比例,相對於第一群組及第二群組的有機溶劑的合計而言優選為50質量%以下,更優選為40質量%以下,特別優選為30質量%以下。
作為有機溶劑的使用量,相對於四羧酸二酐及二胺的合計量而言優選為0.1質量%~50質量%。
如上所述而獲得溶解聚醯胺酸而成的反應溶液。該反應溶液可直接供至液晶配向劑的調製,也可以使反應溶液中所含的聚醯胺酸離析後供至液晶配向劑的調製,或者對離析的聚醯胺酸進行純化後供至液晶配向劑的調製。於將聚醯胺酸脫水閉環而製成聚醯亞胺的情況時,可將上述反應溶液直接供至脫水閉環反應,亦可將反應溶液中所含的聚醯胺酸離析後供至脫水閉環反應,或者對離析的聚醯胺酸進行純化後供至脫水閉環反應。聚醯胺酸的離析及純化可依照公知的方法而進行。
[聚醯亞胺的合成方法]
可於該液晶配向劑中含有的聚醯亞胺可藉由對上述聚醯胺酸進行脫水閉環將其醯亞胺化獲得。
聚醯亞胺的合成中所用的四羧酸二酐及二胺可列舉與聚醯胺酸的合成中所使用的四羧酸二酐及二胺同樣的化合物。關於優選的四羧酸二酐及二胺的種類及使用比例,亦與聚醯胺酸的合成的情況相同。
上述聚醯亞胺可以是作為原料的聚醯胺酸所具有的醯胺酸結構全部脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,亦可為醯胺酸結構的僅僅一部分脫水閉環、醯胺酸結構與醯亞胺環結構並存的部分醯亞胺化物。該液晶配向劑中的聚醯亞胺的醯亞胺化率優選為30%以上,更優選為50%~99%,特別優選為65%~99%。上述醯亞胺化率是以百分率表示聚醯亞胺的醯亞胺環結構數相對於醯胺酸結構數與醯亞胺環結構數的合計的所占的比例。此時,醯亞胺環的一部分亦可為異醯亞胺環。醯亞胺化率可通過聚醯亞胺的1H-NMR而獲知。
另外,本說明書中的醯亞胺化率是根據將聚醯亞胺於室溫下充分減壓乾燥後,溶解於氘化二甲基亞碸中,以四甲基矽烷為基準物質而於室溫下測定的1H-NMR,利用下述數學式(3)而求出。
醯亞胺化率(%)={1-(A1/A2)×α}×100 (3)
於上述式(3)中,A1是出現在化學位移10 ppm附近的源自NH基的質子的峰面積,A2是源自其他質子的峰面積,α是其他質子相對於1個聚醯亞胺的前驅物(聚醯胺酸)中的NH基的質子的個數比例。
用以合成上述聚醯亞胺的聚醯胺酸的脫水閉環可通過對聚醯胺酸進行加熱的方法而進行,或者通過將聚醯胺酸溶解於有機溶劑中,於該溶液中添加脫水劑及脫水閉環催化劑而視需要進行加熱的方法而進行。優選後者的方法。
脫水劑例如可列舉乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐等。作為脫水劑的使用量,相對於聚醯胺酸的結構單元1莫耳而言優選為0.01莫耳~20莫耳。
脫水閉環催化劑例如可列舉吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等三級胺。作為脫水閉環催化劑的使用量,相對於使用的脫水劑1莫耳而言優選為0.01莫耳~10莫耳。作為脫水閉環反應中所使用的有機溶劑,可列舉作為聚醯胺酸的合成中所使用的有機溶劑而例示的有機溶劑。脫水閉環反應的反應溫度優選為0℃~180℃,更優選為10℃~150℃。反應時間優選為1.0小時~120小時,更優選為2.0小時~30小時。
反應溶液可直接供至液晶配向劑的調製,也可以自反應溶液中除去脫水劑及脫水閉環催化劑後而供至液晶配向劑的調製,也可以使聚醯亞胺離析後而供至液晶配向劑的調製,或者對離析的聚醯亞胺進行純化後供至液晶配向劑的調製。為了自反應溶液中除去脫水劑及脫水閉環催化劑,例如可適用溶劑置換等方法。聚醯亞胺的離析及純化可依照公知的方法而進行。
該液晶配向劑可含有的聚醯胺酸或聚醯亞胺亦可為分子量得到調節的末端改質型聚合物。通過使用末端改質型聚合物,可不損及本發明的效果地進一步改善液晶配向劑的塗布特性等。此種末端改質型聚合物可於合成聚醯胺酸時,通過將分子量調節劑添加於聚合反應系統中而進行。分子量調節劑例如可列舉酸單酐、單胺化合物、單異氰酸酯化合物等。
酸單酐例如可列舉馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、正癸基琥珀酸酐、正十二烷基琥珀酸酐、正十四烷基琥珀酸酐、正十六烷基琥珀酸酐等。
上述單胺化合物例如可列舉苯胺、環己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一烷基胺、正十二烷基胺、正十三烷基胺、正十四烷基胺、正十五烷基胺、正十六烷基胺、正十七烷基胺、正十八烷基胺、正二十烷基胺等。
上述單異氰酸酯化合物例如可列舉異氰酸苯酯、異氰酸萘酯等。
作為分子量調節劑的使用比例,相對於合成聚醯胺酸時所使用的四羧酸二酐及二胺的合計100質量份而言優選為20質量份以下,更優選為10質量份以下。
如上所述而所得的聚醯胺酸或聚醯亞胺於製成濃度為10質量%的溶液時,優選為20 mPa‧s~800 mPa‧s的溶液黏度,更優選為30 mPa‧s~500 mPa‧s的溶液黏度。
另外,本說明書中的聚合物的溶液黏度(mPa‧s)是對使用規定溶劑而調製的濃度為10質量%的聚合物溶液,使用E型旋轉黏度計而於25℃下測定的值。
<[B]抗氧化劑>
[B]抗氧化劑是可捕捉、分解由於紫外線或熱等能量而產生的過氧自由基及氫過氧化物,抑制物質的氧化劣化的化合物。如果由於紫外線或熱等而於[A]聚合物中產生自由基,則存在如下的情況:該自由基於基點產生新的自由基或過氧化物(過氧化物進一步產生新的自由基)、造成高分子原材料的功能降低。[B]抗氧化劑發揮作為使如此而產生的自由基無效化的自由基補捉劑的功能,其結果可防止高分子原材料的氧化,抑制其劣化。
[B]抗氧化劑優選具有上述式(1)或式(2)所表示的基。由於[B]抗氧化劑具有上述特定結構的基,因此可使耐光性及耐高溫高濕性進一步提高。
於上述式(1)中,R1為氫原子、碳數為1~20的烷基、碳數為6~20的芳基、碳數為7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基或1,4-二氧代丁基。而且,式(1)所表示的基是自R1所表示的烷基、芳基、芳烷基、1,3-二氧代丁基及1,4-二氧代丁基除去1個氫原子而成為2價基,亦可形成分子鏈的一部分。R2~R5分別獨立為碳數為1~6的烷基、碳數為6~12的芳基或碳數為7~13的芳烷基。X1為單鍵、羰基、*-(CH2)n-O-、*-O-、或*-CONH-。其中,*所表示的鍵表示與呱啶環鍵結的部位。而且,n為1~4的整數。X2~X5分別獨立為單鍵、羰基、**-CH2-CO-或**-CH2-CH(OH)-。其中,**所表示的鍵表示與呱啶環鍵結的部位。於上述式(2)中,R6為碳數為4~16的烴基。其中,上述烴基亦可於碳骨架鏈中具有氧原子或硫原子。a為0~3的整數。R7為氫原子或碳數為1~16的烴基。其中,於R7為多個的情況時,多個R7可相同亦可不同。
上述R1所表示的碳數為1~20的烷基例如可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基等。上述R1所表示的碳數為6~20的芳基例如可列舉苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、4-氯苯基、4-異丙基苯基、4-正丁基苯基、3-氯-4-甲基苯基、4-吡啶基、2-苯基-4-喹啉基、2-(4'-三級丁基苯基)-4-喹啉基、2-(2'-噻吩基)-4-喹啉基等。上述R2~R5所表示的碳數為1~6的烷基例如可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。上述R1~R5所表示的碳數為7~13的芳烷基例如可列舉苄基、苯乙基等。上述R2~R5所表示的碳數為6~12的芳基例如可列舉苯基等。上述R6所表示的碳骨架鏈中亦可具有氧原子或硫原子的碳數為4~16的烴基例如可列舉三級丁基、1-甲基十五烷基、辛硫基甲基、十二烷硫基甲基等。R7所表示的碳數為1~16的烴基例如可列舉甲基、三級丁基、1-甲基十五烷基、辛硫基甲基等。
[B]抗氧化劑可使用市售品,例如可列舉酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑及該些的摻合系化合物等。該些[B]抗氧化劑可單獨使用或者將2種以上組合使用。
酚系抗氧化劑的市售品例如可列舉ADEKASTAB AO-20、ADEKASTAB AO-30、ADEKASTAB AO-40、ADEKASTAB AO-50、ADEKASTAB AO-60、ADEKASTAB AO-80、ADEKASTAB AO-330(以上由艾迪科公司製造)、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425、IRGANOX1520、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX3790、IRGANOX5057、IRGANOX565、IRGAMOD295(以上由巴斯夫日本公司製造)等。
胺系抗氧化劑的市售品例如可列舉ADEKASTAB LA-52、LA-57、LA-63、LA-68、LA-72、LA-77、LA-81、LA-82、LA-87、LA-402、LA-502(以上由艾迪科公司製造)、 CHIMASSORB119、CHIMASSORB2020、CHIMASSORB944、TINUVIN622、TINUVIN123、TINUVIN144、TINUVIN765、TINUVIN770、TINUVIN111、TINUVIN783、TINUVIN791(以上由巴斯夫日本公司製造)等。
磷系抗氧化劑的市售品例如可列舉ADEKASTAB PEP-4C、ADEKASTABPEP-8、ADEKASTAB PEP-36、HP-10、2112(以上由艾迪科公司製造)、IRGAFOS168、GSY-P101(以上由堺化學工業公司製造)、IRGAFOS168、IRGAFOS12、IRGAFOS126、IRGAFOS38、IRGAFOSP-EPQ(以上由巴斯夫日本公司製造)等。
硫系抗氧化劑的市售品例如可列舉ADEKASTAB AO-412、ADEKASTAB AO-503(以上由艾迪科公司製造)、IRGANOX PS 800、IRGANOX PS 802(以上由巴斯夫日本公司製造)等。
摻合系抗氧化劑的市售品例如可列舉ADEKASTAB A-611、ADEKASTAB A-612、ADEKASTAB A-613、ADEKASTAB AO-37、ADEKASTAB AO-15、ADEKASTAB AO-18、328(以上由艾迪科公司製造)、TINUVIN111、TINUVIN783、TINUVIN791(以上由巴斯夫日本公司製造)等。
該些市售品中優選為酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑。作為[B]抗氧化劑的含有比例,相對於[A]聚合物100質量份而言優選為10質量份以下,更優選為5質量份以下,特別優選為0.1質量份~3質量份以下。
<[C]化合物>
[C]化合物是具有環氧基的化合物。本說明書中的環氧基是指包含環氧乙烷基及環氰丙烷基的基。[C]化合物若於分子內具有一個以上環氧基則並無特別限定,可列舉: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、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、N,N,N',N'-四縮水甘油基-間苯二甲胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基氨基甲基)環己烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苯甲胺、N,N-二縮水甘油基-氨基甲基環己烷、N,N-二縮水甘油基-環己胺、縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三乙氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3,3'-(1,3-(2-甲烯基)丙烷二基雙(氧基亞甲基))雙-(3-乙基環氧丙烷)、1,2-雙[(3-乙基-3-環氧丙基甲氧基)甲基]乙烷、1,3-雙[(3-乙基-3-環氧丙基甲氧基)甲基]丙烷、乙二醇雙(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、二環戊烯基雙(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、三乙二醇雙(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、四乙二醇雙(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、三羥甲基丙烷三(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、1,4-雙(3-乙基-3-環氧丙基甲氧基)丁烷、1,6-雙(3-乙基-3-環氧丙基甲氧基)己烷、季戊四醇三(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、季戊四醇四(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、二季戊四醇六(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、二季戊四醇五(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、二季戊四醇四(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、二-三羥甲基丙烷四(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚、1,4-雙{[(3-乙基-3-環氧丙基)甲氧基]甲基}苯、二[2-(3-環氧丙基)丁基]醚、1,4-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基]苯、1,3-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基]苯、1,2-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基]苯、4,4'-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基]聯苯、2,2'-雙[(3-乙基-3-環氧丙基)甲氧基]聯苯、3,3',5,5'-四甲基[4,4'-雙(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基]聯苯、2,7-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基]萘、1,6-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基]-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟己烷、3(4),8(9)-雙[(1-乙基-3-環氧丙基)甲氧基甲基]-三環[5.2.1.02,6]癸烷、4,4'-雙[(1-乙基-3-環氧丙基)甲基]硫二苯硫醚、2,3-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基甲基]降冰片烷、2-乙基-2-[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲氧基甲基]-1,3-O-雙[(1-乙基-3-環氧丙基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、2,2-二甲基-1,3-O-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-O-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、1,4-O-雙[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲基]-丁烷-1,4-二醇、2,4,6-O-三[(3-乙基環氧丙烷-3-基)甲基]三聚氰酸、雙酚A與3-乙基-3-氯甲基環氧丙烷的醚化物、雙酚F與3-乙基-3-氯甲基環氧丙烷的醚化物、酚系酚醛清漆與3-乙基-3-氯甲基環氧丙烷的醚化物、甲酚酚醛清漆與3-乙基-3-氯甲基環氧丙烷的醚化物、環氧丙基倍半矽氧烷、3-乙基-3-羥基甲基環氧丙烷的矽烷醇鹽等。
而且,[C]化合物的市售品例如可列舉DENACOL EX611、DENACOL EX612、DENACOL EX614、DENACOL EX622、DENACOL EX512、DENACOL EX621、DENACOL EX411、DENACOL EX421、DENACOL EX313、DENACOL EX321、DENACOL EX201、DENACOL EX211、DENACOL EX212、DENACOL EX252、DENACOL EX911、DENACOL EX941、DENACOL EX920、DENACOL EX931、DENACOL EX111、DENACOL EX121、DENACOL EX141、DENACOL EX142、DENACOL EX146、DENACOL EX192、DENACOL EX721、DENACOL EX203、DENACOL EX711、DENACOL EX147、DENACOL EX221、DENACOL EX150、DYNAREX R45EPT、DYNAREX EX810、DYNAREX EX811、DYNAREX EX850、DYNAREX EX851、DYNAREX EX821、DYNAREX EX830、DYNAREX EX832、DYNAREX EX841、DYNAREX EX861、DYNAREX EX145、DYNAREX EX147(以上由長瀨化成公司製造)、ARONE OXETANE OXT-121(XDO)、ARONE OXETANE 221(DOX)、HQOX、RSOX、CTOX、4,4'-BPOX、2,2'-BPOX、TM-BPOX、2,7-NpDOX、OFH-DOX、NDMOX、TMPTOX、NPGOX、BisAOX、BisFOX、PNOX、CNOX、OX-SQ、OX-SC(以上由東亞合成公司製造)、ETARNACOLL OXBP(宇部興產公司製造)等。
其他[C]化合物亦可使用WO2009/096598中所記載的含有環氧基的聚有機矽氧烷。
該些中的[C]化合物優選為含有環氧基的聚有機矽氧烷或單官能環氧化合物。通過使[C]化合物為含有環氧基的聚有機矽氧烷或單官能環氧化合物,即使是具有環氧基的組成物亦可形成再加工性更優異的液晶配向膜。
含有環氧基的聚有機矽氧烷的合成方法可通過如下方式而合成:優選將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,優選於適當的有機溶劑、水及催化劑的存在下而進行水解或水解及縮合。
具有環氧基的矽烷化合物例如可列舉3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚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。該些化合物可單獨使用或者將2種以上組合使用。
其他矽烷化合物例如可列舉四氯矽甲烷、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、氟三氯矽烷、氟三甲氧基矽烷、氟三乙氧基矽烷、氟三正丙氧基矽烷、氟三異丙氧基矽烷、氟三正丁氧基矽烷、氟三二級丁氧基矽烷、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、羥基甲基三氯矽烷、羥基甲基三甲氧基矽烷、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、氯二甲基矽烷、甲氧基二甲基矽烷、乙氧基二甲基矽烷、三甲基氯矽烷、三甲基溴矽烷、三甲基碘矽烷、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等。該些化合物可單獨使用或者將2種以上組合使用。
具有環氧基的聚有機矽氧烷的環氧當量優選為50 g/mol~10,000 g/mol,更優選為100 g/mol~10,000 g/mol,特別優選為100 g/mol~1,000 g/mol。因此,於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例優選以所得的聚有機矽氧烷的環氧當量成為上述範圍的方式進行設定。本說明書的環氧當量是指利用JIS C 2105中所記載的鹽酸-丁酮法而測定的值。
於合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時,可使用的有機溶劑例如可列舉烴化合物、酮化合物、酯化合物、醚化合物、醇化合物等。該些化合物可單獨使用或者將2種以上組合使用。
烴化合物例如可列舉甲苯、二甲苯等。酮化合物例如可列舉甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基正戊基酮、二乙基酮、環己酮等。酯化合物例如可列舉乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸-3-甲氧基丁酯、乳酸乙酯等。醚化合物例如可列舉乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氫呋喃、二噁烷等。醇化合物例如可列舉1-己醇、4甲基-2-戊醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單正丙醚、乙二醇單正丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丙醚等。
作為有機溶劑的使用量,相對於所有矽烷化合物100質量份而言優選為10質量份~10,000質量份,更優選為50質量份~1,000質量份。
作為合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時的水的使用量,相對於所有矽烷化合物而言優選為0.5倍莫耳~100倍莫耳,更優選為1倍莫耳~30倍莫耳。
合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時的水解或水解及縮合反應優選通過如下方式而實施:將具有環氧基的矽烷化合物與視需要的其他矽烷化合物溶解於有機溶劑中,將該溶液與有機鹼及水加以混合,利用例如油浴等而進行加熱。
水解及縮合反應時的加熱溫度優選為130℃以下,更優選為40℃~100℃。加熱時間優選為0.5小時~12小時,更優選為1小時~8小時。於加熱中可對混合液進行攪拌,亦可置於回流下。
優選於反應結束後,用水對自反應液分取的有機溶劑層進行清洗。於清洗時,自清洗操作變容易的方面而言優選用包含少量鹽的水、例如0.2質量%左右的硝酸銨水溶液等進行清洗。清洗可進行至清洗後的水層成為中性,其後視需要用無機硫酸鈣、分子篩等乾燥劑將有機溶劑層加以乾燥後,除去溶劑而獲得目標具有環氧基的聚有機矽氧烷。
具有環氧基的聚有機矽氧烷亦可使用市售品。此種市售品例如可列舉DMS-E01、DMS-E12、DMS-E21、EMS-32(以上由智索股份有限公司製造)等。
具有環氧基的聚有機矽氧烷的利用凝膠滲透色譜儀而測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)優選為500~100,000,更優選為1,000~10,000。另外,於本說明書中,Mw是利用下述規格的凝膠滲透色譜儀而測定的聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹公司製造、TSK-GEL
溶劑:四氫呋喃
管柱溫度:40℃
壓力:80 kgf/cm2
作為[C]化合物的含有比例,相對於[A]聚合物100質量份而言優選為40質量份以下,更優選為1質量份~30質量份以下。
<任意成分>
該液晶配向劑除了[A]聚合物、[B]抗氧化劑及[C]化合物以外,可於不損及本發明的效果的範圍內含有[A]聚合物以外的其他聚合物、官能性矽烷化合物等任意成分。該些各任意成分可單獨使用,亦可將2種以上混合使用。以下,對各成分加以詳述。
[其他聚合物]
其他聚合物可用以改善溶液特性及電氣特性。其他聚合物例如可列舉聚醯胺酸酯、聚酯、聚醯胺、聚矽氧烷、纖維素衍生物、聚甲醛、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。而且,其他聚合物的含量可根據其目的而適宜決定。
[官能性矽烷化合物]
自使該液晶配向劑的印刷性進一步提高的觀點考慮,可含有官能性矽烷化合物。官能性矽烷化合物例如可列舉:3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三乙氧基矽烷、2-氨基丙基三甲氧基矽烷、2-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨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-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三伸乙基三胺、N-三甲氧基甲矽烷基丙基三伸乙基三胺、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-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-氨基丙基三乙氧基矽烷等。作為官能性矽烷化合物的使用比例,相對於[A]聚合物100質量份而言優選為2質量份以下,更優選為0.1質量份~1質量份。
<液晶配向劑的調製方法>
將該液晶配向劑調製為使上述[A]聚合物、[B]抗氧化劑及[C]化合物、以及視需要的任意成分優選溶解於有機溶劑中而成的溶液狀組成物。
有機溶劑例如可列舉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、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單正丙醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二異丁酮、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、二異戊基醚、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯等。該些有機溶劑可單獨使用或者將2種以上組合使用。
該液晶配向劑的固形物濃度(液晶配向劑中的除有機溶劑以外的成分的合計質量於液晶配向劑的總質量中所占的比例)可考慮黏性、揮發性等而適宜選擇,優選為1質量%~10質量%。藉由將該液晶配向劑塗布於基板表面,除去有機溶劑而形成成為液晶配向膜的塗膜時,於固形物濃度不足1質量%的情況時,存在該塗膜的膜厚變得過小而變得難以獲得良好的液晶配向膜的情況;另一方面,於固形物濃度超過10質量%的情況時,存在塗膜的膜厚變得過大而同樣地變得難以獲得良好的液晶配向膜的情況,而且存在液晶配向劑的黏性增大而造成塗布特性差的情況。
作為更優選的固形物濃度範圍,因將液晶配向劑塗布於基板上時所使用的方法而異。例如,於利用旋塗法的情況時,優選1.5質量%~4.5質量%的範圍。於利用印刷法的情況時,優選設為3質量%~9質量%的範圍,且溶液黏度優選為12 mPa‧s~50 mPa‧s的範圍。於利用噴墨法的情況時,優選設為1質量%~5質量%的範圍,且溶液黏度優選為3 mPa‧s~15 mPa‧s的範圍。
於調製該液晶配向劑時的溫度優選為10℃~50℃,更優選為20℃~30℃。
<液晶配向膜的形成方法及液晶顯示元件的製造方法>
由該液晶配向劑所形成的液晶配向膜及具有該液晶配向膜的液晶顯示元件亦適宜地包含於本發明中。該液晶顯示元件可適宜地適用於各種裝置中,例如用於時鐘、攜帶型遊戲機、文字處理機、筆記型電腦、汽車導航系統、可攜式攝像機、個人數位助理、數位相機、手機、各種顯示器、液晶電視等的顯示裝置中。
本發明的液晶配向膜可通過將該液晶配向劑塗布於基板上,其次對塗布面進行加熱而形成於基板上。而且,本發明的液晶顯示元件具有該液晶配向膜。以下,對該液晶配向膜的形成方法及該液晶顯示元件的製造方法加以詳述。
(1-1)
於製造TN型、STN型或VA型液晶顯示元件的情況時,將二枚設有圖案化的透明導電膜的基板設為一對,優選利用膠版印刷法、旋塗法或噴墨印刷法而將本發明的液晶配向劑分別塗布於其各透明導電膜形成面上,其次對各塗布面進行加熱,由此而形成塗膜。基板例如可使用浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;包含聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、脂環族烯烴等塑膠的透明基板。作為於基板的一個面所設的透明導電膜,可使用包含氧化錫(SnO2)的NESA膜(美國PPG製造、注冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)的ITO膜等。
獲得圖案化的透明導電膜的方法例如可列舉:於形成無圖案的透明導電膜以後,利用光蝕刻而形成圖案的方法;於形成透明導電膜時使用具有所期望的圖案的掩模的方法等。於塗布液晶配向劑時,為了使基板表面及透明導電膜與塗膜的接著性變得更良好,亦可對基板表面的形成塗膜的面,實施預先塗布官能性矽烷化合物、官能性鈦化合物等的預處理。
於塗布該液晶配向劑後,為了防止液體流掛等,優選實施預加熱(預焙)。預焙的溫度優選為30℃~200℃,更優選為40℃~150℃,特別優選為40℃~100℃。預焙的時間優選為0.25分鐘~10分鐘,更優選為0.5分鐘~5分鐘。
其次,將溶劑完全除去,並視需要以對聚醯胺酸進行熱醯亞胺化為目的而實施煆燒(後烘)。後烘的溫度優選為80℃~300℃,更優選為120℃~250℃。後烘的時間優選為5分鐘~200分鐘,更優選為10分鐘~100分鐘。所形成的塗膜的膜厚優選為0.001 μm~1 μm,更優選為0.005 μm~0.5 μm。
(1-2)
於製造IPS型液晶顯示元件的情況時,優選利用膠版印刷法、旋塗法或噴墨印刷法將本發明的液晶配向劑分別塗布於設有圖案化為梳齒型的透明導電膜的基板的導電膜形成面、並未設有導電膜的對向基板的一個面,其次對各塗布面進行加熱,由此而形成塗膜。關於此時所使用的基板及透明導電膜的材質、透明導電膜的圖案化方法、基板的預處理以及塗布液晶配向劑後的加熱方法,與上述(1-1)相同。所形成的塗膜的優選膜厚與上述(1-1)相同。
(2)於利用本發明的方法而製造的液晶顯示元件為VA型液晶顯示元件的情況時,可將如上所述而形成的塗膜直接用作液晶配向膜,亦可根據需要進行後文所述的摩擦處理後而供於使用。另一方面,於製造VA型以外的液晶顯示元件的情況時,通過對如上所述而形成的塗膜實施摩擦處理而製成液晶配向膜。
摩擦處理可通過如下方式而進行:利用捲繞有例如包含尼龍、人造絲、棉等纖維的布的輥而於固定方向上對如上所述而形成的塗膜面進行摩擦。由此而對塗膜賦予液晶分子的配向能力,從而成為液晶配向膜。另外,對如上所述而形成的液晶配向膜進行例如日本專利特開平6-222366號公報或日本專利特開平6-281937號公報中所示的通過對液晶配向膜的一部分照射紫外線而使液晶配向膜的一部分區域的預傾角變化的處理、或者日本專利特開平5-107544號公報中所示的於液晶配向膜表面的一部分上形成光阻膜以後,於與先前的摩擦處理不同的方向上進行摩擦處理,然後除去光阻膜的處理,可改善以使液晶配向膜的每個區域具有不同的液晶配向能力的方式而獲得的液晶顯示元件的視野特性。
(3)準備2枚形成有該液晶配向膜的基板,於對向配置的2枚基板間配置液晶,由此而製造液晶單元。此處,於對塗膜進行摩擦處理的情況時,2枚基板以各塗膜中的摩擦方向相互成為規定的角度、例如正交或反平行的方式而對向配置。於製造液晶單元時,例如可列舉以下的2種方法。
第一方法是自先前已知的方法,首先,以各個液晶配向膜相對向的方式介隔間隙(單元間隙)而將2枚基板對向配置,對於2枚基板的周邊部,使用密封劑而進行貼合,於由基板表面及密封劑而劃分的單元間隙內注入填充液晶後,將注入口密封,由此可製造液晶單元。
第二方法是被稱為ODF(One Drop Fill,滴注法)方式的手法,於形成有液晶配向膜的2枚基板中的其中一枚基板上的規定位置塗布例如紫外光硬化性密封劑,進一步於液晶配向膜面上的規定的數個部位滴加液晶後,以液晶配向膜相對向的方式貼合另外一枚基板且將液晶於基板的整個面上鋪開,其次對基板的整個面照射紫外光而使密封劑硬化,藉此可製造液晶單元。
於利用任意方法的情況時,理想的是對如上所述而製造的液晶單元,進一步加熱至所使用的液晶成為各向同性相的溫度,然後緩冷至室溫,由此而除去液晶注入時的流動配向。其次,通過於液晶單元的外側表面貼合偏光板而獲得該液晶顯示元件。
密封劑例如可列舉含有作為間隔物的氧化鋁球及硬化劑的環氧樹脂等。液晶例如可列舉向列型液晶、層列型液晶等。該些中優選為向列型液晶。於VA型液晶單元的情況時,優選具有負的介電各向異性的向列型液晶。此種液晶例如可列舉二氰基苯系液晶、噠嗪系液晶、席夫鹼系液晶、氧化偶氮系液晶、聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶等。於TN型液晶單元或STN型液晶單元的情況時,優選具有正的介電各向異性的向列型液晶。此種液晶例如可列舉聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶、酯系液晶、三聯苯系液晶、聯苯基環己烷系液晶、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。而且,於上述液晶中可進一步添加使用例如氯化膽甾醇、膽甾醇壬酸酯、膽甾醇碳酸酯等作為膽甾醇型液晶(默克公司製造、C-15、CB-15)而市售的手性劑;對癸氧基苯亞甲基-對氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等鐵電液晶等。
作為貼合於液晶單元的外表面的偏光板,可列舉以乙酸纖維素保護膜夾持被稱為「H膜」的偏光膜(所述H膜是一面使聚乙烯醇延伸配向一面吸收碘而成的)而成的偏光板或H膜自身所構成的偏光板。
[實例]
以下,基於實例對本發明加以詳述,但並不基於該實例的記載而限定地解釋本發明。
<[A]聚合物的合成>
[合成例1]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐(TCA)22.4 g(0.1莫耳)、以及作為二胺的對苯二胺(PDA)2.6 g(0.02莫耳)、3,5-二氨基苯甲酸膽甾烷基酯(HCDA)10.4 g(0.02莫耳)及3,5-二氨基苯甲酸(DAB)9.1 g(0.06莫耳)溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)176 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為102 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 410 g,添加吡啶7.9 g及乙酸酐10.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換(將脫水閉環反應中所使用的吡啶及乙酸酐除去至系統外),由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約47%的聚醯亞胺(A-1)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為56 mPa‧s。
[合成例2]
將作為四羧酸二酐的TCA 22.3 g(0.1莫耳)、以及作為二胺的4,4'-二氨基二苯基甲烷(DDM)3.9 g(0.02莫耳)、HCDA 5.2 g(0.01莫耳)、膽甾烷基氧基-2,4-二氨基苯(HCODA)4.9 g(0.01莫耳)及DAB 9.1 g(0.06莫耳)溶解於NMP 182 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為117 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 423 g,添加吡啶10.2 g及乙酸酐13.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約67%的聚醯亞胺(A-2)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為70 mPa‧s。
[合成例3]
將作為四羧酸二酐的TCA 17.9 g(0.08莫耳)及1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮(TDA)6.0 g(0.02莫耳)、以及作為二胺的PDA 2.2 g(0.02莫耳)、HCDA 10.4 g(0.02莫耳)及DAB 9.1 g(0.06莫耳)溶解於NMP 182 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為99 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 423 g,添加吡啶7.9 g及乙酸酐10.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約51%的聚醯亞胺(A-3)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為55 mPa‧s。
[合成例4]
將作為四羧酸二酐的TCA 18.0 g(0.08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)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮(MTDA)6.3 g(0.02莫耳)、以及作為二胺的PDA 2.2 g(0.02莫耳)、HCDA 10.5 g(0.02莫耳)及DAB 9.2 g(0.06莫耳)溶解於NMP 185 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為92 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 429 g,添加吡啶8.0 g及乙酸酐10.3 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約48%的聚醯亞胺(A-4)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為50 mPa‧s。
[合成例5]
將作為四羧酸二酐的TCA 18.0 g(0.08莫耳)及2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐(BODA)5.0 g(0.02莫耳)、以及作為二胺的PDA 2.2 g(0.02莫耳)、HCDA 10.5 g(0.02莫耳)及DAB 9.2 g(0.06莫耳)溶解於NMP 179 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為81 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 416 g,添加吡啶7.9 g及乙酸酐10.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約50%的聚醯亞胺(A-5)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為42 mPa‧s。
[合成例6]
將作為四羧酸二酐的TCA 22.5 g(0.1莫耳)、以及作為二胺的1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺與1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺的混合物(TMDA)10.7 g(0.04莫耳)、HCDA 10.5 g(0.02莫耳)及DAB 6.1 g(0.04莫耳)溶解於NMP 199 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為80 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 462 g,添加吡啶7.9 g及乙酸酐10.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約44%的聚醯亞胺(A-6)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為66 mPa‧s。
[合成例7]
將作為四羧酸二酐的TCA 18.0 g(0.08莫耳)及TDA 6.0 g(0.02莫耳)、以及作為二胺的TMDA 5.3 g(0.02莫耳)、HCDA 10.5 g(0.02莫耳)及DAB 9.2 g(0.06莫耳)溶解於NMP 196 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為84 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 455 g,添加吡啶7.9 g及乙酸酐10.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約49%的聚醯亞胺(A-7)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為52 mPa‧s。
[合成例8]
將作為四羧酸二酐的TCA 17.9 g(0.08莫耳)及MTDA 6.3 g(0.02莫耳)、以及作為二胺的TMDA 5.3 g(0.02莫耳)、HCDA 10.4 g(0.02莫耳)及DAB 9.1 g(0.06莫耳)溶解於NMP 196 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為75 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 455 g,添加吡啶7.9 g及乙酸酐10.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約47%的聚醯亞胺(A-8)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為49 mPa‧s。
[合成例9]
將作為四羧酸二酐的TCA 17.8 g(0.08莫耳)及BODA 5.0 g(0.02莫耳)、以及作為二胺的TMDA 5.3 g(0.02莫耳)、HCDA 10.4 g(0.02莫耳)及DAB 9.1 g(0.06莫耳)溶解於NMP 190 g中,於60℃下進行6小時的反應,獲得含有10質量%的聚醯胺酸的溶液。所得的聚醯胺酸溶液的溶液黏度為85 mPa‧s。其次,於所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP 442 g,添加吡啶7.9 g及乙酸酐10.2 g而於110℃下進行4小時的脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,用新的NMP對系統內的溶劑進行溶劑置換,由此而獲得含有15質量%的醯亞胺化率為約56%的聚醯亞胺(A-9)的溶液。分取少量所得的聚醯亞胺溶液,加入NMP製成聚醯亞胺濃度為10質量%的溶液所測定的溶液黏度為50 mPa‧s。
<[C]化合物的合成>
[合成例10]
於具有攪拌機、溫度計、滴液漏斗及回流冷凝管的反應器中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷34.5 g、甲基異丁基酮34.5 g及三乙胺3.45 g,於室溫下進行混合。其次,利用滴液漏斗以30分鐘而滴加去離子水27.6 g後,一面於回流下進行攪拌,一面於80℃下進行6小時的反應。於反應結束後,取出有機層,藉由0.2質量%的硝酸銨水溶液而清洗至清洗後的水成為中性後,於減壓下蒸餾除去溶劑及水,由此而獲得黏稠的有機聚矽氧烷溶液。對該有機聚矽氧烷進行1H-NMR分析,結果是於化學位移(σ)=3.2 ppm附近如理論強度那樣獲得基於環氧基的峰值,確認於反應中並不產生環氧基的副反應。該聚有機矽氧烷的Mw為3,000,環氧當量為185 g/mol。
於200 mL的三口燒瓶中裝入所得的聚有機矽氧烷7.3 g、作為溶劑的甲基異丁基酮41.6 g、4-辛氧基苯甲酸3.0 g及作為催化劑的四丁基溴化銨0.7 g,於100℃下、攪拌8小時進行反應。於反應結束後,對在反應混合物中加入乙酸乙酯而得的溶液進行3次水洗,使用硫酸鎂將有機層乾燥後,蒸餾除去溶劑,由此獲得10.1 g的含有環氧基的聚有機矽氧烷C-4。C-4的Mw為8,000。
[合成例11]
於合成例10中,將上述聚有機矽氧烷設為7.7 g,使用4'-戊基-1,1'-雙環己基-4-甲酸3.5 g而代替4-辛氧基苯甲酸,將作為催化劑的四丁基溴化銨設為0.8 g,除此以外與合成例10同樣地操作而獲得10.9 g的含有環氧基的聚有機矽氧烷C-7。C-7的Mw為8,500。
<液晶配向劑的調製>
各液晶配向劑的調製中所使用的[B]抗氧化劑及其他的[C]化合物如下所述。
<[B]抗氧化劑>
B-1:IRGANOX1010FF(酚系抗氧化劑)
B-2:ADEKASTAB LA-72(胺系抗氧化劑)
B-3:TINUVIN622LD(胺系抗氧化劑)
B-4:IRGAFOS12(磷系抗氧化劑)
B-5:IRGANOX PS 800FL(硫系抗氧化劑)
B-6:ADEKASTAB AO-40(酚系抗氧化劑)
<[C]化合物>
C-1:N,N,N',N'-四縮水甘油基-間苯二甲胺
C-2:長瀨化成公司製造、EX-142
C-3:N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二氨基二苯基甲烷
C-5:ARONE OXETANE OXT-121
C-6:二季戊四醇四(3-乙基-3-環氧丙基甲基)醚
[實例1]
於含有作為[A]聚合物的聚醯亞胺(A-1)100質量份的溶液中加入NMP及乙二醇單正丁醚,加入作為[B]抗氧化劑的上述(B-1)3質量份及作為[C]化合物的上述(C-1)2質量份而進行充分攪拌,製成溶劑組成為NMP:乙二醇單正丁醚=60:40(質量比)、固形物濃度為3.0質量%的溶液。使用孔徑為1 μm的篩檢程式而對該溶液進行過濾,由此而調製液晶配向劑。
[實例2~實例39及比較例1~比較例12]
將所調配的成分的種類與含量分別設為表1中所記載的種類及含量,除此以外與實例1同樣地進行操作,調製各液晶配向劑。另外,表1中的「-」表示未使用相對應的成分。
<液晶配向膜的形成>
於厚度為1 mm的附有由ITO膜所構成的透明電極的玻璃基板的透明電極面,利用旋轉器而塗布各液晶配向劑,於加熱板上以80℃進行1分鐘的預焙,其次於210℃下進行30分鐘的後烘,由此而形成膜厚約為80 nm的液晶配向膜。
<液晶顯示元件的製造>
反復進行上述液晶配向膜的形成,獲得一對(2枚)具有液晶配向膜的基板。其次,於上述一對基板的具有液晶配向膜的任意一枚的外緣塗布放入有直徑為5.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後,以液晶配向膜面相對的方式使其重疊而進行壓接,使接著劑硬化。其次,自液晶注入口而於一對基板間填充向列型液晶(默克公司製造、MLC-6608),然後用丙烯酸系光硬化接著劑而對液晶注入口進行密封,由此而製造液晶單元。而且,反復進行該操作而製造另外一對液晶單元。
<評價>
對上述所形成的液晶配向膜及所製造的液晶顯示元件進行以下的評價。將結果一併示於表1中。
[耐光性]
關於上述所製造的一對液晶單元,於70℃下以60微秒的施加時間、167毫秒的跨度而施加5 V的電壓後,利用東陽技術公司製造的VHR-1而測定解除施加167毫秒後的電壓保持率。將其值作為初始電壓保持率(VH1)(%)。其次,使用以碳弧燈為光源的耐候試驗機而對初始電壓保持率測定後的液晶單元進行1,000小時的光照射。對於光照射後的液晶單元,利用與上述同樣的方法而再次測定電壓保持率。將其值作為光照射後電壓保持率(VH2)(%)。根據下述式而求出電壓保持率的減少量ΔVHR(%),作為耐光性。
ΔVHR(%)=VH1-VH2
於ΔVHR不足2.5%的情況時將耐光性判斷為優良,於ΔVHR為2.5%以上且不足5.0%的情況時將耐光性判斷為良好,於ΔVHR為5.0%以上的情況時將耐光性判斷為不良。
[耐高溫高濕性]
對上述所製造的另一對液晶單元,於70℃下以60微秒的施加時間、167毫秒的跨度而施加5 V的電壓後,利用東陽技術公司製造的VHR-1而測定解除施加167毫秒後的電壓保持率。將其值作為初始電壓保持率(VH3)(%)。其次,對將初始電壓保持率測定後的液晶單元於設定為60℃、濕度90%的烘箱內保管500小時後的液晶單元,利用與上述同樣的方法而再次測定電壓保持率。將其值作為高溫高濕壓力後的電壓保持率(VH4)(%)。根據下述式而求出電壓保持率的減少量ΔVHR'(%),作為耐高溫高濕性。
ΔVHR'(%)=VH3-VH4
於ΔVHR'不足3.0%的情況時將耐高溫高濕性判斷為優良,於ΔVHR'為3.0%以上且不足5.0%的情況時將耐高溫高濕性判斷為良好,於ΔVHR'為5.0%以上的情況時將耐高溫高濕性判斷為不良。
[再加工性]
於厚度為1 mm的玻璃基板的一個面上所設的由ITO所構成的透明導電膜上,利用旋轉器塗布上述所調製的液晶配向劑,於加熱板上、100℃下進行90秒的預焙,形成膜厚約為80 nm的塗膜。反復進行該操作,製作2枚附有塗膜的基板。其次,將所得的2枚基板於氮氣環境下、25℃的暗室中進行保管。於自保管開始12小時後、72小時後分別自暗室中取出,於放入有40℃的NMP的燒杯中浸漬2分鐘。於2分鐘後,將基板自燒杯中取出,用超純水進行數次清洗後,通過鼓風將表面的水滴除去,對基板進行觀察,利用光學顯微鏡觀察塗膜是否殘存。將於NMP浸漬後未觀察到塗膜的殘渣的情況判斷為再加工性優良(A),將於72小時後的基板上觀察到塗膜的殘渣但於12小時後自暗室中取出的基板未觀察到塗膜的殘渣的情況判斷為良好(B),將於12小時後自暗室中取出的基板觀察到塗膜的殘渣的情況判斷為不良(C)。
根據表1的結果可知:本發明的液晶配向劑可形成即使於光應力、熱及濕氣的嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且於產生缺陷的情況時的再加工性優異的液晶配向膜。
[產業上的可利用性]
利用本發明的液晶配向劑,可形成即使於光應力、熱及濕氣等嚴酷的環境下進行長時間的連續驅動的情況時亦可維持良好的電氣特性,且於產生缺陷的情況時的再加工性優異的液晶配向膜。因此,具有該液晶配向膜的本發明的液晶顯示元件的顯示品質的降低少,可有效地適用於各種裝置中,例如可適宜地適用於時鐘、攜帶型遊戲機、文字處理機、筆記型電腦、汽車導航系統、可攜式攝像機、個人數位助理、數位相機、手機、各種顯示器、液晶電視等的顯示裝置中。

Claims (6)

  1. 一種液晶配向劑,其含有:[A]選自由聚醯胺酸及該聚醯胺酸脫水閉環而成的聚醯亞胺所構成的群組的至少1種聚合物;[B]抗氧化劑;以及[C]單官能環氧化合物,相對於[A]聚合物100質量份,[C]單官能環氧化合物的含有比例為5質量份以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其中,上述[B]抗氧化劑具有下述式(1)或式(2)所表示的基, (於式(1)中,R1為氫原子、碳數為1~20的烷基、碳數為6~20的芳基、碳數為7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基或1,4-二氧代丁基;而且,式(1)所表示的基是自R1所表示的烷基、芳基、芳烷基、1,3-二氧代丁基及1,4-二氧代丁基除去1 個氫原子而成為2價基,亦可形成分子鏈的一部分;R2~R5分別獨立為碳數為1~6的烷基、碳數為6~12的芳基或碳數為7~13的芳烷基;X1為單鍵、羰基、*-(CH2)n-O-、*-O-、或*-CONH-;其中,*所表示的鍵表示與呱啶環鍵結的部位;而且,n為1~4的整數;X2~X5分別獨立為單鍵、羰基、**-CH2-CO-或**-CH2-CH(OH)-;其中,**所表示的鍵表示與呱啶環鍵結的部位), (於式(2)中,R6為碳數為4~16的烴基;其中,上述烴基亦可於碳骨架鏈中具有氧原子或硫原子;a為0~3的整數;R7為氫原子或碳數為1~16的烴基;其中,於R7為多個的情況時,多個R7可相同亦可不同)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶配向劑,其中,上述[A]聚合物是四羧酸二酐與二胺反應而獲得的聚合物,所述四羧酸二酐包含選自由2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧代 -3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮及2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-二酐所構成的群組的至少1種。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的液晶配向劑,其中,上述二胺包含選自1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺及1-(4-氨基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺所構成的群組的至少1種。
  5. 一種液晶配向膜,其由如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的液晶配向劑而形成。
  6. 一種液晶顯示元件,其包含如申請專利範圍第5項所述的液晶配向膜。
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