TWI683829B - 液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶元件 - Google Patents

液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶元件 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠獲得耐光性優異的液晶取向膜以及液晶元件的液晶取向劑。本發明使聚合物[A]含有於液晶取向劑中,所述聚合物[A]為選自由具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物以及酚系聚合物所組成的組群中的至少一種,且具有基團“-COOX1 (其中,X1 為通過熱及光的至少一者而脫離的基團)”。

Description

液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶元件
本發明涉及一種液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶元件。
液晶元件根據液晶層中的液晶分子的初始的取向狀態、或施加電壓時的運作等而分類為若干模式,例如已知扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型或超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型、垂直取向(Vertical Alignment,VA)型、共面切換(In-Plane Switching,IPS)、邊緣場切換(fringe field switching,FFS)型等各種液晶元件。這些液晶元件包括作為使液晶分子取向的有機薄膜的液晶取向膜。就耐熱性、機械強度、與液晶的親和性等各種特性良好的方面而言,液晶取向膜的材料通常使用聚醯亞胺或其前驅物。
另外,近年來,出於實現液晶取向膜的性能的進一步改善的目的,而使用兩種以上的聚合物作為液晶取向劑的聚合物成分來進行(例如參照專利文獻1)。專利文獻1中揭示有一種液晶取向劑,其含有選自由聚醯胺酸及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種、以及具有類固醇骨架或肉桂酸結構等顯示出液晶取向性的基團的聚矽氧烷。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4458305號公報
近年來,大畫面且高精細的液晶電視成為主體,另外,智能手機或平板個人電腦(Personal Computer,PC)等小型的顯示終端普及推進,對於液晶面板的品質的要求進一步不斷提高。例如,隨著液晶顯示元件的高功能化或多用途化等,使用環境變得嚴酷,對於液晶顯示元件的耐光性的要求進一步增強。
本發明是鑒於所述課題而形成,目的之一在於提供一種能夠獲得耐光性優異的液晶元件的液晶取向劑。
本發明者等人為了達成如上所述的現有技術的課題而銳意研究,結果發現,通過含有特定的聚合物作為液晶取向劑的聚合物成分,可解決所述課題,從而完成本發明。具體而言,通過本發明來提供以下的液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶元件。
本發明在一方面,提供一種液晶取向劑,其含有聚合物[A],所述聚合物[A]為選自由具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物以及酚系聚合物所組成的組群中的至少一種,且具有基團“-COOX1(其中,X1為通過熱及光的至少一者而脫離的基團)”。
本發明在其他一方面,提供一種液晶取向膜,其是使用 所述液晶取向劑而形成。另外,在其他一方面,提供一種包括所述液晶取向膜的液晶元件。
依據本發明的液晶取向劑,可獲得耐光性優異的液晶元件。因此,可適合用於製造例如液晶電視、液晶投影儀、移動設備、車載用設備等要求耐光性的液晶元件時。
本發明的液晶取向劑不僅包含聚合物成分,而且視需要包含其他成分。以下,對本發明的液晶取向劑中所含的各成分進行說明。
此外,本說明書中“(甲基)丙烯酸基”是包含丙烯酸基以及甲基丙烯酸基的含義。所謂“烴基”是包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基的含義。所謂“鏈狀烴基”是指主鏈上不包含環狀結構,而是僅由鏈狀結構來構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,可為飽和,也可為不飽和。所謂“脂環式烴基”是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構,而不包含芳香環結構的烴基。其中,不必僅由脂環式烴的結構所構成,還包含在其一部分中具有鏈狀結構者。所謂“芳香族烴基”是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,不必僅由芳香環結構所構成,也可在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。
<聚合物[A]>
本發明的液晶取向劑包含聚合物[A],所述聚合物[A]為選自由具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物以及酚系聚合物所組成的組群中的至少一種,且具有基團“-COOX1(其中,X1為通過熱及光的至少一者而脫離的基團)”。
在聚合物[A]為具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物(以下也稱為“特定聚合物”)的情況下,優選為(甲基)丙烯酸系聚合物、乙烯基系聚合物或者環烯烴系聚合物。此外,在使用特定聚合物作為聚合物[A]的情況下,特定聚合物可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
作為提供聚合物[A]的構成單元的單體,在(甲基)丙烯酸系聚合物的情況下,例如可列舉:不飽和羧酸、不飽和羧酸酯、不飽和多元羧酸酐等;在乙烯基系聚合物的情況下,例如可列舉:芳香族乙烯基化合物、共軛二烯化合物等;在環烯烴系聚合物的情況下,可列舉:降冰片烯、二環戊二烯等不飽和多環式化合物等;在酚系聚合物的情況下,例如可列舉苯酚及甲醛的組合等。此外,乙烯基系聚合物也可使用烯烴-順丁烯二醯亞胺共聚物、聚(苯乙烯-苯基順丁烯二醯亞胺)共聚物等共聚物。就能夠適當獲得本發明的效果的方面而言,其中,聚合物[A]優選為(甲基)丙烯酸系聚合物。
基團“-COOX1”中,若X1為通過熱及光的至少一者而脫離的基團,則並無特別限定,優選為至少通過熱而脫離的基團。具體而言,基團“-COOX1”優選為下述式(Y-1)所表示的結構、羧酸 的縮醛酯結構、羧酸的縮酮酯結構、或者X1由下述式(Y-2)所表示的結構。
Figure 105107112-A0305-02-0006-1
(式(Y-1)中,R1、R2及R3為如下的(1)或(2);(1)R1、R2及R3分別獨立地為碳數1~10的烷基或碳數3~20的一價脂環式烴基;(2)R1及R2相互鍵結而與R1及R2所鍵結的碳原子一起鍵結碳數4~20的二價脂環式烴基或環狀醚基,R3為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基或碳數6~20的芳基;“*”表示結合鍵)
Figure 105107112-A0305-02-0006-2
(式(Y-2)中,R12、R13及R14分別獨立地為氫原子、碳數1~20的烷基、一價脂環式烴基、芳基、這些基團所具有的氫原子的一部分或者全部經取代基所取代的基團、或者-Si(RA)3;RA為碳數1~10的烷基;其中,多個RA可相同也可不同;R15為單鍵或碳數1~12的二價有機基;“*”表示鍵結於酯基(-COO-)上的結合鍵)
在所述式(Y-1)中的R1、R2及R3為所述(1)的情況下,R1、R2及R3的碳數1~10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、癸基等,這些烷基可為直鏈狀,也可為分支狀。碳數3~20的一價脂環式烴基例如可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基等單環烷基;降冰片基、異冰片基等雙環烷基;金剛烷基、三環癸基等三環烷基等。此外,R1、R2及R3可相互相同,也可不同。
就通過熱或光的脫離性的觀點而言,在所述(1)的情況下的R1、R2及R3優選為碳數1~6的烷基或碳數3~10的一價脂環式烴基,更優選為碳數1~4的烷基。
在所述式(Y-1)中的R1、R2及R3為所述(2)的情況下,R1及R2相互鍵結而形成的二價脂環式烴基,例如可列舉在碳數4~20的脂肪族環中將鍵結於同一碳原子上的2個氫原子去除的基團。具體而言,該脂肪族環例如可列舉:環丁烷、環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷、降冰片烷、金剛烷等。此外,這些環上也可鍵結有甲基等一價鏈狀烴基。
R1及R2相互鍵結而形成的二價環狀醚基例如可列舉在環員數4~15的環狀醚中將鍵結於同一碳原子上的2個氫原子去除的基團等。具體而言,環狀醚例如可列舉:氧雜環丁烷、四氫呋喃、四氫吡喃等。
R3的碳數1~10的烷基可應用所述(1)的說明。碳數2 ~10的烯基例如可列舉:乙烯基、丙烯基、丁烯基等,這些基團可為直鏈狀,也可為分支狀。碳數6~20的芳基例如可列舉:苯基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、萘基、蒽基等。
在所述(2)的情況下,R1及R2相互鍵結而形成的基團優選為碳數4~10,更優選為碳數4~8。R3優選為碳數1~8的烷基,更優選為碳數1~4的烷基。
聚合物[A]所具有的羧酸的縮醛酯結構例如可列舉下述式(X-1)及式(X-2)分別所表示的基團等。
Figure 105107112-A0305-02-0008-3
(式(X-1)中,R4及R5分別獨立地為碳數1~20的烷基、碳數3~20的脂環式烴基、碳數6~20的芳基或碳數7~20的芳烷基;式(X-2)中,r為2~10的整數;“*”表示結合鍵)
作為所述式(X-1)的R4及R5,碳數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、二十烷基等;碳數3~20的脂環式烴基例如可列舉:環己基、甲基環己基等;碳數6~20 的芳基例如可列舉:苯基、甲苯基等;碳數7~20的芳烷基例如可列舉:苄基、苯基乙基等。所述式(X-2)的r優選為3或4。
所述式(X-1)所表示的基團的具體例,例如可列舉:1-甲氧基乙氧基羰基、1-乙氧基乙氧基羰基、1-丙氧基乙氧基羰基、1-丁氧基乙氧基羰基、1-環戊基氧基乙氧基羰基、1-環己基氧基乙氧基羰基、1-降冰片基氧基乙氧基羰基、1-苯氧基乙氧基羰基、1-(1-萘基氧基)乙氧基羰基、1-苄基氧基乙氧基羰基、1-苯乙基氧基乙氧基羰基、(環己基)(甲氧基)甲氧基羰基、(環己基)(乙氧基)甲氧基羰基、(環己基)(丙氧基)甲氧基羰基、(苯基)(甲氧基)甲氧基羰基、(苯基)(乙氧基)甲氧基羰基、(苄基)(甲氧基)甲氧基羰基、(苄基)(乙氧基)甲氧基羰基等;所述式(X-2)所表示的基團,例如可列舉:2-四氫呋喃基氧基羰基、2-四氫吡喃基氧基羰基等。這些基團中,優選為1-乙氧基乙氧基羰基、1-丙氧基乙氧基羰基、1-環己基氧基乙氧基羰基、以及2-四氫吡喃基氧基羰基。
聚合物[A]所具有的羧酸的縮酮酯結構例如可列舉下述式(X-3)~式(X-5)分別所表示的基團等。
Figure 105107112-A0305-02-0009-4
(式(X-3)中,R6為碳數1~12的烷基,R7及R8分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數3~20的脂環式烴基、碳數6~20的芳基或碳數7~20的芳烷基;式(X-4)中,R9為碳數1~12的烷基,t為2~8的整數;式(X-5)中,R10為碳數1~12的烷基,u為2~8的整數)
所述式(X-3)~式(X-5)中的R6~R10的烷基的具體例可列舉所述式(Y-1)的R1~R3的說明中所例示的基團等。R6~R10的脂環式烴基、芳基及芳烷基的具體例可列舉所述式(X-1)的R4及R5的說明中所例示的基團等。t及u分別優選為3或4。
作為在基團“-COOX1”為縮酮酯結構的情況下的具體例,所述式(X-3)所表示的基團例如可列舉:1-甲基-1-甲氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-乙氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-丙氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-丁氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-環己基氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-降冰片基氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-苯氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-(1-萘基氧基)乙氧基羰基、1-甲基-1-苄基氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-苯乙基氧基乙氧基羰基、1-環己基-1-甲氧基乙氧基羰基、1-環己基-1-丙氧基乙氧基羰基、1-環己基-1-苯氧基乙氧基羰基、1-環己基-1-苄基氧基乙氧基羰基、1-苯基-1-甲氧基乙氧基羰基、1-苯基-1-乙氧基乙氧基羰基、1-苯基-1-丙氧基乙氧基羰基、1-苯基-1-環己基氧基乙氧基羰基、1-苄基-1-甲氧基乙氧基羰基、1-苄基-1-環己基氧基乙氧基羰基等;所述式(X-4)所表示的基團例如可列舉:2-(2-甲基四氫 呋喃基)氧基羰基、2-(2-甲基四氫吡喃基)氧基羰基等;所述式(X-5)所表示的基團例如可列舉:1-甲氧基環戊基氧基羰基、1-甲氧基環己基氧基羰基等。這些基團中,優選為1-甲基-1-甲氧基乙氧基羰基、1-甲基-1-環己基氧基乙氧基羰基等。
所述式(Y-2)中,R12、R13及R14的烷基、脂環式烴基及芳基的具體例可列舉所述式(X-1)的R4及R5的說明中所例示的基團等。R12、R13及R14可具有的取代基例如可列舉:鹵素原子、羥基、羧基、硝基、氰基等。
R15所表示的碳數1~12的二價有機基例如可列舉:二價烴基、將該烴基的至少一個亞甲基由含雜原子的基團(例如-O-、-CO-、-COO-、-CONH-、-NH-、-SO2-等)所取代的基團、將這些基團的氫原子的一部分或者全部由例如鹵素原子等所取代的基團等。優選為R15為單鍵。所述式(Y-2)就脫離性的觀點而言,其中優選為R12、R13及R14分別獨立地為碳數1~20的烷基且R15為單鍵。
所述式(Y-2)所表示的結構的具體例,例如可列舉:三甲基矽烷基、叔丁基二甲基矽烷基、二乙基異丙基矽烷基、三異丙基矽烷基、二甲基己基矽烷基、叔丁基二苯基矽烷基、二甲基苯基矽烷基、三苯基矽烷基、三(三甲基矽烷基)矽烷基、2-(三甲基矽烷基)乙基、(2-苯基-2-三甲基矽烷基)乙基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基甲基、[2-(三甲基矽烷基)乙基]磺醯基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基等。這些基團中,優選為三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、異丙基矽烷基或者叔丁基二甲基矽烷基。
就通過後烘烤時的加熱的脫離性良好的方面而言,聚合物[A]所具有的基團“-COOX1”優選為所述中的所述式(Y-1)所表示的基團,更優選為所述式(Y-1)中R1、R2及R3為滿足所述(2)的基團,或者X1為叔丁基。另外,所述式(Y-1)所表示的基團由於在室溫下難以反應,故而就存儲穩定性優異的方面而言優選。此外,聚合物[A]可在同一分子內僅具有一種基團“-COOX1”,也可具有兩種以上。
以下,對於作為聚合物[A]而優選的(甲基)丙烯酸系聚合物(以下也稱為“(甲基)丙烯酸系聚合物[A]”)進行詳細說明。(甲基)丙烯酸系聚合物[A]的合成方法並無特別限定,例如可列舉:使具有基團“-COOX1”的(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)、或者該(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)與其他的(甲基)丙烯酸系單體的混合物在聚合引發劑的存在下進行反應的方法等。
(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)只要具有基團“-COOX1”,則並無特別限定,例如可列舉下述式(ma-1)所表示的化合物等。
Figure 105107112-A0305-02-0012-5
(式(ma-1)中,R11為氫原子、氟原子、甲基或者三氟甲基,X1 為通過熱及光的至少一者而脫離的基團)
X1的例示以及優選具體例可應用所述基團“-COOX1”的說明。(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)的優選具體例,例如可列舉下述式(M-1)~式(M-31)分別所表示的化合物等。此外,(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
Figure 105107112-A0305-02-0013-6
Figure 105107112-A0305-02-0013-7
Figure 105107112-A0305-02-0014-9
其他的(甲基)丙烯酸系單體例如可列舉:(甲基)丙烯酸、α-乙基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、乙烯基苯甲酸等不飽和羧酸;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸三甲氧基矽烷基丙酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧環己基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧丁酯、丙烯酸4-羥基丁基縮水甘油醚等不飽和羧酸酯;順丁烯二酸酐、衣康酸酐、順式-1,2,3,4-四氫鄰苯二甲酸酐等不飽和多元羧酸酐等。此外,其他(甲基)丙烯酸系單體可將這些單體的 一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
此外,聚合時,也可使用(甲基)丙烯酸系單體以外的其他單體。其他單體例如可列舉:1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯等共軛二烯化合物;苯乙烯、甲基苯乙烯、二乙烯基苯等芳香族乙烯基化合物等。相對於(甲基)丙烯酸系聚合物[A]的合成中使用的單體的合計,其他單體的使用比例優選為設為30莫耳%以下,更優選為設為20莫耳%以下。
合成(甲基)丙烯酸系聚合物[A]時,就充分地獲得所得液晶元件的耐光性的改善效果的觀點而言,相對於合成中使用的單體的合計100重量份,(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)的使用比例優選為設為20重量份以上,更優選為設為30重量份以上,尤其優選為設為40重量份以上,特別優選為設為50重量份以上。此外,(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)的使用比例的上限值可在100重量份以下的範圍內任意選擇。
使用(甲基)丙烯酸系單體的聚合反應優選為通過自由基聚合來進行。該聚合反應時使用的聚合引發劑可列舉自由基聚合時通常使用的引發劑,例如可列舉:2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物;苯甲醯基過氧化物、月桂醯基過氧化物、叔丁基過氧化三甲基乙酸酯、1,1'-雙(叔丁基過氧化)環己烷等有機過氧化物;過氧化氫;包含這些過氧化物及還原劑的氧化還原型引發劑等。這些聚合引發劑中優選為偶氮化合物。聚合引發劑可將這些單獨 使用一種或者將兩種以上組合使用。
相對於反應中使用的單體的合計100重量份,聚合引發劑的使用比例優選為設為0.01重量份~50重量份,更優選為設為0.1重量份~40重量份。
(甲基)丙烯酸系單體的聚合反應優選為在有機溶媒中進行。該反應中使用的有機溶媒例如可列舉:醇、醚、酮、醯胺、酯、烴化合物等。這些溶媒中優選為使用選自由醇及醚所組成的組群中的至少一種,更優選為使用多元醇的部分醚。作為其優選的具體例,例如可列舉:二乙二醇甲基乙醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等。此外,有機溶媒可將這些單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
(甲基)丙烯酸系單體的聚合反應時,反應溫度優選為設為30℃~120℃,更優選為設為60℃~110℃。反應時間優選為設為1小時~36小時,更優選為設為2小時~24小時。另外,有機溶媒的使用量(a)優選為設為相對於反應溶液的總體量(a+b),反應中使用的單體的合計量(b)成為0.1重量%~50重量%的量。含有(甲基)丙烯酸系聚合物[A]的反應溶液可直接提供給液晶取向劑的製備,也可將反應溶液中所含的(甲基)丙烯酸系聚合物[A]分離後再提供給液晶取向劑的製備。
就不僅使所形成的液晶取向膜的液晶取向性良好,而且確保其液晶取向性的經時穩定性的觀點而言,對於(甲基)丙烯酸系聚合物[A],利用凝膠滲透色譜法(gel permeation chromatography, GPC)來測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)優選為250~500,000,更優選為500~100,000,尤其優選為1,000~50,000。
<其他成分>
本發明的液晶取向劑也可含有聚合物[A]以外的其他聚合物作為聚合物成分。該其他聚合物例如可列舉:聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚有機矽氧烷(polyorganosiloxane)、聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛等。這些其他聚合物中,優選為含有選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚有機矽氧烷所組成的組群中的至少一種。
(聚醯胺酸)
聚醯胺酸例如可通過使四羧酸二酐與二胺進行反應而獲得。
(四羧酸二酐)
聚醯胺酸的合成中使用的四羧酸二酐例如可列舉:脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作為這些四羧酸二酐的具體例,脂肪族四羧酸二酐例如可列舉丁烷四羧酸二酐等;脂環式四羧酸二酐例如可列舉: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、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺環-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-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐、雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸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、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、環戊烷四羧酸二酐、乙二醇雙(偏苯三酸酐)、1,3-丙二醇雙(偏苯三酸酐)等;芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐等;除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。此外,聚醯胺酸的合成中使用的四羧酸二酐可將這些的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
(二胺)
聚醯胺酸的合成中使用的二胺例如可列舉:脂肪族二胺、脂環式二胺、芳香族二胺、二氨基有機矽氧烷等。作為這些二胺的具體例,脂肪族二胺例如可列舉:間苯二甲胺、1,3-丙二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、1,3-雙(氨基甲基)環己烷等;脂環式二胺例如可列舉:1,4-二氨基環己烷、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)等;芳香族二胺例如可列舉:十二烷氧基二氨基苯、十四烷氧基二氨基苯、十五烷氧基二氨基苯、十六烷氧基二氨基苯、十八烷氧基二氨基苯、膽甾烷基氧基二氨基苯、膽甾醇基氧基二氨基苯、二氨基苯甲酸膽甾烷基酯、二氨基苯甲酸膽甾醇基酯、二 氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-氨基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-氨基苯氧基)膽甾烷、1,1-雙(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、下述式(E-1)
Figure 105107112-A0305-02-0019-10
(式(E-1)中,XI及XII分別獨立地為單鍵、-O-、-COO-或-OCO-,RI為碳數1~3的烷二基,RII為單鍵或碳數1~3的烷二基,a為0或1,b為0~2的整數,c為1~20的整數,d為0或1;其中,a及b不會同時為0)
所表示的化合物等側鏈型的二胺:
對苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基胺、4,4'-二氨基二苯基硫醚、4-氨基苯基-4'-氨基苯甲酸酯、4,4'-二氨基偶氮苯、1,5-雙(4-氨基苯氧基)戊烷、雙[2-(4-氨基苯基)乙基]己二酸、N,N-雙(4-氨基苯基)甲基胺、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基聯苯、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基聯苯、4,4'-二氨基二苯基醚、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'-(對亞苯基二亞異丙基)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、2,4-二氨基嘧啶、 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、3,5-二氨基苯甲酸等;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;除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的二胺。此外,聚醯胺酸的合成中使用的二胺可單獨使用一種或者適當選擇兩種以上來使用。
(聚醯胺酸的合成)
聚醯胺酸可通過使如上所述的四羧酸二酐及二胺,視需要與分子量調整劑一起進行反應而獲得。提供給聚醯胺酸的合成反應的四羧酸二酐與二胺的使用比例優選為相對於二胺的氨基1當量,四羧酸二酐的酸酐基成為0.2當量~2當量的比例。分子量調整劑例如可列舉:順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐等酸單酐,苯胺、環己胺、正丁胺等單胺化合物,苯基異氰酸酯、萘基異氰酸酯等單異氰酸酯化合物等。分子量調整劑的使用比例優選為相對於所使用的四羧酸二酐及二胺的合計100重量份而設為20重量份以下。
聚醯胺酸的合成反應優選為在有機溶媒中進行。此時的反應溫度優選為-20℃~150℃,反應時間優選為0.1小時~24小時。反應中使用的有機溶媒例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。特別優選的有機溶媒優選為使用選自由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、間甲酚、二甲酚及鹵化苯酚所組成的組群中的一種以上作為溶媒,或者將這些溶媒的一種以上與其他有機溶媒(例如丁基溶纖劑、二乙二醇二乙醚等)的混合物在其他有機溶媒的使用比例優選為50重量%以下的範圍內使用。有機溶媒的使用量(x)優選為設為相對於反應溶液的總量(x+y),四羧酸二酐及二胺的合計量(y)成為0.1重量%~50重量%的量。
如以上所述,獲得將聚醯胺酸溶解而成的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶取向劑的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸分離後再提供給液晶取向劑的製備。
(聚醯胺酸酯)
聚醯胺酸酯可利用以下方法而獲得,例如:[I]使通過所述合成反應而獲得的聚醯胺酸與酯化劑(例如甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛、N,N-二乙基甲醯胺二乙基縮醛等)進行反應的方法;[II]使四羧酸二酯與二胺進行反應的方法;[III]使四羧酸二酯二鹵化物與二胺進行反應的方法等。此外,本說明書中所謂“四羧酸二酯”是指四羧酸所具有的4個羧基中的2個被酯化且其餘的2個為羧基的化合物。所謂“四羧酸二酯二鹵化物”是指四羧酸所具有的4個羧基中的2個被酯化且其餘的2個被鹵化的化合物。
本發明的液晶取向劑中所含有的聚醯胺酸酯可僅具有醯胺酸酯結構,也可為醯胺酸結構與醯胺酸酯結構並存的部分酯化物。此外,將聚醯胺酸酯溶解而成的反應溶液可直接提供給液晶取向劑的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯分離後再提 供給液晶取向劑的製備。
(聚醯亞胺)
聚醯亞胺例如可通過將以所述方式合成的聚醯胺酸進行脫水閉環,加以醯亞胺化而獲得。聚醯亞胺可為將作為其前驅物的聚醯胺酸所具有的醯胺酸結構全部進行脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,也可為僅將醯胺酸結構的一部分進行脫水閉環,而使醯胺酸結構與醯亞胺環結構並存的部分醯亞胺化物。反應中使用的聚醯亞胺優選為其醯亞胺化率為20%以上,更優選為30%~99%,尤其優選為40%~99%。該醯亞胺化率是相對於聚醯亞胺的醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計,以百分率來表示醯亞胺環結構的數量所占的比例。此處,醯亞胺環的一部分也可為異醯亞胺環。
聚醯胺酸的脫水閉環優選為利用以下方法來進行:對聚醯胺酸進行加熱的方法;或者將聚醯胺酸溶解於有機溶媒中,在該溶液中添加脫水劑以及脫水閉環催化劑,視需要進行加熱的方法。
在聚醯胺酸的溶液中添加脫水劑以及脫水閉環催化劑的方法中,脫水劑例如可使用:乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相對於聚醯胺酸的醯胺酸結構的1莫耳,脫水劑的使用量優選為設為0.01莫耳~20莫耳。脫水閉環催化劑例如可使用吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶、三乙基胺等三級胺。相對於所使用的脫水劑1莫耳,脫水閉環催化劑的使用量優選為設為0.01莫耳~10莫耳。 脫水閉環反應中使用的有機溶媒可列舉作為聚醯胺酸的合成中使用者而例示的有機溶媒。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。
以所述方式獲得含有聚醯亞胺的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶取向劑的製備,也可自反應溶液中去除脫水劑以及脫水閉環催化劑後再提供給液晶取向劑的製備。此外,聚醯亞胺也可通過作為其前驅物的聚醯胺酸酯的醯亞胺化而獲得。
以所述方式獲得的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯以及聚醯亞胺優選為當將其製成濃度為15重量%的溶液時,具有20mPa.s~1,800mPa.s的溶液黏度者,更優選為具有50mPa.s~1,500mPa.s的溶液黏度者。此外,所述聚合物的溶液黏度(mPa.s)是對使用該聚合物的良溶媒(例如γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)來製備的濃度為15重量%的聚合物溶液,使用E型旋轉黏度計在25℃下測定的值。
對聚醯胺酸、聚醯胺酸酯以及聚醯亞胺利用凝膠滲透色譜法(GPC)來測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)優選為1,000~500,000,更優選為2,000~300,000。另外,Mw與通過GPC來測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比所表示的分子量分佈(Mw/Mn)優選為5以下,更優選為3.5以下。通過處於如上所述的分子量範圍內,能夠確保液晶元件的良好取向性以及穩定性。
(聚有機矽氧烷)
本發明的液晶取向劑中所含有的聚有機矽氧烷優選為具有光取向性基。此處,所謂光取向性基是可通過光異構化反應、光二聚化反應或者光分解反應而對膜賦予各向異性的官能基。具體而言,光取向性基例如可列舉:含有偶氮苯或其衍生物作為基本骨架的含偶氮苯的基團、含有肉桂酸或其衍生物作為基本骨架的含肉桂酸結構的基團、含有查耳酮或其衍生物作為基本骨架的含查耳酮的基團、含有二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含二苯甲酮的基團、含有香豆素或其衍生物作為基本骨架的含香豆素的基團等。這些基團中,就具有高的取向能力的方面以及容易導入至聚合物中的方面而言,聚有機矽氧烷所具有的光取向性基優選為含肉桂酸結構的基團。
含肉桂酸結構的基團例如可列舉:將肉桂酸所具有的羧基的氫原子去除而獲得的一價基、或者在該一價基所具有的苯環上導入有取代基的基團(以下,將這些基團也稱為“順式肉桂酸酯基”),或肉桂酸所具有的羧基被酯化且在苯環上鍵結二價有機基而成的一價基、或者在該一價基所具有的苯環上導入有取代基的基團(以下,將這些基團也稱為“反式肉桂酸酯基”)等。順式肉桂酸酯基例如可由下述式(cn-1)所表示,反式肉桂酸酯基例如可由下述式(cn-2)所表示。
[化10]
Figure 105107112-A0305-02-0025-11
(式(cn-1)中,R21為氫原子、鹵素原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基或氰基;R22為亞苯基、亞聯苯基、亞三聯苯基或亞環己基、或者這些基團所具有的氫原子的至少一部分為經鹵素原子、碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、該烷氧基的氫原子的至少一部分為經鹵素原子所取代的基團或者氰基所取代的基團;A1為單鍵、氧原子、硫原子、碳數1~3的烷二基、-CH=CH-、-NH-、*1-COO-、*1-OCO-、*1-NH-CO-、*1-CO-NH-、*1-CH2-O-或者*1-O-CH2-(“*1”表示與R22的結合鍵);R23為鹵素原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基或者氰基;a為0或1,b為0~4的整數;其中,在b為2以上的情況下,多個R23可相同也可不同;“*”表示結合鍵;式(cn-2)中,R24為碳數1~3的烷基;R25為鹵素原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基或者氰基;A2為氧原子、*1-COO-、*1-OCO-、*1-NH-CO-或*1-CO-NH-(“*1”表示與R26的結合鍵);R26為碳數1~6的烷二基;c為0或1,d為0~4的整數;其中,在d為2以上的情況下,多個R25可相同也可不同;“*”表示結合鍵)
作為所述式(cn-1)所表示的基團的具體例,例如可列舉 下述式
Figure 105107112-A0305-02-0026-12
(所述式中,k為1~20的整數;“*”表示結合鍵) 分別所表示的基團等;所述式(cn-2)所表示的基團的具體例,例如可列舉下述式
Figure 105107112-A0305-02-0027-13
(所述式中,“*”表示結合鍵) 分別所表示的基團等。
具有光取向性基的聚有機矽氧烷(以下也稱為“光取向性聚有機矽氧烷”)例如可通過將水解性的矽烷化合物進行水解.縮合而獲得。具體而言可列舉下述[1]或[2]的方法:[1]將具有環氧基的水解性的矽烷化合物(ms-1)、或者該矽烷化合物(ms-1)與其他矽烷化合物的混合物進行水解縮合而合成含環氧基的聚有機矽氧烷,繼而,使所獲得的含環氧基的聚有機矽氧烷、與具有光取向性基的羧酸(以下也稱為“特定羧酸”)進行反應的方法;[2]使具有光取向性基的水解性的矽烷化合物(ms-2)、或者該矽烷化合物(ms-2)與其他矽烷化合物的混合物進行水解縮合的方法等。這些方法中,[1]的方法簡便,而且就可提高聚有機矽氧烷中的光取向性基的導入率的方面而言優選。
矽烷化合物(ms-1)的具體例,例如可列舉:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、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、3-(3,4-環氧環己基)丙基三甲氧基矽烷等。矽烷化合物(ms-1)可將這些化合物中的一種單獨使用或者將兩種以上混合使用。
其他的矽烷化合物只要是顯示出水解性的矽烷化合物,則並無特別限制,例如可列舉:四甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、3-巰 基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐等。其他矽烷化合物可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
矽烷化合物的水解.縮合反應是通過如上所述,使矽烷化合物的一種或兩種以上及水優選為在適當的催化劑及有機溶媒的存在下進行反應。
所述[1]的方法中,就可將光取向性基充分地導入聚合物中,並且抑制因環氧基為過剩量而引起的副反應的觀點而言,含環氧基的聚有機矽氧烷的環氧當量優選為100g/mol~10,000g/mol。水解.縮合反應時,相對於矽烷化合物(合計量)1莫耳,水的使用比例優選為0.5莫耳~100莫耳,更優選為1莫耳~30莫耳。
水解.縮合反應時使用的催化劑例如可列舉:酸、鹼金屬化合物、有機堿、鈦化合物、鋯化合物等。催化劑的使用量根據催化劑的種類、溫度等反應條件等而不同,可適當設定,例如相對於矽烷化合物的合計量,優選為0.01倍莫耳~3倍莫耳。所述水解.縮合反應時使用的有機溶媒例如可列舉:烴、酮、酯、醚、醇等。這些溶媒中,優選為使用非水溶性或難水溶性的有機溶媒。相對於反應中使用的矽烷化合物的合計100重量份,有機溶媒的使用比例優選為10重量份~10,000重量份,更優選為50重量份~1,000重量份。
所述的水解.縮合反應優選為利用例如油浴等進行加熱而實施。水解.縮合反應時,優選為將加熱溫度設為130℃以下,且優選為將加熱時間設為0.5小時~12小時。反應結束後,將自反應液中分取出的有機溶媒層視需要以乾燥劑進行乾燥後,去除溶媒,借此可獲得作為目標的聚有機矽氧烷。此外,聚有機矽氧烷的合成方法並不限定於所述的水解.縮合反應,例如也可利用使水解性矽烷化合物在乙二酸及醇的存在下進行反應的方法等而進行。
所述[1]的方法中,使通過所述反應而獲得的含環氧基的聚有機矽氧烷繼而與特定羧酸進行反應。借此,含環氧基的聚矽氧烷所具有的環氧基與羧酸進行反應,可獲得具有光取向性基的聚矽氧烷。特定羧酸若具有光取向性基,則並無特別限定,優選為具有含肉桂酸結構的基團的羧酸。此種特定羧酸例如可列舉:在作為所述式(cn-1)所表示的基團的具體例而列舉的各個基團、以及作為所述式(cn-2)所表示的基團的具體例而列舉的各個基團中的結合鍵上鍵結有氫原子的羧酸等。特定羧酸可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
含環氧基的聚有機矽氧烷與特定羧酸的反應時,也可並用不具有光取向性基的羧酸(其他羧酸)。所使用的其他羧酸並無特別限制,例如可列舉:(甲基)丙烯酸、下述式(B-1-1)~式(B-1-3)
[化13]
Figure 105107112-A0305-02-0031-15
分別所表示的化合物等。此外,其他羧酸可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
含環氧基的聚有機矽氧烷與羧酸的反應時,就不僅對塗膜表現出適度的預傾角賦予特性,而且提高因光取向性聚有機矽氧烷與聚合物[A]的並用而帶來的液晶顯示元件的耐光性的改善效果的觀點而言,相對於含環氧基的聚有機矽氧烷所具有的環氧基的合計1莫耳,羧酸的使用比例(在使用兩種以上的情況下為其合計量)優選為設為0.001莫耳~0.99莫耳,更優選為設為0.01莫耳~0.9莫耳。就對塗膜表現出適度的預傾角賦予特性的觀點而言,相對於含環氧基的聚有機矽氧烷所具有的環氧基的合計1莫耳,特定羧酸的使用比例(在使用兩種以上的情況下為其合計量)優選為設為0.001莫耳以上,更優選為設為0.01莫耳~0.8莫耳。
含環氧基的聚有機矽氧烷與羧酸的反應優選為可在催化劑及有機溶媒的存在下進行。所述催化劑可使用例如作為促進有機堿、環氧化合物的反應的所謂硬化促進劑而公知的化合物等。其中,優選為三級有機胺或者四級有機胺。相對於含環氧基的聚有機矽氧烷100重量份,催化劑的使用比例優選為0.01重量份~100重量份,更優選為0.1重量份~20重量份。
所述反應中使用的有機溶媒例如可列舉:烴、醚、酯、 酮、醯胺、醇等。這些溶媒中,就原料及產物的溶解性、以及產物的純化的容易度的觀點而言,優選為設為選自由醚、酯及酮所組成的組群中的至少一種,特別優選的溶媒的具體例可列舉:2-丁酮、2-己酮、甲基異丁基酮以及乙酸丁酯等。該有機溶媒優選為以固體成分濃度(反應溶液中的溶媒以外的成分的合計重量相對於溶液的總重量而占的比例)成為0.1重量%以上的比例來使用,更優選為以成為5重量%~50重量%的比例來使用。
所述反應中的反應溫度優選為0℃~200℃,反應時間優選為0.1小時~50小時。反應結束後,優選為將自反應液中分取出的有機溶媒層以水洗滌。含有光取向性聚有機矽氧烷的反應溶液可直接提供給液晶取向劑的製備,也可將反應溶液中所含的光取向性聚有機矽氧烷分離後再提供給液晶取向劑的製備。
對於光取向性聚有機矽氧烷,以GPC測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)優選為在100~50,000的範圍內,更優選為在200~10,000的範圍內。若光取向性聚有機矽氧烷的重量平均分子量在所述範圍內,則當製造液晶取向膜時容易操作,另外,所獲得的膜具有充分的材料強度及特性。
本發明的液晶取向劑中的聚合物成分的優選形態可列舉以下的(i)及(ii)。
(i)含有(甲基)丙烯酸系聚合物[A],以及選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物[P]作為聚合物成分的形態。
(ii)含有(甲基)丙烯酸系聚合物[A],選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物[P],以及光取向性聚有機矽氧烷作為聚合物成分的形態。
這些形態中,就可利用光取向法來對使用液晶取向劑而形成的塗膜賦予預傾角的方面、以及在利用光取向法來賦予預傾角的情況下獲得耐光性良好的液晶顯示元件的方面而言,更優選為設為(ii)的形態。
在使聚合物[A]與聚合物[P]一併含有於液晶取向劑中的情況下,也可將聚合物[A]設為具有氟原子及矽原子的至少任一種原子(以下也稱為“特定原子”)的聚合物。通過聚合物[A]具有特定原子,在即便減少聚合物[A]的使用量也可提高液晶元件的耐光性的改善效果的方面而言優選。聚合物[A]所具有的特定原子可由基團“-COOX1”中的X1所具有,也可存在於與基團“-COOX1”不同的部分。優選為後者。
具有特定原子及基團“-COOX1”的(甲基)丙烯酸系聚合物(以下也稱為聚合物[A-fsi])可在相同的重覆單元中具有特定原子及基團“-COOX1”,也可在不同的重覆單元中具有特定原子及基團“-COOX1”。
此外,在相同的重覆單元中具有特定原子及基團“-COOX1”的聚合物[A-fsi]可利用在合成聚合物[A]時,使用具有特定原子的化合物(例如,所述式(ma-1)中的R11為氟原子或者三氟甲基的化合物)作為(甲基)丙烯酸系單體(ma-1)的方法來獲得。 另外,在不同的重覆單元中具有特定原子及基團“-COOX1”的聚合物[A-fsi]可利用使用具有特定原子的化合物(例如:(甲基)丙烯酸三甲氧基矽烷基丙酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯等)作為其他的(甲基)丙烯酸系單體的方法來獲得。關於用以獲得聚合物[A-fsi]的各種反應條件,可應用聚合物[A]的說明。
就容易調整聚合物[A-fsi]中的特定原子或基團“-COOX1”的含有比例的方面而言,聚合物[A-fsi]優選為分別具有基團“-COOX1”的重覆單元、以及具有特定原子的重覆單元。該情況下,相對於聚合物的全部重複單元,具有特定原子的其他(甲基)丙烯酸系單體的使用比例優選為設為50莫耳%以下,更優選為設為1莫耳%~40莫耳%。
就使所獲得的液晶元件的耐光性良好的觀點而言,相對於選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物[P]的100重量份,本發明的液晶取向劑中的聚合物[A]的含有比例優選為設為0.01重量份~30重量份。更優選為0.05重量份~20重量份,尤其優選為0.1重量份~15重量份,特別優選為0.5重量份~10重量份。
另外,相對於液晶取向劑中的固體成分(液晶取向劑的溶媒以外的成分)合計重量100重量份,聚合物[A]的含有比例優選為設為0.03重量份~25重量份,更優選為設為0.1重量份~20重量份。相對於聚合物[P]的100重量份,液晶取向劑中的光取向性聚有機 矽氧烷的含有比例優選為設為0.05重量份~60重量份,更優選為設為0.1重量份~50重量份。
本發明的液晶取向劑也可含有聚合物以外的成分(添加劑成分)作為其他成分。所述成分例如可列舉:分子內具有至少一個環氧基的化合物、分子內具有至少一個氧雜環丁基的化合物、官能性矽烷化合物、光聚合性化合物、光酸產生劑、金屬螯合化合物、硬化促進劑、表面活性劑、抗氧化劑、增感劑、防腐劑、穩定化劑、黏度調整劑等。此外,在通過光而使聚合物[A]所具有的基團“-COOX1”脫離的情況下,也可使液晶取向劑中含有例如二碸系、鋶系、有機鹵素化合物等公知的光酸產生劑。添加劑成分的調配比例可在不損及本發明的效果的範圍內,根據各種化合物來適當選擇。
<溶劑>
本發明的液晶取向劑製備成聚合物[A]以及視需要使用的其他成分優選為分散或溶解於適當的溶媒中而成的液狀組成物。所使用的有機溶媒例如可列舉: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、乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇 單乙醚乙酸酯、二異丁基酮、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、二異戊基醚、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯等。這些溶媒可單獨使用或者將兩種以上混合使用。
液晶取向劑中的固體成分濃度(液晶取向劑的溶媒以外的成分的合計重量在液晶取向劑的總重量中所占的比例)是考慮到黏性、揮發性等來適當選擇,優選為1重量%~10重量%的範圍。即,液晶取向劑通過以後述方式塗布於基板表面,優選為進行加熱,而形成作為液晶取向膜的塗膜或者成為液晶取向膜的塗膜。此時,在固體成分濃度小於1重量%的情況下,塗膜的膜厚變得過小而難以獲得良好的液晶取向膜。另一方面,在固體成分濃度超過10重量%的情況下,塗膜的膜厚變得過大而難以獲得良好的液晶取向膜,另外,存在液晶取向劑的黏性增大而塗布性下降的傾向。製備液晶取向劑時的溫度優選為10℃~50℃,更優選為20℃~30℃。
<液晶取向膜以及液晶元件>
本發明的液晶取向膜是使用以所述方式製備的液晶取向劑來形成。另外,本發明的液晶元件包括使用所述液晶取向劑而形成的液晶取向膜。液晶元件的運作模式並無特別限定,例如可應用於TN型、STN型、VA型(包含垂直取向-多域垂直取向(Vertical Alignment-Multi-domain Vertical Alignment,VA-MVA)型、垂直取向-圖案垂直取向(Vertical Alignment-Patterned Vertical Alignment,VA-PVA)型等)、IPS型、FFS型、光學補償彎曲 (Optically Compensation Bend,OCB)型、聚合物穩定取向(Polymer Sustained Alignment,PSA)型等多種運作模式。
液晶元件可利用包含例如以下的步驟(1-1)~步驟(1-3)的方法來製造。步驟(1-1)根據所需的運作模式而使用不同的基板。步驟(1-2)及步驟(1-3)為各運作模式共通。
[步驟(1-1):塗膜的形成]
首先,通過在基板上塗布液晶取向劑,繼而對塗布面進行加熱而在基板上形成塗膜。
(1-1A)在製造例如TN型、STN型或VA型的液晶元件的情況下,首先,將設置有經圖案化的透明導電膜的兩塊基板作為一對,在其各透明性導電膜形成面上,優選為利用膠版印刷法、旋塗法、輥塗布機法或者噴墨印刷法來分別塗布液晶取向劑。基板例如可使用:浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;包含聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚(脂環式烯烴)等塑料的透明基板。設置於基板的一面上的透明導電膜可使用:包含氧化錫(SnO2)的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司注冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)膜等。
塗布液晶取向劑後,出於防止所塗布的液晶取向劑的流掛等目的,優選為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度優選為30℃~200℃,預烘烤時間優選為0.25分鐘~10分鐘。然後,出於將溶劑完全去除,視需要將存在於聚合物中的醯胺酸結構進行熱 醯亞胺化的目的,而實施煆燒(後烘烤)步驟。此時的煆燒溫度(後烘烤溫度)優選為80℃~300℃,後烘烤時間優選為5分鐘~200分鐘。以所述方式形成的膜的膜厚優選為0.001μm~1μm,更優選為0.005μm~0.5μm。
(1-1B)在製造IPS型或FFS型的液晶元件的情況下,通過在包含經圖案化為梳齒型的透明導電膜或者金屬膜且設置有電極的基板的電極形成面、以及未設置電極的對向基板的一面分別塗布液晶取向劑,繼而對各塗布面進行加熱而形成塗膜。此時使用的基板以及透明導電膜的材質、塗布方法、塗布後的加熱條件、透明導電膜或者金屬膜的圖案化方法、基板的前處理、以及所形成的塗膜的優選膜厚與所述(1-1A)相同。金屬膜可使用例如包含鉻等金屬的膜。
在所述(1-1A)及(1-1B)的任一種情況下,均通過在基板上塗布液晶取向劑後,去除有機溶媒而形成液晶取向膜或者成為液晶取向膜的塗膜。
[步驟(1-2):取向能力賦予處理]
在製造TN型、STN型、IPS型或者FFS型的液晶元件的情況下,實施對所述步驟(1-1)中形成的塗膜賦予液晶取向能力的處理。借此,液晶分子的取向能力賦予至塗膜上而成為液晶取向膜。取向能力賦予處理可列舉摩擦處理及光取向處理等,所述摩擦處理是利用捲繞有包含例如尼龍、人造絲、棉等纖維的布的輥,將塗膜向一定方向擦拭;所述光取向處理是對塗膜照射偏光或者非偏 光的放射線。另一方面,在製造VA型液晶顯示元件的情況下,可將所述步驟(1-1)中形成的塗膜直接用作液晶取向膜,但也可對該塗膜實施取向能力賦予處理。
光取向處理中,對塗膜照射的放射線例如可使用包含150nm~800nm波長的光的紫外線以及可見光線。在放射線為偏光的情況下,可為直線偏光,也可為部分偏光。另外,在所使用的放射線為直線偏光或者部分偏光的情況下,可自垂直的方向對基板面進行照射,也可自傾斜方向進行照射,或者還可以將這些照射組合進行。在照射非偏光的放射線的情況下,照射的方向設為傾斜方向。
所使用的光源例如可使用:低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、准分子激光等。放射線的照射量優選為100J/m2~50,000J/m2,更優選為300J/m2~20,000J/m2。另外,為了提高反應性,也可以一邊對塗膜加溫,一邊對塗膜進行光照射。加溫時的溫度通常為30℃~250℃,優選為40℃~200℃。適合於VA型液晶顯示元件的液晶取向膜也可適合用於聚合物穩定取向(Polymer sustained alignment,PSA)型液晶元件。
[步驟(1-3):液晶單元的構築]
(1-3A)通過準備兩塊以所述方式形成有液晶取向膜的基板,在對向配置的兩塊基板間配置液晶來製造液晶單元。為了製造液晶單元,例如可列舉以下方法:以液晶取向膜對向的方式隔著間隙而將兩塊基板對向配置,使用密封劑將兩塊基板的周邊部貼合, 在由基板表面及密封劑所劃分的單元間隙內注入填充液晶後,將注入孔密封的方法;在形成有液晶取向膜的其中一塊基板上的既定部位塗布密封劑,進而在液晶取向膜面上的既定的數個部位滴加液晶後,以液晶取向膜對向的方式貼合另一塊基板,並且使液晶在基板的整個面上鋪開的方法(液晶滴注(One Drop Filling,ODF)方式)等。較理想為,對於所製造的液晶單元進而加熱至所使用的液晶取得各向同性相的溫度為止,然後緩緩冷卻至室溫,借此去除液晶填充時的流動取向。
作為密封劑,例如可使用含有硬化劑以及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。液晶可列舉向列液晶以及碟狀液晶,其中優選為向列液晶,例如可使用:希夫堿(Schiff base)系液晶、氧化偶氮(azoxy)系液晶、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(cubane)系液晶等。另外,也可以在這些液晶中添加以下物質來使用:例如膽甾醇型液晶、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。
然後,可通過在液晶單元的外側表面貼合偏光板來獲得液晶元件。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”的偏光膜而成的偏光板或者包含H膜其本身的偏光板,所述“H膜”是使聚乙烯醇一邊延伸取向一邊吸收碘而成。
本發明的液晶元件可有效地應用於各種裝置,例如可用於:鐘錶、便攜型遊戲機、文字處理器、筆記本型個人電腦、汽車導航系統、攝錄機、個人數字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數碼照相機、手機、智能手機、各種監視器、液晶電視、信息顯示器、液晶投影儀等各種顯示裝置,或調光膜。另外,使用本發明的液晶取向劑來形成的液晶元件也可應用於相位差膜。
[實施例]
以下,通過實施例對本發明進一步進行具體說明,但本發明並不限定於這些實施例。
以下的實施例及比較例中,利用以下方法來測定聚合物的重量平均分子量Mw、數量平均分子量Mn及環氧當量、以及聚合物溶液的溶液黏度。以下所使用的化合物及聚合物的需要量是通過視需要重複進行下述合成例中所示的合成規模下的合成來確保。
[聚合物的重量平均分子量Mw、數量平均分子量Mn]
Mw及Mn是利用以下條件下的凝膠滲透色譜法來測定的聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹(Tosoh)(股)制造,TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃
溫度:40℃
壓力:68kgf/cm2
[環氧當量]
環氧當量是利用JIS C 2105中記載的鹽酸-甲基乙基酮法來測定。
[聚合物溶液的溶液黏度]
聚合物溶液的溶液黏度(mPa.s)是使用E型旋轉黏度計,在25℃下測定。
<化合物的合成>
[合成例1-1]
依據下述流程1來合成肉桂酸衍生物(C-1)。
Figure 105107112-A0305-02-0042-16
在1L的茄型燒瓶中加入82g的4-羥基苯甲酸甲酯、166g的碳酸鉀、以及400mL的N,N-二甲基乙醯胺,在室溫下進行攪拌1小時後,添加95g的4,4,4-三氟-1-碘丁烷,在室溫下一邊攪拌一邊進行5小時反應。反應結束後,以水進行再沉澱。繼而,在該沉澱中添加32g的氫氧化鈉以及400mL的水,回流4小時而進行水解反應。反應結束後,以鹽酸進行中和,將所產生的沉 澱在乙醇中進行再結晶,借此獲得80g的中間體(C-1A)的白色結晶。
取該中間體(C-1A)中的46.4g於反應容器中,向其中添加200mL的亞硫醯氯以及0.2mL的N,N-二甲基甲醯胺,在80℃下攪拌1小時。繼而,在減壓下蒸餾去除亞硫醯氯,添加二氯甲烷,以碳酸氫鈉水溶液進行洗滌,以硫酸鎂乾燥,濃縮後,添加四氫呋喃而製成溶液。
繼而,在與所述不同的另一個2L三口燒瓶中,加入36g的4-羥基肉桂酸、55g的碳酸鉀、2.4g的四丁基銨、200mL的四氫呋喃以及400mL的水。將該水溶液進行冰浴冷卻,緩緩滴加含有所述中間體(C-1A)與亞硫醯氯的反應物的四氫呋喃溶液,進而一邊攪拌一邊進行2小時反應。反應結束後,在反應混合物中添加鹽酸進行中和,以乙酸乙酯萃取後,將萃取液以硫酸鎂乾燥,濃縮,然後在乙醇中進行再結晶,借此獲得39g的肉桂酸衍生物(C-1)的白色結晶。
[合成例1-2]
依據下述流程2來合成肉桂酸衍生物(C-2)。
[化15]
Figure 105107112-A0305-02-0044-17
取14g的反式-4-戊基-雙環己烷羧酸於反應容器中,向其中添加1L的亞硫醯氯以及0.77mL的N,N-二甲基甲醯胺,在80℃下攪拌1小時。繼而,在減壓下蒸餾去除亞硫醯氯,添加二氯甲烷,以碳酸氫鈉水溶液進行洗滌,以硫酸鎂乾燥,濃縮後,添加四氫呋喃而製成溶液。
繼而,在與所述不同的另一個5L三口燒瓶中,加入74g的4-羥基肉桂酸、138g的碳酸鉀、4.8g的四丁基銨、500mL的四氫呋喃以及1L的水。將該水溶液進行冰浴冷卻,緩緩滴加含有反式-4-戊基-雙環己烷羧酸與亞硫醯氯的反應物的四氫呋喃溶液,進而一邊攪拌一邊進行2小時反應。反應結束後,在反應混合物中添加鹽酸進行中和,以乙酸乙酯萃取後,將萃取液以硫酸鎂乾燥,濃縮,然後在乙醇中進行再結晶,借此獲得15g的肉桂酸衍生物(C-2)的白色結晶。
[合成例1-3]
依據下述流程3來合成肉桂酸衍生物(C-3)。
[化16]
Figure 105107112-A0305-02-0045-18
在具備回流管及氮氣導入管的100mL的茄型燒瓶中,添加4.63g的所述式(C-3A)所表示的化合物、50mL的亞硫醯氯、以及0.05mL的N,N-二甲基甲醯胺,回流1小時。反應結束後,通過減壓濃縮而使其幹固,然後添加75mL的四氫呋喃(將其作為“D-1液”)。另一方面,在具備溫度計及氮氣導入管的100mL三口燒瓶中,添加2.62g的羥基肉桂酸、4.41g的碳酸鉀、38mL的水、19mL的四氫呋喃、以及0.15g的溴化四丁基銨,冰浴冷卻至5℃以下。繼而,花30分鐘滴加先前製備的“D-1液”後,恢復至室溫而攪拌4小時。反應結束後,添加100mL的乙酸乙酯以及200mL的1N鹽酸水進行洗滌後,以100mL的水進行3次分液洗滌。繼而,將有機層以硫酸鎂乾燥後,進行過濾,將減壓濃縮而析出的白色結晶進行過濾、乾燥,借此獲得1.8g的化合物(C-3)。
<聚合物的合成>
.(甲基)丙烯酸系聚合物[A]的合成
[合成例2-1]
在具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入作為聚合引發劑的1重量份的2,2'-偶氮雙(異丁腈)、以及作為溶媒的220重量份的二乙二醇二乙醚。向其中添加作為單體的100重量份的下述式(M-1)所表示的化合物,對燒瓶內進行氮氣置換後,緩緩地開始攪拌。使溶液溫度上升至80℃,將該溫度維持4小時,借此獲得含有31.5重量%的聚合物(A-1)作為(甲基)丙烯酸系聚合物的聚合物溶液。所獲得的聚合物(A-1)的數量平均分子量Mn為5,100。
Figure 105107112-A0305-02-0046-19
[合成例2-2~合成例2-5、合成例2-10]
除了將所使用的單體的種類及量設為如下述表1所述以外,進行與合成例2-1相同的操作,分別獲得作為(甲基)丙烯酸系聚合物的聚合物(A-2)~聚合物(A-6)來作為聚合物[A]。將所獲得的聚合物的數量平均分子量Mn一併示於下述表1中。
Figure 105107112-A0305-02-0046-20
Figure 105107112-A0305-02-0047-21
表1中的數值表示相對於反應中使用的單體的合計100重量份而言的各化合物的使用比例(重量份)。“-”表示不使用與該欄相當的成分。單體的略稱如以下所述。
(單體)
M-2:下述式(M-2)所表示的化合物
M-3:下述式(M-3)所表示的化合物
M-4:甲基丙烯酸叔丁酯
N-1:丙烯酸2,2,2-三氟乙酯
N-2:3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷
N-3:甲基丙烯酸
Figure 105107112-A0305-02-0047-22
.聚有機矽氧烷的合成
[合成例2-6]
在具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中,加入100.0g的2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、500g的甲基異丁基酮及10.0g的三乙基胺,在室溫下混合。繼而,自滴加漏斗中花30分鐘滴加100g的去離子水後,在回流下一邊混合一邊在80℃下進行6小時反應。反應結束後,取出有機層,利用0.2重量%硝酸銨水溶液洗滌至洗滌後的水成為中性為止,然後在減壓下蒸餾去除溶媒以及水,借此以黏稠的透明液體的形式獲得具有環氧基的聚有機矽氧烷(EPS-1)。
對於該聚有机硅氧烷(EPS-1)進行1H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析,結果在化學位移(δ)=3.2ppm附近,如理論強度般獲得基於氧雜環丙基的峰值,確認在反應中未產生環氧基的副反應。該聚有機矽氧烷(EPS-1)的重量平均分子量Mw為2,200,環氧當量為186g/mol。
[合成例2-7]
在200mL的三口燒瓶中,加入10.0g的合成例2-6中獲得的聚有機矽氧烷(EPS-1)、30.28g的甲基異丁基酮、1.67g(相對於聚有機矽氧烷(EPS-1)所具有的環氧基而相當於15莫耳%)的肉桂酸衍生物(C-1)、3.0g(相對於聚有機矽氧烷(EPS-1)所具有的環氧基而相當於25莫耳%)的肉桂酸衍生物(C-2)、以及0.10g的UCAT 18X(商品名,三亞普羅(San-Apro)(股)製造的環氧化合物的硬化劑),在100℃下一邊攪拌一邊進行48小時反應。反 應結束後,在反應混合物中添加甲醇而生成沉澱。對將所獲得的沉澱物溶解於乙酸乙酯中而獲得的溶液水洗3次,使用硫酸鎂將有機層乾燥後,蒸餾去除溶劑,借此獲得9.3g的聚有機矽氧烷(POS-1)的白色粉末。聚有機矽氧烷(POS-1)的重量平均分子量Mw為4,000。
[合成例2-8]
在100mL的三口燒瓶中,加入9.3g的合成例2-6中獲得的聚有機矽氧烷(EPS-1)、26g的甲基異丁基酮、5.8g的肉桂酸衍生物(C-3)以及0.10g的UCAT 18X(商品名,三亞普羅(San-Apro)(股)製造的環氧化合物的硬化劑),在80℃下攪拌12小時。反應結束後,以甲醇進行再沉澱,將沉澱物溶解於乙酸乙酯中而獲得溶液,將該溶液水洗3次後,蒸餾去除溶劑,借此以白色粉末的形式獲得9.1g的聚有機矽氧烷(POS-2)。聚有機矽氧烷(POS-2)的重量平均分子量Mw為3,600。
.聚醯胺酸的合成
[合成例2-9]
將作為四羧酸二酐的196g(1.0莫耳)的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、以及作為二胺的212g(1.0莫耳)的2,2'-二甲基-4,4'-二氨基聯苯溶解於4,050g的N-甲基-2-吡咯烷酮中,在40℃下進行3小時反應,借此獲得含有10重量%的聚醯胺酸(PA-1)的4,400g 溶液。該聚醯胺酸溶液的溶液黏度為170mPa.s。
<液晶取向劑的製備以及評價>
<液晶取向劑的製備以及評價>
[實施例1]
(液晶取向劑的製備)
取換算為聚醯胺酸(PA-1)而相當於100重量份的量的所述合成例2-9中獲得的含有聚醯胺酸(PA-1)的溶液,向其中添加8重量份的所述合成例2-7中獲得的聚有機矽氧烷(POS-1)、以及作為聚合物[A]的5重量份的所述合成例2-1中獲得的聚合物(A-1),進而添加N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)、丁基溶纖劑(butyl cellosolve,BC)、以及二乙二醇二乙醚(diethylene glycol diethyl ether,DEDG),製成溶媒組成為NMP:BC:DEDG=40:40:20(重量比)、固體成分濃度為3.6重量%的溶液。利用孔徑為1μm的過濾器對該溶液進行過濾,借此製備液晶取向劑(E-1)。此外,所獲得的液晶取向劑中,聚有機矽氧烷(POS-1)以及聚合物(A-1)充分溶解於溶媒中。
(液晶顯示元件的製造(1))
在帶有包含ITO膜的透明電極的玻璃基板的透明電極面上,使用旋轉器來塗布所述實施例1中製備的液晶取向劑(E-1),在80℃的加熱板上進行1分鐘預烘烤後,在對庫內進行了氮氣置換的烘 箱中以200℃加熱1小時,形成膜厚為0.1μm的塗膜。繼而,使用Hg-Xe燈以及格蘭-泰勒棱鏡,從自基板法線傾斜40°的方向對該塗膜表面照射200J/m2的包含313nm的明線的偏光紫外線,製成液晶取向膜。重複相同的操作,製成一對(兩塊)具有液晶取向膜的基板。
在所述基板中的其中一塊的具有液晶取向膜的面的外周,通過網版印刷來塗布加入有直徑為5.5μm的氧化鋁球的環氧樹脂黏接劑後,使一對基板的液晶取向膜面對向,以各基板的紫外線的光軸在基板面上的投影方向成為反平行的方式壓接,在150℃下花1小時使黏接劑進行熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板間的間隙中填充負型液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)後,以環氧系黏接劑將液晶注入口密封。進而,為了去除液晶注入時的流動取向,將其在150℃下加熱後緩緩冷卻至室溫。繼而,在基板的外側兩面,將偏光板以其偏光方向相互正交、且與液晶取向膜的紫外線的光軸在基板面上的射影方向形成45°的角度的方式貼合,借此製造液晶顯示元件。
(耐光性的評價)
對於所述製造的液晶顯示元件,在60℃下以60微秒的施加時間、167毫秒的跨距施加5V的電壓後,測定自施加解除起167毫秒後的電壓保持率(初始值VHRa)。此外,電壓保持率的測定裝置是使用東陽特克尼卡(Toyo Technica)(股)製造的VHR-1。然後, 在100瓦特型白色螢光燈下5cm的距離配置液晶顯示元件,照射500小時的光後,再次以與所述相同的條件來測定電壓保持率VHRb。將與初始值VHRa相比較的電壓保持率VHRb的下降率(=[(VHRa-VHRb)/VHRa]×100)為1%以下的情況作為耐光性“A”,將超過1%且為2%以下的情況作為耐光性“B”,將超過2%且為3%以下的情況作為耐光性“C”,將超過3%的情況作為耐光性“D”。其結果為,該實施例中為耐光性“A”的評價。
(液晶顯示元件的製造(2)以及耐光性的評價)
除了在所述“液晶顯示元件的製造(1)”中,將進行預烘烤後的加熱(後烘烤)的溫度由200℃變更為180℃的方面以外,以與所述“液晶顯示元件的製造(1)”相同的方式製造液晶顯示元件。另外,使用所獲得的液晶顯示元件,以與所述相同的方式進行耐光性的評價。其結果為,該實施例中為耐光性“B”的評價。
[實施例2~實施例6以及比較例1]
除了將所使用的聚合物的種類及量變更為如下述表2中記載的方面以外,以與實施例1相同的方式製備液晶取向劑(E-2)~液晶取向劑(E-6)、液晶取向劑(FR-1)。另外,使用所獲得的液晶取向劑,以與實施例相同的方式製造液晶顯示元件,並且評價耐光性。將它們的結果一并示於表2中。
Figure 105107112-A0305-02-0052-23
Figure 105107112-A0305-02-0053-24
表2中的數值表示相對於液晶取向劑的製備中使用的聚醯胺酸(PA-1)的100重量份而言的各化合物的調配比例(重量份)。“-”表示不使用與該欄相當的化合物。
實施例1~實施例6中,將後烘烤溫度設定為200℃的情況下的液晶顯示元件的耐光性為“A”或“B”的評價。另外,在將後烘烤溫度設定為低至180℃的情況下,耐光性也為“B”或“C”的評價。與此相對,液晶取向劑中不包含聚合物[A]的比較例1中,在將後烘烤溫度設定為200℃、180℃的任一者的情況下,耐光性均為“D”的評價。由這些情況可知,依據包含聚合物[A]的液晶取向劑,可改善液晶顯示元件的耐光性。

Claims (6)

  1. 一種液晶取向劑,其特徵在於:含有聚合物[A],所述聚合物[A]為具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物,且具有基團“-COOX1(其中,X1為通過熱及光的至少一者而脫離的基團)”,所述液晶取向劑更含有選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物[P],相對於所述聚合物[P]的100重量份,所述聚合物[A]的含有比例為0.01重量份~30重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶取向劑,其中,所述基團“-COOX1”為下述式(Y-1)所表示的結構、羧酸的縮醛酯結構、羧酸的縮酮酯結構或者所述X1由下述式(Y-2)所表示的結構,
    Figure 105107112-A0305-02-0054-25
    (式(Y-1)中,R1、R2及R3為如下的(1)或(2);(1)R1、R2及R3分別獨立地為碳數1~10的烷基或碳數3~20的一價脂環式烴基;(2)R1及R2相互鍵結而與R1及R2所鍵結的碳原子一起鍵結碳數4~20的二價脂環式烴基或環狀醚基,R3為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基或碳數6~20的芳基;“*”表示結合鍵)
    Figure 105107112-A0305-02-0055-26
    (式(Y-2)中,R12、R13及R14分別獨立地為氫原子、碳數1~20的烷基、一價脂環式烴基、芳基、這些基團所具有的氫原子的一部分或者全部經取代基所取代的基團、或者-Si(RA)3;RA為碳數1~10的烷基;其中,多個RA可相同也可不同;R15為單鍵或碳數1~12的二價有機基;“*”表示鍵結於酯基上的結合鍵)。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶取向劑,其中,更含有具有光取向性基的聚有機矽氧烷。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶取向劑,其中,所述聚合物[A]具有氟原子及矽原子的至少任一者。
  5. 一種液晶取向膜,其特徵在於:使用如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的液晶取向劑而形成。
  6. 一種液晶元件,其特徵在於:包括如申請專利範圍第5項所述的液晶取向膜。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018168440A1 (ja) * 2017-03-17 2018-09-20 Jsr株式会社 液晶素子及びその製造方法
TWI755517B (zh) * 2017-05-31 2022-02-21 日商Jsr股份有限公司 液晶元件的製造方法
KR20210021955A (ko) * 2018-06-27 2021-03-02 디아이씨 가부시끼가이샤 불소계 공중합체, 활수성 표면개질제, 경화성 수지 조성물, 및 활수성 도막
CN113544184B (zh) * 2019-04-10 2024-05-14 Jsr株式会社 膜形成用组合物、硬化膜、液晶取向膜及相位差膜

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03155940A (ja) * 1989-11-15 1991-07-03 Nippon Oil & Fats Co Ltd 液晶配向膜
JP3155940B2 (ja) 1996-07-15 2001-04-16 ゼブコ ディビジョン オブ ブランズウィック コーポレーション 魚釣用リール
TW201500435A (zh) * 2013-06-18 2015-01-01 Jsr Corp 液晶配向劑、相位差膜以及相位差膜的製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003261627A (ja) * 2002-03-11 2003-09-19 Kansai Research Institute 機能性樹脂及びそれを用いた感光性樹脂組成物
US8216649B2 (en) 2007-08-21 2012-07-10 Jsr Corporation Liquid crystal aligning agent, method of producing a liquid crystal alignment film and liquid crystal display device
JP2009203344A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Jsr Corp 熱硬化性樹脂組成物、カラーフィルタの保護膜の製造方法およびカラーフィルタの保護膜
JP5608437B2 (ja) * 2009-08-28 2014-10-15 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物並びに該組成物を用いたレジスト膜及びパターン形成方法
JP5708914B2 (ja) * 2010-02-08 2015-04-30 Jsr株式会社 液晶表示素子の製造方法
EP2555046B1 (en) * 2010-03-29 2015-12-09 DIC Corporation Polymer for use in a liquid-crystal alignment layer
WO2012053290A1 (ja) * 2010-10-18 2012-04-26 Jsr株式会社 液晶セル、液晶表示素子、液晶セルの製造方法及び位相差膜用光配向剤
JP5892323B2 (ja) * 2011-03-02 2016-03-23 Jsr株式会社 液晶表示素子の製造方法
JP5994257B2 (ja) * 2011-03-17 2016-09-21 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
WO2012133820A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 日産化学工業株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法
JP5854205B2 (ja) * 2011-11-21 2016-02-09 Jsr株式会社 液晶配向剤
KR101464826B1 (ko) * 2012-06-22 2014-11-25 주식회사 엘지화학 위상차 필름 및 이를 포함하는 액정 표시장치
TW201415161A (zh) * 2012-09-28 2014-04-16 Fujifilm Corp 感光性樹脂組成物、使用其的硬化膜的製造方法、硬化膜、液晶顯示裝置及有機el顯示裝置
WO2015045426A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Toyo Gosei Co., Ltd. Compounders for Enhancing Generation of Chemical Species

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03155940A (ja) * 1989-11-15 1991-07-03 Nippon Oil & Fats Co Ltd 液晶配向膜
JP3155940B2 (ja) 1996-07-15 2001-04-16 ゼブコ ディビジョン オブ ブランズウィック コーポレーション 魚釣用リール
TW201500435A (zh) * 2013-06-18 2015-01-01 Jsr Corp 液晶配向劑、相位差膜以及相位差膜的製造方法

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