TWI763035B - 聚合物組成物、具有液晶配向膜之基板及其之製造方法、液晶顯示元件以及側鏈型高分子 - Google Patents
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Abstract
本發明為有關一種含有(A)於特定的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,其為具有含垂直配向性基的重複單位之側鏈型高分子,及(B)有機溶劑之聚合物組成物。本發明為提供一種可高效率地提供配向控制能力、具有優良傾斜角特性之液晶配向膜、具有前述特徵之聚合物組成物及扭轉(twist)向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件。
Description
本發明為有關新穎的聚合物組成物,與使用其之液晶配向膜,及具有該配向膜之基板之製造方法。詳言之,為有關一種製造具有優良傾斜角特性之液晶顯示元件所使用之新穎的方法。
液晶顯示元件,已知為一種輕量、薄型且低耗電力之顯示裝置,近年來已被使用於大型電視用途等,而有著顯著之發展。液晶顯示元件,例如具有由具備電極的一對透明基板挾夾液晶層之構成內容。又,液晶顯示元件中,液晶為以挾夾於基板間形成所期待配向狀態之方式,由有機材料所構成之有機膜作為液晶配向膜使用。
即,液晶配向膜為構成液晶顯示元件之構件,形成於挾夾液晶之基板的與液晶相鄰接之面上,其具有於基板間使液晶向特定方向進行配向之機能。因此,液晶配向膜,液晶除例如具有對基板為平行之方向等特定方向進行配向之機能以外,亦尋求應具有控制液晶的預傾角之機能。該些液晶配向膜中,控制液晶配向之能力(以
下,亦稱為配向控制能力),一般為對構成液晶配向膜之有機膜進行配向處理之方式賦予配向控制能力。
賦予配向控制能力時之液晶配向膜之配向處理方法中,摩擦法為以往所習知者。摩擦法係指,對於基板上之聚乙烯醇或聚醯胺或聚醯亞胺等的有機膜,使用綿、尼龍、聚酯等的布依特定方向擦拭(摩擦)其表面,而依擦拭方向(摩擦方向)使液晶進行配向之方法。該摩擦法因可簡便且較安定地實現液晶之配向狀態,故廣泛地被使用於以往的液晶顯示元件之製造過程。因此,液晶配向膜所使用的有機膜,一般以具有優良耐熱性等的信賴性或電氣特性之聚醯亞胺系的有機膜為主要之選擇。
但是,擦拭由聚醯亞胺等所形成之液晶配向膜之表面的摩擦法,常會產生塵埃或靜電等之問題。又,伴隨近年液晶表元件之高精細化,或相對應之基板上的電極或液晶驅動用開關元件所造成之凹凸,布無法均勻地擦拭液晶配向膜之表面,而將無法實現均勻的液晶配向。
因此,不進行摩擦的液晶配向膜之其他配向處理方法,目前已廣泛地對光配向法進行研究。
光配向法有著各式各樣之方法,多使用直線偏光或視準(collimate)光線於構成液晶配向膜的有機膜內形成異向性,並依該異向性對液晶進行配向。
主要之光配向法,已知有分解型之光配向法。例如,使用偏光紫外線照射聚醯亞胺膜,利用分子構造的紫外線吸收之偏光方向依賴性而產生異向性分解。隨
後,使用未分解而殘留的聚醯亞胺對液晶進行配向(例如,參照專利文獻1)。
又,液晶配向膜對液晶而言,亦負有提供特定傾斜角(預傾角)之機能,故是否可提供預傾角,對於液晶配向膜之開發也形成一極為重要的課題(參照專利文獻2~5)。
又,使用光交聯型之光配向法亦為已知之技術。例如,使用偏光紫外線照射聚乙烯桂皮酸酯,於與偏光為平行之2個側鏈的雙鍵部份會產生二聚化反應(交聯反應)。此外,由斜面方向照射偏光紫外線時,會產生預傾角(例如,參照非專利文獻1)。又,就使用光配向法賦予預傾角之目的,而使用特定的聚合物,由斜方向進行光照射者亦為已知之技術(專利文獻6、非專利文獻2)。
如以上之例示般,以光配向法對液晶配向膜進行配向處理之方法,並不需進行摩擦處理,而不會有產生塵埃或靜電之疑慮。因此,為一種即使表面具有凹凸的液晶顯示元件之基板亦可施以配向處理的適合工業生產製程的液晶配向膜之配向處理方法。此外,光配向法為一種可使用紫外線控制液晶配向方向之方法,故可於畫素中形成多數個不同配向方向之區域(配向分割),而可補償視角依賴性,故對於提高液晶顯示元件之顯示品質極有幫助。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]專利第3893659號公報
[專利文獻2]日本特開平02-223916號
[專利文獻3]日本特開平04-281427號公報
[專利文獻4]日本特開平05-043687號公報
[專利文獻5]日本特開平10-333153號公報
[專利文獻6]日本特開2000-212310號
[非專利文獻]
[非專利文獻1] S. Kobayashi et al., Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol.8, No.2, pp 25-262 (1995).
[非專利文獻2] M. Shadt et al., Nature. Vol381, 212 (1996).
如上所述般,光配向法,相較於以往於工業上對液晶顯示元件進行配向處理方法之摩擦法,因不需要進行摩擦步驟,因此具備有極大之優點。又,與經由摩擦而得到的配向控制能力幾乎為相同程度之摩擦法相比較
時,光配向法,可經由改變偏光光線的照射量而控制配向的控制能力。但,光配向法中仍存在有,欲達到可得到與使用摩擦法時之相同程度的配向控制能力時,必須進行大量的偏光光線的照射量等問題,而會無法成安定的液晶配向。
例如,上述專利文獻1所記載之分解型的光配向法中,因必須使用輸出功率500W的高壓水銀燈,對聚醯亞胺膜照射60分鐘紫外光等,故必須進行長時間且大量的紫外線照射。又,即使於二聚化型或光異構化型之光配向法的情形中,亦必須照射數J(焦耳)~數十J程度的大量紫外線。又,於光交聯型或光異構化型之光配向法的情形中,因液晶的配向之熱安定性或光安定性劣化等因素,故使用於液晶顯示元件時,會產生配向不良或顯影殘留等問題。
又,專利文獻6之方法中,因特定聚合物之溶解性較低,故需使用氯仿溶劑等的鹵化溶劑,故於實際使用時仍會產生其他問題。
因此,光配向法,仍尋求一種可以進行高效率的配向處理或實現安定的液晶配向,且可高效率地對液晶配向膜進行高配向控制能力提供的液晶配向膜或液晶配向劑。
本發明,以提供一種具有高效率地提供配向控制能力、具有優良傾斜角特性的液晶顯示元件用液晶配向膜之基板,及具有該基板的扭轉向列型液晶顯示元件及
縱電場型液晶顯示元件為目的。
又,本發明之目的,除上述目的以外,又提供一種可被具有更高傾斜角特性的扭轉向列型液晶顯示元件,及縱電場型液晶顯示元件及該元件所使用的液晶配向膜為目的。
本發明者們,就達成上述目的進行深入研究結果,而完成以下之發明。
<1>一種聚合物組成物,其特徵為含有
(A)於特定的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,其為具有含垂直配向性基的重複單位之側鏈型高分子,及
(B)有機溶劑。
<2>如上述<1>中,其垂直配向性基以下述式(v)所表示者為佳。
[式(v)中,Y1表示由單鍵,或-O-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-NH-CO-O-及-NH-CO-NH-所選出之鍵結基,
Y2表示單鍵、碳數1~15之伸烷基或-CH2-CH(OH)-
CH2-基,或表示由苯環、環己烷環或雜環所選出之2價的環狀基,環狀基上的任意之氫原子可被Z所取代,
Y3表示單鍵或碳數1~15之伸烷基,
Y4表示由單鍵、苯環、環己烷環或雜環所選出之2價的環狀基,或碳數17~30之具有類固醇骨架之2價的有機基,其環狀基上的任意之氫原子可被Z所取代,
Y5表示由苯環、環己烷環或雜環所選出之2價的環狀基,該些之環狀基上的任意之氫原子可被Z所取代,
m表示0~4之整數,m為2以上時,Y5可互相為相同或相異皆可,
Y6表示氫原子、碳數1~17之烷基、碳數1~17之氟化烷基、碳數1~17之烷氧基或碳數1~17之氟化烷氧基,
Z表示碳數1~3之烷基、碳數1~3之烷氧基、碳數1~3之氟化烷基、碳數1~3之氟化烷氧基或氟原子,
其中,伸烷基、烷基、氟化烷基、烷氧基及氟化烷氧基,其鍵結基相互間為不相鄰之情形時,其中間可具有1~3個上述之鍵結基,Y2~Y6中,伸烷基、-CH2-CH(OH)-CH2-基、2價的環狀基、具有類固醇骨架之2價的有機基、烷基及氟化烷基中,與該些相鄰接之基可介由上述鍵結基予以鍵結,
但,Y2~Y6所表示之取代基的總碳數為1~30]。
<3>如上述<1>或<2>中,(A)成份以具有可引起光交聯、光異構化,或光弗里斯重排(Photo Fries
Rearrangement)之感光性側鏈者為佳。
<4>如上述<1>~<3>中任一項,其中,(A)成份以具有由下述式(1)~(6)所成之群所選出之1種或多數的感光性側鏈者為佳。
[式中,A、B、D各自獨立表示,單鍵、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-
CO-O-,或-O-CO-CH=CH-;
S為碳數1~12之伸烷基,該些所鍵結之氫原子可被鹵素基所取代;
T為單鍵或碳數1~12之伸烷基,該些所鍵結之氫原子可被鹵素基所取代;
Y1,表示由1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環及碳數5~8之脂環式烴所選出之環,或介由鍵結基B鍵結由該些取代基所選出之相同或相異的2~6之環而形成之基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-COOR0(式中,R0表示氫原子或碳數1~5之烷基)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;
Y2表示由2價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環、碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;
R表示羥基、碳數1~6之烷氧基,或與Y1為相同之定義;
X表示,單鍵、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-,或-O-CO-CH=CH-,X之數為2時,X相互間可為相同亦可、相異亦可;
Cou表示,香豆素-6-基或香豆素-7-基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、
-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;
q1與q2中,一者為1時,另一者為0;
q3為0或1;
P及Q,各自獨立表示由2價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環、碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基;但,X為-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-時,鍵結-CH=CH-之側的P或Q為芳香環;
l1為0或1;
l2為0~2之整數;
l1與12同時為0時,T為單鍵之際,A亦表示單鍵;
l1為1時,T為單鍵之際,B亦表示單鍵;
H及I各自獨立地表示由2價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環,及該些之組合所選出之基]。
<5>如上述<1>~<4>中任一項,其中,(A)成份,可具有由下述式(21)~(33)所成之群所選出之1種或複數的液晶性側鏈。
[式中,A、B、q1及q2具有與上述內容為相同之定義;
Y3為由1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環,及碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-NO2、-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧
基所取代;
R3表示氫原子、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環、碳數5~8之脂環式烴、碳數1~12之烷基,或碳數1~12之烷氧基;
l表示1~12之整數,m表示0至2之整數,但,式(25)~(26)中,全部的m之合計為2以上,式(27)~(28)、(32)~(33)中,全部的m之合計為1以上,m1、m2及m3分別獨立表示1~3之整數;
R2表示氫原子、-NO2、-CN、鹵素基、1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環,及碳數5~8之脂環式烴,及,烷基,或烷氧基;
Z1、Z2表示單鍵、-CO-、-CH2O-、-CH=N-、-CF2-]。
<6>一種具有液晶配向膜的基板之製造方
法,其為製造具有配向控制能力之液晶配向膜的基板之方法,其特徵為具有
[I]將上述<1>~<5>中任一項記載之聚合物組成物,塗佈於具有液晶驅動用之電極的基板上,而形成塗膜之步驟;
[II]將偏光之紫外線由斜方向照射[I]所得之塗膜之步驟;及
[III]將[II]所得之塗膜加熱之步驟。
<7>一種基板,其特徵為,具有由上述<6>記載之製造方法而製得之液晶配向膜。
<8>一種扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件,其特徵為,具有上述<7>之基板。
<9>一種液晶顯示元件之製造方法,其為製造扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件之方法,其特徵為具有
準備上述<7>之基板(第1之基板)之步驟;
[I’]將上述<1>~<5>中任一項記載之聚合物組成物塗佈於第2之基板上,而形成塗膜之步驟;
[II’]將偏光之紫外線照射[I’]所得之塗膜步驟;及
[III’]將[II’]所得之塗膜加熱之步驟;而製得具有配向控制能力的液晶配向膜之製造具有該液晶配向膜的第2之基板之步驟;及
[IV]介由液晶使第1及第2之基板的液晶配向膜以相對向之方式,而製得曝光方向為互相垂直交叉之方式使
第1及第2之基板呈對向配置之液晶顯示元件步驟。
<10>一種扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件,其特徵為,由上述<9>所製得者。
<11>一種側鏈型高分子。其為於特定的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,且具有含垂直配向性基的重複單位。
基於本發明之內容,可提供一種可高效率地提供配向控制能力、具有優良傾斜角特性之液晶配向膜之基板,及具有該基板之扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件。
依本發明之方法所製造之扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件,因可以高效率地賦予配向控制能力,故可長時間連續驅動而不會損及該顯示特性。
[實施發明之形態]
本發明者們,經進行深入研究結果,基於以下之見解而完成本發明。
本發明之製造方法中所使用的聚合物組成物,為具有可產生液晶性的感光性之側鏈型高分子(以下,亦僅稱為側鏈型高分子),使用前述聚合物組成物而製得之塗膜,為具有可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子之膜。該塗膜非以進行摩擦處理之方式,而為使用由斜方向經由偏光
照射以進行配向之處理。隨後,於偏光照射之後,經由對該側鏈型高分子膜進行加熱之步驟,而形成賦有配向控制能力之塗膜(以下,亦稱為液晶配向膜)。其中,偏光照射所產生者僅有異向性形成驅動力,另其經由液晶性之側鏈型高分子本身之組織化而有效率地進行再配向。其結果,可使液晶配向膜實現高效率的配向處理,而可製得具有高配向控制能力之液晶配向膜。
以下,將對本發明之實施形態進行詳細說明。
<具有液晶配向膜之基板之製造方法>及<液晶顯示元件之製造方法>
本發明之具有液晶配向膜之基板之製造方法為具有:
[I]將含有
(A)於特定的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,其為具有含垂直配向性基的重複單位之側鏈型高分子,及
(B)有機溶劑的聚合物組成物,塗佈於具有液晶驅動用之電極的基板上,而形成塗膜之步驟;
[II]將偏光之紫外線由斜方向照射[I]所得之塗膜之步驟;及
[III]將[II]所得之塗膜加熱之步驟。
經由上述步驟,可製得具有配向控制能力之液晶配向
膜,且可製得具有該液晶配向膜之基板。
扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件之製造方法為具有:
[IV]將上述所得之第1及第2之基板,介由液晶使第1及第2之基板的液晶配向膜以相對向之方式進行對向配置而製得液晶顯示元件之步驟。
如此,即可製得扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件。
以下,將對本發明之製造方法所具有之[I]~[III],及[IV]等各步驟進行說明。
<步驟[I]>
步驟[I]為,將含有於特定的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,且再具有含有垂直配向性基的側鏈之側鏈型高分子,及有機溶劑之聚合物組成物,塗佈於具有液晶驅動用之電極的基板上而形成塗膜。
<基板>
基板,並未有特別之限定,於所製造之液晶顯示元件為透過型之情形,以使用具有高透明性之基板為佳。該情形,並未有特別之限定,而可使用玻璃基板,或丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等的塑膠基板等。
液晶驅動所使用之電極,以使用ITO(Indium Tin Oxide:氧化銦錫)、IZO(Indium Zinc Oxide:氧化
銦鋅)等為佳。又,反射型之液晶顯示元件中,僅為單側之基板時,亦可使用矽晶圓等的不透明物質,此時之電極,亦可使用氧化鋁等可反射光線之材料。
於基板上形成電極之方法,可使用以往公知之方法。
<聚合物組成物>
於上述基板之形成電極之側,塗佈聚合物組成物。
本發明之製造方法中,可使用以下內容作為本發明之聚合組成物使用。即,本發明之聚合物組成物,如前所述般,為含有(A)於特定的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,且具有含垂直配向性基的重複單位之側鏈型高分子,及(B)有機溶劑。
<<(A)側鏈型高分子>>
(A)成份為,於特定的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,且可再具有含有垂直配向性基之側鏈。
(A)側鏈型高分子,只要可於250nm~400nm波長範圍之光線產生反應,且於100℃~300℃之溫度範圍顯示液晶性即可。
(A)側鏈型高分子,以具有可於250nm~400nm波長範圍之光線產生反應的感光性側鏈者為佳。
(A)側鏈型高分子,以具有可於100℃~300℃之溫度範圍顯示液晶性之原液晶性(mesogenic)基者為佳。
(A)側鏈型高分子為,主鏈鍵結具有感光性之側鏈,而可感應光線引起交聯反應、異構化反應,或光弗里斯重排(photo Fries rearrangement)者。具有感光性之側鏈的構造並未有特別之限定,一般以可感應光線,引起交聯反應,或光弗里斯重排(photo Fries rearrangement)之構造者為佳,以可引起交聯反應者為更佳。該情形中,即使暴露於熱等之外部壓力之忠實,亦可長期安定地保持所實現的配向控制能力。可產生液晶性之感光性之側鏈型高分子膜之構造,只要可滿足該些特性者時,並未有特別之限定,又以側鏈構造具有剛直性原液晶性(mesogenic)成份者為佳。該情形中,使用該側鏈型高分子作為液晶配向膜之際,可得到安定的液晶配向。
(A)側鏈型高分子,經由具有含有垂直配向性基之重複單位時,即可提供產生所期待之傾斜角的液晶配向膜。其理由應為,於作為液晶配向膜使用時,於側鏈型高分子附加上垂直配向性基時,可產生異向性,因而可產生傾斜角之原因。
該高分子之構造,例如,具有主鏈及與其鍵結之側鏈,該側鏈為具有聯苯基、聯三苯基、苯基環己基、苯基苯甲酸酯基、偶氮苯基等之原液晶性成份,與鍵結於其先端部之具有可感應光線引起交聯反應或異構化反應之感光性基的構造者,或
具有主鏈及與其鍵結之側鏈,其側鏈為由原液晶性成份所形成,且具有可產生光弗里斯重排反應之苯基苯甲酸
酯基的構造者。
可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子之構造,更具體之例示如,具有由烴、(甲基)丙烯酸酯、依康酸酯、富馬酸酯、馬來酸酯、α-伸甲基-γ-丁內酯、苯乙烯、乙烯基、馬來醯亞胺、降莰烯等的自由基聚合性基及矽氧烷所成之群所選擇之至少1種所構成之主鏈,與垂直配向性基,與感光性側鏈之構造為佳。
(感光性側鏈)
,其中,感光性側鏈,以由下述式(1)至(6)中至少1種所構成之側鏈為佳。
式中,A、B、D各自獨立表示,單鍵、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-,或-O-CO-CH=CH-;
S為碳數1~12之伸烷基,該些所鍵結之氫原子可被鹵素基所取代;
T為單鍵或碳數1~12之伸烷基,該些所鍵結之氫原子可被鹵素基所取代;
Y1,表示由1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環及碳數5~8之脂環式烴所選出之環,或介由鍵結基B鍵結由該些取代基所選出之相同或相異的2~6之環而形成之基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-COOR0(式中,R0表示氫原子或碳數1~5之烷基)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;
Y2表示由2價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環、碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;
R表示羥基、碳數1~6之烷氧基,或與Y1為相同之定義;
X表示,單鍵、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-,或-O-CO-CH=CH-,X之數為2時,X相互間可為相同亦可、相異亦可;
Cou表示,香豆素-6-基或香豆素-7-基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;
q1與q2中,一者為1時,另一者為0;
q3為0或1;
P及Q,各自獨立表示由2價的苯環、萘環、聯苯
環、呋喃環、吡咯環、碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基;但,X為-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-時,鍵結-CH=CH-之側的P或Q為芳香環;
l1為0或1;
l2為0~2之整數;
l1與12同時為0時,T為單鍵之際,A亦表示單鍵;
l1為1時,T為單鍵之際,B亦表示單鍵;
H及I,各自獨立為由2價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環,及該些之組合所選出之基。
又,側鏈以由下述式(7)~(10)所成之群所選出之1種或多數的感光性側鏈者為佳。
式中,A、B、D、Y1、X、Y2,及R,具有與上述內容為相同之定義;
l表示1~12之整數;
m表示0~2之整數,m1、m2表示1~3之整數;
n表示0~12之整數(但,n=0時,B為單鍵)。
側鏈以由下述式(11)~(13)所成之群所選出之1種或多數的感光性側鏈者為佳。
式中,A、X、l、m及R,具有與上述內容為相同之定義。
側鏈以下述式(14)或(15)所表示之感光性側鏈為佳。
式中,A、Y1、X、l、m1及m2具有與上述內容為相同之定義。
側鏈以下述式(16)或(17)所表示之感光性側鏈為佳。
式中,A、X、l及m,具有與上述內容為相同之定義。
又,側鏈以下述式(18)或(19)所表示之
感光性側鏈為佳。
式中,A、B、Y1、q1、q2、m1,及m2,具有與上述內容為相同之定義。
R1表示氫原子、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基。
側鏈以下述式(20)所表示之感光性側鏈為佳。
式中,A、Y1、X、l及m具有與上述內容為相同之定義。
光配向性側鏈,就對溶劑之溶解性的觀點,以經由單鍵連結之苯環的數目與萘環的數目之合計為3個以內為佳,末端以COOH或CONH2為佳。
又,就容易經由斜方向的偏光紫外線照射賦予異向性
之觀點,本案記載之製程中,以相對於偏光紫外線照射方向為平行方向時,可產生異向性之基為佳。
(垂直配向性基)
又,垂直配向性基,並未有特別限定之內容,又以含有碳數1~17之烴基之基為佳,具體而言,例如以式(v)所表示之基為佳。
式(v)中,Y1表示由單鍵,或-O-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-NH-CO-O-及-NH-CO-NH-所選出之鍵結基,Y2表示單鍵、碳數1~15之伸烷基或-CH2-CH(OH)-CH2-基,或表示由苯環、環己烷環或雜環所選出之2價的環狀基,環狀基上的任意之氫原子可被Z所取代,Y3表示單鍵或碳數1~15之伸烷基,Y4表示由單鍵、苯環、環己烷環或雜環所選出之2價的環狀基,或碳數17~30之具有類固醇骨架之2價的有機基,其環狀基上的任意之氫原子可被Z所取代,Y5表示由苯環、環己烷環或雜環所選出之2價的環狀基,該些之環狀基上的任意之氫原子可被Z所取代,m表示0~4之整數,m為2以上時,Y5可互相為相同或相異皆可,Y6表示氫原子、碳數1~17之烷基、碳數1~17之氟化烷基、碳數1~17
之烷氧基或碳數1~17之氟化烷氧基,Z表示碳數1~3之烷基、碳數1~3之烷氧基、碳數1~3之氟化烷基、碳數1~3之氟化烷氧基或氟原子,伸烷基、烷基、氟化烷基、烷氧基及氟化烷氧基,其鍵結基相互間為不相鄰之情形時,其中間可具有1~3個上述之鍵結基,Y2~Y6中,伸烷基、-CH2-CH(OH)-CH2-基、2價的環狀基、具有類固醇骨架之2價的有機基、烷基及氟化烷基,亦可經由其鄰接之基介由上述鍵結基而鍵結者。但,Y2~Y6所表示之取代基的總碳數為1~30。
上述碳數1~15之伸烷基,可列舉如,由後述碳數1~17之烷基中的碳數1~15之烷基去除1個氫原子而得之2價之基等,其具體例,例如,伸甲基、伸乙基、伸丙基、伸三甲基、伸四甲基、伸五甲基、伸六甲基、伸七甲基、伸八甲基等。
雜環的具體例,例如,吡咯環、咪唑環、噁唑環、噻唑環、吡唑環、吡啶環、嘧啶環、喹啉環、吡唑啉環、異喹啉環、咔唑環、嘌呤環、噻二唑環、嗒環、吡唑啉環、三環、吡唑啶環、三唑環、吡環、苯併咪唑環、辛啉(cinnoline)環、啡啉(phenanthroline)環、吲哚環、喹噁啉(quinoxaline)環、苯併噻唑環、啡噻(phenothiazine)環、噁二唑環、吖啶環等,該些之中,又以吡咯環、咪唑環、吡唑環、吡啶環、嘧啶環、吡唑啉環、咔唑環、嗒環、吡唑啉環、三環、吡唑啶環、三唑環、吡環、苯併咪唑環為佳。
碳數17~30之具有類固醇骨架之2價的有機基的具體例,例如,具有由膽固醇基、雄甾醇基(androsteryl)、β-膽固醇基、表雄甾醇基(epiandrosteryl)、麥角固醇基(srgosteryl)、雌甾醇基、11 α-羥基甲基硬脂基、11 α-孕甾醇基(progestryl)、羊毛固醇基(lanosteryl)、麥拉脫林基(meratranyl)、甲基睪固醇基(methyltestosteryl)、去甲脫氫羥孕酮基(norethisteryl)、孕烯醇基、β-谷甾醇基(sitosteryl)、豆甾醇基(stigmasteryl)、睪固醇基(testosteryl),及乙酸膽固醇酯等所選出之構造中,去除2個氫原子而得之構造的2價的有機基,更具體而言,例如,下述所示之2價的有機基等,但並不僅限定於該些內容。
(式中,*表示鍵結位置)。
碳數1~17之烷基,除上述碳數1~6所例示之烷基以外,又例如,n-庚基、1-甲基-n-己基、2-甲基-n-己基、3-甲基-n-己基、1,1-二甲基-n-戊基、1,2-二甲基-n-戊基、1,3-二甲基-n-戊基、2,2-二甲基-n-戊基、2,3-二甲基-n-戊基、3,3-二甲基-n-戊基、1-乙基-n-戊基、2-乙基-
n-戊基、3-乙基-n-戊基、1-甲基-1-乙基-n-丁基、1-甲基-2-乙基-n-丁基、1-乙基-2-甲基-n-丁基、2-甲基-2-乙基-n-丁基、2-乙基-3-甲基-n-丁基、n-辛基、1-甲基-n-庚基、2-甲基-n-庚基、3-甲基-n-庚基、1,1-二甲基-n-己基、1,2-二甲基-n-己基、1,3-二甲基-n-己基、2,2-二甲基-n-己基、2,3-二甲基-n-己基、3,3-二甲基-n-己基、1-乙基-n-己基、2-乙基-n-己基、3-乙基-n-己基、1-甲基-1-乙基-n-戊基、1-甲基-2-乙基-n-戊基、1-甲基-3-乙基-n-戊基、2-甲基-2-乙基-n-戊基、2-甲基-3-乙基-n-戊基、3-甲基-3-乙基-n-戊基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基、n-十二烷基、n-十三烷基、n-十四烷基、n-十五烷基、n-十六烷基、n-十七烷基等。
碳數1~17之氟化烷基,例如,上述碳數1~17之烷基中,至少1個氫原子被氟原子所取代之基等,其具體例,例如氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、2,2,2-三氟乙基、七氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)乙基、九氟丁基、4,4,4-三氟丁基、十一氟戊基、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基、十三氟己基、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-十一氟己基、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十氟己基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等。
碳數1~17之氟化烷氧基的具體例,例如,上述碳數1~17之氟化烷基鍵結氧原子(-O-)而得之基等,其具體例,例如,氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧
基、五氟乙氧基、2,2,2-三氟乙氧基、七氟丙氧基、2,2,3,3,3-五氟丙氧基、2,2,3,3-四氟丙氧基、2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)乙氧基、九氟丁氧基、4,4,4-三氟丁氧基、十一氟戊氧基、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊氧基、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基、十三氟己氧基、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-十一氟己氧基、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十氟己氧基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己氧基等。
又,上述Z中,碳數1~3之烷基,可列舉如,上述碳數1~6所例示之基中之碳數1~3者,碳數1~3之烷氧基,可列舉如,上述碳數1~6之烷氧基所例示之基中之碳數1~3者,碳數1~3之氟化烷基,可列舉如,上述碳數1~17之氟化烷基所例示之基中之碳數1~3者,碳數1~3之氟化烷氧基,可列舉如,上述碳數1~17之氟化烷氧基所例示之基中之碳數1~3者。
該些之中,就容易合成等觀點,Y1以單鍵為佳,Y2以苯環或環己烷環為佳,Y3以碳數1~15之伸烷基為佳,以碳數1~9之伸烷基為較佳,Y4以苯環、環己烷環或碳數17~30之具有類固醇骨架之2價的有機基為佳,Y5以苯環或環己烷環為佳,Y6以碳數1~17之烷基、碳數1~10之氟化烷基、碳數1~17之烷氧基或碳數1~10之氟化烷氧基為佳,以碳數1~12之烷基或碳數1~12之烷氧基為較佳,以碳數1~9之烷基或碳數1~9之烷氧基為更佳。
其中,Y4為具有類固醇骨架之2價的有機基時,Y6
以氫原子為佳。
又,就考量原料之取得性或合成之容易度等觀點,m以0~3為佳,以0~2為較佳,以0或1為更佳。
又,上述伸烷基、烷基、氟化烷基、烷氧基及氟化烷氧基,其鍵結基相互間為不相鄰之情形,其中可具有1~3個上述之鍵結基,Y2~Y6中,伸烷基、-CH2-CH(OH)-CH2-基、2價的環狀基、具有類固醇骨架之2價的有機基、烷基及氟化烷基,可介由該些所鄰接之基與上述鍵結基而形成鍵結。
又,Y2~Y6所分別表示之取代基的總碳數為1~30,但以1~20為佳。末端具有烷基時,末端之烷基以碳數1~17之烷基為佳。
又,上述垂直配向性基(a-1)以外,亦可使用例如,上述Y1~Y4為單鍵,m為2或3,Y5為苯環或環己烷環,Y6為碳數1~17之烷基的垂直配向性基(a-2)。
該些垂直配向性基(a-2)的具體例,可列舉如,下述(a-2-1)~(a-2-7)所示之基,但並不僅限定於該些內容。
(式中,Y6與上述為相同之內容)。
又,上述垂直配向性基(a-1)及(a-2)以外,例如,亦可使用上述Y1~Y3為單鍵、Y4為碳數17~30之具有類固醇骨架之2價的有機基,m為0、Y6為氫原子之垂直配向性基(a-3)。
該些垂直配向性基(a-3),例如,下述(a-3-1)~(a-3-8)所示基等,但並不僅限定於該些內容。
(式中,*表示鍵結位置)。
可將具有以上所說明之垂直配向性基之(甲基)丙烯酸基系單體、乙烯基系單體、苯乙烯系單體、馬
來醯亞胺系單體等具有不飽和雙鍵之單體導入聚合物中,此時,又以將上述具有垂直配向性基的(甲基)丙烯酸基系單體導入聚合物中者為佳。
(液晶性側鏈)
又,(A)側鏈型高分子,可具有由下述式(21)~(33)所成之群所選出之1種或複數的液晶性側鏈。
式中,A、B、q1及q2具有與上述內容為相同之定義;
Y3為由1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環,及碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-NO2、-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;
R3表示氫原子、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環、碳數5~8之脂環式烴、碳數1~12之烷基,或碳數1~12之烷氧基;
l表示1~12之整數,m表示0至2之整數,但,式(25)~(26)中,全部的m之合計為2以上,式(27)~(28)、(32)~(33)中,全部的m之合計為1以上,m1、m2及m3分別獨立表示1~3之整數;
R2表示氫原子、-NO2、-CN、鹵素基、1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環,及碳數5~8之脂
環式烴,及,烷基,或烷氧基;
Z1、Z2表示單鍵、-CO-、-CH2O-、-CH=N-、-CF2-。
<<感光性的側鏈型高分子之製法>>
上述可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,可經由使上述具有感光性側鏈之光反應性側鏈單體、具有垂直配向性基的單體及液晶性側鏈單體進行聚合之方式而製得。
[具有垂直配向性基的單體]
具體的單體,可列舉如,(甲基)丙烯酸之烷酯、烷基乙烯醚、2-烷基苯乙烯、3-烷基苯乙烯、4-烷基苯乙烯、N-烷基馬來醯亞胺,且該烷基為碳數1~20者等。
該些之單體,可利用公知之方法而可製得,且可經由市售品之方式取得。
又,使用包含上述式(v)所表示之垂直配向性基之(甲基)丙烯酸基系單體,將垂直配向性基導入聚合物中時,該垂直配向性側鏈係如下述式(v’)所示。
(式中,Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6,及m,與上述之式(v)中之定義相同)。
[光反應性側鏈單體]
光反應性側鏈單體係指,於形成高分子之情形中,可形成高分子的側鏈部位具有感光性側鏈之高分子的單體之
意。
具有側鏈之光反應性基,以下述之構造及其衍生物為佳。
光反應性側鏈單體之更具體的例示,例如,以具有由烴、(甲基)丙烯酸酯、依康酸酯、富馬酸酯、馬來酸酯、α-伸甲基-γ-丁內酯、苯乙烯、乙烯基、馬來醯亞胺、降莰烯等的自由基聚合性基及矽氧烷所成之群所選擇之至少1種所構成之聚合性基,與上述式(1)~(6)中至少1種所構成之感光性側鏈,較佳為例如,上述式(7)~(10)中至少1種所構成之感光性側鏈、上述式(11)~(13)中至少1種所構成之感光性側鏈、上述式(14)或(15)所表示之感光性側鏈、上述式(16)或(17)所表示之感光性側鏈、上述式(18)或(19)所表示之感光性側鏈、上述式(20)所表示之感光性側鏈的構造為佳。
該些光反應性側鏈單體,例如,下述式M1-1~M1-7及M1-17~M1-20所選出之單體等。
(式中,R為OH或NH2,M1為氫原子或甲基,s1表示伸甲基之數目,為2至9之自然數)。
上述具有光配向性基之單體,例如,4-(6-甲基丙烯酸基氧己基-1-氧)桂皮酸、4-(6-丙烯酸基氧己基-1-氧)桂皮酸、4-(3-甲基丙烯酸基氧丙基-1-氧)桂皮酸、4-(4-(6-甲基丙烯酸基氧己基-1-氧)苯甲醯基氧)桂皮酸等的式(1)中之R為OH者,及,4-(6-甲基丙烯酸基氧己基-1-氧)桂皮醯胺、4-(6-丙烯酸基氧己基-1-氧)桂皮醯胺、4-(3-甲基丙烯酸基氧丙基-1-氧)桂皮
醯胺等的式(1)中之R為NH2者等。
[液晶性側鏈單體]
液晶性側鏈單體係指,由該單體產生之高分子具有液晶性,且可於該高分子之側鏈部位形成原液晶性(mesogenic)基之單體之意。
具有側鏈之原液晶性基,可為由聯苯或苯基苯甲酸酯等之單獨形成原液晶性構造之基,或如安息香酸等之側鏈相互間經由氫鍵結而形成原液晶性構造之基亦可。具有側鏈之原液晶性基,以下述之構造為佳。
液晶性側鏈單體,更具體的例示,例如,以具有由烴、(甲基)丙烯酸酯、依康酸酯、富馬酸酯、馬來酸酯、α-伸甲基-γ-丁內酯、苯乙烯、乙烯基、馬來醯
亞胺、降莰烯等的自由基聚合性基及矽氧烷所成之群所選擇之至少1種所構成之聚合性基,與上述式(21)~(31)中至少1種所構成之側鏈之構造為佳。
該些液晶性單體中,具有羧基之單體,可使用由下述式M2-0~M2-9所成之群所選出之式所表示之單體。
(式中,R為OH或NH2,M1為氫原子或甲基,s1表示伸甲基之數目,其為2至9之自然數)。
又,該其他單體之例之具有可產生液晶性之取代基的單體,亦可使用下述式M2-10~M2-16所成之群
所選出之式所表示之單體。
(式中,M1為氫原子或甲基,s1表示伸甲基之數目,其為2至9之自然數)。
[具有式(0)所表示之側鏈的單體]
本發明之(A)側鏈型高分子,就更提高所得液晶配向膜之電壓保持率(VHR)等的信賴性之目的時,可與具有下述式(0)所表示之側鏈的單體進行共聚,
式中,A、B各自獨立表示單鍵、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-,或-O-CO-CH=CH-;
S為碳數1~12之伸烷基,該些所鍵結之氫原子可被鹵素基所取代;
T為單鍵或碳數1~12之伸烷基,該些所鍵結之氫原子可被鹵素基所取代;
X表示,單鍵、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、
-C≡C-、-CH=CH-CO-O-,或-O-CO-CH=CH-,X之數為2時,X相互間可為相同亦可、相異亦可;
P及Q,各自獨立表示由2價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環、碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基;但,X為-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-時,鍵結-CH=CH-之側的P或Q為芳香環;
l1為0或1;
l2為0~2之整數;
l1與12同時為0時,T為單鍵之際,A亦表示單鍵;
l1為1時,T為單鍵之際,B亦表示單鍵;
G下述式(G-1)、(G-2)、(G-3)及(G-4),
(式中,虛線為表示鍵結鍵,R50表示由氫原子、鹵素原子、碳數1~3之烷基、苯基所選出之基,R50為複數時,其可互相為相同或相異皆可,t為1~7之整數,J表示O、S、NH或NR51,R51表示由碳數1~3之烷基及苯基所選出之基)。
前述具有式(0)所表示之側鏈的單體之更具體的例示,例如,以具有由烴、(甲基)丙烯酸酯、依康
酸酯、富馬酸酯、馬來酸酯、α-伸甲基-γ-丁內酯、苯乙烯、乙烯基、馬來醯亞胺、降莰烯等的自由基聚合性基及矽氧烷所成之群所選擇之至少1種所構成之聚合性基,與上述式(0)所表示之側鏈之構造為佳。
該些單體之中,具有環氧基之單體,具體而言,例如,(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(3,4-環氧環己基)甲基(甲基)丙烯酸酯、烯丙基縮水甘油醚等之化合物等,其中,又以(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(3,4-環氧環己基)甲基(甲基)丙烯酸酯、3-乙炔基-7-噁二環[4.1.0]庚烷、1,2-環氧-5-己烯、1,7-辛二烯單環氧化物等。
具有噻喃之單體,具體而言,例如,上述具有環氧基之單體的環氧構造被噻喃所取代者等。
具有吖環丙烷(aziridine)之單體,具體而言,例如,上述具有環氧基之單體的環氧構造被吖環丙烷(aziridine)或1-甲基吖環丙烷(aziridine)所取代者等。
具有氧環丁烷基之單體,例如,具有氧環丁烷基之(甲基)丙烯酸酯等。該些單體,可列舉如,3-(甲基丙烯醯氧基甲基)氧環丁烷、3-(丙烯醯基氧甲基)氧環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-乙基-氧環丁烷、3-(丙烯醯基氧甲基)-3-乙基-氧環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-2-三氟甲基氧環丁烷、3-(丙烯醯基氧甲基)-2-三氟甲基氧環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲
基)-2-苯基-氧環丁烷、3-(丙烯醯基氧甲基)-2-苯基-氧環丁烷、2-(甲基丙烯醯氧基甲基)氧環丁烷、2-(丙烯醯基氧甲基)氧環丁烷、2-(甲基丙烯醯氧基甲基)-4-三氟甲基氧環丁烷、2-(丙烯醯基氧甲基)-4-三氟甲基氧環丁烷為佳,以3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-乙基-氧環丁烷、3-(丙烯醯基氧甲基)-3-乙基-氧環丁烷等。
具有環硫烷基之單體,例如,以具有氧環丁烷基之單體中的氧環丁烷基被環硫烷基所取代之單體為佳。
具有氮環丁烷基之單體,例如,以具有氧環丁烷基之單體中的氧環丁烷基被氮環丁烷基所取代之單體為佳。
上述之中,就取得性之觀點,以具有環氧基之單體與具有氧環丁烷基之單體為佳,以具有環氧基之單體為更佳。其中,就取得性之觀點,以(甲基)丙烯酸縮水甘油酯為佳。
[具有側鏈(a)之單體]
本願之(A)成份的聚合物,就可得到更高耐久性的液晶配向膜之觀點,可再具有含有由含氮之芳香族雜環基、醯胺基及胺基甲酸酯基所選出之基的側鏈(a)者為佳。具有側鏈(a)之聚合物的製造方法,只要與具有側鏈(a)之單體進行共聚即可。
該具有側鏈(a)之單體,以具有由烴、(甲
基)丙烯酸酯、依康酸酯、富馬酸酯、馬來酸酯、α-伸甲基-γ-丁內酯、苯乙烯、乙烯基、馬來醯亞胺、降莰烯等的自由基聚合性基及矽氧烷所成之群所選擇之至少1種所構成之聚合性基,與具有含有含氮之芳香族雜環基、醯胺基及胺基甲酸酯基之側鏈的構造為佳。醯胺基及胺基甲酸酯基之NH,可被取代或未被取代皆可。可被取代之情形的取代基,可列舉如,烷基、胺基之保護基、苄基等。
含氮之芳香族雜環,以至少具有1個由下述之式[20a]、式[20b]及式[20c](式中,Z2為碳數1~5之直鏈或分支烷基)所成之群所選出之構造,較佳為含有1個~4個芳香族環式烴者為更佳。
具體而言,例如,吡咯環、咪唑環、噁唑環、噻唑環、吡唑環、吡啶環、嘧啶環、喹啉(quinoline)環、吡唑啉環、異喹啉環、咔唑環、嘌呤環、噻二唑環、嗒環、吡唑啉環、三環、吡唑啶環、三唑環、吡環、苯併咪唑環、苯併咪唑環、喹啉(chinolin)環、啡啉(phenanthroline)環、吲哚環、喹噁啉(quinoxaline)環、苯併噻唑環、啡噻(phenothiazine)環、噁二唑環、吖啶環等。又,該些含氮之芳香族雜環的碳原子,可具有含雜原子之取代基。
該些之中,例如,以吡啶環為佳。
該些單體之中,具有含氮之芳香族雜環基之單體,具體而言,例如,2-(2-吡啶基羰基氧)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(3-吡啶基羰基氧)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(4-吡啶基羰基氧)乙基(甲基)丙烯酸酯等。
具有醯胺基或胺基甲酸酯基之單體,具體而言,例如,2-(4-甲基哌啶-1-基羰胺基)乙基(甲基)丙烯酸酯、4-(6-甲基丙烯醯氧基己基氧)安息香酸N-(第三丁基氧羰基)哌啶-4-酯、4-(6-甲基丙烯醯氧基己基氧)安息香酸2-(第三丁基氧羰胺基)乙酯等。
(A)側鏈型高分子,可經由上述產生液晶性之光反應性側鏈單體、具有垂直配向性基的單體之共聚反應而製得。又,亦可經由不產生液晶性之光反應性側鏈單體與液晶性側鏈單體,與具有垂直配向性基的單體之共聚,或產生液晶性之光反應性側鏈單體與液晶性側鏈單體,與具有垂直配向性基的單體之共聚而製得。此外,於無損產生液晶性能力之範圍時,亦可與其他之單體共聚。又,此處所稱之其他單體,亦可與前述具有垂直配向性基的單體重複。
其他之單體,例如,可經由工業上取得之可進行自由基聚合反應的單體等。
其他之單體的具體例,可列舉如,不飽和羧酸、丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、馬來醯亞胺化合物、丙烯腈、馬來酸酐、苯乙烯化合物及乙烯基化合物等。
不飽和羧酸之具體例,可列舉如,丙烯酸、甲基丙烯酸、依康酸、馬來酸、富馬酸等。
丙烯酸酯化合物,例如,甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、異丙基丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、萘基丙烯酸酯、蒽基丙烯酸酯、蒽基甲基丙烯酸酯、苯基丙烯酸酯、2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯、tert-丁基丙烯酸酯、環己基丙烯酸酯、異莰基丙烯酸酯、2-甲氧基乙基丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯、2-乙氧基乙基丙烯酸酯、四氫糠基丙烯酸酯、3-甲氧基丁基丙烯酸酯、2-甲基-2-金剛烷基丙烯酸酯、2-丙基-2-金剛烷基丙烯酸酯、8-甲基-8-三環癸基丙烯酸酯,及,8-乙基-8-三環癸基丙烯酸酯等。
甲基丙烯酸酯化合物,例如,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸萘酯、甲基丙烯酸蒽酯、甲基丙烯酸蒽甲酯、甲基丙烯酸苯酯、2,2,2-三氟甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸tert-丁酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸異莰酯、甲基丙烯酸乙2-甲氧酯、甲基丙烯酸甲氧基三乙二醇酯、2-乙氧基甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸四氫糠酯、3-甲氧基丁基甲基丙烯酸酯、2-甲基-2-金剛烷基甲基丙烯酸酯、2-丙基-2-金剛烷基甲基丙烯酸酯、8-甲基-8-三環癸基甲基丙烯酸酯,及,8-乙基-8-三環癸基甲基丙烯酸酯等。
乙烯基化合物,例如,乙烯醚、甲基乙烯醚、苄基乙烯醚、2-羥基乙基乙烯醚、苯基乙烯醚,及,
丙基乙烯醚等。
苯乙烯化合物,例如,苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯等。
馬來醯亞胺化合物,例如,馬來醯亞胺、N-甲基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺,及N-環己基馬來醯亞胺等。
本發明之側鏈型高分子中之垂直配向性基之含量,就對液晶配向性之影響之觀點,以0.1莫耳%~50莫耳%為佳,以0.5莫耳%~40莫耳%為較佳,以1莫耳%~35莫耳%為更佳。
本發明之側鏈型高分子中之光反應性側鏈之含量,就液晶配向性之觀點,以20莫耳%~99.9莫耳%為佳,以30莫耳%~95莫耳%為較佳,以40莫耳%~90莫耳%為更佳。
本發明之側鏈型高分子中之液晶性側鏈之含量,就液晶配向性之觀點,以80莫耳%以下為佳,以10莫耳%~70莫耳%為較佳,以20莫耳%~60莫耳%為更佳。
本發明之側鏈型高分子,可含有具有垂直配向能力之側鏈、光反應性側鏈及液晶性側鏈以外的其他側鏈。其含量為,於具有垂直配向能力之側鏈、光反應性側鏈及液晶性側鏈之含量的合計未達100%時,為其殘餘之部份。
本實施形態之側鏈型高分子之製造方法,並
未有特別之限定,其可廣泛使用工業上一般常用之方法。具體而言,例如,利用液晶性側鏈單體或光反應性側鏈單體之乙烯基,進行陽離子聚合或自由基聚合、陰離子聚合等方式而可製得。該些之中,就反應控制度之容易度之觀點,以自由基聚合為特佳。
自由基聚合之聚合起始劑,可使用自由基聚合起始劑,或可逆的加成-開裂型鏈移轉(RAFT)聚合試藥等的公知之化合物。
自由基熱聚合起始劑為,經由加熱至分解溫度以上之方式,而可產生自由基之化合物。該些自由基熱聚合起始劑,例如,酮過氧化物類(甲基乙基酮過氧化物、環己酮過氧化物等)、二醯過氧化物類(乙醯基過氧化物、苯甲醯基過氧化物等)、氫化過氧化物類(過氧化氫、tert-丁基氫化過氧化物、異丙苯氫化過氧化物等)、二烷基過氧化物類(二-tert-丁基過氧化物、二異丙苯基過氧化物、二月桂醯基過氧化物等)、過氧縮酮類(二丁基過氧化環己烷等)、烷基過氧化酯類(過氧化新癸烷酸-tert-丁酯、過氧化叔戊酸-tert-丁酯、過氧化2-乙基環己烷酸-tert-戊酯等)、過硫酸鹽類(過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨等)、偶氮系化合物(偶氮二異丁腈,及2,2’-二(2-羥基乙基)偶氮二異丁腈等)等。該些自由基熱聚合起始劑,可單獨使用1種,或將2種以上組合使用皆可。
自由基光聚合起始劑,只要可經由光照射而
開始自由基聚合之化合物時,並未有特別之限定。該些自由基光聚合起始劑,可列舉如,二苯甲酮、米勒(Michler’s)酮、4,4’-雙(二乙胺基)二苯甲酮、氧葱酮、硫代氧葱酮、異丙基氧葱酮、2,4-二乙基硫代氧葱酮、2-乙基蒽醌、苯乙酮、2-羥基-2-甲基丙醯苯、2-羥基-2-甲基-4’-異丙基丙醯苯、1-羥基環己基苯基酮、異丙基安息香醚、異丁基安息香醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、樟腦醌、苯併蒽酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1、4-二甲胺基安息香酸乙基、4-二甲胺基安息香酸異戊酯、4,4’-二(t-丁基過氧化羰基)二苯甲酮、3,4,4’-三(t-丁基過氧化羰基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基次膦(phosphine)氧化物、2-(4’-甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(3,4’-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(2,4’-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(2’-甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4’-戊氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、4-[p-N,N-二(乙氧基羰基甲基)]-2,6-二(三氯甲基)-s-三、1,3-雙(三氯甲基)-5-(2’-氯苯基)-s-三、1,3-雙(三氯甲基)-5-(4’-甲氧基苯基)-s-三、2-(p-二甲胺基苯乙烯基)苯併噁唑、2-(p-二甲胺基苯乙烯基)苯併噻唑、2-氫硫基苯併噻唑、3,3’-羰基雙(7-二乙胺基香豆素)、2-(o-氯苯基)-4,4’,5,5’-四
苯基-1,2’-聯咪唑、2,2’-雙(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-聯咪唑、2,2’-雙(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-聯咪唑、2,2’雙(2,4-二溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-聯咪唑、2,2’-雙(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-聯咪唑、3-(2-甲基-2-二甲胺基丙醯基)咔唑、3,6-雙(2-甲基-2-嗎啉基丙醯基)-9-n-十二烷基咔唑、1-羥基環己基苯基酮、雙(5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)鈦、3,3’,4,4’-四(t-丁基過氧化羰基)二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(t-己基過氧化羰基)二苯甲酮、3,3’-二(甲氧基羰基)-4,4’-二(t-丁基過氧化羰基)二苯甲酮、3,4’-二(甲氧基羰基)-4,3’-二(t-丁基過氧化羰基)二苯甲酮、4,4’-二(甲氧基羰基)-3,3’-二(t-丁基過氧化羰基)二苯甲酮、2-(3-甲基-3H-苯併噻唑-2-亞基)-1-萘-2-基-乙酮,或2-(3-甲基-1,3-苯併噻唑-2(3H)-亞基)-1-(2-苯甲醯基)乙酮等。該些化合物可單獨使用亦可,將2個以上混合使用亦可。
自由基聚合法,並未有特別之限制,一般可使用乳化聚合法、懸濁聚合法、分散聚合法、沈澱聚合法、塊狀聚合法、溶液聚合法等。
可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子之聚合反應所使用之有機溶劑,只要可溶解所生成的高分子之溶劑時,並未有特別之限定。其具體例如以下所列舉之內容。
N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N-甲基己內醯胺、二甲基亞碸、四甲基脲、吡啶、二甲基碸、六甲基亞碸、γ-丁內酯、異丙醇、甲氧基甲基戊醇、二戊烯、乙基戊酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基異戊酮、甲基異丙基酮、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、甲基溶纖劑(cellosolve)乙酸酯、乙基溶纖劑(cellosolve)乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙二醇、乙二醇單乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇-tert-丁醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇單乙酸酯單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單乙酸酯單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單乙酸酯單丙醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二異丙醚、乙基異丁醚、二異丁酯、戊基乙酸酯、丁基丁酸酯、丁醚、二異丁酮、甲基環己烯、丙醚、二己醚、二噁烷、n-己烷、n-戊烷、n-辛烷、二乙醚、環己酮、伸乙基碳酸酯、丙烯碳酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸n-丁酯、乙酸丙二醇單乙醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、二乙二醇二醚(glycoldiether)、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、3-甲氧基-N,N-
二甲基丙烷醯胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺等。
該些有機溶劑可單獨使用亦可、混合使用亦可。此外,只要可溶解所生成的高分子之溶劑,於不會使所生成之高分子析出之範圍時,亦可與上述有機溶劑混合使用。
又,自由基聚合中,有機溶劑中之氧為阻礙聚合反應之原因,故有機溶劑以使用經盡可能脫氣者為佳。
自由基聚合時之聚合溫度,可選擇30℃~150℃中之任意的溫度,較佳為50℃~100℃之範圍。又,反應可於任意的濃度下進行,但濃度過低時,將不易得到高分子量的聚合物,濃度過高時,因反應液的黏性過高,而會有不易均勻攪拌之困難度,故單體濃度,較佳為1質量%~50質量%,更佳為5質量%~30質量%。亦可使用反應初期以高濃度進行,隨後,再追加有機溶劑之方式。
上述自由基聚合反應中,自由基聚合起始劑之比例相對於單體為更大時,其所得之高分子的分子量將會降低,過少時,將會提高所得之高分子的分子量,故自由基起始劑之比例,相對於進行聚合之單體,以0.1莫耳%~10莫耳%為佳。又,聚合時,可追加各種單體成份或溶劑、起始劑等。
[聚合物之回收]
由上述反應所得之可產生液晶性之感光性的側鏈型高
分子之反應溶液中,回收所生成之高分子時,只要將反應溶液投入貧溶劑中,再使該些聚合物沈澱即可。沈澱所使用的貧溶劑,可列舉如,甲醇、丙酮、己烷、庚烷、丁基溶纖劑、庚烷、甲基乙基酮、甲基異丁酮、乙醇、甲苯、苯、二乙醚、甲基乙醚、水等。投入貧溶劑產生沈澱之聚合物,經過濾回收之後,可於常壓或減壓下,於常溫或加熱進行乾燥。又,使沈澱回收之聚合物,重複進行2次~10次再溶解於有機溶劑、再沈澱回收之操作時,可降低聚合物中之雜質。此時所使用的貧溶劑,例如,醇類、酮類、烴等,使用由該些之中所選出之3種類以上的貧溶劑時,可以更提高純化的效率,而為更佳。
本發明之(A)側鏈型高分子之分子量,於考慮所得塗膜之強度、塗膜形成時之作業性,及塗膜之均勻性時,使用GPC(Gel Permeation Chromatography)法測定的重量平均分子量,以2000~1000000為佳,更佳為5000~500000。
[聚合物組成物之製造]
本發明所使用的聚合物組成物,以調製為適合形成液晶配向膜之塗佈液者為佳。即,本發明所使用的聚合物組成物,以製作將形成樹脂被膜的樹脂成份溶解於有機溶劑而得之溶液者為佳。其中,該樹脂成份為,含有前述說明之可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子的樹脂成份。此時,樹脂成份之含量,以1質量%~20質量%為佳,更佳
為3質量%~15質量%,最佳為3質量%~10質量%。
本實施形態之聚合物組成物中,前述之樹脂成份,可全部使用上述可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,但於無損及液晶產生能力及感光性能力之範圍時,亦可與其他聚合物混合。此時,樹脂成份中的其他聚合物之含量為0.5質量%~80質量%,較佳為1質量%~50質量%。
該些其他之聚合物,例如,由聚(甲基)丙烯酸酯或聚醯胺酸或聚醯亞胺等所形成的非可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子之聚合物等。
<<(B)有機溶劑>>
本發明所使用的聚合物組成物所使用之有機溶劑,只要為可溶解樹脂成份之有機溶劑時,並未有特別之限定。其具體例,例如以下所列舉之內容。
N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-甲基己內醯胺、2-吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、N-乙烯基吡咯啶酮、二甲基亞碸、四甲基脲、吡啶、二甲基碸、六甲基亞碸、γ-丁內酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、1,3-二甲基-四氫咪唑酮、乙基戊酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基異戊酮、甲基異丙基酮、環己酮、伸乙基碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙二醇二醚(glycoldiether)、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、丙二醇單乙酸
酯、丙二醇單甲醚、丙二醇-tert-丁醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇單乙酸酯單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單乙酸酯單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單乙酸酯單丙醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲醚等。該些可單獨使用亦可、混合使用亦可。
本發明所使用的聚合物組成物,可含有上述(A)及(B)成份以外的成份。其例如,於塗佈聚合物組成物之際,可提高膜厚均勻性或表面平滑性之溶劑或化合物、提高液晶配向膜與基板之密著性的化合物、(C)胺化合物等,但並不僅限定於該些內容。
提高膜厚均勻性或表面平滑性之溶劑(貧溶劑)的具體例,例如以下所列舉之內容。
例如,異丙醇、甲氧基甲基戊醇、甲基溶纖劑(cellosolve)、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、乙二醇單乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇-tert-丁醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇單乙酸酯單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單乙酸酯單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單乙酸酯單丙醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二異丙醚、乙基異丁醚、二異丁
酯、戊基乙酸酯、丁基丁酸酯、丁醚、二異丁酮、甲基環己烯、丙醚、二己醚、1-己醇、n-己烷、n-戊烷、n-辛烷、二乙醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸n-丁酯、乙酸丙二醇單乙醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-單甲醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-單乙醚-2-乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丙酯、乳酸n-丁酯、乳酸異戊酯等的具有低表面張力之溶劑等。
該些之貧溶劑,可使用1種或將複數種類混合使用皆可。使用上述溶劑時,就不會造成聚合物組成物所含之溶劑全體的溶解性顯著降低之觀點,以使用溶劑全體的5質量%~80質量%為佳,更佳為20質量%~60質量%。
提高膜厚均勻性或表面平滑性之化合物,例如,氟系界面活性劑、矽氧系界面活性劑及非離子系界面活性劑等。
更具體而言,例如,例如,F-TOP(登記商標)301、EF303、EF352(陶氏化學製造公司製)、美格氟(登記商標)F171、F173、R-30(DIC公司製)、氟拉朵FC430、FC431(住友3M公司製)、AsahiGuard(登記商
標)AG710(旭硝子公司製)、沙氟隆(登記商標)S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGCSEIMI化學公司製)等。該些界面活性劑之使用比例,相對於聚合物組成物所含有的樹脂成份之100質量份,較佳為0.01質量份~2質量份、更佳為0.01質量份~1質量份。
提高液晶配向膜與基板之密著性的化合物的具體例,例如含有以下所示官能性之矽烷化合物等。
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-醯脲丙基三甲氧基矽烷、3-醯脲丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷丙基三乙烯三胺、N-三甲氧基矽烷丙基三乙烯三胺、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-雙(氧乙烯基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧乙烯基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷等。
又,除提高基板與液晶配向膜之密著性以
外,就防止製作液晶顯示元件時因背光源所造成之電氣特性降低等目的,亦可於聚合物組成物中含有以下的酚醛塑料系或含環氧基之化合物之添加劑。具體的酚醛塑料系添加劑係如以下所示,但並不僅限定於該構造。
具體的含環氧基之化合物,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、新戊基二醇二縮水甘油醚、1,6-己烷二醇二縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、2,2-二溴新戊基二醇二縮水甘油醚、1,3,5,6-四縮水甘油-2,4-己烷二醇、N,N,N’,N’,-四縮水甘油-m-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’,-四縮水甘油-4、4’-二胺基二苯基甲烷等例示。
使用提高與基板之密著性的化合物時,其使用量相對於聚合物組成物所含有的樹脂成份之100質量份,以0.1質量份~30質量份為佳,更佳為1質量份~20質量份。使用量未達0.1質量份時,將無法期待其提高密著性之效果,超過30質量份時,將會有造成液晶配向性
惡化之情形。
<<(C)胺化合物>>
本發明所使用的聚合物組成物中,(C)成份之特定胺化合物,具體而言,例如具有分子內具有1個一級胺基與含氮之芳香族雜環,且前述一級胺基為鍵結於脂肪族烴基或非芳香族環式烴基之胺化合物。該些之化合物,例如,WO2008/013285號公報中被記載作為(B)成份者。含有該胺化合物時,於作為液晶配向膜之際,可降低離子性雜質之溶出。
特定之胺化合物,只要於本發明所使用的聚合物組成物形成液晶配向膜之際,可達成以下效果i)及/或ii)者時,並未有特別之限定。
i)於液晶配向膜界面中可吸附液晶中的離子性雜質,及/或
ii)可提高電壓保持率。
特定之胺化合物之量,只要可達成上述效果時,並未有特別之限定,一般於本發明所使用的聚合物組成物100質量份中為0.01~10質量份,較佳為0.1~5質量份。
本發明之聚合物組成物中,亦可將光增感劑作為添加劑使用。又以使用無色增感劑及三重項增感劑為佳。
光增感劑,可列舉如,芳香族硝基化合物、香豆素(7-二乙胺基-4-甲基香豆素、7-羥基4-甲基香豆素)、酮
香豆素、羰基雙香豆素、芳香族2-羥基酮,及被胺基所取代之芳香族2-羥基酮(2-羥基二苯甲酮、單-或二-p-(二甲胺基)-2-羥基二苯甲酮)、苯乙酮、蒽醌、氧葱酮、硫代氧葱酮、苯併蒽酮、噻唑啉(2-苯甲醯基伸甲基-3-甲基-β-萘噻唑啉、2-(β-萘醯基伸甲基)-3-甲基苯併噻唑啉、2-(α-萘醯基伸甲基)-3-甲基苯併噻唑啉、2-(4-聯酚基伸甲基)-3-甲基苯併噻唑啉、2-(β-萘醯基伸甲基)-3-甲基-β-萘噻唑啉、2-(4-聯酚基伸甲基)-3-甲基-β-萘噻唑啉、2-(p-氟苯甲醯基伸甲基)-3-甲基-β-萘噻唑啉)、噁唑啉(2-苯甲醯基伸甲基-3-甲基-β-萘噁唑啉、2-(β-萘醯基伸甲基)-3-甲基苯併噁唑啉、2-(α-萘醯基伸甲基)-3-甲基苯併噁唑啉、2-(4-聯酚基伸甲基)-3-甲基苯併噁唑啉、2-(β-萘醯基伸甲基)-3-甲基-β-萘噁唑啉、2-(4-聯酚基伸甲基)-3-甲基-β-萘噁唑啉、2-(p-氟苯甲醯基伸甲基)-3-甲基-β-萘噁唑啉)、苯併噻唑、硝基苯胺(m-或p-硝基苯胺、2,4,6-三硝基苯胺)或硝基苊萘(acenaphthene)(5-硝基苊萘(acenaphthene))、(2-[(m-羥基-p-甲氧基)苯乙烯基]苯併噻唑、安息香烷醚、N-烷基化鄰苯二甲酸、苯乙酮縮酮(2,2-二甲氧基苯基乙酮)、萘、蒽(2-萘甲醇、2-萘羧酸、9-蒽甲醇,及9-蒽羧酸)、苯併啶吡喃、偶氮吲(indolizine)、Mero香豆素等。
較佳為、芳香族2-羥基酮(二苯甲酮)、香豆素、酮香豆素、羰基雙香豆素、苯乙酮、蒽醌、氧葱酮、硫代氧
葱酮,及苯乙酮縮酮。
聚合物組成物中,除上述內容以外,於無損本發明效果之範圍時,可添加以改變液晶配向膜之介電係數或導電性等電氣特性為目的之介電體或導電物質,或於形成液晶配向膜之際,可提高膜之硬度或緻密度等目的之交聯性化合物。
將上述聚合物組成物塗佈於具有液晶驅動用之電極的基板上的塗佈方法,並未有特別之限定。
塗佈方法,於工業上而言,一般為使用網版印刷、平版印刷、凸版(Flexo)印刷或噴墨法等方法。其他之塗佈方法,可列舉如,浸漬法、輥式塗佈法、縫狀塗佈法、旋轉塗佈器法(迴轉塗佈法)或噴霧法等,皆可配合目的而使用該些方法。
將聚合物組成物塗佈於具有液晶驅動用之電極的基板上後,經由加熱板、熱循環型烘箱或IR(紅外線)型烘箱等加熱手段,於50~230℃、較佳為50~220℃進行0.4分鐘~60分鐘、較佳為0.5分鐘~10分鐘處理,將溶劑蒸發而可製得塗膜。此時之乾燥溫度,以較側鏈型高分子產生液晶相之溫度為更低者為佳。
塗膜之厚度過厚時,就液晶顯示元件消費電力之觀點為不利,過薄時將會有降低液晶顯示元件信賴性之情形,故一般較佳為5nm~300nm、更佳為10nm~150nm。
又,可於[I]步驟之後、隨後之[II]步驟之前,設有使形成塗膜之基板冷卻至室溫之步驟。
<步驟[II]>
步驟[II]為,步驟[I]將偏光紫外線由斜方向照射所得之塗膜。使用偏光紫外線照射塗膜膜面之方法,為將偏光紫外線由特定方向介由偏光板照射基板之方法。所使用之紫外線,可使用波長100nm~400nm之範圍之紫外線。較佳為依所使用塗膜之種類,介由過濾器等而選擇最佳之波長。又,例如,就可選擇性的引起光交聯反應之觀點,亦可選擇使用波長290nm~400nm之範圍的紫外線。紫外線,例如,可使用高壓水銀燈所放射之光線。
偏光紫外線之照射量,為依所使用之塗膜而有所不同。照射量,以於該塗膜中,可實現與偏光之紫外線的偏光方向為平行方向的紫外線吸光度,與垂直方向之紫外線吸光度之差△A的最大值(以下,亦稱為△Amax)的偏光紫外線之量的1%~70%之範圍內者為佳,以1%~50%之範圍內為更佳。
偏光之紫外線之照射方向,通常相對於基板為1°至89°,較佳為10°~80°,最佳為20°~70°。該角度越小時,將會產生預傾角縮小之問題,過大時,將會產生預傾角過大之問題。
將照射方向調節至上述角度之方法,例如有使基板本體傾斜之方法,與使光線傾斜之方法等,但又以光線本體傾斜時,就液晶顯示元件之生產率之觀點為更佳。
<步驟[III]>
步驟[III]為,將經由步驟[II]的偏光之紫外線照射後之塗膜加熱。經由加熱,可賦予塗膜配向控制能力。
加熱,可使用加熱板、熱循環型烘箱或IR(紅外線)型烘箱等之加熱手段。加熱溫度,可於考慮所使用的塗膜產生液晶性之溫度後,予以決定即可。
加熱溫度,以使側鏈型高分子產生液晶性之溫度(以下,亦稱為產生液晶之溫度)之溫度範圍內為佳。於塗膜等之薄膜表面時,塗膜表面的產生液晶之溫度,推測應較巨觀可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子時的產生液晶之溫度為更低者。因此,加熱溫度以於塗膜表面的產生液晶之溫度之溫度範圍內為較佳。即,偏光紫外線照射後的加熱溫度之溫度範圍,以所使用的側鏈型高分子的產生液晶之溫度的溫度範圍之下限更低10℃之溫度為下限,以較其液晶溫度範圍之上限低10℃之溫度作為上限之範圍的溫度為佳。加熱溫度較上述溫度範圍為更低時,塗膜中,經由熱所導出的異向性之增幅效果會有不充分之傾向,又,加熱溫度較上述溫度範圍為更高時,塗膜之狀態會有趨近等向性之液體狀態(等方相)的傾向,該情形中,將會造成經由自我組織化對特定方向進行再配向之困難度。
又,產生液晶之溫度係指,於側鏈型高分子或塗膜表面中,由固體相轉變為液晶相之相轉移的玻璃轉移溫度
(Tg)以上,由液晶相轉變為均質相(等向相)之相轉移的均質相轉移溫度(Tiso)以下之溫度之意。
加熱後所形成之塗膜的厚度,就與步驟[I]之內容為相同之理由,較佳為5nm~300nm、更佳為50nm~150nm。
具有以上步驟時,本發明之製造方法,可以對塗膜實現導入高效率的異向性之效果。又,可以高效率地製造附有液晶配向膜之基板。
<步驟[IV]>
[IV]步驟為,具備有於基板形成液晶配向膜之側以對向方式配置的2片步驟[III]所得之基板,與設置於基板間之液晶層,與設置於基板與液晶層之間的由本發明之液晶配向劑所形成之上述液晶配向膜的液晶晶胞之液晶顯示元件。該些本發明之液晶顯示元件,可列舉如,扭轉向列(TN:Twisted Nematic)方式、垂直配向(VA:Vertical Alignment)方式,或水平配向(IPS:In-Plane Switching)方式、OCB配向(OCB:Optically Compensated Bend)等各種方式。
舉一例說明液晶晶胞或液晶顯示元件之製作例,例如,準備上述第1及第2之基板,於片方之基板的液晶配向膜上散佈間隔器,並以液晶配向膜面為內側之方式,將另一側之基板以與紫外線曝光方向相互垂直交叉之方式貼合後,將液晶以減壓注入後予以密封之方法,或,
將液晶滴入於散佈有間隔器之液晶配向膜面之後,將基板貼合,進行密封之方法等例示。此時,間隔器之直徑,較佳為1μm~30μm、更佳為2μm~10μm。該間隔器直徑為決定挾夾液晶層的一對基板間之距離,即,液晶層之厚度者。
所得之液晶顯示元件,可再配合配向安定性之目的而進行回火(annealing)處理為佳。加熱溫度為液晶之相轉移溫度,較佳為10~160℃、更佳為50~140℃。
本發明之附有塗膜之基板的製造方法,為於將聚合物組成物塗佈於基板上形成塗膜之後,將偏光之紫外線由斜方向進行照射。其次,進行加熱而實現對側鏈型高分子膜導入高效率的異向性,而製得具備有液晶配向控制能力的附有液晶配向膜之基板。
本發明所使用的塗膜,為以側鏈之光反應與液晶性為基礎,經自我組織化所引發的分子再配向之原理,而實現對塗膜導入高效率的異向性。本發明之製造方法中,於側鏈型高分子中之光反應性基為具有光交聯性基之構造時,可使用側鏈型高分子於基板上形成塗膜之後,再照射偏光之紫外線,其次,進行加熱之後而可製得液晶顯示元件。
因此,本發明之方法所使用之塗膜,於依序對塗膜進行偏光紫外線之照射與加熱處理時,可高效率地導入異向性,而形成具有優良配向控制能力之液晶配向膜。
又,本發明方法所使用之塗膜,可使偏光紫外線對塗膜之照射量與照射方向、加熱處理中之加熱溫度最適當化。因此,可以實現對塗膜導入高效率的異向性。
對本發明所使用的塗膜導入高效率的異向性之最佳偏光紫外線的照射量,為對應於該塗膜中,感光性基產生光交聯反應或光異構化反應,或光弗里斯重排(photo Fries rearrangement)反應之量的最佳偏光紫外線的照射量。對本發明所使用的塗膜照射偏光之紫外線時,若產生光交聯反應或光異構化反應,或光弗里斯重排反應之側鏈的感光性基較少時,將無法達成充分之光反應量。為此情形時,即使於其後進行加熱時,也無法充分進行自我組織化。又,本發明所使用的塗膜,於使用偏光之紫外線照射具有光交聯性基之構造時,若產生交聯反應的側鏈之感光性基過剩,將會過度進行側鏈間之交聯反應。於該情形時,將會使所得之膜剛直化,而阻礙其後的經由加熱產生之自我組織化之進行。又,本發明所使用的塗膜中,於使用偏光之紫外線照射的具有光弗里斯重排基之構造時,若進行光弗里斯重排反應之側鏈的感光性基過剩時,將會造成塗膜之液晶性過度降低。該情形時,所得之膜的液晶性也會降低,而阻礙其後的經由加熱產生之自我組織化之進行。又,使用偏光之紫外線照射具有光弗里斯重排基之構造時,若紫外線的照射量過多時,側鏈型高分子將會產生光分解,而會阻礙其後的經由加熱產生之自我組織化之進行。
因此,本發明所使用的塗膜中,經由偏光紫外線之照射,而使側鏈的感光性基產生光交聯反應或光異構化反應,或光弗里斯重排反應的最適當之量,以該側鏈型高分子膜具有的感光性基之0.1莫耳%~40莫耳%為佳,以0.1莫耳%~20莫耳%為更佳。進行光反應的側鏈之感光性基之量於該些範圍時,可使其後的經由加熱處理產生之自我組織化更有效率地進行,而可於膜中形成高效率的異向性。
本發明之方法所使用的塗膜中,經由使偏光之紫外線的照射量最佳化結果,可使側鏈型高分子膜之側鏈中之感光性基進行光交聯反應或光異構化反應,或光弗里斯重排反應之量達最佳化。因此,於合併其後的加熱處理時,即可實現對本發明所使用的塗膜高效率地導入異向性。該情形中,較佳之的偏光紫外線之量,可依本發明所使用的塗膜之紫外吸收之評估為基準進行。
即,對本發明所使用的塗膜,分別測定偏光紫外線照射後之與偏光之紫外線的偏光方向為平行之方向的紫外線吸收,與垂直之方向的紫外線吸收。並由紫外吸收之測定結果,評估該塗膜中,與偏光之紫外線的偏光方向為平行之方向的紫外線吸光度,與垂直之方向的紫外線吸光度之差△A。隨後,求取本發明所使用的塗膜中,所實現的△A之最大值(△Amax)與實現該數值時的偏光紫外線之照射量。本發明之製造方法中,為將實現該△Amax之偏光紫外線照射量基準,於液晶配向膜之製造
中,進行照射時,即可決定較佳量的偏光之紫外線量。
本發明之製造方法中,偏光之紫外線對本發明所使用的塗膜之照射量,以實現△Amax時的偏光紫外線之量的1%~70%之範圍內者為佳,以1%~50%之範圍內者為更佳。本發明所使用的塗膜中,實現△Amax的偏光紫外線之量的1%~50%之範圍內的偏光紫外線之照射量,相當於該側鏈型高分子膜所具有的感光性基全體之0.1莫耳%~20莫耳%進行光交聯反應時之偏光紫外線之量。
如以上所述,本發明之製造方法中,就實現對塗膜導入高效率的異向性之觀點,可以該側鏈型高分子之液晶溫度範圍為基準,而決定上述較佳的加熱溫度。因此,例如,本發明所使用的側鏈型高分子之液晶溫度範圍為100℃~200℃時,偏光紫外線照射後之加熱溫度以90℃~190℃者為佳。如此,可使本發明所使用的塗膜中,賦予更大的異向性。
如此,本發明所提供之液晶顯示元件,可顯示出對光或熱等外部壓力具有高度之信賴性。
如以上所述,依本發明之方法所製造的扭轉向列型液晶顯示元件用基板或具有該基板的縱電場驅動型液晶顯示元件,為一具有優良信賴性或配向安定性者,而適合利用於大畫面且高精細度之液晶電視等。
以下,將使用實施例對本發明進行說明,但本發明並不受該實施例所限定。
[實施例]
實施例所使用之簡稱係如以下所示。
<甲基丙烯酸單體>
(光反應性側鏈單體/液晶性側鏈單體)
(具有垂直配向性基的單體(賦予傾斜角之成份))
<MA1之合成>
於3L四口燒瓶中,加入4-溴-4’-羥聯苯[MA1-1](150g、0.60mol)、丙烯酸tert-丁基[MA1-2]
(162g、1.3mol)、乙酸鈀(2.7g、12mmol)、三(o-甲苯基)次膦(phosphine)(7.3g、24mmol)、三丁胺(334g、1.8mol)、N,N-二甲基乙醯胺(750g),於100℃進行加熱攪拌。使用HPLC追蹤反應,確認反應結束後,反應溶液冷卻至室溫附近之後,注入於1M鹽酸水溶液1.8L中。將乙酸乙酯(1L)加入其中,進行分液操作去除水層。有機層使用10%鹽酸水溶液1L洗淨2次、飽和食鹽水1L洗淨3次後,有機層使用硫酸鎂予以乾燥。隨後,經過濾、使用蒸發器餾除溶劑,而得油狀化合物之化合物[MA1-3]174g(產率98%)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm):9.68(1H,S),7.72(2H,d),7.63(2H,d),7.59-7.55(9H,m),6.87-6.85(2H,m),1.44(9H,s)。
於附有機械式攪拌子、攪拌葉之2L四口燒瓶中,加入上述所得之化合物[MA1-3](174g、0.59mol)、6-氯-1-己醇(96.7g、0.71mol)、碳酸鉀(163g、1.2mol)、碘化鉀(9.8g、59mmol)、N,N-二甲基甲醯胺(1600g),於80℃進行加熱攪拌。以HPLC追蹤反應,確認反應結束後,使反應溶液冷卻至室溫附近之後,將反應溶液注入蒸餾水2L中。將析出之固體濾除後,注入於甲醇/蒸餾水(1:1)溶液中,進行再度濾除。所得之固體經減壓乾燥結果,得化合物[MA1-4]221g(產率95%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.61(1H,
d),7.56-7.52(6H,m),6.98-6.95(2H,m),6.38(1H,d),4.02(2H,t),3.67(2H,t),1.84-1.44(17H,m)。
於3L四口燒瓶中,加入上述所得之化合物[MA1-4](221g、0.56mol)、三乙胺(67.7g、0.67mol)、四氫呋喃(1800g),使反應溶液冷卻。將氯化甲基丙烯酸(70.0g、0.67mmol)之四氫呋喃(200g)溶液,於注意其內溫不超過10℃之狀態下滴入其中。滴入結束後,使反應溶液於23℃下,再度進行反應。以HPLC追蹤反應,確認反應結束後,將反應溶液注入蒸餾水6L中,加入乙酸乙酯2L,進行分液操作去除水層。隨後,依序使用5%氫氧化鉀水溶液、1M鹽酸水溶液、飽和食鹽水洗淨有機層,有機層使用硫酸鎂予以乾燥。隨後,經過濾、使用蒸發器餾除溶劑而得粗產物。所得之粗產物使用2-丙醇100g洗淨、過濾、乾燥後,得化合物[MA1-5]127g(產率49%)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm):7.73(2H,d),7.70-7.63(4H,m),7.58(1H,d),7.02-7.00(2H,m),6.53(1H,d),6.03-6.02(1H,m),5.67-5.66(1H,m),4.11(2H,t),4.00(2H,t),1.88-1.87(3H,m),1.79-1.25(17H,m)。
於1L四口燒瓶中,加入上述所得之化合物[MA1-5](81g、0.17mol)、甲酸(400g),於40℃進行加熱攪拌。以HPLC追蹤反應,確認反應結束後,將反應
溶液注入蒸餾水3L,進行過濾。所得之固體使用甲醇200g洗淨,將固體乾燥後,得化合物[MA1]56g(產率79%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.81(1H,d),7.60(4H,s),7.55(2H,d),6.97(2H,d),6.47(2H,d),6.11-6.10(1H,m),5.56-5.52(1H,m),4.17(2H,t),4.00(2H,t),1.95-1.94(2H,m),1.85-1.82(3H,m),1.75-1.71(2H,m),1.55-1.48(4H,m)。
MA2為依專利文獻(特開平9-118717)所記載之合成法合成者。
MA3為使用4-苯基環己酮作為原料,依公知之方法合成者。
MA4為使用可以市售品購入之M6BC(MIDORI化學股份有限公司製)。
Side1、2、3、5為經由東京化成工業股份有限公司所購入者。
Side4為經由和光純藥工業股份有限公司所購入者。
Side6、7為依專利文獻(WO2011-125876)所記載之合成法合成者。
又,樹脂之分子量測定條件,係如以下所示。
裝置:先端科學公司製 常溫凝膠滲透色層分析(GPC)裝置(SSC-7200)、
管柱:Shodex公司製管柱(KD-803、KD-805)、
管柱溫度:50℃、
溶離液:N,N’-二甲基甲醯胺(添加劑為,溴化鋰-水和物(LiBr‧H2O)30mmol/L、磷酸‧無水結晶(o-磷酸)30mmol/L、四氫呋喃(THF)10ml/L)、
流速:1.0ml/分鐘、
製作檢量線用標準樣品:東曹公司製TSK標準聚環氧乙烷(分子量約9000,000、150,000、100,000、30,000),及,聚合物研究所公司製聚乙二醇(分子量約12,000、4,000、1,000)。
<有機溶劑>
NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
BCS:丁基溶纖劑(cellosolve)
<聚合起始劑>
AIBN:2,2’-偶氮二異丁腈
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例1>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side1(3.0g、30.0mmol)溶解於NMP(277.0g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯
的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末P1。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為25000、重量平均分子量為300000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A1)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B1。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例2>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side2(1.7g、10.0mmol)溶解於NMP(267.9g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為27000、重量平均分子量為310000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A2)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小
時,得液晶配向劑B2。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例3>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side2(3.4g、20.0mmol)溶解於NMP(279.8g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為40900、重量平均分子量為325000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A3)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B3。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例4>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side3(2.5g、10.0mmol)溶解於NMP(273.8g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯
的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為35000、重量平均分子量為290000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A4)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B4。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例5>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side3(7.6g、30.0mmol)溶解於NMP(309.4g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為36000、重量平均分子量為300000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A5)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小
時,得液晶配向劑B5。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例6>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side4(3.1g、10.0mmol)溶解於NMP(277.7g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為35000、重量平均分子量為275000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A6)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B6。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例7>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side6(4.5g、10.0mmol)溶解於NMP(277.7g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯
的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為35000、重量平均分子量為275000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A7)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B7。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例8>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side6(13.6g、30.0mmol)溶解於NMP(351.0g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為26000、重量平均分子量為27500。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A8)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小
時,得液晶配向劑B8。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例9>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side7(4.4g、10.0mmol)溶解於NMP(286.9g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為25000、重量平均分子量為350000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A9)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B9。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例10>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side7(13.3g、30.0mmol)溶解於NMP(348.9g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯
的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為25000、重量平均分子量為35000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A10)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B10。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例11>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA3(19.4g、50.0mmol)、Side3(2.5g、10.0mmol)溶解於NMP(302.5g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為27000、重量平均分子量為300000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A11)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小
時,得液晶配向劑B11。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例12>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(7.7g、25.0mmol)、MA4(9.6g、25.0mmol)、Side3(2.5g、10.0mmol)溶解於NMP(302.5g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為27000、重量平均分子量為300000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A12)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B12。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例13>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA3(9.6g、25.0mmol)、MA4(9.6g、25.0mmol)、Side3(2.5g、10.0mmol)溶解於NMP(302.5g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小
時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為26000、重量平均分子量為290000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A13)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B13。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例14>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)溶解於NMP(302.5g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為18000、重量平均分子量為100000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A14)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B14。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例15>
使MA1(20.4g、50.0mmol)、MA2(15.3g、50.0mmol)、Side5(3.5g,10.0mmol)溶解於NMP(302.5g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.82g、5.0mmol)後,再度進行脫氣,並以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入甲醇(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物以甲醇洗淨,於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為21000、重量平均分子量為110000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A15)(6.0g)中,加入NMP(114.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解。將BCS(30.0g)加入該溶液中,於室溫下攪拌5小時,得液晶配向劑B15。
<實施例1>
[液晶晶胞之製作]
使用甲基丙烯酸酯聚合物合成例1所得之液晶配向劑B1,依下述所示順序製作扭轉向列液晶晶胞。
將實施例1所得之液晶配向劑B1,旋轉塗佈於形成有ITO電極圖型的ITO電極基板之ITO面,70℃之加熱板上進行90秒鐘乾燥之後,將313nm之偏光紫外線
50mJ/cm2以對基板之水平方向為傾斜40°之方向進行照射,於200℃之加熱板加熱20分鐘後,形成膜厚100nm之液晶配向膜。於上述2片基板中之一片基板的液晶配向膜上,散佈6μm的顆粒間隔器之後,將密封劑(溶劑型熱硬化形式之環氧樹脂)印刷於其上。其次,以與配向方向直行之方式將2片基板貼合,使密封劑硬化,而製得空晶胞。將液晶MLC-2003(C080)(莫克公司製商品名)以減壓注入法注入於該空晶胞中,而製得扭轉向列液晶晶胞。所製得之液晶晶胞,隨後將其置入120℃之熱風循環式烘箱中1小時,以對液晶進行再配向處理。
<實施例2>
除將上述液晶配向膜變更為B2以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例3>
除將上述液晶配向膜變更為B3以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例4>
除將上述液晶配向膜變更為B4以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例5>
除將上述液晶配向膜變更為B5以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例6>
除將上述液晶配向膜變更為B6以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例7>
除將上述液晶配向膜變更為B7以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例8>
除將上述液晶配向膜變更為B8以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例9>
除將上述液晶配向膜變更為B9、燒結溫度變更為220℃以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例10>
除將上述液晶配向膜變更為B10以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例11>
除將上述液晶配向膜變更為B11以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例12>
除將上述液晶配向膜變更為B12以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<實施例13>
除將上述液晶配向膜變更為B13以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<比較例1、2>
除將上述液晶配向膜於比較例1中變更為B14以外,其他皆依與實施例1相同順序製造扭轉向列液晶晶胞,比較例2中之液晶配向膜變更為B15以外,其他皆依與實施例1相同順序製造扭轉向列液晶晶胞。
(預傾角之測定)
扭轉向列液晶晶胞之預傾角(°),為使用Axo Metrix公司製之「Axo Scan」,依穆勒矩陣法進行測定。其結果係如下述表1所示內容。
如表1所示般,使用實施例1~13之液晶配向膜之任一情形中,皆可得到適合於扭轉向列模式的液晶預傾角。比較例2未出現傾斜角之原因,推測應為賦予傾斜角之成份的烷鏈過長,而阻礙基於加熱而產生的液晶配向膜之自我組織化所造成者。
<實施例14>
依與實施例4為相同之順序製造扭轉向列液晶晶胞。
<實施例15>
依與實施例9為相同之順序製造扭轉向列液晶晶胞。
<比較例3>
將作為液晶配向膜之日產化學股份有限公司製SE-7492作為液晶配向劑B16使用,於80℃之加熱板上進行70秒鐘乾燥之後,於250℃之加熱板上進行10分鐘燒結,形成膜厚100nm的塗膜。使用滾筒徑120mm之摩擦
裝置配置尼龍布,以滾筒迴轉數1000rpm、滾筒進行速度50mm/sec、擠壓量0.3mm之條件對該塗膜面進行摩擦,得附有液晶配向膜之基板。除上述以外,其他皆依與實施例1為相同之順序製造扭轉向列液晶晶胞。
<甲基丙烯酸酯聚合物合成例16>
使MA5(25.7g、50.0mmol)溶解於NMP(233.1g)中,使用隔膜幫浦脫氣,並以氮氣取代之後,加入AIBN(0.16g、1.0mmol)後,進行脫氣,再以氮氣取代。隨後於60℃下反應24小時,得甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。將此聚合物溶液滴入二乙醚(5000ml)中,將所得之沈澱物過濾。該沈澱物使用二乙醚洗淨、於40℃之烘箱中進行減壓乾燥,得甲基丙烯酸酯聚合物粉末P16。所得之甲基丙烯酸酯聚合物之數平均分子量為25000、重量平均分子量為300000。
於所得之甲基丙烯酸基聚合物粉末(A16)(6.0g)中,加入氯仿(294.0g),於室溫下攪拌5小時,使其溶解而製得液晶配向劑B17。
<比較例4>
除將上述液晶配向膜變更為B17、紫外線曝光量變更為300mJ/cm2、燒結溫度變更為220℃以外,其他皆依與實施例1相同方法製得扭轉向列液晶晶胞。
<比較例5>
於上述甲基丙烯酸基聚合物粉末(A16)(6.0g)中加入NMP(114g)、BCS(30g),於室溫下攪拌12小時,使其溶解而製得液晶配向劑B18。隨後,依與比較例4相同方法製得液晶晶胞,經烘箱進行再配向處理之後,觀察被偏光板挾夾之液晶晶胞結果,發現配向缺陷而未能測定預傾角,即,無法作為液晶配向膜使用。
(配向安定性之評估)
將扭轉向列液晶晶胞於192小時之間、60℃之環境下,於背光源照射中,施加AC10Vp-p之壓力,並測定施加壓力前後的預傾角。該測定結果為依下述式為基礎所計算、評估者。
△TilT(°)=初期預傾角-施加壓力後預傾角
其結果係如下述表2所示。
如表2所示般,使用實施例14~15之液晶配向膜的情形,無論任一者之變化,皆較比較例3之摩擦材料施加壓力所造成之預傾斜角為更小,而確認為具有優良
配向安定性之材料。上述原因,推測應為利用液晶配向膜之自我組織化而可以高效率地賦予異向性所得之效果。
Claims (8)
- 一種聚合物組成物,其特徵為含有,(A)側鏈型高分子,其係於100℃~300℃的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,且係具有包含下述式(v)所示之垂直配向性基的重複單位者,及(B)有機溶劑;前述(A)成分具有選自下述式(2)之1種或多數的感光性側鏈,
- 如請求項1之聚合物組成物,其中,(A)成份具有由下述式(21)~(31)所成之群所選出之1種或複數的液晶性側鏈;[式中,A及B具有與上述內容為相同之定義;Y3為由1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環,及碳數5~8之脂環式烴,及該些之組合所成之群所選出之基,該些所鍵結之氫原子可分別獨立地被-NO2 、-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基,或碳數1~5之烷氧基所取代;R3表示氫原子、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環、碳數5~8之脂環式烴、碳數1~12之烷基,或碳數1~12之烷氧基;q1與q2中,一者為1時,另一者為0;l表示1~12之整數,m表示0至2之整數,但,式(25)~(26)中,全部的m之合計為2以上,式(27)~(28)中,全部的m之合計為1以上,m1、m2及m3分別獨立表示1~3之整數;R2表示氫原子、-NO2、-CN、鹵素基、1價的苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、含氮之雜環,及碳數5~8之脂環式烴,及,烷基,或烷氧基;Z1、Z2表示單鍵、-CO-、-CH2O-、-CH=N-、-CF2-]
- 一種具有液晶配向膜之基板之製造方法,其為製造具有配向控制能力之液晶配向膜的基板之方 法,其特徵為具有[I]將如請求項1或2之組成物,塗佈於具有液晶驅動用之電極的基板上,而形成塗膜之步驟;[II]將偏光之紫外線由斜方向照射[I]所得之塗膜之步驟;及[III]將[II]所得之塗膜進行加熱之步驟。
- 一種具有液晶配向膜之基板,其特徵為,由如請求項3之方法所製得者。
- 一種扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場型液晶顯示元件,其特徵為,具有如請求項4之基板。
- 一種液晶顯示元件之製造方法,其為製造具有扭轉向列型液晶顯示元件之方法,其特徵為具有:準備如請求項4之基板(第1之基板)的步驟:[I’]將如請求項1或2之聚合物組成物塗佈於第2之基板上而形成塗膜之步驟;[II’]將偏光之紫外線照射[I’]所得之塗膜步驟;及[III’]對[II’]所得之塗膜進行加熱之步驟;而製得具有配向控制能力的液晶配向膜之製造具有該液晶配向膜的第2之基板之步驟;及[IV]介由液晶使第1及第2之基板的液晶配向膜以相對向之方式,而製得液晶配向方向為互相垂直交叉之方式使第1及第2之基板呈對向配置之液晶顯示元件之步驟。
- 一種扭轉向列型液晶顯示元件及縱電場 型液晶顯示元件,其特徵為,由如請求項6之方法所製得者。
- 一種側鏈型高分子,其係於100℃~300℃的溫度範圍可產生液晶性之感光性的側鏈型高分子,其中具有包含下述式(v)所示之垂直配向性基的重複單位,且具有選自下述式(2)之1種或多數的感光性側鏈;
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