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TWI531615B - 液晶配向劑、液晶顯示元件、液晶配向膜及聚有機矽氧烷化合物 - Google Patents

液晶配向劑、液晶顯示元件、液晶配向膜及聚有機矽氧烷化合物 Download PDF

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TWI531615B
TWI531615B TW101100884A TW101100884A TWI531615B TW I531615 B TWI531615 B TW I531615B TW 101100884 A TW101100884 A TW 101100884A TW 101100884 A TW101100884 A TW 101100884A TW I531615 B TWI531615 B TW I531615B
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德久博昭
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Description

液晶配向劑、液晶顯示元件、液晶配向膜及聚有機矽氧烷化合物
本發明係有關於一種適合作為用來形成液晶顯示元件(LCD)的配向膜材料的液晶配向劑、由該液晶配向劑所形成的液晶配向膜、具備該液晶配向膜的液晶顯示元件、以及適合用於液晶配向劑的聚有機矽氧烷化合物。
在液晶顯示元件中,為了使液晶分子相對於基板面以一定方向配向,會在基板表面上設置液晶配向膜。該液晶配向膜通常是用人造絲等布材料沿一個方向擦基板表面上所形成的有機膜表面之方法(摩擦法)所形成的。但是,藉由摩擦處理進行液晶配向膜的形成的話,摩擦步驟中容易產生灰塵或靜電,因而由於配向膜表面附著灰塵而成為產生顯示不良的原因這樣的問題,此外還有下述問題:在具有TFT(薄膜晶體管)元件的基板時,由於產生的靜電引起TFT元件的電路損壞,成為產品成品率降低的原因。因此,作為液晶單元中使液晶配向的其他手段,提出了對基板表面上所形成的感放射線性的有機薄膜照射偏振光或非偏振光的放射線,從而賦予液晶配向能力的光配向法(參照專利文獻1~6)。根據該光配向法,不會在步驟中產生灰塵或靜電,能形成均勻的液晶配向(參照專利文獻7~9)。
這樣的液晶顯示裝置被期待用作行動電話或液晶電視等動畫顯示用裝置,作為液晶顯示元件所要求的特性,應該能流暢地顯示動畫且能極力地抑制殘影,因而要求電光學效果的響應時間進一步高速化。對於這樣的要求,報告了對液晶配向膜中使用的聚合物側鏈賦予能提供介電各向異性的結構能夠改善響應時間的技術(參照專利文獻10和11)。但是,這些專利文獻有關於不具有光配向功能的液晶配向膜,而在光電響應時間的高速化以外、在實用方面重要的配向性或電壓保持率、殘影特性等電氣特性、光配向特性全都沒有被記載。
基於這種狀況,期望開發一種光配向性液晶配向劑,其形成的液晶顯示元件不僅能滿足作為液晶顯示元件一般要求的電壓保持率、耐光性這樣的特性,而且光電響應時間短。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-307736號公報
[專利文獻2]日本特開2004-163646號公報
[專利文獻3]日本特開2002-250924號公報
[專利文獻4]日本特開2004-83810號公報
[專利文獻5]日本特開平9-211468號公報
[專利文獻6]日本特開2003-114437號公報
[專利文獻7]第2009/25385號國際公開文本
[專利文獻8]第2009/25386號國際公開文本
[專利文獻9]第2009/25388號國際公開文本
[專利文獻10]日本特表2007-521361號公報
[專利文獻11]日本特表2007-521506號公報
本發明是基於上述課題而提出的,其目的在於提供一種光配向性液晶配向劑,其能形成不僅能滿足作為液晶顯示元件通常要求的電壓保持率、耐光性這樣的特性,而且光電響應時間短的液晶顯示元件;具備由該液晶配向劑所形成的液晶配向膜的垂直配向型等的液晶顯示元件;以及適合用於上述液晶配向劑的聚有機矽氧烷化合物。
用於解決上述問題而提出的發明是一種液晶配向劑,其含有[A]具有光配向性基團和下述式(A1)所表示的基團的聚合物(以下稱為[A]聚合物),
式(A1)中,RA為亞甲基、碳原子數2~30的伸烷基、伸苯基或伸環己基。其中,這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代。RB是包含雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和氧原子中任一的連接基團。RC是具有至少兩個單環結構的基團。a是0或1。
本發明的液晶配向劑藉由含有具有光配向性基團和上述式(A1)所表示的特定結構的基團的[A]聚合物,使得具有由該液晶配向劑所形成的液晶配向膜的液晶顯示元件不僅能滿足電壓保持率、耐光性這樣的特性,而且能發揮光電響應時間短的性能。
上述光配向性基團較佳為具有下述式(B1)表示的結構,
式(B1)中,R為氟原子或氰基。a’為0~4的整數。a’為2以上時,多個R可以相同或不同。*表示連接鍵。
該液晶配向劑係上述光配向性基團具有上述特定結構,從而能提高敏感度。
上述式(A1)中的RC較佳由下述式(A2)所表示,
式(A2)中,RD為伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸環己基、伸二環己基、伸環己基伸苯基或二價的雜環基。這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代。RE為包括可以具有取代基的亞甲基和碳原子數2~10的伸烷基、雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和雜環基中的至少一種的連接基團。RF為從苯、聯苯、萘、環己烷、二環己烷、環己基苯或雜環化合物上去除(c+1)個氫原子之(c+1)價的基團。具有該基團的氫原子之一部分或全部可以被取代。RG為氫原子、氰基、氟原子、三氟甲基、烷氧羰基、烷基、烷氧基、三氟甲氧基或烷基羰基氧基。b為0或1。c為1~9的整數。d為1或2。RD、RE、RG和b各自為複數個時,複數個RD、RE、RG和b彼此可以相同或不同。
該液晶配向劑藉由上述RC為具有上述特定結構,能進一步改善本發明的效果。
[A]聚合物較佳為具有聚有機矽氧烷結構。
該液晶配向劑藉由[A]聚合物為具有聚有機矽氧烷結構,能提高耐光性。
[B]較佳為進一步含有由聚醯胺酸和聚醯亞胺所構成的群組中選出之至少一種的聚合物(以下稱為「[B]聚合物」)。
該液晶配向劑藉由進一步含有[B]聚合物,能改善其溶液特性和所獲得之液晶顯示元件的電氣特性。
本發明的液晶顯示元件具備由該液晶配向劑所形成的液晶配向膜。
該液晶顯示元件因為具備由上述的液晶配向劑所形成的液晶配向膜,不僅能滿足通常要求的電壓保持率、耐光性這樣的特性,而且能發揮光電響應時間短的性能。
該液晶顯示元件較佳為液晶配向膜具有2個以上配向位置不同的區域。
該液晶顯示元件藉由使液晶配向膜具有2個以上配向位置不同的區域,能適用於3D顯示。
本發明的液晶配向膜係由該液晶配向劑所形成。
該液晶配向膜因為由上述液晶配向膜所形成,具備其的液晶顯示元件不僅能滿足通常要求的電壓保持率、耐光性這樣的特性,而且能發揮光電響應時間短的性能。
本發明的聚有機矽氧烷化合物具有光配向性基團和下述式(A1)所表示的基團。
式(A1)中,RA為亞甲基、碳原子數2~30的伸烷基、伸苯基或伸環己基。其中,這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代。RB為包括雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和氧原子中任一的連接基團。RC為具有至少2個單環結構的基團。a為0或1。
該聚有機矽氧烷化合物因為具有光配向性基團和上述式(A1)所表示之特定結構的基團,適合用作該液晶配向劑的成分。
根據本發明,提供一種能夠適用於光配向模式,能賦予高速響應性,同時能形成顯示優良的耐光性的液晶顯示元件的液晶配向劑。
[實施發明之形態] <液晶配向劑>
本發明的液晶配向劑包含光配向性基團和含有上述式(.A1)所表示的基團的[A]聚合物。該液晶配向劑能適用於光配向模式中,具備用其形成的液晶配向膜的液晶顯示元件不僅能滿足作為液晶顯示元件一般要求的電壓保持率、耐光性這樣的特性,而且光電響應時間短。此外,該液晶配向劑可以含有[B]聚合物等後述的「其他聚合物」。進而,在無損本發明效果的範圍內也可以含有其他任意成分。詳述各成分如下。
<[A]聚合物>
[A]聚合物含有光配向性基團和上述式(A1)所表示的基團。
[光配向性基團]
作為光配向性基團,能適宜地使用周知的光配向性基團,較佳為具有肉桂酸酯結構、苯基苯乙烯酮結構、偶氮苯結構的基團,從感度的觀點,特佳為具有肉桂酸酯結構。
作為光配向性基團,較佳為具有下述式(B1)所表示之結構的基團,
上述式(B1)中,R為氟原子或氰基。a’為0~4的整數。a’為2以上時,多個R可以相同或不同。*表示連接鍵。
上述式(B1)中的a’較佳為0或1,更佳為0。
作為具有上述式(B1)所表示之結構的基團,較佳為下述式(B1-1)所表示的基團、式(B1-2)所表示的基團。
上述式(B1-1)和(B1-2)中,R、a’以及*與上述式(B1)定義相同。
式(B1-1)中,R1為氫原子、包含脂環式基團的碳原子數3~40的一價有機基團或碳原子數1~40的烷基。上述烷基的氫原子之一部分或全部可以被氟原子取代。
X1為單鍵、氧原子、+-COO-或+-OCO-。+表示與R1鍵結的連接鍵。
R2為二價的芳香族基團、二價的脂環式基團、二價的雜環式基團或二價的縮合環式基團。
X2為單鍵、氧原子、+-COO-或+-OCO-。+表示與R2鍵結的連接鍵。
b’為0~3的整數。
式(B1-2)中,R3為氫原子、包含脂環式基團之碳原子數3~4C的一價有機基團或碳原子數1~40的烷基。其中,上述烷基的氫原子之一部分或全部可以被氟原子取代。
X3為氧原子或二價的芳香族基團。
R4為二價的芳香族基團、二價的脂環式基團、二價的雜環式基團或二價的縮合環式基團。
X4為單鍵、氧原子、+-COO-或+-OCO-。+表示與R4鍵結的連接鍵。
c’為0~3的整數。
作為上述式(B1-1)中的R1和上述式(B1-2)中的R3的包含脂環式基團的碳原子數3~40的一價有機基團,例如能列舉有具有碳原子數1~10的烷基的環己基、二環己基、膽甾烯基、膽甾烷基、金剛烷基等。
作為上述R1和R3的碳原子數1~40的烷基,較佳為碳原子數1~20的烷基(其中,這些烷基的氫原子之一部分或全部可以用氟原子取代)。作為該烷基的例子,例如能列舉有正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正月桂基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、4,4,4-三氟丁基、4,4,5,5,5-五氟戊基、4,4,5,5,6,6,6-七氟己基、3,3,4,4,5,5,5-七氟戊基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、2-(全氟癸基)乙基等。
作為上述式(B1-1)中的R2和上述式(B1-2)中的R4的二價芳香族基團,例如能列舉有1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、2,3,5,6-四氟-1,4-伸苯基等。
作為上述R2和R4的二價雜環式基團,例如能列舉有1,4-伸吡啶基、2,5-伸吡啶基、1,4-伸呋喃基等。
作為上述R2和R4的二價的縮合環式基團,例如伸萘基等。
作為上述式(B1-1)所表示的基團,較佳為下述式所表示的基團,
上述式中,R1以及*與上述式(B1-1)定義相同。d為1~10的整數。
作為上述式(B1-2)所表示的基團,較佳為下述式所表示的基團。
上述式中,R3以及*與式(B1-2)定義相同。
本發明中的[A]聚合物較佳為具有0.2~6毫莫耳/g之上述式(B1)所表示的結構,更佳為具有0.3~5毫莫耳/g之上述式(B1)所表示的結構。
[上述式(A1)所表示的基團]
上述式(A1)的RA為亞甲基、碳原子數2~30的伸烷基、伸苯基或伸環己基。其中,這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代。
作為上述RA所表示的碳原子數2~30的伸烷基,能列舉有伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基、伸十二烷基、伸十四烷基、伸十六烷基、伸十八烷基、伸十九烷基、伸二十烷基、伸二十一烷基、伸二十二烷基、伸二十三烷基、伸二十四烷基、伸二十五烷基、伸二十六烷基、伸二十七烷基、伸二十八烷基、伸二十九烷基、和伸三十烷基等。該等之中,因為穩定地發現液晶配向,較佳為伸戊基、伸己基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基、伸十二烷基、伸十四烷基、伸十六烷基、伸十八烷基、伸十九烷基、伸二十烷基等碳原子數為5以上20以下的伸烷基。
RB為包括雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和氧原子中任一的連接基團。作為RB,例如能列舉有乙烯二基、乙炔二基、酯基、甲烷二基氧基、氟甲烷二基氧基、二氟甲烷二基氧基等。另外,RB可以是含有上述基團的任一種,也可以組合含有各基團。另外,RA為伸苯基或伸環己基時,從形成的配向膜的配向性或對溶劑之溶解性的觀點,RB較佳為含有碳原子數為1~30的伸烷基。另外,a為0或1。
RC為具有至少2個單環結構的基團,較佳為顯示正或負的介電各向異性。單環結構是指一個環結構相對於其他環結構獨立存在,不具有一個環結構的鍵與其他環結構共用、所謂的縮合環結構。另外,作為單環結構,可以是脂環式結構、芳香環式結構、雜環式結構的任何一種,也可以具有它們的組合。
RC在具有至少2個以上之單環結構的基團範圍內沒有特別限制,但是RC較佳為下述式(A2)所表示的基團。
上述式(A2)中,RD為伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸環己基、伸二環己基、伸環己基伸苯基或二價的雜環基。這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代。RE為包含可以有取代基的伸甲基和碳原子數2~10的伸烷基、雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵以及雜環中任一的連接基團。RF為從苯、聯苯、萘、環己烷、二環己烷、環己基苯或雜環化合物上去除(c+1)個氫原子之(c+1)價的基團。該基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代。RG為氫原子、氰基、氟原子、三氟甲基、烷氧羰基、烷基、烷氧基、三氟甲氧基或烷基羰基氧基。b為0或1。c為1~9的整數。d為1或2。RD、RE、RG和b各自為複數個時,多個RD、RE、RG和b彼此可相同或不同。
藉由在該液晶配向劑的[A]聚合物的側鏈上引入上述式(A2)所表示的基團,能使獲得的液晶顯示元件的電光學響應性更加高速化。式(A2)中,RD為伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸環己基、伸二環己基、伸環己基伸苯基或二價的雜環基。作為二價的雜環基,例如伸吡啶基、伸嗒基、伸嘧啶基等。
上述式(A2)中,RE包括可以有取代基的亞甲基和碳原子數2~10的伸烷基、雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵以及雜環基中任何一種,是連接RD和RF的連接基團,可根據[A]聚合物所必要的配向性或介電各向異性適宜選擇。作為RE,能列舉有甲二基、乙二基、丙二基、乙烯二基、乙炔二基、醚基、酯基、甲二基氧基、乙二基氧基、氟甲二基氧基、二氟甲二基氧基等。該等之中,較佳為乙二基、乙炔二基、酯基、甲二基氧基、二氟甲二基氧基。另外,b為0或1的整數,在側鏈結構的設計中,RF可以含有,也可以不含有。
上述式(A2)中,RF為從苯、聯苯、萘、環己烷、二環己烷、環己基苯或雜環化合物上去除(c+1)個氫原子之(c+1)價的基團。c為1~9的整數。作為RF,例如c為1時,可以是與作為上述RD列舉的2價的基團相同之基團等。
上述式(A2)中,RG為氫原子、氰基、氟原子、三氟甲基、烷氧羰基、烷基、烷氧基、三氟甲氧基或烷基羰基氧基。作為烷氧羰基,例如能列舉有甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基等,作為烷基,例如能列舉有甲基、乙基、丙基、正丁基、異丁基等碳原子數為1~20的直鏈或支鏈狀的烷基等,作為烷氧基,例如能列舉有甲氧基、乙氧基、丙氧基等。
上述式(A2)中,RF具有多個取代基(RG)時,可以組合各個RF不同的基團來使用。RF為具有多個取代基組合的情況時,因為穩定地發現期望的介電各向異性,較佳為氟原子和氰基的組合、氟原子和烷基的組合、氰基和烷基的組合。另外,c為1~9的整數。
[A]聚合物具有光配向性基團和上述式(A1)所表示的結構的基團的話,主鏈可以適宜選擇周知的聚合物主鏈,如可以以聚有機矽氧烷、聚醯亞胺、聚醯胺酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、纖維素衍生物、聚酯、聚醯胺、聚苯乙烯衍生物、聚醯胺酸酯作為主鏈結構,其從電氣特性方面考慮是較佳的。從耐光性方面考慮較佳為聚有機矽氧烷(以下稱為「[a]聚有機矽氧烷化合物」)。
該液晶配向劑所含的[A]聚合物具有聚有機矽氧烷結構時,其含有[a]聚有機矽氧烷化合物,該[a]聚有機矽氧烷化合物較佳為具有來自具有環氧基的聚有機矽氧烷的部分、來自具有光配向性基團和羧基的化合物(以下,稱為「特定羧酸A」)的部分和來自具有下述式(A1-C)所表示的羧基的化合物(以下,稱為「特定羧酸B」)的部分。
上述式(A1-C)中,RA為亞甲基、碳原子數2~30的伸烷基、伸苯基或伸環己基。這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代。RB為包括雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和氧原子中任一的連接基團。RC為具有至少2個單環結構的基團。a為0或1。
藉由使該液晶配向劑具有上述特定的結構,即在側鏈上引入光配向性基團和具有介電各向異性的結構,採用具有該光配向性的液晶配向劑而形成液晶配向膜,具有該液晶配向膜的液晶顯示元件能進一步提高電氣特性和殘影特性,進一步縮短響應時間。另外,利用環氧基和羧基之間的反應性,容易在作為主鏈的聚有機矽氧烷上引入作為側鏈的光配向性基團、上述式(A1-C)所表示的具有介電各向異性的結構。
[a]聚有機矽氧烷化合物認為主要是聚有機矽氧烷的環氧基和特定羧酸的羧基反應所得到的產物,但為了使以後的說明更方便,分成來自於具有環氧基的聚有機矽氧烷(及其衍生物)的部分和來自特定羧酸的部分,對該液晶配向劑含有的[a]聚有機矽氧烷化合物進行說明。
[來自具有環氧基的聚有機矽氧烷的部分]
該部分是包括[a]聚有機矽氧烷化合物的結構中,作為聚合物主鏈的聚有機矽氧烷骨架,和從該聚有機矽氧烷主鏈延伸的作為側鏈的含環氧基骨架的概念。對於上述那樣的[a]聚有機矽氧烷化合物,認為大部分的環氧基與特定羧酸反應而不具有其初期的結構,但是也有特定羧酸與環氧基以外的部分結合的情況。因此,本發明中對包括2種形態的「來自具有環氧基的聚有機矽氧烷的部分」進行說明。
[a]聚有機矽氧烷化合物為含有縮水甘油基、縮水甘油醚氧基、環氧基環己基的基團等的來自具有環氧基的聚有機矽氧烷的部分時,該液晶配向劑的配向性或電壓保持率這樣的電氣特性能進一步提高。作為環氧基較佳為下述式(X1-1-1)或式(X1-2-1)所表示的基團。
藉由使具有環氧基的聚有機矽氧烷中包含上述式(X1-1-1)或(X1-2-1)表示的基團,在該液晶配向劑的[a]聚有機矽氧烷化合物上導入來自具有上述特定結構的化合物的側鏈基變得容易。
上述式(X1-1-1)和(X1-2-1)中,*表示連接鍵。
具有環氧基的聚有機矽氧烷藉由凝膠滲透色譜法(GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量較佳為500~100,000,更佳為1,000~50,000,特佳為1,000~20,000。
[具有環氧基的聚有機矽氧烷的合成方法]
這樣的具有環氧基的聚有機矽氧烷可以藉由使較佳具有環氧基的矽烷化合物、或具有環氧基的矽烷化合物與其他矽烷化合物的混合物,較佳在合適的有機溶劑、水和催化劑的存在下水解或水解‧縮合來合成。
作為上述具有環氧基的矽烷化合物,例如能列舉有3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、2-環氧丙氧基乙基三甲氧基矽烷、2-環氧丙氧基乙基三乙氧基矽烷、2-環氧丙氧基乙基甲基二甲氧基矽烷、2-環氧丙氧基乙基甲基二乙氧基矽烷、2-環氧丙氧基乙基二甲基甲氧基矽烷、2-環氧丙氧基乙基二甲基乙氧基矽烷、4-環氧丙氧基丁基三甲氧基矽烷、4-環氧丙氧基丁基三乙氧基矽烷、4-環氧丙氧基丁基甲基二甲氧基矽烷、4-環氧丙氧基丁基甲基二乙氧基矽烷、4-環氧丙氧基丁基二甲基甲氧基矽烷、4-環氧丙氧基丁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、3-(3,4-環氧基環己基)丙基三甲氧基矽烷、3-(3,4-環氧基環己基)丙基三乙氧基矽烷等。該等可以單獨或2種以上一起使用。
作為上述其他的矽烷化合物,例如在具有1個矽原子的化合物中具有4個水解性基團的化合物,如四氯矽烷;四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四第二丁氧基矽烷等四烷氧基矽烷等;作為具有3個水解性基團的化合物,如三氯矽烷等三鹵矽烷;三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷等三烷氧基矽烷;氟三氯矽烷;氟三甲氧基矽烷、氟三乙氧基矽烷等氟三烷氧基矽烷;甲基三氯矽烷等烷基三氯矽烷;甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷等烷基三烷氧基矽烷;2-(三氟甲基)乙基三氯矽烷等氟烷基三氯矽烷;2-(三氟甲基)乙基三甲氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三乙氧基矽烷等氟烷基三烷氧基矽烷;羥甲基三氯矽烷等羥烷基三氯矽烷;羥基甲基三甲氧基矽烷、羥乙基三甲氧基矽烷等羥烷基三烷氧基矽烷;3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三氯矽烷等(甲基)丙烯醯氧基烷基三氯矽烷;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等(甲基)丙烯醯氧基烷基三烷氧基矽烷;巰基甲基三氯矽烷、3-巰基丙基三氯矽烷等巰基烷基三氯矽烷;巰基甲基三甲氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基等巰基烷基三烷氧基矽烷;乙烯基三氯矽烷、烯丙基三氯矽烷等鏈烯基三氯矽烷;乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷等鏈烯基三烷氧基矽烷;苯基三氯矽烷等芳基三氯矽烷;苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷等芳基三烷氧基矽烷等;作為具有2個水解性基團的化合物,如甲基二氯矽烷等烷基二氯矽烷;甲基二甲氧基矽烷、甲基二乙氧基矽烷等烷基二烷氧基矽烷;二甲基二氯矽烷等二烷基二氯矽烷;二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷等二烷基二烷氧基矽烷;(甲基)[2-(全氟-正辛基)乙基]二氯矽烷等二氟烷基二氯矽烷;(甲基)[2-(全氟-正辛基)乙基]二甲氧基矽烷等二氟烷基二烷氧基矽烷;(甲基)(3-巰基丙基)二氯矽烷等烷基‧巰基烷基二氯矽烷;(甲基)(3-巰基丙基)二甲氧基矽烷等烷基‧巰基烷基二烷氧基矽烷;(甲基)(乙烯基)二氯矽烷等烷基鏈烯基二氯矽烷;二乙烯基二氯矽烷等二鏈烯基二氯矽烷;二乙烯基二甲氧基矽烷等鏈烯基二烷氧基矽烷;二苯基二氯矽烷等二芳基二氯矽烷;二苯基二甲氧基矽烷等二芳基二烷氧基矽烷;作為具有1個水解性基團的化合物,如氯二甲基矽烷等二烷基氯矽烷;甲氧基二甲基矽烷等二烷基烷氧基矽烷;三甲基氯矽烷、三甲基溴矽烷、三甲基碘矽烷等三烷基鹵矽烷;甲氧基三甲基矽烷等三烷基烷氧基矽烷;(氯)(乙烯基)二甲基矽烷等二烷基鏈烯基氯矽烷;(甲氧基)(乙烯基)二甲基矽烷等二烷基鏈烯基烷氧基矽烷;(氯)(甲基)二苯基矽烷等二芳基烷基氯矽烷;(甲氧基)(甲基)二苯基矽烷等二芳基烷基烷氧基矽烷等。
作為市售商品,例如能列舉有KC-89、KC-89S、X-21-3153、X-21-5841、X-21-5842、X-21-5843、X-21-5844、X-21-5845、X-21-5846、X-21-5847、X-21-5848、X-22-160AS、X-22-170B、X-22-170BX、X-22-170D、X-22-170DX、X-22-176B、X-22-176D、X-22-176DX、X-22-176F、X-40-2308、X-40-2651、X-40-2655A、X-40-2671、X-40-2672、X-40-9220、X-40-9225、X-40-9227、X-40-9246、X-40-9247、X-40-9250、X-40-9323、X-41-1053、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1810、KF6001、KF6002、KF6003、KR212、KR-213、KR-217、KR220L、KR242A、KR271、KR282、KR300、KR311、KR401N、KR500、KR510、KR5206、KR5230、KR5235、KR9218、KR9706(以上為信越化學工業製造);玻璃樹脂(昭和電工製造);SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420(以上為東麗‧Dow Corning製造);FZ3711、FZ3722(以上為日本UNICAR製造);DMS-S12、DMS-S15、DMS-S21、DMS-S27、DMS-S31、DMS-S32、DMS-S33、DMS-S35、DMS-S38、DMS-S42、DMS-S45、DMS-S51、DMS-227、PSD-0332、PDS-1615、PDS-9931、XMS-5025(以上為CHISSO製造);甲基矽酸鹽MS51、甲基矽酸鹽MS56(以上為三菱化學製造);乙基矽酸鹽28、乙基矽酸鹽40、乙基矽酸鹽48(以上為COLCOAT製造);GR100、GR650、GR908、GR950(以上為昭和電工製造)等部分縮合物。
這些其他的矽烷化合物中,從獲得的液晶顯示元件的配向性和保存穩定性的觀點考慮,較佳為四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基、巰基甲基三甲氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷。
本發明較佳為使用的具有環氧基的聚有機矽氧烷,為了以充分的量引入具有介電各向異性的側鏈,較佳為其環氧當量為100~10,000g/莫耳,更佳為150~1,000g/莫耳,特佳為150~300g/莫耳。因而,在合成具有環氧基的聚有機矽氧烷的前驅物時,較佳為設定矽烷化合物和其他矽烷化合物的使用比例以將所得的具有環氧基的聚有機矽氧烷的環氧當量調整在上述範圍。合成本發明中使用的具有環氧基的聚有機矽氧烷時,更佳為只使用矽烷化合物,不使用其他矽烷化合物。
作為能在合成具有環氧基的聚有機矽氧烷中使用的有機溶劑,例如有烴化合物、酮化合物、酯化合物、醚化合物、烷醇化合物等。
作為上述烴化合物,例如能列舉有甲苯、二甲苯等;作為上述酮化合物,例如能列舉有甲乙酮、甲基異丁酮、甲基正戊酮、二乙酮、環己酮等;作為上述酯化合物,例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸異戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙酯等;作為上述醚化合物,例如能列舉有乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氫呋喃、二烷等;作為上述烷醇化合物,例如能列舉有1-己醇、4-甲基-2-戊醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單正丙基醚、乙二醇單正丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丙基醚等。該等之中較佳為非水溶性的溶劑。這些有機溶劑可以單獨或2種以上組合使用。
有機溶劑的使用量,相對於100質量份全矽烷化合物,較佳為10~10,000質量份,更佳為50~1,000質量份。製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時的水之使用量相對於全矽烷化合物,較佳為0.5~100倍莫耳,更佳為1~30倍莫耳。
作為上述催化劑,例如有酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。
作為上述鹼金屬化合物,例如能列舉有氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等。
作為上述有機鹼,例如能列舉有乙胺、二乙胺、哌、哌啶、吡咯啶、吡咯等一級、二級有機胺;三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、二吖雙環十一碳烯等三級有機胺;四甲基氫氧化銨等四級有機胺等。這些有機鹼中,考慮到反應平穩地進行,較佳為三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶等三有機胺;四甲基氫氧化銨等四級有機胺。
作為製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時的催化劑,較佳為鹼金屬化合物或有機鹼。藉由使用鹼金屬化合物或有機鹼作為催化劑,不會產生環氧基的開環等副反應,能以高水解‧縮合速度為目標地獲得聚有機矽氧烷,因而生產穩定性優良,是較佳的。另外,含有鹼金屬化合物或有機鹼作催化劑合成的具有環氧基的聚有機矽氧烷和特定羧酸的反應物的該液晶配向劑的保存穩定性非常優良,是很合適的。其原因如Chemical Reviews、第95卷、第1409頁(1995年)所指出的,在水解、縮合反應中使用鹼金屬化合物或有機鹼作催化劑的話,推測形成了無規結構、梯型結構或籠型結構,從而獲得了矽醇基含量比例少的聚有機矽氧烷。因為矽醇基的含量比例少,推測抑制了矽醇基相互間的縮合反應,進而該液晶配向劑含有後述其他聚合物時,抑制了矽醇基與其他聚合物的縮合反應,因而獲得了保存穩定性優良的結果。
作為催化劑,特佳為有機鹼。有機鹼的使用量根據有機鹼的種類、溫度等的反應條件等不同,可以適宜設定,例如相對於全矽烷化合物,較佳為0.01~3倍莫耳,更佳為0.05~1倍莫耳。
製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時的水解或水解‧縮合反應較佳為在有機溶劑中溶解具有環氧基的矽烷化合物和根據需要的其他矽烷化合物,將該溶液與有機鹼和水混合,例如藉由油浴等進行加熱來實施。
在水解‧縮合反應時,油浴的加熱溫度較佳為130℃以下,更佳為40~100℃。加熱時間較佳為0.5~12小時,更佳為1~8小時。加熱中,可以攪拌混合液,也可以置於回流下。
反應結束後,從反應液分離的有機溶劑層較佳為用水清洗。進行清洗時,藉由含有少量鹽的水,例如0.2質量%左右的硝酸銨水溶液等進行清洗,從容易進行清洗操作考慮是較佳的。清洗進行到清洗後的水層呈中性,然後根據需要用無水硫酸鈣、分子篩等乾燥劑乾燥有機溶劑層後,除去溶劑,能獲得目標的具有環氧基的聚有機矽氧烷。
本發明中,作為具有環氧基的聚有機矽氧烷可以使用市售的產品。作為這樣的市售商品,例如能列舉有DMS-E01,DMS-E12、DMS-E21,EMS-32(以上為CHISSO製造)等。
[a]聚有機矽氧烷化合物也可以含有來自具有環氧基的聚有機矽氧烷本身水解生成的水解產物的部分、或來自具有環氧基的聚有機矽氧烷相互間水解縮合的水解縮合物的部分。該部分的構成材料,即這些水解產物或水解縮合物,也可以在與具有環氧基的聚有機矽氧烷相同的水解、縮合條件下進行製備。
[來自特定羧酸的部分]
光配向性基團或上述式(A1)所表示的基團的部分相當於將來自羧基的結構作為起點的側鏈結構,該液晶配向劑中所含的[a]成分的聚有機矽氧烷化合物的結構中,主要從聚有機矽氧烷主鏈延伸的來自環氧基的結構與該羧基結合。其中,本發明中,也包括特定羧酸與環氧基以外的部分結合的情況,稱為「來自特定羧酸的部分」。
[特定羧酸A]
作為特定羧酸A,為具有上述式(B1)所表示的結構的化合物,較佳為下述式(B1-1C)所表示的化合物、式(B1-2C)所表示的化合物。
上述式(B1-1C)中的R、R1、R2、X1、X2、a’和b’以及上述式(B1-2C)中的R、R3、R4、X3、X4、a’和c’分別和上述式(B1-1)或式(B1-2)的基團定義相同。
上述式(B1-1C)中,X5為單鍵、氧原子、硫黃原子、亞甲基、碳原子數2~10的伸烷基、碳原子數2~10的伸烯基或二價的芳香族基團。
X5為單鍵時,e為1且R5為氫原子。
X5為亞甲基、伸烷基、伸烯基或二價的芳香族基團時,e為0或1且R5為羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR’(其中上述R’為氫原子或碳原子數1~6的烷基)、-CH=CH2或SO2Cl。
上述式(B1-2C)中,R6為二價的芳香族基、二價的雜環式基或二價的縮合環式基團,X6為氧原子、-COO-+或OCO-+。其中+表示與R6鍵結的連接鍵。
f為0~3的整數。
R7為羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR(上述R為氫原子或碳原子數1~6的烷基)、-CH=CH2或SO2Cl。X7為單鍵、-OCO-(CH2)i-+或O-(CH2)j-+。+表示與R7結合的連接鍵。i和j分別為0~10的整數。
作為上述式(B1-1C)所表示的化合物,較佳為上述式(B1-1C)中X5為單鍵且R5為氫原子的化合物,或X5為亞甲基、伸烷基或二價的芳香族基團且R5為羧基的化合物,作為上述式(B1-2C)所表示的化合物,較佳為上述式(B1-2C)中R7為羧基的化合物。以下,將具有羧基的這樣的化合物稱為「羧酸(B1)」。
作為這樣的羧酸(B1),更佳為作為上述式(B1-1C)所表示的化合物,例如下述式表示的化合物是較佳的,
上述式中,R1和上述式(B1-1C)的定義相同。d為1~10的整數。
作為上述式(B1-2)所表示的化合物,較佳為下述式所表示的化合物,
上述式中,R3和上述式(B1-2C)的定義相同。
[特定羧酸B]
作為特定羧酸B,例如能列舉有下述式(D-1)~(D-25)所表示的化合物。
上述式(D-1)~(D-25)中,RC和上述式(A1-C)的定義相同。m為1~30的整數。
作為上述式(A2)所表示的基團,例如能列舉有下述式(E-1)~(E-116)所表示的基團。
上述式(E-1)~(E-123)中,R為碳原子數1~20的烷基或碳原子數1~20的烷氧基。X分別獨立地表示氫原子或氟原子。
作為上述R表示的烷基,例如能列舉有甲基、乙基、丙基、正丁基、異丁基、正戊基、正己基等。作為上述R表示的烷氧基,例如能列舉有甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基等。
[特定羧酸的合成方法]
特定羧酸的合成方法沒有特別限制,可以組合目前周知的方法來進行。作為代表性的合成方法,例如列舉有(1)將具有苯酚骨架的化合物和用鹵素原子取代高級脂肪酸酯的烷基鏈部分的化合物在鹼性條件下反應,苯酚骨架的羥基和鹵素原子取代的碳形成鍵,然後還原酯,製備特定羧酸的方法,(2)使具有苯酚骨架的化合物和碳酸乙烯酯反應,生成末端烷醇化合物,該羥基和鹵苯磺醯氯反應而活性化,然後活性化部分上與含有羥基的安息香酸甲酯反應,磺醯基部分的脫離的同時,末端烷醇化合物的羥基和安息香酸甲酯所含的作為取代基的羥基形成鍵,接著還原酯,製備特定羧酸的方法等。但是,特定羧酸的合成方法不限於此。
<[a]聚有機矽氧烷化合物的合成方法>
作為[a]聚有機矽氧烷化合物的合成方法,沒有特別限制,可以用一般周知的方法合成。作為具有環氧基的[a]聚有機矽氧烷化合物的合成方法,可以藉由使具有環氧基的聚有機矽氧烷與特定羧酸,較佳在催化劑的存在下反應來合成。
這裡,特定羧酸的用量,相對於1莫耳聚有機矽氧烷具有的環氧基,較佳為0.001~10莫耳,更佳為0.01~5莫耳,進而較佳為0.05~2莫耳。
本發明中,在不損害本發明效果的範圍內,特定羧酸的一部分可以用下述式(4)表示的化合物置換來使用。此時,[a]聚有機矽氧烷化合物的合成藉由具有環氧基的聚有機矽氧烷與特定羧酸和下述式(4)所表示的化合物的混合物反應來進行。
A1-L0-L1-Z (4)
上述式(4)中,A1為碳原子數1~30的直鏈狀或支鏈狀的烷基、可以用碳原子數1~20的烷基或烷氧基取代的碳原子數3~10的環烷基或具有類固醇骨架的碳原子數17~51的烴基。其中,上述烷基和烷氧基的氫原子的一部分或全部可以用氰基、氟原子、三氟甲基等取代基取代。
L0為單鍵、-O-、-COO-或-OCO-。
L1為單鍵、亞甲基、碳原子數2~20的伸烷基、伸苯基、伸聯苯基、伸環己基、伸二環己基或下述式(L1-1)或(L-2)所表示的基團。
Z為能與[a]聚有機矽氧烷化合物中的環氧基反應形成連接基的一價有機基團。
其中,L1為單鍵時L0為單鍵。
上述式(L1-1)和(L1-2)中的帶「*」的連接鍵分別與Z鍵結。
Z較佳為羧基。
作為上述式(4)中A1所表示的碳原子數1~30的直鏈狀或支鏈狀的烷基,例如能列舉有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、3-甲基丁基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、2,2-二甲基丙基、正己基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、正庚基、5-甲基己基、4-甲基己基、3-甲基己基、2-甲基己基、1-甲基己基、4,4-二甲基戊基、3,4-二甲基戊基、2,4-二甲基戊基、1,4-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、1,3-二甲基戊基、2,2-二甲基戊基、1,2-二甲基戊基、1,1-二甲基戊基、2,3,3-三甲基丁基、1,3,3-三甲基丁基、1,2,3-三甲基丁基、正辛基、6-甲基庚基、5-甲基庚基、4-甲基庚基、3-甲基庚基、2-甲基庚基、1-甲基庚基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十七烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基等。
作為可以用碳原子數1~20的烷基或烷氧基取代的碳原子數3~10的環烷基,例如能列舉有環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、環十二烷基等。
作為具有類固醇骨架的碳原子數17~51的烴基,例如能列舉有下述式(H-1)~(H-3)所表示的基團。
上述式(H-1)~(H-3)中,*表示連接鍵。
上述式(4)中作為A1,較佳選自於碳原子數1~20的烷基、碳原子數1~20的氟烷基和上述式(H-1)或(H-3)的基團。
作為上述式(4)所表示的化合物,較佳為下述式(4-1)~(4~6)之任一所表示的化合物。
CuF2u+1-CvH2v-COOH (4-1)
CwH2w+1-COOH (4-2)
上述式(4-1)~(4-6)中,u為1~5的整數。v為1~18的整數。w為1~20的整數。k為1~5的整數。p為0或1。q為0~18的整數。r為0~18的整數。s和t分別獨立地為0~2的整數。
這些化合物中,更佳為下述式(5-1)~(5-7)所表示的化合物。
C17H35-COOH (5-1)
上述式(4)所表示的化合物是與特定羧酸及具有環氧基的聚有機矽氧烷反應、成為賦予所得的液晶配向膜預傾角發現性的部位的化合物。本說明書中,以下將上述式(4)表示的化合物稱為「其他預傾角發現性化合物」。
本發明中,使用特定羧酸和其他預傾角發現性化合物時,特定羧酸和其他預傾角發現性化合物的合計使用比例,相對於1莫耳聚有機矽氧烷所具有的環氧基,較佳為0.001~1.5莫耳,更佳為0.01~1莫耳,進一步更佳為0.05~0.9莫耳。此時,其他預傾角發現性化合物在相對於與特定羧酸的合計量較佳為75莫耳%以下,更佳為50莫耳%以下的範圍使用。其他預傾角發現性化合物的使用比例超過75莫耳%的話,會有對液晶的高速響應性產生不利影響的情況。
作為聚有機矽氧烷中的環氧基與上述式(4)所表示的化合物及其他預傾角發現性化合物所表示的含有羧酸基化合物的反應中使用的催化劑,可以使用能促進有機鹼、或環氧化合物和酸酐的反應的、作為所謂的硬化促進劑周知的化合物。
作為上述有機鹼,例如能列舉有乙胺、二乙胺、哌、哌啶、吡咯啶、吡咯等一級、二級有機胺;三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、二吖雙環十一碳烯等的三級有機胺;四甲基氫氧化銨等四級有機胺等。這些有機鹼中,較佳為三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、四甲基氫氧化銨。
作為上述硬化促進劑,例如能列舉有苄基二甲胺、2,4,6-三(二甲基胺基甲基)苯酚、環己基二甲胺、三乙醇胺等三級胺;2-甲基咪唑、2-正庚基咪唑、2-正十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十一烷基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羥甲基)咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基-4,5-二[(2’-氰基乙氧基)甲基]咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十一烷基咪唑鎓偏苯三酸酯、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-均三、2,4-二胺基-6-(2’-正十一烷基咪唑基)乙基-均三、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-均三、2-甲基咪唑的三聚異氰酸加成物、2-苯基咪唑的三聚異氰酸加成物、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-均三的三聚異氰酸加成物等咪唑化合物;二苯基膦、三苯基膦、亞磷酸三苯基等有機磷化合物;苄基三苯基氯化鏻、四正丁基溴化鏻、甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、正丁基三苯基溴化鏻、四苯基溴化鏻、乙基三苯基碘化鏻、乙基三苯基乙酸鏻、四正丁基鏻o,o-二乙基磷連二硫酸酯、四正丁基鏻苯并三氮唑酯、四正丁基鏻四氟硼酸酯、四正丁基鏻四苯基硼酸酯、四苯基鏻四苯基硼酸酯等四級鏻鹽;1,8-二吖雙環[5.4.0]十一碳烯-7或其有機酸鹽等二吖雙環鏈烯;辛酸鋅、辛酸錫、鋁乙醯丙酮錯合物等有機金屬化合物;四乙基溴化銨、四正丁基溴化銨、四乙基氯化銨、四正丁基氯化銨等四級銨鹽;三氟化硼、硼酸三苯基等硼化合物;氯化鋅、氯化錫等金屬鹵化物;雙氰胺或胺和環氧樹脂的加成物等胺加成型促進劑等之高熔點分散型潛在性硬化促進劑;上述咪唑化合物、有機磷化合物或四級鏻鹽等硬化促進劑的表面用聚合物覆蓋之微膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化促進劑;路易斯酸鹽、布氏酸(Bronsted acid)鹽等高溫解離型的熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等的潛在性硬化促進劑等。
這些催化劑中,較佳為四乙基溴化銨、四正丁基溴化銨、四乙基氯化銨、四正丁基氯化銨等四級銨鹽。
催化劑以相對於100質量份具有環氧基的聚有機矽氧烷較佳為100質量份以下、更佳為0.01~100質量份、進一步更佳為0.1~20質量份的量使用。
反應溫度較佳為0~200℃,更佳為50~150℃。反應時間較佳為0.1~50小時,更佳為0.5~20小時。
[a]聚有機矽氧烷化合物的合成反應根據需要可以在有機溶劑的存在下進行。作為該有機溶劑,例如能列舉有烴化合物、醚化合物、酯化合物、酮化合物、醯胺化合物、烷醇化合物等。該等之中,考慮原料和產物的溶解性以及產物容易精製的話,較佳為醚化合物、酯化合物、酮化合物。溶劑的固體成分濃度(反應溶液中除溶劑以外的成分之質量占溶液的總質量的比例)較佳為以0.1質量%以上70質量%以下,更佳為5質量%以上50質量%以下的量使用。
採用這樣獲得的[a]聚有機矽氧烷化合物,基於凝膠滲透色譜法得到的聚苯乙烯,換算的重量平均分子量沒有特別限制,較佳為1,000~200,000,更佳為2,000~20,000。在這樣的分子量範圍內,能確保液晶顯示元件良好的配向性和穩定性。
本發明的[a]聚有機矽氧烷化合物是在具有環氧基的聚有機矽氧烷中,藉由特定羧酸的羧酸鹽部分對環氧基的開環加成,引入來自特定羧酸的結構。該製造方法簡單,且能提高來自特定羧酸的結構的引入率,是非常合適的方法。
<任意成分>
該液晶配向劑除了[A]聚合物外,在無損本發明的效果的範圍內,也可以含有例如[A]聚合物以外的聚合物(以下稱為「其他聚合物」)、硬化劑、硬化催化劑、硬化促進劑、分子內具有至少一個環氧基的化合物(以下稱為「環氧化合物」)、官能性矽烷化合物、界面活性劑等其他任意成分。
[其他聚合物]
其他聚合物是為了進一步改善該液晶配向劑的溶液特性和所獲得的液晶顯示元件的電氣特性而使用的。作為其他聚合物,例如能列舉有選自於聚醯胺酸和聚醯亞胺的群組中之至少一種聚合物([B]聚合物);選自於由下述式(5)所表示的聚有機矽氧烷、其水解產物和其水解產物的縮合物所構成的群組中之至少一種(以下,稱為「其他聚有機矽氧烷」);聚醯胺酸酯、聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。
上述式(5)中,XA為羥基、鹵素原子、碳原子數1~20的烷基、碳原子數1~6的烷氧基或碳原子數6~20的芳基。YA為羥基或碳原子數1~10的烷氧基。
<[B]聚合物>
[B]聚合物為選自於聚醯胺酸和聚醯亞胺的群組中之至少一種聚合物。以下,詳細說明聚醯胺酸、聚醯亞胺。
[聚醯胺酸]
聚醯胺酸是藉由四羧酸二酐和二胺化合物反應來得到的。
作為四羧酸二酐,例如能列舉有脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。這些四羧酸二酐可以單獨或2種以上組合使用。
作為脂肪族四羧酸二酐,例如有四丁酸二酐等。
作為脂環式四羧酸二酐,例如1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧-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-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜二環[3.2.1]辛-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧雜四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二甲酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧甲基降莰烷-2:3,5:6-二酐、2,4,6,8-四羧基二環[3.3.0]辛-2:4,6:8-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6]十一碳-3,5,8,10-四酮等。
作為芳香族四羧酸二酐,例如有苯均四酸二酐等,此外還列舉有日本特願2010-97188號中記載的四羧酸二酐。
這些四羧酸二酐中,較佳為脂環式四羧酸二酐,更佳為2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐或1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐,特佳為2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐。
作為2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐或1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐的使用量,相對於全部四羧酸二酐較佳為10莫耳%以上,更佳為20莫耳%以上,特佳為只由2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐或1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐所構成。
作為二胺化合物,例如能列舉有脂肪族二胺、脂環式二胺、二胺基有機矽氧烷、芳香族二胺等。這些二胺化合物可以單獨或2種以上組合使用。
作為脂肪族二胺,例如能列舉有間二甲苯二胺、1,3-丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺等。
作為脂環式二胺,例如能列舉有1,4-二胺基環己烷、4,4’-亞甲基雙(環己胺)、1,3-雙(胺基甲基)環己烷等。
作為二胺基有機矽氧烷,例如有1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等,此外還能列舉有日本特願2009-97188號中記載的二胺。
作為芳香族二胺,例如能列舉有對苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基硫醚、1,5-二胺基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、2,7-二胺基茀、4,4’-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4’-(對伸苯基二異伸丙基)二(苯胺)、4,4’-(間伸苯基二異伸丙基)二(苯胺)、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基吖啶、3,6-二胺基哢唑、N-甲基-3,6-二胺基哢唑、N-乙基-3,6-二胺基哢唑、N-苯基-3,6-二胺基哢唑、N,N’-雙(4-胺基苯基)-聯苯胺、N,N’-雙(4-胺基苯基)-N,N’-二甲基聯苯胺、1,4-雙-(4-胺基苯基)-哌、3,5-二胺基安息香酸、十二醯氧基-2,4-二胺基苯、十四醯氧基-2,4-二胺基苯、十五醯氧基-2,4-二胺基苯、十六醯氧基-2,4-二胺基苯、十八醯氧基-2,4-二胺基苯、十二醯氧基-2,5-二胺基苯、十四醯氧基-2,5-二胺基苯、十五醯氧基-2,5-二胺基苯、十六醯氧基-2,5-二胺基苯、十八醯氧基-2,5-二胺基苯、膽甾烷氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烯氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯、膽甾烯氧基-2,4-二胺基苯、3,5-二胺基安息香酸膽甾烷基、3,5-二胺基安息香酸膽甾烯基、3,5-二胺基安息香酸羊毛甾烷基、3,6-雙(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-胺基苯氧基)膽甾烷、4-(4’-三氟甲氧基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二胺基苯甲酸酯、4-(4’-三氟甲基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二胺基苯甲酸酯、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基環己基)環己烷、2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺、4-胺基苄胺、3-胺基苄胺和下述式(A-1)所表示的二胺化合物等。
上述式(A-1)中,XI為亞甲基或碳原子數2或3的伸烷基、-O-、-COO-或-OCO-。r為0或1。S為0~2的整數。t為1~20的整數。
作為提供聚醯胺酸的合成反應的四羧酸二酐和二胺化合物的使用比例,相對於1當量的二胺化合物中所含的胺基,四羧酸二酐的酸酐基較佳為0.2當量~2當量,更佳為0.3當量~1.2當量。
合成反應較佳為在有機溶劑中進行。作為反應溫度較佳為-20℃~150℃,更佳為0℃~100℃。作為反應時間,較佳為0.5小時~24小時,更佳為2小時~12小時。
作為有機溶劑,只要能溶解合成的聚醯胺酸的物質,則沒有特別限制,例如能列舉有N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基咪唑啉酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷醯三胺等非質子系極性溶劑;間甲酚、二甲酚、苯酚、鹵苯酚等苯酚系溶劑。
作為有機溶劑的使用量(a),相對於四羧酸二酐和二胺化合物總量(b)和有機溶劑的使用量(a)之合計(a+b),較佳為0.1質量%~50質量%,更佳為5質量%~30質量%。
反應後得到的聚醯胺酸溶液可以原樣供給於液晶配向劑的製備,也可以先分離反應溶液中所含的聚醯胺酸再供給於液晶配向劑的製備,也可以在精製分離的聚醯胺酸後供給於液晶配向劑的製備。作為聚醯胺酸的分離方法,例如能列舉有於大量的不良溶劑注入反應溶液而得到的析出物在減壓下乾燥的方法、用蒸發器減壓餾去反應溶液的方法等。作為聚醯胺酸的精製方法,能列舉有將分離的聚醯胺酸再溶解於有機溶劑中、用不良溶劑析出的方法,進行1次或重複幾次用蒸發器減壓餾去有機溶劑等的步驟的方法。
[聚醯亞胺]
聚醯亞胺可以藉由使上述聚醯胺酸具有的醯胺酸結構脫水閉環并醯亞胺化來製造。聚醯亞胺可以是其前體聚醯胺酸具有的醯胺酸結構全部脫水閉環的完全醯亞胺化物,也可以只是醯胺酸結構的一部分脫水閉環、醯胺酸結構和醯亞胺環結構並存的部分醯亞胺化物。
作為聚醯亞胺的合成方法,例如能列舉有藉由(i)加熱聚醯胺酸的方法(以下稱為「方法(i)」)、(ii)在有機溶劑中溶解聚醯胺酸,在該溶液中添加脫水劑和脫水閉環催化劑,根據需要加熱的方法(以下稱為「方法(ii)」)等的聚醯胺酸的脫水閉環反應的方法。
作為方法(i)的反應溫度,較佳為50℃~200℃,更佳為60℃~170℃。反應溫度不到50℃的話,脫水閉環反應進行不充分,反應溫度超過200℃的話,所獲得的聚醯亞胺的分子量會降低。作為反應時間,較佳為0.5小時~48小時,更佳為2小時~20小時。
在方法(i)中獲得的聚醯亞胺可以原樣供給於液晶配向劑的製備,也可以先分離聚醯亞胺再供給於液晶配向劑的製備中,或精製分離的聚醯亞胺後供給於液晶配向劑的製備中。
作為方法(ii)中的脫水劑,例如能列舉有醋酸酐、丙酸酐、三氟醋酸酐等的酸酐。
作為脫水劑的使用量,可以根據期望的醯亞胺化率適宜選擇,但是相對於1莫耳聚醯胺酸的醯胺酸結構較佳為0.01莫耳~20莫耳。
作為方法(ii)的脫水閉環催化劑,例如能列舉有吡啶、三甲吡啶、二甲基吡啶、三乙胺等。
作為脫水閉環催化劑的使用量,較佳為相對於1莫耳含有量的脫水劑,較佳為0.01莫耳~10莫耳。另外,上述脫水劑和脫水閉環劑的含有量越多,醯亞胺化率能越高。
作為方法(ii)中使用的有機溶劑,例如能列舉有與作為聚醯胺酸的合成中使用而列舉的有機溶劑一樣的有機溶劑等。
作為方法(ii)中的反應溫度,較佳為0℃~180℃,更佳為10℃~150℃。作為反應時間,較佳為0.5小時~20小時,更佳為1小時~8小時。反應條件在上述範圍的話,脫水閉環反應可以充分進行,另外,獲得的聚醯亞胺的分子量可以控制在合適範圍。
在方法(ii)中獲得含有聚醯亞胺的反應溶液。該反應溶液可以原樣供給於液晶配向劑的製備中,也可以從反應溶液除掉脫水劑和脫水閉環催化劑後供給於液晶配向劑的製備中,也可以先分離聚醯亞胺後再供給於液晶配向劑的製備,或精製分離的聚醯亞胺後供給於液晶配向劑的製備。作為從反應溶液除去脫水劑和脫水閉環催化劑的方法,例如有溶劑置換的方法等。作為聚醯亞胺的分離方法和精製方法,例如能列舉有和聚醯胺酸的分離方法和精製方法同樣列舉的方法等。
[其他聚有機矽氧烷]
該液晶配向劑也可以含有[a]聚有機矽氧烷化合物以外的其他聚有機矽氧烷。其他聚有機矽氧烷較佳為選自上述式(5)所表示的聚有機矽氧烷、其水解產物和其水解產物的縮合物所構成的群組中之至少一種。另外,該液晶配向劑含有其他聚有機矽氧烷時,其他聚有機矽氧烷的大部分是與[a]聚有機矽氧烷化合物獨立存在的物質,也可以其一部分作為與[a]聚有機矽氧烷化合物的縮合物存在。
上述式(5)中的XA和YB中,作為碳原子數1~20的烷基,例如能列舉有甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正月桂基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等;作為碳原子數1~16的烷氧基,例如有甲氧基、乙氧基等;作為碳原子數6~20的芳基,例如苯基等。
其他聚有機矽氧烷例如可以藉由在較佳合適的有機溶劑中、在水和催化劑的存在下將下述群組中選出的至少一種矽烷化合物(以下稱為「原料矽烷化合物」)水解或水解‧縮合來合成,該群組由烷氧基矽烷化合物和鹵矽烷化合物所構成。
作為這裡能使用的原料矽烷化合物,例如能列舉有和上述[a]有機聚矽氧烷化合物的合成中其他矽烷化合物同樣列舉的化合物等。該等之中,較佳為四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷。
合成其他聚有機矽氧烷時,作為能任意使用的有機溶劑,例如能列舉有烷醇化合物、酮化合物、醯胺化合物或酯化合物或其他非質子性化合物。這些化合物和各溶劑化合物可以單獨或2種以上組合使用。
作為烷醇化合物,例如能列舉有甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁醇、第三丁醇等單烷醇化合物;乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、戊二醇-2,4、2-甲基戊二醇-2,4、己二醇-2,5、庚二醇-2,4、2-乙基己二醇-1,3、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等多元烷醇化合物;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單己醚、乙二醇單苯醚、乙二醇單-2-乙丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單丙醚等多元烷醇化合物的部分醚等。
作為酮化合物,例如有丙酮、甲乙酮、甲基-正丙酮、甲基-正丁酮等單酮化合物;乙醯丙酮、2,4-己二酮、2,4-庚二酮、3,5-庚二酮、2,4-辛二酮等β-二酮化合物等。
作為上述醯胺化合物,例如能列舉有甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、N-甲醯基吡咯啶、N-乙醯基啉、N-乙醯基哌啶、N-乙醯基吡咯啶等。
作為酯化合物,例如能列舉有碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯、醋酸乙酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、醋酸正丙酯、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯、醋酸第二丁酯、醋酸正戊酯、醋酸第二戊酯、醋酸3-甲氧基丁基酯、醋酸甲基戊酯、醋酸2-乙基丁酯、醋酸2-乙基己酯、醋酸苄酯、醋酸環己酯、醋酸甲基環己酯、醋酸正壬酯、乙醯碳酸甲酯、乙醯醋酸乙酯、醋酸乙二醇單甲醚、醋酸乙二醇單乙醚、醋酸二乙二醇單甲醚、醋酸二乙二醇單乙醚、醋酸二乙二醇單正丁醚、醋酸丙二醇單甲醚、醋酸丙二醇單乙醚、醋酸丙二醇單丙醚、醋酸丙二醇單丁醚、醋酸二丙二醇單甲醚、醋酸二丙二醇單乙醚、二醋酸乙二酯、醋酸甲氧基三乙二酯酯、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸異戊酯、草酸二乙酯、草酸二正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯、丙二酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯等。
作為其他非質子性化合物,例如能列舉有乙腈、二甲基亞碸、N,N,N’,N’-四乙基磺醯胺、六甲基磷酸三醯胺、N-甲基啉、N-甲基吡咯、N-乙基吡咯、N-甲基-Δ3-吡咯啉、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N,N-二甲基哌、N-甲基咪唑、N-甲基-4-哌啶酮、N-甲基-2-哌啶酮、N-甲基-2-吡咯啶酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,3-二甲基四氫-2(1H)-嘧啶酮。這些溶劑中,特佳為多價烷醇化合物、多價烷醇化合物的部分醚、或酯化合物。
作為合成其他聚有機矽氧烷時使用的水量,相對於原料矽烷化合物具有的烷氧基和鹵素原子的總計為1莫耳,較佳為0.01~100莫耳,更佳為0.1~30莫耳,進一步更佳為1~1.5莫耳。
作為合成其他聚有機矽氧烷時能使用的催化劑,例如有金屬螯合物、有機酸、無機酸、有機鹼、氨、鹼金屬化合物等。
作為上述金屬螯合物,例如能列舉有三乙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鈦等三烷氧基.單(乙醯丙酮酸)鈦;二乙氧基‧雙(乙醯丙酮酸)鈦等二烷氧基‧雙(乙醯丙酮酸)鈦;單乙氧基‧三(乙醯丙酮酸)鈦等單烷氧基‧三(乙醯丙酮酸)鈦;四(乙醯丙酮酸)鈦;三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦等三烷氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦;二乙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦等二烷氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦;單乙氧基‧三(乙基乙醯乙酸)鈦等單烷氧基‧三(乙基乙醯乙酸)鈦;四(乙基乙醯乙酸)鈦;單(乙醯丙酮酸)三(乙基乙醯乙酸)鈦、雙(乙醯丙酮酸)雙(乙基乙醯乙酸)鈦、三(乙醯丙酮酸)單(乙基乙醯乙酸)鈦等2種以上的含有螯合配體的鈦化合物等鈦螯合物;三乙氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯等三烷氧基‧單(乙醯丙酮酸)鋯;二乙氧基‧雙(乙醯丙酮酸)鋯等二烷氧基‧雙(乙醯丙酮酸)鋯;單乙氧基‧三(乙醯丙酮酸)鋯等單烷氧基‧三(乙醯丙酮酸)鋯;四(乙醯丙酮酸)鋯;三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯等三烷氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯;二乙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鋯等二烷氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鋯;單乙氧基‧三(乙基乙醯乙酸)鋯等單烷氧基‧三(乙基乙醯乙酸)鋯;四(乙基乙醯乙酸)鋯;單(乙醯丙酮酸)三(乙基乙醯乙酸)鋯、雙(乙醯丙酮酸)雙(乙基乙醯乙酸)鋯、三(乙醯丙酮酸)單(乙基乙醯乙酸)鋯等2種以上的含有螯合配體的鋯化合物等鋯螯合物;三(乙醯丙酮酸)鋁、三(乙基乙醯乙酸)鋁等鋁螯合物等。
作為上述有機酸,例如能列舉有蟻酸、醋酸、丙酸等脂肪族飽和羧酸;丙二酸、富馬酸等脂肪族不飽和羧酸;水楊酸、安息香酸、鄰苯二甲酸等芳香族羧酸;對甲苯磺酸、苯磺酸等芳香族磺酸;單氯醋酸、三氯醋酸、三氟醋酸等含鹵素的羧酸;檸檬酸、酒石酸等。
作為上述無機酸,例如能列舉有鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、磷酸等。
作為上述有機鹼,例如能列舉有吡啶、吡咯、哌、吡咯啶、哌啶、甲基吡啶、三甲胺、三乙胺、單乙醇胺、二乙醇胺、二甲基單乙醇胺、單甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二吖雙環辛烷、二吖雙環壬烷、二吖雙環十一碳烯、氫氧化四甲銨等。
作為上述鹼金屬化合物,例如能列舉有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣等。這些催化劑可以單獨或2種以上組合使用。
這些催化劑中,較佳為金屬螯合物、有機酸、無機酸。作為金屬螯合物更佳為鈦螯合物。
催化劑的使用量相對於100質量份原料矽烷化合物,較佳為0.001~10質量份,更佳為0.001~1質量份。
催化劑可以預先添加到作為原料的矽烷化合物中或添加到在有機溶劑中溶解矽烷化合物形成的溶液中,或者溶解或分散於添加的水中。
在其他聚有機矽氧烷的合成時添加的水可以間斷或連續地添加到作為原料的矽烷化合物中或在有機溶劑中溶解矽烷化合物後形成的溶液中。
作為其他聚有機矽氧烷合成時的反應溫度,較佳為0~100℃,更佳為15~80℃。反應時間較佳為0.5~24小時,更佳為1~8小時。
該液晶配向劑含有其他聚合物時,其他聚合物的含有量相對於100質量份[A]聚合物,較佳為10,000質量份以下。其他聚合物更佳的含有量根據其他聚合物的種類可以有所不同。
該液晶配向劑在含有[B]聚合物時的使用比例,相對於100質量份[A]聚合物來說,[B]聚合物的合計量較佳為100~5,000質量份,更佳為200~3,000質量份。
另一方面,該液晶配向劑在含有其他聚有機矽氧烷時,兩者較佳的使用比例為相對於100質量份[A]聚合物,其他聚有機矽氧烷的量為5~2,000質量份,較佳為100~2,000質量份。
該液晶配向劑含有其他聚合物時,作為其他聚合物較佳為[B]聚合物、或其他聚有機矽氧烷。
[硬化劑、硬化催化劑和硬化促進劑]
硬化劑和硬化催化劑可以為了使[A]聚合物的交聯反應更牢固的目的而包含在該液晶配向劑中。硬化促進劑係為了促進硬化劑的硬化反應而包含在該液晶配向劑中。
作為硬化劑,可以使用硬化中通常使用的硬化劑包括硬化具有環氧基的硬化性化合物、或具有環氧基的化合物的硬化性組成物。作為這樣的硬化劑,例如能列舉有多元胺、多元羧酸酐、多元羧酸。
作為多元羧酸酐,例如能列舉有環己烷三羧酸酐和其他多元羧酸酐。
作為環己烷三羧酸酐,例如能列舉有環己烷-1,3,4-三甲酸-3,4-酐、環己烷-1,3,5-三甲酸-3,5-酐、環己烷-1,2,3-三甲酸-2,3-酸酐等。作為其他的多元羧酸酐,例如能列舉有4-甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基降莰烯二酸酐、十二烯基琥珀酸酐、琥珀酸酐、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、下述式(6)所表示的化合物、聚醯胺酸的合成中通常使用的四羧酸二酐,此外還可以用α-松油烯、別羅勒烯等具有共軛雙鍵的脂環式化合物和馬來酸酐的狄‧阿反應(Diels-Alder reaction)產物及其加氫產物等。
上述式(6)中,x為1~20的整數。
作為硬化催化劑,例如能使用六氟化銻化合物、六氟化磷化合物、三乙醯丙酮酸鋁等。這些催化劑可以是藉由加熱進行環氧基的陽離子聚合的催化劑。
作為上述硬化促進劑,例如能列舉有咪唑化合物;四級鏻化合物;四級銨化合物;1,8-二吖雙環[5.4.0]十一碳烯-7或其有機酸鹽等二吖雙環鏈烯;辛酸鋅、辛酸錫、鋁乙醯丙酮錯合物等有機金屬化合物;三氟化硼、硼酸三苯基等硼化合物;氯化鋅、氯化錫等金屬鹵化物;雙氰胺、胺和環氧樹脂的加成物等胺加成型促進劑等高熔點分散型潛在性硬化促進劑;四級鏻鹽等表面用聚合物覆蓋的微膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化促進劑;路易斯酸鹽、布氏酸鹽等高溫解離型熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等。
[環氧化合物]
上述環氧化合物從提高形成的液晶配向膜對基板表面的黏接性考慮,可以包含在該液晶配向劑中。
作為環氧化合物,較佳為乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-間二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、N,N,-二縮水甘油基-苄胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷。
該液晶配向劑含有環氧化合物時,其含量比例為相對於上述[a]聚有機矽氧烷化合物與任意使用的其他聚合物合計100質量份,較佳為0.01~40質量份以下,更佳為0.1~30質量份。
另外,該液晶配向劑含有環氧化合物時,為了使該交聯反應效率更好,也可以結合1-苄基-2-甲基咪唑等鹼性催化劑來使用。
[官能性矽烷化合物]
官能性矽烷化合物可以為了提高獲得的液晶配向膜與基板的黏接性的目的而使用。作為官能性矽烷化合物,例如能列舉有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、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-脲基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-脲基丙基三乙氧基、N-三乙氧基甲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、10-三甲氧基甲矽烷基-1,4,7-三吖癸烷、10-三乙氧基甲矽烷基-1,4,7-三吖癸烷、9-三甲氧基甲矽烷基-3,6-二吖壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲矽烷基-3,6-二吖壬基乙酸酯、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、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三乙氧基、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等,進而還可以是日本特開昭63-291922號公報中所記載的四羧酸二酐和具有胺基的矽烷化合物的反應物等。
該液晶配向劑含有官能性矽烷化合物時,其含量比例相對於[A]聚合物和任意使用的其他聚合物合計100質量份,較佳為50質量份以下,更佳為20質量份以下。
[界面活性劑]
作為界面活性劑,例如能列舉有非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性界面活性劑、聚矽氧烷界面活性劑、聚氧化伸烷基界面活性劑、含氟界面活性劑等。
該液晶配向劑含有界面活性劑時,其含量比例相對於100質量份液晶配向劑的全體,較佳為10質量份以下,更佳為1質量份以下。
<液晶配向劑的製備方法>
該液晶配向劑如上所述,含有[A]聚合物作為必須成分,可以根據需要含有其他任意成分,但是較佳為將各成分溶解在有機溶劑中製成溶液狀的組成物。
作為能用於製備該液晶配向劑的有機溶劑,較佳為能溶解[A]聚合物和任意使用的其他成分但不與之反應的溶劑。在該液晶配向劑中能較佳使用的有機溶劑根據任意添加的其他聚合物的種類而不同。
該液晶配向劑含有[A]聚合物和[B]聚合物時,作為較佳的有機溶劑能列舉與聚醯胺酸的合成中使用的上述列舉的有機溶劑。此時,作為本發明聚醯胺酸的合成中使用的溶劑可以結合使用不良溶劑。這些有機溶劑可以單獨或2種以上組合使用。
另一方面,該液晶配向劑作為聚合物只含有[a]聚有機矽氧烷化合物時,或含有[a]聚有機矽氧烷化合物和其他聚有機矽氧烷時,作為較佳的有機溶劑,例如能列舉有1-乙氧基-2-丙醇、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇單戊基醚、乙二醇單己醚、二乙二醇、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丙基溶纖劑乙酸酯、丁基溶纖劑乙酸酯、甲基卡必醇、乙基卡必醇、丙基卡必醇、丁基卡必醇、醋酸正丙酯、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯、醋酸第二丁酯、醋酸正戊酯、醋酸第二戊酯、醋酸3-甲氧基丁基酯、醋酸甲基戊酯、醋酸2-乙基丁酯、醋酸2-乙基己酯、醋酸苄酯、醋酸正己酯、醋酸環己酯、醋酸辛酯、醋酸戊酯、醋酸異戊酯等。該等之中,較佳為醋酸正丙酯、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯、醋酸第二丁酯、醋酸正戊酯、醋酸第二戊酯。
該液晶配向劑的製備中較佳使用的溶劑,根據有無使用其他聚合物和其種類,可以組合上述的有機溶劑中的1種以上來得到。這樣的溶劑是在下述較佳的固體成分濃度下不會導致液晶配向劑中所含的各成分析出,且液晶配向劑的表面張力控制在25~40mN/m的範圍的物質。
該液晶配向劑的固體成分濃度,即液晶配向劑中除溶劑以外全部成分質量占液晶配向劑的總質量的比例是考慮黏性、揮發性等來選擇,較佳為1~10質量%的範圍。該液晶配向劑是塗布在基板表面上,形成由液晶配向膜所構成的塗膜,在固體成分濃度為1質量%以上時,該塗膜的膜厚不會變的過小,能獲得良好的液晶配向膜。另一方面,固體成分濃度為10質量%以下時,能抑制塗膜的膜厚過大,能獲得良好的液晶配向膜,另外,能防止液晶配向劑的黏性增大,使得塗布特性良好。特佳的固體成分濃度的範圍係根據在基板上塗布液晶配向劑時採用的方法而不同。例如,根據旋塗法時,特佳為1.5~4.5質量%的範圍。根據印刷法時,固體成分濃度控制在3~9質量%的範圍,由此溶液黏度特佳為12~50mPa‧s的範圍。根據噴墨法時,固體成分濃度控制在1~5質量%的範圍,由此溶液黏度特佳為3~15mPa‧s的範圍。製備該液晶配向劑時的溫度較佳為0℃~200℃,更佳為0℃~40℃。
<液晶顯示元件>
本發明的液晶顯示元件其驅動方式沒有特別限制,TN、STN、IPS、FFS、VA(包括VA-MVA方式、VA-PVA方式等)、HPA等各種周知的方式都能適用本技術,並且該液晶元件具備由上述液晶配向劑所形成的上述液晶配向膜。一般的,液晶顯示元件是具備在表面上依序積層透明電極和液晶配向膜的一對基板,該一對基板在內側相對配置,在該一對基板間填充液晶,周圍用密封劑密封來得到。
<液晶配向膜的形成方法>
本發明的液晶配向劑能適合用於藉由光配向法所形成之液晶配向膜中。
作為形成液晶配向膜的方法,例如能列舉有在基板上塗布本發明的液晶配向膜而形成塗膜,接著藉由在該塗膜上照射偏振光或非偏振光的放射線,賦予液晶配向能力的方法等。
首先,在設置圖案狀的透明導電膜的基板的透明導電膜側藉由例如輥塗法、旋塗法、印刷法、噴墨法等合適的塗布方法塗布本發明的液晶配向劑。接著,預加熱(prebake)該塗布面,接著藉由後燒成(postbake)而形成塗膜。預加熱條件例如為40~120℃下進行0.1~5分鐘,後加熱條件較佳為120~300℃,更佳為150~250℃下進行較佳為5~200分鐘,更佳為進行10~100分鐘。後加熱後塗膜的膜厚較佳為0.001~1μm,更佳為0.005~0.5μm。
作為上述基板,例如能使用浮式玻璃、鈉玻璃之類的玻璃、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、環狀烯烴樹脂之類的塑料製得的透明基板等。
作為上述透明導電膜,能使用SnO2所構成的NESA(註冊商標)膜、In2O3-SnO2所構成的ITO膜等。這些透明導電膜的成像可以使用周知的方法。
液晶配向劑的塗布時,為了使基板或透明導電膜與塗膜的黏接性更好,可以在基板和透明導電膜上預先塗布官能性矽烷化合物、鈦酸酯化合物等。
接著,藉由在上述塗膜上照射直線偏振光或部分偏振光的放射線或非偏振光的放射線,能賦予液晶配向能力。這裡,作為放射線,例如能使用含有150nm~800nm波長的光的紫外線和可見光線,較佳為使用包含300nm~400nm波長的光的紫外線。使用的放射線為直線偏振光或部分偏振光時,照射可以沿著與基板面垂直的方向進行,為了賦予預傾角也可以沿著傾斜的方向進行,或者組合進行。照射非偏振光的放射線時,照射的方向必須是斜向。
作為放射線的照射量,較佳為1J/m2以上且不到10,000J/m2,更佳為10~3,000J/m2。另外,在用目前周知的液晶配向劑形成的塗膜上藉由光配向法賦予液晶配向能力時必須10,000J/m2以上的放射線照射量。但是,使用本發明的液晶配向劑的話,光配向法時的放射線照射量為3,000J/m2以下,進而在1,000J/m2以下也能賦予良好的液晶配向能力,有利於降低液晶顯示元件的製造成本。
<液晶顯示元件的製造方法>
本發明的液晶顯示元件具有由本發明的液晶配向劑所形成的液晶配向膜。由本發明的液晶配向劑所形成的液晶配向膜特別在適用於垂直配向型的液晶顯示元件中時,能最大限度地發揮其有利效果,因而為較佳。
本發明的液晶顯示元件例如能如下來製造。
如上述那樣準備兩塊形成了液晶配向膜的基板,藉由在這兩塊基板間配置液晶,製造液晶單元。製造液晶單元例如能採用以下2種方法。
第一種方法是,首先使兩塊基板隔著間隙(胞間隙)相對配置,以使各個液晶配向膜相對,使用密封劑貼合兩塊基板的周邊部,藉由基板表面和密封劑劃分的間隙內填充注入液晶後,封閉注入孔的方法,由此來製造液晶單元。
第二種方法是稱為ODF(液晶滴下)方式的方法。其是在形成液晶配向膜的兩塊基板之一的基板上的規定位置例如塗布紫外光硬化性的密封材料,進而在液晶配向膜面上滴加液晶後,相對於液晶配向膜貼合另一塊基板,接著對基板整個表面照射紫外光,藉由硬化密封劑,從而製造液晶單元。
對於任何一種方法,接下來都期望在加熱液晶單元到液晶成各向同性相的溫度後,慢慢冷卻到室溫,除去填充液晶時的流動配向。
接著,藉由在液晶單元的外側表面貼合偏光板,能獲得本發明的液晶顯示元件。這裡,液晶配向膜為垂直配向性時,形成液晶配向膜的兩塊基板的易磁化軸配向方向以平行的方式構成單元,在其上貼合偏光板使得其偏振光方向與易軸配向方向呈45°角,這樣能製成具有垂直配向型液晶單元的液晶顯示元件。
作為上述密封劑,例如能使用作為間隔件的含有氧化鋁球和硬化劑的環氧樹脂等。
作為上述液晶,例如能較佳使用向列型液晶、矩列型液晶等。
垂直配向型液晶單元時,較佳為使用具有負的介電各向異性的向列型液晶,例如二氰基苯系液晶、嗒系液晶、席夫氏鹼系液晶、氧化偶氮系液晶、聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶等。
作為液晶單元的外側上使用的偏光板,能列舉有用醋酸纖維素保護膜夾住稱為「H膜」的偏振光膜之偏光板,或由H膜本身構成的偏光板等,其中所述偏振光膜是將聚乙烯醇邊延伸配向邊吸收碘而獲得。
由此製造的本發明的液晶顯示元件在顯示特性、長期信賴性、高速響應性等各項性能上都優良。
[實施例]
以下,藉由實施例來具體說明本發明的方案,但是本發明並不限於這些實施例。
以下實施例中所獲得的具有環氧基的聚有機矽氧烷和[E]聚有機矽氧烷化合物的重量平均分子量(Mw)是藉由下述的GPC方法測定的聚苯乙烯的換算值。
管柱:東曹公司製造、TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃
溫度:40℃
壓力:68kgf/cm2
另外,以下的實施例中所使用的原料化合物和聚合物的用量需確保根據需要能重複進行下述合成例所示的合成規模下的原料化合物和聚合物的合成。
<具有環氧基的聚有機矽氧烷的合成> [合成例1]
在具備攪拌器、溫度儀、滴液漏斗和回流冷凝管的反應容器中加入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷(ECETS)100.0g、甲基異丁酮500g和三乙胺10.0g,在室溫下混合。接著,用滴液漏斗經30分鐘滴加100g去離子水後,邊在回流下混合,邊在80℃下反應6小時。反應結束後,取出有機層,用0.2質量%的硝酸銨水溶液清洗直至清洗後的水呈中性,然後在減壓下餾去溶劑和水,獲得呈黏稠的透明液體的具有環氧基的聚有機矽氧烷。
對該具有環氧基的聚有機矽氧烷進行1H-NMR分析,按照基於化學位移(δ)=3.2ppm附近的環氧基的峰獲得理論強度,確認反應中環氧基未發生副反應。合成例1中得到的具有環氧基的聚有機矽氧烷的重量平均分子量(Mw)為Mw=2,200,環氧當量為186g/莫耳。
<特定羧酸的合成> [特定羧酸1的合成]
根據下述合成路線合成特定羧酸1。
[合成例2]
在具備冷凝管的500mL的三頸燒瓶中加入4-氰基-4’-羥基聯苯6.3g、11-溴十一酸甲酯10g、碳酸鉀14.2g、N,N-二甲基甲醯胺200mL,在160℃下加熱攪拌5小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。反應溶液加入到500mL水中,混合攪拌。過濾析出的白色固體,再用水進行清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,得到11g化合物1。
[合成例3]
接著,在具備冷凝管的200mL的三頸燒瓶中,加入10g化合物1、氫氧化鋰‧一水合物1.6g、甲醇30mL、水15mL,在80℃下加熱攪拌4小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。反應溶液在攪拌的狀態下,在反應溶液中慢慢滴加稀鹽酸。過濾析出的固體,依次用水、乙醇清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,得到8g特定羧酸1。
[特定羧酸2的合成]
根據下述合成路線合成特定羧酸2。
[合成例4]
在具備冷凝管的500mL的三頸燒瓶中加入4-氰基-4’-羥基聯苯15g、碳酸乙烯酯13.5g、溴化四丁銨(TBAB)2.5g、N,N-二甲基甲醯胺300mL,在150℃下加熱攪拌9小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。將反應溶液用醋酸乙酯300mL、1N-氫氧化鈉水溶液100mL的混合溶液進行分液清洗。取出有機層後,進而按照1N-氫氧化鈉水溶液100mL、水100mL的順序進行分液清洗。有機層用硫酸鎂乾燥後,餾去有機溶劑。得到的固體進行真空乾燥後,用乙醇100mL/己烷250mL再結晶,得到13.1g化合物2。
[合成例5]
在具備冷凝管、滴液漏斗的200mL的三頸燒瓶中加入12g化合物2、4-氯苯磺醯氯12.7g、脫水二氯甲烷60mL,進行混合。在冰浴中冷卻反應溶液的狀態下,經10分鐘滴加含有6.6g三乙胺的脫水二氯甲烷溶液10mL。保持冰浴狀態,攪拌30分鐘,回復到室溫再攪拌6小時。在反應溶液中加入氯仿150mL,用100mL水分4次進行分液清洗。提取的有機層用硫酸鎂乾燥,餾去有機溶劑。得到的固體用乙醇清洗,獲得16.1g化合物3。
[合成例6]
在具備冷凝管的300mL的三頸燒瓶中加入15g化合物3、11g之4-羥基安息香酸甲酯、12.5g碳酸鉀、180mL之N,N-二甲基甲醯胺,在80℃下加熱攪拌9小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。將反應溶液投入到500mL水中,混合攪拌。過濾析出的白色固體,再用乙醇清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,獲得10g化合物4。
[合成例7]
在具備冷凝管的100mL的三頸燒瓶中加入9.5g化合物4、1.6g氫氧化鋰‧一水合物、30mL甲醇、15mL四氫呋喃、15mL水,在80℃下加熱攪拌4小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。使反應溶液處於攪拌的狀態下,向反應溶液中緩慢滴加稀鹽酸。過濾析出的固體,依次用水、乙醇清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,獲得9g特定羧酸2。
[特定羧酸3的合成]
根據下述合成路線合成特定羧酸3。
[合成例8]
在合成例2中,代替4-氰基-4’-羥基聯苯,使用10.7g的2,3,5,6-四氟-4-(五氟苯基)苯酚,獲得13.7g化合物5。
[合成例9]
在合成例3中,代替化合物1,使用13.5g化合物5,獲得11.2g的特定羧酸3。
[特定羧酸4的合成]
根據下述合成路線合成特定羧酸4。
[合成例10]
在合成例4中,代替4-氰基-4’-羥基聯苯,使用25.5g的2,3,5,6-四氟-4-(五氟苯基)苯酚,獲得23.1g化合物6。
[合成例11]
在合成例5中,代替化合物2,使用18.9g的化合物6,獲得24.1g的化合物7。
[合成例12]
在合成例6中,代替化合物3,使用20g化合物7,獲得15.4g化合物8。
[合成例13]
在合成例7中,代替化合物4,使用13g化合物8,獲得11.4g特定羧酸4。
[特定羧酸5的合成]
根據下述合成路線合成特定的羧酸5。
[合成例14]
與特定羧酸1的合成一樣,合成15g亞甲基數從10變為5的特定羧酸5。
[特定羧酸6的合成]
根據下述合成路線,合成特定羧酸6。
[合成例15]
在具備冷凝管的500mL的三頸燒瓶中加入2,2’,3,3’-四氟-4’-丙基-4-羥基聯苯10.1g、11-溴十一酸甲酯10g、碳酸鉀14.2g、N,N-二甲基甲醯胺200mL,在160℃下加熱攪拌5小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。將反應溶液投入到500mL的水中,混合攪拌。過濾析出的白色固體,再用水清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,獲得10.8g化合物9。
[合成例16]
接著,在具備冷凝管的200mL的三頸燒瓶中,加入10g化合物9、1.6g氫氧化鋰‧一水合物、30mL甲醇、15mL水,在80℃下加熱攪拌4小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。將反應溶液處於攪拌狀態下,向反應溶液中緩慢滴加稀鹽酸。過濾析出的固體,依次用水、乙醇清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,獲得6g特定羧酸6。
[特定羧酸7的合成]
根據下述合成路線,合成特定羧酸7。
[合成例17]
除了將起始化合物(2,2’,3,3’-四氟-4’-丙基-4-羥基聯苯)10.1g變更為上述合成路線中所記載的化合物(2,3-二氟-4-(4-丙基-環己基)苯酚)9.1g以外,與上述特定羧酸6的合成一樣獲得5.9g特定羧酸7。
[特定羧酸8的合成]
根據下述合成路線,合成特定羧酸8。
[合成例18]
除了將起始化合物(2,2’,3,3’-四氟-4’-丙基-4-羥基聯苯)10.1g變更為上述合成路線中記載的化合物(2,2’,3,3’-四氟-4-丙基-4”-羥基聯三苯)12.9g以外,和上述特定羧酸6的合成一樣,獲得7.1g特定羧酸8。
[特定羧酸9的合成]
根據下述合成路線,合成特定羧酸9。
[合成例19]
除了起始化合物(2,2’,3,3’-四氟-4’-丙基-4-羥基聯苯)10.1g變更為上述合成路線中所記載的化合物(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基甲氧基)苯酚)10.2g以外,和上述特定羧酸6的合成一樣,獲得6.5g特定羧酸9。
[特定羧酸10的合成]
根據下述合成路線,合成特定羧酸10。
[合成例20]
除了起始化合物(2,2’,3,3’-四氟-4,-丙基-4-羥基聯苯)10.1g變更為上述合成路線中所記載的化合物(2,3-二氟-4’-(4-丙基苯基乙基)聯苯)12.6g以外,和上述特定羧酸6的合成一樣,獲得7.2g特定羧酸10。
[特定羧酸11的合成]
根據下述合成路線,合成特定羧酸11。
[合成例21]
除了起始化合物(2,2’,3,3’-四氟-4’-丙基-4-羥基聯苯)10.1g變更為上述合成路線中所記載的化合物14.2g以外,和上述特定羧酸6的合成一樣,獲得7.6g特定羧酸11。
[特定羧酸12的合成]
根據下述合成路線,合成特定羧酸12。
[合成例22]
在具備冷凝管的500mL三頸燒瓶中,加入4-[二氟(4-戊基環己基)甲氧基]-2,3-二氟苯酚12.5g、11-溴十一酸甲酯10g、碳酸鉀14.2g、N,N-二甲基甲醯胺200mL,在160℃下加熱攪拌5小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。將反應溶液投入到500mL水中,混合攪拌。過濾析出的白色固體,再用水清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,獲得14.8g化合物10。
[合成例23]
接著,在具備冷凝管的200mL三頸燒瓶中,加入10g化合物10、氫氧化鋰‧一水合物1.6g、甲醇30mL、水15mL,在80℃下加熱攪拌4小時。用TLC確認反應終止後,將反應溶液冷卻到室溫。將反應溶液處於攪拌狀態下,向反應溶液中緩慢滴加稀鹽酸。過濾析出的固體,依序用水、乙醇清洗。得到的固體在80℃下真空乾燥,獲得6g特定羧酸12。
<肉桂酸衍生物的合成> [肉桂酸衍生物(A-1)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-1)。
[合成例24]
在具備回流管的200mL的茄形瓶中,加入癸基琥珀酸酐12g、4-胺基肉桂酸8.2g和100mL醋酸,回流2小時,進行反應。反應結束後,反應混合物用醋酸乙酯提取、有機層用水清洗,用硫酸鎂乾燥後,用二氧化矽管柱進行精製,再用乙醇和四氫呋喃的混合溶劑進行再結晶,獲得10g肉桂酸衍生物(A-1)的白色結晶(純度98.0%)。
[肉桂酸衍生物(A-2)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-2)。
[合成例25]
在1L的茄形瓶中,加入對羥基肉桂酸82g、碳酸鉀304g和N-甲基-2-吡咯啶酮400mL,在室溫下攪拌1小時後,加入1-溴辛烷212g,在100℃下攪拌5小時。然後,減壓下餾去溶劑。此時加入氫氧化鈉48g和水400mL,回流3小時,進行水解反應。反應後,反應體系用鹽酸中和,回收產生的沉澱,藉由使用乙醇再結晶,獲得80g肉桂酸衍生物(A-2)的白色結晶。
[肉桂酸衍生物(A-3)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-3)。
[合成例26]
使107g的4-溴肉桂酸在83g的亞硫醯氯中回流4小時,獲得紅色透明溶液。接著,餾去未反應的亞硫醯氯後,殘渣用甲苯再結晶,用正己烷清洗,獲得85g化合物(A-3-1)的白色結晶。
接著,在25mL的吡啶中溶解25.0g(0.147莫耳)的4-戊基環己醇。將該溶液的溫度保持在約3℃,此時滴加上述獲得的43.3g(0.176莫耳)化合物(A-3-1)在350mL的吡啶中形成的懸濁液,進而進行3小時的反應。獲得的反應混合物(懸濁液)投入到1.3kg的鹽酸酸性冰水中,過濾生成的沉澱,水洗,乾燥,獲得化合物(A-3-2)的粗產品(奶油色粉末)50g。
在上述所獲得的50g化合物(A-3-2)的粗產品、0.28g的醋酸鈀和1.52g的三(鄰甲苯基)膦的混合物中,在氮氣氛圍下,加入125mL的乾燥三乙胺,進行反應。將化合物(A-3-2)的粗產品完全溶解後,用注射器注入10.8g的丙烯酸,進而在95℃下繼續反應2小時。所獲得的暗綠色的反應混合物投入到1.3kg的鹽酸酸性冰水中,藉由過濾生成的沉澱進行分離。將獲得的化合物溶解在500mL的醋酸乙酯中,依次用1N的鹽酸和5質量%的碳酸氫鈉溶液依次清洗後,回收有機層,用硫酸鎂乾燥,餾去溶劑,獲得56g肉桂酸衍生物(A-3)的粗產品(黃色固體)。該粗產品再用乙醇再結晶,獲得肉桂酸衍生物(A-3)的黃色粉末30g(產率55%)。
[肉桂酸衍生物(A-4)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-4)。
[合成例27]
在1L的茄形瓶中加入4-羥基安息香酸甲酯91.3g、碳酸鉀182.4g和N-甲基-2-吡咯啶酮320mL,在室溫下攪拌1小時後,加入1-碘-4,4,4-三氟丁烷157.1g,在100℃下攪拌5小時。反應結束後,用水進行再沉澱。接著,在該沉澱中加入氫氧化鈉48g和水400mL,回流3小時,進行水解反應。反應結束後,用鹽酸中和,生成的沉澱用乙醇再結晶,獲得110g化合物(A-4-1)的白色結晶。
取出該化合物(A-4-1)中的12.41g放於反應容器中,在其中加入亞硫醯氯100mL和N,N-二甲基甲醯胺77μL,在80℃下攪拌1小時。接著,在減壓下餾去亞硫醯氯,加入二氯甲烷,用碳酸氫鈉水溶液清洗,用硫酸鎂乾燥,濃縮後加入四氫呋喃,配成溶液。
接著,在另外的500mL三頸燒瓶中加入4-羥基肉桂酸7.39g、碳酸鉀13.82g、四丁銨0.48g、四氫呋喃50mL和水100mL。對該水溶液進行冰冷,緩慢滴加上述四氫呋喃溶液,再攪拌2小時下進行反應。反應結束後,加入鹽酸中和,提取醋酸乙酯後,用硫酸鎂乾燥,進行濃縮後,藉由使用乙醇再結晶,獲得10.0g肉桂酸衍生物(A-4)的白色結晶。
[肉桂酸衍生物(A-5)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-5)。
[合成例28]
在具備回流管、溫度儀和氮氣導入管的500mL三頸燒瓶中,加入化合物(A-5-1)31g、醋酸鈀0.23g、三(鄰甲苯基)膦1.2g、三乙胺56mL、丙烯酸8.2mL和N,N-二甲基乙醯胺200mL,在120℃下攪拌3小時,進行反應。反應結束後,過濾反應混合物,所得的濾液中加入1L醋酸乙酯而獲得的有機層依序用稀鹽酸清洗2次和用水清洗3次,用硫酸鎂乾燥後,減壓下除去溶劑,所獲得的固體用醋酸乙酯和四氫呋喃的混合溶劑進行再結晶,得到15g肉桂酸衍生物(A-5)的結晶。
[肉桂酸衍生物(A-6)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-6)。
[合成例29]
在具備回流管、溫度儀和氮氣導入管的500mL三頸燒瓶中加入化合物(A-6-1)28g、醋酸鈀0.23g、三(鄰甲苯基)膦1.2g、三乙胺56mL、丙烯酸8.2mL和N,N-二甲基乙醯胺200mL,在120℃下攪拌3小時進行反應。反應結束後,過濾反應混合物,獲得的濾液中加入1L醋酸乙酯而得到的有機層依次用稀鹽酸清洗2次和用水清洗3次,用硫酸鎂乾燥後,減壓下除去溶劑,所獲得的固體用醋酸乙酯和四氫呋喃的混合溶劑再結晶,得到13g肉桂酸衍生物(A-6)的結晶。
[肉桂酸衍生物(A-7)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-7)。
[合成例30]
在具備回流管、溫度儀和氮氣導入管的500mL三頸燒瓶中加入化合物(A-7-1)34g、醋酸鈀0.23g、三(鄰甲苯基)膦1.2g、三乙胺56mL、丙烯酸8.2mL和N,N-二甲基乙醯胺200mL,在120℃下攪拌3小時進行反應。反應結束後,過濾反應混合物,所得的濾液中加入1L醋酸乙酯而得到的有機層依序用稀鹽酸清洗2次和用水清洗3次,用硫酸鎂乾燥後,減壓下除去溶劑,所獲得的固體用醋酸乙酯和四氫呋喃的混合溶劑再結晶,獲得14g肉桂酸衍生物(A-7)的結晶。
[肉桂酸衍生物(A-8)的合成]
根據下述合成路線,合成肉桂酸衍生物(A-8)。
[合成例31]
在具備回流管和氮氣導入管的300mL的茄形瓶中加入化合物(A-8-1)21g、亞硫醯氯80mL和N,N-二甲基甲醯胺0.1mL,在80℃下攪拌1小時進行反應。反應結束後,從反應混合物餾去亞硫醯氯,接著加入150mL二氯甲烷,所獲得的有機層用水清洗3次。該有機層用硫酸鎂乾燥後,在減壓下除去溶劑,在所獲得的固體中加入400mL四氫呋喃。
另一方面,在具備滴液漏斗和溫度儀的1L的三頸燒瓶中,加入對羥基肉桂酸16g、碳酸鉀24g、溴化四丁銨0.87g、水200mL和四氫呋喃100mL,在5℃以下冰冷。這裡,用3小時滴加上述四氫呋喃溶液,進而在攪拌1小時下進行反應。反應結束後,在反應混合物中加入稀鹽酸,在pH為4以下後,加入甲苯3L和四氫呋喃1L,所獲得的有機層用水清洗3次。該有機層用硫酸鎂乾燥後,在減壓除去溶劑,所獲得的固體用乙醇和四氫呋喃的混合溶劑再結晶,得到21g肉桂酸衍生物(A-8)。
<[a]聚有機矽氧烷化合物的合成> [實施例1]
在100mL三頸燒瓶中加入9.8g上述合成例1中得到的具有環氧基的聚有機矽氧烷、28g甲基異丁酮、5.0g上述合成例3中得到的特定羧酸1、5.1g上述合成例24中得到的肉桂酸衍生物(A-1)和0.20gUCAT18X(SANAPRO製造的四級胺鹽),在80℃下攪拌12小時。反應結束後,用甲醇進行再沉澱,沉澱物溶解在醋酸乙酯中獲得溶液,該溶液水洗3次後,藉由餾去溶劑,獲得14.5g作為白色粉末的[a]聚有機矽氧烷化合物a-1。聚有機矽氧烷化合物a-1的Mw為15,500。
[實施例2~22]
使用的特定羧酸和肉桂酸衍生物的種類和用量如表1中所記載的內容,此外和實施例1一樣獲得a-2~a-22的[a]聚有機矽氧烷化合物。
在上述表1中,改質量是表示相對於聚有機矽氧烷具有的環氧量,特定羧酸或肉桂酸衍生物的引入比例。
[比較合成例1]
在100mL三頸燒瓶中加入9.8g上述合成例1中得到的具有環氧基的聚有機矽氧烷、28g甲基異丁酮、5.6g上述合成例31中得到的肉桂酸衍生物(A-8)和0.10gUCAT18X(SANAPRO製造的四級胺鹽),在80℃下攪拌12小時。反應結束後,用甲醇進行再沉澱,沉澱物溶解在醋酸乙酯中,該溶液水洗3次後,藉由餾去溶劑,獲得9.6g作為白色粉末的聚有機矽氧烷化合物Ca-1。Ca-1的Mw為9,800。
<[B]聚合物的合成> <聚醯胺酸的合成> [合成例32]
在367.6g的N-甲基-2-吡咯啶酮中溶解19.61g(0.1莫耳)1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐和21.23g(0.1莫耳)4,4’-二胺基-2,2’-二甲基聯苯,在室溫下反應6小時。接著,反應混合物注入過量很多的甲醇中,沉澱反應產物。沉澱物用甲醇清洗,減壓下在40℃下乾燥5小時,獲得35g聚醯胺酸PA-1。
[合成例33]
在329.3g N-甲基-2-吡咯啶酮中溶解22.4g(0.1莫耳)2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐和14.23g(0.1莫耳)環己烷雙(甲胺),在60℃下反應6小時。接著,將反應物注入過量很多的甲醇中,沉澱反應產物。沉澱物用甲醇清洗,減壓下40℃下乾燥15小時,獲得32g聚醯胺酸PA-2。
<聚醯亞胺的合成> [合成例34]
取17.5g上述合成例33中得到的聚醯胺酸PA-2,在其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮232.5g、吡啶3.8g和醋酸酐4.9g,在120℃下反應4小時,進行醯亞胺化。接著,將反應混合液注入過量很多的甲醇中,沉澱反應產物。沉澱物用甲醇清洗,減壓下下乾燥15小時,獲得15g聚醯亞胺P]-1。
[合成例35]
在140g N-甲基-2-吡咯啶酮中溶解18.75g(0.0836莫耳)作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐、7.359g(0.0681莫耳)作為二胺化合物的對苯二胺、8.895g(0.0170莫耳)3,5-二胺基安息香酸=5ξ-膽甾烷-3-基,在60℃下反應5小時。測定該聚合溶液的黏度,為2000mPa‧s。接著,在該溶液中加入325g N-甲基-2-吡咯啶酮,過一會兒攪拌後,添加吡啶6.61g和醋酸酐8.54g,在110℃下進行4小時的脫水閉環。然後,將反應溶液注入過量很多的甲醇中,沉澱反應產物。沉澱物用甲醇清洗,減壓下40度下乾燥15小時,獲得26.6g醯亞胺化率51%的聚醯亞胺PI-2。
<液晶配向劑的製備> [實施例23]
在含有合成例32中得到的聚醯胺酸PA-1的溶液中以相當於換算成其含有的聚醯胺酸PA-1為1,000質量份的量加入[a]聚有機矽氧烷化合物a-1(100質量份),進而再加入N-甲基-2-吡咯啶酮和丁基溶纖劑,製成溶劑組成為N-甲基-2-吡咯啶酮:丁基溶纖劑=50:50(質量比)、固體成分濃度為3.5質量%的溶液。該溶液藉由孔徑0.2μm的過濾器過濾,製備液晶配向劑(S-1)。
[實施例24~54以及比較例1和2]
作為[B]聚合物的聚醯胺酸或聚醯亞胺、和[a]聚有機矽氧烷化合物的組合如表2中所記載的,和實施例23一樣操作,製備液晶配向劑S-2~S-32以及CS-1和CS-2。
<液晶配向膜的形成>
在具備ITO膜製得的透明電極的玻璃基板的透明電極面上,藉由旋轉器來塗布上述實施例中製備的液晶配向劑,在80℃的熱板上進行1分鐘的預加熱後,在用氮氣置換的內部的恆溫箱中,在200℃下加熱1小時,形成膜厚0.08μm的塗膜。接著,對該塗膜表面使用Hg-Xe燈和格蘭-泰勒棱鏡偏光鏡,沿與基板法線方向傾斜40°方向照射包含313nm的亮線的偏振光紫外線(200J/m2),製成液晶配向膜。重複同樣的操作,製作一對(兩塊)形成了液晶配向膜的基板。
<液晶顯示元件的製造>
在形成上述液晶配向膜的其中一塊基板的具有液晶配向膜的面外周上藉由絲網印刷塗布加入了直徑3.5μm的氧化鋁球的環氧樹脂黏合劑後,將一對基板的液晶配向膜面相對,以向著各基板的紫外線光軸的基板面的投影方向成逆平行的方式壓著,在150℃下經1小時之熱硬化黏合劑。接著,藉由液晶注入口將負型液晶(Merck製造,MLC-6608)填充到基板間的間隙中後,用環氧系黏合劑封閉液晶注入口。進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其加熱到150℃,再慢慢冷卻到室溫。接著,在基板的外側兩面貼合偏光板,使得該偏光板的偏振光方向相互垂直,且與向著液晶配向膜的紫外線光軸的基板面的投影方向呈45°的角度,製造液晶顯示元件。
[實施例55]
在具備ITO膜製得的透明電極的玻璃基板的透明電極面上,藉由旋轉器塗布上述實施例37中製備的液晶配向劑(S-15),在80℃的熱板上預加熱1鐘後,在內部用氮氣置換的恆溫箱中,在200℃下加熱1小時,形成膜厚0.08μm的塗膜,重複同樣的操作,製作一對(兩塊)具有液晶配向膜的基板。對其中一塊基板,在塗膜表面使用Hg-Xe燈和格蘭-泰勒棱鏡以沿基板法線傾斜40°的方向照射含有313nm亮線的偏振光紫外線(200J/m2)。接著在該照射了偏振光UV的基板具有液晶配向膜的面外周上用絲網印刷法塗布加入了直徑3.5μm的氧化鋁球的環氧樹脂黏合劑後,將另一對基板(沒有照射偏振光UV的)的液晶配向膜面相對壓著,在150℃下經1小時熱硬化黏合劑。接著,由液晶注入口將負型液晶(Merck製造、MLC-6608)填充到基板間的間隙中,然後用環氧系黏合劑封閉液晶注入口。進而為了去除液晶注入時的流動配向,將其加熱到150℃,再慢慢冷卻到室溫。接著,在基板的外側兩面上貼合偏光板,使得該偏光板的偏振光方向相互垂直,且與向著液晶配向膜的紫外線光軸的基板面的投影方向成45°角,來製造液晶顯示元件。
[實施例56]
相對於100質量份上述合成例35中得到的聚醯亞胺PI-2,分別加入N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷20質量份、溶劑組成為N-甲基-2-吡咯啶酮:丁基溶纖劑=50:50(質量比)的N-甲基-2-吡咯啶酮和丁基溶纖劑,配成固體成分濃度為3.5質量%的溶液。該溶液用孔徑0.2μm的過濾器過濾,製備液晶配向劑S-33。
在具有以如圖1所示的狹縫狀成像的ITO膜的玻璃基板的透明電極面上,藉由旋轉器塗布上述製備的液晶配向劑(S-33),在80℃的熱板上預加熱1分鐘後,在內部用氮氣置換的恆溫箱中,在200℃下加熱1小時,形成膜厚0.08μm的塗膜。
接著在具有以圖1所示之狹縫狀成像的ITO膜之玻璃基板的透明電極面上,藉由旋轉器塗布上述實施例37中製備的液晶配向劑(S-15),在80℃的熱板上預加熱1分鐘後,在內部用氮氣置換的恆溫箱中,在200℃下加熱1小時,形成膜厚0.08μm的塗膜。在該基板具有的液晶配向膜的面外周上用絲網印刷塗布加入了直徑3.5μm氧化鋁球的環氧樹脂黏合劑後,將另一對基板(不照射偏振光UV照射的)的液晶配向膜面相對壓著,在150℃下經1小時熱硬化黏合劑。接著,由液晶注入口將負型液晶(Merck製造、MLC-6608)填充到基板間的間隙中,然後用環氧系黏合劑封閉液晶注入口。進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其加熱到150℃,再慢慢冷卻到室溫。然後,對施加了10V的AC電壓的上述製造的液晶單元,使用鹵素燈進行50,000J/m2的光照射後,在單元基板的外側兩面上貼合偏光板,使得該偏光板的偏振光方向相互垂直,且與向著偏振光UV照射時的光軸的基板面的投影方向成45°角,來製造液晶顯示元件。
[比較例3]
使用下述表2所示的成分(表2中「-」表示不使用該成分),將與實施例23一樣製備的液晶配向劑CS-3用旋轉器塗布到具備ITO膜製得的透明電極的玻璃基板的透明電極面上,在80℃的熱板上預加熱1分鐘後,在用氮氣置換的恆溫箱中,在200℃下加熱1小時,除去溶劑,形成膜厚0.08μm的塗膜(液晶配向膜)。重複該操作,製作一對(兩塊)具有液晶配向膜的基板。
在上述的一塊基板的具有液晶配向膜的面外周用絲網印刷塗布加入了直徑3.5μm氧化鋁球的環氧樹脂黏合劑後,將一對基板的液晶配向膜面相對重疊地壓著,在150℃下加熱1小時,熱硬化黏合劑。接著,由液晶注入口填充負型液晶(Merck製造、MLC-6608)到基板的間隙,然後用環氧系黏合劑封閉液晶注入口,進而為了去除液晶注入時的流動配向,將其在150℃下加熱10分鐘後,慢慢冷卻到室溫。
進而,在基板的外側兩面上貼合偏光板,使得兩塊偏光板的偏振光方向相互垂直,從而製造液晶顯示元件。
<評價>
使用上述實施例的液晶配向劑製造的液晶顯示元件進行下列評價。結果一併示於表2中。另外,實施例56中因為使用了圖案電極基板,未測定電壓保持率和耐光性。
[電壓保持率(VHR(%))]
在上述製造的液晶顯示元件上以60微秒的施加時間、167毫秒的跨度施加5V的電壓後,測定從解除施加起167毫秒後的電壓保持率。測定裝置使用東陽technica製造的VHR-1。
[耐光性]
用碳弧作為光源的氣象儀中對照射了3,000小時後的VHR進行與上述一樣的測定(以60微秒的施加時間、167毫秒的跨度施加5V的電壓後,測定從解除施加起167毫秒後的電壓保持率。測定裝置使用東陽technica製造的VHR-1),和照射前的測定值相比,VHR變化量為1%以下的記為「○」,超過1%、不到3%的記為「△」,3%以上的記為「╳」。
[響應速度(開始時的電光學響應性)]
用包括偏振光顯微鏡、光檢測器和脈衝發生器的裝置測定液晶響應的開始時間。這裡,液晶響應速度定義為下述時間進行評價,即以最多1秒鐘的時間,在已製造的液晶顯示元件上施加電壓,使其從未施加電壓的狀態到4V的電壓,此時,透過率從10%變化到90%所需的時間(單位:毫秒)。
上述表2中,聚有機矽氧烷以相對於100質量份[B]聚合物的混合量(質量份)表示。
從表2的結果可以看出,具備用實施例的液晶配向劑形成的液晶配向膜的液晶顯示元件明顯耐光性優良,同時液晶的響應速度相比比較例的液晶顯示元件更高速化。
[產業上之利用可能性]
本發明的液晶配向劑可以適合用於製造不僅能滿足通常要求的電壓保持率、耐光性這樣的特性、且光電響應時間短的液晶顯示元件。另外,本發明的有機聚矽氧烷化合物可以適合用作該液晶配向劑的原料。
1...ITO電極
2...狹縫部
3...遮光膜
圖1表示實施例中製造的具有圖案化之透明導電膜的液晶單元中透明導電膜之圖案的圖。

Claims (9)

  1. 一種液晶配向劑,其含有[A]具有光配向性基團和下述式(A1)所表示的基團(但不包括含光配向性基團者)的聚合物, 式(A1)中,RA為亞甲基、碳原子數2~30的伸烷基、伸苯基或伸環己基,其中,這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代,RB為包括雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和氧原子中任一的連接基團,RC為具有至少兩個單環結構的基團,a為0或1。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中上述光配向性基團具有下述式(B1)所表示的結構, 式(B1)中,R為氟原子或氰基,a’為0~4的整數,a’為2以上時,多個R可以相同或不同,*表示連接鍵。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中上述式(A1)中的RC由下述式(A2)所表示, 式(A2)中,RD為伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸環己基、伸二環己基、伸環己基伸苯基或2價雜環基,這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代, RE為包括可以具有取代基的亞甲基和碳原子數2~10的伸烷基、雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和雜環基中之至少一種的連接基團,RF為從苯、聯苯、萘、環己烷、二環己烷、環己基苯或雜環化合物上去除(c+1)個氫原子之(c+1)價的基團,該基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代,RG為氫原子、氰基、氟原子、三氟甲基、烷氧羰基、烷基、烷氧基、三氟甲氧基或烷基羰基氧基,b為0或1,c為1~9的整數,d為1或2,RD、RE、RG和b各自為複數個時,複數個RD、RE、RG和b彼此可以相同或不同。
  4. 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中[A]聚合物具有聚有機矽氧烷結構。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之液晶配向劑,其中進一步含有[B]由聚醯胺酸和聚醯亞胺所構成的群組中選出之至少一種聚合物。
  6. 一種液晶顯示元件,其具備如申請專利範圍第1至5項中任一項之液晶配向劑所形成的液晶配向膜。
  7. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件,其中液晶配向膜具有2個以上配向位置不同的區域。
  8. 一種液晶配向膜,其由如申請專利範圍第1至5項中任一項之液晶配向劑所形成。
  9. 一種聚有機矽氧烷化合物,其具有光配向性基團和下述式(A1)所表示的基團(但不包括含光配向性基團者), 式(A1)中,RA為亞甲基、碳原子數2~30的伸烷基、伸苯基或伸環己基,其中,這些基團具有的氫原子之一部分或全部可以被取代,RB為包括雙鍵、三鍵、醚鍵、酯鍵和氧原子中任一的連接基團,RC為具有至少兩個單環結構的基團,a為0或1。
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