液晶取向剂和使用了其的液晶取向膜的制作方法_3

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作为各 取代基的具体例,可列举出与前述基团相同的基团。
[0156] -般来说,导入体积大的结构时,有可能使氨基的反应性、液晶取向性降低,因此, 作为R 6和R?,更优选为氢原子或任选具有取代基的碳数1~5的烷基,特别优选为氢原子、甲 基或乙基。
[0157] 上述式(12)中,Y为2价有机基团。Y没有特别限定,若列举出具体例,则可列举出下 述式Y-1~Y-113所示的结构。另外,这些具有Y的二胺可以使用2种以上。其中,为了获得良 好的液晶取向性,优选将线性高的二胺导入至聚酰胺酸酯,作为Y,更优选为¥-7、¥-10、¥_ 11、Y-12、Y-13、Y-21、Y-22、Y-23、Y-25、Y-26、Y-27、Y-41、Y-42、Y-43、Y-44、Y-45、Y-46、Y-48、Υ-61、Υ-63、Υ-64、Υ-71、Υ-72、Υ-73、Υ-74、Υ-75 或 Υ-98 的二胺。另外,想要提高预倾角时, 优选向聚酰胺酸酯中导入侧链具有长链烷基、芳香族环、脂肪族环、类固醇骨架或将它们组 合而成的结构的二胺,作为 Υ,更优选为¥-76、¥-77、¥-78、¥-79、¥-80、¥-81、¥-82、¥-83、丫-84、¥-85、¥-86、¥-87、¥-88、¥-89、¥-90、¥-91、¥-92、¥-93、¥-94、¥-95、¥-96或丫-97的二胺。通 过以所有二胺的1~50摩尔%、更优选5~20摩尔%的量添加这些二胺,能够表现出任意的 预倾角。






[0165] [(B)成分]
[0166] 本发明中使用的聚酰胺酸是用于获得聚酰亚胺的聚酰亚胺前体,是具有因加热而 能够进行下述酰亚胺化反应的部位的聚合物。
[0168]本发明的(B)成分是通过四羧酸二酐与二胺的缩聚反应而得到的聚酰胺酸。四羧 酸二酐可以用下述式(13)表示,式中,心为4价有机基团,其结构没有特别限定。若列举出具 体例,则可列举出上述式(X-1)~(X-46)的结构。
[0170]二胺化合物可以用下述式(14)表示,式中,&为2价有机基团,其结构没有特别限 定。若列举出具体例,则可列举出上述式(Y-1)~(Y-99)和(Y-110)~(Y-113)的结构。
[0172] (式中,R6和R7与上述式(12)的各个定义相同。)
[0173] (B)成分更偏重地存在于膜表面时,有可能阻碍液晶的取向。另一方面,如果能够 使(A)成分更偏重地存在于膜表面,则能够获得液晶取向性优异且可靠性、余像特性也优异 的液晶取向膜。因而,作为(B)成分的聚酰胺酸,优选为使(A)成分的表面移动性提高那样的 极性高、溶解性高的聚酰胺酸。从这种观点出发,优选为通过含有选自由上述式(B-1)~(B-9)组成的组中的至少1种四羧酸二酐的四羧酸二酐与二胺的缩聚反应而得到的聚酰胺酸。
[0174] 选自由式(B-1)~(B-9)组成的组中的至少1种四羧酸二酐的使用比例相对于所有 四羧酸二酐优选为5~100摩尔%。所述使用比例越高,则越能够提高聚合物的极性和溶解 性,因此,更优选为20~100摩尔%、进一步优选为40~100摩尔%。
[0175] 另外,从同样的观点出发,通过使用具有高极性取代基的二胺,能够使作为(B)成 分的聚酰胺酸更偏重地存在于膜内部和基板界面。作为具有高极性取代基的二胺,优选为 含有仲氨基或叔氨基、羟基、酰胺基、脲基或羧基的二胺。作为具体例,作为上述式(14)的 Yi,可列举出 丫-19、丫-31、¥-40、¥-45、¥-49~¥-51、¥-61、丫-98或¥-99,更优选为含有羧基的 Y-98或Y-99。
[0176] 作为具有高极性取代基的二胺化合物的用量,相对于所有二胺,优选为5~100摩 尔%。该用量越高,则聚合物的极性越提高、(A)成分的膜表面比例变得越高,因此,更优选 为10~100摩尔%、进一步优选为30~100摩尔%。
[0177] 作为属于(B)成分原料的四羧酸二酐,优选为包含选自由下述式(B-1)~(B-9)的 四羧酸二酐组成的组中的至少1种的四羧酸二酐。
[0180] 选自由式(B-1)~(B-9)组成的组中的至少1种四羧酸二酐优选使用(B)成分原料 所用的所有四羧酸二酐的20摩尔%以上、更优选使用40摩尔%以上。其中,(B-1)特别优选 使用60摩尔%以上。
[0181] 另一方面,作为属于(B)成分原料的二胺,优选为包含选自由下述式(B-10)~(B-13)组成的组中的至少1种的二胺。
[0183] 选自由上述式(B-10)~(B-13)组成的组中的至少1种二胺优选使用(B)成分原料 所用的所有二胺的20摩尔%以上、更优选使用40摩尔%以上。其中,(B-10)特别优选使用60 摩尔%以上。
[0184] 上述那样的具有光反应性基团的二胺也可以根据制成液晶取向膜时的液晶取向 性、预倾角、电压保持特性、蓄积电荷等特性、以及制成液晶表示元件时的液晶响应速度等 而使用1种或者混合使用2种以上。
[0185] 另外,这种具有光反应性基团的二胺优选使用(A)成分和/或(B)成分的合成中使 用的所有二胺成分的5~50摩尔%、更优选为10~20摩尔%。
[0186] [(C)成分]
[0187] 本发明的(C)成分是2官能或多官能的(甲基)丙烯酸或其衍生物。所述(C)成分相 对于(A)成分与(B)成分之和(100质量% )优选为0.1~10质量%、更优选为1~5质量%。
[0188] 作为所述(C)成分的优选具体例,可列举出ARONIX M-210、AR0NIX M-240、AR0NIX M-6200(东亚合成化学工业株式会社制),KAYARAD HDDA、KAYARAD HX-220、KAYARAD R-604、 KAYARAD R-684(日本化药株式会社制),¥260、¥312、¥335冊(大阪有机化学工业株式会社 制);Light Acrylate BA_4EA、Light Acrylate BP_4PA、Light Acrylate BP_2PA(共荣社 油脂化学工业株式会社制)等2官能(甲基)丙烯酸衍生物;ARONIX M-400、AR0NIX M-405、 ARONIX M-450、AR0NIX M-7100、AR0NIX M-8030、AR0NIX M-8060(东亚合成化学工业株式会 社制),KAYARAD TMPTA、KAYARAD DPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-60、KAYARAD DPCA-120(日本化药株式会社制),VGPT(大阪有机化学工业株式会社制)等3官能以上的多 官能(甲基)丙烯酸衍生物。其中,可列举出二季戊四醇六丙烯酸酯、甘油二缩水甘油醚丙烯 酸加成物等。
[0189] [有机溶剂]
[0190] 本发明的液晶取向剂含有通常用于溶解或分散(A)成分~(C)成分的有机溶剂。有 机溶剂没有限定。
[0191] 作为所述有机溶剂,可列举出能够溶解聚酰胺酸酯和聚酰胺酸的溶剂(以下记作 良溶剂)和用于提高将液晶取向剂涂布至基板时的涂膜均匀性的溶剂(以下记作贫溶剂)这 两种。
[0192] 作为良溶剂,只要是溶解作为(A)成分的聚酰胺酸酯和作为(B)成分的聚酰胺酸的 溶剂就没有特别限定。若列举出其具体例,则可列举出N,N_二甲基甲酰胺、N,N_二乙基甲酰 胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷 酮、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、3-甲氧基-N,N-二 甲基丙酰胺等。它们可以使用1种或者混合使用2种以上。另外,单独使用时,即使是不溶解 聚合物的溶剂,只要在聚合物不析出的范围内,则也可以混合,还可以制成2种以上的混合 溶剂。
[0193] 作为贫溶剂,只要是表面张力低且使涂膜均匀性提高的溶剂,就没有特别限定。若 列举出其具体例,则可列举出乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、乙基卡必 醇乙酸酯、乙二醇、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、丙二醇单乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-单甲基醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-单乙基 醚-2-乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙 酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯等。这些溶剂可以组合使用2种以上。
[0194] 本发明中,有机溶剂优选为如下的混合溶剂:包含选自由γ -丁内酯及其衍生物组 成的组中的至少1种有机溶剂(D1)以及选自由Ν-甲基-2-吡咯烷酮、1,3_二甲基咪唑啉酮和 它们的衍生物组成的组中的至少1种有机溶剂(D2),且有机溶剂(D2)的含量相对于有机溶 剂(D1)与有机溶剂(D2)的总量优选为2~30质量%。有机溶剂(D2)的含量更优选为5~20质 量%。
[0195] 作为属于有机溶剂(D1)的γ-丁内酯或其衍生物的例子,只要是具有内酯结构的 有机溶剂,就没有特别限定,由于适合作为溶解本发明的(Α)成分聚酰胺酸酯的溶剂,因此, 特别优选为γ -丁内酯或γ -戊内酯。
[0196] 作为属于有机溶剂(D2)的Ν-甲基-2-吡咯烷酮、1,3_二甲基咪唑啉酮或它们的衍 生物,可列举出Ν-甲基-2-吡咯烷酮、Ν-乙基-2-吡咯烷酮、Ν-乙烯基-2-吡咯烷酮、Ν-甲基己 内酰胺、2-吡咯烷酮或1,3-二甲基咪唑啉酮。沸点过高时,溶剂有可能残留在膜中,使作为 液晶取向膜的特性发生恶化,因此优选为Ν-甲基-2-吡咯烷酮或1,3_二甲基-2-咪唑啉酮, 更优选为Ν-甲基-2-吡咯烷酮。
[0197] 本发明的(Α)成分聚酰胺酸酯对于有机溶剂(D1)的亲和性高,可容易地溶解于这 些有机溶剂。但是,(Α)成分聚酰胺酸酯对于有机溶剂(D2)的亲和性低,其含量变多时,(Α) 成分聚酰胺酸酯有可能析出、影响聚酰胺酸酯与聚酰胺酸的相分离状态。因此,有机溶剂 (D2)的含量相对于有机溶剂(D1)与有机溶剂(D2)的总量为2~30质量%、更优选为2~20质 量%、特别优选为5~15质量%。
[0198] 有机溶剂(D2)含量的适合范围还因液晶取向剂的涂布方法而异,在柔性印刷法的 情况下,涂布时的溶剂组成不容易发生变化,因此更优选为5~30质量%、进一步优选为5~ 15质量%。
[0199] 另一方面,进行喷墨涂布法的情况下,涂布时的液晶取向剂成为微小的液滴,因 此,涂布前的溶剂组成与液晶取向剂着液至基板后的溶剂组成有可能不同。具体而言,蒸气 压高的γ-丁内酯及其衍生物在涂布时挥发,着液至基板时的γ-丁内酯及其衍生物的含量 变少。因此,优选为有机溶剂(D1)更多的溶剂组成,有机溶剂(D2)的含量更优选为2~15质 量%、进一步优选为2~10质量%。
[0200] [聚酰胺酸酯的制造方法]
[0201] 本发明的液晶取向剂的(Α)成分即聚酰胺酸酯可利用公知的制造方法来制造。具 体而言,可列举出以下的(a)和(b)方法,但不限定于此。
[0202] (a)由酰氯和二胺化合物制造聚酰胺酸酯的方法
[0203] 聚酰胺酸酯可以由双(氯羰基)化合物和二胺化合物进行制造。
[0204] 具体而言,可以通过使双(氯羰基)化合物与二胺化合物在碱和有机溶剂的存在下 以-20~140°C、优选以0~50°C反应30分钟~24小时、优选反应1~4小时来制造。前述碱可 以使用吡啶、三乙胺或4-二甲氨基吡啶,为了使反应平稳进行而优选为吡啶。碱的添加量过 多时,难以去除,碱的添加量过少时,分子量变小,因此,相对于双(氯羰基)化合物为2~4倍 摩尔、优选为2~2.5倍摩尔。
[0205] 用于制造聚酰胺酸酯的溶剂从单体和聚合物溶解性出发优选为N-甲基-2-吡咯烷 酮或γ -丁内酯,它们可以使用1种或者混合使用2种以上。
[0206] 制造时的浓度过高时,容易发生聚合物的析出,制造时的浓度过低时,分子量不会 上升,因此,双(氯羰基)化合物和二胺化合物在反应液中的总量优选为1~30质量%、更优 选为5~20质量%。另外,为了防止双(氯羰基)化合物水解,用于制造聚酰胺酸酯的溶剂优 选尽可能进行了脱水,反应优选在氮气气氛中进行,防止外气混入。
[0207] (b)由二烷基酯二羧酸和二胺化合物制造聚酰胺酸酯的方法
[0208] 聚酰胺酸酯可以利用缩合剂由四羧酸二烷基酯和二胺化合物进行缩合来制造。
[0209] 具体而言,可以通过使二烷基酯二羧酸与二胺化合物在缩合剂、碱和有机溶剂的 存在下以0~140°C、优选以0~100°C反应30分钟~24小时、优选反应3~15小时来制造。 [0210]前述缩合剂可以使用亚磷酸三苯酯、二环己基碳二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲氨基 丙基)碳二亚胺盐酸盐、N,N'_羰基二咪唑、二甲氧基_1,3,5_三嗪基甲基吗啉、0-(苯并三 唑-1-基)-N,N,N',N'_四甲基脲四氟硼酸酯、0-(苯并三唑-1-基)-N,N,N',N'_四甲基脲六 氟磷酸酯、(2,3_二氢-2-硫杂-3-苯并噁唑基)膦酸二苯酯等。缩合剂的添加量相对于二烷 基酯二羧酸优选为2~3倍摩尔、更优选为2~2.5倍摩尔。
[0211]前述碱可以使用吡啶、三乙胺等叔胺。碱的添加量过多时难以去除,碱的添加量过 少时,分子量变小,因此,相对于二胺成分优选为2~4倍摩尔、更优选为2.5~3倍摩尔。
[0212] 上述两种聚酰胺酸酯的制造方法之中,由于能够获得高分子量的聚酰胺酸酯,特 别优选为(a)方法。
[0213] 通过将如上那样操作而得到的聚酰胺酸酯的溶液一边搅拌一边注入至贫溶剂中, 能够使聚合物析出。进行数次析出并用贫溶剂清洗后,进行常温干燥或加热干燥,能够获得 经精制的聚酰胺酸酯的粉末。
[0214]前述贫溶剂没有特别限定,可列举出水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纤剂、丙酮、甲苯 等。
[0215] [聚酰胺酸的制造]
[0216] 本发明的液晶取向剂的(B)成分、或者作为(A)成分聚酰胺酸酯的原料的聚酰胺酸 可以通过四羧酸二酐与二胺化合物的缩聚来制造。
[0217] 制造聚酰胺酸时,可以通过使四羧酸二酐与二胺化合物优选在有机溶剂的存在下 以-20~140°C、优选以0~50°C反应30分钟~24小时、优选反应1~12小时来制造。
[0218] 用于制造聚酰胺酸的有机溶剂从单体和聚合物的溶解性出发优选为N,N_二甲基 甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯,它们可以使用1种或者混合使用2种以上。制造时 的浓度过高时,容易发生聚合物的析出,制造时的浓度过低时,分子量不会变大,因此,四羧 酸二酐与二胺化合物在反应液中的总量优选为1~30质量%、更优选为5~20质量%。
[0219] 如上那样操作而得到的聚酰胺酸可以将其反应溶液作为(Β),在不想使液晶取向 剂中含有聚合所用的溶剂的情况等,可以作为聚合物而以固体的形式回收后,用作本发明 的(Β)成分。
[0220] 聚合物可以通过一边充分搅拌反应溶液一边注入至贫溶剂而使其析出并回收。进 行数次析出并用贫溶剂清洗后,进行常温干燥或加热干燥,能够获得经精制的聚酰胺酸的 粉末。
[0221]前述贫溶剂没有特别限定,可列举出水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纤剂、丙酮、甲苯 等。
[0222]聚合反应中使用的二胺成分
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