液晶配向剂、液晶配向膜以及液晶显示元件的制作方法_4

文档序号:9804146阅读:来源:国知局
197] CpH2p+1-C00H 式(V-1)
[0198]
[0199]
[0200] 12 式(V-1)至式(V-5)中,p表示4至20的整数;q表示1至5的整数;m表示1至 18的整数,q+m兰4 V表示0或1 ;t2表示0至18的整数,q+t 2兰4 ;t3与t4各自独立表 示0至2的整数。 2 由式(V-1)至式(V-5)表示的化合物的的具体例包括戊酸、己酸、正庚酸、正辛 酸、正癸酸、正十二酸、正十六酸、硬脂酸、正己基苯甲酸、4-正辛基苯甲酸、4-正癸基苯甲 酸、4-正十二烷基苯甲酸、4-正十六烷基苯甲酸、4-十八烷基苯甲酸、4-正己氧基苯甲酸、 4-正辛氧基苯甲酸、4-正癸氧基苯甲酸、4-正十二烷氧基苯甲酸、4-正十六烷氧基苯甲酸、 4-十八烷氧基苯甲酸、4-(4-戊基-环己基)苯甲酸、4-(4-己基-环己基)苯甲酸、4-(4-庚 基-环己基)苯甲酸、4'-戊基-二环己基-4-羧酸、4'-己基-二环己基-4-羧酸、4'-庚 基-二环己基-4-駿酸、4' -戊基-联苯 _4_ 駿酸(4' -pentyl-biphenyl-4-carboxylic acid)、4'-己基-联苯-4-羧酸、4'-庚基-联苯-4-羧酸、4-(4-戊基-二环己基-4-基) 苯甲酸、4-(4-己基-二环己基-4-基)苯甲酸、4-(4-庚基-二环己基-4-基)苯甲酸、由 式(V-6)至式(V-8)表示的化合物中的至少一种,或上述化合物的组合。
[0203] CF3-C3H6-C00H 式(V-6)
[0204]
[0205] 羧酸化合物(b4)的具体例较佳为包括胆留烷氧基苯甲酸、胆留烷氧基羰基苯甲 酸、由式(IV-1)表示的化合物、戊酸、己酸、正庚酸、正辛酸、正十六酸、硬脂酸、4-正己基苯 甲酸、4-正十二烷基苯甲酸、4-正己氧基苯甲酸、4-十八烷氧基苯甲酸、4- (4-戊基-环己 基)苯甲酸、4'-戊基-二环己基-4-羧酸、4'-戊基-联苯-4-羧酸、4-(4-己基-二环己 基-4-基)苯甲酸、由式(V-6)表示的化合物、由式(V-7)表示的化合物,或上述化合物的 组合。
[0206] 羧酸化合物(b4)与含环氧基的硅烷化合物(b2)的摩尔当量比例(b4V(b2)可为 0.05至0.5,较佳为0.08至0.4摩尔,更佳为0. 1至0.3摩尔。
[0207] 本发明的聚硅氧烷(B),根据凝胶渗透色层分析法所测得经聚苯乙烯换算的重量 平均分子量为500至100, 000,较佳为800至50, 000,更佳1,000为至20, 000。
[0208] 当液晶配向剂中聚硅氧烷(B)使用羧酸化合物(b4)时,可改善液晶显示元件的色 相不均的问题。特别是当液晶配向剂中羧酸化合物(b4)具有碳数为6至50的长链时,可 更进一步改善液晶显示元件的色相不均的问题。
[0209] 聚硅氧烷(B)的制备方法
[0210] 步骤⑴
[0211] 形成聚硅氧烷化合物的聚缩合反应可使用一般的方法,例如,在上述硅烷化合物 或其混合物中添加有机溶剂、水或选择性地进一步添加触媒,接着利用油浴等进行50°C至 150°C的加热,较佳加热时间为0. 5小时至120小时。加热中,可将混合液进行搅拌,也可以 置于回流条件下。
[0212] 上述有机溶剂并没有特别限制,可与本发明液晶配向剂中所含的溶剂(D)为相同 或不同。
[0213] 该有机溶剂的具体例包括甲苯、二甲苯等的烃类化合物;甲基乙基酮、甲基异丁基 酮、甲基正戊基酮、二乙基酮、环己酮、2-丁酮、2-己酮等的酮类溶剂;醋酸乙酯、醋酸正丁 酯、醋酸异戊酯、丙二醇单甲基醚醋酸酯、醋酸-3-甲氧基丁酯、乳酸乙基等的酯类溶剂;乙 二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、四氢呋喃、二恶烷(dioxane)等的醚类溶剂;1-己醇、4-甲 基2-戊醇、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单正丁基醚、丙 二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丙基醚等的醇类溶剂;N-甲基-2-吡咯烷酮、 N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酸三酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等 的酰胺类溶剂,或上述有机溶剂的组合。
[0214] 上述有机溶剂可单独使用或组合多种来使用。
[0215] 基于所有硅烷化合物为100重量份,有机溶剂的使用量较佳为10重量份至1200 重量份,更佳为30重量份至1,000重量份。
[0216] 基于所有硅烷化合物的水解性基团为1摩尔,水的使用量较佳为0. 5摩尔至2摩 尔。
[0217] 该触媒没有特别的限制,较佳地,该触媒是选自于酸、碱金属化合物、有机碱、钛化 合物、锆化合物,或其组合。
[0218] 酸的具体例包括盐酸、硝酸、硫酸、氟酸、草酸、磷酸、醋酸、三氟醋酸、蚁酸、多元羧 酸、多元酸酐,或其组合。
[0219] 碱金属化合物的具体例包括氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇 钾,或其组合。
[0220] 有机碱的具体例包括乙胺、二乙胺、哌嗪(piperazine)、哌啶(piperidine)、吡略 啶(pyrrolidine)、吡略(pyrrole)等的一级或二级的有机胺;三乙胺、三正丙胺、三正丁 胺、吡啶(pyridine)、4_二甲胺基吡啶、二氮杂二环^--稀(diazabicycloundecene)等的 三级有机胺;四甲基氢氧化铵等的四级有机胺等,或上述化合物的组合。
[0221] 触媒的使用量根据种类、温度等反应条件等而异,并可适当地设定,例如基于所有 硅烷化合物为1摩尔,该触媒的添加量为〇. 01摩尔至5摩尔,较佳为0. 03摩尔至3摩尔, 更佳为0. 05摩尔至1摩尔。
[0222] 基于安定性观点,待聚缩合反应结束后,较佳为将从反应液中分馏的有机溶剂层 以水清洗。进行该清洗时,较佳为使用包含少量盐的水,例如〇. 2重量%左右的硝酸铵水溶 液等进行清洗。清洗可进行至清洗后的水层成为中性为止,然后将有机溶剂层视需要以无 水硫酸钙、分子筛(molecular sieves)等干燥剂进行干燥后,去除有机溶剂,即可获得聚硅 氧烷化合物。
[0223] 步骤(ii)
[0224] 聚硅氧烷化合物的环氧基与羧酸化合物(b4)的反应可在触媒与有机溶剂的存在 下进行。另外,聚硅氧烷化合物的环氧基与羧酸化合物(b4)的加成反应也可在硬化促进剂 的存在下进行。
[0225] 步骤(ii)的触媒的具体例与步骤⑴的触媒的具体例相同,在此不另行赘述。
[0226] 基于羧酸化合物(b4)为100重量份,触媒的使用量可为0重量份至100重量份, 较佳为〇. 01重量份至50重量份,更佳为0. 1重量份至20重量份。
[0227] 步骤(ii)的有机溶剂并没有特别限制,可与步骤⑴的有机溶剂以及本发明液晶 配向剂中所含的溶剂(D)为相同或不同。上述有机溶剂的具体例较佳为2-丁酮、2-己酮、 甲基异丁基酮、醋酸正丁酯,或其组合。
[0228] 上述硬化促进剂的的具体例包括苄基二甲基胺、2, 4, 6-三(二甲基胺基甲基) 苯酚、环己基二甲基胺、三乙醇胺等的三级胺;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^^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-羟甲基咪唑、2-苯基-4, 5-二(羟甲基)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_ 正十一烷基咪唑鐵苯偏三酸盐(1-(2-cyanoethyl)-2-n-undecanyl imidazolium trime 11 itate)、1- (2-氰基乙基)-2-苯基咪唑鑰苯偏三酸盐、1- (2-氰基乙基)-2-乙 基-4-甲基咪唑鑰苯偏三酸盐、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]乙基-8-三 嗪、2,4-二胺基-6-(2'-正^^一烷基咪唑基)乙基-8-三嗪、2,4-二胺基-6-[2'-乙 基-4' -甲基咪唑基-0- )]乙基-s-三嗪、2-甲基咪唑的异氰脲酸加成物、2-苯基 咪唑的异氰脲酸加成物、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]乙基- 8-三嗪的 异氰脲酸加成物等的咪唑化合物;二苯基膦(diphenylphosphine)、三苯基膦、亚磷酸 三苯基酯(triphenyl phosphite)等的有机磷化合物;苄基三苯基氯化鱗(benzyl triphenyl phosphonium chloride)、四-正丁基溴化鱗(tetra-n-butyl phosphonium bromide)、甲基三苯基溴化鱗(methyl triphenyl phosphonium bromide)、乙基三苯 基溴化鱗(ethyl triphenyl phosphonium bromide)、正丁基三苯基溴化鱗、四苯基 溴化鱗、乙基三苯基碘化鱗、乙基三苯基鱗乙酸盐、四正丁基鱗二乙基偶磷二 硫代硫酉爱盐(tetra-n-butyl phosphonium-0,0-diethyl phosphorodithionate)、四 正丁基鱗苯并三唑盐(tetra-n-butylphosphonium benzotriazolate)、四正 丁基鱗 四氣硼酸盐(tetra-n-butylphosphonium tetraf luoroborate)、四正丁基鱗四苯基 硼酸盐(tetra-n-butyl phosphonium tetraphenylborate)、四苯基鱗四苯基硼酸 盐(tetraphenyl phosphonium tetraphenylborate)等的四级鱗盐;1,8_ 二氮杂双环 [5. 4. 0]十一烯-7或其有机酸盐等的二氮杂双环烯烃;辛酸锌、辛酸锡、乙酰丙酮铝错合物 (aluminium acetylacetone complex)等的有机金属化合物;四乙基溴化铵、四-正丁基溴 化铵、四乙基氯化铵、四-正丁基氯化铵等的四级铵盐;三氟化硼(boron trifluoride)、硼 酸三苯酯等的硼化合物;氯化锌、四氯化锡等的金属卤素化合物;双氰胺(dicyandiamide) 或胺与环氧树脂的加成物等胺加成型促进剂等的高熔点分散型潜在性硬化促进剂;将 上述咪唑化合物、有机磷化合物或四级鱗盐等硬化促进剂的表面以聚合物包覆的微胶囊 (microcapsule)型潜在性硬化促进剂;胺盐型潜在性硬化促进剂;
[0229] 路易斯酸盐、布忍斯特酸盐(Bronsted acid salt)等高温解离型的热阳离子聚合 型潜在性硬化促进剂等潜在性硬化促进剂等。
[0230] 硬化促进剂的具体例较佳为包括四乙基溴化铵、四-正丁基溴化铵、四乙基氯化 铵及四-正丁基氯化铵等的四级铵盐。
[0231] 步骤(ii)的反应温度可为0°C至200°C,较佳为50至150°C。步骤(ii)的反应时 间可为0. 1小时至50小时,较佳为0. 5小时至20小时。
[0232] 基于聚合物(A)的使用量为100重量份,聚硅氧烷(B)的使用量为1至25重量份, 较佳为2至20重量份,且更佳为3至15重量份。
[0233] 若液晶配向剂不使用聚硅氧烷(B),则液晶显示元件有耐紫外线衰退性不佳的问 题。
[0234] 光聚合性化合物(C)
[0235] 光聚合性化合物(C)为由式(3)表示的化合物。
[0236]
[0237] 式⑶中,R1各自独立表示由式(3-1)至式(3-5)表示的聚合性官能基、氢原子、 卤素原子、-^-〇卩 3、气卩2!1、-〇卩!12、-0〇卩3、-0〇卩 2!1、,= 0 = 0、,= 0 = 3或碳数为1至20 的烷基,其中烷基中任意的 _CH2-可经-〇??02-、 -C0-、-C00-、-0C0-、 -CH = CH-、-CF =CF-或-C = C-取代,且含氢原子的官能基中,任意的氢原子可经卤素原子或-CN取代; R1的至少一者为由式(3-1)至式(3-5)表示的聚合性官能基;Y独立表示碳数为3至20的 饱和或不饱和的独立环、缩合环或螺环的2价基,其中环中任意的-CH 2-可经-0-取代, 任意的-CH =可经-N =取代,任意的-H可经卤素原子、-CN、-N02、-NC、-N = C = 0、-N = C = S、经1至3个具有碳数为1至4的烷基或苯基取代的硅基、碳数为1至10的直链烷 基、碳数为1至10的支链烷基或碳数为1至10的卤烷基取代,且烷基中,任意的-ch 2-可 经-0-、-C0-、-C00-、-0C0-、-0C00-、-CH = CH-或-C三c-取代;Z各自独立表示单键或碳 数为1至20的亚烷基,其中,亚烷基中任意的-CH2-可经-0-、-3-、-30 2-、-(:0-、-(:00-、-0(:0-、-0C00-、-CH = CH-、-CF = CF-、-CH = N-、-N = CH-、-N = N-、-N (0) = N-或-C = C-取 代,且任意的-H可经卤素原子、碳数为1至10的烷基或碳数为1至10的卤烷基取代;f表 示1至6的整数,其中当f为2至6的整数时,多个-Y-Z-为相同或不同。
[0238] 由式(3-1)至式(3-5)表示的聚合性官能基如下所示。
[0239]
123 式(3-1)至式(3-5)中,R2表示氢原子、卤素原子、-CF^碳数为1至5的烷基。 2 式⑶中,R1的至少一者较佳为为由式(3-1)至式(3-3)表示的聚合性官能基。 3 式⑶中,具体而言,Y各自独立表示1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯 基、萘-2, 6-二基、四氢化萘-2, 6-二基、芴-2, 7-二基、双环[2. 2. 2]辛烷-1,4-二基、双环
[3. 1.0]己烷-3, 6-二基或三蝶烯-1,4-二基的二价基团化合物;在环中的任意的-〇12-可 经-0-取代,任意的-CH =可经-N =取代,任意的-H可经卤素原子、-CN、-N02、-NC、-N = C = 〇、-N = C = S、经i至3个具有碳数为i至4的烷基或苯基取代的硅基、碳数为i至 10的直链烷基或支链烷基,或者碳数为1至10的卤烷基取代;且于烷基中,任意的_〇1 2_可 经-0-、-CO-、-coo-、-oco-、-0C00-、-CH = CH-或-c E C-取代。
[0243] Y较佳为各自独立表示选自由式(3-6)至式(3-30)表示的官能基所组成的族群中 的至少一者。
[0244]

[0246] 式(3-6)至式(3-30)中,R3表示卤素原子、碳数为1至3的烷基、碳数为1至3的 烷氧基或碳数为1至3的卤烷基。
[0247] 光聚合性化合物(C)较佳为选自由式(3-31)至式(3-42)表示的化合物所组成的 族群中的至少一者。
[0248]

[0250] 式(3-31)至式(3-42)中,R4各自独立表示氢原子或甲基;R5各自独立表示氢原 子、卤素原子、甲基、_CF 3、-0CH3、苯基或同一碳原子上的2个R5形成碳数为6至15的饱和 或不饱和的烃环;g及h各自独立表示1至20的整数。
[0251] 光聚合性化合物(C)的具体例更佳为包括由式(3-43)至式(3-97)表示的化合物 的至少一者。
[0252]







[0260] 光聚合性化合物(C)特佳为包括由式(3-44)至式(3-50)或式(3-69)至式(3-97) 表示的化合物中的至少一者。当光聚合性化合物(C)为式(3-44)至式(3-50)或式(3-69) 至式(3-97)所示的化合物时,所制造的液晶显示元件的耐紫外线衰退性特别佳。
[0261] 光聚合性化合物(C)可单独使用或组合多种来使用。
[0262] 基于聚合物(A)的使用量为100重量份,光聚合性化合物(C)的使用量为1至35 重量份,较佳为3至30重量份,且更佳为5至25重量份。
[0263] 若液晶配向剂不使用光聚合性化合物(C),则液晶显示元件有色相不均的问题。 [0264]溶剂(D)
[0265] 本发明的液晶配向剂中所使用的溶剂并无特别的限制,只要是可溶解聚合物(A)、 聚硅氧烷(B)与其他任意成份且并不与其产生反应即可,较佳为同前述合成聚酰胺酸中所 使用的溶剂,同时,也可并用合成该聚酰胺酸时所使用的贫溶剂。
[0266] 溶剂⑶的具体例包括但不限于N-甲基-2-吡咯烷酮、γ - 丁内酯、γ - 丁内酰 胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲基醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙 氧基丙酸乙酯、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇 正丁基醚(ethylene glyc
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