液晶表示元件、液晶取向处理剂和液晶取向膜的制作方法_2

文档序号:9793926阅读:来源:国知局
点出发,优选为1~3的整数。更优选为 2或3。
[0093] 需要说明的是,m+n+p为4。
[0095]式[2-1]中,Y1表示选自由单键、_(CH2)a-(a为 1 ~15的整数)、-〇-、-CH2〇-、_ra〇-和-oco-组成的组中的至少1种键合基团。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优 选为单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-〇-、-〇12〇-或-〇)〇-。更优选为单键、-(01 2)3-(&为1 ~10 的整数)、-0-、-ch2〇-或-coo-。
[0096] Y2表示单键或-(CH2)b_(b为1~15的整数)。其中,优选为单键或_(CH 2)b-(b为1~10 的整数)。
[0097] Y3表示选自由单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-0-、-CH 2〇-、-C00-和-0⑶-组成 的组中的至少1种键合基团。其中,从合成容易度的观点出发,优选为单键、-(CH2)c-(c为1~ 15的整数)、-〇-、-ch2〇-或-coo-。更优选为单键、-(CH2)c-(C为 1 ~10的整数)、-〇-、-ch2〇-或-C0〇-〇
[0098] Y4为选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种2价环状基团,这些环状 基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳 数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代。进而,X4可以是选自具有类固醇骨架的碳数17~51的 有机基团中的有机基团。其中,从合成容易度的观点出发,优选为苯环、环己烷环、或者具有 类固醇骨架的碳数17~51的有机基团。
[0099] Y5表示选自由苯环、环己烷环和杂环组成的组中的至少1种2价环状基团,这些环 状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、 碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代。其中,优选为苯环或环己烷环。
[0100] Y6表示选自由碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基和碳 数1~18的含氟烷氧基组成的组中的至少1种。其中,优选为碳数1~18的烷基、碳数1~10的 含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~10的含氟烷氧基。更优选为碳数1~12的烷基或碳 数1~12的烷氧基。特别优选为碳数1~9的烷基或碳数1~9的烷氧基。
[0101] η表示0~4的整数。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优选为0~3。更 优选为〇~2。
[0102] 作为¥1、¥2、¥3、¥ 4、¥5、¥6和11的优选组合,可列举出与国际公开公报102011/132751 (2011.10.27公开)的13页~34页的表6~表47记载的(2-1)~(2-629)相同的组合。需要说 明的是,国际公开公报的各表中的Υ1~Υ6可理解为本发明的Υ 1~Υ6。
[0103] 另外,国际公开公报的各表记载的(2-605)~(2-629)中的具有类固醇骨架的碳数 12~25的有机基团均理解为本发明的具有类固醇骨架的碳数17~51的有机基团。
[0104] 其中,优选为(2-25)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-268)~ (2-315)、( 2-364)~(2-387)、( 2-436)~(2-483)或(2-603)~(2-615)的组合。特别优选组 合为(2-49)~(2-96)、(2-145)~(2-168)、(2-217)~(2-240)、(2-603)~(2-606)、(2-607) ~(2-609)、(2-611)、(2-612)或(2-624)。
[0105] --Υ7Υ8 [2-2]
[0106 ]式[2-2 ]中,Υ7 表示选自由单键、-0-、-CH2〇-、-C0NH-、-NHC0-、-C0N( CH3) -、-N( CH3) CO-、-coo-和-0⑶-组成的组中的至少1种键合基团。其中,优选为单键、-0-、-CH2〇-、- CONH-、-CON( CH3)-或-COO-。更优选为单键、-Ο-、-CONH-或-COO- 〇
[0107] Y8表示碳数8~22的烷基或碳数6~18的含氟烷基。其中,优选为碳数8~18的烷 基。
[0108] 作为本发明中的特定侧链结构,如上所示,从能够获得高且稳定的液晶垂直取向 性的观点出发,优选使用式[2-1]所示的特定侧链结构。
[0109] 作为式[2a]所示的烷氧基硅烷的具体例,可列举出下述式[2a_l]~[2a_32]所示 的烷氧基硅烷。

[0112] (R1表示碳数1~3的烷基。R2表示碳数1~3的烷基。m表示2或3的整数。η表示0或1的 整数。)
[0113]
[0114] (R1表示碳数1~3的烷基。R2表示碳数1~3的烷基。R 3表示选自由-〇_、-〇)〇-、-0C0-、-C0NH-、-NHC0-、-CON (CH3) -、-N (CH3) CO-、-0CH2-、-CH2〇-、-C00CH2-和-CH20C0-组成的 组中的至少1种键合基团。R 4表不选自由碳数1~12的烷基、烷氧基、含氣烷基和含氣烷氧基 组成的组中的至少1种。m表示2或3的整数。η表示0或1的整数。)
[0116] (R1表示碳数1~3的烷基。R2表示碳数1~3的烷基。R 3表示选自由-〇_、-〇)〇-、- 0C0-、-C0NH-、-NHC0-、-CON (CH3) -、-Ν (CH3) CO-、-0CH2-、-CH2〇-、-C00CH2-和-CH20C0-组成的 组中的至少1种键合基团。R4表不选自由碳数1~12的烷基、烷氧基、含氣烷基、含氣烷氧基、 氟基、氰基、三氟甲烷基、硝基、偶氮基、甲酰基、乙酰基、乙酰氧基和羟基组成的组中的至少 1种。m表示2或3的整数。η表示0或1的整数。)
[0119](式[2a_25 ]~[2a_31 ]中,R1表示碳数1~3的烷基。R2表示碳数1~3的烷基。R3表示 选自由-0-、-C00-、-0⑶-、-C0NH-、-NH ⑶-、-CON (CH3) -、-N (CH3)⑶-、-0CH2-、-CH2〇-、- C00CH2-和-CH20C0-组成的组中的至少1种。R4表示选自由碳数1~12的烷基、烷氧基、含氟烷 基和含氟烷氧基组成的组中的至少1种。m表示2或3的整数。η表示0或1的整数。)
[0121 ] (Ri表示碳数1~3的烷基。R2表示碳数1~3的烷基。m表示2或3的整数。η表示0或1的 整数。Β4表示任选被氟原子取代的碳数3~20的烷基。Β3表示1,4_环亚己基或1,4_亚苯基。Β 2 表示氧原子或-C00-*(其中,附带的键与Β3进行键合。)31表示氧原子或-C00-*(其中,附 带的键与(CH 2)a2)进行键合。ha1表示0或1的整数。a2表示2~10的整数。a 3表示0或1的整 数。)
[0122] 上述式[2a]所示的烷氧基硅烷可根据特定聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性、 制成液晶取向膜时的液晶垂直取向性、以及液晶表示元件的光学特性等的特性而使用1种 或者混合使用2种以上。
[0123] (B^SKBKOB3)!^ [2b]
[0124] 式[2b]中,B1表示具有乙烯基、环氧基、氨基、巯基、异氰酸酯基、甲基丙烯酰基、丙 烯酰基、脲基或肉桂酰基的碳数2~12的有机基团。其中,从获取容易度的观点出发,作为取 代基,优选为乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基或脲基。更优选为甲基丙烯酰 基、丙烯酰基或脲基。
[0125] Β2表示氢原子或碳数1~5的烷基。其中,优选为氢原子或碳数1~3的烷基。
[0126] Β3表示碳数1~5的烷基。其中,从缩聚反应性的观点出发,优选为碳数1~3的烷 基。
[0127] m表示1或2的整数。其中,从合成的观点出发,优选为1。
[0128] η表示0~2的整数。其中,优选为0或1。
[0129] ρ表示0~3的整数。其中,从缩聚反应性的观点出发,优选为1~3的整数。更优选为 2或3。
[0130] 式[2b]中,m+n+p 为4。
[0131 ]作为式[2b]所不的烷氧基硅烷的具体例,例如可列举出稀丙基二乙氧基硅烷、稀 丙基三甲氧基硅烷、二乙氧基甲基乙烯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基 硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、间苯乙烯基乙基三乙氧基硅 烷、对苯乙烯基乙基三乙氧基硅烷、间苯乙烯基甲基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基甲基三乙氧 基硅烷、3-(N-苯乙烯基甲基-2-氨基乙氨基)丙基三甲氧基硅烷、二乙氧基(3-环氧丙氧基 丙基)甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基(二甲氧基)甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅 烷、2-( 3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-( 2-氨基乙氨基)丙基二甲氧基甲基硅烷、3-(2-氨基乙氨基)丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基二 乙氧基甲基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基[3-(苯基 氣基)丙基]硅烷、3-疏基丙基(^甲氧基)甲基硅烷、(3 -疏基丙基)二乙氧基硅烷、(3-疏基 丙基)三甲氧基硅烷、3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基甲硅 烷基)丙酯、甲基丙烯酸3_(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)丙酯、 丙烯酸3_(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、甲基丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)乙酯、甲基丙烯酸 3- (三甲氧基甲硅烷基)乙酯、丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)乙酯、丙烯酸3-(三甲氧基甲硅 烷基)乙酯、甲基丙烯酸3_(三乙氧基甲硅烷基)甲酯、甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)甲 酯、丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)甲酯、丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)甲酯、γ-脲丙基三 乙氧基硅烷、y _脈丙基二甲氧基硅烷、y _脈丙基二丙氧基硅烷、(R)_N-l-苯基乙基-Ν'-二 乙氧基甲硅烷基丙基脲、(R)-N-1-苯基乙基-Ν'-三甲氧基甲硅烷基丙基脲、双[3-(三甲氧 基甲硅烷基)丙基]脲、双[3-(三丙氧基甲硅烷基)丙基]脲、1-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙 基]脈等。
[0132] 其中,优选的是,因光而发生自由基反应的稀丙基二乙氧基硅烷、稀丙基二甲氧基 硅烷、^乙氧基甲基乙烯基硅烷、^甲氧基甲基乙烯基硅烷、二乙氧基乙烯基硅烷、乙烯基 三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)丙酯、 丙烯酸3_(三甲氧基甲硅烷基)丙酯、或者甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯。
[0133] 进一步优选的是,因热而发生交联反应的3-环氧丙氧基丙基(二甲氧基)甲基硅 烷、3-环氧丙氧基丙基(二乙氧基)甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、或者2_(3, 4- 环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。
[0134] 式[2b]所示的烷氧基硅烷可根据特定聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性、制成 液晶取向膜时的液晶垂直取向性、以及液晶表示元件的光学特性等的特性而使用1种或者 混合使用2种以上。
[0135] (D^nSiCOD2)^ [2c]
[0136] 式[2c]中,D1表示氢原子或碳数1~5的烷基。这些烷基的氢原子任选被卤素原子、 氮原子、氧原子或硫原子取代。其中,优选为氢原子或碳数1~3的烷基。
[0137] D2表示碳数1~5的烷基。其中,从缩聚反应性的观点出发,优选为碳数1~3的烷 基。
[0138] η表示0~3的整数。其中,优选为0或1。
[0139] 作为式[2c ]所示的烷氧基硅烷的具体例,例如可列举出四甲氧基硅烷、四乙氧基 硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基 硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、二甲 基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙氧基二乙基硅烷、二丁氧基二甲基硅烷、(氯甲 基)三乙氧基硅烷、3-氯丙基二甲氧基甲基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、2-氰基乙基三乙 氧基硅烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、己基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基甲硅烷基丙基 氯化物等。
[0140] 作为式[2c]中的η为0的烷氧基硅烷,可列举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙 氧基硅烷、四丁氧基硅烷等,作为式[2c]所不的烷氧基硅烷,优选使用这些烷氧基硅烷。
[0141] 式[2c]所示的烷氧基硅烷可根据特定聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性、制成 液晶取向膜时的液晶垂直取向性、以及液晶表示元件的光学特性等的特性而使用1种或者 混合使用2种以上。
[0142] 特定聚硅氧烷系聚合物是使选自由前述式[2a]所示的烷氧基硅烷、式[2b]所示的 烷氧基硅烷和式[2c]所示的烷氧基硅烷组成的组中的至少1种缩聚而得到的聚硅氧烷。具 体而言,是使式[2a]所示的1种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷,使式[2a]和式[2b]所示 的2种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷,使式[2a]和式[2c]所示的2种烷氧基硅烷缩聚而 得到的聚硅氧烷,以及使式[2a]、式[2b]和式[2c]所示的3种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅 氧烧。
[0143] 其中,从缩聚的反应性、特定聚硅氧烷系聚合物在溶剂中的溶解性的观点出发,优 选使多种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷。即,优选的是,使式[2a]和式[2b]所示的2种 烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷;使式[2a]和式[2c]所示的2种烷氧基硅烷缩聚而得到 的聚硅氧烷;或者,使式[2a]、式[2b]和式[2c]所示的3种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧 烷。其中,优选为使式[2a]、式[2b]和式[2c]所示的3种烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷。
[0144] 制作特定聚硅氧烷系聚合物时,在使用多种烷氧基硅烷的情况下,式[2a]所示的 烷氧基硅烷在所有烷氧基硅烷中优选为1~40摩尔%。其中,优选为1~30摩尔%。
[0145]另外,式[2b]所不的烷氧基硅烷在所有烷氧基硅烷中优选为1~70摩尔%。其中, 优选为1~60摩尔%。
[0146] 进而,式[2c]所不的烷氧基硅烷在所有烷氧基硅烷中优选为1~99摩尔%。其中, 优选为1~80摩尔%。
[0147] 制作特定聚硅氧烷系聚合物的方法没有特别限定。例如可列举出:使式[2a]所示 的烷氧基硅烷在溶剂中缩聚而得到的方法;使式[2a]和式[2b]所示的2种烷氧基硅烷在溶 剂中缩聚而得到的方法;使式[2a]与式[2c]所示的2种烷氧基硅烷在溶剂中缩聚而得到的 方法;以及,使式[2a]、式[2b]和式[2c]所示的3种烷氧基硅烷在溶剂中缩聚而得到的方法。 另外,本发明的特定聚硅氧烷系聚合物是将这些烷氧基硅烷进行缩聚并以均匀溶于溶剂的 溶液的形式而得到的。
[0148] 另外,将特定聚硅氧烷系聚合物进行缩聚的方法没有特别限定。例如可列举出使 烷氧基硅烷在醇系溶剂、二醇系溶剂中发生水解/缩聚反应的方法。此时,水解/缩聚反应可 以是部分水解,也可以完全水解。完全水解时,理论上可以添加烷氧基硅烷中的所有烷氧基 的0.5倍摩尔量的水,优选添加与0.5倍摩尔量相比为过量的水。为了获得特定聚硅氧烷系 聚合物,上述水解/缩聚反应中使用的水量可根据目的适当选择,优选为烷氧基硅烷中的所 有烷氧基的〇. 5~2.5倍摩尔量。
[0149] 另外,为了促进水解/缩聚反应,可以使用盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、甲酸、草酸、马来 酸、富马酸等酸性化合物;氨、甲胺、乙胺、乙醇胺、三乙胺等碱性化合物;盐酸、硝酸、草酸等 的金属盐等催化剂。
[0150] 进而,通过将溶解有烷氧基硅烷的溶液加热,也能够促进水解/缩聚反应。此时的 加热温度和加热时间可根据目的适当选择。例如可列举出:以50°C加热搅拌24小时,其后在 回流条件下搅拌1小时等的条件。
[0151] 作为其它缩聚方法,可列举出:将烷氧基硅烷、溶剂与草酸的混合物加热来进行缩 聚反应的方法。具体而言,是预先向溶剂中添加草酸而制成草酸溶液后,在加热了该溶液的 状态下混合烷氧基硅烷的方法。
[0152] 相对于烷氧基硅烷中的所有烷氧基1摩尔,上述反应中使用的草酸量优选设为0.2 ~2.0摩尔。另外,该反应可以在50~180°C的溶液温度下进行,为了不使溶剂蒸发、挥散,优 选在回流下进行数十分钟~数十小时。
[0153] 制备特定聚硅氧烷系聚合物的缩聚反应中,使用式[2a]、式[2b]和式[2c]所示烷 氧基硅烷中的多种时,使用将多种烷氧基硅烷预先混合而成的混合物进行反应,也可以一 边依次添加多种烷氧基硅烷一边进彳丁反应。
[0154] 作为烷氧基硅烷的缩聚反应中使用的溶剂,只要是溶解烷氧基硅烷的溶剂,就没 有特别限定。另外,即使是不溶解烷氧基硅烷的溶剂,只要随着烷氧基硅烷的缩聚反应的推 进而溶解即可。作为此时使用的溶剂,一般来说,由于烷氧基硅烷的缩聚反应而产生醇,因 此,可以使用醇系溶剂、二醇系溶剂、二醇醚系溶剂、与醇的相容性良好的溶剂等。
[0155] 作为这种缩聚反应中使用的溶剂的具体例,可列举出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、双丙 酮醇等醇系溶剂;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、 1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,2-戊二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、 2,4-戊二醇、2,3-戊二醇、1,6-己二醇等二醇系溶剂;乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙 二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丙基醚、乙二 醇二丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丙基醚、二乙二醇单丁基 醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚、丙二醇 单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇二 乙基醚、丙二醇二丙基醚、丙二醇二丁基醚等二醇醚系溶剂;N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ_丁内酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、六 甲基磷三酰胺、间甲酚等与醇的相溶性良好的溶剂等。另外,进行缩聚反应时,上述溶剂可 以使用1种或者混合使用2种以上。
[0156] 关于由前述方法得到的聚硅氧烷系聚合物的溶液,将作为原料而投入的所有烷氧 基硅烷中具有的硅原子换算成Si02的浓度(也称为Si0 2换算浓度)优选为20质量%以下。其 中,优选为5~15质量%。通过在该浓度范围内选择任意浓度,能够抑制溶液中产生凝胶,能 够获得均匀的聚硅氧烷系聚合物的溶液。
[0157] 本发明中,由前述方法得到的聚硅氧烷系聚合物的溶液可以直接用作特定聚硅氧 烷系聚合物,根据需要,也可以将利用前述方法得到的聚硅氧烷系聚合物的溶液浓缩、或者 添加溶剂进行稀释、或者置换成其它溶剂,从而也可以用作特定聚硅氧烷系聚合物。
[0158] 作为稀释时使用的溶剂(也称为添加溶剂),可以是缩聚反应中使用的溶剂、其它 溶剂。该添加溶剂只要在聚硅氧烷系聚合物均匀溶解的范围内就没有特别限定,可以任意 选择并使用1种或2种以上。作为这种添加溶剂,除了前述缩聚反应中使用的溶剂之外,还可 列举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等酮系溶剂;醋酸甲酯、醋酸乙酯、乳酸乙酯等酯系溶剂 等。
[0159] 进而,本发明中,特定聚硅氧
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