液晶取向剂、液晶取向膜及液晶表示元件的制作方法

文档序号:16811907发布日期:2019-02-10 13:45阅读:166来源:国知局

本发明涉及液晶取向剂用、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向剂用的聚合物组合物,仅由该组合物形成、或实质上仅由该组合物形成或具有该组合物的液晶取向剂、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向剂,由该液晶取向剂形成的液晶取向膜、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜,具有该液晶取向膜的基板、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用基板,以及具有该基板的液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件。



背景技术:

液晶表示元件作为轻量、薄型且低消耗电力的表示装置已知,近年用于大型的电视用途等,实现惊人的发展。液晶表示元件例如通过具备电极的透明的一对基板夹持液晶层来构成。并且液晶表示元件中,以液晶在基板之间形成所希望的取向状态的方式使用由有机材料形成的有机膜作为液晶取向膜。

即,液晶取向膜为液晶表示元件的构成构件、且形成于夹持液晶的基板的与液晶接触的面、发挥使液晶在该基板之间在固定的方向取向等作用。于是对于液晶取向膜,除了要求使液晶例如在相对于基板平行的方向等固定方向取向的作用之外,有时还要求控制液晶的预倾角的作用。这种液晶取向膜中的控制液晶取向的能力(以下称为取向控制能力)通过对于构成液晶取向膜的有机膜进行取向处理来提供。

作为用于赋予取向控制能力的液晶取向膜的取向处理方法,除了一直以来的摩擦法之外还已知光取向法。光取向法与以往的摩擦法相比,具有下述优点:无需摩擦,没有产生灰尘、产生静电的担心,即使对于表面具有凹凸的液晶表示元件的基板也可以实施取向处理等。

光取向法中存在各种方法,通过直线偏光或进行了对准的光在构成液晶取向膜的有机膜内形成各向异性、通过该各向异性使液晶取向。

作为光取向法,已知分解型的光取向法、光交联型、光异构化型的光取向法等。

分解型的光取向法例如为对于聚酰亚胺膜照射偏光紫外线、利用分子结构的紫外线吸收的偏光方向依存性而产生各向异性的分解、通过没有分解而残留的聚酰亚胺使液晶取向的手法(例如参照专利文献1)。

光交联型、光异构化型的光取向法例如为使用聚乙烯基肉桂酸酯,照射偏光紫外线,在与偏光平行的2个侧链的双键部分产生二聚化反应(交联反应),使液晶在与偏光方向正交的方向取向的手法(例如参照非专利文献1)。另外,使用了侧链具有偶氮苯的侧链型高分子的情况下,照射偏光紫外线,在与偏光平行的侧链的偶氮苯部产生异构化反应,使液晶在与偏光方向正交的方向取向(例如参照非专利文献2)。进而,专利文献3公开了使用利用光交联、光异构化或光弗里斯(fries)重排的光取向法得到的液晶取向膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3893659号公报

专利文献2:日本特开平2-37324号公报

专利文献3:wo2014/054785

非专利文献

非专利文献1:m.shadtetal.,jpn.j.appl.phys.31,2155(1992).

非专利文献2:k.ichimuraetal.,chem.rev.100,1847(2000).



技术实现要素:

发明要解决的问题

如以上那样,光取向法与作为液晶表示元件的取向处理方法迄今在工业上利用的摩擦法相比,无需摩擦工序其本身,因此具备大的优点。并且,与由于摩擦而取向控制能力大致恒定的摩擦法相比,利用光取向法时,可以使进行了偏光的光的照射量变化来控制取向控制能力。

但是,若光取向法中使用的主成分的取向控制能力对于进行了偏光的光的照射量过于敏感则在液晶取向膜的一部分或全部中取向不完全,有可能不能实现稳定的液晶取向。

因此,本发明的目的在于,提供使稳定地产生取向控制能力的光照射量的范围扩大、而有效地得到品质良好的液晶取向膜的液晶取向膜制造用的聚合物组合物、具体为横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜制造用组合物。

另外,除了上述目的以外,本发明的目的在于,或者除了上述目的以外,本发明的目的还在于,提供具有该组合物的液晶取向剂、使用该液晶取向剂制造的液晶取向膜、具有该液晶取向膜的基板、具有该液晶取向膜和/或该基板的液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件。

用于解决问题的方案

本发明人等发现以下发明。

<1>一种聚合物组合物、特别是液晶取向膜制造用的聚合物组合物、更特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜制造用组合物,其含有:

(a)至少2种具有表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构的聚合物;

(b)使用选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺化合物制造的聚合物;和

(c)有机溶剂。

<2>上述<1>中,作为(a)成分的至少2种聚合物中、一聚合物(a1)和另一聚合物(a2)的表现出光反应性的结构的量互不相同为宜。

<3>上述<1>或<2>中,作为(a)成分的至少2种聚合物分别具有表现出光反应性的结构和仅表现出液晶性的结构为宜。需要说明的是,本说明书中,“仅表现出液晶性的结构”的“仅液晶性”为考虑到“光反应性”和“液晶性”时使用的语言,以“仅”的语言表示不表现出“光反应性”但是表现出“液晶性”。

<4>上述<1>~<3>中的表现出光反应性的结构为选自由下述式(1)~(6)组成的组中的任意一种结构为宜。

(式中,a、b、d各自独立地表示单键、-o-、-ch2-、-coo-、-oco-、-conh-、-nh-co-、-ch=ch-co-o-、或-o-co-ch=ch-;

s是碳数1~12的亚烷基、键合于它们的氢原子任选被卤素基团取代;

t是单键或碳数1~12的亚烷基、键合于它们的氢原子任选被卤素基团取代;

y1表示选自1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环和碳数5~8的脂环式烃中的环、或者是选自这些取代基中的相同或不同的2~6个环借由键合基团b键合而成的基团,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-coor0(式中,r0表示氢原子或碳数1~5的烷基)、-no2、-cn、-ch=c(cn)2、-ch=ch-cn、卤素基团、碳数1~5的烷基、或碳数1~5的烷氧基取代;

y2是选自由2价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环、碳数5~8的脂环式烃、和它们的组合组成的组中的基团,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-no2、-cn、-ch=c(cn)2、-ch=ch-cn、卤素基团、碳数1~5的烷基、或碳数1~5的烷氧基取代;

r表示羟基、碳数1~6的烷氧基或与y1相同定义;

x表示单键、-coo-、-oco-、-n=n-、-ch=ch-、-c≡c-、-ch=ch-co-o-、或-o-co-ch=ch-,x的个数为2时,x之间任选相同或不同;

cou表示香豆素-6-基或香豆素-7-基,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-no2、-cn、-ch=c(cn)2、-ch=ch-cn、卤素基团、碳数1~5的烷基、或碳数1~5的烷氧基取代;

q1和q2中,一者是1且另一者是0;

q3是0或1;

p和q各自独立地是选自由2价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环、碳数5~8的脂环式烃、和它们的组合组成的组中的基团;但是,x是-ch=ch-co-o-、-o-co-ch=ch-的情况下,-ch=ch-键合侧的p或q是芳香环,p的个数为2以上时,p之间任选相同或不同,q的个数是2以上时,q之间任选相同或不同;

l1是0或1;

l2是0~2的整数;

l1和l2都是0时,t是单键时a也表示单键;

l1是1时,t是单键时b也表示单键;

h和i各自独立地是选自2价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环、和它们的组合中的基团。)

<5>上述<3>或<4>中,仅表现出液晶性的结构是选自由下述式(21)~(31)组成的组中的任意一种结构为宜,

(式中,a和b具有与上述相同的定义;

y3是选自由1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、含氮的杂环、碳数5~8的脂环式烃、和它们的组合组成的组中的基团,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-no2、-cn、卤素基团、碳数1~5的烷基、或碳数1~5的烷氧基取代;

r3表示氢原子、-no2、-cn、-ch=c(cn)2、-ch=ch-cn、卤素基团、1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、含氮的杂环、碳数5~8的脂环式烃、碳数1~12的烷基、或碳数1~12的烷氧基;

q1和q2中,一者是1且另一者是0;

l表示1~12的整数,m表示0~2的整数,其中,式(23)~(24)中,全部m的总计是2以上,式(25)~(26)中,全部m的总计是1以上,m1、m2和m3各自独立地表示1~3的整数;

r2表示氢原子、-no2、-cn、卤素基团、1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、含氮的杂环、和碳数5~8的脂环式烃、和烷基、或烷氧基;

z1、z2表示单键、-co-、-ch2o-、-ch=n-、-cf2-。)

<6>上述<2>~<5>中任一项中,在将聚合物(a1)的表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构的总计设为100摩尔%的情况下,聚合物(a1)的表现出光反应性的结构的量为α摩尔%(α为15以上、优选15~100、更优选20~80),

在将聚合物(a2)的表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构设为100摩尔%的情况下,聚合物(a2)的表现出光反应性的结构的量为0.95α摩尔%以下、优选0.1α~0.8α摩尔%、更优选0.25α~0.5α摩尔%为宜。

<7>上述<2>~<6>中任一项中,聚合物(a1)的重均分子量为β(β为3万以上、优选3万~30万、更优选4万~20万、进一步优选6万~15万),聚合物(a2)的重均分子量为0.1β~0.9β、优选0.2β~0.8β、更优选0.3β~0.7β为宜。

<8>上述<2>~<7>中任一项中,若将聚合物(a1)和聚合物(a2)的总重量作为100wt%则聚合物(a1)为20~95wt%、优选50~90wt%、更优选60~80wt%为宜。

<9>上述<1>~<8>中任一项中,至少2种聚合物具有(m-1)具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1);和(m-2)具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)来形成为宜。

<10>上述<9>中,单体(m1)具有上述式(1)~(20)中任一者所示的结构为宜。

<11>上述<9>或<10>中,单体(m2)具有上述式(21)~(31)所示的结构为宜。

<12>上述<9>~<11>中任一项中,单体(m1)为选自由下述式ma1、ma3、ma4、ma5、ma14、ma16~ma23、ma25、ma28~ma30、ma32、ma34、ma36、ma38~ma42、ma44和ma46组成的组中的至少一种为宜。

<13>上述<9>~<12>中任一项中,单体(m2)为选自由下述式ma2、ma9~ma13、ma15、ma24、ma26、ma27、ma31、ma35、ma37、ma43和ma45组成的组中的至少一种为宜。

<14>上述<9>~<13>中任一项中,将单体(m1)和单体(m2)的总计设为100摩尔%的情况下,聚合物(a1)以单体(m1)为α摩尔%(α为15以上、优选15~100、更优选20~80)并且剩余为单体(m2)的方式形成,

聚合物(a2)以单体(m1)为0.95α摩尔%以下、优选0.1α~0.8α摩尔%、更优选0.25α~0.5α摩尔%并且剩余为单体(m2)的方式形成为宜。

<15>上述<1>~<14>中,(b)成分为使用选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种、和2种以上二胺化合物制造的、具有式(y2-1)所示的结构作为源自二胺的结构的聚合物为宜。

其中,z3为任选被选自醚键、酯键、酰胺键和脲键中的键中断的碳数1~20的亚烷基,z3与苯环的键合部分是单键、醚键、酯键、脲键或酰胺键。

<16>上述<1>~<15>中,(b)成分的聚合物是通过使二异氰酸酯成分和二胺成分进行聚合反应而得到的聚脲为宜。

<17>上述<1>~<15>中,(b)成分的聚合物是通过使二异氰酸酯成分、四羧酸衍生物、和二胺成分进行聚合反应而得到的聚脲聚酰亚胺前体为宜。

<18>上述<1>~<15>中,(b)成分的聚合物是通过使四羧酸衍生物和二胺成分进行聚合反应而得到的聚酰亚胺前体为宜。

<19>一种液晶取向剂、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向剂,其含有上述<1>~<18>中任一项所述的聚合物组合物。

<20>一种液晶取向膜、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜,其由上述<19>所述的液晶取向剂、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向剂形成。

<21>一种液晶取向膜的制造方法,其通过具有下述工序来得到被赋予了取向控制能力的液晶取向膜、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜:

[i]将上述<1>~<18>中任一项所述的聚合物组合物涂布于具有横向电场驱动用导电膜的基板上而形成涂膜的工序;

[ii]对于[i]中得到的涂膜照射偏振紫外线的工序;和

[iii]对于[ii]中得到的涂膜进行加热的工序。

<22>一种基板、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用基板,其具有上述<21>所述的液晶取向膜、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜。

<23>一种具有液晶取向膜的基板的制造方法,其通过具有下述工序来得到被赋予了取向控制能力的液晶取向膜、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜:

[i]将上述<1>~<18>中任一项所述的聚合物组合物涂布于具有横向电场驱动用导电膜的基板上而形成涂膜的工序;

[ii]对于[i]中得到的涂膜照射偏振紫外线的工序;和

[iii]对于[ii]中得到的涂膜进行加热的工序。

<24>一种液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件,其具有上述<23>中得到的基板、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用基板。

<25>一种液晶表示元件的制造方法,其通过具有下述工序来得到液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件:

根据上述<23>制造基板(第1基板)的工序;

得到具有液晶取向膜的第2基板的工序;和

[iv]以隔着液晶使前述第1基板及第2基板的液晶取向膜相对的方式对置地配置前述第1基板及第2基板而得到液晶表示元件的工序,

所述得到具有液晶取向膜的第2基板的工序通过具有下述工序来得到被赋予了取向控制能力的液晶取向膜:

[i’]在第2基板上涂布上述<1>~<18>中任一项所述的聚合物组合物而形成涂膜的工序;

[ii’]对于[i’]中得到的涂膜照射偏振紫外线的工序;

[iii’]对于[ii’]中得到的涂膜进行加热的工序。

发明的效果

通过本发明,可以提供使稳定地产生取向控制能力的光照射量的范围扩大、而有效地得到品质良好的液晶取向膜的液晶取向膜制造用的聚合物组合物、具体为横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜制造用组合物。

另外,通过本发明,除了上述效果以外可以提供,或者除了上述效果以外,还可以提供具有该组合物的液晶取向剂、使用该液晶取向剂制造的液晶取向膜、具有该液晶取向膜的基板、具有该液晶取向膜和/或该基板的液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件。

具体实施方式

本申请提供液晶取向剂用、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向剂用的聚合物组合物,仅由该组合物形成、或实质上仅由该组合物形成或具有该组合物的液晶取向剂、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向剂,由该液晶取向剂形成的液晶取向膜、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜,具有该液晶取向膜的基板、特别是横向电场驱动型液晶表示元件用基板,以及具有该基板的液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件。以下依次进行详细说明。

<聚合物组合物>

本申请提供聚合物组合物、特别是液晶取向剂用的、更特别是横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向剂用的聚合物组合物。

本申请的聚合物组合物含有:

(a)至少2种具有表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构的聚合物;(b)使用选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺化合物制造的聚合物;和(c)有机溶剂。

另外,作为(a)成分的至少2种聚合物中、一聚合物(a1)和另一聚合物(a2)的表现出光反应性的结构的量可以互不相同。

作为(a)成分的至少2种聚合物可以分别具有表现出光反应性和液晶性的结构和仅表现出液晶性的结构。需要说明的是,本说明书中,“仅表现出液晶性的结构”的“仅液晶性”为考虑到“光反应性”和“液晶性”时使用的语言,以“仅”的语言表示不表现出“光反应性”但是表现出“液晶性”。

<(a)具有表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构的聚合物>

本说明书中,“表现出光反应性的结构”指的是通过某波长范围的光、特别是250nm~400nm的波长范围的光而进行反应的结构,例如该结构可以存在于作为(a)成分的聚合物的侧链。

另外,本说明书中,对于“光反应性”没有特别限定,指的是与光反应而表现出交联反应、异构化反应、或光弗里斯(fries)重排,优选表现出交联反应为宜。使用具有“表现出光反应性的结构”的聚合物的情况下,即使暴露于热等外部应力、也可以长期稳定地保持所实现的取向控制能力。

本说明书中,“表现出液晶性的结构”指的是在某温度范围、特别是100~300℃的温度范围表现出液晶性的结构,例如可以为在聚合物的侧链具有液晶原(mesogen)基或液晶原成分的结构。

使用具有“表现出液晶性的结构”的聚合物的情况下,将该聚合物形成液晶取向膜时,可以得到稳定的液晶取向。

该聚合物的结构例如可以具有主链和与其键合的侧链、该侧链具有“表现出光反应性的结构”和“表现出液晶性的结构”。需要说明的是,“表现出光反应性的结构”和“表现出液晶性的结构”可以存在于相同侧链或不同侧链。优选为某侧链具备表现出光反应性和液晶性的结构、并且其它侧链具备仅表现出液晶性的结构的聚合物为宜。

“表现出光反应性的结构”和“表现出液晶性的结构”存在于相同侧链的情况下,存在联苯基、三联苯基、苯基环己基、苯甲酸苯酯基、偶氮苯基等液晶原成分,和与前端部键合的对于光感应而表现出交联反应、异构化反应的“表现出光反应性的结构”存在于侧链的情况;该侧链形成作为“表现出液晶性的结构”的液晶原成分、并且形成作为“表现出光反应性的结构”的进行光弗里斯(fries)重排反应的具有苯甲酸苯酯基的结构的情况等。

作为本发明的(a)成分的至少2种聚合物的主链的具体例子,没有特别限定,可以各自独立地由选自由烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和硅氧烷组成的组中的至少一种构成。

<<表现出光反应性的结构>>

表现出光反应性的结构、特别是表现出光反应性和液晶性的结构可以为选自由式(1)~(6)组成的组中的任意一种所示的结构。需要说明的是,式中,a、b、d、s、y1、y2、r、x、cou、q1和q2、q3、p和q、l1、l2、h、以及i具有与上述相同的定义。

侧链可以为选自由下述式(7)~(10)组成的组中的任意一种感光性侧链。

式中,a、b、d、y1、x、y2和r具有与上述相同的定义;

l表示1~12的整数;

m表示0~2的整数,m1、m2表示1~3的整数;

n表示0~12的整数(但是n=0时b是单键)。

侧链可以为选自由下述式(11)~(13)组成的组中的任意一种感光性侧链。

式中,a、x、l、m、m1和r具有与上述相同的定义。

侧链可以为下述式(14)或(15)所示的感光性侧链。

式中,a、y1、l、m1和m2具有与上述相同的定义。

侧链可以为下述式(16)或(17)所示的感光性侧链。

式中,a、x、l和m具有与上述相同的定义。

另外,侧链可以为下述式(18)或(19)所示的感光性侧链。

式中,a、b、y1、q1、q2、m1和m2具有与上述相同的定义。

r1表示氢原子、-no2、-cn、-ch=c(cn)2、-ch=ch-cn、卤素基团、碳数1~5的烷基、或碳数1~5的烷氧基。

侧链可以为下述式(20)所示的感光性侧链。

式中,a、y1、x、l和m具有与上述相同的定义。

<<仅表现出液晶性的结构>>

仅表现出液晶性的结构可以是选自由式(21)~(31)组成的组中的任意一种所示的结构。需要说明的是,式中,a、b、y3、r3、q1、q2、l、m、m1、m2、m3、r2、z1、z2具有与上述相同的定义。

<<作为(a)成分的至少2种聚合物各自的表现出光反应性的结构的量>>

作为(a)成分的至少2种聚合物各自中,表现出光反应性的结构和仅表现出液晶性的结构的总计为100摩尔%的情况下,

聚合物(a1)的表现出光反应性的结构的量为α摩尔%(α为15以上、优选15~100、更优选20~80)、

聚合物(a2)的表现出光反应性的结构的量可以比聚合物(a1)的表现出光反应性的结构的量少,具体而言为0.95α摩尔%以下、优选0.1α~0.8α摩尔%、更优选0.25α~0.5α摩尔%为宜。

认为通过使用表现出光反应性的结构的量互不相同的聚合物作为(a)成分,具有以下的作用。即,通过表现出光反应性的结构相对多的聚合物(聚合物(a1)),规定利用紫外线照射实现的取向性。另一方面,表现出光反应性的结构相对少但是表现出液晶性的结构相对多的聚合物(聚合物(a2)),根据利用聚合物(a1)规定的取向性而取向。至少2种聚合物中,各聚合物可以分担各自所具有的作用并且有效地发挥该作用。

<<作为(a)成分的至少2种聚合物各自的重均分子量>>

另外,作为(a)成分的至少2种聚合物中,一者的重均分子量为β(β为3万以上、优选3万~30万、更优选4万~20万、进一步优选6万~15万),

另一者的重均分子量为0.1β~0.9β、优选0.2β~0.8β、更优选0.3β~0.7β为宜。

需要说明的是,本说明书中,只要没有特别说明则重均分子量利用凝胶渗透色谱(gpc、gelpermeationchromatography)法测定。

特别是表现出光反应性的结构的量相对多的聚合物(a1),其重均分子量为β(β为3万以上、优选3万~30万、更优选4万~20万、进一步优选6万~15万),且

表现出光反应性的结构的量相对少的聚合物(a2),其重均分子量为0.1β~0.9β、优选0.2β~0.8β、更优选0.3β~0.7β为宜。

通过使用至少2种具有不同的重均分子量的聚合物作为(a)成分,将该聚合物形成为液晶取向膜时,存在重均分子量大的聚合物形成于液晶取向膜的相对下层(相对地接近于基板的层)的倾向,另一方面,存在重均分子量小的聚合物形成于液晶取向膜的相对上层(相对地远离基板的层)的倾向。

认为通过具有这种结构,发挥以下的作用。

即,表现出光反应性的结构相对多且重均分子量大的聚合物(a1)形成于液晶取向膜的相对下层(相对的接近于基板的层)。另一方面,表现出光反应性的结构相对少且重均分子量小的聚合物(a2)形成于液晶取向膜的相对上层(相对地远离基板的层)。认为这种状况下,若照射偏光紫外线则产生下述作用:相对下层(相对地接近于基板的层)的聚合物(a1)根据偏光紫外线而取向。另一方面,相对上层(相对地远离基板的层)的聚合物(a2)按照聚合物(a1)的取向而取向等。

需要说明的是,若聚合物(a1)和聚合物(a2)的总重量为100wt%则聚合物(a1)为20~95wt%、优选50~90wt%、更优选60~80wt%,另一方面聚合物(a2)为其剩余为宜。

<作为(a)成分的至少2种聚合物的各自的制造方法>

作为本发明的(a)成分的至少2种聚合物,若具有上述结构则对于其制造方法没有特别限定。例如作为本发明的(a)成分的至少2种聚合物,可以具有(m-1)具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1);和(m-2)具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)来形成。需要说明的是,在不会损害光反应性和/或液晶性的表现能力的范围内可以与其它单体共聚。

如上所述,作为本发明的(a)成分的至少2种聚合物具有单体(m1)和单体(m2)来形成,单体(m1)和单体(m2)的总计为100摩尔%的情况下,至少2种聚合物中的聚合物(a1)可以以单体(m1)为α摩尔%(α为15以上、优选15~100、更优选20~80)并且剩余为单体(m2)的方式形成。

另外,聚合物(a2)可以以单体(m1)为0.95α摩尔%以下、优选0.1α~0.8α摩尔%、更优选0.25α~0.5α摩尔%并且剩余为单体(m2)的方式形成。

需要说明的是,聚合物(a1)和聚合物(a2)中使用的单体(m1)和单体(m2)优选互相共通。

<<具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1)及其制法>>

作为本发明的(a)成分的至少2种聚合物,可以具有上述具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1);和(m-2)具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)来形成,具体而言通过共聚来得到。

[具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1)]

具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1)指的是在形成聚合物的情况下,可以形成在聚合物的侧链部位具有表现出光反应性和液晶性的结构的聚合物的单体。

作为侧链部位的表现出光反应性的结构,优选为下述结构及其衍生物。

作为单体(m1)的更具体的例子,优选为具有由选自由烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和硅氧烷组成的组中的至少一种构成的聚合性基团;和包含上述式(1)~(6)中的至少一种的表现出光反应性和液晶性的结构、优选例如包含上述式(7)~(10)中的至少一种的表现出光反应性和液晶性的结构、包含上述式(11)~(13)中的至少一种的表现出光反应性和液晶性的结构、上述式(14)或(15)所示的表现出光反应性和液晶性的结构、上述式(16)或(17)所示的表现出光反应性和液晶性的结构、上述式(18)或(19)所示的表现出光反应性和液晶性的结构、上述式(20)所示的表现出光反应性和液晶性的结构的结构。

单体(m1)可以为选自下述式ma1、ma3、ma4、ma5、ma14、ma16~ma23、ma25、ma28~ma30、ma32、ma34、ma36、ma38~ma42、ma44及ma46、以及这些化合物中具有甲基丙烯酸酯作为聚合性基团的化合物的聚合性基团被选自由丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯和硅氧烷组成的组中的聚合性基团置换而成的化合物中的至少一种,特别是单体(m1)具有甲基丙烯酸酯作为聚合性基团为宜,优选例如侧链的末端为cooh为宜。

需要说明的是,ma1~ma46可以如下所述合成。

ma1可以利用专利文献(wo2011-084546)中记载的合成法进行合成。

ma2可以利用专利文献(日本特开平9-118717)中记载的合成法进行合成。

ma3可以利用非专利文献(macromolecules2002,35,706-713)中记载的合成法进行合成。

ma4可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma5可以利用专利文献(日本特开2010-18807)中记载的合成法进行合成。

ma6~ma9可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma10可以使用作为能够购入市售品的m6bc(midorikagakuco.,ltd制)。

ma11~13可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma14~18可以分别使用作为能够购入市售品的m4ca、m4ba、m2ca、m3ca、和m5ca(它们全部是midorikagakuco.,ltd制)。

ma19~23可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma24可以利用非专利文献(polymerjournal,vol.29,no.4,pp303-308(1997))中记载的合成方法进行合成。

ma25可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma26和ma27可以分别利用非专利文献(macromolecules(2012),45(21),8547-8554)、非专利文献(liquidcrystals(1995),19(4),433-40)中记载的合成方法进行合成。

ma28~33可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma34~39可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma40及41可以利用专利文献(日本特表2009-511431号)中记载的合成方法进行合成。

ma42可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

ma43可以利用专利文献(wo2012-115129)中记载的合成方法进行合成。

ma44可以利用专利文献(wo2013-133078)中记载的合成方法进行合成。

ma45可以利用专利文献(wo2008-072652)中记载的合成方法进行合成。

ma46可以利用专利文献(wo2014/054785)中记载的合成方法进行合成。

[具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)及其制造方法]

具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)指的是源自该单体的聚合物表现出液晶性、该聚合物可以在侧链部位形成液晶原基的单体。

作为侧链所具有的液晶原基,可以为联苯、苯甲酸苯酯等单独形成液晶原结构的基团、或者如苯甲酸等那样通过侧链之间形成氢键来形成液晶原结构的基团。作为侧链所具有的液晶原基,优选为下述结构。

作为具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)的更具体的例子,优选为具有由选自由烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和硅氧烷组成的组中的至少一种构成的聚合性基团;和包含上述式(21)~(31)中的至少一种的结构的结构。

单体(m2)可以为选自由上述式ma2、ma9~ma13、ma15、ma24、ma26、ma27、ma31、ma35、ma37、ma43及ma45、以及这些化合物中具有甲基丙烯酸酯作为聚合性基团的化合物的聚合性基团被选自由丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯和硅氧烷组成的组中的聚合性基团置换而成的化合物组成的组中的至少一种。特别是单体(m2)具有(甲基)丙烯酸酯作为聚合性基团为宜,优选例如侧链的末端为cooh为宜。

<<具有交联性基团的单体(m3)>>

聚合物(a1)和/或聚合物(a2)可以具有(m-3)具有交联性基团的单体、具体而言具有选自由下述式(g-1)、(g-2)、(g-3)和(g-4)组成的组中的至少一种基团的单体(m3)、更具体而言具有下述式(0)所示结构的单体来形成。

[具有式(0)所示结构的单体]

作为具有上述式(0)所示结构的单体的更具体的例子,优选为具有由选自由烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和硅氧烷组成的组中的至少一种构成的聚合性基团;和上述式(0)所示结构的单体。

这种单体中,作为具有环氧基的单体,具体而言,可列举出例如(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、(甲基)丙烯酸(3,4-环氧环己基)甲酯、烯丙基缩水甘油基醚等化合物,其中,可列举出(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯、(甲基)丙烯酸(3,4-环氧环己基)甲酯、3-乙烯基-7-氧杂双环[4.1.0]庚烷、1,2-环氧-5-己烯、1,7-辛二烯单氧化物等。

作为具有硫杂丙环的单体,具体而言,可列举出例如上述具有环氧基的单体的环氧结构被硫杂丙环置换而成的单体等。

作为具有氮杂环丙烷的单体,具体而言,可列举出例如上述具有环氧基的单体的环氧结构被氮杂环丙烷或1-甲基氮杂环丙烷置换而成的单体等。

作为具有氧杂环丁烷基的单体,可列举出例如具有氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸酯等。这种单体之中,优选为3-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-甲基-氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-3-甲基-氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-乙基-氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-3-乙基-氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-苯基-氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-2-苯基-氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)-4-三氟甲基氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基甲基)-4-三氟甲基氧杂环丁烷,可列举出3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-乙基-氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-3-乙基-氧杂环丁烷等。

作为具有硫杂环丁烷基的单体,优选例如具有氧杂环丁烷基的单体的氧杂环丁烷基被硫杂环丁烷基置换而成的单体。

作为具有氮杂环丁烷基的单体,优选例如具有氧杂环丁烷基的单体的氧杂环丁烷基被氮杂环丁烷基置换而成的单体。

上述之中,从获得性等观点考虑,优选为具有环氧基的单体和具有氧杂环丁烷基的单体、更优选具有环氧基的单体。其中,从获得性的观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯。

<<具有含氮芳香族杂环基等的单体(m4)>>

聚合物(a1)和/或聚合物(a2)根据需要可以具有(m-4)具有选自由含氮芳香族杂环基、酰胺基和氨基甲酸酯基组成的组中的至少一种基团的单体(m4)来形成。

含氮芳香族杂环为含有选自由下述式[20a]、式[20b]和式[20c](式中,z2是碳数1~5的直链或支链烷基)组成的组中的结构至少1个、优选1个~4个的芳香族环式烃为宜。

具体而言,可列举出吡咯环、咪唑环、噁唑环、噻唑环、吡唑环、吡啶环、嘧啶环、喹啉环、吡唑啉环、异喹啉环、咔唑环、嘌呤环、噻二唑环、哒嗪环、吡唑啉环、三嗪环、吡唑烷环、三唑环、吡嗪环、苯并咪唑环、苯并咪唑环、喹啉(chinolin)环、菲咯啉环、吲哚环、喹喔啉环、苯并噻唑环、吩噻嗪环、噁二唑环、吖啶环等。进而,这些含氮芳香族杂环的碳原子可以具有含有杂原子的取代基。

它们之中,例如优选为吡啶环。

通过聚合物(a1)或聚合物(a2)具有选自含氮芳香族杂环基、酰胺基和氨基甲酸酯基中的基团,将本发明的聚合物组合物形成液晶取向膜时,降低离子性杂质溶出的同时,可能是由于促进上述交联性基团的交联反应、更具体而言上述式(0)所示基团的交联反应,而可以得到耐久性更高的液晶取向膜。制造具有选自含氮芳香族杂环基、酰胺基和氨基甲酸酯基中的基团的聚合物时,可以使单体(m4)与上述单体(m1)及单体(m2)、根据需要的单体(m3)共聚。

作为单体(m4),优选具有由选自由烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和硅氧烷组成的组中的至少一种构成的聚合性基团;和具有含氮芳香族杂环基、酰胺基和氨基甲酸酯基的结构。酰胺基和氨基甲酸酯基的nh可以被取代或不被取代。作为可以被取代时的取代基,可列举出烷基、氨基的保护基团、苄基等。

这种单体中,作为具有含氮芳香族杂环基的单体,具体而言,可列举出例如2-(2-吡啶基羰基氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(3-吡啶基羰基氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(4-吡啶基羰基氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯等。

作为具有酰胺基或氨基甲酸酯基的单体,具体而言,可列举出例如2-(4-甲基哌啶-1-基羰基氨基)乙基(甲基)丙烯酸酯、4-(6-甲基丙烯酰氧基己氧基)苯甲酸n-(叔丁氧基羰基)哌啶-4-基酯、4-(6-甲基丙烯酰氧基己氧基)苯甲酸2-(叔丁氧基羰基氨基)乙基酯等。

(m-4)具有选自由含氮芳香族杂环基、酰胺基和氨基甲酸酯基组成的组中的至少一种基团的单体(m4),可以为选自由上述式ma6~ma8、及ma33、以及这些化合物中具有甲基丙烯酸酯作为聚合性基团的化合物的聚合性基团被选自由丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯和硅氧烷组成的组中的聚合性基团置换而成的化合物组成的组中的至少一种。

如上所述,在不会损害光反应性和/或液晶性的表现能力的范围内,可以与其它单体共聚。

作为其它单体,可列举出例如工业上可以获得的能够进行自由基聚合反应的单体。

作为这种其它单体的具体例,可列举出不饱和羧酸、丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、马来酰亚胺化合物、丙烯腈、马来酸酐、苯乙烯化合物和乙烯基化合物等。

作为不饱和羧酸的具体例,可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸等。

作为丙烯酸酯化合物,可列举出例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸萘酯、丙烯酸蒽酯、丙烯酸蒽基甲酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三甘醇丙烯酸酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸3-甲氧基丁酯、丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、丙烯酸2-丙基-2-金刚烷基酯、丙烯酸8-甲基-8-三环癸基酯、和丙烯酸8-乙基-8-三环癸基酯等。

作为甲基丙烯酸酯化合物,可列举出例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸萘酯、甲基丙烯酸蒽酯、甲基丙烯酸蒽基甲酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三甘醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸3-甲氧基丁酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸2-丙基-2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸8-甲基-8-三环癸基酯、和甲基丙烯酸8-乙基-8-三环癸基酯等。

作为乙烯基化合物,可列举出例如乙烯基醚、甲基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、2-羟基乙基乙烯基醚、苯基乙烯基醚、和丙基乙烯基醚等。

作为苯乙烯化合物,可列举出例如苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯等。

作为马来酰亚胺化合物,可列举出例如马来酰亚胺、n-甲基马来酰亚胺、n-苯基马来酰亚胺、和n-环己基马来酰亚胺等。

对于本发明的至少2种聚合物的制造方法,没有特别限定,可以利用工业上使用的通用方法。具体而言,可以通过利用了上述具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1);和(m-2)具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)的乙烯基的阳离子聚合、自由基聚合、阴离子聚合来制造。它们之中从反应控制的容易程度的观点考虑,特别优选为自由基聚合。

作为自由基聚合的聚合引发剂,可以使用自由基聚合引发剂、可逆加成-断裂型链转移(raft)聚合试剂等公知的化合物。

自由基热聚合引发剂为通过加热到分解温度以上而产生自由基的化合物。作为这种自由基热聚合引发剂,可列举出例如过氧化酮类(过氧化甲乙酮、过氧化环己酮等)、过氧化二酰基类(过氧化乙酰、过氧化苯甲酰等)、过氧化氢类(过氧化氢、叔丁基过氧化氢、异丙基苯过氧化氢等)、过氧化二烷基类(过氧化二-叔丁基、过氧化二异丙基苯、过氧化二月桂酰等)、过氧化缩酮类(二丁基过氧化环己烷等)、烷基过氧化酯类(过氧化新癸酸-叔丁酯、过氧化新戊酸-叔丁酯、过氧化2-乙基环己烷酸-叔戊酯等)、过硫酸盐类(过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等)、偶氮系化合物(偶氮双异丁腈、和2,2’-二(2-羟基乙基)偶氮双异丁腈等)。这种自由基热聚合引发剂可以单独使用1种或组合两种以上来使用。

自由基光聚合引发剂若为通过光照射而引发自由基聚合的化合物则没有特别限定。作为这种自由基光聚合引发剂,可列举出二苯甲酮、米蚩酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、咕吨酮、噻吨酮、异丙基咕吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2-乙基蒽醌、苯乙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-4’-异丙基苯丙酮、1-羟基环己基苯基酮、异丙基苯偶姻醚、异丁基苯偶姻醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、樟脑醌、苯并蒽酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代基苯基)-丁酮-1、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸异戊酯、4,4’-二(过氧化叔丁基羰基)二苯甲酮、3,4,4’-三(过氧化叔丁基羰基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-(4’-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(3’,4’-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(2’,4’-二甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(2’-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4’-戊氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、4-[对-n,n-二(乙氧基羰基甲基)]-2,6-二(三氯甲基)-均三嗪、1,3-双(三氯甲基)-5-(2’-氯苯基)-均三嗪、1,3-双(三氯甲基)-5-(4’-甲氧基苯基)-均三嗪、2-(对-二甲基氨基苯乙烯基)苯并噁唑、2-(对-二甲基氨基苯乙烯基)苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑、3,3’-羰基双(7-二乙基氨基香豆素)、2-(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’双(2,4-二溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、3-(2-甲基-2-二甲基氨基丙酰基)咔唑、3,6-双(2-甲基-2-吗啉代基丙酰基)-9-正十二烷基咔唑、1-羟基环己基苯基酮、双(5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1h-吡咯-1-基)-苯基)钛、3,3’,4,4’-四(过氧化叔丁基羰基)二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(过氧化叔己基羰基)二苯甲酮、3,3’-二(甲氧基羰基)-4,4’-二(过氧化叔丁基羰基)二苯甲酮、3,4’-二(甲氧基羰基)-4,3’-二(过氧化叔丁基羰基)二苯甲酮、4,4’-二(甲氧基羰基)-3,3’-二(过氧化叔丁基羰基)二苯甲酮、2-(3-甲基-3h-苯并噻唑-2-亚基)-1-萘-2-基-乙酮、或2-(3-甲基-1,3-苯并噻唑-2(3h)-亚基)-1-(2-苯甲酰基)乙酮等。这些化合物可以单独使用或两种以上混合来使用。

对于自由基聚合法没有特别限制,可以使用乳液聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、沉淀聚合法、本体聚合法、溶液聚合法等。

作为使具有表现出光反应性和液晶性的结构的单体(m1);和(m-2)具有仅表现出液晶性的结构的单体(m2)共聚而分别得到本发明的至少2种聚合物的反应中使用的有机溶剂,若所生成的聚合物溶解则没有特别限定。以下列举出其具体例。

可列举出n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、n-乙基-2-吡咯烷酮、n-甲基己内酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、异丙醇、甲氧基甲基戊醇、二戊烯、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲乙酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙二醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇-叔丁基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、二甘醇、二甘醇单乙酸酯、二甘醇二甲基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单甲基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、一缩二丙二醇单乙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单乙基醚、一缩二丙二醇单丙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单丙基醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二异丙基醚、乙基异丁基醚、二异丁烯、戊基乙酸酯、丁基丁酸酯、丁基醚、二异丁基酮、甲基环己烯、丙基醚、二己基醚、二噁烷、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙基醚、环己酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙基酯、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、二甘醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、3-甲氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺、3-乙氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺、3-丁氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺等。

这些有机溶剂可以单独使用或混合使用。进而,即使是不溶解所生成的聚合物的溶剂,也可以在所生成的聚合物不会析出的范围内混合到上述有机溶剂来使用。

另外,自由基聚合中,有机溶剂中的氧成为抑制聚合反应的原因,因此有机溶剂优选使用以能够实现的程度进行了脱气的有机溶剂。

自由基聚合时的聚合温度可以选择30℃~150℃的任意温度,但是优选处于50℃~100℃的范围内。另外,反应可以以任意浓度进行,但是若浓度过低则难以得到高分子量的聚合物,若浓度过高则反应液的粘性过高而难以进行均匀的搅拌,因此单体浓度优选为1质量%~50质量%、更优选5质量%~30质量%。可以反应初期以高浓度进行、然后追加有机溶剂。

上述的自由基聚合反应中,若自由基聚合引发剂的比率相对于单体多则所得到的高分子的分子量减小,若少则所得到的高分子的分子量增大,因此自由基引发剂的比率相对于所聚合的单体优选为0.1摩尔%~10摩尔%。另外聚合时也可以追加各种单体成分、溶剂、引发剂等。

[聚合物的回收]

由通过上述反应得到的反应溶液回收所生成的聚合物的情况下,可以将反应溶液投入到不良溶剂、使这些聚合物沉淀。作为沉淀中使用的不良溶剂,可列举出甲醇、丙酮、己烷、庚烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、乙醇、甲苯、苯、二乙基醚、甲基乙基醚、水等。投入到不良溶剂而沉淀的聚合物,过滤、回收后,可以在常压或减压下常温或加热进行干燥。另外,若重复将所沉淀回收的聚合物再溶解于有机溶剂、进行再沉淀回收的操作2次~10次,则可以减少聚合物中的杂质。作为此时的不良溶剂,可列举出例如醇类、酮类、烃等,若使用选自它们之中的3种以上不良溶剂则进一步提高纯化效率,因此优选。

<<(b)成分>>

对于本发明中使用的聚合物组合物,作为(b)成分,具有使用选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种、和二胺化合物制造的聚合物。上述(b)成分的聚合物,可列举出使用二异氰酸酯成分和二胺成分制造的聚脲、使用二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物制造的聚酰亚胺前体、和使用二异氰酸酯成分、四羧酸衍生物和二胺成分制造的聚脲聚酰亚胺前体、即聚脲与聚酰亚胺前体的共聚物。

另外,本发明的第2方式中,对于本发明中使用的聚合物组合物,作为(b)成分,具有通过使二异氰酸酯化合物、四羧酸衍生物、和二胺化合物进行聚合反应、接着进行酰亚胺化而制造的聚脲聚酰亚胺。

<<<二异氰酸酯成分>>>

作为(b)成分的原料的二异氰酸酯成分,可列举出例如芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯等。优选的二异氰酸酯成分为芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯。

在此,芳香族二异氰酸酯指的是二异氰酸酯结构(o=c=n-r-n=c=o)的r基包含含有芳香族环的结构。另外,脂肪族二异氰酸酯指的是前述异氰酸酯结构的r基包含环状或非环状的脂肪族结构。

作为芳香族二异氰酸酯的具体例,可列举出邻亚苯基二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯类(例如2,4-二异氰酸亚苄基酯)、1,4-二异氰酸-2-甲氧基苯、2,5-二异氰酸二甲苯类、2,2’-双(4-二异氰酸苯基)丙烷、4,4’-二异氰酸二苯基甲烷、4,4’-二异氰酸二苯基醚、4,4’-二异氰酸二苯基砜、3,3’-二异氰酸二苯基砜、2,2’-二异氰酸二苯甲酮等。作为芳香族二异氰酸酯,优选列举出2,4-二异氰酸亚苄基酯。

作为脂肪族二异氰酸酯的具体例,可列举出异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、四甲基亚乙基二异氰酸酯等。作为脂肪族二异氰酸酯,优选列举出异佛尔酮二异氰酸酯。其中,异佛尔酮二异氰酸酯和2,4-二异氰酸亚苄基酯从聚合反应性、电压保持率的观点考虑优选,进而异佛尔酮二异氰酸酯从获得性、聚合反应性、电压保持率的观点考虑更优选。

<<四羧酸衍生物>>

作为(b)成分的原料的四羧酸衍生物,可列举出例如以下的四羧酸二酐。

作为具有脂环式结构或脂肪族结构的四羧酸二酐,可列举出1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,4,5-四氢呋喃四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,4-二羧基-1-环己基琥珀酸二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、1,2,4,5-戊烷四羧酸二酐、双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、顺式-3,7-二丁基环辛-1,5-二烯-1,2,5,6-四羧酸二酐、三环[4.2.1.02,5]壬烷-3,4,7,8-四羧酸-3,4:7,8-二酐、六环[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]十六烷-4,5,11,12-四羧酸-4,5:11,12-二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐等。

作为芳香族四羧酸二酐,可列举出均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、双(3,4-二羧基苯基)砜二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐等。

上述的四羧酸二酐可以根据所形成的液晶取向膜的液晶取向性、电压保持特性、蓄积电荷等特性使用一种或组合使用两种以上。

另外,作为(b)成分的原料的四羧酸成分,可以使用四羧酸二烷基酯、四羧酸二烷基二酯二酰氯。需要说明的是,若四羧酸成分含有这种四羧酸二烷基酯、四羧酸二烷基酯二酰氯则聚合物形成作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸酯。对于能够使用的四羧酸二烷基酯没有特别限定,可列举出例如脂肪族四羧酸二酯、芳香族四羧酸二烷基酯等。

以下列举出其具体例。

作为脂肪族四羧酸二酯的具体例子,可列举出1,2,3,4-环丁烷四羧酸二烷基酯、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二烷基酯、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二烷基酯、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二烷基酯、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二烷基酯、2,3,4,5-四氢呋喃四羧酸二烷基酯、1,2,4,5-环己烷四羧酸二烷基酯、3,4-二羧基-1-环己基琥珀酸二烷基酯、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二烷基酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸二烷基酯、1,2,4,5-戊烷四羧酸二烷基酯、双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二烷基酯、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二烷基酯、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二烷基酯、顺式-3,7-二丁基环辛-1,5-二烯-1,2,5,6-四羧酸二烷基酯、三环[4.2.1.02,5]壬烷-3,4,7,8-四羧酸-3,4:7,8-二烷基酯、六环[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]十六烷-4,5,11,12-四羧酸-4,5:11,12-二烷基酯、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐等。

作为芳香族四羧酸二烷基酯的具体例子,可列举出均苯四甲酸二烷基酯、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二烷基酯、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二烷基酯、2,3,3’,4’-联苯四羧酸二烷基酯、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二烷基酯、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二烷基酯、双(3,4-二羧基苯基)醚二烷基酯、双(3,4-二羧基苯基)砜二烷基酯、1,2,5,6-萘四羧酸二烷基酯、2,3,6,7-萘四羧酸二烷基酯等。

作为四羧酸二酯二酰氯,可列举出利用公知方法将上述四羧酸二烷基酯的羧基转换为氯羰基而成的二酯二酰氯。

这些四羧酸二酐、四羧酸二酯、四羧酸二酯二酰氯等可以根据形成液晶取向膜时的液晶取向性、电压保持特性、蓄积电荷等特性分别使用1种或组合使用2种以上。

<<<二胺成分>>>

作为(b)成分的原料的二胺成分,可列举出例如以下的脂环式二胺、芳香族二胺、杂环式二胺、脂肪族二胺、含脲键的二胺。

作为脂环式二胺的例子,可列举出1,4-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环己基胺、异佛尔酮二胺等。

作为芳香族二胺的例子,可列举出邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、2,5-二氨基甲苯、3,5-二氨基甲苯、1,4-二氨基-2-甲氧基苯、2,5-二氨基-对二甲苯、1,3-二氨基-4-氯苯、3,5-二氨基苯甲酸、1,4-二氨基-2,5-二氯苯、4,4’-二氨基-1,2-二苯基乙烷、4,4’-二氨基-2,2’-二甲基联苄、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、2,2’-二氨基芪、4,4’-二氨基芪、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯基砜、3,3’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯甲酮、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、3,5-双(4-氨基苯氧基)苯甲酸、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苄、2,2-双[(4-氨基苯氧基)甲基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、α,α’-双(4-氨基苯基)-1,4-二异丙基苯、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4’-二氨基二苯基胺、2,4-二氨基二苯基胺、1,8-二氨基萘、1,5-二氨基萘、1,5-二氨基蒽醌、1,3-二氨基芘、1,6-二氨基芘、1,8-二氨基芘、2,7-二氨基芴、1,3-双(4-氨基苯基)四甲基二硅氧烷、联苯胺、2,2’-二甲基联苯胺、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷、1,3-双(4-氨基苯基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯基)己烷、1,7-双(4-氨基苯基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯基)癸烷、双(4-氨基苯氧基)甲烷、1,2-双(4-氨基苯氧基)乙烷、1,3-双(4-氨基苯氧基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯氧基)己烷、1,7-双(4-氨基苯氧基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯氧基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯氧基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯氧基)癸烷、二(4-氨基苯基)丙烷-1,3-二酯、二(4-氨基苯基)丁烷-1,4-二酯、二(4-氨基苯基)戊烷-1,5-二酯、二(4-氨基苯基)己烷-1,6-二酯、二(4-氨基苯基)庚烷-1,7-二酯、二(4-氨基苯基)辛烷-1,8-二酯、二(4-氨基苯基)壬烷-1,9-二酯、二(4-氨基苯基)癸烷-1,10-二酯、1,3-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]丙烷、1,4-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]丁烷、1,5-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]戊烷、1,6-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]己烷、1,7-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]庚烷、1,8-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]辛烷、1,9-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]壬烷、1,10-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]癸烷等。

作为芳香族-脂肪族二胺的例子,可列举出下述式[dam]所示的二胺等。

式中,ar表示苯环或萘环,r1为碳原子数1~5的亚烷基,r2为氢原子或甲基。

作为芳香族-脂肪族二胺的具体例,可列举出3-氨基苄基胺、4-氨基苄基胺、3-氨基-n-甲基苄基胺、4-氨基-n-甲基苄基胺、3-氨基苯乙基胺、4-氨基苯乙基胺、3-氨基-n-甲基苯乙基胺、4-氨基-n-甲基苯乙基胺、3-(3-氨基丙基)苯胺、4-(3-氨基丙基)苯胺、3-(3-甲基氨基丙基)苯胺、4-(3-甲基氨基丙基)苯胺、3-(4-氨基丁基)苯胺、4-(4-氨基丁基)苯胺、3-(4-甲基氨基丁基)苯胺、4-(4-甲基氨基丁基)苯胺、3-(5-氨基戊基)苯胺、4-(5-氨基戊基)苯胺、3-(5-甲基氨基戊基)苯胺、4-(5-甲基氨基戊基)苯胺、2-(6-氨基萘基)甲基胺、3-(6-氨基萘基)甲基胺、2-(6-氨基萘基)乙基胺、3-(6-氨基萘基)乙基胺等。

作为杂环式二胺的例子,可列举出2,6-二氨基吡啶、2,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、2,7-二氨基二苯并呋喃、3,6-二氨基咔唑、2,4-二氨基-6-异丙基-1,3,5-三嗪、2,5-双(4-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑等。

作为脂肪族二胺的例子,可列举出1,2-二氨基乙烷、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,3-二氨基-2,2-二甲基丙烷、1,6-二氨基-2,5-二甲基己烷、1,7-二氨基-2,5-二甲基庚烷、1,7-二氨基-4,4-二甲基庚烷、1,7-二氨基-3-甲基庚烷、1,9-二氨基-5-甲基壬烷、1,12-二氨基十二烷、1,18-二氨基十八烷、1,2-双(3-氨基丙氧基)乙烷等。

作为含脲键的二胺的例子,可列举出n,n’-双(4-氨基苯乙基)脲等。

进而,(b)成分中,作为与二异氰酸酯成分进行聚合反应的二胺成分,在不会损害本发明效果的范围内可以含有具有垂直取向用侧链的二胺。

另外,(b)成分中的二胺成分可以含有以下二胺。

式中,m、n分别为1~11的整数,m+n为2~12的整数,h为1~3的整数,j为0~3的整数。

通过导入这些二胺,对于进一步提高使用由本发明的液晶取向剂形成的液晶取向膜的液晶表示元件的电压保持率(也称为vhr)而言是有利的。这些二胺从这种液晶表示元件的蓄积电荷降低效果优异的观点考虑优选。

并且,作为(b)成分中的二胺成分,也可列举出下述式(式中,m为1~10的整数)所示的二氨基硅氧烷等。

需要说明的是,上述二胺化合物在2个氨基的中间还具有氮原子的情况下,该存在于2个氨基中间的氮原子与羰基键合或者与2个以上苯环以单键键合从可以防止与(a)成分形成盐等的观点考虑优选。

作为(b)成分的原料的优选的二胺成分,可列举出例如具有下述式(y2-1)所示结构的二胺。

式(y2-1)中,z3为可以被选自醚键、酯键、酰胺键和脲键中的键中断的碳数1~20的亚烷基,z3与苯环的键合部分是单键、醚键、酯键、脲键或酰胺键。

作为式(y2-1)的具体例,可列举出下述式(y2-2)~(y2-9)。

上述式(y2-7)及(y2-8)中,r13是氢原子、或碳数1~10的烷基,若碳数过多则液晶取向性降低,因此优选为氢原子、甲基或乙基。

从液晶取向性的观点考虑,作为y2,优选为式(y2-2)、(y2-3)、(y2-5),特别优选式(y2-2)或式(y2-5)。

为了向作为(b)成分的聚合物导入上述式(y2-1)所示的结构,制造作为(b)成分的聚合物时,可以使用具有式(y2-1)所示结构的二胺。

作为这种二胺,可列举出4,4’-二氨基二苯基甲烷、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷、1,3-双(4-氨基苯基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯基)己烷、1,7-双(4-氨基苯基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯基)癸烷、双(4-氨基苯氧基)甲烷、1,2-双(4-氨基苯氧基)乙烷、1,3-双(4-氨基苯氧基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯氧基)己烷、1,7-双(4-氨基苯氧基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯氧基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯氧基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯氧基)癸烷、二(4-氨基苯基)丙烷-1,3-二酯、二(4-氨基苯基)丁烷-1,4-二酯、二(4-氨基苯基)戊烷-1,5-二酯、二(4-氨基苯基)己烷-1,6-二酯、二(4-氨基苯基)庚烷-1,7-二酯、二(4-氨基苯基)辛烷-1,8-二酯、二(4-氨基苯基)壬烷-1,9-二酯、二(4-氨基苯基)癸烷-1,10-二酯、1,3-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]丙烷、1,4-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]丁烷、1,5-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]戊烷、1,6-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]己烷、1,7-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]庚烷、1,8-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]辛烷、1,9-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]壬烷、1,10-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]癸烷、n,n’-双(4-氨基苯乙基)脲等。

(b)成分的聚合物中,含有上述式(y2-1)所示结构时的比率相对于源自二胺的全部结构单元,优选为15~90摩尔%、更优选40~85摩尔%。

这些(b)成分中的二胺成分根据形成液晶取向膜时的液晶取向性、电压保持特性、蓄积电荷等特性,可以分别使用1种或组合使用2种以上。对于此时的进行混合的比率没有限定。

另外,(b)成分的聚合物的分子量若考虑到所得到的液晶取向膜的强度和液晶取向膜形成时的作业性、液晶取向膜的均匀性则按照利用gpc(gelpermeationchromatography)法测定得到的重均分子量计,优选为5000~1000000、更优选10000~200000。

通过各原料的选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺成分的聚合反应,得到上述(b)成分的聚合物时,可以使用公知的合成手法。通常为使选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺成分在有机溶剂中反应的方法。选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺成分的反应,从在有机溶剂中比较容易地进行并且不会产生副产物的观点考虑是有利的。

作为选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺成分的反应中使用的有机溶剂,若所生成的聚合物溶解则没有特别限定。

以下列举出其具体例。

作为在此能够使用的有机溶剂,可列举出n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、n-乙基-2-吡咯烷酮、n-甲基己内酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、γ-丁内酯、异丙醇、甲氧基甲基戊醇、二戊烯、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲乙酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙二醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇-叔丁基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、二甘醇、二甘醇单乙酸酯、二甘醇二甲基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单甲基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、一缩二丙二醇单乙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单乙基醚、一缩二丙二醇单丙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单丙基醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二异丙基醚、乙基异丁基醚、二异丁烯、戊基乙酸酯、丁基丁酸酯、丁基醚、二异丁基酮、甲基环己烯、丙基醚、二己基醚、二噁烷、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙基醚、环己酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙基酯、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、二甘醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、3-甲氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺、3-乙氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺、3-丁氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺等。它们可以单独使用或混合使用。进而,即使是不溶解聚脲的溶剂,也可以在所生成的(b)成分的聚合物不会析出的范围内混合到上述溶剂来使用。

另外,有机溶剂中的水分成为抑制聚合反应的原因,因此有机溶剂优选使用尽可能进行了脱气干燥的有机溶剂。

选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺成分在有机溶剂中反应时,可列举出将二胺成分分散或溶解于有机溶剂而成的溶液搅拌,将选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种直接或者分散或溶解于有机溶剂来添加的方法;相反地向选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种分散或溶解于有机溶剂而成的溶液添加二胺成分的方法;交替添加选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺成分的方法等,可以使用它们之中的任意一种方法。另外,选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种或二胺成分包含多种化合物的情况下,可以在预先混合的状态下反应,也可以一种一种依次反应,进而也可以使一种一种反应而成的低分子量体进行混合反应、形成高分子量体。

此时的聚合温度可以选择-20℃~150℃的任意温度,但是优选处于-5℃~100℃的范围内。另外,反应可以以任意浓度进行,但是若浓度过低则难以得到高分子量的聚合物,若浓度过高则反应液的粘性过高而难以进行均匀的搅拌,因此选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺成分在反应溶液中的总浓度优选为1~50质量%、更优选5~30质量%。可以反应初期以高浓度进行、然后追加有机溶剂。

作为(b)成分的聚合物的聚合反应中,选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种的总计摩尔数、与二胺成分的总计摩尔数之比优选为0.8~1.2。与通常的缩聚反应同样地,该摩尔比越接近于1.0则所生成的聚合物的分子量越大。

由作为(b)成分的聚合物的反应溶液回收所生成的聚合物的情况下,可以将反应溶液投入到不良溶剂进行沉淀。作为沉淀中使用的不良溶剂,可列举出甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、乙醇、甲苯、苯、水等。投入到不良溶剂而沉淀的聚合物进行过滤、回收后,可以在常压或减压下常温或加热进行干燥。另外,若重复将所沉淀回收的聚合物再溶解于有机溶剂、进行再沉淀回收的操作2次~10次,则可以减少聚合物中的杂质。作为此时的不良溶剂,可列举出例如醇类、酮类、烃等,若使用选自它们之中的3种以上不良溶剂则进一步提高纯化效率,因此优选。

这种作为(b)成分的聚合物中,聚脲例如为具有下述式[1](式[1]中,a1为2价有机基团,a2为2价有机基团,c1及c2为氢原子或碳数1~3的烷基,可以分别相同或不同)所示的重复单元的聚合物。

可以为上述式[1]中、a1和a2分别为一种,具有相同重复单元的聚合物,另外也可以为a1、a2为多种,具有不同结构的重复单元的聚合物。

上述式[1]中,a1为源自作为原料的二异氰酸酯成分的基团。另外,a2为源自作为原料的二胺成分的基团。

根据本发明的优选方式,作为a1,优选为源自上述列举出的优选的二异氰酸酯成分的基团。另外,作为a2,优选为源自上述列举出的优选的二胺成分的基团。

聚酰亚胺前体例如为具有下述式[2]所示的重复单元的聚合物。

式[2]中,a3各自独立地是4价有机基团,a2各自独立地是2价有机基团。r11是氢原子、或碳数1~5的烷基,c1~c2各自独立地是氢原子、或可以具有取代基的碳数1~10的烷基、碳数2~10的烯基、或碳数2~10的炔基。

作为r11中的上述烷基的具体例,可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基等。从利用加热进行酰亚胺化的容易程度的观点考虑,r11优选为氢原子、或甲基。

聚脲聚酰亚胺前体例如为具有上述式[1]所示的重复单元和上述式[2]所示的重复单元的聚合物。

在此,聚脲聚酰亚胺前体中的四羧酸衍生物与二异氰酸酯的比率,按摩尔比计优选为99:1~1:99。

聚脲聚酰亚胺通过使前述聚脲聚酰胺酸或聚脲聚酰胺酸酯闭环来得到。酰胺酸基的闭环率(也称为酰亚胺化率)未必需要为100%,可以根据用途、目的任意调整。

作为使聚脲聚酰胺酸或聚脲聚酰胺酸酯进行酰亚胺化的方法,可列举出将聚酰亚胺前体的溶液直接加热的热酰亚胺化或向聚脲聚酰胺酸或聚脲聚酰胺酸酯的溶液添加催化剂的催化酰亚胺化。

使聚脲聚酰胺酸或聚脲聚酰胺酸酯在溶液中进行热酰亚胺化时的温度为100℃~400℃、优选120℃~250℃,优选将通过酰亚胺化反应生成的水排出到系统外的同时进行。

聚脲聚酰胺酸或聚脲聚酰胺酸酯的催化酰亚胺化可以通过向聚脲聚酰胺酸或聚脲聚酰胺酸酯的溶液添加碱性催化剂和酸酐、在-20℃~250℃、优选0℃~180℃下搅拌来进行。碱性催化剂的量为酰胺酸基的0.5摩尔倍~30摩尔倍、优选2摩尔倍~20摩尔倍,酸酐的量为酰胺酸基的1摩尔倍~50摩尔倍、优选3摩尔倍~30摩尔倍。作为碱性催化剂,可列举出吡啶、三乙胺、三甲基胺、三丁基胺或三辛基胺等,其中,吡啶由于具有对于进行反应而言适当的碱性而优选。作为酸酐,可列举出乙酸酐、偏苯三酸酐或均苯四甲酸酐等,其中,若使用乙酸酐则反应结束后的纯化变得容易而因此优选。利用催化酰亚胺化得到的酰亚胺化率可以通过调节催化剂量和反应温度、反应时间来控制。

由聚脲聚酰胺酸或聚脲聚酰胺酸酯或聚脲聚酰亚胺的反应溶液,回收所生成的聚脲聚酰亚胺的情况下,可以将反应溶液投入到溶剂进行沉淀。作为沉淀中使用的溶剂,可列举出甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲苯、苯、水等。投入到溶剂而沉淀的聚合物进行过滤、回收后,可以在常压或减压下常温或加热进行干燥。另外,若重复将所沉淀回收的聚合物再溶解于溶剂、进行再沉淀回收的操作2次~10次,则可以减少聚合物中的杂质。作为此时的溶剂,可列举出例如醇类、酮类或烃等,若使用选自它们之中的3种以上的溶剂则进一步提高纯化效率,因此优选。

根据本发明的优选方式,利用本发明的聚合组合物中,前述的(a)成分与(b)成分的配混比(质量基准)在将整体((a)成分和(b)成分的总计)作为1的情况下,(a)成分为0.01~0.99、更优选0.1~0.9、进一步优选0.2~0.5。

<<(c)有机溶剂>>

本发明中使用的聚合物组合物中使用的有机溶剂,若为溶解树脂成分的有机溶剂则没有特别限定。以下列举出其具体例。

可列举出n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-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、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、3-甲氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺、3-乙氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺、3-丁氧基-n,n-二甲基丙烷酰胺、1,3-二甲基-咪唑啉酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲乙酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、环己酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甘醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇-叔丁基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、二甘醇、二甘醇单乙酸酯、二甘醇二甲基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单甲基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、一缩二丙二醇单乙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单乙基醚、一缩二丙二醇单丙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单丙基醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲基醚等。它们可以单独使用或混合使用。

[聚合物组合物的制造]

本发明中使用的聚合物组合物优选以适于液晶取向膜形成的方式作为涂布液制造。即,本发明中使用的聚合物组合物优选以用于形成树脂覆膜的树脂成分溶解于有机溶剂而成的溶液形式制造。在此,该树脂成分指的是含有已经说明的(a)至少2种具有表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构的聚合物、(b)使用选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种、和二胺化合物制造的聚合物的树脂成分。此时,树脂成分的含量优选为1质量%~20质量%、更优选1质量%~15质量%、特别优选1质量%~10质量%。

本实施方式的聚合物组合物中,前述的树脂成分可以全部为上述的(a)成分和(b)成分,但是在不会损害液晶表现能力和感光性能的范围内可以混合除了它们以外的其它聚合物。此时,树脂成分中的其它聚合物的含量为0.5质量%~80质量%、优选1质量%~50质量%。

这种其它聚合物可列举出例如包含聚(甲基)丙烯酸酯等、并非具有表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构的聚合物的聚合物等。

本发明中使用的聚合物组合物可以含有上述(a)、(b)及(c)成分以外的成分。作为其例子,可列举出使涂布聚合物组合物时的膜厚均匀性、表面平滑性提高的溶剂、化合物、使液晶取向膜与基板的密合性提高的化合物等,但是不限于此。

作为使膜厚的均匀性、表面平滑性提高的溶剂(不良溶剂)的具体例,可列举出以下的例子。

可列举出例如异丙醇、甲氧基甲基戊醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇-叔丁基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、二甘醇、二甘醇单乙酸酯、二甘醇二甲基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单甲基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、一缩二丙二醇单乙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单乙基醚、一缩二丙二醇单丙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单丙基醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二异丙基醚、乙基异丁基醚、二异丁烯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、丁基醚、二异丁基酮、甲基环己烯、丙基醚、二己基醚、1-己醇、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙基酯、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、一缩二丙二醇、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、乳酸异戊酯等具有低表面张力的溶剂等。

这些不良溶剂可以使用1种或混合多种来使用。使用上述那样的溶剂的情况下,优选为全部溶剂的5质量%~80质量%、更优选20质量%~60质量%以不会显著降低聚合物组合物中含有的溶剂整体的溶解性。

作为使膜厚的均匀性、表面平滑性提高的化合物,可列举出氟系表面活性剂、硅氧烷系表面活性剂和非离子系表面活性剂等。

更具体而言,可列举出例如eftop(注册商标)301、ef303、ef352(tochemproductsco.,ltd.制)、megaface(注册商标)f171、f173、r-30(dic公司制)、fluoradfc430、fc431(sumitomo3m公司制)、asahiguard(注册商标)ag710(旭硝子株式会社制)、surflon(注册商标)s-382、sc101、sc102、sc103、sc104、sc105、sc106(agcseimichemicalco.,ltd.制)等。这些表面活性剂的使用比率相对于聚合物组合物中含有的树脂成分的100质量份,优选为0.01质量份~2质量份、更优选0.01质量份~1质量份。

作为使液晶取向膜与基板的密合性提高的化合物的具体例,可列举出以下所示的含有官能性硅烷的化合物等。

可列举出例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-酰脲丙基三甲氧基硅烷、3-酰脲丙基三乙氧基硅烷、n-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-三乙氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、n-三甲氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、n-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-双(氧基亚乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-双(氧基亚乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。

进而,除了为了提高基板与液晶取向膜的密合性,还为了防止构成液晶表示元件时由于背光源所导致的电特性降低等,可以在聚合物组合物中含有以下那样的酚醛塑料系、含有环氧基的化合物的添加剂。具体的酚醛塑料系添加剂如以下所示,但是不限于该结构。

作为具体的含有环氧基的化合物,可例示出乙二醇二缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、丙二醇二缩水甘油基醚、三丙二醇二缩水甘油基醚、聚丙二醇二缩水甘油基醚、新戊二醇二缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油基醚、1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、n,n,n’,n’-四缩水甘油基-间二甲苯二胺、1,3-双(n,n-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、n,n,n’,n’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷等。

使用提高与基板的密合性的化合物的情况下,其用量相对于聚合物组合物中含有的树脂成分的100质量份优选为0.1质量份~30质量份、更优选1质量份~20质量份。若用量不足0.1质量份则不能期待密合性提高的效果,若多于30质量份则液晶的取向性有可能变差。

作为添加剂,也可以使用光敏剂。优选为无色增敏剂和三重态增敏剂。

作为光敏剂,存在芳香族硝基化合物、香豆素(7-二乙基氨基-4-甲基香豆素、7-羟基4-甲基香豆素)、香豆素酮、羰基双香豆素、芳香族2-羟基酮、和氨基取代的、芳香族2-羟基酮(2-羟基二苯甲酮、单或二-对(二甲基氨基)-2-羟基二苯甲酮)、苯乙酮、蒽醌、咕吨酮、噻吨酮、苯并蒽酮、噻唑啉(2-苯甲酰基亚甲基-3-甲基-β-萘并噻唑啉、2-(β-萘甲酰基亚甲基)-3-甲基苯并噻唑啉、2-(α-萘甲酰基亚甲基)-3-甲基苯并噻唑啉、2-(4-联苯甲酰基亚甲基)-3-甲基苯并噻唑啉、2-(β-萘甲酰基亚甲基)-3-甲基-β-萘并噻唑啉、2-(4-联苯甲酰基亚甲基)-3-甲基-β-萘并噻唑啉、2-(对氟苯甲酰基亚甲基)-3-甲基-β-萘并噻唑啉)、噁唑啉(2-苯甲酰基亚甲基-3-甲基-β-萘并噁唑啉、2-(β-萘甲酰基亚甲基)-3-甲基苯并噁唑啉、2-(α-萘甲酰基亚甲基)-3-甲基苯并噁唑啉、2-(4-联苯甲酰基亚甲基)-3-甲基苯并噁唑啉、2-(β-萘甲酰基亚甲基)-3-甲基-β-萘并噁唑啉、2-(4-联苯甲酰基亚甲基)-3-甲基-β-萘并噁唑啉、2-(对氟苯甲酰基亚甲基)-3-甲基-β-萘并噁唑啉)、苯并噻唑、硝基苯胺(间或对硝基苯胺、2,4,6-三硝基苯胺)或硝基苊(5-硝基苊)、(2-[(间羟基-对甲氧基)苯乙烯基]苯并噻唑、苯偶姻烷基醚、n-烷基化苯二甲酸、苯乙酮缩酮(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)、苯并吡喃、偶氮中氮茚、甲基香豆素等。

优选为芳香族2-羟基酮(二苯甲酮)、香豆素、香豆素酮、羰基双香豆素、苯乙酮、蒽醌、咕吨酮、噻吨酮、和苯乙酮缩酮。

聚合物组合物中,除了上述之外,若处于不会损害本发明效果的范围内则为了改变液晶取向膜的电容率、导电性等电特性而可以添加电介体、导电物质,进而为了提高形成液晶取向膜时的膜的硬度、致密度而可以添加交联性化合物。

<液晶取向剂>

本申请提供具有上述聚合物组合物、或本质上由上述聚合物组合物形成、或仅包含上述聚合物组合物的液晶取向剂、特别是液晶表示元件用、更特别是横向电场驱动型液晶表示元件用的液晶取向剂。

<液晶取向膜>或<具有液晶取向膜的基板>

本申请提供由上述液晶取向剂形成的液晶取向膜、特别是液晶表示元件用、更特别是横向电场驱动型液晶表示元件用的液晶取向膜。

另外,本申请提供具有由上述液晶取向剂形成的液晶取向膜、特别是液晶表示元件用、更特别是横向电场驱动型液晶表示元件用的液晶取向膜的基板、特别是液晶表示元件用、更特别是横向电场驱动型液晶表示元件用的基板。

<液晶取向膜的制造方法>或<具有液晶取向膜的基板的制造方法>

上述液晶取向膜,通过具有下述工序而可以得到被赋予了取向控制能力的液晶取向膜、特别是液晶表示元件用、更特别是横向电场驱动型液晶表示元件用的液晶取向膜或具有该液晶取向膜的基板:

[i]将上述的聚合物组合物或上述的液晶取向剂涂布于基板上、例如具有横向电场驱动用的导电膜的基板上而形成涂膜的工序;

[ii]对于[i]中得到的涂膜照射偏振紫外线的工序;和

[iii]对于[ii]中得到的涂膜进行加热的工序。

<<基板>>

对于基板没有特别限定,所制造的液晶表示元件为透过型的情况下,优选使用透明性高的基板。此时,没有特别限定,可以使用玻璃基板、或丙烯酸基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等。

另外,考虑到对反射型的液晶表示元件的适用,也可以使用硅晶圆等不透明的基板。

<<横向电场驱动用的导电膜>>

基板用于横向电场驱动型液晶表示元件的情况下,具有横向电场驱动用的导电膜。

作为该导电膜,液晶表示元件为透过型的情况下,可列举出ito(indiumtinoxide:氧化铟锡)、izo(indiumzincoxide:氧化铟锌)等,但是不限于它们。

另外,反射型的液晶表示元件的情况下,作为导电膜,可列举出铝等反射光的材料等,但是不限于它们。

在基板形成导电膜的方法可以使用以往公知的手法。

<<工序[i]>>

工序[i]中,在具有横向电场驱动用的导电膜的基板上,涂布在规定的温度范围内表现出液晶性的、本发明的含有(a)至少2种具有表现出光反应性的结构和表现出液晶性的结构的聚合物;(b)使用选自二异氰酸酯成分和四羧酸衍生物中的至少一种和二胺化合物制造的聚合物;和(c)有机溶剂的聚合物组合物而形成涂膜。需要说明的是,在此(a)成分的聚合物的液晶相表现温度指的是(a)成分的至少2种聚合物作为整体表现出液晶相的温度。

对于将上述聚合物组合物或上述液晶取向剂涂布于具有横向电场驱动用的导电膜的基板上的方法没有特别限定。

涂布方法工业上通常为利用丝网印刷、胶版印刷、柔性印刷或喷墨法等进行的方法。作为其它涂布方法,存在浸渍法、辊涂机法、狭缝涂布机法、旋涂机法(旋涂法)或喷雾法等,可以根据需要使用它们。

在具有横向电场驱动用的导电膜的基板上涂布聚合物组合物或液晶取向剂后,可以利用加热板、热循环型烘箱或ir(红外线)型烘箱等加热手段在50~200℃、优选50~150℃下蒸发溶剂而得到涂膜。此时的干燥温度优选低于本发明的(a)成分的聚合物的液晶相表现温度。

涂膜的厚度若过厚则在液晶表示元件的消耗电力方面不利,若过薄则液晶表示元件的可靠性有可能降低,因此优选为5nm~300nm、更优选10nm~150nm。

需要说明的是,在[i]工序之后、接下来的[ii]工序之前也可以设置将形成有涂膜的基板冷却至室温的工序。

<<工序[ii]>>

工序[ii]中,对于工序[i]中得到的涂膜照射偏振紫外线。对于涂膜的膜面照射偏振紫外线的情况下,对于基板由固定的方向借由偏光板照射偏振紫外线。作为所使用的紫外线可以使用波长100nm~400nm的范围的紫外线。优选根据所使用的涂膜的种类借由滤光器等选择最合适的波长。并且例如以可以选择性地诱发光交联反应的方式可以选择波长290nm~400nm的范围的紫外线来使用。作为紫外线,例如可以使用由高压水银灯辐射的光。

偏振紫外线的照射量依存于所使用的涂膜。照射量优选处于该涂膜中的、实现作为与偏振紫外线的偏光方向平行方向的紫外线吸光度与垂直方向的紫外线吸光度之差的δa的最大值(以下也称为δamax)的偏光紫外线的量的1%~70%的范围内、更优选处于1%~50%的范围内。

<<工序[iii]>>

工序[iii]中,对于工序[ii]中照射了偏振紫外线的涂膜进行加热。通过加热,可以对于涂膜赋予取向控制能力。

加热可以使用加热板、热循环型烘箱或ir(红外线)型烘箱等加热手段。加热温度可以考虑到表现出所使用的涂膜的液晶性的温度来确定

加热温度优选处于本发明的(a)成分的聚合物表现出液晶性的温度(以下称为液晶性表现温度)的温度范围内。如涂膜那样的薄膜表面的情况下,预想涂膜表面的液晶性表现温度低于以整体观察本发明的(a)成分的聚合物时的液晶性表现温度。因此,加热温度更优选处于涂膜表面的液晶性表现温度的温度范围内。即,偏光紫外线照射后的加热温度的温度范围,优选为比所使用的链型高分子的液晶性表现温度的温度范围的下限低10℃的温度作为下限、比该液晶温度范围的上限低10℃的温度作为上限的范围的温度。若加热温度低于上述温度范围则存在涂膜中的利用热实现的各向异性的增幅效果不充分的倾向,另外若加热温度与上述温度范围相比过高则存在涂膜的状态接近于各向同性的液体状态(各向同性相)的倾向,此时,通过自身组织化而在一方向再取向有可能变得困难。

需要说明的是,液晶性表现温度指的是本发明的(a)成分的聚合物或涂膜表面由固体相相变为液晶相的玻璃化转变温度(tg)以上、由液晶相相变为各向同性相(isotropic相)的各向同性相变温度(tiso)以下的温度。

加热后形成的涂膜的厚度由于工序[i]中记载的相同的理由,优选为5nm~300nm、更优选50nm~150nm为宜。

通过具有以上工序,利用本发明的制造方法时可以实现高效率的对涂膜的各向异性的导入。并且可以高效地制造带液晶取向膜的基板。

<液晶表示元件>和<液晶表示元件的制造方法>

本申请提供包括上述得到的具有液晶取向膜的基板的液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件。

具体而言,除了上述得到的具有液晶取向膜的基板(第1基板)之外,准备第2基板,由此可以得到横向电场驱动型液晶表示元件。

第2基板存在使用不具有横向电场驱动用的导电膜的基板来替代具有横向电场驱动用的导电膜的基板的情况、与第1基板同样地使用具有横向电场驱动用的导电膜的基板的情况。另外,在第2基板可以与第1基板同样地具有液晶取向膜。

液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件的制造方法具有:

[iv]以隔着液晶使上述得到的第1基板及第2基板的液晶取向膜相对的方式对置地配置第1基板及第2基板而得到液晶表示元件的工序。

由此可以得到液晶表示元件、特别是横向电场驱动型液晶表示元件。

<工序[iv]>

[iv]工序为将[iii]中得到的在横向电场驱动用的导电膜上具有液晶取向膜的基板(第1基板)、和同样地上述[i’]~[iii’]中得到的带液晶取向膜的基板(第2基板),以隔着液晶而两液晶取向膜相对的方式对置地配置,利用公知的方法制作液晶单元,制作横向电场驱动型液晶表示元件的工序。需要说明的是,工序[i’]~[iii’],除了在工序[i]中、横向电场驱动用的导电膜的有无不同之外,可以与工序[i]~[iii]同样地进行。工序[i]~[iii]与工序[i’]~[iii’]的不同点仅为上述导电膜的有无,因此省略工序[i’]~[iii’]的说明。

若列举出液晶单元或液晶表示元件的制作的一例,则可例示出准备上述第1基板及第2基板,在一者的基板的液晶取向膜上散布间隔物,使液晶取向膜面为内侧来贴合另一基板,减压注入液晶并密封的方法;或者在散布有间隔物的液晶取向膜面滴加液晶后,贴合基板进行密封的方法等。此时,制造横向电场驱动型液晶表示元件的情况下,优选使用在一侧基板具有横向电场驱动用的如梳子齿那样结构的电极的基板。

间隔物的直径优选为1μm~30μm、更优选2μm~10μm。该间隔物直径确定夹持液晶层的一对基板之间距离、即液晶层的厚度。

如以上所述,本发明的聚合物组合物或液晶取向剂、使用该组合物或液晶取向剂形成的液晶取向膜或具有该取向膜的基板、和具有该液晶取向膜或基板形成的液晶表示元件,可靠性优异,可以合适地用于大画面且高精细的液晶电视等。

实施例

作为实施例中使用的具有光反应性基团的单体的ma1、作为具有液晶性基团的单体的ma2、作为具有交联基团的单体的hbage、以及作为具有酰胺基的单体的a1如以下所示。

ma1、ma2分别如以下所述合成。即,ma1利用专利文献(wo2011-084546)中记载的合成法合成。ma2利用专利文献(日本特开平9-118717)中记载的合成法合成。需要说明的是,将ma1作为单体形成的聚合物具有光反应性和液晶性,将ma2作为单体形成的聚合物仅具有液晶性。

进行共聚的单体a1利用wo2014/054785号小册子中记载的合成法合成。

hbage(丙烯酸羟基丁酯缩水甘油基醚)使用能够市售购入的hbage。

<二异氰酸酯成分>

ispda:异佛尔酮二异氰酸酯

<二胺成分>

ddm:4,4’-二氨基二苯基甲烷

me-4apha:n-甲基-2-(4-氨基苯基)乙胺

me-dadpa:4,4’-二氨基二苯基(n-甲基)胺

da-2mg:1,2-双(4-氨基苯氧基)乙烷

<四羧酸二酐>

tda:3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐

另外,本实施例中使用的试剂的简称如以下所示。

(有机溶剂)

thf:四氢呋喃

nmp:n-乙基-2-吡咯烷酮

bcs:丁基溶纤剂

(聚合引发剂)

aibn:2,2’-偶氮双异丁腈

<光取向聚合物合成例p1>

将ma1(1.66g:0.1摩尔%)、ma2(13.79g:0.9摩尔%)溶解于thf(146.42g)中,用隔膜泵进行脱气后,加入aibn(0.82g)再次进行脱气。然后在60℃下反应8小时,得到甲基丙烯酸酯的聚合物溶液。将该聚合物溶液滴加到甲醇(300ml),过滤出所得到的沉淀物。将该沉淀物用甲醇洗涤,进行减压干燥而得到甲基丙烯酸酯聚合物粉末p1。

<光取向聚合物合成例p2~p3>

使用表1所示组成,除此之外使用与光取向聚合物合成例p1相同的方法,合成甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2~p3。

[表1]

表1.

<聚合物合成例l1>

作为四羧酸二酐成分,使用tda4.85g,作为二异氰酸酯成分,使用ispda3.67g,作为二胺成分,使用ddm5.89g、me-dadpa0.35g、me-4apha0.25,在nmp85.06g中、室温下反应18小时,得到聚酰胺酸(l1)的浓度15wt%的溶液。

<聚合物合成例l2>

作为四羧酸二酐成分,使用tda4.47g,作为二异氰酸酯成分,使用ispda3.45g,作为二胺成分,使用da-2mg6.01g、me-dadpa1.32g,在nmp86.67g中、室温下反应18小时,得到聚脲(l2)的浓度15wt%的溶液。

<聚合物合成例l3>

作为二异氰酸酯成分,使用ispda7.11g,作为二胺成分,使用da-2mg6.45g、me-dadpa1.41g,在nmp84.84g中、室温下反应18小时,得到聚脲(l3)的浓度15wt%的溶液。

<实施例1>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p1中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p1(0.11g)、和光取向聚合物合成例p2中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2(0.25g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l1中得到的聚酰胺酸溶液l1(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液t1。该聚合物溶液t1直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<实施例2>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p1中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p1(0.11g)、和光取向聚合物合成例p2中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2(0.25g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l2中得到的聚脲溶液l2(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液t2。该聚合物溶液t2直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<实施例3>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p1中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p1(0.11g)、和光取向聚合物合成例p2中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2(0.25g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l3中得到的聚脲溶液l3(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液t3。该聚合物溶液t3直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<对照1>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p2中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2(0.36g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l1中得到的聚酰胺酸溶液l1(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液ct1。该聚合物溶液ct1直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<对照2>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p2中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2(0.36g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l2中得到的聚脲溶液l2(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液ct2。该聚合物溶液ct2直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<对照3>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p2中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2(0.36g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l3中得到的聚脲溶液l3(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液ct3。该聚合物溶液ct3直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<对照4>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p3中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p3(0.36g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l1中得到的聚酰胺酸溶液l1(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液ct4。该聚合物溶液ct4直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<对照5>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p3中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p3(0.36g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l2中得到的聚脲溶液l2(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液ct5。该聚合物溶液ct5直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<对照6>

向nmp(8.04g)加入光取向聚合物合成例p3中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p3(0.36g),室温下搅拌1小时进行溶解。向该溶液加入聚合物合成例l3中得到的聚脲溶液l3(5.6g)、和bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液ct6。该聚合物溶液ct6直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

<对照7>

向nmp(12.8g)加入光取向聚合物合成例p1中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p1(0.36g)、和光取向聚合物合成例p2中得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末p2(0.84g),室温下搅拌1小时进行溶解。加入bcs(6.0g)进行搅拌,由此得到聚合物溶液ct7。该聚合物溶液ct7直接作为用于形成液晶取向膜的液晶取向剂。

对于实施例1~3的液晶取向剂t1~3、和对照1~6的液晶取向剂ct1~ct6,所使用的聚合物种类和其wt%、对于实施例使用2种光取向聚合物而各光取向聚合物中的光反应性基团的量、各光取向聚合物中的“光反应性基团”及“液晶性基团”源自的单体种类和该单体中的“光反应性基团的量”、以及由它们推导的液晶取向剂中的“全部光反应性基团量”汇总示于以下的表2。

需要说明的是,对于表2中的“各光取向聚合物中的光反应性基团量”和“全部光反应性基团量”,例如可以如下那样求出。

即,实施例1的液晶取向剂t1中,使用光取向聚合物种类p1及p2,其总重量中,使用30wt%的p1、70wt%的p2。光取向聚合物种类p1中的“光反应性基团”源自的单体如上所述为ma1。ma2仅具有“液晶性基团”。“各光取向聚合物中的光反应性基团量”为“液晶性基团”和“光反应性基团”的总计设为100摩尔%时的“光反应性基团”的摩尔%的值,因此聚合物种类p1的“光反应性基团量”为100×{0.1/(0.1+0.9)}、为10摩尔%。另外,同样地光取向聚合物种类p2中的“光反应性基团量”为20摩尔%。

光取向聚合物中的“全部光反应性基团量”由光取向聚合物种类p1和p2的重量比、和上述光取向聚合物种类p1及p2中的“光反应性基团量”求出,由0.1摩尔%×0.3(p1种类源自30wt%)+0.2摩尔%×0.7(p2种类源自70wt%)求出为0.17摩尔%。

[表2]

表2.

<液晶单元的制作>

将实施例1中得到的液晶取向剂(t1)用0.45μm的过滤器过滤后,旋涂于带透明电极的玻璃基板上,在70℃的加热板上干燥90秒后,形成膜厚100nm的液晶取向膜。接着对于涂膜面借由偏光板照射313nm的紫外线5~50mj/cm2后,利用150℃的加热板加热10分钟,得到带液晶取向膜的基板。准备这种带液晶取向膜的基板2张,在一基板的液晶取向膜面设置6μm的间隔物后,使2张基板的摩擦方向平行来组合,残留液晶注入口来密封周围,制作单元间隙为4μm的空单元。向该空单元通过减压注入法注入液晶mlc-3019(默克株式会社制),密封注入口,得到液晶平行取向的液晶单元。

同样地使用实施例2、3中得到的液晶取向剂t2、t3以及对照1~7中得到的液晶取向剂ct1~7,制成液晶单元。

<取向性评价>

将实施例1~3、对照1~7中制作的液晶单元设置于以偏光轴正交的方式配置的2张偏光板之间,在电压未印加的状态下使背光源开灯,调整液晶单元的配置角度以使透过光的亮度最小。肉眼确认该液晶单元。若该液晶单元良好地取向、没有确认流动取向则作为“○”,虽然取向但是确认流动取向则作为“△”、若未取向则作为“×”。

<电压保持率(vhr)评价>

使用上述制作的液晶单元,在70℃温度下施加5v的电压60μs,测定16.67ms后的电压,电压可以保持多少作为电压保持率(vhr)计算。需要说明的是,电压保持率的测定使用toyotechnica制的电压保持率测定装置vhr-1。

实施例1~3和对照1~7的vhr的结果与<取向性评价>的结果和光取向聚合物成分中的“全部光反应性基团量”汇总示于表3。

[表3]

表3.

由表2可知,实施例1~3中,使用光反应性基团量互相不同的2种光取向聚合物、并且与聚酰胺酸或聚脲溶液混合,由此在大范围的uv照射量下表现出良好的取向性并且表现出良好的vhr。

具体而言,若对于实施例1~3和对照1~3进行比较则两者全部光反应性基团量大致相同程度(实施例1~3:0.17;对照1~3:0.20)并且两者中使用具有环氧基(源自hbage)和含氮芳香族杂环基的聚合物,由此vhr表现出大致相同程度的值。但是两者中,实施例1中,作为聚合物种类,使用2种(p1及p2),另一方面对照1中,作为聚合物种类,仅使用1种(p2)。由于这种不同,实施例1中直至uv照射量30mj/cm2为止确认良好的取向性,另一方面对照1中,uv照射量30mj/cm2下未取向,可知实施例1与对照1相比,在大范围的uv照射量下表现出良好的取向性。

若对于实施例1~3和对照4~6进行比较则两者全部光反应性基团量相同(实施例1~3:0.17;对照4~6:0.17),但是作为光取向聚合物种类,使用2种(p1及p2),另一方面对照3中,作为光取向聚合物种类,仅使用1种(p3)。由于这种不同,实施例1~3中直至uv照射量30mj/cm2为止确认良好的取向性,另一方面对照1中,uv照射量30mj/cm2下确认流动取向,可知实施例1~3与对照4~6相比,在大范围的uv照射量下表现出良好的取向性。另外可知,实施例1~3与对照7相比vhr提高。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1