液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件及其制造方法。本发明提供一种液晶取向剂，其提供在使用有机溶剂作为清洗液的情况下的耐清洗性(耐溶剂性)良好的液晶取向膜。所述液晶取向剂含有聚合物(S)，所述聚合物(S)通过单体组成中包含1分子中具有1个烷氧基硅烷基的烷氧基硅烷化合物(A)、及1分子中具有2个以上烷氧基硅烷基的烷氧基硅烷化合物(B)的聚合而获得。另外，相对于烷氧基硅烷化合物(A)，聚合物(S)的聚合中使用的烷氧基硅烷化合物(B)为3摩尔％～30摩尔％。
【专利说明】液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]作为液晶显示元件,除了扭转向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭转向列(SuperTwisted Nematic, STN)型等所代表的使用具有正介电各向异性的向列型液晶(nematicliquid crystal)的水平取向模式的液晶显示元件以外,还已知使用具有负介电各向异性的向列型液晶的垂直(homeotropic)取向模式的垂直取向(Vertical Alignment, VA)型液晶显示元件等各种液晶显示元件。这些液晶显示元件具备具有使液晶分子在一定方向上取向的功能的液晶取向膜。构成该液晶取向膜的材料已知有聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚有机硅氧烷等，特别是包含聚酰胺酸或者聚酰亚胺的液晶取向膜由于耐热性、机械强度、与液晶分子的亲和性优异等，故而很久以来就优选使用(参照专利文献I~专利文献3)。制造液晶显示元件时 ，液晶取向膜是使用这些聚合物成分溶解于有机溶剂中而成的液晶取向剂来形成。
[0003]另外，专利文献4中公开了含有如下聚有机硅氧烷的液晶取向剂，该聚有机硅氧烷是使3官能及4官能的水解性硅烷化合物的混合物在乙二酸以及醇的存在下进行反应而获得。该专利文献4中说明:由所述液晶取向剂形成的液晶取向膜的垂直取向性以及耐热性优异。
[0004]另外，近年来提出有聚合物稳定取向(Polymer Sustained Alignment, PSA)模式的液晶显示元件。PSA模式为如下技术:在包含至少I块带有图案状导电膜的基板的一对基板的间隙中，夹持含有聚合性化合物的液晶组合物，在对导电膜间施加电压的状态下照射紫外线，使聚合性化合物进行聚合，由此表现出预倾角特性来控制液晶的取向方向。依据该技术，可通过将导电膜设为特定的构成来实现视角的放大以及液晶分子响应的高速化，多域垂直取向(Mult1-domain Vertical Alignment,MVA)型面板中不可避免的透射率以及对比度不足的问题也被消除。
[0005]另外，最近，提出了涉及代替PSA模式的更新颖的显示模式的技术(专利文献5)。该技术预想:对包括具有光官能性的肉桂酸酯结构的聚酰亚胺薄膜照射无偏光的紫外线，利用由肉桂酸酯结构的光异构化所引起的分子旋转来赋予所需的预倾角表现性。
[0006][现有技术文献]
[0007][专利文献]
[0008][专利文献I]日本专利特开平4-153622号公报
[0009][专利文献2]日本专利特开昭56-91277号公报
[0010][专利文献3]日本专利特开平11-258605号公报
[0011][专利文献4]日本专利特开平9-281502号公报
[0012][专利文献5]美国专利申请公开第2009/0325453号说明书
【发明内容】
[0013] 出于将附着于涂膜表面的异物去除等目的，所述各种方法中使用液晶取向剂来形成的涂膜有时会使用有机溶剂进行清洗。该清洗步骤中，通常使用液晶取向剂中所含的聚合物成分的不良溶剂作为清洗液。另一方面，在所述步骤进行清洗时，通过使涂膜表面与清洗液接触，而于清洗液中溶解聚合物成分。该情况下，涂膜的膜厚减少，担忧所形成的液晶取向膜中无法表现出所需的液晶取向性或电特性。
[0014]本发明是鉴于所述情况而形成，其目的之一在于提供一种液晶取向剂，该液晶取向剂提供在使用有机溶剂作为清洗液的情况下的耐清洗性(耐溶剂性)良好的液晶取向膜。
[0015]依据本发明，所述课题是由如下液晶取向剂来达成，所述液晶取向剂含有聚合物
(S)，该聚合物(S)是通过单体组成中包含I分子中具有I个烷氧基硅烷基的烷氧基硅烷化合物(A)、与I分子中具有2个以上烷氧基娃烷基的烷氧基硅烷化合物(B)的聚合而获得，并且相对于所述烷氧基硅烷化合物(A)，所述聚合物(S)的聚合中所使用的所述烷氧基硅烷化合物(B)为3摩尔％~30摩尔％。所述聚合物(S)也可以经过在例如碱金属化合物或者有机喊的存在下，将烷氧基硅烷(A)与烷氧基硅烷(B)进行水解或者水解.缩合的步骤来合成。
[0016][发明的效果]
[0017]本发明的液晶取向剂可提供在利用有机溶剂对所形成的涂膜进行清洗的情况下的耐清洗性良好的液晶取向膜。因此，由本发明的液晶取向剂所获得的液晶取向膜在清洗后仍具有充分的膜厚，例如即便应用于之前已知的VA型液晶显示元件、PSA模式或者更新的显示模式的液晶显示元件，也能够实现所期望的显示品质。另外，就制品良率的观点而言也有利。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示经图案化为狭缝状的透明电极的电极图案的图。
[0019]图2是FFS型液晶显示元件的概略构成图。
[0020]图3(a)及图3(b)是上电极的平面示意图。图3(a)是上电极的俯视图，图3 (b)是上电极的部分放大图。
[0021][符号的说明]
[0022]10:液晶显示元件
[0023]lla、llb:玻璃基板
[0024]12:底电极
[0025]13:氮化硅膜
[0026]14:上电极
[0027]15a、15b:液晶取向膜
【具体实施方式】
[0028]本发明的液晶取向剂含有通过单体组成中包含烷氧基硅烷化合物的聚合而获得的聚合物(S)。以下，对本发明的液晶取向剂中所含的各成分、以及视需要而任意调配的其他成分进行说明。
[0029]<聚合物⑶>
[0030]聚合物(S)是使用I分子中具有I个烷氧基硅烷基的烷氧基硅烷化合物(A)、与I分子中具有2个以上烷氧基硅烷基的烷氧基硅烷化合物(B)来作为单体而获得的聚合物。[0031 ](烷氧基硅烷化合物(A))
[0032]所述烷氧基硅烷化合物(A)只要具有I个烷氧基硅烷基，则并无特别限定，可以是单烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷中的任一种。另外，烷氧基硅烷化合物(A)例如可具有环氧基、乙烯基、烯丙基、苯乙烯基、(甲基)丙烯酰基、氨基、异氰酸S1、Iif 倉。
[0033]作为烷氧基硅烷化合物(A)，具体而言，例如，单烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷以及三烷氧基硅烷的具体例例如可列举:
[0034]3_缩水甘油氧基丙基二甲氧基硅烷、3_缩水甘油氧基丙基二乙氧基硅烷、3_缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3_缩水甘油氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、2_缩水甘油氧基乙基三甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基三乙氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基甲基二乙氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基二甲基甲氧基硅烷、
2-缩水甘油氧基乙基二甲基乙氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基三甲氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基三乙氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基甲基二甲氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基甲基二乙氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基二甲基甲氧基硅烷、4-缩水甘油氧基丁基二甲基乙氧基硅烷、2-(3，4_环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3，4_环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(3，4_环氧基环己基)丙基三甲氧基硅烷、3-(3，4_环氧基环己基)丙基三乙氧基硅烷等含环氧基的硅烷化合物；
[0035]3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三氯硅烷、3_(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、
3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基三氯硅烷、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、2_(甲基)丙烯酰氧基乙基三乙氧基硅烷、4-(甲基)丙烯酰氧基丁基三氯硅烷、4-(甲基)丙烯酰氧基丁基三甲氧基硅烷、4-(甲基)丙烯酰氧基丁基二乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酸氧基丁基二甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酸氧基戍基二甲氧基硅烷、3_(甲基)丙烯酰氧基己基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基庚基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基辛基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基壬基三甲氧基硅烷、3_(甲基)丙烯酰氧基癸基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基十一烷基三甲氧基硅烷、3_(甲基)丙烯酰氧基十二烷基三甲氧基硅烷等含(甲基)丙烯酰基的硅烷化合物；
[0036]甲基三氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基二乙氧基硅烷、甲基二氣硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二氯硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、氣二甲基硅烷、甲氧基二甲基硅烷、乙氧基二甲基硅烷、氣二甲基硅烷、漠二甲基硅烷、鹏二甲基硅烷、甲氧基二甲基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、十二烷基二乙氧基硅烷、十八烷基二氣硅烷、十八烷基二甲氧基硅烷、乙烯基二氣硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、稀丙基二氣硅烷、稀丙基二甲氧基硅烷、稀丙基二乙氧基硅烷等其他的硅烷化合物等。另外，四烷氧基硅烷的具体例例如可列举:四丁氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四丙氧基硅烷等。此外，本说明书中“(甲基)丙烯酰氧基”是包含“丙烯酰氧基”以及“甲基丙烯酰氧基”的含义。所述烷氧基硅烷化合物(A)可将所述化合物中的I种单独使用或者将2种以上组合使用。
[0037]就提高聚合物(S)的分子量的方面等而言，烷氧基硅烷化合物(A)优选为包含三烷氧基硅烷。相对于反应所使用的烷氧基硅烷化合物(A)的合计量，三烷氧基硅烷的使用比例优选为设为80摩尔％以上，更优选为设为90摩尔％以上，尤其优选为设为95摩尔％以上。
[0038]于使用四烷氧基硅烷作为烷氧基硅烷化合物(A)的情况下，相对于烷氧基硅烷化合物(A)与烷氧基硅烷化合物(B)的总摩尔数，所述四烷氧基硅烷的使用比例优选为30摩尔％以下。通过设为所述范围，可将通过合成而获得的聚合物(S)的分子量设为优选的范围。另外，能够抑制聚合物(S)的凝胶化或析出，能够获得保存稳定性优异的聚合物溶液。更优选为20摩尔％以下，尤其优选为15摩尔％。
[0039](烷氧基硅烷化合物(B))
[0040]所述烷氧基硅烷化合物(B)只要具有2个以上的烷氧基硅烷基，则并无特别限定，例如可列举下述式(B')所表示的化合物等。
[0041][化I]
[0042]
【权利要求】
1.一种液晶取向剂，其特征在于:含有聚合物(S)，所述聚合物(S)是通过单体组成中包含I分子中具有I个烷氧基硅烷基的烷氧基硅烷化合物(A)、及I分子中具有2个以上烷氧基娃烷基的烷氧基硅烷化合物(B)的聚合而获得，并且 相对于所述烷氧基硅烷化合物(A)，所述聚合物(S)的聚合中使用的所述烷氧基硅烷化合物⑶为3摩尔％~30摩尔％。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其特征在于:相对于所述烷氧基硅烷化合物(A)与所述烷氧基硅烷化合物(B)的总摩尔数，所述烷氧基硅烷化合物(A)中所含的四烷氧基硅烷的量为30摩尔％以下。
3.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂，其特征在于:所述聚合物(S)具有环氧基。
4.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂，其特征在于:含有所述聚合物(S)与选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺所组成的组群中的至少一种聚合物(P)作为聚合物成分。
5.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂，其特征在于:含有具有聚合性双键的聚有机硅氧烷作为所述聚合物(S)。
6.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂，其特征在于:含有聚有机硅氧烷作为所述聚合物(S)，所述聚有机硅氧烷含有具有使液晶分子取向的功能的液晶取向性基。
7.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂，其特征在于:含有聚有机硅氧烷作为所述聚合物(S)，所述聚有机硅氧烷具有可通过光异构化反应或者光二聚化反应而对膜赋予各向异性的光取向性基。
8.一种液晶显示元件的制造方法，其特征在于包括: 将根据权利要求1至6中任一项所述的液晶取向剂分别涂布于具有导电膜的一对基板的所述导电膜上，继而对其加热而形成涂膜的步骤；以所述涂膜隔着包含液晶性化合物的液晶层而相对的方式，将形成有所述涂膜的一对基板对向配置而构筑液晶单元的步骤；以及在对所述一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下对所述液晶单元进行光照射的步骤。
9.根据权利要求8所述的液晶显示元件的制造方法，其特征在于:使所述液晶层中含有具有烯基结构的化合物作为所述液晶性化合物。
10.一种液晶显示元件的制造方法，其特征在于包括:取向处理步骤，使用根据权利要求7所述的液晶取向剂，在基板上形成涂膜，继而，在一定方向对基板面进行光照射，对所述涂膜赋予各向异性。
11.一种液晶取向膜，其特征在于:由根据权利要求1至7中任一项所述的液晶取向剂来形成。
12.一种液晶显示元件，其特征在于:具备根据权利要求11所述的液晶取向膜。
【文档编号】C09K19/56GK103980911SQ201410025139
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】樫下幸志, 平野哲, 吉泽满代 申请人:Jsr株式会社