液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件的制作方法_4

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与二 胺进行反应的方法等。
[0121] 此处,方法[I]中使用的含羟基的化合物例如可列举:甲醇、乙醇、丙醇等醇类;苯 酚、甲酚等酚类等。另外,卤化物例如可列举:溴代甲烷、溴代乙烷、溴代十八烷、氯代甲烷、 氯代十八烷、1,1,1-三氟-2-碘乙烷等,含环氧基的化合物例如可列举环氧丙烷等。
[0122] 方法[II]中使用的四羧酸二酯例如可通过使用所述醇类,将所述聚酰胺酸的合 成中所例示的四羧酸二酐进行开环而获得。方法[II]的反应优选为在适当的脱水催化剂 的存在下进行。脱水催化剂例如可列举:4-(4,6_二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基 吗啉鑰卤化物、羰基咪唑、磷系缩合剂等。方法[III]中使用的四羧酸二酯二卤化物例如可 通过使以所述方式获得的四羧酸二酯与亚硫酰氯等适当的氯化剂进行反应来获得。
[0123] 方法[II]及方法[III]中使用的二胺可列举聚酰胺酸的合成中所例示的二胺。此 外,聚酰胺酸酯可仅具有酰胺酸酯结构,也可以是酰胺酸结构与酰胺酸酯结构并存的部分 酯化物。
[0124] 〈聚酰亚胺〉
[0125] 本发明的液晶取向剂中所含有的聚酰亚胺例如可通过将以所述方式合成的聚酰 胺酸进行脱水闭环,加以酰亚胺化而获得。
[0126] 所述聚酰亚胺可以是将作为其前驱物的聚酰胺酸所具有的酰胺酸结构全部进行 脱水闭环而成的完全酰亚胺化物,也可以仅将酰胺酸结构的一部分进行脱水闭环而使酰胺 酸结构与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。就电特性的观点而言,本发明的聚酰亚胺 的酰亚胺化率优选为30 %以上,更优选为50 %~99 %,尤其优选为65 %~99 %。该酰亚胺 化率是相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构数量与酰亚胺环结构数量的合计,以百分率来表示酰 亚胺环结构数量所占的比例。此处,酰亚胺环的一部分也可以是异酰亚胺环。
[0127] 聚酰胺酸的脱水闭环优选为利用以下方法来进行:对聚酰胺酸进行加热的方法; 或者将聚酰胺酸溶解于有机溶剂中,在该溶液中添加脱水剂以及脱水闭环催化剂,视需要 进行加热的方法。其中,优选为利用后者的方法。
[0128] 在所述聚酰胺酸的溶液中添加脱水剂以及脱水闭环催化剂的方法中,脱水剂例如 可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相对于聚酰胺酸的酰胺酸结构的1摩尔,脱水 剂的使用比例优选为设为0. 01摩尔~20摩尔。脱水闭环催化剂例如可使用吡啶、三甲吡 啶、二甲吡啶、三乙基胺等三级胺。相对于所使用的脱水剂1摩尔,脱水闭环催化剂的使用 比例优选为设为0. 01摩尔~10摩尔。脱水闭环反应中使用的有机溶剂可列举聚酰胺酸的 合成中使用的有机溶剂。脱水闭环反应的反应温度优选为〇°C~180°C,更优选为KTC~ 150°C。反应时间优选为I. 0小时~120小时,更优选为2. 0小时~30小时。
[0129] 如上所述获得含有聚酰亚胺的反应溶液。该反应溶液可直接提供给液晶取向剂的 制备,也可以自反应溶液中去除脱水剂及脱水闭环催化剂后再提供给液晶取向剂的制备, 也可以将聚酰亚胺离析后再提供给液晶取向剂的制备,或者还可以将离析的聚酰亚胺纯化 后再提供给液晶取向剂的制备。这些纯化操作可依据公知的方法来进行。
[0130] 以所述方式获得的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺优选为当将其制成浓度为 10重量%的溶液时,具有IOmPa · S~SOOmPa · S的溶液粘度者,更优选为具有15mPa · S~ 500mPa*s的溶液粘度者。此外,所述聚合物的溶液粘度(mPa*s)是对使用该聚合物的良溶 剂(例如γ - 丁内醋、N-甲基-2-吡咯烷酮等)来制备的浓度为10重量%的聚合物溶液, 使用E型旋转粘度计在25°C下测定而得的值。对于聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺,利 用凝胶渗透色谱法(GPC)来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量优选为500~300, 000, 更优选为1,〇〇〇~200, 000。
[0131] 将特定聚有机硅氧烷(A)与聚合物(P)进行调配的比例优选为相对于特定聚有机 硅氧烷(A)与聚合物(P)的合计量,将特定聚有机硅氧烷(A)的比例设为2重量%以上。 通过设为2重量%以上,可充分获得抑制ODF不均产生的效果。更优选为4重量%~50重 量%,尤其优选为5重量%~40重量%。
[0132] 本发明的液晶取向剂中可含有的其他成分除了所述聚合物(P)以外,例如可列举 所述聚合物(P)以外的其他聚合物、分子内具有至少一个环氧基的化合物(以下也称为"含 环氧基的化合物")、官能性硅烷化合物等。
[0133] [其他聚合物]
[0134] 所述其他聚合物可用于改善溶液特性或电特性。所述其他聚合物例如可列举:不 具有所述杂环结构(a)的聚有机硅氧烷、聚酯、聚酰胺、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍 生物、聚(苯乙烯-苯基顺丁烯二酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。在将其他聚 合物添加于液晶取向剂中的情况下,相对于该组合物中的全部聚合物量,所述其他聚合物 的调配比率优选为50重量%以下,更优选为0. 1重量%~40重量%,尤其优选为0. 1重 量%~30重量%。
[0135] [含环氧基的化合物]
[0136] 含环氧基的化合物可用于提高液晶取向膜的与基板表面的粘接性或电特性。此 处,含环氧基的化合物例如可列举:乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇 二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、 1,6_己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、2,2_二溴新 戊二醇二缩水甘油醚、N,N,fK -四缩水甘油基-间苯二甲胺、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、N, N-二缩水甘油基-苄基胺、N,N_二缩水甘油基-氨基甲基环己烧、N,N_二缩水甘油基-环 己基胺等,来作为优选的化合物。除此以外,含环氧基的化合物的例子也可以使用国际公开 第2009/096598号记载的含环氧基的聚有机硅氧烷。
[0137] 在将这些环氧化合物添加于液晶取向剂中的情况下,相对于液晶取向剂中所含的 聚合物的合计100重量份,所述环氧化合物的调配比率优选为40重量份以下,更优选为0. 1 重量份~30重量份。
[0138] [官能性硅烷化合物]
[0139] 所述官能性硅烷化合物可出于提高液晶取向剂的印刷性的目的来使用。所述官能 性硅烷化合物例如可列举: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-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基 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-三乙氧基硅烷基丙基三 亚乙基三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4, 7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬 基乙酸酯、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬酸甲酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、 N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油氧基甲基三甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙 基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷等。
[0140] 在将这些官能性硅烷化合物添加于液晶取向剂中的情况下,相对于聚合物的合计 100重量份,所述官能性硅烷化合物的调配比率优选为2重量份以下,更优选为0. 02重量 份~0. 2重量份。
[0141] 除了所述化合物以外,所述其他成分例如可列举分子内具有至少1个氧杂环丁基 的化合物、双顺丁烯二酰亚胺化合物、抗氧化剂等。这些成分的种类及调配量可在不损及本 发明效果的范围内适当调整。
[0142]〈溶剂〉
[0143] 本发明的液晶取向剂被制备成所述特定聚有机硅氧烷(A)以及视需要调配的其 他成分优选为在适当的有机溶剂中分散或者溶解而成的液状组合物。
[0144] 所使用的溶剂例如可列举:N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内醋、γ-丁内酰胺、N, N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲醚、乳酸丁酯、 乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙 醚、乙二醇-异丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纤剂)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、 二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚乙 酸醋、二乙二醇单乙酿乙酸醋、二丙二醇单甲酿(dipropylene glycol monomethylether, DPM)、二异丁基酮、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊基醚、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。这 些溶剂可单独使用或者将2种以上混合使用。
[0145] 本发明的液晶取向剂的固体成分浓度(液晶取向剂的溶剂以外的成分的合计重 量在液晶取向剂的总重量中所占的比例)可考虑到粘性、挥发性等来适当选择,优选为1重 量%~10重量%的范围。即,本发明的液晶取向剂是通过以后述方式涂布于基板表面,优 选为进行加热,从而形成作为液晶取向膜的涂膜或者成为液晶取向膜的涂膜,但此时,在固 体成分浓度小于1重量%的情况下,该涂膜的膜厚变得过小,难以获得良好的液晶取向膜。 另一方面,在固体成分浓度超过10重量%的情况下,涂膜的膜厚变得过大,难以获得良好 的液晶取向膜,另外,液晶取向剂的粘性增大,涂布特性劣化。
[0146] 特别优选的固体成分浓度的范围根据在基板上涂布液晶取向剂时所使用的方法 而不同。例如在利用旋转器法的情况下,固体成分浓度特别优选为1. 5重量%~4. 5重量% 的范围。在利用印刷法的情况下,特别优选为将固体成分浓度设为3重量%~9重量%的 范围,由此将溶液粘度设为12mPa · s~50mPa · s的范围。在利用喷墨法的情况下,特别 优选为将固体成分浓度设为1重量%~5重量%的范围,由此将溶液粘度设为3mPa · s~ 15mPa *s的范围。制备本发明的液晶取向剂时的温度优选为10°C~50°C,更优选为20°C~ 30。。。
[0147] 〈液晶取向膜以及液晶显示元件〉
[0148] 本发明的液晶取向膜是由以所述方式制备的液晶取向剂来形成。另外,本发明的 液晶显示元件包括使用该液晶取向剂来形成的液晶取向膜。该液晶显示元件的驱动模式 并无特别限定,可应用于扭转向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭转向列(Super Twisted Nematic,STN)型、共面切换(In-Plane Switching,IPS)型、边缘场切换(Fringe Field Switching,FFS)型、垂直取向(Vertical Alignment,VA)型、多域垂直取向(Multidomain Vertical Alignment,MVA)型等多种驱动模式。优选为VA型、MVA型等垂直取向型的液晶 显示元件。
[0149] 本发明的液晶显示元件例如可利用包括以下的(1)~(3)的步骤的方法来制造。 步骤(1)根据所需的驱动模式来使用不同的基板。步骤(2)及步骤(3)在各驱动模式中共 用。
[0150] [步骤(1):涂膜的形成]
[0151] 首先,在基板上涂布本发明的液晶取向剂,继而对涂布面进行加热,由此在基板上 形成涂膜。
[0152] (1-1)在制造 TN型、STN型、VA型或者MVA型液晶显示元件的情况下,将设置有经 图案化的透明导电膜的两炔基板作为一对,在各基板的透明性导电膜的形成面上,优选为 利用胶版印刷法、旋转涂布法、辊涂布机法或者喷墨印刷法来分别涂布本发明的液晶取向 剂。此处,基板例如可使用:浮法玻璃、钠玻璃等玻璃;包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二 甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚(脂环式烯烃)等塑料的透明基板。设置于基板的一面 的透明导电膜可使用:包含氧化锡(SnO2)的奈塞(NESA)膜(美国PPG公司注册商标)、包 含氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)的氧化铟锡(indium tin oxide,ΙΤ0)膜等。为了获得经 图案化的透明导电膜,例如可利用以下方法:形成无图案的透明导电膜后,利用光蚀刻来形 成图案的方法;形成透明导电膜时使用具有所需图案的遮罩的方法等。涂布液晶取向剂时, 为了使基板表面以及透明导电膜与涂膜的粘接性更良好,也可以对基板表面中形成涂膜的 面,实施预先涂布官能性硅烷化合物、官能性钛化合物等的预处理。
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