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CN105659154A - 液晶取向处理剂、液晶取向膜和液晶表示元件 - Google Patents

液晶取向处理剂、液晶取向膜和液晶表示元件 Download PDF

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CN105659154A CN201480057984.5A CN201480057984A CN105659154A CN 105659154 A CN105659154 A CN 105659154A CN 201480057984 A CN201480057984 A CN 201480057984A CN 105659154 A CN105659154 A CN 105659154A
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Abstract

本发明的目的在于,提供即使长时间暴露于高温和光照射后,垂直取向性也不会降低的液晶取向膜。并且,提供能够提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制液晶表示元件的边框附近在高温高湿条件下发生表示不均、进而抑制电压保持率降低的液晶取向膜。一种液晶取向剂,其含有:使具有侧链的烷氧基硅烷缩聚而成的聚硅氧烷,所述侧链使液晶垂直取向;以及,使具有侧链的烷氧基硅烷缩聚而成的聚硅氧烷,所述侧链的结构中包含光反应性基团。其中,使液晶垂直取向的侧链和结构中包含光反应性基团的侧链不存在于同一聚硅氧烷中。

Description

液晶取向处理剂、液晶取向膜和液晶表示元件
技术领域
本发明涉及用于制造液晶表示元件的液晶取向处理剂、由该液晶取向处理剂得到的液晶取向膜、以及使用了该液晶取向膜的液晶表示元件。
背景技术
液晶表示元件现在作为用于实现体积薄/质量轻的表示设备而被广泛使用。通常,该液晶表示元件为了确定液晶的取向状态而使用液晶取向膜。
作为液晶取向膜要求的一个特性,有将液晶分子相对于基板面的取向倾斜角保持为任意值、即控制液晶预倾角。已知该预倾角的大小可通过对构成液晶取向膜的聚酰亚胺的结构进行选择来变更。通过聚酰亚胺的结构来控制预倾角的技术之中,将具有侧链的二胺用作一部分聚酰亚胺原料的方法能够根据该二胺的使用比例来控制预倾角,因此较容易获得目标的预倾角,作为增加预倾角的手段是有用的(例如参照专利文献1)。另外,针对这样地用于增大液晶预倾角的二胺成分,还进行了用于改善预倾角的稳定性、工艺依赖性的结构研究,作为其中使用的侧链结构,提出了包含苯基、环己基等环结构的结构(例如参照专利文献2)。
近年来,由包含聚硅氧烷系聚合物的组合物形成的无机系树脂覆膜被用于层间绝缘膜、保护膜、以及液晶取向膜。其中,对于液晶表示元件而言,为了改善液晶相对于热的取向性,或者为了提高液晶取向膜的膜硬度且改善液晶取向处理剂的印刷涂布性,提出了使用聚硅氧烷系聚合物的液晶取向处理剂和液晶取向膜(例如参照专利文献3和4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平2-282726号公报
专利文献2:日本特开平9-278724号公报
专利文献3:日本特开2001-27761号公报
专利文献4:国际公开公报第2008/044644号
发明内容
发明要解决的问题
液晶取向膜还用于控制液晶相对于基板的角度、即液晶的预倾角。尤其是,VA(VerticalAlignment,垂直取向)模式、PSA(PolymerSustainedAlignment,聚合物稳定取向)模式等需要使液晶垂直取向,因此,对液晶取向膜要求使液晶垂直取向的能力(也称为垂直取向性、高预倾角)。进而,对于液晶取向膜而言,不仅要求高垂直取向性,其稳定性也是重要的。尤其是,为了获得高亮度而使用了放热量大、光照射量多的背光的液晶表示元件例如汽车导航系统、大型电视有时在长时间暴露于高温和光照射的环境下使用或者放置。在这种严苛条件下,垂直取向性降低时,会发生无法获得初期的表示特性或者表示产生不均等问题。
近年来,面向智能手机、便携电话等移动用途而使用了液晶表示元件。这些用途中,为了确保尽可能多的表示面,需要使用于粘接液晶表示元件的基板之间的密封剂的宽度窄于以往。进而,由于上述理由,还要求将密封剂的描画位置设在与密封剂的粘接性弱的液晶取向膜的端部所接触的位置或者液晶取向膜的上部。此时,由于在高温高湿条件下使用,水容易混入至密封剂与液晶取向膜之间,液晶表示元件的边框附近发生表示不均。
另外,液晶表示元件内混入水时,液晶表示元件的一个电特性即电压保持率大幅降低,容易发生液晶表示元件的一个表示不良即余像不良(也称为线余像),无法获得可靠性高的液晶表示元件。
因而,本发明的目的在于,提供兼具上述特性的液晶取向处理剂。即,本发明的目的在于,提供即使长时间暴露于高温和光照射后,垂直取向性也不会降低的液晶取向膜。另外,其目的在于,提供能够提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制液晶表示元件的边框附近在高温高湿条件下发生表示不均、进而抑制电压保持率降低的液晶取向膜。
另外,提供具有上述液晶取向膜的液晶表示元件、能够赋予上述液晶取向膜的液晶取向处理剂。
进而,本发明的目的在于,提供具备与上述要求相符的液晶取向膜的液晶表示元件。
用于解决问题的方案
本发明人进行了深入研究,结果发现:含有将特定结构的烷氧基硅烷缩聚而得到的聚硅氧烷的液晶取向处理剂对于实现上述目的而言是极其有效的,从而完成了本发明。
即,本发明具有如下主旨。
(1)一种液晶取向处理剂,其含有(A)成分的聚硅氧烷和(B)成分的聚硅氧烷,
(A)成分是将包含下述式[1a]所示的烷氧基硅烷的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷,其中,该烷氧基硅烷成分不含下述式[1b]所示的烷氧基硅烷,
(A1)m1Si(A2)n1(OA3)p1[1a]
[式中,A1表示选自下述式[1-1]和式[1-2]所示结构中的至少1种结构,
A2各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,
A3各自独立地表示碳数1~5的烷基,
m1表示1或2的整数,
n1表示0~2的整数,
p1表示0~3的整数,其中,m1+n1+p1为4],
-Y7--Y8[1-2]
(式中,Y1表示单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-,
Y2表示单键或-(CH2)b-(b为1~15的整数),
Y3表示单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-,
Y4表示选自苯环、环己烷环或杂环中的2价环状基团或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团,前述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,
Y5表示选自苯环、环己烷环或杂环中的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,
n表示0~4的整数,
Y6表示碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的含氟烷氧基,
Y7表示单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-,
Y8表示碳数8~22的烷基或碳数6~18的含氟烷基),
(B)成分是将包含下述式[1b]所示的烷氧基硅烷的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷,其中,该烷氧基硅烷成分不含前述式[1a]所示的烷氧基硅烷,
(B1)m2si(B2)n2(oB3)p2[1b]
(式中,B1各自独立地表示具有乙烯基、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,
B2各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,
B3各自独立地表示碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基烷基,
m2表示1或2的整数,
n2表示0~2的整数,
p2表示0~3的整数,其中,m2+n2+p2为4)。
(2)根据上述(1)所述的液晶取向处理剂,其中,式[1b]所示的烷氧基硅烷为选自由烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、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、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)丙酯和甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯组成的组中的至少1种。
(3)根据上述(1)所述的液晶取向处理剂,其中,式[1b]所示的烷氧基硅烷为选自由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和2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷组成的组中的至少1种。
(4)根据上述(1)~上述(3)中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为(C)成分,含有将包含下述式[1c]所示的烷氧基硅烷的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷,其中,该烷氧基硅烷成分不含前述式[1a]和前述式[1b]所示的烷氧基硅烷,
(D1)n3si(OD2)4-n3[1c]
(式中,D1各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,
D2各自独立地表示碳数1~5的烷基,
n3表示0~3的整数)。
(5)根据上述(1)~上述(4)中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,前述液晶取向处理剂中含有选自由甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、1-己醇、环己醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丙基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单丙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇二甲基醚、糠醇、以及下述式[X1]、式[X2]和式[X3]所示溶剂组成的组中的至少一种溶剂,
(式中,X1表示碳数1~3的烷基,X2表示碳数1~3的烷基,X3表示碳数1~4的烷基)。
(6)根据上述(1)~上述(5)中任一项所述的液晶取向处理剂,其含有选自由N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯和1,3-二甲基咪唑啉酮组成的组中的至少一种溶剂。
(7)一种液晶取向膜,其是使用上述(1)~上述(6)中任一项所述的液晶取向处理剂而得到的。
(8)一种液晶取向膜,其是使用上述(1)~上述(6)中任一项所述的液晶取向处理剂通过喷墨法而得到的。
(9)一种液晶表示元件,其具有上述(7)或上述(8)所述的液晶取向膜。
(10)根据上述(7)或上述(8)所述的液晶取向膜,其特征在于,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且经由如下工序而制造的液晶表示元件,所述工序为:在前述一对基板之间配置液晶组合物,所述液晶组合物包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性化合物,边对前述电极间施加电压边使前述聚合性化合物聚合。
(11)一种液晶表示元件,其特征在于,其具有上述(10)所述的液晶取向膜。
(12)根据上述(7)或上述(8)所述的液晶取向膜,其特征在于,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且经由如下工序而制造的液晶表示元件,所述工序为:在前述一对基板之间配置液晶取向膜,所述液晶取向膜包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团,边对前述电极间施加电压边使前述聚合性基团聚合。
(13)一种液晶表示元件,其特征在于,其具有上述(12)所述的液晶取向膜。
发明的效果
本发明的含有由特定结构的烷氧基硅烷得到的聚硅氧烷的液晶取向处理剂可提供显示高且稳定的垂直取向性且能够提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制液晶表示元件的边框附近在高温高湿条件下发生表示不均、进而抑制电压保持率降低的液晶取向膜。因此,具有由此得到的液晶取向膜的液晶表示元件成为具有高可靠性的液晶表示元件。
具体实施方式
本发明人进行了深入研究,结果发现如下见解,从而完成了本发明。
本发明涉及含有下述(A)成分的聚硅氧烷和(B)成分的聚硅氧烷的液晶取向处理剂、使用该液晶取向处理剂而得到的液晶取向膜、以及具有该液晶取向膜的液晶表示元件。
(A)成分:将包含下述式[1a]所示的烷氧基硅烷(也称为特定烷氧基硅烷(a))的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷(也称为特定聚硅氧烷(A))。此时,该烷氧基硅烷成分不含下述式[1b]所示的烷氧基硅烷。
(A1)m1Si(A2)n1(OA3)p1[1a]
(式[1a]中,A1表示选自下述式[1-1]和式[1-2]所示结构(也统称为特定侧链结构)中的至少1种结构,A2各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,A3各自独立地表示碳数1~5的烷基,m1表示1或2的整数,n1表示0~2的整数,p1表示0~3的整数。其中,m1+n1+p1表示整数4)。
(式[1-1]中,Y1表示单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-,Y2表示单键或-(CH2)b-(b为1~15的整数),Y3表示单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-,Y4表示选自苯环、环己烷环或杂环中的2价环状基团或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团,前述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,Y5表示选自苯环、环己烷环或杂环中的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,n表示0~4的整数,Y6表示碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的含氟烷氧基)。
-Y7--Y8[1-2]
(式[1-2]中,Y7表示单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-,Y8表示碳数8~22的烷基或碳数6~18的含氟烷基)。
(B)成分:将包含下述式[1b]所示的烷氧基硅烷(也称为特定烷氧基硅烷(b))的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷(也称为特定聚硅氧烷(B))。此时,该烷氧基硅烷成分不含前述式[1a]所示的烷氧基硅烷。
(B1)m2si(B2)n2(oB3)p2[1b]
(式[1b]中,B1各自独立地表示具有乙烯基、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,B2各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,B3各自独立地表示碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基烷基,m表示1或2的整数,n表示0~2的整数,p表示0~3的整数。其中,m+n+p为4)。
本发明的(A)成分中的特定烷氧基硅烷(a)所含的特定侧链结构的使液晶垂直取向的能力高。其中,前述式[1-1]所示的结构在侧链部位具有苯环、环己基环或杂环或者具有类固醇骨架的碳数17~25的2价有机基团。这些环和有机基团的侧链结构显示刚直的结构,因此,使用了具有式[1-1]所示特定侧链结构的垂直液晶取向膜的液晶表示元件能够获得高且稳定的液晶垂直取向性。
另外,本发明的(B)成分中的特定烷氧基硅烷(b)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。已知的是,这些有机基团通过热、紫外线照射而发生反应。并且,这些有机基团与密封剂中包含的化合物的反应基团通过热、紫外线而发生伴有化学键合的化学反应。因此,使用了本发明的液晶取向处理剂时,通过制作液晶表示元件时的密封剂的固化工序、即紫外线照射工序或烧成工序,液晶取向膜中的上述有机基团与密封剂所包含的化合物的反应基团发生化学反应而使密封剂与液晶取向膜进行化学键合,从而能够提高它们的粘接性。
从以上的观点出发,本发明的液晶取向处理剂可形成显示高且稳定的垂直取向性、且能够提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制液晶表示元件的边框附近在高温高湿条件下发生表示不均、进而抑制电压保持率降低的液晶取向膜。
以下更详细地说明本发明的实施方式。
<特定烷氧基硅烷(a)·特定聚硅氧烷(A)>
本发明的(A)成分中的特定聚硅氧烷(A)是将包含下述式[1a]所示的特定烷氧基硅烷(a)的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷。此时,该烷氧基硅烷成分不含前述特定烷氧基硅烷(b)。
(A1)m1Si(A2)n1(OA3)p1[1a]
式[1a]中,A1表示下述式[1-1]或式[1-2]所示的特定侧链结构。
式[1-1]中,Y1表示单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-。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)、-O-、-CH2O-或-COO-。更优选为单键、-(CH2)a-(a为1~10的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。
式[1-1]中,Y2表示单键或-(CH2)b-(b为1~15的整数)。其中,优选为单键或-(CH2)b-(b为1~10的整数)。
式[1-1]中,Y3表示单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-。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)、-O-、-CH2O-或-COO-。更优选为单键、-(CH2)c-(c为1~10的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。
式[1-1]中,Y4为选自苯环、环己烷环或杂环中的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,Y4可以为选自具有类固醇骨架的碳数17~25的有机基团中的2价有机基团。其中,从合成容易度的观点出发,优选为苯环、环己烷环或具有类固醇骨架的碳数17~51的有机基团。
式[1-1]中,Y5表示选自苯环、环己烷环或杂环中的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。
式[1-1]中,n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0~2。
式[1-1]中,Y6表示碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的含氟烷氧基。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。
作为式[1-1]中的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6和n的优选组合,可列举出与国际公开公报第2011/132751(2011.10.27公开)的13项~34项的表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,本发明中的Y1~Y6示作Y1~Y6,但Y1~Y6可理解为Y1~Y6。另外,国际公开公报的各表记载的(2-605)~(2-629)中,本发明中的具有类固醇骨架的碳数17~51的有机基团被示作具有类固醇骨架的碳数12~25的有机基团,但具有类固醇骨架的碳数12~25的有机基团可理解为具有类固醇骨架的碳数17~51的有机基团。
-Y7--Y8[1-2]
式[1-2]中,Y7表示单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-。其中,优选为单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-CON(CH3)-或-COO-。更优选为单键、-O-、-CONH-或-COO-。
式[1-2]中,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。
作为本发明的特定侧链结构,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[1-1]所示的结构。
式[1a]中,A2各自独立地为氢原子或碳数1~5的烷基。其中,优选为氢原子或碳数1~3的烷基。
式[1a]中,A3各自独立地为碳数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。
式[1a]中,m1为1或2的整数。其中,从合成的观点出发,优选为1。
式[1a]中,n1为0~2的整数。
式[1a]中,p1为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。
式[1a]中,m1+n1+p1为4。
作为式[1a]所示的特定烷氧基硅烷(a)的具体例,可列举出下述式[1a-1]~式[1a-10]和式[1a-13]~式[1a-32]所示的烷氧基硅烷。
(式[1a-1]~式[1a-10]和式[1a-13]~式[1a-18]中,R1各自独立地表示碳数1~3的烷基,R2各自独立地表示碳数1~3的烷基,m表示2或3,n表示0或1,其中,m+n为3)。
(式[1a-19]~式[1a-22]中,R1各自独立地表示碳数1~3的烷基,R2各自独立地表示碳数1~3的烷基,m表示2或3,n表示0或1,其中,m+n为3,R3各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-OCH2-、-CH2O-、-COOCH2-或-CH2OCO-,R4各自独立地表示碳数1~12的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基)。
(式[1a-23]和式[1a-24]中,R1各自独立地表示碳数1~3的烷基,R2各自独立地表示碳数1~3的烷基,m表示2或3,n表示0或1,其中,m+n为3,R3各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-OCH2-、-CH2O-、-COOCH2-或-CH2OCO-,R4各自独立地表示氟基、氰基、三氟甲烷基、硝基、偶氮基、甲酰基、乙酰基、乙酰氧基或羟基)。
(式[1a-25]~式[1a-31]中,R1各自独立地表示碳数1~3的烷基,R2各自独立地表示碳数1~3的烷基,m表示2或3,n表示0或1,其中,m+n为3,R3各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-OCH2-、-CH2O-、-COOCH2-或-CH2OCO-,R4各自独立地表示碳数1~12的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基)。
(式[1a-32]中,R1各自独立地表示碳数1~3的烷基,R2各自独立地表示碳数1~3的烷基,m表示2或3,n表示0或1,其中,m+n为3,B4表示任选被氟原子取代的碳数3~20的烷基,B3表示1,4-环亚己基或1,4-亚苯基,B2表示氧原子或COO-*(其中,附带“*”的键与B3进行键合。),B1为氧原子或COO-*(其中,附带“*”的键与(CH2)a2进行键合。)。另外,a1表示0或1的整数,a2表示2~10的整数,a3表示0或1的整数)。
上述式[1a-1]~式[1a-10]和式[1a-13]~式[1a-32]所示的烷氧基硅烷中,从液晶垂直取向性的观点出发,特别优选结构的烷氧基硅烷是式[1a-9]、式[1a-10]、式[1a-13]~式[1a-21]、式[1a-25]~式[1a-28]或式[1a-32]所示的烷氧基硅烷。
本发明的特定聚硅氧烷(A)中的特定烷氧基硅烷(a)可根据特定聚硅氧烷(A)在溶剂中的溶解性、制成垂直液晶取向膜时的液晶垂直取向性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。另外,可以向1种或2种以上的特定烷氧基硅烷(a)中混合其它烷氧基硅烷(例如后述的特定烷氧基硅烷(c))并使用。
<特定烷氧基硅烷(b)·特定聚硅氧烷(B)>
本发明的(B)成分中的特定聚硅氧烷(B)是将包含下述式[1b]所示的特定烷氧基硅烷(b)的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷。此时,该烷氧基硅烷成分不含前述特定烷氧基硅烷(a)。
(B1)m2si(B2)n2(oB3)p2[1b]
式[1b]中,B1各自独立地为具有乙烯基、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,优选为具有乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基或脲基的碳数2~12的有机基团。更优选为具有甲基丙烯酰基、丙烯酰基或脲基的碳数2~12的有机基团。
式[1b]中,B2各自独立地为氢原子或碳数1~5的烷基。其中,优选为氢原子或碳数1~3的烷基。
式[1b]中,B3各自独立地为碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基烷基。其中,从缩聚反应性的观点出发,优选为碳数1~3的烷基。
式[1b]中,m2为1或2的整数。其中,从合成的观点出发,优选为1。
式[1b]中,n2为0~2的整数。
式[1b]中,p2为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。
式[1b]中,m2+n2+p2为4。
作为式[1b]所示的特定烷氧基硅烷(b)的具体例,可列举出烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、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-(苯基氨基)丙基]硅烷、3-巯基丙基(二甲氧基)甲基硅烷、(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷、(3-巯基丙基)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2-(三乙氧基甲硅烷基)乙酯、甲基丙烯酸2-(三甲氧基甲硅烷基)乙酯、丙烯酸2-(三乙氧基甲硅烷基)乙酯、丙烯酸2-(三甲氧基甲硅烷基)乙酯、甲基丙烯酸(三乙氧基甲硅烷基)甲酯、甲基丙烯酸(三甲氧基甲硅烷基)甲酯、丙烯酸(三乙氧基甲硅烷基)甲酯、丙烯酸(三甲氧基甲硅烷基)甲酯、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、γ-脲丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三丙氧基硅烷、(R)-N-1-苯基乙基-N’-三乙氧基甲硅烷基丙基脲、(R)-N-1-苯基乙基-N’-三甲氧基甲硅烷基丙基脲、1-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]脲等。
其中,优选的是,因光而发生自由基反应的烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、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、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)丙酯或甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯。
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。
本发明的特定聚硅氧烷(B)中的特定烷氧基硅烷(b)可根据特定聚硅氧烷(B)在溶剂中的溶解性、制成垂直液晶取向膜时的液晶垂直取向性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。另外,可以向1种或2种以上的特定烷氧基硅烷(b)中混合其它烷氧基硅烷(例如后述的特定烷氧基硅烷(c))并使用。
<特定烷氧基硅烷(c)·特定聚硅氧烷(C)>
本发明的液晶取向处理剂优选使用将包含下述式[1c]所示的烷氧基硅烷(也称为特定烷氧基硅烷(c))的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷(也称为特定聚硅氧烷(c))。此时,该烷氧基硅烷成分不含前述特定烷氧基硅烷(a)和前述特定烷氧基硅烷(b)。
(D1)n3si(oD2)4-n3[1c]
式[1c]中,D1各自独立地为氢原子或碳数1~5的烷基,它们任选被卤素原子、氮原子、氧原子、硫原子取代。其中,优选为氢原子或碳数1~3的烷基。
式[1c]中,D2各自独立地为碳数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。
式[1c]中,n3为0~3的整数。
作为式[1c]所示的烷氧基硅烷的具体例,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、己基三甲氧基硅烷或3-三甲氧基甲硅烷基丙基氯化物等。
作为式[1c]中的n为0的烷氧基硅烷,可列举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四丁氧基硅烷。
本发明的特定聚硅氧烷(C)中的特定烷氧基硅烷(c)可根据特定聚硅氧烷(C)在溶剂中的溶解性、制成垂直液晶取向膜时的液晶垂直取向性等特性而使用1种或者混合使用2种以上。
<特定聚硅氧烷的制作方法>
本发明的特定聚硅氧烷(A)、特定聚硅氧烷(B)和特定聚硅氧烷(C)(也统称为特定聚硅氧烷)的制作方法没有特别限定。例如可列举出如下方法:本发明中的特定聚硅氧烷(A)是将包含前述特定烷氧基硅烷(a)的烷氧基硅烷成分在溶剂中缩聚而得到的。利用相同的方法,本发明的特定聚硅氧烷(B)可以使用前述特定烷氧基硅烷(b)而得到,特定聚硅氧烷(C)可以使用前述特定烷氧基硅烷(c)而得到。
本发明的各特定聚硅氧烷的缩聚方法没有特别限定。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。为了获得本发明的特定聚硅氧烷,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0.5倍~2.5倍摩尔量。
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、马来酸或富马酸等酸性化合物;氨、甲胺、乙胺、乙醇胺或三乙胺等碱性化合物;或者盐酸、硝酸或草酸等的金属盐等催化剂。另外,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℃加热搅拌24小时,其后在回流条件下搅拌1小时等的条件。
进而,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。此时,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℃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。
制作本发明的各特定聚硅氧烷的缩聚反应中,使用多种与其对应的特定烷氧基硅烷时,可以使用将多种特定烷氧基硅烷预先混合而成的混合物来进行反应,也可以一边依次添加多种特定烷氧基硅烷一边进行反应。
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。作为缩聚反应中使用的溶剂,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、或者与醇的相容性良好的溶剂。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、丁醇或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-戊二醇或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、丙二醇二丙基醚或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、六甲基磷三酰胺或间甲酚等与醇的相溶性良好的溶剂。
另外,本发明中,在缩聚反应时,这些溶剂可以使用1种或者混合使用2种以上。
关于由前述方法得到的特定聚硅氧烷的溶液,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SiO2的浓度(也称为SiO2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,能够获得均匀的特定聚硅氧烷的溶液。
本发明中,由前述方法得到的特定聚硅氧烷的溶液可以直接用于本发明的液晶取向处理剂,根据需要,也可以将利用前述方法得到的特定聚硅氧烷的溶液浓缩、或者添加溶剂进行稀释、或者置换成其它溶剂来使用。
前述添加溶剂进行稀释时使用的溶剂(也称为添加溶剂)可以是缩聚反应中使用的溶剂、其它溶剂。该添加溶剂只要均匀地溶解特定聚硅氧烷就没有特别限定,可以任意地选择并使用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、甲乙酮或甲基异丁基酮等酮系溶剂;醋酸甲酯、醋酸乙酯或乳酸乙酯等酯系溶剂等。
进而,本发明中,液晶取向处理剂中使用特定聚硅氧烷以外的聚合物时,优选的是,在混合特定聚硅氧烷以外的聚合物之前,在常压或减压下对特定聚硅氧烷的缩聚反应时产生的醇进行蒸馏去除。
<液晶取向处理剂>
本发明的液晶取向处理剂是用于形成液晶取向膜的涂布溶液,是含有本发明的(A)成分即特定聚硅氧烷(A)、本发明的(B)成分即特定聚硅氧烷(B)和溶剂的涂布溶液。
关于本发明的液晶取向处理剂中的特定聚硅氧烷(A)与特定聚硅氧烷(B)的使用质量的比例,在将特定聚硅氧烷(A)的比例设为1质量份时,特定聚硅氧烷(B)的比例为0.05~20质量份,其中,优选为0.1~9质量份。其中,优选为0.25~4质量份、特别优选为0.4~2.5质量份。
本发明的液晶取向处理剂使用特定聚硅氧烷(C)时,关于特定聚硅氧烷(A)、特定聚硅氧烷(B)和特定聚硅氧烷(C)的使用质量的比例,在将特定聚硅氧烷(A)的比例设为1质量份时,特定聚硅氧烷(B)的比例为0.05~20质量份,特定聚硅氧烷(C)的比例为0.05~20质量份。其中,特定聚硅氧烷(B)的比例优选为0.1~9质量份、特定聚硅氧烷的比例优选为0.1~9质量份。特定聚硅氧烷(B)的比例更优选为0.25~4质量份、特定聚硅氧烷(C)的比例更优选为0.25~4质量份,特定聚硅氧烷(B)的比例特别优选为0.4~2.5质量份、特定聚硅氧烷(C)的比例特别优选为0.4~2.5质量份。
本发明的液晶取向处理剂中的所有聚合物成分可以全部是本发明的特定聚硅氧烷,也可以混合有除此之外的其它聚合物。作为除此之外的聚合物,可列举出选自丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚酰胺酸或聚酰亚胺中的至少1种聚合物。此时,除此之外的其它聚合物的含量相对于本发明的特定聚硅氧烷100质量份为0.5质量份~15质量份、优选为1质量份~10质量份。
从液晶取向处理剂的涂布方法、获得目标膜厚的观点出发,本发明的液晶取向处理剂中的溶剂含量可以适当选择。其中,从通过涂布而形成均匀的液晶取向膜的观点出发,液晶取向处理剂中的溶剂含量优选为50~99.9质量%。其中,优选为60~99质量%、特别优选为65~99质量%。
本发明的液晶取向处理剂中使用的溶剂只要是溶解特定聚硅氧烷系聚合物的溶剂就没有特别限定。以下列举其具体例,不限定于这些例子。
例如可列举出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、二甲基亚砜、γ-丁内酯、1,3-二甲基咪唑啉酮、甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、异戊醇、叔戊醇、3-甲基-2-丁醇、新戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、环己醇、1-甲基环己醇、2-甲基环己醇、3-甲基环己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、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、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二丙基醚、二丁基醚、二己基醚、二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、1,2-丁氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、4-庚酮、3-乙氧基丁基醋酸酯、1-甲基戊基醋酸酯、2-乙基丁基醋酸酯、2-乙基己基醋酸酯、乙二醇单醋酸酯、乙二醇二醋酸酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、2-(甲氧基甲氧基)乙醇、乙二醇单丁基醚、乙二醇单异戊基醚、乙二醇单己基醚、2-(己氧基)乙醇、糠醇、二乙二醇、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丙基醚、二乙二醇异丙基醚、二乙二醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单丁基醚、1-(丁氧基乙氧基)丙醇、丙二醇单甲基醚醋酸酯、二丙二醇、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、三丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚醋酸酯、乙二醇单乙基醚醋酸酯、乙二醇单丁基醚醋酸酯、乙二醇单醋酸酯、乙二醇二醋酸酯、二乙二醇单乙基醚醋酸酯、二乙二醇单丁基醚醋酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基醋酸酯、二乙二醇醋酸酯、三乙二醇、三乙二醇单甲基醚、三乙二醇单乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸丙二醇单乙基醚、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、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯或乳酸异戊酯等。进而,可列举出下述式[X1]所示的溶剂、下述式[X2]所示的溶剂和下述式[X3]所示的溶剂。
(式[X1]中,X1表示碳数1~3的烷基,式[X2]中,X2表示碳数1~3的烷基,式[X3]中,X3表示碳数1~4的烷基)。
其中,优选为甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、2-甲基-1-丁醇、1-己醇、环己醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丙基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇甲基醚乙酸酯、乙二醇单丙基醚、乙二醇异丁基醚、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、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单丙基醚、二丙二醇二甲基醚、糠醇、前述式[X1]所示的溶剂、前述式[X2]所示的溶剂和前述式[X3]所示的溶剂。
特别优选为甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、1-己醇、环己醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丙基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单丙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇二甲基醚或糠醇、前述式[X1]所示的溶剂、前述式[X2]所示的溶剂和前述式[X3]所示的溶剂。
另外,为了提高液晶取向处理剂的粘性,还优选使用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、二甲基亚砜、γ-丁内酯或1,3-二甲基咪唑啉酮。其中,优选为N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯或1,3-二甲基咪唑啉酮。
上述溶剂可根据特定聚硅氧烷的溶解性、涂布液晶取向处理剂时的液晶取向膜的涂膜性、表面平滑性的特性而使用1种或者混合使用2种以上。
本发明的液晶取向处理剂中,在不损害本发明效果的范围内,也可以导入具有环氧基、异氰酸酯基、氧杂环丁烷基或环碳酸酯基的化合物;具有选自由羟基、羟基烷基和低级烷氧基烷基组成的组中的至少1种取代基的化合物(也统称为交联性化合物)。此时,这些取代基在交联性化合物中需要存在2个以上。
作为具有环氧基或异氰酸酯基的交联性化合物,例如可列举出双酚丙酮缩水甘油醚、苯酚酚醛清漆环氧树脂、甲酚酚醛清漆环氧树脂、三缩水甘油基异氰脲酸酯、四缩水甘油基氨基联苯、四缩水甘油基间苯二甲胺、四缩水甘油基-1,3-双(氨基乙基)环己烷、四苯基缩水甘油醚乙烷、三苯基缩水甘油醚乙烷、双酚六氟乙酰基二缩水甘油醚、1,3-双(1-(2,3-环氧丙氧基)-1-三氟甲基-2,2,2-三氟甲基)苯、4,4-双(2,3-环氧丙氧基)八氟联苯、三缩水甘油基对氨基苯酚、四缩水甘油基间苯二甲胺、2-(4-(2,3-环氧丙氧基)苯基)-2-(4-(1,1-双(4-(2,3-环氧丙氧基)苯基)乙基)苯基)丙烷、或者1,3-双(4-(1-(4-(2,3-环氧丙氧基)苯基)-1-(4-(1-(4-(2,3-环氧丙氧基)苯基)-1-甲基乙基)苯基)乙基)苯氧基)-2-丙醇等。
具有氧杂环丁烷基的交联性化合物是具有至少2个下述式[4]所示的氧杂环丁烷基的交联性化合物。
具体而言,可列举出国际公开公报第2011/132751(2011.10.27公开)的58项~59项记载的式[4a]~式[4k]所示的交联性化合物。
作为具有环碳酸酯基的交联性化合物,是具有至少2个下述式[5]所示的环碳酸酯基的交联性化合物。
具体而言,可列举出国际公开公报第2012/014898(2012.2.2公开)的76项~82项记载的式[5-1]~式[5-42]所示的交联性化合物。
作为具有选自由羟基和烷氧基组成的组中的至少1种取代基的交联性化合物,例如可列举出具有羟基或烷氧基的氨基树脂,例如密胺树脂、脲树脂、胍胺树脂、甘脲-甲醛树脂、琥珀酰胺-甲醛树脂或乙撑脲-甲醛树脂等。具体而言,可以使用氨基的氢原子被羟甲基或烷氧基甲基或这两者取代而成的密胺衍生物、苯并胍胺衍生物或甘脲。该密胺衍生物或苯并胍胺衍生物也可以以二聚物或三聚物的形式存在。它们优选每1个三嗪环具有平均3个以上且6个以下的羟甲基或烷氧基甲基。
作为这种密胺衍生物或苯并胍胺衍生物的例子,可列举出市售品的每1个三嗪环取代有平均3.7个甲氧基甲基的MX-750、每1个三嗪环取代有平均5.8个甲氧基甲基的MW-30(以上为三和化学株式会社),CYMEL300、301、303、350、370、771、325、327、703、712等甲氧基甲基化密胺;CYMEL235、236、238、212、253、254等甲氧基甲基化丁氧基甲基化密胺;CYMEL506、508等丁氧基甲基化密胺;CYMEL1141之类的含羧基的甲氧基甲基化异丁氧基甲基化密胺;CYMEL1123之类的甲氧基甲基化乙氧基甲基化苯并胍胺;CYMEL1123-10之类的甲氧基甲基化丁氧基甲基化苯并胍胺;CYMEL1128之类的丁氧基甲基化苯并胍胺;CYMEL1125-80之类的含羧基的甲氧基甲基化乙氧基甲基化苯并胍胺(以上为三井サイアナミド公司制)。另外,作为甘脲的例子,可列举出CYMEL1170之类的丁氧基甲基化甘脲;CYMEL1172之类的羟甲基化甘脲等;Powderlink1174之类的甲氧基羟甲基化甘脲等。
作为具有羟基或烷氧基的苯或苯酚性化合物,例如可列举出1,3,5-三(甲氧基甲基)苯、1,2,4-三(异丙氧基甲基)苯、1,4-双(仲丁氧基甲基)苯、或者2,6-二羟基甲基对叔丁基苯酚等。
更具体而言,可列举出国际公开公报第2011/132751(2011.10.27公开)的62页~66页记载的式[6-1]~式[6-48]所示的交联性化合物。
作为具有聚合性不饱和键的交联性化合物,例如可列举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酰氧基乙氧基三羟甲基丙烷或甘油聚缩水甘油醚聚(甲基)丙烯酸酯等分子内具有3个聚合性不饱和基团的交联性化合物;进而,乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷双酚A型二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷双酚型二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯二(甲基)丙烯酸酯或羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等分子内具有2个聚合性不饱和基团的交联性化合物;进而,(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基-2-羟基丙酯、2-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙基邻苯二甲酸酯、(甲基)丙烯酸3-氯-2-羟基丙酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯或N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺等分子内具有1个聚合性不饱和基团的交联性化合物。
另外,也可以使用下述式[7]所示的化合物。
(式[7]中,E1表示选自由环己烷环、双环己烷环、苯环、联苯环、三联苯环、萘环、芴环、蒽环或菲环组成的组中的基团,E2表示选自下述式[7a]或式[7b]中的基团,n表示1~4的整数)。
上述化合物为交联性化合物的一例,但不限定于它们。另外,本发明的液晶取向处理剂中使用的交联性化合物可以是1种,也可以组合2种以上。
本发明的液晶取向处理剂中的交联性化合物的含量相对于液晶取向处理剂中的所有聚合物成分100质量份优选为0.1~150质量份。为了推进交联反应而表现出目标效果,相对于所有聚合物成分100质量份,更优选为0.1~100质量份、尤其是最优选为1~50质量份。
本发明的液晶取向处理剂中,作为促进液晶取向膜中的电荷移动的化合物,优选添加国际公开公报第2011/132751(2011.10.27公开)的69页~73页记载的式[M1]~式[M156]所示的含氮杂环胺化合物。该胺化合物可以直接添加至液晶取向处理剂中,优选用适当的溶剂制成浓度为0.1质量%~10质量%、优选制成1质量%~7质量%的溶液后再添加。作为该溶剂,只要是溶解特定聚硅氧烷的溶剂就没有特别限定。
在不损害本发明效果的范围内,本发明的液晶取向处理剂可以使用使涂布液晶取向处理剂时的液晶取向膜的膜厚均匀性、表面平滑性提高的化合物。进而,也可以使用使液晶取向膜与基板的密合性提高的化合物等。
作为使液晶取向膜的膜厚均匀性、表面平滑性提高的化合物,可列举出氟系表面活性剂、有机硅系表面活性剂、非离子系表面活性剂等。
更具体而言,例如可列举出EftopEF301、EF303、EF352(以上为TohkemproductsCorporation制);MegafacF171、F173、R-30(以上为大日本油墨株式会社制);FluoradFC430、FC431(以上为Sumitomo3MLimited制);AsahiGuardAG710、SurflonS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(以上为旭硝子株式会社制)等。这些表面活性剂的使用比例相对于液晶取向处理剂中的所有聚合物成分100质量份优选为0.01~2质量份、更优选为0.01~1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,可列举出以下示出的含官能性硅烷的化合物、含环氧基的化合物。
例如可列举出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-脲丙基三甲氧基硅烷、3-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乙烯三胺、N-三甲氧基甲硅烷基丙基三乙烯三胺、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(氧基乙烯)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧基乙烯)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、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、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’,-四缩水甘油基间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷或N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷等。
使用这些使液晶取向膜与基板密合的化合物时,相对于液晶取向处理剂中的所有聚合物成分100质量份,优选为0.1~30质量份、更优选为1~20质量份。不足0.1质量份时,无法期待提高密合性的效果,多于30质量份时,有时液晶取向处理剂的保存稳定性变差。
本发明的液晶取向处理剂中,除了上述以外的化合物之外,只要在不损害本发明效果的范围内,则也可以添加用于变更液晶取向膜的介电常数、导电性等电特性的介电体、导电物质。
<液晶取向膜·液晶表示元件>
本发明的液晶取向处理剂涂布在基板上并烧成后,通过刷磨处理、光照射等进行取向处理,能够用作液晶取向膜。另外,针对使液晶垂直取向来进行表示的液晶表示元件,即使不进行取向处理也能够用作液晶取向膜。作为此时使用的基板,只要是透明性高的基板就没有特别限定,除了玻璃基板之外,还可以使用丙烯酸类基板、聚碳酸酯板或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板等塑料基板等。从简化工艺的观点出发,优选使用形成有用于驱动液晶的ITO电极等的基板。另外,对于反射型的液晶表示元件而言,若仅是单侧基板,则也可以使用硅晶片等不透明基板,作为此时的电极,也可以使用铝等会反射光的材料。
液晶取向处理剂的涂布方法没有特别限定,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来进行的方法。作为其它涂布方法,有浸涂法、辊涂法、狭缝涂布法、旋涂法或喷涂法等,可以根据目的使用它们。
将液晶取向处理剂涂布在基板上,然后利用热板、热循环型烘箱或IR(红外线)型烘箱等加热手段,根据液晶取向处理剂中使用的溶剂,以30~300℃、优选以30~250℃的温度使溶剂蒸发,从而能够制成液晶取向膜。烧成后的液晶取向膜的厚度过厚时,在液晶表示元件的耗电量方面是不利的,厚度过薄时,液晶表示元件的可靠性有时会降低,因此优选为5~300nm、更优选为10~100nm。使液晶水平取向、倾斜取向时,通过刷磨或偏振紫外线照射等对烧成后的液晶取向膜进行处理。
关于本发明的液晶表示元件,通过上述方法由本发明的液晶取向处理剂得到带液晶取向膜的基板后,利用公知方法制作液晶单元,从而制成液晶表示元件。
作为液晶单元的制作方法,可例示出如下方法:准备形成有液晶取向膜的一对基板,在一个基板的液晶取向膜上散布间隔物,以液晶取向膜面朝向内侧的方式粘贴于另一个基板,减压注入液晶并密封的方法;或者,向散布有间隔物的液晶取向膜面滴加液晶后,粘贴基板并进行密封的方法等。
进而,本发明的液晶取向处理剂还可优选地用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且经由如下工序而制造的液晶表示元件,所述工序为:在一对基板之间配置液晶组合物,所述液晶组合物包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性化合物,边对电极间施加电压,边通过活性能量射线的照射和加热中的至少一者而使聚合性化合物聚合。此处,作为活性能量射线,紫外线是适合的。作为紫外线,波长为300~400nm、优选为310~360nm。利用加热进行聚合时,加热温度为40~120℃、优选为60~80℃。另外,可以同时进行紫外线和加热。
上述液晶表示元件利用PSA(PolymerSustainedAlignment)方式来控制液晶分子的预倾。在PSA方式中,预先向液晶材料中混入少量的光聚合性化合物、例如混入光聚合性单体,组装液晶单元后,在对液晶层施加规定电压的状态下,对光聚合性化合物照射紫外线等,利用所生成的聚合物控制液晶分子的预倾。生成聚合物时的液晶分子的取向状态被记住即便是在去除电压后,因此通过控制液晶层中形成的电场等,能够调整液晶分子的预倾。另外,在PSA方式中,不需要刷磨处理,因此适合于难以通过刷磨处理来控制预倾的垂直取向型的液晶层的形成。
即,在本发明的液晶表示元件中,利用上述方法由本发明的液晶取向处理剂得到带液晶取向膜的基板后,制作液晶单元,利用紫外线的照射和加热中的至少一者而使聚合性化合物聚合,从而能够控制液晶分子的取向。
若列举出制作PSA方式的液晶单元的一例,则可列举出如下方法:准备形成有液晶取向膜的一对基板,在一个基板的液晶取向膜上散布间隔物,以液晶取向膜面朝向内侧的方式粘贴另一个基板,减压注入液晶并密封的方法;或者,向散布有间隔物的液晶取向膜面滴加液晶后,粘贴基板并进行密封的方法等。
向液晶中混合因热、紫外线照射而聚合的聚合性化合物。作为聚合性化合物,可列举出分子内具有1个以上丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基等聚合性不饱和基团的化合物。此时,聚合性化合物相对于液晶成分100质量份优选为0.01~10质量份、更优选为0.1~5质量份。聚合性化合物不足0.01质量份时,聚合性化合物不会聚合而无法控制液晶的取向,聚合性化合物多于10质量份时,未反应的聚合性化合物变多、液晶表示元件的余像特性降低。
制作液晶单元后,一边对液晶单元施加交流或直流的电压,一边加热、照射紫外线而使聚合性化合物聚合。由此,能够控制液晶分子的取向。
此外,本发明的液晶取向处理剂还优选用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且经由如下工序而制造的液晶表示元件、即SC-PVA模式,所述工序为:在前述一对基板之间配置液晶取向膜,所述液晶取向膜包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团,在电极间施加电压。此处,作为活性能量射线,紫外线是适合的。作为紫外线,波长为300~400nm、优选为310~360nm。利用加热进行聚合时,加热温度为40~120℃、优选为60~80℃。另外,可以同时进行紫外线和加热。
为了获得包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团的液晶取向膜,可列举出:将包含该聚合性基团的化合物添加在液晶取向处理剂中的方法、使用包含聚合性基团的聚合物成分的方法。从控制目标预倾角、液晶表示元件的电特性的观点出发,可以适当选择这些方法。
若列举出制作SC-PVA模式的液晶单元的一例,可列举出如下方法:准备形成有本发明的液晶取向膜的一对基板,在一个基板的液晶取向膜上散布间隔物,以液晶取向膜面朝向内侧的方式粘贴另一个基板,减压注入液晶并密封的方法;或者,向散布有间隔物的液晶取向膜面滴加液晶后,粘贴基板并进行密封的方法等。
制作液晶单元后,一边对液晶单元施加交流或直流的电压,一边加热、照射紫外线,从而能够控制液晶分子的取向。
如上那样操作,使用本发明的液晶取向处理剂制作的液晶表示元件的可靠性优异,适用于大画面且高清晰的液晶电视等。
实施例
以下列举出实施例来进一步详细说明本发明,但不限定于它们。
“本发明的合成例、实施例和比较例中使用的简称”
合成例、实施例和比较例中使用的简称如下所示。
<用于制作本发明的特定聚硅氧烷的烷氧基硅烷单体>
A1:下述式[A1]所示的烷氧基硅烷单体(本发明的具有式[1-1]所示的特定侧链结构的特定烷氧基硅烷(a))
A2:十八烷基三乙氧基硅烷(本发明的具有式[1-2]所示的特定侧链结构的特定烷氧基硅烷(a))
A3:3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(本发明的特定烷氧基硅烷(b))
A4:3-脲丙基三乙氧基硅烷(本发明的特定烷氧基硅烷(b))
A5:四乙氧基硅烷(本发明的特定烷氧基硅烷(c))
<本发明中使用的溶剂>
EC:二乙二醇单乙基醚
PGME:丙二醇单甲基醚
ECS:乙二醇单乙基醚
BCS:乙二醇单丁基醚
PB:丙二醇单丁基醚
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
NEP:N-乙基-2-吡咯烷酮
γ-BL:γ-丁内酯
“本发明的特定聚硅氧烷的合成”
<合成例1>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(29.8g)、A1(4.10g)和A5(39.6g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(14.9g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而成的溶液,进而以25℃在室温下搅拌30分钟。其后,使用油浴加热而回流60分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(1)。
<合成例2>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(29.7g)、A2(4.20g)和A5(39.6g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(14.9g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而成的溶液,进而以25℃在室温下搅拌30分钟。其后,使用油浴加热而回流60分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(2)。
<合成例3>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(29.5g)、A3(14.9g)和A5(29.2g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(14.7g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴加热而回流60分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(3)。
<合成例4>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(30.3g)和A5(40.8g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(15.2g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴进行加热并回流30分钟后,添加预先制备的A4的含量为92质量%的甲醇溶液(1.15g)与EC(0.90g)的混合溶液。进一步回流30分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(4)。
<合成例5>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(28.7g)、A3(14.9g)和A5(28.3g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(14.4g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴进行加热并回流30分钟后,添加预先制备的A4的含量为92质量%的甲醇溶液(1.15g)与EC(0.90g)的混合溶液。进一步回流30分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(5)。
<合成例6>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(31.1g)和A5(41.7g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(15.5g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴加热而回流60分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(6)。
<合成例7>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(28.2g)、A1(4.10g)、A3(14.9g)和A5(27.1g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(14.1g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴加热而回流60分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(7)。
<合成例8>
在具备温度计和回流管的200ml四颈反应烧瓶中混合EC(28.1g)、A2(4.20g)、A3(14.9g)和A5(27.1g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(14.1g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴加热而回流60分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(8)。
<合成例9>
在具备温度计和回流管的200ml的四颈反应烧瓶中混合EC(27.4g)、A1(4.10g)、A3(14.9g)和A5(26.3g),从而制备烷氧基硅烷单体的溶液。在25℃下耗费30分钟向该溶液中滴加预先将EC(13.7g)、水(10.8g)和作为催化剂的草酸(0.90g)混合而制备的溶液,进而在25℃下搅拌30分钟。其后,使用油浴进行加热并回流30分钟后,添加预先制备的A4的含量为92质量%的甲醇溶液(1.15g)与EC(0.90g)的混合溶液。进一步回流30分钟后,进行自然冷却,从而得到SiO2换算浓度为12质量%的聚硅氧烷溶液(9)。
将本发明的聚硅氧烷(聚硅氧烷溶液)示于表1。
[表1]
“本发明的组合物和液晶取向处理剂的制造”
下述实施例1~实施例16和比较例1~比较例7中记载液晶取向处理剂的制造例。另外,这些液晶取向处理剂也用于其评价。
将本发明的液晶取向处理剂示于表2~表4。
使用本发明的实施例和比较例中得到的液晶取向处理剂,进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”、“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”、“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”、以及“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(SC-PVA单元)”。
“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”
将本发明的实施例1~实施例3中得到的液晶取向处理剂(1)~液晶取向处理剂(3)、实施例5~实施例9中得到的液晶取向处理剂(5)~液晶取向处理剂(9)、实施例11~实施例14中得到的液晶取向处理剂(11)~液晶取向处理剂(14)、实施例16中得到的液晶取向处理剂(16)、以及比较例1~比较例7中得到的液晶取向处理剂(17)~液晶取向处理剂(23)用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,从而进行液晶单元的制作(普通单元)。将该溶液旋涂在经用纯水和IPA清洗的30×40mm带ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度为0.7mm)的ITO面,在热板上以100℃加热处理5分钟,并用热循环型清洁烘箱以230℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的液晶取向膜的ITO基板。利用辊径为120mm的刷磨装置,使用人造丝布,在辊转速:300rpm、辊前进速度:20mm/秒、压入量:0.4mm的条件下,对该ITO基板的涂膜面进行刷磨处理。
准备2片所得带液晶取向膜的ITO基板,以液晶取向膜面朝向内侧并夹持6μm的间隔物来组合,印刷紫外线固化型的密封剂。接着,以液晶取向膜面面对面的方式与另一个基板粘贴后,进行使紫外线固化型密封剂发生固化的处理,从而得到空单元。具体而言,使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉310nm以下的波长,照射以365nm换算为5J/cm2的紫外线,其后,在热循环型清洁烘箱中以120℃加热处理60分钟,从而得到空单元。通过减压注入法向该空单元中注入向列液晶(MLC-6608)(MERCKCORPORATION制),密封注入口而得到液晶单元(普通单元)。
进行利用上述方法而得到的液晶单元(普通单元)的预倾角的测定。具体而言,利用上述方法而得到的液晶单元的预倾角(也称为初期预倾角)、将利用上述方法而得到的液晶单元在温度80℃的高温槽内保管72小时后的预倾角(也称为高温处理后的预倾角)、以及对利用上述方法而得到的液晶单元照射以365nm换算为10J/cm2的紫外线后的预倾角(也称为紫外线处理后的预倾角)。需要说明的是,预倾角使用PAS-301(ELSICON公司制)在室温下进行测定。进而,紫外线的照射使用桌上型UV固化装置(HCT3B28HEX-1)(センライト公司制)来进行。
关于评价,初期预倾角越高、即垂直取向性越高,进而,高温处理后和紫外线处理后的预倾角与初期预倾角的差值越小、即由高温处理和紫外线处理导致的变化越小,则视作该评价越优异。
表5~表7示出实施例和比较例中得到的结果。
“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”
将本发明的实施例1~实施例3中得到的液晶取向处理剂(1)~液晶取向处理剂(3)、实施例5~实施例9中得到的液晶取向处理剂(5)~液晶取向处理剂(9)、实施例11~实施例14中得到的液晶取向处理剂(11)~液晶取向处理剂(14)、实施例16中得到的液晶取向处理剂(16)、以及比较例1~比较例7中得到的液晶取向处理剂(17)~液晶取向处理剂(23)用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,从而进行液晶单元的制作(普通单元)。将该溶液旋涂于经用纯水和IPA清洗的100×100mm带ITO电极的基板(纵100mm×横100mm、厚度为0.7mm)的ITO面,在热板上以100℃加热处理5分钟,并用热循环型清洁烘箱以230℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的液晶取向膜的ITO基板。利用辊径为120mm的刷磨装置,使用人造丝布,在辊转速:300rpm、辊前进速度:20mm/秒、压入量:0.4mm的条件下,对该ITO基板的涂膜面进行刷磨处理。
其后,准备2片带有进行了刷磨处理的液晶取向膜的ITO基板,在其中一个带液晶取向膜的基板的液晶取向膜面上散布6μm的间隔物。其后,向该基板的周围描画紫外线固化型密封剂,利用ODF(OneDropFilling)法注入向列液晶(MLC-6608)(MERCKCORPORATION制),从而得到液晶单元。其后,为了使紫外线固化型的密封剂发生固化,使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉310nm以下的波长,对该液晶单元照射以365nm换算为5J/cm2的紫外线。其后,在热循环型清洁烘箱中以120℃加热处理60分钟,从而得到液晶单元(普通单元)。
使用偏振片和背光,通过目视观察,针对所得液晶单元(普通单元)进行密封剂附近的液晶取向性的评价时,实施例和比较例中得到的任意液晶单元均显示均一的液晶取向性。
其后,将液晶单元在温度80℃、湿度90%的高温高湿槽内保管72小时,在与上述相同的条件下进行密封剂附近的液晶取向性的评价。具体而言,在密封剂附近未观察到液晶取向性的紊乱,则视作该评价优异。
表5~表7示出实施例和比较例中得到的结果。需要说明的是,表中,未观察到液晶取向性的紊乱时记作○,观察到液晶取向性的紊乱时记作×。
“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”
将本发明的实施例1~实施例3中得到的液晶取向处理剂(1)~液晶取向处理剂(3)、实施例5~实施例9中得到的液晶取向处理剂(5)~液晶取向处理剂(9)、实施例11~实施例14中得到的液晶取向处理剂(11)~液晶取向处理剂(14)、实施例16中得到的液晶取向处理剂(16)、以及比较例1~比较例7中得到的液晶取向处理剂(17)~液晶取向处理剂(23)用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,从而进行液晶单元的制作(普通单元)。将该溶液旋涂于经用纯水和IPA清洗的30×40mm带ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度为0.7mm)的ITO面,在热板上以100℃加热处理5分钟,并用热循环型清洁烘箱以230℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的液晶取向膜的ITO基板。利用辊径为120mm的刷磨装置,使用人造丝布,在辊转速:300rpm、辊前进速度:20mm/秒、压入量:0.4mm的条件下,对该ITO基板的涂膜面进行刷磨处理。
准备2片所得带液晶取向膜的ITO基板,以液晶取向膜面朝向内侧并夹持6μm的间隔物来组合,印刷紫外线固化型的密封剂。接着,以液晶取向膜面面对面的方式与另一个基板粘贴后,进行使紫外线固化型密封剂发生固化的处理,从而得到空单元。具体而言,使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉310nm以下的波长,照射以365nm换算为5J/cm2的紫外线,其后,在热循环型清洁烘箱中以120℃加热处理60分钟,从而得到空单元。通过减压注入法,向该空单元中注入向列液晶(MLC-6608)(MERCKCORPORATION制),密封注入口而得到液晶单元(普通单元)。
在80℃的温度下对所得液晶单元施加60μs的1V电压,测定50ms后的电压,将电压能够保持为何种程度作为电压保持率(也称为VHR)来进行计算。需要说明的是,测定使用电压保持率测定装置(VHR-1)(TOYOCorporation制),在电压(Voltage):±1V、脉冲宽度(PulseWidth):60μs、帧周期(FlamePeriod):50ms的设定下进行。
进而,将电压保持率的测定结束后的液晶单元在温度80℃、湿度90%的高温高湿槽内保管96小时,再次利用与上述相同的条件进行电压保持率的测定。
关于评价,在高温高湿槽内保管后的电压保持率值相对于刚刚制作液晶单元后的电压保持率值的降低程度小,则视为良好(表8~表10中示出初期的电压保持率值以及在高温高湿槽内保管后的电压保持率值)。
“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”
将本发明的实施例4中得到的液晶取向处理剂(4)、实施例10中得到的液晶取向处理剂(10)和实施例15中得到的液晶取向处理剂(15)用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,进行喷墨涂布性的评价。喷墨涂布机使用HIS-200(HitachiPlantTechnologies,Ltd.制)。关于涂布,在经用纯水和IPA清洗的ITO(氧化铟锡)蒸镀基板上,利用涂布面积为70×70mm、喷嘴间隔为0.423mm、扫描间隔为0.5mm、涂布速度为40mm/秒、自涂布起至预干燥为止的时间为60秒、预干燥在热板上以70℃为5分钟的条件来进行。
确认所得带液晶取向膜的基板的涂膜性。具体而言,通过在钠灯下目视观察涂膜来进行,确认有无针孔。其结果,任意实施例中得到的液晶取向膜均未在涂膜上观察到针孔,能够得到涂膜性优异的液晶取向膜。
进而,使用所得带液晶取向膜的基板,在上述“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”的条件下,进行预倾角的评价(普通单元)、高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)、以及高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)。
表5和表6示出预倾角的评价(普通单元)和高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)的结果。另外,表8和表9示出高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)的结果。
“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”
将实施例2中得到的液晶取向处理剂(2)、实施例7中得到的液晶取向处理剂(7)、实施例8中得到的液晶取向处理剂(8)和实施例16中得到的液晶取向处理剂(16)用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,从而进行液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)。将该溶液旋涂于经用纯水和IPA清洗的中心带有10×10mm且图案间隔为20μm的ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度为0.7mm)和中心带有10×40mm的ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度为0.7mm)的ITO面,在热板上以100℃加热处理5分钟,并利用热循环型清洁烘箱以230℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的液晶取向膜的基板。
以液晶取向膜面为内侧,将带该液晶取向膜的基板夹持6μm的间隔物来组合,用密封剂粘接周围来制作空单元。通过减压注入法向该空单元中注入液晶,所述液晶是在向列液晶(MLC-6608)(MERCKCORPORATION制)中以下述式所示的聚合性化合物(1)相对于向列液晶(MLC-6608)100质量%混合0.3质量%聚合性化合物(1)而成的液晶,密封注入口而得到液晶单元。
一边对所得液晶单元施加交流5V的电压,一边使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉350nm以下的波长,按照365nm换算进行20J/cm2的紫外线照射,从而得到液晶取向方向受到控制的液晶单元(PSA单元)。对液晶单元照射紫外线时的照射装置内的温度为50℃。
测定该液晶单元的紫外线照射前和紫外线照射后的液晶响应速度。响应速度测定透射率90%至透射率10%为止的T90→T10。
关于任意实施例中得到的PSA单元,与照射紫外线前的液晶单元相比,照射紫外线后的液晶单元的响应速度变快,因此确认液晶的取向方向受到控制。另外,任意液晶单元均通过偏振光显微镜(ECLIPSEE600WPOL)(尼康株式会社制)的观察而确认到液晶均一取向。
“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(SC-PVA单元)”
在实施例2中得到的液晶取向处理剂(2)、实施例7中得到的液晶取向处理剂(7)、实施例8中得到的液晶取向处理剂(8)和实施例16中得到的液晶取向处理剂(16)中,添加相对于液晶取向处理剂中的所有聚合物成分100质量%为2质量%的前述所示的聚合性化合物(1),在25℃下搅拌4小时。其后,将所得液晶取向处理剂用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,进行液晶单元的制作和液晶取向性的评价(SC-PVA单元)。将该溶液旋涂于经用纯水和IPA清洗的中心带有10×10mm且图案间隔为20μm的ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度为0.7mm)和中心带有10×40mm的ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度为0.7mm)的ITO面,在热板上以100℃加热处理5分钟,并利用热循环型清洁烘箱以200℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的液晶取向膜的基板。
以液晶取向膜面为内侧,将带该液晶取向膜的基板夹持6μm的间隔物来组合,用密封剂粘接周围来制作空单元。通过减压注入法向该空单元中注入向列液晶(MLC-6608)(MERCKCORPORATION制),密封注入口而得到液晶单元。
一边对所得液晶单元施加交流5V的电压,一边使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉350nm以下的波长,按照365nm换算进行20J/cm2的紫外线照射,从而得到液晶取向方向受到控制的液晶单元(SC-PVA单元)。对液晶单元照射紫外线时的照射装置内的温度为50℃。
测定该液晶单元的紫外线照射前和紫外线照射后的液晶响应速度。响应速度测定透射率90%至透射率10%为止的T90→T10。
关于任意实施例中得到的SC-PVA单元,与照射紫外线前的液晶单元相比,照射紫外线后的液晶单元的响应速度变快,因此确认液晶的取向方向受到控制。另外,任意液晶单元均通过偏振光显微镜(ECLIPSEE600WPOL)(尼康株式会社制)的观察而确认到液晶均一取向。
<实施例1>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(5.00g)和利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(11.7g)中添加EC(1.00g)和PB(15.7g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(1)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(1),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例2>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(10.0g)、利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(8.00g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(2.00g)中添加EC(1.20g)、BCS(11.3g)和γ-BL(7.50g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(2)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(2),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”、“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(SC-PVA单元)”。
<实施例3>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(10.5g)和利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(7.00g)中添加EC(1.10g)、PB(13.2g)和NMP(3.30g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(3)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(3),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例4>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(5.00g)、利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(6.90g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(0.60g)中添加EC(9.70g)、PB(16.5g)和NEP(4.10g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(4)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(4),按照上述条件进行“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”、“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例5>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(10.0g)和利用合成例5的方法得到的聚硅氧烷溶液(5)(10.0g)中添加EC(1.20g)和PB(18.8g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(5)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(5),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例6>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(7.50g)、利用合成例5的方法得到的聚硅氧烷溶液(5)(7.50g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(3.80g)中添加EC(1.10g)、BCS(8.80g)和NEP(8.80g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(6)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(6),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例7>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(10.0g)、利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(6.00g)和利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(4.00g)中添加EC(1.20g)、PB(11.3g)和ECS(7.50g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(7)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(7),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”、“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(SC-PVA单元)”。
<实施例8>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(7.50g)、利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(5.63g)、利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(3.75g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(1.88g)中添加EC(1.10g)和BCS(17.6g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(8)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(8),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”、“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(SC-PVA单元)”。
<实施例9>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(7.50g)和利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(11.3g)中添加EC(1.10g)和PB(17.6g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(9)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(9),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例10>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(6.50g)、利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(3.25g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(1.08g)中添加EC(8.40g)、PB(10.8g)和BCS(7.20g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(10)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(10),按照上述条件进行“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”、“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例11>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(6.50g)和利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(12.1g)中添加EC(1.10g)、BCS(10.5g)和γ-BL(7.00g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(11)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(11),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例12>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(6.50g)、利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(2.32g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(0.46g)中添加EC(0.60g)、PGME(3.50g)和ECS(5.20g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(12)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(12),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例13>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(10.0g)和利用合成例5的方法得到的聚硅氧烷溶液(5)(8.18g)中添加EC(1.10g)和PB(17.1g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(13)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(13),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例14>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(7.50g)、利用合成例5的方法得到的聚硅氧烷溶液(5)(6.56g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(4.69g)中添加EC(1.10g)、PB(10.6g)和NEP(7.10g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(14)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(14),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例15>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(4.50g)、利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(3.38g)和利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(3.38g)中添加EC(8.70g)、PB(11.2g)和γ-BL(7.40g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(15)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(15),按照上述条件进行“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”、“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例16>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(8.50g)、利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(4.72g)、利用合成例4的方法得到的聚硅氧烷溶液(4)(2.83g)和利用合成例6的方法得到的聚硅氧烷溶液(6)(2.83g)中添加EC(1.10g)和PB(17.8g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(16)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(16),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”、“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(SC-PVA单元)”。
<比较例1>
向利用合成例1的方法得到的聚硅氧烷溶液(1)(15.0g)中添加EC(0.90g)和PB(14.1g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(17)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(17),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例2>
向利用合成例2的方法得到的聚硅氧烷溶液(2)(15.0g)中添加EC(0.90g)和PB(14.1g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(18)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(18),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例3>
向利用合成例3的方法得到的聚硅氧烷溶液(3)(15.5g)中添加EC(0.90g)和PB(14.6g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(19)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(19),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例4>
向利用合成例5的方法得到的聚硅氧烷溶液(5)(15.0g)中添加EC(0.90g)和PB(14.1g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(20)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(20),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例5>
向利用合成例7的方法得到的聚硅氧烷溶液(7)(15.5g)中添加EC(0.90g)和PB(14.6g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(21)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(21),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例6>
向利用合成例8的方法得到的聚硅氧烷溶液(8)(15.5g)中添加EC(0.90g)和PB(14.6g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(22)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(22),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例7>
向利用合成例9的方法得到的聚硅氧烷溶液(9)(15.0g)中添加EC(0.90g)和PB(14.1g),以25℃搅拌3小时,从而得到液晶取向处理剂(23)。该液晶取向处理剂未观察到浑浊、析出物的发生等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(23),按照上述条件进行“液晶单元的制作和预倾角的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
[表2]
*1:表示将所有聚硅氧烷成分设为100质量份时的特定聚硅氧烷的比例(质量份)。
[表3]
*2:表示将所有聚硅氧烷成分设为100质量份时的特定聚硅氧烷的比例(质量份)。
[表4]
*3:表示将所有聚硅氧烷成分设为100质量份时的聚硅氧烷的比例(质量份)。
[表5]
[表6]
[表7]
*4:密封剂附近(液晶单元的边框附近)和液晶单元的中央部可观察到液晶取向性的紊乱。
*5:液晶未垂直取向,因此无法测定。
*6:密封剂附近(液晶单元的边框附近)可观察到液晶取向性的紊乱。
[表8]
[表9]
[表10]
由上述结果可知:与比较例的液晶取向处理剂相比,本发明的实施例的液晶取向处理剂能够得到即使长时间暴露于高温和光照射后,液晶的垂直取向性也不会降低的液晶取向膜。另外,可获得在该特性的基础上能够提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制液晶表示元件的边框附近在高温高湿条件下发生表示不均、进而能够抑制电压保持率降低的液晶取向膜。
具体而言,使用了本发明的特定聚硅氧烷(A)和特定聚硅氧烷(B)的实施例与仅使用特定聚硅氧烷(A)的比较例的对比、即实施例1与比较例1的对比以及实施例9与比较例2的对比中,这些比较例的液晶取向处理剂在刚制作液晶单元后的预倾角与实施例的显示相同的数值,但在高温槽保管后和紫外线照射后,预倾角明显变化。进而,在高温高湿槽保管后,在液晶单元的边框附近观察到液晶取向性的紊乱。并且,由于高温高湿槽保管,电压保持率也大幅降低。
进而,仅使用了特定聚硅氧烷(B)的比较例、即比较例3和比较例4中,液晶未垂直取向。
并且,使用了本发明的特定聚硅氧烷(A)和特定聚硅氧烷(B)的实施例与使用了包含本发明的特定烷氧基硅烷(a)、特定烷氧基硅烷(b)和特定烷氧基硅烷(c)的聚硅氧烷的比较例的对比、即实施例1与比较例5的对比、实施例9与比较例6的对比、以及实施例5与比较例7的对比中,这些比较例的液晶取向处理剂在刚制作液晶单元后和高温高湿槽保管后的电压保持率的特性良好,但预倾角低、即液晶的垂直取向性变低。进而,由于高温高湿槽保管,在液晶单元的边框附近观察到液晶取向性的紊乱。
产业上的可利用性
本发明的含有由特定结构的烷氧基硅烷得到的聚硅氧烷的液晶取向处理剂可提供显示高且稳定的垂直取向性、且能够提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制液晶表示元件的边框附近在高温高湿条件下产生表示不均、进而抑制电压保持率降低的液晶取向膜。因此,具有由此得到的液晶取向膜的液晶表示元件成为具有高可靠性的液晶表示元件。
因此,具有由本发明的液晶取向处理剂得到的液晶取向膜的液晶表示元件的可靠性优异,可适合地用于大画面且高清晰的液晶电视等,尤其是对于VA模式、PSA模式以及SC-PVA模式等的垂直取向型液晶表示元件而言是有用的。

Claims (13)

1.一种液晶取向处理剂,其含有(A)成分的聚硅氧烷和(B)成分的聚硅氧烷,
(A)成分是将包含下述式[1a]所示的烷氧基硅烷的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷,其中,该烷氧基硅烷成分不含下述式[1b]所示的烷氧基硅烷,
(A1)m1Si(A2)n1(OA3)p1[1a]
式[1a]中,A1表示选自下述式[1-1]和式[1-2]所示结构中的至少1种结构,
A2各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,
A3各自独立地表示碳数1~5的烷基,
m1表示1或2的整数,
n1表示0~2的整数,
p1表示0~3的整数,其中,m1+n1+p1为4,
-Y7-Y8[1-2]
式[1-1]和式[1-2]中,
Y1表示单键、-(CH2)a-、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-,其中,a为1~15的整数,
Y2表示单键或-(CH2)b-,其中,b为1~15的整数,
Y3表示单键、-(CH2)c-、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-,其中,c为1~15的整数,
Y4表示选自苯环、环己烷环或杂环中的2价环状基团或者具有类固醇骨架的碳数17~51的2价有机基团,所述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,
Y5表示选自苯环、环己烷环或杂环中的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,
n表示0~4的整数,
Y6表示碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的含氟烷氧基,
Y7表示单键、-O-、-CH2O-、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-、-COO-或-OCO-,以及
Y8表示碳数8~22的烷基或碳数6~18的含氟烷基,
(B)成分是将包含下述式[1b]所示的烷氧基硅烷的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷,其中,该烷氧基硅烷成分不含所述式[1a]所示的烷氧基硅烷,
(B1)m2Si(B2)n2(OB3)p2[1b]
式[1b]中,B1各自独立地表示具有乙烯基、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,
B2各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,
B3各自独立地表示碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基烷基,
m2表示1或2的整数,
n2表示0~2的整数,
p2表示0~3的整数,其中,m2+n2+p2为4。
2.根据权利要求1所述的液晶取向处理剂,其中,式[1b]所示的烷氧基硅烷为选自由烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、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、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)丙酯和甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯组成的组中的至少1种。
3.根据权利要求1所述的液晶取向处理剂,其中,式[1b]所示的烷氧基硅烷为选自由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和2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷组成的组中的至少1种。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为(C)成分,含有将包含下述式[1c]所示的烷氧基硅烷的烷氧基硅烷成分缩聚而得到的聚硅氧烷,其中,该烷氧基硅烷成分不含所述式[1a]和所述式[1b]所示的烷氧基硅烷,
(D1)n3Si(OD2)4-n3[1c]
式[1c]中,D1各自独立地表示氢原子或碳数1~5的烷基,
D2表示碳数1~5的烷基,
n3表示0~3的整数。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的液晶取向处理剂,其含有选自由甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、1-己醇、环己醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丙基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单丙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇二甲基醚、糠醇、以及下述式[X1]、式[X2]和式[X3]所示溶剂组成的组中的至少一种溶剂,
式[X1]、式[X2]和式[X3]中,X1表示碳数1~3的烷基,X2表示碳数1~3的烷基,X3表示碳数1~4的烷基。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的液晶取向处理剂,其含有选自由N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯和1,3-二甲基咪唑啉酮组成的组中的至少一种溶剂。
7.一种液晶取向膜,其是使用权利要求1~6中任一项所述的液晶取向处理剂而得到的。
8.一种液晶取向膜,其是使用权利要求1~6中任一项所述的液晶取向处理剂通过喷墨法而得到的。
9.一种液晶表示元件,其具有权利要求7或8所述的液晶取向膜。
10.根据权利要求7或8所述的液晶取向膜,其特征在于,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且经由如下工序而制造的液晶表示元件,所述工序为:在所述一对基板之间配置液晶组合物,所述液晶组合物包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性化合物,边对所述电极间施加电压边使所述聚合性化合物聚合。
11.一种液晶表示元件,其特征在于,其具有权利要求10所述的液晶取向膜。
12.根据权利要求7或8所述的液晶取向膜,其特征在于,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且经由如下工序而制造的液晶表示元件,所述工序为:在所述一对基板之间配置液晶取向膜,所述液晶取向膜包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团,边对所述电极间施加电压边使所述聚合性基团聚合。
13.一种液晶表示元件,其特征在于,其具有权利要求12所述的液晶取向膜。
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