液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶顯示元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶顯示元件，特別涉及一種適合 用于制造垂直取向型液晶顯不兀件的液晶取向劑等。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶顯示元件包括對(duì)液晶分子的取向進(jìn)行控制的液晶取向膜。例如作為垂直取向 模式而現(xiàn)有已知的液晶顯示元件包括具有使液晶分子在垂直方向上取向的功能的液晶取 向膜。構(gòu)成該液晶取向膜的材料已知聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺、聚酯、聚有機(jī)硅氧烷等， 特別是包含聚酰胺酸或聚酰亞胺的液晶取向膜由于耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、與液晶分子的親和 性優(yōu)異等，故而自以前便優(yōu)選使用（例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，近年來，也有如下情況： 含有使3官能或4官能的水解性硅烷化合物進(jìn)行反應(yīng)而獲得的聚有機(jī)硅氧烷的液晶取向劑 由于耐光性及耐熱性良好等原因而被使用（例如參照專利文獻(xiàn)2~專利文獻(xiàn)4)。
[0003] 近年來，在液晶顯示元件的制造步驟中，與基板的大型化一起采用的液晶單元的 制造方法有液晶滴注方式（One Drop Fill方式，簡稱為"ODF方式"）。ODF方式是如下方 法：在形成有液晶取向膜的基板上的既定的數(shù)個(gè)部位滴加所需量的液晶，在真空中與另一 炔基板貼合，并且使液晶在基板的整個(gè)面上鋪開后，將用以使液晶密閉的密封劑進(jìn)行紫外 線（ultraviolet，UV)硬化，由此在面板整個(gè)面上填充液晶。該方法與以前進(jìn)行的真空注入 方式相比，是能夠大幅度縮短液晶填充步驟的制程時(shí)間的技術(shù)。特別是在制造電視等大型 液晶顯示元件中使用的垂直取向型液晶顯示元件時(shí)經(jīng)常使用本方式。
[0004] [現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0005] [專利文獻(xiàn)]
[0006] [專利文獻(xiàn)1]日本專利特開2010-97188號(hào)公報(bào)
[0007] [專利文獻(xiàn)2]日本專利特開平9-281502號(hào)公報(bào) [0008][專利文獻(xiàn)3]日本專利第4458305號(hào)公報(bào) [0009][專利文獻(xiàn)4]日本專利第4458306號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010][發(fā)明所欲解決的問題]
[0011] 利用ODF方式的液晶顯示元件的制造方法中具有如上所述的優(yōu)點(diǎn)，另一方面，容 易產(chǎn)生稱為"0DF不均"的顯示不均，存在對(duì)顯示品質(zhì)造成影響的情況。近年來對(duì)提高顯示品 質(zhì)的要求提高，因此有時(shí)即便是更微細(xì)的不均，也判定為品質(zhì)不良，要求能夠充分抑制ODF 不均產(chǎn)生的技術(shù)。
[0012] 另外，近年來，為了提尚液晶面板的尚速響應(yīng)性，故而存在使用更尚極性的液晶的 傾向。已知，如上所述的極性的提高同時(shí)會(huì)提高離子性雜質(zhì)的含量，引起液晶顯示元件的殘 像特性或可靠性等的下降。為了實(shí)現(xiàn)液晶顯示元件的顯示品質(zhì)以及可靠性的進(jìn)一步提高， 在使用如上所述的高極性液晶的情況下，也需要顯示出更高水平的電特性，即高的電壓保 持率的液晶顯示元件。
[0013] 本發(fā)明是鑒于所述情況而形成，目的之一在于提供一種液晶取向劑，其用以獲得 可抑制ODF不均的產(chǎn)生、且電特性良好的液晶顯示元件。
[0014] [解決問題的技術(shù)手段]
[0015] 本發(fā)明人等人為了解決所述問題而積極研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可通過使具有特定結(jié)構(gòu) 的聚有機(jī)硅氧烷含有于液晶取向劑中來解決所述問題，從而完成了本發(fā)明。具體而言，通過 本發(fā)明來提供以下的液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶顯示元件。
[0016] 本發(fā)明的一方面為提供一種液晶取向劑，其含有聚有機(jī)硅氧烷，所述聚有機(jī)硅氧 烷具有在環(huán)骨架中包含氮原子的雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)。
[0017] 本發(fā)明的另一方面為提供一種液晶取向膜，其是使用所述液晶取向劑來形成。另 外，提供包括所述液晶取向膜的液晶顯示元件。
[0018] [發(fā)明的效果]
[0019] 通過本發(fā)明的液晶取向劑，可獲得在液晶顯示元件的制造步驟中采用ODF方式的 情況下，ODF不均少的液晶顯示元件。另外，通過使用本發(fā)明的液晶取向劑來形成液晶取向 膜，可獲得電特性良好的液晶顯示元件。因此，本發(fā)明的液晶取向劑可優(yōu)選應(yīng)用于現(xiàn)有液晶 顯示元件的量產(chǎn)制程。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明的液晶取向劑含有聚有機(jī)硅氧烷，所述聚有機(jī)硅氧烷具有在環(huán)骨架中包含 氮原子的雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)。以下，對(duì)本發(fā)明的液晶取向劑中所含的各成分、以及視需要而任意 調(diào)配的其他成分進(jìn)行說明。
[0021] 《雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)》
[0022] 所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)只要具有在環(huán)骨架中包含1個(gè)以上氮原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)即可。構(gòu) 成所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)的環(huán)數(shù)并無特別限定，可以是單環(huán)，也可以是縮合環(huán)。另外，環(huán)骨架中， 可僅包含氮原子作為雜原子，也可以包含氮原子、與氮原子以外的雜原子（氧原子、硫原子 等）。所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)的環(huán)骨架中所含的氮原子數(shù)可以是1個(gè)，也可以是2個(gè)以上。在所 述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)為縮合環(huán)，且在環(huán)骨架中具有多個(gè)氮原子的情況下，這些多個(gè)氮原子可存 在于同一環(huán)中，也可以存在于不同的環(huán)中。
[0023] 作為所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)的具體例，例如可列舉自以下雜環(huán)中去除1個(gè)或多個(gè) 氫原子而成的結(jié)構(gòu)等：吡咯烷、哌啶、哌嗪、六亞甲基亞胺、咪唑啉、嗎啉等非芳香族雜 環(huán)；吡咯、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、嘧啶、噠嗪、吡嗪、吲哚、苯并咪唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、 萘啶、喹喔啉（quinoxaline)、酞嘆、三嘆、氮呼、二氮呼、B丫啶、吩嘆（phenazine)、菲略啉 (phenanthroline)、噁挫、噻挫、味挫、噻二挫、苯并噻挫、吩噻嘆（phenothiazine)、噁二挫 等芳香族雜環(huán)。
[0024] 所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)中，也可以在構(gòu)成所述例示的環(huán)骨架的原子上導(dǎo)入取代基。該 取代基例如可列舉：氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子；甲基、乙基、丙基等鏈狀 或者分支狀的碳數(shù)1~20的烷基；甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳數(shù)1~20的烷氧基；環(huán)戊 基、環(huán)己基等碳數(shù)6~20的環(huán)烷基；苯基、甲苯基等碳數(shù)6~20的芳基等。
[0025] 所述結(jié)構(gòu)中，所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)優(yōu)選為芳香族雜環(huán)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選的具體例例如可 列舉自吡略、咪挫、吡挫、三挫、吡啶、喃啶、啦嘆、吡嘆、三嗪等芳香族雜環(huán)中去除1個(gè)或多 個(gè)氫原子而成的結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)中，就可通過促進(jìn)后烘烤時(shí)的熱硬化來提高抑制ODF不 均的效果的方面、以及可提高電壓保持率的方面而言，優(yōu)選為在環(huán)骨架中具有多個(gè)氮原子， 更優(yōu)選為具有2個(gè)或3個(gè)。特別優(yōu)選為所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)為咪唑結(jié)構(gòu)。
[0026] 《特定聚有機(jī)硅氧烷（A)》
[0027] 具有所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)的聚有機(jī)硅氧烷（以下也稱為"特定聚有機(jī)硅氧烷（A) "） 可通過將有機(jī)化學(xué)的常法適當(dāng)組合來合成。作為其具體例，例如可列舉以下方法：
[0028] (1)將具有所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)的烷氧基硅烷化合物（以下也稱為"特定硅烷化合物 (ms-1) ")、或者特定硅烷化合物（ms-1)與其他的烷氧基硅烷化合物的混合物進(jìn)行水解?縮 合的方法；
[0029] (2)將具有環(huán)氧基的烷氧基硅烷化合物（以下也稱為"含環(huán)氧基的硅烷化合物")、 或者含環(huán)氧基的硅烷化合物與其他硅烷化合物的混合物進(jìn)行水解?縮合而獲得含環(huán)氧基的 聚有機(jī)硅氧烷后，使該含環(huán)氧基的聚有機(jī)硅氧烷、與具有所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)（a)的羧酸（以下也 稱為"特定羧酸（mc-1) "）進(jìn)行反應(yīng)的方法；
[0030] (3)使所述特定硅烷化合物（ms-ι)、或者所述特定硅烷化合物（ms-ι)與其他硅烷 化合物的混合物在二羧酸及醇的存在下進(jìn)行反應(yīng)的方法；
[0031] (4)使所述含環(huán)氧基的硅烷化合物、或者所述含環(huán)氧基的硅烷化合物與其他硅烷 化合物的混合物在二羧酸及醇的存在下進(jìn)行反應(yīng)而獲得含環(huán)氧基的聚有機(jī)硅氧烷后，使該 含環(huán)氧基的聚有機(jī)硅氧烷與所述特定羧酸（mc-1)進(jìn)行反應(yīng)的方法等。
[0032] 〈關(guān)于方法（1)>
[0033] 所述特定硅烷化合物（ms-1)例如可列舉：2-(2-吡啶基）乙基三甲氧基硅烷、 2-(2-吡啶基）乙基三乙氧基硅烷、2-(4-吡啶基）乙基三甲氧基硅烷、2-(4-吡啶基）乙基 三乙氧基硅烷、2-(N-吡咯基）乙基三甲氧基硅烷、2-(2-吡啶基）乙基硫代丙基三甲氧基 硅烷、2-(4-吡啶基）乙基硫代丙基三甲氧基硅烷等具有包含1個(gè)氮原子的雜環(huán)的硅烷化合 物；
[0034] 3-(2-咪唑啉-1-基）丙基三乙氧基硅烷、N-(1H-咪唑-2-基）甲基氨基丙基三 甲氧基硅烷、N-(4-甲基-IH-咪唑-5-基）甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(4-甲基-2-苯 基-IH-咪唑-5-基）甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-甲基-IH-咪唑-1-基）甲基氨基 丙基三甲氧基硅烷、N-(2-苯基-IH-咪唑-1-基）甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(1H-咪 唑-1-基）丙烷-2-醇-1-氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(1H-咪唑-1-基）丙基氧基丙基三 甲氧基硅烷、3-(2-吡啶基）脲基丙基三乙氧基硅烷等具有包含2個(gè)以上氮原子的雜環(huán)的硅 烷化合物等。
[0035] 這些化合物中，就抑制ODF不均的效果高的方面以及可提高電壓保持率的方面而 言，優(yōu)選為環(huán)骨架中的氮原子為2個(gè)以上的硅烷化合物，更優(yōu)選為具有咪唑結(jié)構(gòu)的硅烷化 合物。此外，特定硅烷化合物（ms-1)可單獨(dú)使用所述化合物的1種或者將2種以上組合使 用。
[0036] 利用方法⑴來合成特定聚有機(jī)硅氧烷（A)時(shí)，可單獨(dú)使用特定硅烷化合物 (ms-1)，也可以并用特定硅烷化合物（ms-1)以外的其他硅烷化合物。該其他硅烷化合物例 如可列舉：四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲 氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷基丙基丁二酸酐、二甲基二甲氧基硅烷、二甲 基二乙氧基硅烷等含有烴側(cè)鏈的烷氧基硅烷類；
[0037] 3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、巰基甲基三甲氧基硅烷、 巰基甲基三乙氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基 丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(3_環(huán)己基氨基）丙基三甲氧基硅烷、 N-2-(氨基乙基）-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等含氮?硫原子的烷氧基硅烷類；
[0038] 3_(甲基）丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷、3_(甲基）丙烯?；趸已?基硅烷、6_(甲基）丙烯?；趸夯籽趸柰椤?_(甲基）丙烯?；趸粱籽?基硅烷、3-(甲基）丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基）丙烯酰氧基丙基甲基二 乙氧基硅烷、乙條基二甲氧基硅烷、乙條基二乙氧基硅烷、對(duì)苯乙條基二甲氧基硅烷等含不 飽和烴的烷氧基硅烷類；
[0039] 3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-縮水 甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-縮水甘油氧 基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、2-(3,4_環(huán)氧基環(huán)己 基）乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三乙氧基硅烷等含環(huán)氧基的烷氧基硅 燒類等。
[0040] 這些化合物中，特別優(yōu)選地使用2-(3,4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三甲氧基硅烷、3-縮 水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷以及8-縮水甘油氧基辛基三甲氧基硅烷中的至少任一種。 此外，所述其他硅烷化合物可將所述化合物單獨(dú)使用1種或者將2種以上組合使用。本說 明書中"（甲基）丙烯?；?是包含丙烯酰基以及甲基丙烯?；暮x。
[0041] 利用方法（1)來合成特定聚有機(jī)硅氧烷（A)時(shí)，就充分獲得抑制ODF不均產(chǎn)生 的效果的方面以及電特性的方面而言，相對(duì)于合成中使用的硅烷化合物的全部量，特定硅 燒化合物（ms-Ι)的使用比例優(yōu)選為設(shè)為0. 5摩爾％以上，更優(yōu)選為設(shè)為1摩爾％~50摩 爾％，尤其優(yōu)選為設(shè)為2摩爾％~30摩爾％。
[0042] [硅烷化合物的水解?縮合反應(yīng)]
[0043] 方法（1)中的硅烷化合物的水解?縮合反應(yīng)可通過使如上所述的硅烷化合物的1 種或者2種以上與水，優(yōu)選為在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮约坝袡C(jī)溶劑的存在下進(jìn)行反應(yīng)來進(jìn)行。 [0044] 所述催化劑例如可列舉：酸、堿金屬化合物、有機(jī)堿、鈦化合物、鋯化合物等。作為 這些催化劑的具體例，酸例如可列舉：鹽酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙二酸、乙酸、三氟乙酸、三氟 甲磺酸、磷酸、酸性離子交換樹脂、各種路易斯酸等；
[0045] 堿金屬化合物例如可列舉：氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀