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液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶顯示元件的制作方法_4

文檔序號:9212196閱讀:來源:國知局
與二 胺進行反應(yīng)的方法等。
[0121] 此處,方法[I]中使用的含羥基的化合物例如可列舉:甲醇、乙醇、丙醇等醇類;苯 酚、甲酚等酚類等。另外,鹵化物例如可列舉: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,含環(huán)氧基的化合物例如可列舉環(huán)氧丙烷等。
[0122] 方法[II]中使用的四羧酸二酯例如可通過使用所述醇類,將所述聚酰胺酸的合 成中所例示的四羧酸二酐進行開環(huán)而獲得。方法[II]的反應(yīng)優(yōu)選為在適當?shù)拿撍呋瘎?的存在下進行。脫水催化劑例如可列舉:4-(4,6_二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基 嗎啉鑰鹵化物、羰基咪唑、磷系縮合劑等。方法[III]中使用的四羧酸二酯二鹵化物例如可 通過使以所述方式獲得的四羧酸二酯與亞硫酰氯等適當?shù)穆然瘎┻M行反應(yīng)來獲得。
[0123] 方法[II]及方法[III]中使用的二胺可列舉聚酰胺酸的合成中所例示的二胺。此 外,聚酰胺酸酯可僅具有酰胺酸酯結(jié)構(gòu),也可以是酰胺酸結(jié)構(gòu)與酰胺酸酯結(jié)構(gòu)并存的部分 酯化物。
[0124] 〈聚酰亞胺〉
[0125] 本發(fā)明的液晶取向劑中所含有的聚酰亞胺例如可通過將以所述方式合成的聚酰 胺酸進行脫水閉環(huán),加以酰亞胺化而獲得。
[0126] 所述聚酰亞胺可以是將作為其前驅(qū)物的聚酰胺酸所具有的酰胺酸結(jié)構(gòu)全部進行 脫水閉環(huán)而成的完全酰亞胺化物,也可以僅將酰胺酸結(jié)構(gòu)的一部分進行脫水閉環(huán)而使酰胺 酸結(jié)構(gòu)與酰亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)并存的部分酰亞胺化物。就電特性的觀點而言,本發(fā)明的聚酰亞胺 的酰亞胺化率優(yōu)選為30 %以上,更優(yōu)選為50 %~99 %,尤其優(yōu)選為65 %~99 %。該酰亞胺 化率是相對于聚酰亞胺的酰胺酸結(jié)構(gòu)數(shù)量與酰亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)量的合計,以百分率來表示酰 亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)量所占的比例。此處,酰亞胺環(huán)的一部分也可以是異酰亞胺環(huán)。
[0127] 聚酰胺酸的脫水閉環(huán)優(yōu)選為利用以下方法來進行:對聚酰胺酸進行加熱的方法; 或者將聚酰胺酸溶解于有機溶劑中,在該溶液中添加脫水劑以及脫水閉環(huán)催化劑,視需要 進行加熱的方法。其中,優(yōu)選為利用后者的方法。
[0128] 在所述聚酰胺酸的溶液中添加脫水劑以及脫水閉環(huán)催化劑的方法中,脫水劑例如 可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相對于聚酰胺酸的酰胺酸結(jié)構(gòu)的1摩爾,脫水 劑的使用比例優(yōu)選為設(shè)為0. 01摩爾~20摩爾。脫水閉環(huán)催化劑例如可使用吡啶、三甲吡 啶、二甲吡啶、三乙基胺等三級胺。相對于所使用的脫水劑1摩爾,脫水閉環(huán)催化劑的使用 比例優(yōu)選為設(shè)為0. 01摩爾~10摩爾。脫水閉環(huán)反應(yīng)中使用的有機溶劑可列舉聚酰胺酸的 合成中使用的有機溶劑。脫水閉環(huán)反應(yīng)的反應(yīng)溫度優(yōu)選為〇°C~180°C,更優(yōu)選為KTC~ 150°C。反應(yīng)時間優(yōu)選為I. 0小時~120小時,更優(yōu)選為2. 0小時~30小時。
[0129] 如上所述獲得含有聚酰亞胺的反應(yīng)溶液。該反應(yīng)溶液可直接提供給液晶取向劑的 制備,也可以自反應(yīng)溶液中去除脫水劑及脫水閉環(huán)催化劑后再提供給液晶取向劑的制備, 也可以將聚酰亞胺離析后再提供給液晶取向劑的制備,或者還可以將離析的聚酰亞胺純化 后再提供給液晶取向劑的制備。這些純化操作可依據(jù)公知的方法來進行。
[0130] 以所述方式獲得的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亞胺優(yōu)選為當將其制成濃度為 10重量%的溶液時,具有IOmPa · S~SOOmPa · S的溶液粘度者,更優(yōu)選為具有15mPa · S~ 500mPa*s的溶液粘度者。此外,所述聚合物的溶液粘度(mPa*s)是對使用該聚合物的良溶 劑(例如γ - 丁內(nèi)醋、N-甲基-2-吡咯烷酮等)來制備的濃度為10重量%的聚合物溶液, 使用E型旋轉(zhuǎn)粘度計在25°C下測定而得的值。對于聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亞胺,利 用凝膠滲透色譜法(GPC)來測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量優(yōu)選為500~300, 000, 更優(yōu)選為1,〇〇〇~200, 000。
[0131] 將特定聚有機硅氧烷(A)與聚合物(P)進行調(diào)配的比例優(yōu)選為相對于特定聚有機 硅氧烷(A)與聚合物(P)的合計量,將特定聚有機硅氧烷(A)的比例設(shè)為2重量%以上。 通過設(shè)為2重量%以上,可充分獲得抑制ODF不均產(chǎn)生的效果。更優(yōu)選為4重量%~50重 量%,尤其優(yōu)選為5重量%~40重量%。
[0132] 本發(fā)明的液晶取向劑中可含有的其他成分除了所述聚合物(P)以外,例如可列舉 所述聚合物(P)以外的其他聚合物、分子內(nèi)具有至少一個環(huán)氧基的化合物(以下也稱為"含 環(huán)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電特性。所述其他聚合物例如可列舉:不 具有所述雜環(huán)結(jié)構(gòu)(a)的聚有機硅氧烷、聚酯、聚酰胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍 生物、聚(苯乙烯-苯基順丁烯二酰亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。在將其他聚 合物添加于液晶取向劑中的情況下,相對于該組合物中的全部聚合物量,所述其他聚合物 的調(diào)配比率優(yōu)選為50重量%以下,更優(yōu)選為0. 1重量%~40重量%,尤其優(yōu)選為0. 1重 量%~30重量%。
[0135] [含環(huán)氧基的化合物]
[0136] 含環(huán)氧基的化合物可用于提高液晶取向膜的與基板表面的粘接性或電特性。此 處,含環(huán)氧基的化合物例如可列舉:乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇 二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、 1,6_己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、2,2_二溴新 戊二醇二縮水甘油醚、N,N,fK -四縮水甘油基-間苯二甲胺、1,3-雙(N,N-二縮水 甘油基氨基甲基)環(huán)己烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基_4,4'-二氨基二苯基甲烷、N, N-二縮水甘油基-芐基胺、N,N_二縮水甘油基-氨基甲基環(huán)己燒、N,N_二縮水甘油基-環(huán) 己基胺等,來作為優(yōu)選的化合物。除此以外,含環(huán)氧基的化合物的例子也可以使用國際公開 第2009/096598號記載的含環(huán)氧基的聚有機硅氧烷。
[0137] 在將這些環(huán)氧化合物添加于液晶取向劑中的情況下,相對于液晶取向劑中所含的 聚合物的合計100重量份,所述環(huán)氧化合物的調(diào)配比率優(yōu)選為40重量份以下,更優(yōu)選為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劑的印刷性的目的來使用。所述官能 性硅烷化合物例如可列舉: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 亞乙基三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4, 7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮雜壬 基乙酸酯、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮雜壬酸甲酯、N-芐基-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、縮水甘油氧基甲基三甲氧基硅烷、2-縮水甘油氧基乙 基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷等。
[0140] 在將這些官能性硅烷化合物添加于液晶取向劑中的情況下,相對于聚合物的合計 100重量份,所述官能性硅烷化合物的調(diào)配比率優(yōu)選為2重量份以下,更優(yōu)選為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舉分子內(nèi)具有至少1個氧雜環(huán)丁基 的化合物、雙順丁烯二酰亞胺化合物、抗氧化劑等。這些成分的種類及調(diào)配量可在不損及本 發(fā)明效果的范圍內(nèi)適當調(diào)整。
[0142]〈溶劑〉
[0143] 本發(fā)明的液晶取向劑被制備成所述特定聚有機硅氧烷(A)以及視需要調(diào)配的其 他成分優(yōu)選為在適當?shù)挠袡C溶劑中分散或者溶解而成的液狀組合物。
[0144] 所使用的溶劑例如可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內(nèi)醋、γ-丁內(nèi)酰胺、N, N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、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-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、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、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙 酸醋、二乙二醇單乙釀乙酸醋、二丙二醇單甲釀(dipropylene glycol monomethylether, DPM)、二異丁基酮、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、二異戊基醚、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯等。這 些溶劑可單獨使用或者將2種以上混合使用。
[0145] 本發(fā)明的液晶取向劑的固體成分濃度(液晶取向劑的溶劑以外的成分的合計重 量在液晶取向劑的總重量中所占的比例)可考慮到粘性、揮發(fā)性等來適當選擇,優(yōu)選為1重 量%~10重量%的范圍。即,本發(fā)明的液晶取向劑是通過以后述方式涂布于基板表面,優(yōu) 選為進行加熱,從而形成作為液晶取向膜的涂膜或者成為液晶取向膜的涂膜,但此時,在固 體成分濃度小于1重量%的情況下,該涂膜的膜厚變得過小,難以獲得良好的液晶取向膜。 另一方面,在固體成分濃度超過10重量%的情況下,涂膜的膜厚變得過大,難以獲得良好 的液晶取向膜,另外,液晶取向劑的粘性增大,涂布特性劣化。
[0146] 特別優(yōu)選的固體成分濃度的范圍根據(jù)在基板上涂布液晶取向劑時所使用的方法 而不同。例如在利用旋轉(zhuǎn)器法的情況下,固體成分濃度特別優(yōu)選為1. 5重量%~4. 5重量% 的范圍。在利用印刷法的情況下,特別優(yōu)選為將固體成分濃度設(shè)為3重量%~9重量%的 范圍,由此將溶液粘度設(shè)為12mPa · s~50mPa · s的范圍。在利用噴墨法的情況下,特別 優(yōu)選為將固體成分濃度設(shè)為1重量%~5重量%的范圍,由此將溶液粘度設(shè)為3mPa · s~ 15mPa *s的范圍。制備本發(fā)明的液晶取向劑時的溫度優(yōu)選為10°C~50°C,更優(yōu)選為20°C~ 30。。。
[0147] 〈液晶取向膜以及液晶顯示元件〉
[0148] 本發(fā)明的液晶取向膜是由以所述方式制備的液晶取向劑來形成。另外,本發(fā)明的 液晶顯示元件包括使用該液晶取向劑來形成的液晶取向膜。該液晶顯示元件的驅(qū)動模式 并無特別限定,可應(yīng)用于扭轉(zhuǎn)向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭轉(zhuǎn)向列(Super Twisted Nematic,STN)型、共面切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(Fringe Field Switching,F(xiàn)FS)型、垂直取向(Vertical Alignment,VA)型、多域垂直取向(Multidomain Vertical Alignment,MVA)型等多種驅(qū)動模式。優(yōu)選為VA型、MVA型等垂直取向型的液晶 顯示元件。
[0149] 本發(fā)明的液晶顯示元件例如可利用包括以下的(1)~(3)的步驟的方法來制造。 步驟(1)根據(jù)所需的驅(qū)動模式來使用不同的基板。步驟(2)及步驟(3)在各驅(qū)動模式中共 用。
[0150] [步驟(1):涂膜的形成]
[0151] 首先,在基板上涂布本發(fā)明的液晶取向劑,繼而對涂布面進行加熱,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型液晶顯示元件的情況下,將設(shè)置有經(jīng) 圖案化的透明導(dǎo)電膜的兩炔基板作為一對,在各基板的透明性導(dǎo)電膜的形成面上,優(yōu)選為 利用膠版印刷法、旋轉(zhuǎn)涂布法、輥涂布機法或者噴墨印刷法來分別涂布本發(fā)明的液晶取向 劑。此處,基板例如可使用:浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;包含聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二 甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚(脂環(huán)式烯烴)等塑料的透明基板。設(shè)置于基板的一面 的透明導(dǎo)電膜可使用:包含氧化錫(SnO2)的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司注冊商標)、包 含氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)的氧化銦錫(indium tin oxide,ΙΤ0)膜等。為了獲得經(jīng) 圖案化的透明導(dǎo)電膜,例如可利用以下方法:形成無圖案的透明導(dǎo)電膜后,利用光蝕刻來形 成圖案的方法;形成透明導(dǎo)電膜時使用具有所需圖案的遮罩的方法等。涂布液晶取向劑時, 為了使基板表面以及透明導(dǎo)電膜與涂膜的粘接性更良好,也可以對基板表面中形成涂膜的 面,實施預(yù)先涂布官能性硅烷化合物、官能性鈦化合物等的預(yù)處理。
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