液晶取向劑、液晶取向膜、液晶顯示元件、液晶顯示元件的制造方法、聚合物以及化合物的制作方法
【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、液晶顯示元件、液晶顯示元件的制造方 法、聚合物以及化合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶顯示元件中，作為垂直取向模式而現(xiàn)有已知的多域垂直取向（Multi-Domain Vertical Alignment，MVA)型面板通過在液晶面板中形成突起物來控制液晶分子的倒塌方 向，借此實現(xiàn)視角的擴(kuò)大。但是，依據(jù)該方式，由突起物引起的透過率以及對比度的不足無 法避免，進(jìn)而存在液晶分子的響應(yīng)速度慢的問題。
[0003] 近年來，為了解決如上所述的MVA型面板的問題，提出了聚合物穩(wěn)定取向 (Polymer Sustained Alignment，PSA)模式（例如參照專利文獻(xiàn)1)。該P(yáng)SA技術(shù)是將通過 光照射而聚合的聚合性成分混入液晶單元的液晶層中，在通過施加電壓而使液晶分子傾斜 的狀態(tài)下對液晶單元進(jìn)行光照射，由此使聚合性成分進(jìn)行聚合來控制液晶分子的分子取向 的技術(shù)。
[0004] 然而，在利用PSA技術(shù)來控制液晶分子的取向的情況下，必須以比較高的照射量 來進(jìn)行光照射。因此，除了會產(chǎn)生液晶分子分解的不良情況以外，即便通過紫外線照射也未 聚合的未反應(yīng)化合物會殘留于液晶層中，這些情況相互作用而產(chǎn)生顯示不均，會對電壓保 持特性造成不良影響，或者面板的長期可靠性產(chǎn)生問題，所述情況變得明確，尚未達(dá)到實用 的水平。
[0005] 與此相對，非專利文獻(xiàn)1提出了使用由含有反應(yīng)性液晶原的聚酰亞胺系液晶取向 劑所形成的液晶取向膜的方法。依據(jù)非專利文獻(xiàn)1，具備利用該方法來形成的液晶取向膜的 液晶顯不兀件的液晶分子的響應(yīng)為尚速。
[0006] 另外，本申請人已提出了如下技術(shù)：可對使用液晶取向劑來形成的涂膜，以盡可能 少的光照射量來賦予所需的預(yù)傾角特性，且用以獲得液晶分子對電壓變化的響應(yīng)速度足夠 快速的液晶顯示元件（例如參照專利文獻(xiàn)2)。該專利文獻(xiàn)2中公開了 ：使用含有在側(cè)鏈上 具有（甲基）丙烯?；木塾袡C(jī)硅氧烷作為聚合物成分的液晶取向劑，在基板上形成液晶 取向膜，并且使用該基板來形成液晶單元，在對基板間施加電壓的狀態(tài)下對液晶單元進(jìn)行 光照射，借此制造液晶顯示元件。
[0007] [現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0008] [專利文獻(xiàn)]
[0009] [專利文獻(xiàn)1]日本專利特開2003-149647號公報 [0010][專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2011-118358號公報 [0011][非專利文獻(xiàn)]
[0012][非專利文獻(xiàn)1]Y.-J.李等人，《二次成像傳播09文摘（Secondary Imagery Dissemination 09DIGEST)》，第 666 頁（2009)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] [發(fā)明所欲解決的問題]
[0014] 然而，非專利文獻(xiàn)1中未記載關(guān)于應(yīng)該以何種量來使用何種反應(yīng)性液晶原的準(zhǔn) 貝1J。另外，所需的紫外線照射量也依然很多，關(guān)于顯示特性或電壓保持特性、面板的長期可 靠性的擔(dān)憂并未消除。特別是近年來，對于液晶顯示元件的高性能化的要求進(jìn)而提高，作為 液晶取向劑，要求可使液晶顯示元件的顯示品質(zhì)或長期可靠性較以往更良好。
[0015] 本發(fā)明是鑒于所述情況而形成，主要目的為提供一種用以獲得視角廣、液晶分子 的響應(yīng)速度快、長期可靠性優(yōu)異的液晶顯示元件的液晶取向劑。
[0016] [解決問題的技術(shù)手段]
[0017] 本發(fā)明人等為了達(dá)成如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而進(jìn)行積極研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能 夠通過使用具有特定結(jié)構(gòu)的化合物作為液晶取向劑的一成分來解決所述問題，從而完成了 本發(fā)明。具體而言，由本發(fā)明來提供以下的液晶取向劑、液晶取向膜、液晶顯示元件、液晶顯 示元件的制造方法、聚合物以及化合物。
[0018] 本發(fā)明的一方面為提供一種液晶取向劑，其含有具有下述式（0)所表示的結(jié)構(gòu)的 化合物（C)。
[0019] [化 1]
[0020]
[0021] (式（0)中，E1分別獨立地為1價有機(jī)基；其中，多個E1中的至少1個具有選自由 環(huán)氧基、酸酐基、（甲基）丙烯?；?、乙烯基、巰基、氨基及異氰酸酯基所組成的組群中的至 少一種；Y1分別獨立地為下述式（Y-I)或下述式（Y-2)
[0022] [化 2]
[0023]
[0024] (式（Y-I)及式（Y-2)中，R4及R 6分別獨立地為1價有機(jī)基，R 5為氫原子或1價 有機(jī)基；Z1為氧原子或碳數(shù)1~6的烷二基；"* 表示與鍵結(jié)于Y1上的氧原子的結(jié)合鍵）
[0025] 所表示的基團(tuán)；表示結(jié)合鍵）
[0026] 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而形成。另 外，本發(fā)明提供一種包括該液晶取向膜的液晶顯示元件。
[0027] 本發(fā)明的另一方面為提供一種液晶顯示元件的制造方法，其包括：將所述液晶取 向劑分別涂布于具有導(dǎo)電膜的一對基板的該導(dǎo)電膜上，繼而對其進(jìn)行加熱而形成涂膜的步 驟；將形成有所述涂膜的一對基板，隔著液晶層且以所述涂膜相對的方式對向配置而構(gòu)筑 液晶單元的步驟；以及在對所述一對基板所具有的導(dǎo)電膜間施加電壓的狀態(tài)下對所述液晶 單元進(jìn)行光照射的步驟。
[0028] 本發(fā)明的一方面為提供一種聚合物，其具有所述式（0)所表示的部分結(jié)構(gòu)。另外， 提供具有下述式（3)所表示的結(jié)構(gòu)的化合物、以及下述式（O-A)所表示的化合物。
[0029] [化 3]
[0030]
[0031] (式（3)中，E1分別獨立地為1價有機(jī)基；其中，多個E1中的至少1個具有選自由 環(huán)氧基、酸酐基、（甲基）丙烯?；?、巰基、氨基及異氰酸酯基所組成的組群中的至少一種； Y2分別獨立地為下述式（3-1)或下述式（3-2)
[0032] [化 4]
[0033]
[0034] (式（3-1)及式（3-2)中，R3及R 5分別獨立地為氫原子或者1價有機(jī)基，R 4及R6分別獨立地為1價有機(jī)基；Z1為氧原子或碳數(shù)1~6的烷二基；表示與鍵結(jié)于Y2上的 氧原子的結(jié)合鍵）
[0035] 所表示的2價基）
[0036] [化 5]
[0037]
[0038] (式（O-A)中，E1分別獨立地為1價有機(jī)基；其中，多個E1中的至少1個具有選自 由環(huán)氧基、酸酐基、（甲基）丙烯酰基、巰基、氨基及異氰酸酯基所組成的組群中的至少一 種；V1為1價堿金屬原子）
[0039] [發(fā)明的效果]
[0040] 通過本發(fā)明的液晶取向劑，可獲得一種視角廣、液晶分子的響應(yīng)速度快、且長期可 靠性優(yōu)異的液晶顯示元件。
【附圖說明】
[0041] 圖1是表示由實施例及比較例來制造的具有經(jīng)圖案化的透明導(dǎo)電膜的液晶單元 中的透明導(dǎo)電膜的圖案的說明圖。
[0042] 符號的說明
[0043] A、B:電極
【具體實施方式】
[0044] 本發(fā)明的液晶取向劑含有具有所述式（0)所表示的結(jié)構(gòu)（以下也稱為"特定結(jié)構(gòu) (〇)"）的化合物（C)。以下，對本發(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。此外，以下的說明中，有時將"式X所表示的化合物"僅記作"化合 物X"。另外，有時將"具有式X所表示的重復(fù)單元的聚合物"僅記作"聚合物X"。
[0045] 《特定結(jié)構(gòu)（0)》
[0046] 所述式（0)中，多個E1中的至少任1個具有選自由環(huán)氧基、酸酐基、（甲基）丙烯 ?；⒁蚁┗?、巰基、氨基及異氰酸酯基所組成的組群中的至少一種官能基。E1所具有的官 能基可相互相同，也可以不同。此外，本說明書中的所謂"（甲基）丙烯?；?是包含丙烯酰 基及甲基丙烯?；暮x。
[0047] E1中的所述官能基優(yōu)選為經(jīng)由2價連結(jié)基而鍵結(jié)于硅原子上。所述2價連結(jié)基例 如可列舉：碳數(shù)1~20的烷二基，將碳數(shù)1~20的烷二基中的亞甲基以-0-、-C0-、-C00-、 -5-、-(^-、-順-、-(1)順-、-順1°-、-(1)順1°-〇?1°為碳數(shù)1~6的烷基）或者亞環(huán)己基取代而 成的2價基等。另外，這些各基團(tuán)中的鍵結(jié)于碳原子上的氫原子可經(jīng)鹵素原子（氟原子、氯 原子、溴原子、碘原子等）、羥基、氰基等所取代。
[0048] 具有所述官能基的E1的具體例分別可列舉：縮水甘油氧基丙基、縮水甘油基、3， 4-環(huán)氧基環(huán)己基乙基等含環(huán)氧基的基團(tuán)；下述式（E-I)所表示的基團(tuán)等含酸酐基的基團(tuán)； 甲基丙烯酰氧基丙基、丙烯酰氧基丙基等含（甲基）丙烯酰基的基團(tuán)；巰基丙基等含巰基的 基團(tuán)；3-氨基丙基、3-甲基氨基丙基、3-(2-乙基氨基）丙基、3-苯基氨基丙基等含氨基的 基團(tuán)；3-異氰酸基丙基等含異氰酸酯基的基團(tuán)等。
[0049] [化 6]
[0050]
[0051] E1所具有的官能基優(yōu)選為環(huán)氧基、酸酐基、（甲基）丙烯?；蛘弋惽杷狨セ?，就 容易賦予表現(xiàn)出液晶取向能力的基團(tuán)（以下也稱為"液晶取向基"）等功能性側(cè)鏈的方面而 言，更優(yōu)選為環(huán)氧基。另外，所述基團(tuán)中，E1優(yōu)選為縮水甘油氧基丙基、3,4_環(huán)氧基環(huán)己基 乙基、甲基丙烯酰氧基丙基、丙烯酰氧基丙基、3-異氰酸基丙基或者所述式（E-I)所表示的 基團(tuán)，特別優(yōu)選為3，4-環(huán)氧基環(huán)己基乙基。
[0052] 所述式（0)中的多個E1只要其中的至少1個具有所述官能基即可。具有所述官能 基的E1的數(shù)量并無特別限制，可根據(jù)使化合物（C)所具有的反應(yīng)性的高低等來適當(dāng)選擇。 優(yōu)選為全部的E1具有所述官能基的形態(tài)。此外，在多個E 1的一部分不具有所述官能基的情 況下，該E1例如可設(shè)為甲基、乙基、丙基等烷基等，苯基、甲苯基等芳基等。
[0053] 所述式（Y-I)及式（Y-2)中，R4、R5及R 6的1價有機(jī)基的具體例可列舉所述E 1的 1價有機(jī)基所例示的基團(tuán)等。R5優(yōu)選為具有選自由環(huán)氧基、酸酐基、（甲基）丙烯?；?、乙烯 基、巰基、氨基、異氰酸酯基以及鹵素原子所組成的組群中的至少一種官能基的1價基，或 者氫原子。R4及R6優(yōu)選為碳數(shù)1~6的烷基，更優(yōu)選為甲基或者乙基。此外，所述式（Y-2) 中的多個R6分別可相互相同，也可以不同。
[0054] Z1的碳數(shù)1~6的烷二基例如可列舉：亞甲基、亞乙基、丙二基、丁二基、戊二基、己 二基，這些基團(tuán)可以是直鏈狀，也可以是分支狀。Z1優(yōu)選為氧原子、亞甲基或者亞乙基。
[0055] 《化合物（C)》
[0056] 使所述化合物（C)包含于液晶取向劑中的態(tài)樣并無特別限制。例如，可將所述化 合物（C)設(shè)為分子內(nèi)具有1個所述特定結(jié)構(gòu)（0)的化合物（以下也稱為"化合物（C-I) ")， 將其以添加劑方式來調(diào)配。或者，也可以將所述化合物（C)設(shè)為主鏈上具有所述特定結(jié)構(gòu) (〇)的聚合物（以下也稱為"聚合物（C-2)"），將其作為聚合物成分的至少一部分來調(diào)配。 此外，本說明書中所謂聚合物的"主鏈"，是指通過單體反復(fù)鍵結(jié)而形成的結(jié)構(gòu)。
[0057] 〈化合物（C-I) >
[0058] 具有所述特定結(jié)構(gòu)（0)的化合物（C-I)的具體例可列舉所述式（3)所表示的化合 物。
[0059] 此處，所述式（3)中的E1的說明可應(yīng)用所述式（0)的E1的說明。所述式（3-1)及 式（3-2)中，關(guān)于R4、R5、R6及Z S分別可應(yīng)用所述式（Y-I)及式（Y-2)的R4、R5、R6及Z 1的 說明。R3的1價有機(jī)基的具體例可列舉所述E1的1價有機(jī)基中例示的基團(tuán)等，其優(yōu)選的例 示與R5相同。此外，所述式（3-2)中的多個R5可相互相同，也可以不同。
[0060] 所述式（3-1)及式（3-2)所表示的基團(tuán)的優(yōu)選具體例例如可列舉下述式 (3-1-1)~式（3-1-10)及式（3-2-1)分別所表示的基團(tuán)等。
[0061] [化 7]
[0062]
[0063] (式中，V表示與氧原子的結(jié)合鍵）
[0064] 所述基團(tuán)中，Y2優(yōu)選為所述式（3_1_1)、式（3_1_2)、式（3_1_3)、式（3_1_4)、式 (3-1-5)、式（3-1-7)、式（3-1-8)或式（3-1-9)所表示的基團(tuán)。所述式⑶中的多個Y2可 相互相同，也可以不同。
[0065] 所述式（3)所表示的化合物的優(yōu)選具體例例如可列舉下述式（1-1)~式（1-6)分 別所表示的化合物等。
[0066] [化 8]
[0067]
[0068] (式（1-1)~式（1-6)中，R9分別獨立地為單鍵或碳數(shù)1~10的2價烴基，R 11分 別獨立地為1價有機(jī)基，R12分別獨立地為氫原子或甲基；R25分別獨立地為巰基或-NR 28H (R28為氫原子、碳數(shù)1~6的烷基或碳數(shù)6~12的芳基），R19分別獨立地為碳數(shù)1~6的烷二 基；E1與所述式（0)含義相同）
[0069] [化合物⑶的合成]
[0070] 所述式（3)所表示的化合物例如可以下述流程0的方式來合成。
[0071] [化 9]
[0072]
[0073] (流程0中，R°為碳數(shù)1~6的烷基或者乙?；籚 1為1價堿金屬；E 1及Y 2與所述 式⑶含義相同）
[0074] 在所述流程0中，起始原料（0-1)中的R°的碳數(shù)1~6的烷基例如可列舉：甲基、 乙基、丙基、丁基、戊基、己基等，這些基團(tuán)可以是直鏈狀，也可以是分支狀。其中，R°優(yōu)選為 甲基或乙基。起始原料（0-1)優(yōu)選為使用包含E1的三烷氧基硅烷。
[0075] 用以由起始原料（0-1)來獲得作為最終產(chǎn)物的化合物（3)的反應(yīng)優(yōu)選為在堿及溶 劑的存在下進(jìn)行。反應(yīng)中使用的堿例如可使用：三乙基胺、三丙基胺、二氮雜雙環(huán)十一烯、咪 唑、四甲基氫氧化按、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫、碳酸氫鈉、氟化銫等。此 外，通過使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫、碳酸氫鈉、氟化銫等堿金屬鹽作 為堿，能夠獲得所述式（O-A)所表示的中間物。相對于起始原料（0-1)的100摩爾，堿的使 用比例通常為10摩爾