CN102540543B - 液晶显示元件的制造方法、液晶显示元件和聚合物组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶显示元件的制造方法、液晶显示元件和聚合物组合物。本发明提供一种视角广、液晶分子的响应速度快、显示性质和长期可靠性优异的液晶显示元件的制造方法。上述制造方法的特征是经过下述工序:在具有导电膜的一对基板的该导电膜上,分别涂敷含有(A)聚有机硅氧烷和(B)以丙烯酸2-[4’-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-联苯-4-氧基]乙酯为代表的聚合性不饱和化合物的聚合物组合物,形成涂膜;将形成前述涂膜的一对基板以夹设液晶分子的层的方式,使前述涂膜相对地对向配置,形成液晶盒;在前述一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下,对前述液晶盒照射光。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示元件的制造方法、液晶显示元件和聚合物组合物。具体而言,本发明涉及用于制造视角广、响应速度快的液晶显示元件的新方法。
背景技术
液晶显示元件中,作为垂直取向模式,到目前为止已知的MVA(Multi-DomainVerticalAlignment,多畴垂直取向)型面板,通过在液晶面板上形成突起物,由此控制液晶分子的倒入方向,从而扩大视角。但是,根据该方式,不可避免的是突起物导致透光率和对比度不足,进而具有液晶分子的响应速度慢的问题。
近年来,为了解决如上这种MVA型面板的问题,提出了PSA(PolymerSustainedAlignment,聚合物稳定取向)模式。PSA模式的技术是在由带有图案状导电膜的基板和带有无图案导电膜的基板形成的一对基板的间隙,或者由两块带图案状导电膜的基板形成的一对基板的间隙中,夹住含有聚合性的化合物的液晶组合物,在导电膜间施加电压的状态下照射紫外线,将聚合性化合物聚合,由此,显现出预倾角性质,控制液晶取向方向。作为使用该技术,通过使导电膜为特定结构,可以实现扩大视角和使液晶分子响应高速化,还可以解决MVA型面板不可避免的透光率和对比度不足的问题。然而,为了使前述聚合性化合物聚合,必须照射例如100,000J/m2这样大量的紫外线,因此除了产生液晶分子分解的不佳状况以外,还产生即使照射紫外线也不聚合的未反应化合物被残留在液晶层中,或者它们相结合产生显示不匀,给电压保持性带来不良影响,或者面板的长期可靠性产生问题。
针对这些问题,非专利文献1提出了一种方法:其使用由含有反应性液晶基元(mesogen)的聚酰亚胺类液晶取向剂形成的液晶取向膜。根据非专利文献1,具有由该方法形成的液晶取向膜的液晶显示元件的液晶分子的响应是高速的。然而,在非专利文献1中,完全没有记载应当以何种量使用何种反应性液晶基元,而且所必需的紫外线照射量也依然很多,继续担心显示性质、特别是电压保持性质。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平5-107544号公报
【专利文献2】日本特开2010-97188号公报
【非专利文献】
【非专利文献1】Y.-J.Lee等,SID09DIGEST,第666页(2009)
【非专利文献2】T.J.Scheffer等,J.Appl.Phys.,48卷,第1783页(1977)
【非专利文献3】F.Nakano,等,JPN.J.Appl.Phys.,19卷,第2013页(1980)
发明内容
本发明是鉴于上述课题提出的,其目的在于提供一种视角广、液晶分子的响应速度快、显示性质和长期可靠性优异的液晶显示元件的制造方法。
作为本发明,本发明的上述课题是通过一种液晶显示元件的制造方法实现的,该方法的特征在于,经过下述工序:
在具有导电膜的一对基板的该导电膜上,分别涂敷含有(A)聚有机硅氧烷和(B)聚合性不饱和化合物的聚合物组合物来形成涂膜;
将形成有前述涂膜的一对基板以夹设液晶分子的层的方式使前述涂膜相对地对向配置,形成液晶盒;
在前述一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下,对前述液晶盒照射光。
根据本发明的方法制造的液晶显示元件的视角广、液晶分子的响应速度快,显示出充分的透光率和对比度,显示性质优异,并且即使长时间连续运行,显示性质也不被破坏。
另外,通过本发明的方法,可以减少照射所必须的光量,有助于削减液晶显示元件的制造成本。
因此,通过本发明的方法制造的液晶显示元件在性能方面和成本方面的二者都优于目前已知的液晶显示元件,适用于各种用途。
附图说明
图1是表示实施例和比较例中制造的具有形成图案的透明导电膜的液晶盒中的透明导电膜图案的说明图。
图2是表示实施例和比较例中制造的具有形成图案的透明导电膜的液晶盒中的透明导电膜图案的说明图。
具体实施方式
<聚合物组合物>
本发明的方法中使用的聚合物组合物含有:
(A)聚有机硅氧烷和
(B)聚合性不饱和化合物。
[(A)聚有机硅氧烷]
本发明使用的聚合物组合物中含有的(A)聚有机硅氧烷通过凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算的重均分子量Mw优选为500~1,000,000,更优选为1,000~100,000,进一步优选为1,000~50,000。
(A)聚有机硅氧烷优选具有下述式(A-1)所示的基团,
式(A-1)中,n1是0~2的整数;
n2是0或1,
n1+n2为2以上时,R是氢原子、碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为1~20的氟代烷基,
n1+n2为0或1时,R是具有甾族结构的基团、碳原子数为4~20的烷基或碳原子数为2~20的氟代烷基。
作为上述式(A-1)中的R的具有甾族结构的基团,可以列举出3-胆甾烷基、3-胆甾烯基、3-羊毛甾烷基、3-胆烷基、3-孕烷基、3-雄甾烷基、3-雌甾烷基。
上述式(A-1)中的R的烷基和氟代烷基所具有的碳原子数为3以上时,分别优选为直链状的基团。作为氟代烷基,优选为下述式(F)所示的基团,
CF3-(CF2)a-(CH2)b-(F)
式(F)中,a和b分别是0~19的整数,其中,式(A-1)中的n1+n2为2以上时,a+b是0~19的整数,
n1+n2为0或1时,a+b是3~19的整数。
作为上述式(A-1)所示的基团的优选的例子,可以列举出例如正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、下述式(A-1-1)~(A-1-3)所示的基团等,
式(A-1-1)~(A-1-3)中的R分别和上述式(A-1)中的R的定义相同。
式(A-1-1)~(A-1-3)中的R优选为碳原子数为1~18的直链烷基或氟代烷基。
上述式(A-1)所示的基团占(A)聚有机硅氧烷中的比例,优选为0.0002mol/g以上,更优选为0.0004~0.002mol/g,进一步优选为0.0005~0.0016mol/g。
这种(A)聚有机硅氧烷只要是具有上述特征,则可以通过任选的方法制造。
(A)聚有机硅氧烷例如烷氧基硅烷化合物优选通过下述方法制造:使具有上述式(A-1)所示的基团和烷氧基的硅烷化合物(以下,称作“硅烷化合物(a1)”)、或者硅烷化合物(a1)和其它烷氧基硅烷化合物(以下,称作“硅烷化合物(a2)”)的混合物,在二元羧酸和醇的存在下反应(制造方法1)或者水解、缩合(制造方法2)的方法;
或者,使具有环氧基和烷氧基的硅烷化合物(以下,称作“硅烷化合物(a2-1)”)、或者硅烷化合物(a2-1)和其它烷氧基硅烷化合物(以下,称作“硅烷化合物(a2-2)”)的混合物,在二元羧酸和醇的存在下反应后,进一步和具有上述式(A-1)所示的基团和羧基的化合物(以下,称作“特定羧酸”)反应(制造方法3)或者水解、缩合后,进一步和特定羧酸反应(制造方法4)的方法。
上述硅烷化合物(a2-1)和(a2-2)分别优选不具有上述式(A-1)所示的基团,在这种情况下,组合硅烷化合物(a2-1)和(a2-2)的集合和硅烷化合物(a2)的范围一致。
作为上述硅烷化合物(a1),可以列举出下述式(a1-1)所示的化合物。
式(a1-1)中的n1、n2和R分别和上述式(A-1)中的n1、n2以及R的定义相同,n是1~3的整数,R1是苯基或碳原子数为1~12的烷基,或者是具有碳原子数为1~12的烷基的烷基苯基。
式(a1-1)中的n优选为1。
作为这种硅烷化合物(a1)的具体例子,可以列举出例如正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正丁基三正丙氧基硅烷、正丁基三异丙氧基硅烷、正丁基三正丁氧基硅烷、正丁基三仲丁氧基硅烷、正丁基三正戊氧基硅烷、正丁基三仲丁氧基硅烷、正丁基三苯氧基硅烷、正丁基三(对甲基苯氧基)硅烷、正戊基三甲氧基硅烷、正戊基三乙氧基硅烷、正戊基三正丙氧基硅烷、正戊基三异丙氧基硅烷、正戊基三正丁氧基硅烷、正戊基三仲丁氧基硅烷、正戊基三正戊氧基硅烷、正戊基三仲丁氧基硅烷、正戊基三苯氧基硅烷、正戊基三(对甲基苯氧基)硅烷、2-(全氟代正己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(全氟代正己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(全氟代正己基)乙基三正丙氧基硅烷、2-(全氟代正己基)乙基三异丙氧基硅烷、2-(全氟代正己基)乙基三正丁氧基硅烷、2-(全氟代正己基)乙基三仲丁氧基硅烷、2-(全氟代正辛基)乙基三甲氧基硅烷、2-(全氟代正辛基)乙基三乙氧基硅烷、2-(全氟代正辛基)乙基三正丙氧基硅烷、2-(全氟代正辛基)乙基三异丙氧基硅烷、2-(全氟代正辛基)乙基三正丁氧基硅烷、2-(全氟代正辛基)乙基三仲丁氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、正十二烷基三正丙氧基硅烷、正十二烷基三异丙氧基硅烷、正十二烷基三正丁氧基硅烷、正十二烷基三仲丁氧基硅烷等,可以使用选自它们中的一种以上。
作为上硅烷化合物(a2-1),可以列举出例如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷等,可以使用选自它们中的一种以上。
上述硅烷化合物(a2-2)优选为上述硅烷化合物(a1)和硅烷化合物(a2-1)以外的烷氧基硅烷化合物,例如优选列举出下述式(a2-2-1)所示的化合物。
(R2)mSi(OR3)4-m(a2-2-1)
式(a2-2-1)中,R2是碳原子数为1~3的烷基、碳原子数为1~3的氟代烷基或苯基,或者是具有碳原子数为1~3的烷基的烷基苯基,
R3是苯基或碳原子数为1~12的烷基,或者是具有碳原子数为1~12的烷基的烷基苯基,
m是0~3的整数。
作为上述式(a2-2-1)所示的化合物的具体例子,可以分别列举出:作为m为0的化合物,是例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四仲丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四仲丁氧基硅烷等;
作为m为1的化合物是例如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三正丙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三正丁氧基硅烷、甲基三仲丁氧基硅烷、甲基三正戊氧基硅烷、甲基三仲丁氧基硅烷、甲基三苯氧基硅烷、甲基三(对甲基苯氧基)硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三正丙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三正丁氧基硅烷、乙基三仲丁氧基硅烷、乙基三正戊氧基硅烷、乙基三仲丁氧基硅烷、乙基三苯氧基硅烷、乙基三(对甲基苯氧基)硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丙基三正丙氧基硅烷、正丙基三异丙氧基硅烷、正丙基三正丁氧基硅烷、正丙基三仲丁氧基硅烷、正丙基三正戊氧基硅烷、正丙基三仲丁氧基硅烷、正丙基三苯氧基硅烷、正丙基三(对甲基苯氧基)硅烷、2-(三氟甲基)乙基三甲氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三乙氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三正丙氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三异丙氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三正丁氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三仲丁氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三正丙氧基硅烷、苯基三异丙氧基硅烷、苯基三正丁氧基硅烷、苯基三仲丁氧基硅烷等;
作为m为2的化合物是例如二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二正丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二正丙基二乙氧基硅烷、二异丙基二乙氧基硅烷、二甲基二异丙氧基硅烷、二乙基二异丙氧基硅烷、二正丙基二异丙氧基硅烷、二异丙基二异丙氧基硅烷、二甲基二仲丁氧基硅烷、二乙基二仲丁氧基硅烷、二正丙基二仲丁氧基硅烷、二异丙基二仲丁氧基硅烷等;
作为m为3的化合物是例如三甲基甲氧基硅烷、三乙基甲氧基硅烷、三正丙基甲氧基硅烷、三异丙基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、三正丙基乙氧基硅烷、三异丙基乙氧基硅烷、三甲基正丙氧基硅烷、三乙基正丙氧基硅烷、三正丙基正丙氧基硅烷、三异丙基正丙氧基硅烷、三甲基异丙氧基硅烷、三乙基异丙氧基硅烷、三正丙基异丙氧基硅烷、三异丙基异丙氧基硅烷、三甲基仲丁氧基硅烷、三乙基仲丁氧基硅烷、三正丙基仲丁氧基硅烷、三异丙基仲丁氧基硅烷等;可以使用选自它们中的一种以上。
作为硅烷化合物(a2-2),特别优选使用由乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷构成的群组中选出的一种以上,特别优选使用由四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷构成的群组中选出的一种以上。
在制造本发明中的(A)聚有机硅氧烷时,作为原料使用的各硅烷化合物相对于全部硅烷化合物的使用比例,根据(A)聚有机硅氧烷的制造方法如下所示。
(1)通过制造方法1或2制造(A)聚有机硅氧烷时:
硅烷化合物(a1):优选为1mol%以上,更优选为2~40mol%,进一步优选为5~20mol%,
硅烷化合物(a2):优选为99mol%以下,更优选为60~98mol%,进一步优选为80~95mol%;
(2)通过制造方法3或4制造聚有机硅氧烷时:
硅烷化合物(a2-1):优选为50mol%以上,更优选为60~100mol%,进一步优选为80~100mol%,
硅烷化合物(a2-2):优选为50mol%以下,更优选为0~40mol%,进一步优选为0~20mol%。
以下,对通过制造方法1和3的方法进行说明,即在二元羧酸和醇的存在下使硅烷化合物反应的方法。
作为这里使用的二元羧酸,可以是草酸、丙二酸、在碳原子数为2~4的亚烷基上结合两个羧基形成的化合物、苯二酸等。具体而言,可以列举出例如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸等,优选使用选自它们中的一种以上。特别优选草酸。
二元羧酸的使用比例是相对于1mol作为原料使用的硅烷化合物所具有的烷氧基总计,羧基的量优选为0.2~2.0mol的量,更优选为0.5~1.5mol的量。
作为上述醇,适合使用伯醇。作为其具体例子,可以列举出例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、2-甲基丁醇、叔戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、2-乙基丁醇、庚-3-醇、正辛醇、2-乙基己醇、正壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、苯酚、环己醇、甲基环己醇、3,3,5-三甲基环己醇、苯甲醇、二丙酮醇等一元醇化合物;优选使用选自它们中的一种以上。作为这里使用的醇,优选碳原子数为1~4的脂肪族伯醇,更优选使用由甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、异丁醇、仲丁醇和叔丁醇构成的群组中选出的一种以上,特别优选使用由甲醇和乙醇构成的群组中选出的一种以上。
制造方法1和3中的醇的使用比例是全部反应溶液中的硅烷化合物和二元羧酸的比例优选为3~80重量%的比例,更优选为25~70重量%的比例。
反应温度优选为1~100℃,更优选为15~80℃。反应时间优选为0.5~24小时,更优选为1~8小时。
制造方法1和3的硅烷化合物的反应中,除了上述醇以外,优选不使用其它溶剂。
推测在如上所述的制造方法中,通过醇对硅烷化合物和二元羧酸的反应生成的中间体作用,生成硅烷化合物的(共)缩合物,也就是聚有机硅氧烷。
接着,对制造方法2和4进行的硅烷化合物的水解、缩合反应进行说明。
该水解缩合反应可以通过优选在催化剂的存在下,优选在适当的有机溶剂中,使硅烷化合物和水反应进行。
这里使用的水的比例是相对于总计1mol作为原料使用的硅烷化合物所具有的烷氧基的量,优选为0.5~2.5mol。
作为上述催化剂,可以列举出酸、碱、金属化合物等。作为这种催化剂的具体例子,可以列举出:作为酸例如盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、甲酸、草酸、马来酸等。
作为碱,还可以使用无机碱和有机碱的任选一种,作为无机碱,可以列举出例如铵、氢氧化钠、氢氧化钾、甲氧化钠、甲氧化钾、乙氧化钠、乙氧化钾等;
作为有机碱,可以列举出例如三乙胺、三正丙基胺、三正丁基胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶这样的叔型有机胺;氢氧化四甲基铵等。
作为金属化合物,可以列举出例如钛化合物、锆化合物等。
作为催化剂的使用比例,相对于总计100重量份作为原料使用的硅烷化合物,优选为10重量份以下,更优选为0.001~10重量份,进一步优选为0.001~1重量份。
作为上述有机溶剂,可以列举出例如醇、酮、酰胺、酯和其它非质子性化合物。作为上述醇,还可以使用具有一个羟基的醇、具有多个羟基的醇和具有多个羟基的醇的部分酯的任选一种情形。作为上述酮,优选使用单酮和β-二酮。
作为这种有机溶剂的具体例子,分别是作为具有一个羟基的醇,可以列举出例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、2-甲基丁醇、叔戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、2-乙基丁醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、正壬醇、2,6-二甲基庚-4-醇、正癸醇、苯酚、环己醇、甲基环己醇、3,3,5-三甲基环己醇、苯甲醇、二丙酮醇等;
作为具有多个羟基的醇,可以列举出例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、戊二醇-2,4、2-甲基戊二醇-2,4、己二醇-2,5、庚二醇-2,4、2-乙基己二醇-1,3、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等;
作为具有多个羟基的醇的部分酯,可以列举出例如乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单己基醚、乙二醇单苯基醚、乙二醇单-2-乙基丁基醚、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、二乙二醇单己基醚、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、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单丙基醚等;
作为单酮化合物,可以列举出例如丙酮、甲基乙基酮、甲基正丙基酮、甲基正丁基酮、二乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、乙基正丁基酮、甲基正己基酮、二异丁基酮、三甲基壬酮、环己酮、2-己酮、甲基环己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、苯乙酮、葑酮等;
作为上述β-二酮,可以列举出例如乙酰基丙酮、2,4-己二酮、2,4-庚二酮、3,5-庚二酮、2,4-辛二酮、3,5-辛二酮、2,4-壬二酮、3,5-壬二酮、5-甲基-2,4-己二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、1,1,1,5,5,5-六氟代-2,4-庚二酮等;
作为酰胺,可以列举出例如甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-乙基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、N-甲酰基哌啶、N-甲酰基吡咯烷、N-乙酰基吗啉、N-乙酰基哌啶、N-乙酰基吡咯烷等;
作为酯,可以列举出例如碳酸二乙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、碳酸二乙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸仲丁酯、醋酸正戊酯、醋酸仲戊酯、醋酸3-甲氧基丁酯、醋酸甲基戊酯、醋酸2-乙基丁酯、醋酸2-乙基己酯、醋酸苄酯、醋酸环己酯、醋酸甲基环己酯、醋酸正壬酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙二醇单甲基醚醋酸酯、乙二醇单乙基醚醋酸酯、二甘醇单甲基醚醋酸酯、二甘醇单乙基醚醋酸酯、二甘醇单正丁基醚醋酸酯、丙二醇单甲基醚醋酸酯、丙二醇单乙基醚醋酸酯、丙二醇单丙基醚醋酸酯、丙二醇单丁基醚醋酸酯、二丙二醇单甲基醚醋酸酯、二丙二醇单乙基醚醋酸酯、二醋酸乙二醇酯、甲氧基三甘醇醋酸酯、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸异戊酯、草酸二乙酯、草酸二正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯、丙二酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯等;
作为其它非质子性溶剂,可以列举出例如乙腈、二甲基亚砜、N,N,N’,N’-四乙基硫酰胺、六甲基磷酸三酰胺、N-甲基吗啉酮、N-甲基吡咯、N-乙基吡咯、N-甲基-Δ3-吡咯烷、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N,N-二甲基哌嗪、N-甲基咪唑、N-甲基-4-哌啶酮、N-甲基-2-哌啶酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1,3-二甲基四氢-2(1H)-嘧啶酮等;可以使用选自它们中的一种以上。
作为有机溶剂的使用比例,即反应溶液中的有机溶剂以外的成分的总重量占据全部反应溶液的比例,优选为1~90重量%的比例,更优选为10~70重量%的比例。
在硅烷化合物的水解、缩合反应时添加的水可以间断地添加或连续地添加到在作为原料的硅烷化合物中或硅烷化合物溶解到有机溶剂形成的溶液中。
催化剂可以预先添加到作为原料的硅烷化合物中或硅烷化合物溶解到有机溶剂形成的溶液中,或者也可以溶解或分散到添加的水中。
反应温度优选为1~100℃,更优选为15~80℃。反应时间优选为0.5~24小时,更优选为1~8小时。
通过以上方式,在制造方法1和2中,直接得到本发明的聚合物组合物中含有的(A)聚有机硅氧烷;另一方面,在制造方法3和4中,得到作为(A)聚有机硅氧烷前体的具有环氧基的聚有机硅氧烷。在制造方法3和4中,通过使该具有环氧基的聚有机硅氧烷进一步和特定羧酸反应,可以得到本发明的聚合物组合物中含有的(A)聚有机硅氧烷。
这里使用的特定羧酸是具有上述式(A-1)所示的基团和羧基的化合物。作为特定羧酸,可以列举出例如下述式(C-1)所示的化合物。
式(C-1)中的n1、n2和R的定义分别和上述式(A-1)中的n1、n2和R相同。
作为上述式(C-1)所示的化合物的具体例子,可以列举出例如戊酸、己酸、辛酸、癸酸、十二酸、十四酸、4-(正戊基)苯甲酸、4-(正己基)苯甲酸、4-(正庚基)苯甲酸、4-(正辛基)苯甲酸、4-(正壬基)苯甲酸、4-(正癸基)苯甲酸、4-(正十二烷基)苯甲酸、4-(正十八烷基)苯甲酸、4-(4-戊基环己基)苯甲酸、4-(4-庚基环己基)苯甲酸等,可以使用选自它们中的一种以上。
相对于1mol聚有机硅氧烷(A)的前体所具有的环氧基,和具有环氧基的聚有机硅氧烷反应时使用的特定羧酸的使用比例,优选为5~50mol,更优选为10~40mol。
具有环氧基的聚有机硅氧烷和特定羧酸的反应在适当的催化剂的存在下,优选在适当的有机溶剂中进行。
作为这里使用的催化剂,除了使用有机碱以外,还可以使用作为促进环氧化合物和羧酸的反应被称为固化促进剂而公知的化合物。
作为上述有机碱,可以列举出例如像乙胺、二乙胺、哌嗪、哌啶、吡咯烷、吡咯这样的伯、仲有机胺;
像三乙胺、三正丙基胺、三正丁基胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、二氮杂二环十一烯这样的叔型有机胺;
像氢氧化四甲基铵这样的季型有机胺等。这些有机碱中,优选像三乙胺、三正丙基胺、三正丁基胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶这样的叔型有机胺,以及
像氢氧化四甲基铵这样的季型有机胺等;可以使用选自它们中的一种以上。
作为上述固化促进剂,可以列举出例如像苄基二甲基胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、环己基二甲基胺、三乙醇胺这样的叔胺;
像2-甲基咪唑、2-正庚基咪唑、2-正十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十一烷基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羟甲基)咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基-4,5-二[(2’-氰基乙氧基)甲基]咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十一烷基咪唑鎓苯偏三酸盐、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑鎓苯偏三酸盐、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑鎓苯偏三酸盐、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪、2,4-二氨基-6-(2’-正十一烷基咪唑基)乙基-s-三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪、2-甲基咪唑的异氰尿酸加成物、2-苯基咪唑的异氰尿酸加成物、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪的异氰尿酸加成物这样的咪唑化合物;像二苯基膦、三苯基膦、亚磷酸三苯酯这样的有机磷化合物;
像氯化苄基三苯基鏻、溴化四正丁基鏻、溴化甲基三苯基鏻、溴化乙基三苯基鏻、溴化正丁基三苯基鏻、溴化四苯基鏻、碘化乙基三苯基鏻、乙基三苯基鏻乙酸盐、四正丁基鏻O,O-二乙基偶磷二硫代硫酸盐、四正丁基鏻苯并***盐、四正丁基鏻四氟硼酸盐、四正丁基鏻四苯基硼酸盐、四苯基鏻四苯基硼酸盐等季鏻盐;
像1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一烯-7、其有机酸盐这样的二氮杂二环烯烃;
像辛酸锌、辛酸锡、乙酰丙酮铝络合物这样的有机金属化合物;
像溴化四乙基铵、溴化四正丁基铵、氯化四乙基铵、氯化四正丁基铵这样的季铵盐;
像三氟化硼、硼酸三苯酯这样的硼化合物;
像氯化锌、氯化锡这样的金属卤化物;以及
潜在性固化促进剂。作为该潜在性固化促进剂,可以列举出例如二氰基二酰胺或者胺和环氧树脂的加成物等胺加成型促进剂等高熔点分散型潜在性固化促进剂;
前述咪唑化合物、有机磷化合物、季鏻盐等固化促进剂的表面用聚合物覆盖形成的微胶囊型潜在性固化促进剂;
胺盐型潜在性固化促进剂;
路易斯酸盐、布仑斯惕酸盐等高温分解型热阳离子聚合型潜在性固化促进剂等。
它们之中,优选像溴化四乙基铵、溴化四正丁基铵、氯化四乙基铵、氯化四正丁基铵这样的季铵盐。
催化剂相对于100重量份具有环氧基的聚有机硅氧烷,优选以100重量份以下、更优选以0.01~100重量份、进一步优选以0.1~20重量份的比例使用。
作为在具有环氧基的水解缩合物和特定羧酸的反应时使用的有机溶剂,可以列举出例如烃化合物、醚化合物、酯化合物、酮化合物、酰胺化合物、醇化合物等。它们之中,醚化合物、酯化合物、酮化合物从原料和产物的溶解性以及产物的精制容易性的观点出发是优选的。溶剂以固体成分浓度(反应溶液中的溶剂以外的成分的总重量占据溶液全部重量的比例)优选以0.1重量%以上,更优选以5~50重量%的量使用。
反应温度优选为0~200℃,更优选为50~150℃。反应时间优选为0.1~50小时,更优选为0.5~20小时。
通过制造方法1~4的任选方法如上述得到的(A)聚有机硅氧烷优选通过公知的合当方法精制后,用于调节聚合物组合物。
[(B)聚合性不饱和化合物]
本发明使用的(B)聚合性不饱和化合物包含具有聚合性的碳-碳双键的基团,优选含有在分子中具有至少两个下述式(B-II)所示的1价基团的化合物(B-1),
式(B-II)中,R是氢原子或甲基,Y2和Y3各自独立地是氧原子或硫原子。
化合物(B-1)中的上述式(B-II)所示的1价基团的数量优选为两个。作为上述式(B-II)中的Y2优选为氧原子。
化合物(B-1)优选为在分子中进一步含有至少一个下述式(B-I)所示的2价基团,
-X1-Y1-X2-(B-I)
式(B-I)中,X1和X2各自独立地是1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,Y1是单键、碳原子数为1~4的2价烃基、氧原子、硫原子或-COO-,其中,上述X1和X2可以被一个或多个碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、氟原子或氰基取代。
作为上述式(B-I)中的碳原子数为1~4的2价烃基,可以列举出例如亚甲基、二甲基亚甲基等。作为上述式(B-I)所示的2价基团,可以列举出例如下述式(B-I-1)~(B-I-6)分别表示的基团等。
上述式(B-I-1)~(B-I-6)中的苯环和环己烷环可以分别被碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、氟原子或氰基取代。
作为本发明使用的化合物(B-1),可以列举出:
具有联苯结构的二(甲基)丙烯酸酯(上述式(B-I)所示的2价基团是上述式(B-I-1)所示的基团,上述式(B-II)中的Y2和Y3分别是氧原子),
具有苯基-环己基结构的二(甲基)丙烯酸酯(上述式(B-I)所示的2价基团是上述式(B-I-2)所示的基团,上述式(B-II)中的Y2和Y3分别是氧原子),
具有2,2-二苯基丙烷结构的二(甲基)丙烯酸酯(上述式(B-I)所示的2价基团是上述式(B-I-3)所示的基团,上述式(B-II)中的Y2和Y3分别是氧原子),
具有二苯基甲烷结构的二(甲基)丙烯酸酯(上述式(B-I)所示的2价基团是上述式(B-I-4)所示的基团,上述式(B-II)中的Y2和Y3分别是氧原子),
具有二苯基硫醚结构的二硫代(甲基)丙烯酸酯(上述式(B-I)所示的2价基团是上述式(B-I-5)所示的基团,上述式(B-II)中的Y2是氧原子,Y3是硫原子),以及
其它化合物(B-1)。
作为它们的具体例子,分别是作为具有联苯结构的二(甲基)丙烯酸酯,可以列举出例如丙烯酸4’-丙烯酰氧基-联苯-4-基酯、
甲基丙烯酸4’-甲基丙烯酸酯-联苯-4-基酯、
丙烯酸2-[4’-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-联苯-4-氧基]-乙酯、
甲基丙烯酸2-[4’-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-联苯-4-氧基]-乙酯、
二羟基乙氧基联苯二丙烯酸酯、
二羟基乙氧基联苯二(甲基丙烯酸酯)、
丙烯酸2-(2-{4’-[2-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-乙氧基]-联苯-4-氧基}-乙氧基)-乙酯、
甲基丙烯酸2-(2-{4’-[2-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-乙氧基]-联苯-4-氧基}-乙氧基)-乙酯、
联苯的环氧乙烷加成物的二丙烯酸酯、
联苯的环氧乙烷加成物的二甲基丙烯酸酯、
联苯的环氧丙烷加成物的二丙烯酸酯、
联苯的环氧丙烷加成物的二甲基丙烯酸酯、
丙烯酸2-(4’-丙烯酰氧基-联苯-4-氧基)-乙酯、
甲基丙烯酸2-(4’-丙烯酰氧基-联苯-4-氧基)-乙酯等;
作为具有苯基-环己基结构的二(甲基)丙烯酸酯,可以列举出例如丙烯酸4-(4-丙烯酰氧基-苯基)-环己酯、
甲基丙烯酸4-(4-甲基丙烯酸酯-苯基)环己酯、
丙烯酸2-{4-[4-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-苯基]-环己氧基}-乙酯、
甲基丙烯酸2-{4-[4-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-苯基]-环己氧基}-乙酯、
丙烯酸2-[2-(4-{4-[2-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-乙氧基]-苯基}-环己氧基)-乙氧基]-乙酯、
甲基丙烯酸2-[2-(4-{4-[2-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-乙氧基]-苯基}-环己氧基)-乙氧基]-乙酯等;
作为具有2,2-二苯基丙烷结构的二(甲基)丙烯酸酯,可以列举出例如下述式所示的化合物,
上述式中,多个存在的R4各自独立地是氢原子或甲基,
多个存在的R5各自独立地是氢原子或甲基,
多个存在的n各自独立地是0~5的整数,
例如,丙烯酸4-[1-(4-丙烯酰氧基-苯基)-1-甲基-乙基]-苯基酯、
甲基丙烯酸4-[1-(4-甲基丙烯酸酯-苯基)-1-甲基-乙基]-苯基-酯、
丙烯酸2-(4-{1-[4-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-乙酯、
甲基丙烯酸2-(4-{1-[4-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-乙酯、
二羟基乙氧基-双酚A二丙烯酸酯、
二羟基乙氧基-双酚A二甲基丙烯酸酯、
丙烯酸2-{2-[4-(1-{4-[2-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-乙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基]-乙氧基}-乙酯、
甲基丙烯酸2-{2-[4-(1-{4-[2-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-乙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基]-乙氧基}-乙酯、
双酚A的环氧乙烷加成物的二丙烯酸酯、
双酚A的环氧乙烷加成物的二甲基丙烯酸酯、
双酚A的环氧丙烷加成物的二丙烯酸酯、
双酚A的环氧丙烷加成物的二甲基丙烯酸酯、
丙烯酸2-(4-{1-[4-(2-丙烯酰氧基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-1-甲基-乙酯、
甲基丙烯酸2-(4-{1-[4-(2-甲基丙烯酸酯-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-1-甲基-乙酯、
丙烯酸2-{2-[4-(1-{4-[2-(2-丙烯酰氧基-丙氧基)-丙氧基]-苯基}-1-甲基-1-乙基)-苯氧基]-1-甲基-乙氧基}-1-甲基-乙酯、
甲基丙烯酸2-{2-[4-(1-{4-[2-(2-甲基丙烯酸酯-丙氧基)-丙氧基]-苯基}-1-甲基-1-乙基)-苯氧基]-1-甲基-乙氧基}-1-甲基-乙酯、
丙烯酸3-{4-[1-(3-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯基)-1-甲基-乙基苯氧基-2-羟基-丙酯、
甲基丙烯酸3-{4-[1-(3-{1-[4-(3-甲基丙烯酸酯-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯基)-1-甲基-乙基苯氧基-2-羟基-丙酯、
丙烯酸3-(4-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-3-环己基-苯基]-1-甲基-乙基}-2-环己基-苯氧基)-2-羟基-2-丙酯、
甲基丙烯酸3-(4-{1-[4-(3-甲基丙烯酸酯-2-羟基-丙氧基)-3-环己基-苯基]-1-甲基-乙基}-2-环己基-苯氧基)-2-羟基-2-丙酯、
丙烯酸3-(5-{1-[6-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-联苯-3-基]-1-甲基-乙基}-联苯-2-氧基)-2-羟基-丙酯、
甲基丙烯酸3-(5-{1-[6-(3-甲基丙烯酸酯-2-羟基-丙氧基)-联苯-3-基]-1-甲基-乙基}-联苯-2-氧基)-2-羟基-丙酯、
丙烯酸3-{4-[1-(4-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-3-甲基-苯基]-1-甲基-乙基}-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲基-苯氧基}-2-羟基-丙酯、
甲基丙烯酸3-{4-[1-(4-{1-[4-(3-甲基丙烯酸酯-2-羟基-丙氧基)-3-甲基-苯基]-1-甲基-乙基}-苯基)-1-甲基-乙基]-2-甲基-苯氧基}-2-羟基-丙酯、
丙烯酸3-(4-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-2-羟基-丙酯、
甲基丙烯酸3-(4-{1-[4-(3-甲基丙烯酸酯-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-2-羟基-丙酯、
丙烯酸3-[4-(1-{4-[3-(4-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-2-羟基-丙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基]-2-羟基-丙酯、
甲基丙烯酸3-[4-(1-{4-[3-(4-{1-[4-(3-甲基丙烯酸酯-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-2-羟基-丙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基]-2-羟基-丙酯、
丙烯酸3-{4-[1-(4-{3-[4-(1-{4-[3-(4-{1-[4-(3-丙烯酰氧基-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-2-羟基-丙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基]-2-羟基-丙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基}-2-羟基-丙酯、
甲基丙烯酸3-{4-[1-(4-{3-[4-(1-{4-[3-(4-{1-[4-(3-甲基丙烯酸酯-2-羟基-丙氧基)-苯基]-1-甲基-乙基}-苯氧基)-2-羟基-丙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基]-2-羟基-丙氧基]-苯基}-1-甲基-乙基)-苯氧基}-2-羟基-丙酯、
1-(2-{4-[1-(4-{2-[2-羟基-3-(1-亚甲基-烯丙基氧基)-丙氧基]-丙氧基}-苯基)-1-甲基-乙基]-氧基}-1-甲基-乙氧基)-3-(1-亚甲基-烯丙基氧基)-丙-2-醇等;
作为具有二苯基甲烷结构的二(甲基)丙烯酸酯,可以列举出例如丙烯酸4-(4-丙烯酰氧基-苄基)-苯酯、
甲基丙烯酸4-(4-甲基丙烯酸酯-苄基)-苯酯、
丙烯酸2-{4-[4-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-苄基]-苯基}-乙酯、
甲基丙烯酸2-{4-[4-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-苄基]-苯基}-乙酯、
双酚F的环氧乙烷加成物的二丙烯酸酯、
双酚F的环氧乙烷加成物的二甲基丙烯酸酯、
双酚F的环氧丙烷加成物的二丙烯酸酯、
双酚F的环氧丙烷加成物的二甲基丙烯酸酯、
丙烯酸2-[2-(4-{4-[2-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)-乙氧基]-苄基}-苯氧基)-乙氧基]-乙酯、
甲基丙烯酸2-[2-(4-{4-[2-(2-甲基丙烯酸酯-乙氧基)-乙氧基]-苄基}-苯氧基)-乙氧基]-乙酯、
丙烯酸2-{4-[4-(2-丙烯酰氧基-丙氧基)-苄基-苯氧基}-1-甲基-乙酯、
甲基丙烯酸2-{4-[4-(2-甲基丙烯酸酯-丙氧基)-苄基-苯氧基}-1-甲基-乙酯、
丙烯酸2-[2-(4-{4-[2-(2-丙烯酰氧基-丙氧基)-丙氧基]-苄基}-苯氧基)-1-甲基-乙氧基]-1-甲基-乙基乙酯、
甲基丙烯酸2-[2-(4-{4-[2-(2-甲基丙烯酰氧基-丙氧基)-丙氧基]-苄基}-苯氧基)-1-甲基-乙氧基]-1-甲基-乙基乙酯等;
作为具有二苯基硫醚结构的二硫代(甲基)丙烯酸酯,可以列举出例如4-(4-硫代丙烯酰基硫烷基-苯基硫烷基)-苯基二硫代丙烯酸酯、
4-(4-硫代甲基丙烯酰基硫烷基-苯基硫烷基)-苯基二硫代甲基丙烯酸酯、
二(4-甲基丙烯酰基硫代苯基)硫醚等;
作为其它化合物(B-1),可以列举出例如2,5-二{4-(3-丙烯酰氧基-丙氧基)-苯甲酸}甲苯等。
该化合物(B-1)除了可以通过适当组合有机化学的常规方法合成以外,还可以由商品获得。作为化合物(B-1)的商品,可以列举出例如:ビスヒドロキシエトキシBPジアクリレ一ト、ビスヒドロキシエトキシBis-Aジアクリレ一ト(本州化学工业(株式会社)制造);
アロニツクスM-208、M-210(东亚合成(株式会社)制造);
SR-349、SR-601、SR-602(サ一トマ一社制造);
KAYARADR-712、R-551(日本化药(株式会社)制造);
NKエステルBPE-100、NKエステルBPE-200、NKエステルBPE-500、NKエステルBPE-1300、NKエステルA-BPE-4(新中村化学工业(株式会社)制造)、Actilane420(日本シイベルヘグナ一(株式会社)制造):
ライトエステルBP-2EM、ライトアクリレ一トBP-4EA、ライトアクリレ一トBP-4PA、エポキシエステル3000M、エポキシエステル3000A(共荣社化学(株式会社)制造);
V#540、V#700(大阪有机化学工业(株式会社)制造);
FA-321M(日立化成工业(株式会社)制造);
MPSMA(住友精化社制造);
リポキシVR-77(昭和高分子(株式会社)制造)等。
作为本发明中是使用的化合物(B-1),优选使用由上述例示的化合物构成的群组中选出的至少一种。
作为(B)聚合性不饱和化合物,可以只使用化合物(B-1),也可以将化合物(B-1)和其它不饱和化合物一起使用。
从使预倾角接近90°,由此更有效地显现出本申请所期望效果的目的出发,可以在本发明的聚合物组合物中含有上述其它不饱和化合物。这种其它不饱和化合物优选为具有一个碳-碳双键的化合物,更优选是具有一个碳-碳双键和上述式(A-1)所示的基团。作为这种其它不饱和化合物的具体例子,可以列举出例如甲基丙烯酸-5ξ-胆甾烷-3-基酯、甲基丙烯酸4-(4’-苯基-二环己基-4-基)苯酯等。
作为本发明使用的聚合物组合物中的(B)聚合性不饱和化合物的使用比例,相对于100重量份(A)聚合物,优选为1~100重量份,更优选为5~50重量份。
在将化合物(B-1)和其它不饱和化合物一起使用时,作为(B)聚合性不饱和化合物,其使用比例优选相对于(B)聚合性不饱和化合物的全部量,为80重量%以下,更优选为50重量%以下。其它不饱和化合物相对于(B)聚合性不饱和化合物的全部量,通过使用2重量%以上,可以显现出所希望的效果。
[其它成分]
本发明使用的聚合物组合物必须选取如上(A)聚合物和(B)聚合性不饱和化合物作为必须成分,除了它们以外,在不消除本发明的效果的范围内,可以含有其它成分。作为可以在这里使用的其它成分,可以列举出例如(A)聚合物以外的聚合物(以下,称作“其它聚合物”)、环氧化合物、光聚合引发剂、自由基捕捉剂、光稳定剂等。
上述其它聚合物可以为了进一步提高得到的聚合物组合物的溶液性质以及形成的涂膜的电性质、得到的液晶显示元件的响应速度而使用。这种其它聚合物是上述这种(A)聚合物以外的聚合物,可以列举出例如聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等,可以使用选自它们中的一种以上。作为其它聚合物,优选为由这些聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中选出的至少一种。
上述聚酰胺酸例如使用专利文献2(日本特开2010-97188号公报)中记载的四羧酸二酐和二胺,通过公知的方法,可以使它们反应而制造。
为了合成上述聚酰胺酸,作为四羧酸二酐,优选使用脂环式四羧酸二酐,具体是1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧杂二环[3.2.1]辛-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、2,4,6,8-四羧基二环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、二环[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸二酐等。
作为用于合成上述聚酰胺酸的二胺,优选使用具有使液晶分子取向的性质的基团的二胺(以下,称作“液晶取向性二胺”),更优选使用液晶取向性二胺和其它二胺的混合物。
作为上述液晶取向性二胺,可以列举出例如胆甾烷氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷氧基-2,4-二氨基苯、胆甾烯氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷酯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烯酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷酯、3,6-二(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷、3,6-二(4-氨基苯氧基)胆甾烷、十二烷氧基-2,4-二氨基苯、十四烷氧基-2,4-二氨基苯、十五烷氧基-2,4-二氨基苯、十六烷氧基-2,4-二氨基苯、十八烷氧基-2,4-二氨基苯、十二烷氧基-2,5-二氨基苯、十四烷氧基-2,5-二氨基苯、十五烷氧基-2,5-二氨基苯、十六烷氧基-2,5-二氨基苯、十八烷氧基-2,5-二氨基苯、下述式分别表示的化合物等,
可以使用选自它们中的一种以上。
作为上述其它二胺,可以列举出例如对苯二胺、3,5-二氨基苯甲酸、4,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基-2,2′-二(三氟甲基)联苯、4,4’-二氨基二苯基胺、4,4’-(间苯二亚异丙基)二(苯胺)等,可以使用选自它们中的一种以上。
作为合成上述聚酰胺酸使用的二胺,相对于全部二胺,液晶取向性二胺优选含有3mol%以上,更优选含有4~80mol%,进一步优选含有5~50mol%,特别优选含有10~40mol%。
作为聚酰胺酸的合成反应中使用的四羧酸二酐和二胺的使用比例,相对于1当量二胺的氨基,四羧酸二酐的酸酐基优选0.2~2当量的比例,更优选0.3~1.2当量的比例。
聚酰胺酸的合成反应优选在有机溶剂中进行,优选在-20℃~150℃,更优选在0℃~100℃下,优选进行0.1~24小时,更优选进行0.5~12小时。
此处,作为有机溶剂,可以列举出例如非质子性极性溶剂、苯酚及其衍生物、醇、酮、酯、醚、卤代烃、烃等。
上述聚酰亚胺可以通过将如上制造的聚酰胺酸脱水闭环酰亚胺化得到。
聚酰胺酸的脱水闭环优选以通过加热聚酰胺酸的方法,或者将聚酰胺酸溶解在有机溶剂中,在该溶液中添加脱水剂和脱水闭环催化剂,根据需要加热的方法进行。其中,优选后一种方法进行。
在上述聚酰胺酸溶液中添加脱水剂和脱水闭环催化剂的方法中,作为脱水剂,可以列举出例如乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脱水剂的用量,相对于1mol聚酰胺酸的酰胺酸结构,优选为0.01~20mol。作为脱水闭环催化剂,可以列举出例如吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶、三乙胺等叔胺。作为脱水闭环催化剂的用量,相对于1mol使用的脱水剂,优选为0.01~10mol。作为脱水闭环反应中使用的有机溶剂,可以列举出作为合成聚酰胺酸使用的溶剂例示的有机溶剂。脱水闭环反应的反应温度优选为0~180℃,更优选为10~150℃。反应时间优选为1.0~120小时,更优选为2.0~30小时。
本发明中使用的聚合物组合物在含有其它聚合物时,作为该其它聚合物的使用比例,相对于聚合物的总量(是指(A)聚合物和其它聚合物的总量。以下相同),优选为99重量%以下,更优选为70~98重量%,进一步优选为80~95重量%。
本发明中的聚合物组合物通过含有环氧化合物,可以进一步提高形成的涂膜对基板的粘合性以及耐热性等,此外进一步提高得到的液晶显示元件的响应速度,所以优选。
作为这种环氧化合物,优选为在分子内具有两个以上的环氧基的环氧化合物,可以列举出例如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、2,2-二溴代新戊二醇二缩水甘油醚、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间二甲苯二胺、1,3-二(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-氨基甲基环己烷、N,N-二缩水甘油基-环己基胺等作为优选的物质。特别优选的环氧化合物是在分子内具有两个以上的N-缩水甘油基的环氧化合物。
相对于总计100重量份聚合物,本发明的聚合物组合物中的环氧化合物的混合比例,优选为50重量份以下,更优选为1~40重量份,特别优选为5~30重量份。
作为上述光聚合引发剂,可以列举出例如α-二酮、酮醇、酮醇醚、二苯甲酮化合物、乙酰苯化合物、醌化合物、卤化物、酰基膦氧化物、有机过氧化物等。作为它们的具体例子,分别是作为α-二酮,可以列举出例如苯偶酰、联乙酰等;
作为醇酮,可以列举出例如苯偶因等;
作为醇酮醚,可以列举出例如苯偶因甲基醚、苯偶因乙基醚、苯偶因异丙基醚等;
作为二苯甲酮化合物,可以列举出例如噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、噻吨酮-4-磺酸、二苯甲酮、4,4’-二(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-二(二乙基氨基)二苯甲酮、苯基-(4-对甲苯基硫烷基-苯基)-甲酮等;
作为乙酰苯化合物,可以列举出例如乙酰苯、对二甲基氨基乙酰苯、4-(α,α’-二甲氧基乙酰氧基)二苯甲酮、2,2’-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、对甲氧基乙酰苯、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲硫基苯基)-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮等;
作为醌化合物,可以列举出例如蒽醌、1,4-萘醌等;
作为卤化物,可以列举出例如氯苯乙酮、三溴甲基苯基砜、三(三氯甲基)-s-三嗪等;
作为酰化膦氧化物,可以列举出例如2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、二(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基膦氧化物、二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基膦氧化物等;
作为有机过氧化物,可以列举出例如二叔丁基过氧化物等,可以使用选自它们中的一种以上。
作为光聚合引发剂的商品,可以列举出例如IRGACURE-124、IRGACURE-149、IRGACURE-184、IRGACURE-369、IRGACURE-500、IRGACURE-651、IRGACURE-819、IRGACURE-907、IRGACURE-1000、IRGACURE-1700、IRGACURE-1800、IRGACURE-1850、IRGACURE-2959、Darocur-1116、IRGACURE-1173、IRGACURE-1664、IRGACURE-2959、IRGACURE-4043(以上,チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ公司制造);
KAYACURE-BMS、KAYACURE-DETX、KAYACURE-MBP、KAYACURE-DMBI、KAYACURE-EPA、KAYACURE-OA(以上,日本化药(株式会社)制造);
LUCIRINTPO(BASF社制造);
VICURE-10、VICURE-55(以上,STAUFFER公司制造);
TRIGONALP1(AKZO公司制造);
SANDORAY1000(SANDOZ公司制造);
DEAP(APJOHN公司制造);
QUANTACURE-PDO、QUANTACURE-ITX、QUANTACURE-EPD(以上,WARDBLEKINSOP公司制造)等。
作为光聚合引发剂,从热稳定性高的观点出发,优选使用二苯甲酮化合物。
相对于100重量份(B)聚合性不饱和化合物,光聚合引发剂的使用比例优选为30重量份以下,更优选为0.1~30重量份,特别优选为0.5~20重量份。
在将本发明的聚合物组合物涂布到基板上形成涂膜时,优选通过加热进行,为了避免因加热使(B)聚合性不饱和化合物产生不优选的反应而在本发明的液晶取向剂中可以含有上述自由基捕捉剂。
作为这种自由基捕捉剂的具体例子,可以列举出例如季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、硫代二亚乙基二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、N,N’-己-1,6-二基二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰胺)、3,3’,3”,5’,5”-六叔丁基-α,α’,α”-(均三甲苯-2,4,6-甲苯基)三对甲酚、4,6-二(辛硫基甲基)-邻甲酚、4,6-二(十二烷基硫代甲基)-间甲酚、亚乙基二(氧化乙烯)二[3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)丙酸酯、六亚甲基二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、1,3,5-三[(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,6-二叔丁基-4-(4,6-二(辛基硫代)-1,3,5-三嗪-2-基胺)苯酚等,可以使用选自它们中的一种以上。
作为它们的商品,可以列举出(株式会社)ADEKA制造的アデカスタブAO-20、アデカスタブAO-30、アデカスタブAO-40、アデカスタブAO-50、アデカスタブAO-60、アデカスタブAO-70、アデカスタブAO-80、アデカスタブAO-330;
住友化学(株式会社)制造的sumilizerGM、sumilizerGS、sumilizerMDP-S、sumilizerBBM-S、sumilizerWX-R、sumilizerGA-80;
チバジヤパン(株式会社)制造的IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425WL、IRGANOX1520L、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX565、IRGAMOD295;
(株式会社)エ一ピ一アイコ一ポレ一シヨン制造的ヨシノツクスBHT、ヨシノツクスBB、ヨシノツクス2246G、ヨシノツクス425、ヨシノツクス250、ヨシノツクス930、ヨシノツクスSS、ヨシノツクスTT、ヨシノツクス917、ヨシノツクス314等。
相对于100质量份(B)聚合性不饱和化合物,本发明的聚合物组合物中的自由基捕捉剂的使用比例优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下。
[聚合物组合物]
本发明使用的聚合物组合物优选将如上所述的(A)聚合物和(B)聚合性不饱和化合物以及任选使用的其它添加剂溶解到适当的有机溶剂中,形成溶液制备。
作为可以在这里使用的有机溶剂,可以列举出例如N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、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、乙二醇单甲基醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇正丁基醚(丁基溶纤剂)、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二异丁基酮、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊基醚等。
作为有机溶剂的使用比例,优选聚合物组合物的固体成分浓度(聚合物组合物中的有机溶剂以外的成分的总重量占聚合物组合物的全部重量的比例)为1~15重量%的比例,更优选为1.5~8重量%的比例。
<液晶显示元件的制造方法>
本发明的液晶显示元件的制造方法,其特征在于,经过下述工序:
在具有导电膜的一对基板的该导电膜上,分别涂敷如上所述的聚合物组合物,形成涂膜,
将形成有前述涂膜的一对基板以夹设液晶分子的层的方式,使前述涂膜相对地对向配置,形成液晶盒;
在前述一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下,对前述液晶盒照射光。
此处,作为基板,可以使用例如由像浮法玻璃、钠玻璃这样的玻璃;像聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯这样的塑料等形成的透明基板等。
作为上述导电膜,优选使用透明导电膜,可以使用例如由SnO2形成的NESA膜(注册商标)、由In2O3-SnO2形成的ITO膜等。该导电膜分别优选为划分为多个区域的图案状导电膜。通过这种导电膜结构,在导电膜间施加电压时(后述),通过在各个区域施加不同的电压,可以改变各个区域的液晶分子的预倾角的方向,由此可以扩大视角性质。
在该基板的该导电膜上涂敷聚合物组合物时,可以通过例如辊涂法、旋涂法、印刷法、喷墨法等适当的涂布方法。涂布后,通过将该涂布面预加热(预烘焙),然后烧制(后烘焙)形成涂膜。预烘焙条件例如是在40~120℃下进行0.1~5分钟,后烘焙条件优选在120~300℃、更优选为150~250℃下,优选进行5~200分钟,更优选进行10~100分钟。后烘焙后的涂膜的膜厚优选为0.001~1μm,更优选为0.005~0.5μm。
这样形成的涂膜可以将其直接供应给后述工序的制造液晶盒,或者在制造液晶盒之前,根据需要先对涂膜进行摩擦处理。该摩擦处理是对涂膜面,通过卷绕例如由尼龙、人造丝、棉花等纤维形成的布的辊,在一定方向摩擦进行。其中,如专利文献1(日本特开平5-107544号公报)所记载,一旦进行摩擦处理后,在一部分涂膜面上形成抗蚀膜,然后在和之前的摩擦处理不同的方法进行摩擦处理后,除去抗蚀膜,通过进行这种处理,对各个区域形成不同的摩擦方法,可以进一步改善得到的液晶显示元件的视角性质。
接着,形成前述涂膜的一对基板以夹设液晶分子的层的方式,使前述涂膜相对地对向配置,形成液晶盒。
作为这里使用的液晶分子,优选具有负的介电各向异性的向列型液晶,可以使用例如二氰基苯类液晶、哒嗪类液晶、西夫碱类液晶、氧化偶氮基类液晶、联苯类液晶、苯基环己烷类液晶等。液晶分子的层优选为1~5μm。
为了使用该液晶制造液晶盒,可以列举出例如下述两种方法。
作为第一种方法是,为了使各液晶取向膜对向设置,通过间隙(盒间隙),将两块基板对向配置,使用密封剂将两块基板的周边部位贴合,在由基板表面和密封剂分割的盒间隙内注入填充液晶后,密封注入孔,可以制造液晶盒。或者,作为第二种方法是,在形成液晶取向膜的两块基板中的一个基板的规定位置上,涂敷例如紫外光固化性的密封剂,然后在液晶取向膜面上的规定的几个位置滴加液晶后,贴合另一个基板并使液晶取向膜对向,同时将液晶在基板整面铺开,然后,在基板的整面照射紫外光,使密封剂固化,可以制造液晶盒。
之后,在前述一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下,对前述液晶盒照射光。
这里施加的电压可以是例如5~50V的直流或交流电压。
作为照射的光,可以使用包含例如波长150~800nm的光的紫外线和可视光线,优选包含波长300~400nm的光的紫外线。作为照射光的光源,可以使用例如低压水银灯、高压水银灯、重氢灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、准分子激光等。前述优选的波长区域的紫外线可以通过将前述光源和例如滤光器、衍射光栅等一起使用的机构等得到。
光的照射量优选为1,000J/m2以上、不足100,000J/m2,更优选为1,000~50,000J/m2。目前已知的PSA模式的液晶显示元件的制造中,必须照射100,000J/m2这样的光,但是在本发明的方法中,即使光照射量为50,000J/m2以下、进而为10,000J/m2以下时,也可以得到所希望的液晶显示元件,除了有助于削减液晶显示元件的制造成本以外,还可以避免强光照射引起的电性质低下、长期可靠性低下。
然后,通过在进行上述这种处理后的液晶盒的外侧表面贴合偏振片,可以得到液晶显示元件。作为这里使用的偏振片,可以列举出一边将聚乙烯醇延展取向,一边用醋酸纤维素保护膜夹住吸收碘称作“H膜”的偏光膜形成的偏振片或由H膜本身形成的偏振片等。
【实施例】
<(A)聚有机硅氧烷的合成例>
以下的合成例中的重均分子量Mw是通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算值。
合成例A-1(根据制造方法1进行的合成例)
在带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应容器中,加入11.3g草酸和24.2g乙醇,将其搅拌,制备草酸的乙醇溶液。接着,将该溶液在氮气氛下加热到70℃后,在其中滴加作为硅烷化合物的由12.3g四乙氧基硅烷的和2.2g十二烷基三乙氧基硅烷形成的混合物。滴加结束后,保持70℃的温度6小时,之后冷却到25℃,然后加入40.0g丁基溶纤剂,制备含有聚有机硅氧烷(A-1)的溶液。
该溶液中含有的聚有机硅氧烷(A-1)的重均分子量Mw是12,000。
合成例A-2(根据制造方法2进行的合成例)
在带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应溶液中,加入45.2g丙二醇单甲基醚以及18.8g四乙氧基硅烷、3.3g十二烷基三乙氧基硅烷,将其搅拌,制备硅烷化合物的混合溶液。接着,将该溶液加热到60℃后,在其中滴加由8.8g水和0.1g草酸形成的草酸溶液。滴加结束后,在溶液温度90℃下,加热3小时后,冷却到室温。接着,在其中加入76.2g丁基溶纤剂,制备含有聚有机硅氧烷(A-2)的溶液。
该溶液中含有的聚有机硅氧烷(A-2)的重均分子量Mw是11,000。
合成例A-3(根据制造方法4进行的合成例)
[硅烷化合物的水解、缩合反应]
在带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应容器中,加入作为硅烷化合物的246.4g的2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(ECETS)、作为溶剂的1,000g甲基异丁基酮和作为催化剂的10.0g三乙胺,在室温下混合。接着,从滴液漏斗,分30分钟在其中滴加200g去离子水后,在回流下边搅拌,边在80℃下反应6小时。反应结束后,取出有机层,通过0.2重量%的硝酸铵水溶液洗涤到洗涤后的水为中性后,减压下馏出溶剂和水,得到具有环氧基的聚有机硅氧烷,为粘稠的透明液体。
对该聚有机硅氧烷进行1H-NMR分析,在化学位移(δ)=3.2ppm附近得到理论强度的基于环氧基的峰,确认在反应中环氧基没有产生副反应。
[具有环氧基的聚有机硅氧烷和特定羧酸的反应]
在500mL的三口烧瓶中,加入上述得到的具有环氧基的聚有机硅氧烷、作为溶剂的60.0g甲基异丁基酮、作为特定羧酸的82.3g的4-(4-戊基环己基)苯甲酸(相对于上述聚有机硅氧烷所具有的环氧基,相当于30mol%)和作为催化剂的0.10g的UCAT18X(商品名。サンアプロ(株)制造的环氧化合物的固化促进剂),在100℃下搅拌48小时,进行反应。反应结束后,在反应混合物中加入乙酸乙酯,得到的有机层水洗3次,用硫酸镁干燥后,馏出溶剂,得到261.2g(A)作为第一聚合物的聚有机硅氧烷(A-3)。该聚有机硅氧烷化合物(A-3)的重均分子量Mw为6,500。
<其它聚合物的合成例>
合成例PI-1
将作为四羧酸二酐的110g(0.50mol)2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、作为二胺的43g(0.40mol)对苯二胺和52g(0.10mol)3-(3,5-二氨基苯甲酰氧基)胆甾烷溶解到830g的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,在60℃下反应6小时,得到含有聚酰胺酸的溶液。少量分取所得的聚酰胺酸溶液,加入NMP,形成聚酰胺酸浓度10重量%的溶液,测定的溶液粘度为60mPa·s。
接着,在所得的聚酰胺酸溶液中追加1,900g的NMP,添加40g吡啶和51g乙酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,***内的溶剂用新的NMP进行溶剂置换(通过本操作,将酰亚胺化反应中使用的吡啶和乙酸酐除去到***外),从而得到含有约15重量%酰亚胺化率约50%的聚酰亚胺(PI-1)的溶液。少量分取所得的聚酰亚胺溶液,加入NMP,形成聚酰亚胺浓度10重量%的溶液,测定的溶液粘度为47mPa·s。
实施例1
<聚合物组合物的制备>
在作为(A)聚有机硅氧烷的上述合成例A-1得到的含有聚有机硅氧烷(A-1)的溶液中,加入作为溶剂的丁基溶纤剂,然后相对于100重量份上述(A)聚有机硅氧烷,加入15重量份后述式(B-1-1)所示的化合物作为(B)聚合性不饱和化合物,形成固体成分浓度5.0重量%的溶液。该溶液使用孔径1μm的过滤器过滤,制备聚合物组合物。
<液晶盒的制造>
使用上述制备的聚合物组合物,改变透明电极的图案(3种)和紫外线照射量(3个标准),制造共计9个液晶盒,如下评价。
[具有无图案透明电极的液晶盒的制造]
使用液晶配向膜印刷机(日本写真印刷(株)制造),在带有由ITO膜形成的透明电极的玻璃基板的透明电极面上,涂布上述制备的聚合物组合物,在80℃的热板上,加热1分钟(预烘焙),除去溶剂后,在150℃的热板上加热10分钟(后烘焙),形成平均膜厚的涂膜。
对该涂膜,使用具有卷绕了人造丝布的辊的摩擦器,在辊转数400rpm、台板移动速度3cm/s,绒毛压入长度0.1mm的条件下进行摩擦处理。之后,在超纯水中进行1分钟超声波洗涤,接着,在100℃的洁净烘箱中干燥10分钟,从而得到具有液晶取向膜的基板。重复该操作,得到一对(两块)具有液晶取向膜的基板。
接着,在上述一对基板中的一块具有液晶取向膜的面的外边缘,涂敷加入了直径5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘合剂后,使液晶取向膜面相对地将一对基板重叠压接,将粘合剂固化。接着,从液晶注入口,在一对基板之间填充向列型液晶(メルク公司制造,MLC-6608)后,用丙烯酸类光固化粘合剂密封液晶注入口,制造液晶盒。
重复进行上述操作,制造三个具有无图案透明电极的液晶盒。其中一个直接用于后述的预倾角评价。剩余的两个液晶盒分别通过下述方法,在导电膜间施加电压的状态下,进行光照射后,用于评价预倾角和电压保持率。
对上述得到的液晶盒中的两个,分别在电极间施加频率60Hz的交流10V电压,在运行液晶的状态下,采用使用金属卤化物灯作为光源的紫外线照射装置,以10,000J/m2或者100,000J/m2的照射量照射紫外线。另外,该照射量是以波长365nm基准测定的光量计测定的值。
[预倾角的评价]
对上述制造的各液晶盒分别根据非专利文献2(T.J.Scheffer等,J.Appl.Phys.48卷,第1783页(1977))和非专利文献3(F.Nakano等,JPN.J.Appl.Phys.19卷,第2013页(1980))中记载的方法,通过使用He-Ne激光的结晶旋转法,测定从液晶分子往基板面倾斜的角度的值,以该值为预倾角。
分别将光未照射的液晶盒的、照射量为10,000J/m2的液晶盒的、以及照射量为100,000J/m2的液晶盒的预倾角在表1中表示。
[电压保持率的评价]
对上述制造的各液晶盒,在23℃下,以60微秒的施加时间、167毫秒的间隔施加5V的电压后,测定从解除施加到167毫秒后的电压保持率。作为测定装置使用株式会社東陽テクニカ公司制造的VHR-1。
分别将照射量为10,000J/m2的液晶盒的、以及照射量为100,000J/m2的液晶盒的电压保持率在表1中表示。
[具有形成图案的透明电极的液晶盒的制造(1)]
在分别具有形成图1所示的这种狭缝状的图案、分割为多个区域的ITO电极的玻璃基板A和B的各电极面上,使用液晶取向膜印刷机(日本写真印刷(株)制造),涂布上述制备的聚合物组合物,在80℃的热板上,加热1分钟(预烘焙),除去溶剂后,在150℃的热板上,加热10分钟(后烘焙),形成平均膜厚的涂膜。该涂膜在超纯水中进行1分钟超声波洗涤后,在100℃的洁净烘箱中干燥10分钟,从而得到具有液晶取向膜的基板。重复该操作,得到一对(两块)具有液晶取向膜的基板。
接着,在上述一对基板中的一块具有液晶取向膜的面的外边缘,涂敷加入了直径5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘合剂后,使液晶取向膜面相对地将一对基板重叠压接,将粘合剂固化。接着,从液晶注入口,在一对基板之间填充向列型液晶(メルク公司制造,MLC-6608)后,用丙烯酸类光固化粘合剂密封液晶注入口,制造液晶盒。
重复进行上述操作,制造三个具有形成图案的透明电极的液晶盒。其中一个直接用于后述的响应速度的评价。剩下的两个液晶盒通过和上述具有无图案的透明电极的液晶盒的制造中同样的方法,在导电膜间施加电压的状态下,通过10,000J/m2或者100,000J/m2的照射量照射光后,用于评价响应速度。
另外,这里使用的电极图案是和PSA模式中的电极图案相同的图案。
[响应速度的评价]
对上述制造的各液晶盒先不施加电压,照射可视光灯,通过光万用表(photomultimeter),测定透过液晶盒的光的亮度,以该值为相对透光率0%。接着,和上述同样地测定在液晶盒的电极间施加5秒钟交流60V电压时的透光率,将该值作为相对透光率100%。
此时,在对各液晶盒施加交流60V的电压时,测定相对透光率从10%转变为90%的时间,将该时间定义为响应速度进行评价。
分别将光未照射的液晶盒的、照射量为10,000J/m2的液晶盒的、以及照射量为100,000J/m2的液晶盒的响应速度在表1中表示。
[具有形成图案的透明电极的液晶盒的制造(2)]
除了使用上述制备的聚合物组合物,使用分别具有形成图2所示的这种鱼骨状图案的ITO电极的玻璃基板A和B以外,和具有上述形成图案的透明电极的液晶盒的制造(1)同样地制造光未照射的液晶盒、照射量为10,000J/m2的液晶盒以及照射量为100,000J/m2的液晶盒,分别和上述同样地用于评价响应速度。评价结果如表1所示。
实施例2~7和9以及比较例1和2
除了在上述实施例1中,(A)聚有机硅氧烷和(B)聚合性不饱和化合物的种类和量分别如表1所记载以外,和实施例1同样地制备聚合物组合物,使用其制造各种液晶盒进行评价。
另外,在制备聚合物组合物时,实施例5和6中,分别各使用两种(B)聚合性不饱和化合物,
在实施例7中,除了(A)聚有机硅氧烷和(B)聚合性不饱和化合物以外,还使用表1所示的种类和量的光聚合引发剂。
比较例2在涂布聚合物组合物时,大量产生涂布褶皱,无法制造可以评价的液晶盒。
评价结果如表1所示。
实施例8
在作为(A)聚有机硅氧烷的上述合成例A-1得到的含有聚有机硅氧烷(A-1)的溶液中,相对于90重量份聚有机硅氧烷(A-1),加入10重量份上述合成例A-3得到的聚有机硅氧烷(A-3)后,在其中加入作为溶剂的丁基溶纤剂,然后相对于总计100重量份(A)聚有机硅氧烷,加入8重量份后述式(B-1-2)中n是2~4的化合物的混合物作为(B)聚合性不饱和化合物,形成固体成分浓度5.0重量%的溶液。该溶液使用孔径1μm的过滤器过滤,制备聚合物组合物。
除了使用上述制备的聚合物组合物以外,和实施例1同样地制造各种液晶盒进行评价。
评价结果如表1所示。
实施例10
选取作为其它聚合物的上述合成例PI-1得到的含有聚酰亚胺(PI-1)的溶液,以聚酰亚胺换算只相当于90重量份的量,用NMP稀释后,在其中加入10重量份作为(A)聚有机硅氧烷的上述合成例A-3得到的聚有机硅氧烷(A-3),然后相对于聚合物总计100重量份,加入30重量份作为(B)聚合性不饱和化合物的后述式(B-1-4)所示的化合物,形成固体成分浓度5.0重量%的溶液。该溶液使用孔径1μm的过滤器过滤,制备聚合物组合物,使用其制造各种液晶盒,进行评价。
评价结果如表1所示。
实施例11
除了在上述实施例10中,其它聚合物和(A)聚有机硅氧烷的用量分别如表1所记载,进而使用表1所示的种类和量的环氧化合物以外,和实施例10同样地制备聚合物组合物,使用其制造各种液晶盒,进行评价。
评价结果如表1所示。在上述表1中,聚合物组合物中的各成分的简称分别是以下含义。
[(B)聚合性不饱和化合物]
化合物(B-1)
B-1-1:下述式(B-1-1)所示的化合物
B-1-2-1:下述式(B-1-2)中,n是2~4的化合物的混合物
B-1-2-2:下述式(B-1-2)中,两个n的总和的平均值是2.6的混合物
B-1-3:下述式(B-1-3)所示化合物
B-1-4-1:下述式(B-1-4)中,n=3的化合物
B-1-4-2:下述式(B-1-4)中,n=5的化合物
其它不饱和化合物:
B-2-1:甲基丙烯酸4-(4’-苯基-二环己基-4-基)苯酯
B-2-2:甲基丙烯酸-5ξ-胆甾烷-3-基酯
[光聚合引发剂]
C-1:苯基-(4-对甲苯基硫烷基-苯基)甲酮
[环氧化合物]
E-1:N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷
符号说明
1:ITO电极
2:狭缝部
3:遮光膜
Claims (10)
1.一种液晶显示元件的制造方法,其特征在于,经过下述工序:
在具有导电膜的一对基板的该导电膜上,分别涂敷含有(A)聚有机硅氧烷和(B)聚合性不饱和化合物的聚合物组合物,形成涂膜;
将形成有前述涂膜的一对基板以夹设液晶分子的层的方式,使前述涂膜相对地对向配置,形成液晶盒;
在前述一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下,对前述液晶盒照射光,
上述(B)聚合性不饱和化合物包含:在分子中具有至少两个下述式(B-II)所示的1价基团的化合物(B-1),
式(B-II)中,R是氢原子或甲基,Y2和Y3各自独立地是氧原子或硫原子,上述化合物(B-1)在分子中进一步包含至少一个下述式(B-I)所示的2价基团,
-X1-Y1-X2-(B-I)
式(B-I)中,X1和X2各自独立地是1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,Y1是碳原子数为1~4的2价烃基、氧原子、硫原子或-COO-,其中,上述X1和X2可以被一个或多个碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、氟原子或氰基取代。
2.根据权利要求1中所记载的液晶显示元件的制造方法,其中,前述(A)聚有机硅氧烷具有下述式(A-1)所示的基团,
式(A-1)中,n1是0~2的整数,
n2是0或1,
n1+n2为2以上时,R是氢原子、碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为1~20的氟代烷基,
n1+n2为0或1时,R是具有甾族结构的基团、碳原子数为4~20的烷基或碳原子数为2~20的氟代烷基。
3.根据权利要求1或2中所记载的液晶显示元件的制造方法,其中前述化合物(B-1)是由具有2,2-二苯基丙烷结构的二(甲基)丙烯酸酯、具有二苯基甲烷结构的二(甲基)丙烯酸酯以及具有二苯基硫醚结构的二硫代(甲基)丙烯酸酯构成的群组中选出的至少一种化合物。
4.根据权利要求1中所记载的液晶显示元件的制造方法,其中,前述(A)聚有机硅氧烷是通过使具有烷氧基或卤原子的硅烷化合物或其混合物在二元羧酸和醇的存在下反应得到的。
5.根据权利要求1中所记载的液晶显示元件的制造方法,其中,前述(A)聚有机硅氧烷是通过使具有烷氧基或卤原子的硅烷化合物或其混合物水解、缩合得到的。
6.根据权利要求1中所记载的液晶显示元件的制造方法,其中,前述聚合物组合物进一步含有由聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中选出的至少一种。
7.根据权利要求1中所记载的液晶显示元件的制造方法,其中,前述聚合物组合物进一步含有环氧化合物。
8.根据权利要求1或2中所记载的液晶显示元件的制造方法,其中,前述导电膜分别是划分为多个区域的图案状导电膜。
9.一种液晶显示元件,其特征在于,通过权利要求1~8任一项中所记载的液晶显示元件的制造方法制造。
10.一种聚合物组合物,其特征在于,含有(A)聚有机硅氧烷和(B)聚合性不饱和化合物,而且在权利要求1中所记载的液晶显示元件的制造方法中使用,上述(B)聚合性不饱和化合物包含:在分子中具有至少两个下述式(B-II)所示的1价基团的化合物(B-1),
式(B-II)中,R是氢原子或甲基,Y2和Y3各自独立地是氧原子或硫原子,上述化合物(B-1)在分子中进一步包含至少一个下述式(B-I)所示的2价基团,
-X1-Y1-X2-(B-I)
式(B-I)中,X1和X2各自独立地是1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,Y1是碳原子数为1~4的2价烃基、氧原子、硫原子或-COO-,其中,上述X1和X2可以被一个或多个碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、氟原子或氰基取代。
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