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
【技術領域】
[0001 ] 本發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】
[0002] 液晶顯示元件中，作為垂直取向模式而現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，借此實現視角的擴大。但是，依據該方式，由突起物引起的透過率以及對比度的不足無 法避免，進而存在液晶分子的響應速度慢的問題。
[0003] 近年來，為了解決如上所述的MVA型面板的問題，提出了聚合物穩定取向 (Polymer Sustained Alignment，PSA)模式（例如參照專利文獻1)。該PSA技術是將通過 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 的狀態下對液晶單元進行光照射，由此使聚合性成分進行聚合來控制液晶分子的分子取向 的技術。
[0004] 然而，在利用PSA技術來控制液晶分子的取向的情況下，必須以比較高的照射量 來進行光照射。因此，除了會產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 聚合的未反應化合物會殘留于液晶層中，這些情況相互作用而產生顯示不均，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生問題，所述情況變得明確，尚未達到實用 的水平。
[0005] 與此相對，非專利文獻1提出了使用由含有反應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。依據非專利文獻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為尚速。
[0006] 另外，本申請人已提出了如下技術：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傾角特性，且用以獲得液晶分子對電壓變化的響應速度足夠 快速的液晶顯示元件（例如參照專利文獻2)。該專利文獻2中公開了 ：使用含有在側鏈上 具有（甲基）丙烯酰基的聚有機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下對液晶單元進行 光照射，借此制造液晶顯示元件。
[0007] [現有技術文獻]
[0008] [專利文獻]
[0009] [專利文獻1]日本專利特開號公報 [0010][專利文獻2]日本專利特開號公報 [0011][非專利文獻]
[0012][非專利文獻1]Y.-J.李等人，《二次成像傳播09文摘（Secondary Imagery Dissemination 09DIGEST)》，第 666 頁（2009)

【發明內容】

[0013] [發明所欲解決的問題]
[0014] 然而，非專利文獻1中未記載關于應該以何種量來使用何種反應性液晶原的準 貝1J。另外，所需的紫外線照射量也依然很多，關于顯示特性或電壓保持特性、面板的長期可 靠性的擔憂并未消除。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或長期可靠性較以往更良好。
[0015] 本發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 的響應速度快、長期可靠性優異的液晶顯示元件的液晶取向劑。
[0016] [解決問題的技術手段]
[0017] 本發明人等為了達成如上所述的現有技術的問題而進行積極研宄，結果發現，能 夠通過使用具有特定結構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 本發明。具體而言，由本發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)所表示的結構的 化合物（C)。
[0019] [化 1]
[0020]
[0021] (式（0)中，E1分別獨立地為1價有機基；其中，多個E1中的至少1個具有選自由 環氧基、酸酐基、（甲基）丙烯酰基、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價有機基，R 5為氫原子或1價 有機基；Z1為氧原子或碳數1~6的烷二基；"* 表示與鍵結于Y1上的氧原子的結合鍵）
[0025] 所表示的基團；表示結合鍵）
[0026] 本發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，本發明提供一種包括該液晶取向膜的液晶顯示元件。
[0027] 本發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電膜的一對基板的該導電膜上，繼而對其進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筑 液晶單元的步驟；以及在對所述一對基板所具有的導電膜間施加電壓的狀態下對所述液晶 單元進行光照射的步驟。
[0028] 本發明的一方面為提供一種聚合物，其具有所述式（0)所表示的部分結構。另外， 提供具有下述式（3)所表示的結構的化合物、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價有機基；其中，多個E1中的至少1個具有選自由 環氧基、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； 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價有機基，R 4及R6分別獨立地為1價有機基；Z1為氧原子或碳數1~6的烷二基；表示與鍵結于Y2上的 氧原子的結合鍵）
[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價有機基；其中，多個E1中的至少1個具有選自 由環氧基、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] [發明的效果]
[0040] 通過本發明的液晶取向劑，可獲得一種視角廣、液晶分子的響應速度快、且長期可 靠性優異的液晶顯示元件。
【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圖案化的透明導電膜的液晶單元 中的透明導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] 本發明的液晶取向劑含有具有所述式（0)所表示的結構（以下也稱為"特定結構 (〇)"）的化合物（C)。以下，對本發明的液晶取向劑中所含的各成分、以及視需要而任意調 配的其他成分進行說明。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所表示的重復單元的聚合物"僅記作"聚合物X"。
[0045] 《特定結構（0)》
[0046] 所述式（0)中，多個E1中的至少任1個具有選自由環氧基、酸酐基、（甲基）丙烯 酰基、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）丙烯酰基"是包含丙烯酰 基及甲基丙烯酰基的含義。
[0047] E1中的所述官能基優選為經由2價連結基而鍵結于硅原子上。所述2價連結基例 如可列舉：碳數1~20的烷二基，將碳數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1~6的烷基）或者亞環己基取代而 成的2價基等。另外，這些各基團中的鍵結于碳原子上的氫原子可經鹵素原子（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-環氧基環己基乙基等含環氧基的基團；下述式（E-I)所表示的基團等含酸酐基的基團； 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；巰基丙基等含巰基的 基團；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；3-異氰酸基丙基等含異氰酸酯基的基團等。
[0049] [化 6]
[0050]
[0051] E1所具有的官能基優選為環氧基、酸酐基、（甲基）丙烯酰基或者異氰酸酯基，就 容易賦予表現出液晶取向能力的基團（以下也稱為"液晶取向基"）等功能性側鏈的方面而 言，更優選為環氧基。另外，所述基團中，E1優選為縮水甘油氧基丙基、3,4_環氧基環己基 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，特別優選為3，4-環氧基環己基乙基。
[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的數量并無特別限制，可根據使化合物（C)所具有的反應性的高低等來適當選擇。 優選為全部的E1具有所述官能基的形態。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價有機基的具體例可列舉所述E 1的 1價有機基所例示的基團等。R5優選為具有選自由環氧基、酸酐基、（甲基）丙烯酰基、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優選為碳數1~6的烷基，更優選為甲基或者乙基。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，這些基團可以是直鏈狀，也可以是分支狀。Z1優選為氧原子、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樣并無特別限制。例如，可將所述化 合物（C)設為分子內具有1個所述特定結構（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配。或者，也可以將所述化合物（C)設為主鏈上具有所述特定結構 (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配。 此外，本說明書中所謂聚合物的"主鏈"，是指通過單體反復鍵結而形成的結構。
[0057] 〈化合物（C-I) >
[0058] 具有所述特定結構（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的說明可應用所述式（0)的E1的說明。所述式（3-1)及 式（3-2)中，關于R4、R5、R6及Z S分別可應用所述式（Y-I)及式（Y-2)的R4、R5、R6及Z 1的 說明。R3的1價有機基的具體例可列舉所述E1的1價有機基中例示的基團等，其優選的例 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)所表示的基團的優選具體例例如可列舉下述式 (3-1-1)~式（3-1-10)及式（3-2-1)分別所表示的基團等。
[0061] [化 7]
[0062]
[0063] (式中，V表示與氧原子的結合鍵）
[0064] 所述基團中，Y2優選為所述式（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。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1~10的2價烴基，R 11分 別獨立地為1價有機基，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1~6的烷基或碳數6~12的芳基），R19分別獨立地為碳數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1~6的烷基或者乙酰基；V 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，這些基團可以是直鏈狀，也可以是分支狀。其中，R°優選為 甲基或乙基。起始原料（0-1)優選為使用包含E1的三烷氧基硅烷。
[0075] 用以由起始原料（0-1)來獲得作為最終產物的化合物（3)的反應優選為在堿及溶 劑的存在下進行。反應中使用的堿例如可使用：三乙基胺、三丙基胺、二氮雜雙環十一烯、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