液晶取向剂组合物、使用其制造液晶取向膜的方法和使用其的液晶取向膜技术

本发明专利技术涉及用于制造具有改善的膜强度和液晶取向特性的液晶取向膜的液晶取向剂组合物、使用其制造液晶取向膜的方法、以及使用其的液晶取向膜和液晶显示装置。

Composition of liquid crystal alignment agent, method for manufacturing liquid crystal alignment film using it and liquid crystal alignment film using it

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液晶取向剂组合物、使用其制造液晶取向膜的方法和使用其的液晶取向膜
相关申请的交叉引用本申请要求于2017年6月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0083848号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本专利技术涉及用于制造具有改善的膜强度和液晶取向特性的液晶取向膜的液晶取向剂组合物、使用其来制造液晶取向膜的方法、以及液晶取向膜和使用其的液晶显示装置。
技术介绍
在液晶显示装置中，液晶取向膜起到使液晶沿一定方向取向的作用。具体地，液晶取向膜用作液晶分子排列中的指向矢(director)，因此，当通过电场使液晶移动以形成图像时，其帮助液晶沿适当的方向移动。通常，为了在液晶显示装置中获得均匀的亮度和高对比度，必须使液晶一致地取向。作为用于使液晶取向的常规方法，已经使用了将聚合物膜(例如聚酰亚胺)涂覆到基底(例如玻璃)上并使用纤维(例如尼龙或聚酯)沿预定方向摩擦其表面的摩擦方法。然而，摩擦方法可能在制造液晶面板期间引起严重的问题，原因是当纤维与聚合物膜摩擦时，可能出现细粉尘或静电放电(ESD)。为了解决摩擦法的问题，最近研究了通过光照射而非摩擦在聚合物膜中引起各向异性并使用各向异性使液晶取向的光取向法。作为可以用于光取向法的材料，已经引入了各种材料，其中为了液晶取向膜的各种优异性能，主要使用聚酰亚胺。然而，聚酰亚胺在溶剂中的溶解性通常较差，因此难以通过以溶液状态涂覆将其直接应用于形成取向膜的制造过程。因此，在以具有优异溶解性的前体(例如聚酰胺酸或聚酰胺酸酯)形式涂覆之后，进行高温热处理过程以形成聚酰亚胺，然后使其经历光照射以使液晶取向。然而，为了通过使聚酰亚胺形式的膜经历光照射来获得足够的液晶取向特性，不仅需要大量的光照射能量，因此难以确保实际产率，而且还存在在光照射之后需要额外的热处理过程来确保取向稳定性的限制。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供用于制造具有改善的膜强度和液晶取向特性的液晶取向膜的液晶取向剂组合物。本专利技术的另一个目的是提供使用上述液晶取向剂组合物来制造液晶取向膜的方法。本专利技术的又一个目的是提供通过上述制造方法制备的液晶取向膜和包含其的液晶显示装置。技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供了一种液晶取向剂组合物，其包含：i)用于液晶取向剂的第一聚合物，所述用于液晶取向剂的第一聚合物包含选自由以下化学式1表示的重复单元、由以下化学式2表示的重复单元和由以下化学式3表示的重复单元中的两种或更多种重复单元，其中相对于由以下化学式1至3表示的全部重复单元，第一聚合物以5mol％至74mol％的量包含由化学式1表示的重复单元，ii)用于液晶取向剂的第二聚合物，所述用于液晶取向剂的第二聚合物包含由以下化学式4表示的重复单元，iii)在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物，以及iv)由以下化学式5表示的基于膦的化合物。[化学式1][化学式2][化学式3][化学式4][化学式5]在化学式1至5中，R1和R2中的至少一者为C1-10烷基，并且其余为氢，R3和R4各自独立地为氢或C1-10烷基，以及X1为由以下化学式6表示的四价有机基团，[化学式6]在化学式6中，R5至R8各自独立地为氢或C1-6烷基，X2、X3和X4各自独立地为衍生自具有4至20个碳原子的烃的四价有机基团；这样的四价有机基团：其中所述四价有机基团中的至少一个H被卤素取代，或者至少一个-CH2-被-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-或-CONH-替代使得氧或硫原子不直接连接，以及Y1、Y2、Y3和Y4各自独立地为由以下化学式7表示的二价有机基团。[化学式7]在化学式7中，R9和R10各自独立地为卤素、氰基、C1-10烷基、C2-10烯基、C1-10烷氧基、C1-10氟烷基、或C1-10氟烷氧基，p和q各自独立地为0至4的整数，以及L1为单键、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-CONH-、-COO-、-(CH2)z-、-O(CH2)zO-、-O(CH2)z-、-OCH2-C(CH3)2-CH2O-、-COO-(CH2)z-OCO-、或-OCO-(CH2)z-COO-，其中z为1至10的整数，m为0至3或1至3的整数，以及A1、A2和A3各自独立地为氢、或C1-20烷基、C3-20环烷基、C6-20芳基、或经至少一个C1-20烷基取代的C6-20芳基。根据本专利技术的液晶取向剂组合物的特征在于，包含在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物、和基于膦的化合物、以及作为部分酰亚胺化的聚酰亚胺前体的用于液晶取向剂的第一聚合物和作为一般聚酰亚胺前体的用于液晶取向剂的第二聚合物。当使用现有的聚酰亚胺作为液晶取向膜时，涂覆具有优异溶解性的聚酰亚胺前体(聚酰胺酸或聚酰胺酸酯)并干燥以形成涂覆膜，然后通过高温热处理过程将其转化为聚酰亚胺，然后经历光照射以进行取向处理。然而，为了通过使聚酰亚胺形式的膜经历光照射来获得足够的液晶取向特性，不仅需要大量的光照射能量，而且在光照射之后还进行额外的热处理过程来确保取向稳定性。由于大量的光照射能量和额外的高温热处理过程在工艺成本和工艺时间方面是非常不利的，因此存在将其应用于实际大规模制造过程的限制。在这方面，本专利技术人通过实验发现，当将用于液晶取向剂的第一聚合物(其本质上包含由化学式1表示的重复单元，并且还包含选自由化学式2表示的重复单元和由化学式3表示的重复单元的至少一种重复单元)和用于液晶取向剂的第二聚合物(包含由化学式4表示的重复单元)混合并使用时，第一聚合物含有一定量的已经酰亚胺化的酰亚胺重复单元，并因此可以在形成涂覆膜之后在无热处理过程的情况下通过直接照射光来产生各向异性，然后进行热处理以完成取向膜，由此不仅可以显著降低光照射能量，而且还可以制造具有优异的取向特性和稳定性以及优异的电压保持率和电特性的液晶取向膜。此外，本专利技术人已经发现，除了用于液晶取向剂的聚合物之外，当液晶取向剂组合物中还包含在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物时，由其制备的液晶取向膜不仅可以表现出高电压保持率，而且还可以提高取向膜的由于热应力导致的取向稳定性和机械强度。不希望受任何理论束缚，在通过光照射产生各向异性之后的热处理过程中，在具有环氧基的化合物与聚酰亚胺前体或部分酰亚胺化的聚合物的羧酸基之间发生热交联反应，从而提高了电压保持率。此外，由于使用了在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物，特别地，不仅这些特性得到进一步改善，而且还可以发生聚酰亚胺前体或部分酰亚胺化的聚合物链之间的交联反应，从而改善了取向膜的取向稳定性和机械强度。特别地，通过实验发现，根据本专利技术，当在液晶取向剂组合物中添加由以下化学式5表示的基于膦的化合物时，可以加速在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物与用于液晶取向剂的聚合物之间的热交联反应，以进一步提高改善取向膜的取向稳定性和机械强度的效果，从而完成了本专利技术。[化学式5]在化学式5中，A1、A2和A3各自独立地为氢、或C1-20烷基、C3-20环烷基、C6-20芳基、或经至少一个C1-20烷基取代的C6-20芳基。添加由化学式5表示的基于膦的化合物作为用于提高在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物与用于液晶取向剂的聚合物之间的热交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶取向剂组合物，包含：i)用于液晶取向剂的第一聚合物，所述用于液晶取向剂的第一聚合物包含选自由以下化学式1表示的重复单元、由以下化学式2表示的重复单元和由以下化学式3表示的重复单元中的两种或更多种重复单元，其中相对于由以下化学式1至3表示的全部重复单元，所述第一聚合物以5mol％至74mol％的量包含由化学式1表示的重复单元，ii)用于液晶取向剂的第二聚合物，所述用于液晶取向剂的第二聚合物包含由以下化学式4表示的重复单元，iii)在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物，以及iv)由以下化学式5表示的基于膦的化合物：[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.30 KR 10-2017-00838481.一种液晶取向剂组合物，包含：i)用于液晶取向剂的第一聚合物，所述用于液晶取向剂的第一聚合物包含选自由以下化学式1表示的重复单元、由以下化学式2表示的重复单元和由以下化学式3表示的重复单元中的两种或更多种重复单元，其中相对于由以下化学式1至3表示的全部重复单元，所述第一聚合物以5mol％至74mol％的量包含由化学式1表示的重复单元，ii)用于液晶取向剂的第二聚合物，所述用于液晶取向剂的第二聚合物包含由以下化学式4表示的重复单元，iii)在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物，以及iv)由以下化学式5表示的基于膦的化合物：[化学式1][化学式2][化学式3][化学式4][化学式5]其中，在化学式1至5中，R1和R2中的至少一者为C1-10烷基，以及其余为氢，R3和R4各自独立地为氢或C1-10烷基，以及X1为由以下化学式6表示的四价有机基团，[化学式6]其中，在化学式6中，R5至R8各自独立地为氢或C1-6烷基，X2、X3和X4各自独立地为衍生自具有4至20个碳原子的烃的四价有机基团；或者其中所述四价有机基团中的至少一个H经卤素取代或者至少一个-CH2-被-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-或-CONH-替代使得氧或硫原子不直接连接的四价有机基团：，Y1、Y2、Y3和Y4各自独立地为由以下化学式7表示的二价有机基团，[化学式7]其中，在化学式7中，R9和R10各自独立地为卤素、氰基、C1-10烷基、C2-10烯基、C1-10烷氧基、C1-10氟烷基、或C1-10氟烷氧基，p和q各自独立地为0至4的整数，以及L1为单键、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-CONH-、-COO-、-(CH2)z-、-O(CH2)zO-、-O(CH2)z-、-OCH2-C(CH3)2-CH2O-、-COO-(CH2)z-OCO-、或-OCO-(CH2)z-COO-，其中z为1至10的整数，m为0至3的整数，以及A1、A2和A3各自独立地为氢、或C1-20烷基、C3-20环烷基、C6-20芳基、或经至少一个C1-20烷基取代的C6-20芳基。2.根据权利要求1所述的液晶取向剂组合物，其中在化学式5中，A1、A2和A3各自独立地为氢或C1-3烷基。3.根据权利要求1所述的液晶取向剂组合物，其中基于总计100重量份的所述用于液晶取向剂的第一聚合物和所述用于液晶取向剂的第二聚合物，所述基于膦的化合物以0.03重量份至30重量份的量包含在内。4.根据权利要求1所述的液晶取向剂组合物，其中X2、X3和X4各自...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尚娓，韩熙，曹正镐，闵盛晙，朴姮娥，权纯湖，尹陖荣，尹亨硕，金成九，朴训绪，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR