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，所述液晶取向剂组合物能够在相对温和的固化条件下确保高的酰亚胺化率，使副反应最小化并因此具有优异的稳定性。

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29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0082776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，所述液晶取向剂组合物能够在相对温和的固化条件下确保高的酰亚胺化率，使副反应最小化并因此具有优异的稳定性。
技术介绍
在液晶显示装置中，液晶取向膜起使液晶以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)，并因此当液晶通过电场而移动以形成图像时，其帮助液晶以适当的方向移动。为了在液晶显示装置中获得均匀的亮度和高的对比度，必需使液晶均匀地取向。作为用于使液晶取向的常规方法之一，已经使用了将聚合物膜(例如，聚酰亚胺)涂覆至基底(例如，玻璃等)上并使用纤维(例如，尼龙或聚酯)以预定方向摩擦其表面的摩擦法。然而，摩擦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不是摩擦在聚合物膜中诱导各向异性并利用该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，已经引入了多种材料，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，由于聚酰亚胺在溶剂中的溶解性差，因此难以将其通过以溶液状态涂覆而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，在200℃至230℃的温度下进行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，含有环状结构的聚酰胺酸在上述温度范围内不能实现充分的酰亚胺化，因此存在作为取向膜的稳定性和电特性不足的限制。为了解决该问题，已经研究了将热处理过程的温度升高至300℃或更高的高温的方法，但是难以将其应用于其中应用取向膜的液晶显示装置的制造过程中。因此，需要开发即使应用于液晶取向膜的一般制造过程也能够具有高的酰亚胺化率的液晶取向剂组合物。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供液晶取向剂组合物，所述液晶取向剂组合物能够在相对温和的固化条件下确保高的酰亚胺化率，使副反应最小化并因此具有优异的稳定性。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造的液晶取向膜和包括其的液晶显示装置。技术方案为了实现以上目的，本专利技术提供了液晶取向剂组合物，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，其中第一聚合物以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)催化剂，所述催化剂包括选自其中引入有1至10个羟基的环状叔胺化合物和其中引入有2至10个羟基的线性叔胺化合物中的至少一者。[化学式1][化学式2][化学式3][化学式4]在化学式1至4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5表示的四价有机基团，[化学式5]在化学式5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，以及Y1、Y2、Y3和Y4各自独立地为由以下化学式6表示的二价有机基团，[化学式6]在化学式6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，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，以及m为0至3或1至3的整数。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；和包括选自其中引入有1至10个羟基的环状叔胺化合物和其中引入有2至10个羟基的线性叔胺化合物中的至少一者的催化剂；以及用于液晶取向剂的第一聚合物(其为部分酰亚胺化的聚酰亚胺前体)和用于液晶取向剂的第二聚合物(其为一般的聚酰亚胺前体)。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，而且还在光照射之后进行另外的热处理过程以确保取向稳定性。由于大量的光照射能量和另外的高温热处理过程在过程成本和过程时间方面是非常不利的，因此在将其应用于实际大规模制造过程时存在限制。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(其必不可少地包含由化学式1表示的重复单元，并且另外包含选自由化学式2表示的重复单元和由化学式3表示的重复单元中的至少一种重复单元)和用于液晶取向剂的第二聚合物(其包含由化学式4表示的重复单元)混合并使用时，第一聚合物包含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不进行热处理过程的情况下通过直接照射光来产生各向异性，接着进行热处理以完成取向膜，由此不仅可以显著减小光照射能量，而且可以制造出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包含在分子中具有两个或更多个环氧基的化合物时，由此制造的液晶取向膜不仅可以表现出高的电压保持率，而且可以增强由于热应力而引起的取向稳定性和取向膜的机械强度。不希望受到任何理论的束缚，在通过光照射产生各向异性之后的热处理过程中，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，不仅进一步改善了这些特性，而且可以发生聚酰亚胺前体或部分酰亚胺化的聚合物链中的交联反应，从而改善取向膜的取向稳定性和机械强度。特别地，本专利技术人开发了其中向对应于聚酰亚胺前体的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯中添加含有至少一个羟基(-OH)的叔胺催化剂的液晶取向剂组合物，并且通过实验发现：与常规的聚酰亚胺转化率相比，聚酰亚胺转化率可以大大改善本文档来自技高网...

【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)催化剂，所述催化剂包括选自其中引入有1至10个羟基的环状叔胺化合物和其中引入有2至10个羟基的线性叔胺化合物中的至少一者：[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.29 KR 10-2017-00827761.一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)催化剂，所述催化剂包括选自其中引入有1至10个羟基的环状叔胺化合物和其中引入有2至10个羟基的线性叔胺化合物中的至少一者：[化学式1][化学式2][化学式3][化学式4]其中，在化学式1至4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5表示的四价有机基团，[化学式5]其中，在化学式5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6表示的二价有机基团，[化学式6]其中，在化学式6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，以及m为0至3的整数。2.根据权利要求1所述的液晶取向剂组合物，其中所述其中引入有1至10个羟基的环状叔胺化合物包括其中1至10个羟烷基与氮键合的含氮杂脂环族化合物。3.根据权利要求2所述的液晶取向剂组合物，其中所述其中引入有1至10个羟基的环状叔胺化合物包括其中1至4个羟烷基与氮键合的哌啶。4.根据权利要求1所述的液晶取向剂组合物，其中所述其中引入有1至10个羟基的环状叔胺化合物为(2-羟乙基)哌啶。5.根据权利要求1所述的液晶取向剂组合物，其中所述其中引入有2至10个羟基的线性叔胺化合物包括其中2至10个羟烷基与氮键合的亚烷基二胺化合物。6.根据权利要求5所述的液晶取向剂组合物，其中所述其中2至10个羟烷基与氮键合的亚烷基二胺化合物包括其中2至4个羟烷...

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