聚合物、液晶取向层、液晶显示元件和光学各向异性体制造技术

本发明专利技术提供聚合物、液晶取向层、液晶显示元件和光学各向异性体。所述聚合物，其中，作为聚合物主链，包含来源于从由通式(III-1)～(III-16)组成的组中选择的聚合性基团L的结构，作为侧链，包含(a)能够光化学异构化且不光化学地形成新的结合的部位、和(b)能够光化学交联的部位，所述(a)能够光化学异构化且不光化学地形成新的结合的部位为发生顺-反异构化反应的结构，所述(b)能够光化学交联的部位为下述通式(I)所表示的结构。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年6月27日，申请号为201280032728.1，专利技术名称为《共聚物及包含该共聚物的固化物的液晶取向层》的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及聚合物、液晶取向层、液晶显示元件和光学各向异性体。更详细而言，涉及液晶显示元件、前述液晶显示元件中的液晶取向层、用于制造前述液晶取向层的聚合物、以及在液晶显示元件的光学补偿等所使用的光学各向异性薄膜中有用的光学各向异性体。本申请主张基于于2011年6月30日分别在日本提出申请的日本特愿2011-146556号、日本特愿2011-146637号、和日本特愿2011-146638号的优先权，本文援引其内容。
技术介绍
用于使液晶取向的取向层(Alignmentlayer)是用于保证液晶的排列次序并表现基于液晶分子所具有的折射率的各向异性的光学特性的重要的结构，是用于构成液晶显示元件的必需的组成构件。液晶显示元件中，液晶的取向对其显示特性产生大的影响，因而，一直在研究各种方式，可以大体分类为垂直取向型和水平取向型两类。使用垂直取向型的液晶层的液晶显示装置(有时也称为VA模式液晶显示装置。)由于高对比度等优异的显示特性而广泛用于显示器中。但是，其视角特性不能说一定是充分的，为了进行改善，研究了各种各样的方法。作为视角特性的改善方法，在一个像素中形成各个取向方向不同的多个液晶畴的(导入取向分割结构)多畴垂直取向方式(MVA方式)已得到普及。在MVA方式中，为了形成取向分割结构，需要控制液晶分子的倾斜取向。作为其方法，使用设置设于电极的狭缝(开口部)或肋(突起结构)的方法。但是，与以往的TN模式中所用的通过以2片取向膜(Alignmentfilm)夹持液晶分子来规定倾斜取向的方法不同，如果使用狭缝(slit)、肋(rib)，由于狭缝、肋为线状，因此对液晶分子的取向约束力在像素内不均匀，因此，存在响应速度产生分布这样的问题。进一步，设有狭缝、肋的区域的光透射率降低，因而，还存在显示亮度降低这样的问题。作为控制倾斜取向的其他方法，公开了预先在液晶中混入可以利用光或热进行聚合的单体，通过施加电压而在使液晶分子倾斜的状态下使单体聚合，从而存储液晶分子的倾斜向的聚合物取向支持(PSA；PolymerSustainedAlignment(聚合物稳定取向))技术(参照专利文献1)。该方法可以解决在设有狭缝、肋的方法中响应速度的分布、光透射率降低的问题。但是，在该方法中，存在由将单体混入液晶材料中引起的特性的变化、工艺控制困难、残存单体的不良影响等问题。为了避免这些问题，对于VA模式液晶显示装置，也优选通过利用取向膜控制倾斜取向，从而形成取向分割结构。作为赋予垂直取向膜以控制倾斜取向的能力的方法，有摩擦法。在该方法中，在基板上涂布由聚酰亚胺等形成的取向膜，进一步通过用摩擦布摩擦取向膜进行取向方向和预倾角的控制。但是，在摩擦法中，存在难以形成精密的取向分割结构，由摩擦引起的静电、杂质成分产生这样的问题。另一方面，作为使用水平取向型的液晶层的液晶显示装置之一，可以列举IPS(InPlaneSwitching(横向电场效应))模式液晶显示装置。关于IPS模式液晶显示装置，对比度、色味等的视角依赖性小，由于其优异的显示特性而广泛使用于显示器中。在IPS模式中，为了降低黑色显示的视角依赖性和颜色再现性，要求在电极表面为1度以下的低预倾角。在获得水平取向的情况下，可使用摩擦法作为通用的取向方法。但是，如果通过聚酰亚胺取向膜的摩擦处理进行水平取向处理，则赋予液晶分子的预倾角会超过1度，因此，存在显示特性降低这样的问题。从这些问题出发，在垂直取向型和水平取向型的任一取向方式中，为了提高显示特性，使用了取向膜的取向方向和预倾角的控制是重要的。作为利用取向膜来控制倾斜取向的方法，除了利用摩擦处理的方法以外，还已知光取向法(参照专利文献2)。在光取向法中，通过改变光的照射方式可以容易地形成精密的取向分割结构，此外，与摩擦处理相比，能够以非接触的方式对取向膜实施处理，因而，难以发生静电、杂质的产生，因此可期待能够解决上述问题，使显示特性提高。作为可以作为上述液晶显示元件用的光取向层的材料，已知像偶氮苯衍生物那样的具有能够光化学异构化的部位的化合物(参照专利文献3)、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、和查尔酮衍生物等具有能够光化学交联的部位的化合物(参照专利文献4、5和6)、和聚酰亚胺衍生物等发生各向异性的光分解的化合物等。然而，在使用这些化合物的光取向法中，与利用通常的取向膜的情况相比，有电压保持率(VHR)低等问题。另外，有由残留电荷引起的残留电压(RDC)高、容易发生余像等问题。因此，需要表现控制液晶的倾斜取向的性能、并且即使在有源矩阵驱动中也可以使用的可靠性等各种特性，要求满足这些特性的液晶用光取向层。这样，需要液晶的取向和预倾角的控制优异，进一步具有高的电压保持率(VHR)的液晶取向层。另外，需要液晶的取向和预倾角的控制优异，进一步具有高的电压保持率(VHR)、同时残留电压低，难以发生余像的液晶取向层。此外，由于光取向法的量产性优异、即使大型基板也能够应对，因而其实用化备受期待。作为可以制成上述液晶显示元件用或光学各向异性体用光取向层的材料，已知像偶氮苯衍生物那样的具有能够光化学异构化的部位的化合物(参照专利文献3)。作为在使用光取向层方面的重要的特性，以具有何种程度照射量的各向异性的光进行再取向(以下称为灵敏度)是重要的，使用具有偶氮基的化合物的光取向层在灵敏度方面优异，以500mJ/cm2左右的低照射量显示液晶取向能力。但是，由于使用具有偶氮基的化合物的光取向层为低分子化合物，因此在液晶单元(cell)制造阶段，产生在洗涤工序被冲走、被密封剂等粘接构件侵蚀等问题。另外，在光学各向异性体的制造中，在制造将光取向层和聚合性液晶层的叠层反复层叠的光学各向异性体的情况下，具有在光取向层上涂布聚合性液晶组合物溶液的工序、在聚合性液晶层上涂布光取向膜用组合物溶液的工序，由于这些涂布溶液所使用的溶剂等，存在已经制成后的液晶取向层、聚合性液晶层被侵蚀，存在膜的剥离、或不能获得均匀的光学特性。另外，作为可以制成光取向层的材料，已知肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、查尔酮衍生物等具有能够光化学交联的部位的化合物、聚酰亚胺衍生物等发生各向异性的光分解的化合物等(参照专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物，其中，作为聚合物主链，包含来源于从由通式(III‑1)～(III‑16)组成的组中选择的聚合性基团L的结构，式中，虚线表示与Sp的连接，R独立地表示氢或碳原子数1至5的烷基，作为侧链，包含(a)能够光化学异构化且不光化学地形成新的结合的部位、和(b)能够光化学交联的部位，所述(a)能够光化学异构化且不光化学地形成新的结合的部位为发生顺‑反异构化反应的结构，所述(b)能够光化学交联的部位为下述通式(I)所表示的结构，Sp表示间隔单元，且由下述通式(IVa)表示，式中，左侧的虚线表示与聚合物主链的连接，右侧的虚线表示与A的连接或与X所结合的碳原子的连接，Z1、Z2和Z3各自独立地表示单键、‑(CH2)u‑、‑OCH2‑、‑CH2O‑、‑COO‑、‑OCO‑、‑CH＝CH‑、‑CF＝CF‑、‑CF2O‑、‑OCF2‑、‑CF2CF2‑或‑C≡C‑，式中，u表示1～20；这些取代基中不相邻的CH2基的一个以上可以独立地被‑O‑、‑CO‑、‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑Si(CH3)2‑O‑Si(CH3)2‑、‑NR‑、‑NR‑CO‑、‑CO‑NR‑、‑NR‑CO‑O‑、‑O‑CO‑NR‑、‑NR‑CO‑NR‑、‑CH＝CH‑、‑C≡C‑或‑O‑CO‑O‑取代，式中，R独立地表示氢或碳原子数1至5的烷基，A1和A2各自独立地表示从(a)反式‑1,4‑环己撑基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上的亚甲基可以被‑O‑、‑NH‑或‑S‑取代，(b)1,4‑亚苯基，存在于该基团中的1个或2个以上的‑CH＝可以被‑N＝取代，和(c)1,4‑环亚己烯基、2,5‑硫代亚苯基、2,5‑亚呋喃基、1,4‑二环(2.2.2)亚辛基、萘‑1,4‑二基、萘‑2,6‑二基、十氢化萘‑2,6‑二基和1,2,3,4‑四氢化萘‑2,6‑二基组成的组中选择的基团，所述基团(a)、基团(b)或基团(c)可以各自无取代或一个以上的氢原子被氟原子、氯原子、氰基、甲基或甲氧基取代，p和q各自独立地表示0或1，A表示从(a)反式‑1,4‑环己撑基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个以上的亚甲基可以被‑O‑、‑NH‑或‑S‑取代，(b)1,4‑亚苯基，存在于该基团中的1个或2个以上的‑CH＝可以被‑N＝取代，和(c)1,4‑环亚己烯基、2,5‑硫代亚苯基、2,5‑亚呋喃基、1,4‑二环(2.2.2)亚辛基、萘‑1,4‑二基、萘‑2,6‑二基、十氢化萘‑2,6‑二基和1,2,3,4‑四氢化萘‑2,6‑二基组成的组中选择的基团，所述基团(a)、基团(b)或基团(c)可以各自无取代或一个以上的氢原子被氟原子、氯原子、氰基、甲基或甲氧基取代，r表示0、1或2，在r表示2的情况下，存在的多个A可以相同也可以不同，X和Y各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子数1至20的烷基，所述烷基中的氢原子可以被氟原子取代，1个CH2基或2个以上的不相邻的CH2基可以被‑O‑、‑CO‑O‑、‑O‑CO‑和/或‑CH＝CH‑取代，Z表示通式(IIa)，‑‑‑‑O‑R1   (IIa)，式中，虚线表示与Z所结合的碳原子的连接，R1表示直链状或者支链状的碳原子数1至30的烷基，所述烷基中的1个‑CH2‑基或2个以上的不相邻‑CH2‑基被‑O‑、‑CO‑、‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CO‑NH‑、‑NH‑CO‑、‑NCH3‑取代，所述烷基中的1个或2个以上的‑CH2‑基可以各自独立地被环元数3至8的环烷基取代，所述烷基中的氢原子可以被碳原子数1～20的烷基、氰基或者卤原子取代。...

【技术特征摘要】
2011.06.30 JP 2011-146638;2011.06.30 JP 2011-146631.一种聚合物，其中，
作为聚合物主链，包含来源于从由通式(III-1)～(III-16)组成的组中选
择的聚合性基团L的结构，
式中，虚线表示与Sp的连接，R独立地表示氢或碳原子数1至5的烷基，
作为侧链，包含(a)能够光化学异构化且不光化学地形成新的结合的部
位、和(b)能够光化学交联的部位，
所述(a)能够光化学异构化且不光化学地形成新的结合的部位为发生顺-
反异构化反应的结构，
所述(b)能够光化学交联的部位为下述通式(I)所表示的结构，
Sp表示间隔单元，且由下述通式(IVa)表示，
式中，左侧的虚线表示与聚合物主链的连接，右侧的虚线表示与A的连
接或与X所结合的碳原子的连接，
Z1、Z2和Z3各自独立地表示单键、-(CH2)u-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、
-OCO-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CF2-或-C≡C-，式中，
u表示1～20；这些取代基中不相邻的CH2基的一个以上可以独立地被-O-、
-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR-、-NR-CO-、-CO-NR-、
-NR-CO-O-、-O-CO-NR-、-NR-CO-NR-、-CH＝CH-、-C≡C-或-O-CO-O-取代，
式中，R独立地表示氢或碳原子数1至5的烷基，
A1和A2各自独立地表示从
(a)反式-1,4-环己撑基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个
以上的亚甲基可以被-O-、-NH-或-S-取代，
(b)1,4-亚苯基，存在于该基团中的1个或2个以上的-CH＝可以被-N
＝取代，和
(c)1,4-环亚己烯基、2,5-硫代亚苯基、2,5-亚呋喃基、1,4-二环(2.2.2)
亚辛基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-
二基
组成的组中选择的基团，所述基团(a)、基团(b)或基团(c)可以各自
无取代或一个以上的氢原子被氟原子、氯原子、氰基、甲基或甲氧基取代，
p和q各自独立地表示0或1，A表示从
(a)反式-1,4-环己撑基，存在于该基团中的1个亚甲基或不相邻的2个
以上的亚甲基可以被-O-、-NH-或-S-取代，
(b)1,4-亚苯基，存在于该基团中的1个或2个以上的-CH＝可以被-N
＝取代，和
(c)1,4-环亚己烯基、2,5-硫代亚苯基、2,5-亚呋喃基、1,4-二环(2.2.2)
亚辛基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-
二基
组成的组中选择的基团，所述基团(a)、基团(b)或基团(c)可以各自
无取代或一个以上的氢原子被氟原子、氯原子、氰基、甲基或甲氧基取代，
r表示0、1或2，在r表示2的情况下，存在的多个A可以相同也可以不

\t同，
X和Y各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子数1至
20的烷基，所述烷基中的氢原子可以被氟原子取代，1个CH2基或2个以上
的不相邻的CH2基可以被-O-、-CO-O-、-O-CO-和/或-CH＝CH-取代，
Z表示通式(IIa)，
----O-R1(IIa)，
式中，虚线表示与Z所结合的碳原子的连接，
R1表示直链状或者支链状的碳原子数1至30的烷基，所述烷基中的1个
-CH2-基或2个以上的不相邻-CH2-基被-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-NH-、
-NH-CO-、-NCH3-取代，所述烷基中的1个或2个以上的-CH2-基可以各自独
立地被环元数3至8的环烷基取代，所述烷基中的氢原子可以被碳原子数1～20
的烷基、氰基或者卤原子取代。
2.根据权利要求1所述的聚合物，作为能够光化学异构化且不进行光化
学交联的部位，具有偶氮基。
3.根据权利要求1所述的聚合物，在所述通式(IIa)中，R1表示通式(IIc)，
式中，虚线表示与氧原子的连接，
W1表示亚甲基、-CO-O-或-CO-NH-，其中，所述亚甲基的氢原子可以为
无取代或被碳原子数1至5的烷基取代，
R3表示氢原子或碳原子数1～5的烷基，
R4表示直链状或者支链状的碳原子数1至20的烷基，所述烷基中的1个
-CH2-基或2个以上的不相邻-CH2-基被-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-NH-、
-NH-CO-、-NCH3-取代，所述烷基中的1个或2个以上的-CH2-基可以各自独
立地被环元数3至8的环烷基取代，所述烷基的氢原子可以为无取代或被氟原
子或者氯原子取代。
4.根据权利要求1所述的聚合物，在所述通式(IIa)中，
R1表示直链状或者支链状的碳原子数1至30的烷基，所述烷基中的1个
-CH2-基或2个以上的不相邻-CH2-基被-CH＝CH-、-CF＝CF-和/或-C≡C-取代，
所述烷基中的1个或2个以上的-CH2-基可以各自独立地被环元数3至8的环
烷基取代，所述烷基中的氢原子可以被碳原子数1～20的烷基、氰基或者卤原
子取代。
5.根据权利要求1所述的聚合物，在所述通式(IIa)中，R1表示通式(IId)
～(IIg)，
式中，虚线表示与氧原子的连接，
W2表示单键、-CH2-、-CO-O-或-CO-NH-，
R7表示氢原子或碳原子数1～5的烷基，
R8表示氢原子、直链状或者支链状的碳原子数1至20的烷基，所述烷基
中的1个或2个以上的-CH2-基可以各自独立地被环元数3至8的环烷基取代，
所述烷基中的氢原子可以为无取代或被氟原子或者氯原子取代，
R5表示碳原子数1～20的烷基，所述烷基中的氢原子可以被氟原子取代，
R6表示碳原子数1～20的烷基，所述烷基中的1个-CH2-基或2个以上的不
相邻-CH2-基被-CH＝CH-、-CF＝CF-和/或-C≡C-取代，所述烷基中的1个或2
个以上的-CH2-基可以各自独立地被环元数3至8的环烷基取代，所述烷基中
的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代。
6.根据权利要求1所述的聚合物，在所述通式(IIa)中，
R1表示氢原子或直链状或者支链状的碳原子数1至30的烷基，所述烷基
中的1个或2个以上的-CH2-基可以各自独立地被环元数3至8的环烷基取代，
所述烷基中的氢原子可以被碳原子数1～20的烷基、氰基或者卤原子取代，
并且，在通式(I)中，Sp由通式(IVc)表示，
式中，Z1、Z2、Z3和A2表示与通式(IVa)中的Z1、Z2、Z3和A2相同的
意思，A7表示从
1,4-亚苯基、1,4-环亚己烯基、2,5-硫代亚苯基、2,5-亚呋喃基、1,4-二环(2.2.2)
亚辛基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-
二基组成的组中选择的基团，它们可以各自无取代或一个以上的氢原子被氟原
子、氯原子、氰基、甲基或甲氧基取代，其中，存在于1,4-亚苯基中的3个以
上的-CH＝被-N＝取代，
p表示1，q表示1或2，在q表示2的情况下，存在的多个A2和Z3可以
相同也可以不同。
7.根据权利要求1所述的聚合物，在所述通式(IIa)中，
R1表示直链状或者支链状的碳原子数1至30的烷基，所述烷基中的1个
或2个以上的-CH2-基各自独立地被环元数3至8的环烷基取代，所述烷基中
的氢原子可以被碳原子数1～20的烷基、氰基或者卤原子取代，
并且，在通式(I)中，Sp由通式(IVb)表示，
式中，Z1、Z2、Z3、A2、p和q表示与通式(IVa)中的Z1、Z2、Z3、A2、
p和q相同的意思，A8为
反式-1,4-环己撑基和1,4-亚苯基，它们可以各自无取代或一个以上的氢原
子被氟原子、氯原子、氰基、甲基或甲氧基取代，其中，存在于反式-1,4-环己
撑基中的1个亚甲基或不相邻的2个以上的亚甲基可以被-O-、-NH-或-S-取代，
存在于1,4-亚苯基中的1个或2个-CH＝可以被-N＝取代。
8.根据权利要求1所述的聚合物，在通式(I)中，X和Y表示氢原子。
9.根据权利要求6或7所述的聚合物，在通式(IVa)、(IVb)和(IVc)
中，A2表示反式-1,4-环己撑基、2,6-亚萘基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、
或1,4-亚苯基中的任一基团，所述任一基团中一个以上的氢原子可以被氟原
子、氯原...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·沙特，弗拉基米尔·格里戈里耶维奇·奇格里诺夫，郭海成，野濑清香，岩洼昌幸，林正直，长岛丰，西山伊佐，高津晴义，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP