烷氧基硅烷化合物、液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件制造技术

提供被用作液晶取向膜材料等的烷氧基硅烷及其制造方法。用式[1]表示且环结构介由酰胺键连结的烷氧基硅烷。(Z1、Z2和Z3：碳数1～4的直链状或分枝状的烃基等；Z4：H、甲基等；Y1：单键、-C(CH3)＝CH-等；Cy1：亚苯基等；Cy2：亚苯基等；Z5：H、碳数1～18的直链状或分枝状的烃基等；a：1～18的整数；m：1或2；n：0、1或2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及烷氧基硅烷化合物及其制造方法、以及包含该烷氧基硅烷化合物的液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件。
技术介绍
近年来，液晶表示元件的表示方式之中，垂直取向型(VA方式)的液晶表示元件被广泛用于大画面的液晶电视、高清晰的移动用途(数码照相机、手机的表示部)等。VA方式中已知的是：对TFT基板、滤色器基板形成用于控制液晶倾倒方向的突起的MVA方式(MultiVerticalAlignment，多垂直取向)；对基板的ITO电极形成狭缝，通过电场来控制液晶倾倒方向的PVA(PatternedVerticalAlignment，图案垂直取向)方式。作为其它取向方式，有PSA(PolymerSustainedAlignment，聚合物稳定取向)方式。VA方式之中，PSA方式是近年来备受关注的技术。该方式是通过向液晶组合物中添加光聚合性化合物，在制作液晶面板后，在施加电压、液晶倾倒的状态下对液晶面板照射紫外线，从而加快液晶响应速度的技术(参照专利文献1)。对如下液晶单元一边施加电压一边照射紫外线时，发生光聚合反应而记忆了液晶分子的倾斜方向的聚合物结构物形成在液晶取向膜上，所述液晶单元是使用包含光聚合性化合物的液晶组合物和由聚酰亚胺等制成的液晶取向膜而制作的。其结果，由于液晶的取向方向被固定、产生预倾，与仅利用突起、狭缝来控制液晶分子倾斜方向的方法相比，能够获得具有良好响应速度的液晶表示元件。该PSA方式中，即使是在构成液晶面板的一侧电极制作狭缝而对向侧的电极图案未设置MVA之类的突起或PVA之类的狭缝的结构，也能够操作，具有简化制造、能够获得优异的面板透射率的特长(参照专利文献2)。但是，PSA方式的液晶表示元件中，液晶中添加的光聚合性化合物的溶解性低，增加其添加量时存在低温时会析出的问题。另一方面，减少光聚合性化合物的添加量时，无法获得良好的取向状态、响应速度。另外，液晶中残留的未反应的光聚合性化合物会成为液晶中的杂质，因此还存在使液晶表示元件的可靠性降低之类的问题。因而，开发了如下方式：通过设置与下述液晶取向膜接触的液晶层，并对该液晶层一边施加电压一边照射紫外线来制作液晶表示元件，从而即使不向液晶中添加光聚合性化合物也能够获得响应速度快的液晶表示元件，所述液晶取向膜是将如下的液晶取向剂涂布于基板并烧成而得到的，所述液晶取向剂使用了在聚合物分子中导入有光反应性侧链的聚合物。另一方面，作为液晶取向膜的材料，除了以往一直使用的聚酰亚胺等有机系液晶取向膜材料之外，还已知有无机系的液晶取向膜材料。例如，作为涂布型的无机系取向膜材料，提出了含有四烷氧基硅烷与三烷氧基硅烷与醇和草酸的反应产物的液晶取向剂组合物，报告了：其在液晶表示元件的电极基板上形成垂直取向性、耐热性和均匀性优异的液晶取向膜(参照专利文献4)。另外，提出了含有四烷氧基硅烷与特定的三烷氧基硅烷和水的反应产物、以及特定的二醇醚系溶剂的液晶取向剂组合物。报告了：通过使用所述液晶取向剂组合物，会形成可防止表示不良、长时间驱动后的余像特性也良好、使液晶取向的能力不会降低、且相对于光和热来说电压保持率的降低较少的液晶取向膜(参照专利文献5)。已知的是，将烷氧基硅烷化合物缩聚而得到的聚硅氧烷可用作液晶取向膜材料的构成成分。尤其是报告了：对于VA方式的液晶表示元件，通过使用具有环结构的烷氧基硅烷化合物，能够赋予良好的垂直取向性(参照专利文献6、7和8)。作为该具有环结构的烷氧基硅烷化合物，可列举出：具有包含1个以上亚苯基、环亚己基等的部位，且该部位与烷氧基甲硅烷基直接连结或者介由醚键进行连结的化合物。作为这种化合物的制造方法，可以使用具有卤化物部位的环式化合物与烷氧基硅烷类的格氏反应、具有碳-碳不饱和键部位的环式化合物与含氢硅烷类的硅氢化反应等(参照专利文献6和7)。然而，这些反应均会产生副产物和源自反应试剂的杂质，因此，为了以良好的纯度分离出目标产物而必须进行繁杂的精制操作，存在生产效率低这一问题。例如，目标产物的性状为液体时，作为精制操作而大多进行蒸馏，但难点在于：目标产物与副产物的沸点差并不明显，副产物的分离需要较长时间、收率降低。另外，关于分子量大的目标产物，在高真空、高温条件下也不会到达沸点，蒸馏自身从物理上讲是无法实现的，因此作为精制操作而必须进行生产效率明显较低的柱色谱法。另一方面，目标产物的性状为固体时，通常作为精制操作而大多进行重结晶，作为烷氧基硅烷化合物的一般性质，有时结晶性明显较低，极难去除结晶性高的副产物。因此，与上述同样地，作为精制操作而必须进行生产效率明显较低的柱色谱法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭61-286393号公报专利文献2：WO2012-165354号公报专利文献3：日本特开2012-159826号公报专利文献4：日本特开平09-281502号公报专利文献5：日本特开2005-250244号公报专利文献6：日本特开2003-307720号公报专利文献7：日本特开2004-302061号公报专利文献8：WO2010/074269号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其目的在于，提供生产效率高且用作液晶取向膜材料的构成成分时的垂直取向性优异的烷氧基硅烷化合物及其制造方法、以及使用该烷氧基硅烷化合物得到的液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件。用于解决问题的方案本专利技术人等为了实现上述目的而重复进行了深入研究，结果发现了环结构介由酰胺键连结的新型烷氧基硅烷化合物以及该化合物的制造方法，作为该方法，通过使利用氯化剂处理具有环结构的羧酸而得到的酰氯与含氨基的烷氧基硅烷化合物发生反应，从而基本不产生副产物、不进行精制操作且以高收率、高纯度获得目标产物。进而发现：将该化合物用作液晶取向膜材料的构成成分时，会发挥出良好的垂直取向性，从而完成了本专利技术。本专利技术基于所述见解，具有如下主旨。1.一种烷氧基硅烷化合物，其用下述式[1]表示且环结构介由酰胺键进行连结。(式[1]中，Z1、Z2和Z3各自独立地为R1、OR1或OCOR1(R1为碳数1～4的直链状或分枝状的烃基)。其中不包括Z1、Z2和Z3均为R1的情况。a为1～18的整数。m为1或2。Z4为H、甲基或苯基。Y1为单键、-R2O-、-R2OCO-、-R2COO-、-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-或-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烷氧基硅烷化合物，其用下述式[1]表示且环结构介由酰胺键进行连结，式[1]中，Z1、Z2和Z3各自独立地为R1、OR1或OCOR1，R1为碳数1～4的直链状或分枝状的烃基，其中不包括Z1、Z2和Z3均为R1的情况；a为1～18的整数；m为1或2；Z4为H、甲基或苯基；Y1为单键、‑R2O‑、‑R2OCO‑、‑R2COO‑、‑CH＝CH‑、‑C(CH3)＝CH‑或‑C≡C‑，R2为碳数1～3的直链状或分枝状的烃基；Cy1为选自亚苯基、亚萘基和环亚己基中的2价环状基团或者具有类固醇骨架的碳数12～40的有机基团，Cy2为选自亚苯基、亚萘基和环亚己基中的2价环状基团，Cy1和Cy2的环上存在的任意氢原子任选被选自F、CN、OH、R3和OR3中的基团取代，R3为碳数1～4的直链状或分枝状的烃基、或者碳数1～4的直链状或分枝状的含氟烃基；n为0、1或2；Z5为H、CN、R4或OR4，R4为碳数1～18的直链状或分枝状的烃基、或者碳数1～18的直链状或分枝状的含氟烃基；其中，Cy1为具有类固醇骨架的碳数12～40的有机基团时，n为0，Z5未被取代。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.06 JP 2013-1200531.一种烷氧基硅烷化合物，其用下述式[1]表示且环结构介由酰胺键进
行连结，
式[1]中，Z1、Z2和Z3各自独立地为R1、OR1或OCOR1，R1为碳数1～4的直
链状或分枝状的烃基，其中不包括Z1、Z2和Z3均为R1的情况；a为1～18的整数；
m为1或2；Z4为H、甲基或苯基；Y1为单键、-R2O-、-R2OCO-、-R2COO-、
-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-或-C≡C-，R2为碳数1～3的直链状或分枝状的烃基；
Cy1为选自亚苯基、亚萘基和环亚己基中的2价环状基团或者具有类固醇骨架
的碳数12～40的有机基团，Cy2为选自亚苯基、亚萘基和环亚己基中的2价环
状基团，Cy1和Cy2的环上存在的任意氢原子任选被选自F、CN、OH、R3和
OR3中的基团取代，R3为碳数1～4的直链状或分枝状的烃基、或者碳数1～4的
直链状或分枝状的含氟烃基；n为0、1或2；Z5为H、CN、R4或OR4，R4为碳
数1～18的直链状或分枝状的烃基、或者碳数1～18的直链状或分枝状的含氟烃
基；其中，Cy1为具有类固醇骨架的碳数12～40的有机基团时，n为0，Z5未被
取代。
2.根据权利要求1所述的烷氧基硅烷化合物，其中，a为3、m为1。
3.根据权利要求1所述的烷氧基硅烷化合物，其中，a为3、m为1、Z4为
H、Y1为单键。
4.权利要求1所述的烷氧基硅烷化合物的制造方法，其特征在于，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐久间大辅，桧森章吾，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP