CN101570635A - 液晶取向剂、液晶显示元件、聚酰胺酸、聚酰亚胺以及化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶取向剂、液晶显示元件、聚酰胺酸、聚酰亚胺以及化合物。提供能够形成耐热性优良的液晶取向膜,同时,涂敷时不会产生气泡而印刷性优良、且所形成的涂膜的膜厚均一性足够好的液晶取向剂。上述液晶取向剂包含选自聚酰胺酸和使该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物,该聚酰胺酸由四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应而制得(式(A)中,RI和RII各自独立地为碳原子数为1~30的烷基)。
Description
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、液晶显示元件、聚酰胺酸、聚酰亚胺以及化合物。更具体地说,涉及印刷性优良、且能够形成耐热性优良的液晶取向膜的液晶取向剂,以及可进行高品质显示、能够抑制由热应力导致的显示劣化、可长时间驱动的液晶显示元件。
背景技术
目前,作为液晶显示元件,具有所谓TN型(扭曲向列)液晶盒的TN型液晶显示元件已广为人知,其在设置了透明导电膜的基板表面上形成液晶取向膜,作为液晶显示元件用的基板,将两块该基板相对设置,在其间隙内形成具有正介电各向异性的向列型液晶层,构成夹层结构的盒,液晶分子的长轴从一块基板向另一块基板连续地扭转90度。另外,还开发了与TN型液晶显示元件相比能够实现更高对比度的STN(超扭曲向列)型液晶显示元件、视角依赖性小的IPS(面内切换)型液晶显示元件、改变IPS型电极结构而提高显示元件部分的开口率以提高亮度的FFS(边缘场转换)型液晶显示元件、VA(垂直取向)型液晶显示元件以及视角依赖性小同时视频画面高速响应性优良的OCB(光学补偿弯曲)型液晶显示元件等。
作为这些液晶显示元件中的液晶取向膜的材料,已知聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯等树脂材料,特别是由聚酰胺酸或聚酰亚胺制成的液晶取向膜,其耐热性、机械强度、与液晶的亲和性等优良,故而被用于多数液晶显示元件中(参见例如专利文献1~3)。
在这种液晶取向剂中,为了提高所形成的涂膜的膜厚均一性、特别是基板中央部位的膜厚与边缘的膜厚之间的均一性的目的,尝试了添加硅烷耦合剂(参考专利文献4)。但是,添加了硅烷耦合剂的液晶取向剂,虽然提高了所形成的涂膜的膜厚均一性,但是在液晶取向剂的涂敷时容易产生气泡,这种气泡成为液晶取向膜的气眼,从而产生液晶取向性等受到损害的问题。
能够形成耐热性优良的液晶取向膜、同时涂敷时不会产生气泡而印刷性优良、且所形成的涂膜的膜厚均一性足够好的液晶取向剂迄今还是未知的。
【专利文献1】日本特开平9-197411号公报
【专利文献2】日本特开2003-149648号公报
【专利文献3】日本特开2003-107486号公报
【专利文献4】日本特开昭61-171762号公报
【专利文献5】日本特开平6-222366号公报
【专利文献6】日本特开平6-281937号公报
【专利文献7】日本特开平5-107544号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况而作出的,其目的是提供能够形成耐热性优良的液晶取向膜,同时,涂敷时不会产生气泡而印刷性优良、且所形成的涂膜的膜厚均一性足够好的液晶取向剂。
本发明的另一目的是提供可进行高品质显示,并且即使长时间驱动时显示性能也不会劣化的液晶显示元件。
本发明的又一目的是提供制备具有上述优点的液晶取向剂的聚合物以及作为其原料的化合物。
本发明的其他目的和优点,由以下的说明可以看出。
根据本发明,本发明的上述目的,第一,由一种液晶取向剂达成,其包含选自聚酰胺酸和使该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物,该聚酰胺酸由四羧酸二酐与含有下述式(A)表示的化合物的二胺反应而制得,
(式(A)中,RI和RII各自独立地为碳原子数为1~30的烷基)。
本发明的上述目的,第二,由具有由上述液晶取向剂形成的液晶取向膜的液晶显示元件达成。
本发明的上述目的,第三,由四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应所制得的聚酰胺酸或使该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺达成。
本发明的上述目的,第四,由上述式(A)表示的化合物达成。
本发明的液晶取向剂,能够形成即使施加长时间热应力时液晶取向能也不会劣化的液晶取向膜。由本发明液晶取向剂形成的液晶取向膜可适用于TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、OCB型、铁电性、反铁电性等各种液晶显示元件。
具有这种液晶取向膜的本发明液晶显示元件,能够进行高品质显示,即使在长时间驱动的情况下,其显示性能也不会劣化。因此,本发明的液晶显示元件可以有效地应用于各种装置,例如用于钟表、便携式游戏机、文字处理器、笔记本型个人电脑、汽车导航仪、摄像机、便携式信息终端、数码照相机、移动电话、各种监视器、液晶电视机等的显示装置。
附图说明
图1为合成例1中制得的N,N-二辛基-1,2,4-苯三胺的1H-NMR谱图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
本发明的液晶取向剂包含选自聚酰胺酸和使该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物,该聚酰胺酸由四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应而制得。
[四羧酸二酐]
作为用于合成本发明液晶取向剂中所含的聚酰胺酸的四羧酸二酐,可以列举例如丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二氯-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、3,5,6-三羧基降冰片烷-2-醋酸二酐、2,3,4,5-四氢呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5,8-二甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、双环[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、下述式(T-I)和(T-II)各自表示的化合物等脂肪族或脂环式四羧酸二酐;
(式中,R1和R3各自表示具有芳香环的2价有机基团,R2和R4表示氢原子或者烷基,存在的多个R2和R4各自可以相同,也可以不同);
均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二甲基二苯基硅烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基硅烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐、4,4’-二(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-全氟异亚丙基二邻苯二甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二酐、二(邻苯二甲酸)苯膦氧化物二酐、对亚苯基-二(三苯基邻苯二甲酸)二酐、间亚苯基-二(三苯基邻苯二甲酸)二酐、二(三苯基邻苯二甲酸)-4,4’-二苯醚二酐、二(三苯基邻苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、乙二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、丙二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、1,4-丁二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、1,6-己二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、1,8-辛二醇-二(脱水偏苯三酸酯)、2,2-二(4-羟苯基)丙烷-二(脱水偏苯三酸酯)、下述式(T-1)~(T-4)各自表示的化合物等芳香族四羧酸二酐。它们可以一种单独或两种以上组合使用。
用于合成本发明液晶取向剂中所含的聚酰胺酸的四羧酸二酐,从能够表现良好的液晶取向性的角度出发,更优选含有选自上述当中的丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5,8-二甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、双环[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、上述式(T-I)表示的化合物中的下述式(T-5)~(T-7)各自表示的化合物以及上述式(T-II)表示的化合物中的下述式(T-8)表示的化合物构成的群组中的至少一种(以下称为“特定四羧酸二酐”)的四羧酸二酐。
作为特定四羧酸二酐,特别优选选自1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氢呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、均苯四酸二酐和上述式(T-5)表示的化合物构成的群组中的至少一种。
用于合成本发明液晶取向剂中所含的聚酰胺酸的四羧酸二酐中,优选相对于全部四羧酸二酐,含有50摩尔%以上,特别优选含有80摩尔%以上如上所述的特定四羧酸二酐。
[二胺]
用于合成本发明液晶取向剂中所含的聚酰胺酸的二胺,含有上述式(A)表示的化合物。作为上述式(A)中的RI的碳原子数为1~30的烷基,优选碳原子数为1~10的直链或支链烷基或者碳原子数为11~30的支链烷基,更优选为碳原子数为1~10的直链烷基或碳原子数为11~30的支链烷基。作为碳原子数为1~10的直链烷基的具体例子,可以列举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基。作为碳原子数为11~30的支链烷基,可以列举例如1-甲基十二烷基、1-甲基十四烷基、1-甲基十六烷基等。
作为上述式(A)表示的化合物的具体例子,可以列举例如N,N-二己基-1,2,4-苯三胺、N,N-二辛基-1,2,4-苯三胺、N,N-二(1-甲基十二烷基)-1,2,4-苯三胺、N,N-二(1-甲基十四烷基)-1,2,4-苯三胺等。
作为用于合成本发明液晶取向剂所含的聚酰胺酸的二胺,可以仅单独使用上述式(A)表示的化合物,也可以将上述式(A)表示的化合物与其他二胺组合使用。
作为本发明中可以使用的其他二胺,可以列举例如对苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基乙烷、4,4’-二氨基二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯基砜、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、4,4’-二氨基二苯醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、5-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满、6-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满、3,4’-二氨基二苯基醚、3,3’-二氨基二苯酮、3,4’-二氨基二苯酮、4,4’-二氨基二苯酮、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-二(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、1,3-二(4-氨基苯氧基)苯、1,3-二(3-氨基苯氧基)苯、9,9-二(4-氨基苯基)-10-氢蒽、2,7-二氨基芴、9,9-二甲基-2,7-二氨基芴、9,9-二(4-氨基苯基)芴、4,4’-亚甲基-二(2-氯苯胺)、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二氯-4,4’-二氨基-5,5’-二甲氧基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-(对亚苯基二异亚丙基)二苯胺、4,4’-(间亚苯基二异亚丙基)二苯胺、2,2’-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-二氨基-2,2’-二(三氟甲基)联苯、4,4’-二[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟联苯等芳香族二胺;
1,1-间苯二甲胺、1,3-丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、壬二胺、4,4-二氨基庚二胺、1,4-二氨基环己烷、异佛尔酮二胺、四氢二环戊二烯二胺、六氢-4,7-甲撑茚二亚甲基二胺、三环[6.2.1.02,7]十一亚烷基二甲基二胺、4,4’-亚甲基二(环己胺)、1,3-二(氨基甲基)环己烷、1,4-二(氨基甲基)环己烷等脂肪族或脂环式二胺;
2,3-二氨基吡啶、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、5,6-二氨基-2,3-二氰基吡嗪、5,6-二氨基-2,4-二羟基嘧啶、2,4-二氨基-6-二甲氨基-1,3,5-三嗪、1,4-二(3-氨基丙基)哌嗪、2,4-二氨基-6-异丙氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲基-s-三嗪、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、4,6-二氨基-2-乙烯基-s-三嗪、2,4-二氨基-5-苯基噻唑、2,6-二氨基嘌呤、5,6-二氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、3,5-二氨基-1,2,4-***、6,9-二氨基-2-乙氧基吖啶乳酸酯、3,8-二氨基-6-苯基菲啶、1,4-二氨基哌嗪、3,6-二氨基吖啶、二(4-氨基苯基)苯基胺、3,6-二氨基咔唑、N-甲基-3,6-二氨基咔唑、N-乙基-3,6-二氨基咔唑、N-苯基-3,6-二氨基咔唑、N,N’-二(4-氨基苯基)联苯胺、下述式(D-I)表示的化合物,
(式(D-I)中,R5为具有选自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶以及哌嗪构成的群组中的含氮原子环状结构的1价有机基团,X1为2价的有机基团,R6为碳原子数为1~4的烷基,a1为0~3的整数)、下述式(D-II)表示的化合物等分子内具有两个伯氨基以及该伯氨基以外的氮原子的二胺,
(式(D-II)中,R7为2价的有机基团,X2各自为具有选自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶以及哌嗪构成的群组中的含氮原子环状结构的2价有机基团,存在的多个X2可以相同,也可以不同,R8各自为碳原子数为1~4的烷基,a2各自为0~3的整数);下述式(D-III)表示的化合物等单取代苯二胺类,
(式(D-III)中,R9为选自-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-和-CO-构成的群组中的2价有机基团,R10为具有选自甾体骨架、三氟甲基苯基、三氟甲氧基苯基和氟代苯基构成的群组中的骨架或基团的1价有机基团,或者碳原子数为6~30的烷基,R11为碳原子数为1~4的烷基,a3为0~3的整数);下述式(D-IV)表示的化合物等二氨基有机硅氧烷,
(式(D-IV)中,R12各自表示碳原子数为1~12的烃基,存在的多个R12各自可以相同,也可以不同,s各自为1~3的整数,t为1~20的整数);下述式(D-1)~(D-5)各自表示的化合物等,
(式(D-4)中的y为2~12的整数,式(D-5)中的z为1~5的整数)。这些二胺可以单独或两种以上组合使用。
上述芳香族二胺的苯环,任选可被一个或两个以上的碳原子数为1~4的烷基(优选甲基)取代。上述式(D-I)、(D-II)和(D-III)中的R6、R8和R11各自优选为甲基,a1、a2和a3各自优选为0或1,更优选为0。
作为本发明中可以使用的其他二胺,优选选自上述当中的对苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基二苯硫醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、2,7-二氨基芴、4,4’-二氨基二苯基醚、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-二(4-氨基苯基)芴、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-二(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4’-(对亚苯基二异亚丙基)二苯胺、4,4’-(间亚苯基二异亚丙基)二苯胺、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯、1,4-环己烷二胺、4,4’-亚甲基二(环己胺)、1,3-二(氨基甲基)环己烷、上述式(D-1)~(D-5)各自表示的化合物、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、3,6-二氨基吖啶、3,6-二氨基咔唑、N-甲基-3,6-二氨基咔唑、N-乙基-3,6-二氨基咔唑、N-苯基-3,6-二氨基咔唑、N,N’-二(4-氨基苯基)联苯胺、上述式(D-I)表示的化合物中的下述式(D-6)表示的化合物、上述式(D-II)表示的化合物中的下述式(D-7)表示的化合物、
上述式(D-III)表示的化合物中的十二烷氧基-2,4-二氨基苯、十五烷氧基-2,4-二氨基苯、十六烷氧基-2,4-二氨基苯、十八烷氧基-2,4-二氨基苯、十二烷氧基-2,5-二氨基苯、十五烷氧基-2,5-二氨基苯、十六烷氧基-2,5-二氨基苯、十八烷氧基-2,5-二氨基苯、下述式(D-8)~(D-16)各自表示的化合物以及上述式(D-IV)表示的化合物中的1,3-二(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷构成的群组中的至少一种(以下称为“其他特定二胺”)。
用于合成本发明液晶取向剂中所含的聚酰胺酸的二胺,优选相对于全部二胺,含有0.1摩尔%以上,更优选含有0.1~30摩尔%,特别优选含有0.1~20摩尔%上述式(A)表示的化合物。另外,本发明中使用的二胺,优选除上述式(A)表示的化合物以外,还含有如上所述的其他特定二胺。作为此时的其他特定二胺的使用比率,优选相对于全部二胺,为30摩尔%以上,更优选为50摩尔%以上,特别为80摩尔%以上。
[聚酰胺酸的合成]
本发明液晶取向剂中所含的聚酰胺酸,可以通过使四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应而制得。
供给聚酰胺酸合成反应的四羧酸二酐与二胺的使用比率,优选相对于二胺的1当量氨基,使四羧酸二酐的酸酐基为0.2~2当量的比率,更优选使其为0.3~1.2当量的比率。
聚酰胺酸的合成反应,优选在有机溶剂中,优选于-20~150℃、更优选于0~100℃的温度条件下,优选进行0.1~24小时,更优选进行0.1~12小时。这里,作为有机溶剂,只要是能够溶解生成的聚酰胺酸的溶剂,则对其没有特别的限制,可以列举例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷酰三胺等非质子性极性溶剂;间甲基酚、二甲苯酚、苯酚、卤代苯酚等酚性溶剂。有机溶剂的用量(a)优选为使四羧酸二酐和二胺化合物的总量(b)相对于反应溶液的总量(a+b)为0.1~30重量%的量。另外,当有机溶剂与下述的不良溶剂联用时,上述有机溶剂的用量(a),应当理解为有机溶剂与不良溶剂的合计用量的含义。
上述有机溶剂中,在不使生成的聚酰胺酸析出的范围内,还可以联用聚酰胺酸的不良溶剂醇类、酮类、酯类、醚类、卤代烃类、烃类等。作为这种不良溶剂的具体例子,可以列举例如甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三甘醇、乙二醇单甲醚、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、***、乙二醇甲醚、乙二醇***、乙二醇正丙醚、乙二醇异丙醚、乙二醇正丁醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇***乙酸酯、二甘醇二甲醚、二甘醇二***、二甘醇单甲醚、二甘醇单***、二甘醇单甲醚乙酸酯、二甘醇单***乙酸酯、四氢呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊醚等。
当将有机溶剂与不良溶剂联用时,不良溶剂的使用比率,可在生成的聚酰胺酸不析出的范围内进行适当地设定。优选相对于溶剂的总量为50重量%以下,更优选为40重量%以下,进一步优选为30重量%以下。
如上所述,得到溶解了聚酰胺酸的反应溶液。可以进行将该反应溶液直接供给液晶取向剂的配制,也可以进行将反应溶液中所含的聚酰胺酸分离出来后供给液晶取向剂的配制,或者也可以进行将分离出的聚酰胺酸精制后再供给液晶取向剂的配制。聚酰胺酸的分离,可以通过将上述反应溶液投入到大量的不良溶剂中,得到析出物,再在减压下干燥该析出物的方法,或者将反应溶液用蒸发器减压馏出的方法进行。另外,通过进行一次或者几次使该聚酰胺酸再次溶解于有机溶剂中,然后用不良溶剂使其析出的方法,或者用蒸发器减压馏出的工序,可以精制聚酰胺酸。
[聚酰亚胺]
本发明液晶取向剂中可以包含的聚酰亚胺,可以通过将如上所述的聚酰胺酸脱水闭环酰亚胺化而制得。
作为上述聚酰亚胺的合成中使用的四羧酸二酐,可以列举与上述聚酰胺酸的合成中所用的四羧酸二酐相同的化合物。优选的四羧酸二酐的种类及其优选的使用比率也与聚酰胺酸的情形相同。
作为用于合成本发明液晶取向剂中所含的聚酰亚胺的二胺,可以列举与上述聚酰胺酸的合成中所用的二胺化合物相同的二胺。即,本发明液晶取向剂中所含的聚酰亚胺的合成中所用的二胺,含有上述式(A)表示的化合物,可以仅使用上述式(A)表示的化合物,也可以将上述式(A)表示的化合物与上述其他二胺联用。优选的其他二胺的种类以及各二胺的优选使用比率也与聚酰胺酸的情形相同。
本发明液晶取向剂中所含的聚酰亚胺,可以是原料聚酰胺酸所具有的酰胺酸结构全部脱水闭环的完全酰亚胺化物,也可以是仅部分酰胺酸结构脱水闭环、酰胺酸结构与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。
本发明液晶取向剂中所含的聚酰亚胺,其酰亚胺化率优选为30%以上,更优选为80%以上,特别优选为85%以上。
上述酰亚胺化率,是指相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构数与酰亚胺环结构数的合计数量,酰亚胺环结构数所占的比率用百分率表示的值。此时,酰亚胺环的一部分还可以是异酰亚胺环。酰亚胺化率可以通过将聚酰亚胺溶于适当的氘代溶剂(例如氘代二甲基亚砜)中,以四甲基硅烷为基准物质,在室温下测定1H-NMR,由测定结果按照下述公式(I)求出。
酰亚胺化率(%)=(1-A1/A2×α)×100 (I)
(公式(I)中,A1为化学位移10ppm附近出现的源于NH基质子的峰面积,A2为源于其他质子的峰面积,α为相对于聚酰亚胺前体(聚酰胺酸)中的1个NH基的质子,其他质子的个数比率)。
聚酰胺酸的脱水闭环,优选(i)通过加热聚酰胺酸的方法,或者(ii)通过将聚酰胺酸溶于有机溶剂中,向该溶液中加入脱水剂和脱水闭环催化剂并根据需要加热的方法进行。
上述(i)的加热聚酰胺酸的方法中的反应温度,优选为50~200℃,更优选为60~170℃。当反应温度不足50℃时,则脱水闭环反应不能进行充分,若反应温度超过200℃,则会出现所得聚酰亚胺的分子量下降的情况。反应时间优选为1.0~24小时,更优选为1.0~12小时。
另外,在上述(ii)的在聚酰胺酸溶液中添加脱水剂和脱水闭环催化剂的方法中,作为脱水剂,可以使用例如醋酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脱水剂的用量,根据所需的酰亚胺化率而定,优选相对于聚酰胺酸的1摩尔酰胺酸结构为0.01~20摩尔。另外,作为脱水闭环催化剂,可以使用例如吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等叔胺。但是,并不局限于这些。脱水闭环催化剂的用量,相对于1摩尔所用脱水剂,优选为0.01~10摩尔。上述脱水剂、脱水闭环催化剂的用量越多,则可使酰亚胺化率越高。作为脱水闭环反应中所用的有机溶剂,可以列举作为聚酰胺酸的合成中所用溶剂而例示的有机溶剂。脱水闭环反应的反应温度,优选为0~180℃,更优选为10~150℃。反应时间优选为1.0~24小时,更优选为1.0~12小时。
上述方法(i)中制得的聚酰亚胺,可以将其直接供给液晶取向剂的配制,或者也可以将制得的聚酰亚胺精制后再供给液晶取向剂的配制。另外,在上述方法(ii)中,得到含聚酰亚胺的反应溶液。该反应溶液,可以将其直接供给液晶取向剂的配制,也可以从反应溶液中除去脱水剂和脱水闭环催化剂之后供给液晶取向剂的配制,还可以将聚酰亚胺分离出来后供给液晶取向剂的配制,或者也可以将分离的聚酰亚胺精制后再供给液晶取向剂的配制。从反应溶液中除去脱水剂和脱水闭环催化剂,可以采用例如溶剂置换等方法。聚酰亚胺的分离、精制,可以采取与以上作为聚酰胺酸的分离、精制方法所描述的同样的操作而进行。
-末端修饰型的聚合物-
本发明液晶取向剂中可以包含的聚酰胺酸或聚酰亚胺还可以是进行了分子量调节的末端修饰型聚合物。通过使用末端修饰型的聚合物,可以在不损害本发明效果的前提下进一步改善液晶取向剂的涂敷性能等。这种末端修饰型聚合物可以通过在聚酰胺酸的合成时,向聚合反应体系中加入分子量调节剂而进行。作为分子量调节剂,可以列举单酐、单胺化合物、单异氰酸酯化合物等。
作为上述单酐,可以列举例如马来酸酐、邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、正癸基琥珀酸酐、正十二烷基琥珀酸酐、正十四烷基琥珀酸酐、正十六烷基琥珀酸酐等。作为上述单胺化合物,可以列举例如苯胺、环己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一烷胺、正十二烷胺、正十三烷胺、正十四烷胺、正十五烷胺、正十六烷胺、正十七烷胺、正十八烷胺、正二十烷胺等。作为上述单异氰酸酯化合物,可以列举例如异氰酸苯酯、异氰酸萘基酯等。
分子量调节剂的使用比率,相对于100重量份聚酰胺酸合成时所使用的四羧酸二酐和二胺的合计量,优选为30重量份以下,更优选为20重量份以下。
-溶液粘度-
如上制得的聚酰胺酸或聚酰亚胺,优选当配成浓度为10重量%的溶液时,具有20~800mPa·s的溶液粘度,更优选具有30~500mPa·s的溶液粘度。
上述聚合物的溶液粘度(mPa·s),是对采用该聚合物的良溶剂(例如γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)配成的10重量%浓度的聚合物溶液,用E型旋转粘度计在25℃下测定的值。
<其他添加剂>
本发明的液晶取向剂含有选自如上所述的聚酰胺酸及其酰亚胺化而成的聚酰亚胺构成的群组中至少一种作为必需成分,根据需要还可以含有其他成分。作为这种其他成分,可以列举例如其他聚合物、分子内具有至少一个环氧基的化合物(以下称为“环氧基化合物”)、官能性硅烷化合物等。
上述其他聚合物可以是为了改善溶液性能和电学性能而使用。这种其他聚合物,是使四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应而制得的聚酰胺酸及使该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺以外的聚合物,例如可以列举使四羧酸二酐与不含上述式(A)表示的化合物的二胺反应而制得的聚酰胺酸(以下称为“其他聚酰胺酸”)、使该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺(以下称为“其他聚酰亚胺”)、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。其中,优选其他聚酰胺酸或其他聚酰亚胺,更优选其他聚酰胺酸。
其他聚合物的使用比率,相对于聚合物的合计量(是指上述四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应制得的聚酰胺酸及该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺以及其他聚合物的合计量。下同),优选为50重量%以下,更优选为0.1~40重量%,进一步优选为0.1~30重量%。
作为上述环氧基化合物,优选的可以列举例如乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-二(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、N,N-二缩水甘油基-苄胺、N,N-二缩水甘油基-氨基甲基环己烷等。这些环氧基化合物的混合比率,相对于100重量份聚合物的合计量,优选为40重量份以下,更优选为0.1~30重量份。
作为上述官能性硅烷化合物,可以列举例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三亚乙基三胺、N-三甲氧基硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基硅烷-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-二(氧乙烯基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-二(氧乙烯基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
这些官能性硅烷化合物的混合比率,相对于100重量份聚合物合计量,优选为40重量份以下。
本发明的液晶取向剂是将选自如上所述的聚酰胺酸和聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物以及根据需要任选配合的其他添加剂优选溶解含于有机溶剂中而构成的。
作为本发明液晶取向剂中可以使用的有机溶剂,可以列举例如N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇甲醚、乙二醇***、乙二醇正丙醚、乙二醇异丙醚、乙二醇正丁醚(丁基溶纤剂)、乙二醇二甲基醚、乙二醇***乙酸酯、二甘醇二甲醚、二甘醇二***、二甘醇单甲醚、二甘醇单***、二甘醇单甲醚乙酸酯、二甘醇单***乙酸酯、二异丁基酮、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊醚等。它们可以单独使用,或者也可以两种以上混合使用。
本发明液晶取向剂中的固体含量浓度(液晶取向剂中除溶剂以外的成分的合计重量占液晶取向剂总重量的比率)考虑粘性、挥发性等而适当地选择,优选为1~10重量%的范围。也就是说,本发明的液晶取向剂,如下所述涂敷于基板表面,优选通过加热形成作为液晶取向膜的涂膜,当固体含量浓度不足1重量%时,则该涂膜的厚度过小而不能获得良好的液晶取向膜;另一方面,当固体含量浓度超过10重量%时,则涂膜厚度过厚而不能获得良好的液晶取向膜,并且,液晶取向剂的粘性增大,导致涂敷性能变差。
特别优选的固体含量浓度范围,根据将液晶取向剂涂敷于基板时所采用的方法而不同。例如,当采用旋涂法时,特别优选固体含量浓度为1.5~4.5重量%的范围。当采用印刷法时,特别优选使固体含量浓度为3~9重量%的范围,这样,可以使溶液粘度落在12~50mPa·s的范围。当采用喷墨法时,特别优选使固体含量浓度为1~5重量%的范围,这样,可以使溶液粘度落在3~15mPa·s的范围。
配制本发明液晶取向剂时的温度,优选为0℃~200℃,更优选为20℃~60℃。
<液晶显示元件>
本发明的液晶显示元件具有由如上所述的本发明液晶取向剂形成的液晶取向膜。
本发明的液晶显示元件可以通过例如以下(1)~(3)的工序制造。对于工序(1),所使用的基板、液晶取向剂的优选涂敷方法和涂敷液晶取向剂后的加热温度根据所需的工作模式而不同。工序(2)和(3)是各种工作模式中通用的。
(1)首先,通过在基板上涂敷本发明的液晶取向剂,接着加热涂敷面,而在基板上形成涂膜。
(1-1)当制造TN型、STN型或VA型液晶显示元件时,以两块设有形成图案的透明导电膜的基板作为一对,优选采用胶版印刷法、旋涂法或喷墨印刷法,在其各个形成透明导电膜的面上分别涂敷本发明的液晶取向剂,接着,通过加热各涂敷面而形成涂膜。这里,作为基板,可以使用例如浮法玻璃、钠钙玻璃等玻璃;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚(脂环式烯烃)等塑料制透明基板。作为基板一面上设置的透明导电膜,可以使用氧化锡(SnO2)制的NESA膜(美国PPG公司注册商标)、氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)制的ITO膜等,形成图案的透明导电膜的获得,可采用例如在形成无图案的透明导电膜后通过光刻蚀形成图案的方法、或者在透明导电膜形成时采用具有所需图案的掩模的方法等。在液晶取向剂的涂敷时,为了进一步改善基板表面和透明导电膜与涂膜的粘合性,还可以在基板表面中的要形成涂膜的面上,进行预先涂敷官能性硅烷化合物、官能性钛化合物等的前处理。
液晶取向剂涂敷后的加热温度优选为30~300℃,更优选为40~250℃,加热时间优选为1~60分钟,更优选为10~30分钟。形成的涂膜的厚度优选为0.001~1μm,更优选为0.005~0.5μm。
(1-2)另一方面,当制造IPS型液晶显示元件时,优选采用辊涂法、旋涂法或喷墨印刷法,在设有形成梳齿形图案的透明导电膜的基板的导电膜形成面上,以及没有设置导电膜的对向基板的一面上,分别涂敷本发明的液晶取向剂,然后加热各涂敷面而形成涂膜。
此时所使用的基板和透明导电膜的材料、透明导电膜图案的形成方法以及对基板的前处理与上述(1-1)相同。
涂敷液晶取向剂后的加热温度优选为80~300℃,更优选为120~250℃,加热时间优选为1~60分钟,更优选为10~30分钟。
形成的涂膜的优选厚度与上述(1-1)相同。
对于上述(1-1)和(1-2)的任一情形,本发明的液晶取向剂均通过涂敷后除去有机溶剂而形成作为取向膜的涂膜,当本发明的液晶取向剂中含有聚酰胺酸或者同时存在酰亚胺环结构和酰胺酸结构的酰亚胺化聚合物时,还可以在形成涂膜后通过进一步加热使其进行脱水闭环反应,以形成进一步酰亚胺化的涂膜。
(2)当采用本发明的方法制造的液晶显示元件为VA型液晶显示元件时,如上形成的涂膜可以直接作为液晶取向膜使用,也可以根据需要进行如下所述的打磨处理后再供给使用。
另一方面,当制造VA型以外的液晶显示元件时,通过对如上形成的涂膜进行打磨处理而制成液晶取向膜。
打磨处理可以通过采用缠有例如尼龙、人造纤维、棉花等纤维制的布的辊对如上形成的涂膜面以一定方向摩擦而进行。这样,赋予涂膜以液晶分子取向能,制成液晶取向膜。
另外,通过对如上形成的液晶取向膜,进行例如专利文献5(日本特开平6-222366号公报)或专利文献6(日本特开平6-281937号公报)中所示的、对液晶取向膜的部分照射紫外线而使液晶取向膜的部分区域的预倾角发生改变的处理,或者进行专利文献7(日本特开平5-107544号公报)中所示的、在液晶取向膜表面上部分地形成抗蚀膜后,以与先前打磨处理不同的方向进行打磨处理后除去抗蚀膜的处理,使液晶取向膜每一区域具有不同的液晶取向能,这样能够改善所得液晶显示元件的视场性能。
(3)预制两块如上形成液晶取向膜的基板,通过在相对设置的两块基板间布置液晶,制造液晶盒。这里,当对涂膜进行了打磨处理时,两块基板以各涂膜的打磨方向相互成规定的角度例如垂直或逆平行而相对地设置。
液晶盒的制造,可以列举例如以下的两种方法。
第一种方法,是以前已知的方法。首先,通过将两块基板通过间隙(盒间隙)相对地设置,使各自的液晶取向膜相对向,将两块基板的周边部位用密封剂贴合,向由基板表面和密封剂围成的盒间隙内注充液晶后,封闭注入孔,即可制得液晶盒。
第二种方法,是被称作为ODF(One Drop Fill)方式的方法。在形成液晶取向膜的两块基板中的一块基板上的规定部位,涂敷例如紫外线固化性密封剂材料,再在液晶取向膜面上滴下液晶后,贴合另一块基板,使液晶取向膜相对向,然后对基板整面照射紫外线,使密封剂固化,即可制得液晶盒。
在采用任一方法的情况下,均需通过对如上制造的液晶盒进一步进行加热至所用液晶呈各向同性相的温度后,缓慢冷却至室温,来消除液晶注入时的流动取向。
然后,通过在液晶盒的外侧表面上贴合偏振片,即可制得本发明的液晶显示元件。
这里,作为密封剂,可以使用例如含作为固化剂和分隔物的氧化铝球的环氧树脂等。
作为上述液晶,可以列举例如向列型液晶、碟状型液晶等。其中优选向列型液晶。当为VA型液晶盒时,优选具有负介电各向异性的向列型液晶,可以使用例如二氨基苯类液晶、哒嗪类液晶、希夫氏碱类液晶、氧化偶氮基类液晶、联苯类液晶、苯基环己烷类液晶等。当为TN型液晶盒或STN型液晶盒时,优选具有正介电各向异性的向列型液晶,可以使用例如联苯类液晶、苯基环己烷类液晶、酯类液晶、三联苯类液晶、联苯基环己烷类液晶、嘧啶类液晶、二氧六环类液晶、双环辛烷类液晶、立方烷类液晶等。这些液晶中还可以进一步添加例如氯化胆甾醇、胆甾醇壬酸酯、胆甾醇碳酸酯等胆甾型液晶;以商品名C-15、CB-15(メルク公司生产)销售的手性剂;对癸氧基苯亚甲基-对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等铁电性液晶等而进行使用。
作为液晶盒外表面上贴合的偏振片,可以列举将聚乙烯醇延伸取向同时吸收碘所得的称作为“H膜”的偏振膜夹在醋酸纤维保护膜中而制成的偏振片,或者H膜自身制成的偏振片。
【实施例】
以下,通过实施例对本发明进行更具体的说明,但是本发明并不局限于这些实施例。以下聚合物的溶液粘度均为采用E型粘度计在25℃下测定的值。
<上述式(A)表示的化合物的合成例>
合成例1
按照下述合成路线1,合成了N,N-二辛基-1,2,4-苯三胺。
合成路线1
在氮气环境下,在300ml的三颈烧瓶中,将11.2g(0.06摩尔)2,4-二硝基氟苯、10.0g(0.066摩尔)氟化铯、14.5g(0.6摩尔)二正辛基胺进行混合,向其中加入60ml二甲亚砜,搅拌得到溶液。将该溶液在氮气下于110℃下加热搅拌6小时进行反应。反应结束后,向反应混合物中加入200ml氯仿,用100ml离子交换水萃取洗涤4次。将有机层用硫酸镁脱水后,通过过滤将其除去。浓缩滤液,进一步除去溶剂,得到23.7g二硝基中间体。
然后,在氮气环境下,向300ml的三颈烧瓶中加入12.2g(0.03摩尔)根据以上合成的二硝基中间体、10.9g钯碳(Pd/C)再加入180ml乙醇,在70℃下搅拌1小时。然后滴加18.4ml肼一水合物后,在氮气下于80℃搅拌3小时使其反应。反应结束后,通过过滤除去催化剂,浓缩滤液,除去溶剂。将所得的粘性液体通过柱层析(氯仿/丙酮=10/1(体积比))进行精制,再浓缩及除去溶剂,得到7.1g N,N-二辛基-1,2,4-苯三胺。
该化合物的1H-NMR谱图如图1所示。
<其他聚酰胺酸的合成例>
合成例2
将作为四羧酸二酐的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐98g(0.50摩尔)和均苯四酸二酐109g(0.50摩尔),作为二胺的4,4’-二氨基二苯基甲烷198g(1.0摩尔)溶于230g N-甲基-2-吡咯烷酮和2060g γ-丁内酯组成的混合溶剂中,在40℃下进行3小时反应后,追加1350gγ-丁内酯,得到含10重量%聚酰胺酸(A-1)的溶液约4000g。该溶液的溶液粘度为125mPa·s。
合成例3
将作为四羧酸二酐的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐196g(1.0摩尔),作为二胺的2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯212g(1.0摩尔)溶于370g N-甲基-2-吡咯烷酮和3300g γ-丁内酯组成的混合溶剂中,在40℃下进行3小时反应后,得到含聚酰胺酸(A-2)的溶液约4000g。该溶液的溶液粘度为160mPa·s。
<聚酰亚胺的合成>
合成例4
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐11.2g(0.050摩尔)和1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮15.7g(0.050摩尔),作为二胺的对苯二胺9.0g(0.084摩尔)、1,3-二(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷2.5g(0.010摩尔)和以上合成例1中制得的N,N-二辛基-1,2,4-苯三胺1.7g(0.0050摩尔),以及作为单胺的苯胺0.28g(0.0030摩尔)溶于96g N-甲基-2-吡咯烷酮中,在60℃下进行6小时反应,得到含聚酰胺酸的溶液。取少量所得聚酰胺酸溶液,加入N-甲基-2-吡咯烷酮,配成聚酰胺酸浓度为10重量%的溶液,测定的溶液粘度为60mPa·s。
然后,向所得聚酰胺酸溶液中追加270g N-甲基-2-吡咯烷酮,再加入40g吡啶和41g醋酸酐,在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,通过将体系内的溶剂用新的γ-丁内酯进行溶剂置换(在此操作中将脱水闭环反应中使用的吡啶和醋酸酐除去至体系外),得到含有15重量%酰亚胺化率约为95%的聚酰亚胺(B-1)的溶液约250g。取少量所得聚酰亚胺溶液,加入γ-丁内酯,配成聚酰亚胺浓度为6.0重量%的溶液,测定的溶液粘度为16mPa·s。
<液晶取向剂的配制和评价>
实施例1
(I)液晶取向剂的配制
将上述合成例2中制得的含聚酰胺酸(A-1)的溶液和上述合成例4中制得的含聚酰亚胺(B-1)的溶液,以聚酰胺酸(A-1)∶聚酰亚胺(B-1)=80∶20(重量比)进行混合,向其中加入γ-丁内酯(BL)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和丁基溶纤剂(BC),在相对于100重量份聚合物的合计量,加入10重量份作为环氧基化合物的N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷,充分搅拌,配成BL∶NMP∶BC=71∶17∶12(重量比)、固体含量浓度为6.0重量%的溶液。将该溶液用孔径为1μm的滤器过滤,配制出液晶取向剂。
(II)液晶取向剂的评价
(1)印刷性的评价
将以上配制的液晶取向剂,采用液晶取向膜印刷机(日本写真印刷(株)制造)涂敷于带有ITO膜制透明电极的玻璃基板的透明电极面上,在80℃的加热板上加热1分钟(预烘焙)除去溶剂后,再在200℃的加热板上加热10分钟(后烘焙),形成平均膜厚为的涂膜。将该涂膜在20倍倍率的显微镜下进行观察,调查有无印刷不均和气眼,此时没有观察到印刷不均和针眼,印刷性为良好。
(2)涂膜的膜厚均一性的评价
对以上形成的涂膜,采用探针式膜厚计(KLAテンコ一ル公司制造)分别测定基板中央部位的膜厚和自基板外侧边缘向中央靠近15mm位置的膜厚。两者膜厚之差为以下的,膜厚均一性评价为“良好”,膜厚之差超过的,膜厚均一性评价为“不合格”,此时涂膜均一性为良好。
(3)液晶盒的制造
采用液晶取向膜印刷机(日本写真印刷(株)制造),将以上配制的液晶取向剂涂敷在带有ITO膜制透明电极的玻璃基板的透明电极面上,在80℃的加热板上加热1分钟(预烘焙)除去溶剂后,再在200℃的加热板上加热10分钟(后烘焙),形成平均膜厚为的涂膜。
采用装有缠绕人造纤维布的辊的打磨机,在辊转速为500rpm、操作台移动速度为3cm/秒,绒毛挤入长度为0.4mm的条件下,对该涂膜进行打磨处理,产生液晶取向能。然后,在超纯水中用超声波洗涤1分钟,再在100℃的洁净烘箱中干燥10分钟,得到具有液晶取向膜的基板。重复该操作,制作一对(两块)具有液晶取向膜的基板。
然后,在上述一对基板的具有液晶取向膜的各外缘上,涂敷加入了直径为5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘合剂后,使液晶取向膜面相对向地重合并压合,使粘合剂固化。接着,通过液晶注入口向一对基板间填充向列型液晶(メルク公司生产,MLC-6221)后,用丙烯酸类光固化粘合剂将液晶注入口封闭,制造出液晶盒。
(4)耐热稳定性的评价
在70℃的环境温度下,对以上制造的液晶盒施加500小时叠加了6.0V交流电(峰-峰)的30Hz、3.0V的矩形波,500小时过后,目测观察液晶盒,没有发现显示不合格时耐热稳定性评价为“良好”,发现显示不合格时耐热稳定性评价为“不合格”,此时该液晶盒的耐热稳定性为良好。
实施例2
在实施例1中,除了使用以上合成例3中制得的含聚酰胺酸(A-2)的溶液代替的含聚酰胺酸(A-1)的溶液以外,与实施例1同样地配制液晶取向剂,并进行评价,此时涂膜上没有观察到印刷不均和气孔,印刷性为良好,并且涂膜的膜厚均一性和所得液晶盒的耐热稳定性均为良好。
Claims (6)
1、一种液晶取向剂,其特征在于包含选自聚酰胺酸和使该聚酰胺酸脱水闭环而成的聚酰亚胺构成的群组中的至少一种聚合物,该聚酰胺酸由四羧酸二酐与含有下述式(A)表示的化合物的二胺反应而制得,
式(A)中,RI和RII各自独立地为碳原子数为1~30的烷基。
2、权利要求1所述的液晶取向剂,其中上述聚合物为聚酰亚胺,其酰亚胺化率为30%以上。
3、一种液晶显示元件,其特征在于具有由权利要求1或2所述的液晶取向剂形成的液晶取向膜。
4、一种聚酰胺酸,由四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应制得。
5、一种聚酰亚胺,通过将由四羧酸二酐与含有上述式(A)表示的化合物的二胺反应所制得的聚酰胺酸脱水闭环而制得。
6、上述式(A)表示的化合物。
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