CN103911163B - 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件。本发明提供一种用来获得以高水平兼具耐摩擦性与液晶取向性的液晶取向膜的液晶取向剂。本发明的液晶取向剂的特征在于:含有聚合物(A)及下述式(B)所表示的化合物(B)。(式(B)中,2个X1分别独立地为含有选自以下基团的一价有机基:具有环氧乙基结构的基团、具有氧杂环丁基结构的基团及具有(甲基)丙烯酰氧基的基团;X2为含有亚烷基的二价有机基)。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶取向剂。详细来说,本发明涉及一种形成以高水平兼具良好的液晶取向性与高度的耐摩擦性的液晶取向膜的液晶取向剂。
背景技术
于液晶显示元件中,已开发出电极构造、所使用的液晶分子的物性、制造工序等不同的各种驱动方式,例如已知扭曲向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭曲向列(Super-Twisted Nematic,STN)型、垂直取向(Vertical Alignment,VA)型、多域垂直取向(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)型、共面切换(In-Plane Switching,IPS)型、边缘场切换(Fringe Field Switching,FFS)型、聚合物稳定取向(Polymer-Sustained Alignment,PSA)型等的液晶显示元件。
这些液晶显示元件具备液晶取向膜以使液晶分子取向。关于液晶取向膜的材料,从耐热性、机械强度、与液晶的亲和性等各种特性良好的方面来说,通常使用包含聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚硅氧烷等聚合物的被膜。这里,在使液晶分子水平取向而使用的驱动方式(例如TN型、IPS型、FFS型等)中,为了对形成在基板上的被膜赋予液晶取向能力,实施摩擦处理工序。摩擦处理为用布摩擦被膜表面的工序,通常利用以下方法来进行:将有毛的布卷绕在辊上,一面将该辊按压在被膜上并使其旋转,一面使基板与辊相对移动。而且,通过调整辊的转速、毛的压入长度、基板与辊的相对移动速度等,可以控制摩擦强度(专利文献1及专利文献2)。
通常,若增加摩擦强度则表现出更强的液晶取向性,不易产生由残像所致的显示不良。但是若过度增加摩擦强度,则对被膜与布之间施加过大的力,因此有时在被膜及布上产生剥离物,该剥离物再附着于被膜上。这种剥落物的再附着会引起液晶显示元件成品的显示不良,因此会引起液晶取向膜制造工序的良率降低。
近年来,普遍将液晶显示元件应用于电视用途;
家庭影院(home theater)用途、网络电视(Television,TV)等的相关设备(例如视频光碟***(video disk system)、万能音频***(total audio system)、网络连接型卡拉OK等)也已变得普遍;除此以外,
机场、车站、街头的信息显示器(information display)及广告用显示器的普及正在推进。因此,对于液晶显示元件来说,也正在推进视听时间的扩大、背光(Back light)的高强度化,因此耐残像性的要求与以前相比越发严格。虽然像上文所述那样,为了改善残像特性只要增加摩擦强度即可,但如此会产生被膜及布的剥离的问题。
为了改善这种窘境(dilemma),已尝试了在液晶取向剂中加入添加剂来提高耐摩擦性。例如在专利文献3中所说明,含有聚合物及多官能性环氧化合物的液晶取向剂形成具有高度的耐摩擦性的被膜。根据该技术,被膜的耐摩擦性确实提高,但液晶取向性会受损。
像这样,在现有技术中,良好的液晶取向性与高度的耐摩擦性处于权衡(trade-off)的关系,以适于实际应用的水平兼具有这些性能的材料尚不为人所知。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2007-256485号公报
[专利文献2]日本专利特开2009-104059号公报
[专利文献3]国际公开第2008/114846号
[专利文献4]日本专利特开2010-97188号公报
[专利文献5]国际公开第2009/096598号
发明内容
本发明是为了改善像上文所述那样的现有技术的现状而成。因此,本发明的主要目的在于提供一种液晶取向剂,该液晶取向剂是用来获得以高水平兼具耐摩擦性与液晶取向性的液晶取向膜。
本发明的所述目的及优点是通过以下的液晶取向剂来达成,
所述液晶取向剂的特征在于含有聚合物(A)及
下述式(B)所表示的化合物(B),
[化1]
(式(B)中,2个X1分别独立地为含有选自以下基团的一价有机基:具有环氧乙基(oxiranyl)结构的基团、具有氧杂环丁基(oxetanyl)结构的基团及具有(甲基)丙烯酰氧基(methacryloxy)的基团;
X2为含有亚烷基的二价有机基)。
[发明的效果]
本发明的液晶取向剂形成以高水平兼具耐摩擦性与液晶取向性的被膜,因此即便在应用到具备高强度的背光的液晶显示元件中而供长时间视听的情况下,显示品质的降低也极少,长期可靠性变优异。
使用本发明的液晶取向剂所制造的液晶显示元件可以有效地应用于各种装置中,例如可以用于钟、掌上游戏机、文字处理器(word processor)、笔记本电脑、汽车导航***(car navigation system)、摄像机(camcorder)、个人数字助理(Personal DigitalAssistant,PDA)、数码相机(digital camera)、手机、智能手机(smart phone)、各种监视器、液晶电视等的显示装置中。
具体实施方式
像上文所述那样,本发明的液晶取向剂含有聚合物(A)及化合物(B)。
以下,对本发明的液晶取向剂中的必需成分及视需要而任意调配的其他成分依次进行说明。
<聚合物(A)>
本发明的聚合物(A)并无特别限制,优选的聚合物(A)例如可以举出:聚酰胺酸、聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、纤维素衍生物、聚缩醛(polyacetal)、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。这些聚合物中,更优选使用选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物及聚酰胺酸酯所组成的群组中的至少一种聚合物。这些聚合物特别优选的是具有来源于以下化合物的结构:选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种化合物。
以下,对这些优选的聚合物依次进行说明。
[聚酰胺酸]
作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸例如可以通过使四羧酸二酐与二胺反应来合成。
用于合成本发明的聚酰胺酸的四羧酸二酐例如可以举出:脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。关于这些四羧酸二酐的具体例,
脂肪族四羧酸二酐例如可以举出1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐等;
脂环式四羧酸二酐例如可以举出:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[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)-萘并[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-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、环己烷四羧酸二酐等;
芳香族四羧酸二酐例如可以举出均苯四甲酸二酐、4,4’-氧双邻苯二甲酸二酐等;除此以外,
可以举出专利文献4(日本专利特开2010-97188号公报)中记载的四羧酸二酐,优选的是使用选自这些四羧酸二酐中的一种以上。
从所得的聚酰胺酸对溶剂的溶解性及所形成的液晶取向膜的透明性等观点来看,用于合成聚酰胺酸的四羧酸二酐优选的是含有脂环式四羧酸二酐。该脂环式四羧酸二酐更优选的是选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[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)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种;
特别优选的是选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种。
因此,本发明的聚酰胺酸特别优选的是具有来源于以下化合物的结构:选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种化合物。
用于合成本发明的聚酰胺酸的四羧酸二酐优选的是相对于四羧酸二酐的总量而使用10摩尔%以上的如上所述的脂环式四羧酸二酐,更优选的是使用20摩尔%以上的如上所述的脂环式四羧酸二酐,进而优选的是使用50摩尔%以上的如上所述的脂环式四羧酸二酐,特别优选的是使用75摩尔%以上的如上所述的脂环式四羧酸二酐,尤其优选的是使用80摩尔%以上的如上所述的脂环式四羧酸二酐,其中尤其优选85摩尔%以上。
用于合成本发明的聚酰胺酸的二胺例如可以举出:脂肪族二胺、脂环式二胺、芳香族二胺、二氨基有机硅氧烷等。关于这些二胺的具体例,脂肪族二胺例如可以举出:间二甲苯二胺、1,3-丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺等;
脂环式二胺例如可以举出:1,4-二氨基环己烷、4,4’-亚甲基双(环己基胺)、1,3-双(氨基甲基)环己烷等。
芳香族二胺可以分类为具有液晶取向性基的芳香族二胺及不具有液晶取向性基的芳香族二胺。这里,所谓液晶取向性基,可以举出:具有类固醇(steroid)结构的基团、具有碳数4以上的烷基的基团、具有碳数4以上的烷氧基的基团、具有碳数1以上的氟烷基的基团、具有碳数1以上的氟烷氧基的基团、选自苯环及环己烷环中的2个以上的环结构直接或经由结合基连结而成的基团、及具有多个这些基团的基团等。
具有这种液晶取向性基的芳香族二胺的具体例例如可以举出:胆甾烷氧基-3,5-二氨基苯(cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene)、胆甾烯氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷氧基-2,4-二氨基苯、胆甾烯氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烯基酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-双(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷、3,6-双(4-氨基苯氧基)胆甾烷、4-(4’-三氟甲氧基苯甲酰氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、4-(4’-三氟甲基苯甲酰氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基环己基)环己烷、1,3-二氨基-4-十八烷氧基苯、3-(3,5-二氨基苯甲酰氧基)胆甾烷、3,6-双(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷、下述式(D-1)所表示的化合物等。
[化2]
(式(D-1)中,XI及XII分别独立地为单键、-O-、-COO-或OCO-,RI及RII分别独立地为碳数1~3的烷烃二基(alkane diyl),a为0或1,b为0~2的整数,c为1~20的整数,n为0或1。其中,a及b不同时为0)
基团“-CcH2c+1”的具体例例如可以举出:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等。二氨基苯基中的2个氨基优选的是相对于其他基团而位于2,4-位或3,5-位。
所述式(D-1)所表示的化合物的具体例例如可以举出下述式(D-1-1)~式(D-1-5)各自所表示的化合物等。
[化3]
不具有液晶取向性基的芳香族二胺的具体例例如可以举出:对苯二胺(p-phenylenediamine)、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基硫醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-双(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-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4’-(对亚苯基二异亚丙基)双苯胺、4,4’-(间亚苯基二异亚丙基)双苯胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、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’-双(4-氨基苯基)-联苯胺、N,N’-双(4-氨基苯基)-N,N’-二甲基联苯胺、1,4-双-(4-氨基苯基)-哌嗪、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺、(4-氨基苯基)-4-氨基苯甲酸酯、1,3-双(N-(4-氨基苯基)哌啶-4-基)丙烷、己二酸双(4-氨基苯乙基)酯、3,5-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺、4-氨基苄基胺、3-氨基苄基胺等。
所述二氨基有机硅氧烷例如可以举出1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等。
用于合成本发明的聚酰胺酸的二胺除了所述二胺以外,可以使用专利文献4(日本专利特开2010-97188号公报)中记载的二胺。
用于合成本发明的聚酰胺酸的二胺优选的是使用选自所述二胺中的一种以上。
用于合成本发明的聚酰胺酸的二胺优选的是相对于所有二胺而含有30摩尔%以上的芳香族二胺,更优选的是含有50摩尔%以上的芳香族二胺,特别优选的是含有80摩尔%以上的芳香族二胺。
在将本发明的液晶取向剂应用于TN型或STN型的液晶显示元件中的情况下,用于合成聚酰胺酸的二胺优选的是相对于所有二胺而以20摩尔%以下的比例含有具有液晶取向性基的芳香族二胺,更优选的是以2摩尔%~15摩尔%的范围含有具有液晶取向性基的芳香族二胺,特别优选的是以10摩尔%~15摩尔%的范围含有具有液晶取向性基的芳香族二胺。另一方面,在将本发明的液晶取向剂应用于IPS型或FFS型的液晶显示元件中的情况下,用于合成聚酰胺酸的二胺优选的是相对于所有二胺而将具有液晶取向性基的芳香族二胺的使用比例设定为5摩尔%以下的范围,更优选的是设定为3摩尔%以下的范围,尤佳为不含该具有液晶取向性基的芳香族二胺。
作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸可以通过以下方式来合成:按照众所周知的方法,使如上所述的四羧酸二酐及二胺与视需要而使用的适当的分子量调节剂(例如酸单酐(acid monoanhydride)、单胺化合物、单异氰酸酯化合物等)一起在适当的有机溶剂中进行反应。
供于聚酰胺酸的合成反应的四羧酸二酐与二胺的使用比例优选的是相对于二胺的氨基1当量而四羧酸二酐的酸酐基成为0.2当量~2当量的比例,更优选的是四羧酸二酐的酸酐基成为0.3当量~1.2当量的比例。而且,聚酰胺酸的合成反应优选的是在有机溶剂中进行。此时的反应温度优选-20℃~150℃,更优选0℃~100℃。而且,反应时间优选0.1小时~24小时,更优选0.5小时~12小时。
反应中使用的有机溶剂例如可以举出:非质子性极性溶剂、酚系溶剂、醇、酮、酯、醚、卤化烃、烃等。
关于有机溶剂的具体例,非质子性极性溶剂例如可以举出:N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)、N-乙基-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(hexamethylphosphoric triamide)、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺等;酚系溶剂例如可以举出:苯酚、间甲酚、二甲苯酚、卤化苯酚等;
醇例如可以举出:甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇、乙二醇单甲醚等;酮例如可以举出:丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等;酯例如可以举出:乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、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、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二丙酮醇等;
醚例如可以举出:二***、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、乙二醇二甲醚、乙二醇***乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单***、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单***乙酸酯、四氢呋喃、二异戊醚等;
卤化烃例如可以举出:二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等;烃例如可以举出:己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等。
这些有机溶剂中,优选的是使用选自由非质子性极性溶剂及酚系溶剂所组成的群组(第一群组的有机溶剂)中的一种以上,或选自第一群组的有机溶剂中的一种以上与选自由醇、酮、酯、醚、卤化烃及烃所组成的群组(第二群组的有机溶剂)中的一种以上的混合物。后者的情况下,相对于第一群组的有机溶剂与第二群组的有机溶剂的合计量,第二群组的有机溶剂的使用比例优选50重量%以下,更优选40重量%以下,进而优选30重量%以下。
有机溶剂的使用量(a)优选的是设定为如下的量,即,相对于反应溶液的总量(a+b),四羧酸二酐及二胺的合计量(b)成为0.1重量%~50重量%的量。
像上文所述那样,可以获得将聚酰胺酸溶解而成的反应溶液。该反应溶液可以直接供于制备液晶取向剂,也可以将反应溶液中所含的聚酰胺酸分离后供于制备液晶取向剂,或者也可以将分离的聚酰胺酸纯化后供于制备液晶取向剂。在使聚酰胺酸脱水闭环而制成酰亚胺化聚合物的情况下,可以将所述反应溶液直接供于脱水闭环反应,也可以将反应溶液中所含的聚酰胺酸分离后供于脱水闭环反应,或者也可以将分离的聚酰胺酸纯化后供于脱水闭环反应。聚酰胺酸的分离及纯化可以按照众所周知的方法来进行。
[聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物]
作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物可以通过使所述聚酰胺酸脱水闭环进行酰亚胺化而合成。
该酰亚胺化聚合物可为使作为前驱物的聚酰胺酸所具有的所有酰胺酸结构脱水闭环而成的完全酰亚胺化物,也可为仅使一部分酰胺酸结构脱水闭环而酰胺酸结构与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。从能够提高电压保持率的方面来看,本发明的聚酰亚胺优选的是其酰亚胺化率为30%以上,更优选40%~99%,进而优选50%~95%。该酰亚胺化率是以百分率来表示酰亚胺环结构的个数在聚酰亚胺的酰胺酸结构的个数与酰亚胺环结构的个数的合计值中所占的比例。这里,酰亚胺环的一部分也可为异酰亚胺环。
聚酰胺酸的脱水闭环例如可以利用进行加热的方法、或使用脱水剂及脱水闭环催化剂按照众所周知的方法来进行。其中,优选的是利用使用脱水剂及脱水闭环催化剂的方法。
在聚酰胺酸的溶液中添加脱水剂及脱水闭环催化剂进行酰亚胺化的方法中,脱水剂例如可以使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脱水剂的使用量优选的是相对于聚酰胺酸的酰胺酸结构1摩尔而设定为0.01摩尔~20摩尔。脱水闭环催化剂例如可以使用吡啶、三甲吡啶(collidine)、二甲吡啶(lutidine)、三乙胺等三级胺。脱水闭环催化剂的使用量优选的是相对于所使用的脱水剂1摩尔而设定为0.01摩尔~10摩尔。脱水闭环反应中所用的有机溶剂可以举出作为聚酰胺酸的合成时所用的有机溶剂而例示的有机溶剂。脱水闭环反应的反应温度优选0℃~180℃,更优选10℃~150℃。反应时间优选1.0小时~120小时,更优选2.0小时~30小时。
像这样可以获得含有聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物的反应溶液。该反应溶液可以直接供于制备液晶取向剂,也可以从反应溶液中去掉脱水剂及脱水闭环催化剂后供于制备液晶取向剂,也可以将聚酰亚胺分离后供于制备液晶取向剂,或者也可以将分离的聚酰亚胺纯化后供于制备液晶取向剂。这些纯化操作可以按照众所周知的方法来进行。
[聚酰胺酸酯]
作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸酯例如可以通过以下方法来合成。
(1)使聚酰胺酸与选自具有羟基的化合物、卤化物及具有环氧乙基的化合物中的化合物反应的方法;或
(2)使四羧酸二酯或四羧酸二酯二卤化物与二胺反应的方法。
所述方法(1)中使用的聚酰胺酸与作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸相同。因此,优选的是以上文所记载的范围而含有来源于脂环式四羧酸二酐的结构。
方法(1)中使用的具有羟基的化合物可以例示醇及酚化合物。关于这些化合物的具体例,醇例如可以举出:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇等;
酚化合物例如可以举出苯酚、甲酚等。
所述卤化物例如可以举出:溴甲烷(methyl bromide)、溴乙烷、溴化正丙烷、溴化异丙烷、溴化正丁烷、溴化异丁烷、溴化仲丁烷、溴化叔丁烷、硬脂基溴、氯甲烷、氯乙烷、氯化正丙烷、氯化异丙烷、氯化正丁烷、氯化异丁烷、氯化仲丁烷、氯化叔丁烷、硬脂基氯、1,1,1-三氟-2-碘乙烷(1,1,1-trifluoro-2-iodo-ethane)等;
所述具有环氧乙基的化合物例如可以举出环氧丙烷(propylene oxide)等。
聚酰胺酸与选自具有羟基的化合物、卤化物及具有环氧乙基的化合物中的化合物的反应可以按照众所周知的方法来进行。
方法(1)中使用的聚酰胺酸与作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸相同,因此所得的聚酰胺酸酯优选的是以上文所记载的范围而含有来源于脂环式四羧酸二酐(特别优选的是选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种化合物)的结构。
所述方法(2)中使用的四羧酸二酯例如可以通过以下方式获得:利用醇使上文中作为聚酰胺酸的合成时使用的四羧酸二酐而例示的四羧酸二酐开环。这里使用的醇与作为所述方法(1)中使用的具有羟基的化合物的醇相同。四羧酸二酯二卤化物可以通过使像上文所述那样而获得的四羧酸二酯与适当的氯化剂反应而获得。氯化剂例如可以举出亚硫酰氯(thionyl chloride)等。作为这些化合物的原料而使用的四羧酸二酐与用来合成作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸的四羧酸二酐相同。因此,优选的是以上文所记载的范围而含有来源于脂环式四羧酸二酐(特别优选的是选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种化合物)的结构。
方法(2)中使用的二胺与用来合成作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸的二胺相同。芳香族二胺及含有液晶取向性基的芳香族二胺相对于所有二胺的含有比例也与所述情况相同。
四羧酸二酯或四羧酸二酯二卤化物与二胺的反应可以按照众所周知的方法来进行。
作为用来合成方法(2)中使用的四羧酸二酯或四羧酸二酯二卤化物的原料而使用的四羧酸二酐与用来合成作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸的四羧酸二酐相同。因此,通过方法(2)而获得的聚酰胺酸酯优选的是以上文所记载的范围而含有来源于脂环式四羧酸二酐(特别优选的是选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种化合物)的结构。
作为本发明的聚合物(A)的聚酰胺酸酯可以仅具有酰胺酸酯结构,也可为酰胺酸结构与酰胺酸酯结构并存的部分酯化物。
[聚合物(A)的溶液粘度及重量平均分子量]
像以上那样而获得的作为聚合物(A)的聚酰胺酸、聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物及聚酰胺酸酯优选的是在分别制成浓度为10重量%的溶液时,具有10mPa·s~800mPa·s的溶液粘度,更优选的是具有15mPa·s~500mPa·s的溶液粘度。此外,所述聚合物的溶液粘度(mPa·s)为利用E型旋转粘度计对使用该聚合物的良溶剂(例如γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)所制备的浓度为10重量%的聚合物溶液在25℃下测定所得的值。
对聚合物(A)利用凝胶渗透层析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选500~100,000,更优选1,000~50,000。
<化合物(B)>
本发明的化合物(B)为所述式(B)所表示的化合物。
所述式(B)的X1例如可以举出:N,N-二缩水甘油基氨基、2,3-环氧环己基甲氧基羰基、(甲基)丙烯酰氧基、下述式所表示的基团等,优选的是选自这些基团中的基团。
[化4]
(所述式中,R1为氢原子或碳数1~6的烷基,
“*”表示结合键(bonding hand))
所述式中的R1优选碳数1~5的烷基,特别优选乙基。
所述式中的X2优选下述式(X2-1)或式(X2-2)所表示的基团。
[化5]
(式(X2-1)及式(X2-2)中,R为氢原子或碳数1~4的烷基,
m1及m2分别独立地为2~18的整数,
n为1~6的整数,而且
“*”表示结合键)
所述式(X2-1)中的m1优选2~12,更优选2~6。所述式(X2-1)中的R优选氢原子或甲基,特别优选氢原子。因此,所述式(X2-1)的最优选的情况为碳数2~5的直链的亚烷基。
所述式(X2-2)中的m2优选2~5,更优选2或5。所述式(X2-2)中的R优选氢原子或甲基。在所述式(X2-2)中,
[化6]
所表示的单元尤佳为1,2-亚乙基、1,2-亚丙基或1,5-亚戊基。在所述单元为1,2-亚乙基或1,2-亚丙基的情况下,n优选1~3,
在所述单元为1,5-亚戊基的情况下,n优选1。
本发明的化合物(B)的具体例例如可以举出下述式各自所表示的化合物,优选的是使用选自这些化合物中的一种以上。
[化7]
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
相对于聚合物(A)100重量份,本发明的液晶取向剂中的化合物(B)的使用比例优选0.5重量份~60重量份。通过将化合物(B)相对于聚合物(A)100重量份的使用比例设定为0.5重量份,可以提高被膜的耐摩擦性;
另一方面,通过将该值限定为60重量份以下,液晶取向膜的液晶取向性不会受损。相对于聚合物(A)100重量份,化合物(B)的使用比例更优选1重量份~50重量份,进而优选5重量份~20重量份。
<其他成分>
本发明的液晶取向剂含有像上文所述那样的聚合物(A)及化合物(B)作为必需成分,视需要也可以含有其他成分。该其他成分例如可以举出:分子内具有至少一个环氧乙基的化合物(其中,将相当于所述化合物(B)的化合物除外。以下称为“环氧乙基化合物”)、官能性硅烷化合物、抗氧化剂等。
[环氧乙基化合物]
环氧乙基化合物可以调配到本发明的液晶取向剂中,以提高液晶取向膜与基板表面的粘接性、液晶取向膜的电特性等。
本发明的环氧乙基化合物优选的是分子内具有至少两个环氧乙基的化合物,例如可以使用: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、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间二甲苯二胺、1,3-双(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-苄基胺、N,N-二缩水甘油基-氨基甲基环己烷、N,N-二缩水甘油基-环己基胺等,除此以外,可以使用专利文献5(国际公开第2009/096598号)中记载的具有环氧乙基的聚有机硅氧烷。
在将这些环氧乙基化合物调配到液晶取向剂中的情况下,相对于聚合物(A)100重量份,其调配比例优选的是设定为40重量份以下,更优选的是设定为0.1重量份~30重量份。
[官能性硅烷化合物]
所述官能性硅烷化合物可以为了提高液晶取向剂的印刷性而使用。这种官能性硅烷化合物例如可以举出: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-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三乙三胺、10-三甲氧基硅烷基-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、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬酸甲酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油氧基甲基三甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷等。
在将这些官能性硅烷化合物调配到液晶取向剂中的情况下,相对于聚合物(A)100重量份,其调配比例优选的是设定为2重量份以下,更优选的是设定为0.02重量份~0.2重量份。
<液晶取向剂>
本发明的液晶取向剂优选的是将所述聚合物(A)及化合物(B)、以及视需要任意调配的其他成分溶解在有机溶剂中而构成。
本发明的液晶取向剂中使用的有机溶剂例如可以举出: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)、乙二醇二甲醚、乙二醇***乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单***、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单***乙酸酯、二丙二醇单甲醚、二异丁酮、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊醚、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯等,优选的是使用选自这些有机溶剂中的一种以上。
本发明的液晶取向剂的固体成分浓度(液晶取向剂的溶剂以外的成分的合计重量在液晶取向剂的总重量中所占的比例)是考虑粘性、挥发性等而适当选择,优选1重量%~10重量%的范围。即,其原因在于:本发明的液晶取向剂是像下文将述那样涂布在基板表面上,优选的是进行加热,借此来形成作为液晶取向膜的被膜或成为液晶取向膜的被膜,此时,在固体成分浓度小于1重量%的情况下,该被膜的膜厚变得过小而无法获得良好的液晶取向膜。另一方面,在固体成分浓度超过10重量%的情况下,被膜的膜厚变得过大而无法获得良好的液晶取向膜,而且可能液晶取向剂的粘性增大而涂布特性变差。
特别优选的固体成分浓度的范围视在基板上涂布液晶取向剂时所用的方法而不同。例如在利用旋转器(spinner)法的情况下,固体成分浓度特别优选1.5重量%~4.5重量%的范围。在利用印刷法的情况下,特别优选的是将固体成分浓度设定为3重量%~9重量%的范围,借此将溶液粘度设定为12mPa·s~50mPa·s的范围。在利用喷墨法的情况下,特别优选的是将固体成分浓度设定为1重量%~5重量%的范围,借此将溶液粘度设定为3mPa·s~15mPa·s的范围。
<液晶取向膜及液晶显示元件>
可以使用像上文所述那样的本发明的液晶取向剂来形成液晶显示元件的液晶取向膜。
应用本发明的液晶取向剂的液晶显示元件的驱动方式并无特别限定,例如可以应用于TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、MVA型、PSA型等的液晶显示元件中。然而,本发明的液晶取向剂由于耐摩擦性优异,因此从能最大限度地发挥本发明的效果的方面来看,优选的是应用于形成液晶取向膜时需要摩擦处理工序的TN型、STN型、IPS型、FFS型等的液晶显示元件中。
液晶显示元件可以通过使用本发明的液晶取向剂经过例如以下工序来制造。
(1)被膜形成工序(必要)
(2)摩擦处理工序(任意)
(3)液晶单元构筑工序(必要)
(4)偏光板贴合工序(必要)
以下,对所述各工序依次进行说明。
(1)被膜形成工序
在被膜形成工序中,在基板上涂布本发明的液晶取向膜,然后对其进行加热,由此于基板上形成被膜。
关于基板,根据驱动方式使用2片具有如下构成的电极的基板或不具有如下构成的电极的基板来作为一对基板。
TN型、STN型、VA型、MVA型或PSA型:使用具有经图案化的透明导电膜的2片基板作为一对基板,将各基板的透明导电膜的形成面作为涂布面。
IPS型或FFS型:使用设有以梳齿型经图案化的包含透明导电膜或金属膜的一对电极的基板、与未设置电极的对向基板作为一对基板,将具有电极的基板的电极形成面及对向基板的单面作为涂布面。
构成所述基板的材料例如可以举出:浮法玻璃(float glass)、钠玻璃(sodaglass)等玻璃;聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚(脂环式烯烃)等塑料等。
构成所述透明导电膜的材料例如可以使用:包含氧化锡(SnO2)的奈塞(NESA)膜(美国必丕志(PPG)公司注册商标)、包含氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)的氧化铟锡(IndiumTin Oxide,ITO)膜等。为了获得经图案化的透明导电膜,例如可以利用以下方法:形成无图案的透明导电膜后,通过光蚀刻来形成图案的方法;在形成透明导电膜时使用具有所需图案的掩模(mask)的方法等。
构成所述金属膜的材料例如可以举出铬等。
在向基板上涂布液晶取向剂之前,为了使基板表面和/或透明导电膜与被膜的粘接性更良好,也可以预先实施对基板的被膜形成面预先涂布官能性硅烷化合物、官能性钛化合物等的前处理。
在这种基板的涂布面上,优选的是利用胶版印刷(offset print)法、旋涂法、辊涂法或喷墨印刷法来涂布本发明的液晶取向剂。涂布后,为了防止所涂布的取向剂的滴液等,优选的是实施预热(预烘烤)。预烘烤温度优选30℃~200℃,更优选40℃~150℃,特别优选40℃~100℃。预烘烤时间优选0.25分钟~10分钟,更优选0.5分钟~5分钟。其后,为了将溶剂完全除去,另外为了使视需要而存在于聚合物中的酰胺酸结构热酰亚胺化,实施煅烧(后烘烤)工序。此时的煅烧温度(后烘烤温度)优选80℃~300℃,更优选120℃~250℃。后烘烤时间优选5分钟~200分钟,更优选10分钟~100分钟。
像这样而形成的膜的膜厚优选0.001μm~1μm,更优选0.005μm~0.5μm。
(2)摩擦处理工序
该摩擦处理工序视驱动方式不同而为任意工序。
在制造TN型、STN型、IPS型或FFS型的液晶显示元件的情况下,必须进行摩擦处理。另一方面,在制造VA型的液晶显示元件的情况下,可以将所述工序(1)中形成的被膜直接用作液晶取向膜,但也可以任意进行摩擦处理。在制造PSA型的液晶显示元件的情况下,可以将所述工序(1)中形成的被膜直接用作液晶取向膜,也可以为了控制液晶分子的倾角、利用简单的方法进行取向分割而进行强度弱的摩擦处理。
摩擦处理例如可以通过以下方式进行:使用卷绕着包含尼龙、人造丝、棉等纤维的布的辊,将被膜朝一定方向摩擦。
(3)液晶单元构筑工序
在制造TN型、STN型、IPS型、FFS型或VA型的液晶显示元件的情况下,可以通过以下方式来制造液晶单元:将像上文所述那样形成了液晶取向膜的一对基板以液晶取向膜相对向的方式对向配置,在所得的间隙中配置液晶。另一方面,在制造PSA型的液晶显示元件的情况下,可以在一对基板间的间隙中配置含有液晶及光聚合性化合物的液晶组合物,由此制造液晶单元。
为了在基板间的间隙中配置液晶或液晶组合物,例如可以利用以下方法;
第一方法:利用密封材料将以液晶取向膜相对向的方式对向配置的一对基板的周边部贴合后,在由液晶取向膜面及密封剂所划分的单元间隙内注入、填充液晶或液晶组合物,然后将注入孔密封的方法;或者第二方法:在形成了液晶取向膜的一对(2片)基板中的一片基板上的既定部位上,涂布例如紫外光硬化性的密封材料,在液晶取向膜面上的既定几处滴注液晶或液晶组合物后,以液晶取向膜对向的方式贴合另一基板并进行按压,将液晶或液晶组合物在基板的整个面上推展开,然后对基板的整个面照射紫外光而使密封剂硬化的方法(液晶滴注(One Drop Fill,ODF)法)。
在所述任一方法的情况下,均理想的是对像上文所述那样而制造的液晶单元进一步加热到所使用的液晶取得各向同相的温度为止后,缓缓冷却到室温为止,由此除去液晶填充时的流动取向。
上文中配置在液晶间隙中的液晶可以举出向列(nematic)液晶及近晶相(smectic)液晶。这些液晶中优选向列液晶,例如可以优选地使用:席夫碱(Schiff base)系液晶、氧化偶氮系液晶、联苯系液晶、苯基环己烷系液晶、酯系液晶、三联苯系液晶、联苯环己烷系液晶、嘧啶系液晶、二恶烷系液晶、双环辛烷系液晶、立方烷(cubane)系液晶等。另外,也可以在这些液晶中添加例如以下物质而使用:氯化胆固醇(cholesteryl chloride)、胆甾醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、碳酸胆固醇酯等胆固醇液晶;作为商品名“C-15”、“CB-15”(默克(Merck)公司制造)而销售般的手性剂;对癸氧基亚苄基-对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等铁电性液晶(ferroelectric liquid crystal)等。
在制造PSA型液晶显示元件的情况下,此后进一步在向一对基板所具有的导电膜间施加电压而使液晶启动的状态下,对液晶单元进行光照射。这里所施加的电压例如可以设定为5V~50V的直流电压或交流电压。另外,照射光例如可以使用含有波长为150nm~800nm的光的紫外线和/或可见光线,较佳为含有波长为300nm~400nm的光的紫外线。照射光的光源例如可以使用低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙气灯、准分子激光等。此外,所述优选波长范围的紫外线可以通过将光源与例如滤光片、衍射光栅等并用的方法而获得。光的照射量优选1,000J/m2以上、小于200,000J/m2,更优选1,000J/m2~100,000J/m2。
(4)偏光板贴合工序
然后,在上文所构筑的液晶单元的外侧表面贴合偏光板,由此可以获得本发明的液晶显示元件。贴合在液晶单元的外表面上的偏光板可以举出:利用乙酸纤维素保护膜将一面使聚乙烯醇延伸取向一面使其吸收碘而成的被称为“H膜”的偏光膜夹持而成的偏光板、或包含H膜本身的偏光板。此外,在对涂膜进行了摩擦处理的情况下,2片基板是以各涂膜的摩擦方向彼此成为既定的角度、例如正交或反平行的方式对向配置。
[实施例]
以下,通过实施例对本发明进行更具体说明,但本发明不限制于这些实施例。
以下记载的合成例中的聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物的酰亚胺化率是像以下那样测定。
[酰亚胺化聚合物的酰亚胺化率]
将各合成例中所得的酰亚胺化聚合物溶液投入到纯水中,将所得的沉淀在室温下充分减压干燥后,溶解在氘代二甲基亚砜中,将四甲基硅烷作为标准物质,在室温下测定1H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)。根据所得的1H-NMR光谱,由下述数式(1)来求出酰亚胺化率[%]。
酰亚胺化率[%]=(1-A1/A2×α)×100 (1)
(数式(1)中,A1为在化学位移10ppm附近出现的来源于NH基的质子的峰值面积,A2为来源于其他质子的峰值面积,α为聚合物的前驱物(聚酰胺酸)中相对于NH基的1个质子的其他质子的个数比例)
<聚合物(A)的合成>
合成例1(聚酰胺酸的合成)
将作为四羧酸二酐的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐196g及作为二胺的4,4-氧基二苯胺200g溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)2,244g中,在室温下进行6小时反应。然后,将反应混合物注入到大量过剩的甲醇中,使反应产物沈淀。利用甲醇来清洗所回收的沉淀物后,在减压下在40℃下干燥15小时,由此获得聚酰胺酸(PA-1)336g。
合成例2(聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物的合成)
将作为四羧酸二酐的2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐224g及作为二胺的对苯二胺108g溶解在NMP2,988g中,在60℃下进行4小时反应,获得聚酰胺酸溶液。然后,在所得的聚酰胺酸溶液中追加NMP3,320g,添加吡啶395g及乙酸酐305g并在110℃下进行4小时脱水闭环反应。脱水闭环反应后,利用新的NMP对***内的溶剂进行溶剂置换,由此获得酰亚胺化率为88%的含有15重量%的酰亚胺化聚合物(PI-1)的溶液。
合成例3(聚酰胺酸酯的合成)
称取对苯二胺108g及吡啶197g溶解于NMP7,498g中,制备二胺溶液。一面搅拌该二胺溶液,一面在其中滴加下述式所表示的化合物297g,在冰浴下进行4小时反应,获得聚酰胺酸酯溶液。将所得的聚酰胺酸酯溶液在搅拌条件下投入到44,988g的水中,滤取所析出的沉淀物。对该沉淀物依次利用44,988g的水清洗1次及利用7,498g的乙醇清洗3次,然后进行干燥,由此获得粉末状的聚酰胺酸酯(PAS-1)232g。
[化12]
实施例1
[液晶取向剂的制备]
称取作为聚合物(A)的所述合成例1中所得的聚酰胺酸(PA-1)1.000g及作为添加剂的所述式(B1-2)所表示的化合物(化合物(B1-2))0.010g,将这些化合物溶解在NMP24.240g中,然后利用孔径为1.0μm的过滤器进行过滤,由此制备液晶取向剂。
[液晶取向剂的评价]
(1)液晶取向膜的形成
利用旋涂法将所述制备的液晶取向剂涂布在附有ITO的玻璃基板的形成了ITO的面上,在80℃的热板上预烘烤1分钟后,进而在230℃的洁净烘箱中后烘烤15分钟,在基板上形成平均膜厚为100nm的涂膜。对该涂膜在辊转速为1,000rpm、平台移动速度为20mm/秒、毛压入长度为0.4mm的条件下实施摩擦处理,由此在基板上形成液晶取向膜。
(2)液晶取向性的评价(折射率各向异性的测定)
对所述形成的液晶取向膜使用肖特茉丽特科技(Schott-Moritex)(股)制造的液晶取向膜检查装置(品名:雷斯坎(LayScan)),评价折射率各向异性的大小。
评价结果示于下表中。
所述折射率各向异性值大的情况下,可以评价为液晶取向性优异,若该值为0.020以上,则相信其显示出良好的液晶取向性。
(2)耐摩擦性的评价
对所述形成的液晶取向膜在与所述“(1)液晶取向膜的形成”中的条件相同的条件下进一步实施20次摩擦处理(合计摩擦处理次数为21次)。对处理后的液晶取向膜使用将倍率设定为200倍的偏光显微镜,研究0.1mm×0.1mm的范围内的磨渣(附着物)的个数。将该磨渣的个数小于10个的情况评价为耐摩擦性“良好”,将磨渣的个数为10个以上的情况评价为耐摩擦性“不良”。
评价结果示于下表中。
实施例2~实施例4
在所述实施例1的“[液晶取向剂的制备]”中,分别像下表所记载那样来设定添加剂的使用量,除此以外,与实施例1同样地制备液晶取向剂并进行评价。
化合物(B)的简称是指将该简称作为式记号的所述式所表示的化合物。
评价结果示于下表中。
实施例5
[液晶取向剂的制备]
采取含有15重量%的作为聚合物(A)的所述合成例2中所得的酰亚胺化聚合物(PI-1)的溶液6.667g(换算成酰亚胺化聚合物PI-1相当于1.000g的量),在其中添加化合物(B1-2)0.010g作为添加剂,进而添加NMP而制成固体成分浓度为4.0重量%的溶液。然后,利用孔径为1.0μm的过滤器对该溶液进行过滤,借此制备液晶取向剂。
[液晶取向剂的评价]
除了使用所述制备的液晶取向剂以外,与实施例1的“[液晶取向剂的评价]”同样地进行评价。
评价结果示于下表中。
实施例6~实施例10以及比较例1~比较例4及比较例6
在所述实施例1的“[液晶取向剂的制备]”中,分别像下表所记载那样来设定聚合物(A)的种类以及添加剂的种类及使用量,除此以外,与实施例1同样地制备液晶取向剂并进行评价。
评价结果示于下表中。
比较例5
在所述实施例5的“[液晶取向剂的制备]”中,使用4,4’-双(N,N-二缩水甘油基氨基)二苯基甲烷(R-1)0.010g作为添加剂,除此以外,与实施例5同样地制备液晶取向剂并进行评价。
评价结果示于下表中。
[表1]
上表中的添加剂的简称(添加剂的“种类”一栏的记载)是指以该简称作为式记号的所述式所表示的化合物。其中,比较例中的简称(R-1)是指4,4’-双(N,N-二缩水甘油基氨基)二苯基甲烷。该比较例的化合物是现有技术中为了提高液晶取向膜的耐摩擦性而通用的添加剂。
通过所述实施例,本发明的有利方面变明确。
作为本发明既定的化合物(B)的化合物(B1-2)在添加量为少量的情况下显示出与R-1同等的液晶取向性,而且表现出比R-1优异的耐摩擦性(实施例1与比较例1的比较)。在添加量为多量的情况下,理所当然耐摩擦性优异,并且液晶取向性超越R-1(实施例3与比较例3的比较)。
化合物(B1-2)所表现出的所述效果与所使用的聚合物(A)的种类无关而妥当(实施例5及实施例6与比较例5及比较例6的比较)。
进而确认到,除了化合物(B1-2)以外,只要为满足本发明既定的要件的化合物(B),则表现出同样的效果(实施例7~实施例10与比较例3的比较)。
本发明既定的化合物(B)兼具现有技术中处于取舍关系的良好的液晶取向性与高度的耐摩擦性的机制虽不明确,但本发明人等推测如下。
即,可以认为,通过在形成交联结构的添加剂的主链中导入柔软的亚烷基,所形成的液晶取向膜具有适当的延伸性,由此耐摩擦性优异,并且容易通过摩擦处理来赋予良好的液晶取向性。
Claims (6)
1.一种液晶取向剂,其特征在于含有:
聚合物(A)及
下述式(B)所表示的化合物(B),
式(B)中,2个X1分别独立地为选自N,N-二缩水甘油基氨基、2,3-环氧环己基甲氧基羰基、(甲基)丙烯酰氧基及下述式所表示的基团中的基团,
所述式中,R1为氢原子或碳数1~6的烷基,
“*”表示结合键;
X2为下述式(X2-1)或式(X2-2)所表示的基团,
式(X2-1)及式(X2-2)中,R为氢原子或碳数1~4的烷基,
m1及m2分别独立地为2~18的整数,
n为1~6的整数,而且
“*”表示结合键。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:相对于所述聚合物(A)100重量份,所述化合物(B)的含有比例为0.5重量份~60重量份。
3.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:所述聚合物(A)为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物及聚酰胺酸酯所组成的群组中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的液晶取向剂,其特征在于:所述聚合物(A)为具有来源于以下化合物的结构的聚合物:选自由2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐及1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐所组成的群组中的至少一种化合物。
5.一种液晶取向膜,其特征在于,其是由根据权利要求1至4中任一项所述的液晶取向剂所形成。
6.一种液晶显示元件,其特征在于,其具备根据权利要求5所述的液晶取向膜。
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