CN104419429A - 配向剂及其膜、显示元件、膜及其制法、聚合物及化合物 - Google Patents

配向剂及其膜、显示元件、膜及其制法、聚合物及化合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液晶配向剂,其用以形成可适当表现出对液晶显示元件所要求的各种特性的液晶配向膜。所述液晶配向剂中含有选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的组群中的至少一种聚合物(P),所述聚合物(P)是使四羧酸衍生物、与包含下述式(1)所表示的化合物的二胺进行反应而获得。(RA是在烃基的碳-碳键间以及与所述烃基相邻的位置的至少任一位置具有氧原子或者硫原子的2价基团,X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子或者2价有机基)。

Description

配向剂及其膜、显示元件、膜及其制法、聚合物及化合物
技术领域
本发明涉及一种液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件、相位差膜及其制造方法、聚合物以及化合物。
背景技术
之前,液晶显示元件已开发出电极结构或所使用的液晶分子的物性、制造步骤等不同的多种驱动方式,例如已知有扭转向列(twisted nematic,TN)型或超扭转向列(super-twisted nematic,STN)型、垂直配向(vertical alignment,VA)型、共面切换(in-plane switching,IPS)型、边缘场切换(fringe fieldswitching,FFS)型等各种液晶显示元件。这些液晶显示元件具有用以使液晶分子进行配向的液晶配向膜。就耐热性、机械强度、与液晶的亲和性等各种特性良好的方面而言,液晶配向膜的材料通常使用聚酰胺酸或聚酰亚胺。
另外,近年来,液晶显示元件不仅如之前那样用于个人电脑等的显示终端,而且还用于例如液晶电视或汽车导航***(car navigation system)、手机、智能手机(smartphone)、信息显示器等多种用途。就这种背景而言,对液晶显示元件的高性能化的要求进一步提高,作为液晶配向膜,要求使对液晶显示元件所要求的各种特性更良好。另外,提出有多种用以获得这种液晶配向膜的液晶配向剂、或调配于该液晶配向剂中的聚合物、用以获得该聚合物的单体(例如参照专利文献1、专利文献2)。
专利文献1中公开了使用1,2-双(4-(4-氨基苄基)苯基)乙烷、1,6-双(4-(4-氨基苄基)苯基)己烷等通过不具有极性基的二胺与四羧酸二酐的反应而获得的聚酰亚胺来作为液晶配向剂的聚合物成分。另外,专利文献2中公开了使用在实施例中通过1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐与1,5-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]戊烷的反应而获得的聚酰胺酸来作为液晶配向剂的聚合物成分。
另外,液晶显示元件中使用多种光学材料,其中相位差膜是出于消除显示的着色的目的、或消除显示色及对比度(contrast)比随着视觉方向而变化的视角依存性的目的来使用。所述相位差膜已知有具有液晶配向膜及液晶层的膜,所述液晶配向膜形成于三乙酰纤维素(triacetyl cellulose,TAC)膜等基板的表面,所述液晶层是通过在所述液晶配向膜的表面使聚合性液晶硬化而形成。另外,近年来,在制作相位差膜的液晶配向膜时利用如下的光配向法,即,通过对形成于基板表面的感放射线性有机薄膜照射偏光或者非偏光的放射线来赋予液晶配向能力,并且提出了多种用以利用所述方法来制作液晶配向膜的相位差膜用液晶配向剂(例如参照专利文献3)。
以工业规模来生产相位差膜的方法提出了卷对卷(roll-to-roll)方式(例如参照专利文献4)。该方法是以连续的步骤来进行以下处理,且将经过这些步骤后的膜制成卷绕体来回收的方法,所述处理为:自长条状的基材膜的卷绕体上卷出膜,在该卷出的膜上形成液晶配向膜的处理;在液晶配向膜上涂布聚合性液晶并进行硬化的处理;以及视需要来积层保护膜的处理。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第3658798号公报
[专利文献2]国际公开第2004/053583号
[专利文献3]日本专利特开2012-37868号公报
[专利文献4]日本专利特开2000-86786号公报
发明内容
[发明所欲解决的问题]
然而,在使用所述专利文献1中记载的聚酰亚胺作为液晶配向剂的聚合物成分的情况下,该液晶配向剂存在对基板的涂布性差的倾向。另外,在使用该液晶配向剂来制作FFS型液晶显示元件的液晶配向膜的情况下,预倾角(pretilt angle)变得过高,视角特性差。使用包含所述专利文献2中记载的聚酰胺酸的液晶配向剂的液晶显示元件中,电压保持特性以及耐热性差。
另外,关于相位差膜,虽然能够通过采用所述的卷对卷方式而以工业规模来简便地生产,但另一方面,在液晶配向膜与基材膜的密接性不充分的情况下,在步骤结束后将膜制成卷绕体时,会有液晶配向膜自基板膜上剥离的情况。在所述情况下,可产生制品良率下降的问题。
本发明是鉴于所述课题而形成,目的之一为提供一种用以形成能够适当表现出对液晶显示元件所要求的各种特性的液晶配向膜的液晶配向剂。另外,本发明的另一目的为提供一种用以形成液晶配向性良好,且与基板的密接性良好的相位差膜用液晶配向膜的液晶配向剂。
[解决问题的手段]
本发明人等人为了达成如上所述的现有技术的课题而进行了积极研究,结果发现,通过含有由具有特定结构的二胺与四羧酸衍生物的缩聚合而获得的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺的至少任一种聚合物,能够解决所述课题,从而完成本发明。具体而言,由本发明来提供以下的液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件、相位差膜及其制造方法、聚合物以及化合物。
本发明的一方面为提供一种液晶配向剂,其含有选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的组群中的至少一种聚合物(P),所述聚合物(P)是通过使选自由四羧酸二酐、四羧酸二酯化合物及四羧酸二酯二卤化物所组成的组群中的至少一种四羧酸衍生物,与包含下述式(1)所表示的化合物的二胺进行反应而获得。
[化1]
(式(1)中,RA是在碳数1~30的烃基的碳-碳键间以及与该烃基相邻的位置的至少任一位置具有氧原子或者硫原子的2价基团,该烃基所具有的氢原子的至少1个可经卤素原子所取代;X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子或者2价有机基;其中,在X1及X2为氧原子,且RA为-O-R1-O-(R1为碳数1~18的烷二基)的情况下,所述四羧酸衍生物为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐的情况除外。)
本发明的另一方面为提供一种液晶配向膜,其是使用所述液晶配向剂而形成。另外,本发明提供包括所述液晶配向膜的液晶显示元件以及相位差膜。进而,本发明的另一方面为提供一种相位差膜的制造方法,其包括以下步骤:将所述液晶配向剂涂布于基板上而形成涂膜;对该涂膜进行光照射;以及在所述经光照射后的涂膜上涂布聚合性液晶并使其硬化。另外,本发明进而提供使所述式(1)所表示的化合物、以及包含该化合物的二胺,与选自由四羧酸二酐、四羧酸二酯化合物及四羧酸二酯二卤化物所组成的组群中的至少一种四羧酸衍生物进行反应而获得的聚合物。
[发明的效果]
通过使用包含由所述式(1)所表示的二胺与四羧酸衍生物的反应而获得的聚合物的液晶配向剂,可形成能够适当地表现出对液晶显示元件所要求的各种特性的液晶配向膜。另外,依据本发明的液晶配向剂,能够制造高品质的液晶显示元件。另外,进而,使用本发明的液晶配向剂而获得的液晶配向膜的对基板的密接性良好。因此,在将所述液晶配向膜制成卷绕体来保管等的情况下,液晶配向膜与基板也难以剥离,因此,例如在制造相位差膜时,能够抑制制品良率的下降。
附图说明
图1是FFS型液晶显示元件的概略构成图。
图2(a)、图2(b)是顶电极的平面示意图。图2(a)是顶电极的俯视图,图2(b)是顶电极的部分放大图。
[符号的说明]
10:液晶显示元件
11a、11b:玻璃基板
12:液晶配向膜
13:顶电极
14:绝缘层
15:底电极
16:液晶层
d1:电极的线宽
d2:电极间的距离
具体实施方式
本发明的液晶配向剂包含选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的组群中的至少一种聚合物(P),且视需要而包含其他成分。以下,对本发明的液晶配向剂中所含的各成分、以及视需要而任意调配的其他成分进行说明。
<聚合物(P):聚酰胺酸>
作为本发明的聚合物(P)的聚酰胺酸(以下,也称为聚酰胺酸(P))可通过使四羧酸二酐与二胺进行反应而获得。
[四羧酸二酐]
用于合成聚酰胺酸(P)的四羧酸二酐例如可列举脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作为这些四羧酸二酐的具体例,脂肪族四羧酸二酐例如可列举:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐等;
脂环式四羧酸二酐例如可列举: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-螺环-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列举:均苯四甲酸二酐等;除此以外,还可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的四羧酸二酐。此外,所述四羧酸二酐可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
合成中使用的四羧酸二酐优选为包含选自由以下化合物所组成的组群中的至少一种: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-螺环-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、双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐、亚乙基二胺四乙酸二酐、以及均苯四甲酸二酐。另外,就透明性以及在溶剂中的溶解性的观点而言,优选为包含脂环式四羧酸二酐,就电特性的观点而言,优选为包含芳香族四羧酸二酐。
[二胺]
为了合成所述聚酰胺酸(P)而使用的二胺包含所述式(1)所表示的化合物。
所述式(1)中的RA是在碳数1~30的烃基的碳-碳键间以及与该烃基相邻的位置的至少任一位置具有氧原子或者硫原子的2价基团。此处,本说明书中的“烃基”是指包含链状烃基、脂环式烃基以及芳香族烃基的含意。所谓“链状烃基”,是指在主链上不包含环状结构,而是仅由链状结构所构成的直链状或者分支状烃基,可以是饱和,也可以是不饱和。所谓“脂环式烃基”,是指仅包含脂环式烃的结构作为环结构,而不包含芳香环结构的烃基。其中,不需要仅由脂环式烃的结构所构成,也包含在其一部分中具有链状结构的烃基。所谓“芳香族烃基”,是指包含芳香环结构作为环结构的烃基。其中,不需要仅由芳香环结构所构成,也可以在其一部分中包含链状结构或脂环式烃的结构。
作为碳数1~30的烃基的具体例,链状烃基例如可列举:亚甲基、亚乙基、丙烷二基、丁烷二基、戊烷二基、己烷二基、庚烷二基、辛烷二基、壬烷二基、癸烷二基、十二烷二基、十四烷二基、十五烷二基、十六烷二基、十八烷二基等,这些烃基可以是直链状,也可以是分支状。另外,脂环式烃基例如可列举:自环戊烷、环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、丙基环己烷、戊基环己烷、二甲基环己烷等中去除2个氢原子而得的基团等;芳香族烃基例如可列举:自苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、丙基苯、戊基苯等中去除2个氢原子而得的基团等。其中,RA中的烃基优选为具有2价链状烃基,更优选为2价链状烃基,特别优选为烷二基。
此外,RA中的烃基所具有的氢原子的至少1个可经氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子所取代。
RA所具有的氧原子、硫原子的数量(合计数)并无特别限定,就低预倾化或聚合物的溶解性提高的观点而言,可根据RA的碳数来适当选择。优选为1个~5个,更优选为1个~3个。另外,在RA具有多个这些杂原子(氧原子、硫原子)的情况下,可仅具有氧原子以及硫原子中的任一个,也可以具有2种该些原子。
氧原子或者硫原子所导入的位置可以是烃基的碳-碳键间,也可以是与烃基相邻的位置,或者也可以是这两个。此外,所谓“烃基的碳-碳键间”,是指杂原子Xa的位置成为“-R10-Xa-R11-”(其中,R10及R11为烃基)的情况,所谓“与烃基相邻的位置”,是指杂原子Xa的位置成为“*-Xa-R12-”(其中,R12为烃基,“*”是与键结于RA上的苯环的结合键)的情况。
X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子或者2价有机基。此处,作为X1及X2中的“2价有机基”,例如可列举经取代或未经取代的烷二基(alkanediyl)、经取代或未经取代的烯二基(alkenediyl)、羰基、酯基(-COO-)、酰胺基(-CO-NH-)等来作为优选的具体例。X1及X2的烷二基优选为碳数1~10,更优选为1~5,尤其优选为1~3。另外,烯二基优选为碳数2~10,更优选为2~5,尤其优选为2~3。此外,导入至烷二基以及烯二基上的取代基例如可列举:氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、羟基等。
其中,X1及X2优选为氧原子、酯基、酰胺基、碳数1~10的烷二基或者碳数2~10的烯二基,更优选为氧原子、碳数1~5的烷二基或者碳数2~5的烯二基,特别优选为氧原子、亚甲基、亚乙基或者亚乙烯基。
所述化合物中,所述式(1)所表示的化合物优选为下述式(1-1)所表示的化合物。
[化2]
(式(1-1)中,R2为碳数1~30的2价烃基,X3为氧原子或者硫原子,X4为单键、氧原子或者硫原子;X1及X2与所述式(1)为相同含意。)
所述式(1-1)中的R2的具体例可应用所述式(1)的RA的碳数1~30的烃基的说明。R2优选为2价链状烃基,更优选为烷二基。该烷二基的碳数优选为1~20,更优选为1~11,尤其优选为1~8。
X3为氧原子或者硫原子,优选为氧原子。另外,X4为单键、氧原子或者硫原子,优选为单键或氧原子。
所述式(1)所表示的化合物的优选具体例可列举例如下述式(DA-1)~式(DA-15)分别所表示的化合物等。
[化3]
[化4]
就充分获得本发明的效果的观点而言,相对于聚酰胺酸的合成中使用的二胺的总体量,所述式(1)所表示的化合物的使用比例优选为设为1摩尔%~100摩尔%的范围。下限值更优选为5摩尔%以上,尤其优选为15摩尔%以上,特别优选为20摩尔%以上。所述式(1)所表示的化合物可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
此外,所述式(1)所表示的化合物由于2个苯环间的基团“RA”为具有氧原子或者硫原子的烃基,故而推测为:使用所述化合物而获得的聚合物通过极性的提高而提高聚合物的溶解性,液晶配向剂对基板的涂布性提高。另外推测为:通过分子的旋转性提高,摩擦延伸性提高,由此可表现出液晶配向膜的低预倾化(视角提高)。所述式(1)所表示的化合物在通过与四羧酸酐等进行缩聚合而获得可形成液晶配向性、电压保持特性、耐热性等各种特性良好的液晶配向膜的聚合物的方面,均具有相同的作用。因此,以下实施例中未记载的化合物也可以在本发明中使用。
[所述式(1)所表示的化合物的合成]
所述式(1)所表示的化合物可通过将有机化学的常法适当组合来合成。其一例可列举如下方法:合成代替所述式(1)中的一级氨基而具有硝基的二硝基中间体,然后,使用适当的还原***,将所得所得二硝基中间体的硝基进行氨基化。
合成所述二硝基中间体的方法可根据作为目标的化合物来适当选择。作为其一例,例如在X1及X2为氧原子的情况下,可通过合成HO-Ph-RA-Ph-OH(Ph为亚苯基)所表示的二氢化合物,使该二氢化合物与卤化硝基苯进行反应而获得。另外,在X1及X2为亚甲基的情况下,可通过使Bz-RA-Bz(Bz为苯基)所表示的化合物与硝基苯甲酰氯进行反应,将所得反应产物所具有的羰基还原为亚甲基而获得。在X1及X2为酯基的情况下,可通过使所述二氢化合物与硝基苯甲酰氯进行反应而获得。
所述二硝基中间体的还原反应优选为在有机溶剂中,使用例如钯碳、氧化铂、锌、铁、锡、镍等催化剂来实施。此处使用的有机溶剂例如可列举乙酸乙酯、甲苯、四氢呋喃、醇系等。其中,所述式(1)所表示的化合物的合成程序并不限定于所述方法。
[其他二胺]
所述聚酰胺酸(P)的合成中使用的二胺可将所述式(1)所表示的化合物单独使用,也可以将该化合物以外的其他二胺与所述式(1)所表示的化合物并用。
此处,所述其他二胺例如可列举:脂肪族二胺、脂环式二胺、芳香族二胺、二氨基有机硅氧烷等。作为这些二胺化合物的具体例,脂肪族二胺例如可列举:间苯二甲胺、1,3-丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、1,3-双(氨基甲基)环己烷等;脂环式二胺例如可列举:1,4-二氨基环己烷、4,4′-亚甲基双(环己基胺)等;
芳香族二胺例如可列举:对苯二胺、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(2,7-diaminofluorene)、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(9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene)、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′-(对亚苯基二亚异丙基)双苯胺、4,4′-(间亚苯基二亚异丙基)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、3,5-二氨基苯甲酸、胆甾烷基氧基-3,5-二氨基苯(cholestanyl oxy-3,5-diaminobenzene)、胆甾烯基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷基氧基-2,4-二氨基苯、胆甾烯基氧基-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、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、1,3-二氨基-4-十八烷基氧基苯、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、以及下述式(D-1)
[化5]
(式(D-1)中,XI及XII分别独立地为单键、-O-、-COO-或者-OCO-,RI为碳数1~3的烷二基,RII为单键或碳数1~3的烷二基,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不会同时为0)
所表示的化合物等;
二氨基有机硅氧烷例如可列举:1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等;除此以外可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的二胺。
所述式(D-1)中的“-XI-(RI-XII)n-”所表示的2价基团优选为碳数1~3的烷二基、*-O-、*-COO-或者*-O-C2H4-O-(其中,标注有“*”的结合键与二氨基苯基键结)。
基团“-CcH2c+1”的具体例可列举例如: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个氨基优选为相对于其他基团而位于2,4-位或者3,5-位。
所述式(D-1)所表示的化合物的具体例可列举例如下述式(D-1-1)~式(D-1-5)分别所表示的化合物等。
[化6]
此外,聚酰胺酸(P)的合成中使用的二胺可将所述化合物单独使用1种或者将2种以上组合使用。
在将本发明的液晶配向剂用于制造TN型、STN型或者垂直配向型液晶显示元件的情况下,所述其他二胺优选为包含具有可对涂膜赋予预倾角表现能力的基团(以下也称为“预倾角赋予基”)的二胺。预倾角赋予基例如可列举:碳数4~20的烷基、碳数4~20的氟烷基、碳数4~20的烷氧基、碳数17~51的具有类固醇骨架的基团、具有多环结构的基团等。
具有预倾角赋予基的二胺的具体例可列举例如:十二烷氧基-2,4-二氨基苯、十四烷氧基-2,4-二氨基苯、十八烷氧基-2,4-二氨基苯、十四烷氧基-2,5-二氨基苯、十五烷氧基-2,5-二氨基苯、胆甾烷基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯基氧基-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、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-庚基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、所述式(D-1)所表示的二胺等。此外,该二胺可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
在使用具有预倾角赋予基的二胺的情况下,就表现出充分高的预倾角特性的观点而言,相对于全部二胺,所述二胺的使用比例优选为设为5摩尔%以上,更优选为设为10摩尔%以上。另外,该使用比例的上限并无特别限定,但就不损及由所述式(1)所表示的化合物的使用所带来的效果的观点而言,相对于全部二胺,优选为设为99摩尔%以下,更优选为设为95摩尔%以下。
[分子量调节剂]
合成聚酰胺酸(P)时,可使用适当的分子量调节剂,与如上所述的四羧酸二酐以及二胺一起来合成末端修饰型的聚合物。通过制成所述末端修饰型的聚合物,可在不损及本发明效果的情况下进一步改善液晶配向剂的涂布性(印刷性)。
分子量调节剂例如可列举酸单酐、单胺化合物、单异氰酸酯化合物等。作为这些化合物的具体例,酸单酐例如可列举:顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、衣康酸酐(itaconic anhydride)、正癸基丁二酸酐、正十二烷基丁二酸酐、正十四烷基丁二酸酐、正十六烷基丁二酸酐等;单胺化合物例如可列举:苯胺、环己基胺、正丁基胺、正戊基胺、正己基胺、正庚基胺、正辛基胺、正十二烷基胺、正十八烷基胺等;单异氰酸酯化合物例如可列举:异氰酸苯基酯、异氰酸萘基酯等。
相对于所使用的四羧酸二酐以及二胺的合计100重量份,分子量调节剂的使用比例优选为设为20重量份以下,更优选为设为10重量份以下。
[聚酰胺酸的合成]
提供给所述聚酰胺酸(P)的合成反应的四羧酸二酐与二胺的使用比例优选为相对于二胺的氨基1当量,四羧酸二酐的酸酐基成为0.2当量~2当量的比例,更优选为成为0.3当量~1.2当量的比例。另外,聚酰胺酸(P)的合成反应优选为在有机溶剂中进行。此时的反应温度优选为-20℃~150℃,更优选为0℃~100℃。另外,反应时间优选为0.1小时~24小时,更优选为0.5小时~12小时。
此处,有机溶剂例如可列举:非质子性极性溶剂、酚系溶剂、醇、酮、酯、醚、卤化烃、烃等。作为这些有机溶剂的具体例,非质子性极性溶剂例如可列举: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(tetramethylurea)、六甲基磷酰三胺(hexamethylphosphortriamide)等;酚系溶剂例如可列举:苯酚、间甲酚、二甲酚、卤化苯酚等;
醇例如可列举:甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇单甲醚等;酮例如可列举:丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等;所述酯例如可列举:乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二酸二乙酯、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯等;醚例如可列举:二***、二异戊基醚、乙二醇甲醚、乙二醇***、乙二醇-正丙醚、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、四氢呋喃等;卤化烃例如可列举:二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯等;所述烃例如可列举:己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等。
这些有机溶剂中,优选为使用选自由非质子性极性溶剂以及酚系溶剂所组成的组群(第一组群的有机溶剂)中的一种以上,或者选自第一组群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组群(第二组群的有机溶剂)中的一种以上的混合物。在后一种情况下,相对于第一组群的有机溶剂与第二组群的有机溶剂的合计量,第二组群的有机溶剂的使用比例优选为50重量%以下,更优选为40重量%以下,尤其优选为30重量%以下。另外,有机溶剂的使用量(α)优选为设为相对于反应溶液的总量(α+β),四羧酸二酐以及二胺的合计量(β)成为0.1重量%~50重量%的量。
如上所述,获得将聚酰胺酸(P)溶解而成的反应溶液。该反应溶液可直接提供给液晶配向剂的制备,也可以将反应溶液中所含的聚酰胺酸离析后再提供给液晶配向剂的制备,或者还可以将离析的聚酰胺酸纯化后再提供给液晶配向剂的制备。在将聚酰胺酸进行脱水闭环而形成聚酰亚胺的情况下,可将所述反应溶液直接提供给脱水闭环反应,也可以将反应溶液中所含的聚酰胺酸离析后再提供给脱水闭环反应,或者还可以将离析的聚酰胺酸纯化后再提供给脱水闭环反应。聚酰胺酸的离析以及纯化可依据公知的方法来进行。
<聚合物(P):聚酰胺酸酯>
作为本发明的聚合物(P)的聚酰胺酸酯(以下也称为聚酰胺酸酯(P))例如可利用以下方法而获得:[I]通过使由所述合成反应所获得的聚酰胺酸(P)与含羟基的化合物、卤化物、含环氧基的化合物等进行反应来合成的方法;[II]使四羧酸二酯化合物与二胺进行反应的方法;[III]使四羧酸二酯二卤化物与二胺进行反应的方法。
此处,方法[I]中使用的含羟基的化合物例如可列举:甲醇、乙醇、丙醇等醇类;苯酚、甲酚等酚类等。另外,卤化物例如可列举:溴代甲烷、溴代乙烷、溴代十八烷(stearyl bromide)、氯代甲烷、氯代十八烷、1,1,1-三氟-2-碘乙烷等,含环氧基的化合物例如可列举环氧丙烷等。方法[II]中使用的四羧酸二酯化合物例如可通过使用所述醇类,将所述聚酰胺酸(P)的合成中所例示的四羧酸二酐进行开环而获得。另外,方法[III]中使用的四羧酸二酯二卤化物可通过使例如以上述方式获得的四羧酸二酯化合物与亚硫酰氯等适当的氯化剂进行反应而获得。方法[II]及方法[III]中使用的二胺包含所述式(1)所表示的化合物。另外,也可以视需要而使用所述其他的胺。此外,聚酰胺酸酯可仅具有酰胺酸酯结构,也可以是酰胺酸结构与酰胺酸酯结构并存的部分酯化物。
<聚合物(P):聚酰亚胺>
作为本发明的液晶配向剂中所含有的聚合物(P)的聚酰亚胺(以下也称为“聚酰亚胺(P)”)可通过将以所述方式合成的聚酰胺酸(P)进行脱水闭环,加以酰亚胺化而获得。
所述聚酰亚胺(P)可以是将作为其前驱物的聚酰胺酸所具有的酰胺酸结构全部进行脱水闭环而成的完全酰亚胺化物,也可以是仅将酰胺酸结构以及酰胺酸酯结构中的一部分进行脱水闭环,而使酰胺酸结构以及酰胺酸酯结构中的至少任一个与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。就可提高电压保持率的方面而言,聚酰亚胺(P)的酰亚胺化率(imidization ratio)优选为30%以上,更优选为40%~99%,尤其优选为50%~99%。该酰亚胺化率是相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构的数量、酰胺酸酯结构的数量、与酰亚胺环结构的数量的合计,将酰亚胺环结构的数量所占的比例以百分率表示。此处,酰亚胺环的一部分可以是异酰亚胺环。
聚酰胺酸的脱水闭环优选为利用以下方法来进行:对聚酰胺酸进行加热的方法,或者将聚酰胺酸溶解于有机溶剂中,在该溶液中添加脱水剂以及脱水闭环催化剂,视需要进行加热的方法。其中,优选为利用后一种方法。
在聚酰胺酸的溶液中添加脱水剂以及脱水闭环催化剂来进行酰亚胺化的方法中,脱水剂例如可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脱水剂的使用量优选为相对于聚酰胺酸的酰胺酸结构的1摩尔而设为0.01摩尔~20摩尔。脱水闭环催化剂例如可使用: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为相对于所使用的脱水剂1摩尔而设为0.01摩尔~10摩尔。脱水闭环反应中使用的有机溶剂可列举作为用于合成聚酰胺酸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为0℃~180℃,更优选为10℃~150℃。反应时间优选为1.0小时~120小时,更优选为2.0小时~30小时。
以上述方式获得含有聚酰亚胺(P)的反应溶液。该反应溶液可直接提供给液晶配向剂的制备,也可以自反应溶液中去除脱水剂以及脱水闭环催化剂后再提供给液晶配向剂的制备,也可以将聚酰亚胺离析后再提供给液晶配向剂的制备,或者还可以将离析的聚酰亚胺纯化后再提供给液晶配向剂的制备。这些纯化操作可依据公知的方法来进行。
<聚合物的溶液粘度以及重量平均分子量>
以所述方式获得的作为聚合物(P)的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺优选为当将其制成浓度为10重量%的溶液时,具有10mPa·s~800mPa·s的溶液粘度的化合物,更优选为具有15mPa·s~500mPa·s的溶液粘度的化合物。此外,所述聚合物的溶液粘度(mPa·s)是对于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)来制备的浓度为10重量%的聚合物溶液,使用E型旋转粘度计,在25℃下测定而得的值。另外,对于本发明的液晶配向剂中所含有的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺,利用凝胶渗透色谱法(Gel Permeation Chromatography,GPC)来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为500~100,000,更优选为1,000~50,000。
相对于液晶配向剂中的聚合物成分的整体100重量份,聚合物(P)的使用比例优选为设为50重量份~100重量份。若小于50重量份,则存在无法充分获得本发明的效果的顾虑。更优选为60重量份以上,尤其优选为70重量份以上。聚合物(P)可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
<其他成分>
本发明的液晶配向剂可视需要而含有其他成分。所述其他成分例如可列举:所述聚合物(P)以外的其他聚合物、分子内具有至少一个环氧基的化合物(以下称为“含环氧基的化合物”)、官能性硅烷化合物、金属螯合物化合物、硬化促进剂、表面活性剂等。
[其他聚合物]
所述其他聚合物可为了改善溶液特性或电特性而使用。所述其他聚合物例如可列举:通过不含所述式(1)所表示的化合物的二胺与四羧酸二酐的反应而获得的聚酰胺酸、通过该聚酰胺酸的脱水闭环而获得的聚酰亚胺、作为该聚酰胺酸的酯化物的聚酰胺酸酯、聚有机硅氧烷、聚酯、聚酰胺、纤维素衍生物(cellulose derivative)、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基顺丁烯二酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。
另外,在将本发明的液晶配向剂用于相位差膜的情况下,所述其他聚合物可优选使用具有光配向性结构的聚合物。此处,所谓光配向性结构,是包含光配向性基以及分解型光配向部这两个的概念。具体而言,可列举通过光异构化或光二聚化、光分解等而显示出光配向性的结构,例如可列举:含有偶氮苯、肉桂酸(cinnamic acid)、查耳酮(chalcone)、二苯甲酮、香豆素以及聚酰亚胺以及这些化合物的衍生物作为基本骨架的基团等。这些聚合物中,优选为包含具有光配向性基的聚合物,更优选为包含导入有具有肉桂酸结构(肉桂酸或者其衍生物)的基团的聚合物。其中,就容易向聚合物中导入光配向性基的方面而言,可优选使用具有肉桂酸结构的聚有机硅氧烷。
此外,具有光配向性基的聚合物可利用现有公知的方法来合成。例如,作为其他聚合物的具有光配向性基的聚有机硅氧烷可通过使具有环氧基的聚有机硅氧烷与具有光配向性基的羧酸,优选为在醚、酯、酮等有机溶剂中,在四级铵盐等催化剂的存在下进行反应来合成。
在将其他聚合物添加于液晶配向剂中的情况下,相对于液晶配向剂中所含的聚合物的合计100重量份,所述其他聚合物的调配比例优选为设为50重量份以下,更优选为设为0.1重量份~40重量份,尤其优选为设为0.1重量份~30重量份以下。
[含环氧基的化合物]
含环氧基的化合物可为了提高液晶配向膜的与基板表面的粘接性或电特性而使用。这种含环氧基的化合物例如可列举: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-间苯二甲胺、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,来作为优选的化合物。除此以外,含环氧基的化合物的例子可使用国际公开第2009/096598号记载的含环氧基的聚有机硅氧烷。
在将这些环氧化合物添加于液晶配向剂中的情况下,相对于液晶配向剂中所含的聚合物的合计100重量份,所述环氧化合物的调配比例优选为设为40重量份以下,更优选为设为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出于提高液晶配向剂的印刷性的目的而使用。这种官能性硅烷化合物例如可列举: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-ureidopropyltrimethoxysilane)、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亚乙基三胺、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添加于液晶配向剂中的情况下,相对于液晶配向剂中所含的聚合物的合计100重量份,所述官能性硅烷化合物的调配比例优选为设为2重量份以下,更优选为设为0.02重量份~0.2重量份。
[金属螯合物化合物]
所述金属螯合物化合物是在液晶配向剂的聚合物成分具有环氧结构的情况下,出于保证通过低温处理来形成的膜的机械强度的目的而含有于液晶配向剂(特别是相位差膜用液晶配向剂)中。该金属螯合物化合物优选为使用选自铝、钛及锆中的金属的乙酰基丙酮络合物或者乙酰乙酸络合物。具体而言,例如可列举:二异丙氧基乙基乙酰乙酸铝、三(乙酰基丙酮酸)铝、三(乙基乙酰乙酸)铝、二异丙氧基双(乙基乙酰乙酸)钛、二异丙氧基双(乙酰基丙酮酸)钛、三-正丁氧基乙基乙酰乙酸锆、二-正丁氧基双(乙基乙酰乙酸)锆等。在添加所述金属螯合物化合物的情况下,相对于包含环氧结构的构成成分的合计100重量份,所述金属螯合物化合物的使用比例优选为50重量份以下,更优选为0.1重量份~40重量份,尤其优选为1重量份~30重量份。
[硬化促进剂]
所述硬化促进剂是在液晶配向剂中的聚合物成分具有环氧结构的情况下,为了保证所形成的液晶配向膜的机械强度以及液晶配向性的经时稳定性而含有于液晶配向剂(特别是相位差膜用液晶配向剂)中。该硬化促进剂例如可使用具有苯酚基、硅烷醇基、硫醇基、磷酸基、磺酸基、羧基、羧酸酐基等的化合物,其中较佳为具有苯酚基或者硅烷醇基的化合物。作为其具体例,具有苯酚基的化合物例如可列举:氰基苯酚、硝基苯酚、甲氧基苯氧基苯酚、硫代苯氧基苯酚、4-苄基苯酚等;具有硅烷醇基的化合物例如可列举:三甲基硅烷醇、三乙基硅烷醇、1,1,3,3-四苯基-1,3-二硅氧烷二醇、1,4-双(羟基二甲基硅烷基)苯、三苯基硅烷醇、三(对甲苯基)硅烷醇、二苯基硅烷二醇等。在添加硬化促进剂的情况下,相对于包含环氧结构的构成成分的合计100重量份,所述硬化促进剂的使用比例优选为50重量份以下,更优选为0.1重量份~40重量份,尤其优选为1重量份~30重量份。
[表面活性剂]
所述表面活性剂可出于提高液晶配向剂对基板的涂布性而含有于液晶配向剂(特别是相位差膜用液晶配向剂)中。这种表面活性剂例如可列举:非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、硅酮表面活性剂、聚亚烷基氧化物表面活性剂、含氟表面活性剂等。相对于液晶配向剂的总量100重量份,表面活性剂的使用比例优选为设为10重量份以下,更优选为设为1重量份以下。
此外,其他成分除了所述成分以外,可列举分子内具有至少一个氧杂环丁烷基的化合物或抗氧化剂等。
<溶剂>
本发明的液晶配向剂被制备成所述聚合物(P)以及视需要使用的其他成分优选为分散或者溶解于适当的溶剂中而成液状组合物。
所使用的有机溶剂例如可列举: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(butyl cellosolve))、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、二异丁基酮、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊基醚、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。这些溶剂可单独使用或者将2种以上混合使用。
本发明的液晶配向剂中的固体成分浓度(液晶配向剂的溶剂以外的成分的合计重量在液晶配向剂的总重量中所占的比例)是考虑到粘性、挥发性等来适当选择,优选为1重量%~10重量%的范围。即,本发明的液晶配向剂通过以后述方式涂布于基板表面,优选为进行加热,而形成作为液晶配向膜的涂膜或者成为液晶配向膜的涂膜。此时,在固体成分浓度小于1重量%的情况下,涂膜的膜厚变得过小而难以获得良好的液晶配向膜。另一方面,在固体成分浓度超过10重量%的情况下,涂膜的膜厚变得过大而难以获得良好的液晶配向膜,另外,存在液晶配向剂的粘性增大而涂布性下降的倾向。
特别优选的固体成分浓度的范围根据液晶配向剂的用途、或在基板上涂布液晶配向剂时所使用的方法而不同。例如关于液晶配向膜用的液晶配向剂,在利用旋转器法来涂布于基板上的情况下,固体成分浓度(液晶配向剂中的溶剂以外的全部成分的合计重量在液晶配向剂的总重量中所占比例)特别优选为1.5重量%~4.5重量%的范围。在利用印刷法的情况下,特别优选为将固体成分浓度设为3重量%~9重量%的范围,由此将溶液粘度设为12mPa·s~50mPa·s的范围。在利用喷墨法的情况下,特别优选为将固体成分浓度设为1重量%~5重量%的范围,由此将溶液粘度设为3mPa·s~15mPa·s的范围。制备本发明的液晶配向剂时的温度优选为10℃~50℃,更优选为20℃~30℃。另外,关于相位差膜用的液晶配向剂,就使液晶配向剂的涂布性以及所形成的涂膜的膜厚适度的观点而言,液晶配向剂的固体成分浓度优选为0.2重量%~10重量%的范围,更优选为3重量%~10重量%的范围。
<液晶显示元件以及相位差膜>
可通过使用所述说明的本发明的液晶配向剂来制造液晶配向膜。另外,使用本发明的液晶配向剂来形成的液晶配向膜可优选应用于液晶显示元件用的液晶配向膜以及相位差膜用的液晶配向膜。以下,对本发明的液晶显示元件以及相位差膜进行说明。
[液晶显示元件]
本发明的液晶显示元件包括使用所述液晶配向剂来形成的液晶配向膜。本发明的液晶显示元件的运作模式并无特别限定,例如可应用于TN型、STN型、VA型(包含垂直配向-多域垂直配向(Vertical Alignment-MultidomainVertical Alignment,VA-MVA)型、垂直配向-图案垂直配向(Vertical Alignment-Patterned Vertical Alignment,VA-PVA)型等)、IPS型、FFS型、光学补偿弯曲(optically compensation bend,OCB)型等多种驱动方式。本发明的液晶显示元件例如可通过以下的(I-1)~(I-3)的步骤来制造。步骤(I-1)根据所需的运作模式而使用不同的基板。步骤(I-2)以及步骤(I-3)在各运作模式中共用。
[步骤(I-1):涂膜的形成]
首先,通过在基板上涂布本发明的液晶配向剂,继而对涂布面进行加热而在基板上形成涂膜。
(I-1A)在制造例如TN型、STN型或者VA型液晶显示元件的情况下,首先,将设置有经图案化的透明导电膜的两块基板作为一对,在其各透明性导电膜形成面上,优选为利用胶版印刷法(offset printing)、旋转涂布法、辊式涂布机法或者喷墨印刷法来分别涂布本发明的液晶配向剂。基板例如可使用:浮法玻璃、钠玻璃等玻璃;包含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)等塑料的透明基板。设置于基板的一面的透明导电膜可使用包含氧化锡(SnO2)的奈塞(NESA)膜(美国PPG公司注册商标)、包含氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)的氧化铟锡(indium tinoxide,ITO)膜等。为了获得经图案化的透明导电膜,例如可利用以下方法: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;形成透明导电膜时使用具有所需图案的掩模的方法等。涂布液晶配向剂时,为了使基板表面以及透明导电膜与涂膜的粘接性更良好,也可以对基板表面中形成涂膜的面,实施预先涂布官能性硅烷化合物、官能性钛化合物等的前处理。
涂布液晶配向剂后,出于防止所涂布的液晶配向剂的流挂等目的,优选为实施预加热(预烘烤)。预烘烤温度优选为30℃~200℃,更优选为40℃~150℃,特别优选为40℃~100℃。预烘烤时间优选为0.25分钟~10分钟,更优选为0.5分钟~5分钟。然后,出于将溶剂完全去除,视需要将聚合物中所存在的酰胺酸结构进行热酰亚胺化的目的,而实施煅烧(后烘烤)步骤。此时的煅烧温度(后烘烤温度)优选为80℃~300℃,更优选为120℃~250℃。后烘烤时间优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~100分钟。所形成的膜的膜厚优选为0.001μm~1μm,更优选为0.005μm~0.5μm。
(I-1B)在制造IPS型或者FFS型液晶显示元件的情况下,通过在设置有包含经图案化为梳齿型的透明导电膜或者金属膜的电极的基板的电极形成面、与未设置电极的对向基板的一面上,分别涂布本发明的液晶配向剂,继而对各涂布面进行加热来形成涂膜。关于此时使用的基板以及透明导电膜的材质、涂布方法、涂布后的加热条件、透明导电膜或者金属膜的图案化方法、基板的前处理、以及所形成的涂膜的优选膜厚,与所述(I-1A)相同。金属膜例如可使用包含铬等金属的膜。
在所述(I-1A)以及(I-1B)的任一种情况下,均通过在基板上涂布液晶配向剂后,将有机溶剂去除而形成配向膜或者成为配向膜的涂膜。此时,在本发明的液晶配向剂中所含有的聚合物为聚酰胺酸,或者为聚酰胺酸酯,或者为具有酰亚胺环结构及酰胺酸结构的酰亚胺化聚合物的情况下,也可以通过在涂膜形成后进一步进行加热而进行脱水闭环反应,制成更酰亚胺化的涂膜。
[步骤(I-2):配向能力赋予处理]
在制造TN型、STN型、IPS型或者FFS型液晶显示元件的情况下,作为对所述步骤(I-1)中形成的涂膜赋予液晶配向能力的处理,实施如下的摩擦处理:利用卷绕有包含例如尼龙、人造丝、棉等纤维的布的辊,将该涂膜向一定方向摩擦。由此,液晶分子的配向能力被赋予至涂膜上而形成液晶配向膜。另一方面,在制造VA型液晶显示元件的情况下,可将所述步骤(I-1)中形成的涂膜直接用作液晶配向膜,但也可以对该涂膜实施摩擦处理。另外,可对摩擦处理后的液晶配向膜进一步进行以下处理:通过对液晶配向膜的一部分照射紫外线而使液晶配向膜的一部分区域的预倾角变化的处理;或者在液晶配向膜表面的一部分形成抗蚀剂膜后,向与刚才的摩擦处理不同的方向进行摩擦处理,然后去除抗蚀剂膜的处理;从而使液晶配向膜在每个区域具有不同的液晶配向能力。该情况下,能够改善所得液晶显示元件的视野特性。此外,适合于VA型液晶显示元件的液晶配向膜也能够适用于聚合物稳定配向(Polymer sustained alignment,PSA)型液晶显示元件。对涂膜赋予液晶配向能力的处理也可以代替摩擦处理而采用利用光配向法的处理。
[步骤(I-3):液晶单元的构筑]
通过准备以所述方式形成有液晶配向膜的2块基板,在对向配置的2块基板间配置液晶来制造液晶单元。制造液晶单元时,例如可列举以下的2种方法。第一方法为先前已知的方法。首先,以各自的液晶配向膜对向的方式,经由间隙(单元间隙)而将2块基板对向配置,使用密封材料将2块基板的周边部贴合,在由基板表面以及密封材料划分的单元间隙内注入填充液晶后,将注入孔密封,由此制造液晶单元。另外,第二方法是称为液晶滴注(One DropFill,ODF)方式的方法。在形成有液晶配向膜的2块基板中的其中一块基板上的既定部位,涂布例如紫外光硬化性的密封材料,进而在液晶配向膜面上的既定的数个部位滴加液晶后,以液晶配向膜对向的方式贴合另一块基板,并且将液晶在基板的整个面上铺开,继而对基板的整个面照射紫外光,使密封材料硬化,由此制造液晶单元。在利用任一种方法的情况下,理想的是通过对以所述方式制造的液晶单元,进而加热至所使用的液晶成为各向同性相的温度后,缓缓冷却至室温,从而去除液晶填充时的流动配向。
密封材料例如可使用含有硬化剂以及作为间隔物的氧化铝球的环氧树脂等。另外,液晶可列举向列型液晶(nematic liquid crystal)以及碟状液晶(smectic liquid crystal),其中优选为向列型液晶,例如可使用:希夫碱(Schiffbase)系液晶、氧化偶氮(azoxy)系液晶、联苯系液晶、苯基环己烷系液晶、酯系液晶、三联苯(terphenyl)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以下物质来使用:例如氯化胆甾醇(cholestery chloride)、胆甾醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、胆甾醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等胆固醇液晶(cholesteric liquid crystal);作为商品名“C-15”、“CB-15”(默克(Merck)公司制造)来销售的手性剂;对癸氧基苯亚甲基-对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯(p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinnamate)等铁电液晶(ferroelectric liquid crystal)等。
接着,可通过在液晶单元的外侧表面贴合偏光板来获得本发明的液晶显示元件。贴合于液晶单元的外表面的偏光板可列举:以乙酸纤维素保护膜夹持被称为“H膜”的偏光膜而成的偏光板,该“H膜”是一边使聚乙烯醇延伸配向一边使其吸收碘而成的膜;或者包含H膜其本身的偏光板。
[相位差膜]
在使用本发明的液晶配向剂来制造相位差膜的情况下,就不仅可在步骤中抑制灰尘或静电产生,而且可形成均匀的液晶配向膜的方面,以及能够通过在放射线的照射时使用适当的光掩模而在基板上任意地形成液晶配向方向不同的多个区域的方面而言,优选为利用光配向法。具体而言,可列举包含以下的步骤(II-1)~步骤(II-3)的制造方法。
[步骤(II-1):利用液晶配向剂的涂膜的形成]
首先,将本发明的液晶配向剂涂布于基板上而形成涂膜。此处使用的基板可适宜例示包含三乙酰纤维素(TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等合成树脂的透明基板。这些基板中,TAC通常用作液晶显示元件中的偏光膜的保护层。另外,就溶剂的吸湿性低的方面、光学特性良好的方面以及低成本的方面而言,聚甲基丙烯酸甲酯可优选用作相位差膜用的基板。此外,对用于涂布液晶配向剂的基板,为了使基板表面与涂膜的密接性更良好,也可以对基板表面中形成涂膜的面实施现有公知的前处理。
在多数情况下,相位差膜是与偏光膜组合使用。此时,为了发挥所需的光学特性,必须将相对于偏光膜的偏光轴的角度精密地控制为特定方向,来贴合相位差膜。因此,此处,通过将在既定角度的方向上具有液晶配向能力的液晶配向膜形成于TAC膜或聚甲基丙烯酸甲酯等基板上,能够省略一边控制其角度一边将相位差膜贴合于偏光膜上的步骤。另外,由此能够有助于提高液晶显示元件的生产性。为了形成在既定角度的方向上具有液晶配向能力的液晶配向膜,优选为使用本发明的液晶配向剂,利用光配向法来进行。
液晶配向剂在基板上的涂布可利用适当的涂布方法,例如可采用:辊式涂布机法、旋转器法、印刷法、喷墨法、棒式涂布机法、挤出模(extrusion die)法、直接凹版涂布机(direct gravure coater)法、腔室刮刀涂布机(chamber doctorcoater)法、胶版凹版涂布机(offset gravure coater)法、单辊吻合涂布机(singleroll kiss coater)法、使用小径的凹版辊的反式吻合涂布机(reverse kiss coater)法、3根反式辊涂布机法、4根反式辊涂布机法、狭缝模(slot die)法、气刀涂布机法、正旋转辊涂布机法、刀片涂布机法、刮刀式涂布机(knife coater)法、含浸涂布机法、MB涂布机法、MB反式涂布机法等。
涂布后,对涂布面进行加热(烘烤)而形成涂膜。此时的加热温度优选为设为40℃~150℃,更优选为设为80℃~140℃。加热时间优选为设为0.1分钟~15分钟,更优选为设为1分钟~10分钟。形成于基板上的涂膜的膜厚优选为1nm~1,000nm,更优选为5nm~500nm。
[步骤(II-2):光照射步骤]
继而,通过对以所述方式形成于基板上的涂膜照射光,来对涂膜赋予液晶配向能力。此处,所照射的光例如可列举包含150nm~800nm波长的光的紫外线、可见光线等。这些光中,优选为包含300nm~400nm波长的光的紫外线。照射光可以是偏光,也可以是非偏光。偏光优选为使用包含直线偏光的光。
在所使用的光为偏光的情况下,可自垂直的方向对基板进行光的照射,也可以自倾斜方向进行光的照射,或者还可以将这些照射组合进行。在照射非偏光的情况下,必须自倾斜方向对基板面进行照射。
所使用的光源例如可列举:低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、水银-氙灯(Hg-Xe灯)等。偏光能够通过将这些光源与例如滤光器、衍射光栅等并用的方法等来获得。
光的照射量优选为设为0.1mJ/cm2以上且小于1,000mJ/cm2,更优选为设为1mJ/cm2~500mJ/cm2,尤其优选为设为2mJ/cm2~200mJ/cm2
[步骤(II-3):液晶层的形成]
继而,在以所述方式经光照射后的涂膜上,涂布聚合性液晶并使其硬化。由此,形成包含聚合性液晶的涂膜(液晶层)。此处所使用的聚合性液晶是通过加热以及光照射中的至少一种处理来进行聚合的液晶化合物或者液晶组合物。这种聚合性液晶可使用现有公知的液晶,具体而言,例如可列举非专利文献1(《可UV硬化的液晶及其应用(UV-Curable Liquid Crystals and TheirApplication)》,《液晶》,第3卷第1期(1999),第34页至第42页)中记载的向列型液晶。另外,也可以是:胆固醇液晶;圆盘型液晶;添加有手性剂的扭转向列配向型液晶等。聚合性液晶也可以是多种液晶化合物的混合物。聚合性液晶还可以是更包含公知的聚合起始剂或适当的溶剂等的组合物。
在使用液晶配向剂而形成的涂膜上涂布如上所述的聚合性液晶时,例如可采用棒式涂布机法、辊式涂布机法、旋转器法、印刷法、喷墨法等适当的涂布方法。
继而,对以所述方式形成的聚合性液晶的涂膜,实施选自加热以及光照射中的一种以上处理,由此将该涂膜硬化而形成液晶层。将这些处理重叠进行,由于可获得良好的配向而优选。
涂膜的加热温度应根据所使用的聚合性液晶的种类来适当选择。例如在使用默克公司制造的RMS03-013C的情况下,优选为在40℃~80℃的范围的温度下进行加热。加热时间优选为0.5分钟~5分钟。
照射光可优选使用具有200nm~500nm范围的波长的非偏光的紫外线。光的照射量优选为设为50mJ/cm2~10,000mJ/cm2,更优选为设为100mJ/cm2~5,000mJ/cm2
所形成的液晶层的厚度是根据所需的光学特性来适当设定。例如在制造波长为540nm的可见光的1/2波长板的情况下,选择所形成的相位差膜的相位差成为240nm~300nm的厚度,若为1/4波长板,则选择相位差成为120nm~150nm的厚度。可获得目标相位差的液晶层的厚度根据所使用的聚合性液晶的光学特性而不同。例如在使用默克制造的RMS03-013C的情况下,用以制造1/4波长板的厚度为0.6μm~1.5μm的范围。
以所述方式获得的相位差膜可优选作为液晶显示元件的相位差膜来应用。使用本发明的液晶配向剂来制造的相位差膜所应用的液晶显示元件对其驱动方式并无限制,例如可应用于TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型等公知的各种方式。所述相位差膜是对配置于液晶显示元件的视认侧的偏光板的外侧面,贴附相位差膜中的基板侧的面来使用。因此,优选为设为如下态样:将相位差膜的基板设为TAC制或者丙烯酸基材,使该相位差膜的基板也作为偏光膜的保护膜来发挥功能。
本发明的液晶显示元件能够有效地应用于多种装置,例如可用于:钟表、便携式游戏机、文字处理器(word processor)、笔记型个人电脑(note typepersonal computer)、汽车导航***、摄录机(camcorder)、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、数码照相机(digital camera)、手机、智能手机(smartphone)、各种监视器、液晶电视、信息显示器等的各种显示装置。
[实施例]
以下,利用实施例来对本发明进一步进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施例。
以下的实施例以及合成例中,聚合物的重量平均分子量Mw、酰亚胺化率以及环氧当量、以及聚合物溶液的溶液粘度是利用以下方法来测定。
[聚合物的重量平均分子量Mw]
Mw是利用以下条件的凝胶渗透色谱法来测定的聚苯乙烯换算值。
管柱:东曹(Tosoh)(股)制造,TSKgelGRCXLII
溶剂:四氢呋喃
温度:40℃
压力:68kgf/cm2
[聚合物的酰亚胺化率]
将含有聚酰亚胺的溶液投入至纯水中,将所得的沉淀在室温下充分地减压干燥后,溶解于氘化二甲基亚砜中,以四甲基硅烷作为基准物质,在室温下测定1H-核磁共振(1H-Nuclear magnetic resonance,1H-NMR)。根据所得的1H-NMR光谱,使用下述数学式(1)来求出酰亚胺化率。
酰亚胺化率(%)=(1-A1/A2×α)×100...(1)
(数学式(1)中,A1是在化学位移10ppm附近出现的源自NH基的质子的峰值面积,A2是源自其他质子的峰值面积,α是其他质子相对于聚合物的前驱物(聚酰胺酸)中的NH基的1个质子的个数比例。)
[环氧当量]
利用JIS C 2105中记载的盐酸-甲基乙基酮法来测定环氧当量。
[聚合物溶液的溶液粘度]
使用E型旋转粘度计,在25℃下测定聚合物溶液的溶液粘度(mPa·s)。
<二胺的合成>
[实施例1-1:化合物(DA-1)的合成]
依据下述流程1,来合成所述式(DA-1)所表示的化合物(以下表示为化合物(DA-1))。
[化7]
在具备温度计、三通旋塞的3L三口烧瓶中,添加4-(苄氧基)苯酚105.1g(0.53摩尔)、1,5-二溴戊烷57.5g(0.25摩尔)、碳酸钾138.2g(1.0摩尔)以及二甲基甲酰胺(dimethylformamide,DMF)1250ml,进行混合。继而,升温至60℃,进行6小时反应后,与乙酸乙酯2000ml混合,然后,利用蒸馏水进行分液清洗。继而,将有机层浓缩,使固体析出。将所得的固体在乙酸乙酯、己烷中进行再结晶,过滤回收并干燥,由此获得所述式(DA-1-1)所表示的化合物(表示为化合物(DA-1-1))99.6g(0.21摩尔)。
接着,在具备温度计、三通旋塞以及滴加漏斗的2L三口烧瓶中,量取所述获得的化合物(DA-1-1)99.6g(0.21摩尔)以及10g的5%Pd/C,对***内进行真空脱气,以氮气进行置换。继而,添加四氢呋喃(THF)1000ml,一边以不超过10℃的方式加以冷却,一边缓慢地滴加肼·一水合物100ml。继而,在室温下进行6小时反应。此外,反应中使用的溶剂预先进行氮气置换。反应后,通过过滤而去除无机盐,在滤液中混合乙酸乙酯1000ml,然后利用蒸馏水进行分液清洗。继而,将有机层浓缩,使固体析出。将所得的固体回收、干燥,由此获得所述式(DA-1-2)所表示的化合物(表示为化合物(DA-1-2))56.4g(0.20摩尔)。
接着,在具备温度计、三通旋塞的1L三口烧瓶中,添加所述获得的化合物(DA-1-2)56.4g(0.20摩尔)、4-氟硝基苯56.5g(0.40摩尔)、碳酸钾108.1g(0.78摩尔)以及二甲基甲酰胺(DMF)500ml,进行混合。继而,升温至60℃,进行6小时反应后,与乙酸乙酯1000ml进行混合,然后利用蒸馏水进行分液清洗。继而,将有机层浓缩,使固体析出。将所得的固体在乙酸乙酯、己烷中进行再结晶,过滤回收并干燥,由此获得所述式(DA-1-3)所表示的化合物(表示为二硝基中间体(DA-1-3))74.7g(0.14摩尔)。
接着,在氮气流下,在2L高压釜中添加所述二硝基中间体(DA-1-3)74.7g(0.14摩尔)、7.5g的5%Pd/C、乙醇200mL以及四氢呋喃800mL后,以氢气重新进行置换,在氢气存在下以室温进行反应。利用液相色谱法来进行反应追踪,确认反应的进行后进行过滤。将滤液与乙酸乙酯3000mL进行混合,然后利用蒸馏水进行分液纯化。通过减压蒸馏而自所得的有机层中去除溶剂,由此使固体析出。通过使所析出的固体在乙醇中进行再结晶,而获得化合物(DA-1)58.3g(0.12摩尔)。
[实施例1-2:化合物(DA-2)的合成]
依据下述流程2,来合成所述式(DA-2)所表示的化合物(以下表示为化合物(DA-2))。
[化8]
在具备温度计、三通旋塞的3L三口烧瓶中,添加3-苯基丙基溴99.5g(0.5摩尔)、苯酚51.8g(0.55摩尔)、碳酸钾207.3g(1.5摩尔)以及二甲基甲酰胺(DMF)2000ml,进行混合。继而,升温至60℃,进行6小时反应后,与乙酸乙酯2000ml混合,然后利用蒸馏水进行分液清洗。继而,将有机层浓缩,使固体析出。将所得的固体在乙醇中进行再结晶,过滤回收并干燥,由此获得所述式(DA-2-1)所表示的化合物(表示为化合物(DA-2-1))77.5g(0.37摩尔)。
接着,在具备温度计以及三通旋塞的2L三口烧瓶中,将氯化铝243.3g(1.83摩尔)与二氯甲烷1000mL进行混合,在冰浴冷却下投入4-硝基苯甲酰氯162.6g(0.88摩尔),使其溶解。接着,缓慢地滴加包含化合物(DA-2-1)77.5g(0.37摩尔)的二氯甲烷溶液400mL。滴加结束后,一边恢复至室温一边进行6小时反应。利用液相色谱法来确认反应的结束后,将反应液注入至10当量盐酸与冰的混合物中,继而以氯仿进行萃取。继而,以碳酸氢钠水溶液、食盐水以及蒸馏水进行清洗,将有机层以硫酸镁进行干燥。继而,通过减压蒸馏而去除溶剂,在结晶充分地析出后进行过滤。将滤物以水、乙醇、甲苯依次进行清洗,并减压干燥,由此获得所述式(DA-2-2)所表示的化合物(表示为化合物(DA-2-2))95.0g(0.19摩尔)。
接着,在具备温度计、滴加漏斗以及三通旋塞的1L三口烧瓶中,加入化合物(DA-2-2)95.0g及二氯甲烷500mL,在冰浴冷却下缓慢地滴加三氟甲磺酸120g。继而,缓慢地滴加三乙基硅烷120g。滴加结束后,一边恢复至室温一边进行10小时反应。利用液相色谱法来确认反应的结束后,将反应液以碳酸钠水溶液进行中和,并进行水洗。将有机层浓缩,使固体析出后在甲苯溶剂中进行再结晶,由此获得所述式(DA-2-3)所表示的化合物(表示为二硝基中间体(DA-2-3))71.9g(0.15摩尔)。
接着,在氮气流下,在2L高压釜中添加所述二硝基中间体(DA-2-3)71.9g(0.15摩尔)、7.2g的5%Pd/C、乙醇200mL以及四氢呋喃800mL后,以氢气重新进行置换,在氢气存在下以室温进行反应。利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)进行反应追踪,确认反应的进行后进行过滤。将滤液与乙酸乙酯3000mL进行混合,然后以蒸馏水进行分液纯化。通过减压蒸馏而自所得的有机层中去除溶剂,由此使固体析出。通过使所析出的固体在乙醇中进行再结晶,而获得化合物(DA-2)53.3g(0.13摩尔)。
[实施例1-3:化合物(DA-3)的合成]
依据下述流程3,来合成所述式(DA-3)所表示的化合物(以下表示为化合物(DA-3))。
[化9]
在具备温度计以及三通旋塞的3L三口烧瓶中,添加4-羟基-4′-硝基联苯180.8g(0.84摩尔)、1,3-二溴丙烷80.8g(0.4摩尔)、碳酸钾221.1g(1.6摩尔)以及二甲基甲酰胺(DMF)2000ml,进行混合。继而,升温至60℃,进行6小时反应后,与乙酸乙酯4000ml进行混合,然后利用蒸馏水进行分液清洗。继而,将有机层浓缩,使固体析出。将所得的固体在乙醇中进行再结晶,过滤回收并干燥,由此获得所述式(DA-3-1)所表示的化合物(表示为二硝基中间体(DA-3-1))103.5g(0.22摩尔)。
接着,在氮气流下,在2L高压釜中添加所述二硝基中间体(DA-3-1)103.5g(0.22摩尔)、10.3g的5%Pd/C、乙醇100mL以及四氢呋喃500mL后,以氢气重新进行置换,在氢气存在下以室温进行反应。利用HPLC进行反应追踪,确认反应的进行后进行过滤。将滤液与乙酸乙酯1000mL进行混合,然后以蒸馏水进行分液纯化。通过减压蒸馏而自所得的有机层中去除溶剂,由此使固体析出。通过将所析出的固体在乙醇中进行再结晶,而获得化合物(DA-3)151.7g(0.37摩尔)。
[实施例1-4:化合物(DA-4)的合成]
依据下述流程4,来合成所述式(DA-4)所表示的化合物(以下表示为化合物(DA-4))。
[化10]
在具备温度计、三通旋塞以及滴加漏斗的1L三口烧瓶中,将以与所述实施例1-1相同的方法获得的化合物(DA-1-2)43.4g(0.15摩尔)、三乙胺(triethylamine,TEA)60.7g(0.6摩尔)以及300ml的THF进行混合,在冰浴冷却下缓慢地滴加4-硝基苯甲酰氯69.6g(0.38摩尔)的400ml的THF的溶液。滴加后,在室温下进行12小时反应,然后与乙酸乙酯1000ml进行混合,然后利用蒸馏水进行分液清洗。继而,将有机层浓缩,使固体析出。将所得的固体在乙酸乙酯与己烷中进行再结晶,过滤回收并干燥,由此获得所述式(DA-4-1)所表示的化合物(表示为二硝基中间体(DA-4-1))39.6g(0.07摩尔)。
继而,在氮气流下,在2L高压釜中添加所述二硝基中间体(DA-4-1)39.6g(0.07摩尔)、4g的5%Pd/C、乙醇100mL以及四氢呋喃250mL后,以氢气重新进行置换,在氢气存在下以室温进行反应。利用HPLC进行反应追踪,确认反应的进行后进行过滤。通过减压蒸馏而自有机层中去除溶剂,由此使固体析出。通过将所析出的固体在乙醇中进行再结晶,而获得化合物(DA-4)27.4g(0.05摩尔)。
<聚合物的合成>
[实施例2-1:聚合物(PA-1)的合成]
将作为四羧酸二酐的均苯四甲酸二酐10.7g(相对于合成中使用的二胺的总体量100摩尔份而为93摩尔份)、以及作为二胺的化合物(DA-1)12.41g(相对于合成中使用的二胺的总体量100摩尔份而为50摩尔份)、4-氨基苯基-4′-氨基苯甲酸酯4.82g(相对于合成中使用的二胺的总体量100摩尔份而为40摩尔份)以及4,4′-[4,4′-丙烷-1,3-二基双(哌啶-1,4-二基)]二苯胺2.07g(相对于合成中使用的二胺的总体量100摩尔份而为10摩尔份),溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)85g以及γ-丁内酯(γ-butyllactone,GBL)85g的混合溶剂中,在30℃下进行6小时反应。继而,将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。将所回收的沉淀物以甲醇进行清洗后,在减压下以40℃进行15小时干燥,由此获得聚酰胺酸(以下称为聚合物(PA-1))28.2g。将所得的聚合物(PA-1)以NMP∶GBL=50∶50的溶剂组成而制备成15重量%,测定该溶液的粘度,结果为550mPa·s。另外,将该聚合物溶液在20℃下静置3天,结果未产生凝胶化,保存稳定性良好。
[实施例2-2~实施例2-5、实施例2-7、合成例1、合成例2]
在所述实施例2-1中,除了将反应中使用的四羧酸二酐以及二胺的种类及量变更为如下述表1所述以外,以与实施例2-1相同的方式获得聚合物。此外,关于四羧酸二酐,表1中的数值表示相对于反应中使用的四羧酸二酐的总体量的使用比例(摩尔%),关于二胺,表1中的数值表示相对于反应中使用的二胺的总体量的使用比例(摩尔%)。对于实施例中所得的聚合物溶液,分别在20℃下静置3天后,均未产生凝胶化,保存稳定性良好。
[表1]
表1中的四羧酸二酐以及二胺的略称如以下所述。
(四羧酸二酐)
AN-1:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐
AN-2:均苯四甲酸二酐
AN-3:2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐
AN-4:亚乙基二胺四乙酸二酐
AN-5:1,3,3a,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
(二胺)
da-1:下述式(da-1)所表示的化合物
da-2:4-氨基苯基-4′-氨基苯甲酸酯
da-3:4,4′-二氨基二苯基甲烷
da-4:4,4′-[4,4′-丙烷-1,3-二基双(哌啶-1,4-二基)]二苯胺
da-5:2,4-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺
da-6:4,4′-二氨基二苯基胺
da-7:3,5-二氨基苯甲酸
da-8:3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯
da-9:4-(十四烷氧基)苯-1,3-二胺
da-10:所述式(DA-15)所表示的化合物
da-11:1,4-双-(5-氨基-吡啶-2-基)-哌嗪
[化11]
[实施例2-6:聚合物(PI-1)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16.58g(相对于合成中使用的二胺的总体量100摩尔份而为98摩尔份)、以及作为二胺的化合物(DA-2)25.52g(相对于合成中使用的二胺的总体量100摩尔份而为80摩尔份)以及3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基7.89g(相对于合成中使用的二胺的总体量100摩尔份而为20摩尔份),溶解于200g的NMP中,在室温下进行6小时反应。继而,追加250g的NMP,添加吡啶11.7g以及乙酸酐15.11g,在80℃下进行5小时脱水闭环反应。继而,将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。将所回收的沉淀物以甲醇进行清洗后,在减压下以40℃进行15小时干燥,由此获得酰亚胺化率约65%的聚酰亚胺(以下称为聚合物(PI-1))。利用NMP将所得的聚合物(PI-1)制备成15重量%。测定该溶液的粘度,结果为890mPa·s。
[合成例3:聚有机硅氧烷的合成]
在具备搅拌机、温度计、滴加漏斗以及回流冷却管的反应容器中,投入2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷100.0g、甲基异丁基酮500g以及三乙胺10.0g,在室温下进行混合。向其中,自滴加漏斗中花30分钟来滴加去离子水100g后,一边在回流下混合,一边在80℃下进行6小时反应。反应结束后,取出有机层,将其利用0.2重量%硝酸铵水溶液来清洗至清洗后的水成为中性为止,然后在减压下将溶剂以及水蒸馏去除,由此以粘稠的透明液体的形式获得具有氧杂环丙烷基的聚有机硅氧烷。对该具有氧杂环丙烷基的聚有机硅氧烷进行1H-NMR分析,结果在化学位移(δ)=3.2ppm附近,如理论强度那样获得基于氧杂环丙烷基的峰值,确认反应中未产生氧杂环丙烷基的副反应。测定该具有氧杂环丙烷基的聚有机硅氧烷的环氧当量,结果为186g/当量。
继而,在100mL的三口烧瓶中,投入所述获得的具有氧杂环丙烷基的聚有机硅氧烷9.3g、甲基异丁基酮26g、4-苯氧基肉桂酸3g以及UCAT 18X(商品名,三亚普罗(San-Apro)(股)制造)0.10g,在80℃下一边搅拌一边进行12小时反应。反应结束后,将反应混合物投入至甲醇中,回收所生成的沉淀物,将该沉淀物溶解于乙酸乙酯中而制成溶液,将该溶液水洗3次后,将溶剂蒸馏去除,由此以白色粉末的形式获得具有氧杂环丙烷基及肉桂酸结构的聚有机硅氧烷(S-1)6.3g。对于该聚有机硅氧烷(S-1),利用凝胶渗透色谱法来测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量Mw为3,500。
<液晶配向剂的制备以及评价>
[实施例3-1:FFS型液晶显示元件]
(1)液晶配向剂的制备
将作为聚合物的实施例2-1中所得的聚合物(PA-1)100重量份溶解于包含γ-丁内酯(GBL)、NMP以及丁基溶纤剂(BC)的混合溶剂(GBL∶NMP∶BC=40∶40∶20(重量比))中,制成固体成分浓度为3.5重量%的溶液。利用孔径为0.2μm的过滤器将该溶液过滤,由此制备液晶配向剂。
(2)涂布性的评价
使用旋转器,将所述制备的液晶配向剂涂布于玻璃基板上,在80℃的加热板上进行1分钟预烘烤后,在将库内进行了氮气置换的200℃烘箱中进行1小时加热(后烘烤),由此形成平均膜厚为的涂膜。利用倍率为100倍的显微镜来观察该涂膜,查明膜厚不均以及针孔的有无。评价是以如下方式进行:将膜厚不均以及针孔这两个均未被观察到的情况评价为涂布性“良好”,将观察到膜厚不均以及针孔的至少任一个的情况评价为涂布性“不良”。本实施例中,膜厚不均以及针孔这两个均未被观察到,涂布性为“良好”。
(3)耐摩擦性的评价
对于所述获得的涂膜,利用具有卷绕有棉布的辊的摩擦机器,以辊转速1000rpm、平台移动速度20cm/秒、毛压入长度0.4mm来实施7次摩擦处理。利用光学显微镜来观察所得基板上的由摩擦削除所引起的异物(涂膜的碎片),计算测量出500μm×500μm的区域内的异物数。评价是以如下方式进行:将异物数为3个以下的情况评价为耐摩擦性“良好”,将4个以上、7个以下的情况评价为“可”,将8个以上的情况评价为耐摩擦性“不良”。其结果为,该涂膜的耐摩擦性为“良好”。
(4)FFS型液晶显示元件的制造
制作图1所示的FFS型液晶显示元件。首先,将在其中一面具有2***的电极对的玻璃基板11a、与未设置电极的对向玻璃基板11b作为一对,所述2***的电极对依次形成有不具有图案的底电极15、作为绝缘层14的氮化硅膜、以及经图案化为梳齿状的顶电极13,且在玻璃基板11a的具有透明电极的面与对向玻璃基板11b的一面上,使用旋转器来分别涂布所述(1)中制备的液晶配向剂,形成涂膜。继而,将该涂膜在80℃的加热板上进行1分钟预烘烤后,在将库内进行了氮气置换的烘箱中以230℃进行15分钟加热(后烘烤),形成平均膜厚为的涂膜。将顶电极13的平面示意图示于图2中。此外,图2(a)是顶电极13的俯视图,图2(b)是图2(a)的由虚线包围的部分C1的放大图。本实施例中,将电极的线宽d1设为4μm,将电极间的距离d2设为6μm。
继而,利用棉,对形成于玻璃基板上的涂膜的各表面实施摩擦处理,制成液晶配向膜12。图2(b)中,将对形成于玻璃基板11a上的涂膜实施摩擦的方向以箭头表示。将这些基板以基板11a、基板11b的彼此的摩擦方向成为反平行的方式,隔着直径为3.5μm的间隔物来贴合,注入液晶MLC-6221(默克公司制造),形成液晶层16。进而,在基板11a、基板11b的外侧两面,以2块偏光板的偏光方向相互正交的方式贴合偏光板(图示略),由此制作液晶显示元件10。
(5)液晶配向性的评价
对于所述制造的FFS型液晶显示元件,利用显微镜,以倍率50倍来观察当接通·断开(ON·OFF)(施加·解除)5V电压时的明暗变化中的异常区域的有无。评价是以如下方式进行:将未观察到异常区域的情况评价为液晶配向性“良好”,将观察到异常区域的情况评价为液晶配向性“不良”。该液晶显示元件中液晶配向性“良好”。
(6)电压保持率的评价
对于所述制造的FFS型液晶显示元件,在23℃下以60微秒的施加时间、167毫秒的跨距施加5V的电压后,测定自施加解除起167毫秒后的电压保持率(VHR),结果为99.2%。此外,使用东阳特克尼卡(Toyo Technica)(股)制造的VHR-1作为测定装置。
(7)耐热性的评价
对于所述制造的FFS型液晶显示元件,以与所述(6)相同的方式测定电压保持率,将其值作为初始VHR(VHRBF)。继而,将初始VHR测定后的液晶显示元件在100℃的烘箱中静置300小时。然后,将该液晶显示元件在室温下静置而放置冷却至室温后,以与所述相同的方式测定电压保持率(VHRAF)。另外,利用下述数学式(2),来求出热应力赋予前后的电压保持率的变化率(ΔVHR(%))。
ΔVHR=((VHRBF-VHRAF)÷VHRBF)×100...(2)
耐热性的评价是以如下方式进行:将变化率ΔVHR小于4%的情况评价为耐热性“良好”,将4%以上且小于5%的情况评价为“可”,将5%以上的情况评价为耐热性“不良”。其结果为,本实施例的液晶显示元件的ΔVHR为1.9%,耐热性为“良好”。
(8)预倾角特性
对于所述制造的液晶显示元件,通过使用He-Ne激光光的结晶旋转法来测定液晶分子的自基板面倾斜的角度,将该值作为预倾角θ。结晶旋转法是依据非专利文献1(T.J.谢弗(T.J.Scheffer)等人的《应用物理学杂志(Joumalof Applied Physics,J.Appl.Phys.)》第48卷第1783页(1977))以及非专利文献2(F.中野(F.Nakano)等人的《日本应用物理学杂志(Japanese Journalof Applied Physics,JPN.J.Appl.Phys.)》第19卷第2013页(1980))中记载的方法来进行。
评价是以如下方式进行:将预倾角θ小于1.0°的情况评价为预倾角评价“良好”,将1.0°以上的情况评价为预倾角评价“不良”,结果,该液晶显示元件的预倾角变化率为0.3°,判断为预倾角稳定性“良好”。
(9)驱动应力后的对比度评价(交流(alternating current,AC)残像特性的评价)
除了在基板的外侧两面未贴合偏光板的方面以外,进行与所述(4)相同的操作,制作FFS型液晶单元。对于该FFS型液晶单元,以交流电压10V驱动30小时后,使用在光源与光量检测器之间配置有偏光器及检偏器的装置,来测定下述数学式(3)所表示的最小相对透过率(%)。
最小相对透过率(%)=(β-B0)/(B100-B0)×100...(3)
(数学式(3)中,B0为在空白状态下且在正交尼科耳棱镜下的光的透过量;B100为在空白状态下且在平行尼科耳棱镜下的光的透过量;β为在正交尼科耳棱镜下,在偏光器与检偏器之间夹持液晶显示元件而成为最小的透光量。)
暗状态的黑电平是以液晶显示元件的最小相对透过率来表示,在FFS型液晶显示元件中,暗状态下的黑电平越小,则对比度越优异。将最小相对透过率小于0.5%的评价为“良好”,将0.5%以上且小于1.0%的评价为“可”,将1.0%以上的评价为“不良”。其结果为,该液晶单元的最小相对透过率为0.2%,判断为“良好”。
[实施例3-2~实施例3-5以及比较例1、比较例2]
在所述实施例3-1中,除了分别使用下述表2所示种类的成分来作为聚合物以外,以与实施例3-1相同的方式制备液晶配向剂,并且制造FFS型液晶显示元件来进行各种评价。评价结果示于下述表2中。
如表2所示,实施例3-1~实施例3-5中,关于液晶配向剂的涂布性以及涂膜的耐摩擦性均获得良好的结果。另外,关于液晶显示元件中的液晶分子的配向性、电压保持率、耐热性、预倾角特性以及AC残像特性也是良好的结果。与此相对,比较例1中,液晶配向剂的涂布性为“不良”,关于涂膜的耐摩擦性,是比实施例差的结果。另外,比较例1的液晶显示元件中,电压保持率、预倾角特性以及AC残像特性是比实施例差的结果。比较例2中,虽使用使1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐与化合物(DA-1)进行反应而获得的聚合物,但电压保持率低,且液晶单元的耐热性为“不良”。
[实施例3-6:TN型液晶显示元件]
(1)液晶配向剂的制备
将作为聚合物的在实施例2-5中所得的聚合物(PA-7)100重量份溶解于NMP以及BC的混合溶剂(NMP∶BC=50∶50(重量比))中,制成固体成分浓度为6.5重量%的溶液。将该溶液充分搅拌后,利用孔径为0.2μm的过滤器进行过滤,由此制备液晶配向剂。
(2)印刷性的评价
使用液晶配向膜印刷机(日本写真印刷(股)制造),将所述(1)中制备的液晶配向剂涂布于带有包含ITO膜的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(预烘烤)1分钟而去除溶剂后,在200℃的加热板上加热(后烘烤)10分钟,形成平均膜厚为的涂膜。利用倍率为20倍的显微镜对该涂膜进行观察,来查明印刷不均以及针孔的有无。评价是以如下方式进行:将印刷不均以及针孔这两个均未被观察到的情况评价为印刷性“良好”,将观察到少量的印刷不均以及针孔的至少任一个的情况评价为印刷性“可”,将看到大量的印刷不均以及针孔的至少任一个的情况评价为印刷性“不良”。本实施例中,印刷不均以及针孔这两个均未被观察到,印刷性为“良好”。
(3)TN型液晶单元的制造
使用液晶配向膜印刷机(日本写真印刷(股)制造),将所述(1)中制备的液晶配向剂涂布于带有包含ITO膜的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(预烘烤)1分钟而去除溶剂后,在200℃的加热板上加热(后烘烤)10分钟,形成平均膜厚为的涂膜。对于该涂膜,利用具有卷绕有人造丝布的辊的摩擦机器,以辊转速500rpm、平台移动速度3cm/秒、毛压入长度0.4mm进行摩擦处理,来赋予液晶配向能力。然后,在超纯水中进行1分钟超音波清洗,继而在100℃洁净烘箱中干燥10分钟,由此获得具有液晶配向膜的基板。另外,重复进行所述操作,获得具有液晶配向膜的一对(2块)基板。
接着,对于所述一对基板中的其中一块基板,在具有液晶配向膜的面的外缘涂布加入有直径为5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘接剂后,以液晶配向膜面相对的方式将一对基板重叠而压接,使粘接剂硬化。继而,自液晶注入口向一对基板间填充向列型液晶(默克公司制造,MLC-6221)后,利用丙烯酸系光硬化型粘接剂将液晶注入口密封,由此制造TN型液晶单元。
(4)液晶配向性的评价
对于所述(3)中制造的TN型液晶单元,在正交尼科耳棱镜下,利用显微镜,以倍率50倍来观察当接通·断开5V电压时的异常区域的有无。评价是以与所述实施例3-1的(5)相同的方式进行。其结果为,该液晶单元中液晶配向性“良好”。
(5)预倾角稳定性的评价
对于所述(3)中制造的TN型液晶单元,通过使用He-Ne激光光的结晶旋转法,测定液晶分子的自基板面倾斜的角度,将该值作为初始预倾角θIN。结晶旋转法是依据非专利文献1(T.J.谢弗(T.J.Scheffer)等人的《应用物理学杂志(Journal of Applied Physics,J.Appl.Phys.)》第48卷第1783页(1977))以及非专利文献2(F.中野(F.Nakano)等人的《日本应用物理学杂志(JapaneseJournal of Applied Physics,JPN.J.Appl.Phys.)》第19卷第2013页(1980))中记载的方法来进行。
继而,对测定了初始预倾角θIN后的液晶单元施加5V的交流电压100小时。然后,以与所述相同的方法再次测定预倾角,将该值作为电压施加后的预倾角θAF。将这些测定值代入下述数学式(4)中,求出电压施加前后的预倾角的变化量(Δθ(°))。
Δθ=|θAF-)IN|...(4)
将Δθ小于3%的情况评价为预倾角稳定性“良好”,将3%以上且小于4%的情况评价为预倾角稳定性“可”,将4%以上的情况评价为预倾角稳定性“不良”,结果该液晶单元的预倾角变化率为2.8%,判断为预倾角稳定性“良好”。
(6)电压保持率以及耐热性的评价
以与所述实施例3-1的(6)相同的方式测定电压保持率(VHRBF),并且以与所述实施例3-1的(7)相同的方式,根据热应力赋予前后的电压保持率的变化率来评价液晶显示元件的耐热性。其结果为,VHRBF为98.9%。另外,ΔVHR为2.9%,判断为耐热性“良好”。
[实施例3-7:VA型液晶显示元件]
(1)液晶配向剂的制备
将作为聚合物的在实施例2-6中所得的聚合物(PI-1)100重量份添加于NMP及BC中,制成固体成分浓度为6.5重量%、溶剂的混合比为NMP∶BC=50∶50(重量比)的溶液。将该溶液充分搅拌后,利用孔径为0.2μm的过滤器进行过滤,由此制备液晶配向剂。
(2)印刷性的评价
使用所述(1)中制备的液晶配向剂,以与所述实施例3-5的(2)相同的方式查明印刷性,结果,印刷不均以及针孔这两个均未被观察到,印刷性为“良好”。
(3)VA型液晶单元的制造
使用液晶配向膜印刷机(日本写真印刷(股)制造),将所述制备的液晶配向剂涂布于带有包含ITO膜的透明电极的玻璃基板(厚度为1mm)的透明电极面上,在80℃的加热板上加热(预烘烤)1分钟,进而在200℃的加热板上加热(后烘烤)60分钟,形成平均膜厚为的涂膜(液晶配向膜)。重复该操作,获得在透明导电膜上具有液晶配向膜的一对(2块)玻璃基板。接着,对所述一对基板中的其中一块基板,在具有液晶配向膜的面的外缘涂布加入有直径为5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘接剂后,以液晶配向膜面相对的方式将一对基板重叠而压接,使粘接剂硬化。继而,自液晶注入口向一对基板间填充向列型液晶(默克公司制造,MLC-6608)后,利用丙烯酸系光硬化粘接剂将液晶注入口密封,由此制造VA型液晶单元。
(4)液晶配向性、电压保持率以及耐热性的评价
对于所述(3)中制造的VA型液晶单元,以与实施例3-1的(5)相同的方式进行液晶配向性的评价,结果,该液晶单元的液晶配向性为“良好”。另外,以与实施例3-1的(6)相同的方式测定电压保持率(VHRBF),并且以与所述实施例3-1的(7)相同的方式进行耐热性(热应力赋予前后的电压保持率的变化率)的评价。其结果为,VHRBF为99.2%。另外,ΔVHR为2.4%,判断为耐热性“良好”。
[实施例3-8:相位差膜]
(1)液晶配向剂的制备
将实施例2-2中所得的聚合物(PA-2)100重量份、以及合成例3中所得的聚有机硅氧烷(S-1)5重量份,溶解于包含NMP及BC的混合溶剂(NMP∶BC=50∶50(重量比))中,制成固体成分浓度为3.5重量%的溶液。利用孔径为0.2μm的过滤器将该溶液过滤,由此制备液晶配向剂。
(2)相位差膜的制造
在作为基板的TAC膜的一面,使用棒式涂布机来涂布所述制备的液晶配向剂,在烘箱内以120℃烘烤2分钟而形成膜厚为100nm的涂膜。继而,对该涂膜表面,使用Hg-Xe灯以及格兰泰勒棱镜,自基板法线垂直地照射包含313nm的明线的偏光紫外线10mJ/cm2。继而,利用孔径为0.2μm的过滤器将聚合性液晶(RMS03-013C,默克公司制造)进行过滤后,利用棒式涂布机,将该聚合性液晶涂布于光照射后的涂膜上,形成聚合性液晶的涂膜。在温度经调整为50℃的烘箱内烘烤1分钟后,使用Hg-Xe灯,自垂直的方向对涂膜面照射包含365nm的明线的非偏光的紫外线1,000mJ/cm2,使聚合性液晶硬化而形成液晶层,由此制造相位差膜。
(3)液晶配向性的评价
对于所述(2)中制造的相位差膜,通过利用正交尼科耳棱镜下的目视以及偏光显微镜(倍率为2.5倍),观察异常区域的有无,来评价液晶配向性。评价是以如下方式进行:将在目视下配向性良好,且在偏光显微镜下未观察到异常区域的情况评价为液晶配向性“良好”;将在目视下未观察到异常区域,但在偏光显微镜下观察到异常区域的情况评价为液晶配向性“可”;将在目视以及偏光显微镜下均观察到异常区域的情况评价为液晶配向性“不良”。其结果为,该相位差膜被评价为液晶配向性“良好”。
(4)密接性
使用所述(2)中制造的相位差膜,对由液晶配向剂形成的涂膜与基板的密接性进行评价。首先,使用带有导件的等间隔的间隔物,利用切割刀,自相位差膜的液晶层侧的面切入切口,在1cm×1cm的范围内形成10个×10个的格子图案。各切口的深度是自液晶层表面到达基板厚度的中点为止。继而,以覆盖所述格子图案的整个面的方式使玻璃纸胶带密接后,剥离该玻璃纸胶带。通过正交尼科耳棱镜下的目视来观察剥离后的格子图案的切口部,评价密接性。评价是以如下方式进行:将在沿着切入线的部分以及格子图案的交叉部分未确认到剥离的情况评价为密接性“良好”;将相对于格子图案整体的个数,在所述部分观察到剥离的格子目的个数小于15%的情况评价为密接性“可”;将相对于格子图案整体的个数,在所述部分观察到剥离的格子目的个数为15%以上的情况评价为密接性“不良”。其结果为,该相位差膜为密接性“良好”。

Claims (12)

1.一种液晶配向剂,其特征在于:含有选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的组群中的至少一种聚合物(P),所述聚合物(P)是使选自由四羧酸二酐、四羧酸二酯化合物及四羧酸二酯二卤化物所组成的组群中的至少一种四羧酸衍生物,与包含下述式(1)所表示的化合物的二胺进行反应而获得,
[化1]
式(1)中,RA是在碳数1~30的烃基的碳-碳键间以及与所述烃基相邻的位置的至少任一位置具有氧原子或者硫原子的2价基团,所述烃基所具有的氢原子的至少1个可经卤素原子所取代;X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子或者2价有机基;其中,在X1及X2为氧原子,且RA为-O-R1-O-(R1为碳数1~18的烷二基)的情况下,所述四羧酸衍生物为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐的情况除外。
2.根据权利要求1所述的液晶配向剂,其特征在于:所述式(1)所表示的二胺为下述式(1-1)所表示的二胺,
[化2]
式(1-1)中,R2为碳数1~30的2价烃基,X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子或者2价有机基,X3为氧原子或者硫原子,X4为单键、氧原子或者硫原子;其中,在X1、X2、X3及X4为氧原子,且R2为碳数1~18的烷二基的情况下,所述四羧酸衍生物为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐的情况除外。
3.根据权利要求2所述的液晶配向剂,其特征在于:所述R2为碳数1~11的烷二基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述X1及X2分别独立地为氧原子、碳数1~10的烷二基、碳数2~10的烯二基、酯基或者酰胺基。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述四羧酸衍生物包含选自由以下化合物所组成的组群中的至少一种,即,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-螺环-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、双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐、亚乙基二胺四乙酸二酐、以及均苯四甲酸二酐。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述聚合物(P)包括具有预倾角表现能力的侧链结构。
7.一种液晶配向膜,其特征在于:使用根据权利要求1至6中任一项所述的液晶配向剂而形成。
8.一种液晶显示元件,其特征在于:包括根据权利要求7所述的液晶配向膜。
9.一种相位差膜,其特征在于:包括根据权利要求7所述的液晶配向膜。
10.一种相位差膜的制造方法,其特征在于包括以下步骤:
将根据权利要求1至6中任一项所述的液晶配向剂涂布于基板上而形成涂膜;
对所述涂膜进行光照射;以及
于所述经光照射后的涂膜上涂布聚合性液晶并使其硬化。
11.一种聚合物,其特征在于:使选自由四羧酸二酐、四羧酸二酯化合物及四羧酸二酯二卤化物所组成的组群中的至少一种四羧酸衍生物,与包含下述式(1)所表示的化合物的二胺进行反应而获得,
[化3]
式(1)中,RA是在碳数1~30的烃基的碳-碳键间以及与所述烃基相邻的位置的至少任一位置具有氧原子或者硫原子的2价基团,所述烃基所具有的氢原子的至少1个可经卤素原子所取代;X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子或者2价有机基;其中,在X1及X2为氧原子,且RA为-O-R1-O-(R1为碳数1~18的烷二基)的情况下,所述四羧酸衍生物为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐的情况除外。
12.一种下述式(1)所表示的化合物,其特征在于:
[化4]
式(1)中,RA是在碳数1~30的烃基的碳-碳键间以及与所述烃基相邻的位置的至少任一位置具有氧原子或者硫原子的2价基团,所述烃基所具有的氢原子的至少1个可经卤素原子所取代;X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子或者2价有机基;其中,在X1及X2为氧原子,且RA为-O-R1-O-(R1为碳数1~18的烷二基)的情况除外。
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