TW201940677A - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents
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Abstract
本發明為提供一種可得到電壓保持率優異,蓄積電荷之緩和快,液晶配向性或透明性良好之液晶配向膜之液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。
液晶配向劑,其特徵為含有下述之(A)成分、(B)成分及有機溶劑。
(A)成分:具有下述式(2)的構造之聚醯亞胺前驅體、選自由該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化聚合物所構成之群組中之至少1種的聚合物
(R5 為單鍵等,R6 為-(CH2 )n -的構造,n為2~20,R7 為單鍵等)
(B)成分:下述式(1)表示之化合物
(Q1 、Q2 為下述(Q1-1)、(Q1-2)等)
(q1、q2為或1,R1 為氫原子等,L1 、L2 為氫原子等,S1 、S2 為下述式(S)表示之基)
(R2 為氫原子等、L為碳數2~20之伸烷基等,R3 、R4 為碳數1~4之烷基等,q為1~3,*為對式(1)之鍵結位置)。
液晶配向劑,其特徵為含有下述之(A)成分、(B)成分及有機溶劑。
(A)成分:具有下述式(2)的構造之聚醯亞胺前驅體、選自由該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化聚合物所構成之群組中之至少1種的聚合物
(R5 為單鍵等,R6 為-(CH2 )n -的構造,n為2~20,R7 為單鍵等)
(B)成分:下述式(1)表示之化合物
(Q1 、Q2 為下述(Q1-1)、(Q1-2)等)
(q1、q2為或1,R1 為氫原子等,L1 、L2 為氫原子等,S1 、S2 為下述式(S)表示之基)
(R2 為氫原子等、L為碳數2~20之伸烷基等,R3 、R4 為碳數1~4之烷基等,q為1~3,*為對式(1)之鍵結位置)。
Description
本發明係關於新穎之液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件。
液晶顯示元件被幅度廣泛作為個人電腦、手機、智慧手機、電視等之顯示部使用。液晶顯示元件,例如係具備挾持在元件基板與彩色濾光片基板之間的液晶層、對液晶層施加電場之像素電極及共通電極、調控液晶層之液晶分子的配向性之配向膜、開關像素電極所供給之電氣信號的薄膜電晶體(TFT)等。作為液晶分子之驅動方式,已知有TN方式、VA方式等之縱向電場方式,或IPS方式、FFS方式等之橫向電場方式。僅於基板之單側形成電極,於與基板平行方向施加電場之橫向電場方式中,與對以往之上下基板所形成之電極施加電壓使液晶驅動之縱向電場方式相比較,已知作為具有廣泛視角特性,且可高品位顯示之液晶顯示元件。
橫向電場方式之液晶晶格雖視角特性優異,但由於基板內所形成之電極部分少,電壓保持率低時,對液晶沒有充足之電壓,顯示對比降低。又,液晶配向之安定性小時,長時間驅動液晶時,液晶無法回到初期的狀態,由於變成對比降低或殘像之原因,液晶配向之安定性重要。進而,靜電易蓄積在液晶晶格內,即使藉由由驅動所產生之正負非對稱電壓的施加,於液晶晶格內蓄積電荷,此等所蓄積之電荷作為液晶配向之紊亂或殘像對顯示帶來影響,顯著降低液晶元件之顯示品位。
使用在這般之橫向電場方式的液晶顯示元件時,作為電壓保持率優異,且減低電荷蓄積之液晶配向劑,專利文獻1中揭示含有特定二胺與脂肪族四羧酸衍生物之液晶配向劑。又,作為縮短殘像到消失為止的時間之方法,提案有使用如專利文獻2之體積電阻率低之配向膜,或使用如專利文獻3般,體積電阻率即使藉由液晶顯示元件的背光亦難以變化之配向膜的方法。惟,伴隨液晶顯示元件之高性能化,液晶配向膜所要求之特性亦變嚴格,於此等之以往的技術,充分滿足全部要求特性困難。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開(WO)2004/021076號冊子
[專利文獻2]國際公開(WO)2004/053583號冊子
[專利文獻3]國際公開(WO)2013/008822號冊子
[專利文獻2]國際公開(WO)2004/053583號冊子
[專利文獻3]國際公開(WO)2013/008822號冊子
[發明欲解決之課題]
本發明係以提供一種可得到電壓保持率優異,蓄積電荷之緩和快,液晶配向性或透明性良好之液晶配向膜,尤其是在IPS方式、FFS方式等之橫向電場方式的顯示元件之特性優異之液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件作為課題。
[用以解決課題之手段]
[用以解決課題之手段]
本發明者們為了解決上述課題進行努力研究的結果,終至完成本發明。
亦即,本發明係將含有下述之(A)成分、(B)成分及有機溶劑作為特徵之液晶配向劑作為要旨。
(A)成分:具有下述式(2)的構造之聚醯亞胺前驅體、選自由該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化聚合物所構成之群組中之至少1種的聚合物
惟,式(2)中,R5 為單鍵或2價有機基,R6 為-(CH2 )n -表示之構造,n為2~20之整數,任意之-CH2 -可以分別不相鄰的條件取代成選自醚、酯及醯胺之鍵結,R7 為單鍵或2價有機基,苯環上之任意之氫原子可被1價有機基取代;
(B)成分:下述式(1)表示之化合物
亦即,本發明係將含有下述之(A)成分、(B)成分及有機溶劑作為特徵之液晶配向劑作為要旨。
(A)成分:具有下述式(2)的構造之聚醯亞胺前驅體、選自由該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化聚合物所構成之群組中之至少1種的聚合物
惟,式(2)中,R5 為單鍵或2價有機基,R6 為-(CH2 )n -表示之構造,n為2~20之整數,任意之-CH2 -可以分別不相鄰的條件取代成選自醚、酯及醯胺之鍵結,R7 為單鍵或2價有機基,苯環上之任意之氫原子可被1價有機基取代;
(B)成分:下述式(1)表示之化合物
惟,式(1)中,Q1
及Q2
雖分別獨立為選自下述(Q1-1)、(Q1-2)及單鍵中之一種,但式(1)中,Q1
及Q2
之至少1個為選自(Q1-1)及(Q1-2)中之一種;R1
為氫原子或一價有機基;
q1與q2分別獨立為0或1,
L1 及L2 為氫原子。惟,Q1 為(Q1-1)時,L1 及L2 可一起形成單鍵;
S1 及S2 分別獨立為下述式(S)表示之基;
式中,R2 表示氫原子或烷基,L表示碳數2~20之伸烷基,R3 及R4 分別獨立為碳數1~4之烷基、碳數2~4之烯基或碳數2~4之炔基,q表示1~3之自然數。*表示對式(1)之鍵結。
[發明效果]
q1與q2分別獨立為0或1,
L1 及L2 為氫原子。惟,Q1 為(Q1-1)時,L1 及L2 可一起形成單鍵;
S1 及S2 分別獨立為下述式(S)表示之基;
式中,R2 表示氫原子或烷基,L表示碳數2~20之伸烷基,R3 及R4 分別獨立為碳數1~4之烷基、碳數2~4之烯基或碳數2~4之炔基,q表示1~3之自然數。*表示對式(1)之鍵結。
[發明效果]
藉由使用本發明之液晶配向劑,可提供一種可得到電壓保持率優異,蓄積電荷之緩和快,液晶配向性或透明性良好之液晶配向膜的液晶配向膜,尤其是在IPS方式、FFS方式等之橫向電場方式的顯示元件之特性優異之液晶顯示元件。藉由本案發明為何可解決上述之課題尚不清楚,大概被認為如以下。本發明之液晶配向劑中,與上述(A)成分一起含有之上述(B)成分即上述式(1)表示之化合物的構造,藉由具有共軛構造,例如在液晶配向膜中,可促進電荷之移動,可促進蓄積電荷之緩和。
<(A)成分>
本發明之液晶配向劑所包含之(A)成分,係選自由具有下述式(2)表示之構造之聚醯亞胺前驅體及該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化聚合物所構成之群組中之至少1種的聚合物(以下,亦稱為特定聚合物(A))。
惟,在式(2)之各記號的定義分別如上述。
R5 為單鍵或2價有機基,R6 為-(CH2 )n -表示之構造,n為2~20之整數,任意之-CH2 -可以分別不相鄰的條件取代成選自醚、酯及醯胺之鍵結,R7 為單鍵或2價有機基,苯環上之任意之氫原子可被1價有機基取代。
尚,作為構成R5 之2價有機基,可列舉苯基(以下表記為-Ph-)、-Ph-(CH2 )m -(m為1~10之整數)、-Ph-O-、-Ph-O-C(=O)-、-Ph-C(=O)-O-、-Ph-C=C-O-等。R6 其中較佳為單鍵或苯基。
又,作為構成R7 之2價有機基,可列舉-(Ph)k -(k為1~3之整數)、-Ph-(CH2 )m -Ph-(m為1~10之整數)、-Ph-(CH2 )l -Ph-(CH2 )m -Ph-(l、m分別獨立為1~10之整數)、-Ph-O-Ph-、-Ph-O-C(=O)-Ph-、-Ph-C(=O)-O-Ph-、-Ph-C=C-O-Ph-等。R7 其中較佳為苯基或-Ph-(CH2 )m -Ph-(m為1~10之整數)。
在式(2)之n較佳為1~10之整數。又,苯環之氫原子的1價有機基較佳為選自氟原子及甲基中之基。
本發明之液晶配向劑所包含之(A)成分,係選自由具有下述式(2)表示之構造之聚醯亞胺前驅體及該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化聚合物所構成之群組中之至少1種的聚合物(以下,亦稱為特定聚合物(A))。
惟,在式(2)之各記號的定義分別如上述。
R5 為單鍵或2價有機基,R6 為-(CH2 )n -表示之構造,n為2~20之整數,任意之-CH2 -可以分別不相鄰的條件取代成選自醚、酯及醯胺之鍵結,R7 為單鍵或2價有機基,苯環上之任意之氫原子可被1價有機基取代。
尚,作為構成R5 之2價有機基,可列舉苯基(以下表記為-Ph-)、-Ph-(CH2 )m -(m為1~10之整數)、-Ph-O-、-Ph-O-C(=O)-、-Ph-C(=O)-O-、-Ph-C=C-O-等。R6 其中較佳為單鍵或苯基。
又,作為構成R7 之2價有機基,可列舉-(Ph)k -(k為1~3之整數)、-Ph-(CH2 )m -Ph-(m為1~10之整數)、-Ph-(CH2 )l -Ph-(CH2 )m -Ph-(l、m分別獨立為1~10之整數)、-Ph-O-Ph-、-Ph-O-C(=O)-Ph-、-Ph-C(=O)-O-Ph-、-Ph-C=C-O-Ph-等。R7 其中較佳為苯基或-Ph-(CH2 )m -Ph-(m為1~10之整數)。
在式(2)之n較佳為1~10之整數。又,苯環之氫原子的1價有機基較佳為選自氟原子及甲基中之基。
作為式(2)表示之構造,具體而言,雖可列舉以下者,但並非被限定於此等。尚,在下述式中之Me表示甲基。
作為在本發明之特定聚合物(A),較佳為使用具有上述式(2)表示之構造的二胺所得之聚合物。作為特定聚合物(A)之具體例,可列舉聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺等。從作為液晶配向劑的觀點來看,特定聚合物(A),其中,較佳為選自包含下述式(3)表示之構造單位之聚醯亞胺前驅體及其醯亞胺化物之聚醯亞胺中之至少1種。
惟,式(3)中,X3
為源自四羧酸衍生物之4價有機基。具體而言,較佳為選自由下述式(X1-1)~(X1-45)表示之構造所構成之群組中之至少1種。
在式(X1-1),R8
、R9
、R10
及R11
分別獨立為氫原子、鹵素原子、碳數1~6之烷基、碳數2~6之烯基、炔基或苯基。從液晶配向性的觀點來看,R8
、R9
、R10
及R11
較佳為氫原子、鹵素原子、甲基或乙基,更佳為氫原子或甲基。
X3
係此等當中,從液晶配向性、信賴性的觀點來看,較佳為(X1-10)、(X1-11)或(X1-29),更佳為(X1-10)或(X1-11)。
在式(3),Y3
為源自包含式(2)的構造之二胺的2價有機基,從配向性的觀點來看,在式(2),R7
較佳為源自單鍵或苯環之二胺的2價有機基。R13
為氫原子或碳數1~5之烷基,從藉由加熱之醯亞胺化的容易進行性的觀點來看,特佳為氫原子或甲基。
在本發明之特定聚合物(A)相對於將選自上述式(3)表示之構造單位及將其醯亞胺化之構造單位中之至少1種的構造單位的比率,相對於特定聚合物(A)中之全構造單位,較佳為含有20~100莫耳%,從液晶配向性與信賴性兼具的觀點來看,更佳為含有30~70莫耳%,再更佳為含有50~70莫耳%。
在本發明之特定聚合物(A)除了上述式(3)表示之構造單位,可進一步具有下述式(4)表示之構造單位及/或將其醯亞胺化之構造單位。
惟,在式(4),R14 係與前述式(3)之R13 之定義相同。X4 為源自四羧酸衍生物之4價有機基,其構造並未特別限定。若列舉具體的例,則可列舉上述式(X1-1)~(X-45)的構造。
惟,在式(4),R14 係與前述式(3)之R13 之定義相同。X4 為源自四羧酸衍生物之4價有機基,其構造並未特別限定。若列舉具體的例,則可列舉上述式(X1-1)~(X-45)的構造。
在上述式(4),Y4
為源自二胺之2價有機基,其構造並未特別限定。若列舉Y4
之具體例,則可列舉下述式(Y-1)~(Y-140)的構造。
上述特定聚合物(A)包含醯亞胺化聚醯亞胺前驅體之聚醯亞胺時,經醯亞胺之構造單位的比率(亦稱為醯亞胺化率),可因應液晶配向劑的特性任意調整。從電壓保持率的觀點來看,雖在特定聚合物(A)之醯亞胺化率高者較佳,但過度高時,由於擔憂溶解性的惡化,故醯亞胺化率較佳為40~95%,更佳為55~90%。
本發明所使用之聚醯亞胺前驅體係由二胺成分與四羧酸衍生物之反應所得者,可列舉聚醯胺酸或聚醯胺酸酯等。
<聚醯亞胺前驅體(聚醯胺酸)>
本發明所使用之聚醯亞胺前驅體之聚醯胺酸係藉由以下之方法製造。具體而言,可藉由將四羧酸二酐與二胺於有機溶劑的存在下,在-20~150℃,較佳為0~50℃,反應30分鐘~24小時,較佳為1~12小時來製造。
<聚醯亞胺前驅體(聚醯胺酸)>
本發明所使用之聚醯亞胺前驅體之聚醯胺酸係藉由以下之方法製造。具體而言,可藉由將四羧酸二酐與二胺於有機溶劑的存在下,在-20~150℃,較佳為0~50℃,反應30分鐘~24小時,較佳為1~12小時來製造。
二胺成分與四羧酸成分之反應通常於有機溶劑中進行。作為此時所使用之有機溶劑,若為溶解經生成之聚醯亞胺前驅體者,則並未特別限定。於下述雖可列舉反應所使用之有機溶劑的具體例,但並非被限定於此等之例。例如可列舉N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁內酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸或1,3-二甲基-四氫咪唑酮。
又,聚醯亞胺前驅體之溶解性高時,可使用甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮或下述之式[D-1]~式[D-3]所示之有機溶劑。
式[D-1]中,D1 表示碳數1~3之烷基,式[D-2]中,D2 表示碳數1~3之烷基,式[D-3]中,D3 表示碳數1~4之烷基。
又,聚醯亞胺前驅體之溶解性高時,可使用甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮或下述之式[D-1]~式[D-3]所示之有機溶劑。
式[D-1]中,D1 表示碳數1~3之烷基,式[D-2]中,D2 表示碳數1~3之烷基,式[D-3]中,D3 表示碳數1~4之烷基。
此等之有機溶劑可單獨使用,亦可混合使用。進而,即使為不溶解聚醯亞胺前驅體之溶劑,於不析出經生成之聚醯亞胺前驅體的範圍,亦可混合在前述溶劑使用。又,由於有機溶劑中之水分阻礙聚合反應,進而成為水解經生成之聚醯亞胺前驅體的原因,故有機溶劑較佳為使用脫水乾燥者。
在反應系統中之聚醯胺酸聚合物的濃度,從難以引起聚合物的析出,且易得到高分子量體的點來看,較佳為1~30質量%,更佳為5~20質量%。
如上述般進行所得之聚醯胺酸可藉由邊充分攪拌反應溶液,邊注入在不良溶劑,使聚合物析出而回收。又,進行數次析出,以不良溶劑洗淨後,藉由常溫或是加熱乾燥,可得到被純化之聚醯胺酸的粉末。不良溶劑雖並未特別限定,但可列舉水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纖劑、丙酮、甲苯等。
<聚醯亞胺前驅體(聚醯胺酸酯)>
本發明所使用之聚醯亞胺前驅體之聚醯胺酸酯可用以下所示之(1)、(2)或(3)之製法製造。
本發明所使用之聚醯亞胺前驅體之聚醯胺酸酯可用以下所示之(1)、(2)或(3)之製法製造。
(1)由聚醯胺酸製造時
聚醯胺酸酯可藉由酯化聚醯胺酸製造。具體而言,可藉由將聚醯胺酸與酯化劑於有機溶劑的存在下,在-20~150℃,較佳為0~50℃,進行反應30分鐘~24小時,較佳為1~4小時反應來製造。
聚醯胺酸酯可藉由酯化聚醯胺酸製造。具體而言,可藉由將聚醯胺酸與酯化劑於有機溶劑的存在下,在-20~150℃,較佳為0~50℃,進行反應30分鐘~24小時,較佳為1~4小時反應來製造。
作為酯化劑,較佳為可藉由純化輕易去除者。例如可列舉N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二丙基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二新戊基丁基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二-t-丁基縮醛、1-甲基-3-p-甲苯基三氮烯、1-乙基-3-p-甲苯基三氮烯、1-丙基-3-p-甲苯基三氮烯、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪ー2-基)-4-甲基嗎啉鎓氯化物等。酯化劑的添加量相對於聚醯胺酸之重複單位1莫耳,較佳為2~6莫耳當量。
作為有機溶劑,例如可列舉N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁內酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸或1,3-二甲基-四氫咪唑酮。又,聚醯亞胺前驅體之溶劑溶解性高時,可使用甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮或前述式[D-1]~式[D-3]所示之有機溶劑。
此等之有機溶劑可單獨使用,亦可混合使用。進而,即使為無法溶解聚醯亞胺前驅體之溶劑,於不析出經生成之聚醯亞胺前驅體的範圍,可混合在前述溶劑使用。又,由於有機溶劑中之水分阻礙聚合反應,進而成為水解經生成之聚醯亞胺前驅體的原因,故有機溶劑較佳為使用脫水乾燥者。
上述之反應所使用之溶劑從聚合物之溶解性來看,較佳為N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或γ-丁內酯,此等可1種或混合2種以上使用。製造時之濃度,從難以引起聚合物的析出,且容易得到高分子量體的點來看,較佳為1~30質量%,更佳為5~20質量%。
上述之反應所使用之溶劑從聚合物之溶解性來看,較佳為N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或γ-丁內酯,此等可1種或混合2種以上使用。製造時之濃度,從難以引起聚合物的析出,且容易得到高分子量體的點來看,較佳為1~30質量%,更佳為5~20質量%。
(2)藉由四羧酸二酯二氯化物與二胺之反應製造時
聚醯胺酸酯可由四羧酸二酯二氯化物與二胺製造。具體而言,可藉由將四羧酸二酯二氯化物與二胺,於鹼與有機溶劑的存在下,在-20~150℃,較佳為0~50℃,進行30分鐘~24小時,較佳為1~4小時反應來製造。
聚醯胺酸酯可由四羧酸二酯二氯化物與二胺製造。具體而言,可藉由將四羧酸二酯二氯化物與二胺,於鹼與有機溶劑的存在下,在-20~150℃,較佳為0~50℃,進行30分鐘~24小時,較佳為1~4小時反應來製造。
作為前述鹼,雖可使用吡啶、三乙基胺、4-二甲基胺基吡啶等,但由於反應緩和進行,故較佳為吡啶。鹼之添加量,從容易去除的量,且易得到高分子量體的點來看,較佳為相對於四羧酸二酯二氯化物,為2~4倍莫耳。
作為前述有機溶劑,從單體及聚合物的溶解性,較佳為N-甲基-2-吡咯烷酮或γ-丁內酯,此等可混合1種或2種以上使用。
製造時之聚合物濃度,從難以引起聚合物的析出,且易得到高分子量體的點來看,較佳為1~30質量%,更佳為5~20質量%。又,為了防止四羧酸二酯二氯化物的水解,聚醯胺酸酯的製造所使用之有機溶劑,較佳為盡可能脫水,較佳為於氮環境中,防止外氣的混入。
製造時之聚合物濃度,從難以引起聚合物的析出,且易得到高分子量體的點來看,較佳為1~30質量%,更佳為5~20質量%。又,為了防止四羧酸二酯二氯化物的水解,聚醯胺酸酯的製造所使用之有機溶劑,較佳為盡可能脫水,較佳為於氮環境中,防止外氣的混入。
(3)由四羧酸二酯與二胺製造時
聚醯胺酸酯可藉由縮聚四羧酸二酯與二胺製造。具體而言,可藉由將四羧酸二酯與二胺於縮合劑、鹼及有機溶劑的存在下,在0~150℃,較佳為0~100℃,進行30分鐘~24小時,較佳為3~15小時反應來製造。
聚醯胺酸酯可藉由縮聚四羧酸二酯與二胺製造。具體而言,可藉由將四羧酸二酯與二胺於縮合劑、鹼及有機溶劑的存在下,在0~150℃,較佳為0~100℃,進行30分鐘~24小時,較佳為3~15小時反應來製造。
作為前述縮合劑,可使用三苯基亞磷酸酯、二環己基碳二醯亞胺、1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二醯亞胺鹽酸鹽、N,N’-羰基二咪唑、二甲氧基-1,3,5-三吖嗪基甲基嗎啉鎓、O-(苯并***-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓 四氟硼酸鹽、O-(苯并***-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓六氟磷酸酯、(2,3-二氫-2-硫基(Thioxo)-3-苯并噁唑基)膦酸二苯基等。縮合劑的添加量較佳為相對於四羧酸二酯為2~3倍莫耳。
作為前述鹼,可使用吡啶、三乙基胺等之3級胺。鹼之添加量,從容易去除的量,且易得到高分子量體的點來看,較佳為相對於二胺成分為2~4倍莫耳。
又,在上述反應,藉由加入路易斯酸作為添加劑,有效率地進行反應。作為路易斯酸,較佳為氯化鋰、溴化鋰等之鹵素化鋰。路易斯酸的添加量較佳為相對於二胺成分為0~1.0倍莫耳。
又,在上述反應,藉由加入路易斯酸作為添加劑,有效率地進行反應。作為路易斯酸,較佳為氯化鋰、溴化鋰等之鹵素化鋰。路易斯酸的添加量較佳為相對於二胺成分為0~1.0倍莫耳。
上述3個聚醯胺酸酯之製造方法當中,為了得到高分子量之聚醯胺酸酯,特佳為上述(1)或(2)之製法。
如上述般進行所得之聚醯胺酸酯的溶液,可藉由邊充分攪拌邊注入不良溶劑,析出聚合物。進行數次析出,以不良溶劑洗淨後,進行常溫或是加熱乾燥,可得到被純化之聚醯胺酸酯的粉末。不良溶劑雖並未特別限定,但可列舉水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纖劑、丙酮、甲苯等。
如上述般進行所得之聚醯胺酸酯的溶液,可藉由邊充分攪拌邊注入不良溶劑,析出聚合物。進行數次析出,以不良溶劑洗淨後,進行常溫或是加熱乾燥,可得到被純化之聚醯胺酸酯的粉末。不良溶劑雖並未特別限定,但可列舉水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纖劑、丙酮、甲苯等。
<聚醯亞胺>
本發明所使用之聚醯亞胺(在(A)成分之醯亞胺化聚合物),可藉由醯亞胺化前述之聚醯胺酸酯或聚醯胺酸製造。
本發明所使用之聚醯亞胺(在(A)成分之醯亞胺化聚合物),可藉由醯亞胺化前述之聚醯胺酸酯或聚醯胺酸製造。
由聚醯胺酸製造聚醯亞胺時,於以二胺成分與四羧酸二酐之反應所得之前述聚醯胺酸的溶液,添加觸媒進行反應之化學性醯亞胺化簡便。該化學的醯亞胺化以比較低溫進行醯亞胺化反應,於醯亞胺化之過程由於難以引起聚合物的分子量降低故較佳。
化學性醯亞胺化可藉由將欲醯亞胺化之聚醯胺酸,有機溶劑中,於鹼性觸媒與酸酐的存在下進行攪拌來進行。作為有機溶劑,可使用前述之聚合反應時所使用之有機溶劑。作為鹼性觸媒,可列舉吡啶、三乙基胺、三甲基胺、三丁基胺、三辛基胺等。其中,吡啶由於為了進行反應而具有適度之鹼性故較佳。又,作為酸酐,可列舉乙酸酐、偏苯三酸酐、苯均四酸酐等,其中,使用乙酸酐時,由於反應結束後之純化變容易故較佳。
化學性醯亞胺化可藉由將欲醯亞胺化之聚醯胺酸,有機溶劑中,於鹼性觸媒與酸酐的存在下進行攪拌來進行。作為有機溶劑,可使用前述之聚合反應時所使用之有機溶劑。作為鹼性觸媒,可列舉吡啶、三乙基胺、三甲基胺、三丁基胺、三辛基胺等。其中,吡啶由於為了進行反應而具有適度之鹼性故較佳。又,作為酸酐,可列舉乙酸酐、偏苯三酸酐、苯均四酸酐等,其中,使用乙酸酐時,由於反應結束後之純化變容易故較佳。
進行上述醯亞胺化反應時之溫度可於-20~140℃,較佳為0~100℃,反應時間為0.5~100小時,較佳為1~80小時進行。鹼性觸媒的量為醯胺酸(Amic acid)之0.5~30莫耳倍,較佳為2~20莫耳倍,酸酐的量為醯胺酸之1~50莫耳倍,較佳為3~30莫耳倍。所得之聚合物的醯亞胺化率可藉由調節觸媒量、溫度、反應時間調控。
聚醯胺酸酯或聚醯胺酸之醯亞胺化反應後之溶液中,由於殘存添加之觸媒等,故藉由以下所描述之手段,回收所得之醯亞胺化聚合物,以有機溶劑進行再溶解,較佳為作為本發明之液晶配向劑之(A)成分使用。
如上述般進行所得之聚醯亞胺的溶液,可藉由邊充分攪拌,邊注入在不良溶劑,使聚合物析出。進行數次析出,以不良溶劑洗淨後,進行常溫或是加熱乾燥,可得到被純化之聚醯亞胺的粉末。
前述不良溶劑雖並未特別限定,但可列舉甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纖劑、庚烷、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。
如上述般進行所得之聚醯亞胺的溶液,可藉由邊充分攪拌,邊注入在不良溶劑,使聚合物析出。進行數次析出,以不良溶劑洗淨後,進行常溫或是加熱乾燥,可得到被純化之聚醯亞胺的粉末。
前述不良溶劑雖並未特別限定,但可列舉甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纖劑、庚烷、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。
<(B)成分>
本發明之液晶配向劑所含有之(B)成分為下述式(1)表示之化合物。
惟,在式(1)之各記號的定義分別如上述。
又,在式(Q1-1)及式(Q1-2)之一價有機基,較佳為碳數1~3之烷基,特佳為甲基。
L1 及L2 為氫原子。惟,Q1 為(Q1-1)時,例如如後述式B-5-1表示之化合物,L1 及L2 可一起形成單鍵。
S1 及S2 分別獨立為下述式(S)表示之基。
式中,R2 表示氫原子或碳數1~4之烷基,L表示碳數2~20之伸烷基,R3 及R4 分別獨立為碳數1~4之烷基、碳數2~4之烯基或碳數2~4之炔基,q表示1~3之自然數。*表示對式(1)之鍵結。
本發明之液晶配向劑所含有之(B)成分為下述式(1)表示之化合物。
惟,在式(1)之各記號的定義分別如上述。
又,在式(Q1-1)及式(Q1-2)之一價有機基,較佳為碳數1~3之烷基,特佳為甲基。
L1 及L2 為氫原子。惟,Q1 為(Q1-1)時,例如如後述式B-5-1表示之化合物,L1 及L2 可一起形成單鍵。
S1 及S2 分別獨立為下述式(S)表示之基。
式中,R2 表示氫原子或碳數1~4之烷基,L表示碳數2~20之伸烷基,R3 及R4 分別獨立為碳數1~4之烷基、碳數2~4之烯基或碳數2~4之炔基,q表示1~3之自然數。*表示對式(1)之鍵結。
作為R1
之一價有機基,更佳為甲基、苯基或熱分解性脫離基。
所謂熱分解性脫離基,係藉由加熱進行脫離取代成氫原子之取代基。這般之熱分解性脫離基為胺基之保護基,若為藉由熱取代成氫原子之官能基,其構造並未特別限定。從液晶配向劑之保存安定性的點來看,此保護基D較佳為在室溫不脫離,較佳為以80℃以上之熱脫離之保護基,更佳為以於100℃以上之熱脫離之保護基。D從脫離之溫度的點來看,特佳為tert-丁氧基羰基或9-茀基甲氧基羰基。
作為(B)成分表示之化合物的較佳之例,例如可列舉下述(B-1)至(B-9)之化合物。
(B-1):係在上述式(1),q1及q2為0,Q1 為(Q1-1),L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-2):係在上述式(1),q1及q2為0,Q1 為(Q1-1),L1 及L2 一起成為單鍵之化合物、
(B-3):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為(Q1-1),L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-4):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為單鍵,L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-5):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為(Q1-1),L1 及L2 一起成為單鍵之化合物、
(B-6):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為單鍵,Q2 為(Q1-1),L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-7):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為單鍵,L1 及L2 一起成為單鍵之化合物、
(B-8):係在上述式(1),q1及q2為0,Q1 為(Q1-2),L1 及L2 為氫原子之化合物。
(B-9):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-2),L1 及L2 為氫原子之化合物。
(B-1):係在上述式(1),q1及q2為0,Q1 為(Q1-1),L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-2):係在上述式(1),q1及q2為0,Q1 為(Q1-1),L1 及L2 一起成為單鍵之化合物、
(B-3):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為(Q1-1),L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-4):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為單鍵,L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-5):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為(Q1-1),L1 及L2 一起成為單鍵之化合物、
(B-6):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為單鍵,Q2 為(Q1-1),L1 及L2 為氫原子之化合物、
(B-7):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為單鍵,L1 及L2 一起成為單鍵之化合物、
(B-8):係在上述式(1),q1及q2為0,Q1 為(Q1-2),L1 及L2 為氫原子之化合物。
(B-9):係在上述式(1),q1及q2為1,Q1 為(Q1-2),L1 及L2 為氫原子之化合物。
作為(B)成分表示之化合物的較佳之具體例,可列舉選自由下述式B-1-1~式B-9-1表示之化合物所構成之群組中之至少1種。
在本發明之(B)成分之化合物係將下述式(0)表示之二胺、與三烷氧基矽烷基丙基異氰酸酯藉由公知之方法進行反應而獲得。
在式(0)之Q1
、Q2
、L1
、L2
、q1及q2係與在上述式(1)之定義相同。此等式(0)表示之二胺可使用公知者。
在上述二胺與異氰酸酯之反應,異氰酸酯化合物的使用量相對於胺基1基,較佳為使0.98~1.2當量倍進行反應,更佳為1.0~1.05當量倍。
作為反應溶劑,若為對反應惰性者,則並未特別限定。例如可列舉己烷、環己烷、苯、甲苯等之烴類;四氯化碳、氯仿、1,2-二氯乙烷等之鹵素系烴類;二乙基醚、二異丙基醚、1,4-二噁烷、四氫呋喃等之醚類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等之酮類;乙腈、丙腈等之腈類;乙酸乙酯、丙酸乙酯等之羧酸酯類;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-四氫咪唑酮等之含氮非質子性極性溶劑;二甲基亞碸、環丁碸等之含硫非質子性極性溶劑;吡啶、甲基吡啶等之吡啶類等。此等之溶劑可單獨使用,亦可混合此等當中之2種以上使用。較佳為甲苯、乙腈、乙酸乙酯、四氫呋喃,再更佳為乙腈、四氫呋喃。
溶劑之使用量(反應濃度)雖並未特別限定,但可不使用溶劑實施反應,又,使用溶劑時,相對於異氰酸酯化合物,可使用0.1~100質量倍之溶劑。較佳為0.5~30質量倍,再更佳為1~10質量倍。
反應溫度並未特別限定,但例如-90℃~150℃,較佳為-30℃~100℃,再更佳為0℃~80℃。反應時間通常為1分鐘~200小時,較佳為30分鐘~100小時。
(B)成分過多時,對液晶配向性帶來影響,過少時得不到本發明之效果。因此,(B)成分的添加量相對於(A)成分(100質量%),較佳為0.1~20質量%,更佳為1~10質量%。
<液晶配向劑>
本發明所使用之液晶配向劑,係具有前述之(A)成分即特定聚合物(A)及(B)成分之式(1)表示之化合物溶解在有機溶劑中之溶液的形態。特定構造聚合物(A)的分子量以重量平均分子量較佳為2,000~500,000,更佳為5,000~300,000,再更佳為10,000~100,000。又,數平均分子量較佳為1,000~250,000,更佳為2,500~150,000,再更佳為5,000~50,000。
本發明所使用之液晶配向劑,係具有前述之(A)成分即特定聚合物(A)及(B)成分之式(1)表示之化合物溶解在有機溶劑中之溶液的形態。特定構造聚合物(A)的分子量以重量平均分子量較佳為2,000~500,000,更佳為5,000~300,000,再更佳為10,000~100,000。又,數平均分子量較佳為1,000~250,000,更佳為2,500~150,000,再更佳為5,000~50,000。
本發明之液晶配向劑之特定聚合物(A)的濃度,雖可藉由欲形成之塗膜的厚度的設定適當變更,但從形成均一且無缺陷之塗膜的點來看,較佳為1重量%以上,從溶液之保存安定性的點來看,較佳為10重量%以下,其中,較佳為1~5重量%。
本發明所使用之液晶配向劑所含有之有機溶劑,較佳為均一溶解特定聚合物(A)之良溶劑。
作為有機溶劑,例如可列舉N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、1,3-二甲基-四氫咪唑酮、甲基乙基酮、環己酮、環戊酮或4-羥基-4-甲基-2-戊酮等。
本發明所使用之液晶配向劑所含有之有機溶劑,較佳為均一溶解特定聚合物(A)之良溶劑。
作為有機溶劑,例如可列舉N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、1,3-二甲基-四氫咪唑酮、甲基乙基酮、環己酮、環戊酮或4-羥基-4-甲基-2-戊酮等。
有機溶劑其中較佳為使用N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯。
進而,對本發明之聚合物的溶劑之溶解性高時,較佳為使用前述式[D-1]~式[D-3]表示之溶劑。
在本發明之液晶配向劑之良溶劑,較佳為液晶配向劑所包含之溶劑全體的20~99質量%。其中,較佳為20~90質量%。更佳為30~80質量%。
提案從與段落0077等之整合性削除。
進而,對本發明之聚合物的溶劑之溶解性高時,較佳為使用前述式[D-1]~式[D-3]表示之溶劑。
在本發明之液晶配向劑之良溶劑,較佳為液晶配向劑所包含之溶劑全體的20~99質量%。其中,較佳為20~90質量%。更佳為30~80質量%。
提案從與段落0077等之整合性削除。
本發明之液晶配向劑可使用提昇塗佈液晶配向劑時之液晶配向膜的塗膜性或表面平滑性的溶劑(亦稱為不良溶劑)。於下述雖列舉不良溶劑之具體例,但並非被限定於此等之例。
例如可列舉乙醇、異丙基醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁基醇、tert-丁基醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、異戊基醇、tert-戊基醇、3-甲基-2-丁醇、新戊基醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、環己醇、1-甲基環己醇、2-甲基環己醇、3-甲基環己醇、1,2-乙烷二醇、1,2-丙烷二醇、1,3-丙烷二醇、1,2-丁烷二醇、1,3-丁烷二醇、1,4-丁烷二醇、2,3-丁烷二醇、1,5-戊烷二醇、2-甲基-2,4-戊烷二醇、2-乙基-1,3-己烷二醇、二丙基醚、二丁基醚、二己基醚、二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、1,2-丁氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、4-庚酮、3-乙氧基丁基乙酸酯、1-甲基戊基乙酸酯、2-乙基丁基乙酸酯、2-乙基己基乙酸酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、2-(甲氧基甲氧基)乙醇、乙二醇單丁基醚、乙二醇單異戊基醚、乙二醇單己基醚、2-(己氧基)乙醇、糠基醇、二乙二醇、丙二醇、丙二醇單丁基醚、1-(丁氧基乙氧基)丙醇、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基乙酸酯、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇單甲基醚、三乙二醇單乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸n-丁酯、乙酸丙二醇單乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丙酯、乳酸n-丁酯、乳酸異戊酯或前述式[D-1]~式[D-3]所示之溶劑等。
例如可列舉乙醇、異丙基醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁基醇、tert-丁基醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、異戊基醇、tert-戊基醇、3-甲基-2-丁醇、新戊基醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、環己醇、1-甲基環己醇、2-甲基環己醇、3-甲基環己醇、1,2-乙烷二醇、1,2-丙烷二醇、1,3-丙烷二醇、1,2-丁烷二醇、1,3-丁烷二醇、1,4-丁烷二醇、2,3-丁烷二醇、1,5-戊烷二醇、2-甲基-2,4-戊烷二醇、2-乙基-1,3-己烷二醇、二丙基醚、二丁基醚、二己基醚、二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、1,2-丁氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、4-庚酮、3-乙氧基丁基乙酸酯、1-甲基戊基乙酸酯、2-乙基丁基乙酸酯、2-乙基己基乙酸酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、2-(甲氧基甲氧基)乙醇、乙二醇單丁基醚、乙二醇單異戊基醚、乙二醇單己基醚、2-(己氧基)乙醇、糠基醇、二乙二醇、丙二醇、丙二醇單丁基醚、1-(丁氧基乙氧基)丙醇、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基乙酸酯、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇單甲基醚、三乙二醇單乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸n-丁酯、乙酸丙二醇單乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丙酯、乳酸n-丁酯、乳酸異戊酯或前述式[D-1]~式[D-3]所示之溶劑等。
其中,較佳為1-己醇、環己醇、1,2-乙烷二醇、1,2-丙烷二醇、丙二醇單丁基醚、乙二醇單丁基醚或二丙二醇二甲基醚。
此等不良溶劑較佳為液晶配向劑所包含之溶劑全體的1~80質量%。其中,較佳為10~80質量%。更佳為20~70質量%。
此等不良溶劑較佳為液晶配向劑所包含之溶劑全體的1~80質量%。其中,較佳為10~80質量%。更佳為20~70質量%。
本發明之液晶配向劑中除了上述之外,亦可添加本發明所記載之聚合物以外之聚合物、使液晶配向膜的介電率或導電性等之電氣特性變化為目的之電介質或是導電物質、以提昇液晶配向膜與基板之密著性為目的之矽烷偶合劑、提高成為液晶配向膜時之膜的硬度或緻密度為目的的交聯性化合物、進而燒成塗膜時效率良好地進行藉由聚醯亞胺前驅體的加熱之醯亞胺化為目的之醯亞胺化促進劑等。
<液晶配向膜>
本發明之液晶配向膜係將上述液晶配向劑塗佈在基板並進行乾燥、燒成所得之膜。作為塗佈本發明之液晶配向劑之基板,若為透明性高之基板,則並未特別限定,可使用玻璃基板、氮化矽基板、丙烯醯基基板、聚碳酸酯基板等之塑料基板等,使用形成用以驅動液晶之ITO電極等之基板,從製程簡單化的點來看較佳。又,於反射型之液晶顯示元件,不僅單側之基板,即使是矽晶圓等之不透明物亦可使用,此情況之電極亦可使用反射鋁等之光的材料。
本發明之液晶配向膜係將上述液晶配向劑塗佈在基板並進行乾燥、燒成所得之膜。作為塗佈本發明之液晶配向劑之基板,若為透明性高之基板,則並未特別限定,可使用玻璃基板、氮化矽基板、丙烯醯基基板、聚碳酸酯基板等之塑料基板等,使用形成用以驅動液晶之ITO電極等之基板,從製程簡單化的點來看較佳。又,於反射型之液晶顯示元件,不僅單側之基板,即使是矽晶圓等之不透明物亦可使用,此情況之電極亦可使用反射鋁等之光的材料。
作為本發明之液晶配向劑的塗佈方法,可列舉旋塗法、印刷法、噴墨法等。塗佈本發明之液晶配向劑後之乾燥、燒成步驟,可選擇任意之溫度與時間。通常為了充分去除所含有之有機溶劑,係於50~120℃乾燥1~10分鐘,然後於150~300℃燒成5分鐘~120分鐘。燒成後之塗膜的厚度雖並未特別限定,但過薄時,由於有降低液晶顯示元件的信賴性的情況,故為5~300nm,較佳為10~200nm。
作為配向處理所得之液晶配向膜之方法,可列舉摩擦法、光配向處理法等。
摩擦處理可利用既存之摩擦裝置進行。作為此時之摩擦布的材質,可列舉棉、尼龍、人造絲等。作為摩擦處理之條件,一般而言使用回轉速度300~2000rpm、進給速度5~100mm/s、壓入量0.1~1.0mm的條件。然後,使用純水或醇等藉由超音波洗淨藉由摩擦,去除所產生之殘渣。
摩擦處理可利用既存之摩擦裝置進行。作為此時之摩擦布的材質,可列舉棉、尼龍、人造絲等。作為摩擦處理之條件,一般而言使用回轉速度300~2000rpm、進給速度5~100mm/s、壓入量0.1~1.0mm的條件。然後,使用純水或醇等藉由超音波洗淨藉由摩擦,去除所產生之殘渣。
作為光配向處理法之具體例,可列舉於前述塗膜表面,照射往一定方向偏向之放射線,視情況進一步以150~250℃的溫度進行加熱處理,賦予液晶配向能之方法。作為放射線,可使用具有100~800nm波長之紫外線及可見光線。其中,較佳為具有100~400nm波長之紫外線,特佳為具有200~400nm波長者。又,為了改善液晶配向性,可將塗膜基板以50~250℃加熱,並且照射放射線。前述放射線的照射量較佳為1~10,000mJ/cm2
,特佳為100~5,000mJ/cm2
。如上述進行製作之液晶配向膜,可使液晶分子往一定方向安定配向。
由於被偏光之紫外線的消光比越高,越可賦予更高之各向異性故較佳。具體而言,往直線偏光之紫外線的消光比較佳為10:1以上,更佳為20:1以上。
由於被偏光之紫外線的消光比越高,越可賦予更高之各向異性故較佳。具體而言,往直線偏光之紫外線的消光比較佳為10:1以上,更佳為20:1以上。
於上述照射經偏光之放射線的膜,接著可用包含選自水及有機溶劑中之至少1種的溶劑進行接觸處理。
作為接觸處理所使用之溶劑,若為藉由光照射溶解經生成之分解物的溶劑,則並非被特別限定者。作為具體例,可列舉水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲基乙基酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纖劑、乳酸乙酯、乳酸甲酯、二丙酮醇、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯及乙酸環己酯等。此等之溶劑可併用2種以上。
從通用性或安全性的點來看,更佳為選自由水、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇及乳酸乙酯所構成之群組中之至少1種。特佳為水、2-丙醇及水與2-丙醇之混合溶劑。
作為接觸處理所使用之溶劑,若為藉由光照射溶解經生成之分解物的溶劑,則並非被特別限定者。作為具體例,可列舉水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲基乙基酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纖劑、乳酸乙酯、乳酸甲酯、二丙酮醇、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯及乙酸環己酯等。此等之溶劑可併用2種以上。
從通用性或安全性的點來看,更佳為選自由水、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇及乳酸乙酯所構成之群組中之至少1種。特佳為水、2-丙醇及水與2-丙醇之混合溶劑。
在本發明,與包含照射經偏光之放射線的膜與有機溶劑之溶液的接觸處理,係以浸漬處理、噴霧(Spray)處理等之膜與液較佳為以充分接觸般之處理來進行。其中,較佳為於包含有機溶劑之溶液中,將膜進行較佳為10秒~1小時,更佳為1~30分鐘浸漬處理之方法。接觸處理雖可常溫亦可加溫,但較佳為於10~80℃,更佳為於20~50℃實施。又,如有必要可實施提高超音波等之接觸的手段。
於上述接觸處理之後,以去除使用之溶液中之有機溶劑為目的,可進行水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲基乙基酮等之藉由低沸點溶劑之沖洗(Rinse)或乾燥之任一種或雙方。
於上述接觸處理之後,以去除使用之溶液中之有機溶劑為目的,可進行水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲基乙基酮等之藉由低沸點溶劑之沖洗(Rinse)或乾燥之任一種或雙方。
進而,於上述進行藉由溶劑之接觸處理的膜,可將溶劑的乾燥及膜中之分子鏈的再配向為目的以150℃以上進行加熱。
作為加熱之溫度,較佳為150~300℃。溫度越高,雖越促進分子鏈的再配向,但溫度過高時,恐有伴隨分子鏈的分解之虞。因此,作為加熱溫度,更佳為180~250℃,特佳為200~230℃。
加熱之時間過短時,有得不到分子鏈之再配向的效果的可能性,過長時,由於有分子鏈分解的可能性,故較佳為10秒~30分鐘,更佳為1分鐘~10分鐘。
作為加熱之溫度,較佳為150~300℃。溫度越高,雖越促進分子鏈的再配向,但溫度過高時,恐有伴隨分子鏈的分解之虞。因此,作為加熱溫度,更佳為180~250℃,特佳為200~230℃。
加熱之時間過短時,有得不到分子鏈之再配向的效果的可能性,過長時,由於有分子鏈分解的可能性,故較佳為10秒~30分鐘,更佳為1分鐘~10分鐘。
<液晶顯示元件>
本發明之液晶顯示元件,其特徵為具備藉由前述液晶配向膜之製造方法所得之液晶配向膜。
本發明之液晶顯示元件係由本發明之液晶配向劑,藉由前述液晶配向膜之製造方法,得到附液晶配向膜之基板後,以公知之方法製作液晶晶格,使用其作為液晶顯示元件者。
本發明之液晶顯示元件,其特徵為具備藉由前述液晶配向膜之製造方法所得之液晶配向膜。
本發明之液晶顯示元件係由本發明之液晶配向劑,藉由前述液晶配向膜之製造方法,得到附液晶配向膜之基板後,以公知之方法製作液晶晶格,使用其作為液晶顯示元件者。
作為液晶晶格製作方法之一例,將被動陣列構造之液晶顯示元件作為例進行說明。尚,可為於構成圖像顯示之各像素部分設置TFT(Thin Film Transistor)等之開關元件的主動陣列構造之液晶顯示元件。
首先,準備透明之玻璃製之基板,於一側的基板之上將共用電極設置段電極在另一側的基板之上。此等之電極例如可成為ITO電極,以可成為所期望之圖像顯示的方式進行圖型化。其次,於各基板之上以被覆共用電極與段電極的方式進行來設置絕緣膜。絕緣膜例如可成為由藉由溶膠-凝膠法所形成之SiO2 -TiO2 所構成之膜。
其次,於各基板之上形成本發明之液晶配向膜。其次,於一側的基板將另一側的基板以彼此之配向膜面成為對向的方式重疊,將周邊以密封材料接著。密封材料中為了調控基板間隙,通常混入間隔物。又,較佳為於未設置密封材料之面內部分,亦散布基板間隙調控用之間隔物。密封材料的一部分中設置可從外部填充液晶之開口部。
其次,通過密封材料所設置之開口部,對將2枚基板以密封材料包圍之空間內注入液晶材料。然後,將此開口部以接著劑密封。注入可使用真空注入法,亦可使用於大氣中利用毛細現象之方法。其次,進行偏光板之設置。具體而言,與2枚基板之液晶層相反側的面貼附一對偏光板。藉由經過以上之步驟,得到本發明之液晶顯示元件。
首先,準備透明之玻璃製之基板,於一側的基板之上將共用電極設置段電極在另一側的基板之上。此等之電極例如可成為ITO電極,以可成為所期望之圖像顯示的方式進行圖型化。其次,於各基板之上以被覆共用電極與段電極的方式進行來設置絕緣膜。絕緣膜例如可成為由藉由溶膠-凝膠法所形成之SiO2 -TiO2 所構成之膜。
其次,於各基板之上形成本發明之液晶配向膜。其次,於一側的基板將另一側的基板以彼此之配向膜面成為對向的方式重疊,將周邊以密封材料接著。密封材料中為了調控基板間隙,通常混入間隔物。又,較佳為於未設置密封材料之面內部分,亦散布基板間隙調控用之間隔物。密封材料的一部分中設置可從外部填充液晶之開口部。
其次,通過密封材料所設置之開口部,對將2枚基板以密封材料包圍之空間內注入液晶材料。然後,將此開口部以接著劑密封。注入可使用真空注入法,亦可使用於大氣中利用毛細現象之方法。其次,進行偏光板之設置。具體而言,與2枚基板之液晶層相反側的面貼附一對偏光板。藉由經過以上之步驟,得到本發明之液晶顯示元件。
在本發明,作為密封劑,例如,使用藉由具有環氧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、羥基、烯丙基、乙醯基等之反應性基的紫外線照射或加熱進行硬化之樹脂。特佳為具有環氧基與(甲基)丙烯醯基雙方之反應性基的硬化樹脂系。
本發明之密封劑中將提昇接著性、耐濕性作為目的,可摻合無機填充劑。作為可使用之無機填充劑,並未特別限定。具體而言,可列舉球狀二氧化矽、熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、氧化鈦、鈦黑、碳化矽、氮化矽、氮化硼、碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鋇、硫酸鈣、雲母、滑石、黏土、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氫氧化鋁、矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鋰鋁、矽酸鋯、鈦酸鋇、玻璃纖維、碳纖維、二硫化鉬、石棉等。其中,較佳為球狀二氧化矽、熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、氧化鈦、鈦黑、氮化矽、氮化硼、碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、雲母、滑石、黏土、氧化鋁、氫氧化鋁、矽酸鈣或矽酸鋁。無機填充劑可混合2種以上使用。
[實施例]
本發明之密封劑中將提昇接著性、耐濕性作為目的,可摻合無機填充劑。作為可使用之無機填充劑,並未特別限定。具體而言,可列舉球狀二氧化矽、熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、氧化鈦、鈦黑、碳化矽、氮化矽、氮化硼、碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鋇、硫酸鈣、雲母、滑石、黏土、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氫氧化鋁、矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鋰鋁、矽酸鋯、鈦酸鋇、玻璃纖維、碳纖維、二硫化鉬、石棉等。其中,較佳為球狀二氧化矽、熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、氧化鈦、鈦黑、氮化矽、氮化硼、碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、雲母、滑石、黏土、氧化鋁、氫氧化鋁、矽酸鈣或矽酸鋁。無機填充劑可混合2種以上使用。
[實施例]
於以下雖針對本發明列舉實施例等具體說明,但本發明並非被限定於此等之實施例。尚,化合物、溶劑之簡稱意義係如以下。於此,Boc表示第三丁氧基羰基。
<有機溶劑>
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮、 BCS:丁基溶纖劑
GBL:γ-丁內酯、 THF:四氫呋喃
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮、 BCS:丁基溶纖劑
GBL:γ-丁內酯、 THF:四氫呋喃
(1
H-NMR之測定)
裝置:Varian NMR system 400NB(400MHz)(Varian公司製)及JMTC-500/54/SS(500MHz)(JEOL公司製)
測定溶劑:CDCl3 (氘化氯仿),DMSO-d6 (氘化二甲基亞碸)
基準物質:TMS(四甲基矽烷)(δ:0.0ppm,1 H)及CDCl3 (δ:77.0ppm,13 C)
裝置:Varian NMR system 400NB(400MHz)(Varian公司製)及JMTC-500/54/SS(500MHz)(JEOL公司製)
測定溶劑:CDCl3 (氘化氯仿),DMSO-d6 (氘化二甲基亞碸)
基準物質:TMS(四甲基矽烷)(δ:0.0ppm,1 H)及CDCl3 (δ:77.0ppm,13 C)
<添加劑S1的合成>
於四氫呋喃(300g)中,置入4,4’-二胺基-N-甲基二苯基胺(10.0g、43.2mmol),冰冷下將3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(23.5g)以四氫呋喃(50g)稀釋之溶液耗費1小時滴下。滴下結束後,於室溫攪拌24小時。減壓濃縮反應液將內容量定為128g。於60℃加熱溶解後,藉由加入乙腈(300g)於室溫進行攪拌,使結晶析出。藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S1](收量:22.8g、收率:75%、灰色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.20(s, 2H), 7.25 (d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.81(d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.06(t, 2H,J = 5.8 Hz), 3.75(q, 12H,J = 7.5 Hz), 3.14(s, 3H), 3.06-3.01(m, 4H), 1.48-1.44(m, 4H), 1.15(t, 18H,J = 7.5 Hz), 0.57-0.53(m, 4H)。
於四氫呋喃(300g)中,置入4,4’-二胺基-N-甲基二苯基胺(10.0g、43.2mmol),冰冷下將3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(23.5g)以四氫呋喃(50g)稀釋之溶液耗費1小時滴下。滴下結束後,於室溫攪拌24小時。減壓濃縮反應液將內容量定為128g。於60℃加熱溶解後,藉由加入乙腈(300g)於室溫進行攪拌,使結晶析出。藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S1](收量:22.8g、收率:75%、灰色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.20(s, 2H), 7.25 (d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.81(d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.06(t, 2H,J = 5.8 Hz), 3.75(q, 12H,J = 7.5 Hz), 3.14(s, 3H), 3.06-3.01(m, 4H), 1.48-1.44(m, 4H), 1.15(t, 18H,J = 7.5 Hz), 0.57-0.53(m, 4H)。
<添加劑S2之合成>
於四氫呋喃(150g)中置入[DA-4](10.0g、23.7mmol),冰冷下將3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(12.3g)以四氫呋喃(50g)稀釋之溶液耗費1小時滴下。滴下結束後,於室溫攪拌24小時。減壓濃縮反應液,將內容量定為50g後,藉由加入乙腈(100g)於室溫進行攪拌,使結晶析出。藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S2](收量:16.9g、收率:78%、淡茶色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.11(s, 2H), 7.83 (s, 2H), 7.50(d, 2H,J = 8.8 Hz), 7.17(d, 4H,J = 7.0 Hz), 7.15(d, 2H,J = 8.8 Hz), 6.72(d, 4H,J = 7.0 Hz), 6.03-6.00 (m, 2H), 3.84(s, 3H), 3.75(q, 12H,J = 7.0 Hz), 3.25(s, 6H), 3.05-2.99(m, 4H), 1.48-1.43(m, 4H), 1.14(t, 18H,J = 7.0 Hz), 0.57-0.52(m, 4H)。
於四氫呋喃(150g)中置入[DA-4](10.0g、23.7mmol),冰冷下將3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(12.3g)以四氫呋喃(50g)稀釋之溶液耗費1小時滴下。滴下結束後,於室溫攪拌24小時。減壓濃縮反應液,將內容量定為50g後,藉由加入乙腈(100g)於室溫進行攪拌,使結晶析出。藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S2](收量:16.9g、收率:78%、淡茶色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.11(s, 2H), 7.83 (s, 2H), 7.50(d, 2H,J = 8.8 Hz), 7.17(d, 4H,J = 7.0 Hz), 7.15(d, 2H,J = 8.8 Hz), 6.72(d, 4H,J = 7.0 Hz), 6.03-6.00 (m, 2H), 3.84(s, 3H), 3.75(q, 12H,J = 7.0 Hz), 3.25(s, 6H), 3.05-2.99(m, 4H), 1.48-1.43(m, 4H), 1.14(t, 18H,J = 7.0 Hz), 0.57-0.52(m, 4H)。
<添加劑S3之合成>
於四氫呋喃(23g)中置入[DA-5](1.50g、3.80mmol),冰冷下將3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(1.98g)以四氫呋喃(7g)稀釋之溶液耗費5分鐘滴下。滴下結束後,於室溫攪拌18小時後,於50℃攪拌3小時。由於殘存中間體,故追加添加3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(0.38g),於50℃攪拌21小時。然後,進一步追加添加3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(0.09g),於50℃攪拌6小時。減壓濃縮反應液,將內容量定為10g後,藉由加入乙腈(15g),於室溫進行攪拌,而使結晶析出。藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S3](收量:3.0g、收率:89%、薄紫色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.36(s, 2H), 7.41 (d, 4H,J = 6.8 Hz), 7.36(d, 4H,J = 6.8 Hz), 7.02(d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.81(d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.13(t, 2H,J = 5.8 Hz), 3.76(q, 12H,J = 7.0 Hz), 3.22(s, 6H), 3.08-3.03(m, 4H), 1.50-1.46(m, 4H), 1.14(t, 18H,J = 7.0 Hz), 0.58-0.54(m, 4H)。
於四氫呋喃(23g)中置入[DA-5](1.50g、3.80mmol),冰冷下將3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(1.98g)以四氫呋喃(7g)稀釋之溶液耗費5分鐘滴下。滴下結束後,於室溫攪拌18小時後,於50℃攪拌3小時。由於殘存中間體,故追加添加3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(0.38g),於50℃攪拌21小時。然後,進一步追加添加3-三乙氧基矽烷基丙基異氰酸酯(0.09g),於50℃攪拌6小時。減壓濃縮反應液,將內容量定為10g後,藉由加入乙腈(15g),於室溫進行攪拌,而使結晶析出。藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S3](收量:3.0g、收率:89%、薄紫色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.36(s, 2H), 7.41 (d, 4H,J = 6.8 Hz), 7.36(d, 4H,J = 6.8 Hz), 7.02(d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.81(d, 4H,J = 6.8 Hz), 6.13(t, 2H,J = 5.8 Hz), 3.76(q, 12H,J = 7.0 Hz), 3.22(s, 6H), 3.08-3.03(m, 4H), 1.50-1.46(m, 4H), 1.14(t, 18H,J = 7.0 Hz), 0.58-0.54(m, 4H)。
<添加劑S4之合成>
於乙腈(30g)中置入1,4-伸苯基二異氰酸酯(1.98g、12.3mmol),在室溫將3-胺基丙基三乙氧基矽烷(4.82g)以乙腈(10g)稀釋之溶液耗費1小時滴下。滴下結束後,於室溫攪拌18小時。在此期間由於變成攪拌不良,故追加乙腈(90g)。在NMR確認反應結束後,藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S4](收量:6.3g、收率:94%、白色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.16(s, 2H), 7.20 (s, 4H), 6.04(t, 2H, J = 5.6 Hz), 3.69(q, 8H, J = 7.0 Hz), 3.05-2.99(m, 4H), 1.46-1.41(m, 4H), 1.13(t, 12H, J = 7.0 Hz), 0.55-0.50(m, 4H), 0.06(s, 6H)。
於乙腈(30g)中置入1,4-伸苯基二異氰酸酯(1.98g、12.3mmol),在室溫將3-胺基丙基三乙氧基矽烷(4.82g)以乙腈(10g)稀釋之溶液耗費1小時滴下。滴下結束後,於室溫攪拌18小時。在此期間由於變成攪拌不良,故追加乙腈(90g)。在NMR確認反應結束後,藉由過濾經析出之結晶,乾燥濾物,而得到化合物[S4](收量:6.3g、收率:94%、白色結晶)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6, δppm):8.16(s, 2H), 7.20 (s, 4H), 6.04(t, 2H, J = 5.6 Hz), 3.69(q, 8H, J = 7.0 Hz), 3.05-2.99(m, 4H), 1.46-1.41(m, 4H), 1.13(t, 12H, J = 7.0 Hz), 0.55-0.50(m, 4H), 0.06(s, 6H)。
<黏度>
在下述合成例之聚合物溶液的黏度係使用E型黏度計TVE-22H(東機產業公司製),以樣品量1.1mL、錐形轉子TE-1(1°34’、R24)、溫度25℃測定。
在下述合成例之聚合物溶液的黏度係使用E型黏度計TVE-22H(東機產業公司製),以樣品量1.1mL、錐形轉子TE-1(1°34’、R24)、溫度25℃測定。
(合成例1)
於附攪拌裝置及附氮導入管之200mLl四口燒瓶,加入DA-1(4.03g,16.5mmol)、DA-2(3.59g、9.0mmol)及DA-3 (2.51g、4.5mmol)後,再加入NMP(74.0g),邊輸送氮邊進行攪拌使其溶解。邊攪拌此溶液邊加入CA-1(4.37g、19.5mmol)及NMP9.0g,在40℃條件下攪拌3小時。然後,藉由在25℃條件下將CA-2加入(1.71g,8.7mmol)及NMP9.0g後,進而攪拌12小時,而得到聚醯胺酸溶液(黏度為480mPa・s)。此聚醯胺酸的分子量為Mn=10,660,為Mw=20,512。
於附攪拌裝置及附氮導入管之200mLl四口燒瓶,加入DA-1(4.03g,16.5mmol)、DA-2(3.59g、9.0mmol)及DA-3 (2.51g、4.5mmol)後,再加入NMP(74.0g),邊輸送氮邊進行攪拌使其溶解。邊攪拌此溶液邊加入CA-1(4.37g、19.5mmol)及NMP9.0g,在40℃條件下攪拌3小時。然後,藉由在25℃條件下將CA-2加入(1.71g,8.7mmol)及NMP9.0g後,進而攪拌12小時,而得到聚醯胺酸溶液(黏度為480mPa・s)。此聚醯胺酸的分子量為Mn=10,660,為Mw=20,512。
分取此聚醯胺酸溶液80.0g,加入NMP20.0g後,再加入乙酸酐6.8g及吡啶1.8g,於50℃反應3小時。邊將此反應溶液於434.4g之甲醇攪拌邊投入,濾別經析出之沉澱物。將此沉澱物以甲醇洗淨,於60℃進行減壓乾燥而得到聚醯亞胺之粉末。此聚醯亞胺之醯亞胺化率為75%。藉由於所得之聚醯亞胺粉末20.0g加入NMP80.0g,在70℃攪拌20hr進行溶解,而得到聚醯亞胺溶液(SPI-A1)。
[實施例1~3]及[比較例1~2]
將於合成例1所得之聚醯胺酸溶液以成為所得之液晶配向劑中之溶劑表1所示之組成的方式邊攪拌,邊加入溶劑及添加劑S1、S2或S3,進而藉由於室溫攪拌2小時,而得到液晶配向劑。
將於合成例1所得之聚醯胺酸溶液以成為所得之液晶配向劑中之溶劑表1所示之組成的方式邊攪拌,邊加入溶劑及添加劑S1、S2或S3,進而藉由於室溫攪拌2小時,而得到液晶配向劑。
※1:表示各聚合物相對於液晶配向劑中之全聚合物100重量份的含量(重量份)。
※2:表示各添加劑相對於液晶配向劑中之全聚合物100重量份的含量(重量份)。
※3:表示各溶劑相對於液晶配向劑100質量份的含量(重量份)。
於以下,表示用以評估蓄積電荷之緩和特性、閃爍(Flicker)特性、液晶配向性之液晶晶格的製作方法。
製作具備FFS方式之液晶顯示元件的構成之液晶晶格。一開始準備附電極之基板。基板為縱30mm、橫35mm、厚度0.7mm之玻璃基板。於基板上作為第1層,係全面形成構成對向電極之IZO電極。於第1層之對向電極之上,作為第2層,係形成藉由CVD法而成膜之SiN(氮化矽)膜。第2層之SiN膜的膜厚為500nm,用作層間絕緣膜。於第2層之SiN膜之上,作為第3層,係配置圖型化IZO膜所形成之梳齒狀的像素電極,形成第1像素及第2像素的2個像素。各像素之尺寸為縱10mm、橫約5mm。此時,第1層之對向電極與第3層之像素電極藉由第2層之SiN膜的作用,而成為電氣性絕緣。
製作具備FFS方式之液晶顯示元件的構成之液晶晶格。一開始準備附電極之基板。基板為縱30mm、橫35mm、厚度0.7mm之玻璃基板。於基板上作為第1層,係全面形成構成對向電極之IZO電極。於第1層之對向電極之上,作為第2層,係形成藉由CVD法而成膜之SiN(氮化矽)膜。第2層之SiN膜的膜厚為500nm,用作層間絕緣膜。於第2層之SiN膜之上,作為第3層,係配置圖型化IZO膜所形成之梳齒狀的像素電極,形成第1像素及第2像素的2個像素。各像素之尺寸為縱10mm、橫約5mm。此時,第1層之對向電極與第3層之像素電極藉由第2層之SiN膜的作用,而成為電氣性絕緣。
第3層之像素電極係具有複數配列中央部分彎曲之「く字」形狀的電極要素而構成之梳齒狀的形狀。各電極要素之橫向方向的寬度為3μm,電極要素間之間隔為6μm。由於形成各像素之像素電極為複數配列中央部分彎曲之「く字」形狀的電極要素而構成,故各像素的形狀並非長方形狀,而是與電極要素相同,於中央部分具備類似彎曲之粗體「く字」的形狀。而且,各像素將其中央之彎曲部分作為界線分割成上下,具有彎曲部分上側之第1區域與下側之第2區域。
比較各像素之第1區域與第2區域時,變成構成該等之像素電極之電極要素的形成方向不同者。亦即,將後述之液晶配向膜的摩擦方向作為基準時,於像素之第1區域,以像素電極之電極要素成為+10°的角度(順時針)的方式形成,於像素之第2區域,以像素電極之電極要素成為-10°的角度(順時針)的方式形成。亦即,於各像素之第1區域與第2區域,藉由像素電極與對向電極之間的電壓施加而誘發之液晶於基板面內之回轉動作(在平面・開關)的方向,以彼此成為逆方向的方式構成。
比較各像素之第1區域與第2區域時,變成構成該等之像素電極之電極要素的形成方向不同者。亦即,將後述之液晶配向膜的摩擦方向作為基準時,於像素之第1區域,以像素電極之電極要素成為+10°的角度(順時針)的方式形成,於像素之第2區域,以像素電極之電極要素成為-10°的角度(順時針)的方式形成。亦即,於各像素之第1區域與第2區域,藉由像素電極與對向電極之間的電壓施加而誘發之液晶於基板面內之回轉動作(在平面・開關)的方向,以彼此成為逆方向的方式構成。
其次,將於實施例及比較例所得之液晶配向劑以孔徑1.0μm之過濾器過濾後,於經準備之上述附電極之基板,以旋塗塗佈進行塗佈。於80℃之熱板上乾燥2分鐘後,以230℃之熱風循環式烤箱進行20分鐘燒成,而得到膜厚60nm之聚醯亞胺膜。將此聚醯亞胺膜以人造絲布進行摩擦(軋輥直徑:120mm、軋輥回轉數:500rpm、移動速度:30mm/sec、壓入長:0.3mm、摩擦方向:相對於第3層之IZO梳齒電極傾斜10°之方向)後,在純水中進行1分鐘超音波照射,並進行洗淨,以吹氣去除水滴。然後,以80℃乾燥15分鐘,而得到附液晶配向膜之基板。又,作為對向基板,於背面形成ITO電極之具有高度4μm之柱狀間隔物的玻璃基板,亦與上述同樣進行,形成聚醯亞胺膜,以與上述同樣的順序,而得到實施配向處理之附液晶配向膜之基板。將此等2枚附液晶配向膜之基板作為1組,於基板上以殘留液晶注入口的形式印刷密封劑,另1枚基板面對液晶配向膜面,以摩擦方向成為逆平行的方式貼合。然後,使密封劑硬化,製作晶格間隙為4μm之空晶格。對此空晶格藉由減壓注入法注入液晶MLC-3019(默克公司製),密封注入口,而得到FFS方式之液晶晶格。然後,將所得之液晶晶格以120℃加熱1小時,於23℃放置一晩後使用在液晶配向性的評估。
<蓄積電荷之緩和特性>
將上述液晶晶格設置在以偏光軸直交的方式配置之2枚偏光板之間,以短路像素電極與對向電極成為同電位的狀態,從2枚偏光板之下照射LED背光,以2枚偏光板之上所測定之LED背光透過光的亮度成為最小的方式,來調節液晶晶格的角度。
其次,邊對此液晶晶格施加頻率數30Hz之矩形波,邊測定於23℃之溫度下之V-T特性(電壓-透過率特性),算出相對透過率成為23%之交流電壓。由於此交流電壓相當於對於電壓之亮度變化大的區域,故將蓄積電荷透過亮度評估很方便。
其次,在23℃之溫度下,以相對透過率成為23%之交流電壓,尚且施加頻率數30Hz之矩形波5分鐘後,重疊+1.0V之直流電壓驅動30分鐘。然後,關掉直流電壓,再次以相對透過率成為23%之交流電壓,尚且施加僅頻率數30Hz之矩形波15分鐘。
由於蓄積之電荷的緩和越快,對重疊直流電壓時之液晶晶格的電荷蓄積亦越快,故蓄積電荷之緩和特性係以從剛重疊直流電壓後之相對透過率至降低2%以上為止所需要時間來評估。亦即,將相對透過率為30分鐘以內降低2%以上的情況定義為「良好」,將即使經過30分鐘相對降低率亦無法降低2%以上的情況定義為「不良」,來進行評估。
將上述液晶晶格設置在以偏光軸直交的方式配置之2枚偏光板之間,以短路像素電極與對向電極成為同電位的狀態,從2枚偏光板之下照射LED背光,以2枚偏光板之上所測定之LED背光透過光的亮度成為最小的方式,來調節液晶晶格的角度。
其次,邊對此液晶晶格施加頻率數30Hz之矩形波,邊測定於23℃之溫度下之V-T特性(電壓-透過率特性),算出相對透過率成為23%之交流電壓。由於此交流電壓相當於對於電壓之亮度變化大的區域,故將蓄積電荷透過亮度評估很方便。
其次,在23℃之溫度下,以相對透過率成為23%之交流電壓,尚且施加頻率數30Hz之矩形波5分鐘後,重疊+1.0V之直流電壓驅動30分鐘。然後,關掉直流電壓,再次以相對透過率成為23%之交流電壓,尚且施加僅頻率數30Hz之矩形波15分鐘。
由於蓄積之電荷的緩和越快,對重疊直流電壓時之液晶晶格的電荷蓄積亦越快,故蓄積電荷之緩和特性係以從剛重疊直流電壓後之相對透過率至降低2%以上為止所需要時間來評估。亦即,將相對透過率為30分鐘以內降低2%以上的情況定義為「良好」,將即使經過30分鐘相對降低率亦無法降低2%以上的情況定義為「不良」,來進行評估。
<液晶配向性的評估>
使用此液晶晶格,60℃之恆溫環境下、頻率數30Hz施加9VPP之交流電壓190小時。然後,成為短路液晶晶格之像素電極與對向電極之間的狀態,直接於室溫放置一天。
放置後,將液晶晶格設置在以偏光軸直交的方式配置之2枚偏光板之間,以無施加電壓的狀態點燈背光,以透過光的亮度成為最小的方式調整液晶晶格之配置角度。而且,從第1像素之第2區域變最暗的角度至第1區域變最暗的角度為止將回轉液晶晶格時之回轉角度作為角度Δ算出。於第2像素亦相同,比較第2區域與第1區域,算出同樣之角度Δ。而且,將第1像素與第2像素之角度Δ值的平均值作為液晶晶格的角度Δ算出。將此液晶晶格的角度Δ之值未滿0.2度的情況定義為「良好」,將角度Δ之值為0.2度以上的情況定義為「不良」來評估。
使用此液晶晶格,60℃之恆溫環境下、頻率數30Hz施加9VPP之交流電壓190小時。然後,成為短路液晶晶格之像素電極與對向電極之間的狀態,直接於室溫放置一天。
放置後,將液晶晶格設置在以偏光軸直交的方式配置之2枚偏光板之間,以無施加電壓的狀態點燈背光,以透過光的亮度成為最小的方式調整液晶晶格之配置角度。而且,從第1像素之第2區域變最暗的角度至第1區域變最暗的角度為止將回轉液晶晶格時之回轉角度作為角度Δ算出。於第2像素亦相同,比較第2區域與第1區域,算出同樣之角度Δ。而且,將第1像素與第2像素之角度Δ值的平均值作為液晶晶格的角度Δ算出。將此液晶晶格的角度Δ之值未滿0.2度的情況定義為「良好」,將角度Δ之值為0.2度以上的情況定義為「不良」來評估。
<電壓保持率(VHR)的評估>
對所得之液晶晶格於60℃之溫度下施加1V之電壓60μs間,測定50ms後之電壓,將電壓能保持多久作為電壓保持率計算。尚,電壓保持率之測定係使用東陽Technica公司製之電壓保持率測定裝置VHR-1。
對所得之液晶晶格於60℃之溫度下施加1V之電壓60μs間,測定50ms後之電壓,將電壓能保持多久作為電壓保持率計算。尚,電壓保持率之測定係使用東陽Technica公司製之電壓保持率測定裝置VHR-1。
<光學特性(透明性)的評估>
準備縱40mm、橫40m、厚度1.0mm之石英基板。其次,將液晶配向劑以1.0μm之過濾器過濾後,旋塗在上述石英基板。其次,於80℃之熱板上乾燥2分鐘後,再於230℃燒成20分鐘,於各基板上得到膜厚100nm之聚醯亞胺膜。
透明性的評估係藉由測定於前述手法所得之基板的透過率來進行。具體而言,於測定裝置使用UV-3600(島津製作所公司製),溫度25℃、將掃描波長定為300~800nm的條件,測定透過率。此時,使用於參考(參照例)亦未有任何塗佈之石英基板來進行。評估算出400~800nm波長之平均透過率,透過率越高者,定為透明性優異。
準備縱40mm、橫40m、厚度1.0mm之石英基板。其次,將液晶配向劑以1.0μm之過濾器過濾後,旋塗在上述石英基板。其次,於80℃之熱板上乾燥2分鐘後,再於230℃燒成20分鐘,於各基板上得到膜厚100nm之聚醯亞胺膜。
透明性的評估係藉由測定於前述手法所得之基板的透過率來進行。具體而言,於測定裝置使用UV-3600(島津製作所公司製),溫度25℃、將掃描波長定為300~800nm的條件,測定透過率。此時,使用於參考(參照例)亦未有任何塗佈之石英基板來進行。評估算出400~800nm波長之平均透過率,透過率越高者,定為透明性優異。
<評估結果>
關於使用上述實施例1~3及比較例1~2之各液晶配向劑之液晶顯示元件,將於上述實施之殘像消去時間的評估、液晶配向之安定性評估及透明性的評估的結果示於表2。
關於使用上述實施例1~3及比較例1~2之各液晶配向劑之液晶顯示元件,將於上述實施之殘像消去時間的評估、液晶配向之安定性評估及透明性的評估的結果示於表2。
※1:表示相對於液晶配向劑中之全聚合物100重量份之各聚合物的含量(重量份)。
※2:表示相對於液晶配向劑中之全聚合物100重量份之各添加劑的含量(重量份)。
如表2所觀察到,判斷使用實施例1~3之液晶配向劑之液晶顯示元件,係電壓保持率優異,且蓄積電荷之緩和快,液晶配向性或透明性良好。
[產業上之可利用性]
[產業上之可利用性]
本發明之液晶配向劑被廣泛使用在TN方式、VA方式等之縱向電場方式、尤其是IPS方式、FFS方式等之橫向電場方式的液晶顯示元件。
尚,將2018年3月19日所申請之日本專利申請案2018-51091號之說明書、申請專利範圍及摘要的全內容引用於此,作為本發明之說明書的揭示而採納者。
尚,將2018年3月19日所申請之日本專利申請案2018-51091號之說明書、申請專利範圍及摘要的全內容引用於此,作為本發明之說明書的揭示而採納者。
Claims (12)
- 一種液晶配向劑,其特徵為含有下述(A)成分、(B)成分及有機溶劑, (A)成分:係選自由具有下述式(2)表示之構造的聚醯亞胺前驅體及該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺化聚合物所構成之群組中之至少1種的聚合物 惟,式(1)中,R5 為單鍵或2價有機基;R6 為-(CH2 )n -表示之構造,任意之-CH2 -可以分別不相鄰的條件取代成選自醚、酯及醯胺之鍵結;R7 為單鍵或2價有機基;苯環上之任意之氫原子可被1價有機基取代;n為2~20之整數; (B)成分:下述式(1)表示之化合物 惟,式(1)中,Q1 及Q2 雖分別獨立為選自下述(Q1-1)、(Q1-2)及單鍵中之一種,但式(1)中,Q1 及Q2 之至少1個為選自(Q1-1)及(Q1-2)中之一種;R1 為氫原子或一價有機基; q1與q2分別獨立為0或1; L1 及L2 為氫原子;惟,Q1 為(Q1-1)時,L1 及L2 可一起形成單鍵; S1 及S2 分別獨立為下述式(S)表示之基; 惟,式(S)中,R2 為氫原子或烷基;L為碳數2~20之伸烷基;R3 及R4 分別獨立為碳數1~4之烷基、碳數2~4之烯基或碳數2~4之炔基;q表示1~3之自然數;*表示對式(1)之鍵結。
- 如請求項1之液晶配向劑,其中,前述(A)成分係包含選自包含下述式(3)表示之構造單位之聚醯亞胺前驅體及該聚醯亞胺前驅體之醯亞胺聚合物中之至少1種的聚合物; 惟,式(3)中,X3 為源自四羧酸衍生物之4價有機基;Y3 為源自包含式(2)的構造之二胺之2價有機基;R13 為氫原子或碳數1~5之烷基。
- 如請求項2之液晶配向劑,其中,前述聚醯亞胺前驅體係相對於其所具有之全構造單位,包含20~100莫耳%之前述式(3)表示之構造單位。
- 如請求項1~3中任一項之液晶配向劑,其中,前述(B)成分為選自由下述(B-1)至(B-9)所構成之群組中之至少一種的化合物; (B-1):係在前述式(1),q1、q2為0,Q1 為(Q1-1),L1 、L2 為氫原子之化合物、 (B-2):係在前述式(1),q1、q2為0,Q1 為(Q1-1),L1 、L2 一起成為單鍵之化合物、 (B-3):係在前述式(1),q1、q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為(Q1-1),L1 、L2 為氫原子之化合物、 (B-4):係在前述式(1),q1、q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為單鍵,L1 、L2 為氫原子之化合物、 (B-5):係在前述式(1),q1、q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為(Q1-1),L1 、L2 一起成為單鍵之化合物、 (B-6):係在前述式(1),q1、q2為1,Q1 為單鍵,Q2 為(Q1-1),L1 、L2 為氫原子之化合物、 (B-7):係在前述式(1),q1、q2為1,Q1 為(Q1-1),Q2 為單鍵,L1 、L2 一起成為單鍵之化合物、 (B-8):係在前述式(1),q1、q2為0,Q1 為(Q1-2),L1 、L2 為氫原子之化合物、 (B-9):係在前述式(1),q1、q2為1,Q1 為(Q1-2),L1 、L2 為氫原子之化合物。
- 如請求項1~3中任一項之液晶配向劑,其中,前述(B)成分為選自由下述式B-1-1~式B-9-1所構成之群組中之至少1種的化合物;。
- 如請求項1~5中任一項之液晶配向劑,其中,前述有機溶劑為N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、1,3-二甲基-四氫咪唑酮、甲基乙基酮、環己酮、環戊酮或4-羥基-4-甲基-2-戊酮。
- 如請求項6之液晶配向劑,其中,前述有機溶劑係包含提昇塗佈液晶配向劑時之液晶配向膜的塗膜性或表面平滑性之溶劑。
- 如請求項1~7中任一項之液晶配向劑,其係將包含前述(A)成分之聚合物於液晶配向劑中,含有1~10質量%。
- 如請求項1~8中任一項之液晶配向劑,其係將前述(B)成分相對於前述(A)成分,含有0.1~20質量%。
- 一種液晶配向膜,其係由如請求項1~9中任一項之液晶配向劑所獲得。
- 一種液晶顯示元件,其係具備如請求項10之液晶配向膜。
- 如請求項11之液晶顯示元件,其中,顯示元件為橫向電場方式。
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