TWI675067B - 液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件、聚合物、二胺以及四羧酸二酐 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種液晶配向劑的含有成分的溶解性良好、而且能夠獲得顯示出良好殘像特性的液晶顯示元件的液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件、聚合物、二胺以及四羧酸二酐。所述液晶配向劑中含有具有下述式(1)所表示的部分結構的化合物(P)。(式(1)中,Y1
為保護基;“*”表示結合鍵)
Description
本發明有關於一種液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件、聚合物以及化合物。
以前,作為液晶顯示元件,已開發出電極結構或所使用的液晶分子的物性、製造步驟等不同的多種驅動方式者,例如已知扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型或超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型、垂直配向(Vertical Alignment,VA)型、共面切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(fringe field switching,FFS)型等各種液晶顯示元件。這些液晶顯示元件具有用以使液晶分子配向的液晶配向膜。作為液晶配向膜的材料,就耐熱性、機械強度、與液晶的親和性等各種特性良好的方面而言,通常使用聚醯胺酸或聚醯亞胺。
近年來,為了實現液晶顯示元件的顯示性能的進一步提高,提出了多種液晶配向劑。例如,出於減少殘像的目的,提出了使用包含除醯亞胺基以外還具有氮原子的聚醯亞胺或其前驅物的液晶配向劑來形成液晶配向膜(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1中提出:使包含1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐的四羧酸二酐與包含具有醯胺鍵(-NH-CO-)的二胺的二胺進行反應而獲得的聚醯胺酸、以及使四羧酸二酐與二胺進行反應而獲得的聚醯胺酸的醯亞胺化聚合物含有於液晶配向劑中;以及將液晶配向劑中的醯亞胺化聚合物所具有的醯亞胺環的數量的比例設為特定範圍。專利文獻1中,藉由使用所述液晶配向劑來實現電壓保持性能及殘像特性的改善。 [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2009-294274號公報
[發明所要解決的問題]
然而,由於醯胺鍵極性高,且液晶配向劑對溶劑成分的溶解性不怎麼良好,故而存在液晶配向劑的保存穩定性或對基板的塗佈性(印刷性)的方面差的傾向,存在進一步改善的餘地。
本發明的目的之一為提供一種液晶配向劑的含有成分的溶解性良好、而且能夠獲得表現出良好殘像特性的液晶顯示元件的液晶配向劑。 [解決問題的技術手段]
本發明者等人為了實現如上所述的現有技術的問題而進行積極研究,發現藉由以保護基來保護醯胺鍵,能夠解決所述問題。具體而言,提供以下的液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件、聚合物以及化合物。
本發明的一方面為提供一種液晶配向劑,其含有具有下述式(1)所表示的部分結構的化合物(P)。
[化1](式(1)中,Y1
為保護基;“*”表示結合鍵)
另外,另一方面為提供使用所述液晶配向劑而形成的液晶配向膜。另外,提供包括所述液晶配向膜的液晶顯示元件。 另外,另一方面為提供以聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺或聚醯胺作為主骨架,且具有所述式(1)所表示的部分結構的聚合物。另外,提供具有所述式(1)所表示的部分結構的二胺、以及具有所述式(1)所表示的部分結構的四羧酸二酐。 [發明的效果]
藉由將具有醯胺鍵(-NH-CO-)的化合物中的醯胺鍵以保護基加以保護而含有於液晶配向劑中,可使對溶劑的溶解性良好。由此,能夠獲得保存穩定性或印刷性優異的液晶配向劑。另外,導入至醯胺鍵中的保護基藉由例如製膜時的加熱、酸或鹼的條件、或者光照射等而脫離,由此在製膜後再生出液晶配向性高的結構,結果能夠獲得殘像特性良好的液晶顯示元件。
以下,對本發明的液晶配向劑中所含的各成分、以及視需要任意調配的其他成分進行說明。 <化合物(P)> 本發明的液晶配向劑含有具有下述式(1)所表示的部分結構的化合物(P)。 [化2](式(1)中,Y1
為保護基;“*”表示結合鍵)
所述式(1)中的Y1
只要是對醯胺基、醯亞胺基、脲基、胺基甲酸酯基加以保護的保護基,則並無特別限定,例如可列舉利用熱、光、酸及鹼的至少任一者來脫離的一價有機基等。Y1
較佳為至少利用熱來脫離的一價有機基,作為其具體例,例如可列舉:胺基甲酸酯系保護基、醯胺系保護基、醯亞胺系保護基、磺醯胺系保護基等。這些基團中,較佳為胺基甲酸酯系保護基,作為其具體例,例如可列舉:第三丁氧基羰基、苄基氧基羰基、1,1-二甲基-2-鹵代乙基氧基羰基、1,1-二甲基-2-氰基乙基氧基羰基、9-茀基甲基氧基羰基、烯丙基氧基羰基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基等。作為Y1
的具體例,進而可列舉下述式(7-1)~式(7-5)分別所表示的基團等。 [化3](式(7-1)~式(7-5)中,Ar1
為碳數6~10的一價芳香環基,R14
為碳數1~12的烷基,R15
為一價有機基;“*”表示鍵結於氮原子上的結合鍵)
所述式(7-2)的Ar1
為自碳數6~10的芳香環中去除一個氫原子而成的基團,作為具體例,例如可列舉苯基、萘基等。式(7-4)的R14
的碳數1~12的烷基例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等,這些基團可為直鏈狀,也可為分支狀。R15
的一價有機基例如可列舉:碳數1~10的烷基、碳數3~10的環烷基、碳數6~10的芳基、碳數7~10的芳烷基等。這些基團中,R15
較佳為碳數6~10的芳基,更佳為苯基或萘基等芳香族基。此外,所述式(7-1)~式(7-4)分別所表示的基團不僅可利用熱,亦可利用光來去保護(deprotection)。 就利用熱的脫離性高的方面、或能夠將由因製膜時的加熱而脫離的Y1
而來的化合物作為氣體而排出至膜外的方面而言,其中,Y1
較佳為胺基甲酸酯系保護基,更佳為第三丁氧基羰基。 所述式(1)中的結合鍵“*”所鍵結的原子較佳為碳原子。 化合物(P)可構成液晶配向劑的聚合物成分的至少一部分,或者也可與成為基材的聚合物成分不同,以添加劑的態樣來含有。
[聚合物(P)] 在化合物(P)為具有所述式(1)所表示的部分結構的聚合物(以下也稱為“聚合物(P)”)的情況下,其主骨架並無特別限定,例如可列舉:聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚矽氧烷、聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基順丁烯二醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯、以偶氮苯衍生物等作為主骨架的聚合物等。就聚合物的溶解性、或使所得的液晶顯示元件的殘像特性良好的觀點而言,聚合物(P)較佳為在主鏈上具有所述式(1)所表示的部分結構的聚合物。 這些聚合物中,就耐熱性或機械強度、與液晶的親和性等觀點而言,聚合物(P)較佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚醯胺所組成的組群中的至少一種聚合物(以下也稱為“特定聚合物”),該特定聚合物更佳為在主鏈上具有所述式(1)所表示的部分結構的聚合物。此外,(甲基)丙烯酸酯是指包含丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯。
(聚醯胺酸) 在聚合物(P)為聚醯胺酸的情況下,該聚醯胺酸可藉由使四羧酸二酐與二胺進行反應而獲得。具體而言,可列舉:[i]藉由在單體組成中包含具有所述式(1)所表示的部分結構的四羧酸二酐的聚合來合成的方法;[ii]藉由在單體組成中包含具有所述式(1)所表示的部分結構的二胺的聚合來合成的方法;[iii]藉由在單體組成中包含具有所述式(1)所表示的部分結構的四羧酸二酐以及具有所述式(1)所表示的部分結構的二胺的聚合來合成的方法等。此外,以下將具有所述式(1)所表示的部分結構的四羧酸二酐也稱為“特定四羧酸二酐”,且將具有所述式(1)所表示的部分結構的二胺也稱為“特定二胺”。
(四羧酸二酐) 聚醯胺酸的合成中使用的特定四羧酸二酐只要是具有所述式(1)所表示的部分結構者,則其餘的結構並無特別限制。特定四羧酸二酐在以連接兩個酸酐基的結構部分作為主鏈的情況下,較佳為在該主鏈中包含所述式(1)所表示的部分結構,作為其具體例,例如可列舉下述式(2)所表示的化合物等。 [化4](式(2)中,R1
、R2
及R4
分別獨立地表示二價有機基;R3
為單鍵或者二價有機基;Y1
為保護基;Z1
及Z2
分別獨立地表示三價有機基;m為1~3的整數,k為0或1)
所述式(2)的R1
~R4
的二價有機基例如可列舉:碳數1~20的二價烴基;將烴基的亞甲基以-O-、-S-、-CO-、-COO-、-COS-、-NRa
-、-CO-NRa
-、-NRa
-CO-NRa
-、-Si(Ra
)2
-(其中,Ra
為碳數1~12的一價烴基或者保護基)、-N=N-、-SO2
-等取代而成的二價基;將鍵結於烴基的碳原子上的氫原子的至少一個以鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、羥基、氰基等取代而成的二價基;具有雜環的二價基等。
此處,本說明書中“烴基”是包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基的含義。這些中,“鏈狀烴基”是指在主鏈上不含環狀結構,而是僅由鏈狀結構所構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,可為飽和,也可為不飽和。“脂環式烴基”是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構,而不含芳香環結構的烴基。其中,未必需要僅由脂環式烴的結構所構成,也包含在其一部分中具有鏈狀結構的烴基。“芳香族烴基”是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,未必需要僅由芳香環結構所構成,也可以在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。
作為R1
~R4
中的碳數1~20的二價烴基的具體例,鏈狀烴基例如可列舉:亞甲基、伸乙基、丙二基、丁二基、戊二基、己二基、庚二基、辛二基、壬二基、癸二基、伸乙烯基、丙烯二基、丁烯二基等;脂環式烴基例如可列舉:伸環己基等;芳香族烴基例如可列舉:伸苯基、伸聯苯基等。 Z1
及Z2
的三價有機基較佳為三價鏈狀烴基、脂環式烴基或者芳香族環基,更佳為從選自由苯環、萘環、環戊烷環及環己烷環所組成的組群中的一種環中去除三個氫原子而成的環狀基。 m較佳為1。
作為特定四羧酸二酐的具體例,例如可列舉下述式(2-1)~式(2-3)分別所表示的化合物等。 [化5](式中,TMS表示三甲基矽烷基) 此外,合成聚醯胺酸時,特定四羧酸二酐可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
特定四羧酸二酐可藉由將有機化學的通用方法適當組合來合成。例如,可藉由使具有“-NH-CO-”的四羧酸二酐與二碳酸二第三丁酯,在二甲基胺基吡啶等強鹼的存在下進行反應,來合成Y1
為第三丁氧基羰基的特定四羧酸二酐。其中,特定四羧酸二酐的合成方法並不限定於所述方法。
[i]及[iii]的方法中使用的四羧酸二酐可僅為特定四羧酸二酐,但也可將特定四羧酸二酐以外的其他四羧酸二酐並用。另外,[ii]的方法中,合成聚醯胺酸時,使用其他四羧酸二酐作為四羧酸二酐。 其他四羧酸二酐例如可列舉:脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作為這些四羧酸二酐的具體例,脂肪族四羧酸二酐例如可列舉:丁烷四羧酸二酐等;
脂環式四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二側氧-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二側氧-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺環-3'-(四氫呋喃-2',5'-二酮)、5-(2,5-二側氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-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、雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐、雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸2:3,5:6-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6
]十一烷-3,5,8,10-四酮、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、環戊烷四羧酸二酐、乙二醇雙(脫水偏苯三酸酯)、1,3-丙二醇雙(脫水偏苯三酸酯)、對伸苯基雙(偏苯三甲酸單酯酐)等; 芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐等,除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。此外,其他四羧酸二酐可將這些四羧酸二酐的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
就液晶配向性等觀點而言,其他四羧酸二酐較佳為包含選自由1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、5-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐、環戊烷四羧酸二酐、環己烷四羧酸二酐、對伸苯基雙(偏苯三甲酸單酯酐)、以及均苯四甲酸二酐所組成的組群中的至少一種化合物。相對於聚醯胺酸的合成中使用的四羧酸二酐的總量,這些較佳的其他四羧酸二酐的使用量(在使用兩種以上的情況下為其合計量)較佳為設為5莫耳%以上,更佳為設為10莫耳%以上,更佳為設為20莫耳%以上。
(二胺) 特定二胺只要具有所述式(1)所表示的部分結構,則其餘的結構並無特別限制,在以連接兩個一級胺基的結構部分作為主鏈的情況下,較佳為在該主鏈中包含所述式(1)所表示的部分結構的化合物。作為較佳的具體例,例如可列舉:下述式(3)所表示的化合物、下述式(3A)所表示的化合物、以及下述式(3B)所表示的化合物。 [化6](式(3)中,R5
、R6
及R8
分別獨立地表示二價有機基;R7
為單鍵或者二價有機基;Y1
為保護基;t為1~3的整數,s為0或1)
[化7](式(3A)中,Y2
及Y3
分別獨立地表示氫原子、碳數1~3的烷基或者保護基;其中,Y2
及Y3
的至少一者為保護基;R11
、R12
及R14
分別獨立地表示二價有機基,R13
為單鍵或者二價有機基;v為1~3的整數,u為0或1)
[化8](式(3B)中,R21
、R22
及R24
分別獨立地表示二價有機基;R23
為單鍵或者二價有機基;Y4
為保護基;x為1~3的整數)
關於所述式(3)中的R5
~R8
的二價有機基、所述式(3A)中的R11
~R14
的二價有機基以及所述式(3B)中的R21
~R24
的二價有機基,可應用所述式(2)的R1
~R4
的二價有機基的說明。其中,R5
、R8
、R11
、R14
、R21
及R24
較佳為伸苯基或者經取代的伸苯基。此外,取代基例如可列舉:碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基、鹵素原子等。 t、v及x分別較佳為1。 特定二胺的具體例可列舉:下述式(3-1)~式(3-20)、以及式(ADA1)~式(ADA8)分別所表示的化合物等。 [化9](式中,TMS表示三甲基矽烷基)
[化10][化11] (3-21) (式中,R15
及R16
分別獨立地表示鹵素原子或者碳數1~10的一價烴基,n為2~12的整數,a1及a2分別獨立地表示0~4的整數,p為1~12的整數)
[化12]此外,合成聚醯胺酸時,特定二胺可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
在所述式(1)中的Y1
為藉由光而去保護的基團的情況下,例如也可利用下述流程A的反應,用作藉由偏光或非偏光的紫外線照射的光配向用的液晶配向劑。 [化13](流程A中,“*”表示結合鍵)
特定二胺可藉由將有機化學的通用方法適當組合來合成。例如,可藉由使具有“-NH-CO-”的二胺與二碳酸二第三丁酯,在二甲基胺基吡啶等強鹼的存在下進行反應,來合成Y1
為第三丁氧基羰基的特定二胺。其中,特定二胺的合成方法並不限定於所述方法。
[ii]及[iii]的方法中使用的二胺可僅為特定二胺,但也可並用特定二胺以外的其他二胺。[i]的方法中,合成聚醯胺酸時,使用其他二胺作為二胺。
其他二胺例如可列舉:脂肪族二胺、脂環式二胺、芳香族二胺、二胺基有機矽氧烷等。作為這些二胺的具體例,脂肪族二胺例如可列舉:間苯二甲胺、1,3-丙二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、1,3-雙(胺基甲基)環己烷等; 脂環式二胺例如可列舉:1,4-二胺基環己烷、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)等;
芳香族二胺例如可列舉:十二烷氧基二胺基苯、十四烷氧基二胺基苯、十五烷氧基二胺基苯、十六烷氧基二胺基苯、十八烷氧基二胺基苯、膽甾烷氧基二胺基苯、膽甾烯氧基二胺基苯、二胺基苯甲酸膽甾烷基酯、二胺基苯甲酸膽甾烯基酯、二胺基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-胺基苯氧基)膽甾烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基環己基)環己烷、N-(2,4-二胺基苯基)-4-(4-庚基環己基)苯甲醯胺、由下述式(E-1) [化14](式(E-1)中,XI
及XII
分別獨立地表示單鍵、-O-、-COO-或-OCO-,RI
為碳數1~3的烷烴二基,RII
為單鍵或者碳數1~3的烷烴二基,a為0或1,b為0~2的整數,c為1~20的整數,d為0或1;其中,a及b不會同時成為0) 所表示的化合物等含配向性基的二胺:
對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基硫醚、4-胺基苯基-4'-胺基苯甲酸酯、4,4'-二胺基偶氮苯、1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷、1,7-雙(4-胺基苯氧基)庚烷、雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸、N,N-雙(4-胺基苯基)甲基胺、1,5-二胺基萘、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯、2,7-二胺基茀、4,4'-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4'-(對伸苯基二伸異丙基)雙苯胺、4,4'-(間伸苯基二伸異丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基吖啶、3,6-二胺基哢唑、N-甲基-3,6-二胺基哢唑、N-乙基-3,6-二胺基哢唑、N-苯基-3,6-二胺基哢唑、N,N'-雙(4-胺基苯基)-聯苯胺、N,N'-雙(4-胺基苯基)-N,N'-二甲基聯苯胺、1,4-雙-(4-胺基苯基)-呱嗪、3,5-二胺基苯甲酸等其他二胺等; 二胺基有機矽氧烷例如可列舉:1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等;除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的二胺。
所述式(E-1)中的“-XI
-(RI
-XII
)d
-”所表示的二價基較佳為碳數1~3的烷烴二基、*-O-、*-COO-或*-O-C2
H4
-O-(其中,帶有“*”的結合鍵與二胺基苯基鍵結)。基團“-Cc
H2c+1
”例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基等,這些基團較佳為直鏈狀。二胺基苯基中的兩個胺基較佳為相對於其他基團而位於2,4-位或者3,5-位。
作為所述式(E-1)所表示的化合物的具體例,例如可列舉下述式(E-1-1)~式(E-1-4)分別所表示的化合物等。 [化15]此外,其他二胺可將這些化合物的一種單獨使用或者適當選擇兩種以上來使用。
在應用於TN型、STN型或者垂直配向型液晶顯示元件用的液晶配向劑的情況下,也可在聚醯胺酸的側鏈上導入可對塗膜賦予液晶配向能力的基團(配向性基)。配向性基例如可列舉:碳數4~20的烷基、碳數4~20的氟烷基、碳數4~20的烷氧基、碳數17~51的具有類固醇骨架的基團、具有多環結構的基團等。具有配向性基的聚醯胺酸例如可藉由在單體組成中含有含配向性基的二胺的聚合而獲得。在使用含配向性基的二胺的情況下,其調配量相對於合成中使用的全部二胺,較佳為設為3莫耳%以上,更佳為設為5莫耳%~70莫耳%。
在利用光配向法,對由液晶配向劑形成的塗膜賦予液晶配向能力的情況下,也可將作為聚合物(P)的聚醯胺酸的至少一部分設為具有光配向性結構的聚合物。光配向性結構的具體例可採用藉由光異構化或光二聚化、光分解等而顯示出光配向性的基團。具體而言,例如可列舉:含有偶氮化合物或其衍生物作為基本骨架的含偶氮的基團、含有肉桂酸或其衍生物作為基本骨架的含肉桂酸的基團、含有查耳酮或其衍生物作為基本骨架的含查耳酮的基團、含有二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含二苯甲酮的基團、含有香豆素或其衍生物作為基本骨架的含香豆素的基團、含有環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含環丁烷的結構、含有雙環[2.2.2]辛烯或其衍生物作為基本骨架的含雙環[2.2.2]辛烯的結構、含有由下述式(4) [化16](式(4)中,X3
表示硫原子、氧原子或者-NH-;“*”分別表示結合鍵;其中,兩個“*”中至少一個鍵結於芳香環上) 所表示的部分結構作為基本骨架的結構等。
具有光配向性結構的聚醯胺酸例如可藉由在單體組成中包含具有光配向性結構的四羧酸二酐、以及具有光配向性結構的二胺的至少任一者的聚合而獲得。該情況下,就光反應性的觀點而言,具有光配向性結構的單體的使用比例相對於聚合物的合成中使用的單體的總量,較佳為設為20莫耳%以上,更佳為設為30莫耳%~80莫耳%。
(聚醯胺酸的合成) 聚醯胺酸可藉由使如上所述的四羧酸二酐與二胺,視需要與分子量調整劑一同進行反應而獲得。向聚醯胺酸的合成反應提供的四羧酸二酐與二胺的使用比例較佳為相對於二胺的胺基1當量,四羧酸二酐的酸酐基成為0.2當量~2當量的比例,更佳為成為0.8當量~1.2當量的比例。 合成作為聚合物(P)的聚醯胺酸時,就充分提高聚醯胺酸的溶解性的改善效果以及殘像的減少效果的觀點而言,特定四羧酸二酐以及特定二胺的使用比例較佳為相對於合成中使用的單體的總量,將特定四羧酸二酐以及特定二胺的合計量設為10莫耳%以上,更佳為設為20莫耳%~80莫耳%,尤佳為設為25莫耳%~70莫耳%。
分子量調整劑例如可列舉:順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐等酸單酐,苯胺、環己胺、正丁胺等單胺化合物,異氰酸苯基酯、異氰酸萘基酯等單異氰酸酯化合物等。相對於所使用的四羧酸二酐及二胺的合計100重量份,分子量調整劑的使用比例較佳為設為20重量份以下,更佳為設為10重量份以下。
聚醯胺酸的合成反應較佳為在有機溶媒中進行。此時的反應溫度較佳為-20℃~150℃,更佳為0℃~100℃。另外,反應時間較佳為0.1小時~24小時,更佳為0.5小時~12小時。
反應中使用的有機溶媒例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。這些有機溶媒中,較佳為使用選自由非質子性極性溶媒及酚系溶媒所組成的組群(第一組群的有機溶媒)中的一種以上,或者選自第一組群的有機溶媒中的一種以上與選自由醇、酮、酯、醚、鹵化烴及烴所組成的組群(第二組群的有機溶媒)中的一種以上的混合物。在後者的情況下,相對於第一組群的有機溶媒以及第二組群的有機溶媒的合計量,第二組群的有機溶媒的使用比例較佳為50重量%以下,更佳為40重量%以下,尤佳為30重量%以下。
特佳的有機溶媒較佳為使用選自由N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷醯三胺、間甲酚、二甲酚及鹵化苯酚所組成的組群中的一種以上作為溶媒,或者在所述比例的範圍內使用這些有機溶媒的一種以上與其他有機溶媒的混合物。有機溶媒的使用量(a)較佳為設為相對於反應溶液的總量(a+b),四羧酸二酐及二胺的合計量(b)成為0.1重量%~50重量%的量。
以如上所述的方式,獲得將聚醯胺酸溶解而成的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶配向劑的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸分離後再提供給液晶配向劑的製備,或者也可將分離的聚醯胺酸純化後再提供給液晶配向劑的製備。聚醯胺酸的分離及純化可依據公知的方法來進行。
(聚醯胺酸酯) 作為聚合物(P)的聚醯胺酸酯例如可利用使四羧酸二酯二鹵化物與二胺進行反應的方法等而獲得。 此外,本說明書中所謂“四羧酸二酯二鹵化物”是指四羧酸所具有的四個羧基中的兩個被酯化,其餘的兩個被鹵化的化合物。所謂“四羧酸二酯”是指四羧酸所具有的四個羧基中的兩個被酯化,其餘的兩個為羧基的化合物。
所使用的四羧酸二酯二鹵化物可藉由使四羧酸二酯與亞硫醯氯等適當的氯化劑進行反應而獲得。四羧酸二酯例如可藉由使聚醯胺酸的合成中所例示的四羧酸二酐(特定四羧酸二酐以及其他四羧酸二酐)與甲醇或乙醇等醇類進行反應而獲得。 作為與四羧酸二酯二鹵化物進行反應的二胺,除了聚醯胺酸的合成的說明中所例示的特定二胺以及其他二胺以外,可列舉將特定二胺以及其他二胺所具有的一級胺基以保護基加以保護的化合物(以下也稱為“二胺化合物CA1”)等。一級胺基被保護的二胺化合物(CA1)的具體例可列舉下述式(5)所表示的化合物等。 [化17](式(5)中,R9
為二價有機基,Y1
為保護基;多個Y1
可相同,也可不同)
所述式(5)中的R9
的二價有機基的說明可應用所述式(2)的R1
~R4
的二價有機基的說明。作為所述式(5)所表示的化合物的具體例,例如可列舉下述式(5-1)~式(5-16)分別所表示的化合物等。 [化18][化19][化20]
向聚合物(P)的合成反應提供的四羧酸二酯二鹵化物與二胺的使用比例較佳為相對於二胺的胺基1當量,四羧酸二酯二鹵化物的基團“-COX(X為鹵素原子)”成為0.2當量~2當量的比例,更佳為成為0.8當量~1.2當量的比例。 就充分提高聚醯胺酸的溶解性的改善效果以及殘像的減少效果的觀點而言,相對於合成中使用的單體的總量,具有所述式(1)所表示的部分結構的四羧酸二酯二鹵化物、特定二胺及所述二胺化合物(CA1)的使用比例(在使用多種的情況下為其合計量)較佳為設為10莫耳%以上,更佳為設為20莫耳%~80莫耳%,尤佳為設為25莫耳%~70莫耳%。
四羧酸二酯二鹵化物與二胺的反應較佳為在鹼的存在下,在有機溶媒中進行。此時的反應溫度較佳為-30℃~150℃,更佳為-10℃~100℃。另外,反應時間較佳為0.1小時~48小時,更佳為0.5小時~36小時。反應中使用的有機溶媒能夠應用聚醯胺酸的合成反應中可使用的有機溶媒的說明。有機溶媒的使用量較佳為設為相對於反應溶液的總量,四羧酸二酯二鹵化物以及二胺的合計量成為0.1重量%~50重量%的量。所述反應中使用的鹼例如可較佳使用:吡啶、三乙胺、N-乙基-N,N-二異丙胺等三級胺;氫化鈉、氫化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、鈉、鉀等鹼金屬類等。相對於二胺1莫耳,鹼的使用量較佳為設為2莫耳~4莫耳,更佳為設為2莫耳~3莫耳。
如以上所述,獲得將聚醯胺酸酯溶解而成的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶配向劑的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯分離後再提供給液晶配向劑的製備,或者也可將分離的聚醯胺酸酯純化後再提供給液晶配向劑的製備。聚醯胺酸酯的分離以及純化可依據公知的方法來進行。聚醯胺酸酯可僅具有醯胺酸酯結構,也可為醯胺酸結構與醯胺酸酯結構並存的部分酯化物。 此外,作為聚合物(P)的聚醯胺酸酯並不限定於所述合成方法,例如也可藉由使作為聚合物(P)的聚醯胺酸與醇類進行反應的方法、使四羧酸二酯與二胺進行反應的方法等而獲得。
(聚醯亞胺) 作為聚合物(P)的聚醯亞胺例如可藉由將以所述方式合成的聚醯胺酸進行脫水閉環而醯亞胺化來獲得。在將聚醯胺酸進行脫水閉環而形成聚醯亞胺的情況下,可將聚醯胺酸的反應溶液直接提供給脫水閉環反應,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸分離後再提供給脫水閉環反應,或者也可將分離的聚醯胺酸純化後再提供給脫水閉環反應。
聚醯亞胺可為將作為其前驅物的聚醯胺酸所具有的醯胺酸結構全部進行脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,也可為僅將醯胺酸結構的一部分進行脫水閉環而使醯胺酸結構與醯亞胺環結構並存的部分醯亞胺化物。反應中使用的聚醯亞胺的醯亞胺化率較佳為20%以上,更佳為30%~99%,尤佳為40%~99%。該醯亞胺化率是相對於聚醯亞胺的醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計,以百分率來表示醯亞胺環結構的數量所占的比例。此處,醯亞胺環的一部分也可為異醯亞胺環。
聚醯胺酸的脫水閉環較佳為利用以下方法來進行:對聚醯胺酸進行加熱的方法;或者將聚醯胺酸溶解於有機溶媒中,在該溶液中添加脫水劑及脫水閉環催化劑,視需要進行加熱的方法。其中,較佳為利用後者的方法。
在聚醯胺酸的溶液中添加脫水劑及脫水閉環催化劑的方法中,脫水劑例如可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相對於聚醯胺酸的醯胺酸結構的1莫耳,脫水劑的使用量較佳為設為0.01莫耳~20莫耳。脫水閉環催化劑例如可使用:吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等三級胺。相對於所使用的脫水劑1莫耳,脫水閉環催化劑的使用量較佳為設為0.01莫耳~10莫耳。脫水閉環反應中使用的有機溶媒可列舉作為聚醯胺酸的合成中使用的有機溶媒而例示的有機溶媒。脫水閉環反應的反應溫度較佳為0℃~180℃,更佳為10℃~150℃。反應時間較佳為1.0小時~120小時,更佳為2.0小時~30小時。
以所述方式獲得含有聚醯亞胺的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶配向劑的製備,也可自反應溶液中去除脫水劑及脫水閉環催化劑後再提供給液晶配向劑的製備,也可將聚醯亞胺分離後再提供給液晶配向劑的製備,或者還可將分離的聚醯亞胺純化後再提供給液晶配向劑的製備。這些純化操作可依據公知的方法來進行。
(聚醯胺) 聚合物(P)的聚醯胺例如可藉由使二羧酸與二胺進行反應的方法等而獲得。此處,二羧酸較佳為使用例如亞硫醯氯等適當的氯化劑進行醯氯化後,提供給與二胺的反應。此外,本說明書中所謂“二羧酸二鹵化物”是指二羧酸所具有的兩個羧基被鹵化的化合物。
聚醯胺的合成中使用的二羧酸並無特別限制,例如可列舉:乙二酸、丙二酸、二甲基丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二乙基丁二酸、壬二酸、癸二酸、辛二酸、反丁烯二酸、黏康酸等脂肪族二羧酸; 環丁烷二羧酸、1-環丁烯二羧酸、環戊烷二羧酸、環己烷二羧酸等具有脂環式結構的二羧酸; 鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、5-甲基間苯二甲酸、5-第三丁基間苯二甲酸、2,5-二甲基對苯二甲酸、萘二羧酸、4,4'-聯苯基二羧酸、4,4'-二苯基甲烷二羧酸、4,4'-二苯基丙烷二羧酸、4,4'-二苯基醚二羧酸、4,4'-羰基二苯甲酸、4-羧基肉桂酸、對伸苯基二丙烯酸、3,3'-[4,4'-(亞甲基二-對伸苯基)]二丙酸、4,4'-[4,4'-(氧基二-對伸苯基)]二丁酸、3,4-二苯基-1,2-環丁烷二羧酸、偶氮苯-4,4'-二羧酸等具有芳香族環的二羧酸等。此外,二羧酸二鹵化物可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。 作為聚醯胺的合成中使用的二胺,除了聚醯胺酸的合成的說明中例示的特定二胺以及其他二胺以外,可列舉所述式(5)所表示的化合物等。此時,藉由將特定二胺或者二胺化合物(CA1)用於單體的至少一部分,可獲得作為聚合物(P)的聚醯胺。二胺可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
向聚合物(P)的合成反應提供的二羧酸二鹵化物與二胺的使用比例較佳為相對於二胺的胺基1當量,二羧酸二鹵化物的基團“-COX(X為鹵素原子)”成為0.2當量~2當量的比例,更佳為成為0.8當量~1.2當量的比例。
二羧酸二鹵化物與二胺的反應較佳為在鹼的存在下,在有機溶媒中進行。此時的反應溫度較佳為設為0℃~200℃,更佳為設為10℃~100℃。另外,反應時間較佳為設為0.5小時~48小時,更佳為設為1小時~36小時。 反應中使用的有機溶媒較佳為使用有機溶媒,例如可較佳使用四氫呋喃、二噁烷、甲苯、氯仿、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯烷酮等。相對於二羧酸二鹵化物以及二胺的合計量100重量份,有機溶媒的使用量較佳為設為400重量份~900重量份,更佳為設為500重量份~700重量份。 所述反應中使用的鹼例如可較佳使用:吡啶、三乙胺、N-乙基-N,N-二異丙胺等三級胺;氫化鋰、氫化鈉、氫化鉀、雙(三甲基矽烷基)醯胺鋰、雙(三甲基矽烷基)醯胺鈉、雙(三甲基矽烷基)醯胺鉀、二異丙基醯胺鋰、二異丙基醯胺鈉、二異丙基醯胺鉀、第三丁基鋰等鹼金屬類。相對於二胺1莫耳,鹼的使用量較佳為設為2莫耳~4莫耳,更佳為設為2莫耳~3莫耳。
以所述方式,獲得將聚醯胺溶解而成的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶配向劑的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺分離後再提供給液晶配向劑的製備,或者也可將分離的聚醯胺純化後再提供給液晶配向劑的製備。聚醯胺的分離以及純化可利用公知的方法來進行。
聚合物(P)的溶液黏度及重量平均分子量(Mw)可根據主骨架來適當選擇。例如,在聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚醯胺的情況下,該聚合物的溶液黏度較佳為當將其製成濃度為10重量%的溶液時,具有10 mPa·s~800 mPa·s的溶液黏度者,更佳為具有15 mPa·s~500 mPa·s的溶液黏度者。此外,聚合物(P)的溶液黏度(mPa·s)是對使用聚合物(P)的良溶劑(例如γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)來製備的濃度為10重量%的聚合物溶液,使用E型旋轉黏度計在25℃下測定的值。 另外,利用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)來測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~500,000,更佳為2,000~300,000。另外,Mw、與利用GPC來測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比所表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為15以下,更佳為10以下。
[作為添加劑的化合物(P)] 在將化合物(P)用作添加劑的情況下,具有所述式(1)所表示的部分結構的化合物可較佳使用具有多個光聚合性基的化合物(以下也稱為“光聚合性化合物(P)”)。作為較佳的具體例,例如可列舉下述式(6)所表示的化合物等。 [化21](式(6)中,X4
及X5
為光聚合性基;R10
、R11
及R13
分別獨立地表示二價有機基,R12
為單鍵或者二價有機基;Y1
為保護基;f為1~3的整數,g為0或1)
所述式(6)中,X4
及X5
的光聚合性基可列舉具有聚合性不飽和鍵的基團等。具體而言,例如可列舉:(甲基)丙烯醯基氧基、苯乙烯基、(甲基)丙烯醯胺基、乙烯基、CH2
=C(CH3
)-、乙烯基氧基(CH2
=CH-O-)、下述式(x-1)或式(x-2)所表示的基團等。 [化22](式(x-1)中,X6
為氧原子或者-NH-;“*”表示結合鍵)
就光反應性高的方面而言,光聚合性基較佳為其中的(甲基)丙烯醯基氧基。此外,(甲基)丙烯醯基氧基是包含“丙烯醯基氧基”及“甲基丙烯醯基氧基”的含義。(甲基)丙烯醯胺基是包含“丙烯醯胺基”及“甲基丙烯醯胺基”的含義。
R10
~R13
的二價有機基的說明可應用所述式(2)的R1
~R4
的二價有機基的說明。作為R10
~R13
,就與液晶的親和性的觀點而言,較佳為這些R10
~R13
中的至少任一者為伸苯基、伸環己基或者伸聯苯基,更佳為R10
~R13
的兩個以上為伸苯基、伸環己基或者伸聯苯基。另外,就化合物(P)的溶解性的觀點而言,較佳為R10
~R13
的至少任一者為伸環己基。 f較佳為1。 作為光聚合性化合物(P)的具體例,例如可列舉下述式(6-1)~式(6-30)分別所表示的化合物等。 [化23][化24](式(6-1)~式(6-20)中,R為氫原子或者甲基,n為1~20的整數;Boc表示第三丁氧基羰基) [化25](式(6-21)~式(6-24)中,n為1~20的整數;Boc表示第三丁氧基羰基) [化26](式(6-25)~式(6-30)中,R為氫原子或者甲基,m及n分別獨立地表示1~20的整數;Boc表示第三丁氧基羰基)
液晶配向劑中,相對於聚合物成分的合計重量100重量份,作為添加劑的化合物(P)的調配比例較佳為設為1重量份~100重量份,更佳為設為5重量份~50重量份。此外,化合物(P)可將所述的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。化合物(P)的分子量較佳為1,500以下,更佳為1,200以下,尤佳為1,000以下。
<其他成分> 本發明的液晶配向劑也可視需要而含有化合物(P)以外的其他成分。其他成分例如可列舉:聚合物(P)以外的其他聚合物、分子內具有至少一個環氧基的化合物(以下稱為“含環氧基的化合物”)、官能性矽烷化合物等。
[其他聚合物] 所述其他聚合物可為了改善溶液特性或電特性、耐熱性、機械強度等各種特性,或者出於低成本化等的目的來使用。所述其他聚合物為不具有所述式(1)所表示的部分結構的聚合物,例如可列舉:聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚有機矽氧烷、聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基順丁烯二醯亞胺)衍生物、或者以聚(甲基)丙烯酸酯作為主骨架且不具有所述特定結構的聚合物等。這些聚合物中,其他聚合物可較佳使用選自由聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯及聚醯胺所組成的組群中的至少一種聚合物。
在將其他聚合物調配於液晶配向劑中的情況下,其調配比例較佳為根據化合物(P)的種類來適當選擇。例如,在化合物(P)為聚合物的情況下,相對於液晶配向劑中所含的聚合物的合計(聚合物(P)與其他聚合物的合計)100重量份,其他聚合物的調配比例較佳為設為50重量份以下,更佳為設為0.1重量份~40重量份,尤佳為設為0.1重量份~30重量份。 另外,在本發明的液晶配向劑包含化合物(P)作為添加劑的情況下,該液晶配向劑含有選自由聚合物(P)以及其他聚合物所組成的組群中的至少一種聚合物作為聚合物成分。所述情況下的其他聚合物的調配比例可相對於液晶配向劑中所含的聚合物的合計量而在100重量%以下的範圍內任意地設定。較佳為10重量%~100重量%,更佳為30重量%~90重量%。
[含環氧基的化合物] 含環氧基的化合物可為了提高液晶配向膜的與基板表面的接著性或電特性而使用。此種含環氧基的化合物例如可列舉以下化合物作為較佳者:乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、N,N,N',N'-四縮水甘油基-間苯二甲胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷、N,N-二縮水甘油基-環己基胺等。除此以外,含環氧基的化合物的例子可使用國際公開第2009/096598號記載的含環氧基的聚有機矽氧烷。 在將含環氧基的化合物調配於液晶配向劑中的情況下,其調配比例較佳為相對於液晶配向劑中所含的聚合物的合計100重量份而設為40重量份以下,更佳為設為0.1重量份~30重量份。
[官能性矽烷化合物] 官能性矽烷化合物可出於提高液晶配向劑的印刷性的目的而使用。此種官能性矽烷化合物例如可列舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三伸乙基三胺、10-三甲氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬酸甲酯、N-苄基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷等。 在將其他的官能性矽烷化合物調配於液晶配向劑中的情況下,其調配比例較佳為相對於液晶配向劑中所含的聚合物的合計100重量份而設為2重量份以下,更佳為設為0.02重量份~0.2重量份。
此外,作為其他成分,除了所述以外,還可列舉分子內具有至少一個氧雜環丁基的化合物或抗氧化劑、金屬螯合物化合物、硬化促進劑、表面活性劑、填充劑、分散劑、光增感劑等。
本發明的液晶配向劑可僅包含一種聚合物作為聚合物成分,也可含有兩種以上的聚合物。含有兩種以上聚合物的情況下的較佳態樣例如可列舉以下的[1]~[3]等。 [1]含有聚合物(P)與其他聚合物,且聚合物(P)及其他聚合物為選自聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚醯胺中的至少一種的態樣。 [2]含有多種聚合物(P),且這些多種聚合物(P)為選自聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚醯胺中的至少一種的態樣。 [3]含有多種其他聚合物,且其他聚合物為選自聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚醯胺中的至少一種的態樣(其中,包含化合物(P)作為添加劑)。 這些態樣中,在[1]的態樣中推測為:藉由在聚合物(P)中,醯胺鍵中的胺基由Y1
所保護,則聚合物(P)與其他聚合物之間的極性差變大,能夠在液晶配向膜中充分地產生聚合物的分佈的偏差。
相對於液晶配向劑中的固體成分(液晶配向劑的溶媒以外的成分),化合物(P)的調配比例較佳為根據化合物(P)的種類來適當選擇。例如,在化合物(P)為聚合物的情況下,較佳為相對於液晶配向劑中的固體成分的合計重量100重量份,將聚合物(P)的調配比例設為40重量份以上,更佳為設為50重量份以上,更佳為設為60重量份以上。 另外,就充分獲得本發明的效果,而且實現成本減少的觀點而言,相對於聚合物(P)以及其他聚合物的合計量100重量份,所述[1]的態樣中的聚合物(P)的調配比例較佳為設為1重量份~99重量份,更佳為設為10重量份~90重量份,尤佳為設為20重量份~80重量份。 在化合物(P)為添加劑的情況下,相對於液晶配向劑中的固體成分的合計重量100重量份,較佳為將化合物(P)的調配比例設為0.5重量份~50重量份,更佳為設為2重量份~30重量份,尤佳為設為5重量份~25重量份。
<溶劑> 本發明的液晶配向劑製備成將化合物(P)以及視需要使用的其他成分較佳為分散或溶解於適當的溶媒中而成的液狀組合物。
所使用的有機溶媒例如可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇***、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇***乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單***乙酸酯、二異丁基酮、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、二異戊醚、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等。這些有機溶媒可單獨使用或者將兩種以上混合使用。
液晶配向劑中的固體成分濃度(液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計重量在液晶配向劑的總重量中所占的比例)可考慮到黏性、揮發性等來適當選擇,較佳為1重量%~10重量%的範圍。即,液晶配向劑藉由以後述方式塗佈於基板表面,較佳為進行加熱,從而形成作為液晶配向膜的塗膜或者成為液晶配向膜的塗膜。此時,在固體成分濃度小於1重量%的情況下,塗膜的膜厚變得過小而難以獲得良好的液晶配向膜。另一方面,在固體成分濃度超過10重量%的情況下,塗膜的膜厚變得過大而難以獲得良好的液晶配向膜,另外,存在液晶配向劑的黏性增大而塗佈性下降的傾向。
特佳的固體成分濃度的範圍根據在基板塗佈液晶配向劑時所使用的方法而不同。例如在利用旋轉器法來塗佈於基板的情況下,固體成分濃度(液晶配向劑中的溶媒以外的全部成分的合計重量在液晶配向劑的總重量中所占的比例)特佳為1.5重量%~4.5重量%的範圍。在利用印刷法的情況下,特佳為將固體成分濃度設為3重量%~9重量%的範圍,由此將溶液黏度設為12 mPa·s~50 mPa·s的範圍。在利用噴墨法的情況下,特佳為將固體成分濃度設為1重量%~5重量%的範圍,由此將溶液黏度設為3 mPa·s~15 mPa·s的範圍。製備液晶配向劑時的溫度較佳為10℃~50℃,更佳為20℃~30℃。
<液晶顯示元件> 本發明的液晶顯示元件包括使用所述說明的液晶配向劑而形成的液晶配向膜。液晶顯示元件的運作模式並無特別限定,例如可應用於TN型、STN型、VA型(包含VA-MVA型、VA-PVA型等)、IPS型、FFS型、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)型等多種運作模式。
液晶顯示元件例如可藉由包含以下的步驟(1)~步驟(3)的步驟來製造。步驟(1)根據所需的運作模式而使用不同的基板。步驟(2)及步驟(3)在各運作模式中通用。
[步驟(1):塗膜的形成] 首先,在基板上塗佈液晶配向劑,繼而對塗佈面進行加熱,由此在基板上形成塗膜。 (1-A)在製造例如TN型、STN型或者VA型液晶顯示元件的情況下,首先,將設置有經圖案化的透明導電膜的兩塊基板作為一對,在其各透明性導電膜形成面上,較佳為利用膠版印刷法、旋塗法、輥塗機法或者噴墨印刷法來分別塗佈液晶配向劑。基板例如可使用:浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;包含聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚(脂環式烯烴)等塑料的透明基板。設置於基板的其中一面的透明導電膜可使用包含氧化錫(SnO2
)的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司注冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2
O3
-SnO2
)的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)膜等。為了獲得經圖案化的透明導電膜,例如可利用以下方法:形成無圖案的透明導電膜後,藉由光蝕刻來形成圖案的方法;形成透明導電膜時使用具有所需圖案的遮罩的方法等。塗佈液晶配向劑時,為了使基板表面以及透明導電膜與塗膜的接著性更良好,也可對基板表面中形成塗膜的面實施預先塗佈官能性矽烷化合物、官能性鈦化合物等的預處理。
塗佈液晶配向劑後,出於防止所塗佈的液晶配向劑的流掛等目的,較佳為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度較佳為30℃~200℃,更佳為40℃~150℃,特佳為40℃~100℃。預烘烤時間較佳為0.25分鐘~10分鐘,更佳為0.5分鐘~5分鐘。然後,出於將溶劑完全去除,視需要將存在於聚合物中的醯胺酸結構進行熱醯亞胺化的目的,而實施煆燒(後烘烤)步驟。此時的煆燒溫度(後烘烤溫度)較佳為80℃~300℃,更佳為120℃~250℃。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘,更佳為10分鐘~100分鐘。以所述方式形成的膜的膜厚較佳為0.001 μm~1 μm,更佳為0.005 μm~0.5 μm。
(1-B)在製造IPS型或者FFS型液晶顯示元件的情況下,在設置有電極的基板的電極形成面、與未設置電極的對向基板的一面分別塗佈液晶配向劑,繼而對各塗佈面進行加熱,由此形成塗膜,其中所述電極包含經圖案化為梳齒型的透明導電膜或者金屬膜。此時所使用的基板以及透明導電膜的材質、塗佈方法、塗佈後的加熱條件、透明導電膜或者金屬膜的圖案化方法、基板的預處理、以及所形成的塗膜的較佳膜厚與所述(1-A)相同。金屬膜可使用例如包含鉻等金屬的膜。
在所述(1-A)及(1-B)的任一種情況下,均藉由在基板上塗佈液晶配向劑後,將有機溶媒去除而形成液晶配向膜或者成為液晶配向膜的塗膜。此時,在液晶配向劑中所含有的聚合物為聚醯胺酸、或為聚醯胺酸酯、或者是包含具有醯亞胺環結構及醯胺酸結構的醯亞胺化聚合物的情況下,藉由在塗膜形成後進一步加熱而進行脫水閉環反應,從而形成進一步經醯亞胺化的塗膜。
[步驟(2):配向處理] 在製造TN型、STN型、IPS型或FFS型液晶顯示元件的情況下,實施對所述步驟(1)中形成的塗膜賦予液晶配向能力的處理(配向處理)。由此,液晶分子的配向能力被賦予至塗膜而成為液晶配向膜。配向處理可列舉摩擦處理、光配向處理等,所述摩擦處理藉由利用捲繞有包含例如尼龍、人造絲、棉等纖維的布的輥,將塗膜向一定方向摩擦,從而對塗膜賦予液晶配向能力;所述光配向處理對形成於基板上的塗膜進行光照射而對塗膜賦予液晶配向能。另一方面,在製造垂直配向型液晶顯示元件的情況下,可將所述步驟(1)中形成的塗膜直接用作液晶配向膜,也可對該塗膜實施配向處理。
光配向處理中的光照射可利用以下方法來進行:(1a)對後烘烤後的塗膜進行照射的方法;(2a)對預烘烤後且後烘烤前的塗膜進行照射的方法;(3a)在預烘烤及後烘烤的至少任一者中,在塗膜的加熱中對塗膜進行照射的方法等。
對塗膜照射的光可設為偏光或者非偏光的放射線。放射線例如可使用包含150 nm~800 nm波長的光的紫外線及可見光線。在放射線為偏光的情況下,可為直線偏光,也可為部分偏光。另外,在所使用的放射線為直線偏光或者部分偏光的情況下,可從與基板面垂直的方向進行照射,也可自傾斜方向進行照射,或者也可將這些照射組合進行。在照射非偏光的放射線的情況下,照射的方向可設為傾斜方向。 所使用的光源例如可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射等。較佳的波長區域的紫外線可利用將光源與例如濾光器、繞射光柵等並用的方法等而獲得。光的照射量較佳為100 J/m2
~50,000 J/m2
,更佳為300 J/m2
~20,000J/m2
。另外,為了提高反應性,也可一邊對塗膜進行加溫一邊對塗膜進行光照射。加溫時的溫度通常為30℃~250℃,較佳為40℃~200℃,更佳為50℃~150℃。
此外,也可對摩擦處理後的液晶配向膜進一步進行以下處理,以使液晶配向膜在每個區域具有不同的液晶配向能:藉由對液晶配向膜的一部分照射放射線,而使液晶配向膜的一部分區域的預傾角變化的處理;或在液晶配向膜表面的一部分形成抗蝕劑膜後,在與剛才的摩擦處理不同的方向上進行摩擦處理後,將抗蝕劑膜去除的處理。該情況下,能夠改善所獲得的液晶顯示元件的視野特性。
在製造聚合物穩定配向(Polymer sustained alignment,PSA)型液晶顯示元件的情況、或者使用含有含聚合性基的成分的液晶配向劑來形成塗膜的情況下,可直接使用所述步驟(1)中形成的塗膜來實施以下的步驟(3),但出於控制液晶分子的倒塌、利用簡易的方法來進行配向分割的目的,也可以進行弱的摩擦處理等配向處理。適合於VA型液晶顯示元件的液晶配向膜也可適合於PSA型液晶顯示元件。
[步驟(3):液晶單元的構築] (3-A)準備兩塊以所述方式形成有液晶配向膜的基板,在對向配置的兩塊基板間配置液晶,由此製造液晶單元。為了製造液晶單元,例如可列舉以下的兩種方法。第一方法為以往已知的方法。首先,以各個液晶配向膜對向的方式,經由間隙(單元間隙)將兩塊基板對向配置,使用密封劑將兩塊基板的周邊部貼合,在由基板表面以及密封劑所劃分的單元間隙內注入填充液晶後,將注入孔密封,由此製造液晶單元。另外,第二方法為被稱為液晶滴注(One Drop Fill,ODF)方式的方法。在形成有液晶配向膜的兩塊基板中的其中一塊基板上的既定部位,例如塗佈紫外光硬化性的密封劑,進而在液晶配向膜面上的既定的數個部位滴加液晶後,以液晶配向膜對向的方式貼合另一塊基板,並且使液晶在基板的整個面上鋪開,繼而對基板的整個面照射紫外光而使密封劑硬化,由此製造液晶單元。在利用任一種方法的情況下,均理想為對以所述方式製造的液晶單元,進一步加熱至所使用的液晶取得各向同性相的溫度為止,然後緩緩冷卻至室溫,由此消除液晶填充時的流動配向。
作為密封劑,例如可使用含有硬化劑以及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。另外,液晶可列舉向列型液晶以及碟狀液晶,其中較佳為向列型液晶,例如可使用:希夫鹼(Schiff base)系液晶、氧化偶氮(azoxy)系液晶、聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶、酯系液晶、三聯苯系液晶、聯苯基環己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、雙環辛烷系液晶、立方烷(cubane)系液晶等。另外,也可在這些液晶中添加以下物質來使用:例如氯化胆甾醇(cholesteryl chloride)、膽甾醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、膽甾醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等膽甾醇液晶(cholesteric liquid crystal);以商品名“C-15”、“CB-15”( 默克(Merck)公司製造)來銷售的手性劑;對癸氧基苯亞甲基-對胺基-2-甲基丁基肉桂酸酯等鐵電液晶等。
(3-B)在製造PSA型液晶顯示元件的情況下,除了與液晶一起注入或滴加光聚合性化合物的方面以外,以與所述(3-A)相同的方式構築液晶單元。然後,在對一對基板所具有的導電膜間施加電壓的狀態下對液晶單元進行光照射。此處施加的電壓可設為例如5 V~50 V的直流或交流。另外,所照射的光可使用包含例如150 nm~800 nm波長的光的紫外線以及可見光線,較佳為包含300 nm~400 nm波長的光的紫外線。照射光的光源例如可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射等。此外,所述較佳的波長區域的紫外線可藉由將光源與例如濾光器、繞射光柵等並用的方法等而獲得。光的照射量較佳為1,000 J/m2
~200,000 J/m2
,更佳為1,000 J/m2
~100,000 J/m2
。
(3-C)在使用包含聚合物成分或者作為添加劑的具有光聚合性基的化合物的液晶配向劑,在基板上形成塗膜的情況下,也可採用如下方法:藉由以與所述(3-A)相同的方式構築液晶單元,然後,經過在對一對基板所具有的導電膜間施加電壓的狀態下,對液晶單元進行光照射的步驟,來製造液晶顯示元件。依據該方法,能夠以少的光照射量來實現PSA模式的優點。所施加的電壓、或所照射的光的條件可應用所述(3-B)的說明。
接著,藉由在液晶單元的外側表面貼合偏光板而獲得液晶顯示元件。貼合於液晶單元的外表面的偏光板可列舉:以乙酸纖維素保護膜夾持被稱為“H膜”的偏光膜而成的偏光板或者包含H膜其本身的偏光板,所述“H膜”是一邊使聚乙烯醇延伸配向一邊吸收碘而成的膜。
本發明的液晶顯示元件可有效地應用於多種裝置,例如可用於:鐘錶、便攜型遊戲機、文字處理器、筆記型個人電腦、汽車導航系統、攝錄機、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位照相機、手機、智慧型手機、各種監視器、液晶電視、信息顯示器等各種顯示裝置。 [實施例]
以下,藉由實施例,對本發明進一步進行具體說明,但本發明並不限定於這些實施例。
以下的例子中,利用以下方法來測定聚合物的重量平均分子量Mw、醯亞胺化率以及聚合物溶液的溶液黏度。此外,以下,有時將式X所表示的化合物簡記為“化合物X”。 [聚合物的重量平均分子量Mw] Mw是利用以下條件的GPC來測定的聚苯乙烯換算值。 管柱:東曹(股)製造,TSKgelGRCXLII 溶劑:四氫呋喃 溫度:40℃ 壓力:68 kgf/cm2
[聚合物的醯亞胺化率] 將含有聚醯亞胺的溶液投入至純水中,將所得的沉澱在室溫下充分地減壓乾燥後,溶解於氘化二甲基亞碸中,將四甲基矽烷作為基準物質,在室溫下測定1
H-NMR。根據所得的1
H-NMR光譜,使用下述數式(1)來求出醯亞胺化率。 醯亞胺化率(%)=(1-A1
/A2
×α)×100…(1) (數式(1)中,A1
為在化學位移10 ppm附近出現的源自NH基的質子的峰值面積,A2
為源自其他質子的峰值面積,α是其他質子相對於聚合物的前驅物(聚醯胺酸)中的NH基的一個質子的個數比例) [聚合物溶液的溶液黏度] 使用E型旋轉黏度計,在25℃下測定聚合物溶液的溶液黏度(mPa·s)。 [膜的表面接觸角] 使用協和界面化學股份有限公司製造的接觸角計DM-700,將約2.0 μL的超純水的液滴流掛於模具(ASL-400)上,對滴加後30秒後的液滴的狀態進行圖像處理,由此測定膜的表面接觸角。
<化合物的合成> [合成例1-1:化合物(I)的合成] 依據下述流程1來合成化合物(I)。 [化27]
使2.5 g的4-硝基-N-(4-硝基苯基)苯甲醯胺懸浮於30 mL的THF中,向其中添加1.5 g的N,N-二甲基胺基吡啶。在該溶液中添加3.95 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)。在室溫下攪拌3小時後,將懸浮固體過濾,以乙醇來洗滌固體。使該固體乾燥,以純度99%獲得2.2 g的化合物(i-1)。 對加入有0.3 g的Pd/C的三口燒瓶進行氮氣置換,向其中添加經氧脫氣的40 ml的THF,進行攪拌。將2.2 g的化合物(i-1)加入至所述容器中,冷卻至0℃而攪拌5分鐘。向其中導入氫氣,進行硝基的還原。在氫氣環境下攪拌3小時後,追加50 mL的THF後將反應液過濾,然後將反應液濃縮。將析出的固體回收、乾燥後,以純度99%獲得1.7 g的目標化合物(I)。
[合成例1-2:化合物(II)的合成] 依據下述流程2來合成化合物(II)。 [化28]
使2.8 g的N1
,N6
-雙(4-硝基苯乙基)己二醯二胺懸浮於40 mL的THF中,向其中加入2.5 g的N,N-二甲基胺基吡啶。在該溶液中添加16 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)。在室溫下攪拌3小時後,將懸浮固體過濾,以乙醇來洗滌固體。使該固體乾燥,以純度98%獲得3.5 g的化合物(ii-1)。 對加入有0.5 g的Pd/C的三口燒瓶進行氮氣置換,向其中添加經氧脫氣的100 ml的THF,進行攪拌。將3.5 g的化合物(ii-1)加入至所述容器中,冷卻至0℃而攪拌5分鐘。向其中導入氫氣,進行硝基的還原。在氫氣環境下攪拌6小時後,追加50 mL的THF後,將反應液過濾,然後將反應液濃縮。將析出的固體回收、乾燥後,以純度99%獲得2.8 g的目標化合物(II)。
[合成例1-3:化合物(III)的合成] 依據下述流程3來合成化合物(III)。 [化29]
使2.5 g的4-硝基-N-(4-硝基苯基)苯甲醯胺懸浮於30 mL的THF中,向其中加入1.5 g的N,N-二甲基胺基吡啶。在該溶液中添加10.4 g的N-[2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰氧基]丁二醯亞胺。在室溫下攪拌3小時後,將懸浮固體過濾,以乙醇來洗滌固體。使該固體乾燥,以純度98%獲得1.8 g的化合物(iii-1)。 對加入有0.3 g的Pd/C的三口燒瓶進行氮氣置換,向其中添加經氧脫氣的40 ml的THF,進行攪拌。將1.8 g的化合物(iii-1)加入至所述容器中,冷卻至0℃而攪拌5分鐘。向其中導入氫氣,進行硝基的還原。在氫氣環境下攪拌3小時後,追加50 mL的THF後,將反應液過濾,然後將反應液濃縮。將析出的固體回收、乾燥後,以純度99%獲得1.5 g的目標化合物(III)。
[合成例1-4:化合物(IV)的合成] 依據下述流程4來合成化合物(IV)。 [化30]
使5.0 g的雙(1,3-二側氧-1,3-二氫異苯並呋喃-5-羧酸)=1,1'-聯苯基-4,4'-二基酯懸浮於60 mL的THF中,向其中加入0.5 g的N,N-二甲基胺基吡啶。在該溶液中添加40 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)。在室溫下攪拌7小時後,添加10 mL的乙酸酐,反應5小時。將反應中產生的懸浮固體過濾,以乙酸乙酯來洗滌固體。使該固體乾燥,以純度97%獲得4.5 g的化合物(IV)。
[合成例1-5:化合物(V)的合成] 依據下述流程5來合成化合物(V)。 [化31]
使3.7 g的4,4'-(戊烷-1,5-二基雙(氧基)雙(N-(4-硝基苯基)苯甲醯胺)懸浮於60 mL的THF中,向其中加入2.7 g的N,N-二甲基胺基吡啶。在該溶液中添加20 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)。在室溫下攪拌5小時後,將懸浮固體過濾,以乙醇來洗滌固體。使該固體乾燥,以純度98%獲得3.7 g的化合物(v-1)。 對加入有0.3 g的Pd/C的三口燒瓶進行氮氣置換,向其中添加經氧脫氣的100 mL的THF,進行攪拌。將3.7 g的化合物(v-1)加入至所述容器中,冷卻至0℃而攪拌5分鐘。向其中導入氫氣,進行硝基的還原。在氫氣環境下攪拌6小時後,追加80 mL的THF後,將反應液過濾,然後將反應液濃縮。將析出的固體回收、乾燥後,以純度99%獲得3.0 g的目標化合物(V)。
[合成例1-6:化合物(VI)的合成] 依據下述流程6來合成化合物(VI)。 [化32]
在1 L的茄型燒瓶中添加25.4 g的化合物(vi-1)、300 mL的乙腈、48.0 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)、以及1.22 g的N,N-二甲基胺基吡啶,在室溫下反應6小時。反應結束後,將反應液濃縮至100 mL,然後使其在1 L的水中再沉澱,藉由過濾將所產生的沉澱回收、乾燥,由此獲得40.9 g的化合物(VI)。
[合成例1-7:化合物(VII)的合成] 依據下述流程7來合成化合物(VII)。 [化33]
在1 L的茄型燒瓶中添加51.2 g的化合物(vii-1)、500 mL的乙腈、48.0 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)以及1.22 g的N,N-二甲基胺基吡啶,在室溫下反應6小時。反應結束後,將反應液濃縮至150 mL,然後使其在1 L的水中再沉澱,藉由過濾將所產生的沉澱回收、乾燥,由此獲得64.2 g的化合物(VII)。
[合成例1-8:化合物(VIII)的合成] 依據下述流程8來合成化合物(VIII)。 [化34]
使4.54 g的4-甲基丙烯醯氧基苯甲酸、以及1.08 g的1,4-二胺基苯懸浮於30 mL的二氯甲烷中,進行冰浴冷卻。在其中添加5.76 g的1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二醯亞胺鹽酸鹽、以及0.488 g的N,N-二甲基-4-胺基吡啶。在室溫下攪拌6小時後,將懸浮固體過濾,以乙醇來洗滌固體。使該固體乾燥,以純度99%獲得3.4 g的化合物(viii-1)。 使3.0 g的化合物(viii-1)懸浮於30 mL的THF中,在該溶液中,使2.0 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)溶解於30 mL的THF中。在該溶液中添加1.49 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)。在室溫下攪拌3小時後,將溶液濃縮,使固體乾燥,以純度99%獲得3.4 g的化合物(VIII)。
[合成例1-9:化合物(C-1)的合成] 依據下述流程9來合成化合物(C-1)。 [化35]
在具備氮氣導入管及回流管的500 mL的茄型燒瓶中添加30.2 g的化合物(C-1a)、200 mL的亞硫醯氯及0.1 mL的N,N-二甲基甲醯胺,回流1小時。反應結束後,將濃縮、乾固而獲得的黏稠液在環己烷中再結晶,進行過濾、乾燥,由此獲得27.1 g的化合物(C-1)。
[合成例1-10:化合物(ADBA1)的合成] 依據下述流程13來合成化合物(ADBA1)。 [化36]
在1 L的茄型燒瓶中添加28.6 g的化合物(DA1)、300 mL的乙腈、45.8 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)、以及1.01 g的三乙胺,在室溫下反應6小時。反應結束後,將反應液濃縮至100 mL後,使其在1 L的水中再沉澱,藉由過濾將所產生的沉澱回收、乾燥,由此獲得43.8 g的化合物(ADBA1)。
[合成例1-11:化合物(ADC1)的合成] 依據下述流程14來合成化合物(ADC1)。 [化37]
在具備氮氣導入管及回流管的500 mL的茄型燒瓶中添加27.0 g的化合物(DC1)、200 mL的亞硫醯氯以及0.1 mL的N,N-二甲基甲醯胺,回流1小時。反應結束後,將濃縮、乾固而獲得的黏稠液利用環己烷再結晶,進行過濾、乾燥,由此獲得27.6 g的化合物(ADC1)。
[合成例1-12:化合物(3-7)的合成] 依據下述流程17來合成化合物(3-7)。 [化38]
·化合物(3-7A)的合成 在1 L的茄型燒瓶中添加16.6 g的硝基苯乙基胺、200 mL的乙腈、43.7 g的二碳酸二第三丁酯(Boc2
O)、以及1.22 g的N,N-二甲基胺基吡啶,在室溫下反應6小時。反應結束後,將反應液濃縮至100 mL後,使其在1 L的水中再沉澱,藉由過濾將所產生的沉澱回收、乾燥,由此獲得24.0 g的化合物(3-7A)。 ·化合物(3-7C)的合成 在具備回流管及氮氣導入管的1 L的三口燒瓶中添加24.0 g的化合物(3-7A)、17.3 g的化合物(3-7B)以及500 mL的二氯甲烷,回流20小時。反應結束後,減壓濃縮至100 mL,然後利用氧化鋁管柱(展開溶劑己烷:乙酸乙酯=6:4)來溶出,進行濃縮、乾固,由此獲得22.9 g的化合物(3-7C)。 ·化合物(3-7)的合成 在2 L的高壓釜中投入22.9 g的化合物(3-7C)、200 mL的四氫呋喃、200 mL的乙醇以及1.15 g的5%Pd/C。接著,吹入氫氣而成為1.4 kg/cm2
後,在室溫下反應20小時。反應結束後,將進行矽藻土過濾而獲得的濾液減壓濃縮至50 mL,使所獲得的溶液在1 L的水中再沉澱。藉由過濾將沉澱回收,以甲醇洗滌後,進行真空乾燥,由此獲得17.9 g的化合物(3-7)。
<聚合物的合成> [合成例2-1:聚合物(P1)的合成] 將100莫耳份的均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride,PMDA)、100莫耳份的作為二胺的化合物(I)溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)中,在室溫下進行6小時反應,獲得含有20重量%的聚醯胺酸的溶液。將所獲得的聚醯胺酸溶液分取少量,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為92 mPa·s。將此處所獲得的聚醯胺酸作為聚合物(P1)。
[合成例2-2~合成例2-23、合成例2-27及合成例2-28] 除了將所使用的四羧酸二酐以及二胺的種類及量變更為如下述表1所述以外,以與所述合成例2-1相同的方式分別合成聚醯胺酸。關於合成例2-2、合成例2-5、合成例2-6、合成例2-8、合成例2-10~合成例2-12、合成例2-14~合成例2-18、合成例2-20~合成例2-23,將所獲得的聚醯胺酸分別作為聚合物(P2)、聚合物(P5)、聚合物(P6)、聚合物(P8)、聚合物(P10)~聚合物(P12)、聚合物(P14)~聚合物(P18)、聚合物(R2)~聚合物(R5)。 另外,關於合成例2-3、合成例2-4、合成例2-7、合成例2-9、合成例2-13、合成例2-19、合成例2-27、合成例2-28,在所獲得的聚醯胺酸溶液中添加吡啶及乙酸酐,進行化學醯亞胺化。化學醯亞胺化後的反應溶液濃縮,以濃度成為10重量%的方式利用NMP來製備。
[表1]
表1中,四羧酸二酐的()內的數值表示相對於聚合物的合成中使用的四羧酸二酐的合計100莫耳份而言的使用比例[莫耳份]。二胺的()內的數值表示相對於聚合物的合成中使用的四羧酸二酐的合計100莫耳份而言的使用比例[莫耳份]。表1中的酸酐及二胺的簡稱分別表示以下的化合物。 <四羧酸二酐> A-1:均苯四甲酸二酐 A-2:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐 A-3:2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐 A-4:1R,2S,4S,5R-1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐 A-5:對伸苯基雙(偏苯三甲酸單酯酐) <二胺> D-1:對苯二胺 D-2:4-胺基苯基-4'-胺基苯甲醯胺 D-3:N-(4-胺基苯基)-N-苯基苯-1,4-二胺 D-4:4-胺基苯基-4'-胺基苯甲酸酯 D-5:3-(3,5-二胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷
[合成例2-24:聚合物(P19)的合成] 依據下述流程10來合成聚合物(P19)。 [化39]
在具備氮氣導入管及溫度計的100 mL三口燒瓶中,添加4.55 g的化合物(VI)、50 mL的四氫呋喃以及0.2 mL的N,N-二甲基甲醯胺,在5℃以下進行冰浴冷卻。接著,添加3.39 g的化合物(C-1)後,緩緩添加2.84 g的N-乙基-N,N-二異丙胺,然後,恢復為室溫,進行一晝夜聚合。反應結束後,添加100 mL的環戊酮,以100 mL的水進行3次分液洗滌後,在有機層中添加100 mL的N-甲基-2-吡咯烷酮,濃縮至70 g後,再次添加100 mL的N-甲基-2-吡咯烷酮,然後濃縮至70 g,由此獲得聚合物(P19)的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(固體成分濃度為10%)。聚合物(P19)的重量平均分子量為5,500。
[合成例2-25:聚合物(P20)的合成] 依據下述流程11來合成聚合物(P20)。 [化40]
在具備氮氣導入管及溫度計的100 mL三口燒瓶中,添加7.12 g的化合物(VII)、70 mL的四氫呋喃以及0.2 mL的N,N-二甲基甲醯胺,在5℃以下進行冰浴冷卻。接著,添加3.25 g的化合物(A-6)後,緩緩添加2.84 g的N-乙基-N,N-二異丙胺,然後,恢復為室溫,進行一晝夜聚合。反應結束後,添加140 mL的環戊酮,以140 mL水進行3次分液洗滌後,在有機層中添加140 mL的N-甲基-2-吡咯烷酮,濃縮至92 g後,再次,添加140 mL的N-甲基-2-吡咯烷酮,濃縮至92 g,由此獲得聚合物(P20)的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(固體成分濃度為10%)。聚合物(P20)的重量平均分子量為6,100。
[合成例2-26:聚合物(R6)的合成] 依據下述流程12來合成聚合物(R6)。 [化41]
在具備溫度計及氮氣導入管的200 mL的三口燒瓶中,投入2.54 g的化合物(vi-1)、50 mL的氯仿、50 mL的水以及0.8 g的氫氧化鈉,在5℃以下進行冰浴冷卻。接著,添加3.39 g的化合物(C-1),劇烈攪拌4小時後獲得白色沉澱。該沉澱不溶於四氫呋喃以及N-甲基-2-吡咯烷酮中。
[合成例2-29:聚合物(AP3)的合成] 依據下述流程15來合成聚合物(AP3)。 [化42]
在具備滴加漏斗、氮氣導入管及溫度計的100 mL三口燒瓶中,添加4.87 g的化合物(ADBA1)、25 mL的四氫呋喃以及4.8 g的氫化鈉,在5℃以下進行冰浴冷卻。接著,緩緩滴加將2.70 g的化合物(ADC1)溶解於25 mL的四氫呋喃中而成的溶液,然後,恢復為室溫,進行一晝夜聚合。反應結束後,添加100 mL的環戊酮,以100 mL的水進行3次分液洗滌後,在有機層中添加100 mL的環戊酮,濃縮至61 g。然後,再次添加100 mL的環戊酮,繼而濃縮至61 g,由此獲得聚合物(AP3)的環戊酮溶液(固體成分濃度為10%)。聚合物(AP3)的重量平均分子量為5,000。
[合成例2-30:聚合物(AP4)的合成] 依據下述流程16來合成聚合物(AP4)。 [化43]
在具備氧氣導入管及溫度計的500 mL的三口燒瓶中,投入60 mL的N,N-二甲基乙醯胺、0.5 g的氯化銅、20 mL的吡啶以及7.24 g的化合物(V)。繼而,導入248 mL的氧,在室溫下反應2小時。反應結束後,添加100 mL的環戊酮,以100 mL的水進行3次分液洗滌。接著,在有機層中添加72 g的環戊酮,藉由減壓濃縮而濃縮至72 g,再次添加72 g的環戊酮,濃縮至72 g,由此獲得聚合物(AP4)的環戊酮溶液(固體成分濃度為10%)。聚合物(AP4)的重量平均分子量為14,000。
[合成例2-31:聚合物(P21)的合成] 將作為四羧酸二酐的100莫耳份的1R,2S,4S,5R-1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、以及作為二胺的70莫耳份的化合物(I)及30莫耳份的化合物(3-7)溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,在室溫下進行6小時反應,獲得含有20重量%的聚醯胺酸的溶液。將所獲得的聚醯胺酸溶液分取少量,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為89 mPa·s。將此處所獲得的聚醯胺酸作為聚合物(P21)。
[實施例1] <液晶配向劑的製備> 在作為聚合物的所述合成例2-1中獲得的聚合物(P1)中,添加作為有機溶媒的NMP及丁基溶纖劑(BC),製成溶媒組成為NMP:BC=50:50(重量比)、固體成分濃度為5.0重量%的溶液。藉由使用孔徑為1 μm的過濾器,對該溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑。
<保存穩定性的評價> 將所述製備的液晶配向劑加入樣品瓶中,在溫度為40℃的烘箱中放置一周,測定黏度(mPa·s)的變化。使用E型旋轉黏度計,在25℃下測定黏度。觀察一周後的黏度的增減變化,在小於5%的情況下評價為保存穩定性“良好(○)”,在5%以上且小於10%的情況下評價為保存穩定性“可(Δ)”,在10%以上的情況下評價為保存穩定性“不良(×)”。其結果為,該實施例中判斷為保存穩定性“良好”。
<摩擦配向用液晶顯示元件的製造> 作為基板,在單面具有經圖案化為梳齒狀的包含鉻的2系統的金屬電極(電極A及電極B)的玻璃基板上,利用旋轉器來塗佈所述製備的液晶配向劑,在80℃的加熱板上進行1分鐘的預烘烤後,在230℃的加熱板上進行10分鐘後烘烤,形成膜厚約800 Å的塗膜。對於所形成的塗膜面,使用具有捲繞著尼龍製布的輥的摩擦機器,以輥的轉數1,000 rpm、平臺的移動速度25 mm/秒、毛壓入長度0.4 mm來進行摩擦處理,賦予液晶配向能力。進而將該基板在超純水中進行1分鐘超音波洗滌,在100℃無塵烘箱中乾燥10分鐘,由此製造在含有梳齒狀鉻電極的面上具有液晶配向膜的基板。將該具有液晶配向膜的基板作為“基板A”。
與此不同,另外在不具有電極的厚度為1 mm的玻璃基板的一面,以與所述相同的方式形成液晶配向劑的塗膜以及進行摩擦處理,進行洗滌及乾燥,製造在單面上具有液晶配向膜的基板。將該具有液晶配向膜的基板作為“基板B”。 繼而,在基板的經摩擦處理的具有液晶配向膜的面的外緣,塗佈加入有直徑為5.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後,以各液晶配向膜中的摩擦方向成為反平行的方式,經由間隙將兩塊基板A、B對向配置,使外緣部彼此抵接而壓接,使接著劑硬化。繼而,自液晶注入口向一對基板間填充向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-2042)後,利用丙烯酸系光硬化接著劑將液晶注入口密封,由此製造面內切換方式的液晶單元。
<殘像特性(圖像暫留特性)的評價> 使用與所述“摩擦配向用液晶顯示元件的製造”相同的方法來製造面內切換方式的液晶顯示元件。將該面內切換方式液晶顯示元件放置於25℃、1氣壓的環境下,對電極B不施加電壓,而對電極A施加3.5 V交流電壓與5 V直流電壓的合成電壓2小時。然後即刻對電極A及電極B此兩者施加4 V的交流電壓。測定自對兩電極開始施加4 V的交流電壓的時刻起,直至以目視不再能夠確認到電極A及電極B的光透過性之差為止的時間。將該時間小於100秒的情況評價為殘像特性“良好(○)”,將100秒以上且小於150秒的情況評價為殘像特性“可(Δ)”,而且將超過150秒的情況的殘像特性評價為“不良(×)”。其結果為,該實施例中為“良好”的評價。
[實施例2~實施例9、實施例27以及比較例2、比較例3、比較例5] 除了將所使用的聚合物的種類及量設為如下述表2所記載的方面以外,以與所述實施例1相同的方式分別製備液晶配向劑。另外,使用所製備的液晶配向劑,以與所述實施例1相同的方式分別進行保存穩定性的評價、摩擦配向用液晶顯示元件的製造、以及殘像特性的評價。將它們的結果示於下述表2中。
[表2]
表2中,聚合物的調配比的數值表示相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分的合計100重量份而言的調配比例[重量份]。
[實施例10~實施例22、實施例28、實施例32、實施例33、實施例36以及比較例1、比較例4] 除了將所使用的聚合物的種類及量設為如所述表2所記載的方面以外,以與所述實施例1相同的方式分別製備液晶配向劑。另外,使用所製備的液晶配向劑,以與所述實施例1相同的方式分別進行保存穩定性的評價、摩擦配向用液晶顯示元件的製造、以及殘像特性的評價。將它們的結果示於所述表2中。
<相分離性評價> 對於將兩種聚合物摻合而成的液晶配向劑評價聚合物彼此的相分離性。首先,除了僅使用兩種聚合物中的其中一種的方面以外,進行與所述實施例1相同的操作,由此製備所含的聚合物的種類不同的兩種液晶配向劑。繼而,對於所製備的液晶配向劑,分別製作煆燒膜來測定膜的表面接觸角(基準接觸角A1、A2[°])。另外,對於所述製備的液晶配向劑,也藉由相同的操作來製作煆燒膜,測定膜的表面接觸角B[°]。在聚合物的相分離性良好的情況下,兩種聚合物分成上層與下層,因此包含兩種聚合物的煆燒膜的表面接觸角B接近於兩種聚合物中的其中一者的表面接觸角(A1或A2),與此相對,在相分離性不怎麼良好的情況下,認為所述表面接觸角B成為接近於兩種聚合物的中間的值。因此,在包含兩種聚合物的煆燒膜的表面接觸角B接近於基準接觸角A1、A2的任一者的情況下,認為相分離性良好,將表面接觸角B、與兩個基準接觸角A1、A2的任一者的差Δθ小於5%的情況評價為相分離性“良好(○)”,將5%以上且小於10%的情況評價為“可(Δ)”,將10%以上的情況評價為“不良(×)”。將各實施例的評價結果示於所述表2中。此外,Δθ是使用下述式(2)所表示的值。 Δθ[%]=(|B-A|/B)×100…(2) (數式(2)中,A為基準接觸角A1、A2的任一者,B是使用包含兩種聚合物的液晶配向劑來製作的煆燒膜的表面接觸角)
[實施例23] <液晶配向劑的製備> 除了將所使用的聚合物的種類及量設為如所述表2所記載的方面以外,以與所述實施例1相同的方式製備液晶配向劑。 <保存穩定性的評價> 使用所製備的液晶配向劑,以與所述實施例1相同的方式評價液晶配向劑的保存穩定性。其結果為,該實施例中為“可”的評價。
<光配向用液晶顯示元件的製造(1)> 在單面具有經圖案化為梳齒狀的包含鉻的2系統的金屬電極(電極A及電極B)的玻璃基板、以及未設置電極的對向玻璃基板的面上,以膜厚成為0.1 μm的方式,使用旋轉器來塗佈所述製備的液晶配向劑,在80℃的加熱板上乾燥1分鐘,在200℃的無塵烘箱中乾燥1小時而形成塗膜。對該塗膜表面,使用Hg-Xe燈,自基板法線方向照射包含254 nm的明線的偏光紫外線10,000 J/m2
,形成液晶配向膜。接著,對於已進行所述光照射處理的一對基板,在形成有液晶配向膜的面的邊緣殘留著液晶注入口,而對加入有直徑為5.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑進行絲網印刷塗佈,然後以光照射時的偏光軸在基板面上的投影方向成為反平行的方式將基板重疊壓接,在150℃下花1小時使接著劑進行熱硬化。繼而,自液晶注入口向一對基板間填充向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-7028)後,利用環氧系接著劑將液晶注入口密封。進而,為了消除液晶注入時的流動配向,將其在150℃下加熱後緩緩冷卻至室溫。接著,在基板的外側兩面貼合偏光板來製作面內切換方式液晶顯示元件。
<殘像特性的評價> 利用與所述“光配向用液晶顯示元件的製造(1)”相同的方法來製造面內切換方式的液晶顯示元件,利用與所述實施例1相同的方法進行殘像特性的評價。其結果為,該實施例中難以產生殘像,為“良好”的評價。
[實施例24~實施例26] 除了將所使用的聚合物的種類及量設為如所述表2所記載的方面以外,以與所述實施例1相同的方式分別製備液晶配向劑。另外,使用所製備的液晶配向劑,以與所述實施例1相同的方式評價保存穩定性。另外,除了將所使用的液晶配向劑分別變更以外,以與所述實施例23相同的方式製造光配向用液晶顯示元件,對於所製造的光配向用液晶顯示元件,以與所述實施例1相同的方式分別進行殘像特性的評價。將兩種聚合物摻合來製備液晶配向劑的實施例25、實施例26中,利用與所述<相分離性評價>相同的方法來評價兩種聚合物的相分離性。將它們的結果示於所述表2中。
[實施例29、實施例30] <液晶配向劑的製備> 除了將所使用的聚合物的種類及量設為如所述表2所記載的方面以外,以與所述實施例1相同的方式製備液晶配向劑。 <保存穩定性的評價> 使用所製備的液晶配向劑,以與所述實施例1相同的方式評價保存穩定性。其結果為,實施例29、實施例30均為“良好”的評價。
<光配向用液晶顯示元件的製造(2)> 在將單面具有經圖案化為梳齒狀的包含鉻的2系統的金屬電極(電極A及電極B)的玻璃基板、以及未設置電極的對向玻璃基板用作一對的基板面上,以膜厚成為0.1 μm的方式,使用旋轉器來塗佈所述製備的各液晶配向劑,在80℃的加熱板上煆燒1分鐘。繼而,對該塗膜表面,使用Hg-Xe燈,自基板法線方向照射包含254 nm的明線的偏光紫外線10,000 J/m2
後,在200℃的無塵烘箱中乾燥1小時而形成液晶配向膜。接著,對於所述一對基板,在形成有液晶配向膜的面的邊緣殘留著液晶注入口,對加入有直徑為5.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑進行絲網印刷塗佈後,以光照射時的偏光軸在基板面上的投影方向成為反平行的方式,將基板重疊壓接,在150℃下花1小時使接著劑進行熱硬化。繼而,自液晶注入口向一對基板間填充向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-7028)後,利用環氧系接著劑將液晶注入口密封。進而,為了消除液晶注入時的流動配向,將其在150℃下加熱後緩緩冷卻至室溫。然後,在基板的外側兩面貼合偏光板來製作面內切換方式液晶顯示元件。
<殘像特性的評價> 利用與所述“光配向用液晶顯示元件的製造(2)”相同的方法來製造面內切換方式的液晶顯示元件,利用與所述實施例1相同的方法進行殘像特性的評價。其結果為,實施例29中為“良好”的評價,實施例30中為“可”的評價。 <相分離性評價> 使用所製備的液晶配向劑,利用與所述<相分離性評價>相同的操作來評價兩種聚合物的相分離性。其結果為,實施例29、實施例30均為“良好”的評價。
如表2所示,藉由使用保護醯胺鍵的聚合物(P),結果不會損及殘像特性,而且能夠提高保存穩定性。另外,在使用醯亞胺化率高的聚合物(例如醯亞胺化率為90%以上的聚合物)的情況下,關於保存穩定性,也獲得任一者均良好的結果。進而可知,如聚合物(P20)般的氫鍵結性強的聚合物雖然保存穩定性不怎麼良好,但藉由導入保護基,對溶劑的溶解性得到改善,能夠提高保存穩定性。另外,液晶顯示元件的殘像特性獲得良好的結果。推測其原因在於:由於導入至聚合物中的保護基因熱而脫離,故而在後烘烤後會再生出配向性高的結構。 關於將多種聚合物摻合而成的體系的相分離性,實施例中均為良好。推測其原因在於:由於保護基的導入效果,聚合物(P)的疏水性增加,在與不具有保護基的聚合物之間產生極性差,因此相分離性提高。另外,根據所述理由,在調配如聚合物(R1)般液晶配向性不怎麼良好、且存在液晶顯示元件的殘像特性下降的傾向的聚合物的情況下,也引起相分離而在上層偏向存在有配向性高的膜,結果推測為在殘像特性的評價中獲得良好的結果。
[實施例31] <液晶配向劑的製備> 在含有作為聚合物成分的所述合成例2-23中獲得的聚合物(R5)的溶液中,添加作為有機溶媒的NMP及丁基溶纖劑(BC),進而相對於聚合物(R5)100重量份,添加20重量份的所述合成例1-8中合成的化合物(VIII)作為添加劑,製成溶媒組成為NMP:BC=50:50(重量比)、固體成分濃度為6.0重量%的溶液。藉由使用孔徑為1 μm的過濾器,對該溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑。
<印刷性的評價> 使用液晶配向膜印刷機(日本寫真印刷(股)製造),將所述製備的液晶配向劑塗佈於帶有含ITO膜透明電極的玻璃基板的透明電極面上,在80℃的加熱板上加熱(預烘烤)1分鐘而去除溶媒後,在200℃的加熱板上加熱(後烘烤)10分鐘,形成平均膜厚為600 Å的塗膜。利用倍率為20倍的顯微鏡對該塗膜進行觀察,調查印刷不均以及針孔的有無。將印刷不均及針孔此兩者均未觀察到的情況評價為印刷性“良好”,將稍微觀察到印刷不均及針孔的至少任一者的情況評價為印刷性“可”,將看到大量印刷不均及針孔的至少任一者的情況評價為印刷性“不良”。在該實施例中,印刷不均及針孔此兩者均未觀察到,印刷性“良好”。
<液晶顯示元件的製造> 使用液晶配向膜印刷機(日本寫真印刷(股)製造),在分別具有經圖案化為如圖1所示的狹縫狀且劃分為多個區域的ITO電極的一對玻璃基板的各電極面上塗佈所述製備的液晶配向劑,在80℃的加熱板上加熱(預烘烤)1分鐘而去除溶媒後,在200℃的加熱板上加熱(後烘烤)10分鐘,形成平均膜厚為600 Å的塗膜。對於該塗膜,利用具有捲繞有人造絲布的輥的摩擦機器,以輥轉數400 rpm、平臺移動速度3 cm/秒、毛壓入長度0.1 mm進行摩擦處理。然後,在超純水中進行1分鐘超音波洗滌,繼而在100℃無塵烘箱中乾燥10分鐘,由此獲得具有液晶配向膜的基板。重複該操作,獲得一對(兩塊)具有液晶配向膜的基板。此外,所述進行的摩擦處理是出於控制液晶的倒塌、利用簡易方法來進行配向分割的目的而進行的弱摩擦處理。 接著,對於所述一對基板中的其中一塊,在具有液晶配向膜的面的外緣塗佈加入有直徑為5.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後,以液晶配向膜面相對的方式將一對基板重疊壓接,使接著劑硬化。繼而,自液晶注入口向一對基板間填充向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)後,利用丙烯酸系光硬化接著劑將液晶注入口密封,由此製造液晶單元。對於所獲得的液晶單元,在電極間施加頻率為60 Hz的10 V交流,在液晶驅動的狀態下,利用光源中使用了金屬鹵化物燈的紫外線照射裝置,以10,000 J/m2
的照射量來照射紫外線。此外,該照射量是使用以波長365 nm基準進行測量的光量計來測量的值。
<殘像特性的評價> 將所述製造的液晶顯示元件放置於25℃、1氣壓的環境下,對電極B不施加電壓,而對電極A施加10 V的交流電壓300小時。經過300小時後,即刻對電極A及電極B此兩者施加3 V的交流電壓,測定兩電極間的光透過率的差ΔT[%]。此時,將ΔT小於2%的情況評價為殘像特性“良好(○)”,將2%以上且小於4%的情況評價為殘像特性“可(Δ)”,將4%以上的情況評價為殘像特性“不良(×)”。其結果為,該實施例中為“良好”的評價。
[比較例6、比較例7] 除了將所使用的添加劑的種類及量設為如下述表3所記載的方面以外,以與所述實施例31相同的方式分別製備液晶配向劑。另外,使用所製備的液晶配向劑,以與所述實施例31相同的方式分別進行印刷性的評價、液晶顯示元件的製造、以及殘像特性的評價。將它們的結果示於下述表3中。
[表3]
表3中,聚合物及添加劑的調配比的數值表示相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分的合計100重量份而言的調配比例[重量份]。添加劑的簡稱如下所述。 Add-1:下述式(Add-1)所表示的化合物 Add-2:下述式(Add-2)所表示的化合物 [化44]
如表3所示,實施例31中,藉由使用在醯胺鍵部分導入有保護基的化合物作為光聚合性化合物,不僅能夠保持液晶顯示元件的殘像特性,而且能夠提高印刷性。與此相對,未在醯胺鍵部分導入保護基的比較例6中印刷性“不良”,不具有氮原子的比較例7中殘像特性較實施例更差。
[實施例34] <液晶配向劑的製備> 在作為聚合物的所述合成例2-29中獲得的聚合物(AP3)中,添加作為有機溶媒的NMP及丁基溶纖劑(BC),製成溶媒組成為NMP:BC:環戊酮=20:50:30(重量比)、固體成分濃度為5.0重量%的溶液。藉由使用孔徑為1 μm的過濾器,對該溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑。 <保存穩定性的評價> 使用所製備的液晶配向劑,以與所述實施例1相同的方式評價液晶配向劑的保存穩定性。其結果為,該實施例中為保存穩定性“良好”的評價。
<光配向用液晶顯示元件的製造(3)> 在單面具有經圖案化為梳齒狀的包含鉻的2系統的金屬電極(電極A及電極B)的玻璃基板、以及未設置電極的對向玻璃基板的面上,以膜厚成為0.1 μm的方式,使用旋轉器來塗佈所述製備的液晶配向劑,在200℃的無塵烘箱中乾燥1小時而形成塗膜。 對於該塗膜表面,使用Hg-Xe燈,自基板法線方向照射包含365 nm的明線的偏光紫外線5,000 J/m2
,形成液晶配向膜。接著,對於已進行所述光照射處理的一對基板,在形成有液晶配向膜的面的邊緣殘留著液晶注入口,對加入有直徑為5.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑進行絲網印刷塗佈後,以光照射時的偏光軸在基板面上的投影方向成為反平行的方式將基板重疊壓接,在150℃下花1小時使接著劑進行熱硬化。繼而,自液晶注入口向一對基板間填充向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-7028)後,利用環氧系接著劑將液晶注入口密封。進而,為了消除液晶注入時的流動配向,將其在150℃下加熱後緩緩冷卻至室溫。接著,在基板的外側兩面貼合偏光板來製作面內切換方式液晶顯示元件。
<殘像特性的評價> 利用與所述“光配向用液晶顯示元件的製造(3)”相同的方法來製造面內切換方式的液晶顯示元件,利用與所述實施例1相同的方法進行殘像特性的評價。其結果為,該實施例中難以產生殘像,為“良好”的評價。
[實施例35] 除了代替聚合物(AP3)而使用聚合物(AP4)以外,以與實施例34相同的方式製備液晶配向劑。另外,使用所獲得的液晶配向劑,以與實施例34相同的方式進行評價。將其結果示於下述表4中。
[表4]
如表4所示,在使用主鏈上具有偶氮苯結構的聚合物作為聚合物(P)的情況下,液晶配向劑的保存穩定性也良好。另外,液晶顯示元件的殘像特性的評價中也獲得良好的結果。
A、B‧‧‧電極
ITO‧‧‧氧化銦錫
圖1是表示由實施例及比較例來製造的具有經圖案化的透明導電膜的液晶單元中的透明導電膜的圖案的說明圖。
Claims (9)
- 一種液晶配向劑,其含有具有下述式(1)所表示的部分結構的化合物(P),但不包含具有下述式(8)所表示的部分結構的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺,式(1)中,Y1為保護基;“*”表示結合鍵,所述保護基為第三丁氧基羰基、苄基氧基羰基、1,1-二甲基-2-鹵代乙基氧基羰基、1,1-二甲基-2-氰基乙基氧基羰基、9-茀基甲基氧基羰基、烯丙基氧基羰基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基或下述式(7-1)~式(7-5)分別所表示的基團,式(7-1)~式(7-5)中,Ar1為碳數6~10的一價芳香環基,R14為碳數1~12的烷基,R15為一價有機基;“*”表示鍵結於氮原子上的結合鍵,式(8)中,R1及R2各獨立為氫原子,碳數1~4的烷基或下述式(9)所示基,該至少一方為式(9)所示基;式(9)中,A為單鍵或碳數1~4的烴基之2價基。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其中所述化合物(P)為具有所述式(1)所表示的部分結構的聚合物。
- 如申請專利範圍第2項所述的液晶配向劑,其中所述化合物(P)為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚醯胺所組成的組群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其含有選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚醯胺所組成的組群中的至少一種的聚合物以及作為添加劑的所述化合物(P)。
- 一種液晶配向膜,其使用如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的液晶配向劑來形成。
- 一種液晶顯示元件,其包括如申請專利範圍第5項所述的液晶配向膜。
- 一種聚合物,其以聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺或聚醯胺作為主骨架,且具有下述式(1)所表示的部分結構,但不包含具有下述式(8)所表示的部分結構的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺,式(1)中,Y1為保護基;“*”表示結合鍵,所述保護基為第三丁氧基羰基、苄基氧基羰基、1,1-二甲基-2-鹵代乙基氧基羰基、1,1-二甲基-2-氰基乙基氧基羰基、9-茀基甲基氧基羰基、烯丙基氧基羰基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基或下述式(7-1)~式(7-5)分別所表示的基團,式(7-1)~式(7-5)中,Ar1為碳數6~10的一價芳香環基,R14為碳數1~12的烷基,R15為一價有機基;“*”表示鍵結於氮原子上的結合鍵,式(8)中,R1及R2各獨立為氫原子,碳數1~4的烷基或下述式(9)所示基,該至少一方為式(9)所示基;式(9)中,A為單鍵或碳數1~4的烴基之2價基。
- 一種二胺,其具有下述式(1)所表示的部分結構,但不包含具有下述式(8)所表示的部分結構的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺,式(1)中,Y1為保護基;“*”表示結合鍵,所述保護基為第三丁氧基羰基、苄基氧基羰基、1,1-二甲基-2-鹵代乙基氧基羰基、1,1-二甲基-2-氰基乙基氧基羰基、9-茀基甲基氧基羰基、烯丙基氧基羰基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基或下述式(7-1)~式(7-5)分別所表示的基團,式(7-1)~式(7-5)中,Ar1為碳數6~10的一價芳香環基,R14為碳數1~12的烷基,R15為一價有機基;“*”表示鍵結於氮原子上的結合鍵,式(8)中,R1及R2各獨立為氫原子,碳數1~4的烷基或下述式(9)所示基,該至少一方為式(9)所示基;式(9)中,A為單鍵或碳數1~4的烴基之2價基。
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