CN101012381A - 液晶的取向剂、取向膜以及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种液晶取向剂,其含有在侧链具有碳原子数为11~30的稠合脂环基团和肉桂酸结构或共轭烯酮结构的聚合物。本发明提供液晶取向剂,其用于形成液晶取向膜,所述液晶取向膜无需进行研磨处理,通过照射偏振或非偏振的放射线即可赋予液晶取向能力,并且用于赋予预倾角所必需的放射线照射量少。

Description

液晶的取向剂、取向膜以及液晶显示元件
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件。更详细地涉及用于形成无需进行研磨处理,通过照射偏振或非偏振的放射线即可赋予液晶取向能力的液晶取向膜的液晶取向剂,还涉及这样的液晶取向膜以及具有这样的液晶取向膜的液晶显示元件。
背景技术
以往,已知下述液晶显示元件,其具有下述液晶盒,即用带透明电极的基板使具有正介电各向异性的向列型液晶成为夹层结构,并根据需要使液晶分子的长轴在基板之间连续扭转0~360度而成的TN(扭曲向列,Twisted Nematic)型、STN(超扭曲向列,Super Twisted Nematic)型、IPS(共面转换,In Plane Switching)型等液晶盒,所述透明电极具有液晶取向膜(参照特开昭56-91277号公报以及特开平1-120528号公报)。
在这样的液晶盒中,为了使液晶相对于基板面在规定方向取向,必需在基板表面设置液晶取向膜。该液晶取向膜通常通过使用人造丝等布材料沿一个方向对在基板表面形成的有机膜表面进行磨擦的方法(研磨法)形成。但是如果通过研磨处理形成液晶取向膜,在工序中容易产生灰尘或产生静电,所以灰尘会附着在取向膜表面,这成为发生显示不良的原因,是一个问题。特别是为具有TFT(薄膜晶体管,ThinFilm Transistor)元件的基板时,产生的静电会引起TFT元件的电路破坏,造成成品率降低,也存在着问题。对于越来越高精细化的液晶显示元件,随着像素的高密度化,会使基板表面产生凹凸,因此进行均匀的研磨处理将成为课题。
作为使液晶盒中液晶取向的其它方法,已知有通过对在基板表面形成的聚肉桂酸乙烯酯、聚酰亚胺、偶氮苯衍生物等感光性薄膜照射偏振或非偏振的放射线而赋予其液晶取向能力的光取向法。这种方法不会产生静电和灰尘,可以实现均匀的液晶取向(参照特开平6-287453号公报、特开平10-251646号公报、特开平11-2815号公报、特开平11-152475号公报、特开2000-144136号公振、特开2000-319510号公报、特开2000-281724号公报、特开平9-297313号公报、特开2003-307736号公报、特开2004-163646号公报以及特开2002-250924号公报)。
不过,在TN型、STN型等液晶盒中,液晶取向膜必需具有使液晶分子对基板面以规定角度倾斜取向的预倾角(プレチルト角)特性。通过光取向法形成液晶取向膜时,预倾角通常是使照射的放射线相对于基板面的入射方向由基板法线倾斜而赋予的。
另外,作为与上述不同的其它液晶显示元件的工作方式,已知还有使具有负介电各向异性的液晶分子与基板垂直取向的垂直(homeotropic)取向方式。这种工作方式中,对基板间外加电压,液晶分子向平行于基板的方向倾斜时,液晶分子必需由基板法线方向朝基板面内的一个方向倾斜。作为达到该目的的方法,例如提出了在基板表面设置凸起的方法;在透明电极上设置条带的方法;通过使用研磨取向膜,使液晶分子从基板法线方向朝基板面内的一个方向稍微倾斜(使其预倾)的方法等。
已知前述光取向法可在垂直取向方式的液晶盒中用作控制液晶分子倾斜方向的方法。也就是通过使用垂直取向膜可以均匀控制外加电压时液晶分子的倾斜方向,所述垂直取向膜通过光取向法赋予了取向调节力和预倾角(参照特开2003-307736号公报、特开2004-163646号公报、特开2004-83810号公报、特开平9-211468号公报以及特开2003-114437号公报)。
这样通过前述光取向法制造的液晶取向膜可以有效用于各种液晶显示元件。但是,以往的光取向膜有得到大的预倾角所需的放射线照射量多的问题。例如有报导指出对于含有偶氮苯衍生物的光取向膜,为了得到足够的预倾角必须照射1J/cm2以上其光轴由基板法线倾斜的放射线(参照特开2002-250924号公报、特开2004-83810号公报以及J.of the SID 11/3,2003 p.579)。
发明内容
本发明的目的在于提供用于形成无需进行研磨处理,通过照射偏振或非偏振的放射线即可赋予液晶取向能力的液晶取向膜的液晶取向剂(以下也称为“光取向剂”)。
本发明的另一个目的在于提供液晶取向剂,其可用于形成用于赋予预倾角所必需的放射线照射量少的液晶取向膜。
本发明的又一个目的在于提供液晶取向膜。
本发明的又一个目的在于提供液晶显示元件。
本发明的其他目的和优点通过下面的说明将变得更加明确。
根据本发明,本发明的上述目的和优点第一可以通过光取向剂实现,该光取向剂的特征是含有一种聚合物,该聚合物在侧链具有选自下式(I)、(II)、(III)以及(IV)分别表示的结构中的至少一种结构。
-P1-CR1=CR2-CO-D1-L1-S1    (I)
-P2-CR3=CR4-CO-Q2-L2-S2    (II)
-D3-CO-CR5=CR6-P3-L3-S3    (III)
-Q4-CO-CR7=CR8-P4-L4-S4    (IV)
式中,P1、P2、P3、P4、Q2和Q4互相独立,是可以被卤素或有机基团取代的2价芳香族基团或不饱和杂环基团;D1和D3互相独立,是氧原子或NR(其中,R表示氢原子,或碳原子数为12以下的烷基);S1、S2、S3和S4互相独立,是含有碳原子数为11~30的稠合脂环基的1价有机基团;L1、L2、L3和L4互相独立,是单键或2价的键合基团;R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8互相独立,是氢原子或碳原子数为12以下的烷基。
根据本发明,本发明的上述目的和优点第二可以通过液晶取向膜实现,该液晶取向膜是通过对含有前述光取向剂的薄膜照射偏振或非偏振的放射线从而赋予液晶取向能力而成的。
根据本发明,本发明的上述目的和优点第三可以通过液晶取向膜实现,该液晶取向膜是对同时具有下述(a)和(b)特性的薄膜照射偏振或非偏振的放射线从而赋予液晶取向能力而成的。
(a)当从基板法线方向照射偏振的放射线时,赋予与偏振轴垂直相交的方向的液晶取向能力。
(b)当从由基板法线倾斜的方向照射偏振放射线,并使基板法线与放射线入射轴形成的面内存在偏振轴时,赋予由基板法线向入射轴方向倾斜的方向的液晶取向能力。
根据本发明,本发明的上述目的和优点第四可以通过液晶取向膜实现,该液晶取向膜是对除了具有前述(a)和(b)的特性之外,还具有下述(c)特性的薄膜照射偏振或非偏振的放射线从而赋予液晶取向能力而成的。
(c)当从由基板法线倾斜的方向照射非偏振放射线时,赋予由基板法线向放射线入射轴方向倾斜的方向的液晶取向能力。
另外,根据本发明,本发明的上述目的和优点第五可以通过具有前述液晶取向膜的液晶显示元件实现。
附图说明
图1是从由基板法线方向倾斜的方向对在基板上形成的本发明的聚合物薄膜照射偏振放射线,使基板法线与放射线入射轴形成的面内存在偏振轴时液晶分子取向方向的说明图。
图2是从由基板法线倾斜的方向对在基板上形成的本发明的聚合物薄膜照射非偏振放射线时液晶分子取向方向的说明图。
图3是从基板法线方向对在基板上形成的本发明的聚合物薄膜照射偏振放射线时液晶分子取向方向的说明图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
本发明的光取向剂含有一种聚合物,该聚合物的侧链具有键合有大体积结构的肉桂酸衍生物结构或键合有大体积结构的共轭烯酮结构(以下也称为“特定结构”)。如果对含有该特定结构的薄膜进行放射线照射,则随着肉桂酸衍生物结构或共轭烯酮结构感应放射线形成交联,键合的大体积结构沿放射线偏振轴和/或由光轴确定的一定方向取向。这里“感应”是指通过照射放射线电子吸收光能而激发,键生成或断裂恢复到原来的基态。在这样得到的液晶取向膜上,包括预倾角的液晶取向方向由前述大体积结构的取向控制。
通过照射放射线,包括预倾角的液晶取向方向得以控制的原理,更具体的可以认为如下。
如图1(A)所示,在本发明的聚合物薄膜表面,具有特定结构的侧链以朝向各个方向的方式存在,其平均方向为基板表面的法线方向。如果对该薄膜照射图1(B)中所示的直线偏振放射线,则平行于该偏振轴的侧链(图中带有*标记的侧链)发生交联反应,其方向改变。因此,照射的结果,如图1(C)所示,侧链的平均方向变成由法线向偏振光入射方向倾斜的方向。使液晶分子与这样形成的液晶取向膜接触时,液晶分子的取向方向就可以通过侧链的平均方向进行控制,所以可以得到由基板法线向偏振光入射方向倾斜的液晶取向。也就是该液晶取向膜具有由基板法线向偏振光入射方向倾斜的方向的液晶取向能力。
如图2所示,对本发明的聚合物薄膜照射非偏振的放射线时,图中带*标记的侧链的方向改变,可以得到具有由基板法线向非偏振光入射方向倾斜的方向的液晶取向能力的液晶取向膜。
另一方面,从法线方向对该薄膜照射直线偏振的放射线时,如图3所示,图中带*标记的侧链方向改变,因此侧链分布集中在基板面内与偏振轴垂直相交的方向。因此所得的液晶取向膜在与偏振轴垂直相交方向的方向具有液晶取向能力。
前述特定结构是上述式(I)、(II)、(III)和(IV)分别表示的结构中的任意一个。
上述式(I)、(II)、(III)和(IV)中,S1、S2、S3和S4表示的结构相当于前述的大体积结构,具体是含有碳原子数为11~30的稠合脂环基的有机基团。这里“稠合脂环基”是指含有相同或不同的2个以上脂环的基团,并且不会因为基团中的一个共价键断裂而分成两部分的基团。作为这样的有机基团,例如可以列举具有全氢化蒽结构的基团、具有甾类化合物骨架的基团以及具有环状三萜骨架的基团。其中优选具有甾类化合物骨架的基团和具有环状三萜骨架的基团。
上述式(I)、(II)、(III)和(IV)中,L1、L2、L3和L4表示单键或2价的键合基团。作为这样的键合基团,具体可以列举醚键、酯键、酰胺键、氨酯键、脲键、亚甲基、亚乙基、三亚甲基、六亚甲基、亚丙基等,其中作为优选基团,可以列举单键、醚键以及酯键,特别优选单键。
从上述式(I)表示的结构除去L1和S1的剩余部分以及从上述式(III)表示的结构除去L3和S3的剩余部分相当于肉桂酸衍生物结构。
从上述式(II)表示的结构除去L2和S2的剩余部分以及从上述式(IV)表示的结构除去L4和S4的剩余部分相当于共轭烯酮结构。这些式中,P1、P2、P3、P4、Q2和Q4互相独立,是可以被卤素或有机基团取代的二价芳香族基团或不饱和杂环基团。
作为P1、P2、P3、P4、Q2和Q4表示的二价芳香族基团,具体可以列举1,2-亚苯基、3-氟-1,2-亚苯基、4-氟-1,2-亚苯基、3-甲氧基-1,2-亚苯基、4-甲氧基-1,2-亚苯基、3-甲基-1,2-亚苯基、4-甲基-1,2-亚苯基、1,3-亚苯基、2-氟-1,3-亚苯基、4-氟-1,3-亚苯基、5-氟-1,3-亚苯基、2-甲氧基-1,3-亚苯基、4-甲氧基-1,3-亚苯基、5-甲氧基-1,3-亚苯基、2-甲基-1,3-亚苯基、4-甲基-1,3-亚苯基、5-甲基-1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2-甲氧基-1,4-亚苯基、2-甲基-1,4-亚苯基、4,4’-亚联苯基、3,4’-亚联苯基、3,3’-亚联苯基、1,4-亚萘基、2,6-亚萘基等。另外,作为二价的不饱和杂环基,具体可以列举嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、2,5-硫代亚苯基、2,5-亚呋喃基(フラニレン)等。其中优选1,4-亚苯基和2-甲氧基-1,4-亚苯基。
另外,D1和D3互相独立,是氧原子或NR(其中,R表示氢原子或碳原子数为12以下的烷基),优选氧原子或NH,特别优选氧原子。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8互相独立,是氢原子或碳原子数为12以下的烷基,优选氢原子或甲基,特别优选氢原子。这些特定结构中,作为特别优选的基团,可以列举选自下述式(IV-1)~(V-7)中的至少一种结构所示的有机基团(以下也称为“オリザニル基”)
Figure A20071000792500101
构成本发明的液晶取向剂的聚合物是在侧链具有前述特定结构的聚合物。这些聚合物中具有特定结构的重复单元的比率相对于所有重复单元优选为10~100%,更优选为30~90%。
对于本发明中所用聚合物的骨架没有特别限制,具体可以列举聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。从耐热性优异的观点考虑,优选聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、聚苯乙烯衍生物和聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物,更优选聚酰胺酸酯、聚酰胺酸以及聚酰亚胺,特别优选聚酰胺酸以及聚酰亚胺。
聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯
聚酰胺酸是通过使四羧酸二酐和二胺化合物反应得到的。另外,聚酰亚胺是上述聚酰胺酸进行脱水环化得到的。作为本发明的光取向剂中含有的聚合物使用的聚酰胺酸和聚酰亚胺的合成中,使用四羧酸二酐和二胺化合物中的至少一种成分具有特定结构的化合物。优选使用二胺化合物具有特定结构的化合物。
聚酰胺酸酯是通过使上述聚酰胺酸与有机卤化物、醇类或酚类反应而得到的。作为本发明的特定聚合物使用的聚酰胺酸酯,其特定结构可以包含在四羧酸二酐或二胺化合物的至少任意一方之中,也可以包含在有机卤化物、醇类或酚类之中。优选在有机卤化物、醇类或酚类中含有特定结构。
作为具有特定结构的四羧酸二酐,例如可以列举1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-(オリザニル基氧基)-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基(フラニル))-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-(2(オリザニル基氧基)乙氧基)-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-(6(オリザニル基氧基)己基氧基)-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-(4’(3-胆甾烷基(コレスタニル)氧基)4-查尔酮基(カルコニル)氧基)-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-(4’(3-胆甾醇基氧基)4-查尔酮基氧基)-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-(4(3-胆甾烷基氧基)肉桂酰基氧基)-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-(4(3-胆甾醇基氧基)肉桂酰基氧基)-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-(4(3-胆甾烷基氧基)4’-查尔酮基氧基)-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮以及1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-(4(3-胆甾醇基氧基)4’-查尔酮基氧基)-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮。这些物质可以单独使用一种或者将两种以上组合使用。其中优选1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-(2(オリザニル基氧基)乙氧基)-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮以及1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-(6(オリザニル基氧基)己基氧基)-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮。
作为具有特定结构的二胺化合物,具体可以列举下述式(IV-1)~(VI-7)表示的化合物。
Figure A20071000792500131
式中,R2是单键或2价的键合基团或有机基团以及オリザニル基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、オリザニル基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、オリザニル基(2-(2,4-二氨基苯氧基)乙酸酯)、6-(オリザニル基氧基)己基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、1,3-二氨基-4-(オリザニル基氧基)苯、1,3-二氨基-4-(2(オリザニル基氧基)乙氧基)苯、1,3-二氨基-4-(6(オリザニル基氧基)己基氧基)苯、3-胆甾醇基-4-(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)肉桂酸酯、3-胆甾烷基-4-(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)肉桂酸酯、3-胆甾醇基-4-(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙氧基)肉桂酸酯、3-胆甾烷基-4-(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙氧基)肉桂酸酯、3-胆甾醇基-4-(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基氧基)肉桂酸酯、3-胆甾烷基-4-(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基氧基)肉桂酸酯、3-胆甾醇基-4-(2,4-二氨基苯氧基)肉桂酸酯、3-胆甾烷基-4-(2,4-二氨基苯氧基)肉桂酸酯、3-胆甾醇基-4-(2(2,4-二氨基苯氧基)乙氧基)肉桂酸酯、3-胆甾烷基-4-(2(2,4-二氨基苯氧基)乙氧基)肉桂酸酯、3-胆甾醇基-4-(6(2,4-二氨基苯氧基)己基氧基)肉桂酸酯、3-胆甾烷基-4-(6(2,4-二氨基苯氧基)己基氧基)肉桂酸酯、4’-(3-胆甾醇基氧基)-4-(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)查耳酮、4’(3-胆甾烷基氧基)-4-(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾醇基氧基)-4-(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾烷基氧基)-4-(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾醇基氧基)-4(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾烷基氧基)-4-(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾醇基氧基)-4-(2,4-二氨基苯氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾烷基氧基)-4-(2,4-二氨基苯氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾醇基氧基)-4-(2(2,4-二氨基苯氧基)乙氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾烷基氧基)-4-(2(2,4-二氨基苯氧基)乙氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾醇基氧基)-4-(6(2,4-二氨基苯氧基)己基氧基)查耳酮、4’-(3-胆甾烷基氧基)-4-(6(2,4-二氨基苯氧基)己基氧基)查耳酮、(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(2,4-二氨基苯基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(2,4-二氨基苯基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(2(2,4-二氨基苯氧基)乙基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(2(2,4-二氨基苯氧基)乙基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(6(2,4-二氨基苯氧基)己基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(6(2,4-二氨基苯氧基)己基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、4-(3-胆甾醇基氧基)-4’-(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)查耳酮、4-(3-胆甾烷基氧基)-4’-(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)查耳酮、4-(3-胆甾醇基氧基)-4’-(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙氧基)查耳酮、4-(3-胆甾烷基氧基)-4’-(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙氧基)查耳酮、4-(3-胆甾醇基氧基)-4’-(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基氧基)查耳酮、4-(3-胆甾烷基氧基)-4’-(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基氧基)查耳酮、4-(3-胆甾醇基氧基)-4’-(2,4-二氨基苯氧基)查耳酮、4-(3-胆甾烷基氧基)-4’-(2,4-二氨基苯氧基)查耳酮、4-(3-胆甾醇基氧基)-4’-(2(2,4-二氨基苯氧基)乙氧基)查耳酮、4-(3-胆甾烷基氧基)-4’-(2(2,4-二氨基苯氧基)乙氧基)查耳酮、4-(3-胆甾醇基氧基)-4’-(6(2,4-二氨基苯氧基)己基氧基)查耳酮以及4-(3-胆甾烷基氧基)-4’-(6(2,4-二氨基苯氧基)己基氧基)查耳酮。这些物质可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
其中优选オリザニル基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、オリザニル基(2-(2,4-二氨基苯氧基)乙酸酯)、2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、オリザニル基(2-(2,4-二氨基苯氧基)乙酸酯)、6-(オリザニル基氧基)己基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、1,3-二氨基-4-(2(オリザニル基氧基)乙氧基)苯、1,3-二氨基-4-(6(オリザニル基氧基)己基氧基)苯、(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(2(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)乙基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(6(3,5-二氨基苯甲酰基氧基)己基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(2(2,4-二氨基苯氧基)乙基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(2(2,4-二氨基苯氧基)乙基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(6(2,4-二氨基苯氧基)己基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯以及(6(2,4-二氨基苯氧基)己基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯,特别优选オリザニル基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、オリザニル基(2-(2,4-二氨基苯氧基)乙酸酯)、2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、6-(オリザニル基氧基)己基(3,5-二氨基苯甲酸酯)、1,3-二氨基-4-(2(オリザニル基氧基)乙氧基)苯以及1,3-二氨基-4-(6(オリザニル基氧基)己基氧基)苯。
其中,列举的具有オリザニル基的二胺化合物,例如可以通过特愿2006-13115号中记述的方法由天然谷维素合成。这时前述二胺化合物可以以具有上述(V-1)~(V-7)的结构所示基团的二胺化合物的混合物形式获得。本发明中特别优选直接使用这种二胺化合物的混合物。
在前述聚酰胺酸的合成中,为了改善其性状,并赋予表达预倾角或垂直取向性等功能,在使用含特定结构的四羧酸二酐和二胺化合物的同时,可并用不含特定结构的其它四羧酸二酐和其它二胺化合物。
作为所述其它四羧酸二酐,例如可以列举在特开2004-163646的[0039]~[0042]中作为“其它四羧酸二酐”和“具有特定疏水基团的四羧酸二酐”所列举的化合物。另外,在这些四羧酸二酐之中作为优选物质可以列举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-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-8-甲基-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、丁烷四甲酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯砜四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯醚四羧酸二酐、以及下述式(1)~(4)表示的化合物。这些化合物可以单独使用或者将两种以上组合使用。
Figure A20071000792500171
另外,作为其它二胺化合物,例如可以列举6(4-查尔酮基氧基)己基氧基(2,4-二氨基苯)、6(4’-氟-4-查尔酮基氧基)己基氧基(2,4-二氨基苯)、8(4-查尔酮基氧基)辛基氧基(2,4-二氨基苯)、8(4’-氟-4-查尔酮基氧基)辛基氧基(2,4-二氨基苯)以及特开2004-163646的[0044]~[0046]中作为“其它二胺化合物”和“具有特定疏水基团的二胺化合物”所列举的化合物。另外,这些化合物中作为优选化合物,可以列举对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、1,5-二氨基萘、2,7-二氨基芴、4,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-(对亚苯基异亚丙基)双苯胺、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、2,2’-双[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-二氨基-2,2’-双(三氟甲基)联苯、4,4’-双[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]八氟联苯、1-十六烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十八烷氧基-2,4-二氨基苯、1-胆甾醇基氧基-2,4-二氨基苯、1-胆甾烷基氧基-2,4-二氨基苯、十六烷氧基(3,5-二氨基苯甲酰)、十八烷氧基(3,5-二氨基苯甲酰)、胆甾醇基氧基(3,5-二氨基苯甲酰)、胆甾烷基氧基(3,5-二氨基苯甲酰)以及下述式(5)和(6)表示的化合物。这些化合物,可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
Figure A20071000792500181
对于向聚酰胺酸的合成反应中提供的四羧酸二酐和二胺化合物的使用比率,相对于二胺化合物中所含氨基1当量,四羧酸二酐的酸酐基的比率优选为0.2~2当量,更优选为0.3~1.2当量。
聚酰胺酸的合成反应在有机溶剂中优选在-20~150℃,更优选0~100℃的温度条件下进行。在此,作为有机溶剂,只要是能够溶解合成的聚酰胺酸的溶剂,则没有特别限制,例如可以列举N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基咪唑啉二酮、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲替磷酰三胺等非质子性极性溶剂;间甲酚、二甲苯酚、苯酚、卤代苯酚等酚系溶剂。对于有机溶剂的用量(a),优选四羧酸二酐和二胺化合物的总量(b)相对于反应溶液的总量(a+b)达到0.1~30重量%的量。
在生成的聚酰胺酸不析出的范围,在前述有机溶剂中可以并用聚酰胺酸的不良溶剂醇类、酮类、酯类、醚类、卤代烃类、烃类等。作为这样的不良溶剂的具体例子,例如可以列举甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三甘醇、乙二醇一甲醚、乳酸乙酯、乳酸丁酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、乙醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇一甲基醚、二甘醇一乙基醚、二甘醇一甲基醚乙酸酯、二甘醇一乙基醚乙酸酯、四氢呋喃、二氯甲烷、  1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等。
如上述,得到溶解聚酰胺酸而成的反应溶液。把该反应溶液注入到大量的不良溶剂中得到析出物,通过在减压下干燥该析出物可以得到聚酰胺酸。另外通过进行1次或多次下述工序,可以对其进行纯化,所述工序为将该生成物再溶解在有机溶剂中,接着用不良溶剂进行析出的工序。
本发明中所用的聚酰亚胺可以通过前述聚酰胺酸脱水环化而制备。聚酰胺酸的脱水环化通过下述方法进行:(i)加热聚酰胺酸的方法;或者(ii)把聚酰胺酸溶解在有机溶剂中,并向该溶液中添加脱水剂和脱水环化催化剂,并根据需要进行加热的方法。
上述(i)的加热聚酰胺酸的方法的反应温度优选为50~200℃,更优选60~170℃。如果反应温度低于50℃,则脱水环化反应不能充分进行;如果反应温度超过200℃,则有时所得酰亚胺化聚合物(聚酰胺酸)的分子量降低。
另一方面,对于上述(ii)的在聚酰胺酸的溶液中添加脱水剂和脱水环化催化剂的方法中,作为脱水剂,例如可以使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相对于聚酰胺酸的重复单元1摩尔,脱水剂的用量优选为0.01~20摩尔。另外作为脱水环化催化剂,例如可以使用吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶、三乙基胺等叔胺。但是并不限于此。相对于所使用的脱水剂1摩尔,脱水环化催化剂的用量优选为0.01~10摩尔。作为脱水环化反应所使用的有机溶剂,可以列举作为聚酰胺酸的合成所使用的溶剂所列举的有机溶剂。并且脱水环化反应的反应温度优选为0~180℃,更优选为10~150℃。另外,对于这样得到的反应溶液,通过进行与聚酰胺酸的纯化方法相同的操作,可以对聚酰亚胺进行纯化。
作为用于聚酰胺酸酯的合成的四羧酸二酐和二胺化合物,例如可以列举前面作为四羧酸二酐和二胺化合物已经列举的化合物。这里所使用的四羧酸二酐和二胺化合物既可以是具有特定结构的,也可以是不具有特定结构的。
作为具有特定结构的有机卤化物,例如可以列举1-溴-2-(オリザニル基氧基)乙烷、1-溴-6-(オリザニル基氧基)己烷、(3-胆甾醇基)-4-(2-溴乙氧基)肉桂酸酯、(3-胆甾烷基)-4-(2-溴乙氧基)肉桂酸酯、(3-胆甾醇基)-4-(6-溴己基氧基)肉桂酸酯、(3-胆甾烷基)-4-(6-溴己基氧基)肉桂酸酯、4’-(2-溴乙氧基)-4-(3-胆甾醇基氧基)查耳酮、4’-(2-溴乙氧基)-4-(3-胆甾烷基氧基)查耳酮、4’-(6-溴己基氧基)-4-(3-胆甾醇基氧基)查耳酮、4’-(6-溴己基氧基)-4-(3-胆甾烷基氧基)查耳酮、(2-溴乙基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(2-溴乙基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、(6-溴己基)-4-(3-胆甾醇基氧基)肉桂酸酯、(6-溴己基)-4-(3-胆甾烷基氧基)肉桂酸酯、4-(2-溴乙氧基)-4’-(3-胆甾醇基氧基)查耳酮、4-(2-溴乙氧基)-4’-(3-胆甾烷基氧基)查耳酮、4-(6-溴己基氧基)-4’-(胆甾醇基氧基)查耳酮、4-(6-溴己基氧基)-4’-(3-胆甾烷基氧基)查耳酮等溴化物以及相对应的氟化物、氯化物和碘化物。这些有机卤化合物可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
这些卤化物之中,从反应性高的观点考虑,优选溴化物和碘化物,特别优选溴化物。
作为具有特定结构的醇,可以列举用羟基取代前面列举的具有特定结构的溴化物中的溴原子的化合物。这些醇可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
作为具有特定结构的酚类,例如可以列举γ-谷维素、4’-羟基-4-(3-胆甾醇基氧基)查耳酮、4’-羟基-4-(3-胆甾烷基氧基)查耳酮、4-羟基-4’-(3-胆甾醇基氧基)查耳酮以及4-羟基-4’-(3-胆甾烷基氧基)查耳酮。这些酚类可以单独使用或者将两种以上组合使用。
在聚酰胺酸酯的合成中,为了改善其性状,并进一步赋予表达预倾角或垂直取向性等功能,在使用含有特定结构的有机卤化物、醇类或酚类的同时,还可以使用不含特定结构的有机卤化物、醇类或酚类。
作为所述其它有机卤化物,例如可以列举十六烷基溴、十八烷基溴、甲基溴、乙基溴、丙基溴、十六烷基氯、十八烷基氯、甲基氯、乙基氯、丙基氯以及1,1,1-三氟-2-碘乙烷。
这些有机卤化物之中,优选十八烷基溴、1,1,1-三氟-2-碘乙烷、乙酰氯和十八烷酰氯。这些卤化物可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
另外,作为其它醇类,可以列举如十六烷醇、十八烷醇、1,1,1-三氟乙醇、甲醇、乙醇、异丙醇以及正丙醇。
这些醇之中,优选十六烷醇、十八烷醇、1,1,1-三氟乙醇。这些醇可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
作为其它酚类,例如可以列举苯酚、甲酚、4-十六烷基氧基苯酚、4-十六烷基苯酚、4-十八烷基氧基苯酚、4-十八烷基苯酚以及4-三氟甲基苯酚。这些其它酚类可以单独使用,或者将两种以上组合使用。
前述聚酰胺酸酯通过使前述四羧酸二酐成分和二胺成分进行缩聚,得到聚酰胺酸,接着根据需要在催化剂存在的条件下,与有机卤化物、醇类或酚类进行反应而获得。
作为前述聚酰胺酸酯的合成中所用的聚酰胺酸的合成方法,可以使用与前面叙述的特定聚合物聚酰胺酸的合成方法相同的方法。
作为聚酰胺酸和有机卤化物反应时所用的催化剂,例如可以列举氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、丙醇钠、丙醇钾、丁醇钠、丁醇钾、三甲基胺、三乙基胺以及吡啶等碱催化剂。另外,作为用于该酯化反应的有机溶剂,可以列举作为聚酰胺酸的合成中使用的溶剂所列举的有机溶剂。
作为聚酰胺酸与醇类或酚类反应时所用的催化剂,例如可以列举二环己基碳二亚胺、氯代甲酸甲酯等脱水催化剂。这些脱水催化剂根据需要可以和二甲基氨基吡啶等助催化剂组合使用。
液晶取向剂
本发明的液晶取向剂包含含有在侧链具有特定结构的聚合物的溶液。作为这时所使用的溶剂,只要是可以溶解该聚合物的有机溶剂,则没有特别限制。作为这样的溶剂,例如可以列举作为聚酰胺酸的合成使用的溶剂所列举的有机溶剂。这些溶剂可以单独使用,或者将两种以上组合使用。另外,还可以与作为聚酰胺酸的合成中使用的溶剂所列举的不良溶剂并用。优选溶剂组成为将前述溶剂组合得到的组成,是在取向剂中聚合物不析出,并且使取向剂的表面张力在25~40mN/m的范围的组成。
本发明的液晶取向剂中的固体成分浓度,要考虑粘性、挥发性等进行选择。优选在1~10重量%的范围。即,本发明的液晶取向剂涂布在基板表面,形成成为液晶取向膜的涂膜,当固体成分浓度低于1重量%时,该涂膜的膜厚过小,难以得到良好的液晶取向膜。当固体成分浓度超过10重量%时,涂膜的厚度过大,难以得到良好的液晶取向膜,另外液晶取向剂的粘性增大,涂布特性容易变差。
特别优选的固体成分的浓度范围因向基板上涂布液晶取向剂时所用的方法不同而异。例如,通过旋涂法涂布时,特别优选在1.5~4.5重量%的范围。当用印刷法涂布时,特别优选使固体成分浓度在3~9重量%的范围,由此使溶液粘度在12~50mPa·s的范围。当使用喷墨法时,特别优选使固体成分浓度在1~5重量%的范围,由此使溶液粘度在3~15mPa·s的范围。
另外,调制本发明的液晶取向剂时的温度优选为0℃~200℃,更优选为20℃~60℃。
其它添加剂
为了改善溶液特性和电特性,本发明的液晶取向剂可以含有不具备特定结构的聚合物。作为这种聚合物,例如可以列举聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等,从耐热性和电特性考虑优选聚酰胺酸。另外,相对于液晶取向剂中所含的所有聚合物,不具备特定结构的聚合物的比率优选为0~99重量%,更优选10~90重量%,特别优选50~90重量%。
本发明的液晶取向剂,为了稳定预倾角和提高涂膜强度,还可以含有各种热固性交联剂。作为热固性交联剂,含有多官能环氧基的化合物是有效的,例如可以列举双酚A型环氧树脂、酚醛线型清漆型环氧树脂、甲酚线型酚醛清漆型环氧树脂、环状脂肪族环氧树脂、缩水甘油酯系环氧树脂、缩水甘油基二胺系环氧树脂、杂环式环氧树脂、含有环氧基的丙烯酸类树脂等。作为市面上出售的产品,可以列举エポライト400E、エポライト3002(共荣社油脂化学工业(株)制);エピコ一ト828、エピコ一ト152、エポキシノポラツク180S(油化シエルエポキシ(株)制)等。
在使用前述含多官能环氧基的化合物时,为了达到有效进行交联反应的目的,可以添加1-苄基-2-甲基咪唑等碱催化剂。
另外,为了改善与基板的粘着性,本发明的液晶取向剂可以含有含官能性硅烷的化合物。作为含官能性硅烷的化合物,例如可以列举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-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-乙氧基羰基3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、N-三甲氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-双(氧乙烯)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧乙烯)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等,还可以列举特开昭63-291922号公报中所述的四羧酸二酐与含有氨基的硅烷化合物的反应物等。
液晶取向膜
作为使用本发明的液晶取向剂形成液晶取向膜的方法,例如可以列举下面的方法。首先在设置有透明导电膜的基板的透明导电膜侧利用例如辊涂法、旋涂法、印刷法、喷墨法等方法涂布本发明的液晶取向剂,并在例如40~200℃的温度加热形成涂膜。涂膜的厚度以固体成分计优选为0.001~1μm,更优选0.005~0.5μm。
作为前述基板,例如可以使用如浮法玻璃、钠玻璃等玻璃;含有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、聚碳酸酯等塑料薄膜的透明基板。
作为前述透明导电膜,可以使用含有SnO2的NESA膜、含有In2O3-SnO2的ITO膜等。使这些透明导电膜形成图案时,可以使用光刻蚀法、使用预掩膜的方法等。
在涂布液晶取向剂时,为了进一步改善基板和透明导电膜与涂膜的粘着性,还可以在基板以及透明导电膜上预先涂布含有官能性硅烷的化合物、钛酸酯等。
接着向前述涂膜照射直线偏振或部分偏振的放射线或非偏振的放射线,有时还要进一步在150~250℃的温度进行加热处理,赋予其液晶取向能力。作为放射线,可以使用具有150nm~800nm波长的紫外线以及可见光,优选具有300nm~400nm波长的紫外线。当使用的放射线为直线偏振光或部分偏振光时,既可以从垂直于基板面的方向进行照射,也可以为赋予预倾角而从倾斜的方向进行照射,还可以将这些方法组合起来进行照射。当照射非偏振放射线时,照射方向必需是倾斜方向。
作为前述光源,例如可以使用低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、激元激光器等。另外前述优选波长范围的紫外线可以通过将滤光器、衍射光栅等与前述光源并用的方法等获得。
本发明中的“预倾角”是指液晶分子从与基板面平行方向倾斜的角度。
液晶显示元件
使用本发明的液晶取向剂形成的液晶显示元件如下制造。准备形成有前述液晶取向膜的基板,使其两片相对,使照射液晶取向膜的直线偏振放射线的偏振方向达到规定角度,用密封剂密封基板间的周边部分,填充液晶,密封填充孔,构成液晶盒。接着对液晶盒进行加热,直至达到所用液晶取得各向同性相的温度,然后冷却至室温,希望除去注入时的流动取向。
在其两面贴合偏振板,使偏振板的偏振方向分别与基板液晶取向膜的易取向轴形成规定角度,由此得到液晶显示元件。当液晶取向膜为水平取向性时,通过调整形成有液晶取向膜的两片基板的照射的直线偏振放射线的偏振方向所形成的角度以及备基板与偏振板的角度,可以任意地得到具有TN型或STN型液晶盒的液晶显示元件。另一方面,当液晶取向膜为垂直取向性时,以形成有液晶取向膜的两片基板中的易取向轴方向平行的方式构成单元,再于其上面贴合偏振板,使其偏振方向与易取向轴成45度的角度,可以得到具有垂直取向型液晶盒的液晶显示元件。
作为前述密封剂,例如可以使用作为固化剂和间隔物的含有氧化铝球的环氧树脂等。
作为前述液晶,例如可以使用向列型液晶、层状液晶等。为TN型液晶盒以及STN型液晶盒时,优选具有形成向列型液晶的正介电各向异性的液晶,例如可以使用联苯系液晶、苯基环己烷系液晶、酯系液晶、三联苯系液晶、联苯基环己烷液晶、嘧啶系液晶、二烷系液晶、二环辛烷系液晶、立方烷系液晶等。另外在前述液晶中还可以添加コレスチル氯化物、壬酸胆甾醇基酯、碳酸胆甾醇基酯等胆甾型液晶或以商品名C-15、CB-15(メルク公司制)销售的手性剂等使用。还可以使用对癸氧基亚苄基对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等强介电性液晶。另外为垂直取向型液晶盒时,优选具有形成向列型液晶的负介各向异性的液晶,例如可以使用二氰基苯系液晶、哒嗪系液晶、席夫碱系液晶、氧化偶氮基系液晶、联苯系液晶、苯基环己烷系液晶等。
作为用于液晶盒外侧表面的偏振板,可以列举一边吸收碘一边对聚乙烯醇进行拉伸取向而得到的被称为H膜的偏振膜、用乙酸纤维素保护膜夹持而得到的作为保护H膜的偏振板等。
如上所述,如果使用本发明的光取向剂,与以往的光取向法相比,能够以较少的放射线照射量得到液晶取向膜。因此当把该液晶取向膜用于液晶显示元件时,可以以比以往便宜的价格制造液晶显示元件。因此这些液晶显示元件可有效用于各种装置之中,例如台式电脑、手表、坐钟、系数显示板、文字处理机、个人用电脑或液晶电视等装置中。
实施例
下面通过实施例进一步具体说明本发明,但是本发明并不受这些实施例的限定。实施例和比较例中的预倾角、电压保持率以及延迟(リタ一デ一シヨン)通过以下方法进行评价。
[预倾角]
根据T.J.Scheffer et.al.J.Appl.Phys.vol.19,p.2013(1980)中所述的方法,通过使用He-Ne激光的晶体旋转法测定。
[液晶的取向性]
用偏振显微镜观察对液晶显示元件打开·关闭(外加·解除)电压时有无异常区域,把没有异常区域时判定为“良好”。
[电压保持率]
对液晶显示元件以167微秒的间隔,外加60微秒的5v电压,解除外加电压后,测定167微秒后的电压保持率。测定装置使用(株)东阳テクニ力制的VHR-1。把电压保持率在90%以上时判定为“良好”,把除此之外的其它情况判定为“不良”。
合成例1
聚酰胺酸的聚合
将2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐0.1摩尔(22.4g)和由天然γ-谷维素通过特愿2006-13115中所述方法合成的2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)78.1g溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮400g中,在60℃反应6小时。接着把反应混合物注入到过量很多的甲醇中,使反应生成物沉淀。然后用甲醇洗涤,在减压下在40℃干燥15小时,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物1a”)99g。
酰亚胺化反应
在20.1g聚合物1a中加入N-甲基-2-吡咯烷酮380g、吡啶3.2g和乙酸酐4.08g,在120℃进行4小时酰亚胺化反应。接着把反应混合液注入到过量很多的甲醇中,使反应生成物沉淀。然后用甲醇洗涤,在减压下干燥15小时,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物1b”)19g。
合成例2
聚酰胺酸的聚合
使用同样合成的6-(オリザニル基氧基)己基(3,5-一氨基苯甲酸酯)83.7g代替2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)0.1摩尔(78.1g),除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物2a”)104g。
酰亚胺化反应
使用21.2g聚合物2a代替聚合物1a 20.1g,除此之外进行与合成例1相同的操作,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物2b”)20g.
合成例3
聚酰胺酸的聚合
使用同样合成的1,3-二氨基-4-(6(オリザニル基氧基)己基氧基苯80.9g代替2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)0.1摩尔(78.1g),除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物3a”)102g.
酰亚胺化反应
使用聚合物3a 20.7g代替聚合物1a 20.1g,除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物3b”)19g.
合成例4
聚酰胺酸的聚合
使用由天然γ-谷维素合成的オリザニル基氧基(2(2,4-二氨基苯氧基)乙酸酯76.7g代替2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)0.1摩尔(78.1g),除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物4a”)97g.
酰亚胺化反应
使用聚合物4a  19.5g代替聚合物1a 20.1g,除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物4b”)18g.
合成例5
聚酰胺酸的聚合
使用由天然γ-谷维素通过特愿2006-13115中所述方法合成的オリザニル基(3,5-二氨基苯甲酸酯)74.0g代替2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)0.1摩尔(78.1g),除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物5a”)85g.
酰亚胺化反应
使用聚合物5a  18.9g代替聚合物1a 20.1g,除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物5b”)17g.
合成例6
聚酰胺酸的聚合
并用オリザニル基氧基(2(2,4-二氨基苯氧基)乙酸酯38.4g和对苯二胺0.05摩尔(5.4g)代替2-(オリザニル基氧基)乙基(3,5-二氨基苯甲酸酯)0.1摩尔(78.1g),除此之外,进行与合成例4相同的操作,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物6a”)70g.
酰亚胺化反应
使用聚合物6a  14.3g代替聚合物1a 20.1g,除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物6b”)13g.
合成例7
聚酰胺酸的聚合
使用オリザニル基氧基(3,5-二氨基苯甲酸酯)37.0g代替オリザニル基氧基(2-(2,4-二氨基苯氧基)乙酸酯)38.4g,除此之外,进行与合成例6相同的操作,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物7a”)69g.酰亚胺化反应
使用聚合物6a 14.0g代替聚合物1a 20.1g,除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物7b”)13g.
合成例8
聚酰胺酸的聚合
使用1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐0.1摩尔(19.6g)代替2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐0.1摩尔(22.4g),并且在室温下进行聚合反应,除此之外,进行与合成例7相同的操作,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物8a”)59g.
合成例9
聚酰胺酸聚合
将1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-8-甲基-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮0.1摩尔(31.3g)、由天然γ-谷维素通过特愿2006-13115 中记述的方法合成的オリザニル基氧基(3,5-二氨基苯甲酸酯)0.04摩尔(29.6g)和对苯二胺0.06摩尔(6.5g)溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮400g中,在室温下反应24小时。接着把反应混合物注入到过量很多的甲醇中,使反应生成物沉淀。然后用甲醇洗涤,在减压下在40℃干燥15小时,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物9a”)64g。
酰亚胺化反应
使用聚合物9a 13.5g代替聚合物1a 20.1g,除此之外,进行与合成例1相同的操作,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物9b”)12g。
合成例10
聚酰胺酸的聚合
将2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐0.1摩尔(22.4g)和对苯二氨0.1摩尔(10.8g)溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮300g中,在60℃反应6小时。接着把反应混合物注入到过量很多的甲醇中,使反应生成物沉淀。然后用甲醇洗涤,在减压下在40℃干燥15小时,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物Aa”)27.4g。
聚酰胺酸酯的合成
在16.6g聚合物1a中添加N-甲基-2-吡咯烷酮350g、4-(6-溴己基氧基)-4’-(胆甾烷基氧基)查耳酮77.4g和碳酸钾13.8g,在120℃反应4小时。接着把反应混合液注入到水中,使反应生成物沉淀。然后用水洗涤所得的沉淀物,在减压下干燥15小时,得到聚酰胺酸酯(以下称为“聚合物10b”)85g。
合成例11
将1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐1.0摩尔(196.12g)和2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯1.0摩尔(212.3g)溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮4500g中,在40℃反应3小时。接着把反应溶液注入到过量很多的甲醇中,使反应生成物沉淀。然后用甲醇洗涤,在减压下在40℃干燥15小时,得到聚酰胺酸(以下称为“聚合物Ba”)390g。
比较合成例
酰亚胺化反应
在20.0g聚合物Aa中添加N-甲基-2-吡咯烷酮380g、吡啶9.5g和乙酸酐12.3g,在120℃进行4小时酰亚胺化反应。接着把反应混合液注入到过量很多的甲醇中,使反应生成物沉淀。然后用甲醇洗涤,在减压下干燥15小时,得到聚酰亚胺(以下称为“聚合物Ab”)15.3g。
参考例1
把比较合成例得到的聚合物Ab溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中,制成固体成分浓度为2.5重量%的溶液,用孔径为1μm的过滤器对该溶液进行过滤,调制液晶取向剂(以下称为“液晶取向剂P”)。用旋转涂布器将该溶液涂布到带有含ITO膜的透明电极的玻璃基板的透明电极面上,使膜厚达到0.1μm,在180℃干燥1小时形成薄膜。使用具有缠绕了尼龙布的辊的研磨器,以辊转速500rpm、台(ステ一ジ)的移动速度为1cm/秒对该薄膜进行研磨处理。接着,对于经过前速研磨处理,在一对基板的形成液晶取向膜的面上通过丝网印刷涂布法涂布加入了直径为5.5μm的氧化铝球的环氧树脂粘合剂,然后将基板重叠压合,使研磨方向相反平行,在150℃用1小时使粘合剂进行热固化。接着从液晶注入口向一对基板之间填充向列型液晶(メルク公司制,ZLI-1565),然后用环氧系粘合剂密封液晶注入口。为了消除注入液晶时的流动取向,进一步要在150℃对其进行加热,然后慢慢冷却至室温。接着在基板的外侧两面贴合偏振板,使其偏振方向互相垂直相交,且与液晶取向膜的研磨方向成45度角,制造液晶显示元件,发现液晶的取向性良好。如果外加5V电压,观察到液晶显示元件相应于外加电压的ON-OFF的明暗变化。另外,该液晶盒的预倾角为0.5°,电压保持率判定为良好。
实施例1~8
把合成例1~6得到的聚合物1a~6a按照表1所示的组成溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮/丁基溶纤剂(60/40)(重量比)的混合溶剂中,制成固体成分浓度为2.5重量%的溶液,用孔径为1μm的过滤器时该溶液进行过滤,调制液晶取向剂B-1~B-8。
表1
  实施例   液晶取向剂   聚合物    添加剂  添加剂使用量(相对于聚合物100重量份的重量份)
  1   B-1   1a    无  -
  2   B-2   2a    无  -
  3   B-3   3a    无  -
  4   B-4   4a    无  -
  5   B-5   4a    E-1  30
  6   B-6   4a    E-2  30
  7   B-7   5a    无  -
  8   B-8   6a    无  -
表1中的添加剂如下:
E-1:N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷
E-2:双酚A二缩水甘油基醚。
接着用液晶取向剂B-1~B-8代替液晶取向剂P,除此之外,进行与参考例1相同的操作,在基板上形成薄膜。对该薄膜的表面使用Hg-Xe灯和格兰-泰勒棱镜(グランテ一ラ一プリズム)从由基板法线倾斜40度的方向照射含有313nm辉线的偏振紫外线0.1J/cm2。接着在基板与偏振板贴合时,改变研磨方向,按照紫外线光轴对基板面的投影方向,作为液晶使用メルク公司制的MLC-6608代替メルク公司制的ZLI-1565,除此之外,用与参考例1相同的方法制作液晶显示元件,发现液晶的垂直取向性均良好。如果在与参考例1相同的条件下外加电压,对于所有的液晶显示元件均观察到液晶显示元件相应于外加电压的ON-OFF的明暗变化。
这些液晶显示元件的预倾角和电压保持率的评价结果示于表2.
表2
  实施例     预倾角     电压保持率
  1     88°     良好
  2     89°     良好
  3     88°     良好
  4     89°     良好
  5     87°     良好
  6     87°     良好
  7     89°     良好
  8     86°     良好
实施例9~17
把合成例1~6和9得到的聚合物1b~6b以及9b按照表3所示的组成溶解到溶剂中,制成固体成分浓度为2.5重量%的溶液,用孔径为1μm的过滤器对该溶液进行过滤,调制液晶取向剂B-9~B-17。
表3
  实施例     液晶取向剂    聚合物    添加剂  添加剂使用量(相对于聚合物100重量份的重量份)
  9     B-9    1b    无  -
  10     B-10    2b    无  -
  11     B-11    3b    无  -
  12     B-12    4b    无  -
  13     B-13    4b    E-1  30
  14     B-14    4b    E-2  30
  15     B-15    5b    无  -
  16     B-16    6b    无  -
  17     B-17    9b    E-1  30
表3中的添加剂符号与表1相同。
接着用液晶取向剂B-9~B-17代替液晶取向剂B-1,除此之外,进行与实施例1相同的操作制作液晶显示元件。在所有的液晶显示元件中液晶均显示良好的垂直取向性。在与参考例1相同的条件下外加电压,在所有的液晶显示元件中都观察到液晶显示元件相应于外加电压的ON-OFF的明暗变化,外加电压时的液晶取向性良好。
这些液晶显示元件的预倾角和电压保持率的评价结果示于表4.
表4
 实施例     预倾角     电压保持率
 9     89°     良好
 10     89°     良好
 11     89°     良好
 12     89°     良好
 13     87°     良好
 14     88°     良好
 15     89°     良好
 16     86°     良好
 17     89°     良好
实施例18~26
把合成例1~7和9得到的聚合物1b~7b和9b、以及制成合成例10~11得到的聚合物Aa~Ba按照表5所示的组成溶解到溶剂中,制成固体成分浓度为2.5重量%的溶液,用孔径为1μm的过滤器对该溶液进行过滤,调制液晶取向剂B-18~B-26。
表5
    实施例     液晶取向剂     聚合物     添加剂
    18     B-18     1b  (20)     Aa(80)     E-2(20)
    19     B-19     2b  (20)     Aa(80)     无
    20     B-20     3b  (20)     Ba(80)     无
    21     B-21     4b  (20)     Aa(80)     E-1(20)
    22     B-22     4b  (20)     Ba(80)     E-2(30)
    23     B-23     5b  (20)     Aa(80)     无
    24     B-24     6b  (30)     Aa(70)     无
    25     B-25     7b  (20)     Ba(80)     E-1(20)
    26     B-26     9b  (20)     Ba(80)     无
表5中括号内的数值表示各成分的重量份,添加剂的符号与表1相同。
接着用液晶取向液剂B-18~B-26代替液晶取向剂B-1,除此之外,进行与实施例1相同的操作制作液晶显示元件。在所有的液晶显示元件中液晶均显示良好的垂直取向性。在与参考例1相同的条件下外加电压,在所有的液晶显示元件中都观察到液晶显示元件相应于外加电压的ON-OFF的明暗变化,外加电压时的液晶取向性良好。
这些液晶显示元件的预倾角和电压保持率的评价结果如表6所示。
表6
    实施例     预倾角     电压保持率
    18     89°     良好
    19     89°     良好
    20     89°     良好
    21     89°     良好
    22     89°     良好
    23     89°     良好
    24     89°     良好
    25     89°     良好
    26     89°     良好
实施例27
把合成例10得到的聚合物10b溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮/丁基溶纤剂(60/40)(重量比)的混合溶剂中,制成固体成分浓度为2.5重量%的溶液,用孔径为1μm的过滤器对该溶液进行过滤,调制液晶取向剂B-27。
接着用液晶取向剂B-27代替液晶取向剂B-1,除此之外,进行与实施例1相同的操作,在基板上形成薄膜。对该薄膜的表面使用Hg-Xe灯和格兰-泰勒棱镜从由基板法线倾斜40度的方向照射含有313nm辉线的偏振紫外线0.1J/cm2。接着用与实施例1相同的方法制作液晶显示元件,发现液晶的垂直取向性均良好。在与参考例1相同的条件下外加电压,在所有的液晶显示元件都观察到液晶显示元件相应于外加电压的ON-OFF的明暗变化。
这些液晶显示元件的预倾角和电压保持率的评价结果如表7所示。
表7
    实施例     预倾角     电压保持率
    27     89°     良好
实施例28~53
以基板法线方向为偏振紫外线的照射方向,作为液晶使用将双色性色素ジスパ一スレツド 0.1wt%溶解在メルク公司制的MLC-6608中得到的物质代替メルク公司制的MLC-6608,并且不贴合偏振板,除此之外,分别用与实施例1~26相同的方法制作液晶显示元件,发现液晶的垂直取向性均良好。在与参考例1相同的条件下外加电压,用偏振显微镜进行观察,发现只对与偏振紫外线的偏振轴垂直相交方向的偏振可以观察到红色的着色。该结果表明所得的取向膜在与偏振紫外线的偏振轴垂直相交的方向具有液晶取向能力。
比较例1
使用液晶取向剂P代替液晶取向剂B-1,除此之外,进行与实施例1相同的操作,制作液晶显示元件,没有观察到液晶取向。

Claims (7)

1.液晶取向剂,其特征是含有在侧链具有选自下式(I)、(II)、(III)以及(IV)分别表示的结构中的至少一种结构的聚合物,
-P1-CR1=CR2-CO-D1-L1-S1    (I)
-P2-CR3=CR4-CO-Q2-L2-S2    (II)
-D3-CO-CR5=CR6-P3-L3-S3    (III)
-Q4-CO-CR7=CR8-P4-L4-S4    (IV)
式中,P1、P2、P3、P4、Q2和Q4互相独立,是可以被卤素或有机基团取代的2价芳香族基团或不饱和杂环基团;D1和D3互相独立,是氧原于或NR,其中,R表示氢原子或碳原子数为12以下的烷基;S1、S2、S3和S4互相独立,是含有碳原子数为11~30的稠合脂环基的1价有机基团;L1、L2、L3和L4互相独立,是单键或2价的键合基团;R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8互相独立,是氢原子或碳原子数为12以下的烷基。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其中,前述聚合物的主链是聚酰胺酸或聚酰亚胺。
3.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其中,前述聚合物的主链是聚酰胺酸酯。
4.液晶取向膜,其是对含有权利要求1~3任一项中所述的液晶取向剂的薄膜照射偏振或非偏振的放射线从而赋予液晶取向能力而成的。
5.液晶取向膜,其是对同时具有下述(a)和(b)特性的薄膜照射偏振或非偏振的放射线从而赋予液晶取向能力而成的,
(a)当从基板法线方向照射偏振的放射线时,赋予与偏振轴垂直相交的方向的液晶取向能力,
(b)当从由基板法线方向倾斜的方向照射偏振放射线,并使偏光轴存在于基板法线与放射线入射轴形成的面内时,赋予由基板法线向入射轴方向倾斜的方向的液晶取向能力。
6.根据权利要求5所述的液晶取向膜,其中,薄膜除了具有前述(a)和(b)的特性之外,还具有下述(c)特性,
(c)当从由基板法线倾斜的方向照射非偏振的放射线时,赋予由基板法线向放射线入射轴方向倾斜的方向的液晶取向能力。
7.液晶显示元件,其特征是具有权利要求4~6任一项中所述的液晶取向膜。
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