具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的液晶配向剂、液晶配向膜以及液晶显示元件其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
首先,最先对本发明中使用的术语进行说明。
“纳迪克酰亚胺化合物”是指具有下述纳迪克酰亚胺基的化合物。
而且,“烯基取代纳迪克酰亚胺化合物”是指所述纳迪克酰亚胺基的氢经烯基取代的化合物。烯基的取代位置是5位、6位或者7位。具有自由基聚合性不饱和双键的化合物,被定义为不包括烯基取代纳迪克酰亚胺化合物的化合物。(甲基)丙烯酸用作丙烯酸和甲基丙烯酸的总称。有时将以式(1)表示的化合物称为化合物(1)。对于以其他式表示的化合物也相同。
关于侧链型二胺和非侧链型二胺,将在本发明中使用的二胺的相关说明的一开始对这些术语的定义进行描述。
本发明是由所述[1]项和以下的[2]~[22]项所构成的。
[2]根据[1]项所记载的液晶配向剂,其是含有烯基取代纳迪克酰亚胺化合物、聚酰胺酸或者其衍生物、以及具有自由基聚合性不饱和双键的化合物的组成物,并且烯基取代纳迪克酰亚胺化合物是以式(Ina-1)~式(Ina-3)表示的化合物中的至少一种:
[3]根据[1]项或者[2]项所记载的液晶配向剂,其是含有烯基取代纳迪克酰亚胺化合物、具有自由基聚合性不饱和双键的化合物、以及聚酰胺酸或者其衍生物的组成物,并且具有自由基聚合性不饱和双键的化合物是(甲基)丙烯酸衍生物。
[4]根据[1]项或者[2]项所记载的液晶配向剂,其是含有烯基取代纳迪 克酰亚胺化合物、具有自由基聚合性不饱和双键的化合物、以及聚酰胺酸或者其衍生物的组成物,并且具有自由基聚合性不饱和双键的化合物是具有两个或两个以上的自由基聚合性不饱和双键的化合物、或者含有所述化合物的混合物。
[5]根据[4]项所记载的液晶配向剂,其是含有烯基取代纳迪克酰亚胺化合物、具有自由基聚合性不饱和双键的化合物、以及聚酰胺酸或者其衍生物的组成物,并且具有自由基聚合性不饱和双键的化合物是N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(N,N′-methylene bisacrylamide)、N,N′-二羟基亚乙基-双丙烯酰胺(N,N′-dihydroethylene bisacrylamide)、双丙烯酸乙二酯(ethylene bisacrylate)、以及4,4′-亚甲基双(N,N-二羟基亚乙基丙烯酸酯苯胺)(4,4′-methylenebis(N,N-dihydroethylene acrylate aniline))中的至少一种。
[6]根据[1]项所记载的液晶配向剂,其中,聚酰胺酸是通过使以式(1)、式(2)、式(5)~式(7)以及式(14)表示的芳香族四羧酸二酐中的至少一种与二胺反应而获得的聚合物,并且所述二胺是选自以式(I)~式(VII)表示的非侧链型二胺的族群中的至少一种:
其中,X1是碳数为2~12的直链亚烷基;X2是碳数为1~12的直链亚烷基;X3独立为单键、-O-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-O-(CH2)t-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-S-(CH2)t-S-或者碳数为1~12的直链亚烷基,t为1~12的整数;环己烷环或者苯环上的任意氢可以经-F、-CH3或者-OH、-COOH、-SO3H、或者-PO3H2、苄基或者羟基苄基取代。
[7]根据[1]项所记载的液晶配向剂,其中聚酰胺酸是通过使以式(1)表示的芳香族四羧酸二酐与二胺反应而获得的聚合物,并且所述二胺是选自以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)、式(IV-16)、式(V-1)~式(V-12)、式(V-33)以及式(VII-2)表示的非侧链型二胺中的至少一种。
[8]根据[1]项所记载的液晶配向剂,其中,聚酰胺酸是通过使以式(1)、式(2)、式(5)~式(7)以及式(14)表示的芳香族四羧酸二酐中的至少一种和芳香族以外的四羧酸二酐的混合物与二胺反应而获得的聚合物,并且所述二胺是选自以式(I)~式(VII)表示的非侧链型二胺的族群中的至少一种。
其中,X1是碳数为2~12的直链亚烷基;X2是碳数为1~12的直链亚烷基;X3独立为单键、-O-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-O-(CH2)t-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-S-(CH2)t-S-或者碳数为1~12的直链亚烷基,并且t为1~12的整数;环己烷环或者苯环上的任意氢可以经-F、-CH3或者-OH、-COOH、-SO3H、或者-PO3H2、苄基或者羟基苄基取代。
[9]根据[8]项所记载的液晶配向剂,其中芳香族以外的四羧酸二酐是以式(19)、式(23)、式(25)、式(35)~式(37)、式(39)、式(44)以及式(49)表示的化合物中的至少一种。
[10]根据[1]项所记载的液晶配向剂,其中聚酰胺酸是通过使以式(1)表示的芳香族四羧酸二酐和芳香族以外的四羧酸二酐的混合物与二胺反应而获得的聚合物,并且所述二胺是选自以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)、式(IV-16)、式(V-1)~式(V-12)、式(V-33)以及式(VII-2)表示的非侧链型二胺中的至少一种。
[11]根据[10]项所记载的液晶配向剂,其中芳香族以外的四羧酸二酐是以式(19)、式(23)、式(25)、式(35)~式(37)、式(39)、式(44)以及式(49)表示的化合物中的至少一种。
[12]根据[10]项所记载的液晶配向剂,其中芳香族以外的四羧酸二酐是以式(19)表示的化合物。
[13]根据[1]项所记载的液晶配向剂,其中聚酰胺酸是通过使以式(1)、式(2)、式(5)~式(7)以及式(14)表示的芳香族四羧酸二酐中的至少一种与二胺反应而获得的聚合物,并且所述二胺是至少一种非侧链型二胺和至少一种侧链型二胺的混合物,其中所述非侧链型二胺是选自以式(I)~式(VII)表示的非侧链型二胺的族群中,所述侧链型二胺具有选自碳数为3或3以上的烷基、碳数为3或3以上的烷氧基、碳数为3或3以上的烷氧基烷基、具有类固醇骨架的基团、以及末端具有含有碳数为1或1以上的烷基、碳数为1或1以上的烷氧基或者碳数为2或2以上的烷氧基烷基的环的基团中的侧链基团:
其中,X1是碳数为2~12的直链亚烷基;X2是碳数为1~12的直链亚烷基;X3独立为单键、-O-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-O-(CH2)t-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-S-(CH2)t-S-或者碳数为1~12的直链亚烷基,并且t为1~12的整数;环己烷环或者苯环上的任意氢可以经-F、-CH3或者-OH、-COOH、-SO3H、或者-PO3H2、苄基或者羟基苄基取代。
[14]根据[13]项所记载的液晶配向剂,其中侧链型二胺是选自以式(VIII)~式(XII)表示的化合物的族群中的二胺。
(其中,R1为单键、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2O-、-CF2O-、或者碳数为1~6的亚烷基,并且该亚烷基中的任意-CH2-可以经-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代;R2是具有类固醇骨架的基团、碳数为3~30的烷基、具有碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的烷氧基作为取代基的苯 基、或者以式(D-1)表示的基团,并且所述烷基中的任意-CH2-可以经-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代;
其中,R13、R14和R15独立为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳数为1~4的亚烷基、碳数为1~3的氧亚烷基、或者碳数为1~3的亚烷氧基;环B和环C独立为1,4-亚苯基或者1,4-亚环己基;R16和R17独立为氟或者甲基,并且m1和m2独立为0、1或者2;e、f和g独立为0~3的整数,并且它们的合计值为1或1以上;R18是碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的烷氧基、或者碳数为2~30的烷氧基烷基,这些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中,任意氢可以经氟取代,并且任意-CH2-可以经二氟亚甲基或者以式(D-2)表示的基团取代;
其中,R19、R20、R21和R22独立为碳数为1~10的烷基或者苯基,并且n为1~100的整数。)
(其中,R3独立为氢或者甲基;R4为氢、碳数为1~30的烷基、或者碳数为2~30的烯基;并且R5独立为单键、-CO-或者-CH2-。)
(其中,R3独立为氢或者甲基;R4为氢、碳数为1~30的烷基、或者碳数 为2~30的烯基;R5独立为单键、-CO-或者-CH2-;并且R6和R7独立为氢、碳数为1~30的烷基、或者苯基。)
(其中,R8是碳数为1~30的烷基,并且所述烷基的任意-CH2-可以经-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代;R9独立为-O-或者碳数为1~6的亚烷基;环A为1,4-亚苯基或者1,4-亚环己基;a为0或者1;b为0、1或者2;并且c独立为0或者1。)
(其中,R10是碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的氟化烷基;R11为氢、碳数为1~30的烷基或者碳数为1~30的氟化烷基;R12独立为-O-或者碳数为1~6的亚烷基;并且d独立为0或者1。)
[15]根据[13]项所记载的液晶配向剂,其中侧链型二胺是选自以式(VIII-2)、式(VIII-4)、式(VIII-5)、式(VIII-6)、式(XI-2)以及式(XI-4)表示的化合物中的二胺。
(其中,R23和R24独立为碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的烷氧基,R29和R30独立为碳数为1~30的烷基或者碳数为1~30的烷氧基。)
[16]根据[13]项所记载的液晶配向剂,其中非侧链型二胺是选自以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)、式(IV-16)、式(V-1)~式(V-12)、式(V-33)以及式(VII-2)表示的化合物中的二胺,侧链型二胺是选自以式(VIII-2)、式(VIII-4)、式(VIII-5)、式(VIII-6)、式(XI-2)以及式(XI-4)表示的化合物中的二胺。
(其中,R23和R24独立为碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的烷氧基,R29和R30独立为碳数为1~30的烷基或者碳数为1~30的烷氧基。)
[17]根据[1]项所记载的液晶配向剂,其中聚酰胺酸是选自通过使至少一种芳香族四羧酸二酐和至少一种芳香族以外的四羧酸二酐的混合物与至少一种非侧链型二胺反应而获得的聚合物、以及通过使所述的四羧酸二酐的混合物与至少一种侧链型二胺和至少一种所述非侧链型二胺的混合物反 应而获得的聚合物中的至少一种,其中,所述芳香族四羧酸二酐是以式(1)、式(2)、式(5)~式(7)以及式(14)表示,所述芳香族以外的四羧酸二酐是以式(19)、式(23)、式(25)、式(35)~式(37)、式(39)、式(44)以及式(49)表示,所述非侧链型二胺是以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)、式(IV-16)、式(V-1)~式(V-12)、式(V-33)以及式(VII-2)表示,所述侧链型二胺是以式(VIII-2)、式(VIII-4)、式(VIII-5)、式(VIII-6)、式(XI-2)以及式(XI-4)表示。
(其中,R23和R24独立为碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的烷氧基,R29和R30独立为碳数为1~30的烷基或者碳数为1~30的烷氧基。)
[18]根据[17]项所记载的液晶配向剂,其中聚酰胺酸是通过使至少一种芳香族四羧酸二酐和至少一种芳香族以外的四羧酸二酐的混合物与至少一种非侧链型二胺反应而获得的聚合物。
[19]根据[17]项所记载的液晶配向剂,其中聚酰胺酸是通过使至少一种芳香族四羧酸二酐和至少一种芳香族以外的四羧酸二酐的混合物与至少一种非侧链型二胺反应而获得的聚合物、和通过使所述四羧酸二酐的混合物与至少一种非侧链型二胺和至少一种侧链型二胺的混合物反应而获得的聚合物的混合物。
[20]根据[17]项所记载的液晶配向剂,其中聚酰胺酸是选自如下聚合物中的至少一种,所述聚合物是通过使至少一种芳香族四羧酸二酐和至少一种芳香族以外的四羧酸二酐的混合物与至少一种非侧链型二胺和至少一种侧链型二胺的混合物反应而获得。
[21]一种液晶配向膜,其是通过将根据[1]项所记载的液晶配向剂涂布在基板上并在膜的状态下进行烧制而形成的。
[22]一种液晶显示元件,其具有对向配置着的一对基板、在所述一对基板各自的相对向的面中的一面或两面上形成的电极、在所述一对基板各自的相对向的面上形成的液晶配向膜、以及在所述一对基板间形成的液晶层,该液晶显示元件的特征在于:所述液晶配向膜是上述各项所记载的液晶配向膜。
以下,对本发明的液晶配向剂进行详细的说明。本发明的液晶配向剂是含有烯基取代纳迪克酰亚胺化合物、具有自由基聚合性不饱和双键的化合物、以及聚酰胺酸的组成物。
首先,最先对烯基取代纳迪克酰亚胺化合物进行说明。烯基取代纳迪克酰亚胺化合物,优选可以在溶解本发明所使用的聚酰胺酸或者其衍生物 的溶剂中溶解的化合物。这种烯基取代纳迪克酰亚胺化合物的例子为以式(Ina)表示的化合物。
式(Ina)中的L1和L2各自独立为氢、碳数为1~12的烷基、碳数为3~6的烯基、碳数为5~8的环烷基、芳基或者苄基,n为1或者2。
当n=1时,W是碳数为1~12的烷基、碳数为2~6的烯基、碳数为5~8的环烷基、碳数为6~12的芳基、苄基、以-Z1-(O)q-(Z2O)r-Z3-H(Z1、Z2和Z3独立为碳数为2~6的亚烷基,q为0或者1,并且r为1~30的整数)表示的基团、以-(Z4)s-B-Z5-H(Z4和Z5独立为碳数为1~4的亚烷基或者碳数为5~8的亚环烷基,B为亚苯基,并且s为0或者1)表示的基团、以-B-T-B-H(B为亚苯基,并且T为-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-CO-、-S-或者-SO2-)表示的基团、或者这些基团的1个~3个氢经羟基取代的基团。
此时,优选的R3是碳数为1~8的烷基、碳数为3~4的烯基、环己基、苯基、苄基、碳数为4~10的聚(乙烯氧)乙基、苯氧基苯基、苯基甲基苯基、苯基异亚丙基苯基、以及这些基团的1个或者2个氢经羟基取代的基团。
当式(Ina)中n=2时,W是碳数为2~20的亚烷基、碳数为5~8的亚环烷基、碳数为6~12的亚芳基、以-Z1-O-(Z2O)r-Z3-(Z1~Z3和r的含义如上所述)表示的基团、以-Z4-B-Z5-(Z4、Z5和B的含义如上所述)表示的基团、以-B-(O-B)s-T-(B-O)s-B-(B为亚苯基,T是碳数为1~3的亚烷基、-O-或者-SO2-,s为0或者1)表示的基团、或者这些基团的1个~3个氢经羟基取代的基团。
此时,优选的W是碳数为2~12的亚烷基、亚环己基、亚苯基、甲代亚苯基(tolylene)、亚二甲苯基(xylylene)、以-C3H6-O-(Z2-O)r-O-C3H6-(Z2是碳数为2~6的亚烷基,r为1或者2)表示的基团、以-B-T-B-(B为亚苯基,并且T为-CH2-、-O-或者-SO2-)表示的基团、以-B-O-B-C3H6-B-O-B-(B为亚苯基)表示的基团、以及这些基团的1个或者2个氢经羟基取代的基团。
这种烯基取代纳迪克酰亚胺化合物例如可以使用:如日本专利第2729565号公报所记载的那样通过将烯基取代纳迪克酸酐衍生物和二胺在80℃~220℃的温度下保持0.5小时~20小时而合成所得的化合物,或者市售的化合物。烯基取代纳迪克酰亚胺化合物的具体例可以列举如下所示的 化合物。
N-甲基-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺(N-methyl-allylbicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboximide)、N-甲基-烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-甲基-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-甲基-甲基烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-乙基己基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,
N-(2-乙基己基)-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-烯丙基-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-烯丙基-烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-烯丙基-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-异丙烯基-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-异丙烯基-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-异丙烯基-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-环己基-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-环己基-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-环己基-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苯基-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,
N-苯基-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苄基-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苄基-烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苄基-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-羟基乙基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-羟基乙基)-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-羟基乙基)-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,
N-(2,2-二甲基-3-羟基丙基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2,2-二甲基-3-羟基丙基)-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2,3-二羟基丙基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2,3-二羟基丙基)-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(3-羟基-1-丙烯基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(4-羟基环己基)-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,
N-(4-羟基苯基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(4-羟基苯基)-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(4-羟基苯基)-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(4-羟基苯基)-甲基烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(3-羟基苯基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(3-羟基苯基)-烯丙 基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(对羟基苄基)-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{2-(2-羟基乙氧基)乙基}-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,
N-{2-(2-羟基乙氧基)乙基}-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{2-(2-羟基乙氧基)乙基}-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{2-(2-羟基乙氧基)乙基}-甲基烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-[2-{2-(2-羟基乙氧基)乙氧基}乙基]-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-[2-{2-(2-羟基乙氧基)乙氧基}乙基]-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-[2-{2-(2-羟基乙氧基)乙氧基}乙基]-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{4-(4-羟基苯基异亚丙基)苯基}-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{4-(4-羟基苯基异亚丙基)苯基}-烯丙基(甲基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{4-(4-羟基苯基异亚丙基)苯基}-甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,以及它们的低聚物(oligomer);
N,N′-亚乙基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)(N,N′-ethylene-bis(allylbicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboximide))、N,N′-亚乙基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-三亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺),
1,2-双{3′-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙烷、1,2-双{3′-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙烷、1,2-双{3′-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙烷、双[2′-{3′-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙基]醚、双[2′-{3′-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙基]醚、1,4-双{3′-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}丁烷、1,4-双{3′-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}丁烷,
N,N′-对亚苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、 N,N′-间亚苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-{(1-甲基)-2,4-亚苯基}-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺),
2,2-双[4-{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、2,2-双[4-{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、2,2-双[4-{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷,
双{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜,
双{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、1,6-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-3-羟基-己烷、1,12-双(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-3,6-二羟基-十二烷、1,3-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-5-羟基-环己烷、1,5-双{3′-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}-3-羟基-戊烷、1,4-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-2-羟基-苯,
1,4-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-2,5-二羟基-苯、N,N′-对-(2-羟基)亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对-(2-羟基)亚二甲苯基-双(烯丙基甲基环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间-(2-羟基)亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间-(2-羟基)亚二甲苯基-双(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对-(2,3-二羟基)亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺),
2,2-双[4-{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-2-羟基 -苯氧基}苯基]丙烷、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-2-羟基-苯基}甲烷、双{3-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-4-羟基-苯基}醚、双{3-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-5-羟基-苯基}砜、1,1,1-三{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)}苯氧基甲基丙烷、N,N′,N"-三(亚乙基甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)异氰尿酸酯,以及它们的低聚物等。
另外,本发明中使用的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物,也可以是含有非对称的亚烷基、亚苯基的以下述结构式表示的化合物。
本发明中,可以单独使用这些烯基取代纳迪克酰亚胺化合物,也可以使用它们中的两种或者两种以上的混合物。以下列举所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物中的优选化合物。
N,N′-亚乙基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-三亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基- 双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺),
N,N′-对亚苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-{(1-甲基)-2,4-亚苯基}-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、2,2-双[4-{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、2,2-双[4-{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、2,2-双[4-{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷,
双{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、双{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜。
以下列举更加优选的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物。
N,N′-亚乙基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-三亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙 基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺),
N,N′-对亚苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-{(1-甲基)-2,4-亚苯基}-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺),
2,2-双[4-{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、2,2-双[4-{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、2,2-双[4-{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷。
而且,特别优选的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物可以列举如下所示的以式(I na-1)表示的双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、以式(Ina-2)表示的N,N′-间亚苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、以及以式(Ina-3)表示的N,N′-六亚甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)。
接着,对本发明中使用的具有自由基聚合性不饱和双键的化合物进行说明。虽然烯基取代纳迪克酰亚胺化合物也具有自由基聚合性不饱和双键,但是如上文所述,本发明所使用的具有自由基聚合性不饱和双键的化合物中不包括烯基取代纳迪克酰亚胺化合物。这种具有自由基聚合性不饱和双键的化合物优选(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酸衍生物以及双马来酰亚胺(bismaleimide)。而且,更加优选具有两个或两个以上的自由基聚合性不饱和双键的(甲基)丙烯酸衍生物。
(甲基)丙烯酸酯的具体例可以列举:(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环己酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯(i sobornyl(meta)acrylate)、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、以及(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯。
双官能(甲基)丙烯酸酯的具体例可以列举:双丙烯酸乙二酯,东亚合成化学工业股份有限公司的产品ARONIX M-210、ARONIX M-240和ARONIXM-6200,日本化药股份有限公司的产品KAYARAD HDDA、KAYARAD HX-220、KAYARAD R-604和KAYARAD R-684,大阪有机化学工业股份有限公司的产品V260、V312和V335HP,以及共荣社油脂化学工业股份有限公司的产品LightAcrylate BA-4EA、Light Acrylate BP-4PA和Light Acrylate BP-2PA。
三官能或者三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯的具体例可以列举:4,4′-亚甲基双(N,N-二羟基亚乙基丙烯酸酯苯胺)、ARONIX M-400、ARONIX M-405、ARONIX M-450、ARONIX M-7100、ARONIX M-8030、ARONIXM-8060、KAYARAD TMPTA、KAYARAD DPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARADDPCA-60、KAYARAD DPCA-120、以及大阪有机化学工业股份有限公司的产品VGPT。
(甲基)丙烯酰胺衍生物的具体例可以列举:N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-正丙基丙烯酰胺、N-正丙基甲基丙烯酰胺、N-环丙基丙烯酰胺、N-环丙基甲基丙烯酰胺、N-乙氧基乙基丙烯酰胺、N-乙氧基乙基甲基丙烯酰胺、N-四氢糠基丙烯酰胺(N-tet rahydrofurfurylacrylamide)、N-四氢糠基甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-乙基-N-甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-甲基-N-正丙基丙烯酰胺、N-甲基-N-异丙基丙烯酰胺、N-丙烯酰基哌啶(N-acryloyl piperidine)、N-丙烯酰 基吡咯烷(N-acryloyl pyrrolidine)、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、N,N′-亚乙基双丙烯酰胺、N,N′-二羟基亚乙基双丙烯酰胺、N-(4-羟基苯基)甲基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N-丁基甲基丙烯酰胺、N-(异丁氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-[2-(N,N-二甲基氨基)乙基]甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N-[3-(二甲基氨基)丙基]甲基丙烯酰胺、N-(甲氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-(羟基甲基)-2-甲基丙烯酰胺、N-苄基-2-甲基丙烯酰胺、以及N,N′-亚甲基双甲基丙烯酰胺。
上述的(甲基)丙烯酸衍生物中,特别优选N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、N,N′-二羟基亚乙基-双丙烯酰胺、双丙烯酸乙二酯、以及4,4′-亚甲基双(N,N-二羟基亚乙基丙烯酸酯苯胺)。
双马来酰亚胺的具体例可以列举:KI CHEMICAL INDUSTRY股份有限公司制造的BMI-70和BMI-80,以及大和化成工业股份有限公司制造的BMI-1000、BMI-3000、BMI-4000、BMI-5000和BMI-7000。
接着,对本发明中使用的聚酰胺酸以及其衍生物进行说明。
聚酰胺酸是通过使四羧酸二酐与二胺反应而获得的聚合物,将该聚酰胺酸溶解在溶剂中并涂布在基板上,接着进行加热,由此可以在基板表面上形成由聚酰亚胺薄膜所形成的液晶配向膜。这种聚酰胺酸的衍生物的例子为可溶性聚酰亚胺、聚酰胺酸酯以及聚酰胺酸酰胺。更具体来说,可以列举:使聚酰胺酸的酰胺键和羧基完全地脱水闭环而成的聚酰亚胺、使聚酰胺酸的酰胺键和羧基部分地脱水闭环而成的部分聚酰亚胺、将聚酰胺酸的羧基转变为酯而成的聚酰胺酸酯、将四羧酸二酐的一部分替换为二羧酸(或者其卤化物或酸酐)而反应所得的聚酰胺酸-聚酰胺共聚物、以及使该聚酰胺酸-聚酰胺共聚物部分或者完全地脱水闭环所得的聚酰胺酰亚胺。另外,当将四羧酸二酐和二羧酸混合用作酸成分时,不仅可以获得聚酰胺酸-聚酰胺共聚物,而且有可能获得含有聚酰胺以及/或者聚酰胺酸的混合物,在本发明中,以这种可能性为前提而称为聚酰胺酸-聚酰胺共聚物。在本发明中,使用选自这种聚酰胺酸以及其衍生物中的至少一种聚合物。而且,优选的是将至少两种这样的聚合物混合使用。
四羧酸二酐可将以下内容作为条件而选择:使用该四羧酸二酐而获得的聚酰胺酸可溶于液晶配向剂所使用的溶剂中。而且,这样的四羧酸二酐中,优选的是使用至少一种芳香族四羧酸二酐。以下列举芳香族四羧酸二酐的优选例。
上述芳香族四羧酸二酐中,更加优选化合物(1)、化合物(2)、化合物(5)、化合物(6)、化合物(7)以及化合物(14),特别优选化合物(1)(均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride))。
本发明中,可以并用至少一种所述芳香族四羧酸二酐和至少一种芳香族以外的四羧酸二酐。以下列举芳香族以外的四羧酸二酐的优选例。
上述芳香族以外的四羧酸二酐中,更加优选化合物(19)~化合物(39)以及化合物(49),再更加优选化合物(19)、化合物(23)、化合物(25)、化合物(35)~化合物(37)、化合物(39)、化合物(44)以及化合物(49)。而且,特别优选化合物(19)(1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐)。
另一方面,为了将本发明的聚酰胺酸或者其衍生物制成可溶于溶剂中的聚酰亚胺,优选使用以式(24)、式(35)~式(44)、式(49)、式(50)、式(53)以及式(60)表示的四羧酸二酐。
而且,本发明中,优选的是组合使用至少一种所述芳香族四羧酸二酐和至少一种芳香族以外的四羧酸二酐,特别优选的是组合使用化合物(1)(均苯四甲酸二酐)和化合物(19)(1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐)。使用含有这样获得的聚酰胺酸和化合物(A)的液晶配向剂来形成液晶配向膜时,可以对含有该液晶配向膜的液晶显示元件赋予与电压保持率相关的良好的长期可靠性。
另外,本发明中的四羧酸二酐也可以使用化合物(1)~化合物(67)以外的其他四羧酸二酐。只要在实现本发明目的之范围内,则可以任意选择其他四羧酸二酐,并且可以使用各种形态的四羧酸二酐,例如也可以使用具有侧链结构的四羧酸二酐。将使用具有侧链结构的四羧酸二酐而获得的聚酰胺酸用于液晶配向剂中时,由该液晶配向剂所形成的液晶配向膜可以增大含有该液晶配向膜的液晶显示元件的预倾角(pretilt angle)。
具有侧链结构的四羧酸二酐并没有特别限定,优选例可以列举具有类固醇骨架的化合物(68)以及化合物(69)。
在本发明中,也可以将四羧酸二酐的一部分替换为羧酸酐而使用。通过将四羧酸二酐的一部分替换为羧酸酐,可以终止聚合反应,从而可以抑制反应进一步进行,因此可以容易地控制所获得的聚酰胺酸的分子量。羧酸酐相对于四羧酸二酐的比例只要在不损及本发明效果的范围即可,其基准优选四羧酸二酐总量的10mol%(摩尔百分比)或者10mol%以下。
在本发明中可以使用任意的二胺。但是,在VA型液晶显示元件的情况下大多要求80°~90°左右的大预倾角,在OCB型液晶显示元件的情况下大多要求7°~20°左右的预倾角,在TN型液晶显示元件或者STN型液晶显示元件的情况下大多要求3°~10°左右的预倾角,以及在I PS型液晶显示元件的情况下要求大多要求0°~3°左右的小预倾角。所以,必须考虑预倾角的调整。
另外,二胺可以根据其结构的差异而分为两种。也就是说,当将连结两个氨基的骨架看作主链时,二胺是分为具有从主链上分支的基团也就是侧链基团的二胺和不具有侧链基团的二胺。通过使具有侧链基的二胺与四羧酸二酐反应,可以获得相对于聚合物主链而具有多个侧链基团的聚酰胺酸或者聚酰亚胺。当使用这种相对于聚合物主链而具有侧链基团的聚酰胺酸或者聚酰亚胺时,由含有该聚合物的液晶配向剂所形成的液晶配向膜可以增大液晶显示元件的预倾角。也就是说,上述侧链基团是具有增大预倾角的效果的基团,是选自碳数为3或3以上的烷基、碳数为3或3以上的 烷氧基、碳数为3或3以上的烷氧基烷基、具有类固醇骨架的基团、以及末端具有含有碳数为1或1以上的烷基、碳数为1或1以上的烷氧基或者碳数为2或2以上的烷氧基烷基的环的基团中。本发明中将具有这种侧链基团的二胺称为侧链型二胺。将不具有这种侧链基团的二胺称为非侧链型二胺。
而且,通过适当地组合侧链型二胺和非侧链型二胺,可以与上述各种显示元件各自所需要的预倾角相对应。也就是说,当不需要大预倾角时,只要使用至少一种非侧链型二胺即可。在上述VA型液晶显示元件、OCB型液晶显示元件、STN型液晶显示元件等用途的情况下,组合使用至少一种非侧链型二胺和至少一种侧链型二胺即可。此时,非侧链型二胺与侧链型二胺的调配比例只要根据目标预倾角的大小来决定即可。当然,通过适当地选择侧链基团,也可以仅使用侧链型二胺来与所需要的预倾角相对应。这样,本发明的液晶配向剂可以应用于任意种类的液晶显示元件中。另外,这种侧链基团的效果对于所述四羧酸二酐来说也是相同的。
侧链基团的具体例如下。
首先,最先可以列举:烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷基羰基、烷基羰氧基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、烯基、烯氧基、烯基羰基、烯基羰氧基、烯氧基羰基、烯基氨基羰基、炔基、炔氧基、炔基羰基、炔基羰氧基、炔氧基羰基、炔基氨基羰基等。而且,这些基团中的烷基、烯基以及炔基均是碳数为3或3以上的基团。但是,烷氧基烷基只要整体碳数为3或3以上即可。另外,这些基团可以是直链状,也可以是支链状。
接着,在末端的环具有碳数为1或1以上的烷基、碳数为1或1以上的烷氧基或者碳数为2或2以上的烷氧基烷基作为取代基的条件下,可以列举:苯基、苯基烷基、苯基烷氧基、苯氧基、苯基羰基、苯基羰氧基、苯氧基羰基、苯基氨基羰基、苯基环己氧基、碳数为3或3以上的环烷基、环己基烷基、环己氧基、环己氧基羰基、环己基苯基、环己基苯基烷基、环己基苯氧基、双(环己基)氧基、双(环己基)烷基、双(环己基)苯基、双(环己基)苯基烷基、双(环己基)氧基羰基、双(环己基)苯氧基羰基、以及环己基双(苯基)氧基羰基等的环结构的基团。另外,双(环己基)以及双(苯基)也可以分别通过亚烷基而不是单键来键合。
另外,也可以列举如下的集合环基:两个或两个以上的苯环或者环己烷环通过单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-或碳数为1~3的亚烷基而键合,且末端的环具有碳数为3或3以上的烷基、碳数为3或3以上的氟取代烷基、碳数为3或3以上的烷氧基、或者碳数为3或3以上的烷氧基烷基作为取代基。当然,具有类固醇骨架的基团也是有效的侧链基团。
以下列举非侧链型二胺的优选例。
其中,X1是碳数为2~12的直链亚烷基;X2是碳数为1~12的直链亚烷基;X3独立为单键、-O-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-O-(CH2)t-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-S-(CH2)t-S-或者碳数为1~12的直链亚烷基,t为1~12的整数;环己烷环或者苯环的任意氢可以经-F、-CH或者-OH、-COOH、-SO3H、或者-PO3H2、苄基或者羟基苄基取代。
以下列举以式(I)表示的二胺的优选例。
H2N(CH2)2NH2 H2N(CH2)4NH2 H2N(CH2)6NH2 H2N(CH2)12NH2
(1-1) (1-2) (1-3) (1-4)
以下列举以式(II)表示的二胺的优选例。
以下列举以式(III)表示的二胺的优选例。
以下列举以式(IV)表示的二胺的优选例。
以下列举以式(V)表示的二胺的优选例。
以下列举以式(VI)表示的二胺的优选例。
以下列举以式(VII)表示的二胺的优选例。
这些二胺中,更加优选的例子为化合物(IV-1)~化合物(IV-5)、化合物(IV-15)、化合物(IV-16)、化合物(V-1)~化合物(V-12)、化合物(V-26)、化合物(V-27)、化合物(V-31)、化合物(V-33)、化合物(VI-1)、化合物(VI-2)、化合物(VI-6)、以及化合物(VII-1)~化合物(VII-5),特别优选的例子为化合物(IV-1)、化合物(IV-2)、化合物(IV-15)、化合物(IV-16)、化合物(V-1)~化合物(V-12)、化合物(V-33)、以及化合物(VII-2)。
本发明中使用的侧链型二胺具体可以列举以下述式(VIII)~式(XII)表示的二胺。
式(VIII)中,R1为单键、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2O-、-CF2O-、或者碳数为1~6的亚烷基,所述亚烷基中的任意-CH2-可以经-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代;R2为具有类固醇骨架的基团、碳数为3~30的烷基、具有碳数为3~30的烷基或碳数为3~30的烷氧基作为取代基的苯基、或者以式(D-1)表示的基团,所述烷基中的任意-CH2-可以经-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代。
其中,R13、R14和R15独立为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳数为1~4的亚烷基、碳数为1~3的氧亚烷基、或者碳数为1~3的亚烷氧基;环B和环C独立为1,4-亚苯基或者1,4-亚环己基;R16和R17独立为氟或者甲基,并且m1和m2独立为0、1或者2;e、f和g独立为0~3的整数,并且它们的合计值为1或1以上;R18是碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的烷氧基、或者碳数为2~30的烷氧基烷基,这些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中,任意氢可以经氟所取代,并且任意-CH2-可以经二氟亚甲基或者以式(D-2)表示的基团所取代。
其中,R19、R20、R21和R22独立为碳数为1~10的烷基或者苯基,并且n为1~100的整数。
其中,R3独立为氢或者甲基;R4为氢、碳数为1~30的烷基、或者碳数为2~30的烯基;而且,R5独立为单键、-CO-或者-CH2-。优选的是,两个 氨基苯基-R5-O-基的其中一个键合在类固醇骨架的3位上,另一个键合在6位上。另外,两个氨基在苯环上的键合位置优选的是,各自相对于R5的键合位置来说为间位或者对位。另外,形成类固醇骨架的碳上键合的任意氢可经甲基取代。
其中,R3独立为氢或者甲基;R4为氢、碳数为1~30的烷基、或者碳数为2~30的烯基;R5独立为单键、-CO-或者-CH2-;并且,R6和R7独立为氢、碳数为1~30的烷基、或者苯基。两个经R7取代的氨基苯基-R5-O-基的在苯环上的键合位置优选的是,各自相对于类固醇骨架所键合的碳来说为间位或者对位。另外,两个氨基的在苯环上的键合位置优选的是,各自相对于R5来说为间位或者对位。
其中,R8是碳数为1~30的烷基,并且该烷基的任意-CH2-可以经-O-、-CH=CH-或者-C≡C-所取代;R9独立为-O-或者碳数为1~6的亚烷基;环A为1,4-亚苯基或者1,4-亚环己基;a为0或者1;b为0、1或者2;并且,c独立为0或者1。两个氨基的在苯环上的键合位置优选的是,各自相对于R9来说为间位或者对位。
其中,R10是碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的氟化烷基;R11为氢、碳数为1~30的烷基或者碳数为1~30的氟化烷基;R12独立为-O-或者碳数为1~6的亚烷基;并且,d独立为0或者1。两个氨基的在苯环上的键合位置优选的是,各自相对于R12来说为间位或者对位。
以式(VIII)表示的二胺的例子可以列举以式(VIII-1)~式(VIII-43)表示的二胺。
在式(VIII-1)~式(VIII-11)中,R23和R24均优选碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的烷氧基,更加优选碳数为5~25的烷基或者碳数为5~25的烷氧基。
在式(VIII-12)~式(VIII-15)中,R25优选碳数为4~30的烷基,更加优选碳数为6~25的烷基。在式(VIII-16)和(VIII-17)中,R26优选碳数为6~30的烷基,更加优选碳数为8~25的烷基。
在式(VIII-18)~(VIII-37)中,R27和R28均优选碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的烷氧基,更加优选碳数为5~25的烷基或者碳数为5~25的烷氧基。
上述二胺中,优选以式(VIII-1)~式(VIII-11)表示的二胺,更加优选以式(VIII-2)、式(VIII-4)、式(VIII-5)以及式(VIII-6)中的任一个表示的二胺。
以式(IX)表示的二胺的例子可以列举以式(IX-1)~式(IX-4)表示的二胺。
以式(X)表示的二胺的例子可以列举以式(X-1)~式(X-8)表示的二胺。
以式(XI)表示的二胺的例子可以列举以式(XI-1)~式(XI-8) 表示的二胺。
在式(XI-1)~式(XI-3)中,R29优选碳数为1~30的烷基,在式(XI-4)~式(XI-8)中,R30优选碳数为1~20的烷基。
以式(XII)表示的二胺的例子可以列举以式(XII-1)~式(XII-3)表示的二胺。
这些式中,R31优选碳数为6~20的烷基,R32优选氢或者碳数为1~10的烷基。
在本发明中,也可以并用以式(I)~式(XII)表示的二胺以外的其他二胺。这种其他二胺的例子可以列举:具有萘(naphthalene)结构的萘系二胺、具有芴(fluorene)结构的芴系二胺、以及具有硅氧烷键的硅氧烷系二胺,这些二胺也可以具有侧链基团。
硅氧烷系二胺的优选例是以下述式(XV)表示的化合物。
在式(XV)中,R33和R34各自独立为碳数为1~3的烷基或者苯基,X4独立为碳数为1~6的亚烷基或者亚苯基,m为1~10的整数。另外,所述亚苯基的任意氢可以经碳数为1~4的烷基取代。
其他二胺的优选例除了所述硅氧烷系二胺以外,还可以列举以下述式(1′)~式(8′)表示的化合物。
在这些式中,R35和R36各自独立为碳数为3~30的烷基。
在本发明中,除了二胺以外还可以使用单胺。藉由使用单胺,可以终止聚合反应,从而可以抑制反应进一步进行,因此可以容易地控制聚合物(聚酰胺酸)的分子量。单胺相对于二胺的比例只要在不损及本发明效果的范围内即可,其基准优选胺总量的10摩尔%(mol%)或者10mol%以下。
本发明中的聚酰胺酸或者其衍生物可以具有任意重量平均分子量。所述聚酰胺酸或者其衍生物的重量平均分子量并没有特别的限定,当用作液晶配向剂的成分时优选5×103或者5×103以上,更加优选1×104或者1×104以上。具有5×103或者5×103以上的重量平均分子量的聚酰胺酸或者其衍生物,在烧制液晶配向膜的步骤中不会蒸发,具有作为液晶配向剂的成分的优异物性。
本发明中的聚酰胺酸或者其衍生物可以具有任意重量平均分子量。所述聚酰胺酸或者其衍生物的重量平均分子量并没有特别的限定,当用作液晶配向剂的成分时优选5×103或者5×103以上,更加优选1×104或者1×104以上。具有5×103或者5×103以上的重量平均分子量的聚酰胺酸或者其衍生物,在烧制液晶配向膜的步骤中不会蒸发,具有作为液晶配向剂的成分的优异物性。
所述重量平均分子量是利用凝胶渗透色谱(Gel PermeationChromatography,GPC)法测定的。例如,用二甲基甲酰胺(Dimethyl Formamide,DMF)对所获得的聚酰胺酸或者其衍生物进行稀释,以使聚合物浓度达到约1wt%,然后使用2695分离模块(separation module)和2414差示折射计(differential refractometer)(Waters公司制造),将DMF作为展开溶剂并使用凝胶渗透色谱分析(GPC)法进行测定,再通过聚苯乙烯换算来求出重量平均分子量。另外,有时为了高精度地进行聚酰胺酸或聚丙烯酸等的GPC测定,而制备使磷酸、盐酸、硝酸、硫酸等无机酸或者溴化锂(lithium bromide)、氯化锂(lithium chloride)等无机盐溶解在DMF溶剂中而成的展开溶剂。
本发明中的聚酰胺酸或者其衍生物可以使用众所周知的方法来制造。例如,在具备原料添加口、氮气导入口、温度计、搅拌机和冷凝器的反应容器中,添加所需量的至少一种以式(I)~式(XII)表示的二胺,视情况添加所需量的选自其他二胺中的至少一种二胺,另外根据需要添加所需量的单胺。
接着,添加溶剂(例如酰胺系极性溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)或者二甲基甲酰胺等)和一种或者两种或两种以上的四羧酸二酐,另外根据需要添加羧酸酐。此时,四羧酸二酐的总添加量优选的是与二胺的总摩尔数大致为等摩尔(摩尔比为0.9~1.1左右)。
可以通过在搅拌状态下在0℃~70℃的温度下反应1小时~48小时来获得聚酰胺酸的溶液。另外,也可以通过加热,提高反应温度(例如50℃~80℃)来获得分子量小的聚酰胺酸。所获得的聚酰胺酸的溶液可以用溶剂稀释后使用,以调整成所需的粘度。
使用大量的不良溶剂使本发明中的聚酰胺酸沉淀,并通过进行过滤等而将固体成分和溶剂完全分离,再通过红外光谱(InfraRed Spectra,IR)、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析对聚酰胺酸进行鉴定。另外,在KOH或NaOH等强碱的水溶液中分解固态聚酰胺酸之后,用有机溶剂进行萃取,并进行气相色谱(Gas Chromatograph,GC)、高效液相色谱(HighPerformance Liquid Chromatography,HPLC)或者气相色谱-质谱(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)分析,由此可以对所使用的单体进行鉴定。
当使本发明中的聚酰胺酸成为聚酰胺酸衍生物即可溶性聚酰亚胺时,可以使聚酰胺酸溶液与脱水剂即醋酸酐、丙酸酐、三氟醋酸酐等酸酐和脱水闭环催化剂即三乙胺、吡啶、三甲基吡啶(collidine)等三级胺一起,在20℃~150℃的温度下进行酰亚胺化反应而获得。
也可以使用大量的不良溶剂(poor solvent)(甲醇、乙醇、异丙醇等醇系溶剂或二醇系溶剂),使聚酰胺酸自聚酰胺酸溶液中析出,并使所析出的聚酰胺酸在甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)等溶剂中,与和上述相 同的脱水剂以及脱水闭环催化剂一起在20℃~150℃的温度下进行酰亚胺化反应而获得。
在所述酰亚胺化反应中,脱水剂与脱水闭环催化剂的比例优选为0.1~10(摩尔比)。相对于所使用的四羧酸二酐中所含有的酸二酐的总摩尔量,脱水剂与脱水闭环催化剂的合计使用量优选为1.5倍~10倍摩尔。通过调整该化学酰亚胺化的脱水剂、催化剂量、反应温度以及反应时间,可以控制酰亚胺化的程度,获得部分聚酰亚胺。
所获得的聚酰亚胺可以与溶剂分离,然后和改良剂一起再次溶解于后述溶剂中而用作液晶配向剂,其中所述改良剂是将所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物与选自所述杂环化合物中的至少一种组合而成的,或者,也可以不与溶剂分离而添加所述改良剂,用作液晶配向剂。
另外,如上所述,本发明的四羧酸二酐中使用的酸二酐的一部分可以替换为有机二羧酸。如果使用有机二羧酸和四羧酸二酐来制造本发明的聚酰胺酸,那么可以获得聚酰胺酸-聚酰胺共聚物。在这里,有机二羧酸相对于四羧酸二酐的比例只要在不损及本发明效果的范围内即可,其基准优选10mol%或者10mol%以下。
另外,可以通过对所述聚酰胺酸-聚酰胺共聚物进行化学酰亚胺化而制造聚酰胺酰亚胺。
接着,对本发明的液晶配向剂进行说明。本发明的液晶配向剂是含有烯基取代纳迪克酰亚胺化合物、具有自由基聚合性不饱和双键的化合物、以及聚酰胺酸或者其衍生物的组成物。从粘度等物性的调整、使用的容易性、步骤的简化等观点来考虑,本发明的液晶配向剂可以进一步含有溶剂,也可以进一步含有普通的液晶配向剂中所含有的各种添加剂。
从使液晶显示元件的电特性长期稳定的观点来考虑,本发明的液晶配向剂中的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物的比例以相对于液晶配向剂中的聚酰胺酸或者其衍生物的重量比计,优选0.01~1.00,更加优选0.01~0.70,再更加优选0.01~0.50。
从使液晶显示元件的电特性长期稳定的观点来考虑,具有自由基聚合性不饱和双键的化合物在本发明的液晶配向剂中的比例以相对于聚酰胺酸或者其衍生物的重量比计,优选0.01~1.00,更加优选0.01~0.70,再更加优选0.01~0.50。
从降低液晶显示元件的离子密度、抑制离子密度的随时间增加、以及抑制残像的观点来考虑,具有自由基聚合性不饱和双键的化合物相对于烯基取代纳迪克酰亚胺化合物的比例以重量比计,优选0.1~10,更加优选0.5~5。
本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸或者其衍生物的含有率,可以根据 将液晶配向剂涂布在基板上的涂布方法而适当地选择。例如,用于普通液晶显示元件的制造步骤中的印刷机(包括胶版印刷机(offset printer)和喷墨印刷机(inkjet printer)。以下有时简称为“印刷机”)所使用的液晶配向剂中的聚酰胺酸或者其衍生物的含有率,优选的是以总量计为0.5wt%~30wt%,更加优选的是以总量计为1wt%~15wt%,但要考虑与液晶配向剂的粘度的关系而适当地调整。
本发明中使用的溶剂广泛地包括聚酰胺酸、可溶性聚酰亚胺以及聚酰胺酰亚胺等高分子成分的制造步骤或用途中通常使用的溶剂,是根据使用目的而适当选择的。溶剂优选的是,含有1)对于聚酰胺酸或可溶性聚酰亚胺来说为易溶性的非质子性极性有机溶剂、以及2)改变表面张力以改善涂布性等的溶剂的混合溶剂。以下例示这些溶剂。
1)对于聚酰胺酸或可溶性聚酰亚胺来说为良溶剂的非质子性极性有机溶剂(以下称为非质子性极性有机溶剂):例如N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑烷酮(dimethyl imidazol idinone)、N-甲基己内酰胺(N-methylcaprolactam)、N-甲基丙酰胺(N-methyl propionamide)、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide)、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二乙基乙酰胺、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)以及γ-戊内酯(γ-valerolactone)。这些溶剂中,优选N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑烷酮、γ-丁内酯以及γ-戊内酯。
2)改变表面张力以改善涂布性等的溶剂(以下称为其他溶剂):例如乳酸烷基酯、3-甲基-3-甲氧基丁醇、萘满(tetra lin)、异佛尔酮(i sophorone)、乙二醇单丁醚等乙二醇单烷基醚、二乙二醇单乙醚等二乙二醇单烷基醚、乙二醇单烷基醚或者苯醚乙酸酯、三乙二醇单烷基醚、丙二醇单丁醚等丙二醇单烷基醚、丙二酸二乙酯(diethyl malonate)等丙二酸二烷基酯、二丙二醇单甲醚等二丙二醇单烷基醚、它们的乙酸酯类等酯化合物。这些溶剂中,优选乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、以及二丙二醇单甲醚。
非质子性极性溶剂和其他溶剂的种类以及比例,可以考虑液晶配向剂的印刷性、涂布性、溶解性和保存稳定性等而适当地设定。与其他溶剂相比,非质子性极性溶剂的溶解性和保存稳定性相对优异,而其他溶剂的印刷性和涂布性优异。
如上文所述,本发明的液晶配向剂也可以含有各种添加剂。各种添加剂可以根据各自的目的而选择使用聚酰胺酸或者其衍生物以外的高分子化合物、或者低分子化合物。
例如,也可以将在有机溶剂中为可溶性的聚合物作为添加剂,通过添加这些添加剂,可以控制所形成的液晶配向膜的电特性或者配向性。这种 聚合物的例子可以列举聚酰胺、聚氨基甲酸乙酯(polyurethane)、聚脲(Polyurea)、聚酯、聚环氧化物(polyepoxide)、聚酯多元醇(polyesterpolyol)、硅酮改性聚氨基甲酸乙酯以及硅酮改性聚酯。
另外,对于低分子化合物添加剂,例如,1)当希望提高涂布性时可以遵照该目的而使用界面活性剂,2)当必须提高防静电性时可以使用防静电剂,3)当希望提高与基板的密着性或者耐摩擦性时可以使用硅烷偶合剂或者钛系偶合剂,另外,4)当在低温下进行酰亚胺化时可以使用酰亚胺化催化剂。
所述硅烷偶合剂的例子可以列举:乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基三甲氧基硅烷、对氨基苯基三甲氧基硅烷、对氨基苯基三乙氧基硅烷、间氨基苯基三甲氧基硅烷、间氨基苯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、N-(1,3-二甲基亚丁基)-3-(三乙氧基硅烷基)-1-丙胺、N,N′-双[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]乙二胺等。
所述酰亚胺化催化剂的例子优选添加:三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺等脂肪族胺类;N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、甲基取代苯胺、羟基取代苯胺等芳香族胺类;吡啶、甲基取代吡啶、羟基取代吡啶、喹啉、甲基取代喹啉、羟基取代喹啉、异喹啉、甲基取代异喹啉、羟基取代异喹啉、咪唑(imidazole)、甲基取代咪唑、羟基取代咪唑等环式胺类等催化剂。特别可以列举N,N-二甲基苯胺、邻羟基苯胺、间羟基苯胺、对羟基苯胺、邻羟基吡啶、间羟基吡啶、对羟基吡啶、异喹啉等。
硅烷偶合剂的添加量通常以相对于聚酰胺酸或者其衍生物的重量比计为0~0.10,优选0.001~0.03。
酰亚胺化催化剂的添加量通常相对于聚酰胺酸或者其衍生物的羰基为0.01~5当量,优选0.05~3当量。
其他添加剂的添加量根据用途而不同,通常以相对于聚酰胺酸或者其衍生物的重量比计为0~0.30,优选0.001~0.10。
本发明的液晶配向剂的其他优选形态为含有两种或两种以上聚酰胺酸的组成物。例如可以列举含有第1聚酰胺酸和第2聚酰胺酸的液晶配向剂,其中所述第1聚酰胺酸是四羧酸二酐以及二胺均不使用具有侧链基团的化合物而获得的,第2聚酰胺酸是四羧酸二酐以及二胺的一方或者两方使用具有侧链基团的化合物而获得的。更具体来说,所述聚酰胺酸中的一种,是 使至少一种芳香族四羧酸二酐(优选所述化合物(1)~化合物(18))以及至少一种芳香族以外的四羧酸二酐(优选所述化合物(19)~化合物(67))的一方或者两方,与至少一种非侧链型二胺(优选化合物(I)~化合物(VII))反应而获得的聚酰胺酸或者其衍生物(以下有时称为“聚酰胺酸I”),另一种聚酰胺酸是所述芳香族四羧酸二酐以及芳香族以外的四羧酸二酐的一方或者两方,与至少一种侧链型二胺(优选化合物(VIII)~化合物(XII))、或者至少一种所述侧链型二胺和至少一种非侧链型二胺的混合物反应而获得的聚酰胺酸或者其衍生物(以下有时称为“聚酰胺酸II”)。
本发明的含有聚酰胺酸I以及聚酰胺酸II的组成物,是通过混合所述聚酰胺酸I和聚酰胺酸II而制备的。所混合的聚酰胺酸I与聚酰胺酸II的重量比优选I/II=99/1~50/50,更优选I/II=95/5~80/20。该重量比只要根据所需要的预倾角来适当地调整即可,如果增加聚酰胺酸II的比例,则可以增大预倾角。
另外,本发明的液晶配向剂可以仅含有聚酰胺酸I和聚酰胺酸II,也可以进一步含有聚酰胺酸I和聚酰胺酸II以外的聚酰胺酸或者其衍生物。
另一方面,所述聚酰胺酸II具有对含有如下液晶配向膜的液晶显示元件赋予合适的预倾角的效果,所述液晶配向膜是使用含有所述聚酰胺酸II的液晶配向剂而形成的。合成聚酰胺酸II时也可以并用具有侧链的二胺以外的二胺。可以并用的二胺的例子可以列举所述的化合物(I)~化合物(VII)、芴系二胺以及硅氧烷系二胺。
通过组合(掺合)所述聚酰胺酸I和聚酰胺酸II,可以赋予作为本发明液晶配向剂的优异特性。具体来说,可以通过对于作为聚酰胺酸的原料的二胺,适当地选择所使用的二胺的种类和其组合,来对使用本发明的组成物所形成的液晶配向膜赋予更加良好的长期可靠性和合适的预倾角。
本发明的液晶配向膜例如可以通过以下的方式来形成:将本发明的液晶配向剂涂布在液晶显示元件用基板、或者氟化钙或硅等的测定用基板上,然后将该液晶配向剂的膜加热到例如150℃~400℃、优选180℃~280℃。在这里,液晶配向膜的膜厚优选10nm~300nm,更加优选30nm~150nm。另外,液晶配向膜优选经摩擦处理。
所述液晶配向膜的膜厚可以根据液晶配向剂的粘度或者液晶配向剂的涂布方法来调整。另外,液晶配向膜的膜厚可以利用轮廓仪(profilometer)或者偏振光椭圆率测量仪(ellipsometer)等众所周知的膜厚测定装置来测定。另外,液晶配向膜中的成分可以根据需要而进行水解等的处理,并利用IR或者MS等普通的分析方法来进行分析。
本发明的液晶显示元件包含:1)对向配置着的一对基板、2)在所述一对基板各自的相对向的面上形成的本发明的液晶配向膜、以及3)夹在所 述一对基板间的液晶层。
所述对向配置着的一对附有电极的基板优选透明基板(例如玻璃基板)。
在所述一对基板的至少一片或者两片基板的表面上,与液晶显示元件的形态相对应地设置着电极。所述电极只要是在基板的一个面上形成的电极,则没有特别的限定。这样的电极例如可以列举氧化铟锡(Indium TinOxides,ITO)或者金属的蒸镀膜等。电极既可以形成在基板的整个表面上,也可以形成为例如经图案化的特定形状。没有设置电极的基板是在基板表面上形成本发明的液晶配向膜,而设置着电极的基板是在电极上形成本发明的液晶配向膜。关于本发明的液晶配向膜的形成,是如上文中所述。
所述夹在一对基板间的液晶层含有液晶组成物。在这里,液晶组成物并没有特别的限制,可以根据驱动模式,来使用介电常数各向异性(dielectri cconstant anisotropy)为正的液晶组成物以及介电常数各向异性为负的液晶组成物中的任意组成物。
介电常数各向异性为正的优选液晶组成物的例子,公开在日本专利第3086228号公报、日本专利第2635435号公报、日本专利特表平5-501735号公报、日本专利特开平8-157826号公报、日本专利特开平8-231960号公报、日本专利特开平9-241644号公报(EP885272A1)、日本专利特开平9-302346号公报(EP806466A1)、日本专利特开平8-199168号公报(EP722998A1)、日本专利特开平9-235552号公报日本专利特开平9-255956号公报、日本专利特开平9-241643号公报(EP885271A1)、日本专利特开平10-204016号公报(EP844229A1)、日本专利特开平10-204436号公报、日本专利特开平10-231482号公报、日本专利特开2000-087040号公报和日本专利特开2001-48822号公报等中。
VA型液晶显示元件中使用的液晶组成物,可以是介电常数各向异性为负的各种液晶组成物。优选液晶组成物的例子公开在日本专利特开昭57-114532号公报、日本专利特开平2-4725号公报、日本专利特开平4-224885号公报、日本专利特开平8-40953号公报、日本专利特开平8-104869号公报、日本专利特开平10-168076号公报、日本专利特开平10-168453号公报、日本专利特开平10-236989号公报、日本专利特开平10-236990号公报、日本专利特开平10-236992号公报、日本专利特开平10-236993号公报、日本专利特开平10-236994号公报、日本专利特开平10-237000号公报、日本专利特开平10-237004号公报、日本专利特开平10-237024号公报、日本专利特开平10-237035号公报、日本专利特开平10-237075号公报、日本专利特开平10-237076号公报、日本专利特开平10-237448号公报(EP967261A1)、日本专利特开平10-287874号公报、日 本专利特开平10-287875号公报、日本专利特开平10-291945号公报、日本专利特开平11-029581号公报、日本专利特开平11-080049号公报、日本专利特开2000-256307号公报、日本专利特开2001-019965号公报、日本专利特开2001-072626号公报和日本专利特开2001-192657号公报等中。
在所述介电常数各向异性为正或者负的液晶组成物中,也可以添加一种或者一种以上的光学活性化合物而使用。
本发明的液晶显示元件当然可以含有其他构件。例如,在使用薄膜晶体管的彩色显示的TFT型液晶元件中,可以在第1透明基板上形成薄膜晶体管、绝缘膜、保护膜、信号电极和像素电极等,且在第2透明基板上具有将像素区域以外的光遮蔽的黑色矩阵(black matrix)、彩色滤光片、平坦化膜和像素电极等。
另外,在VA型液晶显示元件、特别是MVA型液晶显示元件中,在第1透明基板上形成有被称为畴(domain)的微小突起物。另外,也可以形成用来调整基板间的液晶单元间隙(cellgap)的间隔物(spacer)。
本发明的液晶显示元件是用任意方法制作的,例如是用包括以下步骤的方法制作的:1)在所述两片透明基板上涂布液晶配向剂;2)对所涂布的液晶配向剂进行干燥,3)对经干燥的液晶配向剂进行必要的加热处理以使其进行脱水、闭环反应;4)对所获得的配向膜进行配向处理;以及5)保有特定间隙而将两片基板相贴合之后在基板间的间隙中封入液晶,或者在一片基板上滴落液晶之后与另一片基板相贴合。
所述涂布液晶配向剂的步骤中的涂布方法通常已知旋转器法、印刷法、浸渍法(dipping method)、落滴法(falling-drop method)、喷墨法等。这些方法在本发明中也可以使用。
另外,所述干燥步骤和实施脱水反应所必需的加热处理的步骤的方法,通常已知在烘箱(oven)或者红外炉中进行加热处理的方法、在热板(hotplate)上进行加热处理的方法等。这些方法在本发明中也可以使用。干燥步骤优选的是,在溶剂可蒸发的范围内的较低温度(50℃~140℃)下实施。加热处理的步骤通常优选的是在150℃~300℃左右的温度下进行。
对于IPS型液晶显示元件、OCB型液晶显示元件、TN型液晶显示元件和STN型液晶显示元件来说,对液晶配向膜的配向处理通常是进行摩擦处理。VA型液晶显示元件大多不进行摩擦处理,但也可以进行摩擦处理。
接着,在一片基板上涂布粘着剂并进行贴合,在真空中注入液晶。在落滴注入法的情况下,在贴合之前将液晶滴落到基板上,然后贴合另一片基板。利用热或者紫外线使贴合所使用的粘着剂硬化,从而制作出本发明的液晶显示元件。
本发明的液晶显示元件上,可以安装偏光板(偏光膜)、波长板、光散 射膜、驱动电路等。
[实施例]
以下,通过实施例来说明本发明,但是本发明并不限定于这些实施例。实施例中使用的化合物如下。
<四羧酸二酐>
化合物(1):均苯四甲酸二酐
化合物(19):1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐
化合物(23):1,2,3,4-丁烷四甲酸二酐
<二胺>
化合物(V-1):4,4′-二氨基二苯基甲烷
化合物(V-7):1,2-双(4-氨基苯基)乙烷
化合物(VII-2):1,3-双(4-(4-氨基苄基)苯基)丙烷
化合物(XI-6-1):1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-4-[(4-庚基环己基)乙基]环己烷
化合物(XI-4-1):1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基-4-(反式-4-正戊基环己基)环己烷
化合物(XI-6-2):1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-4-[(4-乙基环己基)乙基]环己烷
化合物(XI-2-1):1,1-双[4-(4-氨基苯基)甲基苯基]-4-正戊基环己烷
<烯基取代纳迪克酰亚胺化合物>
化合物(Ina-1):双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷
<具有自由基聚合性不饱和双键的化合物>
EBA:双丙烯酸乙二酯
NEBA:N,N′-亚乙基双丙烯酰胺
HEA:N,N′-二羟基亚乙基双丙烯酰胺
MHA:4,4′-亚甲基双(N,N-二羟基亚乙基丙烯酸酯苯胺)
<溶剂>
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
GBL:γ-丁内酯
BC:丁基溶纤剂(乙二醇单丁醚)
[合成例1](聚酰胺酸的合成)
在具备温度计、搅拌机、原料添加口和氮气导入口的100mL四口烧瓶中,添加化合物(V-1)(2.91g)、脱水NMP(54g)和GBL(15g),在干燥氮气流下进行搅拌溶解。接着,添加化合物(19)(1.01g)和化合物(1)(2.08g),在室温环境下反应30小时。当反应过程中反应温度上升时,将反应温度抑制在约70℃或70℃以下而进行反应。然后在所获得的溶液中添加BC(25g),制备出浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)。所获得的聚酰胺酸的重量平均分子量为57,000。
聚酰胺酸的重量平均分子量是通过以下方式求出的:使用磷酸-DMF混合溶液(以重量比计,磷酸/DMF=0.6/100)对所获得的聚酰胺酸进行稀释,以使聚酰胺酸浓度达到约1wt%,然后使用2695分离模块和2414差示折射计(Waters制造),将上述混合溶液作为展开剂并使用GPC法进行测定,再进行聚苯乙烯换算。另外,管柱是使用HSPgel RT MB-M(Waters制造),在管柱温度为40℃、流速为0.35mL/min的条件下进行测定。
[合成例2~合成例8]
除了如表1所示那样变更四羧酸二酐和二胺以外,以合成例1作为基准而制备出聚酰胺酸溶液(PA2)~聚酰胺酸溶液(PA8)。包括合成例1,将原料的调配比例和所获得的聚酰胺酸的重量平均分子量总结于表1。
<表1>
(注)PA酸是指聚酰胺酸,4CA是指四羧酸。
[实施例1](液晶显示元件的制作)
以8/2的重量比将合成例1中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)和合成例2中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA2)混合。接着在所获得的混合物中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而各自为10重量份的比例,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即MHA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂来制作液晶显示元件,制作方法如下。
用旋转器将液晶配向剂涂布在两片附有ITO电极的玻璃基板上,形成膜厚为70nm的膜。进行涂膜之后,在80℃下加热干燥约5分钟,然后在210℃下进行20分钟加热处理,接着进行摩擦处理,形成液晶配向膜。在超纯水中对所述基板进行5分钟超声波清洗之后,在烘箱中在120℃下干燥30分钟。
在这些玻璃基板的其中一片上散布7μm的间隙材料(gapmaterial),并以形成了液晶配向膜的面为内侧来对向配置另一片玻璃基板,以使摩擦方向为反平行(antiparallel)。然后,用环氧硬化剂来密封液晶配向膜的周围,制作间隙为7μm的反平行液晶单元(antiparallel cell)。在这个液晶单元中注入如下所示的液晶组成物,接着使用光硬化剂来密封液晶组成物用的注入口。然后,在110℃下进行30分钟加热处理,制作出液晶显示元件。
<液晶组成物>
[实施例2]
以8/2的重量比将合成例1中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)和合成例3中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA3)混合。接着在所获得的混合物中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而各自为10重量份的比例,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即HEA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例3]
以8/2的重量比将合成例1中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)和合成例2中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA2)混合。接着在所获得的混合物中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而各自为10重量份的比例,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(I na-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即NEBA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例4]
以8/2的重量比将合成例1中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)和合成例2中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA2)混合。接着在所获得的混合物中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而各自为10重量份的比例,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即MHA,使由这些化合物组成的改良剂的总量为20重量份。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,将聚酰胺酸相对于溶液整体而稀释为4wt%,制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例5]
在合成例4中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA4)中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而各自为10重量份的比例,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即MHA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例6]
在合成例4中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA4)中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而各自为10重量份的比例,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即EBA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例7]
以8/2的重量比将合成例1中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)和合成例6中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA6)混合。接着在所获得的混合物中,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即HEA,其中相对于每100重量份聚酰胺酸,添加20重量份的化合物(Ina-1),且添加5重量份的HEA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,将聚酰胺酸相对于溶液整体而稀释为4wt%,制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例8]
以8/2的重量比将合成例5中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA5)和合成例6中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA6)混合。接着在所获得的混合物中,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即HEA,其中相对于每100重量份聚酰胺酸,添加20重量份的化合物(Ina-1),且添加5重量份的HEA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,将聚酰胺酸相对于溶液整体而稀释为4wt%,制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例9]
以8/2的重量比将合成例5中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA5)和合成例7中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA7)混合。接着在所获得的混合物中,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即HEA,其中相对于每100重量 份聚酰胺酸,添加30重量份的化合物(Ina-1),且添加20重量份的HEA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,将聚酰胺酸相对于溶液整体而稀释为4wt%,制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例10]
以8/2的重量比将合成例5中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA5)和合成例7中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA7)混合。接着在所获得的混合物中,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即HEA,其中相对于每100重量份聚酰胺酸,添加20重量份的化合物(Ina-1),且添加10重量份的HEA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,将聚酰胺酸相对于溶液整体而稀释为4wt%,制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[实施例11]
在合成例8中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA8)中,分别添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即HEA,其中相对于每100重量份聚酰胺酸,添加20重量份的化合物(Ina-1),且添加10重量份的HEA。然后,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,将聚酰胺酸相对于溶液整体而稀释为4wt%,制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[比较例1]
以8/2的重量比将合成例1中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)和合成例2中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA2)混合。接着在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[比较例2]
以8/2的重量比将合成例1中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA1)和合成例2中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA2)混合。接着在所获得的混合物中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而为10重量份的比例,添加具有自由基聚合性不饱和双键的化合物即MHA。然后在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[比较例3]
在合成例4中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA4)中,添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[比较例4]
在合成例4中制备的浓度为6wt%的聚酰胺酸溶液(PA4)中,以相对于每100重量份聚酰胺酸而为10重量份的比例,添加烯基取代纳迪克酰亚胺化合物即化合物(Ina-1)。然后在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂进行稀释,制成聚酰胺酸浓度为4wt%的液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,与实施例1同样地制作出液晶显示元件。
[试验例1~试验例15](电特性的评价)
对实施例1~实施例11和比较例1~比较例4中制作的液晶显示元件测定离子密度(电特性的长期可靠性),并使用无闪烁(flickerfree)法来测定残留DC,测定方式如下。
1)离子密度的测定
使用Toyo Technica制造的液晶物性评价装置6254型来进行离子密度的测定。测定单位是微微库伦(pico coulomb,pC)。测定条件为:波形为三角波,频率为0.01Hz,电压为±10V,测定温度是设定为60℃。测定值越小,则可以说电特性越为良好。将结果示于表2中。
2)离子密度的保持特性的测定
对所制作的液晶显示元件随时间求出离子密度,并评价离子密度的保持特性。保持特性的试验方法是采用如下方法:将液晶显示元件放置在温度为60℃的环境中,在放置过程中随时间取出液晶显示元件并测定离子密度。离子密度的增加量越小(例如,如果在所述条件下放置500小时后的离子密度的增加量为100pC或100pC以下),则可以说离子密度的保持特性越为良好,另外可以说电特性的长期可靠性越为良好。将放置245小时后和500小时后的资料示于表2中。
3)利用无闪烁法进行的残留DC测定
使用横河电机股份有限公司制造的FG-110,将3V的直流电压与30Hz、1.64V的矩形波重叠,施加30分钟。从施加刚结束后起测定闪烁消除电压30分钟。表中记录了施加结束后5分钟后的闪烁消除电压。另外,测定温度是设定为25℃。测定值越接近0,则可以说电特性越为良好。将结果示于表2中。
<表2>
如表2所示,在聚酰胺酸中混合将烯基取代纳迪克酰亚胺化合物和具有自由基聚合性不饱和双键的化合物组合而成的改良剂来制备液晶配向剂时,使用由该液晶配向剂所得的液晶配向膜的液晶显示元件,可见抑制离子密度随时间增大的效果,残像特性也得到了显着的改善。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。