具体实施方式
本发明的液晶配向剂含有聚酰胺酸或其衍生物、和平均官能基数大于1的具有环氧基的环氧化合物。聚酰胺酸或其衍生物可以采用一种,也可以采用两种以上。所述聚酰胺酸或其衍生物的含量优选在液晶配向剂中占0.1重量%~50重量%,更优选1重量%~30重量%。另外,所述环氧化合物的含量相对于所述聚酰胺酸或其衍生物100重量份,优选0.1重量份~100重量份,更优选0.5重量份~80重量份。
所述聚酰胺酸或其衍生物是二胺与四羧酸二酐的反应产物。所述所谓聚酰胺酸衍生物是一种如下的成分:在制成下述液晶配向剂时,此聚酰胺酸衍生物为溶解在溶剂中的形态,并且将此液晶配向剂制成下述液晶配向膜时,可以形成以聚酰亚胺作为主要成分的液晶配向膜。这种聚酰胺酸衍生物例如可以列举可溶性聚酰亚胺、聚酰胺酸酯以及聚酰胺酸酰胺等,更具体而言,包括:1)聚酰胺酸的全部氨基和羧基进行脱水闭环反应而成的聚酰亚胺;2)聚酰胺酸的部分氨基和羧基进行脱水闭环反应而成的部分聚酰亚胺;3)聚酰胺酸的羧基转化成酯而成的聚酰胺酸酯;4)将四羧酸二酐化合物中所含的二酐的一部分置换成有机二羧酸并进行反应而成的聚酰胺酸-聚酰胺共聚物;进一步5)使此聚酰胺酸-聚酰胺共聚物的一部分或者全部进行脱水闭环反应而成的聚酰胺酰亚胺。
所述聚酰胺酸或其衍生物中,所述四羧酸二酐与二胺以摩尔比计优选0.8:1.2~1.2:0.8,更优选0.9:1.1~1.1:0.9。
所述二胺可以采用一种,也可以采用两种以上,并且所述二胺包括下述通式(I)所表示的二胺。此通式(I)所表示的二胺可以采用一种,也可以采用两种以上。所述二胺中,所述通式(I)所表示的二胺优选0.5摩尔%~100摩尔%,更优选1摩尔%~100摩尔%。
所述通式(I)中,X1及X2分别表示-O-或-CH2-,Y1表示-H、下述结构式(II-1)、通式(II-2)或者通式(II-3),Z1表示可以具有甲基的碳数为1~12的亚烷基、下述通式(III-1)或通式(III-2)所表示的4-取代-1,1-亚环己基,m、n及p分别表示0或者1。
但是,所述通式(I)中,m+n+p为0、1或者3,当m+n+p为0时,Y1表示通式(II-1)、通式(II-2)或者通式(II-3);当m+n+p为1时,m及n表示0,且X2表示-O-,X2所键结的氨基苯基的氨基是键结在X2的间位;当m+n+p为3时,X1及X2分别表示-O-或-CH2-,Y1表示-H,且Z1表示可以具有甲基的碳数为1~12的亚烷基、或者通式(III-1)或通式(III-2)所表示的4-取代-1,1-亚环己基。
所述通式(I)所表示的二胺,例如是m+n+p为3,X1及X2分别表示-O-或-CH2-,Y1表示-H,且Z1表示所述通式(III-1)或通式(III-2)所表示的4-取代-1,1-亚环己基的A型二胺。A型二胺主要可以应用于TN型液晶显示元件。
所述A型二胺例如可以列举下述结构式A1以及A2所表示的二胺。
另外,所述通式(I)所表示的二胺,例如是m+n+p为3,X1及X2分别表示-O-或-CH2-,Y1表示-H,且Z1表示可以具有甲基的碳数为1~12的亚烷基的B型二胺。B型二胺主要可以应用于IPS、VA型液晶显示元件。
所述B型二胺优选X1及X2分别表示-CH2-,且Z1表示可以具有甲基的碳数为1~10的亚烷基的二胺,这种B型二胺例如可以列举下述结构式B1所表示的二胺。
另外,所述通式(I)所表示的二胺,例如是m+n+p为0,且Y1表示所述通式(II-1)、通式(II-2)或者通式(II-3)的二胺的C型二胺。C型二胺主要可以应用于VA型液晶显示元件。
所述C型二胺优选所述通式(II-2)及通式(II-3)中的Y2及Y3分别表示碳数为1~20的烷基的二胺。这种C型二胺例如可以列举下述结构式C1~结构式C4所表示的二胺。
另外,所述通式(I)所表示的二胺,例如是m+n+p为1,m及n为0,且X2表示-O-,X2所键结的氨基苯基的氨基键结在X2的间位的D型二胺。D型二胺主要可以应用于IPS型液晶显示元件。所述D型二胺例如可以列举下述结构式D1以及结构式D2所表示的二胺。
所述二胺可以进一步包括所述通式(I)所表示的二胺以外的其他二胺。这种其他二胺例如可以列举下述通式(IV)~通式(X)所表示的直链型二胺。直链型二胺可以采用一种,也可以采用两种以上。
通式(IV)中,A1表示-(CH2)m-。此处,m表示1~12的整数。另外,通式(VI)以及通式(VIII)中,A1独立地表示单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-、-S-(CH2)m-S-。此处,m表示1~12的整数。
另外,通式(IX)中,A2独立地表示-S-、-CO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-或者碳数为1~3的亚烷基。
另外,通式(X)中,A1独立地表示-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CF3)2-、-O-(CH2)m-O-、-S-(CH2)m-S-。此处,m表示1~12的整数。另外,通式(X)中,A2表示单键、-O-、-S-、-CO-、、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-或者碳数为1~3的亚烷基。
另外,通式(V)~(X)中的环己环或者苯环上所键结的氢,可以独立地被-F、-Cl、-CH3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2或者4-羟基苄基取代。
通式(IV)所表示的直链型二胺例如可以列举结构式(IV-1)~结构式(IV-3)所表示的二胺。
通式(V)所表示的直链型二胺例如可以列举结构式(V-1)以及结构式(V-2)所表示的二胺。
通式(VI)所表示的直链型二胺例如可以列举结构式(VI-1)~结构式(VI-3)所表示的二胺。
通式(VII)所表示的直链型二胺例如可以列举结构式(VII-1)~结构式(VII-14)所表示的二胺。
通式(VIII)所表示的直链型二胺例如可以列举结构式(VIII-1)~结构式(VIII-31)所表示的二胺。
通式(IX)所表示的直链型二胺例如可以列举结构式(IX-1)~结构式(IX-6)所表示的二胺。
通式(X)所表示的直链型二胺例如可以列举结构式(X-1)~结构式(X-6)所表示的二胺。
这些直链型二胺中,更优选的直链型二胺可以列举结构式(VII-1)~结构式(VII-5)、结构式(VIII-1)~结构式(VIII-13)、结构式(VIII-24)、结构式(VIII-25)、结构式(VIII-29)、结构式(VIII-31)、结构式(IX-1)、结构式(IX-2)、结构式(IX-6)以及结构式(X-1)所表示的二胺,进一步优选的直链型二胺可以列举结构式(VII-1)、结构式(VII-2)、结构式(VIII-1)~结构式(VIII-13)、结构式(VIII-29)以及结构式(VIII-31)所表示的二胺。
就制成液晶显示元件时可以获得合适的配向性的观点而言,在TN以及IPS型液晶显示元件中,所述二胺中的所述直链型二胺的摩尔比优选1%~90%,更优选5%~80%。
在VA型液晶显示元件、OCB型液晶显示元件、STN型液晶显示元件等需要大的预倾角的用途中,所述二胺优选包括具有侧链结构的二胺,所以所述通式(I)所表示的二胺以外的二胺可以使用这种具有侧链结构的二胺。这种具有侧链结构的二胺例如可以列举下述通式(XI)~通式(XV)所表示的侧链型二胺。侧链型二胺可以采用一种,也可以采用两种以上。
通式(XI)中,A3表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、或者-(CH2)m-。此处,m表示1~6的整数。R7表示具有甾体(steroid)骨架的基团,以下述通式(XVI)所表示的基团或者碳数为1~30的烷基。此烷基中的任意-CH2-可以独立地被置换为-CF2-、-CHF-、-O-、-CH=CH-或者-C≡C-,-CH3可以独立地被置换为-CH2F、-CHF2或者-CF3。其中,此烷基中的-O-不相邻。
通式(XVI)中,A4与A5分别独立地表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-或者碳数为1~20的亚烷基。R8与R9分别独立地表示-F或-CH3。环S表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,3-二恶烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、萘-1,5-二基、萘-2,7-二基或者蒽-9,10-二基。R10表示-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-CN、-OCH2F、-OCHF2或者-OCF3。另外,a与b分别独立地表示0~4的整数,当a或b为2~4时,相邻的A4或相邻的A5为不同的基团;c、d与e分别独立地表示0~3的整数,当e为2或者3时,多个环S可以是相同的基团,也可以是不同的基团。f与g分别独立地表示0~2的整数,而且c+d+e≧1。
其中,当通式(XI)中的m为1时,排除通式(XVI)中的c、d及e分别为1的情况,或者排除A4及A5分别为单键或者碳数为2的亚烷基的情况。
通式(XII)中,形成甾体骨架的碳上所键结的氢可以独立地被-CH3取代。通式(XII)以及通式(XIII)中,R11分别独立地表示-H或者-CH3,R12表示-H或者碳数为1~20的烷基或烯基。A6分别独立地表示单键、-C(=O)-或者-CH2-。通式(XIII)中,R13及R14分别独立地表示-H、碳数为1~20的烷基或者苯基。
通式(XIV)中,R15表示-H或者碳数为1~30的烷基。此烷基中,碳数为2~30的烷基的任意-CH2-可以独立地被置换为-O-、-CH=CH-或者-C≡C-。但是,此烷基中的-O-不相邻。通式(XIV)以及通式(XV)中,A7独立地表示-O-或者碳数为1~6的亚烷基。通式(XIV)中,A8表示单键或者碳数为1~3的亚烷基。环T表示1,4-亚苯基或者1,4-亚环己基。h表示0或者1。通式(XV)中,R16表示碳数为6~22的烷基R17表示-H或者碳数为1~22的烷基但是,通式(XIV)中,当h为0时R15为-H,当h为1时,排除A8为单键的情况,或者R15为-H。
所述通式(XI)所表示的侧链型二胺中,键结在苯环的碳上的两个氨基的键结位置关系优选间位或者对位。两个氨基的键结位置关系更优选如下:当“R7-A3-”的键结位置为1位时,所述两个氨基键结在3位和5位,或者2位和5位。
所述通式(XI)所表示的二胺例如可以列举下述通式(XI-1)~通式(XI-9)所表示的二胺。
所述通式(XI-1)、通式(XI-2)、通式(XI-5)以及通式(XI-6)中,R18优选碳数为1~30的烷基或者碳数为1~30的烷氧基,更优选碳数为3~30的烷基或者碳数为3~30的烷氧基,更优选碳数为5~25的烷基或者碳数为5~25的烷氧基。另外,所述通式(XI-3)、通式(XI-4)以及通式(XI-7)~通式(XI-9)中,R19优选碳数为1~30的烷基或者碳数为1~30的烷氧基,更优选碳数为3~25的烷基或者碳数为3~25的烷氧基。
另外,所述通式(XI)所表示的侧链型二胺例如可以列举下述通式(XI-10)~通式(XI-15)所表示的二胺。
所述通式(XI-10)~通式(XI-13)中,R20优选碳数为4~30的烷基,更优选碳数为6~25的烷基。所述通式(XI-14)以及通式(XI-15)中,R21优选碳数为6~30的烷基,更优选碳数为8~25的烷基。
另外,所述通式(XI)所表示的侧链型二胺例如可以列举下述通式(XI-16)~通式(XI-36)所表示的二胺。
所述通式(XI-16)、通式(XI-17)、通式(XI-20)、通式(XI-22)、通式(XI-23)、通式(XI-26)、通式(XI-28)、通式(XI-29)、通式(XI-34)以及通式(XI-35)中,R22优选碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的烷氧基,更优选碳数为3~25的烷基或者碳数为3~25的烷氧基。所述通式(XI-18)、通式(XI-19)、通式(XI-21)、通式(XI-24)、通式(XI-25)、通式(XI-27)、通式(XI-30)~通式(XI-33)以及通式(XI-36)中,R23优选-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的烷氧基、-CN、-OCH2F、-OCHF2或者-OCF3,更优选碳数为3~25的烷基或者碳数为3~25的烷氧基。所述通式(XI-31)以及通式(XI-32)中,A9表示碳数为1~20的亚烷基。
另外,所述通式(XI)所表示的侧链型二胺例如可以列举下述结构式(XI-37)~通式(XI-46)所表示的二胺。
所述通式(XI)所表示的侧链型二胺优选通式(XI-1)~通式(XI-9)所表示的二胺,更优选通式(XI-2)或者通式(XI-4)所表示的二胺。
所述通式(XII)所表示的侧链型二胺,优选两个“NH2-Ph-A6-O-”中的一个键结在甾核(steroid nucleus)的3位,另一个键结在甾核的6位。另外,分别键结在两个苯基上的两个氨基优选键结在A6的间位或者对位。
所述通式(XII)所表示的侧链型二胺例如可以列举下述结构式(XII-1)~结构式(XII-4)所表示的二胺。
所述通式(XIII)所表示的侧链型二胺,优选两个“NH2-(R14-)Ph-A6-O-”分别键结在苯基的碳上,并且这两个“NH2-(R14-)Ph-A6-O-”键结在苯基上的键结有甾核的碳的间位或者对位。另外,分别键结在两个苯基上的两个氨基,优选键结在A6的间位或者对位。
所述通式(XIII)所表示的侧链型二胺例如可以列举下述结构式(XIII-1)~结构式(XIII-8)所表示的二胺。
所述通式(XIV)所表示的侧链型二胺,优选分别键结在两个苯基上的两个氨基键结在A7的间位或者对位。
所述通式(XIV)所表示的侧链型二胺例如可以列举下述通式(XIV-1)~通式(XIV-9)所表示的二胺。
所述通式(XIV-1)以及通式(XIV-2)中,R24为-H,所述通式(XIV-4)以及通式(XIV-5)中,R25为-H。另外,所述通式(XIV-3)中,R24优选-H或者碳数为1~30的烷基,所述通式(XIV-6)~通式(XIV-9)中,R25优选-H或者碳数为1~20的烷基。
所述通式(XV)所表示的侧链型二胺,优选分别键结在两个苯基上的两个氨基键结在A7的间位或者对位。
所述通式(XV)所表示的侧链型二胺例如可以列举下述通式(XV-1)~通式(XV-3)所表示的二胺。
所述通式中,R26优选碳数为6~20的烷基,R27优选-H或者碳数为1~10的烷基。
就制成液晶显示元件时可以获得合适的预倾角的观点而言,在TN以及VA型液晶显示元件中,在所述二胺中的所述侧链型二胺的摩尔比优选1%~90%,更优选5%~80%。
所述二胺可以更包括所述通式(I)所表示的二胺以外的其他二胺,例如具有萘结构的萘系二胺、具有芴结构的芴系二胺、具有硅氧烷键的硅氧烷系二胺、或者具有所述通式(XI)~通式(XV)所表示的侧链结构以外的侧链结构的二胺。如果所述其他二胺具有侧链结构,则可以用作所述胺的B成分;如果所述其他二胺不具有侧链结构,则可以用作所述胺的A成分。
例如,所述硅氧烷系二胺例如可以列举下述通式(XVII)所表示的二胺。
所述通式(XVII)中,R28及R29独立表示碳数为1~3的烷基或者苯基,A10独立表示亚甲基、亚苯基或者烷基取代亚苯基。i表示1~6的整数,j表示1~10的整数。
所述通式(XVII)所表示的二胺例如可以列举下述结构式(XVII-1)~结构式(XVII-7)所表示的二胺。
此外,所述其他二胺并没有特别限定,例如可以列举下述通式(1′)~通式(8′)所表示的二胺。
所述通式中,R30独立地表示碳数为3~30的烷基,所述通式(4′)、通式(6′)及通式(8′)中,R31表示碳数为3~30的烷基。
此外,所述其他二胺并不限定为所述的二胺,在本发明的目的可以获得实现的范围内,当然可以使用所述其他二胺以外的各种形态的二胺。
所述二胺的一部分也可以置换为单胺。如果将二胺的一部分置换为单胺,则可以终止生成聚酰胺酸或其衍生物的聚合反应,而抑制进一步的反应,由此可以容易地控制所获得的聚酰胺酸或其衍生物的分子量,就这个观点而言,优选将二胺的一部分置换为单胺。单胺相对于二胺的比率只要在无损本发明的效果的范围内即可,标准为占全部胺的10摩尔%以下。
所述四羧酸二酐只要是四羧酸二酐,则没有特别限定。所述四羧酸二酐可以采用一种,也可以采用两种以上。基于使本发明的聚酰胺酸或其衍生物形成为可溶解于溶剂中的形态的观点,优选是适当地选择所述四羧酸二酐。所述四羧酸二酐例如可以列举:芳香族四羧酸二酐、脂肪族四羧酸二酐以及脂环族四羧酸二酐。
所述芳香族四羧酸二酐例如可以列举下述结构式(1)~(13)所表示的化合物。
所述芳香族四羧酸二酐,优选下述结构式(1)、结构式(2)、结构式(5)、结构式(6)以及结构式(7)所表示的化合物,更优选结构式(1)所表示的均苯四甲酸二酐。
所述脂肪族四羧酸二酐以及所述脂环族四羧酸二酐,例如可以列举下述结构式(14)~结构式(62)所表示的化合物。
所述脂肪族四羧酸二酐以及所述脂环族四羧酸二酐,优选所述结构式(14)~结构式(29)、以及结构式(60)所表示的化合物,更优选结构式(14)所表示的1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐。
另外,就使本发明的聚酰胺酸或其衍生物成为可溶解于溶剂的聚酰亚胺的观点而言,所述脂肪族四羧酸二酐以及所述脂环族四羧酸二酐优选所述结构式(19)、结构式(20)、结构式(27)~结构式(29)以及结构式(60)所表示的化合物。
并且,所述四羧酸二酐也可以含有具有侧链结构的四羧酸二酐。具有侧链结构的四羧酸二酐可以增大液晶显示元件的预倾角。具有侧链结构的四羧酸二酐例如可以列举下述结构式(63)以及结构式(64)所表示的具有甾骨架的化合物。
就使液晶显示元件具有良好的离子密度的观点而言,所述四羧酸二酐优选含有所述芳香族四羧酸二酐、和脂肪族四羧酸二酐以及脂环族四羧酸二酐中的一方或者两方。
所述四羧酸二酐还包括除此以外的各种形态的四羧酸二酐,而并不限定于所述的四羧酸二酐。所述四羧酸二酐可以在本发明的目的能够实现的范围内,使用其他各种形态的四羧酸二酐。
所述四羧酸二酐的一部分可以置换为羧酸酐。如果将四羧酸二酐的一部分置换为羧酸酐,则可以终止生成所述聚酰胺酸或其衍生物的聚合反应,而抑制进一步的反应,由此可以容易地控制所获得的聚酰胺酸或其衍生物的分子量,就这个观点而言,优选将四羧酸二酐的一部分置换为羧酸酐。所述羧酸酐相对于四羧酸二酐的比率只要在无损本发明的效果的范围内即可,标准为所述四羧酸二酐的10摩尔%以下。
关于前文所说明的所述二胺和所述四羧酸二酐的组合,更具体而言,就离子密度降低、配向性提高的观点而言,优选所述二胺包含所述A型二胺和所述结构式(VIII-3)、结构式(VIII-7)、结构式(VIII-31)所表示的二胺中的一种以上,并且所述四羧酸二酐包含所述结构式(1)及结构式(14)中的一方或者两方。
另外,就离子密度降低、配向性提高、以及防止烧粘的观点而言,优选所述二胺包含所述B型二胺和所述结构式(VIII-13)所表示的二胺,并且所述四羧酸二酐包含所述结构式(1)及结构式(14)中的一方或者两方。
另外,就离子密度降低、配向性提高的观点而言,优选所述二胺包含所述C型二胺和所述结构式(VIII-1)、结构式(VIII-7)所表示的二胺中的一方或者两方,并且所述四羧酸二酐包含所述结构式(1)及结构式(14)中的一方或者两方。
另外,就离子密度下降、配向性提高、以及防止烧粘的观点而言,优选所述二胺包含所述结构式D1及结构式D2所表示的所述D型二胺中的一方或者两方,并且所述四羧酸二酐包含所述结构式(1)及结构式(14)中的一方或者两方。
所述聚酰胺酸或其衍生物的重量平均分子量并没有特别限定,在将其用作液晶配向剂的成分时,就在对液晶配向膜进行煅烧的步骤中,所述聚酰胺酸或其衍生物不会蒸发,并且可以获得作为液晶配向剂的成分的良好物理性质的观点而言,所述重量平均分子量优选大于等于5×103,更优选大于等于1×104。而且,就使具有粘性等的液晶配向剂的操作变得容易的观点而言,所述重量平均分子量优选小于等于1×106。
所述聚酰胺酸或其衍生物的重量平均分子量可以通过凝胶渗透色谱分析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法来测定。例如,用二甲基甲酰胺(Dimethvlformamide,DMF)稀释所获得的聚酰胺酸或其衍生物,使聚酰胺酸或其衍生物的浓度达到约1重量%,使用Chromatopac C-R7A(岛津制作所制造),以DMF作为展开溶剂,通过凝胶渗透色谱分析(GPC)法进行测定,并进行聚苯乙烯换算,由此可以求出所述聚酰胺酸或其衍生物的重量平均分子量。并且,就提高GPC测定的精度的观点而言,也可以将磷酸、盐酸、硝酸、硫酸等无机酸或者溴化锂、氯化锂等无机盐溶解于DMF溶剂中,制备成展开溶剂而进行使用。
可以采用众所周知的方法来制造所述聚酰胺酸或其衍生物。例如,可以将所述二胺投入具备原料投入口、氮气导入口、温度计、搅拌机及冷凝器的反应容器中,并且根据需要投入所需量的单胺。
然后,投入溶剂(例如酰胺系极性溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮或者二甲基甲酰胺等)以及所述四羧酸二酐,并且根据需要添加所需量的羧酸酐。此时,优选四羧酸二酐的投入总量与二胺的总摩尔数大致相等(摩尔比为0.9~1.1左右)。
于搅拌下、于0℃~70℃下使之反应1小时~48小时,由此可以较好地获得聚酰胺酸溶液。另外,也可以通过加热来提高反应温度上升(例如50℃~80℃),而获得分子量小的聚酰胺酸。用大量不良溶剂来使所生成的聚酰胺酸沉淀,通过过滤等将固体成分和溶剂完全分离开来,由此可以获得聚酰胺酸。
作为聚酰胺酸衍生物的可溶性聚酰亚胺,通常可以通过如下方式获得:使聚酰胺酸溶液,与作为脱水剂的乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐,以及作为脱水闭环催化剂的三乙基胺、吡啶、三甲基吡啶(collidine)等叔胺一起在20℃~150℃的温度下进行酰亚胺化反应。
另外,所述可溶性聚酰亚胺也可以通过如下方式获得:使用大量的不良溶剂(甲醇、乙醇、异丙醇等醇系溶剂或者二醇系溶剂),使聚酰胺酸从聚酰胺酸溶液中析出,并在甲苯、二甲苯等溶剂中,使所析出的聚酰胺酸,与和所述相同的脱水剂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。
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0.1~10(摩尔比)。脱水剂与脱水闭环催化剂这两者的合计使用量,优选相对于所使用的四羧酸二酐中所含的酸二酐的摩尔总量为1.5倍摩尔~10倍摩尔。通过调整此化学酰亚胺化的脱水剂、催化剂量、反应温度以及反应时间,可以控制酰亚胺化程度,而获得部分聚酰亚胺。
另外,如果将所述四羧酸二酐的一部分置换为有机二羧酸,则可以获得聚酰胺酸-聚酰胺共聚物。其中,有机二羧酸相对于四羧酸二酐的比率只要在无损本发明的效果的范围内即可,标准为所述四羧酸二酐的10摩尔%以下。
并且,可以通过将聚酰胺酸-聚酰胺共聚物化学酰亚胺化来获得聚酰胺酰亚胺。
可以通过红外光谱法(Infrared Spectroscopy,IR)、磁核共振法(nuclearmagnetic resonance,NMR)进行分析,由此鉴定所述聚酰胺酸或其衍生物。另外,可以用KOH或NaOH等强碱的水溶液使固态的聚酰胺酸或其衍生物分解,然后用有机溶剂萃取聚酰胺酸,并通过GC、高效液相色谱法(High PerformanceLiquid Chromatography,HPLC)、气相色谱-质谱法(Gas Chromatography-MassSpectrometry,GC-MS)进行分析,由此鉴定所使用的单体。
可以用溶剂稀释所获得的聚酰胺酸或其衍生物,将其调整成所需的粘度后再使用。
另外,可以将所获得的聚酰胺酸或其衍生物与溶剂分离,然后和下述环氧化合物一起再次溶解在下述溶剂中,制成液晶配向剂而使用;或者,也可以不与溶剂分离,而添加环氧化合物,制成液晶配向剂而使用。
关于所述聚酰胺酸或其衍生物,可以通过使用所述侧链型二胺等具有侧链结构的二胺或者四羧酸二酐,来适当地调整液晶显示元件的预倾角,而使所述聚酰胺酸或其衍生物可以适用于任意种类的液晶显示元件。作为预倾角,VA型液晶显示元件大多需要80°~90°左右的大的预倾角,OCB型液晶显示元件大多需要7°~20°左右的预倾角,TN型液晶显示元件或STN型液晶显示元件大多需要3°~10°左右的预倾角,IPS型液晶显示元件大多需要0°~3°左右的小的预倾角。
像所述预倾角这样的由聚酰胺酸或其衍生物的单体所表现出来的特性,可以通过使用具有这种特性的单体制造聚酰胺酸或其衍生物而获得。由单体所表现出来的特性,可以由使用多种具有这种特性的单体而获得的一种聚酰胺酸或其衍生物来获得,另外,也可以由使用多种具有这种特性的单体而获得的两种以上的聚酰胺酸或其衍生物来获得。
就使本发明的液晶配向剂具有优异的特性的观点而言,优选使液晶配向剂中含有单体的一部分或者全部不同的两种以上的聚酰胺酸或其衍生物。至于两种以上的聚酰胺酸或其衍生物的混合比,只要为可以获得液晶配向剂的用途所对应的所需特性的程度即可。
更具体而言,通过适当选择所述二胺或四羧酸二酐的种类以及所述二胺与四羧酸二酐的组合,可以使本发明的液晶配向剂具有所要求的更加良好的离子密度或更加合适的预倾角等所需特性,而且可以提高这些特性。
所述两种以上的聚酰胺酸或其衍生物的组合例如可以列举:(1)包含所述B型二胺的聚酰胺酸或其衍生物,与包含所述A型二胺的聚酰胺酸或其衍生物、包含所述C型二胺的聚酰胺酸或其衍生物、或者包含所述D型二胺的聚酰胺酸或其衍生物的组合;(2)包含所述B型二胺的聚酰胺酸或其衍生物、包含所述A型二胺的聚酰胺酸或其衍生物、以及包含所述C型二胺的聚酰胺酸或其衍生物的组合;以及,(3)包含所述B型二胺的聚酰胺酸或其衍生物,与包含所述D型二胺的聚酰胺酸或其衍生物,与包含所述A型二胺的聚酰胺酸或其衍生物、或者包含所述C型二胺的聚酰胺酸或其衍生物的组合。
所述环氧化合物是具有两个以上环氧基的化合物等平均官能基数大于1的具有环氧基的化合物。环氧化合物可以采用一种,也可以采用两种以上。在液晶配向剂中,环氧化合物的种类及含量,是采用可以形成环氧化合物与所述聚酰胺酸或其衍生物的溶液的种类及含量。另外,环氧树脂是指具有环氧基的树脂。
所述环氧化合物例如可以列举:缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、含环氧基的丙烯酸系树脂、缩水甘油酰胺、异氰脲酸缩水甘油酯、链状脂肪族型环氧化合物以及环状脂肪族型环氧化合物。
所述缩水甘油醚例如可以列举:双酚A型环氧化合物、双酚F型环氧化合物、双酚S型环氧化合物、双酚型环氧化合物、氢化双酚A型环氧化合物、氢化双酚F型环氧化合物、氢化双酚S型环氧化合物、氢化双酚型环氧化合物、溴化双酚A型环氧化合物、溴化双酚F型环氧化合物、苯酚酚醛型环氧化合物、甲酚酚醛型环氧化合物、溴化苯酚酚醛型环氧化合物、溴化甲酚酚醛型环氧化合物、双酚A酚醛型环氧化合物、含萘骨架的环氧化合物、芳香族多缩水甘油醚化合物、二环戊二烯-苯酚型环氧化合物、脂环族二缩水甘油醚化合物、脂肪族多缩水甘油醚化合物、多硫化物(polysulfide)型二缩水甘油醚化合物以及双酚型环氧化合物。
所述缩水甘油酯例如可以列举二缩水甘油酯化合物以及缩水甘油酯环氧化合物。
所述缩水甘油胺例如可以列举多缩水甘油胺化合物以及缩水甘油胺型环氧树脂。
所述含环氧基的丙烯酸系化合物例如可以列举具有环氧乙烷基(oxiranyl)的单体的均聚物及共聚物。
所述缩水甘油酰胺例如可以列举缩水甘油酰胺型环氧化合物。
所述链状脂肪族型环氧化合物例如可以列举将烯烃化合物的碳-碳双键氧化而成的含有环氧基的化合物。
所述环状脂肪族型环氧化合物例如可以列举将环烯烃化合物的碳-碳双键氧化而成的含有环氧基的化合物。
所述双酚A型环氧化合物例如可以列举:828、1001、1002、1003、1004、1007、1010(均由日本环氧树脂制造),Epo Tohto YD-128(东都化成公司制造),DER-331、DER-332、DER-324(均由陶氏化学(Dow Chemical)公司制造),Epiclon840、Epiclon 850、Epiclon 1050(均由大日本油墨制造),Epomik R-140、EpomikR-301以及Epomik R-304(均由三井化学制造)。
所述双酚F型环氧化合物例如可以列举:806、807、4004P(均由日本环氧树脂制造),Epo Tohto YDF-170、Epo Tohto YDF-175S、Epo Tohto YDF-2001(均由东都化成公司制造),DER-354(陶氏化学公司制造),Epiclon 830以及Epiclon 835(均由大日本油墨制造)。
所述双酚型环氧化合物例如可以列举:2,2-双(4-羟基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的环氧化合物。
所述氢化双酚A型环氧化合物例如可以列举:Sun Tohto ST-3000(东都化成公司制造)、Rikaresin HBE-100(新日本理化制造)以及Denacol EX-252(长濑化成公司制造)。
所述氢化双酚型环氧化合物例如可以列举:氢化2,2-双(4-羟基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的环氧化合物。
所述溴化双酚A型环氧化合物例如可以列举:5050、5051(均由日本环氧树脂制造),Epo Tohto YDB-360、Epo Tohto YDB-400(均由东都化成公司制造),DER-530、DER-538(均由陶氏化学公司制造),Epiclon 152以及Epiclon 153(均由大日本油墨制造)。
所述苯酚酚醛型环氧化合物例如可以列举:152、154(均由日本环氧树脂制造),YDPN-638(东都化成公司制造),DEN431、DEN438(均由陶氏化学公司制造),Epiclon N-770(大日本油墨化学工业股份有限公司制造),EPPN-201以及EPPN-202(均由日本化药股份有限公司制造)。
所述甲酚酚醛型环氧化合物例如可以列举:180S75(日本环氧树脂制造),YDCN-701、YDCN-702(均由东都化成公司制造),Epiclon N-665、Epiclon N-695(均由大日本油墨化学工业股份有限公司制造),EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025以及EOCN-1027(均由日本化药股份有限公司制造)。
所述双酚A酚醛型环氧化合物例如可以列举:157S70(日本环氧树脂股份有限公司制造)、Epiclon N-880(大日本油墨化学工业股份有限公司制造)。
所述含萘骨架的环氧化合物例如可以列举:Epiclon HP-4032、EpiclonHP-4700、Epiclon HP-4770(均由大日本油墨化学工业股份有限公司制造),以及NC-7000(日本化药公司制造)。
所述芳香族多缩水甘油醚化合物例如可以列举:对苯二酚二缩水甘油醚(下述结构式101),邻苯二酚二缩水甘油醚(下述结构式102),间苯二酚二缩水甘油醚(下述结构式103),2-[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-双[4-([2,3-环氧丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷(下述结构式104),三(4-缩水甘油氧基苯基)甲烷(下述结构式105),1031S、1032H60(均由日本环氧树脂制造),TACTIX-742(陶氏化学公司制造),Denacol EX-201(长濑化成公司制造),DPPN-503、DPPN-502H、DPPN-501H、NC6000(均由日本化药股份有限公司制造),Tecmore VG3101L(三井化学公司制造),下述结构式106所表示的化合物以及下述结构式107所表示的化合物。
所述二环戊二烯-苯酚型环氧化合物例如可以列举:TACTIX-556(陶氏化学公司制造)、Epiclon HP-7200(大日本油墨化学工业股份有限公司制造)。
所述脂环族二缩水甘油醚化合物例如可以列举:环己二甲醇二缩水甘油醚化合物、以及Rikaresin DME-100(新日本理化制造)。
所述脂肪族多缩水甘油醚化合物例如可以列举:乙二醇二缩水甘油醚(下述结构式108),二乙二醇二缩水甘油醚(下述结构式109),聚乙二醇二缩水甘油醚,丙二醇二缩水甘油醚(下述结构式110),三丙二醇二缩水甘油醚(下述结构式111),聚丙二醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚(下述结构式112),1,4-丁二醇二缩水甘油醚(下述结构式113),1,6-己二醇二缩水甘油醚(下述结构式114),二溴新戊二醇二缩水甘油醚(下述结构式115),DenacolEX-810、Denacol EX-851、Denacol EX-8301、Denacol EX-911、Denacol EX-920、Denacol EX-931、Denacol EX-211、Denacol EX-212、Denacol EX-313(均由长濑化成公司制造),DD-503(旭电化公司制造),Rikaresin W-100(新日本理化制造),1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇(下述结构式116),丙三醇多缩水甘油醚,山梨糖醇多缩水甘油醚,三羟甲基丙烷多缩水甘油醚,季戊四醇多缩水甘油醚,Denacol EX-313、Denacol EX-611、Denacol EX-321、Denacol EX-411(均由长濑化成公司制造)。
所述多硫化物型二缩水甘油醚化合物例如可以列举:FLDP-50及FLDP-60(均由Toray Thiokol制造)。
所述双酚型环氧化合物例如可以列举:YX-4000、YL-6121(均由日本环氧树脂制造),NC-3000P、NC-3000S(均由日本化药股份有限公司制造)。
所述二缩水甘油酯化合物例如可以列举:对苯二甲酸二缩水甘油酯(下述结构式117)、邻苯二甲酸二缩水甘油酯(下述结构式118)、邻苯二甲酸双(2-甲基环氧乙烷基甲酯)(下述结构式119)、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯(下述结构式120)、下述结构式121所表示的化合物、下述结构式122所表示的化合物以及下述结构式123所表示的化合物。
所述缩水甘油酯环氧化合物例如可以列举:871、872(均由日本环氧树脂制造),Epiclon 200、Epiclon 400(均由大日本油墨化学工业股份有限公司制造),Denacol EX-711以及Denacol EX-721(均由长濑化成公司制造)。
所述多缩水甘油胺化合物例如可以列举:N,N-二(缩水甘油基)苯胺(下述结构式124)、N,N-二缩水甘油基邻甲苯胺(下述结构式125)、N,N-二缩水甘油基间甲苯胺(下述结构式126)、N,N-二缩水甘油基-2,4,6-三溴苯胺(下述结构式127)、3-(N,N-二缩水甘油基)氨基丙基三甲氧基硅烷(下述结构式128)、N,N,O-三缩水甘油基对氨基苯酚(下述结构式129)、N,N,O-三缩水甘油基间氨基苯酚(下述结构式130)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷(下述结构式131)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基间二甲苯二胺(TETRAD-X(三菱瓦斯化学),下述结构式132)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷(TETRAD-C(三菱瓦斯化学),下述结构式133)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷(下述结构式134)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基)环己烷(下述结构式135)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基氨基)环己烷(下述结构式136)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基)苯(下述结构式137)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基氨基)苯(下述结构式138)、2,6-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)二环[2.2.1]庚烷(下述结构式139)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二环己基甲烷(下述结构式140)、2,2′-二甲基-(N,N,N′,N′-四缩水甘油基)-4,4′-二氨基联苯(下述结构式141)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基醚(下述结构式142)、1,3,5-三(4-(N,N-二缩水甘油基)氨基苯氧基)苯(下述结构式143)、2,4,4′-三(N,N-二缩水甘油基氨基)二苯基醚(下述结构式144)、三(4-(N,N-二缩水甘油基)氨基苯基)甲烷(下述结构式145)、3,4,3′,4′-四(N,N-二缩水甘油基氨基)联苯(下述结构式146)、3,4,3′,4′-四(N,N-二缩水甘油基氨基)二苯基醚(下述结构式147)、下述结构式148所表示的化合物以及下述结构式149所表示的化合物。
所述具有环氧乙烷基的单体的均聚物例如可以列举聚甲基丙烯酸缩水甘油酯。所述具有环氧乙烷基的单体的共聚物例如可以列举:N-苯基马来酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、N-环己基马来酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸苄酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸(3-乙基-3-环氧丙烷基)甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物以及苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
所述具有环氧乙烷基的单体例如可以列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸-3,4-环氧环己酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯。
所述具有环氧乙烷基的单体的共聚物中,所述具有环氧乙烷基的单体以外的单体,例如可以列举:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸(3-乙基-3-环氧丙烷基)甲酯、N-环己基马来酰亚胺以及N-苯基马来酰亚胺。
所述异氰脲酸缩水甘油酯例如可以列举:1,3,5-三缩水甘油基-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(下述结构式150)、1,3-二缩水甘油基-5-烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(下述结构式151)以及异氰脲酸缩水甘油酯型环氧树脂。
所述链状脂肪族型环氧化合物例如可以列举:环氧化聚丁二烯、EpoleadPB3600(Daicel化学工业股份有限公司制造)。
所述环状脂肪族型环氧化合物例如可以列举:3,4-环氧环己烯甲基-3′,4′-环氧环己烯基甲酸酯(Celloxide 2021(Daicel化学工业股份有限公司制造),下述结构式152),2-甲基-3,4-环氧环己基甲基-2′-甲基-3′,4′-环氧环己基甲酸酯(下述结构式153),2,3-环氧环戊基-2′,3′-环氧环戊基醚(下述结构式154),ε-己内酯改性3,4-环氧环己基甲基-3′,4′-环氧环己基甲酸酯,1,2:8,9-二环氧柠檬烯(Celloxide 3000(Daicel化学工业股份有限公司制造),下述结构式155),下述结构式156所表示的化合物,CY-175、CY-177、CY-179(均由CIBA-GEIGY公司制造),EHPD-3150(Daicel化学工业股份有限公司制造)以及环状脂肪族型环氧树脂。
所述环氧化合物优选多缩水甘油胺化合物、双酚A酚醛型环氧化合物、甲酚酚醛型环氧化合物以及环状脂肪族型环氧化合物中的一种以上,更优选N,N,N′,N′-四缩水甘油基间二甲苯二胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷、商品名“TecmoreVG3101L”、3,4-环氧环己烯甲基-3′,4′-环氧环己烯基甲酸酯、N-苯基马来酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、N,N,O-三缩水甘油基对氨基苯酚、双酚A酚醛型环氧化合物以及甲酚酚醛型环氧化合物中的一种以上。
本发明的液晶配向剂可以进一步包含所述聚酰胺酸或其衍生物、以及环氧化合物以外的成分。这种进一步包含的成分可以列举溶剂以及普通液晶配向剂中所含有的各种添加剂。
所述溶剂广泛包括聚酰胺酸、可溶性聚酰亚胺以及聚酰胺酰亚胺等通常用在高分子成分的制造步骤或用途中的溶剂,所述溶剂可以根据使用目的来适当选择。例如,可以基于调整液晶配向剂的粘度等物理性质、易操作性以及简化步骤等观点来使用所述溶剂。溶剂可以采用一种,也可以采用两种以上。所述溶剂例如可以列举对聚酰胺酸或其衍生物具有易溶性的非质子极性有机溶剂、以及改变表面张力而改善涂布性等的涂布性改善溶剂,所述溶剂优选为含有这些溶剂的混合溶剂。
所述非质子极性有机溶剂例如可以列举:N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methy1-2-pyrrolidone)、N,N′-二甲基咪唑啉酮(N,N′-dimethylimidazolidinone)、N-甲基己内酰胺(N-methyl caprolactam)、N,N-二甲基丙酰胺(N,N-dimethyl propionamide)、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜(dimethylsulfoxide)、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N,N′N′-四甲基脲、γ-丁内酯以及γ-戊内酯。所述非质子极性有机溶剂优选为选自N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N′-二甲基咪唑啉酮、γ-丁内酯以及γ-戊内酯中的一种以上。
所述涂布性改善溶剂例如可以列举:乳酸烷基酯、3-甲基-3-甲氧基丁醇、四氢萘(tetralin)、异佛尔酮(isophorone)、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、乙二醇乙酸单烷基酯或者乙二醇乙酸单苯酯、三乙二醇单烷基醚、丙二醇单丁醚等丙二醇单烷基醚、丙二酸二乙酯等丙二酸二烷基酯、二丙二醇单甲醚等二丙二醇单烷基醚、以及这些的乙酸酯类等酯化合物。所述涂布性改善溶剂优选为选自乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚以及二丙二醇单甲醚中的一种以上。
非质子极性溶剂与涂布性改善溶剂的种类和比例,可以考虑液晶配向剂的印刷性、涂布性、溶解性以及保存稳定性等而适当设定。非质子极性溶剂的溶解性以及保存稳定性相对优于涂布性改善溶剂,而涂布性改善溶剂的印刷性以及涂布性相对优于非质子极性溶剂。
所述添加剂只要是用来提高液晶配向剂的特定性质的成分即可,可以采用一种,也可以采用两种以上。所述添加剂可以列举根据各自目的而使用的聚酰胺酸或其衍生物以外的高分子化合物及低分子化合物。
就控制所形成的液晶配向剂的电特性或配向性的观点而言,所述高分子化合物优选为可溶于有机溶剂的高分子化合物。这种高分子化合物例如可以列举:聚酰胺、聚氨酯(polyurethane)、聚脲(polyurea)、聚酯、聚环氧化物(polyepoxide)、聚酯多元醇(polyesterpolyol)、聚硅氧(silicone)改性聚氨酯、聚硅氧改性聚酯。
所述低分子化合物例如可以列举:表面活性剂、抗静电剂、硅烷偶联剂(silane coupling agent)、钛系偶联剂以及酰亚胺化催化剂。就提高液晶配向剂的涂布性的观点而言,优选表面活性剂。就提高液晶配向剂及液晶配向膜的抗静电性的观点而言,优选抗静电剂。就提高液晶配向膜与基板的密接性或耐摩擦性的观点而言,优选硅烷偶联剂及钛系偶联剂。就形成液晶配向膜时,可以在低温下进行酰亚胺化的观点而言,优选酰亚胺化催化剂。
所述硅烷偶联剂例如可以列举: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-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙基胺以及N,N′-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺。
所述酰亚胺化催化剂例如可以列举:三甲基胺、三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺等脂肪族胺类;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(quinoline)、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。所述酰亚胺化催化剂优选为选自N,N-二甲基苯胺,邻、间、对羟基苯胺,邻、间、对羟基吡啶以及异喹啉中的一种以上。
硅烷偶联剂的添加量通常为聚酰胺酸或其衍生物的总重量的0重量%~10重量%,优选0.1重量%~3重量%。
酰亚胺催化剂的添加量相对于聚酰胺酸或其衍生物的羰基通常为0.01当量~5当量,优选0.05当量~3当量。
其他添加剂的添加量根据用途而有所不同,通常为聚酰胺酸或其衍生物的总重量的0重量%~30重量%,优选0.1重量%~10重量%。
例如,从就使液晶显示元件的电特性长期稳定的观点而言考虑,本发明的液晶配向剂可以进一步含有烯基取代纳迪克酰亚胺(nadiimide)化合物。所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物可以是采用一种化合物,也可以是采用两种或者两种以上的化合物。就从所述观点考虑而言,所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物的含量,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,优选为0.01~1.00,更加优选更优选为0.01~0.70,进一步优选为更优选0.01~0.50。
所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物,优选为可以溶解在溶解本发明中使用的聚酰胺酸或者其衍生物的溶剂中溶解的化合物。这样的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物的例子可以列举以下述通式(Ina)所表示的化合物。
通式(Ina)中,L1以及L2分别独立地表示氢、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表示1或者2。
当n=1时,W表示碳数为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以及Z3独立地表示碳数为2~6的亚烷基,q表示0或者1,并且而且r表示1~30的整数)所表示的基团、以-(Z4)s-B-Z5-H(Z4以及Z5独立地表示碳数为1~4的亚烷基或者碳数为5~8的环亚烷基,B表示亚苯基,并且而且s表示0或者1)所表示的基团、以-B-T-B-H(B表示亚苯基,而且并且T表示-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-CO-、-S-或者SO2-)所表示的基团、或者这些基团的1个~3个氢经被羟基所取代而成的基团。
此时,优选的W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个氢经被羟基所取代而成的基团。
当通式(Ina)中n=2时,W表示碳数为2~20的亚烷基、碳数为5~8的环亚烷基、碳数为6~12的亚芳基、以-Z1-O-(Z2O)r-Z3-(Z1~Z3以及r的含义如上所述)所表示的基团、以-Z4-B-Z5-(Z4、Z5以及B的含义如上所述)所表示的基团、以-B-(O-B)s-T-(B-O)s-B-(B表示亚苯基,T表示碳数为1~3的亚烷基、-O-或者-SO2-,s表示0或者1)所表示的基团、或者这些基团的1个~3个氢经被羟基取代而成所取代的基团。
此时,优选的W是碳数为2~12的亚烷基、亚环己基、亚苯基、苯亚甲基、亚二甲苯基、以-C3H6-O-(Z2-O)r-O-C3H6-(Z2表示碳数为2~6的亚烷基,r表示1或者2)所表示的基团、以-B-T-B-(B表示亚苯基,而且T表示-CH2-、-O-或者-SO2-)所表示的基团、以-B-O-B-C3H6-B-O-B-(B表示亚苯基)所表示的基团、以及这些基团的1个或者2个氢被经羟基所取代而成的基团。
这样的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,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小时而合成获得的化合物;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以下所示的化合物。
N-甲基-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-甲基-烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-甲基-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-甲基-甲基烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-乙基己基)-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、
N-(2-乙基己基)-烯丙基(甲基)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-烯丙基-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-烯丙基-烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-烯丙基-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-异丙烯基-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-异丙烯基-烯丙基(甲基)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-异丙烯基-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-环己基-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-环己基-烯丙基(甲基)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-环己基-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苯基-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、
N-苯基-烯丙基(甲基)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苄基-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苄基-烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-苄基-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-羟基乙基)-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-羟基乙基)-烯丙基(甲基)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2-羟基乙基)-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、
N-(2,2-二甲基-3-羟基丙基)-烯丙基二环[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)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(2,3-二羟基丙基)-烯丙基二环[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)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(3-羟基-1-丙烯基)-烯丙基二环[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)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、
N-(4-羟基苯基)-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(4-羟基苯基)-烯丙基(甲基)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(4-羟基苯基)-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(4-羟基苯基)-甲基烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(3-羟基苯基)-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(3-羟基苯基)-烯丙基(甲基)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-(对羟基苄基)-烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{2-(2-羟基乙氧基)乙基}-烯丙基二环[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)二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{2-(2-羟基乙氧基)乙基}-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、N-{2-(2-羟基乙氧基)乙基}-甲基烯丙基甲基二环[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]-烯丙基二环[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)二环[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]-甲基烯丙基二环[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}-烯丙基二环[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)二环[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}-甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺,以及这些化合物的低聚物(oligomer)、
N,N′-亚乙基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-三亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
1,2-双{3′-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙烷、1,2-双{3′-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙烷、1,2-双{3′-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙烷、双[2′-{3′-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙基]醚、双[2′-{3′-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}乙基]醚、1,4-双{3′-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}丁烷、1,4-双{3′-(烯丙基甲基二环[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(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-{(1-甲基)-2,4-亚苯基}-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
2,2-双[4-{4-(烯丙基二环[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-(烯丙基甲基二环[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-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、
双{4-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、双{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、
双{4-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、1,6-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-3-羟基己烷、1,12-双(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-3,6-二羟基十二烷、1,3-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-5-羟基环己烷、1,5-双{3′-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)丙氧基}-3-羟基戊烷、1,4-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-2-羟基苯、
1,4-双(烯丙基甲基二环[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(烯丙基二环[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(烯丙基二环[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(甲基烯丙基二环[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(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
2,2-双[4-{4-(烯丙基二环[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-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-2-羟基-苯基}甲烷、双{3-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-4-羟基-苯基}醚、双{3-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)-5-羟基-苯基}砜、1,1,1-三{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)}苯氧基甲基丙烷、N,N′,N"-三(亚乙基甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)异氰尿酸酯,以及这些的低聚物等。
另外,本发明所使用的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物也可以是不对称的含有亚烷基、亚苯基的下述结构式所表示的化合物。
以下列举所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物中优选的化合物。
N,N′-亚乙基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-三亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
N,N′-对亚苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-{(1-甲基)-2,4-亚苯基}-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、2,2-双[4-{4-(烯丙基二环[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-(烯丙基甲基二环[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-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、
双{4-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}醚、双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、双{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜、双{4-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}砜。
以下列举更优选的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物。
N,N′-亚乙基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚乙基-双(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-三亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-六亚甲基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-十二亚甲基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-亚环己基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
N,N′-对亚苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-{(1-甲基)-2,4-亚苯基}-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对亚二甲苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
2,2-双[4-{4-(烯丙基二环[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-(烯丙基甲基二环[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-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯氧基}苯基]丙烷、双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、双{4-(甲基烯丙基甲基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷。
并且,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结构式(Ina-1)所表示的双{4-(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、结构式(Ina-2)所表示的N,N′-间亚二甲苯基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、及以结构式(Ina-3)所表示的N,N′-六亚甲基-双(烯丙基二环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)。
另外,例如就使液晶显示元件的电特性长期稳定的观点而言,本发明的液晶配向剂也可以进一步含有具有自由基聚合性不饱和双键的化合物。所述具有自由基聚合性不饱和双键的化合物可以采用一种化合物,也可以采用两种或者两种以上的化合物。此外,所述具有自由基聚合性不饱和双键的化合物中,不包括所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物。就所述观点而言,所述具有自由基聚合性不饱和双键的化合物的含量,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,更加优选更优选0.01~0.70,进一步优选为更优选0.01~0.50。
另外,就降低液晶显示元件的离子密度、抑制离子密度随时间增大、并且抑制残像的观点而言,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率,以重量比计,优选0.1~10,更加优选更优选0.5~5。
所述具有自由基聚合性不饱和双键的化合物可以列举(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)。所述具有自由基聚合性不饱和双键的化合物更加优选更优选具有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,例如可以列举:(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(isobornyl(meth)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,例如可以列举: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、KAYARADR-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Light AcrylateBA-4EA、Light Acrylate BP-4PA和Light Acrylate BP-2PA。
三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如可以列举:4,4′-亚甲基双(N,N-二羟基丙烯酸乙二酯基苯胺)、ARONIX M-400、ARONIX M-405、ARONIXM-450、ARONIX M-7100、ARONIX M-8030、ARONIX M-8060、KAYARAD TMPTA、KAYARADDPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-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,例如可以列举: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-tetrahydrofurfuryl acrylamide)、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-acryloylpyrrolidine)、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)。
所述(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-二羟基丙烯酸乙二酯基苯胺)。
双马来酰亚胺例如可以列举: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。
而且,例如从液晶显示元件的电特性的长期稳定性的观点考虑,本发明的液晶配向剂可以进一步含有恶嗪化合物。所述恶嗪化合物可以采用一种化合物,也可以采用两种或者两种以上的化合物。就所述观点而言,所述恶嗪化合物的含量相对于所述聚酰胺酸或者其衍生物,优选0.1重量%~50重量%,更加优选更优选1重量%~40重量%,进一步优选为更优选1重量%~20重量%。
所述恶嗪化合物,优选可溶解于溶解聚酰胺酸或者其衍生物的溶剂中,并且具有开环聚合性的恶嗪化合物。
另外,所述恶嗪化合物中的恶嗪结构的数量并没有特别限定。
关于恶嗪的结构,已知有各种结构。在本发明中,恶嗪的结构并没有特别限定,所述恶嗪化合物中的恶嗪结构可以列举苯并恶嗪(benzoxazine)或者萘并恶嗪(naphthoxazine)等具有包含缩合多环芳香族基的芳香族基的恶嗪结构。
所述恶嗪化合物例如可以列举下述通式(a)~通式(f)所示的化合物。另外,下述通式中,朝向环的中心所表示的键,表示键结在构成环并且可以键结取代基的任一个碳上。
所述通式(a)~通式(c)中,R1以及R2表示碳数为1~30的有机基。另外,所述通式(a)~通式(f)中,R3至R6表示氢或者碳数为1~6的烃基。另外,所述通式(c)、通式(d)以及通式(f)中,X表示单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-S-(CH2)m-S-。此处,m为1~6的整数。另外,所述通式(e)以及通式(f)中,Y独立地表示单键、-O-、-S-、-CO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-或者碳数为1~3的亚烷基。所述Y的苯环、萘环上所键结的氢可以独立地被-F、-CH3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2取代。
另外,所述恶嗪化合物包括:侧链上具有恶嗪结构的低聚物或者聚合物、主链中具有恶嗪结构的低聚物或者聚合物。
通式(a)所表示的恶嗪化合物例如可以列举以下的恶嗪化合物。
式中,R1优选碳数为1~30的烷基,更加优选更优选碳数为1~20的烷基。
通式(b)所表示的恶嗪化合物例如可以列举以下的恶嗪化合物。
式中,R1优选碳数为1~30的烷基,更加优选更优选碳数为1~20的烷基。
通式(c)所表示的恶嗪化合物可以列举下述通式(I)所表示的恶嗪化合物。
所述通式(I)中,R1以及R2表示碳数为1~30的有机基,R3至R6表示氢或者碳数为1~6的烃基,X表示单键、-CH2-、-C(CH3)2-、-CO-、-O-、-SO2-或者-C(CF3)2-。所述通式(I)所表示的恶嗪化合物例如可以列举以下的恶嗪化合物。
式中,R1优选碳数为1~30的烷基,更加优选更优选碳数为1~20的烷基。
通式(d)所表示的恶嗪化合物例如可以列举以下的恶嗪化合物。
通式(e)所表示的恶嗪化合物例如可以列举以下的恶嗪化合物。
通式(f)所表示的恶嗪化合物例如可以列举以下的恶嗪化合物。
这些恶嗪化合物中,更加优选更优选的恶嗪化合物可以列举式(b-1)、式(c-1)、式(c-3)、式(c-5)、式(c-7)、式(c-9)、式(d-1)~式(d-6)、式(e-3)、式(e-4)、式(f-2)~式(f-4)所表示的恶嗪化合物。
所述恶嗪化合物可以通过与国际公开2004/009708号手册、日本专利特开平11-12258号公报、日本专利特开2004-352670号公报所记载的方法相同的方法来制造。
例如,通式(a)所表示的恶嗪化合物可以通过使苯酚化合物、伯胺以及醛(aldehyde)进行反应而获得(参照国际公开2004/009708号手册)。
另外,通式(b)所表示的恶嗪化合物可以通过以下的方式获得:通过将伯胺缓慢添加到甲醛中的方法使其反应后,再添加具有萘酚(naphthol)系羟基的化合物而进行反应(参照国际公开2004/009708号手册)。
另外,通式(c)所表示的恶嗪化合物可以通过以下的方式获得:在有机溶剂中,在脂肪族仲胺、脂肪族叔胺或者碱性含氮杂环化合物的存在下,使1摩尔苯酚化合物、相对于其一个酚羟基至少为2摩尔以上的醛、以及1摩尔伯胺进行反应(参照国际公开2004/009708号手册和日本专利特开平11-12258号公报)。
另外,通式(d)~通式(f)所表示的恶嗪化合物可以通过以下的方式获得:在正丁醇中,在90℃以上的温度下,使4,4′-二氨基二苯基甲烷等具有多个苯环和键结这些苯环的有机基的二胺、甲醛(formalin)等醛以及苯酚进行脱水缩合反应(参照日本专利特开2004-352670号公报)。
另外,例如就液晶显示元件的电特性的长期稳定性的观点而言,本发明的液晶配向剂可以进一步含有恶唑啉化合物。所述恶唑啉化合物是具有恶唑啉结构的化合物。所述恶唑啉化合物可以采用一种化合物,也可以采用两种或者两种以上的化合物。就所述观点而言,所述恶唑啉化合物的含量相对于所述聚酰胺酸或者其衍生物,优选0.1重量%~50重量%,更加优选更优选1重量%~40重量%,进一步优选为更优选1重量%~20重量%。或者,就上述观点而言,所述恶唑啉化合物的含量优选为,将恶唑啉化合物中的恶唑啉结构换算为恶唑啉时,其相对于所述聚酰胺酸或者其衍生物而为0.1重量%~40重量%。
关于所述恶唑啉化合物,可以在一个化合物中仅具有一种恶唑啉结构,也可以在一个化合物中具有两种或者两种以上的恶唑啉结构。另外,所述恶唑啉化合物只要在一个化合物中具有一个所述恶唑啉结构即可,优选具有两个以上的恶唑啉结构。另外,恶唑啉化合物可以是侧链上具有恶唑啉环结构的聚合物,也可以是共聚物。侧链上具有恶唑啉结构的聚合物可以是侧链上具有恶唑啉结构的单体的均聚物,也可以是侧链上具有恶唑啉结构的单体与不具有恶唑啉结构的单体的共聚物。侧链上具有恶唑啉结构的共聚物可以是侧链上具有恶唑啉结构的两种或者两种以上的单体的共聚物,也可以是侧链上具有恶唑啉结构的两种或者两种以上的单体与不具有恶唑啉结构的单体的共聚物。
所述恶唑啉结构优选为,以恶唑啉结构中的氧以及氮中的一方或者两方可以与聚酰胺酸的羰基进行反应方式存在于的恶唑啉化合物中的结构。
所述恶唑啉化合物例如可以列举:2,2′-双(2-恶唑啉)、1,2,4-三-(2-恶唑啉基-2-)苯、4-呋喃-2-基亚甲基-2-苯基-4H-恶唑-5-酮、1,4-双(4,5-二氢-2-恶唑基)苯、1,3-双(4,5-二氢-2-恶唑基)苯、2,3-双(4-异丙烯基-2-恶唑啉-2-基)丁烷、2,2′-双-4-苄基-2-恶唑啉、2,6-双(异丙基-2-恶唑啉-2-基)吡啶、2,2′-异亚丙基双(4-叔丁基-2-恶唑啉)、2,2′-异亚丙基双(4-苯基-2-恶唑啉)、2,2′-亚甲基双(4-叔丁基-2-恶唑啉)以及2,2′-亚甲基双(4-苯基-2-恶唑啉)。除了这些恶唑啉化合物以外,还可以列举EPOCROS(商品名,日本触媒股份有限公司制造)这样的具有恶唑基的聚合物或者低聚物。
更加优选更优选的所述恶唑啉化合物例如可以列举2,2′-双(2-恶唑啉)以及1,3-双(4,5-二氢-2-恶唑基)苯。
本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸或其衍生物的含有率,可以根据将液晶配向剂涂布到基板上的涂布方法来选择。例如,如果是用于普通液晶显示元件的制造步骤所使用的印刷机(包括胶版印刷机(offset printer)或喷墨印刷机(ink jet printer)。以下有时简称为“印刷机”。)的液晶配向剂,则聚酰胺酸或其衍生物的含有率优选0.5重量%~30重量%,更优选1重量%~15重量%,所述聚酰胺酸或其衍生物的含有率可以根据与液晶配向剂的粘度(下述)之间的关系来适当调整。
本发明的液晶配向剂的粘度根据涂布方法、聚酰胺酸或其衍生物的浓度、所使用的聚酰胺酸或其衍生物的种类、溶剂的种类和比例的不同而多种多样。例如,当使用印刷机来进行涂布时,液晶配向剂的粘度优选5mPa·s~100mPa.s,更优选10mPa·s~80mPa·s。如果液晶配向剂的粘度小于5mPa·s,则液晶配向膜会难以获得足够的膜厚;如果液晶配向剂的粘度大于100mPa·s,则印刷不匀会增大。通过旋转涂布法来涂布液晶配向剂时,液晶配向剂的粘度优选5mPa·s~200mPa·s,更优选10mPa·s~100mPa·s。
液晶配向剂的粘度可以通过旋转粘度测定法来测定,例如可以使用旋转粘度计(东机产业制造的TVE-20L型)来进行测定(测定温度:25℃)。
本发明的液晶配向膜是对所述本发明的液晶配向剂的膜进行煅烧而形成的。液晶配向剂的膜的形成其及煅烧,可以通过光刻胶(photoresist)的常用方法来进行。
所述液晶配向膜例如可以通过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,并将此液晶配向剂的膜加热到例如150℃~400℃、优选180℃~280℃而形成。此处,液晶配向剂的膜厚优选10nm~300nm,更优选30nm~100nm。另外,当液晶配向膜的用途是用在像IPS型液晶显示元件这样的横向电场方式的液晶显示元件中时,优选对液晶配向膜实施摩擦处理。
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进行调整。另外,液晶配向膜的膜厚可以使用阶差计或椭偏仪(ellipsometer)等众所周知的膜厚测定装置来测定。并且,可以根据需要对液晶配向膜进行水解等处理,并利用IR或者质谱法(Mass Spectrometry,MS)等常用的分析方法来分析液晶配向膜中的成分。例如,“Performanceimprovement of polybenzoxazine by alloying with polyamide:effect ofpreparation method on the properties”(Tsutomu Takeichi et.al.,polymer,2005,46,p.4909-4916)中,记载了通过IR来对将聚酰胺酸酰亚胺化而成的膜中的恶嗪化合物进行分析的方法。
本发明的液晶显示元件具有对向配置的一对基板、形成在所述一对基板各自所对向的面中的一面或者两面上的电极、形成在所述一对基板各自所对向的面上的液晶配向膜、以及形成在所述一对基板之间的液晶层。
所述对向配置的一对附带电极的基板优选透明基板(例如玻璃基板)。
在所述一对基板中的至少一方或者两方的表面,对应于液晶显示元件的形态而设置有电极。所述电极只要是形成在基板的一个面上的电极,则没有特别限定。这种电极例如可以列举氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)或金属的蒸镀膜等。可以将电极形成在基板的整个表面上,也可以将电极形成为经图案化的既定形状。另外,可以仅在一对基板中的一块基板上设置电极,也可以在两块基板上均设置电极。例如对于未设置电极的基板,可以在基板表面形成本发明的液晶配向膜,而对于设置了电极的基板,可以在电极上形成本发明的液晶配向膜。本发明的液晶配向膜的形成如上所述。
夹在所述一对基板之间的液晶层包含液晶组合物。此处,液晶组合物并没有特别限制,可以根据驱动模式而使用介电各向异性(dielectric anisotropy)为正的液晶组合物以及介电各向异性为负的液晶组合物中的任意一种组合物。
介电各向异性为正的液晶组合物的优选的例子公开在以下公报中:日本专利特许第3086228号公报、日本专利特许第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、日本专利特开2001-48822号公报等。
用于VA型液晶显示元件的液晶组合物,可以是介电各向异性为负的各种液晶组合物。液晶组合物的优选的例子公开在以下公报中: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、日本专利特开2001-192657号公报等。
也可以在所述介电常数为正或者为负的液晶组合物中添加一种以上的光学活性化合物再使用。
本发明的液晶显示元件当然也可以具有其他构件。例如,在使用薄膜晶体管的彩色显示TFT型液晶元件中,可以在第一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,而第二透明基板上可以具有遮蔽像素区域以外的光的黑色矩阵(black matrix)、彩色滤光片(color filter)、平坦化膜以及像素电极等。
另外,在VA型液晶显示元件、特别是MVA型液晶显示元件中,第一透明基板上形成有被称为区域(domain)的微小突起物。另外,为了调整基板间的盒间隙(cell gap),也可以在第一透明基板上形成间隔物(spacer)。
本发明的液晶显示元件可以通过任意方法来制作,例如可以通过包括以下步骤的方法来制作:1)将液晶配向剂涂布在所述两块透明基板上的步骤;2)将所涂布的液晶配向剂干燥的步骤;3)进行为使干燥的液晶配向剂进行脱水、闭环反应所必需的加热处理的步骤;4)对所获得的液晶配向膜进行配向处理的步骤;5)将两块基板贴合后,将液晶组合物封入基板之间,或者将液晶组合物滴加到其中一块基板上之后,再将此基板与另一块基板相贴合的步骤。
所述涂布液晶配向剂的步骤中所采用的涂布方法,一般已知有旋转涂布法、印刷法、浸渍涂布法(dipping)、滴加法、喷涂法等。这些方法也可以应用在本发明中。
另外,实施所述干燥步骤以及脱水反应所必需的加热处理的步骤的方法,一般已知有在烘箱(oven)或者红外线炉中进行加热处理的方法、在加热板(hotplate)上进行加热处理的方法等。这些方法也可以应用在本发明中。干燥步骤优选在溶剂可以蒸发的范围内的较低的温度(50℃~140℃)下实施。加热处理的步骤通常优选在150℃~300℃左右的温度下进行。
关于IPS型液晶显示元件、OCB型液晶显示元件、TN型液晶显示元件、STN型液晶显示元件,对液晶配向膜的配向处理通常是进行摩擦处理。对于VA型液晶显示元件中大多不进行摩擦处理,但是也可以进行摩擦处理。
然后,在其中一块基板上涂布粘接剂后,将此基板与另一块基板相贴合,在真空中注入液晶。当采用滴加注入法时,在贴合之前将液晶组合物滴加到其中一块基板上,然后将此基板与另一块基板相贴合。利用热或者紫外线使用于贴合的粘接剂硬化,由此制作出本发明的液晶显示元件。
在本发明的液晶显示元件上,也可以安装偏光板(偏光膜)、波片、光散射膜以及驱动电路等。
[实施例]
下面,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。实施例中所使用的化合物如下。
<四羧酸二酐>
化合物:均苯四甲酸二酐(Pyromellitic Dianhydride):PMDA
化合物:1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐(1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride):CBDA
<二胺>
化合物:4,4′-二氨基二苯基甲烷:DDM
化合物:4,4′-二氨基二苯基乙烷:DDET
化合物:1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-4-(反-4-正戊基环己基)环己烷:5HHBA
化合物:1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-4-[(4-正庚基环己基)乙基]环己烷:7H2HBA
化合物:1,1-双[4-(4-氨基苯基甲基)苯基]-4-正庚基环己烷:7HBZ
化合物:1,3-双[4-(4-氨基苯基甲基)苯基]丙烷:BABZP3
化合物:2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷:BAPP
化合物:1-苯基甲基-2,5-二氨基苯:2,5-P1PDA
化合物:1-苯基甲基-3,5-二氨基苯:3,5-P1PDA
化合物:5-[4-(4-正戊基环己基)环己基]苯基甲基-1,3-二氨基苯:5HHP1PDA
化合物:5-{[4-(4-正庚基环己基)乙基]环己基}苯基甲基-1,3-二氨基苯:7H2HP1PDA
化合物:5-[4-(正十六烷基)苯基甲基]-1,3-二氨基苯:16P1PDA
化合物:3,3′-二氨基二苯基醚:3,3′-DDE
化合物:3,4′-二氨基二苯基醚:3,4′-DDE
化合物:4,4′-二氨基二苯基醚:4,4′-DDE
<环氧化合物>
化合物:N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷:TGDDM
化合物:双酚A酚醛型环氧化合物:157S70(商品名,日本环氧树脂股份有限公司制造)
化合物:3,4-环氧环己烯甲基-3′,4′-环氧环己烯基甲酸酯:Celloxide2021(商品名,Daicel化学工业股份有限公司制造)
化合物:甲酚酚醛型环氧化合物:EOCN-104S(商品名,日本化药股份有限公司制造),平均官能基数大于等于2的具有环氧基的化合物)
<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)
<1.聚酰胺酸的合成>
[合成例1]
在具备温度计、搅拌机、原料投入口以及氮气导入口的100mL的四口烧瓶中,加入2.426g的DDM、54.0g的脱水NMP,在干燥氮气流下将其搅拌溶解。然后,添加1.735g的PMDA、0.840g的CBDA以及15.0g的脱水GBL,在室温环境下反应30小时。在反应过程中反应温度上升时,将反应温度抑制在约70℃以下进行反应。在所获得的溶液中加入25.0g的BC,获得浓度为6重量%的聚酰胺酸溶液。将此聚酰胺酸溶液设为PA1。
[合成例2~19]
除了根据表1改变四羧酸二酐以及二胺以外,依据合成例1来制备聚酰胺酸溶液PA2~PA19。将包括合成例1在内的结果汇总在表1中。
[表1]
<2.液晶显示元件的制作>
[比较例1]
以8/2的重量比混合PA1和PA2。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以使聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,通过如下方式来制作液晶显示元件。
<液晶显示元件的制作方法>(实施例1~实施例12、比较例1~比较例13)
使用旋转涂布机,将液晶配向剂涂布到两块附带ITO电极的玻璃基板上,形成膜厚为70nm的膜。涂布形成膜之后,在80℃下加热干燥约5分钟后,在210℃下进行20分钟的加热处理,而形成液晶配向膜。然后,使用摩擦装置,对形成有液晶配向膜的基板表面进行摩擦处理,来实施配向处理。之后,在超纯水中对液晶配向膜进行5分钟超声波清洗,然后在烘箱中,在120℃下干燥30分钟。
在其中一块玻璃基板上散布7μm的间隙材料(gap material),以形成有液晶配向膜的面位于内侧,并且摩擦方向为反平行的方式将两块玻璃基板对向配置,然后用环氧硬化剂加以密封,制作出间隙为7μm的反平行液晶盒(antiparallel cell)。向此液晶盒中注入以下所示的液晶组合物,用光硬化剂密封注入口。接着,在110℃下加热处理30分钟,而制成液晶显示元件。
[实施例1]
在比较例1所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例2]
在比较例1所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的157S70,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例2]
以8/2的重量比混合PA1和PA3。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例3]
在比较例2所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例4]
在比较例2所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的Celloxide 2021P,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例3]
在PA4中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例5]
在比较例3所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸溶解为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例6]
在比较例3所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的EOCN-104S,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例4]
在PA5中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例7]
在比较例4所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例8]
在比较例4所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的EOCN-104S,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例5]
在PA6中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例9]
在比较例5所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例10]
在比较例5所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的EOCN-104S,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例6]
在PA7中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例11]
在比较例6所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例7]
在PA8中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[实施例12]
在比较例7所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例8]
在PA9中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例9]
在比较例8所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例10]
在PA10中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例11]
在比较例10所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如下所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例12]
在PA11中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如上所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例13]
在比较例12所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如下所述的方式制作液晶显示元件。
[比较例14]
以9/1的重量比混合PA6和PA12。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,按照下述方式制作液晶显示元件。
<液晶显示元件的制作方法>(实施例13~实施例20、比较例14~比较例21)
使用旋转涂布机,将液晶配向剂涂布到两块附带ITO电极的玻璃基板上,形成膜厚为70nm的膜。涂布形成膜之后,在80℃下加热干燥约5分钟后,在210℃下进行20分钟加热处理,形成液晶配向膜。之后,在超纯水中对液晶配向膜进行5分钟超声波清洗,然后在烘箱中,在120℃下干燥30分钟。
在其中一块玻璃基板上散布4μm的间隙材料,以使形成有液晶配向膜的面位于内侧的方式加以配置后,用环氧硬化剂加以密封,制作出间隙为4μm的液晶盒。向此液晶盒中注入以下所示的液晶组合物,用光硬化剂密封注入口。接着,在110℃下进行30分钟加热处理,制成液晶显示元件。
[实施例13]
在比较例14所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,通过和比较例10相同的方式制作液晶显示元件。
[比较例15]
以9/1的重量比混合PA6和PA13。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,通过和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[实施例14]
在比较例15所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,通过和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[比较例16]
以9/1的重量比混合PA6和PA14。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,通过和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[实施例15]
在比较例16所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的157S70,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,通过和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[比较例17]
以9/1的重量比混合PA15和PA16。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[实施例16]
在比较例17所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[实施例17]
在比较例17所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的Celloxide 2021P,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[比较例18]
以9/1的重量比混合PA15和PA17。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[实施例18]
在比较例18所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的EOCN-104S,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[比较例19]
在PA18中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[实施例19]
在比较例19所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[实施例20]
在比较例19所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的EOCN-104S,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[比较例20]
以9/1的重量比混合PA15和PA19。在所获得的混合物中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶剂,以聚酰胺酸的浓度达到4重量%的方式对溶液整体进行稀释,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
[比较例21]
在比较例20所获得的4重量%的液晶配向剂中,溶解相对于100重量份聚酰胺酸为20重量份的TGDDM,而获得液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以和比较例14相同的方式制作液晶显示元件。
<3.电特性的评价>
以如下方式测定实施例1~实施例20、比较例1~比较例21所制作的液晶显示元件的离子密度和长期可靠性。
1)离子密度的测定
使用Toyo Technica制造的液晶物性评价装置6254型来测定离子密度。测定条件如下:波形为三角波;频率为0.01Hz;电压为±10V;测定温度为60℃。测得的离子密度的值越小,电特性就越好。将结果示于表2、表3。
2)离子密度的保持特性的测定
针对所制作的液晶显示元件,随着时间经过测定离子密度[pC],并且对离子密度的保持特性进行评价。保持特性的试验方法可以采用如下方法:将液晶显示元件放置在温度为100℃的环境中,随着时间经过中途取出此液晶显示元件并测定其离子密度[pC]。200小时后的离子密度的数值越小,离子密度的保持特性就越好,并且电特性的长期可靠性就越好。将100小时后和200小时后的数据示于表2、表3。
[表2]
[表3]
如表2、表3所示,使用添加了环氧化合物的实施例1~实施例20的液晶配向剂的液晶显示元件可以抑制离子密度随着时间经过而增大。
<4.配向特性的评价>
对于实施例1、3、5、7、9、11、12以及比较例1~比较例13中所制作的液晶显示元件,将注入液晶组合物后、加热处理前的此元件夹在两块偏向板之间,贴装背光源(back light),观察液晶的配向状态,根据是否存在流动配向(flow orientation)来评价配向特性。不存在流动配向的液晶显示元件可以认为配向性良好。将结果示于表4。
[表4]
试验例No. | 液晶配向剂 | 流动配向 |
42. | 比较例1 | 无 |
43. | 实施例1 | 无 |
44. | 比较例2 | 无 |
45. | 实施例3 | 无 |
46. | 比较例3 | 无 |
47. | 实施例5 | 无 |
48. | 比较例4 | 无 |
49. | 实施例7 | 无 |
50. | 比较例5 | 无 |
51. | 实施例9 | 无 |
52. | 比较例6 | 无 |
53. | 实施例11 | 无 |
54. | 比较例7 | 无 |
55. | 实施例12 | 无 |
56. | 比较例8 | 无 |
57. | 比较例9 | 有 |
58. | 比较例10 | 无 |
59. | 比较例11 | 有 |
60. | 比较例12 | 无 |
61. | 比较例13 | 有 |
如表4所示,此次所研发的添加有环氧化合物的液晶配向剂,即使添加环氧化合物,也未确认到流动配向,可以维持高配向性。