CN101735826A - 液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件 - Google Patents

液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可以表现出所需的VHR长期热可靠性的液晶显示元件、在此液晶显示元件中可以表现出所需的VHR长期热可靠性的液晶配向膜、以及可以形成此液晶配向膜的液晶配向剂。由含有将二胺四乙酸二酐与具有侧链的芳香族二胺作为原料的聚酰胺酸或者其衍生物的液晶配向剂形成液晶配向膜,并将所述液晶配向膜用于液晶显示元件。

Description

液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件
技术领域
本发明涉及一种含有使二胺(diamine)与四羧酸二酐(tetracarboxylicdianhydride)反应所获得的聚酰胺酸(polyamic acid)或者其衍生物的液晶配向剂、由此液晶配向剂所获得的液晶配向膜以及具有此液晶配向膜的液晶显示元件,尤其是涉及一种适合于垂直配向(Vertical Alignment,VA)方式的液晶配向剂、由此液晶配向剂所获得的液晶配向膜以及具有此液晶配向膜的液晶显示元件。
背景技术
液晶显示元件被用于以笔记本电脑(note personal computer)或台式电脑(desktop personal computer)的监视器(monitor)为代表的摄像机(videocamera)的取景器(viewfinder)、投影式的显示器(display)等各种液晶显示装置,最近也被用于电视(television)。进而,液晶显示元件也被用于光学打印头(optical printer head)、光学傅里叶变换元件(optical Fourier transformdevice)、光阀(light valve)等光电子相关元件。
液晶显示元件中已知有各种元件,而液晶显示元件的技术发展不仅可通过对液晶显示元件的驱动方式或液晶显示元件的结构进行改良来实现的,还可通过对液晶显示元件中所使用的构成构件进行改良来实现的。通常,液晶显示元件具有用来将液晶层中的液晶组成物配向在特定方向上的液晶配向膜。液晶配向膜是与液晶显示元件的显示品质相关的一个重要的要素,液晶配向膜的作用随着液晶显示元件的品质提高而逐年变得重要。
液晶配向膜是由液晶配向剂所制备的。目前,主要使用的液晶配向剂是将聚酰胺酸或可溶性聚酰亚胺(polyimide)溶解在有机溶媒中所获得的溶液。将此种溶液涂布在基板上之后,利用加热等方法进行成膜,由此形成液晶配向膜。
关于液晶配向膜,例如已知有使用二胺四乙酸二酐的液晶配向膜,且揭示了此液晶配向膜可以改善超扭转向列(Super Twisted Nematic,STN)模式、有源矩阵显示器(active matrix display)中的电压保持率(参照专利文献1)。
另外,揭示有通过使用乙二胺四乙酸二酐的液晶配向膜来改善串扰(crosstalk)(参照专利文献2)。
进而,揭示有一种使用使乙二胺四乙酸二酐上键结光反应基而成的高分子物质与其他酸酐的共聚物的液晶配向膜(参照专利文献3)。
另一方面,对于液晶配向元件的特性来说,要求长时间地维持高电压保持率。当无法长时间地维持高电压保持率时,会产生电压降低、驱动电压上升、消耗电力上升、对比度(contrast)下降等问题。在所述专利文献1中,虽然初始值的电压保持率得到改善,但并未在改善电压保持率的长时间的热可靠性方面进行研究。另外,在所述专利文献2、3中,同样也未在改善电压保持率的长时间的热可靠性方面进行研究。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利第5520845号说明书
[专利文献2]日本专利特开平6-75229号公报
[专利文献3]日本专利特开2006-350347号公报
发明内容
本发明提供一种可以表现出所需的电压保持率的长期热可靠性的液晶显示元件、在此液晶显示元件中可以表现出所需的电压保持率的长期热可靠性的液晶配向膜、以及可以形成此液晶配向膜的液晶配向剂。
本发明者等人发现,将含有以特定二胺四乙酸二酐与具有侧链的芳香族二胺作为原料的聚酰胺酸或其衍生物的组成物用于液晶配向剂,可以对具有由此液晶配向剂所形成的液晶配向膜的液晶显示元件赋予所需的电压保持率的长期热可靠性,从而完成本发明。
本发明包含以下的构成。
[1]一种液晶配向剂,其含有作为四羧酸二酐与二胺的反应生成物的聚酰胺酸或者其衍生物,
所述四羧酸二酐含有以下述通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐,所述二胺含有以下述通式(VIII)及通式(X)~通式(XI)所表示的具有侧链结构的二胺。
[化1]
Figure G2009102236874D0000031
[化2]
Figure G2009102236874D0000041
(通式(TC-1)中,X表示-(CH2)n-,至多两个-CH2-可以独立地被-O-(此处并非连续)、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、-CnH2nN(CmH2mCOOH)CnH2n-、-CH(CmH2mOH)-、-CH(CnH2n+1)-、-CH=CH-或-C≡C-取代(m表示0~30的整数,n独立地表示1~30的整数)。通式(TC-4)~通式(TC-7)中,Y独立地表示单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-S-(CH2)m-S-(m表示1~6的整数)。通式(TC-5)中,Z表示单键或不存在。通式(TC-9)中,R33及RR34分别独立地表示碳数为1~3的烷基(alkyl)或苯基(phenyl),A3独立地表示亚甲基(methylene)、次苯基(phenylene)或经烷基取代的次苯基,l表示1~6的整数,m表示1~10的整数。通式(TC-2)~通式(TC-7)中,键结在环己烷(cyclohexane)环或苯(benzene)环上的氢可以独立地被-F、-CH3、-CF3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2取代,通式(TC-3)中的键结在苯环上的氢可以被苄基(benzyl)取代。通式(TC-2)~通式(TC-8)中,R1独立地表示-(CH2)m-,至多两个-CH2-可以独立地被-O-(此处并非连续)、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、-CH(CmH2mOH)-、-CH(CmH2m+1)-、-CH=CH-或-C≡C-取代(m独立地表示0~30的整数)。通式(TC-8)中,A1独立为碳数为1~10的烷基,碳数为1~10的烷氧基(alkoxy)、乙酰胺(acetamide)、氟、氯或溴,A2独立地表示碳数为1~3的烷基,m表示0~3的整数,n表示0~4的整数。通式(TC-10)中,A3表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-或-(CH2)m-(m表示1~6的整数),R1表示具有类固醇(steroid)骨架的基或以下述通式(B)所表示的基,当键结在苯环上的两个氨基(amino)的位置关系为对位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基,当此位置关系为间位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基或苯基,此烷基中任意的-CH2-可以独立地被-CF2-、-CHF-、-O-(此处并非连续)、-CH=CH-或-C≡C-取代,-CH3可以被-CH2F、-CHF2或-CF3取代,此苯基的氢可以独立地被-F、-CH3、-OCH3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3取代。
[化3]
Figure G2009102236874D0000051
通式(B)中,A4及A5分别独立地表示单键、-O-(此处并非连续)、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-或碳数为1~12的烷烯基(alkylene),R2及R3分别独立地表示-F或-CH3,环S独立地表示1,4-次苯基、1,4-环己烯(1,4-cyclohexylene)、1,3-二恶烷-2,5-二基(1,3-dioxane-2,5-diyl)、嘧啶-2,5-二基(pyrimidine-2,5-diyl)、吡啶-1,4-二基(pyridine-1,4-diyl)、萘-1,5-二基(naphthalene-1,5-diyl)、萘-2,7-二基或蒽-9,10-二基(anthracene-9,10-diyl),R4表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,a及b分别表示0~4的整数,c、d及e分别表示0~3的整数,f及g分别独立地表示0~2的整数,且c+d+e≥1。通式(TC-11)及通式(TC-12)中,R5独立地表示-H或-CH3,R6表示-H、或者碳数为1~20的烷基或碳数为2~20的烯基(alkenyl),A6独立地表示单键、-CO-或-CH2-。通式(TC-12)中,R7及R8分别独立地表示-H、碳数为1~20的烷基或苯基。通式(TC-13)及通式(TC-14)中,A7独立地表示-O-或碳数为1~6的烷烯基。通式(TC-13)中,R9表示-H或碳数为1~30的烷基,此烷基中碳数为2~30的烷基的任意-CH2-可以被-O-(此处并非连续)、-CH=CH-或-C≡C-取代,A8表示单键或碳数为1~3的烷烯基,环T表示1,4-次苯基或1,4-环己烯,h表示0或1。通式(TC-14)中,R10表示碳数为6~22的烷基,R11表示-H或碳数为1~22的烷基)。
[化4]
(通式(VIII)中,A3表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-或-(CH2)m-(m表示1~6的整数),R1表示具有类固醇骨架的基或以下述通式(IX)所表示的基,当键结在苯环上的两个氨基的位置关系为对位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基,当此位置关系为间位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基或苯基,此烷基中任意的-CH2-可以独立地被-CF2-、-CHF-、-O-(此处并非连续)、-CH=CH-或-C≡C-取代,-CH3可以被-CH2F、-CHF2或-CF3取代,此苯基的氢可以独立地被-F、-CH3、-OCH3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3取代。其中,当所述四羧酸二酐仅包含以通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐时,R1进一步包含的所述烷基的碳数为23~30)。
[化5]
Figure G2009102236874D0000062
(通式(IX)中,A4及A5分别独立地表示单键、-O-(此处并非连续)、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-或者碳数为1~12的烷烯基,R2及R3分别独立地表示-F或-CH3,环S独立地表示1,4-次苯基、1,4-环己烯、1,3-二恶烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-2,7-二基或蒽-9,10-二基,R4表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,a及b分别表示0~4的整数,c、d及e分别表示0~3的整数,f及g分别独立地表示0~2的整数,且c+d+e≥1。其中,当c+d+e=1时,R4表示碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基或碳数为1~30的烷氧基,通式(VIII)的A3表示碳数大于等于1的基)。
[化6]
Figure G2009102236874D0000071
(通式(X)及(XI)中,R5独立地表示-H或-CH3,R6表示-H、或者碳数为1~20的烷基或碳数为2~20的烯基,A6独立地表示单键、-CO-或-CH2-,通式(XI)中,R7及R8分别独立地表示-H、碳数为1~20的烷基或苯基)。
[2]根据[1]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是以所述通式(VIII)所表示的二胺,R1是以所述通式(IX)所表示的基。
[3]根据[2]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是以通式(VIII)所表示的二胺,R1是以如下通式(R1-1)~通式(R1-7)所表示的基。
[化7]
Figure G2009102236874D0000072
(通式(R1-1)中,R表示碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基或碳数为1~30的烷氧基,当通式(R1-1)的R是碳数为1的基时,通式(VIII)的A3表示碳数大于等于1的基,通式(R1-2)~通式(R1-7)中,R表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,A表示-O-或碳数为1~6的烷烯基)。
[4]根据[3]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是选自以下述通式(VIII-2)~通式(VIII-8)所表示的化合物中的至少一种。
[化8]
Figure G2009102236874D0000081
(所述通式中,R52表示碳数为16~30的烷基,R53表示碳数为10~30的烷基,R54表示碳数为4~30的烷基,R55表示碳数为2~30的烷基)。
[5]根据[1]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是以所述通式(X)或(XI)所表示的二胺。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述四羧酸二酐包含芳香族四羧酸二酐。
[7]根据[6]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述芳香族四羧酸二酐是以下述结构式(1)、结构式(2)、结构式(5)~结构式(7)、结构式(11)、结构式(12)及结构式(14)所表示的化合物中的至少一种。
[化9]
Figure G2009102236874D0000091
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述四羧酸二酐包含脂环式四羧酸二酐及脂肪族四羧酸二酐中的一方或双方。
[9]根据[8]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述脂环式四羧酸二酐及脂肪族四羧酸二酐是以下述结构式(19)、结构式(23)、结构式(25)、结构式(35)~结构式(39)、结构式(44)及结构式(49)所表示的化合物中的至少一种。
[化10]
Figure G2009102236874D0000092
[10]根据[1]~[9]中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述二胺进一步包含以下述通式(I)~通式(VII)、通式(XV)、通式(N)及通式(a)所表示的不具有侧链结构的二胺。
[化11]
H2N-X-NH2       (I)
Figure G2009102236874D0000101
(通式(I)中,X表示-(CH2)m-(m表示1~6的整数),通式(III)及通式(V)~通式(VII)中,Y独立地表示单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-S-(CH2)m-S-(m表示1~6的整数),通式(V)中,Z表示单键或不存在,通式(XV)中,R33及R34分别独立地表示碳数为1~3的烷基或苯基,A3独立地表示亚甲基、次苯基或经烷基取代的次苯基,l表示1~6的整数,m表示1~10的整数。通式(II)~通式(VII)中,键结在环己烷环或苯环上的氢可以独立地被-F、-CH3、-CF3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2取代,通式(IV)中的苯环上所键结的氢可以被苄基取代。通式(N)中,A1独立地表示碳数为1~4的烷基、碳数为1~4的烷氧基、乙酰胺、氟、氯或溴,A2独立地表示碳数为1~3的烷基,m表示0~3的整数,n表示0~4的整数。通式(a)中,L1表示氢、碳数为1~4的烷基、苯基或苄基)。
[11]根据[10]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述不具有侧链结构的二胺是选自以下述结构式(IV-1)、结构式(IV-2)、结构式(IV-15)~结构式(IV-17)、结构式(V-1)~结构式(V-13)、结构式(V-33)、结构式(V-35)~结构式(V-37)、结构式(VII-2)、结构式(XV-1)、结构式(N)-1、(N)-2、结构式(N)-14、结构式(a-1)及结构式(a-2)所表示的化合物中的至少一种。
[化12-1]
Figure G2009102236874D0000121
[化12-2]
Figure G2009102236874D0000131
[12]根据[1]~[11]中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述四羧酸二酐包含硅倍半氧烷(silsesquioxane)二酐衍生物。
[13]根据[12]所述的液晶配向剂,其特征在于:所述硅倍半氧烷二酐衍生物是以下述结构式(S-1)所表示的化合物。
[化13]
[14]根据[1]~[13]中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:
所述聚酰胺酸或者其衍生物包含两种聚酰胺酸或者其衍生物A及B,
所述聚酰胺酸或者其衍生物A包含所述二胺中的所述具有侧链结构的二胺,且所述聚酰胺酸或者其衍生物A及B的四羧酸二酐的一方或双方包含以通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐。
[15]根据[1]~[14]中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:进一步含有选自烯基取代纳迪克酰亚胺(nadiimide)化合物、具有自由基(radical)聚合性不饱和双键的化合物、恶嗪(oxazine)化合物、恶唑啉(oxazoline)化合物及环氧(epoxy)化合物中的一种或一种以上。
[16]一种液晶配向膜,其特征在于:其是对根据[1]~[15]中任一项所述的液晶配向剂的涂膜进行加热而形成。
[17]一种液晶显示元件,其具有:一对基板;含有液晶分子并形成于所述一对基板之间的液晶层;对液晶层施加电压的电极;以及将所述液晶分子配向在预定的方向上的液晶配向膜,此液晶显示元件的特征在于:所述液晶配向膜是根据[16]所述的液晶配向膜。
根据本发明,可以提供一种可以表现出电压保持率的长期热可靠性的液晶显示元件。
附图说明
具体实施方式
本发明的液晶配向剂含有作为四羧酸二酐与二胺的反应产物的聚酰胺酸或者其衍生物。所述聚酰胺酸的衍生物是指,在制成含有溶剂的后述液晶配向剂时溶解于溶剂中的成分、且在将此液晶配向剂制成后述的液晶配向膜时可以形成以聚酰亚胺作为主成分的液晶配向膜的成分。作为此种聚酰胺酸的衍生物,例如可以列举:可溶性聚酰亚胺、聚酰胺酸酯(polyamic acid ester)以及聚酰胺酸酰胺(polyamic acid amide)等,更具体而言可以列举1)聚酰胺酸的所有氨基与羧基(carboxyl)进行脱水闭环反应而成的聚酰亚胺、2)部分地进行脱水闭环反应而成的部分聚酰亚胺、3)将聚酰胺酸的羧基转化为酯而成的聚酰胺酸酯、4)将四羧酸二酐化合物所含的酸二酐的一部分替换为有机二羧酸来进行反应而获得的聚酰胺酸-聚酰胺共聚物,进一步可以列举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(polyamide-imide)。所述聚酰胺酸或者其衍生物可以是一种化合物,也可以是两种或两种以上的化合物。另外,所述聚酰胺酸或者其衍生物只要是具有四羧酸二酐与二胺的反应生成物的结构的化合物,也可以是使用其他原料并通过四羧酸二酐与二胺的反应以外的其他反应所获得的反应生成物。
本发明中所使用的四羧酸二酐包含以所述通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐。
作为以通式(TC-1)所表示的四羧酸二酐,通式中,X优选作为主链的烷烯基的碳数为0~20,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化14]
Figure G2009102236874D0000151
作为以通式(TC-2)所表示的四羧酸二酐,通式中,R1优选作为主链的烷烯基的碳数为0~10,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化15]
Figure G2009102236874D0000152
作为以通式(TC-3)所表示的四羧酸二酐,通式中,R1优选作为主链的烷烯基的碳数为0~10,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化16]
Figure G2009102236874D0000161
作为以通式(TC-4)所表示的四羧酸二酐,通式中,R1优选作为主链的烷烯基的碳数为0~10,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化17]
Figure G2009102236874D0000162
作为以通式(TC-5)所表示的四羧酸二酐,通式中,R1优选作为主链的烷烯基的碳数为0~10,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化18-1]
Figure G2009102236874D0000171
[化18-2]
Figure G2009102236874D0000181
作为以通式(TC-6)所表示的四羧酸二酐,通式中,R1优选作为主链的烷烯基的碳数为0~10,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化19]
Figure G2009102236874D0000182
作为以通式(TC-7)所表示的四羧酸二酐,通式中,R1优选作为主链的烷烯基的碳数为0~10,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化20]
作为以通式(TC-8)所表示的四羧酸二酐,通式中,R1优选作为主链的烷烯基的碳数为0~10,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化21-1]
Figure G2009102236874D0000191
[化21-2]
Figure G2009102236874D0000201
作为以通式(TC-9)所表示的四羧酸二酐,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化22]
Figure G2009102236874D0000202
作为以通式(TC-10)所表示的四羧酸二酐,例如可以列举以下述通式或结构式所表示的酸二酐。
[化23-1]
Figure G2009102236874D0000211
[化23-2]
Figure G2009102236874D0000221
(所述通式中,R23、R24、R25、R26分别表示碳数为1~30的烷基、或者碳数为1~30的烷氧基)。
[化24]
Figure G2009102236874D0000231
作为以通式(TC-11)所表示的四羧酸二酐,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化25]
Figure G2009102236874D0000241
作为以通式(TC-12)所表示的四羧酸二酐,例如可以列举以下述结构式所表示的酸二酐。
[化26]
Figure G2009102236874D0000251
作为以通式(TC-13)所表示的四羧酸二酐,例如可以列举以下述通式所表示的酸二酐。
[化27]
(R29表示-H、碳数为1~30的烷基或碳数为1~30的烷氧基,更优选表示碳数为3~30的烷基或碳数为3~30的烷氧基)。
作为以通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐,例如可以列举以下述通式所表示的酸二酐。
[化28]
Figure G2009102236874D0000271
(R29表示碳数为6~22的烷基,更优选表示碳数为6~10的烷基。R30表示-H或碳数为1~22的烷基,更优选表示-H或碳数为1~10的烷基)。
作为其他四羧酸二酐,例如可以列举以下述通式所表示的酸二酐。
[化29]
(R35及R36分别独立地表示碳数为3~30的烷基)。
特别适用于本发明的四羧酸二酐是以通式(TC-1)~通式(TC-7)所表示的四羧酸二酐,其中特别优选以如下结构式所表示的四羧酸二酐。
[化30]
Figure G2009102236874D0000281
另外,就在液晶显示元件中表现出所需的电压保持率,并且实现电压保持率的长期热可靠性的观点而言,于构成本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸的酸二酐中,以摩尔比计优选含有10%~100%的以所述(TC-1)~所述(TC-14)所表示的四羧酸二酐,更优选含有20%~100%的以所述(TC-1)~所述(TC-14)所表示的四羧酸二酐。
本发明的四羧酸二酐优选包含芳香族四羧酸二酐,所述芳香族四羧酸二酐是指两个酸酐中的至少一个是由键结在芳香族化合物上的两个羧基(carboxy)所形成的酸酐的化合物。作为所述芳香族四羧酸二酐,例如可以列举以下述结构式(1)~结构式(18)所表示的化合物。
[化31]
Figure G2009102236874D0000291
所述芳香族四羧酸二酐优选以所述结构式(1)、结构式(2)、结构式(5)~结构式(7)、结构式(11)、结构式(12)及结构式(14)所表示的化合物,更优选以所述结构式(1)所表示的化合物。另外,就在液晶显示元件中表现出电压保持率等所需的电性能的观点而言,优选于构成本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸的酸二酐中,以摩尔比计优选含有1%~98%的所述芳香族四羧酸二酐,更优选含有10%~95%的所述芳香族四羧酸二酐。
本发明的四羧酸二酐优选包含如下的脂环式四羧酸二酐及脂肪族四羧酸二酐中的一方或双方,所述脂环式四羧酸二酐是两个酸酐中的至少一个是由键结在脂环式化合物上的两个羧基所形成的酸酐的化合物,所述脂肪族四羧酸是具有两个由键结在脂肪族化合物上的两个羧基所形成的酸酐的化合物。作为所述脂环式四羧酸二酐,例如可以列举以下述结构式(19)~结构式(22)、结构式(24)~结构式(44)及结构式(49)~结构式(65)所表示的化合物。
[化32-1]
[化32-2]
Figure G2009102236874D0000321
[化32-3]
Figure G2009102236874D0000331
作为所述脂肪族四羧酸二酐,例如可以列举以下述结构式(23)、结构式(45)~结构式(48)、结构式(66)及结构式(67)所表示的化合物。
[化33]
所述脂环式四羧酸二酐及所述脂肪族四羧酸二酐优选以所述结构式(19)、结构式(23)、结构式(25)、结构式(35)~结构式(39)、结构式(44)及结构式(49)所表示的化合物,更优选以所述结构式(19)、结构式(23)所表示的化合物。另外,就在液晶显示元件中表现出电压保持率等所需的电性能的观点而言,于构成本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸的酸二酐中,以摩尔比计优选含有1%~98%的所述脂环式四羧酸二酐及所述脂肪族四羧酸二酐,更优选含有10%~95%的所述脂环式四羧酸二酐及所述脂肪族四羧酸二酐。
本发明中所使用的四羧酸二酐优选包含硅倍半氧烷二酐衍生物。硅倍半氧烷由于是高度的交联体且不会被水解,因此通过含有硅倍半氧烷可以优化作为液晶配向剂的保存稳定性。另外,即使过量地使用,也不会对液晶显示元件的显示性能等带来不良影响,因此可以形成可靠性较高的液晶配向膜。
本发明中所使用的硅倍半氧烷二酐衍生物例如可以使用WO 03-24870号手册中所记载的硅倍半氧烷二酐衍生物,此硅倍半氧烷二酐衍生物以如下通式表示。
[化34]
Figure G2009102236874D0000341
所述式(S)中,R分别独立地选自氢、碳数为1~45的烷基、经取代或未经取代的芳基(aryl)及经取代或未经取代的芳基烷基,Y独立地以下述(a)或(b)表示。
[化35]
Figure G2009102236874D0000342
所述式(a)及式(b)中的X中,一个或两个X表示酸酐基,剩余的X分别独立为氢、卤素(halogen)、羟基(hydroxyl)或一价有机基,Z为-O-、-CH2-或单键。其中,于碳数为1~45的烷基中,任意的氢可以被氟取代,任意的CH2-可以被-O-、-CH=CH-、环烷烯基(cycloalkylene)或环烯撑(cycloalkenylene)取代。于经取代或未经取代的芳基烷基中的烷烯基中,任意的氢可以被氟取代,任意的-CH2-可以被-O-,-CH=CH-或环烷烯基取代。
所述通式中,特别优选的硅倍半氧烷二酐衍生物是以如下结构式(S-1)所表示的化合物。
[化36]
Figure G2009102236874D0000351
另外,就在液晶显示元件中表现出电压保持率等所需的电性能,并表现出长期热可靠性的观点而言,于构成本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸的酸二酐中,以摩尔比计优选含有1%~60%的所述硅倍半氧烷二酐衍生物,更优选含有10%~40%的所述硅倍半氧烷二酐衍生物。
本发明中所使用的四羧酸二酐,可以在实现本发明的効果的范围内,任意地使用它的种类或调配量。另外,于本发明中,优选使用将以所述通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐与一种或一种以上的其他四羧酸二酐共聚而成的共聚物。通过使用四羧酸二酐,会提高配向剂的保存稳定性,因此优选使用四羧酸二酐。
也可以将所述四羧酸二酐的一部分替换成羧酸酐(carboxylicanhydride)。此种替换可以引起生成聚酰胺酸时的聚合反应的终止(termination),而可以抑制聚合反应使其不再进行下去。因此,通过此种替换,可以容易地控制所获得的聚合物(聚酰胺酸或者其衍生物)的分子量,例如可以不损及本发明的效果而改善液晶配向剂的涂布特性。羧酸酐相对于四羧酸二酐的比率只要在不损及本发明效果的范围内即可,作为基准,优选为小于等于四羧酸二酐总量的10摩尔%。只要不损及本发明的效果,那么替换成羧酸酐的四羧酸二酐可以是一种,也可以是两种或者两种以上。作为所述羧酸单酐,例如可以列举:马来酸酐(maleic anhydride)、邻苯二甲酸酐(phthalicanhydride)、衣康酸酐(itaconic acid anhydride)、正癸基琥珀酸酐(n-decylsuccinic acid anhydride)、正十二烷基琥珀酸酐、正十四烷基琥珀酸酐、正十六烷基琥珀酸酐以及环己酸酐。
所述四羧酸二酐可以在二羧酸相对于四羧酸二酐的比率小于等于10摩尔%的范围内,将四羧酸二酐的一部分替换成二羧酸。只要不损及本发明的效果,那么替换成二羧酸的四羧酸二酐可以是一种,也可以是两种或两种以上。
本发明中所使用的二胺是具有侧链结构的二胺。具有侧链结构的二胺是指具有如下取代基(侧链)的二胺,此取代基在将连结两个氨基的取代基作为主链时自主链分支,并且可以表现出所需的预倾角(pretilt angle)。具有侧链结构的二胺中的侧链只要根据所要求的预倾角而适当地选择即可,例如此侧链可以列举碳数大于等于8的基。所述具有侧链结构的二胺可以列举以下述通式(VIII)及通式(X)~通式(XI)所表示的化合物。
[化37]
Figure G2009102236874D0000361
(通式(VIII)中,A3表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-或-(CH2)m-(m表示1~6的整数),R1表示具有类固醇骨架的基或以下述通式(IX)所表示的基,当键结在苯环上的两个氨基的位置关系为对位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基,当此位置关系为间位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基或苯基,于此烷基中,任意的-CH2-可以独立地被-CF2-、-CHF-、-O-(此处并非连续)、-CH=CH-或-C≡C-取代,-CH3可以被-CH2F、-CHF2或-CF3取代,-CH3可以被-CH2F、-CHF2或-CF3取代,此苯基的氢可以独立地被-F、-CH3、-OCH3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3取代。其中,当所述四羧酸二酐仅包含以通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐时,R1进一步包含的所述烷基的碳数为23~30)。
[化38]
Figure G2009102236874D0000362
(通式(IX)中,A4及A5分别独立地表示单键、-O-(此处并非连续)、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-或者碳数为1~12的烷烯基,R2及R3分别独立地表示-F或-CH3,环S独立地表示1,4-次苯基、1,4-环己烯、1,3-二恶烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-2,7-二基或蒽-9,10-二基,R4表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,a及b分别表示0~4的整数,c、d及e分别表示0~3的整数,f及g分别独立地表示0~2的整数,且c+d+e≥1。其中,当c+d+e=1时,R4表示碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基或碳数为1~30的烷氧基,通式(VIII)的A3表示碳数大于等于1的基)。
[化39]
Figure G2009102236874D0000371
(通式(X)及(XI)中,R5独立地表示-H或-CH3,R6表示-H、或者碳数为1~20的烷基或碳数为2~20的烯基,A6独立地表示单键、-CO-或-CH2-,通式(XI)中,R7及R8分别独立地表示-H、碳数为1~20的烷基或苯基)。
本发明中所使用的二胺优选以通式(VIII)所表示的二胺,且式中R1包含以如下通式(R1-1)~通式(R1-7)所表示的化合物。
[化40]
Figure G2009102236874D0000372
(通式(R1-1)中,R表示碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基或碳数为1~30的烷氧基,当通式(R1-1)的R是碳数为1的基时,通式(VIII)的A3表示碳数大于等于1的基,通式(R1-2)~通式(R1-7)中,R表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,A表示-O-或碳数为1~6的烷烯基)。
更具体而言,优选含有选自以下述通式(VIII-2)~通式(VIII-8)所表示的化合物中的至少一种。
[化41]
Figure G2009102236874D0000381
(所述通式中,R52表示碳数为16~30的烷基,R53表示碳数为10~30的烷基,R54表示碳数为4~30的烷基,R55表示碳数为2~30的烷基。R52优选碳数为16~25的烷基,R53优选碳数为10~25的烷基,R54优选碳数为4~25的烷基,R55优选碳数为2~25的烷基)。
以所述通式(VIII)所表示的二胺可以使用众所周知的方法来制造。作为此种制造方法,例如可以列举在:使1,2-苯二胺与邻苯二甲酸酐在氮环境下反应,将反应物溶解于浓硫酸并与发烟硝酸混合,再使用锡、盐酸等还原剂的普通的还原条件下,将所获得之化合物的硝基(nitro group)还原成氨基的方法。
以所述通式(X)所表示的二胺优选在通式(X)中,两个“NH2-Ph-A6-O-”的一个键结在类固醇骨架的3位,另一个键结在6位。另外,优选两个氨基分别键结在苯环的碳上,且键结在A6的键结位置的间位或对位上。
作为以通式(X)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(X-1)~结构式(X-4)所表示的二胺。
[化42]
Figure G2009102236874D0000391
作为以所述通式(XI)所表示的二胺,在通式(XI)中两个“NH2-(R6-)Ph-A6-O-”分别键结在苯环上的碳上,但优选键结在类固醇骨架所键结的碳的间位或对位的碳上。另外,两个氨基分别键结在苯环的碳上,但优选键结在A6键的间位或对位上。
作为以通式(XI)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(XI-1)~结构式(XI-8)所表示的二胺。
[化43-1]
Figure G2009102236874D0000401
[化43-2]
就在液晶显示元件中表现出所需的预倾角的观点而言,于构成本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸的二胺中,以摩尔比计优选含有1%~90%的所述具有侧链结构的二胺,更优选含有5%~70%的所述具有侧链结构的二胺。
另外,本发明中所使用的二胺也可以进一步包含不具有侧链结构的二胺。不具有侧链结构的二胺是指不具有如下取代基(侧链)的二胺,此取代基在将连结两个氨基的取代基作为主链时自主链分支,并且可以表现出所需的预倾角。所述不具有侧链结构的二胺可以列举以下述通式(I)~通式(VII)、通式(XV)、通式(N)及通式(a)所表示的化合物。
[化44]
Figure G2009102236874D0000421
通式(I)中,X表示-(CH2)m-(m表示1~6的整数),通式(III)及通式(V)~通式(VII)中,Y独立地表示单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-S-(CH2)m-S-(m表示1~6的整数),通式(V)中,Z表示单键或不存在,通式(XV)中,R33及R34分别独立地表示碳数为1~3的烷基或苯基,A3独立地表示亚甲基、次苯基或经烷基取代的次苯基,l表示1~6的整数,m表示1~10的整数。通式(II)~通式(VII)中,键结在环己烷环或苯环上的氢可以独立地被-F、-CH3、-CF3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2取代,通式(IV)中的苯环上所键结的氢可以被苄基所取代。通式(N)中,A1独立地表示碳数为1~4的烷基、碳数为1~4的烷氧基、乙酰胺、氟、氯或溴,A2独立地表示碳数为1~3的烷基,m表示0~3的整数,n表示0~4的整数。通式(a)中,L1表示氢、碳数为1~4的烷基、苯基或苄基。
作为以通式(I)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(I-1)~结构式(I-3)所表示的二胺。
[化45]
H2N(CH2)2NH2   H2N(CH2)4NH2    H2N(CH2)6NH2
(I-1)                (I-2)      (I-3)
作为以通式(II)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(II-1)、结构式(II-2)所表示的二胺。
[化46]
Figure G2009102236874D0000431
作为以通式(III)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(III-1)~结构式(III-3)所表示的二胺。
[化47]
作为以通式(IV)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(IV-1)~结构式(IV-17)所表示的二胺。
[化48]
Figure G2009102236874D0000441
作为以通式(V)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(V-1)~结构式(V-37)所表示的二胺。
[化49-1]
Figure G2009102236874D0000451
[化49-2]
Figure G2009102236874D0000461
[化49-3]
Figure G2009102236874D0000471
作为以通式(VI)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(VI-1)~结构式(VI-6)所表示的二胺。
[化50]
Figure G2009102236874D0000472
作为以通式(VII)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(VII-1)~结构式(VII-16)所表示的二胺。
[化51]
Figure G2009102236874D0000481
作为以通式(XV)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(XV-1)所表示的化合物。
[化52]
作为以通式(N)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(N)-1~结构式(N)-2、结构式(N)-5~结构式(N)-7、结构式(N)-9~结构式(N)-10、结构式(N)-14、结构式(N)-17~结构式(N)-18、结构式(N)-21~结构式(N)-23、结构式(N)-26及结构式(N)-28所表示的化合物。
[化53]
Figure G2009102236874D0000491
作为以通式(a)所表示的二胺,例如可以列举以下述结构式(a-1)及结构式(a-2)所表示的化合物。
[化54]
Figure G2009102236874D0000501
这些二胺中,所述不具有侧链结构的二胺优选以结构式(IV-1)~结构式(IV-5)、结构式(IV-15)~结构式(IV-17)、结构式(V-1)~结构式(V-13)、结构式(V-26)、结构式(V-27)、结构式(V-31)、结构式(V-33)、结构式(V-35)~结构式(V-37)、结构式(VI-1)、结构式(VI-2)、结构式(VI-6)、结构式(VII-1)~结构式(VII-5)及结构式(XV-1)所表示的二胺,更优选以结构式(IV-1)、结构式(IV-2)、结构式(IV-15)~结构式(IV-17)、结构式(V-1)~结构式(V-13)、结构式(V-33)、结构式(V-35)~结构式(V-37)、结构式(VII-2)、结构式(XV-1)、结构式(N)-1、结构式(N)-2、结构式(N)-14及结构式(a-1)所表示的二胺。
就在液晶显示元件中表现出离子密度(ion density)等所需的电性能的观点而言,于构成本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸的二胺中,以摩尔比计优选含有1%~98%的所述不具有侧链结构的二胺,更优选含有10%~95%的所述不具有侧链结构的二胺。
本发明中的二胺可以使用所述的以通式(I)~通式(VIII)、通式(X)~通式(XI)、通式(XV)及通式(N)所表示的二胺以外的其他二胺。作为此种其他二胺,例如可以列举:具有萘结构的萘系二胺,具有芴(fluorene)结构的芴系二胺,以下述通式(XII)、(XIII)所表示的二胺,以及除通式(VIII)及通式(X)~通式(XI)以外的具有侧链结构的二胺。
[化55]
Figure G2009102236874D0000502
通式(XII)及(XIII)中,A7独立地表示-O-或碳数为1~6的烷烯基。另外,通式(XII)中,R9表示-H或碳数为1~30的烷基,此烷基中,碳数为2~30的烷基的任意-CH2-可以被-O-(此处并非连续)、-CH=CH-或-C≡C-取代,A8表示单键或碳数为1~3的烷烯基,环T表示1,4-次苯基或1,4-环己烯,h表示0或1。进而,通式(XIII)中,R10表示碳数为6~22的烷基,R11表示碳数为1~22的烷基。
以所述通式(XII)所表示的二胺中,在通式(XII)中,两个氨基分别键结在苯环的碳上,但优选键结在A7的间位或对位上。
作为以通式(XII)所表示的二胺,例如可以列举以下述通式(XII-1)~通式(XII-8)所表示的二胺。
[化56-1]
Figure G2009102236874D0000521
[化56-2]
Figure G2009102236874D0000531
通式(XII-1)~(XII-3)中,R29优选表示-H、碳数为1~30的烷基或碳数为1~30的烷氧基,更优选表示碳数为3~30的烷基或碳数为3~30的烷氧基。另外,通式(XII-4)~通式(XII-8)中,R30优选表示-H、碳数为1~30的烷基或碳数为1~30的烷氧基,更优选表示碳数为3~30的烷基或碳数为3~30的烷氧基。
以所述通式(XIII)所表示的二胺中,在通式(XIII)中,两个氨基分别键结在苯环上的碳上,但优选相对于A7键结于间位或对位上。
作为以通式(XIII)所表示的二胺,例如可以列举以下述通式(XIII-1)~通式(XIII-3)所表示的二胺。
[化57]
Figure G2009102236874D0000532
通式(XIII-1)~(XIII-3)中,R31优选表示碳数为6~22的烷基,更优选表示碳数为6~20的烷基。R32优选表示-H或碳数为1~22的烷基,更优选表示碳数为1~10的烷基。
作为其他二胺,例如可以列举以下述通式(1′)~通式(8′)所表示的化合物。
[化58]
Figure G2009102236874D0000541
通式(1′)~通式(8′)中,R35及R36分别独立地表示碳数为3~30的烷基。
在构成本发明的液晶配向剂中的聚酰胺酸的二胺中,可以在不损及本发明效果的程度的范围内使用所述其他二胺。
对于所述二胺来说,可以于各二胺中,在单胺(monoamine)相对于二胺的比率小于等于40摩尔%的范围内,将二胺的一部分替换成单胺。此种替换可以引起生成聚酰胺酸时的聚合反应的终止,而可以抑制聚合反应使其不再进行下去。因此,通过此种替换,可以容易地控制所获得的聚合(聚酰胺酸或者其衍生物)的分子量,例如可以不损及本发明的效果而改善液晶配向剂的涂布特性。只要不损及本发明的效果,那么替换成单胺的二胺可以是一种,也可以是两种或两种以上。作为所述单胺,例如可以列举:苯胺(aniline)、4-羟基苯胺(4-hydroxyaniline)、环己胺(cyclohexylamine)、正丁胺(n-butylamine)、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一胺、正十二胺、正十三胺、正十四胺、正十五胺、正十六胺、正十七胺、正十八胺以及正二十胺。
所述聚酰胺酸或者其衍生物的单体中(monomer)也可以进一步包含单异氰酸酯(monoisocyanate)化合物。通过使单体中包含单异氰酸酯化合物,可以修饰所获得的聚酰胺酸或者其衍生物的末端,而调节分子量。通过使用此末端修饰型的聚酰胺酸或者其衍生物,例如可以不损及本发明的效果而改善液晶配向剂的涂布特性。就所述的观点而言,单体中的单异氰酸酯化合物的含量优选相对于单体中的二胺及四羧酸二酐的总量为1摩尔%~10摩尔%。作为所述单异氰酸酯化合物,例如可以列举异氰酸苯酯及异氰酸萘酯。
除使用以通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐、以通式(VIII)及通式(X)~通式(XI)所表示的二胺以外,所述聚酰胺酸或者其衍生物可以通过与聚酰亚胺的膜的形成中所使用的众所周知的聚酰胺酸或者其衍生物相同的方式制造。四羧酸二酐的总添加量优选与二胺的总摩尔数大致等摩尔(摩尔比为0.9~1.1左右)。
所述聚酰胺酸或者其衍生物的分子量以聚苯乙烯(polystyrene)换算的重量平均分子量(Mw)计,优选为10,000~500,000,更优选为20,000~200,000。所述聚酰胺酸或者其衍生物的分子量可以通过利用凝胶渗透色谱(GelPermeation Chromatography,GPC)法进行测定而求出。
所述聚酰胺酸或者其衍生物可以通过如下方式来确认其存在,即通过红外光谱(Infrared spectroscopy,IR)、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)对利用大量的不良溶剂进行沉淀而获得的固体成分进行分析。另外,可以通过如下方式来确认所使用的单体,即利用KOH或NaOH等强碱的水溶液将所述聚酰胺酸或者其衍生物分解,并利用气相色谱(Gas Chromatography,GC)、高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)或者气相色谱-质谱(Gas Chromatograph-Mass Spectrometer,GC-MS)对利用有机溶剂自此分解混合物中获得的萃取物进行分析。
本发明的液晶配向剂可以进一步含有所述聚酰胺酸或者其衍生物以外的其他成分。其他成分可以是一种,也可以是两种或两种以上。
例如,就使液晶显示元件的电性能长期稳定的观点而言,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化合物。所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物可以是一种化合物,也可以是两种或两种以上的化合物。就所述的观点而言,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,更优选为0.01~0.70,进一步优选为0.01~0.50。
所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物优选可以在溶解本发明中所使用的聚酰胺酸或者其衍生物的溶剂中溶解的化合物。此种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。
[化59]
Figure G2009102236874D0000561
通式(Ina)中,L1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(cycloalkyl)、芳基或苄基,n表示1或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及Z3独立地表示碳数为2~6的烷烯基,q表示0或1,而且r表示1~30的整数)所表示的基、以-(Z4)s-B-Z5-H(Z4及Z5独立地表示碳数为1~4的烷烯基或碳数为5~8的环烷烯基,B表示次苯基,而且s表示0或1)所表示的基、以-B-T-B-H(B表示次苯基,而且T表示-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-CO-、-S-或SO2-)所表示的基、或者这些基的1个~3个氢被羟基取代而成的基。
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(cyclohexyl)、苯基、苄基、碳数为4~10的聚(乙烯氧基)乙基(poly(ethyleneoxy)ethyl)、苯氧基苯基(phenyloxy phenyl)、苯基甲基苯基(phenyl methyl phenyl)、苯基异亚丙基苯基(phenyl isopropylidenephenyl)、以及这些基的1个或2个氢被羟基取代而成的基。
当通式(Ina)中的n=2时,W表示碳数为2~20的烷烯基、碳数为5~8的环烷烯基、碳数为6~12的亚芳基(arylene)、以-Z1-O-(Z2O)r-Z3-(Z1~Z3以及r的含义如上所述)所表示的基、以-Z4-B-Z5-(Z4、Z5及B的含义如上所述)所表示的基、以-B-(O-B)s-T-(B-O)s-B-(B表示次苯基,T表示碳数为1~3的烷烯基、-O-或-SO2-,s表示0或1)所表示的基、或者这些基的1个~3个氢被羟基取代而成的基。
此时,优选的W是碳数为2~12的烷烯基、环己烯、次苯基、甲苯烯(tolylene)、苯二甲基(xylylene)、以-C3H6-O-(Z2-O)r-O-C3H6-(Z2表示碳数为2~6的烷烯基、r表示1或2)所表示的基、以-B-T-B-(B表示次苯基,而且T表示-CH2-、-O-或-SO2-)所表示的基、以-B-O-B-C3H6-B-O-B-(B表示次苯基)所表示的基、以及这些基的1个或2个氢被羟基取代而成的基。
此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号公报中所记载般,通过将烯基取代纳迪克酸酐衍生物与二胺在80℃~220℃的温度下保持0.5小时~20小时进行合成而获得的化合物、或者市售的化合物。作为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-烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、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、以及这些的低聚物(oligomer)、
N,N′-乙烯-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-乙烯-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-乙烯-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′-环己烯-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-环己烯-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′-对次苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对次苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间次苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间次苯基-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-次苯基}-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对二甲苯基-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′-间苯二甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间苯二甲基-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)苯二甲基-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)苯二甲基-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)苯二甲基-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)苯二甲基-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)苯二甲基-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(乙烯甲基烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)异氰尿酸酯、以及这些的低聚物等。
进而,本发明中所使用的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物也可以是非对称的含有烷烯基、次苯基的以下述结构式所表示的化合物。
[化60]
Figure G2009102236874D0000601
以下列举所述烯基取代纳迪克酰亚胺化合物之中优选的化合物。
N,N′-乙烯-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-乙烯-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-乙烯-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′-环己烯-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-环己烯-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
N,N′-对次苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对次苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间次苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间次苯基-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-次苯基}-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对二甲苯基-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′-间苯二甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间苯二甲基-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。
以下列举更优选的烯基取代纳迪克酰亚胺化合物。
N,N′-乙烯-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-乙烯-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-乙烯-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′-环己烯-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-环己烯-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、
N,N′-对次苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对次苯基-双(烯丙基甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间次苯基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间次苯基-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-次苯基}-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-对二甲苯基-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′-间苯二甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、N,N′-间苯二甲基-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,作为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结构式(Ina-1)所表示的双{4-(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷、以结构式(Ina-2)所表示的N,N′-间苯二甲基-双(烯丙基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)、以及以结构式(Ina-3)所表示的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)。
[化61]
Figure G2009102236874D0000621
另外,例如就使液晶显示元件的电性能长期稳定的观点而言,本发明的液晶配向剂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是一种化合物,也可以是两种或两种以上的化合物。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。就所述的观点而言,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,优选为0.01~1.00,更优选为0.01~0.70,进一步优选为0.01~0.50。
此外,就降低液晶显示元件的离子密度,抑制离子密度随时间增加,进而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,优选为0.1~10,更优选为0.5~5。
作为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优选具有两个或两个以上自由基聚合性不饱和双键的(甲基)丙烯酸衍生物。
作为(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、(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。
作为双官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,例如可以列举:二丙烯酸乙二酯,东亚合成(股)的产品Aronix M-210、Aronix M-240及Aronix M-6200,日本化药(股)的产品KAYARAD HDDA、KAYARAD HX-220、KAYARAD R-604及KAYARADR-684,大阪有机化学工业(股)的产品V260、V312及V335HP,以及共荣社化学(股)的产品Light Acrylate BA-4EA、Light Acrylate BP-4PA及Light AcrylateBP-2PA。
作为三官能或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-二羟基乙烯丙烯酸酯基苯胺)、Aronix M-400、AronixM-405、Aronix M-450、Aronix M-7100、Aronix M-8030、Aronix M-8060、KAYARADTMPTA、KAYARAD DPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-60、KAYARAD DPCA-120以及大阪有机化学工业(股)的产品VGPT。
作为(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-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-丙烯酰基吡咯烷、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、N,N′-乙烯双丙烯酰胺、N,N′-二羟基乙烯双丙烯酰胺、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′-二羟基乙烯双丙烯酰胺、二丙烯酸乙二酯以及4,4′-亚甲基双(N,N-二羟基乙烯丙烯酸酯基苯胺)。
作为双马来酰亚胺,例如可以列举:KI CHEMICAL INDUSTRY(股)制造的BMI-70及BMI-80,以及大和化成工业(股)制造的BMI-1000、BMI-3000、BMI-4000、BMI-5000及BMI-7000。
另外,例如就液晶显示元件中的电性能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嗪化合物。所述恶嗪化合物可以是一种化合物,也可以是两种或两种以上的化合物。就所述的观点而言,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,优选为0.1重量%~50重量%,更优选为1重量%~40重量%,进一步优选为1重量%~20重量%。
所述恶嗪化合物优选可溶于可以溶解聚酰胺酸或者其衍生物的溶媒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没有特别限定。
恶嗪的结构已知有各种结构。于本发明中,恶嗪的结构没有特别限定,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的结构。
作为所述恶嗪化合物,例如可以列举下述通式(a)~通式(f)所表示的化合物。此外,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意碳上。
[化62]
Figure G2009102236874D0000641
所述通式(a)~通式(c)中,R1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表示氢或碳数为1~6的烃基。另外,所述通式(c)、通式(d)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)mO-、-S-(CH2)mS-。此处,m为1~6的整数。另外,所述通式(e)及通式(f)中,Y独立地表示单键、-O-、-S-、-CO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-或碳数为1~3的烷烯基。所述Y中的键结于苯环、萘环的氢可以独立地被-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聚合物、主链中具有恶嗪结构的低聚物或聚合物。
作为以通式(a)所表示的恶嗪化合物,例如可以列举以下的恶嗪化合物。
[化63]
Figure G2009102236874D0000651
式中,R1优选碳数为1~30的烷基,更优选碳数为1~20的烷基。作为以通式(b)所表示的恶嗪化合物,例如可以列举以下的恶嗪化合物。
[化64]
Figure G2009102236874D0000661
式中,R1优选碳数为1~30的烷基,更优选碳数为1~20的烷基。
作为以通式(c)所表示的恶嗪化合物,可以列举以下述通式(c-I)所表示的恶嗪化合物。
[化65]
Figure G2009102236874D0000671
所述通式(c-I)中,R1及R2表示碳数为1~30的有机基,R3至R6表示氢或碳数为1~6的烃基,X表示单键、-CH2-、-C(CH3)2-、-CO-、-O-、-SO2-或-C(CF3)2-。作为以所述通式(c-I)所表示的恶嗪化合物,例如可以列举以下的恶嗪化合物。
[化66-1]
Figure G2009102236874D0000681
[化66-2]
Figure G2009102236874D0000691
式中,R1优选碳数为1~30的烷基,更优选碳数为1~20的烷基。
作为以通式(d)所表示的恶嗪化合物,例如可以列举以下的恶嗪化合物。
[化67]
Figure G2009102236874D0000701
作为以通式(e)所表示的恶嗪化合物,例如可以列举以下的恶嗪化合物。
[化68]
Figure G2009102236874D0000711
作为以通式(f)所表示的恶嗪化合物,例如可以列举以下的恶嗪化合物。
[化69]
Figure G2009102236874D0000721
这些恶嗪化合物中,更优选以式(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利用与国际公开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号公报中所记载的方法相同的方法来制造。
例如以通式(a)所表示的恶嗪化合物可以通过使苯酚(phenol)化合物、伯胺(primary amine)以及醛(aldehyde)反应而获得(参照国际公开2004/009708号手册)。
另外,以通式(b)所表示的恶嗪化合物可以通过如下方式获得,即利用将伯胺缓慢添加到甲醛(formaldehyde)中的方法进行反应之后,添加具有萘酚(naphthol)系羟基的化合物进行反应(参照国际公开2004/009708号手册)。
另外,以通式(c)所表示的恶嗪化合物可以通过如下方式获得,即在有机溶媒中,使1摩尔的苯酚化合物、相对于其一个苯酚性羟基至少为2摩尔或2摩尔以上的醛、以及1摩尔的伯胺于脂肪族仲胺(aliphatic secondary amines)、脂肪族叔胺(aliphatic tertiary amines)或碱性含氮杂环化合物的存在下进行反应(参照国际公开2004/009708号手册及日本专利特开平11-12258号公报)。
另外,以通式(d)~通式(f)所表示的恶嗪化合物可以通过如下方式获得,即在正丁醇中,使4,4′-二氨基二苯基甲烷等具有多个苯环与键结这些苯环的有机基的二胺、福尔马林(formalin)等醛以及苯酚在大于等于90℃的温度下进行脱水缩合反应(参照日本专利特开2004-352670号公报)。
另外,例如就液晶显示元件中的电性能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是一种化合物,也可以是两种或两种以上的化合物。就所述的观点而言,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,优选为0.1重量%~50重量%,更优选为1重量%~40重量%,进一步优选为1重量%~20重量%。或者,就所述的观点而言,所述恶唑啉化合物的含量优选于将恶唑啉化合物中的恶唑啉结构换算为恶唑啉时,相对于所述聚酰胺酸或者其衍生物为0.1重量%~40重量%。
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,但优选具有两个或两个以上的恶唑啉结构。另外,所述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以使恶唑啉结构中的氧及氮的一方或双方可以与聚酰胺酸的羰基(carbonyl)发生反应的方式存在于恶唑啉化合物中的结构。
作为所述恶唑啉化合物,例如可以列举:2,2′-双(2-恶唑啉)、1,2,4-三-(2-恶唑啉-2-基)-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)。除这些恶唑啉化合物以外,还可以列举如Epocros(商品名,日本触媒股份有限公司制造)之类的具有恶唑基的聚合物或低聚物。
另外,例如就液晶显示元件中的电性能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环氧化合物。所述环氧化合物可以是一种化合物,也可以是两种或两种以上的化合物。就所述的观点而言,所述环氧化合物的含量相对于所述聚酰胺酸或者其衍生物,优选为0.1重量%~50重量%,更优选为1重量%~40重量%,进一步优选为1重量%~20重量%。
作为环氧化合物,可以列举分子内具有一个或者两个或两个以上环氧环的各种化合物。作为分子内具有一个环氧环的化合物,例如可以列举:苯基缩水甘油醚(phenyl glycidyl ether)、丁基缩水甘油醚、3,3,3-三氟甲基环氧丙烷(3,3,3-trifluoro propylene oxide)、氧化苯乙烯(styrene oxide)、六氟环氧丙烷、氧化环己烯、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(3-glycidoxy propyltrimethoxysilane)、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、N-缩水甘油基邻苯二甲酰亚胺(N-glycidyl phthalimide)、(九氟-N-丁基)环氧化物((nonafluoro-N-butyl)epoxide)、全氟乙基缩水甘油醚、表氯醇(epichlorohydrin)、表溴醇(epibromohydrin)、N,N-二缩水甘油基苯胺以及3-[2-(全氟己基)乙氧基]-1,2-环氧丙烷。
作为分子内具有两个环氧环的化合物,例如可以列举:乙二醇二缩水甘油醚(ethylene glycol diglycidyl ether)、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、3,4-环氧环己烯甲酸-3′,4′-环氧环己烯基甲酯以及3-(N,N-二缩水甘油基)胺基丙基三甲氧基硅烷。
作为分子内具有三个环氧环的化合物,例如可以列举: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(商品名“Techmore VG3101L”,三井化学(股)制造)。
作为分子内具有四个环氧环的化合物,例如可以列举:1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N′,N′-四缩水甘油基间苯二甲胺、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′-二氨基二苯基甲烷以及3-(N-烯丙基-N-缩水甘油基)胺基丙基三甲氧基硅烷。
除所述化合物以外,作为分子内具有环氧环的化合物的例,也可以列举具有环氧环的低聚物或聚合物。作为具有环氧环的单体,例如可以列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯(glycidyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸-3,4-环氧环己酯以及(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯。
作为与具有环氧环的单体进行共聚合的其他单体,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(styrene)、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸(3-乙基-3-环氧丙基)甲酯、N-环己基马来酰亚胺以及N-苯基马来酰亚胺。
作为具有环氧环的单体的聚合物的优选具体例,可以列举聚甲基丙烯酸缩水甘油酯等。另外,作为具有环氧环的单体与其他单体的共聚物的优选具体例,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。
这些例子中,特别优选N,N,N′,N′-四缩水甘油基间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基胺基甲基)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“Techmore VG3101L”、3,4-环氧环己烯甲酸-3′,4′-环氧环己烯基甲酯、N-苯基马来酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物以及2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。
更加系统地来说,作为所述环氧化合物,例如可以列举:缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、含有环氧基的丙烯酸系树脂、缩水甘油酰胺、异氰尿酸缩水甘油酯、链状脂肪族型环氧化合物以及环状脂肪族型环氧化合物。此外,环氧化合物是指具有环氧基的化合物,环氧树脂是指具有环氧基的树脂。
作为所述缩水甘油醚,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、苯酚酚醛清漆(phenol novolac)型环氧化合物、甲酚酚醛清漆(cresol novolac)型环氧化合物、溴苯酚酚醛清漆型环氧化合物、溴甲酚酚醛清漆型环氧化合物、双酚A酚醛清漆型环氧化合物、含有萘骨架的环氧化合物、芳香族聚缩水甘油醚化合物、双环戊二烯酚型环氧化合物、脂环式二缩水甘油醚化合物、脂肪族聚缩水甘油醚化合物、多硫化物(polysulfide)型二缩水甘油醚化合物以及联苯酚型环氧化合物。
作为所述缩水甘油酯,例如可以列举二缩水甘油酯化合物及缩水甘油酯环氧化合物。
作为所述缩水甘油胺,例如可以列举聚缩水甘油胺化合物。
作为所述含有环氧基的丙烯酸系化合物,例如可以列举具有环氧乙基(oxiranyl)的单体的均聚物及共聚物。
作为所述缩水甘油酰胺,例如可以列举缩水甘油酰胺型环氧化合物。
作为所述链状脂肪族型环氧化合物,例如可以列举将烯烃(alkene)化合物的碳-碳双键氧化而获得的含有环氧基的化合物。
作为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-碳双键氧化而获得的含有环氧基的化合物。
作为所述双酚A型环氧化合物,例如可以列举:828、1001、1002、1003、1004、1007、1010(均为日本环氧树脂(Japan Epoxy Resins)(股)制造),EpotohtoYD-128(东都化成(股)制造),DER-331、DER-332、DER-324(均为Dow ChemicalJapan(股)制造),Epiclon 840、Epiclon 850、Epiclon 1050(均为DIC(股)制造),Epomic R-140、Epomic R-301及Epomic R-304(均为三井化学(股)制造)。
作为所述双酚F型环氧化合物,例如可以列举:806、807、4004P(均为日本环氧树脂(股)制造),Epotohto YDF-170、Epotohto YDF-175S、EpotohtoYDF-2001(均为东都化成(股)制造),DER-354(Dow Chemical Japan(股)制造),Epiclon 830及Epiclon 835(均为DIC(股)制造)。
作为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物。
作为所述氢化双酚A型环氧化合物,例如可以列举:Suntohto ST-3000(东都化成(股)制造)、Rikaresin HBE-100(新日本理化(股)制造)以及DenacolEX-252(Nagase chemtex(股)制造)。
作为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物。
作为所述溴化双酚A型环氧化合物,例如可以列举:5050、5051(均为日本环氧树脂(股)制造),Epotohto YDB-360、Epotohto YDB-400(均为东都化成(股)制造),DER-530、DER-538(均为Dow Chemical Japan(股)制造),Epiclon 152及Epiclon 153(均为DIC(股)制造)。
作为所述苯酚酚醛清漆型环氧化合物,例如可以列举:152、154(均为日本环氧树脂(股)制造),YDPN-638(东都化成(股)制造),DEN431、DEN438(均为DowChemical Japan(股)制造),Epiclon N-770(DIC(股)制造),EPPN-201及EPPN-202(均为日本化药(股)制造)。
作为所述甲酚酚醛清漆型环氧化合物,例如可以列举:180S75(日本环氧树脂制造),YDCN-701、YDCN-702(均为东都化成(股)制造),Epiclon N-665、Epiclon N-695(均为DIC(股)制造),EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025及EOCN-1027(均为日本化药(股)制造)。
作为所述双酚A酚醛清漆型环氧化合物,例如可以列举157S70(日本环氧树脂(股)制造)以及Epiclon N-880(DIC(股)制造)。
作为所述含有萘骨架的环氧化合物,例如可以列举Epiclon HP-4032、Epiclon HP-4700、Epiclon HP-4770(均为DIC(股)制造)以及NC-7000(日本化药(股)制造)。
作为所述芳香族聚缩水甘油醚化合物,例如可以列举:对苯二酚二缩水甘油醚(hydroquinone diglycidyl ether)(下述结构式E101),邻苯二酚二缩水甘油醚(catechol diglycidyl ether)(下述结构式E102),间苯二酚二缩水甘油醚(resorcinol diglycidyl ether)(下述结构式E103),三(4-缩水甘油基氧基苯基)甲烷(下述结构式E105),1031S、1032H60(均为日本环氧树脂(股)制造),TACTIX-742(Dow Chemical Japan(股)制造),Denacol EX-201(Nagasechemtex(股)制造),DPPN-503、DPPN-502H、DPPN-501H、NC6000(均为日本化药(股)制造),Techmore VG3101L(三井化学(股)制造),以下述结构式E106所表示的化合物以及以下述结构式E107所表示的化合物。
[化70]
Figure G2009102236874D0000771
Figure G2009102236874D0000781
作为所述双环戊二烯酚型环氧化合物,例如可以列举TACTIX-556(DowChemical Japan(股)制造)以及Epiclon HP-7200(DIC(股)制造)。
作为所述脂环式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(股)制造)。
作为所述脂肪族聚缩水甘油醚化合物,例如可以列举:乙二醇二缩水甘油醚(下述结构式E108),二乙二醇二缩水甘油醚(下述结构式E109),聚乙二醇二缩水甘油醚,丙二醇二缩水甘油醚(下述结构式E110),三丙二醇二缩水甘油醚(下述结构式E111),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E112),1,4-丁二醇二缩水甘油醚(下述结构式E113),1,6-己二醇二缩水甘油醚(下述结构式E114),二溴新戊二醇二缩水甘油醚(下述结构式E115),Denacol EX-810、Denacol EX-851、Denacol EX-8301、Denacol EX-911、DenacolEX-920、Denacol EX-931、Denacol EX-211、Denacol EX-212、Denacol EX-313(均为Nagase chemtex(股)制造),DD-503(ADEKA(股)制造),Rikaresin W-100(新日本理化(股)制造),1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇(下述结构式E116),甘油聚缩水甘油醚(glycerin polyglycidyl ether),山梨糖醇聚缩水甘油醚(sorbitol polyglycidyl ether),三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚(trimethylolpropane polyglycidyl ether),季戊四醇聚缩水甘油醚(pentaerythritol polyglycidyl ether),Denacol EX-313、Denacol EX-611、Denacol EX-321及Denacol EX-411(均为Nagase chemtex(股)制造)。
[化71]
Figure G2009102236874D0000782
Figure G2009102236874D0000791
作为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(均为Toray Thiokol(股)制造)。
作为所述联苯酚型环氧化合物,例如可以列举:YX-4000、YL-6121H(均为日本环氧树脂(股)制造),NC-3000P及NC-3000S(均为日本化药(股)制造)。
作为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E118)、邻苯二甲酸双(2-甲基环氧乙烷基甲基)酯(下述结构式E119)、以下述结构式E121所表示的化合物、以下述结构式E122所表示的化合物以及以下述结构式E123所表示的化合物。
[化72]
Figure G2009102236874D0000792
Figure G2009102236874D0000801
作为所述缩水甘油酯环氧化合物,例如可以列举:871、872(均为日本环氧树脂(股)制造),Epiclon 200、Epiclon 400(均为DIC(股)制造),Denacol EX-711及Denacol EX-721(均为Nagase chemtex(股)制造)。
作为所述聚缩水甘油胺化合物,例如可以列举:N,N-二缩水甘油基苯胺(下述结构式E124)、N,N-二缩水甘油基邻甲苯胺(下述结构式E125)、N,N-二缩水甘油基间甲苯胺(下述结构式E126)、N,N-二缩水甘油基-2,4,6-三溴苯胺(下述结构式E127)、3-(N,N-二缩水甘油基)胺基丙基三甲氧基硅烷(下述结构式E128)、N,N,O-三缩水甘油基对氨基苯酚(下述结构式E129)、N,N,O-三缩水甘油基间氨基苯酚(下述结构式E130)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基间苯二甲胺(TETRAD-X(三菱气体化学(股)),下述结构式E132)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基胺基甲基)环己烷(TETRAD-C(三菱气体化学(股)),下述结构式E133)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基胺基甲基)环己烷(下述结构式E134)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基胺基)环己烷(下述结构式E135)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基胺基)环己烷(下述结构式E136)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基胺基)苯(下述结构式E137)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基胺基)苯(下述结构式E138)、2,6-双(N,N-二缩水甘油基胺基甲基)双环[2.2.1]庚烷(下述结构式E139)、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E140)、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E141)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基醚(下述结构式E142)、1,3,5-三(4-(N,N-二缩水甘油基)胺基苯氧基)苯(下述结构式E143)、2,4,4′-三(N,N-二缩水甘油基胺基)二苯基醚(下述结构式E144)、三(4-(N,N-二缩水甘油基)胺基苯基)甲烷(下述结构式E145)、3,4,3′,4′-四(N,N-二缩水甘油基胺基)联苯(下述结构式E146)、3,4,3′,4′-四(N,N-二缩水甘油基氨基)二苯基醚(下述结构式E147)、以下述结构式E148所表示的化合物以及以下述结构式E149所表示的化合物。
[化73]
Figure G2009102236874D0000811
[化74]
Figure G2009102236874D0000812
Figure G2009102236874D0000821
[化75]
Figure G2009102236874D0000822
Figure G2009102236874D0000831
作为所述具有环氧乙基的单体的均聚物,例如可以列举聚甲基丙烯酸缩水甘油酯。作为所述具有环氧乙基的单体的共聚物,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。
作为所述具有环氧乙基的单体,例如可以列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸-3,4-环氧环己酯以及(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯。
作为所述具有环氧乙基的单体的共聚物中的除所述具有环氧乙基的单体以外的其他单体,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-环氧丙基)甲酯、N-环己基马来酰亚胺以及N-苯基马来酰亚胺。
作为所述异氰尿酸缩水甘油酯,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E150)、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E151)以及异氰尿酸缩水甘油酯型环氧树脂。
[化76]
Figure G2009102236874D0000841
作为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以及Epolead PB3600(Daicel化学工业(股)制造)。
作为所述环状脂肪族型环氧化合物,例如可以列举:2-甲基-3,4-环氧环己甲酸-2′-甲基-3′,4′-环氧环己基甲酯(下述结构式E153),2,3-环氧环戊基-2′,3′-环氧环戊基醚(下述结构式E154),ε-己内酯改性3,4-环氧环己甲酸-3′,4′-环氧环己基甲酯,1,2:8,9-二环氧柠檬烯(Celloxide 3000(Daicel化学工业(股)制造)),3,4-环氧环己烯甲酸-3′,4′-环氧环己烯基甲酯(Celloxide2021P(Daicel化学工业(股)制造),下述结构式E155),以下述结构式E156所表示的化合物,CY-175、CY-177、CY-179(均为CIBA-GEIGY公司制造),EHPD-3150(Daicel化学工业(股)制造)以及环状脂肪族型环氧树脂。
[化77]
Figure G2009102236874D0000842
另外,例如本发明的液晶配向剂可以进一步含有各种添加剂。作为各种添加剂,例如可以列举聚酰胺酸及其衍生物以外的高分子化合物及低分子化合物,可以根据各自目的来选择使用。
例如,作为所述高分子化合物,可以列举可溶于有机溶媒的高分子化合物。就控制所形成的液晶配向膜的电性能或配向性的观点而言,优选将此种高分子化合物添加到本发明的液晶配向剂中。作为此高分子化合物,例如可以列举:聚酰胺、聚氨酯(polyurethane)、聚脲(polyurea)、聚酯(polyester)、聚环氧化物(polyepoxide)、聚酯多元醇(polyester polyol)、硅酮改性聚氨酯以及硅酮改性聚酯。
另外,作为所述低分子化合物,例如:1)当期望提高涂布性时可以列举符合此目的界面活性剂,2)当必须提高抗静电性时可以列举抗静电剂,3)当期望提高与基板的密接性或耐摩擦性时可以列举硅烷偶合剂(silane couplingagent)或钛(titanium)系的偶合剂,另外,4)当在低温下进行酰亚胺化时可以列举酰亚胺化催化剂。
作为所述硅烷偶合剂,例如可以列举:乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane)、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-丙胺以及N,N′-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺。
作为所述酰亚胺化催化剂,例如可以列举:三甲胺(trimethylamine)、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(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选自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、对羟基吡啶以及异喹啉中的一种或者两种或两种以上。
硅烷偶合剂的添加量通常为聚酰胺酸或者其衍生物的总重量的0.1重量%~50重量%,优选为0.1重量%~20重量%。
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当量~5当量,优选为0.05当量~3当量。
其他添加剂的添加量根据其用途而有所不同,通常为聚酰胺酸或者其衍生物的总重量的0重量%~30重量%,优选为0.1重量%~10重量%。
另外,例如本发明的液晶配向剂可以在不损及本发明效果的范围(优选为所述聚酰胺酸或者其衍生物的20重量%以内的量)内进一步含有:丙烯酸聚合物,丙烯酸酯聚合物,以及作为四羧酸二酐、二羧酸或者其衍生物与二胺的反应生成物的聚酰胺酰亚胺等其他聚合物成分。
另外,例如就调整液晶配向剂的涂布性或者所述聚酰胺酸或者其衍生物的浓度的观点而言,本发明的液晶配向剂可以进一步含有溶剂。所述溶剂只要是具有溶解高分子成分的能力的溶剂,那么可以无特别限制地使用。所述溶剂广泛地包括聚酰胺酸、可溶性聚酰亚胺等高分子成分的制造步骤或用途方面通常所使用的溶剂,可以根据使用目的而适当选择。所述溶剂可以是一种溶剂,也可以是两种或两种以上溶剂的混合溶剂。
作为所述溶剂,可以列举所述聚酰胺酸或者其衍生物的良溶剂、或者以改善涂布性为目的之其他溶剂。
对于所述聚酰胺酸或者其衍生物为良溶剂的非质子性极性有机溶剂可以列举:N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、二甲基咪唑啉酮(dimethylimidazolidinone)、N-甲基己内酰胺(N-methyl caprolactam)、N-甲基丙酰胺(N-methyl 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-dimethylformamide)、N,N-二乙基甲酰胺、二乙基乙酰胺、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)等内酯。
作为所述以改善涂布性等为目的之其他溶剂的例子,可以列举:乳酸烷基酯,3-甲基-3-甲氧基丁醇(3-methyl-3-methoxybutanol),四氢化萘(tetralin),异佛尔酮(isophorone),乙二醇单丁醚(ethylene glycolmonobutylether)等乙二醇单烷基醚,二乙二醇单乙醚等二乙二醇单烷基醚,乙二醇单烷基或苯基乙酸酯,三乙二醇单烷基醚,丙二醇单甲醚、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,这些的乙酸酯类等酯化合物。
这些化合物中,所述溶剂特别优选N-甲基-2-吡咯啶酮、二甲基咪唑啉酮、γ-丁内酯、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚以及二丙二醇单甲醚。
于本发明中,液晶配向剂中的包含所述聚酰胺酸或者其衍生物的高分子成分的浓度没有特别限定,优选为0.1重量%~40重量%。将此液晶配向剂涂布在基板上时,有时为了调整膜厚而必须进行预先利用溶剂来将所含有的高分子成分稀释的操作。此时,就将液晶配向剂的粘度调整成适合在液晶配向剂中容易地混合溶剂的粘度的观点而言,所述高分子成分的浓度优选小于等于40重量%。
另外,液晶配向剂中的所述高分子成分的浓度有时也要根据液晶配向剂的涂布方法来调整。当液晶配向剂的涂布方法为旋涂法或印刷法时,为了良好地保持膜厚,通常大多使所述高分子成分的浓度小于等于10重量%。对于其他涂布方法,例如浸渍法或喷墨法来说,可能要进一步降低浓度。另一方面,如果所述高分子成分的浓度大于等于0.1重量%,那么所获得的液晶配向膜的膜厚容易成为最佳厚度。因此,在通常的旋涂法或印刷法等中,所述高分子成分的浓度大于等于0.1重量%,优选为0.5重量%~10重量%。但是,通过液晶配向剂的涂布方法,有时也可以在更低的浓度下使用。
此外,将本发明的液晶配向剂用于制作液晶配向膜时,本发明的液晶配向剂的粘度可以根据形成此液晶配向剂的膜的装置或者方法来决定。例如当使用印刷机来形成液晶配向剂的膜时,就获得足够的膜厚的观点而言,本发明的液晶配向剂的粘度优选为大于等于5mPa·s,另外,就抑制印刷不均的观点而言,本发明的液晶配向剂的粘度优选为小于等于100mPa·s,更优选为10mPa·s~80mPa·s。当利用旋涂法(spin coat)来涂布液晶配向剂而形成液晶配向剂的膜时,就相同的观点而言,本发明的液晶配向剂的粘度优选为5mPa·s~200mPa·s,更优选为10mPa·s~100mPa·s。液晶配向剂的粘度可以通过溶剂的稀释或伴随着搅拌的熟化而减小。
本发明的液晶配向剂可以是含有一种聚酰胺酸或者其衍生物的形态,也可以是混合了两种或两种以上聚酰胺酸或者其衍生物的所谓聚合物掺合物的形态。聚合物掺合物的形态的液晶配向剂可以列举如下的液晶配向剂:此液晶配向剂含有聚酰胺酸或者其衍生物A及B,聚酰胺酸或者其衍生物A的二胺包含所述具有侧链结构的二胺,且聚酰胺酸或者其衍生物A及B的四羧酸二酐的一方或双方包含以所述通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐。
聚酰胺酸或者其衍生物A是含有所述具有侧链结构的二胺的聚酰胺酸或者其衍生物。聚酰胺酸或者其衍生物B是含有除具有侧链结构的二胺以外的二胺的聚酰胺酸或者其衍生物。以所述通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的二胺只要包含于聚合物掺合物中所混合的至少一种聚酰胺酸或者其衍生物中即可,可以包含于聚酰胺酸或者其衍生物A及B双方中,也可以包含于聚合物掺合物中所混合的所有聚酰胺酸或这些的衍生物中。
本发明的液晶配向膜是对所述本发明的液晶配向剂的涂膜进行加热而形成的膜。本发明的液晶配向膜可以使用由液晶配向剂来制作液晶配向膜的通常方法而获得,例如,本发明的液晶配向膜可以通过形成本发明液晶配向剂的涂膜的步骤、以及对此涂膜进行加热并煅烧的步骤而获得。对于本发明的液晶配向膜来说,视需要可以对所述煅烧步骤中所获得的膜进行摩擦处理。
与制作通常的液晶配向膜相同,所述涂膜可以通过在液晶显示元件的基板上涂布本发明的液晶配向剂而形成。所述基板可以列举:可以设置氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)电极等电极或彩色滤光片(color filter)等的玻璃制基板。
作为将液晶配向剂涂布在基板上的方法,通常已知有旋涂法、印刷法、浸渍法、落滴法(falling-drop method)、喷墨法等。这些方法在本发明中也同样可以应用。
所述涂膜的煅烧可以在所述聚酰胺酸或者其衍生物进行脱水、闭环反应所需要的条件下进行。所述涂膜的煅烧通常已知有在烘箱(oven)或红外炉中进行加热处理的方法、在加热板上(hot plate)进行加热处理的方法等。这些方法在本发明中也同样可以应用。通常优选在150℃~300℃左右的温度下进行1分钟~3小时。
所述摩擦处理能够以与通常用来对液晶配向膜进行配向处理的摩擦处理相同的方式来进行,只要是可以在本发明的液晶配向膜中获得充分的延迟(retardation)的条件即可。特别优选的条件是毛刷压入量为0.2mm~0.8mm,平台移动速度为5mm/sec~250mm/sec,滚筒转速为500rpm~2,000rpm。作为液晶配向膜的配向处理方法,除摩擦法以外,通常已知有光配向法或转印法等。在可以获得本发明效果的范围内,可以在所述摩擦处理中并用这些其他配向处理方法。
本发明的液晶配向膜可以利用进一步包括除所述步骤以外的其他步骤的方法而适宜地获得。作为此种其他步骤,可以列举使所述涂膜干燥的步骤、或者使用清洗液对摩擦处理前后的膜进行清洗的步骤等。
与所述煅烧步骤相同,所述干燥步骤通常已知有在烘箱或者红外炉中进行加热处理的方法、在加热板上进行加热处理的方法等。这些方法在所述干燥步骤中也同样可以应用。干燥步骤优选在溶剂能够蒸发的范围内的温度下实施,更优选在低于所述煅烧步骤的温度的温度下实施。
作为使用清洗液对配向处理前后的液晶配向膜进行清洗的清洗方法,可以列举:刷洗(brushing)、喷雾(jet spray)、蒸气清洗或超声波清洗等。这些方法可以单独进行,也可以并用。作为清洗液,可以使用:纯水,或者甲醇(mehtylalcohol)、乙醇、异丙醇等各种醇类,苯、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)等芳香族烃类,二氯甲烷(methylene chloride)等卤素系溶剂,丙酮(acetone)、甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)等酮类,但并不限定于这些清洗液。当然,这些清洗液可以使用经充分纯化而杂质少的清洗液。此种清洗方法在形成本发明的液晶配向膜的所述清洗步骤中也可以应用。
本发明的液晶配向膜的膜厚没有特别限定,优选为10nm~300nm,更优选为30nm~150nm。本发明的液晶配向膜的膜厚可以使用表面轮廓仪或椭偏仪(ellipsometer)等众所周知的膜厚测定装置来测定。
本发明的液晶显示元件具有:一对基板;含有液晶分子并形成于所述一对基板之间的液晶层;对液晶层施加电压的电极;以及将所述液晶分子配向在预定的方向上的液晶配向膜;所述液晶配向膜是使用所述本发明的液晶配向膜。
所述基板可以使用上文中针对本发明的液晶配向膜所描述的玻璃制基板,所述电极可以使用上文中针对本发明的液晶配向膜所描述的形成在玻璃制基板上的ITO电极。
所述液晶层是由被密封在相对向的一对基板间的间隙中的液晶组成物形成,此相对向的一对基板是以使所述一对基板中的一方的基板的形成有液晶配向膜的面朝向另一方的基板的方式而对向的。
所述液晶组成物没有特别限制,可以使用介电常数各向异性为正或者负的各种液晶组成物。介电常数各向异性为正的优选液晶组成物可以列举在以下公报中所揭示的液晶组成物: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说明书)、日本专利特开平9-302346号公报(EP806466A1说明书)、日本专利特开平8-199168号公报(EP722998A1说明书)、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说明书)、日本专利特开平10-204016号公报(EP844229A1说明书)、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公报、日本专利特开2001-48822公报等。
介电常数各向异性为负的优选液晶组成物可以列举在以下公报中所揭示的液晶组成物: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说明书)、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、特开2000-256307公报、特开2001-019965公报、特开2001-072626公报、特开2001-192657公报等。
即使向所述介电常数各向异性为正或负的液晶组成物中添加一种或一种以上的光学活性化合物来使用也没有丝毫影响。
本发明的液晶显示元件是通过下述方式而获得的:在一对基板中的至少一方上形成本发明的液晶配向膜,使液晶配向膜朝内而使所获得的一对基板经由间隔物(spacer)相对向,在形成于基板间的间隙中封入液晶组成物而形成液晶层。于本发明的液晶显示元件的制造过程中,视需要可以进一步包含对基板贴附偏光膜等的步骤。
本发明的液晶显示元件可以形成各种电场方式用的液晶显示元件。此种电场方式用的液晶显示元件可以列举:所述电极在与所述基板的表面水平的方向上对所述液晶层施加电压的横向电场方式用的液晶显示元件、或者所述电极在与所述基板的表面垂直的方向上对所述液晶层施加电压的纵向电场方式用的液晶显示元件。
横向电场方式用的液晶显示元件即使不表现出较大的预倾角也无妨,因此,由本发明的液晶配向剂所形成的液晶配向膜适用于横向电场方式用的液晶显示元件,其中本发明的液晶配向剂含有如由不含具有侧链结构的二胺的二胺所得的聚酰胺酸或者其衍生物之类的不具有侧链结构的聚酰胺酸或者其衍生物。
纵向电场方式用的液晶显示元件需要表现出较大的预倾角,因此,由本发明的液晶配向剂所形成的液晶配向膜适用于纵向电场方式用的液晶显示元件,其中本发明的液晶配向剂含有如由包含具有侧链结构的二胺的二胺所得的聚酰胺酸或者其衍生物的之类的具有侧链结构的聚酰胺酸或者其衍生物。
如上所述,将本发明的液晶配向剂作为原料而制作的液晶配向膜可以通过对它的原料即聚合物进行适当选择,而应用于各种显示驱动方式的液晶显示元件中。
本发明的液晶显示元件可以进一步具有所述构成要素以外的要素。作为此种其他构成要素,在本发明的液晶显示元件中可以安装偏光板(偏光膜)、波长板、光散射膜、驱动电路等液晶显示元件中通常使用的构成要素。
[实施例]
以下,利用实施例来说明本发明,但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所述。
<四羧酸二酐>
EDDA:乙二胺四乙酸二酐
PhDDA:1,4-苯二胺四乙酸二酐
PMDA:均苯四甲酸二酐(Pyromellitic Dianhydride)
CBDA:环丁四甲酸二酐(cyclobutane tetracarboxylic dianhydride)
PSQ1:18,21-双(3-(2,5-二氧四氢呋喃-3-基)丙基)-18,21-二甲基-1,3,5,7,9,11,13,15-辛苯基-五环[10.5.1.25,13.17,11.19,15]十硅氧烷
NPDA:萘-1,4,5,8-四甲酸二酐
NTCA:萘-2,3,6,7-四甲酸二酐
<二胺>
DDM:4,4′-二氨基二苯基甲烷
DDET:4,4′-二氨基二苯基乙烷
DATA:1,3,5-二氨基-1,2,4-三唑
5HHP1PDA:5-{4-[4-(4-正戊基环己基)]环己基}苯基甲基-1,3-二氨基苯
25P1PDA:2-(苯基甲基)-1,4-二氨基苯
5HP1PDA:5-{4-(4-戊基环己基)}苯基甲基-1,3-二氨基苯
7H2HP1PDA:5-{4-[2-(4-正己基环己基)乙基]环己基}苯基甲基-1,3-二氨基苯
3HHPEPDA:苯甲酸-3,5-二氨基苯基-4-(4′-丙基二(环己烷)-4-基)酯
16DAB:苯甲酸-3,5-二氨基十六烷基酯
<溶剂>
NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
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、原料投入口和氮气导入口的100mL的四口烧瓶中加入0.7420g的5HHP1PDA、0.7934g的DDM以及37.0g的脱水NMP,在干燥氮气流下进行搅拌溶解。接着,添加1.4646g的EDDA,反应30小时后,加入10.0g的BC而合成浓度为6重量%的聚酰胺酸溶液(PA1)。当于原料的反应中因反应温度而导致温度上升时,将反应温度抑制在约70℃或70℃以下而进行反应。此外,所获得的PA1中的聚酰胺酸的重量平均分子量为72,600。
聚酰胺酸的重量平均分子量是以如下方式求出的:以使聚酰胺酸浓度达到约1重量%的方式,利用磷酸-DMF混合溶液(磷酸/DMF=0.6/100,重量比)来稀释所获得的聚酰胺酸,然后使用2695分离模块(separation module)、2414差示折射计(Waters制造),将所述混合溶液作为展开溶剂并使用GPC法进行测定,再进行聚苯乙烯换算。此外,管柱是使用HSPgel RT MB-M(Waters制造),并在管柱温度为40℃、流速为0.35mL/min的条件下进行测定。
[合成例2~合成例11]
除如表1所示般变更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~PA11)。将包括合成例1在内的结果汇总于表1。
[比较合成例1~比较合成例3]
除如表1所示般变更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(PA12~PA14)。将结果汇总于表1。
Figure G2009102236874D0000921
[合成例12~合成例16]
除如表2所示般变更四羧酸二酐和二胺以外,依据合成例1来制备聚酰胺酸溶液(B1~B5)。
[比较合成例4、比较合成例5]
除以表2所示的比例变更四羧酸二酐及二胺以外,依据合成例1来合成聚酰胺酸溶液(B6、B7)。
[表2]
表2
Figure G2009102236874D0000931
[合成例17、合成例18]
除如表3所示般变更四羧酸二酐和二胺以外,依据合成例1来制备聚酰胺酸溶液(C1、C2)。
[比较合成例6、比较合成例7]
除以表3所示的比例变更四羧酸二酐及二胺以外,依据合成例1来合成聚酰胺酸溶液(C3、C4)。
[表3]
表3
Figure G2009102236874D0000932
将合成例12~合成例16及比较合成例4、比较合成例5中所合成的浓度为6重量%的聚酰胺酸溶液(B1~B7)与合成例17、合成例18及比较例6、比较例7中所合成的浓度为6重量%的聚酰胺酸溶液(C1~C4)以重量比90/10(前者/后者)混合,从而制成液晶配向剂(PA15~PA28)。将PA15~PA28的组成比汇总于表4。
[表4]
表4
Figure G2009102236874D0000941
向合成例3、比较合成例2中所合成的浓度为6重量%的聚酰胺酸溶液(A3、A13)中,相对于聚合物重量分别添加10重量%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、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷及N,N-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺,而制成液晶配向剂(PA29~PA32)。将PA29~PA32的组成示于表5。
[表5]
表5
  配向剂   清漆   添加剂   添加量(wt%)
PA29 PA3   双{4-(烯丙基双环[2,2,1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷 10
  PA30   PA3   2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷   10
  PA31   PA3   N,N-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺   10
  配向剂   清漆   添加剂   添加量(wt%)
PA32 PA13   双{4-(烯丙基双环[2,2,1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺)苯基}甲烷 10
<2.液晶显示元件的制作>
[实施例1]
向合成例1中所合成的浓度为6重量%的聚酰胺酸溶液(PA1)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶媒并将整体稀释成4重量%,而制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以如下方式制作液晶显示元件。
<VA型液晶显示元件的制作方法>
通过旋涂法将所获得的液晶配向剂涂布在一对附有ITO透明电极的基板上,并于加热板上于80℃下干燥5分钟。然后,在设定为220℃的烘箱中加热煅烧20分钟,而获得形成有液晶配向膜的基板。使形成有液晶配向膜的面为内侧,在一方的基板上残留液晶的注入孔并利用环氧系粘接剂密封周边,在另一方的基板上散布并贴附4.25μm的间隙材料(gapmaterial)。向所获得的单元(cell)中真空注入如下所示的液晶组成物,使用光密封剂来密封注入孔并照射紫外线(Ultraviolet,UV)来使注入孔硬化。最后在110℃下进行30分钟加热处理(各向同性(isotropic)处理),而获得VA型液晶显示元件。
[化78]
Figure G2009102236874D0000961
[实施例2~实施例26、比较例1~比较例6]
向在合成例2~合成例26及比较合成例1~比较合成例6中进行合成并视需要混合而成的浓度为6重量%的聚酰胺酸溶液(PA2~PA32)中加入NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶媒,将整体稀释成4重量%而制成液晶配向剂。使用所获得的液晶配向剂,以与实施例1相同的方式制作液晶显示元件。
<电压保持率(voltage holding ratio,VHR)的长时间热可靠性的评价>
对于实施例1~实施例26、比较例1~比较例6中所制作的液晶显示元件,以如下方式进行VHR的长时间热可靠性的评价。
(1.VHR的测定)
使用Toyo Corporation制造的液晶物性评价装置6254型对VA型液晶显示元件的电压保持率进行测定。测定条件为:栅极宽度为60μs,频率为30Hz,波高为±5V,测定温度为60℃。
(2.VHR的长时间热可靠性的计算)
针对实施例1~实施例26、比较例1~比较例6中所制作的液晶显示元件,将元件制作后24小时以内所测定的VHR的值设为VHR(初始)。另外,将VHR测定后的液晶显示元件在保持于100℃的烘箱中保存500小时,并将在所述记载的条件下测定的VHR的值设为VHR(500小时)。根据下式由所获得的两个VHR计算出VHR降低率。此值越小VHR的长时间热可靠性越良好。将结果示于表6。
VHR降低率=[{VHR(初始)-VHR(500小时)}×100]/VHR(初始)
[表6]
表6
  配向剂  VHR(初始)(%)   VHR(500小时)(%)  VHR降低率(%)
  实施例1   PA1  96.99   96.46  0.5
  实施例2   PA2  99.02   97.17  1.9
  实施例3   PA3  95.55   93.70  1.9
  实施例4   PA4  98.49   95.39  3.1
  实施例5   PA5  94.47   91.41  3.2
  实施例6   PA6  97.02   96.21  0.8
  实施例7   PA7  95.26   95.16  0.1
  实施例8   PA8  97.00   96.33  0.7
  实施例9   PA9  97.81   97.04  0.8
  实施例10   PA10  96.20   95.11  1.1
  实施例11   PA11  96.33   95.40  1.0
  比较例1   PA12  98.86   91.05  7.9
  比较例2   PA13  98.31   91.61  6.8
  比较例3   PA14  98.05   91.73  6.4
  实施例12   PA15  98.98   97.72  1.3
  配向剂  VHR(初始)(%)   VHR(500小时)(%)  VHR降低率(%)
  实施例13   PA16  98.99   94.73  4.3
  实施例14   PA17  99.47   96.36  3.1
  实施例15   PA18  99.18   98.96  0.2
  实施例16   PA19  99.23   98.05  1.2
  实施例17   PA20  99.33   94.82  4.5
  实施例18   PA21  99.40   98.06  1.3
  比较例4   PA22  99.26   90.83  8.5
  实施例19   PA23  99.30   98.20  1.1
  实施例20   PA24  99.20   98.40  0.8
  实施例21   PA25  99.49   96.72  2.9
  实施例22   PA26  99.06   94.98  4.1
  实施例23   PA27  99.49   96.72  2.8
  比较例5   PA28  99.18   88.57  10.7
  实施例24   PA29  98.78   97.59  1.2
  实施例25   PA30  99.03   98.54  0.5
  实施例26   PA31  99.16   98.16  1.0
  比较例6   PA32  99.01   91.49  7.6
如表6所示,使用由含有单体中包含EDDA的聚酰胺酸的液晶配向剂所获得的液晶配向膜的液晶显示元件具有VHR长期热可靠性极其高的效果。

Claims (17)

1.一种液晶配向剂,其含有作为四羧酸二酐与二胺的反应生成物的聚酰胺酸或者其衍生物,其中所述四羧酸二酐含有以下述通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐,所述二胺含有以下述通式(VIII)及通式(X)~通式(XI)所表示的具有侧链结构的二胺,
[化1]
Figure F2009102236874C0000011
[化2]
Figure F2009102236874C0000021
通式(TC-1)中,X表示-(CH2)n-,至多两个-CH2-可以独立地被-O-,但此处-O-并非连续、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、-CnH2nN(CmH2mCOOH)CnH2n-、-CH(CmH2mOH)-、-CH(CnH2n+1)-、-CH=CH-或-C≡C-取代,上述通式(TC-1)中X的m表示0~30的整数,n独立地表示1~30的整数;通式(TC-4)~通式(TC-7)中,Y独立地表示单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-S-(CH2)m-S-,上述通式(TC-4)~通式(TC-7)中Y的m表示1~6的整数;通式(TC-5)中,Z表示单键或不存在;通式(TC-9)中,R33及R34分别独立地表示碳数为1~3的烷基或苯基,A3独立地表示亚甲基、次苯基或经烷基取代的次苯基,1表示1~6的整数,m表示1~10的整数;通式(TC-2)~通式(TC-7)中,键结在环己烷环或苯环上的氢可以独立地被-F、-CH3、-CF3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2取代,通式(TC-3)中的键结在苯环上的氢可以被苄基取代;通式(TC-2)~通式(TC-8)中,R1独立地表示-(CH2)m-,至多两个-CH2-可以独立地被-O-,但此处-O-并非连续、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、-CH(CmH2mOH)-、-CH(CmH2m+1)-、-CH=CH-或-C≡C-取代,上述通式(TC-2)~通式(TC-8)中R1的m独立地表示0~30的整数;通式(TC-8)中,A1独立为碳数为1~10的烷基,碳数为1~10的烷氧基、乙酰胺、氟、氯或溴,A2独立地表示碳数为1~3的烷基,m表示0~3的整数,n表示0~4的整数;通式(TC-10)中,A3表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-或-(CH2)m-,上述通式(TC-10)中A3的m表示1~6的整数,R1表示具有类固醇骨架的基或以下述通式(B)所表示的基,当键结在苯环上的两个氨基的位置关系为对位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基当此位置关系为间位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基或苯基,此烷基中任意的-CH2-可以独立地被-CF2-、-CHF-、-O-,但此处-O-并非连续、-CH=CH-或-C≡C-取代,-CH3可以被-CH2F、-CHF2或-CF3取代,此苯基的氢可以独立地被-F、-CH3、-OCH3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3取代;
[化3]
Figure F2009102236874C0000031
通式(B)中,A4及A5分别独立地表示单键、-O-,但此处-O-并非连续、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-或碳数为1~12的烷烯基,R2及R3分别独立地表示-F或-CH3,环S独立地表示1,4-次苯基、1,4-环己烯、1,3-二恶烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-2,7-二基或蒽-9,10-二基,R4表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,a及b分别表示0~4的整数,c、d及e分别表示0~3的整数,f及g分别独立地表示0~2的整数,且c+d+e≥1;通式(TC-11)及通式(TC-12)中,R5独立地表示-H或-CH3,R6表示-H、或者碳数为1~20的烷基或碳数为2~20的烯基,A6独立地表示单键、-CO-或-CH2-;通式(TC-12)中,R7及R8分别独立地表示-H、碳数为1~20的烷基或苯基;通式(TC-13)及通式(TC-14)中,A7独立地表示-O-或碳数为1~6的烷烯基;通式(TC-13)中,R9表示-H或碳数为1~30的烷基,此烷基中碳数为2~30的烷基的任意-CH2-可以被-O-,但此处-O-并非连续、-CH=CH-或-C≡C-取代,A8表示单键或碳数为1~3的烷烯基环T表示1,4-次苯基或1,4-环己烯,h表示0或1;通式(TC-14)中,R10表示碳数为6~22的烷基,R11表示-H或碳数为1~22的烷基,
[化4]
Figure F2009102236874C0000041
通式(VIII)中,A3表示单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-或-(CH2)m-,上述通式(VIII)中A3的m表示1~6的整数,R1表示具有类固醇骨架的基或以下述通式(IX)所表示的基,当键结在苯环上的两个氨基的位置关系为对位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基,当此位置关系为间位时R1进一步包含碳数为1~30的烷基或苯基,此烷基中任意的-CH2-可以独立地被-CF2-、-CHF-、-O-,但此处-O-并非连续、-CH=CH-或-C≡C-取代,-CH3可以被-CH2F、-CHF2或-CF3取代,此苯基的氢可以独立地被-F、-CH3、-OCH3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3取代;其中,当所述四羧酸二酐仅包含以通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐时,R1进一步包含的所述烷基的碳数为23~30,
[化5]
通式(IX)中,A4及A5分别独立地表示单键、-O-,但此处-O-并非连续、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-或者碳数为1~12的烷烯基,R2及R3分别独立地表示-F或-CH3,环S独立地表示1,4-次苯基、1,4-环己烯、1,3-二恶烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-2,7-二基或蒽-9,10-二基,R4表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,a及b分别表示0~4的整数,c、d及e分别表示0~3的整数,f及g分别独立地表示0~2的整数,且c+d+e≥1;其中,当c+d+e=1时,R4表示碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基或碳数为1~30的烷氧基,通式(VIII)的A3表示碳数大于等于1的基,
[化6]
Figure F2009102236874C0000051
通式(X)及(XI)中,R5独立地表示-H或-CH3,R6表示-H、或者碳数为1~20的烷基或碳数为2~20的烯基,A6独立地表示单键、-CO-或-CH2-,通式(XI)中,R7及R8分别独立地表示-H、碳数为1~20的烷基或苯基。
2.根据权利要求1所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是以所述通式(VIII)所表示的二胺,R1是以所述通式(IX)所表示的基。
3.根据权利要求2所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是以通式(VIII)所表示的二胺,R1是以如下通式(R1-1)~通式(R1-7)所表示的基,
[化7]
Figure F2009102236874C0000052
通式(R1-1)中,R表示碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基或碳数为1~30的烷氧基,当通式(R1-1)的R是碳数为1的基时,通式(VIII)的A3表示碳数大于等于1的基,通式(R1-2)~通式(R1-7)中,R表示-H、-F、碳数为1~30的烷基、碳数为1~30的氟取代烷基、碳数为1~30的烷氧基、-C≡N、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,A表示-O-或碳数为1~6的烷烯基。
4.根据权利要求3所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是选自以下述通式(VIII-2)~通式(VIII-8)所表示的化合物中的至少一种:
[化8]
所述通式中,R52表示碳数为16~30的烷基,R53表示碳数为10~30的烷基,R54表示碳数为4~30的烷基,R55表示碳数为2~30的烷基。
5.根据权利要求1所述的液晶配向剂,其特征在于:所述具有侧链结构的二胺是以所述通式(X)或(XI)所表示的二胺。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述四羧酸二酐包含芳香族四羧酸二酐。
7.根据权利要求6所述的液晶配向剂,其特征在于:所述芳香族四羧酸二酐是以下述结构式(1)、结构式(2)、结构式(5)~结构式(7)、结构式(11)、结构式(12)及结构式(14)所表示的化合物中的至少一种:
[化9]
Figure F2009102236874C0000071
8.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述四羧酸二酐包含脂环式四羧酸二酐及脂肪族四羧酸二酐中的一方或双方。
9.根据权利要求8所述的液晶配向剂,其特征在于:所述脂环式四羧酸二酐及脂肪族四羧酸二酐是以下述结构式(19)、结构式(23)、结构式(25)、结构式(35)~结构式(39)、结构式(44)及结构式(49)所表示的化合物中的至少一种:
[化10]
10.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述二胺进一步包含以下述通式(I)~通式(VII)、通式(XV)、通式(N)及通式(a)所表示的不具有侧链结构的二胺,
[化11]
H2N-X-NH2    (I)
Figure F2009102236874C0000081
通式(I)中,X表示-(CH2)m-,上述通式(I)中X的表示1~6的整数,通式(III)及通式(V)~通式(VII)中,Y独立地表示单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-NH-、-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m-、-O-(CH2)m-O-、-S-(CH2)m-S-,上述通式(III)及通式(V)~通式(VII)中Y的m表示1~6的整数,通式(V)中,Z表示单键或不存在,通式(XV)中,R33及R34分别独立地表示碳数为1~3的烷基或苯基,A3独立地表示亚甲基、次苯基或经烷基取代的次苯基,1表示1~6的整数,m表示1~10的整数;通式(II)~通式(VII)中,键结在环己烷环或苯环上的氢可以独立地被-F、-CH3、-CF3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2取代,通式(IV)中的苯环上所键结的氢可以被苄基取代;通式(N)中,A1独立地表示碳数为1~4的烷基、碳数为1~4的烷氧基、乙酰胺、氟、氯或溴,A2独立地表示碳数为1~3的烷基,m表示0~3的整数,n表示0~4的整数;通式(a)中,L1表示氢、碳数为1~4的烷基、苯基或苄基。
11.根据权利要求10所述的液晶配向剂,其特征在于:所述不具有侧链结构的二胺是选自以下述结构式(IV-1)、结构式(IV-2)、结构式(IV-15)~结构式(IV-17)、结构式(V-1)~结构式(V-13)、结构式(V-33)、结构式(V-35)~结构式(V-37)、结构式(VII-2)、结构式(XV-1)、结构式(N)-1、(N)-2、结构式(N)-14、结构式(a-1)及结构式(a-2)所表示的化合物中的至少一种:
[化12-1]
Figure F2009102236874C0000101
[化12-2]
Figure F2009102236874C0000111
12.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:所述四羧酸二酐包含硅倍半氧烷二酐衍生物。
13.根据权利要求12所述的液晶配向剂,其特征在于:所述硅倍半氧烷二酐衍生物是以下述结构式(S-1)所表示的化合物:
[化13]
Figure F2009102236874C0000112
14.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:
所述聚酰胺酸或者其衍生物包含两种聚酰胺酸或者其衍生物A及B,
所述聚酰胺酸或者其衍生物A包含所述二胺中的所述具有侧链结构的二胺,且所述聚酰胺酸或者其衍生物A及B的四羧酸二酐的一方或双方包含以通式(TC-1)~通式(TC-14)所表示的四羧酸二酐。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶配向剂,其特征在于:进一步含有选自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、恶嗪化合物、恶唑啉化合物及环氧化合物中的一种或一种以上。
16.一种液晶配向膜,其特征在于:其是对根据权利要求1至15中任一项所述的液晶配向剂的涂膜进行加热而形成。
17.一种液晶显示元件,其具有一对基板、含有液晶分子并形成于所述一对基板之间的液晶层、对液晶层施加电压的电极、以及将所述液晶分子配向于预定方向上的液晶配向膜,此液晶显示元件的特征在于:
所述液晶配向膜是根据权利要求16所述的液晶配向膜。
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