CN105359033A - 液晶取向处理剂、液晶取向膜和液晶表示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶取向处理剂,其能够形成可提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制高温高湿条件下的元件边框附近产生表示不均、且抑制电压保持率降低的液晶取向膜。一种液晶取向处理剂,其含有(A)成分和(B)成分,所述(A)成分包含式[1]所示的化合物,所述(B)成分包含选自由使二胺成分与四羧酸成分反应而得到的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物。(X1:具有碳数1~20的脂肪族烃基的2价有机基团或者具有苯环或环己烷环的碳数6~24的2价有机基团,X2:选自式[1-1]~式[1-5])(W1:氢原子或苯环)。
Description
技术领域
本发明涉及在液晶表示元件的制造中使用的液晶取向处理剂、由该液晶取向处理剂得到的液晶取向膜、以及具备该液晶取向膜的液晶表示元件。
背景技术
由高分子材料等有机材料形成的膜的形成容易度、绝缘性能等备受关注,其在电子设备领域中被广泛用作层间绝缘膜、保护膜等。其中,在作为表示装置而广泛已知的液晶表示元件中,由聚酰亚胺形成的有机膜被用作液晶取向膜。
液晶取向膜被用于控制液晶的取向状态。最近,随着液晶表示元件的高清晰化,要求抑制液晶表示元件的对比度降低、与长期使用相伴的表示不良。
针对这些课题,在将聚酰亚胺用作液晶取向膜的情况下,作为提高液晶取向性、使液晶表示画面边缘部难以产生表示不良的方法,提出了使用添加有烷氧基硅烷化合物的液晶取向处理剂而形成的液晶取向膜(例如参照专利文献1或2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭61-171762号公报
专利文献2:日本特开平11-119226号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来,面向智能电话、手机等移动用途而使用液晶表示元件。在这些用途中,为了确保尽可能多的表示面,需要使为了粘接液晶表示元件的基板之间的密封剂的宽度比以往窄。进而,出于上述原因,还要求使密封剂的描画位置位于与密封剂粘接的粘接性弱的液晶取向膜的端部所接触的位置、或者位于液晶取向膜的上部。在这种情况下,由于在高温高湿条件下使用,水容易从密封剂与液晶取向膜之间混入至液晶表示元件内、在液晶表示元件的边框附近发生表示不均。
另外,液晶表示元件内混入水时,液晶表示元件的电特性之一即电压保持率大幅降低,容易发生液晶表示元件的表示不良之一即残影不良(也被称为线残影),从而无法获得可靠性高的液晶表示元件。
因而,本发明的目的在于,提供如下液晶取向处理剂,其能够提供兼具上述特性、可提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、抑制高温高湿条件下的液晶表示元件的边框附近产生表示不均、且抑制电压保持率降低的液晶取向膜,本发明的目的还在于提供具有该液晶取向膜的液晶表示元件。
用于解决问题的方案
本发明人进行了深入研究,结果发现:包含具有特定结构的化合物以及选自由聚酰亚胺前体和聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物的液晶取向处理剂对于实现上述目的而言是极其有效的,从而完成了本发明。
即,本发明具有以下的主旨。
(1)一种液晶取向处理剂,其特征在于,其含有下述的(A)成分和(B)成分。
(A)成分:下述式[1]所示的化合物。
(B)成分:选自由使二胺成分与四羧酸成分反应而得到的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物。
(X1表示具有碳数1~20的脂肪族烃基的2价有机基团、或者具有苯环或环己烷环的碳数6~24的2价有机基团,X2表示选自下述式[1-1]~式[1-5]中的结构。)
(W1表示氢原子或苯环。)
(2)根据上述(1)所述的液晶取向处理剂,其中,前述式[1]的X1为碳数1~10的亚烷基。
(3)根据上述(1)或(2)所述的液晶取向处理剂,其中,前述式[1]的X2为选自式[1-1]、式[1-2]和式[1-4]中的结构。
(4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为前述(B)成分的聚合物中的二胺成分包含至少1种以上的下述式[2]所示结构的二胺化合物。
(Y表示结构选自下述式[2-1]~式[2-6]中的取代基,m表示1~4的整数。)
(a表示0~4的整数,b表示0~4的整数。
Y1表示单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-或OCO-;Y2表示单键或-(CH2)b-(b为1~15的整数);Y3表示单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-;Y4表示选自苯环、环己烷环和杂环中的2价环状基团、或者具有类固醇骨架的碳数12~25的2价有机基团,前述环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代;Y5表示选自苯环、环己烷环和杂环中的2价环状基团,这些环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代;n表示0~4的整数;Y6表示碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的含氟烷氧基;
Y7表示-O-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CONH-或-NHCO-;Y8表示碳数8~22的烷基。
Y9和Y10各自独立地表示碳数1~12的烃基;Y11表示碳数1~5的烷基。)
(5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为前述(B)成分的聚合物中的四羧酸成分包含下述式[3]所示的化合物。
(Z1为结构选自下述式[3a]~式[3j]中的基团。)
(Z2~Z5表示氢原子、甲基、氯原子或苯环,任选彼此相同或不同;Z6和Z7表示氢原子或甲基,任选彼此相同或不同。)
(6)根据上述(1)~(5)中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为前述(B)成分的聚合物是使聚酰胺酸进行脱水闭环而得到的聚酰亚胺。
(7)根据上述(1)~(6)中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,相对于前述(B)成分100质量份,前述(A)成分为0.1~30质量份。
(8)一种液晶取向膜,其是由上述(1)~(7)中任一项所述的液晶取向处理剂得到的。
(9)一种液晶取向膜,其是使用上述(1)~(7)中任一项所述的液晶取向处理剂通过喷墨法而得到的。
(10)一种液晶表示元件,其具有上述(8)或(9)所述的液晶取向膜。
(11)根据上述(8)或(9)所述的液晶取向膜,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且如下制造的液晶表示元件:在前述一对基板之间配置液晶组合物,所述液晶组合物包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性化合物,边对前述电极之间施加电压边使前述聚合性化合物聚合。
(12)一种液晶表示元件,其具有上述(11)所述的液晶取向膜。
(13)根据上述(8)或(9)所述的液晶取向膜,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且如下制造的液晶表示元件:在前述一对基板之间配置液晶取向膜,所述液晶取向膜包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团,边对前述电极之间施加电压边使前述聚合性基团聚合。
(14)一种液晶表示元件,其具有上述(13)所述的液晶取向膜。
发明的效果
根据本发明,包含具有特定结构的化合物以及选自由聚酰亚胺前体和聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物的液晶取向处理剂能够形成可提高密封剂与液晶取向膜的粘接性、即使在高温高湿条件下也可抑制液晶表示元件的边框附近发生表示不均、且抑制电压保持率降低的液晶取向膜。即,具有由本发明的液晶取向处理剂得到的液晶取向膜的液晶表示元件的可靠性优异,可适合地用于大画面且高清晰的液晶电视等。
具体实施方式
本发明是含有下述(A)成分和(B)成分的液晶取向处理剂、使用该液晶取向处理剂而得到的液晶取向膜、以及具有该液晶取向膜的液晶表示元件。
(A)成分:下述式[1]所示的化合物(也称为特定化合物)。
(B)成分:选自由使二胺成分与四羧酸成分反应而得到的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物(也称为特定聚合物)。
(X1表示具有碳数1~20的脂肪族烃基的2价有机基团、或者具有苯环或环己烷环的碳数6~24的2价有机基团;X2表示选自下述式[1-1]~式[1-5]中的结构。)
(W1表示氢原子或苯环)。
可以认为:在本发明的液晶取向处理剂中,特定化合物中的O=C=N-基(也称为异氰酸酯基)通过制作液晶取向处理剂时的加热、制作液晶取向膜时的烧成工序而与特定聚合物中的羧基进行化学键合。因此,可以认为:本发明的液晶取向处理剂即使利用在有机溶剂中进行混合这一简便的手段,在由此得到的液晶取向膜中,特定化合物与特定聚合物也会高效地键合。
另外,已知的是:特定化合物中的X2即式[1-1]~式[1-5]的双键部位通过热、紫外线照射而发生反应。另外,这些双键部位是密封剂所包含的化合物也包含的部位。
因此,使用了本发明的液晶取向处理剂时,通过制作液晶表示元件时的密封剂的固化工序、即通过紫外线照射工序、烧成工序,液晶取向膜中的双键部位与密封剂中的化合物发生化学反应,密封剂与液晶取向膜进行化学键合,从而能够提高它们的粘接性。
从以上的观点出发,本发明的含有特定化合物和特定聚合物的液晶取向处理剂能够形成与密封剂密合的密合性高、即使在高温高湿条件也可抑制液晶表示元件的边框附近发生表示不均、且抑制电压保持率降低的液晶取向膜。
<特定化合物>
本发明的特定化合物是下述式[1]所示的化合物。
(X1、X2与上述定义的意义相同,X2表示选自下述式[1-1]~式[1-5]中的结构。)
(W1表示氢原子或苯环。)
式[1]中,X1表示具有碳数1~20的脂肪族烃基的2价有机基团、或者具有苯环或环己烷环的碳数6~24的2价有机基团。其中,从化合物的获取性和制造的观点出发,优选为碳数1~10的亚烷基、更优选为碳数1~5的亚烷基。
式[1]中,X2为选自式[1-1]~式[1-5]中的结构。
式[1-3]中,W1表示氢原子或苯环。其中,优选为氢原子。
式[1]中,从基于热、紫外线照射的反应性的观点出发,X2优选为式[1-1]、式[1-2]或式[1-4]所示的结构。
更具体而言,可列举出下述式[1a]~式[1d]所示的结构。
(X3表示碳数1~5的亚烷基、苯环或环己烷环,X4表示碳数1~5的亚烷基、苯环或环己烷环。)
(X5表示碳数1~5的亚烷基、苯环或环己烷环,X6表示碳数1~5的亚烷基、苯环或环己烷环。)
<特定聚合物>
作为本发明(B)成分的特定聚合物是选自由使二胺成分与四羧酸成分反应而得到的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物。
聚酰亚胺前体是下述式[A]所示的结构。
(R1为4价有机基团;R2为2价有机基团;A1和A2表示氢原子或碳数1~8的烷基,任选彼此相同或不同;A3和A4表示氢原子、碳数1~5的烷基或乙酰基,任选彼此相同或不同;n表示正整数。)
作为前述二胺成分,为分子内具有2个伯氨基或仲氨基的二胺化合物,作为四羧酸成分,可列举出四羧酸化合物、四羧酸二酐、四羧酸二卤化物、四羧酸二烷基酯化合物或四羧酸二烷基酯二卤化物。
特定聚合物通过以下述式[B]所示的四羧酸二酐和下述式[C]所示的二胺化合物作为原料,从比较简便地获得这一理由出发,优选为包含下述式[D]所示重复单元的结构式的聚酰胺酸或者使该聚酰胺酸进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺。
(R1和R2与式[A]中定义的意义相同)。
(R1和R2与式[A]中定义的意义相同)。
另外,也可以利用通常的合成方法,向上述得到的式[D]的聚合物中导入式[A]所示的A1和A2的碳数1~8的烷基、以及式[A]所示的A3和A4的碳数1~5的烷基或乙酰基。
<二胺成分>
作为用于制作属于(B)成分的特定聚合物的二胺成分,可以使用公知的二胺化合物。
其中,优选使用至少1种以上的具有下述式[2]所示结构的二胺化合物(也称为特定二胺化合物)。
(Y表示结构选自下述式[2-1]~式[2-6]中的取代基,m表示1~4的整数。)
式[2-1]中,a表示0~4的整数。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优选为0或1。
式[2-2]中,b表示0~4的整数。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优选为0或1的整数。
式[2-3]中,Y1表示单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优选为单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。更优选为单键、-(CH2)a-(a为1~10的整数)、-O-、-CH2O-或COO-。
式[2-3]中,Y2表示单键或-(CH2)b-(b为1~15的整数)。其中,优选为单键或-(CH2)b-(b为1~10的整数)。
式[2-3]中,Y3表示单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-。其中,从合成容易度的观点出发,优选为单键、-(CH2)c-(c为1~15的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。更优选为单键、-(CH2)c-(c为1~10的整数)、-O-、-CH2O-或-COO-。
式[2-3]中,Y4为选自苯环、环己烷环和杂环中的2价环状基团,这些环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代。进而,Y4可以是选自具有类固醇骨架的碳数12~25的有机基团中的2价有机基团。其中,从合成容易度的观点出发,优选为苯环、环己烷环或具有类固醇骨架的碳数12~25的有机基团。
式[2-3]中,Y5表示选自苯环、环己烷环或杂环中的2价环状基团,这些环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代。其中,优选为苯环或环己烷环。
式[2-3]中,n表示0~4的整数。其中,从原料获取性、合成容易度的观点出发,优选为0~3。更优选为0~2。
式[2-3]中,Y6表示碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的含氟烷氧基。其中,优选为碳数1~18的烷基、碳数1~10的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~10的含氟烷氧基。更优选为碳数1~12的烷基或碳数1~12的烷氧基。特别优选为碳数1~9的烷基或碳数1~9的烷氧基。
作为用于构成式[2]中的取代基Y的、式[2-3]中的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6与n的优选组合,可列举出与国际公开公报WO2011/132751(2011.10.27公开)的13页~34页的表6~表47中记载的(2-1)~(2-629)相同的组合。需要说明的是,国际公开公报的各表中的Y1~Y6可理解为本发明的Y1~Y6。
式[2-4]中,Y7表示-O-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CONH-或-NHCO-。其中,优选为-O-、-CH2O-、-COO-或-CONH-。更优选为-O-、-COO-或-CONH-。
式[2-4]中,Y8表示碳数8~22的烷基。
式[2-5]中,Y9和Y10独立地表示碳数1~12的烃基。
式[2-6]中,Y11表示碳数1~5的烷基。
式[2]所示的特定二胺化合物的制造方法没有特别限定,作为优选方法,可列举出下述所示的方法。
作为一例,式[2]所示的特定二胺化合物可以通过合成下述式[2-A]所示的二硝基体化合物,进而将它的硝基还原而转换成氨基来获得。
(Y表示结构选自前述式[2-1]~式[2-6]中的取代基,m表示1~4的整数。)
对式[2-A]所示的二硝基体化合物的二硝基进行还原的方法没有特别限定,存在如下方法:通常在醋酸乙酯、甲苯、四氢呋喃、二噁烷、醇系溶剂等溶剂中,将钯-碳、氧化铂、雷尼镍、铂黑、铑-氧化铝、硫化铂碳等用作催化剂,在氢气、肼或氯化氢的存在下发生反应。
下述列举出式[2]所示的特定二胺化合物的具体结构,但不限定于这些例子。
作为特定二胺化合物,可列举出2,4-二甲基间苯二胺、2,6-二氨基甲苯、2,4-二氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基苯酚、3,5-二氨基苯酚、3,5-二氨基苄醇、2,4-二氨基苄醇、4,6-二氨基间苯二酚、以及下述式[2-7]~[2-47]所示结构的二胺化合物。
(A1表示碳数1~22的烷基或含氟烷基。)
(R1表示-O-、-OCH2-、-CH2O-、-COOCH2-或-CH2OCO-,R2表示碳数1~22的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基。)
(R3表示-COO-、-OCO-、-COOCH2-、-CH2OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH2-,R4表示碳数1~22的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基。)
(R5为-COO-、-OCO-、-COOCH2-、-CH2OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-或-O-,R6为氟基、氰基、三氟甲烷基、硝基、偶氮基、甲酰基、乙酰基、乙酰氧基或羟基。)
(R7表示碳数3~12的烷基。需要说明的是,1,4-环亚己基的顺-反异构优选分别为反式异构体。)
(R8表示碳数3~12的烷基。需要说明的是,1,4-环亚己基的顺-反异构优选分别为反式异构体。)
(B4表示任选被氟原子取代的碳数3~20的烷基;B3表示1,4-环亚己基或1,4-亚苯基;B2表示氧原子或-COO-*(其中,附带“*”的键与B3进行键合);B1表示氧原子或-COO-*(其中,附带“*”的键与(CH2)a2进行键合)。另外,a1表示0或1的整数;a2表示2~10的整数;a3表示0或1的整数。)
上述式[2]所示的特定二胺化合物之中,使用由特定聚合物得到的液晶取向处理剂而形成液晶取向膜时,能够提高液晶的预倾角,所述特定聚合物使用了式[2]中的取代基Y为式[2-3]所示结构的二胺化合物。为了提高预倾角,在上述二胺化合物之中,优选使用式[2-25]~式[2-40]或式[2-43]~式[2-47]所示的二胺化合物。更优选为式[2-29]~式[2-40]或式[2-43]~式[2-47]所示的二胺化合物。
用于提高预倾角的二胺化合物量优选为二胺成分整体的5摩尔%以上且80摩尔%以下。从液晶取向处理剂的涂布性、制成液晶取向膜的电特性的观点出发,更优选为二胺成分整体的5摩尔%以上且60摩尔%。
式[2]所示的特定二胺化合物可以根据特定聚合物在溶剂中的溶解性、涂布性、制成液晶取向膜时的液晶取向性、电压保持率、蓄积电荷等特性而使用1种或者混合两种以上使用。
作为用于制作特定聚合物的二胺成分,可以将式[2]所示的特定二胺化合物以外的二胺化合物(也称为其它二胺化合物)用作二胺成分。下述列举出其它二胺化合物的具体例,但不限定于这些例子。
例如可列举出间苯二胺、对苯二胺、4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二羟基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二羧基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二氟-4,4’-联苯、3,3’-三氟甲基-4,4’-二氨基联苯、3,4’-二氨基联苯、3,3’-二氨基联苯、2,2’-二氨基联苯、2,3’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2’-二氨基二苯基甲烷、2,3’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯醚、3,3’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、2,2’-二氨基二苯醚、2,3’-二氨基二苯醚、4,4’-磺酰基二苯胺、3,3’-磺酰基二苯胺、双(4-氨基苯基)硅烷、双(3-氨基苯基)硅烷、二甲基-双(4-氨基苯基)硅烷、二甲基-双(3-氨基苯基)硅烷、4,4’-硫代二苯胺、3,3’-硫代二苯胺、4,4’-二氨基二苯胺、3,3’-二氨基二苯胺、3,4’-二氨基二苯胺、2,2’-二氨基二苯胺、2,3’-二氨基二苯胺、N-甲基(4,4’-二氨基二苯基)胺、N-甲基(3,3’-二氨基二苯基)胺、N-甲基(3,4’-二氨基二苯基)胺、N-甲基(2,2’-二氨基二苯基)胺、N-甲基(2,3’-二氨基二苯基)胺、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,4’-二氨基二苯甲酮、1,4-二氨基萘、2,2’-二氨基二苯甲酮、2,3’-二氨基二苯甲酮、1,5-二氨基萘、1,6-二氨基萘、1,7-二氨基萘、1,8-二氨基萘、2,5-二氨基萘、2,6二氨基萘、2,7-二氨基萘、2,8-二氨基萘、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷、1,2-双(3-氨基苯基)乙烷、1,3-双(4-氨基苯基)丙烷、1,3-双(3-氨基苯基)丙烷、1,4-双(4氨基苯基)丁烷、1,4-双(3-氨基苯基)丁烷、双(3,5-二乙基-4-氨基苯基)甲烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯基)苯、1,3-双(4-氨基苯基)苯、1,4-双(4-氨基苄基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-[1,4-亚苯基双(亚甲基)]二苯胺、4,4’-[1,3-亚苯基双(亚甲基)]二苯胺、3,4’-[1,4-亚苯基双(亚甲基)]二苯胺、3,4’-[1,3-亚苯基双(亚甲基)]二苯胺、3,3’-[1,4-亚苯基双(亚甲基)]二苯胺、3,3’-[1,3-亚苯基双(亚甲基)]二苯胺、1,4-亚苯基双[(4-氨基苯基)甲酮]、1,4-亚苯基双[(3-氨基苯基)甲酮]、1,3-亚苯基双[(4-氨基苯基)甲酮]、1,3-亚苯基双[(3-氨基苯基)甲酮]、1,4-亚苯基双(4-氨基苯甲酸酯)、1,4-亚苯基双(3-氨基苯甲酸酯)、1,3-亚苯基双(4-氨基苯甲酸酯)、1,3-亚苯基双(3-氨基苯甲酸酯)、双(4-氨基苯基)对苯二甲酸酯、双(3-氨基苯基)对苯二甲酸酯、双(4-氨基苯基)间苯二甲酸酯、双(3-氨基苯基)间苯二甲酸酯、N,N’-(1,4-亚苯基)双(4-氨基苯甲酰胺)、N,N’-(1,3-亚苯基)双(4-氨基苯甲酰胺)、N,N’-(1,4-亚苯基)双(3-氨基苯甲酰胺)、N,N’-(1,3-亚苯基)双(3-氨基苯甲酰胺)、N,N’-双(4-氨基苯基)对苯二甲酰胺、N,N’-双(3-氨基苯基)对苯二甲酰胺、N,N’-双(4-氨基苯基)间苯二甲酰胺、N,N’-双(3-氨基苯基)间苯二甲酰胺、9,10-双(4-氨基苯基)蒽、4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯基砜、2,2’-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2’-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2’-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2’-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2’-双(3-氨基-4-甲基苯基)六氟丙烷、2,2’-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2’-双(3-氨基苯基)丙烷、2,2’-双(3-氨基-4-甲基苯基)丙烷、1,3-双(4-氨基苯氧基)丙烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)丁烷、1,4-双(3-氨基苯氧基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、1,5-双(3-氨基苯氧基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯氧基)己烷、1,6-双(3-氨基苯氧基)己烷、1,7-双(4-氨基苯氧基)庚烷、1,7-(3-氨基苯氧基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯氧基)辛烷、1,8-双(3-氨基苯氧基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯氧基)壬烷、1,9-双(3-氨基苯氧基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯氧基)癸烷、1,10-双(3-氨基苯氧基)癸烷、1,11-双(4-氨基苯氧基)十一烷、1,11-双(3-氨基苯氧基)十一烷、1,12-双(4-氨基苯氧基)十二烷、1,12-双(3-氨基苯氧基)十二烷、双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,11-二氨基十一烷或1,12-二氨基十二烷等。
另外,作为其它二胺化合物,还可列举出在二胺侧链具有烷基、含氟烷基、芳香环、脂肪族环或杂环的二胺化合物;以及具有包含这些基团的大环状取代体的二胺化合物等。具体而言,可例示出下述式[DA1]~[DA7]所示的二胺化合物。
(A1表示-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CH2-、-O-、-CO-或-NH-,A2表示碳数1~22的直链状或支链状的烷基、或者碳数1~22的直链状或支链状的含氟烷基。)
(p表示1~10的整数。)
在不损害本发明效果的范围内,作为其它二胺化合物,还可以使用下述式[DA8]~式[DA13]所示的二胺化合物。
(m表示0~3的整数,n表示1~5的整数。)
进而,在不损害本发明效果的范围内,还可以使用下述式[DA14]~式[DA17]所示的二胺化合物。
(A1表示单键、-CH2-、-C2H4-、-C(CH3)2-、-CF2-、-C(CF3)2-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3)-、-CONH-、-NHCO-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CON(CH3)-或-N(CH3)CO-;m1和m2分别表示0~4的整数,且m1+m2表示1~4的整数。式[DA15]中,m3和m4分别表示1~5的整数。式[DA16]中,A2表示碳数1~5的直链或支链烷基;m5表示1~5的整数;A3表示单键、-CH2-、-C2H4-、-C(CH3)2-、-CF2-、-C(CF3)2-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3)-、-CONH-、-NHCO-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CON(CH3)-或-N(CH3)CO-;m6表示1~4的整数。)
进而,作为其它二胺化合物,还可以使用下述式[DA18]和式[DA19]所示的二胺化合物。
进而,在不损害本发明效果的范围内,还可以使用下述式[DA20]所示的二胺化合物。
(A1为选自-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CONH-、-NHCO-、-CH2O-、-OCO-、-CON(CH3)-和-N(CH3)CO-中的2价有机基团;A2为单键、碳数1~20的脂肪族烃基、非芳香族环式烃基或芳香族烃基;A3为选自单键、-O-、-NH-、-N(CH3)-、-CONH-、-NHCO-、-COO-、-OCO-、-CON(CH3)-、-N(CH3)CO-和-O(CH2)m-(m为1~5的整数)中的2价基团;A4为含氮芳香族杂环;n为1~4的整数。)
上述其它二胺化合物可以根据特定聚合物在溶剂中的溶解性、液晶取向处理剂的涂布性、制成液晶取向膜时的液晶取向性、电压保持率、蓄积电荷等特性而使用1种或混合2种以上使用。
<四羧酸成分>
作为用于制作属于本发明(B)成分的特定聚合物的四羧酸成分,优选使用下述式[3]所示的四羧酸二酐、作为其四羧酸衍生物的四羧酸、四羧酸二卤化物、四羧酸二烷基酯化合物或四羧酸二烷基酯二卤化物(也将全部统称为特定四羧酸成分)。
式[3]中,Z1是结构选自下述式[3a]~式[3j]中的基团。
式[3a]中,Z2~Z5表示氢原子、甲基、氯原子或苯环,任选彼此相同或不同。
式[3g]中,Z6和Z7表示氢原子或甲基,任选彼此相同或不同。
作为上述特定四羧酸成分的式[3]所示结构中,从合成容易度、制造聚合物时的聚合反应性容易度的观点出发,Z1优选为式[3a]、式[3c]、式[3d]、式[3e]、式[3f]或式[3g]所示的结构。更优选为式[3a]、式[3e]、式[3f]或式[3g]所示的结构,特别优选为式[3e]、式[3f]或式[3g]。
特定四羧酸成分优选为全部四羧酸成分中的1摩尔%以上。更优选为5摩尔%以上,特别优选为10摩尔%以上。其中,进一步优选为15~100摩尔%。
另外,使用结构为式[3e]、式[3f]或式[3g]的特定四羧酸成分时,其用量优选设为四羧酸成分整体的20摩尔%以上。更优选为30摩尔%以上。进而,四羧酸成分可以全部是结构为式[3e]、式[3f]或式[3g]的四羧酸成分。
在不损害本发明效果的范围内,特定聚合物可以使用特定四羧酸成分之外的其它四羧酸成分。
作为其它四羧酸成分,可列举出以下示出的四羧酸化合物、四羧酸二酐、四羧酸二卤化物、四羧酸二烷基酯化合物或四羧酸二烷基酯二卤化物。
即,作为其它四羧酸成分,可列举出苯均四酸、2,3,6,7-萘四羧酸、1,2,5,6-萘四羧酸、1,4,5,8-萘四羧酸、2,3,6,7-蒽四羧酸、1,2,5,6-蒽四羧酸、3,3’,4,4’-联苯四羧酸、2,3,3’,4-联苯四羧酸、双(3,4-二羧基苯基)醚、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸、双(3,4-二羧基苯基)砜、双(3,4-二羧基苯基)甲烷、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷、双(3,4-二羧基苯基)二甲基硅烷、双(3,4-二羧基苯基)二苯基硅烷、2,3,4,5-吡啶四羧酸、2,6-双(3,4-二羧基苯基)吡啶、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸、3,4,9,10-苝四羧酸或1,3-二苯基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸。
特定四羧酸成分和其它四羧酸成分可以根据本发明的特定聚合物在溶剂中的溶解性、液晶取向处理剂的涂布性、制成液晶取向膜时的液晶取向性、电压保持率、蓄积电荷等特性而使用1种或混合2种以上使用。
<特定聚合物的制造方法>
合成特定聚合物的方法没有特别限定。通常可以使二胺成分与四羧酸成分发生反应而得到。一般来说,使选自由四羧酸及其衍生物组成的组中的至少1种四羧酸成分与包含1种或多种二胺化合物的二胺成分发生反应,从而得到聚酰胺酸。具体而言,有以下那样的方法。
(1)使四羧酸二酐与伯二胺或仲二胺化合物进行缩聚而得到聚酰胺酸的方法。
(2)使四羧酸与伯二胺或仲二胺化合物进行脱水缩聚反应而得到聚酰胺酸的方法。
(3)使四羧酸二卤化物与伯二胺或仲二胺化合物进行缩聚而得到聚酰胺酸的方法。
为了获得聚酰胺酸烷基酯,可以使用如下方法:使将羧酸基进行二烷基酯化而成的四羧酸与伯二胺或仲二胺化合物缩聚的方法;使将羧酸基进行二烷基酯化而成的四羧酸二卤化物与伯二胺或仲二胺化合物缩聚的方法;或者将聚酰胺酸的羧基转换成酯的方法。
为了获得聚酰亚胺,可以使用使前述聚酰胺酸或聚酰胺酸烷基酯进行闭环而制成聚酰亚胺的方法。
二胺成分与四羧酸成分的反应通常在包含二胺成分和四羧酸成分的有机溶剂中进行。作为此时使用的有机溶剂,只要是容易溶解所生成的聚酰亚胺前体的溶剂就没有特别限定。以下列举出反应所用的有机溶剂的具体例,但不限定于这些例子。
例如可列举出N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或1,3-二甲基咪唑啉酮。
另外,聚酰亚胺前体的溶剂溶解性高时,可以使用甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮或者下述式[D-1]~式[D-3]所示的溶剂。
(D1表示碳数1~3的烷基,D2表示碳数1~3的烷基,D3表示碳数1~4的烷基。)
它们可以单独使用,也可以混合使用。进而,即使是不溶解聚酰亚胺前体的溶剂,在所生成的聚酰亚胺前体不会析出的范围内,也可以混合至上述溶剂来使用。另外,有机溶剂中的水分会阻碍聚合反应、还成为使所生成的聚酰亚胺前体水解的原因,因此优选使用脱水干燥后的有机溶剂。
使二胺成分与四羧酸成分在有机溶剂中反应时,例如有如下那样的方法,可以使用任意方法。
(1)搅拌使二胺成分分散或溶解于有机溶剂而成的溶液,直接添加四羧酸成分或者使其分散或溶解至有机溶剂并添加的方法。
(2)反之,向使四羧酸成分分散或溶解于有机溶剂而成的溶液中添加二胺成分的方法。
(3)交替地添加二胺成分和四羧酸成分的方法。
另外,分别使用多种二胺成分或四羧酸成分并使其反应时,可以在预先混合了的状态下发生反应,也可以分别依次反应,还可以使单独反应而成的低分子量体发生混合反应而制成聚合物。此时的聚合温度可以选择-20~150℃的任意温度,优选为-5~100℃的范围。另外,反应可以以任意浓度来进行,但浓度过低时,难以获得高分子量的聚合物,浓度过高时,反应液的粘性变得过高、难以均匀搅拌。因此,优选为1~50质量%、更优选为5~30质量%。反应初期以高浓度进行,其后可以追加有机溶剂。
聚酰亚胺前体的聚合反应中,二胺成分的总摩尔数与四羧酸成分的总摩尔数之比优选为0.8~1.2。与通常的缩聚反应同样地,该摩尔比越接近1.0,则生成的聚酰亚胺前体的分子量变得越大。
本发明的聚酰亚胺是使前述聚酰亚胺前体闭环而得到的聚酰亚胺,该聚酰亚胺中,酰胺酸基的闭环率(也称为酰亚胺化率)不一定需要是100%,可以根据用途、目的来任意调整。
作为使聚酰亚胺前体进行酰亚胺化的方法,可列举出:将聚酰亚胺前体的溶液直接加热的热酰亚胺化或者向聚酰亚胺前体的溶液中添加催化剂的催化酰亚胺化。
使聚酰亚胺前体在溶液中进行热酰亚胺化时的温度为100~400℃、优选为120~250℃,优选的是,一边将酰亚胺化反应中生成的水排出至体系外,一边进行热酰亚胺化的方法。
聚酰亚胺前体的催化酰亚胺化可以通过向聚酰亚胺前体的溶液中添加碱性催化剂和酸酐,以-20~250℃、优选以0~180℃搅拌来进行。碱性催化剂的量为酰胺酸基的0.5~30摩尔倍、优选为2~20摩尔倍,酸酐的量为酰胺酸基的1~50摩尔倍、优选为3~30摩尔倍。作为碱性催化剂,可列举出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等,其中,吡啶具有适于推进反应的碱性,故而优选。作为酸酐,可列举出醋酸酐、苯偏三酸酐、苯均四酸酐等,其中,使用醋酸酐时,反应结束后的精制变得容易,故而优选。基于催化酰亚胺化的酰亚胺化率可以通过调整催化剂量和反应温度、反应时间来控制。
从聚酰亚胺前体或聚酰亚胺的反应溶液中回收所生成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺时,可以将反应溶液投入至溶剂中使其沉淀。作为用于沉淀的溶剂,可列举出甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲苯、苯、水等。投入至溶剂而使其沉淀的聚合物在过滤回收后,可以在常压或减压下进行常温干燥或加热干燥。另外,将使沉淀回收的聚合物再次溶解于有机溶剂并进行再沉淀回收的操作重复2~10次时,能够减少聚合物中的杂质。作为此时的溶剂,可列举出例如醇类、酮类、烃等,使用选自这些之中的3种以上溶剂时,精制效率进一步提高,故而优选。
关于上述特定聚合物的分子量,考虑到由其得到的液晶取向膜的强度、形成液晶取向膜时的作业性和涂膜性时,优选的是,利用GPC(凝胶渗透色谱,GelPermeationChromatography)法测定的重均分子量为5,000~1,000,000、更优选为10,000~150,000。
<液晶取向处理剂>
本发明的液晶取向处理剂是用于形成液晶取向膜(也称为树脂覆膜)的涂布溶液,是含有特定化合物、特定聚合物和溶剂且用于形成液晶取向膜的涂布溶液。
液晶取向处理剂中的特定化合物的含量相对于特定聚合物100质量份为0.1~30质量份。其中,优选为0.5~30质量份、特别优选为1~20质量份。
液晶取向处理剂中的全部聚合物成分可以全部是本发明的特定聚合物,也可以混合有除此之外的其它聚合物。此时,除此之外的其它聚合物的含量相对于本发明的特定聚合物100质量份为0.5~15质量份、优选为1~10质量份。作为除此之外的其它聚合物,可列举出不使用前述式[2]所示的二胺化合物和特定四羧酸成分的聚酰亚胺系聚合物。进而,作为除此之外的聚合物,可列举出纤维素系聚合物、丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、聚苯乙烯、聚酰胺、聚硅氧烷等。
关于液晶取向处理剂中的溶剂,从通过涂布而形成均匀的液晶取向膜这一观点出发,液晶取向处理剂中的溶剂含量优选为70~99.9质量%、更优选为80~99质量%。该含量可以根据液晶取向膜的目标膜厚来适当变更。
液晶取向处理剂中使用的溶剂只要是溶解特定化合物和特定聚合物的溶剂(也称为良溶剂),就没有特别限定。如下列举出良溶剂的具体例,但不限定于这些例子。
例如为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、γ-丁内酯、1,3-二甲基咪唑啉酮、甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等。
其中,优选使用N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯。进而,特定化合物和特定聚合物在溶剂中的溶解性高时,优选使用前述式[D-1]~式[D-3]所示的溶剂。
液晶取向处理剂中的良溶剂优选为液晶取向处理剂中包含的溶剂整体的10~100质量%。其中,优选为20~90质量%。更优选为30~80质量%。
液晶取向处理剂中,在不损害本发明效果的范围内,可以使用使涂布液晶取向处理剂时的液晶取向膜的涂膜性、表面平滑性提高的溶剂(也称为不良溶剂)。如下列举出不良溶剂的具体例,但不限定于这些例子。
例如可列举出乙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、异戊醇、叔戊醇、3-甲基-2-丁醇、新戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、环己醇、1-甲基环己醇、2-甲基环己醇、3-甲基环己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二丙醚、二丁醚、二己醚、二噁烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、1,2-丁氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙醚、二乙二醇二丁醚、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、4-庚酮、3-乙氧基丁基乙酸酯、1-甲基戊基乙酸酯、2-乙基丁基乙酸酯、2-乙基己基乙酸酯、乙二醇单乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、2-(甲氧基甲氧基)乙醇、乙二醇单丁醚、乙二醇单异戊醚、乙二醇单己醚、2-(己氧基)乙醇、糠醇、二乙二醇、丙二醇、丙二醇单丁醚、1-(丁氧基乙氧基)丙醇、丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、三丙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、乙二醇单乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基乙酸酯、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸丙二醇单乙醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯、前述式[D-1]~式[D-3]所示的溶剂等。
其中,优选使用1-己醇、环己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、丙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、或者上述前述式[D-1]~式[D-3]所示的溶剂。
这些不良溶剂优选为液晶取向处理剂中包含的溶剂整体的1~70质量%。其中,优选为1~60质量%。更优选为5~60质量%。
液晶取向处理剂中,在不损害本发明效果的范围内,也可以导入具有环氧基、异氰酸酯基、氧杂环丁烷基或环碳酸酯基的化合物;具有选自由羟基、羟基烷基和低级烷氧基烷基组成的组中的至少1种取代基的化合物;进而具有聚合性不饱和键的化合物(也统称为交联性化合物)。这些取代基、聚合性不饱和键需要在交联性化合物中存在2个以上。
作为具有环氧基或异氰酸酯基的交联性化合物,例如可列举出双酚丙酮缩水甘油醚、苯酚酚醛清漆环氧树脂、甲酚酚醛清漆环氧树脂、三缩水甘油基异氰脲酸酯、四缩水甘油基氨基联苯、四缩水甘油基间苯二甲胺、四缩水甘油基-1,3-双(氨基乙基)环己烷、四苯基缩水甘油醚乙烷、三苯基缩水甘油醚乙烷、双酚六氟乙酰基二缩水甘油醚、1,3-双(1-(2,3-环氧丙氧基)-1-三氟甲基-2,2,2-三氟甲基)苯、4,4-双(2,3-环氧丙氧基)八氟联苯、三缩水甘油基对氨基苯酚、四缩水甘油基间苯二甲胺、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、1,3-双(4-(1-(4-(2,3-环氧丙氧基)苯基)-1-(4-(1-(4-(2,3-环氧丙氧基)苯基)-1-甲基乙基)苯基)乙基)苯氧基)-2-丙醇等。
具有氧杂环丁烷基的交联性化合物是具有至少2个下述式[4]所示的氧杂环丁烷基的交联性化合物。
具体而言,可列举出国际公开公报WO2011/132751(2011.10.27公开)的58页~59页中记载的式[4a]~式[4k]所示的交联性化合物。
作为具有环碳酸酯基的交联性化合物,为具有至少2个下述式[5]所示的环碳酸酯基的交联性化合物。
具体而言,可列举出国际公开公报WO2012/014898(2012.2.2公开)的76页~82页中记载的式[5-1]~式[5-42]所示的交联性化合物。
作为具有选自由羟基和烷氧基组成的组中的至少1种取代基的交联性化合物,例如可列举出具有羟基或烷氧基的氨基树脂,例如密胺树脂、脲树脂、胍胺树脂、甘脲-甲醛树脂、琥珀酰胺-甲醛树脂、乙撑脲-甲醛树脂等。具体而言,可以使用氨基的氢原子被羟甲基或烷氧基甲基或这两者取代而成的密胺衍生物、苯并胍胺衍生物、或者甘脲。该密胺衍生物或苯并胍胺衍生物可以以二聚体或三聚体的形式存在。它们优选每1个三嗪环具有平均3个以上且6个以下的羟甲基或烷氧基甲基。
作为这种密胺衍生物或苯并胍胺衍生物的例子,可列举出市售品的每1个三嗪环取代有平均3.7个甲氧基甲基的MX-750、每1个三嗪环取代有平均5.8个甲氧基甲基的MW-30(以上为三和化学株式会社制),CYMEL300、301、303、350、370、771、325、327、703、712等甲氧基甲基化密胺;CYMEL235、236、238、212、253、254等甲氧基甲基化丁氧基甲基化密胺;CYMEL506、508等丁氧基甲基化密胺;CYMEL1141之类的含羧基的甲氧基甲基化异丁氧基甲基化密胺;CYMEL1123之类的甲氧基甲基化乙氧基甲基化苯并胍胺;CYMEL1123-10之类的甲氧基甲基化丁氧基甲基化苯并胍胺;CYMEL1128之类的丁氧基甲基化苯并胍胺;CYMEL1125-80之类的含羧基的甲氧基甲基化乙氧基甲基化苯并胍胺(以上为三井サイアナミド公司制)。另外,作为甘脲的例子,可列举出CYMEL1170之类的丁氧基甲基化甘脲、CYMEL1172之类的羟甲基化甘脲等、Powderlink1174之类的甲氧基羟甲基化甘脲等。
作为具有羟基或烷氧基的苯或苯酚性化合物,例如可列举出1,3,5-三(甲氧基甲基)苯、1,2,4-三(异丙氧基甲基)苯、1,4-双(仲丁氧基甲基)苯、2,6-二羟基甲基对叔丁基苯酚等。
更具体而言,可列举出国际公开公报WO2011/132751(2011.10.27公开)的62页~66页中记载的、式[6-1]~式[6-48]所示的交联性化合物。
作为具有聚合性不饱和键的交联性化合物,例如可列举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酰氧基乙氧基三羟甲基丙烷、甘油聚缩水甘油醚聚(甲基)丙烯酸酯等分子内具有3个聚合性不饱和基团的交联性化合物;乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷双酚A型二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷双酚型二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯二(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等分子内具有2个聚合性不饱和基团的交联性化合物;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、2-苯氧基-2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙基邻苯二甲酸酯、3-氯-2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯或N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺等分子内具有1个聚合性不饱和基团的交联性化合物等。
加之,也可以使用下述式[7]所示的化合物。
(E1表示选自由环己烷环、双环己烷环、苯环、联苯环、三联苯环、萘环、芴环、蒽环和菲环组成的组中的基团,E2表示选自下述式[7a]和式[7b]中的基团,n表示1~4的整数。)
上述化合物是交联性化合物的一例,但不限定于它们。另外,本发明的液晶取向处理剂中使用的交联性化合物可以是1种,也可以组合2种以上。
液晶取向处理剂中的交联性化合物的含量相对于全部聚合物成分100质量份优选为0.1~150质量份。为了使交联反应推进而表现出目标效果,相对于全部聚合物成分100质量份,更优选为0.1~100质量份、尤其是最优选为1~50质量份。
液晶取向处理剂中,在不损害本发明效果的范围内,可以使用使涂布液晶取向处理剂时的液晶取向膜的膜厚均匀性、表面平滑性提高的化合物。
作为使液晶取向膜的膜厚均匀性、表面平滑性提高的化合物,可列举出氟系表面活性剂、有机硅系表面活性剂、非离子系表面活性剂等。
更具体而言,例如可列举出EftopEF301、EF303、EF352(以上,TohkemproductsCorporation制);MegafacF171、F173、R-30(以上,大日本墨株式会社制);FluoradFC430、FC431(以上,Sumitomo3MLimited制);AsahiGuardAG710、SurflonS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(以上,旭硝子株式会社制)等。这些表面活性剂的使用比例相对于液晶取向处理剂中含有的全部聚合物成分100质量份优选为0.01~2质量份、更优选为0.01~1质量份。
进而,液晶取向处理剂中,作为促进液晶取向膜中的电荷移动、促进元件脱电荷的化合物,也可以添加国际公开公报WO2011/132751(2011.10.27公开)的69页~73页中记载的式[M1]~式[M156]所示的含氮杂环胺化合物。该胺化合物可以直接添加至液晶取向处理剂中,优选用适当的溶剂制成浓度为0.1~10质量%、优选制成1~7质量%的溶液后再添加。作为所用的溶剂,只要是溶解上述特定聚合物的有机溶剂,就没有特别限定。
液晶取向处理剂中,除了上述不良溶剂、交联性化合物、使树脂覆膜或液晶取向膜的膜厚均匀性、表面平滑性提高的化合物、以及促进脱电荷的化合物之外,只要在不损害本发明效果的范围内,则也可以添加用于变更液晶取向膜的介电常数、导电性等电特性的介电体、导电物质。
<液晶取向膜/液晶表示元件>
本发明的液晶取向处理剂可以涂布在基板上并烧成后,利用刷磨处理、光照射等进行取向处理,从而能够用作液晶取向膜。另外,在垂直取向用途等的情况下,不进行取向处理也能够用作液晶取向膜。作为此时使用的基板,只要是透明性高的基板就没有特别限定,除了玻璃基板之外,还可以使用丙烯酸类基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等。从简化工艺的观点出发,优选使用形成有用于驱动液晶的ITO电极等的基板。另外,制成反射型的液晶表示元件时,若仅是单侧的基板,则也可以使用硅晶片等不透明基板,作为此时的电极,也可以使用铝等会反射光的材料。
液晶取向处理剂的涂布方法没有特别限定,工业上通常为丝网印刷、胶版印刷、柔性印刷、喷墨法等。作为其它涂布方法,有浸渍法、辊涂法、狭缝涂布法、旋涂法、喷涂法等,可以根据目的使用这些方法。
将液晶取向处理剂涂布在基板上后,利用热板、热循环型烘箱、IR(红外线)型烘箱等加热手段,根据液晶取向处理剂中使用的溶剂,以30~300℃、优选以30~250℃的温度使溶剂蒸发,从而能够制成液晶取向膜。烧成后的液晶取向膜的厚度过厚时,在液晶表示元件的耗电方面是不利的,厚度过薄时,液晶表示元件的可靠性有时会降低,因此优选为5~300nm、更优选为10~100nm。使液晶水平取向、倾斜取向时,通过刷磨、偏振紫外线照射等对烧成后的液晶取向膜进行处理。
关于本发明的液晶表示元件,通过上述方法由本发明的液晶取向处理剂得到带液晶取向膜的基板后,利用公知方法制作液晶单元,从而制成液晶表示元件。
作为液晶单元的制作方法,可例示出如下方法:准备形成有液晶取向膜的一对基板,在单个基板的液晶取向膜上散布间隔物,以液晶取向膜的表面朝向内侧的方式粘贴于另一个基板,减压注入液晶并进行密封的方法;或者,向散布有间隔物的液晶取向膜面滴加液晶后,贴合基板并进行密封的方法等。
进而,本发明的液晶取向处理剂还优选用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且如下制造的液晶表示元件:在一对基板之间配置液晶组合物,所述液晶组合物包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性化合物,边对电极之间施加电压边通过照射活性能量射线和加热中的至少一者而使聚合性化合物聚合。此处,作为活性能量射线,适合为紫外线。作为紫外线,波长为300~400nm、优选为310~360nm。利用加热进行聚合时,加热温度为40~120℃、优选为60~80℃。另外,可以同时进行紫外线和加热。
上述液晶表示元件通过PSA(聚合物稳定取向,PolymerSustainedAlignment)方式来控制液晶分子的预倾角。PSA方式中,预先在液晶材料中混入少量的光聚合性化合物、例如光聚合性单体,组装液晶单元后,在对液晶层施加特定电压的状态下,对光聚合性化合物照射紫外线等,通过所生成的聚合物来控制液晶分子的预倾角。即,生成聚合物时的液晶分子的取向状态在去除电压后也被记住,因此通过控制液晶层中形成的电场等,能够调整液晶分子的预倾角。另外,PSA方式中无需进行刷磨处理,因此适合形成难以通过刷磨处理来控制预倾角的垂直取向型液晶层。
关于本发明的液晶表示元件,利用上述方法由液晶取向处理剂得到带液晶取向膜的基板后,制作液晶单元,通过照射紫外线和加热中的至少一者而使聚合性化合物聚合,从而能够控制液晶分子的取向。
若列举出制作PSA方式的液晶单元的一例,则可列举出:准备形成有液晶取向膜的一对基板,在一个基板的液晶取向膜上散布间隔物,以液晶取向膜面朝向内侧的方式粘贴于另一个基板,减压注入液晶并进行密封的方法;在散布有间隔物的液晶取向膜面上滴加液晶后,粘贴基板并进行密封的方法等。
液晶中混合有因热、紫外线照射而聚合的聚合性化合物。作为聚合性化合物,可列举出分子内具有1个以上丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基等聚合性不饱和基团的化合物。此时,聚合性化合物相对于液晶成分100质量份优选为0.01~10质量份、更优选为0.1~5质量份。聚合性化合物不足0.01质量份时,聚合性化合物不会聚合而无法控制液晶的取向,多于10质量份时,未反应的聚合性化合物变多、液晶表示元件的残影特性降低。
制作液晶单元后,一边对液晶单元施加交流或直流的电压,一边加热、照射紫外线,从而使聚合性化合物聚合。由此能够控制液晶分子的取向。
进而,本发明的液晶取向处理剂还优选用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且经由如下工序制造的液晶表示元件,所述工序为:在前述一对基板之间配置液晶取向膜,所述液晶取向膜包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团,在电极之间施加电压。此处,作为活性能量射线,适合为紫外线。作为紫外线,波长为300~400nm、优选为310~360nm。利用加热进行聚合时,加热温度为40~120℃、优选为60~80℃。另外,可以同时施加紫外线和加热。
为了获得包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团的液晶取向膜,可列举出如下方法:将包含该聚合性基团的化合物添加在液晶取向处理剂中的方法;使用包含聚合性基团的聚合物成分的方法。
本发明的液晶取向处理剂包含因加热、照射紫外线而反应的带双键部位的特定化合物,因此能够通过照射紫外线和加热中的至少一者来控制液晶分子的取向。
具有包含所述聚合性基团的液晶取向膜的液晶单元的制作、以及制作液晶单元后的液晶分子的取向控制可以使用与前述PSA方式的液晶单元相同的方法。
具有使用本发明液晶取向处理剂而制作的液晶取向膜的液晶表示元件的可靠性优异,可适合地用于大画面且高清晰的液晶电视等。
实施例
以下列举出实施例来更详细地说明本发明,但不受这些实施例的限定性解释。
“合成例、实施例和比较例中使用的化合物的简称”
<特定化合物>
P1:下述式[P1]所示的化合物
P2:下述式[P2]所示的化合物
P3:下述式[P3]所示的化合物
<用于制作聚酰亚胺系聚合物(特定聚合物)的单体>
(特定二胺化合物)
A1:3,5-二氨基苯甲酸
A2:下述式[A2]所示的二胺化合物
A3:1,3-二氨基-4-十八烷氧基苯
A4:1,3-二氨基-4-〔4-(反式-4-正庚基环己基)苯氧基〕苯
A5:1,3-二氨基-4-〔4-(反式-4-正庚基环己基)苯氧基甲基〕苯
A6:1,3-二氨基-4-{4-〔反式-4-(反式-4-正戊基环己基)环己基〕苯氧基}苯
A7:下述式[A7]所示的二胺化合物
(其它二胺化合物)
B1:对苯二胺
B2:间苯二胺
(特定四羧酸成分)
C1:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐
C2:双环[3,3,0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐
C3:下述式[C3]所示的四羧酸二酐
C4:下述式[C4]所示的四羧酸二酐
<溶剂>
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
NEP:N-乙基-2-吡咯烷酮
γ-BL:γ-丁内酯
ECS:乙二醇单乙醚
EC:二乙二醇单乙醚
BCS:乙二醇单丁醚
PB:丙二醇单丁醚
“聚酰亚胺系聚合物的分子量的测定方法”
聚酰亚胺前体和聚酰亚胺的分子量使用常温凝胶浸透色谱(GPC)装置(GPC-101)(昭和电工株式会社制)、柱(KD-803、KD-805)(Shodex公司制),如下操作来测定。
柱温:50℃
洗脱液:N,N’-二甲基甲酰胺(作为添加剂,溴化锂一水合物(LiBr·H2O)为30mmol/L(升)、磷酸·无水结晶(正磷酸)为30mmol/L、四氢呋喃(THF)为10ml/L)
流速:1.0ml/分钟
标准曲线制作用标准样品:TSK标准聚环氧乙烷(分子量:约900,000、150,000、100,000和30,000)(东曹株式会社制)和聚乙二醇(分子量:约12,000、4,000和1,000)(PolymerLaboratoriesLtd.制)。
“聚酰亚胺的酰亚胺化率的测定方法”
将聚酰亚胺粉末20mg投入至NMR(核磁共振)样品管(NMR样品管规格,φ5(草野科学株式会社制)),添加氘代二甲基亚砜(DMSO-d6、0.05质量%TMS(四甲基硅烷)混合品)(0.53ml),用超声波使其完全溶解。利用NMR测定机(JNW-ECA500)(日本电子データム公司制)对该溶液测定500MHz的质子NMR。酰亚胺化率将源自酰亚胺化前后不发生变化的结构的质子作为基准质子来确定,使用该质子的峰积算值和源自9.5~10.0ppm附近出现的酰胺酸的NH基的质子峰积算值利用以下式子求出。
酰亚胺化率(%)=(1-α·x/y)×100
上述式中,x为源自酰胺酸的NH基的质子峰积算值、y为基准质子的峰积算值、α为聚酰胺酸(酰亚胺化率为0%)时的基准质子相对于酰胺酸的NH基质子1个的个数比例。
<合成例1>
在NMP(17.2g)中混合C1(3.45g、17.6mmol)、A2(0.73g、3.57mmol)和B1(1.54g、14.3mmol),以40℃反应8小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(1)。该聚酰胺酸的数均分子量为26,600、重均分子量为85,200。
<合成例2>
在NEP(21.0g)中混合C2(3.83g、15.3mmol)、A2(0.93g、4.59mmol)和B2(2.81g、26.0mmol),以50℃反应2小时。其后,添加C1(2.91g、14.8mmol)和NEP(10.5g),以40℃反应6小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(2)。该聚酰胺酸的数均分子量为24,500、重均分子量为71,100。
<合成例3>
向利用合成例2得到的聚酰胺酸溶液(2)(30.0g)中添加NEP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(3.95g)和吡啶(2.45g),以70℃反应3小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(3)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为70%,数均分子量为22,100、重均分子量为60,100。
<合成例4>
在NEP(25.4g)中混合C2(4.47g、17.9mmol)、A1(1.95g、12.8mmol)和A4(4.85g、12.8mmol),以80℃反应5小时。其后,添加C1(1.43g、7.30mmol)和NEP(12.7g),以40℃反应8小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(4)。该聚酰胺酸的数均分子量为23,500、重均分子量为68,600。
<合成例5>
向利用合成例4得到的聚酰胺酸溶液(4)(30.2g)中添加NEP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(3.80g)和吡啶(2.40g),以70℃反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(5)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为61%,数均分子量为19,900、重均分子量为57,100。
<合成例6>
在NMP(25.0g)中混合C2(5.10g、20.4mmol)、A1(1.94g、12.8mmol)、A2(0.52g、2.55mmol)和A5(4.02g、10.2mmol),以80℃反应5小时。其后,添加C1(0.93g、4.80mmol)和NMP(12.5g),以40℃反应6小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(4.54g)和吡啶(3.33g),以80℃反应3.5小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(6)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为85%,数均分子量为16,800、重均分子量为50,100。
<合成例7>
在NEP(21.9g)中混合C2(2.42g、9.69mmol)、A1(2.58g、17.0mmol)和A6(3.14g、7.27mmol),以80℃反应5小时后,添加C1(2.79g、14.2mmol)和NEP(10.9g),以40℃反应6小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NEP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(4.40g)和吡啶(3.25g),以80℃反应3小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(7)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为81%,数均分子量为17,400、重均分子量为52,800。
<合成例8>
在NMP(22.2g)中混合C2(4.32g、17.3mmol)、A1(3.00g、19.7mmol)和A7(2.43g、4.93mmol),以80℃反应5小时。其后,添加C1(1.37g、7.00mmol)和NMP(11.1g),以40℃反应6小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液。
向所得聚酰胺酸溶液(30.5g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(3.90g)和吡啶(2.55g),以60℃反应3小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(8)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为53%,数均分子量为16,500、重均分子量为51,800。
<合成例9>
在NMP(34.1g)中混合C3(5.40g、24.1mmol)、A1(2.43g、15.9mmol)、A2(0.50g、2.45mmol)和A7(3.02g、6.13mmol),以40℃反应8小时,树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(4.05g)和吡啶(2.50g),以60℃反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(9)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为55%,数均分子量为16,100、重均分子量为48,100。
<合成例10>
在NMP(34.3g)中混合C3(5.38g、24.0mmol)、A1(2.22g、14.6mmol)和A5(3.84g、9.72mmol),以40℃反应8小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(4.00g)和吡啶(2.50g),以70℃反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(9)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为61%,数均分子量为17,300、重均分子量为51,100。
<合成例11>
在NEP(24.1g)中混合C4(3.48g、11.6mmol)、A1(1.06g、6.95mmol)、A2(0.94g、4.63mmol)和A3(4.36g、11.6mmol),以40℃反应6小时。其后,添加C1(2.20g、11.2mmol)和NEP(12.0g),以25℃反应8小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液。
向所得聚酰胺酸溶液(30.0g)中添加NEP而稀释至6质量%后,作为酰亚胺化催化剂,添加醋酸酐(7.20g)和吡啶(2.30g),以40℃反应1.5小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,以100℃减压干燥而得到聚酰亚胺粉末(11)。该聚酰亚胺的酰亚胺化率为70%,数均分子量为17,500、重均分子量为40,100。
将聚酰亚胺系聚合物总结示于表1。
[表1]
*1:聚酰胺酸。
“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”
将液晶取向处理剂用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,进行喷墨涂布性的评价。喷墨涂布机使用HIS-200(HitachiPlantTechnologies,Ltd.制)。关于涂布,在经用纯水和IPA(异丙醇)清洗的ITO(氧化铟锡)蒸镀基板上,利用涂布面积为70×70mm、喷嘴间隔为0.423mm、扫描间隔为0.5mm、涂布速度为40mm/秒、自涂布起至预干燥为止的时间为60秒、预干燥在热板上以70℃为5分钟的条件来进行。
确认所得带液晶取向膜的基板的涂膜性。具体而言,通过在钠灯下目视观察涂膜来进行,确认有无针孔。其结果,任意实施例中得到的液晶取向膜均未在涂膜上观察到针孔,能够得到涂膜性优异的液晶取向膜。
“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”
将液晶取向处理剂用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,进行液晶单元的制作(普通单元)。将经用纯水和IPA清洗的100×100mm的带ITO电极的基板(纵100mm×横100mm、厚度0.7mm)的ITO面上旋涂该溶液,在热板上以100℃加热处理5分钟,用热循环型清洁烘箱以230℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的聚酰亚胺液晶取向膜的ITO基板。利用辊直径为120mm的刷磨装置,使用人造丝布,在辊转速为1000rpm、辊前进速度为50mm/秒、压入量为0.1mm的条件下,对该ITO基板的涂膜面进行刷磨处理。
准备2个带所得液晶取向膜的ITO基板,在其中一个带液晶取向膜的基板的液晶取向膜面上散布6μm的间隔物。其后,在该基板的周围描画紫外线固化型密封剂,利用ODF(OneDropFilling)法注入液晶,从而得到液晶单元。其后,为了使紫外线固化型的密封剂固化,使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉310nm以下的波长,按照365nm换算对该液晶单元照射5J/cm2的紫外线。其后,在热循环型清洁烘箱中以120℃加热处理60分钟,从而得到液晶单元(普通单元)。
需要说明的是,使用了实施例1~3中得到的液晶取向处理剂(1)~(3)和比较例1~2中得到的液晶取向处理剂(21)~(22)的液晶单元中,作为液晶而使用了向列液晶(MLC-2003)(MERCKCORPORATION制)。
另外,使用了实施例4~6中得到的液晶取向处理剂(4)~(6)、实施例8中得到的液晶取向处理剂(8)、实施例9中得到的液晶取向处理剂(9)、实施例11~15中得到的液晶取向处理剂(11)~(15)、实施例17~20中得到的液晶取向处理剂(17)~(20)、以及比较例3~4中得到的液晶取向处理剂(23)~(24)的液晶单元中,作为液晶而使用向列液晶(MLC-6608)(MERCKCORPORATION制)。
使用偏振板和背光,通过目视观察针对所得液晶单元(普通单元)进行密封剂附近的液晶取向性的评价,结果实施例和比较例中得到的任意液晶单元均显示均一的液晶取向性。
其后,将液晶单元在温度80℃、湿度90%RH的高温高湿槽内保管36小时,利用与上述相同的条件进行密封剂附近的液晶取向性的评价。具体而言,密封剂附近观察不到液晶取向性的紊乱,则视作该评价优异。
表5~表7中,观察不到液晶取向性紊乱时记作“○”、观察到液晶取向性紊乱时记作“×”。
“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”
将液晶取向处理剂用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,从而进行液晶单元的制作(普通单元)。将该溶液旋涂于经用纯水和IPA清洗的30×40mm的带ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度0.7mm)的ITO面上,在热板上以100℃加热处理5分钟,利用热循环型清洁烘箱以230℃加热处理30分钟,从而得到带膜厚为100nm的聚酰亚胺液晶取向膜的ITO基板。利用辊直径为120mm的刷磨装置,使用人造丝布,在辊转速为1000rpm、辊前进速度为50mm/秒、压入量为0.1mm的条件下,对该ITO基板的涂膜面进行刷磨处理。
准备2个所得带液晶取向膜的ITO基板,以液晶取向膜面为内侧地夹持6μm的间隔物来组合,印刷紫外线固化型的密封剂。接着,与另一个基板以液晶取向膜面相对的方式进行贴合后,进行用于使紫外线固化型的密封剂固化的处理,从而得到空单元。具体而言,使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉310nm以下的波长,按照365nm换算照射5J/cm2的紫外线,其后,在热循环型清洁烘箱中以120℃加热处理60分钟,从而得到空单元。利用减压注入法向该空单元中注入液晶,密封注入口而得到液晶单元(普通单元)。
需要说明的是,用于制作各实施例和比较例的液晶单元的液晶与前述“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”是相同的。
在80℃的温度下对所得液晶单元施加60μs的1V电压,测定50ms后的电压,将电压能够保持至何种程度作为电压保持率(也称为VHR)来进行计算。需要说明的是,测定使用电压保持率测定装置(VHR-1)(TOYOCorporation制),在电压(Voltage):±1V、脉冲宽度(PulseWidth):60μs、帧周期(FlamePeriod):50ms的设定下进行。
进而,将电压保持率的测定结束后的液晶单元在温度80℃、湿度90%RH的高温高湿槽内保管48小时,再次利用与上述相同的条件进行电压保持率的测定。
关于评价,在高温高湿槽内保管后的电压保持率值相对于刚刚制作液晶单元后的电压保持率值的降低程度小,则视为良好(表5~表7)。
“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”
将液晶取向处理剂用孔径为1μm的膜滤器进行加压过滤,进行液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)。将该溶液旋涂于经用纯水和IPA清洗的中心带有10×10mm且图案间隔为20μm的ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度0.7mm)和中心带有10×40mm的ITO电极的基板(纵40mm×横30mm、厚度0.7mm)的ITO面上,在热板上以100℃加热处理5分钟,利用热循环型清洁烘箱以230℃加热处理30分钟,从而得到膜厚为100nm的聚酰亚胺涂膜。
以液晶取向膜面为内侧,将带该液晶取向膜的基板夹持6μm的间隔物来组合,用密封剂粘接周围来制作空单元。通过减压注入法向该空单元中注入液晶混合物,所述液晶混合物是相对于向列液晶(MLC-6608)(MERCKCORPORATION制)100质量%混合0.3质量%的下述式所示的聚合性化合物(1)而得到的液晶混合物,密封注入口而得到液晶单元。
一边对所得液晶单元施加交流5V的电压,一边使用照度为60mW的金属卤化物灯,截掉350nm以下的波长,按照365nm换算进行20J/cm2的紫外线照射,从而得到液晶取向方向受到控制的液晶单元(PSA单元)。对液晶单元照射紫外线时的照射装置内的温度为50℃。
测定该液晶单元的照射紫外线前和照射紫外线后的液晶应答速度。应答速度测定透射率90%至透射率10%为止的T90→T10。
关于实施例中得到的PSA单元,与照射紫外线前的液晶单元相比,照射紫外线后的液晶单元的应答速度变快,因此确认液晶的取向方向受到控制。另外,任意液晶单元均通过偏振光显微镜(ECLIPSEE600WPOL)(尼康株式会社制)的观察而确认到液晶均一取向。
<实施例1>
向利用合成例1得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(1)(10.0g)中添加NMP(19.9g)和BCS(11.8g),以25℃搅拌2小时。其后,向该溶液中添加P2(0.25g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(1)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(1),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例2>
向利用合成例2得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(2)(10.5g)中添加NEP(18.9g)和PB(14.4g),以25℃搅拌2小时。其后添加P2(0.18g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(2)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(2),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例3>
向利用合成例3得到的聚酰亚胺粉末(3)(1.55g)中添加NEP(17.0g)和PB(7.30g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P2(0.11g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(3)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(3),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例4>
向利用合成例4得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(4)(11.0g)中添加NEP(19.8g)和PB(15.1g),以25℃搅拌2小时。其后添加P2(0.19g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(4)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(4),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例5>
向利用合成例4得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(4)(11.0g)中添加NEP(17.6g)、EC(4.30g)和PB(12.9g),以25℃搅拌2小时。其后,添加P1(0.41g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(5)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(5),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例6>
向利用合成例5得到的聚酰亚胺粉末(5)(1.50g)中添加NEP(15.3g)和PB(8.20g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P2(0.11g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(6)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(6),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”。
<实施例7>
向利用合成例5得到的聚酰亚胺粉末(5)(1.10g)中添加NEP(23.1g)和PB(12.4g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P2(0.077g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(7)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(7),进行“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”。
<实施例8>
向利用合成例5得到的聚酰亚胺粉末(5)(1.55g)中添加NMP(13.4g)、EC(2.40g)和BCS(8.50g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P3(0.23g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(8)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(8),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例9>
向利用合成例6得到的聚酰亚胺粉末(6)(1.52g)中添加NEP(15.5g)和PB(8.30g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P1(0.26g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(9)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(9),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”。
<实施例10>
向利用合成例6得到的聚酰亚胺粉末(6)(1.05g)中添加NEP(22.1g)和PB(11.9g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P1(0.18g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(10)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(10),进行“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”。
<实施例11>
向利用合成例7得到的聚酰亚胺粉末(7)(1.50g)中添加NEP(9.40g)、γ-BL(4.70g)和BCS(9.40g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P2(0.075g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(11)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(11),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例12>
向利用合成例7得到的聚酰亚胺粉末(7)(1.50g)中添加NMP(14.1g)、ECS(2.40g)和BCS(7.10g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P1(0.075g)和P2(0.15g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(12)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(12),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例13>
向利用合成例8得到的聚酰亚胺粉末(8)(1.52g)中添加NEP(15.5g)和PB(8.30g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P2(0.15g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(13)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(13),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”。
<实施例14>
向利用合成例8得到的聚酰亚胺粉末(8)(1.50g)中添加NEP(15.3g)和PB(8.20g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P1(0.045g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(14)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(14),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例15>
向利用合成例9得到的聚酰亚胺粉末(9)(1.50g)中添加NEP(11.8g)、γ-BL(2.40g)和PB(9.40g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P3(0.15g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(15)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(15),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例16>
向利用合成例9得到的聚酰亚胺粉末(9)(1.00g)中添加NEP(16.2g)、γ-BL(3.20g)和PB(12.9g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P3(0.10g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(16)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(16),进行“液晶取向处理剂的喷墨涂布性的评价”。
<实施例17>
向利用合成例10得到的聚酰亚胺粉末(10)(1.55g)中添加NMP(15.8g)和PB(8.50g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P1(0.23g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(17)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(17),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例18>
向利用合成例10得到的聚酰亚胺粉末(10)(1.55g)中添加NEP(15.8g)和PB(8.50g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P1(0.11g)和P2(0.11g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(18)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(18),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”、“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”和“液晶单元的制作和液晶取向性的评价(PSA单元)”。
<实施例19>
向利用合成例11得到的聚酰亚胺粉末(11)(1.50g)中添加γ-BL(12.9g)、EC(2.40g)和BCS(8.20g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P3(0.15g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(19)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(19),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<实施例20>
向利用合成例11得到的聚酰亚胺粉末(11)(1.50g)中添加NMP(14.1g)、ECS(2.40g)和BCS(7.10g),以70℃搅拌24小时而使其溶解。其后,向该溶液中添加P1(0.075g)和P2(0.075g),以60℃搅拌6小时,从而得到液晶取向处理剂(20)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(20),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例1>
向利用合成例2得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(2)(10.5g)中添加NEP(18.9g)和PB(14.4g),以25℃搅拌2小时,得到液晶取向处理剂(21)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(21),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例2>
向利用合成例3得到的聚酰亚胺粉末(3)(1.55g)中添加NEP(17.0g)和PB(7.30g),以70℃搅拌24小时而使其溶解,得到液晶取向处理剂(22)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(22),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例3>
向利用合成例4得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酰胺酸溶液(4)(11.0g)中添加NEP(19.8g)和PB(15.1g),以25℃搅拌2小时,得到液晶取向处理剂(23)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(23),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
<比较例4>
向利用合成例5得到的聚酰亚胺粉末(5)(1.50g)中添加NEP(15.3g)和PB(8.20g),以70℃搅拌24小时而使其溶解,得到液晶取向处理剂(24)。液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
使用所得液晶取向处理剂(24),进行“高温高湿保管后的液晶单元的边框附近的表示不均特性的评价(普通单元)”和“高温高湿保管后的电压保持率的评价(普通单元)”。
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
由上述结果可知:与比较例的液晶取向处理剂相比,实施例的液晶取向处理剂即使将液晶单元在高温高湿槽内长时间保管也能够得到液晶单元的密封剂附近的液晶取向性不会紊乱的液晶取向膜。进而,即使将液晶单元在高温高湿槽内长时间保管,也能够得到可抑制电压保持率降低的液晶取向膜。即,本发明的液晶取向处理剂会形成在高温高湿条件下能够抑制液晶表示元件的边框附近发生表示不均和电压保持率降低的液晶取向膜。
具体而言,是实施例2与比较例1、实施例3与比较例2、实施例4与比较例3、以及实施例6与比较例4的对比,是实施例与使用了相同的(B)成分即特定聚合物、但不含(A)成分即特定化合物的比较例的对比。在使用比较例的液晶取向处理剂的情况下,将液晶单元在高温高湿槽内长时间保管时,液晶单元的密封剂附近发生液晶取向性的紊乱,进而电压保持率大幅降低。
产业上的可利用性
具有使用本发明的液晶取向处理剂形成的液晶取向膜的液晶表示元件的可靠性优异,可适合地用于大画面且高清晰的液晶电视等,作为TN元件、STN元件、TFT液晶元件、尤其是垂直取向型液晶表示元件是有用的。
需要说明的是,将2013年5月1日申请的日本专利申请2013-96470号的说明书、权利要求书和摘要的全部内容援引至此,作为本发明说明书的公开内容。
Claims (14)
1.一种液晶取向处理剂,其特征在于,其含有下述的(A)成分和(B)成分,
(A)成分:下述式[1]所示的化合物、
(B)成分:选自由使二胺成分与四羧酸成分反应而得到的聚酰亚胺前体和聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物,
X1表示具有碳数1~20的脂肪族烃基的2价有机基团、或者具有苯环或环己烷环的碳数6~24的2价有机基团,X2表示选自下述式[1-1]~式[1-5]中的结构,
W1表示氢原子或苯环。
2.根据权利要求1所述的液晶取向处理剂,其中,所述式[1]的X1为碳数1~10的亚烷基。
3.根据权利要求1或2所述的液晶取向处理剂,其中,所述式[1]的X2为选自式[1-1]、式[1-2]和式[1-4]中的结构。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为所述(B)成分的聚合物中的二胺成分包含至少1种以上的下述式[2]所示结构的二胺化合物,
Y表示结构选自下述式[2-1]~式[2-6]中的取代基,m表示1~4的整数,
a表示0~4的整数、b表示0~4的整数;
Y1表示单键、-(CH2)a-、-O-、-CH2O-、-COO-或OCO-,其中,a为1~15的整数;Y2表示单键或-(CH2)b-,其中,b为1~15的整数;Y3表示单键、-(CH2)c-、-O-、-CH2O-、-COO-或-OCO-,其中,c为1~15的整数;Y4表示选自苯环、环己烷环和杂环中的2价环状基团、或者具有类固醇骨架的碳数12~25的2价有机基团,所述环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代;Y5表示选自苯环、环己烷环和杂环中的2价环状基团,这些环状基团上的任意氢原子任选被碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、碳数1~3的含氟烷基、碳数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代;n表示0~4的整数;Y6表示碳数1~18的烷基、碳数1~18的含氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的含氟烷氧基;
Y7表示-O-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CONH-或-NHCO-,Y8表示碳数8~22的烷基;
Y9和Y10各自独立地表示碳数1~12的烃基;Y11表示碳数1~5的烷基。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为所述(B)成分的聚合物中的四羧酸成分包含下述式[3]所示的化合物,
Z1为结构选自下述式[3a]~式[3j]中的基团,
Z2~Z5表示氢原子、甲基、氯原子或苯环,任选彼此相同或不同;Z6和Z7表示氢原子或甲基,任选彼此相同或不同。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,作为所述(B)成分的聚合物是使聚酰胺酸进行脱水闭环而得到的聚酰亚胺。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的液晶取向处理剂,其中,相对于所述(B)成分100质量份,所述(A)成分为0.1~30质量份。
8.一种液晶取向膜,其是由权利要求1~7中任一项所述的液晶取向处理剂得到的。
9.一种液晶取向膜,其是使用权利要求1~7中任一项所述的液晶取向处理剂通过喷墨法而得到的。
10.一种液晶表示元件,其具有权利要求8或9所述的液晶取向膜。
11.根据权利要求8或9所述的液晶取向膜,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且如下制造的液晶表示元件:在所述一对基板之间配置液晶组合物,所述液晶组合物包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性化合物,边对所述电极之间施加电压边使所述聚合性化合物聚合。
12.一种液晶表示元件,其具有权利要求11所述的液晶取向膜。
13.根据权利要求8或9所述的液晶取向膜,其被用于在具备电极的一对基板之间具有液晶层且如下制造的液晶表示元件:在所述一对基板之间配置液晶取向膜,所述液晶取向膜包含因活性能量射线和热中的至少一者而聚合的聚合性基团,边对所述电极之间施加电压边使所述聚合性基团聚合。
14.一种液晶表示元件,其具有权利要求13所述的液晶取向膜。
Applications Claiming Priority (3)
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