CN107090301A - 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明的液晶取向剂含有下述特定聚合物(A)和特定聚合物(B)。特定聚合物(A):使含有二环[3,3,0]辛烷‑2,4,6,8‑四羧酸二酐的四羧酸二酐成分和含有以4,4’‑二氨基二苯胺、3,6‑二氨基咔唑为代表的二胺化合物中的至少一种的二胺成分反应而得的聚酰胺酸。特定聚合物(B):具有下式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体。式(7)中,R表示氢原子或烷基,Y表示4价有机基团,X表示2价有机基团,且X的10~100摩尔%是结构中具有式(8)~(10)中的任一种的2价有机基团或对亚苯基。式(8)中,m1为2~18的整数。式(9)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m2为1~8的整数。式(10)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m3为1~4的整数。
Description
技术领域
本发明涉及形成液晶取向膜时使用的液晶取向剂、液晶取向膜以及利用其的液晶显示元件。
背景技术
现在,液晶显示元件作为显示器件被广泛使用。作为液晶显示元件的构成部件的液晶取向膜是使液晶均匀排列的膜,液晶取向性不充分的情况下,容易引起被称为显示不均及余像的显示不良。显示不良的发生有时与液晶中的离子性杂质有关,作为减少该杂质的方法,提出了如专利文献1的方案。
此外,在液晶取向膜中,通常实施用布擦拭高分子膜表面的称为摩擦的取向处理。但是,如果液晶取向膜的耐摩擦性不足够,则导致膜被刮擦而产生伤痕及粉尘,或膜本身剥离,使液晶显示元件的显示品质降低。因此,要求液晶取向膜具有较高的耐摩擦性,提出了如专利文献2~5所示的技术方案。
还有,为了获得高显示品质的液晶显示元件,显示高亮度也很重要。因此,还要求液晶取向膜具有高透射率。
另一方面,如果液晶取向膜的体积电阻率高,则存在蓄积电荷难以衰减、余像的消去花费时间等问题。作为缩短余像消去时间的方法,提出了如专利文献6那样的使用体积电阻率低的取向膜的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2002-323701号公报
专利文献2:日本专利特开平7-120769号公报
专利文献3:日本专利特开平9-146100号公报
专利文献4:日本专利特开2008-90297号公报
专利文献5:日本专利特开平9-258229号公报
专利文献6:国际公开第2004/053583号
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,近年来,在液晶显示元件的高品质化的发展过程中,有使用强大的背光源的倾向。因此,不仅液晶取向膜的体积电阻率低这一点很重要,而且不会因为光而导致体积电阻率发生变化这一点也很重要。例如,液晶显示元件内的液晶取向膜中,由于布线及黑底等的存在,有时会存在与其它部分相比光更加难以照射到的部分。如果液晶取向膜的体积电阻率因为光而发生变化,则元件整体无法显示出均匀的余像特性,导致人们观测到被称为余像及显示不均的显示不良。
本发明是鉴于上述事实而完成的发明,其提供一种能得到液晶取向性、耐摩擦性、电压保持特性及电荷蓄积特性优异、离子性杂质量少、透射率高、且由光导致的体积电阻率的变化小的液晶取向膜的液晶取向剂、液晶取向膜以及不易发生显示不良、对比度的降低、显示的烧屏等的液晶显示元件。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明人为了达到上述目的进行了认真研究,结果发现,利用含有特定聚合物(A)和特定聚合物(B)的液晶取向剂,能达到上述目的。
综上所述,本发明以下述内容作为技术内容。
1.一种液晶取向剂,其含有下述特定聚合物(A)和特定聚合物(B);
特定聚合物(A):使四羧酸二酐成分和二胺成分反应而得的聚酰胺酸,所述四羧酸二酐成分含有下式(1)表示的四羧酸的二酐,所述二胺成分含有下式(5)和(6)表示的二胺化合物中的至少一种;
[化1]
[化2]
(式(5)和(6)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代。)
特定聚合物(B):具有下式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体;
[化3]
(式(7)中,R表示氢原子或烷基,Y表示4价有机基团,X表示2价有机基团,且X的10~100摩尔%是结构中具有下式(8)~(10)中的任一种的2价有机基团或对亚苯基。)
[化4]
(式(8)中,m1为2~18的整数。)
[化5]
(式(9)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m2为1~8的整数。)
[化6]
(式(10)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m3为1~4的整数。)
2. 1所述的液晶取向剂,其中,特定聚合物(A)中的四羧酸二酐成分由下式(1)表示的四羧酸的二酐和选自下式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐构成;
[化7]
(式(3)中,R1、R2、R3、R4分别独立地表示氢原子或碳数1~3的烷基。)
3. 2所述的液晶取向剂,其中,特定聚合物(A)中的四羧酸二酐成分由10~100摩尔%的式(1)表示的四羧酸的二酐和0~90摩尔%的选自式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐构成。
4. 3所述的液晶取向剂,其中,特定聚合物(A)中的四羧酸二酐成分由10~100摩尔%的式(1)表示的四羧酸的二酐和0~90摩尔%的式(3)表示的四羧酸的二酐构成。
5. 1~4中任一项所述的液晶取向剂,其中,式(7)的Y的20~100摩尔%是具有芳香族结构的4价有机基团。
6.一种液晶取向膜,其通过使用1~5中任一项所述的液晶取向剂而得。
7.一种液晶显示元件,其具有1~6所述的液晶取向膜。
发明的效果
通过使用本发明的液晶取向剂,能得到液晶取向性、耐摩擦性、电压保持特性及电荷蓄积特性优异、离子性杂质量少、透射率高、且由光导致的体积电阻率的变化小的液晶取向膜,可提供高品质的液晶显示元件。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
本发明的液晶取向剂是用于形成液晶取向膜的组合物,其特征是,含有使四羧酸二酐成分和二胺成分反应而得的聚酰胺酸(下面也称为特定聚合物(A))和具有通式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体(下面也称为特定聚合物(B)),所述四羧酸二酐成分含有下式(1)表示的四羧酸的二酐,所述二胺成分含有下式(5)和(6)表示的二胺化合物中的至少一种。
[化8]
[化9]
(式(5)和(6)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代。)
[化10]
(通式(7)中,R表示氢原子或烷基,Y表示4价有机基团,X表示2价有机基团,且X的10~100摩尔%是结构中具有下式(8)~(10)中的任一种的2价有机基团或对亚苯基。)
[化11]
(式(8)中,m1为2~18的整数。)
[化12]
(式(9)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m2为1~8的整数。)
[化13]
(式(10)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m3为1~4的整数。)
关于特定聚合物(A)和特定聚合物(B)的比例,相对于特定聚合物(A)和特定聚合物(B)的总量,特定聚合物(A)较好为10~95重量%,更好为60~90重量%。特定聚合物(A)如果过少,则液晶取向膜的电荷蓄积特性及耐摩擦性有时会劣化,特定聚合物(B)如果过少,则液晶取向性有时会劣化。本发明的液晶取向剂中所含有的特定聚合物(A)和特定聚合物(B)既可以分别为一种,也可以为两种以上。
<特定聚合物(A)>
特定聚合物(A)的制造中使用的四羧酸二酐成分含有下式(1)表示的四羧酸的二酐。
[化14]
具体而言,较好是特定聚合物(A)中的四羧酸二酐成分由下式(1)表示的四羧酸的二酐和选自下式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐构成。
[化15]
(式(2)中,R1、R2、R3、R4分别独立地表示氢原子或碳数1~3的烷基。)
作为特定聚合物(A)中的优选的四羧酸二酐成分的组成比,式(1)表示的四羧酸的二酐是四羧酸二酐成分整体的10~100摩尔%,选自式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐是四羧酸二酐成分整体的0~90摩尔%。较好是式(1)表示的四羧酸的二酐是四羧酸二酐成分整体的10~90摩尔%,选自式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐是四羧酸二酐成分整体的10~90摩尔%。更好是式(1)表示的四羧酸的二酐是四羧酸二酐成分整体的20~80摩尔%,选自式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐是四羧酸二酐成分整体的20~80摩尔%。特别好是式(1)表示的四羧酸的二酐是四羧酸二酐成分整体的25~75摩尔%,选自式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐是四羧酸二酐成分整体的25~75摩尔%。
从液晶取向性的角度出发,优选的四羧酸二酐成分的组合是式(1)表示的四羧酸的二酐和式(3)表示的四羧酸的二酐。
特定聚合物(A)的制造中使用的二胺成分含有下式(5)表示的二胺化合物和下式(6)表示的二胺化合物中的至少一种。
[化16]
(式(5)和(6)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代。)
从液晶取向性的角度出发,式(5)较好是具有4,4’键合的二苯胺基的二胺,从液晶取向性的角度出发,式(6)较好是具有3,6键合的咔唑基的二胺。
上式(5)或(6)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代。作为该1价有机基团,可例举碳数1~20的烷基、碳数2~20的烯基、碳数1~20的烷氧基、碳数1~20的含氟烷基、碳数2~20的含氟烯基、碳数1~20的含氟烷氧基、环己基、苯基、氟原子以及由它们的组合构成的基团等,从液晶取向性的角度出发,较好是选自碳数1~4的烷基、碳数2~4的烯基、碳数1~4的烷氧基、碳数1~4的含氟烷基、碳数2~4的含氟烯基、碳数1~4的含氟烷氧基的1价有机基团。作为更优选的式(5)和(6)的结构,是苯环上的氢原子无取代的结构。
特定聚合物(A)中,式(5)表示的二胺化合物和式(6)表示的二胺化合物的总量相对于全部二胺成分的比例较好为10~100摩尔%,更好为60~100摩尔%。通过使式(5)表示的二胺化合物和式(6)表示的二胺化合物的总量为10摩尔%以上,可有效地降低体积电阻率,容易得到体积电阻率低、且由光导致的体积电阻率的变化小的聚酰胺酸,而且电压保持特性良好,且容易赋予液晶取向膜以优异的电荷蓄积特性及耐摩擦性。
式(5)或式(6)表示的二胺化合物中,从与四羧酸二酐的反应性以及制成液晶取向膜时的液晶取向性的角度出发,特别好是4,4’-二氨基二苯胺、3,6-二氨基咔唑。
特定聚合物(A)中,除了式(5)或式(6)表示的二胺化合物以外,在不损害本发明的效果的范围内,也可以含有式(5)或式(6)表示的二胺化合物以外的其它二胺化合物。作为其它二胺化合物,可例举下式(15)表示的二胺化合物。其具体例如下所示,但不限定于此。
[化17]
H2N-A-NH2 (15)
作为A具有氮原子的式(15)表示的二胺化合物,可例举2,3-二氨基吡啶、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、2,4-二氨基-6-羟基嘧啶、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-异丙氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,6-二氨基嘌呤、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、2,4-二氨基-5-苯基噻唑、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、3,6-二氨基吖啶、利凡诺、2,5-双(4-氨基苯基)-1,3,4-二唑、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、3,3’-二氨基-二丙胺、五亚乙基六胺、N,N-双(3-氨基丙基)甲胺、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、2,6-二氨基-4-硝基甲苯、N,N’-双(4-氨基苯基)-N-苯胺、N,N’-双(4-氨基苯基)-N-甲胺、4,4’-二氨基二苯基脲等。
作为脂肪族二胺、即式(15)表示的二胺化合物的例子,可例举二氨基甲烷、1,2-二氨基乙烷、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、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、1,3-二氨基-2,2-二甲基丙烷、1,4-二氨基-2,2-二甲基丁烷、1,6-二氨基-2,5-二甲基己烷、1,7-二氨基-2,5-二甲基庚烷、1,7-二氨基-4,4-二甲基庚烷、1,7-二氨基-3-甲基庚烷、1,9-二氨基-5-甲基壬烷、2,11-二氨基十二烷、1,12-二氨基十八烷、1,2-双(3-氨基丙氧基)乙烷等。
作为脂环族二胺、即式(15)表示的二胺化合物的例子,可例举1,4-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环己基甲烷和异佛尔酮二胺等。
作为碳环式芳香族二胺、即式(15)表示的二胺化合物的例子,可例举邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、二氨基甲苯类(例如2,4-二氨基甲苯)、1,4-二氨基-2-甲氧基苯、2,5-二氨基二甲苯类、1,3-二氨基-4-氯苯、1,4-二氨基-2,5-二氯苯、1,4-二氨基-4-异丙基苯、4,4’-二氨基二苯基-2,2’-丙烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2’-二氨基茋、4,4’-二氨基茋、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二苯硫醚、4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基苯甲酸苯酯、2,2’-二氨基二苯酮、4,4’-二氨基苯偶酰、双(4-氨基苯基)氧化膦、双(3-氨基苯基)甲基氢氧化三烃基硫、双(4-氨基苯基)苯基氧化膦、双(4-氨基苯基)环己基氧化膦、1,8-二氨基萘、1,5-二氨基萘、1,5-二氨基蒽醌、二氨基芴、双(4-氨基苯基)二乙基硅烷、双(4-氨基苯基)二甲基硅烷、双(4-氨基苯基)四甲基二硅氧烷、3,4’-二氨基二苯醚、联苯胺、2,2’-二甲基联苯胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯等。
作为A具有提高液晶的预倾角的特性的式(15)表示的二胺化合物,可例举1-十二烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十六烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十八烷氧基-2,4-二氨基苯、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]辛烷、4,4’-二氨基-3-十二烷基二苯醚、4-(4-反式-正庚基环己基苯氧基)-1,3-二氨基苯、4-(4-反式-正戊基环己基苯氧基)-1,3-二氨基苯、4-反式-正戊基二环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯等。
<特定聚合物(B)>
特定聚合物(B)是具有下式(7)表示的结构单元(重复单元)的聚酰亚胺前体。聚酰亚胺前体是指聚酰胺酸或聚酰胺酸酯。
[化18]
特定聚合物(B)既可以是具有R、X和Y分别为一种、仅由同一结构构成的式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体,或者也可以是具有R、X或Y为多种、为不同结构的多种式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体。此外,特定聚合物(B)可以是也具有式(7)表示的结构单元以外的结构的聚酰亚胺前体。即,特定聚合物(B)既可以是由同一结构的式(7)表示的结构单元构成的聚酰亚胺前体,也可以是由不同结构的式(7)表示的结构单元构成的聚酰亚胺前体,此外还可以是具有同一结构或不同结构的式(7)表示的结构单元和式(7)表示的结构单元以外的结构的聚酰亚胺前体。
式(7)中,R是氢原子或烷基。作为烷基,可例举碳数1~6的烷基。
式(7)中,X是2价有机基团,如上所述,既可以是一种,也可以两种以上混合存在,但至少一种X必须是结构中具有下式(8)~(10)的任一种的2价有机基团或对亚苯基。
[化19]
[化20]
[化21]
式(7)的X中,结构中具有这些式(8)~(10)中的任一种的2价有机基团或对亚苯基(下面也记作“特定结构”)的比例为10~100摩尔%,较好为50~100摩尔%。该比例如果过少,则液晶取向性有时会劣化。结构中具有这些式(8)~(10)中的任一种的2价有机基团或对亚苯基以外的X的结构无特别限定,例如为了提高液晶的预倾角,可例举具有长链烷基、全氟烷基、类固醇骨架基团等已知有提高倾角的效果的取代基的2价有机基团。
式(8)中,m1为2~18的整数,从液晶取向性和耐热性的角度出发,较好为3~12,更好为4~8。结构中具有式(8)的2价有机基团较好是还包含芳香环,作为结构中具有式(8)的2价有机基团的具体例,可例举下式(11)~(14),但不限定于此。
[化22]
式(11)~(14)中,m1为2~18的整数,较好为3~12,更好为4~8。
式(9)中,m2为1~8的整数,从电压保持特性的角度出发,较好为1~3,更好为1或2。
式(10)中,m3为1~4的整数,从聚酰胺酸溶液的稳定性的角度出发,较好为1或2。
式(9)、(10)、(11)~(14)和对亚苯基中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代。作为该伯氨基以外的1价有机基团,可例举碳数1~20的烷基、碳数2~20的烯基、碳数1~20的烷氧基、碳数1~20的含氟烷基、碳数2~20的含氟烯基、碳数1~20的含氟烷氧基、环己基、苯基、氟原子以及由它们的组合构成的基团等,从液晶取向性的角度出发,较好是选自碳数1~4的烷基、碳数2~4的烯基、碳数1~4的烷氧基、碳数1~4的含氟烷基、碳数2~4的含氟烯基、碳数1~4的含氟烷氧基的1价有机基团。作为更优选的结构,是苯环上的氢原子无取代的结构。
式(7)的Y是4价有机基团,如上所述,既可以是一种,也可以两种以上混合存在。Y的结构无特别限定,从进一步提高液晶取向性的角度出发,较好是至少一种Y是具有芳香族结构(即芳香族基团)的4价有机基团。此时,式(7)的Y中,具有芳香族结构的4价有机基团的优选比例为20~100摩尔%,更好为50~100摩尔%。作为具有芳香族结构的4价有机基团,较好是从均苯四甲酸、3,3’,4,4’-联苯四羧酸、3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸、双(3,4-二羧基苯基)醚、双(3,4-二羧基苯基)砜、2,3,6,7-萘四羧酸等四羧酸中除去4个羧基而得的结构。
式(7)的Y是从1,2,3,4-环丁烷四羧酸、2,3,5-三羧基环戊基乙酸、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸、二环[3,3,0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸等四羧酸中除去4个羧基而得的结构的情况下,虽然有降低液晶取向性的倾向,但有提高电压保持特性的效果。因此,重视电压保持率的情况下,较好是具有Y仅为这些4价有机基团的式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体,或者是具有Y为这些4价有机基团的式(7)表示的结构单元和Y为这些4价有机基团以外的4价有机基团的式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体。
获得具有式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体的方法无特别限定。通常可通过含有用于构成式(7)的Y的四羧酸二酐的四羧酸二酐成分和含有用于构成式(7)的X的二胺的二胺成分的反应而获得。
要获得多种Y以特定的比例混合存在的聚酰亚胺前体的情况下,或是要获得多种X以特定的比例混合存在的聚酰亚胺前体的情况下,只要按照各自的目标混合比例来使用用于构成Y的四羧酸二酐或用于构成X的二胺并使其反应即可。例如,为了使聚酰亚胺前体中具有特定结构的X的比例达到10摩尔%,只要使聚酰亚胺前体的合成中使用的二胺成分总量中的用于构成具有特定结构的X的二胺的比例达到10摩尔%即可。同样地,为了使聚酰亚胺前体中具有芳香族结构的Y的比例达到20摩尔%,只要使聚酰亚胺前体的合成中使用的四羧酸二酐成分总量中的用于构成具有芳香族结构的Y的四羧酸二酐的比例达到20摩尔%即可。
用于构成式(7)的X的二胺的具体例如下所示,但不限定于此。
作为用于构成结构中具有式(8)的X的二胺,可例举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、1,10-二氨基癸烷等。还有,作为用于构成结构中具有式(8)及芳香族环的X的二胺,可例举与式(11)对应的二胺,即1,3-双(4-氨基苯基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯基)己烷、1,7-双(4-氨基苯基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯基)癸烷等。同样地,可例举与式(12)对应的二胺,即1,3-双(4-氨基苯氧基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯氧基)己烷、1,7-双(4-氨基苯氧基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯氧基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯氧基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯氧基)癸烷等。同样地,作为与式(13)对应的二胺,可例举二(4-氨基苯基)丙烷-1,3-二酸酯、二(4-氨基苯基)丁烷-1,4-二酸酯、二(4-氨基苯基)戊烷-1,5-二酸酯、二(4-氨基苯基)己烷-1,6-二酸酯、二(4-氨基苯基)庚烷-1,7-二酸酯、二(4-氨基苯基)辛烷-1,8-二酸酯、二(4-氨基苯基)壬烷-1,9-二酸酯、二(4-氨基苯基)癸烷-1,10-二酸酯等。同样地,作为与式(14)对应的二胺,可例举1,3-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕丙烷、1,4-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕丁烷、1,5-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕戊烷、1,6-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕己烷、1,7-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕庚烷、1,8-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕辛烷、1,9-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕壬烷、1,10-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕癸烷等。
作为用于构成结构中具有式(9)的X的二胺,可例举1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕苯、1,4-双〔4-(4-氨基苯氧基)苯氧基〕苯等。
作为用于构成结构中具有式(10)的X的二胺,可例举4,4’-二氨基联苯胺、4,4’-二氨基-对联三苯等。
作为X为对亚苯基的二胺,可例举1,4-二氨基苯。
上述具体例中举出的二胺作为用于合成特定聚合物(B)的原料是优选的,与四羧酸二酐成分的反应中使用的二胺成分中,优选使用10~100摩尔%、更优选使用50~100摩尔%的这些二胺,由此合成的具有式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体作为特定聚合物(B)是优选的。
除此之外,用于构成结构中具有式(8)~(10)中的任一种的2价有机基团或对亚苯基以外的X的二胺的具体例如下所示,但不限定于此。
作为脂环族二胺的例子,可例举1,4-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环己基胺和异佛尔酮二胺等。
作为碳环式芳香族二胺的例子,可例举邻苯二胺、间苯二胺、2,4-二氨基甲苯、1,3-二氨基-4-氯苯、4,4’-二氨基二苯基-2,2’-丙烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2’-二氨基茋、4,4’-二氨基茋、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基苯甲酸苯酯、2,2’-二氨基二苯酮、4,4’-二氨基苯偶酰、双(4-氨基苯基)氧化膦、双(3-氨基苯基)甲基氢氧化三烃基硫、双(4-氨基苯基)苯基氧化膦、双(4-氨基苯基)环己基氧化膦、1,8-二氨基萘、1,5-二氨基萘、1,5-二氨基蒽醌、二氨基芴、双(4-氨基苯基)二乙基硅烷、双(4-氨基苯基)二甲基硅烷、双(4-氨基苯基)四甲基二硅氧烷、3,4’-二氨基二苯醚、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯等。
作为除了2个氨基以外还包含氮原子的二胺的例子,可例举2,4-二氨基二苯胺、2,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基-s-三嗪、2,7-二氨基二苯并呋喃、3,7-二氨基吩噻嗪、2,5-二氨基-1,3,4-噻二唑、2,4-二氨基-6-苯基-s-三嗪、N,N’-双(4-氨基苯基)-N-苯基胺、N,N’-双(4-氨基苯基)-N-甲基胺、4,4’-二氨基二苯基脲等。
作为用于提高液晶的预倾角的二胺,可例举1-十二烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十六烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十八烷氧基-2,4-二氨基苯、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]辛烷、4,4’-二氨基-3-十二烷基二苯醚、4-(4-反式-正庚基环己基苯氧基)-1,3-二氨基苯、4-(4-反式-正戊基环己基苯氧基)-1,3-二氨基苯、4-反式-正戊基二环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯等。
通式(7)中的R为烷基的情况下,可以使甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等醇和四羧酸二酐反应而成为四羧酸二酯后与二胺脱水缩合而获得,或者使醇与聚酰胺酸脱水缩合而获得。
<聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的合成>
如上所述通过四羧酸二酐成分和二胺成分的反应而得到特定聚合物(A)或特定聚合物(B)的情况下,简便的是在有机溶剂中将四羧酸二酐成分和二胺成分混合使其反应而得到聚酰胺酸的方法。还有,通过将聚酰胺酸的羧基转化成酯的方法,可获得聚酰胺酸酯。
上述反应时使用的有机溶剂只要是能溶解生成的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的溶剂就没有特别限定,若要举出其具体例,则可例举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-甲基己内酰胺、二甲亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲砜、六甲亚砜、γ-丁内酯等。这些溶剂可以单独使用,也可以混合使用。还有,即使是不溶解聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的溶剂,只要是在生成的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯不会析出的范围内,也可以与上述溶剂混合使用。此外,有机溶剂中的水分阻碍聚合反应,而且会使生成的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯水解,因此有机溶剂优选使用已经过最大程度地脱水干燥的有机溶剂。
使四羧酸二酐成分和二胺成分在有机溶剂中混合的方法可以例举搅拌使二胺成分分散或溶解于有机溶剂而得的溶液,在其中直接添加四羧酸二酐成分或者使四羧酸二酐成分分散或溶解于有机溶剂后再添加的方法;相反地在将四羧酸二酐成分分散或溶解于有机溶剂而得的溶液中添加二胺成分的方法;交替添加四羧酸二酐成分和二胺成分的方法等,本发明中可以是其中任一种方法。此外,四羧酸二酐成分或二胺成分由多种化合物构成时,多种成分可以预先混合的状态进行反应,也可分别依次进行反应。
四羧酸二酐成分和二胺成分在有机溶剂中进行反应时的温度通常为0~150℃,较好为5~100℃,更好为10~80℃。温度越高聚合反应越快完成,但如果过高则有时无法得到高分子量的聚合物(聚酰胺酸或聚酰亚胺酯)。此外,反应能以任意的浓度进行,但如果浓度过低,则难以得到高分子量的聚合物,如果浓度过高则反应液的粘度过高,难以进行均匀的搅拌,因此较好的是1~50重量%,更好的是5~30重量%。可以在反应初期以高浓度进行,然后再追加有机溶剂。
聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的聚合反应中使用的四羧酸二酐成分和二胺成分的比例以摩尔比计较好是1:0.8~1.2。此外,使二胺成分过量而得的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯有时溶液的着色会变大,因此在意溶液的着色时可以是1:0.8~1。与通常的缩聚反应相同,该摩尔比越接近于1:1,所得的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的分子量越大。如果聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的分子量过小,则由此得到的涂膜的强度可能会不足,相反地,如果聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的分子量过大,则由此制造的液晶取向剂的粘度可能会过高,涂膜形成时的操作性和涂膜的均匀性差。因此,本发明的液晶取向剂中使用的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯以对比粘度(浓度0.5dl/g、NMP中30℃)计较好为0.1~2.0,更好为0.2~1.5。
在不想使本发明的液晶取向剂中含有聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的聚合时所用的溶剂时,或者反应溶液中存在未反应的单体成分及杂质时,进行沉淀回收及纯化。该方法较好是将聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的溶液投入到搅拌中的弱溶剂中,进行沉淀回收。聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的沉淀回收中所用的弱溶剂无特别限定,可例举甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。通过投入到弱溶剂中而沉淀的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯可以在过滤、清洗并回收后在常压或减压条件下进行常温或加热干燥,从而制成粉末。如果重复进行2~10次的将该粉末再溶解于良好溶剂并再沉淀的操作,则也可纯化聚酰胺酸或聚酰胺酸酯。通过一次沉淀回收操作无法彻底除去杂质时,较好是进行该纯化工序。作为此时的不良溶剂,如果使用例如醇类、酮类、烃类等3种以上的不良溶剂,则纯化效率进一步提高,因此优选。
<液晶取向剂>
本发明的液晶取向剂如上所述,含有上述特定聚合物(A)和特定聚合物(B)。通过制成如上所述含有特定聚合物(A)和特定聚合物(B)的液晶取向剂,能得到液晶取向性、耐摩擦性、电压保持特性及电荷蓄积特性优异、离子性杂质量少、透射率高、且由光导致的体积电阻率的变化小的液晶取向膜。
对于为何藉由本发明的构成能产生上述效果并不清楚,但认为理由大致如下所述。使用式(1)表示的四羧酸的二酐而得的聚酰胺酸难以在热的作用下进行酰亚胺化。因此认为,涂布、烧成含有特定聚合物(A)成分的本发明的液晶取向剂而制得的液晶取向膜中残存着大量羧基。认为该羧基与来源于式(5)或式(6)表示的二胺化合物的氮原子相互作用,从而由光导致的氮原子上的不成对电子的迁移受到抑制,其结果是,液晶取向膜的由光导致的体积电阻率的变化受到抑制。此外还认为,通过该羧基与氮原子的相互作用,体积电阻率本身也能降低。
进而,通过制成同时含有这样的特定聚合物(A)和液晶取向性优异的作为具有式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体的特定聚合物(B)的液晶取向剂,能得到液晶取向性、耐摩擦性、电压保持特性及电荷蓄积特性优异、离子性杂质量少、透射率高、且由光导致的体积电阻率的变化小的液晶取向膜。
以下说明的本发明的液晶取向剂的形态是含有特定聚合物(A)和特定聚合物(B)的涂布液,但只要能在基板上形成均匀的薄膜,则本发明的液晶取向剂也可以是其它形态。
要制成含有特定聚合物(A)和特定聚合物(B)的涂布液,既可以将聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的反应溶液直接混合,也可以将固形物的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯溶解于有机溶剂后将其混合。
作为该有机溶剂,只要是能溶解所含有的聚合物(聚酰胺酸或聚酰亚胺酯)的溶剂就没有特别限定,若要举出其具体例,则可例举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-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲砜、六甲亚砜、γ-丁内酯等,这些溶剂可以使用一种也可以多种混合使用。
此外,即使是单独使用时无法溶解聚合物的溶剂,只要在聚合物不会析出的范围内,则可与本发明的液晶取向剂混合。特别是已知通过适度地混合乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-单甲基醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-单乙基醚-2-乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯等具有低表面张力的溶剂,可使涂布于基板时的涂膜均匀性提高,因此这些溶剂也适合用于本发明的液晶取向剂。
本发明的液晶取向剂可以根据所要形成的液晶取向膜的厚度的设定而适当改变固体成分浓度,固体成分浓度较好是1~10重量%。如果不足1重量%,则难以形成均匀且无缺陷的涂膜,如果高于10重量%,则有时溶液的保存稳定性变差。
除此之外,为了提高涂膜与基板的密合性,本发明的液晶取向剂中还可以添加硅烷偶联剂等添加剂,或者可以添加特定聚合物(A)和特定聚合物(B)以外的其它聚合物。
如上所述得到的本发明的液晶取向剂在根据需要过滤后,可以涂布于基板,干燥、烧成而制成涂膜,通过对该涂膜面进行摩擦或光照射等取向处理,可用作液晶取向膜,或者不进行取向处理即可用作液晶取向膜。
这时,所用的基板只要是透明性高的基板则无特别的限定,可以使用玻璃基板、丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等塑料基板等,从使生产工艺简化的角度出发,优选使用形成有用于液晶驱动的ITO(氧化铟锡(Indeium Tin Oxide))电极等的基板。另外,反射型液晶显示元件中,可以使用硅晶片等不透明的物质,但仅限于一侧的基板,此时的电极也可以使用铝等反光材料。
作为液晶取向剂的涂布方法,可例举旋涂法、印刷法、喷墨法等,但从生产性方面考虑,工业上广泛使用转印印刷法,该方法也适合用于本发明的液晶取向剂。
涂布液晶取向剂后的干燥工序不是必需的,但在涂布后到烧成前的时间对每一块基板而言都不固定或涂布后不立即烧成的情况下,优选包括干燥工序。所述干燥只要是使溶剂蒸发达到涂膜形状不会因基板的搬运等原因而变形的程度即可,对其干燥方法无特别限定。具体可例举以下的方法,使其在50~150℃、更好为80~120℃的加热板上干燥0.5~30分钟,更好为1~5分钟。
涂布了液晶取向剂并根据需要干燥后的烧成可以在100~350℃中的任意温度下进行,但较好是150~300℃,更好是200℃~250℃。液晶取向剂中包含聚酰胺酸时,由聚酰胺酸向聚酰亚胺转化的转化率随该烧成温度而变化,但本发明的液晶取向剂无需100%酰亚胺化。较好是以比液晶晶胞制造过程中所必须的密封剂固化等的热处理温度高10℃以上的温度进行烧成。
烧成后的涂膜的厚度如果过厚,则在液晶显示元件的消耗电力方面不利,如果过薄,则有时液晶显示元件的可靠性降低,因此为5~300nm,优选10~100nm。
如上所述由本发明的液晶取向剂得到的液晶取向膜具有优异的特性,因此可用作TN(扭曲向列型(Twisted Nematic))、STN(超级扭曲向列型(Super Twisted Nematic))、TFT、水平电场型等的液晶显示元件、以及铁电性及反铁电性的液晶显示元件用的液晶取向膜。特别是适合用作容易发生由液晶取向性引起的烧屏的水平电场型的液晶显示元件用的液晶取向膜。
<液晶显示元件>
本发明的液晶显示元件是通过上述方法由本发明的液晶取向剂获得带液晶取向膜的基板后,通过公知的方法制造液晶晶胞而形成的液晶显示元件。如果要举一个制造液晶晶胞的例子的话,一般是采用如下的方法:将形成有液晶取向膜的一对基板夹隔着1~30μm、优选为2~10μm的间隔物,按照使摩擦方向成0~270°中的任意角度的要求设置,用密封剂将外围固定,注入液晶后密封。对封入液晶的方法没有特别的限制,可例举在对制得的液晶晶胞内进行减压后注入液晶的真空法、滴下液晶后进行密封的滴下法等。
如上所述用本发明的液晶取向剂制得的液晶显示元件的液晶取向性优异,且具有优异的电特性,因此可制成不易发生对比度的降低及烧屏的液晶显示器件,适合用于TN、STN、TFT、水平电场型等的液晶显示元件等使用向列型液晶的各种方式的液晶显示元件。此外,通过选择所使用的液晶,也可用于铁电性及反铁电性的液晶显示元件。这些液晶显示元件中,特别优选用于容易发生由液晶取向性引起的烧屏的水平电场型的液晶显示元件。
实施例
以下,例举实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不限定于此。下述实施例和比较例中所用的缩写如下所述。
DA-1:4,4'-二氨基二苯胺
DA-2:4,4'-二氨基二苯基甲烷
DA-3:1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷
CA-1:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐
CA-2:二环[3,3,0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐
CA-3:均苯四甲酸二酐
CA-4:3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐
[合成例1]
在带搅拌装置和氮气导入管的200ml四口烧瓶中加入7.97g(40.0mmol)的DA-1和1.98g(10.0mmol)的DA-2,再加入72.34g的N-甲基-2-吡咯烷酮,一边输送氮气一边搅拌使其溶解。一边搅拌该二胺溶液一边添加6.86g(35.0mmol)的CA-1,于水温下搅拌30分钟。然后,一边搅拌溶液一边添加3.13g(12.5mmol)的CA-2,再加入N-甲基-2-吡咯烷酮以使固体成分浓度达到20质量%,在氮气气氛下用油浴于50℃下搅拌3小时。接着,再加入N-甲基-2-吡咯烷酮以使固体成分浓度达到11质量%,在氮气气氛下用油浴于50℃下搅拌一晚,得到聚酰胺酸的溶液。用E型粘度计(东机产业株式会社(東機産業社)制)确认该聚酰胺酸溶液在25℃下的粘度为191mPa·s。
在20.0g的该聚酰胺酸溶液中加入5.3g的N-甲基-2-吡咯烷酮、2.20g的加入有1.0重量%的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液、和9.17g的丁基溶纤剂,得到固体成分浓度为6.0质量%的聚酰胺酸溶液(A1)。
[合成例2]
在带搅拌装置和氮气导入管的300ml四口烧瓶中加入7.49g(37.6mmol)的DA-1和1.86g(9.4mmol)的DA-2,再加入72.08g的N-甲基-2-吡咯烷酮,一边输送氮气一边搅拌使其溶解。一边搅拌该二胺溶液一边添加2.12g(10.8mmol)的CA-1,于水温下搅拌30分钟。然后,一边搅拌溶液一边添加8.82g(35.3mmol)的CA-2,再加入N-甲基-2-吡咯烷酮以使固体成分浓度达到20质量%,在氮气气氛下用油浴于50℃下搅拌3小时。接着,再加入N-甲基-2-吡咯烷酮以使固体成分浓度达到11质量%,在氮气气氛下用油浴于50℃下搅拌一晚,得到聚酰胺酸的溶液。用E型粘度计(东机产业株式会社制)确认该聚酰胺酸溶液在25℃下的粘度为207mPa·s。
在20.0g的该聚酰胺酸溶液中加入6.25g的N-甲基-2-吡咯烷酮、2.20g的加入有1.0重量%的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液、和9.48g的丁基溶纤剂,得到固体成分浓度为5.8质量%的聚酰胺酸溶液(A2)。
[合成例3]
在带搅拌装置和氮气导入管的300ml四口烧瓶中加入8.93g(44.8mmol)的DA-1和2.22g(11.2mmol)的DA-2,再加入108.54g的N-甲基-2-吡咯烷酮,一边输送氮气一边搅拌使其溶解。一边搅拌该二胺溶液一边添加13.52g(54.0mmol)的CA-2,再加入N-甲基-2-吡咯烷酮以使固体成分浓度达到12质量%,在氮气气氛下用油浴于50℃下搅拌一晚,得到聚酰胺酸的溶液。用E型粘度计(东机产业株式会社制)确认该聚酰胺酸溶液在25℃下的粘度为153mPa·s。
在16.8g的该聚酰胺酸溶液中加入10.92g的N-甲基-2-吡咯烷酮、2.32g的加入有1.0重量%的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液、和10.01g的丁基溶纤剂,得到固体成分浓度为5.8质量%的聚酰胺酸溶液(A3)。
[合成例4]
在带搅拌装置和氮气导入管的100ml四口烧瓶中加入80.0g的N-甲基-2-吡咯烷酮和3.83g(28mmol)的DA-1,一边输送氮气一边搅拌使其溶解。一边搅拌该二胺溶液一边添加3.30g(17mmol)的CA-1,于10~15℃下搅拌2.5小时。然后,添加0.95g(4.8mmol)的DA-2,于10~15℃下搅拌0.5小时后,添加1.44g(4.8mmol)的CA-4,于20~25℃下搅拌5小时,得到聚酰胺酸的溶液。用E型粘度计(东机产业株式会社制)确认该聚酰胺酸溶液在25℃下的粘度为168mPa·s。
在50.0g的该聚酰胺酸溶液中加入1.66g的N-甲基-2-吡咯烷酮、5.0g的加入有1.0重量%的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液、10g的加入有5.0重量%的3-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液、和16.67g的丁基溶纤剂,得到固体成分浓度为6.0质量%的聚酰胺酸溶液(A4)。
[合成例5]
在带搅拌装置和氮气导入管的100ml四口烧瓶中加入6.87g(24mmol)的DA-3和80.0g的N-甲基-2-吡咯烷酮,一边输送氮气一边搅拌使其溶解。一边搅拌该二胺溶液一边添加5.03g(23mmol)的CA-3,再加入N-甲基-2-吡咯烷酮以使固体成分浓度达到12质量%,用油浴于50℃下搅拌一晚,得到聚酰胺酸的溶液。用E型粘度计(东机产业株式会社制)确认该聚酰胺酸溶液在25℃下的粘度为525mPa·s。
在50g的该聚酰胺酸溶液中加入18g的N-甲基-2-吡咯烷酮、12g的加入有5.0重量%的3-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液、和20g的丁基溶纤剂,得到固体成分浓度为6.0质量%的聚酰胺酸溶液(B1)。
[实施例1]
将合成例中得到的聚酰胺酸溶液(A1)和聚酰胺酸溶液(B1)以重量比(A1)/(B1)=80/20的条件混合,得到本发明的液晶取向剂(C1)。
[实施例2]
将合成例中得到的聚酰胺酸溶液(A2)和聚酰胺酸溶液(B1)以重量比(A2)/(B1)=80/20的条件混合,得到本发明的液晶取向剂(C2)。
[实施例3]
将合成例中得到的聚酰胺酸溶液(A3)和聚酰胺酸溶液(B1)以重量比(A3)/(B1)=80/20的条件混合,得到本发明的液晶取向剂(C3)。
[比较例1]
将合成例中得到的聚酰胺酸溶液(A4)和聚酰胺酸溶液(B1)以重量比(A4)/(B1)=80/20的条件混合,得到本发明的液晶取向剂(C4)。
使用实施例1、实施例2、实施例3、比较例1中得到的液晶取向剂,通过下述方法分别制造评价试样,测定液晶取向性、体积电阻率、电压保持率、离子密度及透射率。所得结果示于表1~3。
<液晶晶胞的制造>
将所得的液晶取向剂用1.0μm滤器过滤后旋涂于带透明电极的玻璃基板上,在70℃的加热板上干燥2分钟后,于230℃烧成15分钟,得到膜厚100nm的涂膜。用人造丝布对该聚酰亚胺膜进行摩擦(辊径120mm、转速1000rpm、移动速度20mm/sec、压入量0.4mm)后,在纯水中进行1分钟的超声波照射,于80℃干燥10分钟。实施例1~3和比较例1中,在该摩擦处理中均未因膜被刮擦而产生伤痕或粉尘,并且也没有膜的剥离,耐摩擦性优异。准备2块带有上述液晶取向膜的基板,在一块基板的液晶取向膜面上设置4μm的间隔物之后,以2块基板的摩擦方向反向平行的条件将2块基板组合,将周围密封,但留下液晶注入口,制成晶胞间隔(cell gap)为4μm的空晶胞。在常温下向该晶胞中真空注入液晶(MLC-2041,默克公司制),将注入口密封,制成反平行型液晶晶胞。
<液晶取向性>
用偏振显微镜观察该液晶晶胞的取向状态,将没有取向缺陷的记作“良好”,将有取向缺陷的记作“不良”。
<体积电阻率的测定>
将所得的液晶取向剂用0.2μm滤器过滤后旋涂于带ITO透明电极的玻璃基板上,在80℃的加热板上干燥5分钟后,于220℃烧成20分钟,形成膜厚220nm的涂膜(液晶取向膜)。隔着掩模在该涂膜表面蒸镀铝,形成1.0mmφ的上部电极(铝电极),作为体积电阻率测定用的试样。在该试样的ITO电极和铝电极之间施加10V的电压,测定自施加电压起180秒后的电流值,根据该值和电极面积、膜厚的测定值来算出体积电阻率。此外,预先在试样基板的下方设置LED背光源,分别在开灯下和灭灯下进行测定,测定由光引起的体积电阻率的变化。将LED灭灯时的值除以LED开灯时的值,所得结果如果为1.0~2.0则记作“◎”,如果为2.0~3.0则记作“○”,除此以外的记作“×”。
<电压保持率的测定>
使用与上述<液晶晶胞的制造>同样地制得的液晶晶胞,用东阳特克尼卡株式会社(東陽テクニカ社)制的6254型液晶物性评价装置进行测定。以施加时间60μsec.、间隔100msec.的条件施加1V的电压后,测定自施加解除起100msec.后的电压保持率(自施加解除起100msec.后的电压/施加刚结束后的电压×100%)。测定时,将液晶晶胞的温度设为23℃和100℃进行测定。
<离子密度的测定>
使用与上述<液晶晶胞的制造>同样地制得的液晶晶胞,用东阳特克尼卡株式会社(東陽テクニカ社)制的6254型液晶物性评价装置进行测定。测定时,施加10V、0.01Hz的三角波,算出所得波形的与离子密度相当的面积,将其作为离子密度。测定时,将液晶晶胞的温度设为23℃和60℃进行测定。
<透射率的测定>
将液晶取向剂用1.0μm滤器过滤后旋涂于石英基板上,在70℃的加热板上干燥2分钟后,于230℃烧成15分钟,得到膜厚100nm的涂膜。使用该试样,用岛津制作所(島津製作所)制的UV-3100PC自记分光光度计进行测定。
[表1]
[表2]
[表3]
由这些结果可以确认,通过使用本发明的液晶取向剂,能得到液晶取向性、耐摩擦性优异、电压保持特性高、电荷蓄积减少、离子密度低、透射率高、且由光导致的体积电阻率的变化小的液晶取向膜。此外,具有由本发明的液晶取向剂得到的液晶取向膜的液晶显示元件的液晶取向性优异,且具有优异的电特性,因此可制成不易发生显示不良、对比度的降低及烧屏的液晶显示器件。
Claims (7)
1.液晶取向剂,其含有下述特定聚合物(A)和特定聚合物(B);
特定聚合物(A):使四羧酸二酐成分和二胺成分反应而得的聚酰胺酸,所述四羧酸二酐成分含有下式(1)表示的四羧酸的二酐,所述二胺成分含有下式(5)和(6)表示的二胺化合物中的至少一种;
[化1]
[化2]
式(5)和(6)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代;
特定聚合物(B):具有下式(7)表示的结构单元的聚酰亚胺前体;
[化3]
式(7)中,R表示氢原子或烷基,Y表示4价有机基团,X表示2价有机基团,且X的10~100摩尔%是结构中具有下式(8)~(10)中的任一种的2价有机基团或对亚苯基;
[化4]
式(8)中,m1为2~18的整数;
[化5]
式(9)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m2为1~8的整数;
[化6]
式(10)中,苯环上的任意的氢原子的一个或多个可以被伯氨基以外的1价有机基团取代,m3为1~4的整数。
2.如权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于,特定聚合物(A)中的四羧酸二酐成分由下式(1)表示的四羧酸的二酐和选自下式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐构成;
[化7]
式(3)中,R1、R2、R3、R4分别独立地表示氢原子或碳数1~3的烷基。
3.如权利要求2所述的液晶取向剂,其特征在于,特定聚合物(A)中的四羧酸二酐成分由10~100摩尔%的式(1)表示的四羧酸的二酐和0~90摩尔%的选自式(2)~(4)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐构成。
4.如权利要求3所述的液晶取向剂,其特征在于,特定聚合物(A)中的四羧酸二酐成分由10~100摩尔%的式(1)表示的四羧酸的二酐和0~90摩尔%的选自式(3)表示的四羧酸的至少一种化合物的二酐构成。
5.如权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于,式(7)的Y的20~100摩尔%是具有芳香族结构的4价有机基团。
6.液晶取向膜,其特征在于,通过使用权利要求1~5中任一项所述的液晶取向剂而得。
7.液晶显示元件,其特征在于,具有权利要求6所述的液晶取向膜。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20170825 |
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