CN107573951B - 一种液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液晶显示技术领域，尤其涉及一种液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件，液晶取向剂包括由混合物反应获得的聚合物A和溶剂B，其中混合物包含一个四羧酸二酐组分a和一个二胺组分b，所述二胺组分b至少包括由式1表示的二胺化合物b‑1，所述二胺化合物b‑1具有符合式1所示的分子结构，通过由本发明的液晶取向剂制得的液晶显示元件具有残像消失快的特性。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示技术领域，尤其涉及一种液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件。
背景技术
液晶显示是依靠控制液晶分子的排列状态来实现显示的，通常液晶显示元件中会设置液晶取向膜来控制液晶分子的初始排列状态，作为液晶取向膜，主要是用耐高温等性能突出的聚酰亚胺材料。
近年来随着液晶产品拥有量的增大和使用的深入，人们对液晶产品的显示品质也提出了更高的要求，一些以前鲜为人知的不良现象也为人们所认识并引起关注，残像便是其中之一。
所谓残像即影像残留，是屏幕上一段时间保持一幅静止的画面，液晶由于受到长时间电压驱动，造成液晶分子不能在信号电压控制下正常偏转，过一段时间即便改变现实画面的内容，屏幕上仍然可以看到以前那个静止图像的痕迹，该现象也会随着时间的推移及画面的改变而有所减弱，最后达到消失。
从配向膜材料自身的特性上来讲，配向膜自身优异的稳定性有助于维持电压保持率(VHR)，配向膜自身的低电阻有助于液晶盒存储电荷的释放，从而可以实现较低的残余电压(RDC),而当配向膜材料的RDC和高低温间VHR的变化值同时处于较低的水平时，则可以获得面残影消失快的液晶显示器件。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件，通过由本发明的液晶取向剂制得的液晶显示元件具有残像消失快的特性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种液晶取向剂，包括由混合物反应获得的聚合物A和溶剂B，其中混合物包含一个四羧酸二酐组分a和一个二胺组分b，所述二胺组分b至少包括由式1表示的二胺化合物b-1，所述二胺化合物b-1具有符合式1所示的分子结构：
其中，X代表单键、-O-、
中的一种；
其中，R选自C2-20亚烷基以及其含取代基的衍生物、C2-20的亚烯基以及含有取代基的衍生物、C2-20的炔烃以及含有取代基的衍生物、含有1-10个芳环的亚芳基化合物以及其含取代基的衍生物、含有C3-10酯环以及其含取代基的衍生物、含有1-10个杂环的化合物以及含有取代基的衍生物中的一种。
所述二胺化合物b-1为式b-1-1至式b-1-23所示的分子结构：
如果液晶取向剂未使用二胺化合物b-1，由液晶取向剂制备的液晶取向膜的液晶显示元件电压保持率在高低温间的差值大，残余电压高，残像性能差，影响液晶显示的品质。
本发明的有益效果是：本发明的液晶取向剂由含吡咯烷酮片段的二胺单体与四羧酸二酐单体聚合而成；由于二胺单体中含有极性较大吡咯烷酮片段，聚合后的材料能有效的加快离子的分散速度，有助于维持电压保持率，以及快速释放液晶盒存储电荷，缩短液晶显示元件残像的消失时间，因此，本发明液晶取向剂所制成的液晶取向膜以及液晶显示元件具有残像消失快的优点，从而可以制得高品质的显示元件，具体突出以下几点：
1.本发明的液晶取向膜有助于维持高温和低温电压保持率稳定。
2.本发明的液晶取向膜能快速释放液晶盒所存储的电荷。
3.本发明方法简单，市场前景广阔，适合规模化应用推广。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
作为本发明进一步优选，所述聚合物A为聚酰胺酸、聚酰亚胺中的一种或两种的混合物。
作为本发明进一步优选，所述溶剂B为N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇甲乙醚、乙二醇二甲醚、二甘醇单甲醚乙酯中的一种或多种的混合物，其中，所述聚合物A和所述溶剂B的重量比为1:(5-80)。
作为本发明进一步优选，所述四羧酸二酐组分a为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、均苯四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯砜四羧酸二酐中的一种或多种的混合物。
作为本发明进一步优选，所述四羧酸二酐组分a和所述二胺组分b的摩尔比为10：(2-20)，优选为10：(8-12)。
作为本发明进一步优选，所述四羧酸二酐组分a和所述二胺化合物b-1的摩尔比为100:0.1-99，优选为10：(1-5)。
作为本发明进一步优选，所述二胺组分b还包括二胺化合物b-2，所述二胺化合物b-2为对苯二胺、间苯二胺、1,5-二氨基萘、1,8-二氨基萘、对氨基苯乙胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基二苯乙烷、4,4’-二氨基二苯醚、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二氨基二苯甲酮、1,2-双(4-氨基苯氧基)乙烷、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、N,N’-二(4-氨基苯基)哌嗪、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,4-二氨基十二烷氧基苯、2,4-二氨基十八烷氧基苯、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、4-(4-庚基环己基)苯基-3,5-二氨基苯甲酸酯、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基苯甲酰胺、1-(4-(4-戊基环己基环己基)苯氧基)-2,4-二氨基苯、1-(4-(4-庚基环己基)苯氧基)-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸中的一种或多种的混合物，在二胺组分b中，二胺化合物b-1所占的摩尔比为0.5-99.5％。
其中，聚酰胺酸的制备方法，可以采用常规方法，包括如下步骤：先将包含四羧酸二酐组分a和二胺组分b的混合物溶解于溶剂中，并于0-100℃的温度下进行聚合反应1-24小时，得到聚酰胺酸溶液，也可以在减压下蒸掉溶剂得到聚酰胺酸固体，或者将反应体系倾倒入大量的不良溶剂中，将析出物干燥得到聚酰胺酸固体，其中，所述混合物和所述溶剂的摩尔比为1:(5-80)。
上述用于聚合反应的溶剂与液晶取向剂中的溶剂B可以相同或不同，且用于聚合反应的溶剂并无特别的限制，只要能溶解反应物即可，溶剂包括但不限于N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酯。
值得注意的是，聚合反应的溶剂可以并用适量的不良溶剂，其中不良溶剂不会造成聚酰胺酸析出，不良溶剂可以单独使用或混合使用，包括但不限于(1)醇类：甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇或乙二醇；(2)酮类：丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮或环丁酮；(3)酯类：乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯；(4)醚类：乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇甲乙醚、乙二醇二甲醚或四氢呋喃；(5)卤代烃：二氯甲烷、氯苯或1,2-二氯乙烷，其中，所述不良溶剂占溶剂总重量的0-60％，优选为0-30％。
上述制备聚酰亚胺的制备方法，可以采用常规方法，包括如下步骤：在脱水剂和催化剂存在下，将以上述方法得到的聚酰胺酸加热。
在此过程中，聚酰胺酸中的酰胺酸官能团通过亚胺化反应会转变成酰亚胺基团。
亚胺化反应的溶剂可以与液晶取向剂中的溶剂B相同，故不再赘述。
其中，所述于聚酰胺酸和所述亚胺化反应溶剂的质量比为1:(5-30)；所述酰胺酸的亚胺化率为30-100％；所述亚胺化反应的温度为0-100℃，反应时间为1-120小时；所述脱水剂可以选择一个酸酐类化合物，比如醋酸酐、丙酸酐或三氟醋酸酐；所述聚酰胺酸和所述脱水剂的摩尔比为1:(1-10)；所述催化剂可选自吡啶、三甲胺或三乙胺；所述脱水剂和所述催化剂的摩尔比为1:(0.1-5)。
进一步，所述酰胺酸的亚胺化率为55-100％。
进一步，所述亚胺化反应的温度为20-60℃，反应时间为2-30小时。
在不影响本发明的功效范围下，该聚酰胺酸聚合物及该聚酰亚胺化合物为通过分子量调节剂调节后的末端修饰型聚合物，通过使用末端修饰型的聚合物，该液晶取向剂的涂布性能会有所提高，该末端修饰型聚合物可通过在制备聚酰胺酸的聚合反应中添加一种分子量调节剂来制备。该分子量调节剂包括但不局限于：(1)一元酸酐，比如马来酸酐、邻苯二甲酸酐或琥珀酸酐；(2)单胺化合物，比如苯胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺或正辛胺；(3)单异氰酸酯类化合物，比如异氰酸苯酯或异氰酸萘酯，其中，所述聚酰胺酸和所述分子量调节剂的摩尔比为1:0.1。
进一步，所述聚酰胺酸和所述分子量调节剂的摩尔比为1:0.05。
在不影响本发明的功效范围下，根据本发明的液晶取向剂包含一种添加剂C。该添加剂C为一种环氧类化合物或一种具有官能性基团的硅烷类化合物。该添加剂C的作用是提高液晶取向膜与基板之间的附着力，该添加剂C可单独一种使用也可混合多种使用。
该环氧类化合物包含但不局限于乙二醇二环氧丙基醚、聚乙二醇二环氧丙基醚、丙二醇二环氧丙基醚、聚丙二醇二环氧丙基醚、1,6-已二醇二环氧丙基醚、丙三醇二环氧丙基醚、N,N,N’,N’-四环氧丙基-间-二甲苯二胺、N,N,N’,N’-四环氧丙基-4,4’-二氨基二苯甲烷或3-(N,N-二环氧丙基)氨基丙基三甲氧基硅烷。其中，所述聚合物A和所述环氧类化合物的质量比为100：(0.1-15)。
进一步，所述聚合物A和所述环氧类化合物的质量比为100:(1-3)。
该具有官能性基团的硅烷类化合物包含但不局限于3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲二甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷或N-双(氧化乙烯)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷，其中，所述聚合物A和所述具有官能性基团的硅烷类化合物的重量比为100:0-2。
进一步，所述聚合物A和所述具有官能性基团的硅烷类化合物的质量比为100:(0.02-0.2)。
该液晶取向剂可通过将聚合物A和添加剂C在溶剂B中于20-100℃在搅拌下混合制得。
本发明提供一种液晶取向膜。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种液晶取向膜，由如上所述的液晶取向剂制成。
本发明的液晶取向膜，由于含有本发明的液晶取向剂，而取向剂所用二胺单体具有较稳定的结构和含有极性较大的吡咯烷酮片段，聚合后的材料在高温和室温条件下电压保持率变化不大，电阻低加快液晶盒所存储的电荷的释放，从而缩短液晶显示元件残像的消失时间，从而能提高液晶显示器的品质。体现在实施例中，利用该取向剂制备的液晶显示元件的ΔVHR(％)≤5％，RDC≤300mV。
本发明提供一种液晶显示元件。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种液晶显示元件，由如上所述的液晶取向剂制成。
本发明的液晶显示元件，由于含有本发明的液晶取向剂，而取向剂所用二胺单体具有稳定的结构和含有较大极性的吡咯烷酮片段，聚合后的材料有助于维持电压保持率，以及快速释放液晶盒存储电荷，从而使制得液晶显示元件具有残像消失快的特性。
上述液晶显示元件的制备方法，包括如下步骤：准备两片基板，每片基板上均有一层液晶取向膜，并于两层基板中间充满液晶以制得一个液晶盒。
用本发明中的液晶取向剂制得的液晶显示元件适合各种液晶显示元件，比如扭曲向列型(TN)、超扭曲向列型(STN)、垂直取向型(VA)、共面切换型(IPS)或边缘场开关型(FFS)。在上述液晶显示元件中，优选IPS型液晶显示元件。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在下面具体例中，仅以IPS型的液晶显示元件对该液晶取向剂进行说明，但本发明并不限于此。
(一)化合物的合成例
二胺化合物b-1的合成例
合成例1
结构式(b-1-1)所代表的化合物可根据下面的合成路线1来合成：
合成路线1
(1)化合物b-1-1a的合成
于1000mL的三口圆底烧瓶中投入2,4-二硝基溴苯(49.4g，200mmol)、吡咯烷酮(14.18g，166.7mmol)、叔丁醇钾(37.4g，333.3mmol)和0.7gPd/P(C6H5)3，500g甲苯搅拌升温至回流保温6小时，随后降温将该溶液过滤，滤液脱干，所得固体加入150g甲苯、300g乙醇，搅拌结晶半小时，经过滤、烘干得固体(b-1-1a)，经HPLC-MS测得[M+1]＝251.48。
(2)化合物b-1-1的合成
于1L高压釜中投入获得的化合物b-1-1a(52.2g，200mmol)、5％的钯碳(2.61g，含水70％，固含量为30％)和400g四氢呋喃，将高压釜密封，用氢气置换3-5次后，氢气加压至0.5-1.0MPa，搅拌下于40-45℃反应。反应结束后，通过一个薄膜将催化剂除掉，然后脱除溶剂，所得固体加入100g乙醇并搅拌30分钟，经过滤、烘干，将以95％的收率得到固体化合物b-1-1。
该化合物b-1-1的高分辨率质谱，ESI源，正离子模式，分子式C10H13N3O，理论值191.11，测试值192.20。元素分析(C10H13N3O)，理论值C：62.81，H：6.85，N：21.97，O：8.37实测值C：62.92，H：6.88，N：21.89，O：8.31。
合成例2
结构式(b-1-2)所代表的化合物可根据下面的合成路线2来合成：
合成路线2
(1)化合物b-1-2a的合成
于1000mL的三口圆底烧瓶中投入对乙酰氧基溴苯(43.01g，200mmol)、吡咯烷酮(20.43g，240mmol)、叔丁醇钾(33.66g，300mmol)和2gPd/P(C6H5)3，500g甲苯搅拌升温至回流保温6小时，随后降温将该溶液过滤，滤液脱干，所得固体加1000mL水、250g氢氧化钾，搅拌升温回流3小时，降至室温，用盐酸酸化至pH＝1过滤，所得固体加入150g甲苯、300g乙醇，搅拌结晶半小时，经过滤、烘干得固体(b-1-2a)，经HPLC-MS测得[M+1]＝178.51。
(2)化合物(b-1-2b)的合成
于1000mL的三口圆底烧瓶中投入b-1-2a(17.2g，100mmol)、碳酸钾(27.64g，200mmol)和500g甲苯搅拌升温至80度，向体系中缓慢滴加2，4-二硝基氯苯(24.3g，120mmol)与100g甲苯的混合液，约0.5小时滴完，升温至回流，继续保温反应6小时，降至室温过滤，滤液脱干，加100g乙醇室温搅拌0.5小时，经过滤、烘干得固体(b-1-2b)，经HPLC-MS测得[M+1]＝344.62。
(3)化合物(b-1-2)的合成
于1L高压釜中投入获得的化合物b-1-2b(34.3g，100mmol)，5％的钯碳(3.4g，固含量为30％)和400g四氢呋喃，将高压釜密封，用氢气置换3-5次后，氢气加压至0.5-1.0MPa，搅拌下于40-45℃反应。反应结束后，通过一个薄膜将催化剂除掉，然后脱除溶剂，所得固体加入100g乙醇并搅拌30分钟，经过滤、烘干，将以95％的收率得到固体化合物b-1-2。
该化合物b-1-2的高分辩率质谱，ESI源，正离子模式，分子式C16H17N3O2，理论值283.33，测试值284.50。元素分析(C16H17N3O2)，理论值C：67.83，H：6.05，N：14.83，O：11.29实测值C：67.85，H：6.13，N：14.92，O：11.10。
合成例3-6
结构式(b-1-3)至(b-1-6)所代表的化合物可用相应的母体化合物按合成路线2与吡咯烷酮进行碳氮偶联，然后与2,4-二硝基氯苯进行醚化，再经催化加氢进行硝基的还原得到对应的二氨基化合物，结构式(b-1-3)至(b-1-6)所代表的化合物高分辨率质谱数据域元素分析结果见下表：
表1合成例3-6各化合物的质谱元素分析数据
合成例7
结构式(b-1-7)所代表的化合物可根据下面的合成路线3来合成：
合成路线3
(1)化合物b-1-7b的合成
于1000mL的三口圆底烧瓶中投入b-1-2a(69.17g，300mmol)、3，5-二硝基苯甲酰氯(44.3g，250mmol)、三乙胺(37.95g，375mmol)和600g四氢呋喃，搅拌升温至35℃，保温5小时，过滤，滤液脱干，加入300g乙醇，搅拌结晶，经过滤、烘干将以80％的收率得固体b-1-7b，经HPLC-MS测得[M+1]＝372.5。
(2)化合物b-1-7的合成
于1L高压釜中投入获得的化合物b-1-7b(55.7g，150mmol)、5％的钯碳(2.8g，固含量为30％)、400g四氢呋喃，将高压釜密封，用氢气置换3-5次后，氢气加压至0.5-1.0MPa，搅拌下于40-45℃反应。反应结束后，通过一个薄膜将催化剂除掉，然后脱除溶剂，所得固体加入100g乙醇并搅拌30分钟，经过滤、烘干，将以89％的收率得到固体化合物b-1-7。
该化合物b-1-7的高分辩率质谱，ESI源，正离子模式，分子式C17H17N3O3，理论值311.34，测试值312.24。元素分析(C17H17N3O3)，理论值C：65.58，H：5.50，N：13.50，O：15.42，实测值C：65.59，H：5.62，N：13.49，O：15.30。
合成例8-11
结构式(b-1-8)至(b-1-11)所代表的化合物可用相应的母体化合物按合成路线3与3,5-二硝基苯甲酰氯进行酯化，再经催化加氢进行硝基还原得到对应的二氨基化合物，结构式(b-1-8)至(b-1-11)所代表的化合物高分辨率质谱数据域元素分析结果见下表：
表2合成例8-11各化合物的质谱元素分析数据
合成例12
结构式(b-1-12)所代表的化合物可根据下面的合成路线4来合成：
合成路线4
(1)化合物b-1-12a的合成
于1000mL的三口圆底烧瓶中投入3,5-而硝基苯甲酰氯(45.54g，450mmol)、吡咯烷酮(25.53g，300mmol)、三乙胺(45.54g，450mmol)和600g四氢呋喃，搅拌升温至35℃，保温5小时，过滤，滤液脱干，加入300g乙醇，搅拌结晶，经过滤、烘干将以80％的收率得固体b-1-12a，经HPLC-MS测得[M+1]＝280.35。
(2)化合物b-1-12的合成
于1L高压釜中投入获得的化合物b-1-12a(41.9g，150mmol)、5％的钯碳(2.1g，固含量为30％)、400g四氢呋喃，将高压釜密封，用氢气置换3-5次后，氢气加压至0.5-1.0MPa，搅拌下于40-45℃反应。反应结束后，通过一个薄膜将催化剂除掉，然后脱除溶剂，所得固体加入100g乙醇并搅拌30分钟，经过滤、烘干，将以89％的收率得到固体化合物b-1-12。
该化合物b-1-12的高分辩率质谱，ESI源，正离子模式，分子式C11H13N3O2，理论值219.24，测试值220.15。元素分析(C11H13N3O2)，理论值C：60.26，H：5.98，N：19.17，O：14.60，实测值C：60.32，H：5.88，N：19.29，O：14.49。
合成例13
结构式(b-1-13)所代表的化合物可根据下面的合成路线5来合成：
合成路线5
(1)化合物b-1-13a的合成
于1000mL的三口圆底烧瓶中投入尼泊金甲酯(22.69g，167mmol)、碳酸钾(57.59g，417mmol)和500g甲苯搅拌升温至80度，向体系中缓慢滴加开始滴加2,4-二硝基氯苯(40.51g，200mmol)与100g甲苯的混合液，约0.5小时滴完，升温至回流，继续保温反应6小时，降至室温过滤，滤液脱干，加入300g水，50g氢氧化钾，升温回流3小时，降至室温，用盐酸酸化至PH＝1，过滤，滤饼加入500g乙醇中室温搅拌0.5小时，经过滤烘干得固体b-1-13a，经HPLC-MS测得[M+1]＝305.31。
(2)化合物b-1-13b的合成
1000mL的三口圆底烧瓶中投入b-1-13a(91.26g，300mmol)、氯化亚砜(107.07g，900mmol)、2mlDMF和600g甲苯，搅拌升温至回流，保温5小时，将溶剂甲苯与氯化亚砜脱去，向体系内投入吡咯烷酮(30.64g，360mmol)、三乙胺(91.07g，900mmol)和500g甲苯，搅拌升温至45℃，保温2小时，过滤，滤液脱干加入300g乙醇中搅拌0.5小时，经过滤烘干得固体b-1-13b，经HPLC-MS测得[M+1]＝372.5。
(3)化合物b-1-13的合成
于1L高压釜中投入获得的化合物b-1-13b(37.13g，100mmol)、5％的钯碳(1.9g，固含量为30％)、400g四氢呋喃，将高压釜密封，用氢气置换3-5次后，氢气加压至0.5-1.0MPa，搅拌下于40-45℃反应。反应结束后，通过一个薄膜将催化剂除掉，然后脱除溶剂，所得固体加入100g乙醇并搅拌30分钟，经过滤、烘干，将以91％的收率得到固体化合物b-1-13。
该化合物b-1-13的高分辩率质谱，ESI源，正离子模式，分子式C17H17N3O3，理论值311.34，测试值312.5。元素分析(C17H17N3O3)，理论值C：65.58，H：5.50，N：13.50，O：15.42，实测值C：65.65，H：5.48，N：13.42，O：15.45。
合成例14-17
结构式(b-1-14)至(b-1-17)所代表的化合物可用相应的母体化合物按合成路线13与2,4-二硝基氯苯进行醚化，再经水解，酰化，酯化制得相应的硝基化合物，最后经催化加氢进行硝基还原得到对应的二氨基化合物，结构式(b-1-14)至(b-1-17)所代表的化合物高分辨率质谱数据域元素分析结果见下表：
表3合成例14-17各化合物的质谱元素分析数据
(二)聚合物A的合成例
合成例A-1-1
在氮气氛围下，于500mL的三口圆底烧瓶中投入结构式(b-1-1)所代表的二胺化合物(5.373g，30mmol)(以下简称b-1-1)，对苯二胺(10.81g，100mmol)(以下简称b-2-1)，4,4’-二氨基二苯醚(10.01g，50mmol)(以下简称b-2-2),4,4’-二氨基二苯甲烷(9.91g，50mmol)(以下简称b-2-3)和600g的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称NMP)，将所得悬浮液搅拌直至得到一个黄色的溶液。然后将49.03g(250mmol)的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐(以下简称a-1)和100g NMP加入体系。反应放热，室温搅拌4小时，得到在NMP中的聚酰胺酸聚合物A-1-1。
合成例A-1-2至A-1-20及比较合成例A-2-1至A-2-5
合成例A-1-2至A-1-20及比较合成例A-2-1至A-2-5可通过与合成例A-1-1相同的方法制备，不同之处在于：所用单体的种类及用量有所改变，具体结果见下表4和表5，这里不再赘述。
在表4和表5中：
a-1：1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐
a-2：2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐
a-3：均苯四甲酸二酐
a-4：3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐
b-1-1：由式(b-1-1)表示的化合物
b-1-7：由式(b-1-7)表示的化合物
b-1-12：由式(b-1-12)表示的化合物
b-1-18：由式(b-1-18)表示的化合物
b-1-23：由式(b-1-23)表示的化合物
b-2-1：对苯二胺
b-2-2：1,2-双(4-氨基苯氧基)乙烷
b-2-3：对氨基苯乙胺
b-2-4：3,5-二氨基苯甲酸
b-2-5：2,4-二氨基十二烷氧基苯
b-2-6：1-(4-(4-庚基环己基)苯氧基)-2,4-二氨基苯
b-2-7：1-(4-(4-戊基环己基环己基)苯氧基)-2,4-二氨基苯
b-2-8：4,4’-二氨基二苯乙烷
表4合成例各聚合物所用单体种类及用量
表5比较合成例各聚合物所用单体种类及用量
(三)液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件的实施例与比较例
实施例1
a、液晶取向剂
氮气氛围，于三口圆底烧瓶中投入100重量份的聚合物(A-1-1)、900重量份的NMP(以下简称B-1)和800重量份的乙二醇单丁醚(以下简称B-2)，体系于室温下搅拌30分钟，然后用0.3μm的滤膜过滤该溶液形成实施例1的液晶取向剂。
b、液晶取向膜及液晶显示元件
用旋涂的方式将实施例1的液晶取向剂涂覆在一片具有ITO电极的第一玻璃基板上，以形成预涂层。经过前烘(热板，80℃，5分钟)、一次曝光(254nm、5mW/cm2、800mj/cm2)、后烘(循环烘箱，230℃，30分钟)及二次曝光(313nm、5mW/cm2、600mj/cm2)，将得到具有ITO电极上面形成实施例1的液晶取向膜的第一玻璃基板。
用旋涂的方式将实施例1的液晶取向剂涂覆在一片不具有ITO电极的第二玻璃基板上，以形成预涂层。也经过上述前烘、一次曝光、后烘及二次曝光后，得到上面形成实施例1的液晶取向膜的第二玻璃基板。
将一种紫外固化胶涂布在第一玻璃基板与第二玻璃基板其中一片的周边，将2.5μm的间隔子洒在另一片基板上。然后将这两片玻璃基板以与取向方向为反平行的方式进行贴合(5kg，30min)，然后用紫外灯照射来固化紫外固化胶。接着将液晶注入，然后利用紫外光硬化胶封住液晶注入口，并以紫外光使紫外光硬化胶硬化，再分别于两片玻璃基板的外侧贴上偏光板，即可获得实施例1的IPS型液晶显示元件。
对实施例1的液晶显示元件进行评价，结果见表6。
实施例2至实施例33
液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件的实施例2至实施例33可通过与实施例1相同的步骤制备，不同之处在于：所用聚合物(A)、溶剂(B)和添加剂(C)的种类及用量有所改变，另外取向工艺也有所改变，见表6。对实施例2至实施例33的液晶显示元件进行评价及结果见表6。
比较实施例1至比较实施例7
液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件的比较实施例1至比较实施例7可通过与实施例1相同的步骤制备，不同之处在于：所用聚合物(A)、溶剂(B)和添加剂(C)的种类及用量有所改变，另外取向工艺也有所改变，见表7。对比较实施例1至比较实施例7的液晶显示元件进行评价及结果见表7。
评价方法
液晶取向膜的热稳定性能可通过液晶显示元件的电压保持率可评价(以下简称VHR)，进一步而言，电压保持率的检测方法如下。
测试VHR的条件是：施加5V电压，历时60ms后，解除电压，并测量从解除电压起167ms后的VHR(记为VHR1)。然后将该液晶显示元件置于60℃的环境下12小时，再用相同的方法测量此时的VHR(记为VHR2)。然后通过公式(V)计算VHR的变化值(记为ΔVHR(％))，越低的ΔVHR(％)意味着越好的热稳定性。
式V
ΔVHR(％)的评价标准如下所示：
◎:ΔVHR(％)≤5％，热稳定性能优秀，
○:5％＜ΔVHR(％)≤10％，热稳定性能良好
△:10％＜ΔVHR(％)≤20％，热稳定性能一般
X:20％＜ΔVHR(％)，热稳定性能差
液晶取向膜的残影特性能可通过液晶显示元件的残余电压来评价(以下简称RDC)，进一步而言，液晶显示元件的残余电压的检测方法如下。
测试RDC的条件是：用上述操作制作的液晶显示元件，在60℃的环境温度下施加20小时的直流17V的电压，利用闪烁消除法来求出刚切断直流电压后的液晶单元内所残留的电压(残留DC电压)。
RDC的评价标准如下所示：
◎：残留电压值小于300mv的情况评价为优秀
○：将300mV以上且小于500mV的情况评价为良好
X：将500mV以上的情况评价为差
在表6和表7中：
B-1：N-甲基-2-吡咯烷酮，
B-2：乙二醇单丁醚，
C-1：N,N,N’,N’-四环氧丙基-4,4’-二氨基二苯甲烷，
C-2：3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
表6实施例的液晶显示元件的评价结果
表7比较实施例的液晶显示元件的评价结果
表中，*A：254nm、5mW/cm2、800mj/cm2；*B：313nm、5mW/cm2、800mj/cm2；*C：254nm、10mW/cm2、1000mj/cm2；*D：双波长(254nm、313nm)、10mW/cm2、800mj/cm2；*E：双波长(254nm、313nm)、10mW/cm2、1800mj/cm2。
由此可见，与现有技术相比，本发明的液晶取向剂由含有吡咯烷酮片段结构稳定的二胺单体与其它四羧酸二酐单体聚合而成；由于二胺单体中含有结构稳定的吡咯烷酮片段，聚合后的材料残留电荷消失快、热稳定能突出。因此，本发明的液晶取向膜通过使用单体结构稳定含有吡咯烷酮片段的二胺单体，在温度变化的条件下，电压保持率(VHR)稳定；较大极性的吡咯烷酮片段则使液晶盒内残留的电荷能快速的释放，进而使所制得的液晶盒拥有电压保持率高低温间的差值小和残留电荷消失快的双重优点，从而能提高液晶显示器的显示效果。而且方法简单，市场前景广阔，适合规模化应用推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种液晶取向剂，其特征在于，包括由混合物反应获得的聚合物A和溶剂B，其中混合物包含一个四羧酸二酐组分a和一个二胺组分b，所述二胺组分b至少包括由式1表示的二胺化合物b-1，所述二胺化合物b-1具有符合式1所示的分子结构：
其中，X代表单键、-O-、
-S-、
中的一种；
其中，R选自C2-20的亚烯基以及含有取代基的衍生物、C2-20的炔烃以及含有取代基的衍生物、含有1-10个芳环的亚芳基化合物以及其含取代基的衍生物、含有C3-10脂肪环、含有1-10个杂环的化合物以及含有取代基的衍生物中的一种；
其中，所述聚合物A为聚酰胺酸、聚酰亚胺中的一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述一种液晶取向剂，其特征在于，所述溶剂B为N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇甲乙醚、乙二醇二甲醚、二甘醇单甲醚乙酯中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述一种液晶取向剂，其特征在于，所述四羧酸二酐组分a为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、均苯四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯砜四羧酸二酐中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述一种液晶取向剂，其特征在于，所述二胺组分b还包括二胺化合物b-2，所述二胺化合物b-2为对苯二胺、间苯二胺、1,5-二氨基萘、1,8-二氨基萘、对氨基苯乙胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基二苯乙烷、4,4’-二氨基二苯醚、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二氨基二苯甲酮、1,2-双(4-氨基苯氧基)乙烷、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、N,N’-二(4-氨基苯基)哌嗪、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,4-二氨基十二烷氧基苯、2,4-二氨基十八烷氧基苯、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、4-(4-庚基环己基)苯基-3,5-二氨基苯甲酸酯、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基苯甲酰胺、1-(4-(4-戊基环己基环己基)苯氧基)-2,4-二氨基苯、1-(4-(4-庚基环己基)苯氧基)-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸中的一种或多种的混合物。
5.一种液晶取向膜，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的液晶取向剂制成。
6.一种液晶显示元件，其特征在于，包括权利要求5所述的一种液晶取向膜。
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