CN111868618A - 液晶取向剂、用于得到该液晶取向剂的聚合物、液晶取向膜、以及使用该液晶取向膜的液晶显示元件 - Google Patents
液晶取向剂、用于得到该液晶取向剂的聚合物、液晶取向膜、以及使用该液晶取向膜的液晶显示元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111868618A CN111868618A CN201980019479.4A CN201980019479A CN111868618A CN 111868618 A CN111868618 A CN 111868618A CN 201980019479 A CN201980019479 A CN 201980019479A CN 111868618 A CN111868618 A CN 111868618A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid crystal
- group
- carbon atoms
- formula
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
- C08G18/3225—Polyamines
- C08G18/3253—Polyamines being in latent form
- C08G18/3259—Reaction products of polyamines with inorganic or organic acids or derivatives thereof other than metallic salts
- C08G18/3262—Reaction products of polyamines with inorganic or organic acids or derivatives thereof other than metallic salts with carboxylic acids or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
- C09K19/56—Aligning agents
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
Abstract
一种液晶取向剂,其使用聚合物,上述聚合物是由下式(1)表示的二胺衍生物、二异氰酸酯衍生物和具有特定的侧链的选自二胺或二异氰酸酯的单体得到的。式中,A表示选自脂肪族烃基或芳香族烃基的二价有机基团,B和C各自独立表示单键或碳原子数1~5的脂肪族烃基。R1表示碳原子数1~4的烷基,且R1是直链烷基或支链烷基。R2表示氢原子、碳原子数1~4的脂肪族烃基或式(1‑1)表示的有机基团。Ra和Rb各自独立表示氢原子或碳原子数1~2的脂肪族烃基。
Description
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、用于得到该液晶取向剂的聚合物、液晶取向膜、以及使用该液晶取向膜的液晶显示元件。
背景技术
在液晶显示元件中,液晶取向膜承担使液晶在一定方向上取向的作用。目前,工业上利用的主要的液晶取向膜通过将由聚酰胺酸(也称为聚酰亚胺前体、聚酰胺酸)、聚酰亚胺溶液构成的聚酰亚胺系液晶取向剂涂布于基板并进行烧制而成膜。
为了提高液晶显示元件的显示特性,提出了各种技术。例如,在专利文献1(日本特开平2-287324号公报)中,为了得到高的电压保持率(VHR),提出了使用具有特定的重复结构的聚酰亚胺树脂。另外,在专利文献2(日本特开平10-104633号公报)中,为了缩短消除残留图像为止的时间,提出了使用除酰亚胺基以外具有氮原子的可溶性聚酰亚胺。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平2-287324号公报
专利文献2:日本特开平10-104633号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
近年,伴随液晶显示器(LCD面板)的多功能化、多样化,从使用了玻璃基板的显示器至使用了树脂基板(塑料基板,即膜基板)的柔性显示器进行了开发。由此,需要可通过低温下的烧制而得到的液晶取向膜,除此之外,还要求液晶取向膜所要求的可靠性(高的电压保持率等)。
作为用于液晶取向膜的材料,可举出聚酰胺酸、聚酰胺酸酯等聚酰亚胺前体、通过烧制或通过化学反应将它们进行脱水而得到的聚酰亚胺等。其中,由于聚酰胺酸容易合成,且在溶剂中的溶解性优异,因此可得到在基板中的涂布性、成膜性优异的液晶取向剂。但是,聚酰胺酸在其结构上容易因水解等而分解,因此在使用其得到的液晶取向膜中,难以长期确保可靠性。
另一方面,可溶性聚酰亚胺(通过聚酰胺酸的脱水反应而得到的可溶于溶剂的聚酰亚胺)被预酰亚胺化,因此不需要进行加热而使其酰亚胺化的热固化工序,因此,可进行比较低的温度下的烧制。另外,由于化学稳定性、耐热性优异,因此在使用可溶性聚酰亚胺得到的液晶取向膜中,容易长期确保可靠性。但是,可溶性聚酰亚胺的可使其溶解的溶剂的选择少,因此,可使用的溶剂有限,其结果,在使用可溶性聚酰亚胺的情况下,在涂布中、成膜中产生析出等,涂膜容易产生缺陷。近年,伴随LCD面板的大型化、高精细化、使用环境的多样化,寻求探索解决各个问题并且可提高各种特性的方法。
本发明是鉴于上述情况而完成的发明,其课题在于提供可在低温下进行烧制且印刷性(得到的聚合物在有机溶剂中的溶解性)良好的液晶取向剂。另外,提供可得到上述液晶取向剂的聚合物。另外,提供液晶取向性良好(即,可实现高预倾角)且电压保持率高的液晶取向膜。此外,提供具有上述液晶取向膜的液晶显示元件。
(用于解决课题的技术方案)
本发明人进行深入研究,结果发现具有特定结构的聚合物、以及使用其的液晶取向剂对于实现上述目的是有效的,从而完成本发明。应予说明,上述聚合物是新型的,用于得到上述聚合物的单体也包含新型化合物。
即,本发明的主旨在于以下1.~10.。
1.一种液晶取向剂,其使用聚合物,上述聚合物是由下式(1)表示的二胺衍生物、二异氰酸酯衍生物和具有特定的侧链的选自二胺或二异氰酸酯的单体得到的。
[化1]
式中,A表示选自脂肪族烃基或芳香族烃基的二价有机基团,B和C各自独立表示单键或碳原子数1~5的脂肪族烃基。
R1表示碳原子数1~4的烷基,且R1是直链烷基或支链烷基。R2表示氢原子、碳原子数1~4的脂肪族烃基或式(1-1)表示的有机基团。Ra和Rb各自独立表示氢原子或碳原子数1~2的脂肪族烃基。
2.根据1.记载的液晶取向剂,其中,上述含有特定的侧链的单体由下式(2)表示。
[化2]
式中,N表示氨基或异氰酸酯基,R3表示单键或二价有机基团,X1、X2和X3各自独立表示苯环或环己烷环,p、q、r各自独立表示0或1的整数,R4表示氢原子、碳原子数1~22的烷基或具有类固醇骨架的碳原子数12~25的二价有机基团。
3.根据2.记载的液晶取向剂,其中,上述二胺衍生物是下式(3)表示的二氨基化合物。
[化3]
式中,Ar表示芳基,D表示单键或碳原子数1~5的烃基。R1、R2、Ra和Rb与上述的R1、R2、Ra和Rb的含义相同。
4.根据3.记载的液晶取向剂,其中,上述二胺衍生物是下式(3-a)表示的二氨基化合物。
[化4]
式中,D和R1与上述的D和R1的含义相同。
5.一种聚合物,其是由下式(3-1)表示的二氨基化合物、二异氰酸酯衍生物和具有特定的侧链的选自二胺或二异氰酸酯的单体得到的。
[化5]
式中,R1表示碳原子数1~4的烷基,且R1是直链烷基或支链烷基。B表示单键或碳原子数1~5的脂肪族烃基。Ra和Rb各自独立表示氢原子或碳原子数1~2的脂肪族烃基。
6.根据5.记载的聚合物,其中,上述含有特定的侧链的单体由下式(2)表示。
[化6]
式中,N表示氨基或异氰酸酯基,R3表示单键或二价有机基团,X1、X2和X3各自独立表示苯环或环己烷环,p、q、r各自独立表示0或1的整数,R4表示氢原子、碳原子数1~22的烷基或具有类固醇骨架的碳原子数12~25的二价有机基团。
7.根据6.记载的聚合物,其中,上述二异氰酸酯衍生物是下式(4-1)~式(4-13)表示的结构中的至少1种。
[化7]
式中,R5和R6各自独立表示碳原子数1~10的脂肪族烃基。
8.一种液晶取向剂,其使用5.~7.中任一项记载的聚合物。
9.一种液晶取向膜,其是由1.~4.和8.中任一项记载的液晶取向剂得到的。
10.一种液晶显示元件,其使用9.记载的液晶取向膜。
(发明效果)
根据本发明,可提供能够在低温下进行烧制,且可得到高品质的液晶取向膜,并且印刷性优异的液晶取向剂。另外,根据本发明,可提供用于得到上述液晶取向剂的新型聚合物。另外,根据本发明,可提供一种液晶取向膜,其除可实现高预倾角以外,电压保持率高。进而,根据本发明,可提供使用上述液晶取向膜的液晶显示元件。
具体实施方式
本发明的一个方式的液晶取向剂含有本发明的一个方式的聚合物,上述聚合物是由式(1)表示的二胺衍生物(以下有时称为“二胺”)、二异氰酸酯衍生物(以下有时称为“二异氰酸酯”)和具有特定的侧链的选自二胺或二异氰酸酯中的单体(以下有时称为“含侧链单体”)得到的。
<本发明中使用的二胺>
本发明中使用的二胺由式(1)表示。
[化8]
式中,A表示脂肪族烃基或芳香族烃基的二价有机基团,B和C各自独立表示单键或碳原子数1~5的脂肪族烃基。R1表示碳原子数1~4的烷基,且R1是直链烷基或支链烷基。R2表示氢原子、碳原子数1~4的脂肪族烃基或式(1-1)表示的有机基团。Ra和Rb各自独立表示氢原子或碳原子数1~2的脂肪族烃基。
从可得到单体的聚合反应性、耐热性、液晶取向性优异的液晶取向膜等观点出发,式(1)中,A优选为芳香族烃基,B优选为碳原子数为1~3的脂肪族烃基,C优选为单键。式(1)具体可举出以下结构。
[化9]
式中,Ar表示芳基,D表示单键或碳原子数1~5的烃基。R1、R2、Ra和Rb与上述的R1、R2、Ra和Rb的含义相同。
在鉴于容易获得用于合成二胺的试剂,与二异氰酸酯的反应性良好,得到的上述聚合物的物性变得良好等观点的情况下,式(3)中,Ar优选为苯基,R2优选为氢原子。因此,式(3)优选为以下式(3-a)′表示的结构。其中,式(3)中,Ra和Rb分别优选为氢原子。因此,式(3)特别优选由式(3-a)表示
[化10]
式中,D和R1与上述的D和R1的含义相同。
从可适当地得到目标单体,上述全部特性容易变得良好等观点出发,上述式(3-a)′优选由下式(3-1)表示。
[化11]
式中,B、R1、Ra和Rb与上述的B、R1、Ra和Rb的含义相同。式(3-1)中,B是碳原子数1和2,Ra和Rb分别是氢原子时,式(3-1)由式(3-1a)和式(3-1b)表示。
[化12]
式中,R1与上述的R1的含义相同。
其中,式(1)表示的二胺的具体例并不限定于式(3)表示的二胺。只要在不损害本发明的效果(例如,可实现高预倾角)的范围,则在合成上述聚合物时,也可以将式(1)或式(3)表示的二胺的一部分置换为后述的式(5)表示的二胺。
<本发明中使用的二异氰酸酯>
本发明中使用的二异氰酸酯由下式(4)表示。
[化13]
OCN-X-NCO (4)
式中,X表示二价有机基团。式(4)优选由式(4-1)~式(4-13)表示。
[化14]
式中,R5和R6各自独立表示碳原子数1~10的脂肪族烃基。
在使用式(4-1)~式(4-5)表示的脂肪族二异氰酸酯的情况下,与使用式(4-6)~式(4-13)表示的芳香族二异氰酸酯的情况相比,得到的聚合物良好地溶解于溶剂中。另一方面,上述芳香族二异氰酸酯与上述脂肪族二异氰酸酯相比,与二胺良好地反应。例如,如式(4-6)、式(4-7)所示的芳香族二异氰酸酯与二胺良好地反应,可提高得到的液晶取向膜的耐热性。
从得到上述聚合物时通用性高的化合物,得到的上述聚合物的特性变得良好等观点出发,式(4)优选为式(4-1)、式(4-7)、式(4-8)、式(4-9)或式(4-10)。此外,从得到的液晶取向膜的电特性变得良好的观点出发,式(5)优选为式(4-12),此外,从得到的液晶取向膜的液晶取向性变得良好的观点出发,式(5)优选为式(4-13)。
其中,只要在本发明的主旨的范围内,则式(4)并不限定于上述。根据得到的聚合物、液晶取向剂和液晶取向膜等的目标特性,可适当地使用容易获得的二异氰酸酯。二异氰酸酯也可以并用使用2种以上。
<本发明中使用的含侧链单体>
本发明中使用的含侧链单体由式(2)表示。
[化15]
式中,N表示氨基或异氰酸酯基,R3表示单键或二价有机基团,X1、X2和X3各自独立表示苯环或环己烷环,p、q、r各自独立表示0或1的整数,R4表示氢原子、碳原子数1~22的烷基或选自具有类固醇骨架的碳原子数12~25的二价有机基团。
式(2)表示的含侧链单体有助于增大液晶的预倾角。在含侧链单体为二胺的情况下,上述二胺优选具有长链烷基、全氟烷基、芳香族环状基团、脂肪族环状基团、以及将它们组合而成的取代基、类固醇骨架基团等。预倾角的优选的大小根据液晶显示器的显示模式而不同,因此通过对上述含侧链单体的结构、导入量进行各种选择,可得到目标预倾角。
在要求低于后述的VA模式的3°~5°的预倾角的TN模式、要求8°~20°的预倾斜的OCB模式等中,优选使用增大预倾角的功能(倾斜显现能力)较小的含侧链单体。作为倾斜显现能力较小的含侧链单体,例如,式(2)中,R3优选为-O-或-NHCO-(或-CONH-),p优选为0~1,q优选为0~1,r优选为0,在p和/或q为1的情况下,R4优选为碳原子数1~12的直链烷基,在p=q=r=0的情况下,R4优选为碳原子数10~22的直链烷基或具有类固醇骨架的碳原子数12~25的有机基团的二价有机基团。将倾斜显现能力小的含侧链单体的具体结构示于表1,但式(2)不限定于表1的结构。应予说明,表1的[2-16]~[2-30]中,R1的“-NHCO-”均可替换为“-CONH-”。
[表1]
从得到的液晶取向膜的电特性变得良好的观点出发,优选为表1的[2-1]~[2-3]这样的具有长链烷基侧链的含侧链单体。另外,从可提高得到的液晶取向膜的液晶取向性和预倾斜的稳定性的观点出发,优选为表1的[2-25]~[2-27]表示的含侧链单体。
另一方面,通过使用倾斜显现能力大的含侧链单体,液晶容易垂直地取向。因此,作为VA模式的式(2)的结构,例如,R3优选为-O-、-COO-、或-CH2O-,p优选为0~1,q优选为0~1,r优选为0~1,R4优选为碳原子数2~22。在p=q=r=0的情况下,R4优选为碳原子数18~22的直链烷基或者具有类固醇骨架的碳原子数12~25的有机基团的二价有机基团。将倾斜显现能力大的含侧链单体的具体结构示于表2-1和表2-2,式(4)不限定于表2-1和表2-2的结构。
[表2-1]
[表2-2]
由于表2-1和表2-2的含侧链单体的倾斜显现能力大,因此在用于VA模式的情况下是优选的。特别是,[2-43]、[2-92]等的倾斜显现能力大,即使是比较少的侧链量,也容易使液晶垂直地取向。特别是,[2-52]、[2-101]的倾斜显现能力非常大,即使是非常少的侧链量,也可使液晶垂直地取向。因此,这些含侧链单体在提高液晶取向剂的印刷性方面优选。
另一方面,式(2)表示的含侧链单体选自二胺或二异氰酸酯。其中,二异氰酸酯是使毒性高的光气等作用于二胺而衍生的。因此,从容易获得含侧链单体的观点出发,使用二胺作为含侧链单体是简便的。因此,式(2)的N优选为氨基。
在表1与表2-1以及表2-2中重复的单体有时也可用于TN模式、OCB模式等中使用的情况、以及VA模式等中使用的情况中的任一种。在得到上述聚合物时,含侧链单体的含量在本发明的主旨的范围内是任意的。例如,相对于式(1)表示的二胺与含侧链单体的合计摩尔数,可使含侧链单体的摩尔数为0.05~0.5。
<二胺>
在得到上述聚合物时,也可以将式(1)表示的二胺的一部分置换为除其以外的二胺(其它二胺,即不相当于式(1)表示的二胺,且也不属于含侧链单体的二胺)。通常,二胺的种类丰富,另外,具有具有各种功能的有机基团的化合物多,因此通过并用其它二胺,有时可对上述聚合物赋予进一步的效果,或者可进一步提高上述二胺的上述效果。其它二胺的摩尔数相对于式(1)表示的二胺的摩尔数的比在不损害本发明的效果(例如,可实现高预倾角)的范围内是任意的。当然,也可以不并用其它二胺。作为这样的其它二胺,例如可列出下述式(5)表示的二胺。
[化16]
式中,Y表示二价有机基团。Y的具体结构的示例可举出下式(Y-1)~式(Y-147),但并不限定于这些。式(Y-1)~式(Y-147)中,黑点表示与氮原子的键合部位。R7各自独立表示氢原子、甲基或乙基。在四羧酸二酐与二胺的反应中赋予聚酰胺酸,在二异氰酸酯与二胺的反应中赋予聚脲。
[化17]
[化18]
[化19]
[化20]
式(Y-108)~式(Y-112)中,A 1表示碳原子数2~24的烷基或含氟烷基。
[化21]
式(Y-113)~式(Y-114)中,A2表示-O-、-OCH2-、-CH2O-、-COOCH2-、或-CH2OCO-,A3表示碳原子数1~22的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基。
[化22]
式(Y-115)~式(Y-117)中,A4表示-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-COOCH2-、-CH2OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH2-,A5表示碳原子数1~22的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基。
[化23]
式(Y-118)~式(Y-119)中,A6表示-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-COOCH2-、-CH2OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-O-或-NH-,A7表示氟基、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。
[化24]
式(Y-120)~式(Y-121)中,A8表示碳原子数为3~12的烷基,1,4-亚环己基的顺式-反式异构分别为反式异构体。
[化25]
式(Y-122)~式(Y-123)中,A9表示碳原子数为3~12的烷基,1,4-亚环己基的顺式-反式异构分别为反式异构体。
[化26]
式(Y-132)~式(Y-137)中,A12表示-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CH2-、-O-、-CO-或-NH-,A13表示碳原子数1~22的烷基或含氟烷基。
[化27]
式(Y-140)、式(Y-144)和式(Y-145)中,n表示1~10的整数。
<聚合物>
上述聚合物(聚脲和聚脲共聚物)由式(6)表示。
[化28]
式中,X表示来自二异氰酸酯的二价有机基团,Y表示来自二胺的二价有机基团。R1表示碳原子数1~4的烷基,且R1是直链烷基或支链烷基。R2表示氢原子、碳原子数1~4的脂肪族烃基或下式(1-1)表示的有机基团。Ra和Rb各自独立表示氢原子或碳原子数1~2的脂肪族烃基。
[化29]
式中,黑点表示与氮原子的键合部位,R1、Ra和Rb与上述的R1、Ra和Rb的含义相同。
聚脲通过脲键的部位的极性而连结牢固的氢键,因此得到的膜的机械强度优异。另一方面,该强的氢键力成为聚合物的凝聚的要因,有时会使聚合物溶液的稳定性等变差(聚合物溶液的粘度增加,聚合物的一部分析出,聚合物溶液凝胶化等)。因此,根据聚脲的结构,可使用的溶剂受到限制,例如需要使用高极性且高沸点的溶剂。
上述聚合物具有式(6)表示的结构,即在聚脲的N原子上取代有式(1-1)表示的有机基团的结构。式(1-1)表示的有机基团阻碍氢键的形成,由此,可防止聚合物彼此的凝聚。因此,聚合物溶液的稳定性大幅提高。因此,在得到聚脲的聚合物溶液时,能够扩大可使用的溶剂的选择范围,设置还可进行低温下的烧制,大幅改善印刷性。应予说明,脲键的部位通过成膜时的烧制温度,有时会形成乙内酰脲环、分子间交联。
<反应溶液>
作为反应溶液(用于得到上述聚合物的反应中使用的有机溶剂),只要是溶解上述聚合物的溶液就没有特别限定。作为其具体例,可举出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、N-甲基己内酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、异丙醇、甲氧基甲基戊醇、二戊烯、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙二醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇叔丁醚、二丙二醇单甲醚、二乙二醇、二乙二醇单乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇单乙酸酯单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单乙酸酯单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇单乙酸酯单丙醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二异丙基醚、乙基异丁基醚、二异丁烯、戊基乙酸酯、丁基丁酸酯、丁基醚、二异丁基酮、甲基环己烯、丙基醚、二己基醚、二噁烷、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙基醚、环己酮、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙醚、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、二乙二醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺等。它们可以单独使用,也可以混合使用2种以上。只要是上述聚合物不析出的范围,即使是不溶解上述聚合物的溶液,也可与上述反应溶液混合使用。
另外,反应溶液中的水分会成为阻碍聚合反应,进而使生成的聚合物水解的原因,因此优选使用脱水干燥的反应溶液。在使二异氰酸酯和二胺在反应溶液中反应时,可举出对分散或溶解有二胺的反应溶液进行搅拌,直接添加二异氰酸酯,或使二异氰酸酯分散或溶解于反应溶液而添加的方法;相反,在分散或溶解有二异氰酸酯的反应溶液中添加二胺的方法;将二异氰酸酯和二胺交替添加到反应溶液中的方法等,可以使用这些方法中的任一种方法。
另外,在二异氰酸酯或二胺由多种化合物构成的情况下,可以在预先混合的状态下进行反应,也可以单独地依次反应,还可以使分别反应后的低分子量体进行混合反应而制成高分子量体。此时的聚合温度可选择-20℃~150℃的任意温度,优选为-5℃~100℃的范围。另外,反应能够以任意的浓度进行,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,则反应溶液的粘性变得过高,难以进行均匀的搅拌。因此,二异氰酸酯(式(4)表示的二异氰酸酯)与二胺(式(1)和(5)表示的二异氰酸酯)在反应溶液中的合计浓度优选为1质量%~50质量%,更优选为5质量%~30质量%。反应初期以高浓度进行,其后,也可追加反应溶液。
聚脲的聚合反应中,优选二异氰酸酯(式(4)表示的二异氰酸酯)的合计摩尔数与二胺(式(1)和式(5)表示的二胺)的合计摩尔数之比为0.8~1.2。与通常的缩聚反应相同,该摩尔比越接近1.0,生成的聚合物的分子量越大。
[聚合物的回收]
在从反应溶液回收生成的上述聚合物时,只要将反应溶液投入不良溶剂中使上述聚合物沉淀即可。作为不良溶剂,可举出甲醇、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、苯和水。投入不良溶剂而沉淀的上述聚合物,可在进行过滤而回收后,在常压或减压下以常温或进行加热而使其干燥。另外,如果将回收的上述聚合物再溶解于有机溶剂,重复2次~10次的再沉淀和再回收的操作,则可减少上述聚合物中的杂质。作为此时的不良溶剂,例如可举出醇类、酮类、烃等,如果使用选自其中的3种以上的不良溶剂,则精制的效率进一步提高,因此优选。
在考虑由上述聚合物得到的涂膜的强度、以及形成涂膜时的作业的容易性、涂膜的膜厚的均匀性等的情况下,上述聚合物的分子量,以利用GPC(Gel PermeationChromatography)法测定的重均分子量计,优选为5000~1000000,更优选为10000~150000。
<液晶取向剂>
本发明的一个方式的液晶取向剂是用于形成液晶取向膜的涂布液,用于形成涂膜(树脂覆膜)的树脂成分溶解于有机溶剂。树脂成分包含至少一种上述聚合物。液晶取向剂中的树脂成分的含量优选为2质量%~20质量%,更优选为3质量%~15质量%,特别优选为3质量%~10质量%。在本发明中,树脂成分所包含的聚合物可以全部为上述聚合物(聚脲和聚脲共聚物),只要在本发明的主旨的范围内,也可以包含除此以外的聚合物(其它聚合物)。树脂成分中,其它聚合物的含量为0.5质量%~15质量%,优选为1质量%~10质量%。上述其它聚合物的例如可举出丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、聚酰亚胺前体、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、纤维素和聚硅氧烷。
上述液晶取向剂中使用的有机溶剂只要是使树脂成分溶解的有机溶剂就没有特别限定。作为其具体例,可举出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、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、1,3-二甲基-咪唑啉酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、环己酮、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二乙二醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等。它们可以单独使用,也可以混合使用2种以上。
上述液晶取向剂也可以含有上述以外的成分。作为其示例,是涂布液晶取向剂而形成的涂膜的提高膜厚的均匀性、表面的平滑性的溶剂、化合物,或者提高液晶取向膜与基板的密合性的化合物等。
作为提高膜厚的均匀性、表面的平滑性的溶剂(不良溶剂),可举出具有低表面张力的溶剂,例如,异丙醇、甲氧基甲基戊醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇单异丙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇叔丁醚、二丙二醇单甲醚、二乙二醇、二乙二醇单乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇单乙酸酯单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇单乙酸酯单乙醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇单乙酸酯单丙醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二异丙基醚、乙基异丁基醚、二异丁烯、戊基乙酸酯、丁基丁酸酯、丁基醚、二异丁基酮、甲基环己烯、丙基醚、二己基醚、1-己醇、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙醚、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、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-单甲醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-单乙醚-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。这些不良溶剂可以使用1种,也可以混合使用多种。在使用上述不良溶剂的情况下,优选为晶取向剂所包含的有机溶剂整体的5质量%~80质量%,更优选为20质量%~60质量%。
作为提高膜厚的均匀性、涂膜表面的平滑性的化合物,可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,例如可举出EFTOP EF301、EF303、EF352(Tohkem Products公司制造)、MEGAFAC F171、F173、R-30(大日本油墨公司制造)、Fluorad FC430、FC431(住友3M公司制造)、AsahiGuard AG710、Surflon S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子公司制造)等。相对于液晶取向剂所包含的树脂成分的100质量份,这些表面活性剂的使用比例优选为0.01质量份~2质量份,更优选为0.01质量份~1质量份。
作为提高液晶取向膜与基板的密合性的化合物的具体例,可举出以下所示的含官能性硅烷的化合物、含环氧基的化合物等。例如可举出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、2-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-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、N-三甲氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-双(氧乙烯基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧乙烯基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙二醇二缩水甘油醚、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、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-间二甲苯二胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N’,N’,-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷等。
此外,除提高基板与膜的密合性以外,为了防止因背光灯导致的光的照射成为原因的电特性的降低等,可以添加以下所示的酚醛塑料系添加剂。以下示出具体的酚醛塑料添加剂,但并不限定于该结构。
[化30]
在使用提高基板与膜的密合性的化合物的情况下,相对于液晶取向剂所包含的树脂成分的100质量份,该化合物的使用量优选为0.1质量份~30质量份,更优选为1质量份~20质量份。如果使用量小于上述值,则密合性难以提高,如果使用量多于上述值,则有时液晶取向性变差。
在上述液晶取向剂中,除上述所示的溶剂、化合物以外,只要在不损害本发明的效果的范围内,则出于使液晶取向膜的介电常数、导电性等电气特性变化的目的,可以添加介电物质、导电物质,此外,出于提高制成液晶取向膜时的膜的硬度、致密度的目的,可以添加特定的交联性化合物。
<液晶取向膜·液晶显示元件>
在将上述液晶取向剂涂布在基板上并进行烧制后,在必要的情况下进行取向处理,即使在垂直取向的用途等中没有取向处理,也可得到本发明的一个方式的液晶取向膜。作为基板,可使用透明性高的玻璃基板或塑料基板(例如,丙烯酸基板、聚碳酸酯基板)等。另外,从简化制造液晶显示元件的工艺的观点出发,优选使用形成有用于驱动液晶的ITO电极等的基板。另外,在反射型的液晶显示元件中,也可以在单侧的基板中使用硅晶片等不透明的物质,该情况下的电极也可使用铝等反射光的材料。涂布液晶取向剂的方法没有特别限定,工业上,通常为旋涂印刷、丝网印刷、胶版印刷、柔版印刷、喷墨印刷等。作为其它涂布方法,有浸渍、辊涂机、狭缝涂布机、旋涂机等,可以根据目的使用这些方法。
烧制可通过加热板等加热单元在50℃~300℃,优选在80℃~250℃进行。通过使液晶取向剂中的有机溶剂蒸发,可形成涂膜。如果涂膜的厚度过厚,则液晶显示元件的耗电容易增加,如果过薄,则有时液晶显示元件的可靠性降低,因此优选为5nm~300nm,更优选为10nm~150nm。
通过上述方法,在从上述液晶取向剂得到带液晶取向膜的基板后,通过公知的方法制作液晶单元,由此可得到本发明的一个方式的液晶显示元件。作为制作液晶单元的方法的示例,可举出以下方法,准备形成有液晶取向膜的1对基板,在一个基板的液晶取向膜上散布间隔件,以液晶取向膜面成为内侧的方式贴合另一个基板,减压注入液晶而进行密封。或者,可举出在散布有间隔件的液晶取向膜面滴加液晶后,贴合基板而进行密封的方法。此时的间隔件的厚度优选为1μm~30μm,更优选为2μm~10μm。使用上述液晶取向剂制作的上述液晶显示元件的可靠性优异,因此可适合用于大画面且高精细的液晶电视等。
实施例
<二胺的合成>
实施例1
(4-氨基苄基)甘氨酸乙酯[NG4ABA]的合成
[化31]
第一工序
在具备氮导入管和回流管的1L的四口烧瓶中添加甘氨酸乙酯盐酸盐105.6g(0.694mol)、THF 300g、三乙胺93.6g(0.925mol),使用机械搅拌器在室温搅拌1小时后,在THF回流的温度(设定70℃)加热,使4-硝基苄基溴50.0g(0.231mol)溶解于THF 500.0g,将其缓慢地滴加,滴加结束后,进一步反应24小时。在4-硝基苄基溴消失的时刻结束反应,通过过滤来除去析出的固体,利用旋转蒸发器除去THF,利用乙酸乙酯300.0g使得到的粗产物再溶解。利用纯水100g将该溶液清洗3次,添加10%盐酸水溶液300g,搅拌1小时,回收水层侧,利用乙酸乙酯100g清洗该水层3次。在水层中进一步添加乙酸乙酯300g,缓慢添加碳酸钾,使pH为10左右搅拌1小时,回收有机相侧,利用100g纯水清洗3次。在该有机相中添加无水硫酸镁使其干燥,过滤,添加活性炭,搅拌片刻后,通过过滤除去活性炭,利用旋转蒸发器除去溶剂,得到目标物(硝基体)即淡黄色的粘性体46.0g(0.193mol)。通过1H-NMR确认得到目标物。
1HNMR(500MHz、CDCl3):δ8.2(2H)、7.53(2H)、4.22(2H)、3.93(2H)、3.42(2H)、1.89(1H)、1.27(3H)
第二工序
在具备氮导入管和搅拌子的500ml的四口烧瓶中,添加上述得到的硝基体45.0g(0.19mol)、THF 300.0g、铁掺杂型铂碳4.5g,小心地将容器内置换为氢气氛,在室温反应24小时。在原料消失的时刻结束反应,利用膜过滤器除去铂碳,在滤液中添加活性炭(白鹭制造),在40℃搅拌30分钟。然后,再次过滤,利用旋转蒸发器将溶剂除去后,利用高真空泵使其干燥,得到目标物即淡黄色的粘性体35.4g(0.17mol:收率89%)。利用1H-NMR确认得到目标物(NP4ABA)。
1HNMR(500MHz、CDCl3):δ6.99(2H)、6.63(2H)、4.15(2H)、3.70(2H)、3.38(2H)、3.00(2H)、1.24(3H)
实施例2
(4-氨基苯乙基)甘氨酸乙酯[NG4APhA]的合成
[化32]
第一工序
在具备氮导入管和回流管的1L的四口烧瓶中添加4-硝基苯乙基胺盐酸盐50g(0.246mol)、THF 500g、三乙基胺62.1g(0.604mol),使用机械搅拌器在室温搅拌1小时,在THF回流的温度(设定70℃)加热,使2-氯乙酸乙酯25.1g(0.205mol)溶解于THF 300g,将其缓慢滴加,滴加结束后,进一步反应24小时。在2-氯乙酸乙酯消失(通过HPLC确认)的时刻结束反应,通过过滤来除去析出的固体,利用旋转蒸发器除去THF,利用乙酸乙酯500g使得到的粗产物再溶解。利用纯水100g将该溶液清洗3次,添加10%盐酸水溶液500g,搅拌1小时,回收水层侧,利用乙酸乙酯100g清洗该水层3次。在水层中进一步添加乙酸乙酯500g,缓慢添加碳酸钾,使pH为10左右,搅拌1小时,回收有机相侧,利用100g纯水清洗3次。在该有机相中添加无水硫酸镁使其干燥,过滤,添加活性炭,搅拌片刻后,通过过滤除去活性炭,利用旋转蒸发器除去溶剂,得到目标物即淡黄色的粘性体34.2g(0.136mol:收率66%)。通过1H-NMR确认得到目标物(硝基体)
1HNMR(500MHz、CDCl3):δ8.14(2H)、7.37(2H)、4.16(2H)、3.43(2H)、2.95(4H)、2.19(1H)、1.25(3H)
第二工序
在具备氮导入管和搅拌子的500ml的四口烧瓶中,添加上述得到的硝基体30.0g、THF300g、铁掺杂型铂碳3.0g,小心地将容器内置换为氢气氛,在室温反应24小时。在原料消失的时刻结束反应,利用膜过滤器除去铂碳,在滤液中添加活性炭(白鹭制造),在40℃搅拌30分钟。然后,再次过滤,利用旋转蒸发器将溶剂除去后,利用高真空泵使其干燥,得到目标物(NG4APhA)即淡黄色的粘性体25.1g(0.113mol:收率95%)。通过1H-NMR确认得到目标物
1HNMR(500MHz、CDCl3):δ6.99(2H)、6.60(2H)、4.18(2H)、3.42(2H)、2.89(2H)、2.86(2H)、2.75(2H)、1.24(3H)
<缩略语等>
液晶取向剂的制备中使用的缩写如以下所示。
(二异氰酸酯)
IDI:异佛尔酮二异氰酸酯
DI-2MG:1,2-双(4-异氰酸根合苯氧基)乙烷
[化33]
(二胺)
p-PDA:对苯二胺
NG4ABA:(4-氨基苄基)甘氨酸乙酯
NG4APhA:(4-氨基苯乙基)甘氨酸乙酯
Me4APhA:N-甲基-4-氨基苯乙胺
DA-3MG:1,3-二(4-氨基苯氧基)丙烷
APC16:2-十六烷氧基-1,3-二氨基苯
PCH7:4-(4-(4-庚基环己基)苯氧基)苯-1,3-二胺
[化34]
(四羧酸二酐)
CBDA:环丁烷四羧酸二酐
(溶剂)
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
BCS:丁基溶纤剂
GBL:γ-丁内酯
另外,聚酰亚胺的分子量测定条件如以下所示。
装置:SENSHU科学公司制造的常温凝胶渗透色谱(GPC)装置(SSC-7200)
柱:Shodex公司制造的柱(KD-803、KD-805)
柱温度:50℃
洗脱液:N,N’-二甲基甲酰胺(作为添加剂,溴化锂水合物(LiBr·H 2O)为30mmol/L,磷酸无水结晶(邻磷酸)为30mmol/L,THF为10ml/L)
流速:1.0ml/分钟
校正曲线制成用标准样品:东曹公司制造TSK标准聚环氧乙烷(分子量约9000000、150000、100000、30000)以及聚合物实验室公司制造的聚乙二醇(分子量约12000、4000、1000)
<聚合物的合成>
实施例3
DI-2MG/NG4ABA、APC16
在具备氮导入管和搅拌子的50ml的2口烧瓶中量取DI-2MG 2.00g(6.75mmol),添加NMP19.61g使其溶解,添加APC16 0.24g(0.68mmol)后,在室温反应1小时。进一步添加NG4ABA1.22g(5.88mmol),在氮气氛下在40℃反应24小时。由此,得到浓度15质量%、粘度220mPas的聚合物(聚合物溶液:P-1)。得到的聚合物的重均分子量为Mw:37200。
实施例4
DI-2MG/NG4APhA、APC16
在具备氮导入管和搅拌子的50ml的2口烧瓶中量取DI-2MG 2.00g(6.75mmol),添加NMP20.12g使其溶解,添加APC16 0.24g(0.68mmol)后,在室温反应1小时。进一步添加NG4APhA1.31g(5.88mmol),在氮气氛下在40℃反应24小时。由此,得到浓度15质量%、粘度280mPas的聚合物(聚合物溶液:P-2)。得到的聚合物的重均分子量为Mw:39100。
实施例5
DI-2MG/NG4ABA、PCH7
在具备氮导入管和搅拌子的50ml的2口烧瓶中量取DI-2MG 2.00g(6.75mmol),添加NMP20.57g使其溶解,添加PCH7 0.52g(1.36mmol)后,在室温反应1小时。进一步添加NG4ABA1.11g(5.34mmol),在氮气氛下在40℃反应24小时。由此,得到浓度15质量%、粘度230mPas的聚合物(聚合物溶液:P-3)。得到的聚合物的重均分子量为Mw:40200。
实施例6
IDI、DI-2MG/NG4ABA、PCH7
在具备氮导入管和搅拌子的50ml的2口烧瓶中添加DI-2MG 1.00g(3.38mmol)、NMP14.05g使其溶解,添加PCH7 0.37g(0.97mmol)后,在室温反应1小时。进一步添加IDI 0.32g(1.45mmol)、NG4ABA 0.79g(3.81mmol),在氮气氛下在40℃反应24小时。由此,得到浓度15质量%、粘度300mPas的聚合物(聚合物溶液:P-4)。得到的聚合物的重均分子量为Mw:44200。
比较例1
DI-2MG/Me4APhA、APC16
在具备氮导入管和搅拌子的50ml的2口烧瓶中量取DI-2MG 2.00g(6.75mmol),添加NMP17.73g使其溶解,添加APC16 0.24g(0.68mmol)后,在室温反应1小时。进一步添加Me4APhA0.89g(5.94mmol),在氮气氛下在40℃反应24小时。由此,得到浓度15质量%、粘度320mPas、的聚合物(聚合物溶液:PRef-1)。得到的聚合物的重均分子量为Mw:39900。
比较例2
DI-2MG/Me4APhA、PCH7
在具备氮导入管和搅拌子的50ml的2口烧瓶中量取DI-2MG 2.00g(6.75mmol),添加NMP18.7g使其溶解,添加PCH7 0.51g(1.35mmol)后,在室温反应1小时。进一步添加Me4APhA0.79g(5.27mmol),在氮气氛下在40℃反应24小时。由此,得到浓度15质量%、粘度280mPas、的聚合物(聚合物溶液:PRef-2)。得到的聚合物的重均分子量为Mw:37200。
比较例3
CBDA/p-PDA、PCH7
在具备氮导入管和搅拌子的50ml的2口烧瓶中量取p-PDA 1.00g(9.24mmol)、PCH70.88g(2.31mmol),添加NMP23.12g使其溶解。其后,添加CBDA 2.20g(11.20mmol),氮气氛下在室温反应24小时。由此,得到浓度15质量%、粘度380mPas的聚合物(聚合物溶液:PRef-3)。得到的聚合物的重均分子量为Mw:44200。
<液晶取向剂的调整>
实施例7
在具备搅拌子的50ml的三角烧瓶中,量取实施例3得到的聚合物(P-1)10.0g,添加NMP2.5g、GBL 5.0g、BCS 7.5g后,在室温搅拌30分钟。由此,得到固体成分6.0质量%、NMP 44质量%、GBL 20质量%、BCS 30质量%的液晶取向剂(AL-1)。
实施例8
在具备搅拌子的50ml的三角烧瓶中,量取实施例4得到的聚合物(P-2)10.0g,添加NMP2.5g、GBL 5.0g、BCS 7.5g后,在室温搅拌30分钟。由此,得到固体成分6.0质量%、NMP 44质量%、GBL 20质量%、BCS30质量%的液晶取向剂(AL-2)。
实施例9
在具备搅拌子的50ml的三角烧瓶中,量取实施例5得到的聚合物(P-3)10.0g,添加NMP2.5g、GBL 5.0g、BCS 7.5g后,在室温搅拌30分钟。由此,得到固体成分6.0质量%、NMP 44质量%、GBL 20质量%、BCS30质量%的液晶取向剂(AL-3)。
实施例10
在具备搅拌子的50ml的三角烧瓶中,量取实施例6得到的聚合物(P-4)10.0g,添加NMP2.5g、GBL 5.0g、BCS 7.5g后,在室温下搅拌30分钟。由此,得到固体成分6.0质量%、NMP 44质量%、GBL 20质量%、BCS 30质量%的液晶取向剂(AL-4)。
比较例4
在具备搅拌子的50ml的三角烧瓶中,量取比较例1得到的聚合物(PRef-1)10.0g,添加NMP 2.5g、GBL 5.0g、BCS 7.5g后,在室温搅拌30分钟。由此,得到固体成分6.0质量%、NMP44质量%、GBL 20质量%、BCS 30质量%的液晶取向剂(AL-5)。
比较例5
在具备搅拌子的50ml的三角烧瓶中,量取比较例2得到的聚合物(PRef-2)10.0g,添加NMP 2.5g、GBL 5.0g、BCS 7.5g后,在室温搅拌30分钟。由此,得到固体成分6.0质量%、NMP44质量%、GBL 20质量%、BCS 30质量%的液晶取向剂(AL-6)。
比较例6
在具备搅拌子的50ml的三角烧瓶中,量取比较例3得到的聚合物(PRef-3)10.0g,添加NMP 2.5g、GBL 5.0g、BCS 7.5g后,在室温搅拌30分钟。由此,得到固体成分6.0质量%、NMP44质量%、GBL 20质量%、BCS 30质量%的液晶取向剂(AL-7)。
使用实施例7~10的液晶取向剂(AL-1~AL-4)和比较例4~6的液晶取向剂(AL-5~AL-7),基于以下方法评价液晶取向膜。
<耐白化性和涂布性(印刷性)的评价>
分别滴加1滴得到的液晶取向剂至充分清洗过的Cr基板上,在室温25℃、湿度60%下放置,测定到变白(白化)为止的时间。基于测定的时间,评价耐白化性。
利用1.0μm的过滤器将液晶取向剂过滤后,在清洗的Cr板上使用取向膜印刷机(日本照相印刷公司制造的“Angstromer”)进行柔版印刷,由此进行涂布性试验。
在网纹辊上滴加约1.0ml的液晶取向剂,实施10次空转后,使印刷机停止10分钟,使印刷版干燥。然后,对1片Cr基板进行印刷,将印刷后的基板在70℃的加热板上放置5分钟,进行涂膜的临时干燥,观察膜状态。通过目视和光学显微镜(尼康公司制造的“ECLIPSEME600”)的倍率50倍,主要观察膜厚不均、边缘部的膜厚不均。
<液晶取向性、电压保持率和预倾角的评价>
[液晶取向性的观察和液晶单元的制作]
利用1.0μm的过滤器将液晶取向剂过滤后,通过旋涂印刷涂布于带电极的基板(横30mm×纵40mm的大小,厚度为1.1mm的玻璃基板。电极为宽度10mm×长度40mm的矩形,厚度35nm的ITO电极)。在50℃的加热板上干燥5分钟后,在180℃的IR式烘箱中进行20分钟烧制,形成膜厚100nm的涂膜。利用人造丝布(吉川化工制造的YA-20R)对该膜进行摩擦(辊直径:120mm,辊转速:1000rpm,移动速度:20mm/sec,压入长度:0.4mm)后,在纯水中照射超声波1分钟进行清洗,利用鼓风除去水滴后,在80℃干燥15分钟,得到带液晶取向膜的基板。
准备2片上述带液晶取向膜的基板,在该1片液晶取向膜面上散布4μm的间隔件之后,从其上印刷密封剂,使另1片基板以摩擦方向为相反方向且膜面相对的方式贴合后,使密封剂固化而制作空单元。通过减压注入法将MLC-2041(默克株式会社制造)注入到该空单元,将注入口密封而得到液晶单元。然后,观察液晶取向性,然后将液晶单元在110℃加热1小时,在23℃放置一夜,得到电压保持率测定用的液晶单元。
使用通过上述顺序得到的电压保持率测定用液晶单元,在60℃的温度下施加1V的电压60μs,测定166.7ms后的电压,计算电压能够以何种程度保持,作为电压保持率。应予说明,电压保持率的测定使用东阳精测系统公司制造的VHR-1电压保持率测定装置。
[预倾角的评价]
预倾角的测定使用Optometric公司制造的AxoScan穆勒矩阵旋光仪。
将上述各种评价的结果示于表3。
[表3]
实施例7~10的液晶取向剂与比较例相比,耐白化性优异,另外印刷性也良好。比较例6为聚酰胺酸系的材料,因此为耐白化性、印刷性良好的材料系。对于实施例7~10的耐白化性、印刷性,可期待能够得到与比较例5同等以上的特性。
另外,在使用实施例7~10的液晶取向剂得到的液晶单元中,可得到高预倾角且高的电压保持率。例如,本实施例中使用的含侧链单体有助于增大液晶的预倾角,因此通过选择各种含侧链单体的结构、导入量,可期待能够得到目标预倾角。认为本发明的一个方式的液晶取向膜作为可通过低温下的烧制而得到的液晶取向膜是非常有希望的。应予说明,使用实施例7~10中任一液晶取向剂,也可适当地得到液晶取向膜和液晶显示元件。
产业上的可利用性
使用本发明的液晶取向剂制作的液晶显示元件可制成可靠性高的液晶显示器件,可适当地用于TN液晶显示元件、STN液晶显示元件、TFT液晶显示元件、VA液晶显示元件、OCB液晶显示元件等各种方式的显示元件。
Claims (10)
8.一种液晶取向剂,其特征在于,使用权利要求5~7中任一项所述的聚合物。
9.一种液晶取向膜,其特征在于,是由权利要求1~4和8中任一项所述的液晶取向剂得到的。
10.一种液晶显示元件,其特征在于,使用权利要求9所述的液晶取向膜。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018-057183 | 2018-03-23 | ||
JP2018057183 | 2018-03-23 | ||
PCT/JP2019/011907 WO2019182071A1 (ja) | 2018-03-23 | 2019-03-20 | 液晶配向剤、それを得るための重合体、液晶配向膜、及びそれを用いた液晶表示素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111868618A true CN111868618A (zh) | 2020-10-30 |
CN111868618B CN111868618B (zh) | 2023-09-22 |
Family
ID=67987389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980019479.4A Active CN111868618B (zh) | 2018-03-23 | 2019-03-20 | 液晶取向剂、用于得到该液晶取向剂的聚合物、液晶取向膜、以及使用该液晶取向膜的液晶显示元件 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP7235209B2 (zh) |
KR (1) | KR20200135404A (zh) |
CN (1) | CN111868618B (zh) |
TW (1) | TWI814796B (zh) |
WO (1) | WO2019182071A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7410457B2 (ja) | 2018-03-23 | 2024-01-10 | 日産化学株式会社 | ポリウレア共重合体、液晶配向剤、液晶配向膜、及びそれを用いた液晶表示素子 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS552235A (en) * | 1978-06-21 | 1980-01-09 | Hitachi Ltd | Liquid crystal sandwiching substrate |
CN101153995A (zh) * | 2006-09-26 | 2008-04-02 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂和液晶显示元件 |
JP2010031163A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-02-12 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 化合物、該化合物を含む光学フィルム及び該光学フィルムの製造方法 |
CN104058993A (zh) * | 2013-03-19 | 2014-09-24 | 捷恩智株式会社 | 感光性二胺、聚酰胺酸或其衍生物、液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件 |
CN105431752A (zh) * | 2013-07-31 | 2016-03-23 | 东友精细化工有限公司 | 相位差膜及具备该相位差膜的图像显示装置 |
JP2016084464A (ja) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 昭和電工株式会社 | 硬化性樹脂組成物、カラーフィルター、画像表示素子及びカラーフィルターの製造方法 |
CN105733028A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-06 | 富士胶片株式会社 | 偏振片用组合物、偏振片保护膜、纤维素酰化物膜、起偏器、偏振片及显示装置 |
CN107109050A (zh) * | 2014-11-12 | 2017-08-29 | 日产化学工业株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2743460B2 (ja) | 1989-04-27 | 1998-04-22 | 日産化学工業株式会社 | 液晶セル用配向処理剤 |
JP3650982B2 (ja) | 1996-10-02 | 2005-05-25 | Jsr株式会社 | 液晶配向剤および液晶表示素子 |
JP6561833B2 (ja) * | 2013-09-03 | 2019-08-21 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
-
2019
- 2019-03-20 CN CN201980019479.4A patent/CN111868618B/zh active Active
- 2019-03-20 JP JP2020507906A patent/JP7235209B2/ja active Active
- 2019-03-20 KR KR1020207029468A patent/KR20200135404A/ko active Search and Examination
- 2019-03-20 WO PCT/JP2019/011907 patent/WO2019182071A1/ja active Application Filing
- 2019-03-22 TW TW108109950A patent/TWI814796B/zh active
-
2023
- 2023-01-13 JP JP2023004168A patent/JP2023052403A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS552235A (en) * | 1978-06-21 | 1980-01-09 | Hitachi Ltd | Liquid crystal sandwiching substrate |
CN101153995A (zh) * | 2006-09-26 | 2008-04-02 | Jsr株式会社 | 液晶取向剂和液晶显示元件 |
JP2010031163A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-02-12 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 化合物、該化合物を含む光学フィルム及び該光学フィルムの製造方法 |
CN104058993A (zh) * | 2013-03-19 | 2014-09-24 | 捷恩智株式会社 | 感光性二胺、聚酰胺酸或其衍生物、液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件 |
CN105431752A (zh) * | 2013-07-31 | 2016-03-23 | 东友精细化工有限公司 | 相位差膜及具备该相位差膜的图像显示装置 |
JP2016084464A (ja) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 昭和電工株式会社 | 硬化性樹脂組成物、カラーフィルター、画像表示素子及びカラーフィルターの製造方法 |
CN107109050A (zh) * | 2014-11-12 | 2017-08-29 | 日产化学工业株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件 |
CN105733028A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-06 | 富士胶片株式会社 | 偏振片用组合物、偏振片保护膜、纤维素酰化物膜、起偏器、偏振片及显示装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
G.GUICHARD: "《Thieme E-Books & E-Journals》", 23 March 2005, pages: 759 - 820 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111868618B (zh) | 2023-09-22 |
TWI814796B (zh) | 2023-09-11 |
JPWO2019182071A1 (ja) | 2021-03-25 |
KR20200135404A (ko) | 2020-12-02 |
JP7235209B2 (ja) | 2023-03-08 |
TW201940539A (zh) | 2019-10-16 |
WO2019182071A1 (ja) | 2019-09-26 |
JP2023052403A (ja) | 2023-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101656541B1 (ko) | 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 | |
KR101426102B1 (ko) | 액정 배향 처리제 및 그것을 사용한 액정 표시 소자 | |
KR101518092B1 (ko) | 액정 배향 처리제, 및 그것을 사용한 액정 표시 소자 | |
KR101536028B1 (ko) | 액정 배향 처리제, 및 그것을 사용한 액정 표시 소자 | |
KR102114521B1 (ko) | 광 반응성기를 갖는 가교성 화합물을 함유하는 액정 배향제 | |
KR102000322B1 (ko) | 폴리이미드 바니시의 조제 방법, 및 액정 배향제 | |
CN109196409B (zh) | 液晶取向剂、液晶取向膜、及使用其的液晶表示元件 | |
JP2023052403A (ja) | 液晶配向剤、それを得るための重合体、液晶配向膜、及びそれを用いた液晶表示素子 | |
JP2023052560A (ja) | 重合体、それを用いた液晶配向剤、液晶配向膜、及びそれを用いた液晶表示素子 | |
CN111886270B (zh) | 聚脲共聚物、液晶取向剂、液晶取向膜、及使用该液晶取向膜的液晶显示元件 | |
JP6319581B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
TWI616429B (zh) | Diamine compound, liquid crystal alignment agent and liquid crystal display element | |
KR20150094711A (ko) | 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |