CN117222939A - 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶表示元件 - Google Patents

液晶取向剂、液晶取向膜及液晶表示元件 Download PDF

Info

Publication number
CN117222939A
CN117222939A CN202280026076.4A CN202280026076A CN117222939A CN 117222939 A CN117222939 A CN 117222939A CN 202280026076 A CN202280026076 A CN 202280026076A CN 117222939 A CN117222939 A CN 117222939A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid crystal
group
diamine
aligning agent
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.)
Pending
Application number
CN202280026076.4A
Other languages
English (en)
Inventor
沟口昂太郎
结城达也
佐藤夏树
山本雄介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Publication of CN117222939A publication Critical patent/CN117222939A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

提供形成显示高的电压保持率、并且残像的产生得以抑制、显示低液晶预倾角特性的液晶取向膜的液晶取向剂、由该液晶取向剂得到的液晶取向膜、及具备该液晶取向膜的液晶表示元件。一种液晶取向剂,其特征在于,含有聚合物,所述聚合物具有选自由下述式(1)所示的重复单元(p1)及该重复单元(p1)的酰亚胺化结构单元组成的组中的至少1种重复单元。(式(1)中,X1表示4价有机基团。Y1为“‑Ar1‑O‑W‑O‑Ar2‑”所示的2价有机基团。Ar1、Ar2各自独立地表示2价的苯环或联苯结构中的任意2价芳香族基团,该芳香族基团的任意的氢原子任选被1价基团取代。W为*‑(CH2)m‑L‑A‑*(L表示‑O‑C(=O)‑或‑C(=O)‑O‑,A表示‑(CH2)n‑。m为1~6的整数。n为1~16的整数。n为2以上时,构成A的任意的‑CH2‑任选被‑O‑、‑C(=O)‑、‑NH‑、‑O‑C(=O)‑、‑C(=O)‑O‑、‑C=C‑、亚苯基、或亚环己基替换。另外,W所具有的氢原子的一部分任选被卤素原子、甲基、三氟甲基、或羟基取代。)所示的碳数4~20的2价有机基团。*表示连接键。R及Z各自独立地表示氢原子或1价有机基团。)

Description

液晶取向剂、液晶取向膜及液晶表示元件
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、由该液晶取向剂得到的液晶取向膜、及具备该液晶取向膜的液晶表示元件、以及适合于它们的新型的二胺、及聚合物。
背景技术
液晶表示元件在从手机、智能电话等小型用途到电视用、监控器用等比较大型的用途中被广泛使用。另外,开发了电极结构、使用的液晶分子的物性等不同的各种驱动方式,例如,已知有使用TN(扭曲向列方式,Twisted Nematic)方式、STN(超扭曲向列,SuperTwisted Nematic)方式、VA(垂直排列,Vertical Alignment)方式、IPS(平面转换,In-Plane Switching)方式、FFS(边缘电场转换,Fringe Field Switching)方式等各种模式的液晶表示元件。这些液晶表示元件通常具有对于控制液晶分子的排列状态而言不可或缺的液晶取向膜。作为液晶取向膜的材料,从耐热性、机械强度、与液晶的亲和性等各种特性良好的方面出发,通常使用聚酰胺酸、聚酰亚胺。
对液晶表示元件要求高的表示质量,例如,显示高的电压保持率为要求特性之一。出于该目的,专利文献1中公开了一种含有1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷等芳香族二胺的液晶取向膜用组合物。另外,专利文献2中公开了使用如下得到的聚酰胺酸等作为液晶取向剂的聚合物成分,所述聚酰胺酸是使由2个芳香环通过特定的亚烷基连接的二胺与四羧酸衍生物反应而得到的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平06-194670号公报
专利文献2:日本特开2014-132326号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年,随着液晶表示元件的高性能化,除了在大画面且高精细的液晶电视中的应用以外,还在研究在车载用、例如车载导航系统、仪表板、监视用照相机、医疗用照相机的监控器等中的应用。因此,对液晶表示元件的特别是高精细化等高性能化的要求进一步提高,作为液晶取向膜,要求能够使液晶表示元件的各种特性更良好。
本发明的一个目的为形成一种液晶取向膜,其具有高的电压保持率,所述高的电压保持率为用于带来抑制因光、温度等外部刺激而经时产生的图像残影(分区及线的图像残影)、不均、或污染等表示不良的产生的、所谓表示质量的长期可靠性的条件。另外,本发明的另一目的为提供:能够形成抑制因长期交流驱动而产生的残像(以下也称为AC残像)、能够应对视角特性的需要的、显示低液晶预倾角特性的液晶取向膜的液晶取向剂、及具备该液晶取向膜的液晶表示元件、以及适合于它们的新型的二胺、及聚合物。
用于解决问题的方案
本发明人等为了达成上述课题而进行了深入研究,结果发现,含有特定聚合物的液晶取向剂对达成上述目的有效,从而完成了本发明。
本发明以下述为主旨。
一种液晶取向剂,其特征在于,含有聚合物,所述聚合物具有选自由下述式(1)所示的重复单元(p1)及该重复单元(p1)的酰亚胺化结构单元组成的组中的至少1种重复单元。
(式(1)中,X1表示4价有机基团。Y1为“-Ar1-O-W-O-Ar2-”所示的2价有机基团。
Ar1、Ar2各自独立地表示2价的苯环或联苯结构中的任意的2价芳香族基团,该芳香族基团的任意的氢原子任选被1价基团取代。
W为*-(CH2)m-L-A-*(L表示-O-C(=O)-或-C(=O)-O-,A表示-(CH2)n-。
m为1~6的整数。n为1~16的整数。n为2以上时,构成A的任意的-CH2-任选被-O-、-C(=O)-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C=C-、亚苯基、或亚环己基替换。
另外,W所具有的氢原子的一部分任选被卤素原子、甲基、三氟甲基、或羟基取代。)所示的碳数4~20的2价有机基团。*表示连接键。
R及Z各自独立地表示氢原子或1价有机基团。)
需要说明的是,本发明中,作为卤素原子,可举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,*表示连接键。
发明的效果
根据本发明,可得到形成显示高的电压保持率、并且残像的产生得以抑制、显示低液晶预倾角特性的液晶取向膜的液晶取向剂、由该液晶取向剂得到的液晶取向膜、具备该液晶取向膜的高性能的液晶表示元件、及它们的制造中使用的新型的二胺、及聚合物。
得到本发明的上述效果的机理并不明确,推定大致如下。首先,认为:后述的特定二胺具有在芳香族基团上键合有氧原子的结构,因此制成液晶取向膜时,通过与成为表示不良的原因的离子性杂质进行相互作用、抑制杂质扩散的捕获现象而提高电压保持率。另外认为,由于在特定二胺所具有的酯键上也引起对杂质的同样的捕获现象,因此得到上述效果。进而认为,通过使特定二胺具有酯键、亚烷基链,从而进行取向处理时的聚合物的拉伸性变高,得到高的液晶取向性,因此得到AC残像的产生得以抑制的液晶取向膜。
附图说明
图1为示出本发明的横向电场液晶表示元件的一例的概略部分截面图。
图2为示出本发明的横向电场液晶表示元件的其他例的概略部分截面图。
具体实施方式
<液晶取向剂中含有的聚合物>
本发明的液晶取向剂如上所述,其特征在于,含有具有选自由下述式(1)所示的重复单元(p1)及该重复单元(p1)的酰亚胺化结构单元组成的组中的至少1种重复单元的聚合物。
(式(1)中,X1、Y1、R及Z分别如上述中所定义。)
对于上述式(1)中的Y1(“-Ar1-O-W-O-Ar2-”)中的Ar1、W及Ar2,包括优选的方式在内,与后述式(DA)中的Ar1、W及Ar2同样。
上述式(1)中的“-N(Z)-Ar1-O-W-O-Ar2-N(Z)-”例如可以通过使聚合物的原料使用包含下述特定二胺的二胺成分来形成,但不限定于该方法。
作为上述式(1)中的R、及Z中的1价有机基团,可举出碳数1~6的1价烃基、将该烃基的亚甲基用-O-、-S-、-CO-、-COO-、-COS-、-NR3-、-CO-NR3-、-Si(R3)2-(其中,R3为氢原子或碳数1~6的1价烃基。)、-SO2-等替换而成的1价基团A、将上述1价烃基或上述1价基团A的碳原子上键合的氢原子的至少1个用卤素原子、羟基、烷氧基、硝基、氨基、巯基、亚硝基、烷基甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、硅烷醇基、亚磺基、膦基、羧基、氰基、磺基、酰基等取代而成的1价基团、具有杂环的1价基团。
作为上述式(1)中的R、及Z中的1价有机基团,尤其优选碳数1~6的烷基、碳数2~6的烯基、碳数2~6的炔基、或叔丁氧基羰基,进一步优选碳数1~3的烷基,更进一步优选甲基。
从适当地得到本发明效果的观点出发,R及Z各自独立地优选氢原子或碳数1~3的烷基,更优选氢原子或甲基。
作为上述式(1)中的X1,例如,可举出源自后述的四羧酸二酐或其衍生物的4价有机基团。作为上述X1中的四羧酸二酐或其衍生物的优选方式,可以举出后述的聚合物(P)的合成中可以使用的四羧酸二酐或其衍生物的优选的方式。
<特定二胺>
本发明的液晶取向剂中含有的聚合物例如为选自由使用包含下述式(DA)所示的二胺(0)(以下也称为特定二胺。)的二胺成分得到的聚酰亚胺前体及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物(P)。
H2N-Ar1-O-W-O-Ar2-NH2 (DA)
上述式(DA)中,Ar1、Ar2、及W分别如上述中所定义。
上述式(DA)中,W为*-(CH2)m-L-A-*所示的碳数4~20的2价有机基团,从适当地得到本发明效果的观点出发,更优选碳数4~18的2价有机基团、进一步优选4~16的2价有机基团。
另外,上述W中的L优选为-O-C(=O)-。A优选为-(CH2)n-(n为1~16的整数。)、或-(CH2)n’-(n’为2~16的整数。)中的任意的-CH2-被-O-、-C(=O)-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C=C-、亚苯基、或亚环己基替换而成的2价有机基团。
从得到高的液晶取向性的观点出发,m更优选2~6的整数、更优选2~4的整数、进一步优选为2或4的整数。n优选为1~13。另外,作为对W所具有的氢原子进行取代的卤素原子,优选氟原子。
若举出上述W的更优选的具体例,则可举出*-(CH2)p-O-C(=O)-(CH2)q-*、*-(CH2)p-O-C(=O)-(CH2)q-C(=O)-O-(CH2)r-、*-(CH2)p-C(=O)-O-(CH2)q-O-C(=O)-(CH2)r-*、*-(CH2)p-O-C(=O)-Q-C(=O)-O-(CH2)q-*(Q表示亚苯基或亚环己基。)、*-(CH2)p-C(=O)-O-Q-O-C(=O)-(CH2)q-*(Q表示亚苯基或亚环己基。)。其中,p为1~6的整数,优选为2~6的整数。q为1~6的整数,更优选2~6的整数,进一步优选为2、4或6的整数。r为1~6的整数,优选为2~6的整数。
作为对上述式(DA)中的Ar1、Ar2的2价的芳香族的氢原子进行取代的1价基团,可举出卤素原子、碳数1~10的烷基、碳数2~10的烯基、碳数1~10的烷氧基、碳数1~10的氟烷基、碳数2~10的氟烯基、碳数1~10的氟烷氧基、羧基、羟基、碳数1~10的烷基氧基羰基、氰基、硝基等。其中,优选卤素原子、碳数1~5的烷基、碳数1~5的烷氧基、碳数1~5的氟烷基、或碳数1~5的氟烷氧基。
作为Ar1及Ar2所示的2价芳香族基团的适合的例子,可举出1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、2-甲基-1,4-亚苯基、2-乙基-1,4-亚苯基、2-丙基-1,4-亚苯基、2-丁基-1,4-亚苯基、2-异丙基-1,4-亚苯基、2-叔丁基-1,4-亚苯基、2-甲氧基-1,4-亚苯基、2-乙氧基-1,4-亚苯基、2-丙氧基-1,4-亚苯基、2-丁氧基-1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二甲基-1,4-亚苯基、4-甲基-1,3-亚苯基、5-甲基-1,3-亚苯基、4-氟-1,3-亚苯基、2,3,5,6-四甲基-1,4-亚苯基、4,4’-亚联苯基、2-甲基-4,4’-亚联苯基、2-乙基-4,4’-亚联苯基、2-丙基-4,4’-亚联苯基、2-丁基-4,4’-亚联苯基、2-叔丁基-4,4’-亚联苯基、2-甲氧基-4,4’-亚联苯基、2-乙氧基-4,4’-亚联苯基、2-氟-4,4’-亚联苯基、3-甲基-4,4’-亚联苯基、3-乙基-4,4’-亚联苯基、3-丙基-4,4’-亚联苯基、3-丁基-4,4’-亚联苯基、3-叔丁基-4,4’-亚联苯基、3-甲氧基-4,4’-亚联苯基、3-乙氧基-4,4’-亚联苯基、3-氟-4,4’-亚联苯基、2,2’-二甲基-4,4’-亚联苯基、3,3’-二甲基-4,4’-亚联苯基、3,3’-亚联苯基、5-甲基-3,3’-亚联苯基、5,5’-二甲基-3,3’-亚联苯基等。
作为上述式(DA)的优选例,可举出下述式(dA-1)~(dA-5)。需要说明的是,下述式(dA-1)~(dA-5)中的苯环上的氢原子任选被1价的取代基取代,作为该取代基的优选的具体例,可举出对上述式(DA)中的Ar1、Ar2的2价的芳香族的氢原子进行取代的1价基团中所例示的结构。
(聚合物(P))
本发明的液晶取向剂中含有的聚合物(P)例如为使用含有上述二胺(0)的二胺成分得到的聚酰亚胺前体、或作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺。其中,聚酰亚胺前体为聚酰胺酸、聚酰胺酸酯等可以通过进行酰亚胺化而得到聚酰亚胺的聚合物。
作为上述聚合物(P)的聚酰亚胺前体的聚酰胺酸(P’)可以通过含有上述二胺(0)的二胺成分与四羧酸成分的聚合反应来得到。上述二胺(0)可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
相对于全部二胺成分,二胺(0)的用量优选5摩尔%以上、更优选10摩尔%以上、进一步优选20摩尔%以上。
从适当地得到本发明效果的观点出发,聚合物(P)优选以为聚合物(P)所具有的全重复单元的5摩尔%以上的量包含重复单元(p1)和重复单元(p1)的酰亚胺化结构的合计,更优选包含10摩尔%以上、进一步优选20摩尔%以上。需要说明的是,此处的合计也包括重复单元(p1)和重复单元(p1)的酰亚胺化结构中的任一者为0摩尔%的情况。以下所说的合计的情况下,也包括构成要素的1个或2个以上为0摩尔%的情况。
上述聚酰胺酸(P’)的制造中使用的二胺成分可以包含二胺(0)以外的二胺(以下也称为其他二胺。)。在上述二胺(0)的基础上组合使用其他二胺的情况下,二胺(0)相对于二胺成分的用量优选90摩尔%以下、更优选80摩尔%以下。
以下举出其他二胺的例子,但不限定于这些。上述其他二胺可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。对苯二胺、2,3,5,6-四甲基对苯二胺、2,5-二甲基对苯二胺、间苯二胺、2,4-二甲基间苯二胺、2,5-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、2,2’-二甲基-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、2,2’-二氟-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二氟-4,4’-二氨基联苯、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、3,3’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、3,4’-二氨基联苯、4,4’-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、下述式(dAL-1)~(dAL-10)所示的二胺、1,7-双(4-氨基苯氧基)庚烷、1,7-双(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、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、4-双(4-氨基苯氧基)联苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯基醚、1,4-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]苯、1,2-双(6-氨基-2-萘氧基)乙烷、1,2-双(6-氨基-2-萘基)乙烷、6-[2-(4-氨基苯氧基)乙氧基]-2-萘基胺、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;4,4’-二氨基偶氮苯或二氨基二苯乙炔等具有光取向性基团的二胺;甲基丙烯酸2-(2,4-二氨基苯氧基)乙酯或2,4-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺等末端具有光聚合性基团的二胺;1-(4-(2-(2,4-二氨基苯氧基)乙氧基)苯基)-2-羟基-2-甲基丙酮、2-(4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苯氧基)乙基-3,5-二氨基苯甲酸酯等具有自由基聚合引发剂功能的二胺;4,4’-二氨基苯甲酰替苯胺等具有酰胺键的二胺、1,3-双(4-氨基苯基)脲、1,3-双(4-氨基苄基)脲、1,3-双(4-氨基苯乙基)脲等具有脲键的二胺;3,3’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、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、4,4’-二氨基二苯甲酮、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;2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、3,6-二氨基咔唑、N-甲基-3,6-二氨基咔唑、1,4-双-(4-氨基苯基)-哌嗪、3,6-二氨基吖啶、N-乙基-3,6-二氨基咔唑、N-苯基-3,6-二氨基咔唑、N-(3-(1H-咪唑-1-基)丙基-3,5-二氨基苯甲酰胺、4-[4-[(4-氨基苯氧基)甲基]-4,5-二氢-4-甲基-2-噁唑基]-苯胺、或下述式(z-1)~式(z-13)所示的二胺等含杂环的二胺、或4,4’-二氨基二苯基胺、4,4’-二氨基二苯基-N-甲基胺、N,N’-双(4-氨基苯基)-联苯胺、N,N’-双(4-氨基苯基)-N,N’-二甲基联苯胺、或N,N’-双(4-氨基苯基)-N,N’-二甲基-1,4-苯二胺等具有二苯基胺结构的二胺所代表的、具有选自由含氮原子杂环、仲氨基及叔氨基组成的组中的至少一种含氮原子结构(以下也称为特定的含氮原子结构。)的二胺(其中,分子内不具有与因加热而脱离、被置换为氢原子的保护基团键合的氨基。);2,4-二氨基苯酚、3,5-二氨基苯酚、3,5-二氨基苄基醇、2,4-二氨基苄基醇、4,6-二氨基间苯二酚、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基联苯;2,4-二氨基苯甲酸、2,5-二氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、4,4’-二氨基联苯基-3-羧酸、4,4’-二氨基二苯基甲烷-3-羧酸、4,4’-二氨基二苯基乙烷-3-羧酸、4,4’-二氨基联苯基-3,3’-二羧酸、4,4’-二氨基联苯基-2,2’-二羧酸、3,3’-二氨基联苯基-4,4’-二羧酸、3,3’-二氨基联苯基-2,4’-二羧酸、4,4’-二氨基二苯基甲烷-3,3’-二羧酸、4,4’-二氨基二苯基乙烷-3,3’-二羧酸、4,4’-二氨基二苯基醚-3,3’-二羧酸等具有羧基的二胺;4-(2-(甲基氨基)乙基)苯胺、4-(2-氨基乙基)苯胺、1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基-1H-茚满-5-胺、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺;下述式(5-1)~(5-6)等具有基团“-N(D)-”(D表示通过加热而脱离并被置换为氢原子的保护基团,优选为氨基甲酸酯系保护基团,更优选为叔丁氧基羰基。)的二胺、胆甾烷(cholestanyl)氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯(cholestenyl)氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烯基酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾基酯及3,6-双(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷等具有类固醇骨架的二胺、下述式(V-1)~(V-2)所示的二胺;1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等具有硅氧烷键的二胺;间苯二甲胺、1,3-丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、1,3-双(氨基甲基)环己烷、1,4-二氨基环己烷、4,4’-亚甲基双(环己基胺)、国际公开第2018/117239号中记载的式(Y-1)~(Y-167)中的任意者所示的基团上键合有2个氨基的二胺等。
(Boc表示叔丁氧基羰基。)
上述式(V-1)中,m、n为1~3的整数,满足1≤m+n≤4。j为0或1的整数。X1表示-(CH2)a-(a为1~15的整数。)、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH3)-、-NH-、-O-、-CH2O-、-CH2-OCO-、-COO-、或-OCO-。R1表示氟原子、碳数1~10的含氟原子的烷基、碳数1~10的含氟原子的烷氧基、碳数1~10的烷基、碳数1~10的烷氧基、及碳数2~10的烷氧基烷基等1价基团。上述式(V-2)中,X2表示-O-、-CH2O-、-CH2-OCO-、-COO-、或-OCO-。m、n、X1、R1存在2个情况下,各自独立地具有上述定义。
在上述二胺(0)的基础上使用其他二胺的情况下,相对于使用的全部二胺成分,上述其他二胺的用量优选为10~90摩尔%、更优选为20~80摩尔%。
相对于聚合物(P)的制造中使用的全部二胺成分,上述其他二胺的用量优选为10~90摩尔%、更优选为20~80摩尔%。
(四羧酸成分)
制造上述聚酰胺酸(P’)的情况下,与二胺成分反应的四羧酸成分不仅可以使用四羧酸二酐,还可以使用四羧酸、四羧酸二卤化物、四羧酸二烷基酯、或四羧酸二烷基酯二卤化物等四羧酸二酐的衍生物。
上述四羧酸二酐或其衍生物可举出非环式脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐、或它们的衍生物。其中,更优选包含具有选自由苯环、环丁烷环、环戊烷环及环己烷环组成的组中的至少一种部分结构的四羧酸二酐或它们的衍生物。特别是进一步优选包含具有选自由环丁烷环、环戊烷环及环己烷环组成的组中的至少一种结构的四羧酸二酐或它们的衍生物。
需要说明的是,芳香族四羧酸二酐为包含键合在芳香环上的至少1个羧基在内,4个羧基通过进行分子内脱水而得到的酸二酐。
非环式脂肪族四羧酸二酐为通过键合在链状烃结构上的4个羧基进行分子内脱水而得到的酸二酐。但是,不必仅由链状烃结构构成,也可以其一部分具有脂环式结构、芳香环结构。
脂环式四羧酸二酐为包含键合在脂环式结构上的至少1个羧基在内,4个羧基通过进行分子内脱水而得到的酸二酐。但是,所述4个羧基均不键合于芳香环。另外,不必仅由脂环式结构构成,也可以其一部分具有链状烃结构、芳香环结构。
作为上述聚酰胺酸(P’)的制造中可以使用的四羧酸成分,优选包含以下的四羧酸二酐或其衍生物(本发明中,也将这些统称为特定的四羧酸衍生物。)。
1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐等非环式脂肪族四羧酸二酐;1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二氯-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二氟-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-双(三氟甲基)-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、4-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)四氢萘-1,2-二羧酸二酐、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氢萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氢萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛烷-2,3,5,6-四羧酸二酐、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐等脂环式四羧酸二酐;均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯基砜四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯基醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-全氟亚异丙基二苯二甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯基四羧酸二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、乙二醇双(偏苯三酸酐)、4,4’-(六氟亚异丙基)二苯二甲酸酐、4,4’-羰基二苯二甲酸酐、4,4’-氧二(1,4-亚苯基)双(苯二甲酸)二酐、或4,4’-亚甲基二(1,4-亚苯基)双(苯二甲酸)二酐等芳香族四羧酸二酐;以及日本特开2010-97188号公报中记载的四羧酸二酐等。
作为上述特定的四羧酸衍生物的优选例,为1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二氟-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-双(三氟甲基)-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氢萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氢萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯基砜四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯基醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯基四羧酸二酐、2,2’,3,3’-联苯基四羧酸二酐、或它们的衍生物。
上述特定的四羧酸衍生物的使用比例相对于使用的全部四羧酸成分优选10摩尔%以上、更优选20摩尔%以上、进一步优选50摩尔%以上。
(液晶取向剂)
本发明的液晶取向剂例如为聚合物(P)、及根据需要使用的其他成分优选在适当的溶剂中分散或溶解而成的液体的组合物。
本发明的液晶取向剂中包含的聚合物的合计含量可以根据要形成的涂膜的厚度的设定来适宜变更,从形成均匀且没有缺陷的涂膜的方面出发,优选1质量%以上,从溶液的保存稳定性的方面出发,优选10质量%以下。特别优选的聚合物的合计含量为2~8质量%。
本发明中使用的聚合物(P)的含量相对于液晶取向剂中含有的聚合物的合计优选1~100质量%、更优选10~100质量%、特别优选20~100质量%。
本发明的液晶取向剂可以含有聚合物(P)以外的其他聚合物。若举出其他聚合物的具体例,在上述聚合物(P)的基础上,可举出选自由以下的聚合物组成的组中的聚合物等:选自由使用不具有上述特定二胺的二胺成分得到的聚酰亚胺前体及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物(本发明中也称为聚合物(B)。)、聚硅氧烷、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚有机硅氧烷、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-马来酸酐)共聚物、聚(异丁烯-马来酸酐)共聚物、聚(乙烯基醚-马来酸酐)共聚物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯。
作为聚(苯乙烯-马来酸酐)共聚物的具体例,可举出SMA1000、SMA2000、SMA3000(Cray Valley公司制)、GSM301(Gifu Shellac Manufacturing Co.,Ltd.制)等,作为聚(异丁烯-马来酸酐)共聚物的具体例,可举出ISOBAM-600(KURARAY CO.,LTD.制)。作为聚(乙烯基醚-马来酸酐)共聚物的具体例,可举出Gantrez AN-139(甲基乙烯基醚马来酸酐树脂、Ashland公司制)。
其中,从减少源自残留DC的残像的方面出发,更优选聚合物(B)。
上述其他聚合物可以单独使用一种,另外,也可以组合使用两种以上。相对于液晶取向剂中包含的聚合物的合计100质量份,其他聚合物的含有比例优选90质量份以下、更优选10~90质量份、进一步优选20~80质量份。
(聚合物(B))
对于上述聚合物(B)的制造中使用的四羧酸成分的具体例,包括优选的具体例在内,可举出与聚合物(P)中例示的化合物同样的化合物。聚合物(B)的制造中使用的四羧酸成分更优选的是:更优选包含具有选自由苯环、环丁烷环、环戊烷环及环己烷环组成的组中的至少一种部分结构的四羧酸二酐或它们的衍生物,进一步优选上述特定的四羧酸衍生物,最优选使用上述特定的四羧酸衍生物的更优选的具体例。
另外,相对于聚合物(B)的制造中使用的全部四羧酸成分,上述特定的四羧酸衍生物的用量优选10摩尔%以上、更优选20摩尔%以上、进一步优选50摩尔%以上。
作为用于得到聚合物(B)的二胺成分,例如,可举出上述聚合物(P)中例示的二胺。其中,优选包含选自由在分子内具有选自由脲键、酰胺键、羧基及羟基组成的组中的至少1种基团的二胺、上述式(dAL-1)~(dAL-10)所示的二胺及具有上述特定的含氮原子结构的二胺组成的组中的至少1种二胺(本发明中,将这些也称为特定二胺(b)。)。前述二胺成分可以单独使用一种二胺,也可以组合使用两种以上。
使用上述特定二胺(b)的情况下,其用量优选为聚合物(B)的制造中使用的全部二胺成分的10摩尔%以上、更优选为20摩尔%以上。使用特定二胺(b)以外的二胺的情况下,其用量优选为聚合物(B)的制造中使用的全部二胺成分的90摩尔%以下、更优选为80摩尔%以下。
(聚酰胺酸的制造)
聚酰胺酸的制造通过使二胺成分与四羧酸成分在有机溶剂中反应来进行。对于供于聚酰胺酸的制造反应的四羧酸成分与二胺成分的使用比例,优选相对于二胺成分的氨基1当量,四羧酸成分的酸酐基为0.5~2当量的比例,进一步优选为0.8~1.2当量。与通常的缩聚反应同样,该四羧酸成分的酸酐基的当量越接近1当量,则生成的聚酰胺酸的分子量越变大。
聚酰胺酸的制造中的反应温度优选-20~150℃、更优选0~100℃。另外,反应时间优选0.1~24小时、更优选0.5~12小时。聚酰胺酸的制造可以在任意的浓度下进行,聚酰胺酸的浓度优选为1~50质量%、更优选为5~30质量%。也可以反应初期以高浓度进行,其后追加溶剂。
作为上述有机溶剂的具体例,可举出环己酮、环戊酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、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、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。另外,聚合物的溶剂溶解性高的情况下,可以使用甲乙酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、二乙二醇单甲基醚、或二乙二醇单乙基醚等溶剂。
(聚酰胺酸酯的制造)
聚酰胺酸酯例如可以通过下述方法等已知的方法来得到:[I]使通过上述的方法得到的聚酰胺酸与酯化剂反应的方法、[II]使四羧酸二酯与二胺反应的方法、[III]使四羧酸二酯二卤化物与二胺反应的方法。
(聚酰亚胺的制造)
对于聚酰亚胺,可以通过使上述聚酰胺酸或聚酰胺酸酯等聚酰亚胺前体闭环(酰亚胺化)来得到聚酰亚胺。需要说明的是,本说明书中所说的酰亚胺化率是指,酰亚胺基在源自四羧酸二酐或其衍生物的酰亚胺基和羧基(或其衍生物)的合计量中所占的比例。酰亚胺化率不一定必须为100%,可以根据用途、目的来任意调整。
作为使聚酰亚胺前体酰亚胺化的方法,可举出将聚酰亚胺前体的溶液直接加热的热酰亚胺化或在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热酰亚胺化时的温度优选为100~400℃、更优选为120~250℃,优选一边将通过酰亚胺化反应生成的水排出到体系外一边进行。
聚酰亚胺前体的催化酰亚胺化可以通过在聚酰亚胺前体的溶液中添加碱性催化剂和酸酐并在-20~250℃、优选0~180℃下搅拌来进行。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,可以举出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺或三辛胺等,其中,吡啶具有对于使反应进行而言适度的碱性,因此优选。作为酸酐,可以举出乙酸酐、偏苯三酸酐或均苯四甲酸酐等,其中,使用乙酸酐时,反应结束后的纯化变容易,因此优选。基于催化酰亚胺化的酰亚胺化率可以通过调节催化剂量和反应温度、反应时间来进行控制。
从聚酰亚胺前体或聚酰亚胺的反应溶液中回收生成的聚酰亚胺前体或聚酰亚胺的情况下,可以将反应溶液投入到溶剂中而使其沉淀。作为沉淀中使用的溶剂,可以举出甲醇、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。投入到溶剂中而沉淀的聚合物进行过滤回收后,可以在常压或减压下、在常温下或进行加热来干燥。另外,重复进行2~10次使回收的聚合物再溶解于有机溶剂并进行再沉淀回收的操作时,能够减少聚合物中的杂质。作为此时的溶剂,例如,可举出醇、酮或烃等,若使用选自这些中的3种以上的溶剂,则纯化的效率更进一步提高,因此优选。
在制造本发明中的聚酰亚胺前体、聚酰亚胺时,可以与包含四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分、及包含上述二胺的胺成分一起,使用适当的封端剂,制造封端型的聚合物。封端型的聚合物具有提高由涂膜得到的取向膜的膜硬度、提高密封剂与取向膜的密合特性的效果。
作为本发明中的聚酰亚胺前体、聚酰亚胺的末端的例子,可举出氨基、羧基、酸酐基或源自后述的封端剂的基团。氨基、羧基、酸酐基可以通过通常的缩合反应而得到,或通过使用以下的封端剂对末端进行密封来得到。
作为封端剂,例如,可以举出乙酸酐、马来酸酐、纳迪克酸酐、苯二甲酸酐、衣康酸酐、环己烷二羧酸酐、3-羟基苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、3-(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基)-3,4-二氢呋喃-2,5-二酮、4,5,6,7-四氟异苯并呋喃-1,3-二酮、4-乙炔基苯二甲酸酐等酸酐;二碳酸二叔丁酯、二碳酸二烯丙基酯等二碳酸二酯化合物;丙烯酰基氯、甲基丙烯酰基氯、烟酰氯等羰基氯化合物;苯胺、2-氨基苯酚、3-氨基苯酚、4-氨基水杨酸、5-氨基水杨酸、6-氨基水杨酸、2-氨基苯甲酸、3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、环己基胺、正丁基胺、正戊基胺、正己基胺、正庚基胺、正辛基胺等单胺化合物;异氰酸乙酯、异氰酸苯酯、异氰酸萘酯、或2-丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯等具有不饱和键的异氰酸酯等。
相对于使用的二胺成分的合计100摩尔份,封端剂的使用比例优选设为0.01~20摩尔份、更优选设为0.01~10摩尔份。
聚酰亚胺前体及聚酰亚胺的通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)优选为1,000~500,000、更优选为2,000~300,000、进一步优选为10,000~50,000。另外,由Mw与通过GPC测定的聚苯乙烯换算的数均分子量(Mn)的比表示的分子量分布(Mw/Mn)优选为15以下、更优选为10以下。通过处于所述分子量范围,从而能够确保液晶表示元件的良好的液晶取向性。
对于本发明的液晶取向剂中含有的有机溶剂,只要聚合物(P)、根据需要添加的其他聚合物会均匀地溶解,就没有特别限定。例如,可举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基乳酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、四甲基脲、N,N-二乙基甲酰胺、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、γ-戊内酯、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、甲乙酮、环己酮、环戊酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、N-(正丙基)-2-吡咯烷酮、N-异丙基-2-吡咯烷酮、N-(正丁基)-2-吡咯烷酮、N-(叔丁基)-2-吡咯烷酮、N-(正戊基)-2-吡咯烷酮、N-甲氧基丙基-2-吡咯烷酮、N-乙氧基乙基-2-吡咯烷酮、N-甲氧基丁基-2-吡咯烷酮、N-环己基-2-吡咯烷酮(也将这些统称为良溶剂)等。其中,优选N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺或γ-丁内酯。良溶剂的含量优选为液晶取向剂中包含的溶剂整体的20~99质量%、更优选20~90质量%、特别优选为30~80质量%。
另外,液晶取向剂中含有的有机溶剂优选的是使用:在上述溶剂的基础上组合使用了提高涂布液晶取向剂时的涂布性、涂膜的表面平滑性的溶剂(也称为不良溶剂。)的混合溶剂。以下记载不良溶剂的具体例,但不限定于这些。不良溶剂的含量优选液晶取向剂中包含的溶剂整体的1~80质量%、更优选10~80质量%、特别优选20~70质量%。不良溶剂的种类及含量根据液晶取向剂的涂布装置、涂布条件、涂布环境等来适宜选择。
作为不良溶剂,例如,可举出二异丙基醚、二异丁基醚、二异丁基卡必醇(2,6-二甲基-4-庚醇)、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、1,2-丁氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、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、乙二醇单丁基醚、乙二醇单异戊基醚、乙二醇单己基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单丁基醚、1-(2-丁氧基乙氧基)-2-丙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)-1-丙醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇二甲基醚、乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单丙基醚、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基乙酸酯、二乙二醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙基醚、乙酸环己酯、乙酸4-甲基-2-戊酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯、二乙二醇单乙基醚、二异丁基酮(2,6-二甲基-4-庚酮)等。
其中,优选二异丁基卡必醇、丙二醇单丁基醚、丙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乙基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇二甲基醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单丁基醚、乙二醇单丁基醚乙酸酯、或二异丁基酮。
作为良溶剂与不良溶剂的优选的溶剂的组合,可以举出N-甲基-2-吡咯烷酮与乙二醇单丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯和乙二醇单丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯和丙二醇单丁基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与丙二醇单丁基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与4-羟基-4-甲基-2-戊酮、N-乙基-2-吡咯烷酮与丙二醇二乙酸酯、N,N-二甲基乳酰胺与二异丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮与3-乙氧基丙酸乙酯、N-乙基-2-吡咯烷酮与3-乙氧基丙酸乙酯、N-甲基-2-吡咯烷酮与3-乙氧基丙酸乙酯与二丙二醇单甲基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与3-乙氧基丙酸乙酯与丙二醇单丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与3-乙氧基丙酸乙酯和二乙二醇单丙基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与3-乙氧基丙酸乙酯和二乙二醇单丙基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与乙二醇单丁基醚乙酸酯、N-乙基-2-吡咯烷酮与二丙二醇二甲基醚、N,N-二甲基乳酰胺与乙二醇单丁基醚、N,N-二甲基乳酰胺与丙二醇二乙酸酯、N-乙基-2-吡咯烷酮与二乙二醇二乙基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与二乙二醇单乙基醚和丁基溶纤剂乙酸酯、N-甲基-2-吡咯烷酮与二乙二醇单甲基醚和丁基溶纤剂乙酸酯、N,N-二甲基乳酰胺与二乙二醇二乙基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和二乙二醇二乙基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与N-甲基-2-吡咯烷酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮、N-乙基-2-吡咯烷酮与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丙二醇单丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和二异丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和二丙二醇单甲基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丙二醇单丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丙二醇二乙酸酯、N-乙基-2-吡咯烷酮与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和二丙二醇二甲基醚、γ-丁内酯与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和二异丁基酮、γ-丁内酯与4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丙二醇二乙酸酯、N-甲基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯与丙二醇单丁基醚和二异丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯和丙二醇单丁基醚和二异丙基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯和丙二醇单丁基醚和二异丁基卡必醇、N-甲基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯和二丙二醇二甲基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与丙二醇单丁基醚和二丙二醇二甲基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与丙二醇单丁基醚和二丙二醇单甲基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与二乙二醇二乙基醚和二丙二醇单甲基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与丙二醇单丁基醚和丙二醇二乙酸酯、N-乙基-2-吡咯烷酮与丙二醇单丁基醚和二异丁基酮、N-乙基-2-吡咯烷酮与γ-丁内酯和二异丁基酮、N-乙基-2-吡咯烷酮与N,N-二甲基乳酰胺和二异丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮与乙二醇单丁基醚和乙二醇单丁基醚乙酸酯、γ-丁内酯与乙二醇单丁基醚乙酸酯和二丙二醇二甲基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与乙二醇单丁基醚乙酸酯和丙二醇二甲基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与乙酸4-甲基-2-戊酯和乙二醇单丁基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮与乙酸环己酯和4-羟基-4-甲基-2-戊酮、环己酮与丙二醇单甲基醚、环戊酮与丙二醇单甲基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮与环己酮和丙二醇单甲基醚等。
(液晶取向剂)
本发明的液晶取向剂可以在上述聚合物(P)、上述其他聚合物、及上述有机溶剂的基础上还含有其以外的成分(以下也称为添加剂成分。)。作为所述添加剂成分,例如,可举出:选自由具有选自环氧乙烷基、氧杂环丁基、封端异氰酸酯基、噁唑啉基、环碳酸酯基、羟基及烷氧基中的至少1种取代基的交联性化合物、以及具有聚合性不饱和基团的交联性化合物组成的组中的至少1种交联性化合物、官能性硅烷化合物、金属螯合物、固化促进剂、表面活性剂、抗氧化剂、敏化剂、防腐剂、用于对得到的液晶取向膜的介电常数、电阻进行调整的化合物等。
作为上述交联性化合物的优选的具体例,可举出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、EPIKOTE 828(三菱化学公司制)等双酚A型环氧树脂、EPIKOTE 807(三菱化学公司制)等双酚F型环氧树脂、YX-8000(三菱化学公司制)等氢化双酚A型环氧树脂、YX6954BH30(三菱化学公司制)等含联苯骨架的环氧树脂、EPPN-201(日本化药株式会社制)等苯酚酚醛清漆型环氧树脂、EOCN-102S(日本化药株式会社制)等(邻,间,对-)甲酚酚醛清漆型环氧树脂、TEPIC(日产化学株式会社制)等异氰脲酸三缩水甘油酯、CELLOXIDE 2021P(Daicel Chemical Industries,Ltd.制)等脂环式环氧树脂、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、或N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷所代表的含有叔氮原子的化合物、四(缩水甘油基氧基甲基)甲烷等具有2个以上环氧乙烷基的化合物;WO2011/132751号公报的[0170]~[0175]段中记载的具有2个以上的2个以上氧杂环丁基的化合物;CORONATE APステーブルM、CORONATE 2503、2515、2507、2513、2555、Millionate MS-50(以上为东曹株式会社制)、TAKENATE B-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上为三井化学株式会社制)等具有封端异氰酸酯基的化合物;2,2’-双(2-噁唑啉)、2,2’-双(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-双(5-甲基-2-噁唑啉)、1,2,4-三-(2-噁唑啉基-2)-苯、EPOCROS(日本触媒株式会社制)这样的具有噁唑啉基的化合物;WO2011/155577号公报的[0025]~[0030]、[0032]段中记载的具有环碳酸酯基的化合物;n,n,n’,n’-四(2-羟基乙基)己二酰二胺、2,2-双(4-羟基-3,5-二羟基甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲氧基甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二羟基甲基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷等具有羟基、烷氧基的化合物;甘油单(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯(1,2-,1,3-体混合物)、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油1,3-二甘油醇酸二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、五乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、六乙二醇单(甲基)丙烯酸酯所示的化合物。
上述交联性化合物的含量相对于液晶取向剂中包含的聚合物成分100质量份优选为0.1~30质量份、更优选为0.1~20质量份。
作为用于调整上述介电常数、电阻的化合物,可举出3-吡啶甲基胺等具有含氮原子芳香族杂环的单胺。具有含氮原子芳香族杂环的单胺的含量相对于液晶取向剂中包含的聚合物成分100质量份优选为0.1~30质量份、更优选为0.1~20质量份。
作为上述官能性硅烷化合物的优选的具体例,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、3-氨基丙基二乙氧基甲基硅烷、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、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等。官能性硅烷化合物的含量相对于液晶取向剂中包含的聚合物成分100质量份优选为0.1~30质量份、更优选为0.1~20质量份。
液晶取向剂中的固体成分浓度(液晶取向剂的溶剂以外的成分的合计质量在液晶取向剂的总质量中所占的比例)考虑粘性、挥发性等来适宜选择,优选为1~10质量%。
特别优选的固体成分浓度的范围根据将液晶取向剂涂布于基板时使用的方法而异。例如使用旋转涂布法的情况下,固体成分浓度特别优选为1.5~4.5质量%。利用印刷法的情况下,特别优选将固体成分浓度设为3~9质量%,由此使溶液粘度为12~50mPa·s。利用喷墨法的情况下,特别优选将固体成分浓度设为1~5质量%,由此使溶液粘度为3~15mPa·s。制备聚合物组合物时的温度优选为10~50℃、更优选为20~30℃。
(液晶取向膜及液晶表示元件)
本发明的液晶表示元件具备使用上述液晶取向剂形成的液晶取向膜。液晶表示元件的工作模式没有特别限定,例如,可以应用于TN型、STN型、垂直取向型(包括VA-MVA型、VA-PVA型等。)、面内转换型(IPS型、FFS型)、光学补偿弯曲型(OCB型)等各种工作模式。
本发明的液晶表示元件例如可以通过包括以下工序(1)~(4)的方法、包括工序(1)~(2)及(4)的方法、包括工序(1)~(3)、(4-2)及(4-4)的方法、或包括工序(1)~(3)、(4-3)及(4-4)的方法来制造。
<工序(1):将液晶取向剂涂布于基板上的工序>
工序(1)为将液晶取向剂涂布于基板上的工序。工序(1)的具体例如下。
在设置有经图案化的透明导电膜的基板的一面,通过例如辊涂法、旋转涂布法、印刷法、喷墨法等适宜的涂布方法涂布液晶取向剂。作为此处基板的材质,只要为透明性高的基板,就没有特别限定,也可以与玻璃、氮化硅一起使用丙烯酸类、聚碳酸酯等塑料等。另外,在反射型的液晶表示元件中,如果仅为单侧的基板,则也可以使用硅晶圆等不透明的物体,此时的电极也也可以使用铝等反射光的材料。另外,制造IPS型或FFS型的液晶表示元件的情况下,可以使用设置有包含图案化为梳齿型的透明导电膜或金属膜的电极的基板、和未设置电极的对置基板。
作为将液晶取向剂涂布于基板进行成膜的方法,可举出丝网印刷、胶版印刷、柔性印刷、喷墨法、或喷雾法等。其中,可以适当地使用基于喷墨法的涂布、成膜法。
<工序(2):对涂布的液晶取向剂进行烧成的工序>
工序(2)为对涂布于基板上的液晶取向剂进行烧成,形成膜的工序。工序(2)的具体例如下。
工序(1)中将液晶取向剂涂布于基板上后,利用热板、热循环型烘箱或IR(红外线)型烘箱等加热手段,可以使溶剂蒸发、或进行聚酰胺酸的热酰亚胺化。涂布液晶取向剂后的干燥、烧成工序可以选择任意的温度和时间,也可以进行多次。作为对液晶取向剂进行烧成的温度,例如可以在40~180℃下进行。从缩短工艺的观点出发,可以在40~150℃下进行。作为烧成时间,没有特别限定,可举出1~10分钟或1~5分钟。进行聚酰胺酸的热酰亚胺化的情况下,在上述工序之后,例如可以追加在150~300℃、或150~250℃下进行烧成的工序。作为烧成时间,没有特别限定,可举出5~40分钟或5~30分钟的烧成时间。
烧成后的膜状物的膜厚若过薄,则有时液晶表示元件的可靠性降低,因此优选5~300nm、更优选10~200nm。
<工序(3):对工序(2)中得到的膜进行取向处理的工序>
工序(3)为根据情况对工序(2)中得到的膜进行取向处理的工序。即,在IPS方式或FFS方式等水平取向型的液晶表示元件中,对该涂膜进行赋予取向能力的处理。另一方面,在VA方式或PSA模式等垂直取向型的液晶表示元件中,可以将形成的涂膜直接用作液晶取向膜,可以对该涂膜实施赋予取向能力的处理。作为液晶取向膜的取向处理方法,可举出摩擦处理法、光取向处理法。作为光取向处理法,可举出以下方法:对上述膜状物的表面照射在一定方向上偏光的辐射线,根据情况,优选在150~250℃的温度下进行加热处理,赋予液晶取向性(也称为液晶取向能力)。作为辐射线,可以使用具有100~800nm的波长的紫外线或可见光线。其中,优选为具有100~400nm、更优选为具有200~400nm的波长的紫外线。
上述辐射线的照射量优选1~10,000mJ/cm2,其中,更优选100~5,000mJ/cm2。另外,照射辐射线的情况下,为了改善液晶取向性,可以一边将具有上述膜状物的基板在50~250℃下加热一边照射。这样制作的上述液晶取向膜可以使液晶分子在一定的方向稳定地取向。
进而,也可以对通过上述方法照射了经偏光的辐射线的液晶取向膜使用水、溶剂进行接触处理、或对照射了辐射线的液晶取向膜进行加热处理。
作为上述接触处理中使用的溶剂,只要为将通过辐射线的照射由膜状物生成的分解物溶解的溶剂,就没有特别限定。作为具体例,可举出水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲乙酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纤剂、乳酸乙酯、乳酸甲酯、二丙酮醇、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸环己酯等。溶剂可以为1种,也可以组合2种以上。
对上述照射了辐射线的涂膜的加热处理的温度更优选50~300℃、进一步优选120~250℃。作为加热处理的时间,分别优选设为1~30分钟。
<工序(4):制作液晶单元的工序>
准备2张如上所述地形成有液晶取向膜的基板,在对置配置的2张基板间配置液晶组合物。具体可举出以下2种方法。
第一方法中,首先,以各个液晶取向膜对置的方式隔开间隙(单元间隙(cellgap))地将2张基板对置配置。接着,使用密封剂使2张基板的周边部贴合,在由基板表面及密封剂划分的单元间隙内注入填充液晶组合物并与膜面接触后,将注入孔密封。
另外,第二方法为被称为ODF(液晶滴下式注入,One Drop Fill)方式的方法。在形成有液晶取向膜的2张基板中的一个基板上的规定的部位涂布例如紫外光固化性的密封剂,进而在液晶取向膜面上的规定的多个部位滴加液晶组合物。其后,以液晶取向膜对置的方式贴合另一基板,使液晶组合物在基板的整面铺展地接触膜面。接着,对基板的整面照射紫外光而使密封剂固化。理想的是,利用任意方法的情况下均进一步加热至使用的液晶组合物获得各向同性相的温度后,冷却至室温,由此去除液晶填充时的流动取向。
需要说明的是,对涂膜进行摩擦处理的情况下,2张基板以各涂膜的摩擦方向彼此成为规定的角度、例如正交或反向平行的方式对置配置。
作为密封剂,例如可以使用含有固化剂及作为间隔物的氧化铝球的环氧树脂等。作为液晶组合物,没有特别限制,为包含至少一种液晶化合物(液晶分子)的组合物,可以举出呈向列相的液晶组合物(以下也称为向列液晶。)、呈近晶相的液晶、或呈胆甾相的液晶组合物,其中,优选向列液晶。另外,可以使用介电常数各向异性为正或负的各种液晶组合物。需要说明的是,以下,将介电常数各向异性为正的液晶组合物也称为正型液晶,将介电常数各向异性为负的液晶组合物也称为负型液晶。
上述液晶组合物可以包含具有氟原子、羟基、氨基、含氟原子的基团(例如,三氟甲基)、氰基、烷基、烷氧基、烯基、异硫氰酸酯基、杂环、环烷烃、环烯烃、类固醇骨架、苯环、或萘环的液晶化合物,也可以包含分子内具有2个以上表现液晶性的刚性的部位(介晶(mesogen)骨架)的化合物(例如,刚性的两个联苯结构、或三联苯结构利用烷基连接而成的双介晶(bimesogen)化合物)。
另外,从提高液晶取向性的观点出发,上述液晶组合物还可以含有添加物。这样的添加物可举出具有聚合性基团的化合物等光聚合性单体;光学活性的化合物(例:Merck公司制的S-811等);抗氧化剂;紫外线吸收剂;色素;消泡剂;聚合引发剂;或阻聚剂等。
作为正型液晶,可举出Merck公司制的ZLI-2293、ZLI-4792、MLC-2003、MLC-2041、MLC-3019、或MLC-7081等。
作为负型液晶,例如可举出Merck公司制的MLC-6608、MLC-6609、MLC-6610、MLC-7026、或MLC-7026-100等。
另外,作为含有具有聚合性基团的化合物的液晶,可举出Merck公司制的MLC-3023。
本发明的液晶取向剂也优选用于经过下述工序而制造的在具备电极的一对基板之间具有液晶层的液晶表示元件(PSA型液晶表示元件):在一对基板之间配置包含利用活性能量射线及热中的至少一者进行聚合的聚合性化合物的液晶组合物,对电极间施加电压,并且利用活性能量线的照射及加热中的至少一者使聚合性化合物聚合。
另外,本发明的液晶取向剂也优选用于经过下述工序而制造的在具备电极的一对基板之间具有液晶层的液晶表示元件(SC-PVA模式型的液晶表示元件):在上述一对基板之间配置包含利用活性能量射线及热中的至少一者进行聚合的聚合性基团的液晶取向膜,对电极间施加电压。
<工序(4-2):PSA型液晶表示元件的情况下>
除了注入或滴加含有聚合性化合物的液晶组合物这点以外,与上述(4)同样地实施。作为聚合性化合物,例如可以举出分子内具有1个以上的丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基等聚合性不饱和基团的聚合性化合物。
<工序(4-3):SC-PVA模式型的液晶表示元件的情况下>
可以采用与上述(4)同样操作后,经过后述的照射紫外线的工序来制造液晶表示元件的方法。利用该方法,与制造上述PSA型液晶表示元件的情况同样地,能够得到在少的光照射量下应答速度优异的液晶表示元件。具有聚合性基团的化合物可以为分子内具有1个以上上述聚合性不饱和基团的化合物,其含量相对于全部的聚合物成分100质量份优选为0.1~30质量份,更优选为1~20质量份。另外,液晶取向剂中使用的聚合物可以具有上述聚合性基团,作为这样的聚合物,例如可举出反应中使用包含在末端具有上述光聚合性基团的二胺的二胺成分而得到的聚合物。
<工序(4-4):照射紫外线的工序>
在对上述(4-2)或(4-3)中得到的一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下对液晶单元进行光照射。此处施加的电压例如可以设为5~50V的直流或交流。另外,作为照射的光,例如可以使用包含150~800nm的波长的光的紫外线及可见光线,优选包含300~400nm的波长的光的紫外线。作为照射光的光源,例如可以使用低压汞灯、高压汞灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、准分子激光等。光的照射量优选为1,000~200,000J/m2,更优选为1,000~100,000J/m2
然后,根据需要在液晶单元的外侧表面贴合偏光板,由此能够得到液晶表示元件。作为贴合于液晶单元的外表面的偏光板,可以举出用乙酸纤维素保护膜夹持边使聚乙烯醇拉伸取向边吸收碘而成的被称为“H膜”的偏光薄膜而得到的偏光板或由H膜其本身形成的偏光板。
作为IPS模式中使用的梳齿电极基板的IPS基板具有:基材、形成于基材上且配置成梳齿状的多个线状电极、和以覆盖线状电极的方式形成于基材上的液晶取向膜。
需要说明的是,作为FFS模式中使用的梳齿电极基板的FFS基板具有:基材、形成于基材上的面电极、形成于面电极上的绝缘膜、形成于绝缘膜上且配置成梳齿状的多个线状电极、和以覆盖线状电极的方式形成于绝缘膜上的液晶取向膜。
图1为示出本发明的横向电场液晶表示元件的一例的概略部分截面图,为IPS模式液晶表示元件的例子。
图1所例示的横向电场液晶表示元件1中,在具备液晶取向膜2c的梳齿电极基板2和具备液晶取向膜4a的对置基板4之间,夹持有液晶3。梳齿电极基板2具有:基材2a、形成于基材2a上且配置成梳齿状的多个线状电极2b、和以覆盖线状电极2b的方式形成于基材2a上的液晶取向膜2c。对置基板4具有:基材4b、和形成于基材4b上的液晶取向膜4a。液晶取向膜2c例如为本发明的液晶取向膜。液晶取向膜4c也同样为本发明的液晶取向膜。
该横向电场液晶表示元件1中,对线状电极2b施加电压时,如电力线L所示在线状电极2b间产生电场。
图2为示出本发明的横向电场液晶表示元件的其他例的概略部分截面图,为FFS模式液晶表示元件的例子。
图2所例示的横向电场液晶表示元件1中,在具备液晶取向膜2h的梳齿电极基板2与具备液晶取向膜4a的对置基板4之间夹持有液晶3。梳齿电极基板2具有:基材2d、形成于基材2d上的面电极2e、形成于面电极2e上的绝缘膜2f、形成于绝缘膜2f上且配置成梳齿状的多个线状电极2g、和以覆盖线状电极2g的方式形成于绝缘膜2f上的液晶取向膜2h。对置基板4具有:基材4b、和形成于基材4b上的液晶取向膜4a。液晶取向膜2h例如为本发明的液晶取向膜。液晶取向膜4a也同样为本发明的液晶取向膜。
该横向电场液晶表示元件1中,对面电极2e及线状电极2g施加电压时,如电力线L所示在面电极2e及线状电极2g间产生电场。
实施例
以下举出实施例,更详细地对本发明进行说明,但本发明不限定于这些来解释。使用的化合物的缩写及各物性的测定方法如下。
(有机溶剂)
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮、GBL:γ-丁内酯、
BCS:丁基溶纤剂、BCA:丁基溶纤剂乙酸酯
THF:四氢呋喃、DMF:N,N-二甲基甲酰胺
(酸二酐)
(二胺)
(添加剂)
<粘度的测定>
使用E型粘度计TVE-22H(东机产业株式会社制),以样品量1.1mL、使用锥形转子TE-1(1°34’、R24)在温度25℃下进行测定。
<分子量的测定>
利用下述的常温GPC(凝胶渗透色谱)装置进行测定,以聚乙二醇、聚环氧乙烷换算值的形式算出Mn及Mw。
GPC装置:GPC-101(昭和电工株式会社制)、柱:GPC KD-803、GPC KD-805(昭和电工株式会社制)的串联、柱温度: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、磷酸·无水晶体(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及30,000)(东曹株式会社制)及聚乙二醇(分子量;约12,000、4,000及1,000)(Polymer Laboratories Ltd.制)。
[单体的合成]
DA-1~DA-3为文献等未公开的新型化合物,下述单体合成例1~3中的产物通过1H-NMR分析进行鉴定。分析条件如下。
装置:BRUKER ADVANCE III-500MHz
测定溶剂:氘化二甲基亚砜(DMSO-d6)
基准物質:四甲基硅烷(TMS)(δ0.0ppmfor1H)
<单体合成例1:DA-1的合成>
对2-(4-硝基苯氧基)乙醇(30.0g,0.164mol),投入THF(120g)及吡啶(14.0g,0.177mol),一边在冰浴(0℃)中冷却一边进行搅拌。向得到的溶液中滴加溶解于THF(60g)的己二酸二酰氯(17.0g,0.0929mol),滴加结束后,在室温(25℃)下进行20分钟搅拌,其后在45℃下进行18小时搅拌。反应结束后,冷却至室温(25℃),加入水(540g)使结晶析出。使通过过滤得到的结晶干燥,得到粗结晶(39g)。在粗结晶中加入THF(300g)并在70℃下进行加热搅拌,一边在冰浴(0℃)中冷却一边加入甲醇(400g)而重结晶。对其进行过滤,使得到的结晶干燥,得到DA-1-1(收量:34.0g,0.0713mol,收率88%)。
1H-NMR(500MHz)in DMSO-d6:δ(ppm)=8.19(d,J=9.5Hz,4H),7.16(d,J=9.5Hz,4H),4.37(q,4H),4.34(q,4H),2.33(t,4H),1.54-1.51(m,4H).
对上述中得到的DA-1-1(29.0g,0.0609mol),加入DMF(290g)并进行氮置换后,加入碳负载钯(5%Pd碳粉末(含水品)K型、N.E.CHEMCAT CORPORATION制)(2.32g),再次进行氮置换,安装氢泰德拉采样袋,在50℃下进行18小时加热搅拌。反应结束后,通过膜滤器而去除碳负载钯后,向滤液中加入水(1000g)进行搅拌,使结晶析出。对其进行过滤,得到粗结晶(24g)。在粗结晶中加入THF(92g),在50℃下进行加热搅拌而进行浆料清洗,接着在冰浴(0℃)中冷却后,进行过滤,使得到的结晶干燥,得到结晶(22g)。在得到的结晶中加入DMF(66g),在50℃下进行加热搅拌,接着在冰浴(0℃)中冷却后,加入乙腈(88g)进行重结晶。对其进行过滤,使得到的结晶干燥,得到DA-1(收量:17.0g,0.0408mol,收率67%)。
1H-NMR(500MHz)in DMSO-d6:δ(ppm)=6.65(d,J=9.0Hz,4H),6.49(d,J=9.0Hz,4H),4.60(s,4H),4.26(t,4H),4.01(t,4H),2.33(t,4H),1.56-1.53(m,4H).
<单体合成例2:DA-2的合成>
对4’-羟基-4-硝基联苯(30.0g,0.139mol)投入DMF(210g)及碳酸钾(48.0g,0.347mol),在80℃下进行30分钟加热搅拌。向得到的溶液中滴加溶解于DMF(30g)的2-溴乙醇(26g,0.208mol),在80℃下进行18小时加热搅拌。反应结束后,冷却至室温(25℃),加入水(480g),使结晶析出。进行过滤,将得到的结晶干燥。向过滤物中加入甲醇,在50℃下进行加热搅拌而进行浆料清洗,冷却至室温(25℃)后进行过滤。将滤液浓缩后,通过同样的操作直到3次结晶为止,取出,使得到的结晶干燥,得到DA-2-1(收量:31.0g,0.120mol,收率86%)。
1H-NMR(500MHz)in DMSO-d6:δ(ppm)=8.27(d,J=8.5Hz,2H),7.92(d,J=9.0Hz,2H),7.76(d,J=8.5Hz,2H),7.09(d,J=9.0Hz,2H),4.89(t,1H),4.09-4.06(m,2H),3.76-3.73(m,2H).
对上述中得到的DA-2-1(26.0g,0.100mol)投入THF(230g)及吡啶(8.20g,0.104mol),一边在冰浴(0℃)中冷却一边进行搅拌。向该溶液中滴加溶解于THF(26g)的己二酸二酰氯(9.9g,0.0541mol),滴加结束后,室温(25℃)下进行5小时搅拌,其后在45℃下进行1小时搅拌。反应结束后,冷却至室温(25℃),加入水(765g),使结晶析出。对其进行过滤,将得到的结晶干燥,得到粗结晶(29g)。在粗结晶中加入THF(290g),在60℃下进行加热搅拌后,一边在冰浴(0℃)中冷却一边加入甲醇(290g),进行重结晶。对其进行过滤,使得到的结晶干燥,得到DA-2-2(收量:24.0g,0.0382mol,收率76%)。
1H-NMR(500MHz)in DMSO-d6:δ(ppm)=8.25(d,J=9.0Hz,4H),7.90(d,J=8.5Hz,4H),7.74(d,J=8.5Hz,4H),7.09(d,J=8.5Hz,4H),4.37(t,4H),4.25(t,4H),2.34(t,4H),1.57-1.54(m,4H).
对上述中得到的DA-2-2(25.0g,0.0398mol)加入DMF(490g)并进行氮置换后,加入碳负载钯(5%Pd碳粉末(含水品)K型、N.E.CHEMCAT CORPORATION制)(2.00g),再次进行氮置换,安装氢泰德拉采样袋,在室温(25℃)下进行48小时搅拌。反应结束后,通过膜滤器去除碳负载钯后,对滤液进行浓缩,将滤液浓缩至结晶开始析出为止(DMF的剩余量:140g左右)。将其在55℃下加热搅拌使其全部溶解,冷却至室温(25℃),加入乙腈(80g),使结晶析出。对其进行过滤,使得到的结晶干燥,得到DA-2(收量:20.0g,0.0352mol,收率88%)。
1H-NMR(500MHz)in DMSO-d6:δ(ppm)=7.43(d,J=9.0Hz,4H),7.27(d,J=8.5Hz,4H),6.93(d,J=8.5Hz,4H),6.61(d,J=8.5Hz,4H),5.10(s,4H),4.33(t,4H),4.17(t,4H),2.33(t,4H),1.56-1.54(m,4H).
<单体合成例3:DA-3的合成>
对2-(4-硝基苯氧基)乙醇(35.7g,0.195mol)投入THF(180g)及吡啶(18.4g,0.232mol),一边在冰浴(0℃)中冷却一边进行搅拌。向得到的溶液中滴加溶解于THF(60g)的辛二酸二酰氯(19.6g,0.0929mol),滴加结束后,在室温(25℃)下进行20分钟搅拌,其后在45℃下进行18小时搅拌。反应结束后,冷却至室温(25℃),加入水(400g),使结晶析出。使通过过滤得到的结晶干燥,得到粗结晶(35g)。在粗结晶中加入THF(180g),在70℃下进行加热搅拌,一边在冰浴(0℃)中冷却一边加入甲醇(400g)而重结晶。对其进行过滤,使得到的结晶干燥,得到DA-3-1(收量:30.9g,0.0613mol,收率66%)。
1H-NMR(500MHz)in DMSO-d6:δ(ppm)=8.19(d,J=9.5Hz,4H),7.17(d,J=9.5Hz,4H),4.38-4.34(m,8H),2.28(t,4H),1.48-1.45(m,4H),1.25-1.23(m,4H).
对上述中得到的DA-3-1(30.9g,0.0613mol)加入THF(770g)并进行氮置换后,加入碳负载钯(5%Pd碳粉末(含水品)K型、N.E.CHEMCAT CORPORATION制)(3.1g),再次进行氮置换,安装氢泰德拉采样袋,在45℃下进行24小时加热搅拌。反应结束后,通过膜滤器而去除碳负载钯后,将滤液浓缩后,一边搅拌一边加入异丙醇(240g),使结晶析出。对其进行过滤,使得到的结晶干燥,得到DA-3(收量:24.9g,0.0560mol,收率91%)。
1H-NMR(500MHz)in DMSO-d6:δ(ppm)=6.66(d,J=9.0Hz,4H),6.50(d,J=9.0Hz,4H),4.61(s,4H),4.26(t,4H),4.01(t,4H),2.31-2.28(m,4H),1.51-1.47(m,4H)、1.28-1.24(m、4H).
[聚合物的合成]
<合成例1>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(2.29g、5.50mmol)及NMP(16.8g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-1(1.15g、5.27mmol)及NMP(8.10g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-1)的溶液(粘度:239mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,094、Mw为33,198。
<合成例2>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(2.54g、6.10mmol)及NMP(18.6g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(1.14g、5.81mmol)及NMP(8.00g),在室温下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-2)的溶液(粘度:241mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为12,332、Mw为46,258。
<合成例3>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(3.12g、7.50mmol)及NMP(22.9g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.60g、7.14mmol)及NMP(10.8g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-3)的溶液(粘度:282mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,704、Mw为39,144。
<合成例4>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-3(2.58g、5.80mmol)及NMP(23.2g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.21g、5.40mmol)及NMP(4.4g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-4)的溶液(粘度:190mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,832、Mw为43,395。
<合成例5>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(2.27g、5.44mmol)、DA-6(0.390g、1.36mmol)及NMP(19.5g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.45g、6.46mmol)及NMP(10.1g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-5)的溶液(粘度:327mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,534、Mw为37,647。
<合成例6>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(1.46g、3.50mmol)、DA-6(1.00g、3.50mmol)及NMP(18.0g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.48g、6.58mmol)及NMP(10.8g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-6)的溶液(粘度:225mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,400、Mw为25,285。
<合成例7>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(0.73g、1.75mmol)、DA-6(1.50g、5.24mmol)及NMP(20.1g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.47g、6.56mmol)及NMP(6.9g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-7)的溶液(粘度:236mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,634、Mw为31,097。
<合成例8>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-3(0.80g、1.80mmol)、DA-6(1.55g、5.41mmol)及NMP(21.1g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.52g、6.78mmol)及NMP(7.0g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-8)的溶液(粘度:209mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为9,900、Mw为28,856。
<合成例9>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(1.67g、4.01mmol)、DA-4(0.98g、4.01mmol)及NMP(23.8g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-1(1.63g、7.47mmol)及NMP(7.6g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-9)的溶液(粘度:300mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为9,351、Mw为31,020。
<合成例10>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-2(2.50g、4.40mmol)及NMP(19.6g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-1(0.873g、4.00mmol)及NMP(5.10g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-10)的溶液(粘度:231mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为9,716、Mw为25,390。
<合成例11>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-2(2.79g、4.90mmol)及NMP(20.4g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(0.88g、4.49mmol)及NMP(6.35g),在室温下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-11)的溶液(粘度:230mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为11,774、Mw为32,286。
<合成例12>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-6(3.72g、13.0mmol)及NMP(31.3g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(2.37g、12.1mmol)及NMP(13.4g),在室温下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-12)的溶液(粘度:229mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,585、Mw为27,581。
<合成例13>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-7(2.46g、6.40mmol)及NMP(18.0g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(1.23g、6.26mmol)及NMP(8.40g),在室温下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-13)的溶液(粘度:292mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为16,511、Mw为60,289。
<合成例14>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-5(2.07g、8.01mmol)及NMP(18.6g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-1(1.65g、7.56mmol)及NMP(14.8g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度10质量%的聚酰胺酸(A-14)的溶液(粘度:115mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为12,045、Mw为27,326。
<合成例15>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-6(3.72g、13.0mmol)及NMP(37.3g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-1(2.64g、12.1mmol)及NMP(9.30g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-15)的溶液(粘度:278mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,832、Mw为43,395。
<合成例16>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-7(3.08g、8.00mmol)及NMP(22.6g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-1(1.61g、7.36mmol)及NMP(11.8g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-16)的溶液(粘度:256mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,700、Mw为37,763。
<合成例17>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-6(2.29g、8.00mmol)及NMP(16.8g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.69g、7.52mmol)及NMP(12.4g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-17)的溶液(粘度:240mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为11,482、Mw为38,490。
<合成例18>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-7(2.69g、7.00mmol)及NMP(19.7g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-3(1.54g、6.86mmol)及NMP(10.1g),在40℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度12质量%的聚酰胺酸(A-18)的溶液(粘度:283mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为13,087、Mw为45,255。
<合成例19>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-8(1.28g、6.42mmol)、DA-10(0.32g、1.61mmol)及NMP(14.3g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(1.49g、7.60mmol)及NMP(13.3g),在室温下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度10质量%的聚酰胺酸(A-19)的溶液(粘度:125mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为11,120、Mw为41,992。
<合成例20>
在带搅拌装置及带氮气导入管的100mL四口烧瓶中加入DA-8(2.99g、15.0mmol)、DA-9(2.11g、5.01mmol)、DA-10(0.99g、4.99mmol)及NMP(44.6g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(4.51g、23.0mmol)及NMP(15.4g),在室温下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度15质量%的聚酰胺酸(A-20)的溶液(粘度:592mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为12,080、Mw为32,115。
<合成例21>
在带搅拌装置及带氮气导入管的100mL四口烧瓶中加入DA-8(5.42g、27.2mmol)、DA-10(1.35g、6.80mmol)及NMP(64.5g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(1.53g、7.82mmol)及NMP(10.2g),在室温下进行0.5小时搅拌。其后,一边在水冷下搅拌该溶液一边加入CA-4(6.38g、25.5mmol)及NMP(8.50g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度15质量%的聚酰胺酸(A-21)的溶液(粘度:1,250mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为15,100、Mw为54,900。
<合成例22>
在带搅拌装置及带氮气导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-4(0.98g、4.00mmol)、DA-8(0.78g、4.00mmol)及NMP(10.1g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-4(1.50g、6.00mmol)及NMP(8.50g),在50℃下进行2小时搅拌。其后,一边在水冷下搅拌该溶液一边加入CA-5(0.49g、1.68mmol)及NMP(2.80g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度15质量%的聚酰胺酸(A-22)的溶液(粘度:315mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为9,491、Mw为26,134。
<合成例23>
在带搅拌装置及带氮气导入管的100mL四口烧瓶中加入DA-4(2.81g、11.5mmol)、DA-8(2.29g、11.5mmol)及NMP(45.9g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-4(2.88g、11.5mmol)及NMP(15.4g),在50℃下进行2小时搅拌。其后,一边在水冷下搅拌该溶液一边加入CA-5(2.86g、9.72mmol)及NMP(2.8g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度15质量%的聚酰胺酸(A-23)的溶液(粘度:298mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为8,290、Mw为22,181。
<合成例24>
在带搅拌装置及带氮气导入管的100mL四口烧瓶中加入DA-4(2.81g、11.5mmol)、DA-8(2.29g、11.5mmol)及NMP(45.9g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-6(2.58g、11.5mmol)及NMP(10.4g),室温下进行2小时搅拌。其后,一边在水冷下搅拌该溶液一边加入CA-5(2.87g、9.72mmol)及NMP(3.3g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度15质量%的聚酰胺酸(A-24)的溶液(粘度:300mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为9,018、Mw为27,228。
<合成例25>
在带搅拌装置及带氮气导入管的100mL四口烧瓶中加入DA-8(4.14g、20.8mmol)、DA-10(1.03g、5.19mmol)及NMP(46.6g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(2.20g、11.4mmol)及NMP(7.50g),在室温下进行0.5小时搅拌。其后,一边在水冷下搅拌该溶液一边加入CA-4(3.25g、13.0mmol)及NMP(6.20g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度15质量%的聚酰胺酸(A-25)的溶液(粘度:535mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10,218、Mw为29,128。
<合成例26>
在带搅拌装置及带氮气导入管的100mL四口烧瓶中加入DA-8(5.42g、27.2mmol)、DA-10(1.35g、6.80mmol)及NMP(64.5g),一边输送氮气一边在室温下进行搅拌而使其溶解。一边在水冷下搅拌得到的二胺溶液一边加入CA-2(1.48g、7.55mmol)及NMP(10.2g),在室温下进行0.5小时搅拌。其后,一边在水冷下搅拌该溶液一边加入CA-4(6.38g、25.5mmol)及NMP(8.50g),在50℃下进行18小时搅拌,由此得到固体成分浓度15质量%的聚酰胺酸(A-26)的溶液(粘度:530mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为9,982、Mw为28,927。
将上述合成例1~26中使用的四羧酸成分及二胺成分的种类及量示于表1。
[表1]
[液晶取向剂的制备]
<实施例1>
在合成例2中得到的聚酰胺酸(A-2)的溶液(3.90g)中加入NMP(0.17g)、GBL(5.53g)、BCS(1.80g)、及BCA(0.60g),在室温下进行2小时搅拌,由此得到聚合物固体成分与各溶剂的质量比(聚合物固体成分:NMP:GBL:BCS:BCA)为4:30:46:15:5的液晶取向剂(AL-1)。
<实施例2~6、及比较例1~6>
将使用的聚酰胺酸溶液变更为如表2所示,除此以外,与上述实施例1同样地实施,由此得到作为实施例2~6的液晶取向剂AL-2~AL-6及作为比较例1~6的液晶取向剂AL-C1~AL-C6。
<实施例7>
在合成例3中得到的聚酰胺酸(A-3)的溶液(0.90g)中加入合成例21中得到的聚酰胺酸(A-21)的溶液(2.88g)、NMP(4.68g)、BCS(3.00g)、及AD-1(1质量%NMP溶液、0.54g),在室温下进行2小时搅拌,由此得到聚合物的质量比((A-3):(A-15))为20:80、聚合物固体成分与各溶剂的质量比(聚合物固体成分:NMP:BCS)为4.5:70.5:25、AD-1相对于聚合物100质量份的配混比例为1质量份的液晶取向剂(AL-7)。
<实施例8~18、及比较例7~10>
将使用的聚酰胺酸溶液、溶剂、及添加剂的种类、量变更为如表2所示,除此以外,与上述实施例7同样地操作,由此得到作为实施例8~18的液晶取向剂AL-8~AL-18及作为比较例7~10的液晶取向剂AL-C7~AL-C10。
[表2]
表2中,括号内的数值表示相对于聚合物成分的合计100质量份的、各聚合物及添加剂的比例(质量份)。
[液晶单元的制作]
<负性液晶用FFS驱动液晶单元的制作>
制作具备FFS模式液晶表示元件的构成的负性液晶用液晶单元。
首先,准备带电极的基板。基板使用30mm×35mm的大小、厚度为0.7mm的玻璃基板。在基板上形成构成对电极的、具备实心状的图案的ITO电极作为第1层,通过CVD(化学蒸镀)法在第1层的对电极上形成SiN(氮化硅)膜作为第2层。第2层的SiN膜使用作为层间绝缘膜发挥功能的膜厚为300nm者。在第2层的SiN膜上配置将ITO膜图案化而形成的梳齿状的像素电极作为第3层,形成第1像素及第2像素这2种像素。各像素的尺寸为纵10mm、横约5mm。此时,第1层的对电极与第3层的像素电极通过第2层的SiN膜的作用进行电绝缘。
第3层的像素电极具有中央部分以内角160°弯曲而成的宽度3μm的电极要素隔开6μm的间隔而平行地排列多个而成的梳齿形状,1个像素以将多个电极要素的弯曲部连接的线为边界而具有第1区域和第2区域。
将各像素的第1区域与第2区域进行比较时,构成它们的像素电极的电极要素的形成方向不同。即,将连接多个像素电极要素的弯曲部的线作为基准时,在像素的第1区域中像素电极的电极要素以顺时针成80°的角度的方式形成,在像素的第2区域中像素电极的电极要素以逆时针成80°的角度的方式形成。即,在各像素的第1区域和第2区域中,以通过像素电极与对电极间的电压施加而引发的液晶在基板面内的旋转动作(面内·转换)的方向彼此为反方向的方式构成。
接着,将上述中得到的液晶取向剂用孔径1.0μm的过滤器过滤后,通过旋转涂布法涂布于所准备的上述带电极的基板的表面。在80℃的热板上进行2分钟干燥后,用230℃的红外线加热炉进行20分钟烧成,得到膜厚60nm的聚酰亚胺膜。用人造纤维布(Hyperflex公司制HY-5318)对该聚酰亚胺膜进行摩擦取向处理(辊直径:120mm、辊转速:1000rpm、移动速度:20mm/sec、压入长度:0.4mm、摩擦方向:相对于第3层的像素电极的连接上述多个像素电极要素的弯曲部的线为180°的方向)后,在纯水中进行1分钟超声波照射而进行清洗,通过吹气去除水滴。其后,在80℃下进行10分钟干燥,得到带液晶取向膜的基板。作为对置基板,对背面形成有ITO电极的具有高度4μm的柱状间隔物的玻璃基板,也与上述同样地进行处理,得到实施了取向处理的带有液晶取向膜的基板。将所述2张带液晶取向膜的基板设为1组,在一个基板上以留有液晶注入口的方式印刷密封剂(三井化学株式会社制XN-1500T),以液晶取向膜面相对、摩擦方向为反向平行的方式粘贴另1张基板。其后,在150℃下进行60分钟的加热处理,使密封剂固化,制作单元间隙为4μm的空单元。通过减压注入法向该空单元注入负型液晶MLC-7026-100(Merck公司制),将注入口密封,得到负性液晶用FFS方式的液晶单元。其后,将得到的液晶单元在120℃下进行1小时加热,在23℃下放置一晩后用于评价。
<正性液晶用FFS驱动液晶单元的制作>
制作具备FFS模式液晶表示元件的构成的正性液晶用液晶单元。
带电极的基板使用与上述负性液晶用FFS驱动液晶单元同样的带电极的基板。
将带电极的基板的摩擦方向变更为相对于第3层的像素电极的连接上述多个像素电极要素的弯曲部的线为90°的方向、将通过减压注入法注入的液晶变更为正型液晶MLC-3019(Merck公司制),除此以外,与负性液晶用FFS驱动液晶单元的制作方法同样地操作,由此得到正性液晶用FFS方式的液晶单元。其后,将得到的液晶单元在120℃下进行1小时加热,在23℃下放置一晩后用于评价。
<预倾角及电压保持率评价用的负性液晶用液晶单元的制作>
首先准备带电极的基板。基板为30mm×40mm的大小、厚度为0.7mm的玻璃基板。在基板上形成膜厚35nm的ITO电极,电极使用间隔为纵40mm、横10mm的条纹图案状的电极。
接着,将上述中得到的液晶取向剂用孔径1.0μm的过滤器过滤后,通过旋转涂布法涂布于所准备的上述带电极的基板。在80℃的热板上进行2分钟干燥后,用230℃的红外线加热炉进行20分钟烧成,形成膜厚60nm的涂膜,得到带液晶取向膜的基板。用人造纤维布(Hyperflex公司制HY-5318)对该液晶取向膜进行摩擦取向处理(辊直径:120mm、辊转速:1000rpm、移动速度:20mm/sec、压入长度:0.4mm)后,在纯水中进行1分钟超声波照射而进行清洗,通过吹气去除水滴后,在80℃下进行10分钟干燥,得到带液晶取向膜的基板。准备2张该带液晶取向膜的基板,在其1张液晶取向膜面上散布粒径4μm的球状间隔物后,留有液晶注入口地在周围印刷密封剂(三井化学株式会社制XN-1500T),以摩擦方向为相反方向、并且膜面相对的方式粘贴另1张基板。其后,在150℃下进行60分钟的加热处理,使密封剂固化,制作空单元。通过减压注入法向该空单元注入负型液晶MLC-7026-100(Merck公司制),将注入口密封,得到液晶单元。其后,将得到的液晶单元在120℃下进行1小时加热,在23℃下放置一晩后用于各评价。
<预倾角及电压保持率评价用的正性液晶用液晶单元的制作>
带电极的基板使用与上述预倾角及电压保持率评价用的负性液晶用液晶单元同样的带电极的基板。将通过减压注入法注入的液晶变更为正型液晶MLC-3019(Merck公司制),除此以外,与预倾角及电压保持率评价用的负性液晶用液晶单元的制作方法同样地操作,由此得到正性液晶用的液晶单元。其后,将得到的液晶单元在120℃下进行1小时加热,在23℃下放置一晩后用于评价。
[液晶单元的特性评价]
如下来评价前述中制作的FFS驱动液晶单元、及预倾角及电压保持率评价用液晶单元的特性。
<背光灯耐性试验后的电压保持率的评价>
将上述电压保持率评价用液晶单元在表面温度为50℃的高亮度背光灯(光源:LED、亮度:30000cd/m2)的照射下放置96小时。接着,对液晶单元在60℃的温度下施加1V的电压60μsec,测定167msec后的电压,算出电压能够保持多少来作为电压保持率。电压保持率的值越高越良好。具体而言,使用负性液晶用液晶单元的情况下,电压保持率为54%以上时评价为“○”,小于54%时评价为“×”。使用正性液晶用液晶单元的情况下,电压保持率为85%以上时评价为“○”,小于85%时评价为“×”。需要说明的是,已知若作为液晶表示元件的电特性之一的电压保持率上升,则作为液晶表示元件的表示不良之一的线残影变得不易产生。
<基于长期交流驱动的残像评价>
使用上述中制作的FFS驱动液晶单元,在高亮度背光灯(光源:LED、亮度:30000cd/m2)的照射下、频率30Hz下施加±5.5V的交流电压96小时。其后,形成使FFS驱动液晶单元的像素电极与对电极之间短路的状态,直接在室温下放置一天。
放置后,在以偏光轴正交的方式配置的2张偏光板间设置FFS驱动液晶单元,在未施加电压的状态下预先点亮背光灯,调整FFS驱动液晶单元的配置角度以使透过光的亮度最小。然后,算出使液晶单元从第1像素的第2区域最暗的角度旋转到第1像素的第1区域最暗的角度时的旋转角度作为角度Δ。对于第2像素也同样地将第2区域和第1区域进行比较并算出同样的角度Δ。
该角度Δ为0.1°以下时,定义为残像特性优异、即“○”,大于0.1°时定义为“×”来进行评价。
<视角特性的评价>
使用Optometrics公司制AxoScan穆勒矩阵偏振测量仪(Mueller matrixpolarimeter),测定上述预倾角评价用液晶单元内的预倾角。预倾角的值越低,视角特性越良好。具体而言,预倾角为1.7°以下时评价为“○”,大于1.7°时评价为“×”。
将使用上述实施例1~15、及比较例1~9的各液晶取向剂的负性液晶用液晶单元的电压保持率、残像评价及视角特性的评价结果示于表3。
[表3]
如表3所示,对于使用由使用了包含特定二胺DA-1~DA-3的二胺成分的液晶取向剂得到的实施例1~15的液晶取向膜的液晶表示元件,电压保持率、残像特性及视角特性均良好。
将使用上述实施例16~18、及比较例9、10的各液晶取向剂的正性液晶用液晶单元的电压保持率、残像评价及视角特性的评价结果示于表4。
[表4]
如表4所示,对于使用由使用了包含特定二胺DA-1~DA-3的二胺成分的液晶取向剂得到的实施例16~18的液晶取向膜的液晶表示元件,电压保持率、残像特性及视角特性均良好。
产业上的可利用性
由本发明的液晶取向剂得到的液晶取向膜被广泛用于各种工作模式的液晶表示元件,例如,也可以用于相位差薄膜用的液晶取向膜、扫描天线、液晶阵列天线用的液晶取向膜或作为透射散射型的液晶调光元件用的液晶取向膜。
本发明的液晶表示元件可以有效地应用于具有各种功能的装置,例如,可以用于液晶电视、钟表、便携式游戏、文字处理机、笔记本型电脑、车载导航系统、便携式摄像机、PDA、数码照相机、手机、智能电话、各种监控器、信息显示器等。
附图标记说明
1:横向电场液晶表示元件、2:梳齿电极基板、2a、4b、2d:基材、2b、2g:线状电极、2c、2h、4a:液晶取向膜、2e:面电极、2f:绝缘膜、3:液晶、4:对置基板、L:电力线
需要说明的是,将2021年4月13日申请的日本专利申请2021-067838号的说明书、权利要求书、附图及摘要的全部内容引用至本说明书中,作为本发明的说明书的公开而并入。

Claims (15)

1.一种液晶取向剂,其特征在于,含有聚合物,所述聚合物具有选自由下述式(1)所示的重复单元(p1)及该重复单元(p1)的酰亚胺化结构单元组成的组中的至少1种重复单元,
式(1)中,X1表示4价有机基团,Y1为“-Ar1-O-W-O-Ar2-”所示的2价有机基团,
Ar1、Ar2各自独立地表示2价的苯环或联苯结构中的任意2价芳香族基团,该芳香族基团的任意的氢原子任选被1价基团取代,
W为*-(CH2)m-L-A-*所示的碳数4~20的2价有机基团,*表示连接键,*-(CH2)m-L-A-*中,L表示-O-C(=O)-或-C(=O)-O-,A表示-(CH2)n-,
m为1~6的整数,n为1~16的整数,n为2以上时,构成A的任意的-CH2-任选被-O-、-C(=O)-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C=C-、亚苯基、或亚环己基替换,
并且,W所具有的氢原子的一部分任选被卤素原子、甲基、三氟甲基、或羟基取代,
R及Z各自独立地表示氢原子或1价有机基团。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其中,所述聚合物为选自由使用包含下述式(DA)所示的二胺(0)的二胺成分得到的聚酰亚胺前体及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物(P),
H2N-Ar1-O-W-O-Ar2-NH2 (DA)
Ar1、Ar2及W如权利要求1中所定义。
3.根据权利要求2所述的液晶取向剂,其中,所述式(DA)中的W为*-(CH2)p-O-C(=O)-(CH2)q-*、*-(CH2)p-O-C(=O)-(CH2)q-C(=O)-O-(CH2)r-*、*-(CH2)p-C(=O)-O-(CH2)q-O-C(=O)-(CH2)r-*、*-(CH2)p-O-C(=O)-Q-C(=O)-O-(CH2)q-*、或*-(CH2)p-C(=O)-O-Q-O-C(=O)-(CH2)q-*,Q表示亚苯基或亚环己基,p、q、r各自独立地为1~6的整数。
4.根据权利要求2或3所述的液晶取向剂,其中,所述二胺(0)为选自由下述式(dA-1)~(dA-5)组成的组中的任意二胺,
所述式(dA-1)~(dA-5)中的苯环上的氢原子任选被1价的取代基取代。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的液晶取向剂,其中,所述聚合物(P)通过所述二胺成分与四羧酸成分的缩聚反应得到,所述四羧酸成分含有非环式脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐、或它们的衍生物。
6.根据权利要求2~5中任一项所述的液晶取向剂,其中,相对于所述二胺成分,所述二胺(0)的用量为5摩尔%以上。
7.根据权利要求2~6中任一项所述的液晶取向剂,其还含有选自由使用不含所述二胺(0)的二胺成分得到的聚酰亚胺前体及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺组成的组中的至少1种聚合物(B)。
8.根据权利要求2~7中任一项所述的液晶取向剂,其还含有添加剂成分,所述添加剂成分选自:交联性化合物、官能性硅烷化合物、金属螯合物、固化促进剂、表面活性剂、抗氧化剂、敏化剂、防腐剂、以及用于对得到的液晶取向膜的介电常数和/或电阻进行调整的化合物,所述交联性化合物为选自由具有选自环氧乙烷基、氧杂环丁基、封端异氰酸酯基、噁唑啉基、环碳酸酯基、羟基及烷氧基中的至少1种取代基的交联性化合物、以及具有聚合性不饱和基团的交联性化合物组成的组中的至少1种。
9.一种液晶取向膜,其由权利要求1~8中任一项所述的液晶取向剂得到。
10.一种液晶表示元件,其具备权利要求9所述的液晶取向膜。
11.根据权利要求10所述的液晶表示元件,其为横向电场液晶表示元件。
12.一种液晶表示元件的制造方法,其包括下述的工序(1)~(3),
工序(1):将权利要求1~8中任一项所述的液晶取向剂涂布于基板上的工序;
工序(2):对涂布的所述液晶取向剂进行烧成,得到膜的工序;
工序(3):对工序(2)中得到的所述膜进行取向处理的工序。
13.一种二胺,其由下述式(dA-1)或式(dA-3)表示,
所述式(dA-1)、(dA-3)中的苯环上的氢原子任选被1价的取代基取代。
14.一种聚合物,其由包含权利要求13所述的二胺的二胺成分得到。
15.一种聚酰亚胺,其为通过包含权利要求13所述的二胺的二胺成分与四羧酸成分的缩聚反应得到的聚酰亚胺前体或其酰亚胺化物。
CN202280026076.4A 2021-04-13 2022-04-08 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶表示元件 Pending CN117222939A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021067838 2021-04-13
JP2021-067838 2021-04-13
PCT/JP2022/017388 WO2022220199A1 (ja) 2021-04-13 2022-04-08 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117222939A true CN117222939A (zh) 2023-12-12

Family

ID=83640053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280026076.4A Pending CN117222939A (zh) 2021-04-13 2022-04-08 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶表示元件

Country Status (5)

Country Link
JP (2) JP7505643B2 (zh)
KR (1) KR20230169081A (zh)
CN (1) CN117222939A (zh)
TW (1) TW202307184A (zh)
WO (1) WO2022220199A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8217134B2 (en) * 2007-08-30 2012-07-10 Bezwada Biomedical, Llc Controlled release of biologically active compounds
JP5751403B2 (ja) 2010-06-08 2015-07-22 Jsr株式会社 液晶配向剤
CN202821252U (zh) 2012-10-25 2013-03-27 宁波德腾工业设计有限公司 单体拖把桶
CN117487569A (zh) 2019-02-27 2024-02-02 日产化学株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022220199A1 (zh) 2022-10-20
JP2024109591A (ja) 2024-08-14
JP7505643B2 (ja) 2024-06-25
TW202307184A (zh) 2023-02-16
KR20230169081A (ko) 2023-12-15
WO2022220199A1 (ja) 2022-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022153873A1 (ja) 重合体組成物、液晶配向剤、樹脂膜、液晶配向膜、液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子
CN117280277A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
CN117546082A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
KR20240032873A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 표시 소자의 제조 방법 및 액정 표시 소자
JP7505643B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP7497782B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
TWI830451B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
WO2024122359A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
WO2024157869A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
WO2024154728A1 (ja) 液晶表示素子及びその製造方法
CN118451363A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
CN117242396A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
CN118451361A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
CN117178225A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
TW202436600A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
WO2023074569A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
TW202405141A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
TW202321427A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件之製造方法及液晶顯示元件
WO2023074391A1 (ja) 重合体組成物、液晶配向剤、樹脂膜、液晶配向膜、液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子
TW202436599A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
CN117396803A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶显示元件、二胺以及聚合物
JP2024007369A (ja) 液晶配向膜の製造方法、液晶表示素子の製造方法、液晶配向膜、及び液晶表示素子
CN117957488A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件

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