CN117551267A - 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件。含有聚合物和第一胺类添加剂，所述聚合物选自聚酰胺酸以及酰亚胺化聚合物中的至少一种，制备所述聚合物的原料包括二酐成分、二胺成分和第二胺类添加剂，所述第一胺类添加剂、第二胺类添加剂均由下述通式（1）所示，X‑Ar‑R1‑R2‑NH2 （1）通式（1）中，X为氢、胺基、羟基或巯基，Ar为未取代或取代的碳原子数6～18的二价杂环芳基，R1为单键、酰胺基、脲基或脲基甲酰基，R2为单键或碳原子数1～6的烷胺基等；所述第一胺类添加剂和第二胺类添加剂相同或不同，第一胺类添加剂和第二胺类添加剂的含量均≥0且不同时为0。能保证液晶显示器高品质的需求。

Description

液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件
技术领域
本发明涉及光电半导体技术领域，具体地说，涉及液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件。
背景技术
液晶显示屏作为一种高清晰度的显示技术，广泛应用于电视、电脑、手机等各种电子设备中，为用户提供了良好的视觉体验。液晶表示元件作为液晶显示屏的重要成分，具备例如夹在元件基板与滤色器基板之间的液晶层、对液晶层施加电场的像素电极和通用电极、控制液晶层的液晶分子的取向性的取向膜、对供给至像素电极的电信号进行切换的薄膜晶体管(TFT)等。
近年来，在对显示性能要求日益提高的今天，残像己经成为影响液晶显示器品质的一个重要因素，通常情况下，为了减少残像，制作液晶表示元件时会尽量提高其电压保持率，因此液晶取向剂中会添加大量交联剂用来提高液晶表示元件的电压保持率。在这种情况下，尤其在高温高湿条件下使用时会产生下述问题：过量的交联剂不能与聚合物完全反应或反应不彻底，在长时间通电的情况下，未反应或反应不完全的交联剂会聚集成小颗粒，从取向膜中析出，最终导致液晶表示元件的碎亮点问题。因此，在不降低电压保持率的前提下，尽量减少交联剂的用量成为待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件。
本发明第一方面提供一种液晶取向剂，含有聚合物和第一胺类添加剂，所述聚合物选自聚酰胺酸以及酰亚胺化聚合物中的至少一种，制备所述聚合物的原料包括二酐成分、二胺成分和第二胺类添加剂，所述第一胺类添加剂、第二胺类添加剂均由下述通式（1）所示，
X -Ar-R1-R2-NH2 （1）
通式（1）中， X为氢、胺基、羟基或巯基，Ar为未取代或取代的碳原子数6～18的二价杂环芳基，R1为单键、酰胺基、脲基或脲基甲酰基，R2为单键、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烷基、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烯基、未取代或取代的碳原子数1～6的亚炔基、未取代或取代的碳原子数3～8的亚环烷基、未取代或取代的碳原子数3～8的亚环烯基、未取代或取代的碳原子数1～6的烷氧基或未取代或取代的碳原子数1～6的烷胺基；
所述第一胺类添加剂和第二胺类添加剂相同或不同，第一胺类添加剂和第二胺类添加剂的含量均≥0且不同时为0。
对于本发明一些实施方案中第一胺类添加剂含量＞0且第二胺类添加剂含量≥0的技术方案，表示第一胺类添加剂的通式（1）中，X为胺基或巯基。优选地，所述表示第一胺类添加剂的通式（1）中，X为胺基，Ar为二价氮杂环芳基，优选为吡啶基、萘啶基、吡咯基或喹啉基；R1为单键、酰胺基；R2为单键、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烷基。
对于本发明另一些实施方案中第一胺类添加剂含量为0且第二胺类添加剂含量＞0的技术方案，表示第二胺类添加剂的通式（1）中，X为氢或胺基，Ar为二价含氮杂环芳香烃基，R1为酰胺基、脲基或脲基甲酰基。
在本发明第一方面提供的液晶取向剂中，优选地，制备所述聚合物的原料二胺成分包含具有式（3-1）所示结构的二胺，
-U-(V) m - (W)n - （3-1）
式（3-1）中，U为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团；V为具有酰胺键、-NH-、脲基、亚胺基酯基、亚烷基或醚基的二价有机基团，W为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团，m、n均为0-2，m、n相同或不同；U、V和W基团中至少1个基团含仲胺或叔胺；优选地， U或W中至少一个为含氮杂环基团，V为醚基，m、n为1或2。其中的含氮杂环为含氮脂杂环或含氮芳杂环，可以列举出己内酰胺、吡啶、咪唑、喹啉等示例。
在本发明第一方面提供的液晶取向剂中，所述第一胺类添加剂或第二胺类添加剂选自下述结构（N1）~（N8）中的任意一种或多种，
。
在本发明第一方面提供的液晶取向剂中，所述二酐成分与二胺成分的摩尔比为（0.80~1.2）：1，优选（0.85~1）：1；所述第一胺类添加剂和/或第二胺类添加剂的摩尔量为二酐成分和二胺成分摩尔量之和的0.001~0.40倍。
在本发明第一方面提供的液晶取向剂中，相对每100g聚合物浓度为5～15质量％的聚合物浆料，所述液晶取向剂还含有0.1~5.0 g的交联剂。
本发明第二方面提供一种液晶取向膜，经涂布本发明第一方面提供的液晶取向剂并烧制得到的。
本发明第三方面一种液晶表示元件，含本发明第二方面提供的液晶取向膜。
本发明具有如下有益效果：本发明提供的液晶取向剂，可以在维持更高电压保持率、优异液晶取向性的基础上有效减少交联剂的使用，解决液晶表示元件在高温高湿条件下使用时时的碎亮点问题，保证液晶显示器高品质的需求。
具体实施方式
本发明提供一种液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件，以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
<液晶取向剂>
本发明第一方面提供一种液晶取向剂，其含有聚合物和第一胺类添加剂，所述聚合物选自聚酰胺酸以及酰亚胺化聚合物中的至少一种，制备所述聚合物的原料包括二酐成分、二胺成分和第二胺类添加剂，所述第一胺类添加剂、第二胺类添加剂均由下述通式（1）所示，
X -Ar-R1-R2-NH2 （1）
通式（1）中， X为氢、胺基、羟基或巯基，Ar为未取代或取代的碳原子数6～18的二价杂环芳基，R1为单键、酰胺基、脲基或脲基甲酰基，R2为单键、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烷基、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烯基、未取代或取代的碳原子数1～6的亚炔基、未取代或取代的碳原子数3～8的亚环烷基、未取代或取代的碳原子数3～8的亚环烯基、未取代或取代的碳原子数1～6的烷氧基或未取代或取代的碳原子数1～6的烷胺基；
所述第一胺类添加剂和第二胺类添加剂相同或不同，第一胺类添加剂和第二胺类添加剂的含量均≥0且不同时为0。
对于本发明一些实施方案中第一胺类添加剂含量＞0且第二胺类添加剂含量≥0的技术方案，表示第一胺类添加剂的通式（1）中，X为胺基或巯基。优选地，所述表示第一胺类添加剂的通式（1）中，X为胺基，Ar为二价氮杂环芳基，优选为吡啶基、萘啶基、吡咯基或喹啉基；R1为单键、酰胺基；R2为单键、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烷基。
对于本发明另一些实施方案中第一胺类添加剂含量为0且第二胺类添加剂含量＞0的技术方案，表示第二胺类添加剂的通式（1）中，X为氢或胺基，Ar为二价含氮杂环芳香烃基，R1为酰胺基、脲基或脲基甲酰基。
在本发明第一方面提供的液晶取向剂中，所述第一胺类添加剂或第二胺类添加剂选自下述结构（N1）~（N8）中的任意一种或多种，
。
关于本发明前述结构（N1）~（N8）所示的第一胺类添加剂或第二胺类添加剂的合成方法不限，可以列举出以下合成路线，如合成路线1所示，先对氨基烷基羧酸、2,6-二氨基吡啶中的氨基进行Boc基团（叔丁氧羰基）保护分别得到氨基保护的衍生物，然后以各自生成的衍生物为原料，在脱水剂如1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDCl）作用下反应，再经脱保护制备通式（1）中的Ar为吡啶基的第一胺类添加剂或第二胺类添加剂，如上述结构（N1）~（N4）。如合成路线2所示，先对氨基烷基羧酸中的氨基进行Boc基团（叔丁氧羰基）保护得到氨基烷基羧酸衍生物，然后以7-氨基-1,8-萘啶-2(8H)-酮和氨基烷基羧酸衍生物为原料，在脱水剂如1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDCl）作用下反应，再经脱保护制备通式（1）中的Ar为萘啶基的第一胺类添加剂或第二胺类添加剂，如上述结构（N5）~（N8）。
（合成路线1）
（合成路线2）
合成路线1或2中，表示氨基烷基羧酸的化学结构式中的n表示2~8的正整数，按照聚合物性能需求选择合适的氨基烷基羧酸作为原料制备第一胺类添加剂或第二胺类添加剂。
本发明中所述第一胺类添加剂和/或第二胺类添加剂的摩尔量为二酐成分和二胺成分摩尔量之和的0.001~0.40倍。
所述聚合物为一种聚合物或多种聚合物的混合，选自聚酰胺酸以及酰亚胺化聚合物中的至少一种，其中酰亚胺化聚合物是指聚酰胺酸经热酰亚胺化或者化学酰亚胺化作用酰胺酸键脱水成环后的聚酰亚胺。聚合物中聚酰亚胺的占比以酰亚胺化率为准，酰亚胺化率没有限制，如1%~10%甚至更高，不影响液晶取向剂稳定性、涂膜均匀性即可。酰亚胺化率的测定方法不限，不再赘述。
制备所述聚合物的原料二酐成分，可列举出四羧酸、四羧酸二酐、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衍生物，在本发明中，将它们统称为二酐成分。所述二酐成分无特别限定，优选为下述式(2)所示的四羧酸二酐，更优选含有脂环式二酐，如仅含脂环式二酐，或者含脂环式二酐和芳香族二酐的混合。
式(2)
式(2)中，A为四价有机基团，如取代或未取代的环烷基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的二苯酮基、取代或未取代的联苯醚基、取代或未取代的萘基等。可列举出下述式(A-1)～(A-21)所示的结构。从进一步提高所得液晶取向膜可靠性的角度考虑，上述二酐成分优选仅含(A-1)～(A-10)所示结构的二酐成分，或者(A-1)～(A-10)所示结构中任意一种与多种与(A-18)～(A-21)所示结构中任意一种与多种的组合。其中，(A-1)～(A-10)所示结构的二酐成分更优选为(A-1)～(A-5)所示结构的二酐成分。
制备所述聚合物的原料二胺成分由下述式（3）表示，且排除含脂环结构的二胺，具体排除的是二胺与二酐聚合后的聚合物支链上含脂环结构的二胺。
（3）
上述式（3）中，B为二价有机基团，优选为芳香族基团，如苯基、取代苯基、联苯基团、萘基、苯氧基苯基或芳香杂环基团，所述的取代基含或不含热解离基团。优选地，B具有仲胺或叔胺基团。R3和R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～5的烷基。其中，从单体反应性的观点出发，R3和R4优选为氢原子或甲基。可列举出下述式(B-1)～(B-36)的一种或多种组合。
式（B-33）、（B-34）中基团D为热离去性基团，是指通过加热而被氢原子取代的保护性基团，如苄氧基羰基、9-芴基甲氧基羰基、烯丙氧基羰基或叔丁氧基羰基等。式（B-35）、（B-36）中下标a为1-5的正整数。
在本发明一些优选实施方案中，优选包含具有仲胺或叔胺的二胺，更优选地，所述二胺成分包含具有式（3-1）所示结构的二胺，
-U-(V) m - (W)n - （3-1）
式（3-1）中，U为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团；V为具有酰胺键、-NH-、脲基、亚胺基酯基、亚烷基或醚基的二价有机基团，W为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团，m、n均为0-2，m、n相同或不同；U、V和W基团中至少1个基团含仲胺或叔胺；优选地， U或W中至少一个为含氮杂环基团，V为醚基，m、n为1或2。其中的含氮杂环为含氮脂杂环或含氮芳杂环，可以列举出己内酰胺、吡啶、咪唑、喹啉等示例。
（本发明第一方面所提供液晶取向剂用聚合物的制备工艺）
将前述的二酐成分、二胺成分和第二胺类添加剂在有机溶剂的存在下混合制备聚合物的聚合物浆料，其中第二胺类添加剂也可以在二酐成分、二胺成分在有机溶剂中混合反应后再加入。具体地，原料在-20～150℃范围内，优选以10～100℃范围内反应2～24小时得到聚酰胺酸浆料。
从聚合物适度的高分子量和粘度的角度考虑，所述二酐成分与二胺成分的摩尔比为（0.80~1.2）：1，优选（0.85~1）：1；。
从提高原料和聚合物溶解度的角度考虑，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯或二甲基亚砜中的一种或多种。从提高聚合物在溶剂中保存稳定性的角度考虑，所得聚合物浆料中聚合物浓度优选为5～15质量％。
前述聚酰胺酸浆料经热酰亚胺化或者化学酰亚胺化制备聚酰亚胺。其中化学酰亚胺化是在碱性催化剂的作用下催化聚酰胺酸脱水成环，碱性催化剂不限，可列举出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等。碱性催化剂摩尔量为酰胺酸基团摩尔量的0.5～30倍，优选2～20倍。反应温度为-20～140℃，较好是0～100℃，反应时间可以是1～100小时。其中的热酰亚胺化是指聚酰胺酸浆料在100~400℃优选120~250℃温度下加热聚酰胺酸脱水成环。
本发明第一方面提供的液晶取向剂用聚合物为含溶剂的聚合物浆料或者除去溶剂的聚合物。其中除去溶剂的方法不限，可以列举的方法如使用不良溶剂析出聚合物后加热干燥的方式得到聚合物，其中的不良溶剂不限，可以列举的示例有甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。
本发明中的第一胺类添加剂和/或第二胺类添加剂存在于聚合物链段中间部位、聚合物链段端部、与多个聚合物通过多重氢键给体或受体结合，增强聚合物之间的相互作用力，在保证更高电压保持率的前提下使液晶取向剂含有更少的交联剂，相同工艺下交联剂与树脂反应更加充分，残留的交联剂单体或残基更少，在高温高湿条件下使用时，更不易聚集成小颗粒，有效减少碎亮点的问题。
（交联剂）
本发明第一方面提供的液晶取向剂还含有交联剂，加入交联剂有利于提高液晶取向膜的硬度、致密度等。相对每100g聚合物浓度为5～15质量％的聚合物浆料，本发明所述液晶取向剂还含有0.1~5.0 g的交联剂，如0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g、0.7g、0.8g、0.9g、1.0g、1.5g、2.0g、3.0g、4.0g等。所述的交联剂不限，如含烷氧基、环氧基、 酚羟基、醇羟基等交联基团的化合物，优选化合物中交联基团的个数≥2。可以列举的示例如下：
（硅烷偶联剂）
从提高液晶取向膜与基板的密合性的角度考虑，本发明第一方面提供的液晶取向剂还可以含有硅烷偶联剂，相对每100g聚合物浓度为5～15质量％的聚合物浆料，硅烷偶联剂的添加量为0.01~1g。所述硅烷偶联剂的种类不限，可以列举出的示例为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、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、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-脲丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、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(氧基亚乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧基亚乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等硅烷化合物中的一种或多种。
从调整液晶取向膜的介电常数和/或导电性等电特性的角度考虑，还可以含有电介质、导电物质等。
（溶剂）
本发明第一方面提供的液晶取向剂为将聚合物和前述按照实际需求选择性加入的添加剂溶解于溶剂中得到的浆料。
所述的溶剂能均匀溶解聚合物和按需加入的添加剂成分即可，没有特别限定。可以列举的示例：N ,N-二甲基甲酰胺、N ,N-二乙基甲酰胺、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、2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、γ-丁内酯、1 ,3-二甲基-咪唑烷酮、3-甲氧基-N ,N-二甲基丙烷酰胺中的一种或多种。
从提高液晶取向剂涂膜均匀性的角度考虑，溶剂中优选含有比上述溶剂表面张力更低的溶剂，如乙基溶纤剂（28.6 dyn/cm）、丁基溶纤剂（29.8 dyn/cm）、乙基卡必醇（31.6dyn/cm）、丁基卡必醇（32 dyn/cm）、乙基卡必醇乙酸酯（30.2 dyn/cm）、1-甲氧基-2-丙醇（26.9 dyn/cm）、1-乙氧基-2-丙醇（27.8 dyn/cm）、1-丁氧基-2-丙醇（29.0 dyn/cm）、1-苯氧基-2-丙醇（37.6 dyn/cm）、丙二醇单乙酸酯、丙二醇二乙酸酯（31.0 dyn/cm）、丙二醇-1-单甲基醚-2-乙酸酯（26.5 dyn/cm）、丙二醇-1-单乙基醚-2-乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯（28.8 dyn/cm）、二丙二醇（36.4 dyn/cm）、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯（33.1 dyn/cm）、乳酸乙酯（33.2 dyn/cm）、乳酸正丙酯（31.8 dyn/cm）、乳酸正丁酯（33.3 dyn/cm）、乳酸异戊酯（32.1 dyn/cm）中的任意一种或多种。对于本发明液晶取向剂中溶剂的含量，从合适涂布所需粘度的角度考虑，优选溶剂在液晶取向剂中质量占比为70～99％，优选80～99％。
另外，关于本发明第一方面提供的液晶取向剂中固体含量，从成膜质量的角度出发，为0.1～20质量％，如1质量%、2质量%、5质量%、10质量%、15质量%或者20质量%，优选1~10质量％。
<液晶取向膜>
本发明第二方面提供一种液晶取向膜，其是由本发明第一方面提供的液晶取向液涂布至基板上加热得到的涂膜，通过刷磨处理或光照射处理等进行取向处理，或者在垂直取向等用途中不经取向处理制备得到。优选对加热后得到的涂膜进行光照处理。
其中的基板只要是透明性高的基板就没有特别限定，可以使用玻璃基板、亚克力基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等。此外，从简化工艺的观点出发，优选使用形成有用于液晶驱动的ITO电极等的基板。此外，在反射型的液晶表示元件中，如果仅为单侧基板，则可以使用硅晶圆等不透明物质，此时的电极也可以使用铝等会反射光的材料。
其中的涂布方法没有特别限定，工业上通常利用丝网印刷、胶版印刷、柔性印刷、喷墨等方法来进行。作为其它涂布方法，有浸渍、辊涂机、狭缝涂机、旋涂机等，可根据目的来使用它们。
其中，加热的目的除去溶剂，具体在50～300℃、优选在80～250℃下进行，使溶剂蒸发而形成涂膜。为充分除去溶剂，可以使用程序升温，如在50～120℃下优选60～90℃下干燥1～10分钟，之后在150～300℃下优选为180～250℃烧制5～120分钟。
对于涂膜厚度没有特别限定，优选烧制后涂膜的厚度为5～300nm、优选为10～200nm。
<液晶表示元件>
本发明第三方面提供一种液晶表示元件，含本发明第二方面提供的液晶取向膜。可以通过如下方法得到：利用上述的方法，由本发明第一方面提供的液晶取向剂得到带本发明第二方面液晶取向膜的基板，进行取向处理后，利用公知的方法制作液晶盒，由此得到液晶表示元件。作为这种本发明的液晶表示元件，可列举出扭转向列(TN)方式、垂直取向(VA)方式、水平取向(IPS)方式等各种方式。本发明的液晶表示元件优选为窄边框的液晶表示元件。
对于液晶盒的制造方法没有特别限定，可以列举的方法如：对于形成有液晶取向膜的一对基板，使液晶取向膜面为内侧，夹着优选为1～30μm、更优选为2～10μm的间隔物进行设置后，利用封装剂固定周围，注入液晶进行封装。
对于液晶封入的方法没有特别限制，可以例示出对制作的液晶盒内进行减压后注入液晶的真空法、滴加液晶后进行封装的滴加法等。
实施例
通过下面的实施例可以更好地理解本发明的上述及其他优点，但是以下实施例并非用于限制本发明的范围。
编号说明：
（二酐成分）
（二胺成分）
（第一胺类添加剂或第二胺类添加剂）
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（交联剂）
（添加剂）
E1：3-氨丙基三甲氧基硅烷
（有机溶剂）
NMP：：N-甲基-2-吡咯烷酮
BCS：丁基溶纤剂
（粘度的测定）
合成例中，聚合物溶液的粘度使用流变仪DHR1(美国TA仪器制造)在样品量0.5mL、椎板(1o，40mm)、温度25℃的条件下进行测定。
<化合物合成>
合成例1
在二氯甲烷中加入0.1 mol 3-氨基丙酸、加入0.1mol 二碳酸二叔丁酯（Boc2O）和0.2mol 三乙胺（Et3N）反应，生成Boc保护的3-氨基丙酸衍生物C1-1。
在0.1 mol 2,6-二氨基吡啶的甲醇浆料中，加入0.1mol 二碳酸二叔丁酯（Boc2O）和0.2mol 三乙胺（Et3N）反应，生成Boc保护的2,6-二氨基吡啶衍生物C1-2。
取0.1 mol的Boc保护的3-氨基丙酸衍生物C1-1和0.1 mol的2,6-二氨基吡啶衍生物C1-2，加入二氯甲烷和EDCI在25℃下搅拌24h，反应完成后过滤、洗涤、柱分离得到C1-3化合物，将C1-3加入甲醇溶剂中，加入1 M盐酸，室温反应24h，脱除Boc保护，经过滤、洗涤，得到目标产物C1。
合成例2
与合成例1不同的是，将3-氨基丙酸替换为5-氨基戊酸，以与合成例1相同的合成方法制备得到目标产物C2。
合成例3
与合成例1不同的是，将2,6-二氨基吡啶替换为7-氨基-1,8-萘啶-2(8H)-酮，且无需对7-氨基-1,8-萘啶-2(8H)-酮进行氨基保护，其他均与合成例1相同，由此制备得到目标产物C3。
合成例4
将0.1 mol B1-2化合物加入二氯甲烷（DCM）溶剂中，再加入0.2 mol的Boc2O，回流反应6 h，反应结束后，减压蒸馏得到B1-1化合物。
将 0.1 mol B1-1化合物加入THF中，搅拌溶解，再加入催化量的Pd/C，H2氛围下室温反应24 h，反应结束后，过滤，对滤液进行减压蒸馏得到B1化合物。
合成例5
将0.1 mol B2-2化合物加入二氯甲烷（DCM）溶剂中，再加入0.1 mol的羰基二咪唑（CDI），回流反应6 h，反应结束后缓慢降至室温，再向体系中加入0.1 mol对硝基苯乙胺，室温反应12 h，反应结束后，减压蒸馏除掉溶剂，加入乙醇搅拌2 h，过滤，收集滤饼得到B2-1化合物。
将 0.1 mol B2-1化合物加入DMF中，搅拌溶解，再加入催化量的Pd/C，H2氛围下室温反应24 h，反应结束后，过滤，将滤液倒入纯水中搅拌1 h，再次过滤，收集滤饼，干燥得到B2化合物。
合成例6
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将0.1 mol B4-2化合物加入二氯甲烷（DCM）溶剂中，再加入0.1 mol三乙胺（TEA）和6-硝基吡啶-3-醇，回流反应12 h，反应结束后，饱和氯化铵水溶液洗涤3次，有机相旋干，加入乙醇搅拌2 h，过滤，收集滤饼，干燥得到B4-1化合物。
将 0.1 mol B4-1化合物加入DMF中，搅拌溶解，再加入催化量的Pd/C，H2氛围下室温反应24 h，反应结束后，过滤，将滤液倒入纯水中搅拌1 h，再次过滤，收集滤饼，干燥得到B4化合物。
<聚合物制备>
制备例1
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.286g（18mmol）、B25.385g（18mmol）、B3 1.963g（18mmol）、B4 5.781g（18mmol）、B5 3.602g（18mmol）和C11.801g（10mmol），加入NMP 205.36g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A19.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P1，粘度为189mPa·s，其中聚合物固含量10%。
制备例2
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.286g（18mmol）、B25.385g（18mmol）、B3 1.963g（18mmol）、B4 5.781g（18mmol）、B5 3.602g（18mmol）和C22.081g（10mmol），加入NMP 207.88g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A19.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P2，粘度为178mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例3
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.763g（20mmol）、B25.983g（20mmol）、B3 2.181g（20mmol）、B4 6.423g（20mmol）、B5 4.002g（20mmol），加入NMP210.17g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A1 9.800g（50mmol）和A215.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P3，粘度为202mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例4
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.286g（18mmol）、B25.385g（18mmol）、B4 5.781g（18mmol）、B5 3.602g（18mmol）、B6 2.737g（18mmol）和C11.801g（10mmol），加入NMP 212.33g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A19.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P4，粘度为180mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例5
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.286g（18mmol）、B25.385g（18mmol）、B4 5.781g（18mmol）、B5 3.602g（18mmol）B6 2.737g（18mmol）和C22.081g（10mmol），加入NMP 214.85g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A19.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P5，粘度为169mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例6
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.763g（20mmol）、B25.983g（20mmol）、B4 6.423g（20mmol）、B5 4.002g（20mmol）、B6 3.041g（20mmol），加入NMP217.91g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A1 9.800g（50mmol）和A215.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P6，粘度为195mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例7
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.286g（18mmol）、B25.385g（18mmol）、B4 5.781g（18mmol）、B6 2.737g（18mmol）、B7 3.602g（18mmol）和C11.801g（10mmol），加入NMP 212.33g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A19.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P7，粘度为182mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例8
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.286g（18mmol）、B25.385g（18mmol）、B4 5.781g（18mmol）、B6 2.737g（18mmol）、B7 3.602g（18mmol）和C22.081g（10mmol），加入NMP 214.85g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A19.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P8，粘度为173mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例9
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.763g（20mmol）、B25.983g（20mmol）、B4 6.423g（20mmol）、B6 3.041g（20mmol）、B7 4.002g（20mmol），加入NMP217.91g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A1 9.800g（50mmol）和A215.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P9，粘度为200mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例10
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B1 4.286g（18mmol）、B25.385g（18mmol）、B4 5.781g（18mmol）、B5 3.602g（18mmol）B6 2.737g（18mmol）和C32.321g（10mmol），加入NMP 217.01 g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A19.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71 g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P10，粘度为148mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例11
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B6 3.345g（22mmol）、B74.402g（22mmol）、B8 2.378g（22mmol）、B9 5.371g（22mmol）和C2 2.081g（10mmol），加入NMP158.19g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A1 9.800g（50mmol）和A215.501g（50mmol），再加入NMP 227.71 g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P11，粘度为157 mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例12
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B6 3.345g（22mmol）、B74.402g（22mmol）、B8 2.378g（22mmol）、B9 5.371g（22mmol），加入NMP 139.46g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A1 9.800g（50mmol）和A2 15.501g（50mmol），再加入NMP 227.71 g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P12，粘度为186mPa·s，其中树脂固含量10%。
制备例13
向带搅拌装置和氮气导入管的1000mL的四口烧瓶中量取B6 3.345g（22mmol）、B74.402g（22mmol）、B8 2.378g（22mmol）、B9 5.371g（22mmol）和苯胺1.117g (12 mmol），加入NMP 149.52g，边输送氮气边搅拌而使其溶解。在水冷下搅拌加入A1 9.800g（50mmol）和A215.501g（50mmol），再加入NMP 227.71g，在氮气气氛下于25℃下搅拌6小时，得到聚酰胺酸溶液P13，粘度为169 mPa·s，其中树脂固含量10%。
<液晶取向剂的制备和评价 >
实施例1
取制备例1中得到的聚酰胺酸溶液P1 100.00g加至放有搅拌子的50mL三角烧瓶中，加入1.50 g交联剂D1、0.50 g添加剂E1，再加入38g NMP和60g BCS，在室温下搅拌2小时，得到液晶取向剂L1。如下述记载的方式制作液晶单元，根据液晶单元电压保持率的评价条件，室温25℃下，对制作的液晶单元施加5V电压，以60微秒的施加时间，在333.3毫秒的间隔测定电压保持比例（%），得到初始值。进而，测定将所制作的电压保持率测定用液晶表示元件在温度85℃、湿度85％下保持72小时或240小时后的电压保持率。
实施例2~实施例13、比较例1、比较例2
以与实施例1相同的方法，按照表1所示变更组分种类或含量，制备液晶取向剂，并进行评价。
（液晶单元的制作）
制作具有IPS模式的液晶表示元件结构的液晶单元。首先，准备带电极的基板。基板为尺寸30mm× 35mm、厚度0.7mm的玻璃基板。在基板上，作为第1层，在整个面上形成了构成对向电极的ITO电极。在第1层的对向电极上，作为第2层，形成了利用CVD法而成膜的SiN(氮化硅)膜。第2层的SiN膜的膜厚为500nm，其作为层间绝缘膜而发挥功能。在第2层的SiN膜上，作为第3层，配置将ITO膜图案化而形成的梳齿状像素电极，从而形成第1像素和第2像素这两个像素。各像素的尺寸是纵10mm、横约5mm。此时，第1层的对向电极与第3层的像素电极因第2层的SiN膜的作用而呈电绝缘。
第3层的像素电极具有排列多个中央部分发生弯曲的“<”字形电极要素而构成的梳齿状形状。各电极要素的宽度方向的宽度为10μm，电极要素间的间隔为10μm。形成各像素的像素电极由排列多个中央部分发生弯曲的“<”字形电极要素而构成，因此各像素的形状不是长方形状，而是具备与电极要素同样地在中央部分发生弯曲的、类似于粗体“ <”字的形状。并且，各像素以该中央的弯曲部分为界被上下分割，具有弯曲部分上侧的第1区域和下侧的第2区域。
对比各像素的第1区域和第2区域时，构成它们的像素电极的电极要素的形成方向不同。即，以后述偏振紫外线的偏振面投影到基板上的线段方向作为基准时，在像素的第1区域中，以呈+10°的角度(顺时针)的方式形成像素电极的电极要素，在像素的第2区域中以呈-10°的角度(顺时针)的方式形成像素电极的电极要素。即，各像素的第1区域与第2区域如下构成：通过在像素电极与对向电极之间施加电压而诱发的液晶的、在基板面内的旋转动作(平面转换)的方向互为相反方向。
接下来，用实施例和比较例中得到的液晶取向剂，然后使用coater的方法法涂布于所准备的上述带电极的基板上，涂布后的膜，在120℃左右，烘烤120s，使溶剂挥发，再在230℃温度下，烘烤30min，使聚酰胺酸亚胺化；接着，使用Ushio制造的曝光装置：APL-L01212S1-AXH01，从垂直于基板的方向，采用254nm偏振光，积算光量400mJ/cm2，对PI膜进行曝光。曝光后的膜，在230℃温度下，烘烤30min，使曝光后裂解的小分子挥发，形成配向层。
另外，作为对向基板，与上述同样地对背面形成有ITO电极且具有高4μm的柱状间隔物的玻璃基板实施了取向处理，得到带聚酰亚胺液晶取向膜的基板。采用气体挤压的方式在基板上涂布一圈粗细均匀的框胶，用来粘合基板和封住液晶；采用高精度滴定设备滴下液晶RXA10300(诚志永华公司制造的负性液晶)，并在1Pa气压下，将两面基板进行贴合；采用365nm波长UV光，对贴合基板中的框胶进行照射，积算光量10000mJ/cm2，使其光引发剂发生反应；在100℃的温度下，对UV固化后的基板进行烘烤，时间2h，使框胶充分固化；得到IPS模式液晶单元，于在25℃下放置一晚后再用于液晶取向性的评价。
（液晶单元电压保持率的评价）
评价上述各实施例和对比例制备的液晶单元的电压保持率：室温25℃下，对上述实施例和对比例制作的液晶单元施加5V电压，以60微秒的施加时间，在333.3毫秒的间隔测定，自施加解除起333.3毫秒后的电压保持率(％)，得到初始值。
进而，测定将所制作的电压保持率测定用液晶表示元件在温度85℃、湿度85％（严苛条件）下保持72小时或240小时后的电压保持率。测定装置使用TOYO Corporation制的LCE-X，评价结果示于表1所示。
（液晶取向性的评价）
通过光学显微镜，观察各实施例和对比例所制备液晶取向剂获得的液晶单元开·关(施加·解除)5V电压时有无明暗变化的异常区域；将并将完全未观察到异常区域的情况评价为液晶取向性“优”，将稍稍观察到异常区域的情况评价为液晶取向性“良”，将观察到多处异常区域的情况评价为液晶取向性“差”。
表1 实施例和对比例液晶取向剂的组成和配比、制备的液晶单元的效果评价
如表1所示，在严苛条件下，实施例1～13中的电压保持率稳定性显著提升且液晶趋向性优异，而比较例1、2中，电压保持率均明显小于实施例。本发明第一胺类添加剂和/或第二胺类添加剂的加入，有利于减少交联剂用量、提高电压保持率和液晶取向性。

Claims (12)

1.一种液晶取向剂，其特征在于，含有聚合物和第一胺类添加剂，所述聚合物选自聚酰胺酸以及酰亚胺化聚合物中的至少一种，制备所述聚合物的原料包括二酐成分、二胺成分和第二胺类添加剂，所述第一胺类添加剂、第二胺类添加剂均由下述通式（1）所示，
X -Ar-R1-R2-NH2 （1）
通式（1）中， X为氢、胺基、羟基或巯基，Ar为未取代或取代的碳原子数6～18的二价杂环芳基，R1为单键、酰胺基、脲基或脲基甲酰基，R2为单键、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烷基、未取代或取代碳原子数1～6的亚烯基、未取代或取代碳原子数1～6的亚炔基、未取代或取代碳原子数3～8的亚环烷基、未取代或取代碳原子数3～8的亚环烯基、未取代或取代碳原子数1～6的烷氧基或未取代或取代碳原子数1～6的烷胺基；
所述第一胺类添加剂和第二胺类添加剂相同或不同，第一胺类添加剂和第二胺类添加剂的含量均≥0且不同时为0。
2.根据权利要求1所示的液晶取向剂，其特征在于，第一胺类添加剂含量＞0且第二胺类添加剂含量≥0的技术方案，表示第一胺类添加剂的通式（1）中，X为胺基或巯基。
3.根据权利要求2所示的液晶取向剂，其特征在于，所述表示第一胺类添加剂的通式（1）中，X为胺基，Ar为二价氮杂环芳基；R1为单键、酰胺基；R2为单键、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烷基。
4.根据权利要求2所示的液晶取向剂，其特征在于，所述表示第一胺类添加剂的通式（1）中，X为胺基，Ar为吡啶基、萘啶基、吡咯基或喹啉基；R1为单键、酰胺基；R2为单键、未取代或取代的碳原子数1～6的亚烷基。
5.根据权利要求1所示的液晶取向剂，其特征在于，第一胺类添加剂含量为0且第二胺类添加剂含量＞0的技术方案，表示第二胺类添加剂的通式（1）中，X为氢或胺基，Ar为二价含氮杂环芳香烃基，R1为酰胺基、脲基或脲基甲酰基。
6. 根据权利要求1~5任一项所示的液晶取向剂，其特征在于，制备所述聚合物的原料二胺成分包含具有式（3-1）所示结构的二胺，
-U-(V) m - (W)n - （3-1）
式（3-1）中，U为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团；V为具有酰胺键、-NH-、脲基、亚胺基酯基、亚烷基或醚基的二价有机基团，W为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团，m、n均为0-2，m、n相同或不同；U、V和W基团中至少1个基团含仲胺或叔胺。
7. 根据权利要求1~5任一项所示的液晶取向剂，其特征在于，制备所述聚合物的原料二胺成分包含具有式（3-1）所示结构的二胺，
-U-(V) m - (W)n - （3-1）
式（3-1）中，U为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团；W为苯基、萘基、联苯基或含氮杂环基团，U或W中至少一个为含氮杂环基团，V为醚基，m、n为1或2。
8.根据权利要求1~5任一项所示的液晶取向剂，其特征在于，所述第一胺类添加剂或第二胺类添加剂选自下述结构N1~N8中的任意一种或多种，
。
9.根据权利要求1所示的液晶取向剂，其特征在于，所述二酐成分与二胺成分的摩尔比为（0.80~1.2）：1；所述第一胺类添加剂和/或第二胺类添加剂的摩尔量为二酐成分和二胺成分摩尔量之和的0.001~0.40倍。
10.根据权利要求1所示的液晶取向剂，其特征在于，相对每100g聚合物浓度为5～15质量％的聚合物浆料，所述液晶取向剂还含有0.1~5.0g的交联剂。
11.一种液晶取向膜，其特征在于，经涂布权利要求1～10中任一项所述的液晶取向剂后烧制得到的。
12.一种液晶表示元件，其特征在于，含权利要求11所述的液晶取向膜。
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