CN117624596A - 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶显示元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶取向剂、液晶取向膜、液晶显示元件及其制造方法。提供在低温保管时固体成分不析出的液晶取向剂以及可得到具有高电压保持率且可减小蓄积电荷的绝对值、可在短时间内减少所产生的电荷的液晶取向膜的液晶取向剂。该液晶取向剂含有聚酰胺酸,该聚酰胺酸通过包含下述式(1)所示的二胺(a1)和下述式(2)所示的二胺(a2)的二胺成分、与含有式(TB)所示的四羧酸二酐的四羧酸成分的聚合反应而得到,四羧酸成分是不含芳香族四羧酸二酐及其衍生物的四羧酸成分,二胺成分中,具有羧基的二胺以及H2N-YN-NH2所示的二胺的各自的使用量相对于聚酰胺酸的合成中使用的二胺成分100摩尔%为0~30摩尔%。(式中的符号如说明书中所定义。)
Description
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、液晶取向膜、液晶显示元件及其制造方法。
背景技术
液晶显示元件在从便携电话、智能手机等的小型用途,至电视用、显示器用等较大型的用途中广泛使用。液晶显示元件通常构成为:将一对电极基板以隔着规定间隙(几μm)彼此对置的方式配置,并且在电极基板之间封入液晶。并且,通过向构成电极基板的各电极的透明导电膜间施加电压,以便来进行液晶显示元件中的显示。这些液晶显示元件具有为了控制液晶分子的排列状态而不可缺少的液晶取向膜。
另一方面,作为液晶显示元件,电极结构、使用的液晶分子的物性等不同的各种驱动方式正在开发。例如,已知TN(Twisted Nematic:扭曲向列)方式、STN(SuperTwistedNematic:超扭曲向列)方式、VA(Vertical Alignment:垂直取向)方式、IPS(In-PlaneSwitching:平面转换)方式、FFS(fringe field switching:边缘场开关)方式等各种的模式。
其中,VA(垂直取向)方式的液晶显示元件的视野角宽,响应速度快,对比度大,此外,生产工艺上也可以无需刷磨处理,因此特别是以大型化的需求高的电视用、显示器用为中心被广泛使用。在该VA方式的液晶显示元件中,预先在液晶组合物中添加光聚合性化合物,一边对液晶盒施加电压一边照射紫外线,由此加快液晶的响应速度的PSA(PolymerSustained Alignment:聚合物稳定取向)方式成为主流(参照专利文献1、专利文献2)。
液晶取向膜除了液晶取向性以外,还要求各种特性。例如,在上述PSA方式的液晶显示元件中,当静电蓄积在液晶盒内时,所蓄积的电荷以液晶取向紊乱、残影的形式对显示造成影响,有时会使液晶元件的显示品质显著降低。由此,要求静电蓄积被抑制的液晶取向膜。
此外,近年来,大画面且高精细的液晶显示元件被广泛实用化,就这样的用途中使用的液晶取向膜而言,需要可靠性比以往高的液晶取向膜。特别是,关于作为液晶取向膜的基本特性的电特性,要求表现更高的初始特性。作为解决这些技术问题的方法,在专利文献3中提出了由含有特定的聚合物成分的液晶取向剂得到的液晶取向膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-149647号公报
专利文献2:WO2011/132752号公报
专利文献3:WO2016/125870号公报
液晶取向剂从制造至上市的期间,通常为了防止聚合物的劣化而在低温环境下(例如在5℃下)保管。
另一方面,在本发明人等的研究中,发现以往的液晶取向剂中在低温保管时液晶取向剂中所含的固体成分会析出。此外,发现在由以往的液晶取向剂得到的液晶取向膜中,虽然所蓄积的电荷被缓和的速度高速化,但蓄积电荷的绝对值变大。特别是在最近的高亮度的液晶显示元件中,背光的亮度变高,由蓄积电荷引起的残影的视觉确认性也变高,因此需要可在减小蓄积电荷的绝对值的同时在短时间内减少所产生的电荷的液晶取向膜。而且,要求高对比度,因此要求具有比以前更高的电压保持率的液晶取向膜。
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于提供一种在低温保管时固体成分不析出的液晶取向剂。此外,本发明的目的在于提供一种具有高电压保持率且可在减小蓄积电荷的绝对值的同时在短时间内减少所产生的电荷的液晶取向膜、以及可得到该液晶取向膜的液晶取向剂。
本发明人为了实现上述技术问题而进行了深入研究,结果发现含有特定的聚合物成分的液晶取向剂对于实现上述目的是有效的,从而完成了本发明。
本发明是液晶取向剂、由该液晶取向剂得到的液晶取向膜、以及具有该液晶取向膜的液晶显示元件,上述液晶取向剂的特征在于,含有聚酰胺酸(P),上述聚酰胺酸(P)是通过包含下述式(1)所示的二胺(a1)和下述式(2)所示的二胺(a2)的二胺成分、与含有下述式(TB)所示的四羧酸二酐(tB)的四羧酸成分的聚合反应而得到的,所述四羧酸成分是不含芳香族四羧酸二酐及其衍生物的四羧酸成分,就所述二胺成分而言,具有羧基的二胺、以及H2N-YN-NH2(YN为具有选自由含氮杂环、仲氨基以及叔氨基构成的组中的至少一种含氮结构的二价有机基团)所示的二胺的各自的使用量相对于聚酰胺酸(P)的合成中使用的二胺成分100摩尔%为0摩尔%~30摩尔%。
(式中,R、R’各自独立地表示氢原子、或碳原子数1~3的一价有机基团。X表示*-Ar-*或*-Ar-CR2R2’-Ar-*(Ar表示苯环,R2、R2’各自独立地表示氢原子、或碳原子数1~3的一价有机基团,*表示键合键)所示的二价有机基团。式(1)或(2)所具有的苯环的任意的氢原子任选地被一价基团取代。n1、n2各自独立地表示1~2的整数。)
需要说明的是,在整个本说明书中,作为卤素原子,可列举出:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,*表示键合键。
二胺的使用量相对于聚酰胺酸的合成中使用的二胺成分100摩尔%为0摩尔%表示在上述聚酰胺酸的合成中未使用二胺。
发明效果
根据本发明,可得到在低温保管时固体成分不析出的液晶取向剂。此外,可得到具有高电压保持率且可在减小蓄积电荷的绝对值的同时在短时间内减少所产生的电荷的液晶取向膜、以及提供该液晶取向膜的液晶取向剂。
得到本发明的上述效果的机理未必明确,但可以考虑以下因素。四羧酸二酐(tB)难以进行热酰亚胺化,烧成后也包含大量极性基团,因此蓄积电荷的绝对值减小。此外,通过包含不易热分解、容易利用二胺(a1)进行填塞(packing)的结构,能够使其稳定化并维持高电压保持率。进而可认为通过包含四羧酸二酐(tB)、二胺(a2)引起的弯曲性高的结构,溶解性变高,因此得到了上述效果。
具体实施方式
本发明的液晶取向剂的特征在于,含有聚酰胺酸(P),上述聚酰胺酸(P)是通过包含下述式(1)所示的二胺(a1)和下述式(2)所示的二胺(a2)的二胺成分、与含有下述式(TB)所示的四羧酸二酐(tB)的四羧酸成分的聚合反应而得到的,上述四羧酸成分是不含芳香族四羧酸二酐及其衍生物的四羧酸成分,就上述二胺成分而言,具有羧基的二胺、以及H2N-YN-NH2(YN为具有选自由含氮杂环、仲氨基以及叔氨基构成的组中的至少一种含氮结构的二价有机基团)所示的二胺的各自的使用量相对于聚酰胺酸(P)的合成中使用的二胺成分100摩尔%为0摩尔%~30摩尔%。
通过使用上述二胺(a1),所得到的聚酰胺酸由于包含容易填塞的结构而稳定化,所得到的液晶取向膜具有高的电压保持率。
通过使用上述二胺(a2),所得到的聚酰胺酸包含弯曲性高的结构,因此其溶解性变高。
(式中,R、R’各自独立地表示氢原子、或碳原子数1~3的一价有机基团。X表示*-Ar-*或*-Ar-CR2R2’-Ar-*(Ar表示苯环,R2、R2’各自独立地表示氢原子、或碳原子数1~3的一价有机基团,*表示键合键)所示的二价有机基团。式(1)或(2)所具有的苯环的任意的氢原子任选地被一价基团取代。n1、n2各自独立地表示1~2的整数。)
上述式(1)或(2)所具有的苯环的任意的氢原子任选地被一价基团取代,作为该一价基团,可列举出:卤素原子、甲氧基、甲基、乙基、乙烯基、烯丙基、甲氧基甲基、乙酰基、或氰基。
作为上述式(1)的R、R’中的碳原子数1~3的一价有机基团,可列举出碳原子数1~3的烷基、该烷基所具有的氢原子的一部分被卤素原子取代而成的一价有机基团。作为碳原子数1~3的一价有机基团的具体例,可列举出甲基、乙基、丙基等烷基、或三氟甲基。
从提高电压保持率的观点考虑,R、R’优选为氢原子或甲基。
作为二胺(a1)的优选的例子,可列举出下述式(a1-1)~(a1-4)。
上述式(2)的X中,作为R2、R2’的碳原子数1~3的一价有机基团,可列举出碳原子数1~3的烷基、该烷基所具有的氢原子的一部分被卤素原子取代而成的一价有机基团。作为碳原子数1~3的一价有机基团的具体例,可列举出甲基、乙基、丙基等烷基、或三氟甲基。
从提高电压保持率的观点考虑,R2、R2’优选为氢原子或甲基。
作为二胺(a2)的优选的例子,可列举出下述式(a2-1)~(a2-5)。
上述二胺(a1)和二胺(a2)的使用量的合计相对于聚酰胺酸(P)的合成中使用的二胺成分100摩尔%,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为50摩尔%以上,最优选为60摩尔%以上。
(聚酰胺酸(P)的制造)
本发明的液晶取向剂中所含有的聚酰胺酸(P)使用含有上述二胺(a1)和二胺(a2)的二胺成分而得到。
此外,就上述二胺成分而言,具有羧基的二胺、以及H2N-YN-NH2所示的二胺的各自的使用量相对于聚酰胺酸(P)的合成中使用的二胺成分100摩尔%为0摩尔%~30摩尔%。进而,具有羧基的二胺、以及H2N-YN-NH2所示的二胺的使用量的合计更优选为40摩尔%以下,进一步优选为30摩尔%以下。
通过采用上述构成,能减小在液晶显示元件内产生的蓄积电荷的绝对值。
作为上述具有羧基的二胺的例子,可列举出: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-3-羧酸、4,4’-二氨基二苯基甲烷-3-羧酸、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷-3-羧酸、4,4’-二氨基联苯-3,3’-二羧酸、4,4’-二氨基联苯-2,2’-二羧酸、3,3’-二氨基联苯-4,4’-二羧酸、3,3’-二氨基联苯-2,4’-二羧酸、4,4’-二氨基二苯基甲烷-3,3’-二羧酸、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷-3,3’-二羧酸以及4,4’-二氨基二苯醚-3,3’-二羧酸等。
作为H2N-YN-NH2中的YN的含氮杂环,例如可列举出:吡咯环、咪唑环、吡唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环、哒嗪环、吡嗪环、吲哚环、苯并咪唑环、嘌呤环、喹啉环、异喹啉环、萘啶环、喹喔啉环、酞嗪环、三嗪环、咔唑环、吖啶环、哌啶环、哌嗪环、吡咯烷环、六亚甲基亚胺环等。
上述YN中的仲氨基和叔氨基例如由基团“*1-NR-*1”(R表示氢原子或碳原子数1~10的一价烃基。*1表示与烃基键合的键合键,至少一个与芳香族烃基键合)表示。作为上述基团“*1-NR-*1”中的R的一价烃基,例如可列举出:甲基、乙基、丙基等烷基;环己基等环烷基;苯基、甲基苯基等芳基等。R优选为氢原子或甲基。
作为H2N-YN-NH2所示的二胺的更优选的具体例,可列举出: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、1,4-双(对氨基苄基)哌嗪、4,4’-[丙烷-1,3-二基双(哌啶-1,4-二基)]二苯胺、4-(4-氨基苯氧羰基)-1-(4-氨基苯基)哌啶、下述式(z-1)~式(z-5)所示的二胺、2,5-双(4-氨基苯基)吡咯、4,4’-(1-甲基-1H-吡咯-2,5-二基)双[苯胺]、1,4-双-(4-氨基苯基)-哌嗪、2-N-(4-氨基苯基)吡啶-2,5-二胺、2-N-(5-氨基吡啶-2-基)吡啶-2,5-二胺、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、2-(4-氨基苯基)-6-氨基苯并咪唑、5-(1H-苯并咪唑-2-基)苯-1,3-二胺等含杂环的二胺、或4,4’-二氨基二苯胺、4,4’-二氨基二苯基-N-甲胺、下述式(z-6)所示的二胺、N,N’-双(4-氨基苯基)-1,4-苯二胺、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、或者N,N’-双(4-氨基苯基)-N,N’-二甲基-1,4-苯二胺等具有二苯胺结构的二胺。
式(z-2)中,m任选地相同或不同)。
上述聚酰胺酸(P)的制造中使用的二胺成分可以包含二胺(a1)和二胺(a2)以外的二胺(以下也称为其他二胺)。在除了上述二胺(a1)和二胺(a2)以外并用其他二胺的情况下,相对于聚酰胺酸(P)的制造中使用的二胺成分100摩尔%,二胺(a1)和二胺(a2)相对于二胺成分的使用量的合计可以为90摩尔%以下,也可以为80摩尔%以下。以下列举出其他二胺的例子,但本发明并不限于这些例子。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。
其他二胺(其中,具有羧基的二胺、以及H2N-YN-NH2所示的二胺除外)的使用量的合计更优选为10摩尔%~80摩尔%,进一步优选为20摩尔%~50摩尔%,最优选为20摩尔%~40摩尔%。
具有羧基的二胺、H2N-YN-NH2(YN与上述含义相同。其中,后述的具有自由基引发功能的二胺除外)所示的二胺、“A-X-J”所示的芳香族二胺(关于A、X以及J的定义在下文叙述);3-((甲基氨基)甲基)苯胺、4-(2-(甲基氨基)乙基)苯胺等在末端具有被碳原子数1~5的烷基取代的仲氨基的二胺;对苯二胺、2,3,5,6-四甲基对苯二胺、2,5-二甲基对苯二胺、4-(2-氨基乙基)苯胺、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、1,5-二氨基萘、1,6-二氨基萘、1,7-二氨基萘、2,6-二氨基萘、2,7-二氨基萘、双(4-氨基苯氧基)甲烷、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷、1,2-双(4-氨基苯氧基)乙烷、1,3-双(3-氨基苯基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯基)丁烷、1,4-双(4-氨基-2-甲基苯氧基)丁烷、1,4-双(3-氨基苯基)丁烷、双(3,5-二乙基-4-氨基苯基)甲烷、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、1,5-双(3-氨基苯氧基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯氧基)己烷、1,6-双(3-氨基苯氧基)己烷、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、3-[2-[2-(4-氨基苯氧基)乙氧基]乙氧基]苯胺、1,4-双(4-氨基苯基)苯、1,3-双(4-氨基苯基)苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯醚、1,4-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]苯、1,2-双(6-氨基-2-萘基氧基)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-萘胺、4’-[2-(4-氨基苯氧基)乙氧基]-[1,1’-联苯基]-4-胺、1,4-双[2-(4-氨基苯基)乙基]丁二酸酯、1,6-双[2-(4-氨基苯基)乙基]己二酸酯、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、二氨基二苯乙炔、4,4’-二氨基查耳酮、或以[4-[(E)-3-[2-(2,4-二氨基苯基)乙氧基]-3-氧代-丙-1-烯基]苯基]4-(4,4,4-三氟丁氧基)苯甲酸酯、或者[4-[(E)-3-[[5-氨基-2-[4-氨基-2-[[(E)-3-[4-[4-(4,4,4-三氟丁氧基)苯甲酰基]氧基苯基]丙-2-烯酰基]氧基甲基]苯基]苯基]甲氧基]-3-氧代-丙-1-烯基]苯基]4-(4,4,4-三氟丁氧基)苯甲酸酯为代表的在侧链具有肉桂酸酯结构的芳香族二胺等具有光取向性基团的二胺;下述式(4b-1)~(4b-7)等在末端具有光聚合性基团的二胺;在分子内具有苯偶姻或其烷基醚化而成的结构、苯偶酰缩酮结构、α-羟基酮结构、α-氨基酮结构、苯乙酮结构、或酰基膦氧化物结构等表现自由基聚合引发剂功能的结构的二胺(以下,也称为具有自由基引发功能的二胺。上述表现自由基聚合引发剂功能的结构更优选为“*-Ar-C(=O)-CR1R2U”所示的结构,进一步优选为下述式(Ra-1)~(Ra-6)所示的结构。Ar表示苯环、萘环、或联苯结构。R1、R2各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、苄基或苯乙基。U表示羟基、*-NR2(R表示氢原子或碳原子数1~4的烷基)、哌啶环、哌嗪环、吗啉环、或硫代吗啉环。上述苯环、萘环、联苯结构、哌啶环、哌嗪环、吗啉环、或硫代吗啉环上的氢原子任选地被与上述式(1)或(2)中的苯环上的氢原子同样的取代基取代。具有自由基引发功能的二胺更优选为下述式(R1)~(R4)所示的二胺);4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯甲酮、下述式(R5)所示的二胺、9,9-双(4-氨基苯基)芴等通过光照射而表现增感作用的具有光增感功能的二胺;4,4’-二氨基苯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;4,4’-磺酰基二苯胺、3,3’-磺酰基二苯胺、双(4-氨基苯基)硅烷、双(3-氨基苯基)硅烷、二甲基-双(4-氨基苯基)硅烷、二甲基-双(3-氨基苯基)硅烷、4,4’-硫代二苯胺、3,3’-硫代二苯胺、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-氨基苄基)苯、2,4-二氨基苯酚、3,5-二氨基苯酚、3,5-二氨基苄醇、2,4-二氨基苄醇、4,6-二氨基间苯二酚、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基联苯;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;以1-十二烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十四烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十五烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十六烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十八烷氧基-2,4-二氨基苯、1-十二烷氧基-2,5-二氨基苯、1-十四烷氧基-2,5-二氨基苯、1-十五烷氧基-2,5-二氨基苯、1-十六烷氧基-2,5-二氨基苯、1-十八烷氧基-2,5-二氨基苯为代表的具有碳原子数12~20的长链烷基的芳香族二胺;1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷、1,3-双[3-(对氨基苯基氨基甲酰基)丙基]四甲基二硅氧烷等具有硅氧烷键的二胺;下述式(5-1)~(5-9)等具有基团“-N(D)-”(D表示通过加热而脱离,被氢原子取代的保护基,D优选为叔丁氧羰基)或基团“*-L-O-D”(*表示与氮原子的键合键,L表示碳原子数1~5的亚烷基,D表示通过加热而脱离,被氢原子取代的保护基,D优选为叔丁氧羰基)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(环己胺)、国际公开第2018/117239号所记载的式(Y-1)~(Y-167)中的任一种所示的基团上键合了两个氨基而成的二胺等。
(上述式(4b-1)~式(4b-6)中,n1为2~12的整数)。
(上述式(R3)~式(R5)中,n为1~6的整数)。
(上述式(5-1)~式(5-9)中,Boc表示叔丁氧羰基)。
上述芳香族二胺“A-X-J”中,A表示两个伯氨基与芳香族基团键合而成的一价基团。作为芳香族基团的具体例,可列举出苯环、萘环、联苯结构。X表示单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-或-(A0)m0-((CH2)a1-A1)m1-(a1为1~15的整数,A0,A1各自独立地表示-O-或-COO-,m0为0或1的整数,m1为1~2的整数。在m1为2的情况下,多个a1和A1各自独立地具有上述定义)。
J表示具有选自由碳原子数4~40的脂环式烃基和碳原子数6~40的芳香族烃基构成的组中的至少一种基团的一价有机基团。其中,上述脂环式烃基和芳香族烃基所具有的氢原子中的至少一种被作为卤素原子、含卤素原子的烷基、含卤素原子的烷氧基、碳原子数3~10的烷基、碳原子数3~10的烷氧基、以及碳原子数3~10的烯基中的任一种的取代基(v)取代。
而且,这些取代基(v)(其中,不包括卤素原子)中的任意的碳-碳单键任选地被-O-中断。需要说明的是,J除了上述的脂环式烃基和芳香族烃基以外,还可以具有选自由未取代或被上述取代基(v)以外的取代基取代的脂环式烃基和芳香族烃基构成的组中的至少一种基团。
作为上述含卤素原子的烷基,例如可列举出碳原子数1~10的含卤素原子的烷基。作为上述含卤素原子的烷氧基,例如可列举出碳原子数1~10的含卤素原子的烷氧基。
作为J的脂环式烃基,可列举出:环丁烷环、环戊烷环、环己烷环、环癸烷环、甾体骨架(作为例子有胆甾烷基、胆甾烯基、羊毛甾烷基等)等,作为芳香族烃基,可列举出苯环、萘环等。在J具有环己烷环和苯环中的至少一种的情况下,作为基团“-X-J”,例如可列举出下述结构(S1),作为更优选的结构,可列举出下述式(S1-1)~(S1-5)。
X1表示单键、-(CH2)a-(a为1~15的整数)、-CONH-、-CO-N(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-、或-(A0)m0-((CH2)a1-A1)m1-(a1为1~15的整数,A0,A1各自独立地表示-O-或-COO-,m0为0或1的整数,m1为1~2的整数。在m1为2的情况下,多个a1和A1各自独立地具有上述定义)。
G1表示选自亚苯基和环亚己基中的二价环状基团。所述环状基团上的任意的氢原子可以被碳原子数1~3的烷基、碳原子数1~3的烷氧基、碳原子数1~3的含氟烷基、碳原子数1~3的含氟烷氧基或氟原子取代。
m为1~4的整数。在m为2以上的情况下,多个X1、G1各自独立地具有上述定义。
R1表示氟原子、碳原子数1~10的含氟原子的烷基、碳原子数1~10的含氟原子的烷氧基、碳原子数3~10的烷基、碳原子数3~10的烷氧基、或碳原子数3~10的烷氧基烷基。
(X1、R1与上述式(S1)的X1、R1含义相同)。
作为上述芳香族二胺“A-X-J”的具体例,可列举出下述式(d-1)~(d-2)所示的二胺。作为更优选的具体例,可列举出基团“-X-J”为上述结构(S1)或上述式(S1-1)~(S1-5)中的任一种的式(d-1)~(d-2)所示的二胺、以及胆甾烷基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯基氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷基氧基-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烷基酯以及3,6-双(4-氨基苯甲酰氧基)胆甾烷等具有甾体骨架的二胺。
X、J与上述芳香族二胺“A-X-J”的X、J包括在优选的方案内且含义相同。在所述式(d-2)中,两个X、J彼此任选地相同或不同。
从适当地得到本发明效果的观点考虑,上述其他二胺优选为具有羧基的二胺、H2N-YN-NH2所示的二胺、“A-X-J”所示的芳香族二胺、在末端具有被碳原子数1~5的烷基取代的仲氨基的二胺、具有光取向性基团的二胺、在末端具有光聚合性基团的二胺、具有自由基引发功能的二胺、或具有光增感功能的二胺。
用于得到聚酰胺酸(P)的二胺成分更优选为选自由以下的组合构成的组中的二胺成分。
二胺(a1)与二胺(a2)的组合;二胺(a1)、二胺(a2)以及H2N-YN-NH2所示的二胺的组合;二胺(a1)、二胺(a2)以及在末端具有被碳原子数1~5的烷基取代的仲氨基的二胺的组合;二胺(a1)、二胺(a2)、以及具有羧基的二胺的组合;二胺(a1)、二胺(a2)、具有羧基的二胺、以及H2N-YN-NH2所示的二胺的组合。
(四羧酸成分)
在制造上述聚酰胺酸(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。
用于制造上述聚酰胺酸(P)的四羧酸成分是含有上述式(TB)所示的四羧酸二酐(tB)且不含芳香族四羧酸二酐及其衍生物的四羧酸成分。
四羧酸二酐(tB)不易进行热酰亚胺化,将该化合物用于原料而得到的聚酰胺酸在烧成后也包含大量极性基团,因此由于该聚酰胺酸,液晶取向膜的蓄积电荷的绝对值减小。
此外,将上述四羧酸二酐(tB)用作原料而得到的聚酰胺酸成为不易加热分解的结构,因此由该聚酰胺酸得到的液晶取向膜具有高电压保持率。
上述四羧酸二酐(tB)的使用量相对于聚酰胺酸(P)的制造中使用的四羧酸成分100摩尔%,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为40摩尔%以上,更进一步优选为50摩尔%以上。
此外,上述四羧酸二酐(tB)的使用量相对于聚酰胺酸(P)的制造中使用的四羧酸成分100摩尔%,可以为90摩尔%以下,也可以为80摩尔%以下,也可以为60摩尔%以下。
“不含芳香族四羧酸二酐及其衍生物的四羧酸成分”是指由包含选自由芳香族四羧酸二酐以外的四羧酸二酐及其衍生物构成的组中的至少一种化合物的四羧酸成分构成。通过采用上述构成,可以减小在液晶显示元件内产生的蓄积电荷的绝对值。
作为上述芳香族四羧酸二酐以外的四羧酸二酐及其衍生物的例子,可列举出四羧酸二酐(tB)、除了四羧酸二酐(tB)以外的脂环式四羧酸二酐、非环式脂肪族四羧酸二酐、或它们的衍生物。
在此,非环式脂肪族四羧酸二酐是通过键合于链状烃结构的四个羧基进行分子内脱水而得到的酸二酐。其中,无需仅由链状烃结构构成,也可以在其一部分具有脂环式结构、芳香环结构。
脂环式四羧酸二酐是通过包含键合于脂环式结构的至少一个羧基在内四个羧基进行分子内脱水而得到的酸二酐。其中,这四个羧基均未键合于芳香环。此外,无需仅由脂环式结构构成,也可以在其一部分具有链状烃结构、芳香环结构。上述非环式脂肪族四羧酸二酐和脂环式四羧酸二酐可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
芳香族四羧酸二酐是通过包含键合于芳香环的至少一个羧基在内四个羧基进行分子内脱水而得到的酸二酐。
用于制造上述聚酰胺酸(P)的四羧酸成分更优选含有上述式(TB)所示的四羧酸二酐(tB),并且是由上述脂环式四羧酸二酐、非环式脂肪族四羧酸二酐或它们的衍生物构成的四羧酸成分。
就上述芳香族四羧酸二酐以外的四羧酸二酐或其衍生物而言,其中,更优选包含具有选自由环丁烷环结构、环戊烷环结构以及环己烷环结构构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。
作为可以在聚酰胺酸(P)的合成中使用的四羧酸成分,优选为下述式(T)所示的四羧酸二酐或其衍生物。作为上述四羧酸二酐的衍生物,可列举出四羧酸二卤化物、四羧酸二烷基酯或四羧酸二烷基酯二卤化物。上述四羧酸二酐或其衍生物可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
(上述式(T)中,X表示选自下述式(x-1)~(x-10)的任一种中的结构)。
(式中,R1~R4各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数2~6的炔基、含有氟原子的碳原子数1~6的一价有机基团或苯基,R5和R6各自独立地表示氢原子或甲基,n为0~6的整数,在n为0的情况下表示单键)。
作为上述式(x-1)的优选的具体例,可列举出下述式(X1-1)~(X1-6)。
作为上述式(T)所示的四羧酸二酐或其衍生物的优选的例子,可列举出X为作为上述式(x-1)~(x-6)的式(T)所示的四羧酸二酐或其衍生物,更优选作为(X1-1)~(X1-6)的式(T)所示的四羧酸二酐或其衍生物。
上述式(T)所示的四羧酸二酐或其衍生物的使用比例相对于所使用的全部四羧酸成分100摩尔%优选为10摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上,进一步优选为40摩尔%以上。此外,上述式(T)所示的四羧酸二酐或其衍生物的使用比例更优选为80摩尔%以下,进一步优选为60摩尔%以下。聚酰胺酸(P)的制造中使用的四羧酸二酐及其衍生物也可以含有上述式(T)以外的四羧酸二酐或其衍生物。
(液晶取向剂)
本发明的液晶取向剂是聚酰胺酸(P)和根据需要使用的其他成分优选分散或溶解于适当的溶剂中而成的液态的组合物。
本发明的液晶取向剂也可以含有聚酰胺酸(P)以外的其他聚合物。若列举出其他聚合物的具体例,则可列举出选自由上述聚酰胺酸(P)以外的聚酰亚胺前体以及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺构成的组中的至少一种聚合物、选自由聚硅氧烷、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)丙烯酸酯构成的组中的聚合物等。作为聚(苯乙烯-马来酸酐)共聚物的具体例,可列举出SMA1000、SMA2000、SMA3000(Cray Valley公司制)、GSM301(岐阜紫胶制造所公司制)等,作为聚(异丁烯-马来酸酐)共聚物的具体例,可列举出Isobam-600(Kuraray公司制),作为聚(乙烯基醚-马来酸酐)共聚物的具体例,可列举出Gantrez AN-139(甲基乙烯基醚马来酸酐树脂,Ashland公司制)。
作为其他聚合物,其中,优选使用不含上述二胺(a1)、上述二胺(a2)以及四羧酸二酐(tB)中的至少一种的单体成分而得到的、选自由聚酰亚胺前体以及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺构成的组中的至少一种聚合物(Q)。
在此,“不含二胺(a1)、二胺(a2)以及四羧酸二酐(tB)中的至少一种的单体成分”作为用于得到聚合物(Q)的单体成分,例如可列举出以下的方案。
包含以下成分的单体成分:包含二胺(a1)以外的二胺的二胺成分和包含四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分;包含以下成分的单体成分:包含二胺(a2)的二胺的二胺成分和包含四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分;包含以下成分的单体成分:包含二胺的二胺成分和包含四羧酸二酐(tB)以外的四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分;包含以下成分的单体成分:包含二胺(a1)和二胺(a2)以外的二胺的二胺成分和包含四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分;包含以下成分的单体成分:包含二胺(a1)以外的二胺的二胺成分和包含四羧酸二酐(tB)以外的四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分;包含以下成分的单体成分:包含二胺(a2)以外的二胺的二胺成分和包含四羧酸二酐(tB)以外的四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分;包含以下成分的单体成分:包含二胺(a1)和二胺(a2)以外的二胺的二胺成分和包含四羧酸二酐(tB)以外的四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分;作为用于得到上述聚合物(Q)的二胺成分中可使用的二胺的优选的具体例,可列举出上述聚酰胺酸(P)中举例示出的二胺。
聚酰胺酸(P)中举例示出的二胺的使用量相对于聚合物(Q)的合成中使用的二胺成分100摩尔%,优选为5摩尔%以上,更优选为10摩尔%以上。此外,聚酰胺酸(P)中举例示出的二胺的使用量相对于聚合物(Q)的合成中使用的二胺成分100摩尔%,可以为95摩尔%以下,也可以为90摩尔%以下。
此外,从适当地得到本发明效果的观点考虑,上述聚合物(Q)更优选为选自由聚酰亚胺前体以及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺构成的组中的至少一种聚合物,所述聚酰亚胺前体是使用含有选自由上述“A-X-J”所示的芳香族二胺、在末端具有光聚合性基团的二胺、具有自由基引发功能的二胺、以及具有光增感功能的二胺构成的组中的至少一种二胺(以下,也称为特定二胺(q))的二胺成分而得到的。
上述特定二胺(q)的使用量相对于聚合物(Q)的合成中使用的二胺成分100摩尔%,更优选为10摩尔%~90摩尔%,进一步优选为20摩尔%~90摩尔%。
其他聚合物可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。其他聚合物的含有比例相对于液晶取向剂中所含的聚合物的合计100质量份,优选为90质量份以下,更优选为10质量份~90质量份,进一步优选为20质量份~80质量份。
上述聚合物(Q)的制造中使用的四羧酸成分例如可列举出上述聚酰胺酸(P)中举例示出的、四羧酸二酐(tB)、脂环式四羧酸二酐、非环式脂肪族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐或它们的衍生物。
作为芳香族四羧酸二酐的优选的具体例,可列举出下述式(TA)所示的四羧酸二酐。
(上述式(T)中,XA表示选自下述式(x-11)~(x-12)的任一种中的结构)。
(j和k是0或1的整数,A1和A2各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-COO-、亚苯基、磺酰基或酰胺基,*1是与一个酸酐基键合的键合键,*2是与另一个酸酐基键合的键合键,所述式(x-12)中,两个A2彼此任选地相同或不同)。
作为上述式(x-11)~(x-12)的优选的具体例,可列举出下述式(x-14)~(x-29)。
聚合物(Q)的制造中使用的四羧酸衍生物成分更优选为上述四羧酸二酐(tB)、脂环式四羧酸二酐、非环式脂肪族四羧酸二酐或它们的衍生物。
此外,相对于聚合物(Q)的制造中使用的全部四羧酸衍生物成分100摩尔%,优选含有10摩尔%以上的上述四羧酸二酐(tB)、脂环式四羧酸二酐、非环式脂肪族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐或它们的衍生物,更优选含有20摩尔%以上,进一步优选含有50摩尔%以上。
从适当地得到本发明效果的观点考虑,聚酰胺酸(P)与聚合物(Q)的含有比例以[聚酰胺酸(P)]/[聚合物(Q)]的质量比计,优选为10/90~90/10,更优选为20/80~90/10,进一步优选为20/80~80/20。
(聚酰胺酸的合成)
聚酰胺酸的合成通过使包含上述二胺的二胺成分与包含上述四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分在有机溶剂中反应来进行。供于聚酰胺酸的合成反应的四羧酸二酐与二胺的使用比例相对于二胺的氨基1当量,优选为四羧酸二酐的酸酐基成为0.5当量~2当量的比例,进一步优选为四羧酸二酐的酸酐基成为0.8当量~1.2当量的比例。与通常的缩聚反应同样地,该四羧酸二酐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大。
聚酰胺酸的合成反应中的反应温度优选为-20℃~150℃,更优选为0℃~100℃。此外,反应时间优选为0.1小时~24小时,更优选为0.5小时~12小时。
聚酰胺酸的合成反应可以任意的浓度进行,反应液中的聚酰胺酸的浓度优选为1质量%~50质量%,更优选为5质量%~30质量%。反应初期也可以高浓度进行,然后追加溶剂。
作为上述有机溶剂的具体例,可列举出: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。此外,在聚合物的溶剂溶解性高的情况下,可以使用甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、或H3C-CH(OH)-CH2-O-D1(D1表示碳原子数1~3的烷基)、HO-CH2-CH2-O-D2(D2表示碳原子数1~3的烷基)、HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-D3(D3表示碳原子数1~4的烷基)所示的溶剂。
作为上述H3C-CH(OH)-CH2-O-D1、HO-CH2-CH2-O-D2、HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-D3所示的溶剂的具体例,可列举出:丙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚等。
(聚酰胺酸酯的合成)
聚酰胺酸酯例如可以通过如下方法等已知的方法得到:[Ⅰ]使由上述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等。
<封端剂>
也可以设为在合成本发明中的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺时,与包含四羧酸二酐或其衍生物的四羧酸成分、以及包含上述二胺的二胺成分一并使用适当的封端剂来合成封端型的聚合物。封端型的聚合物具有利用涂膜而得到的液晶取向膜的膜硬度提高、密封剂与液晶取向膜的密合特性提高的效果。
作为本发明中的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺的末端的例子,可列举出氨基、羧基、酸酐基或后述的源自封端剂的基团。氨基、羧基、酸酐基可以通过通常的缩合反应来得到,或者通过使用以下的封端剂封端来得到。
作为封端剂,例如可列举出:乙酸酐、马来酸酐、纳迪克酸酐、邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、环己烷二羧酸酐、3-羟基邻苯二甲酸酐、苯偏三酸酐、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-乙炔基邻苯二甲酸酐等酸酐;二碳酸二叔丁酯、二碳酸二烯丙酯等二碳酸二酯化合物;丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、烟酰氯等氯羰基化合物;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、环己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺等单胺化合物;异氰酸乙酯、异氰酸苯酯、异氰酸萘酯、异氰酸2-丙烯酰基氧基乙酯以及异氰酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯等具有不饱和键的异氰酸酯等。
封端剂的使用比例相对于使用的二胺成分的合计100摩尔份,优选设为0.01摩尔份~20摩尔份,更优选设为0.01摩尔份~10摩尔份。
<聚酰亚胺前体和聚酰亚胺的分子量以及分子量分布>
通过聚酰胺酸、聚酰胺酸酯以及聚酰亚胺的凝胶渗透色谱(GPC)测定出的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)优选为1000~500000,更优选为2000~300000。此外,以上述Mw与通过GPC测定出的聚苯乙烯换算的数均分子量(Mn)之比所表示的分子量分布(Mw/Mn)优选为15以下,更优选为10以下。通过处于该分子量范围内,能够确保液晶显示元件的良好的取向性。
(聚酰亚胺的合成)
此外,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)而得到聚酰亚胺。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与羧基(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,可列举出将聚酰亚胺前体的溶液直接进行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进行热酰亚胺化的情况下的温度优选为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去除到体系外一边进行。
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,在-20℃~250℃、优选在0℃~180℃下搅拌来进行。碱性催化剂的量为酰胺酸基的0.5摩尔倍~30摩尔倍,优选为2摩尔倍~20摩尔倍,酸酐的量为酰胺酸基的1摩尔倍~50摩尔倍,优选为3摩尔倍~30摩尔倍。作为碱性催化剂,可列举出吡啶、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,可列举出乙酸酐、偏苯三酸酐或苯均四酸酐等,其中,若使用乙酸酐,则反应结束后的提纯变得容易,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、反应时间来控制。
在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,只要将反应溶液投入至溶剂中并使其沉淀即可。作为用于沉淀的溶剂,可列举出甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲苯、苯、水等。投入溶剂中并沉淀的聚合物经过滤并回收后,可以在常压或减压下、常温或进行加热来干燥。此外,对沉淀回收后的聚合物反复进行2~10次用有机溶剂再溶解、再沉淀回收的操作时,能减少聚合物中的杂质。作为此时的溶剂,例如可列举出醇类、酮类或烃等,若使用选自这些之中的三种以上的溶剂,则提纯的效率更进一步提高,因此优选。
本发明的液晶取向剂也可以含有其他根据需要的上述以外的成分。作为该成分,例如可列举出:选自由具有如下取代基的交联性化合物和具有聚合性不饱和基团的交联性化合物构成的组中的至少一种的化合物、官能性硅烷化合物、金属螯合剂化合物、固化促进剂、表面活性剂、抗氧化剂、增感剂、防腐剂、用于调整液晶取向膜的介电常数、电阻的化合物等,所述取代基为选自环氧基、异氰酸酯基、氧杂环丁烷基、环碳酸酯基、嵌段异氰酸酯基、羟基以及烷氧基中的至少一种。
作为交联性化合物的优选的具体例,可列举出下述式(CL-1)~(CL-11)所示的化合物。需要说明的是,下述式(CL-1)~(CL-11)所示的化合物是交联性化合物的一个例子,但并不限定于这些。此外,本发明的液晶取向剂中使用的交联性化合物可以是一种,也可以组合两种以上。
本发明的液晶取向剂中的交联性化合物的含量相对于全部聚合物成分100质量份,优选为0.1质量份~50质量份,更优选为1质量份~50质量份,进一步优选为1质量份~30质量份。
作为用于调整液晶取向膜的介电常数、电阻的化合物,可列举出3-氨甲基吡啶等具有含氮芳香族杂环的单胺。
作为本发明的液晶取向剂中使用的有机溶剂,例如可列举出:N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、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、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、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、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇正丙醚、乙二醇异丙醚、乙二醇单丁醚(丁基溶纤剂)、乙二醇二甲醚、乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二异丁基甲醇(2,6-二甲基-4-庚醇)、二异丁基酮、丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊基醚、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。它们可以混合使用两种以上。
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)可以考虑粘性、挥发性等来适当选择,但优选为1质量%~10质量%的范围。从形成均匀且无缺陷的涂膜的方面考虑,优选为1质量%以上,从溶液的保存稳定性的方面考虑,优选为10质量%以下。特别优选的聚合物的浓度为2质量%~8质量%。
液晶取向剂中的聚合物的浓度可以根据想要形成的涂膜的厚度的设定来适当变更。从形成均匀且无缺陷的涂膜的方面考虑,液晶取向剂中的聚合物的浓度(聚合物成分的合计浓度)优选为1质量%以上,从溶液的保存稳定性的方面考虑,优选为10质量%以下。特别优选的聚合物的浓度为2质量%~8质量%。
从适当地得到本公开的效果的观点考虑,液晶取向剂中的聚酰胺酸(P)的含有比例相对于液晶取向剂中所含的聚合物的合计100质量份,优选为10质量份以上,更优选为20质量份以上,进一步优选为50质量份以上。在液晶取向剂包含其他聚合物的情况下的聚酰胺酸(P)的含有比例如上所述。
<液晶取向膜>
本发明的液晶取向膜由上述液晶取向剂得到。本发明的液晶取向膜可以用于水平取向型或垂直取向型的液晶取向膜,其中,是适于VA方式或PSA方式等垂直取向型的液晶显示元件的液晶取向膜。
<液晶显示元件>
本发明的液晶显示元件具备上述液晶取向膜。本发明的液晶取向剂也优选用于经如下工序制造的液晶显示元件:在具备电极的一对基板间具有液晶层,在一对基板间配置有包含通过活性能量射线和热的至少一方进行聚合的聚合性化合物的液晶组合物,向电极间施加电压,并且通过活性能量射线的照射和加热的至少一方,使聚合性化合物聚合。
本发明的液晶显示元件例如可以通过依次进行以下工序(1)~(3)或工序(1)~(4)的方法来制造。
(1)将液晶取向剂涂布于具有导电膜的一对基板的至少一方的基板上而形成涂膜的工序
例如通过辊涂机法、旋涂法、印刷法、喷墨法等适当的涂布方法,将本发明的液晶取向剂涂布于设有图案化的透明导电膜的一对基板的至少一方的基板的一面来制作涂膜。在此,作为基板,只要是透明性高的基板就没有特别限定,也可以与玻璃基板、氮化硅基板一起使用丙烯酸基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等。此外,在反射型的液晶显示元件中,若仅为单侧的基板,则也可以使用硅晶片等不透明物,在该情况下的电极也可以使用铝等反射光的材料。
(2)对涂膜进行烧成的工序
在涂布液晶取向剂后,出于防止涂布的取向剂的液体流挂等目的,对上述涂膜进行烧成。优选首先实施预备加热(预烘)。预烘温度优选为30℃~200℃,更优选为40℃~150℃,特别优选为40℃~100℃。预烘时间优选为0.25分钟~10分钟,更优选为0.5分钟~5分钟。并且,优选实施加热(后烘)工序。该后烘温度优选为80℃~300℃,更优选为120℃~250℃。后烘时间优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~100分钟。如此形成的膜的膜厚优选为5nm~300nm,更优选为10nm~200nm。
可以将上述工序(1)和(2)中形成的涂膜保持原样用作液晶取向膜,也可以对该涂膜实施取向能力赋予处理。作为取向能力赋予处理,可列举出例如利用将由尼龙、人造丝、棉等纤维构成的布卷绕而成的卷对涂膜向一定方向进行摩擦的摩擦处理;对涂膜照射偏振或非偏振的放射线的光取向处理等。
在光取向处理中,作为对涂膜照射的放射线,例如可以使用包含150nm~800nm的波长的光的紫外线和可见光线。在放射线偏振的情况下,可以为直线偏振也可以为部分偏振。此外,在使用的放射线为直线偏振或部分偏振的情况下,照射可以从与基板表面垂直的方向进行,也可以从倾斜方向进行,或也可以将它们组合进行。在照射非偏振的放射线的情况下,照射的方向设为倾斜方向。
(3)在上述一对基板之间形成液晶层而制作液晶盒的工序
(3-1)制造VA方式的液晶显示元件的情况
如上所述准备两张在两张基板中的至少一方形成有本发明的液晶取向膜的基板,在对置配置的两张基板间配置液晶。具体而言,可列举出以下的两种方法。第一方法为以往已知的方法。首先,以各自的液晶取向膜对置的方式隔着间隙(盒间隙)将两张基板对置配置。接着,涂布密封剂来贴合两张基板的周边部,向由基板表面和密封剂划分出的盒间隙内注入填充液晶组合物而与膜面接触后,密封注入孔。
此外,第二方法是被称为ODF(One Drop Fill:液晶滴注)方式的方法。在形成有液晶取向膜的两张基板中的一方的基板上的规定的部位例如涂布紫外光固化性的密封剂,进一步向液晶取向膜面上的规定的几处滴加液晶组合物。之后,以液晶取向膜对置的方式贴合另一方的基板,将液晶组合物推展至基板整面,与膜面接触。接着,对基板整面照射紫外光,使密封剂固化。
在利用任意方法的情况下,理想的是,均进一步将所使用的液晶组合物加热至成为各向同相的温度后,缓慢冷却至室温,由此去除液晶填充时的流动取向。
作为上述液晶组合物,没有特别限制,可以使用包含至少一种液晶化合物(液晶分子)的组合物且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,也将介电常数各向异性为正的液晶组合物称为正型液晶,也将介电各向异性为负的液晶组合物称为负型液晶。
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、甾体骨架、苯环、或萘环的液晶化合物,也可以包含在分子内具有两个以上体现液晶性的刚性的部位(介晶骨架)的化合物(例如,刚性的两个联苯结构、或三联苯结构由烷基连结而成的双介晶化合物)。液晶组合物可以是呈向列相的液晶组合物、呈层列相的液晶组合物或呈胆甾相的液晶组合物。
此外,从提高液晶取向性的观点考虑,上述液晶组合物可以进一步添加添加物。这样的添加物可列举出:下述的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(例如:Merck(株)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,可列举出Merck公司制的ZLI-2293、ZLI-4792、MLC-2003、MLC-2041或MLC-7081等。
作为负型液晶,例如可列举出Merck公司制的MLC-6608、MLC-6609、MLC-6610或MLC-7026-100等。
此外,在PSA方式中,作为含有具有聚合性基团的化合物的液晶,可列举出Merck公司制的MLC-3023。
(3-2)制造PSA方式的液晶显示元件的情况
注入或滴加含有具有聚合性基团的化合物的液晶组合物,除此方面以外,与上述(3-1)同样。作为具有聚合性基团的化合物,例如可列举出下述式(M-1)~(M-6)等具有聚合性基团的化合物。
(3-3)使用包含具有聚合性基团的化合物的液晶取向剂在基板上形成涂膜的情况
与上述(3-1)同样地进行后,也可以采用经过后述的照射紫外线的工序来制造液晶显示元件的方法。根据该方法,与制造上述PSA方式的液晶显示元件的情况同样,能以少的光照射量得到响应速度优异的液晶显示元件。具有聚合性基团的化合物可以为如上述式(M-1)~(M-6)所示的、在分子内具有一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化合物,其含量相对于全部聚合物成分100质量份优选为0.1质量份~30质量份,更优选为1质量份~20质量份。此外,上述聚合性基团也可以具有用于液晶取向剂的聚合物,作为这样的聚合物,例如可列举出将如下二胺成分用于反应而得到的聚合物,所述二胺成分包含在末端具有上述光聚合性基团的二胺。
(4)对液晶盒照射光的工序
在向上述(3-2)或(3-3)中得到的一对基板所具有的导电膜间施加了电压的状态下,对液晶盒进行光照射。在此施加的电压例如可以设为5V~50V的直流或交流。此外,作为照射的光,例如可以使用包含150nm~800nm的波长的光的紫外线和可见光线,优选包含300nm~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、准分子激光器等。作为光的照射量,优选为1000J/m2~200000J/m2,更优选为1000J/m2~100000J/m2。上述光照射可以进行一次或多次。
并且,可以通过在液晶盒的外侧表面贴合偏振片来得到液晶显示元件。作为在液晶盒的外侧表面贴合的偏振片,可列举出将一边使聚乙烯醇拉伸取向一边吸收碘的被称为“H膜”的偏振膜用醋酸纤维素保护膜夹持而成的偏振片或由H膜本身构成的偏振片。
本发明的液晶显示元件能有效用于各种装置,例如,能用于时钟、便携式游戏机、文字处理机(word processor)、笔记本型电脑、车载导航系统、便携式摄像机(camcorder)、PDA(Personal Digital Assistant:掌上电脑)、数码相机、便携电话、智能手机、各种监控器、液晶电视、信息显示器等各种显示装置。此外,上述液晶取向剂中所含的聚合物组合物也可以用于相位差膜用的液晶取向膜、扫描天线、液晶阵列天线用的液晶取向膜或透射散射型的液晶调光元件用的液晶取向膜、或者它们以外的用途,例如滤色器的保护膜、柔性显示器的栅极绝缘膜、基板材料。
[实施例]
以下,列举实施例,对本发明进一步详细地进行说明,但本发明并不限定于这些。使用的化合物的简称和各物性的测定方法如下所述。
(有机溶剂)
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮。
BCS:丁基溶纤剂。
(四羧酸二酐)
CA-1~CA-2:分别由下述式(CA-1)~(CA-2)表示的化合物。
(二胺)
DA-1~DA-6:分别由下述式(DA-1)~(DA-6)表示的化合物。
<粘度的测定>
使用E型粘度计TVE-22H(东机产业公司制),使用样品量1.1mL、锥形转子TE-1(1°34’,R24),在温度25℃下进行了测定。
<分子量的测定>
通过下述常温GPC(凝胶渗透色谱法)装置测定,以聚乙二醇、聚环氧乙烷换算值的形式计算Mn和Mw。
GPC装置:GPC-101(昭和电工公司制),色谱柱:GPC KD-803,GPC KD-805(昭和电工公司制)的串联,柱温: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。
校正曲线制作用标准样品:TSK标准聚环氧乙烷(分子量:约900000,约150000,约100000以及约30000)(Tosoh公司制)和聚乙二醇(分子量:约12000,约4000以及约1000)(Polymer Laboratories公司制)。
[聚合物的合成]
<合成例1>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(2.38g,12.0mmol)、DA-2(3.28g,8.00mmol)以及NMP(22.7g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(4.85g,19.4mmol)和NMP(19.4g),在60℃下搅拌6小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-1)(粘度:430mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为11700,Mw为43120。
<合成例2>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(2.38g,12.0mmol)、DA-2(3.28g,8.00mmol)以及NMP(22.7g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(2.50g,9.99mmol)和NMP(10.0g),在60℃下搅拌3小时。之后,加入CA-2(1.86g,9.48mmol)和NMP(7.44g),在40℃下搅拌3小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-2)(粘度:520mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10380,Mw为32510。
<合成例3>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(3.97g,20.0mmol)和NMP(15.9g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(4.92g,19.7mmol)和NMP(19.7g),在60℃下搅拌5小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-3)(粘度:420mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10290,Mw为38700。
<合成例4>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-2(6.16g,15.0mmol)和NMP(24.6g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(3.68g,14.7mmol)和NMP(14.7g),在60℃下搅拌5小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-4)(粘度:490mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为12290,Mw为39040。
<合成例5>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(1.59g,8.00mmol)、DA-2(2.46g,6.00mmol)、DA-3(1.45g,6.00mmol)以及NMP(22.0g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(2.50g,10.00mmol)和NMP(10.0g),在60℃下搅拌3小时。之后,加入CA-2(1.87g,9.54mmol)和NMP(7.48g),在40℃下搅拌3小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-5)(粘度:670mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为12500,Mw为33800。
<合成例6>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(1.59g,8.00mmol)、DA-2(2.46g,6.00mmol)、DA-3(1.45g,6.00mmol)以及NMP(22.0g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-2(3.86g,19.7mmol)和NMP(15.4g),在40℃下搅拌5小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-6)(粘度:730mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为11680,Mw为31500。
<合成例7>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(2.78g,14.0mmol)、DA-4(2.28g,6.00mmol)以及NMP(20.2g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(2.50g,10.00mmol)和NMP(10.0g),在60℃下搅拌3小时。之后,加入CA-2(1.91g,9.76mmol)和NMP(7.66g),在40℃下搅拌3小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-7)(粘度:740mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为13400,Mw为30960。
<合成例8>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-1(1.39g,7.00mmol)、DA-5(0.991g,3.00mmol)、DA-3(0.969g,4.00mmol)、DA-6(2.61g,6.00mmol)以及NMP(23.8g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(2.50g,10.00mmol)和NMP(10.0g),在60℃下搅拌3小时。之后,加入CA-2(1.91g,9.74mmol)和NMP(7.64g),在40℃下搅拌3小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-8)(粘度:710mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为12500,Mw为32600。
<合成例9>
在带有搅拌装置和带有氮导入管的50mL四口烧瓶中加入DA-5(0.661g,2.00mmol)、DA-3(1.70g,7.00mmol)、DA-4(2.28g,6.00mmol)、DA-6(2.17g,5.00mmol)以及NMP(27.3g),一边输送氮一边在室温下搅拌0.5小时。之后,加入CA-1(2.50g,10.00mmol)和NMP(10.0g),在60℃下搅拌3小时。之后,加入CA-2(1.93g,9.84mmol)和NMP(7.72g),在40℃下搅拌3小时,由此得到固体成分浓度20质量%的聚酰胺酸溶液(PAA-9)(粘度:540mPa·s)。该聚酰胺酸的Mn为10690,Mw为28690。
将上述合成例中得到的各聚合物的规格示于下述表1。
[表1]
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[液晶取向剂的制备]
<实施例1>
在合成例1中得到的聚酰胺酸溶液(PAA-1)(2.0g)中加入NMP(2.00g)和BCS(6.00g),在室温下搅拌3小时,由此得到了液晶取向剂(A-1)。
<实施例2、5、比较例1、3、4>
如表2所示地改变了使用的聚酰胺酸溶液的种类,除此以外,与实施例1同样地得到了实施例2、5、比较例1、3、4的液晶取向剂(A-2)、(A-5)、(B-1)、(B-3)以及(B-4)。
<实施例3>
在合成例1中得到的聚酰胺酸溶液(PAA-1)(0.60g)和在合成例7中得到的聚酰胺酸溶液(7)(1.4g)中加入NMP(2.00g)和BCS(6.00g),在室温下搅拌3小时,由此得到了液晶取向剂(A-3)。
<实施例4、6~11、比较例2、5~8>
如表2所示地改变了使用的聚酰胺酸溶液的种类,除此以外,与实施例3同样地得到了实施例4、6~11、比较例2、5~8的液晶取向剂(A-4)、(A-6)~(A-11)、(B-2)、(B-5)~(B-8)。
[表2]
表2中,聚合物成分的括号内的数值表示各聚合物成分的含量(质量%)。
在如上所述得到的液晶取向剂(A-1)~(A-11)以及(B-1)~(B-8)中,未观察到浑浊、析出等异常,确认了为均匀的溶液。使用所得到的液晶取向剂,进行了电压保持率、残留DC特性、溶解性的评价。
[电压保持率/残留DC特性评价用的液晶盒的制作]
使用上述所得到的液晶取向剂,按照下述所示的顺序进行了液晶盒的制作。将液晶取向剂分别旋涂于带有ITO电极的玻璃基板(宽度3cm×长度4cm),在70℃的加热板上干燥90秒钟后,在230℃的红外线加热炉中进行20分钟烧成,制作出形成有膜厚100nm的液晶取向膜的玻璃基板(带有液晶取向膜的基板)。准备两张带有该液晶取向膜的基板,在一方的带有液晶取向膜的基板的形成有液晶取向膜的面上涂布直径4μm的珠状间隔物(日挥触媒化成公司制,真丝球,SW-D1),在周围以留出液晶注入口的方式印刷了热固性密封剂(三井化学公司制,XN-1500T)。接着,将另一方的带有液晶取向膜的基板的形成有液晶取向膜的一侧的面设为内侧,与之前的基板贴合后,在150℃下进行60分钟的加热处理,使密封剂固化,制作出空盒。通过减压注入法向该空盒中注入负型液晶MLC-3023(Merck公司制),制作出液晶盒。接着,在向该液晶盒施加了15V的直流电压的状态下,从该液晶盒的外侧照射10J/cm2通过了波长325nm以下的截止滤光片的紫外线。需要说明的是,紫外线的照度使用带紫外线光量计的照度计(ORC制作所公司(ORC公司)制,UV-M03A)进行了测定。之后,出于使残存于液晶盒中的未反应的聚合性化合物失活的目的,在未施加电压的状态下使用照射单元(东芝Lighting&Technology公司制,UV-FL照射装置)照射UV(UV灯:FLR40SUV32/A-1)30分钟(以下也称为PSA处理)。
[电压保持率的评价]
使用PSA处理后的电压保持率评价用的液晶盒测定了电压保持率。在60℃的热风循环烘箱中施加1V的电压60μsec,然后测定1667msec后的电压,计算能保持多少电压作为电压保持率。电压保持率的测定使用了东阳TECHNICA公司制的VHR-1。值越高越良好。作为评价基准,将上述PSA处理后的电压保持率为80%以上的情况设为“○”,将小于80%的情况设为“×”。将结果示于表3。
[表3]
液晶取向剂 | 电压保持率 | |
实施例1 | A-1 | 87(○) |
实施例2 | A-2 | 91(○) |
比较例1 | B-1 | 77(×) |
实施例3 | A-3 | 80(○) |
实施例4 | A-4 | 83(○) |
比较例2 | B-2 | 71(×) |
如表3所示,使用实施例1~4的液晶取向剂(A-1)~(A-4)得到的液晶取向膜与使用比较例1~2的液晶取向剂(B-1)~(B-2)得到的液晶取向膜相比,在PSA处理后显示出高的电压保持率。
[残留DC电压的评价]
在70℃下对上述制作出的液晶盒施加2小时的直流2V,通过介电吸收法求出刚切断直流电压后和30分钟后的液晶盒内残留的电压(残留DC电压)。该值成为因DC蓄积而产生的残影的指标,该值在50mV以下时,定义为残影特性优异即“良好”,在该值大于50mV的情况下定义为“不良”,进行了评价。将结果示于表4。
[表4]
如表4所示,使用实施例1~2的液晶取向剂(A-1)~(A-2)得到的液晶取向膜与使用比较例2、4的液晶取向剂(B-2)、(B-4)得到的液晶取向膜相比,显示出良好的残留DC特性。
[溶解性的评价]
使用上述得到的液晶取向剂,在玻璃瓶(10mL容器)中放入液晶取向剂,在5℃的冰箱中放置一天。从冰箱中取出,将未观察到浑浊的液晶取向剂定义为溶解性优异即“○”,将观察到浑浊的液晶取向剂定义为“×”,进行了评价。将结果示于表5。
[表5]
液晶取向剂 | 溶解性 | |
实施例1 | A-1 | ○ |
实施例2 | A-2 | ○ |
实施例5 | A-5 | ○ |
实施例6 | A-6 | ○ |
实施例7 | A-7 | ○ |
实施例8 | A-8 | ○ |
实施例9 | A-9 | ○ |
实施例10 | A-10 | ○ |
实施例11 | A-11 | ○ |
比较例3 | B一3 | × |
比较例4 | B-4 | × |
比较例5 | B-5 | × |
比较例6 | B-6 | × |
比较例7 | B-7 | × |
比较例8 | B-8 | × |
如表5所示,分别使用实施例1~2、5~11的液晶取向剂(A-1)~(A-2)、(A-5)~(A-11)得到的液晶取向膜与使用比较例3~8的液晶取向剂(B-3)~(B-8)得到的液晶取向膜相比,显示出高的溶解性。
Claims (10)
1.一种液晶取向剂,其特征在于,
含有聚酰胺酸P,所述聚酰胺酸P是通过包含下述式(1)所示的二胺a1和下述式(2)所示的二胺a2的二胺成分、与含有下述式(TB)所示的四羧酸二酐tB的四羧酸成分的聚合反应而得到的,
所述四羧酸成分是不含芳香族四羧酸二酐及其衍生物的四羧酸成分,
就所述二胺成分而言,具有羧基的二胺、以及H2N-YN-NH2所示的二胺的各自的使用量相对于聚酰胺酸P的合成中使用的二胺成分100摩尔%为0摩尔%~30摩尔%,YN为具有选自由含氮杂环、仲氨基以及叔氨基构成的组中的至少一种含氮结构的二价有机基团,
式中,R、R’各自独立地表示氢原子、或碳原子数1~3的一价有机基团,X表示*-Ar-*或*-Ar-CR2R2’-Ar-*所示的二价有机基团,Ar表示苯环,R2、R2’各自独立地表示氢原子、或碳原子数1~3的一价有机基团,*表示键合键,式(1)或(2)所具有的苯环的任意的氢原子任选地被一价基团取代,n1、n2各自独立地表示1~2的整数。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其中,
所述四羧酸成分为进一步含有下述式(T)所示的四羧酸二酐的四羧酸成分,
式(T)中,X表示选自下述式(x-1)~(x-10)的任一种中的结构,
式中,R1~R4各自独立地表示氢原子、卤素原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的烯基、碳原子数2~6的炔基、含有氟原子的碳原子数1~6的一价有机基团、或苯基,R5和R6各自独立地表示氢原子或甲基,n为0~6的整数,在n为0的情况下表示单键。
3.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其中,
所述二胺a1和二胺a2的使用量的合计相对于聚酰胺酸P的合成中使用的二胺成分100摩尔%为60摩尔%以上。
4.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其中,
具有羧基的二胺、以及所述H2N-YN-NH2所示的二胺的使用量的合计相对于聚酰胺酸P的合成中使用的二胺成分100摩尔%为30摩尔%以下。
5.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其中,
所述液晶取向剂进一步含有使用不含二胺a1、二胺a2以及四羧酸二酐tB中的至少一种的单体成分而得到的、选自由聚酰亚胺前体以及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺构成的组中的至少一种聚合物Q。
6.根据权利要求5所述的液晶取向剂,其中,
所述聚合物Q为选自由聚酰亚胺前体以及作为该聚酰亚胺前体的酰亚胺化物的聚酰亚胺构成的组中的至少一种聚合物,所述聚酰亚胺前体是使用含有选自由“A-X-J”所示的芳香族二胺、在末端具有光聚合性基团的二胺、具有自由基引发功能的二胺、以及具有光增感功能的二胺构成的组中的至少一种二胺的二胺成分而得到的,
所述“A-X-J”中,A表示两个伯氨基与芳香族基团键合而成的一价基团,X表示单键、-(CH2)a-、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH3)-、-NH-、-O-、-COO-、-OCO-或-(A0)m0-((CH2)a1-A1)m1-,其中,a为1~15的整数,a1为1~15的整数,A0,A1各自独立地表示氧原子或-COO-,m0为0或1的整数,m1为1~2的整数,在m1为2的情况下,多个a1和A1各自独立地具有上述定义,
J表示具有选自由碳原子数4~40的脂环式烃基和碳原子数6~40的芳香族烃基构成的组中的至少一种基团的一价有机基团,其中,上述脂环式烃基和芳香族烃基所具有的氢原子中的至少一种被作为卤素原子、含卤素原子的烷基、含卤素原子的烷氧基、碳原子数3~10的烷基、碳原子数3~10的烷氧基、以及碳原子数3~10的烯基中的任一种的取代基v取代,而且,这些取代基v中的任意的碳-碳单键任选地被-O-中断,其中,取代基v不包括卤素原子。
7.一种液晶取向膜,由如权利要求1~6中任一项所述的液晶取向剂得到。
8.一种液晶显示元件,具备如权利要求7所述的液晶取向膜。
9.一种液晶显示元件的制造方法,依次进行以下的工序1~3,
工序1:将如权利要求1~6中任一项所述的液晶取向剂涂布于具有导电膜的一对基板的至少一方的基板上而形成涂膜的工序;
工序2:对所述涂膜进行烧成的工序;以及
工序3:在所述一对基板之间形成液晶层而制作液晶盒的工序。
10.根据权利要求9所述的液晶显示元件的制造方法,其中,
在工序1~3之后,进一步进行以下的工序4,
工序4:对所述液晶盒照射光的工序。
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