TW201533095A - 液晶配向劑及使用其之液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於含有下述聚合物之液晶配向劑，該聚合物為選自藉由含有下述式(1)及(2)之二胺的二胺成分與四羧酸衍生物之反應所得的聚醯亞胺前驅物及將此經醯亞胺化所得的聚醯亞胺之至少1種。 □ 式(2)中之n為1、3或5的整數。

Description

液晶配向劑及使用其之液晶顯示元件
本發明係關於使用於液晶顯示元件之製造的液晶配向劑、由該液晶配向劑所得的液晶配向膜及使用該液晶配向膜之液晶顯示元件。
已知液晶顯示元件可作為輕量、薄型且低消費電力之顯示裝置。近年來對於使用於急速地擴大發展的手機或平板電腦型末端的高精細液晶顯示元件，已到達要求提高該顯示品質之顯著發展。
液晶顯示元件為藉由具備電極之一對透明基板夾持液晶層而構成。而在液晶顯示元件，液晶在基板間成為所望配向狀態下由有機材料所成的有機膜作為液晶配向膜使用。即，液晶配向膜為液晶顯示元件之構成構件，形成於銜接夾持液晶之基板的液晶之面，在該基板間擔任使液晶配向呈一定方向的角色。該液晶配向膜因決定液晶分子之配向均勻性或對於基板之預傾角，且對於顯示元件之電氣特性產生大大影響，故對於液晶顯示元件擔任重要角色。
其中，液晶之預傾角為左右顯示特性的重要 參數之1，期待可配合液晶顯示元件之模式控制至最適值。例如在稱為IPS(In Plane Switching)或FFS(Fringe Field Switching)之模式中，預傾角越低，視野角越廣，顏色的重現變的良好。作為以可得到較低預傾角為特徵之液晶配向膜，已知有於聚醯亞胺主鏈具有伸烷基結構者(參照專利文獻1、2)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開平10-123532號公報
[專利文獻2]特開2000-80164號公報
然而在近年，隨著手機或平板電腦型末端之高性能化，更不用說必須具有良好配向性，亦要求更低預傾角。相對於此，雖經發明者的檢討而得到含有使用1,2-雙(4-胺基苯氧基)乙烷作為二胺成分的聚醯胺酸或聚醯胺酸酯之液晶配向膜，其可實現良好配向性及與過去技術相比更顯著低的預傾角，但同時得知如此聚醯胺酸或聚醯胺酸酯為液晶配向劑的主溶劑之一，但對於具有優良的印刷性或厚膜化特性，且於法規之顧慮亦較少的γ-丁內酯之 溶解性並不充分。本發明係以提供可實現良好液晶配向性與低預傾角，且對於γ-丁內酯之溶解性高的液晶配向劑為目的。
本發明者們欲解決上述課題進行詳細檢討結果而完成本發明。即，本發明之要旨如以下所示。
1.一種液晶配向劑，其為含有以下聚合物，該聚合物為選自藉由含有下述式(1)及(2)之二胺的二胺成分、與四羧酸衍生物之反應而得的聚醯亞胺前驅物及將此經醯亞胺化而得的聚醯亞胺之至少1種聚合物。
式(2)中之n為1、3或5的整數。
2.如上述1所記載的液晶配向劑，其中上述式(1)之二胺為二胺成分中之10~90莫耳%。
3.如上述1、2所記載的液晶配向劑，其中上述式(2)之二胺為二胺成分中之10~90莫耳%。
4.如上述1至4中任1所記載的液晶配向劑，其中上述四羧酸衍生物之結構中含有脂肪族結構或脂環式基結構。
5.如上述1至4中任1所記載的液晶配向劑，其中於結構中含有脂肪族結構或脂環式基結構之四羧酸衍生物為全四羧酸衍生物中之10~100莫耳%。
6.如上述1至5中任1所記載的液晶配向劑，其中上述羧酸衍生物為二羧酸二酯。
7.一種液晶配向膜，其特徵為將上述1~6中任1所記載的液晶配向劑塗布於基板上並燒成而得。
8.一種液晶顯示元件，其特徵為具有上述7所記載的液晶配向膜。
藉由使用本發明之液晶配向劑，可製造出兼具良好液晶配向性與低預傾角特性之液晶顯示元件，故可適用於大畫面且高精細之液晶顯示器上。又，使用於本發明之液晶配向劑的聚合物因具有對γ-丁內酯之良好溶解性，故本發明之液晶配向劑具有良好保存安定性，且印刷性或厚膜化特性亦優良。
[實施發明之形態] <特定二胺>
本發明之液晶配向劑係以含有以下聚合物為特徵者，該聚合物為選自藉由含有下述式(1)及(2)之二胺的二胺成分與四羧酸衍生物之反應而得的聚醯亞胺前驅物及將 此經醯亞胺化而得的聚醯亞胺的至少1種聚合物。
式(2)中之n為1、3或5的整數。
聚合物中，使用式(1)之二胺的聚醯胺酸酯可賦予液晶配向性提高與低預傾角特性，但對於提高對γ-丁內酯之溶解性並未充分。
另一方面，使用式(2)之二胺的聚醯胺酸酯雖可賦予聚合物之溶解性提高，但對於低預傾角特性及液晶配向性並未充分。
即，選自藉由含有式(1)與式(2)之二胺的二胺成分與二羧酸二酯之反應而得的聚醯胺酸酯及將此經醯亞胺化而得的聚醯亞胺的至少1種聚合物可同時滿足上述3特性。
式(1)的二胺係以全二胺成分中之10~90莫耳%為佳，以10~70莫耳%為較佳。
式(2)之二胺係以全二胺成分中之10~90莫耳%為佳，以30~90莫耳%為較佳。
<聚合物>
藉由含有上述式(1)及(2)之二胺的二胺成分與四 羧酸衍生物之反應而得的聚醯亞胺前驅物可如以下所表示。
式(3)中，Y為來自二胺成分之2價有機 基，X為來自四羧酸衍生物的4價有機基，A1及A2各獨立為氫原子、或可具有取代基的碳數1~10之烷基、可具有取代基之碳數1~10的烯基、可具有取代基之碳數1~10的炔基，R1為氫原子或碳數1~10的烷基，Y的至少一部分為下述式(4)、(5)的結構。
式(5)中，n為1、3或5的整數。
<四羧酸衍生物>
使用於本發明之液晶配向劑的合成之四羧酸衍生物中可舉出四羧酸二酐、四羧酸一酐、四羧酸、二羧酸二烷基 酯、二羧酸氯化物二烷基酯等，僅可與二胺進行反應者即可，並未限定於此等。
式(3)中之X為來自四羧酸衍生物的4價有 機基，該結構並無特別限定。若要舉出X的具體例子，可舉出以下所示X-1~X-44。
式(X-1)中，R2~R5各獨立表示氫原子、甲基或苯基。
式(3)中，X可為1種類亦可混合2種類以上，但以含有1種以上具有脂環式結構或脂肪族結構的X者為佳。作為具有脂環式結構或脂肪族結構之X的比例以X全體之10莫耳%以上為佳，較佳為30莫耳%以上，更佳為50莫耳%以上。
作為具有脂環式結構或脂肪族結構之X的結構，以(X-1)至(X-16)、(X-23)至(X-27)、(X-41)至(X-43)為佳，特佳為(X-1)、(X-7)、(X-9)、(X-23)及(X-24)。
式(3)中，作為R1中之上述烷基的具體例子，可舉出甲基、乙基、丙基、i-丙基、n-丁基、i-丁基、s-丁基、t-丁基、n-戊基等。
式(3)中，A1及A2各獨立為氫原子、或可具有取代基之碳數1~10的烷基、可具有取代基之碳數1 ~10的烯基、可具有取代基之碳數1~10的炔基。
作為上述烷基的具體例子，可舉出甲基、乙 基、丙基、丁基、t-丁基、己基、辛基、癸基、環戊基、環己基、聯環己基等。作為烯基可舉出將存在於上述烷基的1個以上CH-CH結構由C=C結構取代者，更具體可舉出乙烯基、芳基、1-丙烯基、異丙烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、2-戊烯基、2-己烯基、環丙烯基、環戊烯基、環己烯基等。作為炔基，可舉出存在於前述烷基的1個以上CH2-CH2結構取代為C≡C結構者，更具體可舉出乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基等。
上述的烷基、烯基、炔基可具有取代基，進 一步藉由取代基可形成環結構。且，藉由取代基形成環結構者表示取代基彼此或取代基與母骨架之一部分因結合而成為環結構的意思。
作為該取代基的例，可舉出鹵素基、羥基、 硫醇基、硝基、芳基、有機氧基、有機硫基、有機矽基、醯基、酯基、硫酯基、磷酸酯基、醯胺基、烷基、烯基、炔基。
作為取代基之鹵素基，可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
作為取代基之芳基，可舉出苯基。於該芳基可進一步由前述之其他取代基進行取代。
作為取代基之有機氧基，可表示為O-R所示結構。該R可為相同或相異，亦可例示出前述烷基、烯 基、炔基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。作為有機氧基之具體例子，可舉出甲氧基、乙氧基、丙基氧基、丁氧基、戊基氧基、己基氧基、庚基氧基、辛基氧基等。
作為取代基之有機硫基，可表示為-S-R所示 結構。作為該R可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。作為有機硫基之具體例子，可舉出甲基硫基、乙基硫基、丙基硫基、丁基硫基、戊基硫基、己基硫基、庚基硫基、辛基硫基等。
作為取代基之有機矽基，可表示為-Si-(R)3所 示結構。該R可為相同或相異，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。作為有機矽基之具體例子，可舉出三甲基矽基、三乙基矽基、三丙基矽基、三丁基矽基、三戊基矽基、三己基矽基、戊基二甲基矽基、己基二甲基矽基等。
作為取代基之醯基，可表示為-C(O)-R所示結 構。作為該R，可例示出前述烷基、烯基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。作為醯基的具體例子，可舉出甲醯基、乙醯基、丙醯基、丁醯基、異丁醯基、香草基、異香草基、苯甲醯基等。
作為取代基之酯基，可表示為-C(O)O-R、或 -OC(O)-R所示結構。作為該R可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。
作為取代基之硫酯基，可表示為-C(S)O-R、 或-OC(S)-R所示結構。作為該R可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。
作為取代基之磷酸酯基，可表示為-OP(O)-(OR)2所示結構。該R可為相同或相異，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。
作為取代基之醯胺基，可表示為-C(O)NH2、或-C(O)NHR、-NHC(O)R、-C(O)N(R)2、-NRC(O)R所示結構。該R可為相同或相異，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。這些R可由前述取代基做進一步取代。
作為取代基之芳基，可舉出與前述芳基之相同者。於該芳基可由前述其他取代基做進一步取代。
作為取代基之烷基，可舉出與前述烷基之相同者。該烷基可由前述其他取代基做進一步取代。
作為取代基之烯基，可舉出與前述烯基之相同者。該烯基可由前述其他取代基做進一步取代。
作為取代基之炔基，可舉出與前述炔基之相同者。該炔基可由前述其他取代基做進一步取代。
一般而言，若導入高體積之結構時，可能會使胺基的反應性或液晶配向性降低，作為A1及A2，以氫原子、或可具有取代基之碳數1~5的烷基為較佳，以氫原子、甲基或乙基為特佳。
<其他二胺>
式(3)中，Y的至少一部分為式(4)及式(5)的結構，但Y並未限定於此等，亦可含有其他結構。若要舉出其他Y的結構之具體例子時，可舉出下述Y-1~Y-115。
(式(Y-102)中，m、n各為1至11的整數，m+n為2至12的整數，式(Y-107)中，h為1~3的整數，式(Y-104)及(Y-111)中，j為0至3的整數。式(Y-113)~式(Y-115)中，Boc為t-丁氧基羰基)
彼等中，Y-7、Y-21、Y-22、Y-23、Y-25、Y-26、Y-27、Y-43、Y-44、Y-45、Y-46、Y-48、Y-56、Y-64、Y-66、Y-67、Y-68、Y-91、Y-92、Y-93等直線性較高的結構可在作為液晶配向膜時提高該液晶配向性。又，如Y-69、Y-70、Y-71、Y-72、Y-73、Y-74、Y-75、Y-76、Y-77、Y-78、Y-79、Y-80、Y-81、Y-82、Y-83、Y-84、Y-85、Y-86、Y-87、Y-88、Y-89、Y-90等於側鏈組合長鏈烷基、芳香族環、脂肪族環、類固醇骨架、或彼等之結構可 在作為液晶配向膜時提高液晶的預傾角。又，如Y-112之結構可得到在作為液晶配向膜時之良好摩擦耐性。
使用於本發明的聚醯亞胺前驅物為由二胺成分與四羧酸衍生物之反應而得者，可舉出聚醯胺酸或聚醯胺酸酯等。
<聚醯胺酸之製造方法>
使用於本發明之聚醯亞胺前驅物的聚醯胺酸可藉由以下所示方法進行合成。
具體而言為可將四羧酸二酐與二胺在有機溶劑之存在下，於-20℃~150℃下，較佳為於0℃~50℃下，進行30分鐘~24小時，較佳為進行1~12小時反應而合成。
使用於上述反應的有機溶劑由單體及聚合物之溶解性來看以N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯為佳，這些可使用1種或混合2種以上使用。聚合物之濃度由不容易引起聚合物的析出，且可容易得到高分子量體之觀點來看，以1~30質量%為佳，以5~20質量%為較佳。
如此所得之聚醯胺酸可藉由仔細攪拌反應溶液下注入於弱溶劑中，可析出聚合物並回收。又，進行數次析出，以弱溶劑洗淨後，藉由常溫或者加熱乾燥可得到經純化之聚醯胺酸粉末。弱溶劑並無特別限定，可舉出水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纖劑、丙酮、甲苯等。
<聚醯胺酸酯之製造方法>
使用於本發明之聚醯亞胺前驅物的聚醯胺酸酯可藉由以下所示(1)~(3)的方法進行合成。
(1)由聚醯胺酸進行合成時
聚醯胺酸酯可藉由將由四羧酸二酐與二胺所得的聚醯胺酸進行酯化而合成。
具體而言為可將聚醯胺酸與酯化劑在有機溶劑之存在下，於-20℃~150℃，較佳為0℃~50℃下，進行30分鐘~24小時，較佳為進行1~4小時反應而合成。
作為酯化劑，以藉由純化可容易地除去者為佳，可舉出N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二丙基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二新戊基丁基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二-t-丁基縮醛、1-甲基-3-p-甲苯基三氮烯、1-乙基-3-p-甲苯基三氮烯、1-丙基-3-p-甲苯基三氮烯、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基嗎啉鎓氯化物等。酯化劑的添加量，對於聚醯胺酸之重複單位1莫耳而言，以2~6莫耳當量為佳。
使用於上述反應之溶劑由聚合物之溶解性來看，以N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、或γ-丁內酯為佳，這些可使用1種或混合2種以上使用。合成時 的濃度由不容易引起聚合物的析出，且容易得到高分子量體的觀點來看，以1~30質量%為佳，以5~20質量%為較佳。
(2)藉由二羧酸二酯二氯化物與二胺之反應進行合成時
聚醯胺酸酯可由二羧酸二酯二氯化物與二胺進行合成。
具體而言為可將二羧酸二酯二氯化物與二胺 在鹼與有機溶劑之存在下，於-20℃~150℃，較佳為0℃~50℃下，進行30分鐘~24小時，較佳為進行1~4小時反應而合成。
前述鹼可使用吡啶、三乙基胺、4-二甲基胺 基吡啶等，但欲使反應可緩和進行以吡啶為佳。鹼的添加量由容易除去的量且容易得到高分子量體的觀點來看，對於二羧酸二酯二氯化物，以2~4倍莫耳為佳。
使用於上述反應之溶劑由單體及聚合物之溶 解性來看，以N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯為佳，這些可使用1種或混合2種以上使用。合成時之聚合物濃度由不容易引起聚合物之析出且容易得到高分子量體的觀點來看，以1~30質量%為佳，以5~20質量%為較佳。又，欲防止二羧酸二酯二氯化物之水解，使使用於聚醯胺酸酯的合成之溶劑盡可能地脫水為佳，在氮環境中防止外氣混入為佳。
(3)由二羧酸二酯與二胺合成聚醯胺酸時
聚醯胺酸酯可藉由將二羧酸二酯與二胺進行聚縮合而合成。
具體而言為可將二羧酸二酯與二胺在縮合 劑、鹼、有機溶劑的存在下，於0℃~150℃，較佳為0℃~100℃下，進行30分鐘~24小時，較佳為進行3~15小時反應而合成。
前述縮合劑為可使用三苯基亞磷酸酯、二環 己基碳二亞胺、1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、N,N’-羰基二咪唑、二甲氧基-1,3,5-三嗪基甲基嗎啉鎓、O-(苯並三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲四氟硼酸酯、O-(苯並三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸酯、二苯基(2,3-二氫-2-硫代基-3-苯並噁唑基)膦酸酯等。縮合劑之添加量對於二羧酸二酯而言以2~3倍莫耳為佳。
前述鹼可使用吡啶、三乙基胺等3級胺。鹼 的添加量由容易除去且可容易得到高分子量體的觀點來看，對二胺成分而言以2~4倍莫耳者為佳。
又，對於上述反應，藉由加入作為添加劑的 路易氏酸可有效率地進行反應。作為路易氏酸，以氯化鋰、溴化鋰等鹵素化鋰為佳。路易氏酸的添加量對於二胺成分而言以0~1.0倍莫耳為佳。
上述3種聚醯胺酸酯的合成方法之中，亦以 可得到高分子量之聚醯胺酸酯之上述(3)的合成法為特 佳。
如上述所得之聚醯胺酸酯的溶液藉由仔細攪 拌下注入於弱溶劑中，可析出聚合物。進行數次析出並以弱溶劑洗淨後，經常溫或者加熱乾燥後可得到經純化之聚醯胺酸酯粉末。弱溶劑並無特別限定，可舉出水、甲醇、異丙醇、乙醇、己烷、丁基溶纖劑、丙酮、甲苯等。
<醯亞胺化聚合物之製造方法>
於本發明所使用的醯亞胺化聚合物可藉由將前述聚醯亞胺前驅物經醯亞胺化而製造。由聚醯亞胺前驅物製造醯亞胺化聚合物時，以於聚醯亞胺前驅物溶液添加鹼性觸媒的化學性醯亞胺化為最簡便。化學性醯亞胺化為在比較低溫下進行醯亞胺化反應，因在醯亞胺化過程中不容易引起聚合物之分子量降低故較佳。
化學性醯亞胺化可藉由將欲進行醯亞胺化的 聚醯亞胺前驅物在有機溶劑中於鹼性觸媒存在下進行攪拌而進行。作為有機溶劑可使用於前述聚合反應時所使用的溶劑。作為鹼性觸媒，可舉出吡啶、三乙基胺、三甲基胺、三丁基胺、三辛基胺等。其中亦以三乙基胺或吡啶具有進行反應時的適度鹼性而較佳。又，作為酸酐，可舉出乙酸酐、偏苯三酸酐、苯四酸酐等，其中亦以使用乙酸酐時可使反應終了後的純化變的容易故較佳。
進行醯亞胺化反應時的溫度為-20℃~140 ℃，較佳為0℃~100℃，可進行1~100小時之反應時 間。鹼性觸媒的量為聚醯亞胺前驅物之0.5~30莫耳倍，較佳為2~20莫耳倍。所得之聚合物的醯亞胺化率可藉由調整觸媒量、溫度、反應時間而控制。於醯亞胺化反應後之溶液因殘存所添加之觸媒等，故藉由以下所述之方法，回收所得之醯亞胺化聚合物，再以有機溶劑進行溶解後得到本發明之液晶配向劑為佳。
如上述所得之醯亞胺化聚合物的溶液因仔細 攪拌下注入於弱溶劑中，故可析出聚合物。進行數次析出並以弱溶劑洗淨後，經常溫或者加熱乾燥可得到經純化之醯亞胺化聚合物粉末。
前述弱溶劑並無特別限定，可舉出甲醇、丙 酮、己烷、丁基溶纖劑、庚烷、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。
<液晶配向劑>
使用於本發明之液晶配向劑為具有前述聚醯亞胺前驅物或其醯亞胺化聚合物(以下稱為特定結構之聚合物)溶解於有機溶劑中之溶液形態。特定結構之聚合物的分子量以重量平均分子量2,000~500,000為佳，較佳為5,000~300,000，更佳為8,000~100,000。又，數平均分子量以1,000~250,000為佳，較佳為2,500~150,000，更佳為4,000~50,000。
使用於本發明之液晶配向劑的聚合物之濃度 藉由設定所要形成之塗膜厚度，可做適宜的變更，但由欲 形成均勻且無缺點的塗膜之觀點來看，以1重量%以上為佳，由溶液之保存安定性的觀點來看以10重量%以下為較佳。
使用於本發明之於液晶配向劑所含有的有機 溶劑僅為特定結構之聚合物可均勻地溶解者即可，並無特別限定。若要舉出其具體例子，可舉出N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N-甲基己內醯胺、2-吡咯啶酮、N-乙烯基-2-吡咯啶酮、二甲基亞碸、二甲基碸、γ-丁內酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺等。這些可使用1種或混合2種以上使用。又，即使為在單獨下無法均勻地溶解聚合物的溶劑，若在不析出聚合物之範圍下可混合於上述有機溶劑。
本發明所使用的液晶配向劑除欲溶解特定結 構之聚合物的有機溶劑以外，亦可含有可提高將液晶配向劑塗布於基板時的塗膜均勻性之溶劑。該溶劑為使用一般比上述有機溶劑更低表面張力之溶劑。該具體例子若要舉出，可舉出乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、乙基卡必醇、丁基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-單甲基醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-單乙基醚-2-乙酸酯、丁基溶纖劑乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲基酯、乳酸乙酯、乳酸n-丙基酯、乳酸n-丁基酯、乳酸異 戊基酯等。這些溶劑亦可併用2種類以上。
本發明之液晶配向劑中，除上述以外若不損 害本發明之效果的範圍內，可添加本發明所記載的聚合物以外的聚合物、以變化液晶配向膜之介電率或導電性等電氣特性為目的之介電體或者導電物質、以提高液晶配向膜與基板之密著性為目的之矽烷偶合劑、以提高作成液晶配向膜時的膜硬度或緻密度為目的之交聯性化合物、進一步以在燒成塗膜時藉由聚醯亞胺前驅物之加熱可使醯亞胺化更有效率地進行為目的之醯亞胺化促進劑等。
<液晶配向膜>
本發明之液晶配向膜為將上述液晶配向劑塗布於基板上，經乾燥、燒成後所得之膜。作為塗布本發明之液晶配向劑之基板，僅為透明性高的基板即可並無特別限定，可使用玻璃基板、氮化矽基板、丙烯酸基板、聚碳酸酯基板等塑質基板等，使用形成欲進行液晶驅動之電極等的基板時由製程簡單化的觀點來看為佳。又，在反射型液晶顯示元件中若為單側基板亦可使用矽晶圓等不透明物質，此時的電極亦可使用鋁等可反射光之材料。
作為本發明之液晶配向劑的塗佈方法，可舉 出旋轉塗佈法、印刷法、噴墨法等。塗布本發明之液晶配向劑後之乾燥、燒成步驟可選擇任意溫度與時間。一般為欲充分地除去所含有的有機溶劑，在50℃~120℃進行1分鐘~10分鐘乾燥，其後在150℃~300℃進行5分鐘~ 120分鐘燒成。燒成後之塗膜厚度並無特別限定，過薄時有時會降低液晶顯示元件之信賴性，故為5~300nm，以10~200nm為佳。
作為將所得的液晶配向膜進行配向處理之方法，可舉出摩擦法、光配向處理法等。
作為光配向處理法之具體例子，可舉出於前述塗膜表面上以一定方向照射偏向之放射線，視情況可進一步在150~250℃之溫度下進行加熱處理，而賦予液晶配向能之方法。作為放射線，可使用具有100nm~800nm之波長的紫外線及可見光線。
[液晶顯示元件]
本發明之液晶顯示元件係藉由上述方法自本發明之液晶配向劑得到附有液晶配向膜的基板，並藉由摩擦處理等進行配向處理後，以已知方法作成液晶顯示元件者。
液晶顯示元件之液晶胞的製造方法並無特別限定，若要舉出一例，可舉出將形成液晶配向膜之1對基板，以液晶配向膜面為內側，設置為夾住較佳為1~30μm，更佳為2~10μm之間隔物後，周圍以密封劑固定，注入液晶而封止之方法為一般。對於液晶之封入方法並無特別限定，將製作之液晶胞內減壓後注入液晶之真空法、滴入液晶後進行封止之滴入法等可例示。如上述由本發明之液晶配向劑所得的液晶配向膜因具有優良特性，故可作為VA、TN、STN、TFT、橫電界型等液晶顯示元件，進 一步作為強介電性及反強介電性液晶顯示元件用之液晶配向膜使用。
[實施例]
以下舉出實施例對本發明做更詳細說明，但本發明並未受到此等之限定。
在本實施例及比較例所使用之化合物的簡稱、及特性評估之方法如以下所示。
X-1：2,4-雙(甲氧基羰基)環丁烷-1,3-二羧酸
X-2：1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐
Y-1：雙(4-胺基苯氧基)甲烷
Y-2：1,2-雙(4-胺基苯氧基)乙烷
Y-3：1,3-雙(4-胺基苯氧基)丙烷
Y-4：1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷
Y-5：1,3-雙(4-胺基苯乙基)脲
DBOP：二苯基(2,3-二氫-2-硫代基-3-苯並噁唑基)膦酸酯
以下表示各測定方法。
[黏度]
對於合成例，聚醯胺酸溶液或聚醯胺酸酯溶液之黏度為使用E型黏度計TVE-22H(東機產業股份有限公司 製)，以試樣量1.1mL，錐形轉子TE-1(1°34’、R24)，溫度25℃下進行測定。
[固體成分濃度]
對於合成例，聚醯胺酸溶液或聚醯胺酸酯溶液之固體成分濃度的算出如以下進行。
於附有把手的鋁杯No.2(AS ONE公司製) 中量出約1.1g量之溶液，在烤箱DNF400(Yamato公司製)中以200℃進行2小時加熱後，在室溫(23℃)下放置5分鐘，計量出殘留於鋁杯內之固體成分重量。由該固體成分重量、及原來的溶液重量值算出固體成分濃度。
[分子量]
聚醯胺酸及聚醯胺酸酯之分子量藉由GPC(常溫凝膠滲透層析法)裝置測定，以聚乙二醇、聚乙烯氧化物換算值，算出數平均分子量(以下亦稱為Mn)與重量平均分子量(以下亦稱為Mw)。
GPC裝置：(股)Shodex公司製(GPC-101)
管柱：Shodex公司製(KD803、KD805之直列)
管柱溫度：50℃
溶離液：N,N-二甲基甲醯胺(作為添加劑，溴化鋰-水合物(LiBr．H2O)30莫耳/L、磷酸．無水結晶(o-磷酸)30莫耳/L、四氫呋喃(THF)10ml/L)
流速：1.0ml/分鐘
標準曲線作成用標準試樣：Tosoh公司公司製TSK標準聚乙烯氧化物(重量平均分子量(Mw)約900,000、150,000、100,000、30,000)、及Polymer Laboratory公司製聚乙二醇(吸收高峰分子量(Mp)約12,000、4,000、1,000)。測定中欲避開吸收峰的重疊，分別測定混合900,000、100,000、12,000、1,000之4種類試樣、及混合150,000、30,000、4,000之3種類試樣的2試樣。
[VHR老化耐性]
將製作的液晶胞在60℃烤箱中於LED光源(10000cd)下進行48小時老化。進行老化前後之電壓保持率測定，老化前為90%以上且老化後為85%以上時判定為○，未滿足前述特性者判定為×。
-VHR測定條件-
藉由輸入1V電壓60μs，測定100ms後之電壓，將自初期值的變動作為VHR(電壓保持率)計算。液晶胞的溫度在60℃下進行測定。
[液晶配向性]
在60℃之恆溫環境下以頻率數30Hz輸入168小時的交流電壓至相對透過率成為100%。
其後，將液晶胞之畫素電極與對向電極之間成短路狀態，直接於室溫下放置一日。
放置後，將液晶胞設置於偏光軸配置成直角 的2片偏光板之間，在電壓無輸入的狀態下打開背光，調整液晶胞的配置角度至透過光的亮度成為最小。自第1畫素第2區域變的最暗之角度至第1區域變的最暗之角度的轉動液晶胞時的轉動角度作為角度△而算出。對於第2畫素亦同樣，比較第2區域與第1區域，算出同樣角度△。 第1畫素與第2畫素之角度△值的平均值作為液晶胞之角度△而算出。該液晶胞之角度△值未達0.05度時定義為○，0.05度以上時定義為×。
[預傾角]
進行預傾角之測定。測定為使用Opt-metrics公司製之Axo Scan穆勒矩陣偏光儀。預傾角未達1.0°時定義為○，1.0°以上時定義為×。
[GBL(γ-丁內酯)溶解性]
使用合成例1~10所得的聚醯胺酸溶液或聚醯胺酸酯粉末，調整聚合物固體成分至：6wt%、N-甲基-2-吡咯啶酮：30wt%、γ-丁內酯：44wt%、丁基溶纖劑：20wt%之稀釋溶液。將該溶液在23℃放置5天，在放置前後之黏度變化未達10mPa．s時定義為○，10mPa．s以上時定義為×
(合成例1)
於放入攪拌子的5000mL之四口燒瓶中，投入(X-1)174.9g(672.0mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮3153g並進行攪拌使其溶解。其次，加入三乙基胺148.7g(1470mmol)、及(Y-1)161.2g(700.0mmol)並進行攪拌使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 563.5g(1470mmol)，再加入N-甲基-2-吡咯啶酮433.1g，在室溫進行12小時攪拌，得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液之溫度25℃中的黏度為61.1mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{27800g}中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後，在溫度100℃下進行減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=13,400、Mw=34,600。
(合成例2)
於放入攪拌子的3000mL之四口燒瓶中投入(X-1)86.6g(333.0mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮1644g並進行攪拌使其溶解。其次加入三乙基胺76.5g(756.mmol)、及(Y-2)87.9g(360.0mmol)進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 289.8g(756mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮225.8g，在室溫下進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液之溫度25℃中之黏度為65.3mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{14500g} 中，將所得之沈澱物過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=13,200、Mw=25,900。
(合成例3)
於放有攪拌子之500mL的四口燒瓶中，投入(X-1)12.2g(47.0mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮232g進行攪拌並使其溶解。其次加入三乙基胺10.2g(100.8mmol)、及(Y-3)12.4g(48.0mmol)進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 38.6g(100.8mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮31.9g，在室溫進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液在溫度25℃中之黏度為213.2mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{2020g}中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=24,700、Mw=59,300。
(合成例4)
於放有攪拌子之500mL的四口燒瓶中，投入(X-1)11.0g(42.1mmol)投入後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮220g，進行攪拌並使其溶解。其次加入三乙基胺9.14g (90.3mmol)、及(Y-4)12.3g(43.0mmol)進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 34.6g(90.3mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮30.2g，在室溫進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液在溫度25℃中之黏度為348.0mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{1900g}中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=26,800、Mw=66,500。
(合成例5)
於放有攪拌子之500mL的四口燒瓶中，投入(X-1)7.45g(28.7mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮138g，進行攪拌並使其溶解。其次加入三乙基胺6.38g(63.0mmol)、及(Y-1)5.87g(25.5mmol)、(Y-5)1.34g(4.5mmol)，進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 24.2g(63.0mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮18.9g，在室溫進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液在溫度25℃中之黏度為65.0mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{1200g}中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該 聚醯胺酸酯之分子量為Mn=14,200、Mw=35,300。
(合成例6)
於放有攪拌子之5000mL的四口燒瓶中，投入(X-1)114.9g(441.6mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮2226g，進行攪拌並使其溶解。其次加入三乙基胺102.0g(1008.0mmol)、及(Y-2)99.67g(408.0mmol)、(Y-5)21.48g(72.0mmol)，進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 386.4g (1008.0mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮305.8g，在室溫進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液在溫度25℃中之黏度為88.5mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{19500g} 中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=16,400、Mw=33,200。
(合成例7)
於放有攪拌子之100mL的四口燒瓶中，放入(Y-1)8.52g(37.0mmol)，加入N-甲基-2-吡咯啶酮112.0g，一邊送入氮氣一邊進行攪拌並使其溶解。一邊攪拌該二胺溶液，一邊添加(X-2)6.89g(35.2mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮27.7g，氮環境下在23℃進行5小時攪 拌後得到聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液在溫度25℃中之黏度為436mPa．s。又，該聚醯胺酸之分子量為Mn=18,400、Mw=47,000。
(合成例8)
於放有攪拌子之1000mL的四口燒瓶中投入(X-1)23.9g(92.0mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮448g，進行攪拌並使其溶解。其次加入三乙基胺21.2g(210mmol)、及(Y-1)11.51g(50.0mmol)、(Y-2)12.21g(50.0mmol)，進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP80.5g(210mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮61.6g，在室溫進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液在溫度25℃中之黏度為35.2mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{660g}中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=10,100、Mw=19,200。
(合成例9)
於放有攪拌子之1000mL的四口燒瓶中投入(X-1)17.8g(68.4mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮345g，進行攪拌並使其溶解。其次加入三乙基胺15.4g(152mmol)、及(Y-1)6.12g(26.6mmol)、(Y-2)9.28g (38.0mmol)、(Y-5)3.40g(11.4mmol)，進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 58.3g(152mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮47.4g，在室溫進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液在溫度25℃中之黏度為36.2mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{3020g}中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=8,600、Mw=18,900。
(合成例10)
於放有攪拌子之500mL的四口燒瓶中，投入(X-1)7.38g(28.4mmol)後，加入N-甲基-2-吡咯啶酮140g，進行攪拌並使其溶解。其次加入三乙基胺6.17g(61.0mmol)、及(Y-1)3.51g(15.3mmol)、(Y-2)2.61g(10.7mmol)、(Y-5)1.37g(4.58mmol)，進行攪拌並使其溶解。
一邊攪拌該溶液，一邊添加DBOP 23.4g(61.0mmol)，進一步加入N-甲基-2-吡咯啶酮19.2g，在室溫進行12小時攪拌後得到聚醯胺酸酯之溶液。該聚醯胺酸酯溶液在溫度25℃中之黏度為43.4mPa．s。
將該聚醯胺酸酯溶液投入於甲醇{1220g}中，將所得之沈澱物進行過濾分離。將該沈澱物以甲醇洗 淨後在溫度100℃下減壓乾燥，得到聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯之分子量為Mn=10,200、Mw=23,700。
(比較例1)
將在合成例1所得之聚醯胺酸酯粉末1.77g投入於放有攪拌子的100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮27.7g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑9.85g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.34質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(比較例2)
將在合成例2所得之聚醯胺酸酯粉末3.87g投入於放有攪拌子之100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮60.6g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑21.5g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.30質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(比較例3)
將在合成例3所得之聚醯胺酸酯粉末3.51g投入於放有攪拌子的100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮55.0g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑19.5g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.20質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(比較例4)
將在合成例4所得之聚醯胺酸酯粉末3.48g投入於放有攪拌子之100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮54.5g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑19.3g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.20質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(比較例5)
將在合成例5所得之聚醯胺酸酯粉末3.94g投入於放有攪拌子之100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮61.8g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑21.9g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.28質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(比較例6)
將在合成例6所得之聚醯胺酸酯粉末3.25g投入於放有攪拌子之100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮50.9g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑18.1g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.38質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(比較例7)
將在合成例7所得之聚醯胺酸溶液10.3g投入於放有攪拌子的100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮 18.7g、丁基溶纖劑9.68g，以磁力攪拌器進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.00質量%之聚醯胺酸溶液。
(實施例1)
將在合成例8所得之聚醯胺酸酯粉末4.10g，投入於放有攪拌子之100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮64.2g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑22.8g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.40質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(實施例2)
將在合成例9所得之聚醯胺酸酯粉末3.81g投入於放有攪拌子之100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮59.7g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑21.2g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.41質量%之聚醯胺酸酯溶液。
(實施例3)
將在合成例10所得之聚醯胺酸酯粉末4.21g，投入於放有攪拌子的100mL三角燒瓶，加入N-甲基-2-吡咯啶酮66.0g，在室溫進行18小時攪拌並使其溶解。繼續加入丁基溶纖劑23.4g，進行2小時攪拌後得到固體成分濃度4.45質量%之聚醯胺酸酯溶液。

Claims (8)

  1. 一種液晶配向劑，其特徵為含有以下聚合物，該聚合物為選自藉由含有下述式(1)及(2)的二胺之二胺成分與四羧酸衍生物之反應而得的聚醯亞胺前驅物及將此進行醯亞胺化而得的聚醯亞胺之至少1種； 式(2)中之n為1、3或5的整數。
  2. 如請求項1之液晶配向劑，其中上述式(1)的二胺為二胺成分中之10~90莫耳%。
  3. 如請求項1之液晶配向劑，其中上述式(2)的二胺為二胺成分中之10~90莫耳%。
  4. 如請求項1之液晶配向劑，其中上述四羧酸衍生物為於結構中含有脂肪族結構或脂環式基結構者。
  5. 如請求項1之液晶配向劑，其中於結構中含有脂肪族結構或脂環式基結構之四羧酸衍生物為全四羧酸衍生物中之10~90莫耳%。
  6. 如請求項1之液晶配向劑，其中上述羧酸衍生物為二羧酸二酯。
  7. 一種液晶配向膜，其特徵為將如請求項1至6中任一項之液晶配向劑塗布於基板上並燒成所得者。
  8. 一種液晶顯示元件，其特徵為具有如請求項7之 液晶配向膜者。
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