TW201615807A - 液晶顯示裝置及液晶組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明之液晶顯示裝置包含液晶顯示元件,該液晶顯示元件包含:一對配向膜21、51,其等設置於一對基板之對向面側;及液晶層60,其設置於一對配向膜之間,且由包含具有正介電各向異性之液晶分子61之液晶組合物構成;構成液晶層60之液晶組合物包含通式(AN-1)所表示之烯基化合物-1及通式(AN-2)所表示之烯基化合物-2;且液晶組合物中之烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率。 □□

Description

液晶顯示裝置及液晶組合物
本發明係關於一種液晶組合物、及具備液晶顯示元件之液晶顯示裝置,該液晶顯示元件係於在對向面具有配向膜之一對基板間密封包含此種液晶組合物之液晶層而成。
近年來,藉由驅動液晶顯示元件而進行圖像顯示之液晶顯示裝置由於薄型、輕量且消耗電力較少,故而廣泛地應用於電視接收機或各種監視器等圖像顯示裝置、數位相機、行動電話等資訊終端等。於此種液晶顯示裝置中,作為液晶顯示方式,已知有使用向列型液晶之扭轉向列(TN,Twisted Nematic)模式、垂直配向(VA,Vertical Alignment)模式、橫向電場(IPS,In Plane Switching)模式、邊緣電場切換(FFS,Fringe Field Switching)模式等。
而且,根據該等液晶顯示方式,對液晶材料亦要求各種特性,其中高速響應性及較高之可靠性於大部分情況下均為非常重要之特性。為使響應高速化,作為液晶材料所要求之物性,直接而言,可列舉低黏性及高彈性常數。然而,於提高彈性常數之情形時,多數情況下閾值電壓上升,從而不佳。因此,為使響應高速化,期望降低液晶材料之黏性。
已知於液晶材料中,有藉由使用導入有雙鍵之烯基而獲得黏性之降低之情形,並研究使用包含烯基化合物之液晶組合物(例如,參照日本專利特開2009-149667)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-149667
然而,若使用包含烯基化合物之液晶組合物,則存在電壓保持率隨著時間而降低之問題。電壓保持率(Voltage Holding Ratio,VHR)係表示於電極間經充電之電荷於特定之時間內(例如1圖框、16.7毫秒)保持何種程度的值。電壓保持率隨著時間而降低等現象會導致驅動電壓之上升、對比度之降低等液晶顯示裝置之顯示特性之降低、液晶顯示裝置之可靠性降低。
因此,本發明之目的在於提供一種可實現高速響應,而且,可抑制電壓保持率隨著時間而降低等問題之產生之液晶組合物;及使用此種液晶組合物之液晶顯示裝置。
用以達成上述目的之本發明之液晶顯示裝置具備液晶顯示元件,該液晶顯示元件具有:一對配向膜,其等設置於一對基板之對向面側;及液晶層,其設置於一對配向膜之間,且由包含具有正介電各向異性之液晶分子之液晶組合物構成;構成液晶層之液晶組合物包含下述通式(AN-1)所表示之烯基化合物-1及下述通式(AN-2)所表示之烯基化合物-2;且液晶組合物中之烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率。
用以達成上述目的之本發明之液晶組合物包含下述通式(AN-1)所表示之烯基化合物-1及下述通式(AN-2)所表示之烯基化合物-2,且 烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率。
其中,RAN11、RAN12分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN11、RAN12之至少一者為烯基,
分別獨立地為
其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN21、RAN22之至少一者為烯基,
分別獨立地為
於本發明之液晶顯示裝置或液晶組合物中,構成液晶層之液晶組合物包含烯基化合物-1及烯基化合物-2,液晶組合物中之烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率。因此,可謀求液晶層或液晶組合物之黏性之降低,可實現高速響應。而且,烯基化合物-1具有電壓保持率之降低小於烯基化合物-2等特性,故而可避免電壓保持率隨著時間而降低等問題之產生。再者,本說明書所記載之效果僅為例示,並不受限定,又,亦可有附加之效果。
10‧‧‧像素
20‧‧‧第1基板
20'‧‧‧絕緣膜
21‧‧‧配向膜
22‧‧‧偏光板
23‧‧‧彩色濾光片層
31‧‧‧第1電極(像素電極)
32‧‧‧第2電極(對向電極)
40‧‧‧TFT
40'‧‧‧TFT層
41‧‧‧閘極電極
42‧‧‧閘極絕緣層
43‧‧‧半導體層(通道形成區域)
44A、44B‧‧‧源極/汲極電極
45‧‧‧連接孔(接觸孔)
46‧‧‧層間絕緣層
50‧‧‧第2基板
51‧‧‧配向膜
52‧‧‧偏光板
60‧‧‧液晶層
61‧‧‧液晶分子
80‧‧‧顯示區域
81‧‧‧源極驅動器
82‧‧‧閘極驅動器
83‧‧‧時序控制器
84‧‧‧電源電路
91‧‧‧源極線
92‧‧‧閘極線
93‧‧‧電容器
圖1係本發明之液晶顯示裝置之模式性之部分剖視圖。
圖2A及圖2B係表示本發明之液晶顯示裝置之剖面之一部分的概念圖,且為用以說明因有無對電極間施加電壓所引起之液晶分子之行為之圖。
圖3A及圖3B係表示本發明之液晶顯示裝置之俯視之一部分的概念圖,且為用以說明因有無對電極間施加電壓所引起之液晶分子之行為之圖。
圖4係圖1所示之液晶顯示裝置之電路構成圖。
圖5A及圖5B係形成有TFT(thin film transistor,薄膜電晶體)等及第1電極之第1基板之模式性之部分剖面圖。
以下,參照圖式,基於實施形態及實施例說明本發明,但本發明並不限定於實施形態及實施例,實施形態及實施例中之各種數值或材料為例示。再者,說明係以如下之順序進行。
1.關於本發明之液晶顯示裝置及液晶組合物全體之說明
2.關於適於應用於本發明之液晶顯示裝置之配向膜之組成的說明
3.基於實施例之本發明之液晶顯示裝置及液晶組合物之說明
4.其他
[關於本發明之液晶顯示裝置及液晶組合物全體之說明]
於本發明之液晶顯示裝置或液晶組合物中,烯基化合物-1可設為包含下述通式(AN-3)所表示之烯基化合物之形態。
其中,RAN31為碳數1至8之烯基,RAN32為碳數1至8之烷基或烷氧基。
或者於本發明之液晶顯示裝置或液晶組合物中,烯基化合物-1可 設為包含下述通式(AN-4)所表示之烯基化合物之形態。
其中,RAN41為碳數1至8之烯基,RAN42為碳數1至8之烷基或烷氧基。
藉由採用通式(AN-3)、(AN-4)之結構,可擴大液晶相之溫度範圍,尤其可向高溫側擴大液晶相之溫度範圍。又,可抑制黏性之上升。
進而,於包含以上所說明之各種較佳形態之本發明之液晶顯示裝置或液晶組合物中,烯基化合物-2可設為包含下述通式(AN-5)所表示之烯基化合物之形態。
其中,RAN51為碳數1至8之烯基,RAN52為碳數1至8之烷基。
藉由採用通式(AN-2)所表示之結構,可擴大液晶相之溫度範圍,尤其可向低溫側擴大液晶相之溫度範圍。又,可抑制黏性之上升。
進而,於包含以上所說明之各種較佳形態之本發明之液晶顯示裝置或液晶組合物中,可設為如下形態:構成液晶層之液晶組合物包含通式(AN-2)所表示之化合物-2'(其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烷基或烷氧基),且液晶組合物中之烯基化合物-2之質量百分率高於化合物-2'之質量百分率。藉由設為此種形態,可謀求響應特性之提昇。
液晶組合物中之烯基化合物例如可藉由使用氣相層析裝置進行檢測。
進而,於包含以上所說明之各種較佳形態之本發明之液晶顯示裝置中,可設為如下形態: 於一基板設置有第1電極及第2電極,藉由對第1電極與第2電極之間施加電壓,形成與一基板大致平行之橫向電場。再者,作為此種液晶顯示裝置之液晶顯示方式,可列舉橫向電場(IPS)模式或邊緣場切換(FFS)模式。而且,於此情形時,可採用第1電極及第2電極包含梳型電極之構成。即,構成第1電極之梳型電極與構成第2電極之梳型電極係以特定之間隔平行且交替地配置。
[關於本發明之液晶顯示裝置之說明]
以下,說明本發明之液晶顯示裝置。
於本發明之液晶顯示裝置中,液晶顯示裝置所具有之一對基板由具有第1電極(像素電極)及第2電極(對向電極)之第1基板、及第2基板構成。於第2基板側形成有彩色濾光片層,或者於第1基板側形成有彩色濾光片層。於第1基板設置有包含用以控制、驅動像素之TFT等之控制電路。再者,有時將含有包含用以驅動像素之TFT等之控制電路之層稱為「TFT層」。
於在第2基板側形成有彩色濾光片層之情形時,於設置於第1基板之TFT層上形成有包含層間絕緣層之平滑化膜,於平滑化膜上形成有第1電極及第2電極。另一方面,於在第1基板側形成有彩色濾光片層之情形時,於設置於第1基板之TFT層上形成有彩色濾光片層,於彩色濾光片層上、或者於彩色濾光片層上所形成之保護層上、或包含無機材料之鈍化膜上形成有第1電極及第2電極。再者,為方便起見,有時將設置於第1基板之彩色濾光片層、保護層、鈍化膜總稱為「鈍化膜等」。但是,並不限定於如上所述將第1電極與第2電極設置於相同平面內之構成,亦可於平滑化膜上或者鈍化膜等上形成第1電極,且於平滑化膜或鈍化膜等之內部形成第2電極。即,亦可設為於第1電極與第2電極之間介置平滑化膜或鈍化膜等之一部分(即絕緣材料層)之形態。換言之,第1電極與第2電極亦可設置於不同之平面。第1電 極及第2電極例如只要包含ITO(indium tin oxide,銦錫氧化物)或IZO(indium zinc oxide,銦鋅氧化物)、ZnO、SnO等具有透明性之透明導電材料即可。
又,於第1基板之外表面貼附第1偏光板,於第2基板之外表面貼附第2偏光板。第1偏光板與第2偏光板係以各者之吸收軸正交之方式配置。再者,於液晶顯示裝置中,於像素由複數個子像素構成之情形時,將像素替換為子像素即可。
以下,具體而言,說明本發明之液晶顯示裝置(液晶顯示元件)中之共通之構成、結構。將本發明之液晶顯示裝置(或液晶顯示元件)之模式性之部分剖視圖示於圖1。又,為了說明因有無對電極間施加電壓所引起之液晶分子之行為,將表示本發明之液晶顯示裝置之剖面之一部分的概念圖示於圖2A及圖2B,將表示俯視之一部分之概念圖示於圖3A及圖3B。進而,將圖1所示之液晶顯示裝置之電路構成圖示於圖4,將形成有TFT等及第1電極之第1基板之模式性之部分剖面圖示於圖5A及圖5B。此處,於圖示之液晶顯示裝置中,液晶顯示方式為橫向電場(IPS)模式。又,液晶顯示裝置為透過型液晶顯示裝置。又,於圖1中,將第1電極各自分開顯示,但該等第1電極係於圖1之紙面外連接。同樣地,將第2電極各自分開顯示,但該等第2電極亦於圖1之紙面外連接。
該液晶顯示裝置具備液晶顯示元件,該液晶顯示元件具有:一對配向膜21、51,其等設置於一對基板(第1基板20、第2基板50)之對向面側;及液晶層60,其設置於一對配向膜21、51之間,且由包含具有正介電各向異性之液晶分子61之本發明之液晶組合物構成。於亦被稱為TFT(Thin Film Transistor,薄膜電晶體)基板之第1基板20設置有第1電極(像素電極)31及第2電極(對向電極)32。再者,第2基板50亦被稱為CF(Color Filter,彩色濾光片)基板。而且,於第1基板20之外側 面安裝有偏光板22,於第2基板50之外側面安裝有偏光板52。該等偏光板22、52係具有對於入射光使特定之偏光成分透過之功能之光學構件,為控制光之振動方向者。
第1基板20及第2基板50例如由玻璃或塑膠等透明之材料(透光性材料)構成。於第2基板50例如條紋狀地配置有例如紅(R)、綠(G)、藍(B)之彩色濾光片(未圖示)。配向膜21、51係使液晶層60中所包含之液晶分子61以成為特定之配向狀態之方式配向。配向膜21、51例如由聚醯亞胺等有機材料構成,且係使液晶分子61相對於基板面沿水平方向配向之水平配向膜。進而,可對配向膜21、51實施摩擦處理等限制配向方向之處理。
第1電極31及第2電極32包含梳型電極。即,構成第1電極31之梳型電極與構成第2電極32之梳型電極係以特定之間隔平行且交替地配置。第1電極31及第2電極32係用以對液晶層60施加電壓之電極,由具有透光性之透明電極、例如氧化銦錫(ITO)等透明電極材料構成。第2電極32係與像素共通之電極,例如接地。
液晶層60由具有正介電各向異性(介電常數各向異性),並且表現出向列型液晶相之液晶材料構成。於液晶層60中,如圖2A及圖3A所示,於未施加驅動電壓之狀態下,液晶分子61相對於第1電極31及第2電極32傾斜(45度左右)地配向,而且,相對於第1電極31及第2電極32之表面大致水平。再者,雖對使用具有正介電各向異性之液晶分子作為液晶層60中所包含之表現出向列型液晶相之液晶分子61的IPS模式進行了說明,但亦可設為TN模式或FFS模式。介電各向異性(△ε)可藉由△ε=ε12
求出。此處,ε1係液晶分子之長軸方向之介電常數,ε2係液晶分子之單軸方向之介電常數。介電常數ε一般可由 ε=Cp.d/S
表示。此處,Cp表示液晶之靜電電容,d表示液晶層之厚度,S表示第1電極與第2電極之重疊部分之面積。
而且,若對第1電極31及第2電極32施加電壓,則液晶分子61如圖1、圖2B及圖3B所示,以相對於第1電極31及第2電極32大致正交之方式配向。再者,相對於第1電極31及第2電極32之表面大致水平。
如圖4所示,液晶顯示裝置係包含具有設置於顯示區域80內之複數個像素10之液晶顯示元件而構成。於該液晶顯示裝置中,於顯示區域80之周圍設置有源極驅動器81及閘極驅動器82、控制源極驅動器81及閘極驅動器82之時序控制器83、對源極驅動器81及閘極驅動器82供給電力之電源電路84。
顯示區域80係顯示圖像之區域,且係以可藉由將複數個像素10矩陣狀地排列而顯示圖像之方式構成之區域。再者,於圖4中,除示出包含複數個像素10之顯示區域80外,另外放大示出與4個像素10對應之區域。
於顯示區域80中,於列方向排列有複數根源極線91,並且於行方向排列有複數根閘極線92,於源極線91及閘極線92相互交叉之位置分別配置有像素10。各像素10係包含第1電極31及液晶層60、以及TFT40及電容器93而構成。於各TFT40中,源極電極與源極線91連接,閘極電極與閘極線92連接,汲極電極與電容器93及第1電極(像素電極)31連接。各源極線91與源極驅動器81連接,自源極驅動器81供給圖像信號。各閘極線92與閘極驅動器82連接,自閘極驅動器82依序供給掃描信號。
源極驅動器81及閘極驅動器82係自複數個像素10中選擇特定之像素10。
時序控制器83例如將圖像信號(例如與紅、綠、藍對應之RGB之 各圖像信號)、及用以控制源極驅動器81之動作之源極驅動器控制信號輸出至源極驅動器81。又,時序控制器83例如將用以控制閘極驅動器82之動作之閘極驅動器控制信號輸出至閘極驅動器82。作為源極驅動器控制信號,例如可列舉:水平同步信號、起始脈衝信號或源極驅動器用之時脈信號等。作為閘極驅動器控制信號,例如可列舉:垂直同步信號、或閘極驅動器用之時脈信號等。
藉由對第1電極(像素電極)31與第2電極(對向電極)32之間施加驅動電壓而顯示圖像。即,基於自時序控制器83輸入之源極驅動器控制信號,並且基於自時序控制器83輸入之圖像信號,源極驅動器81對特定之源極線91供給個別之圖像信號。另一方面,基於自時序控制器83輸入之閘極驅動器控制信號,於特定之時序,閘極驅動器82對閘極線92依序供給掃描信號。藉此,選擇出位於被供給圖像信號之源極線91與被供給掃描信號之閘極線92之交叉部的像素10,對該像素10施加驅動電壓。若對已選擇之像素10施加驅動電壓,則液晶層60中所包含之液晶分子61之配向狀態根據第1電極31與第2電極32之間之電位差,自圖2A、圖3A之狀態變化為圖3B、圖3B所示之狀態。藉此,液晶層60之光學特性發生變化,朝向液晶層60之入射光成為經調變之出射光,並基於出射光進行灰階表現,藉此顯示圖像。
如圖5A所示,為了形成TFT40,於形成於第1基板20上之絕緣膜20,上形成閘極電極41及閘極線(未圖示),於閘極電極41、閘極線及絕緣膜20'上形成閘極絕緣層42。閘極絕緣層42例如包含SiO2或SiN、SiON、金屬氧化物。繼而,於閘極絕緣層42上形成成為通道形成區域之半導體層43後,於半導體層43上形成源極/汲極電極44A、44B及源極線(未圖示)。半導體層43例如包含多晶矽或非晶矽,源極/汲極電極44A、44B、源極線例如包含鈦、鉻、鋁、鉬、鉭、鎢、銅等金屬膜、或該等之合金膜或積層膜。如此,可獲得TFT層40'。以上之TFT 層40'之形成可基於周知之方法進行。再者,TFT40並不限定於此種所謂底閘極/頂接觸型,亦可設為底閘極/底接觸型,亦可設為頂閘極/頂接觸型,亦可設為頂閘極/底接觸型。
之後,於整面形成層間絕緣層46後,於另一源極/汲極電極44B之上方之層間絕緣層46形成連接孔45。於連接孔45之底部露出另一源極/汲極電極44B。之後,於整面形成具有特定之厚度之包含ITO之透明導電材料層,使透明導電材料層圖案化,藉此形成第1電極31及第2電極32。
而且,於第1基板20、第2基板50之各者形成配向膜21、51後,對配向膜21、51實施摩擦處理。其次,以配向膜21與配向膜51對向之方式配置第1基板20及第2基板50,於配向膜21與配向膜51之間密封包含液晶分子61之液晶層60。具體而言,於第1基板20或第2基板50中之任一者之形成有配向膜21、51之面散佈用以確保4μm之單元間隙之塑膠珠粒,另一方面,藉由例如基於網版印刷法於第2基板50上之外緣塗佈包含粒徑4μm之二氧化矽粒子之紫外線硬化樹脂而形成密封部。而且,於由密封部所包圍之部分滴加注入具有正介電各向異性並且表現出向列型液晶相之本發明之液晶組合物。之後,使第1基板20與第2基板50貼合,使密封部硬化。藉由以上方式,密封液晶層60。
之後,將偏光板22、52以其等之吸收軸正交之方式貼附於第1基板20、第2基板50之外側、即與形成有配向膜21、51之面對向之面。如此,可獲得本發明之透過型液晶顯示元件。
可於第1基板20形成彩色濾光片層。具體而言,如上所述,於第1基板20形成TFT層40'後,基於周知之方法,於TFT層40'上形成彩色濾光片層23。如此,可獲得COA(Color Filter On Array,彩色濾光片陣列)結構。而且,於另一源極/汲極電極44B之上方之彩色濾光片層23形成連接孔45後,形成第1電極31、第2電極32即可(參照圖5B)。
再者,根據液晶分子之配向狀態,有來自面狀光源裝置之光穿過液晶層,產生圖像之對比度(液晶層中之透光率)變得不均勻之像素之部分的情形。於此種情形時,較佳為於像素之此種部分以光不會入射之方式設置遮光區域。亦可根據情況,設為配線層兼作遮光區域之形態。
液晶顯示裝置係藉由周知之面狀光源裝置(背光源)進行照明。面狀光源裝置可採用直下型面狀光源裝置,亦可採用邊緣照明型(亦被稱為側光型)面狀光源裝置。此處,直下型面狀光源裝置例如包括:光源,其配置於殼體內;反射構件,其配置於位於光源之下方之殼體之部分,且將來自光源之出射光向上方反射;及擴散板,其安裝於位於光源之上方之殼體開口部,使來自光源之出射光及來自反射構件之反射光一面擴散一面通過。另一方面,邊緣照明型面狀光源裝置例如包括導光板、及配置於導光板之側面之光源。於導光板之下方配置有反射構件,於導光板之上方配置有擴散片及稜鏡片。光源例如包含冷陰極射線型螢光燈,出射白色光。或者例如包含LED(Light Emitting Diode,發光二極體)或半導體雷射元件等發光元件。藉由利用液晶顯示裝置控制來自面狀光源裝置(背光源)之光之通過,可於液晶顯示裝置中顯示圖像。
[適於應用於本發明之液晶顯示裝置之配向膜之組成]
以下,進行關於適於應用於本發明之液晶顯示裝置之配向膜之組成的說明。
且說,於本發明之液晶顯示裝置中,於一對基板之對向面側形成有配向膜,一對配向膜中之至少一配向膜包含光反應性之高分子化合物。此處,「光反應性」意指光分解性、光交聯性、光聚合性或光變形性。具體而言,較佳為配向膜21、51包含使具有光分解性官能基之高分子化合物分解而成之化合物。較佳為構成配向膜21之高分子化 合物與構成配向膜51之高分子化合物為相同高分子化合物。再者,為方便起見,有時將發生光反應後之高分子化合物稱為「配向處理後之化合物」,且為方便起見,有時將發生光反應前之高分子化合物稱為「配向處理前之化合物」。
配向處理前之化合物較佳為包含耐熱性較高之結構作為主鏈。藉此,於液晶顯示裝置(液晶顯示元件)中,即便暴露於高溫環境下,配向膜21、51中之配向處理後之化合物亦維持對液晶分子61之配向限制能力,故而良好地維持響應特性及對比度等顯示特性,確保可靠性。此處,主鏈較佳為於重複單元中包含醯亞胺鍵。作為主鏈中包含醯亞胺鍵之配向處理前之化合物,例如可列舉包含式(1)所表示之聚醯亞胺結構之高分子化合物。包含式(1)所表示之聚醯亞胺結構之高分子化合物可包含式(1)所表示之聚醯亞胺結構中之1種,亦可複數種無規連結而包含。或者亦可包含與式(1)所表示之結構不同之結構。又,亦可包含具有柔軟性之聚醯亞胺結構與剛性之聚醯亞胺結構之混合物。藉由以具有柔軟性之聚醯亞胺結構與剛性之聚醯亞胺結構之混合物構成配向膜,可提昇配向膜之配向秩序性。作為具有柔軟性之聚醯亞胺結構,較佳為主鏈具有烷基鏈者。
此處,R1為四價有機基,R2為二價有機基,n1為1以上之整數。
式(1)中之R1及R2只要為包含碳而構成之四價或二價基則為任意,但較佳為於R1及R2中之任一者中包含光反應性官能基。其原因在於配向處理後,容易獲得充分之配向限制能力。
作為配向膜之高分子化合物前驅物,例如可列舉聚醯胺酸。作 為高分子化合物前驅物之聚醯胺酸例如係使二胺化合物與四羧酸二酐進行反應而合成。
作為四羧酸二酐,例如可列舉以下之式(a-1)~式(a-5)。或者作為四羧酸二酐,亦可列舉不具有苯環之化合物。作為不具有苯環之四羧酸二酐,例如可列舉式(a-6)~式(a-8)。
又,亦可包含式(2)所示之1,3-二甲基環丁烷四羧酸二酐之脫水縮合物、或使脫水縮合物進行酯化而成之材料。
作為二胺化合物,例如可列舉:脂肪族二胺、脂環式二胺、芳香族二胺、二胺基有機矽氧烷等。
作為脂肪族二胺,具體而言,例如可列舉:1,1-間苯二甲胺、1,3-丙二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺等。作為脂環式二胺,例如可列舉:1,4-二胺基環己烷、4,4'-亞甲基雙(環己胺)、1,3-雙(胺基甲基)環己烷等。作為芳香族二胺,例如可列舉:對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯硫醚、1,5-二胺基萘、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、4,4'-二胺基-2,2'-雙(三氟甲基)聯苯、2,7-二胺基茀、4,4'-二胺基二苯醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟 丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、或下述式(D-1)所表示之化合物。
此處,X1為碳數1~3之烷基、*-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,附有「*」之鍵結鍵與二胺基苯基進行鍵結),h為0或1,i為0~2之整數,j為1~20之整數。再者,於式(D-1)中,較佳為h與i不會同時成為0。
作為式(D-1)所表示之化合物之具體例,例如可列舉式(D-1-1)~(D-1-4)。
此處,該等二胺可單獨使用或組合2種以上而使用。作為尤佳之二胺化合物,可列舉對苯二胺化合物,進而,更佳為包含磺酸基或羧基之二胺化合物。作為二胺化合物,可使用式(B-1)~式(B-6)所表示之化合物。該等二胺可單獨使用或組合2種以上而使用。
又,作為配向膜之高分子化合物前驅物,可包含聚醯胺酸酯。聚醯胺酸酯可具有光分解性之部位。例如可列舉下述式(3)所表示之 結構。
其中,於式(3)中,R11、R12分別獨立地為碳數1~8之烷基,R21、R22、R23、R24分別獨立地為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、苯基、碳數1~6之烷基、碳數1~6之烷氧基、(-(CH2)m-CH=CH2,其中,m=0、1、2)所表示之基、或(-(CH2)m-C≡CH,其中,m=0、1、2)所表示之基,Ar為芳香族化合物。
光配向性優異之聚醯胺酸酯具有光分解性之部位,若對以該聚醯胺酸酯作為前驅物之聚醯亞胺照射偏光之紫外線,則與紫外線之偏光方向平行之聚醯亞胺之光分解性部位發生分解,配向膜具有單軸各向異性,對液晶分子之配向控制而言較佳。
亦可於配向膜材料中視需要混合光聚合起始劑等。
配向處理前之化合物所具有之主鏈並不限定於包含聚醯亞胺結構者。例如,主鏈亦可包含聚矽氧烷結構、聚丙烯酸酯結構、聚甲基丙烯酸酯結構、順丁烯二醯亞胺聚合物結構、苯乙烯聚合物結構、苯乙烯/順丁烯二醯亞胺聚合物結構、多糖結構或聚乙烯醇結構等,其中,較佳為具有包含聚矽氧烷結構之主鏈之配向處理前之化合物。其原因在於可獲得與上述包含聚醯亞胺結構之高分子化合物相同之效果。作為具有包含聚矽氧烷結構之主鏈之配向處理前之化合物,例如可列舉包含式(4)所表示之聚矽烷結構之高分子化合物。式(4)中之R10及R11只要為包含碳而構成之一價基則為任意,但較佳為包含光反應 性官能基。其原因在於配向處理後之化合物容易獲得充分之配向限制能力。作為此時之光反應性官能基,可列舉式(A1')及(A2')所示之基等。
此處,R10及R11為一價有機基,m1為1以上之整數。
式(A1')中,R為氫原子、碳數1~3之烷基、氟原子或氰基,R1為伸苯基或伸環己基(其中,伸苯基或伸環己基之氫原子之一部分或全部可被取代為氟原子或氰基),R2為單鍵、亞甲基、碳數2~3之伸烷基、氧原子、硫原子、-CH=CH-或-NH-,a為0~3之整數,於a為2或3之情形時存在複數個之R1及R2分別可相同亦可不同,R3為氟原子或氰基,b為0~4之整數,「*」表示其為鍵結鍵。
又,式(A2')中,R'為氫原子、碳數1~3之烷基、氟原子或氰基,R4為伸苯基或伸環己基(其中,伸苯基或伸環己基之氫原子之一部分或全部可被取代為氟原子或氰基),R5為單鍵、亞甲基、碳數2~3之伸烷基、氧原子、硫原子或-NH-,c為1~3之整數,於c為2或3之情形時存在複數個之R4及R5分別可相同亦可不同,R6為氟原子或氰基,d 為0~4之整數,R7為氧原子、-COO-+或-OCO-+(其中,以上附有「+」之鍵結鍵與R8進行鍵結),R8為二價芳香族基、二價脂環式基、二價雜環式基或二價縮合環式基,R9為單鍵、+-OCO-(CH2)f-或+-O-(CH2)g-<其中,以上附有「+」之鍵結鍵為-(R7-R8)e-側>,f及g分別為1~10之整數,e為0~3之整數,「*」表示其為鍵結鍵。
式(A1')中之R及式(A2')中之R'之碳數1~3之烷基較佳為分別為甲基、乙基或正丙基。式(A1')中之R1及式(A2')中之R4之伸苯基及伸環己基較佳為分別為1,4-伸苯基或1,4-伸環己基。上述式(A1')中之R2較佳為單鍵、氧原子或-CH=CH-。作為式(A2')中之R8之二價芳香族基,例如可列舉1,4-伸苯基或4,4'-聯伸苯基等;作為二價脂環式基,例如可列舉:1,4-伸環己基、4,4'-二伸環己基等;作為二價雜環式基,例如可列舉:呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、2,2'-聯噻吩-5,5'-二基等;作為二價縮合環式基,例如可列舉:蒽醌-2,6-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、蒽-9,10-二基、咔唑-3,6-二基、二苯并噻吩-2,8-二基等。較佳為式(A2')中之e為0。
於本發明中,作為液晶配向劑中所含有之輻射敏感性聚有機矽氧烷所具有之基之具體例,作為上述式(A1')所表示之基,例如可列舉下述式之各者所表示之基。
[實施例1]
實施例1係關於本發明之液晶顯示裝置。液晶顯示裝置包含上述構成、結構之液晶顯示裝置。作為配向膜材料,使用以按重量比計為1:1之比率包含如下配向材料者:使式(5)所表示之1,2-雙(4-胺基苯 基)乙烷與式(2)所表示之1,3-二甲基環丁烷四羧酸二酐之脫水縮合物進行酯化而成之配向材料;以及使式(6)所表示之對苯二胺與式(2)所表示之1,3-二甲基環丁烷四羧酸二酐之脫水縮合物進行酯化而成之配向材料。
然後,以覆蓋第1電極31、第2電極32之方式,或者以覆蓋彩色濾光片之方式將所製備之配向膜材料進行塗佈或印刷後,進行加熱處理。加熱處理之溫度較佳為80℃以上,更佳為設為150℃以上且250℃以下。又,加熱處理中可使加熱溫度階梯性地變化。藉此,使經塗佈或印刷之配向膜材料中所包含之溶劑蒸發。於實施例1中,以230℃進行焙燒而進行配向膜之醯亞胺化。此時,式(6)所表示之對苯二胺與式(7)所表示之1,3-二甲基環丁烷四羧酸二酐之脫水縮合物酯化而成之配向材料成為剛性結構,式(5)所表示之1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷與式(7)所表示之1,3-二甲基環丁烷四羧酸二酐之脫水縮合物酯化而成之配向材料成為柔性結構。之後,為實現光配向,對配向膜照射直線偏光之紫外線。藉由直線偏光之紫外線,高分子之配向膜於該偏光方向被切斷主鏈,藉此賦予單軸性。藉此,形成配向膜21、51。又,之後, 亦可實施摩擦處理。
於實施例1A中,使用以下之表1所示之液晶組合物。再者,<烯基化合物-1>之質量%/<烯基化合物-2>之質量%=28/26。又,<烯基化合物-2>之質量%/<化合物-2'>之質量%=26/6。
再者,化合物-1'係指通式(AN-3)所表示之化合物(其中,RAN31、RAN32分別獨立地為碳數1至8之烷基或烷氧基)。又,化合物-2'係指通式(AN-2)所表示(其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烷基或烷氧基)。
[表1]實施例1A
<烯基化合物-1>
通式(AN-3):28質量%
RAN31:碳數2之烯基
RAN32:碳數5之烷基
<烯基化合物-2>
通式(AN-5):16質量%
RAN51:碳數2之烯基
RAN52:碳數5之烷基
通式(AN-5):10質量%
RAN51:碳數3之烯基
RAN52:碳數3之烷基
<化合物-2'>
通式(AN-2):6質量%
RAN21:碳數1之烷氧基
RAN22:碳數5之烷基
於實施例1B中,使用以下之表2所示之液晶組合物。再者,<烯基化合物-1>之質量%/<烯基化合物-2>之質量%=30/25。又,<烯 基化合物-2>之質量%/<化合物-2'>之質量%=25/5。
[表2]實施例1B
<烯基化合物-1>
通式(AN-3):27質量%
RAN31:碳數2之烯基
RAN32:碳數3之烷基
通式(AN-4):3質量%
RAN41:碳數2之烯基
RAN42:碳數4之烷基
<烯基化合物-2>
通式(AN-5):16質量%
RAN51:碳數2之烯基
RAN52:碳數3之烷基
通式(AN-5):9質量%
RAN51:碳數3之烯基
RAN52:碳數3之烷基
<化合物-2'>
通式(AN-2):5質量%
RAN21:碳數1之烷氧基
RAN22:碳數3之烷基
於實施例1C中,使用以下之表3所示之液晶組合物。再者,<烯基化合物-1>之質量%/<烯基化合物-2>之質量%=19/16。又,<烯基化合物-2>之質量%/<化合物-2'>之質量%=16/7。
[表3]實施例1C
<烯基化合物-1>
通式(AN-3):13質量%
RAN31:碳數2之烯基
RAN32:碳數1之烷基
通式(AN-4):6質量%
RAN41:碳數2之烯基
RAN42:碳數4之烷基
<烯基化合物-2>
通式(AN-5):16質量%
RAN51:碳數2之烯基
RAN52:碳數4之烷基
<化合物-2'>
通式(AN-2):7質量%
RAN21:碳數1之烷氧基
RAN22:碳數3之烷基
作為比較例1A-1,使用以下之表4所示之液晶組合物。再者,<烯基化合物-1>之質量%/<烯基化合物-2>之質量%=22/32。
[表4]比較例1A-1
<烯基化合物-1>
通式(AN-3):22質量%
RAN31:碳數2之烯基
RAN32:碳數5之烷基
<化合物-1'>
通式(AN-3):6質量
RAN31:碳數1之烷氧基
RAN32:碳數3之烷基
<烯基化合物-2>
通式(AN-5):22質量%
RAN51:碳數2之烯基
RAN52:碳數5之烷基
通式(AN-5):10質量%
RAN51:碳數3之烯基
RAN52:碳數3之烷基
作為比較例1A-2,使用以下之表5所示之液晶組合物。再者,<烯基化合物-1>之質量%/<烯基化合物-2>之質量%=22/26。
[表5]比較例1A-2
<烯基化合物-1>
通式(AN-3):22質量%
RAN31:碳數2之烯基
RAN32:碳數5之烷基
<化合物-1'>
通式(AN-3):6質量%
RAN31:碳數1之烷氧基
RAN32:碳數3之烷基
<烯基化合物-2>
通式(AN-5):16質量%
RAN51:碳數2之烯基
RAN52:碳數5之烷基
通式(AN-5):10質量%
RAN51:碳數3之烯基
RAN52:碳數3之烷基
<化合物-2'>
通式(AN-2):6質量%
RAN21:碳數1之烷氧基
RAN22:碳數5之烷基
作為比較例1B,使用以下之表6所示之液晶組合物。再者,<烯基化合物-1>之質量%/<烯基化合物-2>之質量%=25/30。
[表6]比較例1B
<烯基化合物-1>
通式(AN-3):22質量%
RAN31:碳數2之烯基
RAN32:碳數3之烷基
通式(AN-4):3質量%
RAN41:碳數2之烯基
RAN42:碳數4之烷基
<化合物-1'>
通式(AN-3):5質量%
RAN31:碳數3之烷基
RAN32:碳數1之烷氧基
<烯基化合物-2>
通式(AN-5):20質量%
RAN51:碳數2之烯基
RAN52:碳數3之烷基
通式(AN-5):10質量%
RAN51:碳數3之烯基
RAN52:碳數3之烷基
作為比較例1C,使用以下之表7所示之液晶組合物。再者,<烯基化合物-1>之質量%/<烯基化合物-2>之質量%=15/23。
[表7]比較例1C
<烯基化合物-1>
通式(AN-3):11質量%
RAN31:碳數2之烯基
RAN32:碳數1之烷基
通式(AN-4):4質量%
RAN41:碳數2之烯基
RAN42:碳數4之烷基
<化合物-1'>
通式(AN-3):4質量%
RAN31:碳數3之烷基
RAN32:碳數1之烷氧基
<烯基化合物-2>
通式(AN-5):23質量%
RAN51:碳數2之烯基
RAN52:碳數4之烷基
將響應特性及電壓保持率之測定結果示於以下之表8。測定響應特性,結果於實施例1A及比較例1A-1中獲得相同之結果,但於比較例1A-2中響應時間較長。另一方面,關於電壓保持率,於實施例1A及比較例1A-2中獲得相同之結果,但比較例1A-1顯示較低之值。又,測定響應特性,結果於實施例1B及比較例1B、實施例1C及比較例1C中獲得相同之結果,但關於電壓保持率,比較例1B、比較例1C顯示較低之值。即,藉由使用烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率之液晶組合物,液晶組合物之黏性較低,可獲得良好之響應時間,而且,可獲得較高之電壓保持率。
此處,電壓保持率係以於特定時間內(例如1圖框)保持經充電之電荷之比率表示。再者,將液晶顯示裝置中之背光源始終設為點亮狀態。作為電壓保持率之減少之要因,可想到雜質離子之增加。即,認 為電壓保持率較高之液晶顯示元件為雜質離子較少之液晶顯示元件。電壓保持特性之劣化會造成驅動電壓之變化或對比度之劣化,故而不佳。電壓保持特性優異之液晶顯示元件可謂為具有優異之特性之液晶顯示裝置。又,響應時間係指自對第1電極31與第2電極32之間施加驅動電壓(7.5伏特)之狀態至設為不施加驅動電壓之狀態(0伏特)時自亮度90%至成為亮度10%之時間。使用LCD5200(大塚電子股份有限公司製造)作為測定裝置。電壓保持率係設為液晶顯示裝置中之經過500小時後之測定結果。
如上所述,於本發明之液晶顯示裝置或液晶組合物中,構成液晶層之液晶組合物包含烯基化合物-1及烯基化合物-2,且液晶組合物中之烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率,故而可謀求液晶層或液晶組合物之黏性之降低,可實現高速響應。而且,烯基化合物-1具有電壓保持率之降低小於較烯基化合物-2等特性,故而可避免電壓保持率隨著時間而降低等問題之產生。
以上,列舉實施形態及實施例說明了本發明之液晶顯示裝置, 但本發明之液晶顯示裝置並不限定於上述實施形態或實施例,只要可藉由使用上述液晶組合物而提昇響應速度,並且抑制電壓保持率之降低,則液晶顯示裝置之構成、結構、使用之液晶材料可適當變更。於實施形態及實施例中說明了IPS模式之液晶顯示裝置,但並不限於此,亦可應用於TN模式或FFS模式、STN(Super Twisted Nematic,超扭轉向列)模式等,可獲得與實施形態及實施例相同之效果。又,於實施形態及實施例中,作為液晶顯示裝置,基於透過型液晶顯示裝置進行了說明,但並不限於此,例如,亦可應用於反射型液晶顯示裝置。於反射型液晶顯示裝置中,第1電極、第2電極由鋁等具有光反射性之電極材料構成。於此情形時,亦可獲得與實施形態及實施例相同之效果。又,亦可應用於將透過型與反射型加以組合之半透過型液晶顯示裝置。
進而,構成液晶層之液晶組合物可設為至少包含電正性之烯基化合物與電中性之烯基化合物之混合物的形態。此處,電正性之烯基化合物可定義為包含烯基,且具有正介電各向異性之化合物。又,於採用橫向電場(IPS)模式或邊緣場切換(FFS)模式作為液晶顯示裝置之液晶顯示方式之情形時,根據情況,亦可使液晶組合物由包含具有負介電各向異性之液晶分子之液晶組合物構成。
再者,本發明亦可採用如下所述之構成。
[A01]《液晶顯示裝置》
一種液晶顯示裝置,其具備液晶顯示元件,該液晶顯示元件具有:一對配向膜,其等設置於一對基板之對向面側;及液晶層,其設置於一對配向膜之間,且由包含具有正介電各向異性之液晶分子之液晶組合物構成; 構成液晶層之液晶組合物包含下述通式(AN-1)所表示之烯基化合物-1及下述通式(AN-2)所表示之烯基化合物-2;且 液晶組合物中之烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率。
其中,RAN11、RAN12分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN11、RAN12之至少一者為烯基,
分別獨立地為
其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN21、RAN22之至少一者為烯基,
分別獨立地為
[A02]如[A01]記載之液晶顯示裝置,其中烯基化合物-1包含下述通式(AN-3)所表示之烯基化合物。
其中,RAN31為碳數1至8之烯基,RAN32為碳數1至8之烷基或烷氧基。
[A03]如[A01]記載之液晶顯示裝置,其中烯基化合物-1包含下述通式(AN-4)所表示之烯基化合物。
其中,RAN41為碳數1至8之烯基,RAN42為碳數1至8之烷基或烷氧基。
[A04]如[A01]至[A03]中任一項記載之液晶顯示裝置,其中烯基化合物-2包含下述通式(AN-5)所表示之烯基化合物。
其中,RAN51為碳數1至8之烯基,RAN52為碳數1至8之烷基。
[A05]如[A01]至[A04]中任一項記載之液晶顯示裝置,其中構成液晶層之液晶組合物包含通式(AN-2)所表示之化合物-2'(其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烷基或烷氧基),且液晶組合物中之烯基化合物-2之質量百分率高於化合物-2'之質量百分率。
[A06]如[A01]至[A05]中任一項記載之液晶顯示裝置,其中於一基板設置有第1電極及第2電極,且藉由對第1電極與第2電極之間施加電壓,而形成與一基板大致平行之橫向電場。
[A07]如[A06]記載之液晶顯示裝置,其中第1電極及第2電極包含梳型電極。
[A08]如[A07]記載之液晶顯示裝置,其中構成第1電極之梳型電極與構成第2電極之梳型電極係以特定之間隔平行且交替地配置。
[A08]如[A01]至[A07]中任一項記載之液晶顯示裝置,其中於一對基板之對向面側形成有配向膜,一對配向膜中之至少一配向膜包含具有交聯性官能基之高分子化合物進行交聯所獲得之化合物。
[A09]如[A08]記載之液晶顯示裝置,其中具有交聯性官能基之高 分子化合物進行交聯所獲得之化合物包含具有聚醯亞胺結構之主鏈、或具有聚矽氧烷結構之主鏈、或包含聚醯胺酸之主鏈。
[B01]《液晶組合物》
一種液晶組合物,其包含下述通式(AN-1)所表示之烯基化合物-1及下述通式(AN-2)所表示之烯基化合物-2,且烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率。
其中,RAN11、RAN12分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN11、RAN12之至少一者為烯基,
分別獨立地為
其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN21、RAN22之至少一者為烯基,
分別獨立地為
[B02]如[B01]記載之液晶組合物,其中烯基化合物-1包含下述通式(AN-3)所表示之烯基化合物。
其中,RAN31為碳數1至8之烯基,RAN32為碳數1至8之烷基或烷氧 基。
[B03]如[B01]記載之液晶組合物,其中烯基化合物-1包含下述通式(AN-4)所表示之烯基化合物。
其中,RAN41為碳數1至8之烯基,RAN42為碳數1至8之烷基或烷氧基。
[B04]如[B01]至[B03]中任一項記載之液晶組合物,其中烯基化合物-2包含下述通式(AN-5)所表示之烯基化合物。
其中,RAN51為碳數1至8之烯基,RAN52為碳數1至8之烷基。
[B05]如[B01]至[B04]中任一項記載之液晶組合物,其包含通式(AN-2)所表示之化合物-2'(其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烷基或烷氧基),且烯基化合物-2之質量百分率高於化合物-2'之質量百分率。
10‧‧‧像素
20‧‧‧第1基板
21‧‧‧配向膜
22‧‧‧偏光板
31‧‧‧第1電極(像素電極)
32‧‧‧第2電極(對向電極)
40'‧‧‧TFT層
46‧‧‧層間絕緣層
50‧‧‧第2基板
51‧‧‧配向膜
52‧‧‧偏光板
60‧‧‧液晶層
61‧‧‧液晶分子

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示裝置,其包含液晶顯示元件,該液晶顯示元件包含:一對配向膜,其等設置於一對基板之對向面側;及液晶層,其設置於一對配向膜之間,且由包含具有正介電各向異性之液晶分子之液晶組合物構成;構成液晶層之液晶組合物包含下述通式(AN-1)所表示之烯基化合物-1及下述通式(AN-2)所表示之烯基化合物-2;且液晶組合物中之烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率; 其中,RAN11、RAN12分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN11、RAN12之至少一者為烯基, 分別獨立地為 其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN21、RAN22之至少一者為烯基, 分別獨立地為
  2. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中烯基化合物-1包含下述通式 (AN-3)所表示之烯基化合物, 其中,RAN31為碳數1至8之烯基,RAN32為碳數1至8之烷基或烷氧基。
  3. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中烯基化合物-1包含下述通式(AN-4)所表示之烯基化合物, 其中,RAN41為碳數1至8之烯基,RAN42為碳數1至8之烷基或烷氧基。
  4. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中烯基化合物-2包含下述通式(AN-5)所表示之烯基化合物, 其中,RAN51為碳數1至8之烯基,RAN52為碳數1至8之烷基。
  5. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中構成液晶層之液晶組合物包含通式(AN-2)所表示之化合物-2'(其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烷基或烷氧基),且液晶組合物中之烯基化合物-2之質量百分率高於化合物-2'之質量百分率。
  6. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中於一基板設置有第1電極及第2電極,且藉由對第1電極與第2電極之間施加電壓,而形成與一基板大致平行之橫向電場。
  7. 如請求項6之液晶顯示裝置,其中第1電極及第2電極包含梳型電極。
  8. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中於一對基板之對向面側形成有配向膜,且一對配向膜中之至少一配向膜包含具有交聯性官能基之高分子化合物進行交聯所獲得之化合物。
  9. 一種液晶組合物,其包含下述通式(AN-1)所表示之烯基化合物-1及下述通式(AN-2)所表示之烯基化合物-2,且液晶組合物中之烯基化合物-1之質量百分率高於烯基化合物-2之質量百分率; 其中,RAN11、RAN12分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN11、RAN12之至少一者為烯基, 分別獨立地為 其中,RAN21、RAN22分別獨立地為碳數1至8之烯基、烷基或烷氧基,且RAN21、RAN22之至少一者為烯基, 分別獨立地為
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