TW201840718A - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents
液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201840718A TW201840718A TW107106353A TW107106353A TW201840718A TW 201840718 A TW201840718 A TW 201840718A TW 107106353 A TW107106353 A TW 107106353A TW 107106353 A TW107106353 A TW 107106353A TW 201840718 A TW201840718 A TW 201840718A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- group
- formula
- crystal alignment
- carbon atoms
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular 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
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/13—Devices 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
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
本發明關於液晶配向劑,其含有:聚合物(A),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(1)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種;與聚合物(B),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(2)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種。依據本發明,可提供電壓保持率優異、累積電荷之緩和快速、可獲得液晶配向之安定性良好的液晶配向膜之液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。 式(1)中,X表示-(CH2
)n
-,n為8或9之自然數。 式(2)中,Y1
為具有胺基等之2價有機基,B1
、B2
分別獨立為氫原子等。
Description
本發明係關於新穎之液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件。
液晶顯示元件已廣泛使用作為個人電腦、行動電話、智慧型手機、電視等之顯示部。液晶顯示元件具備例如挾持於元件基板與彩色濾光器基板之間的液晶層、對液晶層施加電場之像素電極及共通電極、控制液晶層之液晶分子配向性之配向膜、對供給至像素電極之電訊號進行切換之薄膜電晶體(TFT)等。作為液晶分子之驅動方式,已知有TN方式、VA方式等之縱電場方式,IPS方式、FFS方式等之橫電場方式。僅於基板之單側形成電極,於與基板平行方向施加電場之橫電場方式,與以往之對於上下基板形成之電極施加電壓而驅動液晶之縱電場方式相比,具有較廣視角特性,已知作為可高品質顯示之液晶顯示元件。
橫電場方式之液晶胞雖視角特性優異,但由於基板內所形成之電極部分少,故電壓保持率低時,無法對液晶施加充分電壓而使顯示對比降低。且,液晶配向之安定性小時,長時間驅動液晶時液晶不會回到初期狀態,而成為對比降低或殘像之原因,故液晶配向之安定性具重要性。再者,靜電易累積於液晶胞內,即使藉由利用驅動產生之正負非對稱電壓之施加,電荷亦會累積於液晶胞內,該等累積之電荷作為液晶配向紊亂或殘像對顯示造成影響,使液晶元件之顯示品質顯著降低。且,即使剛驅動後藉由背光照射至液晶胞,電荷亦累積,即便短時間之驅動亦發生殘像,而產生於驅動中閃爍(flicker)大小產生變化等之問題。
使用於如此之橫電場方式之液晶顯示元件時,作為電壓保持率優異,且電荷累積減低之液晶配向劑,於專利文獻1中揭示含有特定二胺與脂肪族四羧酸衍生物之液晶配向劑。且,作為縮短直到殘像消失為止之時間的方法,提案有使用如專利文獻2之體積電阻率低的配向膜,或如專利文獻3之體積電阻率不易因液晶顯示元件之背光而變化之配向膜的方法。然而,隨著液晶顯示元件之高性能化,對液晶配向膜要求之特性亦變嚴苛,以該等先前技術難以充分滿足全部之要求特性。 [先前技術文獻]
[專利文獻1] 國際公開公報WO2004/021076號說明書 [專利文獻2] 國際公開公報WO2004/053583號說明書 [專利文獻3] 國際公開公報WO2013/008822號說明書
[發明欲解決之課題]
本發明之課題在於提供電壓保持率優異,累積電荷之緩和快速,可獲得液晶配向之安定性良好的液晶配向膜之液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。 [用以解決課題之手段]
本發明人等為解決上述課題而進行積極研究之結果,發現藉由於液晶配向劑所含之聚合物中導入特定構造,同時改善各種特性,並完成本發明。本發明係基於該見解者,係以下述為要旨。
<1>一種液晶配向劑,其含有: 聚合物(A),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(1)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種;與 聚合物(B),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(2)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種,
式(1)中,X表示-(CH2
)n
-,n係表示-(CH2
)-之個數而為8或9之自然數,任意之-(CH2
)-可分別獨立經自 -O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CONH-及-NHCO-選出之基以該等基不相鄰之條件取代,R1
及R2
分別獨立為1價有機基,p1及p2分別獨立為0~4之整數。
式(2)中,Y1
為具有自胺基、亞胺基及含氮雜環所成之群選出之至少1種構造之2價有機基,B1
、B2
分別獨立為氫原子或可具有取代基之碳數1~10之烷基、烯基、炔基。
<2>如前述<1>之液晶配向劑,其中式(2)中之Y1
係自下述式(YD-1)~(YD-5)之構造選出之至少1種,
(式(YD-1)中,A1
為碳數3~15之含氮原子之雜環,Z1
為氫原子或可具有取代基之碳數1~20之烴基,式(YD-2)中,W1
為碳數1~10之烴基,A2
為具有含氮原子之雜環的碳數3~15之1價有機基,或經碳數1至6之脂肪族基取代之二取代胺基,式(YD-3)中,W2
為碳數6~15且具有1至2個苯環之2價有機基,W3
為碳數2~5之伸烷基或含有聯苯基或含氮原子之雜環的碳數12~18之2價有機基,Z2
為氫原子、碳數1~5之烷基或苯環,a為0~1之整數,式(YD-4)中,A3
為碳數3~15之含氮原子之雜環,式(YD-5)中,A4
為碳數3~15之含氮原子之雜環,W5
為碳數2~5之伸烷基)。
<3>如前述<1>或<2>之液晶配向劑,其中式(YD-1)、(YD-2)、(YD-4)及(YD-5)中記載之A1
、A2
、A3
及A4
係自吡咯啶、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、哌啶、哌嗪、吡啶、吡嗪、吲哚、苯并咪唑、喹啉、異喹啉及咔唑所成之群中選出之至少1種。
<4>如前述<1>~<3>中任一項之液晶配向劑,其中式(2)中之Y1
係選自具有下述式(YD-6)~(YD-22)之構造的2價有機基所成之群之至少1種,
(式(YD-17)中,h為1~3之整數,式(YD-14)及(YD-21)及(YD-22)中,j為0至3之整數)。
<5>如前述<1>~<4>中任一項之液晶配向劑,其中式(2)中之Y1
係自具有上述式(YD-14)、(YD-18)、(YD-21)及(YD-22)之構造的2價有機基所成之群選出之至少1種。
<6>一種液晶配向膜,其係將如前述<1>~<5>中任一項之液晶配向劑塗佈燒成而得。
<7>一種液晶顯示元件,其具備如前述<6>之液晶配向膜。 [發明效果]
藉由使用本發明之液晶配向劑,而提供電壓保持率優異,累積電荷之緩和快速,液晶配向之安定性良好的液晶配向膜及顯示特性優異之液晶顯示元件。 藉由本發明為何可解決上述課題尚無法確定,但認為大概如下。 本發明之液晶配向劑所含有之聚合物所具有之上述(2)之構造具有共軛構造。藉此,例如於液晶配向膜中,可促進電荷移動,可促進累積電荷之緩和。
本發明之液晶配向劑係用以形成液晶配向膜之組成物,其特徵為含有液晶配向劑,該液晶配向劑含有由上述式(1)表示之二胺所得之特定聚合物(A)與由具有上述式(2)之構造之二胺所得之特定聚合物(B)。 亦即,換言之,本發明關於含有前述特定聚合物(A)及前述特定聚合物(B)之液晶配向性的聚合物組成物。
特定聚合物(A)與特定聚合物(B)之含量,相對於特定聚合物(A)與特定聚合物(B)之合計量,特定聚合物(A)為5~90重量%,更好為10~50重量%。亦即,相對於特定聚合物(A)與特定聚合物(B)之合計量,特定聚合物(B)為95~10重量%,更好為90~50重量%。特定聚合物(A)若過少,則液晶配向之安定性惡化,特定聚合物(B)過少時,累積電荷之緩和特性惡化。本發明之液晶配向劑所含有之特定聚合物(A)及特定聚合物(B)分別可為1種,亦可為2種以上。
<(A)成分之聚合物> 本發明之聚合物係含有上述式(1)表示之二胺的二胺成分與含有四羧酸二酐之二酸酐成分所得之聚合物。具體而言,舉出聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚脲、聚醯胺等,但基於作為液晶配向劑使用之觀點,較好為自包含下述式(3)表示之構造單位的聚醯亞胺前驅物及其醯亞胺化物的聚醯亞胺中選擇之至少一種。於偏光照射後之加熱步驟中,就聚合物中之自由旋轉部位較多而以更高秩序再配向之觀點,更好為聚醯亞胺前驅物。
上述式(3)中,X1
為源自四羧酸衍生物之4價有機基,Y11
係源自式(1)之二胺的2價有機基,R11
係氫原子或碳數1~5之烷基。基於藉由加熱所致之醯亞胺化的容易度之觀點,R11
較好為氫原子、甲基或乙基,更好為氫原子。
<具有特定構造之二胺> 本發明之液晶配向劑係含有:聚合物(A),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(1)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種;與聚合物(B),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(2)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種;及有機溶劑。
(式(1)中,X表示-(CH2
)n
-,n係表示-(CH2
)-之個數而為8或9之自然數,任意之-(CH2
)-可分別獨立經選自-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CONH-及-NHCO-之基以該等基不相鄰之條件取代,R1
及R2
分別獨立為1價有機基,p1及p2分別獨立為0~4之整數)。
這裡的1價有機基舉出碳數具有1~10,較好1~3之烷基、烯基、烷氧基、氟烷基、氟烯基或氟烷氧基。其中,作為1價有機基較好為甲基。
又,X之原子數中,參與主鏈長度之碳原子與氧原子及硫原子及氮原子之原子數合計為偶數時,所得聚合物之直線性變高之結果,研磨後或偏光紫外線照射後之加熱步驟中,因更高秩序再配向,而可獲得賦予高的配向控制能之液晶配向膜,故而較佳。又,參與主鏈長度之碳原子與氧原子及硫原子及氮原子之原子數合計,係將主鏈之每1個亞甲基之數設為1,將每1醚鍵之數設為1,將每1硫醚鍵之數設為1,將每1酯鍵之數設為2,將每1醯胺鍵之數設為2時之合計。
X中之任意-(CH2
)-,於氫鍵力較弱時,基於以更高秩序再配向之觀點,較好經-O-、-S-、-COO-、 -OCO-之任一者取代,特佳為-O-。
作為p1及p2,基於立體障礙少且苯基彼此亦於重疊,而可更高秩序再配向之觀點,較好為0。
上述式(1)之二胺的-(CH2
)n
-中,n為8以上時,將與聚合物(B)摻合之液晶配向劑塗佈於基板上時,配向限制力較高的聚合物(A)朝上層,亦即朝非基板側之界面之移行性較高,因此,有助於配向性之提高。且,n為10以上時,聚合物(A)本身之配向限制力大幅降低。因此,n並非8或9時,無法獲得本發明之效果。作為該等二胺之具體例可例示以下,但並未限定於該等。
此處,上述式中r為6,或t為2或4時,所得聚合物之直線性變高之結果,於偏光照射後之加熱步驟中,可以更高秩序再配向,而可獲得賦予高配向控制能之液晶配向膜。
<四羧酸二酐> X1
為源自四羧酸衍生物之4價有機基,其構造並未特別限定。且聚醯亞胺前驅物中之X1
,係因應於聚合物對溶劑之溶解性或液晶配向劑之塗佈性、作為液晶配向膜時之液晶配向性、電壓保持率、累積電荷等之必要的特性之程度而適當選擇,於同一聚合物中可為一種亦可混合存在兩種以上。
若特別表示X1
之具體例,則舉出國際公開公報2015/119168之13項~14項中揭示之式(X-1)~(X-46)之構造等。
以下顯示較佳之X1
之構造,但本發明不限定於此。
該等中,基於光反應性、液晶之配向性及電壓保持率之觀點,較好為(A-1)、(A-2)。
<聚合物(其他構造單位)> 含有式(3)表示之構造單位之聚醯亞胺前驅物,在不損及本發明效果之範圍內,亦可含有自下述式(4)表示之構造單位及其醯亞胺化物的聚醯亞胺中選出之至少一種。
式(4)中,X2
為源自四羧酸衍生物之4價有機基,Y12
係源自二胺之2價有機基,R12
與前述式(3)之R11
的定義相同,R22
表示氫原子或碳數1~4之烷基。且,較好2個R22
之至少一者為氫原子。
作為X2
,舉出上述國際公開公報2015/119168之13項~14項中揭示之式(X-1)~(X-46)之構造等,且舉出上述(A-1)~(A-21)之構造。
Y12
係源自二胺之二價有機基,其構造並未特別限定。且Y12
係因應於聚合物對溶劑之溶解性或液晶配向劑之塗佈性、作為液晶配向膜時之液晶配向性、電壓保持率、累積電荷等之必要的特性之程度而適當選擇,於同一聚合物中可為一種亦可混合存在兩種以上。
若特別表示Y12
之具體例,舉出國際公開公報2015/119168之4項中揭示之式(2)之構造,及8項~12項中揭示之式(Y-1)~(Y-97)、(Y-101)~(Y-118)之構造;國際公開公報2013/008906之6項中揭示之自式(2)去除2個胺基之二價有機基;國際公開公報2015/122413之8項中揭示之自式(1)去除2個胺基之二價有機基;國際公開公報2015/060360之8項中揭示之式(3)之構造;日本公開專利公報2012-173514之8項中記載之自式(1)去除2個胺基之二價有機基;國際公開公報2010-050523之9項中揭示之自式(A)~(F)去除2個胺基之二價有機基等。
作為較佳之Y12
的結構,舉出下述式(5)之構造。
式(5)中,R32
為單鍵或2價有機基,較好為單鍵。 R33
為以-(CH2
)n
-表示之構造。n為2~10之整數,較好為3~7。且任意之-CH2
-亦可以各不相鄰之條件經醚、酯、醯胺、脲、胺基甲酸酯鍵取代。 R34
為單鍵或2價有機基。 苯環上之任意氫原子可經1價有機基取代,較好為氟原子或甲基。
作為式(5)表示之構造,具體舉出如下之構造,但不限定於該等。
含有以式(3)表示之構造單位的聚醯亞胺前驅物同時含有以式(4)表示之構造單位時,以式(3)表示之構造單位,相對於式(3)與式(4)之合計,較好為30莫耳%~100莫耳%,更好為50莫耳%~100莫耳%,特佳為70莫耳%~100莫耳%。
<(B)成分之聚合物> 本發明之液晶配向劑所用之(B)成分係使用四羧酸二酐成分與含有上述式(2)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種聚合物。
<四羧酸二酐成分> 本發明之(B)成分之製造所用之四羧酸二酐舉出以下述式(6)表示之四羧酸二酐。
式中,作為X3
,舉出自於(A)成分中記載之前述(A-1)~(A-21)選出之構造。且,(B)成分之製造中,所用之四羧酸二酐成分可為1種,亦可為2種以上。
<二胺成分> 本發明之液晶配向劑之製造所用之二胺成分含有上述式(2)之二胺。式(2)中,Y1
為具有自胺基、亞胺基及含氮雜環所成之群選出之至少1種構造之2價有機基,B1
~B2
分別獨立為氫原子或可具有取代基之碳數1~10之烷基、烯基、炔基。
作為上述烷基之具體例舉出甲基、乙基、丙基、丁基、第三丁基、己基、辛基、癸基、環戊基、環己基等。作為烯基舉出將上述烷基中存在之1個以上之CH-CH置換成C=C構造者,更具體舉出乙烯基、烯丙基、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。作為炔基舉出將上述烷基中存在之1個以上之CH2
-CH2
置換成C≡C構造者,更具體舉出乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基等。
上述烷基、烯基、炔基若全體之碳數為1~10則亦可具有取代基,進而亦可由取代基形成環構造。又,所謂由取代基形成環構造係取代基彼此或取代基與母骨架之一部分鍵結而成為環構造之情況。
該取代基之例可舉出鹵基、羥基、硫醇基、硝基、芳基、有機氧基、有機硫基、有機矽烷基、醯基、酯基、硫酯基、磷酸酯基、醯胺基、烷基、烯基、炔基。
作為取代基的鹵基舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。 作為取代基的芳基舉出苯基。該芳基上亦可進而經前述其他取代基取代。
作為取代基的有機氧基可顯示以O-R表示之構造。該R可相同亦可不同,可例示前述之烷基、烯基、炔基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。作為烷基氧基之具體例舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。
作為取代基的有機硫基可顯示以-S-R表示之構造。作為該R可例示前述之烷基、烯基、炔基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。作為烷基硫基之具體例舉出甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基、戊硫基、己硫基、庚硫基、辛硫基等。
作為取代基的有機矽烷基可顯示以-Si-(R)3
表示之構造。該R可相同亦可不同,可例示前述之烷基、烯基、炔基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。作為烷基矽烷基之具體例舉出三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、三丙基矽烷基、三丁基矽烷基、三戊基矽烷基、三己基矽烷基、庚基二甲基矽烷基、己基二甲基矽烷基等。
作為取代基的醯基可顯示以-C(O)-R表示之構造。作為該R可例示前述之烷基、烯基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。作為醯基之具體例舉出甲醯基、乙醯基、丙醯基、丁醯基、異丁醯基、戊醯基、異戊醯基、苯甲醯基等。
作為取代基的酯基可顯示以-C(O)O-R或 -OC(O)-R表示之構造。作為該R可例示前述之烷基、烯基、炔基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。
作為取代基的硫酯基可顯示以-C(S)O-R或 -OC(S)-R表示之構造。作為該R可例示前述之烷基、烯基、炔基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。
作為取代基的磷酸酯基可顯示以 -OP(O)-(OR)2
表示之構造。該R可相同亦可不同,可例示前述之烷基、烯基、炔基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。
作為取代基的醯胺基可顯示以-C(O)NH2
、或-C(O)NHR、-NHC(O)R、-C(O)N(R)2
、-NRC(O)R表示之構造。該R可相同亦可不同,可例示前述之烷基、烯基、炔基、芳基等。該等R亦可進而經前述取代基取代。
作為取代基的芳基可舉出與前述芳基相同者。該芳基亦可進而經前述其他取代基取代。 作為取代基的烷基可舉出與前述烷基相同者。該烷基亦可進而經前述其他取代基取代。 作為取代基的烯基可舉出與前述烯基相同者。該烯基亦可進而經前述其他取代基取代。 作為取代基的炔基可舉出與前述炔基相同者。該炔基亦可進而經前述其他取代基取代。
一般,導入體積大的構造時,有降低胺基之反應性或液晶配向性之可能性,故作為B1
及B2
,更好為氫原子或可具有取代基之碳數1~5之烷基,特佳為氫原子、甲基或乙基。
作為式(2)中之Y1
之構造,若為具有自胺基、亞胺基、及含氮雜環所成之群中選出之至少一種構造,則其構造並未特別限定。若特別舉出其具體例,則舉出具有自下述式(YD-1)~(YD-5)表示之胺基、亞胺基、及含氮雜環所成之群中選出之至少一種構造的2價有機基。
式(YD-1)中,A1
為碳數3~15之含氮原子雜環,Z1
為氫原子或可具有取代基之碳數1~20之烴基。 式(YD-2)中,W1
為碳數1~10之烴基,A2
為具有含氮原子雜環之碳數3~15之1價有機基或經碳數1至6的脂肪族基取代之二取代胺基。
式(YD-3)中,W2
為碳數6~15且具有1至2個苯環之2價有機基,W3
為碳數2~5之伸烷基或聯苯基或含氮原子雜環之碳數12~18之2價有機基,Z2
為氫原子、碳數1~5之烷基或苯環,a為0~1之整數。
式(YD-4)中,A3
為碳數3~15之含氮原子雜環。 式(YD-5)中,A4
為碳數3~15之含氮原子雜環,W5
為碳數2~5之伸烷基。
作為式(YD-1)、(YD-2)、(YD-4)及(YD-5)之A1
、A2
、A3
及A4
之碳數3~15之含氮原子雜環,若為習知構造,則並未特別限制。其中,舉出吡咯啶、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、哌啶、哌嗪、吡啶、吡嗪、吲哚、苯并咪唑、喹啉、異喹啉、咔唑,更好為哌嗪、哌啶、吲哚、苯并咪唑、咪唑、咔唑、吡咯及吡啶。
再者,作為式(2)中之Y2
之具體例,舉出下述式(YD-6)~(YD-43)表示之具有氮原子之2價有機基,基於可抑制交流驅動所致之電荷累積且迅速緩和累積電荷,更好為式(YD-14)、(YD-18)、(YD-19)、(YD-20)、(YD-21)、(YD-23)~(YD-30)及(YD-40)~(YD-43),特佳為(YD-14)、(YD-18)、(YD-23)、(YD-25)及(YD-40)~(YD-43)。
式(YD-17)中,h為1~3之整數,式(YD-14)及(YD-21)及(YD-22)中,j為0至3之整數。
式(YD-25)、(YD-26)、(YD-29)及(YD-30)中,j為0至3之整數。
式(YD-41)、(YD-42)及(YD-43)中,j為0至3之整數。
本發明之聚醯胺酸及聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中之式(2)表示之二胺的比例,相對於全部二胺1莫耳,較好為10~100莫耳%,更好為30~100莫耳%,又更好為50~100莫耳%。
本發明之(B)成分的聚醯胺酸及聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中之式(2)表示之二胺可單獨使用,亦可併用複數種,但該情況下,以式(2)表示之二胺,作為合計較好使用上述較佳量。
本發明之液晶配向劑所含之(B)成分的聚醯胺酸及聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物,除了上述式(2)表示之二胺以外,亦可使用下述式(7)表示之二胺。下述式(7)中之Y2
為2價有機基,其構造並未特別限定,亦可混合存在2種以上。若特別表示其具體例,則舉出下述之(Y-1)~(Y-75)。
本發明之液晶配向劑所含之(B)成分的聚醯胺酸及聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中,以式(7)表示之二胺之比例較多時,由於有損及本發明效果之可能性,故欠佳。因此,以式(7)表示之二胺之比例相對於全部二胺1莫耳較好為0~90莫耳%,更好為0~50莫耳%,更好為0~20莫耳%。
<聚醯胺酸酯之製造方法> 本發明所用之聚醯亞胺前驅物的聚醯胺酸酯可藉以下所示之(1)、(2)或(3)之方法合成。
(1)由聚醯胺酸合成之情況 聚醯胺酸酯可藉由使由四羧酸二酐與二胺所得之聚醯胺酸酯化而合成。 具體而言,在有機溶劑存在下,使聚醯胺酸與酯化劑在-20℃~ 150℃,較好在0℃~50℃反應30分鐘~24小時,較好1~4小時而合成。
酯化劑較好為可藉純化容易去除者,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-二甲基甲醯胺二第三丁基縮醛、1-甲基-3-對-甲苯基三氮烯、1-乙基-3-對-甲苯基三氮烯、1-丙基-3-對-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。酯化劑之添加量相對於聚醯胺酸之重複單位1莫耳較好為2~6莫耳當量。
上述反應中所用之溶劑,基於聚合物之溶解性,較好為N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮或γ-丁內酯,該等可使用1種或混合2種以上使用。合成時之濃度,就不易引起聚合物析出且容易獲得高分子量體之觀點而言,較好為1~30質量%,更好為5~20質量%。
(2) 藉由四羧酸二酯二氯化物與二胺之反應而合成之情況 聚醯胺酸酯可由四羧酸二酯二氯化物與二胺合成。
具體而言,可使四羧酸二酯二氯化物與二胺在鹼與有機溶劑存在下,在-20℃~150℃,較好在0℃~50℃反應30分鐘~24小時,較好1~4小時而合成。
前述鹼可使用吡啶、三乙胺、4-二甲胺基吡啶等,但為使反應穩定進行較好為吡啶。鹼之添加量為容易去除之量,且基於容易獲得高分子量體之觀點,相對於四羧酸二酯二氯化物較好為2~4倍莫耳。
上述反應所用之溶劑,基於單體及聚合物之溶解性,較好為N-甲基-2-吡咯啶酮或γ-丁內酯,該等可使用1種或混合2種以上使用。合成時之聚合物濃度,基於不易引起聚合物析出且容易獲得高分子量體之觀點,較好為1~30質量%,更好為5~20質量%。此外,為防止四羧酸二酯二氯化物之水解,聚醯胺酸酯之合成所用之溶劑較好儘可能脫水,反應較好在氮氣環境中,防止外氣之混入。
(3) 由四羧酸二酯與二胺合成聚醯胺酸酯之情況 聚醯胺酸酯可藉由四羧酸二酯與二胺之聚縮合而合成。
具體而言,係使四羧酸二酯與二胺在縮合劑、鹼及有機溶劑存在下,在0℃~150℃,較好0℃~100℃下反應30分鐘~24小時,較好3~15小時而合成。
前述縮合劑可使用三苯基亞磷酸酯、二環己基碳二醯亞胺、1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二醯亞胺鹽酸鹽、N,N’-羰基二咪唑、二甲氧基-1,3,5-三嗪基甲基嗎啉鎓、O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓四氟硼酸鹽、O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓六氟磷酸鹽、(2,3-二氫-2-硫代-3-苯并噁唑基)膦酸二苯酯等。縮合劑之添加量相對於四羧酸二酯較好為2~3倍莫耳。
前述鹼可使用吡啶、三乙胺等3級胺。鹼之添加量為容易去除之量,且基於容易獲得高分子量體之觀點,相對於二胺成分較好為2~4倍莫耳。 且,上述反應中,藉由添加路易斯酸作為添加劑,使反應有效地進行。路易斯酸較好為氯化鋰、溴化鋰等鹵化鋰。路易斯酸之添加量相對於二胺成分較好為0~1.0倍莫耳。
上述3種聚醯胺酸酯之合成方法中,為獲得高分子量之聚醯胺酸酯,最好為上述(1)或上述(2)之合成法。 如上述般進行所獲得之聚醯胺酸酯之溶液藉由邊充分攪拌邊注入至弱溶劑,可使聚合物析出。進行數次析出,以弱溶劑洗淨後,常溫或加熱乾燥,可獲得經純化之聚醯胺酸酯之粉末。弱溶劑並無特別限制,舉出水、甲醇、乙醇、己烷、丁基溶纖素、丙酮、甲苯等。
<聚醯胺酸之合成> 特定聚合物(A)或特定聚合物(B)藉由四羧酸二酐與二胺之反應獲得時,簡便方法係在有機溶劑中使四羧酸二酐與二胺混合並反應之方法。
上述反應時所用之有機溶劑只要使生成之聚醯胺酸溶解者並未特別限定,若特別舉出其具體例,則可舉出N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-甲基己內醯胺、二甲基亞碸、四甲基脲、吡啶、二甲基碸、六甲基亞碸、γ-丁內酯等。該等可單獨使用或可混合使用。此外,即使為不使聚醯胺酸溶解之溶劑,在不使生成之聚醯胺酸析出之範圍,亦可混合於上述溶劑中使用。且,由於有機溶劑中之水分會阻礙聚合反應,進而成為所生成之聚醯胺酸水解之原因,故較好使用使有機溶劑儘量脫水乾燥者。
四羧酸二酐成分與二胺成分於有機溶劑中混合之方法舉出攪拌使二胺成分分散或溶解於有機溶劑中之溶液,直接添加或分散或溶解於有機溶劑而添加四羧酸二酐成分之方法,相反地將二胺成分添加於使四羧酸二酐成分分散或溶解於有機溶劑中之溶液中之方法,將四羧酸二酐成分與二胺成分交互添加之方法等,本發明中可為該等之任一種方法。且,四羧酸二酐成分或二胺成分為由複數種化合物所成時,該等複數種成分可在預先混合之狀態下反應,亦可個別依序反應。
四羧酸二酐成分與二胺成分於有機溶劑中反應時之溫度通常為0~150℃,較好5~100℃,更好為10~80℃。溫度越高聚合反應較快結束,但過高時,有無法獲得高分子量之聚合物的情況。又,反應可以任意濃度進行,但濃度太低時,難以獲得高分子量之聚合物,濃度太高時,反應液之黏性變得過高而難以均勻攪拌,故較好為1~50重量%,更好為5~30重量%。反應初期以高濃度進行,隨後亦可追加有機溶劑。
聚醯胺酸之聚合反應所用之四羧酸二酐成分與二胺成分之比例,以莫耳比計,較好為1:0.8~1.2。且,二胺成分過剩時,所得聚醯胺酸有溶液著色變大之情況,故介意溶液著色時,只要為1:0.8~1即可。與通常之聚縮合反應相同,該莫耳比愈接近1:1,則所得之聚醯胺酸之分子量變得愈大。聚醯胺酸之分子量過小時,有所得塗膜強度變不充分之情況,相反地聚醯胺酸之分子量過大時,會有由該等所製造之液晶配向處理劑之黏度變過高,而使塗膜形成時之作業性、塗膜之均一性變差之情況。因此,本發明之液晶配向劑中所用之聚醯胺酸以還原黏度(濃度0.5dl/g,NMP中30℃)計,較好為0.1~2.0,更好為0.2~1.5。
本發明之液晶配向劑中不含聚醯胺酸聚合所用之溶劑時,或反應溶液中存在未反應單體成分或雜質時,進行其沉澱回收及純化。該方法較好將聚醯胺酸溶液投入攪拌中之弱溶劑中進行沉澱回收。作為聚醯胺酸之沉澱回收所用之弱溶劑並未特別限定,可例示甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纖素、庚烷、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。藉由投入弱溶劑中而沉澱之聚醯胺酸經過濾、洗淨並回收後,於常壓或減壓下,於常溫或加熱乾燥可作成粉末。該粉末進而溶解於良溶劑並再沉澱而重複2~10次時,亦可純化聚醯胺酸。以一次沉澱回收操作無法去除雜質時,較好進行該純化步驟。作為此時之弱溶劑使用例如醇類、酮類、烴等之3種以上弱溶劑時,由於可更提高純化效率故而較佳。
<聚醯亞胺之製造方法> 本發明所用之聚醯亞胺可藉由將前述聚醯胺酸酯或聚醯胺酸醯亞胺化而製造。自聚醯胺酸酯製造聚醯亞胺時,於前述聚醯胺酸酯溶液或於將聚醯胺酸酯樹脂粉末溶解於有機溶劑所得之聚醯胺酸溶液中添加鹼性觸媒之化學醯亞胺化為簡便。化學醯亞胺化由於在比較低溫進行醯亞胺化反應,於醯亞胺化之過程不易引起聚合物之分子量降低故而較佳。
自聚醯胺酸製造聚醯亞胺時,於二胺成分與四羧酸二酐反應所得之前述聚醯胺酸溶液中添加觸媒的化學醯亞胺化為簡便。化學醯亞胺化由於在比較低溫進行醯亞胺化反應,於醯亞胺化過程不易引起聚合物之分子量降低故而較佳。
化學醯亞胺化可藉由將欲醯亞胺化之聚合物在有機溶劑中在鹼性觸媒及酸酐存在下攪拌而進行。作為有機溶劑可使用前述聚合反應時所用之溶劑。作為鹼性觸媒可舉出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等。其中吡啶具有用以使反應進行之適度鹼性故較佳。且作為酸酐可舉出乙酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐等,其中使用乙酸酐時,反應結束後之純化變容易故較佳。
進行醯亞胺化反應時之溫度為-20℃~140℃,較好為0℃~100℃,反應時間可以1~100小時進行。鹼性觸媒之量為醯胺酸基之0.5~30莫耳倍,較好為2~20莫耳倍,酸酐之量為醯胺酸基的1~50莫耳倍,較好為3~30莫耳倍。所得聚合物之醯亞胺化率可藉由調節觸媒量、溫度、反應時間而控制。
由於聚醯胺酸酯或聚醯胺酸之醯亞胺化反應後之溶液中殘存添加之觸媒等,故較好藉由以下所述手段,回收所得醯亞胺化聚合物,以有機溶劑再溶解,作成本發明之液晶配向劑。
如上述般進行所得之聚醯亞胺溶液邊充分攪拌邊注入至弱溶劑中,藉此可析出聚合物。進行數次析出,以弱溶劑洗淨後,常溫或加熱乾燥可獲得經純化之聚醯胺酸酯粉末。 前述弱溶劑並未特別限定,可舉出甲醇、丙酮、己烷、丁基溶纖素、庚烷、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醇、甲苯、苯等。
本發明所用之(A)成分及(B)成分的聚醯亞胺前驅物之分子量,以重量平均分子量計,較好為2,000~500,000,更好為5,000~300,000,又更好為10,000~100,000。
本發明所用之(A)成分及(B)成分的聚醯亞胺,舉出使前述聚醯亞胺前驅物閉環所得之聚醯亞胺。該聚醯亞胺中,醯胺酸基之閉環率(亦稱為醯亞胺化率)並無必要必定為100%,只要因應於用途或目的任意調整即可。
<液晶配向劑> 本發明之液晶配向劑係用以形成液晶配向膜之組成物,含有具有上述式(1)表示之構造的特定聚合物(A)及含有上述式(2)之構造的特定聚合物(B),本發明之液晶配向劑所含之特定聚合物(A)及特定聚合物(B)各可為1種,亦可為2種以上。且,除了特定聚合物以外,亦可含有其他聚合物,亦即不具有式(1)表示之2價基亦不具有式(2)表示之2價基的聚合物。作為該其他聚合物之種類,可舉出聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚酯、聚醯胺、聚脲、聚有機矽氧烷、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯或其衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。本發明之液晶配向劑含有其他聚合物時,於全部聚合物成分所佔之特定聚合物比例較好為5質量%以上,作為其一例舉出5~95質量%。
液晶配向劑係用以製作液晶配向膜者,基於形成均一薄膜之觀點,一般設為塗佈液之形態。本發明之液晶配向劑中,亦較好為含有前述聚合物成分與溶解該聚合物成分之有機溶劑的塗佈液。此時,液晶配向劑中之聚合物濃度,可根據欲形成之塗膜厚度之設定而適當變更。基於形成均一而無缺陷的塗膜之觀點,較好為1質量%以上,基於溶液之保存安定性之觀點,較好為10質量%以下。特佳之聚合物濃度為2~8質量%。
液晶配向劑所含有之有機溶劑若能使聚合物成分均一溶解者即無特別限制。若舉出其具體例,可舉出N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、甲基乙基酮、環己酮、環戊酮等。其中,較好使用N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮或γ-丁內酯。
又,液晶配向劑所含有之有機溶劑,除了上述溶劑以外,一般使用併用有提高塗佈液晶配向劑時之塗佈性或塗膜表面平滑性之溶劑的混合溶劑,本發明之液晶配向劑中亦較好使用如此之混合溶劑。併用之有機溶劑的具體例舉出如下述,但不限定於該等例。
可舉出例如乙醇、異丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、第三丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、異戊醇、第三戊醇、3-甲基-2-丁醇、新戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、環己醇、1-甲基環己醇、2-甲基環己醇、3-甲基環己醇、2,6-二甲基-4-庚醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二異丙基醚、二丙基醚、二丁基醚、二己基醚、二噁烷、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-羥基-4-甲基-2-戊酮、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、4-庚酮、2,6-二甲基-4-庚酮、4,6-二甲基-2-庚酮、乙酸3-乙氧基丁酯、乙酸1-甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、碳酸伸丙酯、碳酸伸乙酯、2-(甲氧基甲氧基)乙醇、乙二醇單丁基醚、乙二醇單異戊基醚、乙二醇單己基醚、2-(己氧基)乙醇、糠醇、二乙二醇、丙二醇、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單甲基醚、丙二醇單丁基醚、1-(丁氧基乙氧基)丙醇、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇單甲基醚、三乙二醇單乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇單乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸異戊酯、以下述式[D-1]~ [D-3]表示之溶劑等。
式[D-1]中,D1
表示碳數1~3之烷基,式[D-2]中,D2
表示碳數1~3之烷基,式[D-3]中,D3
表示碳數1~4之烷基。
其中較佳之溶劑組合可舉出N-甲基-2-吡咯啶酮與γ-丁內酯與乙二醇單丁基醚、N-甲基-2-吡咯啶酮與γ-丁內酯與丙二醇單丁基醚、N-乙基-2-吡咯啶酮與丙二醇單丁基醚、N-甲基-2-吡咯啶酮與γ-丁內酯與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二乙二醇二乙基醚、N-甲基-2-吡咯啶酮與γ-丁內酯與丙二醇單丁基醚與2,6-二甲基-4-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮與γ-丁內酯與丙二醇單丁基醚與二異丙醚、N-甲基-2-吡咯啶酮與γ-丁內酯與丙二醇單丁基醚與2,6-二甲基-4-庚醇、N-甲基-2-吡咯啶酮與γ-丁內酯與二丙二醇二甲基醚等。如此之溶劑之種類及含量,係因應於液晶配向劑之塗佈裝置、塗佈條件、塗佈環境等而適當選擇。
此外,本發明之液晶配向劑中,為了提高塗膜對基板之密著性,亦可添加矽烷偶合劑,且亦可添加其他樹脂成分。
作為提高液晶配向膜與基板之密著性之化合物,舉出含官能性矽烷化合物或含環氧基化合物,舉出例如3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三伸乙基三胺、N-三甲氧基矽烷基丙基三伸乙基三胺、10-三甲氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、乙酸9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬基酯、乙酸9-三乙氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬基酯、N-苄基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苄基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-間-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷或N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷等。
又,本發明之液晶配向劑中,亦可添加如以下之添加劑以提高膜的機械強度。
該等添加劑,相對於液晶配向劑含有之聚合物成分的100質量份,較好為0.1~30質量份。若未達0.1質量份,無法期待效果,超過30質量份時,由於液晶配向性降低,因此更好為0.5~20質量份。
<液晶配向膜> 本發明之液晶配向膜係由前述液晶配向劑所得者。舉出自液晶配向劑獲得液晶配向膜之方法的一例,舉出對將塗佈液形態之液晶配向劑塗佈於基板上,乾燥並燒成所得之膜藉由摩擦處理法或光配向處理法實施配向處理之方法。
作為塗佈液晶配向劑之基板,若為透明性高之基板,則並未特別限定,可使用玻璃基板、氮化矽基板,以及丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等塑膠基板等。此時,使用形成有用於驅動液晶之ITO電極等之基板時,基於製程簡單化之觀點係較佳。且,反射型之液晶顯示元件,若為僅單側之基板,則亦可使用矽晶圓等不透明物,該情況下之電極亦可使用鋁等使光反射之材料。
液晶配向劑之塗佈方法並未特別限定,工業上一般為網版印刷法、凹版印刷法、軟版印刷法、噴墨法等。作為其他塗佈方法,有浸漬法、輥塗佈法、狹縫塗佈法、旋轉塗佈法或噴霧法等,可因應目的而使用該等。
將液晶配向處理劑塗佈於基板上後,可藉加熱板、熱循環型烘箱、IR(紅外線)型烘箱等加熱手段,使溶劑蒸發、燒成。塗佈液晶配向劑後之乾燥、燒成步驟可選擇任意溫度及時間。通常為了充分去除含有的溶劑,舉出在50~120℃燒成1~10分鐘,隨後在150~300℃燒成5~120分鐘之條件。
燒成後之液晶配向膜之膜厚雖無特別限制,但太薄時會有液晶顯示元件之信賴性下降之情況,故較好為5~300nm,更好為10~200nm。 本發明之液晶配向膜較好作為IPS方式或FFS方式等之橫電場方式之液晶顯示元件之液晶配向膜,尤其作為FFS方式之液晶顯示元件之液晶配向膜為有用。
<液晶顯示元件> 本發明之液晶顯示元件係獲得附有由上述液晶配向劑所得之液晶配向膜之基板後,以已知方法製作液晶胞,且使用該液晶胞作為元件者。 液晶胞之製作方法之一例係以被動式矩陣(passive matrix)構造之液晶顯示元件為例加以說明。又,亦可為於構成圖像顯示之各像素部分設置TFT(薄膜電晶體)等開關元件之主動式矩陣構造之液晶顯示元件。
具體而言,準備透明玻璃製之基板,於一基板上設置共用電極,於另一基板上設置分段電極。該等電極可設為例如ITO電極,且以可進行期望之圖像顯示之方式圖型化。接著,以被覆共用電極與分段電極之方式於各基板上設置絕緣膜。絕緣膜可設為以溶凝膠法形成之由SiO2
-TiO2
所成之膜。其次,以如前述之條件於各基板上形成液晶配向膜。
其次,於形成有液晶配向膜的2片基板中之一基板上之特定部位配置例如紫外線硬化性之密封材,進而於液晶配向膜面上之特定數處配置液晶後,以液晶配向膜對向之方式貼合另一基板並藉由壓著而於液晶配向膜前面按壓推展液晶後,對基板全面照射紫外線,使密封材硬化而獲得液晶胞。
又,作為於基板上形成液晶配向膜後之步驟,於一基板上之特定部位配置密封材時,預先設置可自外部填充液晶之開口部,未配置液晶而使基板貼合後,通過設於密封材之開口部,於液晶胞內注入液晶材料,其次,以接著劑密封該開口部獲得液晶胞。液晶材料之注入可為真空注入法,亦可為於大氣中利用毛細管現象之方法。
上述任一方法中,為了確保於液晶胞內填充液晶材料之空間,較好採取於一基板上設置柱狀突起,或於一基板上散佈間隔物,或於密封材中混入間隔物,或該等之組合等之手段。
作為上述液晶材料,可舉出向列型液晶及層列型液晶,其中較好為向列型液晶,亦可使用正型液晶材料或負型液晶材料之任一者。其次,進行偏光板之配置。具體而言,較好於2片基板之與液晶層相反側之面貼附一對偏光板。 又,本發明之液晶配向膜及液晶顯示元件,只要使用本發明之液晶配向劑,則並未限定於上述記載,亦可為藉其他習知方法製作者。自液晶配向劑直到獲得液晶顯示元件為止之步驟揭示於例如日本特開2015-135393號公報之第17頁的段落0074~19頁的段落0081等。
<具有液晶配向膜之基板的製造方法>及<液晶顯示元件之製造方法> 作為具有本發明之液晶配向膜之基板的製造方法之一例,於以下顯示橫電場驅動型液晶顯示元件用液晶配向膜之製造方法。具有下述步驟: [I] 將液晶配向劑塗佈於具有橫電場驅動用之導電膜的基板上後,予以乾燥而形成塗膜之步驟,該液晶配向劑含有:聚合物(A),其係自使用四羧酸二酐成分與含有上述式(1)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種;與聚合物(B),其係自使用四羧酸二酐成分與含有上述式(2)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種; [II] 對[I]所得之塗膜照射經偏光之紫外線之步驟;及 [III] 加熱[II]所得之塗膜之步驟; 藉由上述步驟,可獲得經賦予配向控制能之橫電場驅動型液晶顯示元件用液晶配向膜,可獲得具有該液晶配向膜之基板。
又,除了上述所得之基板(第1基板)以外,藉由準備第2基板,可獲得橫電場驅動型液晶顯示元件。 第2基板係除了替代具有橫電場驅動用之導電膜的基板,而使用不具有橫電場驅動用之導電膜的基板以外,藉由使用上述步驟[I]~[III](由於使用不具有橫電場驅動用之導電膜的基板,故就方便起見,本申請案中有時簡稱為步驟[I’]~[III’]),可獲得具有經賦予配向控制能之液晶配向膜的第2基板。
橫電場驅動型液晶顯示元件之製造方法具有 [IV]將上述所得之第1及第2基板,介隔液晶以使第1及第2基板之液晶配向膜相對之方式對向配置而獲得液晶顯示元件之步驟。 藉此可獲得橫電場驅動型液晶顯示元件。
以下,對本發明之製造方法具有之[I]~[III]及[IV]之各步驟加以說明。
<步驟[I]> 步驟[I]中,於具有橫電場驅動用之導電膜的基板上,塗佈含有感光性主鏈型高分子及有機溶劑之聚合物組成物後,進行乾燥形成塗膜。本發明中之感光性主鏈型高分子為特定聚合物(A)。
<基板> 關於基板並未特別限定,於所製造之液晶顯示元件為透過型時,較好使用透明性高的基板。該情況下,並未特別限定,而可使用玻璃基板,或丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等之塑膠基板等。 且,考慮對反射型液晶顯示元件之適用,可使用矽晶圓等之不透明基板。
<橫電場驅動用之導電膜> 基板具有橫電場驅動用之導電膜。 作為該導電膜,於液晶顯示元件為透過型時,可舉出ITO(Indium Tin Oxide:氧化銦錫)、IZO(Indium Zinc Oxide:氧化銦鋅)等,但不限定於該等。 且,反應型之液晶顯示元件時,作為導電膜,可舉出鋁等之能反射光之材料等,但不限定於該等。 於基板形成導電膜之方法可使用以往習知之方法。
於具有橫電場驅動用之導電膜的基板上塗佈上述聚合物組成物之方法並未特別限定。 塗佈方法工業上一般為以網版印刷、平版印刷、軟版印刷或噴墨法等進行之方法。作為其他塗佈方法有浸漬法、輥塗法、狹縫塗佈法、旋塗法(旋轉塗佈法)或噴霧法等,可因應目的使用該等。
於具有橫電場驅動用之導電膜的基板上塗佈聚合物組成物後,藉由加熱板、熱循環型烘箱或IR(紅外線)型烘箱等加熱手段,在30~150℃、較好在70~110℃使溶劑蒸發可獲得塗膜。乾燥溫度過低時,有溶劑之乾燥變不充分之傾向,又加熱溫度過高時,進行熱醯亞胺化之結果,藉由偏光曝光而使光分解反應過度進行,該情況下難以進行藉由自我組織化所致之朝一方向再配向,有損及配向安定性之情形。因此,此時之乾燥溫度,基於液晶配向安定性之觀點,較好為實質上不進行特定聚合物之熱醯亞胺化之溫度。 塗膜厚度太厚時,液晶顯示元件之消耗電力方面變得不利,太薄時會有液晶顯示元件之信賴性下降之情況,故較好為5nm~300nm,更好為10nm~150nm。 又,[I]步驟後,接續[II]步驟之前,亦可設有將形成有塗膜之基板冷卻至室溫之步驟。
<步驟[II]> 步驟[II]係對步驟[I]所得之塗膜照射經偏光之紫外線。對塗膜之膜面照射經偏光之紫外線時,係對基板自一定方向介隔偏光板照射經偏光之紫外線。作為使用之紫外線,可使用波長100nm~400nm範圍之紫外線。較好,依據使用之塗膜種類,介隔濾波器等選擇最適當波長。而且,例如以可選擇性誘發光分解反應之方式,可選擇使用波長240nm~400nm之範圍的紫外線。紫外線可使用例如自高壓水銀燈或金屬鹵素燈所發射之光。
經偏光之紫外線的照射量與使用之塗膜有關。照射量較好設為實現該塗膜中與經偏光之紫外線之偏光方向平行方向之紫外線吸光度與垂直方向之紫外線吸光度之差即ΔA的最大值(以下亦稱為ΔAmax)之偏光紫外線之量的1%~70%之範圍內,更好設為1%~50%之範圍內。
<步驟[III]> 步驟[III]係加熱於步驟[II]中經偏光之紫外線照射之塗膜。藉由加熱,可對塗膜賦予配向控制能。 加熱可使用加熱板、熱循環型烘箱或IR(紅外線)型烘箱等加熱手段。加熱溫度可考慮於所使用之塗膜展現液晶配向安定性及電特性之溫度加以決定。
加熱溫度較好在主鏈型高分子展現良好液晶配向安定性之溫度範圍內。加熱溫度過低時,會有因熱所致之異向性增幅效果或熱醯亞胺化變得不充分之傾向,且加熱溫度過於高於溫度範圍時,會有使藉由偏光曝光而賦予之異向性消失之傾向,該情況下,有難以進行藉由自我組織化往一方向再配向之情況。
加熱後形成之塗膜厚度,基於步驟[I]所記述之相同理由,較好為5nm~300nm,更好為50nm~150nm。
藉由具有以上步驟,本發明之製造方法可高效率地實現對塗膜之異向性導入。而且,可高效率地製造附液晶配向膜之基板。
<步驟[IV]> [IV]步驟係使[III]所得之於橫電場驅動用之導電膜上具有液晶配向膜之基板(第1基板)與相同地上述[I’]~[III’]所得之不具有導電膜之附液晶配向膜的基板(第2基板),隔著液晶且以使兩者之液晶配向膜相對之方式對向配置,以習知方法製作液晶胞,而製作橫電場驅動型液晶顯示元件之步驟。又,步驟[I’]~[III’]除了步驟[I]中,替代具有橫電場驅動用之導電膜的基板,而使用不具有該橫電場驅動用導電膜之基板以外,可與步驟[I]~[III]相同地進行。步驟[I]~[III]與步驟[I’]~[III’]之差異點,僅為上述導電膜之有無,故省略步驟[I’]~[III’]之說明。
若舉出液晶胞或液晶顯示元件製作之一例,則可例示準備上述第1及第2基板,將隔離物散佈在一片基板之液晶配向膜上,以液晶配向膜面成為內側之方式,貼合另一片基板,減壓注入液晶並密封之方法,或者將液晶滴加於散佈有隔離物之液晶配向膜面後貼合基板且進行密封之方法等。此時,一側基板較好使用具有橫電場驅動用之如梳齒之構造之電極的基板。此時之隔離物直徑較好為1μm~30μm,更好為2μm~10μm。該隔離物直徑將決定夾持液晶層之一對基板間距離,亦即液晶層厚度。
本發明之附塗膜基板之製造方法係將聚合物組成物塗佈於基板上形成塗膜後,照射經偏光之紫外線。其次,藉由進行加熱而實現高效率地對主鏈型高分子膜導入異向性,而製造具備液晶之配向控制能之附液晶配向膜之基板。 本發明所用之塗膜係利用藉由基於主鏈之光反應之自我組織化而誘發之分子再配向原理,實現高效率地對塗膜導入異向性。本發明之製造方法,於主鏈型高分子具有光分解性基作為光反應性基之構造時,係使用主鏈型高分子於基板上形成塗膜後,照射經偏光之紫外線,其次進行加熱後製作液晶顯示元件。
因此,本發明方法所用之塗膜,藉由依序進行對塗膜照射經偏光之紫外線與加熱處理,而高效率地導入異向性,可成為配向控制能優異之液晶配向膜。
因此,本發明之方法所用之塗膜中,使對塗膜之經偏光之紫外線之照射量及加熱處理中之加熱溫度最適化。藉此可實現高效率地對塗膜導入異向性。
對本發明所用之塗膜高效率地導入異向性之最適偏光紫外線之照射量,對應於使該塗膜中之感光性基進行光分解反應之量最適化之偏光紫外線照射量。對本發明所用之塗膜照射經偏光之紫外線之結果,光分解反應之感光性基較少時,不成為充分之光反應量。該情況下,隨後即使加熱亦不會進行充分的自我組織化。
因此,本發明所用之塗膜中,藉由偏光紫外線之照射而感光性基進行光分解反應之最適量,較好為其高分子膜之0.1莫耳%~90莫耳%,更好為0.1莫耳%~80莫耳%。藉由將光反應之感光性基之量設為如此之範圍,可使隨後之在加熱處理之自我組織化效率良好地進行,可於膜中高效率地形成異向性。
本發明方法所用之塗膜藉由使經偏光之紫外線照射量最適化,而使高分子膜之主鏈中感光性基之光分解反應的量最適化。因此,與隨後之加熱處理一起,實現高效率地對本發明所用之塗膜導入異向性。該情況下,關於較佳之偏光紫外線之量,可基於本發明所用之塗膜的紫外吸收評價進行。
亦即,針對本發明所用之塗膜,分別測定偏光紫外線照射後之與經偏光之紫外線之偏光方向平行方向的紫外線吸收與垂直方向的紫外線吸收。由紫外線吸收之測定結果,評價該塗膜中之與經偏光之紫外線之偏光方向平行方向之紫外線吸光度與垂直方向之紫外線吸光度之差即ΔA。接著,求出本發明所用之塗膜中實現之ΔA之最大值(ΔAmax)與實現其之偏光紫外線之照射量。本發明之製造方法中,以實現ΔAmax之偏光紫外線照射量為基準,可決定液晶配向膜之製造中照射之較佳量的經偏光之紫外線量。
由以上,由於本發明之製造方法實現高效率地對塗膜導入異向性,故以該主鏈型高分子賦予液晶配向安定性之溫度範圍為基準,決定如上述之較佳加熱溫度即可。因此,例如本發明所用之主鏈型高分子賦予液晶配向安定性之溫度範圍可考慮於使用之塗膜展現良好液晶配向安定性及電特性之溫度而決定,可於依以往之由聚醯亞胺等所成之液晶配向膜為準的溫度範圍進行設定。亦即偏光紫外線照射後之加熱溫度較好設為150℃~300℃,更期望設為180℃~250℃。藉由如此,本發明所用之塗膜中,可賦予更大之異向性。
藉由如此,由本發明提供之液晶顯示元件對於光或熱等之外部應力顯示高的信賴性。
如以上般進行,使用本發明之聚合物製造之橫電場驅動型液晶顯示元件用基板或具有該基板之橫電場驅動型液晶顯示元件成為信賴性優異者,可較好地利用於大畫面且高精細之液晶電視。且,藉由本發明之方法製造之液晶配向膜由於具有優異液晶配向安定性與信賴性,故亦可利用於使用液晶之可變相位器,該可變相位器可較好地利用於例如共振頻率可變之天線等。 [實施例]
以下,針對本發明舉出實施例等具體加以說明,但本發明並非限定於該等實施例者。 又,化合物、溶劑之簡稱如以下。 NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮 BCS:丁基溶纖素 DA-1:下述構造式(DA-1)表示之化合物 DA-2:下述構造式(DA-2)表示之化合物 DA-3:下述構造式(DA-3)表示之化合物 DA-4:下述構造式(DA-4)表示之化合物 DA-5:下述構造式(DA-5)表示之化合物 DA-6:下述構造式(DA-6)表示之化合物 DA-7:下述構造式(DA-7)表示之化合物 DA-8:下述構造式(DA-8)表示之化合物 CA-1:下述構造式(CA-1)表示之化合物 CA-2:下述構造式(CA-2)表示之化合物 CA-3:下述構造式(CA-3)表示之化合物
<黏度之測定> 合成例中,聚合物溶液之黏度係使用E型黏度計TVE-22H(東機產業公司製),樣品量1.1mL,錐形轉子TE-1(1°34’,R24),在溫度25℃測定。
<合成例1> 於附攪拌裝置及氮氣導入管之100mL之四頸燒瓶中,量取3.91g (13.0mmol)之DA-1,添加NMP 25.7g,邊吹入氮氣邊攪拌使溶解。邊在冰冷下攪拌該二胺溶液,邊添加1.76g(8.97mmol)之CA-1,在氮氣環境下於23℃攪拌3小時後,添加0.81g(3.25mmol)之CA-2,進而添加NMP 11.0g,在氮氣環境下於50℃攪拌20小時,獲得聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液於溫度25℃之黏度為571mPa.s。
於放入攪拌子之100mL三角燒瓶中分取12.1g之該聚醯胺酸溶液,添加NMP 16.1g及BCS 12.1g,以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(PAA-1)。
<合成例2> 於附攪拌裝置及氮氣導入管之100mL之四頸燒瓶中,量取2.79g (14.0mmol)之DA-2、1.47g (6.00mmol)之DA-3,添加NMP 50.5g,邊吹入氮氣邊攪拌使溶解。邊在冰冷下攪拌該二胺溶液,邊添加5.59g (19.0mmol)之CA-3,進而添加 NMP 21.7g,在氮氣環境下於50℃攪拌20小時,獲得聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液於溫度25℃之黏度為480mPa.s。
於放入攪拌子之100mL三角燒瓶中分取14.5g之該聚醯胺酸溶液,添加NMP 12.6g及BCS 11.6g,以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(PAA-2)。
<合成例3> 於附攪拌裝置及氮氣導入管之100mL之四頸燒瓶中,量取1.59g(8.00mmol)之DA-2、0.40g(2.00mmol)之DA-4,添加NMP 24.0g,邊吹入氮氣邊攪拌使溶解。邊在冰冷下攪拌該二胺溶液,邊添加1.81g(9.25mmol)之CA-1,進而添加 NMP 10.3g,在氮氣環境下於23℃攪拌4小時,獲得聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液於溫度25℃之黏度為134mPa.s。
於放入攪拌子之100mL三角燒瓶中分取17.7g之該聚醯胺酸溶液,添加NMP 9.83g及BCS 11.8g,以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(PAA-3)。
<合成例4> 於附攪拌裝置及氮氣導入管之100mL之四頸燒瓶中,量取1.49g(7.00mmol)之DA-5、0.73g(3.00mmol)之DA-3,添加NMP 25.8g,邊吹入氮氣邊攪拌使溶解。邊在冰冷下攪拌該二胺溶液,邊添加2.80g(9.50mmol)之CA-3,進而添加NMP 11.0g,在氮氣環境下於50℃攪拌20小時,獲得聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液於溫度25℃之黏度為432mPa.s。
於放入攪拌子之100mL三角燒瓶中分取14.7g之該聚醯胺酸溶液,添加NMP 12.7g及BCS 11.8g,以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(PAA-4)。
<合成例5> 於附攪拌裝置及氮氣導入管之100mL之四頸燒瓶中,量取0.80g(4.0mmol)之DA-2、0.73g(3.00mmol)之DA-3、1.18g(3.00mmol)之DA-6,添加NMP 28.3g,邊吹入氮氣邊攪拌使溶解。邊在冰冷下攪拌該二胺溶液,邊添加2.80g (9.50mmol)之CA-3,進而添加NMP 12.1g,在氮氣環境下於50℃攪拌20小時,獲得聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液於溫度25℃之黏度為512mPa.s。
於放入攪拌子之100mL三角燒瓶中分取14.5g之該聚醯胺酸溶液,添加NMP 12.6g及BCS 11.6g,以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(PAA-5)。
<比較合成例1> 於附攪拌裝置及氮氣導入管之100mL之四頸燒瓶中,量取3.54g(13.0mmol)之DA-7,添加NMP 24.2g,邊吹入氮氣邊攪拌使溶解。邊在冰冷下攪拌該二胺溶液,邊添加1.76g(8.97mmol)之CA-1,在氮氣環境下於23℃攪拌3小時後,添加0.81g(3.25mmol)之CA-2,進而添加NMP 10.4g,在氮氣環境下於50℃攪拌20小時,獲得聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液於溫度25℃之黏度為627mPa.s。
於放入攪拌子之100mL三角燒瓶中分取11.9g之該聚醯胺酸溶液,添加NMP 15.9g及BCS 11.9g,以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(PAA-a)。
<比較合成例2> 於附攪拌裝置及氮氣導入管之100mL之四頸燒瓶中,量取4.27g(13.0mmol)之DA-8,添加NMP 27.1g,邊吹入氮氣邊攪拌使溶解。邊在冰冷下攪拌該二胺溶液,邊添加1.76g(8.97mmol)之CA-1,在氮氣環境下於23℃攪拌3小時後,添加0.81g(3.25mmol)之CA-2,進而添加NMP 11.6g,在氮氣環境下於50℃攪拌20小時,獲得聚醯胺酸溶液。該聚醯胺酸溶液於溫度25℃之黏度為483mPa.s。
於放入攪拌子之100mL三角燒瓶中分取12.2g之該聚醯胺酸溶液,添加NMP 16.3g及BCS 12.2g,以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(PAA-b)。
<實施例1> 於放入攪拌子之50mL三角燒瓶中,量取4.03g之合成例1所得之聚醯亞胺溶液(PAA-1)、6.05g之合成例2所得之聚醯胺酸溶液(PAA-2),以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(A-1)。
<實施例2> 於放入攪拌子之50mL三角燒瓶中,量取4.01g之合成例1所得之聚醯亞胺溶液(PAA-1)、6.02g之合成例3所得之聚醯胺酸溶液(PAA-3),以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(A-2)。
<實施例3> 於放入攪拌子之50mL三角燒瓶中,量取4.04g之合成例1所得之聚醯亞胺溶液(PAA-1)、6.07g之合成例4所得之聚醯胺酸溶液(PAA-4),以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(A-3)。
<實施例4> 於放入攪拌子之50mL三角燒瓶中,量取4.03g之合成例1所得之聚醯亞胺溶液(PAA-1)、6.04g之合成例5所得之聚醯胺酸溶液(PAA-5),以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(A-4)。
<比較例1> 將合成例1所得之聚醯亞胺溶液(PAA-1)作為液晶配向劑(B-1)。
<比較例2> 於放入攪拌子之50mL三角燒瓶中,量取4.03g之比較合成例1所得之聚醯亞胺溶液(PAA-a)、6.05g之合成例2所得之聚醯胺酸溶液(PAA-2),以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(B-2)。
<比較例3> 於放入攪拌子之50mL三角燒瓶中,量取4.00g之比較合成例2所得之聚醯亞胺溶液(PAA-b)、6.00g之合成例2所得之聚醯胺酸溶液(PAA-2),以磁攪拌器攪拌2小時,獲得液晶配向劑(B-3)。
<液晶配向性、及累積電荷之緩和特性評價用液晶胞之製作> 以下,顯示用以評價液晶配向性及累積電荷之緩和特性之液晶胞之製作方法。 製作具備FFS方式之液晶顯示元件之構成的液晶胞。首先,準備附電極之基板。基板為30mm×35mm大小,厚度為0.7mm之玻璃基板。於基板上全面形成作為第1層之構成對向電極的IZO電極。於第1層之對向電極上,形成作為第2層之藉由CVD法成膜之SiN(氮化矽)膜。第2層之SiN膜的膜厚為500nm,作為層間絕緣膜發揮功能。於第2層之SiN膜上,配置作為為第3層之將IZO膜圖型化而形成之梳齒狀像素電極,形成第1像素及第2像素之兩個像素。各像素大小為縱10mm,寬約5mm。此時,第1層之對向電極與第3層之像素電極藉由第2層之SiN膜的作用而電性絕緣。
第3層的像素電極與日本特開2014-77845(日本公開專利公報)中記載的圖相同,具有中央部分彎曲之ㄑ字形狀的電極要素複數排列而構成之梳齒狀形狀。各電極要素短邊方向寬度為3μm,電極要素間之間隔為6μm。形成各像素之像素電極由於將中央部分彎曲之ㄑ字形狀的電極要素複數排列而構成,故各像素之形狀不為長方形狀,而與電極要素相同地具備於中央部分彎曲之粗體的類似ㄑ字之形狀。而且,各像素以其中央之彎曲部分為邊界分割為上下,具有彎曲部分之上側的第1區域與下側的第2區域。
比較各像素的第1區域與第2區域時,構成該等之像素電極的電極要素之形成方向不同。亦即,以後述之偏光紫外線之偏光面投影於基板之線段方向為基準時,在像素之第1區域形成為像素電極之電極要素成為+10°之角度(順時針),在像素之第2區域形成為像素電極之電極要素成為-10°之角度(順時針)。亦即,在各像素之第1區域與第2區域構成為像素電極與對向電極間之間藉由電壓施加而誘發之液晶於基板面內之旋轉動作(平面切換)之方向成為相互相反方向。
其次,實施例1~4及比較例1~3所得之液晶配向劑以1.0μm之過濾器過濾後,於所準備之上述附電極之基板上以旋轉塗佈進行塗佈。其次,於設定為70℃之加熱板上乾燥90秒。其次,使用USHIO電機(股)製曝光裝置:APL-L050121S1S-APW01,自對於基板垂直方向,經由波長選擇濾波器及偏光板照射紫外線之直線偏光。此時,以將偏光紫外線之偏光面投影於基板之線段方向相對於第3層之IZO梳齒電極成為傾斜10°之方向之方式,設定偏光面方向。其次,以設定為230℃之IR(紅外線)型烘箱進行30分鐘燒成,獲得附有經施以配向處理之膜厚100nm之聚醯亞胺液晶配向膜的基板。且,作為對向基板,對於背面形成ITO電極之具有高4μm的柱狀間隔物之玻璃基板,亦與上述相同獲得附有經施以配向處理之聚醯亞胺液晶配向膜的基板。將該等2片附液晶配向膜之基板設為1組,以於一基板上留有液晶注入口之方式印刷密封劑,將另一片基板以液晶配向膜面對向,且將偏光紫外線之偏光面投影於基板之線段方向成為平行之方式貼合並壓著。隨後,使密封劑硬化,製作胞間隙為4μm之空胞。藉由減壓注入法於該空胞中注入液晶MLC-7026-100(MERCK公司製負型液晶),密封注入口,獲得FFS方式之液晶胞。隨後,所得液晶胞於120℃加熱30分鐘,於23℃放置隔夜後,使用於液晶配向性及累積電荷緩和特性之評價。
<液晶配向性之評價> 使用上述液晶胞,於70℃之恆溫環境下,以頻率30Hz施加16VPP之交流電壓96小時。隨後,設為使液晶胞之像素電極與對向電極之間短路的狀態,直接於23℃放置隔夜。
放置後,將液晶胞設置於以偏光軸正交之方式配置之2片偏光板之間,在無施加電壓之狀態下點亮背光,將液晶胞之配置角度調整為透過光之亮度成為最小。接著,將使液晶胞自第1像素之第2區域變最暗的角度旋轉至第1區域變最暗之角度時之旋轉角度作為角度Δ進行計算。第2像素亦相同地,比較第2區域與第1區域,算出相同角度Δ。接著,算出第1像素與第2像素之角度Δ值之平均值作為液晶胞之角度Δ。該液晶胞之角度Δ之值未達1.0°時定義為「良好」,角度Δ之值為1.0°以上時定義為「不良」,來進行評價。
<累積電荷之緩和特性之評價> 在將上述液晶胞設置於以偏光軸正交之方式配置之2片偏光板之間,使像素電極與對向電極短路而設為同電位之狀態下,自2片偏光板下方照射LED背光,調整液晶胞的角度以使於2片偏光板之上測定之LED背光透過光之亮度成為最小。
其次,邊對該液晶胞施加頻率30Hz之矩形波,邊測定於23℃之溫度下之V-T特性(電壓-透過率特性),算出相對透過率成為23%之交流電壓。由於該交流電壓相當於相對於電壓之亮度變化較大之區域,故用以經由亮度評價累積電荷正好。
其次,為於23℃之溫度下相對透過率成為23%之交流電壓,而且頻率30Hz之矩形波施加5分鐘後,重疊+1.0V之直流電壓驅動30分鐘。之後,切斷直流電壓,再次僅施加相對透過率成為23%之交流電壓,而且頻率30Hz之矩形波30分鐘。
累積之電荷緩和越快速,重疊直流電壓時之對液晶胞之電荷累積亦越快速,因此累積電荷之緩和特性係以自剛重疊直流電壓後之相對透過率為30%以上之狀態起,30分鐘後之相對透過率會降低至何種程度來予以評價。亦即,直流電壓重疊30分鐘後之相對透過率降低至未達28%時定義為「良好」,相對透過率為28%以上時定義為「不良」,來進行評價。
<電壓保持率評價用液晶胞之製作> 除了使用附ITO電極之玻璃基板,於密封劑印刷前,於單片基板上之液晶配向膜面散佈4μm之珠粒間隔物以外,以與上述之液晶配向性、及累積電荷之緩和特性評價用液晶胞之製作相同順序,製作電壓保持率測定用液晶胞。
<電壓保持率評價> 使用上述液晶胞,進行電壓保持率評價。具體而言,對以上述方法獲得之液晶胞於70℃之溫度下施加2VPP之交流電壓60微秒,測定167毫秒後之電壓,計算可保持多少電壓作為電壓保持率(亦稱為VHR)。又,測定係使用電壓保持率測定裝置(VHR-1,東陽技術公司製),以電壓:±1V,脈衝寬:60μs,框週期:167ms之設定進行。該液晶胞之電壓保持率之值為95%以上時定義為「良好」,電壓保持率之值未達95%時定義為「不良」,來進行評價。
<實施例5> 使用實施例1所得之液晶配向劑(A-1),如上述記載般製作2種液晶胞。偏光紫外線之照射係使用高壓水銀燈,介隔波長選擇濾波器:240LCF及254nm類型之偏光板進行。偏光紫外線之照射量係使用USHIO電機(股)製照度計UVD-S254SB測定光量,於波長254nm於600~1800mJ/cm2
之範圍分別變更而實施,藉此製作偏光紫外線照射量不同之3個以上液晶胞。
針對該等液晶胞,評價液晶配向性之結果,角度Δ最好的偏光紫外線照射量為1500mJ/cm2
,角度Δ為0.56°而為良好。 且,液晶配向性評價之前預先評價之相同偏光紫外線照射量之累積電荷緩和特性,係直流電壓重疊30分鐘後之相對透過率為26.0%而良好。 且,針對以相同紫外線照射量製作之液晶胞評價電壓保持率之結果,電壓保持率為96.8%而良好。
<實施例6~8> 除了使用實施例2~4所得之液晶配向劑以外,以與實施例5相同的方法,評價液晶配向性、累積電荷之緩和特性及電壓保持率。
<比較例4~6> 除了使用比較例1~3所得之液晶配向劑以外,以與實施例5相同的方法,評價液晶配向性、累積電荷之緩和特性及電壓保持率。
表1顯示使用實施例1~4及比較例1~3所得之液晶配向劑時之角度Δ最好的偏光紫外線照射量、液晶配向性之評價結果、累積電荷之緩和特性評價結果及電壓保持率之評價結果。
如表1所示,實施例5~8中,交流驅動前後之配向方位角之差的角度Δ未達1.0°而良好且同時,顯示累積電荷緩和特性之直流電壓重疊30分鐘後之相對透過率未達28.0%而良好,電壓保持率亦為95%以上顯示良好之特性,均為良好之殘像特性,故液晶顯示元件之顯示品質提高而優異。另一方面。比較例4~6中,角度Δ、直流電壓重疊30分鐘後之相對透過率及電壓保持率全部未成為良好結果。 如此般藉由本發明之方法製造之液晶顯示元件確認顯示非常優異之殘像特性。 [產業上之可利用性]
使用本發明之組成物製造之橫電場驅動型液晶顯示元件用基板或具有該基板之橫電場驅動型液晶顯示元件成為信賴性優異者,可較好地利用於大畫面且高精細之液晶電視等。且,藉由本發明之方法製造之液晶配向膜由於具有優異之液晶配向安定性及信賴性,故亦可利用於使用液晶之可變相位器,該可變相位器可較好地利用於例如共振頻率可變之天線等。
Claims (7)
- 一種液晶配向劑,其含有: 聚合物(A),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(1)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種;與 聚合物(B),其係自使用四羧酸二酐成分與含有下述式(2)表示之二胺的二胺成分所得之聚醯胺酸及該聚醯胺酸之醯亞胺化聚合物中選出之至少一種,式(1)中,X表示-(CH2 )n -,n係表示-(CH2 )-之個數而為8或9之自然數,任意之-(CH2 )-可分別獨立經自-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CONH-及-NHCO-選出之基以該等基不相鄰之條件取代,R1 及R2 分別獨立為1價有機基,p1及p2分別獨立為0~4之整數, 式(2)中,Y1 為具有自胺基、亞胺基及含氮雜環所成之群選出之至少1種構造之2價有機基,B1 、B2 分別獨立為氫原子或可具有取代基之碳數1~10之烷基、烯基、炔基。
- 如請求項1之液晶配向劑,其中式(2)中之Y1 係自下述式(YD-1)~(YD-5)之構造選出之至少1種,(式(YD-1)中,A1 為碳數3~15之含氮原子之雜環,Z1 為氫原子或可具有取代基之碳數1~20之烴基,式(YD-2)中,W1 為碳數1~10之烴基,A2 為具有含氮原子之雜環的碳數3~15之1價有機基,或經碳數1至6之脂肪族基取代之二取代胺基,式(YD-3)中,W2 為碳數6~15且具有1至2個苯環之2價有機基,W3 為碳數2~5之伸烷基或聯苯基或含氮原子之雜環的碳數12~18之2價有機基,Z2 為氫原子、碳數1~5之烷基或苯環,a為0~1之整數,式(YD-4)中,A3 為碳數3~15之含氮原子之雜環,式(YD-5)中,A4 為碳數3~15之含氮原子之雜環,W5 為碳數2~5之伸烷基)。
- 如請求項1或2之液晶配向劑,其中式(YD-1)、(YD-2)、(YD-4)及(YD-5)中記載之A1 、A2 、A3 及A4 係自吡咯啶、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、哌啶、哌嗪、吡啶、吡嗪、吲哚、苯并咪唑、喹啉、異喹啉及咔唑所成之群中選出之至少1種。
- 如請求項1~3中任一項之液晶配向劑,其中式(2)中之Y1 係自具有下述式(YD-6)~(YD-22)之構造的2價有機基所成之群選出之至少1種,(式(YD-17)中,h為1~3之整數,式(YD-14)及(YD-21)及(YD-22)中,j為0至3之整數)。
- 如請求項1~4中任一項之液晶配向劑,其中式(2)中之Y1 係自具有上述式(YD-14)、(YD-18)、(YD-21)及(YD-22)之構造的2價有機基所成之群選出之至少1種。
- 一種液晶配向膜,其係使用如請求項1~5中任一項之液晶配向劑而得。
- 一種液晶顯示元件,其具備如請求項6之液晶配向膜。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017035100 | 2017-02-27 | ||
JP2017-035100 | 2017-02-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201840718A true TW201840718A (zh) | 2018-11-16 |
TWI772371B TWI772371B (zh) | 2022-08-01 |
Family
ID=63253997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW107106353A TWI772371B (zh) | 2017-02-27 | 2018-02-26 | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7131538B2 (zh) |
KR (1) | KR102521136B1 (zh) |
CN (1) | CN110546559B (zh) |
TW (1) | TWI772371B (zh) |
WO (1) | WO2018155674A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7311047B2 (ja) * | 2020-07-17 | 2023-07-19 | 日産化学株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 |
KR20230038512A (ko) * | 2020-07-17 | 2023-03-20 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자 |
KR20220015327A (ko) | 2020-07-30 | 2022-02-08 | 주식회사 엘지화학 | 바인더 수지, 포지티브형 감광성 수지 조성물, 절연막 및 반도체 장치 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4052307B2 (ja) | 2002-08-29 | 2008-02-27 | 日産化学工業株式会社 | 液晶配向剤およびそれを用いた液晶表示素子 |
US20060142538A1 (en) | 2002-12-11 | 2006-06-29 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Liquid crystal orientating agent and liquid crystal display element using it |
JP5773177B2 (ja) | 2011-07-12 | 2015-09-02 | 日産化学工業株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 |
JP6090570B2 (ja) | 2012-04-26 | 2017-03-08 | Jnc株式会社 | 光配向用液晶配向膜を形成するための液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子 |
JP6558245B2 (ja) * | 2013-10-01 | 2019-08-14 | 日産化学株式会社 | 横電界駆動方式用の液晶配向剤、液晶配向膜、及びそれを用いた液晶表示素子 |
KR102172129B1 (ko) * | 2013-10-01 | 2020-10-30 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 액정 배향제, 액정 배향막 및 그것을 사용한 액정 표시 소자 |
WO2015060357A1 (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-30 | 日産化学工業株式会社 | 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子 |
JP6716966B2 (ja) * | 2015-03-11 | 2020-07-01 | Jnc株式会社 | 液晶配向膜を形成するための液晶配向剤、液晶配向膜およびこれを用いた液晶表示素子 |
KR20170125704A (ko) * | 2016-05-06 | 2017-11-15 | 제이엔씨 주식회사 | 액정 표시 소자 |
-
2018
- 2018-02-26 CN CN201880026895.2A patent/CN110546559B/zh active Active
- 2018-02-26 KR KR1020197027959A patent/KR102521136B1/ko active IP Right Grant
- 2018-02-26 TW TW107106353A patent/TWI772371B/zh active
- 2018-02-26 JP JP2019501856A patent/JP7131538B2/ja active Active
- 2018-02-26 WO PCT/JP2018/006889 patent/WO2018155674A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190117735A (ko) | 2019-10-16 |
TWI772371B (zh) | 2022-08-01 |
CN110546559B (zh) | 2022-04-12 |
CN110546559A (zh) | 2019-12-06 |
JPWO2018155674A1 (ja) | 2019-12-19 |
JP7131538B2 (ja) | 2022-09-06 |
KR102521136B1 (ko) | 2023-04-12 |
WO2018155674A1 (ja) | 2018-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7107220B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
KR20160077083A (ko) | 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 배향 소자 | |
TW202035522A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件 | |
JP7031606B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 | |
TWI772371B (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
JP7099327B2 (ja) | 液晶配向剤及び液晶配向膜の製造方法 | |
JP7243628B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 | |
JPWO2019198671A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 | |
CN113423763B (zh) | 液晶取向剂、液晶取向膜以及使用了该液晶取向膜的液晶显示元件 | |
KR102505374B1 (ko) | 디아민, 중합체, 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 | |
KR102482055B1 (ko) | 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 | |
JP7089227B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
WO2020184373A1 (ja) | 機能性高分子膜形成用塗布液及び機能性高分子膜 | |
TW201823309A (zh) | 具有液晶配向膜之基板之製造方法及液晶顯示元件 | |
WO2022181311A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
TWI844514B (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
TW201908369A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
TW201940677A (zh) | 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 | |
JPWO2018230617A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子並びに該液晶配向膜の製造方法 |