TW201938770A - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件 - Google Patents
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Abstract
一種可獲得透過率高、且耐高溫高濕性良好的液晶配向膜的液晶配向劑。液晶配向劑含有聚合體(A),聚合體(A)為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種且具有源自式(1)所表示的化合物的部分結構,液晶配向劑於聚合體(A)的分子內及與聚合體(A)不同的分子內中的至少任一者中,具有選自由自由基聚合性基、光起始劑基、光配向性基及β-羥基酯基所組成的群組中的至少一種基團(R)。
(R1 及R2 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,X1 為藉由鏈狀烴基或脂環式烴基而分別鍵結於式中的「-NHR1 」及「-NHR2 」的二價有機基。)
(R1 及R2 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,X1 為藉由鏈狀烴基或脂環式烴基而分別鍵結於式中的「-NHR1 」及「-NHR2 」的二價有機基。)
Description
本發明是有關於一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件。
近年來,液晶元件不僅用於個人電腦或液晶電視、汽車導航系統(car navigation system)、行動電話、智慧型手機、資訊顯示器(information display)等顯示裝置中,而且用於例如光學補償膜或調光膜等多種用途中。伴隨此種多用途化,要求液晶元件的進一步的高品質化,正在推進驅動方式或元件結構的改良,以及作為液晶元件的構成構件之一的液晶配向膜的改良。通常,液晶配向膜是藉由將使聚合體成分溶解於有機溶媒中而成的液晶配向劑塗佈於基板上,較佳為進行加熱而形成於基板上。作為液晶配向劑的聚合體成分,就機械強度或液晶配向性、與液晶的親和性優異而言,廣泛使用聚醯胺酸或可溶性聚醯亞胺(例如,參照專利文獻1及專利文獻2)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-198975號公報
[專利文獻2]日本專利特開2016-206645號公報
[專利文獻2]日本專利特開2016-206645號公報
[發明所欲解決之課題]
為了以少電力實現高品質的顯示,重要的是液晶元件的光利用效率高,因此,要求液晶配向膜顯示出高透過率。另外,近年來伴隨使用用途的擴大,液晶元件有時於如高溫高濕環境般先前未設想過的嚴酷的環境下使用。因此,期望開發一種即便於高溫高濕環境下使用時亦具有高可靠性的(即,耐高溫高濕性良好的)液晶元件。
本發明是鑒於所述課題而完成,目的之一在於提供一種可獲得透過率高、且耐高溫高濕性良好的液晶配向膜的液晶配向劑。
[解決課題之手段]
[解決課題之手段]
本發明為解決所述課題而採用了以下手段。
<1> 一種液晶配向劑,其含有:聚合體(A),為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種,且具有源自下述式(1)所表示的化合物的部分結構,
於所述聚合體(A)的分子內及與所述聚合體(A)不同的分子內中的至少任一者中,具有選自由自由基聚合性基、光起始劑基、光配向性基及β-羥基酯基所組成的群組中的至少一種基團(R)。
[化1]
(式(1)中,R1 及R2 分別獨立地為氫原子或碳數1~10的一價烴基,X1 為藉由鏈狀烴基或脂環式烴基而與式中的「-NHR1 」及「-NHR2 」分別鍵結的二價有機基)
<2> 一種液晶配向膜,其是使用所述<1>的液晶配向劑而形成。
<3> 一種液晶元件,其包括所述<2>的液晶配向膜。
[發明的效果]
於所述聚合體(A)的分子內及與所述聚合體(A)不同的分子內中的至少任一者中,具有選自由自由基聚合性基、光起始劑基、光配向性基及β-羥基酯基所組成的群組中的至少一種基團(R)。
[化1]
(式(1)中,R1 及R2 分別獨立地為氫原子或碳數1~10的一價烴基,X1 為藉由鏈狀烴基或脂環式烴基而與式中的「-NHR1 」及「-NHR2 」分別鍵結的二價有機基)
<2> 一種液晶配向膜,其是使用所述<1>的液晶配向劑而形成。
<3> 一種液晶元件,其包括所述<2>的液晶配向膜。
[發明的效果]
根據本發明的液晶配向劑,可獲得透過性高、且耐高溫高濕性良好的液晶配向膜。
以下,對本揭示的液晶配向劑中所含的各成分、以及視需要而任意調配的其他成分進行說明。液晶配向劑為含有聚合體成分,且較佳為使聚合體成分溶解於溶劑成分中而成的液狀的聚合體組成物。
<<聚合體成分>>
液晶配向劑含有選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種聚合體。聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺具有源自四羧酸衍生物的結構單元、與源自二胺化合物的結構單元。再者,本說明書中所謂「四羧酸衍生物」,為包含四羧酸二酐、四羧酸二酯及四羧酸二酯二鹵化物的含義。本揭示的液晶配向劑於至少一部分中含有具有源自所述式(1)所表示的化合物的部分結構的聚合體(以下,亦稱作「聚合體(A)」)作為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種聚合體。
液晶配向劑含有選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種聚合體。聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺具有源自四羧酸衍生物的結構單元、與源自二胺化合物的結構單元。再者,本說明書中所謂「四羧酸衍生物」,為包含四羧酸二酐、四羧酸二酯及四羧酸二酯二鹵化物的含義。本揭示的液晶配向劑於至少一部分中含有具有源自所述式(1)所表示的化合物的部分結構的聚合體(以下,亦稱作「聚合體(A)」)作為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種聚合體。
<聚合體(A)>
(聚醯胺酸)
於聚合體(A)為聚醯胺酸的情況下,該聚醯胺酸(以下,亦稱作「聚醯胺酸(A)」)可藉由使四羧酸二酐與二胺化合物反應而獲得。
(四羧酸二酐)
作為聚醯胺酸(A)的合成中使用的四羧酸二酐,例如可列舉:脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作為該些的具體例,脂肪族四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等;
脂環式四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺環-3'-(四氫呋喃-2',5'-二酮)、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、環戊烷四羧酸二酐、環己烷四羧酸二酐等;芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、乙二醇雙偏苯三甲酸酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、4,4'-羧基二鄰苯二甲酸酐等,除此以外,亦可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。四羧酸二酐可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
(聚醯胺酸)
於聚合體(A)為聚醯胺酸的情況下,該聚醯胺酸(以下,亦稱作「聚醯胺酸(A)」)可藉由使四羧酸二酐與二胺化合物反應而獲得。
(四羧酸二酐)
作為聚醯胺酸(A)的合成中使用的四羧酸二酐,例如可列舉:脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作為該些的具體例,脂肪族四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等;
脂環式四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺環-3'-(四氫呋喃-2',5'-二酮)、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、環戊烷四羧酸二酐、環己烷四羧酸二酐等;芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、乙二醇雙偏苯三甲酸酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、4,4'-羧基二鄰苯二甲酸酐等,除此以外,亦可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。四羧酸二酐可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
作為聚醯胺酸(A)的合成中使用的四羧酸二酐,就可獲得透過率更高的液晶配向膜的方面而言,較佳為包含選自由脂肪族四羧酸二酐以及脂環式四羧酸二酐所組成的群組中的至少一種化合物(以下,亦稱作「特定酸二酐」),更佳為包含具有環丁烷環、環戊烷環或環己烷環的四羧酸二酐,尤佳為包含選自由1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、環戊烷四羧酸二酐以及環己烷四羧酸二酐所組成的群組中的至少一種。相對於聚醯胺酸(A)的合成中使用的四羧酸二酐的合計量,特定酸二酐的使用比例較佳為設為20莫耳%以上,更佳為設為40莫耳%以上,進而佳為設為70莫耳%以上。
(二胺化合物)
於合成聚醯胺酸(A)時使用的二胺化合物至少包含所述式(1)所表示的化合物(以下,亦稱作「特定二胺D1」)。
(特定二胺D1)
所述式(1)中,作為R1 及R2 的一價烴基,可列舉鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基。此處,本說明書中所謂「鏈狀烴基」,是指於主鏈不含環狀結構而僅由鏈狀結構構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,可為飽和亦可為不飽和。所謂「脂環式烴基」,是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構,而不包含芳香環結構的烴基。其中,無需僅由脂環式烴的結構構成,亦包含於其一部分中具有鏈狀結構者。所謂「芳香族烴基」,是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,無需僅由芳香環結構構成,亦可於其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。
於合成聚醯胺酸(A)時使用的二胺化合物至少包含所述式(1)所表示的化合物(以下,亦稱作「特定二胺D1」)。
(特定二胺D1)
所述式(1)中,作為R1 及R2 的一價烴基,可列舉鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基。此處,本說明書中所謂「鏈狀烴基」,是指於主鏈不含環狀結構而僅由鏈狀結構構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,可為飽和亦可為不飽和。所謂「脂環式烴基」,是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構,而不包含芳香環結構的烴基。其中,無需僅由脂環式烴的結構構成,亦包含於其一部分中具有鏈狀結構者。所謂「芳香族烴基」,是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,無需僅由芳香環結構構成,亦可於其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。
作為R1
及R2
的一價烴基的具體例,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基等烷基;乙烯基、烯丙基等烯基;環己基、甲基環己基等經取代或未經取代的環烷基;苯基、甲基苯基等經取代或未經取代的芳基;苄基、甲基苯基甲基、苯乙基等經取代或未經取代的芳烷基等。就與四羧酸二酐的反應性的觀點而言,R1
及R2
較佳為氫原子或碳數1~3的烷基,更佳為氫原子或甲基,進而佳為氫原子。
X1
為藉由二價鏈狀烴基或脂環式烴基而與式(1)中的「-NHR1
」及「-NHR2
」分別鍵結的二價有機基。作為X1
的較佳具體例,可列舉下述式(10)所表示的二價基團。
*-R61 -R62 -R63 -* …(10)
(式(10)中,R61 為碳數1~10的二價鏈狀烴基或碳數4~10的二價脂環式烴基。R63 為單鍵、碳數1~10的二價鏈狀烴基或碳數4~10的二價脂環式烴基。R62 為單鍵或碳數1~20的二價有機基。其中在R63 為單鍵的情況下,R62 為單鍵。)
*-R61 -R62 -R63 -* …(10)
(式(10)中,R61 為碳數1~10的二價鏈狀烴基或碳數4~10的二價脂環式烴基。R63 為單鍵、碳數1~10的二價鏈狀烴基或碳數4~10的二價脂環式烴基。R62 為單鍵或碳數1~20的二價有機基。其中在R63 為單鍵的情況下,R62 為單鍵。)
所述式(10)中,R61
及R63
的二價鏈狀烴基可為直鏈狀,亦可為分支狀,例如可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、1,4-丁烷二基、2-甲基-1,3-丙烷二基、1,5-戊烷二基、1,6-己烷二基等。
作為R61 及R63 的二價脂環式烴基,例如可列舉:*-R64 -R65 -、*-R65 -R64 -(其中,R64 為經取代或未經取代的伸環烷基或多環式飽和烴基,R65 為單鍵或烷二基。「*」表示鍵結於R61 的結合鍵)等。作為該些基團的具體例,例如可列舉:1,3-伸環戊基、1,4-伸環己基、雙環[4.4.0]癸烷二基、下述式(10-1)或式(10-2)所表示的基團等。
[化2]
(式(10-1)及式(10-2)中,R66 為碳數1~5的烷基,r為1~10的整數,t為0~2的整數;「*」表示鍵結於R62 的結合鍵)
關於R61 及R63 ,就可進一步提高所獲得的液晶配向膜的透過性的方面而言,較佳為R61 及R63 中的至少一者為二價脂環式烴基。R61 及R63 更佳為藉由脂肪族環(較佳為環己烷環)而鍵結於式(1)中的「-NHR1 」及「-NHR2 」中的至少一者,尤佳為藉由脂肪族環而與式(1)中的「-NHR1 」及「-NHR2 」分別鍵結。在式(1)中的「-NHR1 」及「-NHR2 」鍵結於脂肪族環的情況下,就可進一步提高所獲得的液晶配向膜的透明性的方面而言,較佳為「-NHR1 」及「-NHR2 」分別鍵結於不同的脂肪族環。
作為R61 及R63 的二價脂環式烴基,例如可列舉:*-R64 -R65 -、*-R65 -R64 -(其中,R64 為經取代或未經取代的伸環烷基或多環式飽和烴基,R65 為單鍵或烷二基。「*」表示鍵結於R61 的結合鍵)等。作為該些基團的具體例,例如可列舉:1,3-伸環戊基、1,4-伸環己基、雙環[4.4.0]癸烷二基、下述式(10-1)或式(10-2)所表示的基團等。
[化2]
(式(10-1)及式(10-2)中,R66 為碳數1~5的烷基,r為1~10的整數,t為0~2的整數;「*」表示鍵結於R62 的結合鍵)
關於R61 及R63 ,就可進一步提高所獲得的液晶配向膜的透過性的方面而言,較佳為R61 及R63 中的至少一者為二價脂環式烴基。R61 及R63 更佳為藉由脂肪族環(較佳為環己烷環)而鍵結於式(1)中的「-NHR1 」及「-NHR2 」中的至少一者,尤佳為藉由脂肪族環而與式(1)中的「-NHR1 」及「-NHR2 」分別鍵結。在式(1)中的「-NHR1 」及「-NHR2 」鍵結於脂肪族環的情況下,就可進一步提高所獲得的液晶配向膜的透明性的方面而言,較佳為「-NHR1 」及「-NHR2 」分別鍵結於不同的脂肪族環。
作為R62
的二價有機基,例如可列舉:鏈狀烴基的亞甲基經-O-或-NH-取代的二價基團、二價芳香環基、二價雜環基等。作為二價芳香環基,可列舉自苯環、萘環、蒽環等芳香族烴環的環部分去除2個氫原子而成的基團等。作為二價雜環基,可列舉自吡啶環等芳香族雜環,或哌嗪環、嘧啶環等脂肪族雜環的環部分去除2個氫原子而成的基團等。
就可進一步提高所獲得的液晶配向膜的透過率的方面而言,X1
較佳為不具有芳香環。該情況下,所述式(10)中的R62
較佳為單鍵或二價脂肪族雜環基,更佳為單鍵或二價的含氮脂肪族雜環基。尤其是,上述式(1)中,於X1
具有二價鏈狀烴基、二價脂環式烴基或含氮脂肪族雜環基且為藉由二價鏈狀烴基或脂環式烴基而與式(1)中的「-NHR1
」及「-NHR2
」分別鍵結的二價基的情況下,液晶配向膜的透過性及耐高溫高濕性的改善效果高,從而較佳;X1
具有二價脂環式烴基或含氮脂肪族雜環基且為藉由二價鏈狀烴基或脂環式烴基而與式(1)中的「-NHR1
」及「-NHR2
」分別鍵結的二價基的情況下,為更佳。於X1
為二價鏈狀烴基的情況下,就可所獲得的液晶配向膜的透過率的方面而言,較佳為碳數2以上更佳為碳數2~10。作為特定二胺D1的具體例,例如可列舉下述式(1-1)~式(1-17)分別所表示的化合物等。
[化3]
[化3]
於合成聚醯胺酸(A)時,就可充分獲得液晶配向膜的透過率及耐高溫高濕性的改善效果的方面而言,相對於合成中使用的二胺化合物的總量,特定二胺D1的使用比例較佳為設為10莫耳%以上,更佳為設為20莫耳%以上,進而佳為設為30莫耳%以上。而且,為了充分獲得由併用以下所示的其他二胺帶來的性能改善的效果,特定二胺D1的使用比例較佳為設為90莫耳%以下,更佳為設為80莫耳%以下,進而佳為設為70莫耳%以下。特定二胺D1可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
(其他二胺)
合成聚醯胺酸(A)時所使用的二胺化合物可僅為特定二胺D1,但亦可將特定二胺D1與特定二胺D1以外的二胺(以下,亦稱作「其他二胺」)一併使用。
合成聚醯胺酸(A)時所使用的二胺化合物可僅為特定二胺D1,但亦可將特定二胺D1與特定二胺D1以外的二胺(以下,亦稱作「其他二胺」)一併使用。
·含配向性基的二胺
作為其他二胺的較佳的示例,可列舉具有能夠藉由剛直結構而使液晶分子垂直配向或水平配向的基團(以下,亦稱作「配向性基」)的二胺化合物(以下,亦稱作「含配向性基的二胺」)。含配向性基的二胺較佳為具有下述式(2)所表示的部分結構。
*-L1 -R11 -R12 -R13 -R14 …(2)
(式(2)中,L1 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1 、-OCO-*1 、-NR15 -、-NR15 -CO-*1 、-CO-NR15 -*1 、碳數1~6的烷二基、-O-R16 -*1 、或-R16 -O-*1 (其中,R15 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R16 為碳數1~3的烷二基。「*1 」表示鍵結於R11 的結合鍵)。R11 及R13 分別獨立地為單鍵、伸苯基或伸環烷基,R12 為單鍵、伸苯基、伸環烷基、-R17 -B1 -*2 、或-B1 -R17 -*2 (其中,R17 為伸苯基或伸環烷基,B1 為-COO-*3 、-OCO-*3 、或碳數1~3的烷二基。「*2 」表示鍵結於R13 的結合鍵,「*3 」表示鍵結於R17 的結合鍵)。R14 為氫原子、氟原子、氰基、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或具有自由基聚合性基、光起始劑基或者氰基的一價有機基。其中,於R11 、R12 及R13 全部為單鍵的情況下,R14 為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基。「*」表示結合鍵)
作為其他二胺的較佳的示例,可列舉具有能夠藉由剛直結構而使液晶分子垂直配向或水平配向的基團(以下,亦稱作「配向性基」)的二胺化合物(以下,亦稱作「含配向性基的二胺」)。含配向性基的二胺較佳為具有下述式(2)所表示的部分結構。
*-L1 -R11 -R12 -R13 -R14 …(2)
(式(2)中,L1 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1 、-OCO-*1 、-NR15 -、-NR15 -CO-*1 、-CO-NR15 -*1 、碳數1~6的烷二基、-O-R16 -*1 、或-R16 -O-*1 (其中,R15 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R16 為碳數1~3的烷二基。「*1 」表示鍵結於R11 的結合鍵)。R11 及R13 分別獨立地為單鍵、伸苯基或伸環烷基,R12 為單鍵、伸苯基、伸環烷基、-R17 -B1 -*2 、或-B1 -R17 -*2 (其中,R17 為伸苯基或伸環烷基,B1 為-COO-*3 、-OCO-*3 、或碳數1~3的烷二基。「*2 」表示鍵結於R13 的結合鍵,「*3 」表示鍵結於R17 的結合鍵)。R14 為氫原子、氟原子、氰基、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或具有自由基聚合性基、光起始劑基或者氰基的一價有機基。其中,於R11 、R12 及R13 全部為單鍵的情況下,R14 為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基。「*」表示結合鍵)
所述式(2)中,L1
、B1
的烷二基較佳為直鏈狀;且R14
的烷基、氟烷基、烷氧基及氟烷氧基較佳為直鏈狀。R14
的具有類固醇骨架的基團例如可列舉:膽甾烷基、膽固醇基、羊毛甾烷基等。R11
、R12
及R13
中的至少2個較佳為具有伸苯基或伸環烷基。
作為所述式(2)所表示的部分結構的具體例,例如可列舉:下述式(2-1)~式(2-11)分別所表示的部分結構、膽甾烷氧基、膽甾烷氧基羰基、膽固醇基氧基、羊毛甾烷氧基等。但配向性基並不限定於該些具體例。
[化4]
(式中「*」表示結合鍵。)
作為所述式(2)所表示的部分結構的具體例,例如可列舉:下述式(2-1)~式(2-11)分別所表示的部分結構、膽甾烷氧基、膽甾烷氧基羰基、膽固醇基氧基、羊毛甾烷氧基等。但配向性基並不限定於該些具體例。
[化4]
(式中「*」表示結合鍵。)
含配向性基的二胺的具體例例如可列舉:十二烷氧基-2,4-二胺基苯、十五烷氧基-2,4-二胺基苯、十六烷氧基-2,4-二胺基苯、十八烷氧基-2,4-二胺基苯、十五烷氧基-2,5-二胺基苯、十八烷氧基-2,5-二胺基苯、膽甾烷氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烯氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯、膽甾烯氧基-2,4-二胺基苯、3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯、3,5-二胺基苯甲酸膽甾烯基酯、3,5-二胺基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-胺基苯氧基)膽甾烷、4-(4'-三氟甲氧基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二胺基苯甲酸酯、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、3,5-二胺基苯甲酸=5ξ-膽甾烷-3-基、下述式(E-1)所表示的化合物等。
[化5]
(式(E-1)中,XI 及XII 分別獨立地為單鍵、-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,「*」表示鍵結於XI 的結合鍵),RI 為碳數1~3的烷二基,RII 為單鍵或碳數1~3的烷二基,a為0或1,b為0~2的整數,c為1~20的整數,d為0或1。其中,a及b不會同時成為0。)
所述式(E-1)所表示的化合物例如可列舉下述式(E-1-1)~式(E-1-4)分別所表示的化合物等。
[化6]
[化5]
(式(E-1)中,XI 及XII 分別獨立地為單鍵、-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,「*」表示鍵結於XI 的結合鍵),RI 為碳數1~3的烷二基,RII 為單鍵或碳數1~3的烷二基,a為0或1,b為0~2的整數,c為1~20的整數,d為0或1。其中,a及b不會同時成為0。)
所述式(E-1)所表示的化合物例如可列舉下述式(E-1-1)~式(E-1-4)分別所表示的化合物等。
[化6]
於合成聚醯胺酸(A)時,為了使液晶配向性變得更良好,相對於合成中使用的二胺化合物的總量,含配向性基的二胺的使用比例較佳為設為1莫耳%以上,更佳為設為5莫耳%~50莫耳%,進而佳為設為10莫耳%~40莫耳%。含配向性基的二胺可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
·含氮二胺
作為其他二胺的較佳的其他示例,可列舉具有選自由含氮雜環、胺基、經保護的胺基、醯胺基、經保護的醯胺基、脲基及經保護的脲基所組成的群組中的至少一種部分結構的芳香族二胺化合物(以下,亦稱作「含氮二胺」)。於聚合體(A)具有源自含氮二胺的部分結構的情況下,可進一步提高液晶配向膜的耐高溫高濕性的改善效果,從而較佳。
作為其他二胺的較佳的其他示例,可列舉具有選自由含氮雜環、胺基、經保護的胺基、醯胺基、經保護的醯胺基、脲基及經保護的脲基所組成的群組中的至少一種部分結構的芳香族二胺化合物(以下,亦稱作「含氮二胺」)。於聚合體(A)具有源自含氮二胺的部分結構的情況下,可進一步提高液晶配向膜的耐高溫高濕性的改善效果,從而較佳。
作為含氮二胺所具有的含氮雜環,例如可列舉:吡咯、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、嘧啶、噠嗪、吡嗪、吲哚、苯并咪唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、萘啶(naphthyridine)、喹噁啉、酞嗪(phthalazine)、三嗪、咔唑、吖啶、哌啶、哌嗪、吡咯啶、六亞甲基亞胺等。其中,較佳為具有選自由吡啶、嘧啶、吡嗪、哌啶、哌嗪、喹啉、咔唑及吖啶所組成的群組中的至少一種。
胺基、經保護的胺基、醯胺基、經保護的醯胺基、脲基及經保護的脲基較佳為具有下述式(N-1)所表示的結構。
[化7]
(式(N-1)中,R20 為氫原子、碳數1~10的一價烴基或保護基。「*」表示結合鍵)
胺基、經保護的胺基、醯胺基、經保護的醯胺基、脲基及經保護的脲基較佳為具有下述式(N-1)所表示的結構。
[化7]
(式(N-1)中,R20 為氫原子、碳數1~10的一價烴基或保護基。「*」表示結合鍵)
所述式(N-1)中,R20
的一價烴基例如可列舉:甲基、乙基、丙基等烷基;環己基等環烷基;苯基、甲基苯基等芳基等。
保護基較佳為藉由熱而脫離的基團,例如可列舉:胺基甲酸酯系保護基、醯胺系保護基、醯亞胺系保護基、磺醯胺系保護基等。該些中,就藉由熱的脫離性高的方面、或者可減少經脫保護的部分於膜中的殘存量的方面而言,較佳為第三丁氧基羰基。R20 較佳為氫原子、甲基或第三丁氧基羰基。
保護基較佳為藉由熱而脫離的基團,例如可列舉:胺基甲酸酯系保護基、醯胺系保護基、醯亞胺系保護基、磺醯胺系保護基等。該些中,就藉由熱的脫離性高的方面、或者可減少經脫保護的部分於膜中的殘存量的方面而言,較佳為第三丁氧基羰基。R20 較佳為氫原子、甲基或第三丁氧基羰基。
作為含氮二胺的具體例,例如可列舉:2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基咔唑、N-甲基-3,6-二胺基咔唑、1,4-雙-(4-胺基苯基)-哌嗪、3,6-二胺基吖啶、N-乙基-3,6-二胺基咔唑、N-苯基-3,6-二胺基咔唑、N,N'-雙(4-胺基苯基)-聯苯胺、N,N'-雙(4-胺基苯基)-N,N'-二甲基聯苯胺、下述式(N-1-1)~式(N-1-13)分別所表示的化合物等。
[化8]
[化8]
於合成聚醯胺酸(A)時,為了充分獲得液晶元件的耐高溫高濕性的改善效果,相對於合成中使用的二胺化合物的總量,含氮二胺的使用比例較佳為設為5莫耳%~70莫耳%,更佳為設為10莫耳%~60莫耳%,進而佳為設為15莫耳%~50莫耳%。含氮二胺可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
作為於聚醯胺酸(A)的合成中使用的其他二胺,除所述以外,例如可列舉:對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4-胺基苯基-4-胺基苯甲酸酯、4,4'-二胺基偶氮苯、3,5-二胺基苯甲酸、1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷、1,2-雙(4-胺基苯氧基)乙烷、1,3-雙(4-胺基苯氧基)丙烷、1,6-雙(4-胺基苯氧基)己烷、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷、1,5-雙(4-胺基苯基)戊烷、雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯、4,4'-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4'-(伸苯基二亞異丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4'-二胺基二苯基胺等的芳香族二胺或下述的特定二胺D2等。作為其他二胺可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
(聚醯胺酸的合成)
聚醯胺酸(A)可藉由使所述四羧酸二酐與二胺化合物視需要與分子量調整劑一併進行反應而獲得。於聚醯胺酸(A)的合成反應中,四羧酸二酐與二胺化合物的使用比例較佳為相對於二胺化合物的胺基1當量而四羧酸二酐的酸酐基成為0.2當量~2當量的比例。作為分子量調整劑,例如可列舉:馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐等酸單酐;苯胺、環己胺、正丁基胺等單胺化合物;異氰酸苯酯、異氰酸萘酯等單異氰酸酯化合物等。分子量調整劑的使用比例相對於所使用的四羧酸二酐及二胺化合物的合計100質量份,較佳為設為20質量份以下。
聚醯胺酸(A)可藉由使所述四羧酸二酐與二胺化合物視需要與分子量調整劑一併進行反應而獲得。於聚醯胺酸(A)的合成反應中,四羧酸二酐與二胺化合物的使用比例較佳為相對於二胺化合物的胺基1當量而四羧酸二酐的酸酐基成為0.2當量~2當量的比例。作為分子量調整劑,例如可列舉:馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐等酸單酐;苯胺、環己胺、正丁基胺等單胺化合物;異氰酸苯酯、異氰酸萘酯等單異氰酸酯化合物等。分子量調整劑的使用比例相對於所使用的四羧酸二酐及二胺化合物的合計100質量份,較佳為設為20質量份以下。
聚醯胺酸(A)的合成反應較佳為於有機溶媒中進行。此時的反應溫度較佳為-20℃~150℃,反應時間較佳為0.1小時~24小時。作為反應中使用的有機溶媒,例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。具體例較佳為使用選自由N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷醯三胺、間甲酚、二甲酚及鹵化酚所組成的群組中的一種以上作為反應溶媒,或者使用該些中的一種以上與其他有機溶媒(例如,丁基溶纖劑、二乙二醇二乙醚等)的混合物。有機溶媒的使用量(a)較佳為設為使四羧酸二酐及二胺的合計量(b)相對於反應溶液的總量(a+b)而成為0.1質量%~50質量%的量。
以所述方式而獲得將聚醯胺酸(A)溶解而成的聚合體溶液。該聚合體溶液可直接供於液晶配向劑的製備,亦可將聚合體溶液中所含的聚醯胺酸(A)分離之後供於液晶配向劑的製備。
以所述方式而獲得將聚醯胺酸(A)溶解而成的聚合體溶液。該聚合體溶液可直接供於液晶配向劑的製備,亦可將聚合體溶液中所含的聚醯胺酸(A)分離之後供於液晶配向劑的製備。
(聚醯胺酸酯)
於聚合體(A)為聚醯胺酸酯的情況下,該聚醯胺酸酯(以下,亦稱作「聚醯胺酸酯(A)」)例如可藉由如下方法等而獲得:[I]使聚醯胺酸(A)與酯化劑進行反應的方法;[II]使四羧酸二酯與二胺化合物進行反應的方法;[III]使四羧酸二酯二鹵化物與二胺化合物進行反應的方法。聚醯胺酸酯(A)可僅具有醯胺酸酯結構,亦可為使醯胺酸結構與醯胺酸酯結構併存的部分酯化物。所述[II]及[III]中,使四羧酸衍生物與包含特定二胺D1的二胺化合物進行反應。再者,將聚醯胺酸酯(A)溶解而成的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,亦可將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯(A)分離之後供於液晶配向劑的製備。
於聚合體(A)為聚醯胺酸酯的情況下,該聚醯胺酸酯(以下,亦稱作「聚醯胺酸酯(A)」)例如可藉由如下方法等而獲得:[I]使聚醯胺酸(A)與酯化劑進行反應的方法;[II]使四羧酸二酯與二胺化合物進行反應的方法;[III]使四羧酸二酯二鹵化物與二胺化合物進行反應的方法。聚醯胺酸酯(A)可僅具有醯胺酸酯結構,亦可為使醯胺酸結構與醯胺酸酯結構併存的部分酯化物。所述[II]及[III]中,使四羧酸衍生物與包含特定二胺D1的二胺化合物進行反應。再者,將聚醯胺酸酯(A)溶解而成的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,亦可將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯(A)分離之後供於液晶配向劑的製備。
(聚醯亞胺)
於聚合體(A)為聚醯亞胺時,該聚醯亞胺(以下,亦稱作「聚醯亞胺(A)」)例如可藉由將如所述般合成的聚醯胺酸(A)脫水閉環並加以醯亞胺化而獲得。聚醯亞胺(A)可為將作為其前驅物的聚醯胺酸(A)所具有的醯胺酸結構全部進行脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,亦可為將僅醯胺酸結構的一部分脫水閉環且醯胺酸結構與醯亞胺環結構併存的部分醯亞胺化物。聚醯亞胺(A)較佳為其醯亞胺化率為20%~99%,更佳為30%~90%。該醯亞胺化率是以百分率來表示聚醯亞胺的醯亞胺環結構的數量相對於醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計所佔的比例。此處,醯亞胺環的一部分亦可為異醯亞胺環。
於聚合體(A)為聚醯亞胺時,該聚醯亞胺(以下,亦稱作「聚醯亞胺(A)」)例如可藉由將如所述般合成的聚醯胺酸(A)脫水閉環並加以醯亞胺化而獲得。聚醯亞胺(A)可為將作為其前驅物的聚醯胺酸(A)所具有的醯胺酸結構全部進行脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,亦可為將僅醯胺酸結構的一部分脫水閉環且醯胺酸結構與醯亞胺環結構併存的部分醯亞胺化物。聚醯亞胺(A)較佳為其醯亞胺化率為20%~99%,更佳為30%~90%。該醯亞胺化率是以百分率來表示聚醯亞胺的醯亞胺環結構的數量相對於醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計所佔的比例。此處,醯亞胺環的一部分亦可為異醯亞胺環。
聚醯胺酸(A)的脫水閉環較佳為藉由如下方法進行:將聚醯胺酸(A)溶解於有機溶媒中,於該溶液中添加脫水劑及脫水閉環觸媒並視需要進行加熱。該方法中,作為脫水劑,例如可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。脫水劑的使用量較佳為相對於聚醯胺酸(A)的醯胺酸結構的1莫耳而設為0.01莫耳~20莫耳。脫水閉環觸媒例如可使用吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等三級胺。脫水閉環觸媒的使用量較佳為相對於所使用的脫水劑1莫耳而設為0.01莫耳~10莫耳。作為脫水閉環反應中所使用的有機溶媒,可列舉作為於聚醯胺酸(A)的合成中所使用者而例示的有機溶媒。脫水閉環反應的反應溫度較佳為0℃~180℃。反應時間較佳為1.0小時~120小時。再者,含有聚醯亞胺(A)的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,亦可將聚醯亞胺(A)分離之後供於液晶配向劑的製備。
當製成濃度10質量%的溶液時,液晶配向劑的製備中使用的聚合體(A)的溶液黏度較佳為具有10 mPa·s~800 mPa·s的溶液黏度,更佳為具有15 mPa·s~500 mPa·s的溶液黏度。再者,溶液黏度(mPa·s)為對於使用聚合體(A)的良溶媒(例如,γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯啶酮等)所製備的濃度10質量%的聚合體溶液,使用E型旋轉黏度計於25℃下測定的值。
聚合體(A)的藉由凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography,GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~500,000,更佳為2,000~300,000。另外,由Mw與藉由GPC測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為7以下,更佳為5以下。再者,於製備液晶配向劑時,聚合體(A)可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
<具有基團(R)的成分>
液晶配向劑含有具有選自由自由基聚合性基、光起始劑基、光配向性基及β-羥基酯基所組成的群組中的至少一種基團(R)的成分。該成分可為聚合體(A),亦可為與聚合體(A)不同的化合物。另外,液晶配向劑亦可包含所述兩者。就可進一步提高所獲得的液晶配向膜的透過性的方面而言,較佳為使液晶配向劑中含有與聚合體(A)不同的化合物作為具有基團(R)的化合物,就可使液晶元件的耐高溫高濕性變得更良好的方面而言,較佳為使液晶配向劑中含有具有基團(R)的聚合體(A)作為具有基團(R)的化合物。
液晶配向劑含有具有選自由自由基聚合性基、光起始劑基、光配向性基及β-羥基酯基所組成的群組中的至少一種基團(R)的成分。該成分可為聚合體(A),亦可為與聚合體(A)不同的化合物。另外,液晶配向劑亦可包含所述兩者。就可進一步提高所獲得的液晶配向膜的透過性的方面而言,較佳為使液晶配向劑中含有與聚合體(A)不同的化合物作為具有基團(R)的化合物,就可使液晶元件的耐高溫高濕性變得更良好的方面而言,較佳為使液晶配向劑中含有具有基團(R)的聚合體(A)作為具有基團(R)的化合物。
(自由基聚合性基)
基團(R)中,作為自由基聚合性基,只要為能夠藉由放射線的照射或自由基的作用而聚合的基團即可,並無特別限定,作為自由基聚合性基的具體例,可列舉:(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、馬來醯亞胺基、乙烯氧基、乙炔基(ethynyl)等。該些中,就藉由熱的反應性高的方面而言,較佳為(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基、乙炔基或乙烯基苯基。
基團(R)中,作為自由基聚合性基,只要為能夠藉由放射線的照射或自由基的作用而聚合的基團即可,並無特別限定,作為自由基聚合性基的具體例,可列舉:(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、馬來醯亞胺基、乙烯氧基、乙炔基(ethynyl)等。該些中,就藉由熱的反應性高的方面而言,較佳為(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基、乙炔基或乙烯基苯基。
(光起始劑基)
光起始劑基為藉由光而產生聚合起始能力的部位或具有光增感作用的部位,且為具有源自能夠藉由可見光線、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等放射線的照射而使聚合性成分的聚合開始的化合物(光起始劑)的結構的基團。作為光起始劑基,較佳為具有源自能夠藉由光照射而產生自由基的自由基聚合起始劑的結構的基團。具體而言,較佳為具有苯乙酮結構、肟酯結構、二苯甲醯基結構、安息香結構、二苯甲酮結構、苯烷基酮結構或醯基氧化膦結構。該些中,光起始劑基較佳為具有苯烷基酮結構或苯乙酮結構的基團。
光起始劑基為藉由光而產生聚合起始能力的部位或具有光增感作用的部位,且為具有源自能夠藉由可見光線、紫外線、遠紫外線、電子束、X射線等放射線的照射而使聚合性成分的聚合開始的化合物(光起始劑)的結構的基團。作為光起始劑基,較佳為具有源自能夠藉由光照射而產生自由基的自由基聚合起始劑的結構的基團。具體而言,較佳為具有苯乙酮結構、肟酯結構、二苯甲醯基結構、安息香結構、二苯甲酮結構、苯烷基酮結構或醯基氧化膦結構。該些中,光起始劑基較佳為具有苯烷基酮結構或苯乙酮結構的基團。
作為具有光起始劑基的結構的更具體的示例,例如可列舉源自2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、苯基2-(甲基)丙烯醯氧基-2-丙基酮、4-異丙基苯基2-(甲基)丙烯醯氧基-2-丙基酮、4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)-安息香、4-(甲基)丙烯醯氧基苯基2-(甲基)丙烯醯氧基-2-丙基酮、4-(甲基)丙烯醯氧基二苯甲酮等的結構。
(光配向性基)
光配向性基是藉由光照射所引起的光異構化反應或光二聚化反應、光分解反應、光弗里斯重排(photo Fries rearrangement)反應而對膜賦予各向異性的官能基。作為光配向性基的具體例,例如可列舉:包含偶氮苯或其衍生物作為基本骨架的含偶氮苯的基團、包含肉桂酸或其衍生物作為基本骨架的含肉桂酸結構的基團、包含查爾酮或其衍生物作為基本骨架的含查爾酮的基團、包含二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含二苯甲酮的基團、包含香豆素或其衍生物作為基本骨架的含香豆素的基團、包含環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含環丁烷的結構、包含苯基苯甲酸酯或其衍生物作為基本骨架的含苯基苯甲酸酯的結構等。該些中,就對光的感度高的方面而言,較佳為含肉桂酸結構的基團,例如可列舉具有下述式(5)所表示的部分結構的基團等。
[化9]
(式(5)中,R為碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的含氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的含氟烷氧基、或氟原子。a為0~4的整數。於a為2以上的情況下,多個R可相同亦可不同。「*」表示結合鍵)
光配向性基是藉由光照射所引起的光異構化反應或光二聚化反應、光分解反應、光弗里斯重排(photo Fries rearrangement)反應而對膜賦予各向異性的官能基。作為光配向性基的具體例,例如可列舉:包含偶氮苯或其衍生物作為基本骨架的含偶氮苯的基團、包含肉桂酸或其衍生物作為基本骨架的含肉桂酸結構的基團、包含查爾酮或其衍生物作為基本骨架的含查爾酮的基團、包含二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含二苯甲酮的基團、包含香豆素或其衍生物作為基本骨架的含香豆素的基團、包含環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含環丁烷的結構、包含苯基苯甲酸酯或其衍生物作為基本骨架的含苯基苯甲酸酯的結構等。該些中,就對光的感度高的方面而言,較佳為含肉桂酸結構的基團,例如可列舉具有下述式(5)所表示的部分結構的基團等。
[化9]
(式(5)中,R為碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的含氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的含氟烷氧基、或氟原子。a為0~4的整數。於a為2以上的情況下,多個R可相同亦可不同。「*」表示結合鍵)
於所述式(5)所表示的部分結構中,就於所獲得的液晶元件中可進一步減少殘像的方面而言,兩個結合鍵「*」中的一者較佳為鍵結於碳數3~20的烷基、碳數3~20的氟烷基、碳數3~20的烷氧基、碳數3~20的氟烷氧基、經取代或未經取代的伸苯基、經取代或未經取代的環己基、或-R31
-R32
-*2
(其中,R31
為伸苯基或伸環己基,R32
於鍵結於式(5)中的苯環的情況下為單鍵、氧原子、-COO-、-OCO-或碳數1~3的烷二基,R32
於鍵結於式(5)中的羰基的情況下為氧原子。「*2
」表示鍵結於式(5)中的苯環或羰基的結合鍵)。
作為具有所述式(5)所表示的部分結構的基團的具體例,可列舉:將肉桂酸所具有的羧基的氫原子去除而獲得的一價基團、於該一價基團所具有的苯環上導入取代基而成的基團、肉桂酸所具有的羧基經酯化且於苯環上鍵結二價有機基而成的一價基團、於該一價基團所具有的苯環上導入取代基而成的基團等。
(β-羥基酯基)
β-羥基酯基為相對於酯基(-COO-)的羰基而於β位鍵結有羥基的基團。β-羥基酯基較佳為下述式(6)所表示的結構。
[化10]
(式(6)中,R50 為芳香族基。「*」表示結合鍵。)
β-羥基酯基為相對於酯基(-COO-)的羰基而於β位鍵結有羥基的基團。β-羥基酯基較佳為下述式(6)所表示的結構。
[化10]
(式(6)中,R50 為芳香族基。「*」表示結合鍵。)
所述式(6)中,R50
的芳香環基為自芳香環的環部分去除2個氫原子而成的基團。作為該芳香環的具體例,例如可列舉:苯環、萘環、蒽環等芳香族烴環;吡啶環、嘧啶環、吡嗪環等芳香族雜環等。再者,該些芳香環亦可於環部分具有取代基(例如烷基、烷氧基等)。該些中,R50
的芳香環基尤佳為伸苯基。
作為具有β-羥基酯基的部分結構的具體例,例如可列舉下述式(6-1)~式(6-4)分別所表示的結構等。
[化11]
(式(6-1)~式(6-4)中,R51 為碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷氧基、或氟原子。「*」表示結合鍵。)
[化11]
(式(6-1)~式(6-4)中,R51 為碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷氧基、或氟原子。「*」表示結合鍵。)
液晶配向劑中的基團(R)的含有比例可根據基團(R)的種類來選擇。具體而言,自由基聚合性基的含有比例相對於液晶配向劑中所含的聚合體成分的全部單體單元的量,較佳為設為5莫耳%~90莫耳%,更佳為設為10莫耳%~80莫耳%。
光起始劑基的含有比例相對於液晶配向劑中所含的聚合體成分的全部單體單元,較佳為設為0.1莫耳%~90莫耳%,更佳為設為1莫耳%~80莫耳%。
光配向性基的含有比例相對於液晶配向劑中所含的聚合體成分的全部單體單元,較佳為設為5莫耳%~90莫耳%,更佳為設為10莫耳%~80莫耳%。
β-羥基酯基的含有比例相對於液晶配向劑中所含的聚合體成分的全部單體單元,較佳為設為5莫耳%~90莫耳%,更佳為設為10莫耳%~80莫耳%。
光起始劑基的含有比例相對於液晶配向劑中所含的聚合體成分的全部單體單元,較佳為設為0.1莫耳%~90莫耳%,更佳為設為1莫耳%~80莫耳%。
光配向性基的含有比例相對於液晶配向劑中所含的聚合體成分的全部單體單元,較佳為設為5莫耳%~90莫耳%,更佳為設為10莫耳%~80莫耳%。
β-羥基酯基的含有比例相對於液晶配向劑中所含的聚合體成分的全部單體單元,較佳為設為5莫耳%~90莫耳%,更佳為設為10莫耳%~80莫耳%。
於聚合體(A)具有基團(R)的情況下,就單體的選擇自由度高的方面而言,較佳為藉由具有基團(R)的二胺化合物而將基團(R)導入至聚合體(A)的側鏈。該情況下,於聚合體(A)的合成中所使用的單體中,特定二胺D1可具有基團(R),與特定二胺D1不同的二胺化合物亦可具有基團(R)。該些中,就可進一步提高液晶配向膜的透過率的方面以及單體的選擇自由度高的方面而言,較佳為於聚合體(A)的合成中使用特定二胺D1、與具有基團(R)的二胺化合物(其中,為與特定二胺D1不同的化合物)。
作為具有基團(R)的成分,於液晶配向劑含有與聚合體(A)不同的化合物的情況下,該化合物可為不具有重複單元的低分子的化合物,但就可平衡性佳地改善液晶配向膜的透過率與液晶元件的耐高溫高濕性的方面而言,尤佳為含有聚合體(A)、以及具有基團(R)且不具有源自所述式(1)所表示的化合物的部分結構的聚合體(以下,亦稱作「聚合體(B)」)。
<聚合體(B)>
聚合體(B)的主骨架並無特別限定,就可進一步提高液晶配向膜的透過性及耐高溫高濕性的方面而言,較佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚有機矽氧烷、及具有源自具有聚合性不飽和鍵的單體的結構單元的聚合體所組成的群組中的至少一種。此處,作為具有聚合性不飽和鍵的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸化合物、共軛二烯系化合物、芳香族乙烯基化合物、馬來醯亞胺化合物等。作為聚合體(B),所述之中,更佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚有機矽氧烷所組成的群組中的至少一種,尤佳為聚有機矽氧烷。
聚合體(B)的主骨架並無特別限定,就可進一步提高液晶配向膜的透過性及耐高溫高濕性的方面而言,較佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚有機矽氧烷、及具有源自具有聚合性不飽和鍵的單體的結構單元的聚合體所組成的群組中的至少一種。此處,作為具有聚合性不飽和鍵的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸化合物、共軛二烯系化合物、芳香族乙烯基化合物、馬來醯亞胺化合物等。作為聚合體(B),所述之中,更佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺及聚有機矽氧烷所組成的群組中的至少一種,尤佳為聚有機矽氧烷。
於聚合體(B)為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種的情況下,該聚合體(B)可藉由使用為與特定二胺D1不同的化合物、且具有基團(R)的二胺化合物(以下,亦稱作「特定二胺D2」)而獲得。作為特定二胺D2的具體例,並無特別限定,例如可列舉下述式(r-1)~式(r-11)分別所表示的化合物等。
[化12]
(式中,R51 為碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷氧基、或氟原子。L2 為二價的連結基。)
[化12]
(式中,R51 為碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~20的含氟烷氧基、或氟原子。L2 為二價的連結基。)
聚合體(B)中的源自特定二胺D2的結構單元的含有比例相對於源自聚合體(B)所具有的二胺化合物的結構單元的總量,較佳為設為5莫耳%~50莫耳%,更佳為設為10莫耳%~45莫耳%,進而佳為設為20莫耳%~40莫耳%。特定二胺D2可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。再者,於聚合體(A)具有源自特定二胺D2的結構單元的情況下,該結構單元的含有比例相對於源自聚合體(A)所具有的二胺化合物的結構單元的總量,較佳為設為5莫耳%~50莫耳%,更佳為設為10莫耳%~40莫耳%。
<聚有機矽氧烷(B)>
於聚合體(B)為聚有機矽氧烷的情況下,關於該聚有機矽氧烷(以下,亦稱作「聚有機矽氧烷(B)」),可列舉如下方法等:(1)藉由對具有環氧基的水解性矽烷化合物(S1)單獨、或者矽烷化合物(S1)與其他水解性矽烷化合物的混合物進行水解縮合而合成於側鏈具有環氧基的聚有機矽氧烷(以下,亦稱作「聚有機矽氧烷E」),繼而,使聚有機矽氧烷E與具有基團(R)的羧酸進行反應的方法、(2)對包含具有基團(R)的水解性矽烷化合物的單體進行水解縮合的方法。該些中,就簡便、並且基團(R)於聚合體側鏈的導入效率高的方面而言,較佳為利用所述(1)的方法。
於聚合體(B)為聚有機矽氧烷的情況下,關於該聚有機矽氧烷(以下,亦稱作「聚有機矽氧烷(B)」),可列舉如下方法等:(1)藉由對具有環氧基的水解性矽烷化合物(S1)單獨、或者矽烷化合物(S1)與其他水解性矽烷化合物的混合物進行水解縮合而合成於側鏈具有環氧基的聚有機矽氧烷(以下,亦稱作「聚有機矽氧烷E」),繼而,使聚有機矽氧烷E與具有基團(R)的羧酸進行反應的方法、(2)對包含具有基團(R)的水解性矽烷化合物的單體進行水解縮合的方法。該些中,就簡便、並且基團(R)於聚合體側鏈的導入效率高的方面而言,較佳為利用所述(1)的方法。
作為矽烷化合物(S1),例如可列舉:縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三乙氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(3-甲基氧雜環丁烷-3-基)甲酯等。矽烷化合物(S1)可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
作為其他矽烷化合物,例如可列舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷等四烷氧基矽烷化合物;甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷等含烷基或芳基的烷氧基矽烷化合物;3-巰基丙基三乙氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷等含硫的烷氧基矽烷化合物;3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-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-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷等含氮烷氧基矽烷化合物;3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等含不飽和鍵的烷氧基矽烷化合物;三甲氧基矽烷基丙基琥珀酸酐等含酸酐基的烷氧基矽烷化合物等。作為其他矽烷化合物,可單獨使用該些中的一種,亦可將兩種以上組合使用。
使用水解性矽烷化合物的水解·縮合反應是藉由使所述矽烷化合物的一種或兩種以上與水,較佳為於適當的觸媒以及有機溶媒的存在下反應而進行。當進行反應時,水的使用比例相對於矽烷化合物(合計量)1莫耳,較佳為1莫耳~30莫耳。作為所使用的觸媒,例如可列舉:酸、鹼金屬化合物、有機鹼(例如三乙胺或四甲基氫氧化銨等)、鈦化合物、鋯化合物等。觸媒的使用量根據觸媒的種類、溫度等反應條件等而不同,應適宜設定,例如相對於矽烷化合物的合計量,較佳為0.01倍莫耳~3倍莫耳。作為所使用的有機溶媒,例如可列舉烴、酮、酯、醚、醇等,該些中,較佳為使用非水溶性或難水溶性的有機溶媒。有機溶媒的使用比例相對於反應中使用的矽烷化合物的合計100質量份,較佳為50質量份~1,000質量份。
所述水解·縮合反應例如較佳為藉由油浴等進行加熱來實施。此時,加熱溫度較佳為設為130℃以下,加熱時間較佳為設為0.5小時~12小時。反應結束後,對自反應液分取的有機溶媒層去除溶媒,藉此可獲得聚有機矽氧烷E。獲得聚有機矽氧烷E之後,繼而使聚有機矽氧烷E與具有基團(R)的羧酸進行反應。聚有機矽氧烷E與羧酸的反應較佳為於有機溶媒中、於觸媒的存在下實施。作為有機溶媒,例如可列舉:酮、醚、酯、醯胺、醇等。作為觸媒,可較佳地使用四級有機胺鹽或鹵化四級銨。反應結束後,視需要利用乾燥劑對自反應液分取的有機溶媒層進行乾燥後,去除溶媒,藉此可獲得目標聚有機矽氧烷。
聚有機矽氧烷(B)的藉由GPC測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為處於500~100,000的範圍內,更佳為處於1,000~30,000的範圍內,進而佳為1,000~20,000。
聚合體(A)的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中含有的聚合體成分的總量而設為50質量%以上,更佳為設為70質量%以上,進而佳為設為80質量%以上。
另外,於使液晶配向劑中含有聚合體(A)與聚合體(B)的情況下,聚合體(B)的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中含有的聚合體成分的總量而設為1質量%以上,更佳為設為1質量%~30質量%,進而佳為設為2質量%~20質量%。
另外,於使液晶配向劑中含有聚合體(A)與聚合體(B)的情況下,聚合體(B)的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中含有的聚合體成分的總量而設為1質量%以上,更佳為設為1質量%~30質量%,進而佳為設為2質量%~20質量%。
<<溶劑成分>>
作為液晶配向劑的溶劑成分,就可使溶劑對聚合體(A)的溶解性或液晶配向劑的潤濕擴展性變良好,並且能夠使膜形成時的加熱溫度低溫化的方面而言,較佳為包含選自下述所示的溶劑群組(包含[X]溶劑及[Y]溶劑的群組)中的至少一種溶劑(以下,亦稱作「特定溶劑」)。
溶劑群組:
[X]溶劑:下述式(3)所表示的化合物、下述式(4)所表示的化合物、及1,3-二甲基-2-咪唑啶酮。
[Y]溶劑:二丙二醇單甲醚、丙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乙醚、二異戊基醚、雙丙酮醇、及丙二醇單丁醚。
[化13]
(式(3)中,R81 為碳數2~5的一價烴基、或於該烴基中的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團。)
[化14]
(式(4)中,R82 及R83 分別獨立地為氫原子、碳數1~6的一價烴基、或者於該烴基的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團、或表示R82 及R83 相互結合而與R82 及R83 所鍵結的氮原子一起構成的環結構。R84 為碳數1~6的烷基。)
作為液晶配向劑的溶劑成分,就可使溶劑對聚合體(A)的溶解性或液晶配向劑的潤濕擴展性變良好,並且能夠使膜形成時的加熱溫度低溫化的方面而言,較佳為包含選自下述所示的溶劑群組(包含[X]溶劑及[Y]溶劑的群組)中的至少一種溶劑(以下,亦稱作「特定溶劑」)。
溶劑群組:
[X]溶劑:下述式(3)所表示的化合物、下述式(4)所表示的化合物、及1,3-二甲基-2-咪唑啶酮。
[Y]溶劑:二丙二醇單甲醚、丙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乙醚、二異戊基醚、雙丙酮醇、及丙二醇單丁醚。
[化13]
(式(3)中,R81 為碳數2~5的一價烴基、或於該烴基中的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團。)
[化14]
(式(4)中,R82 及R83 分別獨立地為氫原子、碳數1~6的一價烴基、或者於該烴基的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團、或表示R82 及R83 相互結合而與R82 及R83 所鍵結的氮原子一起構成的環結構。R84 為碳數1~6的烷基。)
·關於[X]溶劑
(式(3)所表示的化合物)
關於所述式(3)所表示的化合物,R81 的碳數2~5的一價烴基較佳為鏈狀烴基,例如可列舉:碳數2~5的烷基、烯基、炔基。另外,於該烴基中的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團例如可列舉碳數2~5的烷氧基烷基。
作為該些基團的具體例,碳數2~5的烷基例如可列舉:乙基、丙基、丁基、戊基等;碳數2~5的烯基例如可列舉:乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、3-丁烯基等;碳數2~5的炔基例如可列舉:乙炔基、2-丙炔基、2-丁炔基等;碳數2~5的烷氧基烷基例如可列舉:甲氧基甲基、甲氧基乙基、甲氧基丙基、甲氧基丁基、乙氧基甲基、乙氧基乙基等;於烴基中的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團例如可列舉:乙氧基甲基、乙氧基乙基等,該些可為直鏈狀,亦可為分支狀。所述之中,R81 較佳為碳數2~5的烷基或烷氧基烷基。
(式(3)所表示的化合物)
關於所述式(3)所表示的化合物,R81 的碳數2~5的一價烴基較佳為鏈狀烴基,例如可列舉:碳數2~5的烷基、烯基、炔基。另外,於該烴基中的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團例如可列舉碳數2~5的烷氧基烷基。
作為該些基團的具體例,碳數2~5的烷基例如可列舉:乙基、丙基、丁基、戊基等;碳數2~5的烯基例如可列舉:乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、3-丁烯基等;碳數2~5的炔基例如可列舉:乙炔基、2-丙炔基、2-丁炔基等;碳數2~5的烷氧基烷基例如可列舉:甲氧基甲基、甲氧基乙基、甲氧基丙基、甲氧基丁基、乙氧基甲基、乙氧基乙基等;於烴基中的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團例如可列舉:乙氧基甲基、乙氧基乙基等,該些可為直鏈狀,亦可為分支狀。所述之中,R81 較佳為碳數2~5的烷基或烷氧基烷基。
作為所述式(3)所表示的化合物的具體例,例如可列舉:N-乙基-2-吡咯啶酮、N-(正丙基)-2-吡咯啶酮、N-異丙基-2-吡咯啶酮、N-(正丁基)-2-吡咯啶酮、N-(第三丁基)-2-吡咯啶酮、N-(正戊基)-2-吡咯啶酮、N-甲氧基丙基-2-吡咯啶酮、N-乙氧基乙基-2-吡咯啶酮、N-甲氧基丁基-2-吡咯啶酮等。該些化合物中,可尤佳地使用N-乙基-2-吡咯啶酮、N-(正戊基)-2-吡咯啶酮、N-(第三丁基)-2-吡咯啶酮、N-甲氧基丙基-2-吡咯啶酮。再者,作為所述式(3)所表示的化合物,可將該些例示的化合物單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
(式(4)所表示的化合物)
關於所述式(4)所表示的化合物,作為R82 及R83 的碳數1~6的一價烴基,例如可列舉:碳數1~6的鏈狀烴基、碳數3~6的脂環式烴基、碳數5或6的芳香族烴基等。另外,作為於該烴基的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團,例如可列舉碳數2~6的烷氧基烷基等。
作為該些基團的具體例,碳數1~6的鏈狀烴基例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等,該些可為直鏈狀,亦可為分支狀。另外,碳數3~6的脂環式烴基例如可列舉:環戊基、環己基等;芳香族烴基例如可列舉苯基等;碳數2~6的烷氧基烷基例如可列舉所述式(3)的R81 的說明中所列舉的基團等。再者,式(4)中的R82 及R83 可彼此相同亦可不同。另外,R82 及R83 亦可藉由相互鍵結而與R82 及R83 所鍵結的氮原子一起形成環。R82 、R83 相互鍵結而形成的環例如可列舉:吡咯啶環、哌啶環等,該些環上亦可鍵結有甲基等一價鏈狀烴基。
R82 及R83 較佳為氫原子或碳數1~6的烷基,更佳為氫原子或碳數1~3的烷基,進而佳為氫原子或甲基。
R84 的碳數1~6的烷基可列舉所述R82 及R83 的碳數1~6的烷基的說明中所例示的基團。較佳為碳數1~4的烷基。
關於所述式(4)所表示的化合物,作為R82 及R83 的碳數1~6的一價烴基,例如可列舉:碳數1~6的鏈狀烴基、碳數3~6的脂環式烴基、碳數5或6的芳香族烴基等。另外,作為於該烴基的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團,例如可列舉碳數2~6的烷氧基烷基等。
作為該些基團的具體例,碳數1~6的鏈狀烴基例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等,該些可為直鏈狀,亦可為分支狀。另外,碳數3~6的脂環式烴基例如可列舉:環戊基、環己基等;芳香族烴基例如可列舉苯基等;碳數2~6的烷氧基烷基例如可列舉所述式(3)的R81 的說明中所列舉的基團等。再者,式(4)中的R82 及R83 可彼此相同亦可不同。另外,R82 及R83 亦可藉由相互鍵結而與R82 及R83 所鍵結的氮原子一起形成環。R82 、R83 相互鍵結而形成的環例如可列舉:吡咯啶環、哌啶環等,該些環上亦可鍵結有甲基等一價鏈狀烴基。
R82 及R83 較佳為氫原子或碳數1~6的烷基,更佳為氫原子或碳數1~3的烷基,進而佳為氫原子或甲基。
R84 的碳數1~6的烷基可列舉所述R82 及R83 的碳數1~6的烷基的說明中所例示的基團。較佳為碳數1~4的烷基。
所述式(4)所表示的化合物的具體例例如可列舉:3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-己氧基-N,N-二甲基丙醯胺、異丙氧基-N-異丙基-丙醯胺、正丁氧基-N-異丙基-丙醯胺等。再者,所述式(4)所表示的化合物可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
作為[X]溶劑,其中較佳為選自由所述式(3)所表示的化合物及1,3-二甲基-2-咪唑啶酮所組成的群組中的至少一種,更佳為選自由在所述式(3)所表示的化合物中R81
為碳數2~5的烷基或烷氧基烷基的化合物及1,3-二甲基-2-咪唑啶酮所組成的群組中的至少一種。
於製備液晶配向劑時,作為特定溶劑,可僅使用[X]溶劑及[Y]溶劑中的任一者,但就可實現良好的塗膜均勻性與透過性的兼顧的方面而言,較佳為於[X]溶劑及[Y]溶劑中僅使用[X]溶劑、或者含有[X]溶劑的至少一種與[Y]溶劑的至少一種,尤佳為含有[X]溶劑的至少一種與[Y]溶劑的至少一種。
於製備液晶配向劑時,作為特定溶劑,可僅使用[X]溶劑及[Y]溶劑中的任一者,但就可實現良好的塗膜均勻性與透過性的兼顧的方面而言,較佳為於[X]溶劑及[Y]溶劑中僅使用[X]溶劑、或者含有[X]溶劑的至少一種與[Y]溶劑的至少一種,尤佳為含有[X]溶劑的至少一種與[Y]溶劑的至少一種。
就能夠降低膜形成時的煅燒溫度、並且可充分獲得抑制聚合體成分析出的效果的方面而言,相對於液晶配向劑中所含的總溶劑量,[X]溶劑的使用比例(於使用兩種以上的情況下為其合計量)較佳為設為1質量%以上,更佳為設為10質量%以上。另外,為了充分獲得由[Y]溶劑的併用帶來的塗佈性的改善效果,相對於液晶配向劑中所含的總溶劑量,[X]溶劑的使用比例較佳為設為90質量%以下,更佳為設為70質量%以下。再者,作為[X]溶劑,可單獨使用一種,或者亦可將兩種以上組合使用。
就能夠降低膜形成時的煅燒溫度、並且可充分獲得使液晶配向劑的塗佈性變良好的效果的方面而言,相對於液晶配向劑中所含的溶劑的整體量,[Y]溶劑的使用比例(於使用兩種以上的情況下為其合計量)較佳為設為1質量%以上,更佳為設為10質量%以上。另外,相對於液晶配向劑中所含的溶劑的整體量,[Y]溶劑的使用比例較佳為設為80質量%以下,更佳為設為70質量%以下。再者,作為[Y]溶劑,可單獨使用一種,或者亦可將兩種以上組合使用。
液晶配向劑中的溶劑成分,可僅為特定溶劑,亦可併用特定溶劑以外的溶劑(以下,亦稱作「[Z]溶劑」),或者亦可僅為[Z]溶劑。作為所述[Z]溶劑,可舉出聚合體的溶解性及調平性高的溶劑(以下,亦稱作「第1溶劑」)、以及潤濕擴展性良好的溶劑(以下,亦稱作「第2溶劑」)。
具體而言,第1溶劑例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、二異丁基酮、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等;
第2溶劑例如可列舉:乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇二乙醚乙酸酯、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯等。再者,[Z]溶劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上混合使用。
具體而言,第1溶劑例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、二異丁基酮、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等;
第2溶劑例如可列舉:乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇二乙醚乙酸酯、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯等。再者,[Z]溶劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上混合使用。
作為溶劑,於使用[X]溶劑、[Y]溶劑及[Z]溶劑的情況下,相對於液晶配向劑中所含的溶劑的總量,[Z]溶劑的使用比例(於使用兩種以上的情況下為其合計量)較佳為設為50質量%以下,更佳為設為30質量%以下,更佳為設為10質量%以下,尤佳為設為5質量%以下。液晶配向劑的溶劑成分尤佳為包含[X]溶劑與[Y]溶劑。
<<其他成分>>
液晶配向劑除聚合體成分及溶劑成分以外,視需要亦可含有其他成分。液晶配向劑較佳為進而含有化合物(C)作為其他成分,所述化合物(C)於分子內具有選自由環狀醚基、環狀碳酸酯基、異氰酸酯基、嵌段異氰酸酯基、噁唑啉基、β-羥基烷基醯胺基、米氏酸(Meldrum's acid)基、羥甲基及烷基羥甲基所組成的群組中的至少一種官能基(以下,亦稱作「官能基D」)。藉由在液晶配向劑中含有化合物(C)。可進一步提升所獲得的液晶配向膜的耐高溫高濕性(進而為液晶元件的耐高溫高濕性),就該方面而言較佳。
液晶配向劑除聚合體成分及溶劑成分以外,視需要亦可含有其他成分。液晶配向劑較佳為進而含有化合物(C)作為其他成分,所述化合物(C)於分子內具有選自由環狀醚基、環狀碳酸酯基、異氰酸酯基、嵌段異氰酸酯基、噁唑啉基、β-羥基烷基醯胺基、米氏酸(Meldrum's acid)基、羥甲基及烷基羥甲基所組成的群組中的至少一種官能基(以下,亦稱作「官能基D」)。藉由在液晶配向劑中含有化合物(C)。可進一步提升所獲得的液晶配向膜的耐高溫高濕性(進而為液晶元件的耐高溫高濕性),就該方面而言較佳。
作為化合物(C)的具體例,具有環狀醚基的化合物例如可列舉:乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、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、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷、N,N-二縮水甘油基-環己胺等;具有環狀碳酸酯基的化合物例如可列舉:N,N,N',N'-四[(2-氧代-1,3-二氧雜環戊烷-4-基)乙基]-4,4'-二胺基二苯基甲烷等;
具有異氰酸酯基或嵌段異氰酸酯基的化合物例如可列舉:甲苯二異氰酸酯、苯二甲基二異氰酸酯、氯伸苯基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯等;具有噁唑啉基的化合物例如可列舉:2,2'-雙(4-丙基-2-噁唑啉)、2,2'-雙(4-苯基-2-噁唑啉)、1,2-雙(2-噁唑啉-2-基)乙烷、1,4-雙(2-噁唑啉-2-基)環己烷、1,3-雙(2-噁唑啉-2-基)苯、1,3-雙(4,5-二氫-2-噁唑基)苯、1,3-雙(4-甲基-2-噁唑啉-2-基)苯等;具有β-羥基烷基醯胺基的化合物例如可列舉:商品名「普利米(Primid)XL-552」(瑞士化學(EMS-chemie)公司製造)等;具有米氏酸基的化合物例如可列舉:具有2個~4個米氏酸結構的化合物等;具有羥甲基或烷基羥甲基的化合物例如可列舉:三羥甲基丙烷、雙[2-乙基-2,2-雙(羥甲基)乙基]醚、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙[2-乙基-1,3-丙二醇]、2,2-雙(4-羥甲基苯基)丙烷、2,2-雙(2,3,4-三羥甲基苯基)丙烷、2,4,6-三[雙(甲氧基甲基)胺基]-1,3,5-三嗪等。
具有異氰酸酯基或嵌段異氰酸酯基的化合物例如可列舉:甲苯二異氰酸酯、苯二甲基二異氰酸酯、氯伸苯基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯等;具有噁唑啉基的化合物例如可列舉:2,2'-雙(4-丙基-2-噁唑啉)、2,2'-雙(4-苯基-2-噁唑啉)、1,2-雙(2-噁唑啉-2-基)乙烷、1,4-雙(2-噁唑啉-2-基)環己烷、1,3-雙(2-噁唑啉-2-基)苯、1,3-雙(4,5-二氫-2-噁唑基)苯、1,3-雙(4-甲基-2-噁唑啉-2-基)苯等;具有β-羥基烷基醯胺基的化合物例如可列舉:商品名「普利米(Primid)XL-552」(瑞士化學(EMS-chemie)公司製造)等;具有米氏酸基的化合物例如可列舉:具有2個~4個米氏酸結構的化合物等;具有羥甲基或烷基羥甲基的化合物例如可列舉:三羥甲基丙烷、雙[2-乙基-2,2-雙(羥甲基)乙基]醚、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙[2-乙基-1,3-丙二醇]、2,2-雙(4-羥甲基苯基)丙烷、2,2-雙(2,3,4-三羥甲基苯基)丙烷、2,4,6-三[雙(甲氧基甲基)胺基]-1,3,5-三嗪等。
就充分獲得耐高溫高濕性的改善效果的觀點而言,化合物(C)的含有比例相對於液晶配向劑中含有的聚合體成分的總量100質量份,較佳為設為1質量份~50質量份,更佳為設為3質量份~30質量份。作為化合物(C),可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。再者,亦可使聚合體(A)具有官能基D來代替使液晶配向劑中含有官能基D作為添加劑。該情況下,藉由將具有官能基D的二胺化合物用作單體,可獲得具有官能基(D)的聚合體(A)。
作為液晶配向劑中含有的其他成分,除化合物(C)以外,例如可列舉:與聚合體(A)及聚合體(B)不同的聚合體、抗氧化劑、金屬螯合化合物、硬化促進劑、界面活性劑、填充劑、分散劑、光增感劑等。其他成分的調配比例可於無損本發明的效果的範圍內,根據各化合物而適宜選擇。
液晶配向劑中的固體成分濃度(液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計質量於液晶配向劑的總質量中所佔的比例)可考慮黏性、揮發性等適宜選擇,較佳為1質量%~10質量%的範圍。於固體成分濃度未滿1質量%的情況下,塗膜的膜厚過小而難以獲得良好的液晶配向膜。另一方面,於固體成分濃度超過10質量%的情況下,塗膜的膜厚過大而難以獲得良好的液晶配向膜,另外,液晶配向劑的黏性增大而有塗佈性降低的傾向。
<<液晶配向膜及液晶元件>>
本發明的液晶配向膜是利用以所述方式製備的液晶配向劑來形成。另外,本發明的液晶元件具備使用所述說明的液晶配向劑而形成的液晶配向膜。液晶元件中的液晶的動作模式並無特別限定,例如可應用於TN型、STN型、VA型(包含垂直配向-多域垂直配向(Vertical Alignment-Multi-domain Vertical Alignment,VA-MVA)型、垂直配向-圖案垂直配向(Vertical Alignment-Patterned Vertical Alignment,VA-PVA)型等)、共面切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)型、聚合物穩定配向型(Polymer Sustained Alignment,PSA)等各種模式。該些中,可尤佳地應用本發明的液晶配向劑來製造PSA型的液晶元件及使用光配向法的垂直配向型(光垂直型)的液晶元件。
液晶元件例如可藉由包括以下的步驟1~步驟3的方法來製造。步驟1中,使用基板視所需的動作模式而不同。步驟2及步驟3於各動作模式中通用。
本發明的液晶配向膜是利用以所述方式製備的液晶配向劑來形成。另外,本發明的液晶元件具備使用所述說明的液晶配向劑而形成的液晶配向膜。液晶元件中的液晶的動作模式並無特別限定,例如可應用於TN型、STN型、VA型(包含垂直配向-多域垂直配向(Vertical Alignment-Multi-domain Vertical Alignment,VA-MVA)型、垂直配向-圖案垂直配向(Vertical Alignment-Patterned Vertical Alignment,VA-PVA)型等)、共面切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)型、聚合物穩定配向型(Polymer Sustained Alignment,PSA)等各種模式。該些中,可尤佳地應用本發明的液晶配向劑來製造PSA型的液晶元件及使用光配向法的垂直配向型(光垂直型)的液晶元件。
液晶元件例如可藉由包括以下的步驟1~步驟3的方法來製造。步驟1中,使用基板視所需的動作模式而不同。步驟2及步驟3於各動作模式中通用。
<步驟1:塗膜的形成>
首先,於基板上塗佈液晶配向劑,較佳為對塗佈面進行加熱,藉此於基板上形成塗膜。作為基板,例如可使用包含以下材料的透明基板:浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚(脂環式烯烴)等塑膠。設置於基板的一個面上的透明導電膜可使用:包含氧化錫(SnO2 )的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司註冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2 O3 -SnO2 )的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)膜等。
於製造TN型、STN型或VA型液晶元件的情況下,使用設置有經圖案化的透明導電膜的兩片基板。另一方面,於製造IPS型或FFS型液晶元件的情況下,使用設置有經圖案化為梳齒型的電極的基板、與並未設置電極的相向基板。
首先,於基板上塗佈液晶配向劑,較佳為對塗佈面進行加熱,藉此於基板上形成塗膜。作為基板,例如可使用包含以下材料的透明基板:浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚(脂環式烯烴)等塑膠。設置於基板的一個面上的透明導電膜可使用:包含氧化錫(SnO2 )的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司註冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2 O3 -SnO2 )的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)膜等。
於製造TN型、STN型或VA型液晶元件的情況下,使用設置有經圖案化的透明導電膜的兩片基板。另一方面,於製造IPS型或FFS型液晶元件的情況下,使用設置有經圖案化為梳齒型的電極的基板、與並未設置電極的相向基板。
對基板塗佈液晶配向劑的方法並無特別限定,例如可藉由旋塗方式、印刷方式(例如平板印刷(offset printing)方式、柔版印刷方式等)、噴墨印刷方式、狹縫塗佈方式、棒塗機(bar coater)方式、擠壓模(extrusion die)方式、直接凹版塗佈機(direct gravure coater)方式、腔室刮刀塗佈機(chamber doctor coater)方式、平板凹版塗佈機(offset gravure coater)方式、浸漬塗佈機方式、刮棒(metering bar,MB)塗佈機方式法等來進行。
塗佈液晶配向劑後,出於防止所塗佈的液晶配向劑的滴液等目的,較佳為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度較佳為30℃~200℃,預烘烤時間較佳為0.25分鐘~10分鐘。然後,出於將溶劑完全除去、視需要將聚合體中存在的醯胺酸結構加以熱醯亞胺化的目的而實施煅燒(後烘烤)步驟。此時的煅燒溫度(後烘烤溫度)較佳為80℃~280℃,更佳為80℃~250℃。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘。所形成的膜的膜厚較佳為0.001 μm~1 μm。
<步驟2:配向處理>
於製造TN型、STN型、IPS型或FFS型的液晶元件的情況下,實施對所述步驟1中形成的塗膜賦予液晶配向能力的處理(配向處理)。藉此,對塗膜賦予液晶分子的配向能力而成為液晶配向膜。作為配向處理,較佳為使用如下處理:利用棉(cotton)等對基板上所形成的塗膜的表面進行擦拭的摩擦處理、或對塗膜進行光照射而賦予液晶配向能力的光配向處理。另一方面,於製造垂直配向型液晶元件的情況下,可將所述步驟1中形成的塗膜直接用作液晶配向膜,亦可為了進一步提高液晶配向能力而對該塗膜實施配向處理。
於製造TN型、STN型、IPS型或FFS型的液晶元件的情況下,實施對所述步驟1中形成的塗膜賦予液晶配向能力的處理(配向處理)。藉此,對塗膜賦予液晶分子的配向能力而成為液晶配向膜。作為配向處理,較佳為使用如下處理:利用棉(cotton)等對基板上所形成的塗膜的表面進行擦拭的摩擦處理、或對塗膜進行光照射而賦予液晶配向能力的光配向處理。另一方面,於製造垂直配向型液晶元件的情況下,可將所述步驟1中形成的塗膜直接用作液晶配向膜,亦可為了進一步提高液晶配向能力而對該塗膜實施配向處理。
用於光配向的光照射可藉由如下方法等進行:對後烘烤步驟後的塗膜進行照射的方法、對預烘烤步驟後且後烘烤步驟前的塗膜進行照射的方法、於預烘烤步驟及後烘烤步驟的至少任一步驟中於塗膜的加熱過程中對塗膜進行照射的方法。作為照射至塗膜的放射線,例如可使用包含150 nm~800 nm的波長的光的紫外線及可見光線。較佳為包含200 nm~400 nm的波長的光的紫外線。於放射線為偏光的情況下,可為直線偏光亦可為部分偏光。於所使用的放射線為直線偏光或部分偏光的情況下,照射可自垂直於基板面的方向進行,亦可自傾斜方向進行,或亦可將該些方向組合來進行。非偏光的放射線的情況下的照射方向設為傾斜方向。
作為所使用的光源,例如可列舉:低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射等。放射線的照射量較佳為400 J/m2
~50,000 J/m2
,更佳為1,000 J/m2
~20,000 J/m2
。於用於賦予配向能力的光照射後,亦可進行對基板表面使用例如水、有機溶媒(例如,甲醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纖劑、乳酸乙酯等)或該些的混合物進行清洗的處理、或對基板進行加熱的處理。
<步驟3:液晶單元的構建>
準備如所述般形成有液晶配向膜的2片基板,於相向配置的2片基板間配置液晶,藉此製造液晶單元。於製造液晶單元時,例如可列舉如下方法等:以液晶配向膜相向的方式隔著間隙將2片基板相向配置,藉由密封劑將2片基板的周邊部貼合,於由基板表面與密封劑所包圍的單元間隙內注入填充液晶並將注入孔密封的方法、利用液晶滴注(One Drop Fill,ODF)方式的方法。密封劑例如可使用含有硬化劑及作為間隔物(spacer)的氧化鋁球的環氧樹脂等。液晶可列舉向列液晶及層列液晶,其中較佳為向列液晶。
準備如所述般形成有液晶配向膜的2片基板,於相向配置的2片基板間配置液晶,藉此製造液晶單元。於製造液晶單元時,例如可列舉如下方法等:以液晶配向膜相向的方式隔著間隙將2片基板相向配置,藉由密封劑將2片基板的周邊部貼合,於由基板表面與密封劑所包圍的單元間隙內注入填充液晶並將注入孔密封的方法、利用液晶滴注(One Drop Fill,ODF)方式的方法。密封劑例如可使用含有硬化劑及作為間隔物(spacer)的氧化鋁球的環氧樹脂等。液晶可列舉向列液晶及層列液晶,其中較佳為向列液晶。
於PSA模式中,將液晶與聚合性化合物(例如多官能(甲基)丙烯酸酯化合物等)填充於單元間隙(cell gap)內,並且於構建液晶單元後,於對一對基板所具有的導電膜間施加電壓的狀態下對液晶單元進行光照射處理。於製造PSA模式的液晶元件時,聚合性化合物的使用比例相對於液晶的合計100質量份而為0.01質量份~3質量份、較佳為0.1質量份~1質量份。施加的電壓可以是例如5至50V的直流電或交流電。此外,作為照射的光,例如,可以使用包含波長為150至800nm的光的紫外光和可見光,但是較佳為包含波長為300至400nm的光的紫外光。光的照射量較佳為1,000 J/m2
至200,000 J/m2
,更佳為1,000 J/m2
至100,000 J/m2
。
於將液晶元件用作顯示裝置的情況下,接下來,視需要於液晶單元的外側表面上貼合偏光板,製成液晶元件。偏光板可列舉:以乙酸纖維素保護膜將一面使聚乙烯醇延伸配向一面使其吸收碘而成的被稱為「H膜」的偏光膜夾持所得的偏光板、或包含H膜本身的偏光板。
以上詳細敘述的本發明的液晶元件可有效地應用於各種用途中。具體而言,例如可用作鐘錶、可攜式遊戲、文字處理機、筆記型個人電腦、汽車導航系統、攝錄像機、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位相機、行動電話、智慧型手機、各種監視器、液晶電視、資訊顯示器等各種顯示裝置、或調光元件、相位差膜等。
[實施例]
[實施例]
以下,基於實施例,對本發明的實施形態進行更詳細的說明,但並不藉由以下的實施例來限定性地解釋本發明。
以下的例子中,藉由以下方法測定聚合體的重量平均分子量Mw、聚合體溶液中的聚醯亞胺的醯亞胺化率、聚合體溶液的溶液黏度、及環氧當量。以下的實施例中使用的原料化合物及聚合體的必要量藉由視需要重覆進行下述的合成例中所示的合成規模下的合成而確保。
[聚合體的重量平均分子量Mw]
重量平均分子量Mw是藉由以下條件下的GPC來測定的聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹(股)製造的TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃、或含溴化鋰及磷酸的N,N-二甲基甲醯胺溶液
溫度:40℃
壓力:68 kgf/cm2
[聚醯亞胺的醯亞胺化率]
將聚醯亞胺的溶液投入至純水中,於將所得的沈澱於室溫下進行充分減壓乾燥後,溶解於氘化二甲基亞碸中,以四甲基矽烷為基準物質,於室溫下測定1 H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)。根據所得的1 H-NMR光譜,藉由下述數式(1)求出醯亞胺化率[%]。
醯亞胺化率[%]=(1-(A1 /(A2 ×α)))×100 ···(1)
(數式(1)中,A1 為於化學位移10 ppm附近出現的源自NH基的質子的波峰面積,A2 為源自其他質子的波峰面積,α為聚合體的前驅物(聚醯胺酸)中的相對於NH基的一個質子的其他質子的個數比例)
[聚合體溶液的溶液黏度]
聚合體溶液的溶液黏度(mPa·s)是使用E型旋轉黏度計於25℃下進行測定。
[環氧當量]
環氧單量是藉由日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)C 2105中記載的鹽酸-甲基乙基酮法進行測定。
[聚合體的重量平均分子量Mw]
重量平均分子量Mw是藉由以下條件下的GPC來測定的聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹(股)製造的TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃、或含溴化鋰及磷酸的N,N-二甲基甲醯胺溶液
溫度:40℃
壓力:68 kgf/cm2
[聚醯亞胺的醯亞胺化率]
將聚醯亞胺的溶液投入至純水中,於將所得的沈澱於室溫下進行充分減壓乾燥後,溶解於氘化二甲基亞碸中,以四甲基矽烷為基準物質,於室溫下測定1 H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)。根據所得的1 H-NMR光譜,藉由下述數式(1)求出醯亞胺化率[%]。
醯亞胺化率[%]=(1-(A1 /(A2 ×α)))×100 ···(1)
(數式(1)中,A1 為於化學位移10 ppm附近出現的源自NH基的質子的波峰面積,A2 為源自其他質子的波峰面積,α為聚合體的前驅物(聚醯胺酸)中的相對於NH基的一個質子的其他質子的個數比例)
[聚合體溶液的溶液黏度]
聚合體溶液的溶液黏度(mPa·s)是使用E型旋轉黏度計於25℃下進行測定。
[環氧當量]
環氧單量是藉由日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)C 2105中記載的鹽酸-甲基乙基酮法進行測定。
化合物的略號如以下所述。再者,以下有時將式(X)所表示的化合物簡單表示為「化合物(X)」。
(四羧酸衍生物)
[化15]
(二胺化合物)
[化16]
[化17]
(四羧酸衍生物)
[化15]
(二胺化合物)
[化16]
[化17]
(水解性矽烷化合物及羧酸)
[化18]
[化18]
(交聯劑)
[化19]
[化19]
<聚合體的合成>
1. 聚醯胺酸的合成
[合成例1]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐100莫耳份、作為二胺的膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯20莫耳份、化合物(d-4)30莫耳份、及4,4'-二胺基二苯基醚50莫耳份溶解於N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)中,於60℃下進行6小時反應,獲得含有30質量%的聚醯胺酸的溶液。分取少量所獲得的聚醯胺酸溶液,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為20質量%的溶液,測定出的溶液黏度為500 mPa·s。繼而,將反應溶液注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對該沈澱物進行清洗,並於減壓下以40℃乾燥15小時,藉此獲得聚合體(PAA-1)。
[合成例2~合成例18、合成例20、合成例21]
如下述表1所記載般變更所使用的四羧酸二酐及二胺的種類及量,除此以外,進行與合成例1同樣的操作,從而獲得聚醯胺酸(聚合體(PAA-2)~聚合體(PAA-18)、聚合體(PAA-20)、聚合體(PAA-21))。
1. 聚醯胺酸的合成
[合成例1]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐100莫耳份、作為二胺的膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯20莫耳份、化合物(d-4)30莫耳份、及4,4'-二胺基二苯基醚50莫耳份溶解於N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)中,於60℃下進行6小時反應,獲得含有30質量%的聚醯胺酸的溶液。分取少量所獲得的聚醯胺酸溶液,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為20質量%的溶液,測定出的溶液黏度為500 mPa·s。繼而,將反應溶液注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對該沈澱物進行清洗,並於減壓下以40℃乾燥15小時,藉此獲得聚合體(PAA-1)。
[合成例2~合成例18、合成例20、合成例21]
如下述表1所記載般變更所使用的四羧酸二酐及二胺的種類及量,除此以外,進行與合成例1同樣的操作,從而獲得聚醯胺酸(聚合體(PAA-2)~聚合體(PAA-18)、聚合體(PAA-20)、聚合體(PAA-21))。
2. 聚醯胺酸酯的合成
[合成例19]
將化合物(t-4)100莫耳份添加於亞硫醯氯中,添加觸媒量的N,N-二甲基甲醯胺,然後於80℃下攪拌1小時。再者,化合物(t-4)為化合物(t-4-1)~化合物(t-1-4)的混合物。然後,將反應液濃縮,將殘留物溶解於γ-丁內酯(Gamma-butyrolactone,GBL)中(將該溶液設為反應液A)。另行將膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯20莫耳份、化合物(d-4)30莫耳份、化合物(d-9)30莫耳份、及化合物(d-14)20莫耳份添加於吡啶及γ-丁內酯(GBL)(吡啶:GBL=8.7:91.3(質量比))中使其溶解,並將其冷卻至0℃。繼而,花1小時向該溶液中緩緩滴加反應液A,滴加結束後,於室溫下攪拌4小時。一面攪拌一面將所獲得的聚醯胺酸酯的溶液滴加至800 ml的純水中,過濾所析出的沈澱物。接下來,利用異丙醇清洗5次,並加以乾燥,藉此獲得聚合物粉末(聚醯胺酸酯)。所得的聚合體(PAE-1)的重量平均分子量Mw為50,000。
[合成例19]
將化合物(t-4)100莫耳份添加於亞硫醯氯中,添加觸媒量的N,N-二甲基甲醯胺,然後於80℃下攪拌1小時。再者,化合物(t-4)為化合物(t-4-1)~化合物(t-1-4)的混合物。然後,將反應液濃縮,將殘留物溶解於γ-丁內酯(Gamma-butyrolactone,GBL)中(將該溶液設為反應液A)。另行將膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯20莫耳份、化合物(d-4)30莫耳份、化合物(d-9)30莫耳份、及化合物(d-14)20莫耳份添加於吡啶及γ-丁內酯(GBL)(吡啶:GBL=8.7:91.3(質量比))中使其溶解,並將其冷卻至0℃。繼而,花1小時向該溶液中緩緩滴加反應液A,滴加結束後,於室溫下攪拌4小時。一面攪拌一面將所獲得的聚醯胺酸酯的溶液滴加至800 ml的純水中,過濾所析出的沈澱物。接下來,利用異丙醇清洗5次,並加以乾燥,藉此獲得聚合物粉末(聚醯胺酸酯)。所得的聚合體(PAE-1)的重量平均分子量Mw為50,000。
3. 聚醯亞胺的合成
[合成例22]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐100莫耳份、作為二胺的膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯20莫耳份、化合物(d-10)50莫耳份、及化合物(d-11)30莫耳份溶解於NMP中,於60℃下進行6小時反應,獲得含有30質量%的聚醯胺酸的溶液。分取少量所獲得的聚醯胺酸溶液,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為20質量%的溶液,測定出的溶液黏度為500 mPa·s。
繼而,於所獲得的聚醯胺酸溶液中追加NMP而製成聚醯胺酸濃度為7質量%的溶液,並添加吡啶及乙酸酐,於110℃下進行4小時脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,利用新的NMP對系統內的溶媒進行溶媒置換,藉此獲得含有26質量%的、醯亞胺化率約為75%的聚醯亞胺(聚合體(PI-1))的溶液。分取少量所獲得的聚醯亞胺溶液,添加NMP而製成聚醯亞胺濃度為15質量%的溶液,測定出的溶液黏度為450 mPa·s。繼而,將反應溶液注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對該沈澱物進行清洗,並於減壓下以40℃乾燥15小時,藉此獲得聚合體(PI-1)。
[合成例23]
如下述表1所記載般變更所使用的四羧酸二酐及二胺的種類及量,除此以外,進行與合成例22同樣的操作,從而獲得聚醯亞胺(聚合體(PI-2))。
[合成例22]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐100莫耳份、作為二胺的膽甾烷氧基-2,4-二胺基苯20莫耳份、化合物(d-10)50莫耳份、及化合物(d-11)30莫耳份溶解於NMP中,於60℃下進行6小時反應,獲得含有30質量%的聚醯胺酸的溶液。分取少量所獲得的聚醯胺酸溶液,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為20質量%的溶液,測定出的溶液黏度為500 mPa·s。
繼而,於所獲得的聚醯胺酸溶液中追加NMP而製成聚醯胺酸濃度為7質量%的溶液,並添加吡啶及乙酸酐,於110℃下進行4小時脫水閉環反應。於脫水閉環反應後,利用新的NMP對系統內的溶媒進行溶媒置換,藉此獲得含有26質量%的、醯亞胺化率約為75%的聚醯亞胺(聚合體(PI-1))的溶液。分取少量所獲得的聚醯亞胺溶液,添加NMP而製成聚醯亞胺濃度為15質量%的溶液,測定出的溶液黏度為450 mPa·s。繼而,將反應溶液注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對該沈澱物進行清洗,並於減壓下以40℃乾燥15小時,藉此獲得聚合體(PI-1)。
[合成例23]
如下述表1所記載般變更所使用的四羧酸二酐及二胺的種類及量,除此以外,進行與合成例22同樣的操作,從而獲得聚醯亞胺(聚合體(PI-2))。
[表1]
4. 含環氧基的聚有機矽氧烷的合成
[合成例24]
於具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中裝入2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0 g、甲基異丁基酮500 g及三乙胺10.0 g,於室溫下混合。繼而,花30分鐘自滴加漏斗滴加去離子水100 g後,一面於回流下進行攪拌,一面於80℃下進行6小時反應。反應結束後,取出有機層,藉由0.2質量%硝酸銨水溶液進行清洗直至清洗後的水成為中性為止,然後於減壓下將溶媒及水蒸餾去除,藉此,以黏稠的透明液體形式獲得含環氧基的聚有機矽氧烷(聚合體(ESSQ-1))。對聚合體(ESSQ-1)進行了1 H-NMR分析,結果,於化學位移(δ)=3.2 ppm附近獲得基於環氧基的峰值,從而確認到於反應中未發生環氧基的副反應。所獲得的聚合體(ESSQ-1)的重量平均分子量Mw為3,500,環氧當量為180 g/莫耳。
[合成例25~合成例27]
如下述表2所記載般變更所使用的水解性矽烷化合物的種類及量,除此以外,進行與合成例24同樣的操作,獲得含環氧基的聚有機矽氧烷(聚合體(ESSQ-2)~聚合體(ESSQ-4))。
[合成例24]
於具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中裝入2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0 g、甲基異丁基酮500 g及三乙胺10.0 g,於室溫下混合。繼而,花30分鐘自滴加漏斗滴加去離子水100 g後,一面於回流下進行攪拌,一面於80℃下進行6小時反應。反應結束後,取出有機層,藉由0.2質量%硝酸銨水溶液進行清洗直至清洗後的水成為中性為止,然後於減壓下將溶媒及水蒸餾去除,藉此,以黏稠的透明液體形式獲得含環氧基的聚有機矽氧烷(聚合體(ESSQ-1))。對聚合體(ESSQ-1)進行了1 H-NMR分析,結果,於化學位移(δ)=3.2 ppm附近獲得基於環氧基的峰值,從而確認到於反應中未發生環氧基的副反應。所獲得的聚合體(ESSQ-1)的重量平均分子量Mw為3,500,環氧當量為180 g/莫耳。
[合成例25~合成例27]
如下述表2所記載般變更所使用的水解性矽烷化合物的種類及量,除此以外,進行與合成例24同樣的操作,獲得含環氧基的聚有機矽氧烷(聚合體(ESSQ-2)~聚合體(ESSQ-4))。
[表2]
5. 聚有機矽氧烷(B)的合成
[合成例28]
於200 mL的三口燒瓶中放入聚合體(ESSQ-1)10.0 g、作為溶媒的甲基異丁基酮30.28 g、相對於聚合體(ESSQ-1)所具有的環氧基的總量而相當於25莫耳%的量的作為改質成分(具有配向性基的羧酸)的化合物(e-2)、及作為觸媒的UCAT 18X(商品名,三亞普羅(San-Apro)(股)製造)0.10 g,於100℃下48小時攪拌下進行反應。反應結束後,於反應混合物中添加乙酸乙酯,將所獲得的溶液水洗3次,使用硫酸鎂將有機層乾燥後,蒸餾去除溶劑,藉此獲得作為聚有機矽氧烷(B)的聚合體(PSQ-1)。所得的聚合體的重量平均分子量Mw為8000。
[合成例29~合成例31]
如下述表3所記載般變更所使用的含環氧基的聚有機矽氧烷及改質成分的種類及量,除此以外,進行與合成例28同樣的操作,分別獲得作為聚有機矽氧烷(B)的聚合體(PSQ-2)~聚合體(PSQ-4)。再者,表3中,改質成分的括號內的數值表示各改質成分相對於合成中所使用的含環氧基的聚有機矽氧烷所具有的環氧基的總量而言的使用比例(莫耳%)。
[合成例28]
於200 mL的三口燒瓶中放入聚合體(ESSQ-1)10.0 g、作為溶媒的甲基異丁基酮30.28 g、相對於聚合體(ESSQ-1)所具有的環氧基的總量而相當於25莫耳%的量的作為改質成分(具有配向性基的羧酸)的化合物(e-2)、及作為觸媒的UCAT 18X(商品名,三亞普羅(San-Apro)(股)製造)0.10 g,於100℃下48小時攪拌下進行反應。反應結束後,於反應混合物中添加乙酸乙酯,將所獲得的溶液水洗3次,使用硫酸鎂將有機層乾燥後,蒸餾去除溶劑,藉此獲得作為聚有機矽氧烷(B)的聚合體(PSQ-1)。所得的聚合體的重量平均分子量Mw為8000。
[合成例29~合成例31]
如下述表3所記載般變更所使用的含環氧基的聚有機矽氧烷及改質成分的種類及量,除此以外,進行與合成例28同樣的操作,分別獲得作為聚有機矽氧烷(B)的聚合體(PSQ-2)~聚合體(PSQ-4)。再者,表3中,改質成分的括號內的數值表示各改質成分相對於合成中所使用的含環氧基的聚有機矽氧烷所具有的環氧基的總量而言的使用比例(莫耳%)。
[表3]
[實施例1]
1. 液晶配向劑的製備
向所述合成例16中獲得的聚合體(PAA-16)中添加作為溶劑的NMP及丁基溶纖劑(butyl cellosolve,BC),製成固體成分濃度為4.0質量%、溶劑混合比為NMP:BC=42:58(質量比)的溶液。將該溶液充分攪拌後,利用孔徑為0.2 μm的過濾器進行過濾,藉此製備液晶配向劑(S-1)。
2. 液晶組成物的製備
對10 g的向列液晶(默克(Merck)公司製造的MLC-6608)添加5質量%的下述式(L1-1)所表示的液晶性化合物、及0.3質量%的下述式(L2-1)所表示的光聚合性化合物並進行混合,藉此獲得液晶組成物LC1。
[化20]
1. 液晶配向劑的製備
向所述合成例16中獲得的聚合體(PAA-16)中添加作為溶劑的NMP及丁基溶纖劑(butyl cellosolve,BC),製成固體成分濃度為4.0質量%、溶劑混合比為NMP:BC=42:58(質量比)的溶液。將該溶液充分攪拌後,利用孔徑為0.2 μm的過濾器進行過濾,藉此製備液晶配向劑(S-1)。
2. 液晶組成物的製備
對10 g的向列液晶(默克(Merck)公司製造的MLC-6608)添加5質量%的下述式(L1-1)所表示的液晶性化合物、及0.3質量%的下述式(L2-1)所表示的光聚合性化合物並進行混合,藉此獲得液晶組成物LC1。
[化20]
3. PSA型液晶顯示元件的製造
使用旋轉器將所述1.中製備的液晶配向劑(S-1)塗佈於一對(2片)帶包含ITO膜的透明電極的玻璃基板上,利用80℃的加熱板進行1分鐘預烘烤後,於置換為氮氣的烘箱中以200℃加熱1小時而將溶媒去除,藉此形成膜厚為0.08 μm的塗膜(液晶配向膜)。對於該塗膜,利用具有捲繞有嫘縈布的輥的摩擦機器,以輥轉速400 rpm、平台移動速度3 cm/秒、毛壓入長度0.1 mm來進行摩擦處理。然後,於超純水中進行1分鐘超音波清洗,繼而於100℃潔淨烘箱中乾燥10分鐘,藉此獲得具有液晶配向膜的基板。重覆進行該操作,獲得一對(2片)具有液晶配向膜的基板。再者,所述摩擦處理是出於控制液晶的倒塌,並以簡易的方法來進行配向分割的目的而進行的弱的摩擦處理。
藉由網版印刷將加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑塗佈於所述基板中的1片基板的具有液晶配向膜的面的外周,然後使一對基板的液晶配向膜面相向,將其重疊並進行壓接,於150℃下加熱1小時而使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口於基板的間隙中填充液晶組成物LC1後,利用環氧系接著劑將液晶注入口密封,進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其以150℃加熱10分鐘後緩緩冷卻至室溫。
繼而,對於所獲得的液晶單元,於電極間施加頻率60 Hz的交流10 V並於液晶驅動的狀態下,使用將金屬鹵化物燈用作光源的紫外線照射裝置以50,000/m2 的照射量照射紫外線。再者,所述照射量是使用以波長365 nm為基準進行測量的光量計測定的值。進而,以2片偏光板的偏光方向彼此正交的方式將偏光板貼合於基板的外側兩面,藉此製造液晶顯示元件。
使用旋轉器將所述1.中製備的液晶配向劑(S-1)塗佈於一對(2片)帶包含ITO膜的透明電極的玻璃基板上,利用80℃的加熱板進行1分鐘預烘烤後,於置換為氮氣的烘箱中以200℃加熱1小時而將溶媒去除,藉此形成膜厚為0.08 μm的塗膜(液晶配向膜)。對於該塗膜,利用具有捲繞有嫘縈布的輥的摩擦機器,以輥轉速400 rpm、平台移動速度3 cm/秒、毛壓入長度0.1 mm來進行摩擦處理。然後,於超純水中進行1分鐘超音波清洗,繼而於100℃潔淨烘箱中乾燥10分鐘,藉此獲得具有液晶配向膜的基板。重覆進行該操作,獲得一對(2片)具有液晶配向膜的基板。再者,所述摩擦處理是出於控制液晶的倒塌,並以簡易的方法來進行配向分割的目的而進行的弱的摩擦處理。
藉由網版印刷將加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑塗佈於所述基板中的1片基板的具有液晶配向膜的面的外周,然後使一對基板的液晶配向膜面相向,將其重疊並進行壓接,於150℃下加熱1小時而使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口於基板的間隙中填充液晶組成物LC1後,利用環氧系接著劑將液晶注入口密封,進而,為了去除液晶注入時的流動配向,將其以150℃加熱10分鐘後緩緩冷卻至室溫。
繼而,對於所獲得的液晶單元,於電極間施加頻率60 Hz的交流10 V並於液晶驅動的狀態下,使用將金屬鹵化物燈用作光源的紫外線照射裝置以50,000/m2 的照射量照射紫外線。再者,所述照射量是使用以波長365 nm為基準進行測量的光量計測定的值。進而,以2片偏光板的偏光方向彼此正交的方式將偏光板貼合於基板的外側兩面,藉此製造液晶顯示元件。
4. 透過率的評價
使用旋轉器將所述製備的液晶配向劑(S-1)塗佈於石英基板上,於80℃的加熱板上加熱(預烘烤)1分鐘而將溶媒去除後,於230℃的潔淨烘箱內於氮氣下加熱(後烘烤)30分鐘,形成平均膜厚為0.08 μm的塗膜。對於形成有該塗膜的石英基板,使用紫外可見近紅外分光光度計(日本分光(股)製造的商品名「V-670」)並將不具有塗膜的同種石英基板作為參考(reference)來測定紫外·可見光區域的吸收光譜。將波長400 nm下的透過率為98.0%以上的情況設為膜透過性「極其良好」,將97.0%以上且未滿98.0%的情況設為「良好」,將96%以上且未滿97.0%的情況設為「可」,將未滿96.0%的情況設為「不良」。使用液晶配向劑(S-1)而形成的膜的透過率為98.0%,「極其良好」。
使用旋轉器將所述製備的液晶配向劑(S-1)塗佈於石英基板上,於80℃的加熱板上加熱(預烘烤)1分鐘而將溶媒去除後,於230℃的潔淨烘箱內於氮氣下加熱(後烘烤)30分鐘,形成平均膜厚為0.08 μm的塗膜。對於形成有該塗膜的石英基板,使用紫外可見近紅外分光光度計(日本分光(股)製造的商品名「V-670」)並將不具有塗膜的同種石英基板作為參考(reference)來測定紫外·可見光區域的吸收光譜。將波長400 nm下的透過率為98.0%以上的情況設為膜透過性「極其良好」,將97.0%以上且未滿98.0%的情況設為「良好」,將96%以上且未滿97.0%的情況設為「可」,將未滿96.0%的情況設為「不良」。使用液晶配向劑(S-1)而形成的膜的透過率為98.0%,「極其良好」。
5. 耐高溫高濕性的評價
對於剛剛製造的液晶顯示元件,於60℃的溫度下以60微秒的施加時間、167毫秒的跨距施加5 V的電壓後,測定自施加解除起167毫秒後的電壓保持率(初始電壓保持率VH1 )。測定裝置是使用東陽技術(TOYO Technica)(股)製造的商品名「VHR-1」。繼而,將測定了初始電壓保持率VH1 後的液晶顯示元件於設定為85℃、濕度85%的烘箱中保管300小時之後,與初始電壓保持率VH1 同樣地測定電壓保持率。將該值設為應力賦予後電壓保持率VH2 。將藉由下述數式(2)求出的電壓保持率的減少比例設為ΔVHR(%),藉由ΔVHR來評價耐高溫高濕性。
ΔVHR=(VH2 /VH1 )×100 …(2)
評價時,將ΔVHR為80%以上的情況設為「極其良好」,將70%以上且未滿80%的情況設為「良好」,將60%以上且未滿70%的情況設為「可」,將未滿60%的情況設為「不良」。結果,該實施例1中ΔVHR=80%,為「極其良好」的評價。
對於剛剛製造的液晶顯示元件,於60℃的溫度下以60微秒的施加時間、167毫秒的跨距施加5 V的電壓後,測定自施加解除起167毫秒後的電壓保持率(初始電壓保持率VH1 )。測定裝置是使用東陽技術(TOYO Technica)(股)製造的商品名「VHR-1」。繼而,將測定了初始電壓保持率VH1 後的液晶顯示元件於設定為85℃、濕度85%的烘箱中保管300小時之後,與初始電壓保持率VH1 同樣地測定電壓保持率。將該值設為應力賦予後電壓保持率VH2 。將藉由下述數式(2)求出的電壓保持率的減少比例設為ΔVHR(%),藉由ΔVHR來評價耐高溫高濕性。
ΔVHR=(VH2 /VH1 )×100 …(2)
評價時,將ΔVHR為80%以上的情況設為「極其良好」,將70%以上且未滿80%的情況設為「良好」,將60%以上且未滿70%的情況設為「可」,將未滿60%的情況設為「不良」。結果,該實施例1中ΔVHR=80%,為「極其良好」的評價。
[實施例2~實施例32以及比較例1~比較例4]
如下述表4及表5所示般變更液晶配向劑的組成,除此以外,與所述實施例1的1.同樣地製備液晶配向劑。另外,使用所獲得的液晶配向劑,與實施例1同樣地製造PSA型液晶顯示元件,並且進行透過率及耐高溫高濕性的評價。將該結果示於下述表4及表5中。再者,實施例2~實施例32以及比較例1~比較例4中,混合(blend)多種聚合體來製備液晶配向劑。實施例19~實施例22中調配交聯劑。
如下述表4及表5所示般變更液晶配向劑的組成,除此以外,與所述實施例1的1.同樣地製備液晶配向劑。另外,使用所獲得的液晶配向劑,與實施例1同樣地製造PSA型液晶顯示元件,並且進行透過率及耐高溫高濕性的評價。將該結果示於下述表4及表5中。再者,實施例2~實施例32以及比較例1~比較例4中,混合(blend)多種聚合體來製備液晶配向劑。實施例19~實施例22中調配交聯劑。
[表4]
[表5]
表4及表5中,聚合體及交聯劑的括號內的數值表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合體成分及添加劑的合計100質量份的調配比例(質量份)。溶劑組成的數值表示各溶劑相對於液晶配向劑的製備中使用的溶劑成分的合計而言的調配比例(質量比)。化合物的略號如以下所述。
<溶劑>
NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
NEP:N-乙基-2-吡咯啶酮
DMI:1,3-二甲基-2-咪唑啶酮
BC:丁基溶纖劑
DEDG:二乙二醇二乙醚
<溶劑>
NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
NEP:N-乙基-2-吡咯啶酮
DMI:1,3-二甲基-2-咪唑啶酮
BC:丁基溶纖劑
DEDG:二乙二醇二乙醚
由表4及表5可知,實施例1~實施例32的液晶配向膜的透過率均顯示出97%以上的高值,關於耐高溫高濕性,亦為「極其良好」或「良好」的評價。另外確認到,與使用具有芳香環的特定二胺D1的實施例6相比,使用不具有芳香環的特定二胺D1的實施例4、實施例5的液晶配向膜的透過率變高。
另一方面,使用不包含源自特定二胺D1的結構單元及具有基團(R)的成分的液晶配向劑的比較例1中,配向膜的透過率及耐高溫高濕性較實施例低。另外,不包含源自特定二胺D1的結構單元及具有基團(R)的成分中的至少任一者的比較例2~比較例4中,配向膜的透過率及耐高溫高濕性中的任一者較實施例差。
另一方面,使用不包含源自特定二胺D1的結構單元及具有基團(R)的成分的液晶配向劑的比較例1中,配向膜的透過率及耐高溫高濕性較實施例低。另外,不包含源自特定二胺D1的結構單元及具有基團(R)的成分中的至少任一者的比較例2~比較例4中,配向膜的透過率及耐高溫高濕性中的任一者較實施例差。
無
無
Claims (10)
- 一種液晶配向劑,其包括: 聚合體(A),其為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種,且具有源自下述式(1)所表示的化合物的部分結構; 於所述聚合體(A)的分子內及與所述聚合體(A)不同的分子內中的至少任一者中,具有選自由自由基聚合性基、光起始劑基、光配向性基及β-羥基酯基所組成的群組中的至少一種基團(R); (式(1)中,R1 及R2 分別獨立地為氫原子或碳數1~10的一價烴基,X1 為藉由鏈狀烴基或脂環式烴基而與式中的「-NHR1 」及「-NHR2 」分別鍵結的二價有機基)。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其中所述X1 為不具有芳香環的二價基團。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶配向劑,其中所述聚合體(A)具有選自由含氮雜環(其中,將聚醯亞胺所具有的醯亞胺環除外)、胺基、經保護的胺基、醯胺基、經保護的醯胺基、脲基及經保護的脲基所組成的群組中的至少一種部分結構。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶配向劑,更包括:聚合體(B),具有所述基團(R),且不具有源自所述式(1)所表示的化合物的部分結構。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的液晶配向劑,其中所述聚合體(A)具有源自具有環丁烷環、環戊烷環或環己烷環的四羧酸衍生物的部分結構。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的液晶配向劑,其中所述聚合體(A)具有下述式(2)所表示的部分結構: *-L1 -R11 -R12 -R13 -R14 …(2) (式(2)中,L1 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-*1 、-OCO-*1 、-NR15 -、-NR15 -CO-*1 、-CO-NR15 -*1 、碳數1~6的烷二基、-O-R16 -*1 、或-R16 -O-*1 (其中,R15 為氫原子或碳數1~10的一價烴基,R16 為碳數1~3的烷二基;「*1 」表示鍵結於R11 的結合鍵);R11 及R13 分別獨立地為單鍵、伸苯基或伸環烷基,R12 為單鍵、伸苯基、伸環烷基、-R17 -B1 -*2 、或-B1 -R17 -*2 (其中,R17 為伸苯基或伸環烷基,B1 為-COO-*3 、-OCO-*3 、或碳數1~3的烷二基;「*2 」表示鍵結於R13 的結合鍵,「*3 」表示鍵結於R17 的結合鍵);R14 為氫原子、氟原子、氰基、碳數1~18的烷基、碳數1~18的氟烷基、碳數1~18的烷氧基、碳數1~18的氟烷氧基、具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基、或具有自由基聚合性基、光起始劑基或者氰基的一價有機基;其中,於R11 、R12 及R13 全部為單鍵的情況下,R14 為碳數4~18的烷基、碳數4~18的氟烷基、碳數4~18的烷氧基、碳數4~18的氟烷氧基、或具有類固醇骨架的碳數17~51的烴基;「*」表示結合鍵)。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的液晶配向劑,其包括:化合物(C),於分子內具有選自由環狀醚基、環狀碳酸酯基、異氰酸酯基、嵌段異氰酸酯基、噁唑啉基、β-羥基烷基醯胺基、米氏酸基、羥甲基及烷基羥甲基所組成的群組中的至少一種官能基。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的液晶配向劑,更包括選自由下述所示的[X]溶劑及[Y]溶劑所組成的溶劑群組中的至少一種溶劑; 溶劑群組: [X]溶劑:下述式(3)所表示的化合物、下述式(4)所表示的化合物、及1,3-二甲基-2-咪唑啶酮; [Y]溶劑:二丙二醇單甲醚、丙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乙醚、二異戊基醚、雙丙酮醇、及丙二醇單丁醚; (式(3)中,R81 為碳數2~5的一價烴基、或於所述烴基中的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團); (式(4)中,R82 及R83 分別獨立地為氫原子、碳數1~6的一價烴基、或者於所述烴基的碳-碳鍵間具有「-O-」的一價基團、或表示R82 及R83 相互結合而與R82 及R83 所鍵結的氮原子一起構成的環結構;R84 為碳數1~6的烷基)。
- 一種液晶配向膜,其是使用如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的液晶配向劑而形成。
- 一種液晶元件,其包括如申請專利範圍第9項所述的液晶配向膜。
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