TW202031881A - 液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件 - Google Patents

液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件 Download PDF

Info

Publication number
TW202031881A
TW202031881A TW108144596A TW108144596A TW202031881A TW 202031881 A TW202031881 A TW 202031881A TW 108144596 A TW108144596 A TW 108144596A TW 108144596 A TW108144596 A TW 108144596A TW 202031881 A TW202031881 A TW 202031881A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
liquid crystal
polymer
crystal alignment
diamine
alignment agent
Prior art date
Application number
TW108144596A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI829822B (zh
Inventor
新津新平
巴幸司
相馬早紀
佐藤夏樹
Original Assignee
日商日產化學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日產化學股份有限公司 filed Critical 日商日產化學股份有限公司
Publication of TW202031881A publication Critical patent/TW202031881A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI829822B publication Critical patent/TWI829822B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56—Aligning agents
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08—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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本發明提供能得到累積電荷的緩和快、電荷的累積量小之液晶配向膜之液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。 液晶配向劑含有下述之聚合物(A)及聚合物(B)。 聚合物(A)：藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(1)所示的二胺及下述式(2)所示的二胺之二胺成分的反應而得之聚合物。 聚合物(B)：藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(3)所示的二胺之至少1種的二胺成分的反應而得之聚合物。惟，Y2 係具有鍵結至芳香族基的氮原子或含氮芳香族雜環之2價有機基。

Description

液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件
本發明關於液晶配向劑、由該液晶配向劑所得之液晶配向膜及具備所得之液晶配向膜之液晶顯示元件。
液晶顯示元件係被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被夾持於元件基板與彩色濾光片基板之間的液晶層、對液晶層施加電場之畫素電極及共通電極、控制液晶層之液晶分子配向性之配向膜、對供給至畫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TN方式、VA方式等之縱電場方式或IPS方式、FFS方式等之橫電場方式。其中，液晶分子係對於基板呈平行地切換之橫電場方式具有比縱電場方式較廣視野角特性，且已知作為可高品質顯示之液晶顯示元件。
作為對於液晶元件的顯示品質造成影響之因素，已知液晶配向的均勻性以及液晶胞的電壓保持率或電荷累積特性等。例如，電壓保持率低時，無法對於液晶施加充分的電壓，顯示對比會降低。又，電荷累積在液晶胞內時，弄亂液晶之配向，或發生殘影或餘像等之現象，使液晶元件的顯示品質顯著地降低。 特別地，於橫電場方式中，與縱電場方式相比，由於在基板內形成的電極部分少，故電壓保持率容易降低，或因畫素電極與共通電極之距離近，強的電場作用於配向膜或液晶層，故電荷容易累積等，電壓保持率或電荷累積特性之不足所造成的不良狀況係容易變顯著。又，於橫電場方式中，若液晶的配向管制力弱，則在長時間驅動液晶時，液晶不會回到初期的配向狀態，成為對比降低或殘影之原因，故液晶配向膜的配向管制力亦重要。對於如上述之橫電場方式的課題，有提案使用由混合有配向的聚合物與低電阻的聚合物之液晶配向劑所得之液晶配向膜之方法(專利文獻1)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：國際公開公報WO2004/53583號小冊
發明所欲解決的課題
隨著液晶顯示元件之高性能化，對於液晶配向膜所要求的特性變嚴格。特別地，於FFS方式中，與相同的橫電場方式之IPS方式比較下，由於亦成為電荷容易累積在液晶胞內且所累積的電荷難以被脫除之構造，故例如不僅電荷累積之抑制而且所累積的電荷之緩和快等之特性亦變重要。又，FFS方式由於電場強度比IPS方式更大，關於液晶的配向管制力之要求亦變嚴格。 根據以上，本發明之課題在於提供適用於橫電場方式尤其FFS方式的液晶顯示元件之液晶配向膜，再者能得到即使為FFS方式也電荷的累積量小且累積電荷的緩和快之液晶配向膜的液晶配向劑。 解決課題的手段
本發明者們為了達成上述目的，而重複專心致力的檢討，結果發現藉由下述要旨之發明，可達成上述目的。
一種液晶配向劑，其含有下述之聚合物(A)及聚合物(B)； 聚合物(A)：藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(1)所示的二胺及下述式(2)所示的二胺之二胺成分的反應而得之聚合物；
Figure 02_image001
Figure 02_image003
聚合物(B)：藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(3)所示的二胺之至少1種的二胺成分的反應而得之聚合物；
Figure 02_image005
(Y2 係具有鍵結至芳香族基的氮原子或含氮芳香族雜環之2價有機基)。 發明的效果
依照本發明，可達成橫電場方式的液晶顯示元件之顯示性能，尤其FFS方式之液晶顯示元件中的電荷之累積量小且累積電荷的緩和快等之顯示性能的提升。
實施發明的形態
本發明所用之聚合物(A)及聚合物(B)皆為藉由四羧酸衍生物成分與二胺成分之反應而得的聚合物。 作為四羧酸衍生物之例，可舉出四羧酸二酐、四羧酸二矽酯、四羧酸二氯化物、四羧酸二烷酯、四羧酸二烯酯、四羧酸二烷酯二氯化物等。
作為藉由四羧酸衍生物成分與二胺成分之反應所得的聚合物之例，可舉出聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、前述聚醯胺酸或聚醯胺酸酯的醯亞胺化聚合物之聚醯亞胺等。用於製造此等聚合物之反應條件等沒有特別的限定，可使用眾所周知之方法。
本發明中使用的聚合物亦可為對於四羧酸衍生物成分及/或二胺成分，使用單官能的化合物，修飾主鏈末端後的聚合物而無妨。作為該單官能的化合物，可舉出單胺、單異氰酸酯、具有1個酸酐基的化合物、具有1個醯氯基的化合物等。
還有，於本發明中，所謂「四羧酸殘基」，就是來自前述四羧酸衍生物成分之構造，意指去除四羧酸衍生物所具有的4個羧基或由該羧基所衍生的基後之4價構造。又，所謂「二胺殘基」，就是來自前述二胺成分之構造，意指去除二胺所具有的2個胺基後之2價構造。
＜聚合物A＞ 聚合物(A)係藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(1)所示的二胺及下述式(2)所示的二胺之二胺成分的(聚縮合)反應而得之聚合物。
Figure 02_image007
Figure 02_image009
聚合物(A)中的二胺殘基具有來自式(1)的二胺之二胺殘基及來自式(2)的二胺之二胺殘基之至少2種類的構造。 聚合物(A)中，來自式(1)的二胺之二胺殘基較佳為聚合物(A)所具有的全部二胺殘基之10莫耳%以上，更佳為20莫耳%以上。又，聚合物(A)中，來自式(2)的二胺之二胺殘基較佳為聚合物(A)所具有的全部二胺殘基之30莫耳%以上，更佳為40莫耳%以上。
聚合物(A)亦可具有來自式(1)及式(2)的二胺以外之其他二胺的二胺殘基。作為其他二胺，可舉出下述式(4)所示的二胺(惟，式(1)及式(2)的二胺係除外)。
Figure 02_image011
式(4)中，Y1 表示2價有機基，2個R各自獨立地表示氫原子或碳數1～5的烷基。
以下顯示式(4)中的Y1 之較佳具體例的(Y1-1)～(Y1-18)，惟本發明不受此等所限定。
Figure 02_image013
Figure 02_image015
Figure 02_image017
聚合物(A)具有來自式(1)及式(2)的二胺以外之二胺的二胺殘基時，來自式(1)的二胺之二胺殘基及來自式(2)的二胺之二胺殘基的合計較佳為聚合物(A)所具有的全部二胺殘基之50莫耳%以上，更佳為60莫耳%以上。
又，從將本發明之液晶配向劑塗佈於基板時聚合物(A)變容易偏向存在於液晶配向膜之表層附近而液晶配向性提升之觀點來看，作為上述其他二胺，較佳為使用上述式(4)中的Y1 為具有下述式(5)的構造之二胺的至少1種。
Figure 02_image019
式(5)中，D表示藉由較佳80～250℃、特佳80～230℃之加熱而脫離，被取代成氫原子之保護基，＊表示與其他構造的連接處。作為D之較佳例，可舉出第三丁氧基羰基。
以下，舉出具有式(5)之構造的Y1 之較佳具體例的(5-1)～(5-9)，惟本發明不受此等所限定。還有，下述構造中的BOC表示第三丁氧基羰基。
Figure 02_image021
聚合物(A)中，式(4)所示的二胺之殘基較佳為聚合物(A)所具有的全部二胺殘基之1～40莫耳%，更佳為5～30莫耳%。
聚合物(A)中的四羧酸殘基之構造係沒有特別的限定。又，聚合物(A)所具有的四羧酸殘基之構造可為1種類，也可2種類以上混合存在。
以下顯示聚合物(A)中的四羧酸殘基之較佳構造的(A-1)～(A-21)，惟本發明不受此等所限定。
Figure 02_image023
Figure 02_image025
聚合物(A)之分子量係只要能形成良好的塗膜，則沒有特別的限定，例如重量平均分子量較佳為2,000～500,000，更佳為5,000～300,000，尤佳為10,000～100,000。又，數量平均分子量較佳為1,000～250,000，更佳為2,500～150,000，尤佳為5,000～50,000。
＜聚合物B＞ 聚合物(B)係藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(3)所示的二胺之至少1種的二胺成分的反應而得之聚合物。
Figure 02_image027
式(3)中，Y2 係具有鍵結至芳香族基的氮原子或含氮芳香族雜環之2價有機基。
以下顯示較佳的Y2 之構造的(Y2-1)～(Y2-14)，惟本發明不受此等所限定。
Figure 02_image029
Figure 02_image031
聚合物(B)所具有的二胺殘基之構造可為1種類，也可2種類以上混合存在，但至少1種類為前述式(3)的Y2 之構造。 聚合物(B)中，Y2 之構造的二胺殘基較佳為聚合物(B)所具有的全部二胺殘基之50莫耳%以上，更佳為60莫耳%以上。
聚合物(B)亦可具有來自式(3)所示的二胺以外之其他二胺的二胺殘基。作為該其他二胺，可使用聚合物(A)中的其他二胺之前述式(4)所示的化合物(惟，式(3)所示的二胺係除外)。此時的其他二胺之使用量亦與聚合物(A)中之情況同樣。
聚合物(B)中的四羧酸殘基之構造係沒有特別的限定。又，聚合物(B)所具有的四羧酸殘基之構造可為1種類，也可2種類以上混合存在。 作為聚合物(B)中的四羧酸殘基之較佳構造，可舉出聚合物(A)所示的構造，惟本發明不受此等所限定。
聚合物(B)之分子量係只要能形成良好的塗膜，則沒有特別的限定，例如重量平均分子量較佳為2,000～500,000，更佳為5,000～300,000，尤佳為10,000～100,000。又，數量平均分子量較佳為1,000～250,000，更佳為2,500～150,000，尤佳為5,000～50,000。
＜液晶配向劑＞ 本發明之液晶配向劑中的聚合物(A)與聚合物(B)之含有比率係沒有特別的限定，但相對於聚合物(A)與聚合物(B)之合計量，聚合物(A)之含量較佳為10～50質量%，更佳為20～40質量%。即，相對於聚合物(A)與聚合物(B)之合計量，聚合物(B)之含量較佳為90～50質量%，更佳為80～60質量%。
本發明之液晶配向劑亦可含有聚合物(A)及聚合物(B)以外之其他聚合物。其他聚合物係沒有特別的限定，例如可舉出以聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚矽氧烷、聚酯、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等為主骨架之聚合物。
本發明之液晶配向劑亦可含有聚合物以外之成分。作為聚合物以外之成分，可舉出以使液晶配向膜的介電率或導電性等之電特性變化為目的之介電體或導電物質、以提高液晶配向膜與基板的密著性為目的之矽烷偶合劑、以提高成為液晶配向膜時的膜之硬度或緻密度為目的之交聯性化合物，更且以在燒成塗膜時高效率地進行聚醯胺酸的醯亞胺化為目的之醯亞胺化促進劑等。
本發明之液晶配向劑係用於製作液晶配向膜，從形成均勻的薄膜之觀點來看，較佳為使上述成分溶解於有機溶劑中而成之塗佈液。塗佈液之濃度係按照所使用的塗佈裝置及欲得到的液晶配向膜之厚度而適宜變更。從形成均勻且無缺陷的塗膜之點來看，較佳為1質量%以上，從溶液之保存安定性之點來看，較佳為10質量%以下。特佳的聚合物之濃度為2～8質量%。
上述塗佈液所用的有機溶劑，只要聚合物成分均勻地溶解者，則沒有特別的限定。若列舉其具體例，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、二甲亞碸、γ-丁內酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、甲基乙基酮、環己酮、環戊酮等。其中，較佳為N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮或γ-丁內酯。此等之溶劑亦可併用2種以上。
又，於以形成塗膜為目的之組成物中，除了如上述的溶劑之外，一般還可使用加有使塗佈性提升或塗膜表面的平滑性提升之溶劑的混合溶劑，本發明之液晶配向劑中亦可適宜使用如此的混合溶劑。下述舉出混合的有機溶劑之具體例，惟不受此等之例所限定。
例如可舉出乙醇、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、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、二丙醚、二丁醚、二己醚、二㗁烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、1,2-丁氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁醚、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、4-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、乙二醇單丁醚、乙二醇單異戊醚、乙二醇單己醚、2-(己氧基)乙醇、糠醇、二乙二醇、丙二醇、丙二醇單丁醚、1-(丁氧基乙氧基)丙醇、丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇二甲醚、三丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、乙酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、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-乙氧基丙酸甲基乙酯、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、下述式[D-1]～[D-3]所示的溶劑等。
Figure 02_image033
(式[D-1]及式[D-2]中的R表示碳數1～3的烷基，式[D-3]中的R表示碳數1～4的烷基)。
於上述之中，較佳為1-己醇、環己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、丙二醇單丁醚、二乙二醇二乙醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單丁醚或二丙二醇二甲醚。如此的溶劑之種類及含量係按照液晶配向劑的塗佈裝置、塗佈條件、塗佈環境等而適宜選擇。又，此等之溶劑亦可併用2種以上。
＜液晶配向膜＞ 本發明之液晶配向膜係由上述本發明之液晶配向劑所得。若列舉從液晶配向劑得到液晶配向膜之方法的一例，可舉出將塗佈液形態的液晶配向劑塗佈於基板，進行乾燥、燒成，對於所得之膜，以摩擦處理法或光配向處理法施予配向處理之方法。
作為塗佈液晶配向劑之基板，並沒有特別的限定，亦可使用玻璃基板、氮化矽基板、丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等之塑膠基板等。當時，使用形成有用於驅動液晶的ITO電極等之基板時，從製程簡單化之點來看較宜。又，於反射型之液晶顯示元件中，若為僅單側之基板，則亦可使用矽晶圓等不透明物，此時的電極亦可使用鋁等之將光反射的材料。 液晶配向劑之塗佈方法係沒有特別的限定，但在工業上一般為網版印刷、凹版印刷、柔版印刷、噴墨法等。作為其他的塗佈方法，有浸漬法、輥塗法、狹縫塗佈法、旋轉塗佈法或噴霧法等，可按照目的而使用該等。
將液晶配向劑塗佈於基板上後，可藉由熱板、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、燒成步驟係可選擇任意的溫度及時間。通常為了充分去除所含有的溶劑，可舉出在50～120℃燒成1～10分鐘，隨後於150～300℃燒成5～120分鐘之條件。 燒成後的液晶配向膜之厚度係沒有特別的限定，但若太薄則有液晶顯示元件的可靠性降低之情況，故較佳為5～300nm，更佳為10～200nm。 本發明之液晶配向膜可適合作為IPS方式或FFS方式等之橫電場方式的液晶顯示元件之液晶配向膜，尤其有用作為FFS方式的液晶顯示元件之液晶配向膜。
＜液晶顯示元件＞ 本發明之液晶顯示元件係在得到附有由上述液晶配向劑所得的液晶配向膜之基板後，以已知的方法製作液晶胞，使用該液晶胞作為元件者。 以下舉出液晶胞的製作方法之一例，惟本發明不受其所限定。
首先，準備形成有用於驅動液晶的電極之1組基板。此電極例如可為ITO電極，被圖型化成能顯示所欲的圖像。又，可在構成圖像顯示的各畫素部分上設置TFT(薄膜電晶體)等之切換元件。於此基板上如前述地形成液晶配向膜。
其次，於形成有液晶配向膜的2片基板中的一基板上之特定部位，例如配置紫外線硬化性的密封材，更於液晶配向膜面上之特定的數處配置液晶後，以使液晶配向膜對向之方式貼合另一基板，藉由壓合而將液晶擴展於液晶配向膜前面後，將紫外線照射至基板之全面而使密封材硬化，得到液晶胞。 又，作為於基板上形成液晶配向膜後之步驟，在一基板上的特定部位配置密封材時，預先設置能從外部填充液晶的開口部，未配置液晶而使基板貼合後，通過設於密封材之開口部，將液晶材料注入液晶胞內，接著，以接著劑密封該開口部而得到液晶胞。液晶材料之注入可為真空注入法，也可為在大氣中利用毛細管現象之方法。 於上述任一方法中，亦為了確保液晶胞內填充液晶材料之空間，較佳為為採取：在一基板上設置柱狀的突起，或在一基板上散佈間隔物，或於密封材中混合間隔物，或將此等組合等之手段。
作為上述之液晶材料，可舉出向列液晶及層列液晶，其中較佳為向列液晶，亦可使用正型液晶材料或負型液晶材料之任一者。接著，進行偏光板之設置。具體而言，較佳為在2片基板之與液晶層相反側之面上貼附一對的偏光板。 實施例
以下，舉出實施例等來具體地說明本發明，惟本發明不受此等之實施例所限定。還有，下述中的化合物、溶劑之縮寫係如以下。
NMP：N-甲基-2-吡咯啶酮 BCS：丁基賽珞蘇 CA-1～CA-4：各自為下述結構式之化合物 DA-1～DA-6：各自為下述結構式之化合物 AD-1：3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷 AD-2：下述結構式之化合物
Figure 02_image035
Figure 02_image037
Figure 02_image039
[黏度之測定] 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)，以樣品量1.1mL、錐形轉子TE-1(1°34’、R24)、溫度25℃進行測定。
＜聚合物之合成＞ (合成例1) 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之100mL的茄形瓶中，量取2.86g(10.0mmol)的DA-1、1.47g(6.0mmol)的DA-2及1.59g(4.0mmol)的DA-3，添加53.2g的NMP，邊送入氮氣邊攪拌而使其溶解。將此二胺溶液邊在冰冷下攪拌邊添加4.20g(19.3mmol)的CA-1，更添加21.0g的NMP，於氮氣環境下，在50℃攪拌12小時而得到聚合物溶液A-1(濃度：12.0質量%，黏度：496mPa･s)。
(合成例2) 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之100mL的茄形瓶中，量取3.19g(16.0mmol)的DA-4及0.79g(4.0mmol)的DA-5，添加49.0g的NMP，邊送入氮氣邊攪拌而使其溶解。將此二胺溶液邊在冰冷下攪拌邊添加2.59g(13.2mmol)的CA-2，更添加13.9g的NMP，於氮氣環境下在23℃攪拌2小時半。然後，將此溶液邊在冰冷下攪拌邊添加1.20g(4.0mmol)的CA-3，更添加7.0g的NMP，於氮氣環境下，在23℃攪拌12小時而得到聚合物溶液B-1(濃度：10.0質量%，黏度：165 mPa･s)。
(合成例3) 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之100mL的茄形瓶中，量取3.67g(18.4mmol)的DA-4及0.70g(4.6mmol)的DA-6，添加26.8g的NMP，邊送入氮氣邊攪拌而使其溶解。將此二胺溶液邊在冰冷下攪拌邊添加2.94g(15.0mmol)的CA-2，更添加14.5g的NMP，於氮氣環境下在23℃攪拌30分鐘。然後，將此溶液邊在冰冷下攪拌邊添加1.44g(5.8mmol)的CA-4，更添加8.2g的NMP，於氮氣環境下，在50℃攪拌12小時而得到聚合物溶液B-2(濃度：15.0質量%，黏度：352mPa･s)。
(合成例4) 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之100mL的茄形瓶中，量取3.19g(16mmol)的DA-4及0.79g(4mmol)的DA-5，添加54.4g的NMP，邊送入氮氣邊攪拌而使其溶解。將此二胺溶液邊在冰冷下攪拌邊添加0.90g(4.6mmol)的CA-2，更添加15.5g的NMP，於氮氣環境下在23℃攪拌30分鐘。然後，將此溶液邊在冰冷下攪拌邊添加3.75g(15.0mmol)的CA-4，更添加7.8g的NMP，於氮氣環境下，在50℃攪拌12小時而得到聚合物溶液B-3(濃度：10.0質量%，黏度：218mPa･s)。
(合成例5) 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之100mL的茄形瓶中，量取5.73g(20.0mmol)的DA-1，添加56.9g的NMP，邊送入氮氣邊攪拌而使其溶解。將此二胺溶液邊在冰冷下攪拌邊添加3.97g(18.2mmol)的CA-1，更添加14.2g的NMP，於氮氣環境下，在50℃攪拌12小時而得到聚合物溶液C-1(濃度：12.0質量%，黏度：505mPa･s)。
(合成例6) 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之100mL的茄形瓶中，量取4.13g(14.4mmol)的DA-1及1.43g(3.6mmol)的DA-3，添加53.3g的NMP，邊送入氮氣邊攪拌而使其溶解。將此二胺溶液邊在冰冷下攪拌邊添加3.53g(16.2mmol)的CA-1，更添加13.3g的NMP，於氮氣環境下，在50℃攪拌12小時而得到聚合物溶液C-2(濃度：12.0質量%，黏度：498mPa･s)。
＜液晶配向劑之調製＞ 實施例1 使用前述聚合物溶液A-1及前述聚合物溶液B-1，以2種類的聚合物之質量比成為30:70之方式，混合聚合物溶液A-1(7.5g)與聚合物溶液B-1(21.0g)。對於此混合液，邊攪拌邊添加NMP(5.1g)、BCS(12.5g)、含1重量%的AD-1之NMP溶液(3.0g)及含10重量%的AD-2之NMP溶液(0.9g)，更藉由在室溫下攪拌2小時而得到本發明之液晶配向劑。
實施例2、3、及比較例1～4 以下述之表1所示的組成，進行與前述實施例1同樣之操作，得到本發明之實施例2、3的液晶配向劑及比較例1～4的液晶配向劑。
Figure 02_image041
＜液晶胞之製作＞ 使用前述所得之液晶配向劑，製作以下所示的FFS驅動液晶胞。 [FFS驅動液晶胞之構成] 邊緣場切換(Fringe Field Switching：FFS)模式用的液晶胞係將在表面上形成有由面形狀的共通電極-絕緣層-梳齒形狀之畫素電極所成之FOP(Finger on Plate)電極層之第1玻璃基板與在表面上具有高度4μm的柱狀間隔物且在背面形成有用以防止帶電之ITO膜之第2玻璃基板當作一組。上述畫素電極具有中央部分以內角160°彎曲之寬度3μm之電極要素隔著6μm的間隔平行地排列複數個的梳齒形狀，1個畫素係以將複數電極要素之彎曲部連結之線為邊界而具有第1區域及第2區域。 還有，在第1玻璃基板上形成的液晶配向膜，係進行配向處理而使將畫素彎曲部之內角等分之方向與液晶之配向方向呈正交，在第2玻璃基板上形成的液晶配向膜，係進行配向處理而使製作液晶胞時第1基板上之液晶配向方向與第2基板上之液晶配向方向呈一致。
[液晶胞之製作程序] 於上述一組玻璃基板各自之表面上，旋轉塗佈經孔徑1.0μm之過濾器所過濾之液晶配向劑，於80℃之熱板上乾燥2分鐘。然後，以230℃之熱風循環式烘箱進行30分鐘燒成，得到附膜厚100nm液晶配向膜之基板。以縲縈布(吉川化工公司製YA-20R)摩擦(輥直徑：120mm，輥旋轉數：1000rpm，移動速度：20mm/sec，壓入長度：0.4mm)該附液晶配向膜之基板表面後，在純水中照射1分鐘超音波而進行洗淨，噴氣而去除水滴後，在80℃乾燥15分鐘而得到附液晶配向膜之基板。
接著，將密封劑印刷於上述一組的附液晶配向膜之基板之一者，將另一基板以液晶配向膜面對向之方式且各自的摩擦方向成為逆平行之方式貼合，使密封劑硬化而製作空胞，藉由減壓注入法將液晶MLC-30l9(MERCK公司製)注入至該空胞，封閉注入口，得到FFS驅動液晶胞。然後，將所得之液晶胞在120℃加熱1小時，放置一夜後，實施各種的評價。
＜液晶胞之特性評價＞ 如以下地評價前述所製作的液晶胞之特性。 [電荷累積量] 將上述所製作的FFS驅動液晶胞，設置於以偏光軸成為正交的方式所配置的2片偏光板之間，於將畫素電極與對向電極短路而成為同電位之狀態下，從2片偏光板之下方照射LED背光，以在2片偏光板之上所測定的LED背光透過光之亮度成為最小之方式，調節液晶胞的角度。本評價係在液晶胞的溫度為23℃之狀態的溫度條件下進行。 接著，一邊對於該液晶胞施加頻率30Hz的交流電壓，一邊測定V-T曲線(電壓-透過率曲線)，算出相對透過率成為23%或100%之交流電壓當作驅動電壓。隨後，為了排除帶電之影響，將液晶胞在23℃，施加頻率1kHz且20mV的交流電壓30分鐘。
然後，施加相對透過率成為100%之交流電壓45分鐘，其間一邊在每3分鐘測定最小偏移電壓值，一邊算出從測定開始起到45分鐘後之變化量當作電荷累積量。所謂的最小偏移電壓值，就是測定施加相對透過率成為23%的交流電壓時之V-F曲線(電壓-閃爍曲線)，意指閃爍成為最小之直流電壓值。使用相對透過率成為23%的交流電壓者，係因為此交流電壓值相當於亮度對電壓的變化大之區域，故可方便地透過亮度來評價累積電荷。 所累積的電荷係導致液晶配向的紊亂或殘影而對於顯示造成影響，由於顯著地降低液晶元件的顯示品質，故驅動時所發生的電荷累積量愈小，可說是愈良好。具體而言，電荷累積量未達100mV之情況係評價為「○」，100mV以上之情況係評價「×」。
[累積電荷之緩和特性] 將上述所製作之FFS驅動液晶胞，設置於以偏光軸成為正交的方式所配置的2片偏光板之間，於將畫素電極與對向電極短路而成為同電位之狀態下，從2片偏光板之下方照射LED背光，以在2片偏光板之上所測定的LED背光透過光之亮度成為最小之方式，調節液晶胞的角度。本評價係在液晶胞的溫度為23℃之狀態的溫度條件下進行。液晶胞係為了排除帶電之影響，將液晶胞在施加頻率1kHz且20mV的交流電壓30分鐘後進行評價。 接著，一邊對於該液晶胞施加頻率30Hz的交流電壓，一邊測定V-T曲線(電壓-透過率曲線)，算出相對透過率成為23%之交流電壓當作驅動電壓。由於此交流電壓值係相當於亮度對電壓的變化大之區域，故可方便地透過亮度來評價累積電荷。
然後，施加相對透過率成為23%的頻率30Hz之交流電壓5分鐘後，重疊+1.0V的直流電壓，驅動30分鐘。之後，切斷直流電壓，再施加僅相對透過率成為23%的頻率30Hz之交流電壓30分鐘。 所累積的電荷之緩和愈快，重疊直流電壓時之向液晶胞的電荷累積亦愈快，故累積電荷的緩和特性係以重疊直流電壓後立即的相對透過率從30%以上之狀態降低到23%為止所需要之時間進行評價。此時間愈短，可說是累積電荷的緩和特性愈良好。具體而言，從開始施加直流電壓之時間點起到經過30分鐘為止，將相對透過率降低到30%以下之時間予以數值化。在未達20分鐘內相對透過率降低到30%以下之情況係評價為「○」，20分鐘以上之情況係評價為「×」。
[長期交流驅動之殘影特性] 對於上述所製作的FFS驅動液晶胞，在60℃之恆溫環境下施加頻率60Hz且±5V的交流電壓120小時。然後，使液晶胞的畫素電極與對向電極之間成為短路狀態，就那樣在室溫下放置一日。 關於已進行上述處理的液晶胞，算出電壓無印加狀態下的畫素之第1區域之液晶的配向方向與第2區域之液晶的配向方向之偏移當作角度。
具體而言，於以偏光軸成為正交的方式所配置的2片偏光板之間設置液晶胞，點亮背光，以畫素之第1區域的透過光強度成為最小之方式，調整液晶胞的配置角度，接著求出以畫素之第2區域的透過光強度成為最小之方式使液晶胞旋轉時所需要的旋轉角度。 長期交流驅動之殘影特性係該旋轉角度之值愈小愈良好。具體而言，旋轉角度未達0.5度之情況係評價為「○」，0.5度以上之情況係評價為「×」。
[電壓保持率] 對於上述所製作的FFS驅動液晶胞，以60微秒的施加時間、1667毫秒的間隔，將1V的電壓施加於電壓保持率評價用的液晶顯示元件後，在60℃測定從施加解除起1667毫秒後的電壓保持率(%)。具體而言，電壓保持率為95%以上之情況係評價為「○」，未達95%之情況係評價為「×」。
＜評價結果＞ 下述表2中顯示使用前述實施例及比較例之各液晶配向劑的液晶胞之評價結果。
Figure 02_image043
可知使用本發明之液晶配向劑的液晶顯示元件，係電荷累積量小且累積電荷的緩和特性良好。 還有，在此引用2018年12月6日申請的日本發明專利申請案2018-229216號之說明書、申請專利範圍、圖式及摘要的全部內容，作為本發明的說明書之揭示而併入。

Claims (11)

  1. 一種液晶配向劑，其含有下述之聚合物(A)及聚合物(B)； 聚合物(A)：藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(1)所示的二胺及下述式(2)所示的二胺之二胺成分的反應而得之聚合物；
    Figure 03_image001
    Figure 03_image003
    聚合物(B)：藉由四羧酸衍生物成分與包含下述式(3)所示的二胺之至少1種的二胺成分的反應而得之聚合物；
    Figure 03_image005
    (Y2 係具有鍵結至芳香族基的氮原子或含氮芳香族雜環之2價有機基)。
  2. 如請求項1之液晶配向劑，其中前述聚合物(A)及/或聚合物(B)中的二胺成分進一步含有下述式(4)所示的二胺之至少1種；
    Figure 03_image007
    (Y1 表示2價有機基；2個R各自獨立地表示氫原子或碳數1～5的烷基)。
  3. 如請求項2之液晶配向劑，其中前述聚合物(A)中的二胺成分含有式(4)中的Y1 為具有下述式(5)的構造之2價有機基之二胺；
    Figure 03_image009
    (D表示因加熱進行脫離而被取代成氫原子之保護基，＊表示與其它構造的連接處)。
  4. 如請求項1～3中任一項之液晶配向劑，其中前述聚合物(A)中的來自式(1)的二胺之二胺殘基係聚合物(A)所具有的全部二胺殘基之10莫耳%以上，來自式(2)的二胺之二胺殘基係聚合物(A)所具有的全部二胺殘基之30莫耳%以上。
  5. 如請求項1～4中任一項之液晶配向劑，其中相對於前述聚合物(A)與聚合物(B)之合計量，聚合物(A)之含量為10～50質量%，聚合物(B)之含量為90～50質量%。
  6. 如請求項1～5中任一項之液晶配向劑，其係橫電場驅動方式的液晶顯示元件用。
  7. 如請求項1～6中任一項之液晶配向劑，其中橫電場驅動方式係FFS驅動方式。
  8. 一種液晶配向膜，其係由如請求項1～7中任一項之液晶配向劑所得。
  9. 一種液晶顯示元件，其具有如請求項8之液晶配向膜。
  10. 如請求項9之液晶顯示元件，其係橫電場驅動方式。
  11. 如請求項9之液晶顯示元件，其係FFS驅動方式。
TW108144596A 2018-12-06 2019-12-06 液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件 TWI829822B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-229216 2018-12-06
JP2018229216 2018-12-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202031881A true TW202031881A (zh) 2020-09-01
TWI829822B TWI829822B (zh) 2024-01-21

Family

ID=70975476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108144596A TWI829822B (zh) 2018-12-06 2019-12-06 液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7435469B2 (zh)
KR (1) KR20210099569A (zh)
CN (1) CN113168054A (zh)
TW (1) TWI829822B (zh)
WO (1) WO2020116585A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2023286733A1 (zh) 2021-07-12 2023-01-19
KR20240032874A (ko) 2021-07-12 2024-03-12 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 표시 소자의 제조 방법 및 액정 표시 소자

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101067315B1 (ko) 2002-12-11 2011-09-23 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 액정 배향제 및 그것을 사용한 액정 표시 소자
JP6160218B2 (ja) * 2012-08-03 2017-07-12 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及び液晶配向膜の製造方法
JP6582988B2 (ja) * 2013-10-23 2019-10-02 日産化学株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶配向素子
JP7114856B2 (ja) * 2016-02-15 2022-08-09 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
JP7089231B2 (ja) * 2016-09-29 2022-06-22 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

Also Published As

Publication number Publication date
CN113168054A (zh) 2021-07-23
TWI829822B (zh) 2024-01-21
KR20210099569A (ko) 2021-08-12
WO2020116585A1 (ja) 2020-06-11
JP7435469B2 (ja) 2024-02-21
JPWO2020116585A1 (ja) 2021-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7276666B2 (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
JPWO2010074269A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
TW201629124A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜以及使用其之液晶顯示元件
TW202212421A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜，及液晶顯示元件
TW202407083A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
TWI829822B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件
WO2018110354A1 (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
TWI820010B (zh) 液晶配向膜之製造方法、液晶配向膜及液晶顯示元件
TW202128838A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件
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
TWI808150B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及使用其之液晶顯示元件
TW201823306A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
TWI766889B (zh) 二胺、聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
WO2021065934A1 (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
WO2020054797A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子並びにジアミン及びその製造方法並びに重合体
TWI744574B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
WO2018092759A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP7448891B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JPWO2018051923A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
TW202233727A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件之製造方法及液晶顯示元件
CN113728270A (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