TW202101093A - 光配向用液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents
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Abstract
Description
本發明有關於一種光配向用液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。
個人電腦(personal computer)的監視器、液晶電視、攝影機的取景器(View Finder)、投影型顯示器、車載監視器、平板電腦、智慧型手機等各種顯示裝置、進而光學印刷頭、光傅立葉變換元件、光閥等光電子學(optoelectronics)相關元件等如今已產品化且普遍流通的液晶顯示元件的主流是使用向列液晶的顯示元件。向列液晶顯示元件的顯示方式廣為人知的是扭轉向列(Twisted Nematic,TN)模式、超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)模式。近年來為了改善這些模式的問題之一即視角狹小,提出有使用光學補償膜的TN型液晶顯示元件,並用垂直配向與突起結構物的技術的多區域垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)模式、或橫向電場方式的面內切換(In-Plane Switching,IPS)模式、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)模式等,且已實用化。
液晶顯示元件的技術的發展不僅僅藉由這些驅動方式或元件結構的改良而實現,而且還藉由元件中所使用的構成構件的改良而實現。液晶顯示元件中所使用的構成構件中,特別是液晶配向膜是關係到顯示品質的重要材料之一,隨著液晶顯示元件的高品質化,使液晶配向膜的性能提高變得重要。
液晶配向膜是由液晶配向劑形成。目前,主要使用的液晶配向劑是使聚醯胺酸、聚醯胺酸酯或具可溶性的聚醯亞胺溶解於有機溶劑中而成的溶液(清漆)。將所述溶液塗佈於基板上後,藉由加熱等方法來進行成膜,從而形成聚醯亞胺系液晶配向膜。製膜後,視需要實施適於所述顯示模式的配向處理。
可在工業性上簡便地進行大面積高速處理的摩擦法作為配向處理法而廣泛地使用。摩擦法是使用移植了尼龍、人造絲、聚酯等纖維的布,在一方向上對液晶配向膜的表面進行摩擦的處理,由此可獲得液晶分子的一致的配向。但是,摩擦法中有產生摩擦磨損或摩擦損傷而使顯示品質降低的問題。
作為代替摩擦法的配向處理法而受到關注的是照射光而實施配向處理的光配向處理法。在光配向處理法中提出光分解法、光異構化法、光二聚化法、光交聯法等大量的配向機構(例如,參照非專利文獻1、專利文獻1及專利文獻2)。與摩擦法相比,光配向法的配向的均勻性高,且為非接觸的配向處理法,因此具有不損傷膜、可減低起塵或靜電等使液晶顯示元件產生顯示不良的原因等優點。
迄今為止,對聚醯胺酸結構中具有引起光異構化或光二聚化等的光反應性基的光配向膜進行了研究(例如,參照專利文獻1~專利文獻6)。其中,可知:藉由應用專利文獻3~專利文獻4中所記載的光異構化的技術,所述光配向膜提供錨定能大、配向性良好且電壓保持率等電特性良好的液晶顯示元件。然而,伴隨面板技術的進步,而要求配向性更良好的配向膜。
另一方面,近年來,因平板電腦型液晶顯示元件或智慧型手機的普及而正在推進開發邊框窄且顯示畫面大的液晶顯示元件。此處,為了進行窄邊框化而擴大顯示區域,需要將液晶配向膜印刷至基板的端部,並在所獲得的液晶配向膜上塗佈密封劑。
根據此種情況,要求與密封劑的密著性高的液晶配向膜,作為用於此的研究開發,進行以下研究:藉由將具有極性基的化合物用作聚醯胺酸及其聚合物的原料單體來提高液晶配向膜與密封劑的密著性。例如,專利文獻7~專利文獻9中提出了藉由使用特定四羧酸二酐或二胺而提高液晶配向膜與密封劑的密著性的液晶顯示元件。
然而,對於窄邊框化的需求進一步提高,並要求與密封劑的密著性更良好的液晶配向膜。
另外,近年來,液晶顯示元件中,背光的亮度提高,由光引起的電壓保持率(Voltage Holding Ratio,VHR)的降低成為問題(例如,參照專利文獻7、專利文獻10)。因此,也要求即便長時間使用VHR的降低也少且提供良好的VHR可靠性的液晶配向膜。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平9-297313號公報
[專利文獻2]日本專利特開平10-251646號公報
[專利文獻3]日本專利特開2005-275364號公報
[專利文獻4]日本專利特開2009-069493號公報
[專利文獻5]日本專利特開2008-233713號公報
[專利文獻6]國際公開2013/157463號
[專利文獻7]日本專利特開2017-198975號公報
[專利文獻8]日本專利特再公表2016-043230號公報
[專利文獻9]日本專利特開2018-106096號公報
[專利文獻10]日本專利特開2017-203980號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]《液晶》第3卷、第4號、第262頁、1999年
[發明所要解決的問題]
本發明的課題在於提供一種與密封劑的密著性高且可改善液晶顯示元件的殘像特性及VHR可靠性的液晶配向膜,進而,提供一種可形成所述液晶配向膜的光配向用液晶配向劑。另外,提供一種液晶配向膜與密封劑的密著性高且殘像特性及VHR可靠性優異的液晶顯示元件。
[解決問題的技術手段]
本發明者等人進行了努力研究,結果發現:藉由將具有在NH基的左右鍵結有伸烷基的結構的二胺用作光配向用液晶配向劑的原料單體,可形成與密封劑的密著性高的液晶配向膜。進而,發現:應用了所述液晶配向膜的液晶顯示元件中,可獲得良好的殘像特性與高的VHR可靠性,從而實現高的顯示品質。本發明是基於如上所述的見解而完成。本發明包含以下構成。
[1] 一種光配向用液晶配向劑,其包含選自聚醯胺酸及其衍生物中的至少一種聚合物;且所述光配向用液晶配向劑中,所述聚醯胺酸及其衍生物為包含選自四羧酸二酐及其衍生物中的至少一種與二胺且可包含二醯肼的原料單體的反應產物,所述二胺的至少一種具有下述式(1)所表示的結構,所述原料單體的至少一種為下述式(II)~下述式(VII)的任一者所表示的具有光反應性結構的化合物,相對於所述原料單體中所含的二胺與二醯肼的合計量,所述具有式(1)所表示的結構的二胺在所述原料單體中的含量為1莫耳%~15莫耳%;
[化1]
[化2]
式(1)中,A分別獨立地為碳數1~3的伸烷基;
*表示鍵結鍵;
式(II)~式(V)中,R2
及R3
分別獨立地為具有-NH2
的一價有機基或具有-CO-O-CO-的一價有機基;
式(IV)中,R4
為二價有機基;
式(VI)中,R5
分別獨立地為具有-NH2
或-CO-O-CO-的芳香環;而且,
式(VII)中,R6
及R7
分別獨立地為具有-NH2
的一價有機基;
R8
及R9
分別獨立地為氫或碳數1~10的烷基;
鍵結位置未被固定的鍵結鍵與所述鍵結鍵所處的苯環的任一氫進行取代而鍵結於碳,苯環的其他氫可經取代基取代。
[2] 根據[1]所述的光配向用液晶配向劑,其中所述具有光反應性結構的化合物為下述式(V-2)、下述式(V-4)或下述式(VII-1)所表示的化合物的至少一種;
[化3]
式(V-2)、式(V-4)、式(VII-1)中,鍵結位置未被固定的鍵結鍵與所述鍵結鍵所處的環的任一氫進行取代而鍵結於碳;
式(V-2)中,R6
分別獨立地為-CH3
、-OCH3
、-CF3
、-COOCH3
;
a分別獨立地為0~2的整數;
式(V-4)中,R1
及R2
分別獨立地表示氫、式(P1-1)或式(P1-2)所表示的基;
R1
及R2
的至少一個為式(P1-1)或式(P1-2)所表示的基;
式(VII-1)中,R4
及R6
分別獨立地為碳數1~20的直鏈伸烷基、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-N(CH3
)CO-、-CON(CH3
)-或單鍵;
R4
及R6
中,直鏈伸烷基的-CH2
-的一個或不鄰接的兩個可經-O-取代;
R5
及R7
分別獨立地為單環式烴環、縮合多環式烴環、雜環或單鍵;
[化4]
式(P1-1)及式(P1-2)中,R6a
~R8a
分別獨立地為氫、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷醯基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、或者經取代或未經取代的芳基羰基;
R6a
~R8a
可相互相同,也可不同;
*表示在式(V-2)中的苯環上的鍵結位置。
[3] 根據[2]所述的光配向用液晶配向劑,其中所述具有光反應性結構的化合物為所述式(V-4)或所述式(VII-1)所表示的化合物的至少一種。
[4] 根據[1]至[3]中任一項所述的光配向用液晶配向劑,其中所述具有式(1)所表示的結構的二胺為下述式(2)~下述式(5)的任一者所表示的二胺的至少一種。
[化5]
式(2)~式(5)中,A分別獨立地為碳數1~3的伸烷基;鍵結位置未被固定的鍵結鍵與所述鍵結鍵所處的環的氫進行取代而鍵結於碳。
[5] 根據[1]至[4]中任一項所述的光配向用液晶配向劑,其中所述原料單體包含下述式(PAN-1)所表示的四羧酸二酐與下述式(AN-4-17)所表示的四羧酸二酐的衍生物。
[化6]
式(AN-4-17)中,m為1~12的整數。
[6] 一種液晶配向膜,其是由根據[1]至[5]中任一項所述的光配向用液晶配向劑形成。
[7] 一種液晶顯示元件,其具有根據[6]所述的液晶配向膜。
[8] 一種橫向電場驅動型液晶顯示元件,其具有根據[6]所述的液晶配向膜。
[發明的效果]
由本發明的光配向用液晶配向劑形成的液晶配向膜與密封劑的密著性高。另外,藉由將所述液晶配向膜應用於液晶顯示元件中,可改善殘像特性及VHR可靠性,且可實現高的顯示品質。
光配向用液晶配向劑
所謂本發明中的「光配向用液晶配向劑」是指當在基板上形成所述膜時,藉由照射偏光而可賦予各向異性的液晶配向劑,本說明書中,有時僅稱為「液晶配向劑」。本發明的光配向用液晶配向劑(液晶配向劑)可用於形成液晶配向膜。
本發明的光配向用液晶配向劑包含選自聚醯胺酸及其衍生物中的至少一種聚合物。此處,聚醯胺酸及其衍生物為包含選自四羧酸二酐及其衍生物中的至少一種與二胺且可包含二醯肼的原料單體的反應產物,所述二胺的至少一種具有下述式(1)所表示的結構,所述原料單體的至少一種為下述式(II)~下述式(VII)的任一者所表示的具有光反應性結構的化合物。而且,相對於原料單體中所含的二胺與二醯肼的合計量,具有式(1)所表示的結構的二胺在原料單體中的含量為1莫耳%~15莫耳%。
以下的說明中,有時將本發明中的「光配向用液晶配向劑」稱為「液晶配向劑」。
原料單體中,二醯肼為視需要所使用的單體成分。即,原料單體可為包含選自四羧酸二酐及其衍生物中的至少一種與二胺且不含二醯肼者,也可包含選自四羧酸二酐及其衍生物中的至少一種、二胺及二醯肼的全部。此處,在原料單體不含二醯肼時,所述具有式(1)所表示的結構的二胺的含量「1莫耳%~15莫耳%」設為相對於二胺的總量(總莫耳數)的比例,在原料單體包含二醯肼時,所述具有式(1)所表示的結構的二胺的含量「1莫耳%~15莫耳%」設為相對於二胺與二醯肼的合計量(合計莫耳數)的比例。
另外,本發明中的「四羧酸二酐及其衍生物」包含四羧酸二酐與具有兩個-CO-O-CO-鍵結於四價有機基的結構的化合物這兩者。此處,「四價有機基」是指自有機化合物的結構中去除四個氫原子而得的殘基。本說明書中,有時將「四羧酸二酐及其衍生物」總稱為「四羧酸二酐類」。
另外,所謂本發明中的「光反應性結構」是指下述式(II)~下述式(VII)所表示的結構中的去除了末端基(R2
、R3
、R5
~R7
)的部分。本說明書中,有時將「具有光反應性結構」稱為「感光性」,將「不具有光反應性結構」稱為「非感光性」。
式(1)中,A分別獨立地為碳數1~3的伸烷基;
*表示鍵結鍵;
式(II)~式(V)中,R2
及R3
分別獨立地為具有-NH2
的一價有機基或具有-CO-O-CO-的一價有機基;
式(IV)中,R4
為二價有機基;
式(VI)中,R5
分別獨立地為具有-NH2
或-CO-O-CO-的芳香環;而且,
式(VII)中,R6
及R7
分別獨立地為具有-NH2
的一價有機基;
R8
及R9
分別獨立地為氫或碳數1~10的烷基;
鍵結位置未被固定的鍵結鍵(R6
及R7
的鍵結鍵)與所述鍵結鍵所處的苯環的任一氫進行取代而鍵結於碳,苯環的其他氫可經取代基取代。
由本發明的光配向用液晶配向劑形成的液晶配向膜藉由在原料單體中以既定的含量包含具有式(1)所表示的結構的二胺而對密封劑顯示出良好的密著性,另外,可對液晶顯示元件賦予良好的殘像特性與高的VHR可靠性。推測液晶配向膜起到此種效果的原因在於以下的機制。
即,認為使用本發明的光配向用液晶配向劑而形成的液晶配向膜藉由源自二胺的NH基(式(1)中的NH基)與密封劑中的環氧基等鍵結而獲得與密封劑的密著性。而且,特別是NH基的左右為伸烷基(式(1)中的A),由此NH基的親核性提高,與環氧基顯示出更高的反應性。由此,認為液晶配向膜對密封劑顯示出優異的密著性。
另外,式(1)所表示的結構對聚醯胺酸及其衍生物賦予柔軟的結構。另一方面,源自式(II)~式(VII)所表示的化合物的光反應性結構藉由光配向處理而引起光化學反應,使包含所述光反應性結構的構成單元在特定方向上配向,由此對聚醯胺酸及其衍生物的塗膜賦予各向異性。藉由對所述塗膜進行加熱並加以醯亞胺化來形成液晶配向膜,但此時,由於式(1)所表示的結構柔軟,因此在加熱步驟中,容易沿著朝向特定方向的構成單元進行配向,可增強聚醯胺酸及其衍生物(聚合物)的各向異性。如上所述,形成配向膜的聚合物進一步在一定方向上配向,有時將各向異性大的狀態表現為膜的配向性高或良好。認為所述膜的配向性的良好有助於改善液晶顯示元件的殘像特性或對比度。
而且,具有式(1)所表示的結構的二胺的改善對於密封劑的密著性的效果高,且具有增強聚合物的各向異性的作用,因此藉由將相對於二胺與二醯肼的合計量的比例設為1莫耳%~15莫耳%而含有於原料單體中,由此可充分改善對於密封劑的密著性,且也充分確保感光性二胺等的具有式(1)所表示的結構的二胺以外的二胺的調配量,從而有效地增強由所述構成單元帶來的配向性。因此,藉由使具有式(1)所表示的結構的二胺以既定的含量含有於液晶配向膜的原料單體中,可實現兼顧液晶配向膜與密封劑的密著性、殘像特性及對比度的液晶顯示元件。若具有式(1)所表示的結構的二胺的比例超過15莫耳%,則限制其他單體成分的含量而聚合物的配向性變低,因此認為式(1)所表示的結構的各向異性增強作用無法充分發揮,元件的殘像特性及對比度變低。
以下,對本發明中所使用的原料單體、聚醯胺酸及其衍生物、以及視需要所使用的液晶配向劑的其他成分進行說明。
[原料單體]
原料單體為成為聚醯胺酸及其衍生物的原料的單體的組合物,且包含選自四羧酸二酐及其衍生物(四羧酸二酐類)中的至少一種與二胺。原料單體可僅包含四羧酸二酐類與二胺,進而,也可包含其他單體。作為其他單體,可列舉:二醯肼、單胺、異氰酸酯化合物等。
原料單體中所使用的二胺的至少一種為所述具有式(1)所表示的結構的二胺。原料單體中所使用的二胺可僅為具有式(1)所表示的結構的二胺,進而,也可包含其他二胺。其他二胺可為作為式(II)~式(VII)的任一者所表示的化合物的感光性二胺,也可為具有式(1)所表示的結構的二胺以外的非感光性二胺,還可為所述兩者。
原料單體中所使用的四羧酸二酐類並無特別限制,可為作為所述式(II)~式(VII)的任一者所表示的化合物的感光性四羧酸二酐類,也可為非感光性四羧酸二酐類,還可為所述兩者。
其中,原料單體的至少一種為式(II)~式(VII)的任一者所表示的化合物(感光性化合物)。原料單體所含的感光性化合物可僅為式(II)~式(VII)的任一者所表示的感光性二胺,也可僅為式(II)~式(VII)的任一者所表示的感光性四羧酸二酐類,也可為所述兩者。
以下,對原料單體中所使用的具有式(1)所表示的結構的二胺、式(II)~式(VII)的任一者所表示的化合物(感光性四羧酸二酐類、感光性二胺)、非感光性四羧酸二酐類、具有式(1)所表示的結構的二胺以外的非感光性二胺及二醯肼、以及其他單體進行說明。
(具有式(1)所表示的結構的二胺)
原料單體所含的具有式(1)所表示的結構的二胺可為一種,也可為兩種以上。
作為具有式(1)所表示的結構的二胺,例如可舉出下述式(2)~式(5)的任一者所表示的二胺。
式(2)~式(5)中,A分別獨立地為碳數1~3的伸烷基。鍵結位置未被固定的NH2
的鍵結鍵與所述鍵結鍵所處的苯環的任一氫進行取代而與碳鍵結。鍵結鍵在苯環上的鍵結位置並無特別限定,若為可與氫進行取代的位置,則均可。
這些中,就保管時、聚合物製造時的處理容易性的方面而言,較佳為式(2-2)、式(3-1)~式(3-5)、式(5-1)所表示的化合物,進而更佳為式(2-2)、式(3-1)所表示的化合物。
(式(II)~式(VII)的任一者所表示的化合物:感光性四羧酸二酐類、感光性二胺)
對本發明中所使用的具有光反應性結構的化合物進行說明。
本發明的聚醯胺酸及其衍生物可藉由使用選自所述式(II)~式(VII)中的至少一種具有可光異構化或光二聚化的光反應性結構的化合物作為原料單體而製成光配向性液晶配向劑。原料單體所含的具有光反應性結構的化合物可為一種,也可為兩種以上。
作為具有光反應性結構的四羧酸二酐類(感光性四羧酸二酐類)或具有光反應性結構的二胺(感光性二胺),可適宜地使用選自下述式(II-1)、式(II-2)、式(III-1)、式(III-2)、式(IV-1)~式(IV-3)、式(V-1)~式(V-4)、式(VI-1)、式(VI-2)及式(VII-1)的任一者所表示的化合物的群組中的至少一種。
[化11]
[化12]
所述各式中,鍵結位置未被固定的基與所述基的鍵結鍵所處的環的任一氫進行取代而鍵結於碳。式(IV-3)中,r為1至10的整數。式(V-2)中,R6
分別獨立地為-CH3
、-OCH3
、-CF3
、-COOCH3
,a分別獨立地為0~2的整數。式(V-3)中,環A及環B分別獨立地為選自單環式烴環、縮合多環式烴環及雜環中的至少一種,R11
為碳數1~20的直鏈伸烷基、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-N(CH3
)CO-或-CON(CH3
)-,R12
為碳數1~20直鏈伸烷基、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-N(CH3
)CO-或-CON(CH3
)-,R11
及R12
中,直鏈伸烷基的-CH2
-的一個或兩個可經-O-取代,R7
~R10
分別獨立地為-F、-CH3
、-OCH3
、-CF3
或-OH,而且,b~e分別獨立地為0~4的整數。式(V-4)中,R1
及R2
分別獨立地表示氫、式(P1-1)或式(P1-2)所表示的基,R1
及R2
的至少一個為式(P1-1)或式(P1-2)所表示的基。式(VII-1)中,R4
及R6
分別獨立地為碳數1~20的直鏈伸烷基、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-N(CH3
)CO-、-CON(CH3
)-或單鍵,R4
及R6
中,直鏈伸烷基的-CH2
-的一個或不鄰接的兩個可經-O-取代,R5
及R7
獨立地為單環式烴環、縮合多環式烴環、雜環或單鍵。
式(V-3)的環A及環B以及式(VII-1)的R5
及R7
中的單環式烴環可為脂環,也可為芳香環。單環式烴環的碳數較佳為6~12,更佳為6~10,進而更佳為6~8。作為單環式烴環的具體例,可列舉:苯環、環己烷環、環己烯環。
式(V-3)的環A及環B以及式(VII-1)的R5
及R7
中的縮合多環式烴環的碳數較佳為10~26,更佳為10~18,進而更佳為10~14。作為縮合多環式烴環的具體例,可列舉:萘環、蒽環、菲環。
式(V-3)的環A及環B以及式(VII-1)的R5
及R7
中的雜環可為脂環,也可為芳香環。雜環的碳數較佳為1~26,更佳為3~14,進而更佳為3~8。作為雜環以環員的形式包含的雜原子,可列舉:氮原子、氧原子、硫原子。作為雜環的具體例,可列舉:吡啶環、吡嗪環、嘧啶環、噠嗪環、吲哚環、噁唑環。
式(P1-1)及式(P1-2)中,R6a
~R8a
分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷醯基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、或者經取代或未經取代的芳基羰基。R6a
~R8a
可相互相同,也可不同。*表示在式(V-4)中的苯環上的鍵結位置。
式(P1-1)中,R6a
中的烷基可為直鏈狀、分支狀、環狀的任一者。烷基的較佳的碳數為1~10,更佳為1~6,進而更佳為1~4,進而尤佳為1~3。作為烷基的具體例,可例示:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、己基、異己基、1-甲基戊基、1-乙基丁基等。
R6a
中的烷醯基可為直鏈狀、分支狀、環狀的任一者。烷醯基的較佳的碳數為1~10,更佳為1~6,進而更佳為1~2,進而尤佳為1。作為烷醯基的具體例,可例示:甲醯基、乙醯基、丙醯基、異丙醯基、丁醯基、異丁醯基、第二丁醯基、第三丁醯基、戊醯基、異戊醯基、新戊醯基、第三戊醯基、1-甲基丁醯基、1-乙基丙醯基、己醯基、異己醯基、1-甲基戊醯基、1-乙基丁醯基等。
R6a
中的烷氧基羰基可為直鏈狀、分支狀、環狀的任一者。烷氧基羰基的較佳的碳數為1~10,更佳為1~6,進而更佳為1~3,進而尤佳為2。作為烷氧基羰基的具體例,可例示:甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、異丙氧基羰基、丁氧基羰基、異丁氧基羰基、第二丁氧基羰基、第三丁氧基羰基、戊氧基羰基、異戊氧基羰基、新戊氧基羰基、第三戊氧基羰基、1-甲基丁氧基羰基、1-乙基丙氧基羰基、己氧基羰基、異己氧基羰基、1-甲基戊氧基羰基、1-乙基丁氧基羰基等。
R6a
中的芳基羰基的芳基可為單環,也可為縮合環。芳基的較佳的碳數為6~22,更佳為6~14,進而更佳為6~10。作為芳基的具體例,可例示:苯基、1-萘基、2-萘基等。作為芳基羰基的具體例,可例示苯基羰基、1-萘基羰基等。R6a
中的烷基、烷醯基、烷氧基羰基及芳基羰基可分別經取代基取代。作為取代基,可列舉:羥基、胺基、鹵素等。
這些中,就可使最終所製造的液晶配向膜的性能良好的方面而言,R6a
較佳為甲基、乙基、丙基、氫、甲醯基、苯基。
關於式(P1-2)中的R7a
及R8a
中的烷基、烷醯基、烷氧基羰基、芳基羰基及在這些基上可進行取代的取代基的說明及較佳的範圍、具體例,可參照與所述式(P1-1)的R6a
中的烷基、烷醯基、烷氧基羰基、芳基羰基及在這些基上可進行取代的取代基相關的說明及較佳的範圍、具體例。
所述式(V-1)、式(V-2)、式(V-4)及式(VI-2)所表示的化合物使液晶分子進一步均勻配向,由此可特別適宜地使用。式(V-2)及式(V-4)中,較佳為兩個胺基的鍵結位置均為相對於偶氮基的對位的化合物,式(VI-2)中,較佳為兩個胺基的鍵結位置均為相對於亞乙烯基的對位的化合物。進而,式(V-2)中,較佳為a=0的化合物,式(V-4)中,較佳為R1
為氫原子且R2
為所述式(P1-1)的化合物。
另外,式(V-4)所表示的化合物就可獲得透明性高的配向膜的方面、所獲得的液晶顯示元件的VHR可靠性進一步提高的方面而言有用。
即,式(V-4)所表示的化合物在使包含所述化合物的原料組合物反應而形成聚合物的情況下,在對包含所述聚合物的液晶配向劑的塗膜進行煆燒而形成配向膜的煆燒步驟中,產生由熱引起的環化反應。由此,藉由偶氮苯結構消失或減少,可抑制源自偶氮苯結構的400 nm附近的光的吸收。因此,藉由將式(V-4)所表示的化合物用作液晶配向劑的原料單體而使所獲得的液晶配向膜的透明性更高。另外,藉由作為感光性部位的偶氮苯結構消失或減少,液晶配向膜對光的穩定性提高。其結果,認為所獲得的液晶顯示元件的VHR可靠性提高。
例如,式(V-4)中,R1
為氫原子且R2
具有所述式(P1-1)或所述式(P1-2)所表示的結構的化合物中,如以下的反應流程所示般產生由熱引起的環化反應,偶氮苯結構消失。
[化14]
式(II-1)~式(VII-1)所表示的具有光反應性結構的四羧酸二酐類或二胺可由下述式(II-1-1)~式(VII-1-2)具體地表示。另外,作為其他具有光反應性結構的二胺,可列舉式(VIII-1)、式(VIII-2)所表示的二胺。
[化15]
式(IV-3-1)中,r為1~10的整數。
在重視使液晶分子進一步一致配向的情況下,較佳為使用式(V-1-1)、式(V-2-1)、式(V-2-4)~式(V-2-11)及式(V-3-1)~式(V-3-8)、式(V-4-1)、式(V-4-2)、式(VII-1-1)及式(VII-1-2)所表示的化合物。其中,就在形成液晶配向膜時顯現更大的各向異性的方面而言,可進一步適宜地使用式(V-2-1)、式(V-4-1)、式(V-4-2)、式(VII-1-1)及式(VII-1-2)所表示的化合物。
在重視提高透過率的情況下,較佳為使用式(V-2-4)~式(V-2-11)、式(V-4-1)、式(V-4-2)、式(V-3-1)~式(V-3-8)、式(VII-1-1)及式(VII-1-2)所表示的化合物。其中,可進一步適宜地使用式(V-4-1)、式(V-4-2)、式(VII-1-1)及式(VII-1-2)所表示的化合物。
在重視使VHR的降低減低的情況下,較佳為使用式(V-4-1)及式(V-4-2)所表示的化合物。
(非感光性四羧酸二酐類)
原料單體可包含非感光性四羧酸二酐類作為四羧酸二酐類。非感光性四羧酸二酐類可無限制地自公知的四羧酸二酐類中選擇。此種四羧酸二酐類可為屬於二羧酸酐直接鍵結於芳香環上的芳香族系(包含雜芳香環系)及二羧酸酐未直接鍵結於芳香環上的脂肪族系(包含雜環系)的任一群組中的四羧酸二酐類。
作為此種四羧酸二酐類的例子,可列舉日本專利特開2016-029447號公報或國際公開2016/104514號手冊等中記載的四羧酸二酐類。例如可列舉以下所示的脂肪族系四羧酸二酐、芳香族系四羧酸二酐。
[化23]
式(AN-1-2)及式(AN-4-17)中,m為1~12整數。
對所述四羧酸二酐類中的提高各特性的適宜的材料進行敘述。
在重視提高液晶的配向性的情況下,更佳為式(AN-1-2)、式(AN-1-13)、式(AN-3-2)、式(AN-4-17)及式(AN-4-29)所表示的化合物,式(AN-1-2)中,較佳為m=4或8,式(AN-4-17)中,較佳為m=4或8,更佳為m=8。
在重視提高液晶顯示元件的透過率的情況下,較佳為式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-3-1)、式(AN-4-30)、式(AN-5-1)、式(AN-6-1)、式(AN-7-1)、式(AN-7-2)、式(AN-10-1)、式(AN-16-1)、式(AN-16-3)、式(AN-16-4)及式(PAN-1)所表示的化合物。
在重視提高液晶顯示元件的電壓保持率(以下,有時簡記為VHR)的情況下,較佳為式(AN-1-1)、式(AN-1-2)、式(AN-3-1)、式(AN-4-17)、式(AN-4-30)、式(AN-7-2)、式(AN-10-1)、式(AN-16-1)、式(AN-16-3)、式(AN-16-4)及式(PAN-1)所表示的化合物,式(AN-1-2)中,較佳為m=4或8,式(AN-4-17)中,較佳為m=4或8,更佳為m=8。
作為防止烙印的方法之一,有效的是藉由使液晶配向膜的體積電阻值降低而使配向膜中的殘留電荷(殘留直流電(Direct Current,DC))的緩和速度提高。在重視所述目的的情況下,較佳為式(AN-1-13)、式(AN-3-2)、式(AN-4-21)、式(AN-4-29)所表示的化合物。
另外,若並用這些化合物中的特別是式(AN-4-17)所表示的化合物與式(PAN-1)所表示的化合物,則容易獲得配向性與和密封劑的密著性優異的液晶配向膜,因此較佳為並用這些化合物。
(其他非感光性二胺及二醯肼)
原料單體也可包含非感光性二胺(以下,稱為「其他非感光性二胺」)作為二胺,所述非感光性二胺不包含於具有式(1)所表示的結構的二胺及式(II)~式(VII)所表示的化合物的任一者中。另外,原料單體除了二胺及四羧酸二酐類以外,還可包含二醯肼。其他非感光性二胺及二醯肼可無限制地自公知的二胺及二醯肼中選擇。
二胺可根據其結構而分成兩種。即,具有側鏈基的二胺與不具有側鏈基的二胺,所述側鏈基是當將連結兩個胺基的骨架視作主鏈時,自主鏈中分支的基。所述側鏈基是具有增大預傾角的效果的基。具有此種效果的側鏈基需要為碳數3以上的基,作為具體例,可列舉:碳數3以上的烷基、碳數3以上的烷氧基、碳數3以上的烷氧基烷基及具有類固醇骨架的基。具有一個以上的環的基即其末端的環具有碳數1以上的烷基、碳數1以上的烷氧基及碳數2以上的烷氧基烷基的任一個作為取代基的基也具有作為側鏈基的效果。以下的說明中,有時將具有此種側鏈基的二胺稱為側鏈型二胺。而且,有時將不具有此種側鏈基的二胺稱為非側鏈型二胺。
藉由將非側鏈型二胺與側鏈型二胺適當地分開使用,可對應於各自所需的預傾角。側鏈型二胺較佳為以不損及本發明的特性的程度來並用。另外,關於側鏈型二胺及非側鏈型二胺,較佳為以提高對於液晶的垂直配向性、電壓保持率、烙印特性及配向性為目的進行取捨選擇來使用。
作為此種二胺及二醯肼的例子,可列舉日本專利特開2016-029447號公報或國際公開2016/104514號手冊等中記載的二胺及二醯肼。以下示出示例。
[化25]
式(DI-1-9)中,v為1~6整數。
[化26]
[化27]
式(DI-5-1)及式(DI-5-12)中,m為1~12的整數,式(DI-5-30)中,k為1~5的整數。
[化28]
式(DI-7-3)中,m為1~12的整數,n獨立地為1或2。
[化29]
式(DIH-1-2)中,m為1~12整數。
[化30]
式(DI-31-12)及式(DI-31-13)中,R36
為碳數4~30的烷基,較佳為碳數6~25的烷基。式(DI-31-22)中,R39
為氫、-F、碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、-CN、-OCH2
F、-OCHF2
或-OCF3
,較佳為碳數3~25的烷基或碳數3~25的烷氧基。式(DI-34-1)~式(DI-34-3)中,R40
為氫或碳數1~20烷基,較佳為氫或碳數1~10的烷基。式(DI-34-4)、式(DI-34-5)及式(DI-34-7)中,R41
為氫或碳數1~12烷基。
對所述二胺及二醯肼中的提高各特性的適宜的材料進行敘述。
在重視進一步提高液晶的配向性的情況下,較佳為使用式(DI-5-1)、式(DI-5-5)、式(DI-5-9)、式(DI-5-12)、式(DI-7-3)及式(DI-11-2)所表示的化合物。式(DI-5-1)中,較佳為m=2、4或6,更佳為m=4。式(DI-5-12)中,較佳為m=2~6,更佳為m=2、5。
在重視提高透過率的情況下,較佳為使用式(DI-2-1)、式(DI-5-1)及式(DI-7-3)所表示的二胺,更佳為式(DI-2-1)所表示的化合物。式(DI-5-1)中,較佳為m=2、4或6,更佳為m=4。式(DI-7-3)中,較佳為m=2或3且n=1或2,更佳為m=3且n=1。
在重視提高液晶顯示元件的VHR的情況下,較佳為使用式(DI-1-9)、式(DI-2-1)、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-4-22)、式(DI-5-1)、式(DI-5-28)、式(DI-5-30)及式(DI-13-1)所表示的化合物,更佳為式(DI-2-1)、式(DI-5-1)及式(DI-13-1)所表示的二胺。式(DI-5-1)中,較佳為m=1。式(DI-5-30)中,較佳為k=2。
作為防止烙印的方法之一,有效的是藉由使液晶配向膜的體積電阻值降低而使配向膜中的殘留電荷(殘留DC)的緩和速度提高。在重視所述目的的情況下,較佳為使用式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、式(DI-5-12)、式(DI-5-28)、式(DI-4-20)、式(DI-4-21)及式(DI-16-1)所表示的化合物,更佳為式(DI-4-1)及式(DI-5-1)所表示的化合物。式(DI-5-1)中,較佳為m=2、4或6,更佳為m=4。式(DI-5-12)中,較佳為m=2~6,更佳為m=5。
(原料單體中的單體的調配比)
作為本發明的較佳方式,可列舉並用具有式(1)所表示的結構的二胺及具有光反應性結構的(感光性)二胺的方式。另外,本發明中,為了提高各種特性,作為不具有光反應性結構的(非感光性)二胺,可並用具有式(1)所表示的結構的二胺與不包含於具有式(1)所表示的結構的二胺中的非感光性二胺。因此,作為本發明的更佳方式,有並用具有式(1)所表示的結構的二胺、感光性二胺及具有式(1)所表示的結構的二胺以外的非感光性二胺的方式。
在並用不具有光反應性結構的(非感光性)二胺及具有光反應性結構的(感光性)二胺的方式中,為了防止配向膜對光的感度的降低,相對於二胺的總量,原料單體中的感光性二胺的含量較佳為20莫耳%~97莫耳%,更佳為50莫耳%~97莫耳%,進而更佳為85莫耳%~97莫耳%。另外,為了改善對光的感度、殘像特性等所述各種特性,也可並用兩種以上的感光性二胺。
具有式(1)所表示的結構的二胺的使用量越多,液晶配向膜與密封劑的密著性越良好,在與感光性二胺並用的情況下,為了更良好的殘像特性,較佳為以某種程度確保感光性二胺的使用量。另外,也有為了提高各種特性,而並用具有式(1)所表示的結構的二胺以外的非感光性二胺的方式。即,重要的是調整各單體的調配比,以使與密封劑的密著性和配向性或其他各種特性保持得良好。就此種方面而言,本發明中,將原料單體中的具有式(1)所表示的結構的二胺的含量規定為相對於二胺與二醯肼的合計量而為1莫耳%~15莫耳%。其中,此處所述的「二胺與二醯肼的合計量」在原料單體不含二醯肼的情況下,相當於「二胺的總量」。相對於二胺與二醯肼的合計量,原料單體中的具有式(1)所表示的結構的二胺的含量更佳為3莫耳%~15莫耳%,特佳為3莫耳%~10莫耳%。
(四羧酸二酐類、二胺及二醯肼以外的單體)
原料單體也可還包含四羧酸二酐類、二胺及二醯肼以外的單體。作為此種單體,可列舉單胺或單異氰酸酯化合物。
具體而言,各二胺中,也可在單胺相對於二胺的比率為40莫耳%以下的範圍內,將二胺的一部分取代成單胺。此種取代可引起生成聚醯胺酸時的聚合反應的終止,可抑制聚合反應的進一步的進行。因此,藉由此種取代,可容易控制所獲得的聚合物(聚醯胺酸、聚醯胺酸酯或聚醯亞胺)的分子量,例如可不損及本發明的效果地改善液晶配向劑的塗佈特性。只要不損及本發明的效果,則被取代成單胺的二胺可為一種,也可為兩種以上。作為所述單胺,例如可列舉:苯胺、4-羥基苯胺、環己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一胺、正十二胺、正十三胺、正十四胺、正十五胺、正十六胺、正十七胺、正十八胺及正二十胺。
另外,藉由在原料單體中包含單異氰酸酯化合物,所獲得的聚醯胺酸或其衍生物的末端得到修飾,分子量得到調節。藉由使用所述末端修飾型的聚醯胺酸或其衍生物,例如可不損及本發明的效果地改善液晶配向劑的塗佈特性。就所述觀點而言,相對於原料單體中的二胺及四羧酸二酐類的總量,原料單體中的單異氰酸酯化合物的含量較佳為1莫耳%~10莫耳%。作為所述單異氰酸酯化合物,例如可列舉苯基異氰酸酯及萘基異氰酸酯。
[聚醯胺酸及其衍生物]
本發明的液晶配向劑包含作為所述原料單體的反應產物的選自聚醯胺酸及其衍生物中的至少一種聚合物。液晶配向劑可僅包含選自聚醯胺酸及其衍生物中的聚合物的一種,也可包含兩種以上。關於原料單體的說明,可參照[原料單體]一欄的記載。原料單體的聚合反應中,除了原料的選擇以外,無需特別的條件,可直接應用通常的聚醯胺酸合成中的條件。關於所使用的溶劑,將於後敘述。
此處,聚醯胺酸為例如藉由下述式(DI)所表示的二胺與式(AN)所表示的四羧酸二酐類的聚合反應而合成的聚合物,且具有式(PAA)所表示的重複單元。藉由使聚醯胺酸脫水閉環,可形成具有式(PI)所表示的重複單元的聚醯亞胺液晶配向膜。此處,藉由使用具有在式(1)所表示的結構的鍵結位置*連結有胺基的結構的化合物作為二胺,可容易將式(1)所表示的結構導入至主鏈的X2
。二胺中的胺基可直接鍵結於式(1)所表示的結構的鍵結位置*,也可經由二價鍵結基而鍵結。另外,藉由將式(II)~式(VII)所表示的化合物用作原料單體,在所述化合物為二胺的情況下,將光反應性結構導入至主鏈的X2
,在所述化合物為四羧酸二酐類的情況下,將光反應性結構導入至主鏈的X1
。
[化31]
[化32]
式(AN)及式(PI)中,X1
為四價有機基,式(DI)及式(PI)中,X2
為二價有機基。
所謂聚醯胺酸的衍生物是指在製成含有溶劑的後述的液晶配向劑時溶解於溶劑中的成分,且是指在將所述液晶配向劑製成後述的液晶配向膜時,可形成以聚醯亞胺為主成分的液晶配向膜的成分。作為此種聚醯胺酸的衍生物,例如可列舉可溶性聚醯亞胺、聚醯胺酸酯及聚醯胺酸醯胺等,更具體而言,可列舉:1)聚醯胺酸的所有胺基與羧基進行脫水閉環反應而成的聚醯亞胺、2)部分地進行脫水閉環反應而成的部分聚醯亞胺、3)將聚醯胺酸的羧基變換成酯而成的聚醯胺酸酯、4)將四羧酸二酐化合物中所含的酸二酐的一部分取代成有機二羧酸並進行反應而獲得的聚醯胺酸-聚醯胺共聚物、以及5)使所述聚醯胺酸-聚醯胺共聚物的一部分或全部進行脫水閉環反應而成的聚醯胺醯亞胺。聚醯胺酸或其衍生物可為一種聚合物,也可為兩種以上。
聚醯亞胺可使聚醯胺酸在溶劑中轉化成醯亞胺而用作溶劑可溶性的聚醯亞胺。另外,也可利用使用公知的脫水閉環催化劑進行化學閉環的方法。利用加熱的方法可在100℃~350℃、較佳為120℃~300℃的任意的溫度下進行。化學開環的方法例如可在吡啶或三乙胺等與乙酸酐等的存在下進行,此時的溫度可選擇-20℃~200℃的任意溫度。以所述方式獲得的聚醯亞胺溶液也可直接使用,另外,可添加甲醇、乙醇及水等不良溶劑而使聚醯亞胺沉澱,將其分離而製成聚醯亞胺粉末,或者使所述聚醯亞胺粉末再溶解於適當的溶劑中來使用。
聚醯胺酸酯可藉由以下方法來合成:藉由使所述聚醯胺酸與含羥基的化合物、鹵化物、含環氧基的化合物等反應而合成的方法,或藉由使由酸二酐衍生的四羧酸二酯或四羧酸二酯二氯化物與二胺反應的方法。由酸二酐衍生的四羧酸二酯例如可使酸二酐與2當量的醇反應並開環而獲得,四羧酸二酯二氯化物可藉由使四羧酸二酯與2當量的氯化劑(例如亞硫醯氯等)反應而獲得。再者,聚醯胺酸酯可僅具有醯胺酸酯結構,也可為醯胺酸結構與醯胺酸酯結構並存的部分酯化物。聚醯胺酸酯的重複單元由式(PAE)表示,例如可藉由式(DI)所表示的二胺與式(TD)所表示的四羧酸二酯二氯化物的聚合反應來合成。
式(TD)及式(PAE)中,X3
為四價有機基,式(DI)及式(PAE)中,X4
為二價有機基,式(PAE)及式(TD)中,R1
為烷基。
再者,聚醯胺酸及聚醯胺酸酯的合成中,也可使用二醯肼來代替二胺。
液晶配向劑中所使用的選自聚醯胺酸及其衍生物中的聚合物的重量平均分子量較佳為7000~40000,更佳為8000~35000,進而更佳為9000~20000。
聚合物的重量平均分子量可藉由將聚苯乙烯用作標準物質的凝膠滲透法來測定。關於具體的測定條件,可參照實施例一欄的與重量平均分子量的測定方法相關的記載。
[液晶配向劑的其他成分]
本發明的液晶配向劑也可還包含本發明中所規定的既定的聚醯胺酸及其衍生物以外的成分(其他成分)。其他成分可為一種,也可為兩種以上。作為其他成分,例如可列舉後述的其他聚合物或化合物、添加劑、溶劑等。
(其他聚合物)
作為其他聚合物,可列舉:使不含具有式(1)所表示的結構的二胺的原料單體反應而獲得的聚醯胺酸或其衍生物(以下,稱為「其他聚醯胺酸或其衍生物」)、聚酯、聚醯胺、聚矽氧烷、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基順丁烯二醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。可為一種,也可為兩種以上。這些中,較佳為其他聚醯胺酸或其衍生物及聚矽氧烷,更佳為其他聚醯胺酸或其衍生物。
摻合系配向劑
本說明書中,並用多種聚合物的液晶配向劑中,有時將使用兩種成分的聚合物的方式稱為摻合系配向劑。
在使用此種兩種成分的聚合物的情況下,例如有以下方式:其中一者選擇在液晶配向能力方面具有優異的性能的聚合物,另一者選擇對於改善液晶顯示元件的電特性而言具有優異的性能的聚合物。在所述情況下,藉由控制各個聚合物的結構或分子量,可在如後述般將使這些聚合物溶解於溶劑中而成的液晶配向劑塗佈於基板上並進行預乾燥來形成薄膜的過程中,使在液晶配向能力方面具有優異的性能的聚合物偏析於薄膜的上層,使對於改善液晶顯示元件的電特性而言具有優異的性能的聚合物偏析於薄膜的下層。其中,在混合存在的聚合物中,可應用將表面能量小的聚合物分離於上層,表面能量大的聚合物分離於下層的現象。此種層分離的確認可藉由以下方式來確認:所形成的配向膜的表面能量為與由僅含有意圖偏析於上層的聚合物的液晶配向劑形成的膜的表面能量相同或相近的值。
作為顯現層分離的方法,也可列舉減小欲偏析於上層的聚合物的分子量。
包含聚醯胺酸及其衍生物彼此的混合的液晶配向劑中,也可藉由將欲偏析於上層的聚合物形成為聚醯亞胺來顯現層分離。
在將本發明的液晶配向劑構成為摻合系配向劑的情況下,與選自本發明中所規定的既定的聚醯胺酸或其衍生物中的聚合物組合的其他聚合物較佳為由不同時包含式(1)所表示的結構及式(II)~式(VII)所表示的結構的單體獲得的聚醯胺或其衍生物。既定的聚醯胺酸或其衍生物可偏析於薄膜的上層與下層中的任一層,為了進一步提高與密封劑的密著性,較佳偏析於上層。
在使既定的聚醯胺酸或其衍生物偏析於薄膜的上層的情況下,作為用以合成所述聚醯胺酸或其衍生物的四羧酸二酐類,可自所述所例示的感光性四羧酸二酐類及非感光性四羧酸二酐類中選擇。
用以合成偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物的四羧酸二酐類較佳為式(AN-1-1)、式(AN-4-17)及式(PAN-1)所表示的化合物,更佳為式(AN-4-17)。式(AN-4-17)中,較佳為m=4或8,更佳為m=8。
作為用以合成偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物的二胺及二醯肼,可自所述所例示的具有式(1)所表示的結構的二胺、感光性二胺、具有式(1)所表示的結構的二胺以外的非感光性二胺及二醯肼中選擇。其中,二胺的至少一種為具有式(1)所表示的結構的二胺。另外,四羧酸二酐類及二胺的至少一種為式(II)~式(VII)的任一者所表示的感光性化合物。
作為用以合成偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物的二胺及二醯肼,較佳為使用式(DI-4-1)、式(DI-5-1)及式(DI-7-3)所表示的化合物。其中,式(DI-5-1)中,較佳為m=1、2或4,更佳為m=4。式(DI-7-3)中,較佳為m=3且n=1。
用以合成偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物的非感光性二胺較佳為在二胺的總量中包含30莫耳%以上的芳香族二胺,更佳為包含50莫耳%以上。
所述具有光反應性結構的酸二酐及二胺可適宜地用以合成偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物。
作為用以合成偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物的四羧酸二酐類,可無限制地自所述所例示的公知的四羧酸二酐類中選擇。
作為用以合成偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物的四羧酸二酐類,較佳為式(AN-3-2)、式(AN-1-13)、式(AN-1-1)、式(PAN-1)及式(AN-4-21)所表示的化合物,更佳為式(AN-1-1)及式(AN-3-2)。
用以合成偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物的四羧酸二酐類較佳為在四羧酸二酐類的總量中包含10莫耳%以上的芳香族四羧酸二酐,更佳為包含30莫耳%以上。
作為用以合成偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物的二胺及二醯肼,可無限制地自所述所例示的公知的二胺及二醯肼中選擇。
作為用以合成偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物的二胺及二醯肼,較佳為式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-18)、式(DI-4-19)、式(DI-5-9)、式(DI-5-28)、式(DI-5-30)及式(DIH-2-1)所表示的化合物。其中,式(DI-5-30)中,較佳為k=2的二胺。
用以合成偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物的二胺較佳為相對於所有二胺而包含30莫耳%以上的芳香族二胺,更佳為包含50莫耳%以上。
偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物及偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物均可分別依據作為本發明的液晶配向劑的必需成分即聚醯胺酸或其衍生物的合成方法而記載於下文的方法來合成。
作為偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物相對於偏析於薄膜的上層的聚醯胺酸或其衍生物及偏析於薄膜的下層的聚醯胺酸或其衍生物的合計量的比例,較佳為5重量%~50重量%,進而更佳為10重量%~40重量%。
作為所述聚矽氧烷,可還含有日本專利特開2009-036966號公報、日本專利特開2010-185001號公報、日本專利特開2011-102963號公報、日本專利特開2011-253175號公報、日本專利特開2012-159825號公報、國際公開2008/044644號手冊、國際公開2009/148099號手冊、國際公開2010/074261號手冊、國際公開2010/074264號手冊、國際公開2010/126108號手冊、國際公開2011/068123號手冊、國際公開2011/068127號手冊、國際公開2011/068128號手冊、國際公開2012/115157號手冊、國際公開2012/165354號手冊等中所公開的聚矽氧烷。
(烯基取代納迪克醯亞胺(nadiimide)化合物)
例如,就使液晶顯示元件的電特性長期穩定的目的而言,本發明的液晶配向劑也可還含有烯基取代納迪克醯亞胺化合物。烯基取代納迪克醯亞胺化合物可使用一種,也可並用兩種以上。就所述目的而言,相對於聚醯胺酸或其衍生物,烯基取代納迪克醯亞胺化合物的含量較佳為1重量%~100重量%,更佳為1重量%~70重量%,進而更佳為1重量%~50重量%。
烯基取代納迪克醯亞胺化合物較佳為可溶解於溶解本發明中所使用的聚醯胺酸或其衍生物的溶劑中的化合物。作為此種烯基取代納迪克醯亞胺化合物,例如可列舉日本專利特開2013-242526號公報等中所公開的烯基取代納迪克醯亞胺化合物。作為較佳的烯基取代納迪克醯亞胺化合物,可列舉:雙{4-(烯丙基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基醯亞胺)苯基}甲烷、N,N'-間苯二甲基-雙(烯丙基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基醯亞胺)、N,N'-六亞甲基-雙(烯丙基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基醯亞胺)。
(具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物)
例如,就使液晶顯示元件的電特性長期穩定的目的而言,本發明的液晶配向劑也可還含有具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物。具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物可為一種化合物,也可為兩種以上的化合物。再者,在具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物中不含烯基取代納迪克醯亞胺化合物。就所述目的而言,相對於聚醯胺酸或其衍生物,具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物的含量較佳為1重量%~100重量%,更佳為1重量%~70重量%,進而更佳為1重量%~50重量%。
再者,關於具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物相對於烯基取代納迪克醯亞胺化合物的比率,為了減低液晶顯示元件的離子密度、抑制離子密度的經時性增加、進而抑制殘像的產生,具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物/烯基取代納迪克醯亞胺化合物以重量比計較佳為0.1~10,更佳為0.5~5。
作為較佳的具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物,例如可列舉日本專利特開2013-242526號公報等中所公開的具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物。
(噁嗪化合物)
例如,就使液晶顯示元件的電特性長期穩定的目的而言,本發明的液晶配向劑也可還含有噁嗪化合物。噁嗪化合物可為一種化合物,也可為兩種以上的化合物。就所述目的而言,相對於聚醯胺酸或其衍生物,噁嗪化合物的含量較佳為0.1重量%~50重量%,更佳為1重量%~40重量%,進而更佳為1重量%~20重量%。
噁嗪化合物較佳為可溶於使聚醯胺酸或其衍生物溶解的溶劑中、且具有開環聚合性的噁嗪化合物。作為較佳的噁嗪化合物,例如可列舉式(OX-3-1)、式(OX-3-9)所表示的噁嗪化合物、或日本專利特開2013-242526號公報等中所公開的噁嗪化合物。
[化34]
(噁唑啉化合物)
例如,就使液晶顯示元件的電特性長期穩定的目的而言,本發明的液晶配向劑也可還含有噁唑啉化合物。噁唑啉化合物為具有噁唑啉結構的化合物。噁唑啉化合物可為一種化合物,也可為兩種以上的化合物。就所述目的而言,相對於聚醯胺酸或其衍生物,噁唑啉化合物的含量較佳為0.1重量%~50重量%,更佳為1重量%~40重量%,進而更佳為1重量%~20重量%。或者,在將噁唑啉化合物中的噁唑啉結構換算成噁唑啉時,就所述目的而言,相對於聚醯胺酸或其衍生物,噁唑啉化合物的含量較佳為0.1重量%~40重量%。
作為噁唑啉化合物,例如可列舉日本專利特開2013-242526號公報等中所公開的噁唑啉化合物。作為較佳的噁唑啉化合物,可列舉1,3-雙(4,5-二氫-2-噁唑基)苯。
(環氧化合物)
例如,就使液晶顯示元件的電特性長期穩定的目的而言,本發明的液晶配向劑也可還含有環氧化合物。環氧化合物可為一種化合物,也可為兩種以上的化合物。就所述目的而言,相對於聚醯胺酸或其衍生物,環氧化合物的含量較佳為0.1重量%~50重量%,更佳為1重量%~40重量%,進而更佳為1重量%~20重量%。
作為環氧化合物,例如可列舉日本專利特開2013-242526號公報等中所公開的環氧化合物。作為較佳的環氧化合物,可列舉:N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、(3,3',4,4'-二環氧基)雙環己基。
(添加劑)
另外,例如,本發明的液晶配向劑也可還含有各種添加劑。作為各種添加劑,例如可列舉聚醯胺酸及其衍生物以外的高分子化合物及低分子化合物,可根據各個目的而選擇使用。
例如,作為所述高分子化合物,可列舉可溶於有機溶劑中的高分子化合物。就控制所形成的液晶配向膜的電特性或配向性的觀點而言,較佳為將此種高分子化合物添加於本發明的液晶配向劑中。作為所述高分子化合物,例如可列舉:聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚脲、聚酯、聚環氧化物、聚酯多元醇、矽酮改性聚胺基甲酸酯及矽酮改性聚酯。
另外,作為所述低分子化合物,例如1)在期望提高塗佈性時,可列舉符合所述目的的表面活性劑;2)在需要提高抗靜電時,可列舉抗靜電劑;3)在期望提高與基板的密著性時,可列舉矽烷偶聯劑或鈦系的偶聯劑;以及4)在以低溫進行醯亞胺化時,可列舉醯亞胺化催化劑。
作為矽烷偶聯劑,例如可列舉日本專利特開2013-242526號公報等中所公開的矽烷偶聯劑。作為較佳的矽烷偶聯劑,可列舉3-胺基丙基三乙氧基矽烷。另外,作為醯亞胺化催化劑,可列舉日本專利特開2013-242526號公報等中所公開的醯亞胺化催化劑。
矽烷偶聯劑的添加量通常為聚醯胺酸或其衍生物的總重量的0重量%~20重量%,較佳為0.1重量%~10重量%。
相對於聚醯胺酸或其衍生物的羰基,醯亞胺化催化劑的添加量通常為0.01當量~5當量,較佳為0.05當量~3當量。
其他添加劑的添加量根據其用途而不同,但通常為聚醯胺酸或其衍生物的總重量的0重量%~100重量%,較佳為0.1重量%~50重量%。
(溶劑)
另外,例如,就液晶配向劑的塗佈性或所述聚醯胺酸或其衍生物的濃度的調整的觀點而言,本發明的液晶配向劑也可還含有溶劑。所述溶劑只要是具有溶解高分子成分的能力的溶劑,則可無特別限制地應用。所述溶劑廣泛包含通常用於聚醯胺酸、可溶性聚醯亞胺等高分子成分的製造步驟或用途方面的溶劑,可根據使用目的而適宜選擇。所述溶劑可為一種,也可為兩種以上的混合溶劑。
作為溶劑,可列舉所述聚醯胺酸或其衍生物的親溶劑、或以改善塗佈性為目的的其他溶劑。
作為相對於聚醯胺酸或其衍生物為親溶劑的非質子性極性有機溶劑,可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑烷酮(dimethyl imidazolidinone)、N-甲基己內醯胺、N-甲基丙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、二乙基乙醯胺、γ-丁內酯等內酯。
作為以改善塗佈性等為目的的其他溶劑的例子,可列舉:乳酸烷基酯、3-甲基-3-甲氧基丁醇、四氫萘、異佛爾酮、苯基乙酸酯、乙二醇單丁醚等乙二醇單烷基醚、二乙二醇單乙醚等二乙二醇單烷基醚、三乙二醇單烷基醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚等丙二醇單烷基醚、丙二酸二乙酯等丙二酸二烷基酯、二丙二醇單甲醚等二丙二醇單烷基醚、它們的乙酸酯類等酯化合物、二異丁基酮等酮化合物。
這些中,所述溶劑特佳為N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑烷酮、γ-丁內酯、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、乙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚及二異丁基酮。
[選自聚醯胺酸及其衍生物中的聚合物的濃度]
選自聚醯胺酸及其衍生物中的聚合物在液晶配向劑中的濃度較佳為0.1重量%~40重量%。在將所述配向劑塗佈於基板上時,為了調整膜厚,有時需要事先利用溶劑對所含有的聚醯胺酸及其衍生物進行稀釋的操作。
本發明的液晶配向劑中的固體成分濃度並無特別限定,只要結合下述的各種塗佈法而選擇最合適的值即可。通常,為了抑制塗佈時的不均或針孔等,相對於清漆重量,較佳為0.1重量%~30重量%,更佳為1重量%~10重量%。
[液晶配向劑的黏度]
本發明的液晶配向劑的黏度根據塗佈的方法、聚醯胺酸或其衍生物的濃度、所使用的聚醯胺酸或其衍生物的種類、溶劑的種類與比例而較佳的範圍不同。例如,在利用印刷機進行塗佈的情況下,若為5 mPa·s~100 mPa·s的範圍,則可獲得充分的膜厚,且可防止印刷不均變大,因此較佳,更佳為10 mPa·s~80 mPa·s。在利用旋塗來進行塗佈的情況下,適合的是5 mPa·s~200 mPa·s(更佳為10 mPa·s~100 mPa·s)。在使用噴墨塗佈裝置來進行塗佈的情況下,適合的是5 mPa·s~50 mPa·s(更佳為5 mPa·s~20 mPa·s)。液晶配向劑的黏度可藉由旋轉黏度測定法來測定,例如使用旋轉黏度計(東機產業製造的TVE-20L型)來測定(測定溫度:25℃)。
液晶配向膜
其次,對本發明的液晶配向膜進行說明。
本發明的液晶配向膜是由本發明的光配向用液晶配向劑形成。關於本發明的光配向用液晶配向劑的說明與較佳的範圍、具體例,可參照<光配向用液晶配向劑>一欄的記載。
對本發明的液晶配向膜進行詳細說明。本發明的液晶配向膜是藉由對所述本發明的液晶配向劑的塗膜進行加熱而形成的膜。本發明的液晶配向膜可藉由自液晶配向劑製作液晶配向膜的通常的方法而獲得。例如,本發明的液晶配向膜可藉由經過形成本發明的液晶配向劑的塗膜的步驟、進行加熱乾燥的步驟及進行加熱煆燒的步驟而獲得。針對本發明的液晶配向膜,視需要,可如後述般在塗膜步驟、加熱乾燥步驟後照射光,或在加熱煆燒步驟後照射光來賦予各向異性。
塗膜可與通常的液晶配向膜的製作同樣地,藉由將本發明的液晶配向劑塗佈於液晶顯示元件中的基板上來形成。基板可列舉可供氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化銦鋅(In2
O3
-ZnO,IZO)、氧化銦鎵鋅(In-Ga-ZnO4
,IGZO)電極等電極或彩色濾光片等設置的玻璃製、氮化矽製、丙烯酸製、聚碳酸酯製、聚醯亞胺製等的基板。
作為將液晶配向劑塗佈於基板上的方法,通常己知有旋轉器法、印刷法、浸漬法、滴加法、噴墨法等。這些方法也可同樣地應用於本發明中。
所述加熱乾燥步驟通常己知有在烘箱或紅外爐中進行加熱處理的方法、在加熱板上進行加熱處理的方法等。加熱乾燥步驟較佳為在溶劑可蒸發的範圍內的溫度下實施,更佳為在相對於加熱煆燒步驟中的溫度為比較低的溫度下實施。具體而言,加熱乾燥溫度較佳為30℃~150℃的範圍,進而更佳為50℃~120℃的範圍。
所述加熱煆燒步驟可在所述聚醯胺酸或其衍生物呈現脫水‧閉環反應所需的條件下進行。所述塗膜的煆燒通常已知有在烘箱或紅外爐中進行加熱處理的方法、在加熱板上進行加熱處理的方法等。這些方法也可同樣地應用於本發明中。通常較佳為在100℃~300℃左右的溫度下進行1分鐘~3小時,更佳為120℃~280℃,進而更佳為150℃~250℃。另外,可在不同的溫度下進行多次加熱煆燒。可使用設定為不同的溫度的多個加熱裝置,也可使用一台加熱裝置,依次變化為不同的溫度來進行。當在不同的溫度下進行兩次加熱煆燒時,較佳為第一次在90℃~180℃下進行,第二次在185℃以上的溫度下進行。另外,可使溫度自低溫度變化為高溫來進行煆燒。在使溫度發生變化來進行煆燒的情況下,初始溫度較佳為90℃~180℃。最終溫度較佳為185℃~300℃,更佳為190℃~230℃。
對利用光配向法的本發明的液晶配向膜的形成方法進行詳細說明。使用光配向法的本發明的液晶配向膜可藉由以下方式來形成:對塗膜進行加熱乾燥後,藉由照射放射線的直線偏光或無偏光,對塗膜賦予各向異性,並對所述膜進行加熱煆燒。或者,可藉由對塗膜進行加熱乾燥,且進行加熱煆燒後,照射放射線的直線偏光或無偏光來形成。就配向性的方面而言,較佳為在加熱煆燒步驟前進行放射線的照射步驟。
進而,為了提高液晶配向膜的液晶配向能力,也可一面對塗膜進行加熱一面照射放射線的直線偏光或無偏光。放射線的照射可在對塗膜進行加熱乾燥的步驟或對塗膜進行加熱煆燒的步驟中進行,也可在加熱乾燥步驟與加熱煆燒步驟之間進行。所述步驟中的加熱乾燥溫度較佳為30℃~150℃的範圍,進而更佳為50℃~120℃的範圍。另外,所述步驟中的加熱煆燒溫度較佳為30℃~300℃的範圍,進而更佳為50℃~250℃的範圍。
作為放射線,例如可使用包含150 nm~800 nm的波長的光的紫外線或可見光,較佳為包含250 nm~400 nm的光的紫外線。另外,可使用直線偏光或無偏光。這些光若為可對所述塗膜賦予液晶配向能力的光,則並無特別限定,在欲對液晶顯現強的配向限制力的情況下,較佳為直線偏光。
本發明的液晶配向膜即便在低能量的光照射下也可顯示高的液晶配向能力。所述放射線照射步驟中的直線偏光的照射量較佳為0.05 J/cm2
~20 J/cm2
,更佳為0.5 J/cm2
~10 J/cm2
。另外,直線偏光的波長較佳為200 nm~400 nm,更佳為250 nm~400 nm。直線偏光對膜表面的照射角度並無特別限定,在欲對液晶顯現強的配向限制力的情況下,就配向處理時間縮短的觀點而言,較佳為相對於膜表面儘量垂直。另外,本發明的液晶配向膜藉由照射直線偏光,可使液晶在相對於直線偏光的偏光方向而垂直的方向上配向。
在照射放射線的直線偏光或無偏光的步驟中所使用的光源中,可無限制地使用超高壓水銀燈、高壓水銀燈、低壓水銀燈、深紫外線(Deep UV)燈、鹵素燈、金屬鹵化物燈、大功率金屬鹵化物燈、氙燈、水銀氙燈、準分子燈、KrF準分子雷射、螢光燈、發光二極體(light emitting diode,LED)燈、鈉燈、微波激發無電極燈(microwave discharged electrodeless lamp)等。
本發明的液晶配向膜可藉由還包含所述步驟以外的其他步驟的方法而適宜地獲得。例如,本發明的液晶配向膜雖然不將利用清洗液對煆燒後的膜進行清洗的步驟作為必需步驟,但可根據其他步驟的情況而設置清洗步驟。
作為利用清洗液的清洗方法,可列舉:刷洗(brushing)、噴霧(jet spray)、蒸氣清洗或超音波清洗等。這些方法可單獨進行,也可並用。作為清洗液,可使用:純水,或甲醇、乙醇、異丙醇等各種醇類,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類,二氯甲烷等鹵素系溶劑,丙酮、甲基乙基酮等酮類,但並不限定於這些。當然,這些清洗液可使用經充分純化的雜質少的清洗液。此種清洗方法也可應用於本發明的液晶配向膜的形成中的所述清洗步驟中。
為了提高本發明的液晶配向膜的液晶配向能力,可在加熱煆燒步驟的前後使用利用熱或光的退火處理。所述退火處理中,退火溫度為30℃~180℃,較佳為50℃~150℃,時間較佳為1分鐘~2小時。另外,退火處理中所使用的退火光可列舉UV燈、螢光燈、LED燈等。光的照射量較佳為0.3 J/cm2
~10 J/cm2
。
本發明的液晶配向膜的膜厚並無特別限定,較佳為10 nm~300 nm,更佳為30 nm~150 nm。本發明的液晶配向膜的膜厚可藉由輪廓儀或橢圓偏光儀(ellipsometer)等公知的膜厚測定裝置來測定。
本發明的液晶配向膜的特徵在於具有特別大的配向的各向異性。此種各向異性的大小可藉由日本專利特開2005-275364號公報等中記載的使用偏光紅外線(Infrared Ray,IR)的方法來評價。另外,如以下所示般,也可藉由使用橢圓偏光術(ellipsometry)的方法來評價。詳細而言,可使用分光橢圓偏光儀來測定液晶配向膜的延遲值。膜的延遲值與聚合物主鏈的配向度成比例地增大。即,具有大的延遲值的膜具有大的配向度,在用作液晶配向膜的情況下,認為具有更大的各向異性的配向膜對於液晶組合物具有大的配向限制力。
本發明的液晶配向膜可適宜地用於橫向電場方式的液晶顯示元件中。在用於橫向電場方式的液晶顯示元件中的情況下,Pt角越小,且液晶配向能力越高,則在暗狀態下的黑顯示水平變得越高,對比度越提高。Pt角理想為1.5°以下,更理想為1.2°以下。
本發明的液晶配向膜可用於智慧型手機、平板電腦、車載監視器、電視等液晶顯示器用的液晶組合物的配向控制。除了液晶顯示器用的液晶組合物的配向用途以外,也可用於光學補償材料或其他所有液晶材料的配向控制。另外,本發明的配向膜具有大的各向異性,因此可單獨用於光學補償材料用途。
液晶顯示元件
本發明的液晶顯示元件具有本發明的液晶配向膜。
關於本發明的液晶配向膜的說明,可參照<液晶配向膜>一欄的記載。
對本發明的液晶顯示元件進行詳細說明。本發明提供一種液晶顯示元件,其包括相向配置的一對基板、形成於所述一對基板各自的相向面的一者或兩者上的電極、形成於所述一對基板各自的相向面上的液晶配向膜、以及形成於所述一對基板間的液晶層,且所述液晶顯示元件中,所述液晶配向膜為本發明的配向膜。
所述電極若為形成於基板的一面上的電極,則並無特別限定。此種電極例如可列舉ITO或金屬的蒸鍍膜等。另外,電極可形成於基板的一個面的整個面上,例如可形成為經圖案化的所期望的形狀。電極的所述所期望的形狀例如可列舉梳型或鋸齒結構等。電極可形成於一對基板中的一個基板上,也可形成於兩個基板上。電極的形成形態根據液晶顯示元件的種類而不同,例如在IPS型液晶顯示元件的情況下,將電極配置於所述一對基板的一者上,在其他液晶顯示元件的情況下,將電極配置於所述一對基板兩者上。在所述基板或電極上形成所述液晶配向膜。
所述液晶層是以利用形成有液晶配向膜的面相向的所述一對基板來夾持液晶組合物的形式形成。在液晶層的形成過程中,視需要可使用微粒子或樹脂片等介於所述一對基板之間並形成適當的間隔的間隔物。
作為液晶層的形成方法,例如可使用真空注入法或液晶滴注(One Drop Fill,ODF)法。作為基板的黏合中所使用的密封劑,例如可使用UV硬化型或熱硬化型的密封劑。在密封劑的印刷中,例如可使用網版印刷法。
液晶組合物並無特別限制,可使用介電各向異性為正或負的各種液晶組合物。介電各向異性為正的較佳的液晶組合物可列舉:日本專利3086228號公報、日本專利2635435號公報、日本專利特表平5-501735號公報、日本專利特開平8-157826號公報、日本專利特開平8-231960號公報、日本專利特開平9-241644號公報(EP885272A1)、日本專利特開平9-302346號公報(EP806466A1)、日本專利特開平8-199168號公報(EP722998A1)、日本專利特開平9-235552號公報、日本專利特開平9-255956號公報、日本專利特開平9-241643號公報(EP885271A1)、日本專利特開平10-204016號公報(EP844229A1)、日本專利特開平10-204436號公報、日本專利特開平10-231482號公報、日本專利特開2000-087040號公報、日本專利特開2001-48822號公報等中所公開的液晶組合物。
作為所述具有負的介電各向異性的液晶組合物的較佳例,可列舉:日本專利特開昭57-114532號公報、日本專利特開平2-4725號公報、日本專利特開平4-224885號公報、日本專利特開平8-40953號公報、日本專利特開平8-104869號公報、日本專利特開平10-168076號公報、日本專利特開平10-168453號公報、日本專利特開平10-236989號公報、日本專利特開平10-236990號公報、日本專利特開平10-236992號公報、日本專利特開平10-236993號公報、日本專利特開平10-236994號公報、日本專利特開平10-237000號公報、日本專利特開平10-237004號公報、日本專利特開平10-237024號公報、日本專利特開平10-237035號公報、日本專利特開平10-237075號公報、日本專利特開平10-237076號公報、日本專利特開平10-237448號公報(EP967261A1)、日本專利特開平10-287874號公報、日本專利特開平10-287875號公報、日本專利特開平10-291945號公報、日本專利特開平11-029581號公報、日本專利特開平11-080049號公報、日本專利特開2000-256307號公報、日本專利特開2001-019965號公報、日本專利特開2001-072626號公報、日本專利特開2001-192657、日本專利特開2010-037428號公報、國際公開2011/024666號手冊、國際公開2010/072370號手冊、日本專利特表2010-537010號公報、日本專利特開2012-077201號公報、日本專利特開2009-084362號公報等中所公開的液晶組合物。即便向介電各向異性為正或負的液晶組合物中添加一種以上的光學活性化合物來使用,也無任何影響。
另外,例如,就提高配向性的觀點而言,例如本發明的液晶顯示元件中所使用的液晶組合物也可進而添加添加物。此種添加物為光聚合性單體、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合引發劑、聚合抑制劑等。較佳的光聚合性單體、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、色素、消泡劑、聚合引發劑、聚合抑制劑可列舉國際公開2015/146330號手冊等中所公開的化合物。
為了適合於聚合物穩定配向(polymer sustained alignment,PSA)模式的液晶顯示元件,可向液晶組合物中混合可聚合的化合物。可聚合的化合物的較佳例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)、乙烯基酮等具有可聚合的基的化合物。較佳的化合物可列舉國際公開2015/146330號手冊等中所公開的化合物。
[實施例]
以下,藉由實施例來對本發明進行說明。再者,實施例中所使用的評價法及化合物如下所述。
1.重量平均分子量(Mw)
聚醯胺酸的重量平均分子量是藉由以下方式來求出:使用2695分離模組·2414示差折射儀(沃特世(Waters)製造)並利用凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法來測定,並進行聚苯乙烯換算。利用磷酸-N,N-二甲基甲醯胺(N,N-Dimethylformamide,DMF)混合溶液(磷酸/DMF=0.6/100:重量比),以聚醯胺酸濃度成為約2重量%的方式對所獲得的聚醯胺酸進行稀釋。管柱使用HSPgel RT MB-M(沃特世(Waters)製造),將所述混合溶液作為展開劑,在管柱溫度50℃、流速0.40 mL/min的條件下進行測定。標準聚苯乙烯使用東曹(Tosoh)(股)製造的TSK標準聚苯乙烯。
2.密封密著性評價
針對後述的密封密著性測定用樣品,將上下基板的端部固定於島津製作所製造的臺式精密萬能試驗機AGS-X 500N上,自基板中央的上部進行按壓,測定剝離時的壓力(N)。然後,利用根據所測量的密封劑的直徑而預估的面積(cm2
)除壓力(N),算出密著強度(N/cm2
)。密著強度的數值越大,可以說具有越高的與密封劑的密著性。利用成為基準的聚合物的密著強度除所算出的密著強度,並將各聚合物的密封密著性加以比較。
3.評價‧對比度的評價
交流電(Alternating Current,AC)殘像是依據國際公開2000/43833號手冊中記載的方法來測定。
具體而言,對所製作的液晶單元的亮度-電壓特性(B-V特性)進行測定,將其設為施加應力前的亮度-電壓特性:B(前(before))。其次,對液晶單元施加4.5 V、60 Hz的交流電20分鐘後,短路1秒,再次測定亮度-電壓特性(B-V特性)。將其設為施加應力後的亮度-電壓特性:B(後(after))。此處,使用所測定的各亮度-電壓特性的電壓1.3 V下的亮度,利用下述式來求出亮度變化率ΔB(%)。ΔB(%)的值越小,是指越可抑制AC殘像的產生,即液晶配向性越良好。若ΔB(%)小於3%,則可以說液晶配向性特別良好。
ΔB(%)={[B(after)-B(before)]/B(before)}×100
以下示出液晶配向性的評價的基準。
ΔB(%)小於1.5%:1
ΔB(%)為1.5%以上且小於2.0%:2
ΔB(%)為2.0%以上且小於3.0%:3
ΔB(%)為3.0%以上且小於6.0%:4
ΔB(%)為6.0%以上:5
另外,使用施加應力前的B-V特性中的最小亮度與最大亮度的比來求出對比度(Contrast Ratio,CR)。CR的值越大,是指明暗顯示越鮮明。
CR=B(before)max
/B(before)min
式中,B(before)max
表示施加應力前的B-V特性中的最大亮度,B(before)min
表示施加應力前的B-V特性中的最小亮度。
對比度(CR)是按以下基準來評價。
CR為3500以上:◎
CR為3250以上且小於3500:○
CR為3000以上且小於3250:△
CR小於3000:×
4.VHR可靠性評價
液晶顯示元件的電壓保持率(VHR)是依據「水島等,第14次液晶討論會草稿集p78(1988)」中記載的方法,在60℃下對單元施加波高±5 V的矩形波來測定。電壓保持率是表示所施加的電壓在框週期後保持何種程度的指標,若所述值為100%,則是指所有電荷得到保持。VHR可靠性是藉由以下方式來評價:將所述單元在LED背光中暴露300小時後,再次測定VHR,並使用下述式來算出VHR降低率。VHR降低率越小,是指所形成的配向膜對於光應力的可靠性越高。
VHR降低率(%)=(暴露後VHR-初始VHR)÷初始VHR×100
式中,初始VHR表示暴露於LED背光前的VHR,暴露後VHR表示在LED背光中暴露300小時後的VHR。
VHR可靠性是按以下基準來評價。
VHR降低率(%)小於2%:◎
VHR降低率(%)為2%以上且小於3%:○
VHR降低率(%)為3%以上且小於6%:△
VHR降低率(%)為6%以上:×
<溶劑>
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
BC:丁基溶纖劑(乙二醇單丁醚)
GBL:γ-丁內酯
清漆的製備
本實施例中所使用的清漆是按下述程序來製備。此處,清漆的製備例1~製備例28及製備例32~製備例34中所製備的清漆A1~清漆A28及清漆A29~清漆A31是將式(II)~式(VII)所表示的至少一種化合物(感光性二胺)用作原料單體的一種而進行反應所獲得的聚醯胺酸的溶液。另外,其中,關於清漆A1~清漆A16及清漆A29~清漆A31,具有式(1)所表示的結構的二胺也包含於原料單體中。摻合用清漆的製備例29~製備例31中所製備的摻合用清漆B1~摻合用清漆B3是在原料中不使用式(II)~式(VII)所表示的化合物而獲得的聚醯胺酸的溶液,且是摻合於清漆A1~清漆A28或清漆A29~清漆A31中來使用者。
[清漆的製備例1] 清漆A1的製備
向安裝有攪拌翼、氮氣導入管的100 mL三口燒瓶中加入2.116 g的式(V-4-2)所表示的化合物、0.897 g的式(2-2)所表示的化合物,添加34.0 g的N-甲基-2-吡咯烷酮並加以攪拌。向所述溶液中添加0.512 g的式(PAN-1)所表示的化合物及2.475 g的式(AN-4-17)(m=8)所表示的化合物,在室溫下攪拌12小時。向其中添加30.0 g的N-甲基-2-吡咯烷酮及30.0 g的丁基溶纖劑,在70℃下對所獲得的溶液進行加熱攪拌,直至作為溶質的聚合物的重量平均分子量成為所期望的重量平均分子量為止,從而獲得溶質的重量平均分子量為大約9,000且樹脂成分濃度為6重量%的清漆A1。
[清漆的製備例2~製備例34] 清漆A2~清漆A28、清漆B1~清漆B3、清漆A29~清漆A31的製備
除了如表1所示般變更用作二胺及四羧酸二酐的化合物以外,與製備例1同樣地製備樹脂成分濃度為6重量%的清漆A2~清漆A28。另外,除了如表2所示般變更用作二胺及四羧酸二酐的化合物以外,與製備例1同樣地製備清漆B1~清漆B3。再者,清漆B3中,除了二胺以外,還添加二醯肼(DIH-1-2)。清漆B1~清漆B3中,調整加熱攪拌的條件,以使聚合物的重量平均分子量成為50,000左右。另外,除了如表3所示般變更用作二胺及四羧酸二酐的化合物以外,與製備例1同樣地製備樹脂成分濃度為6重量%的清漆A29~清漆A31。將所生成的聚合物的重量平均分子量示於表1及表2、表3中。再者,表1中,關於作為二胺記載有兩種以上的化合物的製備例,是指將所述所有的化合物合併用作二胺,關於作為四羧酸二酐記載有兩種以上的化合物的製備例,是指將所述所有的化合物合併用作四羧酸二酐。方括號內的數值表示調配比(莫耳%),空欄是指不使用與所述欄對應的化合物。在表2及表3中,也同樣如此。
[表1]
清漆製備例 | 清漆No. | 四羧酸二酐 | 二胺 | Mw | |||||||
製備例1 | A1 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-4-2 [90] | 2-2 [10] | 9,000 | |||||
製備例2 | A2 | AN-4-17 m=8 [50] | PAN-1 [40] | AN-1-1 [10] | V-4-2 [93] | 2-2 [3] | DI-5-1 m=4 [2] | DI-13-1 [2] | 12,000 | ||
製備例3 | A3 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-4-2 [97] | 4-2 [3] | 90,000 | |||||
製備例4 | A4 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | 2-2 [10] | 11,000 | |||||
製備例5 | A5 | AN-4-17 m=8 [60] | PAN-1 [30] | AN-4-21 [10] | VII-1-1 [90] | 2-2 [10] | 12,000 | ||||
製備例6 | A6 | AN-4-17 m=4 [50] | PAN-1 [50] | V-4-2 [45] | V-2-1 [45] | 2-2 [10] | 13,000 | ||||
製備例7 | A7 | AN-4-17 m=8 [50] | AN-1-1 [30] | PAN-1 [20] | V-4-2 [45] | V-2-1 [45] | 2-2 [5] | DI-5-12 m=2 [3] | DI-13-1 [2] | 11,000 | |
製備例8 | A8 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-4-2 [90] | 3-1 [10] | 12,000 | |||||
製備例9 | A9 | AN-1-2 m=8 [50] | PAN-1 [50] | V-4-2 [90] | 3-1 [5] | DI-13-1 [5] | 9,000 | ||||
製備例10 | A10 | AN-4-17 m=8 [50] | PAN-1 [30] | AN-1-1 [20] | V-4-2 [85] | 3-1 [3] | DI-5-1 m=4 [5] | DI-5-9 [5] | DI-1-9 v=3 [2] | 12,000 | |
製備例11 | A11 | AN-4-17 m=8 [50] | PAN-1 [40] | AN-4-21 [10] | V-4-2 [45] | VII-1-1 [45] | 3-1 [10] | 14,000 | |||
製備例12 | A12 | AN-4-17 m=8 [50] | PAN-1 [50] | V-2-1 [90] | 3-1 [10] | 12,000 | |||||
製備例13 | A13 | AN-4-17 m=4 [50] | PAN-1 [50] | V-4-2 [45] | V-2-1 [45] | 3-1 [10] | 10,000 | ||||
製備例14 | A14 | AN-4-17 m=8 [50] | AN-1-1 [50] | V-4-2 [45] | V-2-1 [45] | 3-1 [5] | DI-5-1 m=2 [3] | DI-13-1 [2] | 12,000 | ||
製備例15 | A15 | AN-1-2 m=8 [50] | PAN-1 [30] | AN-1-1 [10] | AN-4-17 m=4 [10] | V-4-2 [90] | 3-1 [7] | DI-5-20 [3] | 9,000 | ||
製備例16 | A16 | AN-4-17 m=8 [50] | AN-1-1 [50] | V-2-1 [97] | 4-2 [3] | 8,000 | |||||
製備例17 | A17 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-5-28 [10] | 12,000 | |||||
製備例18 | A18 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-5-41 [10] | 12,000 | |||||
製備例19 | A19 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-5-29 k=2 [10] | 9,000 | |||||
製備例20 | A20 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-5-30 k=2 [10] | 11,000 | |||||
製備例21 | A21 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-5-33 [10] | 12,000 | |||||
製備例22 | A22 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-20-1 [10] | 14,000 | |||||
製備例23 | A23 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-20-2 e=5 [10] | 12,000 | |||||
製備例24 | A24 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-20-3 [10] | 12,000 | |||||
製備例25 | A25 | AN-1-2 m=8 [50] | PAN-1 [50] | V-4-2 [45] | V-2-1 [45] | DI-20-3 [5] | DI-13-1 [5] | 10,000 | |||
製備例26 | A26 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-4-10 [10] | 11,000 | |||||
製備例27 | A27 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-2-1 [90] | DI-4-13 [10] | 13,000 | |||||
製備例28 | A28 | AN-4-17 m=8 [70] | PAN-1 [30] | V-4-2 [90] | DI-5-1 m=4 [10] | 10,000 |
[表2]
清漆製備例 | 清漆No. | 四羧酸二酐 | 二胺及二醯肼 | Mw | |||||
製備例29 | B1 | PAN-1 [50] | AN-10-1 [10] | AN-3-2 [40] | DI-5-1 m=1 [10] | DI-5-9 [30] | DI-4-1 [10] | DI-4-19 [50] | 53,000 |
製備例30 | B2 | PAN-1 [30] | AN-3-2 [40] | AN-1-1 [30] | DI-5-1 m=1 [10] | DI-13-1 [40] | DI-4-18 [50] | 55,000 | |
製備例31 | B3 | PAN-1 [30] | AN-1-1 [30] | AN-4-5 [40] | DI-13-1 [50] | DI-4-1 [20] | DIH-1-2 m=4 [30] | 49,000 |
[表3]
清漆製備例 | 清漆No. | 四羧酸二酐 | 二胺 | Mw | ||||||||
製備例32 | A29 | AN-4-17 m=8 [50] | PAN-1 [50] | V-2-1 [85] | 3-1 [15] | 14,000 | ||||||
製備例33 | A30 | AN-4-17 m=8 [50] | PAN-1 [50] | V-2-1 [80] | 3-1 [20] | 13,000 | ||||||
製備例34 | A31 | AN-4-17 m=8 [50] | PAN-1 [50] | V-2-1 [70] | 3-1 [30] | 15,000 |
與密封劑的密著性評價
以下的實施例1~實施例5、比較例1~比較例11中,以由清漆A28製備的比較配向劑11為基準,進行密封密著性的評價。
[實施例1]
利用NMP/BC混合溶液(NMP/BC=7/3重量比)將清漆A1以成為4重量%的方式進行稀釋、攪拌,從而製備配向劑1。
準備兩片相同大小的玻璃基板。藉由旋轉器法而將配向劑1塗佈於一片玻璃基板上。塗佈後,在60℃下對基板進行1分鐘加熱,使溶劑蒸發後,使用牛尾電機(股)製造的姆奇萊特(Multi-Light)ML-501C/B,自相對於基板而鉛垂的方向經由偏光板來照射紫外線的直線偏光。此時的曝光能量是使用牛尾電機(股)製造的紫外線累計光量計UIT-150(光接收器:UVD-S365)來測定光量,以在波長365 nm下成為2.0±0.1 J/cm2
的方式調整曝光時間。在150℃下煆燒20分鐘後,在220℃下進行20分鐘煆燒處理,從而形成膜厚大約100 nm的配向膜。
向所述基板的形成有配向膜的面滴加分散有5 μm的珠狀間隔物的密封劑(協立化學製造的XN-1500T)。繼而,使用未塗佈配向劑的玻璃基板,以基板的重合寬度為1 cm且夾持密封劑的方式進行貼合。此時,調整密封劑滴加量,以使貼合後的密封劑的直徑成為約3 mm。利用夾具將所貼合的兩片基板固定後,進行3 J/cm2
的UV照射,繼而,在120℃下進行1小時加熱,使密封劑硬化,從而製作密封密著性評價用的樣品。利用所述記載的評價方法來算出密著強度。
使用清漆A28來代替清漆A1而製備比較配向劑11,進行相同的操作來製作密封密著性評價用的樣品。利用所述記載的評價方法來算出密著強度。
利用由清漆A28製備的比較配向劑11的密著強度除由清漆A1製備的配向劑1的密著強度,從而算出相對於比較配向劑11的密著強度的比率,結果比率為3.1。
[實施例2]~[實施例5]、[比較例1]~[比較例11]
除了使用表4所示的清漆來代替清漆A1以外,與實施例1同樣地製備配向劑2~配向劑5、比較配向劑1~比較配向劑11,分別測定相對於密封劑的密著強度。利用由清漆A28製備的比較配向劑11的密著強度除所獲得的密著強度,由此算出比率。將所使用的清漆及密著強度(比率)的測定結果示於表4中。
[表4]
配向劑No. | 清漆No. | 密著強度 (比率) | |
實施例1 | 配向劑1 | A1 | 3.1 |
實施例2 | 配向劑2 | A4 | 2.9 |
實施例3 | 配向劑3 | A8 | 3.1 |
實施例4 | 配向劑4 | A11 | 2.9 |
實施例5 | 配向劑5 | A12 | 2.9 |
比較例1 | 比較配向劑1 | A17 | 2.2 |
比較例2 | 比較配向劑2 | A18 | 1.9 |
比較例3 | 比較配向劑3 | A19 | 2.2 |
比較例4 | 比較配向劑4 | A20 | 1.9 |
比較例5 | 比較配向劑5 | A21 | 2.2 |
比較例6 | 比較配向劑6 | A22 | 2.2 |
比較例7 | 比較配向劑7 | A23 | 2.1 |
比較例8 | 比較配向劑8 | A24 | 2.7 |
比較例9 | 比較配向劑9 | A26 | 2.0 |
比較例10 | 比較配向劑10 | A27 | 2.8 |
比較例11 | 比較配向劑11 | A28 | 1.0 |
將具有式(1)的結構的二胺用作原料單體的實施例1~實施例5中,密著強度提高至基準的配向劑(比較配向劑11)的約3倍。相對於此,即使是具有NH的二胺,在使用NH與苯環或C=O連結的二胺(式(DI-5-28)、式(DI-5-29)、式(DI-5-33))的情況下(比較例1、比較例3、比較例5),密著強度的提高停留在2倍左右。認為在實施例1~實施例5中獲得大的密著強度的原因在於:式(1)的構造中,NH的左右為伸烷基,由此NH的親核性提高,液晶配向膜與密封劑的反應性進一步提高。再者,比較例8中,獲得與比較例1、比較例3、比較例5相比更高的密著強度。認為其原因在於:在配向膜形成的加熱時,式(DI-20-3)的Boc因熱而脫離,生成NH,並轉換成式(1)所表示的結構。
另外,使用式(V-4-2)所表示的二胺的實施例3、使用式(V-2-1)所表示的二胺的實施例5中所製成的各液晶配向膜,利用分光光度計測定波長400 nm下的透過率,結果分別為88%、72%。因此可知,藉由將式(V-4)所表示的化合物與具有式(1)的結構的二胺並用,除了密封密著性提高以外,也可提高透過率。
其次,以下的實施例6~實施例21、比較例12~比較例15中,以由清漆A28與清漆B2製備的比較配向劑15為基準,進行密封密著性的評價。
[實施例6]
將清漆A1與清漆B1以成為重量比4:6的方式摻合,獲得樹脂成分濃度為6重量%的摻合清漆。進而,以使樹脂成分濃度成為4重量%的方式利用NMP/BC混合溶液(NMP/BC=7/3重量比)進行稀釋、攪拌,從而製備配向劑6。
使用所述配向劑6來代替配向劑1,與實施例1同樣地製作密封密著性評價用的樣品,並求出相對於密封劑的密著強度。關於所述配向劑6的密著強度,同樣地算出相對於所測定的比較配向劑15的密著強度的比率,結果比率為3.3。
[實施例7]~[實施例21]、[比較例12]~[比較例15]
除了使用表5所示的清漆與摻合用清漆來代替清漆A1與清漆B1以外,與實施例6同樣地製備配向劑7~配向劑21、比較配向劑12~比較配向劑15,並測定相對於密封劑的密著強度,算出相對於比較配向劑15的密著強度的比率。將所使用的清漆及摻合用清漆與密著強度(比率)的測定結果示於表5中。
[表5]
配向劑No. | 清漆No. | 摻合用清漆No. | 密著強度 (比率) | |
實施例6 | 配向劑6 | A1 | B1 | 3.3 |
實施例7 | 配向劑7 | A2 | B2 | 3.1 |
實施例8 | 配向劑8 | A3 | B3 | 2.1 |
實施例9 | 配向劑9 | A4 | B2 | 3.1 |
實施例10 | 配向劑10 | A5 | B3 | 3.1 |
實施例11 | 配向劑11 | A6 | B2 | 3.3 |
實施例12 | 配向劑12 | A7 | B2 | 2.4 |
實施例13 | 配向劑13 | A8 | B2 | 3.3 |
實施例14 | 配向劑14 | A9 | B2 | 2.7 |
實施例15 | 配向劑15 | A10 | B2 | 2.0 |
實施例16 | 配向劑16 | A11 | B2 | 3.1 |
實施例17 | 配向劑17 | A12 | B2 | 3.1 |
實施例18 | 配向劑18 | A13 | B3 | 3.3 |
實施例19 | 配向劑19 | A14 | B2 | 2.4 |
實施例20 | 配向劑20 | A15 | B2 | 3.2 |
實施例21 | 配向劑21 | A16 | B2 | 2.0 |
比較例12 | 比較配向劑12 | A24 | B2 | 3.0 |
比較例13 | 比較配向劑13 | A25 | B2 | 2.3 |
比較例14 | 比較配向劑14 | A27 | B2 | 2.9 |
比較例15 | 比較配向劑15 | A28 | B2 | 1.0 |
在摻合系配向劑中,在使用具有式(1)的結構的二胺的配向劑6~配向劑21中,也觀察到密著性的提高。具體而言,獲得相對於比較配向劑15的密著強度而為2.0倍~3.3倍的密著強度。
液晶配向膜的製造、以及AC殘像特性、對比度及VHR可靠性的評價
以下的實施例22~實施例30、比較例16~比較例19中,使用所述各實施例及各比較例中所製備的配向劑來形成液晶配向膜,針對使用所述液晶配向膜的液晶單元,評價AC殘像特性、對比度及VHR可靠性。
[實施例22]
藉由旋轉器法而將配向劑6塗佈於帶有FFS電極的玻璃基板及帶有柱間隔物(column spacer)的玻璃基板上。塗佈後,在60℃下對基板進行1分鐘加熱,使溶劑蒸發後,使用牛尾電機(股)製造的姆奇萊特(Multi-Light)ML-501C/B,自相對於基板而鉛垂的方向經由偏光板來照射紫外線的直線偏光。此時的曝光能量是使用牛尾電機(股)製造的紫外線累計光量計UIT-150(光接收器:UVD-S365)來測定光量,以在波長365 nm下成為2.0±0.1 J/cm2
的方式調整曝光時間。在150℃下煆燒20分鐘後,在220℃下進行20分鐘煆燒處理,從而形成膜厚大約100 nm的配向膜。
繼而,將這些形成有配向膜的兩片基板以使形成有液晶配向膜的面相向、且在相向的液晶配向膜之間設置用以注入液晶組合物的空隙的方式加以貼合。此時,使對各個液晶配向膜照射的直線偏光的偏光方向平行。向這些單元中注入負型液晶組合物A,製作單元厚度7 μm的液晶單元(液晶顯示元件)。
<負型液晶組合物A>
[化42]
使用所述液晶單元,利用所述記載的方法來進行AC殘像評價及對比度(CR)評價。其結果,AC殘像評價為2,CR評價為○。
其次,除了使用帶有IPS電極的玻璃基板及帶有柱間隔物的玻璃基板來代替帶有FFS電極的玻璃基板及帶有柱間隔物的玻璃基板以外,同樣地利用各配向劑來形成配向膜,並製作VHR可靠性評價用的液晶單元。使用所述液晶單元,利用所述記載的方法來進行VHR可靠性評價。評價結果為◎。
[實施例23]~[實施例30]、[比較例16]~[比較例18]
除了使用表6所示的配向劑來代替配向劑6以外,與實施例22同樣地形成液晶配向膜,針對使用所述液晶配向膜的液晶單元,進行AC殘像評價、對比度(CR)評價、VHR可靠性評價。將所使用的配向劑與評價結果示於表6中。
[表6]
配向劑No. | 清漆No. | 摻合用清漆No. | 殘像 | CR | VHR可靠性 | |
實施例22 | 配向劑6 | A1 | B1 | 2 | ○ | ◎ |
實施例23 | 配向劑7 | A2 | B2 | 1 | ○ | ◎ |
實施例24 | 配向劑9 | A4 | B2 | 2 | ◎ | ○ |
實施例25 | 配向劑12 | A7 | B2 | 1 | ◎ | ◎ |
實施例26 | 配向劑13 | A8 | B2 | 2 | ○ | ◎ |
實施例27 | 配向劑16 | A11 | B2 | 2 | ◎ | ○ |
實施例28 | 配向劑17 | A12 | B2 | 2 | ◎ | ○ |
實施例29 | 配向劑18 | A13 | B3 | 2 | ◎ | ◎ |
實施例30 | 配向劑19 | A14 | B2 | 1 | ◎ | ◎ |
比較例16 | 比較配向劑12 | A24 | B2 | 2 | × | ○ |
比較例17 | 比較配向劑13 | A25 | B2 | 2 | × | ○ |
比較例18 | 比較配向劑14 | A27 | B2 | 4 | ○ | △ |
實施例22~實施例30中,AC殘像為評價1或2(AC殘像3.0%以下),CR也良好,VHR可靠性評價也為◎或○。另一方面,使用包含式(DI-20-3)的比較配向劑12、比較配向劑13作為原料單體的比較例16、比較例17為以下結果:雖然AC殘像為評價2,VHR可靠性評價為○,但是CR極其低。認為其原因在於:式(DI-20-3)的Boc發生脫離,因此配向膜的表面均一性變低。另外,使用包含式(DI-4-13)的比較配向劑14作為原料單體的比較例18中,AC殘像為評價4,且與實施例22~實施例30相比變差。其結果暗示式(1)中的NH的左右伸烷基(A)有利地作用於配向膜的配向性。進而,根據二胺中的僅非感光性二胺不同的實施例24、實施例28與比較例18的比較,關於VHR可靠性,示出將具有式(1)的結構的二胺用作原料單體的配向劑也較將式(DI-4-13)用作原料單體的比較配向劑14更優異。
[實施例31]
將清漆A29與清漆B2以成為重量比4:6的方式摻合,獲得樹脂成分濃度為6重量%的摻合清漆。進而,以使樹脂成分濃度成為4重量%的方式利用NMP/BC混合溶液(NMP/BC=7/3重量比)進行稀釋、攪拌,從而製備配向劑22。
使用所述配向劑22來代替配向劑6,與實施例6同樣地製作密封密著性評價用的樣品,測定相對於密封劑的密著強度,並算出相對於比較配向劑15的密著強度的比率。另外,使用所述配向劑22來代替配向劑6,與實施例22同樣地進行AC殘像評價及對比度(CR)評價。將結果與實施例28的結果一併示於表7中。
[比較例19]及[比較例20]
使用表7所示的清漆來代替清漆A29,與摻合用清漆B2加以混合而製備比較配向劑16、比較配向劑17。使用所述比較配向劑16、比較配向劑17來代替配向劑22,與實施例31同樣地測定對於密封劑的密著強度,並算出相對於比較配向劑15的密著強度的比率。另外,使用比較配向劑16、比較配向劑17來代替配向劑22,與實施例31同樣地進行AC殘像評價及對比度(CR)評價。將結果示於表7中。
[表7]
配向劑No. | 清漆No. | 摻合用清漆No. | 密著強度 (比率) | 殘像 | CR | |
實施例28 | 配向劑17 | A12 | B2 | 3.1 | 2 | ◎ |
實施例31 | 配向劑22 | A29 | B2 | 3.5 | 3 | ◎ |
比較例19 | 比較配向劑16 | A30 | B2 | 3.7 | 4 | △ |
比較例20 | 比較配向劑17 | A31 | B2 | 3.7 | 4 | △ |
實施例28、實施例31、比較例19、比較例20中所使用的清漆A12~清漆A31為將原料單體中的具有式(3-1)所表示的結構的二胺的含量設為相對於二胺總量而,分別為10莫耳%、15莫耳%、20莫耳%、30莫耳%的清漆。如所述比較所示,具有式(3-1)所表示的結構的二胺的含量相對於二胺總量而為15莫耳%以下的實施例28、實施例31中,密封密著性高且殘像特性、對比度也高。另一方面,關於將具有式(3-1)所表示的結構的二胺的含量設為20莫耳%、30莫耳%的比較例19、比較例20,與將具有式(3-1)所表示的結構的二胺的含量設為15莫耳%以下的實施例28、實施例31相比,殘像及對比度大幅降低至2階段。因此可知,為了獲得取得了各特性的平衡的液晶配向劑,需要將具有式(1)所表示的結構的二胺的含量設為15莫耳%以下。
根據以上的結果,可知:由本發明的配向劑獲得的配向膜與密封劑的密著性高,此外,包括由本發明的配向劑獲得的配向膜的液晶顯示元件的殘像特性、VHR可靠性也優異。
[產業上的可利用性]
若使用本發明的液晶配向劑,則可形成與密封劑的密著性高且配向性良好的液晶配向膜,可提供可靠性與殘像特性良好的液晶顯示元件。本發明的液晶配向劑可適宜地用於橫向電場驅動型液晶顯示元件。
無
無
Claims (8)
- 一種光配向用液晶配向劑,其包含選自聚醯胺酸及其衍生物中的至少一種聚合物;且所述光配向用液晶配向劑中, 所述聚醯胺酸及其衍生物為包含選自四羧酸二酐及其衍生物中的至少一種與二胺且可包含二醯肼的原料單體的反應產物; 所述二胺的至少一種具有下述式(1)所表示的結構, 所述原料單體的至少一種為下述式(II)~下述式(VII)的任一者所表示的具有光反應性結構的化合物, 相對於所述原料單體中所含的二胺與二醯肼的合計量,具有所述式(1)所表示的結構的二胺在所述原料單體中的含量為1莫耳%~15莫耳%; 式(1)中,A分別獨立地為碳數1~3的伸烷基; *表示鍵結鍵; 式(II)~式(V)中,R2 及R3 分別獨立地為具有-NH2 的一價有機基或具有-CO-O-CO-的一價有機基; 式(IV)中,R4 為二價有機基; 式(VI)中,R5 分別獨立地為具有-NH2 或-CO-O-CO-的芳香環;而且, 式(VII)中,R6 及R7 分別獨立地為具有-NH2 的一價有機基; R8 及R9 分別獨立地為氫或碳數1~10的烷基; 鍵結位置未被固定的鍵結鍵與所述鍵結鍵所處的苯環的任一氫進行取代而鍵結於碳,苯環的其他氫可經取代基取代。
- 如請求項1所述的光配向用液晶配向劑,其中所述具有光反應性結構的化合物為下述式(V-2)、下述式(V-4)或下述式(VII-1)所表示的化合物的至少一種; 式(V-2)、式(V-4)、式(VII-1)中,鍵結位置未被固定的鍵結鍵與所述鍵結鍵所處的環的任一氫進行取代而鍵結於碳; 式(V-2)中,R6 分別獨立地為-CH3 、-OCH3 、-CF3 、-COOCH3 ; a分別獨立地為0~2的整數; 式(V-4)中,R1 及R2 分別獨立地表示氫、式(P1-1)或式(P1-2)所表示的基; R1 及R2 的至少一個為式(P1-1)或式(P1-2)所表示的基; 式(VII-1)中,R4 及R6 分別獨立地為碳數1~20的直鏈伸烷基、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-N(CH3 )CO-、-CON(CH3 )-或單鍵; R4 及R6 中,直鏈伸烷基的-CH2 -的一個或不鄰接的兩個可經-O-取代; R5 及R7 分別獨立地為單環式烴環、縮合多環式烴環、雜環或單鍵; 式(P1-1)及式(P1-2)中,R6a ~R8a 分別獨立地為氫、經取代或未經取代的烷基、經取代或未經取代的烷醯基、經取代或未經取代的烷氧基羰基、或者經取代或未經取代的芳基羰基; R6a ~R8a 可相互相同,也可不同; *表示在式(V-2)中的苯環上的鍵結位置。
- 如請求項2所述的光配向用液晶配向劑,其中所述具有光反應性結構的化合物為所述式(V-4)或所述式(VII-1)所表示的化合物的至少一種。
- 一種液晶配向膜,其是由如請求項1至請求項5中任一項所述的光配向用液晶配向劑形成。
- 一種液晶顯示元件,其具有如請求項6所述的液晶配向膜。
- 一種橫向電場驅動型液晶顯示元件,其具有如請求項6所述的液晶配向膜。
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