TW202130704A - 液晶配向劑、自由基產生膜、及橫電場液晶胞之製造方法 - Google Patents
液晶配向劑、自由基產生膜、及橫電場液晶胞之製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202130704A TW202130704A TW109145059A TW109145059A TW202130704A TW 202130704 A TW202130704 A TW 202130704A TW 109145059 A TW109145059 A TW 109145059A TW 109145059 A TW109145059 A TW 109145059A TW 202130704 A TW202130704 A TW 202130704A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- substrate
- acid
- group
- crystal alignment
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
-
- 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
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
- C08G18/3225—Polyamines
- C08G18/3237—Polyamines aromatic
- C08G18/3243—Polyamines aromatic containing two or more aromatic rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/02—Polyureas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- 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
-
- 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
- G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
- G02F1/133723—Polyimide, polyamide-imide
-
- 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
- G02F1/1343—Electrodes
- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
- G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
-
- 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
- G02F1/1343—Electrodes
- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
- G02F1/134372—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for fringe field switching [FFS] where the common electrode is not patterned
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
本發明為了獲得應用可製造弱錨定膜之聚合物穩定化技術,並可於常溫以簡便且低廉之方法同時實現非接觸配向與低驅動電壓化與加快電壓Off時之響應速度的橫電場液晶顯示元件,而提供該橫電場液晶顯示元件所使用之液晶配向劑。
一種液晶配向劑,含有於主鏈具有下式(1)表示之結構單元之聚合物。
Description
本發明關於藉由對液晶分子於施加電壓之狀態照射紫外線而製成的PSA模式之液晶顯示元件、可理想地使用於弱錨定液晶顯示元件等之液晶配向劑、及自由基產生膜。
又,本發明關於該液晶配向劑、使用了自由基產生膜之橫電場液晶胞之製造方法。
近年,液晶顯示元件廣泛使用於行動電話、電腦及電視的顯示器等。液晶顯示元件具有薄型、輕量、低耗電等特性,今後期待應用於VR(Virtual Reality)、超高精細之顯示器等更多內容。就液晶顯示器的顯示方式而言,已有人提出了TN(扭曲向列,Twisted Nematic)、IPS(面內切換,In-Plane Switching)、VA(垂直對齊,Vertical Alignment)等各種顯示模式,所有模式皆使用將液晶誘導成所期望之配向狀態之膜(液晶配向膜)。
尤其平板PC、智慧手機、智慧TV等具有觸控面板的製品,偏好使用即使觸碰時顯示也不易擾亂的IPS模式,近年來考量改善對比度、改善視野角特性的觀點,逐漸開始採用使用了FFS(邊界電場切換,Frindge Field Switching)的液晶顯示元件、使用了光配向之採用非接觸技術的技術。
近年來,以4K、8K等更高精細化、高對比度化等為目標,背光之高亮度化亦進展。與此相伴,液晶顯示元件亦旨在透射率的改善、低驅動電壓化等,尤其FFS模式不僅使用於TV用途,亦使用在平板電腦、智慧型手機等,故透射率改善、驅動電壓減低成為非常大的課題。
關於液晶顯示元件的透射率改善,針對FFS模式已有人提倡使用負型液晶的方法,並實際已實用化。另一方面,使用負型液晶時,就透射率的改善雖效果大,但亦伴隨響應時間的惡化、驅動電壓的增大,故耗電量的降低效果低,負型液晶本身容易溶解污染物,也會舉出容易產生不勻、烙印等不良情況的問題。
最近,就可改善液晶顯示元件之透射率與降低驅動電壓的技術而言,使用錨定能量非常低之膜作為液晶配向膜的弱錨定IPS之類的技術備受矚目。弱錨定IPS技術,即便使用梳齒電極寬度一定程度寬之IPS基板作為基板,仍可大幅改善透射率,亦可降低驅動電壓,故若能實用化,基板成本優勢亦顯著,具有亦可抑制係FFS模式特有問題之閃爍(flicker)發生等的優點(參照專利文獻1)。
近年有人使用濃厚聚合物刷等製作出零面狀態,而提出零面錨定IPS模式(亦稱為弱錨定IPS模式)之技術(參照專利文獻2)。藉由該技術來實現對比度比的大幅改善、驅動電壓的大幅降低。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4053530號公報
[專利文獻2]日本特開2013-231757號公報
[發明所欲解決之課題]
另一方面,該技術在原理上存在課題,第1點可舉出為了於基板上穩定地產生聚合物刷,需於非常纖細之條件進行,考量量產的話並不現實。第2點可舉出配向膜雖具有抑制烙印等重要作用,但使用聚合物刷等時必要之電氣物性等的控制係困難。第3點可舉出就驅動原理而言,電壓Off時之響應速度會非常慢。藉由使配向約束力成為零,對於液晶施加之驅動時之阻力消除,可期待閾值電壓大幅下降、及驅動時之配向不良區域減少所獲致之亮度改善,但針對液晶之回復,由於液晶回復時之動力取決於液晶之彈性力,據認為比起有配向膜時,速度會大幅下降。
若能夠解決如此之技術課題,據認為對於面板製造廠商而言,成本上有重大優點,在抑制電池消耗、改善畫質等亦具優點。
本發明係為了解決如上述課題而成,旨在提供係應用可製造弱錨定膜之聚合物穩定化技術,並可於常溫以簡便且低廉之方法同時實現非接觸配向、低驅動電壓化、及加速電壓Off時之響應速度的橫電場液晶顯示元件。
尤其旨在提供黑色顯示之品質優異,透射率高,係弱錨定顯示元件之課題的響應時間延遲受到抑制的橫電場液晶顯示元件。
另外,為了獲得如此優異之橫電場液晶顯示元件,本發明旨在提供該橫電場液晶顯示元件所使用之液晶配向劑。
[解決課題之手段]
本案發明人等為了解決上述課題而進行努力研究的結果,發現可解決上述課題,而完成具有以下要旨之本發明。
亦即,本發明包含以下內容。
[1]一種液晶配向劑,含有於主鏈具有下式(1)表示之結構單元之聚合物。
[化1]
式中,A表示誘發自由基聚合之有機基。
[2]如[1]之液晶配向劑,其中,前述聚合物係選自使用包含含有誘發自由基聚合之有機基之二胺的二胺成分而獲得之聚醯亞胺前驅體、聚醯亞胺、聚脲及聚醯胺中之至少一種聚合物。
[3]如[2]之液晶配向劑,其中,前述含有誘發自由基聚合之有機基之二胺,係下式(2)表示之二胺。
[化2]
式(2)中,A1
及A2
各自表示氫原子或前述誘發自由基聚合之有機基,惟,A1
及A2
中之至少1者表示前述誘發自由基聚合之有機基;
E表示單鍵、-O-、-C(CH3
)2
-、-NH-、-CO-、-NHCO-、-COO-、-(CH2
)m
-、-SO2
-、或由該等之任意組合構成的2價有機基,m表示1~8之整數;
p表示0~2之整數。p為2時,多個A2
各自獨立地具有前述定義。又,p為0時,A1
由誘發自由基聚合之有機基構成。
[4]如[1]~[3]中任一項之液晶配向劑,其中,前述誘發自由基聚合之有機基,係式(3)表示之基。
[化3]
式(3)中,虛線表示與苯環之鍵結,R6
表示單鍵、-CH2
-、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2
O-、-N(CH3
)-、-CON(CH3
)-、或-N(CH3
)CO-;
R7
表示單鍵、或非取代或亦可經氟原子取代之碳數1~20之伸烷基,該伸烷基之任意之-CH2
-或-CF2
-中之一者以上也可各自獨立地置換為選自-CH=CH-、二價碳環、及二價雜環之基,另外,亦能以下列所列舉之任意基,亦即-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、或-NH-彼此不相鄰為條件而置換為該等基。
R8
表示選自式[X-1]~[X-18]、[W]、[Y]及[Z]之式表示之誘發自由基聚合之有機基;
[化4]
式[X-1]~[X-18]中,*表示與R7
之鍵結部位,S1
及S2
各自獨立地表示-O-、-NR-、或-S-,R表示氫原子、鹵素原子、碳數1~10之烷基、或碳數1~10之烷氧基,R1
及R2
各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、或碳數1~4之烷基;
[化5]
式[W]、[Y]、[Z]中,*表示與R7
之鍵結部位,S3
表示單鍵、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2
O-、-N(CH3
)-、-CON(CH3
)-、或-N(CH3
)CO-,Ar表示選自由亦可具有有機基及/或鹵素原子作為取代基之伸苯基、伸萘基、及伸聯苯基構成之群組中之芳香族烴基,R9
及R10
各自獨立地為碳數1~10之烷基、烷氧基、苄基、或苯乙基,為烷基、烷氧基時,R9
及R10
亦可形成環;
Q表示下列任一結構;
[化6]
式中,R11
表示-CH2
-、-NR-、-O-、或-S-,R表示氫原子或碳數1~4之烷基,*表示原子鍵;
R12
表示氫原子、鹵素原子、碳數1~10之烷基或碳數1~10之烷氧基。
[5]一種自由基產生膜,係使用如[1]~[4]中任一項之液晶配向劑而獲得。
[6]一種橫電場液晶胞之製造方法,包含下列步驟:
準備具有液晶配向膜之第一基板、與具有如[5]之自由基產生膜之第二基板;
以前述第二基板上之自由基產生膜面對前述第一基板的方式製作晶胞;及
於前述第一基板與前述第二基板之間,填充含有液晶及自由基聚合性化合物之液晶組成物;
前述第一基板與前述第二基板中之任一者為梳齒電極基板,另一者為對向基板。
[7]如[6]之橫電場液晶胞之製造方法,其中,前述第一基板係塗覆有具有單軸配向性之液晶配向膜的基板。
[8]如[7]之橫電場液晶胞之製造方法,其中,前述具有單軸配向性之液晶配向膜係水平配向用之液晶配向膜。
[9]如[6]~[8]中任一項之橫電場液晶胞之製造方法,其中,前述梳齒電極基板為IPS基板或FFS基板。
[發明之效果]
根據本發明,可提供為了獲得黑色顯示之品質優異,透射率高,係弱錨定顯示元件之課題的響應時間延遲受到抑制的橫電場液晶顯示元件,而能有效地使用於該橫電場液晶顯示元件的液晶配向劑。
(液晶配向劑)
本發明係含有於主鏈具有上述式(1)表示之結構單元之聚合物的液晶配向劑。其結果,本發明之液晶配向劑含有誘發自由基聚合之有機基。藉由將如此之組成物進行塗布、硬化而形成膜,可獲得會產生自由基之基固定化在膜中,具有各種功能的液晶配向膜。
如此之誘發自由基聚合之有機基,可列舉上述式(3)表示之基。
使用本發明中所使用之具有誘發自由基聚合之有機基之聚合物時,為了獲得具有會產生自由基之基的聚合物,宜使用具有含有選自甲基丙烯酸基、丙烯酸基、乙烯基、烯丙基、香豆素基、苯乙烯基及桂皮醯基中之至少一種的光反應性側鏈之單體、側鏈具有因紫外線照射而分解並產生自由基之部位之單體作為單體成分來製造較佳。另一方面,據認為產生自由基之單體其本身會自發地聚合等的問題,而成為不穩定化合物,故考量合成容易性的觀點,宜為由具有自由基產生部位之二胺衍生而得的聚合物,為聚醯胺酸、聚醯胺酸酯等聚醯亞胺前驅體、聚醯亞胺、聚脲、聚醯胺等更佳。
如此之含有自由基產生部位之二胺,具體而言,例如為具有可產生自由基並聚合之側鏈的二胺,可列舉上述式(2)表示之二胺。
上述式(2)中,E表示單鍵、-O-、-C(CH3
)2
-、-NH-、-CO-、-NHCO-、-COO-、-(CH2
)m
-、-SO2
-、或由該等之任意組合構成的2價有機基,此處,「該等之任意組合」,可列舉-O-(CH2
)m
-O-、-O-C(CH3
)2
-、-CO-(CH2
)m
-、-NH-(CH2
)m
-、-SO2
-(CH2
)m
-、-CONH-(CH2
)m
-、-CONH-(CH2
)m
-NHCO-、-COO-(CH2
)m
-OCO-等,但不限於該等。
具有含有選自由甲基丙烯酸基、丙烯酸基、乙烯基、烯丙基、香豆素基、苯乙烯基及桂皮醯基構成之群組中之至少1種之光反應性基的二胺,具體而言,可列舉如下之化合物,但不限於該等。
[化8]
式中,J1
表示單鍵、-O-、-COO-、-NHCO-、或-NH-,J2
表示單鍵、或非取代或經氟原子取代之碳數1~20之伸烷基。
具有選自上述[W]、[Y]及[Z]之式表示之有機基的二胺,鑒於合成的容易性、泛用性的高低、特性等的觀點,為下式表示之結構最佳,但不限於該等。
[化9]
式中,n為2~8之整數,E為單鍵、-O-、-C(CH3
)2
-、-NH-、-CO-、-NHCO-、-COO-、-(CH2
)m
-、-SO2
-、-O-(CH2
)m
-O-、-O-C(CH3
)2
-、-CO-(CH2
)m
-、-NH-(CH2
)m
-、-SO2
-(CH2
)m
-、-CONH-(CH2
)m
-、-CONH-(CH2
)m
-NHCO-或-COO-(CH2
)m
-OCO-,m為1~8之整數。
此處,作為獲得化合物[C]之方法,例如可列舉:使化合物[D]與化合物[E]反應,而獲得X1
與X2
相同,V1
與V2
相同之化合物[C1]的方法;使化合物[D]與化合物[F]反應的方法等。
[化12]
上述式中,X1
、X2
、X3
、X4
及X5
各自獨立地表示脫離基或引起加成反應、取代反應、縮合反應之反應性基,R7
及R8
表示與上述同樣之含義。又,上述式中A1
、A2
與請求項中所示之式(2)之記載為同義。式中,V1
及V2
各自獨立地表示胺基或可轉化為胺基之有機基。可轉化為胺基之有機基之示例,可列舉帶有硝基、保護基之胺基、異氰酸酯基、封端異氰酸酯基、羧基、醯胺基等,但不限於該等。帶有硝基、一部分保護基之胺基、二苯甲酮亞胺、苯二甲醯亞胺,可藉由使用了鈀碳、鐵之氫化還原而轉化為胺基,關於經保護之胺基,可藉由選擇適當的脫保護條件而誘導成胺基。經保護之胺基,可列舉經Boc(第三丁氧基羰基)保護之胺、經Fmoc(9-茀基甲基氧基羰基)保護之胺、經苄基保護之胺、經苄基氧基羰基保護之胺等。又,異氰酸酯、封端異氰酸酯等,可藉由在水的存在下進行加熱而誘導成胺基,羧酸、醯胺可利用庫爾提斯重排(Curtius rearrangement)、霍夫曼重排(Hofmann rearrangement)並經由異氰酸酯而轉化為胺基。另一方面,取決於A1
、A2
,也存在會於轉化為胺基之步驟中發生變化者,適當選擇該等手法係重要。藉由依循上述手法進行合成,可獲得本發明之二胺,但係一例,不限定於此。
上述本發明中使用之二胺,可因應製成液晶配向膜時之液晶配向性、賦以能量時之聚合反應中之感度、液晶之配向性、電壓保持特性、蓄積電荷等特性,而使用1種或將2種以上混合使用。
具有如此之發生自由基聚合之部位之二胺的量並無特別限定,亦可全部使用上述具有產生自由基之部位之二胺,宜以成為液晶配向劑中含有的聚合物之合成所使用之二胺成分整體之5~80莫耳%的量使用較佳,更佳為10~50莫耳%。
此外,由二胺獲得本發明之液晶配向劑中使用之聚合物時,可倂用上述具有產生自由基之部位之二胺以外的其他二胺作為二胺成分。具體而言,可列舉:對苯二胺、2,3,5,6-四甲基-對苯二胺、2,5-二甲基-對苯二胺、間苯二胺、2,4-二甲基-間苯二胺、2,5-二胺基甲苯、2,6-二胺基甲苯、2,5-二胺基苯酚、2,4-二胺基苯酚、3,5-二胺基苯酚、3,5-二胺基苯甲醇、2,4-二胺基苯甲醇、4,6-二胺基間苯二酚、4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二羥基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二羧基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氟-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、3,4’-二胺基聯苯、3,3’-二胺基聯苯、2,2’-二胺基聯苯、2,3’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二胺基二苯基甲烷、3,4’-二胺基二苯基甲烷、2,2’-二胺基二苯基甲烷、2,3’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯醚、3,3’-二胺基二苯醚、3,4’-二胺基二苯醚、2,2’-二胺基二苯醚、2,3’-二胺基二苯醚、4,4’-磺醯基二苯胺、3,3’-磺醯基二苯胺、雙(4-胺基苯基)矽烷、雙(3-胺基苯基)矽烷、二甲基-雙(4-胺基苯基)矽烷、二甲基-雙(3-胺基苯基)矽烷、4,4’-硫二苯胺、3,3’-硫二苯胺、4,4’-二胺基二苯胺、3,3’-二胺基二苯胺、3,4’-二胺基二苯胺、2,2’-二胺基二苯胺、2,3’-二胺基二苯胺、N-甲基(4,4’-二胺基二苯基)胺、N-甲基(3,3’-二胺基二苯基)胺、N-甲基(3,4’-二胺基二苯基)胺、N-甲基(2,2’-二胺基二苯基)胺、N-甲基(2,3’-二胺基二苯基)胺、4,4’-二胺基二苯甲酮、3,3’-二胺基二苯甲酮、3,4’-二胺基二苯甲酮、2,2’-二胺基二苯甲酮、2,3’-二胺基二苯甲酮、1,4-二胺基萘、1,5-二胺基萘、1,6-二胺基萘、1,7-二胺基萘、1,8-二胺基萘、2,5-二胺基萘、2,6-二胺基萘、2,7-二胺基萘、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷、1,2-雙(3-胺基苯基)乙烷、1,3-雙(4-胺基苯基)丙烷、1,3-雙(3-胺基苯基)丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基)丁烷、1,4-雙(3-胺基苯基)丁烷、雙(3,5-二乙基-4-胺基苯基)甲烷、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、1,4-雙(4-胺基苄基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-[1,4-伸苯基雙(亞甲基)]二苯胺、4,4’-[1,3-伸苯基雙(亞甲基)]二苯胺、3,4’-[1,4-伸苯基雙(亞甲基)]二苯胺、3,4’-[1,3-伸苯基雙(亞甲基)]二苯胺、3,3’-[1,4-伸苯基雙(亞甲基)]二苯胺、3,3’-[1,3-伸苯基雙(亞甲基)]二苯胺、1,4-伸苯基雙[(4-胺基苯基)甲酮]、1,4-伸苯基雙[(3-胺基苯基)甲酮]、1,3-伸苯基雙[(4-胺基苯基)甲酮]、1,3-伸苯基雙[(3-胺基苯基)甲酮]、1,4-伸苯基雙(4-胺基苯甲酸酯)、1,4-伸苯基雙(3-胺基苯甲酸酯)、1,3-伸苯基雙(4-胺基苯甲酸酯)、1,3-伸苯基雙(3-胺基苯甲酸酯)、雙(4-胺基苯基)對苯二甲酸酯、雙(3-胺基苯基)對苯二甲酸酯、雙(4-胺基苯基)間苯二甲酸酯、雙(3-胺基苯基)間苯二甲酸酯、N,N’-(1,4-伸苯基)雙(4-胺基苯并醯胺)、N,N’-(1,3-伸苯基)雙(4-胺基苯并醯胺)、N,N’-(1,4-伸苯基)雙(3-胺基苯并醯胺)、N,N’-(1,3-伸苯基)雙(3-胺基苯并醯胺)、N,N’-雙(4-胺基苯基)對苯二甲醯胺、N,N’-雙(3-胺基苯基)對苯二甲醯胺、N,N’-雙(4-胺基苯基)間苯二甲醯胺、N,N’-雙(3-胺基苯基)間苯二甲醯胺、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)二苯碸、2,2’-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2’-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2’-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2’-雙(3-胺基苯基)六氟丙烷、2,2’-雙(3-胺基-4-甲基苯基)六氟丙烷、2,2’-雙(4-胺基苯基)丙烷、2,2’-雙(3-胺基苯基)丙烷、2,2’-雙(3-胺基-4-甲基苯基)丙烷、反式-1,4-雙(4-胺基苯基)環己烷、3,5-二胺基苯甲酸、2,5-二胺基苯甲酸、雙(4-胺基苯氧基)甲烷、1,2-雙(4-胺基苯氧基)乙烷、1,3-雙(4-胺基苯氧基)丙烷、1,3-雙(3-胺基苯氧基)丙烷、1,4-雙(4-胺基苯氧基)丁烷、1,4-雙(3-胺基苯氧基)丁烷、1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷、1,5-雙(3-胺基苯氧基)戊烷、1,6-雙(4-胺基苯氧基)己烷、1,6-雙(3-胺基苯氧基)己烷、1,7-雙(4-胺基苯氧基)庚烷、1,7-雙(3-胺基苯氧基)庚烷、1,8-雙(4-胺基苯氧基)辛烷、1,8-雙(3-胺基苯氧基)辛烷、1,9-雙(4-胺基苯氧基)壬烷、1,9-雙(3-胺基苯氧基)壬烷、1,10-雙(4-胺基苯氧基)癸烷、1,10-雙(3-胺基苯氧基)癸烷、1,11-雙(4-胺基苯氧基)十一烷、1,11-雙(3-胺基苯氧基)十一烷、1,12-雙(4-胺基苯氧基)十二烷、1,12-雙(3-胺基苯氧基)十二烷等芳香族二胺;雙(4-胺基環己基)甲烷、雙(4-胺基-3-甲基環己基)甲烷等脂環族二胺;1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、1,5-二胺基戊烷、1,6-二胺基己烷、1,7-二胺基庚烷、1,8-二胺基辛烷、1,9-二胺基壬烷、1,10-二胺基癸烷、1,11-二胺基十一烷、1,12-二胺基十二烷等脂肪族二胺;1,3-雙[2-(對胺基苯基)乙基]脲、1,3-雙[2-(對胺基苯基)乙基]-1-第三丁氧基羰基脲等具有脲結構之二胺;N-對胺基苯基-4-對胺基苯基(第三丁氧基羰基)胺基甲基哌啶等具有含氮不飽和雜環結構之二胺;N-第三丁氧基羰基-N-(2-(4-胺基苯基)乙基)-N-(4-胺基苄基)胺等具有N-Boc基(Boc表示第三丁氧基羰基)之二胺等。
上述其他二胺亦可因應製成液晶配向膜時之液晶配向性、聚合反應中之感度、電壓保持特性、蓄積電荷等特性,而使用1種或將2種以上混合使用。
聚合物為聚醯胺酸時之合成中,與上述二胺成分反應之四羧酸二酐並無特別限定。具體而言,可列舉:均苯四甲酸、2,3,6,7-萘四羧酸、1,2,5,6-萘四羧酸、1,4,5,8-萘四羧酸、2,3,6,7-蒽四羧酸、1,2,5,6-蒽四羧酸、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸、雙(3,4-二羧基苯基)醚、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸、雙(3,4-二羧基苯基)碸、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷、雙(3,4-二羧基苯基)二甲基矽烷、雙(3,4-二羧基苯基)二苯基矽烷、2,3,4,5-吡啶四羧酸、2,6-雙(3,4-二羧基苯基)吡啶、3,3’,4,4’-二苯碸四羧酸、3,4,9,10-苝四羧酸、1,3-二苯基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸、氧基二鄰苯二甲酸基四羧酸、1,2,3,4-環丁烷四羧酸、1,2,3,4-環戊烷四羧酸、1,2,4,5-環己烷四羧酸、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸、1,2-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸、1,2,3,4-環庚烷四羧酸、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸、3,4-二羧基-1-環己基琥珀酸、2,3,5-三羧基環戊基乙酸、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸、雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸、雙環[4.3.0]壬烷-2,4,7,9-四羧酸、雙環[4.4.0]癸烷-2,4,7,9-四羧酸、雙環[4.4.0]癸烷-2,4,8,10-四羧酸、三環[6.3.0.0<2,6>]十一烷-3,5,9,11-四羧酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、4-(2,5-二側氧基四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸、5-(2,5-二側氧基四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烷-1,2-二羧酸、四環[6.2.1.1<3,6>.0<2,7>]十二-4,5,9,10-四羧酸、3,5,6-三羧基降莰烷-2:3,5:6二羧酸、1,2,4,5-環己烷四羧酸等四羧酸的二酐。
當然,四羧酸二酐亦可因應製成自由基產生膜時之液晶配向性、聚合反應中之感度、電壓保持特性、蓄積電荷等特性,而使用1種或倂用2種以上。
聚合物為聚醯胺酸酯時之合成中,與上述二胺成分反應之四羧酸二烷基酯的結構並無特別限定,其具體例列舉如下。
脂肪族四羧酸二酯之具體例可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二烷基酯、1,2-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二烷基酯、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二烷基酯、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二烷基酯、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二烷基酯、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二烷基酯、1,2,4,5-環己烷四羧酸二烷基酯、3,4-二羧基-1-環己基琥珀酸二烷基酯、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸二烷基酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸二烷基酯、雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二烷基酯、3,3’,4,4’-二環己基四羧酸二烷基酯、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二烷基酯、順式-3,7-二丁基環八-1,5-二烯-1,2,5,6-四羧酸二烷基酯、三環[4.2.1.0<2,5>]壬烷-3,4,7,8-四羧酸-3,4:7,8-二烷基酯、六環[6.6.0.1<2,7>.0<3,6>.1<9,14>.0<10,13>]十六烷-4,5,11,12-四羧酸-4,5:11,12-二烷基酯、4-(2,5-二側氧基四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸二烷基酯等。
芳香族四羧酸二烷基酯可列舉:均苯四甲酸二烷基酯、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二烷基酯、2,2’,3,3’-聯苯四羧酸二烷基酯、2,3,3’,4-聯苯四羧酸二烷基酯、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二烷基酯、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二烷基酯、雙(3,4-二羧基苯基)醚二烷基酯、雙(3,4-二羧基苯基)碸二烷基酯、1,2,5,6-萘四羧酸二烷基酯、2,3,6,7-萘四羧酸二烷基酯等。
K-1~K-5所示之脂肪族二異氰酸酯,雖然反應性差,但有使溶劑溶解性改善的優點,如K-6~K-7所示之芳香族二異氰酸酯有富有反應性,使耐熱性改善的效果,但有會使溶劑溶解性降低的缺點。考量泛用性、特性面,宜為K-1、K-7、K-8、K-9、K-10,考量電特性的觀點,宜為K-12,考量液晶配向性的觀點,宜為K-13。二異氰酸酯亦可倂用1種以上,宜因應欲獲得之特性而使用各種二異氰酸酯。
又,一部分的二異氰酸酯亦可置換為上述所說明之四羧酸二酐,能以如聚醯胺酸與聚脲之共聚物的形態使用,亦能利用化學醯亞胺化而以如聚醯亞胺與聚脲之共聚物的形態使用。
聚合物為聚醯胺時之合成中,進行反應之二羧酸的結構並無特別限定,具體例列舉如下。脂肪族二羧酸之具體例可列舉:丙二酸、草酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、富馬酸、戊二酸、己二酸、黏康酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二乙基琥珀酸、壬二酸、癸二酸及辛二酸等二羧酸。
脂環族系二羧酸可列舉:1,1-環丙烷二羧酸、1,2-環丙烷二羧酸、1,1-環丁烷二羧酸、1,2-環丁烷二羧酸、1,3-環丁烷二羧酸、3,4-二苯基-1,2-環丁烷二羧酸、2,4-二苯基-1,3-環丁烷二羧酸、1-環丁烯-1,2-二羧酸、1-環丁烯-3,4-二羧酸、1,1-環戊烷二羧酸、1,2-環戊烷二羧酸、1,3-環戊烷二羧酸、1,1-環己烷二羧酸、1,2-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸、1,4-(2-降莰烯)二羧酸、5-降莰烯-2,3-二羧酸、雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二羧酸、雙環[2.2.2]辛烷-2,3-二羧酸、2,5-二側氧基-1,4-雙環[2.2.2]辛烷二羧酸、1,3-金剛烷二羧酸、4,8-二側氧基-1,3-金剛烷二羧酸、2,6-螺[3.3]庚烷二羧酸、1,3-金剛烷二乙酸、樟腦酸等。
芳香族二羧酸可列舉:鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、5-甲基間苯二甲酸、5-第三丁基間苯二甲酸、5-胺基間苯二甲酸、5-羥基間苯二甲酸、2,5-二甲基對苯二甲酸、四甲基對苯二甲酸、1,4-萘二羧酸、2,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、1,4-蒽二羧酸、1,4-蒽醌二羧酸、2,5-聯苯二羧酸、4,4’-聯苯二羧酸、1,5-伸聯苯基二羧酸、4,4’’-三聯苯二羧酸、4,4’-二苯基甲烷二羧酸、4,4’-二苯基乙烷二羧酸、4,4’-二苯基丙烷二羧酸、4,4’-二苯基六氟丙烷二羧酸、4,4’-二苯醚二羧酸、4,4’-聯苄基二羧酸、4,4’-二苯乙烯二羧酸、4,4’-伸乙炔基二苯甲酸、4,4’-羰基二苯甲酸、4,4’-磺醯基二苯甲酸、4,4’-二硫二苯甲酸、對伸苯基二乙酸、3,3’-對伸苯基二丙酸、4-羧基桂皮酸、對伸苯基二丙烯酸、3,3’-[4,4’-(亞甲基二-對伸苯基)]二丙酸、4,4’-[4,4’-(氧基二-對伸苯基)]二丙酸、4,4’-[4,4’-(氧基二-對伸苯基)]二丁酸、(異亞丙基二-對伸苯基二氧基)二丁酸、雙(對羧基苯基)二甲基矽烷等二羧酸。
含有雜環之二羧酸可列舉:1,5-(9-側氧基茀)二羧酸、3,4-呋喃二羧酸、4,5-噻唑二羧酸、2-苯基-4,5-噻唑二羧酸、1,2,5-噻二唑-3,4-二羧酸、1,2,5-㗁二唑-3,4-二羧酸、2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸、2,6-吡啶二羧酸、3,4-吡啶二羧酸、3,5-吡啶二羧酸等。
上述各種二羧酸可為醯二鹵化物或酐結構。該等二羧酸類,尤其為可提供直線結構之聚醯胺的二羧酸類的話,在保持液晶分子之配向性方面係較佳。該等之中,可理想地使用:對苯二甲酸、間苯二甲酸、1,4-環己烷二羧酸、4,4’-聯苯二羧酸、4,4’-二苯基甲烷二羧酸、4,4’-二苯基乙烷二羧酸、4,4’-二苯基丙烷二羧酸、4,4’-二苯基六氟丙烷二羧酸、2,2-雙(苯基)丙烷二羧酸、4,4”-三聯苯二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,5-吡啶二羧酸或它們的醯二鹵化物等。該等化合物也有存在異構物者,亦可為包含該等之混合物。又,亦可倂用2種以上之化合物。此外,本發明中使用之二羧酸類不限於上述例示化合物。
利用作為原料之二胺(亦記載為「二胺成分」)與選自作為原料之四羧酸二酐(亦記載為「四羧酸二酐成分」)、四羧酸二酯、二異氰酸酯及二羧酸之成分的反應,來獲得聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚脲、聚醯胺時,可使用公知的合成手法。一般而言,有使二胺成分與選自四羧酸二酐成分、四羧酸二酯、二異氰酸酯、及二羧酸中之一種以上之成分在有機溶劑中進行反應的方法。
二胺成分與四羧酸二酐成分的反應,考量在有機溶劑中較輕易地進行且不產生副產物的觀點,係有利。
上述反應使用之有機溶劑,只要是會溶解生成之聚合物者,則無特別限定。另外,即使是不溶解聚合物的有機溶劑,亦可在生成之聚合物不析出的範圍內與上述溶劑混合使用。此外,有機溶劑中之水分會妨礙聚合反應,進而成為使生成之聚合物水解的原因,故有機溶劑宜使用經脫水乾燥者。
就有機溶劑而言,例如可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、N-甲基己內醯胺、二甲基亞碸、四甲基脲、吡啶、二甲基碸、六甲基磷三醯胺、γ-丁內酯、異丙醇、甲氧基甲基戊醇、二戊烯、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲乙酮、甲基異戊基酮、甲基異丙基酮、甲基賽珞蘇、乙基賽珞蘇、甲基賽珞蘇乙酸酯、丁基賽珞蘇乙酸酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙二醇、乙二醇單乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、丙二醇-第三丁醚、二丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇單乙酸酯單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單乙酸酯單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單乙酸酯單丙醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二異丙醚、乙基異丁醚、二異丁烯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、丁醚、二異丁基酮、甲基環己烯、丙醚、二己醚、二㗁烷、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙醚、環己酮、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、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、二乙二醇二甲醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、2-乙基-1-己醇等。該等有機溶劑可單獨使用亦可混合使用。
使二胺成分與四羧酸二酐成分在有機溶劑中反應時,可列舉下列方法:將使二胺成分分散或溶解於有機溶劑而得的溶液進行攪拌,直接添加四羧酸二酐成分、或將其分散或溶解於有機溶劑後添加的方法;反之在使四羧酸二酐成分分散或溶解於有機溶劑而得的溶液中添加二胺成分的方法;將四羧酸二酐成分與二胺成分交替地添加的方法等,可使用該等中之任一方法。又,二胺成分或四羧酸二酐成分由多種化合物構成時,能以預先混合的狀態使其反應,也可個別地依序反應,也可進而使經個別反應之低分子聚物混合反應,並製成高分子聚物。
使二胺成分與四羧酸二酐成分反應時之溫度,可選擇任意溫度,例如為-20~100℃,宜為-5~80℃之範圍。又,反應可於任意濃度進行,例如相對於反應液,二胺成分與四羧酸二酐成分之合計量為1~50質量%,宜為5~30質量%。
上述聚合反應中之四羧酸二酐成分之合計莫耳數相對於二胺成分之合計莫耳數的比率,可因應欲獲得之聚醯胺酸之分子量而選擇任意值。與通常的縮聚反應同樣,該莫耳比越接近1.0,生成的聚醯胺酸之分子量越大。理想範圍為0.8~1.2。
合成本發明所使用之聚合物之方法不限於上述手法,當合成聚醯胺酸時,可和一般的聚醯胺酸之合成方法同樣,將上述四羧酸二酐替換成使用對應結構的四羧酸或四羧醯二鹵化物等四羧酸衍生物,並以公知的方法使其反應,來獲得對應的聚醯胺酸。又,合成聚脲時,使二胺與二異氰酸酯反應即可。製造聚醯胺酸酯或聚醯胺時,可使二胺與選自四羧酸二酯及二羧酸之成分於公知的縮合劑存在下,或以公知的方法衍生為醯鹵化物後,使其與二胺反應即可。
使上述聚醯胺酸進行醯亞胺化而製成聚醯亞胺的方法可列舉如下方法:將聚醯胺酸之溶液直接加熱的熱醯亞胺化;於聚醯胺酸之溶液添加觸媒的觸媒醯亞胺化。此外,由聚醯胺酸轉化為聚醯亞胺的醯亞胺化率,考量可提高電壓保持率的方面,宜為30%以上,為30~99%更佳。另一方面,考量抑制白化特性,亦即抑制聚合物於清漆中析出的觀點,宜為70%以下。考慮兩種特性的的話,為40~80%更佳。
將聚醯胺酸在溶液中進行熱醯亞胺化時的溫度,通常為100~400℃,宜為120~250℃,邊將醯亞胺化反應生成的水去除至系外邊實施較佳。
聚醯胺酸之觸媒醯亞胺化,可藉由在聚醯胺酸之溶液中添加鹼性觸媒與酸酐,通常於-20~250℃,宜於0~180℃進行攪拌而實施。鹼性觸媒的量為醯胺酸基之通常0.5~30莫耳倍,宜為2~20莫耳倍,酸酐的量為醯胺酸基之通常1~50莫耳倍,宜為3~30莫耳倍。鹼性觸媒可列舉吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等,其中,吡啶具有為了使反應進行之適度鹼性,故較佳。酸酐可列舉乙酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐等,其中,使用乙酸酐的話,反應結束後之精製變得容易,故較佳。觸媒醯亞胺化所獲致之醯亞胺化率,可藉由調節觸媒量與反應溫度、反應時間等來進行控制。
從聚合物之反應溶液回收生成的聚合物時,將反應溶液投入到不良溶劑中並使其沉澱即可。沉澱生成所使用之不良溶劑可列舉:甲醇、丙酮、己烷、丁基賽珞蘇、庚烷、甲乙酮、甲基異丁基酮、乙醇、甲苯、苯、水等。投入到不良溶劑中並使其沉澱的聚合物,在過濾並回收後,可於常壓或減壓下於常溫或加熱下進行乾燥。又,將沉澱回收得到的聚合物,重複使其再溶解於有機溶劑,並進行再沉澱回收的操作2~10次的話,可減少聚合物中之雜質。此時的不良溶劑例如可列舉醇類、酮類、烴等,使用選自該等中之3種以上之不良溶劑的話,精製的效率進一步提升,故較佳。
本發明之聚合物,考量作為液晶配向劑使用的觀點,為選自含有下式(6)表示之結構單元的聚醯亞胺前驅體、及係其醯亞胺化物的聚醯亞胺中之至少1種更佳。
[化16]
上述式(6)中,X1
為來自四羧酸衍生物之4價有機基,Y1
為來自式(2)之二胺之2價有機基,R4
為氫原子或碳數1~5之烷基。就R4
而言,考量利用加熱所為之醯亞胺化的容易性的觀點,宜為氫原子、甲基或乙基。
<四羧酸二酐>
X1
為來自四羧酸衍生物之4價有機基,其結構並無特別限定。又,聚醯亞胺前驅體中之X1
,可因應聚合物於溶劑之溶解性、液晶配向劑之塗布性、製成液晶配向膜時之液晶之配向性、電壓保持率、蓄積電荷等必要之特性的程度而適當選擇,可在同一聚合物中存在1種,亦可有2種以上混在一起。
舉X1
之具體例的話,可列舉國際公開公報2015/119168之13項~14項揭示之式(X-1)~(X-46)之結構等。
[化18]
上述結構中,(A-1)、(A-2)就光配向性的觀點係特佳,(A-4)就進一步改善蓄積電荷之緩和速度的觀點係特佳,(A-15)~(A-17)等就進一步改善液晶配向性與蓄積電荷之緩和速度的觀點係特佳。
<聚合物(其他結構單元)>
含有式(6)表示之結構單元的聚醯亞胺前驅體,在不損及本發明之效果的範圍內,亦可含有選自下式(7)表示之結構單元、及係其醯亞胺化物之聚醯亞胺中之至少1種。
[化19]
式(7)中,X2
為來自四羧酸衍生物的4價有機基,Y2
為來自不含式(1)之結構之二胺的2價有機基,R5
係與上述式(6)之R4
之定義相同,表示氫原子或碳數1~5之烷基,R6
表示氫原子或碳數1~4之烷基。又,2個R6
中之至少一者表示氫原子較佳。
X2
之具體例,包含理想例可列舉與就式(6)之X1
所例示者相同的結構。又,聚醯亞胺前驅體中之Y2
為來自不含式(1)之結構之二胺的二價有機基,其結構並無特別限定。又,Y2
可因應聚合物於溶劑之溶解性、液晶配向劑之塗布性、製成液晶配向膜時之液晶之配向性、電壓保持率、蓄積電荷等必要之特性的程度而適當選擇,可在同一聚合物中存在1種,亦可有2種以上混在一起。
舉Y2
之具體例的話,可列舉國際公開公報2015/119168之4項揭示之式(2)之結構、及8項~12項揭示之式(Y-1)~(Y-97)、(Y-101)~(Y-118)之結構;國際公開公報2013/008906之6項揭示之從式(2)去除2個胺基而成之二價有機基;國際公開公報2015/122413之8項揭示之從式(1)去除2個胺基而成二價有機基;國際公開公報2015/060360之8項揭示之式(3)之結構;日本公開專利公報2012-173514之8項記載之從式(1)去除2個胺基而之成二價有機基;國際公開公報2010-050523之9項揭示之從式(A)~(F)去除2個胺基而成之二價有機基等。
上述結構中,(B-28)、(B-29)等就進一步改善膜硬度的觀點係特佳,(B-1)~(B-3)等就進一步改善液晶配向性的觀點係特佳,(B-14)~(B-18)及(B-27)等就進一步改善蓄積電荷之緩和速度的觀點觀係特佳,(B-26)等就進一步改善電壓保持率的觀點係較佳。
含有式(6)表示之結構單元的聚醯亞胺前驅體,同時含有式(7)表示之結構單元時,式(6)表示之結構單元相對於式(6)與式(7)之合計,宜為5莫耳%~100莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
於主鏈具有式(1)表示之2價基之聚醯亞胺,可列舉使上述聚醯亞胺前驅體閉環而獲得之聚醯亞胺。該聚醯亞胺中,醯胺酸基之閉環率(亦稱為醯亞胺化率)並非一定要為100%,可因應用途、目的任意調整。
將聚醯亞胺前驅體予以醯亞胺化的方法,可列舉將聚醯亞胺前驅體之溶液直接加熱之熱醯亞胺化、或於聚醯亞胺前驅體之溶液添加觸媒的觸媒醯亞胺化。
又,上述液晶配向膜由含有誘發自由基聚合之有機基的聚合物構成時,本發明中使用之液晶配向劑亦可包含含有誘發自由基聚合之有機基的聚合物以外的其他聚合物。此時,聚合物全部成分中之其他聚合物之含量宜為5~95質量%,更佳為30~70質量%。
液晶配向劑所含有之聚合物的分子量,考慮塗布液晶配向劑而獲得之液晶配向膜的強度、塗膜形成時的作業性、塗膜的均勻性等時,利用GPC(Gel Permeation Chromatography)法測得之重量平均分子量宜為5,000~1,000,000,更佳為10,000~150,000。
液晶配向劑可含有溶解或分散聚合物成分、視需要之其他含有成分的有機溶劑。如此之有機溶劑並無特別限定,例如可列舉上述聚醯胺酸之合成中所例示的有機溶劑。其中,N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、N-乙基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺等,就溶解性的觀點係較佳。尤其宜為N-甲基-2-吡咯烷酮或N-乙基-2-吡咯烷酮,亦可使用2種以上之混合溶劑。
又,宜將改善塗膜之均勻性、平滑性的溶劑與液晶配向劑之含有成分的溶解性高的有機溶劑混合使用。
作為改善塗膜之均勻性、平滑性的溶劑,例如可列舉:異丙醇、甲氧基甲基戊醇、甲基賽珞蘇、乙基賽珞蘇、丁基賽珞蘇、甲基賽珞蘇乙酸酯、丁基賽珞蘇乙酸酯、乙基賽珞蘇乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、乙二醇單乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、丙二醇-第三丁醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇單乙酸酯單甲醚、二丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單乙酸酯單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單乙酸酯單丙醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二異丙醚、乙基異丁醚、二異丁烯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、丁醚、二異丁基酮、甲基環己烯、丙醚、二己醚、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸異戊酯、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、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-單甲醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-單乙醚-2-乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、2-乙基-1-己醇等。該等溶劑亦可混合多種。使用該等溶劑時,宜為液晶配向劑中含有的溶劑全體之5~80質量%,更佳為20~60質量%。
液晶配向劑中亦可含有上述以外的成分。就其示例而言,可列舉改善塗布液晶配向劑時之膜厚均勻性、表面平滑性的化合物、改善液晶配向膜與基板之密接性的化合物、進一步改善液晶配向膜之膜強度的化合物等。
改善膜厚之均勻性、表面平滑性的化合物,可列舉氟系界面活性劑、聚矽氧系界面活性劑、非離子系界面活性劑等。更具體而言,例如可列舉:EFTOP EF301、EF303、EF352(Mitsubishi Materials Electronic Chemicals公司製)、Megafac F171、F173、R-30(DIC公司製)、Fluorad FC430、FC431(3M公司製)、AsahiGuard AG710、surflon S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGC公司製)等。使用該等界面活性劑時,其使用比例相對於液晶配向劑含有的聚合物之總量100質量份,宜為0.01~2質量份,更佳為0.01~1質量份。
改善液晶配向膜與基板之密接性的化合物之具體例,可列舉含有官能性矽烷之化合物、含有環氧基之化合物等。例如可列舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽基丙基三伸乙三胺、N-三甲氧基矽基丙基三伸乙三胺、10-三甲氧基矽基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基矽基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基矽基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、9-三乙氧基矽基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、N-苄基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苄基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧基伸乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、乙二醇二環氧丙醚、聚乙二醇二環氧丙醚、丙二醇二環氧丙醚、三丙二醇二環氧丙醚、聚丙二醇二環氧丙醚、新戊二醇二環氧丙醚、1,6-己烷二醇二環氧丙醚、甘油二環氧丙醚、2,2-二溴新戊二醇二環氧丙醚、1,3,5,6-四環氧丙基-2,4-己烷二醇、N,N,N’,N’-四環氧丙基-間二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二環氧丙基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四環氧丙基-4、4’-二胺基二苯基甲烷、3-(N-烯丙基-N-環氧丙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、3-(N,N-二環氧丙基)胺基丙基三甲氧基矽烷等。
又,為了進一步提升液晶配向膜之膜強度,亦可添加2,2’-雙(4-羥基-3,5-二羥基甲基苯基)丙烷、四(甲氧基甲基)雙酚等苯酚化合物。使用該等化合物時,相對於自由基產生膜形成組成物中含有的聚合物之總量100質量份,宜為0.1~30質量份,更佳為1~20質量份。
另外,液晶配向劑中,除上述外,亦可添加為了使液晶配向膜之介電率、導電性等電特性改變的介電體、導電物質。
此外,本發明之液晶配向劑含有誘發自由基聚合之有機基,並具有自由基產生能力,故本說明書中亦將本發明之液晶配向劑稱為自由基產生膜形成組成物。又,由本發明之液晶配向劑獲得之膜亦稱為自由基產生膜。
(自由基產生膜及液晶配向膜)
本實施形態之自由基產生膜係使用上述自由基產生膜形成組成物而獲得。例如亦可將本發明中使用之自由基產生膜形成組成物塗布於基板後,進行乾燥、煅燒而獲得硬化膜,並將該硬化膜直接作為自由基產生膜使用。又,也可將該硬化膜進行摩擦,或照射偏光或特定波長之光等,或進行離子束等處理,就PSA用配向膜而言亦可對液晶填充後之液晶顯示元件照射UV。
自由基產生膜形成組成物的塗布方法,可列舉旋塗法、印刷法、噴墨法、噴塗法、輥塗法等,但考量生產性的方面,工業上廣泛使用轉印印刷法,在本發明亦可理想地使用。
塗布自由基產生膜形成組成物之基板只要是透明性高的基板,則無特別限定。舉具體例的話,可列舉:玻璃板、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚醚碸、聚芳酯、聚胺甲酸酯、聚碸、聚醚、聚醚酮、三甲基戊烯、聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二醇酯、(甲基)丙烯腈、三乙醯基纖維素、2,3-丁二酮纖維素、乙酸酯丁酸酯纖維素等塑膠板等。
塗布自由基產生膜形成組成物後之乾燥步驟並非必要,但於各基板之塗布後到煅燒為止的時間不固定時、或塗布後未立即煅燒時,宜包括乾燥步驟。該乾燥只要是將溶劑去除到不會因基板運送等而導致塗膜形狀變形之程度即可,其乾燥手段並無特別限定。例如在溫度40~150℃,宜為60~100℃之加熱板上乾燥0.5~30分鐘,宜為1~5分鐘的方法。
利用上述方法塗布自由基產生膜形成組成物所形成之塗膜,可進行煅燒而製成硬化膜。此時,煅燒溫度通常可在100~350℃之任意溫度進行,宜為140~300℃,更佳為150~230℃,又更佳為160~220℃。煅燒時間通常可於5~240分鐘之任意時間進行煅燒。宜為10~90分鐘,更佳為20~90分鐘。加熱可使用通常公知的方法,例如可使用加熱板、熱風循環型烘箱、IR(紅外線)型烘箱、帶狀爐等。
該硬化膜的厚度可視需要選擇,宜為5nm以上,更佳為10nm以上時,容易獲得液晶顯示元件之可靠性,故較理想。又,硬化膜的厚度宜為300nm以下,更佳為150nm以下時,液晶顯示元件的耗電不會變得極端地大,故較理想。
以上述方式可獲得具有自由基產生膜之基板,但可對該自由基產生膜實施單軸配向處理。進行單軸配向處理的方法,可列舉光配向法、斜向蒸鍍法、摩擦、利用磁場所為之單軸配向處理等。
藉由於單方向進行摩擦處理來實施配向處理時,例如係邊使捲繞有摩擦布之摩擦滾筒旋轉,邊以使摩擦布與膜接觸的方式使基板移動。
利用光配向處理賦予塗膜液晶配向能力時,對塗膜所照射之放射線,例如可使用包含150~800nm之波長之光的紫外線及可見光線。放射線為偏光時,可為直線偏光亦可為部分偏光。又,所使用之放射線為直線偏光或部分偏光時,照射可從垂直於基板面之方向進行,亦可從傾斜方向進行,或也可將該等予以組合進行。照射非偏光之放射線時,照射的方向為傾斜方向。
就所使用之光源而言,例如可使用低壓汞燈、高壓汞燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共鳴燈、氙燈、準分子雷射等。理想的波長區域之紫外線,可藉由將光源與例如濾光器、繞射格子等倂用之手段等而獲得。放射線的照射量宜為10~2,000mJ/cm2
,更佳為30~1,000mJ/cm2
。
又,對塗膜之光照射,可邊為了提高反應性而將塗膜加溫邊進行。加溫時之溫度通常為30~250℃,宜為40~200℃,更佳為50~150℃。
又,使用包含150~800nm之波長之光的紫外線時,可將上述步驟獲得之光照射膜直接作為液晶配向膜使用,亦可對該光照射膜實施煅燒、利用水、有機溶劑所為之洗淨、或它們的組合。此時的煅燒溫度宜為80~300℃,更佳為80~250℃。煅燒時間宜為5~200分鐘,更佳為10~100分鐘。此外,煅燒的次數可進行1次或2次以上之次數。此處的光配向處理相當於以不與液晶層接觸之狀態的光照射之處理。
上述洗淨所使用之有機溶劑並無特別限定,具體例可列舉:甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲乙酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基賽珞蘇、乳酸乙酯、乳酸甲酯、二丙酮醇、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯或乙酸環己酯等。
本發明之液晶胞,就配置於一基板側之液晶配向膜,可使用上述本發明之自由基產生膜,配置於另一基板側之液晶配向膜,可使用通常作為液晶配向膜使用之液晶配向膜。
配置於另一基板側之本實施形態之液晶配向膜,係使用通常使用之液晶配向劑替代上述自由基產生膜形成組成物,除此以外,可使用與自由基產生膜同樣之方法獲得。
此外,塗布自由基產生膜形成組成物之基板、與塗布液晶配向劑之基板,宜為於上述所列舉之基板中之任一者之上形成有用以驅動液晶之透明電極的基板較佳。IPS模式之液晶顯示元件可使用的基板,亦可使用標準的IPS梳齒電極、PSA魚骨電極之類的電極圖案、MVA之類的突起圖案。
又,在如TFT型元件之高功能元件中,係使用在用以驅動液晶之電極與基板之間形成有如電晶體之元件者。
欲製造透射型液晶顯示元件時,一般使用如上述之基板,但欲製造反射型液晶顯示元件時,若為僅單側之基板,也可使用矽晶圓等不透明的基板。此時,基板上所形成之電極也可使用會反射光之如鋁之材料。
此外,對形成有梳齒電極之基板上之液晶配向膜進行摩擦時,係利用液晶之電物性來選擇摩擦方向,但使用具有正的介電異向性之液晶時,摩擦方向宜和梳齒電極之延伸方向為大致相同的方向。
(液晶胞)
本發明之液晶胞,係藉由將具有液晶配向膜之基板(第一基板)、與利用上述方法於基板形成有自由基產生膜之基板(第二基板),以自由基產生膜面對液晶配向膜的方式進行配置,夾持間隔件並以密封劑固定,注入含有液晶及自由基聚合性化合物之液晶組成物並密封而獲得。此時使用之間隔件的大小通常為1~30μm,宜為2~10μm。又,藉由將第一基板之配向方向、與第二基板之配向方向設定為平行,可使用於IPS模式、FFS模式,若以摩擦方向正交的方式配置,則可使用於扭轉向列模式。
上述第一基板與上述第二基板中之任一者宜為梳齒電極基板。
形成於上述第一基板之配向膜,可為公知的液晶配向膜,亦可為本發明之自由基產生膜中之任一者,可因應目的適當選擇。
可對形成於上述第一基板之配向膜施以單軸配向處理。
又,宜於第一基板形成經單軸配向處理之水平配向用液晶配向膜較佳。
將含有液晶及自由基聚合性化合物之液晶組成物注入的方法並無特別限制,可列舉:將製得之液晶胞內進行減壓後,將含有液晶與聚合性化合物之混合物注入的真空法;滴加含有液晶與聚合性化合物之混合物後進行密封的滴加法等。
<含有液晶及自由基聚合性化合物之液晶組成物>
本發明之液晶顯示元件的製作中,與液晶一起使用之聚合性化合物,只要是自由基聚合性化合物,則無特別限定,例如可為於一分子中具有一個或二個以上之聚合性反應基的化合物。宜為於一分子中具有一個聚合性反應基的化合物(以下,有時稱為「具有一官能之聚合性基的化合物」、「具有單官能之聚合性基的化合物」等)。聚合性反應基宜為自由基聚合性反應基,例如乙烯基鍵結。
上述自由基聚合性化合物中之至少一種,宜為與液晶具有相容性的於一分子中具有一個聚合性反應基之化合物,亦即具有單官能之自由基聚合性基的化合物較佳。
另外,上述自由基聚合性化合物的聚合性基,宜為選自下列結構中之聚合性基。
[化24]
式中,*表示與化合物分子之聚合性反應基以外之部分的鍵結部位。Rb
表示碳數2~8之直鏈烷基,E表示選自單鍵、-O-、-NRc
-、-S-、酯鍵及醯胺鍵之鍵結基。Rc
表示氫原子、碳數1~4之烷基。
又,上述含有液晶及自由基聚合性化合物之液晶組成物中,宜含有使自由基聚合性化合物聚合而獲得之聚合物之Tg為100℃以下的自由基聚合性化合物較佳。
具有單官能之自由基聚合性基的化合物,係具有在有機自由基的存在下可進行自由基聚合的反應基者,例如可列舉:甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸正辛酯等甲基丙烯酸酯系單體;丙烯酸第三丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正辛酯等丙烯酸酯系單體;苯乙烯、苯乙烯衍生物(例如,鄰、間、對甲氧基苯乙烯、鄰、間、對第三丁氧基苯乙烯、鄰、間、對氯甲基苯乙烯等)、乙烯基酯類(例如,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯等)、乙烯基酮類(例如,乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、甲基異丙烯基酮等)、N-乙烯基化合物(例如,N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚等)、(甲基)丙烯酸衍生物(例如,丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯醯胺、異丙基丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等)、鹵化乙烯類(例如,氯乙烯、偏二氯乙烯、四氯乙烯、六氯丙烯、氟乙烯等)等乙烯基單體,但不限於該等。該等各種自由基聚合性單體可單獨使用,亦可倂用2種以上。又,該等宜與液晶具有相容性。
又,上述自由基聚合性化合物為下式(A)表示之化合物亦佳。
[化25]
式(A)中,Ra
及Rb
各自獨立地表示碳數2~8之直鏈烷基,E表示選自單鍵、-O-、-NRc
-、-S-、酯鍵、醯胺鍵之鍵結基。文中Rc
表示氫原子、碳數1~4之烷基。
上述自由基聚合性化合物中之至少一種,宜為與液晶具有相容性的於一分子中具有一個聚合性反應基之化合物,亦即具有單官能之自由基聚合性基的化合物較佳。
另外,就上述式(A)表示之自由基聚合性化合物而言,式中E為酯鍵(-C(=O)-O-或-O-C(=O)-表示之鍵結)者就合成容易性、對於液晶之相容性、聚合反應性的觀點係較佳,具體而言宜為具有如下結構之化合物,但無特別限定。
[化26]
式(A-1)及(A-2)中,Ra
及Rb
各自獨立地表示碳數2~8之直鏈烷基。
液晶組成物中之自由基聚合性化合物之含量,相對於液晶與自由基聚合性化合物之合計質量,宜為3質量%以上,更佳為5質量%以上,宜為50質量%以下,更佳為20質量%以下。
使上述自由基聚合性化合物聚合而獲得之聚合物,其Tg宜為100℃以下。
此外,液晶一般係指處於顯示固體與液體之兩者之性質之狀態的物質,代表性的液晶相有向列型液晶與層列型液晶,本發明可使用之液晶並無特別限定。若舉一例,為4-戊基-4’-氰基聯苯。
然後,對於導入了含有該液晶與自由基聚合性化合物之混合物(液晶組成物)的液晶胞提供足以使該自由基聚合性化合物進行聚合反應的能量。其可藉由例如加熱、或進行UV照射來實施,藉由將該自由基聚合性化合物原地聚合,而展現出所期望之特性。其中,UV的使用可使配向性圖案化,另外,考量於短時間進行聚合反應的觀點,宜為UV照射。此外,使用在扭轉向列模式時,除了上述液晶組成物,可視需要在液晶胞中導入手性摻雜物。
又,UV照射時亦可進行加熱。進行UV照射時之加熱溫度,宜為導入之液晶會展現出液晶性之溫度範圍,通常為40℃以上,宜在未達液晶變化為等向相之溫度進行加熱。
此處,進行UV照射時之UV照射波長,宜選擇待反應之聚合性化合物之反應量子產率最佳的波長,UV之照射量通常為0.5~30J/cm2
,宜為1~10J/cm2
,UV照射量越少,越能抑制構成液晶顯示器之構件之破壞所致的可靠性下降,且可藉由減少UV照射時間來改善製造上之節拍(takt),係較理想。
又,不進行UV照射而僅利用加熱進行聚合時的加熱,宜於係聚合性化合物會反應之溫度且未達液晶之分解溫度的溫度範圍進行較佳。具體而言,為100℃以上150℃以下。
提供足以使自由基聚合性化合物進行聚合反應的能量時,宜為不施加電壓的無電場狀態。
(液晶顯示元件)
可使用以如此方式獲得之液晶胞來製作液晶顯示元件。例如,在該液晶胞視需要依循常法設置反射電極、透明電極、λ/4板、偏光膜、彩色濾光片層等,藉此可製成反射型液晶顯示元件。又,在該液晶胞視需要依循常法設置背光、偏光板、λ/4板、透明電極、偏光膜、彩色濾光片層等,藉此可製成透射型液晶顯示元件。
圖1係顯示本發明之液晶顯示元件之一例的概略剖面圖,係IPS模式液晶顯示元件之示例。
圖1所例示之液晶顯示元件1中,係在具備自由基產生膜2c之梳齒電極基板2與具備液晶配向膜4a之對向基板4之間夾持液晶組成物3。梳齒電極基板2具有:基材2a、形成於基材2a上且配置成梳齒狀之多個線狀電極2b、及以覆蓋線狀電極2b的方式形成於基材2a上之自由基產生膜2c。對向基板4具有:基材4b、與形成於基材4b上之液晶配向膜4a。
該液晶顯示元件1中,對線狀電極2b施加電壓的話,會如電力線L所示般在線狀電極2b之間產生電場。
圖2係顯示本發明之液晶顯示元件之另一例的概略剖面圖,係FFS模式液晶顯示元件之示例。
圖2所例示之液晶顯示元件1中,係在具備自由基產生膜2h之梳齒電極基板2與具備液晶配向膜4a之對向基板4之間夾持液晶組成物3。梳齒電極基板2具有:基材2d、形成於基材2d上之面電極2e、形成於面電極2e上之絕緣膜2f、形成於絕緣膜2f上且配置成梳齒狀之多個線狀電極2g、及以覆蓋線狀電極2g的方式形成於絕緣膜2f上之自由基產生膜2h。對向基板4具有:基材4b、與形成於基材4b上之液晶配向膜4a。
該液晶顯示元件1中,對面電極2e及線狀電極2g施加電壓的話,會如電力線L所示般在面電極2e及線狀電極2g之間產生電場。
[實施例]
藉由實施例具體地說明本發明,但本發明不限於該等實施例。聚合物之聚合及膜形成組成物之製備中使用之化合物的簡稱、及特性評價之方法如下。
<黏度測定>
針對聚醯胺酸溶液,使用E型黏度計TVE-22H(東機產業公司製),以樣品量1.1mL、圓錐轉子TE-1(1°34’、R24)之條件測定25℃之黏度。
<分子量的測定>
分子量係利用常溫GPC(凝膠滲透層析)裝置進行測定,以聚乙二醇、聚環氧乙烷換算值的形式算出數量平均分子量(Mn)與重量平均分子量(Mw)。
GPC裝置:GPC-101(昭和電工公司製)、管柱:GPC KD-803、GPC KD-805(昭和電工公司製)之串聯、管柱溫度:50℃、洗提液:N,N-二甲基甲醯胺(就添加劑而言,溴化鋰一水合物(LiBr・H2O)為30mmol/L、磷酸-無水結晶(o-磷酸)為30mmol/L、四氫呋喃(THF)為10mL/L)、流速:1.0mL/分鐘
檢量線製作用標準樣品:TSK標準聚環氧乙烷(分子量;約900,000、150,000、100,000及30,000)(東曹公司製)及聚乙二醇(分子量;約12,000、4,000及1,000)(Polymer Laboratories公司製)。
<醯亞胺化率的測定>
將聚醯亞胺粉末20mg放入NMR樣品管(草野科學公司製 NMR標準取樣管 φ5),並添加氘化二甲基亞碸(DMSO-d6
、0.05質量%TMS(四甲基矽烷)混合品)0.53mL,施以超音波使其完全溶解。利用測定裝置(JEOL公司製、JNW-ECA500)測定該溶液之500MHz之質子NMR。
醯亞胺化率係以來自醯亞胺化前後未變化之結構的質子作為基準質子來決定,使用該質子之峰部累積值、及來自在9.5~10.0ppm附近出現的醯胺基之NH之質子峰部累積值,依下式求出。
醯亞胺化率(%)=(1-α・x/y)×100
式中,x為來自醯胺基之NH之質子峰部累積值,y為基準質子之峰部累積值,α為基準質子相對於聚醯胺酸(醯亞胺化率為0%)時之醯胺基之NH質子1個的個數比例。
<實施例>
DA-4、DA-5、DA-6係文獻等未公開的新穎化合物,以下詳述合成法。
下列合成例記載之產物係利用1
H-NMR分析進行鑑別(分析條件如下)。
裝置:BRUKER ADVANCE III-500MHz
測定溶劑:DMSO-d6
基準物質:四甲基矽烷(TMS)(δ0.0ppm for1
H)
本發明中之簡稱分別表示下列含義。
THF:四氫呋喃
EDC:1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺
DMAP:4-二甲基胺基吡啶
<合成例1 DA-4之合成>
[化29]
(第1步驟)
對於4,4’-二硝基-[1,1’-聯苯]-2,2’-二羧酸(20.0g、60.2mmol),加入四氫呋喃(120g)、2-羥基-4’-(2-羥基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(28.4g、126mmol)、1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺(28.0g、181mmol)、及N,N-二甲基胺基吡啶(0.735g、6.02mmol),於室溫徹夜攪拌。反應結束後,利用水/氯仿分液萃取2次,將獲得之有機相進行濃縮,得到水飴狀茶色油。將其以乙酸乙酯/己烷=3/1(體積比)混合溶劑利用管柱層析法進行精製。將獲得之精製物(fraction)濃縮,結果成為黃色透明油,繼續靜置,結果從油析出白色結晶。將析出的結晶以乙酸乙酯/己烷=3/1(體積比)混合溶劑進行漿液洗淨,過濾並使結晶乾燥,得到化合物[0](產量:29.8g、40.0mmol、產率67%)。1
H-NMR(500MHz),於DMSO-d6
:8.57(d,J=2.5Hz,2H),8.37(dd,J=8.5Hz,
2.5Hz,2H),8.18(d,J=9.0Hz,4H),7.55(d,J=8.5Hz,2H),6.85(d,J=9.0Hz,4H),
5.631(s,2H),4.39-4.35(m,4H),4.02-3.99(m,2H),3.96-3.94(m,2H),1.40(s,12H).
(第2步驟)
對於第1步驟中獲得之化合物[0](29.8g、40.0mmol),加入四氫呋喃(240g),進行氮氣置換後,加入3%鉑碳(含水品)(2.38g)並進行氮氣置換,安裝氫氣採樣袋(tedlar bag)並於室溫攪拌約17小時。反應結束後,通過膜過濾器去除鉑碳後,使其濃縮、乾燥,得到DA-4(產量:27.4g、40.0mmol、產率quant)。1
H-NMR(500MHz),於DMSO-d6
:8.20(dd,J=7.1Hz,1.9Hz,4H),6.99(d,J=2.5Hz,2H),6.92(dd,J=7.3Hz,1.9Hz,4H),6.80(d,J=8.2Hz,2H),6.67(dd,J=8.2Hz,
2.5Hz,2H),5.64(s,2H),5.24(s,4H),4.22(t,J=4.5Hz,4H),4.00(br,4H),1.39(s,12H).
<合成例2 DA-5之合成>
[化30]
(第1步驟)
對於2-羥基-4’-(2-羥基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(36.0g、0.161mol),加入四氫呋喃(150g)及氫氧化鉀(9.71g、0.173mol),於冰浴中冷卻並攪拌。使用滴液漏斗滴加對甲苯磺醯氯(30.0g、0.157mol)之四氫呋喃(150g)溶液,滴加結束後於室溫攪拌18小時。反應結束後,將反應液濃縮,加入乙酸乙酯(300g),以水(250g)分液洗淨2次,將有機相濃縮並使其乾燥,得到化合物[1](產量:58.6g、0.155mol、產率98%)。1
H-NMR(500MHz),於DMSO-d6
:8.17(dd,J=7.0Hz,2.0Hz,2H),7.80(d,J=8.5Hz,2H),7.48(d,J=8.0Hz,2H),6.90(dd,J=7.0Hz,2.0Hz,2H),5.65(s,1H),
4.37-4.36(m,2H),4.25-4.24(m,2H),2.42(s,3H),1.38(s,6H).
(第2步驟)
對於2-胺基-5-硝基苯酚(19.5g、0.127mol),加入N,N-二甲基甲醯胺(80g)及碳酸鉀(21.0g、0.152mol),於80℃進行加熱攪拌。使用滴液漏斗滴加化合物[1](58.5g、0.155mol)之N,N-二甲基甲醯胺(80g)溶液,滴加結束後,於80℃加熱攪拌17小時。反應結束後,將反應液過濾並去除碳酸鉀,將濾液加入到水(1000g)中,進行加水晶析。將其過濾,並使獲得之結晶乾燥(粗結晶55.9g)。對於粗結晶,加入乙腈(165g),於80℃加熱攪拌,結晶全部溶解後,冷卻至室溫使其再結晶。將其過濾,並使獲得之結晶乾燥,得到化合物[2]。將濾液濃縮,以同樣的操作回收直到二次結晶,得到化合物[2](產量:30.0g、0.0832mol、產率66%)。1
H-NMR(500MHz),於DMSO-d6
:8.22(dd,J=7.0Hz,2.0Hz,2H),7.76(dd,J=9.0Hz,2.5Hz,1H),7.69(d,J=2.5Hz,1H),7.07(d,J=9.0Hz,2H),6.68(d,J=9.0Hz,1H),
6.37(br,2H),5.65(s,1H),4.46(s,4H),1.39(s,6H).
(第3步驟)
對於化合物[2](22.5g、0.0624mol),加入N,N-二甲基甲醯胺(180g),進行氮氣置換後,加入加入3%鉑碳(含水品)(0.90g)並進行氮氣置換,安裝氫氣採樣袋(tedlar bag)並於60℃加熱攪拌約3天。反應結束後,通過膜過濾器去除鉑碳後,使其濃縮、乾燥,得到DA-5粗結晶(產量:23g)。對於粗結晶,加入N,N-二甲基甲醯胺並於80℃加熱攪拌,全部溶解後,於冰浴中冷卻使其再結晶。使獲得之結晶乾燥,得到DA-5。將濾液濃縮,以同樣的操作回收直到二次結晶,得到DA-5(產量:11.5g、0.0348mol、產率56%)。1
H-NMR(500MHz),於DMSO-d6
:8.22(d,J=9.0Hz,2H),7.06(d,J=9.0Hz,2H),
6.40(d,J=8.5Hz,1H),6.25(d,J=2.5Hz,1H),6.03(dd,J=8.0Hz,2.5Hz,1H),5.65(s,1H),
4.41-4.39(m,2H),4.28(br,2H),4.20-4.18(m,2H),3.85(br,2H),1.39(s,6H).
<合成例3 DA-6之合成>
[化31]
(第1步驟)
對於化合物[2](20.5g、0.0569mol),加入四氫呋喃(100g)及吡啶(4.54g、0.0574mol),於冰浴中冷卻並攪拌。使用滴液漏斗滴加己二醯氯(5.00g、0.0273mol)之四氫呋喃(20g)溶液,滴加結束後於室溫攪拌。由於從滴加途中攪拌性惡化,故追加添加四氫呋喃(30g),進一步攪拌3.5小時。反應結束後,將反應液加入到水(1000g)中,進行加水晶析。將其過濾,並使獲得之結晶乾燥(粗結晶43g)。對於粗結晶,加入四氫呋喃(646g),於80℃加熱攪拌,結晶全部溶解後,於冰浴中冷卻使其再結晶。將其過濾,使獲得之結晶乾燥,得到化合物[3]。將濾液濃縮,以同樣的操作回收直到二次結晶,得到化合物[3](產量:16.0g、0.0193mol、產率70%)。1
H-NMR(500MHz),於DMSO-d6
:9.29(s,2H),8.37(d,J=9.0Hz,2H),
8.21-8.20(m,4H),7.96(d,J=2.5Hz,2H),7.89(dd,J=9.0Hz,2.5Hz,2H),
7.05(d,J=8.0Hz,4H),5.63(s,2H),4.60-4.58(m,4H),4.52-4.50(m,4H),2.50-2.46(m,4H),
1.59(s,4H),1.37(s,12H).
(第2步驟)
對於化合物[3](15.9g、0.0191mol),加入N,N-二甲基甲醯胺(159g),進行氮氣置換後,加入3%鉑碳(含水品)(1.27g)並進行氮氣置換,安裝氫氣採樣袋,於室溫徹夜加熱攪拌。第二天,結晶析出且反應停止,故加入至75℃使結晶全部溶解,進一步攪拌3小時。反應結束後,通過膜過濾器去除鉑碳後,將濾液加入到水(900g)中,進行加水晶析。將其過濾,使獲得之結晶乾燥,得到DA-6(產量:14.4g、0.0187mol、產率98%)。1
H-NMR(500MHz),於DMSO-d6
:8.52(s,2H),8.21(d,J=9.0Hz,2H),7.27(d,J=8.5Hz,4H),7.04(d,J=9.0Hz,4H),6.32(d,J=2.0Hz,2H),6.13-6.11(m,2H),5.64(s,2H),
5.17(br,4H),4.39-4.38(m,4H),4.23-4.21(m,4H),2.17(s,4H),1.50(s,4H),1.38(s,12H).
<聚醯胺酸・聚醯亞胺之合成>
<合成例4>TC-1/DA-1、DA-2(50)聚醯胺酸(PAA-1)之聚合
於配備有機械攪拌器與氮氣導入管之50mL容積4口燒瓶中,量取DA-1(1.62g:15.00mmol)、DA-2(3.66g:15.00mmol)及NMP(55.4g),攪拌一段時間使其溶解後,加入TC-1(6.25g:27.90mmol)及NMP(10.0g),於氮氣環境下、40℃反應6小時,藉此得到固體成分濃度為15質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-1)。黏度為410mPa・s,重量平均分子量為約30,500。
<合成例5>TC-1/DA-2、DA-3(50)聚醯胺酸(PAA-2)之聚合
於配備有機械攪拌器與氮氣導入管之50mL容積4口燒瓶中,量取DA-2(2.44g:10.00mmol)、DA-3(3.30g:10.00mmol)、NMP(47.2g),攪拌一段時間使其溶解後,加入TC-1(4.35g:19.4mmol)及NMP(10.0g),於氮氣環境下、40℃反應6小時,藉此得到固體成分濃度為15質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-2)。黏度為360mPa・s,重量平均分子量為約31,900。
<合成例6>TC-1/DA-2、DA-3(50)可溶性聚醯亞胺(PI-1)之合成
於配置有氮氣導入管與空冷管、攪拌子之100mL茄形燒瓶中,量取上述合成例5中獲得之聚醯胺酸溶液(PAA-2)(30.0g),加入NMP(45.0g)、乙酸酐(2.79g:27.3mmol)及吡啶(1.44g:18.2mmol),於氮氣環境下、室溫攪拌30分鐘後,在50℃攪拌3小時。反應結束後,使反應溶液回復至室溫,緩慢注入到已冷卻至10℃之甲醇(300mL)中,使固體析出,並攪拌10分鐘。將獲得之固體利用過濾予以回收,並進一步利用甲醇(100mL)對獲得之固體進行10分鐘的攪拌洗淨共計2次,於80℃之真空乾燥烘箱乾燥6小時,得到目的之聚醯亞胺粉末(PI-1)。醯亞胺化率為66%。
<合成例7>TC-1/DA-2、DA-4(50)聚醯胺酸(PAA-3)之聚合
於配備有機械攪拌器與氮氣導入管之50mL容積4口燒瓶中,量取DA-2(1.71g:7.00mmol)、DA-4(4.79g:7.00mmol)及NMP(42.60g),攪拌一段時間使其溶解後,加入TC-1(2.92g:13.02mmol)及NMP(10.0g),於氮氣環境下、40℃反應6小時,藉此得到聚醯胺酸溶液(PAA-3)。黏度為440mPa・s,重量平均分子量為約32,600。
<合成例8>TC-1/DA-2、DA-4(50)可溶性聚醯亞胺(PI-2)之合成
於配置有氮氣導入管與空冷管、攪拌子之100mL茄形燒瓶中,量取上述合成例7中獲得之聚醯胺酸溶液(PAA-3)(30.0g),加入NMP(45.0g)、乙酸酐(1.85g:18.0mmol)及吡啶(0.95g:12.0mmol),於氮氣環境下、室溫攪拌30分鐘後,在50℃攪拌3小時。反應結束後,使反應溶液回復至室溫,緩慢注入到已冷卻至10℃之甲醇(300mL)中,使固體析出,並攪拌10分鐘。將獲得之固體利用過濾予以回收,並進一步利用甲醇(100mL)對獲得之固體進行10分鐘的攪拌洗淨共計2次,於80℃之真空乾燥烘箱乾燥6小時,得到目的之聚醯亞胺粉末(PI-2)。醯亞胺化率為72%。
<合成例9>TC-1/DA-2、DA-5(50)聚醯胺酸(PAA-4)之聚合
於配備有機械攪拌器與氮氣導入管之50mL容積4口燒瓶中,量取DA-2(2.44g:10.00mmol)、DA-5(3.30g:10.00mmol)及NMP(44.8g),攪拌一段時間使其溶解後,加入TC-1(4.17g:18.60mmol)及NMP(10.0g),於氮氣環境下、40℃反應6小時,藉此得到固體成分濃度為15質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-4)。黏度為380mPa・s,重量平均分子量為約29,600。
<合成例10>TC-1/DA-2、DA-5(50)可溶性聚醯亞胺(PI-3)之合成
於配置有氮氣導入管與空冷管、攪拌子之100mL茄形燒瓶中,量取上述合成例9中獲得之聚醯胺酸溶液(PAA-4)(30.0g),加入NMP(45.0g)、乙酸酐(2.42g:23.7mmol)及吡啶(1.25g:15.8mmol),於氮氣環境下、室溫攪拌30分鐘後,在50℃攪拌3小時。反應結束後,使反應溶液回復至室溫,緩慢注入到已冷卻至10℃之甲醇(300mL)中,使固體析出,並攪拌10分鐘。將獲得之固體利用過濾予以回收,並進一步利用甲醇(100mL)對獲得之固體進行10分鐘的攪拌洗淨共計2次,於80℃之真空乾燥烘箱乾燥6小時,得到目的之聚醯亞胺粉末(SPI-3)。醯亞胺化率為68%。
<合成例11>TC-1/DA-2、DA-6(50)聚醯胺酸(PAA-5)之聚合
於配備有機械攪拌器與氮氣導入管之50mL容積4口燒瓶中,量取DA-2(1.22g:5.00mmol)、DA-6(3.85g:5.00mmol)、NMP(30.8g),攪拌一段時間使其溶解後,加入TC-1(2.13g:9.50mmol)及NMP(10.0g),於氮氣環境下、40℃反應6小時,藉此得到固體成分濃度為15質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-5)。黏度為430mPa・s,重量平均分子量為約33,400。
<合成例12>TC-1/DA-2、DA-6(50)可溶性聚醯亞胺(PI-4)之合成
於配置有氮氣導入管與空冷管、攪拌子之100mL茄形燒瓶中,量取上述合成例11中獲得之聚醯胺酸溶液(PAA-5)(30.0g),加入NMP(45.0g)、乙酸酐(1.94g:18.9mmol)及吡啶(1.00g:12.6mmol),於氮氣環境下、室溫攪拌30分鐘後,在50℃攪拌3小時。反應結束後,使反應溶液回復至室溫,緩慢注入到已冷卻至10℃之甲醇(300mL)中,使固體析出,並攪拌10分鐘。將獲得之固體利用過濾予以回收,並進一步利用甲醇(100mL)對獲得之固體進行10分鐘的攪拌洗淨共計2次,於80℃之真空乾燥烘箱乾燥6小時,得到目的之聚醯亞胺粉末(SPI-4)。醯亞胺化率為71%。
(實施例1~5)
液晶配向劑AL-1~AL-5之製備
於裝設有攪拌子之50mL三角燒瓶中,量取上述合成例4中獲得之聚醯胺酸溶液(PAA-1)(10.0g),並加入NMP(7.5g)及BCS(7.5g),於室溫攪拌30分鐘,藉此製備液晶配向劑AL-1。
又,使用PAA-2~PAA-5替代PAA-1,除此以外,與上述AL-1同樣製備,得到自由基產生膜形成組成物AL-2~AL-5。
(實施例6~9)AL-6~AL-9之製備
於裝設有氮氣導入管與攪拌子之2口茄形燒瓶中,量取上述合成例6中獲得之聚醯亞胺粉末(PI-1)(2.0g),並加入NMP(18.0g),於40℃攪拌6小時使其溶解。確認完全溶解後,加入NMP(3.3g)及BCS(10.0g),於室溫攪拌30分鐘,藉此製備自由基產生膜形成組成物AL-6。
又,使用PI-2~PI-4替代PI-1,除此以外,與上述AL-6同樣製備,得到自由基產生膜形成組成物AL-7~AL-9。
<液晶胞之製作>
以下,展示用於評價液晶配向性之液晶胞的製作方法。
首先準備附設電極之基板。基板係為30mm×35mm之大小且厚度為0.7mm的玻璃基板。於基板上形成作為第1層之構成對向電極的具備整面狀圖案之IZO電極。於第1層之對向電極之上形成作為第2層的利用CVD(化學蒸鍍)法成膜之SiN(氮化矽)膜。第2層之SiN膜的膜厚為500nm,並作為層間絕緣膜而發揮功能。於第2層之SiN膜之上配置作為第3層之將IZO膜圖案化而形成的梳齒狀畫素電極,並形成第1畫素及第2畫素之2個畫素。各畫素的大小係縱向10mm且橫向約5mm。此時,第1層之對向電極與第3層之畫素電極係藉由第2層之SiN膜的作用而電性地絕緣。
第3層之畫素電極,具有中央部分以內角160°彎折而成之寬度3μm之電極要素以隔開6μm之間隔平行地多個排列而成的梳齒形狀,1個畫素以連接多個電極要素之折曲部之線作為邊界而具有第1區域與第2區域。
將各畫素之第1區域與第2區域加以比較的話,構成該等之畫素電極之電極要素的形成方向不同。亦即,以後述液晶配向膜之配向方向作為基準時,畫素之第1區域係以畫素電極之電極要素成為+80°之角度(順時針)的方式形成,畫素之第2區域係以畫素電極之電極要素成為-80°之角度(逆時針)的方式形成。亦即,各畫素之第1區域與第2區域,係以藉由畫素電極與對向電極之間的電壓施加所誘發之液晶於基板面內之旋轉動作(面內切換)的方向彼此為相反方向的方式構成。以後稱為FFS基板(第1基板)。
然後,將利用上述方法獲得之自由基產生膜形成組成物AL-2~AL-9、或液晶配向劑AL-1,利用孔徑1.0μm之過濾器進行過濾後,利用旋塗法塗布於所準備之上述第1基板、與作為對向基板之於背面成膜有ITO膜且具有高度4.0μm之柱狀間隔件的玻璃基板(以後稱為第2基板)並進行成膜。然後,於80℃之加熱板上乾燥80分鐘後,在230℃煅燒20分鐘,得到膜厚100nm之塗膜。第1基板側之聚醯亞胺膜中,於沿著梳齒之方向的方向實施配向處理,第2基板側之聚醯亞胺膜中,則於與梳齒電極正交的方向實施配向處理。此外,就配向處理而言,均使用Ushio電機(股)公司製的UV曝光裝置,將消光比為約26:1之直線偏光UV,以254nm之波長作為基準而以50~500mJ/cm2
間的照射量照射偏光UV,於230℃加熱30分鐘,使用各自之配向品質成為最良好的條件進行比較。
之後,使用上述2種基板,關於係實施例之對象的顯示元件,第1基板側使用AL-1,第2基板側使用利用設置有自由基產生膜者彼此的組合所製成者,在係比較對象的顯示元件中,兩基板使用AL-1、及第1基板側使用自由基產生膜AL-1,第2基板側使用以使用了AL-2或AL-6者之組合所製成者。以各自之配向方向成為平行(摩擦時成為反平行)的方式組合,保留液晶注入口而將周圍密封,製作晶胞間隙為約4μm之空晶胞。在該空晶胞中,於常溫真空注入液晶(Merck公司製MLC-3019中添加有3質量%之添加劑IC6者)後,將注入口密封而製成反平行配向之液晶胞。獲得之液晶胞構成FFS模式液晶顯示元件。之後,將獲得之液晶胞於120℃加熱處理10分鐘,以不施加電壓之狀態,使用TOSHIBA LIGHTING & TECHNOLOGY公司製UV-FL照射裝置照射UV(UV燈:FLR40SUV32/A-1)30分鐘,得到液晶顯示元件。
<液晶配向性的評價>
使用偏光顯微鏡,將偏光板設定為正交尼科耳(crossed nicols),以液晶胞之亮度成為最小的狀態固定,從該狀態使液晶胞旋轉1°,進行液晶之配向狀態的觀察。未觀察到不勻、粗糙等時或非常輕微時評價為「良好」,明確地觀察到時評價為「不良」。
又,於同偏光顯微鏡安裝光二極體,藉由電流-電壓轉換放大器連接至靜電計,於正交尼科耳下檢測亮度成為最小之條件下的電壓,藉此進行黑色亮度的測定。
<V-T曲線的測定與驅動閾值電壓、亮度最大電壓評價>
以光軸對齊的方式設置白色LED背光及亮度計,在其之間,以亮度成為最小的方式設置已安裝了偏光板之液晶胞(液晶顯示元件),以1V間隔施加電壓直到8V,測定電壓下之亮度,藉此實施V-T曲線的測定。由獲得的V-T曲線估算驅動閾值電壓及亮度成為最大時的電壓值。又,設介隔未施加電壓之液晶胞,平行偏光(Parallel Nicol)時之透射亮度為100%,將於V-T曲線之最大透射亮度作比較,而估算作為最大透射率。
<響應時間(Ton、Toff)的測定>
使用上述V-T曲線的測定中使用之裝置,將亮度計連接至示波器,測定施加成為最大亮度時之電壓時的響應速度(Ton)及電壓回復到0V時的響應速度(Toff)。
使用了本發明之二胺化合物DA-4~DA-6的自由基產生膜,相較於使用了經折曲之結構之DA-3者,有光配向性良好,黑色亮度得到改善的傾向。又,可知使用了自由基產生膜者,相較於比較例1之強錨定晶胞,Vmax均變低,最大透射率亦改善,但使用了DA-4~DA-6者均比起使用了DA-3者更為改善。另一方面,可知未進行光配向處理之比較例4,Vmax變大,低電壓化,最大透射率亦大幅改善,但相較於比較例1,響應時間大幅惡化,與此相對,使用DA-4~DA-6進行光配向處理者,響應時間的遲延亦受到抑制。
[產業上利用性]
藉由使用本發明之液晶配向劑,可提供能非常良好地獲得黑色顯示,並能實現高背光透射率、快響應速度的橫電場液晶顯示元件。又,利用本發明之方法獲得之液晶顯示元件,作為橫電場驅動方式之液晶顯示元件係有用。
1:液晶顯示元件
2:梳齒電極基板
2a:基材
2b:線狀電極
2c:自由基產生膜
2d:基材
2e:面電極
2f:絕緣膜
2g:線狀電極
2h:自由基產生膜
3:液晶組成物
4:對向基板
4a:液晶配向膜
4b:基材
[圖1]係顯示本發明之液晶顯示元件之一例的概略剖面圖。
[圖2]係顯示本發明之液晶顯示元件之另一例的概略剖面圖。
Claims (9)
- 如請求項1之液晶配向劑,其中,該聚合物係選自使用包含含有誘發自由基聚合之有機基之二胺的二胺成分而獲得之聚醯亞胺前驅體、聚醯亞胺、聚脲及聚醯胺中之至少一種聚合物。
- 如請求項1之液晶配向劑,其中,該誘發自由基聚合之有機基,係下式(3)表示之基; 式(3)中,虛線表示與苯環之鍵結,R6 表示單鍵、-CH2 -、-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2 O-、-N(CH3 )-、-CON(CH3 )-、或-N(CH3 )CO-; R7 表示單鍵、或非取代或亦可經氟原子取代之碳數1~20之伸烷基,該伸烷基之任意之-CH2 -或-CF2 -中之一者以上也可各自獨立地置換為選自-CH=CH-、二價碳環、及二價雜環之基,另外,亦能以下列所列舉之任意基,亦即-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、或-NH-彼此不相鄰為條件而置換為該等基; R8 表示選自式[X-1]~[X-18]、[W]、[Y]及[Z]之式表示之誘發自由基聚合之有機基; 式[X-1]~[X-18]中,*表示與R7 之鍵結部位,S1 及S2 各自獨立地表示-O-、-NR-、或-S-,R表示氫原子、鹵素原子、碳數1~10之烷基、或碳數1~10之烷氧基,R1 及R2 各自獨立地表示氫原子、鹵素原子、或碳數1~4之烷基; 式[W]、[Y]、[Z]中,*表示與R7 之鍵結部位,S3 表示單鍵、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-NH-、-CH2 O-、-N(CH3 )-、-CON(CH3 )-、或-N(CH3 )CO-,Ar表示選自由亦可具有有機基及/或鹵素原子作為取代基之伸苯基、伸萘基、及伸聯苯基構成之群組中之芳香族烴基,R9 及R10 各自獨立地為碳數1~10之烷基、烷氧基、苄基、或苯乙基,為烷基、烷氧基時,R9 及R10 亦可形成環; Q表示下列任一結構; 式中,R11 表示-CH2 -、-NR-、-O-、或-S-,R表示氫原子或碳數1~4之烷基,*表示原子鍵; R12 表示氫原子、鹵素原子、碳數1~10之烷基或碳數1~10之烷氧基。
- 一種自由基產生膜,係使用如請求項1至4中任一項之液晶配向劑而獲得。
- 一種橫電場液晶胞之製造方法,包含下列步驟: 準備具有液晶配向膜之第一基板、與具有如請求項5之自由基產生膜之第二基板; 以該第二基板上之自由基產生膜面對該第一基板的方式製作晶胞;及 於該第一基板與該第二基板之間,填充含有液晶及自由基聚合性化合物之液晶組成物; 該第一基板與該第二基板中之任一者為梳齒電極基板,另一者為對向基板。
- 如請求項6之橫電場液晶胞之製造方法,其中,該第一基板係塗覆有具有單軸配向性之液晶配向膜的基板。
- 如請求項7之橫電場液晶胞之製造方法,其中,該具有單軸配向性之液晶配向膜係水平配向用之液晶配向膜。
- 如請求項6之橫電場液晶胞之製造方法,其中,該梳齒電極基板為IPS基板或FFS基板。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019228004 | 2019-12-18 | ||
JP2019-228004 | 2019-12-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202130704A true TW202130704A (zh) | 2021-08-16 |
Family
ID=76478321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW109145059A TW202130704A (zh) | 2019-12-18 | 2020-12-18 | 液晶配向劑、自由基產生膜、及橫電場液晶胞之製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2021125319A1 (zh) |
KR (1) | KR20220116205A (zh) |
CN (1) | CN114830024A (zh) |
TW (1) | TW202130704A (zh) |
WO (1) | WO2021125319A1 (zh) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4053530B2 (ja) | 2004-09-14 | 2008-02-27 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ゼロ面アンカリング液晶配向法及びその液晶デバイス |
WO2012093629A1 (ja) * | 2011-01-06 | 2012-07-12 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置及びその製造方法 |
KR102020755B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2019-09-11 | 롤리크 아게 | 광배향 재료 |
EP2763958B1 (en) * | 2011-10-03 | 2021-08-25 | ROLIC Technologies AG | Photoaligning materials |
JP2013231757A (ja) | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Lg Display Co Ltd | ゼロ面アンカリング液晶配向法及びそれを利用した非接触液晶配向法、並びに液晶表示装置 |
-
2020
- 2020-12-18 WO PCT/JP2020/047411 patent/WO2021125319A1/ja active Application Filing
- 2020-12-18 CN CN202080088138.5A patent/CN114830024A/zh active Pending
- 2020-12-18 JP JP2021565676A patent/JPWO2021125319A1/ja active Pending
- 2020-12-18 TW TW109145059A patent/TW202130704A/zh unknown
- 2020-12-18 KR KR1020227022843A patent/KR20220116205A/ko unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021125319A1 (ja) | 2021-06-24 |
JPWO2021125319A1 (zh) | 2021-06-24 |
CN114830024A (zh) | 2022-07-29 |
KR20220116205A (ko) | 2022-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI782997B (zh) | 液晶晶胞之製造方法及液晶顯示元件 | |
JP7027890B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
KR102169221B1 (ko) | 디아민, 중합체, 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 | |
TWI554555B (zh) | A liquid crystal alignment film, a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal display device | |
WO2014104015A1 (ja) | 新規ジアミン、重合体、液晶配向剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 | |
WO2013099804A1 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及びジアミン化合物 | |
WO2021020399A1 (ja) | 横電界液晶表示素子、及び横電界液晶セルの製造方法 | |
WO2022030602A1 (ja) | 液晶組成物、液晶表示素子の製造方法、及び液晶表示素子 | |
JP6183616B2 (ja) | 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
JP7276149B2 (ja) | ゼロ面アンカリング膜の製造方法及び液晶表示素子 | |
TW202130704A (zh) | 液晶配向劑、自由基產生膜、及橫電場液晶胞之製造方法 | |
WO2022196565A1 (ja) | 液晶組成物、液晶表示素子の製造方法、及び液晶表示素子 | |
WO2022071286A1 (ja) | 液晶組成物、液晶表示素子の製造方法、及び液晶表示素子 | |
JP7367674B2 (ja) | ゼロ面アンカリング膜の製造方法及び液晶表示素子 | |
KR102073437B1 (ko) | 중합체, 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자 그리고 디아민 | |
JP7367673B2 (ja) | ゼロ面アンカリング膜の製造方法及び液晶表示素子 | |
JP6057895B2 (ja) | 液晶配向膜の製造方法、液晶配向膜及び液晶表示素子 | |
TW202132412A (zh) | 自由基產生膜形成組成物、自由基產生膜、及橫電場液晶胞之製造方法 | |
TWI834677B (zh) | 零面錨定膜之製造方法及液晶顯示元件 | |
TW202130703A (zh) | 經圖案化之液晶顯示元件之製造方法 | |
JPWO2019244821A5 (zh) |