TW202221062A - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可獲得液晶配向性良好、電壓保持率高且可靠性優異的液晶元件的液晶配向劑。本發明使液晶配向劑中含有在主鏈具有部分結構(A)的聚合體[P],所述部分結構(A)為選自由式(1-1)所表示的部分結構及式(1-2)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種。式中,B
1為經取代或未經取代的芳香環。R
1為利用-C(R
10)(R
11)-、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-而與構成式(1-1)中的縮合環的氮原子或構成式(1-2)中的縮合環的碳原子鍵結的二價有機基。R
2為一價有機基。R
3為氫原子、鹵素原子、碳數1~3的烷基、或碳數1~3的烷氧基。
Description
本發明有關一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件。
液晶元件被應用於自液晶電視、訊息顯示器(information display)等相對較大型的顯示裝置到智能手機等小型的顯示裝置的廣泛用途中。液晶元件的性能由液晶的配向性、預傾角的大小、電壓保持率等各種特性決定。為了提高液晶元件的性能,以往除進行了液晶材料的改良以外,還進行了用於使液晶沿一定方向排列的液晶配向膜的改良(例如,參照專利文獻1及專利文獻2)。
在專利文獻1中公開了一種液晶配向劑,含有作為四羧酸二酐與二胺的反應生成物的聚醯胺酸及其衍生物,其中,使液晶配向劑中含有使用雙(5-胺基苯並咪唑)苯作為二胺而獲得的聚醯胺酸。另外,在專利文獻2中公開了使液晶配向劑中含有使用5-胺基-2-(4-胺基苯基)苯並咪唑作為二胺而獲得的聚醯亞胺。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2010-54872號公報
[專利文獻2] 日本專利特開2015-106156號公報
[發明所要解決的問題]
近年來,隨著液晶元件的高精細化,對品質的要求變得更加嚴格。為了滿足此種要求,對液晶元件要求使液晶配向性及電壓保持率進而更佳。另外,作為液晶元件的特性,要求在長期使用的情況下也示出高電壓保持率,可靠性優異。
本發明是鑒於上述課題而成,主要目的在於提供一種可獲得液晶配向性良好、電壓保持率高且可靠性優異的液晶元件的液晶配向劑。
[解決問題的技術手段]
本發明者等人為解決上述課題而進行了努力研究,從而發現,通過使用在主鏈具有芳香環與咪唑環縮合而成的縮合環結構的聚合體,可解決上述課題,從而完成了本發明。具體而言,通過本發明而提供以下手段。
<1> 一種液晶配向劑,含有在主鏈具有部分結構(A)的聚合體[P],所述部分結構(A)為選自由下述式(1-1)所表示的部分結構及下述式(1-2)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種。
[化1]
(式(1-1)及式(1-2)中,B
1為經取代或未經取代的芳香環,且與式(1-1)及式(1-2)中的含氮雜環形成了縮合環結構。R
1為利用-C(R
10)(R
11)-、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-而與構成式(1-1)中的縮合環的氮原子或構成式(1-2)中的縮合環的碳原子鍵結的二價有機基。R
10及R
11分別獨立地為氫原子或烷基。R
4及R
5分別獨立地為氫原子或一價有機基。R
2為一價有機基;R
3為氫原子、鹵素原子、碳數1~3的烷基、或碳數1~3的烷氧基。「*」表示鍵結鍵。)
<2> 一種液晶配向膜,使用所述<1>的液晶配向劑而形成。
<3> 一種液晶元件,包括所述<2>的液晶配向膜。
[發明的效果]
如本發明的液晶配向劑,可獲得液晶配向性良好、電壓保持率高且可靠性優異的液晶元件。
《液晶配向劑》
以下,對本公開的液晶配向劑中所含的各成分、及視需要任意調配的其他成分進行說明。
此外,在本說明書中,所謂「烴基」是包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基的含義。所謂「鏈狀烴基」是指主鏈不含環狀結構,僅由鏈狀結構構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,可為飽和也可為不飽和。所謂「脂環式烴基」是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構,而不含芳香環結構的烴基。其中,無須僅由脂環式烴的結構構成,也包括在其一部分中具有鏈狀結構的基團。所謂「芳香族烴基」,是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,無須僅由芳香環結構構成,也可在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。「芳香環」是包含芳香族烴環及芳香族雜環的含義。所謂「有機基」是指具有碳數1以上的烴基的基。
本公開的液晶配向劑含有在主鏈具有部分結構(A)的聚合體[P],所述部分結構(A)為選自由下述式(1-1)所表示的部分結構及下述式(1-2)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種。
[化2]
(式(1-1)及式(1-2)中,B
1為經取代或未經取代的芳香環,且與式(1-1)及式(1-2)中的含氮雜環形成了縮合環結構。R
1為利用-C(R
10)(R
11)-、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-而與構成式(1-1)中的縮合環的氮原子或構成式(1-2)中的縮合環的碳原子鍵結的二價有機基。R
10及R
11分別獨立地為氫原子或烷基。R
4及R
5分別獨立地為氫原子或一價有機基。R
2為一價有機基。R
3為氫原子、鹵素原子、碳數1~3的烷基、或碳數1~3的烷氧基。「*」表示鍵結鍵。)
<聚合體[P]>
關於部分結構(A)
在所述式(1-1)及式(1-2)中,R
1只要利用-C(R
10)(R
11)-、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-(以下,也稱為「連結基L」)而與所述式(1-1)及式(1-2)中的縮合環鍵結即可。此外,在R
1利用-COO-而與構成式(1-1)中的縮合環的氮原子或構成式(1-2)中的縮合環的碳原子鍵結的情況下,-COO-可利用-CO-及-O-中的任一者而與縮合環中的氮原子或碳原子鍵結。另外,同樣地,在R
1利用-CO-NR
4-或-NR
4-CO-O-而與構成式(1-1)中的縮合環的氮原子或構成式(1-2)中的縮合環的碳原子鍵結的情況下,-CO-NR
4-及-NR
4-CO-O-可利用-NR
4-而與縮合環中的氮原子或碳原子鍵結,也可利用-CO-或-O-而與縮合環中的氮原子或碳原子鍵結。作為R
1,例如可列舉包含鏈狀結構的二價基、具有環狀結構的二價基。
在連結基L中,R
10及R
11較佳為氫原子或碳數1~3的烷基,更佳為氫原子(即,-C(R
10)(R
11)-為亞甲基的情況)。R
4及R
5的一價有機基較佳為碳數1~10的一價烴基、或者利用熱或光而脫離的一價脫離性基(以下,也簡稱為「脫離性基」)。在R
4、R
5為一價烴基的情況下,所述一價烴基較佳為碳數1~3的烷基或苯基,更佳為碳數1~3的烷基。
在R
4及R
5中,脫離性基較佳為利用熱脫離並被氫原子取代的一價基(以下,也稱為「熱脫離性基」)。作為熱脫離性基的具體例,可列舉一般用作胺基的保護基的基,例如可列舉:胺甲酸酯系保護基、醯胺系保護基、醯亞胺系保護基、磺醯胺系保護基等。它們中,就基於熱的脫離性高的方面而言,較佳為胺甲酸酯系保護基。作為R
4、R
5為脫離性基時的R
4、R
5的具體例,可列舉:叔丁氧基羰基、苄氧基羰基、1,1-二甲基-2-鹵代乙氧基羰基、烯丙氧基羰基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基等。它們中,就基於熱的脫離性優異、且可減少脫離的結構在膜中的殘存量的方面而言,特別佳為叔丁氧基羰基(Boc(t-butyloxy carbonyl)基)。
其中,R
4及R
5較佳為氫原子、碳數1~3的烷基或熱脫離性基,更佳為氫原子、碳數1~3的烷基或叔丁氧基羰基。
就可提高液晶元件的電壓保持率(voltage holding ratio,VHR)的方面、可獲得即便在長時間驅動的情況下電壓保持率的降低也少而可靠性高的液晶元件的方面、及可獲得示出良好的液晶配向性的液晶元件的方面而言,R
1較佳為在主鏈具有碳數1以上的鏈狀烴結構。具體而言,R
1較佳為碳數1以上的二價鏈狀烴基,或者為碳數2以上的鏈狀烴基所具有的任意亞甲基在不相鄰的條件下經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-取代而成的二價基。此外,關於R
4及R
5的具體例及較佳例,可援用上述說明(以下相同)。
在R
1為二價鏈狀烴基的情況下,所述鏈狀烴基可為直鏈狀也可為分支狀。就可提高液晶元件的電壓保持率的方面、可獲得即便在長時間驅動的情況下電壓保持率的降低也少而可靠性高的液晶元件的方面、及可獲得示出良好的液晶配向性的液晶元件的方面而言,R
1的鏈狀烴基較佳為烷二基,更佳為直鏈狀的烷二基。在R
1為二價鏈狀烴基的情況下,就獲得示出高電壓保持率的液晶元件的觀點、及獲得示出良好的液晶配向性的液晶元件的觀點而言,所述鏈狀烴基的碳數較佳為2以上,更佳為3以上。另外,就實現膜強度提高(進而提高摩擦耐性)與液晶元件的電壓保持率提高的並存的觀點而言,R
1為鏈狀烴基時的R
1的碳數較佳為20以下,更佳為15以下,進而較佳為10以下。
在R
1為鏈狀烴基所具有的任意亞甲基經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-取代而成的二價基的情況下,關於所述鏈狀烴基的具體例及較佳例,可援用上述說明。
在所述式(1-1)所表示的部分結構中,就獲得液晶配向性良好、可靠性高及VHR高的液晶元件的觀點而言,R
1較佳為利用-C(R
10)(R
11)-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-鍵結的二價有機基,更佳為利用-C(R
10)(R
11)-鍵結的二價有機基。
其中,就實現液晶元件的高VHR化、高可靠性化及使液晶配向性變優的觀點而言,R
1較佳為利用烴基而與所述式(1-1)及式(1-2)中的縮合環鍵結的二價有機基。具體而言,R
1較佳為碳數1以上的二價鏈狀烴基,或者在鏈狀烴基中的碳-碳鍵間具有-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-的二價有機基。
在所述式(1-2)中,作為R
2,可列舉碳數1~10的一價烴基、脫離性基。根據所述式(1-2)所表示的部分結構中的R
2為有機基的結構,與R
2為氫原子的情況相比,可實現良好的液晶配向性及高的電壓保持率,就此方面而言較佳。關於R
2所表示的脫離性基的具體例及較佳例,可援用所述R
4及R
5的脫離性基的說明。就獲得示出良好的液晶配向性的液晶元件的觀點、及通過製成在摩擦配向膜中示出例如1度以下的低預傾角(以下也稱為「低預傾角特性」)的液晶元件而使液晶元件的視角特性良好的觀點而言,R
2較佳為碳數1~5的烷基或脫離性基,更佳為脫離性基,特別佳為叔丁氧基羰基。
關於R
3,作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。就使所獲得的液晶元件的液晶配向性良好的觀點而言,m較佳為0~2,更佳為0或1,進而較佳為0。
就實現液晶元件的高VHR化、高可靠性化及使液晶配向性變優的觀點而言,B
1的芳香環較佳為苯環或吡啶環,更佳為苯環。
就獲得示出良好的液晶配向性及低預傾角特性的液晶元件的觀點而言,部分結構(A)較佳為所述式(1-1)所表示的部分結構,或者為在所述式(1-2)中R
2為碳數1~10的一價烴基或脫離性基的部分結構,更佳為所述式(1-1)所表示的部分結構。
在所述式(1-1)及式(1-2)中的B
1為經取代或未經取代的苯環的情況下,部分結構(A)具體而言可表示為下述式(1-1A)及下述式(1-2A)。
[化3]
(式(1-1A)及式(1-2A)中,R
1a為碳數1以上的二價鏈狀烴基,或者為碳數2以上的鏈狀烴基所具有的任意亞甲基在不相鄰的條件下經-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR
4-、-CO-NR
4-、-NR
4-CO-O-或-NR
4-CO-NR
5-取代而成的二價基。m為0~3的整數。R
2及R
3與所述式(1-1)及式(1-2)為相同含義。在m為2或3的情況下,式中的多個R
3為相互相同的基或不同的基。「*」表示鍵結鍵。)
製造聚合體[P]的方法只要可將部分結構(A)導入主鏈中即可,並無特別限定。就容易將部分結構(A)導入主鏈中的方面而言,聚合體[P]較佳為通過使用具有部分結構(A)的單體進行聚合的方法來製造。就可形成與液晶的親和性及機械強度高的液晶配向膜的方面、以及單體的選擇自由度高的方面而言,具有部分結構(A)的單體較佳為具有部分結構(A)的二胺化合物(以下也稱為「特定二胺」)。
此處,所謂聚合體的「主鏈」,是指聚合體中包含最長的原子鏈的「主幹」的部分。此外,容許所述「主幹」部分包含環結構。即,所謂「在主鏈具有部分結構(A)」,是指部分結構(A)構成主鏈的一部分。所謂聚合體的「側鏈」,是指自聚合體的「主幹」分支的部分。
特定二胺只要是具有部分結構(A)及兩個一級胺基的單體即可,關於其他部分的結構並無特別限定。作為特定二胺的較佳具體例,可列舉下述式(2-1)所表示的化合物及下述式(2-2)所表示的化合物。聚合體[P]較佳為具有來源於選自由下述式(2-1)所表示的化合物及下述式(2-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元。
[化4]
(式(2-1)及式(2-2)中,A
1為單鍵、二價脂環式基、二價芳香環基、下述式(3-1)所表示的二價基、或下述式(3-2)所表示的二價基。B
1、R
1、R
1及R
3與所述式(1-1)及式(1-2)為相同含義。其中,在A
1為單鍵的情況下,R
1利用構成烴基的碳原子而與式中的一級胺基鍵結。)
[化5]
(式(3-1)及式(3-2)中,B
2為經取代或未經取代的芳香環,且與式(3-1)及式(3-2)中的含氮雜環形成了縮合環結構。R
6為一價有機基。R
7為氫原子、鹵素原子、碳數1~3的烷基、或碳數1~3的烷氧基。「*1」表示與式(2-1)或式(2-2)中的一級胺基的鍵結鍵。「*」表示鍵結鍵。)
在所述式(2-1)及式(2-2)中,作為A
1的二價脂環式基,可列舉自環丁烷環、環戊烷環、環己烷環、環庚烷環等脂環式烴環中除去兩個氫原子而成的基。在A
1為二價脂環式基的情況下,在脂環式烴環的環部分中可導入取代基。作為所述取代基,可列舉:碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、鹵素原子等。
作為A
1的二價芳香環基,可列舉二價芳香族烴基及二價芳香族雜環基。A
1的二價芳香環基較佳為二價芳香族烴基或二價含氮的芳香族雜環基。A
1也可在芳香環部分具有取代基。作為所述取代基,可列舉:碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、鹵素原子等。
作為A
1為二價芳香環基時的具體例,二價芳香族烴基可列舉將與構成苯環、聯苯環、萘環或蒽環的環的碳原子鍵結的任意氫原子除去兩個而成的基;二價含氮的芳香族雜環基可列舉將與構成吡啶環、嘧啶環、噠嗪環或吡嗪環的環的碳原子鍵結的任意氫原子除去兩個而成的基。
就實現液晶配向膜的高密度化的觀點而言,A
1的二價芳香環基較佳為經取代或未經取代的伸苯基、伸聯苯基或吡啶二基,更佳為經取代或未經取代的伸苯基。
就實現液晶元件的高VHR化、高可靠性化及使液晶配向性變優的觀點而言,B
1的芳香環較佳為苯環或吡啶環,更佳為苯環。
在所述式(3-1)及式(3-2)中,關於R
6、R
7的具體例及較佳例,可分別援用所述式(2-1)及式(2-2)中的R
2、R
3的說明。關於B
2的具體例及較佳例,可援用所述式(2-1)及式(2-2)中的B
1的說明。
所述式(2-1)及式(2-2)中,和芳香環與咪唑環縮合而成的縮合環結構(以下,也稱為「特定縮合環結構」)鍵結的一級胺基的位置並無特別限定。在特定縮合環結構為苯並咪唑結構的情況下,苯並咪唑結構中的一級胺基的鍵結位置較佳為5位或6位。此外,聚合體[P]的合成中使用的特定二胺也可包含和特定縮合環結構鍵結的一級胺基的位置不同的位置異構體。
就獲得即便在長時間驅動的情況下電壓保持率(VHR)的降低也少而可靠性高的液晶元件的觀點、及獲得示出良好的液晶配向性的液晶元件的觀點而言,A
1較佳為二價脂環式基、二價芳香環基、所述式(3-1)所表示的二價基或所述式(3-2)所表示的二價基,更佳為二價芳香環基、所述式(3-1)所表示的二價基或所述式(3-2)所表示的二價基。
其中,特定二胺較佳為選自由下述式(2-1A)所表示的化合物及下述式(2-2A)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種。
[化6]
(式(2-1A)及式(2-2A)中,A
1a為單鍵、二價脂環式基、二價芳香環基、下述式(3-1A)所表示的二價基、或下述式(3-2A)所表示的二價基。R
1a及m與所述式(1-1A)及式(1-2A)為相同含義。R
2及R
3與所述式(1-1)及式(1-2)為相同含義。)
[化7]
(式(3-1A)~式(3-2A)中,r為0~3的整數。R
6及R
7與所述式(3-1)及式(3-2)為相同含義。在r為2或3的情況下,式中的多個R
7為相互相同的基或不同的基。「*1」表示與式(2-1A)或式(2-2A)中的一級胺基的鍵結鍵。「*」表示鍵結鍵。)
上述中,特定二胺較佳為選自由式(2-1A)所表示的化合物及式(2-2A)中R
2為碳數1~10的一價烴基或脫離性基的化合物所組成的群組中的至少一種,更佳為所述式(2-1A)所表示的化合物。另外,關於所述式(2-1A)所表示的化合物,在式(2-1A)中,A
1a較佳為所述式(3-1A)所表示的二價基、伸苯基、伸聯苯基或吡啶二基,更佳為所述式(3-1A)所表示的二價基。
在聚合體[P]中,就獲得表現出良好的液晶配向性及低預傾角特性、且示出高VHR及高可靠性的液晶元件的觀點而言,來源於具有部分結構(A)的單體的結構單元(以下也稱為「結構單元(A)」)的含有比例較佳為相對於聚合體[P]所具有的單體單元的總量100莫耳份而為2莫耳份以上。相對於聚合體[P]所具有的單體單元的總量100莫耳份,結構單元(A)的含有比例更佳為5莫耳份以上,進而較佳為7莫耳份以上。另外,結構單元(A)的含有比例可根據聚合體[P]的主鏈適宜地設定,但相對於聚合體[P]所具有的單體單元的總量100莫耳份,例如為50莫耳份以下。此外,聚合體[P]所具有的結構單元(A)可僅為一種,也可為兩種以上。
關於聚合體[P]
聚合體[P]的主鏈並無特別限定。其中,就可形成與液晶的親和性及機械強度高、且可靠性高的液晶配向膜的方面而言,聚合體[P]較佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種。
(聚醯胺酸)
在聚合體[P]為聚醯胺酸的情況下,所述聚醯胺酸(以下也稱為「聚醯胺酸[P]」)可通過使四羧酸二酐與包含特定二胺的二胺化合物反應而獲得。
(四羧酸二酐)
作為聚醯胺酸[P]的合成中使用的四羧酸二酐,例如可列舉:脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作為它們的具體例,脂肪族四羧酸二酐可列舉1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等;脂環式四羧酸二酐可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、環戊烷四羧酸二酐、環己烷四羧酸二酐、3,5,6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐等;芳香族四羧酸二酐可列舉均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、乙二醇雙偏苯三酸酐酯、4,4'-羰基二鄰苯二甲酸酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐等,除此以外可使用日本專利特開2010-97188號公報中所記載的四羧酸二酐。作為四羧酸二酐,可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
就可獲得溶解性高、且示出良好的液晶配向性及電特性的液晶配向膜的方面而言,聚醯胺酸[P]的合成中使用的四羧酸二酐較佳為包含選自由脂肪族四羧酸二酐及脂環式四羧酸二酐所組成的群組中的至少一種,更佳為包含脂環式四羧酸二酐。相對於聚醯胺酸[P]的合成中使用的四羧酸二酐的總量,脂環式四羧酸二酐的使用比例較佳為20莫耳%以上,更佳為40莫耳%以上,進而較佳為50莫耳%以上。
(二胺化合物)
聚醯胺酸[P]的合成中使用的二胺化合物可僅為特定二胺,也可一併包含特定二胺、以及不具有部分結構(A)的二胺(以下也稱為「其他二胺」)。作為其他二胺,可列舉:脂肪族二胺、脂環式二胺、芳香族二胺、二胺基有機矽氧烷等。
作為其他二胺的具體例,脂肪族二胺可列舉間二甲苯二胺、六亞甲基二胺等;脂環式二胺可列舉1,4-二胺基環己烷、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)等;芳香族二胺可列舉對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基乙烷、4-胺基苯基-4-胺基苯甲酸酯、4,4'-二胺基偶氮苯、3,5-二胺基苯甲酸、1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷、1,2-雙(4-胺基苯氧基)乙烷、1,3-雙(4-胺基苯氧基)丙烷、1,6-雙(4-胺基苯氧基)己烷、6,6'-(五亞甲基二氧基)雙(3-胺基吡啶)、N,N'-二(5-胺基-2-吡啶基)-N,N'-二(叔丁氧基羰基)乙二胺、雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸、4,4'-二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯基胺、4,4'-二胺基二苯乙基脲、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、4,4'-(伸苯基二亞異丙基)雙苯胺、2,6-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基咔唑、N-甲基-3,6-二胺基咔唑、3,6-二胺基吖啶、含二苯基胺結構的單體、下述式(D-1)
[化14]
(式(D-1)中,R
11及R
12分別獨立地為烷二基。R
13為氫原子、碳數1~3的烷基或保護基。n1為1~3的整數。在n1為2或3的情況下,多個R
12為相互相同的基或不同的基,多個R
13為相互相同的基或不同的基。)
所表示的化合物等主鏈型二胺;
十六烷氧基-2,4-二胺基苯、十八烷氧基-2,4-二胺基苯、十八烷氧基-2,5-二胺基苯、膽甾烷基氧基-3,5-二胺基苯、膽甾醇氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烷基氧基-2,4-二胺基苯、膽甾醇氧基-2,4-二胺基苯、3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯、3,5-二胺基苯甲酸膽甾醇、3,5-二胺基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-胺基苯氧基)膽甾烷、4-(4'-三氟甲氧基苯甲醯氧基)環己基-3,5-二胺基苯甲酸酯、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、3,5-二胺基苯甲酸=5ξ-膽甾烷-3-基、下述式(E-1)
[化15]
(式(E-1)中,X
I及X
II分別獨立地表示單鍵、-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,「*」表示與X
I的鍵結鍵。)。R
I為碳數1~3的烷二基。R
II為單鍵或碳數1~3的烷二基。R
III為碳數1~20的烷基、烷氧基、氟烷基、或氟烷氧基。a為0或1。b為0~3的整數。c為0~2的整數。d為0或1。其中,1≦a+b+c≦3。)
所表示的化合物等側鏈型二胺等,
二胺基有機矽氧烷可列舉1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等。
作為所述式(D-1)所表示的化合物,例如可列舉下述式(D-1-1)~式(D-1-3)分別所表示的化合物等。作為所述式(E-1)所表示的化合物,例如可列舉下述式(E-1-1)~式(E-1-4)分別所表示的化合物等。作為其他二胺,可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。此外,式中,「Boc」表示叔丁氧基羰基(以下相同)。
[化16]
在合成聚醯胺酸[P]時,關於特定二胺的使用比例,就獲得表現出良好的液晶配向性及低預傾角、且示出高VHR及高可靠性的液晶元件的觀點而言,相對於聚醯胺酸[P]的合成中使用的二胺化合物的總量,較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,進而較佳為15莫耳%以上。作為特定二胺,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
(聚醯胺酸的合成)
聚醯胺酸[P]可通過使四羧酸二酐與二胺化合物,視需要與分子量調整劑一起進行反應而獲得。在聚醯胺酸[P]的合成反應中,四羧酸二酐與二胺化合物的使用比例較佳為相對於二胺化合物的胺基1當量而四羧酸二酐的酸酐基成為0.2當量~2當量的比例。作為分子量調整劑,例如可列舉:馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐等酸單酐,苯胺、環己胺、正丁胺等單胺化合物,異氰酸苯酯、異氰酸萘酯等單異氰酸酯化合物等。相對於所使用的四羧酸二酐以及二胺化合物的合計100質量份,分子量調整劑的使用比例較佳設為20質量份以下。
聚醯胺酸[P]的合成反應較佳的是在有機溶媒中進行。此時的反應溫度較佳為-20℃~150℃,反應時間較佳為0.1小時~24小時。作為反應中使用的有機溶媒,例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇系溶媒、酮系溶媒、酯系溶媒、醚系溶媒、鹵化烴、烴等。它們中,較佳為使用選自由N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷醯三胺、間甲酚、二甲酚及鹵化苯酚所組成的群組中的一種以上作為反應溶媒,或者使用這些的一種以上與其他有機溶媒(例如丁基溶纖劑、二乙二醇二乙醚等)的混合物。有機溶媒的使用量較佳設為四羧酸二酐及二胺的合計量相對於反應溶液的總量而成為0.1質量%~50質量%的量。
以所述方式而獲得溶解聚醯胺酸[P]而成的聚合體溶液。所述聚合體溶液可直接供於液晶配向劑的製備,也可在將聚合體溶液中所含的聚醯胺酸[P]分離後供於液晶配向劑的製備。
聚醯胺酸酯
在聚合體[P]為聚醯胺酸酯的情況下,所述聚醯胺酸酯(以下也稱為「聚醯胺酸酯[P]」)例如可通過如下方法等而獲得:[I]使聚醯胺酸[P]與酯化劑反應的方法;[II]使四羧酸二酯與包含特定二胺的二胺化合物反應的方法;[III]使四羧酸二酯二鹵化物與包含特定二胺的二胺化合物反應的方法。聚醯胺酸酯[P]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。使聚醯胺酸酯[P]溶解而成的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,也可在將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯[P]分離後供於液晶配向劑的製備。
聚醯亞胺
在聚合體[P]為聚醯亞胺的情況下,所述聚醯亞胺(以下也稱為「聚醯亞胺[P]」),例如可通過對以所述方式合成的聚醯胺酸[P]進行脫水閉環並加以醯亞胺化而獲得。聚醯亞胺[P]可為對作為其前體的聚醯胺酸[P]所具有的全部醯胺酸結構進行脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,也可為僅對醯胺酸結構的一部分進行脫水閉環,使醯胺酸結構與醯亞胺環結構並存的部分醯亞胺化物。聚醯亞胺[P]較佳為醯亞胺化率為20%~99%,更佳為30%~90%。此外,醯亞胺化率是以百分率來表示醯亞胺環結構的數量相對於聚醯亞胺的醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計而言所占的比例。此處,醯亞胺環的一部分可為異醯亞胺環。
聚醯胺酸[P]的脫水閉環較佳為利用將聚醯胺酸[P]溶解於有機溶媒中,在所述溶液中添加脫水劑及脫水閉環催化劑,視需要進行加熱的方法來進行。所述方法中,作為脫水劑,例如可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相對於聚醯胺酸[P]的醯胺酸結構的1莫耳,脫水劑的使用量較佳設為0.01莫耳~20莫耳。作為脫水閉環催化劑,例如可使用吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙胺等三級胺。相對於所使用的脫水劑1莫耳,脫水閉環催化劑的使用量較佳設為0.01莫耳~10莫耳。作為脫水閉環反應中所使用的有機溶媒,可列舉作為聚醯胺酸[P]的合成中所使用的有機溶媒而例示的有機溶媒。脫水閉環反應的反應溫度較佳為0℃~180℃。反應時間較佳為1.0小時~120小時。此外,含有聚醯亞胺[P]的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,也可在將聚醯亞胺[P]分離後供於液晶配向劑的製備。
關於聚合體[P]的溶液粘度,當製成濃度10質量%的溶液時,較佳為具有10 mPa·s~800 mPa·s的溶液粘度,更佳為具有15 mPa·s~500 mPa·s的溶液粘度。此外,溶液粘度(mPa·s)是使用E型旋轉粘度計,在25℃下對使用聚合體[P]的良溶媒(例如,γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)所製備的濃度10質量%的聚合體溶液測定而得的值。
聚合體[P]的利用凝膠滲透色譜法(Gel Permeation Chromatography,GPC)測定而得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~500,000,更佳為2,000~300,000。另外,Mw與利用GPC來測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比所表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為7以下,更佳為5以下。此外,在製備液晶配向劑時,作為聚合體[P],可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<其他成分>
液晶配向劑除了含有聚合體[P]以外,也可含有與聚合體[P]不同的成分(以下也稱為「其他成分」)。
聚合體[Q]
本公開的液晶配向劑也可還含有不具有部分結構(A)的聚合體(以下也稱為聚合體[Q])作為聚合體成分。聚合體[Q]的主骨架並無特別限定。作為聚合體[Q],例如可列舉:聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚有機矽氧烷、聚酯、聚烯胺、聚脲、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯並噁唑前體、聚苯並噁唑、纖維素衍生物、聚縮醛、(甲基)丙烯酸系聚合體、苯乙烯系聚合體、馬來醯亞胺系聚合體、苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚體等。它們中,就獲得可靠性高的液晶元件的觀點而言,聚合體[Q]較佳為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚有機矽氧烷、及包含來源於具有聚合性不飽和碳-碳鍵的單體的結構單元的聚合體所組成的群組中的至少一種。作為包含來源於具有聚合性不飽和碳-碳鍵的單體的結構單元的聚合體,可列舉(甲基)丙烯酸系聚合體、苯乙烯系聚合體、馬來醯亞胺系聚合體、及苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚體等。
在使液晶配向劑中含有聚合體[Q]的情況下,相對於聚合體[P]與聚合體[Q]的合計量,聚合體[Q]的含有比例較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上。另外,相對於聚合體[P]與聚合體[Q]的合計量,聚合體[Q]的含有比例較佳為95質量%以下,更佳為90質量%以下。作為聚合體[Q],可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
溶劑
本公開的液晶配向劑是以聚合體[P]及視需要而使用的其他成分較佳為分散或者溶解於適當的溶媒中而成的液狀的組合物的形式來製備。
作為溶劑,較佳使用有機溶媒。作為其具體例,可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、1,2-二甲基-2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、苯酚、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、二丙酮醇、1-己醇、2-己醇、丙烷-1,2-二醇、3-甲氧基-1-丁醇、乙二醇單甲醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二異丁基酮、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、二異戊醚、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、丙二醇單甲醚(propylene glycol monomethyl ether,PGME)、二乙二醇二乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇二乙酸酯、環戊烷、環己烷等。作為溶劑,可單獨使用一種或將兩種以上混合使用。
作為液晶配向劑中含有的其他成分,除了上述以外,例如可列舉:交聯劑、抗氧化劑、金屬螯合物化合物、硬化促進劑、表面活性劑、填充劑、分散劑、光增感劑等。其他成分的調配比例可在不損及本公開的效果的範圍內,根據各化合物而適宜選擇。
液晶配向劑中的固體成分濃度(液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計質量占液晶配向劑的總質量的比例)是考慮粘性、揮發性等而適宜選擇,較佳為1質量%~10質量%的範圍。若固體成分濃度為1質量%以上,則可充分確保塗膜的膜厚,可獲得示出更良好的液晶配向性的液晶配向膜,就此方面而言較佳。另一方面,若固體成分濃度為10質量%以下,則可使塗膜為適當的厚度,容易獲得示出良好的液晶配向性的液晶配向膜,另外,液晶配向劑的粘性變得適度而有能夠使塗布性變良好的傾向。
《液晶配向膜及液晶元件》
本公開的液晶配向膜可通過如上述那樣製備的液晶配向劑而製造。另外,本公開的液晶元件包括使用上述所說明的液晶配向劑而形成的液晶配向膜。液晶元件中的液晶的驅動方式並無特別限定,例如可應用於扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型、垂直配向(Vertical Alignment,VA)型(包含垂直配向-多域垂直配向(Vertical Alignment-Multi-domain Vertical Alignment,VA-MVA)型、垂直配向-圖案垂直配向(Vertical Alignment-Patterned Vertical Alignment,VA-PVA)型等)、共面切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型、光學補償彎曲(optically compensated bend,OCB)型、聚合體穩定配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)等各種模式。液晶元件例如可利用包括以下的程序1~程序3的方法來製造。程序1根據所需的動作模式而使用不同的基板。程序2以及程序3在各動作模式中共通。
<程序1:塗膜的形成>
首先,通過在基板上塗布液晶配向劑,較佳為對塗布面進行加熱而在基板上形成塗膜。作為基板,例如可使用:浮法玻璃、鈉玻璃等玻璃;包含聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚(脂環式烯烴)等塑料的透明基板。作為設置於基板的其中一個面的透明導電膜,可使用包含氧化錫(SnO
2)的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司注冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In
2O
3-SnO
2)的氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)膜等。在製造TN型、STN型、VA型或PSA型的液晶元件的情況下,使用設置有經圖案化的透明導電膜的兩片基板。另一方面,在製造IPS型或FFS型液晶元件的情況下,使用設置有經圖案化為梳齒狀的電極的基板、與未設置電極的相向基板。
液晶配向劑向基板的塗布方法並無特別限定。液晶配向劑向基板的塗布例如可通過旋塗方式、印刷方式(例如,膠版印刷方式、柔版印刷方式等)、噴墨方式、狹縫塗布方式、棒塗方式、擠出模(extrusion die)方式、直接凹版塗布機(direct gravure coater)方式、腔室刮刀塗布機(chamber doctor coater)方式、膠版凹版塗布機(offset gravure coater)方式、含浸塗布機方式、MB塗布機方式法等來進行。
在塗布液晶配向劑後,出於防止所塗布的液晶配向劑的流掛等目的,較佳為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度較佳為30℃~200℃,預烘烤時間較佳為0.25分鐘~10分鐘。其後,將溶劑完全去除,視需要以對聚合體中所存在的醯胺酸結構進行熱醯亞胺化為目的而實施煆燒(後烘烤)程序。此時的煆燒溫度(後烘烤溫度)較佳為80℃~280℃,更佳為80℃~250℃。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘。所形成的膜的膜厚較佳為0.001 μm~1 μm。
<程序2:配向處理>
在製造TN型、STN型、IPS型或FFS型液晶元件的情況下,對所述程序1中形成的塗膜實施賦予液晶配向能力的處理(配向處理)。由此,液晶分子的配向能力被賦予至塗膜而形成液晶配向膜。作為配向處理,較佳為使用對基板上所形成的塗膜的表面利用棉花或尼龍等進行擦拭的摩擦處理、或對塗膜進行光照射以對其賦予液晶配向能力的光配向處理。在製造垂直配向型的液晶元件的情況下,可將所述程序1中形成的塗膜直接用作液晶配向膜,為了進一步提高液晶配向能力,也可對所述塗膜實施配向處理。對於垂直配向型的液晶元件而言較佳的液晶配向膜也可較佳地用於PSA型的液晶元件。
用於光配向的光照射可通過以下方法等來進行:對後烘烤程序後的塗膜進行照射的方法;對預烘烤程序後且後烘烤程序前的塗膜進行照射的方法;在預烘烤程序及後烘烤程序的至少任一者中,在塗膜的加熱中對塗膜進行照射的方法。作為照射至塗膜的放射線,例如可使用包含150 nm~800 nm的波長的光的紫外線及可見光線。較佳為包含200 nm~400 nm的波長的光的紫外線。在放射線為偏光時,可為直線偏光,也可為部分偏光。在所使用的放射線為直線偏光或部分偏光的情況下,照射可自垂直於基板面的方向進行,也可自斜方向進行,或者也可將這些方向加以組合而進行。非偏光的放射線時的照射方向設為斜方向。
作為所使用的光源,例如可列舉:低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子激光等。放射線的照射量較佳為200 J/m
2~30,000 J/m
2,更佳為500 J/m
2~10,000 J/m
2。在用於賦予配向能力的光照射後,也可進行對基板表面使用例如水、有機溶媒(例如,甲醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纖劑、乳酸乙酯等)或它們的混合物進行清洗的處理、或對基板進行加熱的處理。
<程序3:液晶單元的構築>
準備兩片以所述方式形成有液晶配向膜的基板,在相向配置的兩片基板間配置液晶,由此製造液晶單元。在製造液晶單元時,例如可列舉如下方法等:以液晶配向膜相向的方式隔著間隙將兩枚基板相向配置,使用密封劑將兩枚基板的周邊部貼合,在由基板表面與密封劑所包圍的單元間隙內注入填充液晶並將注入孔封閉的方法、利用液晶滴注(one drop fill,ODF)方式的方法。作為密封劑,例如可使用含有硬化劑及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。作為液晶,可列舉向列液晶、碟狀液晶,其中較佳為向列液晶。
在PSA模式下,進行如下處理:將聚合性化合物(例如,多官能(甲基)丙烯酸酯化合物等)與液晶一起填充至單元間隙內,並且在液晶單元的構築後,在對一對基板所具有的導電膜間施加電壓的狀態下,對液晶單元進行光照射。在製造PSA型的液晶元件時,聚合性化合物的使用比例相對於液晶的合計100質量份而例如為0.01質量份~3質量份,較佳為0.05質量份~1質量份。
在製造液晶顯示裝置的情況下,繼而,在液晶單元的外側表面貼合偏光板。作為偏光板,可列舉利用乙酸纖維素保護膜夾持被稱為「H膜」的偏光膜而成的偏光板、或者包含H膜其自身的偏光板,所述「H膜」是一邊使聚乙烯基醇延伸配向一邊吸收碘而成。
本公開的液晶元件可有效地應用於各種用途。具體而言,例如可用作鐘錶、便攜式遊戲機、文字處理器(word processor)、筆記本型個人計算機、汽車導航系統(car navigation system)、攝像機(camcorder)、個人數字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數字照相機(digital camera)、移動電話、智能手機、各種監視器、液晶電視、訊息顯示器等各種顯示裝置或調光裝置、相位差膜等。
[實施例]
以下,基於實施例對實施方式進行更詳細的說明,但並不由以下的實施例而對本發明限定性地解釋。
在以下的例子中,通過以下方法來測定苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚體的重量平均分子量Mw及數量平均分子量Mn、以及聚合體溶液中的聚醯亞胺的醯亞胺化率。以下的實施例中所使用的原料化合物及聚合體的需要量是通過視需要重複進行下述合成例中所示的合成規模下的合成來確保。
[重量平均分子量Mw及數量平均分子量Mn]
Mw及Mn是通過以下條件下的GPC而測定的聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹(Tosoh)(股)製造,TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃
溫度:40℃
壓力:68 kgf/cm
2
[聚醯亞胺的醯亞胺化率]
將聚醯亞胺的溶液投入至純水中,將所獲得的沉澱在室溫下充分地減壓乾燥後,溶解於氘化二甲基亞碸中,以四甲基矽烷作為基準物質,在室溫下進行氫譜核磁共振(
1H-nuclear magnetic resonance,
1H-NMR)測定。根據所獲得的
1H-NMR光譜,利用下述數式(1)而求出醯亞胺化率[%]。
醯亞胺化率[%]=(1-(A
1/(A
2×α)))×100 …(1)
(數式(1)中,A
1是在化學位移10 ppm附近出現的來源於NH基的質子的峰值面積,A
2是來源於其他質子的峰值面積,α是其他質子相對於聚合體的前體(聚醯胺酸)中的NH基的1個質子的個數比例。)
(二胺化合物)
[化18]
此外,在以下例子中使用的化合物(DA-1)~化合物(DA-6)中,一併包括在苯並咪唑的5位具有一級胺基的化合物(上述式所表示的化合物)、以及在苯並咪唑的6位具有一級胺基的位置異構體。
[化19]
[化20]
[化21]
<聚合體的合成>
1.聚醯胺酸的合成
[合成例1]
將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐100莫耳份、作為二胺化合物的4,4'-二胺基-1,2-二苯基乙烷100莫耳份溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)中,在室溫下進行6小時反應,獲得含有15質量%的聚醯胺酸(將其設為聚合體(PA-1))的溶液。
[合成例2~合成例28]
將所使用的四羧酸二酐及二胺化合物的種類和量如表1及表2所記載那樣進行變更,除此以外,進行與合成例1相同的操作,獲得包含聚醯胺酸(聚合體(PA-2)~聚合體(PA-28))的溶液。
[表1]
聚合體 名稱 | 酸二酐1 | 酸二酐2 | 二胺1 | 二胺2 | |||||
種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | ||
合成例1 | PA-1 | TA-1 | 100 | DB-1 | 100 | ||||
合成例2 | PA-2 | TA-1 | 100 | DA-8 | 50 | DB-18 | 50 | ||
合成例3 | PA-3 | TA-2 | 100 | DA-9 | 50 | DB-18 | 50 | ||
合成例4 | PA-4 | TA-1 | 100 | DA-7 | 40 | DB-18 | 60 | ||
合成例5 | PA-5 | TA-2 | 100 | DA-1 | 100 | ||||
合成例6 | PA-6 | TA-1 | 70 | TA-3 | 30 | DA-1 | 50 | DB-5 | 50 |
合成例7 | PA-7 | TA-1 | 100 | DA-2 | 30 | DB-4 | 70 | ||
合成例8 | PA-8 | TA-5 | 100 | DA-2 | 40 | DB-6 | 60 | ||
合成例9 | PA-9 | TA-1 | 100 | DA-3 | 60 | DB-8 | 40 | ||
合成例10 | PA-10 | TA-2 | 70 | TA-1 | 30 | DA-3 | 50 | DB-18 | 50 |
合成例11 | PA-11 | TA-2 | 100 | DA-4 | 20 | DB-7 | 80 | ||
合成例12 | PA-12 | TA-2 | 100 | DA-4 | 50 | DB-16 | 50 | ||
合成例13 | PA-13 | TA-1 | 100 | DA-4 | 50 | DB-17 | 50 | ||
合成例14 | PA-14 | TA-2 | 50 | TA-1 | 50 | DA-5 | 100 | ||
合成例15 | PA-15 | TA-1 | 100 | DA-6 | 40 | DB-8 | 60 |
[表2]
聚合體 名稱 | 酸二酐1 | 酸二酐2 | 二胺1 | 二胺2 | |||||
種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | ||
合成例16 | PA-16 | TA-1 | 100 | DB-2 | 40 | DB-12 | 60 | ||
合成例17 | PA-17 | TA-1 | 100 | DB-2 | 50 | DB-13 | 50 | ||
合成例18 | PA-18 | TA-1 | 80 | TA-5 | 20 | DB-2 | 80 | DB-9 | 20 |
合成例19 | PA-19 | TA-1 | 100 | DB-5 | 60 | DB-10 | 40 | ||
合成例20 | PA-20 | TA-1 | 100 | DB-2 | 70 | DB-11 | 30 | ||
合成例21 | PA-21 | TA-1 | 70 | TA-4 | 30 | DB-15 | 100 | ||
合成例22 | PA-22 | TA-1 | 100 | DB-2 | 50 | DB-14 | 50 | ||
合成例23 | PA-23 | TA-1 | 70 | TA-6 | 30 | DB-15 | 100 | ||
合成例24 | PA-24 | TA-1 | 100 | DA-1 | 30 | DB-3 | 70 | ||
合成例25 | PA-25 | TA-1 | 100 | DB-3 | 100 | ||||
合成例26 | PA-26 | TA-3 | 20 | TA-6 | 80 | DB-6 | 5 | DB-10 | 95 |
合成例27 | PA-27 | TA-1 | 20 | TA-5 | 80 | DB-2 | 95 | DB-9 | 5 |
合成例28 | PA-28 | TA-3 | 80 | TA-6 | 20 | DB-5 | 20 | DB-11 | 80 |
2.聚醯亞胺的合成
[合成例29]
將作為四羧酸二酐的1,3-二甲基環丁烷-1,2:3,4-四羧酸二酐100莫耳份、作為二胺化合物的化合物(DA-4)20莫耳份及化合物(DB-7)80莫耳份溶解於NMP中,在室溫下進行6小時反應,獲得含有15質量%的聚醯胺酸的溶液。繼而,在所獲得的聚醯胺酸溶液中追加NMP而製成聚醯胺酸濃度10質量%的溶液,添加吡啶及乙酸酐而在60℃下進行4小時脫水閉環反應。在脫水閉環反應後,利用新的NMP對系統內的溶媒進行溶媒置換,由此獲得含有15質量%的、醯亞胺化率約為80%的聚醯亞胺(將其設為聚合體(PI-1))的溶液。
[合成例30~合成例35]
將所使用的四羧酸二酐及二胺化合物的種類和量如表3所記載那樣進行變更,除此以外進行與合成例29相同的操作,獲得包含聚醯亞胺(聚合體(PI-2)~聚合體(PI-7))的溶液。
[表3]
聚合體 名稱 | 酸二酐1 | 二胺1 | 二胺2 | 二胺3 | 二胺3 | ||||||
種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | ||
合成例29 | PI-1 | TA-2 | 100 | DA-4 | 20 | DB-7 | 80 | ||||
合成例30 | PI-2 | TA-2 | 100 | DA-2 | 100 | ||||||
合成例31 | PI-3 | TA-2 | 100 | DA-4 | 30 | DB-17 | 70 | ||||
合成例32 | PI-4 | TA-2 | 100 | DA-9 | 50 | DB-4 | 50 | ||||
合成例33 | PI-5 | TA-3 | 100 | DB-19 | 20 | DB-14 | 50 | DB-20 | 30 | ||
合成例34 | PI-6 | TA-3 | 100 | DB-19 | 20 | DB-14 | 35 | DB-20 | 20 | DA-1 | 25 |
合成例35 | PI-7 | TA-3 | 100 | DB-19 | 20 | DB-14 | 35 | DB-20 | 20 | DA-2 | 25 |
3.聚有機矽氧烷的合成
[合成例36]
在1000 mL三口燒瓶中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷(所述式(s-1)所表示的化合物)100.0 g、甲基異丁基酮500 g、及三乙胺10.0 g,在室溫下混合。繼而,歷時30分鐘自滴液漏斗滴加去離子水100 g後,在回流下進行混合的同時在80℃下進行6小時反應。反應結束後,取出有機層,利用0.2質量%硝酸銨水溶液將其清洗至清洗後的水成為中性為止後,在減壓下將溶媒及水蒸餾去除。適量添加甲基異丁基酮,獲得作為具有環氧基的聚有機矽氧烷的聚合體(ESSQ-1)的50質量%溶液。
在500 mL三口燒瓶中加入化合物(c-1)3.10 g(相對於聚合體(ESSQ-1)所具有的環氧基量為20莫耳%)、化合物(c-2)3.24 g(相對於聚合體(ESSQ-1)所具有的環氧基量為10莫耳%)、四丁基溴化銨1.00 g、含聚合體(ESSQ-1)的溶液20.0 g、及甲基異丁基酮290.0 g,在90℃下攪拌18小時。冷卻至室溫後,利用蒸餾水重複進行10次分液清洗操作。之後,回收有機層,利用旋轉蒸發器重複進行兩次濃縮與NMP稀釋後,使用NMP,以固體成分濃度成為10質量%的方式進行調整,獲得聚有機矽氧烷(將其設為聚合體(PSQ-1))的NMP溶液。
4.苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚體的合成
[合成例37]
在氮氣下,在100 mL二口燒瓶中加入作為聚合單體的化合物(M-1)5.00 g、化合物(M-2)1.05 g、化合物(M-3)4.80 g、及化合物(M-4)2.26 g、作為自由基聚合引發劑的2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)0.39 g、作為鏈轉移劑的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯0.39 g、以及作為溶媒的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)52.5 ml,在70℃下聚合6小時。在甲醇中進行再沉澱後,對沉澱物進行過濾,在室溫下真空乾燥8小時,由此獲得苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚體(將其設為聚合體(MI-1))。通過GPC且以聚苯乙烯換算而測定的重量平均分子量Mw為30000,分子量分佈Mw/Mn為2。
[合成例38]
在氮氣下,在100 mL二口燒瓶中加入作為聚合單體的化合物(M-5)10莫耳份、化合物(M-6)10莫耳份、化合物(M-7)30莫耳份、化合物(M-8)10莫耳份、化合物(M-9)20莫耳份、及化合物(M-10)20莫耳份、作為自由基聚合引發劑的2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)2莫耳份、以及作為溶媒的四氫呋喃50 ml,在70℃下聚合6小時。在甲醇中進行再沉澱後,對沉澱物進行過濾,在室溫下真空乾燥8小時,由此獲得苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚體(將其設為聚合體(MI-2))。通過GPC且以聚苯乙烯換算而測定的重量平均分子量Mw為92700,分子量分佈Mw/Mn為4.78。
<液晶配向劑的製備及評價>
[實施例1:摩擦FFS型液晶顯示元件]
1.液晶配向劑的製備
使用合成例4中獲得的聚合體(PA-4)的溶液,利用NMP及丁基溶纖劑(butyl cellosolve,BC)進行稀釋,製成溶媒組成為NMP/BC=80/20(質量比)、固體成分濃度為3.5質量%的溶液。利用孔徑為0.2 μm的過濾器對所述溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑(AL-1)。
2.使用摩擦法的FFS型液晶單元的製造
準備在單面依次層疊有平板電極(底電極)、絕緣層及梳齒狀電極(頂電極)的玻璃基板(設為第一基板)、以及未設置電極的玻璃基板(設為第二基板)。繼而,利用旋轉器在第一基板的電極形成面及第二基板的單面分別塗布液晶配向劑(AL-1),利用110℃的加熱板加熱(預烘烤)3分鐘。之後,在對箱內進行了氮置換的230℃的烘箱中,進行30分鐘乾燥(後烘烤),而形成平均膜厚0.08 μm的塗膜。繼而,對於塗膜表面,利用具有捲繞有人造絲布的輥的摩擦機器,以輥轉速1000 rpm、平臺移動速度3 cm/sec、毛壓入長度0.3 mm進行摩擦處理。之後,在超純水中進行1分鐘超聲波清洗,繼而在100℃潔淨烘箱中乾燥10分鐘,由此獲得具有液晶配向膜的一對基板。
繼而,對於具有液晶配向膜的一對基板,在形成有液晶配向膜的面的緣部留下液晶注入口而利用絲網印刷塗布加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑。之後,將基板重疊並壓接,在150℃下歷時1小時使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向一對基板間的間隙中填充負型液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608),之後利用環氧系接著劑將液晶注入口封閉。進而,為了將液晶注入時的流動配向除去,將其在120℃下加熱後緩緩冷卻至室溫為止,從而製造液晶單元。此外,在重疊一對基板時,使各個基板的摩擦方法成為反平行。
3.液晶配向性的評價
將所述2.中製造的液晶單元在27,000 cd/m
2的高亮度背光上靜置500小時,根據背光照射前後的延遲變化率來評價液晶配向性。首先,對於所述2.中製造的液晶單元,利用光科學(Optoscience)公司製造的奧克斯堪(Axoscan)測定延遲,並利用下述數式(z-1)算出背光照射前後的延遲的變化率α。變化率α越小,則可謂液晶配向性越良好。將變化率α為1%以下的情況設為「良好(○)」,將大於1%且為2%以下的情況設為「可(△)」,將大於2%的情況設為「不良(×)」。
α=Δθ/θ1 …(z-1)
(式(z-1)中,Δθ表示照射前後的延遲差,θ1表示照射前的延遲值。)
其結果,所述實施例的液晶配向性的評價為「可(△)」的評價。
4.低預傾角特性的評價
對於所述2.中製造的液晶單元,依據非專利文獻「T.J.謝弗等人(T.J.Scheffer et.al.)應用物理學雜誌(Journal of Applied Physics,J. Appl. Phys.)第19期第2013頁(vo. 19, p. 2013)(1980)」中記載的方法,通過使用He-Ne激光的結晶旋轉法來測定液晶分子相對於基板面的傾斜角的值,並將其作為預傾角。預傾角的測定值小於0.75度的情況下設為「良好(○)」,預傾角的測定值為0.75度以上且1.0度以下的情況下設為「可(△)」,預傾角的測定值大於1.0度的情況下設為「不良(×)」。其結果,所述實施例的低預傾角特性的評價為「可(△)」(參照表4中的「低傾斜」項目)。
5.初始VHR的評價
將上述2.中製造的液晶單元在60℃的烘箱中靜置後,使用東陽特克尼卡(Toyo Technica)公司製造的VHR測定裝置「VHR-1」,在1 V、1670 msec的條件下測定電壓保持率(VHR)。作為評價基準,VHR高於70%的情況下設為「良好(○)」,VHR為70%以下且60%以上的情況下設為「可(△)」,VHR小於60%的情況下設為「不良(×)」。其結果,所述實施例的初始VHR的評價為「良好(○)」。
6.VHR可靠性的評價
對於所述2.中製造的液晶單元,評價關於電壓保持率的可靠性。評價是以如下方式進行。首先,對液晶單元施加60微秒的1 V的電壓後,測定自施加解除起1670毫秒後的電壓保持率(VHR1)。繼而,在60℃下對液晶單元照射一周的冷陰極螢光燈(cold cathode fluorescent lamps,CCFL)(背光)後,在室溫中靜置而自然冷卻至室溫為止。冷卻後,對液晶單元施加60微秒的1 V的電壓後,測定自施加解除起1670毫秒後的電壓保持率(VHR2)。此外,測定裝置是使用東陽特克尼卡(Toyo Technica)公司製造的VHR測定裝置「VHR-1」。根據VHR1與VHR2的差值(ΔVHR=VHR1-VHR2)算出此時的VHR的變化率(ΔVHR),並利用ΔVHR來評價VHR可靠性。將ΔVHR小於15%的情況判定為「良好(○)」,將15%以上且20%以下的情況判定為「可(△)」,將大於20%的情況判定為「不良(×)」。其結果,所述實施例中為VHR可靠性「良好(○)」。
7.膜強度(摩擦耐性)的評價
使用旋轉器將所述1.中製備的液晶配向劑(AL-1)塗布於玻璃基板上,利用110℃的加熱板加熱(預烘烤)3分鐘。之後,在對箱內進行了氮置換的230℃的烘箱中,進行30分鐘乾燥(後烘烤),而形成平均膜厚0.08 μm的塗膜,並使用霧度計(hazemeter)測定塗膜的霧度值。繼而,對於所述塗膜,利用具有捲繞有棉布的輥的摩擦機器,以輥轉速1000 rpm、平臺移動速度3 cm/sec、毛壓入長度0.3 mm實施五次摩擦處理。之後,使用霧度計測定液晶配向膜的霧度值,計算與摩擦處理前的霧度值的差(霧度變化值)。在將摩擦處理前的膜的霧度值設為Hz1(%)、將摩擦處理後的膜的霧度值設為Hz2(%)的情況下,霧度變化值由下述數式(z-2)表示。
霧度變化值(%)=Hz2-Hz1 …(z-2)
將液晶配向膜的霧度變化值小於1.0的情況評價為「良好(○)」,將1.0以上且1.5以下的情況評價為「可(△)」,將大於1.5的情況評價為「不良(×)「。若霧度變化值為1.5以下(更佳為小於1.0),則可謂膜強度充分高而摩擦耐性高,即膜的力學特性良好。其結果,所述實施例中為膜強度「良好(○)」的評價。
[實施例2~實施例16及比較例1~比較例4]
將液晶配向劑的組成如表4所示那樣進行變更,除此以外,與實施例1同樣地製備液晶配向劑。另外,使用所獲得的液晶配向劑,與實施例1同樣地通過摩擦法製造FFS型液晶單元,進行各種評價。將它們的結果示於表4中。此外,在實施例5~實施例7、實施例9~實施例13、以及比較例3中,作為聚合體成分而使用了兩種聚合體。表4中,聚合體一欄的數值表示相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合體成分的總量100質量份的、各聚合體以固體成分計的調配比例(質量份)。
[表4]
配向劑組成 | 特性評價 | ||||||||||
聚合體1 | 聚合體2 | 聚合體3 | 液晶 配向性 | 低傾斜 | 初始 VHR | VHR 可靠性 | 膜強度 | ||||
種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | ||||||
實施例1 | PA-4 | 100 | △ | △ | 〇 | 〇 | 〇 | ||||
實施例2 | PA-5 | 100 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||||
實施例3 | PA-6 | 100 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||||
實施例4 | PA-7 | 100 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||||
實施例5 | PA-7 | 30 | PA-18 | 70 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||
實施例6 | PA-7 | 50 | PA-20 | 50 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||
實施例7 | PA-8 | 30 | PA-19 | 70 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||
實施例8 | PA-9 | 100 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||||
實施例9 | PA-10 | 50 | PA-17 | 50 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||
實施例10 | PA-11 | 40 | PA-17 | 30 | PA-21 | 30 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
實施例11 | PA-12 | 30 | PA-23 | 70 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||
實施例12 | PA-13 | 30 | PA-26 | 40 | PA-22 | 30 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
實施例13 | PA-14 | 40 | PA-28 | 60 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||
實施例14 | PA-15 | 100 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||||
實施例15 | PI-1 | 30 | PA-18 | 70 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||
實施例16 | PI-2 | 100 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||||
比較例1 | PA-1 | 100 | 〇 | × | 〇 | × | 〇 | ||||
比較例2 | PA-2 | 100 | 〇 | × | × | × | △ | ||||
比較例3 | PA-3 | 30 | PA-16 | 70 | × | × | 〇 | △ | 〇 | ||
比較例4 | PI-4 | 100 | × | × | 〇 | 〇 | △ |
如表4所示,使用包含聚合體[P]的液晶配向劑的實施例1~實施例16與使用不包含聚合體[P]的液晶配向劑的比較例1~比較例4相比,可取得液晶配向性、初始VHR及VHR可靠性的平衡,為良好的結果。另外,關於低預傾角特性及膜的力學特性,實施例1~實施例16也良好。
[實施例17:光FFS型液晶顯示元件]
1.液晶配向劑的製備
將包含合成例11中所獲得的聚合體(PA-11)60質量份的溶液、及包含合成例24中所獲得的聚合體(PA-24)40質量份的溶液混合,並利用NMP及BC進行稀釋,製成溶媒組成為NMP/BC=80/20(質量比)、固體成分濃度為3.5質量%的溶液。利用孔徑0.2 μm的過濾器對所述溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑(AL-17)。
2.使用光配向法的FFS型液晶單元的製造
準備與實施例1相同的第一基板及第二基板。繼而,利用旋轉器將液晶配向劑(AL-17)分別塗布於第一基板的電極形成面及第二基板的其中一個基板面上,並利用80℃的加熱板加熱(預烘烤)1分鐘。之後,在對箱內進行了氮置換的230℃的烘箱中,進行30分鐘乾燥(後烘烤),而形成平均膜厚0.1 μm的塗膜。使用Hg-Xe燈自基板法線方向對所獲得的塗膜照射包含經直線偏光的254 nm的明線的紫外線1,000 J/m
2而進行光配向處理。此外,所述照射量是使用以波長254 nm為基準而測量的光量計進行測量而得的值。繼而,將實施了光配向處理的塗膜在230℃的潔淨烘箱中加熱30分鐘而進行熱處理,形成液晶配向膜。
接著,對於形成有液晶配向膜的一對基板中的其中一個基板,在具有液晶配向膜的面的外緣,通過絲網印刷塗布加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑。之後,以光照射時的偏光軸在基板面上的投影方向成為反平行的方式,將基板重疊壓接,在150℃下歷時1小時使接著劑進行熱硬化。繼而,自液晶注入口將負型液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)填充至一對基板間後,利用環氧系接著劑將液晶注入口封閉,獲得液晶單元。進而,為了將液晶注入時的流動配向除去,將其在120℃下加熱後緩緩冷卻至室溫。另外,分別將後烘烤後的紫外線照射量在100 J/m
2~10,000 J/m
2的範圍內進行變更而實施所述一系列的操作,由此製造紫外線照射量不同的三個以上的液晶單元,將示出最良好的配向特性的曝光量(最佳曝光量)的液晶單元用於以下評價。
3.評價
對於所述2.中製造的液晶單元,通過與實施例1相同的方法評價液晶配向性、初始VHR及VHR可靠性。另外,使用液晶配向劑(AL-17),與實施例1同樣地評價膜強度。將評價結果示於表5中。
[實施例18~實施例20]
將液晶配向劑的組成如表5所示那樣進行變更,除此以外,與實施例17同樣地製備液晶配向劑。另外,使用所獲得的液晶配向劑,與實施例17同樣地通過光配向法製造FFS型液晶單元,進行各種評價。將它們的結果示於表5中。表5中,聚合體一欄的數值表示相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合體成分的總量100質量份的、各聚合體以固體成分計的調配比例(質量份)。
[表5]
配向劑組成 | 特性評價 | |||||||
聚合體1 | 聚合體2 | 液晶 配向性 | 初始 VHR | VHR 可靠性 | 膜強度 | |||
種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | |||||
實施例17 | PA-11 | 60 | PA-24 | 40 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
實施例18 | PI-1 | 20 | PA-18 | 80 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
實施例19 | PI-3 | 50 | PA-23 | 50 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
實施例20 | PI-2 | 30 | PA-27 | 70 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
如表5所示,使用包含聚合體[P]的液晶配向劑的實施例17~實施例20中,液晶配向性、初始VHR及VHR可靠性均為良好的評價。另外,實施例17~實施例20中,膜的力學特性也良好。
[實施例21:光VA型液晶顯示元件]
1.液晶配向劑的製備
將包含合成例37中所獲得的聚合體(MI-1)30質量份、及合成例24中所獲得的聚合體(PA-24)70質量份的溶液混合,並利用NMP及BC進行稀釋,製成溶媒組成為NMP/BC=80/20(質量比)、固體成分濃度為3.5質量%的溶液。利用孔徑0.2 μm的過濾器對所述溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑(AL-21)。
2.光VA型液晶單元的製造
使用旋轉器將上述中製備的液晶配向劑(AL-21)塗布於包含ITO膜的帶透明電極的玻璃基板的透明電極面上,利用80℃的加熱板進行1分鐘預烘烤。之後,在對箱內進行了氮氣置換的烘箱中,在230℃下加熱1小時而形成膜厚0.1 μm的塗膜。繼而,對所述塗膜表面使用Hg-Xe燈及格蘭-泰勒棱鏡(glan-taylor prism),自相對於基板法線傾斜40°的方向照射包含313 nm的明線的偏光紫外線1,000 J/m
2而賦予液晶配向能力。重複進行相同的操作,製作一對(兩片)具有液晶配向膜的基板。
在所述基板中的一片基板的具有液晶配向膜的面的外周,通過網版印刷塗布加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後,使一對基板的液晶配向膜面相向,以各基板的紫外線的光軸在基板面的投影方向成為逆平行的方式進行壓接,在150℃下歷時1小時使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板間的間隙中填充負型液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)後,利用環氧系接著劑將液晶注入口封閉。進而,為了將液晶注入時的流動配向除去,將其在130℃下加熱後緩緩冷卻至室溫為止。
3.評價
對於所述2.中製造的液晶單元,通過與實施例1相同的方法評價液晶配向性、初始VHR及VHR可靠性。將評價結果示於表6中。
[比較例5]
將液晶配向劑的組成如表6所示那樣進行變更,除此以外,與實施例21同樣地製備液晶配向劑。另外,使用所獲得的液晶配向劑,與實施例21同樣地製造光VA型液晶單元,進行各種評價。將它們的結果示於表6中。表6中,聚合體一欄的數值表示相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合體成分的總量100質量份的、各聚合體以固體成分計的調配比例(質量份)。
[表6]
配向劑組成 | 特性評價 | ||||||
聚合體1 | 聚合體2 | 液晶 配向性 | 初始 VHR | VHR 可靠性 | |||
種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | ||||
比較例5 | MI-1 | 30 | PA-25 | 70 | 〇 | △ | × |
實施例21 | MI-1 | 30 | PA-24 | 70 | 〇 | 〇 | 〇 |
如表6所示,使用包含聚合體[P]的液晶配向劑的實施例21中,液晶配向性、初始VHR及VHR可靠性均為良好的評價。與此相對,使用不含聚合體[P]的液晶配向劑的比較例5中,初始VHR為「可」的評價,VHR可靠性為「不良」的評價。
[實施例22:PSA型液晶顯示元件]
1.液晶配向劑的製備
將包含合成例36中所獲得的聚合體(PSQ-1)5質量份的溶液、及包含合成例34中所獲得的聚合體(PI-6)95質量份的溶液混合,並利用NMP及BC進行稀釋,製成溶媒組成為NMP/BC=50/50(質量比)、固體成分濃度為3.5質量%的溶液。利用孔徑0.2 μm的過濾器對所述溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑(AL-22)。
2.液晶組合物的製備
相對於向列液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-6608)10 g,添加5質量%的下述式(L1-1)所表示的液晶性化合物以及0.3質量%的下述式(L2-1)所表示的光聚合性化合物並進行混合,獲得液晶組合物LC1。
[化25]
3.PSA型液晶單元的製造
在帶有包含ITO膜的透明電極的玻璃基板的透明電極面上,使用旋轉器塗布上述中製備的液晶配向劑(AL-22),利用80℃的加熱板進行1分鐘預烘烤後,在置換為氮氣烘箱中,以200℃加熱1小時而將溶媒去除,由此形成膜厚0.08 μm的塗膜(液晶配向膜)。對於所述塗膜,利用具有捲繞有人造絲布的輥的摩擦機器,以輥轉速400 rpm、平臺移動速度3 cm/sec、毛壓入長度0.1 mm進行摩擦處理。之後,在超純水中進行1分鐘超聲波清洗,繼而在100℃潔淨烘箱中乾燥10分鐘,由此獲得具有液晶配向膜的基板。重複所述操作,獲得一對(兩片)具有液晶配向膜的基板。此外,所述摩擦處理是出於控制液晶的倒塌、且通過簡易方法進行配向分割的目的而進行的弱的摩擦處理。
在所述基板中的一片基板的具有液晶配向膜的面的外周,通過絲網印刷塗布加入有直徑3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後,使一對基板的液晶配向膜面相向並進行重疊、壓接,在150℃下加熱1小時使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板的間隙中填充液晶組合物PLC1後,利用環氧系接著劑將液晶注入口封閉,進而,為了將液晶注入時的流動配向除去,將其在150℃下加熱10分鐘後緩緩冷卻至室溫為止。
繼而,對於所獲得的液晶單元,在對電極間施加頻率60 Hz的交流10 V而液晶驅動的狀態下,利用使用金屬鹵化物燈作為光源的紫外線照射裝置,以50,000 J/m
2的照射量來照射紫外線。此外,所述照射量是使用以波長365 nm為基準進行測量的光量計測量而得的值。由此,製造PSA型液晶單元。
4.評價
對於所述3.中製造的液晶單元,通過與實施例1相同的方法評價液晶配向性、初始VHR及VHR可靠性。將評價結果示於表7中。
[實施例23及比較例6]
將液晶配向劑的組成如表7所示那樣進行變更,除此以外,與實施例22同樣地製備液晶配向劑。另外,使用所獲得的液晶配向劑,與實施例22同樣地製造PSA型液晶單元,進行各種評價。將評價結果示於表7中。表7中,聚合體一欄的數值表示相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合體成分的總量100質量份的、各聚合體以固體成分計的調配比例(質量份)。
[表7]
配向劑組成 | 特性評價 | ||||||
聚合體1 | 聚合體2 | 液晶 配向性 | 初始 VHR | VHR 可靠性 | |||
種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | ||||
比較例6 | PSQ-1 | 5 | PI-5 | 95 | 〇 | △ | × |
實施例22 | PSQ-1 | 5 | PI-6 | 95 | 〇 | 〇 | 〇 |
實施例23 | MI-2 | 5 | PI-7 | 95 | 〇 | 〇 | 〇 |
如表7所示,使用包含聚合體[P]的液晶配向劑的實施例22、實施例23中,液晶配向性、初始VHR及VHR可靠性均為良好的評價。與此相對,使用不含聚合體[P]的液晶配向劑的比較例6中,初期VHR為「可」,另外,VHR可靠性為「不良」的評價。
由以上結果而明確,根據包含聚合體[P]的液晶配向劑,可獲得液晶配向性良好、電壓保持率高、且可靠性優異的液晶元件。
Claims (8)
- 一種液晶配向劑,含有在主鏈具有部分結構(A)的聚合體[P],所述部分結構(A)為選自由下述式(1-1)所表示的部分結構及下述式(1-2)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種, 式(1-1)及式(1-2)中,B 1為經取代或未經取代的芳香環,且與式(1-1)及式(1-2)中的含氮雜環形成了縮合環結構;R 1為利用-C(R 10)(R 11)-、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-NR 4-、-CO-NR 4-、-NR 4-CO-O-或-NR 4-CO-NR 5-而與構成式(1-1)中的縮合環的氮原子或構成式(1-2)中的縮合環的碳原子鍵結的二價有機基;R 10及R 11分別獨立地為氫原子或烷基;R 4及R 5分別獨立地為氫原子或一價有機基;R 2為一價有機基;R 3為氫原子、鹵素原子、碳數1~3的烷基、或碳數1~3的烷氧基;「*」表示鍵結鍵。
- 如請求項1所述的液晶配向劑,其中,所述聚合體[P]具有來源於選自由下述式(2-1)所表示的化合物及下述式(2-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元, 式(2-1)及式(2-2)中,A 1為單鍵、二價脂環式基、二價芳香環基、下述式(3-1)所表示的二價基、或下述式(3-2)所表示的二價基;R 1、R 2及R 3與所述式(1-1)及式(1-2)為相同含義;其中,在A 1為單鍵的情況下,R 1利用構成烴基的碳原子而與式中的一級胺基鍵結, 式(3-1)及式(3-2)中,B 2為經取代或未經取代的芳香環,且與式(3-1)及式(3-2)中的含氮雜環形成了縮合環結構;R 6為一價有機基;R 7為氫原子、鹵素原子、碳數1~3的烷基、或碳數1~3的烷氧基;「*1」表示與式(2-1)或式(2-2)中的一級胺基的鍵結鍵;「*」表示鍵結鍵。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,其中,所述R 1在主鏈具有碳數1以上的鏈狀烴結構。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,其中,所述聚合體[P]為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項4所述的液晶配向劑,其中,所述聚合體[P]具有來源於脂環式四羧酸二酐的結構單元。
- 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,還含有不具有所述部分結構(A)的聚合體[Q]。
- 一種液晶配向膜,利用如請求項1至請求項6中任一項所述的液晶配向劑而形成。
- 一種液晶元件,包括如請求項7所述的液晶配向膜。
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