TW202246469A - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件 - Google Patents

液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件 Download PDF

Info

Publication number
TW202246469A
TW202246469A TW111107591A TW111107591A TW202246469A TW 202246469 A TW202246469 A TW 202246469A TW 111107591 A TW111107591 A TW 111107591A TW 111107591 A TW111107591 A TW 111107591A TW 202246469 A TW202246469 A TW 202246469A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
liquid crystal
group
crystal alignment
compound
polymer
Prior art date
Application number
TW111107591A
Other languages
English (en)
Inventor
村上拓也
田中尊書
Original Assignee
日商Jsr股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商Jsr股份有限公司 filed Critical 日商Jsr股份有限公司
Publication of TW202246469A publication Critical patent/TW202246469A/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D179/00Coating compositions based on 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 C09D161/00 - C09D177/00
    • C09D179/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C09D179/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/63Additives non-macromolecular organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542Macromolecular compounds
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Landscapes

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

Abstract

本發明提供一種可獲得液晶配向性及耐光性良好的液晶元件的液晶配向劑、液晶配向膜。液晶配向劑中含有:具有式(1)所表示的部分結構的聚合物(P)、具有受阻胺結構的化合物(H)、以及在一分子內具有合計為兩個以上的環氧乙烷基等且不具有芳香環的化合物(Q)。式(1)中,X 2為具有鹼性官能基的二價基。

Description

液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件
本發明是有關於一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件。
液晶元件包括具有對液晶層中的液晶分子的配向進行控制的功能的液晶配向膜。作為液晶配向膜的材料,就機械強度或與液晶的親和性、電壓保持特性等觀點而言,通常使用聚醯胺酸或聚醯胺酸酯、聚醯亞胺。
液晶元件被廣泛利用於電視或移動設備、各種監視器等中。伴隨此種多用途化,對液晶元件要求進一步的高品質化,並且在推進驅動方式或元件結構的改良的同時,推進作為液晶元件的構成材料之一的液晶配向膜的改良(例如,參照專利文獻1)。
專利文獻1中公開有:使用具有受阻胺結構的化合物、與具有受阻酚結構的化合物、或者使用具有受阻胺結構與受阻酚結構的化合物來形成液晶配向膜。在專利文獻1中,通過使受阻胺結構與受阻酚結構存在於液晶配向膜中,而改善液晶元件的殘像特性或耐光性、密封劑周邊的顯示不均。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2020-154185號公報
[發明所要解決的問題]
本發明者等人進行了研究,結果明確,在想要利用具有受阻胺結構的化合物的自由基捕捉能力來改善液晶元件的特性的情況下,在包含具有醯胺酸結構的聚合物的液晶配向膜中,具有受阻胺結構的化合物的性能並未充分顯現,液晶元件的耐光性不充分。另外,對液晶元件還要求作為基本特性之一的液晶配向性良好。
本發明是鑒於所述情況而成,主要目的在於提供一種可獲得液晶配向性及耐光性良好的液晶元件的液晶配向劑。 [解決問題的技術手段]
本發明為了解決所述課題而採用以下手段。
<1> 一種液晶配向劑,含有:聚合物(P),具有下述式(1)所表示的部分結構;化合物(H),具有受阻胺結構;以及化合物(Q),在一分子內具有合計為兩個以上的選自由環氧乙烷基、氧雜環丁烷基、下述式(7)所表示的部分結構、下述式(8)所表示的部分結構、以及下述式(9)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種,且不具有芳香環。
[化1]
Figure 02_image003
(式(1)中,X 1為四價有機基;X 2為具有選自由下述式(2)所表示的部分結構、下述式(3)所表示的部分結構、下述式(4)所表示的部分結構、以及下述式(5)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的二價基。)
[化2]
Figure 02_image005
(式(2)~式(5)中,R 1a、R 1b、R 2a、R 2b、R 3a、R 3b、R 4a及R 4b分別獨立地為氫原子或一價有機基;L 1及L 2分別獨立地為氫原子、熱脫離性基、或一價烴基;L 3為氫原子、熱脫離性基、或一價脂肪族烴基;Ar 1為二價芳香族基;Ar 2為從含氮雜芳香環的環部分除去兩個氫原子而成的二價基;“*”表示鍵結鍵。)
[化3]
Figure 02_image007
(式(7)~式(9)中,R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a及R 17b分別獨立地為氫原子或一價有機基;L 4~L 6分別獨立地為氫原子或熱脫離性基;其中,R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a、R 17b及L 4~L 6不具有芳香環;“*”表示鍵結鍵。)
<2> 一種液晶配向膜,是使用所述<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]
根據本發明的液晶配向劑,可獲得顯示出良好的液晶配向性、且耐光性良好的液晶元件。
以下,對與本公開的形態相關的事項進行詳細說明。再者,在本說明書中,所謂“烴基”,為包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基的含義。所謂“鏈狀烴基”,是指不含環狀結構,而是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,無需僅由脂環式烴的結構構成,也包含在其一部分中具有鏈狀結構的基。所謂“芳香族烴基”,是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,無需僅由芳香環結構構成,也可在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。
所謂“脂肪族烴基”,為包含鏈狀烴基及脂環式烴基的含義。所謂聚合物的“主鏈”,是指聚合物的原子鏈中最長的“主幹”的部分。所謂聚合物的“側鏈”,是指從聚合物的“主幹”分支的部分。所謂“有機基”,是指從包含碳的化合物(即有機化合物)中除去任意的氫原子而成的原子團。
《液晶配向劑》 本公開的液晶配向劑(以下,也稱為“本配向劑”)含有以下所示的聚合物(P)、化合物(H)、以及化合物(Q)。 聚合物(P):具有包含鹼性官能基的部分結構的聚合物。 化合物(H):具有受阻胺結構的化合物。 化合物(Q):在一分子內具有合計為兩個以上的可與羧基反應的部分結構(或官能基)、且不具有芳香環的化合物。 以下,對各成分進行詳細說明。
<聚合物(P)> 聚合物(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,且具有下述式(1)所表示的部分結構。 [化4]
Figure 02_image009
(式(1)中,X 1為四價有機基;X 2為具有選自由下述式(2)所表示的部分結構、下述式(3)所表示的部分結構、下述式(4)所表示的部分結構、以及下述式(5)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的二價基。) [化5]
Figure 02_image011
(式(2)~式(5)中,R 1a、R 1b、R 2a、R 2b、R 3a、R 3b、R 4a及R 4b分別獨立地為氫原子或一價有機基;L 1及L 2分別獨立地為氫原子、熱脫離性基、或一價烴基;L 3為氫原子、熱脫離性基、或一價脂肪族烴基;Ar 1為二價芳香族基;Ar 2為從含氮雜芳香環的環部分除去兩個氫原子而成的二價基;“*”表示鍵結鍵。)
所述式(1)中,X 1為源自四羧酸衍生物的四價有機基。再者,在本說明書中,所謂“四羧酸衍生物”,為包含四羧酸二酐、四羧酸二酯及四羧酸二酯二鹵化物的含義。
作為構成X 1的四羧酸衍生物,可使用作為聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺的製造中可使用的四羧酸衍生物而公知的化合物。就聚合物(P)的溶解性及液晶配向膜的透明性的觀點而言,X 1優選為經取代或未經取代的四價脂肪族烴基,例如可列舉下述式(9)~式(14)分別所表示的四價基。 [化6]
Figure 02_image013
(式(9)~式(14)中,R 20及R 21分別獨立地為碳數1~6的烷基、碳數1~6的鹵化烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~6的鹵化烷氧基、或鹵素原子;“*”表示鍵結鍵。)
這些中,X 1優選為經取代或未經取代的四價脂環式烴基。在利用光配向法形成液晶配向膜的情況下,X 1優選為具有環丁烷環結構的四價基。具體而言,優選為所述式(9)或式(10)所表示的四價基,特別優選為所述式(10)所表示的四價基。在X 1為所述式(10)所表示的基的情況下,R 20及R 21優選為碳數1~3的烷基、碳數1~3的鹵化烷基、碳數1~3的烷氧基、碳數1~3的鹵化烷氧基、或鹵素原子,特別優選為甲基。
所述式(1)中,X 2為源自二胺化合物的二價有機基,且具有選自由所述式(2)所表示的部分結構、所述式(3)所表示的部分結構、所述式(4)所表示的部分結構、以及所述式(5)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種(以下,也稱為“部分結構(X)”)。就抑制液晶配向膜的由光引起的劣化、充分獲得液晶元件的耐光性改善的效果的觀點而言,聚合物(P)優選為具有選自由所述式(3)所表示的部分結構、所述式(4)所表示的部分結構、以及所述式(5)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種,更優選為在聚合物的主鏈中具有這些的一種以上。
所述式(2)~式(5)中,在R 1a、R 1b、R 2a、R 2b、R 3a、R 3b、R 4a及R 4b(以下,有時表示為“R 1a~R 4b”)為一價有機基的情況下,R 1a~R 4b優選為碳數1~10的一價烴基,具體可列舉:碳數1~10的一價鏈狀烴基、碳數3~10的一價脂環式烴基、及碳數6~10的一價芳香族烴基。
就可進一步提高液晶元件的電壓保持率的方面以及難以阻礙液晶元件的液晶配向性的方面而言,R 1a~R 4b優選為氫原子或碳數1~8的一價脂肪族烴基,更優選為氫原子或碳數1~6的烷基,特別優選為氫原子或甲基。
L 1~L 3中,熱脫離性基為對氨基所具有的氫原子進行取代的基,是指通過熱賦予而脫離並在氫原子進行取代的基。在L 1~L 3為熱脫離性基的情況下,熱脫離性基是在對基板塗布液晶配向劑並進行加熱而形成液晶配向膜的過程中使基L 1~L 3脫離,由此實現工藝的簡略化,就此觀點而言,優選為在120℃~300℃的溫度下分解、且在氫原子進行取代的基。具體而言,L 1~L 3的熱脫離性基優選為叔丁氧基羰基(Boc基)或9-芴基甲氧基羰基,特別優選為叔丁氧基羰基。
在L 1及L 2為一價烴基的情況下,所述烴基優選為碳數1~8的一價脂肪族烴基,更優選為碳數1~8的烷基或碳數3~8的環烷基,進而優選為碳數1~3的烷基。在L 3為一價脂肪族烴基的情況下,所述脂肪族烴基優選為碳數1~8的烷基或碳數3~8的環烷基,進而優選為碳數1~3的烷基。
就使液晶元件的耐光性及液晶元件的液晶配向性(更具體而言,非感光性聚合物的摻合中的相分離性)進一步良化的觀點而言,關於L 1~L 3,其中,優選為氫原子、碳數1~8的一價脂肪族烴基或叔丁氧基羰基,更優選為氫原子、碳數1~3的烷基或叔丁氧基羰基,特別優選為叔丁氧基羰基。
作為Ar 1的二價芳香族基,可列舉從芳香族烴環或雜芳香環的環部分除去兩個氫原子而成的基。作為此時的芳香族烴環,可列舉:苯環、萘環、蒽環等。雜芳香環優選為含氮雜芳香環,例如可列舉:吡啶環、噠嗪環、吡嗪環、嘧啶環、咪唑環、苯並咪唑環等。這些芳香環可具有取代基。作為所述取代基,例如可列舉:鹵素原子、烷基、烷氧基等。再者,在Ar 1為含氮雜芳香環的情況下,X 2為具有所述式(4)所表示的部分結構的基,另外也為具有所述式(5)所表示的部分結構的基。
作為構成Ar 2的含氮雜芳香環,例如可列舉:吡咯環、咪唑環、吡唑環、三唑環、吡啶環、嘧啶環、噠嗪環、吡嗪環、吲哚環、苯並咪唑環、嘌呤環、喹啉環、異喹啉環、萘啶環、喹噁啉環、酞嗪環、三嗪環等。在構成Ar 2的含氮雜芳香環中,也可對構成所述例示的環的碳原子導入取代基。作為所述取代基,例如可列舉:鹵素原子、烷基、烷氧基等。這些中,就容易導入到聚合物中的方面、以及可提高液晶元件的耐光性的改善效果的方面而言,優選為吡啶環、噠嗪環、吡嗪環、嘧啶環、咪唑環及苯並咪唑環,更優選為吡啶環、咪唑環及苯並咪唑環。
<聚合物(P)的合成> 聚合物(P)的合成方法並無特別限定,可通過將有機化學的常規方法適宜組合而獲得。在聚合物(P)為聚醯胺酸的情況下,關於所述聚醯胺酸(以下,也稱為“聚醯胺酸(P)”),例如可通過使四羧酸二酐、與包含具有部分結構(X)的二胺(以下,也稱為“特定二胺”)的二胺化合物反應的方法而獲得。
聚醯胺酸 (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及芳香族四羧酸二酐等。作為脂肪族四羧酸二酐,可列舉鏈狀四羧酸二酐及脂環式四羧酸二酐。
作為這些的具體例,鏈狀四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等; 脂環式四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基環丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐、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、5-(2,5-二氧代四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、環己烷四羧酸二酐、環戊烷四羧酸二酐等; 芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、對亞苯基雙(偏苯三甲酸單酯酐)、乙二醇雙(偏苯三甲酸酐酯)、1,3-丙二醇雙(偏苯三甲酸酐酯)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4'-聯鄰苯二甲酸二酐等,此外,可列舉日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。
就可提高聚醯胺酸(P)的溶解性的方面及可獲得透明性高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優選為包含脂肪族四羧酸二酐,更優選為包含脂環式四羧酸二酐。在合成聚醯胺酸(P)時使用脂肪族四羧酸二酐的情況下,相對於聚醯胺酸(P)的合成中使用的四羧酸二酐的總量,脂肪族四羧酸二酐的比例優選為30摩爾%以上,更優選為50摩爾%以上,進而優選為70摩爾%以上。在合成聚醯胺酸(P)時,作為四羧酸二酐,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
(二胺化合物) 特定二胺只要具有部分結構(X)即可,並無特別限定。就可進一步提高液晶元件的耐光性改善的效果的方面而言,特定二胺所具有的部分結構(X)優選為選自由所述式(3)所表示的部分結構、所述式(4)所表示的部分結構、以及所述式(5)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種。其中,尤其是,特定二胺優選為在主鏈中具有選自由所述式(3)所表示的部分結構、所述式(4)所表示的部分結構、以及所述式(5)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的化合物。
作為特定二胺的具體例,例如可列舉下述式(d-1)~式(d-24)分別所表示的化合物等。再者,作為特定二胺,可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。 [化7]
Figure 02_image015
[化8]
Figure 02_image017
(式(d-12)中,t為1~20整數。) [化9]
Figure 02_image019
在合成聚醯胺酸(P)時,可僅使用特定二胺作為二胺化合物,也可與特定二胺一起使用與特定二胺不同的二胺化合物(以下,也稱為“其他二胺”)。
作為其他二胺,若為不具有部分結構(X)的二胺化合物,則並無特別限定,例如可列舉:脂肪族二胺、芳香族二胺及二氨基有機矽氧烷等。作為脂肪族二胺,可列舉鏈狀二胺及脂環式二胺。
作為這些的具體例,鏈狀二胺例如可列舉:間苯二甲胺、乙二胺、1,3-丙二胺、四亞甲基二胺、六亞甲基二胺等; 脂環式二胺例如可列舉:對環己烷二胺、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)等; 芳香族二胺例如可列舉:十二烷氧基二氨基苯、十六烷氧基二氨基苯、十八烷氧基二氨基苯、膽甾烷基氧基二氨基苯、膽甾醇基氧基二氨基苯、二氨基苯甲酸膽甾烷基酯、二氨基苯甲酸膽甾醇基酯、二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-氨基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-氨基苯氧基)膽甾烷、1,1-雙(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、2,5-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺、下述式(E-1)所表示的化合物等側鏈型二胺; [化10]
Figure 02_image021
(式(E-1)中,X I及X II分別獨立地為單鍵、-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,“*”表示與二氨基苯基側的鍵結鍵);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。) 對苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-亞乙基二苯胺、4,4'-二氨基二苯基醚、4,4'-二氨基二苯基胺、4,4'-二氨基二苯基硫醚、4-氨基苯基-4'-氨基苯甲酸酯、O,O'-雙(4-氨基苯基)-乙二醇、N1,N6-雙(4-氨基苯乙基)-N1,N6-二(叔丁氧基羰基)己二醯二胺、N4,N4'-雙(4-氨基苯基)-N4,N4'-二甲基聯苯胺、4,4'-二氨基偶氮苯、3,5-二氨基苯甲酸、1,2-雙(4-氨基苯氧基)乙烷、1,5-雙(4-氨基苯氧基)戊烷、雙[2-(4-氨基苯基)乙基]己二酸、雙(4-氨基苯基)胺、1,4-雙(4-氨基苯基)-呱嗪、N,N'-雙(4-氨基苯基)-聯苯胺、2,2'-二甲基聯苯胺、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基聯苯、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-(亞苯基二亞異丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯、4-(4-氨基苯氧基羰基)-1-(4-氨基苯基)呱啶、4,4'-[4,4'-丙烷-1,3-二基雙(呱啶-1,4-二基)]二苯胺等非側鏈型二胺; 二氨基有機矽氧烷例如可列舉:1,3-雙(3-氨基丙基)-四甲基二矽氧烷等,此外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的二胺化合物。再者,在合成聚醯胺酸(P)時,作為其他二胺,可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
就充分獲得液晶元件的耐光性(尤其是對液晶配向膜或液晶單元施加光應力後的電壓保持特性)的改善效果的觀點而言,相對於聚醯胺酸(P)的合成中使用的二胺化合物的合計量,特定二胺的使用比例優選為設為2摩爾%以上,更優選為設為5摩爾%以上,進而優選為設為10摩爾%以上,進而更優選為設為15摩爾%以上。另外,在與特定二胺一起使用其他二胺的情況下,相對於聚醯胺酸(P)的合成中使用的二胺化合物的合計量,特定二胺的使用比例例如為80摩爾%以下。
(聚醯胺酸的合成) 聚醯胺酸(P)可通過使如所述那樣的四羧酸二酐與二胺化合物和視需要的分子量調整劑一起進行反應而獲得。作為分子量調整劑,例如可列舉:酸單酐、單胺化合物、單異氰酸酯化合物等。供於聚醯胺酸(P)的合成反應的四羧酸二酐與二胺化合物的使用比例優選為相對於二胺化合物的氨基1摩爾當量而四羧酸二酐的酸酐基成為0.2摩爾當量~2摩爾當量的比例。
聚醯胺酸(P)的合成反應優選為在有機溶媒中進行。此時的反應溫度優選為-20℃~150℃,反應時間優選為0.1小時~24小時。作為反應中使用的有機溶媒,例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。特別優選的有機溶媒是使用選自由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、二甲酚以及鹵化酚所組成的群組中的一種以上作為溶媒,或者為這些中的一種以上、與其他有機溶媒(例如,丁基溶纖劑、二乙二醇二乙醚、二丙酮醇等)的混合物。有機溶媒的使用量優選為設為相對於反應溶液的總量而四羧酸二酐及二胺化合物的合計量成為0.1質量%~50質量%的量。將聚醯胺酸(P)溶解而成的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸(P)分離之後供於液晶配向劑的製備。
根據本配向劑,在使用具有光配向性部位的聚合物作為聚合物(P)的情況下,也可抑制由光應力引起的液晶配向膜的劣化,可製造耐光性經良化的液晶元件,就此方面而言適宜。此處,所謂光配向性部位,為通過基於光照射的光異構化反應、光二聚化反應、光分解反應或光重排反應等對膜賦予各向異性的官能基。作為光配向性部位的具體例,可列舉:包含偶氮苯或其衍生物作為基本骨架的含有偶氮苯的基、包含肉桂酸或其衍生物(肉桂酸結構)作為基本骨架的含有肉桂酸結構的基、包含環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含有環丁烷結構的基、包含查耳酮或其衍生物作為基本骨架的含有查耳酮的基、包含二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含有二苯甲酮的基、包含苯甲酸苯基酯或其衍生物作為基本骨架的含有苯甲酸苯基酯的基、包含香豆素或其衍生物作為基本骨架的含有香豆素的基等。這些中,聚合物(P)所具有的光配向性部位優選為包含環丁烷環結構作為基本骨架的含有環丁烷結構的基,更優選為所述式(9)或式(10)所表示的基,進而優選為所述式(10)所表示的基。這些中,就光感度高、可使液晶配向性及電壓保持特性良好的方面而言,聚合物(P)所具有的光配向性部位特別優選為具有源自1,3-二甲基環丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐的結構單元。
在聚合物(P)為具有光配向性部位的聚合物的情況下,聚合物(P)中,相對於源自構成聚合物(P)的單量體的結構單元的總量,源自具有光配向性部位的單量體的結構單元的比例優選為5摩爾%以上,更優選為10摩爾%以上,進而優選為15摩爾%以上。另外,在使用四羧酸衍生物作為對聚合物(P)提供光配位元結構部位的單量體的情況下,聚合物(P)中,相對於源自構成聚合物(P)的單量體的結構單元的總量,源自具有光配向性部位的單量體的結構單元的比例通常為50摩爾%以下。
聚醯胺酸酯 在聚合物(P)為聚醯胺酸酯的情況下,所述聚醯胺酸酯例如可通過如下方法等來獲得:[I]使所述獲得的聚醯胺酸(P)與酯化劑(例如甲醇或乙醇、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛等)進行反應的方法;[II]使四羧酸二酯與包含特定二胺的二胺化合物優選為在有機溶媒中並在適當的脫水催化劑(例如4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基嗎啉鎓鹵化物、羰基咪唑、磷系縮合劑等)的存在下進行反應的方法;[III]使四羧酸二酯二鹵化物與包含特定二胺的二胺化合物優選為在有機溶媒中並在適當的堿(例如吡啶、三乙基胺等三級胺、或氫化鈉、氫化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、鈉、鉀等鹼金屬類)的存在下進行反應的方法。
所述[II]中使用的四羧酸二酯可通過使用醇類等對四羧酸二酐進行開環而獲得。所述[III]中使用的四羧酸二酯二鹵化物可通過使如所述那樣獲得的四羧酸二酯與亞硫醯氯等適當的氯化劑進行反應而獲得。
聚醯胺酸酯可僅具有醯胺酸酯結構,也可為使醯胺酸結構與醯胺酸酯結構並存的部分酯化物。再者,在通過所述反應以溶液的形式獲得聚醯胺酸酯的情況下,所述溶液可直接供於液晶配向劑的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯分離之後供於液晶配向劑的製備。
聚醯亞胺 在聚合物(P)為聚醯亞胺的情況下,所述聚醯亞胺例如可通過對如所述那樣合成的聚醯胺酸(P)進行脫水閉環並加以醯亞胺化來獲得。聚醯亞胺可為將作為其前體的聚醯胺酸(P)所具有的醯胺酸結構全部加以脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,也可為僅將醯胺酸結構的一部分加以脫水閉環而使醯胺酸結構與醯亞胺環結構並存的部分醯亞胺化物。聚醯亞胺的醯亞胺化率優選為90%以下,更優選為30%~90%,進而優選為40%~85%。所述醯亞胺化率是以百分率來表示聚醯亞胺的醯亞胺環結構的數量相對於醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計而所占的比例。再者,醯亞胺環的一部分也可為異醯亞胺環。
聚醯胺酸(P)的脫水閉環優選為通過如下方法進行: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並視需要進行加熱。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摩爾,脫水劑的使用量優選為設為0.01摩爾~20摩爾。作為脫水閉環催化劑,例如可使用:吡啶、三甲吡啶、二甲吡啶、三乙基胺等三級胺。
相對於使用的脫水劑1摩爾,脫水閉環催化劑的使用量優選為設為0.01摩爾~10摩爾。作為使用的有機溶媒,可列舉作為聚醯胺酸(P)的合成中所使用有機溶媒而例示的有機溶媒。脫水閉環反應的反應溫度優選為0℃~180℃,反應時間優選為1.0小時~120小時。如此獲得的含有聚醯亞胺的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,也可將聚醯亞胺分離之後供於液晶配向劑的製備。
在製成濃度10質量%的溶液時,聚合物(P)的溶液粘度優選為具有10 mPa·s~800 mPa·s的溶液粘度,更優選為具有15 mPa·s~500 mPa·s的溶液粘度。再者,溶液粘度(mPa·s)為對於使用聚合物(P)的良溶媒(例如γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)製備的濃度10質量%的聚合物溶液,使用E型旋轉粘度計在25℃下測定的值。
聚合物(P)的通過凝膠滲透色譜法(gel permeation chromatography,GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)優選為1,000~500,000,更優選為5,000~100,000。由Mw與通過GPC測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比表示的分子量分佈(Mw/Mn)優選為15以下,更優選為10以下。再者,液晶配向劑中所含的聚合物(P)可僅為一種,或者也可組合兩種以上。
<化合物(H)> 化合物(H)為具有受阻胺結構的化合物,具體可列舉具有下述式(6)所表示的部分結構的化合物。 [化11]
Figure 02_image023
(式(6)中,R 5為氫原子、碳數1~20的烷基、碳數3~20的環烷基、碳數6~20的芳基、碳數7~13的芳烷基、1,3-二氧代丁基、或羥基烷基;R 6~R 9分別獨立地為碳數1~6的烷基、碳數3~20的環烷基、碳數6~12的芳基、或碳數7~13的芳烷基;Y 1為單鍵、羰基、**-(CH 2) n-O-(其中,n為1~4的整數)、-O-、或**-CONH-;“**”表示與式(6)中的氮原子鍵結的鍵結鍵;Y 2~Y 5分別獨立地為單鍵、羰基、-CH 2-CO-、或-CH 2-CH(OH)-;R 10~R 13分別獨立地為氫原子、羥基、或一價有機基;“*”表示鍵結鍵。)
所述式(6)中,作為R 5的碳數1~20的烷基及羥基烷基的烷基部分,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基、十六基、十七基、十八基、十九基等。這些可為直鏈狀也可為分支狀。作為碳數3~20的環烷基,例如可列舉:環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、甲基環己基等。
作為碳數6~20的芳基,例如可列舉:苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、4-氯苯基、4-異丙基苯基、4-正丁基苯基、3-氯-4-甲基苯基、4-吡啶基、2-苯基-4-喹啉基、2-(4'-叔丁基苯基)-4-喹啉基、2-(2'-硫代苯基)-4-喹啉基等。作為碳數7~13的芳烷基,例如可列舉苄基、苯乙基等。
作為R 6~R 9的碳數1~6的烷基、碳數6~12的芳基及碳數7~13的芳烷基,可分別列舉所述R 5的說明中作為碳數1~6的烷基、碳數6~12的芳基及碳數7~13的芳烷基而例示的化合物。
所述式(6)中,作為“-Y 1-R 5”所表示的基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-丁基、異丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊基氧基、辛基氧基、羥基甲基、羥基乙基、羥基丙基、甲醯基、乙醯基、環己基、環己基氧基、苯基、苄基、1,3-二氧代丁基、1,4-二氧代丁基、4-吡啶基羰基、苯甲醯基、2-苯基-4-喹啉基、2-(4'-叔丁基苯基)-4-喹啉基、2-(2'-硫代苯基)-4-喹啉基、式“-CONH-Ph(其中,Ph為苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、4-氯苯基、4-異丙基苯基、4-正丁基苯基或3-氯-4-甲基苯基)”所表示的基等。“-Y 1-R 5”所表示的基優選為氫原子、碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數3~10的環烷基、碳數3~10的環烷基氧基、或碳數1~10的羥基氧基。
所述式(6)中,作為“-Y 2-R 6”、“-Y 3-R 7”、“-Y 4-R 8”、“-Y 5-R 9”所表示的基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-丁基、異丁基、叔丁基、苯基、苄基、苯甲醯基、4-甲醯基苯甲醯基、2-羥基-2-苯基乙基、2-氧代-2-(3,4,5-三甲氧基苯基)乙基等。再者,“-Y 2-R 6”、“-Y 3-R 7”、“-Y 4-R 8”、及“-Y 5-R 9”可彼此相同也可不同。“-Y 2-R 6”、“-Y 3-R 7”、“-Y 4-R 8”、“-Y 5-R 9”所表示的基優選為碳數1~6的烷基,更優選為碳數1~4的烷基,進而優選為碳數1~3的烷基。
在R 10~R 13為一價有機基的情況下,作為所述一價有機基,例如可列舉:碳數1~20的烷基、碳數3~20的環烷基、碳數6~20的芳基、碳數7~13的芳烷基、以及羥基烷基等。
化合物(H)是作為光穩定劑而被調配到本配向劑中。認為,若通過紫外線的照射或熱賦予而包含聚合物(P)的配向膜中產生自由基,則以所述自由基為基點產生新的自由基或過氧化物,從而引起配向膜的功能降低。相對於此,認為,在使用本配向劑形成液晶配向膜的情況下,液晶配向膜中化合物(H)作為使通過紫外線或熱而產生的自由基無效化的自由基捕捉劑發揮功能。
就可使液晶元件的耐光性及電壓保持特性進一步良化的方面而言,化合物(H)優選為具有羥基。認為,在化合物(H)具有羥基的情況下,通過膜形成時的加熱,化合物(H)的羥基與聚合物(P)的羧基反應,化合物(H)也作為酸失活劑發揮功能。另外,通過化合物(H)與聚合物(P)及化合物(Q)的一者或兩者鍵結,可抑制化合物(H)作為低分子成分而殘存於膜中,即便在對液晶配向膜或液晶單元施加光應力後,也可獲得電壓保持特性高且耐光性優異的液晶元件。化合物(H)中的羥基的位置並無特別限定。化合物(H)可在所述式(6)中的R 5的部分具有羥基,也可在與所述式(6)所表示的部分結構不同的部分具有羥基。
就在賦予光應力後也可確保良好的電壓保持特性、且可使液晶元件的耐光性進一步良化的方面而言,優選為化合物(H)進而具有選自由三嗪環結構及苯並三唑環結構所組成的群組中的至少一種。認為,在化合物(H)具有三嗪環結構、苯並三唑環結構或這些兩者的情況下,這些環結構成為紫外線吸收部位,可進一步抑制液晶配向膜的自由基分解。化合物(H)中,三嗪環結構及苯並三唑環結構的合計數量例如為1個~3個,優選為一個或兩個。
作為化合物(H)的具體例,例如可列舉:4-羥基-1-(2-羥基乙基)-2,2,6,6-四甲基呱啶、4-羥基-2,2,6,6-四甲基呱啶、琥珀酸二甲酯與4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-呱啶乙醇的聚合物、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)癸二酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)癸二酸酯、甲基1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基癸二酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基、2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基、碳酸=雙(2,2,6,6-四甲基-1-十一基氧基呱啶-4-基)酯、五甲基呱啶基甲基丙烯酸酯、四甲基呱啶基甲基丙烯酸酯、N,N',N'',N'''-四-(4,6-雙-(丁基-(N-甲基-2,2,6,6-四甲基呱啶-4-基)氨基)-三嗪-2-基)-4,7-二氮雜癸烷-1,10-二胺、二丁基胺1,3,5-三嗪N,N'-雙(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基-1,6-六亞甲基二胺與N-(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)丁基胺的縮聚物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)亞氨基}六亞甲基{(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)亞氨基}]、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)[[3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯基]甲基]丁基丙二酸酯等。
作為光穩定劑的市售品,例如可列舉:艾迪科斯塔波(Adekastab)LA-52、LA-57、LA-63、LA-68、LA-72、LA-77、LA-81、LA-82、LA-87、LA-402、LA-40、LA-502(以上,艾迪科(ADEKA)製造),智瑪索布(CHIMASSORB)119、智瑪索布(CHIMASSORB)944、智瑪索布(CHIMASSORB)2020、地奴彬(TINUVIN)111、地奴彬(TINUVIN)123、地奴彬(TINUVIN)144、地奴彬(Tinuvin)171、地奴彬(Tinuvin)249、地奴彬(Tinuvin)292、地奴彬(TINUVIN)622、地奴彬(TINUVIN)765、地奴彬(TINUVIN)770、地奴彬(TINUVIN)783、地奴彬(TINUVIN)791、地奴彬(Tinuvin)5100、地奴彬(Tinuvin)XT 55(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)製造)等。
在本配向劑中,就充分獲得液晶元件的耐光性的改善效果的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,化合物(H)的含量優選為1質量份以上,更優選為2質量份以上,進而優選為5質量份以上。另外,就確保液晶元件的液晶配向性及電壓保持特性的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,化合物(H)的含量優選為40質量份以下,更優選為30質量份以下,進而優選為25質量份以下。作為化合物(H),可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<化合物(Q)> 化合物(Q)為在一分子內具有合計為兩個以上的選自由環氧乙烷基、氧雜環丁烷基、下述式(7)所表示的部分結構、下述式(8)所表示的部分結構、以及下述式(9)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種(以下,也稱為“特定結構G”)、且不具有芳香環的化合物。 [化12]
Figure 02_image025
(式(7)~式(9)中,R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a及R 17b分別獨立地為氫原子或一價有機基;L 4~L 6分別獨立地為氫原子或熱脫離性基;其中,R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a、R 17b及L 4~L 6不具有芳香環;“*”表示鍵結鍵。)
所述式(7)中,在R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a及R 17b為一價有機基的情況下,作為所述一價有機基,例如可列舉:碳數1~20的烷基、碳數3~20的環烷基、碳數6~20的芳基、碳數7~13的芳烷基等。這些中,R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a及R 17b所表示的一價有機基優選為碳數1~20的烷基,更優選為碳數1~10的烷基。
在L 4為熱脫離性基的情況下,L 4為對羥基所具有的氫原子進行取代的基,是指通過熱賦予而脫離並在氫原子進行取代的基。在L 4為熱脫離性基的情況下,作為所述式(7)中的“-O-L 4”所表示的基的具體例,例如可列舉下述式(L4-1)~式(L4-10)分別所表示的基。 [化13]
Figure 02_image027
(式(L4-1)~式(L4-10)中,“*”表示鍵結鍵。)
作為L 5及L 6為熱脫離性基時的具體例,可列舉與在所述式(2)~式(4)的說明中作為L 1~L 3所表示的熱脫離性基而例示的基相同的基。
化合物(Q)是作為與聚合物(P)所具有的羧基反應而使其失活的酸失活劑被調配到本配向劑中。此處,認為,作為本配向劑的一成分的化合物(H)顯示出鹼性,並在酸性條件下形成鹽。所述情況下,化合物(H)的自由基捕獲能力會降低。鑒於此,認為,在包含具有醯胺酸結構的聚合物(P)的液晶配向劑中,通過含有化合物(Q)作為酸失活劑,可使源自聚合物(P)的酸(羧基)失活,可抑制化合物(H)的功能降低。
化合物(Q)在一分子內具有的特定結構G的數量只要為一個以上即可。若就充分獲得液晶元件的耐光性的改善效果的觀點而言,特定結構G的數量優選為兩個以上,更優選為三個以上。另外,在液晶元件中,就確保良好的液晶配向性及電壓保持特性的觀點而言,特定結構G的數量優選為十個以下,更優選為八個以下。
就良好地保持本配向劑的保存穩定性,同時與通過膜形成時的加熱而產生的羧基的反應性高的方面而言,化合物(Q)所具有的特定結構G優選為環氧乙烷基、氧雜環丁烷基、所述式(7)所表示的部分結構、及下述式(8)所表示的部分結構,更優選為環氧乙烷基及氧雜環丁烷基,特別優選為環氧乙烷基。
作為化合物(Q)的具體例,具有環氧基(環氧乙烷基、氧雜環丁烷基)的化合物例如可列舉:乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基氨基甲基)環己烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-氨基甲基環己烷、N,N-二縮水甘油基-環己基胺、縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三乙氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3,3'-(1,3-(2-甲烯基)丙二基雙(氧基亞甲基))雙-(3-乙基氧雜環丁烷)、1,2-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)甲基]乙烷、1,3-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)甲基]丙烷、乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、二環戊烯基雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、三乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、四乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、三羥甲基丙烷三(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、1,4-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)丁烷、1,6-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)己烷、季戊四醇三(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、季戊四醇四(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、二季戊四醇六(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、二季戊四醇五(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、二季戊四醇四(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、二-三羥甲基丙烷四(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、二[2-(3-氧雜環丁基)丁基]醚、1,6-雙〔(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基〕-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟己烷、3(4),8(9)-雙[(1-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基甲基〕-三環[5.2.1.0 2,6]癸烷、2,3-雙[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基甲基]降冰片烷、2-乙基-2-[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基甲基]-1,3-O-雙[(1-乙基-3-氧雜環丁基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、2,2-二甲基-1,3-O-雙[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-O-雙[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基]-丙烷-1,3-二醇、1,4-O-雙[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基]-丁烷-1,4-二醇、氧雜環丁基倍半矽氧烷、3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷的矽醇鹽等。
另外,作為化合物(Q)的市售品,例如可列舉:戴納考魯(Denacol)EX611、戴納考魯(Denacol)EX612、戴納考魯(Denacol)EX614、戴納考魯(Denacol)EX622、戴納考魯(Denacol)EX512、戴納考魯(Denacol)EX621、戴納考魯(Denacol)EX411、戴納考魯(Denacol)EX421、戴納考魯(Denacol)EX313、戴納考魯(Denacol)EX321、戴納考魯(Denacol)EX201、戴納考魯(Denacol)EX211、戴納考魯(Denacol)EX212、戴納考魯(Denacol)EX252、戴納考魯(Denacol)EX911、戴納考魯(Denacol)EX941、戴納考魯(Denacol)EX920、戴納考魯(Denacol)EX931、戴納考魯(Denacol)EX111、戴納考魯(Denacol)EX121、戴納考魯(Denacol)EX141、戴納考魯(Denacol)EX142、戴納考魯(Denacol)EX146、戴納考魯(Denacol)EX192、戴納考魯(Denacol)EX721、戴納考魯(Denacol)EX203、戴納考魯(Denacol)EX711、戴納考魯(Denacol)EX147、戴納考魯(Denacol)EX221、戴納考魯(Denacol)EX150、戴納萊庫斯(Denalex)R45EPT、戴納萊庫斯(Denalex)EX810、戴納萊庫斯(Denalex)EX811、戴納萊庫斯(Denalex)EX850、戴納萊庫斯(Denalex)EX851、戴納萊庫斯(Denalex)EX821、戴納萊庫斯(Denalex)EX830、戴納萊庫斯(Denalex)EX832、戴納萊庫斯(Denalex)EX841、戴納萊庫斯(Denalex)EX861、戴納萊庫斯(Denalex)EX145、戴納萊庫斯(Denalex)EX147(以上,長瀨化成(Nagase ChemteX)公司製造),亞隆氧雜環丁烷(Arone Oxetane)OXT-121(XDO)、亞隆氧雜環丁烷(Arone Oxetane)221(DOX)、HQOX、RSOX、CTOX、4,4'-BPOX、2,2'-BPOX、TM-BPOX、2,7-NpDOX、OFH-DOX、NDMOX、TMPTOX、NPGOX、BisAOX、BisFOX、PNOX、CNOX、OX-SQ、OX-SC(以上,東亞合成公司製造),艾塔拉娜考魯(ETARNACOLL)OXBP(以上,宇部興產公司製造)等。另外,此外,作為化合物(Q),也可使用國際公開第2009/096598號中記載的含有環氧基的聚有機矽氧烷。
作為具有所述式(7)所表示的部分結構的化合物,可列舉多官能脂肪族醇、及具有經保護的羥基的多官能脂肪族醇。所述式(7)所表示的部分結構中,式(7)中的鍵結鍵“*”優選為與氮原子鍵結。其中,具有所述式(7)所表示的部分結構的化合物優選為具有下述式(7-1)所表示的部分結構的化合物,更優選為在一分子中具有兩個以上的下述式(7-1)所表示的部分結構。 [化14]
Figure 02_image029
(式(7-1)中,Z 1為所述式(7)所表示的一價基;“*”表示鍵結鍵。)
作為具有所述式(7)所表示的部分結構的化合物的具體例,例如可列舉下述式(q-1-1)~式(q-1-4)分別所表示的化合物等。 [化15]
Figure 02_image030
(式(q-1-3)及式(q-1-4)中,L 7為氫原子或熱脫離性基;其中,式中的多個L 7的一個以上為熱脫離性基;式中的多個L 7彼此相同或不同。)
作為具有選自由所述式(8)所表示的部分結構及所述式(9)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的化合物,可列舉多官能脂肪族胺及具有經保護的氨基的多官能脂肪族胺。在化合物(Q)具有所述式(8)所表示的部分結構、所述式(9)所表示的部分結構或這些兩者的情況下,可優選地使用選自由多官能的鏈狀胺、具有經保護的氨基的多官能的鏈狀胺、以及具有異氰脲酸酯環的多環能的雜環式胺所組成的群組中的至少一種,其中,優選為選自由多官能的鏈狀胺及具有經保護的氨基的多官能的鏈狀胺所組成的群組中的至少一種。
作為化合物(Q)的具體例,例如可列舉下述式(q-2-1)~式(q-2-12)分別所表示的化合物等。 [化16]
Figure 02_image032
[化17]
Figure 02_image034
(式(q-2-7)~式(q-2-12)中,L 8為氫原子或熱脫離性基;其中,式中的多個L 8的一個以上為熱脫離性基;式中的多個L 8彼此相同或不同。)
在本配向劑中,就充分獲得液晶元件的耐光性的改善效果的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,化合物(Q)的含量優選為1質量份以上,更優選為2質量份以上,進而優選為5質量份以上。另外,就確保液晶元件的液晶配向性及電壓保持特性的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,化合物(Q)的含量優選為40質量份以下,更優選為30質量份以下,進而優選為25質量份以下。作為化合物(Q),可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<其他成分> 本公開的液晶配向劑也可進而含有聚合物(P)、化合物(H)及化合物(Q)以外的成分(以下,也稱為“其他成分”)。作為其他成分,例如可列舉不具有所述部分結構(X)的聚合物(以下,也稱為“其他聚合物”)、紫外線吸收劑、抗氧化劑。
(其他聚合物) 本配向劑中所調配的其他聚合物的主骨架並無特別限定。作為其他聚合物,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)丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物、馬來醯亞胺系聚合物、苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚物等。就獲得可靠性高的液晶元件的觀點而言,其他聚合物優選為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚有機矽氧烷、以及包含源自具有聚合性不飽和碳-碳鍵的單量體的結構單元的聚合物所組成的群組中的至少一種,更優選為選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種。作為包含源自具有聚合性不飽和碳-碳鍵的單量體的結構單元的聚合物,可列舉:(甲基)丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物、馬來醯亞胺系聚合物、以及苯乙烯-馬來醯亞胺系共聚物等。
在利用光配向法形成液晶配向膜的情況下,也可使用具有光配向性部位的聚合物作為其他聚合物。作為其他聚合物所具有的光配向性基的具體例,可列舉與聚合物(P)可具有的光配向性部位的例示相同的基。這些中,其他聚合物所具有的光配向性部位優選為包含環丁烷環結構作為基本骨架的含有環丁烷結構的基,更優選為所述式(9)或式(10)所表示的基,進而優選為所述式(10)所表示的基。這些中,就光感度高的方面而言,其他聚合物所具有的光配向性部位特別優選為包含源自1,3-二甲基環丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐的結構單元。
在使液晶配向劑含有其他聚合物的情況下,相對於聚合物(P)與其他聚合物的合計量,其他聚合物的含量優選為5質量%以上,更優選為10質量%以上。另外,相對於聚合物(P)與其他聚合物的合計量,其他聚合物的含量優選為99質量%以下,更優選為97質量%以下。作為其他聚合物,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<紫外線吸收劑> 作為本配向劑中調配的紫外線吸收劑,可列舉:偶氮甲堿系化合物、吲哚系化合物、三嗪系化合物、苯並三唑系化合物、部花青系化合物、噁唑系化合物、萘基醯亞胺系化合物、噁二唑系化合物、噁嗪系化合物、噁唑烷系化合物、蒽系化合物、二苯甲酮系化合物等。這些中,可優選地使用在波長290 nm~420 nm中具有一個以上的吸收極大值的化合物。其中,尤其是,本配向劑中調配的紫外線吸收劑優選為選自由三嗪系化合物及苯並三唑系化合物所組成的群組中的至少一種,特別優選為三嗪系化合物。
作為三嗪系化合物及苯並三唑系化合物的具體例,例如可列舉下述式(U-1)~式(U-4)分別所表示的化合物。 [化18]
Figure 02_image036
(式(U-1)~式(U-3)中,R a1分別獨立地為氫原子、碳數1~15的經取代或未經取代的烷基、碳數3~8的經取代或未經取代的環烷基、碳數3~8的經取代或未經取代的烯基、碳數6~18的經取代或未經取代的芳基、碳數7~18的經取代或未經取代的烷基芳基或者碳數7~18的經取代或未經取代的芳基烷基;R a1~R a9分別獨立地為氫原子、鹵素原子、羥基、碳數1~15的烷基、碳數3~8的環烷基、碳數3~8的烯基、碳數6~18的芳基、碳數7~18的烷基芳基、或碳數7~18的芳基烷基。) [化19]
Figure 02_image038
(式(U-4)中,R b1~R b3分別獨立地為氫原子、鹵素原子、羥基、芳烷基、碳數1~9的烷基、碳數1~9的烷氧基、或碳數1~18的烷氧基羰基烷基。)
所述式(U-1)~式(U-3)中,在R a1為經取代的烷基、環烷基、烯基、芳基、烷基芳基及芳基烷基的情況下,作為R a1,可列舉烷基、環烷基、烯基、芳基、烷基芳基及芳基烷基的任意的氫原子經羥基、鹵素原子取代的基、以及任意的亞甲基經氧原子、硫原子、羰基、酯基、醯胺基或亞氨基取代的基。
作為紫外線吸收劑的具體例,市售品例如可列舉:艾迪科斯塔波(Adekastab)LA-24、LA-29、LA-31、LA-32、LA-36、LA-46、LA-F70、1413(以上,艾迪科(ADEKA)公司製造),地奴彬(Tinuvin)P、地奴彬(Tinuvin)234、地奴彬(Tinuvin)326、地奴彬(Tinuvin)329、地奴彬(Tinuvin)360、地奴彬(Tinuvin)1577 ED、地奴彬(Tinuvin)1600、智瑪索布(Chimassorb)81、地奴彬(Tinuvin)PS、地奴彬(Tinuvin)99-2、地奴彬(Tinuvin)384-2、地奴彬(Tinuvin)900、地奴彬(Tinuvin)928、地奴彬(Tinuvin)1130、地奴彬(Tinuvin)970、地奴彬(Tinuvin)400、地奴彬(Tinuvin)405、地奴彬(Tinuvin)460、地奴彬(Tinuvin)477、地奴彬(Tinuvin)479、地奴彬(Tinuvin)B 75、UVA-903KT、UVA-935LH、UVA-805(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)公司製造)等。
在使本配向劑中含有紫外線吸收劑的情況下,就在施加光應力後也可保持良好的電壓保持特性、充分獲得耐光性的改善效果的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,紫外線吸收劑的含量優選為0.5質量份以上,更優選為1質量份以上,進而優選為2質量份以上。另外,就確保液晶元件的液晶配向性及電壓保持特性的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,紫外線吸收劑的含量優選為20質量份以下,更優選為15質量份以下,進而優選為10質量份以下。作為紫外線吸收劑,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
<抗氧化劑> 作為本配向劑中調配的抗氧化劑,可優選地使用選自由酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑所組成的群組中的至少一種。通過使本配向劑中含有這些抗氧化劑,即便在光、熱、濕氣等苛刻的環境下長時間連續地驅動液晶元件的情況下,也可維持良好的電壓保持特性,就此方面而言適宜。
作為酚系抗氧化劑,例如可列舉:三-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苄基)-異氰脲酸酯、三-(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)-丁烷、4,4'-亞丁基雙(6-叔丁基-間甲酚)、3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸硬脂基酯、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,4,6-三(3',5'-二-叔丁基-4'-羥基苄基)均三甲苯、硫代二亞乙基雙[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、N,N'-己烷-1,6-二基雙[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基丙醯胺]、異辛基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、4,6-雙(十二基硫代甲基)-鄰甲酚、4,6-雙(辛基硫代甲基)-鄰甲酚、亞乙基雙(氧基亞乙基)雙[3-(5-叔丁基-4-羥基-間甲苯基)丙酸酯]、六亞甲基雙[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三[(4-叔丁基-3-羥基-2,6-二甲苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,6-二-叔丁基-4-(4,6-雙(辛基硫基)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚等。
作為酚系抗氧化劑的市售品,例如可列舉:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-30、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-40、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-50、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-330(以上,艾迪科(ADEKA)公司製造),易璐諾斯(IRGANOX)1010、易璐諾斯(IRGANOX)1035、易璐諾斯(IRGANOX)1076、易璐諾斯(IRGANOX)1098、易璐諾斯(IRGANOX)1135、易璐諾斯(IRGANOX)1330、易璐諾斯(IRGANOX)1726、易璐諾斯(IRGANOX)1425、易璐諾斯(IRGANOX)1520、易璐諾斯(IRGANOX)245、易璐諾斯(IRGANOX)259、易璐諾斯(IRGANOX)3114、易璐諾斯(IRGANOX)3790、易璐諾斯(IRGANOX)5057、易璐諾斯(IRGANOX)565、易璐佳莫德(IRGAMOD)295(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)公司製造)等。
作為磷系抗氧化劑,例如可列舉:3,9-雙(4-壬基苯氧基)-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺[5.5]十一烷、3,9-雙(十八基氧基)-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺[5.5]十一烷、3,9-雙(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯氧基)-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺[5.5]十一烷、2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)-6-[(2-乙基己基)氧基]-12H-二苯並[d,g][1,3,2]二氧雜磷辛因、三(2,4-二-叔丁基苯基)亞磷酸酯、四(2,4-二-叔丁基-5-甲基苯基)[1,1-聯苯基]-4,4'-二基雙亞膦酸酯、三[2-[[2,4,8,10-四-叔丁基二苯並[d,f][1,3,2]雙氧膦-6-基]氧基]乙基]胺、雙(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙[2,4-雙(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基]乙基酯亞磷酸等。
作為磷系抗氧化劑的市售品,例如可列舉:艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-4C、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36、HP-10、2112、1178、1500、C、135A、3010、TPP(以上,艾迪科(ADEKA)公司製造),GSY-P101(以上,堺化學工業公司製造),易璐佛斯(IRGAFOS)168、易璐佛斯(IRGAFOS)12、易璐佛斯(IRGAFOS)126、易璐佛斯(IRGAFOS)38、易璐佛斯(IRGAFOS)P-EPQ(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)公司製造)等。
在使本配向劑中含有抗氧化劑的情況下,就獲得對液晶配向膜施加光應力後也顯示出良好的電壓保持特性的液晶元件的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,抗氧化劑的含量優選為0.5質量份以上,更優選為1質量份以上,進而優選為2質量份以上。另外,就良好地維持液晶元件的液晶配向性的觀點而言,相對於本配向劑中所含的聚合物成分的合計100質量份,抗氧化劑的含量優選為20質量份以下,更優選為15質量份以下,進而優選為10質量份以下。作為抗氧化劑,可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
在本配向劑中,作為與聚合物(A)一起以添加劑的形式調配的成分,除了所述以外,例如還可列舉官能性矽烷化合物、在分子內具有一個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物、金屬螯合化合物、硬化促進劑、表面活性劑、填充劑、分散劑等。關於各成分,本配向劑中的含量可在無損本公開的效果的範圍內根據各化合物來適宜選擇。
(溶劑) 本公開的液晶配向劑是以聚合物(P)、化合物(H)、化合物(Q)及視需要使用的其他成分優選為在適當的溶媒中分散或溶解而成的液狀組合物的形式製備。
作為使用的有機溶媒,例如可列舉: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、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)、乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、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、碳酸亞丙酯等。這些可單獨使用或者將兩種以上混合使用。
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在液晶配向劑的總質量中所占的比例)是考慮到粘性、揮發性等而適宜選擇,優選為1質量%~10質量%的範圍。即,將液晶配向劑如後述那樣塗布於基板表面,優選為進行加熱,由此形成作為液晶配向膜的塗膜或者成為液晶配向膜的塗膜。此時,若固體成分濃度為1質量%以上,則可充分確保塗膜的膜厚,就容易獲得良好的液晶配向膜的觀點而言適宜。另外,若固體成分濃度為10質量%以下,則塗膜的膜厚不會過大,可獲得良好的液晶配向膜,並且可適度地確保液晶配向劑的粘性,可使塗布性良好。
就充分獲得本公開的效果的觀點而言,相對於液晶配向劑中的固體成分(即,溶媒以外的成分)的合計100質量份,液晶配向劑中的聚合物(P)的含量優選為0.5質量份以上,更優選為1質量份以上,進而優選為2質量份以上。另外,相對於液晶配向劑的固體成分的合計100質量份,聚合物(P)的含量優選為90質量份以下,更優選為60質量份以下。
《液晶配向膜及液晶元件》 本公開的液晶配向膜可由如所述那樣製備的液晶配向劑來形成。另外,本公開的液晶元件包括使用所述說明的液晶配向劑而形成的液晶配向膜。液晶元件中的液晶的動作模式並無特別限定,例如可應用於扭曲向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭曲向列(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)、電控雙折射(Electrically Controlled Birefringence,ECB)型、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)型等各種模式中。液晶元件例如可通過包括以下的步驟1~步驟3的方法來製造。步驟1中,使用基板視所期望的動作模式而不同。步驟2及步驟3中各動作模式共通。
(步驟1:塗膜的形成) 首先,將液晶配向劑塗布於基板上,優選為對塗布面進行加熱,由此在基板上形成塗膜。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)等塑膠的透明基板。作為設置於基板的其中一面上的透明導電膜,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型或VA型的液晶元件的情況下,使用2片設置有經圖案化的透明導電膜的基板。另一方面,在製造IPS型或FFS型的液晶元件的情況下,使用設置有包含經圖案化為梳齒型的透明導電膜或金屬膜的電極的基板、與未設置電極的相向基板。作為金屬膜,例如可使用包含鉻等金屬的膜。對基板的液晶配向劑的塗布是在電極形成面上優選為利用膠版印刷法、旋轉塗布法、輥塗布機法或噴墨印刷法而進行。
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,優選為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度優選為30℃~200℃,更優選為40℃~150℃。預烘烤時間優選為0.25分鐘~10分鐘。其後,出於將溶劑完全去除、並視需要將聚合物中存在的醯胺酸結構加以熱醯亞胺化的目的,而實施煆燒(後烘烤)步驟。此時的煆燒溫度(後烘烤溫度)優選為80℃~280℃,更優選為80℃~250℃。後烘烤時間優選為5分鐘~200分鐘。如此形成的膜的膜厚優選為0.001 μm~1 μm。將液晶配向劑塗布於基板上之後,將有機溶媒去除,由此形成液晶配向膜、或者成為液晶配向膜的塗膜。
(步驟2:配向處理) 在製造TN型、STN型、IPS型或FFS型的液晶元件的情況下,實施對所述步驟1中形成的塗膜賦予液晶配向能力的處理(配向處理)。由此,液晶分子的配向能力被賦予至塗膜而成為液晶配向膜。作為配向處理,優選為使用對基板上所形成的塗膜的表面利用棉花等進行擦拭的摩擦處理、或者對塗膜進行光照射來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,可將所述步驟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,也可對塗膜實施配向處理。
光配向處理中的光照射可通過如下方法等進行:對後烘烤步驟後的塗膜進行照射的方法;對預烘烤步驟後且後烘烤步驟前的塗膜進行照射的方法;在預烘烤步驟、後烘烤步驟或這些兩者中在塗膜的加熱過程中對塗膜進行照射的方法。在光配向處理中,作為對塗膜照射的放射線,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。優選為包含200 nm~400 nm的波長的光的紫外線。在放射線為偏光的情況下,可為直線偏光,也可為部分偏光。另外,在使用的放射線為直線偏光或部分偏光的情況下,照射可自與基板面垂直的方向進行,可自傾斜方向進行,或者也可將這些組合來進行。在照射非偏光的放射線的情況下,將照射方向設為傾斜方向。
作為使用的光源,例如可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、准分子鐳射等。放射線的照射量優選為400 J/m 2~20,000 J/m 2,更優選為1,000 J/m 2~5,000 J/m 2。為了提高反應性,可一邊對塗膜進行加溫一邊進行對塗膜的光照射。
在製造液晶配向膜時,可對實施了光照射處理的有機膜進而進行加熱。通過所述加熱處理(加熱再配向),可獲得液晶配向性經進一步良化的液晶元件,就此方面而言優選。所述加熱可為後烘烤,也可為與後烘烤分開而在後烘烤後進行的加熱處理。就促進基於加熱的分子鏈的再配向的觀點而言,加熱溫度優選為80℃~280℃,更優選為80℃~250℃。加熱時間優選為5分鐘~200分鐘,更優選為10分鐘~60分鐘。
在製造液晶配向膜時,也可進而包括使實施了光照射處理的有機膜接觸水、水溶性有機溶媒、或者水與水溶性有機溶媒的混合溶媒的接觸步驟。作為水溶性有機溶媒,例如可列舉:甲醇、乙醇、1-丙醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纖劑、乳酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮。作為有機膜與溶媒的接觸方法,例如可列舉:噴霧(spray)處理、沖淋處理、浸漬處理、覆液處理等,但並不限定於這些。有機膜與溶媒的接觸時間並無特別限定,例如為5秒~15分鐘。可在接觸步驟後進行有機膜的加熱處理。
(步驟3:液晶單元的構築) 準備2片以所述方式形成有液晶配向膜的基板,在相向配置的2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:(1)以液晶配向膜相向的方式隔著間隙(間隔物)將2片基板相向配置,並使用密封劑將2片基板的周邊部貼合,將液晶注入填充至由基板表面及密封劑劃分的單元間隙內,之後將注入孔密封的方法;(2)將密封劑塗布於形成有液晶配向膜的其中一片基板上的規定場所,進而在液晶配向膜面上的規定的幾處滴加液晶後,以液晶配向膜相向的方式貼合另一片基板,並且使液晶在基板的整面擴散的方法(液晶滴注(one drop filling,ODF)方式)等。優選為對於所製造的液晶單元,進而進行如下處理、即加熱至所使用的液晶取得各向同性相的溫度、之後緩慢冷卻至室溫的處理,由此將液晶填充時的流動配向去除。
作為密封劑,例如可使用硬化劑以及含有作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。作為間隔物,可使用光間隔物(photospacer)、珠粒間隔物等。由本公開的液晶配向劑形成的液晶配向膜的耐光性優異,因此在通過密封劑的光硬化來形成液晶單元的密封結構的情況下,也可省略遮蔽液晶的配置區域(顯示區域)的步驟。
作為液晶,可使用正型及負型的任一種。於在IPS型及FFS型的液晶元件中使用負型液晶的情況下,可減小電極上部的透過損失,可實現對比度提高,就此方面而言優選。另外,作為使用的液晶,可列舉向列液晶(nematic liquid crystal)、碟狀液晶(smectic liquid crystal),其中優選為向列液晶。作為向列液晶,例如可使用:希夫堿(Schiff base)系液晶、氧化偶氮(azoxy)系液晶、聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶、酯系液晶、三聯苯(terphenyl)系液晶、聯苯基環己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、雙環辛烷系液晶、立方烷(cubane)系液晶等。另外,也可在這些液晶中添加例如膽甾醇型液晶(cholesteric liquid crystal)、手性試劑、鐵電性液晶(ferroelectric liquid crystal)等來使用。
繼而,視需要在液晶單元的外側表面貼合偏光板。作為偏光板,可列舉通過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。由此,獲得液晶元件。
本公開的液晶元件可有效地應用於各種用途,例如可用於時鐘、便攜型遊戲機、文字處理機、筆記型個人電腦、汽車導航系統、攝像機、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位相機、行動電話、智慧手機、各種監視器、液晶電視、資訊顯示器等各種顯示裝置、或者調光膜等中。另外,使用本公開的液晶配向劑形成的液晶元件也可應用於相位差膜等光學膜中。 [實施例]
以下,通過實施例更具體地進行說明,但本發明並不限定於這些實施例。
<化合物的結構與簡稱> 以下例子中使用的主要化合物的結構與簡稱為如下所述。 [四羧酸二酐] TA-1:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐 TA-2:(1R,2R,3S,4S)-1,3-二甲基環丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐 TA-3:2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐 [化20]
Figure 02_image040
[二胺] DA-1:N,N'-雙(5-氨基吡啶-2-基)-N,N'-二(叔丁氧基羰基)乙二胺 DA-2:叔丁基(4-氨基苄基)(4-氨基苯乙基)氨基甲酸酯 DA-3:1,5-雙(5-氨基苯並咪唑-1-基)戊烷 DA-4:對苯二胺 DA-5:2,2'-二甲基聯苯胺 DA-6:4,4'-二氨基二苯基甲烷 DA-7:4,4'-二氨基二苯基醚 DA-8:O,O'-雙(4-氨基苯基)-乙二醇 DA-9:N1,N6-雙(4-氨基苯乙基)-N1,N6-二(叔丁氧基羰基)己二醯二胺 DA-10:N4,N4'-雙(4-氨基苯基)-N4,N4'-二甲基聯苯胺
[化21]
Figure 02_image042
[化合物(H):受阻胺系光穩定劑] H-1:艾迪科斯塔波(Adekastab)LA-72(艾迪科(ADEKA)公司製造) H-2:艾迪科斯塔波(Adekastab)LA-77Y(艾迪科(ADEKA)公司製造) H-3:地奴彬(Tinuvin)123(巴斯夫(BASF)公司製造) H-4:4-羥基-1-(2-羥基乙基)-2,2,6,6-四甲基呱啶 H-5:4-羥基-2,2,6,6-四甲基呱啶 H-6:智瑪索布(Chimassorb)944(巴斯夫(BASF)公司製造) H-7:地奴彬(Tinuvin)152(巴斯夫(BASF)公司製造)
[化22]
Figure 02_image044
[化合物(Q):酸失活劑] Q-1:肖伏力(shofree)PETG(昭和電工公司製造) Q-2:戴納考魯(Denacol)EX-614B(長瀨化成(Nagase ChemteX)公司製造) Q-3:戴納考魯(Denacol)EX-512(長瀨化成(Nagase ChemteX)公司製造) Q-4:N1,N1,N6,N6-四(2-羥基乙基)己二醯二胺 Q-5:叔丁基雙(6-((叔丁氧基羰基)氨基)己基)氨基甲酸酯 [化23]
Figure 02_image046
[化合物(U):紫外線吸收劑] U-1:地奴彬(Tinuvin)405(巴斯夫(BASF)公司製造) U-2:地奴彬(Tinuvin)928(巴斯夫(BASF)公司製造) U-3:2,2',4,4'-四羥基二苯甲酮 [化24]
Figure 02_image048
[化合物(A):抗氧化劑] A-1:2,6-二-叔丁基-4-甲氧基苯酚 A-2:亞磷酸三苯基酯 [化25]
Figure 02_image050
[其他添加劑] AD-1:二季戊四醇六丙烯酸酯 AD-2:N,N'-1,3-亞苯基二馬來醯亞胺 AD-3:N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二氨基二苯基甲烷 AD-4:2,2'-(1,3-亞苯基)雙(2-噁唑啉) [化26]
Figure 02_image052
[溶劑] NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮 GBL:γ-丁內酯 DAA:二丙酮醇 BC:丁基溶纖劑
<聚合物的合成及評價> 在以下的合成例1~合成例6中,分別合成聚合物。再者,在以下的例子中,利用以下方法來測定聚合物溶液中的聚醯亞胺的醯亞胺化率。 [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,在室溫下測定 1H-核磁共振( 1H-Nuclear magnetic resonance, 1H-NMR)。根據所獲得的 1H-NMR光譜(400 MHz),通過下述數式(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為在化學位移10 ppm附近出現的源自醯胺基的質子的波峰面積,A 2為在化學位移6 ppm~9 ppm附近出現的源自芳香族基的質子的波峰面積,α為相對於聚合物的前體(聚醯胺酸)中的醯胺基的1個質子的、芳香族基的質子的個數比例。)
[合成例1] 使二胺(二胺(DA-1)50摩爾份、及二胺(DA-5)50摩爾份)溶解於NMP中,相對於二胺合計量,加入0.95摩爾當量的四羧酸二酐(TA-2),在室溫下進行6小時反應,獲得聚醯胺酸的溶液。在所獲得的溶液中,加入相對於聚醯胺酸的羧基而為0.80摩爾當量的1-甲基呱啶及乙酸酐作為脫水劑,在60℃下加熱攪拌3小時。對所獲得的溶液,反復進行減壓濃縮與利用NMP的稀釋,獲得具有下述式(PI-1)所表示的部分結構的聚醯亞胺(PI-1)的10質量%溶液。聚醯亞胺(PI-1)的醯亞胺化率為78%。 [化27]
Figure 02_image054
[合成例2] 使二胺(二胺(DA-4)100摩爾份)溶解於NMP中,相對於二胺合計量,加入0.95摩爾當量的四羧酸二酐(TA-2),在室溫下進行6小時反應,獲得具有下述式(PI-2)所表示的部分結構的聚醯胺酸(PI-2)的15質量%溶液。 [化28]
Figure 02_image056
[合成例3~合成例6] 將四羧酸二酐及二胺的種類及摩爾比分別如下述表1中記載那樣加以變更,除此以外,分別與合成例2同樣地進行而獲得聚醯胺酸(PI-3~PI-6)。再者,關於表1中的數值,對於酸二酐而言,是表示相對於合成中所使用的酸二酐的合計量(100摩爾%)的各化合物的使用比例(摩爾%),對於二胺而言,是表示相對於合成中所使用的二胺的合計量(100摩爾%)的各化合物的使用比例(摩爾%)。
[表1]
   聚合物 名稱 酸二酐 二胺1 二胺2 二胺3
種類 摩爾比 種類 摩爾比 種類 摩爾比 種類 摩爾比
合成例1 PI-1 TA-2 100 DA-1 50 DA-5 50 - -
合成例2 PI-2 TA-2 100 DA-4 100 - - - -
合成例3 PI-3 TA-2 100 DA-2 50 DA-8 30 DA-4 20
合成例4 PI-4 TA-1 100 DA-9 80 DA-3 20 - -
合成例5 PI-5 TA-1 100 DA-7 100 - - - -
合成例6 PI-6 TA-3 100 DA-6 80 DA-10 20 - -
<液晶配向劑的製備以及評價> [實施例1:光配向FFS型液晶顯示元件] (1)液晶配向劑的製備 利用NMP、GBL、DAA及BC將聚合物成分(固體成分換算:聚合物(PI-1)5質量份、聚合物(PI-5)95質量份、光穩定劑(H-1)10質量份、及酸失活劑(Q-1)10質量份)稀釋,由此獲得固體成分濃度為4.0質量%、溶劑組成比為NMP:GBL:DAA:BC=30:30:30:10(質量比)的溶液。利用孔徑為0.2 μm的篩檢程式對所述溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑(AL-1)。
(2)利用光配向法的液晶配向膜的形成 使用旋轉塗布機將所述(1)中製備的液晶配向劑(AL-1)塗布於在單面依序層疊有平板電極、絕緣層及梳齒狀電極的玻璃基板、與未設置電極的相向玻璃基板的各自的面上,在80℃的加熱板上進行1分鐘加熱後,在對庫內進行了氮氣置換的230℃的烘箱中進行30分鐘加熱,從而形成平均膜厚100 nm的塗膜。使用Hg-Xe燈自基板法線方向對所述塗膜表面照射包含經直線偏光的254 nm的亮線的紫外線300 mJ/cm 2而進行光配向處理。將實施了所述光配向處理的塗膜在對庫內進行了氮氣置換的230℃的烘箱中加熱30分鐘而進行熱處理,從而形成液晶配向膜。
(3)FFS型液晶顯示元件的製造 在所述(2)中製作的基板中的1片基板的具有液晶配向膜的面的外周,殘留液晶注入口,並利用分配器塗布放入有直徑為3.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂粘接劑,之後,使一對基板的具有液晶配向膜的面相向,以各基板的配向處理方向成為逆平行的方式進行壓接,在150℃下歷時1小時使粘接劑熱硬化。繼而,從液晶注入口對基板間的間隙填充負型向列液晶(默克(Merck)公司製造,MJ20195NCMP),之後,利用環氧系粘接劑將液晶注入口密封。進而,為了去除液晶注入時的流動配向,而在120℃下進行加熱,之後緩慢冷卻至室溫。接著,將偏光板以其偏光方向彼此正交、且與液晶配向膜的配向處理方向形成45°的角度的方式貼合於基板的外側兩面,由此製造FFS型液晶顯示元件。
(4)液晶配向性的評價 對於所述(3)中製造的液晶顯示元件,通過顯微鏡以倍率50倍觀察將5 V的電壓接通/斷開(ON·OFF)(施加/解除)時的明暗變化中的異常域(domain)的有無。關於評價,將未觀察到異常域的情況設為“良好”,將觀察到異常域的情況設為“不良”。其結果為本實施例中為“良好”的評價。
(5)電壓保持率及耐光性的評價 將塗布液晶配向劑的一對基板變更為具有ITO電極的玻璃基板,除此以外,與所述(2)同樣地形成液晶配向膜。另外,將液晶顯示元件的製造中使用的一對基板變更為形成有液晶配向膜的具有ITO電極的玻璃基板,除此以外,通過進行與所述(3)相同的操作,製造ECB(電場控制雙折射)型液晶顯示元件。對於所述液晶顯示元件,在以冷陰極管(冷陰極螢光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL))為光源的背光上進行168小時的光照射。對於光照射後的液晶顯示元件,在70℃下以60微秒的施加時間、1670毫秒的跨度施加1 V的電壓後,測定自施加解除起1670毫秒後的電壓保持率,結果為77%。耐光性的評價中,將電壓保持率為80%以上設為“優良”,將70%以上且小於80%設為“良好”,將小於70%設為“不良”。其結果為本實施例中為“良好”的評價。再者,作為電壓保持率的測定裝置,使用東陽特克尼卡(Toyo Technica)(股)公司製造的型號名“VHR-1”。
[實施例2~實施例15、比較例1~比較例14] 在所述實施例1中,將液晶配向劑中所含的成分如下述表2所示那樣加以變更,除此以外,與實施例1同樣地製備液晶配向劑,並利用光配向法形成液晶配向膜,並且製造FFS型液晶顯示元件及ECB型液晶顯示元件,進行各種評價。將評價結果示於下述表2中。
[實施例16:摩擦配向FFS型液晶顯示元件] (1)液晶配向劑的製備 利用NMP、GBL、DAA及BC將聚合物成分(固體成分換算:聚合物(PI-4)40質量份、聚合物(PI-6)60質量份、光穩定劑(H-4)10質量份、及酸失活劑(Q-1)10質量份)稀釋,由此獲得固體成分濃度為4.0質量%、溶劑組成比為NMP:GBL:DAA:BC=30:30:30:10(質量比)的溶液。利用孔徑為0.2 μm的篩檢程式對所述溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑(AL-30)。
(2)利用摩擦法的液晶配向膜的形成 使用旋轉塗布機將所述(1)中製備的液晶配向劑(AL-30)塗布於在單面依序層疊有平板電極、絕緣層及梳齒狀電極的玻璃基板、與未設置電極的相向玻璃基板的各自的面上,在80℃的加熱板上進行1分鐘加熱後,在對庫內進行了氮氣置換的230℃的烘箱中進行30分鐘加熱,從而形成平均膜厚100 nm的塗膜。對於所述塗膜表面,使用具有捲繞有尼龍制的布的輥的摩擦機,以輥轉數1000 rpm、平臺移動速度30 mm/秒、毛壓入長度0.3 mm進行2次摩擦處理。對實施了所述摩擦配向處理的塗膜在超純水中進行1分鐘超聲波清洗後,在100℃的烘箱中進行10分鐘乾燥,從而形成液晶配向膜。
(3)FFS型液晶顯示元件的製造 使用具有所述(2)中製作的液晶配向膜的一對基板,除此以外,與實施例1同樣地進行,製造FFS型液晶顯示元件。
(4)液晶配向性的評價 對於所述(3)中製造的FFS型液晶顯示元件,與實施例1同樣地進行液晶配向性的評價。其結果為本實施例中為“良好”的評價。
(5)電壓保持率及耐光性的評價 將液晶顯示元件的製造中使用的一對基板變更為利用摩擦法形成的液晶配向膜,除此以外,與實施例1同樣地製造ECB型液晶顯示元件,基於電壓保持率進行耐光性的評價。其結果為本實施例中為“良好”的評價。
[表2]
   液晶配向劑 液晶顯示元件
液晶配向劑 液晶顯示元件
配向劑 名稱 聚合物 光穩定劑 酸失活劑 添加劑 液晶 配向性 電壓 保持率 (照射後) 耐光性
種類 質量比 種類 質量比 種類 質量比 種類 質量比
實施例1 AL-1 PI-1/PI-5 5/95 H-1 10 Q-1 10 - - 良好 77 良好
實施例2 AL-2 PI-1/PI-5 5/95 H-2 10 Q-1 10 - - 良好 78 良好
實施例3 AL-3 PI-1/PI-5 5/95 H-3 10 Q-1 10 - - 良好 78 良好
實施例4 AL-4 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-1 10 - - 良好 81 優良
實施例5 AL-5 PI-1/PI-5 5/95 H-5 10 Q-1 10 - - 良好 82 優良
實施例6 AL-6 PI-1/PI-5 5/95 H-6 10 Q-2 10 - - 良好 80 優良
實施例7 AL-7 PI-1/PI-5 5/95 H-7 10 Q-3 10 - - 良好 80 優良
實施例8 AL-8 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-4 10 - - 良好 80 優良
實施例9 AL-9 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-5 10 - - 良好 81 優良
實施例10 AL-10 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-1 10 U-1 5 良好 82 優良
實施例11 AL-11 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-1 10 U-2 5 良好 81 優良
實施例12 AL-12 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-1 10 U-3 5 良好 71 良好
實施例13 AL-13 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-1 10 A-1 5 良好 71 良好
實施例14 AL-14 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 Q-1 10 A-2 5 良好 72 良好
比較例1 AL-15 PI-1/PI-5 5/95 - - - - - - 良好 63 不良
比較例2 AL-16 PI-1/PI-5 5/95 H-1 10 - - - - 良好 67 不良
比較例3 AL-17 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 - - - - 良好 69 不良
比較例4 AL-18 PI-1/PI-5 5/95 - - Q-1 10 - - 良好 67 不良
比較例5 AL-19 PI-1/PI-5 5/95 - - Q-4 10 - - 良好 65 不良
比較例6 AL-20 PI-1/PI-5 5/95 - - - - A-1 5 良好 63 不良
比較例7 AL-21 PI-1/PI-5 5/95 - - - - A-2 5 良好 63 不良
比較例8 AL-22 PI-1/PI-5 5/95 - - Q-1 10 A-1 5 良好 67 不良
比較例9 AL-23 PI-1/PI-5 5/95 - - Q-4 10 A-1 5 良好 64 不良
比較例10 AL-24 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 - - AD-1 10 良好 66 不良
比較例11 AL-25 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 - - AD-2 10 良好 62 不良
比較例12 AL-26 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 - - AD-3 10 良好 58 不良
比較例13 AL-27 PI-1/PI-5 5/95 H-4 10 - - AD-4 10 良好 62 不良
比較例14 AL-28 PI-2/PI-5 40/60 H-4 10 Q-1 10 - - 良好 47 不良
實施例15 AL-29 PI-3/PI-6 40/60 H-4 10 Q-1 10 - - 良好 75 良好
實施例16 AL-30 PI-4/PI-6 40/60 H-4 10 Q-1 10 - - 良好 77 良好
表2中,液晶配向劑的各成分的質量比表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中所使用的聚合物成分及添加劑成分的合計100質量份的調配比例(質量份)。
如表2所示,包含聚合物(P)、光穩定劑(H)、及酸失活劑(Q)的實施例1~實施例16的液晶配向劑中,液晶顯示元件的液晶配向性均為“良好”,且耐光性均為“優良”或“良好”,均取得了液晶配向性與耐光性的平衡。相對於此,不含聚合物(P)、光穩定劑(H)或酸失活劑(Q)、或者不含這些的兩種以上的比較例1~比較例14的液晶配向劑中,液晶顯示元件的液晶配向性為“良好”,但耐光性為“不良”的評價,比實施例1~實施例16差。
在含有聚合物(P)、光穩定劑(H)、及酸失活劑(Q)的液晶配向劑中,機制尚不確定,但推測通過這些三種成分的協同效應,因光激發而產生的自由基被捕捉,由此液晶配向膜的自由基分解得到抑制,耐光性得到改善。
詳細而言,光穩定劑(H)顯示出鹼性,且在酸性條件下形成鹽,因此自由基捕捉能力有降低的傾向。另外,在含有聚醯胺酸的液晶配向劑中,通過形成液晶配向膜時的加熱而醯亞胺化反應進行,但源自聚醯胺酸的羧基有不會完全消失而殘存的傾向。因此,認為,液晶配向劑中所調配的光穩定劑(H)與源自聚醯胺酸的羧基反應而形成鹽,由此由光穩定劑(H)帶來的自由基捕捉能力降低。
此處,在實施例1~實施例16中,由於聚合物(P)具有顯現出鹼性的部分結構(脂肪族氨基、吡啶環、苯並咪唑環),因此認為在液晶配向膜中,源自聚醯胺酸的酸部分失活,且聚合物通過離子鍵而交聯。另一方面,在比較例14中,聚合物(PI-2)及聚合物(PI-5)不具有顯現出鹼性的部分結構,因此認為在液晶配向膜中殘存源自聚醯胺酸的酸。
進而,通過在液晶配向劑中包含酸失活劑(Q),從而因形成液晶配向膜時的加熱而源自聚醯胺酸的羧基與酸失活劑(Q)的反應進行,並生成酯或羧酸鹽,由此認為可使源自聚醯胺酸的酸部分失活。另外,酸失活劑(Q)具有兩個以上的官能基,因此通過所述反應而形成共價鍵或離子鍵,由此可謂可使聚合物交聯。
如此,推測,在含有光穩定劑(H)的液晶配向劑中,通過包含聚合物(P)及酸失活劑(Q)來中和液晶配向膜中的酸,由此光穩定劑(H)的活性提高,液晶顯示元件的耐光性得到改善。另外,推測,通過構成液晶配向膜的聚合物交聯,由液晶引起的配向膜的膨潤得到抑制,並且抑制取入至膜中的雜質離子等的物質移動,液晶顯示元件的電壓保持率得到改善。
另外,認為作為液晶而具有烯基結構等的液晶組合物在光照射下氧化分解,產生甲酸等酸性分解物,有可能使液晶元件的電氣特性或耐光性降低。相對於此,推測在聚合物(P)及酸失活劑(Q)共存的情況下,聚合物(P)所具有的鹼性官能基不受液晶配向膜中的酸的束縛,可作為自由的堿進行動作,可捕捉源自液晶的酸性分解物等。
另一方面,在調配酚系抗氧化劑或磷系抗氧化劑代替光穩定劑(H)的情況下,液晶顯示元件的耐光性並未得到改善(比較例6~比較例9)。認為其可能是:在液晶單元中,過氧化物的生成少,在酚系抗氧化劑或磷系抗氧化劑中並未顯現出效果。
另外,得知通過在本配向劑中並用紫外線吸收劑(U),耐光性稍微得到改善(實施例10、實施例11)。關於此,推測:除了通過光穩定劑(H)抑制了液晶配向膜的自由基分解反應之外,還通過紫外線吸收劑(U)抑制了由光激發引起的自由基產生,由此耐光性進一步得到改善。
另一方面,如比較例10~比較例13所示,在添加劑(AD-1)~添加劑(AD-4)中,通過與光穩定劑並用來改善耐光性是有限定的。認為原因在於:添加劑(AD-1)及添加劑(AD-2)與聚醯胺酸的羧基不反應,無法使液晶配向膜中的酸失活。另外,認為添加劑(AD-3)及添加劑(AD-4)與聚醯胺酸的羧基反應,但並未看到耐光性的改善。對於具有芳香族結構的添加劑(AD-3)及添加劑(AD-4)而言,在脂肪族結構的酸失活劑(Q)中耐光性良化的主要原因尚不確定,但預測主要原因在於:脂肪族結構的酸失活劑(Q)的光吸收少;配向膜中的分子運動性高,與羧基的反應速度高等。
[實施例17~實施例20] 將液晶配向劑中所含的成分如下述表3所示那樣加以變更,除此以外,與實施例1同樣地製備液晶配向劑,並利用光配向法形成液晶配向膜,並且製造FFS型液晶顯示元件及ECB型液晶顯示元件,與實施例1同樣地進行各種評價。將評價結果示於下述表3中。
[實施例21~實施例24] 將液晶配向劑中所含的成分如下述表3所示那樣加以變更,除此以外,與實施例16同樣地製備液晶配向劑,並利用摩擦法形成液晶配向膜,並且製造FFS型液晶顯示元件及ECB型液晶顯示元件,與實施例16同樣地進行各種評價。將評價結果示於下述表3中。
[表3]
   液晶配向劑 液晶顯示元件
配向劑 名稱 聚合物 光穩定劑 酸失活劑 添加劑 液晶 配向性 電壓 保持率 (照射後) 耐光性
種類 質量比 種類 質量比 種類 質量比 種類 質量比
實施例17 AL-31 PI-3/PI-6 40/60 H-4 10 Q-4 10 - - 良好 79 優良
實施例18 AL-32 PI-3/PI-6 40/60 H-4 10 Q-4 10 U-1 2 良好 80 優良
實施例19 AL-33 PI-3/PI-6 40/60 H-4 10 Q-4 10 U-2 2 良好 81 優良
實施例20 AL-34 PI-3/PI-6 40/60 H-4 10 Q-4 10 U-3 2 良好 70 優良
實施例21 AL-35 PI-4/PI-6 40/60 H-4 10 Q-5 10 - - 良好 80 優良
實施例22 AL-36 PI-4/PI-6 40/60 H-4 10 Q-5 10 U-1 2 良好 81 優良
實施例23 AL-37 PI-4/PI-6 40/60 H-4 10 Q-5 10 U-2 2 良好 81 優良
實施例24 AL-38 PI-4/PI-6 40/60 H-4 10 Q-5 10 U-3 2 良好 72 優良
表3中,液晶配向劑的各成分的質量比表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中所使用的聚合物成分及添加劑成分的合計100質量份的調配比例(質量份)。
再者,推測使用含有具有環丁烷環結構的聚合物(P)的液晶配向劑來形成的液晶顯示元件中,耐光性容易因光分解反應而降低。相對於此,在使用一併含有具有環丁烷環結構的聚合物(P)以及光穩定劑(H)及酸失活劑(Q)的液晶配向劑的情況下,為液晶顯示元件的耐光性得到改善的結果。
根據以上,得知根據含有聚合物(P)、光穩定劑(H)、及酸失活劑(Q)的本公開的液晶配向劑,通過這些三種成分的協同效應而抑制液晶配向膜的劣化(液晶配向膜的分解等),可改善液晶元件的耐光性。另外,得知包括由本公開的液晶配向劑形成的液晶配向膜的液晶元件在賦予光應力後也顯示出高的電壓保持率。
無。
無。

Claims (9)

  1. 一種液晶配向劑,含有: 聚合物(P),具有下述式(1)所表示的部分結構; 化合物(H),具有受阻胺結構;以及 化合物(Q),在一分子內具有合計為兩個以上的選自由環氧乙烷基、氧雜環丁烷基、下述式(7)所表示的部分結構、下述式(8)所表示的部分結構、以及下述式(9)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種,且不具有芳香環,
    Figure 03_image058
    式(1)中,X 1為四價有機基;X 2為具有選自由下述式(2)所表示的部分結構、下述式(3)所表示的部分結構、下述式(4)所表示的部分結構、以及下述式(5)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的二價基,
    Figure 03_image060
    式(2)~式(5)中,R 1a、R 1b、R 2a、R 2b、R 3a、R 3b、R 4a及R 4b分別獨立地為氫原子或一價有機基;L 1及L 2分別獨立地為氫原子、熱脫離性基、或一價烴基;L 3為氫原子、熱脫離性基、或一價脂肪族烴基;Ar 1為二價芳香族基;Ar 2為從含氮雜芳香環的環部分除去兩個氫原子而成的二價基;“*”表示鍵結鍵,
    Figure 03_image062
    式(7)~式(9)中,R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a及R 17b分別獨立地為氫原子或一價有機基;L 4~L 6分別獨立地為氫原子或熱脫離性基;其中,R 14a、R 14b、R 15a、R 15b、R 16a、R 16b、R 17a、R 17b及L 4~L 6不具有芳香環;“*”表示鍵結鍵。
  2. 如請求項1所述的液晶配向劑,其中所述聚合物(P)為具有光配向性部位的聚合物。
  3. 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,進而含有具有光配向性部位的聚合物,其中,所述聚合物(P)除外。
  4. 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,其中所述X 1為具有環丁烷環結構的四價有機基。
  5. 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,其中所述化合物(H)具有羥基。
  6. 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,其中所述化合物(H)具有選自由三嗪環結構及苯並三唑環結構所組成的群組中的至少一種。
  7. 如請求項1或請求項2所述的液晶配向劑,進而含有紫外線吸收劑作為與所述聚合物(P)、所述化合物(H)及所述化合物(Q)不同的成分。
  8. 一種液晶配向膜,是使用如請求項1至請求項7中任一項所述的液晶配向劑而形成。
  9. 一種液晶元件,包括如請求項8所述的液晶配向膜。
TW111107591A 2021-03-08 2022-03-02 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件 TW202246469A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021036744 2021-03-08
JP2021-036744 2021-03-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202246469A true TW202246469A (zh) 2022-12-01

Family

ID=83156946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111107591A TW202246469A (zh) 2021-03-08 2022-03-02 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2022136974A (zh)
CN (1) CN115044383A (zh)
TW (1) TW202246469A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024162336A1 (ja) * 2023-02-03 2024-08-08 日産化学株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
CN115044383A (zh) 2022-09-13
JP2022136974A (ja) 2022-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101898435B1 (ko) 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 표시 소자 및 중합체
KR101928350B1 (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
CN105733610B (zh) 含有聚酰胺酸系聚合物的组合物、液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
TWI608278B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
JP6260150B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、位相差フィルム、位相差フィルムの製造方法、重合体及び化合物
KR102454060B1 (ko) 액정 배향제 및 액정 배향막의 제조 방법
KR101823949B1 (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
JP6314488B2 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子、位相差フィルム及び位相差フィルムの製造方法
KR20160005644A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
KR20160055061A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 그의 제조 방법, 액정 표시 소자, 그리고 위상차 필름 및 그의 제조 방법
CN113544184A (zh) 膜形成用组合物、硬化膜及相位差膜
KR20140102117A (ko) 액정 표시 소자 및 그의 제조 방법
TW202246469A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件
TW202026406A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件,與二胺及其製造方法與聚合物
TWI510520B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
WO2019193855A1 (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子及び液晶素子の製造方法
JP2021167876A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子
CN105385456B (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜及其制造方法、液晶显示元件、以及相位差膜及其制造方法
CN111602088B (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜及使用其的液晶表示元件
KR20220076312A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 소자, 그리고 중합체
JP2023074216A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶素子
JP2022191063A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶素子、重合体及び化合物
JP2024127588A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、並びに液晶素子及びその製造方法
JP2023131106A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶素子
CN115449376A (zh) 液晶取向剂及其应用、聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺、二胺及四羧酸二酐的制造方法