TW202346553A - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件,所述液晶配向劑可獲得液晶配向性良好且DC蓄積特性及DC緩和特性良好而且不易產生殘像的液晶元件。一種液晶配向劑,含有聚合物P。聚合物P在同一分子內包含部分結構U2-1、U2-2及U2-3中的任意一個以上與部分結構U1,且包含部分結構U1的分子在同一分子內或不同的分子內包含部分結構U2-1、U2-2及U2-3中的任意兩個以上。部分結構U1具有從式(Y-1)所表示的結構中去除兩個氫原子而成的部分結構。部分結構U2-1在主鏈中包含鏈狀烴結構與「*
1-NR
1-CO-」等所鄰接的部分結構。部分結構U2-2具有羧酸基或磺酸基。部分結構U2-3具有含氮雜環。
Description
本發明是有關於一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶元件。
液晶元件被應用於從液晶電視或資訊顯示器(information display)等等相對大型的顯示裝置到智慧型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或預傾角的大小、電壓保持率等各種特性決定。為了提高液晶元件的性能,以往對用於使液晶沿一定方向排列的液晶配向膜進行了改良。
當通過對液晶元件施加電壓而電荷蓄積於液晶單元內時,有時以殘像(直流(Direct Current,DC)殘像)的形式被觀察者視認到,液晶元件的顯示品質會降低。因此,作為對液晶配向膜所要求的特性之一,可列舉電荷的蓄積少。
因此,以往提出了各種用於抑制液晶單元內的電荷蓄積並改善液晶元件的顯示品質的技術(例如,參照專利文獻1或專利文獻2)。在專利文獻1中公開了通過使液晶配向劑含有如下聚醯胺酸,即N4,N4'-雙(4-胺基苯基)-聯苯胺之類的包含含氮二胺的二胺化合物與四羧酸二酐反應而獲得的聚醯胺酸來實現蓄積電荷的減低。在專利文獻2中公開了通過使液晶配向劑含有由如下二胺,即具有通過胺基而鍵結有咔唑結構與苯環的結構的二胺獲得的聚合物而獲得蓄積電荷的緩和快的液晶配向膜。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-107811號公報
[專利文獻2]國際公開第2018/110354號
[發明所要解決的問題]
伴隨著液晶元件的進一步高品質化的要求,而要求開發一種更不易產生殘像的液晶元件。為了抑制殘像的產生來實現液晶元件的高品質化,而要求即便在施加電壓的情況下,電荷也不易蓄積於液晶單元中(以下,也稱為「DC蓄積特性」)且所蓄積的電荷可迅速得到緩和(以下,也稱為「DC緩和特性」)。另外,為了獲得高品質的液晶元件,理想的是在將作為液晶元件的基本特性之一的液晶配向性維持得良好的同時使DC蓄積特性及DC緩和特性此兩者良好。
本發明是鑒於所述課題而成的,目的之一在於提供一種液晶配向劑,其可獲得液晶配向性良好且DC蓄積特性及DC緩和特性良好的、不易產生殘像的液晶元件。
[解決問題的技術手段]
可通過本發明來提供以下手段。
<1> 一種液晶配向劑,含有聚合物(P),所述聚合物(P)在同一分子內包含下述式(1)所表示的部分結構和下述式(2)所表示的部分結構、下述式(3)所表示的部分結構及下述式(4)所表示的部分結構中的任意一個以上,且包含下述式(1)所表示的部分結構的分子在同一分子內或不同的分子內包含下述式(2)所表示的部分結構、下述式(3)所表示的部分結構及下述式(4)所表示的部分結構中的任意兩個以上。
[化1]
(式(1)中,X
1為四價有機基;Y
1為具有從下述式(Y-1)所表示的結構中去除兩個氫原子而成的部分結構的二價有機基)
[化2]
(式(Y-1)中,A
1及A
2分別獨立地為具有芳香族烴環的一價基且芳香族烴環與式(Y-1)中的氮原子鍵結,或者表示A
1與A
2相互結合並與A
1及A
2所鍵結的氮原子一起構成的含氮縮合雜環結構;A
3為氫原子或一價有機基;其中,在A
1及A
2表示相互結合並與A
1及A
2所鍵結的氮原子一起構成的含氮縮合雜環結構的情況下,含氮縮合雜環結構具有兩個以上的芳香族烴環,含氮縮合雜環結構所具有的兩個芳香族烴環具有共享式(Y-1)中的氮原子地鍵結的稠環結構,或者A
3具有芳香族烴環且A
3所具有的芳香族烴環與式(Y-1)中的氮原子鍵結)
[化3]
(式(2)、式(3)及式(4)中,X
2、X
3及X
4分別獨立地為四價有機基;Y
2為在主鏈中包含鏈狀烴結構與「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」所鄰接的部分結構的二價基;R
1及R
2分別獨立地為氫原子或一價有機基;「*
1」表示與鏈狀烴結構的鍵結鍵;Y
3為具有羧酸基或磺酸基的二價有機基;Y
4為具有選自由含氮雜環、「-R
3-NR
4-R
5-」及「-R
6-NR
7R
8」所組成的群組中的至少一種部分結構的二價有機基(其中,相當於Y
2的基除外);R
3、R
5及R
6分別獨立地為二價脂肪族烴基;R
4、R
7及R
8分別獨立地為氫原子、熱脫離性基或一價脂肪族烴基)
<2> 根據所述<1>所記載的液晶配向劑,其中,所述聚合物(P)在同一分子內包含所述式(1)所表示的部分結構和所述式(2)所表示的部分結構、所述式(3)所表示的部分結構及所述式(4)所表示的部分結構中的任意兩個以上。
<3> 根據所述<1>或<2>所記載的液晶配向劑,其中,所述聚合物(P)包含源自芳香族四羧酸二酐的結構單元。
<4> 根據所述<1>至<3>中任一項所記載的液晶配向劑,還含有與所述聚合物(P)不同的聚合物(Q)。
<5> 根據所述<4>所記載的液晶配向劑,含有包含選自由下述式(5)所表示的部分結構及下述式(6)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的聚合物作為所述聚合物(Q)。
[化4]
(式(5)及式(6)中,X
5及X
6分別獨立地為具有脂環式結構的四價基;Y
5及Y
6分別獨立地為包含在氮原子上鍵結有熱脫離性基的部分結構的二價有機基)
<6> 根據所述<5>所記載的液晶配向劑,其中,所述脂環式結構為經取代或未經取代的環丁烷環結構。
<7> 根據所述<1>至<6>中任一項所記載的液晶配向劑,還含有在一分子內具有三個以上的選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基、羥基、巰基、胺基及聚合性碳-碳雙鍵基所組成的群組中的至少一種的化合物。
<8> 根據所述<1>至<7>中任一項所記載的液晶配向劑,還含有具有三烷氧基矽烷基的化合物
<9> 一種液晶配向膜,使用根據所述<1>至<8>中任一項所記載的液晶配向劑而形成。
<10> 一種液晶元件,包括根據所述<9>所記載的液晶配向膜。
[發明的效果]
通過本發明的液晶配向劑,可獲得如下液晶元件,即在維持良好的液晶配向性的同時使DC蓄積特性及DC緩和特性良好,並且不易產生由電荷的蓄積所引起的殘像的液晶元件。
《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,關於各成分,只要未特別提及,則可單獨使用一種,也可組合使用兩種以上。
這裡,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,僅包含鏈狀結構的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,鏈狀烴基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,不含芳香環結構的烴基。其中,脂環式烴基無需僅包含脂環式烴的結構,也包括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,芳香族烴基無需僅包含芳香環結構,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」是指從包含碳的化合物(即,有機化合物)中去除任意的氫原子而成的原子團。
聚合物的「主鏈」是指聚合物中包含最長的原子鏈的「主幹」的部分。可容許所述「主幹」部分包含環結構。例如,所謂「在主鏈中具有特定結構」是指所述特定結構構成主鏈的一部分。所謂「側鏈」是指從聚合物的「主幹」分支的部分。「四羧酸衍生物」是包含四羧酸二酐、四羧酸二酯及四羧酸二酯二鹵化物的含義。
本公開的液晶配向劑含有聚合物(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,且是在分子內包含部分結構(U1)的高分子的集合體。另外,構成聚合物(P)的分子在同一分子內包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的任意一個以上與部分結構(U1),包含部分結構(U1)的分子在同一分子內或不同的分子內包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的任意兩個以上。關於各部分結構,部分結構(U1)具有對聚合物賦予空穴傳輸性的特定的含氮結構。部分結構(U2-1)具有對聚合物的主鏈賦予氫鍵性的結構。部分結構(U2-2)具有酸性官能基,部分結構(U2-3)具有含氮雜環。
此處,包含部分結構(U1)的分子在同一分子內或不同的分子內包含「部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的任意兩個以上」是指在作為高分子的集合體的聚合物(P)中包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)此三個部分結構中的任意兩個、或者包含全部三個。具體而言,在聚合物(P)包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)此三個部分結構中的任意兩個的情況下,聚合物(P)(即,包含部分結構(U1)的高分子的集合體)在同一分子內或不同的分子內包含部分結構(U2-1)與部分結構(U2-2)、或包含部分結構(U2-1)與部分結構(U2-3)、或者包含部分結構(U2-2)與部分結構(U2-3)。另外,在聚合物(P)包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)此全部三個的情況下,聚合物(P)在同一分子內或不同的分子內包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)。作為聚合物(P)的具體形態,可列舉以下的<1>~<4>。
<1> 一種聚合物,其中,包含部分結構(U1)的分子在同一分子內或不同的分子內包含部分結構(U2-1)與部分結構(U2-2)。
<2> 一種聚合物,其中,包含部分結構(U1)的分子在同一分子內或不同的分子內包含部分結構(U2-1)與部分結構(U2-3)。
<3> 一種聚合物,其中,包含部分結構(U1)的分子在同一分子內或不同的分子內包含部分結構(U2-2)與部分結構(U2-3)。
<4> 一種聚合物,其中,包含部分結構(U1)的分子在同一分子內或不同的分子內包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)。
此外,所述<1>~<4>的各聚合物可僅包含一種部分結構(U1),也可包含兩種以上。所述<1>、<2>及<4>的各聚合物可僅包含一種部分結構(U2-1),也可包含兩種以上。所述<1>、<3>及<4>的各聚合物可僅包含一種部分結構(U2-2),也可包含兩種以上。所述<2>~<4>的各聚合物可僅包含一種部分結構(U2-3),也可包含兩種以上。
作為聚合物(P)在不同的分子內包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的任意兩個以上時的具體例,例如在所述<1>的情況下,可列舉聚合物(P)包括在同一分子內具有部分結構(U1)及部分結構(U2-1)的聚合物、以及在同一分子內具有部分結構(U1)及部分結構(U2-2)的聚合物的形態。在所述<4>的情況下,可列舉:聚合物(P)包括在同一分子內具有部分結構(U1)及部分結構(U2-1)的聚合物、在同一分子內具有部分結構(U1)及部分結構(U2-2)的聚合物、以及在同一分子內具有部分結構(U1)及部分結構(U2-3)的聚合物的形態;聚合物(P)包括在同一分子內具有部分結構(U1)、部分結構(U2-1)及部分結構(U2-2)的聚合物、以及在同一分子內具有部分結構(U1)及部分結構(U2-3)的聚合物的形態;聚合物(P)包括在同一分子內具有部分結構(U1)及部分結構(U2-1)的聚合物、以及在同一分子內具有部分結構(U1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)的聚合物的形態等。
就可在極力減少構成液晶配向劑的成分的數量的同時獲得因DC蓄積特性及DC緩和特性良好而殘像少的液晶元件的方面而言,聚合物(P)較佳為在同一分子內包含部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的任意兩個以上與部分結構(U1)。
以下,對部分結構(U1)、部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)的詳細情況進行說明。
<部分結構(U1)>
部分結構(U1)為下述式(1)所表示的結構單元。
[化5]
(式(1)中,X
1為四價有機基;Y
1為具有從下述式(Y-1)所表示的結構中去除兩個氫原子而成的部分結構的二價有機基)
[化6]
(式(Y-1)中,A
1及A
2分別獨立地為具有芳香族烴環的一價基且芳香族烴環與式(Y-1)中的氮原子鍵結,或者表示A
1與A
2相互結合並與A
1及A
2所鍵結的氮原子一起構成的含氮縮合雜環結構;A
3為氫原子或一價有機基;其中,在A
1及A
2表示相互結合並與A
1及A
2所鍵結的氮原子一起構成的含氮縮合雜環結構的情況下,含氮縮合雜環結構具有兩個以上的芳香族烴環,含氮縮合雜環結構所具有的兩個芳香族烴環具有共享式(Y-1)中的氮原子地鍵結的稠環結構,或者A
3具有芳香族烴環且A
3所具有的芳香族烴環與式(Y-1)中的氮原子鍵結)
在所述式(1)中,Y
1為源自具有從所述式(Y-1)所表示的結構中去除兩個氫原子而成的部分結構的二胺(以下,也稱為「特定二胺(D1)」)的基。所述式(Y-1)中的A
1及A
2分別具有芳香族烴環,在A
1及A
2所具有的芳香族烴環通過單鍵而與式(Y-1)中的氮原子鍵結的情況下,A
1及A
2中的芳香族烴環可為單環也可為多環。作為A
1及A
2中的芳香族烴環,可列舉:苯環、萘環、蒽環等。這些中,A
1及A
2中的芳香族烴環較佳為苯環或萘環,更佳為苯環。A
1及A
2中的芳香族烴環可具有取代基。作為所述取代基,可列舉:甲基、乙基、鹵素原子等。
在A
1及A
2表示相互結合並與A
1及A
2所鍵結的氮原子一起構成的含氮縮合雜環結構的情況下,作為所述含氮縮合雜環結構,可列舉:吲哚啉結構、吲哚結構、1,2,3,4-四氫喹啉結構、1,2-二氫喹啉結構、1,2-二氫異喹啉結構、咔唑結構、吩噁嗪結構、吩噻嗪結構等。這些雜環結構可在環部分具有取代基。作為所述取代基,可列舉:甲基、乙基、鹵素原子等。這些中,A
1及A
2相互結合而構成的含氮縮合雜環結構較佳為吲哚啉結構、吲哚結構、1,2,3,4-四氫喹啉結構、1,2-二氫喹啉結構、1,2-二氫異喹啉結構、咔唑結構。
在A
3為一價有機基的情況下,作為所述一價有機基,可列舉碳數1~10的一價烴基及熱脫離性基等。作為一價烴基,例如可列舉碳數1~10的烷基、碳數3~10的環烷基、碳數6~10的芳基。
熱脫離性基為因在形成液晶配向膜時等對液晶配向劑賦予的熱而脫離並被取代為氫原子的取代基。作為熱脫離性基,例如可列舉:胺基甲酸酯系保護基、醯胺系保護基、醯亞胺系保護基、磺醯胺系保護基等。這些中,就基於熱的脫離性高的方面而言,較佳為胺基甲酸酯系保護基。作為其具體例,可列舉:第三丁氧基羰基、苄基氧基羰基、1,1-二甲基-2-鹵代乙基氧基羰基、烯丙基氧基羰基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基、9-芴基甲基氧基羰基等。就基於熱的脫離性優異且可減少脫保護後的部分在膜中的殘存量的方面而言,這些中,特佳為第三丁氧基羰基(Boc基)。
在A
1及A
2表示所述含氮縮合雜環結構的情況下,由A
1及A
2表示的含氮縮合雜環結構具有兩個以上的芳香族烴環,所述含氮縮合雜環結構所具有的兩個芳香族烴環具有共享式(Y-1)中的氮原子地鍵結的稠環結構(以下,也稱為「稠環結構Cp」),或者A
3具有芳香族烴環且所述芳香族烴環與式(Y-1)中的氮原子鍵結。作為稠環結構Cp,可列舉咔唑結構、吩噁嗪結構、吩噻嗪結構等,較佳為咔唑結構。
所述式(1)中的Y
1只要具有從所述式(Y-1)所表示的結構中去除兩個氫原子而成的部分結構即可。從所述式(Y-1)所表示的結構中去除的氫原子可為A
1、A
2及A
3的任一個所具有的氫原子。具體而言,所述式(1)中的Y
1可為具有從A
1與A
2中去除各一個氫原子而成的部分結構的二價基,也可為具有從A
1與A
3中去除各一個氫原子而成的部分結構的二價基。
就充分實現在液晶元件中產生的殘像的減低的觀點而言,Y
1較佳為在主鏈中具有源自所述式(Y-1)的部分結構。Y
1中的源自所述式(Y-1)的部分結構的數量可為一個,也可為兩個以上。
作為Y
1所表示的二價有機基的具體例,可列舉下述式所表示的基。
[化7]
(式中,「*」表示鍵結鍵)
在聚合物(P)中,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D1)的結構單元的含有比例較佳為3莫耳%以上,更佳為5莫耳%以上。另外,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D1)的結構單元的含有比例較佳為90莫耳%以下,更佳為80莫耳%以下。通過將源自特定二胺(D1)的結構單元的含有比例設為所述範圍,可改善液晶元件的DC殘像特性(特別是DC緩和特性),可充分減低DC殘像的產生。
此外,在聚合物(P)包含單量體組成不同的兩種以上的高分子的情況下,源自特定二胺(D1)的結構單元的比例是指相對於源自構成聚合物(P)的二胺的結構單元的總量的比例。例如,在本公開的液晶配向劑包含單量體組成相互不同的第一聚合物與第二聚合物作為聚合物(P)的情況下,源自特定二胺(D1)的結構單元的比例表示源自構成第一聚合物的特定二胺(D1)的結構單元及源自構成第二聚合物的特定二胺(D1)的結構單元的合計量相對於源自構成第一聚合物的所有二胺的結構單元與源自構成第二聚合物的所有二胺的結構單元的合計量的比例(以下的結構單元也相同)。
<部分結構(U2-1)>
部分結構(U2-1)為下述式(2)所表示的結構單元。
[化8]
(式(2)中,X
2為四價有機基;Y
2為在主鏈中包含鏈狀烴結構與「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」所鄰接的部分結構的二價基;R
1及R
2分別獨立地為氫原子或一價有機基;「*
1」表示與鏈狀烴結構的鍵結鍵)
在所述式(2)中,Y
2為源自在主鏈中包含鏈狀烴結構與「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」所鄰接的部分結構的二胺(以下,也稱為「特定二胺(D2-1)」)的基。Y
2所具有的鏈狀烴結構可為飽和也可為不飽和。Y
2所具有的鏈狀烴結構可為直鏈狀也可為分支狀,較佳為直鏈狀的飽和或不飽和的烴基,具體而言,可列舉直鏈狀的烷二基及烯二基。與「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」鄰接的每一個鏈狀烴結構的碳數較佳為1~10,更佳為2~8,進而佳為2~5。
此外,Y
2只要在主鏈中具有鏈狀烴結構與「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」所鄰接的部分結構,則也可還具有環狀結構。Y
2可具有的環狀結構並無特別限定。作為Y
2可具有的環狀結構的具體例,可列舉:環烷二基、環烯二基等脂環式基;伸苯基等芳香族烴基;呱啶二基、呱嗪二基、吡啶二基、噠嗪二基等雜環基。
在「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」所表示的基中,在R
1及R
2為一價有機基的情況下,作為R
1及R
2的具體例,可列舉碳數1~10的一價烴基及熱脫離性基。在R
1及R
2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。作為熱脫離性基的具體例,可列舉與在所述式(1)中的A
3的說明中作為A
3為熱脫離性基時的具體例而例示的基相同的基。就基於熱的脫離性優異且可減少脫保護後的部分在膜中的殘存量的方面而言,這些中,特佳為第三丁氧基羰基(Boc基)。
所述中,R
1及R
2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的烷基或第三丁氧基羰基,進而佳為氫原子。
在「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」中,在「*
1」側鍵結有鏈狀烴結構。在與「*
1」相反的一側可鄰接有鏈狀烴結構,也可鄰接有與鏈狀烴結構不同的結構(具體而言為環狀烴基或雜環基)。另外,在與「*
1」相反的一側鄰接的基也可具有鹵素原子或羥基等取代基。
作為Y
2的較佳例,可列舉下述式(y2-1)所表示的二價基。
*-Ar
1-R
3-Z
1-(R
4-Z
2)
n-R
5-Ar
2-* …(y2-1)
(式(y2-1)中,Ar
1及Ar
2分別獨立地為二價芳香環基或脂環式基;Z
1及Z
2分別獨立地為「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」;「*
1」表示與鏈狀烴結構的鍵結鍵;R
3及R
5分別獨立地為單鍵或二價鏈狀烴基;R
4為二價有機基;其中,在R
3為單鍵的情況下,與Z
1鍵結的R
4為二價鏈狀烴基;在R
5為單鍵的情況下,與和Ar
2鄰接的Z
2鍵結的R
4為二價鏈狀烴基;n為0~2的整數;「*」表示鍵結鍵)
在所述式(y2-1)中,Ar
1或Ar
2所表示的二價芳香環基為從芳香環的環部分去除兩個氫原子而成的基。作為所述芳香環,可列舉:苯環、萘環、吡啶環、嘧啶環等。Ar
1或Ar
2所表示的二價脂環式基為從環己烷環等脂肪族環的環部分去除兩個氫原子而成的基。Ar
1或Ar
2所表示的二價芳香環基或脂環式基可在環部分具有取代基。作為所述取代基,可列舉:伸甲基、伸乙基、鹵素原子等。就形成顯示出良好的液晶配向性的液晶配向膜的觀點而言,這些中,Ar
1及Ar
2較佳為伸苯基。
在R
3及R
5為二價鏈狀烴基的情況下,作為R
3及R
5,可列舉直鏈狀的烷二基及烯二基。R
3及R
5所表示的二價鏈狀烴基較佳為直鏈狀的烷二基,更佳為碳數1~5的直鏈狀的烷二基。
作為R
4所表示的二價有機基,可列舉二價烴基及雜環基。作為二價烴基,可列舉:鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基。作為R
4所表示的二價有機基的具體例,可列舉:烷二基、烯二基、環烷二基、環烯二基、伸苯基、呱啶二基、呱嗪二基、吡啶二基、噠嗪二基等。
作為Y
2所表示的二價有機基的具體例,可列舉下述式所表示的基。
[化9]
[化10]
[化11]
(式中,「Boc」表示第三丁氧基羰基;「*」表示鍵結鍵)
在聚合物(P)包含源自特定二胺(D2-1)的結構單元的情況下,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-1)的結構單元的含有比例較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上。另外,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-1)的結構單元的含有比例較佳為90莫耳%以下,更佳為80莫耳%以下。通過將源自特定二胺(D2-1)的結構單元的含有比例設為所述範圍,可改善液晶元件的DC殘像特性(特別是DC蓄積特性),可充分減低DC殘像的產生。
<部分結構(U2-2)>
部分結構(U2-2)為下述式(3)所表示的結構單元。
[化12]
(式(3)中,X
3為四價有機基;Y
3為具有羧酸基或磺酸基的二價有機基)
在所述式(3)中,Y
3為源自具有羧酸基或磺酸基的二胺(以下,也稱為「特定二胺(D2-2)」)的基。Y
3中的羧酸基或磺酸基可與鏈狀結構鍵結,也可與環結構鍵結。Y
3較佳為羧酸基或磺酸基直接或經由二價連結基而與芳香環結構鍵結,更佳為直接與芳香環結構鍵結。在羧酸基或磺酸基經由二價連結基而與芳香環結構鍵結的情況下,作為二價連結基,例如可列舉:碳數1~3的烷二基、碳數2~4的烷二基中的任意伸甲基被-O-、-CO-、-COO-、-NR
6-或-CO-NR
6-取代而成的二價基(R
6為氫原子或一價有機基)等。Y
3所具有的羧酸基或磺酸基的數量並無特別限定,例如為一個~四個,較佳為一個或兩個。
作為Y
3所表示的二價基的具體例,可列舉下述式所表示的基。
[化13]
(式中,「*」表示鍵結鍵)
在聚合物(P)包含源自特定二胺(D2-2)的結構單元的情況下,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-2)的結構單元的含有比例較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上。另外,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-2)的結構單元的含有比例較佳為90莫耳%以下,更佳為60莫耳%以下。通過將源自特定二胺(D2-2)的結構單元的含有比例設為所述範圍,可改善液晶元件的DC殘像特性(特別是DC蓄積特性),可充分減低DC殘像的產生。
<部分結構(U2-3)>
部分結構(U2-3)為下述式(4)所表示的結構單元。
[化14]
(式(4)中,X
4為四價有機基;Y
4為具有選自由含氮雜環、「-R
3-NR
4-R
5-」及「-R
6-NR
7R
8」所組成的群組中的至少一種部分結構的二價有機基(其中,相當於Y
2的基除外);R
3、R
5及R
6分別獨立地為二價脂肪族烴基;R
4、R
7及R
8分別獨立地為氫原子、熱脫離性基或一價脂肪族烴基)
在所述式(4)中,Y
4為源自具有選自由含氮雜環、「-R
3-NR
4-R
5-」及「-R
6-NR
7R
8」所組成的群組中的至少一種部分結構(以下,也稱為「含氮結構Ny」)的二胺(以下,也稱為「特定二胺(D2-3)」)的基。在Y
4具有含氮雜環的情況下,所述含氮雜環可為芳香族雜環,也可為非芳香族雜環。另外,Y
4中的含氮雜環可為單環也可為稠環。關於Y
4中的含氮雜環的具體例,作為含氮芳香族雜環,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、喹啉環、苯並咪唑環、咔唑環及吡嗪環、以及在這些環上具有取代基(例如,甲基、乙基等)的雜環。作為含氮非芳香族雜環,例如可列舉:呱啶環、呱嗪環、嗎啉環及六伸甲基亞胺環、以及在這些環上導入有取代基(例如,甲基、乙基等)的雜環。這些中,Y
4中的含氮雜環較佳為具有選自由吡啶環、嘧啶環、吡嗪環、呱啶環、呱嗪環、喹啉環、苯並咪唑環及咔唑環所組成的群組中的至少一種的結構。
作為R
3、R
5或R
6所表示的二價脂肪族烴基,可列舉:烷二基、烯二基、環烷二基等。這些中,R
3、R
5或R
6所表示的二價脂肪族烴基較佳為烷二基。
R
4、R
7或R
8所表示的一價脂肪族烴基較佳為烷基,更佳為碳數1~3的烷基。
作為R
4、R
7或R
8所表示的熱脫離性基的具體例,可列舉與在所述式(1)中的A
3的說明中作為A
3為熱脫離性基時的具體例而例示的基相同的基。這些中,特佳為第三丁氧基羰基(Boc基)。
Y
4可在聚合物的主鏈中具有含氮結構Ny,也可在側鏈中具有,還可在主鏈及側鏈此兩者中具有含氮結構Ny。就獲得殘像得到充分減低的液晶元件的觀點而言,Y
4較佳為在聚合物的側鏈中具有含氮結構Ny。Y
4所具有的含氮結構Ny的數量並無特別限定,例如為一個~四個,較佳為一個~三個。
Y
4可為僅包含含氮雜環的基,也可一併具有含氮雜環以及與含氮雜環不同的環結構或鏈狀結構。另外,這些環結構及鏈狀結構可位於聚合物的主鏈中,也可位於側鏈中。作為鏈狀結構,可列舉:碳數1~10的烷二基、烷二基中的任意伸甲基被-O-、-CO-、-COO-、-NR
7-或-CO-NR
7-取代而成的二價基(R
7為氫原子或一價有機基)等。作為與含氮雜環不同的環結構,可列舉芳香族烴環(苯環、萘環等)。
其中,Y
4為與所述式(2)所具有的Y
2不同的基。即,特定二胺(D2-3)為與特定二胺(D2-1)不同的化合物,Y
4為在主鏈中不具有鏈狀烴結構與「*
1-NR
1-CO-」、「*
1-CO-NR
1-」、「*
1-NR
1-CO-NR
2-」或「*
1-CO-NR
1-NR
2-CO-」所鄰接的部分結構的二價基。此外,構成聚合物(P)的特定二胺(D1)、特定二胺(D2-1)、特定二胺(D2-2)及特定二胺(D2-3)為相互不同的化合物。
關於Y
4所表示的二價有機基的具體例,作為在主鏈中具有含氮結構Ny的基,可列舉下述式所表示的基。
[化15]
(式中,「*」表示鍵結鍵)
另外,關於Y
4所表示的二價有機基的具體例,作為在側鏈中具有含氮結構Ny的基,可列舉下述式所表示的基。
[化16]
(式中,「*」表示鍵結鍵)
在聚合物(P)包含源自特定二胺(D2-3)的結構單元的情況下,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-3)的結構單元的含有比例較佳為3莫耳%以上,更佳為5莫耳%以上。另外,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-3)的結構單元的含有比例較佳為90莫耳%以下,更佳為60莫耳%以下。通過將源自特定二胺(D2-3)的結構單元的含有比例設為所述範圍,可改善液晶元件的DC殘像特性(特別是DC蓄積特性),可充分減低DC殘像的產生。
在聚合物(P)中,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-1)的結構單元、源自特定二胺(D2-2)的結構單元及源自特定二胺(D2-3)的結構單元的合計含有比例較佳為10莫耳%以上,更佳為20莫耳%以上。另外,相對於源自聚合物(P)所具有的二胺的結構單元的總量,源自特定二胺(D2-1)的結構單元、源自特定二胺(D2-2)的結構單元及源自特定二胺(D2-3)的結構單元的合計含有比例較佳為97莫耳%以下,更佳為95莫耳%以下。
所述式(1)中的X
1、所述式(2)中的X
2、所述式(3)中的X
3及所述式(4)中的X
4所表示的四價基為源自四羧酸酐的結構單元。作為四羧酸酐,例如可列舉脂肪族四羧酸二酐及芳香族四羧酸二酐。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。
作為鏈狀四羧酸二酐,可列舉1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等。作為脂環式四羧酸二酐,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。作為芳香族四羧酸二酐,可列舉:均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟伸異丙基)二鄰苯二甲酸酐、乙二醇雙偏苯三酸酐、4,4'-羰基二鄰苯二甲酸酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐等。
就可獲得液晶元件的DC緩和特性的改善效果高且殘像的產生得到充分減低的液晶元件的方面而言,構成各部分結構(U1)、部分結構(U2-1)~部分結構(U2-3)的四羧酸二酐較佳為包含源自芳香族四羧酸二酐的結構單元。在聚合物(P)中,相對於源自構成聚合物(P)的四羧酸二酐的結構單元的總量,源自芳香族四羧酸二酐的結構單元的比例較佳為10莫耳%以上,更佳為20莫耳%以上,進而佳為30莫耳%以上。
[其他二胺]
在合成聚合物(P)時,也可並用與特定二胺(D1)、特定二胺(D2-1)、特定二胺(D2-2)及特定二胺(D2-3)不同的二胺(以下,也稱為「其他二胺」)。作為其他二胺,可列舉:脂肪族二胺、芳香族二胺、二胺基有機矽氧烷等。作為脂肪族二胺,可列舉鏈狀二胺及脂環式二胺。
關於其他二胺的具體例,作為鏈狀二胺,可列舉間苯二甲胺(meta-xylylenediamine)、六伸甲基二胺等。作為脂環式二胺,可列舉1,4-二胺基環己烷、4,4'-伸甲基雙(環己基胺)等。
作為芳香族二胺,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、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'-(五伸甲基二氧基)雙(3-胺基吡啶)、雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸、4,4'-二胺基二苯基醚、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'-(伸苯基二伸異丙基)雙苯胺等主鏈型二胺;
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、膽甾醇基氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烷基氧基-2,4-二胺基苯、膽甾醇基氧基-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基酯、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)所表示的化合物等側鏈型二胺等;
[化17]
(式(E-1)中,X
I及X
II分別獨立地為單鍵、-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,「*」表示與二胺基苯基側的鍵結鍵);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)
作為二胺基有機矽氧烷,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)各自所表示的化合物等。
[化18]
在合成聚合物(P)時,相對於聚合物(P)的合成中使用的二胺的總量,其他二胺的使用比例較佳為75莫耳%以下,更佳為65莫耳%以下。
[聚合物(P)的合成]
•聚醯胺酸
在聚合物(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二胺和視需要的分子量調整劑一起反應而獲得。
在聚醯胺酸(P)的合成反應中,四羧酸二酐與二胺的使用比例較佳為相對於二胺的胺基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、環己基胺、正丁基胺等單胺化合物;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的合計100質量份,分子量調整劑的使用比例較佳為設為20質量份以下。
在聚醯胺酸(P)的合成反應中,反應溫度較佳為-20℃~150℃,反應時間較佳為0.1小時~24小時。作為用於反應的有機溶媒,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。這些中,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,或者使用它們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。
在通過所述聚合而獲得使聚醯胺酸(P)溶解而成的聚合物溶液的情況下,可將所述聚合物溶液直接供於液晶配向劑的製備,也可在將聚合物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]使四羧酸二酯與二胺反應的方法;[III]使四羧酸二酯二鹵化物與二胺反應的方法。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。使聚醯胺酸酯溶解而成的反應溶液可直接用於液晶配向劑的製備。另外,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯分離,並將分離出的聚醯胺酸酯用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(以下,也稱為「聚醯亞胺(P)」)例如可通過對聚醯胺酸(P)進行脫水閉環並進行醯亞胺化而獲得。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。
聚醯胺酸(P)的脫水閉環較佳為通過如下方法來進行: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,視需要進行加熱。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為設為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、三乙基胺等三級胺。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為設為0.01莫耳~10莫耳。
作為脫水閉環反應中所使用的有機溶媒,可列舉作為用於合成聚醯胺酸(P)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)的反應溶液可直接用於液晶配向劑的製備。另外,也可從反應溶液中分離出聚醯亞胺(P),並將分離出的聚醯亞胺(P)用於液晶配向劑的製備。聚醯亞胺(P)也可通過聚醯胺酸酯的脫水閉環來獲得。
在製成濃度為10質量%的溶液時,聚合物(P)的溶液黏度較佳為具有10 mPa·s~800 mPa·s的溶液黏度,更佳為具有15 mPa·s~500 mPa·s的溶液黏度。此外,溶液黏度(mPa·s)是對於使用聚合物(P)的良溶媒(例如,γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)所製備的濃度10質量%的聚合物溶液,使用E型旋轉黏度計在25℃下測定而得的值。
聚合物(P)的通過凝膠滲透色譜法(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。由Mw與通過GPC測定而得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。
相對於液晶配向劑中所含的固體成分的總量(即,液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計質量),液晶配向劑中的聚合物(P)的含有比例較佳為20質量%以上,更佳為40質量%以上,進而佳為60質量%以上。
<其他成分>
液晶配向劑除聚合物(P)以外,視需要也可含有與聚合物(P)不同的成分(以下,也稱為「其他成分」)。
•聚合物(Q)
本公開的液晶配向劑也可還含有與聚合物(P)不同的聚合物(Q)。通過一併調配聚合物(P)以及聚合物(Q),可形成液晶配向性良好且提供可靠性高的液晶元件的液晶配向膜。
聚合物(Q)的主骨架並無特別限定。作為聚合物(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、聚苯並噁唑前驅物、聚苯並噁唑、纖維素衍生物、聚縮醛、加成聚合物(例如,(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。這些中,聚合物(Q)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。此外,在聚合物(Q)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的情況下,聚合物(Q)為不具有部分結構(U1)的聚合物。
本公開的液晶配向劑較佳為含有具有選自由下述式(5)所表示的部分結構及下述式(6)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的聚合物(以下,也稱為「聚合物(Q-1)」)作為聚合物(Q)。通過使液晶配向劑一併含有聚合物(P)以及聚合物(Q-1),可促進聚合物成分的層分離,可提高液晶配向性,就此方面而言適合。
[化19]
(式(5)及式(6)中,X
5及X
6分別獨立地為具有脂環式結構的四價基;Y
5及Y
6分別獨立地為包含在氮原子上鍵結有熱脫離性基的部分結構的二價有機基)
在所述式(5)及式(6)中,X
5及X
6所表示的四價基為源自具有脂環式結構的四羧酸二酐(即,脂環式四羧酸二酐)的基。作為脂環式四羧酸二酐的具體例,可列舉與作為構成聚合物(P)的脂環式四羧酸二酐而例示的化合物相同的化合物。X
5及X
6所具有的脂環式結構較佳為經取代或未經取代的環丁烷環結構。
在經取代的環丁烷環結構中,作為取代基,可列舉: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、鹵素原子等。這些中,環丁烷環結構所具有的取代基較佳為碳數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,更佳為碳數1~3的烷基、碳數1~3的氟烷基或氟原子,特佳為甲基。
作為構成X
5及X
6所表示的四價基的四羧酸二酐的具體例,可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1-甲基-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、1,2-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3-三甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1-乙基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二乙基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1-乙基-3-甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲氧基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二乙氧基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1-三氟甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二(三氟甲基)-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二(三氟甲氧基)-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3-三(三氟甲基)-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四(三氟甲基)-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐等。這些中,較佳為選自由1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐及1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐所組成的群組中的至少一種。
Y
5及Y
6所表示的二價有機基為源自具有在氮原子上鍵結有熱脫離性基的部分結構(以下,也稱為「部分結構(Np)」)的二胺的基。作為部分結構Np所具有的熱脫離性基的具體例,可列舉與在所述式(1)中的A
3的說明中作為A
3為熱脫離性基時的具體例而例示的基相同的基。其中,部分結構Np所具有的熱脫離性基較佳為第三丁氧基羰基。
聚合物(Q-1)可在主鏈中具有部分結構Np,也可在側鏈中具有,還可在所述兩者中具有。作為部分結構Np的具體例,可列舉下述式(Np-1)所表示的一價基及式(Np-2)所表示的二價基。
[化20]
(式(Np-1)及式(Np-2)中,R
10為熱脫離性基;R
11為氫原子、碳數1~10的一價烴基或熱脫離性基;「*」表示鍵結鍵;「*
2」表示與構成主鏈的原子的鍵結鍵)
作為具有部分結構(Np)的二胺的具體例,可列舉下述式所表示的化合物等。
[化21]
在使液晶配向劑含有聚合物(Q)的情況下,相對於液晶配向劑中所含的聚合物(P)與聚合物(Q)的合計量100質量份,聚合物(Q)的含有比例較佳為5質量份以上,更佳為10質量份以上。另外,相對於液晶配向劑中所含的聚合物(P)與聚合物(Q)的合計量100質量份,聚合物(Q)的含有比例較佳為80質量份以下,更佳為60質量份以下,進而佳為40質量份以下。
相對於液晶配向劑中所含的聚合物(P)與聚合物(Q)的合計量100質量份,聚合物(Q-1)的含有比例較佳為5質量份以上,更佳為10質量份以上。另外,相對於液晶配向劑中所含的聚合物(P)與聚合物(Q)的合計量100質量份,聚合物(Q-1)的含有比例較佳為80質量份以下,更佳為60質量份以下,進而佳為40質量份以下。
•交聯劑
在本公開的液晶配向劑中,出於提高膜的力學強度等的目的,也可調配交聯劑。作為交聯劑,可較佳地使用在一分子內具有三個以上的選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基、羥基、巰基、胺基及聚合性碳-碳雙鍵基所組成的群組中的至少一種交聯性基的化合物(以下,也稱為「化合物(Z)」)。就在實現膜的力學強度的提高的同時確保膜的韌性的觀點而言,化合物(Z)所具有的交聯性基的數量較佳為三個~十個,更佳為三個~六個。
在使液晶配向劑含有化合物(Z)的情況下,相對於液晶配向劑中所含的聚合物成分的合計量(聚合物(P)與聚合物(Q)的合計量)100質量份,化合物(Z)的含有比例較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上。另外,相對於液晶配向劑中所含的聚合物成分的合計量100質量份,化合物(Z)的含有比例較佳為15質量份以下,更佳為10質量份以下。
•密接助劑
在本公開的液晶配向劑中,出於改善液晶配向膜的密接性的目的,也可調配密接助劑。作為密接助劑,可較佳地使用具有三烷氧基矽烷基的化合物(以下,也稱為「化合物(Y)」)。化合物(Y)較佳為具有選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基、羥基、巰基、胺基及聚合性碳-碳雙鍵基所組成的群組中的至少一種反應性官能基的化合物。作為此種化合物(Y),可適宜使用具有所述反應性官能基的公知的矽烷偶合劑。
在使液晶配向劑含有化合物(Y)的情況下,相對於液晶配向劑中所含的聚合物成分的合計量(聚合物(P)與聚合物(Q)的合計量)100質量份,化合物(Y)的含有比例較佳為0.1質量份以上,更佳為0.3質量份以上。另外,相對於液晶配向劑中所含的聚合物成分的合計量100質量份,化合物(Y)的含有比例較佳為10質量份以下,更佳為5質量份以下。
•溶劑
本公開的液晶配向劑作為使聚合物(P)及視需要而使用的其他成分較佳為在適當的溶媒中分散或溶解而成的液狀的組成物來製備。
作為溶劑,可較佳地使用有機溶媒。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、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、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、環戊酮、環己酮等。作為溶劑,可單獨使用一種或混合使用兩種以上。
作為調配於液晶配向劑中的其他成分,除所述以外,例如可列舉: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無損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)是考慮黏性、揮發性等而適宜選擇。液晶配向劑的固體成分濃度較佳為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、可獲得顯示出更良好的液晶配向性的液晶配向膜,就此方面而言適合。另一方面,若固體成分濃度為10質量%以下,則有如下傾向:可將塗膜設為適度的厚度,容易獲得顯示出良好的液晶配向性的液晶配向膜,另外,液晶配向劑的黏性變得適度,可使塗布性良好。
《液晶配向膜及液晶元件》
本公開的液晶配向膜可通過如所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文中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、聚合物穩定配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)型等各種模式。液晶元件例如可利用包括以下步驟1~步驟3的方法來製造。步驟1中,使用基板根據所期望的動作模式而不同。步驟2及步驟3在各動作模式中共通。
<步驟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公司註冊商標)、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,使用兩枚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,使用設置有經圖案化為梳齒型的電極的基板、與未設置電極的相向基板。
向基板塗布液晶配向劑的方法並無特別限定。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、棒塗機方式、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,視需要以對聚合物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)步驟。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。
<步驟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,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到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,也可對所述塗膜實施配向處理。適合於垂直配向型的液晶元件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如下方法等來進行: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;在預烘烤步驟及後烘烤步驟的至少任一者中,在塗膜的加熱過程中對塗膜進行照射的方法。作為照射到塗膜的放射線,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。在放射線為偏光的情況下,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,照射可從垂直於基板面的方向進行,也可從斜方向進行,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、准分子雷射等。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。
<步驟3:液晶單元的構築>
準備兩枚以所述方式形成有液晶配向膜的基板,通過在相向配置的兩枚基板間配置液晶來製造液晶單元。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,利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密封的方法、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(nematic liquid crystal)、近晶液晶(smectic liquid crystal),其中較佳為向列液晶。
在PSA模式中,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)與液晶一起填充到單元間隙內,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,相對於液晶的合計100質量份,聚合性化合物的使用比例例如為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將一面使聚乙烯醇延伸配向一面使其吸收碘而成的被稱為「H膜」的偏光膜夾持而成的偏光板、或包含H膜其本身的偏光板。
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、掌上型遊戲機、文字處理器(word processor)、筆記型電腦、汽車導航系統(car navigation system)、攝像機(camcorder)、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位相機(digital camera)、行動電話、智慧型手機、各種監視器、液晶電視、資訊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,通過實施例來更具體說明,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如以下所述。
[四羧酸二酐]
化合物(TA-1)~化合物(TA-7):下述式(TA-1)~式(TA-7)各自所表示的化合物
[化22]
[二胺]
化合物(DA-1)~化合物(DA-6):下述式(DA-1)~式(DA-6)各自所表示的化合物
[化23]
化合物(DB-1)~化合物(DB-6):下述式(DB-1)~式(DB-6)各自所表示的化合物
[化24]
化合物(DC-1)、化合物(DC-2):下述式(DC-1)或式(DC-2)所表示的化合物
[化25]
化合物(DD-1)~化合物(DD-4):下述式(DD-1)~式(DD-4)各自所表示的化合物
[化26]
化合物(DE-1)~化合物(DE-13):下述式(DE-1)~式(DE-13)各自所表示的化合物
[化27]
[化28]
[添加劑]
化合物(AD-1)~化合物(AD-4):下述式(AD-1)~式(AD-4)各自所表示的化合物
[化29]
[溶劑]
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)
BC:丁基溶纖劑(Butyl Cellosolve,BC)
<聚合物的合成及評價>
在以下的合成例1~合成例52中分別合成聚合物。此外,在以下例中,通過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到純水中,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(400 MHz),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(I)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峰值面積,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峰值面積,α為芳香族基的質子相對於聚合物的前驅物(聚醯胺酸)中的醯胺基的一個質子的個數比例)
[合成例1]
將二胺(相對於所有二胺100莫耳份而言二胺(DA-1)為10莫耳份,二胺(DB-2)為40莫耳份,二胺(DC-1)為20莫耳份及二胺(DE-3)為30莫耳份)溶解於NMP中,並加入相對於二胺合計量而為0.95莫耳當量的四羧酸二酐(相對於所有四羧酸二酐100莫耳份而言酸二酐(TA-1)為40莫耳份及酸二酐(TA-5)為60莫耳份),在室溫下進行6小時反應,獲得聚醯胺酸(將其設為聚合物(PA-1))的15質量%溶液。
[合成例2~合成例32]
將四羧酸二酐及二胺的種類及莫耳比分別如下述表1中記載那樣進行變更,除此以外,分別與合成例1同樣地獲得聚醯胺酸(聚合物(PA-2)~聚合物(PA-32))。
[合成例33~合成例38]
將四羧酸二酐及二胺的種類及莫耳比分別如下述表2中記載那樣進行變更,除此以外,分別與合成例1同樣地獲得聚醯胺酸(聚合物(PA-33)~聚合物(PA-38))。
[合成例39]
將二胺(相對於所有二胺100莫耳份而言二胺(DE-11)為50莫耳份,二胺(DE-12)為30莫耳份及二胺(DE-2)為20莫耳份)溶解於NMP中,並加入相對於二胺合計量而為0.95莫耳當量的四羧酸二酐(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作為脫水劑的相對於聚醯胺酸的羧基而為0.75莫耳當量的1-甲基呱啶及乙酸酐,在60℃下加熱攪拌3小時。對於所獲得的溶液,重複進行減壓濃縮及利用NMP的稀釋,獲得聚醯亞胺(將其設為聚合物(PI-1))的10質量%溶液。聚醯亞胺(PI-1)的醯亞胺化率為78%。
[合成例40]
將四羧酸二酐及二胺的種類及莫耳比分別如下述表2中記載那樣進行變更,除此以外,與合成例39同樣地獲得聚醯亞胺(將其設為聚合物(PI-2))。
[合成例41~合成例51]
將四羧酸二酐及二胺的種類及莫耳比分別如下述表3中記載那樣進行變更,除此以外,分別與合成例1同樣地獲得聚醯胺酸(聚合物(PA-39)~聚合物(PA-49))。
[合成例52]
將脫水劑的莫耳比變更為0.40莫耳當量,除此以外,與合成例39同樣地獲得作為聚醯亞胺的聚合物(PI-3)的10質量%溶液。聚合物(PI-3)的醯亞胺化率為50%。
[表1]
聚合物 | 酸二酐1 | 酸二酐2 | 特定二胺(D1) | 特定二胺(D2-1) | 特定二胺(D2-2) | 特定二胺(D2-3) | 其他二胺 | ||||||||
種類 | 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 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | |
合成例1 | PA-1 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | DB-2 | 40 | DC-1 | 20 | - | - | DE-3 | 30 |
合成例2 | PA-2 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | - | - | DC-1 | 20 | DD-2 | 10 | DE-3 | 60 |
合成例3 | PA-3 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | DB-2 | 40 | - | - | DD-2 | 10 | DE-3 | 40 |
合成例4 | PA-4 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | DB-2 | 40 | DC-1 | 20 | DD-2 | 10 | DE-3 | 20 |
合成例5 | PA-5 | TA-1 | 100 | - | - | DA-2 | 60 | DB-3 | 20 | DC-1 | 20 | - | - | - | - |
合成例6 | PA-6 | TA-1 | 100 | - | - | DA-2 | 60 | - | - | DC-1 | 20 | DD-1 | 20 | - | - |
合成例7 | PA-7 | - | - | TA-6 | 100 | DA-2 | 60 | DB-3 | 20 | DC-1 | 20 | - | - | - | - |
合成例8 | PA-8 | - | - | TA-6 | 100 | DA-2 | 60 | - | - | DC-1 | 20 | DD-1 | 20 | - | - |
合成例9 | PA-9 | TA-4 | 20 | TA-6 | 80 | DA-3 | 40 | DB-3 | 40 | DC-1 | 20 | - | - | - | - |
合成例10 | PA-10 | TA-3 | 20 | TA-6 | 80 | DA-4 | 20 | DB-1 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-1 | 10 |
合成例11 | PA-11 | TA-3 | 20 | TA-6 | 80 | DA-4 | 20 | DB-1 | 50 | DC-1 | 20 | DD-2 | 10 | - | - |
合成例12 | PA-12 | TA-1 | 60 | TA-5 | 40 | DA-5 | 20 | DB-3 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-1 | 10 |
合成例13 | PA-13 | TA-1 | 60 | TA-5 | 40 | DA-6 | 10 | DB-1 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 20 |
合成例14 | PA-14 | TA-1 | 60 | TA-5 | 40 | DA-6 | 10 | DB-4 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 20 |
合成例15 | PA-15 | TA-1 | 60 | TA-5 | 40 | DA-6 | 10 | - | - | DC-1 | 40 | DD-2 | 20 | DE-2 | 30 |
合成例16 | PA-16 | TA-1 | 60 | TA-5 | 40 | DA-6 | 10 | DB-1 | 50 | DC-1 | 30 | DD-2 | 10 | - | - |
合成例17 | PA-17 | TA-1 | 60 | TA-5 | 40 | DA-6 | 10 | DB-1 | 50 | DC-1 | 30 | DD-3 | 10 | - | - |
合成例18 | PA-18 | TA-1 | 100 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | DE-3 | 100 |
合成例19 | PA-19 | TA-1 | 100 | - | - | - | - | DB-2 | 40 | DC-1 | 20 | - | - | DE-3 | 40 |
合成例20 | PA-20 | TA-1 | 100 | - | - | - | - | DB-2 | 40 | - | - | DD-2 | 20 | DE-3 | 40 |
合成例21 | PA-21 | TA-1 | 100 | - | - | - | - | - | - | DC-1 | 40 | DD-2 | 20 | DE-3 | 40 |
合成例22 | PA-22 | TA-1 | 100 | - | - | DA-1 | 10 | - | - | - | - | - | - | DE-3 | 90 |
合成例23 | PA-23 | TA-1 | 100 | - | - | DA-1 | 20 | - | - | - | - | - | - | DE-3 | 80 |
合成例24 | PA-24 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | - | - | - | - | - | - | DE-3 | 90 |
合成例25 | PA-25 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | DB-2 | 40 | - | - | - | - | DE-3 | 50 |
合成例26 | PA-26 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | - | - | DC-1 | 20 | - | - | DE-3 | 70 |
合成例27 | PA-27 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | - | - | - | - | DD-2 | 20 | DE-3 | 70 |
合成例28 | PA-28 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | - | - | DC-1 | 20 | - | - | DE-4 | 70 |
合成例29 | PA-29 | TA-1 | 40 | TA-5 | 60 | DA-1 | 10 | - | - | DC-1 | 20 | - | - | DE-5 | 70 |
合成例30 | PA-30 | - | - | TA-6 | 100 | DA-2 | 60 | DB-3 | 20 | - | - | - | - | DE-1 | 20 |
合成例31 | PA-31 | - | - | TA-6 | 100 | DA-2 | 60 | - | - | DC-1 | 20 | - | - | DE-1 | 20 |
合成例32 | PA-32 | TA-1 | 100 | - | - | DA-6 | 10 | DB-1 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 20 |
[表2]
聚合物 | 酸二酐1 | 酸二酐2 | 二胺1 | 二胺2 | 二胺3 | 二胺4 | |||||||
種類 | 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 | 種類 | 莫耳比 | |
合成例33 | PA-33 | TA-2 | 100 | - | - | DE-6 | 30 | DE-7 | 30 | DE-1 | 20 | DE-8 | 20 |
合成例34 | PA-34 | TA-2 | 70 | TA-1 | 30 | DE-6 | 60 | DE-9 | 20 | DE-10 | 20 | - | - |
合成例35 | PA-35 | TA-1 | 100 | - | - | DB-1 | 100 | - | - | - | - | - | - |
合成例36 | PA-36 | TA-6 | 100 | - | - | DB-3 | 100 | - | - | - | - | - | - |
合成例37 | PA-37 | TA-1 | 100 | - | - | DB-4 | 100 | - | - | - | - | - | - |
合成例38 | PA-38 | TA-5 | 100 | - | - | DB-4 | 100 | - | - | - | - | - | - |
合成例39 | PI-1 | TA-2 | 100 | - | - | DE-11 | 50 | DE-12 | 30 | DE-2 | 20 | - | - |
合成例40 | PI-2 | TA-2 | 70 | TA-3 | 30 | DE-11 | 30 | DE-13 | 50 | DD-3 | 20 | - | - |
[表3]
聚合物 | 酸二酐1 | 酸二酐2 | 特定二胺(D1) | 特定二胺(D2-1) | 特定二胺(D2-2) | 特定二胺(D2-3) | 其他二胺 | ||||||||
種類 | 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 | 種類 | 莫耳比 | 種類 | 莫耳比 | |
合成例41 | PA-39 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | DB-1 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 20 |
合成例42 | PA-40 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | DB-5 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 20 |
合成例43 | PA-41 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | DB-6 | 50 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 20 |
合成例44 | PA-42 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | DE-8 | 20 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 50 |
合成例45 | PA-43 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | DE-9 | 20 | DC-1 | 20 | - | - | DE-2 | 50 |
合成例46 | PA-44 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | - | - | DC-1 | 40 | DD-2 | 20 | DE-2 | 30 |
合成例47 | PA-45 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | - | - | DC-2 | 40 | DD-2 | 20 | DE-2 | 30 |
合成例48 | PA-46 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | - | - | DC-1 | 40 | DD-4 | 20 | DE-2 | 30 |
合成例49 | PA-47 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | - | - | DC-1 | 60 | DD-4 | 30 | - | - |
合成例50 | PA-48 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | - | - | DC-1 | 40 | DE-10 | 20 | DE-2 | 30 |
合成例51 | PA-49 | TA-1 | 40 | TA-6 | 60 | DA-6 | 10 | - | - | DC-1 | 40 | DE-11 | 20 | DE-2 | 30 |
關於表1~表3中的數值,對於酸二酐,表示各化合物相對於合成中使用的酸二酐的合計量(100莫耳%)的使用比例(莫耳%),對於二胺,表示各化合物相對於合成中使用的二胺的合計量(100莫耳%)的使用比例(莫耳%)。
<液晶配向劑的製備及評價>
[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及BC對聚合物成分(固體成分換算:聚合物(PI-1)20質量份、聚合物(PA-1)80質量份)、交聯劑(N,N,N',N'-四(2-羥基乙基)己二醯二胺(所述式(AD-1)所表示的化合物))5質量份及密接助劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(所述式(AD-4)所表示的化合物))1質量份進行稀釋,由此獲得固體成分濃度為4.0質量%、溶劑組成比為NMP:BC=70:30(質量比)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)基於光配向法進行的液晶配向膜的形成
使用旋塗機將所述(1)中製備的液晶配向劑(AL-1)塗布於在單面依次積層有平板電極、絕緣層及梳齒狀電極的玻璃基板及未設置電極的相向玻璃基板各自的面上,在80℃的熱板上加熱1分鐘後,在對庫內進行了氮氣置換的230℃的烘箱中進行30分鐘加熱,形成平均膜厚為100 nm的塗膜。對於所述塗膜表面,使用Hg-Xe燈從基板法線方向照射包含經直線偏光的254 nm的亮線的紫外線200 mJ/cm
2而進行光配向處理。在對庫內進行了氮氣置換的230℃的烘箱中將所述實施了光配向處理的塗膜加熱30分鐘而進行熱處理,形成液晶配向膜。
(3)FFS型液晶顯示元件的製造
在所述(2)中製作的基板中的一枚基板的具有液晶配向膜的面的外周留出液晶注入口,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接著劑後,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反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,從液晶注入口將負型向列液晶(默克(Merck)公司製造、MJ20195NCMP)填充到基板間的間隙中後,利用環氧系接著劑將液晶注入口密封。進而,為了將液晶注入時的流動配向去除,在120℃下加熱後緩緩冷卻到室溫。其次,將偏光板以其偏光方向相互正交且與液晶配向膜的配向處理方向呈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,利用顯微鏡以50倍的倍率對施加/解除(ON/OFF)5 V的電壓時明暗變化中有無異常區域(domain)進行觀察。關於評價,將未觀察到異常區域的情況設為「良好」,將觀察到異常區域的情況設為「不良」。其結果,在本實施例中為「良好」的評價。
(5)室溫長期殘像(DC緩和特性)的評價
將所述(3)中製造的液晶顯示元件置於25℃、1氣壓的環境下。利用頻率為30 Hz的交流矩形波(交流(Alternating Current,AC))以相對透過率100%進行驅動並將任意兩像素之間的亮度差設定為0後,在背光照射下進行AC驅動,同時僅對單一像素施加30分鐘的直流(DC)0.5 V而蓄積電荷。當結束DC 0.5 V的施加而恢復為相對透過率成為50%的僅AC的驅動時,因所蓄積的電荷而在兩像素之間產生亮度差ΔL。對所述亮度差ΔL的經時變化進行觀測,將結束DC 0.5 V的施加後至亮度差ΔL成為初始值的36.8%以下為止的時間設為殘像消去時間。此外,所述時間越短,由所蓄積的電荷引起的殘像越容易消失,可以說DC緩和特性越良好。關於評價,將殘像消去時間未滿10分鐘的情況設為「優」,將10分鐘以上且未滿20分鐘的情況設為「良」,將20分鐘以上且未滿30分鐘的情況設為「可」,將30分鐘以上的情況設為「不可」。其結果,在本實施例中為「良」的評價。
(6)高溫短期殘像(DC蓄積特性)的評價
將所述(3)中製造的液晶顯示元件置於60℃、1氣壓的環境下。利用頻率為30 Hz的交流矩形波(AC)以相對透過率100%進行驅動並將任意兩像素之間的亮度差設定為0後,在背光照射下進行AC驅動,同時僅對單一像素施加30分鐘的直流(DC)0.2 V而蓄積電荷。當結束DC 0.2 V的施加而恢復為相對透過率成為50%的僅AC的驅動時,因所蓄積的電荷而在兩像素之間產生亮度差ΔL。此外,所述亮度差越少,越不易蓄積電荷,可以說DC蓄積特性越良好。將所述亮度差ΔL除以兩像素的亮度的平均值所得的值未滿1%的情況設為「優」,將1%以上且未滿2%的情況設為「良」,將2%以上且未滿3%的情況設為「可」,將3%以上的情況設為「不可」。其結果,在本實施例中為「可」的評價。
[實施例2~實施例17、實施例26~實施例29]
在所述實施例1中,將液晶配向劑中所含有的聚合物成分的種類及量如下述表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,通過光配向法來形成液晶配向膜,並且製造FFS型液晶顯示元件並進行各種評價。將評價結果示於下述表4中。此外,經直線偏光的紫外線的曝光量在實施例2~實施例4、實施例10~實施例11、實施例13~實施例17、實施例26、實施例28~實施例29中設為200 mJ/cm
2,在其他實施例中設為500 mJ/cm
2。
[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有的聚合物成分的種類及量如下述表5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,通過光配向法來形成液晶配向膜,並且製造FFS型液晶顯示元件並進行各種評價。將評價結果示於下述表5中。此外,經直線偏光的紫外線的曝光量在比較例1~比較例12中設為200 mJ/cm
2,在比較例13、比較例14中設為500 mJ/cm
2。
[實施例18:摩擦配向FFS型液晶顯示元件]
(1)液晶配向劑的製備
利用NMP及BC對聚合物成分(固體成分換算:聚合物(PI-2)20質量份、聚合物(PA-1)80質量份)、交聯劑(N,N,N',N'-四(2-羥基乙基)己二醯二胺(所述式(AD-1)所表示的化合物))5質量份及密接助劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(所述式(AD-4)所表示的化合物))1質量份進行稀釋,由此獲得固體成分濃度為4.0質量%、溶劑組成比為NMP:BC=70:30(質量比)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-18)。
(2)基於摩擦法進行的液晶配向膜的形成
使用旋塗機將所述(1)中製備的液晶配向劑(AL-18)塗布於在單面依次積層有平板電極、絕緣層及梳齒狀電極的玻璃基板及未設置電極的相向玻璃基板各自的面上,在80℃的熱板上加熱1分鐘後,在對庫內進行了氮氣置換的230℃的烘箱中進行30分鐘加熱,形成平均膜厚為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器,以輥轉速1000 rpm、平臺移動速度30 mm/秒、毛壓入長度0.3 mm進行兩次摩擦處理。將所述實施了摩擦配向處理的塗膜在超純水中超聲波清洗1分鐘後,在100℃的烘箱中進行10分鐘乾燥,由此形成液晶配向膜。
(3)FFS型液晶顯示元件的製造
使用具有所述(2)中通過摩擦法而製作的液晶配向膜的一對基板作為具有液晶配向膜的基板,除此以外,與實施例1同樣地製造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,在本實施例中為「良好」的評價。
(5)室溫長期殘像(DC緩和特性)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DC緩和特性的評價。其結果,在本實施例中為「良」的評價。
(6)高溫短期殘像(DC蓄積特性)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DC蓄積特性的評價。其結果,在本實施例中為「可」的評價。
[實施例19~實施例25]
在所述實施例18中,將液晶配向劑中所含有的聚合物成分的種類及量如下述表4所示那樣進行變更,除此以外,與實施例18同樣地製備液晶配向劑,通過摩擦法來形成液晶配向膜,並且製造FFS型液晶顯示元件並進行各種評價。將評價結果示於下述表4中。
[表4]
液晶配向劑 | 聚合物1 | 聚合物2 | 聚合物3 | 液晶顯示元件 | ||||||
種類 | 種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | 液晶配向性 | 室溫長期殘像 | 高溫短期殘像 | |
實施例1 | AL-1 | PA-1 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例2 | AL-2 | PA-2 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例3 | AL-3 | PA-3 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例4 | AL-4 | PA-4 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例5 | AL-5 | PA-5 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 可 | 可 |
實施例6 | AL-6 | PA-6 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 可 | 良 |
實施例7 | AL-7 | PA-7 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例8 | AL-8 | PA-8 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例9 | AL-9 | PA-9 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 可 | 可 |
實施例10 | AL-10 | PA-10 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 可 | 可 |
實施例11 | AL-11 | PA-11 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 可 | 可 |
實施例12 | AL-12 | PA-12 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例13 | AL-13 | PA-13 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例14 | AL-14 | PA-14 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例15 | AL-15 | PA-15 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 優 | 良 |
實施例16 | AL-16 | PA-16 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 優 | 優 |
實施例17 | AL-17 | PA-17 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例18 | AL-18 | PA-1 | 80 | PI-2 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例19 | AL-19 | PA-2 | 80 | PI-2 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例20 | AL-20 | PA-7 | 60 | PA-34 | 40 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例21 | AL-21 | PA-8 | 60 | PA-34 | 40 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例22 | AL-22 | PA-9 | 60 | PA-34 | 40 | - | - | 良好 | 可 | 可 |
實施例23 | AL-23 | PA-10 | 80 | PI-2 | 20 | - | - | 良好 | 可 | 可 |
實施例24 | AL-24 | PA-12 | 60 | PA-34 | 40 | - | - | 良好 | 良 | 可 |
實施例25 | AL-25 | PA-13 | 80 | PI-2 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 良 |
實施例26 | AL-26 | PA-1 | 60 | PI-1 | 20 | PA-35 | 20 | 良好 | 良 | 良 |
實施例27 | AL-27 | PA-5 | 50 | PA-33 | 30 | PA-36 | 20 | 良好 | 良 | 良 |
實施例28 | AL-28 | PA-10 | 60 | PI-1 | 20 | PA-37 | 20 | 良好 | 可 | 良 |
實施例29 | AL-29 | PA-32 | 60 | PI-1 | 20 | PA-38 | 20 | 良好 | 優 | 優 |
[表5]
液晶配向劑 | 聚合物1 | 聚合物2 | 聚合物3 | 液晶顯示元件 | ||||||
種類 | 種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | 液晶配向性 | 室溫長期殘像 | 高溫短期殘像 | |
比較例1 | AL-30 | PA-18 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 不可 | 良 |
比較例2 | AL-31 | PA-19 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 不可 | 優 |
比較例3 | AL-32 | PA-20 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 不可 | 優 |
比較例4 | AL-33 | PA-21 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 不可 | 優 |
比較例5 | AL-34 | PA-22 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 可 | 不可 |
比較例6 | AL-35 | PA-23 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 可 | 不可 |
比較例7 | AL-36 | PA-24 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 不可 |
比較例8 | AL-37 | PA-25 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 不可 |
比較例9 | AL-38 | PA-26 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 不可 |
比較例10 | AL-39 | PA-27 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 不可 |
比較例11 | AL-40 | PA-28 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 不可 |
比較例12 | AL-41 | PA-29 | 80 | PI-1 | 20 | - | - | 良好 | 良 | 不可 |
比較例13 | AL-42 | PA-30 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 可 | 不可 |
比較例14 | AL-43 | PA-31 | 60 | PA-33 | 40 | - | - | 良好 | 良 | 不可 |
表4及表5中,液晶配向劑的各聚合物的質量比表示各聚合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分的合計100質量份的調配比例(質量份)。在各例的液晶配向劑中分別調配相對於聚合物成分的合計100質量份而為5質量份的交聯劑(N,N,N',N'-四(2-羥基乙基)己二醯二胺(所述式(AD-1)所表示的化合物))及1質量份的密接助劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(所述式(AD-4)所表示的化合物))。
如表4所示,含有聚合物(P)的實施例1~實施例29的液晶配向劑的液晶顯示元件的液晶配向性「良好」,室溫長期殘像(DC緩和特性)及高溫短期殘像(DC蓄積特性)均「優」、「良」或「可」,取得了各種特性的平衡。相對於此,不含有聚合物(P)的比較例1~比較例14的液晶配向劑中,液晶顯示元件的DC緩和特性及DC蓄積特性的任一特性為「不可」,比實施例差。
在實施例1~實施例29中,液晶顯示元件的殘像特性得到改善的機理尚不確定,但推測如以下所述。
實施例1~實施例29的液晶配向劑中所含的聚合物具有部分結構(U1)(具有空穴傳輸性的部分結構),且具有部分結構(U2-1)(具有氫鍵性的部分結構)、部分結構(U2-2)(具有酸性官能基的部分結構)及部分結構(U2-3)(具有鹼性官能基的部分結構)此三個部分結構中的任意兩個或全部。相對於此,比較例1~比較例4的液晶配向劑中,聚合物不具有部分結構(U1),比較例5~比較例7的液晶配向劑中,聚合物均不具有部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3),比較例8~比較例14的液晶配向劑中,聚合物僅具有部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)此三個部分結構中的任意一個。
就室溫長期殘像(DC緩和特性)的觀點而言,聚合物較佳為具有顯示出空穴傳輸性的部分結構,進而佳為具有源自芳香族四羧酸二酐的部分結構。實施例1~實施例29的液晶配向劑中,聚合物具有部分結構(U1),DC緩和特性的評價為「可」以上,相對於此,比較例1~比較例4的液晶配向劑中,聚合物不具有部分結構(U1),因此認為DC緩和特性的評價為「不可」。
就高溫短期殘像(DC蓄積特性)的觀點而言,較佳為在高溫且背光下,液晶配向膜的物性或電特性不易變化且穩定,進而佳為抑制液晶單元中的離子性雜質的移動或偏向存在。實施例1~實施例29的液晶配向劑中,聚合物具有部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的兩個或全部部分結構,DC蓄積特性的評價為「可」以上,相對於此,比較例5~比較例14的液晶配向劑中,聚合物僅具有部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的一個或均不具有,因此認為DC蓄積特性的評價為「不可」。
關於這一方面,認為:通過聚合物具有部分結構(U2-1)、部分結構(U2-2)及部分結構(U2-3)中的兩個或全部部分結構,液晶配向膜中的聚合物彼此的分子間相互作用增強,液晶膨潤或熱膨脹得到抑制,由此高溫且背光下的物性或電特性的變動得到抑制,進而被捕捉到液晶配向膜中的離子性雜質在液晶層中的擴散或由電場引起的移動得到抑制。
另外,在聚合物(P)中,認為:部分結構(U2-1)中的醯胺鍵或脲鍵可作為氫鍵給體及受體發揮作用,部分結構(U2-2)中的羧酸基或磺酸基可作為氫鍵給體及受體發揮作用,部分結構(U2-3)中的鹼性官能基可作為氫鍵受體發揮作用。進而,認為:在酸性官能基與鹼性官能基共存的情況下,也可通過酸堿基相互作用(離子性相互作用)來形成分子間相互作用。
就液晶配向性的觀點而言,較佳為包含聚合物(P)與聚合物(Q),主要負責液晶配向性的賦予及改善的聚合物(Q)及主要負責電特性的賦予及改善的聚合物(P)分別層分離為上下層。在製成一併包含聚合物(P)以及作為聚合物(Q)的具有經Boc基保護的極性基的聚合物(Q-1)的液晶配向劑的情況下,聚合物(Q)的疏水性提高,相對於聚合物(P)而言容易偏向存在於膜表面,可以說容易顯現出液晶配向性。進而,也認為:通過Boc基熱脫離而產生極性基,從而可有助於聚合物彼此的交聯或分子間相互作用。
另外,實施例26~實施例29的液晶配向劑還含有不具有部分結構(U1)及部分結構(U2-2)且與聚合物(P)及聚合物(Q-1)相比容易偏向存在於基板界面側的聚合物(第三聚合物),DC蓄積特性均「優」或「良」,各種特性的平衡優異。推測通過調配所述第三聚合物,可抑制與ITO電極的電荷授受(空穴注入等),可進一步減低電荷的蓄積。認為:具有空穴傳輸性的二胺的最高佔據分子軌道(highest occupied molecular orbital,HOMO)的能階通常高,在其超出ITO的功函數的情況下,容易產生來自ITO電極的空穴注入。
[實施例30~實施例40]
在所述實施例1中,將液晶配向劑中所含有的聚合物成分及交聯劑的種類及量如下述表6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,通過光配向法來形成液晶配向膜,並且製造FFS型液晶顯示元件並進行各種評價。將評價結果示於下述表6中。
[表6]
液晶配向劑 | 聚合物1 | 聚合物2 | 交聯劑 | 液晶顯示元件 | ||||||
種類 | 種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | 種類 | 質量比 | 液晶配向性 | 室溫長期殘像 | 高溫短期殘像 | |
實施例30 | AL-44 | PA-39 | 80 | PI-3 | 20 | AD-2 | 5 | 良好 | 良 | 良 |
實施例31 | AL-45 | PA-40 | 80 | PI-3 | 20 | AD-2 | 5 | 良好 | 良 | 優 |
實施例32 | AL-46 | PA-41 | 80 | PI-3 | 20 | AD-2 | 5 | 良好 | 良 | 優 |
實施例33 | AL-47 | PA-42 | 80 | PI-3 | 20 | AD-2 | 5 | 良好 | 良 | 良 |
實施例34 | AL-48 | PA-43 | 80 | PI-3 | 20 | AD-2 | 5 | 良好 | 良 | 良 |
實施例35 | AL-49 | PA-44 | 80 | PI-3 | 20 | AD-3 | 10 | 良好 | 優 | 良 |
實施例36 | AL-50 | PA-45 | 80 | PI-3 | 20 | AD-3 | 10 | 良好 | 優 | 良 |
實施例37 | AL-51 | PA-46 | 80 | PI-3 | 20 | AD-3 | 10 | 良好 | 良 | 良 |
實施例38 | AL-52 | PA-47 | 80 | PI-3 | 20 | AD-3 | 10 | 良好 | 良 | 良 |
實施例39 | AL-53 | PA-48 | 80 | PI-3 | 20 | AD-3 | 10 | 良好 | 良 | 良 |
實施例40 | AL-54 | PA-49 | 80 | PI-3 | 20 | AD-3 | 10 | 良好 | 良 | 良 |
表6中,液晶配向劑的各聚合物的質量比表示各聚合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分的合計100質量份的調配比例(質量份)。在各例的液晶配向劑中分別調配相對於聚合物成分的合計100質量份而為1質量份的密接助劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(所述式(AD-4)所表示的化合物))。
如表6所示,含有聚合物(P)實施例30~實施例40的液晶配向劑的液晶顯示元件的液晶配向性「良好」,DC緩和特性及DC蓄積特性均「優」或「良」,取得了各種特性的平衡。
根據以上而明確,含有聚合物(P)的液晶配向劑的液晶顯示元件的液晶配向性良好,且DC蓄積特性及DC緩和特性良好,而且不易產生殘像。
Claims (10)
- 一種液晶配向劑,含有聚合物(P), 所述聚合物(P)在同一分子內包含下述式(1)所表示的部分結構和下述式(2)所表示的部分結構、下述式(3)所表示的部分結構及下述式(4)所表示的部分結構中的任意一個以上,且包含下述式(1)所表示的部分結構的分子在同一分子內或不同的分子內包含下述式(2)所表示的部分結構、下述式(3)所表示的部分結構及下述式(4)所表示的部分結構中的任意兩個以上; 式(1)中,X 1為四價有機基;Y 1為具有從下述式(Y-1)所表示的結構中去除兩個氫原子而成的部分結構的二價有機基, 式(Y-1)中,A 1及A 2分別獨立地為具有芳香族烴環的一價基且芳香族烴環與式(Y-1)中的氮原子鍵結,或者表示A 1與A 2相互結合並與A 1及A 2所鍵結的氮原子一起構成的含氮縮合雜環結構;A 3為氫原子或一價有機基;其中,在A 1及A 2表示相互結合並與A 1及A 2所鍵結的氮原子一起構成的含氮縮合雜環結構的情況下,含氮縮合雜環結構具有兩個以上的芳香族烴環,含氮縮合雜環結構所具有的兩個芳香族烴環具有共享式(Y-1)中的氮原子地鍵結的稠環結構,或者A 3具有芳香族烴環且A 3所具有的芳香族烴環與式(Y-1)中的氮原子鍵結, 式(2)、式(3)及式(4)中,X 2、X 3及X 4分別獨立地為四價有機基;Y 2為在主鏈中包含鏈狀烴結構與「* 1-NR 1-CO-」、「* 1-CO-NR 1-」、「* 1-NR 1-CO-NR 2-」或「* 1-CO-NR 1-NR 2-CO-」所鄰接的部分結構的二價基;R 1及R 2分別獨立地為氫原子或一價有機基;「* 1」表示與鏈狀烴結構的鍵結鍵;Y 3為具有羧酸基或磺酸基的二價有機基;Y 4為具有選自由含氮雜環、「-R 3-NR 4-R 5-」及「-R 6-NR 7R 8」所組成的群組中的至少一種部分結構的二價有機基,且相當於Y 2的基除外;R 3、R 5及R 6分別獨立地為二價脂肪族烴基;R 4、R 7及R 8分別獨立地為氫原子、熱脫離性基或一價脂肪族烴基。
- 如請求項1所述的液晶配向劑,其中 所述聚合物(P)在同一分子內包含所述式(1)所表示的部分結構和所述式(2)所表示的部分結構、所述式(3)所表示的部分結構及所述式(4)所表示的部分結構中的任意兩個以上。
- 如請求項1所述的液晶配向劑,其中 所述聚合物(P)包含源自芳香族四羧酸二酐的結構單元。
- 如請求項1所述的液晶配向劑,更含有與所述聚合物(P)不同的聚合物(Q)。
- 如請求項4所述的液晶配向劑,含有包含選自由下述式(5)所表示的部分結構及下述式(6)所表示的部分結構所組成的群組中的至少一種的聚合物作為所述聚合物(Q); 式(5)及式(6)中,X 5及X 6分別獨立地為具有脂環式結構的四價基;Y 5及Y 6分別獨立地為包含在氮原子上鍵結有熱脫離性基的部分結構的二價有機基。
- 如請求項5所述的液晶配向劑,其中 所述脂環式結構為經取代或未經取代的環丁烷環結構。
- 如請求項1所述的液晶配向劑,更含有在一分子內具有三個以上的選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基、羥基、巰基、胺基及聚合性碳-碳雙鍵基所組成的群組中的至少一種的化合物。
- 如請求項1所述的液晶配向劑,更含有具有三烷氧基矽烷基的化合物。
- 一種液晶配向膜,使用如請求項1至8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9所述的液晶配向膜。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022035725 | 2022-03-08 | ||
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