TW202405141A - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種液晶配向膜,其係能夠減少蓄積電荷的絕對值並且能夠在短時間內減少所產生之電荷;以及提供一種液晶配向劑,其係能夠獲得減少背光光所引起之電荷蓄積及閃爍之液晶配向膜。
本發明之液晶配向劑,係含有聚合物(P),該聚合物(P)係選自:使用含有選自以下述式(1)表示之四羧酸二酐及其衍生物所成群中至少一種之四羧酸成分、及含有以下述式(2)表示之二胺之二胺成分所獲得之聚醯亞胺前驅物以及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化物之聚醯亞胺所成群中至少一種;
(X
a表示源自芳香族四羧酸二酐或其衍生物之4價有機基;Y
2表示含有1個以上芳香族基之碳數6~30之2價有機基;Z
2各別獨立表示碳數1~6的伸烷基;A
2各別獨立表示碳數1~6的烷基;Y
2中之芳香族基之任意氫原子可被1價基團取代)。
Description
本發明係關於一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。
液晶顯示元件,係廣泛用作個人電腦、行動電話、智慧型手機、電視等的顯示部。液晶顯示元件,例如具備:夾持於元件基板與彩色濾光片基板之間之液晶層、對液晶層施加電場之像素電極及共通電極、控制液晶層之液晶分子之液晶配向性的配向膜、切換對像素電極供給之電訊號之薄膜電晶體(TFT)等。作為液晶分子的驅動方式,已知有:TN(Twisted Nematic,扭轉向列)方式、VA(Vertical Alignment,垂直排列)方式等縱電場方式;及IPS(In-Plane Switching,面內切換)方式、FFS(Frindge Field Switching,邊緣電場切換)方式等橫電場方式。僅於基板之一側形成電極並在與基板平行之方向上施加電場之橫電場方式,係相比於以往之對形成於上下基板之電極施加電壓來驅動液晶之縱電場方式,具有較廣的視角特性,並已知為能有高品質顯示之液晶顯示元件。
橫電場方式之液晶晶胞,靜電易蓄積於液晶晶胞內,而因驅動產生之正負非對稱電壓之施加亦會使電荷蓄積於液晶晶胞內,此等蓄積之電荷會造成液晶配向混亂或形成殘影影響顯示,使液晶元件的顯示品質顯著下降。此外,由於剛驅動時背光光照射到液晶晶胞亦會使電荷蓄積,因此即使是短時間的驅動亦會發生殘影,並且在驅動期間會出現閃爍(flicker)等問題。
作為橫電場方式之液晶晶胞用的液晶配向劑,專利文獻1中已揭示一種含有將末端胺基經烷基化之芳香族二胺與特定脂環式四羧酸二酐聚縮合而獲得之聚合物之液晶配向劑。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2019-101196號公報
[發明所欲解決之技術問題]
在最近之高輝度液晶顯示元件中,背光的輝度增高而蓄積電荷所致之殘影的視認性亦增高,因此需要一種液晶配向膜,其係能夠減少蓄積電荷的絕對值並且能夠在短時間內減少所產生之電荷。此外,對減少背光光所引起之電荷蓄積及閃爍之液晶配向膜的需求亦比以前更為增大。
本發明人研究後,發現將末端胺基經烷基化之芳香族二胺與脂環式四羧酸二酐聚縮合而獲得之聚合物應用於液晶配向劑之情形,並無法充分地滿足上述要求。
本發明之目的,係有鑑於上述情事,提供一種液晶配向膜,其係能夠減少蓄積電荷的絕對值並且能夠在短時間內減少所產生之電荷;以及提供一種液晶配向劑,其係能夠獲得減少背光光所引起之電荷蓄積及閃爍之液晶配向膜。
[技術手段]
本發明人為達成上述目的而進行各種研究後,發現藉由使用特定四羧酸成分及特定二胺成分可有效達成上述目的。並且,發現由下述構成所成之液晶配向劑對於達成上述目的最為適切,進而完成本發明。
因此,本發明係基於上述知識見解,並具有下述要旨。
一種液晶配向劑,其係含有聚合物(P),該聚合物(P)係選自:使用含有選自以下述式(1)表示之四羧酸二酐及其衍生物所成群中至少一種之四羧酸成分、及含有以下述式(2)表示之二胺之二胺成分所獲得之聚醯亞胺前驅物以及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化物之聚醯亞胺所成群中至少一種。
〔化1〕
(X
a表示源自芳香族四羧酸二酐或其衍生物之4價有機基。Y
2表示含有1個以上芳香族基之碳數6~30之2價有機基。Z
2各別獨立表示碳數1~6的伸烷基。A
2各別獨立表示碳數1~6的烷基。Y
2中之芳香族基之任意氫原子可被1價基團取代。)又,整份說明書中,鹵素原子可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,*表示鍵結鍵。
[發明之效果]
藉由使用本發明之液晶配向劑,可獲得能夠減少蓄積電荷的絕對值並且能夠在短時間內減少所產生之電荷之液晶配向膜,以及減少背光光所引起之電荷蓄積及閃爍之液晶配向膜。
儘管獲得本發明之上述效果之機制未必明確,惟應可認下述為原因之一。
在製作液晶顯示元件之燒成步驟中,作為液晶配向劑的主要成分之聚醯胺酸會發生熱醯亞胺化反應。此係一種藉由加熱形成醯亞胺環之反應,其比率(醯亞胺化率)越低則極性越高,因而容易減少電荷。本發明中,由於上述二胺(2)中A
2的存在抑制閉環反應,因此應可認即使在一般燒成中亦可容易地減少電荷。
<聚合物(P)>
本發明之液晶配向劑,係含有聚合物(P),該聚合物(P)係選自:使用含有選自以上述式(1)表示之四羧酸二酐及其衍生物所成群中至少一種(本發明中,亦稱為特定芳香族四羧酸成分(p)。)之四羧酸成分、及含有以上述式(2)表示之二胺(本發明中,亦稱為特定二胺(p)。)之二胺成分所獲得之聚醯亞胺前驅物以及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化物之聚醯亞胺所成群中至少一種。聚合物(P)可為一種或者二種以上。
於此,聚醯亞胺前驅物,係聚醯胺酸、聚醯胺酸酯等可藉由醯亞胺化而獲得聚醯亞胺之聚合物。
(四羧酸成分)
作為聚合物(P)之聚醯亞胺前驅物之聚醯胺酸(P’),例如可藉由含有上述特定二胺(p)之二胺成分與以上述式(1)表示之四羧酸二酐之聚合反應而獲得。
製造聚合物(P)之情形時,與二胺成分進行反應之四羧酸成分,不僅可使用四羧酸二酐,亦可使用四羧酸、四羧酸二鹵化物(tetracarboxylic acid dihalide)、四羧酸二烷酯、或四羧酸二烷酯二鹵化物(tetracarboxylic acid dialkyl ester dihalide)等四羧酸二酐的衍生物。
上述式(1)中之X
a,係表示源自芳香族四羧酸二酐或其衍生物之4價有機基。
又,芳香族四羧酸二酐,係藉由包含至少一個與芳香環鍵結之羧基在內的4個羧基在分子內脫水所獲得之酸二酐。惟,無需僅由芳香環結構構成,其一部分可具有鏈狀烴結構或脂環式結構。
上述式(1)中之X
a,理想係選自下述式(Xa-1)及(Xa-2)之結構。
〔化2〕
(式(Xa-1)~(Xa-2)中,j及k係0或1的整數;A
1及A
2各別獨立表示單鍵、-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-、伸苯基、-S(=O)
2-、或-NR-C(=O)-(R表示氫原子、或甲基。)。複數個A
2各別可相同或相異。)
上述式(Xa-1)、(Xa-2)的理想具體例,可列舉下述式(Xa-3)~(Xa-18)。
〔化3〕
〔化4〕
從提高液晶配向性之觀點而言,X
a更理想係上述式(Xa-3)~(Xa-7),進一步理想係上述式(Xa-3)~(Xa-6)。
上述特定芳香族四羧酸成分(p)的使用比例,係相對於聚合物(P)中所使用之所有四羧酸成分1莫耳,理想為10莫耳%以上,更理想為20莫耳%以上,進一步理想為50莫耳%以上。
聚合物(P)之製造中所使用之四羧酸成分,亦可含有上述特定芳香族四羧酸成分(p)以外的四羧酸成分(以下,亦稱為其他四羧酸成分。)。
除了上述特定芳香族四羧酸成分(p)外亦並用其他四羧酸成分之情形時,特定芳香族四羧酸成分(p)的使用量,係相對於聚合物(P)中所使用之所有四羧酸成分1莫耳,理想為90莫耳%以下,更理想為80莫耳%以下。
上述其他四羧酸成分,可列舉非環式脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐或此等之衍生物。於此,非環式脂肪族四羧酸二酐,係藉由4個與鏈狀烴結構鍵結之羧基在分子內脫水所獲得之酸二酐。惟,無需僅由鏈狀烴結構構成,其一部分可具有脂環式結構或芳香環結構。
脂環式四羧酸二酐,係藉由包含至少一個與脂環式結構鍵結之羧基在內的4個羧基在分子內脫水所獲得之酸二酐。惟,此等4個羧基均未與芳香環鍵結。此外,無需僅由脂環式結構構成,其一部分可具有鏈狀烴結構或芳香環結構。
上述非環式脂肪族或脂環式之四羧酸二酐、或此等之衍生物中,從提高液晶配向性之觀點而言,理想係具有選自環丁烷環結構、環戊烷環結構及環己烷環結構所成群中至少一種之部分結構的四羧酸二酐或此等之衍生物。
上述其他四羧酸成分,理想係以下述式(t)表示之四羧酸二酐或其衍生物。
〔化5〕
式(t)中之X
T係選自下述式(X1-1)~(X1-23)之結構。
〔化6〕
〔化7〕
〔化8〕
式(X1-1)~(X1-4)中,R
1~R
21各別獨立表示氫原子、鹵素原子、碳數1~6的烷基、碳數2~6的烯基、碳數2~6的炔基、含有氟原子之碳數1~6的1價有機基、或苯基。從液晶配向性之觀點而言,R
1~R
21理想係各別獨立為氫原子、鹵素原子、甲基、或乙基,更理想為氫原子、或甲基。
式(X1-1)的具體例,可列舉下述式(1-1)~(1-6)。從提高液晶配向性之觀點而言,特別理想係(1-1)~(1-2)。
〔化9〕
從提高液晶配向性之觀點而言,上述X
T理想係上述式(X1-1)~(X1-10)、或(X1-18)~(X1-23),更理想係上述式(X1-1)、(X1-5)、(X1-7)~(X1-10)、(X1-21)、或(X1-23),進一步理想係上述式(1-1)、(1-2)、(X1-5)、(X1-7)、(X1-8)、或(X1-9)。
(特定二胺(p))
本發明之特定二胺(p)係以上述式(2)表示之二胺。上述特定二胺(p)可單獨使用一種,亦可組合使用二種以上。
特定二胺(p)的使用量,係相對於聚合物(P)之製造中所使用之二胺成分1莫耳,理想為5莫耳%以上,更理想為10莫耳%以上,進一步理想為20莫耳%以上。
上述式(2)中之Y
2,係表示含有1個以上芳香族基之碳數6~30之2價有機基。上述芳香族基,係指芳香族烴基或芳香族雜環基,包含單環者、縮合環者、及單環或縮合環連接所成者。上述芳香族基中之芳香族環結構,可列舉例如苯環、萘環、聯苯結構等。上述芳香族基的任意氫原子可被1價基團取代。上述1價基團,可列舉鹵素原子、碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~10的氟烷基、碳數2~10的氟烯基、碳數1~10的氟烷氧基、羧基、羥基、碳數1~10的烷氧基羰基、氰基、硝基等。
此外,Y
2理想係藉由構成芳香族環之原子與Z
2鍵結,更理想係藉由構成芳香族環之碳原子來鍵結。
聚合物(P),更理想係在聚合物(P)的主鏈方向上具有Y
2所具有之芳香族基。聚合物的主鏈,係指由聚合物中最長的原子鏈構成之部分。並且,「聚合物(P)在聚合物(P)的主鏈方向上具有Y
2所具有之芳香族基」係指Y
2所具有之芳香族基構成聚合物(P)的主鏈。
Y
2含有2個以上芳香族基之情形時,芳香族基中之芳香族環結構可藉由連結基彼此鍵結。該連結基,可列舉單鍵、-CH
2-、-C(CH
3)
2-、-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-、-NR-C(=O)-、-NR-(R表示氫原子、碳數1~5的烷基、苯基、或三級丁氧基羰基。)、碳數2~18的伸烷基或該伸烷基中的-CH
2-一部分被-O-、-Si(CH
3)
2-、-C(=O)-、-O-C(=O)-、-NR-C(=O)-、-NR-(R表示氫原子、碳數1~5的烷基、苯基、或三級丁氧基羰基。)取代之2價有機基。
從提高液晶配向性之觀點而言,Y
2理想係以下述式(3)表示之結構。
〔化10〕
(L係-CH
2-、-O-、-C(=O)-、-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。)、伸環己基、或碳數2~18的伸烷基。惟,該伸烷基之任意-CH
2-可被-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。)、-N(R)-C(=O)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。)、伸環己基、或伸苯基取代。此外,該伸苯基上的氫原子可被鹵素原子、或碳數1~5的烷基或者烷氧基取代。
R
3表示鹵素原子、或碳數1~5的烷基或者烷氧基;該烷基或該烷氧基之任意氫原子可被鹵素原子取代,任意烴基可被經三級丁氧基羰基保護之胺基取代。
複數個a係各別獨立為0~4的整數;b係1~2的整數;c係0~1的整數。R
3、a存在複數個之情形時,各別可相同或相異。)
若要列舉上述L的更理想具體例,可列舉:-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。)、-N(R)-C(=O)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。)、-N(R)-C(=O)-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。2個R可為相同或相異。)、
-(CH
2)
p-、-O-(CH
2)
p-O-、
-(CH
2)
p-O-C(=O)-(CH
2)
q-、
-(CH
2)
p-N(R)-(CH
2)
q-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。)、
-(CH
2)
p-N(R)-C(=O)-N(R)-(CH
2)
q-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基。2個R可為相同或相異。)、
-O-(CH
2)
p-O-(CH
2)
q-O-、
-(CH
2)
p’-O-C(=O)-(CH
2)
q-C(=O)-O-(CH
2)
r’-、
-(CH
2)
p’-C(=O)-O-(CH
2)
q-O-C(=O)-(CH
2)
r’-、
-(CH
2)
p’-O-C(=O)-Q-C(=O)-O-(CH
2)
q’-(Q表示伸苯基或伸環己基。)、
-(CH
2)
p ’-C(=O)-O-Q-O-C(=O)-(CH
2)
q ’-(Q表示伸苯基或伸環己基。)。
於此,p係1~6的整數,理想係2~6的整數。q係1~6的整數,更理想係2~6的整數,進一步理想係2~4的整數。
p’、q’、r’係0~6的整數。此外,滿足0≦p’+q’≦10,並滿足2≦p’+q+r’≦16。
Z
2各別獨立為碳數1~6的伸烷基。從提高液晶配向性之觀點而言,理想為亞甲基、或伸乙基。A
2係碳數1~6的烷基。從提高液晶配向性之觀點而言,A
2理想為甲基、或乙基。
以上述式(2)表示之二胺的更理想具體例,可列舉以下述式(d2-1)~(d2-3)中任一者表示之二胺。
〔化11〕
上述聚合物(P)之製造中所使用之二胺成分,亦可含有特定二胺(p)以外的二胺(以下,亦稱為其他二胺。)。除了上述特定二胺(p)外亦並用其他二胺之情形時,相對於二胺成分之特定二胺(p)的使用量,係相對於聚合物(P)之製造中所使用之二胺成分1莫耳,理想為90莫耳%以下,更理想為80莫耳%以下。
以下列舉其他二胺之例,但不限定於此等。上述其他二胺可單獨使用一種,亦可組合使用二種以上。
對苯二胺、間苯二胺、2,3,5,6-四甲基-對苯二胺、2,5-二甲基-對苯二胺、2,4-二甲基-間苯二胺、2,5-二胺基甲苯、2,6-二胺基甲苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二羥基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二氟-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氟-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、3,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二胺基聯苯、2,2’-二胺基聯苯、2,3’-二胺基聯苯、以下述式(d
AL-1)~(d
AL-9)表示之二胺、1,7-雙(4-胺基苯氧基)庚烷、1,7-雙(3-胺基苯氧基)庚烷、1,8-雙(4-胺基苯氧基)辛烷、1,8-雙(3-胺基苯氧基)辛烷、1,9-雙(4-胺基苯氧基)壬烷、1,9-雙(3-胺基苯氧基)壬烷、1,10-雙(4-胺基苯氧基)癸烷、1,10-雙(3-胺基苯氧基)癸烷、1,11-雙(4-胺基苯氧基)十一烷、1,11-雙(3-胺基苯氧基)十一烷、1,12-雙(4-胺基苯氧基)十二烷、1,12-雙(3-胺基苯氧基)十二烷、1,2-雙(6-胺基-2-萘氧基)乙烷、1,2-雙(6-胺基-2-萘基)乙烷、6-[2-(4-胺基苯氧基)乙氧基]-2-萘胺、1,4-伸苯基雙(4-胺基苯甲酸酯)、1,4-伸苯基雙(3-胺基苯甲酸酯)、1,3-伸苯基雙(4-胺基苯甲酸酯)、1,3-伸苯基雙(3-胺基苯甲酸酯)、對苯二甲酸雙(4-胺基苯)酯、對苯二甲酸雙(3-胺基苯)酯、間苯二甲酸雙(4-胺基苯)酯、間苯二甲酸雙(3-胺基苯)酯、3,3’-二胺基二苯基甲烷、3,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4-(2-(甲胺基)乙基)苯胺、4-(2-胺基乙基)苯胺、4,4’-二胺基二苯基酮、1,4-雙(4-胺基苯基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、1,4-雙(4-胺基苄基)苯、3,3’-二胺基二苯醚、3,4’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)二苯醚、1,4-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯氧基]苯(以下亦將此等統稱為第1之二胺);4,4’-二胺基偶氮苯或二胺基二苯乙炔等具有光配向性基團之二胺;4,4’-二胺基苯甲醯苯胺等具有醯胺鍵之二胺;1,3-雙(4-胺基苯基)脲、1,3-雙(4-胺基苄基)脲、1,3-雙(4-胺基苯乙基)脲等具有脲鍵之二胺;以2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基咔唑、N-甲基-3,6-二胺基咔唑、1,4-雙-(4-胺基苯基)-哌嗪、3,6-二胺基吖啶、N-乙基-3,6-二胺基咔唑、N-苯基-3,6-二胺基咔唑、N-(3-(1H-咪唑-1-基)丙基-3,5-二胺基苯甲醯胺、4-[4-[(4-胺基苯氧基)甲基]-4,5-二氫-4-甲基-2-噁唑基]-苯胺、或以下述式(z-1)~式(z-13)表示之二胺等含雜環之二胺,或者4,4’-二胺基二苯胺、4,4’-二胺基二苯-N-甲胺、N,N’-雙(4-胺基苯基)-聯苯胺、N,N’-雙(4-胺基苯基)-N,N’-二甲基聯苯胺、或N,N’-雙(4-胺基苯基)-N,N’-二甲基-1,4-苯二胺等具有二苯胺結構之二胺為代表之具有選自含氮原子之雜環、二級胺基及三級胺基所成群中至少一種的含氮原子之結構(以下,亦稱為特定含氮原子之結構)之二胺(惟,分子內不具有鍵結有因加熱而脫離並被氫原子取代之保護基之胺基。並且,上述特定二胺(p)除外。);2,4-二胺基苯酚、3,5-二胺基苯酚、3,5-二胺基苄醇、2,4-二胺基苄醇、4,6-二胺基間苯二酚;4,4’-二胺基-3,3’-二羥基聯苯;2,4-二胺基苯甲酸、2,5-二胺基苯甲酸、3,5-二胺基苯甲酸、4,4’-二胺基聯苯-3-甲酸、4,4’-二胺基二苯甲烷-3-甲酸、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷-3-甲酸、4,4’-二胺基聯苯-3,3’-二甲酸、4,4’-二胺基聯苯-2,2’-二甲酸、3,3’-二胺基聯苯-4,4’-二甲酸、3,3’-二胺基聯苯-2,4’-二甲酸、4,4’-二胺基二苯甲烷-3,3’-二甲酸、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷-3,3’-二甲酸、4,4’-二胺基二苯醚-3,3’-二甲酸等具有羧基之二胺;4-(2-(甲胺基)乙基)苯胺、4-(2-胺基乙基)苯胺、1-(4-胺基苯基)-1,3,3-三甲基-1H-二氫茚-5-胺、1-(4-胺基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺;甲基丙烯酸2-(2,4-二胺基苯氧基)乙酯及2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺等末端具有光聚合性基團之二胺;膽甾烷基氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烯基氧基-3,5-二胺基苯、膽甾烷基氧基-2,4-二胺基苯、3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷酯、3,5-二胺基苯甲酸膽甾烯酯、3,5-二胺基苯甲酸羊毛甾烷酯及3,6-雙(4-胺基苯甲醯氧基)膽甾烷等具有類固醇骨架之二胺;以下述式(V-1)~(V-2)表示之二胺;下述式(5-1)~(5-11)等具有基團「-N(D)-」(D表示會因加熱而脫離並被氫原子取代之保護基,理想為三級丁氧基羰基。)之二胺;1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等具有矽氧烷鍵之二胺;間苯二甲胺(m-xylylenediamine)、1,3-丙二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、1,4-二胺基環己烷、4,4’-亞甲基雙(環己胺)(4,4’-methylenebis(cyclohexylamine))、WO2018/117239號中記載之以式(Y-1)~(Y-167)中任一者表示之基團與2個胺基鍵結之二胺等。
〔化12〕
〔化13〕
〔化14〕
〔化15〕
上述式(V-1)中,m、n各別獨立為0~3的整數,並滿足1≦m+n≦4。j為0或1的整數。X
1表示-(CH
2)
a-(a為1~15的整數。)、-CONH-、-NHCO-、-CO-N(CH
3)-、-NH-、-O-、-CH
2O-、-CH
2-OCO-、-COO-、或-OCO-。R
1表示氟原子、碳數1~10的含氟原子之烷基、碳數1~10的含氟原子之烷氧基、碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、及碳數2~10的烷氧基烷基等1價基團。上述式(V-2)中,X
2表示-O-、-CH
2O-、-CH
2-OCO-、-COO-、或-OCO-。m、n、X
1、R
1存在2個之情形時,各別獨立具有上述定義。
〔化16〕
(Boc表示三級丁氧基羰基。)
上述具有含氮原子之結構之二胺可具有之含氮原子之雜環,可列舉例如:吡咯、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、嘧啶、嗒𠯤、吡𠯤、吲哚、苯并咪唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、萘啶、喹㗁啉、呔𠯤、三嗪、咔唑、吖啶、哌啶、哌嗪、吡咯烷、六亞甲基亞胺。其中,理想為吡啶、嘧啶、吡𠯤、哌啶、哌嗪、喹啉、咔唑或吖啶。
從提高液晶配向性之觀點而言,上述其他二胺可係選自上述第1之二胺、具有醯胺鍵之二胺、具有脲鍵之二胺、具有基團「-N(D)-」之二胺、具有特定含氮原子之結構之二胺、及具有羧基之二胺所成群之二胺。
(液晶配向劑)
本發明之液晶配向劑,係聚合物(P)、及視需要使用之其他成分,理想係分散或溶解在適當的溶劑中而成之液狀組成物。
本發明之液晶配向劑,亦可含有聚合物(P)以外之其他聚合物。若要列舉其他聚合物的具體例,除了上述聚合物(P)外,可列舉選自使用不含上述特定芳香族四羧酸成分(p)之四羧酸成分所獲得之聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化物之聚醯亞胺所成群中至少一種的聚合物,選自使用不具有上述特定二胺(p)之二胺成分所獲得之聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化物之聚醯亞胺所成群中至少一種的聚合物(本發明中亦稱為聚合物(B)。),選自聚矽氧烷、聚酯、聚醯胺、聚脲、聚有機矽氧烷、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-馬來酸酐)共聚物、聚(異丁烯-馬來酸酐)共聚物、聚(乙烯基醚-馬來酸酐)共聚物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯所成群的聚合物等。
聚(苯乙烯-馬來酸酐)共聚物的具體例,可列舉SMA1000、SMA2000、SMA3000(Cray Valley公司製),GSM301(岐阜紫膠製造所公司製)等;聚(異丁烯-馬來酸酐)共聚物的具體例,可列舉ISOBAM-600(KURARAY公司製)。聚(乙烯基醚-馬來酸酐)共聚物的具體例,可列舉Gantrez AN-139(甲基乙烯基醚馬來酸酐樹脂,亞什蘭公司製)。
其中,從減少源自殘留DC的殘影之觀點而言,更理想為聚合物(B)。
上述其他聚合物,可單獨使用一種,此外亦可組合使用二種以上。其他聚合物的含有比例,係相對於液晶配向劑中所含之聚合物的合計100質量份,理想為90質量份以下,更理想為10~90質量份,進一步理想為20~80質量份。
(聚合物(B))
上述聚合物(B)之製造中所使用之四羧酸成分的具體例,包含理想的具體例在內,可列舉與聚合物(P)中所例示之化合物相同的化合物。聚合物(B)之製造中所使用之四羧酸成分,更理想係含有具有選自苯環、環丁烷環、環戊烷環及環己烷環所成群中至少一種部分結構之四羧酸二酐或此等之衍生物(以下亦將此等稱為特定四羧酸成分(B))。
此外,上述特定四羧酸成分(B)的使用量,係相對於聚合物(B)之製造中所使用之所有四羧酸成分1莫耳,理想為10莫耳%以上,更理想為20莫耳%以上,進一步理想為50莫耳%以上。
用以獲得聚合物(B)之二胺成分,可列舉例如上述聚合物(P)中所例示之二胺。其中,理想係含有選自上述第1之二胺、具有脲鍵之二胺、具有醯胺鍵之二胺、及具有基團「-N(D)-」之二胺所成群中至少一種之二胺(本發明中,亦將此等稱為特定二胺(b)。)。前述二胺成分,可單獨使用一種二胺,亦可組合使用二種以上。
使用上述特定二胺(b)之情形時,其使用量,理想係聚合物(B)之製造中使用之所有二胺成分的10莫耳%以上,更理想係20莫耳%以上。使用特定二胺(b)以外的二胺之情形時,特定二胺(b)的使用量,係相對於聚合物(B)之製造中所使用之所有二胺成分1莫耳,理想為90莫耳%以下,更理想為80莫耳%以下。
(聚醯胺酸之製造)
聚醯胺酸之製造,係藉由使二胺成分與四羧酸成分在有機溶劑中反應來進行。用於聚醯胺酸之製造反應之四羧酸成分與二胺成分的使用比例,相對於二胺成分的胺基1當量,理想係四羧酸成分的酸酐基為0.5~2當量之比例,進一步理想為0.8~1.2當量。與一般的聚縮合反應相同地,該四羧酸成分的酸酐基的當量越接近1當量,所生成之聚醯胺酸的分子量越大。
聚醯胺酸之製造中之反應溫度理想為-20~150℃,更理想為0~100℃。此外,反應時間理想為0.1~24小時,更理想為0.5~12小時。聚醯胺酸之製造可以任意濃度進行,惟聚醯胺酸的濃度理想為1~50質量%,更理想為5~30質量%。亦可於反應初期以高濃度進行,之後再追加溶劑。
上述有機溶劑的具體例,可列舉環己酮、環戊酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮。此外,聚合物的溶劑溶解性高之情形,可使用甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、二乙二醇單甲醚、或二乙二醇單乙醚等溶劑。
(聚醯胺酸酯之製造)
聚醯胺酸酯,可藉由以下已知的方法來獲得,例如,〔I〕使以上述方法所獲得之聚醯胺酸與酯化劑反應之方法、〔II〕使四羧酸二酯與二胺反應之方法、〔III〕使四羧酸二酯二鹵化物與二胺反應之方法等。
(聚醯亞胺之製造)
聚醯亞胺,可藉由使上述聚醯胺酸或聚醯酸酯等聚醯亞胺前驅物閉環(醯亞胺化)而獲得聚醯亞胺。又,本說明書中所言之醯亞胺化率,係指源自四羧酸二酐或其衍生物之醯亞胺基與羧基(或其衍生物)的合計量中醯亞胺基所佔之比例。醯亞胺化率,未必需為100%,可視用途或目的任意地調整。
使聚醯亞胺前驅物醯亞胺化之方法,可列舉將聚醯亞胺前驅物的溶液直接加熱之熱醯亞胺化、或在聚醯亞胺前驅物的溶液中添加觸媒之觸媒醯亞胺化。
使聚醯亞胺前驅物在溶液中熱醯亞胺化之情形時的溫度,理想為100~400℃,更理想為120~250℃,且理想係一邊進行一邊將因醯亞胺化反應所生成之水排除至系外。
聚醯亞胺前驅物的觸媒醯亞胺化,係可藉由在聚醯亞胺前驅物的溶液中添加鹼性觸媒及酸酐,理想在-20~250℃下,更理想在0~180℃下攪拌來進行。鹼性觸媒的量,理想係醯胺酸基的0.5~30莫耳倍,更理想係2~20莫耳倍;酸酐的量,理想係醯胺酸基的1~50莫耳倍,更理想係3~30莫耳倍。鹼性觸媒,可列舉吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺或三辛胺等,其中,吡啶因其帶有反應進行所需之適度的鹼性故而理想。酸酐,可列舉乙酸酐、偏苯三甲酸酐或均苯四酸酐等,其中,若使用乙酸酐則反應結束後之精製變得容易,故而理想。藉由觸媒醯亞胺化之醯亞胺化率,可藉由調節觸媒量、反應溫度及反應時間來控制。
從聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺的反應溶液回收生成之聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺之情形時,可將反應溶液投入溶劑中使之沉澱。沉澱所使用之溶劑,可列舉甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、己烷、丁基賽璐蘇、庚烷、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲苯、苯、水等。對投入溶劑中使之沉澱之聚合物進行過濾並回收後,可在常壓或減壓下常溫或加熱乾燥。此外,若將回收之聚合物再溶解於有機溶劑中並進行再沉澱回收之操作重複2~10次,則可減少聚合物中的雜質。此時之溶劑,可列舉例如醇、酮或烴等,若使用選自此等之中3種以上的溶劑,則可更進一步提高精製的效率,故而理想。
製造本發明之聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺時,可使用含有四羧酸二酐或其衍生物之四羧酸成分、及含有二胺之二胺成分、並使用適當的封端劑製造封端型的聚合物。封端型的聚合物,具有提升由塗膜獲得之液晶配向膜的膜硬度、及提升密封劑與液晶配向膜的密著特性之效果。
本發明之聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺的末端之例,可列舉胺基、羧基、酸酐基或源自後述之封端劑之基團。胺基、羧基、酸酐基可藉由一般的縮合反應來獲得,抑或可藉由使用以下的封端劑封閉末端來獲得。
封端劑,可列舉例如:乙酸酐、馬來酸酐、納迪克酸酐(nadic anhydride)、鄰苯二甲酸酐、伊康酸酐、1,2-環己烷二甲酸酐、3-羥基鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、3-(3-三甲氧基矽基)丙基)-3,4-二氫呋喃-2,5-二酮、4,5,6,7-四氟異苯并呋喃-1,3-二酮、4-乙炔基鄰苯二甲酸酐等酸酐;二碳酸二第三丁酯、二碳酸二烯丙酯等二碳酸二酯化合物;丙烯醯氯、甲基丙烯醯氯、菸鹼醯氯等氯羰基化合物;苯胺、2-胺基苯酚、3-胺基苯酚、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、環己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺等單胺化合物;異氰酸乙酯、異氰酸苯酯、異氰酸萘酯、或異氰酸2-丙烯醯氧基乙酯、異氰酸2-甲基丙烯醯氧基乙酯等具有不飽和鍵之異氰酸酯等。
封端劑的使用比例,係相對於所使用之二胺成分之合計100莫耳份,理想為0.01~20莫耳份,更理想為0.01~10莫耳份。
聚醯亞胺前驅物及聚醯亞胺藉由凝膠滲透層析法(GPC)測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量(Mw)理想為1,000~500,000,更理想為2,000~300,000。此外,以Mw與藉由GPC測定之聚苯乙烯換算之數平均分子量(Mn)的比所表示之分子量分布(Mw/Mn)理想為15以下,更理想為10以下。藉由在如此分子量範圍內,可以確保液晶顯示元件之良好的液晶配向性。
本發明之液晶配向劑中所含有之有機溶劑,只要係能均一地溶解聚合物(P)及視需要而被添加之其他聚合物則無特別限定。可列舉例如:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基乳醯胺、N,N-二甲基丙醯胺、四甲基脲、N,N-二乙基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲亞碸、γ-丁內酯、γ-戊內酯、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、N-(正丙基)-2-吡咯烷酮、N-異丙基-2-吡咯烷酮、N-(正丁基)-2-吡咯烷酮、N-(三級丁基)-2-吡咯烷酮、N-(正戊基)-2-吡咯烷酮、N-甲氧基丙基-2-吡咯烷酮、N-乙氧基乙基-2-吡咯烷酮、N-甲氧基丁基-2-吡咯烷酮、N-環己基-2-吡咯烷酮(亦將此等統稱為良溶劑)等。其中,理想為N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺或γ-丁內酯。良溶劑的含量,理想係液晶配向劑中所含之溶劑整體的20~99質量%,更理想係20~90質量%,特別理想係30~80質量%。
此外,液晶配向劑中所含有之有機溶劑,理想係使用除了上述溶劑以外更並用使塗布液晶配向劑時的塗布性及塗膜的表面平滑性提升之溶劑(亦稱為不良溶劑)之混合溶劑。不良溶劑的具體例如下述,但不限於此等。不良溶劑的含量,理想係液晶配向劑中所含之溶劑整體的1~80質量%,更理想係10~80質量%,特別理想係20~70質量%。不良溶劑的種類及含量,可視液晶配向劑的塗布裝置、塗布條件、塗布環境等適宜選擇。
不良溶劑,可列舉例如:二異丙基醚、二異丁基醚、二異丁基甲醇(2,6-二甲基-4-庚醇)、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、1,2-二丁氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁醚、乙酸3-乙氧基丁酯、乙酸1-甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、碳酸伸丙酯、碳酸伸乙酯、乙二醇單丁醚、乙二醇單異戊醚、乙二醇單己醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、1-(2-丁氧基乙氧基)-2-丙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)-1-丙醇、丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、乙酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、二乙二醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、乙酸正丁酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、乙酸環己酯、乙酸4-甲基-2-戊酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸正丁酯、乳酸異戊酯、二乙二醇單乙醚、二異丁基酮(2,6-二甲基-4-庚酮)等。
其中,理想為二異丁基甲醇、丙二醇單丁醚、丙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乙醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇二甲醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單丁醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、或二異丁基酮。
良溶劑與不良溶劑之理想溶劑組合,可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯與乙二醇單丁醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯與丙二醇單丁醚;N-乙基-2-吡咯烷酮與丙二醇單丁醚;N-乙基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮;N-乙基-2-吡咯烷酮與丙二醇二乙酸酯;N,N-二甲基乳醯胺與二異丁基酮;N-甲基-2-吡咯烷酮與3-乙氧基丙酸乙酯;N-乙基-2-吡咯烷酮與3-乙氧基丙酸乙酯;N-甲基-2-吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯與二丙二醇單甲醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯與丙二醇單丁醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯與二乙二醇單丙醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯與二乙二醇單丙醚;N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚乙酸酯;N-乙基-2-吡咯烷酮與二丙二醇二甲醚;N,N-二甲基乳醯胺與乙二醇單丁醚;N,N-二甲基乳醯胺與丙二醇二乙酸酯;N-乙基-2-吡咯烷酮與二乙二醇二乙醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、二乙二醇單乙醚與乙酸丁基賽璐蘇;N-甲基-2-吡咯烷酮、二乙二醇單甲醚與乙酸丁基賽璐蘇;N,N-二甲基乳醯胺與二乙二醇二乙醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二乙二醇二乙醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮;N-乙基-2-吡咯烷酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇單丁醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二異丁基酮;N-甲基-2-吡咯烷酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二丙二醇單甲醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇單丁醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇二乙酸酯;N-乙基-2-吡咯烷酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二丙二醇二甲醚;γ-丁內酯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二異丁基酮;γ-丁內酯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇二乙酸酯;N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、丙二醇單丁醚與二異丁基酮;N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、丙二醇單丁醚與二異丙基醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、丙二醇單丁醚與二異丁基甲醇;N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯與二丙二醇二甲醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、丙二醇單丁醚與二丙二醇二甲醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、丙二醇單丁醚與二丙二醇單甲醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、二乙二醇二乙醚與二丙二醇單甲醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、丙二醇單丁醚與丙二醇二乙酸酯;N-乙基-2-吡咯烷酮、丙二醇單丁醚與二異丁基酮;N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯與二異丁基酮;N-乙基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乳醯胺與二異丁基酮;N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇單丁醚與乙二醇單丁醚乙酸酯;γ-丁內酯、乙二醇單丁醚乙酸酯與二丙二醇二甲醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、乙二醇單丁醚乙酸酯與丙二醇二甲醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸4-甲基-2-戊酯與乙二醇單丁醚;N-乙基-2-吡咯烷酮、乙酸環己酯與4-羥基-4-甲基-2-戊酮;環己酮與丙二醇單甲醚;環戊酮與丙二醇單甲醚;N-甲基-2-吡咯烷酮、環己酮與丙二醇單甲醚等。
(液晶配向劑)
本發明之液晶配向劑係含有上述聚合物(P)、以及視需要之上述其他聚合物、及上述有機溶劑。
本發明之液晶配向劑中所含之聚合物的合計含量,可根據所欲形成之塗膜的厚度的設定而適宜變更,惟從形成均一且無缺陷之塗膜之觀點而言,理想為1質量%以上;從溶液的保存穩定性之觀點而言,理想為10質量%以下。特別理想的聚合物的合計含量為2~8質量%。
本發明中所使用之聚合物(P)的含量,係相對於液晶配向劑中所含有之聚合物的合計,理想為1~100質量%,更理想為10~100質量%,特別理想為20~100質量%。
本發明之液晶配向劑,除了上述聚合物(P)、上述其他聚合物、及上述有機溶劑以外,亦可含有此等以外的成分(以下,亦稱為添加劑成分。)。如此之添加劑成分,可列舉例如:具有選自環氧乙基(oxiranyl)、氧雜環丁基(oxetanyl)、封端異氰酸酯基、噁唑啉基、環碳酸酯基、羥基及烷氧基中至少一種取代基之交聯性化合物;以及選自具有聚合性不飽和基之交聯性化合物所成群中至少一種之交聯性化合物、官能性矽烷化合物、金屬螯合化合物、硬化促進劑、界面活性劑、抗氧化劑、增感劑、防腐劑、用以調整所獲得之液晶配向膜之介電常數及電阻的化合物等。
上述交聯性化合物的理想具體例,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、二溴新戊二醇二縮水甘油醚、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、EPIKOTE 828(三菱化學公司製)等雙酚A型環氧樹脂、EPIKOTE 807(三菱化學公司製)等雙酚F型環氧樹脂、YX-8000(三菱化學公司製)等氫化雙酚A型環氧樹脂、YX6954BH30(三菱化學公司製)等含聯苯骨架之環氧樹脂、EPPN-201(日本化藥公司製)等苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、EOCN-102S(日本化藥公司製)等(鄰,間,對)甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、TEPIC(日產化學公司製)等異氰脲酸三縮水甘油酯、CELLOXIDE 2021P(大賽璐公司製)等脂環式環氧樹脂、以N,N,N’,N’-四縮水甘油基-間苯二甲胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油胺基甲基)環己烷、或N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷為代表之含有三級氮原子之化合物、肆(縮水甘油基氧基甲基)甲烷等具有2個以上環氧乙基之化合物;WO2011/132751號公報的段落[0170]~[0175]中記載之2個以上之具有2個以上氧雜環丁基之化合物;CORONATE AP STABLE M、CORONATE 2503、2515、2507、2513、2555、MILLIONATE MS-50(以上為東曹公司製)、TAKENATE B-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上為三井化學公司製)等具有封端異氰酸酯基之化合物;2,2’-雙(2-噁唑啉)、2,2’-雙(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’-雙(5-甲基-2-噁唑啉)、1,2,4-參(2-噁唑啉基)-苯、EPOCROS(日本觸媒公司製)等具有噁唑啉基之化合物;WO2011/155577號公報的段落[0025]~[0030]、[0032]中記載之具有環碳酸酯基之化合物;N,N,N’,N’-肆(2-羥乙基)己二醯胺、2,2-雙(4-羥基-3,5-二羥甲基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二甲氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二羥甲基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷等具有羥基或烷氧基之化合物;以甘油單(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯(1,2-,1,3-體混合物)、甘油參(甲基)丙烯酸酯、甘油1,3-二甘油酯二(甲基)丙烯酸酯(glycerin 1,3-diglycerolate di(meth)acrylate)、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、五乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、六乙二醇單(甲基)丙烯酸酯表示之化合物。
交聯性化合物的含量,係相對於液晶配向劑中所含之聚合物成分100質量份,理想為0.1~30質量份,更理想為0.1~20質量份。
上述用以調整介電常數及電阻之化合物,可列舉3-吡啶甲胺等具有含氮原子之芳香族雜環之單胺。具有含氮原子之芳香族雜環之單胺的含量,係相對於液晶配向劑中所含之聚合物成分100質量份,理想為0.1~30質量份,更理想為0.1~20質量份。
上述官能性矽烷化合物的理想具體例,可列舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基二乙氧基甲基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、異氰脲酸參(3-三甲氧基矽基丙)酯、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等。官能性矽烷化合物的含量,係相對於液晶配向劑中所含之聚合物成分100質量份,理想為0.1~30質量份,更理想為0.1~20質量份。
液晶配向劑中之固體成分濃度(液晶配向劑之溶劑以外之成分的合計質量於液晶配向劑的總質量中所佔之比例),可考量黏性、揮發性等適宜選擇,惟理想為1~10質量%。
特別理想的固體成分濃度之範圍,係根據於基板上塗布液晶配向劑時使用之方法而異。例如,在使用旋轉塗布法之情形時,固體成分濃度特別理想為1.5~4.5質量%。在使用印刷法之情形時,特別理想係使固體成分濃度為3~9質量%,藉此使溶液黏度為12~50mPa・s。在使用噴墨法之情形時,特別理想係使固體成分濃度為1~5質量%,藉此使溶液黏度為3~15 mPa・s。調製聚合物組成物時的溫度理想為10~50℃,更理想為20~30℃。
<液晶配向膜、液晶顯示元件>
藉由使用上述液晶配向劑,可製造液晶配向膜。本發明之液晶顯示元件係具備上述液晶配向膜。本發明之液晶顯示元件的動作模式無特別限定,例如可適用於TN型、STN(Super Twisted Nematic,超扭轉向列)型、垂直配向型(包含VA-MVA型、VA-PVA型等。)、IPS方式、FFS方式、光學補償彎曲型(OCB型)等各種動作模式。其中,本發明之液晶配向膜係對於IPS方式或FFS方式等水平配向型的液晶顯示元件為理想的液晶配向膜。
本發明之液晶顯示元件,例如可藉由包含以下之步驟(1)~(4)之方法、包含步驟(1)~(2)及(4)之方法、包含步驟(1)~(3)、(4)及(5)之方法、或包含步驟(1)~(3)、(4)及(6)之方法來製造。
<步驟(1):將液晶配向劑塗布於基板上之步驟>
步驟(1)係將本發明之液晶配向劑塗布於基板上之步驟。步驟(1)的具體例如下。
於設有經圖案化之透明導電膜之基板的一面,藉由例如輥塗布機法、旋轉塗布法、印刷法、噴墨法等適宜的塗布方法來塗布本發明之液晶配向劑。於此之基板,只要係透明性高之基板則無特別限定,除了玻璃基板、氮化矽基板外,亦可使用丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等塑膠基板等。此外,在反射型的液晶顯示元件中,若僅是單側之基板,則亦可使用矽晶圓等不透明物,此時之電極亦可使用鋁等會反射光之材料。此外,在製造IPS方式或FFS方式之液晶顯示元件之情形時,係使用設有由圖案化為梳齒型之透明導電膜或金屬膜構成之電極之基板、及未設有電極之對向基板。
將液晶配向劑塗布於基板並成膜之方法,可列舉網版印刷、膠版印刷、柔版印刷、噴墨法、或噴塗法等。其中,可理想地使用利用噴墨法之塗布、成膜法。
<步驟(2):對已塗布之液晶配向劑進行燒成之步驟>
步驟(2)係對已塗布於基板上之液晶配向劑進行燒成並形成膜之步驟。步驟(2)的具體例如下。
在步驟(1)中將液晶配向劑塗布於基板上後,可藉由加熱板、熱循環型烘箱或IR(紅外線)型烘箱等加熱機構,使溶劑蒸發、或進行聚醯胺酸或聚醯胺酸酯的熱醯亞胺化。塗布本發明之液晶配向劑後之乾燥、燒成步驟,可選擇任意的溫度及時間,並可進行複數次。減少液晶配向劑之溶劑之溫度,例如可在40~180℃下進行。從縮短製程之觀點而言,可在40~150℃下進行。燒成時間無特別限定,可列舉1~10分鐘、或1~5分鐘。在對聚醯胺酸或聚醯胺酸酯進行熱醯亞胺化之情形時,亦可在上述步驟之後追加例如在150~300℃、或150~250℃的溫度範圍內進行燒成之步驟。燒成時間無特別限定,可列舉為5~40分鐘、或5~30分鐘的燒成時間。
燒成後的膜狀物的膜厚,若太薄則會有液晶顯示元件的可靠性降低之情形,故理想為5~300nm,更理想為10~200nm。
<步驟(3):對步驟(2)中獲得之膜進行配向處理之步驟>
步驟(3)係根據情況對步驟(2)中獲得之膜進行配向處理之步驟。即,IPS方式或FFS方式等水平配向型之液晶顯示元件中對該塗膜進行賦予配向能力之處理。另一方面,在VA方式或PSA方式等垂直配向型之液晶顯示元件中,可將所形成之塗膜直接用作液晶配向膜,但亦可對該塗膜施予賦予配向能力之處理。液晶配向膜的配向處理方法,可列舉摩擦處理法、光配向處理法。光配向處理法,可列舉於上述膜狀物的表面照射朝一定方向偏光之放射線,根據情況,理想在150~250℃的溫度下進行加熱處理,以賦予液晶配向性(亦稱為液晶配向能力)之方法。放射線,可使用具有100~800nm的波長之紫外線或可見光。其中,理想係具有100~400nm的波長,更理想係具有200~400nm的波長之紫外線。
上述摩擦處理法,可列舉將塗膜以例如纏繞有由尼龍、嫘縈、棉等纖維構成之布之輥沿一定方向摩擦之處理。
上述光配向處理法中,當放射線為偏光之情形,可為直線偏光或部分偏光。此外,當使用之放射線為直線偏光或部分偏光之情形時,照射可從垂直於基板面之方向進行,亦可從傾斜方向進行,或可將此等組合進行。照射非偏光之放射線之情形時,照射的方向理想為傾斜方向。
<步驟(4):製作液晶晶胞之步驟>
如上準備2片形成有液晶配向膜之基板,並於對向配置之2片基板間配置液晶。具體而言可列舉以下2個方法。
第1方法,首先,以使各別的液晶配向膜相對之方式,隔著間隙(晶胞間隙)將2片基板對向配置。接著,將2片基板的周邊部使用密封劑貼合,對藉由基板表面及密封劑劃分出之晶胞間隙內注入填充液晶組成物而與膜面接觸後,封閉注入孔。
此外,第2方法,係稱為ODF(One Drop Fill,滴入式填充)方式之手法。於形成液晶配向膜之2片基板中的其中之一的基板上指定處,塗布例如紫外光硬化性密封劑,進一步於液晶配向膜面上之指定數處滴加液晶組成物。之後,以使液晶配向膜相對之方式貼合另一基板,將液晶組成物推開至基板的整面而使其與膜面接觸。接著,對基板的整面照射紫外光而使密封劑硬化。無論是利用何種方法,皆期望進一步藉由加熱至所使用之液晶組成物呈等向相之溫度後,緩慢冷卻至室溫,以除去液晶填充時之流動配向。
又,對塗膜進行摩擦處理之情形時,係將2片基板以使各塗膜之摩擦方向彼此呈指定角度,例如呈正交或逆平行之方式對向配置。
密封劑,例如可使用含有硬化劑及作為間隔物之氧化鋁球之環氧樹脂等。
上述液晶組成物,無特別限制,可使用係含有至少一種的液晶化合物(液晶分子)之組成物,且介電常數異向性為正或負之各種液晶組成物。又,以下亦將介電常數異向性為正之液晶組成物稱為正型液晶,介電異向性為負之液晶組成物稱為負型液晶。
上述液晶組成物,可含有具有氟原子、羥基、胺基、含氟原子之基團(例如三氟甲基)、氰基、烷基、烷氧基、烯基、異硫氰酸酯基、雜環、環烷、環烯、類固醇骨架、苯環、或萘環之液晶化合物,亦可含有分子內具有2個以上之展現液晶性之剛直部位(液晶原(mesogen)骨架)之化合物(例如剛直的2個聯苯結構、或聯三苯結構以伸烷基連結之雙液晶原化合物(bimesogen compound))。
液晶組成物,可為呈向列相之液晶組成物、呈層列相之液晶組成物、或呈膽甾相之液晶組成物。
此外,上述液晶組成物,從提升液晶配向性之觀點而言,亦可進一步含有添加物。如此之添加物,可列舉:具有聚合性基團之化合物等光聚合性單體;光學活性化合物(例如默克股份有限公司製之S-811等);抗氧化劑;紫外線吸收劑;色素;消泡劑;聚合起始劑;或聚合抑制劑等。
正型液晶,可列舉默克公司製之ZLI-2293、ZLI-4792、MLC-2003、MLC-2041、或MLC-7081等。
負型液晶,可列舉例如默克公司製之MLC-6608、MLC-6609、MLC-6610、或MLC-7026-100等。
此外,含有具有聚合性基團之化合物之液晶,可列舉默克公司製之MLC-3023。
本發明之液晶配向劑,亦可理想使用於經由以下步驟所製造之液晶顯示元件(PSA方式之液晶顯示元件):在具備電極之一對基板之間具有液晶層,且在一對基板之間配置含有藉由活性能量射線及熱之至少一者聚合之聚合性化合物之液晶組成物,並在電極間施加電壓,同時藉由照射活性能量射線及加熱之至少一者使聚合性化合物聚合之步驟(以下亦將本步驟稱為步驟(5)。)。
此外,本發明之液晶配向劑,亦可理想使用於經由以下步驟所製造之液晶顯示元件(SC-PVA方式之液晶顯示元件):在具備電極之一對基板之間具有液晶層,且在上述一對基板之間配置含有藉由活性能量射線及熱之至少一者聚合之聚合性基團之液晶配向膜,並在電極間施加電壓之步驟(以下亦將本步驟稱為步驟(6)。)。
並且,視需要可藉由於液晶晶胞的外側表面貼合偏光板來獲得液晶顯示元件。貼合於液晶晶胞的外表面之偏光片,可列舉:一邊將聚乙烯醇延伸配向一邊使其吸收碘之被稱為「H膜」之偏光膜以乙酸纖維素保護膜夾持而成之偏光板或由H膜其本身構成之偏光板。
作為IPS方式中使用之梳齒電極基板之IPS基板,係具有基材、形成於基材上且配置成梳齒狀之複數個線狀電極、及以覆蓋線狀電極之方式形成於基材上之液晶配向膜。
又,作為FFS方式中使用之梳齒電極基板之FFS基板,係具有基材、形成於基材上之面電極、形成於面電極上之絕緣膜、形成於絕緣膜上且配置成梳齒狀之複數個線狀電極、及以覆蓋線狀電極之方式形成於絕緣膜上之液晶配向膜。
圖1係表示本發明之橫電場液晶顯示元件之一例之概略斷面圖,為IPS方式液晶顯示元件之例。
圖1例示之橫電場液晶顯示元件1中,係於具備液晶配向膜2c之梳齒電極基板2與具備液晶配向膜4a之對向基板4之間,夾持液晶3。梳齒電極基板2,係具有基材2a、形成於基材2a上且配置成梳齒狀之複數個線狀電極2b、及以覆蓋線狀電極2b之方式形成於基材2a上之液晶配向膜2c。對向基板4,係具有基材4b、及形成於基材4b上之液晶配向膜4a。液晶配向膜2c,例如為本發明之液晶配向膜。液晶配向膜4c亦同樣為本發明之液晶配向膜。
該橫電場液晶顯示元件1中,若對線狀電極2b施加電壓,則會如電力線L所示在線狀電極2b間產生電場。
圖2係表示本發明之橫電場液晶顯示元件之另一例之概略斷面圖,為FFS方式液晶顯示元件之例。
圖2例示之橫電場液晶顯示元件1中,係於具備液晶配向膜2h之梳齒電極基板2與具備液晶配向膜4a之對向基板4之間,夾持液晶3。梳齒電極基板2,係具有基材2d、形成於基材2d上之面電極2e、形成於面電極2e上之絕緣膜之2f、形成於絕緣膜2f上且配置成梳齒狀之複數個線狀電極2g、及以覆蓋線狀電極2g之方式形成於絕緣膜2f上之液晶配向膜2h。對向基板4,係具有基材4b、形成於基材4b上之液晶配向膜4a。液晶配向膜2h,例如為本發明之液晶配向膜。液晶配向膜4a亦同樣為本發明之液晶配向膜。
該橫電場液晶顯示元件1中,若對面電極2e及線狀電極2g施加電壓,則會如電力線L所示在面電極2e及線狀電極2g間產生電場。
本發明之液晶配向膜,除了上述用途之液晶配向膜以外,可適用於各種用途,例如亦可作為相位差膜用之液晶配向膜、掃描天線或液晶陣列天線用之液晶配向膜或透射散射型之液晶調光元件用之液晶配向膜使用。進一步地,亦可使用在液晶配向膜以外之用途,例如:保護膜(例如:彩色濾光片用之保護膜)、間隔膜、層間絕緣膜、抗反射膜、配線被覆膜、抗靜電膜、電動機絕緣膜(可撓性顯示器之閘極絕緣膜)。
本發明之液晶顯示元件可有效地適用於各種裝置,例如:鐘錶、可攜式遊戲機、文字處理機、筆記型電腦、汽車導航系統、攝錄影機、PDA、數位相機、行動電話、智慧型手機、各種螢幕、液晶電視、資訊顯示器等各種顯示裝置。
[實施例]
以下列舉實施例進一步詳細說明本發明,但本發明之解釋並不限於此等。所使用之化合物之簡稱及各物性之測定方法如下。
(有機溶劑)
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
GBL:γ-丁內酯
BCS:丁基賽璐蘇
(四羧酸二酐)
CA-1:以下述式(CA-1)表示之化合物
又,上述以式(CA-1)表示之化合物係上述特定芳香族四羧酸成分(p)之範圍內所含之化合物。
(二胺)
DA-1~DA-3:各別為以下述式(DA-1)~(DA-3)表示之化合物
又,上述以式(DA-1)表示之化合物係上述特定二胺(p)之範圍內所含之化合物,上述以式(DA-2)~(DA-3)表示之化合物係其他二胺之範圍內所含之化合物。
DA-1係根據WO2015/030071號中記載之合成法所合成。
〔化17〕
<黏度之測定>
使用E型黏度計TVE-22H(東機產業公司製),樣品量1.1mL,並使用錐形轉子TE-1(1°34’、R24),在溫度25℃下進行測定。
<分子量之測定>
藉由下述之常溫GPC(凝膠滲透層析)裝置進行測定,算出作為聚乙二醇、聚環氧乙烷換算值之Mn及 Mw。
GPC裝置:GPC-101(昭和電工公司製),管柱:串聯GPC KD-803、GPC KD-805(昭和電工公司製),管柱溫度:50℃,溶離液:N,N-二甲基甲醯胺(作為添加劑,溴化鋰一水合物(LiBr・H
2O)為30mmol/L,磷酸・無水結晶(o-磷酸)為30 mmol/L,四氫呋喃(THF)為10 mL/L),流速:1.0mL/min
檢量線作成用標準樣品:TSK標準聚環氧乙烷(分子量:約900,000、150,000、100,000及30,000)(東曹公司製)及聚乙二醇(分子量:約12,000、4,000及1,000)(聚合物研究所(Polymer Laboratories)公司製)。
[聚合物之合成]
<合成例1>
於附攪拌裝置之50mL四口燒瓶內加入DA-1(2.30g,14.0mmol)及NMP(17.0g),於室溫下攪拌使其溶解。之後,加入CA-1(3.79g,12.9mmol)及NMP(27.8g),藉由於室溫下攪拌24小時而獲得固體成分濃度12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA1)(黏度:70mPa・s)。該聚醯胺酸之Mn為3,500,Mw為6,300。
<合成例2>
於附攪拌裝置之50mL四口燒瓶內加入DA-2(1.50g,10.00mmol)及NMP(11.3g),於室溫下攪拌使其溶解。之後,加入CA-1(2.93g,9.95mmol)及NMP(20.0g),藉由於50℃下攪拌24小時而獲得固體成分濃度12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA2)(黏度:302mPa・s)。該聚醯胺酸之Mn為5,600,Mw為11,900。
<合成例3>
於附攪拌裝置之50mL四口燒瓶內加入DA-3(2.04g,15.0mmol)及NMP(15.1g),於室溫下攪拌使其溶解。之後,加入CA-1(4.06g,13.8mmol)及NMP(29.8g),藉由於室溫下攪拌3小時而獲得固體成分濃度12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA3)(黏度:356mPa・s)。該聚醯胺酸之Mn為5,200,Mw為13,800。
<實施例1>
將合成例1中獲得之聚醯胺酸溶液 (PAA1)藉由NMP、GBL及BCS進行稀釋,並於室溫下攪拌2小時,藉此獲得聚合物固體成分與各溶劑的質量比(聚合物固體成分:NMP:GBL:BCS)為4:46:30:20之液晶配向劑(AL-1)。該液晶配向劑未觀察到混濁或析出等異常,確認為均一的溶液。
<比較例1~2>
除了使用PAA2、PAA3代替PAA1以外,以與實施例1相同的方法各別調製液晶配向劑AL-R1、AL-R2。
實施例及比較例中獲得之各液晶配向劑之組成示於表1。表1中,組成比的括號內的數值,係表示相對於液晶配向劑的構成成分100質量份之各構成成分的比例(質量份)。
〔表1〕
[FFS驅動液晶晶胞之製作]
製作具備邊緣電場切換(Fringe Field Switching:FFS)模式液晶顯示元件之構成之液晶晶胞。
首先,準備附電極之基板。基板係使用大小30mm×35mm、厚度0.7mm之玻璃基板。於基板上形成作為第1層之構成對向電極之已具備滿塗狀圖案之ITO電極,並於第1層之對向電極上形成作為第2層之利用CVD(化學蒸鍍)法成膜之SiN(氮化矽)膜。第2層之SiN膜係使用作為層間絕緣膜發揮功能之膜厚為300nm者。於第2層之SiN膜上,作為第3層,配置將ITO膜圖案化而形成之梳齒狀之像素電極,並形成第1像素及第2像素2個像素;各像素的尺寸為縱10mm且橫約5mm。此時,第1層之對向電極與第3層之像素電極,係藉由第2層之SiN膜之作用而電絕緣。
第3層之像素電極,係具有中央部分以內角160°彎曲之寬3μm之電極要素以空出6μm之間隔且呈平行之方式複數排列而成之梳齒形狀,1個像素係以連結複數個電極要素之彎曲部之線為界,各別具有第1區域及第2區域。
若比較各像素之第1區域及第2區域,構成其等之像素電極之電極要素的形成方向相異。即,當以連結上述複數個電極要素之彎曲部之線作為基準時,像素的第1區域中,像素電極的電極要素以順時針成80°的角度之方式形成,像素的第2區域中,像素電極的電極要素以逆時針成80°的角度之方式形成。即,各像素之第1區域及第2區域中,係以藉由對像素電極與對向電極之間之電壓施加而引起之液晶在基板面內之旋轉動作(面內切換)的方向彼此呈反方向的方式構成。
接著,將上述獲得之液晶配向劑以孔徑1.0μm之過濾器進行過濾後,以旋轉塗布法塗布於上述準備之附電極之基板(第1玻璃基板)的表面。接著,於80℃之加熱板上使其乾燥2分鐘後,於230℃之熱風循環式烘箱進行20分鐘燒成,獲得厚度60nm之聚醯亞胺膜。對該聚醯亞胺膜以嫘縈布(Hyperflex公司製,HY-5318)進行摩擦配向處理(輥直徑:120mm、輥轉速:1000rpm、移動速度:30mm/sec、推壓長:0.4mm、摩擦方向:相對於連結第3層之像素電極之上述複數個電極要素的彎曲部之方向呈180℃之方向)。之後,於純水中進行1分鐘超音波照射進行洗淨,以吹送空氣除去水滴後,於80℃之烘箱進行15分鐘乾燥,獲得附液晶配向膜之基板。此外,作為對向基板,亦對背面形成有ITO電極之具有高度4μm的柱狀間隔物之玻璃基板進行與上述相同的處理,獲得施有配向處理之附液晶配向膜之基板。將此等2片附液晶配向膜之基板視為1組,於其中1片基板上以保留液晶注入口的形式印刷密封劑(三井化學公司製之XN-1500T),並將另1片基板以液晶配向膜面彼此相對,摩擦方向為逆平行之方式貼合。之後,於150℃下進行60分鐘加熱處理,使密封劑硬化,從而製作晶胞間隙為4μm之空晶胞。藉由減壓注入法對該空晶胞注入負型液晶MLC-7026-100(默克公司製),並將注入口封閉,從而獲得FFS方式之液晶晶胞。之後,將獲得之液晶晶胞於120℃下加熱1小時,並於23℃下放置一晚後用於評價。
[蓄積電荷之絕對值測定]
將上述製作之液晶晶胞設置於以偏光軸直交的方式配置之2片偏光板之間,在使像素電極與對向電極形成短路而呈同電位之狀態下,從2片偏光板的下方照射LED背光,並調節液晶晶胞的角度,使得於2片偏光板的上方測定之LED背光透射光的輝度成為最小。接著,一邊對該液晶晶胞施加頻率30Hz的交流電壓,一邊測定V-T曲線(電壓-透射率曲線),算出相對透射率為23%的交流電壓作為驅動電壓。
絕對值測定中,施加頻率30Hz的交流電壓以驅動液晶晶胞,並每3分鐘進行使晶胞內透射率為100%之交流驅動,點亮後立即測定V-F(電壓-閃爍曲線)曲線,並算出閃爍最小時的偏移電壓。之後每3分鐘測定最小偏移電壓值變化量,並算出從剛點亮至30分鐘為止之變化時之最大電壓值。此時,將最大偏移電壓的變化量超過20mV之情形定義為「不良」並進行評價。此外,將最大偏移電壓的變化量未超過20mV之情形定義為「良好」並進行評價。
[蓄積電荷之緩和速度測定]
液晶晶胞的角度調節及相對透射率為23%的交流電壓(以下亦稱為交流電壓(V
B)。)的算出,係以與上述蓄積電荷之絕對值測定相同的程序進行。
接著,一邊施加交流電壓(V
B)驅動液晶晶胞,同時施加1V的直流電壓,如此驅動30分鐘。之後,僅停止施加直流電壓,並僅以交流電壓進一步驅動15分鐘。
將從停止施加直流電壓之時間點起至經過10分鐘為止,相對透射率緩和至25%以下之情形定義為「良好」,將相對透射率降低至25%以下為止需要10分鐘以上之情形定義為「不良」並進行評價。結果示於表2。
又,依照上述方法之蓄積電荷之緩和速度評價,係在室溫條件下進行。
[光響應性評價]
將上述作成之液晶晶胞設置於以偏光軸直交的方式配置之2片偏光板之間。
光響應性評價中,係追蹤於測定開始的同時從2片偏光板的下方照射LED背光,並施加相對透射率為23%之頻率30Hz的交流電壓驅動液晶晶胞30分鐘之情形下的閃爍振幅。閃爍振幅,係使用經由光電二極體及I-V轉換放大器連接之數據收集/數據記錄器切換單元34410A(是德科技公司製)讀取通過2片偏光板及其等間之液晶晶胞之LED背光的透射光。閃爍程度以下述算式算出。
閃爍程度 (%) = {閃爍振幅/(2×z)}×100
上述式中,z係使用數據收集/數據記錄器切換單元34410A讀取之以相對透射率為23%之頻率30Hz的交流電壓驅動時之輝度之值。
光響應性之評價,係將從開始點亮LED背光及施加交流電壓之時間點至經過30分鐘為止,閃爍程度的變化量維持在未滿3%之情形定義為「良」,將達到3%以上之情形定義為「不良」並進行評價。結果示於表2。
又,依照上述方法之光響應性之評價,係在室溫條件下進行。
<評價結果>
(實施例1及比較例1~2)
將關於使用上述實施例1及比較例1~2中獲得之液晶配向劑(AL-1)及(AL-R1)~(AL-R2)所獲得之液晶顯示元件之特性評價結果示於表2。
〔表2〕
如表2所示,使用含有作為特定芳香族四羧酸成分(p)之CA-1之四羧酸成分以及含有作為特定二胺(p)之DA-1之二胺成分的液晶配向劑所獲得之實施例1之液晶配向膜,使用其之液晶顯示元件係蓄積電荷之緩和速度及光響應性兩者均良好。
又,於此引用2022年4月27日申請之日本專利申請2022-073221號的說明書、申請專利範圍、圖式及摘要的全部內容並併入作為本發明之說明書的公開內容。
1:橫電場液晶顯示元件
2:梳齒電極基板
2a:基材
2b:線狀電極
2c:液晶配向膜
2d:基材
2e:面電極
2f:絕緣膜
2g:線狀電極
2h:液晶配向膜
3:液晶
4:對向基板
4a:液晶配向膜
4b:基材
L:電力線
〔圖1〕係表示本發明之橫電場液晶顯示元件之一例之概略斷面圖。
〔圖2〕係表示本發明之橫電場液晶顯示元件之另一例之概略斷面圖。
1:橫電場液晶顯示元件
2:梳齒電極基板
2a:基材
2b:線狀電極
2c:液晶配向膜
3:液晶
4:對向基板
4a:液晶配向膜
4b:基材
L:電力線
Claims (11)
- 一種液晶配向劑,其係含有聚合物(P),該聚合物(P)係選自:使用含有選自以下述式(1)表示之四羧酸二酐及其衍生物所成群中至少一種之四羧酸成分、及含有以下述式(2)表示之二胺之二胺成分所獲得之聚醯亞胺前驅物以及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化物之聚醯亞胺所成群中至少一種; 〔化1〕 (X a表示源自芳香族四羧酸二酐或其衍生物之4價有機基;Y 2表示含有1個以上芳香族基之碳數6~30之2價有機基;Z 2各別獨立表示碳數1~6的伸烷基;A 2各別獨立表示碳數1~6的烷基;Y 2中之芳香族基之任意氫原子可被1價基團取代)。
- 如請求項1所述之液晶配向劑,其中,該Y 2係以下述式(3)表示之結構; 〔化2〕 (L係-CH 2-、-O-、-C(=O)-、-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基)、伸環己基、或碳數2~18的伸烷基;惟,該伸烷基之任意-CH 2-可被-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基)、-N(R)-C(=O)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基)、伸環己基、或伸苯基取代; R 3表示鹵素原子、或碳數1~5的烷基或者烷氧基;該烷基或該烷氧基之任意氫原子可被鹵素原子取代,任意烴基可被經三級丁氧基羰基保護之胺基取代; 複數個a係各別獨立為0~4的整數;b係1~2的整數;c係0~1的整數;R 3、a存在複數個之情形時,各別可相同或相異;*表示鍵結鍵)。
- 如請求項2所述之液晶配向劑,其中,該L係選自以下任一者:-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基)、-N(R)-C(=O)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基)、-N(R)-C(=O)-N(R)-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基;2個R可為相同或相異)、-(CH 2) p-、-O-(CH 2) p-O-、 -(CH 2) p-O-C(=O)-(CH 2) q-、 -(CH 2) p-N(R)-(CH 2) q-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基)、 -(CH 2) p-N(R)-C(=O)-N(R)-(CH 2) q-(R表示氫原子、甲基、或三級丁氧基羰基;2個R可為相同或相異)、 -O-(CH 2) p-O-(CH 2) q-O-、 -(CH 2) p’-O-C(=O)-(CH 2) q-C(=O)-O-(CH 2) r’-、 -(CH 2) p’-C(=O)-O-(CH 2) q-O-C(=O)-(CH 2) r’-、 -(CH 2) p’-O-C(=O)-Q-C(=O)-O-(CH 2) q’-(Q表示伸苯基或伸環己基)、或 -(CH 2) p’-C(=O)-O-Q-O-C(=O)-(CH 2) q’-(Q表示伸苯基或伸環己基); (p係1~6的整數;q係1~6的整數;p’、q’、r’係各別獨立為0~6的整數;此外,滿足0≦p’+q’≦10,並滿足2≦p’+q+r’≦16)。
- 如請求項1~3中任一項所述之液晶配向劑,其中,以該式(2)表示之二胺係以下述式(d2-1)~(d2-3)中任一者表示之二胺; 〔化3〕 。
- 如請求項1~3中任一項所述之液晶配向劑,其中,以該式(2)表示之二胺的使用量,係相對於聚合物(P)之製造中所使用之二胺成分1莫耳,為5莫耳%以上。
- 如請求項1~5中任一項所述之液晶配向劑,其中,該式(1)中之X a係選自下述式(Xa-1)及(Xa-2)之結構中任一者; 〔化4〕 (式(Xa-1)~(Xa-2)中,j及k係0或1的整數;A 1及A 2各別獨立表示單鍵、-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-、伸苯基、-S(=O) 2-、或-NR-C(=O)-(R表示氫原子、或甲基);複數個A 2各別可相同或相異;*表示鍵結鍵)。
- 如請求項6所述之液晶配向劑,其中,該式(Xa-1)及(Xa-2)係選自下述式(Xa-3)~(Xa-18)之結構中任一者; 〔化5〕 〔化6〕 (*表示鍵結鍵)。
- 如請求項1~7中任一項所述之液晶配向劑,其中,以該式(1)表示之四羧酸二酐及其衍生物的使用量,係相對於聚合物(P)之製造中所使用之四羧酸成分1莫耳,為10莫耳%以上。
- 一種液晶配向膜,其係由如請求項1~8中任一項所述之液晶配向劑所獲得。
- 一種液晶顯示元件,其係具備如請求項9所述之液晶配向膜。
- 一種液晶顯示元件之製造方法,其係包含下述步驟(1)~(3): 步驟(1):將如請求項1~8中任一項所述之液晶配向劑塗布於基板上之步驟; 步驟(2):對已塗布之該液晶配向劑進行燒成而獲得膜之步驟; 步驟(3):對步驟(2)中獲得之該膜進行配向處理之步驟。
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