TWI450914B - 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
本發明主要涉及一種液晶配向劑，其含有使主鏈上含萘(naphthalene)的二胺(diamine)和四羧酸二酐(tetracarboxylic dianhydride)進行反應而獲得的聚醯胺酸(polyamic acid)。
以筆記本電腦(notebook computer)或臺式電腦(desktop computer)的顯示器(monitor)為代表，液晶顯示元件被用於攝影機(video camera)的取景器(viewfinder)、投影顯示器(projection display)等各種液晶顯示裝置中，最近也用於電視機。另外，液晶顯示元件也被用於光學打印頭(optical printer head)、光學傅裏葉變換元件(optical fourier transform element)、光閥(light valve)等光電子(optoelectronics)相關元件。
液晶顯示元件中已知有各種元件，液晶顯示元件技術的發展不僅通過改良液晶顯示元件的驅動方式或液晶顯示元件的結構來實現，而且也通過改良液晶顯示元件中所使用的構成構件來實現。液晶顯示元件通常具有用來使液晶層中的液晶組成物配向為特定方向的液晶配向膜。液晶配向膜是關係到液晶顯示元件的顯示品質的重要要素之一，隨著液晶顯示元件的高品質化，液晶配向膜的作用逐年變得重要起來。
液晶配向膜是利用液晶配向劑來製備的。目前，主要使用的液晶配向劑是使聚醯胺酸或者可溶性聚醯亞胺(polyimide)溶解於有機溶劑中而成的溶液。液晶配向膜是通過將如上所述的溶液塗布在基板上，然後利用加熱等方法進行成膜而形成。
為了使液晶顯示元件的顯示品質提高而對液晶配向膜要求的重要特性，可列舉電壓保持率。如果電壓保持率低，那麼在框時間(frame time)中對液晶施加的電壓下降，結果會有亮度下降而對正常的梯度顯示(gradation display)造成障礙的情況。另外，即使初期的電壓保持率高，但高溫加速試驗後的電壓保持率(長期可靠性)下降的情況也不好。
作為解決所述問題的嘗試，例如已知有用來形成液晶配向膜的聚醯胺酸組成物，該聚醯胺酸組成物組合含有物性不同的兩種或兩種以上的聚醯胺酸(例如參照專利文獻1以及專利文獻2)。另外，已知使具有萘的芳香族二胺和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸的合成法(例如參照專利文獻3)。但是，對近來的液晶配向膜要求進一步的改良，為了使所得液晶配向膜獲得所需的電特性，對於形成所述液晶配向膜的液晶配向劑仍有進一步研究的餘地。
[專利文獻1]日本專利特開平11-193345號公報
[專利文獻2]日本專利特開平11-193347號公報
[專利文獻3]US5886131號公報
本發明提供一種表現出所需電壓保持率且該電壓保持率的長期穩定性得以實現的液晶顯示元件、在該液晶顯示元件中實現所需電壓保持率的表現及該電壓保持率的長期穩定性的液晶配向膜、以及能夠形成該液晶配向膜的液晶配向劑。
本發明者們發現，當將含有以具有萘的芳香族二胺為原料的聚醯胺酸或者其衍生物的組成物作為液晶配向劑時，在具有使用該液晶配向劑而形成的液晶配向膜的液晶顯示元件中，表現出所需電壓保持率，而且賦予該電壓保持率的良好的長期可靠性，從而完成本發明。
本發明的液晶配向劑示於以下的[1]項中。
[1]一種液晶配向劑，其是含有選自由聚醯胺酸及其衍生物所組成的組群中的至少一種聚合物的組成物，其中所述聚合物是使以式(N)所表示的二胺的至少一種或者所述以式(N)所表示的二胺的至少一種與不以式(N)所表示的二胺的其他二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物，並且在所述組成物中所占的所述聚合物成分的濃度為0.1重量%～40重量%。
(其中，A1 獨立地為碳數為1～10的烷基、碳數為1～10的烷氧基、羥基、三氟甲基、氟、氯或者溴；m獨立地為0～3的整數；A2 獨立地為-O-、-NH-、-N(CH3 )-、或者-S-；而且，兩個氨基對於苯環的鍵結位置是除A1 及A2 的鍵結位置以外的任意位置。)
通過本發明，可以提供一種可以應用於各種驅動方式的液晶顯示元件，其電壓保持率高，且對於該電壓保持率的隨時間變動的長期可靠性良好。
首先，對本發明中所使用的術語進行說明。
“液晶配向劑”是指用來形成液晶配向膜的組成物。有時將以式(N)所表示的二胺稱為二胺(N)。對於以其他化學式所表示的二胺也同樣。有時將以式(1)所表示的四羧酸二酐稱為羧酸(1)。對於以其他化學式所表示的四羧酸二酐也同樣。其他二胺是指二胺(N)以外的二胺。對化學結構式進行說明時所使用的術語“任意的”，是指不僅位置是任意的，並且個數也是任意的。而且，例如“任意的A可以被B、C或者D取代”的表述，是指除了包括任意的A被B取代的情況、任意的A被C取代的情況以及任意的A被D取代的的情況以外，也包括多個A被B～D中的至少兩個所取代的情況。但是，任意的-CH2 -可以被-O-取代的情況中不包括連續的多個-CH2 -被-O-取代的情況。沒有與構成環的原子明確鍵結的取代基，是可以在化學上容許的範圍內自由地決定其鍵結位置的取代基。將文字、例如A以六角形包圍住的符號是表示環A。
本發明是由所述的[1]項和以下所示的[2]～[20]項構成的。
[2]根據[1]項所述的液晶配向劑，其中式(N)中的兩個氨基的鍵結位置均是相對於A2 為對位。
[3]根據[1]項所述的液晶配向劑，其中所述二胺是選自以式(N-1)～式(N-5)、式(N-7)、式(N-8)、式(N-13)、式(N-15)及式(N-16)所表示的化合物組群中的至少一種二胺或者該(這些)二胺與其他二胺的混合物。
(在這些化學式中，Me是指甲基。)
[4]根據[3]項所述的液晶配向劑，其中所述二胺是以式(N-1)及式(N-3)所表示的二胺的至少一種或者該(這些)二胺與其他二胺的混合物。
[5]根據[1]項所述的液晶配向劑，其中所述二胺是以式(N)所表示的二胺的至少一種與其他二胺的混合物，所述其他二胺是選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種。
(其中，A3 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2 O-、-CF2 O-、或者碳數為1～6的亞烷基(alkylene)，所述亞烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R1 為具有類固醇(steroid)骨架的基團、碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、或者以式(IX)所表示的基團，所述碳數為3～30的烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代。)
(其中，A4 及A5 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳數為1～4的亞烷基、碳數為1～3的氧基亞烷基、或者碳數為1～3的亞烷基氧基；環B及環C獨立地為1,4-亞苯基(phenylene)或者1,4-亞環己基(cyclohexylidene)；R2 及R3 獨立地為氟或者甲基，f及g獨立地為0、1或者2；c、d及e獨立地為0～3的整數，它們的合計為大於等於1；R4 為碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、或者碳數為2～30的烷氧基烷基，在這些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中，任意的氫可以被氟取代，而且任意的-CH2 -可以被二氟亞甲基(difluoromethylene)取代。)
(在式(X)及式(XI)中，R5 獨立地為氫或者甲基，R6 為氫或者碳數為1～20的烷基或烯基，R7 及R8 分別獨立地為碳數為1～20的烷基或者苯基，A6 獨立地為單鍵、-CO-或者-CH2 -。)
(在式(XII)及式(XIII)中，R9 為碳數為1～30的烷基，所述烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R10 為碳數為6～22的烷基；R11 為碳數為1～22的烷基；A7 獨立地為-O-或者碳數為1～6的亞烷基；A8 為單鍵或者碳數為1～3的亞烷基；環T為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；h為0或者1。)
[6]根據[3]項所述的液晶配向劑，其中所述二胺是選自以式(N-1)～式(N-5)、式(N-7)、式(N-8)、式(N-13)、式(N-15)及式(N-16)所表示的化合物組群中的至少一種二胺與其他二胺的混合物，所述其他二胺是選自以式(VIII-2)、式(VIII-4)～式(VIII-6)、式(XII-2)、式(XII-4)及式(XII-6)所表示的二胺中的具有側鏈基團的二胺的至少一種。
(在這些化學式中，R23 、R29 及R30 分別為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基。)
[7]根據[1]至[6]項中任一項所述的液晶配向劑，其中所述二胺是進一步含有不具有側鏈基團的二胺的混合物，所述不具有側鏈基團的二胺是選自以式(I)～式(VII)及式(XV)所表示的化合物組群中的至少一種。
(在這些化學式中，X為碳數為2～12的直鏈亞烷基；Y獨立地為單鍵、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3 )-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-O-(CH2 )t -O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-S-(CH2 )t -S-或者碳數為1～12的直鏈亞烷基，t為1～12的整數；Z1 及Z2 為氫，當Y為-NH-、-N(CH3 )-、-CH2 -、-C(CH3 )2 -或者-C(CF3 )2 -時，Z1 與Z2 可以相互鍵結而形成單鍵；環D為亞苯基或者1,4-二氮雜亞環己基(diazacyclohexylidene)；R33 及R34 分別獨立地為碳數為1～3的烷基或者苯基；A3 獨立地為碳數為1～6的亞烷基、亞苯基或者經烷基取代的亞苯基；m為1～10的整數；環己烷環或者苯環的任意氫可以被氟、甲基、-OH、-COOH、-SO3 H、-PO3 H2 、苄基或者羥基苄基取代。)
[8]根據[7]項所述的液晶配向劑，其中所述不具有側鏈基團的二胺是以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)～式(IV-17)、式(V-1)～式(V-12)、式(V-33)、式(V-35)～式(V-37)、式(VI-7)、式(VII-2)及式(XV-1)所表示的二胺的至少一種。
[9]根據[1]項所述的液晶配向劑，其中所述聚合物是以下聚醯胺酸或者其衍生物的混合物，其為使以式(N)所表示的二胺的至少一種與選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，或者包含以式(N)所表示的二胺的至少一種、選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種、以及選自以式(I)～式(VII)及式(XV)所表示的二胺組群中的不具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物，以及使所述不具有側鏈基團的二胺的至少一種或者所述不具有側鏈基團的二胺的至少一種與以式(N)所表示的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物的混合物。
(其中，A3 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2 O-、-CF2 O-、或者碳數為1～6的亞烷基，所述亞烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R1 為具有類固醇骨架的基團、碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、或者以式(IX)所表示的基團，所述碳數為3～30的烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代。)
(其中，A4 及A5 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳數為1～4的亞烷基、碳數為1～3的氧基亞烷基、或者碳數為1～3的亞烷基氧基；環B及環C獨立地為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；R2 及R3 獨立地為氟或者甲基，f及g獨立地為0、1或者2；c、d及e獨立地為0～3的整數，它們的合計為大於等於1；R4 為碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、或者碳數為2～30的烷氧基烷基，在這些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中，任意的氫可以被氟取代，而且任意的-CH2 -可以被二氟亞甲基取代。)
(在式(X)及式(XI)中，R5 獨立地為氫或者甲基，R6 為氫或者碳數為1～20的烷基或烯基，R7 及R8 分別獨立地為碳數為1～20的烷基或者苯基，A6 獨立地為單鍵、-CO-或者-CH2 -。)
(在式(XII)及式(XIII)中，R9 為碳數為1～30的烷基，所述烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R10 為碳數為6～22的烷基；R11 為碳數為1～22的烷基；A7 獨立地為-O-或者碳數為1～6的亞烷基；A8 為單鍵或者碳數為1～3的亞烷基；環T為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；h為0或者1。)
(在這些化學式中，X為碳數為2～12的直鏈亞烷基；Y獨立地為單鍵、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3 )-、-CONH-、-N HCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-O-(CH2 )t -O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-S-(CH2 )t -S-或者碳數為1～12的直鏈亞烷基，t為1～12的整數；Z1 及Z2 為氫，當Y為-NH-、-N(CH3 )-、-CH2 -、-C(CH3 )2 -或者-C(CF3 )2 -時，Z1 與Z2 可以相互鍵結而形成單鍵；環D為亞苯基或者1,4-二氮雜亞環己基；R33 及R34 分別獨立地為碳數為1～3的烷基或者苯基；A3 獨立地為碳數為1～6的亞烷基、亞苯基或者經烷基取代的亞苯基；m為1～10的整數；環己烷環或者苯環的任意氫可以被氟、甲基、-OH、-COOH、-SO3 H、-PO3 H2 、苄基或者羥基苄基取代。)
[10]根據[1]項所述的液晶配向劑，其中所述聚合物是以下聚醯胺酸或者其衍生物的混合物，其為使以式(N)所表示的二胺的至少一種與選自以式(I)～式(VII)及式(XV)所表示的二胺組群中的不具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物，以及使選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種或者所述具有側鏈基團的二胺的至少一種與所述不具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物的混合物。
(其中，A3 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2 O-、-CF2 O-、或者碳數為1～6的亞烷基，所述亞烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R1 為具有類固醇骨架的基團、碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、或者以式(IX)所表示的基團，所述碳數為3～30的烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代。)
(其中，A4 及A5 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳數為1～4的亞烷基、碳數為1～3的氧基亞烷基、或者碳數為1～3的亞烷基氧基；環B及環C獨立地為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；R2 及R3 獨立地為氟或者甲基，f及g獨立地為0、1或者2；c、d及e獨立地為0～3的整數，它們的合計為大於等於1；R4 為碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、或者碳數為2～30的烷氧基烷基，在這些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中，任意的氫可以被氟取代，而且任意的-CH2 -可以被二氟亞甲基取代。)
(在式(X)及式(XI)中，R5 獨立地為氫或者甲基，R6 為氫或者碳數為1～20的烷基或烯基，R7 及R8 分別獨立地為碳數為1～20的烷基或者苯基，A6 獨立地為單鍵、-CO-或者-CH2 -。)
(在式(XII)及式(XIII)中，R9 為碳數為1～30的烷基，所述烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R10 為碳數為6～22的烷基；R11 為碳數為1～22的烷基；A7 獨立地為-O-或者碳數為1～6的亞烷基；A8 為單鍵或者碳數為1～3的亞烷基；環T為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；h為0或者1。)
(在這些化學式中，X為碳數為2～12的直鏈亞烷基；Y獨立地為單鍵、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3 )-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-O-(CH2 )t -O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-S-(CH2 )t -S-或者碳數為1～12的直鏈亞烷基，t為1～12的整數；Z1 及Z2 為氫，當Y為-NH-、-N(CH3 )-、-CH2 -、-C(CH3 )2 -或者-C(CF3 )2 -時，Z1 與Z2 可以相互鍵結而形成單鍵；環D為亞苯基或者1,4-二氮雜亞環己基；R33 及R34 分別獨立地為碳數為1～3的烷基或者苯基；A3 獨立地為碳數為1～6的亞烷基、亞苯基或者經烷基取代的亞苯基；m為1～10的整數；環己烷環或者苯環的任意氫可以被氟、甲基、-OH、-COOH、-SO3 H、-PO3 H2 、苄基或者羥基苄基取代。)
[11]根據[9]項或[10]項所述的液晶配向劑，其中所述以式(N)所表示的二胺是以式(N-1)～式(N-5)、式(N-7)、式(N-8)、式(N-13)、式(N-15)或者式(N-16)所表示的二胺，所述具有側鏈基團的二胺是以式(VIII-2)、式(VIII-4)～式(VIII-6)、式(XII-2)、式(XII-4)或者式(XII-6)所表示的二胺，而所述不具有側鏈基團的二胺是以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)～式(IV-17)、式(V-1)～式(V-12)、式(V-33)、式(V-35)～式(V-37)、式(VI-7)、式(VII-2)或者式(XV-1)所表示的二胺。
(在這些化學式中，Me是指甲基。)
(在這些化學式中，R23 、R29 及R30 分別為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基。)
[12]根據[1]至[11]項中任一項所述的液晶配向劑，其中所述四羧酸二酐是芳香族四羧酸二酐或者芳香族四羧酸二酐與芳香族以外的四羧酸二酐的混合物。
[13]根據[12]項所述的液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是選自以式(1)、式(2)、式(5)～式(7)、式(11)及式(14)所表示的化合物組群中的至少一種。
[14]根據[13]項所述的液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是以式(1)所表示的化合物。
[15]根據[12]項所述的液晶配向劑，其中所述芳香族以外的四羧酸二酐為脂環式四羧酸二酐以及/或者脂肪族四羧酸二酐。
[16]根據[12]項所述的液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是選自以式(1)、式(2)、式(5)～式(7)、式(11)及式(14)所表示的化合物組群中的至少一種，而所述芳香族以外的四羧酸二酐是選自以式(19)、式(23)、式(25)、式(35)～式(39)、式(44)及式(49)所表示的化合物組群中的至少一種。
[17]根據[16]項所述的液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是以式(1)所表示的化合物，所述芳香族以外的四羧酸二酐是以式(19)所表示的化合物。
[18]根據[1]至[17]項中任一項所述的液晶配向劑，其中所述液晶配向劑進一步含有選自經烯基取代的納迪克醯亞胺(nadiimide)化合物、具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物、噁嗪(oxazine)化合物、噁唑啉(oxazoline)化合物、以及環氧化合物中的至少一種化合物。
[19]一種液晶配向膜，其中所述液晶配向膜是根據[1]至[18]項中任一項所述的液晶配向劑的塗膜經加熱而形成的。
[20]一種液晶顯示元件，其包括一對基板、含有液晶分子且形成于所述一對基板之間的液晶層、對液晶層施加電壓的電極、以及使所述液晶分子配向為規定方向的液晶配向膜，所述液晶顯示元件的特徵在於：所述液晶配向膜是根據[19]項所述的液晶配向膜。
本發明的液晶配向劑含有四羧酸二酐與二胺的反應產物聚醯胺酸或者其衍生物。該聚醯胺酸的衍生物的例子為可溶性聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚醯胺酸醯胺等。更加具體來說，可以列舉：1)聚醯胺酸完全進行脫水環化而成的聚醯亞胺、2)聚醯胺酸部分性進行脫水環化反應而成的部分聚醯亞胺、3)聚醯胺酸的羧基被轉變為酯的聚醯胺酸酯、4)使四羧酸二酐與有機二羧酸的混合物進行反應而獲得的聚醯胺酸-聚醯胺共聚物、以及5)使該聚醯胺酸-聚醯胺共聚物的一部分或者全部進行脫水環化而成的聚醯胺醯亞胺。而且，聚醯胺酸的衍生物的優選例子為聚醯亞胺。本發明的液晶配向劑是含有選自由聚醯胺酸與這種聚醯胺酸的衍生物所組成的組群中的至少一種聚合物的組成物。
本發明中使用以式(N)所表示的二胺的至少一種。
式(N)中，A1 獨立地為碳數為1～10的烷基、碳數為1～10的烷氧基、羥基、三氟甲基、氟、氯或者溴。A1 的優選例子為碳數為1～3的烷基、碳數為1～3的烷氧基、羥基以及三氟甲基。A1 的更優選例子為甲基、甲氧基、羥基以及三氟甲基。m獨立地為0～3的整數，優選均為0或者1。A2 獨立地為-O-、-NH-、-N(CH3 )-、或者-S-。兩個A2 優選為相同的配位基團。兩個氨基對於苯環的鍵結位置為除A1 及A2 的鍵結位置以外的任意位置，優選均相對於A2 而鍵結於對位。
以下列出二胺(N)的優選例子。
(這些化學式中的Me是指甲基。)
所述二胺中，優選二胺(N-1)～二胺(N-5)、二胺(N-7)、二胺(N-8)、二胺(N-13)、二胺(N-15)、以及二胺(N-16)，更優選二胺(N-1)以及二胺(N-3)。
製造本發明的液晶配向劑中的聚合物時，可以僅使用二胺(N)，也可以將該二胺與其他二胺、即不以式(N)所表示的二胺進行混合來使用。從使液晶顯示元件中表現出所需的離子密度，而且實現所述離子密度的長期穩定性的觀點考慮，相對於製造所述聚合物時所使用的二胺的總量，二胺(N)的使用比例優選為5莫耳(mole)%～100莫耳%，更優選為5莫耳%～50莫耳%。
另外，其他二胺根據其結構的不同，可以分為兩種。即，當將鍵結著兩個氨基的骨架看作主鏈時，所述其他二胺為具有從主鏈上分支的基團即側鏈基團的二胺和不具有側鏈基團的二胺。通過使具有側鏈基團的二胺和四羧酸二酐進行反應，獲得在聚合物的主鏈上具有多數個側鏈基團的聚醯胺酸或者聚醯亞胺。使用這種在聚合物主鏈上具有側鏈基團的聚醯胺酸或者聚醯亞胺時，由含有該聚合物的液晶配向劑所形成的液晶配向膜可以增大液晶顯示元件的預傾角(pretilt angle)。即，該側鏈基團是具有增大預傾角的效果的基團。具有這種效果的側鏈基團必須是碳數大於等於3的基團，該側鏈基團的具體例子可以列舉：碳數大於等於3的烷基、碳數大於等於3的烷氧基、碳數大於等於3的烷氧基烷基、以及具有類固醇骨架的基團。具有一個或一個以上的環且其末端的環具有碳數大於等於1的烷基、碳數大於等於1的烷氧基以及碳數大於等於2的烷氧基烷基中的任一種作為取代基的基團也具有側鏈基團的效果。本發明中的側鏈基團是選自這些基團中。以下的說明中，有時將這種具有側鏈基團的二胺稱為側鏈型二胺。而且，有時將不具有碳數大於等於3的側鏈基團的二胺稱為非側鏈型二胺。
而且，通過將側鏈型二胺和非側鏈型二胺適當地分開使用，可以應對所述各種顯示元件的各自所需的預傾角。即，在以扭轉向列(Twisted Nematic，TN)方式或垂直配向(Vertical Aligned，VA)方式為代表的縱向電場方式中，因為需要比較大的預傾角，所以主要使用側鏈型二胺。此時，為了進一步控制預傾角，可以並用非側鏈型二胺。非側鏈型二胺與側鏈型二胺的調配比率可以根據目標預傾角的大小來決定。當然，通過適當選擇側鏈基團，也可以僅使用側鏈型二胺來應對。在橫向電場方式中，因為預傾角小，且需要較高的液晶配向性，所以可使用非側鏈型二胺的至少一種。這樣，本發明的液晶配向劑可以應用於任意種類的液晶顯示元件。
側鏈基團的具體例子如下。
首先，可以列舉：烷基、烷基氧基、烷基氧基烷基、烷基羰基、烷基羰基氧基、烷基氧基羰基、烷基氨基羰基、烯基、烯基氧基、烯基羰基、烯基羰基氧基、烯基氧基羰基、烯基氨基羰基、炔基、炔基氧基、炔基羰基、炔基羰基氧基、炔基氧基羰基、炔基氨基羰基等。而且，這些基團中的烷基、烯基以及炔基均為碳數大於等於3的基團。其中，在烷基氧基烷基中，全體碳數大於等於3即可。此外，這些基團可以是直鏈狀，也可以是支鏈狀。
其次，以末端的環具有碳數大於等於1的烷基、碳數大於等於1的烷氧基或者碳數大於等於2的烷氧基烷基來作為取代基為條件，可以列舉：苯基、苯基烷基、苯基烷基氧基、苯基氧基、苯基羰基、苯基羰基氧基、苯基氧基羰基、苯基氨基羰基、苯基環己基氧基、碳數大於等於3的環烷基、環己基烷基、環己基氧基、環己基氧基羰基、環己基苯基、環己基苯基烷基、環己基苯基氧基、雙(環己基)氧基、雙(環己基)烷基、雙(環己基)苯基、雙(環己基)苯基烷基、雙(環己基)氧基羰基、雙(環己基)苯基氧基羰基、及環己基雙(苯基)氧基羰基等環結構的基團。
另外，可以列舉如下集合環基，其是具有兩個或兩個以上苯環的基團、具有兩個或兩個以上環己烷環的基團、或者由苯環及環己烷環所構成的兩環或兩環以上的基團，所述集合環基的配位元基團獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-或者碳數為1～3的亞烷基，且末端的環具有碳數大於等於1的烷基、碳數大於等於1的經氟取代的烷基、碳數大於等於1的烷氧基、或者碳數大於等於2的烷氧基烷基作為取代基。當然，具有類固醇骨架的基團作為側鏈基團也有效。
側鏈型二胺的優選例子為以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺。
在式(VIII)中，A3 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2 O-、-CF2 O-、或者碳數為1～6的亞烷基，亞烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代。A3 的優選例子為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、以及碳數為1～3的亞烷基，特別優選的例子為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-CH2 -以及-CH2 CH2 -。R1 為具有類固醇骨架的基團、碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、或者以式(IX)所表示的基團，該碳數為3～30的烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代。R1 的優選例子為碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、以及以式(IX)所表示的基團。當將A3 的鍵結位置作為1位時，兩個氨基與苯環的鍵結位置優選為3位與5位或者2位與5位。
在式(IX)中，A4 及A5 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳數為1～4的亞烷基、碳數為1～3的氧基亞烷基、或者碳數為1～3的亞烷基氧基，優選為單鍵或者碳數為1～4的亞烷基。環B及環C獨立地為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基。R2 及R3 獨立地為氟或者甲基。f及g獨立地為0、1或者2，優選為0。c、d及e獨立地為0～3的整數，它們的合計為大於等於1。R4 為碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、或者碳數為2～30的烷氧基烷基，在這些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中，任意的氫可以被氟取代，而且任意的-CH2 -可以被二氟亞甲基取代。R4 的優選例子為碳數為1～30的烷基以及碳數為1～30的烷氧基。
在式(X)及式(XI)中，R5 獨立地為氫或者甲基。R6 為氫、碳數為1～20的烷基或者碳數為2～20的烯基。R7 及R8 分別獨立地為碳數為1～20的烷基或者苯基。A6 獨立地為單鍵、-CO-或者-CH2 -。在式(X)中，優選為兩個“NH2 -Ph-A6 -O-”的其中一個鍵結於類固醇骨架的3位上，另一個鍵結於6位上。另外，兩個氨基與苯環的鍵結位置優選為均相對於A6 的鍵結位置為間位或者對位。在式(XI)中，兩個“NH2 -(R6 -)Ph-A6 -O-”與苯環的鍵結位置優選為均相對於類固醇骨架所鍵結著的碳為間位或者對位。另外，兩個氨基與苯環的鍵結位置優選為均相對於A6 的鍵結位置為間位或者對位。
在式(XII)及式(XIII)中，R9 為碳數為1～30的烷基，該烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代。R10 為碳數為6～22的烷基，R11 為碳數為1～22的烷基。A7 獨立地為-O-或者碳數為1～6的亞烷基。A8 為單鍵或者碳數為1～3的亞烷基。環T為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基。h為0或者1。在式(XII)中，兩個氨基與苯環的鍵結位置優選為均相對於A7 的鍵結位置為間位或者對位。在式(XIII)中，兩個氨基與苯環的鍵結位置優選為均相對於A7 的鍵結位置為間位或者對位。
以下列出二胺(VIII)的具體例子。
在式(VIII-1)～式(VIII-11)中，R23 為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基，優選為碳數為5～25的烷基或者碳數為5～25的烷氧基。R24 為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基，優選為碳數為3～25的烷基或者碳數為3～25的烷氧基。
在式(VIII-12)～式(VIII-17)中，R25 為碳數為4～30的烷基，優選為碳數為6～25的烷基。R26 為碳數為6～30的烷基，優選為碳數為8～25的烷基。
在式(VIII-18)～式(VIII-37)中，R27 為碳數為1～30的烷基、或者碳數為1～30的烷氧基，優選為碳數為3～25的烷基或者碳數為3～25的烷氧基。R28 為氫、氟、碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、-CN、-OCH2 F、-OCHF2 或者-OCF3 ，優選為碳數為3～25的烷基或者碳數為3～25的烷氧基。
所述二胺(VIII-1)～二胺(VIII-43)中，優選二胺(VIII-1)～二胺(VIII-11)，更優選二胺(VIII-2)以及二胺(VIII-4)～二胺(VIII-6)。
以下列出二胺(X)的具體例子。
以下列出二胺(XI)的具體例子。
以下列出二胺(XII)的具體例子。
在式(XII-1)～式(XII-3)中，R29 為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基，優選為碳數為3～30的烷基或者碳數為3～30的烷氧基。在式(XII-4)～式(XII-8)中，R30 為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基，優選為碳數為3～30的烷基或者碳數為3～30的烷氧基。
以下列出二胺(XIII)的具體例子。
在式(XIII-1)～式(XIII-3)中，R31 為碳數為6～22的烷基，優選為碳數為6～20的烷基。R32 為碳數為1～22的烷基，優選為碳數為1～10的烷基。
所述側鏈型二胺的具體例子中，優選二胺(VIII-2)、二胺(VIII-4)～二胺(VIII-6)、二胺(XII-2)、二胺(XII-4)以及二胺(XII-6)。
在為了使液晶顯示元件表現出較大的預傾角的情況下，製造本發明的液晶配向劑中所使用的聚合物時，優選將如上所述的側鏈型二胺在二胺總量中的比例設為1莫耳%～90莫耳%，更優選設為5莫耳%～70莫耳%。
如上所述的不具有側鏈基團的二胺、即非側鏈型二胺的優選例子可以列舉以式(I)～式(VII)及式(XV)所表示的化合物。
在這些化學式中，X為碳數為2～12的直鏈亞烷基。Y獨立地為單鍵、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3 )-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-O-(CH2 )t -O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-S-(CH2 )t -S-或者碳數為1～12的直鏈亞烷基，t為1～12的整數。Z1 及Z2 為氫，當Y為-NH-、-N(CH3 )-、-CH2 -、-C(CH3 )2 -或者-C(CF3 )2 -時，Z1 與Z2 可以相互鍵結而形成單鍵。環D為亞苯基或者1,4-二氮雜亞環己基。R33 及R34 分別獨立地為碳數為1～3的烷基或者苯基。A3 獨立地為碳數為1～6的亞烷基、亞苯基或者經烷基取代的亞苯基。m為1～10的整數。環己烷環或者苯環的任意氫可以被氟、甲基、-OH、-COOH、-SO3 H、-PO3 H2 、苄基或者羥基苄基取代。
以下列出二胺(I)的例子。
以下列出二胺(II)的具體例子。
以下列出二胺(III)的具體例子。
以下列出二胺(IV)的具體例子。
以下列出二胺(V)的具體例子。
以下列出二胺(VI)的具體例子。
以下列出二胺(VII)的具體例子。
以下列出二胺(XV)的具體例子。
所述非側鏈型二胺中，優選二胺(IV-1)～二胺(IV-5)、二胺(IV-15)～二胺(IV-17)、二胺(V-1)～二胺(V-12)、二胺(V-26)、二胺(V-27)、二胺(V-31)、二胺(V-33)、二胺(V-35)～二胺(V-37)、二胺(VI-1)、二胺(VI-2)、二胺(VI-6)、二胺(VII-1)～二胺(VII-5)以及二胺(XV-1)，更優選二胺(IV-1)、二胺(IV-2)、二胺(IV-15)～二胺(IV-17)、二胺(V-1)～二胺(V-12)、二胺(V-33)、二胺(V-35)～二胺(V-37)、二胺(VI-7)、二胺(VII-2)以及二胺(XV-1)。
從使液晶顯示元件中表現出離子密度等所需電特性的觀點考慮，所述非側鏈型二胺在本發明液晶配向劑中的聚醯胺酸的原料即二胺總量中，優選以莫耳比計含有1%～98%，更優選含有10%～95%。
本發明中所使用的二胺中，可以使用所述二胺(I)～二胺(VIII)、二胺(X)～二胺(XIII)以及二胺(XV)以外的二胺。這樣的二胺可以列舉例如具有芴(fluorene)環的芴系二胺以及二胺(VIII)～二胺(XII)以外的側鏈型二胺。
二胺(VIII)～二胺(XII)以外的側鏈型二胺的例子為二胺(1')～二胺(8')。
在這些化學式中，R35 及R36 分別獨立地為碳數為3～30的烷基。在製造本發明的液晶配向劑中的聚醯胺酸時，這些二胺可以在不損及本發明效果的程度的範圍內使用。
製造聚醯胺酸時，可以在二胺中添加單胺。通過添加單胺，可以引起生成聚醯胺酸時的聚合反應的終止(termination)，從而可以抑制其以上的聚合反應的進行。即，可以容易控制所得聚合物(聚醯胺酸或者其衍生物)的分子量，例如可以不損及本發明的效果而改善液晶配向劑的塗布特性。單胺的添加比例可以考慮到作為目標的聚醯胺酸分子量來進行適當調整。只要不損及本發明的效果，則也可以添加兩種或兩種以上的單胺。單胺的例子為苯胺、4-羥基苯胺、環己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一烷基胺、正十二烷基胺、正十三烷基胺、正十四烷基胺、正十五烷基胺、正十六烷基胺、正十七烷基胺、正十八烷基胺、以及正二十烷基胺。
在除實施例以外的以下說明中，只要沒有特別說明，那麼聚醯胺酸以及其衍生物的總稱是使用“聚醯胺酸”。
本發明中，使二胺和四羧酸二酐進行反應而獲得聚醯胺酸時，可以如上述那樣使用二胺(N)與其他二胺的混合物。此時，其他二胺的優選例子之一為選自二胺(VIII)以及二胺(X)～二胺(XIII)的組群中的側鏈型二胺的至少一種。其他二胺的另一優選例子為選自二胺(VIII)以及二胺(X)～二胺(XIII)的組群中的側鏈型二胺的至少一種與選自二胺(I)～二胺(VII)以及二胺(XV)的組群中的非側鏈型二胺的至少一種的混合物。所述的[5]至[8]項是二胺(N)、側鏈型二胺以及非側鏈型二胺的組合的優選例子。
本發明中，可以將如上所述使混合二胺和四羧酸進行反應而獲得的聚醯胺酸作為聚合物成分，也可以將原料不同的聚醯胺酸的混合物作為聚合物成分。聚醯胺酸的混合物的優選例子之一為以下聚醯胺酸的混合物：使二胺(N)的至少一種與選自二胺(VIII)以及二胺(X)～二胺(XIII)的組群中的側鏈型二胺的至少一種的混合物、或者在該二胺混合物中進一步添加了選自二胺(I)～二胺(VII)以及二胺(XV)的組群中的非側鏈型二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸；使所述非側鏈型二胺的至少一種或者該非側鏈型二胺的至少一種與二胺(N)的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸。
聚醯胺酸的混合物的另一優選例子為以下聚醯胺酸的混合物：使二胺(N)的至少一種與選自二胺(I)～二胺(VII)以及二胺(XV)的組群中的非側鏈型二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸；使選自二胺(VIII)以及二胺(X)～二胺(XIII)的組群中的側鏈型二胺的至少一種或者該側鏈型二胺的至少一種與所述非側鏈型二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸。所述[9]至[11]項中記載了聚合物成分為聚醯胺酸的混合物的優選例子。
本發明中所使用的四羧酸二酐可以是一種化合物，也可以是兩種或兩種以上的化合物。四羧酸二酐可以列舉芳香族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、以及脂肪族四羧酸二酐。
以下列出芳香族四羧酸二酐的例子。
所述芳香族四羧酸二酐中，優選羧酸(1)、羧酸(2)、羧酸(5)～羧酸(7)、羧酸(11)以及羧酸(14)，特別優選羧酸(1)。
以下列出脂環式四羧酸二酐的例子。
所述脂環式四羧酸二酐中，優選羧酸(19)、羧酸(25)、羧酸(35)～羧酸(37)、羧酸(39)、羧酸(44)以及羧酸(49)，更優選羧酸(19)。
以下列出脂肪族四羧酸二酐的例子。下述例子中優選羧酸(23)。
本發明中，也可以使用所述羧酸(1)～羧酸(67)以外的四羧酸二酐。該四羧酸二酐的例子可以列舉具有側鏈基團的四羧酸二酐。藉由使用具有側鏈基團的四羧酸二酐，可以增大液晶顯示元件的預傾角。具有側鏈基團的四羧酸二酐例如可以列舉具有類固醇骨架的羧酸(68)以及羧酸(69)。
在製造聚醯胺酸時，可以在四羧酸二酐中添加二羧酸酐來使用。這樣一來，可以引起生成聚醯胺酸時的聚合反應的終止，從而可以抑制其以上的聚合反應的進行。即，可以容易控制所得聚合物(聚醯胺酸)的分子量，例如可以不損及本發明的效果而改善液晶配向劑的塗布特性。二羧酸酐的添加比例可以考慮到作為目標的聚醯胺酸分子量來進行適當調整。另外，只要不損及本發明的效果，所添加的二羧酸酐的種類也可以是兩種或兩種以上。二羧酸酐的例子為順丁烯二酸酐(maleic anhydride)、鄰苯二甲酸酐(phthalic anhydride)、亞甲基琥珀酸酐(itaconic anhydride)、正癸基琥珀酸酐(n-decyl succinic anhydride)、正十二烷基琥珀酸酐、正十四烷基琥珀酸酐、正十六烷基琥珀酸酐及環己酸酐。
本發明中，在製造聚醯胺酸時，也可以進一步添加單異氰酸酯(monoisocyanate)化合物。通過添加單異氰酸酯化合物，所得聚醯胺酸的末端得到修飾，且分子量得到調節。通過使用該末端修飾型聚醯胺酸，例如可以不損及本發明的效果而改善液晶配向劑的塗布特性。從所述觀點考慮，單異氰酸酯化合物的添加量優選相對於二胺以及四羧酸二酐的總量為1莫耳%～10莫耳%。單異氰酸酯化合物例如可以列舉異氰酸苯酯以及異氰酸萘酯。
本發明中所使用的聚醯胺酸可以與聚醯亞胺的膜形成中所使用的公知聚醯胺酸同樣地製造。四羧酸二酐的總添加量優選與二胺的總莫耳數大致為等莫耳(莫耳比為0.9～1.1左右)。
聚醯胺酸的分子量以聚苯乙烯換算的重量平均分子量(weight-average molecular weight，Mw)計，優選為10,000～500,000，更優選為20,000～200,000。聚醯胺酸的分子量可以根據利用凝膠滲透色譜(Gel Permeation Chromatography，GPC)法的測定值來求出。
聚醯胺酸可以通過以紅外線(Infrared，IR)、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)對用大量不良溶劑進行沉澱而獲得的固體成分進行分析來確認其存在。通過利用KOH或NaOH等的強鹼性水溶液將聚醯胺酸進行分解，再對其分解物的有機溶劑萃取物，利用氣相色譜法(Gas Chromatography，GC)、高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)或者氣相色譜-質譜法(Gas Chromatograph-Mass Spectrometer，GC-MS)進行分析，可以確認所使用的原料。
本發明的液晶配向劑可以進一步含有所述聚醯胺酸以外的其他成分。例如，從使液晶顯示元件的電特性長期穩定的觀點考慮，本發明的液晶配向劑可以進一步含有經烯基取代的納迪克醯亞胺化合物。以下列出該經烯基取代的納迪克醯亞胺化合物的優選例子。
例如從使液晶顯示元件的電特性長期穩定的觀點考慮，本發明的液晶配向劑可以進一步含有具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物。具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物，可以列舉：(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺等(甲基)丙烯酸衍生物以及雙順丁烯二醯亞胺，優選具有兩個或兩個以上自由基聚合性不飽和雙鍵的(甲基)丙烯酸衍生物。
另外，例如從液晶顯示元件的電特性的長期穩定性的觀點考慮，本發明的液晶配向劑可以進一步含有噁嗪化合物。噁嗪化合物例如可以列舉式(a)～式(f)所示的化合物。
在式(a)～式(f)中，R1 及R2 為碳數為1～30的有機基團；R3 ～R6 為氫或者碳數為1～6的烴基；X為單鍵、-O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-(CH2 )m -、-O-(CH2 )m -O-、-S-(CH2 )m -S-，m為1～6的整數；Y獨立地為單鍵、-O-、-S-、-CO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -或者碳數為1～3的亞烷基。
例如從液晶顯示元件的電特性的長期穩定性的觀點考慮，本發明的液晶配向劑可以進一步含有分子內具有一個或者兩個或兩個以上環氧環的環氧化合物。該環氧化合物可以是具有環氧環的單體(monomer)、低聚物(oligomer)或者聚合物。
本發明的液晶配向劑可以進一步含有各種添加劑。各種添加劑例如可以列舉聚醯胺酸以及其衍生物以外的聚合物、以及低分子化合物，可以根據各種目的來選擇使用。該聚合物可以列舉可溶於有機溶劑中的聚合物。從控制所形成的液晶配向膜的電特性或配向性的觀點考慮，優選將這樣的聚合物添加于本發明的液晶配向劑中。該聚合物例如可以列舉：聚醯胺、聚氨酯(polyurethane)、聚脲(polyurea)、聚酯(polyester)、聚環氧化物(polyepoxide)、聚酯多元醇(polyester polyol)、有機矽改性聚氨酯(silicone modified polyurethane)、以及有機矽改性聚酯(silicone modified polyester)。
所述低分子化合物，例如：1)當期望提高塗布性時，可以列舉與該目的相符的表面活性劑；2)當必須提高抗靜電性時，可以列舉抗靜電劑；3)當期望提高與基板的密著性或耐摩擦性時，可以列舉矽烷偶合劑或鈦系偶合劑；另外，4)當在低溫下進行醯亞胺化時，可以列舉醯亞胺化催化劑。
矽烷偶合劑例如可以列舉：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基三甲氧基矽烷、對氨基苯基三甲氧基矽烷、對氨基苯基三乙氧基矽烷、間氨基苯基三甲氧基矽烷、間氨基苯基三乙氧基矽烷、3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三乙氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(三乙氧基矽烷基)-1-丙胺、以及N,N'-雙[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]乙二胺。
醯亞胺化催化劑例如可以列舉：三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺等脂肪族胺類；N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、經甲基取代的苯胺、經羥基取代的苯胺等芳香族胺類；吡啶(pyridine)、經甲基取代的吡啶、經羥基取代的吡啶、喹啉(quinoline)、經甲基取代的喹啉、經羥基取代的喹啉、異喹啉(isoquinoline)、經甲基取代的異喹啉、經羥基取代的異喹啉、咪唑(imidazole)、經甲基取代的咪唑、經羥基取代的咪唑等環式胺類。所述醯亞胺化催化劑優選為選自N,N-二甲基苯胺、鄰羥基苯胺、間羥基苯胺、對羥基苯胺、鄰羥基吡啶、間羥基吡啶、對羥基吡啶、以及異喹啉中的一種或者兩種或兩種以上。
從液晶配向劑的塗布性或所述聚醯胺酸的濃度的調整的觀點考慮，本發明的液晶配向劑可以進一步含有溶劑。該溶劑只要是具有溶解聚合物成分的能力的溶劑，則可以無特別限制地應用。所述溶劑廣泛包含聚醯胺酸、可溶性聚醯亞胺等聚合物成分的製造步驟或用途方面通常使用的溶劑，可以根據使用目的來適當選擇。所述溶劑可以是一種溶劑，也可以是兩種或兩種以上溶劑的混合溶劑。這樣的溶劑可以列舉所述聚醯胺酸的親溶劑、或目的為改善塗布性的其他溶劑。
對於聚醯胺酸為親溶劑的非質子性極性有機溶劑，可以列舉：N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、二甲基咪唑啉酮(dimethyl imidazolidinone)、N-甲基己內醯胺(N-methyl caprolactam)、N-甲基丙醯胺(N-methyl propionamide)、N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethyl acetamide)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide)、N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethyl formamide)、N,N-二乙基甲醯胺(N,N-diethyl formamide)、二乙基乙醯胺、γ-丁內酯(γ-butyrolactone)等內酯。
目的為改善塗布性等的其他溶劑的例子，可以列舉：乳酸烷基酯、3-甲基-3-甲氧基丁醇、萘滿(tetralin)、異佛爾酮(isophorone)、乙二醇單丁醚等乙二醇單烷基醚、二乙二醇單乙醚等二乙二醇單烷基醚、乙二醇單烷基或者苯基乙酸酯、三乙二醇單烷基醚、丙二醇單甲醚及丙二醇單丁醚等丙二醇單烷基醚、丙二酸二乙酯等丙二酸二烷基酯、二丙二醇單甲醚等二丙二醇單烷基醚、它們的乙酸酯類等酯化合物。
這些溶劑中特別優選的溶劑為：N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基咪唑啉酮、γ-丁內酯、乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、以及二丙二醇單甲醚。
本發明中，液晶配向劑中的含有所述聚醯胺酸的聚合物成分的濃度並無特別限定，優選0.1重量%～40重量%。當將該液晶配向劑塗布在基板上時，有時為了調整膜厚，必須進行將所含有的聚合物成分預先利用溶劑加以稀釋的操作。此時，從將液晶配向劑的粘度調整為適合於對液晶配向劑容易地混合溶劑的粘度的觀點考慮，所述聚合物成分的濃度優選為小於等於40重量%。
另外，液晶配向劑中的所述聚合物成分的濃度也有根據液晶配向劑的塗布方法來調整的情況。當液晶配向劑的塗布方法為旋轉器(spinner)法或印刷法時，為了將膜厚保持為良好，大多使所述聚合物成分的濃度通常為小於等於10重量%。利用其他塗布方法例如浸漬(dipping)法或噴墨(ink jet)法時，也可能要進一步降低濃度。另一方面，如果所述聚合物成分的濃度為大於等於0.1重量%，那麼所得液晶配向膜的膜厚容易變得最佳。因此，所述聚合物成分的濃度在通常的旋轉器法或印刷法等中為大於等於0.1重量%，優選為0.5重量%～10重量%。但是，根據液晶配向劑的塗布方法，也可以在更低的濃度下使用。
此外，在將所述液晶配向劑用於製作液晶配向膜的情況下，本發明的液晶配向劑的粘度可以根據形成該液晶配向劑的膜的機構或方法來決定。例如，當使用印刷機來形成液晶配向劑的膜時，從獲得充分的膜厚的觀點考慮，本發明的液晶配向劑的粘度優選為大於等於5mPa‧s，另外從抑制印刷不均的觀點考慮，本發明的液晶配向劑的粘度優選為小於等於100mPa‧s，更優選為10mPa‧s～80mPa‧s。當利用旋塗法(spin coat)來塗布液晶配向劑而形成液晶配向劑的膜時，從同樣的觀點考慮，本發明的液晶配向劑的粘度優選為5mPa‧s～200mPa‧s，更優選為10mPa‧s～100mPa‧s。液晶配向劑的粘度可以通過利用溶劑的稀釋或伴隨攪拌的熟化來減小。
本發明的液晶配向膜是所述本發明的液晶配向劑的塗膜經加熱而形成的膜。本發明的液晶配向膜可以通過由液晶配向劑來製作液晶配向膜的通常方法而獲得，例如本發明的液晶配向膜可以通過形成本發明的液晶配向劑的塗膜的步驟、及將所述塗膜加熱來進行煆燒的步驟而獲得。對於本發明的液晶配向膜，視需要可以對所述煆燒步驟中獲得的膜進行摩擦處理(rubbing process)。
所述塗膜與通常的液晶配向膜的製作同樣地，也可以通過在液晶顯示元件的基板上塗布本發明的液晶配向劑而形成。所述基板可以列舉可以設置著氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)電極等電極或彩色濾光片(color filter)等的玻璃制基板。
將液晶配向劑塗布在基板上的方法，通常已知旋轉器法、印刷法、浸漬法、落滴法(falling-drop method)、噴墨法等。這些方法在本發明中也同樣可以應用。
所述塗膜的煆燒可以在所述聚醯胺酸呈現出脫水‧環化反應所必需的條件下進行。所述塗膜的煆燒通常已知在烘箱(oven)或者紅外爐中進行加熱處理的方法、在加熱板(hot plate)上進行加熱處理的方法等。這些方法在本發明中同樣也可以應用。通常優選在150℃～300℃左右的溫度下進行1分鐘～3小時。
所述摩擦處理可以與通常用來對液晶配向膜進行配向處理的摩擦處理同樣地進行，只要是在本發明的液晶配向膜中獲得充分延遲(retardation)的條件即可。特別優選的條件是，毛壓入量為0.2mm～0.8mm，平臺移動速度為5mm/sec～250mm/sec，滾筒轉速為500rpm～2,000rpm。液晶配向膜的配向處理方法除摩擦法以外，通常已知光配向法或轉印法等。在可以獲得本發明的效果的範圍內，可以將這些其他配向處理方法並用於所述摩擦處理中。
本發明的液晶配向膜可以利用進一步包含除所述步驟以外的其他步驟的方法而適宜地獲得。這樣的其他步驟可以列舉使所述塗膜乾燥的步驟、或用清洗液對摩擦處理前後的膜進行清洗的步驟等。
乾燥步驟與所述煆燒步驟同樣地，通常已知在烘箱或者紅外爐中進行加熱處理的方法、在加熱板上進行加熱處理的方法等。這些方法也同樣可以應用於所述乾燥步驟中。乾燥步驟優選在溶劑能夠蒸發的範圍內的溫度下實施，更優選在與所述煆燒步驟的溫度相比相對較低的溫度下實施。
利用清洗液對配向處理前後的液晶配向膜進行清洗的清洗方法，可以列舉：刷洗(brushing)、噴霧(jet spray)、蒸氣清洗或者超聲波清洗等。這些方法可以單獨進行，也可以並用。清洗液可以使用：純水，或者甲醇、乙醇、異丙醇等各種醇類，苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類，二氯甲烷(methylene chloride)等鹵素系溶劑，丙酮、甲基乙基酮等酮類，但並不限定於這些清洗液。當然，這些清洗液是使用經充分純化而雜質少的清洗液。這樣的清洗方法也可以應用于形成本發明的液晶配向膜的所述清洗步驟中。
本發明的液晶配向膜的膜厚並無特別限定，優選為10nm～300nm，更優選為30nm～150nm。本發明的液晶配向膜的膜厚可以利用表面輪廓儀(profilometer)或橢偏儀(ellipsometer)等公知的膜厚測定裝置來測定。
本發明的液晶顯示元件具有：一對基板、含有液晶分子且形成于所述一對基板之間的液晶層、對液晶層施加電壓的電極、以及使液晶分子配向為規定方向的本發明的液晶配向膜。
基板可以使用在本發明的液晶配向膜中所述的玻璃制基板，電極可以使用如本發明的液晶配向膜中所述那樣形成於玻璃制基板上的ITO電極。液晶層是由被密封在基板間的液晶組成物所形成，所述基板是以液晶配向膜面為內側。
對於所使用的液晶組成物並無特別限制，可以使用介電各向異性(dielectric anisotropy)為正或負的各種液晶組成物。介電各向異性為正的優選液晶組成物可以列舉以下公報中所揭示的液晶組成物：日本專利第3086228號公報、日本專利第2635435號公報、日本專利特表平5-501735號公報、日本專利特開平8-157826號公報、日本專利特開平8-231960號公報、日本專利特開平9-241644號公報(EP885272A1說明書)、日本專利特開平9-302346號公報(EP806466A1說明書)、日本專利特開平8-199168號公報(EP722998A1說明書)、日本專利特開平9-235552號公報、日本專利特開平9-255956號公報、日本專利特開平9-241643號公報(EP885271A1說明書)、日本專利特開平10-204016號公報(EP844229A1說明書)、日本專利特開平10-204436號公報、日本專利特開平10-231482號公報、日本專利特開2000-087040號公報、日本專利特開2001-48822號公報等。
介電各向異性為負的優選液晶組成物可以列舉以下公報中所揭示的液晶組成物：日本專利特開昭57-114532號公報、日本專利特開平2-4725號公報、日本專利特開平4-224885號公報、日本專利特開平8-40953號公報、日本專利特開平8-104869號公報、日本專利特開平10-168076號公報、日本專利特開平10-168453號公報、日本專利特開平10-236989號公報、日本專利特開平10-236990號公報、日本專利特開平10-236992號公報、日本專利特開平10-236993號公報、日本專利特開平10-236994號公報、日本專利特開平10-237000號公報、日本專利特開平10-237004號公報、日本專利特開平10-237024號公報、日本專利特開平10-237035號公報、日本專利特開平10-237075號公報、日本專利特開平10-237076號公報、日本專利特開平10-237448號公報(EP967261A1說明書)、日本專利特開平10-287874號公報、日本專利特開平10-287875號公報、日本專利特開平10-291945號公報、日本專利特開平11-029581號公報、日本專利特開平11-080049號公報、日本專利特開2000-256307號公報、日本專利特開2001-019965號公報、日本專利特開2001-072626號公報、日本專利特開2001-192657號公報等。
即使在所述介電各向異性為正或負的液晶組成物中添加一種或一種以上的光學活性化合物來使用也沒有絲毫影響。
本發明的液晶顯示元件可以形成各種電場方式用液晶顯示元件。這種電場方式用液晶顯示元件可以列舉：所述電極在相對於所述基板表面為水準的方向上對所述液晶層施加電壓的橫向電場方式用液晶顯示元件、或者所述電極在相對於所述基板表面為垂直的方向上對所述液晶層施加電壓的縱向電場方式用液晶顯示元件。
橫向電場方式用液晶顯示元件即使不表現出比較大的預傾角也無妨。因此，橫向電場方式用液晶顯示元件中適宜使用由含有非側鏈型聚醯胺酸的液晶配向劑所形成的液晶配向膜，該非側鏈型聚醯胺酸是使用非側鏈型二胺而獲得的。
縱向電場方式用液晶顯示元件需要表現出比較大的預傾角。因此，縱向電場方式用液晶顯示元件中適宜使用由含有側鏈型聚醯胺酸的液晶配向劑所形成的液晶配向膜，該側鏈型聚醯胺酸是使用側鏈型二胺或者含有該側鏈型二胺的二胺混合物而獲得的。
這樣一來，將本發明的液晶配向劑作為原料來製作的液晶配向膜可以通過適當選擇作為該原料的聚合物，而應用於各種顯示驅動方式的液晶顯示元件中。
本發明的液晶顯示元件也可以進一步具有所述構成要素以外的要素。關於這種其他構成要素，在本發明的液晶顯示元件中可以安裝偏光板(偏光膜)、波長板、光散射膜、驅動電路等在液晶顯示元件中通常使用的構成要素。
[實施例]
以下，通過實施例來對本發明進行說明，本發明並不限定於這些實施例。實施例中所使用的化合物如下所述。
〈四羧酸二酐〉
羧酸(1)：均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride)
羧酸(19)：1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐
〈二胺〉
二胺(VI-7)：1,4-雙(4-氨基苯基)-1,4-二氮雜環己烷
二胺(V-1)：4,4'-二氨基二苯基甲烷
二胺(V-7)：1,2-雙(4-氨基苯基)乙烷
二胺(XII-4-1)：1,1-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基-4-(反式-4-正戊基環己基)環己烷
二胺(XII-2-1)：1,1-雙[4-(4-氨基苯基甲基)苯基]-4-正庚基環己烷
二胺(N-1)：1,4-雙(4-氨基苯氧基)萘
二胺(V-36)：N,N'-雙(4-氨基苯基)-N,N'-二甲基乙二胺
〈溶劑〉
NMP：N-甲基-2-吡咯烷酮
BC：丁基溶纖劑(乙二醇單丁醚)
〈1.聚醯胺酸的合成〉
[合成例1]
向具備溫度計、攪拌機、原料投入添加口以及氮氣導入口的100mL四口燒瓶中，加入2.242g的二胺(VI-7)、1.072g的二胺(N-1)、0.569g的二胺(XII-2-1)、以及80.0g的脫水NMP，在乾燥氮氣流下進行攪拌溶解。接著加入0.683g的羧酸(1)及1.434g的羧酸(19)，在室溫環境下使其反應30小時。當反應過程中反應溫度上升時，將反應溫度抑制在小於等於70℃而使其反應。然後向所獲得的溶液中添加14.0g的BC，獲得濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液。將該聚醯胺酸作為PA1。PA1的重量平均分子量為40,100。
聚醯胺酸的重量平均分子量是通過以下方法求出的：利用磷酸-DMF混合溶液(磷酸/DMF=0.6/100：重量比)對所獲得的聚醯胺酸進行稀釋，以使聚醯胺酸濃度達到約1重量%，然後使用2695分離模組(separation module)、2414差示折射計(Waters製造)，將所述混合溶液作為展開劑，利用GPC法進行測定，再進行聚苯乙烯換算。此外，管柱是使用HSPgel RT MB-M(Waters製造)，在管柱溫度為40℃、流速為0.35mL/min的條件下進行測定。
[合成例2～7]
除了如表1所示那樣變更四羧酸二酐以及二胺以外，依據合成例1來製備聚醯胺酸溶液(PA2)～(PA7)。包括合成例1，將結果歸納於表1中。
〈2.液晶顯示元件的製作〉
[實施例1]
向合成例1中所合成的濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液(PA1)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶劑，將整體稀釋為4重量%而製成液晶配向劑。使用所獲得的液晶配向劑，以下述方式製作液晶顯示元件。
〈液晶顯示元件的製作方法〉
利用旋轉器將液晶配向劑塗布在兩片附有ITO電極的玻璃基板上，形成膜厚為70nm的膜。塗膜後在80℃下加熱乾燥約5分鐘，然後在210℃下進行20分鐘的加熱處理，從而形成液晶配向膜。接著，利用摩擦裝置對形成著液晶配向膜的基板的表面進行摩擦處理，以進行配向處理。然後，將液晶配向膜在超純水中進行5分鐘超聲波清洗後，在烘箱中以120℃乾燥30分鐘。
在其中一片玻璃基板上散佈7μm的間隙材料，使形成著液晶配向膜的面為內側且以摩擦方向成為反平行的方式進行對向配置，然後利用環氧硬化劑進行密封，從而製作間隙為7μm的反平行單元(antiparallel cell)。在該單元中注入如下所示的液晶組成物，並利用光硬化劑將注入口密封。接著，在110℃下進行30分鐘加熱處理，製作液晶顯示元件。
〈液晶組成物〉
[實施例2]
向合成例2中所合成的濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液(PA2)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶劑，將整體稀釋成4重量%而製成液晶配向劑。使用所獲得的液晶配向劑，與實施例1同樣地製作液晶顯示元件。
[實施例3]
向合成例3中所合成的濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液(PA3)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶劑，將整體稀釋成4重量%而製成液晶配向劑。使用所獲得的液晶配向劑，與實施例1同樣地製作液晶顯示元件。
[比較例1]
向合成例4中所合成的濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液(PA4)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶劑，將整體稀釋成4重量%而製成液晶配向劑。使用所獲得的液晶配向劑，與實施例1同樣地製作液晶顯示元件。
[比較例2]
向合成例5中所合成的濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液(PA5)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶劑，將整體稀釋成4重量%而製成液晶配向劑。使用所獲得的液晶配向劑，與實施例1同樣地製作液晶顯示元件。
[比較例3]
向合成例6中所合成的濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液(PA6)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶劑，將整體稀釋成4重量%而製成液晶配向劑。使用所獲得的液晶配向劑，與實施例1同樣地製作液晶顯示元件。
[比較例4]
向合成例7中所合成的濃度為6重量%的聚醯胺酸溶液(PA7)中添加NMP/BC=1/1(重量比)的混合溶劑，將整體稀釋成4重量%而製成液晶配向劑。使用所獲得的液晶配向劑，與實施例1同樣地製作液晶顯示元件。
〈3.電特性的評價〉
對實施例1～3、比較例1～4中製作的液晶顯示元件，以如下方式進行電壓保持率的測定及長期可靠性的測定。
1)電壓保持率的測定
使用TOYO Technica製造的液晶物性評價裝置6254型來進行電壓保持率的測定。測定條件為閘寬(gate width)：60μs、頻率：3Hz、脈高：±1V，測定溫度為60℃。所述電壓保持率的值越高，則可以說電特性越良好。將結果示於表2中。
2)電壓保持率的保持特性的測定
對所製作的液晶顯示元件，隨時間經過而求出電壓保持率[%]，並對其保持特性進行評價。保持特性的試驗方法中採用如下方法：將液晶顯示元件放置在溫度為100℃的環境氣體中，中途隨時間經過而取出，測定電壓保持率[%]。電壓保持率的減少越小(例如利用下述式子求出的減少率小於10%)，則可以說電壓保持率的保持特性越良好，而且可以說電特性的長期可靠性越良好。
減少率(%)=(初期(0小時)的電壓保持率-500小時後的電壓保持率)/初期的電壓保持率×100
將300小時後以及500小時後的資料示於表2中。
如表2所示，使用含有二胺(N)的原料二胺來製造聚醯胺酸時，在使用含有該聚合物的液晶配向劑而製成液晶配向膜的液晶顯示元件中，抑制電壓保持率的隨時間減少的效果得到顯著改善。

Claims (21)

  1. 一種液晶配向劑，其是含有選自由聚醯胺酸及其衍生物所組成的組群中的至少一種聚合物的組成物，其中所述聚合物是使以式(N)所表示的二胺的至少一種或者所述以式(N)所表示的二胺的至少一種與不以式(N)所表示的二胺的其他二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物，並且在所述組成物中所占的所述聚合物成分的濃度為0.1重量%～40重量%， 其中，A1 獨立地為碳數為1～10的烷基、碳數為1～10的烷氧基、羥基、三氟甲基、氟、氯或者溴；m獨立地為0～3的整數；A2 獨立地為-O-、-NH-、-N(CH3 )-、或者-S-；而且，兩個氨基對於苯環的鍵結位置是除A1 及A2 的鍵結位置以外的任意位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中式(N)中的兩個氨基的鍵結位置均是相對於A2 為對位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中所述二胺是選自以式(N-1)～式(N-5)、式(N-7)、式(N-8)、式(N-13)、式(N-15)及式(N-16)所表示的化合物組群中的至少一種二胺或者該(這些)二胺與其他二胺的混合物， 在這些化學式中，Me是指甲基。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶配向劑，其中所述二胺是以式(N-1)及式(N-3)所表示的二胺的至少一種或者該(這些)二胺與其他二胺的混合物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中所述二胺是以式(N)所表示的二胺的至少一種與其他二胺的混合物，所述其他二胺是選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種， 其中，A3 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2 O-、-CF2 O-、或者碳數為1～6的亞烷基，所述亞烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R1 為具有類固醇骨架的基團、碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、或者以式(IX)所表示的基團，所述碳數為3～30的烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代， 其中，A4 及A5 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳數為1～4的亞烷基、碳數為1～3的氧基亞烷基、或者碳數為1～3的亞烷基氧基；環B及環C獨立地為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；R2 及R3 獨立地為氟或者甲基，f及g獨立地為0、1或者2；c、d及e獨立地為0～3的整數，它們的合計為大於等於1；R4 為碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、或者碳數為2～30的烷氧基烷基，在這些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中，任意的氫可以被氟取代，而且任意的-CH2 -可以被二氟亞甲基取代， 在式(X)及式(XI)中，R5 獨立地為氫或者甲基，R6 為氫、碳數為1～20的烷基或者碳數為2～20的烯基，R7 及R8 分別獨立地為碳數為1～20的烷基或者苯基，A6 獨立地為單鍵、-CO-或者-CH2 -， 在式(XII)及式(XIII)中，R9 為碳數為1～30的烷基，所述烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R10 為碳數為6～22的烷基；R11 為碳數為1～22的烷基；A7 獨立地為-O-或者碳數為1～6的亞烷基；A8 為單鍵或者碳數為1～3的亞烷基；環T為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；h為0或者1。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之液晶配向劑，其中所述二胺是選自以式(N-1)～式(N-5)、式(N-7)、式(N-8)、式(N-13)、式(N-15)及式(N-16)所表示的化合物組群中的至少一種二胺與其他二胺的混合物，所述其他二胺是選自以式(VIII-2)、式(VIII-4)～式(VIII-6)、式(XII-2)、式(XII-4)及式(XII-6)所表示的二胺中的具有側鏈基團的二胺的至少一種， 在這些化學式中，R23 、R29 及R30 分別為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中所述二胺是進一步含有不具有側鏈基團的二胺的混合物，所述不具有側鏈基團的二胺是選自以式(I)～式(VII)及式(XV)所表示的化合物組群中的至少一種， 在這些化學式中，X為碳數為2～12的直鏈亞烷基；Y獨立地為單鍵、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3 )-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-O-(CH2 )t -O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-S-(CH2 )t -S-或者碳數為1～12的直鏈亞烷基，t為1～12的整數；Z1 及Z2 為氫，當Y為-NH-、-N(CH3 )-、-CH2 -、-C(CH3 )2 -或者-C(CF3 )2 -時，Z1 與Z2 可以相互鍵結而形成單鍵；環D為亞苯基或者1,4-二氮雜亞環己基；R33 及R34 分別獨立地為碳數為1～3的烷基或者苯基；A3 獨立地為碳數為1～6的亞烷基、亞苯基或者經烷基取代的亞苯基；m為1～10的整數；環己烷環或者苯環的任意氫可以被氟、甲基、-OH、-COOH、-SO3 H、-PO3 H2 、苄基或者羥基苄基取代。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶配向劑，其中所述不具有側鏈基團的二胺是以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)～式(IV-17)、式(V-1)～式(V-12)、式(V-33)、式(V-35)～式(V-37)、式(VI-7)、式(VII-2)及式(XV-1)所表示的二胺的至少一種，
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中所述聚合物是以下聚醯胺酸或者其衍生物的混合物，其為使以式(N)所表示的二胺的至少一種與選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，或者包含以式(N)所表示的二胺的至少一種、選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種、以及選自以式(I)～式(VII)及式(XV)所表示的二胺組群中的不具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物，以及使所述不具有側鏈基團的二胺的至少一種或者所述不具有側鏈基團的二胺的至少一種與以式(N)所表示的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物的混合物， 其中，A3 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2 O-、-CF2 O-、或者碳數為1～6的亞烷基，所述亞烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R1 為具有類固醇骨架的基團、碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、或者以式(IX)所表示的基團，所述碳數為3～30的烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代， 其中，A4 及A5 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳數為1～4的亞烷基、碳數為1～3的氧基亞烷基、或者碳數為1～3的亞烷基氧基；環B及環C獨立地為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；R2 及R3 獨立地為氟或者甲基，f及g獨立地為0、1或者2；c、d及e獨立地為0～3的整數，它們的合計為大於等於1；R4 為碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、或者碳數為2～30的烷氧基烷基，在這些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中，任意的氫可以被氟取代，而且任意的-CH2 -可以被二氟亞甲基取代， 在式(X)及式(XI)中，R5 獨立地為氫或者甲基，R6 為氫或者碳數為1～20的烷基或烯基，R7 及R8 分別獨立地為碳數為1～20的烷基或者苯基，A6 獨立地為單鍵、-CO-或者-CH2 -， 在式(XII)及式(XIII)中，R9 為碳數為1～30的烷基，所述烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R10 為碳數為6～22的烷基；R11 為碳數為1～22的烷基；A7 獨立地為-O-或者碳數為1～6的亞烷基；A8 為單鍵或者碳數為1～3的亞烷基；環T為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；h為0或者1， 在式(I)～式(VII)及式(XV)中，X為碳數為2～12的直鏈亞烷基；Y獨立地為單鍵、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3 )-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-O-(CH2 )t -O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-S-(CH2 )t -S-或者碳數為1～12的直鏈亞烷基，t為1～12的整數；Z1 及Z2 為氫，當Y為-NH-、-N(CH3 )-、-CH2 -、-C(CH3 )2 -或者-C(CF3 )2 -時，Z1 與Z2 可以相互鍵結而形成單鍵；環D為亞苯基或者1,4-二氮雜亞環己基；R33 及R34 分別獨立地為碳數為1～3的烷基或者苯基；A3 獨立地為碳數為1～6的亞烷基、亞苯基或者經烷基取代的亞苯基；m為1～10的整數；環己烷環或者苯環的任意氫可以被氟、甲基、-OH、-COOH、-SO3 H、-PO3 H2 、苄基或者羥基苄基取代。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中所述聚合物是以下聚醯胺酸或者其衍生物的混合物，其為使以式(N)所表示的二胺的至少一種與選自以式(I)～式(VII)及式(XV)所表示的二胺組群中的不具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物，以及使選自以式(VIII)及式(X)～式(XIII)所表示的二胺組群中的具有側鏈基團的二胺的至少一種或者所述具有側鏈基團的二胺的至少一種與所述不具有側鏈基團的二胺的至少一種的混合物，和四羧酸二酐進行反應而獲得的聚醯胺酸或者其衍生物的混合物， 其中，A3 為單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH2 O-、-CF2 O-、或者碳數為1～6的亞烷基，所述亞烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R1 為具有類固醇骨架的基團、碳數為3～30的烷基、具有碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基作為取代基的苯基、或者以式(IX)所表示的基團，所述碳數為3～30的烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代， 其中，A4 及A5 獨立地為單鍵、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、碳數為1～4的亞烷基、碳數為1～3的氧基亞烷基、或者碳數為1～3的亞烷基氧基；環B及環C獨立地為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；R2 及R3 獨立地為氟或者甲基，f及g獨立地為0、1或者2；c、d及e獨立地為0～3的整數，它們的合計為大於等於1；R4 為碳數為1～30的烷基、碳數為1～30的烷氧基、或者碳數為2～30的烷氧基烷基，在這些烷基、烷氧基以及烷氧基烷基中，任意的氫可以被氟取代，而且任意的-CH2 -可以被二氟亞甲基取代， 在式(X)及式(XI)中，R5 獨立地為氫或者甲基，R6 為氫或者碳數為1～20的烷基或烯基，R7 及R8 分別獨立地為碳數為1～20的烷基或者苯基，A6 獨立地為單鍵、-CO-或者-CH2 -， 在式(XII)及式(XIII)中，R9 為碳數為1～30的烷基，所述烷基中的任意-CH2 -可以被-O-、-CH=CH-或者-C≡C-取代；R10 為碳數為6～22的烷基；R11 為碳數為1～22的烷基；A7 獨立地為-O-或者碳數為1～6的亞烷基；A8 為單鍵或者碳數為1～3的亞烷基；環T為1,4-亞苯基或者1,4-亞環己基；h為0或者1， 在式(I)～式(VII)及式(XV)中，X為碳數為2～12的直鏈亞烷基；Y獨立地為單鍵、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH3 )-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-O-(CH2 )t -O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-S-(CH2 )t -S-或者碳數為1～12的直鏈亞烷基，t為1～12的整數；Z1 及Z2 為氫，當Y為-NH-、-N(CH3 )-、-CH2 -、-C(CH3 )2 -或者-C(CF3 )2 -時，Z1 與Z2 可以相互鍵結而形成單鍵；環D為亞苯基或者1,4-二氮雜亞環己基；R33 及R34 分別獨立地為碳數為1～3的烷基或者苯基；A3 獨立地為碳數為1～6的亞烷基、亞苯基或者經烷基取代的亞苯基；m為1～10的整數；環己烷環或者苯環的任意氫可以被氟、甲基、-OH、-COOH、-SO3 H、-PO3 H2 、苄基或者羥基苄基取代。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之液晶配向劑，其中所述以式(N)所表示的二胺是以式(N-1)～式(N-5)、式(N-7)、式(N-8)、式(N-13)、式(N-15)或者式(N-16)所表示的二胺，所述具有側鏈基團的二胺是以式(VIII-2)、式(VIII-4)～式(VIII-6)、式(XII-2)、式(XII-4)或者式(XII-6)所表示的二胺，而所述不具有側鏈基團的二胺是以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)～式(IV-17)、式(V-1)～式(V-12)、式(V-33)、式(V-35)～式(V-37)、式(VI-7)、式(VII-2)或者式(XV-1)所表示的二胺， 在這些化學式中，Me是指甲基， 在這些化學式中，R23 、R29 及R30 分別為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基，
  12. 如申請專利範圍第10項所述之液晶配向劑，其中所述以式(N)所表示的二胺是以式(N-1)～式(N-5)、式(N-7)、式(N-8)、式(N-13)、式(N-15)或者式(N-16)所表示的二胺，所述具有側鏈基團的二胺是以式(VIII-2)、式(VIII-4)～式(VIII-6)、式(XII-2)、式(XII-4)或者式(XII-6)所表示的二胺，而所述不具有側鏈基團的二胺是以式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-15)～式(IV-17)、式(V-1)～式(V-12)、式(V-33)、式(V-35)～式(V-37)、式(VI-7)、式(VII-2)或者式(XV-1)所表示的二胺， 在這些化學式中，Me是指甲基， 在這些化學式中，R23 、R29 及R30 分別為碳數為1～30的烷基或者碳數為1～30的烷氧基，
  13. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中所述四羧酸二酐是芳香族四羧酸二酐或者芳香族四羧酸二酐與芳香族以外的四羧酸二酐的混合物。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是選自以式(1)、式(2)、式(5)～式(7)、式(11)及式(14)所表示的化合物組群中的至少一種，
  15. 如申請專利範圍第14項所述之液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是以式(1)所表示的化合物。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之液晶配向劑，其中所述芳香族以外的四羧酸二酐為脂環式四羧酸二酐以及/或者脂肪族四羧酸二酐。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是選自以式(1)、式(2)、式(5)～式(7)、式(11)及式(14)所表示的化合物組群中的至少一種，而所述芳香族以外的四羧酸二酐是選自以式(19)、式(23)、式(25)、式(35)～式(39)、式(44)及式(49)所表示的化合物組群中的至少一種，
  18. 如申請專利範圍第17項所述之液晶配向劑，其中所述芳香族四羧酸二酐是以式(1)所表示的化合物，所述芳香族以外的四羧酸二酐是以式(19)所表示的化合物。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之液晶配向劑，其中所述液晶配向劑進一步含有選自經烯基取代的納迪克醯亞胺化合物、具有自由基聚合性不飽和雙鍵的化合物、噁嗪化合物、噁唑啉化合物、以及環氧化合物中的至少一種化合物。
  20. 一種液晶配向膜，其中所述液晶配向膜是如申請專利範圍第1項至第19項中任何一項所述之液晶配向劑的塗膜經加熱而形成的。
  21. 一種液晶顯示元件，其包括一對基板、含有液晶分子且形成于所述一對基板之間的液晶層、對液晶層施加電壓的電極、以及使所述液晶分子配向為規定方向的液晶配向膜，所述液晶顯示元件的特徵在於：所述液晶配向膜是如申請專利範圍第20項所述之液晶配向膜。
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