TWI691547B - 含有聚醯胺酸系聚合物的組合物、液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 - Google Patents
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Abstract
Description
本發明涉及一種組合物、液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件。
從前,顯示元件所具有的液晶配向膜、或者顯示元件或照明裝置用的表面保護膜、層間絕緣膜等是藉由將聚合物組合物塗佈於基板上而製作。例如,作為液晶顯示元件,正在開發電極結構或所使用的液晶分子的物性等不同的各種驅動方式的液晶顯示元件,已知有扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型或超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型、垂直配向型(Vertical Alignment,VA型)、面內切換型(In-Plane Switching,IPS型)、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型、光學補償彎曲型(Optically Compensated Bend,OCB型)等各種液晶顯示元件。這些液晶顯示元件具有用以使液晶分子配向的液晶配向膜。就耐熱性、機械強度、與液晶的親和性等各種特性良好的觀點而言,液晶配向膜的材料通常使用聚醯胺酸或聚醯亞胺。
在液晶配向劑等聚合物組合物中,將聚合物成分溶解於
溶劑中,將該液晶配向劑塗佈於基板上並進行加熱,由此形成液晶配向膜。此處,出於使聚合物均勻地溶解的目的,液晶配向劑的溶劑通常使用例如N-甲基-2-吡咯烷酮或γ-丁內酯等非質子性極性溶媒。另外,為了使將液晶配向劑塗佈於基板時的液晶配向劑的塗佈性(印刷性)良好,液晶配向劑的溶劑通常並用這些聚醯胺酸等良溶媒與例如丁基溶纖劑等表面張力比較低的不良溶媒(例如,參照專利文獻1或專利文獻2)。
近年來,液晶顯示元件不僅如從前那樣用於個人電腦等顯示終端,而且在例如液晶電視或汽車導航系統(car navigation system)、手機、智慧型手機、信息顯示器等各種用途中使用。伴隨此種多用途化,對液晶顯示元件要求顯示品質的進一步高質量化、或製品良率的提高等,在進行驅動方式或元件結構的改良的同時,亦正在進行作為液晶顯示元件的一個構成構件的液晶配向膜或作為該液晶配向膜的形成材料的液晶配向劑的改良。例如,就顯示品質或良率等觀點而言,作為液晶配向劑要求塗佈於基板上時的塗佈性(印刷性)良好,且提出各種用以改善印刷性的材料(例如,參照專利文獻3或專利文獻4)。
[專利文獻1]日本專利特開2010-97188號公報
[專利文獻2]日本專利特開2010-156934號公報
[專利文獻3]日本專利特開2011-257527號公報
[專利文獻4]日本專利特開2011-257736號公報
對液晶顯示元件的高性能化或良率提高的要求進一步高漲,並對液晶配向劑的印刷性也要求進一步的改善。
本發明是鑒於所述問題而成,其主要目的在於提供一種印刷性良好的組合物及液晶配向劑、以及使用該液晶配向劑而製作的液晶配向膜以及液晶顯示元件。
本發明者等人為了完成如上所述的從前技術的問題而進行了積極研究,結果發現,在包含聚醯亞胺或其前體作為聚合物成分的組合物中,藉由使用特定的溶劑作為溶劑成分的至少一部分,能夠解決所述問題,從而完成本發明。具體而言,藉由本發明來提供以下的組合物、液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件。
本發明的第1方面為提供一種組合物,其含有選自由聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯所組成的組群中的至少一種聚合物(A)以及溶劑,所述溶劑包含作為選自由下述式(b-1A)所表示的化合物、下述式(b-1B)所表示的化合物、下述式(b1)所表示的化合物、及下述式(b2)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種的特定溶劑(B)。另外,本發明的第2方面為提供一
種液晶配向劑,其含有所述聚合物(A)以及溶劑,所述溶劑包含所述特定溶劑(B)。
[化1]A-X-B-Y-C1 (b-1A)
(式(b-1A)中,X、Y分別獨立地為-COO-或-OCO-,A、C1分別獨立地為碳數1~6的一價烴基,B為碳數1~12的二價烴基)
(式(b-1B)中,R1、R2分別獨立地為碳數3~6的烷基,R3分別獨立地為氫原子或甲基,n4為2或3)
(式(b1)中,R為碳數1~3的烷基,n為0~2的整數。
式(b2)中,m為0~2的整數)
藉由所述組合物及液晶配向劑包含特定溶劑(B)作為溶劑成分,對基板的塗佈性(印刷性)良好。另外,本發明的組合物除了用於液晶配向膜用途,也可適合用於顯示元件或照明裝置用的絕緣膜、保護膜用途。
本發明的組合物及液晶配向劑的一實施方式為所述溶劑包含所述式(b-1A)所表示的化合物。另外,本發明的組合物及液晶配向劑的另一實施方式為所述溶劑包含所述式(b-1B)所表示的化合物。在這些情況下,在低溫環境下進行長時間保管時組合物中或配向劑中也難以產生析出物,保存穩定性良好。另外,組合物或液晶配向劑對基板的塗佈性也良好。進而,即便將液晶顯示元件窄邊緣化也可獲得顯示出良好的顯示品質的液晶顯示元件。
本發明的組合物及液晶配向劑的另一實施方式為所述溶劑包含所述式(b1)或式(b2)所表示的化合物。該情況下,聚合物相對於溶劑的溶解性良好。另外,所述式(b1)或式(b2)所表示的化合物的沸點適度地高,由此,當對基板印刷組合物或液晶配向劑時,能夠抑制溶劑自印刷機上揮發的情況。從而,聚合物成分難以析出至印刷機上,其結果為,能夠使印刷性(特別是,以下將長期持續實施印刷的情況下的印刷性也稱為“長期印刷性”)良好。
在本發明的液晶配向劑中,所述聚合物(A)較佳為包含
具有以下部分結構的聚合物,所述部分結構源自選自由下述式(d-1)~式(d-5)分別所表示的化合物所組成的組群中的至少一種二胺。
(式(d-1)中,X1及X2分別獨立地為單鍵、-O-、-S-、-OCO-或-COO-,Y1為氧原子或硫原子,R11及R12分別獨立地為碳數1~3的烷烴二基,R8及R9分別獨立地為氫原子或保護基;n1為0或1,在n1=0的情況下,n2及n3為滿足n2+n3=2的整數,在n1=1
的情況下,n2=n3=1;式(d-2)中,X3為單鍵、-O-或-S-,m1為0~3的整數;在m1=0的情況下,m2為1~12的整數,在m1為1~3的整數的情況下,m2=2;式(d-3)中,R3為碳數1~12的一價烴基,R4為氫原子、或者碳數1~12的一價烴基,R5及R6分別獨立地為氫原子或甲基;式(d-4)中,X4及X5分別獨立地為單鍵、-O-、-COO-或-OCO-,R7為碳數1~3的烷烴二基,A4為單鍵或碳數1~3的烷烴二基;a為0或1,b為0~2的整數,c為1~20的整數,k為0或1;其中,a及b不會同時為0;式(d-5)中,A5表示單鍵、碳數1~12的烷烴二基或碳數1~6的氟烷烴二基,A6表示-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-或-CO-,A7表示具有類固醇骨架的一價有機基)
在液晶配向劑的聚合物成分的至少一部分為使用所述特定的二胺而獲得的聚合物(A)的情況下,所述效果高而適合。
在本發明的液晶配向劑中,可進而含有胺化合物(C),所述胺化合物(C)在分子內具有1個一級胺基與含氮芳香族雜環,且所述一級胺基鍵結於鏈狀烴基或脂環式烴基。
在包含所述聚合物(A)作為聚合物成分的至少一部分的液晶配向劑中,在包含所述胺化合物(C)作為添加劑的情況下,當在低溫環境下長時間保管液晶配向劑時,有產生在配向劑中析出所述胺化合物(C)等問題的情況。在這一方面,根據本構成的液晶配向劑,藉由包含所述特定溶劑(B)作為溶劑成分,在低溫環境下進行長時間保管時配向劑中也難以產生析出物,保存穩定
性良好。另外,液晶配向劑對基板的塗佈性也良好。
本發明的第3方面為提供一種液晶配向膜,其藉由本發明的液晶配向劑而形成。另外,本發明的第4方面為提供一種液晶顯示元件,其包括該液晶配向膜。該液晶配向膜是使用印刷性良好的液晶配向劑而形成,因此能夠提高液晶顯示元件的良率。
10:液晶顯示元件
11a、11b:玻璃基板
12:液晶配向膜
13:頂電極
14:絕緣層
15:底電極
16:液晶層
A、B、C、D:電極
d1:電極的線寬
d2:電極間的距離
C1:由虛線所包圍的部分
圖1為FFS型液晶單元的概略構成圖。
圖2(a)、圖2(b)為利用光配向法的液晶顯示元件的製造中使用的頂電極的平面示意圖。圖2(a)為頂電極的俯視圖,圖2(b)為頂電極的部分放大圖。
圖3為表示四個系統的驅動電極的圖。
《組合物及液晶配向劑》
本發明的組合物及液晶配向劑包含選自由聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯所組成的組群中的至少一種聚合物(A)作為聚合物成分,並且該聚合物(A)是以分散或溶解於溶劑中而成的液狀組合物的方式製備。本發明的組合物較佳為液晶配向劑。
《聚合物(A)》
<聚醯胺酸>
本發明的聚醯胺酸能夠藉由使四羧酸二酐與二胺進行反應而
獲得。
[四羧酸二酐]
聚醯胺酸的合成中所使用的四羧酸二酐例如可列舉:脂肪族四羧酸二酐、脂環式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作為這些四羧酸二酐的具體例,脂肪族四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐等;脂環式四羧酸二酐例如可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二側氧-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二側氧-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺環-3'-(四氫呋喃-2',5'-二酮)、5-(2,5-二側氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、環己烷四羧酸二酐、下述式(t-1)所表示的化合物等
(式(t-1)中,X7、X8、X9及X10分別獨立地為單鍵或亞甲
基,j為1~3的整數);芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐等;除此以外,還可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。此外,四羧酸二酐可將所述者單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
此處,作為所述式(t-1)所表示的化合物,例如可列舉:雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐、雙環[4.3.0]壬烷-2,4,7,9-四羧酸二酐、雙環[4.4.0]癸烷-2,4,7,9-四羧酸二酐、雙環[4.4.0]癸烷-2,4,8,10-四羧酸二酐、三環[6.3.0.0<2,6>]十一烷-3,5,9,11-四羧酸二酐等。其中,就提高液晶配向膜用途中的液晶配向的穩定性的觀點而言,所述式(t-1)所表示的化合物較佳為雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐。
聚醯胺酸的合成中所使用的四羧酸二酐較佳為至少使用選自由以下化合物所組成的組群中的至少一種化合物(以下也稱為特定四羧酸二酐):所述中的所述式(t-1)所表示的化合物、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐以及均苯四甲酸二酐。在使用所述特定四羧酸二酐的情況下,相對於聚醯胺酸的合成中所使用的四羧酸二酐的總量,特定四羧酸二酐的合計使用量較佳為10莫耳%以上,更佳為20莫耳%~100莫耳%。此外,藉由在單體組成中包含特定四羧酸二酐的聚合,獲得具有源自特定四羧酸二酐的部分結構的聚合物。
[二胺]
聚醯胺酸的合成中所使用的二胺較佳為包含選自由所述式(d-1)所表示的化合物、所述式(d-2)所表示的化合物、所述式(d-3)所表示的化合物、所述式(d-4)所表示的化合物以及所述式(d-5)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種二胺(以下也稱為“特定二胺”)。
(式(d-1)所表示的化合物)
所述式(d-1)中,R11及R12的碳數1~3的烷烴二基例如可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-2,3-二基等。這些烷烴二基中,較佳為亞甲基、伸乙基或者丙烷-1,3-二基。
X1及X2為單鍵、-O-、-S-、-OCO-或-COO-。此外,X1與X2可相同也可不同。這些基中,X1及X2較佳為單鍵、-O-或-S-。
Y1為氧原子或硫原子。較佳為氧原子。
R8及R9的保護基較佳為因熱而脫離的基,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。其中,R8及R9的保護基較佳為胺基甲酸酯系保護基,作為具體例,可列舉:第三丁氧基羰基、苄氧基羰基、1,1-二甲基-2-鹵代乙氧基羰基、1,1-二甲基-2-氰基乙氧基羰基、9-茀基甲氧基羰基、烯丙氧基羰基、2-(三甲基矽烷基)乙氧基羰基等。這些中,就由熱導致的脫離性高的觀點或能夠減少經脫保護的部分的膜中的殘存量的觀點而言,特佳為第三丁氧基羰基。
在n1=0的情況下,式(d-1)所表示的化合物所具有的2
個一級胺基可鍵結於同一苯環上,也可在2個不同的苯環各鍵結1個。另一方面,在n1=1的情況下,2個一級胺基在不同的苯環上分別各鍵結1個。
苯環上的一級胺基的鍵結位置並無特別限定。例如在苯環上的一級胺基為1個的情況下,相對於其他基,其鍵結位置可為2-位、3-位、4-位的任一者,較佳為3-位或4-位,更佳為4-位。另外,在苯環上的一級胺基為2個的情況下,相對於其他基,其鍵結位置例如可列舉2,4-位、2,5-位等,其中較佳為2,4-位。
一級胺基所鍵結的苯環上的氫原子可經碳數1~10的一價烴基、或者該烴基上的至少一個氫原子經氟原子取代的一價基、或者氟原子所取代。該情況下的一價烴基例如可列舉:碳數1~10的烷基、碳數1~10的烯基、碳數3~10的環烷基、碳數5~10的芳基(苯基、甲苯基等)、碳數5~10的芳烷基(苄基等)等。
此外,本說明書中的“烴基”是指包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基。另外,所謂“鏈狀烴基”是指在主鏈不包含環狀結構,僅由鏈狀結構構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。此外,鏈狀結構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結構作為環結構、不包含芳香環結構的烴基。其中,無須僅由脂環式烴結構構成,也包含在其一部分具有鏈狀結構者。所謂“芳香族烴基”是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,無須僅由芳香環結構構成,也可在其一部分包含鏈狀結構或脂環式烴結構。
作為所述式(d-1)所表示的化合物的較佳具體例,n1=0的化合物例如可列舉:4,4'-二胺基二苯基胺、2,4-二胺基二苯基胺等;n1=1的化合物例如可列舉:1,3-雙(4-胺基苄基)脲、1,3-雙(4-胺基苯乙基)脲、1,3-雙(3-胺基苄基)脲、1-(4-胺基苄基)-3-(4-胺基苯乙基)脲、1,3-雙(2-(4-胺基苯氧基)乙基)脲、1,3-雙(3-(4-胺基苯氧基)丙基)脲、1,3-雙(4-胺基苄基)硫脲、1,3-雙(2-胺基苄基)脲、1,3-雙(2-胺基苯乙基)脲、1,3-雙(2-(2-胺基苯甲醯基氧基)乙基)脲、1,3-雙(3-(2-胺基苯甲醯基氧基)丙基)脲等。此外,所述式(d-1)所表示的化合物可將這些化合物單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
(式(d-2)所表示的化合物)
所述式(d-2)中,X3為單鍵、-O-或-S-,較佳為單鍵或-O-。
在m1=0的情況下,m2為1~12的整數。該情況下,就使所得的聚合物的耐熱性良好的觀點而言,較佳為m2為1~10,更佳為1~8。另外,在液晶配向膜的用途中,就保持良好的液晶配向性,並且使耐摩擦性良好的觀點而言,較佳為m1=0,就縮小液晶分子的預傾角的觀點而言,m1較佳為1~3的整數。
苯環上的一級胺基的鍵結位置並無特別限定,相對於其他基,各個一級胺基較佳為3-位或4-位,更佳為4-位。此外,一級胺基所鍵結的苯環上的氫原子可經碳數1~10的一價烴基、或者該烴基上的至少一個氫原子經氟原子取代的一價基、或者氟原子所取代。
所述式(d-2)所表示的化合物的較佳具體例例如可列舉:雙(4-胺基苯氧基)甲烷、雙(4-胺基苯氧基)乙烷、雙(4-胺基苯氧基)丙烷、雙(4-胺基苯氧基)丁烷、雙(4-胺基苯氧基)戊烷、雙(4-胺基苯氧基)己烷、雙(4-胺基苯氧基)庚烷、雙(4-胺基苯氧基)辛烷、雙(4-胺基苯氧基)壬烷、雙(4-胺基苯氧基)癸烷、雙(4-胺基苯基)甲烷、雙(4-胺基苯基)乙烷、雙(4-胺基苯基)丙烷、雙(4-胺基苯基)丁烷、雙(4-胺基苯基)戊烷、雙(4-胺基苯基)己烷、雙(4-胺基苯基)庚烷、雙(4-胺基苯基)辛烷、雙(4-胺基苯基)壬烷、雙(4-胺基苯基)癸烷、1,3-雙(4-胺基苯基巰基)丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基巰基)丁烷等。此外,所述式(d-2)所表示的化合物可將這些例示的化合物單獨使用一種或者將兩種以上混合使用。
(式(d-3)所表示的化合物)
所述式(d-3)中,R3為碳數1~12的一價烴基。R3的具體例例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基、癸基等烷基;乙烯基、烯丙基等烯基;環戊基、環己基等環烷基;苯基、甲苯基等芳基;苄基等芳烷基等。R3的碳數較佳為1~6,更佳為1~3。R3較佳為鏈狀烴基,更佳為包含碳-碳雙鍵的鏈狀烴基,尤佳為烯基。
R4為氫原子或者碳數1~12的一價烴基。該烴基可列舉:碳數1~12的鏈狀烴基、碳數3~12的脂環式烴基、碳數5~12的芳香族烴基,其具體例可列舉所述R3的說明中所例示的基。R4較佳為氫原子或者碳數1~12的鏈狀烴基。另外,R4的烴基較佳
為碳數1~6,更佳為碳數1~3。
R5及R6分別獨立地為氫原子或甲基,較佳為均為氫原子。
所述式(d-3)的二胺基苯基中,2個一級胺基的鍵結位置並無特別限定,相對於鍵結於苯環的具有N-烯丙基結構的基,較佳為2,4-位或2,5-位,更佳為2,4-位。此外,一級胺基所鍵結的苯環上的氫原子可經碳數1~10的一價烴基、或者該烴基上的至少一個氫原子經氟原子取代的一價基、或者氟原子所取代。
所述式(d-3)所表示的化合物的較佳具體例例如可列舉:2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺、2,5-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺、下述式(d-3-1)~式(d-3-3)分別所表示的化合物等。此外,所述式(d-3)所表示的化合物可單獨使用一種或者將兩種以上混合使用。
(式(d-4)所表示的化合物)
式(d-4)中,“-X4-(R7-X5)k-”所表示的二價基較佳為碳數1~3的烷烴二基、*-O-、*-COO-或者*-O-C2H4-O-(其中,標注有“*”的結合鍵與二胺基苯基鍵結)。
基“-CcH2c+1”較佳為直鏈狀,其具體例例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等。
相對於基“X4”,二胺基苯基中的2個一級胺基較佳為2,4-位或3,5-位,更佳為2,4-位。此外,一級胺基所鍵結的苯環上的氫原子可經碳數1~10的一價烴基、或者該烴基上的至少一個氫原子經氟原子取代的一價基、或者氟原子所取代。
所述式(d-4)所表示的化合物的較佳具體例例如可列舉下述式(d-4-1)~式(d-4-12)分別所表示的化合物等。
(式(d-5)所表示的化合物)
式(d-5)中,A5表示單鍵、碳數1~12的烷烴二基或碳數1~6的氟烷烴二基,A6表示-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-或-CO-,A7表示具有類固醇骨架的一價有機基。
所述式(d-5)的A5的碳數1~12的烷烴二基較佳為碳數1~4的烷烴二基,更佳為亞甲基、伸乙基、1,3-丙烷二基、1,4-丁烷二基。碳數1~6的氟烷烴二基較佳為碳數1~4的全氟烷烴二基,更佳為-CF2-、全氟伸乙基、1,3-全氟丙烷二基、1,4-全氟丁烷二基。
A6較佳為-O-。
所謂A7的類固醇骨架是指包含環戊烷多氫菲(cyclopentanoperhydrophenanthrene)核的結構或其碳-碳鍵的一個或兩個以上成為雙鍵的結構。具有該類固醇骨架的一價有機基較佳為碳數17~40的有機基。
在液晶配向膜的用途中,就對塗膜賦予高的預傾角的觀點而言,所述式(d-5)所表示的化合物的較佳具體例較佳為使用選自由以下化合物所組成的組群中的一種以上:1-膽甾醇基氧基甲基-2,4-二胺基苯、1-膽甾醇基氧基甲基-3,5-二胺基苯、1-(1-膽甾醇基氧基-1,1-二氟甲基)-2,4-二胺基苯、1-(1-膽甾醇基氧基-1,1-二氟甲基)-3,5-二胺基苯、1-(1-膽甾烷基氧基-1,1-二氟甲基)-2,4-二胺基苯、1-(1-膽甾烷基氧基-1,1-二氟甲基)-3,5-二胺基苯、3-(2,4-二胺基苯基甲氧基)-4,4-二甲基膽甾烷、3-(1-(2,4-二胺基苯基)-1,1-二氟甲氧基)-4,4-二甲基膽甾烷、3-(3,5-二胺基苯基甲氧基)-4,4-二甲基膽甾烷、3-(1-(3,5-二胺基苯基)-1,1-二氟甲氧基)-4,4-二甲基膽甾烷、3-((2,4-二胺基苯基)甲氧基)膽烷-24-酸十六烷基酯、3-(1-(2,4-二胺基苯基)-1,1-二氟甲氧基)膽烷-24-酸十六烷基酯、3-((3,5-二胺基苯基)甲氧基)膽烷-24-酸十六烷基酯、3-(1-(3,5-二胺基苯基)-1,1-二氟甲氧基)膽烷-24-酸十六烷基酯、3-(2,4-二胺基苯基甲氧基)膽烷-24-酸十八烷基酯、3-(1-(2,4-二胺基苯基)-1,1-二氟甲氧基)膽烷-24-酸十八烷基酯、3-(3,5-二胺基苯基甲氧基)膽烷-24-酸十八烷基酯、3-(1-(3,5-二胺基苯基)-1,1-二氟甲氧基)膽烷-24-酸十八烷基酯、1-膽甾醇基氧基-2,4-二胺基苯、3,5-二胺基苯
甲酸膽甾醇基酯、1-膽甾烷基氧基-2,4-二胺基苯及3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯,進而這些中,就以少的使用比例賦予高的預傾角的觀點而言,特佳為使用選自由1-膽甾醇基氧基-2,4-二胺基苯、3,5-二胺基苯甲酸膽甾醇基酯、1-膽甾烷基氧基-2,4-二胺基苯及3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯所組成的組群中的一種以上。
合成聚醯胺酸時,特定二胺可根據所製造的液晶顯示元件的驅動模式,自所述化合物中適當選擇來使用。具體而言,能夠藉由使用所述式(d-1)所表示的化合物作為所述特定二胺,來製造適合用於邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型液晶顯示元件的液晶配向劑。另外,藉由使用選自由所述式(d-2)所表示的化合物以及所述式(d-3)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種,能夠製造適合用於扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型液晶顯示元件的液晶配向劑,藉由使用選自由所述式(d-4)所表示的化合物以及所述式(d-5)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種,能夠製造適合用於垂直配向型液晶顯示元件的液晶配向劑。
(其他二胺)
聚醯胺酸的合成中所使用的二胺可使用所述特定二胺以外的化合物(其他二胺)。該其他二胺例如可列舉:脂肪族二胺、脂環式二胺、芳香族二胺、二胺基有機矽氧烷等。作為這些其他二胺的具體例,脂肪族二胺例如可列舉:間苯二甲胺、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
己烷等;脂環式二胺例如可列舉:1,4-二胺基環己烷、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)等;芳香族二胺例如可列舉:對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基硫醚、1,5-二胺基萘、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯、2,7-二胺基茀、4,4'-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4'-(對伸苯基二伸異丙基)雙苯胺、4,4'-(間伸苯基二伸異丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基吖啶、3,6-二胺基哢唑、N-甲基-3,6-二胺基哢唑、N-乙基-3,6-二胺基哢唑、N-苯基-3,6-二胺基哢唑、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、1,4-雙-(4-胺基苯基)-呱嗪、1-(4-胺基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺、1-(4-胺基苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺、4-(4'-三氟甲氧基苯甲醯基氧基)環己基-3,5-二胺基苯甲酸酯、4-(4'-三氟甲基苯甲醯基氧基)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、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基環己烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基環己基)環己烷、4-胺基苄基胺、3-胺基苄基胺等;二胺基有機矽氧烷例如可列舉:1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二
矽氧烷等;除此以外,還可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的二胺。此外,這些其他二胺可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
在聚合物(A)包含具有源自特定二胺的部分結構的聚合物(以下也稱為“特定聚合物”)的情況下,就印刷性的觀點而言,相對於組合物或液晶配向劑中所含有的聚合物成分的總量100重量份,特定聚合物的含有比例較佳為設為50重量份以上,更佳為設為70重量份以上,尤佳為設為80重量份以上,特佳為設為90重量份以上。
在本發明的液晶配向劑中包含下述詳細敘述的特定胺化合物(C)作為添加劑的情況下,聚合物(A)較佳為包含具有以下部分結構的聚合物,所述部分結構源自具有羧基的二胺(以下也稱為“含羧基的二胺”)。在該聚合物例如為聚醯胺酸的情況下,可藉由使用含羧基的二胺作為聚醯胺酸的合成中所使用的所述其他二胺的至少一部分而獲得。該含羧基的二胺較佳為芳香族二胺,具體而言,例如可列舉下述式(e1-1)及式(e1-2)分別所表示的化合物等。
(式(e1-1)及式(e1-2)中,R20為鹵素原子、碳數1~10的烷基或碳數1~10的烷氧基,Z1為單鍵、氧原子或碳數1~3的烷烴二基;r2、r5及r6分別獨立地為1或2的整數,r1、r3及r4分別獨立地為0~2的整數,r7及r8分別獨立地為滿足r7+r8=2的0~2的整數;其中r3+r5+r7≦5,r4+r6+r8≦5;式中,存在多個R20的情況下,這些R20獨立且具有所述定義)
關於式(e1-1)及式(e1-2),R20的碳數1~10的烷基例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等,這些可為直鏈狀也可為分支狀。碳數1~10的烷氧基例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、己氧基等。
Z1的碳數1~3的烷烴二基例如可列舉:亞甲基、伸乙基、三亞甲基等。
r1、r3及r4較佳為0或1,更佳為0。
作為含羧基的二胺的具體例,下述式(e1-1)所表示的化合物例如可列舉:3,5-二胺基苯甲酸、2,4-二胺基苯甲酸、2,5-二胺基苯甲酸等;下述式(e1-2)所表示的化合物例如可列舉:4,4'-二胺基聯苯-3,3'-二羧酸、4,4'-二胺基聯苯-2,2'-二羧酸、3,3'-二胺基聯苯-4,4'-二羧酸、3,3'-二胺基聯苯-2,4'-二羧酸、4,4'-二胺基二苯基甲烷-3,3'-二羧酸、4,4'-二胺基聯苯-3-羧酸、4,4'-二胺基二苯基甲烷-3-羧酸、4,4'-二胺基二苯基乙烷-3,3'-二羧酸、4,4'-二胺基二苯基乙烷-3-羧酸、4,4'-二胺基二苯基醚-3,3'-二羧酸、4,4'-二胺
基二苯基醚-3-羧酸等。
合成聚醯胺酸時的特定二胺的使用量可根據所使用的化合物而任意地設定。例如,在使用所述式(d-1)所表示的化合物的情況下,相對於所有二胺,其使用量較佳為設為10莫耳%以上,更佳為設為30莫耳%以上。另外,在使用所述式(d-2)所表示的化合物的情況下,就對液晶分子賦予低的傾斜配向角的觀點而言,相對於所有二胺,其使用量較佳為設為10莫耳%以上,更佳為設為30莫耳%以上,尤佳為設為50莫耳%以上。
在使用所述式(d-3)所表示的化合物的情況下,就使電壓保持率的穩定性良好的觀點而言,相對於所有二胺,其使用量較佳為設為5莫耳%以上,更佳為設為10莫耳%以上。
在使用選自由所述式(d-4)所表示的化合物及所述式(d-5)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種的情況下,就賦予良好的配向性的觀點而言,相對於所有二胺,其使用量(在使用兩種以上的化合物的情況下為其合計量)較佳為設為5莫耳%以上,更佳為設為10莫耳%以上。此外,特定二胺可將所述例示的化合物中的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
在使用含羧基的二胺作為所述其他二胺的情況下,相對於所有二胺,其使用比例較佳為將含羧基的二胺設為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%~90莫耳%,尤佳為10莫耳%~70莫耳%。
對於TN型的液晶顯示元件用的液晶配向劑,在合成聚醯胺酸時,出於對液晶分子賦予適度的傾斜配向角的目的,可在使
用四羧酸二酐及二胺的同時,使用下述式(m-1)所表示的單胺。
(式(m-1)中,R23為碳數6~20的烷基或烷氧基,R24為二價有機基,h為0或1)
所述式(m-1)中,R23的碳數6~20的烷基例如可列舉:己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基等,這些可為直鏈狀也可為分支狀。碳數6~20的烷氧基例如可列舉所述例示的碳數6~20的烷基鍵結於氧原子的基(-OR23)等。
R24的二價有機基例如可列舉:二價的鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基等二價烴基、烴基中的碳-碳鍵間具有-O-、-CO-、-COO-、-S-等官能基的基、含雜環的基等。此處,作為二價烴基的具體例,鏈狀烴基例如可列舉亞甲基、伸乙基、丙烷二基、丁烷二基、戊烷二基、己烷二基、庚烷二基、辛烷二基、壬烷二基、癸烷二基、十一烷二基、十二烷二基、十三烷二基、十四烷二基、十五烷二基、十八烷二基、伸二十烷基、伸乙烯基、丙烯二基、丁烯二基、戊烯二基、伸乙炔基、伸丙炔基等;脂環式烴基例如可列舉:環伸丙基、環伸丁基、環伸戊基、環伸己基、
環伸己烯基、環伸庚基、環伸辛基、環伸壬基、環伸癸基、環伸十一烷基、環伸十二烷基、環伸十三烷基、環伸十四烷基、環伸十五烷基、環伸十八烷基、環伸二十烷基、雙環伸己基、伸降冰片基、伸金剛烷基等;芳香族烴基例如可列舉:伸苯基、伸聯苯基等。其中,R24較佳為鏈狀烴基、脂環式烴基或芳香族烴基。
所述式(m-1)所表示的單胺的較佳具體例例如可列舉:正己基胺、正辛基胺、正癸基胺、正十二烷基胺、正十六烷基胺、1,3-二甲基丁基胺、1,5-二甲基己基胺、2-乙基己基胺等脂肪族單胺;對胺基苯基己烷、對胺基苯基辛烷、對胺基苯基十二烷、對胺基苯基十六烷、對胺基苯氧基辛烷、對胺基苯氧基十二烷、對胺基苯氧基十六烷等芳香族單胺等。
就抑制在所製造的液晶單元內游離的單胺對顯示特性帶來影響的觀點而言,在將所使用的四羧酸二酐設為a莫耳,二胺設為b莫耳,單胺設為c莫耳的情況下,所述單胺的使用比例較佳為滿足“2(a-b)≧c>0”。
此外,所述式(m-1)所表示的單胺可在四羧酸二酐與二胺的反應後與其反應產物反應並加以聚合,或者也可使四羧酸二酐與二胺及單胺這三種成分同時反應並加以聚合。
[分子量調節劑]
合成聚醯胺酸時,可在使用如上所述的四羧酸二酐及二胺的同時,使用適當的分子量調節劑來合成末端修飾型的聚合物。藉由形成所述末端修飾型的聚合物,能夠在不損及本發明的效果的
情況下進一步改善液晶配向劑的塗佈性(印刷性)。
分子量調節劑例如可列舉:酸單酐、單胺化合物、單異氰酸酯化合物等。作為這些化合物的具體例,酸單酐例如可列舉:順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、正癸基丁二酸酐、正十二烷基丁二酸酐、正十四烷基丁二酸酐、正十六烷基丁二酸酐等;單胺化合物例如可列舉:苯胺、環己基胺、正丁基胺、所述式(m-1)所表示的化合物等;單異氰酸酯化合物例如可列舉:異氰酸苯基酯、異氰酸萘基酯等。
相對於所使用的四羧酸二酐及二胺的合計100重量份,分子量調節劑的使用比例較佳為設為20重量份以下,更佳為設為10重量份以下。
<聚醯胺酸的合成>
提供給聚醯胺酸的合成反應的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,四羧酸二酐的酸酐基成為0.2當量~2當量的比例,更佳為成為0.3當量~1.2當量的比例。
聚醯胺酸的合成反應較佳為在有機溶媒中進行。此時的反應溫度較佳為-20℃~150℃,更佳為0℃~100℃。另外,反應時間較佳為0.1小時~24小時,更佳為0.5小時~12小時。
此處,有機溶媒例如可列舉:非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。
作為這些有機溶媒的具體例,所述非質子性極性溶媒例如可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮
(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)、N-乙基-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、六甲基磷醯三胺等;所述酚系溶媒例如可列舉:苯酚、間甲酚、二甲酚、鹵化苯酚等;所述醇例如可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇、乙二醇單甲醚等;所述酮例如可列舉:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等;所述酯例如可列舉:乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯等;所述醚例如可列舉:二乙醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-正丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、四氫呋喃、二異戊醚等;所述鹵化烴例如可列舉:二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、鄰二氯苯等;所述烴例如可列舉:己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等。除此以外,也可使用特定溶劑(B)。
這些有機溶媒中,較佳為使用選自由非質子性極性溶媒以及酚系溶媒所組成的組群(有機溶媒A)中的一種以上,或者選自有機溶媒A中的一種以上與選自由醇、酮、酯、醚、鹵化烴以及烴所組成的組群(有機溶媒B)中的一種以上的混合物。在
後者的情況下,相對於有機溶媒A以及有機溶媒B的合計量,有機溶媒B的使用比例較佳為50重量%以下,更佳為40重量%以下,尤佳為30重量%以下。有機溶媒的使用量(a)較佳為設為相對於反應溶液的總量(a+b),四羧酸二酐及二胺的合計量(b)成為0.1重量%~50重量%的量。
以上述方式獲得將聚醯胺酸溶解而成的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶配向劑等組合物的製備,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸離析後再提供給液晶配向劑等的製備,或者也可將所離析的聚醯胺酸純化後再提供給液晶配向劑等的製備。在將聚醯胺酸脫水閉環而製成聚醯亞胺的情況下,可將所述反應溶液直接提供給脫水閉環反應,也可將反應溶液中所含的聚醯胺酸離析後再提供給脫水閉環反應,或者也可將所離析的聚醯胺酸純化後再提供給脫水閉環反應。聚醯胺酸的離析以及純化可依據公知的方法來進行。
<聚醯亞胺>
本發明的聚醯亞胺能夠藉由將以上述方式合成的聚醯胺酸進行脫水閉環,加以醯亞胺化而獲得。
所述聚醯亞胺可以是將作為其前體的聚醯胺酸所具有的醯胺酸結構的全部進行脫水閉環而得的完全醯亞胺化物,也可以是僅將醯胺酸結構的一部分進行脫水閉環而使醯胺酸結構與醯亞胺環結構並存的部分醯亞胺化物。本發明中的聚醯亞胺較佳為其醯亞胺化率為30%以上,更佳為40%~99%,尤佳為50%~99%。
該醯亞胺化率是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,將醯亞胺環結構的數量所占的比例以百分率表示。此處,醯亞胺環的一部分可以是異醯亞胺環。
聚醯胺酸的脫水閉環較佳為利用以下方法來進行:對聚醯胺酸進行加熱的方法;或者將聚醯胺酸溶解於有機溶媒中,在該溶液中添加脫水劑及脫水閉環催化劑,視需要進行加熱的方法。其中,較佳為利用後一種方法。
所述在聚醯胺酸的溶液中添加脫水劑及脫水閉環催化劑的方法中,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。脫水閉環催化劑例如可使用:吡啶、三甲吡啶(collidine)、二甲吡啶(lutidine)、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。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℃,更佳為10℃~150℃。反應時間較佳為1.0小時~120小時,更佳為2.0小時~30小時。
以上述方式獲得含有聚醯亞胺的反應溶液。該反應溶液可直接提供給液晶配向劑等組合物的製備,也可自反應溶液中去除脫水劑及脫水閉環催化劑後再提供給液晶配向劑等的製備,也可將聚醯亞胺離析後再提供給液晶配向劑等的製備,或者還可將所離析的聚醯亞胺純化後再提供給液晶配向劑等的製備。這些純
化操作可依據公知的方法來進行。
<聚醯胺酸酯>
本發明的液晶配向劑等組合物中所含有的聚醯胺酸酯例如可利用以下方法來獲得:[I]藉由使由所述合成反應而獲得的聚醯胺酸與含羥基的化合物、鹵化物、含環氧基的化合物等進行反應來合成的方法;[II]使四羧酸二酯與二胺進行反應的方法;以及[III]使四羧酸二酯二鹵化物與二胺進行反應的方法。
此處,方法[I]中使用的含羥基的化合物例如可列舉:甲醇、乙醇、丙醇等醇類;苯酚、甲酚等酚類等。另外,鹵化物例如可列舉:溴甲烷、溴乙烷、溴代十八烷、氯甲烷、氯代十八烷、1,1,1-三氟-2-碘乙烷等,含環氧基的化合物例如可列舉環氧丙烷等。方法[II]中使用的四羧酸二酯例如可藉由使用所述醇類,將所述聚醯胺酸的合成中所例示的四羧酸二酐進行開環而獲得。另外,方法[III]中使用的四羧酸二酯二鹵化物可藉由使以上述方式獲得的四羧酸二酯與亞硫醯氯等適當的氯化劑進行反應而獲得。方法[II]及[III]中使用的二胺可使用所述聚醯胺酸的合成中所例示的特定二胺及其他二胺,較佳為包含特定二胺。此外,聚醯胺酸酯可僅具有醯胺酸酯結構,也可以是醯胺酸結構與醯胺酸酯結構並存的部分酯化物。
<溶液黏度以及重量平均分子量>
以上述方式獲得的聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯較佳為當將其製成濃度為10重量%的溶液時,具有10mPa.s~800mPa.s
的溶液黏度的化合物,更佳為具有15mPa.s~500mPa.s的溶液黏度的化合物。此外,所述聚合物的溶液黏度(mPa.s)是指,對於使用該聚合物的良溶媒(例如γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)來製備的濃度為10重量%的聚合物溶液,使用E型旋轉黏度計,在25℃下測定而得的值。
若還原黏度為可形成均勻的塗膜的範圍,則並無特別限定,較佳為0.05dl/g~3.0dl/g,更佳為0.1dl/g~2.5dl/g,尤佳為0.3dl/g~1.5dl/g。
對於本發明的液晶配向劑等組合物中所含有的聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯,利用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)來測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量較佳為500~100,000,更佳為1,000~50,000。
《溶劑》
本發明的組合物及液晶配向劑含有作為選自由所述式(b-1A)所表示的化合物、所述式(b-1B)所表示的化合物、所述式(b1)所表示的化合物、及所述式(b2)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種的特定溶劑(B)來作為溶劑成分。藉由使此種特定溶劑(B)含有於液晶配向劑等組合物中,能夠使液晶配向劑等對基板的塗佈性良好。
<1>所述式(b-1A)所表示的化合物
藉由使所述式(b-1A)所表示的化合物含有於液晶配向劑等組合物中,能夠使液晶配向劑等對基板的塗佈性及液晶配向劑等
的保存穩定性良好。另外,當將液晶顯示元件窄邊緣化時也能夠確保良好的顯示品質。
對於所述式(b-1A)所表示的化合物,X、Y分別獨立地為-COO-或-OCO-。A、C1分別獨立地為碳數1~6的一價烴基,較佳為碳數1~4的直鏈狀或分支狀的烷基。B為碳數1~12的二價烴基,較佳為碳數1~6的伸烷基。
所述式(b-1A)所表示的化合物例如可列舉以下所示出者。此外,所述式(b-1A)所表示的化合物可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
此處,例如液晶配向劑在自製造至出貨為止的期間,通常為了防止聚醯胺酸或聚醯亞胺的劣化而在極低溫環境下(例如-15℃)下保管。然而,在低溫下保管長時間後的液晶配向劑中,有在溶液中產生析出物的情況。另外,暫時析出的析出物難以再溶解,有在液晶顯示元件的製造製程中引起印刷不良等不良狀況
的擔憂。產生此種析出物的原因並不明確,但推測其中一個原因為作為液晶配向劑的溶劑成分而通常使用的丁基溶纖劑。因此,作為用於使對基板的塗佈性良好的溶劑,要求發現一種代替丁基溶纖劑的新的有機溶媒。
液晶顯示器是藉由將形成有液晶配向膜的一對基板對向配置,並在所述對向配置的一對基板間配置液晶而製造。此時,使用環氧樹脂等密封劑來使一對基板貼合。在以智慧型手機或平板型個人電腦(Personal Computer,PC)為代表的觸控面板式的顯示面板中,為了兼顧進一步增大所述觸控面板的可動面積,與液晶面板(元件)的小型化,嘗試實現窄邊緣化。伴隨所述液晶面板的窄邊緣化,有在密封劑周邊看見顯示不均的情況,自顯示品質的方面來看不能夠充分滿足。為了實現液晶顯示器的高精細化、高壽命化,要求一種不易看見所述密封劑周邊的顯示不均(耐邊框不均(bezel mura)性高)的液晶顯示元件。
在這一方面,所述式(b-1A)所表示的化合物作為代替丁基溶纖劑的新的有機溶媒而有用。具體而言,包含所述式(b-1A)所表示的化合物作為溶劑成分的液晶配向劑的相對於長期間的低溫保管的保存穩定性及對基板的塗佈性良好,且與窄邊緣化相對應。
<2>所述式(b-1B)所表示的化合物
藉由使所述式(b-1B)所表示的化合物含有於液晶配向劑等組合物中,能夠使液晶配向劑等對基板的塗佈性及液晶配向劑等
的保存穩定性良好。另外,當將液晶顯示元件窄邊緣化時也能夠確保良好的顯示品質。
對於所述式(b-1B)所表示的化合物,R1~R2分別獨立地為碳數3~6的烷基,較佳為碳數4~6的烷基。R3分別獨立地為氫原子或甲基。n4為2或3。
n4為2的情況下,較佳為兩個R3均為氫原子,或者一個為氫原子且另一個為甲基,特佳為均為氫原子。
n4為3的情況下,較佳為三個R3均為氫原子,或者兩個為氫原子且一個為甲基,特佳為均為氫原子。
所述式(b-1B)所表示的化合物例如可列舉以下所示出者。此外,所述式(b-1B)所表示的化合物可單獨使用一種,也可將兩種以上組合使用。
所述式(b-1B)所表示的化合物與所述式(b-1A)同樣地,作為代替丁基溶纖劑的新的有機溶媒而有用。具體而言,包含所述式(b-1B)所表示的化合物作為溶劑成分的液晶配向劑的相對於長期間的低溫保管的保存穩定性及對基板的塗佈性良好,且與窄邊緣化相對應。
<3>所述式(b1)或式(b2)所表示的化合物
所述式(b1)或式(b2)所表示的化合物對聚醯胺酸或聚醯亞胺的溶解性良好,且沸點適度地高。從而,藉由將此種化合物用作溶劑的至少一部分,對基板印刷液晶配向劑等組合物時,能
夠抑制自印刷機上的溶劑的揮發,從而聚合物成分難以析出至印刷機上。其結果為,能夠使印刷性(特別是長期印刷性)良好。另外,因溶劑的沸點不過高,故在印刷後進行預加熱(預烘烤)的情況下,能夠減少預加熱後殘存於塗膜中的溶劑量。從而,能夠抑制預加熱後灰塵附著於塗膜表面的情況,由此能夠抑制製品良率的下降。
(所述式(b1)所表示的化合物)
對於所述式(b1)所表示的化合物,R為碳數1~3的烷基,較佳為碳數1或2的烷基。n為0~2的整數,較佳為1或2。
所述式(b1)所表示的化合物例如可列舉以下所示出者。此外,所述式(b1)所表示的化合物可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
(所述式(b2)所表示的化合物)
對於所述式(b2)所表示的化合物,m為0~2的整數,較佳
為1或2。
所述式(b2)所表示的化合物例如可列舉以下所示出者。此外,所述式(b2)所表示的化合物可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
此外,本發明的組合物或液晶配向劑中所含有的特定溶劑(B)可僅為所述式(b-1A)所表示的化合物、所述式(b-1B)所表示的化合物、及所述式(b1)或式(b2)所表示的化合物中的一種。另外,也可將這些化合物的兩種以上組合而包含。
(其他溶劑)
本發明的液晶配向劑等組合物較佳為更含有所述特定溶劑(B)以外的其他溶劑作為溶劑成分。該其他溶劑可列舉:可溶解聚合物(A)的溶媒(以下也稱為“第1溶劑”)、為該聚合物(A)的不良溶媒且為所述特定溶劑(B)以外的有機溶媒等。
只要所述第1溶劑為所述聚合物(A)的良溶媒即可,其較佳的具體例例如可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷
酮、N-戊基-2-吡咯烷酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、N,N,2-三甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、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、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、二甲基亞碸、四甲基脲、六甲基磷醯三胺、間甲酚等。此外,第1溶劑可將所述溶劑單獨使用一種或者將兩種以上混合使用。
另外,為所述聚合物(A)的不良溶媒且為所述特定溶劑(B)以外的有機溶媒(以下也稱為“其他不良溶媒”)例如可列舉:乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚、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、二丙二醇單甲醚(dipropylene glycol monomethyl ether,DPM)、二異丁基酮、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、雙丙酮醇、二乙二醇二乙醚、二異戊醚、丙二醇二乙酸酯等。該有機溶媒可將所述溶媒單獨使用一種或者將兩種以上混合使用。此外,以下也將由所述其他不良溶媒及特定溶劑(B)所組成的組群稱為“第2溶劑”。
相對於液晶配向劑中所含的溶劑的總量,液晶配向劑中的特定溶劑(B)的含有比例較佳為1重量%~70重量%。若特定溶劑(B)的含量小於1重量%,則難以獲得對基板的塗佈性的改良效果,若超過70重量%,則聚合物成分容易析出。特定溶劑(B)
的含有比例更佳為5重量%~70重量%,尤佳為10重量%~65重量%。
另外,就抑制聚合物(A)的析出的觀點而言,相對於液晶配向劑中所含的溶劑的總量,所述第1溶劑的含有比例較佳為5重量%以上,更佳為10重量%以上,尤佳為15重量%以上。另外,就適合地獲得由添加所述特定溶劑(B)所帶來的效果的觀點而言,相對於液晶配向劑中所含的溶劑的總量,所述第1溶劑的含有比例的上限值較佳為99重量%以下,更佳為95重量%以下,尤佳為85重量%以下。
相對於液晶配向劑中所含的溶劑的總量,所述其他不良溶媒的含有比例較佳為70重量%以下,更佳為60重量%以下,尤佳為50重量%以下,特佳為30重量%以下。
就使對基板的塗佈性良好的觀點而言,第1溶劑與第2溶劑的比率較佳為將第2溶劑的使用量相對於第1溶劑的使用量設為0.03倍(重量)以上,更佳為設為0.05倍(重量)以上。另外,就抑制聚合物的析出的觀點而言,較佳為設為2.5倍(重量)以下,更佳為2.0倍(重量)以下。
本發明的液晶配向劑較佳為實質上不包含丁基溶纖劑作為溶劑。此外,本說明書中,所謂“實質上不包含丁基溶纖劑”是指,相對於液晶配向劑中所含的溶劑的總量,丁基溶纖劑的含有比例較佳為5重量%以下,更佳為3重量%以下,尤佳為0.5重量%以下。
《其他成分》
本發明的液晶配向劑等組合物雖含有如上所述的聚合物(A)及溶劑,但也可視需要而含有其他成分。所述其他成分例如可列舉:所述聚合物(A)以外的其他聚合物、分子內具有至少一個環氧基的化合物(以下稱為“含環氧基的化合物”)、官能性矽烷化合物、所述胺化合物(C)等。
[其他聚合物]
所述其他聚合物能夠用於改善溶液特性或電特性。所述其他聚合物例如可列舉:聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基順丁烯二醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。在將該其他聚合物添加於液晶配向劑中的情況下,相對於液晶配向劑中的聚合物成分的合計量,其他聚合物的調配比率較佳為50重量%以下,更佳為0.1重量%~40重量%,尤佳為0.1重量%~30重量%。
[含環氧基的化合物]
含環氧基的化合物能夠用於提高液晶配向膜與基板表面的接著性。此處,含環氧基的化合物例如可列舉:乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、N,N,N',N'-四縮水甘油基-間二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、
N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷、N,N-二縮水甘油基-環己基胺等。
在將這些含環氧基的化合物添加於液晶配向劑中的情況下,相對於液晶配向劑中所含的聚合物的合計100重量份,所述含環氧基的化合物的調配比率較佳為40重量份以下,更佳為0.1重量份~30重量份。
[官能性矽烷化合物]
所述官能性矽烷化合物能夠出於提高液晶配向劑的印刷性的目的來使用。這種官能性矽烷化合物例如可列舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、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、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三伸乙基三胺、10-三甲氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬酸甲酯、N-苄基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷等。
在將這些官能性矽烷化合物添加於液晶配向劑中的情況下,相對於聚合物的合計100重量份,所述官能性矽烷化合物的調配
比率較佳為2重量份以下,更佳為0.02重量份~0.2重量份。
[胺化合物(C)]
所述胺化合物(C)為包含具有1個一級胺基與含氮芳香族雜環,且該一級胺基鍵結於鏈狀烴基或脂環式烴基的結構的化合物。該胺化合物(C)在液晶配向膜用途中能夠出於改善液晶顯示元件的電特性(例如,電壓保持率或殘留電荷的緩和速度等)等的目的來使用。
所述胺化合物(C)中的含氮芳香族雜環只要為在環骨架中包含一個以上的氮原子的芳香環即可。從而,環骨架中可僅包含氮原子作為雜原子,也可包含氮原子與氮原子以外的雜原子(氧原子、硫原子等)。該含氮芳香族雜環的具體例例如可列舉:吡咯環、咪唑環、吡唑環、三唑環、吡啶環、嘧啶環、噠嗪環、吡嗪環、吲哚環、苯并咪唑環、嘌呤環、喹啉環、異喹啉環、萘啶環、喹噁啉環、酞嗪環、三嗪環、氮呯環、二氮呯環、吖啶環、吩嗪環、菲咯啉環、噁唑環、噻唑環、哢唑環、噻二唑環、苯并噻唑環、酚噻嗪環、噁二唑環等。另外,該含氮芳香族雜環可為在構成所述例示的環的碳原子上導入有取代基者。該取代基例如可列舉:鹵素原子、烷基、烷氧基等。
所述胺化合物(C)中的鏈狀烴基較佳為碳數1~20,更佳為碳數1~15,尤佳為碳數1~10。此外,該鏈狀烴基可為直鏈狀也可為分支狀,可為飽和也可為不飽和。脂環式烴基較佳為碳數3~20,更佳為碳數3~15,尤佳為碳數3~10。
所述胺化合物(C)能夠較佳地使用下述式(c-1)所表示的化合物。
[化17]H2N-A1-A2 (c-1)
(式(c-1)中,A1為具有鏈狀烴基或脂環式烴基的二價有機基,A2為含氮芳香族雜環;其中,式中的一級胺基鍵結於A1所具有的鏈狀烴基或脂環式烴基)
所述式(c-1)中,A1中的二價有機基例如可列舉:二價的鏈狀烴基、二價的脂環式烴基、-O-R21-、-CO-R21-(其中,R21為二價的鏈狀烴基或脂環式烴基)等。另外,該二價有機基可為在該二價的鏈狀烴基或二價的脂環式烴基的碳-碳鍵間具有-O-、-NH-、-CO-O-、-CO-NH-、-CO-、-S-、-S(O)2-、-Si(CH3)2-、-O-Si(CH3)2-、-O-Si(CH3)2-O-、伸苯基等芳香族烴基、伸吡啶基等雜環基等的二價基;二價的鏈狀烴基或二價的脂環式烴基中的至少一個氫原子經氟原子或氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子、苯基等芳香族烴基、羥基、鹵化烷基等取代而成的二價基等。A1中的二價的鏈狀烴基及脂環式烴基的具體例可應用所述式(m-1)的R24的說明。
A1較佳為所述中的具有鏈狀烴基的二價有機基,更佳為二價的鏈狀烴基。A1較佳為碳數1~20,更佳為碳數1~15,尤佳
為碳數1~10。A2的含氮芳香族雜環可應用所述說明。
所述胺化合物(C)的具體例例如可列舉下述式(c-1-1)~式(c-1-32)分別所表示的化合物等。此外,胺化合物(C)可將這些化合物中的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
在將所述胺化合物(C)添加於液晶配向劑中的情況下,就適合地獲得由添加胺化合物(C)所帶來的效果的觀點而言,相對於聚合物的合計100重量份,所述胺化合物(C)的調配比率較佳為設為1重量份以上,更佳為設為2重量份以上。另外,就不損及液晶配向劑的穩定性的觀點而言,相對於聚合物的合計100重量份,所述胺化合物(C)的調配比率較佳為設為20重量份以下,更佳為設為15重量份以下。
此外,液晶配向劑中所含有的其他添加劑除了所述以外,還可列舉分子內具有至少一個氧雜環丁基的化合物或抗氧化劑等。這些添加劑的使用比例可在不損及本發明的效果的範圍內根據所使用的添加劑而適當選擇。
在本發明的液晶配向劑中含有所述胺化合物(C)作為添加劑的情況下,就適合地進行液晶顯示元件的電特性的改善的觀點而言,較佳為所述聚合物(A)的至少一部分具有羧基。另外,
相對於聚合物(A)的重複單元,該聚合物(A)所具有的羧基的數量較佳為以平均值計而設為0.1個~3個,更佳為設為0.3個~2個,尤佳為設為0.5個~1.8個。
調整聚合物(A)所具有的羧基的數量的方法並無特別限定,例如可列舉:(i)藉由調整聚醯亞胺的醯亞胺化率而進行的方法、(ii)藉由調整聚合物(A)的合成中所使用的二胺的羧基含量而進行的方法等。另外,也可藉由並用所述(i)與(ii)而進行。就提高聚合物(A)的醯亞胺化率的自由度的觀點而言,較佳為使用所述(ii)的方法。
在使具有羧基的聚合物(A)及所述胺化合物(C)含有於液晶配向劑中的情況下,相對於聚合物(A)所具有的羧基1莫耳,胺化合物(C)的調配比例較佳為設為0.01莫耳~2莫耳,更佳為設為0.05莫耳~1莫耳,尤佳為設為0.08莫耳~0.8莫耳。
本發明的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重量在液晶配向劑的總重量中所占的比例)是考慮到黏性、揮發性等來適當選擇,較佳為1重量%~10重量%的範圍。即,本發明的液晶配向劑藉由以後述方式塗佈於基板表面,較佳為進行加熱,而形成作為液晶配向膜的塗膜或者成為液晶配向膜的塗膜,但此時,在固體成分濃度小於1重量%的情況下,塗膜的膜厚變得過小而難以獲得良好的液晶配向膜。另一方面,在固體成分濃度超過10重量%的情況下,塗膜的膜厚變得過大而難以獲得良好的液晶配向膜,另外,液晶配向劑的黏性增大
而塗佈特性變差。
特佳的固體成分濃度的範圍根據在基板上塗佈液晶配向劑時所使用的方法而不同。例如在利用旋轉塗佈法的情況下,固體成分濃度特佳為1.5重量%~4.5重量%的範圍。在利用膠版印刷法的情況下,特佳為將固體成分濃度設為3重量%~9重量%的範圍,由此將溶液黏度設為12mPa.s~50mPa.s的範圍。在利用噴墨法的情況下,特佳為將固體成分濃度設為1重量%~8重量%的範圍,由此將溶液黏度設為3mPa.s~20mPa.s的範圍。製備本發明的液晶配向劑時的溫度較佳為10℃~50℃,更佳為20℃~30℃。
《液晶配向膜以及液晶顯示元件》
本發明的液晶配向膜是利用以上述方式製備的液晶配向劑來形成。另外,本發明的液晶顯示元件具備使用所述液晶配向劑而形成的液晶配向膜。應用液晶顯示元件的驅動模式並無特別限定,可應用於TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、多域垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)型等多種驅動模式。以下,對本發明的液晶顯示元件的製造方法進行說明,並且在該說明中對液晶配向膜的製造方法進行說明。
本發明的液晶顯示元件例如可利用以下(1)~(3)的步驟來製造。步驟(1)根據所需的驅動模式而使用不同的基板。步驟(2)及步驟(3)在各驅動模式中共通。
[步驟(1):塗膜的形成]
首先,在基板上塗佈本發明的液晶配向劑,繼而對塗佈面進行加熱,由此在基板上形成塗膜。
(1-1)在製造TN型、STN型或者VA型液晶顯示元件的情況下,將設置有經圖案化的透明導電膜的2枚基板作為一對,在所述基板的各透明性導電膜形成面上,較佳為利用膠版印刷法、旋轉塗佈法、輥塗佈機法或者噴墨印刷法來分別塗佈本發明的液晶配向劑。此處,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。設置於基板的其中一面的透明導電膜可使用包含氧化錫(SnO2)的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司注冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)膜等。為了獲得經圖案化的透明導電膜,例如能夠利用:在形成無圖案的透明導電膜後,藉由光.蝕刻來形成圖案的方法;形成透明導電膜時使用具有所需圖案的掩模的方法等。塗佈液晶配向劑時,為了使基板表面以及透明導電膜與塗膜的接著性更良好,也可以對基板表面中應形成塗膜的面,實施預先塗佈官能性矽烷化合物、官能性鈦化合物等的前處理。
塗佈液晶配向劑後,出於防止所塗佈的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℃,更佳為40℃~150℃,特佳為40℃~100℃。預烘烤時間較佳為0.25分鐘~10分鐘,更佳為0.5分鐘~5分鐘。然後,出於將
溶劑完全去除,視需要將存在於聚合物中的醯胺酸結構進行熱醯亞胺化的目的,而實施煆燒(後烘烤)步驟。該煆燒(後烘烤)溫度較佳為80℃~300℃,更佳為120℃~250℃。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘,更佳為10分鐘~100分鐘。以上述方式形成的膜的膜厚較佳為0.001μm~1μm,更佳為0.005μm~0.5μm。
(1-2)在製造IPS型或者FFS型液晶顯示元件的情況下,藉由在設置有包含經圖案化為梳齒型的透明導電膜或金屬膜的電極的基板的電極形成面、及未設置電極的對向基板的一面,分別塗佈本發明的液晶配向劑,繼而對各塗佈面進行加熱來形成塗膜。關於此時使用的基板及透明導電膜的材質、塗佈方法、塗佈後的加熱條件、透明導電膜或金屬膜的圖案化方法、基板的前處理以及所形成的塗膜的較佳膜厚,與所述(1-1)相同。金屬膜可使用例如包含鉻等金屬的膜。
在所述(1-1)及(1-2)的任一種情況下,均藉由在基板上塗佈液晶配向劑後,將有機溶媒去除而形成成為配向膜的塗膜。此時,在液晶配向劑中所含有的聚合物為聚醯胺酸、或者為具有醯亞胺環結構與醯胺酸結構的醯亞胺化聚合物的情況下,也可以在塗膜形成後藉由進一步加熱來進行脫水閉環反應,製成更醯亞胺化的塗膜。
[步驟(2):配向能力賦予處理]
在製造TN型、STN型、IPS型或FFS型液晶顯示元件的情
況下,對所述步驟(1)中形成的塗膜實施賦予液晶配向能力的處理。由此,將液晶分子的配向能力賦予至塗膜而成為液晶配向膜。該處理可列舉:利用捲繞有包含例如尼龍、人造絲、棉等纖維的布的輥,對塗膜向固定方向摩擦的摩擦處理;對塗膜照射偏光或非偏光的放射線的光配向處理等。另一方面,在製造VA型液晶顯示元件的情況下,可將所述步驟(1)中形成的塗膜直接用作液晶配向膜,也可以對該塗膜實施配向能力賦予處理。
光配向處理中,對塗膜照射的放射線例如能夠使用包含150nm~800nm波長的光的紫外線及可見光線。在放射線為偏光的情況下,可為直線偏光也可為部分偏光。另外,在所使用的放射線為直線偏光或部分偏光的情況下,照射可自與基板面垂直的方向進行,也可自傾斜方向進行,或者也可將這些組合而進行。在照射非偏光的放射線的情況下,將照射的方向設為傾斜方向。
所使用的光源例如可使用:低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射等。較佳波長範圍的紫外線能夠藉由將光源與例如濾光器、繞射光柵等並用的方法等來獲得。放射線的照射量較佳為100J/m2~50,000J/m2,更佳為300J/m2~20,000J/m2。另外,為了提高反應性,也可一邊對塗膜進行加溫,一邊對塗膜進行光照射。加溫時的溫度通常為30℃~250℃,較佳為40℃~200℃,更佳為50℃~150℃。
此外,對摩擦處理後的液晶配向膜進一步進行以下處理:藉由對液晶配向膜的一部分照射紫外線而使液晶配向膜的一
部分區域的預傾角變化的處理;在液晶配向膜表面的一部分形成抗蝕劑膜後,向與之前的摩擦處理不同的方向進行摩擦處理,然後去除抗蝕劑膜的處理;從而使液晶配向膜在每個區域具有不同的液晶配向能力。該情況下,能夠改善所得的液晶顯示元件的視野特性。適合於VA型液晶顯示元件的液晶配向膜也能夠適合地用於聚合物穩定配向(Polymer sustained alignment,PSA)型的液晶顯示元件。
[步驟(3):液晶單元的構築]
準備以上述方式形成有液晶配向膜的2枚基板,藉由在對向配置的2枚基板間配置液晶,來製造液晶單元。為了製造液晶單元,例如可列舉以下兩種方法。
第一方法為先前已知的方法。首先,以各液晶配向膜對向的方式隔著間隙(單元間隙)而將2枚基板對向配置,使用密封劑將2枚基板的周邊部貼合,在由基板表面以及密封劑劃分的單元間隙內注入填充液晶後,將注入孔密封,由此製造液晶單元。另外,第二方法為稱為液晶滴注(One Drop Fill,ODF)方式的方法。在形成有液晶配向膜的2枚基板中的其中一枚基板上的規定部位,塗佈例如紫外光硬化性的密封劑,進而在液晶配向膜面上的規定的數個部位滴加液晶後,以液晶配向膜對向的方式貼合另一枚基板,並且將液晶在基板的整個面上鋪開,繼而對基板的整個面照射紫外光,將密封劑硬化,由此製造液晶單元。在利用任一種方法的情況下,均理想為藉由對以上述方式製造的液晶單元,
進而加熱至所使用的液晶成為各向同性相的溫度後,緩緩冷卻至室溫,從而去除液晶填充時的流動配向。
密封劑例如可使用含有硬化劑以及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。
液晶可列舉向列型液晶(nematic liquid crystal)以及層列型液晶(smectic liquid crystal),其中較佳為向列型液晶,例如可使用:希夫鹼(Schiff base)系液晶、氧化偶氮(azoxy)系液晶、聯苯系液晶、苯基環己烷系液晶、酯系液晶、聯三苯(terphenyl)系液晶、聯苯環己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、雙環辛烷系液晶、立方烷(cubane)系液晶等。另外,也可以在這些液晶中添加以下物質來使用:例如氯化膽甾醇、膽甾醇壬酸酯、膽甾醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等膽甾相液晶(cholesteric liquid crystal);以商品名“C-15”、“CB-15”(默克(Merck)公司製造)來銷售的手性劑;對癸氧基苯亞甲基-對胺基-2-甲基丁基桂皮酸酯(p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinnamate)等鐵電液晶(ferroelectric liquid crystal)等。
然後,能夠藉由在液晶單元的外側表面貼合偏光板,而獲得液晶顯示元件。貼合於液晶單元的外表面的偏光板可列舉:以乙酸纖維素保護膜夾持被稱為“H膜”的偏光膜而成的偏光板或者包含H膜其本身的偏光板,所述“H膜”是一邊使聚乙烯基醇延伸配向一邊使其吸收碘而成的偏光膜。此外,在對塗膜進行
摩擦處理的情況下,將2枚基板以各塗膜中的摩擦方向成為相互規定的角度,例如正交或逆平行的方式進行對向配置。
本發明的液晶顯示元件可有效地應用於多種裝置,例如可用於:鐘錶、攜帶型遊戲機、文字處理器(word processor)、筆記型個人電腦(note type personal computer)、汽車導航系統(car navigation system)、攝錄機(camcorder)、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位相機(digital camera)、手機、智慧型手機、各種監視器、液晶電視等的顯示裝置。
以下,藉由實施例來對本發明進一步進行具體說明,但本發明並不限定於這些實施例。
以下的例子中,利用以下方法來測定聚合物溶液中的聚醯亞胺的醯亞胺化率及聚合物溶液的溶液黏度。
[聚醯亞胺的醯亞胺化率]
將聚醯亞胺的溶液投入至純水中,將所得的沉澱在室溫下充分地減壓乾燥後,溶解於氘化二甲基亞碸中,以四甲基矽烷作為基準物質,在室溫下測定1H-核磁共振(1H-Nuclear magnetic resonance,1H-NMR)。根據所得的1H-NMR光譜,利用下述數式(x)來求出醯亞胺化率[%]。
醯亞胺化率[%]=(1-A1/A2×α)×100...(x)
(數式(x)中,A1是在化學位移10ppm附近出現的源自
NH基的質子的峰值面積,A2是源自其他質子的峰值面積,α是其他質子相對於聚合物的前體(聚醯胺酸)中的NH基的1個質子的個數比例。)
[聚合物溶液的溶液黏度]
使用E型旋轉黏度計,在25℃下測定聚合物溶液的溶液黏度(mPa.s)。
[實施例1A]
在帶有攪拌裝置及氮氣導入管的50ml四口燒瓶中,加入作為二胺的1,3-雙(4-胺基苯乙基)脲(1,3-bis(4-aminophenethyl)urea,BAPU)0.60g(2.0mmol)、及對苯二胺(p-phenylene diamine,p-PDA)1.95g(18.0mmol),添加N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)30g,一邊輸送氮氣一邊攪拌而使其溶解。一邊對該二胺溶液進行攪拌,一邊添加作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic Dianhydride,CBDA)3.70g(18.9mmol),進而以固體成分濃度成為12重量%的方式添加NMP,在氮氣環境下,在室溫下攪拌4小時而獲得聚醯胺酸(PA-1)的溶液。
在該聚醯胺酸溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-a)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-a)”),以溶劑組成成為NMP:化合物(b-a)=60:40(重量比)且聚醯胺
酸濃度為6.0重量%的方式製備液晶配向劑(S1A)。
[實施例2A]
將作為四羧酸二酐的CBDA 19.2g(0.098mol)、作為二胺的1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷24.2g(0.1mol)溶解於NMP 343.5g中,在室溫下進行10小時反應。聚合反應容易且均勻地進行,從而獲得聚醯胺酸(PA-2)。在該聚醯胺酸(PA-2)的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-b)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-b)”),以溶劑組成成為NMP:化合物(b-b)=50:50(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的方式製備液晶配向劑(S2A)。
[實施例3A]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐22.42g
(0.1mol)、及作為二胺的4,4'-二胺基二苯基胺(4,4'-diamino diphenylamine,4,4'DADPA)18.73g(0.094mol)在NMP 345.1g中進行混合,在室溫下進行5小時反應。聚合反應容易且均勻地進行,從而獲得聚醯胺酸(PA-3)。在該聚醯胺酸(PA-3)的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-c)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-c)”),以溶劑組成成為NMP:化合物(b-c)=80:20(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的方式製備液晶配向劑(S3A)。
[實施例4A]
將作為二胺的p-PDA 6.5g(0.06mol)及4-(4-(反式-正庚基環己基)苯氧基)-1,3-二胺基苯(PCH7DAB,所述式(d-4-3)所表示的化合物)15.22g(0.04mol)溶解於NMP 165g中,在其中添加作為四羧酸二酐的CBDA 19.41g(0.099mol),在室溫下進行24小時反應,從而獲得包含聚醯胺酸(PA-4)的溶液。所得的聚醯胺酸(PA-4)的重量平均分子量(Mw)為40,000。在該溶液30g中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-d)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-d)”),製備溶劑組成為NMP:
化合物(b-d)=80:20(重量比)且聚醯胺酸濃度為4.5重量%的液晶配向劑(S4A)。
[實施例5A]
將作為二胺的p-PDA 1.46g(13.5mmol)、及3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯0.78g(1.50mmol)在NMP 20.0g中進行混合,添加作為四羧酸二酐的CBDA 2.85g(14.5mmol),並添加NMP 24.7g,在25℃下進行5小時反應,從而獲得包含聚醯胺酸(PA-5)的溶液。繼而,在所得的聚醯胺酸溶液40.0g中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-e)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-e)”),以溶劑組成成為NMP:化合物(b-e)=75:25(重量比)且聚醯胺酸濃度為4.0重量%的方式製備液晶配向劑(S5A)。
[實施例6A]
將作為四羧酸二酐的CBDA 2.58g(13.1mmol)、作為二胺的PCH7DAB 5.0g(13.1mmol)溶解於NMP 43g中,在20℃下攪拌4小時進行反應而獲得包含聚醯胺酸(PA-6)的溶液。繼而,在所得的聚醯胺酸(PA-6)的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-f)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-f)”),以溶劑組成成為NMP:化合物(b-f)=35:65(重量比)且固體成分濃度為3.0重量%的方式製備液晶配向劑(S6A)。
[實施例7A]
將作為四羧酸二酐的均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride,PMDA)8.724g(0.04mol)、作為二胺的p-PDA 2.877g(0.0266mol)及PCH7DAB 4.567g(0.012mol)在NMP 91.6g中在室溫下進行3小時反應,從而製備包含聚醯胺酸(PA-7)的溶液。在該聚醯胺酸溶液25g中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-g)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-g)”),以溶劑組成成為NMP:化合物(b-g)=60:40(重量比)且固體成分濃度為5.0重量%的方式製備液晶配向劑(S7A)。
[實施例8A]
將作為二胺的2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺14.64g(0.072mol)、作為單胺的正十二烷基胺2.96g(0.016mol)、及作為四羧酸二酐的CBDA 15.69g(0.08mol)在NMP 300g中在室溫下進行4小時反應,從而製備包含聚醯胺酸中間體(PA-8)的溶液。在該聚醯胺酸中間體的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(b-h)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b-h)”),製備溶劑組成為NMP:化合物(b-h)=60:40(重量比)且固體成分濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S8A)。
[實施例9A]
將作為四羧酸二酐的雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐(bicyclo[3.3.0]octane-2,4,6,8-tetracarboxylic 2:4,6:8-dianhydride,BODA)4.50g(0.018mol)、作為二胺的PCH7DAB 0.68g(0.0018mol)及p-PDA 1.75g(0.0162mol)在
NMP 39.3g中在室溫下進行反應後,進而在40℃下進行43小時反應。在該聚醯胺酸溶液42g中添加NMP而製備1重量%的溶液,在其中添加作為醯亞胺化催化劑的乙酸酐4.18g與吡啶6.48g,在室溫下進行30分鐘反應,在120℃下進行2小時反應。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得白色的聚醯亞胺粉末。測定所得的聚醯亞胺粉末(聚醯亞胺(PI-1))的醯亞胺化率,結果為72%。在該粉末中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的化合物(b-a)並使其溶解,以溶劑組成成為NMP:化合物(b-a)=50:50(重量比)且固體成分濃度為4.5重量%的方式製備液晶配向劑(S9A)。
[比較例1A~比較例9A]
對於液晶配向劑的溶劑組成,代替特定溶劑(B)而使用丁基溶纖劑(butyl cellosolve,BC)來作為第2溶劑,除此以外,以與所述實施例1A~實施例9A相同的方式合成聚合物並製備液晶配向劑,從而分別獲得液晶配向劑(R1A)~液晶配向劑(R9A)。此外,比較例XA(X為1~9的整數)成為與實施例XA對應的例子。即,在比較例XA中,合成與實施例XA相同的聚合物,並且除使用丁基溶纖劑代替特定溶劑(B)以外,以與實施例XA相同的方式製備液晶配向劑。
[實施例10A]
將作為四羧酸二酐的雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐(BODA)4.50g(0.018mol)、作為二胺的所述式(d-4-2)
所表示的化合物(PBCH5DAB)2.34g(0.0054mol)及3,5-二胺基苯甲酸(3,5-diaminobenzoic acid,35DAB)1.92g(0.0126mol)在NMP 26.3g中在室溫下進行反應後,進而在40℃下進行43小時反應。在該聚醯胺酸溶液30g中添加NMP而製備6重量%的溶液,在其中添加作為醯亞胺化催化劑的乙酸酐2.4g與吡啶1.8g,在室溫下進行30分鐘反應,在110℃下進行4小時反應。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得白色的聚醯亞胺粉末。測定所得的聚醯亞胺粉末(聚醯亞胺(PI-2))的醯亞胺化率,結果為72%。將該粉末0.6g溶解於作為第1溶劑的NMP及3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-a)的混合溶媒中,製成聚醯亞胺濃度為6.0重量%的溶液。在該溶液中添加3-胺基甲基吡啶(3-amino methyl pyridine,3-AMP)的7.5重量%NMP溶液0.4g(作為3-AMP而相當於0.03g),在50℃下攪拌15小時,由此獲得液晶配向劑(S10A)。此外,液晶配向劑是以溶劑組成成為NMP:D1:化合物(b-a)=30:20:50(重量比)的方式進行製備。
[實施例11A]
將聚醯胺酸的合成中所使用的PBCH5DAB的量變更為3.90g(0.0090mol)、3,5-二胺基苯甲酸的量變更為1.37g(0.0090mol),除此以外,進行與實施例10A相同的操作,從而獲得聚醯胺酸溶液。另外,使用所得的聚醯胺酸溶液進行與實施例10A相
同的操作,獲得聚醯亞胺粉末。測定所得的聚醯亞胺粉末(聚醯亞胺(PI-3))的醯亞胺化率,結果為74%。將該粉末0.6g溶解於作為第1溶劑的NMP及3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-b)的混合溶媒中,製成聚醯亞胺濃度為6.0重量%的溶液。在該溶液中添加3-胺基甲基吡啶(3-AMP)的7.5重量%NMP溶液0.8g(作為3-AMP而相當於0.06g),在50℃下攪拌15小時,由此獲得液晶配向劑(S11A)。此外,液晶配向劑是以溶劑組成成為NMP:D2:化合物(b-b)=30:30:40(重量比)的方式進行製備。
[實施例12A]
以與所述實施例1A相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-1)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-c)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D1:化合物(b-c)=60:40(重量比)且固體成分濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S12A)。
[實施例13A]
以與所述實施例2A相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-2)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)以及作為特定溶劑(B)
的化合物(b-d)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D2:化合物(b-d)=50:50(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S13A)。
[實施例14A]
以與所述實施例3A相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-3)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的NMP及3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-e)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為NMP:D1:化合物(b-e)=40:40:20(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S14A)。
[實施例15A]
以與所述實施例4A相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-4)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末、及作為添加劑的N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷(E1)溶解於作為第1溶劑的NMP及3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-f)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為NMP:D2:化合物(b-f)=40:40:20(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S15A)。此外,將所使用的添加劑(E1)的量設為相對於聚醯胺酸粉末而為5重量份。
[實施例16A]
以與所述實施例5A相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-5)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-g)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D1:化合物(b-g)=75:25(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S16A)。
[實施例17A]
以與所述實施例6A相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-6)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-h)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D2:化合物(b-h)=35:65(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S17A)。
[實施例18A]
以與所述實施例7A相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-7)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的NMP及γ-丁內酯(D3)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為NMP:D3:化合物(b-a)=30:30:40(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向
劑(S18A)。
[實施例19A]
以與所述實施例8A相同的方式製備包含聚醯胺酸中間體(PA-8)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的NMP及3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-b)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為NMP:D2:化合物(b-b)=30:30:40(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S19A)。
[實施例20A]
以與所述實施例9A相同的方式獲得聚醯亞胺(PI-1)的粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)以及作為特定溶劑(B)的化合物(b-c)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D1:化合物(b-c)=50:50(重量比)且固體成分濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S20A)。
<保存穩定性的評價>
對於所述獲得的各個液晶配向劑,利用1.0μm的過濾器進行過濾後,在-30℃下保管1個月,然後恢復至室溫(25℃),觀察液晶配向劑中的析出物的有無。將其結果示於下述表1及表2。此外,表1及表2中,將在液晶配向劑中未觀察到析出物的情況表示為“○”,將在液晶配向劑中觀察到析出物的情況表示為“×”。
<印刷性的評價>
對於所述製備的各個液晶配向劑,利用1.0μm的過濾器進行過濾後,在-15℃下保管6個月,然後恢復至室溫(25℃)。繼而,使用液晶配向膜印刷機(日本寫真印刷(股)製造),將液晶配向劑塗佈於帶有包含ITO膜的透明電極的玻璃基板的透明電極面。然後,在80℃的加熱板上加熱(預烘烤)1分鐘而去除溶媒後,在200℃的加熱板上加熱(後烘烤)10分鐘,形成平均膜厚為0.06μm的塗膜。利用倍率為20倍的顯微鏡來觀察該塗膜,查明印刷不均及針孔的有無。評價是以如下方式進行:將基本上未觀察到印刷不均及針孔的情況評價為印刷性良好(○),將觀察到印刷不均及針孔的至少任一者的情況評價為印刷性不良(×)。將其結果示於下述表1及表2。
此外,表1及表2中的簡稱如下所示。
(酸二酐)
AN-1:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐
AN-2:2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐
AN-3:均苯四甲酸二酐
AN-4:雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐
(二胺)
DA-1:1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷
DA-2:2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺
DA-3:3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯
35DAB:3,5-二胺基苯甲酸
(單胺)
MA-1:正十二烷基胺
(第1溶劑)
D1:3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺
D2:3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺
D3:γ-丁內酯
(第2溶劑)
BC:丁基溶纖劑
(添加劑)
3-AMP:3-胺基甲基吡啶(所述式(c-1-16)所表示的化合物)
E1:N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷
<光配向FFS型液晶顯示元件的製造以及評價>
(1)使用光配向法的FFS型液晶顯示元件的製造
製作如圖1所示的FFS型液晶顯示元件10。首先,將在單面具有電極對的玻璃基板11a與未設置有電極的對向玻璃基板11b設為一對,在玻璃基板11a的具有透明電極的面與對向玻璃基板11b的一面使用所述獲得的液晶配向劑(S1A)並藉由噴墨塗佈法來形成塗膜,所述電極對依序形成有不具有圖案的底電極15、作為絕緣層14的氮化矽膜、及經圖案化為梳齒狀的頂電極13。此外,對於液晶配向劑(S1A),在塗佈於基板上之前,在將溶劑組成設為“NMP:化合物(b-a)=60:40(重量比)”的狀態下以黏度成為18 cP的方式進行製備,將進行了黏度調整的液晶配向劑塗佈於基板上。
繼而,利用80℃的加熱板對該塗膜進行1分鐘預烘烤後,在對庫內進行了氮氣置換的烘箱中,在230℃下進行15分鐘加熱(後烘烤),從而形成平均膜厚為0.1μm的塗膜。將此處所使用的頂電極13的平面示意圖示於圖2(a)、圖2(b)。此外,圖2(a)為頂電極13的俯視圖,圖2(b)為圖2(a)的由虛線所包圍的部分C1的放大圖。在本實施例中,使用具有電極的線寬d1為4μm、電極間的距離d2為6μm的頂電極的基板。頂電極13是使用電極A、電極B、電極C及電極D這四個系統的驅動電極。圖3中表示該液晶顯示元件的驅動電極的構成。在此情況下,底電極15以作用於四個系統的所有驅動電極的共用電極的形式發揮作用,四個系統的驅動電極的各個區域成為像素區域。
繼而,對這些塗膜的各表面分別使用Hg-Xe燈及格蘭泰勒棱鏡(Glan-Taylor prism),自基板法線方向照射包含313nm的明線的偏光紫外線300J/m2,從而獲得具有液晶配向膜的一對基板。此時,將偏光紫外線的照射方向設為以基板法線方向為准,以將偏光紫外線的偏光面投影至基板的線段的方向成為圖2(a)、圖2(b)中的雙箭頭的方向的方式設定偏光面方向後進行光照射處理。
繼而,在所述1枚基板中的具有液晶配向膜的面的外周,藉由網版印刷而塗佈放入有直徑為5.5μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑,然後使一對基板的液晶配向膜面對向,以將偏光紫外線的偏光面投影至基板的方向成為平行的方式使其重疊而壓接,在150℃下花1小時而使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板的間隙填充默克(Merck)公司製造的液晶“MLC-6221”後,用環氧樹脂接著劑將液晶注入口密封。然後為了去除液晶注入時的流動配向,將其加熱至150℃後緩緩冷卻至室溫。
其次,使偏光板貼合於基板外側的兩面,由此製造FFS型液晶顯示元件。此時,將1枚偏光板以其偏光方向與使液晶配向膜的偏光紫外線的偏光面射影至基板面的方向平行的方式加以貼附,且將另一枚偏光板以其偏光方向與之前的偏光板的偏光方向垂直的方式加以貼附。
重複所述方法,製造合計5個的FFS型液晶顯示元件,逐個地供至下述的液晶配向性的評價、電壓保持率的評價、耐熱性的
評價、耐邊框不均性的評價、及殘像特性的評價。其中,在任一情況下均未進行電壓施加下的紫外線照射。
液晶配向性的評價
對於所述製造的FFS型液晶顯示元件,利用顯微鏡以倍率50倍來觀察ON‧OFF(施加‧解除)5V的電壓時的明暗變化的異常區域的有無。評價是以如下方式進行:將未觀察到異常區域的情況設為液晶配向性“良好”,將觀察到異常區域的情況設為液晶配向性“不良”。在該液晶顯示元件中液晶配向性為“良好”。
(3)電壓保持率的評價
對於所述製造的FFS型液晶顯示元件,在23℃下以60微秒的施加時間、167毫秒的間隔(span)施加5V的電壓後,測定自施加解除起167毫秒後的電壓保持率(VHR),結果電壓保持率為99.4%。此外,測定裝置是使用東陽特克尼卡(TECHNICA)(股)製造的VHR-1。
(4)耐熱性的評價
以與所述(3)電壓保持率的評價相同的方式測定電壓保持率,將該值設為初期VHR(VHRBF)。繼而,對於初期VHR測定後的液晶顯示元件,在100℃的烘箱中靜置500小時。然後,將該液晶顯示元件在室溫下靜置並放置冷卻至室溫為止後,以與所述相同的方式測定電壓保持率,將該值設為VHRAF。另外,根據下述數式(EX-2)來求出賦予熱應力前後的電壓保持率的變化率(△VHR(%))。
△VHR(%)=((VHRBF-VHRAF)÷VHRBF)×100…(EX-2)
耐熱性的評價是以如下方式進行:將變化率△VHR小於4%的情況評價為耐熱性“良好”,將變化率△VHR為4%以上且小於5%的情況評價為耐熱性“可”,將變化率△VHR為5%以上的情況評價為耐熱性“不良”。其結果,△VHR為2.9%,該液晶顯示元件的耐熱性為“良好”。
(5)密封劑周邊的耐不均性(耐邊框不均性)
對於所述製造的FFS型液晶顯示元件,在25℃、50%RH的條件下保管30日,然後以交流電壓5V進行驅動來觀察點燈狀態。評價如下所述:若在密封劑周邊未看見亮度差(更黑(more black)或更白(more white)),則評價為“優良”,若在密封劑周邊看見亮度差(更黑或更白),但在點燈後5分鐘以內亮度差消失,則評價為“良好”,若在密封劑周邊看見亮度差(更黑或更白),但在點燈後超過5分鐘且20分鐘以內亮度差消失,則評價為“可”,將經過20分鐘還看見亮度差的情況評價為“不良”。其結果,在該液晶顯示元件中,在密封劑周邊未看見亮度差,判斷耐邊框不均性為“優良”。
(6)殘像特性的評價(DC殘像評價)
將所述製造的光配向FFS型液晶顯示元件置於25℃、1個氣壓的環境下。將底電極設為四個系統的所有驅動電極的共用電
極,且將底電極的電位設定為0V電位(接地電位)。將電極B及電極D與共用電極短路而設為0V施加狀態,對電極A及電極C施加2小時的包含交流電壓3.5V及直流電壓1V的合成電壓。經過2小時後,立即對電極A~電極D的所有電極施加交流為1.5V的電壓。而且,測定自對所有驅動電極開始施加交流為1.5V的電壓的時刻起,直至目視無法確認驅動應力施加區域(電極A及電極C的像素區域)與驅動應力非施加區域(電極B及電極D的像素區域)的亮度差為止的時間,並將其設為殘像消去時間。此外,該時間越短,表示越難產生殘像。以如下方式進行評價:將殘像消去時間小於30秒的情況評價為“良好”,將殘像消去時間為30秒以上且小於120秒的情況評價為“可”,將殘像消去時間為120秒以上的情況評價為“不良”,結果本實施例的液晶顯示元件的殘像消去時間為1秒,評價為殘像特性為“良好”。
根據以上結果,使用特定溶劑(B)的實施例的液晶配向劑在低溫保管時的保存穩定性均良好,而且低溫保管後的印刷性也良好。與此相對,比較例的液晶配向劑的保存穩定性及低溫保管後的印刷性不良。由此可知,藉由使用特定溶劑(B),可確保對基板的塗佈性且可改善保存穩定性。
[實施例1B]
在帶有攪拌裝置及氮氣導入管的50ml四口燒瓶中,加入作為二胺的1,3-雙(4-胺基苯乙基)脲(BAPU)0.60g(2.0mmol)、
及對苯二胺(p-PDA)1.95g(18.0mmol),添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)30g,一邊輸送氮氣一邊攪拌而使其溶解。一邊對該二胺溶液進行攪拌,一邊添加作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(CBDA)3.70g(18.9mmol),進而以固體成分濃度成為12重量%的方式添加NMP,在氮氣環境下,在室溫下攪拌4小時而獲得聚醯胺酸(PA-1)的溶液。
在該聚醯胺酸溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(2b-a)所表示的化合物(2b-a),以溶劑組成成為NMP:化合物(2b-a)=60:40(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的方式製備液晶配向劑(S1B)。
[實施例2B]
將作為四羧酸二酐的CBDA 19.2g(0.098mol)、作為二胺的1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷24.2g(0.1mol)溶解於NMP 343.5g中,在室溫下進行10小時反應。聚合反應容易且均勻地進行,從而獲得聚醯胺酸(PA-2)。在該聚醯胺酸(PA-2)的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a),以溶劑組成成為NMP:化合物(2b-a)=50:50(重量比)且聚醯胺酸濃度為
6.0重量%的方式製備液晶配向劑(S2B)。
[實施例3B]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐22.42g(0.1mol)、及作為二胺的4,4'-二胺基二苯基胺(4,4'DADPA)18.73g(0.094mol)在NMP 345.1g中進行混合,在室溫下進行5小時反應。聚合反應容易且均勻地進行,從而獲得聚醯胺酸(PA-3)。在該聚醯胺酸(PA-3)的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a),以溶劑組成成為NMP:化合物(2b-a)=80:20(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的方式製備液晶配向劑(S3B)。
[實施例4B]
將作為二胺的p-PDA 6.5g(0.06mol)及4-(4-(反式-正庚基環己基)苯氧基)-1,3-二胺基苯(PCH7DAB,所述式(d-4-3)所表示的化合物)15.22g(0.04mol)溶解於NMP 165g中,在其中添加作為四羧酸二酐的CBDA 19.41g(0.099mol),在室溫下進行24小時反應,獲得包含聚醯胺酸(PA-4)的溶液。所得的聚醯胺酸(PA-4)的重量平均分子量(Mw)為40,000。在該溶液30g中添加NMP、二乙二醇二乙醚(diethyleneglycol diethylether,DEDG)及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a),製備溶劑組成為NMP:DEDG:化合物(2b-a)=80:10:10(重量比)且聚醯胺酸濃度為4.5重量%的液晶配向劑(S4B)。
[實施例5B]
將作為二胺的p-PDA 1.46g(13.5mmol)、及3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯(DA-3)0.78g(1.50mmol)在NMP 20.0g中進行混合,添加作為四羧酸二酐的CBDA 2.85g(14.5mmol),並添加NMP 24.7g,在25℃下進行5小時反應,從而獲得包含聚醯胺酸(PA-5)的溶液。繼而,在所得的聚醯胺酸溶液40.0g中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a),以溶劑組成成為NMP:化合物(2b-a)=75:25(重量比)且聚醯胺酸濃度為4.0重量%的方式製備液晶配向劑(S5B)。
[實施例6B]
將作為四羧酸二酐的CBDA 2.58g(13.1mmol)、作為二胺的PCH7DAB 5.0g(13.1mmol)溶解於NMP 43g中,在20℃下攪拌4小時進行反應而獲得包含聚醯胺酸(PA-6)的溶液。繼而,在所得的聚醯胺酸(PA-6)的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a),以溶劑組成成為NMP:化合物(2b-a)=35:65(重量比)且固體成分濃度為3.0重量%的方式製備液晶配向劑(S6B)。
[實施例7B]
將作為四羧酸二酐的均苯四甲酸二酐(PMDA)8.724g(0.04mol)、作為二胺的p-PDA 2.877g(0.0266mol)及PCH7DAB 4.567g(0.012mol)在NMP 91.6g中在室溫下進行3小時反應,從而製備包含聚醯胺酸(PA-7)的溶液。在該聚醯胺酸溶液25g中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的下述式(2b-b)所表示的化合物
(以下稱為“化合物(2b-b)”),以溶劑組成成為NMP:化合物(2b-b)=60:40(重量比)且固體成分濃度為5.0重量%的方式製備液晶配向劑(S7B)。
[實施例8B]
將作為二胺的2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺14.64g(0.072mol)、作為單胺的正十二烷基胺2.96g(0.016mol)、及作為四羧酸二酐的CBDA 15.69g(0.08mol)在NMP 300g中在室溫下進行4小時反應,從而製備包含聚醯胺酸中間體(PA-8)的溶液。在該聚醯胺酸中間體的NMP溶液中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a),製備溶劑組成為NMP:化合物(2b-a)=60:40(重量比)且固體成分濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S8B)。
[實施例9B]
將作為四羧酸二酐的雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐(BODA)4.50g(0.018mol)、作為二胺的PCH7DAB 0.68g(0.0018mol)及p-PDA 1.75g(0.0162mol)在NMP 39.3g中在室溫下進行反應後,進而在40℃下進行43小時反應。在該聚醯胺
酸溶液42g中添加NMP而製備1重量%的溶液,在其中添加作為醯亞胺化催化劑的乙酸酐4.18g與吡啶6.48g,在室溫下進行30分鐘反應,在120℃下進行2小時反應。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得白色的聚醯亞胺粉末。測定所得的聚醯亞胺粉末(聚醯亞胺(PI-1))的醯亞胺化率,結果為72%。在該粉末中添加NMP、及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)並使其溶解,以溶劑組成成為NMP:化合物(2b-a)=50:50(重量比)且固體成分濃度為4.5重量%的方式製備液晶配向劑(S9B)。
[比較例1B、比較例3B~比較例9B]
對於液晶配向劑的溶劑組成,代替特定溶劑(B)而使用丁基溶纖劑(BC)來作為第2溶劑,除此以外,以與所述實施例1B、實施例3B~實施例9B相同的方式合成聚合物並製備液晶配向劑,從而分別獲得液晶配向劑(R1B)、液晶配向劑(R3B)~液晶配向劑(R9B)。
[比較例2B]
對於液晶配向劑的溶劑組成,代替特定溶劑(B)而使用乙二醇二甲醚來作為第2溶劑,除此以外,以與所述實施例2B相同的方式合成聚合物並製備液晶配向劑,從而獲得液晶配向劑(R2B)。
此外,比較例XB(X為1~9的整數)成為與實施例XB對應的例子。即,在比較例XB中,合成與實施例XB相同的聚合物,
並且除使用丁基溶纖劑或乙二醇二甲醚來代替特定溶劑(B)以外,以與實施例XB相同的方式製備液晶配向劑。
[實施例10B]
將作為四羧酸二酐的雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐(BODA)4.50g(0.018mol)、作為二胺的所述式(d-4-2)所表示的化合物(PBCH5DAB)2.34g(0.0054mol)及3,5二胺基苯甲酸(35DAB)1.92g(0.0126mol)在NMP 26.3g中在室溫下進行反應後,進而在40℃下進行43小時反應。在該聚醯胺酸溶液30g中添加NMP而製備6重量%的溶液,在其中添加作為醯亞胺化催化劑的乙酸酐2.4g與吡啶1.8g,在室溫下進行30分鐘反應,在110℃下進行4小時反應。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得白色的聚醯亞胺粉末。測定所得的聚醯亞胺粉末(聚醯亞胺(PI-2))的醯亞胺化率,結果為72%。將該粉末0.6g溶解於作為第1溶劑的NMP及3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,製成聚醯亞胺濃度為6.0重量%的溶液。在該溶液中添加3-胺基甲基吡啶(3-AMP)的7.5重量%NMP溶液0.4g(作為3-AMP而相當於0.03g),在50℃下攪拌15小時,由此獲得液晶配向劑(S10B)。此外,液晶配向劑是以溶劑組成成為NMP:D1:化合物(2b-a)=30:20:50(重量比)的方式進行製備。
[實施例11B]
將聚醯胺酸的合成中所使用的PBCH5DAB的量變更為3.90g(0.0090mol)、3,5-二胺基苯甲酸的量變更為1.37g(0.0090mol),除此以外,進行與實施例10B相同的操作,從而獲得聚醯胺酸溶液。另外,使用所得的聚醯胺酸溶液進行與實施例10B相同的操作,獲得聚醯亞胺粉末。測定所得的聚醯亞胺粉末(聚醯亞胺(PI-3))的醯亞胺化率,結果為74%。將該粉末0.6g溶解於作為第1溶劑的NMP及3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-b)的混合溶媒中,製成聚醯亞胺濃度為6.0重量%的溶液。在該溶液中添加3-胺基甲基吡啶(3-AMP)的7.5重量%NMP溶液0.8g(作為3-AMP而相當於0.06g),在50℃下攪拌15小時,由此獲得液晶配向劑(S11B)。此外,液晶配向劑是以溶劑組成成為NMP:D2:化合物(2b-b)=30:30:40(重量比)的方式進行製備。
[實施例12B]
以與所述實施例1B相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-1)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-b)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D1:化合物(2b-b)=60:40(重量比)且固體成分濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S12B)。
[實施例13B]
以與所述實施例2B相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-2)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D2:化合物(2b-a)=50:50(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S13B)。
[實施例14B]
以與所述實施例3B相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-3)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的NMP及3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為NMP:D1:化合物(2b-a)=40:40:20(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S14B)。
[實施例15B]
以與所述實施例4B相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-4)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末、及作為添加劑的N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷(E1)溶解於作為第1溶劑的NMP及3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組
成為NMP:D2:化合物(2b-a)=40:40:20(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S15B)。此外,將所使用的添加劑(E1)的量設為相對於聚醯胺酸粉末而為5重量份。
[實施例16B]
以與所述實施例5B相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-5)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D1:化合物(2b-a)=75:25(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S16B)。
[實施例17B]
以與所述實施例6B相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-6)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D2:化合物(2b-a)=35:65(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S17B)。
[實施例18B]
以與所述實施例7B相同的方式製備包含聚醯胺酸(PA-7)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行
過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的NMP及γ-丁內酯(D3)、以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為NMP:D3:化合物(2b-a)=30:30:40(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S18B)。
[實施例19B]
以與所述實施例8B相同的方式製備包含聚醯胺酸中間體(PA-8)的溶液。將該溶液投入至大量的甲醇中,對所得的白色沉澱進行過濾、乾燥,從而獲得聚醯胺酸粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的NMP及3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D2)以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-b)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為NMP:D2:化合物(2b-b)=30:30:40(重量比)且聚醯胺酸濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S19B)。
[實施例20B]
以與所述實施例9B相同的方式獲得聚醯亞胺(PI-1)的粉末。將該粉末溶解於作為第1溶劑的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(D1)以及作為特定溶劑(B)的化合物(2b-a)的混合溶媒中,獲得溶劑組成為D1:化合物(2b-a)=50:50(重量比)且固體成分濃度為6.0重量%的液晶配向劑(S20B)。
<保存穩定性的評價>
對於所述獲得的各個液晶配向劑,利用1.0μm的過濾器進行過濾後,在-30℃下保管1個月,然後恢復至室溫(25℃),觀察
液晶配向劑中的析出物的有無。將其結果示於下述表3及表4。此外,表3及表4中,將在液晶配向劑中未觀察到析出物的情況表示為“○”,將在液晶配向劑中觀察到析出物的情況表示為“×”。
<印刷性的評價>
對於所述製備的各個液晶配向劑,利用1.0μm的過濾器進行過濾後,在-15℃下保管6個月,然後恢復至室溫(25℃)。繼而,使用液晶配向膜印刷機(日本寫真印刷(股)製造),將液晶配向劑塗佈於帶有包含ITO膜的透明電極的玻璃基板的透明電極面。然後,在80℃的加熱板上加熱(預烘烤)1分鐘而去除溶媒後,在200℃的加熱板上加熱(後烘烤)10分鐘,形成平均膜厚為0.06μm的塗膜。利用倍率為20倍的顯微鏡來觀察該塗膜,查明印刷不均及針孔的有無。評價是以如下方式進行:將基本上未觀察到印刷不均及針孔的情況評價為印刷性良好(○),將觀察到印刷不均及針孔的至少任一者的情況評價為印刷性不良(×)。將其結果示於下述表3及表4。
此外,表3及表4中的簡稱如下所示。
(酸二酐)
AN-1:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐
AN-2:2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐
AN-3:均苯四甲酸二酐
AN-4:雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐
(二胺)
DA-1:1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷
DA-2:2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺
DA-3:3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯
35DAB:3,5-二胺基苯甲酸
(單胺)
MA-1:正十二烷基胺
(第1溶劑)
D1:3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺
D2:3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺
D3:γ-丁內酯
(第2溶劑)
D4:乙二醇二甲醚
DEDG:二乙二醇二乙醚
BC:丁基溶纖劑
(添加劑)
3-AMP:3-胺基甲基吡啶(所述式(c-1-16)所表示的化合物)
E1:N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷
<光配向FFS型液晶顯示元件的製造以及評價>
(1)使用光配向法的FFS型液晶顯示元件的製造
製作如圖1所示的FFS型液晶顯示元件10。首先,將在單面具有電極對的玻璃基板11a與未設置有電極的對向玻璃基板11b設為一對,在玻璃基板11a的具有透明電極的面與對向玻璃基板11b的一面使用所述獲得的液晶配向劑(S1B)並藉由噴墨塗佈法來形成塗膜,所述電極對依序形成不具有圖案的底電極15、作為絕緣層14的氮化矽膜、及經圖案化為梳齒狀的頂電極13。此外,對於液晶配向劑(S1B),在塗佈於基板上之前,在將溶劑組成設為“NMP:化合物(2b-a)=60:40(重量比)”的狀態下以黏度成為18 cP的方式進行製備,將進行了黏度調整的液晶配向劑塗佈於基板上。
繼而,利用80℃的加熱板對該塗膜進行1分鐘預烘烤後,在對庫內進行了氮氣置換的烘箱中,在230℃下進行15分鐘加熱(後烘烤),從而形成平均膜厚為1,000Å的塗膜。將此處所使用的頂電極13的平面示意圖示於圖2(a)、圖2(b)。此外,圖2(a)為頂電極13的俯視圖,圖2(b)為圖2(a)的由虛線所包圍的部分C1的放大圖。在本實施例中,使用具有電極的線寬d1為4μm、電極間的距離d2為6μm的頂電極的基板。另外,頂電極
13是使用電極A、電極B、電極C及電極D這四個系統的驅動電極。圖3中表示該液晶顯示元件的驅動電極的構成。在此情況下,底電極15以作用於四個系統的所有驅動電極的共用電極的形式發揮作用,四個系統的驅動電極的各個區域成為像素區域。
繼而,對這些塗膜的各表面分別使用Hg-Xe燈及格蘭泰勒棱鏡(Glan-Taylor prism),自基板法線方向照射包含313nm的明線的偏光紫外線300J/m2,從而獲得具有液晶配向膜的一對基板。此時,將偏光紫外線的照射方向設為以基板法線方向為准,以將偏光紫外線的偏光面投影至基板的線段的方向成為圖2(a)、圖2(b)中的雙箭頭的方向的方式設定偏光面方向後進行光照射處理。
繼而,在所述1枚基板中的具有液晶配向膜的面的外周,藉由網版印刷而塗佈放入有直徑為5.5μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑,然後使一對基板的液晶配向膜面對向,以將偏光紫外線的偏光面投影至基板的方向成為平行的方式使其重疊而壓接,在150℃下花1小時而使接著劑熱硬化。繼而,自液晶注入口向基板的間隙填充默克(Merck)公司製造的液晶“MLC-6221”後,用環氧樹脂接著劑將液晶注入口密封。然後為了去除液晶注入時的流動配向,將其加熱至150℃後緩緩冷卻至室溫。
其次,使偏光板貼合於基板外側的兩面,由此製造FFS型液晶顯示元件。此時,將1枚偏光板以其偏光方向與使液晶配向膜的偏光紫外線的偏光面射影至基板面的方向平行的方式加以貼
附,且將另一枚偏光板以其偏光方向與之前的偏光板的偏光方向垂直的方式加以貼附。
重複所述方法,製造合計5個的FFS型液晶顯示元件,逐個地供至下述的液晶配向性的評價、電壓保持率的評價、耐熱性的評價、耐邊框不均性的評價、及殘像特性的評價。其中,在任一情況下均未進行電壓施加下的紫外線照射。
(2)液晶配向性的評價
對於所述製造的FFS型液晶顯示元件,利用顯微鏡以倍率50倍來觀察ON‧OFF(施加‧解除)5V的電壓時的明暗變化的異常區域的有無。評價是以如下方式進行:將未觀察到異常區域的情況設為液晶配向性“良好”,將觀察到異常區域的情況設為液晶配向性“不良”。在該液晶顯示元件中液晶配向性為“良好”。
(3)電壓保持率的評價
對於所述製造的FFS型液晶顯示元件,在23℃下以60微秒的施加時間、167毫秒的間隔施加5V的電壓後,測定自施加解除起167毫秒後的電壓保持率(VHR),結果電壓保持率為99.4%。此外,測定裝置是使用東陽特克尼卡(TECHNICA)(股)製造的VHR-1。
(4)耐熱性的評價
以與所述(3)電壓保持率的評價相同的方式測定電壓保持率,將該值設為初期VHR(VHRBF)。繼而,對於初期VHR測定後的液晶顯示元件,在100℃的烘箱中靜置500小時。然後,將該
液晶顯示元件在室溫下靜置並放置冷卻至室溫為止後,以與所述相同的方式測定電壓保持率,將該值設為VHRAF。另外,根據下述數式(EX-2)來求出賦予熱應力前後的電壓保持率的變化率(△VHR(%))。
△VHR(%)=((VHRBF-VHRAF)÷VHRBF)×100…(EX-2)
耐熱性的評價是以如下方式進行:將變化率△VHR小於4%的情況評價為耐熱性“良好”,將變化率△VHR為4%以上且小於5%的情況評價為耐熱性“可”,將變化率△VHR為5%以上的情況評價為耐熱性“不良”。其結果,△VHR為2.9%,該液晶顯示元件的耐熱性為“良好”。
(5)密封劑周邊的耐不均性(耐邊框不均性)
對於所述製造的FFS型液晶顯示元件,在25℃、50%RH的條件下保管30日,然後以交流電壓5V進行驅動來觀察點燈狀態。評價如下所述:若在密封劑周邊未看見亮度差(更黑或更白),則評價為“優良”,若在密封劑周邊看見亮度差(更黑或更白),但在點燈後5分鐘以內亮度差消失,則評價為“良好”,若在密封劑周邊看見亮度差(更黑或更白),但在點燈後超過5分鐘且20分鐘以內亮度差消失,則評價為“可”,將經過20分鐘依然看見亮度差的情況評價為“不良”。其結果,在該液晶顯示元件中,在密封劑周邊未看見亮度差,判斷耐邊框不均性為“優良”。
(6)殘像特性的評價(DC殘像評價)
將所述製造的光配向型液晶顯示元件置於25℃、1個氣壓的環境下。將底電極設為四個系統的所有驅動電極的共用電極,且將底電極的電位設定為0V電位(接地電位)。將電極B及電極D與共用電極短路而設為0V施加狀態,對電極A及電極C施加2小時的包含交流電壓3.5V及直流電壓1V的合成電壓。經過2小時後,立即對電極A~電極D的所有電極施加交流為1.5V的電壓。而且,測定自對所有驅動電極開始施加交流為1.5V的電壓的時刻起,直至目視無法確認驅動應力施加區域(電極A及電極C的像素區域)與驅動應力非施加區域(電極B及電極D的像素區域)的亮度差為止的時間,並將其設為殘像消去時間。此外,該時間越短,表示越難產生殘像。以如下方式進行評價:將殘像消去時間小於30秒的情況評價為“良好”,將殘像消去時間為30秒以上且小於120秒的情況評價為“可”,將殘像消去時間為120秒以上的情況評價為“不良”,結果本實施例的液晶顯示元件的殘像消去時間為1秒,評價為殘像特性為“良好”。
如表3及表4所示,使用特定溶劑(B)的實施例的液晶配向劑在低溫保管時的保存穩定性均良好,而且低溫保管後的印刷性也良好。與此相對,比較例的液晶配向劑的保存穩定性及低溫保管後的印刷性不良。由此可知,藉由使用特定溶劑(B),可確保對基板的塗佈性且可改善保存穩定性。
<聚醯亞胺的合成>
[合成例1:聚醯亞胺(PI-1C)的合成]
將作為四羧酸二酐的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐(2,3,5-tricarboxycyclopentyl acetic acid dianhydride,TCA)22.4g(0.1莫耳)、作為二胺的對苯二胺(PDA)8.6g(0.08莫耳)及3,5-二胺基苯甲酸膽甾烷基酯(3,5-diaminobenzoic acid cholestanyl,HCDA)10.5g(0.02莫耳)溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)166g中,在60℃下進行6小時反應,獲得含有聚醯胺酸20重量%的溶液。分取少量的所得的聚醯胺酸溶液,添加N-甲基-2-吡咯烷酮而製成聚醯胺酸濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為90mPa.s。
繼而,在所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP,製成聚醯胺酸濃度為7重量%的溶液,添加吡啶11.9g及乙酸酐15.3g,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,利用新的NMP將系統內的溶媒進行溶媒置換(藉由本操作,將脫水閉環反應中使用的吡啶及乙酸酐去除至系統外;以下相同),由此獲得含有醯亞胺化率約為68%的聚醯亞胺(PI-1C)26重量%的溶液。分取少量的所得的聚醯亞胺溶液,添加NMP而製成聚醯亞胺濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為45mPa.s。
[合成例2:聚醯亞胺(PI-2C)的合成]
將作為四羧酸二酐的TCA 22.5g(0.1莫耳)、作為二胺的PDA 7.6g(0.07莫耳)、HCDA 5.2g(0.01莫耳)及4,4'-二胺基二苯基甲烷(4,4'-diamino diphenyl methane,DDM)4.0g(0.02莫耳)
溶解於NMP 157g中,在60℃下進行6小時反應,獲得含有聚醯胺酸20重量%的溶液。分取少量的所得的聚醯胺酸溶液,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為110mPa.s。
繼而,在所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP,製成聚醯胺酸濃度為7重量%的溶液,添加吡啶16.6g及乙酸酐21.4g,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,利用新的NMP將系統內的溶媒進行溶媒置換,由此獲得含有醯亞胺化率約為82%的聚醯亞胺(PI-2C)26重量%的溶液。分取少量的所得的聚醯亞胺溶液,添加NMP而製成聚醯亞胺濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為62mPa.s。
[合成例3:聚醯亞胺(PI-3C)的合成]
將作為四羧酸二酐的2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐(BODA)24.9g(0.10莫耳)、作為二胺的PDA 8.6g(0.08莫耳)及HCDA 10.4g(0.02莫耳)溶解於NMP 176g中,在60℃下進行6小時反應,獲得含有聚醯胺酸20重量%的溶液。分取少量的所得的聚醯胺酸溶液,添加NMP而製成聚醯胺酸濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為103mPa.s。
繼而,在所得的聚醯胺酸溶液中追加NMP,製成聚醯胺酸濃度為7重量%的溶液,添加吡啶11.9g及乙酸酐15.3g,在110℃下進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,利用新的NMP將系統內的溶媒進行溶媒置換,由此獲得含有醯亞胺化率約
為71%的聚醯亞胺(PI-3C)26重量%的溶液。分取少量的所得的聚醯亞胺溶液,添加NMP而製成聚醯亞胺濃度為10重量%的溶液,測定而得的溶液黏度為57mPa.s。
<液晶配向劑的製備>
[實施例1C]
在含有所合成的聚醯亞胺(PI-1C)100重量份的溶液中,添加作為溶劑的NMP、乙二醇單-正丁醚(丁基溶纖劑,BC)及下述式(b1-1)所表示的化合物(以下稱為“化合物(b1-1)”),製成溶劑組成為NMP:BC:化合物(b1-1)=30:50:20(重量比)且固體成分濃度為6.5重量%的溶液。使用孔徑為1μm的過濾器將該溶液過濾,由此製備液晶配向劑(S-1)。
[實施例2C~實施例18C、比較例1C~比較例4C]
將所使用的聚醯亞胺及溶劑組成分別變更為下述表5所記載者,除此以外,利用與所述實施例1C相同的方法來分別製備液晶配向劑(S-2)~液晶配向劑(S-18)、液晶配向劑(SR-1)~液晶配向劑(SR-4)。
<印刷性的評價>
對上述所製備的各個液晶配向劑評價印刷性。評價以如下方式進行。首先,對於所製備的各個液晶配向劑,使用液晶配向膜印刷機(日本寫真印刷機(股)製造,安古斯墨(Angstrom)型號“S40L-532”),在將液晶配向劑對網紋輥(anilox roll)的滴加量設為反復20滴(約0.2g)的條件下,塗佈於帶有包含ITO膜的透明電極的玻璃基板的透明電極面。對於基板的塗佈,以1分鐘為間隔一邊使用新的基板一邊實施20次。
繼而,以1分鐘為間隔將液晶配向劑分配(單程)至網紋輥上,每次進行合計10次的使網紋輥與印刷版接觸的作業(以下稱為空轉)(在此期間,未進行對玻璃基板的印刷)。此外,該空轉並非在液晶顯示元件的通常的製造製程中所進行的操作,而是用以有目的地在嚴酷的狀況下實施液晶配向劑對基板的印刷而進行的操作。
進行10次空轉後,使用玻璃基板進行正式印刷。在正式印刷中,空轉後以30秒為間隔投入5枚基板,對塗佈了液晶配向劑的各個基板在80℃下加熱(預烘烤)1分鐘而去除溶媒後,在200℃下加熱(後烘烤)10分鐘,形成膜厚約為80nm的塗膜。利用倍率為20倍的顯微鏡來觀察該塗膜的圖案邊緣部分(印刷圖案的外周部分),由此評價印刷性。評價是以如下方式進行:將自空轉後的第1次正式印刷未觀察到析出物(認為是聚醯亞胺)的情況評價為優良(○),將在空轉後的第1次正式印刷中觀察到析出物,但在實施5次正式印刷的期間析出物消失的情況評價為良好
(△),將重複5次正式印刷後依然觀察到析出物的情況評價為不良(×)。將其評價結果示於下述表5。此外,在印刷性良好的液晶配向劑中,根據實驗而可知在連續投入基板的期間析出物得以改良(消失)。
另外,將空轉的次數分別變更為15次、20次、25次,除此以外,進行與所述相同的操作,由此評價液晶配向劑的印刷性。將其評價結果一併示於下述表5。
<膜表面的乾燥水平的評價>
對所述“印刷性的評價”中實施預烘烤後的塗膜評價膜表面的乾燥水平。評價是以如下方式進行:將用手觸摸膜表面時未殘留黏著感的情況評價為良好(○),將用手觸摸膜表面時殘留黏著感的情況評價為不良(×)。將其評價結果示於下述表5。此外,此處使用進行了10次空轉後所實施的正式印刷的基板來評價。
此外,表5中的溶劑組成的記號分別為以下含義。
a:N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)
b:乙二醇單-正丁醚(BC)
d:化合物(b1-1)
e:下述式(b2-1)所表示的化合物
f:下述式(b2-2)所表示的化合物
g:N-乙烯基-2-吡咯烷酮
h:N-環己基-2-吡咯烷酮
i:N-辛基-2-吡咯烷酮
關於印刷性,在實施例的液晶配向劑中,自10次空轉後的第1次正式印刷均未觀察到析出物。這種情況在15次空轉後也相同。另外,在將空轉次數增加至20次、25次的情況下,雖也有在第1次正式印刷中觀察到析出物的情況,但在5次正式印刷結束為止的期間析出物消失。由此可知:實施例的液晶配向劑在印刷中難以產生析出物,印刷性良好。
10‧‧‧液晶顯示元件
11a、11b‧‧‧玻璃基板
12‧‧‧液晶配向膜
13‧‧‧頂電極
14‧‧‧絕緣層
15‧‧‧底電極
16‧‧‧液晶層
Claims (8)
- 一種含有聚醯胺酸系聚合物的組合物,其含有:選自由聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯所組成的組群中的至少一種聚合物(A);以及溶劑;所述溶劑包含可溶解所述聚合物(A)的第1溶劑;以及第2溶劑;所述第2溶劑包含其他不良溶媒、以及特定溶劑(B),所述其他不良溶媒為所述聚合物(A)的不良溶媒,所述特定溶劑(B)包含作為選自由下述式(b1)所表示的化合物、及下述式(b2)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種;
- 一種液晶配向劑,其含有:選自由聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯所組成的組群中的 至少一種聚合物(A);以及溶劑;所述溶劑包含可溶解所述聚合物(A)的第1溶劑;以及第2溶劑;所述第2溶劑包含其他不良溶媒、以及特定溶劑(B),所述其他不良溶媒為所述聚合物(A)的不良溶媒,所述特定溶劑(B)包含作為選自由下述式(b1)所表示的化合物、及下述式(b2)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種;
- 如申請專利範圍第2項所述的液晶配向劑,其中所述聚合物(A)包含具有以下部分結構的聚合物,所述部分結構源自選自由下述式(d-1)~式(d-5)分別所表示的化合物所組成的組群中的至少一種二胺,
- 如申請專利範圍第2項或第3項所述的液晶配向劑,其中還含有胺化合物(C),所述胺化合物(C)在分子內具有1個一級胺基與含氮芳香族雜環,且所述一級胺基鍵結於鏈狀烴基或脂環式烴基。
- 如申請專利範圍第5項所述的液晶配向劑,其中所述胺化合物(C)為下述式(c-1)所表示的化合物,H2N-A1-A2 (c-1) 式(c-1)中,A1為具有鏈狀烴基或脂環式烴基的二價有機基,A2為含氮芳香族雜環;其中,式中的一級胺基鍵結於A1所具有的鏈狀烴基或脂環式烴基。
- 一種液晶配向膜,其是使用如申請專利範圍第2項至第6項中任一項所述的液晶配向劑而形成。
- 一種液晶顯示元件,其包括如申請專利範圍第7項所述的液晶配向膜。
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