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TWI670328B - 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 - Google Patents

液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 Download PDF

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TWI670328B
TWI670328B TW104124885A TW104124885A TWI670328B TW I670328 B TWI670328 B TW I670328B TW 104124885 A TW104124885 A TW 104124885A TW 104124885 A TW104124885 A TW 104124885A TW I670328 B TWI670328 B TW I670328B
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片桐寛
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日商Jsr股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件,其可獲得耐摩擦性良好的液晶配向膜,且可獲得對外部壓力的耐性高的液晶顯示元件。本發明的液晶配向劑中含有選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物(P),以及具有下述式(1a)所表示的含氮結構的有機矽化合物,其中,下述式(1a)中的“*1”與氫原子、亞甲基或者一價烴基鍵結。式(1a)中,Ra 及Rb 分別獨立地為二價有機基;“*1”及“*2”表示結合鍵。

Description

液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
本發明有關於一種液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件。
以往, 液晶顯示元件已開發出電極結構或所使用的液晶分子的物性、製造步驟等不同的多種驅動方式的液晶顯示元件,例如已知扭轉向列(Twisted Nemat ic,TN)型、或超扭轉向列(SuperTwisted Nematic,STN)型、垂直配向(Vertical Alignment,VA)型、面內切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(fringefield switching,FFS)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。作為液晶配向膜的材料, 就耐熱性或機械強度、與液晶的親和性等各種特性良好的方面而言, 通常使用聚醯胺酸或聚醯亞胺。
近年來,智慧型手機、個人數位助理(Personal Digital Assistance,PDA)等移動終端或平板電腦(tablet PC)等小型的顯示終端的普及推進,對液晶面板的高精細化的要求進一步提高。基於此種背景,提出了可實現液晶面板的顯示品質或可靠性的提高的多種液晶配向劑(例如參照專利文獻1)。專利文獻1中公開了:使具有特定結構的環氧系化合物與聚醯胺酸或者聚醯亞胺的聚合物成分一起含有於液晶配向劑中,使用該液晶配向劑來形成液晶配向膜,由此於顯示元件中提高液晶配向性以及可靠性。另外,近年來,隨著平板型終端或移動終端的需求增加,觸控面板方式的液晶顯示器增加。 [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2008-299318號公報
[發明所要解決的問題]
觸控面板方式的液晶顯示器中,要求:對於手指、筆等點擊裝置(pointing device)的按壓等外部壓力的耐性高,即,在被賦予外部壓力的情況下也難以產生配向不良或亮點不良。另外,近年來,平板型終端或移動終端中,輕量化以及薄型化推進,在液晶顯示器製造時的面板組裝步驟中,容易產生面板的應變,或容易對面板內部施加應力。此種面板的應變或應力成為配向膜自基板上剝離的原因,也成為產生亮點不良或配向不良的原因。因此,對液晶配向膜要求難以產生基板剝離。
特別是近年來,隨著液晶顯示元件的高精細化,1像素的尺寸變得比以往小,在形成有液晶配向膜的基板上,因搭載於該基板上的電子零件而引起的階差的數量增加。因此,近年來的液晶配向膜可以說藉由摩擦處理而容易受到較以往高的應力,容易產生傷痕或膜剝離。另一方面,液晶配向膜上產生的傷痕或剝離成為顯示不良的原因,因此液晶配向膜要求耐摩擦性高。
本發明是鑒於所述問題而形成,目的之一在於提供一種液晶配向劑,其可獲得耐摩擦性良好的液晶配向膜,且可獲得對外部壓力的耐性高的液晶顯示元件。 [解決問題的技術手段]
本發明者等人為了解決如上所述的現有技術的問題而積極研究,從而發現,使具有特定結構的矽化合物含有於液晶配向劑中,而獲得液晶配向膜的耐摩擦性以及液晶顯示元件的對外部壓力的耐性的改善效果,從而完成了本發明。具體而言,由本發明來提供以下的液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件。
本發明的一方面為提供一種液晶配向劑,其包含:選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物(P);以及具有下述式(1a)所表示的含氮結構的有機矽化合物(其中,下述式(1a)中的“*1”與氫原子、亞甲基或者一價烴基鍵結)。
[化1](式(1a)中,Ra 及Rb 分別獨立地為二價有機基;“*1”及“*2”表示結合鍵)
本發明的一方面為提供一種液晶配向劑,其包含:選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物(P);以及有機矽化合物,其具有所述式(1a)所表示的含氮結構,且滿足分子內具有羥基以及所述式(1a)中的Ra 為羰基中的至少一者。
另外,本發明的另一方面為提供一種使用所述液晶配向劑而形成的液晶配向膜以及包括該液晶配向膜的液晶顯示元件。 [發明的效果]
藉由所述包含特定有機矽化合物的液晶配向劑,可獲得耐摩擦性良好的液晶配向膜。另外,可獲得對外部壓力的耐性高的液晶顯示元件。
本公開的液晶配向劑是聚合物成分優選為溶解或分散於有機溶媒中而成的液狀的聚合物組合物。以下, 對本公開的液晶配向劑中所含的各成分、以及視需要而任意調配的其他成分進行說明。
<聚合物(P)> 本公開的液晶配向劑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(P)作為聚合物成分。
[聚醯胺酸] 本公開的液晶配向劑中所含有的聚醯胺酸例如可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: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、5-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘并[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、雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐、雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸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、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、環戊烷四羧酸二酐等;
芳香族四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐、乙二醇雙(偏苯三甲酸酐酯)、1,3-丙二醇雙(偏苯三甲酸酐酯)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,聚醯胺酸的合成中使用的四羧酸二酐可將這些四羧酸二酐的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
作為四羧酸二酐,就可使液晶配向性以及對溶劑的溶解性良好的方面而言,優選為包含選自由雙環[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸2:3,5:6-二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、5-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐、環己烷四羧酸二酐、1,3-丙二醇雙(偏苯三甲酸酐酯)以及均苯四甲酸二酐所組成的組群中的至少一種化合物。相對於聚醯胺酸的合成中使用的四羧酸二酐的總量,這些優選化合物的使用量(在使用兩種以上的情況下為其合計量)優選為設為5莫耳%以上,更優選為設為10莫耳%以上,更優選為設為20莫耳%以上。
(二胺) 聚醯胺酸的合成中使用的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:十二烷氧基二胺基苯、十四烷氧基二胺基苯、十五烷氧基二胺基苯、十六烷氧基二胺基苯、十八烷氧基二胺基苯、膽甾烷氧基二胺基苯、膽甾烯氧基二胺基苯、二胺基苯甲酸膽甾烷基酯、二胺基苯甲酸膽甾烯基酯、二胺基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-胺基苯氧基)膽甾烷、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、N-(2,4-二胺基苯基)-4-(4-庚基環己基)苯甲醯胺、下述式(D-1) [化2](式(D-1)中,XI 及XII 分別獨立地為單鍵、-O-、-COO-或-OCO-,RI 為碳數1~3的烷二基,RII 為單鍵或碳數1~3的烷二基,a為0或1,b為0~2的整數,c為1~20的整數,d為0或1;其中,a及b不會同時成為0) 所表示的化合物、具有光配向性結構的二胺等含配向性基的二胺;
對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基胺、4,4'-二胺基二苯基硫醚、4-胺基苯基-4'-胺基苯甲酸酯、4,4'-二胺基偶氮苯、1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷、1,7-雙(4-胺基苯氧基)庚烷、雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸、N,N-雙(4-胺基苯基)甲基胺、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、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、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、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,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、3,5-二胺基苯甲酸、4,4'-[4,4'-丙烷-1,3-二基雙(呱啶-1,4-二基)]二苯胺、4,4'-二胺基三苯基胺等其他二胺等; 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。
所述式(D-1)中的“-XI -(RI -XII )d -”所表示的二價基優選為碳數1~3的烷二基、*-O-、*-COO-或*-O-C2 H4 -O-(其中,帶有“*”的結合鍵與二胺基苯基鍵結)。基團“-Cc H2c +1” 例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、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,這些基團優選為直鏈狀。二胺基苯基中的兩個胺基優選為相對於其他基團而位於2,4-位或3,5-位。
作為所述式(D-1)所表示的化合物的具體例,例如可列舉下述式(D-1-1)~式(D-1-4)分別所表示的化合物等。 [化3]此外,聚醯胺酸的合成中使用的二胺可將這些化合物的一種單獨使用或者適當選擇兩種以上來使用。
在應用於TN型、STN型或者垂直配向型液晶顯示元件用的液晶配向劑的情況下,可在聚醯胺酸的側鏈上導入能夠對塗膜賦予液晶配向能力的基團(配向性基)。此種配向性基例如可列舉具有直鏈結構的基團、具有液晶原骨架的基團以及具有大體積結構的基團等,具體而言,例如可列舉碳數4~20的烷基、碳數4~20的氟烷基、碳數4~20的烷氧基、碳數17~51的具有類固醇骨架的基團、多個環直接或者經由連結基而鍵結的基團等。具有配向性基的聚醯胺酸例如可藉由在單體組成中含有含配向性基的二胺的聚合而獲得。在使用含配向性基的二胺的情況下,就使液晶配向性良好的觀點而言,相對於合成中使用的全部二胺,所述含配向性基的二胺的調配比例優選為設為3莫耳%以上,更優選為設為5莫耳%~70莫耳%。
(聚醯胺酸的合成) 聚醯胺酸可藉由使如上所述的四羧酸二酐與二胺,視需要與分子量調整劑一起進行反應而獲得。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優選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,更優選為成為0.3當量~1.2當量的比例。 分子量調整劑例如可列舉:順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐等酸單酐;苯胺、環己基胺、正丁基胺、硬脂基胺等單胺化合物;異氰酸苯基酯、異氰酸萘基酯等單異氰酸酯化合物等。相對於所使用的四羧酸二酐以及二胺的合計100重量份,分子量調整劑的使用比例優選為設為20重量份以下,更優選為設為10重量份以下。
聚醯胺酸的合成反應優選為在有機溶媒中進行。此時的反應溫度優選為-20℃~150℃,更優選為0℃~100℃。另外,反應時間優選為0.1小時~24小時,更優選為0.5小時~12小時。
反應中使用的有機溶媒例如可列舉非質子性極性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。這些有機溶媒中,優選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(第一組群的有機溶媒)中的一種以上,或者選自第一組群的有機溶媒中的一種以上與選自由醇、酮、酯、醚、鹵化烴及烴所組成的組群(第二組群的有機溶媒)中的一種以上的混合物。在後者的情況下,相對於第一組群的有機溶媒以及第二組群的有機溶媒的合計量,第二組群的有機溶媒的使用比例優選為50重量%以下,更優選為40重量%以下,尤其優選為30重量%以下。
特別優選的有機溶媒優選為使用選自由N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷醯三胺、間甲酚、二甲酚及鹵化苯酚所組成的組群中的一種以上作為溶媒,或者在所述比例的範圍內使用這些有機溶媒的一種以上與其他有機溶媒的混合物。有機溶媒的使用量(a)優選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。
以如上所述的方式,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的製備,也可以將反應溶液中所含的聚醯胺酸分離後再提供給液晶配向劑的製備,或者還可以將分離的聚醯胺酸純化後再提供給液晶配向劑的製備。在對聚醯胺酸進行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,也可以將反應溶液中所含的聚醯胺酸分離後再提供給脫水閉環反應,或者還可以將分離的聚醯胺酸純化後再提供給脫水閉環反應。聚醯胺酸的分離以及純化可依據公知的方法來進行。
[聚醯胺酸酯] 聚醯胺酸酯例如可利用以下方法來獲得:[I]使藉由所述合成反應而獲得的聚醯胺酸與酯化劑進行反應的方法;[II]使四羧酸二酯與二胺進行反應的方法;[III]使四羧酸二酯二鹵化物與二胺進行反應的方法等。 此外,本說明書中所謂“四羧酸二酯”是指四羧酸所具有的四個羧基中的兩個被酯化,其餘兩個為羧基的化合物。所謂“四羧酸二酯二鹵化物”是指四羧酸所具有的四個羧基中的兩個被酯化,其餘兩個被鹵化的化合物。
方法[I]中使用的酯化劑例如可列舉含羥基的化合物、縮醛系化合物、鹵化物、含環氧基的化合物等。作為這些化合物的具體例,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;縮醛系化合物例如可列舉:N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛、N,N-二乙基甲醯胺二乙基縮醛等;鹵化物例如可列舉:溴代甲烷、溴代乙烷、溴代十八烷、氯代甲烷、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,對所述聚醯胺酸的合成中例示的四羧酸二酐進行開環而獲得。此外,方法[II]中,所使用的四羧酸衍生物可僅為四羧酸二酯,也可以並用四羧酸二酐。方法[II]中使用的二胺可列舉聚醯胺酸的合成中例示的二胺。方法[II]的反應優選為在有機溶媒中,在適當的脫水催化劑的存在下進行。有機溶媒可列舉作為聚醯胺酸的合成中使用的有機溶媒而例示的有機溶媒。脫水催化劑例如可列舉:4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基嗎啉鎓鹵化物、羰基咪唑、磷系縮合劑等。
方法[III]中使用的四羧酸二酯二鹵化物例如可藉由使以所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。此外,方法[III]中,所使用的四羧酸衍生物可僅為四羧酸二酯二鹵化物,也可以並用四羧酸二酐。方法[III]中使用的二胺可列舉聚醯胺酸的合成中例示的二胺。方法[III]的反應優選為在有機溶媒中,在適當的鹼的存在下進行。有機溶媒可列舉作為聚醯胺酸的合成中使用的有機溶媒而例示的有機溶媒。鹼例如可優選地使用吡啶、三乙基胺等三級胺。 此外,液晶配向劑中所含有的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。
將聚醯胺酸酯溶解而成的反應溶液可直接提供給液晶配向劑的製備,也可以將反應溶液中所含的聚醯胺酸酯分離後再提供給液晶配向劑的製備,或者還可以將分離的聚醯胺酸酯純化後再提供給液晶配向劑的製備。聚醯胺酸酯的分離以及純化可依據公知的方法來進行。
[聚醯亞胺] 聚醯亞胺例如可藉由對以所述方式合成的聚醯胺酸進行脫水閉環而醯亞胺化來獲得。
聚醯亞胺可以是對作為其前驅物的聚醯胺酸所具有的醯胺酸結構全部進行脫水閉環而成的完全醯亞胺化物,也可以是僅對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。反應中使用的聚醯亞胺的醯亞胺化率優選為20%以上,更優選為30%~99%,尤其優選為40%~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,以百分率來表示醯亞胺環結構的數量所占的比例。此處,醯亞胺環的一部分也可以是異醯亞胺環。
聚醯胺酸的脫水閉環優選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。其中優選為利用後者的方法。
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,脫水劑的使用量優選為設為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、二甲吡啶、三乙基胺等三級胺。相對於所使用的脫水劑1莫耳,脫水閉環催化劑的使用量優選為設為0.01莫耳~10莫耳。脫水閉環反應中使用的有機溶媒可列舉作為聚醯胺酸的合成中使用的有機溶媒而例示的有機溶媒。脫水閉環反應的反應溫度優選為0℃~180℃,更優選為10℃~150℃。反應時間優選為1.0小時~120小時,更優選為2.0小時~30小時。
以所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的製備,也可以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的製備,也可以將聚醯亞胺分離後再提供給液晶配向劑的製備,或者還可以將分離的聚醯亞胺純化後再提供給液晶配向劑的製備。這些純化操作可依據公知的方法來進行。除此以外,聚醯亞胺也可以藉由聚醯胺酸酯的醯亞胺化而獲得。
以所述方式獲得的聚合物(P)優選為當將其製成濃度為15重量%的溶液時,具有20 mPa·s~1,800 mPa·s的溶液黏度者,更優選為具有50 mPa·s~1,500 mPa·s的溶液黏度者。此外,聚合物(P)的溶液黏度(mPa·s)是對使用聚合物(P)的良溶媒(例如γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)來製備的濃度為15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。 聚合物(P)的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(Mw)優選為1,000~500,000,更優選為2,000~300,000。另外,Mw與利用GPC來測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比所表示的分子量分佈(Mw/Mn)優選為15以下,更優選為10以下。藉由處於如上所述的分子量範圍內,可確保液晶顯示元件的良好的配向性以及穩定性。
<有機矽化合物> 本公開的液晶配向劑除了含有所述聚合物(P)以外,同時還含有具有下述式(1a)所表示的含氮結構的有機矽化合物(以下也稱為“特定矽化合物”)來作為添加劑。 [化4](式(1a)中,Ra 及Rb 分別獨立地為二價有機基;“*1”及“*2”表示結合鍵)
所述式(1a)中,Ra 及Rb 的二價有機基例如可列舉羰基、二價烴基、雜環基等。此處,本說明書中所謂“烴基”是包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基的含義。所謂“鏈狀烴基”,是指主鏈上不包含環狀結構,而是僅由鏈狀結構所構成的直鏈狀烴基以及分支狀烴基。其中,可以是飽和,也可以是不飽和。所謂“脂環式烴基”,是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構,而不含芳香環結構的烴基。其中,未必需要僅由脂環式烴的結構所構成,也包含其一部分中具有鏈狀結構的烴基。所謂“芳香族烴基”,是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,未必需要僅由芳香環結構所構成,也可以在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。
本公開的液晶配向劑中所含有的特定矽化合物進而為所述式(1a)中的“*1”與氫原子、亞甲基或者一價烴基鍵結,或者滿足分子內具有羥基以及所述式(1a)中的Ra 為羰基中的至少一者化合物。藉由使此種有機矽化合物含有於液晶配向劑中,可獲得耐摩擦性、或對外部壓力的耐性良好的液晶配向膜。
此處,在所述式(1a)中的“*1”與亞甲基鍵結的情況下,該亞甲基可與式(1a)中的氮原子及Rb 一起形成環結構的至少一部分。另外,在特定矽化合物為具有至少一個所述式(1a)所表示的含氮結構且所述式(1a)中的“*1”與氫原子、亞甲基或者一價烴基鍵結的化合物的情況下,也可以是進而滿足分子內具有羥基以及所述式(1a)中的Ra 為羰基中的至少一者的化合物。 其中,就充分獲得本發明的效果的觀點而言,特定矽化合物優選為選自由具有所述式(1a)所表示的含氮結構及羥基的矽化合物、以及具有脲結構的矽化合物所組成的組群中的至少一種。
在特定矽化合物為具有所述式(1a)所表示的含氮結構及羥基的矽化合物的情況下,該化合物例如可列舉:使具有選自由一級胺基及二級胺基所組成的組群中的至少一種(以下也稱為“特定胺基”)的胺化合物,與具有選自由酸酐基、環氧基及氧雜環丁基所組成的組群中的至少一種反應性基的含反應性基的化合物進行反應而獲得的化合物。 此外,所述胺化合物以及所述含反應性基的化合物的至少任一者為具有矽原子的化合物。該情況下,可以是僅所述胺化合物以及所述含反應性基中的化合物的任一者具有矽原子,或者也可以是所述胺化合物以及所述含反應性基的化合物均具有矽原子。
作為藉由所述胺化合物與所述含反應性基的化合物的反應來合成特定矽化合物的情況下的具體例,例如可列舉下述[1]~[4]: [1]使用具有特定胺基的矽化合物(s-1)作為所述胺化合物,且使用具有酸酐基的化合物(t-1)作為所述含反應性基的化合物,使這些化合物進行反應的方法; [2]使用具有酸酐基的矽化合物(s-2)作為所述含反應性基的化合物,使其與所述胺化合物進行反應的方法; [3]使用具有環氧基或氧雜環丁基的矽化合物(s-3)作為所述含反應性基的化合物,使其與所述胺化合物進行反應的方法; [4]使用具有特定胺基的矽化合物(s-1)作為所述胺化合物,且使用具有環氧基或氧雜環丁基的化合物(e-1)作為所述含反應性基的化合物,使這些化合物進行反應的方法等。
所述[1]及[4]中使用的矽化合物(s-1)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、3-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-胺基丙基乙基二甲氧基矽烷、3-胺基丙基乙基二乙氧基矽烷、3-胺基丙基二甲基乙氧基矽烷、3-胺基丙基二乙基甲氧基矽烷、3-胺基丙基二乙基乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、4-胺基丁基二甲基甲氧基矽烷等。矽化合物(s-1)可將這些化合物中的一種單獨使用或者將兩種以上混合使用。
所述式[2]中使用的矽化合物(s-2)例如可列舉:三甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐、三乙氧基矽烷基丙基丁二酸酐、甲基二甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐、甲基二乙氧基矽烷基丙基丁二酸酐等。矽化合物(s-2)可單獨使用一種或者將兩種以上混合使用。
所述[3]中使用的具有環氧基或氧雜環丁基的矽化合物(s-3)例如可列舉:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷等含環氧基的矽烷化合物;下述式(s-3-1) [化5]所表示的化合物等含氧雜環丁基的矽烷化合物等。矽化合物(s-3)可單獨使用一種或者將兩種以上混合使用。
所述[1]中使用的具有酸酐基的化合物(t-1)只要在一分子內具有至少一個酸酐基,則並無特別限制。具體而言,一分子內具有一個酸酐基的化合物例如可列舉:順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、2,3-吡啶羧酸酐等;一分子內具有兩個以上的酸酐基的化合物例如可列舉作為所述聚醯胺酸的合成中使用的四羧酸二酐而例示的化合物等。具有酸酐基的化合物(t-1)可將這些化合物的一種單獨使用或者將兩種以上混合使用。
所述[2]及[3]中使用的胺化合物只要在一分子內具有至少一個特定胺基,則並無特別限制。具體而言,一分子內具有一個一級胺基的化合物例如可列舉:苯胺、環己胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺等;一分子內具有一個二級胺基的化合物例如可列舉:二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、十二亞甲基亞胺、呱啶、吡咯烷、六亞甲基亞胺、七亞甲基亞胺、二環己胺、N-甲基苄基胺、二-(2-乙基己基)胺、二烯丙胺、嗎啉等; 一分子內具有兩個以上的一級胺基的化合物例如可列舉作為所述聚醯胺酸的合成中使用的二胺而例示的化合物等;一分子內具有兩個以上的二級胺基的化合物例如可列舉呱嗪等。所述胺化合物可將這些化合物的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
所述[4]中使用的具有環氧基或氧雜環丁基的化合物(e-1)例如可列舉: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、1,6-己二醇二縮水甘油醚、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。所述化合物(e-1)可將這些化合物的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
提供給特定矽化合物的合成反應中的胺化合物與含反應性基的化合物的使用比例優選為相對於胺化合物的特定胺基1當量,含反應性基的化合物的反應性基成為0.2當量~2.5當量的比例,更優選為成為0.3當量~2.2當量的比例。 胺化合物與含反應性基的化合物的反應優選為在有機溶媒中進行。反應中使用的有機溶媒只要對於胺化合物及含反應性基的化合物而言為惰性,且可將這些化合物溶解的溶媒即可,例如可列舉N-甲基-2-吡咯烷酮等。反應溫度優選為0℃~80℃,更優選為10℃~70℃。反應時間優選為1小時~60小時,更優選為10小時~30小時。
作為藉由所述反應而獲得的特定矽化合物的具體例,例如可列舉下述式(1)所表示的化合物等。 [化6](式(1)中,R19 為氫原子或一價烴基、或者分子內的兩個R19 鍵結形成的二價烴基;R20 為三價有機基,R21 為二價有機基,R22 及R23 分別獨立地為一價烴基,R24 為(h+i)價有機基;A1 為單鍵或羰基,A2 為單鍵、羰基或者碳數1~3的烷二基,B1 及B2 分別獨立地為羰基或者碳數1~3的烷二基;e、f、g及i分別獨立地為0~4的整數,e+f+g≧1且e+i≧1;h為1~4的整數,j為1~3的整數;其中,在R20 、R22 、R23 、A1 、A2 、B1 及B2 分別存在多個的情況下,多個R20 、R22 、R23 、A1 、A2 、B1 及B2 獨立地具有所述定義)
所述式(1)中,R19 的一價烴基例如可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等直鏈狀或者分支狀的烷基;環己基等環烷基;苯基、甲苯基等芳基;苄基等芳烷基等。這些基團中,R19 較佳為氫原子或碳數1~5的烷基,更優選為氫原子或碳數1~3的烷基。 此外,於R19 在一分子內存在兩個以上的情況下,分子內的兩個R19 可相互鍵結而構成環的一部分。該情況下,由式(1)中的“-R19 -氮原子-B2 -R24 -B2 -氮原子-R19 -”來形成環。藉由R19 的鍵結而形成的環為具有兩個氮原子的含氮雜環,例如可列舉呱嗪環等。
R20 的三價有機基例如可列舉碳數1~10的烴基,優選為碳數1~3的鏈狀烴基。R21 的二價有機基例如可列舉碳數1~6的烷二基或者該烷二基的亞甲基經取代為-O-的二價基等。 R22 及R23 的一價烴基可列舉作為R19 的一價烴基而例示的基團。優選為碳數1~5的烷基,更優選為碳數1~3的烷基。R24 例如可列舉:碳數1~20的烴基、該烴基的亞甲基經-O-、-CO-、-COO-、-NH-、-NHCO-等所取代的基團、烴基的氫原子經鹵素原子(優選為氟原子)等所取代的基團等。
在e=0的情況下,優選為B1 及B2 的至少任一者為羰基,且A1 為羰基。該情況下,特定矽化合物具有特定矽化合物所具有的羥基及含氮結構分別與羰基鍵結的結構。此外,在羥基與羰基鍵結的情況下,特定矽化合物具有羧基,在含氮結構與羰基鍵結的情況下,特定矽化合物具有醯胺鍵(-CO-NR-)。其中,特定矽化合物可除了羧基以外還另外更具有羥基,另外,也可以除了醯胺鍵以外還另外更具有-NR-。
作為所述式(1)所表示的化合物的具體例,例如可列舉下述式(1-1)~式(1-5)分別所表示的化合物等。
[化7](式(1-1)中,R1 為四價有機基,R2 為二價有機基,R3 及R4 分別獨立地為一價烴基,a為1~3的整數;其中,多個R2 可以相同,也可以不同;在R3 及R4 分別存在多個的情況下,多個R3 及多個R4 可以相同,也可以不同)
[化8](式(1-2)中,R5 及R7 分別獨立地為二價有機基,R6 為三價有機基,R8 及R9 分別獨立地為一價烴基,b為1~3的整數;其中,多個R6 可以相同,也可以不同;在R8 及R9 分別存在多個的情況下,多個R8 及多個R9 可以相同,也可以不同)
[化9](式(1-3)中,R10 及R11 分別獨立地為二價有機基,R12 及R13 分別獨立地為一價烴基,c為1~3的整數;其中,在R12 及R13 分別存在多個的情況下,多個R12 及多個R13 可以相同,也可以不同)
[化10](式(1-4)中,R14 為一價有機基,R15 為三價有機基,R16 為二價烴基,R17 及R18 分別獨立地為一價烴基,d為1~3的整數;其中,在R17 及R18 分別存在多個的情況下,多個R17 及多個R18 可以相同,也可以不同)
[化11](式(1-5)中,R25 為氫原子或一價烴基、或者分子內的兩個R25 鍵結形成的二價烴基;R26 為二價有機基,R27 為三價有機基,R30 為二價有機基,R28 及R29 分別獨立地為一價烴基,k為1~3的整數;A3 為單鍵、羰基或者碳數1~3的烷二基;其中,分子內存在的多個R25 、R27 、R30 及A3 彼此可以相同,也可以不同;在R28 及R29 分別存在多個的情況下,多個R28 及多個R29 可以相同,也可以不同)
所述式(1-1)所表示的化合物可利用所述[1]的方法來合成,具體而言,可藉由使用含胺基的矽烷化合物作為矽化合物(s-1)、以及四羧酸二酐作為具有酸酐基的化合物(t-1),使這些化合物進行反應而獲得。 此處,所述式(1-1)中,R1 的四價有機基為由四羧酸二酐而來的四價基;R2 的二價有機基為由含胺基的矽烷化合物而來的二價基,例如可列舉:碳數1~6的烷二基、在該烷二基的碳-碳鍵間具有-NH-的二價基等。 R3 及R4 的一價烴基可列舉作為所述式(1)中的R19 的一價烴基而例示的基團。優選為碳數1~5的烷基,更優選為碳數1~3的烷基。
所述式(1-2)所表示的化合物可利用所述[2]的方法來合成,具體而言,可藉由使用含酸酐基的矽烷化合物作為矽化合物(s-2)、以及二胺作為所述胺化合物,使這些化合物進行反應而獲得。 此處,所述式(1-2)中,R5 的二價有機基為由二胺而來的二價基。R7 的二價有機基為由含酸酐基的矽烷化合物而來的二價有機基,例如可列舉碳數1~6的烷二基等。R6 的三價有機基例如可列舉碳數1~5的鏈狀烴基等。R8 及R9 的一價烴基可列舉作為所述式(1)中的R19 的一價烴基而例示的基團。優選為碳數1~5的烷基,更優選為碳數1~3的烷基。
所述式(1-3)所表示的化合物可利用所述[1]的方法來合成,具體而言,可藉由使用含胺基的矽烷化合物作為矽化合物(s-1)、以及酸單酐作為具有酸酐基的化合物(t-1),使這些化合物進行反應而獲得。 此處,所述式(1-3)中,R10 的二價有機基為由酸單酐而來的二價基,例如可列舉碳數2~20的二價烴基等。R11 的二價有機基為由含胺基的矽烷化合物而來的二價基,例如可列舉碳數1~6的烷二基、在該烷二基的碳-碳鍵間具有-NH-的二價基等。 R12 及R13 的一價烴基可列舉作為所述式(1)中的R19 的一價烴基而例示的基團。優選為碳數1~5的烷基,更優選為碳數1~3的烷基。
所述式(1-4)所表示的化合物可利用所述[2]的方法來合成,具體而言,可藉由使用含酸酐基的矽烷化合物作為矽化合物(s-2)、以及單胺作為所述胺化合物,使這些化合物進行反應而獲得。 此處,所述式(1-4)中,R14 的一價有機基為由單胺而來的一價基。R15 的三價有機基例如可列舉碳數1~5的鏈狀烴基等。R16 的二價有機基為由含酸酐基的矽烷化合物而來的二價有機基,例如可列舉碳數1~6的烷二基等。R17 及R18 的一價烴基可列舉作為所述式(1)中的R19 的一價烴基而例示的基團。優選為碳數1~5的烷基,更優選為碳數1~3的烷基。
所述式(1-5)所表示的化合物可利用所述[3]的方法來合成,具體而言,可藉由使用含環氧基的矽烷化合物或者含氧雜環丁基的矽烷化合物作為矽化合物(s-3)、以及所述例示的化合物作為所述胺化合物,使這些化合物進行反應而獲得。 此處,所述式(1-5)中,R26 的二價有機基為由胺化合物而來的二價基。R27 的三價有機基例如可列舉碳數1~5的鏈狀烴基等。R30 的二價有機基為由含環氧基的矽烷化合物或者含氧雜環丁基的矽烷化合物而來的二價基,例如可列舉碳數1~5的烷二基或者在該烷二基的碳-碳鍵間具有-O-的二價基等。R25 、R28 及R29 的一價烴基可列舉作為所述式(1)中的R19 的一價烴基而例示的基團。優選為碳數1~5的烷基,更優選為碳數1~3的烷基。A3 優選為單鍵或碳數1~3的烷二基。
作為在特定矽化合物為具有脲結構的矽化合物的情況下的優選具體例,例如可列舉下述式(2)所表示的化合物。 [化12](式(2)中,R31 及R32 分別獨立地為一價烴基,R33 為二價有機基,R34 為一價有機基;t為1~3的整數;其中,在R31 、R32 存在多個的情況下,多個R31 、R32 獨立地具有所述定義)
所述式(2)中,R31 及R32 優選為甲基或者乙基。R33 例如可列舉碳數1~6的烷二基或者該烷二基的亞甲基經取代為-O-的二價基等。R34 例如可列舉一價烴基、一價脂環式基等。 作為所述式(2)所表示的化合物的具體例,例如可列舉:1-(吡啶-2-基)-3-(3-三乙氧基矽烷基)丙基)脲、1-(吡啶-2-基)-3-(3-三甲氧基矽烷基)丙基)脲、1-(吡啶-2-基)-3-(3-甲基二乙氧基矽烷基)丙基)脲等。此外,具有脲結構的矽化合物可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
所述化合物中,本公開的液晶配向劑中所含有的特定矽化合物可特別優選地使用選自由所述式(1)所表示的化合物以及所述式(2)所表示的化合物所組成的組群中的至少一種。此外,特定矽化合物可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
相對於液晶配向劑的聚合物成分的合計100重量份,特定矽化合物的調配比例優選為0.01重量份~50重量份。其原因在於:若為小於0.01重量份,則難以獲得因有機矽化合物的添加而帶來的改善效果,若多於50重量份,則存在液晶配向性下降的傾向。更優選為0.05重量份~40重量份,尤其優選為0.1重量份~35重量份,特別優選為0.1重量份~30重量份。此外,特定矽化合物可將所述化合物的一種單獨使用或者將兩種以上組合使用。
<其他成分> 本公開的液晶配向劑也可以視需要而含有聚合物(P)以及特定矽化合物以外的其他成分。該其他成分例如可列舉:聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯以外的其他聚合物,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”)、特定矽化合物以外的其他官能性矽烷化合物等。
[其他聚合物] 所述其他聚合物可用於改善溶液特性或電特性。所述其他聚合物例如可列舉在主骨架中具有聚有機矽氧烷、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)丙烯酸酯等的聚合物等。 在將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所含的聚合物的合計100重量份,所述其他聚合物的調配比例優選為設為50重量份以下,更優選為設為0.1重量份~40重量份,尤其優選為設為0.1重量份~30重量份以下。
[含環氧基的化合物] 含環氧基的化合物可用於提高液晶配向膜的與基板表面的接著性或電特性。此種含環氧基的化合物例如可列舉以下化合物作為優選者: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-間苯二甲胺、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。除此以外,含環氧基的化合物的例子可使用國際公開第2009/096598號記載的含環氧基的聚有機矽氧烷。 在將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例優選為設為40重量份以下,更優選為設為0.1重量份~30重量份。
[其他的官能性矽烷化合物] 其他的官能性矽烷化合物可出於提高液晶配向劑的印刷性的目的而使用。此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亞乙基三胺、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。 在將其他的官能性矽烷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,所述其他的官能性矽烷化合物的調配比例優選為設為2重量份以下,更優選為設為0.02重量份~0.2重量份。
此外,其他成分除了所述化合物以外,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、金屬螯合物化合物、硬化促進劑、表面活性劑、填充劑、分散劑、增感劑等。
<溶劑> 本公開的液晶配向劑製備成將聚合物(P)、特定矽化合物以及視需要使用的其他成分優選為分散或者溶解於適當的溶媒中而成的液狀組合物。
所使用的有機溶媒例如可列舉:N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二異丁基酮、丙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、二異戊基醚、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等。這些有機溶媒可單獨使用或者將兩種以上混合使用。
液晶配向劑中的固體成分濃度(液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計重量在液晶配向劑的總重量中所占的比例)可考慮到黏性、揮發性等而適當選擇,優選為1重量%~10重量%的範圍。即,液晶配向劑藉由以後述方式塗佈於基板表面,優選為進行加熱,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。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,存在液晶配向劑的黏性增大而塗佈性下降的傾向。
特別優選的固體成分濃度的範圍根據在基板上塗佈液晶配向劑時的方法而不同。例如在利用旋轉器法來塗佈於基板上的情況下,固體成分濃度(液晶配向劑中的溶媒以外的全部成分的合計重量在液晶配向劑的總重量中所占的比例)特別優選為1.5重量%~4.5重量%的範圍。在利用印刷法的情況下,特別優選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12 mPa·s~50 mPa·s的範圍。在利用噴墨法的情況下,特別優選為將固體成分濃度設為1重量%~5重量%的範圍,由此將溶液黏度設為3 mPa·s~15 mPa·s的範圍。製備液晶配向劑時的溫度優選為10℃~50℃,更優選為20℃~30℃。
<液晶顯示元件> 本公開的液晶顯示元件包括使用所述說明的液晶配向劑來形成的液晶配向膜。液晶顯示元件的運作模式並無特別限定,例如可應用於TN型、STN型、VA型(包含垂直配向-多域垂直配向(Vertical Alignment - Multidomain Vertical Alignment,VA-MVA)型、垂直配向-圖案垂直配向(Vertical Alignment - Patterned Vertical Alignment,VA-PVA)型等)、IPS型、FFS型、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)型等多種運作模式。
液晶顯示元件例如可利用包括以下的步驟(1)~步驟(3)的方法來製造。步驟(1)根據所需的運作模式而使用不同的基板。步驟(2)及步驟(3)在各運作模式中共用。
[步驟(1):塗膜的形成] 首先,在基板上塗佈液晶配向劑,繼而對塗佈面進行加熱,由此在基板上形成塗膜。 (1-A)在製造例如TN型、STN型或者VA型液晶顯示元件的情況下,首先,將兩塊設置有經圖案化的透明導電膜的基板作為一對,優選為利用膠版印刷法、旋轉塗佈法、輥塗佈機法或者噴墨印刷法,在所述基板的各透明性導電膜形成面上分別塗佈液晶配向劑。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(In2 O3 -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,例如可利用以下方法: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遮罩的方法等。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預處理。
塗佈液晶配向劑後,出於防止所塗佈的液晶配向劑的流掛等目的,優選為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度優選為30℃~200℃,更優選為40℃~150℃,特別優選為40℃~100℃。預烘烤時間優選為0.25分鐘~10分鐘,更優選為0.5分鐘~5分鐘。然後,出於將溶劑完全去除,視需要對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。此時的煆燒溫度(後烘烤溫度)優選為80℃~300℃,更優選為120℃~250℃。後烘烤時間優選為5分鐘~200分鐘,更優選為10分鐘~100分鐘。以所述方式形成的膜的膜厚優選為0.001 μm~1 μm,更優選為0.005 μm~0.5 μm。
(1-B)在製造IPS型或FFS型液晶顯示元件的情況下,在設置有包含經圖案化為梳齒型的透明導電膜或者金屬膜的電極的基板的電極形成面、與未設置電極的對向基板的一面,分別塗佈液晶配向劑,繼而對各塗佈面進行加熱,由此形成塗膜。此時所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、透明導電膜或者金屬膜的圖案化方法、基板的預處理、以及所形成的塗膜的優選的膜厚與所述(1-A)相同。金屬膜可使用例如包含鉻等金屬的膜。
在所述(1-A)及(1-B)的任一種情況下,均藉由在基板上塗佈液晶配向劑後,去除有機溶媒而形成液晶配向膜或者成為液晶配向膜的塗膜。此時,也可以藉由在塗膜形成後進一步加熱而使調配於液晶配向劑中的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺進行脫水閉環反應,從而形成進一步經醯亞胺化的塗膜。
[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,實施對所述步驟(1)中形成的塗膜賦予液晶配向能力的處理。由此,液晶分子的配向能力被賦予至塗膜而成為液晶配向膜。配向能力賦予處理可列舉摩擦處理、光配向處理等:所述摩擦處理是藉由利用捲繞有包含例如尼龍、人造絲、棉等纖維的布的輥,對塗膜向一定方向進行擦拭;所述光配向處理是對塗膜照射偏光或者非偏光的放射線。特別是由所述液晶配向劑形成的液晶配向膜的耐摩擦性高,在採用摩擦處理作為配向能力賦予處理的情況下,也難以產生傷痕或膜剝離。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。
此外,也可以對摩擦處理後的液晶配向膜進一步進行以下處理,以使液晶配向膜在每個區域具有不同的液晶配向能力: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;或在液晶配向膜表面的一部分形成抗蝕劑膜後,在與剛才的摩擦處理不同的方向上進行摩擦處理後,將抗蝕劑膜去除的處理。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可以適合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] 準備兩塊以所述方式形成有液晶配向膜的基板,在對向配置的兩塊基板間配置液晶,由此製造液晶單元。為了製造液晶單元,例如可列舉以下的兩種方法。第一方法為以往已知的方法。首先,以各個液晶配向膜對向的方式,經由間隙(單元間隙)而將兩塊基板對向配置,使用密封劑將兩塊基板的周邊部貼合,在由基板表面以及密封劑所劃分的單元間隙內注入填充液晶後,將注入孔密封,由此可製造液晶單元。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兩塊基板中的其中一塊基板上的既定部位,例如塗佈紫外光硬化性的密封劑,進而在液晶配向膜面上的既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塊基板,並且使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而使密封劑硬化,由此可製造液晶單元。在利用任一種方法的情況下,均理想為對以所述方式製造的液晶單元,進而加熱至所使用的液晶取得各向同性相的溫度為止,然後緩緩冷卻至室溫,由此消除液晶填充時的流動配向。
作為密封劑,例如可使用含有硬化劑以及作為間隔物(spacer)的氧化鋁球的環氧樹脂等。 液晶可列舉向列型液晶以及碟狀液晶,其中優選為向列型液晶,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、三聯苯系液晶、聯苯基環己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、雙環辛烷系液晶、立方烷(cubane)系液晶等。另外,也可以在這些液晶中添加以下物質來使用:例如氯化膽甾醇(cholesteryl chloride)、膽甾醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、膽甾醇碳酸酯等膽甾醇液晶(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-甲基丁基肉桂酸酯等鐵電液晶等。
接著,可藉由在液晶單元的外側表面貼合偏光板來獲得液晶顯示元件。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”是使聚乙烯醇一邊延伸配向一邊吸收碘而成的膜。
本公開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、筆記型個人電腦、汽車導航系統、攝錄機、個人數位助理(Personal Digital Assistance,PDA)、數位照相機、手機、智慧型手機、平板PC、各種監視器、液晶電視、信息顯示器等的各種顯示裝置。 [實施例]
以下,藉由實施例,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。
以下的合成例中,利用以下方法來測定聚合物的重量平均分子量Mw及醯亞胺化率、以及聚合物溶液的溶液黏度。此外,以下,有時將式X所表示的化合物簡記為“化合物X”。 [聚合物的重量平均分子量Mw] Mw是利用以下條件下的GPC來測定的聚苯乙烯換算值。 管柱:東曹(Tosoh)(股)製造,TSKgelGRCXLII 溶劑:四氫呋喃 溫度:40℃ 壓力:68 kgf/cm2 [聚合物的醯亞胺化率] 將含有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1 H-核磁共振(1 H-Nuclear Magnetic Resonance,1 H-NMR)。根據所得的1 H-NMR光譜,使用下述數式(1)來求出醯亞胺化率。 醯亞胺化率(%)=(1-A1 /A2 ×α)×100…(1) (數式(1)中,A1 為在化學位移10 ppm附近出現的由NH基的質子而來的峰值面積,A2 為由其他質子而來的峰值面積,α是其他質子相對於聚合物的前驅物(聚醯胺酸)中的NH基的一個質子的個數比例) [聚合物溶液的溶液黏度] 聚合物溶液的溶液黏度(mPa·s)是使用E型旋轉黏度計,在25℃下測定。
<有機矽化合物的合成> [合成例1-1:化合物(Si-1)的合成] 將3-胺基丙基三乙氧基矽烷(3-aminopropyltriethoxysilane,APTES)以及1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride,CB),以APTES:CB=2:1(莫耳比)的調配比率添加於N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)中,進行攪拌,在25℃下進行6小時反應,獲得含有化合物(Si-1)作為有機矽化合物的溶液。
[合成例1-2~合成例1-6] 除了將反應中使用的化合物(前驅物)以及它們的調配比例變更為如下述表1所示以外,藉由與合成例1-1相同的操作,獲得分別含有化合物(Si-2)~化合物(Si-6)作為有機矽化合物的溶液。
[表1]
表1中,前驅物的略稱如以下所述。 (前驅物1:矽烷化合物) C-1:3-胺基丙基三乙氧基矽烷(APTES) C-2:3-三甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐 C-3:3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基矽烷 (前驅物2:其他化合物) AN-1:均苯四甲酸二酐 AN-2:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(CB) DA-1:對苯二胺 B-1:順丁烯二酸酐 B-2:2,3-吡啶二羧酸酐 B-3:呱嗪
<聚合物的合成> [合成例2-1:聚合物(PAA-1)的合成] 將作為四羧酸二酐的100莫耳份的均苯四甲酸二酐、以及作為二胺的100莫耳份的雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸,溶解於N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,在60℃下進行6小時反應,獲得固體成分濃度為15重量%的聚醯胺酸溶液。將所得的聚醯胺酸溶液分取少量,測定而得的溶液黏度為420 mPa·s。
[合成例2-2~合成例2-7] 除了在所述合成例2-1中,將反應中使用的四羧酸二酐以及胺(二胺及單胺)的種類及量變更為如下述表2所述以外,以與合成例2-1相同的方式獲得聚醯胺酸。此外,關於合成例2-2~合成例2-7,表2中的數值表示相對於反應中使用的四羧酸二酐的總量100莫耳份而言的使用比例(莫耳份)。
[表2]
表2中的四羧酸二酐以及二胺的略稱如以下所述。 (四羧酸二酐) AN-1:均苯四甲酸二酐 AN-2:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐 AN-3:2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐 AN-4:雙環[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐 AN-5:5-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮 AN-6:1,3-丙二醇雙(偏苯三甲酸酐酯) AN-7:二甲基-1,3-雙(氯羰基)環丁烷-2,4-羧酸酯 AN-8:二甲基-1,3-雙(氯羰基)環戊烷-2,4-羧酸酯 [化13]
(二胺) DA-1:對苯二胺 DA-2:4,4'-二胺基二苯基甲烷 DA-3:4,4'-二胺基二苯基胺 DA-4:1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷 DA-5:4-胺基苯基-4'-胺基苯甲酸酯 DA-6:雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸 DA-7:2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯 DA-8:4,4'-二胺基三苯基胺 DA-9:下述式(DA-9)所表示的化合物 DA-10:4-(十四烷氧基)苯-1,3-二胺 DA-11:硬脂基胺 DA-12:1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷 DA-13:3,6-雙(4-胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷 DA-14:下述式(DA-14)所表示的化合物 DA-15:下述式(DA-15)所表示的化合物 [化14]
[合成例2-8:聚合物(PI-8)的合成] 將作為四羧酸二酐的100莫耳份的2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、以及作為二胺的80莫耳份的對苯二胺、10莫耳份的4,4'-二胺基二苯基甲烷及10莫耳份的2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯溶解於NMP中,在室溫下進行6小時反應,獲得固體成分濃度為15重量%的聚醯胺酸溶液。在該聚醯胺酸溶液中追加NMP而使固體成分濃度成為10重量%,相對於四羧酸二酐的合計100莫耳份,而分別添加各為200莫耳份的吡啶以及乙酸酐,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對系統內的溶媒進行溶劑置換,獲得含有醯亞胺化率為75%的聚醯亞胺(聚合物(PI-8))的溶液。對於利用NMP將所得的聚合物(PI-8)調整為15重量%而得的溶液測定黏度,結果為520 mPa·s。
[合成例2-9:聚合物(PI-9)的合成] 除了在所述合成例2-8中,將反應中使用的四羧酸二酐及二胺的種類及量、以及吡啶及乙酸酐的量變更為如所述表2所述以外,進行與合成例2-9相同的操作,由此獲得聚醯亞胺(聚合物(PI-9))。此外,關於合成例2-9,表2中的數值表示相對於反應中使用的四羧酸二酐的總量100莫耳份而言的使用比例(莫耳份)。對於利用NMP將所得的聚合物(PI-9)調整為15重量%而得的溶液測定黏度,結果為520 mPa·s。
[合成例2-10:聚合物(PAE-10)的合成] 添加作為二胺的6.92 g的對苯二胺(相對於合成中使用的二胺的總量100莫耳份而言為80莫耳份)及3.17 g(相對於合成中使用的二胺的總量100莫耳份而言為20莫耳份)的4,4'-二胺基二苯基甲烷、以及15 ml的吡啶及505 ml的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)並溶解。一邊將該溶液進行水冷攪拌,一邊添加2.975 g(相對於合成中使用的二胺的總量100莫耳份而言為97莫耳份)的二甲基-1,3-雙(氯羰基)環丁烷-2,4-羧酸酯,進而以固體成分濃度成為5重量%的方式添加NMP,一邊進行水冷一邊攪拌4小時。將該溶液注入至250 g的水中,使聚合物析出,藉由抽吸過濾來濾取聚合物,再次以250 g的水進行洗滌後,利用63 g的甲醇來洗滌3次,在40℃下進行減壓乾燥,由此獲得28 g的聚醯胺酸酯粉末。該聚醯胺酸酯(聚合物(PAE-10))的重量平均分子量為Mw=27,000。此外,關於合成例2-10,表2中的數值對於四羧酸衍生物是表示相對於反應中使用的四羧酸衍生物的總量100莫耳份而言的使用比例(莫耳份),對於二胺是表示相對於反應中使用的二胺的總量100莫耳份而言的使用比例(莫耳份)。
[合成例2-11:聚合物(PAE-11)的合成] 除了在所述合成例2-10中,將反應中使用的四羧酸二酯二鹵化物及二胺的種類及量、以及吡啶及乙酸酐的量變更為如所述表2所述以外,進行與合成例2-10相同的操作,由此獲得聚醯胺酸酯(聚合物(PAE-11))。此外,關於合成例2-11,表2中的數值與所述合成例2-10為相同含義。
<液晶配向劑的製備以及評價> [實施例1] (1)液晶配向劑的製備 將作為聚合物的100重量份的合成例2-1中獲得的聚合物(PAA-1)、以及作為有機矽化合物的2重量份的合成例1-1中獲得的化合物(Si-1),溶解於包含γ-丁內酯(γ-butyrolactone,GBL)、NMP及二乙二醇二乙醚(diethylene glycol diethyl ether,DEDG)的混合溶媒(GBL:NMP:DEDG=55:30:15(重量比))中,製成固體成分濃度為6.0重量%的溶液。利用孔徑為0.2 μm的過濾器將該溶液進行過濾,由此製備液晶配向劑。
(2)耐摩擦性評價 使用所述(1)中製備的液晶配向劑,在石英基板上形成塗膜,繼而使用具備捲繞有人造絲制布的輥的摩擦裝置,利用下述表3中記載的兩條件(條件(A)及條件(B))來進行摩擦處理。利用異丙醇對摩擦處理後的塗膜(液晶配向膜)進行洗滌,以目視來確認配向膜自基板上的剝離以及摩擦傷痕的有無。此時,將液晶配向膜的剝離及摩擦傷痕的任一者均未觀察到的情況評價為耐摩擦性“良好(○)”,將觀察到液晶配向膜的剝離及摩擦傷痕的至少任一者的情況評價為“不良(×)”。其結果為,該實施例中,在條件(A)及條件(B)的任一條件下均未觀察到液晶配向膜的剝離及摩擦傷痕,為耐摩擦性“良好”的結果。
[表3]
(3)液晶單元的製造 使用液晶配向膜印刷機(日本寫真印刷(股)製造),將所述(1)中製備的液晶配向劑塗佈於具有設置為梳齒狀的ITO電極的厚度為1 mm的玻璃基板的電極面上,在80℃的熱板上加熱(預烘烤)1分鐘而去除溶媒後,在200℃的熱板上加熱(後烘烤)10分鐘,形成平均膜厚為0.06 μm的塗膜。對於該塗膜,利用具有捲繞有人造絲布的輥的摩擦機器,以輥旋數500 rpm、平臺移動速度3 cm/秒、毛壓入長度0.4 mm進行摩擦處理,賦予液晶配向能力。然後,在超純水中進行1分鐘超音波洗滌,繼而在100℃潔淨烘箱中乾燥10分鐘,由此獲得具有液晶配向膜的基板。另外,對於以面積率0.1%來分散有高度為5 μm、直徑為5 μm的圓形感光性間隔柱(photo spacer)的不具有電極的厚度為1 mm的玻璃基板,也重複所述操作,獲得一對(兩塊)具有液晶配向膜的基板。 繼而,對於所述一對基板中的其中一塊基板,在具有液晶配向膜的面的外緣塗佈加入有直徑為5.5 μm的氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後,以液晶配向膜面相對的方式將一對基板重疊壓接,使接著劑硬化。繼而,自液晶注入口向一對基板間填充向列型液晶(默克(Merck)公司製造,MLC-2042)後,利用丙烯酸系光硬化型接著劑將液晶注入口密封,由此製造液晶單元。
(4)液晶單元的亮點不良的評價 使用推拉力計(push pull gauge)(怡馬達(Imada)(股)製造),對所述(3)中製造的液晶單元的中央部,以成為40 N的方式施加壓力5秒。將其重複100次,將利用偏光顯微鏡未觀察到亮點的情況評價為“良好(○)”,將觀察到1個~9個亮點的情況評價為“可(△)”,將觀察到10個以上的亮點的情況評價為“不良(×)”。其結果為,該實施例中未觀察到亮點,為“良好”的結果。
(5)液晶配向性的評價A 對於所述(3)中製造的液晶單元,利用偏光顯微鏡來觀察液晶的流動配向的有無,並且利用偏光顯微鏡來觀察當重複接通·斷開(施加·解除)5 V電壓時的明暗變化中的異常區域的有無,由此評價液晶配向性。以如下方式進行評價:將流動配向及異常區域均未被觀察到的情況評價為液晶配向性“良好(○)”,將雖未發現流動配向,但觀察到異常區域的情況評價為“可(△)”,將發現流動配向的情況評價為“不良(×)”。其結果為,該實施例的液晶配向性為“良好”的評價。
(6)液晶配向性的評價B(高溫下的耐殘像性) 利用所述(3)的方法來準備兩個液晶單元,分別於背光下、60℃下,對其中一個(元件A)施加10 V的交流電壓20小時,對另一個(元件B)施加1 V的交流電壓20小時。然後,以256階度來表示當將電壓施加轉換為2.5 V的直流電壓時觀測到的元件A與元件B的亮度差,根據亮度差來評價高溫環境下的耐殘像性。將亮度差小於5的情況評價為耐殘像性“良好”,將5以上且小於10的情況評價為耐殘像性“可”,將超過10的情況評價為耐殘像性“不良”。其結果為,該實施例中為耐殘像性“良好”的評價。
(7)電特性評價(電壓保持率) 對於利用所述(3)的方法來製造的液晶單元,於40℃下以60微秒的施加時間、167毫秒的跨度施加5 V的電壓後,測定自施加解除起167毫秒後的電壓保持率(VHR)。此外,測定裝置是使用東陽特克尼卡(Toyo Technica)(股)製造的VHR-1。液晶單元的電特性的評價是將電壓保持率為98%以上的情況設為“良好”,將95%以上且小於98%的情況設為“可”,將95%以下的情況設為“不良”。其結果為,該實施例為電特性“良好”的評價。
[實施例2~實施例12以及比較例1~比較例5] 除了在所述實施例1中,將所使用的聚合物及添加劑的種類及量設為如下述表4中所示以外,以與實施例1相同的方式進行液晶配向劑的製備以及液晶單元的製造,進行各種評價。評價結果示於下述表4中。
[表4]
表4中,添加劑的略稱如以下所述。 Add-1:N,N,N',N'-四縮水甘油基-4、4'-二胺基二苯基甲烷 Add-2:3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基矽烷 Add-3:3-胺基丙基三乙氧基矽烷 Si-7:下述式(si-7)所表示的化合物 [化15]
如表4所示,含有具有所述式(1a)所表示的含氮結構的有機矽化合物的實施例1~實施例12的液晶配向劑中,使用其來形成的液晶配向膜的耐摩擦性良好。另外,實施例1~實施例12的液晶單元在亮點不良的產生難度、液晶配向性的評價(液晶的流動配向以及異常區域的有無)、高溫下的耐殘像性、以及電特性方面為“良好”或“可”的結果,且取得各種特性的平衡。與此相對,比較例中,在液晶配向膜的耐摩擦性、以及液晶單元中的亮點不良的產生難度及液晶配向性的至少任一方面,均比實施例差。

Claims (6)

  1. 一種液晶配向劑,其包含:選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的組群中的至少一種聚合物(P);以及下述式(1)所表示的有機矽化合物,其中,下述式(1)所表示的有機矽化合物不包括下述式(3)至下述式(7)所表示的化合物; 式(1)中,R19為氫原子或一價烴基、或者分子內的兩個R19 鍵結形成的二價烴基;R20為三價有機基,R21為二價有機基,R22及R23分別獨立地為一價烴基,R24為(h+i)價有機基;A1為單鍵或羰基,A2為單鍵、羰基或者碳數1~3的烷二基,B1及B2分別獨立地為羰基或者碳數1~3的烷二基;e、f、g及i分別獨立地為0~4的整數,e+f+g≧1且e+i≧1;h為1~4的整數,j為1~3的整數;其中,在R20、R22、R23、A1、A2、B1及B2分別存在多個的情況下,多個R20、R22、R23、A1、A2、B1及B2獨立地具有所述定義。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其中所述有機矽化合物是使具有選自由一級胺基及二級胺基所組成的組群中的至少一種的胺化合物,與具有選自由酸酐基、環氧基及氧雜環丁基所組成的組群中的至少一種的含反應性基的化合物進行反應而獲得的化合物,並且所述胺化合物及所述含反應性基的化合物的至少任一者為具有矽原子的化合物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其中所述有機矽化合物具有羥基,並且所述有機矽化合物所具有的羥基的至少一個與羰基鍵結。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑,其中相對於100重量份的所述聚合物(P),所述有機矽化合物的調配比例為0.1重量份~30重量份。
  5. 一種液晶配向膜,其使用如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的液晶配向劑而形成。
  6. 一種液晶顯示元件,其包括如申請專利範圍第5項所述的液晶配向膜。
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