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TW202227601A - 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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TW202227601A
TW202227601A TW110138783A TW110138783A TW202227601A TW 202227601 A TW202227601 A TW 202227601A TW 110138783 A TW110138783 A TW 110138783A TW 110138783 A TW110138783 A TW 110138783A TW 202227601 A TW202227601 A TW 202227601A
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宮本泰宏
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日商日產化學股份有限公司
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Abstract

一種液晶配向劑,其含有聚合物(A),該聚合物(A)是選自具有式(1)之重複單元(a1)與式(2)之重複單元(a2)的聚醯亞胺前驅物及作為其醯亞胺化合物之聚醯亞胺中的至少1種聚合物,且該式(1)之重複單元(a1)中,Y 1表示式(H)的有機基,該式(2)之重複單元(a2)中,Y 2表示式(O)的有機基。
Figure 110138783-A0101-11-0001-1
式(H)中,至少一個R表示鹵素原子或鹵化烷基。
Figure 110138783-A0101-11-0001-2
式(O)中,Ar各自獨立,表示苯環、聯苯結構、或萘環且該等之任意的氫原子可被鹵素原子或1價的有機基取代。Q 2表示-(CH 2) n-(n為2~18的整數),且其一部分可被-O-、-C(=O)-或-O-C(=O)-任一者取代。

Description

液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
本發明關於一種液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件。
一直以來,液晶顯示裝置作為個人電腦、智慧型手機、手機、電視接收機等顯示部而被廣泛地使用。液晶顯示裝置,例如,是具備被包夾在元件基板與彩色濾光基板之間的液晶層、對液晶層施加電場之像素電極及共用電極、調控液晶層的液晶分子配向性之配向膜、切換供給像素電極電子訊號之薄膜電晶體(TFT)等。作為液晶分子之驅動方式,已知有TN方式、VA方式等垂直電場方式,或平面切換(IPS;In Plane Switching)方式、邊緣電場切換(FFS;Fringe Field Switching)方式等橫向電場方式。
現在,工業上最普及的液晶配向膜是將形成在電極基板上之由聚醯胺酸及/或其醯亞胺化而得之聚醯亞胺構成之膜的表面,以棉、尼龍、聚酯等布料往一個方向摩擦,意即對其進行摩擦處理來製作。摩擦處理在工業上為簡便且具有優異生產性之有用的方法。然而,隨著液晶顯示元件的高性能化、高精細化、大型化,因摩擦處理而發生的配向膜表面之損傷、揚塵、機械力或靜電所引起的影響,甚至配向處理面內的不均一性等種種問題變得更為明顯。作爲代替摩擦處理的配向處理方法,已知有藉由照射偏光的放射線,來賦予液晶配向能力之光配向法。光配向法已有利用光異構化反應、利用光交聯反應、利用光分解反應等方案被提出(例如,參照非專利文獻1、專利文獻1、專利文獻2)。 [先行技術文獻]  [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開平9-297313號公報  [專利文獻2]WO2016/152928號公報  [非專利文獻]
[非專利文獻1]「液晶光配向膜」木戶脇,市村 機能材料,1997年11月號 Vol.17, No.11, p13~22
[發明所欲解決之問題]
藉由光配向法進行配向處理的情況,光的照射量會成為影響能源成本或生產速度之因子,因此較佳是能以較少的照射量來進行配向處理。然而,經由本發明人之檢討下,即使是在照射量多的條件下可獲得良好液晶配向性之液晶配向劑,在減低光照射量時,於液晶配向膜面內之液晶配向性會變得容易生成變異(不均一性),液晶顯示元件面內之液晶扭角的變異亦變大。令人擔憂的是,這樣一來,藉由液晶顯示元件顯示黑色時,面內的明亮度會產生變異,而使得顯示品質降低。
此外,對於IPS驅動方式或FFS方式的液晶顯示元件所使用之液晶配向膜,亦必須有用來抑制因長期交流驅動而發生殘影(以下稱為AC殘影)之配向規制力。
在此,本發明之目的在於提供一種即使降低以光配向法來配向處理的光照射量,液晶配向膜面內之液晶配向性的變異(不均一性)仍能被抑制的液晶配向膜、與用來獲得該液晶配向膜之液晶配向劑、以及使用該液晶配向膜之液晶顯示元件。進而,本發明目的在於提供一種具有能抑制AC殘影之優異液晶配向規制力之液晶配向膜、與用來獲得該液晶配向膜之液晶配向劑、以及使用該液晶配向膜之液晶顯示元件。 [解決問題之方式]
本案發明人們專心研究的結果,發現藉由使用含有特定成分之液晶配向劑,能解決上述問題,遂完成本發明。具體而言,本發明之要旨為下述內容。
一種液晶配向劑,其特徵在於含有聚合物(A),該聚合物(A)是選自由聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物的醯亞胺化合物之聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物,且該聚醯亞胺前驅物是具有下述式(1)表示之重複單元(a1)、與下述式(2)表示之重複單元(a2)。
[化1]
Figure 02_image006
式(1)中,R 1至R 4各自獨立,表示氫原子、鹵素原子、碳數為1~6之烷基、碳數為2~6之烯基、碳數為2~6之炔基、含有氟原子之碳數1~6之1價有機基、或苯基,R 1至R 4中至少一個是上述定義中之氫原子以外的基。R及Z各自獨立,表示氫原子或碳數為1~6之烷基。Y 1為下述式(H)表示的2價有機基。 [化2]
Figure 02_image008
式(H)中,R各自獨立,表示氫原子、鹵素原子、碳數為1~3之烷基、或碳數1~3之烷基上的氫原子的至少一部分被鹵素原子取代之鹵化烷基,至少一個R為鹵素原子或上述鹵化烷基。*表示原子鍵結。
[化3]
Figure 02_image010
式(2)中,R 1至R 4、R、及Z是與上述式(1)同義。Y 2為下述式(O)表示之2價有機基
[化4]
Figure 02_image012
式(O)中,Ar各自獨立,表示苯環、聯苯結構、或萘環。Ar所擁有的苯環或萘環上的任意氫原子,亦可被鹵素原子或1價有機基取代。Q 2表示-(CH 2) n-(n為2~18的整數)、或上述-(CH 2) n-的一部分被-O-、-C(=O)-或-O-C(=O)-任一者取代之基。*表示原子鍵結。 [發明之效果]
根據本發明,可提供一種即使降低以光配向法配向處理的光照射量,液晶配向膜面內之液晶配向性的變異(不均一性)仍能被抑制的液晶配向膜、與用來獲得該液晶配向膜之液晶配向劑、以及使用該液晶配向膜之液晶顯示元件。進而,本發明可提供一種具有能抑制AC殘影之優異液晶配向規制力之液晶配向膜、與用來獲得該液晶配向膜之液晶配向劑、以及使用該液晶配向膜之液晶顯示元件。
<聚合物(A)> 本發明之液晶配向劑含有聚合物(A),而該聚合物(A)是選自由聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物的醯亞胺化合物之聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物,且該聚醯亞胺前驅物是具有下述式(1)表示之重複單元(a1)、與下述式(2)表示之重複單元(a2)。聚合物(A)藉由至少含有上述重複單元(a1)及其醯亞胺化結構之任一者,可抑制製造時產生的液晶顯示元件面內之扭角變異所引起的對比度低落。此外,聚合物(A)藉由進而至少含有上述重複單元(a2)及其醯亞胺化結構之任一者,能獲得對比度優異的液晶顯示元件。藉由以上之加乘效果,可由本發明之液晶配向劑獲得高液晶配向性且對比度優異之液晶顯示元件。
[化5]
Figure 02_image014
式(1)中,R 1至R 4各自獨立,表示氫原子、鹵素原子、碳數為1~6之烷基、碳數為2~6之烯基、碳數為2~6之炔基、含有氟原子之碳數1~6之1價有機基、或苯基,R 1至R 4中至少一個是上述定義中之氫原子以外的基。R及Z各自獨立,表示氫原子或碳數為1~6之烷基。Y 1為下述式(H)表示的2價有機基。此外,上述定義中之氫原子以外的基是指,鹵素原子、碳數為1~6之烷基、碳數為2~6之烯基、碳數為2~6之炔基、含有氟原子之碳數1~6之1價有機基、及苯基。
[化6]
Figure 02_image016
式(H)中,R各自獨立,表示氫原子、鹵素原子、碳數為1~3之烷基、或碳數1~3之烷基上的氫原子的至少一部分被鹵素原子取代之鹵化烷基,至少一個R為鹵素原子或上述鹵化烷基。*表示原子鍵結。
[化7]
Figure 02_image018
式(2)中,R 1至R 4、R、及Z是與上述式(1)同義。Y 2為下述式(O)表示之2價有機基。
[化8]
Figure 02_image012
式(O)中,Ar各自獨立,表示苯環、聯苯結構、或萘環。Ar所擁有的苯環或萘環上的任意氫原子,亦可被鹵素原子或1價有機基取代。Q 2表示-(CH 2) n-(n為2~18的整數)、或上述-(CH 2) n-的一部分被-O-、-C(=O)-或-O-C(=O)-任一者取代之基。*表示原子鍵結。
作為上述R 1~R 4中之碳數為1~6之烷基的具體例,可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、正戊基等。作為上述R 1~R 4中之碳數為2~6之烯基之具體例,可舉出乙烯基、丙烯基、丁烯基等,該等可為直鏈狀或分枝狀。作為上述R 1~R 4中之碳數為2~6之炔基之具體例,可舉出乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基等。作為上述R 1~R 4中鹵素原子之具體例,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。作為上述R 1~R 4中含有氟原子之碳數1~6之1價有機基的具體例,可舉出氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、五氟丙基等。 此外,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,R 1至R 4中至少一個是上述定義中的氫原子以外之基。藉由設為上述架構,聚醯亞胺膜的光反應性變高,所獲得的液晶配向膜之面內異向性變高,因此可抑制製造時產生的液晶顯示元件面內之扭角變異所引起的對比度低落。R 1至R 4更佳的組合如下,較佳是R 1~R 4為氫原子或甲基,R 1至R 4的至少1個是甲基,更佳是R 1至R 4的至少2個是甲基。進而更佳是R 1及R 4為甲基,R 2及R 3為氫原子之情況。
上述式(H)之R中,作為鹵素原子、碳數為1~3之烷基,可舉出以上述R 1~R 4作為例示之結構,作為鹵化烷基,可舉出氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、五氟丙基等。該等之中,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,鹵素原子較佳為氟原子、氯原子,鹵化烷基較佳為氟甲基、三氟甲基。
作為上述式(H)表示之2價有機基,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,較佳是下述式(h-1)~(h-9)的任一者表示之2價有機基,更佳是(h-1)~(h-2)、(h-6)~(h-7)、及(h-9)的任一者表示之2價有機基。
[化9]
Figure 02_image021
式(h-1)~(h-9)中,*表示原子鍵結。
上述式(O)中Ar所擁有的苯環或萘環上之任意氫原子,亦可被鹵素原子、或碳數1~6之烷基、碳數2~6之烯基、碳數2~6之炔基、含有氟原子之碳數1~6之1價有機基等的1價有機基取代。作為該等1價有機基的具體例,可舉出以上述R 1~R 4為例示之結構。 作為上述式(O)表示之2價有機基,由提高液晶配向性之觀點而言,較佳是下述式(o-1)~(o-14)的任一者表示之2價有機基。
[化10]
Figure 02_image023
[化11]
Figure 02_image025
式(o-1)~(o-14)中,*表示原子鍵結。式(o-14)中,2個m各自獨立。
上述聚合物(A),由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,進而可為選自由聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化合物的聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物,且該聚醯亞胺前驅物具有選自由下述式(2’)表示之重複單元(a2’)、及下述式(3)表示之重複單元(a3)構成群組中之至少一個。意即,聚合物(A)可為選自由聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化合物的聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物,且該聚醯亞胺前驅物具有選自由式(1)表示之重複單元(a1)、式(2)表示之重複單元(a2)、式(2’)表示之重複單元(a2’)、及式(3)表示之重複單元(a3)構成群組中之至少一個。 [化12]
Figure 02_image027
式(2’)、及式(3)中,X 2’、及X 3表示4價有機基,Y 2’為下述式(O2)表示的2價有機基,Y 3表示分子內有「-N(D)-(D表示胺甲酸酯系保護基)」基,且除了D之外的碳數為6~30之2價有機基。R及Z與上述式(1)同義。 [化13]
Figure 02_image029
式(O2)中,Ar 2’各自獨立,表示苯環,該苯環上的任意氫原子,亦可被碳數1~6的烷基取代。Q 2’表示單鍵,或-O-。m表示0~2的整數。*表示原子鍵結。
作為X 2’、及X 3,除了下述式(g)表示之4價有機基以外,可舉出下述式(X-1)~(X-25)的任一者表示之4價有機基、源自芳香族四羧酸二酐之4價有機基等。由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,X 2’、及X 3,更佳是下述式(g)表示之4價有機基。
[化14]
Figure 02_image031
R 1、R 2、R 3、及R 4,是與上述式(1)之R 1、R 2、R 3、及R 4同義。*表示原子鍵結。
[化15]
Figure 02_image033
[化16]
Figure 02_image035
式(X-1)~(X-25)中,*表示原子鍵結。
在此,芳香族四羧酸二酐是指,與苯環、萘環等芳香環鍵結之羧基藉由分子內脫水所獲得之酸二酐。若要舉出源自芳香族四羧酸二酐之4價有機基之具體例,可舉出下述式(Xa-1)~(Xa-2)的任一者表示之4價有機基、下述式(Xr-1)~(Xr-7)的任一者表示之4價有機基。
[化17]
Figure 02_image037
x及y各自獨立,為單鍵、醚鍵、羰基、酯鍵、碳數1~10之烷二基、1,4-伸苯基、磺醯基、或醯胺基。j及k為0或1之整數。*表示原子鍵結。
[化18]
Figure 02_image039
式(Xr-1)~(Xr-7)中,*表示原子鍵結。
上述式(Xa-1)或(Xa-2)表示的4價有機基,亦可為下述式(Xa-3)~(Xa-19)的任一者表示之結構。
[化19]
Figure 02_image041
[化20]
Figure 02_image043
式(Xa-3)~(Xa-19)中,*表示原子鍵結。
作為上述式(O2)表示之2價有機基,由較少發生AC殘影之觀點而言,較佳是下述式(o2-1)~(o2-3)的任一者表示之2價有機基。
[化21]
Figure 02_image045
式(o2-1)~(o2-3)中,*表示原子鍵結。
上述Y 3之D表示胺甲酸酯系保護基,作為胺甲酸酯系保護基,例如可舉出三級丁氧羰基或9-茀甲氧羰基(9-fluorenylmethoxycarbonyl)。 作為上述Y 3之具體例,可舉出以下述式(Dx)表示之2價有機基。
[化22]
Figure 02_image047
式(Dx)中,*表示原子鍵結。
式中,Q 5為單鍵、-(CH 2) n-(n為1~20的整數)、或該-(CH 2) n-的任意-CH 2-被-O-、-COO-、-OCO-、-NQ 9-、-NQ 9CO-、-CONQ 9-、-NQ 9-CO-NQ 10-、-NQ 9-COO-、或-OCOO-取代之基,Q 9及Q 10各自獨立,表示氫原子或1價有機基。 Q 6及Q 7各自獨立,表示-H、具有-NHD之基(較佳為-NHD)、或具有-N(D) 2之基(較佳是-N(D) 2)。但是,當m=0時,Q 6具有胺甲酸酯系保護基,當m=1時,Q 5、Q 6、及Q­ 7的至少一個於基團中具有胺甲酸酯系保護基。此外,Q 6、及Q­ 7中,表示氫原子以外之基時,較佳的碳數為1~8。 作為上述Q 9及Q 10之1價有機基,可舉出碳數為1~6之烷基、碳數為2~6之烯基、碳數為2~6之炔基、含有氟原子之碳數1~6之1價有機基,作為具體例可舉出以上述R 1~R 4所例示之結構。
作為Y 3之較佳具體例,由AC殘影較少的觀點而言,可舉出下述式(Y3-1)~(Y3-5)的任一者表示之2價有機基。「Boc」表示三級丁氧羰基。*表示原子鍵結。
[化23]
Figure 02_image049
上述聚合物(A)亦可為選自由聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物的醯亞胺化合物之聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物,且該聚醯亞胺前驅物是除了上述重複單元(a1)、重複單元(a2)、重複單元(a2’)、重複單元(a3)以外,具有下述式(4)表示之重複單元(a4)。
[化24]
Figure 02_image051
式中,X 4表示4價有機基,Y 4表示2價有機基。R及Z分別與上述式(1)之R及Z同義。然而,Y 4表示於分子內有「-N(D)-(D表示胺甲酸酯系保護基)」基且除了D之外的碳數為6~30之2價有機基,以及上述式(O2)表示之2價有機基以外之結構,進而,當X 4與上述式(g)表示之4價有機基同義時,Y 4為上述式(H)表示之2價有機基、及上述式(O)表示之2價有機基以外之結構。作為X 4之具體例,可舉出以X 2’、及X 3作為例示之結構。
作為X 4的具體例,可舉出以上述X 2’作為例示之4價有機基。由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,X 4更佳是上述式(g)表示之4價有機基、或上述式(X-1)~(X-25)的任一者表示之4價有機基,進而更佳是上述式(g)表示之4價有機基。
作為Y 4之2價有機基的具體例,除了上述式(H)表示之2價有機基、上述式(O)表示之2價有機基、上述式(O2)表示之2價有機基、分子內有「-N(D)-(D表示胺甲酸酯系保護基)」基且除了D之外的碳數為6~30之2價有機基以外,可舉出下述由二胺除去2個胺基之2價有機基。 可舉出下述由二胺除去2個胺基之2價有機基、及WO2018/117239號公報記載之式(Y-1)~(Y-167)的任一者表示之基:4,4’-二胺二苯甲烷;下述式(g-1)~(g-5)表示之二胺等的具有光配向性基之二胺;下述式(u-1)~(u-3)表示之二胺等的具有脲鍵之二胺;下述式(u-4)~(u-6)表示之二胺等的具有醯胺鍵之二胺;具有選自由含氮原子之雜環、二級胺基及三級胺基構成群組中至少一種之含氮原子之結構(以下亦稱為含氮原子之結構。)之二胺;2,4-二胺苯酚、3,5-二胺苯酚、3,5-二胺苯甲醇、2,4-二胺苯甲醇、4,6-二胺間苯二酚;2,4-二胺苯甲酸、2,5-二胺苯甲酸、3,5-二胺苯甲酸、及下述式(3b-1)~(3b-4)表示的二胺化合物等的具有羰基之二胺;4-(2-(甲胺基)乙基)苯胺、4-(2-胺乙基)苯胺、4,4’-二胺二苯基酮、1-(4-胺苯基)-1,3,3-三甲基-1H-茚烷-5-胺、1-(4-胺苯基)-2,3-二氫-1,3,3-三甲基-1H-茚烷-6-胺;甲基丙烯酸2-(2,4-二胺苯氧基)乙基及2,4-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺等的於末端具有光聚合性基之二胺;膽甾烷氧基-3,5-二胺苯(cholestanyloxy-3,5-diaminobenzene)、膽甾烯氧基-3,5-二胺苯(cholestenyloxy-3,5-diaminobenzene)、膽甾烷氧基-2,4-二胺苯、3,5-二胺苯甲酸膽甾烷基、3,5-二胺苯甲酸膽甾烯基、3,5-二胺苯甲酸羊毛甾烷基(3,5-diaminobenzoic acid lanostanyl)、及3,6-雙(4-胺苄醯氧基)膽甾烷等具有膽固醇骨架之二胺;下述式(V-1)~(V-6)表示之二胺;1,3-雙(3-胺丙基)-四甲二矽氧烷等具有矽氧烷鍵之二胺;下述式(Ox-1)~(Ox-2)等具有㗁唑啉環(oxazoline ring)結構之二胺;1-(4-(2-(2,4-二胺苯氧基)乙氧基)苯基)-2-羥基-2-甲基丙酮、2-(4-(2-羥基-2-甲基丙醯基)苯氧基)乙基3,5-二胺苯甲酸酯、4,4’-二胺二苯基酮、3,3’-二胺二苯基酮等具有自由基聚合起始劑功能之二胺等。
[化25]
Figure 02_image053
[化26]
Figure 02_image055
[化27]
Figure 02_image057
上述(3b-1)中,A 1表示單鍵、-CH 2-、-C 2H 4-、-C(CH 3) 2-、-CF 2-、-C(CF 3) 2-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH 3)-、-CONH-、-NHCO-、-CH 2O-、-O-CH 2-、-COO-、-OCO-、-CO-N(CH 3)-或-N(CH 3)-CO-,m1及m2各自獨立,表示0~4之整數,且m1+m2為1~4之整數。式(3b-2)中,m3及m4各自獨立,表示1~5之整數。式(3b-3)中,A 2為碳數1~5之直鏈或分枝烷基,m5表示1~5之整數。式(3b-4)中,A 3及A 4各自獨立,表示單鍵、-CH 2-、-C 2H 4-、-C(CH 3) 2-、-CF 2-、-C(CF 3) 2-、-O-、-CO-、-NH-、-N(CH 3)-、-CONH-、-NHCO-、-CH 2O-、-OCH 2-、-COO-、-OCO-、-CO-N(CH 3)-或-N(CH 3)-CO-,m6表示1~4之整數。
[化28]
Figure 02_image059
上述式(V-1)~(V-6)中,X v1~X v4、及X p1~X p2各自獨立,表示-(CH 2) a-(a為1~15之整數)、-CONH-、-NHCO-、-CON(CH 3)-、-NH-、-O-、-CH 2-O-、-CH 2-OCO-、-COO-、或-OCO-,X v5表示-O-、-CH 2-O-、-CH 2-OCO-、-COO-、或-OCO-。X a表示單鍵、-O-、-NH-、-O-(CH 2) m-O-(m表示1~6的整數)、-C(CH 3) 2-、-CO-、-(CH 2) m-、-SO 2-、-O-C(CH 3) 2-、-CO-(CH 2) m-(m表示1~6的整數)、-NH-(CH 2) m-(m表示1~6的整數)、-SO 2-(CH 2) m-(m表示1~6的整數)、-CONH-(CH 2) m-(m表示1~6的整數)、-CONH-(CH 2) m-NHCO-(m表示1~6的整數)、-COO-(CH 2) m-OCO-(m表示1~6的整數)、-CONH-、-NH-(CH 2) m-NH-(m表示1~6的整數)、或-SO 2-(CH 2) m-SO 2-(m表示1~6的整數),R v1~R v4、及R 1a~R 1b各自獨立,表示碳數為1~20之烷基、碳數為1~20之烷氧基或是碳數為2~20之烷氧烷基。式(V-6)中,2個k可為相同亦可為相異。
[化29]
Figure 02_image061
作為上述含氮原子之雜環,例如可舉出吡咯、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、嘧啶、嗒𠯤、吡𠯤、吲哚、苯并咪唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、㖠啶、喹㗁啉、呔𠯤、三𠯤、咔唑、吖啶、哌啶、哌𠯤、吡咯啶、六亞甲基亞胺等。其中,較佳是吡啶、嘧啶、吡𠯤、哌啶、哌𠯤、喹啉、咔唑、或吖啶。
具有含氮原子之結構之二胺亦可具有之二級胺基及三級胺基,例如下述式(n)所示。 [化30]
Figure 02_image063
上述式(n)中,R表示氫原子或碳數1~10之1價烴基。「*」表示與烴基鍵結之原子鍵結。 作為上述式(n)中的R之1價烴基,可舉出例如甲基、乙基、丙基等烷基;環己基等環烷基;苯基、甲苯基等芳基等。R較佳是氫原子或甲基。
作為具有含氮原子之結構之二胺的具體例,例如可舉出2,6-二胺吡啶、3,4-二胺吡啶、2,4-二胺嘧啶、3,6-二胺咔唑、N-甲基-3,6-二胺咔唑、N-乙基-3,6-二胺咔唑、N-苯基-3,6-二胺咔唑、1,4-雙-(4-胺苯基)-哌𠯤、3,6-二胺吖啶、下述式(Dp-1)~(Dp-8)表示之化合物、或下述式(z-1)~式(z-28)表示之化合物。 [化31]
Figure 02_image065
[化32]
Figure 02_image067
[化33]
Figure 02_image069
[化34]
Figure 02_image071
式中,Py表示吡啶環或嘧啶環。
由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a1)與重複單元(a1)的醯亞胺化結構之合計含量較佳是全部重複單元的5~95莫耳%,更佳是5~90莫耳%,進而更佳是5~80莫耳%。此外,在此的合計之中,亦包含重複單元(a1)與重複單元(a1)的醯亞胺化結構之任一者為0莫耳%之情況。以下即使稱為合計,亦包含構成要素之1或2以上為0莫耳%之情況。 此外,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a1)之含量較佳是全部重複單元的5~95莫耳%,更佳是5~90莫耳%,進而更佳是5~80莫耳%。
由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a2)與重複單元(a2)的醯亞胺化結構之合計含量,較佳是全部重複單元的5~95莫耳%,更佳是10~95莫耳%,進而更佳是20~95莫耳%。 此外,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a2)之含量,較佳是全部重複單元的5~95莫耳%,更佳是10~95莫耳%,進而更佳是20~95莫耳%。
由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a1)及重複單元(a2)以及該等的醯亞胺化結構之合計含量,較佳是全部重複單元的10莫耳%以上,更佳是20莫耳%以上,進而更佳是50莫耳%以上,特佳是80莫耳%以上,最佳是90莫耳%以上。聚合物(A)包含重複單元(a1)及重複單元(a2)以及該等的醯亞胺化結構以外之重複單元時,聚合物(A)中,重複單元(a1)及重複單元(a2)以及該等的醯亞胺化結構之合計含量,較佳是全部重複單元的95莫耳%以下,更佳是90莫耳%以下。 此外,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a1)及重複單元(a2)之合計含量,較佳是全部重複單元的10莫耳%以上,更佳是20莫耳%以上,進而更佳是50莫耳%以上,特佳是80莫耳%以上,最佳是90莫耳%以上。聚合物(A)包含重複單元(a1)及重複單元(a2)以外之重複單元時,聚合物(A)中重複單元(a1)及重複單元(a2)之合計含量,較佳是全部重複單元的95莫耳%以下,更佳是90莫耳%以下。
聚合物(A)包含重複單元(a2’)與重複單元(a2’)的醯亞胺化結構之至少任一者時,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a2’)與重複單元(a2’)的醯亞胺化結構之合計含量,較佳是全部重複單元的1~50莫耳%,更佳是1~40莫耳%,進而更佳是1~30莫耳%。 此外,聚合物(A)包含重複單元(a2’)時,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)所包含的重複單元(a2’),較佳是全部重複單元的1~50莫耳%,更佳是1~40莫耳%,進而更佳是1~30莫耳%。
聚合物(A)包含重複單元(a3)與重複單元(a3)的醯亞胺化結構之至少任一者時,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)中,重複單元(a3)與重複單元(a3)的醯亞胺化結構之合計含量,較佳是全部重複單元的1~40莫耳%,更佳是1~30莫耳%,進而更佳是1~25莫耳%。 聚合物(A)包含重複單元(a3)時,由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,聚合物(A)所包含的重複單元(a3),較佳是全部重複單元的1~40莫耳%,更佳是1~30莫耳%,進而更佳是1~25莫耳%。
<聚合物(B)> 本發明之液晶配向劑,除了上述聚合物(A)以外,亦可含有於同一分子內不具有上述重複單元(a1)及上述重複單元(a2)兩者之聚合物(B)。由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,作為聚合物(B),可舉出選自由具有下述式(5)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化合物的聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物。 [化35]
Figure 02_image073
式中,X 5為4價有機基,Y 5為2價有機基。Z各自獨立,表示氫原子、可有取代基之碳數1~10之烷基、可有取代基之碳數2~10之烯基、可有取代基之碳數2~10之炔基、三級丁氧羰基、或9-茀甲氧羰基。R各自獨立,表示氫原子、或碳數為1~4之烷基。
作為上述式X 5之4價有機基,可舉出源自脂肪族四羧酸二酐之4價有機基、源自脂環式四羧酸二酐之4價有機基、或源自芳香族四羧酸二酐之4價有機基,作為具體例,可舉出上述以X 2、及X­ 3為例示的4價有機基。由有效率地獲得本發明之效果的觀點而言,X 5較佳是上述式(g)表示之4價有機基、上述式(X-1)~(X-25)的任一者表示之4價有機基、上述式(Xa-1)~(Xa-2)表示之4價有機基、或上述(Xr-1)~(Xr-7)表示之4價有機基(該等亦總稱為特定之4價有機基)。
聚合物(B),在有效率地獲得本發明之效果的觀點之下,X 5為上述特定的4價有機基之重複單元之含量宜為聚合物(B)所包含的全部重複單元之5莫耳%以上,更佳是10莫耳%以上。
作為上述Y 5之2價有機基,可舉出上述以Y 4為例示之2價有機基。在源自殘留DC之殘影較少的觀點之下,聚合物(B)較佳是包含Y 5為由上述具有脲鍵之二胺、上述具有醯胺鍵之二胺、上述具有含氮原子之結構之二胺、2,4-二胺苯酚、3,5-二胺苯酚、3,5-二胺苯甲醇、2,4-二胺苯甲醇、4,6-二胺間苯二酚、上述具有羧基之二胺除去2個胺基之2價有機基(該等亦總稱為特定之2價有機基)的重複單元之聚合物。
在源自殘留DC之殘影較少的觀點之下,聚合物(B)中,Y 5為上述特定之4價有機基之重複單元可為聚合物(B)所包含的全部重複單元之1莫耳%以上,亦可為5莫耳%以上。
在源自殘留DC之殘影較少的觀點之下,聚合物(A)與聚合物(B)之含有比例,以[聚合物(A)]/[聚合物(B)]之質量比計,可為10/90~90/10,亦可為20/80~90/10,亦可為20/80~80/20。
<聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺之製造方法> 本發明所使用之聚醯亞胺前驅物即聚醯胺酸酯、與聚醯胺酸以及該等之醯亞胺化合物即聚醯亞胺,例如能以WO2013/157586號公報所記載的公知方法來加以合成。
更具體而言,是藉由使二胺成分與四羧酸衍生物成分於溶媒中進行(縮聚合)反應來加以合成。聚合物(A)或聚合物(B)的一部分包含醯胺酸結構時,例如,藉由使四羧酸二酐成分與二胺成分反應,可獲得具有醯胺酸結構之聚合物(聚醯胺酸)。作為溶媒,只要生成的聚合物能溶解於其中即可,並無特別限定。 作為上述溶媒之具體例,可舉出N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮。此外,聚合物的溶媒溶解性為高的情況下,可使用丁酮、環己酮、環戊酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、或下述式[D-1]~[D-3]所示的溶媒。 [化36]
Figure 02_image075
式[D-1]中,D 1表示碳數1~3之烷基,式[D-2]中,D 2表示碳數1~3之烷基,式[D-3]中,D 3表示碳數1~4之烷基。
該等溶媒可單獨使用亦可混合使用,進而,即使是不會使聚合物溶解的溶媒,在生成的聚合物不會析出之範圍內,亦可與上述溶媒混合使用。 使二胺成分與四羧酸衍生物成分於溶媒中進行反應時,反應能以任意的濃度進行,但較佳是1~50質量%,更佳是5~30質量%。反應初期是以高濃度進行,之後亦可追加溶媒。 反應中,二胺成分的合計莫耳數與四羧酸衍生物成分的合計莫耳數之比,較佳為0.8~1.2。與通常的縮聚合反應相同,當該莫耳比越接近1.0,所生成的聚合物(A)、聚合物(B)之分子量會變得越大。
聚醯胺酸酯,例如可藉由[I]以上述的方法獲得的聚醯胺酸與酯化劑進行反應之方法、[II]使四羧酸二酯與二胺進行反應之方法、[III]使四羧酸二酯二鹵化物與二胺進行反應之方法等已知的方法來獲得。
作為獲得聚醯亞胺之方法,可舉出將上述反應所獲得的聚合物溶液直接加熱的熱醯亞胺化,或是添加觸媒於聚合物溶液的觸媒醯亞胺化。於溶液中進行熱醯亞胺化時的溫度為100~400℃,較佳是120~250℃,且以邊將自醯亞胺化反應生成之水排除於系統外邊進行反應為佳。
上述觸媒醯亞胺化,能於藉由反應所得到的聚合物之溶液中,添加鹼性觸媒與酸酐,較佳是在-20~250℃,更佳是在0~180℃下攪拌,來進行觸媒醯亞胺化。鹼性觸媒的量,較佳是醯胺酸基的0.5~30莫耳倍,更佳是2~20莫耳倍,酸酐的量,較佳是醯胺酸基的1~50莫耳倍,更佳是3~30莫耳倍。作為鹼性觸媒,可舉出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等,其中,由於吡啶會使反應進行卻具有適度的鹼性,故較佳。作為酸酐,可舉出乙酸酐、苯偏三酸酐、焦蜜石酸二酐等,其中,若使用乙酸酐會使得反應結束後的精製變得容易,故較佳。以觸媒醯亞胺化之醯亞胺化率(相對於聚醯亞胺前驅物具有的全部重複單元之環化重複單元的比例,亦稱為環化率),可藉由觸媒量與反應溫度、反應時間來加以調控。
由上述醯亞胺化的反應溶液回收已生成之醯亞胺化物時,是將反應溶液投入溶媒中使其沉澱即可。作為用於沉澱的溶媒,可舉出甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、己烷、丁基賽路蘇、庚烷、丁酮、甲基異丁酮、甲苯、苯、水等。將投入溶媒中沉澱的高分子聚合物過濾回收後,可在常壓或減壓下,以常溫或加熱來進行乾燥。
本發明的聚合物(A)之聚醯亞胺,其上述聚醯亞胺前驅物具有的重複單元是一部分或全部被環化。上述聚醯亞胺中,醯亞胺化率較佳是20~95%,更佳是30~95%,進而更佳是50~95%。
<聚合物的溶液黏度、分子量> 本發明所使用之聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺,將其製成濃度為10~15質量%的溶液時,例如由作業性的觀點而言,較佳是具有10~1000mPa.s的溶液黏度之物,但並無特別限定。此外,上述聚合物之溶液黏度(mPa.s),是使用該聚合物之良溶媒(例如γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)調製出濃度為10~15質量%的聚合物溶液,並使用E型旋轉黏度計在25℃下測定之數值。 上述聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺藉由凝膠層析儀(GPC)測定的聚苯乙烯所換算出之重量平均分子量(Mw),較佳是1,000~500,000,更佳是2,000~300,000。此外,分子量分布(Mw/Mn)是用Mw與以GPC測定的聚苯乙烯所換算出之數量平均分子量(Mn)之比來表示,較佳是15以下,更佳是10以下。在這樣的分子量範圍下,能夠確保液晶顯示元件之良好的配向性及安定性。
<封端劑> 合成本發明之聚合物(A)、聚合物(B)時,亦可如上述般,與四羧酸衍生物及二胺成分一同使用適當的封端劑,合成封端型的聚合物。封端型的聚合物,具有提升以塗膜所獲得的液晶配向膜之膜硬度,或是提升密封劑與液晶配向膜之黏著特性這樣的效果。 作為本發明之聚合物(A)、聚合物(B)的末端之例,可舉出胺基、羧基、酸酐基或該等之衍生物。胺基、羧基、酸酐基或衍生該等基之末端基可藉由一般的縮合反應來獲得,或是可藉由使用以下的封端劑將末端封端來獲得,例如使用以下的封端劑,可同樣地獲得前述衍生物。
作為封端劑,可舉出例如:乙酸酐、馬來酸酐、納迪克酸酐(nadic acid anhydride)、苯二甲酸酐、伊康酸酐、1,2-環己二羧酸酐、3-羥基苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、3-(3-(三甲氧基矽基)丙基)-3,4-二氫呋喃-2,5-二酮、4,5,6,7-四氟異苯并呋喃-1,3-二酮、4-乙炔基苯二甲酸酐等的酸酐;二碳酸二(三級丁酯)、二碳酸二烯丙酯等的二碳酸二酯化合物;丙烯醯氯、甲基丙烯醯氯、菸醯氯(nicotinic acid chloride)等的氯羰基化合物;苯胺、2-胺苯酚、3-胺苯酚、4-胺柳酸、5-胺柳酸、6-胺柳酸、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、環己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺等的單胺化合物;異氰酸乙酯、異氰酸苯酯、異氰酸萘酯等的單異氰酸酯化合物等。
相對於所使用的二胺成分合計100莫耳份,封端劑的使用比例,較佳是設為0.01~20莫耳份,更佳是設為0.01~10莫耳份。
<液晶配向劑> 本發明之液晶配向劑是含有聚合物(A)及依所需含有聚合物(B)。本發明之液晶配向劑,除了聚合物(A)、聚合物(B)以外,亦可含有其他聚合物。作為其他聚合物之種類,可舉出聚酯、聚醯胺、聚脲、聚有機矽氧烷、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯或其衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。
液晶配向劑是用來製作液晶配向膜之物,由形成均一薄膜之觀點而言,是採取塗佈液的型態。本發明之液晶配向劑之中,較佳是含有上述聚合物成分與有機溶媒之塗佈液。此時,液晶配向劑中的聚合物濃度,可隨著欲形成之塗膜的厚度設定來適當地變更。由形成均一且無缺陷的塗膜之觀點而言,該聚合物濃度較佳是1質量%以上,由溶液保存安定性之觀點而言,該聚合物濃度較佳是10質量%以下。特佳的聚合物濃度則為2~8質量%。
液晶配向劑所含有之有機溶媒,只要聚合物成分能均一地溶解於其中,則無特別限定。作為其具體例,可舉出N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基乳醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、γ-戊內酯、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、丁酮、環己酮、環戊酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、N-(正丙基)-2-吡咯烷酮、N-異丙基-2-吡咯烷酮、N-(正丁基)-2-吡咯烷酮、N-(三級丁基)-2-吡咯烷酮、N-(正戊基)-2-吡咯烷酮、N-甲氧基丙基-2-吡咯烷酮、N-乙氧基乙基-2-吡咯烷酮、N-甲氧基丁基-2-吡咯烷酮、N-環己基-2-吡咯烷酮(亦將該等總稱為「良溶媒」)等。其中,較佳為N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、或γ-丁內酯。良溶媒的含量,較佳是液晶配向劑所包含的溶媒整體之20~99質量%,更佳是20~90質量%,特佳是30~80質量%。
此外,液晶配向劑所含有的有機溶媒,較佳是使用混合溶媒,而該混合溶媒是在上述溶媒之外,併用能提升在塗佈液晶配向劑時之塗佈性或塗膜的表面平滑性之溶媒(亦稱為不良溶媒)。不良溶媒的含量,較佳是液晶配向劑所包含的溶媒整體之1~80質量%,更佳是10~80質量%,特佳是20~70質量%。不良溶媒的種類及含量,是依據液晶配向劑的塗佈裝置、塗佈條件、塗佈環境等來適當地選擇。併用的不良溶媒之具體例如下,但不限定於此。 例如可舉出二異丙醚、二異丁醚、二異丁基甲醇(2,6-二甲基-4-庚醇)、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、1,2-丁氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、3-乙氧基乙酸丁酯、1-甲基乙酸戊酯、2-乙基乙酸丁酯、2-乙基乙酸己酯、乙二醇一乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙二醇一丁基醚(丁基賽路蘇)、乙二醇一異戊基醚、乙二醇一己基醚、丙二醇一丁基醚、1-(2-丁氧基乙氧基)-2-丙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)-1-丙醇、丙二醇一甲基醚乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、二丙二醇一甲基醚、二丙二醇一乙基醚、二丙二醇二甲基醚、乙二醇一丁基醚乙酸酯、二乙二醇一乙基醚乙酸酯、二乙二醇一丁基醚乙酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙酸乙酯、二乙二醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇一乙基醚、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸正丁酯、乳酸異戊酯、二乙二醇一乙基醚、二異丁基酮(2,6-二甲基-4-庚酮)等。
其中,較佳是二異丁基甲醇、丙二醇一丁基醚、丙二醇二乙酸酯、二乙二醇二乙基醚、二丙二醇一甲基醚、二丙二醇二甲基醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇一丁基醚、乙二醇一丁基醚乙酸酯、或二異丁基酮。
作為良溶媒與不良溶媒較佳的組合,可舉出N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇一丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與乙二醇一丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與丙二醇一丁基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮與丙二醇一丁基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮、N-乙基-2-吡咯烷酮與丙二醇二乙酸酯、N,N-二甲基乳醯胺與二異丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮與3-甲氧基丙酸乙酯、N-乙基-2-吡咯烷酮與3-甲氧基丙酸乙酯、N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇一丁基醚乙酸酯、N-乙基-2-吡咯烷酮與二丙二醇二甲基醚、N,N-二甲基乳醯胺與乙二醇一丁基醚、N,N-二甲基乳醯胺與丙二醇二乙酸酯、N-乙基-2-吡咯烷酮與二乙二醇二乙基醚、N,N-二甲基乳醯胺與二乙二醇二乙基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二乙二醇二乙基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮與N-甲基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮、N-乙基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇一丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二異丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二丙二醇一甲基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇一丁基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇二乙酸酯、γ-丁內酯與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與二異丁基酮、γ-丁內酯與4-羥基-4-甲基-2-戊酮與丙二醇二乙酸酯、N-甲基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與丙二醇一丁基醚與二異丁基酮、N-甲基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與丙二醇一丁基醚與二異丙基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與丙二醇一丁基醚與二異丁基甲醇、N-甲基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與二丙二醇二甲基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮與丙二醇一丁基醚與二丙二醇二甲基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮與丙二醇一丁基醚與二丙二醇一甲基醚、N-乙基-2-吡咯烷酮與丙二醇一丁基醚與丙二醇二乙酸酯、N-乙基-2-吡咯烷酮與丙二醇一丁基醚與二異丁基酮、N-乙基-2-吡咯烷酮與γ-丁內酯與二異丁基酮、N-乙基-2-吡咯烷酮與N,N-二甲基乳醯胺與二異丁基酮等。
本發明之液晶配向劑,亦可追加含有聚合物成分及有機溶媒以外的成分(以下亦稱為添加劑成分)。作為這樣的添加劑成分,可舉出用於提高液晶配向膜與基板之間的密合性或液晶配向膜與密封劑之間的密合性之密合助劑、用來提高液晶配向膜強度之化合物(以下亦稱為交聯性化合物)、用來調整液晶配向膜之電容率或電阻之介電體或導電物質等。
由對AC殘影展現良好的耐性,且膜強度之改善為高的觀點而言,作為上述交聯性化合物,可為選自由具有下述基之化合物、及下述式(e)表示之化合物構成之群組中至少1種化合物,其中,該基為選自由環氧乙烷基、氧雜環丁烷基、保護異氰酸酯基、保護異硫氰酸酯基、包含㗁唑啉環結構之基、包含米氏酸結構之基、環碳酸酯基(cyclocarbonate group)、及下述式(d)表示之基構成之群組中至少1種之基。 [化37]
Figure 02_image077
式(d)中,R 2及R 3各自獨立,為氫原子、碳數1~3之烷基或「*-CH 2-OH」。*表示原子鍵結。式(e)中,A表示具有芳香環之(m+n)價有機基,R表示氫原子或碳數1~5之烷基,m表示1~6之整數,n表示0~4之整數。上述芳香環上的任意氫原子,可被鹵素原子、碳數為1~10之烷基、碳數2~10之烯基、碳數1~10之烷氧基、碳數1~10之氟烷基、碳數2~10之氟烯基、或碳數1~10之氟烷氧基取代。
具有環氧乙烷基之化合物的具體例,可舉出具有2個以上環氧乙烷基之化合物,像是日本專利公開平10-338880號公報之段落[0037]所記載之化合物、或WO2017/170483號公報所記載之於結構中具有三氮雜苯環之化合物等。該等化合物之中,亦可為像是N,N,N’,N’-四環氧丙基-間苯二甲胺、1,3-雙(N,N’-二環氧丙基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四環氧丙基-4,4’-二胺二苯甲烷、N,N,N’,N’-四環氧丙基-對苯二胺、下述式(r-1)~(r-3)表示之化合物等含氮原子之化合物。 [化38]
Figure 02_image079
作為具有氧雜環丁烷基之化合物的具體例,可舉出WO2011/132751號公報之段落[0170]~[0175]所記載之具有2個以上的氧雜環丁烷基之化合物等。
作為具有保護異氰酸酯基之化合物的具體例,可舉出日本專利公開2014-224978號公報之段落[0046]~[0047]所記載之具有2個以上保護異氰酸酯基的化合物、WO2015/141598號公報之段落[0119]~[0120]所記載之具有2個以上保護異氰酸酯基的化合物等,亦可為下述式(bi-1)~(bi-3)表示之化合物。 [化39]
Figure 02_image081
作為具有保護異硫氰酸酯基之化合物的具體例,可舉出日本專利公開2016-200798號公報所記載之具有2個以上保護異硫氰酸酯基的化合物。 作為具有包含㗁唑啉環結構之基之化合物的具體例,可舉出日本專利公開2007-286597號公報之段落[0115]所記載之包含2個以上㗁唑啉環結構的化合物。
作為具有包含米氏酸結構之基之化合物的具體例,可舉出WO2012/091088號公報所記載之具有2個以上米氏酸結構的化合物。 作為具有環碳酸酯基之化合物的具體例,可舉出WO2011/155577號公報所記載之化合物。 上述式(d)表示之基,作為其R 2、R 3的碳數1~3之烷基,可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基。
作為具有上述式(d)表示之基之化合物的具體例,可舉出WO2015/072554號公報、或日本專利公開2016-118753號公報之段落[0058]所記載之具有2個以上上述式(d)表示之基的化合物、日本專利公開2016-200798號公報所記載之化合物等,亦可為下述(hd-1)~(hd-8)表示之化合物。 [化40]
Figure 02_image083
作為上述式(e)的A中具有芳香環之(m+n)價有機基,可舉出碳數為6~30之(m+n)價芳香族烴基、碳數為6~30之芳香族烴基是直接或藉由連結基進行鍵結之(m+n)價有機基、具有芳香族雜環之(m+n)價有機基。作為上述芳香族烴基,例如可舉出苯、萘等。作為芳香族雜環,例如可舉出吡咯環、咪唑環、吡唑環、吡啶環、嘧啶環、喹啉環、異喹啉環、咔唑環、嗒𠯤環、吡𠯤環、苯并咪唑環、吲哚環、喹㗁啉環、吖啶環等。作為上述連結基,可舉出碳數為1~10之伸烷基、或由上述伸烷基去除一個氫原子之基、2價或3價環己烷環等。此外,上述伸烷基之任意的氫原子,亦可被碳數為1~6之烷基、氟原子或三氟甲基等有機基取代。作為上述式(e)的R之碳數1~5之烷基,可舉出上述式(1)中以R 1~R 4為例示之烷基的具體例。 若要舉出上述式(e)之具體例,可舉出WO2010/074269號公報所記載之化合物、下述式(e-1)~(e-10)表示之化合物。 [化41]
Figure 02_image085
上述化合物是交聯性化合物之其中一例,但並不限定於此。例如可舉出WO2015/060357號公報的53頁[0105]~55頁[0116]所揭示的上述以外成分等。此外,亦可組合2種以上的交聯性化合物。 本發明的液晶配向劑中,交聯性化合物的含量相對於液晶配向劑所包含的聚合物成分100質量份,較佳是0.5~20質量份,由進行交聯反應且對於AC殘影展現良好耐性之觀點而言,更佳是1~15質量份。
作為上述密合助劑,例如可舉出3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-胺丙基二乙氧基甲基矽烷、2-胺丙基三甲氧基矽烷、2-胺丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲丙基三甲氧基矽烷、3-脲丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧羰基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧羰基-3-胺丙基三乙氧基矽烷、N-(3-三乙氧基矽丙基)三伸乙四胺、N-(3-三甲氧基矽丙基)三伸乙四胺、10-三甲氧基矽基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基矽基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基矽基-3,6-二氮雜乙酸壬酯(diazanonylacetate)、9-三乙氧基矽基-3,6-二氮雜乙酸壬酯、N-二苯乙二酮-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-二苯乙二酮-3-胺丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、三(3-三甲氧基矽丙基)異氰尿酸酯、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等的矽烷偶聯劑。使用矽烷偶聯劑時,由對AC殘影展現良好的耐性之觀點而言,相對於液晶配向劑所包含之聚合物成分100質量份,矽烷偶聯劑較佳是0.1~30質量份,更佳是0.1~20質量份。
<液晶配向膜、液晶顯示元件> 本發明之液晶配向膜是由上述液晶配向劑而得。本發明之液晶配向膜,可使用於水平配向型或垂直配向型(VA型)的液晶配向膜,其中,本發明之液晶配向膜為適合IPS方式或FFS方式等的水平配向型之液晶顯示元件。此外較佳的是使用藉由光配向處理法的液晶配向膜。本發明之液晶顯示元件,是具備上述液晶配向膜之物。本發明之液晶顯示元件,例如可藉由包含以下的步驟(1)~(3)及(5),或是步驟(1)~(2)及(5)之方法來製造。更佳的是藉由包含步驟(1)~(5)之方法來製造。
<步驟(1):將液晶配向劑塗佈於基板上之步驟> 於設有圖案化透明導電膜之基板的一面,將本發明之液晶配向劑,藉由例如輥式塗佈法、旋轉塗佈法、印刷法、噴墨法等適當的塗佈方法來進行塗佈。在此作為基板,只要是透明性高的基板則無特別限定,與玻璃基板、氮化矽基板一同,可使用壓克力基板或聚碳酸酯基板等的塑膠基板等。此外,反射型之液晶顯示元件,若只有單側基板的話,亦可使用矽晶圓等不透明之物,這樣的情況下的電極之中,亦可使用鋁等會反射光之材料。此外,在製造IPS型或FFS型的液晶元件時,是使用設有電極的基板、與未設有電極之對向基板,其中,該電極是從經圖案化呈梳齒狀的透明導電膜或金屬膜而成。
作為將液晶配向劑塗佈於基板加以成膜之方法,可舉出網版印刷、平版印刷、柔版印刷(flexographic printing)、噴墨法、噴霧法等。其中,較適合使用的是經由噴墨法之塗佈、成膜法。
<步驟(2):煅燒已塗佈的液晶配向劑之步驟> 步驟(2),是將塗佈於基板上之液晶配向劑進行煅燒而形成膜的步驟。將液晶配向劑塗佈於基板上後,可藉由加熱板、熱循環型烤箱或IR(紅外線)烤箱等的加熱手段,使溶媒蒸發,並進行聚醯胺酸、聚醯胺酸酯之熱醯亞胺化。塗佈本發明之液晶配向劑後的乾燥、煅燒步驟,可選擇任意的溫度與時間,亦可進行數次。作為煅燒液晶配向劑之溫度,例如可以在40~180℃下進行。由縮短流程之觀點而言,亦可在40~150℃下進行。作為煅燒時間並無特別限定,可為1~10分鐘,或1~5分鐘。進行聚醯胺酸、聚醯胺酸酯之熱醯亞胺化時,上述煅燒步驟後,例如可在150~300℃,或150~250℃的溫度範圍下進行煅燒步驟。作為煅燒時間並無特別限定,可為5~40分鐘,或5~30分鐘。 煅燒後的膜狀物,若過薄的話會有液晶顯示元件可靠性低落的情況發生,因此較佳是5~300nm,更佳是10~200nm。
<步驟(3):對步驟(2)所獲得之膜進行配向處理之步驟> 步驟(3)是根據情況對步驟(2)所獲得之膜進行配向處理之步驟。意即,IPS方式或FFS方式等的水平配向型之液晶顯示元件的話,是對該塗膜進行賦予配向能力之處理。另一方面,VA方式或PSA模式等之垂直配向型之液晶顯示元件的話,可將形成的塗膜直接作為液晶配向膜來使用,但亦可對該塗膜進行賦予配向能力之處理。作為液晶配向膜之配向處理方法,可舉出摩擦配向處理法、光配向處理法,而光配向處理法更為適合。作為光配向處理法,可舉出於上述膜狀物的表面,照射偏向一定方向之放射線,依據狀況,較佳是在150~250℃之溫度下進行加熱處理,來賦予液晶配向性(亦稱為液晶配向能力)之方法。作為放射線,可使用具有100~800nm波長之紫外線或可見光。其中,較佳是具有100~400nm,更佳是具有200~400nm波長之紫外線。
上述放射線的照射量,較佳是1~10,000mJ/cm 2,更佳是100~5,000mJ/cm 2,進而更佳是100~1,500mJ/cm 2,特佳是100~1,000mJ/cm 2,進而更優是100~400mJ/cm 2。當使用一般的液晶配向劑時,配向處理之光照射量為100~5,000mJ/cm 2,但在本發明之液晶配向劑中,即使降低配向處理之光照射量,仍可獲得於液晶配向膜面內之液晶配向性之變異(不均一性)受抑制之液晶配向膜。 此外,照射放射線時,為了改善液晶配向性,亦可將具有上述膜狀物之基板,邊以50~250℃加熱邊進行照射。這樣製作出的上述液晶配向膜,可使液晶分子朝一定的方向安定地進行配向。 進而,藉由上述的方法,對照射偏光的放射線之液晶配向膜,可使用水或溶媒,來進行接觸處理,亦可將照射了放射線的液晶配向膜進行加熱處理。
作為使用於上述接觸處理之溶媒,只要該溶媒會溶解因放射線照射而由膜狀物生成之分解物的話,則無特別限定。作為具體例,可舉出水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、丁酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基賽路蘇、乳酸乙酯、乳酸甲酯、二丙酮醇、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸環己酯等。其中,由泛用性或溶媒的安全性之觀點而言,較佳是水、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、或乳酸乙酯。更佳是水、1-甲氧基-2-丙醇、或乳酸乙酯。溶媒可為1種,亦可組合2種以上。
<步驟(4):對步驟(3)經配向處理之膜進行50~300℃之加熱處理的步驟> 可對照射上述的放射線之塗膜進行加熱處理。 對照射上述放射線之塗膜進行加熱處理之溫度,較佳是50~300℃,更佳是120~250℃。作為加熱處理之時間,以設成各自是1~30分鐘為佳。
<步驟(5):製作液晶胞之步驟> 準備2片如上述步驟般形成了液晶配向膜之基板,於面對配置之2片基板之間配置液晶。具體而言可舉出以下的2個方法。第一種方法,首先,使個別的液晶配向膜為面對狀態,隔著間隙(晶胞間隙)將2片基板面對地配置。接著,使用密封劑將2片基板之周邊部貼合,將液晶組成物注入充填於藉由基板表面及密封劑而區分出來之晶胞間隙內,並接觸膜面後,將注入孔密封。
此外,第二種方法是被稱為滴下式液晶注入法(ODF,One Drop Fill)方式之手法。於形成液晶配向膜的2片基板其中之一的基板上的特定地方,塗佈例如紫外光硬化性密封劑,進而將液晶組成物滴下至液晶配向膜面上特定的數個地方。之後,將另一片基板貼合來使液晶配向膜為面對應的狀態,並將液晶組成物壓散至基板全面與膜面接觸。接著照射紫外光於基板全面來硬化密封劑。不論以何種方法,進而,較為理想的是將使用的液晶組成物加熱至成為均質相為止的溫度後,藉由慢慢降溫至室溫,去除液晶充填時的流動配向。 此外,對塗膜進行摩擦處理之情況下,2片基板各自的塗膜之摩擦方向是互相以特定的角度,例如變成垂直或逆平行的方式來對應配置。 作為密封劑,例如可使用含有作為硬化劑及間隔物的氧化鋁球之環氧樹脂等。作為液晶,可舉出向列型液晶及層列型液晶,其中較佳是向列型液晶。
此外,依所需可藉由將偏光板貼合於液晶胞之外側表面來獲得液晶顯示元件。作為於液晶胞之外表面所貼合的偏光板,可舉出將被稱為「H膜」,可邊將聚乙烯醇延伸配向邊吸收碘之偏光薄膜以乙酸纖維素保護膜包夾之偏光板或由H膜本身構成之偏光板。
在IPS(In-Plane Swithcing)模式下所使用的梳齒電極基板之IPS基板,是具有基材、形成於基材上且配置成梳齒狀之多數線狀電極、於基材上以覆蓋線狀電極般來形成之液晶配向膜。 此外,FFS(Frindge Field Switching)模式下所使用的梳齒電極基板之FFS基板,是具有基材、形成於基材上之表面電極、形成於表面電極上之絕緣膜、形成於絕緣膜上且配置成梳齒狀之多數線狀電極、於絕緣膜上以覆蓋線狀電極般來形成之液晶配向膜。
圖1表示本發明之橫向電場液晶顯示元件之其中一例的概略剖面圖,為IPS模式液晶顯示元件之例。 圖1例示之橫向電場液晶顯示元件1中,在具備液晶配向膜2c之梳齒電極基板2與具備液晶配向膜4a之對向基板4之間,包夾著液晶3。梳齒電極基板2,是具有基材2a、形成於基材2a上且配置成梳齒狀之多數線狀電極2b、於基材2a上以覆蓋線狀電極2b般來形成之液晶配向膜2c。對向基板4,具有基材4b、及形成於基材4b上的液晶配向膜4a。液晶配向膜2c是例如本發明之液晶配向膜。液晶配向膜4c亦同樣為本發明之液晶配向膜。 此橫向電場液晶顯示元件1中,若對於線狀電極2b施加電壓,則如電力線L所示,會在線狀電極2b間產生電場。
圖2表示本發明之橫向電場液晶顯示元件之其他例子的概略剖面圖,為FFS模式液晶顯示元件之例。 圖2例示之橫向電場液晶顯示元件1中,在具備液晶配向膜2h之梳齒電極基板2與具備液晶配向膜4a之對向基板4之間,包夾著液晶3。梳齒電極基板2,具有基材2d、形成於基材2d上之表面電極2e、形成於表面電極2e上之絕緣膜2f、形成於絕緣膜2f上且配置成梳齒狀之多數線狀電極2g、於絕緣膜2f上以覆蓋線狀電極2g般來形成之液晶配向膜2h。對向基板4,具有基材4b、及形成於基材4b上的液晶配向膜4a。液晶配向膜2h例如是本發明之液晶配向膜。液晶配向膜4a亦同樣為本發明之液晶配向膜。 在該橫向電場液晶顯示元件1中,若對表面電極2e及線狀電極2g施加電壓的話,如電力線L所示般在表面電極2e及線狀電極2g之間會有電場產生。 [實施例]
以下舉出實施例來更進一步具體說明本發明,但本發明並不限定於此。以下之化合物簡稱及各特性之測定方法,則如下所述。
(溶媒) NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮 BCS:丁基賽路蘇 (二胺) DA-1:對苯二胺 DA-2:1,2-雙(4-胺基苯氧)乙烷 DA-3:請參照下述式(DA-3) DA-4:請參照下述式(DA-4) DA-5:4,4’-二胺基-2,2’-二甲聯苯 DA-6:4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯 DA-7:1,3-雙(4-胺基苯乙基)脲 DA-8:4-(2-甲基胺乙基)苯胺 (酸二酐) TA-1:1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐 TA-1:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐 [化42]
Figure 02_image087
「Boc」表示三級丁氧基羰基。「Me」表示甲基。
[黏度] 溶液的黏度,是使用E型黏度計TVE-22H(日本東機產業社製),在樣品量1.1mL,錐形轉子TE-1(1°34’,R24),溫度25℃的條件下來測定。
[聚合物之合成例] <合成例1> 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之200mL四口燒瓶中,量取0.87g(8.0 mmol)的DA-1、2.93g(12.0 mmol)的DA-2、3.84g(12.0 mmol)的DA-3、及3.19g(8.0 mmol)的DA-4,再加入NMP 128.3g,邊送入氮氣邊攪拌使其溶解。邊攪拌該二胺溶液,邊添加8.61g(38.4 mmol)的TA-1,進而,添加NMP使固體成份濃度變成12質量%,並在40℃下攪拌20小時,而獲得聚醯胺酸溶液(PAA-1)。該聚醯胺酸溶液的黏度為394mPa.s。
<合成例2> 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之50mL四口燒瓶中,量取0.61g(2.5 mmol)的DA-2、及0.53g(2.5 mmol)的DA-5,再加入NMP 16.2g,邊送入氮氣邊攪拌使其溶解。邊攪拌該二胺溶液,邊添加1.06g(4.7 mmol)的TA-1,並在50℃下攪拌16小時,而獲得聚醯胺酸溶液(PAA-2)。該聚醯胺酸溶液的黏度為245mPa.s。
<合成例3> 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之50mL四口燒瓶中,量取0.49g(2.0 mmol)的DA-2、及0.64g(2.0 mmol)的DA-6,再加入NMP 14.5g,邊送入氮氣邊攪拌使其溶解。邊攪拌該二胺溶液,邊添加0.88g(3.9 mmol)的TA-1,並在50℃下攪拌16小時,而獲得聚醯胺酸溶液(PAA-3)。該聚醯胺酸溶液的黏度為95mPa.s。
<合成例4> 於附有攪拌裝置及氮氣導入管之500mL四口燒瓶中,量取9.01g(60.0 mmol)的DA-8、及26.8g(89.8 mmol)的DA-7,再加入NMP 290g,邊送入氮氣邊攪拌使其溶解。在水冷狀態下邊攪拌該二胺溶液,邊添加27.9g(142 mmol)的TA-2,並加入71.4g的NMP,在23℃下攪拌2個小時,而獲得聚醯胺酸溶液(PAA-4)。 該聚醯胺酸溶液的黏度為750mPa.s。
[液晶配向劑之調製] <實施例1> 將合成例3獲得的12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-3)取6.25g放入20mL三角燒瓶中,加入5.75g的NMP、及3.00g的BCS,在25℃下混合2小時,獲得液晶配向劑(A1)。該液晶配向劑未發現混濁或析出等異常現象,確認為均一的溶液。
<實施例2> 將合成例3獲得的12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-3)取1.25g,並將合成例4獲得的15質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-4)取2.33g,放入20mL三角燒瓶中,加入4.42g的NMP、及2.00g的BCS,在25℃下混合2小時,獲得液晶配向劑(A2)。該液晶配向劑未發現混濁或析出等異常現象,確認為均一的溶液。
<比較例1> 將合成例1獲得的12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-1)取7.50g放入20mL三角燒瓶中,加入5.10g的NMP、及5.40g的BCS,在25℃下混合2小時,獲得液晶配向劑(B1)。該液晶配向劑未發現混濁或析出等異常現象,確認為均一的溶液。
<比較例2> 將合成例2獲得的12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-2)取4.16g放入20mL三角燒瓶中,加入3.83g的NMP、及2.00g的BCS,在25℃下混合2小時,獲得液晶配向劑(B2)。該液晶配向劑未發現混濁或析出等異常現象,確認為均一的溶液。
<比較例3> 將合成例2獲得的12質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-2)取1.25g,並將合成例4獲得的15質量%之聚醯胺酸溶液(PAA-4)取2.33g,放入20mL三角燒瓶中,加入4.42g的NMP、及2.00g的BCS,在25℃下混合2個小時,獲得液晶配向劑(B3)。該液晶配向劑未發現混濁或析出等異常現象,確認為均一的溶液。
[表1]
   液晶 配向劑 混合聚合物 混合比 (質量比) 成分1:成分2 溶液組成(質量%)
成分1 成分2 聚合物 NMP BCS
實施例1 A1 PAA-3    100:0 5 75 20
實施例2 A2 PAA-3 PAA-4 30:70 5 75 20
比較例1 B1 PAA-1    100:0 5 65 30
比較例2 B2 PAA-2    100:0 5 75 20
比較例3 B3 PAA-2 PAA-4 30:70 5 75 20
使用如以上方式所獲得之液晶配向劑,並以下所示的順序來製作FFS驅動液晶胞,進行特性評價。
[液晶胞之製作] 製作具備邊緣電場切換(Fringe Field Switching:FFS)模式液晶顯示元件架構之液晶胞。 首先,準備附有電極之基板。基板是大小為30mm×35mm,厚度為0.7mm之玻璃基板。於基板上,作為第一層是形成ITO電極,而該ITO電極是構成對向電極且具備固態薄膜狀之圖案。於第一層的對向電極上,是形成作為第二層且藉由CVD法而成膜之SiN(氮化矽)膜。第2層SiN膜之膜厚度為500nm,是作為層間絕緣膜來發揮功能之膜厚度。於第2層SiN膜上,作為第3層是配置了將ITO膜圖案化而形成之梳齒狀的像素電極,並形成第1像素及第2像素之2個像素。各像素的尺寸為長6mm且寬約5mm。此時,第1層之對向電極與第3層之像素電極,是藉由第2層的SiN膜之作用使其與電絕緣。
第3層的像素電極,其中央部分是排列多數個以內角160°彎曲成「ㄑ字」形狀之電極零件所構成,而具有梳齒狀的形狀。各電極零件之短邊方向之寬度為3μm,電極零件之間的間隔為6μm。形成各像素之像素電極,由於是以在中央部分排列多個彎曲的「ㄑ字」形之電極零件構成,各像素的形狀並非長方形,而是與電極零件同樣,具備在中央部分為彎曲,呈現類似粗體的「ㄑ字」形狀。此外,各像素以其中央的彎曲部分為界被分割成上下側,而具有彎曲部分上側之第1區與下側之第2區。
接著,將液晶配向劑以孔徑為1.0μm之過濾器過濾之後,以旋轉塗佈來塗佈於準備之附有上述電極之基板(第1玻璃基板)與背面成膜了ITO膜且具有高度為4μm之柱狀間隔件之玻璃基板(第2玻璃基板)上。於80℃之加熱板上乾燥2分鐘後,以230℃的熱風循環式烤箱進行30分鐘的煅燒,形成膜厚為100nm之塗膜。介隔偏光板於該塗膜面上以150~300mJ/cm 2照射消光比為10:1之經直線偏光且波長為254nm之紫外線。此外,形成於第1玻璃基板之液晶配向膜,是以等分像素彎曲角內角之方向與液晶的配向方向為垂直之方式來進行配向處理,形成於第2玻璃基板之液晶配向膜,是以製作液晶胞時第1玻璃基板上之液晶配向方向與第2玻璃基板上之液晶配向方向為一致的方式來進行配向處理。將該基板以230℃的熱風循環式烤箱再進行30分鐘的煅燒,而獲得附有液晶配向膜之基板。將上述2片基板作為1組,將密封劑印刷於基板上,再將另一片基板,以液晶配向膜面所面對的配向方向為0°的方式加以貼合後,使密封劑硬化來製作空晶胞。藉由減壓注入法來將液晶MLC-3019(Merck股份有限公司製)注入於該空晶胞,並密封注入口,而獲得FFS驅動液晶胞。之後,將所獲得的液晶胞以110℃加熱1小時,並放置一晚後供各種評價方法使用。
[因長期交流驅動所致之殘影評價] 使用上述液晶胞,在60℃之恆溫環境下,以頻率60Hz來施加±5V的交流電壓120小時。之後,讓液晶胞之像素電極與對向電極之間呈現短路狀態,就這樣於室溫下放置一天。 放置一天後,在配置成偏光軸為垂直之2片偏光板之間,設置液晶胞,在無施加電壓的狀態下預先點亮背光源,調整液晶胞的角度使透射光的亮度變為最小。然後,計算出使液晶胞由第1像素之第2區變得最暗的角度旋轉至第1像素之第1區變得最暗的角度為止的旋轉角度來作為角度Δ。第2像素亦相同,比較第2區與第1區來算出同樣的角度Δ。利用由第1像素所算出的角度Δ,與由第2像素所算出的角度Δ,來算出角度Δ的平均值。
[液晶配向之面內均一性評價] 使用SHINTEC股份有限公司製之OPTIPRO-micro來進行液晶顯示元件之扭角評價。將製作的液晶胞設置於測定台,在無施加電壓之狀態下,將第1像素面內測定20點來計算出標準偏差。關於評價,是以下述定義來進行,當扭角的標準變異為0.35以上時為「不良」,未滿0.35時為「良好」。
<評價結果> 關於使用上述實施例1~2及比較例1~3所獲得之液晶配向劑(A1)~(A2)、(B1)~(B3)而獲得之液晶顯示元件,其評價結果如表2所示。
[表2]
   液晶 配向劑 混合聚合物 混合比 (質量比) 成分1:成分2 紫外線之累積光量(mJ/cm 2) 因長期交流驅動所致之殘影(液晶胞之角度Δ) 液晶配向之面內均一性
成分1 成分2
實施例1 A1 PAA-3    100:0    150 0.13 良好
比較例1 B1 PAA-1    100:0 0.15 不良
比較例2 B2 PAA-2    100:0 0.15 不良
實施例2 A2 PAA-3 PAA-4 30:70 300 0.20   
比較例3 B3 PAA-2 PAA-4 30:70 0.24   
由實施例1與比較例1、2之比較可知,含有由包含4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯及1,2-雙(4-胺基苯氧)乙烷之二胺成分合成之聚醯胺酸(PAA-3)之液晶配向劑A1,相較於含有由不包含上述雙方二胺之二胺成分合成之聚醯胺酸之液晶配向劑B1、B2,因長期交流驅動所致的殘影較輕微,且液晶配向的面內均一性較高。如此一來,已知藉由將以鹵化烷基取代氫原子之聯苯基導入聚合物主鏈,可獲得長期交流驅動所致之殘影優異,且液晶配向之面內均一性優異之液晶配向劑。進而,由實施例2與比較例B3之比較可知,由包含4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯及1,2-雙(4-胺基苯氧)乙烷之二胺成分合成之聚醯胺酸與別種聚醯胺酸混合而成之液晶配向劑,亦可在長期交流驅動所致的殘影上獲得改善。 [產業上之利用可能性]
藉由使用本發明之液晶配向劑,在IPS、FFS驅動方式之液晶顯示元件中,因長期交流驅動所致之殘影可受抑制,且可獲得對比的面內均一性為高之液晶配向膜。因此,可期待將其利用於追求高階顯示等級之液晶顯示元件之中。
1:橫向電場液晶顯示元件 2:梳齒電極基板 2a:基材 2b:線狀電極 2c:液晶配向膜 2d:基材 2e:表面電極 2f:絕緣膜 2g:線狀電極 3:液晶 4:對向基板 4a:液晶配向膜 4b:基材 4c:液晶配向膜 L:電力線
[圖1]表示本發明之橫向電場液晶顯示元件之其中一例的概略剖面圖。 [圖2]表示本發明之橫向電場液晶顯示元件之其他例子的概略剖面圖。
Figure 110138783-A0101-11-0003-3
1:橫向電場液晶顯示元件
2:梳齒電極基板
2a:基材
2b:線狀電極
2c:液晶配向膜
3:液晶
4:對向基板
4a:液晶配向膜
4b:基材
L:電力線

Claims (15)

  1. 一種液晶配向劑,其特徵在於含有聚合物(A),該聚合物(A)是選自由具有下述式(1)表示之重複單元(a1)與下述式(2)表示之重複單元(a2)之聚醯亞胺前驅物及作為該聚醯亞胺前驅物的醯亞胺化合物之聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物;
    Figure 03_image089
    式(1)中,R 1至R 4各自獨立,表示氫原子、鹵素原子、碳數為1~6之烷基、碳數為2~6之烯基、碳數為2~6之炔基、含有氟原子之碳數1~6之1價有機基、或苯基,R 1至R 4中至少一個是上述定義中之氫原子以外的基;R及Z各自獨立,表示氫原子或碳數為1~6之烷基;Y 1為下述式(H)表示的2價有機基;
    Figure 03_image091
    式(H)中,R各自獨立,表示氫原子、鹵素原子、碳數為1~3之烷基、或碳數1~3之烷基上的氫原子的至少一部分被鹵素原子取代之鹵化烷基,至少一個R為鹵素原子或前述鹵化烷基;*表示原子鍵結;
    Figure 03_image093
    式(2)中,R 1至R 4、R、及Z是與前述式(1)同義;Y 2為下述式(O)表示之2價有機基;
    Figure 03_image095
    式(O)中,Ar各自獨立,表示苯環、聯苯結構、或萘環;Ar所擁有的苯環或萘環上的任意氫原子,亦可被鹵素原子或1價有機基取代;Q 2表示-(CH 2) n-(n為2~18的整數)、或該-(CH 2) n-的一部分被-O-、-C(=O)-或-O-C(=O)-任一者取代之基;*表示原子鍵結。
  2. 如請求項1之液晶配向劑,其中,該式(H)表示之2價有機基,是下述式(h-1)~(h-9)任一者表示之2價有機基;
    Figure 03_image097
    式(h-1)~(h-9)中,*表示原子鍵結。
  3. 如請求項1之液晶配向劑,其中,該式(O)表示之2價有機基,是下述式(o-1)~(o-14)任一者表示之2價有機基;
    Figure 03_image099
    Figure 03_image101
    式(o-1)~(o-14)中,*表示原子鍵結;式(o-14)中,2個m各自獨立。
  4. 如請求項1之液晶配向劑,其中,該聚合物(A)是更選自由具有選自由下述式(2’)表示之重複單元(a2’)及下述式(3)表示之重複單元(a3)構成群組中之至少一個之聚醯亞胺前驅物、及作為該聚醯亞胺前驅物之醯亞胺化合物的聚醯亞胺構成的群組中至少1種的聚合物;
    Figure 03_image103
    式(2’)、及式(3)中,X 2’、及X 3表示4價有機基,Y 2’為下述式(O2)表示的2價有機基,Y 3表示於分子內有「-N(D)-(D表示胺甲酸酯系保護基)」基,且除了D之外的碳數為6~30之2價有機基;R及Z與上述式(1)同義);
    Figure 03_image105
    式(O2)中,Ar 2’各自獨立,表示苯環,且該苯環上的任意氫原子亦可被碳數1~6的烷基取代;Q 2’表示單鍵、或-O-;m表示0~2的整數;*表示原子鍵結。
  5. 如請求項4之液晶配向劑,其中,該式(O2)表示的2價有機基為下述式(o2-1)~(o2-3)任一者表示的2價有機基;
    Figure 03_image107
    式(o2-1)~(o2-3)中,*表示原子鍵結。
  6. 如請求項1之液晶配向劑,其中,該聚合物(A)中,該重複單元(a1)與該重複單元(a1)的醯亞胺化結構之合計含量是全部重複單元的5~95莫耳%,且該重複單元(a2)與該重複單元(a2)的醯亞胺化結構之合計含量是全部重複單元的5~95莫耳%。
  7. 如請求項1之液晶配向劑,其中,該聚合物(A)中,該重複單元(a1)及該重複單元(a2)以及該等的醯亞胺化結構之合計含量為90莫耳%以上。
  8. 如請求項1之液晶配向劑,其是用於光配向處理法用的液晶配向膜之形成。
  9. 一種液晶配向膜,是由如請求項1至8中任一項之液晶配向劑而得。
  10. 一種液晶顯示元件,具備如請求項9之液晶配向膜。
  11. 一種液晶配向膜之製造方法,包含下述步驟(1)~(3); 步驟(1):將如請求項1至8中任一項之液晶配向劑塗佈至基板上; 步驟(2):將塗佈的液晶配向劑進行煅燒; 步驟(3):對步驟(2)所獲得之膜進行配向處理。
  12. 如請求項11之液晶配向膜之製造方法,其中,該配向處理為光配向處理。
  13. 如請求項12之液晶配向膜之製造方法,其中,該光配向處理中放射線的照射量為100~1500mJ/cm 2
  14. 如請求項11之液晶配向膜之製造方法,更包含下述步驟(4); 步驟(4):對經步驟(3)進行配向處理之膜,進行50~300℃之加熱處理。
  15. 一種液晶顯示元件,其具備藉由如請求項11至14中任一項之液晶配向膜之製造方法獲得的液晶配向膜。
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JP5884258B2 (ja) * 2009-09-18 2016-03-15 Jnc株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶配向膜の製造方法および液晶表示素子
JP5994257B2 (ja) * 2011-03-17 2016-09-21 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6372200B2 (ja) * 2013-10-07 2018-08-15 Jsr株式会社 液晶配向膜の製造方法、光配向剤及び液晶表示素子
KR102719144B1 (ko) * 2015-03-24 2024-10-18 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
KR102404080B1 (ko) * 2018-04-05 2022-05-30 제이에스알 가부시끼가이샤 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 소자 및 액정 소자의 제조 방법

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