CN105524626A - 包含聚酰胺酸或其衍生物的液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含聚酰胺酸或其衍生物的液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件。本发明的液晶取向剂,其含有选自使四羧酸二酐及二胺进行反应而获得的聚酰胺酸及其衍生物中的至少一种聚合物(a),且所述四羧酸二酐含有下述式(1)所表示的四羧酸二酐的至少一种、及选自具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐中的至少一种,所述二胺含有至少一种具有光反应性结构的二胺。通过使用本发明的液晶取向剂,可形成不易产生剥落或磨损的液晶取向膜。而且,具有所述液晶取向膜的液晶显示元件具有即便长时间暴露于强烈的光下显示品质也不会下降、不会产生所谓的斑点或残像的特征。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有使用特定的四羧酸二酐而获得的聚酰胺酸或其衍生物的液晶取向剂、使用该液晶取向剂而形成的液晶取向膜、以及具有该液晶取向膜的液晶显示元件。再者,本发明中的用语“液晶取向剂”是指用以形成液晶取向膜的含聚合物的组合物。
背景技术
个人计算机(personalcomputer)的监视器(monitor)、液晶电视机、摄像机的取景器、投影式显示器等各种显示装置,进而光学打印头、光学傅里叶变换元件、光阀等光电子相关元件等如今已产品化且普遍流通的液晶显示元件的主流是使用向列液晶的显示元件。向列液晶显示元件的显示方式广为人知的是扭转向列(TwistedNematic,TN)模式、超扭转向列(SuperTwistedNematic,STN)模式。近年来为了改善这些模式的问题之一即视角狭小,提出有使用光学补偿膜的TN型液晶显示元件,并用垂直取向与突起构造物的技术的多区域垂直取向(Multi-domainVerticalAlignment,MVA)模式、或横向电场方式的共面切换(In-PlaneSwitching,IPS)模式、边缘场切换(FringeFieldSwitching,FFS)模式,且已实用化。
液晶显示元件的技术的发展不仅仅通过这些驱动方式或元件结构的改良而实现,而且还通过元件中所使用的构成构件的改良而实现。液晶显示元件中所使用的构成构件中,特别是液晶取向膜是关系到显示品质的重要材料之一,随着液晶显示元件的高品质化,使取向膜的性能提升变得重要。
液晶取向膜是使用液晶取向剂而形成。目前,主要使用的液晶取向剂是使聚酰胺酸或可溶性的聚酰亚胺溶解在有机溶剂中而成的溶液(清漆)。将该溶液涂布在基板上后,通过加热等方法来进行成膜而形成聚酰亚胺系液晶取向膜。
关于用以在液晶取向膜表面规则地排列液晶分子的取向处理法,工业上广泛使用可简便地进行大面积高速处理的摩擦法。摩擦法是使用植毛有尼龙、人造丝、聚酯等纤维的布,在一个方向对液晶取向膜的表面进行摩擦的处理,由此可获得液晶分子的一致的取向。然而,对于摩擦处理指出了液晶取向膜因磨损而产生的粉尘或对液晶取向膜所致的划伤使显示品质下降的问题、且产生静电等问题,从而代替摩擦法的取向处理法的开发变得活跃。
作为代替摩擦法的取向处理法而受到瞩目的是照射光来实施取向处理的光取向处理法。光取向处理法已提出有光分解法、光异构化法、光二聚化法、光交联法等多种取向机制(例如参照非专利文献1、专利文献1及专利文献2)。与摩擦法相比,光取向法具有如下等优点:取向的均一性高,且因其为非接触的取向处理法,故膜不会受损,可减少扬尘或静电等会产生液晶显示元件的显示不良的原因。然而,相对于摩擦法而言,锚定能(anchoringenergy)小而取向性低,其成为液晶分子的响应速度降低或产生烧痕的原因,故谋求改良。
为了克服此种光取向处理法的缺点而提出如下材料:使用具有液晶性的聚酰亚胺并在制膜时对该材料进行热处理,由此使膜的各向异性增强的材料(例如参照专利文献3、专利文献4)。然而,应用此种技术的光取向膜存在以下问题:在制成面板时容易产生膜剥落或磨损,所产生的异物会使面板的显示品质下降。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平9-297313
[专利文献2]日本专利特开平10-251646
[专利文献3]日本专利特开2010-049230
[专利文献4]日本专利特开2010-197999
[非专利文献]
[非专利文献1]液晶,第3卷,第4号,262页,1999年
发明内容
[发明所要解决的课题]
本发明的课题在于提供一种液晶取向剂,其是可提供即便长时间暴露于强烈的光下显示品质也不会下降、不会产生所谓的斑点或残像的液晶显示元件的液晶取向膜所具有的液晶取向剂,可解决膜剥落、磨损等问题且可形成所述液晶取向膜。
[解决课题的技术手段]
本发明人等人发现:通过使用含有聚酰胺酸或其衍生物的液晶取向剂,可获得使膜硬度提高、不产生所述般的异物的液晶取向膜,从而完成本发明,所述聚酰胺酸或其衍生物是同时将式(1)所表示的四羧酸二酐、与具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐作为原料进行合成而得。
本发明由以下的项所构成。
[1]一种液晶取向剂,其含有选自使四羧酸二酐及二胺进行反应而获得的聚酰胺酸及其衍生物中的至少一种聚合物(a),且
所述四羧酸二酐含有下述式(1)所表示的四羧酸二酐的至少一种、及选自具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐中的至少一种,
所述二胺含有至少一种具有光反应性结构的二胺,
式(1)中,m为1~10的整数。
[2]根据[1]所述的液晶取向剂,其中式(1)的四羧酸二酐为下述式(1-8)所表示的四羧酸二酐:
[3]根据[1]或[2]所述的液晶取向剂,其中具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐为选自下述式(3)~式(9)所表示的化合物中的至少一种:
上述式中的氢的至少一个可由-CH3、-CH2CH3或苯基取代。
[4]根据[1]或[2]所述的液晶取向剂,其中具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐为选自下述式(3-1)所表示的化合物中的至少一种:
式(3-1)中,R独立地为氢、-CH3、-CH2CH3或苯基。
[5]根据[1]或[2]所述的液晶取向剂,其中具有脂环结构的四羧酸二酐为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的液晶取向剂,其中具有光反应性结构的二胺为4,4′-二氨基偶氮苯。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的液晶取向剂,其中二胺还含有选自下述式(D-1)~式(D-5)所表示的化合物的群组中的至少一种:
式(D-2)及式(D-4)中,X及Y为单键、-O-、-NH-、-S-、或碳数1~6的亚烷基;
苯环的至少一个氢可由-CH3取代;
式(D-4)中,a为1~8的整数;而且,
式(D-5)中,Ra为碳数1~3的烷基。
[8]根据[1]至[5]中任一项所述的液晶取向剂,其还含有选自使不具有光反应性结构的四羧酸二酐及不具有光反应性结构的二胺进行反应而获得的聚酰胺酸及其衍生物中的至少一种聚合物(b)。
[9]根据[8]所述的液晶取向剂,其中聚合物(b)的合成中使用的四羧酸二酐含有选自下述式(3)~式(13)中的至少一种:
上述式中的氢的至少一个可由-CH3、-CH2CH3或苯基取代。
[10]根据[8]或[9]所述的液晶取向剂,其中聚合物(b)的合成中使用的二胺含有选自下述式(D-1)~式(D-5)中的至少一种:
式(D-2)及式(D-4)中,X及Y为单键、-O-、-NH-、-S-、或碳数1~6的亚烷基;
苯环的至少一个氢可由-CH3取代;
式(D-4)中,a为1~8的整数;而且,
式(D-5)中,Ra为碳数1~3的烷基。
[11]根据[1]至[10]中任一项所述的液晶取向剂,其还含有选自由噁嗪化合物、噁唑啉化合物、环氧化合物、及硅烷偶合剂所组成的化合物的群组中的至少一种。
[12]根据[11]所述的液晶取向剂,其中硅烷偶合剂为选自由2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、对氨基苯基三甲氧基硅烷、对氨基苯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷及3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷所组成的化合物的群组中的至少一种。
[13]根据[1]至[12]中任一项所述的液晶取向剂,其含有选自醇、醚及酮中的至少一种溶剂。
[14]根据[1]至[13]中任一项所述的液晶取向剂,其含有选自亚烷基二醇烷基醚衍生物、二亚烷基二醇二烷基醚衍生物及丙二醇衍生物中的至少一种溶剂。
[15]一种液晶取向膜,其由根据[1]至[14]中任一项所述的液晶取向剂而形成。
[16]一种液晶显示元件,其包括根据[15]所述的液晶取向膜。
[发明的效果]
涂布本发明的液晶取向剂、进行煅烧所形成的液晶取向膜的膜硬度优异,液晶取向性也良好,所述液晶取向剂含有由包含式(1)所表示的四羧酸二酐、具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐、以及具有光反应性结构的化合物的原料而获得的聚合物。另外,包括本发明的液晶取向膜的液晶显示元件具有良好的显示特性,电特性也良好。而且,将所述聚合物与其他聚合物掺合而制备的液晶取向剂也显示出同样的效果。
具体实施方式
聚合物(a)是使包含式(1)所表示的四羧酸二酐、具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐、以及具有光反应性结构的化合物的原料进行反应而获得的聚合物。对聚合物的合成中使用的原料化合物进行具体说明。
式(1)所表示的四羧酸二酐的具体例由以下的式(1-1)~式(1-10)所表示。
为了提升液晶的取向性,重要的是亚烷基部位的直线性,优选的化合物是将两者之间连结的亚烷基的碳数为偶数的下述式(1-4)、式(1-6)、式(1-8)、或式(1-10)。
其中,就显示出最大的取向性而言,更优选下述式(1-8)所表示的化合物。
具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐的具体例由式(3)~式(9)所表示。
上述式中的氢的至少一个可由-CH3、-CH2CH3或苯基取代。
其中,优选提升电特性的效果特别显著的式(3)所表示的四羧酸二酐。
式(3)所表示的四羧酸二酐更具体而言可由下述的式(3-1)表示。
式(3-1)中,R独立地为氢、-CH3、-CH2CH3或苯基。
式(3-1)所表示的四羧酸二酐的具体例可列举下述的式(3-1-1)~式(3-1-7)所表示的化合物。
为了使聚合物(a)具有光反应性结构,优选将具有光反应性结构的二胺或具有光反应性结构的四羧酸二酐用于原料。也可以并用具有光反应性结构的二胺与具有光反应性结构的四羧酸二酐。这些具有光反应性结构的单体的优选的例子为以下的式(I-1)~式(I-4)所表示的化合物。
其中,就形成取向膜时显现更大的各向异性而言,更优选式(I-3)所表示的化合物。
具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐相对于式(1)所表示的四羧酸二酐的共聚比为10重量%~90重量%,就液晶分子的取向性的观点而言,优选10重量%~60重量%。进而就提高电特性或膜硬度的观点而言,共聚比更优选20重量%~50重量%。
聚合物(a)中,除所述式(I-1)~式(I-3)所示的二胺以外,还可使下述式(D-1)、式(D-2-1)~式(D-2-9)、式(D-3)、式(D-4-1)~式(D-4-72)、及式(D-5-1)~式(D-5-3)所表示的二胺共聚。
其次,对与聚合物(a)掺合而使用的聚合物(b)进行详细叙述。聚合物(b)是使用不具有光反应性结构的四羧酸二酐或二胺所合成的聚合物。对于聚合物(b)的合成中使用的四羧酸二酐并无特别限制,可优选地使用的四羧酸二酐的具体例为式(3)~式(13)所表示的化合物。
上述式中的氢的至少一个可由-CH3、-CH2CH3或苯基取代。
对于聚合物(b)的合成中使用的二胺也无特别限制,可优选地使用的二胺的具体例为式(D-1)、式(D-2-1)~式(D-2-9)、式(D-3)、式(D-4-1)~式(D-4-72)、及式(D-5-1)~式(D-5-3)所表示的化合物。
在聚合物(a)中掺合聚合物(b)而使用时的组成比(重量比)为聚合物(a)/聚合物(b)=1/9~9/1的范围,就液晶取向性的方面而言,含量优选聚合物(a)/聚合物(b)=2/8~7/3的范围,进而就电特性的方面而言,更优选聚合物(a)/聚合物(b)=2/8~5/5的范围。
此外,可在不对电特性或取向性造成影响的范围内使用上述以外的四羧酸二酐或二胺。
对用于制造本发明的聚酰胺酸及其衍生物的上述以外的四羧酸二酐进行说明。本发明所使用的四羧酸二酐可自公知的四羧酸二酐中选择。此种四羧酸二酐可为属于二羧酸酐直接键结在芳香环上的芳香族系(包含杂芳香环系)、及二羧酸酐未直接键结在芳香环上的脂肪族系(包含杂环系)的任一群组中的四羧酸二酐。
详细而言可列举以下的式(AN-1)、式(AN-3)~式(AN-16-14)所表示的四羧酸二酐。
[式(AN-1)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-1)中,G11为单键、碳数1~12的亚烷基、1,4-亚苯基、或1,4-亚环己基。X11独立地为单键或-CH2-。G12为下述的基。
而且,R11为氢或-CH3。
作为式(AN-1)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
式(AN-1-2)及式(AN-1-14)中,m为1~12的整数。
[式(AN-3)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-3)中,环A11为苯环。
作为式(AN-3)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-4)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-4)中,G13为单键、-(CH2)m-、-O-、-S-、-C(CH3)2-、-SO2-、-CO-、-C(CF3)2-、或下述的式(G13-1)所表示的二价的基,m为1~12的整数。环A11分别独立地为环己烷环或苯环。G13可键结于环A11的任意的位置。
式(G13-1)中,G13a及G13b分别独立地为单键、-O-或-NHCO-所表示的二价的基。亚苯基优选1,4-亚苯基及1,3-亚苯基。
作为式(AN-4)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
式(AN-4-17)中,m为1~12的整数。
[式(AN-5)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-5)中,R11为氢、或-CH3。键结位置未固定在构成苯环的碳原子上的R11表示在苯环中的键结位置为任意。
作为式(AN-5)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-6)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-6)中,X11独立地为单键或-CH2-。X12为-CH2-、-CH2CH2-或-CH=CH-。n为1或2。
作为式(AN-6)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-7)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-7)中,X11为单键。
作为式(AN-7)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-8)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-8)中,X11为单键或-CH2-。R12为氢、-CH3、-CH2CH3或苯基,环A12为环己烷环或环己烯环。
作为式(AN-8)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-9)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-9)中,r分别独立地为0或1。
作为式(AN-9)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-10-2)所表示的四羧酸二酐]
[式(AN-11)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-11)中,环A11独立地为环己烷环或苯环。
作为式(AN-11)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-12)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-12)中,环A11分别独立地为环己烷环或苯环。
作为式(AN-12)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-13)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-13)中,X13为碳数2~6的亚烷基,Ph表示苯基。
作为式(AN-13)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-14)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-14)中,G14独立地为-O-、-COO-或-OCO-,r独立地为0或1。
作为式(AN-14)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
[式(AN-15)所表示的四羧酸二酐]
式(AN-15)中,w为1~10的整数。
作为式(AN-15)所表示的四羧酸二酐的例子,可列举下述的式所表示的化合物。
作为上述以外的四羧酸二酐,可列举下述的化合物。
对上述酸二酐中提高各特性的适宜材料进行叙述。在重视提升液晶的取向性的情况下,优选式(AN-1)、式(AN-3)、及式(AN-4)所表示的化合物,特别优选式(AN-1-2)、式(AN-3-2)、式(AN-4-17)及式(AN-4-29)所表示的化合物,其中在式(AN-1-2)中,m=4或8时为优选,在式(AN-4-17)中,优选m=4、或8,特别优选m=8。
在重视提升液晶显示元件的透过率的情况下,上述酸二酐中,优选式(AN-1-2)、式(AN-4-17)、式(AN-4-30)、式(AN-5-1)、式(AN-16-3)、及式(AN-16-4)所表示的化合物,其中在式(AN-1-2)中,m=4或8时为优选,在式(AN-4-17)中,优选m=4、或8,特别优选m=8。
在重视提升液晶显示元件的电压保持率(voltageholdingratio,VHR)的情况下,上述酸二酐中,优选式(AN-1-2)、式(AN-4-17)、式(AN-4-30)、式(AN-16-3)、及式(AN-16-4)所表示的化合物,其中在式(AN-1-2)中,m=4或8时为优选,在式(AN-4-17)中,优选m=4、或8,特别优选m=8。
作为防止烧痕的方法之一,有效的是通过使液晶取向膜的体积电阻值降低而使取向膜中的残留电荷(残留直流电(DirectCurrent,DC))的缓和速度提高。在重视该目的的情况下,上述酸二酐中,优选式(AN-3-2)、式(AN-4-21)、式(AN-4-29)、及式(AN-11-3)所表示的化合物。
对用于制造本发明的聚酰胺酸及其衍生物的二胺进行说明。二胺可列举由下述式(DI-1)~式(DI-16)、式(DIH-1)~式(DIH-3)、及式(DI-31)~式(DI-35)所组成的群组所表示的化合物。再者,关于所述二胺,式(D-1)包含于式(DI-4),式(D-2)及式(D-5)包含于式(DI-5),式(D-3)包含于式(DI-13),而且式(D-4)包含于式(DI-7)。
式(DI-1)中,G20为-CH2-,至少一个-CH2-可被-NH-、-O-取代,m为1~12的整数,亚烷基的至少一个氢可被-OH取代。式(DI-3)及式(DI-5)~式(DI-7)中,G21独立地为单键、-NH-、-NCH3-、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-CONH-、-CONCH3-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)m′-、-O-(CH2)m′-O-、-N(Ra)-(CH2)k-N(Ra)-、-(O-C2H4)m′-O-、-O-CH2-C(CF3)2-CH2-O-、-O-CO-(CH2)m′-CO-O-、-CO-O-(CH2)m′-O-CO-、-(CH2)m′-NH-(CH2)m′-、-CO-(CH2)k-NH-(CH2)k-、-(NH-(CH2)m′)k-NH-、-CO-C3H6-(NH-C3H6)n-CO-、或-S-(CH2)m′-S-,m′独立地为1~12的整数,Ra为碳数1~3的烷基,k为1~5的整数,n为1或2。式(DI-4)中,s独立地为0~2的整数。式(DI-6)及式(DI-7)中,G22独立地为单键、-O-、-S-、-CO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、或碳数1~10的亚烷基。式(DI-2)~式(DI-7)中,环己烷环及苯环的至少一个氢可由-F、-Cl、碳数1~3的亚烷基、-OCH3、-OH、-CF3、-CO2H、-CONH2、-NHC6H5、苯基或苄基取代,此外,在式(DI-4)中,苯环的至少一个氢可由选自下述式(DI-4-a)~式(DI-4-e)所表示的基的群组中的一个取代。键结位置未固定在构成环的碳原子上的基表示在该环上的键结位置为任意,-NH2在环己烷环或苯环上的键结位置为除G21或G22的键结位置以外的任意的位置。
式(DI-4-a)及式(DI-4-b)中,R20独立地为氢或-CH3。
式(DI-11)中,r为0或1。式(DI-8)~式(DI-11)中,键结在环上的-NH2的键结位置为任意的位置。
式(DI-12)中,R21及R22独立地为碳数1~3的烷基或苯基,G23独立地为碳数1~6的亚烷基、亚苯基或经烷基取代的亚苯基,w为1~10的整数。式(DI-13)中,R23独立地为碳数1~5的烷基、碳数1~5的烷氧基或-Cl,p独立地为0~3的整数,q为0~4的整数。式(DI-14)中,环B为单环式杂芳香族,R24为氢、-F、-Cl、碳数1~6的烷基、碳数1~6的烷氧基、碳数2~6的烯基、碳数1~6的炔基,q独立地为0~4的整数。式(DI-15)中,环C为包含杂原子的单环。式(DI-16)中,G24为单键、碳数2~6的亚烷基或1,4-亚苯基,r为0或1。式(DI-13)~式(DI-16)中,键结位置未固定在构成环的碳原子上的基表示在该环上的键结位置为任意。
式(DIH-1)中,G25为单键、碳数1~20的亚烷基、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、或-C(CF3)2-。式(DIH-2)中,环D为环己烷环、苯环或萘环,该环的至少一个氢可由甲基、乙基、或苯基取代。式(DIH-3)中,环E分别独立地为环己烷环、或苯环,该环的至少一个氢可由甲基、乙基、或苯基取代,Y为单键、碳数1~20的亚烷基、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、或-C(CF3)2-。式(DIH-2)及式(DIH-3)中,键结在环上的-CONHNH2的键结位置为任意的位置。
作为上述式(DI-1)~式(DI-16)的不具有侧链的二胺,可列举以下的式(DI-1-1)~式(DI-16-1)的具体例。
以下表示式(DI-1)所表示的二胺的例子。
式(DI-1-7)及式(DI-1-8)中,k分别独立地为1~3的整数。
以下表示式(DI-2)~式(DI-3)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-4)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-5)所表示的二胺的例子。
式(DI-5-1)中,m为1~12的整数。
式(DI-5-12)及式(DI-5-13)中,m为1~12的整数。
式(DI-5-16)中,v为1~6的整数。
式(DI-5-30)中,k为1~5的整数。
式(DI-5-35)~式(DI-5-37)、及式(DI-5-39)中,m为1~12的整数,式(DI-5-38)及式(DI-5-39)中,k为1~5的整数,式(DI-5-40)中,n为1或2的整数。
以下表示式(DI-6)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-7)所表示的二胺的例子。
式(DI-7-3)及式(DI-7-4)中,m为1~12的整数,n独立地为1或2。
以下表示式(DI-8)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-9)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-10)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-11)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-12)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-13)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-14)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-15)所表示的二胺的例子。
以下表示式(DI-16)所表示的二胺的例子。
对二酰肼进行说明。作为已知的不具有侧链的二酰肼,可列举以下的式(DIH-1)~式(DIH-3)。
式(DIH-1)中,G25为单键、碳数1~20的亚烷基、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-或-C(CF3)2-。式(DIH-2)中,环D为环己烷环、苯环或萘环,该环的至少一个氢可由甲基、乙基或苯基取代。式(DIH-3)中,环E分别独立地为环己烷环、或苯环,该环的至少一个氢可由甲基、乙基或苯基取代,Y为单键、碳数1~20的亚烷基、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-或-C(CF3)2-。式(DIH-2)及式(DIH-3)中,键结在环上的-CONHNH2的键结位置为任意的位置。
以下表示式(DIH-1)~式(DIH-3)的例子。
式(DIH-1-2)中,m为1~12的整数。
此种非侧链型二胺及二酰肼具有使液晶显示元件的离子密度降低等改善电特性的效果。在使用非侧链型二胺和/或二酰肼作为用以制造在本发明的液晶取向剂中所使用的聚酰胺酸或其衍生物的二胺的情况下,优选将其在二胺及二酰肼的总量中所占的比例设为0mol%(摩尔百分比)~90mol%,更优选设为0mol%~50mol%
对侧链型二胺进行说明。作为侧链型二胺的侧链基,可列举以下的基。
作为侧链基,首先可列举:烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷基羰基、烷基羰氧基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、烯基、烯氧基、烯基羰基、烯基羰氧基、烯氧基羰基、烯基氨基羰基、炔基、炔氧基、炔基羰基、炔基羰氧基、炔氧基羰基、炔基氨基羰基等。这些基中的烷基、烯基及炔基均是碳数3以上的基。但是,在烷氧基烷基中,只要整个基的碳数为3以上即可。这些基可以是直链状,也可以是支链状。
其次,以末端的环具有碳数1以上的烷基、碳数1以上的烷氧基或碳数2以上的烷氧基烷基作为取代基为条件,可列举:苯基、苯基烷基、苯基烷氧基、苯氧基、苯基羰基、苯基羰氧基、苯氧基羰基、苯基氨基羰基、苯基环己氧基、碳数3以上的环烷基、环己基烷基、环己氧基、环己氧基羰基、环己基苯基、环己基苯基烷基、环己基苯氧基、双(环己基)氧基、双(环己基)烷基、双(环己基)苯基、双(环己基)苯基烷基、双(环己基)氧基羰基、双(环己基)苯氧基羰基、及环己基双(苯基)氧基羰基等环结构的基。
进而,可列举如下的环集合基,其是具有2个以上的苯环的基、具有2个以上的环己烷环的基、或包含苯环及环己烷环的2个环以上的基,且键结基独立地为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-或碳数1~3的亚烷基,且末端的环具有碳数1以上的烷基、碳数1以上的氟取代烷基、碳数1以上的烷氧基、或碳数2以上的烷氧基烷基作为取代基。具有类固醇骨架的基作为侧链基也有效。
作为具有侧链的二胺,可列举以下的式(DI-31)~式(DI-35)所表示的化合物。
式(DI-31)中,G26为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CONH-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、或-(CH2)m′-,m′为1~12的整数。R25为碳数3~30的烷基、苯基、具有类固醇骨架的基、或下述的式(DI-31-a)所表示的基。该烷基中,至少一个氢可由-F取代,至少一个-CH2-可由-O-、-CH=CH-或-C≡C-取代。该苯基的氢可由-F、-CH3、-OCH3、-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、碳数3~30的烷基或碳数3~30的烷氧基取代。键结在苯环上的-NH2的键结位置表示在该环中为任意的位置,该键结位置优选间位或对位。
式(DI-31-a)中,G27、G28及G29为键结基,它们独立地为单键、或碳数1~12的亚烷基,该亚烷基的一个以上的-CH2-可由-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-CH=CH-取代。环B21、环B22、环B23及环B24独立地为1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、萘-1,5-二基、萘-2,7-二基或蒽-9,10-二基,环B21、环B22、环B23及环B24中,至少一个氢可由-F或-CH3取代,s、t及u独立地为0~2的整数,且它们的合计为1~5,当s、t或u为2时,各个括号内的2个键结基可以相同,也可以不同,2个环可以相同,也可以不同。R26为氢、-F、-OH、碳数1~30的烷基、碳数1~30的氟取代烷基、碳数1~30的烷氧基、-CN、-OCH2F、-OCHF2、或-OCF3,该碳数1~30的烷基的至少一个-CH2-可由下述式(DI-31-b)所表示的二价的基取代。R26的优选的例子为碳数1~30的烷基及碳数1~30的烷氧基。
式(DI-31-b)中,R27及R28独立地为碳数1~3的烷基,v为1~6的整数。
式(DI-32)及式(DI-33)中,G30独立地为单键、-CO-或-CH2-,R29独立地为氢或-CH3,R30为氢、碳数1~20的烷基、或碳数2~20的烯基。式(DI-33)中的苯环的至少一个氢可由碳数1~20的烷基或苯基取代。而且,式(DI-32)及式(DI-33)中,键结位置未固定在构成环的任一个碳原子上的基表示在该环中的键结位置为任意。
式(DI-34)及式(DI-35)中,G31独立地为-O-或碳数1~6的亚烷基,G32为单键或碳数1~3的亚烷基。R31为氢或碳数1~20的烷基,该烷基的至少一个-CH2-可由-O-、-CH=CH-或-C≡C-取代。R32为碳数6~22的烷基,R33为氢或碳数1~22的烷基。环B25为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,r为0或1。而且,键结在苯环上的-NH2表示在该环上的键结位置为任意,但优选的是独立且相对于G31的键结位置为间位或对位。
以下例示侧链型二胺的具体例。作为上述式(DI-31)~式(DI-35)的具有侧链的二胺,可列举下述的式(DI-31-1)~式(DI-35-3)所表示的化合物。
以下表示式(DI-31)所表示的化合物的例子。
式(DI-31-1)~式(DI-31-11)中,R34为碳数1~30的烷基或碳数1~30的烷氧基,优选碳数5~25的烷基或碳数5~25的烷氧基。R35为碳数1~30的烷基或碳数1~30的烷氧基,优选碳数3~25的烷基或碳数3~25的烷氧基。
式(DI-31-12)~式(DI-31-17)中,R36为碳数4~30的烷基,优选碳数6~25的烷基。R37为碳数6~30的烷基,优选碳数8~25的烷基。
式(DI-31-18)~式(DI-31-43)中,R38为碳数1~20的烷基或碳数1~20的烷氧基,优选碳数3~20的烷基或碳数3~20的烷氧基。R39为氢、-F、碳数1~30的烷基、碳数1~30的烷氧基、-CN、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3,优选碳数3~25的烷基、或碳数3~25的烷氧基。而且,G33为碳数1~20的亚烷基。
以下表示式(DI-32)所表示的化合物的例子。
以下表示式(DI-33)所表示的化合物的例子。
以下表示式(DI-34)所表示的化合物的例子。
式(DI-34-1)~式(DI-34-12)中,R40为氢或碳数1~20的烷基,优选氢或碳数1~10的烷基,而且,R41为氢或碳数1~12的烷基。
以下表示式(DI-35)所表示的化合物的例子。
式(DI-35-1)~式(DI-35-3)中,R37为碳数6~30的烷基,R41为氢或碳数1~12的烷基。
作为本发明中的二胺,还可使用式(DI-1-1)~式(DI-16-1)、式(DIH-1-1)~式(DIH-3-6)及式(DI-31-1)~式(DI-35-3)所表示的二胺以外的二胺。作为此种二胺,例如可列举下述式(DI-36-1)~式(DI-36-13)所表示的化合物。
式(DI-36-1)~式(DI-36-8)中,R42分别独立地表示碳数3~30的烷基。
式(DI-36-9)~式(DI-36-11)中,e为2~10的整数,式(DI-36-12)中,R43分别独立地为氢、-NHBoc或-N(Boc)2,R43的至少一个为-NHBoc或-N(Boc)2,式(DI-36-13)中,R44为-NHBoc或-N(Boc)2,而且,m为1~12的整数。此处,Boc为叔丁氧基羰基。
在重视进一步提升液晶的取向性的情况下,上述二胺及二酰肼中,优选使用式(DI-1-3)、式(DI-5-1)、式(DI-5-5)、式(DI-5-9)、式(DI-5-12)、式(DI-5-13)、式(DI-5-29)、式(DI-6-7)、式(DI-7-3)、及式(DI-11-2)所表示的二胺,其中在式(DI-5-1)中,优选m=2、4或6,特别优选m=4,在式(DI-5-12)中,优选m=2~6,特别优选m=5,在式(DI-5-13)中,优选m=1、或2,特别优选m=1。
在重视提升透过率的情况下,上述二胺及二酰肼中,优选使用式(DI-1-3)、式(DI-2-1)、式(DI-5-1)、式(DI-5-5)、式(DI-5-24)、及式(DI-7-3)所表示的二胺,特别优选式(DI-2-1)所表示的二胺。在式(DI-5-1)中,m=2、4或6时为优选,特别优选m=4,在式(DI-7-3)中,优选m=2、或3,n=1、或2,特别优选m=1。
在重视提升液晶显示元件的VHR的情况下,上述二胺及二酰肼中,优选使用式(DI-2-1)、式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、式(DI-5-28)、式(DI-5-30)、及式(DI-13-1)所表示的二胺,特别优选式(DI-2-1)、式(DI-5-1)、及式(DI-13-1)所表示的二胺。其中在式(DI-5-1)中,特别优选m=1,在式(DI-5-30)中,特别优选k=2。
作为防止烧痕的方法之一,有效的是通过使液晶取向膜的体积电阻值降低而使取向膜中的残留电荷(残留DC)的缓和速度提高。在重视该目的的情况下,上述二胺及二酰肼中,优选使用式(DI-4-1)、式(DI-4-2)、式(DI-4-10)、式(DI-4-15)、式(DI-5-1)、式(DI-5-12)、式(DI-5-13)、式(DI-5-28)、及式(DI-16-1)所表示的二胺,特别优选式(DI-4-1)、式(DI-5-1)、及式(DI-5-13)所表示的二胺。其中在式(DI-5-1)中,优选m=2、4或6,特别优选m=4,在式(DI-5-12)中,优选m=2~6,特别优选m=5,在式(DI-5-13)中,优选m=1、或2,特别优选m=1。
在各二胺中,也可以在单胺相对于二胺的比率为40mol%以下的范围内,将二胺的一部分取代成单胺。此种取代可引起生成聚酰胺酸时的聚合反应的终止,可抑制聚合反应的进一步的进行。因此,通过此种取代,可容易地控制所获得的聚合物(聚酰胺酸或其衍生物)的分子量,例如可无损本发明的效果而改善液晶取向剂的涂布特性。只要无损本发明的效果,则被取代成单胺的二胺可以是一种,也可以是两种以上。作为所述单胺,例如可列举:苯胺、4-羟基苯胺、环己胺、正丁胺、正戊胺、正已胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一胺、正十二胺、正十三胺、正十四胺、正十五胺、正十六胺、正十七胺、正十八胺、及正二十胺。
本发明的聚酰胺酸或其衍生物可以在其单体中进而包含单异氰酸酯化合物。通过在单体中包含单异氰酸酯化合物,所获得的聚酰胺酸或其衍生物的末端得到修饰,分子量得到调节。通过使用该末端修饰型的聚酰胺酸或其衍生物,例如可无损本发明的效果而改善液晶取向剂的涂布特性。就所述观点而言,相对于单体中的二胺及四羧酸二酐的总量,单体中的单异氰酸酯化合物的含量优选1mol%~10mol%。作为所述单异氰酸酯化合物,例如可列举:异氰酸苯酯、及异氰酸萘酯。
本发明的聚酰胺酸及其衍生物可通过使上述酸酐的混合物与二胺在溶剂中进行反应而获得。在该合成反应中,除原料的选择以外,无需特别的条件,可直接应用通常的聚酰胺酸合成中的条件。所使用的溶剂将后述。
本发明的液晶取向剂可以进而含有聚酰胺酸或其衍生物以外的其他成分。其他成分可以是一种,也可以是两种以上。作为其他成分,例如可列举后述的其他聚合物或化合物等。
本发明的液晶取向剂可以进而含有本发明的聚酰胺酸或其衍生物以外的其他聚合物。作为其他聚合物,可列举:与不含式(1)[本发明]的四羧酸二酐的四羧酸二酐进行反应而获得的聚酰胺酸或其衍生物(以下,称为“其他聚酰胺酸或其衍生物”)、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基顺丁烯二酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。可以是一种,也可以是两种以上。这些聚合物中,优选其他聚酰胺酸或其衍生物及聚硅氧烷,更优选其他聚酰胺酸或其衍生物。
在将本发明的聚酰胺酸或其衍生物与其他聚酰胺酸或其衍生物掺合(blend)而成的取向剂中,控制各个聚合物的结构或分子量,然后如后述般,涂布在基板上,并进行预干燥,由此可将本发明的聚酰胺酸或其衍生物成分〔A〕分离成上层,将其他聚酰胺酸或其衍生物成分〔B〕分离成下层。其可通过利用如下的现象来控制:在混合存在的聚合物中,表面能小的聚合物分离成上层,表面能大的聚合物分离成下层。层分离的确认可通过所形成的取向膜的表面能为与由仅含有〔A〕成分的液晶取向剂形成的膜的表面能相同或相近的值来确认。
可进而含有日本专利特开2009-036966、日本专利特开2010-185001、日本专利特开2011-102963、日本专利特开2011-253175、日本专利特开2012-159825、国际公开2008/044644、国际公开2009/148099、国际公开2010/074261、国际公开2010/074264、国际公开2010/126108、国际公开2011/068123、国际公开2011/068127、国际公开2011/068128、国际公开2012/115157、国际公开2012/165354等中所揭示的聚硅氧烷作为所述聚硅氧烷。
<噁嗪化合物>
例如,就使液晶显示元件的电特性长期稳定的目的而言,本发明的液晶取向剂可以进而含有噁嗪化合物。噁嗪化合物可以是一种化合物,也可以是两种以上的化合物。就上述目的而言,相对于聚酰胺酸或其衍生物,噁嗪化合物的含量优选0.1重量%~50重量%,更优选1重量%~40重量%,进而更优选1重量%~20重量%。
以下对噁嗪化合物进行具体说明。
噁嗪化合物优选可溶于使聚酰胺酸或其衍生物溶解的溶剂中、且具有开环聚合性的噁嗪化合物。
另外,噁嗪化合物中的噁嗪结构的数量并无特别限定。
噁嗪的结构已知有各种结构。本发明中,噁嗪的结构并无特别限定,在噁嗪化合物中的噁嗪结构中,可列举苯并噁嗪或萘并噁嗪等具有包含缩合多环芳香族基的芳香族基的噁嗪的结构。
作为噁嗪化合物,例如可列举下述式(OX-1)~式(OX-6)所示的化合物。再者,在下述式中,朝向环的中心所表示的键表示键结在构成环且可键结取代基的任一个碳上。
式(OX-1)~式(OX-3)中,L3及L4为碳数1~30的有机基,式(OX-1)~式(OX-6)中,L5~L8为氢或碳数1~6的烃基,式(OX-3)、式(OX-4)及式(OX-6)中,Q1为单键、-O-、-S-、-S-S-、-SO2-、-CO-、-CONH-、-NHCO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-(CH2)v-、-O-(CH2)v-O-、-S-(CH2)v-S-,此处,v为1~6的整数,式(OX-5)及式(OX-6)中,Q2独立地为单键、-O-、-S-、-CO-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-或碳数1~3的亚烷基,Q2中的苯环、萘环上所键结的氢独立且可取代为-F、-CH3、-OH、-COOH、-SO3H、-PO3H2。
另外,噁嗪化合物包括侧链上具有噁嗪结构的寡聚物或聚合物、主链中具有噁嗪结构的寡聚物或聚合物。
作为式(OX-1)所表示的噁嗪化合物,例如可列举以下的噁嗪化合物。
式(OX-1-2)中,L3优选碳数1~30的烷基,更优选碳数1~20的烷基。
作为式(OX-2)所表示的噁嗪化合物,例如可列举以下的噁嗪化合物。
式中,L3优选碳数1~30的烷基,更优选碳数1~20的烷基。
作为式(OX-3)所表示的噁嗪化合物,可列举下述式(OX-3-I)所表示的噁嗪化合物。
式(OX-3-I)中,L3及L4为碳数1~30的有机基,L5~L8为氢或碳数1~6的烃基,Q1为单键、-CH2-、-C(CH3)2-、-CO-、-O-、-SO2-、-C(CH3)2-、或-C(CF3)2-。作为式(OX-3-I)所表示的噁嗪化合物,例如可列举以下的噁嗪化合物。
式中,L3及L4优选碳数1~30的烷基,更优选碳数1~20的烷基。
作为式(OX-4)所表示的噁嗪化合物,例如可列举以下的噁嗪化合物。
作为式(OX-5)所表示的噁嗪化合物,例如可列举以下的噁嗪化合物。
作为式(OX-6)所表示的噁嗪化合物,例如可列举以下的噁嗪化合物。
这些之中,更优选可列举式(OX-2-1)、式(OX-3-1)、式(OX-3-3)、式(OX-3-5)、式(OX-3-7)、式(OX-3-9)、式(OX-4-1)~式(OX-4-6)、式(OX-5-3)、式(OX-5-4)、及式(OX-6-2)~式(OX-6-4)所表示的噁嗪化合物。
噁嗪化合物可利用与国际公开2004/009708、日本专利特开平11-12258、日本专利特开2004-352670中所记载的方法相同的方法来制造。
式(OX-1)所表示的噁嗪化合物可通过使酚化合物与一级胺及醛进行反应而获得(参照国际公开2004/009708)。
式(OX-2)所表示的噁嗪化合物可通过如下方式获得:利用向甲醛中缓慢地添加一级胺的方法进行反应后,添加具有萘酚系羟基的化合物进行反应(参照国际公开2004/009708)。
式(OX-3)所表示的噁嗪化合物可通过如下方式获得:在二级脂肪族胺、三级脂肪族胺或碱性含氮杂环化合物的存在下,使酚化合物1摩尔、相对于该酚化合物的1个酚性羟基至少为2摩尔以上的醛、以及1摩尔的一级胺在有机溶剂中进行反应(参照国际公开2004/009708及日本专利特开平11-12258)。
式(OX-4)~式(OX-6)所表示的噁嗪化合物可通过如下方式获得:在90℃以上的温度下,使4,4′-二氨基二苯基甲烷等具有多个苯环及与这些苯环键结的有机基的二胺、甲醛等醛、以及苯酚在正丁醇中进行脱水缩合反应(参照日本专利特开2004-352670)。
<噁唑啉化合物>
例如,就使液晶显示元件的电特性长期稳定的目的而言,本发明的液晶取向剂可以进而含有噁唑啉化合物。噁唑啉化合物为具有噁唑啉结构的化合物。噁唑啉化合物可以是一种化合物,也可以是两种以上的化合物。就上述目的而言,相对于聚酰胺酸或其衍生物,噁唑啉化合物的含量优选0.1重量%~50重量%,更优选1重量%~40重量%,进而更优选1重量%~20重量%。或者,当将噁唑啉化合物中的噁唑啉结构换算成噁唑啉时,就上述目的而言,相对于聚酰胺酸或其衍生物,噁唑啉化合物的含量优选0.1重量%~40重量%。
以下对噁唑啉化合物进行具体说明。
噁唑啉化合物可以在1个化合物中仅具有一种噁唑啉结构,也可以具有两种以上。另外,噁唑啉化合物只要在1个化合物中具有1个噁唑啉结构即可,但优选具有2个以上。另外,噁唑啉化合物可以是侧链上具有噁唑啉结构的聚合物,也可以是共聚物。侧链上具有噁唑啉结构的聚合物可以是侧链上具有噁唑啉结构的单体的均聚物,也可以是侧链上具有噁唑啉结构的单体与不具有噁唑啉结构的单体的共聚物。侧链上具有噁唑啉结构的共聚物可以是侧链上具有噁唑啉结构的两种以上的单体的共聚物,也可以是侧链上具有噁唑啉结构的两种以上的单体与不具有噁唑啉结构的单体的共聚物。
噁唑啉结构优选为以噁唑啉结构中的氧及氮的一个或两个与聚酰胺酸的羰基可进行反应的方式存在于噁唑啉化合物中的结构。
作为噁唑啉化合物,例如可列举:2,2′-双(2-噁唑啉)、1,2,4-三-(2-噁唑啉基-2)-苯、4-呋喃-2-基亚甲基-2-苯基-4H-噁唑-5-酮、1,4-双(4,5-二氢-2-噁唑基)苯、1,3-双(4,5-二氢-2-噁唑基)苯、2,3-双(4-异丙烯基-2-噁唑啉-2-基)丁烷、2,2′-双-4-苄基-2-噁唑啉、2,6-双(异丙基-2-噁唑啉-2-基)吡啶、2,2′-亚异丙基双(4-第三丁基-2-噁唑啉)、2,2′-亚异丙基双(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2′-亚甲基双(4-第三丁基-2-噁唑啉)、及2,2′-亚甲基双(4-苯基-2-噁唑啉)。除这些噁唑啉化合物以外,也可列举如艾波克罗斯(Epocros)(商品名,日本触媒(股份)制造)般的具有噁唑基的聚合物或寡聚物。这些噁唑啉化合物之中,更优选可列举1,3-双(4,5-二氢-2-噁唑基)苯。
<环氧化合物>
例如,就使液晶显示元件的电特性长期稳定的目的而言,本发明的液晶取向剂可以进而含有环氧化合物。环氧化合物可以是一种化合物,也可以是两种以上的化合物。就上述目的而言,相对于聚酰胺酸或其衍生物,环氧化合物的含量优选0.1重量%~50重量%,更优选1重量%~40重量%,进而更优选1重量%~20重量%。
以下对环氧化合物进行具体说明。
作为环氧化合物,可列举分子内具有1个或2个以上的环氧环的各种化合物。作为分子内具有1个环氧环的化合物,例如可列举:苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、3,3,3-三氟甲基环氧丙烷、氧化苯乙烯、六氟环氧丙烷、环氧环己烷(cyclohexaneoxide)、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、N-缩水甘油基邻苯二甲酰亚胺、(九氟-N-丁基)环氧化物、全氟乙基缩水甘油醚、表氯醇、表溴醇、N,N-二缩水甘油基苯胺、及3-[2-(全氟己基)乙氧基]-1,2-环氧基丙烷。
作为分子内具有2个环氧环的化合物,例如可列举:乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、3,4-环氧基环己烯基甲基-3′,4′-环氧基环己烯羧酸酯及3-(N,N-二缩水甘油基)氨基丙基三甲氧基硅烷。
作为分子内具有3个环氧环的化合物,例如可列举:2-[4-(2,3-环氧基丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-双[4-([2,3-环氧基丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷(商品名“铁克摩亚VG3101L(TechmoreVG3101L)”,(三井化学(股份)制造))。
作为分子内具有4个环氧环的化合物,例如可列举:1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷、及3-(N-烯丙基-N-缩水甘油基)氨基丙基三甲氧基硅烷。
除上述以外,也可列举具有环氧环的寡聚物或聚合物作为分子内具有环氧环的化合物的例子。作为具有环氧环的单体,例如可列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基环己酯、及(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯。
作为与具有环氧环的单体进行共聚的其他单体,例如可列举:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲酯、N-环己基顺丁烯二酰亚胺及N-苯基顺丁烯二酰亚胺。
作为具有环氧环的单体的聚合物的优选的具体例,可列举聚甲基丙烯酸缩水甘油酯等。另外,作为具有环氧环的单体与其他单体的共聚物的优选的具体例,可列举:N-苯基顺丁烯二酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、N-环己基顺丁烯二酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸苄酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物及苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
这些例之中,特别优选N,N,N′,N′-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷、商品名“TechmoreVG3101L”、3,4-环氧基环己烯基甲基-3′,4′-环氧基环己烯羧酸酯、N-苯基顺丁烯二酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、及2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷或2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷。
更系统地说,作为环氧化合物,例如可列举:缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、含有环氧基的丙烯酸系树脂、缩水甘油基酰胺、异三聚氰酸缩水甘油脂、链状脂肪族型环氧化合物、及环状脂肪族型环氧化合物。再者,环氧化合物是指具有环氧基的化合物,环氧树脂是指具有环氧基的树脂。
作为环氧化合物,例如可列举:缩水甘油醚、缩水甘油脂、缩水甘油胺、含有环氧基的丙烯酸系树脂、缩水甘油基酰胺、异三聚氰酸缩水甘油酯、链状脂肪族型环氧化合物、及环状脂肪族型环氧化合物。
作为缩水甘油醚,例如可列举:双酚A型环氧化合物、双酚F型环氧化合物、双酚S型环氧化合物、双酚型环氧化合物、氢化双酚-A型环氧化合物、氢化双酚-F型环氧化合物、氢化双酚-S型环氧化合物、氢化双酚型环氧化合物、溴化双酚-A型环氧化合物、溴化双酚-F型环氧化合物、苯酚酚醛清漆型环氧化合物、甲酚酚醛清漆型环氧化合物、溴化苯酚酚醛清漆型环氧化合物、溴化甲酚酚醛清漆型环氧化合物、双酚A酚醛清漆型环氧化合物、含有萘骨架的环氧化合物、芳香族聚缩水甘油醚化合物、二环戊二烯苯酚型环氧化合物、脂环式二缩水甘油醚化合物、脂肪族聚缩水甘油醚化合物、多硫化物型二缩水甘油醚化合物、及联苯酚型环氧化合物。
作为缩水甘油酯,例如可列举:二缩水甘油酯化合物及缩水甘油酯环氧化合物。
作为缩水甘油胺,例如可列举:聚缩水甘油胺化合物及缩水甘油胺型环氧树脂。
作为含有环氧基的丙烯酸系化合物,例如可列举:具有环氧乙烷基(oxiranyl)的单体的均聚物及共聚物。
作为缩水甘油基酰胺,例如可列举:缩水甘油基酰胺型环氧化合物。
作为链状脂肪族型环氧化合物,例如可列举:将烯烃化合物的碳-碳双键氧化而获得的含有环氧基的化合物。
作为环状脂肪族型环氧化合物,例如可列举:将环烯烃化合物的碳-碳双键氧化而获得的含有环氧基的化合物。
作为双酚A型环氧化合物,例如可列举:jER828、jER1001、jER1002、jER1003、jER1004、jER1007、jER1010(均为商品名、三菱化学(股份)制造),艾普托妥(Epotohto)YD-128(东都化成(股份)制造),DER-331、DER-332、DER-324(均为陶氏化学公司(TheDowChemicalCompany)制造),艾匹克隆(Epiclon)840、Epiclon850、Epiclon1050(均为商品名、迪爱生(DIC)(股份)制造),艾波米克(Epomik)R-140、EpomikR-301、及EpomikR-304(均为商品名、三井化学(公司)制造)。
作为双酚F型环氧化合物,例如可列举:jER806、jER807、jER4004P(均为商品名、三菱化学(股份)制造),EpotohtoYDF-170、EpotohtoYDF-175S、EpotohtoYDF-2001(均为商品名、东都化成(股份)制造),DER-354(商品名、陶氏化学公司制造),Epiclon830、及Epiclon835(均为商品名、迪爱生(股份)制造)。
作为双酚型环氧化合物,例如可列举:2,2-双(4-羟苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的环氧化物。
作为氢化双酚-A型环氧化合物,例如可列举:商托妥(Suntohto)ST-3000(商品名、东都化成(股份)制造)、里卡雷新(Rikaresin)HBE-100(商品名、新日本理化(股份)制造)、及戴娜克尔(Denacol)EX-252(商品名、长濑化成(NagasechemteX)(股份)制造)。
作为氢化双酚型环氧化合物,例如可列举:氢化2,2-双(4-羟苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的环氧化物。
作为溴化双酚-A型环氧化合物,例如可列举:jER5050、jER5051(均为商品名、三菱化学(股份)制造),EpotohtoYDB-360、EpotohtoYDB-400(均为商品名、东都化成(股份)制造),DER-530、DER-538(均为商品名、陶氏化学公司制造),Epiclon152、及Epiclon153(均为商品名、迪爱生(股份)制造)。
作为苯酚酚醛清漆型环氧化合物,例如可列举:jER152、jER154(均为商品名、三菱化学(股份)制造),YDPN-638(商品名、东都化成公司制造),DEN431、DEN438(均为商品名、陶氏化学公司制造),EpiclonN-770(商品名、迪爱生(股份)制造),EPPN-201、及EPPN-202(均为商品名、日本化药(股份)制造)。
作为甲酚酚醛清漆型环氧化合物,例如可列举:jER180S75(商品名、三菱化学(股份)制造),YDCN-701、YDCN-702(均为商品名、东都化成公司制造),EpiclonN-665、EpiclonN-695(均为商品名、迪爱生(股份)制造),EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025、及EOCN-1027(均为商品名、日本化药(股份)制造)。
作为双酚A酚醛清漆型环氧化合物,例如可列举:jER157S70(商品名、三菱化学(股份)制造)、及EpiclonN-880(商品名、迪爱生(股份)制造)。
作为含有萘骨架的环氧化合物,例如可列举:EpiclonHP-4032、EpiclonHP-4700、EpiclonHP-4770(均为商品名、迪爱生(股份)制造),及NC-7000(商品名、日本化药公司制造)。
作为芳香族聚缩水甘油醚化合物,例如可列举:对苯二酚二缩水甘油醚(下述式EP-1),儿茶酚二缩水甘油醚(下述式EP-2),间苯二酚二缩水甘油醚(下述式EP-3),2-[4-(2,3-环氧基丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-双[4-([2,3-环氧基丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷(下述式EP-4),三(4-缩水甘油氧基苯基)甲烷(下述式EP-5),jER1031S、jER1032H60(均为商品名、三菱化学(股份)制造),塔克替克斯-742(TACTIX-742)(商品名、陶氏化学公司制造),DenacolEX-201(商品名、长濑化成(股份)制造),DPPN-503、DPPN-502H、DPPN-501H、NC6000(均为商品名、日本化药(股份)制造),TechmoreVG3101L(商品名、三井化学(股份)制造),下述式EP-6所表示的化合物,及下述式EP-7所表示的化合物。
作为二环戊二烯苯酚型环氧化合物,例如可列举:TACTIX-556(商品名、陶氏化学公司制造)、及EpiclonHP-7200(商品名、迪爱生(股份)制造)。
作为脂环式二缩水甘油醚化合物,例如可列举:环己烷二甲醇二缩水甘油醚化合物、及RikaresinDME-100(商品名、新日本理化(股份)制造)。
作为脂肪族聚缩水甘油醚化合物,例如可列举:乙二醇二缩水甘油醚(下述式EP-8),二乙二醇二缩水甘油醚(下述式EP-9),聚乙二醇二缩水甘油醚,丙二醇二缩水甘油醚(下述式EP-10),三丙二醇二缩水甘油醚(下述式EP-11),聚丙二醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚(下述式EP-12),1,4-丁二醇二缩水甘油醚(下述式EP-13),1,6-己二醇二缩水甘油醚(下述式EP-14),二溴新戊二醇二缩水甘油醚(下述式EP-15),DenacolEX-810、DenacolEX-851、DenacolEX-8301、DenacolEX-911、DenacolEX-920、DenacolEX-931、DenacolEX-211、DenacolEX-212、DenacolEX-313(均为商品名、长濑化成(股份)制造),DD-503(商品名、艾迪科(ADEKA)(股份)制造),RikaresinW-100(商品名、新日本理化(股份)制造),1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇(下述式EP-16),甘油聚缩水甘油醚,山梨醇聚缩水甘油醚,三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚,季戊四醇聚缩水甘油醚,DenacolEX-313、DenacolEX-611、DenacolEX-321、及DenacolEX-411(均为商品名、长濑化成(股份)制造)。
作为多硫化物型二缩水甘油醚化合物,例如可列举:FLDP-50、及FLDP-60(均为商品名、东丽巧固乐(TorayThiokol)(股份)制造)。
作为联苯酚型环氧化合物,例如可列举:YX-4000、YL-6121H(均为商品名、三菱化学(股份)制造),NC-3000P、及NC-3000S(均为商品名、日本化药(股份)制造)。
作为二缩水甘油酯化合物,例如可列举:对苯二甲酸二缩水甘油酯(下述式EP-17)、邻苯二甲酸二缩水甘油酯(下述式EP-18)、邻苯二甲酸双(2-甲基环氧乙烷基甲基)酯(下述式EP-19)、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯(下述式EP-20)、下述式EP-21所表示的化合物、下述式EP-22所表示的化合物、及下述式EP-23所表示的化合物。
作为缩水甘油酯环氧化合物,例如可列举:jER871、jER872(均为商品名、三菱化学(股份)制造),Epiclon200、Epiclon400(均为商品名、迪爱生(股份)制造),DenacolEX-711、及DenacolEX-721(均为商品名、长濑化成(股份)制造)。
作为聚缩水甘油胺化合物,例如可列举:N,N-二缩水甘油基苯胺(下述式EP-24)、N,N-二缩水甘油基-邻甲苯胺(下述式EP-25)、N,N-二缩水甘油基-间甲苯胺(下述式EP-26)、N,N-二缩水甘油基-2,4,6-三溴苯胺(下述式EP-27)、3-(N,N-二缩水甘油基)氨基丙基三甲氧基硅烷(下述式EP-28)、N,N,O-三缩水甘油基-对氨基苯酚(下述式EP-29)、N,N,O-三缩水甘油基-间氨基苯酚(下述式EP-30)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷(下述式EP-31)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-间苯二甲胺(铁特拉德-X(TETRAD-X)(商品名、三菱瓦斯化学(股份)制造),下述式EP-32)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷(TETRAD-C(商品名、三菱瓦斯化学(股份)制造),下述式EP-33)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷(下述式EP-34)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基)环己烷(下述式EP-35)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基氨基)环己烷(下述式EP-36)、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基)苯(下述式EP-37)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基氨基)苯(下述式EP-38)、2,6-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷(下述式EP-39)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二环己基甲烷(下述式EP-40)、2,2′-二甲基-(N,N,N′,N′-四缩水甘油基)-4,4′-二氨基联苯(下述式EP-41)、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯醚(下述式EP-42)、1,3,5-三(4-(N,N-二缩水甘油基)氨基苯氧基)苯(下述式EP-43)、2,4,4′-三(N,N-二缩水甘油基氨基)二苯醚(下述式EP-44)、三(4-(N,N-二缩水甘油基)氨基苯基)甲烷(下述式EP-45)、3,4,3′,4′-四(N,N-二缩水甘油基氨基)联苯(下述式EP-46)、3,4,3′,4′-四(N,N-二缩水甘油基氨基)二苯醚(下述式EP-47)、下述式EP-48所表示的化合物、及下述式EP-49所表示的化合物。
作为具有环氧乙烷基的单体,例如可列举:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基环己酯、及(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯。
作为具有环氧乙烷基的单体的共聚物中的具有环氧乙烷基的单体以外的其他单体,例如可列举:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲酯、N-环己基顺丁烯二酰亚胺、及N-苯基顺丁烯二酰亚胺。
作为异三聚氰酸缩水甘油酯,例如可列举:1,3,5-三缩水甘油基-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(下述式EP-50)、1,3-二缩水甘油基-5-烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(下述式EP-51)、及异三聚氰酸缩水甘油酯型环氧树脂。
作为链状脂肪族型环氧化合物,例如可列举:环氧化聚丁二烯、及艾波里德(Epolead)PB3600(商品名、大赛璐(Daicel)(股份)制造)。
作为环状脂肪族型环氧化合物,例如可列举:3,4-环氧基环己烯基甲基-3′,4′-环氧基环己烯羧酸酯(赛罗赛德(Celloxide)2021(大赛璐(股份)制造),下述式EP-52),2-甲基-3,4-环氧基环己基甲基-2′-甲基-3′,4′-环氧基环己基羧酸酯(下述式EP-53),2,3-环氧基环戊烷-2′,3′-环氧基环戊烷醚(下述式EP-54),ε-己内酯改性3,4-环氧基环己基甲基-3′,4′-环氧基环己烷羧酸酯,1,2∶8,9-二环氧基柠檬烯(Celloxide3000(商品名、大赛璐(股份)制造),下述式EP-55),下述式EP-56所表示的化合物,CY-175、CY-177、CY-179(均为商品名、汽巴嘉基化学公司(TheCiba-GeigyChemicalCorp.)制造(可从日本亨斯迈(Huntsman·Japan)(股份)获得)),EHPD-3150(商品名、大赛璐(股份)制造),及环状脂肪族型环氧树脂。
环氧化合物优选聚缩水甘油胺化合物、双酚A酚醛清漆型环氧化合物、甲酚酚醛清漆型环氧化合物、及环状脂肪族型环氧化合物的一种以上,更优选N,N,N′,N′-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯基甲烷、商品名“TechmoreVG3101L”、3,4-环氧基环己烯基甲基-3′,4′-环氧基环己烯羧酸酯、N-苯基顺丁烯二酰亚胺-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、N,N,O-三缩水甘油基-对氨基苯酚、双酚A酚醛清漆型环氧化合物、及甲酚酚醛清漆型环氧化合物的一种以上。
另外,例如本发明的液晶取向剂可以进而含有各种添加剂。作为各种添加剂,例如可列举聚酰胺酸及其衍生物以外的高分子化合物、及低分子化合物,可根据各个目的而选择使用。
例如,作为所述高分子化合物,可列举可溶于有机溶剂的高分子化合物。就控制所形成的液晶取向膜的电特性或取向性的观点而言,优选将此种高分子化合物添加至本发明的液晶取向剂中。作为该高分子化合物,例如可列举:聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚脲、聚酯、聚环氧化物、聚酯多元醇、硅酮改性聚氨基甲酸酯、及硅酮改性聚酯。
另外,作为所述低分子化合物,例如1)当期望提升涂布性时可列举符合该目的的表面活性剂,2)当需要提升抗静电时可列举抗静电剂,3)当期望提升与基板的密接性时可列举硅烷偶合剂或钛系的偶合剂,另外,4)当在低温下进行酰亚胺化时可列举酰亚胺化催化剂。
作为硅烷偶合剂,例如可列举:乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基三甲氧基硅烷、对氨基苯基三甲氧基硅烷、对氨基苯基三乙氧基硅烷、间氨基苯基三甲氧基硅烷、间氨基苯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、N-(1,3-二甲基亚丁基)-3-(三乙氧基硅烷基)-1-丙胺、及N,N′-双[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]乙二胺。优选的硅烷偶合剂为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷。
作为酰亚胺化催化剂,例如可列举:三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺等脂肪族胺类;N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、甲基取代苯胺、羟基取代苯胺等芳香族胺类;吡啶、甲基取代吡啶、羟基取代吡啶、喹啉、甲基取代喹啉、羟基取代喹啉、异喹啉、甲基取代异喹啉、羟基取代异喹啉、咪唑、甲基取代咪唑、羟基取代咪唑等环式胺类。所述酰亚胺化催化剂优选选自N,N-二甲基苯胺、邻羟基苯胺、间羟基苯胺、对羟基苯胺、邻羟基吡啶、间羟基吡啶、对羟基吡啶、及异喹啉中的一种或两种以上。
硅烷偶合剂的添加量通常为聚酰胺酸或其衍生物的总重量的0重量%~30重量%,优选0.1重量%~15重量%。
相对于聚酰胺酸或其衍生物的羰基,酰亚胺化催化剂的添加量通常为0.01当量~5当量,优选0.05当量~3当量。
其他添加剂的添加量根据其用途而不同,但通常为聚酰胺酸或其衍生物的总重量的0重量%~100重量%,优选0.1重量%~50重量%。
本发明的聚酰胺酸或其衍生物可与用于聚酰亚胺的膜的形成的公知的聚酰胺酸或其衍生物同样地制造。四羧酸二酐的总添加量优选设为与二胺的总摩尔数大致等摩尔(摩尔比为0.9~1.1左右)。
本发明的聚酰胺酸或其衍生物的分子量以聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)计,优选7,000~500,000,更优选10,000~200,000。所述聚酰胺酸或其衍生物的分子量可由利用凝胶渗透色谱(GelPermeationChromatography,GPC)法的测定来求出。
本发明的聚酰胺酸或其衍生物可通过如下方式来确认它的存在:利用红外线(Infrared,IR)、核磁共振(NuclearMagneticResonance,NMR)对使本发明的聚酰胺酸或其衍生物在大量的不良溶剂中沉淀而获得的固体成分进行分析。另外,可通过如下方式来确认所使用的单体:利用气相色谱法(GasChromatography,GC)、高效液相色谱法(HighPerformanceLiquidChromatography,HPLC)或气相色谱质谱法(GasChromatography-MassSpectrometry,GC-MS)对使用KOH或NaOH等强碱的水溶液将所述聚酰胺酸或其衍生物分解后,使用有机溶剂从其分解物中所提取出的提取物进行分析。
另外,例如就液晶取向剂的涂布性或所述聚酰胺酸或其衍生物的浓度的调整的观点而言,本发明的液晶取向剂可以进而含有溶剂。所述溶剂只要是具有溶解高分子成分的能力的溶剂,则可无特别限制地应用。所述溶剂广泛包含通常用于聚酰胺酸、可溶性聚酰亚胺等高分子成分的制造步骤或用途方面的溶剂,可根据使用目的而适宜选择。所述溶剂可以是一种,也可以是两种以上的混合溶剂。
作为溶剂,可列举所述聚酰胺酸或其衍生物的亲溶剂、或以改善涂布性为目的的其他溶剂。
作为相对于聚酰胺酸或其衍生物为亲溶剂的非质子性极性有机溶剂,可列举:N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑烷酮(dimethylimidazolidinone)、N-甲基己内酰胺、N-甲基丙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、二乙基乙酰胺、γ-丁内酯等内酯。
优选使用以改善涂布性等为目的的其他溶剂,特别是选自由醇、醚、酮所组成的群组中的至少一种溶剂。
作为上述醇,可列举:丁基溶纤剂(乙二醇单丁醚)、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇单丙醚、1-丁氧基-2-丙醇、2-(2-甲氧基丙氧基)丙醇、乳酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯等。
作为上述醚,可列举:乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚等烷二醇二烷基醚;二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚等二烷二醇二烷基醚;二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚等二烷二醇单烷基醚;乙二醇单正丁醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯、丙二醇单丁醚乙酸酯等烷二醇烷基醚乙酸酯;丙二醇单甲醚丙酸酯、丙二醇单乙醚丙酸酯、丙二醇单丙醚丙酸酯、丙二醇单丁醚丙酸酯等丙二醇单烷基醚丙酸酯;四氢呋喃等环状醚等。
作为上述酮,可列举:甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基异戊酮、甲基-3-甲氧基丙酸酯等。
这些之中,所述溶剂特别优选N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑烷酮、γ-丁内酯、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二乙二醇二乙醚及1-丁氧基-2-丙醇。
本发明的取向剂中的聚酰胺酸的浓度优选0.1重量%~40重量%。当将该取向剂涂布在基板上时,为了调整膜厚,有时需要事先利用溶剂对所含有的聚酰胺酸进行稀释的操作。
本发明的取向剂中的固体成分浓度并无特别限定,只要结合下述的各种涂布法而选择最合适的值即可。通常,为了抑制涂布时的不均或针孔等,相对于清漆重量,优选0.1重量%~30重量%,更优选1重量%~10重量%。
本发明的液晶取向剂的粘度因涂布的方法、聚酰胺酸或其衍生物的浓度、所使用的聚酰胺酸或其衍生物的种类、溶剂的种类与比例而优选的范围不同。例如,在利用印刷机进行涂布的情况下为5mPa·s~100mPa·s(更优选为10mPa·s~80mPa·s)。若小于5mPa·s,则变得难以获得充分的膜厚;若超过100mPa·s,则存在印刷不均变大的现象。在利用旋涂进行涂布的情况下,适合的是5mPa·s~200mPa·s(更优选为10mPa·s~100mPa·s)。在使用喷墨涂布装置进行涂布的情况下,适合的是5mPa·s~50mPa·s(更优选为5mPa·s~20mPa·s)。液晶取向剂的粘度是利用旋转粘度测定法而测定,例如使用旋转粘度计(东机产业制造的TVE-20L型)而测定(测定温度为25℃)。
对本发明的液晶取向膜进行详细说明。本发明的液晶取向膜是通过对所述本发明的液晶取向剂的涂膜进行加热所形成的膜。本发明的液晶取向膜可利用从液晶取向剂制作液晶取向膜的通常的方法而获得。例如,本发明的液晶取向膜可以通过经过形成本发明的液晶取向剂的涂膜的步骤、进行加热干燥的步骤、及进行加热煅烧的步骤而获得。针对本发明的液晶取向膜,视需要,可以如后述般对经过加热干燥步骤、加热煅烧步骤所获得的膜进行摩擦处理来赋予各向异性。或者,视需要,可以在涂膜步骤、加热干燥步骤后照射光,或在加热煅烧步骤后照射光来赋予各向异性。另外,也可以用作不进行摩擦处理的垂直取向(VerticalAlignment,VA)用液晶取向膜。
涂膜可与通常的液晶取向膜的制作同样地,通过将本发明的液晶取向剂涂布在液晶显示元件中的基板上来形成。基板可列举可以设置有氧化铟锡(IndiumTinOxide,ITO)、氧化铟锌(In2O3-ZnO,IZO)、氧化铟镓锌(In-Ga-ZnO4,IGZO)电极等电极或彩色滤光片等的玻璃制的基板。
作为将液晶取向剂涂布在基板上的方法,通常已知有旋转器法、印刷法、浸渍法、滴加法、喷墨法等。这些方法也可同样地应用于本发明中。
所述加热干燥步骤通常已知有在烘箱或红外炉中进行加热处理的方法、在热板上进行加热处理的方法等。加热干燥步骤优选在溶剂可蒸发的范围内的温度下实施,更优选在相对于加热煅烧步骤中的温度为比较低的温度下实施。具体而言,加热干燥温度优选30℃~150℃的范围,更优选50℃~120℃的范围。
所述加热煅烧步骤可在所述聚酰胺酸或其衍生物呈现脱水·闭环反应所需要的条件下进行。所述涂膜的煅烧通常已知有在烘箱或红外炉中进行加热处理的方法、在热板上进行加热处理的方法等。这些方法也可同样地应用于本发明中。通常优选在100℃~300℃左右的温度下进行1分钟~3小时,更优选120℃~280℃,进而更优选150℃~250℃。
对利用光取向法的本发明的液晶取向膜的形成方法进行详细说明。使用光取向法的本发明的液晶取向膜可通过如下方式形成:对涂膜进行加热干燥后,照射放射线的直线偏光或无偏光,由此对涂膜赋予各向异性,然后对该膜进行加热煅烧。或者,可通过在对涂膜进行加热干燥,并进行加热煅烧后,照射放射线的直线偏光或无偏光来形成。就取向性的观点而言,放射线的照射步骤优选在加热煅烧步骤前进行。
进而,为了提高液晶取向膜的液晶取向能力,也可一面对涂膜进行加热一面照射放射线的直线偏光或无偏光。放射线的照射可以在对涂膜进行加热干燥的步骤、或进行加热煅烧的步骤中进行,也可以在加热干燥步骤与加热煅烧步骤之间进行。该步骤中的加热干燥温度优选30℃~150℃的范围,更优选50℃~120℃的范围。另外,该步骤中的加热煅烧温度优选30℃~300℃的范围,更优选50℃~250℃的范围。
作为放射线,例如可使用包含150nm~800nm的波长的光的紫外线或可见光,优选包含300nm~400nm的光的紫外线。另外,可使用直线偏光或无偏光。这些光只要是可对所述涂膜赋予液晶取向能力的光,则并无特别限定,但当欲对液晶显现出强的取向限制力时,优选直线偏光。
即便是低能量的光照射,本发明的液晶取向膜也可显示出高液晶取向能力。所述放射线照射步骤中的直线偏光的照射量优选0.05J/cm2~20J/cm2,更优选0.5J/cm2~10J/cm2。另外,直线偏光的波长优选200nm~400nm,更优选300nm~400nm。直线偏光对于膜表面的照射角度并无特别限定,但当欲对液晶显现出强的取向限制力时,就缩短取向处理时间的观点而言,优选相对于膜表面尽可能垂直。另外,通过照射直线偏光,本发明的液晶取向膜可使液晶在相对于直线偏光的偏光方向垂直的方向上进行取向。
当欲使预倾角显现时,对所述膜照射的光可以是与所述相同的直线偏光,也可以是无偏光。当欲使预倾角显现时,对所述膜照射的光的照射量优选0.05J/cm2~20J/cm2,特别优选0.5J/cm2~10J/cm2,其波长优选250nm~400nm,特别优选300nm~380nm。当欲使预倾角显现时,对所述膜照射的光对于所述膜表面的照射角度并无特别限定,但就缩短取向处理时间的观点而言,优选30度~60度。
在照射放射线的直线偏光或无偏光的步骤中所使用的光源可无限制地使用超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、深紫外线(DeepUltraviolet,DeepUV)灯、卤素灯、金属卤化物灯、高功率金属卤化物灯、氙灯、水银氙灯、准分子灯、KrF准分子激光、荧光灯、发光二极管(LightEmittingDiode,LED)灯、钠灯、微波激发无电极灯等。
本发明的液晶取向膜也可利用摩擦法赋予各向异性。使用摩擦法的本发明的液晶取向膜可经过如下的步骤而形成:将本发明的液晶取向剂涂布在基板上的步骤、对涂布有取向剂的基板进行加热干燥的步骤、对该膜进行加热煅烧的步骤、以及对膜进行摩擦处理的步骤。
摩擦处理可与通常的用于液晶取向膜的取向处理的摩擦处理同样地进行,只要是可在本发明的液晶取向膜中获得充分的延迟的条件即可。优选的条件是毛压入量为0.2mm~0.8mm,平台移动速度为5mm/sec~250mm/sec,辊旋转速度为500rpm~2,000rpm。
本发明的液晶取向膜可通过进而包含所述步骤以外的其他步骤的方法而适宜地获得。例如,本发明的液晶取向膜虽然不将利用清洗液对煅烧或放射线照射后的膜进行清洗的步骤作为必需步骤,但可根据其他步骤的情况而设置清洗步骤。
作为利用清洗液的清洗方法,可列举:刷洗、喷雾、蒸气清洗或超声波清洗等。这些方法可以单独进行,也可以并用。作为清洗液,可使用:纯水,或甲醇、乙醇、异丙醇等各种醇类,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类,二氯甲烷等卤素系溶剂,丙酮、甲基乙基酮等酮类,但并不限定于这些清洗液。当然,这些清洗液可使用经充分精制的杂质少的清洗液。此种清洗方法也可以应用于形成本发明的液晶取向膜的所述清洗步骤中。
为了提升本发明的液晶取向膜的液晶取向能力,可在加热煅烧步骤的前后、摩擦步骤的前后、或者偏光或无偏光的放射线照射的前后应用利用热或光的退火处理。在该退火处理中,退火温度为30℃~180℃,优选50℃~150℃,时间优选1分钟~2小时。另外,在用于退火处理的退火光中,可列举UV灯、荧光灯、LED灯等。光的照射量优选0.3J/cm2~10J/cm2。
本发明的液晶取向膜的膜厚并无特别限定,但优选10nm~300nm,更优选30nm~150nm。本发明的液晶取向膜的膜厚可由轮廓仪或椭偏仪(ellipsometer)等公知的膜厚测定装置来测定。
本发明的液晶取向膜具有特别大的取向的各向异性。此种各向异性的大小可通过日本专利特开2005-275364等中所记载的使用偏光IR的方法来评价。另外,如以下的实施例所示般,也可通过使用椭偏测量术(ellipsometry)的方法来评价。详细而言,可通过分光椭偏仪来测定液晶取向膜的延迟值。膜的延迟值与聚合物主链的取向度成比例地增大。即,具有大的延迟值的膜具有大的取向度,当将本发明的取向膜用作液晶取向膜时,可认为具有更大的各向异性的取向膜对于液晶组合物具有大的取向限制力。
本发明的液晶取向膜可适宜地用于横向电场方式的液晶显示元件中。在用于横向电场方式的液晶显示元件中的情况下,Pt角越小,且液晶取向能力越高,则在暗状态下的黑显示水平越变高,对比度越提高。Pt角优选0.1°以下。
除液晶显示器用的液晶组合物的取向用途以外,本发明的液晶取向膜可用于光学补偿材料或其他所有液晶材料的取向控制。另外,本发明的取向膜由于具有大的各向异性,因此可单独用于光学补偿材料用途。
对本发明的液晶显示元件进行详细说明。
本发明提供一种液晶显示元件,其包括对向配置的一对基板、形成在所述一对基板各自的对向面的一面或两面上的电极、形成在所述一对基板各自的对向面上的液晶取向膜、以及形成在所述一对基板间的液晶层,且所述液晶取向膜为本发明的取向膜。
所述电极只要是形成在基板的一面上的电极,则并无特别限定。此种电极例如可列举ITO或金属的蒸镀膜等。另外,电极可以形成在基板的一个面的整个面上,也可以形成为例如经图案化的所期望的形状。电极的所述所期望的形状例如可列举梳型或锯齿结构等。电极可以形成在一对基板中的一个基板上,也可以形成在两个基板上。电极的形成形态根据液晶显示元件的种类而不同,例如在IPS型液晶显示元件的情况下,将电极配置在所述一对基板的一个上,在其他液晶显示元件的情况下,将电极配置在所述一对基板的两个上。在所述基板或电极上形成所述液晶取向膜。
所述液晶层是以由形成有液晶取向膜的面对向的所述一对基板来夹持液晶组合物的形式形成。在液晶层的形成过程中,视需要可使用微粒子或树脂片等介于所述一对基板之间并形成适当的间隔的间隔物。
液晶组合物并无特别限制,可使用介电常数各向异性为正或负的各种液晶组合物。介电常数各向异性为正的优选的液晶组合物可列举:日本专利3086228、日本专利2635435、日本专利特表平5-501735、日本专利特开平8-157826、日本专利特开平8-231960、日本专利特开平9-241644(EP885272A1)、日本专利特开平9-302346(EP806466A1)、日本专利特开平8-199168(EP722998A1)、日本专利特开平9-235552、日本专利特开平9-255956、日本专利特开平9-241643(EP885271A1)、日本专利特开平10-204016(EP844229A1)、日本专利特开平10-204436、日本专利特开平10-231482、日本专利特开2000-087040、日本专利特开2001-48822等中所揭示的液晶组合物。
即便向介电常数各向异性为正或负的液晶组合物中添加一种以上的光学活性化合物来使用,也无任何影响。
对所述介电常数各向异性为负的液晶组合物加以说明。负的介电常数各向异性的液晶组合物例如可列举含有选自下述式(NL-1)所表示的液晶化合物的群组中的至少一个液晶化合物作为第1成分的组合物。
此处,R1a及R2a独立地为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢由氟取代的碳数2~12的烯基,环A2及环B2独立地为1,4-亚环己基、四氢吡喃-2,5-二基(tetrahydropyran-2,5-diyl)、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氟-3-氯-1,4-亚苯基、2,3-二氟-6-甲基-1,4-亚苯基、2,6-萘二基、或7,8-二氟色满-2,6-二基(7,8-difluorochroman-2,6-diyl),此处,环A2及环B2的至少一个是2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氟-3-氯-1,4-亚苯基、2,3-二氟-6-甲基-1,4-亚苯基、或7,8-二氟色满-2,6-二基,Z1独立地为单键、-(CH2)2-、-CH2O-、-COO-、或-CF2O-,j为1、2、或3,j为2或3时,任意两个环A2可以相同,也可以不同,任意两个Z1可以相同,也可以不同。
为了提高介电常数各向异性,优选的环A2及环B2分别为2,3-二氟-1,4-亚苯基或四氢吡喃-2,5-二基,为了降低粘度,优选的环A2及环B2分别为1,4-亚环己基。
为了提高介电常数各向异性,优选的Z1为-CH2O-,为了降低粘度,优选的Z1为单键。
为了降低下限温度,优选的j为1,为了提高上限温度,优选的j为2。
作为上述式(NL-1)的液晶化合物的具体例,可列举下述的式(NL-1-1)~式(NL-1-32)所表示的化合物。
此处,R1a及R2a独立地为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢由氟取代的碳数2~12的烯基,环A21、环A22、环A23、环B21、及环B22独立地为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基,Z11及Z12独立地为单键、-(CH2)2-、-CH2O-、或-COO-。
为了提高对于紫外线或热的稳定性等,优选的R1a及R2a是碳数1~12的烷基,或者为了提高介电常数各向异性的绝对值,优选的R1a及R2a是碳数1~12的烷氧基。
优选的烷基是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或辛基。为了降低粘度,进而更优选的烷基是乙基、丙基、丁基、戊基、或庚基。
优选的烷氧基是甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或庚氧基。为了降低粘度,进而更优选的烷氧基是甲氧基或乙氧基。
优选的烯基是乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、或5-己烯基。为了降低粘度,进而更优选的烯基是乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。这些烯基中的-CH=CH-优选的立体构型(stericconfiguration)依存于双键的位置。自用以降低粘度等方面考虑,在如1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基这样的烯基中优选反式。在如2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基这样的烯基中优选为顺式。在这些烯基中,与分支相比而言优选直链的烯基。
至少一个氢由氟取代的烯基的优选的例子是2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基、及6,6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度,进而更优选的例子是2,2-二氟乙烯基、及4,4-二氟-3-丁烯基。
为了降低粘度,优选的环A21、环A22、环A23、环B21、及环B22分别为1,4-亚环己基。
为了提高介电常数各向异性,优选的Z11及Z12是-CH2O-,为了降低粘度,优选的Z11及Z12是单键。
所述具有负的介电常数各向异性的液晶组合物中,作为第1成分而优选的化合物(NL-1)是化合物(NL-1-1)、化合物(NL-1-4)、化合物(NL-1-7)或化合物(NL-1-32)。
所述具有负的介电常数各向异性的液晶组合物的优选的例子可列举在日本专利特开昭57-114532、日本专利特开平2-4725、日本专利特开平4-224885、日本专利特开平8-40953、日本专利特开平8-104869、日本专利特开平10-168076、日本专利特开平10-168453、日本专利特开平10-236989、日本专利特开平10-236990、日本专利特开平10-236992、日本专利特开平10-236993、日本专利特开平10-236994、日本专利特开平10-237000、日本专利特开平10-237004、日本专利特开平10-237024、日本专利特开平10-237035、日本专利特开平10-237075、日本专利特开平10-237076、日本专利特开平10-237448(EP967261A1)、日本专利特开平10-287874、日本专利特开平10-287875、日本专利特开平10-291945、日本专利特开平11-029581、日本专利特开平11-080049、日本专利特开2000-256307、日本专利特开2001-019965、日本专利特开2001-072626、日本专利特开2001-192657、日本专利特开2010-037428、国际公开2011/024666、国际公开2010/072370、日本专利特表2010-537010、日本专利特开2012-077201、日本专利特开2009-084362等中所揭示的液晶组合物。
而且,例如自使取向性提升的观点考虑,例如本发明的元件中所使用的液晶组合物还可以进一步添加添加物。此种添加物为光聚合性单体、光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合引发剂、聚合抑制剂等。
出于改善液晶的取向性的目的而添加的光聚合性单体或寡聚物的最优选的结构可列举式(PM-1-1)~式(PM-1-6)的结构。
为了显现出决定聚合后的液晶的倾斜方向的效果,光聚合性单体或寡聚物理想的是0.01重量%以上。而且,为了使聚合后的聚合物的取向效果适宜,或者为了避免在紫外线照射后,未反应的单体或寡聚物溶出至液晶中,理想的是30重量%以下。
出于引起液晶的螺旋结构而赋予扭转角的目的,在组合物中混合光学活性化合物。此种化合物的例子是化合物(PAC-1-1)至化合物(PAC-1-4)。光学活性化合物的优选比例为5重量%以下。进而更优选的比例是0.01重量%至2重量%的范围。
为了防止由于在大气中加热而造成的比电阻(specificresistance)降低,或者为了在长时间使用元件后,不仅仅在室温下而且在高的温度下也维持大的电压保持率,在液晶组合物中混合抗氧化剂。
抗氧化剂的优选的例子是w为1至10的整数的化合物(AO-1)等。在化合物(AO-1)中,优选的w是1、3、5、7、或9。进而更优选的w是1或7。w为1的化合物(AO-1)的挥发性大,因此在防止由于在大气中加热而造成的比电阻降低时有效。w为7的化合物(AO-1)的挥发性小,因此在长时间使用元件后,不仅仅在室温下而且在高的温度下也有效地维持大的电压保持率。为了获得其效果,抗氧化剂的优选的比例为50ppm以上,为了不使上限温度降低或者不使下限温度提高,抗氧化剂的优选的比例为600ppm以下。进而更优选的比例为100ppm至300ppm的范围。
紫外线吸收剂的优选的例子是二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。而且,如具有位阻(sterichindrance)的胺这样的光稳定剂也优选。为了获得其效果,这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为50ppm以上,为了不使上限温度降低或者不使下限温度提高,这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为10000ppm以下。进而更优选的比例为100ppm至10000ppm的范围。
为了适合宾主(Guesthost,GH)模式的元件,在组合物中混合如偶氮系色素、蒽醌系色素等这样的二色性色素(dichroicdye)。色素的优选的比例为0.01重量%至10重量%的范围。
为了防止起泡,在组合物中混合二甲基硅油、甲基苯基硅油等消泡剂。为了获得其效果,消泡剂的优选的比例为1ppm以上,为了防止显示不良,消泡剂的优选的比例为1000ppm以下。进而更优选的比例为1ppm至500ppm的范围。
为了适合聚合物稳定取向(Polymersustainedalignment,PSA)模式的元件,可在组合物中混合可聚合的化合物。可聚合的化合物的优选的例子是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等具有可聚合的基的化合物。特别优选的例子是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。此种化合物的例子是化合物(PM-2-1)至化合物(PM-2-9)。为了获得其效果,可聚合的化合物的优选的比例是约0.05重量%以上,为了防止显示不良,可聚合的化合物的优选的比例是约10重量%以下。进而更优选的比例是约0.1重量%至约2重量%的范围。
此处,R3a、R4a、R5a、及R6a独立地为丙烯酰基或甲基丙烯酰基,R7a及R8a独立地为氢、卤素、或碳数1至10的烷基,Z13、Z14、Z15、及Z16独立地为单键或碳数1至12的亚烷基,至少一个-CH2-也可以被-O-或-CH=CH-取代,s、t、及u分别独立地为0、1、或2。
作为容易产生自由基或离子而引发链聚合反应所需要的物质,可混合聚合引发剂。例如,作为光聚合引发剂的艳佳固(Irgacure)651(注册商标)、Irgacure184(注册商标)、或达罗卡(Darocure)1173(注册商标)(日本汽巴股份有限公司(CibaJapanK.K.))对于自由基聚合而言适宜。可聚合的化合物优选在0.1重量%至5重量%的范围内包含光聚合引发剂。特别优选的是在1重量%至3重量%的范围内包含光聚合引发剂。
在自由基聚合系统中,可出于如下目的而混合聚合抑制剂:与由聚合引发剂或单体所产生的自由基迅速地反应而变化为稳定的自由基或中性的化合物,其结果使聚合反应停止。聚合抑制剂在结构上分类为数种。其中之一是如三-对硝基苯基甲基、二-对氟苯基胺等这样的其自身稳定的自由基,另一种是与聚合系统中所存在的自由基容易地反应而变为稳定的自由基者,其代表是硝基、亚硝基、氨基、多羟基化合物等。后者的代表可列举对苯二酚、二甲氧基苯等。为了获得其效果,聚合抑制剂的优选的比例为5ppm以上,为了防止显示不良,聚合抑制剂的优选的比例为1000ppm以下。进而更优选的比例为5ppm至500ppm的范围。
本发明的液晶显示元件中使用具有负的介电常数各向异性的液晶组合物,由此可提供残像特性优异、且取向稳定性良好的液晶显示元件。
[实施例]
以下,通过实施例来说明本发明。再者,在实施例中所使用的评价法及化合物如下所述。
<评价法>
1.重量平均分子量(Mw)
聚酰胺酸的重量平均分子量通过如下方式来求出:使用2695分离模块·2414示差折射仪(沃特世(Waters)制造)并利用GPC法来测定,然后进行聚苯乙烯换算。利用磷酸-二甲基甲酰胺(Dimethylformamide,DMF)混合溶液(磷酸/DMF=0.6/100:重量比),以聚酰胺酸浓度变成约2重量%的方式对所获得的聚酰胺酸进行稀释。管柱使用HSPgelRTMB-M(沃特世制造),将所述混合溶液作为展开剂,在管柱温度为50℃、流速为0.40mL/min的条件下进行测定。标准聚苯乙烯使用东曹(Tosoh)(股份)制造的TSK标准聚苯乙烯。
2.铅笔硬度
参照日本工业标准(JapaneseIndustrialStandards,JIS)规格“JIS-K-5400、8.4、铅笔划痕试验”的方法。以钳笔的芯的硬度表示出结果。若铅笔硬度低,则容易产生剥落或磨损,若该值大于2H,则可获得不易产生磨损的取向膜。
3.异物试验
后述的液晶显示元件的异物试验是使用力值测量(FORCEMEASUREMENT)、DS2-50N(依梦达(IMADA)股份有限公司制造)而进行。以60次/分钟将9.8N的力加压于所制作的液晶显示元件1分钟。利用显微镜观察液晶显示元件,确认在加压后有无异物。
4.对比度
后述的液晶元件的对比度是使用亮度计(横河(YOKOGAWA)3298F)而进行评价。在正交尼科耳状态的偏光显微镜下配置液晶显示元件,测定成为最小的亮度作为黑亮度。其次,对元件施加任意的矩形波电压,测定成为最大的亮度作为白亮度。将该白亮度/黑亮度的值作为对比度。对比度未满2500时判定为欠佳,对比度为2500以上时判定为佳,对比度为3000以上时判定为最佳。
5.交流电(AlternatingCurrent,AC)残像测定
测定后述的液晶显示元件的亮度-电压特性(B-V特性)。将其作为施加应力前的亮度-电压特性:B(前)。继而,对元件施加4.5V、60Hz的交流电20分钟后,短路1秒,然后再次测定亮度-电压特性(B-V特性)。将其作为施加应力后的亮度-电压特性:B(后)。基于这些值,使用下式来估计亮度变化率ΔB(%)。
ΔB(%)=[B(后)-B(前)]/B(前)(式AC1)
这些测定是参考国际公开2000/43833号说明书来进行。可以说电压0.75V中的ΔB(%)的值越小,越可抑制AC残像的产生,优选3.0%以下。
<四羧酸二酐>
(1-8):1,8-双(3,4-二羧酸苯基)辛烷二酐
(3-1-1):1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐
(4):1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐
(5):1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐
(6):乙二胺四乙酸二酐
(7):2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐
(9):八氢戊搭烯-1,3,4,6-四羧酸-1,3,4,6-二酐
(10):均苯四甲酸二酐
(11):联苯-3,3′,4,4′-四羧酸二酐
(12):4,4′-氧基二邻苯二甲酸酐
(13):4-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氢萘-1,2-二甲酸酐
(1-6):1,6-双(3,4-二羧酸苯基)己烷二酐
(1-4):1,4-双(3,4-二羧酸苯基)丁烷二酐
(3-1-5):1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐
<二胺>
(I-3):4,4′-二氨基偶氮苯
(D-1):1,4-亚苯基二胺
(D-2-1):4,4′-二氨基二苯基甲烷
(D-2-2):4,4′-二氨基二苯基乙烷
(D-2-4):4,4′-二氨基二苯基丁烷
(D-2-7):4,4′-二氨基二苯醚
(D-3):4,4′-N,N′-双(4-氨基苯基)哌嗪
(D-4-3):1,3-双(4-((4-氨基苯基)甲基)苯基)丙烷
(D-5-1):N,N′-双(4-氨基苯基)-N,N′-二甲基乙二胺
<溶剂>
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
DMI:1,3-二甲基-2-咪唑烷酮
GBL:γ-丁内酯
BC:丁基溶纤剂(乙二醇单丁醚)
EDE:二乙二醇二乙醚
BP:1-丁氧基-2-丙醇
<添加剂>
Add.1:1,3-双(4,5-二氢-2-噁唑基)苯
Add.2:2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷
Add.3:2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷
Add.4:3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷
正型液晶组合物:
物性值:NI100.1℃;Δε5.1;Δn0.093;η25.6mPa·s.
负型液晶组合物:
物性值:NI75.7℃;Δε-4.1;Δn0.101;η14.5mPa·s.
<聚酰胺酸的合成>
[合成例A-1]
向具备温度计、搅拌机、原料投入添加口及氮气导入口的200mL的褐色四口烧瓶中加入式(1-3)的二胺3.3066g及脱水NMP100.0g,在干燥氮气气流下进行搅拌溶解。其次,加入式(1-8)的四羧酸二酐3.1658g及式(3-1-1)的四羧酸二酐1.5276g、进而加入脱水NMP52.0g,并在室温下持续搅拌24小时。向该反应溶液中添加BC40.0g,获得聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液。将该聚酰胺酸溶液设为PA-1。PA-1中所含有的聚酰胺酸的重量平均分子量为18,300。
[合成例A-2~合成例A-31及合成例B-1~合成例B-13]
除变更四羧酸二酐、二胺、及溶剂组成以外,依据合成例1而制备聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液(PA-2)~聚酰胺酸溶液(PA-31)及聚酰胺酸溶液(PB-1)~聚酰胺酸溶液(PB-13)。示于表1及表2中。也再次揭示合成例A-1。
表1
表1(续)
表2
<聚合物掺合>
[合成例PC-1]
将[A]合成例A-1中制备的聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液(PA-1)、与[B]合成例B-1中制备的聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液(PB-1)以重量比[A]/[B]=3/7的混合比加以混合。将所获得的聚酰胺酸溶液设为PC-1。
[合成例PC-2~合成例PC-38]
将选自[A]聚酰胺酸溶液(PA-1)~聚酰胺酸溶液(PA-31)中的一种聚酰胺酸溶液、与选自[B]聚酰胺酸溶液(PB-1)~聚酰胺酸溶液(PB-13)中的一种聚酰胺酸溶液以重量比[A]/[B]=3/7的混合比加以混合,制备聚酰胺酸溶液(PC-1)~聚酰胺酸溶液(PC-38)。示于表3中。也再次揭示合成例PC-1。
表3
[合成例PD-1]
在聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液(PA-1)中,以相对于聚合物重量为10重量%的比例添加添加剂(Add.1)。将所获得的聚酰胺酸溶液设为PD-1。
[合成例PD-2~合成例PD-28]
除变更聚酰胺酸溶液与添加剂的种类及量以外,依据PD-1而制备聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液(PD-2)~聚酰胺酸溶液(PD-28)。示于表4中。也再次揭示PD-1。
表4
[实施例1]
<测定用基板的制作方法、及铅笔硬度测定>
将合成例1中所制备的聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液(PA-1)作为液晶取向剂,利用旋转器(米卡萨(Mikasa)股份有限公司制造,旋转涂布机(1H-DX2))涂布在玻璃基板上。再者,也包括以后的实施例、比较例在内,对应于液晶取向剂的粘度来调整旋转器的旋转速度,使取向膜成为下述的膜厚。涂膜后,在热板(亚速旺(ASONE)股份有限公司制造,EC热板(EC-1200N))上以70℃进行80秒加热干燥。其次,使用牛尾(Ushio)电机(股份)制造的多重光ML-501C/B(MultiLightML-501C/B),从铅垂方向经由偏光板对基板照射紫外线的直线偏光。此时的曝光能量是使用牛尾电机(股份)制造的紫外线累计光量计UIT-150(光接收器UVD-S365)来测定光量,并以在波长365nm下变成1.0±0.1J/cm2的方式调整曝光时间。继而,在洁净烘箱(爱斯佩克(Espec)股份有限公司,PVHC-231)中,以230℃进行15分钟加热处理,而形成膜厚为100±10nm的取向膜。对所获得的基板的铅笔硬度进行测定,结果为3H。
<FFS单元的制作方法、流动取向的确认、异物产生的确认、及AC残像测定>
使2片在基板上形成有取向膜的基板的形成有取向膜的面对向,以在各自的取向膜中摩擦方向变成平行的方式,进而形成用以朝对向的取向膜间注入正型液晶组合物的空隙后贴合,从而组装成单元厚度为4μm的空FFS单元。向所制作的空FFS单元中真空注入上述正型液晶组合物,而制作FFS液晶显示元件。对所获得的液晶显示元件中液晶的取向进行确认,结果未见到流动取向。继而,利用显微镜观察异物试验后的液晶显示元件,结果未见到异物的产生。另外,测定对比度的值,结果为2730,对AC残像进行测定,结果ΔB为2.6%。
[实施例2~实施例41、比较例1~比较例9]
变更用作液晶取向剂的聚酰胺酸溶液,利用依照实施例1的方法而制作测定用基板,对铅笔硬度进行测定。另外,利用依照实施例1的方法而制作FFS单元,进行流动取向的确认、异物试验、对比度测定及AC残像测定。将用作液晶取向剂的聚酰胺酸溶液及各测定结果示于表5-1中。也再次揭示实施例1。
表5-1
表5-1(续)
如表5-1所示般,由本发明的液晶取向剂所形成的液晶取向膜的铅笔硬度为2H以上,显示出高的膜硬度。另外确认到,本发明的液晶显示元件中,未引起异物的产生,对比度也高,AC残像也得到抑制。
[实施例42~实施例68、比较例10~比较例13]
除将表5-2所示的聚酰胺酸溶液用作液晶取向剂以外,利用依照实施例1的方法而制作测定用基板,对铅笔硬度进行测定。将所得的铅笔硬度的结果记载于表5-2中。
在实施例1中,将表5-2所示的聚酰胺酸溶液用作液晶取向剂,并代替上述正型液晶组合物而真空注入上述负型液晶组合物,除此以外,利用依照实施例1的方法而制作FFS液晶显示元件。将用作液晶取向剂的聚酰胺酸溶液、流动取向的确认、异物试验、对比度测定及AC残像测定的结果示于表5-2中。
表5-2
如表5-2所示般,即便使用负型液晶组合物,由本发明的液晶取向剂所形成的液晶取向膜的铅笔硬度也为2H以上,仍显示出高的膜硬度。另外确认到,本发明的液晶显示元件中,未引起异物的产生,对比度也高,AC残像也得到抑制。
[实施例69]
将掺合制备而得的聚合物固体成分浓度为4重量%的聚酰胺酸溶液(PC-1)作为液晶取向剂,利用喷墨涂布装置(富士胶片(Fujifilm)股份有限公司制造,DMP-2831)将该液晶取向剂涂布在玻璃基板上。再者,对液滴间隔、盒(cartridge)施加电压进行调整,使液晶取向膜成为下述的膜厚。涂膜后,在热板(亚速旺股份有限公司制造,EC热板(EC-1200N))上以70℃进行80秒加热干燥。其次,使用牛尾电机(股份)制造的MultiLightML-501C/B,从铅垂方向经由偏光板对基板照射紫外线的直线偏光。此时的曝光能量是使用牛尾电机(股份)制造的紫外线累计光量计UIT-150(光接收器UVD-S365)来测定光量,并以在波长365nm下变成1.0±0.1J/cm2的方式调整曝光时间。继而,在洁净烘箱(爱斯佩克股份有限公司,PVHC-231)中,以230℃进行15分钟加热处理,而形成膜厚为100±10nm的液晶取向膜。对所获得的基板的铅笔硬度进行测定,结果为3H。
使2片在基板上形成有液晶取向膜的基板的形成有取向膜的面对向,以对各自的液晶取向膜照射的紫外线的偏光方向变成平行的方式,进而形成用以朝对向的取向膜间注入液晶组合物的空隙后贴合,从而组装成单元厚度为4μm的空FFS单元。向所制作的空FFS单元中真空注入上述正型液晶组合物,而制作FFS液晶显示元件。对所获得的液晶显示元件中液晶的取向进行确认,结果未见到流动取向。继而,利用显微镜观察异物试验后的液晶显示元件,结果未见到异物的产生。另外,测定对比度的值而得的结果为3010,对AC残像进行测定,结果ΔB为2.0%。
[实施例70~实施例75、比较例14~比较例18]
除将表5-3所示的聚酰胺酸溶液用作液晶取向剂以外,利用依照实施例69的方法而制作测定用基板,对铅笔硬度进行测定。另外,利用依照实施例69的方法而制作FFS单元,进行流动取向的确认、异物试验、对比度测定及AC残像测定。将测定结果示于表5-3中。
表5-3
如表5-3所示般,即便利用喷墨方式印刷液晶取向剂,由本发明的液晶取向剂所形成的液晶取向膜的铅笔硬度也为2H以上,仍显示出高的膜硬度。另外确认到,本发明的液晶显示元件中,未引起异物的产生,对比度也高,AC残像也得到抑制。
[产业上的可利用性]
确认到本发明的液晶取向剂可形成膜硬度高、显示出优异的液晶取向性的液晶取向膜。确认到包括由本发明的液晶取向剂所形成的液晶取向膜的液晶显示元件具有以下的优异特性:不易引起触摸屏操作时的异物产生、显示出高的对比度、不易引起AC残像等。本发明的液晶取向剂尤其在横向电场式液晶显示元件中可适宜地使用。
Claims (16)
1.一种液晶取向剂,其含有选自使四羧酸二酐及二胺进行反应而获得的聚酰胺酸及其衍生物中的至少一种聚合物(a),且所述液晶取向剂的特征在于:
所述四羧酸二酐含有下述式(1)所表示的四羧酸二酐的至少一种、及选自具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐中的至少一种,
所述二胺含有至少一种具有光反应性结构的二胺,
式(1)中,m为1~10的整数。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:式(1)的四羧酸二酐为下述式(1-8)所表示的四羧酸二酐:
3.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂,其特征在于:所述具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐为选自下述式(3)~式(9)所表示的化合物中的至少一种:
所述式中的氢的至少一个可由-CH3、-CH2CH3或苯基取代。
4.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂,其特征在于:所述具有脂环结构或脂肪族结构的四羧酸二酐为选自下述式(3-1)所表示的化合物中的至少一种:
式(3-1)中,R独立地为氢、-CH3、-CH2CH3或苯基。
5.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂,其特征在于:所述具有脂环结构的四羧酸二酐为1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐。
6.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:所述具有光反应性结构的二胺为4,4′-二氨基偶氮苯。
7.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:所述二胺还含有选自下述式(D-1)~式(D-5)所表示的化合物的群组中的至少一种:
式(D-2)及式(D-4)中,X及Y为单键、-O-、-NH-、-S-、或碳数1~6的亚炕基;
苯环的至少一个氢可由-CH3取代;
式(D-4)中,a为1~8的整数;而且,
式(D-5)中,Ra为碳数1~3的烷基。
8.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:还含有选自使不具有光反应性结构的四羧酸二酐及不具有光反应性结构的二胺进行反应而获得的聚酰胺酸及其衍生物中的至少一种聚合物(b)。
9.根据权利要求8所述的液晶取向剂,其特征在于:所述聚合物(b)的合成中使用的四羧酸二酐含有选自下述式(3)~式(13)中的至少一种:
所述式中的氢的至少一个可由-CH3、-CH2CH3或苯基取代。
10.根据权利要求8或9所述的液晶取向剂,其特征在于:所述聚合物(b)的合成中使用的二胺含有选自下述式(D-1)~式(D-5)中的至少一种:
式(D-2)及式(D-4)中,X及Y为单键、-O-、-NH-、-S-、或碳数1~6的亚烷基;
苯环的至少一个氢可由-CH3取代;
式(D-4)中,a为1~8的整数;而且,
式(D-5)中,Ra为碳数1~3的烷基。
11.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:还含有选自由噁嗪化合物、噁唑啉化合物、环氧化合物、及硅烷偶合剂所组成的化合物的群组中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的液晶取向剂,其特征在于:所述硅烷偶合剂为选自由2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、对氨基苯基三甲氧基硅烷、对氨基苯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷及3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷所组成的化合物的群组中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:含有选自醇、醚及酮中的至少一种溶剂。
14.根据权利要求1所述的液晶取向剂,其特征在于:含有选自亚烷基二醇烷基醚衍生物、二亚烷基二醇二烷基醚衍生物及丙二醇衍生物中的至少一种溶剂。
15.一种液晶取向膜,其特征在于:由根据权利要求1至14中任一项所述的液晶取向剂而形成。
16.一种液晶显示元件,其特征在于:包括根据权利要求15所述的液晶取向膜。
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