液晶取向剂、液晶取向膜以及使用了该液晶取向膜的液晶显示元件的制作方法

文档序号:26007552发布日期:2021-07-23 21:26阅读:147来源:国知局

本发明涉及一种液晶取向剂、由该液晶取向剂得到的液晶取向膜以及具备所得到的液晶取向膜的液晶显示元件。



背景技术:

液晶显示元件广泛用作个人计算机、便携式电话、智能手机、电视机等的显示部。液晶显示元件例如具备:液晶层,夹持于元件基板与滤色器基板之间;像素电极和共用电极,对液晶层施加电场;液晶取向膜,控制液晶层的液晶分子的取向;以及薄膜晶体管(tft:thinfilmtransistor),对供给至像素电极的电信号进行转换(switching)等。作为液晶分子的驱动方式,已知:tn(twistednematic:扭曲向列)方式、va(verticalalignment:垂直取向)方式等纵电场方式;ips(in-planeswitching:平面转换)方式、ffs(fringefieldswitching:边缘场开关)方式等横电场方式。其中,与纵电场方式相比,液晶分子相对于基板平行地转换的横电场方式具有宽的视角特性,此外,作为能够进行高品质等级的显示的液晶显示元件而已知。

作为对液晶元件的显示品质等级造成影响的因子,已知液晶取向的均匀性、以及液晶单元的电压保持率、电荷蓄积特性等。例如,在电压保持率低的情况下,无法对液晶施加充分的电压,显示对比度降低。此外,在电荷在液晶单元内蓄积的情况下,会扰乱液晶的取向,或者引起残像、残影等现象,使液晶元件的显示品质等级显著降低。

特别是,与纵电场方式相比,在横电场方式中在基板内形成的电极部分少,因此电压保持率容易降低,或因像素电极与共用电极的距离近而强电场作用于取向膜、液晶层,因此电荷容易蓄积等,因电压保持率、电荷蓄积特性的不足而导致的不良状况容易变得显著。此外,在横电场方式中,若液晶的取向限制力弱,则在长时间驱动液晶时,液晶无法回到初始的取向状态,导致对比度降低或成为残像的原因,因此液晶取向膜的取向限制力也变得重要。

对于如上所述的横电场方式的问题,提出了使用由将高取向的聚合物与低电阻的聚合物混合而成的液晶取向剂得到的液晶取向膜的方法(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开公报wo2004/53583号小册子



技术实现要素:

发明所要解决的问题

液晶取向膜所要求的特性随着液晶显示元件的高性能化而变得严格。特别是,即使与同为横电场方式的ips方式相比,ffs方式也成为电荷容易在液晶单元内蓄积且蓄积的电荷不易脱离的结构,因此,例如不仅抑制电荷蓄积,蓄积的电荷的缓和快等特性也变得重要。此外,ffs方式的电场强度比ips方式大,因此与液晶的取向限制力相关的要求也严格。

基于以上情况,本发明的问题在于,提供一种液晶取向剂,其能得到适合用于横电场方式、特别是用于ffs方式的液晶显示元件的液晶取向膜,进而能得到即使为ffs方式,电荷的蓄积量也小且蓄积电荷的缓和也快的液晶取向膜。

用于解决问题的方案

本发明人等为了实现上述的目的,进行了深入研究,结果发现通过下述主旨的发明能实现上述的目的。

一种液晶取向剂,其含有下述的聚合物(a)和聚合物(b)。

聚合物(a):通过四羧酸衍生物成分与包含下述式(1)所示的二胺和下述式(2)所示的二胺的二胺成分的反应而得到的聚合物。

聚合物(b):通过四羧酸衍生物成分与包含下述式(3)所示的二胺中的至少一种的二胺成分的反应而得到的聚合物。

h2n-y2-nh2(3)

(y2为具有与芳香族基团键合的氮原子或含氮芳香族杂环的二价有机基团。)

发明效果

根据本发明,能实现横电场方式的液晶显示元件的显示性能的提高,特别是ffs方式的液晶显示元件中的电荷的蓄积量小且蓄积电荷的缓和快等显示性能的提高。

具体实施方式

本发明所使用的聚合物(a)和聚合物(b)均为通过四羧酸衍生物成分与二胺成分的反应而得到的聚合物。

作为四羧酸衍生物的例子,可列举出:四羧酸二酐、四羧酸二硅烷基酯、二氯化四羧酸、四羧酸二烷基酯、四羧酸二烯基酯、二氯化四羧酸二烷基酯等。

通过四羧酸衍生物成分与二胺成分的反应而得到的聚合物的例子,可列举出:聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、作为所述聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的酰亚胺化聚合物的聚酰亚胺等。用于制造这些聚合物的反应条件等并不特别限定,可以使用公知的方法。

本发明所使用的聚合物也可以为使用相对于四羧酸衍生物成分和/或二胺成分为单官能的化合物对主链末端进行了修饰的聚合物。作为该单官能的化合物,可列举出:单胺、单异氰酸酯、具有一个酸酐基的化合物、具有一个酰氯基的化合物等。

需要说明的是,在本发明中,“四羧酸残基”是指源自所述四羧酸衍生物成分的结构,是指去除四羧酸衍生物所具有的四个羧基或由该羧基衍生出的基团的四价的结构。此外,“二胺残基”是指源自所述二胺成分的结构,是指去除二胺所具有的两个氨基的二价结构。

<聚合物a>

聚合物(a)为通过四羧酸衍生物成分与包含下述式(1)所示的二胺和下述式(2)所示的二胺的二胺成分的(缩聚)反应而得到的聚合物。

聚合物(a)中的二胺残基具有源自式(1)的二胺的二胺残基和源自式(2)的二胺的二胺残基的至少两种结构。

在聚合物(a)中,源自式(1)的二胺的二胺残基优选为聚合物(a)所具有的所有二胺残基的10摩尔%以上,更优选为20摩尔%以上。此外,在聚合物(a)中,源自式(2)的二胺的二胺残基优选为聚合物(a)所具有的所有二胺残基的30摩尔%以上,更优选为40摩尔%以上。

聚合物(a)也可以具有源自式(1)和式(2)的二胺以外的其他二胺的二胺残基。作为其他二胺,可列举出下述式(4)所示的二胺(其中,式(1)和式(2)的二胺除外)。

式(4)中,y1表示二价有机基团,两个r分别独立地表示氢原子或碳原子数1~5的烷基。

以下,示出作为式(4)中的y1的优选的具体例子的(y1-1)~(y1-18),但本发明并不限定于此。

在聚合物(a)具有源自式(1)和式(2)的二胺以外的二胺的二胺残基的情况下,源自式(1)的二胺的二胺残基和源自式(2)的二胺的二胺残基的合计优选为聚合物(a)所具有的所有二胺残基的50摩尔%以上,更优选为60摩尔%以上。

此外,从将本发明的液晶取向剂涂布于基板时,聚合物(a)容易在液晶取向膜的表层附近偏向存在,由此液晶取向性提高这一观点考虑,作为上述其他二胺,优选使用上述式(4)中的y1为具有下述式(5)的结构的二胺中的至少一种。

式(5)中,d表示通过优选为80~250℃,特别优选为80~230℃的加热而脱离,被氢原子取代的保护基,*表示与另一结构的连接部位。作为d的优选的例子,可列举出叔丁氧基羰基。

以下,列举出作为具有式(5)的结构的y1的优选的具体例子的(5-1)~(5-9),但本发明并不限定于此。需要说明的是,下述结构中的boc表示叔丁氧基羰基。

在聚合物(a)中,式(4)所示的二胺的残基优选为聚合物(a)所具有的所有二胺残基的1~40摩尔%,更优选为5~30摩尔%。

聚合物(a)中的四羧酸残基的结构并不特别限定。此外,聚合物(a)所具有的四羧酸残基的结构可以为一种,也可以两种以上混合存在。

以下,示出作为聚合物(a)中的四羧酸残基的优选的结构的(a-1)~(a-21),但本发明并不限定于此。

聚合物(a)的分子量只要能形成良好的涂膜就并不特别限定,例如以重均分子量计优选为2000~500000,更优选为5000~300000,进一步优选为10000~100000。此外,数均分子量优选为1000~250000,更优选为2500~150000,进一步优选为5000~50000。

<聚合物b>

聚合物(b)为通过四羧酸衍生物成分与包含下述式(3)所示的二胺中的至少一种的二胺成分的反应而得到的聚合物。

h2n-y2-nh2(3)

式(3)中,y2为具有与芳香族基团键合的氮原子或含氮芳香族杂环的二价有机基团。

以下,示出作为特别优选的y2的结构的(y2-1)~(y2-14),但本发明并不限定于此。

聚合物(b)所具有的二胺残基的结构可以为一种,也可以两种以上混合存在,但至少一种为所述式(3)的y2的结构。

在聚合物(b)中,作为y2的结构的二胺残基优选为聚合物(b)所具有的所有二胺残基的50摩尔%以上,更优选为60摩尔%以上。

聚合物(b)也可以具有源自式(3)所示的二胺以外的其他二胺的二胺残基。作为所述其他二胺,可以使用作为聚合物(a)中的其他二胺的所述式(4)所示的化合物(其中,式(3)所示的二胺除外)。该情况下的其他二胺的使用量也与聚合物(a)中的情况相同。

聚合物(b)中的四羧酸残基的结构并不特别限定。此外,聚合物(b)所具有的四羧酸残基的结构可以为一种,也可以两种以上混合存在。

作为聚合物(b)中的四羧酸残基的优选的结构,可列举出聚合物(a)所示的优选的结构,但本发明并不限定于此。

聚合物(b)的分子量只要能形成良好的涂膜就并不特别限定,例如以重均分子量计优选为2000~500000,更优选为5000~300000,进一步优选为10000~100000。此外,数均分子量优选为1000~250000,更优选为2500~150000,进一步优选为5000~50000。

<液晶取向剂>

本发明的液晶取向剂中的聚合物(a)与聚合物(b)的含有比率并不特别限定,相对于聚合物(a)和聚合物(b)的合计量,聚合物(a)的含量优选为10~50质量%,进一步优选为20~40质量%。即,相对于聚合物(a)和聚合物(b)的合计量,聚合物(b)的含量分别优选为90~50质量%,进一步优选为80~60质量%。

本发明的液晶取向剂也可以含有聚合物(a)和聚合物(b)以外的其他聚合物。其他聚合物没有特别限定,例如,可列举出:以聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚酯、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-马来酰亚胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等作为主骨架的聚合物。

本发明的液晶取向剂也可以含有聚合物以外的成分。作为聚合物以外的成分,可列举出:以使液晶取向膜的介电常数、导电性等电特性发生变化为目的的电介质或导电物质;以提高液晶取向膜与基板的密合性为目的的硅烷偶联剂;以提高制成液晶取向膜时的膜的硬度、致密度为目的的交联性化合物;进而以在对涂膜进行烧成时使聚酰胺酸的酰亚胺化高效进行为目的的酰亚胺化促进剂等。

本发明的液晶取向剂是用于制作液晶取向膜的液晶取向剂,从形成均匀的薄膜这一观点考虑,优选为使上述的成分溶解于有机溶剂而成的涂布液。涂布液的浓度根据使用的涂布装置和想要得到的液晶取向膜的厚度适当变更。从形成均匀且无缺陷的涂膜这一方面考虑,聚合物的浓度优选为1质量%以上,从溶液的保存稳定性的方面考虑,聚合物的浓度优选设为10质量%以下。特别优选的聚合物的浓度为2~8质量%。

上述涂布液所使用的有机溶剂只要均匀溶解聚合物成分就没有特别限定。若列举出其具体例子,则可列举出:n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、n-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、γ-丁内酯、1,3-二甲基-咪唑啉酮、甲基乙基酮、环己酮、环戊酮等。其中,优选n-甲基-2-吡咯烷酮、n-乙基-2-吡咯烷酮或γ-丁内酯。这些溶剂也可以并用两种以上。

此外,在以涂膜形成为目的的组成物中,除了如上所述的溶剂以外,通常使用加入了提高涂布性、提高涂膜表面的平滑性的溶剂的混合溶剂,在本发明的液晶取向剂中,这样的混合溶剂也优选使用。混合的有机溶剂的具体例子列举在下述内容中,但并不限于这些例子。

例如,可列举出:乙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、异戊醇、叔戊醇、3-甲基-2-丁醇、新戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、环己醇、1-甲基环己醇、2-甲基环己醇、3-甲基环己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二丙基醚、二丁基醚、二己基醚、二噁烷、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-羟基-4-甲基-2-戊酮、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丁基醚、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、4-庚酮、3-乙氧基丁基乙酸酯、1-甲基戊基乙酸酯、2-乙基丁基乙酸酯、2-乙基己基乙酸酯、乙二醇单乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、2-(甲氧基甲氧基)乙醇、乙二醇单丁基醚、乙二醇单异戊基醚、乙二醇单己基醚、2-(己基氧基)乙醇、糠醇、二乙二醇、丙二醇、丙二醇单丁基醚、1-(丁氧基乙氧基)丙醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、乙二醇单乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基乙酸酯、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇单甲基醚、三乙二醇单乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯、下述式[d-1]~[d-3]所示的溶剂等。

(式[d-1]和式[d-2]中的r表示碳原子数1~3的烷基,式[d-3]中的r表示碳原子数1~4的烷基。)

上述内容中,优选1-己醇、环己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、丙二醇单丁基醚、二乙二醇二乙基醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单丁基醚或二丙二醇二甲基醚。这样的溶剂的种类和含量根据液晶取向剂的涂布装置、涂布条件、涂布环境等适当选择。此外,这些溶剂也可以并用两种以上。

<液晶取向膜>

本发明的液晶取向膜由上述本发明的液晶取向剂得到。若列举出由液晶取向剂得到液晶取向膜的方法的一个例子,则可列举出:对将涂布液形态的液晶取向剂涂布于基板并进行干燥、烧成而得到的膜,利用刷磨处理法或光取向处理法实施取向处理的方法。

作为涂布液晶取向剂的基板,没有特别限定,可以使用玻璃基板、氮化硅基板、亚克力基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等。此时,若使用形成有用于驱动液晶的ito电极等的基板,则从工艺的简化的方面考虑是优选的。此外,在反射型的液晶显示元件中,若仅为单侧的基板,则也可以使用硅晶片等不透明的物体,该情况下的电极也可以使用铝等反射光的材料。

液晶取向剂的涂布方法没有特别限定,工业上通常为丝网印刷、凹版印刷、柔性印刷、喷墨法等。作为其他涂布方法,存在浸渍法、辊涂法、狭缝涂布法、旋涂法、喷涂法等,可以根据目的使用它们。

将液晶取向剂涂布于基板上后,通过加热板、热循环型烘箱、ir(红外线)型烘箱等加热单元,使溶剂蒸发并进行烧成。涂布了液晶取向剂后的干燥、烧成工序可以选择任意的温度和时间。为了充分去除含有的溶剂,通常可列举出在50~120℃下进行1~10分钟烧成,然后在150~300℃下进行5~120分钟烧成的条件。

烧成后的液晶取向膜的厚度并不特别限定,但若过薄,则有时液晶显示元件的可靠性降低,因此优选为5~300nm,更优选为10~200nm。

本发明的液晶取向膜优选作为ips方式、ffs方式等横电场方式的液晶显示元件的液晶取向膜,特别是,作为ffs方式的液晶显示元件的液晶取向膜是有用的。

<液晶显示元件>

本发明的液晶显示元件在得到带有由上述液晶取向剂得到的液晶取向膜的基板后,通过已知的方法制作液晶单元,使用该液晶单元制成元件。

以下,列举出液晶单元的制作方法的一个例子,但本发明并不限定于此。

首先,准备形成有用于驱动液晶的电极的一组基板。该电极例如可以设为ito电极,以能进行所期望的图像显示的方式被图案化。此外,也可以在构成图像显示的各像素部分设置tft(thinfilmtransistor:薄膜晶体管)等转换元件。在该基板上如上所述地形成液晶取向膜。

接着,在形成有液晶取向膜的两张基板中的一方的基板上的规定的场所配置例如紫外线固化性的密封材料,进一步在液晶取向膜面上的规定的几处配置了液晶后,以液晶取向膜对置的方式贴合另一方的基板并压接,由此将液晶压展于液晶取向膜前表面后,向基板整面照射紫外线而使密封材料固化,由此得到液晶单元。

此外,作为在基板上形成了液晶取向膜后的工序,在一方的基板上的规定的场所配置密封材料时,预先设置能从外部填充液晶的开口部,未配置液晶而贴合基板后,通过设于密封材料的开口部向液晶单元内注入液晶材料,接着,利用粘接剂密封该开口部,得到液晶单元。液晶材料的注入可以为真空注入法,也可以为在大气中利用了毛细管现象的方法。

在上述的任一方法中,为了确保液晶材料在液晶单元内填充的空间,均优选使用如下方法:在一方的基板上设置柱状的突起、或在一方的基板上散布间隔物、或在密封材料中混入间隔物,或组合了它们等的方法。

作为上述的液晶材料,可列举出向列型液晶(nematicliquidcrystal)和近晶型液晶(smecticliquidcrystal),其中,优选向列型液晶,可以使用正型液晶材料、负型液晶材料中的任一种。接着,进行偏振板的设置。具体而言,优选在两张基板的与液晶层相反一侧的面贴合一对偏振板。

[实施例]

以下,列举出实施例等,对本发明具体地进行说明,但本发明并不限定于这些实施例。需要说明的是,下述的化合物、溶剂的简称如下所述。

nmp:n-甲基-2-吡咯烷酮,bcs:丁基溶纤剂。

ca-1~ca-4:分别为下述结构式的化合物,da-1~da-6:分别为下述结构式的化合物。

ad-1:3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷,ad-2:下述结构式的化合物。

[粘度的测定]

聚合物溶液的粘度使用e型粘度计tve-22h(东机产业公司制),样品量1.1ml,锥形转子te-1(1°34’,r24),在温度25℃下进行了测定。

<聚合物的合成>

(合成例1)

向带有搅拌装置和氮导入管的100ml的茄形烧瓶中,量取2.86g(10.0mmol)da-1、1.47g(6.0mmol)da-2以及1.59g(4.0mmol)da-3,加入53.2gnmp,一边输送氮一边搅拌使其溶解。一边在水冷下搅拌该二胺溶液,一边添加4.20g(19.3mmol)ca-1,进一步加入21.0gnmp,在氮气气氛下,在50℃下搅拌12小时,得到了聚合物溶液a-1(浓度:12.0质量%,粘度:496mpa·s)。

(合成例2)

向带有搅拌装置和氮导入管的100ml的茄形烧瓶中,量取3.19g(16.0mmol)da-4和0.79g(4.0mmol)da-5,加入49.0gnmp,一边输送氮一边搅拌使其溶解。一边在水冷下搅拌该二胺溶液,一边添加2.59g(13.2mmol)ca-2,进一步加入13.9gnmp,在氮气气氛下在23℃下搅拌两个半小时。然后,一边在水冷下搅拌该溶液,一边添加1.20g(4.0mmol)ca-3,进一步加入7.0gnmp,在氮气气氛下,在23℃下搅拌12小时,得到了聚合物溶液b-1(浓度:10.0质量%,粘度:165mpa·s)。

(合成例3)

向带有搅拌装置和氮导入管的100ml的茄形烧瓶中,量取3.67g(18.4mmol)da-4和0.70g(4.6mmol)da-6,加入26.8gnmp,一边输送氮一边搅拌使其溶解。一边在水冷下搅拌该二胺溶液,一边添加2.94g(15.0mmol)ca-2,进一步加入14.5gnmp,在氮气气氛下在23℃下搅拌30分钟。然后,一边在水冷下搅拌该溶液,一边添加1.44g(5.8mmol)ca-4,进一步加入8.2gnmp,在氮气气氛下,在50℃下搅拌12小时,得到了聚合物溶液b-2(浓度:15.0质量%,粘度:352mpa·s)。

(合成例4)

向带有搅拌装置和氮导入管的100ml的茄形烧瓶中,量取3.19g(16mmol)da-4和0.79g(4mmol)da-5,加入54.4gnmp,一边输送氮一边搅拌使其溶解。一边在水冷下搅拌该二胺溶液,一边添加0.90g(4.6mmol)ca-2,进一步加入15.5gnmp,在氮气气氛下在23℃下搅拌30分钟。然后,一边在水冷下搅拌该溶液,一边添加3.75g(15.0mmol)ca-4,进一步加入7.8gnmp,在氮气气氛下,在50℃下搅拌12小时,得到了聚合物溶液b-3(浓度:10.0质量%,粘度:218mpa·s)。

(合成例5)

向带有搅拌装置和氮导入管的100ml的茄形烧瓶中,量取5.73g(20.0mmol)da-1,加入56.9gnmp,一边输送氮一边搅拌使其溶解。一边在水冷下搅拌该二胺溶液,一边添加3.97g(18.2mmol)ca-1,进一步加入14.2gnmp,在氮气气氛下,在50℃下搅拌12小时,得到了聚合物溶液c-1(浓度:12.0质量%,粘度:505mpa·s)。

(合成例6)

向带有搅拌装置和氮导入管的100ml的茄形烧瓶中,量取4.13g(14.4mmol)da-1和1.43g(3.6mmol)da-3,加入53.3gnmp,一边输送氮一边搅拌使其溶解。一边在水冷下搅拌该二胺溶液,一边添加3.53g(16.2mmol)ca-1,进一步加入13.3gnmp,在氮气气氛下,在50℃下搅拌12小时,得到了聚合物溶液c-2(浓度:12.0质量%,粘度:498mpa·s)。

<液晶取向剂的制备>

实施例1

使用所述聚合物溶液a-1和所述聚合物溶液b-1,以两种聚合物的质量比成为30:70的方式,将聚合物溶液a-1(7.5g)与聚合物溶液b-1(21.0g)混合。对于该混合液,一边搅拌一边加入nmp(5.1g)、bcs(12.5g)、包含1重量%ad-1的nmp溶液(3.0g)以及包含10重量%ad-2的nmp溶液(0.9g),进一步在室温下搅拌2小时,由此得到了本发明的液晶取向剂。

实施例2、3以及比较例1~4

按照下述的表1所示的组成,进行与所述实施例1同样的操作,得到了作为本发明的实施例2、3的液晶取向剂和作为比较例1~4的液晶取向剂。

[表1]

<液晶单元的制作>

使用由所述方式得到的液晶取向剂,制作出以下所示的ffs驱动液晶单元。

[ffs驱动液晶单元的构成]

就边缘场切换(fringefieldswitching:ffs)模式用的液晶单元而言,将第一玻璃基板和第二玻璃基板设为一组,所述第一玻璃基板在表面形成有由面形状的共用电极-绝缘层-梳齿形状的像素电极构成的fop(fingeronplate)电极层,所述第二玻璃基板在表面具有高度4μm的柱状间隔物,在背面形成由用于防带电的ito膜。上述的像素电极具有梳齿形状,该梳齿形状为中央部分以内角160°屈曲的宽度3μm的多个电极元素以隔开6μm的间隔且平行的方式排列而成的形状,一个像素以连结多个电极元素的屈曲部的线为边界,具有第一区域和第二区域。

需要说明的是,形成于第一玻璃基板的液晶取向膜以将像素屈曲部的内角等分的方向与液晶的取向方向正交的方式进行取向处理,形成于第二玻璃基板的液晶取向膜在制作液晶单元时,以第一基板上的液晶的取向方向与第二基板上的液晶的取向方向一致的方式进行取向处理。

[液晶单元的制作顺序]

利用旋涂涂布,将通过孔径1.0μm的过滤器过滤的液晶取向剂涂布于上述一组的玻璃基板各自的表面,在80℃的加热板上干燥2分钟。然后,在230℃的热风循环式烘箱中进行30分钟烧成,得到了带有膜厚100nm的液晶取向膜的基板。利用人造丝布(吉川化工公司制,ya-20r)对该带有液晶取向膜的基板表面进行了刷磨(辊直径:120mm,辊转速:1000rpm,移动速度:20mm/sec,按压长度:0.4mm)后,在纯水中照射1分钟超声波进行清洗,利用鼓风去除了水滴后,在80℃下干燥15分钟,得到了带有液晶取向膜的基板。

接着,向上述一组的带有液晶取向膜的基板的一方印刷密封剂,以另一方的基板与液晶取向膜面相向的方式,还以各自的刷磨方向成为反向平行的方式贴合,使密封剂固化,制作出空单元。通过减压注入法,向该空单元中注入液晶mlc-3019(merck公司制),密封注入口,得到了ffs驱动液晶单元。然后,将所得到的液晶单元在120℃下加热1小时,放置一晩后实施了各种评价。

<液晶单元的特性评价>

如下所述,对在所述中制作出的液晶单元的特性进行了评价。

[电荷蓄积量]

对于在上述制作出的ffs驱动液晶单元,设置于以偏振轴正交的方式配置的两张偏振板之间,在使像素电极与对置电极短路而成为相同电位的状态下,从两张偏振板的下方照射led背光,以在两张偏振板上测定的led背光透射光的亮度成为最小的方式调节了液晶单元的角度。本评价在液晶单元的温度为23℃的状态的温度条件下进行。

接着,一边对该液晶单元施加频率30hz的交流电压,一边测定v-t曲线(电压-透射率曲线),计算出相对透射率成为23%和100%的交流电压值作为驱动电压。接着,为了排除因带电造成的影响,在23℃下,对液晶单元施加30分钟频率1khz且20mv的交流电压。

然后,施加45分钟相对透射率成为100%的交流电压,在此期间一边每3分钟测定最小偏移电压值,一边计算出从测定开始至45分钟后为止的变化量作为电荷蓄积量。最小偏移电压值是指,对施加相对透射率成为23%的交流电压时的v-f曲线(电压-闪变(flicker)曲线)进行测定,闪变成为最小的直流电压值。使用相对透射率成为23%的交流电压的理由在于,该交流电压值相当于亮度相对于电压的变化大的区域,因此经由亮度来评价蓄积电荷是适合的。

蓄积的电荷作为液晶取向的紊乱、残像而对显示造成影响,液晶元件的显示品质等级显著降低,因此可以说,驱动时产生的电荷蓄积量约小越良好。具体而言,在电荷蓄积量小于100mv的情况下,评价为“○”,在电荷蓄积量为100mv以上的情况下,评价为“×”。

[蓄积电荷的缓和特性]

对于在上述制作出的ffs驱动液晶单元,设置于以偏振轴正交的方式配置的两张偏振板之间,在使像素电极与对置电极短路而成为相同电位的状态下,从两张偏振板的下方照射led背光,以在两张偏振板上测定的led背光透射光的亮度成为最小的方式调节了液晶单元的角度。本评价在液晶单元的温度为23℃的状态的温度条件下进行。为了排除因带电造成的影响,对液晶单元施加30分钟频率1khz且20mv的交流电压后,对液晶单元进行了评价。

接着,一边对该液晶单元施加频率30hz的交流电压,一边测定v-t曲线(电压-透射率曲线),计算出相对透射率成为23%的交流电压值作为驱动电压。该交流电压值相当于亮度相对于电压的变化大的区域,因此经由亮度来评价蓄积电荷是适合的。

然后,施加了5分钟相对透射率成为23%的频率30hz的交流电压后,叠加+1.0v的直流电压,驱动30分钟。然后,切断直流电压,再次仅施加30分钟相对透射率成为23%的频率30hz的交流电压。

蓄积的电荷的缓和越快,叠加直流电压时的向液晶单元的电荷蓄积也越快,因此蓄积电荷的缓和特性以刚叠加直流电压后的相对透射率从30%以上的状态降低至23%所需的时间进行了评价。可以说,该时间越短,蓄积电荷的缓和特性越良好。具体而言,将从开始施加直流电压的施加时间点开始至经过30分钟为止,相对透射率降低至30%以下的时间进行了数值化。在小于20分钟且相对透射率降低至30%以下的情况下,评价为“○”,将成为20分钟以上的情况评价为“×”。

[基于长期交流驱动的残像特性]

对于在上述制作出的ffs驱动液晶单元,在60℃的恒温环境下,施加120小时频率60hz且±5v的交流电压。然后,使液晶单元的像素电极与对置电极之间成为短路的状态,直接在室温下放置一天。

关于进行了上述的处理的液晶单元,将电压无施加状态下的像素的第一区域的液晶的取向方向与第二区域的液晶的取向方向的偏移作为角度而计算出。

具体而言,将液晶单元设置于以偏振轴正交的方式配置的两张偏振板之间,点亮背光,以像素的第一区域的透射光强度成为最小的方式调整液晶单元的配置角度,接着,求出以像素的第二区域的透射光强度成为最小的方式使液晶单元旋转时所需的旋转角度。

可以说,该旋转角度的值越小,基于长期交流驱动的残像特性越良好。具体而言,在旋转角度小于0.5度的情况下,评价为“○”,在旋转角度为0.5度以上的情况下,评价为“×”。

[电压保持率]

对于在上述制作出的ffs驱动液晶单元,对电压保持率评价用的液晶显示元件以60微秒的施加时间、1667毫秒的间隔施加了1v的电压后,在60℃下测定出从施加解除开始至1667毫秒后的电压保持率(%)。具体而言,在电压保持率为95%以上的情况下,评价为“○”,在电压保持率小于95%的情况下,评价为“×”。

<评价结果>

将使用了所述实施例和比较例的各液晶取向剂的液晶单元的评价结果示于下述表2。

[表2]

可知:使用了本发明的液晶取向剂的液晶显示元件电荷蓄积量小且蓄积电荷的缓和特性良好。

需要说明的是,将2018年12月6日申请的日本专利申请2018-229216号的说明书、权利要求书、附图以及摘要的所有内容引用于此,作为本发明的说明书的公开而引入。

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