液晶取向剂、液晶取向膜以及使用了其的液晶表示元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对基板施加平行电场而进行驱动的液晶表示元件中使用的液晶取向 剂、液晶取向膜以及使用了其的液晶表示元件。
【背景技术】
[0002] -直以来，液晶装置被广泛地用作个人电脑、手机、电视显影器等的表示部。液晶 装置具备：例如夹持在元件基板与滤色器基板之间的液晶层、用于对液晶层施加电场的像 素电极和共用电极、用于控制液晶层的液晶分子取向性的取向膜、用于切换对像素电极供 给的电信号的薄膜晶体管（TFT)等。作为液晶分子的驱动方式，已知有TN方式、VA方式等 纵向电场方式；IPS方式、FFS方式等横向电场方式。一般来说，与以往的对形成于上下基板 的电极施加电压而使液晶驱动的纵向电场方式相比，仅在基板的单侧形成电极并沿着平行 于基板的方向施加电场的横向电场方式作为具有宽广视场角特性且能够高品质表示的液 晶表示元件是已知的。
[0003] 横向电场方式的液晶单元虽然视场角特性优异，但形成在基板内的电极部分少， 因此液晶取向膜的电压保持率弱时，对液晶施加的电压不充分、表示对比度降低。另外，静 电容易蓄积在液晶单元内，另外，即使施加因驱动而产生的非对称电压，电荷也会蓄积在液 晶单元内，这些蓄积的电荷会打乱液晶的取向，或者以余像、残影的形式对表示带来影响， 使液晶元件的表示品质显著降低。另外，在再次通电的初始阶段，无法良好地控制液晶分子 而产生闪烁（flicker)等。尤其是，与纵向电场方式相比，横向电场方式中的像素电极与共 用电极的距离近，因此强电场作用于取向膜、液晶层，从而存在这些不良情况容易变得显著 的问题。
[0004] 另一方面，液晶取向膜通常是印刷液晶取向剂并进行干燥、烧成后进行刷磨处理 而形成的，横向电场方式液晶单元仅在基板的单侧具有电极结构，因此基板的凹凸大，另 外，氮化硅等绝缘体有时形成在基板表面，需求印刷性比现有取向剂更优异的液晶取向处 理剂。进而，与以往的液晶单元相比，存在容易因刷磨处理而发生剥离或刷磨消耗、这些剥 落或伤痕会降低表示品质的问题。进而，在IPS(平面切换，In-PlaneSwitching)方式等、 用横向电场驱动相对于基板进行了水平取向的液晶分子的方式中，液晶取向的稳定性也变 得重要。若取向的稳定性小，则长时间驱动液晶时，液晶恢复不到初始状态，对比度降低或 成为残影的原因。
[0005] 用于这种横向电场驱动液晶元件时，作为印刷性和耐刷磨性优异、且余像和残影 少的液晶取向剂，专利文献1公开了如下液晶取向剂，其通过共聚和混合而含有源自芳香 族四羧酸的酰胺酸单元和源自脂环式四羧酸的酰胺酸单元这两者。另外，作为用于获得液 晶取向性、取向约束力、耐刷磨性优异、电压保持率高且电荷蓄积得以降低的液晶取向膜的 液晶取向剂，专利文献2公开了如下液晶取向剂和使用了该液晶取向剂的液晶表示元件， 所述液晶取向剂的特征在于，其含有：制成膜时的体积电阻率为1Χ1〇1(]~1X10 14Ωαιι的 低电阻聚酰亚胺前体、以及具有特定结构的高取向聚酰亚胺前体或聚酰亚胺。
[0006] 然而，随着液晶表示元件的高性能化，对液晶取向膜要求的特性也逐渐变得严格， 仅利用现有技术时难以满足全部的要求特性。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :国际公开公报W002/33481号小册子
[0010] 专利文献2 :国际公开公报W02004/53583号小册子
【发明内容】
[0011] 发明要解决的问题
[0012] 本发明的课题在于获得如下液晶取向膜，其维持了以往所需的特性、尤其是余像 消除时间和液晶取向稳定性，且不容易因刷磨处理而产生剥离或刷磨消耗。
[0013] 用于解决问题的方案
[0014] 本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：通过使用具有特定 结构的多种二胺化合物和具有特定结构的脂肪族四羧酸二酐，能够获得显示出满足上述课 题的优异特性的液晶取向膜，从而完成了本发明。本发明是基于所述见解而完成的，以下述 内容作为主旨。
[0015] -种液晶取向剂，其含有使四羧酸二酐成分与二胺成分反应而得到的聚酰胺酸以 及将其进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺之中的至少一者，所述四羧酸二酐成分包含选自由 芳香族四羧酸二酐和脂肪族四羧酸二酐组成的组中的至少一种四羧酸二酐，所述二胺成分 包含选自由带叔氮原子的二胺和以下结构的二胺组成的组中的至少一种二胺。
[0016]
[0017] 式中，札、私各自独立地为碳原子数1~5的亚烷基。
[0018] 根据1所述的液晶取向剂，其含有：使芳香族四羧酸二酐与含有以下结构的二胺 的二胺成分反应而得到的聚酰胺酸、以及使脂肪族四羧酸二酐与含有带叔氮原子的二胺的 二胺成分反应而得到的聚酰胺酸。
[0019]
[0020] 式中，札、私各自独立地为碳原子数1~5的亚烷基。
[0021] 根据1或2所述的液晶取向剂，其特征在于，前述脂肪族四羧酸二酐含有 1，2, 3, 4-环丁烷四羧酸二酐以及选自双环[3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸二酐、2, 3, 5-三 羧基环戊基醋酸二酐、1，2, 3, 4- 丁烷四羧酸二酐、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸二酐中的至少1种 四羧酸二酐。
[0022] 根据1~3中任一项所述的液晶取向剂，其特征在于，前述带叔氮原子的二胺中， 叔氮原子构成杂环。
[0023] 根据1~4中任一项所述的液晶取向剂，其特征在于，前述带叔氮原子的二胺用下 述结构表示。
[0024]
[0025] 发明的效果
[0026] 根据本发明，提供维持了余像消除时间和液晶取向稳定性、且不容易因刷磨处理 而产生剥离或刷磨消耗的液晶取向膜以及使用了其的液晶表示元件。
【具体实施方式】
[0027] 以下详细说明本发明。
[0028] 本发明的液晶取向剂是用于形成液晶取向膜的组合物，其特征在于，含有使四羧 酸二酐成分与二胺成分反应而得到的聚酰胺酸以及将其进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺 之中的至少一者，所述四羧酸二酐成分包含选自由芳香族四羧酸二酐和脂肪族四羧酸二酐 组成的组中的至少一种四羧酸二酐，所述二胺成分包含选自由带叔氮原子的二胺（以下也 称为第1二胺）和以下结构的二胺（以下也称为第2二胺）组成的组中的至少一种二胺。
[0029]
[0030] 式中，札、私各自独立地为碳原子数1~5的亚烷基。
[0031] 需要说明的是，本发明的液晶取向剂可以是使用芳香族四羧酸二酐、脂肪族四羧 酸二酐、第1二胺和第2二胺而得到的单一的聚酰胺酸，以及将其进行酰亚胺化而得到的聚 酰亚胺；也可以是使芳香族四羧酸二酐与含有第2二胺的二胺成分反应而得到的聚酰胺酸 以及使脂肪族四羧酸二酐与含有第1二胺的二胺成分反应而得到的聚酰胺酸的混合物。 [0032]〈芳香族四羧酸二酐〉
[0033] 本发明的液晶取向剂可以使用芳香族四羧酸二酐。其可以是1种，也可以混合 使用2种以上。作为用于获得芳香族四羧酸二酐的原材料即四羧酸，可列举出苯均四 酸、2, 3, 6, 7-萘四羧酸、1，2, 5, 6-萘四羧酸、1，4, 5, 8-萘四羧酸、2, 3, 6, 7-蒽四羧酸、 1，2, 5, 6-蒽四羧酸、3, 3'，4, 4' -联苯四羧酸、2, 3, 3'，4-联苯四羧酸、双（3, 4-二羧基苯 基）醚、3, 3'，4, 4'-二苯甲酮四羧酸、双（3, 4-二羧基苯基）砜、双（3, 4-二羧基苯基）甲 烷、2, 2-双（3, 4-二羧基苯基）丙烷、1，1，1，3, 3, 3-六氟-2, 2'-双（3, 4-二羧基苯基）丙 烷、双（3, 4-二羧基苯基）二甲基硅烷、双（3, 4-二羧基苯基）二苯基硅烷、2, 3, 4, 5-吡啶 四羧酸、2, 6-双（3, 4-二羧基苯基）吡啶等，从液晶取向性和降低余像特性的观点出发，可 列举出苯均四酸、2, 3, 6, 7-萘四羧酸、3, 3'，4, 4' -联苯四羧酸、3, 3'，4, 4' -二苯甲酮四羧 酸、双（3, 4-二羧基苯基）醚等，尤其是，更优选为苯均四酸、3,3'，4,4' -联苯四羧酸。
[0034]〈脂肪族四羧酸二酐〉
[0035] 本发明的液晶取向剂还可以组合使用脂肪族四羧酸二酐。其可以是1种，也可 以混合使用2种以上。作为用于获得脂肪族四羧酸二酐的原材料即四羧酸，可列举出 1，2, 3, 4-环丁烷四羧酸、1，2, 3, 4-环庚烷四羧酸、2, 3, 4, 5-四氢呋喃四羧酸、1，2, 3, 4- 丁 烷四羧酸、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸、1，2, 4, 5-环己烷四羧酸、3, 4-二羧基-1-环己基琥珀酸、 3, 4-二羧基-1，2, 3, 4-四氢-1-萘琥珀酸、双环[3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三 羧基环戊基醋酸、1，2, 3, 4-环庚烷四羧酸、2, 3, 4, 5-四氢呋喃四羧酸、1，2, 4, 5-环己烷 四羧酸、3, 4-二羧基-1-环己基琥珀酸、3, 4-二羧基-1，2, 3, 4-四氢-1-萘琥珀酸、双环 [3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三羧基环戊基醋酸等，从液晶取向性的观点出发， 优选为1，2, 3, 4-环丁烷四羧酸或它们的衍生物。另外，从横向电场驱动用液晶表示元件所 需的低预倾角的观点出发，优选为双环[3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三羧基环戊 基醋酸、1，2, 3, 4- 丁烷四羧酸、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸。
[0036] 因而，将1，2,3,4_环丁烷四羧酸或它们的衍生物的二酐与选自双环[3,3,0]辛 烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三羧基环戊基醋酸、丁烷四羧酸、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸的二酐 中的至少1种四羧酸二酐组合使用时，能够兼顾良好的液晶取向性和低预倾角，故而优选。
[0037] 〈第 1 二胺〉
[0038] 合成本发明的液晶取向剂所用的聚酰胺酸时使用的第1二胺是分子内具有叔氮 原子的二胺。此时，叔氮原子优选构成了含有氮原子的杂环。作为含有氮原子的杂环结构， 可列举出吡咯环、吡咯烷环、咪唑环、吡啶环、哌啶环、嘧啶环等，从电特性良好的观点出发， 优选含有哌啶环、吡咯烷环，特别优选含有哌啶环。
[0039] 作为第2二胺的具体例，可列举出以下那样的化合物。
[0041]〈第2二胺〉
[0042] 合成本发明的液晶取向剂所用的聚酰胺酸时使用的第2二胺用下述式（1)表示。
[0043]
[0044] 式中，&、私各自独立地为碳原子数1~5的亚烷基。其中，从液晶取向性良好的 观点出发，&和1优选为碳原子数1~3的亚烷基，RpR2最优选均为碳原子数2的亚烷基。
[0045] 〈其它二胺〉
[0046] 合成本发