液晶取向膜形成用组合物和液晶显示元件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及包含下述以(A)～(D)表示的成分而成的液晶取向膜用组合物等，能够使不施加电压时的液晶分子取向并且还能够对该液晶分子的预倾角进行控制。(A)以通式[1]表示的间苯二胺衍生物(B)以通式[2]表示的间苯二胺衍生物(C)以通式[3]表示的对亚芳基二胺(D)以通式[4]表示的四羧酸或以通式[4′]表示的四羧酸酐式中，R1表示碳原子数为1～6的烷基等，R2表示碳原子数为8～20的烷基等，t个Ra表示碳原子数为1～3的烷基等，n表示1～3的整数，t表示0～4的整数，T表示氧原子等，Y表示氨基，Z表示4价的烃基。
【专利说明】液晶取向膜形成用组合物和液晶显示元件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在制造液晶面板时所使用的液晶取向膜用组合物、由该组合物得到的 聚酰胺酸或聚酰亚胺、包含该聚酰胺酸或聚酰亚胺而成的液晶取向剂、由该液晶取向剂制 作的液晶取向膜、该液晶取向膜的制造方法、以及以具备该液晶取向膜为特征的液晶显示 元件。进一步详细而言，本发明涉及可以将不施加电压时的液晶分子的预倾角控制为规定 的角度的液晶取向膜用组合物等。
【背景技术】
[0002] 液晶显示器成为桌面型个人电脑、笔记本型个人电脑的显示器；数码照相机、车载 导航等方面所必需的显示器，最近，在电视机中也开始普及液晶显示器。
[0003] 液晶显示器根据对比度、视场角、响应速度等所要求的性能而采用各种显示方式。 作为显示方式的具体例，例如有如下方式：1)使用不施加电压时的液晶取向在夹着液晶的 基板间于水平方向上扭曲90度的液晶分子的TNCTwisted Nematic :扭曲向列）方式；2)使 用不施加电压时的液晶取向在夹着液晶的基板间于水平方向上扭曲180-270度的液晶分 子的STN(Super Twisted Nematic :超级扭曲向列）方式；3)在夹着液晶分子的基板的面方 向上施加电场使液晶分子沿面内的水平方向取向的IPS(In-Plane Switching :平面转换） 方式；4)使用不施加电压时相对于基板垂直坚立的液晶分子的VA (Vertically Aligned: 垂直取向）方式等，而各方式的不同基于液晶分子的取向的动作方式的不同（例如非专利 文献1等）。
[0004] TN方式和STN方式在不施加电压时形成白显示，在施加电压时形成黑显示。在这 样的TN方式和STN方式的液晶中，即使是为了显示黑状态而施加电压的状态，由于液晶分 子相对基板不是完全的垂直，因而液晶分子的外观因观看画面的角度而发生改变。即，透过 液晶盒的光量产生差异，因此，存在较大的视场角依赖性（视场角狭窄）。
[0005] 与此相对，IPS方式由于通过施加/不施加电压使液晶分子相对基板在水平方向 旋转，因此在施加电压时液晶分子相对于基板垂直坚立所导致的视场角依赖性非常小。但 是，透过液晶分子的光的分量具有波长依赖性，因此存在相对于视场角的颜色变化大这样 的问题点或者由于使液晶分子相对基板在水平方向动作导致响应速度慢这样的问题点。
[0006] 另一方面，VA方式与TN方式或STN方式以及IPS方式等不同，在不施加电压时， 液晶分子相对于基板垂直坚立，因此形成黑显示，在施加电压时，液晶分子相对于基板水平 倾倒而形成白显示。在不施加电压时，所有的液晶分子是完全垂直的，因此偏振后的光完全 不受液晶分子影响地通过液晶盒之间并被相反侧的偏振片完全阻隔。因此，原理上黑画质 非常高。并且，垂直坚立的液晶分子无论从任何角度看起来都是相同形状，因此在黑显示下 几乎没有视场角依赖性（视场角宽）。进一步，具有由于液晶分子的性质而能够高速响应 之类的大量优点。但是，进行半色调显示时，液晶分子与通常的TN方式一样，形成向相同 方向倾斜的状态，因此存在视场角依赖性变差这样的问题点。MVA(Multi-domain Vertical Alignment :多畴垂直取向）方式解决了这种半色调下的视场角依赖性的问题点。
[0007] MVA方式也被称为取向分割化，在1个像素内或者1个子像素内具有2个以上液 晶分子的取向不同的区域。MVA方式具有如下特征：即使在施加电压时，透过液晶盒的光量 无论从任何角度观察都是均匀化的，因此可以大幅改善视场角依赖性。关于能够实现这种 MVA方式的技术，已知有各种技术，其中，作为适合于MVA方式的技术之一，已知有肋棱狭缝 (U 7 U 7卜）法（例如专利文献1等）。
[0008] 肋棱狭缝法是在封入有液晶分子的基板的内侧表面设置三棱柱状的突起（肋 棱），将该形状与电场效应组合从而改变取向的方法，由于在像素上或者子像素上制作肋棱 和狭缝，由此被称作肋棱狭缝法。在肋棱狭缝法中，通常不施加电压时的液晶分子相对于基 板垂直坚立，但是，通过在基板表面设置斜面状的肋棱，由此即使在不施加电压时，肋棱附 近的液晶分子也会呈类似倾斜。由于相对于基板垂直地施加电场，因而在施加电压时，液晶 分子向沿斜面下降的方向均匀地倾倒。在基板表面设置双斜面状肋棱时，以肋棱的顶部为 界线，液晶分子分别向2个方向倾斜。因此，自动产生双方向畴，可以实现宽视角化所需要 的取向分割化。这样的肋棱狭缝法在进行半色调的显示时，解决了视场角依赖性变差这样 的VA方式的问题点，其是能够实现宽视角化的方法。
[0009] 另一方面，除了肋棱狭缝法以外，作为适合于MVA方式的技术，已知有掩膜摩擦 (^ 79匕' > 夕'' )法。掩膜摩擦法是通过沿2个以上方向对涂布于基板上的液晶取向膜 进行摩擦，使液晶分子沿着该摩擦方向倾斜，由此产生2个以上方向的畴，从而实现宽视角 化所需要的取向分割化（例如专利文献2等）。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :日本特开平11-242225号公报
[0013] 专利文献2 :日本特开2005-316363号公报
[0014] 非专利文献
[0015] 非专利文献1 :图解入门通俗易懂的最新显示器技术的基本和结构（図解入門 〈杓分 3 最新 7 4 技術 Q 基本 i 仕組?) :ISBN 978-4-7980-2375-5
【发明内容】
[0016] 发明所要解决的问题
[0017] 但是，肋棱狭缝法存在在像素或者子像素表面设置使光无法通过的肋棱和狭缝的 结构，肋棱上的光会被散逸，光利用效率变差（开口率降低）这样的问题点；或者少量的背 光源的光从狭缝漏出，因此对比率降低（黑显示变亮）这样的问题点。
[0018] 另外，现有的掩膜摩擦法通过摩擦液晶取向膜而使液晶分子倾斜，但存在如下问 题点：在不施加电压时，液晶分子相对基板几乎不会从垂直方向倾斜，难以产生2个以上方 向的畴。
[0019] 在这样的情况下，要求开发出能够适用于可以进行宽视角化的MVA方式并且解决 肋棱狭缝法及现有的掩膜摩擦法中的问题点的液晶显示装置。
[0020] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使不使用肋棱狭缝也可 以使不施加电压时的液晶分子取向而且还能够控制该液晶分子的预倾角的液晶取向膜用 组合物、聚酰胺酸或聚酰亚胺、液晶取向膜以及液晶显示元件等。具体而言，本发明提供在 MVA方式中可以使不施加电压时的液晶分子如同存在有肋棱狭缝那样维持相对基板从垂直 方向向水平方向倾斜几度的状态，并且在施加电压时通过使该液晶分子向基板的水平方向 倾倒由此生成畴，从而能够实现取向分割化的液晶取向膜用组合物、由该组合物得到的聚 酰胺酸或聚酰亚胺、由该聚酰胺酸或聚酰亚胺构成的液晶取向膜、该液晶取向膜的制造方 法、以及以具备该液晶取向膜为特征的液晶显示装置等。另外，提供用于该液晶取向膜用组 合物的化合物也是本发明的目的之一。
[0021] 用于解决问题的手段
[0022] 本发明涉及一种液晶取向膜用组合物，其包含以（A)?（D)表示的成分而成。
[0023] ㈧以通式[1]表示的间苯二胺衍生物
[0024] [化 1]
[0025]
【权利要求】
1. 一种液晶取向膜用组合物，其包含下述以（A)?（D)表示的成分而成， (A)以通式[1]表示的间苯二胺衍生物 [化1]
式中，R1表示碳原子数为1?6的烷基或碳原子数为2?7的酰基，η表示1?3的整 数； (Β)以通式[2]表示的间苯二胺衍生物 [化2]
式中，R2表示碳原子数为8?20的烷基或具有留体骨架的基团，Τ表示氧原子或羰氧 基； (C) 以通式[3]表示的对亚芳基二胺 [化3]
式中，Υ表示氨基、4-氨基苯基或4-氨基苯基甲基，tfRa各自独立地表示碳原子数 为1?3的烷基、碳原子数为6?10的芳基或碳原子数为7?12的芳烷基，t表示0?4 的整数，其中，t个Ra的一部分或全部可以成为以Y表示的4-氨基苯基或4-氨基苯基甲基 中的苯基的取代基； (D) 以通式[4]表示的四羧酸或以通式[4']表示的四羧酸酐 [化4]
式中，Z表示4价的烃基。
2. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述（A)、⑶和（C)的摩尔浓度分别为10摩 尔％?60摩尔％、10摩尔％?50摩尔％和10摩尔％?80摩尔％。
3. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述㈧是以通式[Γ ]表示的， [化5]
式中，f表示碳原子数为2?7的酰基，η表示1?3的整数。
4. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述㈧是以通式[1' -Α]表示的， [化6]
式中，f表示碳原子数为2?7的酰基，η表示1?3的整数。
5. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述（Α)为乙酸2, 4-二氨基苯乙酯或丁酸 2, 4-二氨基苯乙酯。
6. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述⑶是以通式[2']表示的， [化7]
式中，#表示具有留体骨架的基团。
7. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述（Β)为2, 4-二氨基苯甲酸β-胆留烷基酯、 3, 5-二氨基苯甲酸β-胆留烷基酯或2, 4-二氨基苯基β-胆留烷基醚。
8. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述（Β)为2, 4-二氨基苯甲酸β-胆留烷基酯 或3, 5-二氨基苯甲酸β-胆留烷基酯。
9. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述（C)为对苯二胺。
10. 如权利要求1所述的组合物，其中，所述（D)为2-羧甲基-1，3, 4-环戊烷三羧 酸-1，4:2,3-二酐。
11. 如权利要求1所述的组合物，其中，该组合物用于形成垂直取向型液晶显示元件用 的液晶取向膜。
12. -种聚酰胺酸或聚酰亚胺，其通过使下述以（Α)?（D)表示的成分反应而得到的， (Α)以通式[1]表示的间苯二胺衍生物 [化8]
式中，R1表示碳原子数为1?6的烷基或碳原子数为2?7的酰基，η表示1?3的整 数； (Β)以通式[2]表示的间苯二胺衍生物 [化9]
式中，R2表示碳原子数为8?20的烷基或具有留体骨架的基团，T表示氧原子或羰氧 基； (C) 以通式[3]表示的对亚芳基二胺 [化 10]
式中，Υ表示氨基、4-氨基苯基或4-氨基苯基甲基，tfRa各自独立地表示碳原子数 为1?3的烷基、碳原子数为6?10的芳基或碳原子数为7?12的芳烷基，t表示0?4 的整数，其中，t个Ra的一部分或全部可以成为以Y表示的4-氨基苯基或4-氨基苯基甲基 中的苯基的取代基； (D) 以通式[4]表示的四羧酸或以通式[4']表示的四羧酸酐 [化 11]
式中，Z表示4价的烃基。
13. 如权利要求12所述的聚酰胺酸或聚酰亚胺，其中，所述（A)、（B)和（C)的摩尔浓 度分别为10摩尔％?60摩尔％、10摩尔％?50摩尔％和10摩尔％?80摩尔％。
14. 一种液晶取向剂，其包含权利要求12所述的聚酰胺酸或聚酰亚胺而成。
15. -种液晶取向膜，其是由权利要求14所述的液晶取向剂制作的。
16. -种液晶显示元件，其特征在于，其具备权利要求15所述的液晶取向膜。
17. -种以通式[1']表示的化合物， [化 12]
式中，f表示碳原子数为2?7的酰基，η表示1?3的整数。
18. 如权利要求17所述的化合物，其中，该化合物用于将不施加电压时的液晶取向膜 上的液晶分子的预倾角控制为75?87°。
19. 一种垂直取向型液晶显示元件用的液晶取向膜的制造方法，其包含下述工序而成： 在支撑体上涂布使下述以（Α)?（D)表示的成分反应而得到的聚酰胺酸或聚酰亚胺的溶液 来形成涂布膜的工序；和对涂布膜的表面进行摩擦处理的工序， (A)以通式[1]表示的间苯二胺衍生物 [化 13]
式中，R1表示碳原子数为1?6的烷基或碳原子数为2?7的酰基，η表示1?3的整 数； (Β)以通式[2]表示的间苯二胺衍生物 [化 14]
式中，R2表示碳原子数为8?20的烷基或具有留体骨架的基团，Τ表示氧原子或羰氧 基； (C) 以通式[3]表示的对亚芳基二胺 [化 15]
式中，Υ表示氨基、4-氨基苯基或4-氨基苯基甲基，tfRa各自独立地表示碳原子数 为1?3的烷基、碳原子数为6?10的芳基或碳原子数为7?12的芳烷基，t表示0?4 的整数，其中，t个Ra的一部分或全部可以成为以Y表示的4-氨基苯基或4-氨基苯基甲基 中的苯基的取代基； (D) 以通式[4]表示的四羧酸或以通式[4']表示的四羧酸酐 [化 16]
式中，Z表示4价的烃基。
20. 如权利要求19所述的制造方法，其中，所述形成涂布膜的工序是涂布聚酰亚胺的 溶液而形成涂布膜的工序。
21. 如权利要求19所述的制造方法，其中，该制造方法得到能够将不施加电压时的液 晶分子的预倾角控制为75?87°的液晶取向膜。
【文档编号】C08G73/10GK104145212SQ201380012185
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年3月16日
【发明者】保坂幸宏, 佐藤道彦, 吴墨 申请人:株式会社壮骥