液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件的制作方法

文档序号:9257866阅读:318来源:国知局
液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件的制作方法【
技术领域
】[0001]本发明涉及一种含有末端被封端的聚酰胺酸或其衍生物的光取向膜用液晶取向剂、由该光取向膜用液晶取向剂所获得的液晶取向膜、及液晶显示元件。更详细而言,涉及一种可控制平面转换(In-PlaneSwitching,IPS)或边缘电场转换(FringeFieldSwitching,FFS)的横向电场驱动方式的液晶显示元件中所产生的异物的光取向膜用液晶取向剂、由该液晶取向剂所获得的液晶取向膜、及液晶显示元件。此外,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。另外,有时将光取向膜用液晶取向剂记载为"光取向剂",将由该液晶取向剂所获得的液晶取向膜记载为"光取向膜"。【
背景技术
】[0002]个人计算机(personalcomputer)的显示屏(monitor)、液晶电视(LiquidCrystalDisplayTelevision)、摄影机(videocamera)的取景器(viewfinder)、投影型显示器(display)等各种显示装置、进而光学打印头(opticalprinterhead)、光学傅立叶变换(opticalFouriertransform)元件、光阀(lightvalve)等光电子(optoelectronic)相关元件等目前被制品化而一般性地流通的液晶显示元件中,使用向列液晶(nematicliquidcrystal)的显示元件成为主流。关于向列液晶显示元件的显示方式,已知有扭曲向列(TwistedNematic,TN)模式(mode)、超扭曲向列(SuperTwistedNematic,STN)模式。近年来,为了改善作为这些模式的问题之一的视角狭窄,提出了使用光学补偿膜的TN型液晶显示元件、并用垂直取向与突起结构物技术的多畴垂直取向(Multi-domainVerticalAlignment,MVA)模式、或横向电场方式的IPS模式、FFS模式等,且正将这些实用化(参照专利文献1~专利文献3)。近年来,随着液晶显示元件的低电力化?高精细化,以IPS或FFS为代表的横向电场方式的面板(panel)被用作平板(tablet)、手机等中小型触控面板(touchpanel)用便携式终端的显示器,但存在因操作触控面板时的冲击而产生异物的问题。[0003]迄今为止,关于聚酰胺酸系的摩擦(rubbing)用液晶取向膜,有报告披露了导入包含有机硅材料的添加剂或硅烷偶联剂而改善液晶取向剂的涂布性、或改善摩擦肩的很多方法(参照专利文献4)。另外,披露了利用硅烷偶联剂将聚合物末端加以改性(参照专利文献5)、或采用使用硅烷化二胺化合物或硅烷化剂所制造的硅烷基化聚合物(参照专利文献6),而改善保存稳定性、与基板的密接性、液晶取向性等。并且,披露了含有具有环氧基的聚有机硅氧烷的液晶取向剂在耐热性及耐光性方面较高,其他电特性也优异(参照专利文献7)。[0004]披露了在聚酰胺酸酯系光取向用液晶取向膜中使聚酰胺酸酯的末端与氯羰基化合物进行反应而进行末端改性的方法(参照专利文献8)。另外,虽然对该液晶取向剂的溶解性的改善、或取向性及电特性的改善也有披露,但该液晶取向剂的制造方法存在因产生副产物而必须在反应后进行纯化的缺点(参照专利文献9)。[0005]另一方面,关于聚酰胺酸系液晶取向膜,如上所述般对改善摩擦肩的方法进行了研宄,但对于操作触控面板时的异物产生未进行充分研宄。另外,控制异物产生并且维持各种面板特性(尤其是液晶的取向性及余像)的方法仍然未知。[0006][现有技术文献][0007][专利文献][0008][专利文献1]日本专利特开平6-194646[0009][专利文献2]日本专利特开2001-117083[0010][专利文献3]日本专利特开平6-160878[0011][专利文献4]日本专利特开昭61-108627[0012][专利文献5]日本专利特开昭63-14126[0013][专利文献6]日本专利特开2002-20754[0014][专利文献7]日本专利特开2009-282440[0015][专利文献8]国际公开2011/115076[0016][专利文献9]国际公开2011/115077【
发明内容】[0017][发明欲解决的课题][0018]本发明的课题在于提供一种液晶取向剂,该液晶取向剂可控制异物产生并且维持其液晶取向性、取向稳定性、对比度、交流(AlternatingCurrent,AC)余像等对液晶取向膜所要求的各特性。[0019][解决课题的手段][0020]本发明者等人发现,通过使用由将聚酰胺酸的末端利用特定氨基硅烷化合物加以封端而获得的光取向用液晶取向剂所形成的液晶取向膜,可获得能够满足所述要求的液晶显示元件,从而完成本发明。[0021]本发明包括以下项目。[0022][1]-种光取向膜用液晶取向剂,其含有使四羧酸二酐、二胺化合物及氨基硅烷化合物进行反应而获得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物。[0023][2]根据所述[1]项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述氨基硅烷化合物是下述式(AS)所表示的化合物:[0024](AS)[0025]式(AS)中,η为0或1,[0026]R为碳数1~10的亚烷基或1,4-亚苯基,在所述亚烷基的碳数为2以上的情况下,亚烷基中的一个以上的-CH2-CH2-可被取代为-CH2-ΝΗ-,而且[0027]X为-OCH3或-OCH2CH3。[0028][3]根据所述[1]项或[2]项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述氨基硅烷化合物是选自由下述式(AS-I)~式(AS-5)所组成的族群中的至少一个:[0029][0030][0031][0032][0033][0034][4]根据所述[1]至[3]中任一项所述的光取向膜用液晶取向剂,其还含有可与末端封端的聚酰胺酸或其衍生物进行交联的化合物。[0035][5]根据所述[4]项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述可与末端封端的聚酰胺酸或其衍生物进行交联的化合物是选自由下述(a)~(d)所表示的化合物所组成的族群中的一个以上:[0036](a)在分子内含有一个以上环氧环的硅烷偶联剂、[0037](b)在分子内含有两个以上环氧环的化合物、[0038](c)在分子内含有两个以上苯并惡嘆(benzoxazine)结构的化合物、[0039](d)在分子内含有两个以上噁挫啉(oxazoline)结构的化合物。[0040][6]根据所述[4]项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述可与末端封端的聚酰胺酸或其衍生物进行交联的化合物是选自由下述式(EPX-I)~式(EPX-7)、式(B0X-2-1)、式(B0X-2-2)、及式(0X-1)所组成的族群中的至少一个:[0041][0042][7]根据所述[1]~[6]中任一项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述二胺化合物包含至少一个感光性二胺。[0043][8]根据所述[7]项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述感光性二胺是选自由下述式(PDI-I)~式(PDI-13)所组成的族群中的至少一个化合物:[0044][0045]式(PDI-7)中,R51分别独立为-CH3、-〇CH3、-CF3、或-C00CH3,[0046]s分别独立为0~2的整数;[0047]式(PDI-8)中,R52分别独立为单键、碳数1~20的直链亚烷基、-C00-、-0C0-、或-CONH-,[0048]直链亚烷基的至少一个-CH2-可被取代为-0_,[0049]R53分别独立为-F、-CH3、-〇CH3、_CF3、或-OH,[0050]q分别独立为0~4的整数;[0051]式(PDI-12)中,R54为碳数1~10的烷基或烷氧基,[0052]烷基或烷氧基的至少一个氢可被取代为氟;而且[0053]式(PDI-I)~式(PDI-8)中,键合位置没有被固定在构成环的任一个碳原子上的基表示键合在该环上能够键合的位置。[0054][9]根据所述[7]项或[8]项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述感光性二胺是下述式(PDI-7)所表示的化合物:[0055][0056]式(PDI-7)中,R51分别独立为-CH3、-〇CH3、-CF3、或-C00CH3,s分别独立为0~2的整数。[0057][10]根据所述[7]至[10]中任一项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述感光性二胺是下述式(PDI-7-1)或式(PDI-7-2)所表示的化合物:[0058][0059][11]根据所述[1]至[10]中任一项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述二胺化合物是包含感光性二胺、及选自下述式(DI-5-1)、式(DI-5-17)、式(DI-5-30)、式(DI-7-3)、式(DI-13-1)、式(DI-34-4)、及式(DI-34-7)中的至少一个的二胺混合物:[0060][0061]式(DI-5-1)中,m为2~12的整数;[0062]式(DI-5-30)中,k为1~5的整数;[0063]而且,式(DI-7-3)中,m为1~12的整数,η分别独立为1或2;[0064][0065]式(DI-34-4)及式(DI-34-7)中,R41为-H或碳数1~12的烷基。[0066][12]根据所述[1]~[11]中任一项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述四羧酸二酐包含选自下述式(ΑΝ-1-13)、式(ΑΝ-4-17)、式(ΑΝ-4-30)、及式(ΡΑΝ-9)中的至少一个:[0067][0068]式(AN-4-17)及式(PAN-9)中,m为1~12的整数。[0069][13]根据所述[1]至[12]中任一项所述的光取向膜用液晶取向剂,其还含有除了使四羧酸二酐、二胺化合物及氨基硅烷化合物进行反应而获得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物以外的其他聚合物。[0070][14]根据所述[13]项所述的光取向膜用液晶取向剂,其中:所述其他聚合物为聚酰胺酸或其衍生物。[0071][15]-种液晶取向膜,其使用所述[1]~[14]中任一项所述的液晶取向剂。[0072][16]-种液晶显示元件,其使用所述[15]项所述的液晶取向膜。[0073][发明效果][0074]根据本发明,可提供一种光取向膜用液晶取向剂,其是包含光取向用液晶取向膜的液晶显示元件,并且控制操作触控面板时的异物产生,并且维持其液晶取向性、取向稳定性、对比度、AC余像等各特性。[0075]本发明中,关于通过使用将末端利用特定氨基硅烷化合物加以封端而获得的聚酰胺酸,可抑制异物产生且维持液晶显示元件的取向性或电特性的机制(mechanism)尚不明确,但认为如下。[0076]通式(AS)所示的特定氨基硅烷化合物会与聚酰胺酸的末端的酸酐基发生反应。反应后,一部分聚酰胺酸分子在末端连结了烷氧基硅烷基。认为该烷氧基硅烷基在加热焙烧取向膜时会与其他烷氧基硅烷基进行缩合,而在取向膜的厚度方向形成键。认为在该厚度方向的键合使得厚度方向的膜强度增加,而控制操作触控面板时的异物产生。[0077]另外,本发明的液晶取向剂也可作为所谓掺合系取向剂而使用,该掺合系取向剂是在该聚酰胺酸中混合其他聚合物而用作取向剂。认为在该情况下,获得如下效果:不仅取向膜的厚度方向的膜强度增加,而且末端封端所使用的氨基硅氧烷化合物促进该聚酰胺酸与其他聚合物的相分离。即,即便作为掺合系取向剂,也可控制异物产生并且维持其他各特性。并且,使用能够以不打乱液晶显示元件的液晶取向性的程度进行交联的化合物在控制异物产生方面更有效果。【具体实施方式】[0078]对本发明中使用的用语进行说明。例如,有时将"式(I)所表示的二胺"记为"二胺(I)"。有时将式(I-I)所表示的化合物记为化合物(I-I)。关于其他式所表示的化合物,有时也同样地简略记载。定义化学结构式时使用的"任意的"表示不仅位置任意,而且个数也任意。化学结构式中,将字符(例如A)以圆或六边形包围的基意指环结构的基(环A)。[0079]对本发明的聚酰胺酸及其衍生物进行说明。[0080]本发明的聚酰胺酸及其衍生物是使四羧酸二酐、二胺化合物及氨基硅烷化合物进行反应而获得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物。所述聚酰胺酸的衍生物是指制成含有溶剂的下述液晶取向剂时溶解于溶剂中的成分,且是于将该液晶取向剂制成液晶取向膜时可形成以聚酰亚胺为主成分的液晶取向膜的成分。作为此种聚酰胺酸的衍生物,例如可列举可溶性聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、及聚酰胺酸酰胺等,更具体而言,可列举:1)聚酰胺酸的全部氨基与羧基进行脱水闭环反应而获得的聚酰亚胺;2)部分性地进行脱水闭环反应而获得的部分聚酰亚胺;3)将聚酰胺酸的羧基转化为酯的聚酰胺酸酯;4)将四羧酸二酐化合物中所含的酸二酐的一部分置换为有机二羧酸并进行反应而获得的聚酰胺酸-聚酰胺共聚物;及5)使该聚酰胺酸-聚酰胺共聚物的一部分或全部进行脱水闭环反应而获得的聚酰胺酰亚胺。所述聚酰胺酸及其衍生物可为一种化合物,也可为两种以上。另外,所述聚酰胺酸及其衍生物只要是具有四羧酸二酐与二胺的反应产物的结构的化合物即可,也可使用其他原料,而含有由除四羧酸二酐与二胺的反应以外的其他反应所产生的反应产物。[0081]对用来制造本发明的聚酰胺酸及其衍生物的氨基硅烷化合物进行说明。[0082]本发明中使用的氨基硅烷化合物是用来将聚酰胺酸及其衍生物的末端加以封端。于构成聚酰胺酸及其衍生物的二胺中,以氨基硅烷化合物相对于二胺的比率为40摩尔%以下的范围将二胺的一部分置换为氨基硅烷化合物。通过这种置换,可使生成聚酰胺酸时的聚合反应终止(termination),而可将聚酰胺酸及其衍生物的末端加以封端。[0083]作为所述氨基硅烷化合物,可从下述式(AS)所表示的化合物中进行选择。[0084](AS)[0085]式(AS)中,η为0或1,[0086]R为碳数1~10的烷基,可将所述烷基中存在的一个以上的-CH2-CH2-结构取代为-CH2-NH-结构,X为_0〇13或-OCH2CH3。[0087]更详细而言,式(AS)所表示的氨基硅烷化合物可列举下述式(AS-I)~式(AS-5)所表示的氨基硅烷化合物。[0093]用以置换的氨基硅烷化合物只要无损本发明的效果,则可为一种,也可为两种以上。[0088][0089][0090][0091][0092][0094]所述氨基硅烷化合物中,为了同时提高取向膜的硬度及取向性,优选式(AS-3)~式(AS-5)所表示的化合物,特别优选式(AS-5)所表示的化合物。[0095]对用来制造本发明的光取向膜用液晶取向剂的"可进行交联的化合物"进行说明。[0096]本发明的光取向膜用液晶取向剂含有使四羧酸二酐、二胺化合物、及氨基硅烷化合物进行反应而获得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物,为了进而获得增加取向膜在厚度方向的强度且抑制异物产生的效果,可含有选自由下述(a)~(d)所表示的可进行交联的化合物所组成的族群中的一个以上的可进行交联的化合物。[0097](a)在分子内含有一个以上环氧环的硅烷偶联剂[0098](b)在分子内含有两个以上环氧环的化合物[0099](C)在分子内含有两个以上苯并噁嗪结构的化合物[0100](d)在分子内含有两个以上噁唑啉结构的化合物[0101](a)作为在分子内含有一个以上环氧环的硅烷偶联剂,例如可列举下述式(EPX-I)~式(EPX-6)所表示的3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、及2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,可适宜地使用。其中优选的硅烷偶联剂为2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(EPX-5)及2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷(EPX-6)。[0102][0103](b)作为在分子内含有两个以上环氧环的化合物,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'-环氧环己烯羧酸3,4_环氧环己烯基甲酯及3-(N,N-二缩水甘油基)氨基丙基三甲氧基硅烷、2-[4-(2,3_环氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-双[4-([2,3-环氧丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷(商品名,6(*111〇^VG3101L",(三井化学股份有限公司制造))、1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、N,N,Ν',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、及下述式(EPX-7)所表示的N,N,N',N'-四缩水甘油基_4,4'-二氨基二苯甲烷。优选的环氧化合物为N,N,N',当前第1页1 2 3 4 5 6 
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