化合物、聚合物、液晶取向剂、液晶取向膜以及显示元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化合物、聚合物、液晶取向剂以及液晶显示元件。详细而言，本发 明涉及一种可形成即便在严酷的使用条件下历经长期，电压保持率的下降也少，可靠性优 异的液晶取向膜的液晶取向剂，以及历经长期而显示品质不会劣化的液晶显示元件。
【背景技术】
[0002] 液晶显示元件可根据电极结构以及所使用的液晶分子的物性来分类为各种模式。 例如已知有以下模式等的液晶显示装置：
[0003] 所谓的扭转向列（Twisted Nematic，TN)型（专利文献1)，例如在设置有透明导 电膜的基板表面形成液晶取向膜来作为液晶显示元件用基板，将所述2炔基板对向配置， 在其间隙内形成具有正的介电各向异性的向列型液晶的层，制成夹层（sandwich)结构的 单元，使液晶分子的长轴自其中一炔基板朝向另一炔基板而连续地扭转90° ;
[0004] 超扭转向列（Super Twisted Nematic，STN)型（专利文献2)，能够实现比TN型 液晶显示元件高的占空比（Duty ratio);
[0005] 垂直取向（Vertical Alignment，VA)型（专利文献3)，在极间隙内注入具有负的 介电各向异性的向列型液晶的层，使液晶相对于基板而大致垂直地取向；
[0006] 面内切换（In-Plane Switching，IPS)型（专利文献4及专利文献5)，通过将电极 对在一炔基板面内配置为梳齿状，则电场施加时的液晶的驱动方向仅成为基板面内方向；
[0007] 边缘场切换（Fringe Field Switching，FFS)型（专利文献6)，将IPS型的电极 结构加以变更，提高显示元件部分的开口率，使亮度上升；
[0008] 光学补偿弯曲（Optical Compensated Bend，0CB)型（专利文献7)，视角依存性 少，而且影像画面的高速响应性优异。
[0009] 作为这些各种液晶显示元件中的液晶取向膜的材料，已知有聚酰胺酸、聚酰亚胺、 聚酰胺、聚酯等树脂材料，特别是包含聚酰胺酸或者聚酰亚胺的液晶取向膜由于耐热性、机 械强度、与液晶的亲和性等优异，故而用于多种液晶显示元件中（专利文献8)。
[0010] 如上所述的液晶取向剂中，近年来，要求可靠性（对严酷环境的长期稳定性）较以 前也有提高。所述情况如以下所述。
[0011] 与现有的液晶显示元件的主用途即个人电脑、监视器用显示器等相比，近年来普 及显著的液晶电视要求换购周期长，原本就为长寿命。此处，近年来作为家庭影院（home theater)的需要提高的液晶投影仪用途的液晶显示元件中，由于使用金属卤化物灯等照射 强度非常高的光源，故而对光及热的耐受性成为大的问题。另外，手机等移动设备用或车载 用汽车导航用的液晶显示元件为了提高在包含强烈的紫外线的太阳光下的可见性，必须提 高背光源的亮度，因此更担忧早期的劣化。而且，在使用这些设备作为电视游戏的显示器的 情况下，会设想在所述的条件下置于极长时间的连续驱动下。
[0012] 如上所述，液晶显示元件中，随着多用途化等而会暴露于高强度的光照射、长时间 驱动等以往所未考虑到的严苛环境中，而且要求进一步长寿命化。
[0013] 现有已知的液晶取向膜中，已指出对于所述严苛环境的耐受性不足。
[0014] [现有技术文献]
[0015] [专利文献]
[0016] [专利文献1]日本专利特开平4-153622号公报
[0017] [专利文献2]日本专利特开昭60-107020号公报
[0018] [专利文献3]日本专利特开平11-258605号公报
[0019] [专利文献4]日本专利特开昭56-91277号公报
[0020] [专利文献5]美国专利第5, 928, 733号说明书
[0021] [专利文献6]日本专利特开2002-082357号公报
[0022] [专利文献7]日本专利特开平9-105957号公报
[0023] [专利文献8]日本专利特开昭62-165628号公报
【发明内容】
[0024] [发明所欲解决的问题]
[0025] 本发明是鉴于所述情况而形成，其目的在于提供一种液晶取向剂，其可形成历经 长期而电压保持率的下降少、可靠性优异的液晶取向膜。
[0026] 本发明的另一目的在于提供一种优异的液晶显示元件，其历经长期而显示品质不 会劣化。
[0027] [解决问题的技术手段]
[0028] 依据本发明，第一，本发明的所述目的以及优点是由一种液晶取向剂来达成，其特 征在于：
[0029] 含有具有下述式（1)所表示的结构的聚合物。
[0030] ^X1-(CR12)ml-Y-(CR12) m2-X2-* (1)
[0031] (式（1)中，X1及X2分别独立地为单键、氧原子、硫原子、羰基或酯键，其中，X1及 X2两个不会同时为单键，
[0032] Y是自5元环或6元环的杂芳香族化合物中去除2个氢原子而获得的基团，所述杂 芳香族化合物在环结构中包含1个或2个选自由氮原子、氧原子及硫原子所组成的组群中 的1种以上杂原子，其中，Y的2个结合键均直接出自所述5元环或6元环中，
[0033] 存在多个的R1分别独立地为氢原子或氟原子，
[0034] ml及m2分别独立地为0~20的整数，而且
[0035] 分别表示结合键）
[0036] 第二，本发明的所述目的以及优点是由一种液晶显示元件来达成，其特征在于：
[0037] 包括由所述液晶取向剂来形成的液晶取向膜。
[0038] [发明的效果]
[0039] 通过本发明，提供一种可形成历经长期而电压保持率的下降少、可靠性优异的液 晶取向膜的液晶取向剂。
[0040] 包括由所述液晶取向剂形成的液晶取向膜的本发明的液晶显示元件历经长期而 显示品质不会劣化。
[0041] 因此，本发明的技术可适合应用于例如液晶电视、液晶投影仪、手机、便携式游戏 机、信息用显示器等用途。
【附图说明】
[0042] 图1是表示实施例12以及比较例6及比较例7中制造的液晶单元中的电极图案 的概略图
【具体实施方式】
[0043] 本发明的液晶取向剂含有具有所述式（1)所表示的结构的聚合物。
[0044] 所述式（1)中的Y例如可列举下述式分别所表示的基团。
[0045] [化 1]
[0046]
[0047] (所述式中，R为氢原子或者碳数1~6的烷基；
[0048] X分别独立地为卤素原子、碳数1~20的烷基、碳数1~20的氟烷基、碳数2~ 20的烯基、碳数1~20的烷氧基或者碳数1~20的氟烷氧基；
[0049] nl及n4分别独立地为0~2的整数；
[0050] n2 为 0 或 1 ;
[0051] n3分别独立地为0~3的整数；而且
[0052] 分别表示结合键）
[0053] 上式中的R的烷基优选为碳数1~3的烷基，具体而言，例如更优选为甲基、乙基、 正丙基或者异丙基。X的卤素原子例如可列举氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。X的烷基 例如可列举：甲基、乙基、正丙基、异丙基等；
[0054] 氟烷基例如可列举：三氟甲基、2, 2, 2-三氟乙基等；
[0055] 條基例如可列举：乙條基、條丙基等；
[0056] 烷氧基例如可列举：甲氧基、乙氧基、正丙氧基等；
[0057] 氟烷氧基例如可列举：三氟甲氧基、2, 2, 2-三氟乙氧基等。nl、n4及n5分别独立 地优选为0或1，更优选为0。
[0058] 所述式（1)中的Y特别优选为亚吡啶基（pyridinylene)，最优选为2, 5-亚吡啶 基、2, 6-亚吡啶基或者3, 5-亚吡啶基。
[0059] 所述式⑴中的R1优选为氢原子；
[0060] 所述式（1)中的ml及m2分别独立地优选为0~2的整数。
[0061] 当所述式⑴中的X1及X2为酯键时，其键结方向为任意，但优选为该酯键的羰基 碳位于内侧。X1及X2优选为其中一个为氧原子或酯键，另一个为单键、氧原子或酯键。
[0062] 所述式（1)所表示的结构特别优选为例如下述式分别所表示的结构。
[0063] [化 2]
[0064]
[0065](所述式中的分别表示结合键）
[0066] 本发明的液晶取向剂中所含有的聚合物只要是具有所述式（1)所表示的结构的 聚合物，则除此以外，可无任何限定地适当使用。本发明的液晶取向剂中所含有的聚合物优 选为在该聚合物的主链上具有所述式（1)所表示的结构。
[0067] 此处，所谓聚合物的主链，是指聚合物中包含最长的原子链的"干"的部分。所谓 在主链上具有所述式（1)所表示的结构，是指该结构构成主链的一部分。该情况下，所述式 (1)所表示的结构会存在于主链中，但并不禁止该结构重叠地存在于主链以外的部分，例如 侧链（自聚合物的"干"上分支出的部分）。
[0068] 本发明的液晶取向剂中所含有的具有所述式（1)所表示的结构的聚合物例如可 列举：具有所述式（1)所表示的结构的聚酰胺酸、聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物、聚酰胺酸 酯、聚有机硅氧烷、聚酯、聚酰胺、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。这些聚合物中，优选为使用选自由 聚酰胺酸、聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物、聚酰胺酸酯以及聚有机硅氧烷所组成的组群中的1 种以上聚合物，
[0069] 更优选为使用选自由聚酰胺酸及其酰亚胺化聚合物所组成的组群中的1种以上 聚合物。
[0070] 所述聚酰胺酸例如可利用以下方法来优选地合成：
[0071] 使包含具有所述式（1)所表示的结构的四羧酸二酐的四羧酸二酐、与二胺进行反 应的方法；或者
[0072] 使四羧酸二酐、与包含具有所述式（1)所表示的结构的二胺的二胺进行反应的方 法。
[0073] 所述聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物可通过将所述聚酰胺酸进行脱水闭环，将酰胺酸 结构的全部或者一部分进行酰亚胺化而获得。
[0074] 本发明的液晶取向剂中所含有的聚合物特别优选为选自由
[0075] 使四羧酸二酐与包含具有所述式（1)所表示的结构的二胺的二胺进行反应而获 得的聚酰胺酸、以及
[0076] 将该聚酰胺酸进行脱水闭环而获得的酰亚胺化聚合物
[0077] 所组成的组群中的1种以上聚合物。
[0078] 以下，对本发明的液晶取向剂中特别优选地含有的聚合物的合成方法进行说明。
[0079] 具有所述式（1)所表示的结构的聚酰胺酸的合成中可使用的四羧酸二酐例如可 列举脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作为这些四羧酸二酐的 具体例，脂肪族四羧酸二酐例如可列举：丁烷四羧酸二酐等；
[0080] 脂环式四羧酸二酐例如可列举：1，2, 3, 4-环丁烷四羧酸二酐、2, 3, 5-三羧基环戊 基乙酸二酐、1，3, 3a，4, 5, 9b-六氢-5-(四氢-2, 5-二氧代-3-呋喃基）-萘并[l，2-c]呋 喃-1，3-二酮、1，3, 3a，4, 5, 9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2, 5-二氧代-3-呋喃基）-萘 并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、3-氧杂双环[3. 2. 1]辛烷-2, 4-二酮-6-螺环-3'-(四氢 呋喃-2'，5' -二酮）、5_(2, 5-二氧代四氢-3-呋喃基）-3-甲基-3-环己烯-1，2-二羧 酸酐、5-(2, 5-二氧代四氢呋喃-3-基）-3a，4, 5, 9b-四氢萘并[l，2-c]呋喃-1，3-二酮、 3, 5, 6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3, 5:6-二酐、双环[3. 3. 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧 酸 2:4, 6:8 二酐、4, 9-二氧杂三环[5. 3. I. 02'6] ^烷 _3, 5, 8, 10-四酮等；
[0081] 芳香族四羧酸二酐例如可列举：均苯四甲酸二酐等，除此以外，
[0082] 可使用日本专利特愿2009-157556号中记载的四羧酸二酐。
[0083] 所述聚酰胺酸的合成中使用的四羧酸二酐优选为包含所述中的脂环式四羧酸二 酐，
[0084] 更优选为包含选自由2, 3, 5-三羧基环戊基乙酸二酐、2, 4, 6, 8-四羧基双环 [3. 3. 0]辛烷-2:4, 6:8-二酐、1，2, 3, 4-环丁烷四羧酸二酐、1，2, 4, 5-环己烷四羧酸二酐 以及1，2, 3, 4-环戊烷四羧酸二酐所组成的组群中的至少1种，尤其优选为相对于全部四羧 酸二酐而包含60摩尔％以上的选自这些四羧