專利名稱：用以形成光配向用液晶配向膜的液晶配向劑、液晶配向膜及使用其的液晶顯示元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用光配向法的光配向用液晶配向劑、及使用其的光配向膜、液晶顯示元件。
背景技術：
在個人電腦(personal computer)的顯示器(monitor)、液晶電視、攝像機(video camera) ^ ! (view finder)(projection display) 禾中
另夕卜光打印頭(optical printer head)、光學傅里葉變換(optical Fourier transform) 元件、光閥(light valve)等光電子相關元件等中，目前得到產(chǎn)品化而通常流通的液晶顯示元件的主流是使用向列型液晶(nematic liquid crystal)的顯示元件。向列型液晶顯示元件的顯示方式廣泛已知有TN(Twisted Nematic，扭曲向列)模式、STN(Super Twisted Nematic，超扭曲向列)模式。近年來，為了改善這些模式的問題點之一的視角狹窄，提出了使用了光學補償膜的TN型液晶顯示元件、并用了垂直配向與突起結(jié)構(gòu)物技術的MVA(Multi-domain Vertical Alignment，多域垂直配向)模式、或橫向電場方式的 IPSdn-Plane Switching，平面轉(zhuǎn)換)模式等，并且得以實用化。為了使這些液晶顯示元件具有均一的顯示特性，必須均一地控制液晶的分子配列。具體而言，使基板上的液晶分子于一個方向上均一地配向，使液晶分子自基板面起具有一定的傾斜角(預傾角)等。起到此種作用的是液晶配向膜。液晶配向膜是關系到液晶顯示元件的顯示質(zhì)量的重要因素之一，隨著顯示元件的高品質(zhì)化，液晶配向膜的作用逐年變得重要起來。液晶配向膜是使用液晶配向劑而被形成?，F(xiàn)在所主要使用的液晶配向劑是使聚酰胺酸或可溶性聚酰亞胺溶解于有機溶劑中而成的溶液(清漆)。將該溶液涂布于基板上之后，利用加熱等手段進行成膜而形成聚酰亞胺系液晶配向膜。作為賦予該膜使液晶分子配向的性質(zhì)(配向處理)的方法，現(xiàn)在所工業(yè)性使用的是摩擦法。摩擦法是使用移植了尼龍、人造絲、聚酯等纖維的布，向一個方向?qū)σ壕湎蚰さ谋砻孢M行摩擦的處理，由此可獲得液晶分子的一致的配向。然而，在摩擦法中存在如下的問題在步驟中產(chǎn)生的配向膜的削屑或纖維雜質(zhì)等的附著所造成的顯示缺陷，或者由于產(chǎn)生靜電而使薄膜晶體管 (Thin-Film-Transi stor，TFT)元件被破壞所引起的顯示不良等。為了解決該問題，提出了對所形成的膜照射光而實施配向處理的光配向法，迄今為止介紹了光分解法、光異構(gòu)化法、光二聚法、光交聯(lián)法等眾多的配向機構(gòu)(例如參照非專利文獻1及專利文獻1 專利文獻幻。光配向法具有如下的優(yōu)點與摩擦法相比而言配向的均一性高，且由于是非接觸的配向法，因此并不使膜附有傷痕，且可減低塵?；蜢o電等造成液晶顯示元件顯示不良的原因等。雖然進行了數(shù)量眾多的利用光配向方式的液晶配向膜(以下有時簡稱為“光配向膜”)中所使用的材料的研究，但報告了 使用聚酰亞胺(所述聚酰亞胺在原料中使用四羧酸二酐、特別是環(huán)丁烷四羧酸二酐)的光配向膜可使液晶分子均一且穩(wěn)定地配向(例如參照專利文獻1)。其是對基板上所形成的膜照射紫外線等而賦予聚酰亞胺如下功能的方法 通過使其產(chǎn)生化學變化而使液晶配向于固定方向上。然而，利用此種方式的光配向膜存在電氣特性差的問題，亦即，與利用摩擦法的配向膜相比而言雜質(zhì)離子的量增加而造成電壓保持率降低等。為了解決該問題，對構(gòu)成聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)進行了各種研究(例如參照專利文獻2及專利文獻3)。另一方面，光配向法由于與摩擦法相比而言錨定能(anchoring energy)小、液晶分子的配向性差，因此被指出存在如下問題液晶顯示元件的響應速度降低或者引起燒痕。 為了克服此種缺陷，我們發(fā)現(xiàn)了如下方法利用例如專利文獻4中所記載的方法將包含聚酰胺酸的液晶配向劑涂布于基板上之后，進行光照射，其后進行煅燒的方法。通過該方法可獲得具有大的錨定能的光配向膜。然而，使用了聚酰胺酸(所述聚酰胺酸以具有偶氮基的二胺為原料而制造)的光配向膜存在如下的問題光的透射率低，液晶顯示元件的亮度降低。[現(xiàn)有技術文獻][專利文獻][專利文獻1]日本專利特開平9197313公報[專利文獻2]日本專利特開2004-206091公報[專利文獻3]國際公開2005/83504號說明書[專利文獻4]日本專利特開2005-275364公報[專利文獻5]日本專利特開2006-171304公報[非專利文獻][非專利文獻1]液晶、第3卷、第4號、第262頁、1999年
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供用以形成光配向膜的液晶配向劑，所述光配向膜具有如下性質(zhì)可保持電壓保持率高、離子量小、殘留電荷少等液晶配向膜所共通要求的電氣特性， 且由于光照射的化學變化的感光度良好、液晶分子的配向性優(yōu)異、透光率高。本發(fā)明的課題更在于提供使用該液晶配向劑的光配向膜，提供使用該光配向膜的液晶顯示元件。本發(fā)明人等人發(fā)現(xiàn)利用含有聚酰胺酸或其衍生物(所述聚酰胺酸或其衍生物是使環(huán)丁烷四羧酸二酐或包含環(huán)丁烷四羧酸二酐的四羧酸二酐的混合物、與在分子中除氨基的氮原子以外具有至少2個氮原子的特定二胺反應而得)的液晶配向劑而形成的光配向膜的由于光照射的化學變化的感光度良好、液晶分子的配向性優(yōu)異、且透光率高，從而完成本發(fā)明。本發(fā)明包含以下的構(gòu)成。[1] 一種液晶配向劑，其是含有四羧酸二酐與二胺反應而得的聚酰胺酸或其衍生物的用以形成光配向用液晶配向膜的液晶配向劑，所述四羧酸二酐包含下述式(I)所表示的四羧酸二酐；所述二胺包含選自下述式(N-I)及式(N-2)所表示的二胺的群組的至少1種；
權(quán)利要求
1. 一種液晶配向劑，其含有使四羧酸二酐與二胺反應而得的聚酰胺酸或其衍生物，且用以形成光配向用液晶配向膜，所述四羧酸二酐包含下述式(I)所表示的四羧酸二酐；所述二胺包含選自下述式(N-I)及式(N-幻所表示的二胺的群組的至少1種；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使Re獨立為碳數(shù)為1 3的烷基，Rf獨立為氫、碳數(shù)為1 3的烷基、氟、氯、或溴的式(N-I)所表示的二胺或含該二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使在分子兩端的苯基中的各自的對位具有氨基的式(N-I)所表示的二胺或含該二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使選自下述式(Ν-1-1) 式(Ν-1-20)所表示的二胺的群組的至少1種或含該二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使Re獨立為碳數(shù)為1 10的烷基、碳數(shù)為1 10的烷氧基、氨甲?；?、氟、氯、或溴，Rh獨立為碳數(shù)為1 3的烷基的式(N-2)所表示的二胺或含該二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使在分子兩端的苯基中的各自的對位具有氨基的式(N-幻所表示的二胺或含該二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使選自下述式(N-2-1) 式(N-2-15)所表示的二胺的群組的至少1種或含該二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使權(quán)利要求7中所述的式(N-2-1)及式(N-2-幻所表示的二胺的至少1種或含該二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使進一步包含選自下述式(III) 式(IX)及式(XV)所表示的二胺的群組的至少1種的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物；
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶配向劑，其中含有使進一步包含具有側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的二胺的二胺混合物與四羧酸二酐反應而得的聚酰胺酸或其衍生物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶配向劑，其中，具有側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的二胺是選自下述式(X) 式(XIV)所表示的二胺的群組的至少1種；
12 根據(jù)權(quán)利要求
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的液晶配向劑，其中，進一步使用選自下述式(1)、式O)、式(5) 式(7)及式(17)所表示的芳香族四羧酸二酐的群組的至少1種作為與二胺反應的四羧酸二酐；
14.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的液晶配向劑，其中，進一步使用選自下述式 (23)、式(25)、式(36) 式(39)、式(44)、式(49)及式(68)所表示的脂環(huán)族四羧酸二酐及脂肪族四羧酸二酐的群組的至少1種作為與二胺反應的四羧酸二酐；
15.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的液晶配向劑，其中，進一步使用選自權(quán)利要求13中所述的芳香族四羧酸二酐的群組的至少1種、與選自權(quán)利要求14中所述的脂環(huán)族四羧酸二酐及脂肪族四羧酸二酐的群組的至少1種作為與二胺反應的四羧酸二酐。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的液晶配向劑，其中進一步包含選自經(jīng)烯基取代的納迪克酰亞胺化合物、環(huán)氧化合物、及硅烷偶聯(lián)劑的至少1種。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，經(jīng)烯基取代的納迪克酰亞胺化合物是選自由雙W-(烯丙基雙環(huán)[2.2. 1]庚-5-烯-2，3-二羧基酰亞胺)苯基]甲烷、N，N’-間苯二甲基-雙(烯丙基雙環(huán)[2. 2. 1]庚-5-烯-2，3-二羧基酰亞胺)、及N，N’ -六亞甲基-雙(烯丙基雙環(huán)[2. 2. 1]庚-5-烯-2，3- 二羧基酰亞胺)所構(gòu)成的群組的至少1種。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，所述經(jīng)烯基取代的納迪克酰亞胺化合物是雙W-(烯丙基雙環(huán)[2. 2. 1]庚-5-烯-2，3- 二羧基酰亞胺)苯基]甲烷。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，包含相對于所述聚酰胺酸或其衍生物的總量而言為0. 01wt% 50wt%的經(jīng)烯基取代的納迪克酰亞胺化合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，所述環(huán)氧化合物是選自由N，N,N’， N’ -四縮水甘油基-間苯二甲胺、1，3_雙(N，N-二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷、N，N，N’，N’-四縮水甘油基-4，4’_二氨基二苯基甲烷、2-[442，3-環(huán)氧基丙氧基)苯基]-2<4_[1， 1-雙[4-([2，3-環(huán)氧基丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷、3，4_環(huán)氧環(huán)己烯基甲基-3’， 4’-環(huán)氧環(huán)己烯甲酸酯、N-苯基馬來酰亞胺-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、及2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷所構(gòu)成的群組的至少1種。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，所述環(huán)氧化合物是N，N,N’，N’ -四縮水甘油基_4，4’ - 二氨基二苯基甲烷或2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，包含相對于所述聚酰胺酸或其衍生物的總量而言為lwt% 40wt%的環(huán)氧化合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，所述硅烷偶聯(lián)劑是選自由乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、 N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基三甲氧基硅烷、對氨基苯基三甲氧基硅烷、對氨基苯基三乙氧基硅烷、間氨基苯基三甲氧基硅烷、間氨基苯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、N- (1，3- 二甲基亞丁基)-3-(三乙氧基硅烷基)-1-丙基胺、及N，N’ -雙[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]乙二胺所構(gòu)成的群組的至少1種。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，所述硅烷偶聯(lián)劑是3-氨基丙基三乙氧基娃焼。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶配向劑，其中，包含相對于所述聚酰胺酸或其衍生物的總量而言為0. Iwt% IOwt%的硅烷偶聯(lián)劑。
26.一種液晶配向劑，其混合有根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的液晶配向劑的至少2種。
27.一種光配向用液晶配向膜，其經(jīng)由將權(quán)利要求1至沈中任一項所述的液晶配向劑涂布于基板上的步驟，對涂附有配向劑的基板進行加熱干燥的步驟，對膜照射偏光紫外線的步驟而形成。
28.一種光配向用液晶配向膜，其經(jīng)由將權(quán)利要求1至沈中任一項所述的液晶配向劑涂布于基板上的步驟，對涂附有配向劑的基板進行加熱干燥的步驟，對干燥的膜照射偏光紫外線的步驟，其次對該膜進行加熱煅燒的步驟而形成。
29.一種光配向用液晶配向膜，其經(jīng)由將權(quán)利要求1至沈中任一項所述的液晶配向劑涂布于基板上的步驟，對涂附有配向劑的基板進行加熱干燥的步驟，對干燥的膜進行加熱煅燒的步驟，其次對該膜照射偏光紫外線的步驟而形成。
30.一種液晶顯示元件，其具有權(quán)利要求27至四中任一項所述的光配向用液晶配向膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用以形成光配向用液晶配向膜的液晶配向劑、液晶配向膜及使用其的液晶顯示元件，所述液晶配向劑，其含有使環(huán)丁烷四羧酸二酐或包含環(huán)丁烷四羧酸二酐的四羧酸二酐的混合物、與在分子中除氨基的氮原子以外具有至少2個氮原子的特定二胺反應而得的聚酰胺酸或其衍生物。利用該液晶配向劑，能夠形成由于光照射的化學變化的感光度良好、液晶分子的配向性優(yōu)異、透光率高的光配向膜。而且，將該光配向膜用于液晶顯示元件中，能夠保持液晶配向膜所共通要求的電氣特性電壓保持率高、離子量小、殘留電荷少等。
文檔編號C08G73/12GK102585843SQ201110450248
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者山內(nèi)孝浩, 松田智幸, 近藤史尚 申請人:Jnc株式會社, Jnc石油化學株式會社