液晶取向劑、液晶取向膜以及液晶顯示元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種液晶取向齊Ij、液晶取向膜以及液晶顯示元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，液晶顯示元件已開發(fā)出電極結(jié)構(gòu)或所使用的液晶分子的物性、制造步驟等 不同的多種驅(qū)動方式，例如已知扭轉(zhuǎn)向列（Twisted Nematic，TN)型或超扭轉(zhuǎn)向列（Super Twisted Nematic，STN)型、垂直取向（Vertical Alignment，VA)型、共面切換（In-Plane Switching，IPS)型、邊緣場切換（fringe field switching，F(xiàn)FS)型等各種液晶顯示元件。 這些液晶顯示元件具有用以使液晶分子取向的液晶取向膜。就耐熱性或機械強度、與液晶 的親和性等各種特性良好的方面而言，液晶取向膜的材料通常使用聚酰胺酸或聚酰亞胺。
[0003] 另外，近年來，提出了將聚酰胺酸酯用于聚合物成分的至少一部分的液晶取向劑 (例如參照專利文獻1)。專利文獻1中公開了：使聚酰胺酸酯及聚酰胺酸作為聚合物成分 而含有于液晶取向劑中，并且使聚酰胺酸酯的重量平均分子量小于聚酰胺酸。依據(jù)該專利 文獻1中記載的液晶取向劑，專利文獻1中記載有如下主旨：在液晶取向膜的膜表面產(chǎn)生的 微細凹凸減少，液晶顯示元件的液晶取向性以及電特性得到改善。
[0004] [現(xiàn)有技術(shù)文獻]
[0005] [專利文獻]
[0006] [專利文獻1]國際公開第2011/115078號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007][發(fā)明所要解決的問題]
[0008] 近年來，大畫面且高精細的液晶電視成為主體，另外，智能手機或平板PC等小型 顯示終端的普及推進，對液晶面板的高精細化的要求進一步提高。另外，隨著近年來的液晶 顯示元件的多用途化，液晶顯示元件被設(shè)想在更嚴酷的狀況下使用。因此，液晶顯示元件較 理想為平衡良好地適當表現(xiàn)出所要求的各種特性。
[0009] 本發(fā)明的目的之一為提供一種液晶取向劑，其能夠獲得可平衡良好地適當表現(xiàn)出 各種特性的液晶顯示元件。
[0010][解決問題的技術(shù)手段]
[0011] 本發(fā)明者為了達成如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而積極研究，發(fā)現(xiàn)可通過在酰胺酸 結(jié)構(gòu)的羧基部分導入功能性官能基來解決所述問題。具體而言，提供以下的液晶取向劑、液 晶取向膜以及液晶顯示元件。
[0012] 本公開的一方面為提供一種液晶取向劑，其含有具有下述式（1)所表不的部分結(jié) 構(gòu)的聚合物（P)。
[0013] [化 1]
[0014]
[0015] (式⑴中，R1為四價有機基，R2為二價有機基；X1及X2分別獨立地為羥基或者碳 數(shù)1~40的一價有機基；其中，X 1及X 2的至少任一者為如下的一價有機基：所述一價有機 基具有選自由兩個以上的芳香環(huán)直接鍵結(jié)于氮原子上的芳香族胺結(jié)構(gòu)、雜環(huán)基、聚合性基 及光重排性基所組成的組群中的一種）
[0016] 另外，另一方面為提供一種液晶取向膜，其是使用所述液晶取向劑來形成。另外， 提供包括所述液晶取向膜的液晶顯示元件。
[0017] [發(fā)明的效果]
[0018] 通過使液晶取向劑的聚合物成分的至少一部分中含有具有特定的部分結(jié)構(gòu)的聚 合物（P)，能夠獲得可平衡良好地表現(xiàn)出各種特性的液晶顯示元件。
【附圖說明】
[0019] 圖1是FFS型液晶單元的概略構(gòu)成圖。
[0020] 圖2的（a)、圖2的（b)是通過摩擦處理來制造液晶顯示元件時所使用的頂電極的 平面示意圖。圖2的（a)為頂電極的俯視圖，圖2的（b)為頂電極的部分放大圖。
[0021] 圖3是表示系統(tǒng)的驅(qū)動電極的圖。
[0022] 圖4的（a)、圖4的（b)是通過光取向處理來制造液晶顯示元件時所使用的頂電極 的平面示意圖。圖4的（a)為頂電極的俯視圖，圖4的（b)為頂電極的部分放大圖。
[0023] [符號的說明]
[0024] 10 :液晶顯示元件
[0025] IlaUlb :玻璃基板
[0026] 12 :液晶取向膜
[0027] 13:頂電極
[0028] 14 :絕緣層
[0029] 15:底電極
[0030] 16 :液晶層
[0031] dl:電極的線寬
[0032] d2:電極間的距離
[0033] A、B、C、D、E:電極
[0034] F :像素邊緣部分
【具體實施方式】
[0035] 以下，對調(diào)配于本公開的液晶取向劑中的成分、以及視需要而任意調(diào)配的其他成 分進行說明。
[0036] 〈聚合物⑵〉
[0037] 本公開的液晶取向劑含有具有下述式（1)所表示的部分結(jié)構(gòu)的聚合物（P)。
[0040] (式（1)中，R1為四價有機基，R2為二價有機基；X1及X2分別獨立地為羥基或者碳 數(shù)1~40的一價有機基；其中，X 1及X 2的至少任一者為如下的一價有機基：具有選自由兩 個以上的芳香環(huán)直接鍵結(jié)于氮原子上的芳香族胺結(jié)構(gòu)、雜環(huán)基、聚合性基及光重排性基所 組成的組群中的一種）
[0041] 所述式⑴中，X1及X 2的碳數(shù)1~40的一價有機基例如可列舉：碳數(shù)1~40的 一價烴基；對烴基的亞甲基以-0-、-S-、-CO-、-coo-、-cos-、-NR3-、-CO-NR3-、-Si (R3) 2_ (其 中，R3為氫原子或碳數(shù)1~12的一價烴基）、-N = N-、-SO 2_等進行取代而成的一價基；對 該一價基及烴基的鍵結(jié)于碳原子上的氫原子的至少一個以鹵素原子（氟原子、氯原子、溴 原子、鵬原子等）、羥基、烷氧基、硝基、氣基、疏基、亞硝基、烷基娃烷基、烷氧基娃烷基、硅烷 醇基、亞磺酸基（sulfino group)、膦基、羧基、氰基、磺基、?；冗M行取代而成的一價基； 具有雜環(huán)的一價基等。其中，X1及X 2的至少任一者為如下的一價有機基：所述一價有機基 具有選自由兩個以上的芳香環(huán)直接鍵結(jié)于氮原子上的芳香族胺結(jié)構(gòu)（以下也稱為"特定芳 香族胺結(jié)構(gòu)"）、雜環(huán)基、聚合性基及光重排性基所組成的組群中的一種功能性官能基。
[0042] 此處，本說明書中"烴基"是包含鏈狀烴基、脂環(huán)式烴基及芳香族烴基的含義。所 謂"鏈狀烴基"是指在主鏈上不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而是僅由鏈狀結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的直鏈狀烴基以及分 支狀烴基。其中，可以飽和，也可以不飽和。所謂"脂環(huán)式烴基"是指僅包含脂環(huán)式烴的結(jié) 構(gòu)作為環(huán)結(jié)構(gòu)，而不含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的烴基。其中，未必需要僅由脂環(huán)式烴的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，也 包含在其一部分中具有鏈狀結(jié)構(gòu)的烴基。所謂"芳香族烴基"是指包含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)作為環(huán) 結(jié)構(gòu)的烴基。其中，未必需要僅由芳香環(huán)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，也可以在其一部分中包含鏈狀結(jié)構(gòu)或 脂環(huán)式烴的結(jié)構(gòu)。
[0043] 聚合物（P)可通過將有機化學的常法適當組合來合成。作為合成方法的一例，例 如可列舉如下方法等：使四羧酸二酐與具有所述功能性官能基的化合物（E)進行反應，來 合成具有所述功能性官能基的四羧酸二酯，繼而，使所得的四羧酸二酯與二胺進行反應。 [0044] 此外，本說明書中所謂"四羧酸二酯"是指四羧酸所具有的四個羧基中的兩個被酯 化的化合物。所謂"四羧酸二酯二鹵化物"是指四羧酸所具有的四個羧基中的兩個被酯化， 且其余的兩個被鹵化的化合物。
[0045] [四羧酸二酐]
[0046] 聚合物⑵的合成中使用的四羧酸二酐例如可列舉脂肪族四羧酸二酐、脂環(huán)式四 羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作為這些四羧酸二酐的具體例，脂肪族四羧酸二酐例如可 列舉：丁烷四羧酸二酐等；
[0047] 脂環(huán)式四羧酸二酐例如可列舉：1，2,3,4_環(huán)丁烷四羧酸二酐、2,3,5_三羧基環(huán) 戊基乙酸二酐、5-(2,5_二氧代四氫呋喃-3-基）-3a，4,5,9b-四氫萘并[l，2-c]呋喃-1， 3-二酮、5-(2, 5-二氧代四氫呋喃-3-基）-8-甲基-3a，4, 5,9b-四氫萘并[l，2-c]呋喃-1， 3-二酮、3-氧雜雙環(huán)[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺環(huán)-3'-(四氫呋喃-2'，5'-二 酮）、5_(2, 5-二氧代四氫-3-呋喃基）-3-甲基-3-環(huán)己烯-1，2-二羧酸酐、3, 5,6-三羧 基-2-羧基甲基降冰片烷-2 :3, 5 :6-二酐、雙環(huán)[3. 3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2 :4,6 : 8-二酐、雙環(huán)[2·2· 1]庚烷-2, 3, 5,6-四羧酸 2 :3, 5 :6_ 二酐、4,9-二氧雜三環(huán)[5.3. L 02' 6] 十一烷-3, 5,8,10-四酮、1，2,4, 5-環(huán)己烷四羧酸二酐、雙環(huán)[2. 2. 2]辛-7-烯-2, 3, 5， 6_四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、環(huán)戊烷四羧酸二酐等；
[0048] 芳香族四羧酸二酐例如可列舉：均苯四甲酸二酐、乙二醇雙（偏苯三甲酸酐酯）、 1，3-丙二醇雙（偏苯三甲酸酐酯）等；除此以外，可使用日本專利特開2010-97188號公報 中記載的四羧酸二酐。聚合物（P)的合成中使用的四羧酸二酐可將這些化合物的一種單獨 使用或者將兩種以上組合使用。此外，所述式（1)中的R 1為由四羧酸二酐而來的四價基， 即自四羧酸二酐中去除兩個酸酐基而成的殘基。
[0049] 這些化合物中，四羧酸二酐優(yōu)選為包含選自由雙環(huán)[2.2. 1]庚烷-2, 3, 5,6-四 羧酸2 :3, 5 :6-二酐、1，2, 3,4-環(huán)丁烷四羧酸二酐、2, 3, 5-三羧基環(huán)戊基乙酸二酐、5- (2， 5_二氧代四氫呋喃-3-基）-3a，4,5,9b-四氫萘并[l，2-c]呋喃-1，3-二酮、5-(2,5_二氧 代四氫呋喃-3-基）-8-甲基-3a，4,5,9b-四氫萘并[l，2-c]呋喃-1，3-二酮、雙環(huán)[3. 3. 0] 辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6 :8-二酐、環(huán)己烷四羧酸二酐、以及均苯四甲酸二酐所組成的 組群中的至少一種化合物。相對于聚合物（P)的合成中使用的四羧酸二酐的總量，這些優(yōu) 選化合物的使用量（在使用兩種以上的情況下為其合計量）優(yōu)選為設(shè)為5摩爾％以上，更 優(yōu)選為設(shè)為10摩爾％以上，更優(yōu)選為設(shè)為20摩爾％以上。
[0050] [化合物（E)]
[0051] (具有特定芳香族胺結(jié)構(gòu)的化合物）
[0052] 在化合物（E)為具有特定芳香族胺結(jié)構(gòu)的化合物（以下也稱為"化合物（E-I) "） 的情況下，特定芳香族胺結(jié)構(gòu)中的直接鍵結(jié)于氮原子上的芳香環(huán)例如可列舉：苯環(huán)、萘環(huán)、 蒽環(huán)等。優(yōu)選為苯環(huán)。作為特定芳香族胺結(jié)構(gòu)的優(yōu)選具體例，例如可列舉下述式（2-1)所 表示的基團、以及下述式（2-2)所表示的基團等。
[0055] (式（2-1)及式（2-2)中，R5為氫原子或一價烴基；R 6及R 7分別獨立地為一價取 代基；d為0~4的整數(shù)，e及f分別獨立地為0~5的整數(shù)；表示結(jié)合鍵）
[0056] 所述式（2-1)中，R5的一價烴基例如可列舉：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等 直鏈狀或分支狀的烷基，環(huán)己基、苯基、甲基苯基等。就液晶顯示元件的殘像特性（特別是 因通過施加直流電壓而蓄積的殘留電荷所引起的稱為"DC殘像"的殘像特性）的改善效果 高的方面而言、R 5優(yōu)選為氫原子、甲基或者苯基，更優(yōu)選為氫原子。
[0057] R6及R 7的一價取代基例如可列舉：鹵素原子（氟原子、氯原子、溴原子、碘原子 等）、碳數(shù)1~20的烷基、碳數(shù)1~20的烷氧基、碳數(shù)3~20的環(huán)烷基、碳數(shù)5~20的芳 基（苯基、甲苯基等）、硝基、羥基、氣基、疏基、亞硝基、烷基娃烷基、烷氧基娃烷基、硅烷醇 基、亞磺酸基、膦基、羧基、氰基、磺基、?；?。
[0058] d、e及f優(yōu)選為0或1。
[0059] 化合物（E-I)例如可列舉下述式（3-1)所表示的化合物等。
[0060] [化 4]
[0061] A1-R11-OH (3-1)
[0062] (式（3-1)中，A1為所述式（2-1)所表示的基團或者所述式（2-2)所表示的基團， R11為單鍵或二價烴基）
[0063] 所述式（3-1)中，R11的二價烴基可列舉鏈狀烴基、脂環(huán)式烴基及芳香族烴基。作 為這些烴基的具體例，二價鏈狀烴基例如可列舉：亞甲基、亞乙基、丙二基、丁二基、戊二基、 己二基、庚二基、辛二基、壬二基、癸二基等，這些烴基可以是直鏈狀，也可以是分支狀。另 外，R 11的二價脂環(huán)式烴基可列舉：亞環(huán)己基、-R e-(CH2) n-(其中，Re為亞環(huán)己基，η為1~5 的整數(shù)）等，二價芳香族烴基例如可列舉：亞苯基、亞聯(lián)苯基、-Ph-(CH 2)η-(其中，Ph為亞苯 基，η為1~5的整數(shù)）等。
[0064] 作為所述式（3-1)所表示的化合物的具體例，例如可列舉下述式（3-1-1)~式 (3-1-5)分別所表示的化合物等。此外，化合物（E-I)可單獨使用一種或者將兩種以上組合 使用。
[0067] 在使用化合物（E-I)的情況下，可獲得在所述式（1)中的X1及X2的至少任一者中 具有特定芳香族胺結(jié)構(gòu)的聚合物（P)。通過含有此種聚合物（P)的液晶取向劑，就獲得殘留 DC少、電特性及可靠性良好的液晶顯示元件的方面而言優(yōu)選。
[0068](具有雜環(huán)基的化合物）
[0069] 在化合物（E)為具有雜環(huán)基的化合物（以下也稱為"化合物（Ε-2) "）的情況下，就 液晶顯示元件的可靠性的改善效果高的方面而言，該雜環(huán)基優(yōu)選為含氮雜環(huán)基，例如可列 舉：自吡咯、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、嘧啶、噠嗪、吡嗪、剛噪、苯并咪唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、 萘啶、喹喔啉、酞嗪、三嗪、噻唑、異噻唑、苯并噻唑、5，6，7，8 -四氫喹啉、哌啶、哌嗪、吡咯烷、 六亞甲基亞胺、十氫喹啉等的含氮雜環(huán)中去除η個氫原子而成的η價基等。這些中，雜環(huán)基 所具有的雜環(huán)優(yōu)選為吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、嘧啶、噠嗪、三嗪、三唑、吡嗪或者苯并咪唑。 [0070] 雜環(huán)基也可以是在環(huán)部分中導入有取代基的基團。該取代基例如可列舉：氟原子、 氯原子、碘原子等鹵素原子；甲基、乙基、丙基等烷基；甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基；環(huán) 己基等環(huán)烷基；苯基、甲苯基等芳基等。
[0071] 化合物（E-2)例如可列舉下述式（3-2)所表示的化合物等。
[0072] [化 6]
[0073] A2-R12-OH (3-2)
[0074] (式（3-2)中，A2為含氮雜環(huán)基，R 12為單鍵或二價烴基）
[0075] 所述式（3-2)中，R12的二價烴基的說明可應用所述式（3-1)的R 11的說明。
[0076] 作為所述式（3-2)所表示的化合物的具體例，例如可列舉下述式（3-2-1)~式 (3-2-22)分別所表示的化合物等。此外，化合物（E-2)可單獨使用一種或者將兩種以上組 合使用。
[0081] 在使用化合物（E-2)的情況下，可獲得在所述式（1)中的X1及X2的至少任一者中 具有雜環(huán)基的聚合物（P)。通過含有此種聚合物（P)的液晶取向劑，就獲得可靠性及電特性 良好的液晶顯示元件的方面而言優(yōu)選。
[0082] (具有聚合性基的化合物）
[0083] 關(guān)于化合物（E)為具有聚合性基的化合物（以下也稱為"化合物（E-3) "）的情況， 聚合性基可列舉利用光或熱而開始聚合的基團。聚合性基例如可列舉具有聚合性不飽和鍵 的基團等，這些基團的具體例例如可列舉（甲基）丙烯?；趸?、苯乙烯基、（甲基）丙烯 酰胺基、乙烯基氧基（CH2= CH-〇-)、下述