組合物、液晶取向處理劑、液晶取向膜及液晶顯示元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供通過較低的熱處理溫度能形成特性均一的高品質聚酰亞胺類的膜、特別是液晶取向膜的組合物、特別是液晶取向處理劑。組合物的特征是，含有聚酰亞胺前體和/或對該聚酰亞胺前體進行酰亞胺化而得的聚酰亞胺、和溶解該聚酰亞胺前體和/或聚酰亞胺的環(huán)狀酮溶劑，所述聚酰亞胺前體通過使包含選自無取代間苯二胺及取代間苯二胺的1種以上的二胺成分與四羧酸二酐成分反應而得到。(式[1]中，X為取代基，n為0～4的整數(shù)。)。
【專利說明】組合物、液晶取向處理劑、液晶取向膜及液晶顯示元件
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及膜的形成中所用的組合物、特別涉及液晶取向膜的形成中所用的液晶取向處理劑、所得的液晶取向膜及使用該液晶取向膜而得的液晶顯示元件。
【背景技術】
[0002]由高分子材料等有機材料形成的膜的形成容易度和絕緣性能等受到關注，在電子器件中被廣泛用作層間絕緣膜及保護膜等。作為顯示器件而公知的液晶顯示元件中，由有機材料形成的有機膜被用作液晶取向膜。
[0003]液晶取向I旲在液晶顯不兀件中形成于夾持液晶的基板表面，起到使液晶沿一定的方向取向的作用。還有，液晶取向膜除具有使液晶沿一定的方向取向的作用外，還有控制液晶的預傾角的作用。
[0004]近年來，在液晶顯示元件實現(xiàn)高功能化、其使用范圍日益擴大的過程中，還要求液晶取向膜具有用于抑制液晶顯示元件的顯示不良而實現(xiàn)高顯示品質的性能及可靠性。
[0005]現(xiàn)在，作為工業(yè)上使用的主要的液晶取向膜，廣泛使用耐久性優(yōu)異、適于液晶的預傾角的控制的聚酰亞胺類的有機膜。由該聚酰亞胺類的有機膜形成的液晶取向膜可通過液晶取向處理劑、即包含作為聚酰亞胺前體的聚酰胺酸和/或對聚酰胺酸進行酰亞胺化而得的聚酰亞胺的溶液的組合物來形成。即、聚酰亞胺類的液晶取向膜通過將由聚酰亞胺的溶液或作為聚酰亞胺前體的聚酰胺酸的溶液形成的液晶取向處理劑涂布在基板上，通常在200~300°C左右的高溫下進行燒成來形成(例如、參照專利文獻I)。
[0006]現(xiàn)有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利特開平09-278724號公報
【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明所要解決的技術問題
[0010]關于用于形成聚酰亞胺類液晶取向膜的燒成工藝，在制造液晶顯示元件的工藝中必須要特別高的溫度。因此，在使用薄且輕量但低耐熱的塑料基板來代替通常的玻璃基板時，要求液晶顯示元件的基板能在更低溫度下燒成。同樣地，為了抑制彩色濾光片的色特性的下降等的劣化，或為了削減液晶顯示元件的制造中的能源成本，也要求液晶取向膜的低溫燒成化。還有，從抑制液晶顯示元件的可靠性下降(長期使用時的特性下降等)方面考慮，也要求燒成工藝的低溫化。
[0011]此外，其他電子器件等中的層間絕緣膜及保護膜等膜的形成中，也要求其熱處理工藝的低溫化。低溫燒成化可防止電子器件的特性下降，有效地削減能源成本。
[0012]于是，本發(fā)明的目的在于提供能形成通過低溫下的加熱所形成的聚酰亞胺類的有機膜的組合物、特別是能通過低溫下的加熱而形成液晶取向膜的液晶取向處理劑、由該液晶取向處理劑所得的液晶取向膜、及使用該液晶取向膜而得的液晶顯示元件。[0013]解決技術問題所采用的技術方案
[0014]本發(fā)明人為了達到上述目的而進行了認真研究，結果通過以下過程獲得了新發(fā)現(xiàn)。
[0015]即、通常聚酰亞胺類的膜、例如液晶取向膜的形成如上所述，通過使用將聚酰亞胺或聚酰亞胺前體溶于溶劑而得的聚酰亞胺的溶液、或聚酰亞胺前體的溶液，并將該溶液涂布于基板，通常在200~300°C左右的高溫下進行熱處理來進行。
[0016]通過該熱處理，在將聚酰亞胺前體的溶液用于膜形成的情況下，例如通過進行聚酰胺酸的脫水閉環(huán)反應(熱酰亞胺化)的同時進行溶劑的除去來形成膜。
[0017]在將聚酰亞胺的溶液用于膜形成的情況下，熱處理的主要目的是除去溶劑。因此，使用聚酰亞胺溶液時的熱處理溫度雖然受所使用的溶劑的沸點的影響，但與使用聚酰胺酸時相比，熱處理溫度通常較低。例如，如日本專利特開平9-194725號公報所揭示的那樣，可通過200°C左右的熱處理溫度來形成膜。因此，在熱處理溫度為低溫時，更好是使用聚酰亞胺溶液。
[0018]另一方面，制備聚酰亞胺溶液時，通常為了將難以溶解的聚酰亞胺溶解，溶劑的選擇是重要的。作為用于該目的的溶劑，可使用N-甲基-2-吡咯烷酮(以下也稱為NMP)等高極性溶劑。高極性溶劑的沸點、例如NMP的沸點高達200°C以上。由使用NMP作為溶劑的聚酰亞胺溶液來形成膜的情況下，必須達到NMP的沸點附近的200°C左右的高熱處理溫度。在較低的溫度的情況下，所得的膜中會殘存溶劑(NMP)。其結果是，液晶取向膜等的情況下，引起特性的降低，液晶顯示元件的特性下降。
[0019]此外，如果是作為高極性溶劑的NMP，由于具有較高的表面張力特性，所以在使用以NMP為溶劑的聚酰亞胺溶液來形成膜時，在基板上的潤濕擴展特性不好。如果使所使用的溶劑的表面張力較低，則對基板的涂布性變得更好。其結果是，沒有排拒性和氣孔等印刷涂布時的缺陷，可形成特性 更均一的高品質的聚酰亞胺類的膜。
[0020]如上所述，膜形成時的熱處理的低溫化及涂布性的提高在以電子器件的絕緣膜或保護膜、特別是液晶取向膜等為目標的聚酰亞胺類的膜的形成中是重要的。
[0021]本發(fā)明人在為了使聚酰亞胺類的膜、特別是聚酰亞胺類的液晶取向膜的形成中的熱處理溫度的低溫化及涂布性的提高而進行了研究，發(fā)現(xiàn)以特定結構的二胺成分和四羧酸二酐成分為原料所得的聚酰亞胺前體和/或對該聚酰亞胺前體進行酰亞胺化而得的聚酰亞胺可很好地溶解于含有低沸點且具有低表面張力特性的環(huán)狀酮的溶劑中，其結果是，能充分達到上述目的。
[0022]本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)而完成的發(fā)明，包括以下的技術內容。
[0023](I)組合物，其特征是，含有聚酰亞胺前體和/或對該聚酰亞胺前體進行酰亞胺化而得的聚酰亞胺、和溶解該聚酰亞胺前體和/或聚酰亞胺的環(huán)狀酮溶劑，所述聚酰亞胺前體通過使包含選自無取代間苯二胺及取代間苯二胺的I種以上的二胺成分與四羧酸二酐成分反應而得到。
[0024](2)如上述[I]所述的組合物，其中，所述取代間苯二胺是以下述式[I]表示的二胺，
[0025][化I]
[0026]
【權利要求】
1.組合物，其特征在于，含有聚酰亞胺前體和/或對該聚酰亞胺前體進行酰亞胺化而得的聚酰亞胺、和溶解該聚酰亞胺前體和/或聚酰亞胺的環(huán)狀酮溶劑，所述聚酰亞胺前體通過使包含選自無取代間苯二胺及取代間苯二胺的I種以上的二胺成分與四羧酸二酐成分反應而得到。
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述取代間苯二胺是以下述式[I]表示的二胺， [化I]
3.如權利要求2所述的組合物，其特征在于，所述式[I]中的X是被-(CH2)a-COOH基、-(CH2)b-OH基、碳數(shù)8~22的烴基、碳數(shù)I~6的烴基取代了的二取代氨基或以下述式[2]表示的基團，其中，a為O~4的整數(shù)，b為O~4的整數(shù)， [化2]
4.如權利要求3所述的組合物，其特征在于，所述式[I]中的X是-(CH2)a-COOH基，其中a為O~4的整數(shù)。
5.如權利要求2或3所述的組合物，其特征在于，所述式[I]中的X是-(CH2)a-COOH基或所述式[2]，其中a為O~4的整數(shù)。
6.如權利要求2~5中的任一項所述的組合物，其特征在于，以所述式[I]表示的二胺的含量為二胺成分中的15~100摩爾％。
7.如權利要求1~6中的任一項所述的組合物，其特征在于，所述四羧酸二酐是以下述式[3]表示的化合物， [化3]
8.如權利要求7所述的組合物，其特征在于,Z1是以下述式[3a]~[3j]表示的結構， [化4]
9.如權利要求1~8中任一項所述的組合物，其特征在于，所述環(huán)狀酮溶劑包含5元環(huán)及6元環(huán)的環(huán)狀酮中的至少一方的環(huán)狀酮。
10.液晶取向處理劑，其特征在于，由權利要求1~9中任一項所述的組合物形成。
11.液晶取向膜，其特征在于，由權利要求10所述的液晶取向處理劑獲得。
12.如權利要求11所述的液晶取向膜，其特征在于，被用于通過在具備電極的一對基板間具有液晶層而構成的、經過下述工序制造的液晶顯示元件，該工序為:在所述一對基板間配置包含利用活性能量射線及熱量中的至少一方進行聚合的聚合性化合物的液晶組合物，一邊在所述電極間施加電壓一邊使所述聚合性化合物聚合。
13.一種液晶顯示元件，其特征在于，具有權利要求11所述的液晶取向膜。
14.如權利要求13所述的液晶顯示元件，其特征在于，通過在具備電極和所述液晶取向膜的一對基板間具有液晶層而構成，并經過下述工序來制造，該工序為:在所述一對基板間配置包含利用活性能量射線及熱量中的至少一方進行聚合的聚合性化合物的液晶組合物，一邊在所述電極間施加電壓一邊使所述聚合性化合物聚合。
【文檔編號】G02F1/1337GK103492462SQ201280020095
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年3月6日 優(yōu)先權日:2011年3月7日
【發(fā)明者】三木德俊, 后藤耕平, 園山幸司, 保坂和義 申請人:日產化學工業(yè)株式會社