液晶取向劑、液晶取向膜以及使用了其的液晶表示元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對基板施加平行電場而進(jìn)行驅(qū)動的液晶表示元件中使用的液晶取向 劑、液晶取向膜以及使用了其的液晶表示元件。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，液晶裝置被廣泛地用作個人電腦、手機(jī)、電視顯影器等的表示部。液晶 裝置具備：例如夾持在元件基板與濾色器基板之間的液晶層、用于對液晶層施加電場的像 素電極和共用電極、用于控制液晶層的液晶分子取向性的取向膜、用于切換對像素電極供 給的電信號的薄膜晶體管（TFT)等。作為液晶分子的驅(qū)動方式，已知有TN方式、VA方式等 縱向電場方式；IPS方式、FFS方式等橫向電場方式。一般來說，與以往的對形成于上下基板 的電極施加電壓而使液晶驅(qū)動的縱向電場方式相比，僅在基板的單側(cè)形成電極并沿著平行 于基板的方向施加電場的橫向電場方式作為具有寬廣視場角特性且能夠高品質(zhì)表示的液 晶表示元件是已知的。
[0003] 橫向電場方式的液晶單元雖然視場角特性優(yōu)異，但形成在基板內(nèi)的電極部分少， 因此液晶取向膜的電壓保持率弱時，對液晶施加的電壓不充分、表示對比度降低。另外，靜 電容易蓄積在液晶單元內(nèi)，另外，即使施加因驅(qū)動而產(chǎn)生的非對稱電壓，電荷也會蓄積在液 晶單元內(nèi)，這些蓄積的電荷會打亂液晶的取向，或者以余像、殘影的形式對表示帶來影響， 使液晶元件的表示品質(zhì)顯著降低。另外，在再次通電的初始階段，無法良好地控制液晶分子 而產(chǎn)生閃爍（flicker)等。尤其是，與縱向電場方式相比，橫向電場方式中的像素電極與共 用電極的距離近，因此強電場作用于取向膜、液晶層，從而存在這些不良情況容易變得顯著 的問題。
[0004] 另一方面，液晶取向膜通常是印刷液晶取向劑并進(jìn)行干燥、燒成后進(jìn)行刷磨處理 而形成的，橫向電場方式液晶單元僅在基板的單側(cè)具有電極結(jié)構(gòu)，因此基板的凹凸大，另 外，氮化硅等絕緣體有時形成在基板表面，需求印刷性比現(xiàn)有取向劑更優(yōu)異的液晶取向處 理劑。進(jìn)而，與以往的液晶單元相比，存在容易因刷磨處理而發(fā)生剝離或刷磨消耗、這些剝 落或傷痕會降低表示品質(zhì)的問題。進(jìn)而，在IPS(平面切換，In-PlaneSwitching)方式等、 用橫向電場驅(qū)動相對于基板進(jìn)行了水平取向的液晶分子的方式中，液晶取向的穩(wěn)定性也變 得重要。若取向的穩(wěn)定性小，則長時間驅(qū)動液晶時，液晶恢復(fù)不到初始狀態(tài)，對比度降低或 成為殘影的原因。
[0005] 用于這種橫向電場驅(qū)動液晶元件時，作為印刷性和耐刷磨性優(yōu)異、且余像和殘影 少的液晶取向劑，專利文獻(xiàn)1公開了如下液晶取向劑，其通過共聚和混合而含有源自芳香 族四羧酸的酰胺酸單元和源自脂環(huán)式四羧酸的酰胺酸單元這兩者。另外，作為用于獲得液 晶取向性、取向約束力、耐刷磨性優(yōu)異、電壓保持率高且電荷蓄積得以降低的液晶取向膜的 液晶取向劑，專利文獻(xiàn)2公開了如下液晶取向劑和使用了該液晶取向劑的液晶表示元件， 所述液晶取向劑的特征在于，其含有：制成膜時的體積電阻率為1Χ1〇1(]~1X10 14Ωαιι的 低電阻聚酰亞胺前體、以及具有特定結(jié)構(gòu)的高取向聚酰亞胺前體或聚酰亞胺。
[0006] 然而，隨著液晶表示元件的高性能化，對液晶取向膜要求的特性也逐漸變得嚴(yán)格， 僅利用現(xiàn)有技術(shù)時難以滿足全部的要求特性。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :國際公開公報W002/33481號小冊子
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :國際公開公報W02004/53583號小冊子

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問題
[0012] 本發(fā)明的課題在于獲得如下液晶取向膜，其維持了以往所需的特性、尤其是余像 消除時間和液晶取向穩(wěn)定性，且不容易因刷磨處理而產(chǎn)生剝離或刷磨消耗。
[0013] 用于解決問題的方案
[0014] 本發(fā)明人等為了解決上述課題而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過使用具有特定 結(jié)構(gòu)的多種二胺化合物和具有特定結(jié)構(gòu)的脂肪族四羧酸二酐，能夠獲得顯示出滿足上述課 題的優(yōu)異特性的液晶取向膜，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明是基于所述見解而完成的，以下述 內(nèi)容作為主旨。
[0015] -種液晶取向劑，其含有使四羧酸二酐成分與二胺成分反應(yīng)而得到的聚酰胺酸以 及將其進(jìn)行酰亞胺化而得到的聚酰亞胺之中的至少一者，所述四羧酸二酐成分包含選自由 芳香族四羧酸二酐和脂肪族四羧酸二酐組成的組中的至少一種四羧酸二酐，所述二胺成分 包含選自由帶叔氮原子的二胺和以下結(jié)構(gòu)的二胺組成的組中的至少一種二胺。
[0016]
[0017] 式中，札、私各自獨立地為碳原子數(shù)1~5的亞烷基。
[0018] 根據(jù)1所述的液晶取向劑，其含有：使芳香族四羧酸二酐與含有以下結(jié)構(gòu)的二胺 的二胺成分反應(yīng)而得到的聚酰胺酸、以及使脂肪族四羧酸二酐與含有帶叔氮原子的二胺的 二胺成分反應(yīng)而得到的聚酰胺酸。
[0019]
[0020] 式中，札、私各自獨立地為碳原子數(shù)1~5的亞烷基。
[0021] 根據(jù)1或2所述的液晶取向劑，其特征在于，前述脂肪族四羧酸二酐含有 1，2, 3, 4-環(huán)丁烷四羧酸二酐以及選自雙環(huán)[3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸二酐、2, 3, 5-三 羧基環(huán)戊基醋酸二酐、1，2, 3, 4- 丁烷四羧酸二酐、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸二酐中的至少1種 四羧酸二酐。
[0022] 根據(jù)1~3中任一項所述的液晶取向劑，其特征在于，前述帶叔氮原子的二胺中， 叔氮原子構(gòu)成雜環(huán)。
[0023] 根據(jù)1~4中任一項所述的液晶取向劑，其特征在于，前述帶叔氮原子的二胺用下 述結(jié)構(gòu)表示。
[0024]
[0025] 發(fā)明的效果
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，提供維持了余像消除時間和液晶取向穩(wěn)定性、且不容易因刷磨處理 而產(chǎn)生剝離或刷磨消耗的液晶取向膜以及使用了其的液晶表示元件。
【具體實施方式】
[0027] 以下詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0028] 本發(fā)明的液晶取向劑是用于形成液晶取向膜的組合物，其特征在于，含有使四羧 酸二酐成分與二胺成分反應(yīng)而得到的聚酰胺酸以及將其進(jìn)行酰亞胺化而得到的聚酰亞胺 之中的至少一者，所述四羧酸二酐成分包含選自由芳香族四羧酸二酐和脂肪族四羧酸二酐 組成的組中的至少一種四羧酸二酐，所述二胺成分包含選自由帶叔氮原子的二胺（以下也 稱為第1二胺）和以下結(jié)構(gòu)的二胺（以下也稱為第2二胺）組成的組中的至少一種二胺。
[0029]
[0030] 式中，札、私各自獨立地為碳原子數(shù)1~5的亞烷基。
[0031] 需要說明的是，本發(fā)明的液晶取向劑可以是使用芳香族四羧酸二酐、脂肪族四羧 酸二酐、第1二胺和第2二胺而得到的單一的聚酰胺酸，以及將其進(jìn)行酰亞胺化而得到的聚 酰亞胺；也可以是使芳香族四羧酸二酐與含有第2二胺的二胺成分反應(yīng)而得到的聚酰胺酸 以及使脂肪族四羧酸二酐與含有第1二胺的二胺成分反應(yīng)而得到的聚酰胺酸的混合物。 [0032]〈芳香族四羧酸二酐〉
[0033] 本發(fā)明的液晶取向劑可以使用芳香族四羧酸二酐。其可以是1種，也可以混合 使用2種以上。作為用于獲得芳香族四羧酸二酐的原材料即四羧酸，可列舉出苯均四 酸、2, 3, 6, 7-萘四羧酸、1，2, 5, 6-萘四羧酸、1，4, 5, 8-萘四羧酸、2, 3, 6, 7-蒽四羧酸、 1，2, 5, 6-蒽四羧酸、3, 3'，4, 4' -聯(lián)苯四羧酸、2, 3, 3'，4-聯(lián)苯四羧酸、雙（3, 4-二羧基苯 基）醚、3, 3'，4, 4'-二苯甲酮四羧酸、雙（3, 4-二羧基苯基）砜、雙（3, 4-二羧基苯基）甲 烷、2, 2-雙（3, 4-二羧基苯基）丙烷、1，1，1，3, 3, 3-六氟-2, 2'-雙（3, 4-二羧基苯基）丙 烷、雙（3, 4-二羧基苯基）二甲基硅烷、雙（3, 4-二羧基苯基）二苯基硅烷、2, 3, 4, 5-吡啶 四羧酸、2, 6-雙（3, 4-二羧基苯基）吡啶等，從液晶取向性和降低余像特性的觀點出發(fā)，可 列舉出苯均四酸、2, 3, 6, 7-萘四羧酸、3, 3'，4, 4' -聯(lián)苯四羧酸、3, 3'，4, 4' -二苯甲酮四羧 酸、雙（3, 4-二羧基苯基）醚等，尤其是，更優(yōu)選為苯均四酸、3,3'，4,4' -聯(lián)苯四羧酸。
[0034]〈脂肪族四羧酸二酐〉
[0035] 本發(fā)明的液晶取向劑還可以組合使用脂肪族四羧酸二酐。其可以是1種，也可 以混合使用2種以上。作為用于獲得脂肪族四羧酸二酐的原材料即四羧酸，可列舉出 1，2, 3, 4-環(huán)丁烷四羧酸、1，2, 3, 4-環(huán)庚烷四羧酸、2, 3, 4, 5-四氫呋喃四羧酸、1，2, 3, 4- 丁 烷四羧酸、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸、1，2, 4, 5-環(huán)己烷四羧酸、3, 4-二羧基-1-環(huán)己基琥珀酸、 3, 4-二羧基-1，2, 3, 4-四氫-1-萘琥珀酸、雙環(huán)[3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三 羧基環(huán)戊基醋酸、1，2, 3, 4-環(huán)庚烷四羧酸、2, 3, 4, 5-四氫呋喃四羧酸、1，2, 4, 5-環(huán)己烷 四羧酸、3, 4-二羧基-1-環(huán)己基琥珀酸、3, 4-二羧基-1，2, 3, 4-四氫-1-萘琥珀酸、雙環(huán) [3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三羧基環(huán)戊基醋酸等，從液晶取向性的觀點出發(fā)， 優(yōu)選為1，2, 3, 4-環(huán)丁烷四羧酸或它們的衍生物。另外，從橫向電場驅(qū)動用液晶表示元件所 需的低預(yù)傾角的觀點出發(fā)，優(yōu)選為雙環(huán)[3, 3, 0]辛烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三羧基環(huán)戊 基醋酸、1，2, 3, 4- 丁烷四羧酸、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸。
[0036] 因而，將1，2,3,4_環(huán)丁烷四羧酸或它們的衍生物的二酐與選自雙環(huán)[3,3,0]辛 烷-2, 4, 6, 8-四羧酸、2, 3, 5-三羧基環(huán)戊基醋酸、丁烷四羧酸、1，2, 4, 5-戊烷四羧酸的二酐 中的至少1種四羧酸二酐組合使用時，能夠兼顧良好的液晶取向性和低預(yù)傾角，故而優(yōu)選。
[0037] 〈第 1 二胺〉
[0038] 合成本發(fā)明的液晶取向劑所用的聚酰胺酸時使用的第1二胺是分子內(nèi)具有叔氮 原子的二胺。此時，叔氮原子優(yōu)選構(gòu)成了含有氮原子的雜環(huán)。作為含有氮原子的雜環(huán)結(jié)構(gòu)， 可列舉出吡咯環(huán)、吡咯烷環(huán)、咪唑環(huán)、吡啶環(huán)、哌啶環(huán)、嘧啶環(huán)等，從電特性良好的觀點出發(fā)， 優(yōu)選含有哌啶環(huán)、吡咯烷環(huán)，特別優(yōu)選含有哌啶環(huán)。
[0039] 作為第2二胺的具體例，可列舉出以下那樣的化合物。
[0041]〈第2二胺〉
[0042] 合成本發(fā)明的液晶取向劑所用的聚酰胺酸時使用的第2二胺用下述式（1)表示。
[0043]
[0044] 式中，&、私各自獨立地為碳原子數(shù)1~5的亞烷基。其中，從液晶取向性良好的 觀點出發(fā)，&和1優(yōu)選為碳原子數(shù)1~3的亞烷基，RpR2最優(yōu)選均為碳原子數(shù)2的亞烷基。
[0045] 〈其它二胺〉
[0046] 合成本發(fā)