液晶取向劑、液晶取向膜及液晶顯示元件的制作方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及一種含有末端被封端的聚酰胺酸或其衍生物的光取向膜用液晶取向劑、由該光取向膜用液晶取向劑所獲得的液晶取向膜、及液晶顯示元件。更詳細而言，涉及一種可控制平面轉換（In-PlaneSwitching，IPS)或邊緣電場轉換（FringeFieldSwitching，FFS)的橫向電場驅動方式的液晶顯示元件中所產生的異物的光取向膜用液晶取向劑、由該液晶取向劑所獲得的液晶取向膜、及液晶顯示元件。此外，本發明中的用語"液晶取向劑"是指用以形成液晶取向膜的含聚合物的組合物。另外，有時將光取向膜用液晶取向劑記載為"光取向劑"，將由該液晶取向劑所獲得的液晶取向膜記載為"光取向膜"。【
背景技術：
】[0002]個人計算機（personalcomputer)的顯示屏（monitor)、液晶電視（LiquidCrystalDisplayTelevision)、攝影機（videocamera)的取景器（viewfinder)、投影型顯示器（display)等各種顯示裝置、進而光學打印頭（opticalprinterhead)、光學傅立葉變換（opticalFouriertransform)元件、光閥（lightvalve)等光電子(optoelectronic)相關元件等目前被制品化而一般性地流通的液晶顯示元件中，使用向列液晶（nematicliquidcrystal)的顯示元件成為主流。關于向列液晶顯示元件的顯示方式，已知有扭曲向列（TwistedNematic，TN)模式（mode)、超扭曲向列（SuperTwistedNematic，STN)模式。近年來，為了改善作為這些模式的問題之一的視角狹窄，提出了使用光學補償膜的TN型液晶顯示元件、并用垂直取向與突起結構物技術的多疇垂直取向(Multi-domainVerticalAlignment，MVA)模式、或橫向電場方式的IPS模式、FFS模式等，且正將這些實用化（參照專利文獻1~專利文獻3)。近年來，隨著液晶顯示元件的低電力化?高精細化，以IPS或FFS為代表的橫向電場方式的面板（panel)被用作平板（tablet)、手機等中小型觸控面板（touchpanel)用便攜式終端的顯示器，但存在因操作觸控面板時的沖擊而產生異物的問題。[0003]迄今為止，關于聚酰胺酸系的摩擦（rubbing)用液晶取向膜，有報告披露了導入包含有機硅材料的添加劑或硅烷偶聯劑而改善液晶取向劑的涂布性、或改善摩擦肩的很多方法（參照專利文獻4)。另外，披露了利用硅烷偶聯劑將聚合物末端加以改性（參照專利文獻5)、或采用使用硅烷化二胺化合物或硅烷化劑所制造的硅烷基化聚合物（參照專利文獻6)，而改善保存穩定性、與基板的密接性、液晶取向性等。并且，披露了含有具有環氧基的聚有機硅氧烷的液晶取向劑在耐熱性及耐光性方面較高，其他電特性也優異（參照專利文獻7)。[0004]披露了在聚酰胺酸酯系光取向用液晶取向膜中使聚酰胺酸酯的末端與氯羰基化合物進行反應而進行末端改性的方法（參照專利文獻8)。另外，雖然對該液晶取向劑的溶解性的改善、或取向性及電特性的改善也有披露，但該液晶取向劑的制造方法存在因產生副產物而必須在反應后進行純化的缺點（參照專利文獻9)。[0005]另一方面，關于聚酰胺酸系液晶取向膜，如上所述般對改善摩擦肩的方法進行了研宄，但對于操作觸控面板時的異物產生未進行充分研宄。另外，控制異物產生并且維持各種面板特性（尤其是液晶的取向性及余像）的方法仍然未知。[0006][現有技術文獻][0007][專利文獻][0008][專利文獻1]日本專利特開平6-194646[0009][專利文獻2]日本專利特開[0010][專利文獻3]日本專利特開平6-160878[0011][專利文獻4]日本專利特開昭61-108627[0012][專利文獻5]日本專利特開昭63-14126[0013][專利文獻6]日本專利特開2002-20754[0014][專利文獻7]日本專利特開[0015][專利文獻8]國際公開2011/115076[0016][專利文獻9]國際公開2011/115077【
發明內容】[0017][發明欲解決的課題][0018]本發明的課題在于提供一種液晶取向劑，該液晶取向劑可控制異物產生并且維持其液晶取向性、取向穩定性、對比度、交流(AlternatingCurrent，AC)余像等對液晶取向膜所要求的各特性。[0019][解決課題的手段][0020]本發明者等人發現，通過使用由將聚酰胺酸的末端利用特定氨基硅烷化合物加以封端而獲得的光取向用液晶取向劑所形成的液晶取向膜，可獲得能夠滿足所述要求的液晶顯示元件，從而完成本發明。[0021]本發明包括以下項目。[0022][1]-種光取向膜用液晶取向劑，其含有使四羧酸二酐、二胺化合物及氨基硅烷化合物進行反應而獲得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物。[0023][2]根據所述[1]項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述氨基硅烷化合物是下述式（AS)所表示的化合物：[0024](AS)[0025]式（AS)中，η為0或1，[0026]R為碳數1~10的亞烷基或1，4-亞苯基，在所述亞烷基的碳數為2以上的情況下，亞烷基中的一個以上的-CH2-CH2-可被取代為-CH2-ΝΗ-，而且[0027]X為-OCH3或-OCH2CH3。[0028][3]根據所述[1]項或[2]項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述氨基硅烷化合物是選自由下述式（AS-I)~式（AS-5)所組成的族群中的至少一個：[0029][0030][0031][0032][0033][0034][4]根據所述[1]至[3]中任一項所述的光取向膜用液晶取向劑，其還含有可與末端封端的聚酰胺酸或其衍生物進行交聯的化合物。[0035][5]根據所述[4]項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述可與末端封端的聚酰胺酸或其衍生物進行交聯的化合物是選自由下述（a)~（d)所表示的化合物所組成的族群中的一個以上：[0036](a)在分子內含有一個以上環氧環的硅烷偶聯劑、[0037](b)在分子內含有兩個以上環氧環的化合物、[0038](c)在分子內含有兩個以上苯并惡嘆（benzoxazine)結構的化合物、[0039](d)在分子內含有兩個以上噁挫啉（oxazoline)結構的化合物。[0040][6]根據所述[4]項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述可與末端封端的聚酰胺酸或其衍生物進行交聯的化合物是選自由下述式（EPX-I)~式（EPX-7)、式(B0X-2-1)、式（B0X-2-2)、及式（0X-1)所組成的族群中的至少一個：[0041][0042][7]根據所述[1]~[6]中任一項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述二胺化合物包含至少一個感光性二胺。[0043][8]根據所述[7]項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述感光性二胺是選自由下述式（PDI-I)~式（PDI-13)所組成的族群中的至少一個化合物：[0044][0045]式（PDI-7)中，R51分別獨立為-CH3、-〇CH3、-CF3、或-C00CH3，[0046]s分別獨立為0~2的整數；[0047]式（PDI-8)中，R52分別獨立為單鍵、碳數1~20的直鏈亞烷基、-C00-、-0C0-、或-CONH-，[0048]直鏈亞烷基的至少一個-CH2-可被取代為-0_，[0049]R53分別獨立為-F、-CH3、-〇CH3、_CF3、或-OH，[0050]q分別獨立為0~4的整數；[0051]式（PDI-12)中，R54為碳數1~10的烷基或烷氧基，[0052]烷基或烷氧基的至少一個氫可被取代為氟；而且[0053]式（PDI-I)~式（PDI-8)中，鍵合位置沒有被固定在構成環的任一個碳原子上的基表示鍵合在該環上能夠鍵合的位置。[0054][9]根據所述[7]項或[8]項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述感光性二胺是下述式（PDI-7)所表示的化合物：[0055][0056]式（PDI-7)中，R51分別獨立為-CH3、-〇CH3、-CF3、或-C00CH3,s分別獨立為0~2的整數。[0057][10]根據所述[7]至[10]中任一項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述感光性二胺是下述式（PDI-7-1)或式（PDI-7-2)所表示的化合物：[0058][0059][11]根據所述[1]至[10]中任一項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述二胺化合物是包含感光性二胺、及選自下述式（DI-5-1)、式（DI-5-17)、式（DI-5-30)、式(DI-7-3)、式（DI-13-1)、式（DI-34-4)、及式（DI-34-7)中的至少一個的二胺混合物：[0060][0061]式（DI-5-1)中，m為2~12的整數；[0062]式（DI-5-30)中，k為1~5的整數；[0063]而且，式（DI-7-3)中，m為1~12的整數，η分別獨立為1或2;[0064][0065]式（DI-34-4)及式（DI-34-7)中，R41為-H或碳數1~12的烷基。[0066][12]根據所述[1]~[11]中任一項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述四羧酸二酐包含選自下述式（ΑΝ-1-13)、式（ΑΝ-4-17)、式（ΑΝ-4-30)、及式（ΡΑΝ-9)中的至少一個：[0067][0068]式（AN-4-17)及式（PAN-9)中，m為1~12的整數。[0069][13]根據所述[1]至[12]中任一項所述的光取向膜用液晶取向劑，其還含有除了使四羧酸二酐、二胺化合物及氨基硅烷化合物進行反應而獲得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物以外的其他聚合物。[0070][14]根據所述[13]項所述的光取向膜用液晶取向劑，其中：所述其他聚合物為聚酰胺酸或其衍生物。[0071][15]-種液晶取向膜，其使用所述[1]~[14]中任一項所述的液晶取向劑。[0072][16]-種液晶顯示元件，其使用所述[15]項所述的液晶取向膜。[0073][發明效果][0074]根據本發明，可提供一種光取向膜用液晶取向劑，其是包含光取向用液晶取向膜的液晶顯示元件，并且控制操作觸控面板時的異物產生，并且維持其液晶取向性、取向穩定性、對比度、AC余像等各特性。[0075]本發明中，關于通過使用將末端利用特定氨基硅烷化合物加以封端而獲得的聚酰胺酸，可抑制異物產生且維持液晶顯示元件的取向性或電特性的機制（mechanism)尚不明確，但認為如下。[0076]通式（AS)所示的特定氨基硅烷化合物會與聚酰胺酸的末端的酸酐基發生反應。反應后，一部分聚酰胺酸分子在末端連結了烷氧基硅烷基。認為該烷氧基硅烷基在加熱焙燒取向膜時會與其他烷氧基硅烷基進行縮合，而在取向膜的厚度方向形成鍵。認為在該厚度方向的鍵合使得厚度方向的膜強度增加，而控制操作觸控面板時的異物產生。[0077]另外，本發明的液晶取向劑也可作為所謂摻合系取向劑而使用，該摻合系取向劑是在該聚酰胺酸中混合其他聚合物而用作取向劑。認為在該情況下，獲得如下效果：不僅取向膜的厚度方向的膜強度增加，而且末端封端所使用的氨基硅氧烷化合物促進該聚酰胺酸與其他聚合物的相分離。即，即便作為摻合系取向劑，也可控制異物產生并且維持其他各特性。并且，使用能夠以不打亂液晶顯示元件的液晶取向性的程度進行交聯的化合物在控制異物產生方面更有效果。【具體實施方式】[0078]對本發明中使用的用語進行說明。例如，有時將"式（I)所表示的二胺"記為"二胺（I)"。有時將式（I-I)所表示的化合物記為化合物（I-I)。關于其他式所表示的化合物，有時也同樣地簡略記載。定義化學結構式時使用的"任意的"表示不僅位置任意，而且個數也任意。化學結構式中，將字符（例如A)以圓或六邊形包圍的基意指環結構的基（環A)。[0079]對本發明的聚酰胺酸及其衍生物進行說明。[0080]本發明的聚酰胺酸及其衍生物是使四羧酸二酐、二胺化合物及氨基硅烷化合物進行反應而獲得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物。所述聚酰胺酸的衍生物是指制成含有溶劑的下述液晶取向劑時溶解于溶劑中的成分，且是于將該液晶取向劑制成液晶取向膜時可形成以聚酰亞胺為主成分的液晶取向膜的成分。作為此種聚酰胺酸的衍生物，例如可列舉可溶性聚酰亞胺、聚酰胺酸酯、及聚酰胺酸酰胺等，更具體而言，可列舉：1)聚酰胺酸的全部氨基與羧基進行脫水閉環反應而獲得的聚酰亞胺；2)部分性地進行脫水閉環反應而獲得的部分聚酰亞胺；3)將聚酰胺酸的羧基轉化為酯的聚酰胺酸酯；4)將四羧酸二酐化合物中所含的酸二酐的一部分置換為有機二羧酸并進行反應而獲得的聚酰胺酸-聚酰胺共聚物；及5)使該聚酰胺酸-聚酰胺共聚物的一部分或全部進行脫水閉環反應而獲得的聚酰胺酰亞胺。所述聚酰胺酸及其衍生物可為一種化合物，也可為兩種以上。另外，所述聚酰胺酸及其衍生物只要是具有四羧酸二酐與二胺的反應產物的結構的化合物即可，也可使用其他原料，而含有由除四羧酸二酐與二胺的反應以外的其他反應所產生的反應產物。[0081]對用來制造本發明的聚酰胺酸及其衍生物的氨基硅烷化合物進行說明。[0082]本發明中使用的氨基硅烷化合物是用來將聚酰胺酸及其衍生物的末端加以封端。于構成聚酰胺酸及其衍生物的二胺中，以氨基硅烷化合物相對于二胺的比率為40摩爾％以下的范圍將二胺的一部分置換為氨基硅烷化合物。通過這種置換，可使生成聚酰胺酸時的聚合反應終止（termination)，而可將聚酰胺酸及其衍生物的末端加以封端。[0083]作為所述氨基硅烷化合物，可從下述式（AS)所表示的化合物中進行選擇。[0084](AS)[0085]式（AS)中，η為0或1，[0086]R為碳數1~10的烷基，可將所述烷基中存在的一個以上的-CH2-CH2-結構取代為-CH2-NH-結構，X為_0〇13或-OCH2CH3。[0087]更詳細而言，式（AS)所表示的氨基硅烷化合物可列舉下述式（AS-I)~式（AS-5)所表示的氨基硅烷化合物。[0093]用以置換的氨基硅烷化合物只要無損本發明的效果，則可為一種，也可為兩種以上。[0088][0089][0090][0091][0092][0094]所述氨基硅烷化合物中，為了同時提高取向膜的硬度及取向性，優選式（AS-3)~式（AS-5)所表示的化合物，特別優選式（AS-5)所表示的化合物。[0095]對用來制造本發明的光取向膜用液晶取向劑的"可進行交聯的化合物"進行說明。[0096]本發明的光取向膜用液晶取向劑含有使四羧酸二酐、二胺化合物、及氨基硅烷化合物進行反應而獲得的末端封端的聚酰胺酸或其衍生物，為了進而獲得增加取向膜在厚度方向的強度且抑制異物產生的效果，可含有選自由下述（a)~（d)所表示的可進行交聯的化合物所組成的族群中的一個以上的可進行交聯的化合物。[0097](a)在分子內含有一個以上環氧環的硅烷偶聯劑[0098](b)在分子內含有兩個以上環氧環的化合物[0099](C)在分子內含有兩個以上苯并噁嗪結構的化合物[0100](d)在分子內含有兩個以上噁唑啉結構的化合物[0101](a)作為在分子內含有一個以上環氧環的硅烷偶聯劑，例如可列舉下述式(EPX-I)~式（EPX-6)所表示的3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、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乙氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、及2-(3,4-環氧環己基）乙基三甲氧基硅烷，可適宜地使用。其中優選的硅烷偶聯劑為2-(3,4-環氧環己基）乙基三甲氧基硅烷（EPX-5)及2-(3,4-環氧環己基）乙基三乙氧基硅烷（EPX-6)。[0102][0103](b)作為在分子內含有兩個以上環氧環的化合物，例如可列舉：乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、2,2_二溴新戊二醇二縮水甘油醚、3'-環氧環己烯羧酸3,4_環氧環己烯基甲酯及3-(N，N-二縮水甘油基）氨基丙基三甲氧基硅烷、2-[4-(2,3_環氧丙氧基）苯基]-2-[4-[1，1-雙[4-([2,3-環氧丙氧基]苯基）]乙基]苯基]丙烷（商品名，6(*111〇^VG3101L"，（三井化學股份有限公司制造））、1，3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N，N，Ν'，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）環己烷、及下述式（EPX-7)所表示的N，N，N'，N'-四縮水甘油基_4,4'-二氨基二苯甲烷。優選的環氧化合物為N，N，N'，當前第1頁1 2 3 4 5 6