CN102344816A - 液晶配向剂,以及以其制得的液晶配向膜与液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
一种液晶配向剂以及以其制得的液晶配向膜与液晶显示元件,该液晶配向剂包含至少一种具有构造式(I)所示的重复单元的聚合物(A),以及至少一种有机溶剂(B),且该液晶配向剂在25℃所测得的粘度介于5cps至40cps之间,
Description
技术领域
本发明涉及一种配向剂,特别涉及一种液晶配向剂,以及以其制得的一种液晶配向膜与一种液晶显示元件。
背景技术
液晶显示元件早期主要应用于笔记型计算机或者是桌上型个人计算机的屏幕中,后来也被使用于摄影机的取景器与投影式显示器等各种液晶显示装置中,近年来也广泛用于制作电视机。业界一般是以使用向列型(Nematic)液晶的显示元件为主流,此向列型液晶显示元件中,被实际运用的类型的具体例如:(1)一侧基板的液晶配向方向与另一侧基板的液晶配向方向为90度角度的扭转向列(Twisted Nematic;TN)型液晶显示元件;(2)一侧基板的液晶配向方向与另一侧基板的液晶配向方向为180度以上角度的超扭转向列(Super Twisted Nematic;STN)型液晶显示元件;(3)使用薄膜式晶体管(Thin Film Transistor;TFT)型液晶显示元件。
基于相关的科技产品的品质不断地在进步,以及使用者对于液晶显示装置品质的要求,液晶显示元件必须跟着不断地被改良。而在液晶显示元件中所使用的零组件材料中,液晶配向膜特别是一个关系到液晶显示元件的显示品质的重要因素,所以伴随着液晶显示元件的高品质化,液晶配向膜的角色变得日益重要,也因此,研究人员不断地研发新的液晶配向剂,为的就是使以其制得的液晶配向膜的性质更好。
现有制备液晶配向膜的方式主要是先将聚酰胺酸或者是可溶性聚酰亚胺溶解于一有机溶剂中,以形成一液晶配向剂溶液,再将该溶液涂布在一基板上,并通过加热等方法使其成膜,进而形成聚酰胺酸或聚酰亚胺系配向膜。然而,虽然应用现有以聚酰胺酸或聚酰亚胺为主所制得的液晶配向剂所形成的液晶配向膜的耐热性佳,但是却有预倾角(pretilt)经时稳定性不佳的问题。
为解决上述预倾角经时稳定性不佳的问题,日本特开平7-43725号公开特许公报及日本特开平7-110484号公开特许公报中揭示一种使用聚天冬亚酰胺(Polyaspartimide)作为液晶配向剂用材料的技术,借此改善液晶配向膜的预倾角经时稳定性,然而所述专利案所使用的合成方法制得的产物的品质与成品率(yield)并不佳,因为在制得的产物中,除了有预期的聚天冬亚酰胺聚合物外,还掺杂有过多未反应物,以致于以其为原料所配制出的液晶配向剂会有储存稳定性不佳的问题,且以该液晶配向剂所形成的液晶配向膜容易发生残影现象。
由于现有液晶配向剂仍无法有效地解决残影现象,或是会有储存稳定性不佳的缺点,因此,仍有需要发展出一种储存稳定性佳且残影能有效地被消除的液晶配向剂。
发明内容
因此,本发明的第一目的,即提供一种储存稳定性佳且残影能有效地被消除的液晶配向剂。
于是,本发明液晶配向剂包含至少一种具有构造式(I)所示的重复单元的聚合物(A),以及至少一种有机溶剂(B),且该液晶配向剂在25℃所测得的粘度介于5cps至40cps之间,
在构造式(I)中,P为一个二价有机基;Q为一个二价有机基。
本发明的第二目的,即提供一种残影能有效地被消除的液晶配向膜,其由一如上所述的液晶配向剂所形成。
本发明的第三目的,即提供一种残影能有效地被消除的液晶显示元件,其具有一如上所述的液晶配向膜。
本发明的有益效果在于:本申请发明人通过使用具有特殊结构的聚合物(A),并调控液晶配向剂的粘度落在5cps至40cps之间,进而得到一具有良好储存稳定性的配向剂,且应用该配向剂制得的配向膜与显示元件在被使用时,也具有无残影现象发生的优点,所以确实能达到本发明的目的。
具体实施方式
本发明液晶配向剂包含至少一种具有构造式(I)所示的重复单元的聚合物(A),以及至少一种有机溶剂(B),且该液晶配向剂在25℃所测得的粘度介于5cps至40cps之间,
在构造式(I)中,P为一个二价有机基;Q为一个二价有机基。以下逐一对本发明各组成做详细的说明:
[液晶配向剂]
本发明液晶配向剂包含至少一种具有构造式(I)所示的重复单元的聚合物(A)、至少一种有机溶剂(B),及选择性地添加至少一种添加剂(C)。
在构造式(I)中,P为一个二价有机基;Q为一个二价有机基。
[具有构造式(I)所示的重复单元的聚合物(A)]
本发明液晶配向剂中,具有构造式(I)所示的重复单元的聚合物(A)[以下简称聚合物(A)]的制造方法并无特别的限定,一般的合成方法,例如由至少一种二胺化合物与至少一种双马来酰亚胺化合物(Bismaleimide)在一有机溶剂中进行聚合反应即可制得。在该聚合物(A)的聚合反应中,可以通过添加少量催化剂以促进反应进行,而催化剂的具体例如:冰乙酸、乙酸、丙酸等化合物。
其中,双马来酰亚胺化合物与二胺化合物的使用比例,相对于二胺化合物1摩尔而言,双马来酰亚胺化合物一般为1~2摩尔,较佳为1~1.5摩尔。当双马来酰亚胺化合物的使用量大于2摩尔时,则所合成聚合物(A)的重量平均分子量过大,导致其对溶剂的溶解性差;当双马来酰亚胺化合物的使用量小于1摩尔时,则所合成聚合物(A)的重量平均分子量过小,导致其耐热性较差。
在聚合物(A)的聚合反应中,双马来酰亚胺化合物与二胺化合物在有机溶剂中进行反应时的反应温度,一般为0℃~180℃,较佳为80℃~120℃。通过控制聚合反应的反应温度以及反应时间,也可以调整制得的聚合物(A)的重量平均分子量。
本发明液晶配向剂中,聚合物(A)的重量平均分子量一般为10,000~30,000,较佳为12,000~28,000,最佳为15,000~25,000。
在聚合物(A)的聚合反应中,有机溶剂无特定的限定,有机溶剂的具体例如:N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基尿素、六甲基磷酸三胺等的非质子系极性溶剂,及间-甲酚、二甲苯酚、酚、卤化酚类等的酚系溶剂。
上述有机溶剂中,在生成的聚合物不析出的情况下,可并用适量的不良溶剂如:醇类、酮类、酯类、醚类、卤化烃类、烃类等。不良溶剂的具体例如:甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、二乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、四氢呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻-二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等。
将上述所得的聚合物(A)反应溶液倒入大量的不良溶剂中,以得到一析出物,通过减压干燥该析出物,或者是以蒸发器将反应溶液减压蒸馏,即可得到本发明聚合物(A)。此外,通过将该聚合物(A)再次溶解于有机溶剂中,然后使用不良溶剂使其析出,或者是以蒸发器减压蒸馏,能进一步精制上述聚合物(A),也就是说通过重复进行一次或数次上述的过程,即可得到精制的聚合物(A)。
[二胺化合物]
本发明所使用的二胺化合物如脂肪族或脂环族二胺化合物、芳香族二胺化合物或其他的二胺化合物等。
脂肪族或脂环族二胺化合物的具体例如:1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、4,4-二氨基七亚甲基二胺、1,4-二氨基环己烷、异佛尔酮二胺、四氢二环戊二烯二胺、六氢-4,7-甲桥亚氢茚基二亚甲基二胺(hexahydro-4,7-methanoindanylenedimethyldiamine)、三环[6.2.1.02,7]-十一碳烯二甲基二胺、4,4’-亚甲基双(环己基胺)。
芳香族二胺化合物的具体例如:对-苯二胺、间-苯二胺、邻-苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基乙烷、4,4’-二氨基二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯基砜、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、4,4’-二氨基二苯基醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、5-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基氢茚、6-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基氢茚、3,4’-二氨基二苯基醚、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、9,9-双(4-氨基苯基)-10-氢蒽、2,7-二氨基茀、9,9-双(4-氨基苯基)茀、4,4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二氯-4,4’-二氨基-5,5’-二甲氧基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-(对-亚苯基异亚丙基)双苯胺、4,4’-(间-亚苯基异亚丙基)双苯胺、2,2’-双[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-二氨基-2,2’-双(三氟甲基)联苯、4,4’-双[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟联苯。
其他的二胺化合物的具体例如:2,3-二氨基吡啶、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、5,6-二氨基-2,3-二氰基吡嗪、5,6-二氨基-2,4-二羟基嘧啶、2,4-二氨基-6-二甲基胺基-1,3,5-三嗪、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、2,4-二氨基-6-异丙氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,4-二氨基-6-甲基-s-三嗪、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、4,6-二氨基-2-乙烯基-s-三嗪、2,4-二氨基-5-苯基噻唑、2,6-二氨基嘌呤、5,6-二氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、6,9-二氨基-2-乙氧基吖啶乳酸酯、3,8-二氨基-6-苯基啡啶、1,4-二氨基哌嗪、3,6-二氨基吖啶、双(4-氨基苯基)苯基胺。
除上述二胺化合物以外,本发明的二胺化合物较佳为包含下列构造式(I-1)及(I-2)所示的化合物,即分子内含有两个伯氨基以及该伯氨基以外的氮原子的二胺类等。
构造式(I-1)
(上式中,R3为一选自于吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪的含氮原子环状结构的一价有机基,X为一个二价有机基。)
构造式(I-2)
(上式中,R4为一选自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪的含氮原子环状结构的二价有机基,X为一个二价有机基,且以多数存在的R4可为相同或不同。)
以及下列构造式(I-3)~(I-5)所示的化合物,
(上式中,R5为选自-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-以及-CO-的二价有机基,R6为选自含有甾类(如类固醇)骨架、三氟甲基以及氟基的一价有机基,或碳原子数为6~30的烷基。)
(上式中,R7为选自-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-以及-CO-的二价有机基,X1及X2为选自脂肪族环、芳香族环以及杂环,R8为选自碳原子数为3~18的烷基、碳原子数为3~18的烷氧基、碳原子数为1~5的氟烷基、碳原子数为1~5的氟烷氧基、氰基以及卤素原子。)
(上式中,R9为碳原子数为1~12的烃基,以多数存在的R9可为相同或不同,p为1~3的整数,q为1~20的整数。)
以及下列构造式(1)~(7)所示的二胺化合物等,这些二胺类化合物可单独一种使用或混合多种使用。
构造式(1)
(上述构造式(4)中,t为2~12的整数;上述构造式(5)中,u为1~5的整数。)
上述构造式(I-1)所示的化合物的具体例如下列构造式(8)所示的化合物、上述构造式(I-2)所示的化合物的具体例如下列构造式(9)所示的化合物、上述构造式(I-3)所示的化合物的具体例如下列构造式(10)~(21)所示的化合物、上述构造式(I-4)所示的化合物的具体例如下列构造式(22)~(33)所示的液晶性二胺化合物。
(上述构造式(30)至(33)中,v为3~12的整数。)
基于所有二胺化合物为100摩尔%,具有构造式(I-1)~(I-5)及构造式(1)~(7)所示的二胺化合物的合计使用量一般为1~100摩尔%,较佳为3~100摩尔%,最佳为5~100摩尔%。
当具有构造式(I-1)~(I-5)及构造式(1)~(7)所示的二胺化合物的合计使用量介于1~100摩尔%时,则所制得的液晶配向剂的储存稳定性佳,而以该液晶配向剂所形成的液晶配向膜除了有良好的预倾角外,并具有配向良好及无残影现象发生的优点。
[双马来酰亚胺化合物]
本发明所使用的双马来酰亚胺化合物的制造方法并无特别的限定,一般的合成方法是先使马来酸酐系衍生物与二胺化合物反应后,再经酰亚胺化处理即可制得。
马来酸酐系衍生物的具体例如:马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、2-甲基马来酸酐、2,3-二乙基马来酸酐、2-乙基马来酸酐等,其中以马来酸酐较佳。
二胺化合物的具体例如:前述[二胺化合物]中所列举的化合物,在此不再赘述。
本发明所使用的双马来酰亚胺化合物的制造方法中,马来酸酐系衍生物与二胺化合物的使用比例,是以马来酸酐系衍生物的酸酐基与二胺化合物的氨基的摩尔数比为基准,一般为1.0~2.5,较佳为1.0~2.0,更佳为1.0~1.8。马来酸酐系衍生物与二胺化合物在有机溶剂中反应时的反应温度一般为0℃~100℃,较佳为0℃~80℃,更佳为0℃~70℃,而反应时间一般为1~5小时,较佳为2~4小时。
酰亚胺化处理方法可以是例如在酸性催化剂的存在下,加热进行脱水闭环反应。酰亚胺化处理的加热温度一般为40℃~200℃、较佳为80℃~150℃。所使用的酸性催化剂的具体例如:磷酸、乙酸、丙酸、三氟乙酸或对-甲苯磺酸等化合物。
本发明所使用的双马来酰亚胺化合物的制造方法中,有机溶剂在种类上并无特别的限制。有机溶剂的具体例如:戊烷、己烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、二噁烷、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜等。
本发明所使用的双马来酰亚胺化合物的具体例如:N,N’-间-亚苯基双马来酰亚胺(N,N’-m-phenylenebismaleimide)、N,N’-对-亚苯基双马来酰亚胺(N,N’-p-phenylenebismaleimide)、N,N’-间-苯二甲基双马来酰亚胺(N,N’-m-xylenebismaleimide)、N,N’-对-苯二甲基双马来酰亚胺(N,N’-p-xylenebismaleimide)、N,N’-2,4-亚甲苯基双马来酰亚胺(N,N’-2,4-tolylenebismaleimide)、N,N’-2,6-亚甲苯基双马来酰亚胺(N,N’-2,6-tolylenebismaleimide)、1,3-双(3-马来酰亚胺苯氧基)苯〔1,3-bis(3-maleimidophenoxy)benzene〕、1,3-双(4-马来酰亚胺苯氧基)苯〔1,3-bis(4-maleimidophenoxy)benzene〕、1,3-双〔3-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯氧基〕苯{1,3-bis〔3-(3-maleimidophenoxy)phenoxy〕benzene}、1,3-双{3-〔3-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯氧基〕苯氧基}苯〔1,3-bis{3-〔3-(3-maleimidophenoxy)phenoxy〕phenoxy}benzene〕、1,3-双{1-〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕-1-甲基乙基}苯〔1,3-bis{1-〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕-1-methylethyl}benzene〕、1,3-双{1-〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕-1-甲基乙基}苯〔1,3-bis{1-〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕-1-methylethyl}benzene〕、1,4-双{1-〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕-1-甲基乙基}苯〔1,4-bis{1-〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕-1-methylethyl}benzene〕、N,N’-3,3’-联苯双马来酰亚胺(N,N’-3,3’-biphenylenebismaleimide)、N,N’-4,4’-联苯双马来酰亚胺(N,N’-4,4’-biphenylenebismaleimide)、N,N’-4,4’-(3,3’-二甲基联苯基)双马来酰亚胺〔N,N’-4,4’-(3,3’-dimethylbiphenylene)bismaleimide〕、4,4’-双(3-马来酰亚胺苯氧基)联苯〔4,4’-bis(3-maleimidophenoxy)biphenyl〕、4,4’-双(4-马来酰亚胺苯氧基)联苯〔4,4’-bis(4-maleimidophenoxy)biphenyl〕、N,N’-3,3’-二苯基甲烷双马来酰亚胺(N,N’-3,3’-diphenylmethanebismaleimide)、N,N’-4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺(N,N’-4,4’-diphenylmethanebismaleimide)、N,N’-二苯基乙烷双马来酰亚胺(N,N’-diphenylethanebismaleimide)、双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷{Bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕methane}、双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷{Bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕methane}、N,N’-〔4,4’-双(3-甲基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3-methylphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3-甲氧基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3-methoxyphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3-乙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3-ethylphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3,5-二甲基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3,5-dimethylphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3,5-二乙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’〔4,4’-bis(3,5-diethylphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3-甲基-5-乙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3-methyl-5-ethylphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3-乙基-5-甲基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3-ethyl-5-methylphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3,5-二异丙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3,5-diisopropylphenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-〔4,4’-双(3-氯苯基)甲烷〕双马来酰亚胺{N,N’-〔4,4’-bis(3-chlorophenyl)methane〕bismaleimide}、N,N’-二苯基丙烷双马来酰亚胺(N,N’-diphenylpropanebismaleimide)、2,2-双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丁烷{2,2-bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕butane}、2,2-双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丁烷{2,2-bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕butane}、2,2-双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷{2,2-bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕hexafluoropropane}、2,2-双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷{2,2-bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕hexafluoropropane}、2,2-双〔3-氯-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-cholor-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-溴-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-bromo-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-methyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷{2,2-bis〔3-methyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕hexafluoropropane}、2,2-双〔3-乙基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-ethyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-乙基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷{2,2-bis〔3-ethyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕hexafluoropropane}、2,2-双〔3-丙基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-propyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-异丙基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-isopropyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-丁基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-butyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-叔丁基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-t-butyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-仲丁基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-s-butyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3-甲氧基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3-methoxy-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3,5-二甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕丙烷{2,2-bis〔3,5-dimethyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕propane}、2,2-双〔3,5-二甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷{2,2-bis〔3,5-dimethyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕hexafluoropropane}、2,2-双〔3,5-二溴-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷{2,2-bis〔3,5-dibromo-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕hexafluoropropane}、2,2-双〔4-{1-〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕-1-甲基乙基}苯基〕丙烷(2,2-bis〔4-{1-〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕-1-methylethyl}phenyl〕propane)、N,N’-3,3’-二苯基醚双马来酰亚胺(N,N’-3,3’-diphenyletherbismaleimide)、N,N’-4,4’-二苯基醚双马来酰亚胺(N,N’-4,4’-diphenyletherbismaleimide)、双〔3-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕醚{Bis〔3-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕ether}、双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕醚{Bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕ether}、双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕醚{Bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕ether}、双{3-〔3-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯氧基〕苯基}醚〔Bis{3-〔3-(3-maleimidophenoxy)phenoxy〕phenyl}ether〕、双(3-马来酰亚胺苯基)酮〔Bis(3-maleimidophenyl)ketone〕、双(4-马来酰亚胺苯基)酮〔Bis(4-maleimidophenyl)ketone〕、双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕酮{Bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕ketone}、双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕酮{Bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕ketone}、双(3-马来酰亚胺苯基)硫化物〔Bis(3-maleimidophenyl)sulfide〕、双(4-马来酰亚胺苯基)硫化物〔Bis(4-maleimidophenyl)sulfide〕、双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕硫化物(Bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕sulfide}、双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕硫化物{Bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕sulfide}、双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕亚砜{Bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕sulfoxide}、双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕亚砜{Bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕sulfoxide}、双(3-马来酰亚胺苯基)砜〔Bis(3-maleimidophenyl)sulfone〕、双(4-马来酰亚胺苯基)砜〔Bis(4-maleimidophenyl)sulfone〕、双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕砜{Bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕sulfone}、双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕砜{Bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕sulfone}、双〔3-甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷{Bis〔3-methyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕methane}、双〔3,5-二甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷{Bis〔3,5-dimethyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕methane}、双〔3-乙基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷{Bis〔3-ethyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕methane}、1,1-双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕乙烷{1,1-bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕ethane}、1,1-双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕乙烷{1,1-bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕ethane}、1,2-双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕乙烷{1,2-bis〔4-(3-maleimidophenoxy)phenyl〕ethane}、1,2-双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕乙烷{1,2-bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕ethane}、1,1-双〔3-甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕乙烷{1,1-bis〔3-methyl-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕ethane}、1,1-双〔3-氯-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕乙烷{1,1-bis〔3-chloro-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕ethane}、1,1-双〔3-溴-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕乙烷{1,1-bis〔3-bromo-4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕ethane}、3,3-双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕戊烷{3,3-bis〔4-(4-maleimidophenoxy)phenyl〕pentane}、N,N’-亚乙基双马来酰亚胺(N,N’-ethylenebismaleimide)、N,N’-三亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-trimethylenebismaleimide)、N,N’-四亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-tetramethylenebismaleimide)、N,N’-五亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-pentamethylenebismaleimide)、N,N’-六亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-hexamethylenebismaleimide)、N,N’-七亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-heptamethylenebismaleimide)、N,N’-八亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-octamethylenebismaleimide)、N,N’-十亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-decamethylenebismaleimide)、N,N’-十二亚甲基双马来酰亚胺(N,N’-dodecamethylenebismaleimide)、N,N’-(4,4’-二环己基甲烷)双马来酰亚胺〔N,N’-(4,4’-dicyclohexylmethane)bismaleimide〕、N,N’-(1,3-二亚甲基环己烷)双马来酰亚胺〔N,N’-(1,3-dimethylenecyclohexane)bismaleimide〕、N,N’-(1,4-二亚甲基环己烷)双马来酰亚胺〔N,N’-(1,4-dimethylenecyclohexane)bismaleimide〕等。
上述的双马来酰亚胺化合物中,以N,N’-间-亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-对-亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-3,3’-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N’-〔4,4’-双(3-乙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺、N,N’-〔4,4’-双(3,5-二甲基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺、N,N’-〔4,4’-双(3,5-二乙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺、N,N’-〔4,4’-双(3-甲基-5-乙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺、N,N’-〔4,4’-双(3-乙基-5-甲基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺、N,N’-〔4,4’-双(3,5-二异丙基苯基)甲烷〕双马来酰亚胺、双〔3-甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷、双〔3,5-二甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷、双〔3-乙基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕甲烷、2,2-双〔4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷、2,2-双〔4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷、2,2-双〔3-乙基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷、2,2-双〔3,5-二甲基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷为较佳。
[有机溶剂(B)]
本发明液晶配向剂中,所使用有机溶剂(B)的具体例如:1-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲基醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇正丁基醚(即丁基溶纤剂)、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单甲基醚乙酸酯、二甘醇单乙基醚乙酸酯等。
基于聚合物(A)100重量份,本发明有机溶剂(B)的使用量一般为400~10,000重量份,较佳为500~5,000重量份,更佳为700~3,000重量份。
[添加剂(C)]
此外,本发明液晶配向剂,在不损害所要求目的物性范围内,可添加含官能性硅烷化合物或者环氧化合物,用以提高对基板表面的粘结性、耐磨耗性等物理性质。
这些含官能性硅烷化合物的具体例如:3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷(3-ureidopropyltrimethoxysilane)、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三亚乙三胺、N-三甲氧基硅烷基丙基三亚乙三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4,7-三吖癸烷、10-三乙氧基硅烷基-1,4,7-三吖癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二吖壬基乙酸酯、9-三乙氧基硅烷基-3,6-二吖壬基乙酸酯、N-苯甲基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯甲基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-双(氧化乙烯)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧化乙烯)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
另,这些环氧化合物的具体例如:乙二醇二环氧丙基醚、聚乙二醇二环氧丙基醚、丙二醇二环氧丙基醚、三丙二醇二环氧丙基醚、聚丙二醇二环氧丙基醚、新戊二醇二环氧丙基醚、1,6-己二醇二环氧丙基醚、丙三醇二环氧丙基醚、2,2-二溴新戊二醇二环氧丙基醚、1,3,5,6-四环氧丙基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四环氧丙基-间-二甲苯二胺、1,3-双(N,N-二环氧丙基氨基甲基)环己烷、N,N,N’,N’-四环氧丙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3-(N-烯丙基-N-环氧丙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(N,N-二环氧丙基)氨基丙基三甲氧基硅烷等。
[液晶配向剂的调制]
本发明液晶配向剂是通过将聚合物(A)以及视需要使用的添加剂(C)等溶解于有机溶剂(B)中而制得的。
本发明液晶配向剂的调制温度,较佳为0℃~100℃,更佳为20℃~60℃。
本发明液晶配向剂于25℃所测得的粘度一般介于5cps~40cps之间,较佳为8cps~35cps,更佳为10cps~30cps。
将本发明液晶配向剂涂布于基板表面,形成液晶配向膜的涂膜时,当液晶配向剂的粘度小于5cps时,则会发生液晶配向剂的成膜性不佳,所形成的液晶配向膜有残影现象发生的问题;当液晶配向剂的粘度大于40cps时,则会发生液晶配向剂的储存稳定性不佳,所形成的液晶配向膜有膜厚过大、容易产生针孔(pin hole)缺陷的问题。
[液晶配向膜的形成]
本发明液晶配向膜是由一如上所述的液晶配向剂所形成,更进一步地,制备该液晶配向膜的制备方式是在一设置有透明导电膜的基板的一侧面上,将本发明液晶配向剂以辊涂布法、旋转涂布法、印刷法、喷墨法(ink-jet)等方法涂布于基板上,然后将涂布面加热使其形成涂膜。
前述基板的具体例如:用于液晶显示装置等的无碱玻璃、钠钙玻璃、硬质玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃等的玻璃、或聚乙烯对苯二甲酸酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚醚砜、聚碳酸酯等的塑胶透明基板。基板的一侧面上所设置的透明导电膜可使用由氧化锡(SnO2)构成的膜(为美国PPG公司拥有的注册商标)、由氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)构成的ITO膜等。
在涂布液晶配向剂时,为使基板表面与透明导电膜间的密着性提高,可在基板的表面上预先涂布含官能性硅烷化合物或含官能性钛化合物。
形成配向膜的加热处理包含液晶配向剂涂布后的预先加热处理(pre-bake),以及后加热处理(post-bake),预先加热处理可使有机溶剂挥发形成配向膜涂膜层,预先加热处理温度一般为30℃~120℃、较佳为40℃~110℃、更佳为50℃~100℃。
另外,在该配向剂形成配向膜涂膜层后,再进一步进行后加热处理,则可形成一稳定化的配向膜涂膜层。后加热处理温度一般为150℃~300℃,较佳为180℃~280℃,更佳为200℃~250℃。
所形成配向膜涂膜层的膜厚较佳为0.001μm~1μm,更佳为0.005μm~0.5μm。
所形成的配向膜涂膜层,依据需要可用尼龙、人造丝、棉类等纤维所做成的布料缠绕在滚筒上,以一定方向磨擦进行配向处理,使液晶分子的配向能得以赋予在涂膜层上构成液晶配向膜。另外,液晶分子的配向能的赋予方法,如在形成配向膜的至少一片基板上形成突起形状(protrusion)或者形成图案形状而达成,此法以MVA(Multi-domain Vertical Alignment)或PVA(Patterned Vertical Alignment)著称。
[液晶显示元件]
制作出二片具有上述液晶配向膜的基板,在二片基板间插入间隙(室间隔;cell gap)作对向配置,并以密封剂(sealer)将该二片基板的周围部位贴合(仅留下一液晶注入孔),接着,在基板表面以及密封剂所区分出的间隙内注入液晶后,封住注入孔以构成液晶室(cell)。然后,在液晶室的外表面,也就是说构成液晶室的各个基板的其他侧面上,贴合偏光板以制得一液晶显示元件。
密封剂材料可使用一般的环氧树脂系硬化剂,而隔离物(spacer)材料可使用玻璃珠、塑胶珠,或者是感光性环氧树脂等。液晶的举例如:向列型液晶,具体例如:席夫碱(Shiff Base)系液晶、氧化偶氮基(Azoxy)系液晶、联苯(Biphenyl)系液晶、苯基环己烷(Phenylcyclohexane)系液晶、酯(Ester)系液晶、联三苯(Terphenyl)系液晶、联苯环己烷(Biphenylcyclohexane)系液晶、嘧啶(pyrimidine)系液晶、二噁烷(Dioxane)系液晶、二环辛烷(Bicyclooctane)系液晶、立方烷(Cubane)系液晶等。上述液晶中,可添加使用如氯化胆甾醇(Cholesteryl Chloride)、胆甾醇壬酸酯(Cholesteryl Nonanoate)、胆甾醇碳酸酯(Cholesteryl Carbonate)等的胆甾醇型液晶,以及以商品名为「C-15」、「CB-15」(默克公司制造)被贩售的手性(chiral)剂等。另外,液晶室的外表面上贴合的偏光板,例如:将聚乙烯醇进行延伸配向处理的同时使其吸收碘而被称作H膜的偏光膜,用乙酸纤维素保护膜将其夹住的偏光板或者H膜本身所形成的偏光板等。
实施例
本发明将就以下实施例来作进一步说明,但应了解的是,所述实施例仅为例示说明之用,而不应被解释为本发明实施的限制。
以下实施例中所使用到的C7CDA是依据日本专利特开2003-96034号中所揭示的方式制得,而B CDA是依据日本专利特开2002-162630号中所揭示的方式制得。
[合成聚合物(A)]
<合成例1>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:N,N’-4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺(以下简称DPM-BMI)8.96g(0.025mole),以及溶剂N-甲基-2-吡酪烷酮(以下简称NMP)50g,于室温(23℃-25℃)下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:对-苯二胺(以下简称PDA)2.57g(0.02375mole)、构造式(7)所示的化合物(以下简称C7CDA)0.61g(0.00125mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,于100℃下反应24小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-1-1)。
<合成例2>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:N,N’-间-亚苯基双马来酰亚胺(以下简称P-BMI)6.71g(0.025mole),以及溶剂NMP 50g,于室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:4,4′-二氨基二苯基甲烷(以下简称DDM)3.97g(0.02mole)、构造式(6)所示的化合物(以下简称BCDA)2.26g(0.005mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,在100℃下反应24小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-1-2)。
<合成例3>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:DPM-BMI 8.96g(0.025mole),以及溶剂NMP 50g,在室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:4,4′-二氨基二苯基醚(以下简称ODA)4.00g(0.02mole)、构造式(16)所示的化合物(以下简称VEDA)2.82g(0.005mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,在100℃下反应24小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-1-3)。
<合成例4>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:DPM-BMI 13.62g(0.038mole),以及溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称NMP)50g,在室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:PDA 2.57g(0.02375mole)、C7CDA 0.61g(0.00125mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,在100℃下反应36小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-1-4)。
<合成例5>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:P-BMI 6.71g(0.025mole),以及溶剂NMP 50g,于室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:DDM 4.16g(0.021mole)、BCDA2.49g(0.0055mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,于100℃下反应24小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-1-5)。
<合成例6>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:DPM-BMI 8.96g(0.025mole),以及溶剂NMP 50g,在室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:ODA 4.00g(0.02mole)、VEDA 2.82g(0.005mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,在100℃下反应6小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-1-6)。
<比较合成例1>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:DPM-BMI 8.96g(0.025mole),以及溶剂NMP 50g,在室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:PDA 5.14g(0.0475mole)、C7CDA 1.23g(0.0025mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,于100℃下反应24小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-2-1)。
<比较合成例2>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:DPM-BMI 26.88g(0.075mole),以及溶剂NMP 50g,在室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:PDA 2.16g(0.02mole)、BCDA 2.26g(0.005mole)、冰乙酸5g,以及NMP 27g,于100℃下反应48小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-2-2)。
<比较合成例3>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:DPM-BMI 26.88g(0.075mole),以及溶剂间-甲酚167g,在室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:DDM 14.87g(0.075mole)以及乙酸0.75ml,在100℃下反应48小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得预聚合物(P-A-1)。
接着,将前述所得的预聚合物(P-A-1)10g以及溶剂NMP175g,置于一与前述构造相同的反应器中的500毫升的四颈锥瓶中,并在室温下搅拌至溶解。然后,将其降温至5℃以下,再加入三乙胺5.3g以及十二酰氯9.45g,反应24小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-2-3)。
<比较合成例4>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷28.53g(0.05mole),以及溶剂间-甲酚150g,于室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:辛胺6.46g(0.05mole)以及乙酸0.7g,在100℃下反应30小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入甲醇中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚合物(A-2-4)。
<比较合成例5>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:VEDA 2.82g(0.005mole)、PDA 4.87g(0.045mole),以及溶剂NMP 80g,在室温下搅拌至溶解。再加入第二批进料包括:苯均四酸二酐(以下简称PMDA)10.91g(0.05mole)及NMP 20g,在室温下反应2小时,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的水中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚酰胺酸聚合物(A-2-5)。
<比较合成例6>
在一容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入第一批进料包括:VEDA 5.64g(0.01mole)、PDA 4.33g(0.04mole),以及溶剂NMP68g,升温至60℃下搅拌至溶解,再加入第二批进料包括:3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢萘-1-琥珀酸二酐(以下简称TDA)15.01g(0.05mole)及NMP 30g,在室温下反应6小时。再加入NMP 97g、乙酸酐5.61g,以及吡啶19.75g,升温至60℃持续搅拌2小时进行酰亚胺化,反应结束后,将得到的反应溶液倒入1500ml的水中,使聚合物析出,再过滤所得的聚合物并将其置入真空烘箱中,在温度60℃下进行干燥后,即可得聚酰亚胺聚合物(A-2-6)。
[制备液晶配向剂及液晶显示元件]
先说明的是,在以下的实施例及比较例中,会进一步按照下述方法对所配制出的液晶配向剂及液晶显示元件进行各种性质的评价。
【评价方式】
1.粘度
所制得的液晶配向剂在25℃的恒温下,以E型旋转粘度计(Toki Sangyo CO.,LTD.制,型号Viscometer TV-22)测定转速6rpm条件下的粘度。单位为cps。
2.涂布性
将所制得的液晶配向剂以印刷法涂布于基板上,再经预烤及后烤后,用显微镜观察其涂膜表面,有无针孔(pin hole)以及其他涂布缺陷(如膜厚不均、膜厚过大)。
○:涂膜表面平滑、无涂布缺陷。
△:涂膜表面有少量针孔、轻微的涂布缺陷。
×:涂膜表面有大量针孔、显著的涂布缺陷。
××:无法涂布成膜或涂膜表面有非常大量针孔、显著的涂布缺陷。
3.储存稳定性
以「T.J.Scheffer,et.al.,J.Appl.Phys.,vol.19,2013(1980)」记载的方法为准,利用He-Ne激光的结晶旋转法予以测定预倾角。(CHUO PRECISION INDUSTRIAL CO.,LTD.制;型号为OMS-CM4RD)
分别测量液晶配向剂在刚配制后所制得液晶室的配向膜的预倾角(a),以及液晶配向剂在温度45℃下存放七天后所制得液晶室的配向膜的预倾角(b)。预倾角变化率可用下式计算而得:
预倾角变化率=|(a)-(b)|/(a)×100%
并根据如下的基准评价:
○:预倾角变化率<5%。
△:预倾角变化率介于5%~10%。
×:预倾角变化率>10%。
4.预倾角经时稳定性
以「T.J.Scheffer,et.al.,J.Appl.Phys.,vol.19,2013(1980)」记载的方法为准,利用He-Ne激光的结晶旋转法予以测定预倾角。(CHUO PRECISION INDUSTRIAL CO.,LTD.制,型号OMS-CM4RD)
分别测量在液晶室刚制作完成后的配向膜的预倾角(c),以及液晶室制作完成后,在温度60℃下放置100小时后的配向膜的预倾角(d)。预倾角变化率可用下式计算而得:
预倾角变化率=|(c)-(d)|/(c)×100%
并根据如下的基准评价:
○:预倾角变化率<5%。
×:预倾角变化≥5%。
5.残影
先对所制得的液晶室施加10伏特的直流电压,历时48小时后,关闭电压,并以目视观察显示画面有无残影发生。
○:无残影现象发生。
×:有残影现象发生。
<实施例1>
取100重量份上述合成例1所得的聚合物(A-1-1)在室温下溶解于NMP 785重量份/乙二醇正丁基醚(以下简称BC)785重量份的共溶剂中,所得的配向剂溶液,以印刷机(日本写真印刷株式会社制,型号S15-036)在ITO(indium-tin-oxide)玻璃基板上进行涂布。然后在加热板上,以温度100℃、时间5分钟进行预烤(pre-bake),以及在循环烘箱中,以温度220℃、时间30分钟进行后烤(post-bake)。以膜厚测定仪(KLA-Tencor制,型号Alpha-step 500)测量膜厚约于薄膜表面,以液晶配向膜机台(饭沼制作所制,型号RM02-11)进行配向,平台移动速度50mm/sec,摩擦时绒毛压入量0.3mm,单向摩擦一次。以上述步骤所制得的两片液晶配向膜玻璃基板,一片玻璃基板涂以热压胶,另一片玻璃基板洒上4μm的隔离物(spacer),两片玻璃顺彼此配向垂直方向进行贴合,再以热压机施以10kg的压力,在温度150℃下进行热压。以液晶注入机(岛津制作所制,型号ALIS-100X-CH)进行液晶注入,再以紫外光(UV)硬化胶封住液晶注入口,以紫外光灯照光使得硬化,在烘箱中以温度60℃、时间30分钟进行液晶回火处理,即可制成液晶室(cell),进而得到一液晶显示元件。
最后,发明人将制得的液晶配向剂与液晶显示元件依照上述评价方式进行各项性质的测试,其评价结果载于下表1。
<实施例2至6>
实施例2至6是以与实施例1相同的方式制备本发明液晶配向剂与液晶显示元件,不同的地方在于:其中所使用的聚合物(A)、有机溶剂(B)及/或添加剂(C)的种类与用量,此外,所述实施例也以相同的评价方式测试制得的液晶配向剂与液晶显示元件,其详细资料及后续评价结果皆载于下表1。
另需特别说明的是,其中的实施例2、3、5及6的制备过程中还省略后续配向工程的程序。
<比较例1至6>
比较例1至6是以与实施例1相同的方式制备液晶配向剂与液晶显示元件,不同的地方在于:其中所使用的聚合物(A)的种类,此外,所述比较例也以相同的评价方式测试制得的液晶配向剂与液晶显示元件,其详细资料及后续评价结果皆载于下表1。
另需特别说明的是,其中的比较例2及6的制备过程中还省略后续配向工程的程序。
由上表1可以看出,实施例1至6的液晶显示元件的各项性质都良好,然而,比较例1至6的液晶显示元件却无法兼顾所有的性质。
综上所述,本发明通过调控液晶配向剂配向剂的粘度落在5cps至40cps之间,确实能得到一具有良好储存稳定性的配向剂,且应用该配向剂制得的配向膜与显示元件在被使用时,也具有预倾角经时稳定性佳,及无残影现象发生的优点,所以确实能达到本发明的目的。
Claims (9)
1.一种液晶配向剂,其特征在于,该液晶配向剂包含至少一种具有构造式(I)所示的重复单元的聚合物(A),以及至少一种有机溶剂(B),且该液晶配向剂在25℃所测得的粘度介于5cps至40cps之间,
构造式(I)
在构造式(I)中,P为一个二价有机基;Q为一个二价有机基。
2.根据权利要求1所述的液晶配向剂,其特征在于,该液晶配向剂的粘度介于8cps至35cps之间。
3.根据权利要求1所述的液晶配向剂,其特征在于,该聚合物(A)是通过将至少一种二胺化合物与至少一种双马来酰亚胺化合物进行聚合反应而得。
4.根据权利要求3所述的液晶配向剂,其特征在于,该二胺化合物包括至少一种选自于构造式(I-1)~(I-5)所示的化合物:
在构造式(I-1)中,R3为一选自于吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪的含氮原子环状结构的一价有机基,X为一个二价有机基;
在构造式(I-2)中,R4为一选自于吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪的含氮原子环状结构的二价有机基,X为一个二价有机基,且以多数存在的R4可为相同或不同;
在构造式(I-3)中,R5为一选自于-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-以及-CO-的二价有机基,R6是选自于含有甾类骨架、三氟甲基以及氟基的一价有机基,或一碳原子数为6~30的烷基;
在构造式(I-4)中,R7为一选自于-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-以及-CO-的二价有机基,X1及X2各自选自于脂肪族环、芳香族环以及杂环,R8是选自于碳原子数为3~18的烷基、碳原子数为3~18的烷氧基、碳原子数为1~5的氟烷基、碳原子数为1~5的氟烷氧基、氰基以及卤素原子;
在构造式(I-5)中,R9为碳原子数为1~12的烃基,以多数存在的R9可为相同或不同,p为1~3的整数,q为1~20的整数。
6.根据权利要求1所述的液晶配向剂,其特征在于,基于该聚合物(A)100重量份,该有机溶剂(B)的使用量介于400至10,000重量份之间。
7.根据权利要求6所述的液晶配向剂,其特征在于,基于该聚合物(A)100重量份,该有机溶剂(B)的使用量介于500至5,000重量份之间。
8.一种液晶配向膜,其由一根据权利要求1所述的液晶配向剂所形成。
9.一种液晶显示元件,其具有一根据权利要求8所述的液晶配向膜。
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