横向电场驱动方式用的液晶取向剂、液晶取向膜和使用了其的液晶表示元件

摘要

本发明提供液晶取向剂、液晶取向膜和使用了其的液晶表示元件，其能够在横向电场驱动方式的液晶表示元件中抑制所产生的由交流流动不对称导致的电荷蓄积且快速缓和因直流电压而蓄积的残留电荷。一种液晶取向剂，其特征在于，其含有选自由聚酰胺酸和该聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物组成的组中的至少1种聚合物、以及有机溶剂，所述聚酰胺酸是使包含下述式(A)所示四羧酸二酐的四羧酸与包含下述式(B)所示二胺的二胺反应而得到的。(式(B)中，Y

说明书

技术领域

本发明涉及对基板施加平行电场而进行驱动的横向电场驱动方式的液晶表示元件中使用的液晶取向剂、液晶取向膜、以及使用了其的液晶表示元件。

背景技术

一直以来，液晶装置被广泛地用作个人电脑、手机、电视显影仪等的表示部。液晶装置具备：例如夹持于元件基板与滤色器基板之间的液晶层、用于对液晶层施加电场的像素电极和共用电极、用于控制液晶层的液晶分子取向性的取向膜、用于切换对像素电极供给的电信号的薄膜晶体管(TFT)等。

作为液晶分子的驱动方式，已知有TN(扭转向列，TwistedNematic)方式、VA(垂直取向，VerticalAlignment)方式等纵向电场方式；IPS(平面开关，In-Place-Switching)方式、边缘场开关(以下记作FFS)方式等横向电场方式。一般来说，与以往的对形成于上下基板的电极施加电压而使液晶驱动的纵向电场方式相比，仅在基板的单侧形成电极并沿着平行于基板的方向施加电场的横向电场方式作为具有宽广视场角特性且能够高品位表示的液晶表示元件是已知的。

然而，横向电场方式的液晶单元虽然视场角特性优异，但形成在基板内的电极部分少，因此液晶取向膜的电压保持率弱时，不会对液晶施加充分的电压、表示对比度降低。另外，静电容易蓄积在液晶单元内，即使施加因驱动而产生的非对称电压，电荷也会蓄积在液晶单元内，这些蓄积电荷会造成液晶取向的紊乱或者以余像、残影的形式对表示造成影响，从而显著地降低液晶元件的表示品质。在这种状态下再次通电时，在初始阶段无法良好地进行液晶分子的控制而产生闪烁(flicker)等。尤其是，与纵向电场方式相比，横向电场方式中的像素电极与共用电极的距离近，因此，强电场作用于取向膜、液晶层，从而存在这些不良情况容易变得显著的问题。

进而，IPS方式、FFS驱动方式等利用横向电场驱动相对于基板水平取向的液晶分子的方式中，液晶取向的稳定性也变得重要。若取向的稳定性小，则长时间驱动液晶时，液晶恢复不到初始状态，对比度降低或者导致残影。

作为解决上述由交流驱动不对称导致的电荷蓄积的方法，报告有如下内容：具有由形成在电极上的第1取向膜和形成在该第1取向膜表面的第2取向膜构成的液晶取向膜的液晶表示装置中，能够抑制由交流驱动不对称导致的电荷蓄积，且能够快速缓和蓄积的电荷，所述第2取向膜是由苯均四酸二酐与二胺形成的聚合物，且电阻低于第1取向膜(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-167782号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明人等进行了研究，结果获知：在IPS驱动方式、FFS驱动方式的液晶表示元件中，难以利用由1种聚酰亚胺前体或该聚酰亚胺前体的酰亚胺化聚合物形成的液晶取向膜同时实现抑制所产生的由交流驱动不对称导致的电荷蓄积以及快速缓和因直流电压而蓄积的残留电荷。具体而言，可知因直流电压而蓄积的残留电荷会快速缓和的液晶取向膜中，由交流驱动不对称导致的电荷蓄积会变大。

本发明的目的在于，提供能够得到如下液晶取向膜的液晶取向剂：在IPS驱动方式、FFS驱动方式的液晶表示元件中，降低所产生的由交流流动不对称导致的电荷蓄积，且快速缓和因直流电压而蓄积的残留电荷。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：通过使用选自由使包含3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐的四羧酸与具有特定结构的二胺反应而得到的聚酰胺酸和聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物组成的组中的至少1种，能够得到在IPS驱动方式、FFS驱动方式的液晶表示元件中降低所产生的由交流流动不对称导致的电荷蓄积且快速缓和因直流电压而蓄积的残留电荷的液晶取向膜，从而完成了本发明。

本发明基于上述见解，具有下述主旨。

1.一种液晶取向剂，其特征在于，其含有选自由聚酰胺酸和该聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物组成的组中的至少1种聚合物、以及有机溶剂，所述聚酰胺酸是使包含下述式(A)的四羧酸二酐的四羧酸二酐成分与包含下述式(B)所示二胺的二胺成分反应而得到的。

(式(B)中，Y₁为具有选自由氨基、亚氨基和含氮杂环组成的组中的至少1种结构的2价有机基团，B₁和B₂各自独立地为氢原子、碳数1～10的烷基、碳数1～10的烯基或碳数1～10的炔基，这些基团任选具有取代基。)

2.根据前述1所述的液晶取向剂，其中，前述四羧酸二酐成分中的10～100摩尔％为式(A)的四羧酸二酐。

3.根据前述1或2所述的液晶取向剂，其中，前述二胺成分中的10～100摩尔％为式(B)的二胺。

4.根据前述1～3中任一项所述的液晶取向剂，其中，式(B)中的Y₁是选自由结构为下述式(YD-1)～(YD-5)的基团组成的组中的至少1种。

(式(YD-1)中，A₁为碳数3～15的含氮原子杂环，Z₁为氢原子或任选具有取代基的碳数1～20的烃基。

式(YD-2)中，W₁为碳数1～10的烃基，A₂为具有含氮原子杂环的碳数3～15的1价有机基团、或者被碳数1～6的脂肪族基取代的二取代氨基。

式(YD-3)中，W₂为碳数6～15且具有1～2个苯环的2价有机基团，W₃为碳数2～5的亚烷基或亚联苯基，Z₂为氢原子、碳数1～5的烷基或苯环，a为0～1的整数。

式(YD-4)中，A₃为碳数3～15的含氮原子杂环。

式(YD-5)中，A₄为碳数3～15的含氮原子杂环，W₅为碳数2～5的亚烷基。)

5.根据前述1～4中任一项所述的液晶取向剂，其中，式(YD-1)、(YD-2)、(YD-4)和(YD-5)所述的A₁、A₂、A₃和A₄各自独立地为选自由吡咯烷、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、哌啶、哌嗪、吡啶、吡嗪、吲哚、苯并咪唑、喹啉和异喹啉组成的组中的至少1种。

6.根据前述1～5中任一项所述的液晶取向剂，其中，式(B)中的Y₁为选自由具有下述式(YD-6)～(YD-21)的结构的2价有机基团组成的组中的至少1种。

(式(YD-17)中，h为1～3的整数；式(YD-14)和(YD-21)中，j为1～3的整数。)

7.根据前述1～6中任一项所述的液晶取向剂，其中，式(B)中的Y₁为选自由具有上述式(YD-14)和(YD-18)的结构的2价有机基团组成的组中的至少1种。

8.一种液晶取向膜，其是涂布前述1～7中任一项所述的液晶取向剂并烧成而得到的。

9.一种液晶表示元件，其具备前述8所述的液晶取向膜。

发明的效果

由本发明的液晶取向剂得到的液晶取向膜能够抑制由交流驱动不对称导致的电荷蓄积，快速缓和因直流电压而蓄积的残留电荷，可用作液晶表示元件。

具体实施方式

<聚酰胺酸和该聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物>

本发明的液晶取向剂的特征在于，其含有选自由聚酰胺酸和该聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物组成的组中的至少1种聚合物、以及有机溶剂，所述聚酰胺酸是使包含下述式(A)所示四羧酸二酐的四羧酸成分与包含下述式(B)所示二胺的二胺成分反应而得到的。

式(B)中，Y₁为具有选自由氨基、亚氨基和含氮杂环组成的组中的至少1种结构的2价有机基团，B₁～B₂各自独立地为氢原子、碳数1～10的烷基、碳数1～10的烯基或碳数1～10的炔基，这些基团任选具有取代基。

<四羧酸二酐成分>

本发明的液晶取向剂的制造中使用的四羧酸二酐成分含有上述式(A)的四羧酸二酐。式(A)所示的四羧酸二酐的比例过少时，无法获得本发明的效果。式(A)所示的四羧酸二酐的比例为，相对于全部四羧酸二酐1摩尔优选为10～100摩尔％、更优选为30～100摩尔％、进一步优选为50～100摩尔％。

作为本发明的液晶取向剂中含有的聚酰胺酸，除了使用上述式(A)所示的四羧酸二酐之外，还可以使用下述式(1)所示的四羧酸二酐。

式(1)中，X为4价有机基团，其结构没有特别限定。若列举出具体例，则可列举出结构为下述式(X-1)～(X-42)的基团。

式(X-1)中，R₃～R₆各自独立地为氢原子、碳数1～6的烷基或苯基，更优选为氢原子或甲基。

从化合物的获取性的观点出发，作为四羧酸二酐，优选为选自由下述式(2)所示的结构组成的组中的至少1种四羧酸二酐。

(式(2)中，X₁为选自由上述式(X-1)～(X-14)所示结构组成的组中的至少1种。)

由于能够进一步提高所得液晶取向膜的可靠性，因此，优选为仅包含(X-1)～(X-7)和(X-11)之类的脂肪族基的结构，更优选为(X-1)所示的结构。进而，为了显示出良好的液晶取向性，作为X₁的结构，进一步优选为下述式(X1-1)或(X1-2)。

式(1)所示的四羧酸二酐的比例增加时，有可能损害本发明的效果，故不优选。因此，式(1)所示的四羧酸二酐的比例为，相对于全部四羧酸二酐1摩尔优选为0～90摩尔％、更优选为0～70摩尔％、进一步优选为0～50摩尔％。

<二胺成分>

本发明的液晶取向剂的制造中使用的二胺成分含有上述式(B)的二胺。式(B)中，Y₁为具有选自由氨基、亚氨基和含氮杂环组成的组中的至少1种结构的2价有机基团，B₁和B₂各自独立地为氢原子、碳数1～10的烷基、碳数1～10的烯基或碳数1～10的炔基，这些基团任选具有取代基。

作为上述烷基的具体例，可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、己基、辛基、癸基、环戊基、环己基等。

作为烯基，可列举出上述烷基中存在的1个以上CH₂-CH₂结构被CH＝CH结构置换而得到的烯基。具体而言，可列举出乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、异丙烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、2-戊烯基、2-己烯基、环丙烯基、环戊烯基、环己烯基等。

作为炔基，可列举出前述烷基中存在的1个以上CH₂-CH₂结构被C≡C结构置换而得到的炔基。具体而言，可列举出乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基等。

上述烷基、烯基和炔基若总碳数为1～10，则可以具有取代基，进而可以介由取代基形成环结构。需要说明的是，介由取代基形成环结构是指取代基彼此键合而形成环结构、或者取代基与一部分母骨架键合而形成环结构。

作为取代基的例子，可列举出卤素基团、羟基、硫醇基、硝基、芳基、有机氧基、有机硫基、有机甲硅烷基、酰基、酯基、硫酯基、磷酸酯基、酰胺基、烷基、烯基、炔基等。

作为属于取代基的卤素基团，可列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。

作为属于取代基的芳基，可列举出苯基。芳基任选进一步被前述其它取代基取代。

作为属于取代基的有机氧基，可以示出O-R所示的结构。R可以相同也可以不同，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。作为烷氧基的具体例，可列举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。

作为属于取代基的有机硫基，可以示出-S-R所示的结构。作为R，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。作为烷硫基的具体例，可列举出甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基、戊硫基、己硫基、庚硫基、辛硫基等。

作为属于取代基的有机甲硅烷基，可以示出-Si-(R)₃所示的结构。R可以相同也可以不同，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。作为烷基甲硅烷基的具体例，可列举出三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、三丁基甲硅烷基、三戊基甲硅烷基、三己基甲硅烷基、戊基二甲基甲硅烷基、己基二甲基甲硅烷基等。

作为属于取代基的酰基，可以示出-C(O)-R所示的结构。作为R，可例示出前述烷基、烯基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。作为酰基的具体例，可列举出甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基、异戊酰基、苯甲酰基等。

作为属于取代基的酯基，可以示出-C(O)O-R、或-OC(O)-R所示的结构。作为R，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。

作为属于取代基的硫酯基，可以示出-C(S)O-R或-OC(S)-R所示的结构。作为R，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。

作为属于取代基的磷酸酯基，可以示出-OP(O)-(OR)₂所示的结构。R可以相同也可以不同，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。

作为属于取代基的酰胺基，可以示出-C(O)NH₂、-C(O)NHR、-NHC(O)R、-C(O)N(R)₂或-NRC(O)R所示的结构。R可以相同也可以不同，可例示出前述烷基、烯基、炔基、芳基等。这些R可以进一步被前述取代基取代。

作为属于取代基的芳基，可列举出与前述芳基相同的基团。芳基可以进一步被前述其它取代基取代。

作为属于取代基的烷基，可列举出与前述烷基相同的基团。烷基可以进一步被前述其它取代基取代。

作为属于取代基的烯基，可列举出与前述烯基相同的基团。烯基可以进一步被前述其它取代基取代。

作为属于取代基的炔基，可列举出与前述炔基相同的基团。炔基可以进一步被前述其它取代基取代。

一般来说，导入体积大的结构时，有可能使氨基的反应性、液晶取向性降低，因此作为B₁和B₂，更优选为氢原子或任选具有取代基的碳数1～5的烷基，特别优选为氢原子、甲基或乙基。

作为式(B)中的Y₁的结构，只要具有选自由氨基、亚氨基和含氮杂环组成的组中的至少1种结构，则其结构没有特别限定。作为具体例，可列举出下述式(YD-1)～(YD-5)所示的具有选自由氨基、亚氨基和含氮杂环组成的组中的至少1种结构的2价有机基团。

式(YD-1)中，A₁为碳数3～15的含氮原子杂环，Z₁为氢原子或任选具有取代基的碳数1～20的烃基。

式(YD-2)中，W₁为碳数1～10的烃基，A₂为具有含氮原子杂环的碳数3～15的1价有机基团、或者被碳数1～6的脂肪族基取代的二取代氨基。

式(YD-3)中，W₂为碳数6～15且具有1～2个苯环的2价有机基团，W₃为碳数2～5的亚烷基或亚联苯基，Z₂为氢原子、碳数1～5的烷基或苯环，a为0～1的整数。

式(YD-4)中，A₃为碳数3～15的含氮原子杂环。

式(YD-5)中，A₄为碳数3～15的含氮原子杂环，W₅为碳数2～5的亚烷基。

作为式(YD-1)、(YD-2)、(YD-4)和(YD-5)的A₁、A₂、A₃和A₄的碳数3～15的含氮原子杂环，只要是公知的结构就没有特别限定。其中，可列举出吡咯烷、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、哌啶、哌嗪、吡啶、吡嗪、吲哚、苯并咪唑、喹啉、异喹啉等，更优选为哌嗪、哌啶、吲哚、苯并咪唑、咪唑、咔唑或吡啶。

进而，作为式(B)中的Y₁的具体例，可列举出下述式(YD-6)～(YD-21)所示的具有氮原子的2价有机基团，由于能够抑制由交流驱动导致的电荷蓄积，因此更优选为式(YD-14)～(YD-21)，特别优选为(YD-14)或(YD-18)。

式(YD-14)和(YD-21)中，j为0～3的整数。式(YD-17)中，h为1～3的整数。

本发明的聚酰胺酸和聚酰胺酸的酰亚胺化聚合物中的式(B)所示的二胺的比例为，相对于所有二胺1摩尔优选为10～100摩尔％、更优选为30～100摩尔％、进一步优选为50～100摩尔％。

本发明的液晶取向剂所含有的聚酰胺酸中，除了使用上述式(B)所示的二胺之外，还可以使用下述式(3)所示的二胺。下述式(3)中的Y₂为2价有机基团，其结构没有特别限定，可以混合存在2种以上。若示出具体例，则可列举出下述(Y-1)～(Y-102)。

H₂N-Y₂-NH₂(3)

其中，为了获得良好的液晶取向性，优选为直线性高的二胺，更优选Y₂为Y-7、Y-21、Y-22、Y-23、Y-25、Y-26、Y-27、Y-43、Y-44、Y-45、Y-46、Y-48、Y-63、Y-71、Y-73、Y-74、Y-75、Y-98、Y-99、Y-100、Y-101或Y-102的二胺。

式(3)所示的二胺的比例增加时，有可能损害本发明的效果，故不优选。式(3)所示的二胺的比例为，相对于所有二胺1摩尔优选为0～90摩尔％、更优选为0～70摩尔％、进一步优选为0～50摩尔％。

<聚酰胺酸的制造方法>

作为本发明所用聚酰亚胺前体的聚酰胺酸可利用以下示出的方法来合成。

具体而言，可以通过使四羧酸二酐与二胺在有机溶剂的存在下以-20～150℃、优选以0～50℃反应30分钟～24小时、优选反应1～12小时来合成。

上述反应中使用的有机溶剂从单体和聚合物的溶解性出发优选为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯等，它们可以使用1种或者混合使用2种以上。

从不易发生聚合物的析出且容易获得高分子量体的观点出发，聚合物的浓度优选为1～30质量％、更优选为5～20质量％。

如上操作而得到的聚酰胺酸通过将反应溶液一边充分搅拌一边注入至不良溶剂中，能够使聚合物析出而回收。另外，通过进行数次析出并用不良溶剂清洗后，进行常温干燥或加热干燥，能够获得经精制的聚酰胺酸的粉末。不良溶剂没有特别限定，可列举出水、甲醇、乙醇、2-丙醇、己烷、丁基溶纤剂、丙酮、甲苯等，优选为水、甲醇、乙醇、2-丙醇等。

<聚酰亚胺的制造方法>

本发明中使用的聚酰亚胺可通过对前述聚酰胺酸进行酰亚胺化而制造。

由聚酰胺酸制造聚酰亚胺时，向通过二胺成分与四羧酸二酐的反应而得到的前述聚酰胺酸溶液中添加催化剂的化学酰亚胺化是简便的。化学酰亚胺化在较低的温度下进行酰亚胺化反应，且酰亚胺化的过程中不易发生聚合物分子量的降低，故而优选。

化学酰亚胺化可通过使想要酰亚胺化的聚合物在有机溶剂中在碱性催化剂和酸酐的存在下进行搅拌来进行。作为有机溶剂，可以使用前述聚合反应时使用的溶剂。

作为碱性催化剂，可列举出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等。其中，由于具备适合推进反应的碱性，因此优选为吡啶。

另外，作为酸酐，可列举出醋酸酐、苯偏三酸酐、苯均四酸酐等，其中，使用醋酸酐时，反应结束后容易精制，故而优选。

可以如下的进行酰亚胺化：进行酰亚胺化反应时的温度为-20～140℃、优选为0～100℃，反应时间为1～100小时。碱性催化剂的量为聚酰胺酸基的0.5～30倍摩尔、优选为2～20倍摩尔，酸酐的量为聚酰胺酸基的1～50倍摩尔、优选为3～30倍摩尔。所得聚合物的酰亚胺化率可通过调整催化剂量、温度、反应时间来控制。

聚酰胺酸的酰亚胺化反应后的溶液中残留有添加的催化剂等，因此，优选的是，通过下述手段来回收所得酰亚胺化聚合物，用有机溶剂再溶解而制成本发明的液晶取向剂。

上述那样操作而得到的聚酰亚胺的溶液通过一边充分搅拌一边注入至不良溶剂中，能够使聚合物析出。进行数次析出并用不良溶剂清洗后，进行常温干燥或加热干燥，能够得到经精制的聚合物的粉末。

前述不良溶剂没有特别限定，可列举出甲醇、2-丙醇、丙酮、己烷、丁基溶纤剂、庚烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、乙醇、甲苯、苯等，优选为甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮等。

<液晶取向剂>

本发明所使用的液晶取向剂具备聚合物成分溶于有机溶剂中的溶液的形态。聚合物的分子量以重均分子量计优选为2,000～500,000、更优选为5,000～300,000、进一步优选为10,000～100,000。另外，数均分子量优选为1,000～250,000、更优选为2,500～150,000、进一步优选为5,000～50,000。

本发明所使用的液晶取向剂的聚合物浓度可根据想要形成的涂膜的厚度设定来适当变更，从形成均匀且无缺陷的涂膜这一点出发，优选为1质量％以上，从溶液的保存稳定性的观点出发，优选设为10质量％以下。聚合物的浓度特别优选为2～8质量％。

本发明所使用的液晶取向剂中含有的有机溶剂只要是均匀溶解聚合物成分的溶剂就没有特别限定。若列举出其具体例，则可列举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、γ-丁内酯、1,3-二甲基咪唑啉酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺等。它们可以使用1种或者混合使用2种以上。另外，即使是单独存在时无法均匀溶解聚合物成分的溶剂，只要在聚合物不析出的范围内，就可以混合至上述有机溶剂中。

本发明所使用的液晶取向剂中，除了含有用于溶解聚合物成分的有机溶剂之外，还可以含有用于提高将液晶取向剂涂布于基板时的涂膜均匀性的溶剂。所述溶剂通常使用表面张力低于上述有机溶剂的溶剂。作为其具体例，可列举出乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-单甲基醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-单乙基醚-2-乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯等。这些溶剂也可以组合使用2种以上。

本发明的液晶取向剂中，除了上述物质之外，只要在不损害本发明效果的范围内，也可以添加聚合物以外的聚合物；用于变更液晶取向膜的介电常数、导电性等电特性的介电体或导电物质；用于提高液晶取向膜与基板的密合性的硅烷偶联剂；用于提高制成液晶取向膜时膜的硬度、致密度的交联性化合物；以及在烧成涂膜时用于高效推进聚酰胺酸的酰亚胺化的酰亚胺化促进剂等。

<液晶取向膜的制造方法>

发明的液晶取向膜是将上述液晶取向剂涂布于基板并干燥、烧成而得到的膜。作为要涂布本发明的液晶取向剂的基板，只要是透明性高的基板就没有特别限定，可以使用玻璃基板、氮化硅基板、丙烯酸类基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等。从简化工艺的观点出发，优选使用形成有用于驱动液晶的ITO电极等的基板。另外，反射型的液晶表示元件中，若仅是单侧的基板则可以使用硅晶片等不透明物质，此时的电极也可以使用铝等会反射光的材料。

作为本发明的液晶取向剂的涂布方法，可列举出旋涂法、印刷法、喷墨法等。涂布本发明的液晶取向剂后的干燥、烧成工序可以选择任意的温度和时间。通常，为了充分地去除所含有的有机溶剂，以50～120℃干燥1分钟～10分钟，其后以150～300℃烧成5分钟～120分钟。烧成后的涂膜的厚度没有特别限定，过薄时，有时液晶表示元件的可靠性降低，因此为5～300nm、优选为10～200nm。

作为对所得液晶取向膜进行取向处理的方法，可列举出刷磨法、光取向处理法等。

作为光取向处理法的具体例，可列举出如下的方法：对前述涂膜表面照射沿着一定方向偏振的放射线，有时进一步以150～250℃的温度进行加热处理，从而赋予液晶取向能力。作为放射线，可以使用具有100nm～800nm波长的紫外线和可见光线。其中，优选为具有100nm～400nm波长的紫外线，特别优选为具有200nm～400nm波长的紫外线。另外，为了改善液晶取向性，对于涂膜基板可以一边以50～250℃进行加热一边照射放射线。前述放射线的照射量优选为1～10,000mJ/cm²、特别优选为100～5,000mJ/cm²。上述操作而制作的液晶取向膜能够使液晶分子稳定地朝向一定的方向发生取向

如上所述地照射了偏振放射线的膜接着采用包含选自由水和有机溶剂组成的组中的至少1种溶剂进行接触处理。

作为接触处理中使用的溶剂，只要是溶解因光照射而生成的分解物的溶剂，就没有特别限定。作为具体例，可列举出水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲乙酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纤剂、乳酸乙酯、乳酸甲酯、双丙酮醇、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、醋酸环己酯等。这些溶剂可以组合使用2种以上。

从通用性、安全性的观点出发，更优选为选自由水、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇和乳酸乙酯组成的组中的至少1种。特别优选为1-甲氧基-2-丙醇或乳酸乙酯。

本发明中，照射了偏振放射线的膜与包含有机溶剂的溶液的接触处理通过浸渍处理、喷雾(喷涂)处理等优选使膜与液充分接触那样的处理来进行。其中，优选的是，将膜在包含有机溶剂的溶液中浸渍处理优选10秒～1小时、更优选1～30分钟的方法。接触处理可以在常温下进行也可以进行加热，优选以10～80℃实施、更优选以20～50℃实施。另外，根据需要也可以实施超声波等用于提高接触的手段。

在上述接触处理之后，为了去除所使用的溶液中的有机溶剂，可以进行用水、甲醇、乙醇、2-丙醇、丙酮、甲乙酮等低沸点溶剂的涮洗(冲洗)、干燥中的任一者或者两者。

进而，为了将溶剂干燥以及使膜中的分子链再次取向，上述用溶剂接触处理了的膜可以以150℃以上进行加热。

作为加热温度，优选为150～300℃。温度越高，越会促进分子链的再取向，但温度过高时，有可能伴有分子链的分解。因此，作为加热温度，更优选为180～250℃、特别优选为200～230℃。

加热时间过短时，有可能无法获得本发明的效果，加热时间过长时，分子链有可能分解，因此，优选为10秒～30分钟、更优选为1分钟～10分钟。

本发明的液晶取向膜适合作为IPS方式、边缘场开关(以下记作FFS)方式等横向电场方式的液晶表示元件的液晶取向膜，作为FFS方式的液晶表示元件的液晶取向膜是特别有用的。

<液晶表示元件>

本发明的液晶表示元件如下获得：利用本发明的制造方法而得到带有由液晶取向剂形成的液晶取向膜的基板后，利用已知的方法制作液晶单元，使用该液晶单元制成液晶表示元件。

作为液晶单元的制作方法的一例，以无源矩阵结构的液晶表示元件为例进行说明。另外，也可以是构成图像表示的各像素部分设置有TFT(薄膜晶体管，ThinFilmTransistor)等转换元件的有源矩阵结构的液晶表示元件。

首先，准备透明的玻璃制基板，在一个基板上设置共用电极，在另一个基板上设置段电极(segmentelectrode)。这些电极例如可以制成ITO电极，被图案化以便能够实现期望的图像表示。接着，在各基板上设置绝缘膜来覆盖共用电极和段电极。绝缘膜例如可以制成包含由溶胶-凝胶法形成的SiO₂-TiO₂的膜。

接着，在各基板上形成本发明的液晶取向膜。

接着，在一个基板上以彼此的取向膜面面对面的方式叠合另一个基板，周围用密封材料粘接。为了控制基板间隙，密封材料中通常预先混入了间隔物。另外，优选的是，未设置密封材料的面内部分也预先散布了用于控制基板间隙的间隔物。密封材料的局部预先设置能够从外部填充液晶的开口部。

接着，通过密封材料中设置的开口部，向被两片基板与密封材料包围的空间内注入液晶材料。其后，将该开口部用粘接剂密封。注入可以使用真空注入法，也可以使用在大气中利用毛细管现象的方法。作为液晶材料，可以使用正型液晶材料和负型液晶材料中的任一种。接着，进行偏振片的设置。具体而言，在两片基板的背对液晶层一侧的表面上粘贴一对偏振片。通过经由以上工序，能够获得本发明的液晶表示元件。

该液晶表示元件使用由本发明的制造方法得到的液晶取向膜作为液晶取向膜，因此余像特性优异，可适用于大画面且高清晰的液晶电视等。

实施例

以下列举出实施例等来进一步具体地说明本发明。需要说明的是，本发明不限定于这些实施例。实施例等中使用的有机溶剂等的简称如下所示。

NMP：N-甲基-2-吡咯烷酮

GBL：γ-丁内酯

BCS：丁基溶纤剂

酸二酐(A)：下述式(A)所示的化合物

DA-1：下述式(DA-1)所示的化合物

DA-2：下述式(DA-2)所示的化合物

DA-3：下述式(DA-3)所示的化合物

以下示出粘度测定、分子量测定、液晶单元的制作、以及由长期交流驱动导致的电荷蓄积值评价和电荷蓄积值评价的方法。

[粘度测定]

聚酰胺酸酯和聚酰胺酸溶液的粘度使用E型粘度计TVE-22H(东机产业株式会社制)，在样品量1.1mL(毫升)、锥形转子TE-1(1°34’、R24)、温度25℃下进行测定。

[分子量测定]

聚酰胺酸酯的分子量通过GPC(常温凝胶浸透色谱)装置(昭和电工株式会社制、ShodexGP-101)进行测定，以聚乙二醇和聚环氧乙烷换算值的形式算出数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)。

GPC装置：Shodex公司制(GPC-101)

柱：Shodex公司制(KD803、KD805串联)

柱温：50℃

洗脱液：N,N-二甲基甲酰胺(作为添加剂，溴化锂一水合物(LiBr·H₂O)为30mmol/L(升)、磷酸·无水结晶(正磷酸)为30mmol/L、四氢呋喃(THF)为10ml/L)

流速：1.0ml/分钟

标准曲线制作用标准样品：东曹株式会社制TSK标准聚环氧乙烷(重均分子量(Mw)约900,000、150,000、100,000和30,000)以及PolymerLaboratoriesLtd.制聚乙二醇(峰值分子量(Mp)约12,000、4,000和1,000)。为了避免峰的重叠，分别针对将900,000、100,000、12,000和1,000这4种混合得到的样品以及将150,000、30,000和4,000这3种混合得到的样品这两类样品进行测定。

[液晶单元的制作]

制作具备边缘场开关(FringeFieldSwitching：以下称为FFS)模式液晶表示元件的构成的液晶单元。

首先准备带电极的基板。基板是尺寸为30mm×50mm且厚度为0.7mm的玻璃基板。在基板上，作为第1层，形成了用于构成对向电极且具备实心状图案的ITO电极。在第1层的对向电极上，作为第2层，形成了利用CVD(化学气相沉积，chemicalvapordeposition)法而成膜的SiN(氮化硅)膜。第2层的SiN膜的膜厚为500nm，其作为层间绝缘膜发挥功能。在第2层的SiN膜上，作为第3层，配置将ITO膜图案化而形成的梳齿状像素电极，从而形成第1像素和第2像素这两个像素。各像素的尺寸是：长10mm且宽约为5mm。此时，第1层的对向电极与第3层的像素电极因第2层的SiN膜的作用而电绝缘。

第3层的像素电极具有中央部分发生弯曲的“く”字形电极要素经多个排列而构成的梳齿状形状。各电极要素的宽度方向的宽度是3μm，电极要素间的间隔为6μm。形成各像素的像素电极由中央部分发生弯曲的“く”字形电极要素经多个排列而构成，因此各像素的形状不是长方形状，而具备与电极要素同样地在中央部分发生弯曲的、类似于粗体的“く”字的形状。并且，各像素以其中央的弯曲部分为界被上下分割，具有弯曲部分上侧的第1区域和下侧的第2区域。

对比各像素的第1区域和第2区域时，构成它们的像素电极的电极要素的形成方向不同。即，将后述液晶取向膜的刷磨方向作为基准时，在像素的第1区域中，以呈现+10°的角度(顺时针)的方式形成像素电极的电极要素，在像素的第2区域中，以呈现-10°的角度(顺时针)的方式形成像素电极的电极要素。即，各像素的第1区域与第2区域如下构成：通过在像素电极与对向电极之间施加电压而诱发的液晶的、基板面内的旋转动作(平面切换)的方向互为相反方向。

接着，用1.0μm的过滤器过滤所得液晶取向剂后，利用旋涂而涂布在所准备的上述带电极的基板、以及背面形成有ITO膜且具有高度为4μm的柱状间隔物的玻璃基板上。在80℃的热板上干燥5分钟后，用230℃的热风循环式烘箱进行20分钟的烧成，从而形成膜厚为100nm的涂膜。对该涂膜面实施刷磨、偏振紫外线照射等取向处理，从而得到带液晶取向膜的基板。以上述的两片基板作为一组，在基板上印刷密封剂，并以液晶取向膜面面对面、取向方向为0°的方式粘贴另1片基板后，使密封剂固化来制作空单元。通过减压注入法向该空单元中注入液晶MLC-2041(MERCKCORPORATION制)，密封注入口而得到FFS驱动液晶单元。其后，将所得液晶单元以110℃加热1小时，放置一晩后，用于各评价。

[由交流驱动不对称导致的电荷蓄积值的评价]

将制作的液晶单元设置于以偏光轴垂直的方式配置的两片偏振片之间，在未施加电压的状态下点亮LED背光，以透射光的亮度为最小的方式调整液晶单元的配置角度。

接着，一边对该液晶单元施加频率为30Hz的交流电压，一边测定V-T曲线(电压-透射率曲线)，算出相对透射率为50％时的交流电压来作为驱动电压。

需要说明的是，以LED光照射不到液晶单元的方式进行遮光。进而，对液晶单元施加30分钟的频率为1kHz且20mV的矩形波。

其后，在点亮LED的同时，进行相对透射率为50％的交流驱动，测定刚点亮后的V-F(电压-闪烁曲线)曲线，算出抵消由交流驱动不对称导致的电荷蓄积的补偿电压值(offsetvoltagevalue)。其后，每隔1分钟测定最小补偿电压值变化量，算出自刚点亮后起至30分钟为止发生变化的过程的最大电压值。此时，最大补偿电压的变化量超过20mV时定义为“不良”来评价。另外，最大补偿电压的变化量不超过20mV时，定义为“良好”来评价。

[电荷缓和特性]

将制作的液晶单元置于光源上，测定45℃的温度下的V-T特性(电压-透射率特性)后，测定在施加了±1.5V/60Hz的矩形波的状态下的液晶单元的透射率(Ta)。其后，在45℃的温度下施加±1.5V/60Hz的矩形波10分钟后，叠加直流2V，驱动120分钟。分别测定在切断直流电压并再次仅以±1.5V/60Hz的矩形波驱动0分钟、5分钟、10分钟和20分钟时的液晶单元的透射率(Tb)，根据各时间下的透射率(Tb)与初始透射率(Ta)之差(ΔT)，算出因液晶表示元件内残留的电压而产生的透射率之差。

(合成例1)

将带有搅拌装置的50mL四颈烧瓶制成氮气气氛，量取4,4’-二氨基二苯胺2.40g(12.0mmol)，并添加NMP29.8g，一边输送氮气一边搅拌而使其溶解。将该二胺溶液一边搅拌一边添加酸二酐(A)3.41g(11.6mmol)，进一步添加NMP12.8g，在氮气气氛下以23℃搅拌25小时，从而得到聚酰胺酸溶液(PAA-1)。该聚酰胺酸溶液的温度25℃下的粘度为550mPa·s。另外，该聚酰胺酸的分子量为Mn＝15076、Mw＝35742。

(合成例2)

将带有搅拌装置的100mL四颈烧瓶制成氮气气氛，量取DA-12.21g(9.60mmol)，并添加NMP65.2g，一边输送氮气一边搅拌而使其溶解。将该二胺溶液一边搅拌一边添加酸二酐(A)2.47g(8.40mmol)，在氮气气氛下以23℃搅拌4小时。其后，添加4,4’-二氨基二苯胺2.87g(14.4mmol)，确认其溶解后，添加1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐2.80g(14.3mmol)。进一步添加NMP27.95g，搅拌30小时，从而得到聚酰胺酸溶液(PAA-2)。该聚酰胺酸溶液的温度25℃下的粘度为118mPa·s。另外，该聚酰胺酸的分子量为Mn＝15591、Mw＝36804。

(合成例3)

将带有搅拌装置的100mL四颈烧瓶制成氮气气氛，量取DA-22.35g(9.60mmol)，并添加NMP65.9g，一边输送氮气一边搅拌而使其溶解。将该二胺溶液一边搅拌一边添加酸二酐(A)2.47g(8.40mmol)，在氮气气氛下以23℃搅拌2小时。其后，添加4,4’-二氨基二苯胺2.87g(14.4mmol)，确认其溶解后，添加1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐2.78g(14.2mmol)。进一步添加NMP28.2g，搅拌4小时，从而得到聚酰胺酸溶液(PAA-3)。该聚酰胺酸溶液的温度25℃下的粘度为122mPa·s。另外，该聚酰胺酸的分子量为Mn＝11511、Mw＝29470。

(比较合成例1)

将带有搅拌装置的100mL四颈烧瓶制成氮气气氛，量取DA-35.97g(20.0mmol)，并添加NMP59.3g，一边输送氮气一边搅拌而使其溶解。将该二胺溶液一边搅拌一边添加酸二酐(A)5.59g(19.0mmol)，进一步添加NMP25.4g，在氮气气氛下以23℃搅拌20小时，从而得到聚酰胺酸溶液(PAA-4)。该聚酰胺酸溶液的温度25℃下的粘度为230mPa·s。另外，该聚酰胺酸的分子量为Mn＝11541、Mw＝22939。

(比较合成例2)

将带有搅拌装置的100mL四颈烧瓶制成氮气气氛，量取4,4’-二氨基二苯胺3.83g(19.0mmol)和4,4’-二氨基二苯基甲烷0.95g(5.0mmol)，并添加NMP57.2g，一边输送氮气一边搅拌而使其溶解。将该二胺溶液一边搅拌一边添加1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐4.31g(22.0mmol)，进一步添加NMP24.5g，在氮气气氛下以23℃搅拌3小时，从而得到聚酰胺酸溶液(PAA-5)。该聚酰胺酸溶液的温度25℃下的粘度为132mPa·s。另外，该聚酰胺酸的分子量为Mn＝11700、Mw＝25900。

(实施例1)

向带有搅拌子的100mL锥形瓶中投入由合成例1得到的聚酰胺酸溶液(PAA-1)16.2g，添加NMP13.0g、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷0.02g和BCS9.73g，用磁力搅拌器搅拌2小时，从而得到液晶取向剂(A-1)。

(实施例2)

向带有搅拌子的100mL锥形瓶中投入由合成例2得到的聚酰胺酸溶液(PAA-2)16.6g，添加NMP11.0g、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷0.02g和BCS9.20g，用磁力搅拌器搅拌2小时，从而得到液晶取向剂(A-2)。

(实施例3)

向带有搅拌子的100mL锥形瓶中投入由合成例3得到的聚酰胺酸溶液(PAA-3)18.0g，添加NMP12.0g、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷0.02g和BCS10.0g，用磁力搅拌器搅拌2小时，从而得到液晶取向剂(A-3)。

(比较例1)

向带有搅拌子的100mL锥形瓶中投入由比较合成例1得到的聚酰胺酸溶液(PAA-4)16.6g，添加NMP13.2g、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷0.02g和BCS9.93g，用磁力搅拌器搅拌2小时，从而得到液晶取向剂(B-1)。

(比较例2)

向带有搅拌子的100mL锥形瓶中投入由比较合成例2得到的聚酰胺酸溶液(PAA-5)16.5g，添加NMP13.2g、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷0.02g和BCS9.81g，用磁力搅拌器搅拌2小时，从而得到液晶取向剂(B-2)。

(实施例4)

将实施例1中得到的液晶取向剂(A-1)用1.0μm的过滤器过滤后，利用旋涂而涂布在形成有FFS驱动用电极的玻璃基板上，所述FFS驱动用电极具有作为第1层的膜厚为50nm的ITO电极、作为第2层的为绝缘膜且膜厚为500nm的氮化硅、作为第3层的梳齿形状的ITO电极(电极宽度：3μm、电极间隔：6μm、电极高度：50nm)。其后，在80℃的热板上干燥5分钟后，在230℃的热风循环式烘箱中进行30分钟的烧成，从而形成膜厚为100nm的涂膜。在辊转速为1000rpm、基台移动速度为20mm/s、刷磨布压入深度为0.4mm的条件下，对该涂膜面实施刷磨处理，从而得到带液晶取向膜的基板。另外，作为对向基板，在未形成电极且具有高度为4μm的柱状间隔物的玻璃基板上同样地形成涂膜，并实施取向处理。

以上述的两片基板作为一组，在基板上印刷密封剂，以液晶取向膜面面对面、取向方向为0°的方式粘贴另1片基板后，使密封剂固化来制作空单元。通过减压注入法向该空单元中注入液晶MLC-2041(MERCKCORPORATION制)，密封注入口而得到FFS驱动液晶单元。

针对该FFS驱动液晶单元评价电荷缓和特性，其结果，交流驱动0分钟、5分钟、10分钟和20分钟的ΔT分别为9.0％、2.5％、0.5％和0％。

另外，实施由交流驱动不对称导致的电荷蓄积值的评价，其结果，驱动30分钟时的最大补偿电压的变化量为20mV以下、良好。

(实施例5)

除了使用实施例2中得到的液晶取向剂(A-2)之外，利用与实施例4相同的方法制作FFS驱动液晶单元。针对该FFS驱动液晶单元评价电荷缓和特性，其结果，交流驱动0分钟、5分钟、10分钟和20分钟的ΔT分别为9.0％、2.5％、0.5％和0％。

另外，实施由交流驱动不对称导致的电荷蓄积值的评价，其结果，驱动30分钟时的最大补偿电压的变化量为20mV以下、良好。

(实施例6)

除了使用实施例3中得到的液晶取向剂(A-3)之外，利用与实施例4相同的方法制作FFS驱动液晶单元。针对该FFS驱动液晶单元评价电荷缓和特性，其结果，交流驱动0分钟、5分钟、10分钟和20分钟的ΔT分别为9.0％、2.5％、0.5％和0％。

另外，实施由交流驱动不对称导致的电荷蓄积值的评价，其结果，驱动30分钟时的最大补偿电压的变化量为20mV以下、良好。

(比较例3)

除了使用比较例1中得到的液晶取向剂(B-1)之外，利用与实施例4相同的方法制作FFS驱动液晶单元。针对该FFS驱动液晶单元评价电荷缓和特性，其结果，交流驱动0分钟、5分钟、10分钟和20分钟的ΔT分别为11.0％、3.5％、1.0％和0％。

另外，实施由交流驱动不对称导致的电荷蓄积值的评价，其结果，驱动30分钟时的最大补偿电压的变化量为20mV以上、不良。

(比较例4)

除了使用比较例2中得到的液晶取向剂(B-2)之外，利用与实施例4相同的方法制作FFS驱动液晶单元。针对该FFS驱动液晶单元评价电荷缓和特性，其结果，交流驱动0分钟、5分钟、10分钟和20分钟的ΔT分别为7.0％、3.5％、1.5％和0％。

另外，实施由交流驱动不对称导致的电荷蓄积值的评价，其结果，驱动30分钟时的最大补偿电压的变化量为20mV以上、不良。

[表1]

产业上的可利用性

由本发明的液晶取向剂得到的液晶取向膜会降低由交流驱动不对称导致的电荷蓄积，且快速缓和因直流电压而蓄积的残留电荷，因此，作为余像特性优异的IPS驱动方式、FFS驱动方式的液晶表示元件、液晶电视的液晶取向膜是特别有用的。

需要说明的是，将2013年10月1日申请的日本专利申请2013-206729号的说明书、权利要求书和摘要的全部内容援引至此，作为本发明说明书的公开内容。