横向电场驱动型液晶表示元件的制造方法_2

文档序号:9583582阅读:来源:国知局
例如可以选 择使用波长为290~400nm范围的紫外线,以便能够选择性地诱发光交联反应。作为紫外 线,例如可以使用由高压汞灯发出的光。 针对偏振紫外线的照射量,优选设为实现△A的最大值(以下也称为AAmax。)的偏 振紫外线的量的1 %~70%的范围内、更优选设为1~50%的范围内,所述ΔA是要使用的 感光性侧链型高分子膜的、平行于偏振紫外线的偏振方向的方向的紫外线吸光度与垂直于 偏振紫外线的偏振方向的方向的紫外线吸光度之差。 工序[III]中,加热在工序[II]中照射了偏振紫外线的侧链型高分子膜。加热使用热 板、热循环型烘箱或IR(红外线)型烘箱等加热手段。针对加热温度,可以考虑使所用侧链 型高分子膜表现出液晶性的温度并确定。另外,通常在膜的表面,分子间力所作用的力小, 因此可预测:表面的Tg(玻璃化转变温度)低于整体的Tg,换言之,在液晶取向膜表面的液 晶温度范围内,低于整体的液晶温度范围。即,照射偏振紫外线后的加热温度优选是将比所 用侧链型高分子膜表现出液晶性的液晶温度范围的下限低l〇°C的温度作为下限、且将比液 晶温度范围的上限低l〇°C的温度作为上限的范围的温度。 通过具备以上工序,本发明中,实现高效地向感光性侧链型高分子膜中导入各向异性。 并且,能够高效地制造本发明的制造方法中使用的带液晶取向膜的基板。 工序[IV]中,进一步对工序[III]中得到的侧链型高分子膜照射紫外线。该工序可以 在工序[III]刚结束后直接对基板上的前述侧链型高分子膜照射紫外线,其后,也可以在 使用带前述侧链型高分子膜的基板制作液晶表示元件的工序中照射紫外线,还可以在制作 液晶表示元件后,对所得液晶表示元件照射紫外线。通过这样操作,能够在以高效率赋予取 向控制能力的情况下,使未反应的感光性基团发生消光,因此能够制造可靠性优异的液晶 表示元件。需要说明的是,本发明中的液晶温度范围是指利用差示扫描量热测定求出的值。 <感光性组合物> 本发明的制造方法中使用的感光性组合物包含能够表现出液晶性的感光性侧链型高 分子,包含在特定温度范围内表现出液晶性的感光性侧链型高分子。并且,主链键合有具备 感光性的侧链,能够感应光而发生交联反应、异构化反应或光弗利斯重排。具有感光性的侧 链的结构没有特别限定,期望是感应光而发生交联反应或光弗利斯重排的结构,更期望是 发生交联反应的结构。此时,即使暴露于热等外部应力,也能够长期稳定地保持已实现的取 向控制能力。 能够表现出液晶性的感光性侧链型高分子膜的结构只要满足这种特性就没有特别限 定,优选侧链结构具有刚直的液晶原(mesogen)成分。此时,将该侧链型高分子膜制成液晶 取向膜时,能够得到稳定的液晶取向。该侧链型高分子的结构例如可以制成如下结构:具有 主链和键合于其的侧链,该侧链具有联苯基、三联苯基、苯基环己基、苯甲酸苯酯基、偶氮苯 基等液晶原成分以及键合于前端部的感应光而发生交联反应、异构化反应的感光性基团。 另外,可以制成如下结构:具有主链和键合于其的侧链,该侧链具有既为液晶原成分也会发 生光弗利斯重排反应的苯甲酸苯酯基。 作为能够表现出液晶性的感光性侧链型高分子的结构的更具体例,优选为具有主链和 感光性侧链的结构,所述主链由选自烃、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、降冰片烯和 硅氧烷组成的组中的至少1种构成,所述感光性侧链包含选自下述式(1)~(13)组成的组 中的至少1种。

其中,A、B、D分别独立地表示单键、-0-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-。A'、B' 分别独立地表示单键、-0-、-CH2-、-COO-、-0C0-、-CONH-、-NH-CO-、-CH= CH-CO-O-或-O-CO-CH=CH-。Yi为选自1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环、碳数5~ 8的环状烃和它们的组合中的基团,键合于它们的氢原子任选分别独立地被-N02、-CN、-CH =C(CN)2、-CH=CH-CN、卤素基团、或者碳数1~4的烷基或烷氧基取代。X表示单 键、-COO-、-0C0-、-N=N-、-CH=CH-、-C=C-,1 表示 1 ~12 的整数,m表示 0 ~2 的整 数,ml、m2分别独立地表示1~3的整数,η表示0~12的整数(其中,η= 0时,B为单 键)。Υ2为选自2价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环、碳数5~8的环状烃和它们的组 合中的基团,键合于它们的氢原子任选分别独立地被-N02、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、 卤素基团、烷基或烷氧基取代。R表示〇Η、ΝΗ2、碳数1~6的烷氧基或碳数1~6的烷基氨 基。札表示氢原子、-N02、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、卤素基团、或者碳数1~12的 烷基或烷氧基。式(1)~(13)中的1个或多个苯环任选被取代为选自萘环、蒽环和芴环中 的相同或不同的环。 上述式(1)~(13)所示的侧链具备作为液晶原成分而具有联苯基、三联苯基、苯基环 己基、苯甲酸苯酯、偶氮苯、萘、蒽、芴等基团的结构。并且,具备以下之中的至少任一者:其 前端部具有感应光而发生二聚反应、进行交联反应的感光性基团;或者,具有主链和键合于 其的侧链,该侧链具有既为液晶原成分也进行光弗利斯重排反应的苯甲酸苯酯基。 本发明的制造方法中,使用感光性组合物在基板上形成感光性侧链型高分子膜后,照 射偏振紫外线。接着,通过进行加热而实现对侧链型高分子膜导入高效的各向异性,制造带 具备液晶取向控制能力的液晶取向膜的基板。侧链型高分子膜中,利用侧链的光反应和基 于液晶性的自组装化所诱发的分子再取向的原理,实现对侧链型高分子膜导入高效的各向 异性。本发明中,侧链型高分子具有光交联性基团作为感光性基团的结构时,使用感光性侧 链型高分子在基板上形成感光性侧链型高分子膜后,照射偏振紫外线,接着进行加热后,制 作液晶表示元件。 以下,针对使用具有光交联性基团作为感光性基团的结构的侧链型高分子的第1方 式、使用具有光弗利斯重排基团或进行异构化的基团作为感光性基团的结构的侧链型高分 子的第2方式进行说明。 图1表示示意地说明在本发明的第1方式中使用具有光交联性基团作为感光性基团的 结构的侧链型高分子的液晶取向膜的制造方法中的各向异性导入处理的一例。尤其是所导 入的各向异性较小时,即在本发明的第1方式中,工序[II]的紫外线照射量在使AA达到 最大的紫外线照射量的1~15%的范围内的情况的示意图。 图1的(a)是示意地示出偏振光照射前的侧链型高分子膜1的状态的图,具有侧链2 随机排列的结构。随着该侧链2的随机排列,侧链2的液晶原成分和感光性基团也随机取 向,该侧链型高分子膜1是各向同性的。 图1的(b)是示意地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜1的状态的图,沿着平行于 紫外线偏振方向的方向排列的侧链2之中的具有感光性基团的侧链2a的感光性基团优先 发生二聚反应等光反应。其结果,发生光反应的侧链2a的密度在照射紫外线的偏振方向略 微变高,其结果,对侧链型高分子膜1赋予非常小的各向异性。 图1的(c)是示意地示出加热后的侧链型高分子膜1的状态的图,侧链型高分子膜1 中,在平行于照射紫外线的偏振方向的方向与垂直于照射紫外线的偏振方向的方向之间, 所产生的交联反应的量不同。此时,平行于照射紫外线的偏振方向的方向产生的交联反应 量非常小,因此该交联反应部位起到增塑剂的作用。因此,垂直于照射紫外线的偏振方向的 方向的液晶性高于平行方向的液晶性,在平行于照射紫外线的偏振方向的方向发生自组装 化,包含液晶原成分的侧链2进行再取向。其结果,因光交联反应而诱发的侧链型高分子膜 1的非常小的各向异性因热而放大,对侧链型高分子膜1赋予更大的各向异性。 图2表示示意地说明在本发明的第1方式中使用具有光交联性基团作为感光性基团的 结构的侧链型高分子的液晶取向膜的制造方法中的各向异性导入处理的一例。尤其是所导 入的各向异性较大时,即在本发明的第1方式中,工序[II]的紫外线照射量在使AA达到 最大的紫外线照射量的15~70%的范围内的情况的示意图。 图2的(a)是示意地示出偏振光照射前的侧链型高分子膜3的状态的图,具有侧链4 随机排列的结构。随着该侧链4的随机排列,侧链4的液晶原成分和感光性基团也随机取 向,该侧链型高分子膜3是各向同性的。 图2的(b)是示意地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜3的状态的图,沿着平行于 紫外线偏振方向的方向排列的侧链4之中的具有感光性基团的侧链4a的感光性基团优先 发生二聚反应等光反应。其结果,发生光反应的侧链4a的密度在照射紫外线的偏振方向变 高,其结果,对侧链型高分子膜3赋予较小的各向异性。 图2的(c)是示意地示出加热后的侧链型高分子膜3的状态的图,侧链型高分子膜3 中,在平行于照射紫外线的偏振方向的方向与垂直于照射紫外线的偏振方向的方向之间, 所产生的交联反应的量不同。因此,平行于照射紫外线的偏振方向的方向发生自组装化,包 含液晶原成分的侧链4进行再取向。其结果,因光交联反应而诱发的侧链型高分子膜3的 较小各向异性因热而放大,对侧链型高分子膜3赋予更大的各向异性。 图3是示意地说明在本发明的第2方式中使用具有上述式(5)或(7)所示的光弗利斯 重排基团作为感光性基团的结构的侧链型高分子的液晶取向膜的制造方法中的各向异性 导入处理的一个例子的图。尤其是,所导入的各向异性较小时,即在本发明的第2方式中, 工序[II]的紫外线照射量在使AA达到最大的紫外线照射量的1~15%的范围内的情况 的示意图。 图3的(a)是示意地示出偏振光照射前的侧链型高分子膜5的状态的图,具有侧链6 随机排列的结构。随着该侧链6的随机排列,侧链6的液晶原成分和感光性基团也随机地 取向,该侧链型高分子膜5是各向同性的。 图3的(b)是示意地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜5的状态的图,沿着平行于 紫外线偏振方向的方向排列的侧链6之中的具有感光性基团的侧链6a的感光性基团优先 发生光弗利斯重排等光反应。其结果,发生光反应的侧链6a的密度在照射紫外线的偏振方 向略微变高,其结果,对侧链型高分子膜5赋予非常小的各向异性。 图3的(c)是示意地示出加热后的侧链型高分子膜5的状态的图,侧链型高分子膜5 中,在平行于照射紫外线的偏振方向的方向与垂直于照射紫外线的偏振方向的方向之间, 所产生的光弗利斯重排反应的量不同。此时,垂直于照射紫外线的偏振方向的方向产生的 光弗利斯重排体的液晶取向力比反应前的侧链的液晶取向力强,因此垂直于照射紫外线的 偏振方向的方向发生自组装化,包含液晶原成分的侧链6进行再取向。其结果,因光弗利斯 重排反应而诱发的侧链型高分子膜5的非常小的各向异性因热而放大,对侧链型高分子膜 5赋予更大的各向异性。 图4是示意地说明在本发明的第2方式中使用具有上述式(6)或(8)所示的光弗利斯 重排基团作为感光性基团的结构的侧链型高分子的液晶取向膜的制造方法中的各向异性 导入处理的一个例子的图。尤其是,所导入的各向异性较大时,即在本发明的第2方式中, 工序[II]的紫外线照射量在使AA达到最大的紫外线照射量的15%~70%的范围内的情 况的示意图。 图4的(a)是示意地示出偏振光照射前的侧链型高分子膜7的状态的图,具有侧链8 随机排列的结构。随着该侧链8的随机排列,侧链8的液晶原成分和感光性基团也随机地 取向,该侧链型高分子膜7是各向同性的。 图4的(b)是示意地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜7的状态的图,沿着平行于 紫外线偏振方向的方向排列的侧链8之中的具有感光性基团的侧链8a的感光性基团优先 发生光弗利斯重排等光反应。其结果,发生光反应的侧链8a的密度在照射紫外线的偏振方 向变高,其结果,对侧链型高分子膜7赋予较小的各向异性。 图4的(c)是示意地示出加热后的侧链型高分子膜7的状态的图,侧链型高分子膜7 中,在平行于照射紫外线的偏振方向的方向与垂直于照射紫外线的偏振方向的方向之间, 所产生的光弗利斯重排反应的量不同。光弗利斯重排体8a的锚固力比重排前的侧链8强, 因此产生某一定量以上的光弗利斯重排体时,平行于照射紫外线的偏振方向的方向发生自 组装化,包含液晶原成分的侧链8进行再取向。其结果,因光弗利斯重排反应而诱发的侧链 型高分子膜7的较小的各向异性因热而放大,对侧链型高分子膜7赋予更大的各向异性。 因此,侧链型高分子膜通过依次进行对侧链型高分子膜照射偏振紫外线和加热处理, 从而被高效地导入各向异性,能够制成取向控制能力优异的液晶取向膜。 并且,对于侧链型高分子膜而言,使对侧链型高分子膜照射的偏振紫外线的照射量和 加热处理的加热温度进行最佳化。由此,能够实现高效地对侧链型
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