聚合物组合物和横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜的制作方法_2

文档序号:9756767阅读:来源:国知局
>~<P11>的任一者中,(A)成分可以具有选自由下述式(21)~(31) 组成的组中的任一种液晶性侧链。
[0142] 式中,A、B、ql和q2具有与上述相同的定义;
[0143] Y3为选自由1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、含氮杂环和碳数5~8的脂环式烃、 以及它们的组合组成的组中的基团,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-n〇 2、-cn、卤 素基团、碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基取代;
[0144] R3表示氢原子、,02、-^_〇1 = (:(0~)2、-〇1 = 〇?^、卤素基团,1价的苯环、萘环、 联苯环、呋喃环、含氮杂环、碳数5~8的脂环式烃,碳数1~12的烷基或碳数1~12的烷氧基;
[0145] 1表示1~12的整数;m表示0~2的整数,其中,式(25)~(26)中,所有的m的总和为2 以上,式(27)~(28)中,所有的m的总和为1以上,ml、m2和m3各自独立地表示1~3的整数;
[0146] R2表示氢原子、-N02、-CN、卤素基团,1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、含氮杂环和 碳数5~8的脂环式烃,以及烷基或烷氧基;
[0147] Ζι、Z2 表示单键、-CO-、-CH2〇-、-CH=N-、-CF2-。
[0148]
[0149] 、-i/ ·' rn \\-ν'
[0150] <P13>-种具有横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜的基板,其是通过上 述<P1>~<P12>中任一者而制造的。
[0151] <P14>-种横向电场驱动型液晶表示元件,其具有上述<P13>的基板。
[0152] <P15>-种横向电场驱动型液晶表示元件的制造方法,其通过具备如下工序而得 到该液晶表示元件:
[0153] 准备上述<P13>的基板(第1基板)的工序;
[0154] 获得具有下述液晶取向膜的第2基板的工序,其通过具备下述工序[Ι']、[ΙΓ]和 [ΙΙΓ]而得到被赋予了取向控制能力的液晶取向膜;以及
[0155] [IV]以第1基板和第2基板的液晶取向膜隔着液晶相对的方式,对向配置第1基板 和第2基板,从而得到液晶表示元件的工序,
[0156] 所述工序[Ι']、[ΙΓ]和[ΙΙΓ]为:
[0157] [Γ]在第2基板上涂布聚合物组合物而形成涂膜的工序,所述聚合物组合物含有: (Α)在特定的温度范围内表现出液晶性的感光性侧链型高分子、(Β)聚脲和(C)有机溶剂;
[0158] [ΙΓ]对[Γ]中得到的涂膜照射偏振紫外线的工序;以及
[0159] [IIΓ ]将[IΓ ]中得到的涂膜进行加热的工序。
[0160] <Ρ16>-种横向电场驱动型液晶表示元件,其是通过上述<Ρ15>而制造的。
[0161] <Ρ17>-种横向电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜制造用组合物,其含有: (Α)在特定的温度范围内表现出液晶性的感光性侧链型高分子、(Β)聚脲和(C)有机溶剂。
[0162] <Ρ18>上述<Ρ17>中,作为(Β)成分的聚脲可以是通过使二异氰酸酯成分与二胺成 分进行聚合反应而得到的。
[0163] <Ρ19>上述<Ρ18>中,二异氰酸酯成分可以是芳香族二异氰酸酯和/或脂肪族二异 氰酸酯。
[0164] 发明的效果
[0165] 通过本发明,能够提供以高效率被赋予取向控制能力、残影特性优异的、具有横向 电场驱动型液晶表示元件用液晶取向膜的基板以及具有该基板的横向电场驱动型液晶表 示元件。
[0166] 通过本发明的方法而制造的横向电场驱动型液晶表示元件被高效地赋予了取向 控制能力,因此即使长时间连续驱动也不会损害表示特性。
[0167] 另外,本发明中,通过使聚合物组合物含有作为(Β)成分的聚脲,能够提供即使进 行低温烧成也具有优异电压保持率的横向电场驱动型液晶元件、以及用于该元件的液晶取 向膜。即,根据本发明,即使在低温烧成中残留有残留溶剂(属于高沸点溶剂的Ν-甲基-2-吡 咯烷酮、Ν-乙基-2-吡咯烷酮等),也能够得到比聚酰亚胺系取向膜更高的电压保持率。
【附图说明】
[0168] 图1是示意性地说明本发明所用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,是感光性的侧链使用交联性有机基团且所导入的各向异性小时的图。
[0169] 图2是示意性地说明本发明所用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,是感光性的侧链使用交联性有机基团且所导入的各向异性大时的图。
[0170] 图3是示意性地说明本发明所用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,是感光性的侧链使用会发生弗利斯重排或异构化的有机基团且所导入的 各向异性小时的图。
[0171] 图4是示意性地说明本发明所用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,是感光性的侧链使用会发生弗利斯重排或异构化的有机基团且所导入的 各向异性大时的图。
【具体实施方式】
[0172] 本发明人进行了深入研究,结果得到如下见解,从而完成了本发明。
[0173] 本发明的制造方法中使用的聚合物组合物具有能够表现出液晶性的感光性侧链 型高分子(以下也简称为侧链型高分子),使用前述聚合物组合物而得到的涂膜是具有能够 表现出液晶性的感光性侧链型高分子的膜。该涂膜不需进行刷磨处理,通过偏振光照射而 进行取向处理。并且,在进行偏振光照射后,经由加热该侧链型高分子膜的工序,从而成为 被赋予了取向控制能力的涂膜(以下也称为液晶取向膜)。此时,通过偏振光照射而表现出 的微小各向异性会成为驱动力,液晶性的侧链型高分子自身因自组装化而有效地再取向。 其结果,作为液晶取向膜而能够实现高效的取向处理,得到被赋予了高取向控制能力的液 晶取向膜。
[0174] 另外,本发明的聚合物组合物中,在作为(A)成分的侧链型高分子和作为(C)成分 的有机溶剂的基础上,作为(B)成分还使用聚脲。由此,即使进行低温烧成,液晶取向膜的电 压保持率也会大幅提高,这是意料之外的。尤其是,作为聚脲通过使用特定物质,使上述效 果增加。本发明人等考虑:这些现象是通过添加(B)成分而带来的,除此之外,(A)成分与(B) 成分发挥相互作用,从而飞跃地提高了期望的效果(需要说明的是,这些包含了发明人对于 本发明的机理的见解,并不制约本发明)。
[0175] 以下,针对本发明的实施方式进行详细说明。
[0176] 〈具有液晶取向膜的基板的制造方法〉和〈液晶表示元件的制造方法〉
[0177] 本发明的具有液晶取向膜的基板的制造方法具备如下工序:
[0178] [I]将聚合物组合物涂布在具有横向电场驱动用导电膜的基板上而形成涂膜的工 序,所述聚合物组合物含有:(A)在特定的温度范围内表现出液晶性的感光性侧链型高分 子、(B)聚脲和(C)有机溶剂;
[0179] [II]对[I]中得到的涂膜照射偏振紫外线的工序;以及
[0180] [ III ]将[II ]中得到的涂膜进行加热的工序。
[0181] 通过上述工序,能够得到被赋予了取向控制能力的横向电场驱动型液晶表示元件 用液晶取向膜,能够获得具有该液晶取向膜的基板。
[0182] 另外,除了上述得到的基板(第1基板)之外,通过准备第2基板,能够获得横向电场 驱动型液晶表示元件。
[0183] 对于第2基板,除了使用不具有横向电场驱动用导电膜的基板来代替具有横向电 场驱动用导电膜的基板之外,通过使用上述工序[I]~[IIIK由于使用不具有横向电场驱 动用导电膜的基板,因此为了方便,在本申请中有时简称为工序[Γ]~[ΙΙΓ]),能够获得 具有被赋予了取向控制能力的液晶取向膜的第2基板。
[0184] 横向电场驱动型液晶表示元件的制造方法具备如下工序:
[0185] [IV]将上述得到的第1基板和第2基板以第1基板和第2基板的液晶取向膜隔着液 晶相对的方式进行对向配置,从而得到液晶表示元件的工序。由此,能够得到横向电场驱动 型液晶表示元件。
[0186] 以下,针对本发明的制造方法所具备的[I]~[III]和[IV]的各工序进行说明。
[0187] 〈工序[I]>
[0188] 工序[I]中,在具有横向电场驱动用导电膜的基板上涂布聚合物组合物而形成涂 膜,所述聚合物组合物含有:在特定的温度范围内表现出液晶性的感光性侧链型高分子、聚 脲和有机溶剂。
[0189] 〈基板〉
[0190] 针对基板没有特别限定,要制造的液晶表示元件为透射型时,优选使用透明性高 的基板。此时没有特别限定,可以使用玻璃基板或丙烯酸类基板、聚碳酸酯基板等塑料基板 等。
[0191] 另外,考虑到适用于反射型液晶表示元件,也可以使用硅晶片等不透明的基板。 [0192]〈横向电场驱动用导电膜〉
[0193]基板具有横向电场驱动用导电膜。
[0194] 作为该导电膜,液晶表示元件为透射型时,可列举出IT0(Indium Tin Oxide:氧化 铟锡)、IZ0(Indium Zinc Oxide:氧化铟锌)等,不限定于这些。
[0195] 另外,在反射型液晶表示元件的情况下,作为导电膜,可列举出铝等会反射光的材 料等,但不限定于这些。
[0196] 在基板上形成导电膜的方法可以使用现有公知的手法。
[0197] 〈聚合物组合物〉
[0198] 在具有横向电场驱动用导电膜的基板上涂布聚合物组合物,尤其是在导电膜上涂 布聚合物组合物。
[0199] 本发明的制造方法中使用的该聚合物组合物含有:(A)在特定的温度范围内表现 出液晶性的感光性侧链型高分子;(B)聚脲;以及(C)有机溶剂。
[0200] 〈〈(A)侧链型高分子》
[0201 ] (A)成分是在特定的温度范围内表现出液晶性的感光性侧链型高分子。
[0202] (A)侧链型高分子在250nm~400nm的波长范围的光下发生反应、且在100°C~300 °C的温度范围内显示液晶性即可。
[0203] (A)侧链型高分子优选具有因250nm~400nm的波长范围的光而发生反应的感光性 侧链。
[0204] (A)侧链型高分子为了在100°C~300°C的温度范围内显示液晶性而优选具有液晶 原基团。
[0205] (A)侧链型高分子的主链键合了具有感光性的侧链,其感应于光而能够发生交联 反应、异构化反应或光弗利斯重排。具有感光性的侧链结构没有特别限定,期望是感应于光 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 侧链型高分子的结构只要满足这种特性,就没有特别限定,优选侧链结构中具有刚直的液 晶原成分。此时,将该侧链型高分子制成液晶取向膜时,能够获得稳定的液晶取向。
[0206] 该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 部的感应光而会发生交联反应、异构化反应的感光性基团;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。
[0207] 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,优选为具有如 下主链和如下侧链的结构,所述主链由选自烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来 酸酯、α_亚甲基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和 硅氧烷组成的组中的至少1种构成,所述侧链包含下述式(1)~(6)中的至少1种。
[0208]
[0209]
[0210] 式中,A、B、D各自独立地表示单键、-0-、-CH2-、-COO-、-0C0-、-C0NH-、-NH-C0-、-CH =CH-C0-0-或-0-C0-CH=CH-;
[0211] S为碳数1~12的亚烷基,键合于它们的氢原子任选被卤素基团取代;
[0212] T为单键或碳数1~12的亚烷基,键合于它们的氢原子任选被卤素基团取代;
[0213]心表示选自1价的苯环、萘环、联苯环、B夫喃环、啦咯环和碳数5~8的脂环式烃中的 环,或者是选自这些取代基中的相同或不同的2~6个环借助键合基团B键合而成的基团,键 合于它们的氢原子各自独立地任选被-COOR〇(式中,Ro表示氢原子或碳数1~5的烷基)、_ 从) 2、-^-〇1=(:(0心、-〇1=〇1-^卤素基团、碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基取代; [0214] YA选自由2价的苯环、萘环、联苯环、咲喃环、R比咯环、碳数5~8的脂环式烃和它 们的组合组成的组中的基团,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-N0 2、-CN、-CH = C (〇%、-01=01-^卤素基团、碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基取代;
[0215] R表示羟基、碳数1~6的烷氧基,或者表示与Yi相同的定义;
[0216] X 表示单键、-⑶ 〇-、-0C0-、-N=N-、-CH=CH-、-C 三 C-、-CH = CH-C0-0-或-0-C0-CH = CH-,X的数量达到2时,X任选彼此相同或不同;
[0217] Cou表示香豆素-6-基或香豆素-7-基,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-从)2、-^-〇1=(:(0心、-〇1=〇1-^卤素基团、碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基取代 ; [0218] ql和q2中的一者为1,另一者为0;
[0219] q3 为0或 1;
[0220] P和Q各自独立地为选自由2价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环、碳数5~8的 脂环式烃和它们的组合组成的组中的基团;其中,X为-CH=CH-C0-0-、-〇-C〇-CH=CH-时,_ CH=CH-所键合的一侧的P或Q为芳香环,P的数量达到2以上时,P任选彼此相同或不同,Q的 数量达到2以上时,Q任选彼此相同或不同;
[0221] 11 为0或 1;
[0222] 12为0~2的整数;
[0223] 11和12均为0时,T为单键时A也表示单键;
[0224] 11为1时,T为单键时B也表示单键;
[0225] Η和I各自独立地为选自2价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、吡咯环和它们的组合中 的基团。
[0226] 侧链可以是选自由下述式(7)~(10)组成的组中的任一种感光性侧链。
[0227] 式中,六^^^^乂^:^和尺具有与上述相同的定义;
[0228] 1表示1~12的整数;
[0229] m表示0~2的整数,ml、m2表示1~3的整数;
[0230] η表示0~12的整数(其中,n = 0时,B为单键)。
[0231]
[0232 ]侧链可以是选自由下述式(11)~(13)组成的组中的任一种感光性侧链。
[0233] 式中,六、乂、1、!11、1111和1?具有与上述相同的定义。
[0234]
[0235] 侧链可以是下述式(14)或(15)所示的感光性侧链。
[0236] 式中,A、Yi、l、ml和m2具有与上述相同的定义。
[0237]
[0238] 侧链可以是下述式(16)或(17)所示的感光性侧链。
[0239] 式中,A、X、1和m具有与上述相同的定义。
[0240]
[0241] 另外,侧链可以是下述式(18)或(19)所示的感光性侧链。
[0242] 式中,六、8、¥14142、1111和1112具有与上述相同的定义。
[0243] 心表示氢原子、-勵2、-^-〇1=(:(0~)2、-〇1=〇?^、卤素基团、碳数1~5的烷基或 碳数1~5的烷氧基。
[0244]
[0245] 侧链可以是下述式(20)所示的感光性侧链。
[0246] 式中,A、Yi、X、l和m具有与上述相同的定义。
[0247]
(2°)
[0248] 另外,(A)侧链型高分子可以具有选自由下述式(21)~(31)组成的组中的任一种 液晶性侧链。
[0249] 式中,A、B、ql和q2具有与上述相同的定义;
[0250] Y3为选自由1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、含氮杂环和碳数5~8的脂环式烃、 以及它们的组合组成的组中的基团,键合于它们的氢原子各自独立地任选被-n〇2、-cn、卤 素基团、碳数1~5的烷基或碳数1~5的烷氧基取代;
[0251] R3表示氢原子、,02、-^-〇1 = (:(0~)2、-〇1 = 〇1-01卤素基团,1价的苯环、萘环、 联苯环、呋喃环、含氮杂环、碳数5~8的脂环式烃,碳数1~12的烷基或碳数1~12的烷氧基;
[0252] 1表示1~12的整数;m表示0~2的整数,其中,式(23)~(24)中,所有的m的总和为2 以上,式(25)~(26)中,所有的m的总和为1以上,ml、m2和m3各自独立地表示1~3的整数;
[0253] R2表示氢原子、-N02、-CN、卤素基团,1价的苯环、萘环、联苯环、呋喃环、含氮杂环和 碳数5~8的脂环式烃,以及烷基或烷氧基;
[0254] Ζι、Z2 表示单键、-CO-、-CH2〇-、_CH=N-、-CF2-。
[0255]
[0256]
[0257] 〈〈感光性侧链型高分子的制法》
[0258] 上述能够表现出液晶性的感光性侧链型高分子可以通过具有上述感光性侧链的 光反应性侧链单体和液晶性侧链单体进行聚合而得到。
[0259] [光反应性侧链单体]
[0260]光反应性侧链单体是指如下的单体:形成高分子时,能够形成在高分子的侧链部 位具有感光性侧链的高分子。
[0261 ]作为侧链所具有的光反应性基团,优选为下述结构及其衍生物。
[0262]
[0263]作为光反应性侧链单体的更具体例,优选为具有如下聚合性基团和如下感光性侧 链的结构:所述聚合性基团由选自由烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、 α-亚甲基-γ -丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和硅氧 烷组成的组中的至少1种构成;以及,所述感光性侧链包含上述式(1)~(6)中的至少1种,优 选为例如包含上述式(7)~(10)中的至少1种的感光性侧链、包含上述式(11)~(13)中的至 少1种的感光性侧链、上述式(14)或(15)所示的感光性侧链、上述式(16)或(17)所示的感光 性侧链、上述式(18)或(19)所示的感光性侧链、上述式(20)所示的感光性侧链。
[0264] 本申请中,作为光反应性和/或液晶性侧链单体,提供以下的式(1)~(11)所示的 新型化合物(1)~(11)。
[0265] 式中,R表示氢原子或甲基;S表示碳数2~10的亚烷基;R1Q表示Br或CN;S表示碳数2 ~10的亚烷基;U表示0或1;以及Py表示2-吡啶基、3-吡啶基或4-吡啶基。
[0266]
[0267]
[0268] 另外,本申请中,作为光反应性和/或液晶性侧链单体,提供以下的式(12)~(17) 所示的新型化合物(12)~(17)。
[0269] 式(12)~(17)中,R表示氢原子或甲基;S表示碳数2~10的亚烷基;v表示1或2;u表 示0或1(其中,式(12)中,S表示碳数2~9的亚烷基,式(14)中,S表示碳数1~10的亚烷基)。
[0270]
[0271] υ
[0272] [液晶性侧链单体]
[0273] 液晶性侧链单体是指如下的单体:源自该单体的高分子表现出液晶性,该高分子 在侧链部位能够形成液晶原基团。
[0274] 作为侧链所具有液晶原基团,也可以是联苯、苯甲酸苯酯等单独成为液晶原结构 的基团,也可以是苯甲酸等那样地侧链彼此进行氢键合而成为液晶原结构的基团。作为侧 链所具有的液晶原基团,优选为下述结构。
[0275]
[0276] 作为液晶性侧链单体的更具体例,优选为具有如下聚合性基团和如下侧链的结 构,所述聚合性基团由选自由烃、(甲基)丙烯酸酯、衣康酸酯、富马酸酯、马来酸酯、亚甲 基-γ-丁内酯、苯乙烯、乙烯基、马来酰亚胺、降冰片烯等自由基聚合性基团和硅氧烷组成 的组中的至少1种构成,所述侧链包含上述式(21)~(31)中的至少1种。
[0277] (Α)侧链型高分子可通过上述表现出液晶性的光反应性侧链单体的聚合反应来获 得。另外,可以通过不表现液晶性的光反应性侧链单体与液晶性侧链单体的共聚、表现出液 晶性的光反应性侧链单体与液晶性侧链单体的共聚来获得。进而,在不损害液晶性表现能 力的范围内,可以与其它单体进行共聚。
[0278] 作为其它单体,可列举出例如可工业获取的能够进行自由基聚合反应的单体。
[0279] 作为其它单体的具体例,可列举出不饱和羧酸、丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化 合物、马来酰亚胺化合物、丙烯腈、马来酸酐、苯乙烯化合物和乙烯基化合物等。
[0280] 作为不饱和羧酸的具体例,可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸 等。
[0281] 作为丙烯酸酯化合物,可列举出例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙 烯酸苄酯
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