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_5

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,进而出于 在制成液晶取向膜时提高膜的硬度、致密度的目的,可以添加交联性化合物。
[0387] 将上述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的方法没有特 另IJ限定。
[0388] 关于涂布方法,工业上通常是利用丝网印刷、胶版印刷、柔性印刷或喷墨法等进行 的方法。作为其它涂布方法,有浸渍法、辊涂法、狭缝涂布法、旋涂法(旋转涂布法)或喷涂法 等,可根据目的使用它们。
[0389] 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后,利用热板、热循环 型烘箱或IR(红外线)型烘箱等加热手段以50~200°C、优选以50~150°C使溶剂蒸发,从而 能够得到涂膜。此时的干燥温度优选低于侧链型高分子的液晶相表现温度。
[0390]涂膜的厚度过厚时,在液晶表示元件的耗电方面是不利的,涂膜的厚度过薄时,液 晶表示元件的可靠性有时会降低,因此优选为5nm~300nm、更优选为1 Onm~150nm。
[0391] 另外,在[I]工序之后且下一 [II]工序之前,还可以设置将形成有涂膜的基板冷却 至室温的工序。
[0392] 〈工序[11]>
[0393] 在工序[II]中,对工序[I]中得到的涂膜照射偏振紫外线。对涂膜的膜面照射偏振 紫外线时,从特定方面隔着偏振板对基板照射偏振紫外线。作为要使用的紫外线,可以使用 波长为l〇〇nm~400nm范围的紫外线。优选的是,根据要使用的涂膜种类,借助滤波器等选择 最佳的波长。并且,例如可以选择使用波长为290nm~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,可以使用例如由高压汞灯发出的光。
[0394] 针对偏振紫外线的照射量,取决于要使用的涂膜。关于照射量,优选设为实现Δ 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△ A是该涂膜的、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。
[0395] 〈工序[III]〉
[0396] 工序[III]中,加热在工序[II]中照射了偏振紫外线的涂膜。通过加热而能够对涂 膜赋予取向控制能力。
[0397] 加热可以使用热板、热循环型烘箱或IR(红外线)型烘箱等加热手段。加热温度可 以考虑使所用的涂膜表现出液晶性的温度来确定。
[0398] 加热温度优选为侧链型高分子会表现出液晶性的温度(以下称为液晶性表现温 度)的温度范围内。可预测到:在涂膜之类的薄膜表面的情况下,涂膜表面的液晶性表现温 度低于整体观察可表现出液晶性的感光性侧链型高分子时的液晶性表现温度。因此,加热 温度更优选为涂膜表面的液晶性表现温度的温度范围内。即,照射偏振紫外线后的加热温 度的温度范围优选是将比所用侧链型高分子的液晶性表现温度的温度范围的下限低10°c 的温度作为下限、且将比该液晶温度范围的上限低10°c的温度作为上限的范围的温度。加 热温度低于上述温度范围时,存在涂膜中的由热带来的各向异性增幅效果不十分的倾向, 另外,加热温度与上述温度范围相比过高时,存在涂膜状态接近于各向同性的液体状态(各 向同性相)的倾向,此时,有时难以因自组装化而向一个方向再取向。
[0399] 需要说明的是,液晶性表现温度是指:侧链型高分子或涂膜表面从固体相向液晶 相发生相转变的玻璃化转变温度(Tg)以上、且从液晶相向均质相(各向同性相)发生相转变 的均质相转变温度(Tiso)以下的温度。
[0400] 通过具有如上工序,在本发明的制造方法中,能够实现对涂膜高效地导入各向异 性。并且,能够高效地制造带液晶取向膜的基板。
[0401] 〈工序[IV]>
[0402] [ IV]工序是将在[III ]中得到的横向电场驱动用导电膜上具有液晶取向膜的基板 (第1基板)与同样地在上述[Γ]~[ΙΙΓ]中得到的不具有导电膜的带液晶取向膜的基板 (第2基板)隔着液晶以两者的液晶取向膜相对的方式进行对向配置,利用公知的方法制作 液晶单元,从而制作横向电场驱动型液晶表示元件的工序。需要说明的是,工序[Ι?~ [ΙΙΓ]中,除了在工序[I]中使用不具有横向电场驱动用导电膜的基板来代替具有该横向 电场驱动用导电膜的基板之外,可与工序[I]~[III]同样地进行。工序[I]~[III]与工序 [Γ]~[ΙΙΓ]的不同点仅在于有无上述导电膜,因此省略工序[Γ]~[ΙΙΓ]的说明。
[0403] 若列举出液晶单元或液晶表示元件的一个制作例,则可例示出如下方法:准备上 述的第1基板和第2基板,在一个基板的液晶取向膜上散布间隔物,以液晶取向膜面成为内 侧的方式粘贴于另一个基板,减压注入液晶并密封的方法;或者,向散布有间隔物的液晶取 向膜面滴加液晶后,粘贴基板并进行密封的方法等。此时,一侧的基板优选使用具有横向电 场驱动用梳齿状结构的电极的基板。此时的间隔物直径优选为Ιμπι~30μπι、更优选为2μπι~ 10Μ1。该间隔物直径决定用于夹持液晶层的一对基板的间距、即液晶层的厚度。
[0404] 本发明的带涂膜的基板的制造方法中,将聚合物组合物涂布在基板上而形成涂膜 后,照射偏振紫外线。接着,通过进行加热而实现向侧链型高分子膜中高效地导入各向异 性,从而制造具备液晶取向控制能力的带液晶取向膜的基板。
[0405] 本发明所用的涂膜中,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,实现对涂膜高效地导入各向异性。本发明的制造方法中,侧链型高分子具有 光交联性基团作为光反应性基团的结构时,使用侧链型高分子在基板上形成涂膜后,照射 偏振紫外线,接着进行加热后,制作液晶表示元件。
[0406] 以下,将使用了具有光交联性基团作为光反应性基团的结构的侧链型高分子的实 施方式称为第1方式,将使用了具有光弗利斯重排基团或进行异构化的基团作为光反应性 基团的结构的侧链型高分子的实施方式称为第2方式,并进行说明。
[0407] 图1是示意性地说明在本发明的第1方式中使用了具有光交联性基团作为光反应 性基团的结构的侧链型高分子而成的、液晶取向膜的制造方法中的各向异性导入处理的一 例的图。图1的(a)是示意性地表示偏振光照射前的侧链型高分子膜状态的图,图1的(b)是 示意性地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜状态的图,图1的(c)是示意性地示出加热后 的侧链型高分子膜状态的图,尤其是所导入的各向异性小时,即在本发明的第1方式中,
[II ]工序的紫外线照射量在使△ A到达最大的紫外线照射量的1 %~15%的范围内时的示 意图。
[0408] 图2是示意性地说明在本发明的第1方式中使用了具有光交联性基团作为光反应 性基团的结构的侧链型高分子而成的、液晶取向膜的制造方法中的各向异性导入处理的一 例的图。图2的(a)是示意性地表示偏振光照射前的侧链型高分子膜状态的图,图2的(b)是 示意性地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜状态的图,图2的(c)是示意性地示出加热后 的侧链型高分子膜状态的图,尤其是所导入的各向异性大时,即在本发明的第1方式中,
[II]工序的紫外线照射量在使△ A达到最大的紫外线照射量的15%~70%的范围内时的示 意图。
[0409] 图3是示意性地说明在本发明的第2方式中使用了具有光异构化性基团或上述式 (18) 所示的光弗利斯重排基团作为光反应性基团的结构的侧链型高分子而成的、液晶取向 膜的制造方法中的各向异性导入处理的一例的图。图3的(a)是示意性地表示偏振光照射前 的侧链型高分子膜状态的图,图3的(b)是示意性地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜状 态的图,图3的(c)是示意性地示出加热后的侧链型高分子膜状态的图,尤其是所导入的各 向异性小时,即在本发明的第2方式中,[II]工序的紫外线照射量在使△ A达到最大的紫外 线照射量的1 %~70 %的范围内时的示意图。
[0410] 图4是示意性地说明在本发明的第2方式中使用了具有上述式(19)所示的光弗利 斯重排基团作为光反应性基团的结构的侧链型高分子而成的、液晶取向膜的制造方法中的 各向异性导入处理的一例的图。图4的(a)是示意性地表示偏振光照射前的侧链型高分子膜 状态的图,图4的(b)是示意性地示出偏振光照射后的侧链型高分子膜状态的图,图4的(c) 是示意性地示出加热后的侧链型高分子膜状态的图,尤其是所导入的各向异性大时,即在 本发明的第2方式中,[II]工序的紫外线照射量在使Δ A达到最大的紫外线照射量的1%~ 70%的范围内时的示意图。
[0411] 本发明的第1方式中,通过对涂膜导入各向异性的处理,[II]工序的紫外线照射量 在使A A达到最大的紫外线照射量的1%~15%的范围内时,首先,在基板上形成涂膜1。如 图1的(a)所示那样,基板上形成的涂膜1中,具有侧链2随机排列的结构。根据涂膜1的侧链2 的随机排列,侧链2的液晶原成分和感光性基团也随机地取向,该涂膜1是各向同性的。
[0412] 本发明的第1方式中,通过对涂膜导入各向异性的处理,[II]工序的紫外线照射量 在使A A达到最大的紫外线照射量的15 %~70 %的范围内时,首先,在基板上形成涂膜3。如 图2的(a)所示那样,基板上形成的涂膜3中,具有侧链4随机排列的结构。根据涂膜3的侧链4 的随机排列,侧链4的液晶原成分和感光性基团也随机地取向,该涂膜2是各向同性的。
[0413] 本发明的第2方式中,通过对涂膜导入各向异性的处理,应用使用了具有光异构化 性基团或上述式(18)所示的光弗利斯重排基团的结构的侧链型高分子的液晶取向膜时,
[II]工序的紫外线照射量在使A A达到最大的紫外线照射量的1 %~70%的范围内时,首 先,在基板上形成涂膜5。如图3的(a)所示那样,基板上形成的涂膜5中,具有侧链6随机排列 的结构。根据涂膜5的侧链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。
[0414]本发明的第2方式中,通过对涂膜导入各向异性的处理,应用使用了具有上述式 (19) 所示的光弗利斯重排基团的结构的侧链型高分子的液晶取向膜时,[II]工序的紫外线 照射量在使A A达到最大的紫外线照射量的1%~70%的范围内时,首先,在基板上形成涂 膜7。如图4的(a)所示那样,基板上形成的涂膜7中,具有侧链8随机排列的结构。根据涂膜7 的侧链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,该涂膜7是各向同性 的。
[0415] 本实施的第1方式中,[II]工序的紫外线照射量在使Δ A达到最大的紫外线照射量 的1%~15%的范围内时,对该各向同性的涂膜1照射偏振紫外线。由此,如图1的(b)所示那 样,沿着与紫外线的偏振方向平行的方向排列的侧链2之中的、具有感光性基团的侧链2a的 感光性基团优先地发生二聚反应等光反应。其结果,发生了光反应的侧链2a的密度在照射 紫外线的偏振方向上略微变高,其结果,对涂膜1赋予非常小的各向异性。
[0416] 本实施的第1方式中,[II]工序的紫外线照射量在使Δ A达到最大的紫外线照射量 的15%~70%的范围内时,对该各向同性的涂膜3照射偏振紫外线。由此,如图2的(b)所示 那样,沿着与紫外线的偏振方向平行的方向排列的侧链4之中的、具有感光性基团的侧链4a 的感光性基团优先地发生二聚反应等光反应。其结果,发生了光反应的侧链4a的密度在照 射紫外线的偏振方向上变高,其结果,对涂膜3赋予小的各向异性。
[0417] 在本实施的第2方式中,应用使用了具有光异构化性基团或上述式(18)所示的光 弗利斯重排基团的结构的侧链型高分子的液晶取向膜,[II]工序的紫外线照射量在使A A 达到最大的紫外线照射量的1 %~70 %的范围内时,对该各向同性的涂膜5照射偏振紫外 线。由此,如图3的(b)所示那样,沿着与紫外线的偏振方向平行的方向排列的侧链6之中的、 具有感光性基团的侧链6a的感光性基优先地发生光弗利斯重排等光反应。其结果,发生了 光反应的侧链6a的密度在照射紫外线的偏振方向上略微变高,其结果,对涂膜5赋予非常小 的各向异性。
[0418] 在本实施的第2方式中,应用使用了具有上述式(19)所示的光弗利斯重排基团的 结构的侧链型高分子的涂膜,[II]工序的紫外线照射量在使A A达到最大的紫外线照射量 的1%~70%的范围内时,对该各向同性的涂膜7照射偏振紫外线。由此,如图4的(b)所示那 样,沿着与紫外线的偏振方向平行的方向排列的侧链8之中的、具有感光性基团的侧链8a的 感光性基团优先地发生光弗利斯重排等光反应。其结果,发生了光反应的侧链8a的密度在 照射紫外线的偏振方向上变高,其结果,对涂膜7赋予小的各向异性。
[0419] 接着,本实施的第1方式中,[II]工序的紫外线照射量在使Δ A达到最大的紫外线 照射量的1 %~15 %的范围内时,将照射偏振光后的涂膜1加热而制成液晶状态。由此,如图 1的(c)所示那样,涂膜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,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 向产生的交联反应的量非常小,因此该交联反应部位作为增塑剂而起作用。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于照射紫外线的偏振方向的方向的液晶性, 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涂膜1的非常小的各向异性因热而放大,对涂膜1赋予更大 的各向异性。
[0420] 同样地,本实施的第1方式中,[II]工序的紫外线照射量在使Δ A达到最大的紫外 线照射量的15 %~70 %的范围内时,将偏振光照射后的涂膜3加热而制成液晶状态。由此, 如图2的(c)所示那样,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,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 反应而诱发的涂膜3的较小的各向异性因热而放大,对涂膜3赋予更大的各向异性。
[0421] 同样地,本实施的第2方式中,应用使用了具有光异构化性基团或上述式(18)所示 的光弗利斯重排基团的结构的侧链型高分子的涂膜,[II]工序的紫外线照射量在使A A达 到最大的紫外线照射量的1%~70%的范围内时,将偏振光照射后的涂膜5进行加热而制成 液晶状态。由此,如图3的(c)所示那样,涂膜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,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涂膜5的非常小的各向异性因 热而放大,对涂膜5赋予更大的各向异性。
[0422] 同样地,本实施的第2方式中,应用使用了具有上述式(19)所示的光弗利斯重排基 团的结构的侧链型高分子的涂膜,[II]工序的紫外线照射量在使A A达到最大的紫外线照 射量的1 %~70 %的范围内时,对偏振光照射后的涂膜7进行加热而制成液晶状态。由此,如 图4的(c)所示那样,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,产生的光弗利斯重排反应的量不同。光弗利斯重排体8 (a)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涂膜7的较小的各向异性因热而放大,对涂膜7赋予更大的各 向异性。
[0423] 因此,本发明的方法中使用的涂膜通过依次进行对涂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。
[0424] 并且,对于本发明的方法中使用的涂膜而言,优化对涂膜照射的偏振紫外线的照 射量和加热处理的加热温度。由此能够实现对涂膜高效地导入各向异性。
[0425] 对于向本发明中使用的涂膜高效地导入各向异性而言最佳的偏振紫外线的照射 量对应于使该涂膜中的感光性基团发生光交联反应、光异构化反应或光弗利斯重排反应的 量达到最佳的偏振紫外线照射量。对本发明中使用的涂膜照射偏振紫外线的结果,进行光 交联反应、光异构化反应或光弗利斯重排反应的侧链的感光性基团少时,达不到充分的光 反应量。此时,即使在其后进行加热也不会进行充分的自组装化。另一方面,对于本发明中 使用的涂膜而言,对具有光交联性基团的结构照射偏振紫外线的结果,进行交联反应的侧 链的感光性基团过量时,侧链间的交联反应会过度推进。此时,所得膜变得刚直,有时妨碍 其后的通过加热的自组装化的推进。另外,对于本发明中使用的涂膜而言,对具有光弗利斯 重排基团的结构照射偏振紫外线的结果,进行光弗利斯重排反应的侧链的感光性基团变得 过量时,涂膜的液晶性会过分降低。此时,所得膜的液晶性也降低,有时妨碍其后的通过加 热的自组装化的推进。进而,对具有光弗利斯重排基团的结构照射偏振紫外线时,若紫外线 的照射量过多,则侧链型高分子发生光分解,有时妨碍其后的通过加热的自组装化的推进。
[0426] 因此,在本发明所使用的涂膜中,侧链的感光性基团因偏振紫外线的照射而发生 光交联反应、光异构化反应或光弗利斯重排反应的最佳量优选设为该侧链型高分子膜所具 有的感光性基团的ο. 1摩尔%~40摩尔%、更优选设为0.1摩尔%~20摩尔%。通过使进行 光反应的侧链的感光性基团的量为这种范围,其后的加热处理中的自组装化会高效推进, 能够形成膜中的高效各向异性。
[0427] 本发明的方法所使用的涂膜中,通过偏振紫外线的照射量的优化,从而优化侧链 型高分子膜的侧链中的感光性基团的光交联反应、光异构化反应或光弗利斯重排反应的 量。并且,与其后的加热处理一并实现向本发明所使用的涂膜中高效地导入各向异性。此 时,针对适合的偏振紫外线量,能够基于本发明所使用的涂膜的紫外吸收的评价来进行。
[0428] 即,针对本发明中使用的涂膜,分别测定在偏振紫外线照射后的、平行于偏振紫外 线的偏振方向的方向的紫外线吸收和垂直于偏振紫外线的偏振方向的方向的紫外线吸收。 由紫外吸收的测定结果评价A A,所述△ A是该涂膜中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。并且,求 出本发明所使用的涂膜中实现的A A的最大值(AAmax)和实现其的偏振紫外线的照射量。 本发明的制造方法中,将该实现A Amax的偏振紫外线照射量作为基准,能够确定在液晶取 向膜的制造中照射的优选量的偏振紫外线量。
[0429] 本发明的制造方法中,优选将对本发明所使用的涂膜照射的偏振紫外线的照射量 设为会实现Δ Amax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。在本发明所使用的涂膜中,会实现A Amax的偏振紫外线的量的1 %~50%的范围内的偏 振紫外线的照射量相当于使该侧链型高分子膜所具有的感光性基团整体的0.1摩尔%~20 摩尔%发生光交联反应的偏振紫外线的量。
[0430] 如上所述,在本发明的制造方法中,为了实现对涂膜高效地导入各向异性,以该侧 链型高分子的液晶温度范围作为基准,确定上述那样的适合加热温度即可。因此,例如本发 明所使用的侧链型高分子的液晶温度范围为l〇〇°C~200°C时,期望使偏振紫外线照射后的 加热温度为90°C~190°C。通过这样设定,对本发明所使用的涂膜赋予更大的各向异性。
[0431] 通过这样操作,通过本发明而提供的液晶表示元件对光、热等外部应力显示高可 靠性。
[0432]如上那样操作,通过本发明方法而制造的横向电场驱动型液晶表示元件用基板或 者具有该基板的横向电场驱动型液晶表示元件的可靠性优异,可适合地用于大画面且高清 晰的液晶电视等。
[0433] 以下,使用实施例来说明本发明,但本发明不限定于该实施例。
[0434] 实施例
[0435] 实施例中使用的简称如下所示。
[0436] 〈甲基丙烯酸类单体〉
[0437]
[0438] MA1是通过专利文献(W02011-084546)所述的合成方法而合成的。
[0439] MA2是通过专利文献(日本特开平9-118717)所述的合成方法而合成的。 [0440]〈二异氰酸酯成分〉
[0441] 1301:甲苯-2,4-二异氰酸酯
[0442] IS02:异佛尔酮二异氰酸酯
[0443] 〈二胺成分〉
[0444] Me-4APhA:N_甲基-2-(4-氨基苯基)乙胺
[0445] DA-1MG:双(4-氨基苯氧基)甲烷
[0446] DA-2MG:1,2_双(4-氨基苯氧基)乙烷
[0447] DA-3MG:1,3_双(4-氨基苯氧基)丙烷
[0448] BAPU: 1,3-双[2_( 4-氨基苯基)乙基]脲
[0449] p-PDA :对苯二胺
[0450] DDM: 4,4'-二氨基二苯基甲烷
[0451 ] 3AMPDA: 3,5-二氨基-N-(吡啶-3-基甲基)苯甲酰胺
[0452] DADPA:4,4'_二氨基二苯胺
[0453] ]^-〇厶〇?厶:4,4'-二氨基二苯基0-甲基)胺
[0454]
[0455] 〈四羧酸二酐〉
[0456] CBDA: 1,2,3,4-环丁烷四羧酸 1,2:3,4二酐
[0457] PMDA:苯均四酸二酐
[0458] TDA: 3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-
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