液晶取向剂、液晶取向膜、液晶显示元件、聚合物、二胺以及四羧酸二酐的制作方法_4

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向剂时,为了使基板表面 以及透明导电膜与涂膜的粘接性更良好,也可对基板表面中形成涂膜的面实施预先涂布官 能性硅烷化合物、官能性钛化合物等的预处理。
[0221] 涂布液晶取向剂后,出于防止所涂布的液晶取向剂的流挂等目的,优选为实施预 加热(预烘烤)。预烘烤温度优选为30°C~20(TC,更优选为40°C~150°C,特别优选为 40 °C~100 °C。预烘烤时间优选为0. 25分钟~10分钟,更优选为0. 5分钟~5分钟。然 后,出于将溶剂完全去除,视需要将存在于聚合物中的酰胺酸结构进行热酰亚胺化的目的, 而实施煅烧(后烘烤)步骤。此时的煅烧温度(后烘烤温度)优选为80°C~30(TC,更优 选为120°C~250°C。后烘烤时间优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~100分钟。 以所述方式形成的膜的膜厚优选为〇. 〇〇1 μ m~1 μ m,更优选为0. 005 μ m~0. 5 μ m。
[0222] (1-B)在制造 IPS型或者FFS型液晶显示元件的情况下,在设置有电极的基板的电 极形成面、与未设置电极的对向基板的一面分别涂布液晶取向剂,继而对各涂布面进行加 热,由此形成涂膜,其中所述电极包含经图案化为梳齿型的透明导电膜或者金属膜。此时所 使用的基板以及透明导电膜的材质、涂布方法、涂布后的加热条件、透明导电膜或者金属膜 的图案化方法、基板的预处理、以及所形成的涂膜的优选膜厚与所述(1-A)相同。金属膜可 使用例如包含铬等金属的膜。
[0223] 在所述(1-A)及(1-B)的任一种情况下,均通过在基板上涂布液晶取向剂后,将有 机溶媒去除而形成液晶取向膜或者成为液晶取向膜的涂膜。此时,在液晶取向剂中所含有 的聚合物为聚酰胺酸、或为聚酰胺酸酯、或者是包含具有酰亚胺环结构及酰胺酸结构的酰 亚胺化聚合物的情况下,通过在涂膜形成后进一步加热而进行脱水闭环反应,从而形成进 一步经酰亚胺化的涂膜。
[0224] [步骤(2):取向处理]
[0225] 在制造 TN型、STN型、IPS型或FFS型液晶显示元件的情况下,实施对所述步骤(1) 中形成的涂膜赋予液晶取向能力的处理(取向处理)。由此,液晶分子的取向能力被赋予至 涂膜而成为液晶取向膜。取向处理可列举摩擦处理、光取向处理等,所述摩擦处理通过利用 卷绕有包含例如尼龙、人造丝、棉等纤维的布的辊,将涂膜向一定方向摩擦,从而对涂膜赋 予液晶取向能力;所述光取向处理对形成于基板上的涂膜进行光照射而对涂膜赋予液晶取 向能。另一方面,在制造垂直取向型液晶显示元件的情况下,可将所述步骤(1)中形成的涂 膜直接用作液晶取向膜,也可对该涂膜实施取向处理。
[0226] 光取向处理中的光照射可利用以下方法来进行:(la)对后烘烤后的涂膜进行照 射的方法;(2a)对预烘烤后且后烘烤前的涂膜进行照射的方法;(3a)在预烘烤及后烘烤的 至少任一个中,在涂膜的加热中对涂膜进行照射的方法等。
[0227] 对涂膜照射的光可设为偏光或者非偏光的放射线。放射线例如可使用包含 150nm~800nm波长的光的紫外线及可见光线。在放射线为偏光的情况下,可为直线偏光, 也可为部分偏光。另外,在所使用的放射线为直线偏光或者部分偏光的情况下,可从与基板 面垂直的方向进行照射,也可自倾斜方向进行照射,或者也可将这些照射组合进行。在照射 非偏光的放射线的情况下,照射的方向可设为倾斜方向。
[0228] 所使用的光源例如可使用低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振 灯、氙灯、准分子激光等。优选的波长区域的紫外线可利用将光源与例如滤光器、衍射光栅 等并用的方法等而获得。光的照射量优选为lOOJ/m 2~50, 000J/m 2,更优选为300J/m2~ 20, 000J/m2。另外,为了提高反应性,也可一边对涂膜进行加温一边对涂膜进行光照射。加 温时的温度通常为30°C~250°C,优选为40°C~200°C,更优选为50°C~150°C。
[0229] 此外,也可对摩擦处理后的液晶取向膜进一步进行以下处理,以使液晶取向膜在 每个区域具有不同的液晶取向能:通过对液晶取向膜的一部分照射放射线,而使液晶取向 膜的一部分区域的预倾角变化的处理;或在液晶取向膜表面的一部分形成抗蚀剂膜后,在 与刚才的摩擦处理不同的方向上进行摩擦处理后,将抗蚀剂膜去除的处理。该情况下,能够 改善所获得的液晶显示元件的视野特性。
[0230] 在制造聚合物稳定取向(Polymer sustained alignment,PSA)型液晶显示元件的 情况、或者使用含有含聚合性基的成分的液晶取向剂来形成涂膜的情况下,可直接使用所 述步骤(1)中形成的涂膜来实施以下的步骤(3),但出于控制液晶分子的倒塌、利用简易的 方法来进行取向分割的目的,也可以进行弱的摩擦处理等取向处理。适合于VA型液晶显示 元件的液晶取向膜也可适合于PSA型液晶显示元件。
[0231] [步骤(3):液晶单元的构筑]
[0232] (3-A)准备两块以所述方式形成有液晶取向膜的基板,在对向配置的两炔基板间 配置液晶,由此制造液晶单元。为了制造液晶单元,例如可列举以下的两种方法。第一方法 为以往已知的方法。首先,以各个液晶取向膜对向的方式,经由间隙(单元间隙)将两炔基 板对向配置,使用密封剂将两炔基板的周边部贴合,在由基板表面以及密封剂所划分的单 元间隙内注入填充液晶后,将注入孔密封,由此制造液晶单元。另外,第二方法为被称为液 晶滴注(One Drop Fill,0DF)方式的方法。在形成有液晶取向膜的两炔基板中的其中一块 基板上的既定部位,例如涂布紫外光硬化性的密封剂,进而在液晶取向膜面上的既定的数 个部位滴加液晶后,以液晶取向膜对向的方式贴合另一炔基板,并且使液晶在基板的整个 面上铺开,继而对基板的整个面照射紫外光而使密封剂硬化,由此制造液晶单元。在利用任 一种方法的情况下,均理想为对以所述方式制造的液晶单元,进一步加热至所使用的液晶 取得各向同性相的温度为止,然后缓缓冷却至室温,由此消除液晶填充时的流动取向。
[0233] 作为密封剂,例如可使用含有硬化剂以及作为间隔物的氧化铝球的环氧树脂等。 另外,液晶可列举向列型液晶以及碟状液晶,其中优选为向列型液晶,例如可使用:希夫 碱(Schiff base)系液晶、氧化偶氮(azoxy)系液晶、联苯系液晶、苯基环己烧系液晶、酯 系液晶、三联苯系液晶、联苯基环己烧系液晶、嘧啶系液晶、二嚼烧系液晶、双环辛烧系液 晶、立方烷(cubane)系液晶等。另外,也可在这些液晶中添加以下物质来使用:例如氯化 胆留醇(cholesteryl chloride)、胆留醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、胆留醇碳酸 酯(cholesteryl carbonate)等胆留醇液晶(cholesteric liquid crystal);以商品名 "C-15"、"CB-15"(默克(Merck)公司制造)来销售的手性剂;对癸氧基苯亚甲基-对氨 基-2-甲基丁基肉桂酸酯等铁电液晶等。
[0234] (3-B)在制造 PSA型液晶显示元件的情况下,除了与液晶一起注入或滴加光聚合 性化合物的方面以外,以与所述(3-A)相同的方式构筑液晶单元。然后,在对一对基板所 具有的导电膜间施加电压的状态下对液晶单元进行光照射。此处施加的电压可设为例如 5V~50V的直流或交流。另外,所照射的光可使用包含例如150nm~800nm波长的光的紫 外线以及可见光线,优选为包含300nm~400nm波长的光的紫外线。照射光的光源例如可 使用低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、准分子激光等。此外, 所述优选的波长区域的紫外线可通过将光源与例如滤光器、衍射光栅等并用的方法等而获 得。光的照射量优选为1,〇〇〇J/m 2~200, 000J/m 2,更优选为1,000J/m2~100, 000J/m2。
[0235] (3-C)在使用包含聚合物成分或者作为添加剂的具有光聚合性基的化合物的液晶 取向剂,在基板上形成涂膜的情况下,也可采用如下方法:通过以与所述(3-A)相同的方式 构筑液晶单元,然后,经过在对一对基板所具有的导电膜间施加电压的状态下,对液晶单元 进行光照射的步骤,来制造液晶显示元件。依据该方法,能够以少的光照射量来实现PSA模 式的优点。所施加的电压、或所照射的光的条件可应用所述(3-B)的说明。
[0236] 接着,通过在液晶单元的外侧表面贴合偏光板而获得液晶显示元件。贴合于液晶 单元的外表面的偏光板可列举:以乙酸纤维素保护膜夹持被称为"H膜"的偏光膜而成的偏 光板或者包含Η膜其本身的偏光板,所述"H膜"是一边使聚乙烯醇延伸取向一边吸收碘而 成的膜。
[0237] 本发明的液晶显示元件可有效地应用于多种装置,例如可用于:钟表、便携型 游戏机、文字处理器、笔记型个人电脑、汽车导航系统、摄录机、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、数码照相机、手机、智能手机、各种监视器、液晶电视、信息显示 器等各种显示装置。
[0238] [实施例]
[0239] 以下,通过实施例,对本发明进一步进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施 例。
[0240] 以下的例子中,利用以下方法来测定聚合物的重量平均分子量Mw、酰亚胺化率以 及聚合物溶液的溶液粘度。此外,以下,有时将式X所表示的化合物简记为"化合物X"。
[0241] [聚合物的重量平均分子量Mw]
[0242] Mw是利用以下条件的GPC来测定的聚苯乙烯换算值。
[0243] 管柱:东曹(股)制造,TSKgelGRCXLII
[0244] 溶剂:四氢呋喃
[0245] 温度:40°C
[0246] 压力:68kgf/cm2
[0247] [聚合物的酰亚胺化率]
[0248] 将含有聚酰亚胺的溶液投入至纯水中,将所得的沉淀在室温下充分地减压干燥 后,溶解于氘化二甲基亚砜中,将四甲基硅烷作为基准物质,在室温下测定 1H-NMR。根据所 得的1H-NMR光谱,使用下述数式(1)来求出酰亚胺化率。
[0249] 酰亚胺化率(% ) = (1-AVA2X α ) X 100..·⑴
[0250] (数式⑴中,Α1为在化学位移lOppm附近出现的源自ΝΗ基的质子的峰值面积, Α2为源自其他质子的峰值面积,α是其他质子相对于聚合物的前驱物(聚酰胺酸)中的ΝΗ 基的一个质子的个数比例)
[0251] [聚合物溶液的溶液粘度]
[0252] 使用Ε型旋转粘度计,在25°C下测定聚合物溶液的溶液粘度(mPa · s)。
[0253] [膜的表面接触角]
[0254] 使用协和界面化学股份有限公司制造的接触角计DM-700,将约2. 0 μ L的超纯水 的液滴流挂于模具(ASL-400)上,对滴加后30秒后的液滴的状态进行图像处理,由此测定 膜的表面接触角。
[0255] 〈化合物的合成〉
[0256] [合成例1-1 :化合物⑴的合成]
[0257] 依据下述流程1来合成化合物(I)。
[0258] [化 27]
[0259]
[0260] 使2. 5g的4-硝基-N-(4-硝基苯基)苯甲酰胺悬浮于30mL的THF中,向其中添 加1. 5g的N,N-二甲基氨基吡啶。在该溶液中添加3. 95g的二碳酸二叔丁酯(Boc20)。在 室温下搅拌3小时后,将悬浮固体过滤,以乙醇来洗涤固体。使该固体干燥,以纯度99%获 得2. 2g的化合物(i-1)。
[0261] 对加入有0. 3g的Pd/C的三口烧瓶进行氮气置换,向其中添加经氧脱气的40ml的 THF,进行搅拌。将2. 2g的化合物(i-1)加入至所述容器中,冷却至0°C而搅拌5分钟。向 其中导入氢气,进行硝基的还原。在氢气环境下搅拌3小时后,追加50mL的THF后将反应 液过滤,然后将反应液浓缩。将析出的固体回收、干燥后,以纯度99%获得1. 7g的目标化合 物⑴。
[0262] [合成例1-2 :化合物(II)的合成]
[0263] 依据下述流程2来合成化合物(II)。
[0264] [化 28]
[0266] 使2. 8g的N1,N6-双(4-硝基苯乙基)己二酰二胺悬浮于40mL的THF中,向其中 加入2. 5g的N,N-二甲基氨基吡啶。在该溶液中添加16g的二碳酸二叔丁酯(Boc20)。在 室温下搅拌3小时后,将悬浮固体过滤,以乙醇来洗涤固体。使该固体干燥,以纯度98%获 得3. 5g的化合物(i i-1)。
[0267] 对加入有0. 5g的Pd/C的三口烧瓶进行氮气置换,向其中添加经氧脱气的100ml 的THF,进行搅拌。将3. 5g的化合物(ii-1)加入至所述容器中,冷却至0°C而搅拌5分钟。 向其中导入氢气,进行硝基的还原。在氢气环境下搅拌6小时后,追加50mL的THF后,将反 应液过滤,然后将反应液浓缩。将析出的固体回收、干燥后,以纯度99%获得2. 8g的目标化 合物(II)。
[0268] [合成例1-3 :化合物(III)的合成]
[0269] 依据下述流程3来合成化合物(III)。
[0270] [化 29]
[0272] 使2. 5g的4-硝基-N-(4-硝基苯基)苯甲酰胺悬浮于30mL的THF中,向其中加 入1. 5g的N,N-二甲基氨基吡啶。在该溶液中添加10. 4g的N-[2-(三甲基硅烷基)乙氧 基羰氧基]丁二酰亚胺。在室温下搅拌3小时后,将悬浮固体过滤,以乙醇来洗涤固体。使 该固体干燥,以纯度98%获得1. 8g的化合物(iii-Ι)。
[0273] 对加入有0. 3g的Pd/C的三口烧瓶进行氮气置换,向其中添加经氧脱气的40ml的 THF,进行搅拌。将1. 8g的化合物(iii-Ι)加入至所述容器中,冷却至0°C而搅拌5分钟。 向其中导入氢气,进行硝基的还原。在氢气环境下搅拌3小时后,追加50mL的THF后,将反 应液过滤,然后将反应液浓缩。将析出的固体回收、干燥后,以纯度99%获得1. 5g的目标化 合物(III)。
[0274] [合成例1-4 :化合物(IV)的合成]
[0275] 依据下述流程4来合成化合物(IV)。
[0276] [化 30]
[0278] 使5.0g的双(1,3_二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃-5-羧酸)=1,广-联苯基-4, V -二基酯悬浮于60mL的THF中,向其中加入0. 5g的N,N-二甲基氨基吡啶。在该溶液 中添加40g的二碳酸二叔丁酯(Boc20)。在室温下搅拌7小时后,添加10mL的乙酸酐,反 应5小时。将反应中产生的悬浮固体过滤,以乙酸乙酯来洗涤固体。使该固体干燥,以纯度 97 %获得4. 5g的化合物(IV)。
[0279] [合成例1-5 :化合物(V)的合成]
[0280] 依据下述流程5来合成化合物(V)。
[0281] [化 31]
[0282]
[0283] 使3.7g的4,f -(戊烷-1,5_二基双(氧基)双(N-(4-硝基苯基)苯甲酰胺) 悬浮于60mL的THF中,向其中加入2. 7g的N,N-二甲基氨基吡啶。在该溶液中添加20g的 二碳酸二叔丁酯(Boc20)。在室温下搅拌5小时后,将悬浮固体过滤,以乙醇来洗涤固体。使 该固体干燥,以纯度98%获得3. 7g的化合物(ν-l)。
[0284] 对加入有0. 3g的Pd/C的三口烧瓶进行氮气置换,向其中添加经氧脱气的100mL 的THF,进行搅拌。将3. 7g的化合物(ν-l)加入至所述容器中,冷却至0°C而搅拌5分钟。 向其中导入氢气,进行硝基的还原。在氢气环境下搅拌6小时后,追加80mL的THF后,将反 应液过滤,然后将反应液浓缩。将析出的固体回收、干燥后,以纯度99%获得3. 0g的目标化 合物(V)。
[0285] [合成例1-6 :化合物(VI)的合成]
[0286] 依据下述流程6来合成化合物(VI)。
[0287] [化 32]
[0289] 在1L的茄型烧瓶中添加25. 4g的化合物(vi-1)、300mL的乙腈、48. 0g的二碳酸 二叔丁酯(Boc20)、以及1.22g的N,N-二甲基氨基吡啶,在室温下反应6小时。反应结束 后,将反应液浓缩至100mL,然后使其在1L的水中再沉淀,通过过滤将所产生的沉淀回收、 干燥,由此获得40. 9g的化合物(VI)。
[0290] [合成例1-7 :化合物(VII)的合成]
[0291] 依据下述流程7来合成化合物(VII)。
[0292] [化 33]
[0293]
[0294] 在1L的茄型烧瓶中添加51. 2g的化合物(vii-1)、500mL的乙腈、48. Og的二碳酸 二叔丁酯(Boc20)以及1. 22g的N,N-二甲基氨基吡啶,在室温下反应6小时。反应结束 后,将反应液浓缩至150mL,然后使其在1L的水中再沉淀,通过过滤将所产生的沉淀回收、 干燥,由此获得
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