液晶表示元件、液晶取向膜和液晶取向处理剂的制作方法_5

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行紫外线处理和加热处理运两者,还可W在 紫外线处理后进行加热处理。本发明中,液晶组合物的固化优选仅进行紫外线处理。
[0352] 如上操作,在本发明中,使用了由包含特定聚合物的液晶取向处理剂得到的垂直 液晶取向膜的液晶表示元件的液晶垂直取向性高,光学特性良好、即未施加电压时的透明 性和施加电压时的散射特性良好,进而液晶层与垂直液晶取向膜的密合性高。因此,本发明 的液晶表示元件可适合地用于汽车、火车和飞机等运输机器和运输机械中使用的液晶表示 元件,具体而言,用于控制光的透射和遮断的调光窗、后视镜中使用的光闽元件等。
[0353] 尤其是,如上所述,由于未施加电压时的透明性和施加电压时的散射特性良好,因 此将本元件用于交通工具的玻璃窗时,与使用了现有逆向型元件的情况相比,夜晚的光的 获取效率高,进而,防止外部光线炫目的效果也变高。因此,能够进一步改善驾驶交通工具 时的安全性、乘车时的舒适性。另外,利用薄膜基板制作液晶表示元件并将其粘贴于交通工 具的玻璃窗而使用时,与现有的逆向型元件相比,本元件的可靠性变高。目P,不容易发生由 液晶层与垂直取向膜的密合性低而导致的不良、劣化。 防354] 另外,本发明的液晶表示元件也可W用于LCD化iquid化ystalDisplay,液晶显 示器)、0LED(化ganicLi曲t-emittingDiode,有机发光二极管)显示器等显示器装置的 导光板、使用了运些显示器的透明显示器的背板。具体而言,用于透明显示器的背板时,组 合透明显示器和液晶表示元件而在透明显示器上进行画面表示时,液晶表示元件能够用于 抑制光从其背面进入。由此,液晶表示元件在透明显示器上进行画面表示时呈现施加有电 压的散射状态、能够使画面表示清晰,在结束画面表示后,呈现不施加电压的透明状态。
[0355] 实施例
[0356] W下列举出实施例来更详细地说明本发明,但不受它们的限定性解释。
[0357]"合成例、实施例和比较例中使用的化合物的简称"
[035引(液晶)
[0359]LI:MLC-6608(MERCKCORPORATION制)
[0360](聚合性化合物)
[0361] R1:下述式[Rl]所示的化合物 [036引(光引发剂)
[036引P1:下述式的]所示的化合物
[0364]
[0365](特定侧链型二胺化合物)
[0366]A1 :1,3-二氨基-4-〔4-(反式-4-正庚基环己基)苯氧基)苯(相当于式[1-1])
[0367]A2 :1,3-二氨基-4-〔4-(反式-4-正庚基环己基)苯氧基甲基)苯(相当于式 [1-1])
[036引A3 :1,3-二氨基-4-{4-〔反式-4-(反式-4-正戊基环己基)环己基)苯氧基}苯 (相当于式[1-1])
[0369]A4 :式[A4]所示的二胺化合物(相当于式[1-1])
[0370]A5 :1,3-二氨基-4-十八烷氧基苯(相当于式[1-2])
[0371]
[0372](第2二胺化合物)
[0373]B1 :3,5-二氨基苯甲酸
[0374] B2 :式怔2]所示的二胺
[0375]
[0376](其它二胺化合物)
[0377] C1 :对苯二胺
[037引 C2:间苯二胺
[0379]
[0380](四簇酸成分
[0381] D1 :1,2,3,4-环下烧四簇酸二酢
[0382] D2:双环[3, 3, 0]辛烧-2, 4, 6, 8-四簇酸二酢
[038引 D3 :下述式巧引所示的四簇酸二酢
[0384] D4:下述式巧4]所示的四簇酸二酢
[0385]
[0386] <密合性化合物〉
[0387] Ml:下述式[Ml]所示的化合物
[038引 M2 :下述式[M2]所示的化合物
[0389] M3:下述式[M3]所示的化合物
[0390]
[0391] <交联性化合物〉
[039引K1 :下述式DQ]所示的化合物
[0393]
[0394] < 溶剂〉
[0395](沸点不足180°C的溶剂)
[0396]PGME:丙二醇单甲酸
[0397]MCS:乙二醇单甲酸
[0398]ECS:乙二醇单乙酸
[0399]PCS:乙二醇单丙酸
[0400] BCS:乙二醇单下酸
[040UPB:丙二醇单下酸
[0402]
[0403](沸点为180°CW上的溶剂)
[0404]NMP:N-甲基-2-化咯烧酬 [040引肥P:N-乙基-2-化咯烧酬
[0406] 丫-BL:丫-下内醋
[0407]"聚酷亚胺系聚合物的分子量测定"
[0408] 聚酷亚胺前体和聚酷亚胺的分子量使用常溫凝胶渗透色谱(GPC)装置(GPC-101) (昭和电工株式会社制)、柱(邸-803,邸-805)(化odex公司制),如下操作来测定。
[040引柱溫:50°C
[0410] 洗脱液:N,N'-二甲基甲酯胺(作为添加剂,漠化裡一水合物化iBr·&0)为 30mmol/L(升)、憐酸?无水结晶(正憐酸)为30mmol/l、四氨巧喃灯HF)为lOml/L)
[0411]流速:1. 0ml/分钟
[0412] 标准曲线制作用标准样品:TSK标准聚环氧乙烧(分子量:约900, 000、150, 000、 100, 000和30, 000)(东曹株式会社制)和聚乙二醇(分子量:约12, 000、4, 000和1,000) (PolymerLaboratoriesLtd.制)。
[0413]"聚酷亚胺的酷亚胺化率的测定"
[0414] 将聚酷亚胺粉末20mg投入至NMR(核磁共振)样品管(NMR样品管规格,Φ5 (草 野科学株式会社制)),添加気代二甲基亚讽(DMS0-d6,0. 05质量%TMS(四甲基硅烷)混合 品)(0. 53ml),用超声波使其完全溶解。利用NMR测定机(JNW-ECA500)(日本电子尹一《厶 社制)对该溶液测定500MHz的质子NMR。酷亚胺化率将源自酷亚胺化前后不发生变化的结 构的质子作为基准质子来确定,使用该质子的峰积算值和源自9. 5~10.Oppm附近出现的 酷胺酸的NH基的质子峰积算值利用W下式子求出。
[0415]酷亚胺化率(% ) =(1-α·x/y) X 100
[0416] 上述式中,X为源自酷胺酸的NH基的质子峰积算值、y为基准质子的峰积算值、α 为聚酷胺酸(酷亚胺化率为0%)时的基准质子相对于酷胺酸的ΝΗ基质子1个的个数比 例。
[0417]"特定聚酷亚胺系聚合物的合成"
[041引< 合成例1〉
[0419]在MCS(20. 9g)中混合Dl(2. 96g、15.Immol)、Α1(2. 91g、7. 65mmol)、Β1(0. 93邑、 6.llmmol)和C2〇). 17g、1.57mmol),W40°C反应8小时,得到树脂固体成分浓度为25质 量%的聚酷胺酸溶液(1)。该聚酷胺酸的数均分子量为24, 600,重均分子量为73, 900。
[0420] <合成例2〉
[0421]在MCS(26. 4g)中混合D2C3. 83g、15. 3mmol)、A2(6. 04g、15. 3mmol)和Bl(2. 33邑、 15. 3mmol),W50°C反应 2 小时后,添加DU2. 94g、15.Ommol)和MCS(23. 8g),W40°C反应 6 小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液(2)。该聚酷胺酸的数均分子量 为16, 800,重均分子量为55, 900。
[042引< 合成例3〉
[0423]在NMP(26. 4g)中混合D2 (3. 83g、15. 3mmol)、A2 化.04g、15. 3mmol)和B1 (2. 33邑、 15. 3mmol),W50°C反应 2 小时后,添加DU2. 94g、15.Ommol)和NMP(23. 8g),W40°C反应 6 小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液。
[0424] 向所得聚酷胺酸溶液(30.Og)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酷亚胺化催 化剂,添加醋酸酢化90g)和化晚(2. 40g),W70°C反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇 (460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,W100°C减压干燥而得到聚酷亚胺 粉末(3)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为60%,数均分子量为21,500,重均分子量为59, 400。 [042引< 合成例4〉
[0426]在NMP(21. 9g)中混合D2 (2. 64g、10. 6mmol)、A3 (4. 56g、10. 5mmol)、B1 (1. 60g、 10. 5mmol)和B2(l. 07g、5. 26mmol),W80°C反应 5 小时后,添加Dl(3. 02g、15. 8mmol)和 NMP(17. 2g),W40°C反应8小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液。
[0427] 向所得聚酷胺酸溶液(30.Og)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酷亚胺化催 化剂,添加醋酸酢化88g)和化晚(2. 40g),W50°C反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇 (460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,W100°C减压干燥而得到聚酷亚胺 粉末(4)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为56%,数均分子量为19, 100,重均分子量为53, 100。 [042引 < 合成例5〉
[0429] 在NMP(19.Og)中混合D2(2. 50g、10.Ommol)、A4(2. 96g、6.OOmmol)、Bl(l. 52邑、 10.Ommol)、B2(0. 41g、2.OOmmol)和C1(0. 22g、2.OOmmol),W80°C反应 5 小时后,添加 D1 (1. 92g、9.SOmmol)和NMP巧.50g),W40°C反应6小时,得到树脂固体成分浓度为25质 量%的聚酷胺酸溶液。
[0430] 向所得聚酷胺酸溶液(30.Og)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酷亚胺化催 化剂,添加醋酸酢(4.Olg)和化晚(2. 50g),W50°C反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇 (460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,W100°C减压干燥而得到聚酷亚胺 粉末巧)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为49%,数均分子量为14, 900,重均分子量为46, 200。 [043U <合成例6〉
[0432] 在NMP(38. 6g)中混合 03(5. 45g、24. 3mmol)、A2(5. 81g、14. 7mmol)、Bl(l. 12邑、 7. 36mmol)和B2〇). 50g、2. 46mmol),W40°C反应10小时,得到树脂固体成分浓度为25质 量%的聚酷胺酸溶液。
[0433] 向所得聚酷胺酸溶液(30.Og)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酷亚胺化催 化剂,添加醋酸酢(4.OOg)和化晚(2. 48g),W70°C反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇 (460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,W100°C减压干燥而得到聚酷亚胺 粉末化)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为63%,数均分子量为16, 900,重均分子量为47,900。
[0434] <合成例7〉
[0435] 在NMP(35.Ig)中混合D3 巧.45g、24. 3mmol)、A4(3. 63g、7. 37mmol)和Bl(2. 61邑、 17. 2mmol),W40°C反应5小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液。
[0436] 向所得聚酷胺酸溶液(30.Og)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酷亚胺化催 化剂,添加醋酸酢化OOg)和化晚(2. 48g),W50°C反应3小时。将该反应溶液投入至甲醇 (460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,W100°C减压干燥而得到聚酷亚胺 粉末(7)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为54%,数均分子量为18, 100,重均分子量为48, 800。
[0437] <合成例8〉
[0438] 在NMP(27. 6g)中混合D4 (4. 59g、15. 3mmol)、A3 (6. 62g、15. 3mmol)、B1 (1. 86邑、 12. 2mmol)和B2〇). 62g、3. 05mmol),W40°C反应 8 小时后,添加Dl(2. 94g、15.Ommol)和 NMP(22. 3g),W25°C反应10小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液。
[0439] 向所得聚酷胺酸溶液(30.Og)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酷亚胺化催 化剂,添加醋酸酢(7. 24g)和化晚(2. 24g),W40°C反应1. 5小时。将该反应溶液投入至 甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,W100°C减压干燥而得到聚 酷亚胺粉末(8)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为71%,数均分子量为16, 400,重均分子量为 36, 900。
[0440] <合成例9〉
[0441] 在NMP(26. 4g)中混合D2C3. 83g、15. 3mmol)、A5(5. 76g、15. 3mmol)和Bl(2. 33邑、 15. 3mmol),W50°C反应 2 小时后,添加DU2. 94g、15.Ommol)和NMP(23. 8g),W40°C反应 6 小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液。
[0442] 向所得聚酷胺酸溶液(30.Og)中添加NMP而稀释至6质量%后,作为酷亚胺化催 化剂,添加醋酸酢化88g)和化晚(2. 42g),W70°C反应2小时。将该反应溶液投入至甲醇 (460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗,W100°C减压干燥而得到聚酷亚胺 粉末巧)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为61%,数均分子量为19, 200,重均分子量为56, 200。 [044引< 合成例10〉
[0444]在NMP(37. 7g)中混合D2 (3. 83g、15. 3mmol)和B1 (4. 66g、30. 6mmol),W50°C反应 2小时后,添加DU2. 94g、15.Ommol)和NMP(12. 6g),W40°C反应6小时,得到树脂固体成分 浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液(10)。该聚酷胺酸的数均分子量为24, 500,重均分子量 为 77, 500。
[044引< 合成例11〉
[0446] 向利用合成例10的合成方法得到的聚酷胺酸溶液(10) (30.Og)中添加NMP而稀 释至6质量%后,作为酷亚胺化催化剂,添加醋酸酢化85g)和化晚(2. 40g),W70°C反应 2小时。将该反应溶液投入至甲醇(460ml)中,滤取所得沉淀物。将该沉淀物用甲醇清洗, W100°C减压干燥而得到聚酷亚胺粉末(11)。该聚酷亚胺的酷亚胺化率为59%,数均分子 量为22, 200,重均分子量为61, 500。
[0447] < 合成例 12〉
[0448]在NMP(26. 4g)中混合D2 (3. 83g、15. 3mmol)、A2 化.04g、15. 3mmol)和B1 (2. 33邑、 15. 3mmol),W50°C反应 2 小时后,添加DU2. 94g、15.Ommol)和NMP(23. 8g),W40°C反应 6 小时,得到树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液(12)。该聚酷胺酸的数均分子量 为18, 700,重均分子量为62, 100。
[0449] 将合成例1~12中得到的特定聚酷亚胺系聚合物的酷亚胺化率、用于合成该聚合 物的四簇酸成分和二胺成分等总结示于表1。
[0450][表1]
[0451]
[045引 *1 :聚酷胺酸。
[0453]"液晶取向处理剂的制造"
[0454] 实施例1~21、比较例1~6中,记载了液晶取向处理剂的制造例。所得液晶取向 处理剂也用于制作液晶表示元件及其评价。
[0455] 将实施例1、2、4、6~21和比较例1~3、5中得到的液晶取向处理剂与所使用的 特定聚酷亚胺系聚合物、溶剂、密合性化合物、交联性化合物和它们的用量一并示于表2~ 4。
[0456] 使用实施例和比较例中得到的液晶取向处理剂,进行"液晶表示元件的制作(玻 璃基板和塑料基板)"、"液晶取向性的评价(玻璃基板和塑料基板)"、"光学特性(透射率 和散射特性)的评价(玻璃基板和塑料基板)"、W及"液晶层与垂直液晶取向膜的密合性 的评价(玻璃基板和塑料基板)"。
[0457]"液晶组合物的制作"
[045引(液晶组合物(1)的制作)
[0459] 将Ll(ll. 5g)、Rl(l. 73g)和P1(0. 12g)混合并加热后,冷却至25°C时,得到显示 出液晶性的均匀液晶组合物(1)。
[0460](液晶组合物似的制作)
[046U将L1 (12.Og)、RU2. 40g)和PU0. 12g)混合并加热后,冷却至25°C时,得到显示 出液晶性的均匀液晶组合物(2)。
[0462]"液晶表示元件的制作(玻璃基板)"
[0463] 将实施例和比较例中得到的液晶取向处理剂用孔径为1 μπι的膜滤器进行加压过 滤,将该溶液旋涂于经用纯水和IPA(异丙醇)清洗的100X100mm的带口ο电极的玻璃基 板(纵:100mm、横:100mm、厚:〇. 7mm)的ΙΤΟ面上,在热板上W100°C加热处理2分钟,从而 得到带膜厚100皿的垂直液晶取向膜的ITO基板。
[0464] 准备2块所得的带垂直液晶取向膜的口0基板,向其中一个基板的垂直液晶取向 膜面涂布6μπι的间隔物。其后,向该基板的涂布有间隔物的垂直液晶取向膜面上利用0DF法滴加前述液晶组合物,接着,W朝向另一个基板的垂直液晶取向膜界面的方式进行贴合, 得到处理前的元件。
[046引接着,针对处理前的元件,使用照度为60mW的金属面化物灯,截掉350皿W下的波 长,进行W365nm换算为7J/cm2的紫外线照射,得到液晶表示元件(玻璃基板)。将对液晶 单元照射紫外线时的照射装置内的溫度控制为25Γ。
[0466]"液晶表示元件的制作(塑料基板)"
[0467] 将实施例中得到的液晶取向处理剂用孔径为1μπι的膜滤器进行加压过滤,利用 棒涂机将该溶液涂布在经用纯水清洗的150X150mm的带口0电极的PET(聚对苯二甲酸乙 二醇醋)基板(纵:150mm、横:150mm、厚:0. 2mm)的IT0面上,在热板上W100°C加热处理2 分钟,从而得到带膜厚lOOnm的垂直液晶取向膜的IT0基板。准备2块所得的带垂直液晶 取向膜的IT0基板,向其中一个基板的垂直液晶取向膜面涂布6μπι的间隔物。其后,向该 基板的涂布有间隔物的垂直液晶取向膜面上利用0DF法滴加前述液晶组合物,接着,W朝 向另一个基板的垂直液晶取向膜界面的方式进行贴合,得到处理前的元件。
[046引针对所得处理前的元件,使用照度为60mW的金属面化物灯,截掉350nmW下的波 长,进行W365nm换算为7J/cm2的紫外线照射,得到液晶表示元件(塑料基板)。将对液晶 单元照射紫外线时的照射装置内的溫度控制在25°C。
[0469] 表5~7中总结示出用于制作液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板)的液晶取向 处理剂和液晶组合物。
[0470]"液晶取向性的评价(玻璃基板和塑料基板)"
[0471] 使用利用与前述相同的条件制作的液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板),进行 液晶取向性的评价。具体而言,用偏振光显微镜巧化IPSEE600WP化)(尼康株式会社制) 观察该元件,确认液晶是否垂直取向,将液晶垂直取向的样品视作该评价优异(表5~7中 表示为"良好"。)。
[0472] 其后,将液晶取向性的评价结束后的液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板)在溫 度为100°C的高溫槽内保管144小时。保管后,利用与前述相同的条件进行液晶取向性的评 价。具体而言,未观察到液晶取向性素乱、液晶均一取向时,视作该评价优异(表5~7中 表示为"良好"。)。
[0473] 表5~7中总结示出液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板)的液晶取向性的评价 结果。
[0474]"光学特性(透明性和散射特性)的评价(玻璃基板和塑料基板)"
[0475] 使用利用与前述相同的条件制作的液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板),进行 光学特性(透明性和散射特性)的评价。
[0476] 关于未施加电压时的透明性,通过测定未施加电压状态下的液晶表示元件(玻璃 基板和塑料基板)的透射率来进行。具体而言,在测定装置为UV-3600(岛津制作所制)、溫 度为25°C的条件下,对照(参照例)使用前述带口ο电极的玻璃基板(或PET基板),在扫 描波长为300~800皿的条件下测定透射率。评价用450皿的波长的透射率来进行,透射 率越高,则视作该评价越优异(表8~10中示出透射率的值。)。
[0477] 施加电压时的散射特性通过对液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板)W交流驱动 施加40V,目视观察液晶的取向状态来进行。具体而言,该元件白浊、即能够得到散射特性 时,视作该评价优异(表8~10中表示为"良好"。)。
[047引表8~10中总结示出液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板)的光学特性(透明 性和散射特性)的评价结果。
[0479]"液晶层与垂直液晶取向膜的密合性的评价(玻璃基板和塑料基板)"
[0480] 使用利用与前述相同的条件制作的液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板),进行 液晶层与垂直液晶取向膜的密合性的评价。具体而言,将液晶表示元件(玻璃基板和塑料 基板)在溫度80°C、湿度90%RH的高溫高湿槽内保管24小时,确认该元件内有无气泡和 元件的剥离。此时,将该元件内未观察到气泡且元件未发生剥离(液晶层与垂直液晶取向 膜发生了剥离的状态)视作该评价优异(表8~10中表示为"良好"。)。
[0481] 表8~10中总结示出液晶表示元件(玻璃基板和塑料基板)的液晶层与垂直液 晶取向膜的密合性的评价结果。
[048引< 实施例1〉
[0483] 向利用合成例1得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液(1) (10.Og)中添加MCS(16.Og)、NMP化 90g)、BCS(11. 8g)、M2 (0. 25g)和K1 (0. 13g),W25°C揽 拌5小时,从而得到液晶取向处理剂(1)。该液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确 认为均匀的溶液。
[0484]使用所得液晶取向处理剂(1)和液晶组合物(1),制作液晶表示元件(玻璃基 板),进行上述评价。
[04财< 实施例2〉
[0486] 向利用合成例2得到的树脂固体成分浓度为25质量%的聚酷胺酸溶液(2) (10. 5g)中添加MCS(18. 9g)和PB(14. 4g),W25°C揽拌5小时,从而得到液晶取向处理剂 (2)。该液晶取向处理剂未观察到白浊、析出等异常,确认为均匀的溶液。
[0487]使用所得液晶取向处理剂(2)和液晶组合物(1),制作液晶表示元件(玻璃基板和 塑料基板),进行上述评价。
[048引< 实施例3〉
[0489]使用实施例2中得到的液晶取向处理剂(2)和液晶组合物(2),制作液晶表示元件 (玻璃基板),进行上述评价。
[0490] <实施例4〉
[0491] 向利用合成例3得到的聚酷亚胺粉末(3) (1. 50g)中添加
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