液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件的制作方法_5

文档序号:9212196阅读:来源:国知局
[0153] 涂布液晶取向剂后,出于防止所涂布的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~200°C,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 溶剂完全去除的目的,另外,出于视需要将聚合物中所存在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~300°C, 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. 001 μ m~1 μ m,更优选为0. 005 μ m~0. 5 μ m。
[0154] (1-2)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(包含经图 案化为梳齿型的透明导电膜或者金属膜)的基板的电极形成面、与未设置电极的对向基板 的一面上,分别涂布本发明的液晶取向剂,继而对各涂布面进行加热,由此形成涂膜。关于 此时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(1-1)相同。金 属膜可使用例如包含铬等金属的膜。
[0155] 在所述(1-1)及(1-2)的任一种情况下,均通过在基板上涂布液晶取向剂后,将有 机溶剂去除而形成成为取向膜的涂膜。此时,在本发明的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,或者为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,也可以通过在涂膜形成后进一步加热来进行脱水闭环反应,从而形成进一步经酰 亚胺化的涂膜。
[0156] [步骤(2):摩擦处理]
[0157] 在制造 TN型、STN型、IPS型或者FFS型的液晶显示元件的情况下,对所述步骤 (1)中形成的涂膜实施摩擦处理,所述摩擦处理是利用卷绕有包含例如尼龙、人造丝、棉等 纤维的布的辊,向一定方向擦拭。由此,形成液晶分子的取向能力被赋予至涂膜的液晶取向 膜。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,也可以对该涂膜实施摩擦处理。此外,也可以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力:通过 对液晶取向膜的一部分照射紫外线,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,能够改善所得的液晶显示元件的视野特性。 适合于垂直取向型液晶显示元件的液晶取向膜也可以适合用于聚合物稳定取向(Polymer sustained alignment,PSA)型液晶显不元件。
[0158] [步骤(3):液晶单元的构筑]
[0159] (3-1)准备以所述方式形成有液晶取向膜的2炔基板,在对向配置的2炔基板间配 置液晶,由此制造液晶单元。为了制造液晶单元,例如可列举真空注入方式以及ODF方式。 真空注入方式中,首先以各液晶取向膜对向的方式经由间隙(单元空隙)而将2炔基板对 向配置,使用密封剂将2炔基板的周边部贴合,在由基板表面及密封剂所划分的单元空隙 内注入填充液晶后,将注入孔密封,由此制造液晶单元。另外,ODF方式中,在形成有液晶取 向膜的2炔基板中的其中一炔基板上的既定部位,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。而且,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,均理想的是对以所述方式制造的液晶 单元,进而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,由此去 除液晶填充时的流动取向。
[0160] 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(nematic liquid crystal)以及近晶型液晶(smectic liquid crystal),其中优选为向列型液晶,例如可使用:希夫碱(Schiff base)系液晶、 氧化偶氣(azoxy)系液晶、联苯系液晶、苯基环己烧系液晶、醋系液晶、二联苯系液晶、联 苯基环己烧系液晶、嘧啶系液晶、二噁烧系液晶、双环辛烧系液晶、立方烧(cubane)系液 晶等。另外,也可以在这些液晶中添加以下物质来使用:例如氯化胆留醇(cholesteryl chloride)、胆留醇壬酸醋(cholesteryl nonanoate)、胆留醇碳酸醋(cholesteryl carbonate)等胆留醇液晶(cholesteric liquid crystal);作为商品名 "C-15"、 "CB-15"(默克(Merck)公司制造)来销售的手性剂(chiral agent);对癸氧基苯亚甲 基-对氨基 _2_ 甲基丁基肉桂酸醋(p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcin namate)等铁电液晶(ferroelectric liquid crystal)等。
[0161] 接着,可通过在液晶单元的外侧表面贴合偏光板而获得本发明的液晶显示元件。 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H膜其本身的偏光板,该"H膜"是一边使聚乙烯醇延伸取向一边 使其吸收碘而成的膜。此外,在对涂膜进行摩擦处理的情况下,2炔基板是以各涂膜的摩擦 方向相互形成既定的角度,例如正交或者反平行的方式来对向配置。
[0162] 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(word processor)、笔记型个人电脑(note type personal computer)、 汽车导航系统(car navigation system)、摄录机(camcorder)、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、数码照相机(digital camera)、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。
[0163] [实施例]
[0164] 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。
[0165] 以下的各合成例中的聚合物的重量平均分子量、溶液粘度以及聚酰亚胺的酰亚胺 化率是利用以下方法来测定。
[0166] [聚合物的重量平均分子量的测定]
[0167] 聚合物的重量平均分子量(Mw)是利用下述规格的GPC来测定的聚苯乙烯换算值。
[0168] 管柱:东曹(Tosoh)制造 ,TSKgelGRCXLII
[0169] 溶剂:四氢呋喃
[0170] 温度:40°C
[0171] 压力:68kgf/cm2
[0172] [聚合物溶液的溶液粘度]
[0173] 聚合物溶液的溶液粘度[mPa · s]是使用既定的溶剂,对制备成聚合物浓度为10 重量%的溶液,使用E型旋转粘度计在25°C下进行测定。
[0174] [聚酰亚胺的酰亚胺化率]
[0175] 将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-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)。根据所得的1H-NMR光谱,利用下述数式(1)所表示的式子来 求出酰亚胺化率[% ]。
[0176] 酰亚胺化率[% ] = (I-A1A2X a ) X 100. · ·⑴
[0177] (数学式(1)中,A1是在化学位移IOppm附近出现的源自NH基的质子的峰值面积, A2是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NH 基的1个质子的个数比例)
[0178] 〈含环氧基的聚有机硅氧烷的合成〉
[0179] [合成例 S-1]
[0180] 在具备搅拌机、温度计、滴加漏斗及回流冷却管的反应容器中,加入2-(3,4_环氧 基环己基)乙基三甲氧基硅烷139. 0g、甲基异丁基酮139. Og以及三乙基胺13. 9g,在室温 下混合。继而,自滴加漏斗中花30分钟滴加去离子水111. 2g后,一边在回流下混合,一边在 60°C下进行3小时反应。反应完毕后,取出有机层,利用0. 2重量%硝酸铵水溶液来洗涤至 洗涤后的水成为中性为止,然后在减压下蒸馏去除溶剂及水,由此以粘稠的透明液体的形 式获得含环氧基的聚有机硅氧烷(S-I)。对该含环氧基的聚有机硅氧烷(S-I)进行1H-NMR 分析,结果在化学位移(δ )= 3. 2ppm附近,如理论强度般获得基于环氧基的峰值,确认反 应中未产生环氧基的副反应。此处所得的含环氧基的聚有机硅氧烷(S-I)的重量平均分子 量(Mw)为 2, 400。
[0181] [合成例S-2~合成例S-21]
[0182] 使用下述表1所示的量及比率的烷氧基硅烷化合物,进行与合成例S-I相同的操 作,由此分别以粘稠的透明液体的形式获得含环氧基的聚有机硅氧烷(S-2)~含环氧基的 聚有机硅氧烷(S-21)。对所得的含环氧基的聚有机硅氧烷(S-2)~含环氧基的聚有机硅氧 烷(S-21),同样地实施1H-NMR分析,确认反应中未产生环氧基的副反应。另外,将含环氧基 的聚有机硅氧烷(S-2)~含环氧基的聚有机硅氧烷(S-21)的重量平均分子量(Mw) -并示 于表1中。
[0183] [表 1]
[0184]
[0186] 表1中的调配比的数值表示相对于含环氧基的聚有机硅氧烷的合成中使用的单 体的全部量而言的各化合物的使用比例(摩尔%)。化合物的略称如下述所示。
[0187] [特定硅烷化合物]
[0188] ms-1-1 :2-(2-吡啶基)乙基三甲氧基硅烷
[0189] ms-1-2 :2-(N-吡咯基)乙基三甲氧基硅烷
[0190] ms-1-3 :3-(2-吡啶基)脲基丙基三乙氧基硅烷
[0191] ms-1-4 :3-(2-咪唑啉-1-基)丙基三乙氧基硅烷
[0192] ms-1-5 :N-(1H-咪唑-2-基)甲基氨基丙基三甲氧基硅烷
[0193] ms-1-6 :N- (4-甲基-IH-咪唑-5-基)甲基氨基丙基三甲氧基硅烷
[0194] ms-1-7 :N- (4-甲基-2-苯基-IH-咪唑-5-基)甲基氨基丙基三甲氧基硅烷
[0195] ms-1-8 :N-(2-甲基-IH-咪唑-1-基)甲基氨基丙基三甲氧基硅烷
[0196] ms-1-9 :N-(2-苯基-IH-咪唑-1-基)甲基氨基丙基三甲氧基硅烷
[0197] ms-1-10 :3-(1Η-咪唑-1-基)丙烷-2-醇-1-氧基丙基三甲氧基硅烷
[0198] ms-1-ll :3-(1Η-咪唑-1-基)丙基氧基丙基三甲氧基硅烷
[0199] [化 3]
[0200]
[0201] [其他硅烷化合物]
[0202] ms-2-l :2-(3,4_环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷
[0203] ms-2-2 :3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
[0204] ms-2-3 :8-甲基丙烯酰氧基辛基三甲氧基硅烷
[0205] 〈含环氧基的聚有机硅氧烷与羧酸的反应〉
[0206] [合成例 A-1]
[0207] 在IOOmL的三口烧瓶中,加入所述合成例S-I中获得的含环氧基的聚有机硅氧烷 (S-l)56. 0g、甲基异丁基酮206. 0g、4-咪唑羧酸L 8g、4-辛氧基苯甲酸22. 2g、以及UCAT 18X(三亚普罗(San-Apro)公司制造的四级胺盐)0. 6g,在80°C下搅拌36小时。反应完毕 后,以水进行再沉淀,将沉淀物溶解于乙酸乙酯中而获得溶液。将该溶液水洗3次后,蒸馏 去除溶剂,由此以白色粉末的形式获得聚有机硅氧烷(A_l)42.6g。聚有机硅氧烷(A-I)的 Mw 为 7, 200。
[0208] [合成例A-2~合
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