化合物、聚合物、液晶取向剂、液晶取向膜以及显示元件的制作方法_3

文档序号:9212197阅读:来源:国知局
,Ν',Ν' -四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘 油基氨基甲基)环己烷、Ν,Ν,Ν',Ν' -四缩水甘油基-4, 4' -二氨基二苯基甲烷、N,N-二缩 水甘油基-苄基胺、N,N-二缩水甘油基-氨基甲基环己烷、N,N-二缩水甘油基-环己基胺 等,来作为优选者。
[0131] 相对于聚合物的合计100重量份,这些环氧化合物的调配比例优选为40重量份以 下,更优选为〇. 1重量份~30重量份。
[0132] 所述官能性硅烷化合物例如可列举:3_氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙 氧基硅烷、2-氣基丙基二甲氧基硅烷、2-氣基丙基二乙氧基硅烷、N- (2-氣基乙基)氣 基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三 甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙 氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三亚乙基三胺、N-三甲氧 基硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4, 7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基硅烷 基_1,4, 7_二氣杂癸烧、9_二甲氧基娃烷基_3, 6_二氣杂壬基乙酸醋、9_二甲氧基硅烷 基-3, 6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基硅烷基-3, 6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三甲氧基硅 烷基-3, 6-二氮杂壬酸甲酯、9-三乙氧基硅烷基-3, 6-二氮杂壬酸甲酯、N-苄基-3-氨基 丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅 烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
[0133] 相对于聚合物的合计100重量份,这些官能性硅烷化合物的调配比例优选为2重 量份以下,更优选为〇. 02重量份~0. 2重量份。
[0134] 本发明的液晶取向剂是将具有所述式(1)所表示的结构的聚合物以及视需要而 任意调配的其他成分优选为溶解而含有于溶剂中来构成。
[0135] 本发明的液晶取向剂中可使用的溶剂优选为使用有机溶剂,例如可列举:N-甲 基-2-吡咯烷酮、γ - 丁内酯、γ - 丁内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羟 基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基 丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-异丙醚、乙二醇-正丁醚(丁 基溶纤剂)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二 醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二异丁基酮、 丙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、二异戊基醚、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。这些有机溶剂可单独 使用,或者可将2种以上混合使用。
[0136] 本发明的液晶取向剂中的固体成分浓度(液晶取向剂的溶剂以外的成分的合计 重量在液晶取向剂的总重量中所占的比例)是考虑到粘性、挥发性等来适当选择,优选为1 重量%~10重量%的范围。即,本发明的液晶取向剂通过以后述方式涂布于基板表面,优 选为进行加热,而形成成为液晶取向膜的涂膜,但在固体成分浓度小于1重量%的情况下, 该涂膜的膜厚变得过小,无法获得良好的液晶取向膜,另一方面,在固体成分浓度超过10 重量%的情况下,涂膜的膜厚变得过大,无法获得良好的液晶取向膜,另外,液晶取向剂的 粘性增大,涂布特性劣化。
[0137] 特别优选的固体成分浓度的范围根据在基板上涂布液晶取向剂时所使用的方法 而不同。例如在利用旋转器法的情况下,固体成分浓度特别优选为1. 5重量%~4. 5重量% 的范围。在利用印刷法的情况下,特别优选为将固体成分浓度设为3重量%~9重量%的 范围,由此将溶液粘度设为12mPa · s~50mPa · s的范围。在利用喷墨法的情况下,特别 优选为将固体成分浓度设为1重量%~5重量%的范围,由此将溶液粘度设为3mPa · s~ 15mPa · s的范围。
[0138] 制备本发明的液晶取向剂时的温度优选为10°C~45°C,更优选为20°C~30°C。
[0139] 可使用本发明的液晶取向剂来形成液晶取向膜。即,可通过在基板上涂布本发明 的液晶取向剂而形成涂膜,优选为经由对该涂膜实施摩擦处理或者光照射处理的步骤来形 成液晶取向膜。
[0140] 本发明的液晶取向剂可应用于制造具有例如TN型、STN型、IPS型、FFS型、VA型、 MVA型等适当的液晶单元的液晶显示元件。然而,就最大限度的发挥本发明的有利效果的方 面而言,优选为应用于具有TN型、STN型、IPS型、FFS型等所谓水平取向型液晶单元的液晶 显示元件。
[0141] 在将由本发明的液晶取向剂形成的液晶取向膜应用于TN型或STN型液晶显示元 件的情况下,作为所述基板,将设置有经图案化的透明导电膜的2炔基板用作一对,所述液 晶取向剂涂布于各基板的形成有透明性导电膜的面上。另一方面,在将液晶取向膜应用于 IPS型或FFS型液晶显示元件的情况下,作为所述基板,将在其中一面具有透明导电膜或金 属膜经图案化为梳齿状的电极的基板、以及未设置电极的对向基板用作一对,所述液晶取 向剂涂布于梳齿状电极的形成面、以及对向基板的其中一面。
[0142] 在所述任一种情况下,所述基板均可使用:例如浮法玻璃(float glass)、钠玻璃 之类的玻璃;包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯之类的塑 料的透明基板等。所述透明导电膜例如可使用包含In2O3-SnO2的氧化铟锡(indium tin oxide,IT0)膜、包含SnO2的奈塞(NESA)(注册商标)膜等。所述金属膜可使用例如包含铬 等金属的膜。透明导电膜以及金属膜的图案化中可利用以下方法:例如在形成无图案的透 明导电膜后,利用光蚀刻法、溅射法等来形成图案的方法;以及在形成透明导电膜时使用具 有所需图案的遮罩的方法等。
[0143] 将光取向用液晶取向剂涂布于基板上时,为了使基板、以及透明导电膜或金属膜 与涂膜的粘接性更良好,可在基板以及透明导电膜或金属膜上预先涂布官能性硅烷化合 物、钛酸酯化合物等。
[0144] 光取向用液晶取向剂在基板上的涂布可优选地利用胶版印刷法(of f-set p r i n t i n g)、旋转涂布法、棍涂布机法、喷墨印刷法等适当的涂布方法来进行,继而,对涂布 面进行预加热(预烘烤)以及后加热(后烘烤),由此形成涂膜。预烘烤条件优选为在 40°C~120°C下进行0. 1分钟~5分钟。后烘烤条件优选为在120°C~300°C、更优选为 150°C~250°C下,优选为进行5分钟~200分钟、更优选为10分钟~100分钟。
[0145] 继而,通过经由对以所述方式形成的涂膜实施摩擦处理或光照射处理的步骤,而 对涂膜赋予液晶取向能力来制成液晶取向膜。此处,在所述式(1)中的X1及X2中的至少一 个为酯键的情况下,优选为进行光照射处理,在其以外的情况下优选为进行摩擦处理。
[0146] 摩擦处理可通过如下方式来进行:利用卷绕有包含例如尼龙、人造丝(Reon)、棉 等纤维的布的辊,将形成于基板上的涂膜的面,向一定方向擦拭。
[0147] 光照射处理中所照射的光例如可使用包含150nm~800nm波长的光的紫外线、可 见光线等。作为所照射的光,优选为使用包含200nm~400nm波长的光的紫外线。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、Hg-Xe灯、 准分子激光等。所述的优选波长区域的紫外线可通过将所述光源与例如滤光器、衍射光栅 等并用的方法等来获得。照射光可以是偏光,也可以是非偏光,优选为偏光。照射方向优选 为设为相对于基板面而垂直的方向。
[0148] 光的照射量优选为100J/m2以上,更优选为400J/m2~20,000J/m 2,尤其优选为 1,000J/m2~10, 000J/m2。
[0149] 可使用本发明的液晶取向剂,以所述方式在基板上形成液晶取向膜。使用具有该 液晶取向膜的基板,能够以下述方式来制造液晶显示元件。
[0150] 准备以所述方式形成有液晶取向膜的一对基板,制造在该一对基板间夹持有液晶 的构成的液晶单元。为了制造液晶单元,例如可列举以下的2种方法。
[0151] 第1方法可列举如下方法:以各液晶取向膜对向的方式,经由间隙(单元空隙)而 将一对基板对向配置,使用密封剂将该一对基板的周边部贴合,在由基板表面以及适当的 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,由此来制造液晶单元。
[0152] 第2方法可列举如下方法(液晶滴注(One Drop Fill,0DF)法):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,涂布例如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块 基板,并且使液晶在基板整个面上铺开,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。
[0153] 在利用所述任一种方法的情况下,均优选为继而将液晶单元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。而 且,通过在液晶单元的外侧表面以既定的方向贴合偏光板,可获得本发明的液晶显示元件。
[0154] 所述液晶例如可使用向列型液晶(nematic liquid crystal)、碟状液晶(smectic liquid crystal)等。
[0155] 在制造水平取向类型的液晶显示元件的情况下,优选为具有正的介电各向异性 的向列型液晶,例如可使用:联苯基系液晶、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、氟化苯系液晶、二嚼烧系液晶、双环辛烧系液晶、 立方烷(cubane)系液晶等。也可以在这些液晶中添加胆留醇液晶、手性剂、铁电液晶 (ferroelectric liquid crystal)等来使用。另一方面,在制造垂直取向类型的液晶显示 元件的情况下,优选为具有负的介电各向异性的向列型液晶,例如可使用二氰基苯系液晶、 啦嘆系液晶、希夫喊(Schiff base)系液晶、氧化偶氣系液晶、联苯系液晶、苯基环己烧系液 晶等。
[0156] 液晶单元的外侧所使用的偏光板可列举: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膜其本身的偏光板等,所述"H膜"是使聚乙烯醇一边延 伸取向一边吸收碘而成的膜。
[0157] [实施例]
[0158] <具有所述式(1)所表示的结构的二胺的合成>
[0159] 合成例 MDA-I
[0160] 依据下述流程1,来合成式(MDA-I)所表示的化合物(化合物(MDA-I))。
[0161] [化 6]
[0162]
[0163] (流程1中,Boc为叔丁氧基羰基)
[0164] 在反应容器中,将3, 5-二溴吡啶IL 8g(0. 050摩尔)、三-邻甲苯基膦609mg(2. 0 毫摩尔)以及作为催化剂的乙酸钯112mg(0. 5毫摩尔)进行混合,进行氮气置换后,添加 N,N-二甲基甲酰胺152mL、三乙基胺16. 7mL(0. 120摩尔)以及丙烯酸叔丁酯17. 5mL(0. 120 摩尔),在120 °C下一边搅拌一边进行3小时反应。反应完毕后,向反应混合物中吹入 空气,以使乙酸钯失活。通过硅藻土过滤来去除催化剂残渣后,在滤液中添加乙酸乙 酯500mL,将所得的有机层利用蒸馏水500mL进行4次提取洗涤。继而,对于通过减压 自有机层中去除溶剂而获得的固体,使用乙醇150mL来进行再结晶,获得黄色的化合物 (mda-1-l) 13. 6g(0. 041 摩尔,产率为 82% )。
[0165] 在具备旋塞的反应容器中,将所述获得的化合物(mda-l_l)13. 6g(0. 041摩 尔)以及5重量%钯碳(50重量%含水品)I. 36g进行混合,进行氮气置换后,添加四氢 呋喃SOmL以及乙醇80mL,在旋塞上安装加入有氢气的气球,使容器处于氢气环境下,在 该环境下在50 °C下一边搅拌一边进行5小时反应。反应完毕后,通过硅藻土过滤而自 反应混合物中去除钯碳后,通过减压,自所得的滤液中去除溶剂,获得淡褐色的化合物 (mda-1-2) 13. lg(0. 039 摩尔,产率为 95% )。
[0166] 在反应容器中,将所述获得的化合物(mda-l_2)13. lg(0. 039摩尔)、二氯甲烷 SOmL以及三氟乙酸40mL进行混合,在20°C下一边搅拌一边进行3小时反应。反应完毕后, 对于通过减压自反应混合物中去除溶剂而获得的固体,使用乙醇120mL来进行再结晶,获 得淡褐色的化合物(mda-1-3)7. 14g(0. 032摩尔,产率为82% )。
[0167] 继而,在反应容器中,将所述获得的化合物(mda-l_3)7. 14g(0. 032摩尔)、4_(叔 丁氧基羰基氨基)苯酚13. 4g(0. 064摩尔)以及二氯甲烷128mL进行混合。将容器在冰浴 中冷却,使内温维持在5°C,并且添加1-(
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