液晶显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶显示装置的制造方法。更详细地说，涉及关于取向膜的形成条件 的液晶显示装置的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，液晶显示装置等薄型显示装置迅速普及，不仅在电视机用途，而且在电子 书、相框、IA(IndustrialAppliance:产业设备）、PC(PersonalComputer:个人计算机）、平 板PC、智能手机用途等中被广泛采用。在这些用途中，要求各种性能，开发了各种液晶显示 模式。
[0003]作为近年来常用的液晶显示模式，可以列举使具有正或负的介电常数各向异性的 液晶分子在与基板的主面平行的方向上取向的、面内开关(In-P1aneSwitching:IPS)模式 和边缘场开关(FringeFieldSwitching:FFS)模式等。
[0004]在液晶显示装置中，要求使液晶分子均匀地取向，作为用于使液晶分子取向的取 向膜的取向处理方法，例如可以列举摩擦法和光取向法，以往广泛采用用布摩擦取向膜的 表面的摩擦法。但是，在使用摩擦法的情况下，由布产生尘埃而引起的异物不良和显示不均 匀、以及由用布摩擦时的静电引起的薄膜晶体管元件的破坏等成为问题。此外，随着平板 PC、智能手机等的高精细化的发展，在取向处理精度受布的毛的密度制约的摩擦法中，难以 使液晶分子均匀地取向。因此，为了解决这些问题，代替摩擦法，近年来研究了通过照射紫 外线等光对取向膜赋予各向异性，从而产生取向限制力的光取向法。
[0005] 在此，已知有公开了通过上述那样的取向处理使液晶分子均匀地取向，防止显示 不良的取向处理方法的文献(例如参照专利文献1和2)。此外，已知有公开了包含使材料选 择的自由度提高的光反应性化合物的光取向膜用组合物的文献(例如参照专利文献3)。此 外，已知有公开了通过在形成取向膜的过程中进行正式加热来提高高分子(聚合物)的取向 秩序的文献(例如参照非专利文献1和5)。此外，已知有公开了通过依次进行预加热、偏振紫 外线照射和正式加热来提高高分子的取向秩序的文献(例如参照非专利文献2~4)。在此， 上述非专利文献4涉及光取向膜的形成。
[0006]现有技術文献
[0007]专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开平8-179328号公报
[0009] 专利文献2:日本特许第4459417号说明书
[0010] 专利文献3:国际公开第2012/093682号
[0011]非专利文献
[0012] 非专利文献1 :Sakamoto等(K.Sakamoto，etal)，"进行了光取向的聚酰胺酸膜的 面内分子秩序：热酰亚胺化时的提高（In-planeMolecularOrderofaPhoto-oriented PolyamicAcidFilm:EnhancementuponThermalImidization)''，MolecularCrystals andLiquidCrystals,2004,Vol.412,p.293-299
[0013] 非专利文献2:Kawatsuki等(N.Kawatsuki，etal)，"光交联性高分子液晶和非液 晶棒状单体与非晶复合膜的热致再取向的光控制(PhotocontrolofThermallyInduced ReorientationofAmorphousCompositeFilmwithPhoto-CrosslinkablePolymer LiquidCrystalandNon-LiquidCrystallineRodlikeMonomer)''， Jpn·J·Appl·Phys·Vol·41(2002)pp·L198-L200
[0014] 非专利文献3:Kawatsuki等(N.Kawatsuki，etal)，"光交联共聚液晶的热提高后 的光致再取向方向的控制、和对使用直线偏振紫外线的偏光衍射栅格的应用(Controlof ThermallyEnhancedPhotoinducedReorientationDirectionofPhotocrosslinkable CopolymerLiquidCrystalsandApplicationtoPolarizationGratingsUsing LinearlyPolarizedUltravioletLight)"Jpn·J.Appl·Phys·Vol·43，No·8A，2004， pp.5447-5450
[0015] 非专利文献4:Kawatsuki等（N.Kawatsuki，etal)，"液晶用的进行了分子取向的 光取向膜（Molecular-OrientedPhotoalignmentLayerforLiquidCrystals)''，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.46,No.1,2007,pp.339-341
[0016]非专利文献5:0〇叾〇11〇等(￥.0〇2〇11〇,6丨31)，"具有酰胺基的氢键型光反应性高分 子液晶的使用高分子反应的合成和光反应(Synthesisandphotoresponsivebehavior ofhydrogen-bondedphotoreactiveliquid-crystallinepolymerscontainingamide groupsbasedonpostpolymerreaction)''，PolymerPreprints,Japan,Vol.60,No. 2, 2011，pp.3878(lPf066)
【发明内容】
[0017] 发明要解决的技术问题
[0018] 如上所述，对利用光取向法形成的取向膜（以下也称为光取向膜)的取向处理进行 了研究。但是，光取向法会发生下述的不良情况：（1)在长时间的使用中，液晶显示装置的电 压保持率下降，显示品质下降；（2)不能够得到充分的取向限制力，不能够得到充分高的对 比度，影像残留特性变差;和(3)光取向膜的曝光灵敏度差，在光照射(例如紫外线照射）中 需要大的能量（照射量），因此，产生光取向膜的分解物，显示品质下降等。因为没有发现将 这些不良情况全部解决的手段，所以还没有开发出对于IPS模式和FFS模式的液晶显示装置 的量产性高的光取向法。
[0019] 本发明的发明人对这些不良情况的原因进行了研究，结果发现，上述不良情况（1) 是因为在形成光取向膜的过程中，光取向膜材料中含有的溶剂和低分子量的有机物残留较 多。而且发现，在长时间使用液晶显示装置的过程中，它们会溶出到液晶中，表现为杂质，因 此，会引起电压保持率下降。
[0020] 此外，本发明的发明人发现，上述不良情况(2)是因为即使进行光取向处理，光取 向膜中含有的高分子的取向秩序也不能够充分地提高，会引起液晶分子的取向紊乱。在此， 取向秩序例如表示以在规定的方向上取向的方式进行了光取向处理的高分子的各向异性 的程度。各向异性的程度例如能够利用折射率各向异性、吸收率各向异性等进行测定。
[0021] 此外，本发明的发明人发现，上述不良情况(3)特别在光分解型的光取向膜中会显 著地发生。
[0022] 上述专利文献1提供在使用取向膜使手性近晶相液晶取向时，均匀地实现由高预 倾斜产生的均匀取向，能够防止液晶的显示不良的液晶取向膜的制造方法和液晶元件的制 造方法。但是，上述专利文献1中记载的发明，通过摩擦法使手性近晶相液晶取向，存在用于 解决上述技术问题的改善的余地。此外，上述专利文献1中记载的发明，以实现高预倾角为 目的，但是在作为本发明的对象的IPS模式或FFS模式的液晶显示装置中，视野角特性等由 于高预倾角而变差，导致显示品质下降。
[0023] 上述专利文献2提供能够不进行倾斜照射而使液晶取向元件显现出需要的液晶预 倾角的液晶取向处理方法和液晶显示元件。但是，上述专利文献2中记载的发明，对于作为 本发明的对象的IPS模式或FFS模式的液晶显示装置没有任何公开，存在用于解决上述技术 问题的改善的余地。此外，上述专利文献2中记载的发明，以通过垂直照射使预倾角显现为 目的，但是在作为本发明的对象的IPS模式或FFS模式的液晶显示装置中，视野角特性等由 于预倾角而变差，导致显示品质下降。
[0024] 上述专利文献3提供含有材料选择的自由度高的光反应性化合物的光取向膜用组 合物。但是，上述专利文献3中记载的发明，对于取向膜的烧制工艺没有详细地公开，在使正 式加热的条件最佳化、使尚分子的取向秩序和电特性进一步提尚的方面，存在用于解决上 述技术问题的改善的余地。
[0025]上述非专利文献1公开了，对在主链上包含偶氮苯的聚酰亚胺取向膜的取向秩序 进行了测定，与正式加热前的取向秩序相比，正式加热后的取向秩序变高。但是，上述非专 利文献1对于正式加热的条件仅公开了 250°C、1小时，在使正式加热的条件最佳化方面，存 在用于解决上述技术问题的改善的余地。此外，上述非专利文献1对于预加热没有任何公 开。在不进行预加热的情况下，会发生光取向膜的膜厚不均匀，导致显示品质下降。
[0026]上述非专利文献2~4中，依次进行预加热、偏振紫外线照射和正式加热，对于使高 分子的取向秩序提高是有效的。但是，上述非专利文献2~4仅公开了以单一的温度进行正 式加热，在使正式加热的条件最佳化、进一步使高分子的取向秩序提高的方面，存在用于解 决上述技术问题的改善的余地。此外，上述非专利文献2和3对于取向膜的形成没有公开。
[0027]上述非专利文献5公开了在具有液晶构造的丙烯酸聚合物中，利用液晶性（自组织 化)和由酰胺基产生的氢键来产生高度的取向性，进一步公开了在液晶温度区域进行热处 理是有效的。但是，上述非专利文献5对于正式加热的条件仅公开了特定温度的1次处理，在 使正式加热的条件最佳化的主面，存在用于解决上述技术问题的改善的余地。此外，上述非 专利文献5对于预加热没有任何公开。在不进行预加热的情况下，会发生光取向膜的膜厚不 均匀，导致显示品质下降。
[0028]本发明鉴于上述现状而做出，其目的是提供具备光取向膜且能够使显示品质充分 提高的液晶显示装置的制造方法。
[0029]用于解决技术问题的手段
[0030] 本发明的发明人对于上述不良情况（1)，对光取向膜材料中含有的溶剂和低分子 量的有机物残留较多的原因进行了各种研究，结果发现，在正式加热不充分的情况下，不能 够使溶剂充分挥发，而且光取向膜材料中含有的高分子或低分子的热化学反应(热酰亚胺 化、热聚合)不能够充分进行，电特性变差。
[0031] 因此，本发明的发明人，为了解决上述不良情况（1)，对具备光取向膜且能够使显 示品质充分提高的液晶显示装置的制造方法进行了各种研究，着眼于在进行正式加热的工 序中从低温到高温以多个温度进行正式加热的操作。发现了，通过不是以单一的温度，而是 以多个温度进行正式加热的操作，能够使溶剂充分挥发，而且能够使光取向膜材料中含有 的高分子或低分子的热化学反应充分进行，因此，能够使光取向膜材料中含有的溶剂和低 分子量的有机物的残留量充分减少，其结果，能够使显示品质充分提高。
[0032] 此外，本发明的发明人，对于上述不良情况(2)，对高分子的取向秩序没有充分提 高的原因进行了各种研究，结果发现，即使在通过正式加热使高分子的热化学反应进行后 进行光照射，高分子的取向秩序也没有充分提高。这可认为是因为仅通过光照射不能够使 高分子完全取向。此外，本发明的发明人发现，即使是在正式加热前进行光照射的情况下， 当使正式加热的温度瞬时上升至高分子的热化学反应充分进行的温度时，高分子的取向秩 序以没有充分提高的状态被固定化。在此，通过光照射不能够使高分子完全取向，因此，刚 进行光照射后的高分子，也包含偏离规定的取向方向的高分子，为高分子的取向秩序没有 充分提高的状态。因此，可认为，取向秩序没有充分提高的刚进行光照射后的高分子，保持 该状态进行热化学反应，由此，取向秩序以没有充分提高的状态被固定化。这也可认为是因 为，进行了热化学反应的高分子具有刚性，因此热运动性低，上述那样偏离规定的取向方向 的高分子难以重新在规定的取向方向上取向。
[0033] 因此，本发明的发明人为了解决上述不良情况(2)，对具备光取向膜且能够使显示 品质充分提高的液晶显示装置的制造方法进行了各种研究，着眼于在正式加热前进行光照 射，且在进行正式加热的工序中从低温到高温以多个温度进行正式加热的操作。发现了，通 过在正式加热前进行光照射，且以高分子的热化学反应没有充分进行的程度的温度进行正 式加热，基于由光照射形成的各向异性，由加热引起的高分子的分子运动变得容易，高分子 重新在规定的取向方向上取向（以下也称为自组织化），因此，能够使高分子的取向秩序充 分提高。此外，为了使自组织化进行，在进行正式加热前的状态下某种程度地残留有溶剂是 有利的，通过以不对光取向膜的膜质和显示品质造成影响的程度使预加热的温度降低，能 够使由自组织化引起的高分子的取向秩序充分提高。根据以上内容发现，能够使显示品质 充分提尚。
[0034] 此外，本发明的发明人对于上述不良情况(3)，对在光分解型的光取向膜中显著地 发生的原因进行了各种研究，结果发现，通过光照射，生成低分子量的分解物，在长时间使 用液晶显示装置的过程中，该分解物在溶出到液晶中后凝聚，由此引起显示品质下降(例如 壳点不良）。
[0035] 因此，本发明的发明人为了解决上述不良情况(3)，对具备光取向膜且能够使显示 品质充分提高的液晶显示装置的制造方法进行了各种研究，着眼于使用将选自光二聚化、 光异构化和光弗赖斯重排中的至少1种化学反应作为用于形成取向各向异性的主要机理的 光取向膜。发现了，当使用含有具有能够进行选自光二聚化、光异构化和光弗赖斯重排中的 至少1种化学反应的光官能团的高分子的光取向膜材料时，不会通过光照射而生成低分子 量的分解物，因此，能够使显不品质充分提尚。
[0036] 根据以上内容，想到能够很好地解决上述技术问题，从而实现了本发明。
[0037]S卩，根据本发明的一个方式，可以为一种液晶显示装置的制造方法，该液晶显示装 置具备光取向膜，该液晶显示装置的制造方法的特征在于，依次包括:工序(1)，在基板上形 成光取向膜材料的膜，该光取向膜材料含有高分子和溶剂，该高分子具有能够进行选自光 二聚化、光异构化和光弗赖斯重排中的至少1种化学反应的光官能团；工序(2)，对上述膜进 行使上述溶剂蒸发的预加热；工序(3)，对进行了预加热的上述膜进行偏振光照射;和工序 (4)，包含对进行了偏振光照射的上述膜从低温到高温以多个温度进行正式加热的操作，上 述液晶显示装置为预倾角实质上为0°的面内开关模式或边缘场开关模式。
[0038]作为本发明的一个方式的液晶显示装置的制造方法，不受其它工序特别限定。 [0039]发明效果
[0040]根据本发明的一个方式，能够提供具备光取向膜且能够使显示品质充分提高的液 晶显示装置的制造方法。
【具体实施方式】
[0041] 上述光取向膜材料含有高分子和溶剂，该高分子具有能够进行选自光二聚化、光 异构化和光弗赖斯重排中的至少1种化学反应的光官能团，在经过上述工序（1)~(4)后，构 成光取向膜。即，上述光取向膜是通过被照射光，上述高分子中的光官能团发生选自光二聚 化、光异构化和光弗赖斯重排中的至少1种化学反应，显现出对液晶分子的取向限制力的 膜。上述光取向膜材料也可以包含与具有上述光官能团的高分子不同种类的高分子。
[0042] 上述高分子只要具有能够进行选自光二聚化、光异构化和光弗赖斯重排中的至少 1种化学反应的光官能团就没有特别限定，但是优选在适当地进行了正式加热时，具有对取 向膜所要求的充分的特性。
[0043] 上述溶剂只要是能够使上述高分子溶解或分散的液体(室温时)就没有特别限定， 通过上述工序(2)和(4)从光取向膜材料中除去。另外，上述溶剂不仅可以包含适合于使上 述高分子溶解的成分（良溶剂），也可以包含适合于使上述光取向膜材料在基板上以均匀的 厚度扩展的成分(不良溶剂)等，优选为它们的混合物。
[0044] 在上述工序（1)(以下也称为形成光取向膜材料的膜的工序）中，例如可以使用利 用喷墨方式或旋涂法进行涂敷的方法、利用柔版印刷方式进行印刷(转印）的方法等。利用 这些方法，使用上述光取向膜材料在基板上形成上述膜，使得通过以后的工序能够作为光 取向膜发挥作用即可。上述膜的形成条件根据上述膜的形成方法等适当设定即可。此外，上 述膜的膜厚等与通常设定的光取向膜的膜厚等同样即可。此外，关于形成上述膜的基板，只 要为被实施用于形成光取向膜的处理的基板即可，可以为进行了各种处理的基板。
[0045] 在上述工序(2)(以下也称为预加热工序）中，例如，对上述膜进行加热/干燥，使上 述溶剂蒸发。在此，通过预加热工序，上述溶剂可以部分地被除去，也可以实质上完全被除 去。此外，预加热工序例如由被设定为规定的温度的加热板或烘培炉等加热装置进行。
[0046] 在上述工序(3)(以下也称为光照射工序）中，对进行了预加热的上述膜，例如利用 紫外线、可见光线或它们两者进行光取向处理，优选使用偏振紫外线。此外，光照射工序中 的光照射条件能够为在形成通常的光取向膜时设定的条件。
[0047] 通过上述工序(4)(以下也称为正式加热工序），例如，使自组织化进行，使高分子 的热化学反应进行，使残留的溶剂挥发。此外，正式加热工序例如由被设定为规定的温度的 加热板或烘培炉等加热装置进行。
[0048] 上述"包括对进行了偏振光照射的上述膜从低温到高温以多个温度进行正式加热 的操作"是指，例如，以具有多个不同温度的恒温期间的方式分阶段地进行、或以实质上以 多个温度进行加热的方式使升温速度变化等，根据有意地被操作的温度分布进行正式加 热。这不是指例如对形成有上述膜的基板，使用被设定为规定的温度的加热板或烘培炉等 加热装置，不是根据上述那样的有意地被操作的温度分布，而是根据仅是进行了加热而自 然产生的温度分布，或根据以单一温度进行加热等的温度分布进行正式加热。
[0049] 上述液晶显示装置为预倾角实质上为0°的面内开关（IPS)模式或边缘场开关 (FFS)模式。构成这样的液晶显示装置的上述光取向膜，可以为使液晶分子在与基板的主面 平行的方向上取向的光取向膜（以下也称为水平光取向膜）。水平光取向膜只要至少使接近 的液晶分子与水平光取向膜的膜面实质上平行地取向即可。预倾角实质上为0°是指，例如 液晶分子的预倾角相对于水平光取向膜的膜面为1°以下。
[0050]以下给出实施例，进一步对本发明进行详细说明，但是本发明并不仅限定于这些 实施例。此外，以下的实施例可以在不脱离本发明的主旨的范围内适当组合或变更。
[0051][实施例1]
[0052]实施例1是在上述工序（4)中以不同的温度进行2次正式加热，在第1次正式加热 (第1正式加热工序)与第2次正式加热(第2正式加热工序)之间，进一步对进行了第1次正式 加热的上述膜进行光照射(第2光照射工序）的情况。以下，对实施例1的液晶显示装置的制 造方法依次进行说明。
[0053](液晶显示装置的结构）
[0054]是具有FFS模式用的电极构造的液晶显示装置，预倾角为0°。
[0055](光取向膜材料）
[0056]作为固体成分，使用具有甲基丙烯酰基骨架、且在侧链中含有具有光反应性的肉 桂酸酯基的高分子。作为溶剂，使用将N-甲基-吡咯烷酮和丁基溶纤剂以重量比50:50混合 而得到的溶剂。此外，固体成分浓度为4重量％。在此，肉桂酸酯基是能够进行光二聚化和光 异构化的光官能团。
[0057](形成光取向膜材料的膜的工序）
[0058]在2炔基板上，利用旋涂法形成光取向膜材料的膜。
[0059](预加热工序）
[0060] 对2炔基板上的形成光取向膜材料的膜的工序后的膜，以70°C进行90秒的预加热。 预加热使用ASONE株式会社(ASONECorporation)制造的加热板（商品名：EC-1200N)进 行。此外，预加热工序