液晶显示元件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作为液晶TV等的构成部件有用的液晶显示元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 液晶显示元件正在被应用于以时钟、计算器为首的各种测定设备、汽车用面板、文 字处理器、电子记事本、打印机、计算机、电视机、时钟、广告显示板等。作为液晶显示方式， 可以列举TN(扭曲向列）型、STN(超扭曲向列）型、使用了TFT(薄膜晶体管）的垂直取向型 (Vertical alignment ;VA)、IPS(平面转换）型等作为其代表性的方式。这些液晶显示元件 中使用的液晶组合物需要对水分、空气、热、光等外界因素稳定、此外在以室温为中心的尽 可能宽的温度范围内显示液晶相、粘性低且驱动电压低。进而，为了针对各液晶显示元件将 介电常数各向异性（Α ε)、折射率各向异性（Δη)等设为最适值，液晶组合物是由数种至数 十种化合物构成的。
[0003] VA型显示器中使用的是Δε为负的液晶组合物，广泛用于液晶TV等。另一方面，所 有驱动方式中均需要低电压驱动、高速响应、宽工作温度范围。即，需要Α ε的绝对值大、粘 度⑷小、向列相-各向同性液体相转变温度(Τηι)高。此外，根据Δη与单元间隔⑷之积即Δ nXd的设定，需要结合单元间隔将液晶组合物的Δη调节至适当的范围。而且，当将液晶显 示元件应用于电视机等时重视高速响应性，因此需要旋转粘度（γ i)小的液晶组合物。
[0004] 另一方面，为了改善VA型显示器的视角特性，通过在基板上设置突起结构物而将 像素中的液晶分子的取向方向分割为多个的MVA (多畴垂直取向）型的液晶显示元件实现了 广泛使用。MVA型液晶显示元件在视角特性方面是优异的，但在离开于基板上的突起结构物 附近的部位，液晶分子的响应速度不同，由于离开于突起结构物的响应速度慢的液晶分子 的影响，存在作为整体的响应速度不充分的问题，存在突起结构物导致的透射率降低的问 题。为了解决这个问题，作为与通常的MVA型液晶显示元件不同、不在单元中设置非透射性 的突起结构物的、在分割而成的像素内赋予均匀的预倾角的方法，正在开发PSA液晶显示元 件（polymer sustained alignment:聚合物维持取向，包括PS液晶显示元件（polymer stabilised:聚合物稳定化）。）。PSA液晶显示元件通过下述方法制造:在液晶组合物中添加 少量反应性单体，将该液晶组合物导入至液晶单元，然后，一边在电极间施加电压，一边照 射活性能量射线，从而使液晶组合物中的反应性单体聚合。因此，能够在分割像素中赋予适 当的预倾角，作为结果，能够实现通过透射率提高所带来的对比度提高以及通过赋予均匀 的预倾角所带来的高速响应性(例如参照专利文献1)。然而，PSA液晶显示元件中，需要在液 晶组合物中添加反应性单体，在要求高的电压保持率的有源矩阵液晶显示元件中问题多， 还存在发生烧屏等显示不良的问题。
[0005 ]作为对P SA液晶显示元件的缺点进行改良、液晶组合物中不混入液晶材料以外的 异物、对液晶分子赋予均匀的预倾角的方法，正在开发下述方式:在取向膜材料中混入反应 性单体，将液晶组合物导入至液晶单元，然后，一边在电极间施加电压，一边照射活性能量 射线，从而使取向膜中的反应性单体聚合(例如参照专利文献2、3和4)。
[0006] 另一方面，随着液晶显示元件的大画面化，液晶显示元件的制造方法也在发生很 大变化。即，在制造大型面板时，以往的真空注入法的制造工艺需要大量时间，因而，在大型 面板的制造中，利用〇DF (one-drop-f i 11)方式的制造方法正在成为主流(例如参照专利文 献5)。该方式与真空注入法相比能够缩短注入时间，因而正在成为液晶显示元件的制造方 法的主流。可是，在制作液晶显示元件后，滴加液晶组合物形成的滴痕按照滴加形状残留在 液晶显示元件中的现象成了新的问题。其中，滴痕定义为，黑显示时滴加液晶组合物的痕迹 浮现白色的现象。尤其在前述取向膜材料中添加反应性单体而对液晶分子赋予预倾角的方 式中，在向基板滴加液晶组合物时，作为异物的反应性单体存在于取向膜中，因而容易发生 滴痕问题。此外，一般而言，滴痕的产生很多是因液晶材料的选择而发生的，其原因尚不明 确。
[0007] 作为抑制滴痕的方法，公开了下述方法:通过混合于液晶组合物中的聚合性化合 物聚合而在液晶组合物层中形成聚合物层，抑制由于与取向控制膜的关系而产生的滴痕 (例如参照专利文献6)。然而，该方法中，与PSA方式等同样地，存在由添加于液晶组合物中 的反应性单体导致的显示的烧屏的问题，对于滴痕的抑制，其效果也不充分，需要开发维持 了作为液晶显示元件的基本特性而难以发生烧屏、滴痕的液晶显示元件。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开2002-357830号公报 [0011] 专利文献2:日本特开2010-107536号公报
[0012]专利文献3:美国专利申请公开第2011/261295号说明书 [0013] 专利文献4:日本特开2011-227284号公报 [0014] 专利文献5:日本特开平6-235925 [0015] 专利文献6:日本特开2006-58755号公报
【发明内容】
[0016]发明要解决的问题
[0017] 本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于提供一种液晶显示元件及其制造方 法，所述液晶显示元件不会使介电常数各向异性、粘度、向列相上限温度、旋转粘度（丫^等 作为液晶显示元件的各项特性和液晶显示元件的烧屏特性恶化，制造时难以产生滴痕。
[0018] 用于解决问题的方法
[0019] 为了解决上述课题，本发明人等对各种液晶组合物和液晶显示元件中的预倾角的 赋予方法的组合进行了研究，结果发现，在垂直取向膜中含有反应性单体、通过将液晶组合 物导入到液晶单元后一边在电极间施加电压一边照射活性能量射线从而使取向膜中的反 应性单体聚合的方式中，通过组合特定的液晶组合物，能够解决上述课题，从而完成了本申 请发明。
[0020] 即，本发明为一种液晶显示元件，其特征在于，
[0021] 具备具有公共电极的第一基板、具有像素电极的第二基板、以及夹持于上述第一 基板与上述第二基板之间的液晶组合物层，在上述公共电极与上述像素电极间，与上述第 一基板和上述第二基板大体垂直地施加电荷，对上述液晶组合物层中的液晶分子进行控 制，
[0022] 在上述第一基板和上述第二基板中的至少一方具有垂直取向膜，所述将上述液晶 组合物层中的液晶分子的取向方向控制为相对于上述第一基板和上述第二基板中与上述 液晶组合物层邻接的面大体垂直，该垂直取向膜含有具有单官能性反应基的聚合性化合物 和具有多官能性反应基的聚合性化合物的聚合物。
[0023] 此外，本发明为一种液晶显示元件的制造方法，其特征在于，
[0024] 在具有公共电极的第一基板和具有像素电极的第二基板中的至少一方涂布含有 具有单官能性反应基的聚合性化合物、具有多官能性反应基的聚合性化合物和垂直取向材 料的取向材料，通过加热形成取向膜后，利用上述第一基板和上述第二基板夹持液晶组合 物，在上述公共电极与上述像素电极间在施加有电压的状态下照射活性能量射线，从而使 上述取向膜中的聚合性化合物聚合，
[0025] 上述具有单官能性反应基的聚合性化合物为下述通式(VI)所表示的聚合性化合 物，
[0028](式中，X3表示氢原子或甲基，Sp3表示单键、碳原子数1~8的亚烷基或-〇_(CH 2)t-(式中，t表示2~7的整数，氧原子结合于芳香环。），V表示碳原子数2~20的直链或支链多价 亚烷基或碳原子数5~30的多价环状取代基，多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的 范围内被氧原子取代，也可被碳原子数5~20的烷基(基团中的亚烷基可在氧原子不邻接的 范围内被氧原子取代。）或环状取代基取代，W表示氢原子、卤原子或碳原子数1~8的亚烷 基。)，
[0029]上述具有多官能性反应基的聚合性化合物为下述通式(V)所表示的聚合性化合 物，
[0032](式中，X1和X2各自独立地表示氢原子或甲基，Sp1和Sp 2各自独立地表示单键、碳原 子数1~8的亚烷基或-〇-(CH2)s-(式中，s表示2~7的整数，氧原子结合于芳香环。），U表示碳 原子数2~20的直链或支链多价亚烷基或碳原子数5~30的多价环状取代基，多价亚烷基中 的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代，也可被碳原子数5~20的烷基(基团中 的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代。）或环状取代基取代，k表示1~5的整 数。）。
[0033]发明效果
[0034]根据本发明，作为液晶显示元件的高速响应性优异、烧屏的发生少、其制造中滴痕 的产生少，因而能够作为液晶TV、监视器等的显示元件有效地使用。
[0035]此外，根据本发明，能够进行难以产生滴痕的有效的液晶显示元件的制造。
【附图说明】
[0036] 图1是表示本发明的液晶显示元件的一个实施方式的概略立体图。
[0037] 图2是表示本发明的液晶显示元件中使用的狭缝电极(梳形电极)的一例的概略平 面图。
[0038]图3是表示本发明的液晶显示元件中的预倾角的定义的图。
【具体实施方式】
[0039]对本发明的液晶显示元件及其制造方法的实施方式进行说明。
[0040]其中，本实施方式是为了使发明的宗旨更好地被理解而具体进行的说明，如无特 别指定，不对本发明进行限定。
[0041][液晶显示元件]
[0042] 本发明的液晶显示元件是具有夹持于一对基板之间的液晶组合物层的液晶显示 元件，其基于通过对液晶组合物层施加电压、使液晶组合物层中的液晶分子发生弗里德里 克兹转变从而作为光学开关发挥作用的原理，在这一点上可以使用公知惯用技术。
[0043] 就两个基板具有用于使液晶分子发生弗里德里克兹转变的电极的通常的垂直取 向液晶显示元件而言，一般采用在两个基板间垂直施加电荷的方式。这种情况下，一个电极 为公共电极，另一个电极为像素电极。以下示出该方式最典型的实施方式。
[0044] 图1是表示本发明的液晶显示元件的一个实施方式的概略立体图。
[0045] 本实施方式的液晶显示元件10大体由下述构件构成:第一基板11、第二基板12、夹 持于第一基板11和第二基板12之间的液晶组合物层13、设于第一基板11的与液晶组合物层 13相对的面上的公共电极14、设于第二基板12的与液晶组合物层13相对的面上的像素电极 15、设于公共电极14的与液晶组合物层13相对的面上的垂直取向膜16、设于像素电极15的 与液晶组合物层13相对的面上的垂直取向膜17、以及设于第一基板11和公共电极14之间的 滤色器1。
[0046] 作为第一基板11和第二基板12,使用的是玻璃基板或塑料基板。作为塑料基板，使 用由丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、环状烯烃树脂等树 脂形成的基板。
[0047]公共电极14通常由掺铟氧化锡(ΙΤ0)等具有透明性的材料构成。
[0048]像素电极15通常由掺铟氧化锡（ΙΤ0)等具有透明性的材料构成。像素电极15以矩 阵状配设于第二基板12。像素电极15由TFT开关元件所代表的有源元件的漏极控制，该TFT 开关元件具有矩阵状的作为地址信号线的栅极线和作为数据线的源极线。其中，这里未图 示TFT开关元件的构成。
[0049] 当为了提高视角特性而进行将像素内的液晶分子的倾倒方向分割为若干区域的 像素分割时，可以在各像素中设置具有狭缝(不形成电极的部分）的像素电极，所述狭缝具 有条纹状、V字状图案。
[0050] 图2是表示将像素内分割为4个区域时狭缝电极(梳形电极）的典型形态的概略平 面图。该狭缝电极具有从像素的中央开始的4个方向的梳齿状狭缝，从而就未施加电压时相 对于基板大体垂直取向的各像素内的液晶分子而言，液晶分子的指向矢随着电压的施加而 指向4个不同的方向，接近于水平取向。其结果是，能够将像素内的液晶的取向方位分割为 多个，因而具有极宽的视角特性。
[0051] 作为用于进行像素分割的方法，除了上述在像素电极中设置狭缝的方法以外，还 可使用在像素内设置线状突起等结构物的方法