液晶显示元件及其制造方法_2

文档序号:9793925阅读:来源:国知局
,设置除像素电极、公共电极以外的电极的 方法等。通过这些方法也能够对液晶分子的取向方向进行分割,从透射率、制造的容易度出 发,优选为使用了狭缝电极的构成。设置有狭缝的像素电极在未施加电压时对液晶分子没 有驱动力,因而无法对液晶分子赋予预倾角。可是,通过并用本发明中使用的取向膜材料, 能够赋予预倾角,同时,通过与进行了像素分割的狭缝电极组合,能够实现像素分割带来的 宽视角。
[0052] 本发明中,具有预倾角是指,在未施加电压的状态下,相对于基板面(第一基板11 和第二基板12中与液晶组合物层13邻接的面)垂直的方向与液晶分子的指向矢仅稍有不同 的状态。
[0053] 本发明的液晶显示元件是垂直取向(VA)型液晶显示元件,因而未施加电压时,液 晶分子的指向矢相对于基板面大体垂直取向。为了使液晶分子垂直取向,一般使用垂直取 向膜。作为形成垂直取向膜的材料(垂直取向膜材料),可使用聚酰亚胺、聚酰胺、聚硅氧烷 等,其中优选为聚酰亚胺。垂直取向膜材料可以含有介晶性部位,优选与后述聚合性化合物 不同,不含介晶性部位。如果垂直取向膜材料含有介晶性部位,则由于反复施加电压,有时 会发生因分子排列被扰乱导致的烧屏等。当垂直取向膜由聚酰亚胺形成时,优选使用将四 羧酸二酐和二异氰酸酯的混合物、聚酰胺酸、聚酰亚胺溶解或分散于溶剂而成的聚酰亚胺 溶液,这种情况下,聚酰亚胺溶液中的聚酰亚胺的含量优选为1质量%以上10质量%以下, 更优选为3质量%以上5质量%以下。
[0054] 另一方面,当使用了聚硅氧烷系的垂直取向膜时,可以使用将具有烷氧基的硅化 合物、醇衍生物和草酸衍生物按规定的配合量比混合并加热而制造的聚硅氧烷溶解而成的 聚硅氧烷溶液。
[0055] 本发明的液晶显示元件中,由聚酰亚胺等形成的上述垂直取向膜含有通过具有反 应性基团的聚合性化合物的聚合而形成的聚合物。该聚合性化合物是赋予对液晶分子的预 倾角进行固定的功能的物质。即,能够通过使用狭缝电极等使像素内的液晶分子的指向矢 在施加电压时向不同的方向倾斜。可是,在使用了狭缝电极的构成中,未施加电压时,液晶 分子相对于基板面几乎垂直取向,不产生预倾角。
[0056] 上述PSA方式的情况下,通过在电极间施加电压、使液晶分子仅稍微倾斜的状态下 照射紫外线等,使液晶组合物中的反应性单体聚合,从而赋予了适当的预倾角。
[0057] 本发明的液晶显示元件中,与PSA方式同样地,在电极间施加电压、使液晶分子稍 微倾斜的状态下照射紫外线等而赋予预倾角,但与PSA方式不同,液晶组合物中并不含有聚 合性化合物。本发明中,上述聚酰亚胺等垂直取向膜材料中预先含有具有反应性基团的聚 合性化合物,将液晶组合物夹持于基板间后,通过一边施加电压一边使聚合性化合物固化 而赋予预倾角,与PSA方式相比,在不利用聚合性化合物的相分离这一点上是本质不同的。
[0058] 本发明中,大体垂直的意思是,垂直取向的液晶分子的指向矢从垂直方向稍微倾 斜而赋予了预倾角的状态。如果将预倾角完全垂直取向时设为90°,将同质取向(平行于基 板面的取向)时设为0°,则大体垂直是,优选为89~85°,更优选为89~87°。
[0059] 含有具有反应性基团的聚合性化合物的聚合物的垂直取向膜是利用混合于垂直 取向膜材料的聚合性化合物的效果而形成的。因此,推测垂直取向膜与聚合性化合物复杂 地缠绕而形成了一种聚合物合金,但并不能显示其正确结构。
[0060] (具有反应性基团的聚合性化合物)
[0061] 具有反应性基团的聚合性化合物包括具有一个反应性基团的单官能性的聚合性 化合物和具有二官能或三官能等两个以上的反应性基团的多官能性的聚合性化合物这两 者。具有反应性基团的聚合性化合物可以含有介晶性部位,也可以不含有。
[0062] 具有反应性基团的聚合性化合物中,反应性基团优选为具有光导致的聚合性的取 代基。尤其是垂直取向膜通过热聚合而生成时,在垂直取向膜材料的热聚合时能够抑制具 有反应性基团的聚合性化合物的反应,因而反应性基团特别优选为具有光导致的聚合性的 取代基。
[0063] 具有反应性基团的聚合性化合物之中,作为具有单官能性反应基的聚合性化合 物,具体而言优选为下述通式(VI)所表示的聚合性化合物,
[0066](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。)。
[0067]上述通式(VI)中,X3表示氢原子或甲基;重视反应速度时,优选为氢原子;重视减 少反应残留量时,优选为甲基。
[0068] 上述通式(VI)中,Sp3表示单键、碳原子数1~8的亚烷基或-〇-(CH2)t_(式中,t表示 2~7的整数,氧原子结合于芳香环。),优选碳链不太长,优选为单键或碳原子数1~5的亚烷 基,更优选为单键或碳原子数1~3的亚烷基。此外,Sp 3表示-〇-(CH2)t-时,t也优选为1~5, 更优选为1~3。
[0069] 上述通式(VI)中,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,优选被两个以上的环状取代基取代。
[0070] 通式(VI)所表示的聚合性化合物进一步具体而言可以列举通式(Xla)所表示的化 合物,
[0071] [化4]
[0073](式中,A1表示氢原子或甲基,
[0074] A2表示单键或碳原子数1~8的亚烷基(只要氧原子不相互直接结合,该亚烷基中 的1个或2个以上的亚甲基就可各自独立地被氧原子、-CO-、-C00-或-0C0-取代,该亚烷基中 的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被氟原子、甲基或乙基取代。),
[0075] A3和A6各自独立地表示氢原子、卤原子或碳原子数1~10的烷基(只要氧原子不相 互直接结合,该烷基中的1个或2个以上的亚甲基就可各自独立地被氧原子、-CO-、-C00-或-0C0-取代,该烷基中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被卤原子或碳原子数1~17的 烷基取代。),
[0076] A4和A7各自独立地表示氢原子、卤原子或碳原子数1~10的烷基(只要氧原子不相 互直接结合,该烷基中的1个或2个以上的亚甲基就可各自独立地被氧原子、-CO-、-C00-或-0C0-取代,该烷基中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被卤原子或碳原子数1~9的烷 基取代。),
[0077] p 表示 1 ~10,
[0078] B\B2和B3各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的直链状或支链状的烷基(只要 氧原子不相互直接结合,该烷基中的1个或2个以上的亚甲基就可各自独立地被氧原子、_ C0-、-C00-或-0C0-取代,该烷基中的1个或2个以上的氢原子各自独立地可被卤原子或碳原 子数3~6的三烷氧基甲硅烷基取代。)。
[0079] 此外,通式(VI)所表示的聚合性化合物具体而言还可列举通式(Xlb)所表示的化 合物,
[0080] [化5]
[0081]
[0082](式中,A8表示氢原子或甲基,
[0083] 6元环T1、!12和T3各自独立地表示
[0084] [化6]
[0086] 中的任一种(其中,q表示1至4的整数。),
[0087] q 表示0或 1,
[0088] Y1 和 Y2 各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2〇-、-0CH2-、-COO-、-0C0-、-C 三 C-、-CH =CH-、-CF = CF-、- (CH2) 4_、-CH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2-、-CH2 = CHCH2CH2-或-CH2CH2CH = CH-,
[0089] Y3 表示单键、-C00-或-0C0-,
[0090] B8表示碳原子数1~18的烃基。)。
[0091] 进而,通式(VI)所表示的聚合性化合物具体而言还可列举通式(Xlc)所表示的化 合物,
[0092] [化7]
[0094] (式中,R?表示氢原子或甲基,R71表示具有缩合环的烃基。)。
[0095] 具有反应性基团的聚合性化合物之中,具有多官能性反应基的聚合性化合物优选 为下述通式(V)所表示的聚合性化合物,
[0096] [化8]
[0098](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。)。
[0099] 上述通式(V)中,X1和X2各自独立地表示氢原子或甲基;重视反应速度时,优选为氢 原子;重视减少反应残留量时,优选为甲基。
[0100] 上述通式(V)中,Sp1和Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1~8的亚烷基或-0- (CH2)s-(式中,S表示2~7的整数,氧原子结合于芳香环。),优选碳链不太长,优选为单键或 碳原子数1~5的亚烷基,更优选为单键或碳原子数1~3的亚烷基。此外,Sp1和Sp2表示-0-(CH 2)S-时,s也优选为1~5,更优选为1~3,更优选Sp1和Sp2中的至少一方为单键,特别优选 均为单键。
[0101] 上述通式(V)中,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。)、 环状取代基取代,优选被两个以上的环状取代基取代。
[0102] 上述通式(V)中,U具体而言优选表示以下的式(Va-Ι)至式(Va-5),更优选表示式 (Va-Ι)至式(Va-3),特别优选表示式(Va-Ι)。
[0103] [化9]
[0105](式中,两端结合于Sp1或Sp2。)
[0106] U具有环结构时,上述Sp1和Sp2优选至少一方表示单键,也优选双方均为单键。
[0107]上述通式(V)中,k表示1~5的整数,优选为k为1的二官能化合物或k为2的三官能 化合物,更优选为二官能化合物。
[0108] 上述通式(V)所表示的化合物具体而言优选为以下的通式(Vb)所表示的化合物。
[0109] [化 10]
[0111](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。hz 1表示-0CH2-、-CH2〇-、-COO-、-0C0-、-CF2〇-、-0CF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH = CH-C00-、-CH = CH-0C0-、-C00-CH=CH-、-(XO-CH = CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-0C0-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-⑶ 0-、-CH2-OCO-、-CY1 = CY2-(式中,Y1 和 Y2 各自独立地表 示氢或氟。)、-C = C-或单键,C表示1,4_亚苯基、反式-1,4_亚环己基或单键,式中的全部1, 4-亚苯基中任意的氢原子可被氟原子取代。)
[0112] 上述通式(Vb)中,X1和X2各自独立地表示氢原子或甲基,优选为均表示氢原子的二 丙烯酸酯衍生物或均具有甲基的二甲基丙烯酸酯衍生物,也优选一
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