专利名称：取向膜、取向膜材料和具有取向膜的液晶显示装置及其形成方法
技术领域：
本发明涉及取向膜、取向膜材料和具有上述取向膜的液晶显示装置及其形成方法。
背景技术：
液晶显示装置不仅用作便携式电话的显示部等小型的显示装置，也用作大型电视机。虽然以往经常使用的TNCTwisted Nematic 扭转向列)模式的液晶显示装置具有较窄的视野角，但近年来也在制作被称为IPSan-Plane-Switching:面内开关)模式和 VA(Vertical Alignment 垂直取向)模式的广视野角的液晶显示装置。在这样的广视野角模式中，VA模式由于能够实现高对比度，所以被众多液晶显示装置采用。在液晶显示装置中，具有规定其附近的液晶分子的取向方向的取向膜，在VA模式的液晶显示装置中，取向膜使液晶分子与其主面大致垂直地取向。一般的取向膜由具有耐热性、耐溶剂性和吸湿性等优点的聚酰亚胺形成。作为VA模式的一种，已知有在一个像素区域形成多个液晶畴的 MVA(Multi-domain Vertical Alignment 多畴垂直取向)模式。MVA模式的液晶显示装置，在以夹着垂直取向型液晶层的方式相对的一对基板中的至少一方的液晶层一侧设置有取向限制结构。取向限制结构是指，例如设置于电极的线状的狭缝(开口部)或肋(突起结构)。通过取向限制结构，从液晶层的一侧或两侧赋予液晶分子取向限制力，形成取向方向不同的多个液晶畴(典型的是四个液晶畴)，谋求改善视野角特性。另夕卜,作为VA模式的另外一种，还已知有CPA (Continuous Pinwheel Alignment 连续焰火状排列)模式。在一般的CPA模式的液晶显示装置中，设置有具有对称性高的形状的像素电极，并且与液晶畴的中心对应地在对置电极上设置有突起物。该突起物也被称为铆钉。当施加电压时，液晶分子按照由与对置电极对称性高的像素电极形成的斜电场呈放射形状倾斜取向。另外，通过铆钉的倾斜侧面的取向限制力，液晶分子的倾斜取向稳定。 像这样，通过使一个像素内的液晶分子呈放射形状取向，对视野角特性进行改善。与由取向膜规定液晶分子的预倾方向的TN模式液晶显示装置不同，在MVA模式的液晶显示装置中，由于通过线状的狭缝或肋赋予液晶分子取向限制力，所以对于像素区域内的液晶分子的取向限制力因离开狭缝或肋的距离而不同，像素内的液晶分子的响应速度产生差异。同样，在CPA模式中像素内液晶分子的响应速度也会产生差异，而且，像素电极的尺寸越大，响应速度差异就越显著。进一步，由于VA模式的液晶显示装置中设置有狭缝、 肋或铆钉的区域的光透过率低，所以难以实现高亮度。为了回避上述问题，在VA模式液晶显示装置中，还已知使用在没有施加电压时赋予液晶分子取向限制力使得液晶分子从取向膜的主面的法线方向倾斜的取向膜(例如参照专利文献1、2)。在专利文献1公开的液晶显示装置中，对取向膜进行摩擦等取向处理，通过取向膜将液晶分子规定成在无施加电压时也从其主面法线方向倾斜取向，由此，实现响应速度的提高。进一步，取向膜以使一个像素内的液晶分子对称取向的方式规定液晶分子的预倾方位，由此进行视野角特性的改善。在专利文献1公开的液晶显示装置中，在液晶层中，与第一取向膜的两个取向区域和第二取向膜的两个取向区域的组合相应地，形成四个液晶畴，由此谋求实现广视角化。另外，专利文献2公开的取向膜由侧链具有光反应性官能基的感光性材料形成， 通过从倾斜方向对该取向膜照射光，在无施加电压状态下对液晶分子赋予预倾使得液晶分子从取向膜的主面法线方向倾斜。由这种光取向处理赋予预倾的取向膜也被称为光取向膜。专利文献2公开的光取向膜，通过使用含有光反应性官能基的键合结构的取向膜材料， 将预倾角的偏差控制在1°以下。使用一种聚合物形成的取向膜，有时无法得到充分的特性。因此，正在研究由两种不同的聚合物形成取向膜(参照专利文献3和非专利文献1)。专利文献3公开的取向膜，具有由分子量和/或极性大的第一聚合物形成的主体层；和由分子量和/或极性小的第二聚合物形成的表面层。第一聚合物使用含有几乎不产生内部DC偏置电压的芳香族的材料(例如，日产化学工业株式会社制SE7690)。另外，第二聚合物是预倾角对紫外线照射的变化大的材料，是环丁烷(cyclobutane)类聚合物的材料。在专利文献3中，第二聚合物使用日产化学工业制SE7210。另外，在非专利文献1中，公开了含有以聚酰胺酸为主成分的下侧层和以聚酰亚胺为主成分的上侧层的取向膜。在非专利文献1中，通过适当地设定预烘烤的温度和时间， 进行上侧层和下侧层的两层分离。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平11-35M86号公报专利文献2 国际公开第2006/121220号公报专利文献3 日本特开平8-334771号公报非专利文献非专利文献1 :Mu_Sun Kwak等，“TFT-LCD中混合型取向膜的观察(Observation of Hybrid Type Alignment Film in TFT-LCD) ”，2007年日本液晶学会讨论会演讲预稿集， 2007 年 9 月，PA03，pl38
发明内容
发明要解决的课题一般而言，存在以下情况当液晶显示装置持续长时间显示同一图案时，即使切换显示，之前的图案也会残留。这样的现象也被称为残影。例如，使画面的一部分区域长时间显示白色，其他区域长时间显示黑色后，当使液晶面板整体显示相同的中间灰度等级时，有时会看到，之前显示白色的区域比之前显示黑色的区域稍亮。这种残影的原因之一是电荷的蓄积。显示黑色的区域蓄积的电荷量，与显示白色的区域蓄积的电荷量不同，液晶中的杂质离子蓄积在取向膜和液晶层的界面，起因于此，产生电场。因而，当将整体切换到相同的灰度等级时，在显示白色和黑色的区域的各个液晶层
在某个实施方式中，上述第一聚酰亚胺的前体用通式( 表示
中施加有不同的电压，作为残影被看到。另外，通过向各像素施加极性反转的电压，能够一定程度抑制起因于这种电荷蓄积的残影。因此，起因于电荷蓄积的残影也被称为DC残影。另外，为了抑制DC残影而施加极性反转的电压的驱动也被称为极性反转驱动。另外，实际上，有时即使进行极性反转驱动，也难以施加极性完全对称的电压，发生的残影作为闪烁被看到。另外，预倾角发生微小的变化也会发生残影。由于当预倾角发生变化时会对V-T 特性产生影响，所以即使施加相同的电压，透过率也会变化。由于白显示时的施加电压与黑显示时的施加电压不同，所以预倾角的变化量因施加电压而不同，其后，当将整体切换到相同的灰度等级时，有时会看到起因于预倾角的变化的残影。这样的残影即使进行极性反转驱动也无法抑制，也被称为AC残影。本发明鉴于上述课题，目的在于提供抑制起因于预倾角的变化的残影的取向膜、 用于形成上述取向膜的取向膜材料和具有上述取向膜的液晶显示装置及其形成方法。用于解决课题的手段本发明的取向膜材料，其特征在于上述取向膜材料含有第一聚酰亚胺的前体； 与上述第一聚酰亚胺不同的第二聚酰亚胺和其前体中的至少一个；和具有乙烯基的乙烯基类单体，上述乙烯基类单体用通式⑴Pl-Al-(Zl-A2)n-P2表示，其中，在通式(1)中，Pl和 P2独立为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，Al和A2独立表示1，4_亚苯基、1，4-环己烷或2，5-噻吩，或者萘-2，6- 二基或蒽-2，7- 二基，Al和A2中的至少一个被至少一个氟基取代，Zl为-C00-基、-0C0-基、-0-基、-CONH-基或单键，η为0或1。在某个实施方式中，上述乙烯基类单体是具有对称结构的二官能单体。在某个实施方式中，上述乙烯基类单体是二甲基丙烯酸酯单体。在某个实施方式中，上述乙烯基类单体用结构式(Ia)表示
权利要求
1.一种取向膜材料，其特征在于 所述取向膜材料含有第一聚酰亚胺的前体；与所述第一聚酰亚胺不同的第二聚酰亚胺和其前体中的至少一个；和具有乙烯基的乙烯基类单体，所述乙烯基类单体用通式(1)Pl-Al-(Zl-A》n-P2表示，其中，在通式(1)中，Pl和P2 独立为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，Al和A2独立表示1，4_亚苯基、 1，4-环己烷或2，5-噻吩，或者萘-2，6- 二基或蒽-2，7- 二基，Al和A2中的至少一个被至少一个氟基取代，Zl为-C00-基、-0C0-基、-0-基、-CONH-基或单键，η为0或1。
2.如权利要求1所述的取向膜材料，其特征在于 所述乙烯基类单体是具有对称结构的二官能单体。
3.如权利要求1或2所述的取向膜材料，其特征在于 所述乙烯基类单体是二甲基丙烯酸酯单体。
4.如权利要求1 3中任一项的所述取向膜材料，其特征在于 所述乙烯基类单体用结构式(Ia)表示
5.如权利要求1 4中任一项所述的取向膜材料，其特征在于 所述第一聚酰亚胺的前体用通式( 表示
6.如权利要求1 5中任一项所述的取向膜材料，其特征在于所述第一聚酰亚胺的前体的侧链具有垂直取向性基。
7.如权利要求1 6中任一项所述的取向膜材料，其特征在于所述第二聚酰亚胺的前体用通式C3)表示
8.如权利要求1 7中任一项所述的取向膜材料，其特征在于 所述第二聚酰亚胺具有含有氟基的侧链。
9.如权利要求1 8中任一项所述的取向膜材料，其特征在于 所述第二聚酰亚胺具有光反应性官能基。
10.如权利要求9所述的取向膜材料，其特征在于所述光反应性官能基是选自肉桂酸酯基、查尔酮基、二苯乙炔基、香豆素基和偶氮苯基中的至少一个。
11.如权利要求9或10所述的取向膜材料，其特征在于所述第二聚酰亚胺和其前体中的至少一个具有用通式(4)表示的侧链
12.如权利要求1 8中任一项所述的取向膜材料，其特征在于所述第二聚酰亚胺和其前体中的至少一个具有含有垂直取向性基的侧链。
13.如权利要求1 12中任一项所述的取向膜材料，其特征在于所述乙烯基类单体相对于所述取向膜材料的浓度为以上20wt%以下。
14.一种取向膜，其特征在于 所述取向膜具有第一聚酰亚胺；与所述第一聚酰亚胺不同的第二聚酰亚胺；和乙烯基类单体聚合而成的聚乙烯基化合物，所述乙烯基类单体用通式(1)Pl-Al-(Zl-A》n-P2表示，其中，在通式(1)中，Pl和P2 独立为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，Al和A2独立表示1，4_亚苯基、 1，4-环己烷或2，5-噻吩，或者萘-2，6- 二基或蒽-2，7- 二基，Al和A2中的至少一个被至少一个氟基取代，Zl为-C00-基、-0C0-基、-0-基、-CONH-基或单键，η为0或1。
15.如权利要求14所述的取向膜，其特征在于所述取向膜具有含有所述第一聚酰亚胺的第一取向层；和含有所述第二聚酰亚胺的第二取向层。
16.如权利要求15所述的取向膜，其特征在于所述聚乙烯基化合物存在于所述第二取向层内和所述第二取向层的表面。
17.一种液晶显示装置，其特征在于 所述液晶显示装置包括具有像素电极的有源矩阵基板； 具有对置电极的对置基板；和设置在所述有源矩阵基板和所述对置基板之间的垂直取向型的液晶层，所述有源矩阵基板和所述对置基板中的至少一个还具有设置在所述液晶层侧的取向膜，所述取向膜具有第一聚酰亚胺；与所述第一聚酰亚胺不同的第二聚酰亚胺；和乙烯基类单体聚合而成的聚乙烯基化合物，所述乙烯基类单体用通式(1)Pl-Al-(Ζ1-Α》η-Ρ2表示，其中，在通式(1)中，Pl和Ρ2 独立为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，Al和Α2独立表示1，4_亚苯基、 1，4-环己烷或2，5-噻吩，或者萘-2，6- 二基或蒽-2，7- 二基，Al和Α2中的至少一个被至少一个氟基取代，Zl为-C00-基、-0C0-基、-0-基、-CONH-基或单键，η为0或1。
18.如权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于所述取向膜具有含有所述第一聚酰亚胺的第一取向层；和含有所述第二聚酰亚胺的第二取向层。
19.如权利要求18所述的液晶显示装置，其特征在于所述第二取向层设置在比所述第一取向层靠近所述液晶层侧的位置， 所述聚乙烯基化合物存在于所述第二取向层内和所述第二取向层的表面。
20.如权利要求17 19中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述取向膜以使无施加电压时所述液晶层的液晶分子从所述取向膜的主面的法线方向倾斜的方式规定所述液晶分子。
21.如权利要求17 20中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述液晶显示装置具有多个像素，所述液晶层在所述多个像素的每个像素中具有基准取向方位相互不同的多个液晶畴。
22.如权利要求21所述的液晶显示装置，其特征在于所述多个液晶畴是四个液晶畴。
23.一种取向膜的形成方法，其特征在于，包括以下工序准备取向膜材料，该取向膜材料含有第一聚酰亚胺的前体、与所述第一聚酰亚胺不同的第二聚酰亚胺和其前体中的至少一个、和乙烯基类单体；涂敷所述取向膜材料；和加热所述取向膜材料，使所述第一聚酰亚胺的前体的至少一部分酰亚胺化成所述第一聚酰亚胺，使所述乙烯基类单体聚合而形成聚乙烯基化合物。
24.如权利要求23所述的取向膜的形成方法，其特征在于在准备所述取向膜材料的工序中，所述乙烯基类单体用通式⑴Pl-Al-(Z1-A2) n_P2表示，其中，在通式(1)中，Pl和P2独立为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，Al和A2独立表示1，4-亚苯基、1，4-环己烷或2，5-噻盼，或者萘-2，6-二基或蒽-2，7-二基，Al和A2中的至少一个被至少一个氟基取代，Zl 为-C00-基、-0C0-基、-0-基、-CONH-基或单键，η为0或1。
25.如权利要求23或M所述的取向膜的形成方法，其特征在于在所述加热工序之后，所述第二聚酰亚胺的酰亚胺化率大于所述第一聚酰亚胺的酰亚胺化率。
26.如权利要求23 25中任一项所述的取向膜的形成方法，其特征在于涂敷所述取向膜材料的工序包括用印刷法、喷墨法或旋涂法进行所述取向膜材料的涂敷的工序。
全文摘要
本发明提供取向膜、取向膜材料和具有取向膜的液晶显示装置及其形成方法。本发明的取向膜材料含有第一聚酰亚胺(p1)的前体；第二聚酰亚胺(p2)和其前体；和乙烯基类单体。乙烯基类单体用通式(1)P1-A1-(Z1-A2)n-P2表示，其中，在通式(1)中，P1和P2独立为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，A1和A2独立表示1，4-亚苯基、1，4-环己烷或2，5-噻吩，或者萘-2，6-二基或蒽-2，7-二基，A1和A2中的至少一个被至少一个氟基取代，Z1为-COO-基、-OCO-基、-O-基、-CONH-基或单键，n为0或1。
文档编号G02F1/1337GK102197333SQ200980142070
公开日2011年9月21日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年10月21日
发明者仲西洋平, 水崎真伸 申请人:夏普株式会社