液晶显示装置及其制造方法

专利名称：液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置以及这种液晶显示装置的制造方法，所述液晶显示装置包含的液晶显不兀件中，液晶层被密封在其相对表面上具有取向膜的ー对基材之间。
背景技术：
最近，液晶显示装置(LCD)已被用作液晶电视机、笔记本电脑、汽车导航装置的显示监视器。这样的液晶显示装置根据包含在液晶层(设置在基材之间)中的液晶分子的分子排列(取向)分成各种显示模式。通常使用例如TN(扭曲向列)模式作为显示模式，该模式中，液晶分子在未施加电压的状态下是扭曲的并且是取向的。采用TN模式，液晶分子具有正性介电常数各向异性(即相对于短轴方向，液晶分子在长轴方向上的介电常数较 大)的性质。因此，液晶分子具有这样的结构，其中液晶分子的取向位置在与基材面平行的平面内连续旋转，同时在与该基材面垂直的方向上取向。另ー方面，对VA(垂直取向)模式的关注不断増加，在该模式中，液晶分子在未施加电压的状态下垂直于基材面取向。采用VA模式，液晶分子具有负性介电常数各向异性(即相对于短轴方向，液晶分子在长轴方向上的介电常数较小)的性质，而且与TN模式相比能实现更宽的视角。这种VA模式的液晶显示装置具有这样的结构，其中由于负性介电常数各向异性，在垂直于基材的方向上取向的液晶分子对所施加的电压起作用而相对于与基材平行的方向倒下，从而使光透过。然而，因为在垂直方向取向的液晶分子相对于基材倒下的方向是随意的，所以液晶分子的取向由于电压的施加被扰乱是相对于电压的响应特性劣化的成因。因此，作为调节液晶分子响应于电压的施加倒下方向的方法，已经发展了通过在基材的相对面上形成具有预定结构的聚合物层从而使液晶分子由垂直于基材的方向向着特定方向取向(被称为赋予预倾斜)的技术(例如參照日本未审专利申请公开号2002-357830)。采用这种技术，可以预先确定施加电压时液晶分子倒下的方向，并且能够改善相对于电压施加的响应特性。

发明内容
采用这种赋予预倾斜(pretilt)的技术，尽管能够改善液晶显示装置上的图象显示的启动速度，但是并不容易改善电压施加中断时的响应速度。另ー方面，为了对付液晶显示装置中显示框个数的増加，重要的是不仅改善图象显示的启动速度还要改善終止速度。此外，如果构成形成在液晶显示装置(由两块基材构成)的各基材上的取向膜的材料不同，那么由于取向膜随时间变化的差异而可能导致液晶显示装置的长期可靠性的下降。人们希望提供ー种液晶显示装置及其制造方法，这种液晶显示装置能够改善終止速度，同时避免长期可靠性的下降。根据本发明的第一实施方式，提供了ー种液晶显示装置，其包含液晶显示元件，所述液晶显示元件包括
设置在一对基材的相对面侧上的第一取向膜和第二取向膜；和设置在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间并且包含具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层，其中，所述第一取向膜包含将含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物交联或聚合得到的化合物(为了简便称为“取向处理后化合物”);所述第二取向膜包含与构成所述第一取向膜的所述化合物(取向处理后化合物)相同的化合物(取向处理后化合物)；并且所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜(也就是由取向处理后化合物)赋予的液晶分子的预倾角为Q1和由所述第二取向膜(也就是由取向处理后化合物)赋予的液晶分子的预倾角为e 2吋，e i > e 2。本文中，“交联性官能团”指能够形成交联结构(桥联结构)的官能团，更具体指ニ聚化。此 外，“聚合性官能团”指其中的两个或更多个官能团进行连续聚合的官能团。根据本发明的第二实施方式，提供了ー种液晶显示装置，其包含液晶显示元件，所述液晶显示元件包括设置在一对基材的相对面侧上的第一取向膜和第二取向膜；和设置在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间并且包含具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层，其中，所述第一取向膜包含将含有光敏性官能团作为侧链的高分子化合物变形得到的化合物(为了简便称为“取向处理后化合物”);所述第二取向膜包含与构成所述第一取向膜的所述化合物(取向处理后化合物)相同的化合物(取向处理后化合物)；并且所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜(也就是由取向处理后化合物)赋予的液晶分子的预倾角为Q1和由所述第二取向膜(也就是由取向处理后化合物)赋予的液晶分子的预倾角为e 2吋，e i > e 2。本文中，“光敏性官能团”指能够吸收能量射线的基团。此外，能量射线包括紫外辐射、X-射线、电子束等等。该定义同样适用于下文。根据本发明第一方面的液晶显示装置的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)包括在一对基材的之一上形成并处理包含含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物(为了简便，称为取向处理前化合物)的第一取向膜；并且在所述基材对的另ー个上形成并处理包含与构成所述第一取向膜的高分子化合物相同的高分子化合物(取向处理前化合物)的第二取向膜；布置所述ー对基材，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜相対，并且将含有具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层密封在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间；并且通过交联或聚合所述高分子化合物(取向处理前化合物)从而在所述液晶分子上赋予预倾斜(也就是，预倾斜由取向处理后化合物赋予在液晶分子上)，其中，所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为e!和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Q 2时，9I > 0 2°尽管并不局限于此，但是根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)可以采取如下形式通过用能量射线照射高分子化合物或者加热高分子化合物使该高分子化合物(取向处理前化合物)的侧链交联或聚合，同时通过在液晶层上施加预定电场使液晶分子取向。此外，在这样的情况下，优选地，对液晶层照射能量射线同时施加电场，结果液晶分子相对于所述基材对的至少ー个的表面取向傾斜；更优选地，所述基材对由具有像素电极的基材和具有对向电极的基材构成，并且能量射线从具有像素电极的基材的那侧照射。一般而言，在具有对向电极的基材的那侧上形成彩色滤光片(滤色镜)，而且由于能量射线被彩色滤光片吸收并且取向膜材料的交联性官能团或聚合性官能团可能不会轻易反应，所 以如上所述，更优选地，从彩色滤光片未形成在其上并且具有像素电极的基材的那侧照射能量射线。优选地，在彩色滤光片形成在含有像素电极的基材的那侧的情况下，能量射线在含有对向电极的基材的那侧上照射。本文中，在赋予预倾斜时液晶分子的方位角(偏角)由电场的強度和方向以及取向膜材料的分子结构规定，极角(天顶角)由电场的强度以及取向膜材料的分子结构规定。稍后描述的本发明的第二实施方式和第三实施方式的液晶显示装置的制造方法也是这样。根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)包括在一对基材的之一上形成并处理包含含有光敏性官能团作为侧链的高分子化合物(为了简便，称为取向处理前化合物)的第一取向膜；并且在所述基材对的另ー个上形成并处理包含与构成所述第一取向膜的高分子化合物相同的高分子化合物(取向处理前化合物)的第二取向膜；布置所述ー对基材，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜相対，并且将含有具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层密封在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间；并且通过变形所述高分子化合物(取向处理前化合物)从而在所述液晶分子上赋予预倾斜(也就是，预倾斜由取向处理后化合物赋予在液晶分子上)，其中，所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为0 !和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Q 2时，9I > 0 2°尽管并不局限于此，但是根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)可以采取如下形式通过用能量射线照射高分子化合物使该高分子化合物(取向处理前化合物)的侧链变形，同时通过在液晶层上施加预定电场使液晶分子取向。根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)包括在一对基材的之一上形成并处理包含含有交联性官能团或光敏性官能团作为侧链的高分子化合物(为了简便，称为取向处理前化合物)的第一取向膜；并且在所述基材对的另ー个上形成并处理包含与构成所述第一取向膜的高分子化合物相同的高分子化合物(取向处理前化合物)的第二取向膜；布置所述ー对基材，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜相対，并且将含有具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层密封在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间；并且通过用能量射线照射所述高分子化合物(取向处理前化合物)从而在所述液晶分子上赋予预倾斜(也就是，预倾斜由取向处理后化合物赋予在液晶分子上)，其中，所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为0 i和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Q 2时，9I > 0 2°尽管并不局限于此，但是根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的制造方法 (或液晶显示元件的制造方法)可以采取如下形式采用紫外辐射作为能量射线照射高分子化合物，同时通过在液晶层上施加预定电场使液晶分子取向。在本发明第一实施方式的液晶显示装置、根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的制造方法、根据本发明第二实施方式的液晶显示装置、根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的制造方法、或根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的制造方法(包括上述的有利形式)中，第一取向膜的形成和处理包括摩擦エ艺，第二取向膜的形成和处理包括摩擦エ艺，并且第二取向膜的摩擦エ艺条件与第一取向膜的摩擦エ艺条件不同。也就是说，第一取向膜的形成和处理包括第一取向膜的膜形成、预干燥和煅烧、和摩擦エ艺；第ニ取向膜的形成和处理包括第二取向膜的膜形成、预干燥和煅烧、和摩擦エ艺；并且第二取向膜的摩擦エ艺条件能够采取与第一取向膜的摩擦エ艺条件不同的形式(包括在取向膜中的一个上实施摩擦エ艺而在另ー取向膜上未实施摩擦エ艺的形式)。或者，可以采取这样的形式，其中第一取向膜的形成和处理包括第一取向膜的膜形成、预干燥、和煅烧；第ニ取向膜的形成和处理包括第二取向膜的膜形成、预干燥、和煅烧，并且第二取向膜的膜形成条件、预干燥条件、煅烧条件或预干燥和煅烧条件与第一取向膜的膜形成条件、预干燥条件、煅烧条件或预干燥和煅烧条件不同。在根据本发明第一实施方式的液晶显示装置、根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的制造方法、根据本发明第二实施方式的液晶显示装置、根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的制造方法、或根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的制造方法(包括上述的有利形式)中，有利的是，其上形成有第一取向膜的基材(第一基材)的法线与液晶分子之间的预倾角(第一预倾角，単位以度计)Q1和其上形成有第二取向膜的基材(第二基材)的法线与液晶分子之间的预倾角(第二预倾角，単位以度计)e2优选满足S1-Q2SO. 5，更优选S1-Q2SLS ;并且有利的是，满足0 < 02 < 2.0，更优选0.5^ 02<1.0。或者，有利的是，实施各种测试以确定并设定第一取向膜的形成和处理以及第二取向膜的形成和处理，从而满足Q1-Q2S 0.5，更优选Q1-Q2彡1. 5;并且满足0彡02彡2.0，更优选0.5彡02彡1.0。此后，根据本发明第一实施方式的液晶显示装置或根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的制造方法(包括上述优选形式和结构)可以简单地统称为“本发明的第一实施方式”，根据本发明第二实施方式的液晶显示装置或根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的制造方法(包括上述优选形式和结构)可以简单地统称为“本发明的第二实施方式”，根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的制造方法(包括上述优选形式和结构)可以简单地统称为“本发明的第三实施方式”。此后，根据本发明的第一和第二实施方式的液晶显示装置可以简单地统称为“根据本发明实施方式的液晶显示装置”，根据本发明第一至第三实施方式的液晶显示装置的制造方法(包括上述优选形式和结构)可以简单地统称为“本发明的液晶显示装置的制造方法”，本发明的液晶显示装置和本发明的液晶显示装置的制造方法可以简单地统称为“本发明”。根据本发明的第 一实施方式、第二实施方式和第三实施方式，高分子化合物(取向处理前化合物)或构成第一或第二取向膜的化合物(取向处理后化合物)还可以包含含有式I所表示的基团作为侧链的化合物。本文中，为了简便，这样的结构被称为“本发明的IA结构、本发明的2A结构和本发明的3A结构”。-R1-R2-R3(I)这里，Rl是具有一个或更多个碳原子的直链或支化的ニ价有机基团，其可以包括醚基或酯基，并且连接到聚合的化合物或交联的化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链上，或者，Rl是至少ー种如下类型的连接基团醚基、酷基、醚酯基、缩醛基、缩酮基、半缩醛基、和半缩酮基，它们连接到聚合的化合物或交联的化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链上，R2是含有多个环结构的ニ价有机基团，其中构成该环结构的原子中的一个连接到Rl上，并且R3是包括氢原子、卤原子、烷基基团、烷氧基基团或碳酸酯基团的ー价基团，或其衍生物。或者，根据本发明的第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式，高分子化合物(取向处理前化合物)或构成第一取向膜和第二取向膜的化合物(取向处理后化合物)可以由含有式2所表示的基团作为侧链的化合物构成。本文中，为了简便，这样的结构被称为“本发明的IB结构、本发明的2B结构和本发明的3B结构”。本文中，高分子化合物(取向处理前化合物)或构成第一取向膜的化合物(取向处理后化合物)不仅可以由含有式2所表示的基团的化合物构成，还可以由含有式I所表示的基团和式2所表示的基团作为侧链的化合物构成。-R11-R12-R13-R14(2)其中，RlI是具有I至20个碳原子、优选3至12个碳原子的直链或支化的ニ价有机基团，其可以包括醚基或酷基，并且连接到聚合的化合物或交联的化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链上，或者，Rll是至少ー种如下类型的连接基团醚基、酷基、醚酯基、缩醛基、缩酮基、半缩醛基、和半缩酮基，它们连接到聚合的化合物或交联的化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链上，R12是包括例如查儿酮、肉桂酸酷、肉桂酰基、香豆素、马来酰亚胺、ニ苯甲酮、冰片烯、谷维素、壳聚糖、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、こ烯基、环氧和氧杂环丁烷中ー种的ニ价基团，或亚こ炔基基团，R13是含有多个环结构的ニ价有机基团，R14是包括氢原子、卤原子、烷基基团、烷氧基基团或碳酸酯基团的一价基团，或其衍生物。在一些情况下，式2可以转化为如下式2’。也就是式2包括式2’。-R11-R12-R14(2')或者，根据本发明第一实施方式，通过交联高分子化合物(取向处理前化合物)得到的化合物(取向处理后化合物)由侧链以及相对于第一基材或第二基材支持该侧链的主链构成，所述侧链连接到主链上并且由该侧链的一部分交联了的交联部分和连接到该交联部分上的末端结构部分构成，并且液晶分子能够被构成沿着末端结构部分或者被末端结构部分夹持而在其上赋予预傾斜。或者，根据本发明的第二实施方式，通过变形高分子化合物(取向处理前化合物)得到的化合物(取向处理后化合物)由侧链以及相对于第一基材或第二基材支持该侧链的主链构成，所述侧链连接到主链上并且由该侧链的一部分变形了的变形部分和连接到该变形部分上的末端结构部分构成，并且液晶分子能够被构成沿着末端结构部分或者被末端结构部分干涉而在其上赋予预傾斜。或者，根据本发明的第三实施方式，通过用能量射线照射高分子化合物得到的化合物由侧链以及相对于第一基材或第二基材支持该侧链的主链构成，所述侧链连接到主链上并且由该侧链的一部分交联了或变形了的交联部分或变形部分和连接到该交联部分或变形部分上的末端结构部分构成，并且液晶分子能够被构成沿着末端结构部分或者被末端结构部分夹持而在其上赋予预傾斜。本文中，为了简便，这样的结构将被称为“本发明的IC结构、本发明的2C结构和本发明的3C结构”。根据本发明的IC结构、本发明的2C结构和本发明的3C结构，末端结构部分可以具有含介晶基团(mesogenic group)的形式。此处,在上述式I中，“R2+R3”等于末端结构部分；在上述式2中，“R13+R14”等于末端结构部分。或者，根据本发明的第一实施方式，通过交联高分子化合物(取向处理前化合物) 得到的化合物(取向处理后化合物)由侧链以及相对于第一基材或第二基材支持该侧链的主链构成，所述侧链连接到主链上并且由该侧链的一部分交联了的交联部分和连接到该交联部分上且包含介晶基团的末端结构部分构成。本文中，为了简便，这样的结构将被称为“本发明的ID结构”。此外，本发明的ID结构具有这样的形式，其中主链和交联部分通过共价键合连接，并且交联部分和末端结构部分通过共价键合连接。或者，根据本发明的第二实施方式，通过变形高分子化合物(取向处理前化合物)得到的化合物(取向处理后化合物)由侧链以及相对于第一基材或第二基材支持该侧链的主链构成，所述侧链连接到主链上并且由该侧链的一部分变形了的变形部分和连接到该变形部分上且包含介晶基团的末端结构部分构成。本文中，为了简便，这样的结构将被称为“本发明的2D结构”。或者，根据本发明的第三实施方式，通过用能量射线照射高分子化合物(取向处理前化合物)得到的化合物(取向处理后化合物)由侧链以及相对于第一基材或第二基材支持该侧链的主链构成，所述侧链连接到主链上并且由该侧链的一部分交联了的或变形了的交联部分或变形部分和连接到该交联部分或该变形部分上且包含介晶基团的末端结构部分构成。本文中，为了简便，这样的结构将被称为“本发明的3D结构”。根据含有本发明IA至ID结构的本发明的第一实施方式，侧链(更具体交联部分)采取含有光二聚化光敏基团的形式。此外，根据本发明的实施方式(包括上述有利结构和形式)，可以是第一取向膜的表面粗糙度Ra可以等于或小于Inm的结构。本文中，表面粗糙度Ra由JIS B 0601 :2001规定。此外，根据本发明的实施方式(包括上述有利结构和形式)，可以是如下结构，其中，液晶显示装置还包括，形成在第一基材与第二基材相对的相对面上的第一电极；和设置在第一电极上的第一取向规定部分，其中所述第一取向膜覆盖所述第一电极、第一取向规定部分和第一基材的相对面，所述第一取向规定部分包括形成在所述第一电极上的第一狭缝部分(Slit portion),所述第一狭缝部分的宽度等于或大于2 但小于10 ym，所述第一狭缝部分的节距(pitch)为 10 u m 至 180 u m,优选为 30 u m 至 180 u m,更优选为 60 u m 至 180 u m。此外，根据本发明的实施方式(包括上述有利结构和形式)，可以是如下结构，其中，液晶显示装置还包括，形成在第二基材与第一基材相对的相对面上的第二电极；和设置在第二电极上的第二取向规定部分，其中所述第二取向膜覆盖所述第二电极、第二取向规定部分和第二基材的相对面，所述第二取向规定部分包括形成在所述第二电极上的第二狭缝部分，所述第二狭缝部分的宽度等于或大于2 iim但小于10 iim，所述第二狭缝部分的节距为1011111至18011111，优 选为30 y m至180 u m,更优选为60 y m至180 u m。或者，根据本发明的实施方式(包括上述有利结构和形式)，可以是如下结构，其中，液晶显示装置还包括，形成在第一基材与第二基材相对的相对面上的第一电极；和设置在第一电极上的第一取向规定部分，其中所述第一取向膜覆盖所述第一电极、第一取向规定部分和第一基材的相对面，所述第一取向规定部分包括设置在基材上的突起。或者，根据本发明的实施方式(包括上述有利结构和形式)，可以是如下结构，其中，液晶显示装置还包括，形成在第二基材与第一基材相对的相对面上的第二电极；和设置在第二电极上的第二取向规定部分，其中所述第二取向膜覆盖所述第二电极、第二取向规定部分和第二基材的相对面，所述第二取向规定部分包括设置在基材上的突起。根据本发明的实施方式(包括上述有利结构和形式)，可以是主链的重复单元中可以包含酰亚胺键的结构。此外，所述高分子化合物(取向处理后化合物)可以采取使液晶分子相对于基材对(即不仅相对于第一基材，还相对于第二基材)以预定方向排列的形式。此外，基材对可以采取由具有像素电极的基材和具有对向电极的基材构成的形式，即第一基材是具有像素电极的基材且第二基材是具有对向电极的基材的形式，或者第二基材是具有像素电极的基材且第一基材是具有对向电极的基材的形式。发明效果根据本发明第一实施方式的液晶显示装置，第一取向膜和第二取向膜包含将含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物交联或聚合得到的化合物，并且预倾斜由所述交联化合物或聚合化合物赋予到液晶分子上。因此，如果在像素电极和对向电极之间施加电场，那么液晶分子的长轴方向相对于基材面以预定方向响应，从而确保了有利的显示特性。此外，因为预倾斜由交联的或聚合的化合物赋予在液晶分子上，所以与液晶分子上未赋予预倾斜的情况相比，对电极之间的电场的响应速度(图像显示的启动速度)变得更快，这使得与未使用交联的或聚合的化合物赋予预倾斜的情况相比，有利的显示特性更容易得以保持。根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的制造方法，在形成包含含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物的第一取向膜和第二取向膜之后，将液晶层密封在该第一取向膜和该第二取向膜之间。本文中，通过第一取向膜和第二取向膜，液晶层中的液晶分子作为整体相对于第一取向膜和第二取向膜表面处于以预定方向(例如水平方向、垂直方向或倾斜方向)排列的状态。然后，使交联性官能团或聚合性官能团反应以使高分子化合物交联或聚合，同时如果需要施加电场。从而，能够在交联化合物或聚合化合物附近的液晶分子上赋予预傾斜。因此，与未在液晶分子上赋予预倾斜的情况相比，响应速度(图像实现的启动速度)改进了。根据本发明第二实施方式的液晶显示装置，第一取向膜和第二取向膜包含将含有光敏性官能团作为侧链的高分子化合物 变形得到的化合物，并且预倾斜由所述变形化合物赋予到液晶分子上。因此，如果在像素电极和对向电极之间施加电场，那么液晶分子的长轴方向相对于基材面以预定方向响应，从而确保了有利的显示特性，并且与液晶分子上未赋予预倾斜的情况相比，对电极之间的电场的响应速度(图像显示的启动速度)变得更快，这使得与未使用变形化合物赋予预倾斜的情况相比，有利的显示特性更容易得以保持。根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的制造方法，在形成包含含有光敏性官能团作为侧链的高分子化合物的第一取向膜和第二取向膜之后，将液晶层密封在该第一取向膜和该第二取向膜之间。本文中，通过第一取向膜和第二取向膜，液晶层中的液晶分子作为整体相对于第一取向膜和第二取向膜表面处于以预定方向(例如水平方向、垂直方向或倾斜方向)排列的状态。然后，使高分子化合物变形，同时如果需要施加电场。从而，能够在变形化合物附近的液晶分子上赋予预傾斜。因此，与未在液晶分子上赋予预倾斜的情况相比，响应速度(图像实现的启动速度)改进了。根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的制造方法，通过用能量射线照射高分子化合物(取向处理前化合物)从而在液晶分子上赋予预倾斜。也就是说，在液晶分子排列的状态下，通过交联、聚合或变形高分子化合物的侧链，响应速度(图像显示的启动速度)与液晶分子上未施加预倾斜的情况相比会改善。此外，根据本发明的实施方式，第二取向膜的形成和处理与第一取向膜的形成和处理不同。因此，第二取向膜赋予在其附近的液晶分子上的预倾斜状态与第二取向膜赋予在其附近的液晶分子上的预倾斜状态不同，并且Q1 > e2o因此，在电压施加中断吋，第二取向膜附近的液晶分子能够更快地相对于基材垂直取向。结果，可以改善图像显示的終止速度。此外，因为液晶分子由第二取向膜垂直取向或以小预倾角取向，所以可以减少黑显示期间的透光量，从而可以改善对比度。此外，因为在本发明的实施方式中构成第一取向膜的材料与构成第二取向膜的材料是相同的，所以可以使第一取向膜随着时间的改变与第二取向膜随着时间的改变(例如，与取向膜的物理变化相依存的泄流电流的变化)均衡，可以改进液晶显示装置的长期可靠性，并且可以简化液晶显示装置的制造方法。


图I是本发明实施方式I的液晶显示装置的示意性部分截面图。图2是本发明实施方式I的液晶显示装置的变形例的示意性部分截面图。图3是描述液晶分子的预倾斜的示意图。图4是用于说明图I所示液晶显示装置的制造方法的表示取向膜中高分子化合物(取向处理前化合物)状态的示意图。图5是表示取向膜中高分子化合物(取向处理后化合物)状态的示意图。图6是图I所示液晶显示装置的电路结构图。图7是描述有序參数的截面示意图。图8是本发明实施方式2的液晶显示装置的示意性部分截面图。图9是本发明实施方式2的液晶显示装置的变形例的示意性部分截面图。图IOA和IOB是从本发明实施方式2的液晶显示装置的从上方观看像素时第一电极和第一狭缝部分的示意图。图11是描述本发明实施方式2的液晶显示装置的制造方法的流程图。图12是描述本发明实施方式2的液晶显示装置的制造方法的基材等的示意性截面图。图13是用于描述图12之后的エ艺的基材等的示意性截面图。图14是用于描述图13之后的エ艺的基材等的示意性截面图。图15是描述交联高分子化合物和液晶分子之间关系的略图。图16是描述变形高分子化合物和液晶分子之间关系的略图。图17是图8所示本发明实施方式2的液晶显示装置的变形例的示意性部分截面图。图19A是从上方观看像素时第一电极、第一狭缝部分、第二电极和第二狭缝部分的示意图；图19B是从上方观看像素时第二电极、第二狭缝部分的示意图。图20A是从上方观看像素时第一电极、第一狭缝部分、第二电极和第二狭缝部分的变形例的示意图；图20B是从上方观看像素时第二电极、第二狭缝部分的变形例的示意图。图21A是从上方观看像素时第一电极、第一狭缝部分、第二电极和第二狭缝部分的另ー变形例的示意图；图21B是从上方观看像素时第二电极、第二狭缝部分的另ー变形例的示意图。图22k和22B是示意性说明液晶分子基团的长轴的扭曲状态图。
具体实施例方式尽管以下基于本发明的实施方式和实施例參照附图描述本发明，但是本发明并不局限于本发明公开的实施方式和实施例，本发明的实施方式和实施例中的各种数值和材料仅仅是例子。本文以如下次序说明。I.与本发明实施方式的液晶显示装置中的通用结构和构造相关的描述 2.基于本发明实施方式的本发明实施方式中的液晶显示装置及其制造方法的描述3.基于实施例等的本发明实施方式中的液晶显示装置及其制造方法的描述[与本发明实施方式的液晶显示装置(液晶显示元件)中的通用结构和构造相关的描述]根据本发明一个实施方式的液晶显示装置(或液晶显示元件)的示意性部分截面图示于图I中。液晶显示装置包括多个像素10(10A、10B、10C...)。此外,根据液晶显示装置(液晶显示元件)，包含液晶分子41的液晶层40经由取向膜22和32被设置在TFT(薄膜晶体管)基材20和CF (彩色滤光片)基材30之间。这样的液晶显示装置(液晶显示元件)是所谓的透过型，其显示模式为垂直取向(VA)模式。图I表示未施加驱动电压的非驱动状态。此处，实际上，像素10由例如显示红色图像的子像素、显示绿色图像的子像素、显示蓝色图像的子像素等构成。此处，TFT基材20相当于第一基材，CF基材30相当于第二基材。此外，设置在第一基材(TFT基材)20上的像素电极20B和取向膜22相当于第一电极和第一取向膜,设置在第二基材(CF基材)30上的对向电极30B和取向膜32相当于第二电极和第二取向膜。也就是说，液晶显示装置包括液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在所述基材对20和30的相对面侧上的第一取向膜22和第二取向膜32 ;和设置在所述第一取向膜22和所述第二取向膜32之间并且包含具有负性介电常数各向异性的液晶分子41的液晶层40。此外，第一取向膜22包含将含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分 子化合物交联或聚合得到的化合物(取向处理后化合物)；所述第二取向膜32包含与构成所述第一取向膜22的所述化合物(取向处理后化合物)相同的化合物(取向处理后化合物)；并且所述第二取向膜32的形成和处理与所述第一取向膜22的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜22(也就是由取向处理后化合物)赋予的液晶分子的预倾角(第一预倾角)为Q1和由所述第二取向膜32 (也就是由取向处理后化合物)赋予的液晶分子的预倾角(第二预倾角)为02吋，0:> 02。在下面的描述中，表述“第二预倾角02”包括0度。更具体地，液晶显示装置包括具有多个像素10的排列，其包括第一基材(TFT基材)20和第二基材(CF基材)30、形成在第一基材20的与第二基材30相対的相对面上的第一电极(像素电极)20B、覆盖第一电极(像素电极)20B和第一基材(TFT基材)20的相对面的第一取向膜22、形成在第二基材(CF基材)30的与第一基材(TFT基材)20相対的相对面上的第二电极(对向电极)30B、覆盖第二电极(对向电极)20B和第二基材(CF基材)30的相对面的第二取向膜32、和设置在第一取向膜和第二取向膜之间并且包含液晶分子41的液晶层40。由玻璃基材组成的TFT基材20具有多个像素电极20B，这些像素电极以例如矩阵形式布置在与由玻璃基材组成的CF基材30相对那侧的表面上。此外，设置分别驱动多个像素电极20B并且包括栅极-源极-漏极的TFT转换元件以及连接到这种TFT转换元件上的栅极线(gate lines)和源极线(source lines)、等等(未示出)。为通过像素_离部分电隔离的每个像素提供像素电极20B，该像素电极20B由透明的材料诸如ITO (氧化铟锡)构成。在CF基材30的与TFT基材20的相对面的几乎整个有效显示区域上布置由例如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)条状滤光片构成的彩色滤光片(未示出)和对向电极30B。与像素电极类似，对向电极30B由透明的材料诸如ITO(氧化铟锡)构成。对向电极30B是未被图案化的所谓的固体电极。第一取向膜22被设置在TFT基材20的液晶层40侧的表面上覆盖像素电极20B。第二取向膜32被设置在CF基材30的液晶层40侧的表面上覆盖对向电极30B。第一取向膜22和第二取向膜32规定液晶分子41的取向，并且在本文中具有如下作用在基材附近的液晶分子41 (41A、41B)上赋予预倾斜，同时使远尚基材的液晶分子41相对于基材面以垂直方向取向。图6表示图I所示液晶显示装置的电路结构。如图6所示,液晶显示装置被构造成包含液晶显示元件,该液晶显示元件包括多个设置在显示区域60中的像素。采用这样的液晶显示装置，源极驱动器61和栅极驱动器62、控制源极驱动器61和栅极驱动器62的定时控制器63和为源极驱动器61和栅极驱动器64供应电カ的电源电路被设置在显示区域60的周围。显示区域60是显示图像的区域，而且是被构造成能够由多个以矩阵形式布置的像素10显示图像的区域。此处，图6除了示出了包含多个像素10的显示区域之外，还单独放大示出了相当于4个像素10的区域。
在显示区域60中，多个源极线71以行方向布置，同时多个栅极线72以列方向布置，并且像素10分别布置在源极线71和栅极线72彼此交叉的位置上。每个像素10被构造成包括与像素电极20B和液晶层40连在一起的晶体管121和电容器122。在每个晶体管121中，源极电极连接到源极线71上，栅极电极连接到栅极线72上，漏极电极连接到电容器122和像素电极20B上。每个源极线71连接到源极驱动器61上，图像信号由源极驱动器61供应。每个栅极线72连接到栅极驱动器62，并且扫描信号由栅极驱动器62顺序供应。源极驱动器61和栅极驱动器62从多个像素10中选择特定的像素10。定时控制器63例如对源极驱动器61输出图像信号(例如相当于红色、緑色和蓝色的各个图像信号RGB)和源极驱动器控制信号，从而控制源极驱动器61的动作。此外，定时控制器63例如对栅极驱动器62输出栅极驱动器控制信号，从而控制栅极驱动器62的动作。源极驱动器信号包括例如水平同步信号、启动脉冲信号、源极驱动器时钟信号等等。栅极驱动器控制信号包括例如垂直同步信号、栅极驱动器时钟信号等等。采用这样的液晶显示装置，通过在第一电极(像素电极)20B和第二电极(对向电极)30B之间以如下方式施加驱动电压显示图像。具体地，源极驱动器61通过来自定时控制器63的源极驱动器控制信号的输入基干与来自定时控制器63的输入类似的图像信号向预定的源极线71供应各个图像信号。另外，栅极驱动器62顺序地通过来自定时控制器63的栅极驱动器控制信号的输入在预定时刻向栅极线72供应扫描信号。这样，选择位于被供应图像信号的源极线71和被提供扫描信号的栅极线72之间的交叉部分的像素10，并向该像素10供应驱动电压。如下基于本发明的实施方式(简称为实施方式)和实施例描述本发明。[实施方式I]实施方式I涉及根据本发明第一实施方式的VA模式的液晶显示装置(或液晶显示元件)并且涉及根据本发明的第一实施方式或第三实施方式的液晶显示装置(或液晶显示元件)的制造方法。在实施方式I中，第一取向膜22包含将含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物(取向处理前化合物)交联或聚合得到的化合物(取向处理后化合物)；所述第二取向膜32包含与构成所述第一取向膜的所述化合物相同的化合物。也就是，第一取向膜22和第二取向膜32由相同的高分子化合物构成。此外，预倾斜由交联或聚合的化合物在液晶分子上赋予。在此处，在形成含有ー种、两种或更多种类型的含有主链和侧链的高分子化合物(取向处理前化合物)的取向膜22和32之后，通过交联或聚合该高分子化合物或用能量射线照射该高分子化合物来生成取向处理后化合物，并且提供液晶层40。此外，该取向处理后化合物具有使液晶分子相对于ー对基材(具体为TFT基材20和CF基材30)以预定方向(具体为倾斜方向，例如垂直方向)排列的结构。以这种方式，因为能够通过交联或聚合高分子化合物或用能量射线照射高分子聚合物而由包含在取向膜22和32中的取向处理后化合物为取向膜22和32附近的液晶分子赋予预倾斜以及例如垂直取向，所以响应速度(图像显示的启动速度和图像显示的終止速度)变快了，并且显示特性改进了。此处，所述第二取向膜32的形成和处理与所述第一取向膜22的形成和处理不同，结果由所述第一取向膜赋予的液晶分子的第一预倾角e!和由所述第二取向膜32赋予的液晶分子的第二预倾角e2之间具有Q1 > 02的关系。因此，当电压施加中断时，第二取向膜32附近的液晶分子能够更快地相对于基材以垂直方向取向。因此，可以改善图像显示 的終止速度。此外，因为液晶分子由第二取向膜32垂直取向或以小预倾角取向，所以可以減少黑显示期间的透光量，从而可以进一歩改善对比度。此外，因为构成第一取向膜22的材料与构成第二取向膜32的材料是相同的，所以可以使第一取向膜22随着时间的改变与第二取向膜32随着时间的改变均衡，可以改进液晶显示装置的长期可靠性，并且可以简化液晶显示装置的制造方法。优选地，取向处理前化合物包含高耐热性结构作为主链。这样即使液晶显示装置(液晶显示元件)暴露于高热环境，由于取向膜22和32中的取向处理后化合物相对于液晶分子41保持取向规定能力，所以在确保了响应特性和可靠性的同时诸如对比度的显示特性也有利地得以保持。此处，优选主链的重复单元中包含酰亚胺键。含有式3所表示聚酰亚胺结构的高分子化合物作为主链中包含酰亚胺键的取向处理前化合物的例子。含有式3所表示聚酰亚胺结构的高分子化合物可由具有式3所示聚酰亚胺结构的多种类型中的一种构成，可以包括多种无规键合的类型，或者可以包括不同于式3所示结构的其他结构。
/ O O\
+ N Rl N—R2--(3)
Tvy 丁
\ ° ° し此处，Rl是四价有机基团，R2是ニ价有机基团，nl是等于或大于I的整数。尽管式I中的Rl和R2是任意的，只要Rl和R2是含有碳原子的四价或ニ价基团即可，但是优选的是Rl和R2之一中包含交联性官能团或聚合型官能团作为侧链。原因在于，在取向处理后化合物中容易获得足够的取向规定能力。此外，在取向处理前化合物中，如果侧链具有多个与主链的键合，所述多个侧链中的至少ー个包含交联性官能团或聚合性官能团就足够了。即，取向处理前化合物除了交联的侧链以外可以包含未交联的侧链。含有交联性官能团或聚合性官能团的侧链可以是ー个类型或多个类型。尽管交联性官能团或聚合性官能团是任意的，只要该交联性官能团或聚合性官能团是在液晶层40形成之后能够通过交联进行反应的官能团或者可以是通过光反应形成交联结构的基团或者通过热反应形成交联结构的基团即可，但是优选会通过光反应形成交联结构的光反应的交联性官能团或聚合性官能团(具有光敏性的光敏性基团)。原因在于，容易以预定方向规定液晶分子41的取向，从而能够制造具有改善响应特性以及有利显示特性的液晶显示装置(液晶显示元件)。光反应的交联性官能团(具有光敏性的光敏性基团，例如光二聚化的光敏性基团)包括如下结构，所述结构具有查儿酮、肉桂酸酷、肉桂酰基、香豆素、马来酰亚胺、ニ苯甲酮、冰片烯、谷维素、壳聚糖中的ー种。以上之中，式41所表示的基团是含有查儿酮、肉桂酸酯或肉桂酰基的结构的基团。如果包含含有式41所示基团的侧链的取向处理前化合物交联，那么例如形成式42所示结构。即，由包含式41所示基团的高分子化合物生成的取向处理后化合物包含式42所示具有环丁烷骨架的结构。此处，例如光反应的交联性官能团(诸如马来酰亚胺)在一些情况下不仅显示光二聚反应还显示聚合反应。因此，含有交联性官能团或聚合性官能团的高分子化合物表现为交联的或聚合的化合物。
权利要求
1.ー种液晶显示装置,其包含液晶显示元件,所述液晶显示元件包括 设置在一对基材的相对面侧上的第一取向膜和第二取向膜；和 设置在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间并且包含具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层， 其中，所述第一取向膜包含将含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物交联或聚合得到的化合物； 所述第二取向膜包含与构成所述第一取向膜的所述化合物相同的化合物；并且所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ i和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为 Θ 2 时，Θ i > Θ 2。
2.—种液晶显示装置,其包含液晶显示元件,所述液晶显示元件包括 设置在一对基材的相对面侧上的第一取向膜和第二取向膜；和 设置在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间并且包含具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层， 其中，所述第一取向膜包含将含有光敏性官能团作为侧链的高分子化合物变形得到的化合物； 所述第二取向膜包含与构成所述第一取向膜的所述化合物相同的化合物；并且所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ i和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为 Θ 2 时，Θ i > Θ 2。
3.根据权利要求I的液晶显示装置，其中，所述第一取向膜的所述形成和处理包括摩擦エ艺，所述第二取向膜的所述形成和处理包括摩擦エ艺，并且用于所述第二取向膜的摩擦エ艺条件与用于所述第一取向膜的摩擦エ艺条件不同。
4.ー种液晶显示装置的制造方法，其包括 在一对基材的之一上形成并处理包含含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物的第一取向膜；并且在所述基材对的另ー个上形成并处理包含与构成所述第一取向膜的所述高分子化合物相同的高分子化合物的第二取向膜； 布置所述ー对基材，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜相対，并且将含有具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层密封在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间；并且 通过交联或聚合所述高分子化合物从而在所述液晶分子上赋予预傾斜， 其中，所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ i和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ 2时，Θ I > Θ 2。
5.ー种液晶显示装置的制造方法，其包括 在一对基材的之一上形成并处理包含含有光敏性官能团作为侧链的高分子化合物的第一取向膜；并且在所述基材对的另ー个上形成并处理包含与构成所述第一取向膜的所述高分子化合物相同的高分子化合物的第二取向膜； 布置所述ー对基材，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜相対，并且将含有具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层密封在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间；并且 通过变形所述高分子化合物从而在所述液晶分子上赋予预傾斜， 其中，所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ i和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ 2时，Θ I > Θ 2。
6.ー种液晶显示装置的制造方法，其包括 在一对基材的之一上形成并处理包含含有交联性官能团或光敏性官能团作为侧链的高分子化合物的第一取向膜；并且在所述基材对的另ー个上形成并处理包含与构成所述第一取向膜的所述高分子化合物相同的高分子化合物的第二取向膜； 布置所述ー对基材，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜相対，并且将含有具有负性介电常数各向异性的液晶分子的液晶层密封在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间；并且 用能量射线照射所述高分子化合物从而在所述液晶分子上赋予预傾斜， 其中，所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ i和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为Θ 2时，Θ I > Θ 2。
7.根据权利要求4的液晶显示装置的制造方法，其中，所述第一取向膜的所述形成和处理包括摩擦エ艺，所述第二取向膜的所述形成和处理包括摩擦エ艺，并且用于所述第二取向膜的摩擦エ艺条件与用于所述第一取向膜的摩擦エ艺条件不同。
全文摘要
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法。所述液晶显示装置包含液晶显示元件，所述液晶显示元件包括第一取向膜和第二取向膜；和设置在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间的液晶层，其中，所述第一取向膜包含将含有交联性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物交联或聚合得到的化合物；所述第二取向膜包含与构成所述第一取向膜的所述化合物相同的化合物；并且所述第二取向膜的形成和处理与所述第一取向膜的形成和处理不同，并且，在由所述第一取向膜赋予的液晶分子的预倾角为θ1和由所述第二取向膜赋予的液晶分子的预倾角为θ2时，θ1＞θ2。
文档编号G02F1/1333GK102650767SQ201210039120
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年2月25日
发明者仲村真彦, 宫川干司, 矶崎忠昭, 诹访俊一 申请人:索尼公司