取向膜和液晶显示装置的制作方法

文档序号:11530296阅读:255来源:国知局
取向膜和液晶显示装置的制造方法

本发明涉及取向膜和液晶显示装置。更详细地说,涉及用于控制液晶分子的取向的取向膜、和具备该取向膜的液晶显示装置。



背景技术:

液晶显示装置是利用液晶组合物用于显示的显示装置,其代表性的显示方式是,对被封入在一对基板间的液晶组合物施加电压,与施加的电压相应地使液晶组合物中的液晶分子的取向状态变化,由此控制光的透过量。这样的液晶显示装置充分发挥薄型、轻量(重量轻)和低耗电的特长,被用于广泛的领域。

在未被施加电压的状态下,液晶分子的取向一般由在基板的表面形成的取向膜进行控制。作为取向膜的材料(液晶取向剂),以往多使用聚酰亚胺和作为其前体的聚酰胺酸。聚酰亚胺(聚酰胺酸)在有机树脂中在耐热性、与液晶的亲和性、机械强度等方面显示出优异的物性。然而,随着液晶面板的性能的提高、用途的扩大、使用环境的多样化等,要求可靠性更优异的取向膜。在使用聚酰亚胺(聚酰胺酸)系取向膜的液晶显示装置中,有发生影像残留、斑点等显示不良的情况,特别是在高温环境下保管的情况下,容易发生这些显示不良。

对此,专利文献1中公开了,为了改善在高温环境下液晶显示装置的显示品质降低的情况,使用热稳定性比以往的聚酰亚胺(聚酰胺酸)系取向膜高的聚苯并噁唑系、聚苯并噻唑系或者聚苯并咪唑系取向膜。进一步公开了,通过向这些聚苯并噁唑系、聚苯并噻唑系或者聚苯并咪唑系取向膜材料中导入光活性基团,可得到具有热稳定性的光取向膜。然而,即使是专利文献1中公开的取向膜,热稳定性也不充分。在ips模式、ffs模式中,有产生对比度和长期可靠性降低的情况,特别是在应用水平光取向膜与负型液晶材料的组合的情况下,降低显著。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-77050号公报



技术实现要素:

发明要解决的技术问题

如以上所述,在使用以往的取向膜的液晶显示装置中,有发生影像残留、斑点等显示不良的情况,特别是在高温环境下保管的情况下容易发生。根据本发明人的研究,这样的显示不良的原因是因为低分子量的化合物从取向膜溶出到液晶层。

首先,取向膜材料中的由低分子量的化合物构成的添加剂(以下,也称为低分子添加剂)的一部分,有时在成膜后的取向膜中保持未反应的状态而含有,存在该低分子添加剂溶出到液晶层中的情况。溶出到液晶层中的低分子添加剂通过与液晶层中极微量存在的水分的反应而离子化,成为影像残留、斑点的原因。作为这样的低分子添加剂,可以列举环氧系化合物、羧酸系化合物、胺系化合物。此外,低分子添加剂是为了使构成取向膜的聚合物彼此交联而被导入。利用低分子添加剂使交联密度提高,由此,能够提高取向膜的膜硬度和致密性,聚合物的分子量增加,因此,能够抑制聚合物向液晶层溶出。但是,并非全部的低分子添加剂都有助于交联反应,因此,未反应的低分子添加剂会溶出到液晶层中。进一步,取向膜内部的低分子添加剂的分布变得不均匀,偏置存在于亲和性高的分子附近。其结果,取向膜的电阻值变得不均匀,成为显示不均匀的原因。

另一方面,在不向取向膜中导入低分子添加剂的情况下,构成取向膜的聚合物中的分子量比较低的聚合物会溶出到液晶层中。溶出到液晶层中的聚合物通过与液晶层中极微量存在的水分的反应、或者由光或热引起的反应等而离子化,成为影像残留、斑点的原因。

另外,在将液晶显示装置放置在高温环境下的情况下,取向膜中的低分子添加剂或分子量比较低的聚合物容易溶出到液晶层中,因此,容易产生影像残留和斑点。

另外,在光取向膜中,存在光官能团由于背光源光等而一部分分解,并通过热扩散而溶出到液晶层中的情况。在该情况下也是,光官能团的分解物在液晶层中离子化,成为影像残留和斑点产生的主要原因。

本发明是鉴于上述现状而做出的,其目的在于提供具有优异的耐热性、且能够抑制影像残留、斑点等不良的发生的取向膜、和具备这样的取向膜的液晶显示装置。

用于解决技术问题的手段

本发明人发现,影像残留、斑点等显示不良的原因是因为,构成取向膜的聚合物中的分子量比较低的成分溶出到液晶层中,引起可靠性降低。进一步着眼于:以往的取向膜用的聚合物,主链的刚性不充分,因此,构象能够变化,低分子量的成分容易溶出到液晶层中。例如,聚酰亚胺中,酰胺酸部分的柔性高,聚硅氧烷和聚乙烯基也具有柔软的结构。因此,研究了通过提高聚合物的刚性来消除构象变化使得不会溶出到液晶层中,结果发现,包含通过四胺和二羧酸的环化缩合得到的单体单元的共聚物最适合作为取向膜材料。于是,想到如果利用该新的取向膜材料构成取向膜,则能够很好地解决上述技术问题,从而完成了本发明。

即,本发明的一个方式可以是一种取向膜,其含有包含由下述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物。

(式中,x1和x2可以相同也可以不同,表示由下述化学式(x-1)、(x-2)、(x-3)、(x-4)、(x-5)、(x-6)、(x-7)、(x-8)、(x-9)、(x-p1)、(x-p2)、(x-p3)或(x-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。y表示由下述化学式(y-1)、(y-2)、(y-3)、(y-4)、(y-5)、(y-6)、(y-7)、(y-8)、(y-9)、(y-10)、(y-11)、(y-12)、(y-p1)、(y-p2)、(y-p3)或(y-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。)

另外,本发明的另一个方式可以是一种液晶显示装置,其具有一对基板和被夹持在上述一对基板间的液晶层,上述一对基板中的至少一个基板在上述液晶层侧的表面具有取向膜,上述取向膜是含有包含由上述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物的取向膜。

发明效果

本发明的取向膜,使用了包含由上述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物,因此,具有优异的耐热性,即使在高温环境下,也能够防止取向膜中的杂质溶出到液晶层中。另外,本发明的液晶显示装置具备上述的取向膜,因此,影像残留、斑点等显示不良的发生被抑制,能够实现高的显示品质。

附图说明

图1是示意性地表示实施方式的液晶显示装置的截面图。

图2是示意性地表示实施方式的液晶显示面板的平面图。

图3是示意性地表示ffs模式的液晶显示面板的结构的立体图。

图4是示意性地表示ips模式的液晶显示面板的结构的立体图。

具体实施方式

以下,对本发明的实施方式进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式中记载的内容,能够在满足本发明的构成的范围内,适当进行设计变更。

[取向膜]

本实施方式涉及含有包含由下述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物的取向膜。

(式中,x1和x2可以相同也可以不同,表示由下述化学式(x-1)、(x-2)、(x-3)、(x-4)、(x-5)、(x-6)、(x-7)、(x-8)、(x-9)、(x-p1)、(x-p2)、(x-p3)或(x-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。y表示由下述化学式(y-1)、(y-2)、(y-3)、(y-4)、(y-5)、(y-6)、(y-7)、(y-8)、(y-9)、(y-10)、(y-11)、(y-12)、(y-p1)、(y-p2)、(y-p3)或(y-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。)

由上述化学式(1)表示的重复结构单元含有梯状的分子结构,由此,分子的刚性提高。因此,上述共聚物难以发生构象变化,平移和旋转运动被抑制。由此,可防止取向膜中的低分子量成分溶出到液晶中。其结果,能够抑制影像残留、斑点等不良的发生。

此外,取向膜中的低分子量成分向液晶中的溶出,通过温度上升而被促进,因此,在将液晶显示装置在高温下进行保管的情况下,能够显著地确认能够利用上述共聚物抑制低分子量成分向液晶中的溶出。因此,也可以说,通过使用上述共聚物,能够提高取向膜的耐热性(热稳定性)。

由上述化学式(1)表示的重复结构单元,与构成聚酰亚胺系取向膜的聚酰亚胺的酰亚胺环相比平面度高(平坦),因此,能够提高取向膜的取向度,作为其结果,能够提高液晶分子的取向度。其结果,特别是在ips模式、ffs模式中,能够得到提高对比度的效果。另外,液晶分子的取向度的提高能够抑制由取向膜的热波动导致的取向紊乱,因此,能够防止对比度的经时降低(随着时间的经过而降低)。

当由上述化学式(1)表示的重复结构单元刚直时,能够提高取向膜的膜硬度。由此,能够防止由与柱状间隔物等的接触导致的取向膜的膜剥离。其结果,能够防止取向紊乱,防止对比度的降低。

上述共聚物含有由上述化学式(1)表示的重复结构单元,因此,不需要低分子添加剂。因此,能够防止低分子添加剂的偏置存在(不均地存在),能够使取向膜的电阻在平面上在膜整体均匀。因此,能够防止显示不均匀的发生,能够提高对比度。

此外,上述共聚物特别是在ips模式、ffs模式等水平取向模式用的具有光取向性的取向膜中能够发挥显著的效果。另外,在使用负型液晶材料的情况下,能够有效地抑制长期可靠性的降低。

此外,在形成聚酰亚胺时,通过二胺和酸酐的热反应,首先形成聚酰胺酸,进一步通过继续加热形成酰亚胺环。因此,聚酰亚胺中包含酰亚胺化前的酰胺酸。与此相对,由上述化学式(1)表示的重复结构单元能够通过四胺与酸酐的1步的热反应形成,因此,在使用阶段总是具有如上述化学式(1)所示的闭环结构。因此,包含上述共聚物的取向膜成为高取向度、高硬度、而且膜面整体为均匀的电阻的膜。

由上述化学式(1)表示的重复结构单元,可以不含显示光取向性的部分,也可以含有显示光取向性的部分。在由上述化学式(1)表示的重复结构单元不含显示光取向性的部分的情况下,上述x1和上述x2可以相同也可以不同,为由上述化学式(x-1)、(x-2)、(x-3)、(x-4)、(x-5)、(x-6)、(x-7)、(x-8)或(x-9)表示的结构,上述y为由上述化学式(y-1)、(y-2)、(y-3)、(y-4)、(y-5)、(y-6)、(y-7)、(y-8)、(y-9)、(y-10)、(y-11)或(y-12)表示的结构。在由上述化学式(1)表示的重复结构单元含有显示光取向性的部分的情况下,上述x1、上述x2和上述y中的至少1个是具有光反应性的结构,上述具有光反应性的结构是由上述化学式(x-p1)、(x-p2)、(x-p3)、(x-p4)、(y-p1)、(y-p2)、(y-p3)或(y-p4)表示的结构中的任一个。

通过含有上述显示光取向性的部分,上述取向膜能够通过光的照射进行取向处理。光取向处理是面内均匀性优异,并且无尘的可靠性高的液晶取向方法。另外因为直接对取向膜进行取向处理,所以不需要由突起物或结构物形成的取向控制单元,能够将透过率降低的主要原因消除,因此,能够得到高透过率。上述光可以列举紫外线、可见光或它们两者。上述光可以是偏振光,也可以是非偏振光。

此外,上述显示光取向性的部分有可能由于在光取向处理时被照射的光或背光源的光而被分解。然而,上述共聚物含有由化学式(1)表示的刚直的结构,因此,膜中的分子运动难以发生,即使由于光分解而产生了低分子量的杂质,杂质的移动也被极度地抑制,能够防止向液晶中溶出。

上述共聚物的一个分子中包含的上述x1、上述x2和上述y分别可以是1种,也可以是2种以上。例如,上述共聚物的一个分子中,可以含有由上述化学式(x-1)表示的结构和由上述化学式(x-2)表示的结构两者。

另外,上述取向膜可以仅含有1种包含由上述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物,也可以含有2种以上的包含由上述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物。

上述共聚物的重均分子量优选为5000以上,优选为500000以下。当上述共聚物的重均分子量在5000~500000的范围内时,能够在确保在溶剂中的溶解性的同时,充分地得到抑制低分子量成分溶出的效果。此外,重均分子量能够通过gpc(凝胶渗透色谱法)确定。

上述共聚物可以含有由上述化学式(1)表示的重复结构单元以外的其他的结构单元,也可以不含有其他的结构单元。作为上述其他的结构单元没有特别限定,例如,从使喷墨法、印刷法等涂敷方式的成膜性提高的观点出发,优选使用由具有溶剂溶解性的酰亚胺(酰胺酸)构成的单体单元。即,上述共聚物可以包含由下述化学式(2)表示的重复结构单元。

(式中,n表示由上述化学式(2)表示的结构单元内包含的由上述化学式(1)表示的结构单元的含有比例,是大于0小于1的实数。v表示由下述化学式(v-1)、(v-2)、(v-3)、(v-4)、(v-5)、(v-6)、(v-7)、(v-8)、(v-9)、(v-p1)、(v-p2)、(v-p3)或(v-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。w表示由下述化学式(w-1)、(w-2)、(w-3)、(w-4)、(w-5)、(w-6)、(w-7)、(w-8)、(w-9)、(w-10)、(w-11)、(w-12)、(w-13)、(w-14)、(w-15)、(w-16)、(w-p1)、(w-p2)、(w-p3)、(w-p4)、(w-p5)、(w-p6)、(w-p7)或(w-p8)表示的结构,氢原子可以被取代。r表示水平取向基团或者垂直取向基团。)

由上述化学式(2)表示的重复结构单元可以不含显示光取向性的部分,也可以含有显示光取向性的部分。在由上述化学式(2)表示的重复结构单元不含显示光取向性的部分的情况下,上述x1和上述x2可以相同也可以不同,是由上述化学式(x-1)、(x-2)、(x-3)、(x-4)、(x-5)、(x-6)、(x-7)、(x-8)或(x-9)表示的结构,上述y是由上述化学式(y-1)、(y-2)、(y-3)、(y-4)、(y-5)、(y-6)、(y-7)、(y-8)、(y-9)、(y-10)、(y-11)或(y-12)表示的结构,上述v是由上述化学式(v-1)、(v-2)、(v-3)、(v-4)、(v-5)、(v-6)、(v-7)、(v-8)或(v-9)表示的结构,上述w是由上述化学式(w-1)、(w-2)、(w-3)、(w-4)、(w-5)、(w-6)、(w-7)、(w-8)、(w-9)、(w-10)、(w-11)、(w-12)、(w-13)、(w-14)、(w-15)或(w-16)表示的结构。在由上述化学式(2)表示的重复结构单元含有显示光取向性的部分的情况下,上述x1、上述x2、上述y、上述v和上述w中的至少一个是具有光反应性的结构,上述具有光反应性的结构是由上述化学式(x-p1)、(x-p2)、(x-p3)、(x-p4)、(y-p1)、(y-p2)、(y-p3)、(y-p4)、(v-p1)、(v-p2)、(v-p3)、(v-p4)、(w-p1)、(w-p2)、(w-p3)、(w-p4)、(w-p5)、(w-p6)、(w-p7)或(w-p8)表示的结构中的任一个。

上述r表示水平取向基团或者垂直取向基团。在上述r是水平取向基团的情况下,作为上述r,可以列举由下述化学式(r-h1)、(r-h2)、(r-h3)、(r-h4)、(r-h5)、(r-h6)、(r-h7)或(r-h8)表示的结构。在上述r是垂直取向基团的情况下,作为上述r,可以列举由下述化学式(r-v1)、(r-v2)、(r-v3)、(r-v4)、(r-v5)、(r-v6)或(r-v7)表示的结构。此外,在下述化学式(r-h7)中,甲基可以与苯环中的任意的碳原子键合,在下述化学式(r-h8)中,甲基可以与环己烷环中的任意的碳原子键合,在下述化学式(r-v6)中,三氟甲基可以与苯环中的任意的碳原子键合,在下述化学式(r-v7)中,氟原子可以与苯环中的任意的碳原子键合。

上述r可以含有光反应性官能团。即,上述r中的水平取向基团可以是含有显示光取向性的部分的水平光取向基团。另外,上述r中的垂直取向基团可以是含有显示光取向性的部分的垂直光取向基团。此外,光反应性官能团是指,通过被照射紫外光、可见光等光(电磁波)而发生结构变化,表现出对在其附近存在的液晶分子的取向进行限制的性质(取向限制力)的官能团、或取向限制力的大小和/或方向发生变化的官能团。

作为光反应性官能团,可以列举包含通过光照射而发生二聚化(形成二聚物)、异构化、光弗里斯重排、分解等反应的光反应部位的基团,例如优选使用肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基、香豆素基、二苯乙炔基或茋基。这些光反应性官能团有可能由于在光取向处理时被照射的光或使用液晶显示装置时的背光源的光而被分解。然而,上述共聚物包含由化学式(1)表示的刚直的结构,因此,即使由于光分解而产生了低分子量的杂质,杂质在膜中的移动也被极度地抑制,因此,能够防止向液晶层中溶出。

在上述r为水平取向基团的情况下,作为上述光反应性官能团,优选使用由下述化学式(r-hp1)或(r-hp2)表示的结构。此外,在下述化学式(r-hp2)中,甲基可以与苯环中的任意的碳原子键合。

在上述r为垂直取向基团的情况下,作为上述光反应性官能团,优选使用由下述化学式(r-vp1)、(r-vp2)、(r-vp3)、(r-vp4)、(r-vp5)、(r-vp6)、(r-vp7)、(r-vp8)、(r-vp9)、(r-vp10)、(r-vp11)、(r-vp12)、(r-vp13)、(r-vp14)、(r-vp15)、(r-vp16)、(r-vp17)、(r-vp18)、(r-vp19)、(r-vp20)或(r-vp21)表示的结构。

上述n表示由上述化学式(2)表示的结构单元内包含的由上述化学式(1)表示的结构单元的含有比例。n优选大于0且为0.80以下。当n在上述范围内时,能够在确保由上述化学式(1)表示的结构单元的抑制低分子量成分溶出的效果的同时,充分地得到提高成膜性的效果。从上述效果的观点出发,更优选n为0.01~0.50的范围内,进一步优选n为0.03~0.20的范围内。

此外,在由上述化学式(2)表示的重复结构单元中,由上述化学式(1)表示的结构单元(式中的左边所示的结构单元)和其他的结构单元(式中的右边所示的结构单元)的排列没有特别限定。例如,在用“a”表示由上述化学式(1)表示的结构单元,用“b”表示其他的结构单元时,两者在上述共聚物中可以像“ababab”那样交替地排列,也可以像“aababb”那样随机地排列,也可以像“aaabbb”那样以嵌段单位进行排列。

上述共聚物的一个分子中包含的上述x1、上述x2、上述y、上述v、上述w和上述r分别可以是1种,也可以是2种以上。例如,上述共聚物的一个分子中,可以含有由上述化学式(w-1)表示的结构和由上述化学式(w-2)表示的结构两者。

另外,上述取向膜只要含有至少1种包含由上述化学式(2)表示的重复结构单元的共聚物即可,可以仅含有1种,也可以含有2种以上。

上述取向膜中,除了上述共聚物以外,可以进一步含有其他成分。作为其他成分,可以列举来自后述的液晶取向剂中的任意成分的成分。

上述取向膜能够通过将作为取向膜的材料的液晶取向剂涂敷在基板上,接着进行加热形成涂膜,进一步对涂膜进行取向处理而形成。

上述液晶取向剂通常含有构成上述共聚物的单体和有机溶剂,但是根据需要可以含有其他的任意成分,优选制备成各成分溶解在溶剂中的溶液状的组合物。作为上述有机溶剂,优选溶解上述单体和其他的任意成分,且不与它们反应的有机溶剂。作为上述其他的任意成分,例如能够列举上述共聚物以外的聚合物;固化剂、固化促进剂、催化剂等添加剂。上述共聚物以外的聚合物能够用于使液晶取向剂的溶液特性、取向膜的电特性进一步提高。此外,由上述化学式(1)表示的重复结构单元能够通过四胺和酸酐的1步的热反应形成,因此,上述添加剂虽然根据需要可以配合,但是优选不配合。

作为上述涂敷的方法没有特别限定,可以列举辊涂法、旋涂法、印刷法、喷墨法等。上述加热可以以预加热(预烘焙)和烧制(后烘焙)的2阶段进行。

上述取向处理没有特别限定,可以是摩擦处理,也可以是光取向处理。在摩擦处理中,通过利用缠绕在滚筒上的布擦拭取向膜表面,对取向膜赋予期望的取向限制力。在光取向处理中,通过进行紫外线、可见光等光的照射(曝光),对取向膜赋予期望的取向限制力。作为光取向处理中所利用的光,能够使用直线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光或非偏振光。

上述取向膜的膜厚优选为10nm以上,更优选为40nm以上,进一步优选为45nm以上,特别优选为50nm以上,另外,优选为300nm以下,更优选为150nm以下,进一步优选为145nm以下,特别优选为140nm以下。

[液晶显示装置]

上述取向膜为了控制液晶层中的液晶分子的取向而在液晶显示装置中使用。上述液晶显示装置的种类没有特别限定,参照图1和图2,对应用了上述取向膜的液晶显示装置的一个例子进行说明。

图1是示意性地表示实施方式的液晶显示装置的截面图,图2是示意性地表示实施方式的液晶显示面板的平面图。如图1和图2所示,本实施方式的液晶显示装置具有一对基板10、20和被夹持在一对基板10、20间的液晶层30,一对基板10、20中的至少一个基板在液晶层30侧的表面具有取向膜40。在此,取向膜40含有包含由上述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物。

作为一对基板10、20,例如可以列举有源矩阵基板(tft基板)和彩色滤光片(cf)基板的组合。作为有源矩阵基板,能够使用在液晶显示装置的领域中通常使用的有源矩阵基板。作为有源矩阵基板在俯视时的构成,可以列举以下的构成,即在透明基板上设置有:多根平行的栅极信号线;在与栅极信号线正交的方向延伸并且形成为相互平行的多根源极信号线;与栅极信号线和源极信号线的交点对应地配置的薄膜晶体管(tft)等有源元件;在由栅极信号线和源极信号线划分的区域呈矩阵状配置的像素电极等。在水平取向模式的情况下,还设置有共用配线;与共用配线连接的对置电极等。

tft优选使用沟道由非晶硅、多晶硅或作为氧化物半导体的igzo(铟-镓-锌-氧)形成的tft。特别是,氧化物半导体因为截止泄漏小,所以有利于液晶显示装置的低频驱动,但是在液晶层30的vhr低的情况下,无法进行低频驱动。利用本申请发明能够提高液晶层30的vhr,因此,能够进行低频驱动。即,可以说氧化物半导体与本申请发明的组合特别优选。

此外,在有源矩阵型的显示方式中,通常,在设置在各像素的tft导通时,信号电压通过tft被施加于电极,此时被充电至像素中的电荷,在tft截止的期间中被保持。表示被充电的电荷在1帧期间(例如16.7ms)中被保持的比例的是电压保持率(vhr:voltageholdingratio)。即,vhr低表示对液晶层施加的电压容易随着时间而衰减,在有源矩阵型的显示方式中,要求提高vhr。

作为上述彩色滤光片基板,能够使用在液晶显示装置的领域中通常使用的彩色滤光片基板。作为彩色滤光片基板的构成,可以列举在透明基板上设置有形成为格子状的黑矩阵、在格子即像素的内侧形成的彩色滤光片等的构成。

此外,一对基板10、20中,彩色滤光片和有源矩阵两者可以形成在单侧的基板上。

液晶层30只要是含有液晶分子的层就没有特别限定。液晶分子可以是由下述式(p)定义的介电常数各向异性(δε)具有负的值的液晶分子,也可以是介电常数各向异性(δε)具有正的值的液晶分子。即,液晶分子可以具有负的介电常数各向异性,也可以具有正的介电常数各向异性。作为具有负的介电常数各向异性的液晶分子,例如能够使用δε为-1~-20的液晶分子。作为具有正的介电常数各向异性的液晶分子,例如能够使用δε为1~20的液晶分子。

δε=(长轴方向的介电常数)-(短轴方向的介电常数)(p)

此外,在以往的液晶显示装置中,使用具有负的介电常数各向异性的液晶分子时,与使用具有正的介电常数各向异性的液晶分子时相比,影像残留和斑点的不良情况处于更明显地表现出来的趋势。可推测这是因为,具有负的介电常数各向异性的液晶分子在短轴方向存在大的极化,因此离子化时的vhr的降低的影响变大。即,本发明的取向膜在使用具有负的介电常数各向异性的液晶材料的体系中发挥更大的效果。

另外,在一对基板10、20与液晶层30之间,设置有取向膜40。在图1中,在一个基板10与液晶层30之间、以及另一个基板20与液晶层30之间两者设置有取向膜40,但是也可以仅在任一者设置设置有取向膜40。取向膜40具有控制液晶层30中的液晶分子的取向的功能,在对液晶层30施加的电压低于阈值电压(包含未施加电压)时,主要通过取向膜40的作用来控制液晶层30中的液晶分子的取向。在该状态下,将液晶分子的长轴相对于一对基板10、20的表面形成的角度称为“预倾角”。此外,在本说明书中,“预倾角”表示液晶分子相对于与基板面平行的方向的倾斜的角度,与基板面平行的角度为0°,基板面的法线的角度为90°。

通过取向膜40赋予的液晶分子的预倾角的大小没有特别限定,取向膜40可以是水平取向膜,也可以是垂直取向膜。如后所述,在取向膜40为显示光取向性的水平取向膜(水平光取向膜)的情况下,特别能够充分发挥本发明的效果。在水平取向膜的情况下,预倾角优选实质上为0°(例如小于10°),从得到长期维持良好的对比度特性的效果的观点出发,更优选为0°。此外,在显示模式为ips模式或ffs模式的情况下,从视野角特性的观点出发,也优选预倾角为0°,但是在显示模式为tn模式的情况下,由于模式的制约,预倾角被设定为例如大约2°。

一对基板10、20由密封件50贴合。如图2所示,密封件50以将液晶层30的周围包围的方式配置。作为密封件50,例如能够使用含有无机填料或有机填料和固化剂的环氧树脂等。

上述液晶显示装置的取向模式没有特别限定,例如,能够使用边缘场开关(ffs:fringefieldswitching)模式、面内开关(ips:in-planeswitching)模式等水平取向模式;垂直取向(va:verticalalignment)模式;反向扭曲向列(rtn:reversetwistednematic)模式;扭曲向列(tn:twistednematic)模式。

此外,在上述取向模式是水平取向模式时,容易从光取向膜产生自由基,因此,能够显著地得到本申请发明的效果。即,在垂直取向模式的光取向处理(偏振uv照射)中,只要使预倾角从90°稍微倾斜即可,但是在水平取向模式的光取向处理中,需要更高精度地控制液晶取向的方位(在基板面内的方向)。因此,水平取向模式的光取向处理中的照射量,通常比垂直取向模式的情况大一个数量级以上,与垂直取向模式的情况相比,容易通过副反应产生更多的自由基。而本发明的取向膜40能够有效地防止在光取向处理时产生的杂质溶出到液晶层30中。

图3是示意性地表示ffs模式的液晶显示面板的构成的立体图。在作为水平取向模式的一个例子的ffs模式中,在至少一个基板上设置有包含面状电极24f、狭缝电极26f、和配置在面状电极24f与狭缝电极26f之间的绝缘膜25的结构(ffs电极结构),在与基板相邻的液晶层30中形成倾斜电场(边缘电场)。在图3中,在基板20上设置有ffs电极结构,从液晶层30侧起,依次配置有狭缝电极26f、绝缘膜25、面状电极24f。此外,狭缝电极26f通过将绝缘膜23、25贯通的接触孔(通孔),与比面状电极24f更靠支撑基板21侧的tft22的漏极电极电连接。作为狭缝电极26f,例如能够使用:具备其全周由电极包围的线状的开口部作为狭缝的电极;具备多个梳齿部并且在梳齿部间配置的线状的切口构成狭缝的梳型形状的电极。

图4是示意性地表示ips模式的液晶显示面板的构成的立体图。在作为水平取向模式的另一个例子的ips模式中,在至少一个基板上设置有一对梳形电极24i、26i,在与基板相邻的液晶层30中形成横向电场。作为一对梳形电极24i、26i,例如能够使用分别具备多个梳齿部、并且以梳齿部相互啮合的方式配置的电极对。

另外,可以在一对基板10、20的与液晶层30相反的一侧分别配置偏光板(直线偏振片)60。作为偏光板60,典型地可以列举使具有二色性的碘配位化合物等各向异性材料在聚乙烯醇(pva)膜上吸附取向而得到的材料。通常,在pva膜的两面层压三醋酸纤维素膜等保护膜而提供给实际使用。另外,在偏光板60与一对基板10、20之间,可以配置有相位差膜等光学膜。

如图1所示,在本实施方式的液晶显示装置中,背光源80配置在液晶面板的背面侧。具有这样的结构的液晶显示装置,一般被称为透过型的液晶显示装置。作为背光源80,只要是发出包含可见光的光的光源就没有特别限定,可以是发出仅包含可见光的光的光源,也可以是发出包含可见光和紫外光两者的光的光源。为了能够利用液晶显示装置进行彩色显示,优选使用发出白色光的背光源80。作为背光源80的种类,例如优选使用发光二极管(led)。此外,在本说明书中,“可见光”是指波长为380nm以上且小于800nm的光(电磁波)。

本实施方式的液晶显示装置,由液晶面板和背光源80,以及tcp(tapecarrierpackage:卷带式封装)、pcb(印刷电路板)等外部电路;视野角扩大膜、亮度提高膜等光学膜;边框(框架)等多个部件构成,根据部件的不同,也可以被组装在其他的部件上。对于已经说明的部件以外的部件没有特别限定,能够使用在液晶显示装置的领域中通常使用的部件,因此省略说明。

以上,对本发明的实施方式进行了说明,但是所说明的各个事项全部能够应用于本发明整体。

以下举出实施例对本发明进行更详细的说明,但是本发明不仅限定于这些实施例。

<实施例1>

1.取向膜材料的合成

将下述式(a-1)所示的二胺化合物0.08摩尔和下述式(a-2)所示的四胺化合物0.02摩尔溶解在γ-丁内酯中。接着,加入下述式(a-3)所示的酸酐0.10摩尔,在60℃反应12小时,由此,得到作为下述式(a-4)所示的水平取向膜(式中,n=0.2)的前体的聚酰胺酸的溶液(液晶取向剂)。此外,聚酰胺酸的重均分子量的范围为5000~500000。在重均分子量小于5000的情况下,难以通过成膜得到充分的膜厚,同时容易发生低分子成分向液晶层的溶出。另一方面,当重均分子量大于500000时,液晶取向剂的粘性变得过高,成膜变得困难。

2.液晶单元的制作

准备具有形成有狭缝的氧化铟锡(indiumtinoxide:ito)制的透明电极的tft基板和不具有电极的对置基板。将得到的液晶取向剂分别涂敷在tft基板上和对置基板上,在90℃进行5分钟的临时烧制,接着在230℃进行40分钟的正式烧制,由此,得到上述式(a-4)所示的化学结构的取向膜。接着,通过对取向膜的表面进行摩擦来实施取向处理。

接着,使用分配器(dispenser)在一个基板上描画紫外线固化性密封剂(积水化学株式会社制造,商品名:photolecs-wb)。另外,在另一个基板上的规定的位置,滴下正型液晶组合物。接着,在真空下将两基板贴合,利用紫外光使密封剂固化,形成液晶单元。为了消除液晶的流动取向,将液晶单元在130℃加热40分钟,进行使液晶成为各向同性相的再取向处理,之后冷却至室温得到ffs模式液晶单元。

<实施例2~4、比较例1>

改变上述式(a-1)所示的二胺化合物和上述式(a-2)所示的四胺化合物的配合量来制备液晶取向剂,除此以外与实施例1同样地操作,制作了实施例2~4、比较例1的ffs模式液晶单元。此外,实施例2~4和比较例1中的上述式(a-4)中的n的值如以下所示,在比较例1中使上述式(a-2)所示的四胺化合物的使用量为0。

实施例2:n=0.15

实施例3:n=0.10

实施例4:n=0.05

比较例1:n=0

<在背光源上的高温试验>

为了对在实施例1~4和比较例1中制作的ffs模式液晶单元的耐热性进行评价,进行了将液晶单元配置在点亮的背光源上,在使液晶单元的温度升温至75℃的状态下放置200小时的试验。将在放置前后进行电压保持率(vhr)和对比度的测定的结果示于下述表1。此外,vhr使用株式会社东阳特克尼卡(toyocorporation)制造的6254型vhr测定系统,在1v、70℃的条件下测定。对比度测定使用株式会社topcontechnohouse(topcontechnohousecorporation)制造的分光辐射度计“sr-ul1r”,在25℃环境下测定。

[表1]

如上述表1所示,在实施例1~4的ffs模式液晶单元中,即使在75℃的高温、且在背光源上放置200小时,也没看到vhr和对比度的降低。另一方面,在比较例1的ffs模式液晶单元中,在放置后确认了vhr和对比度的降低。

考虑到实施例1~4的试验结果,可以认为比较例1中的vhr和对比度的降低是由液晶取向剂导致的,具体地说,取向膜材料溶出到液晶中是原因。可以认为在实施例1~4中,导入了液晶溶解性非常低的上述式(1)所示的单体单元,由此抑制了vhr和对比度的降低。

另外,在实施例1~4中,放置前的对比度也变高。作为通过导入上述式(1)所示的单体单元,对比度变高的理由,可以认为是:上述式(1)所示的单体单元的平面度高,由此,取向膜的取向度上升,其结果,液晶的取向性上升;和膜电阻均匀。

<实施例5>

1.取向膜材料的合成

将下述式(b-1)所示的二胺化合物0.08摩尔和上述式(a-2)所示的四胺化合物0.02摩尔溶解在γ-丁内酯中。接着,加入下述式(b-2)所示的具有偶氮苯骨架的酸酐0.10摩尔,在60℃反应12小时,由此,得到作为下述式(b-3)所示的水平光取向膜(式中,n=0.2)的前体的聚酰胺酸的溶液(液晶取向剂)。此外,聚酰胺酸的重均分子量的范围调整为5000~30000。在重均分子量小于5000的情况下,难以通过成膜得到充分的膜厚,同时容易发生低分子成分向液晶层的溶出。另一方面,当重均分子量大于30000时,由于高分子链内的位阻,偶氮苯骨架的由偏振uv照射引起的光异构化难以发生,不能得到充分的取向。

2.液晶单元的制作

准备具有形成有狭缝的ito制的透明电极的tft基板和不具有电极的对置基板。将得到的取向剂分别涂敷在tft基板上和对置基板上,在90℃进行5分钟的临时烧制。接着,对涂敷有液晶取向剂的面,以5j/cm2照射以360nm为中心波长的直线偏振紫外光来实施取向处理。然后,在230℃进行40分钟的正式烧制,由此得到上述式(b-3)所示的化学结构的取向膜。

接着,使用分配器在一个基板上描画紫外线固化性密封剂(积水化学株式会社制造,商品名:photolecs-wb)。另外,在另一个基板上的规定的位置,滴下负型液晶组合物。接着,在真空下将两基板贴合,利用紫外光使密封剂固化,形成液晶单元。为了消除液晶的流动取向,将液晶单元在130℃加热40分钟,进行使液晶成为各向同性相的再取向处理,之后冷却至室温得到ffs模式液晶单元。

<实施例6~8、比较例2>

改变上述式(b-1)所示的二胺化合物和上述式(a-2)所示的四胺化合物的配合量来制备液晶取向剂,除此以外与实施例5同样地操作,制作了实施例6~8、比较例2的ffs模式液晶单元。此外,实施例6~8和比较例2中的上述式(b-3)中的n的值如以下所示,在比较例2中使上述式(a-2)所示的四胺化合物的使用量为0。

实施例6:n=0.15

实施例7:n=0.10

实施例8:n=0.05

比较例2:n=0

<在背光源上的高温试验>

对于在实施例5~8和比较例2中制作的ffs模式液晶单元,进行了与实施例1等同样的评价试验,将结果示于下述表2。

[表2]

如上述表2所示,在实施例5~8的ffs模式液晶单元中,即使在75℃的高温、且在背光源上放置200小时,vhr和对比度的降低也比较小。另一方面,在比较例2的ffs模式液晶单元中,在放置后确认了vhr和对比度的大幅降低。

考虑到实施例5~8的试验结果,可以认为比较例2中的vhr和对比度的大幅降低是由液晶取向剂导致的,具体地说,光取向膜的主链中的光官能团由于背光源光的影响而分解生成低分子杂质,该低分子杂质溶出到液晶中是原因。

另一方面,可以认为在实施例5~8中,导入了上述式(1)所示的单体单元,由此,即使主链中的光官能团分解生成低分子杂质,因为上述式(1)所示的单体单元的液晶溶解性极低,所以低分子杂质向液晶中的溶出也被抑制,放置后的vhr和对比度的降低也被抑制。

另外,在实施例5~8中,放置前的对比度也变高。作为通过导入上述式(1)所示的单体单元,对比度变高的理由,可以认为是:上述式(1)所示的单体单元的平面度高,由此,取向膜的取向度上升,其结果,液晶的取向性上升;和膜电阻均匀。

<实施例9>

1.取向膜材料的合成

将下述式(c-1)所示的具有垂直取向基团的二胺化合物0.02摩尔、下述式(c-2)所示的二胺化合物0.06摩尔和上述式(a-2)所示的四胺化合物0.02摩尔溶解在γ-丁内酯中。接着,加入上述式(a-3)所示的酸酐0.10摩尔,在60℃反应12小时,由此,得到作为下述式(c-3)所示的垂直取向膜(式中,n=0.2,m=0.2)的前体的聚酰胺酸的溶液(液晶取向剂)。垂直取向膜中的来自二胺化合物的部分构成聚酰胺酸,来自四胺化合物的部分是用于提高热稳定性的部分。此外,聚酰胺酸的重均分子量的范围为5000~500000。在重均分子量小于5000的情况下,难以通过成膜得到充分的膜厚,同时容易发生低分子成分向液晶层的溶出。另一方面,当重均分子量大于500000时,液晶取向剂的粘性变得过高,成膜变得困难。

2.液晶单元的制作

准备具有ito制的透明电极的tft基板和对置基板。此外,tft基板的透明电极设置有狭缝,对置基板的透明电极设置在基板的整个面上,且没有狭缝。将得到的液晶取向剂分别涂敷在tft基板上和对置基板上,在90℃进行5分钟的临时烧制,接着在230℃进行40分钟的正式烧制,由此得到上述式(c-3)所示的化学结构的取向膜。

接着,使用分配器在一个基板上描画紫外线固化性密封剂(积水化学株式会社制造,商品名:photolecs-wb)。另外,在另一个基板上的规定的位置,滴下负型液晶组合物。接着,在真空下将两基板贴合,利用紫外光使密封剂固化,形成液晶单元。为了消除液晶的流动取向,将液晶单元在130℃加热40分钟,进行使液晶成为各向同性相的再取向处理,之后冷却至室温得到va模式液晶单元。

<实施例10~12、比较例3>

改变上述式(c-1)所示的具有垂直取向基团的二胺化合物、上述式(c-2)所示的二胺化合物和上述式(a-2)所示的四胺化合物的配合量来制备液晶取向剂,除此以外与实施例9同样地操作,制作了实施例10~12、比较例3的va模式液晶单元。此外,实施例10~12和比较例3中的上述式(c-3)中的n和m的值如以下所示,在比较例3中使上述式(a-2)所示的四胺化合物的使用量为0。

实施例10:n=0.15,m=0.2

实施例11:n=0.10,m=0.2

实施例12:n=0.05,m=0.2

比较例3:n=0,m=0.2

<在背光源上的高温试验>

对于在实施例9~12和比较例3中制作的va模式液晶单元,进行了与实施例1等同样的评价试验,将结果示于下述表3。

[表3]

如上述表3所示,实施例9~12的va模式液晶单元的在放置前后的vhr和对比度的降低,与比较例3的va模式液晶单元的相比,非常小。

考虑到实施例9~12的试验结果,可以认为比较例3中的vhr和对比度的降低的主要原因是液晶取向剂,具体地说,原因是垂直取向基团稍微溶解于液晶,因此,比较低分子的垂直取向膜材料自身由于热而少量溶出到液晶中。

另一方面,可以认为在实施例9~12中,导入了上述式(1)所示的单体单元,由此,放置后的vhr和对比度的降低被抑制。作为vhr降低被抑制的具体的原因,可以认为是:随着分子的刚性的上升,侧链的解离变得难以发生;和由于分子的刚性的上升,膜硬度上升,已解离的侧链向液晶中的溶出被抑制。作为对比度降低抑制的具体的原因,可以认为是:上述式(1)所示的单体单元的平面度高,由此,取向膜的取向度上升,其结果,液晶取向稳定化;构成取向膜的分子向液晶中的溶出被抑制;和膜电阻均匀。

<实施例13>

1.取向膜材料的合成

将下述式(d-1)所示的具有垂直取向基团的二胺化合物0.08摩尔和上述式(a-2)所示的四胺化合物0.02摩尔溶解在γ-丁内酯中。接着,加入上述式(a-3)所示的酸酐0.10摩尔,在60℃反应12小时,由此,得到作为下述式(d-2)所示的垂直光取向膜(式中,n=0.2)的前体的聚酰胺酸的溶液(液晶取向剂)。此外,聚酰胺酸的重均分子量的范围为5000~500000。在重均分子量小于5000的情况下,难以通过成膜得到充分的膜厚,同时容易发生低分子成分向液晶层的溶出。另一方面,当重均分子量大于500000时,液晶取向剂的粘性变得过高,成膜变得困难。

2.液晶单元的制作

准备在整个面具有ito制的透明电极的tft基板和对置基板。将得到的液晶取向剂分别涂敷在tft基板上和对置基板上,在90℃进行5分钟的临时烧制,接着在230℃进行40分钟的正式烧制,由此得到上述式(d-2)所示的化学结构的取向膜。接着,对取向膜的表面,以50mj/cm2照射以330nm为中心波长的直线偏振紫外光来实施取向处理。

接着,使用分配器在一个基板上描画紫外线固化性密封剂(积水化学株式会社制造,商品名:photolecs-wb)。另外,在另一个基板上的规定的位置,滴下负型液晶组合物。接着,在真空下将两基板贴合,利用紫外光使密封剂固化,形成液晶单元。为了消除液晶的流动取向,将液晶单元在130℃加热40分钟,进行使液晶成为各向同性相的再取向处理,之后冷却至室温得到rtn模式液晶单元。

<实施例14~16、比较例4>

改变上述式(d-1)所示的具有垂直取向基团的二胺化合物和上述式(a-2)所示的四胺化合物的配合量来制备液晶取向剂,除此以外与实施例13同样地操作,制作了实施例14~16、比较例4的va模式液晶单元。此外,实施例14~16和比较例4中的上述式(d-2)中的n的值如以下所示,在比较例4中使上述式(a-2)所示的四胺化合物的使用量为0。

实施例14:n=0.15

实施例15:n=0.10

实施例16:n=0.05

比较例4:n=0

<在背光源上的高温试验>

对于在实施例13~16和比较例4中制作的rtn模式液晶单元,进行了与实施例1等同样的评价试验,将结果示于下述表4。

[表4]

如上述表4所示,实施例13~16的rtn模式液晶单元的在放置前后的vhr和对比度的降低,与比较例4的rtn模式液晶单元的相比,非常小。

考虑到实施例13~16的试验结果,可以认为比较例4中的vhr和对比度的降低的主要原因是液晶取向剂,具体地说,垂直光取向膜由于背光源光而劣化、分解,分解物溶出到液晶中是原因。通过导入上述式(1)所示的单体单元,vhr降低被抑制,同时对比度降低也被抑制。作为放置后的vhr降低被抑制的原因,可以认为是:随着分子的刚性的上升,侧链的解离变得难以发生;和由于分子的刚性的上升,膜硬度上升,已解离的侧链向液晶中的溶出被抑制。作为放置后的对比度降低被抑制的具体的原因,可以认为是:上述式(1)所示的单体单元的平面度高,由此,取向膜的取向度上升,其结果,液晶取向稳定化;构成取向膜的分子向液晶中的溶出被抑制;和膜电阻均匀。

<实施例17>

1.取向膜材料的合成

将上述式(b-1)所示的二胺化合物0.08摩尔和下述式(e-1)所示的具有偶氮苯骨架的四胺化合物0.02摩尔溶解在γ-丁内酯中。接着,加入上述式(b-2)所示的具有偶氮苯骨架的酸酐0.10摩尔,在60℃反应12小时,由此,得到作为下述式(e-2)所示的水平光取向膜(式中,n=0.2)的前体的聚酰胺酸的溶液(液晶取向剂)。此外,聚酰胺酸的重均分子量的范围调整为5000~30000。在重均分子量小于5000的情况下,难以通过成膜得到充分的膜厚,同时容易发生低分子成分向液晶层的溶出。另一方面,当重均分子量大于30000时,由于高分子链内的位阻,偶氮苯骨架的由偏振uv照射引起的光异构化难以发生,不能得到充分的取向。

2.液晶单元的制作

准备具有形成有狭缝的ito制的透明电极的tft基板和不具有电极的对置基板。将得到的液晶取向剂分别涂敷在tft基板上和对置基板上,在90℃进行5分钟的临时烧制。接着,对涂敷有液晶取向剂的面,以5j/cm2照射以360nm为中心波长的直线偏振紫外光来实施取向处理。然后,在230℃进行40分钟的正式烧制,由此得到上述式(e-2)所示的化学结构的取向膜。

接着,使用分配器,在一个基板上描画紫外线固化性密封剂(积水化学株式会社制造,商品名:photolecs-wb)。另外,在另一个基板上的规定的位置,滴下负型液晶组合物。接着,在真空下将两基板贴合,利用紫外光使密封剂固化,形成液晶单元。为了消除液晶的流动取向,将液晶单元在130℃加热40分钟,进行使液晶成为各向同性相的再取向处理,之后冷却至室温得到ffs模式液晶单元。

<实施例18~20、比较例5>

改变上述式(b-1)所示的二胺化合物和上述式(e-1)所示的四胺化合物的配合量来制备液晶取向剂,除此以外与实施例17同样地操作,制作了实施例18~20、比较例5的ffs模式液晶单元。此外,实施例18~20和比较例5中的上述式(e-2)中的n的值如以下所示,在比较例5中使上述式(e-1)所示的四胺化合物的使用量为0。

实施例18:n=0.15

实施例19:n=0.10

实施例20:n=0.05

比较例5:n=0

<在背光源上的高温试验>

对于在实施例17~20和比较例5中制作的ffs模式液晶单元,进行了与实施例1等同样的评价试验,将结果示于下述表5。

[表5]

如上述表5所示,实施例17~20的ffs模式液晶单元的在放置前后的vhr和对比度的降低,与比较例5的ffs模式液晶单元的相比,非常小。

考虑到实施例17~20的试验结果,可以认为比较例5中的vhr和对比度的降低的主要原因是液晶取向剂,具体地说,水平光取向膜的主链中的光官能团由于背光源光的影响而分解生成低分子杂质,低分子杂质溶出到液晶中是原因。可以认为通过导入上述式(1)所示的单体单元,即使主链中的光官能团分解而成为低分子,因为上述式(1)所示的单体单元的溶解性极低,所以向液晶中的溶出也被抑制,放置后的vhr和对比度的降低也被抑制。

另外,在实施例17~20中,放置前的对比度也变高。作为通过导入上述式(1)所示的单体单元,对比度变高的理由,可以认为是:上述式(1)所示的单体单元的平面度高,由此,取向膜的取向度上升,其结果,液晶的取向性上升;和膜电阻均匀。

<实施例21>

1.取向膜材料的合成

将上述式(b-1)所示的二胺化合物0.08摩尔和下述式(f-1)所示的具有查尔酮骨架的四胺化合物0.02摩尔溶解在γ-丁内酯中。接着,加入下述式(f-2)所示的具有查尔酮骨架的酸酐0.10摩尔,在60℃反应12小时,由此,得到作为下述式(f-3)所示的水平光取向膜(式中,n=0.2)的前体的聚酰胺酸的溶液(液晶取向剂)。此外,聚酰胺酸的重均分子量的范围调整为5000~30000。在重均分子量小于5000的情况下,难以通过成膜得到充分的膜厚,同时容易发生低分子成分向液晶层的溶出。另一方面,当重均分子量大于30000时,由于高分子链内的位阻,查尔酮骨架的由偏振uv照射引起的光异构化或光二聚化反应难以发生,不能得到充分的取向。

2.液晶单元的制作

准备具有形成有狭缝的ito制的透明电极的tft基板和不具有电极的对置基板。将得到的液晶取向剂分别涂敷在tft基板上和对置基板上,在90℃进行5分钟的临时烧制。接着,对涂敷有液晶取向剂的面,以5j/cm2照射以360nm为中心波长的直线偏振紫外光来实施取向处理。然后,在230℃进行40分钟的正式烧制,由此得到上述式(f-3)所示的化学结构的取向膜。

接着,使用分配器在一个基板上描画紫外线固化性密封剂(积水化学株式会社制造,商品名:photolecs-wb)。另外,在另一个基板上的规定的位置,滴下负型液晶组合物。接着,在真空下将两基板贴合,利用紫外光使密封剂固化,形成液晶单元。为了消除液晶的流动取向,将液晶单元在130℃加热40分钟,进行使液晶成为各向同性相的再取向处理,之后冷却至室温得到ffs模式液晶单元。

<实施例22~24、比较例6>

改变上述式(b-1)所示的二胺化合物和上述式(f-1)所示的具有查尔酮骨架的四胺化合物的配合量来制备液晶取向剂,除此以外与实施例21同样地操作,制作了实施例22~24、比较例6的ffs模式液晶单元。此外,实施例22~24和比较例6中的上述式(f-3)中的n的值如以下所示,在比较例6中使下述式(f-1)所示的四胺化合物的使用量为0。

实施例22:n=0.15

实施例23:n=0.10

实施例24:n=0.05

比较例6:n=0

<在背光源上的高温试验>

对于在实施例21~24和比较例6中制作的ffs模式液晶单元,进行了与实施例1等同样的评价试验,将结果示于下述表6。

[表6]

如上述表6所示,实施例21~24的ffs模式液晶单元的在放置前后的vhr和对比度的降低,与比较例6的ffs模式液晶单元的相比小。

考虑到实施例21~24的试验结果,可以认为比较例6中的vhr和对比度的降低的主要原因是液晶取向剂,具体地说,水平光取向膜的主链中的光官能团由于背光源光的影响而分解生成低分子杂质,低分子杂质溶出到液晶中是原因。然而,与实施例5~8和17~20相比,放置后的vhr和对比度的降低小。可以认为这是因为,光官能团不是偶氮苯基而是查尔酮基,因此,背光源光的吸收难以发生。可以认为通过使用查尔酮基作为光官能团,进一步导入上述式(1)所示的单体单元,主链中的光官能团的分解变得难以发生,另外即使进行光分解而生成低分子杂质,因为上述式(1)所示的单体单元的液晶溶解性极低,所以低分子杂质向液晶中的溶出也被抑制,放置后的vhr和对比度的降低也被抑制。

[付记]

本发明的一个方式可以是含有包含由下述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物的取向膜。

(式中,x1和x2可以相同也可以不同,表示由下述化学式(x-1)、(x-2)、(x-3)、(x-4)、(x-5)、(x-6)、(x-7)、(x-8)、(x-9)、(x-p1)、(x-p2)、(x-p3)或(x-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。y表示由下述化学式(y-1)、(y-2)、(y-3)、(y-4)、(y-5)、(y-6)、(y-7)、(y-8)、(y-9)、(y-10)、(y-11)、(y-12)、(y-p1)、(y-p2)、(y-p3)或(y-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。)

根据上述方式的取向膜,构成取向膜的共聚物的分子结构是刚直的,因此,难以发生构象变化,能够防止低分子量的成分溶出到液晶层中。其结果,能够防止液晶显示装置的影像残留、斑点等显示不良。

由上述化学式(1)表示的重复结构单元可以不含显示光取向性的部分,也可以含有显示光取向性的部分。在由上述化学式(1)表示的重复结构单元不含显示光取向性的部分的情况下,上述x1和上述x2可以相同也可以不同,是由上述化学式(x-1)、(x-2)、(x-3)、(x-4)、(x-5)、(x-6)、(x-7)、(x-8)或(x-9)表示的结构,上述y是由上述化学式(y-1)、(y-2)、(y-3)、(y-4)、(y-5)、(y-6)、(y-7)、(y-8)、(y-9)、(y-10)、(y-11)或(y-12)表示的结构。在由上述化学式(1)表示的重复结构单元含有显示光取向性的部分的情况下,上述x1、上述x2和上述y中的至少1个是具有光反应性的结构,上述具有光反应性的结构是由上述化学式(x-p1)、(x-p2)、(x-p3)、(x-p4)、(y-p1)、(y-p2)、(y-p3)或(y-p4)表示的结构中的任一个。

优选上述共聚物包含由下述化学式(2)表示的重复结构单元。

(式中,n表示由上述化学式(2)表示的结构单元内包含的由上述化学式(1)表示的结构单元的含有比例,是大于0小于1的实数。v表示由下述化学式(v-1)、(v-2)、(v-3)、(v-4)、(v-5)、(v-6)、(v-7)、(v-8)、(v-9)、(v-p1)、(v-p2)、(v-p3)或(v-p4)表示的结构,氢原子可以被取代。w表示由下述化学式(w-1)、(w-2)、(w-3)、(w-4)、(w-5)、(w-6)、(w-7)、(w-8)、(w-9)、(w-10)、(w-11)、(w-12)、(w-13)、(w-14)、(w-15)、(w-16)、(w-p1)、(w-p2)、(w-p3)、(w-p4)、(w-p5)、(w-p6)、(w-p7)或(w-p8)表示的结构,氢原子可以被取代。r表示水平取向基团或者垂直取向基团。)

根据由上述化学式(2)表示的重复结构单元,能够在得到由上述化学式(1)表示的结构单元产生的抑制低分子量成分溶出的效果的同时,充分地得到提高喷墨法、印刷法等涂敷方式的成膜性的效果。

由上述化学式(2)表示的重复结构单元可以不含显示光取向性的部分,也可以含有显示光取向性的部分。在由上述化学式(2)表示的重复结构单元不含显示光取向性的部分的情况下,上述x1和上述x2可以相同也可以不同,为由上述化学式(x-1)、(x-2)、(x-3)、(x-4)、(x-5)、(x-6)、(x-7)、(x-8)或(x-9)表示的结构,上述y为由上述化学式(y-1)、(y-2)、(y-3)、(y-4)、(y-5)、(y-6)、(y-7)、(y-8)、(y-9)、(y-10)、(y-11)或(y-12)表示的结构,上述v为由上述化学式(v-1)、(v-2)、(v-3)、(v-4)、(v-5)、(v-6)、(v-7)、(v-8)或(v-9)表示的结构,上述w为由上述化学式(w-1)、(w-2)、(w-3)、(w-4)、(w-5)、(w-6)、(w-7)、(w-8)、(w-9)、(w-10)、(w-11)、(w-12)、(w-13)、(w-14)、(w-15)或(w-16)表示的结构。在由上述化学式(2)表示的重复结构单元含有显示光取向性的部分的情况下,上述x1、上述x2、上述y、上述v和上述w中的至少一个是具有光反应性的结构,上述具有光反应性的结构是由上述化学式(x-p1)、(x-p2)、(x-p3)、(x-p4)、(y-p1)、(y-p2)、(y-p3)、(y-p4)、(v-p1)、(v-p2)、(v-p3)、(v-p4)、(w-p1)、(w-p2)、(w-p3)、(w-p4)、(w-p5)、(w-p6)、(w-p7)、(w-p8)表示的结构中的任一个。

在上述r为水平取向基团的情况下,作为上述r,可以列举由下述化学式(r-h1)、(r-h2)、(r-h3)、(r-h4)、(r-h5)、(r-h6)、(r-h7)或(r-h8)表示的结构。

在上述r为垂直取向基团的情况下,作为上述r,可以列举由下述化学式(r-v1)、(r-v2)、(r-v3)、(r-v4)、(r-v5)、(r-v6)或(r-v7)表示的结构。

上述r可以含有光反应性官能团。通过上述r含有光反应性官能团,能够使上述取向膜成为能够应用光取向处理的光取向膜。优选上述光反应性官能团为肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基、香豆素基、二苯乙炔基或茋基中的任一种。这些光反应性官能团的吸收光谱的长波长侧与背光源的发光光谱的短波长侧重叠,有可能由于被照射背光源的光而被分解。而通过使用包含由上述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物,能够防止被分解的光反应性官能团溶出到液晶中。

在上述r为水平取向基团的情况下,作为上述光反应性官能团,优选使用由下述化学式(r-hp1)或(r-hp2)表示的结构。

在上述r为垂直取向基团的情况下,作为上述光反应性官能团,优选使用由下述化学式(r-vp1)、(r-vp2)、(r-vp3)、(r-vp4)、(r-vp5)、(r-vp6)、(r-vp7)、(r-vp8)、(r-vp9)、(r-vp10)、(r-vp11)、(r-vp12)、(r-vp13)、(r-vp14)、(r-vp15)、(r-vp16)、(r-vp17)、(r-vp18)、(r-vp19)、(r-vp20)或(r-vp21)表示的结构。

另外,本发明的另一个方式可以是一种液晶显示装置,其具有一对基板和被夹持在上述一对基板间的液晶层,上述一对基板中的至少一个基板在上述液晶层侧的表面具有取向膜,上述取向膜是含有包含由上述化学式(1)表示的重复结构单元的共聚物的取向膜。根据上述方式的液晶显示装置,具备上述的取向膜,因此,影像残留、斑点等显示不良的发生被抑制,能够实现高的显示品质。

符号说明

10、20:基板

21:支撑基板

22:tft

23、25:绝缘膜

24f:面状电极

24i:梳形电极

26f:狭缝电极

26i:梳形电极

30:液晶层

40:取向膜

50:密封件

60:偏光板

80:背光源

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