液晶取向膜的制造方法、液晶取向膜及液晶显示元件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种不通过摩擦就能高效地向膜中引入各向异性的液晶取向膜的制造方法，提供一种液晶取向膜和液晶显示元件。液晶取向膜的制造方法包括：[I]在基板上形成在规定的温度范围内体现出液晶性的感光性的侧链型高分子膜的工序；[II]对所述侧链型高分子膜照射偏振紫外线的工序；以及[III]对经所述紫外线照射的侧链型高分子膜加热的工序；其特征在于，[II]工序的紫外线照射量在ΔA达到最大的紫外线照射量的1％～70％的范围内，ΔA是所述侧链型高分子膜的、与所述偏振紫外线的偏振方向平行的方向的紫外线吸光度和与所述偏振紫外线的偏振方向垂直的方向的紫外线吸光度之差。
【专利说明】液晶取向膜的制造方法、液晶取向膜及液晶显示元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及液晶取向膜的制造方法、液晶取向膜及液晶显示元件，特别是涉及液晶显示元件中使用的液晶取向膜的制造方法、通过该制造方法而得的液晶取向膜、以及使用该液晶取向膜的液晶显示元件。
【背景技术】
[0002]液晶显示元件作为轻量、薄型且低耗电的显示器件众所周知，近年来被应用于大型的电视机用途等，已取得了惊人的发展。液晶显示元件例如用具有电极的透明的一对基板将液晶层夹住而构成。于是，在液晶显示元件中，为使液晶在基板间呈所需的取向状态，使用由有机材料构成的有机膜作为液晶取向膜。
[0003]S卩，液晶取向膜是液晶显示元件的构成构件，形成在将液晶夹住的基板的与液晶接触的面上，起到在该基板间使液晶朝一定方向取向的作用。于是，对于液晶取向膜，除了使液晶朝例如与基板平行的方向等一定方向取向的作用以外，有时还要求控制液晶的预倾角的作用。这样的液晶取向膜的控制液晶取向的能力(下称取向控制能力)是通过对构成液晶取向膜的有机膜进行取向处理来赋予的。
[0004]作为用于赋予取向控制能力的液晶取向膜的取向处理方法，一直以来已知摩擦法。摩擦法是指如下方法:对于基板上的聚乙烯醇、聚酰胺、聚酰亚胺等有机膜，将其表面用棉、尼龙、聚酯等的布朝一定方向擦拭(摩擦)，使液晶朝擦拭的方向(摩擦方向)取向。该摩擦法能简便地实现较为稳定的液晶的取向状态，因此在现有的液晶显示元件的制造工艺中一直都有使用。于是，作为液晶取向膜中使用的有机膜，以往主要选择耐热性等可靠性和电特性优异的聚酰亚胺类的有机膜。
[0005]然而，对由聚酰亚胺等构成的液晶取向膜表面进行摩擦的摩擦法中，扬尘和静电的产生有时成为问题。此外，由于近年来的液晶显示元件的高精细化、由对应的基板上的电极或液晶驱动用的开关有源元件所导致的凹凸，有时无法用布对液晶取向膜表面进行均匀地摩擦，无法实现均匀的液晶取向。
[0006]于是，作为不进行摩擦的液晶取向膜的其它取向处理方法，对光取向法进行了大
量研究。
[0007]光取向法有各种各样的方法，但都是利用直线偏振光或准直的光在构成液晶取向膜的有机膜内形成各向异性，沿着该各向异性使液晶取向。
[0008]作为主要的光取向法，已知分解型的光取向法。例如对聚酰亚胺膜照射偏振紫外线，利用分子结构的紫外线吸收的偏振方向依赖性使其发生各向异性的分解。然后，利用未分解而残留的聚酰亚胺使液晶取向(参照专利文献I)。
[0009]此外，也已知光交联型或光异构化型的光取向法。例如使用聚肉桂酸乙烯酯，照射偏振紫外线，在与偏振光平行的2条侧链的双键部分发生二聚化反应(交联反应)。然后，使液晶朝与偏振方向正交的方向取向(参照非专利文献I)。此外，使用侧链具有偶氮苯的侧链型高分子的情况下，照射偏振紫外线，在与偏振光平行的侧链的偶氮苯部分发生异构化反应，使液晶朝与偏振方向正交的方向取向(参照非专利文献2)。
[0010]如以上例子所述，采用光取向法的液晶取向膜的取向处理方法中，不需要摩擦，不用担心扬尘和静电的产生。于是，即使对于表面有凹凸的液晶显示元件的基板也能实施取向处理，是适合于工业领域的生产工艺的液晶取向膜的取向处理方法。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本专利第3893659号公报
[0014]非专利文献
[0015]非专利文献I:M.Shadt 等,Jpn.J.Appl.Phys.31, 2155 (1992)
[0016]非专利文献2:K.1chimura 等,Chem.Rev.100, 1847 (2000)
【发明内容】
[0017]发明所要解决的技术问题
[0018]如上所述，光取向法与一直以来作为液晶显示元件的取向处理方法在工业领域应用的摩擦法相比，不需要摩擦工序本身，因此具有很大优点。而且，与通过摩擦的取向控制能力大致恒定的摩擦法相比，光取向法能改变偏振光的照射量来控制取向控制能力。然而，光取向法中，欲实现与采用摩擦法时相同程度的取向控制能力的情况下，有时需要大量的偏振光的照射量，或是无法实现稳定的液晶取向。
[0019]例如上述专利文献I中记载的分解型的光取向法中，需要对聚酰亚胺膜照射来源于输出功率500W的高压汞灯的紫外光60分钟等，需要长时间且大量的紫外线照射。此外，二聚化型或光异构化型的光取向法的情况下，有时也需要数J (焦耳)?数十J左右的大量的紫外线照射。还有，光交联型或光异构化型的光取向法的情况下，液晶的取向的热稳定性和光稳定性差，因此制成液晶显示元件时存在发生取向不良或显示烧屏的问题。
[0020]因此，光取向法中，要求实现取向处理的高效率化和稳定的液晶取向，要求开发出能高效地赋予液晶取向膜以高取向控制能力的液晶取向膜的制造方法。
[0021]于是，本发明的目的是提供一种能用光高效地进行良好的液晶取向控制的液晶取向膜的制造方法。
[0022]此外，本发明的目的是提供一种采用该液晶取向膜的制造方法来实现使用光的高效率的取向处理而制成的液晶取向膜。
[0023]本发明的目的还提供一种具有实现使用光的高效率的取向处理而制成的液晶取向膜的液晶显示元件。
[0024]解决技术问题所采用的技术方案
[0025]本发明人进行了认真研究，结果获得以下发现，从而完成了本发明。
[0026]本发明的液晶取向膜的制造方法采用的是使用能体现出液晶性的感光性的侧链型高分子膜、不进行摩擦处理、而是通过偏振光照射进行取向处理的方法。然后，在偏振光照射后，设置对该侧链型高分子膜加热的工序，制造液晶取向膜。此时，通过优化偏振光的照射量和偏振光照射后的加热工序中的加热温度，可通过液晶取向膜实现高效率的取向处理，能以高效率赋予良好的取向控制能力。
[0027]本发明具有以下技术内容。[0028](I) 一种液晶取向膜的制造方法，其包括:
[0029][I]在基板上形成在规定的温度范围内体现出液晶性的感光性的侧链型高分子膜的工序；
[0030][II]对所述侧链型高分子膜照射偏振紫外线的工序；以及
[0031][III]对经所述紫外线照射的侧链型高分子膜加热的工序；
[0032]其特征在于，[II]工序的紫外线照射量在ΛΑ达到最大的紫外线照射量的1%?70%的范围内，ΛΑ是所述侧链型高分子膜的、与所述偏振紫外线的偏振方向平行的方向的紫外线吸光度和与所述偏振紫外线的偏振方向垂直的方向的紫外线吸光度之差。
[0033](2)上述⑴所述的液晶取向膜的制造方法，其中，[II]工序的紫外线照射量在所述Λ A达到最大的紫外线照射量的I %?50%的范围内。
[0034](3)上述(I)或⑵所述的液晶取向膜的制造方法，其中，[III]工序的加热温度是比所述侧链型高分子膜体现出液晶性的温度范围的下限高10°c的温度?比该温度范围的上限低IO °c的温度的范围内的温度。
[0035](4)上述(I)?(3)中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其中，所述体现出液晶性的感光性的侧链型高分子中所含有的感光性基团是偶氮苯、芪、肉桂酸、肉桂酸酯、查耳酮、香豆素、二苯乙炔、苯甲酸苯酯或其衍生物。
[0036](5) 一种液晶取向膜的制造方法，其包括:
[0037][I]在基板上形成在规定的温度范围内体现出液晶性的光交联性的侧链型高分子膜的工序；
[0038][II]对所述光交联性侧链型高分子膜照射偏振紫外线的工序；以及
[0039][III]对经所述紫外线照射的侧链型高分子膜加热的工序；
[0040][IV]对照射过所述紫外线、然后经过加热的侧链型高分子膜照射非偏振紫外线的
工序；
[0041]其特征在于，[II]工序的紫外线照射量在ΛΑ达到最大的紫外线照射量的1%?70%的范围内，ΛΑ是所述侧链型高分子膜的、与所述偏振紫外线的偏振方向平行的方向的紫外线吸光度和与所述偏振紫外线的偏振方向垂直的方向的紫外线吸光度之差。
[0042](6)上述(5)所述的液晶取向膜的制造方法，其中，[II]工序的紫外线照射量在所述Λ A达到最大的紫外线照射量的I %?50%的范围内。
[0043](7)上述(5)或(6)所述的液晶取向膜的制造方法，其中，[III]工序的加热温度是比所述侧链型高分子膜体现出液晶性的温度范围的下限高10°C的温度?比该温度范围的上限低IO °c的温度的范围内的温度。
[0044](8)上述(5)?(7)中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其中，通过[IV]工序的紫外线照射，所述侧链型高分子膜所具有的光交联性基团的20摩尔％以上发生反应。
[0045](9)上述(5)?(8)中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其中，所述体现出液晶性的光交联性的侧链型高分子中所含有的感光性基团是肉桂酸、肉桂酸酯、查耳酮、香豆素、二苯乙炔或其衍生物。
[0046](10)上述(I)?(9)中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其中，所述侧链型高分子膜是包括主链和侧链的结构，所述主链由选自烃、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的至少一种构成，所述侧链以下式(I)?(7)中的至少一种表示；[0047][化I]
[0048]
【权利要求】
1.一种液晶取向膜的制造方法，其包括: [I]在基板上形成在规定的温度范围内体现出液晶性的感光性的侧链型高分子膜的工序; [II]对所述侧链型高分子膜照射偏振紫外线的工序；以及 [III]对经所述紫外线照射的侧链型高分子膜加热的工序； 其特征在于，[II]工序的紫外线照射量在ΛΑ达到最大的紫外线照射量的1%~70%的范围内，ΛΑ是所述侧链型高分子膜的、与所述偏振紫外线的偏振方向平行的方向的紫外线吸光度和与所述偏振紫外线的偏振方向垂直的方向的紫外线吸光度之差。
2.如权利要求1所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，[II]工序的紫外线照射量在所述ΔΑ达到最大的紫外线照射量的1%~50%的范围内。
3.如权利要求1或2所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，[III]工序的加热温度是比所述侧链型高分子膜体现出液晶性的温度范围的下限高10°C的温度~比该温度范围的上限低IO °c的温度的范围内的温度。
4.如权利要求1~3中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，所述体现出液晶性的感光性的侧链型高分子中所含有的感光性基团是偶氮苯、芪、肉桂酸、肉桂酸酯、查耳酮、香豆素、二苯乙炔、苯甲酸苯酯或其衍生物。
5.一种液晶取向膜的 制造方法，其包括: [I]在基板上形成在规定的温度范围内体现出液晶性的光交联性的侧链型高分子膜的工序； [II]对所述光交联性侧链型高分子膜照射偏振紫外线的工序；以及 [III]对经所述紫外线照射的侧链型高分子膜加热的工序； [IV]对照射过所述紫外线、然后经过加热的侧链型高分子膜照射非偏振紫外线的工序; 其特征在于，[II]工序的紫外线照射量在ΛΑ达到最大的紫外线照射量的1%~70%的范围内，ΛΑ是所述侧链型高分子膜的、与所述偏振紫外线的偏振方向平行的方向的紫外线吸光度和与所述偏振紫外线的偏振方向垂直的方向的紫外线吸光度之差。
6.如权利要求5所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，[II]工序的紫外线照射量在所述ΔΑ达到最大的紫外线照射量的1%~50%的范围内。
7.如权利要求5或6所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，[III]工序的加热温度是比所述侧链型高分子膜体现出液晶性的温度范围的下限高10°C的温度~比该温度范围的上限低I (TC的温度的范围内的温度。
8.如权利要求5~7中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，通过[IV]工序的紫外线照射，所述侧链型高分子膜所具有的光交联性基团的20摩尔％以上发生反应。
9.如权利要求5~8中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，所述体现出液晶性的光交联性的侧链型高分子中所含有的感光性基团是肉桂酸、肉桂酸酯、查耳酮、香豆素、二苯乙炔或其衍生物。
10.如权利要求1~9中任一项所述的液晶取向膜的制造方法，其特征在于，所述侧链型高分子膜是包括主链和侧链的结构，所述主链由选自烃、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的至少一种构成，所述侧链以下式(I)~(X)中的至少一种表不； [化I]
11.一种液晶取向膜，其特征在于，通过权利要求1~10中任一项所述的液晶取向膜的制造方法而制成。
12.一种液晶显示元件，其特征在于，具有权利要求11所述的液晶取向膜。
【文档编号】C08F20/30GK103959152SQ201280058353
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2011年11月29日
【发明者】后藤耕平, 川月喜弘, 近藤瑞穗, 安藤昌幸, 北川大桂夫, 椿幸树 申请人:日产化学工业株式会社