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CN110352382A - 液晶元件及其制造方法 - Google Patents

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CN110352382A
CN110352382A CN201880014550.5A CN201880014550A CN110352382A CN 110352382 A CN110352382 A CN 110352382A CN 201880014550 A CN201880014550 A CN 201880014550A CN 110352382 A CN110352382 A CN 110352382A
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CN
China
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liquid crystal
substrate
film
methyl
orientation film
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Application number
CN201880014550.5A
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English (en)
Inventor
加藤孝人
樫下幸志
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JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
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Publication date
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Abstract

液晶显示元件10包括第1基材11、与第1基材11相向配置的第2基材12、以及配置于第1基材11与第2基材12之间的液晶层13。第1基材11及第2基材12中的至少一者为包含树脂的基材。液晶显示元件10包括:共用电极14,设置于第1基材11上;像素电极16,在第1基材11中在共用电极14上介隔绝缘膜15配置而成;以及液晶取向膜,形成于第1基材11及第2基材12中的至少一者的表面上,且与液晶层13邻接。

Description

液晶元件及其制造方法
关联申请的相互参照
本申请是基于2017年3月17日提出申请的日本申请编号2017-52456号而成者,在本申请中引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及一种液晶元件及其制造方法。
背景技术
近年来,液晶元件可在自移动电话、智能手机、平板个人计算机(PersonalComputer,PC)等小型装置至液晶电视等大画面的液晶显示元件为止广泛的用途中使用。作为液晶元件,除了扭转向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭转向列(Super TwistedNematic,STN)型、垂直取向(Vertical Alignment,VA)型等纵电场方式的具有液晶单元的液晶显示元件以外,已知有面内切换(In-Plane Switching,IPS)型、边缘场切换(FringeField Switching,FFS)型等横电场方式的液晶显示元件(例如,参照专利文献1)。
在横电场方式的液晶元件中,在一对基板中的一个基板上设置有电极对(共用电极及像素电极)。在横电场方式的液晶元件中,通过在共用电极与像素电极之间形成电场,沿水平方向取向的液晶分子在水平方向上旋转。由此,入射光的透过得以控制。因此,与纵电场方式的液晶元件相比,横电场方式的液晶元件具有更广的视野角特性,且可实现高品质的显示。
作为横电场方式的液晶元件之一的FFS型液晶元件是通过对平行(homogeneous)取向的液晶分子施加边缘电场而控制光的透过的方式的液晶元件。在FFS型液晶元件中,在一个基板表面设置有共用电极,在所述共用电极的表面介隔绝缘膜而设置有像素电极。若在共用电极与像素电极之间形成有电场(边缘电场),则在像素电极的两侧电场朝向共用电极,不仅存在于像素电极间的液晶分子而且像素电极上的液晶分子会旋转。因此,根据FFS型液晶元件,有如下优点:可实现更广的视野角及高对比度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2016-142945号公报
发明内容
发明所要解决的问题
作为液晶元件,伴随着其多用途化,而希望可改善可挠性、耐冲击性且实现轻量化及薄型化。尤其,可以说若在可实现广视野角及高对比度的FFS型液晶元件中能够改善可挠性等特性,则也会带来液晶元件的进一步的用途扩大、品质提高。
本公开是鉴于所述课题而成,其主要目的在于提供一种可挠性及耐冲击性良好并且轻量且薄型、液晶取向性良好的FFS型液晶元件。
解决问题的技术手段
本公开为了解决所述课题而采用以下手段。
[1]一种液晶元件,其包括第1基材、与所述第1基材相向配置的第2基材、以及配置于所述第1基材与所述第2基材之间的液晶层,所述第1基材及所述第2基材中的至少一者为包含树脂的基材,且所述液晶元件包括:共用电极,设置于所述第1基材上;像素电极,在所述第1基材中在所述共用电极上介隔绝缘膜配置而成;以及液晶取向膜,形成于所述第1基材及所述第2基材中的至少一者上,且与所述液晶层邻接。
[2]一种液晶元件的制造方法,其中所述液晶元件包括第1基材、与所述第1基材相向配置的第2基材、以及配置于所述一对基材间的液晶层,且所述第1基材及所述第2基材中的至少一者为包含树脂的基材,在所述第1基材上设置有共用电极、以及在所述共用电极上介隔绝缘膜而配置的像素电极,所述液晶元件的制造方法包括:在所述第1基材及所述第2基材中的至少一者涂布液晶取向剂而形成液晶取向膜的步骤;以及在形成所述液晶取向膜后,介隔所述液晶层而将所述第1基材及所述第2基材相向配置而构建液晶单元的步骤。
发明的效果
根据所述构成,将第1基材及第2基材中的至少一者设为包含树脂的基材,因此可获得可挠性及耐冲击性良好、轻量且薄型、并且液晶取向性良好的FFS型液晶元件。
附图说明
[图1]图1为表示FFS型液晶显示元件的概略构成的剖面图。
[图2]图2为表示第2实施方式的FFS型液晶显示元件的概略构成的剖面图。
[图3]图3为像素电极的平面示意图。
[图4]图4为像素电极的平面示意图。
具体实施方式
(第1实施方式)
<液晶元件>
以下,参照附图对第1实施方式进行说明。再者,关于以下的各实施方式彼此,对于彼此相同或均等的部分在图中附上相同符号,对于相同符号的部分引用所述说明。
本实施方式中,将液晶元件具体化为FFS型的液晶显示元件10。液晶显示元件10如图1所示包括包含第1基材11及第2基材12的一对基材、以及配置于第1基材11与第2基材12之间的液晶层13。
第1基材11及第2基材12为透明基材,第1基材11及第2基材12中的至少一者为包含树脂的膜基材。本实施方式中,第1基材11为玻璃基材,第2基材12为包含树脂的膜基材。所述情况下,就可获得轻量化及薄型化的效果且实现液晶的保护的方面而言优选。作为构成膜基材的树脂,例如可列举:硅、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、三乙酰基纤维素(Triacetyl Cellulose,TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯等材料。
在第1基材11上设置有扫描线、公共配线(common wiring)及信号线(附图略),在由扫描线及公共配线划分的区域设置有作为连接于公共配线的面电极的共用电极14。另外,在第1基材11中,在共用电极14上介隔绝缘膜15而配置有梳齿状的像素电极16。由共用电极14及像素电极16而构建电极对。共用电极14及像素电极16例如为包含氧化锡(SnO2)的奈塞(NESA)膜(美国PPG公司注册商标)、包含氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)的氧化铟锡(Indium Tin Oxid,ITO)膜、或包含碳材料的透明导电膜。在扫描线与信号线交差的位置的附近配置有作为切换元件的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)(附图略),通过TFT的驱动来控制对共用电极14及像素电极16的电压施加及解除。
在第2基材12上设置有彩色滤光片17及保护膜18。在第1基材11中的像素电极16、与像素电极16间的狭缝19的表面上形成有液晶取向膜21,在第2基材12中的保护膜18的表面上形成有液晶取向膜22。液晶取向膜21、液晶取向膜22是规定液晶层13中的液晶分子的取向方位的有机薄膜,本实施方式中是使用包含具有光取向性基的聚合物的聚合物组合物而形成的光取向膜。
第1基材11与第2基材12是介隔未图示的间隔物并隔开规定的间隙(单元间隙)而加以配置。作为间隔物,可列举柱状间隔物、珠状间隔物等。另外,作为间隔物,就对基材的密接性的观点而言,也可应用日本专利特愿2016-196723号中记载的间隔物结构(图1或图2中记载的双重(dual)间隔物)。第1基材11与第2基材12是彼此的周缘部经由密封材而贴合。通过向由这些第1基材11、第2基材12及密封材包围的空间填充液晶组合物而形成有液晶层13。
在第1基板11及第2基板12的各自的外侧配置有偏光板23、偏光板24。在第1基板11的外缘部设置有端子区域,通过在端子区域连接有用以驱动液晶的驱动器集成电路(integrated circuit,IC)等,液晶显示元件10受到驱动。
<液晶取向剂>
其次,对液晶取向膜21、液晶取向膜22的形成中使用的液晶取向剂进行说明。液晶取向剂中所含的聚合物成分并无特别限定,例如可列举:具有聚合性不饱和键的单体的聚合物(以下,也称为“聚合物PAc”)、聚硅氧烷、聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、聚酰胺、聚酯、纤维素衍生物、聚缩醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基马来酰亚胺)衍生物等。这些中,就液晶取向性及耐摩擦性良好的方面而言,优选为包含选自由聚合物PAc、聚酰胺酸、聚酰亚胺及聚酰胺酸酯所组成的群组中的至少一种。
作为液晶取向剂的聚合物成分,这些中,就可充分改善用手指或触控笔等按压液晶显示元件10的画面时的耐性(以下,也称为“耐手指按压性”)的方面、以及即便使后烘烤温度为低温的情况下也可获得对基材的涂敷性优异的液晶取向膜的方面而言,优选为包含聚合物PAc。在液晶显示元件10的基材应用膜基材的情况下,可实现更薄且轻的装置并且携带性优异,但另一方面显示区域的柔软性增加,耐手指按压性下降。关于所述方面,通过使用聚合物PAc作为液晶取向膜21、液晶取向膜22的聚合物成分,可获得确保液晶取向性且耐手指按压性良好的液晶显示元件10。
(聚合物PAc)
作为构成聚合物PAc的单体所具有的聚合性不饱和键,例如可列举:(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基(乙烯基苯基)、马来酰亚胺基等。作为具有这些聚合性不饱和键的单体的具体例,例如可列举:不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、不饱和多元羧酸酐等(甲基)丙烯酸系化合物;苯乙烯、甲基苯乙烯、二乙烯基苯等芳香族乙烯基化合物;1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯等共轭二烯化合物;N-甲基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺等马来酰亚胺化合物等。再者,具有聚合性基不饱和键的单体可单独使用一种或组合使用两种以上。
作为聚合物PAc,就对膜基材的涂敷性良好的方面、以及可获得显示出良好的液晶取向性的液晶元件的方面而言,优选为至少包含(甲基)丙烯酸系化合物的单体的聚合物(以下,也称为“聚(甲基)丙烯酸酯”)。根据聚(甲基)丙烯酸酯,例如与聚酰亚胺系树脂相比,对低沸点溶媒的溶解性高,由此在所得的涂膜中可减少膜厚不均、涂敷不均、针孔,可获得均质的液晶取向膜,就所述方面而言优选。另外,在膜形成时可低温煅烧,即便在使用染料作为彩色滤光片用着色剂的情况下,也可控制变色,可应用染料,就所述方面而言优选。再者,在本说明书中,“聚(甲基)丙烯酸酯”是指包含聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯。
聚(甲基)丙烯酸酯可为仅包含(甲基)丙烯酸系化合物的聚合物,也可为包含(甲基)丙烯酸系化合物与其他单体的聚合物。聚(甲基)丙烯酸酯优选为具有20质量%以上的源自(甲基)丙烯酸系化合物的结构单元,更优选为具有30质量%以上,进而优选为具有40质量%以上,特别优选为具有50质量%以上。
聚(甲基)丙烯酸酯的聚合时使用的(甲基)丙烯酸系化合物并无特别限定。作为其具体例,不饱和羧酸例如可列举(甲基)丙烯酸、丙烯酸α-乙酯、马来酸、富马酸、衣康酸、苯甲酸乙烯酯等;
不饱和羧酸酯例如可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-基、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸三甲氧基硅烷基丙酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基环己基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基丁酯、丙烯酸4-羟基丁基缩水甘油醚等;
不饱和多元羧酸酐例如可列举马来酸酐、衣康酸酐、顺-1,2,3,4-四氢邻苯二甲酸酐等。再者,(甲基)丙烯酸系化合物可单独使用这些的一种或组合使用两种以上。
就使所得的液晶元件的液晶取向性及电特性、以及液晶取向膜对基材的接着性良好的观点而言,聚合中使用的(甲基)丙烯酸系化合物优选为包含具有环氧基的(甲基)丙烯酸系化合物。具有环氧基的(甲基)丙烯酸系化合物的比率优选为相对于聚合中使用的单体的整体量而设为1质量%以上,更优选为设为5质量%以上,进而优选为设为10质量%以上。
在聚(甲基)丙烯酸酯的聚合时,也可使用(甲基)丙烯酸系化合物以外的单体(以下,也称为“其他单体”)。作为其他单体,可列举:共轭二烯化合物、芳香族乙烯基化合物、马来酰亚胺化合物等。这些中,就充分确保所得的液晶元件的耐手指按压性的方面而言,优选为使用芳香族乙烯基化合物作为其他单体。在将聚合物PAc设为(甲基)丙烯酸系化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物的情况下,芳香族乙烯基化合物的使用比例优选为相对于聚(甲基)丙烯酸酯的合成中使用的单体的整体量而设为1质量%~80质量%,更优选为设为2质量%~70质量%,进而优选为设为5质量%~60质量%。
使用(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反应优选为通过自由基聚合而进行。作为在所述聚合反应时使用的聚合引发剂,例如可列举:2,2'-偶氮双(异丁腈)、2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物;过氧化苯甲酰基、过氧化月桂酰基、过氧化三甲基乙酸叔丁酯、1,1'-双(叔丁基过氧化)环己烷等有机过氧化物;过氧化氢;包含这些的过氧化物与还原剂的氧化还原型引发剂等。这些中,优选为偶氮化合物。聚合引发剂可单独使用这些的一种或组合使用两种以上。聚合引发剂的使用比例相对于反应中使用的单体的合计100质量份,优选为0.01质量份~50质量份,更优选为0.1质量份~40质量份。
(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反应优选为在有机溶媒中进行。作为所述反应中使用的有机溶媒,例如可列举:醇、醚、酮、酰胺、酯、烃化合物等。这些中,优选为使用选自由醇及醚所组成的群组中的至少一种,更优选为使用多元醇的部分醚。作为其优选的具体例,例如可列举:二乙二醇甲基乙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯等。再者,作为有机溶媒,可将这些单独使用一种或组合使用两种以上。
在(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反应时,反应温度优选为设为30℃~120℃,更优选为设为60℃~110℃。反应时间优选为设为1小时~36小时,更优选为设为2小时~24小时。另外,有机溶媒的使用量(a)优选为设为反应中使用的单体的合计量(b)相对于反应溶液的整体量(a+b)成为0.1质量%~50质量%的量。含有聚(甲基)丙烯酸酯的反应溶液可直接供于液晶取向剂的制备,也可将反应溶液中所含的聚(甲基)丙烯酸酯离析后供于液晶取向剂的制备。
关于聚(甲基)丙烯酸酯,就使所形成的液晶取向膜的液晶取向性良好且确保其液晶取向性的经时稳定性的观点而言,利用凝胶渗透色谱法(Gel PermeationChromatography,GPC)进行测定而得的聚苯乙烯换算的数量平均分子量(Mn)优选为250~500,000,更优选为500~100,000,进而优选为1,000~50,000。
就充分获得所得的液晶元件的耐手指按压性的改善效果的观点而言,相对于液晶取向剂的聚合物成分的合计量,液晶取向剂中的聚(甲基)丙烯酸酯的含有比例优选为3质量%以上。关于所述含有比例的下限,更优选为5质量%以上,进而优选为20质量%以上,特别优选为50质量%以上。另外,关于上限,在获得与聚(甲基)丙烯酸酯不同的聚合物的各种特性的改善效果的情况下,优选为99质量%以下,更优选为95质量%以下,进而优选为90质量%以下。再者,聚(甲基)丙烯酸酯可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
(聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺)
聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺可依据现有公知的方法合成。例如,聚酰胺酸可通过使四羧酸二酐与二胺反应而获得。聚酰胺酸酯例如可通过使聚酰胺酸与酯化剂(例如甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺二乙基缩醛等)反应的方法等而获得。聚酰亚胺例如可通过对聚酰胺酸进行脱水闭环并进行酰亚胺化而获得。聚酰亚胺优选为其酰亚胺化率为20%~95%,更优选为30%~90%。所述酰亚胺化率是以百分率表示酰亚胺环结构的数量相对于聚酰亚胺的酰胺酸结构的数量与酰亚胺环结构的数量的合计而言所占的比例。
作为聚合中使用的四羧酸,例如可列举:丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等脂肪族四羧酸二酐;1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氢萘[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氢萘[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基双环[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、环戊烷四羧酸二酐、环己烷四羧酸二酐等脂环式四羧酸二酐;均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亚异丙基)二邻苯二甲酸酐、对亚苯基双(偏苯三甲酸单酯酐)、乙二醇双(偏苯三酸酐)、1,3-丙二醇双(偏苯三酸酐)等芳香族四羧酸二酐等,除此以外,可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的四羧酸二酐。
作为所述聚合中使用的二胺,例如可列举:乙二胺、四亚甲基二胺等脂肪族二胺;对环己烷二胺、4,4'-亚甲基双(环己基胺)等脂环式二胺;六癸氧基二氨基苯、胆甾烷基氧基二氨基苯、二氨基苯甲酸胆甾烷基酯、二氨基苯甲酸胆固醇基酯、二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-双(4-氨基苯甲酰基氧基)胆甾烷、3,6-双(4-氨基苯氧基)胆甾烷、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基环己烷、2,5-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺等侧链型的芳香族二胺;对苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基胺、4-氨基苯基-4'-氨基苯甲酸酯、4,4'-二氨基偶氮苯、3,5-二氨基苯甲酸、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、双[2-(4-氨基苯基)乙基]己二酸、双(4-氨基苯基)胺、N,N-双(4-氨基苯基)甲基胺、N,N'-双(4-氨基苯基)-联苯胺、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯基、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯基、4,4'-二氨基二苯基醚、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-(亚苯基二亚异丙基)双苯胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4-(4-氨基苯氧基羰基)-1-(4-氨基苯基)哌啶、4,4'-[4,4'-丙烷-1,3-二基双(哌啶-1,4-二基)]二苯胺等非侧链型的芳香族二胺;1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等二氨基有机硅氧烷等,除此以外,可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的二胺。
关于液晶取向剂中含有的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺,通过GPC测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为1,000~500,000,更优选为2,000~300,000。分子量分布(Mw/Mn)优选为7以下,更优选为5以下。再者,液晶取向剂中所含的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺可仅为一种,或者组合两种以上。
(含硅化合物)
就可获得不损及液晶取向性、对膜基材的涂敷性、耐手指按压性、且耐候性高的液晶显示元件10的方面而言,液晶取向膜21、液晶取向膜22的形成中使用的液晶取向剂优选为含有选自由硅烷化合物及聚硅氧烷所组成的群组中的至少一种化合物(以下,也称为“含硅化合物”)。这些中,就液晶显示元件10的耐候性的改善效果更高且即便在实现后烘烤温度的进一步低温化的情况下也可使液晶取向性良好的方面而言,特别优选为包含聚硅氧烷,就可使对基材的密接性更高的方面而言,优选为含有硅烷化合物。
(聚硅氧烷)
聚硅氧烷例如可通过对水解性的硅烷化合物进行水解·缩合而获得。作为水解性硅烷化合物,例如可列举:四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷等四烷氧基硅烷化合物;甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷等含烷基或芳基的烷氧基硅烷化合物;
3-巯基丙基三乙氧基硅烷、巯基甲基三乙氧基硅烷等含硫的烷氧基硅烷化合物;
缩水甘油氧基甲基三甲氧基硅烷、缩水甘油氧基甲基三乙氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基三甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷等含环氧基的烷氧基硅烷化合物;
3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等含不饱和键的烷氧基硅烷化合物;
3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-甲基羰氧基乙基-N'-三甲氧基硅烷基丙基乙二胺、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等含氮的烷氧基硅烷化合物;
三甲氧基硅烷基丙基丁二酸酐等含酸酐基的烷氧基硅烷化合物等。水解性硅烷化合物可单独使用这些的一种或组合使用两种以上。再者,“(甲基)丙烯酰基”是指包含“丙烯酰基”及“甲基丙烯酰基”。
所述水解·缩合反应通过使如上所述的水解性硅烷化合物的一种或两种以上与水优选为在适当的催化剂及有机溶媒的存在下反应而进行。在反应时,水的使用比例相对于水解性硅烷化合物(合计量)1摩尔而优选为1摩尔~30摩尔。作为所使用的催化剂,例如可列举:酸、碱金属化合物、有机碱、钛化合物、锆化合物等。催化剂的使用量根据催化剂的种类、温度等反应条件等不同,应适宜设定,例如相对于硅烷化合物的合计量,优选为0.01倍摩尔~3倍摩尔。作为所使用的有机溶媒,例如可列举烃、酮、酯、醚、醇等,这些中,优选为使用非水溶性或难水溶性的有机溶媒。有机溶媒的使用比例相对于反应中使用的硅烷化合物的合计100质量份,优选为10质量份~10,000质量份。
所述水解·缩合反应例如优选为通过油浴等进行加热来实施。此时,加热温度优选为设为130℃以下,加热时间优选为设为0.5小时~12小时。在反应结束后,在将自反应液分取的有机溶媒层视需要利用干燥剂进行干燥后去除溶媒,由此可获得作为目标的聚硅氧烷。再者,聚硅氧烷的合成方法并不限于所述水解·缩合反应,例如也可利用在乙二酸及醇的存在下使水解性硅烷化合物反应的方法等而进行。
也可使液晶取向剂中含有在侧链具有光取向性基或预倾角赋予基等功能性基的聚硅氧烷。具有功能性基的聚硅氧烷例如可通过如下方式获得,即,例如对于原料的至少一部分通过使用含环氧基的水解性硅烷化合物的聚合,合成侧链具有环氧基的聚硅氧烷,继而使具有环氧基的聚硅氧烷与具有功能性基的羧酸反应。或者,也可采用将具有功能性基的水解性硅烷化合物用于单体中的聚合的方法。
含环氧基的聚硅氧烷与羧酸的反应优选为在催化剂及有机溶媒的存在下进行。羧酸的使用比例相对于含环氧基的聚硅氧烷所具有的环氧基而优选为5摩尔%以上,更优选为10摩尔%~80摩尔%。作为所述催化剂,例如可使用作为有机碱、促进环氧化合物的反应的所谓的硬化促进剂而公知的化合物等。催化剂的使用比例相对于含环氧基的聚硅氧烷100质量份而优选为100质量份以下。
作为所使用的有机溶媒的优选的具体例,可列举:2-丁酮、2-己酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮及乙酸丁酯等。有机溶媒优选为以固体成分浓度成为5质量%~50质量%的比例使用。所述反应中的反应温度优选为0℃~200℃,反应时间优选为0.1小时~50小时。在反应结束后,将自反应液分取的有机溶媒层视需要利用干燥剂进行干燥后,去除溶媒,由此可获得具有功能性基的聚硅氧烷。
关于聚硅氧烷,利用凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定而得的聚苯乙烯换算的重量平均分子量优选为500~1,000,000,更优选为1,000~100,000,进而优选为1,000~50,000。再者,聚硅氧烷可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
(硅烷化合物)
液晶取向剂中所含的硅烷化合物是具有碳-硅键的有机硅化合物,可列举作为聚硅氧烷的合成中使用的硅烷化合物而例示的水解性硅烷化合物等。所述硅烷化合物优选为具有烷氧基硅烷基,更优选为具有选自由环氧基、氨基及硫醇基所组成的群组中的至少一种官能基的烷氧基硅烷化合物,特别优选为含环氧基的烷氧基硅烷化合物。再者,硅烷化合物可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
液晶取向剂中的含硅化合物可根据所使用的化合物适宜选择。例如,在含有聚硅氧烷作为含硅化合物的情况下,就充分提高所得的液晶显示元件10的耐候性的观点而言,液晶取向剂中的聚硅氧烷的含有比例优选为相对于液晶取向剂中的聚合物成分的合计量而设为1质量%以上,更优选为设为2质量%以上,进而优选为设为5质量%以上。另外,就抑制液晶显示元件10中的耐手指按压性的下降的观点而言,聚硅氧烷的含有比例的上限值优选为设为97质量%以下,更优选为设为90质量%以下。
另外,于在液晶取向剂中调配硅烷化合物作为含硅化合物的情况下,就抑制耐手指按压性的下降且充分获得对基材的密接性及液晶显示元件10的耐候性的改善效果的观点而言,硅烷化合物的调配比例优选为相对于聚合物的合计100质量份而设为0.5质量份以上,更优选为设为1质量份~30质量份。再者,作为含硅化合物,可仅使用聚硅氧烷,也可仅使用硅烷化合物,也可将聚硅氧烷与硅烷化合物并用。
就液晶的初期取向不良的抑制效果高的方面而言,液晶取向膜21、液晶取向膜22的聚合物成分优选为选自由聚(甲基)丙烯酸酯及聚硅氧烷所组成的群组中的至少一种聚合物(以下,也称为“聚合物Q”)。聚合物Q例如与聚酰亚胺系树脂相比显示出与膜基材的材料通常所使用的环烯烃聚合物(以下,也称为“COP”)或三乙酰基纤维素(以下,也称为“TAC”)的树脂接近的线膨胀系数(因温度上升而物体的长度或体积增加时的比例)。因此,通过液晶元件的制造时的后烘烤时的加热,也可抑制液晶的初期取向不良而优选。
聚合物Q的含有比例优选为相对于液晶取向剂中所含的聚合物成分的合计量而设为10质量%以上,更优选为设为20质量%以上,进而优选为设为30质量%以上。再者,聚合物Q可单独使用一种或组合使用两种以上。
(具有光取向性基的聚合物)
液晶取向膜21、液晶取向膜22的形成中使用的液晶取向剂优选为含有具有光取向性基的聚合物。在将基材设为膜基材的情况下,在对使用液晶取向剂而形成的涂膜进行摩擦处理时容易产生摩擦磨削,有液晶取向性的下降或制品良率的下降之虞。鉴于所述方面,优选为将液晶取向膜21、液晶取向膜22设为光取向膜,而实现抑制液晶取向不良及制品良率。
此处,所谓“光取向性基”是指通过光照射所引起的光异构化反应或光二聚化反应、光分解反应、光弗里斯重排反应而对膜赋予各向异性的官能基。作为光取向性基的具体例,例如可列举:包含偶氮苯或其衍生物作为基本骨架的含偶氮苯的基、包含肉桂酸或其衍生物作为基本骨架的含肉桂酸结构的基、包含查尔酮或其衍生物作为基本骨架的含查尔酮的基、包含二苯甲酮或其衍生物作为基本骨架的含二苯甲酮的基、包含香豆素或其衍生物作为基本骨架的含香豆素的基、包含环丁烷或其衍生物作为基本骨架的含环丁烷的结构等。这些中,就对于光的感度高的方面而言,优选为含有肉桂酸结构的基,例如可列举具有下述式(1)所表示的部分结构的基等。
[化1]
(式(1)中,R为碳数1~10的烷基、碳数1~10的烷氧基、至少一个氢原子经氟原子取代的碳数1~10的含氟烷基、至少一个氢原子经氟原子取代的碳数1~10的含氟烷氧基或氟原子。a为0~4的整数。在a为2以上的情况下,多个R可相同也可不同。“*”表示键结键)
在所述式(1)所表示的部分结构中,两个键结键“*”中的一者优选为键结于下述式(4)所表示的基。所述情况下,可提高所得的液晶元件的液晶取向性而优选。
[化2]
H-R11-R12-* (4)
(式(4)中,R11为亚苯基、亚联苯基、亚联三苯基、亚环己基或双亚环己基,也可在环部分具有碳数1~20的烷基、碳数1~20的烷氧基、至少一个氢原子经氟原子或氰基取代的碳数1~20的取代烷基、至少一个氢原子经氟原子或氰基取代的碳数1~20的取代烷氧基、氟原子或氰基。R12在键结于式(1)中的苯环的情况下为单键、碳数1~3的烷二基、氧原子、硫原子、-CH=CH-、-NH-、-COO-或-OCO-,在键结于式(1)中的羰基的情况下为单键、碳数1~3的烷二基、氧原子、硫原子或-NH-。“*”表示键结键)
关于光取向性基,可由聚合物PAc具有,也可由与聚合物PAc不同的聚合物具有。作为所述聚合物的主骨架,例如可列举:聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚酰胺等。就确保液晶显示元件10的可靠性及耐候性的观点而言,可优选地使用聚硅氧烷作为具有光取向性基的聚合物。
合成具有光取向性基的聚合物的方法并无特别限制,只要根据聚合物的主骨架适宜选择即可。作为具体例,可列举(1)使用具有光取向性基的单体来进行聚合的方法、(2)合成在侧链具有第1官能基(例如环氧基等)的聚合物,继而使具有可与第1官能基反应的第2官能基(例如羧基等)及光取向性基的反应性化合物、和具有第1官能基的聚合物反应的方法等。在具有光取向性基的聚合物为聚硅氧烷的情况下,就对侧链的导入效率高的方面而言,优选为利用(2)的方法。
在液晶取向剂含有具有光取向性基的聚合物及不含光取向性基的聚合物的情况下,就通过放射线照射对使用液晶取向剂而形成的涂膜赋予充分的取向能力的观点而言,具有光取向性基的聚合物的含有比例优选为相对于液晶取向剂中的聚合物成分的合计量而设为1质量%以上,更优选为设为5质量%~99质量%。
(交联剂)
液晶取向剂优选为含有具有交联性基的化合物(以下,也称为交联剂)。交联性基是可通过光或热而在同一或不同分子间形成共价键的基,例如可列举:(甲基)丙烯酰基、具有乙烯基的基(烯基、乙烯基苯基等)、乙炔基、环氧基(氧杂环丙基、氧杂环丁基)、羧基、(保护)异氰酸酯基等。这些中,就反应性高的方面而言,特别优选为(甲基)丙烯酰基。交联剂所具有的交联性基的数量可为一个,也可为多个。就充分提高液晶元件的可靠性的方面而言,优选为两个以上,更优选为2个~6个。
作为交联剂的具体例,例如可列举:邻苯二甲酸二烯丙酯等含烯丙基的化合物;
乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙二醇三(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸系化合物;
马来酸、衣康酸、偏苯三甲酸、四羧酸、顺-1,2,3,4-四氢邻苯二甲酸、乙二醇双偏苯三甲酸、丙二醇双偏苯三甲酸、4,4'-氧基二邻苯二甲酸、偏苯三甲酸酐等羧酸;
乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、N,N,N',N'-四缩水甘油基-间苯二甲胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、N,N-二缩水甘油基-苄基胺、N,N-二缩水甘油基-氨基甲基环己烷、N,N-二缩水甘油基-环己基胺等环氧化合物;
将甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯等多价异氰酸酯经保护基保护的(保护)异氰酸酯化合物等。作为交联剂,这些中,优选为多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
就可充分获得液晶取向性及耐手指按压性的改善效果的方面而言,交联剂的调配比例相对于液晶取向剂的制备中使用的聚合物成分100质量份而优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份~40质量份,进而优选为5质量份~30质量份。再者,交联剂可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
作为液晶取向剂中所含的成分,除了所述以外,例如可列举:抗氧化剂、金属螯合物化合物、硬化促进剂、表面活性剂、填充剂、分散剂、光增感剂等。这些成分的调配比例可在不损及本公开的效果的范围内,根据各化合物而适宜选择。
(溶剂)
液晶取向剂以聚合物成分及视需要使用的其他成分优选为溶解于适当的有机溶媒中而成的液状组合物的形式进行制备。作为所使用的有机溶媒,例如可列举:N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、1,2-二甲基-2-咪唑啉酮、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-异丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纤剂)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、二异丁基酮、异戊基丙酸酯、异戊基异丁酸酯、二异戊醚、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。这些可单独使用或混合使用两种以上。
所使用的有机溶媒优选为相对于液晶取向剂中所含的溶剂的总量,液晶取向剂中的选自由N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯及N-乙基-2-吡咯烷酮所组成的群组中的至少一种溶剂的含有比例为40质量%以下。通过设为所述范围,就在包含树脂的基材上形成液晶取向膜时可使后烘烤温度进一步低温化的方面而言优选。所述含有比例更优选为35质量%以下,进而优选为30质量%以下,特别优选为1质量%~30质量%。
作为溶剂成分,优选为使用选自由下述式(E-1)~式(E-5)分别所表示的化合物所组成的群组中的至少一种且1气压下的沸点为180℃以下的溶剂(以下,也称为“特定溶剂”)。通过使用这些特定溶剂,即便在低温(例如180℃以下)下进行膜形成时的加热的情况下涂敷性也良好,可获得液晶取向性及耐手指按压性优异的液晶元件,就所述方面而言优选。
[化3]
(式(E-1)中,R41为碳数1~4的烷基或CH3CO-,R42为碳数1~4的烷二基或-(R47-O)r-R48-(其中,R47及R48分别独立地为碳数2或3的烷二基,r为1~4的整数),R43为氢原子或碳数1~4的烷基)
[化4]
(式(E-2)中,R44为碳数1~4的烷二基)
[化5]
(式(E-3)中,R45及R46分别独立地为碳数1~8的烷基)
[化6]
R49-R50-OH (E-4)
(式(E-4)中,R49为氢原子或羟基,在R49为氢原子的情况下,R50为碳数1~9的烃基,在R49为羟基的情况下,R50为碳数1~9的二价烃基或所述碳-碳键间具有氧原子的二价基)
[化7]
R51-COO-R52 (E-5)
(式(E-5)中,R51及R52分别独立地为碳数1~6的一价烃基或所述碳-碳键间具有氧原子的一价基)
作为特定溶剂的具体例,所述式(E-1)所表示的化合物例如可列举丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙醚、3-甲氧基-1-丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纤剂)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚等;
所述式(E-2)所表示的化合物例如可列举环丁酮、环戊酮、环己酮;
所述式(E-3)所表示的化合物例如可列举丙酮、甲基乙基酮、甲基-正丙基酮、甲基-正丁基酮、二乙基酮、甲基-异丁基酮、甲基-正戊基酮、乙基-正丁基酮、甲基-正己基酮、二-异丁基酮、三甲基壬酮、环戊酮、环己酮、环庚酮、环辛酮、甲基环己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、二异丁基酮等;
所述式(E-4)所表示的化合物例如可列举甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、3-甲氧基丁醇、己醇、庚醇、辛醇、糠醇、苯酚、环己醇、甲基环己醇、3,3,5-三甲基环己醇、苄基醇、二丙酮醇等单醇或乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇等多元醇;
所述式(E-5)所表示的化合物例如可列举多元醇的部分酯(例如乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单己醚、乙二醇单-2-乙基丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇单丙醚等多元醇的部分酯)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙酸甘醇、乙酸甲氧基三甘醇、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、乙二酸二-正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯、丙二酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯等。再者,作为特定溶剂,可单独使用一种,也可组合使用两种以上。
相对于液晶取向剂的制备中使用的溶剂的合计量,特定溶剂的使用比例优选为设为30质量%以上,更优选为设为50质量%以上,进而优选为设为70质量%以上,特别优选为设为80质量%以上。
其中,液晶取向剂的制备中使用的有机溶媒优选为相对于溶剂的合计量而包含40质量%以上的在沸点1气压下为150℃以下的化合物,更优选为包含50质量%以上,进而优选为包含70质量%以上。
液晶取向剂中的固体成分浓度(液晶取向剂的溶媒以外的成分的合计质量占液晶取向剂的总质量的比例)考虑粘性、挥发性等而适宜选择,优选为1质量%~10质量%的范围。在固体成分浓度未满1质量%的情况下,涂膜的膜厚变得过小而难以获得良好的液晶取向膜。另一方面,在固体成分浓度超过10质量%的情况下,存在涂膜的膜厚变得过大而难以获得良好的液晶取向膜,另外液晶取向剂的粘性增大而涂布性下降的倾向。
<液晶元件的制造方法>
其次,对液晶元件的制造方法进行说明。液晶元件(液晶显示元件10)通过如下方法制造,所述方法包括:在第1基材11及第2基材12的各自的表面涂布液晶取向剂而形成液晶取向膜21、液晶取向膜22的步骤A;将形成有液晶取向膜21、液晶取向膜22的第1基材11及第2基材12经由液晶层13以液晶取向膜21、液晶取向膜22相向的方式进行配置而构建液晶单元的步骤B。
(步骤A)
液晶取向剂的涂布是对于第1基材11及第2基材12的各自的表面例如通过平板印刷法、柔版印刷法、旋涂法、辊涂机法、喷墨法、棒涂机法等公知的涂布方法来进行。在涂布液晶取向剂后,以防止所涂布的液晶取向剂的滴液等为目的,优选为实施预加热(预烘烤)。预烘烤温度根据基材的种类设定,优选为设为140℃以下,更优选为设为120℃以下,进而优选为设为100℃以下。预烘烤温度的下限优选为设为30℃以上,更优选为设为40℃以上。预烘烤时间优选为0.25分钟~10分钟。
其后,以完全去除溶剂且视需要促进交联反应为目的,优选为实施煅烧(后烘烤)步骤。为了实现包含树脂的基材的热保护,此时的煅烧温度(后烘烤温度)优选为设为150℃以下,更优选为设为140℃以下,特别优选为设为110℃以下。此时,通过将液晶取向剂的聚合物成分的至少一部分设为聚(甲基)丙烯酸酯,即便在使后烘烤温度为150℃以下的低温的情况下,也可获得均质的取向膜,可保证液晶元件的液晶取向性及耐手指按压性,就所述方面而言优选。后烘烤时间优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~120分钟。对于玻璃基材,也可通过高温工艺进行膜形成。所述情况下,优选为将后烘烤温度设为150℃~300℃,更优选为设为170℃~250℃。后烘烤时间优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~100分钟。
在液晶元件为彩色液晶显示元件的情况下,作为彩色滤光片用着色剂,可使用公知的颜料、染料。此处,染料的热性较弱,在需要使后烘烤温度为高温的情况下,染料的使用存在限制。关于所述方面,通过将液晶取向剂的聚合物成分的至少一部分设为聚(甲基)丙烯酸酯,可改善在低沸点溶剂中的溶解性,由此可实现后烘烤温度的低温化。另外,通过后烘烤温度的低温化,作为彩色滤光片用着色剂,可应用染料,就材料的选择宽度广的方面而言也优选。
作为膜基材,就抑制液晶元件的对比度及视野角变化的观点而言,可优选地使用延迟小的树脂膜。延迟(Δn·d)(其中,Δn为弯曲率差、d为膜厚度)的值优选为20nm以下,更优选为10nm以下。另外,在膜基材的延迟高的情况下,也可在膜基材侧使用单元内(In-Cell)偏光板。
通过取向处理对使用液晶取向剂而形成的涂膜赋予液晶取向能力。本实施方式中,进行对涂膜照射偏光或非偏光的放射线的光取向处理。
在光取向处理中,对涂膜的光照射例如可使用包含150nm~800nm的波长的光的紫外线及可见光线等放射线。放射线可为偏光也可为非偏光,或者也可将这些组合来照射。曝光方法并无特别限制,例如可列举:自与基材面垂直的方向或倾斜的方向照射直线偏光的方法、自倾斜方向照射非偏光的方法等。
作为所使用的光源,例如可使用低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤素灯、氩共振灯、氙灯、准分子激光器等。优选的波长区域的紫外线可通过与例如滤光器、衍射光栅等并用的机构等而获得光源。放射线的照射量优选为10J/m2~50,000J/m2,更优选为20J/m2~10,000J/m2
用于光取向处理的光照射可通过如下方法等进行,所述方法为对后烘烤步骤后的涂膜进行照射的方法、对预烘烤步骤后且后烘烤步骤前的涂膜进行照射的方法、在预烘烤步骤及后烘烤步骤中的任一步骤中在加热过程中对涂膜进行照射的方法。在用以赋予取向能力的光照射后,也可进行使用例如水、有机溶媒(例如甲醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纤剂、乳酸乙酯等)或这些的混合物对基板表面进行清洗的处理、或者对基板进行加热的处理。
(步骤B)
步骤B中,准备分别形成有液晶取向膜的第1基材11及第2基材12,在以彼此的液晶取向膜21、液晶取向膜22相对的方式相向配置的两片基材间配置液晶层13而制造液晶单元。具体而言,可列举:通过密封剂将第1基材11与第2基材12的各自的周边部贴合且在由基材表面及密封剂划分的单元间隙内注入填充液晶组合物后,将注入孔密封的方法;在其中一个基材的液晶取向膜侧的周边部涂布密封剂,进而在液晶取向膜面上的规定的数个部位滴加液晶组合物后,以液晶取向膜相向的方式贴合另一个基材且将液晶在基材的整个面上展开,其后将密封剂硬化的方法(滴下式注入(One Drop Filling,ODF)方式)等。作为密封剂,例如可使用含有硬化剂及作为间隔物的氧化铝球的环氧树脂等。作为液晶,可列举向列液晶及碟状液晶,其中优选为向列液晶。
继而,视需要将偏光板贴合于液晶单元的外侧表面,制成液晶显示元件10。作为偏光板,可列举利用乙酸纤维素保护膜夹持被称为“H膜”的偏光膜而成的偏光板或包含H膜自身的偏光板,所述“H膜”是一面使聚乙烯醇延伸取向一面吸收碘而成者。
液晶显示元件10可有效地应用于各种用途中,例如可用于钟表、可携式游戏机、文字处理机、笔记型个人计算机、汽车导航系统、摄像机、个人数字助理(Personal DigitalAssistant,PDA)、数字相机、移动电话、智能手机、各种监视器、液晶电视、情报显示器等各种显示装置。另外,液晶元件不仅可用作液晶显示元件10,例如也可用作调光膜或相位差膜。
(第2实施方式)
其次,关于第2实施方式,以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。将本实施方式的液晶显示元件10示于图2中。液晶显示元件10中,配置有共用电极14及像素电极16的第1基材11为包含树脂的基材,配置有彩色滤光片17的第2基材12为玻璃基材。在所述构成的液晶显示元件10中,可确保耐手指按压性,且实现液晶显示元件10的轻量化。
(第3实施方式)
其次,关于第3实施方式,以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。第3实施方式的液晶显示元件10中,第1基材11侧的液晶取向膜21与第2基材12侧的液晶取向膜22使用组成彼此不同的液晶取向剂而形成。
作为第1基材11侧的液晶取向膜21的形成中使用的第1取向剂、以及第2基材12侧的液晶取向膜22的形成中使用的第2取向剂,例如可列举以下的(1)~(3)的方案。
(1)作为聚合物成分而含有的聚合物的主骨架在第1取向剂与第2取向剂中相同且聚合物的侧链结构不同的方案。
(2)第1取向剂与第2取向剂含有聚合物A与聚合物B作为聚合物成分且这些聚合物A与聚合物B的调配比例在第1取向剂与第2取向剂中不同的方案。
(3)作为聚合物成分而含有的聚合物的主骨架在第1取向剂与第2取向剂中不同的方案。
这些中,对于玻璃基材,在膜形成时应用高温工艺,另一方面,对于膜基材,充分确保涂敷性及耐手指按压性,且在膜形成时可应用低温工艺,就所述观点而言,优选为设为(3)。作为(3)的具体例,优选为如下方案:将形成于玻璃基材的表面上的液晶取向剂(本实施方式中为第1取向剂)设为包含选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种作为聚合物成分的聚合物组合物,将形成于膜基材的表面上的液晶取向剂(本实施方式中为第2取向剂)设为包含聚合物PAc作为聚合物成分的聚合物组合物。在通过高温工艺进行膜形成的情况下,后烘烤温度优选为80℃~300℃,更优选为120℃~250℃。后烘烤时间优选为5分钟~200分钟,更优选为10分钟~100分钟。所述情况下,在图1的液晶显示元件10中,形成于作为玻璃基材的第1基材11上的液晶取向膜21包含选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种作为聚合物成分,形成于作为树脂膜基材的第2基材12上的液晶取向膜22包含聚合物PAc作为聚合物成分。
(其他实施方式)
·所述实施方式中,将液晶取向膜21、液晶取向膜22设为光取向膜,例如也可通过利用卷绕有包含尼龙、人造丝、棉等纤维的布的辊沿一定方向对涂膜进行摩擦的摩擦处理来赋予液晶取向能力。
·所述实施方式中,将第1基材11及第2基材12的一者设为包含树脂的基材,也可将第1基材11及第2基材12两者设为包含树脂的基材。
·所述实施方式中,在第1基材11及第2基材12两者上形成液晶取向膜,但也可设为仅在第1基材11及第2基材12的任一者上形成液晶取向膜的构成。
·作为膜基材,就通过膜基材的相位差而实现视野角补偿的观点而言,也可使用延迟大的树脂膜(例如,Δn·d>20)。
实施例
以下,通过实施例进一步进行具体的说明,但本公开并不限定于这些实施例。
以下的例子中,通过以下方法测定聚合物的重量平均分子量Mw、数量平均分子量Mn及环氧当量、以及聚合物溶液的溶液粘度。以下例子中使用的原料化合物及聚合物的必要量通过视需要重复进行下述的合成例中所示的合成规模下的合成而确保。
[聚合物的重量平均分子量Mw及数量平均分子量Mn]
Mw及Mn是通过以下的条件下的GPC测定而得的聚苯乙烯换算值。
管柱:东曹(股)制造、TSKgelGRCXLII
溶剂:四氢呋喃、或含溴化锂及磷酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液
温度:40℃
压力:68kgf/cm2
[环氧当量]
环氧单量是通过日本工业标准(Japanese Industrial Standards,JIS)C2105中记载的盐酸-甲基乙基酮法进行测定。
[聚合物溶液的溶液粘度]
聚合物溶液的溶液粘度(mPa·s)使用E型旋转粘度计在25℃下进行测定。
以下的例子中使用的化合物的略称与结构式的关系如以下所述。再者,以下为了方便,将“式(X)所表示的化合物”简单表示为“化合物(X)”。
(羧酸)
[化8]
(添加剂)
[化9]
<聚酰胺酸的合成>
[合成例1-1]
将作为四羧酸二酐的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐136.7g(相对于合成中使用的二胺100摩尔份而为90摩尔份)、以及作为二胺的2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯基163.3g溶解于NMP1700g中,在40℃下进行3小时反应。继而,将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对所回收的沉淀物进行清洗后,在减压下、40℃下进行15小时干燥,由此获得290g聚酰胺酸(以下,设为聚合物(PAA-1))。以将所得的聚合物(PAA-1)在NMP中成为10质量%的方式进行制备,测定所述溶液的粘度,结果为80mPa·s。另外,将所述聚合物溶液在20℃下静置3日,结果不发生凝胶化而保存稳定性良好。
[合成例1-2]
将作为四羧酸二酐的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐23.7g(相对于合成中使用的二胺100摩尔份而为46.5摩尔份)及均苯四甲酸二酐26.4g(相对于合成中使用的二胺100摩尔份而为46.5摩尔份)、以及作为二胺的双[2-(4-氨基苯基)乙基]己二酸99.9g溶解于丙二醇单甲醚850g中,在40℃下反应6小时。由此获得聚酰胺酸(以下,设为聚合物(PAA-2))溶液。对所得的聚合物(PAA-2)溶液的粘度进行测定,结果为370mPa·s。另外,将所述聚合物溶液在20℃下静置3日,结果不发生凝胶化而保存稳定性良好。
<聚酰胺酸酯的合成>
[合成例2]
首先,依据国际公开第2010/092989号的实施例4中记载的方法,合成下述式(DE-1)所表示的化合物,并且依据国际公开第2010/092989号的实施例47中记载的方法,合成下述式(DC-1)所表示的化合物。
[化10]
继而,在具备氮气导入管及温度计的50mL三口烧瓶中,加入1.08g(10.0mmol)对苯二胺、16.0gNMP,冷却至约10℃,而制备二胺溶液。在其中加入使3.12g(9.6mmol)化合物(DC-1)预先溶解于1.90g(21.6mmol)吡啶及16.0gγ-丁内酯中制备而成的酰氯溶液,在氮气流下、室温下反应4小时。通过γ-丁内酯对所得的聚合溶液进行稀释,在脱离子水中一面进行搅拌一面缓缓地注入而凝固。回收沉淀的固体,在异丙醇中重复进行2次搅拌清洗,在60℃下进行真空干燥,而获得白色粉末的聚酰胺酸酯(PAE-1)。所述聚合物的数量平均分子量Mn为19,000,分子量分布Mw/Mn为1.5。
<含环氧基的聚硅氧烷的合成>
[合成例3]
在具备搅拌机、温度计、滴加漏斗及回流冷却管的反应容器中装入2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷70.5g、四乙氧基硅烷14.9g、乙醇85.4g及三乙基胺8.8g,在室温下混合。继而,在自滴加漏斗花30分钟滴加脱离子水70.5g后,在回流下进行搅拌且在80℃下反应2小时。对反应溶液进行浓缩,利用乙酸丁酯进行稀释,将所述操作重复两次,由此蒸馏去除三乙基胺及水,获得包含含环氧基的聚有机硅氧烷(SEp-1)的聚合物溶液。进行了1H-NMR分析,结果确认了在反应过程中未引起环氧基的副反应。所述聚有机硅氧烷(SEp-1)的Mw为11,000,环氧当量为200g/摩尔。
[合成例4]
在具备搅拌机、温度计、滴加漏斗及回流冷却管的反应容器中装入2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷100.0g、甲基异丁基酮500g及三乙基胺10.0g,在室温下混合。继而,在自滴加漏斗花30分钟滴加脱离子水100g后,在回流下进行混合且在80℃下反应6小时。在反应结束后,取出有机层,通过0.2质量%硝酸铵水溶液进行清洗至清洗后的水成为中性为止后,在减压下蒸馏去除溶媒及水,由此获得含环氧基的聚有机硅氧烷(SEp-2)作为粘调的透明液体。对所述聚有机硅氧烷(SEp-2)进行了1H-NMR分析,结果确认了在反应过程中未引起环氧基的副反应。合成例4中所得的聚有机硅氧烷(SEp-2)的重量平均分子量(Mw)为2,200,环氧当量为186g/摩尔。
<具有功能性基的聚硅氧烷的合成>
[合成例5]
在100mL的三口烧瓶中装入合成例3中所得的含环氧基的聚有机硅氧烷(SEp-1)11.3g、乙酸正丁酯13.3g、所述式(CA-1)所表示的肉桂酸衍生物1.7g(相对于聚有机硅氧烷(SEp-1)所具有的环氧基100摩尔份而为32摩尔份)、含丙烯酰基的羧酸(亚罗尼斯(Aronix)M-5300、东亚合成(股)制造)0.54g(相对于聚有机硅氧烷(SEp-1)所具有的环氧基100摩尔份而为8摩尔份)、及四丁基溴化铵0.9g,在80℃下搅拌12小时。在反应结束后,进而追加20g乙酸正丁酯,对所述溶液进行三次水洗后,进而追加20g乙酸正丁酯,以固体成分浓度成为10重量%的方式蒸馏去除溶媒。由此,获得含有作为光取向性聚有机硅氧烷的聚合物(S-1)的固体成分浓度10质量%的乙酸正丁酯溶液。聚合物(S-1)的重量平均分子量Mw为18,000。
[合成例6]
在100mL的三口烧瓶中装入合成例4中所得的含环氧基的聚有机硅氧烷(SEp-2)8g、环戊酮27.5g、所述式(CA-2)所表示的肉桂酸衍生物2.5g(相对于环氧基100摩尔份而为60摩尔份)及四丁基溴化铵0.1g,在100℃下搅拌12小时。在反应结束后,追加环己酮30g,通过6次分液清洗对所述溶液进行水洗后,进而追加100gN-甲基-2-吡咯烷酮,以固体成分浓度成为10质量%的方式蒸馏去除溶媒。由此,获得含有作为聚有机硅氧烷的聚合物(S-2)的固体成分浓度10质量%的NMP溶液。聚合物(S-2)的重量平均分子量Mw为12,000。
<聚(甲基)丙烯酸酯的合成>
[合成例7]
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中装入作为聚合引发剂的2,2'-偶氮双(异丁腈)1质量份及作为溶媒的二乙二醇甲基乙醚180质量份。继而,加入甲基丙烯酸3,4-环氧基环己基甲酯80质量份及甲基丙烯酸3-甲基-3-氧杂环丁基甲酯20质量份,进行氮气置换后,缓慢地开始搅拌。在将溶液温度上升为80℃,将所述温度保持5小时,而获得包含作为含环氧基的聚甲基丙烯酸酯的聚合物(PAc-0)的聚合物溶液。再者,根据聚合物溶液的固体成分浓度的测定结果算出的反应结束后的单体消耗率(反应转化(conversion))为99%。另外,所得的聚合物的Mn为16,000。
[合成例8]
装入合成例7中所得的含环氧基的聚甲基丙烯酸酯(PAc-0)100质量份、含丙烯酰基的羧酸(亚罗尼斯(Aronix)M-5300、东亚合成(股)制造)30质量份、作为催化剂的四丁基溴化铵10质量份、作为溶媒的丙二醇单甲醚乙酸酯150质量份,在氮气环境下、90℃下搅拌12小时。在反应结束后,利用丙二醇单甲醚乙酸酯100质量份进行稀释,并进行三次水洗。对所述溶液进行浓缩,利用乙酸丁酯进行稀释,将所述操作重复两次,而获得包含作为含丙烯酰基的聚甲基丙烯酸酯的聚合物(Pac-1)的聚合物溶液。所得的聚合物的Mn为20,000。
[合成例9]
在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,装入2,2'-偶氮双-异丁腈1.2质量份及丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯200质量份。继而装入甲基丙烯酸缩水甘油酯80质量份及苯乙烯20质量份,在进行氮气置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液温度上升为95℃,将所述温度保持5小时,而获得包含聚合物(Pac-2)的聚合物溶液。再者,根据聚合物溶液的固体成分浓度的测定结果而算出的反应结束后的单体消耗率(反应转换)为99%。
<液晶取向剂的制备>
[制备例1]
作为聚合物成分,将合成例5中所得的含有聚合物(S-1)的溶液以换算为聚合物(S-1)而相当于20质量份的量、及合成例8中所得的含有聚合物(Pac-1)的溶液以换算为聚合物(Pac-1)而相当于80质量份的量、以及化合物(add-1)5质量份混合,向其中加入作为溶媒的乙酸正丁酯(BA)、甲基乙基酮(MEK)及丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)并溶解,以固体成分浓度为4.0质量%、各溶媒的质量比成为BA:MEK:PGMEA=60:25:15的方式制备。利用孔径0.2μm的过滤器对所述溶液进行过滤,由此制备液晶取向剂(A-1)。
[制备例2~制备例7]
除了将所使用的聚合物、交联剂及溶剂的种类及调配量如下述表1中记载那样进行变更以外,与制备例1同样地分别制备液晶取向剂(A-2)~液晶取向剂(A-7)。
[表1]
再者,表1中的聚合物及添加剂的调配量的数值表示各化合物相对于液晶取向剂的制备中使用的聚合物成分的合计100质量份的调配比例(质量份)。溶剂的调配量的数值表示各化合物相对于液晶取向剂的制备中使用的溶剂的整体量的调配比例(质量比)。表1中,略号如以下所述。
(添加剂)
Add-1:偏苯三甲酸酐(所述式(Add-1)所表示的化合物)
Add-2:所述式(Add-2)所表示的化合物
Add-3:3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(所述式(Add-3)所表示的化合物)
Add-4:N-α-(9-芴基甲氧基羰基)-N-τ-叔丁氧基羰基-L-组氨酸
(溶剂)
PGME:丙二醇单甲醚
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
BC:丁基溶纤剂
BA:乙酸正丁酯
MEK:甲基乙基酮
GBL:γ-丁内酯
[实施例1:利用光取向的FFS型液晶显示元件]
1.对膜基材的涂敷性的评价
使用狭缝涂布机将所述制备的液晶取向剂(A-1)涂布于COP膜基材上,在120℃下加热2分钟,由此形成平均膜厚0.1μm的涂膜。利用目视及倍率10倍的显微镜对所述涂膜进行观察,由此调查涂膜表面的涂敷不均及缺陷(针孔)的有无。评价是将通过目视而未观察到涂敷表面的涂敷不均且通过显微镜也未观察到每1cm2的缺陷的情形设为“优良”,将通过目视而未观察到涂敷表面的涂敷不均但通过显微镜观察到的每1cm2的缺陷的个数为1个以上且4个以下的情形设为“良好”,将通过目视而未观察到涂敷表面的涂敷不均但通过显微镜观察到的每1cm2的缺陷的个数为5个以上且9个以下的情形设为“合格”,将通过目视而未观察到涂敷表面的涂敷不均但通过显微镜观察到的每1cm2的缺陷的个数为10个以上的情形、或者通过目视而视认到涂敷表面的涂敷不均的情形设为“不良”。其结果,本实施例中,均未观察到涂敷表面的涂敷不均及缺陷,判断为涂敷性“优良”。再者,基材中使用的COP膜的延迟为4nm。
2.利用光取向法进行的FFS型液晶显示元件的制造
制作图1所示的FFS型液晶显示元件10。首先,将单面具有依次形成有不含图案的共用电极14、作为绝缘层15的氮化硅膜及经图案化为梳齿状的像素电极16而成的电极对的玻璃基材(第1基材11)、以及作为未设置电极的相向基板的COP膜基材(第2基材12)设为一对,使用旋转器在第1基材11的具有透明电极的面与第2基板12的其中一面分别涂布所述制备的液晶取向剂(A-1)。继而,通过在120℃的热板上对其进行2分钟预烘烤而形成涂膜。继而,使用Hg-Xe灯及格兰-泰勒棱镜自基板法线方向对这些涂膜的各表面照射包含254nm的亮线的偏光紫外线300mJ/cm2。其后,在对库内进行了氮气置换的烘箱中在230℃下对玻璃基材进行15分钟加热(后烘烤),在对库内进行了氮气置换的烘箱中在120℃下对COP膜基材进行15分钟加热(后烘烤)。由此,在各基板上形成平均膜厚0.1μm的液晶取向膜。
将此处使用的像素电极16的平面示意图示于图3及图4。再者,图4是图3中以虚线包围的部分C1的放大图。本实施例中,使用具有电极的线宽d1为4μm、电极间的距离d2为6μm的像素电极16的基板。再者,作为像素电极16,如图3所示,使用电极A、电极B、电极C及电极D的四系统的驱动电极。所述情况下,共用电极14作为作用于四系统的驱动电极全部的电极而发挥作用,四系统的驱动电极的区域分别成为像素电极。另外,对涂膜的光照射处理通过如下方式进行,即在以将偏光紫外线的偏光面投影至基板上的线段的方向成为图4中的双箭头的方向的方式设定偏光面方向后,自基板法线方向照射偏光紫外线。
其次,于在具有电极结构的涂膜形成基板的外缘涂布装入有直径3.5μm的氧化铝间隔物的光硬化性环氧丙烯酸树脂系接着剂后,滴加必要量的液晶“MLC-6221”(默克(Merck)公司制造)。此时,将液晶滴加至涂膜形成基板上的多个部位。另外,将液晶的滴加总量设为相对于涂布有接着剂的面积与间隔物直径相乘而求出的体积而言为0.98倍~1.0倍,一处的滴加量在0.2g~1.0g之间调节。继而,将滴加有液晶的基板设置于真空贴合装置内,于在所述基板的相向侧设置形成有涂膜的膜基板后,在真空下实施贴合。在贴合结束后,使用365nm的UV光而使接着剂部分硬化,然后在120℃的烘箱中实施2分钟退火,由此制造液晶单元。
其次,通过在基板的外侧两面贴合偏光板,而制造FFS型液晶显示元件10。此时,偏光板中的一片偏光板以其偏光方向与液晶取向膜的偏光紫外线的偏光面在基板面上的射影方向平行的方式进行贴附,另一片偏光板以其偏光方向与之前的偏光板的偏光方向正交的方式进行贴附。
3.液晶取向性的评价
对于所述2.中制造的FFS型液晶显示元件,通过显微镜以倍率50倍观察在将5V的电压导通·断开(ON·OFF)(施加·解除)时的明暗变化中的异常域(domain)的有无。评价是将未观察到异常域的情形设为液晶取向性“良好”,将观察到异常域的情形设为液晶取向性“不良”。其结果,所述液晶显示元件中液晶取向性为“良好”。
4.耐手指按压性的评价
对于所述2.中制造的FFS型液晶显示元件,使用推拉力计,将前端平坦的压头垂直地贴在液晶显示元件面上,介隔缓冲用橡胶,以负荷均匀的方式施加2kgf/cm2的压力。将所述操作重复进行10次,进行耐手指按压性的评价。评价是通过与所述“3.液晶取向性的评价”同样地进行显微镜观察而进行,将未观察到异常域及漏光的情形判断为耐手指按压性“良好”,将未观察到异常域但观察到漏光的情形评价为耐手指按压性“合格”,将观察到异常域的情形评价为耐手指按压性“不良”。其结果,所述液晶显示元件中未观察到异常域及漏光中的任一者,而判断为耐手指按压性“良好”。
[实施例3~实施例7]
分别使用下述表2所示的液晶取向剂(A-2)~液晶取向剂(A-5),与实施例1同样地进行液晶显示元件的制造及评价。再者,关于实施例5,仅在第1基板11上形成液晶取向膜。将各实施例的评价结果示于表2中。
[实施例2:利用摩擦取向的FFS型液晶显示元件]
1.涂膜形成膜基板的耐摩擦性的评价
使用旋转器在包含阿顿(ARTON)膜(日本合成橡胶公司(Japan SyntheticRubber,JSR)公司制造的阿顿(ARTON))的基材上涂布制备例1中所得的液晶取向剂(A-1),在80℃的热板上进行1分钟预烘烤后,在对库内进行了氮气置换的120℃的烘箱中进行1小时加热(后烘烤),由此形成平均膜厚0.1μm的涂膜。
继而,通过具有卷绕有棉布的辊的摩擦机械,在辊转速1,000rpm、平台移动速度20cm/秒、毛压入长度0.4mm下对所得的涂膜实施2次摩擦处理。利用光学显微镜观察所得的基板上的由摩擦磨削所产生的异物(涂膜的碎片),计测500μm×500μm的区域内的异物数。评价是将异物的个数为19个以下的情形设为耐摩擦性“良好”、将20个以上的情形设为耐摩擦性“不良”而进行。其结果,未观察到异物,所述涂膜的耐摩擦性判断为“良好”。再者,基材中使用的阿顿(ARTON)膜具有双轴性相位差膜的性能。
2.利用摩擦处理进行的FFS型液晶显示元件的制造
首先,使用旋转器在与所述实施例1的2.中使用者相同的一对基材的各表面分别涂布液晶取向剂(A-1)而形成涂膜。继而,在将所述涂膜在80℃的热板上进行1分钟预烘烤后,在对库内进行了氮气置换的烘箱中在120℃下进行2小时加热(后烘烤),而形成平均膜厚0.1μm的涂膜。继而,在与所述1.相同的条件下,利用棉对形成于一对基板上的涂膜的各表面实施摩擦处理,而制成液晶取向膜。
其次,于在具有电极结构的涂膜形成基板的外缘涂布装入有直径3.5μm的氧化铝间隔物的光硬化性环氧丙烯酸树脂系接着剂后,滴加必要量的液晶“MLC-6221”(默克(Merck)公司制造)。此时,将液晶滴加至涂膜形成基板上的多个部位。另外,将液晶的滴加总量设为相对于涂布有接着剂的面积与间隔物直径相乘而求出的体积而言为0.98倍~1.0倍,一处的滴加量在0.2g~1.0g之间调节。继而,将滴加有液晶的基板设置于真空贴合装置内,于在所述基板的相向侧设置形成有涂膜的膜基板后,在真空下实施贴合。在贴合结束后,使用365nm的UV光而使接着剂部分硬化,然后在120℃的烘箱中实施2分钟退火,由此制造液晶单元。继而,以两片偏光板的偏光方向彼此正交的方式将偏光板(附图略)贴合于基板的外侧两面,由此制作液晶显示元件10。
3.液晶取向性的评价
对于所述2.中制造的FFS型液晶显示元件,与所述实施例1的3.同样地进行液晶取向性的评价。其结果,所述液晶显示元件为液晶取向性“良好”。
4.耐手指按压性的评价
对于所述2.中制造的FFS型液晶显示元件,与所述实施例1的4.同样地评价耐手指按压性。其结果,所述液晶显示元件中未观察到异常域及漏光,而判断为耐手指按压性“良好”。
[实施例8:利用摩擦取向的FFS型液晶显示元件]
1.对膜基材的涂敷性的评价
使用液晶取向剂(A-6),与所述实施例1同样地进行对膜基材的涂敷性的评价。其结果,通过目视观察到涂膜表面的涂敷不均而判断为“不良”。另外,在120℃下2分钟的加热条件下,在涂膜表面存在粘性,而推测溶媒未充分干燥。
2.涂膜形成膜基板的耐摩擦性的评价
由于判断在120℃下2分钟的加热条件下溶媒未充分干燥,因此使用旋转器将液晶取向剂(A-6)涂布于聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)膜基板上,在80℃的热板上进行1分钟预烘烤后,在对库内进行了氮气置换的150℃的烘箱中进行1小时加热(后烘烤),由此形成平均膜厚0.1μm的涂膜。继而,通过具有卷绕有棉布的辊的摩擦机械,在辊转速1,000rpm、平台移动速度20cm/秒、毛压入长度0.4mm下对所得的涂膜实施2次摩擦处理,利用光学显微镜观察所得的基板上的由摩擦磨削所产生的异物(涂膜的碎片),与实施例2同样地评价耐摩擦性。其结果,确认到异物为15个/0.25mm2,所述涂膜的耐摩擦性判断为“良好”。
3.利用摩擦处理进行的FFS型液晶显示元件的制造
除了使用所述制备的液晶取向剂(A-6)以外,与实施例2的2.同样地制作FFS型液晶显示元件10。
4.液晶取向性的评价
对于所述3.中制造的FFS型液晶显示元件,与所述实施例1的3.同样地进行液晶取向性的评价。其结果,所述液晶显示元件为液晶取向性“良好”。
5.耐手指按压性的评价
对于所述3.中制造的FFS型液晶显示元件,与所述实施例1的4.同样地评价耐手指按压性。其结果,所述液晶显示元件中观察到异常域及漏光,而判断为耐手指按压性“不良”。
[实施例9]
使用液晶取向剂(A-7),与实施例2同样地进行液晶显示元件的制造及评价(涂敷性、液晶取向性及耐手指按压性)。将评价结果示于表2中。
[表2]
对于膜基材而言,在使用含有聚(甲基)丙烯酸酯的液晶取向剂并通过光取向处理而形成液晶取向膜的实施例1、实施例3、实施例4中,即便将后烘烤温度设为120℃的低温的情况下也几乎无涂敷不均,涂敷性“优良”或“良好”。另外,实施例1、实施例3、实施例4的液晶显示元件的液晶取向性及耐手指按压性也优异,尤其是实施例1、实施例3中均为“良好”的评价。
另外,使用含有聚(甲基)丙烯酸酯的液晶取向剂并通过摩擦处理而形成液晶取向膜的实施例2中,耐摩擦性良好,所得的液晶显示元件的液晶取向性及耐手指按压性也良好。
关于在膜基材侧未形成液晶取向膜的实施例5以及使用了含有聚酰胺酸酯的液晶取向剂的实施例6,耐手指按压性为“合格”的评价,涂敷性及液晶取向性为“良好”的评价。
关于使用了含有聚酰胺酸的液晶取向剂的实施例7、实施例8,耐手指按压性为“不良”,涂敷性也并不那么良好,但液晶取向性为“良好”的评价。在通过包含大量的特定溶剂作为溶剂成分的液晶取向剂(A-7)而形成液晶取向膜的实施例9中,即便在将后烘烤温度设为120℃的低温的情况下,涂敷性也“良好”。另外,液晶取向性及耐手指按压性也为“良好”的评价。
本公开是依照实施方式进行记述,但可理解为本公开并不限定于所述实施方式或结构。本公开也包含各种变形例或均等范围内的变形。除此以外,将各种组合或方式、进一步在这些中包含仅一个要素、一个以上或一个以下的要素的其他组合或方式也列入本公开的范畴或思想范围内。
符号的说明
10:液晶显示元件
11:第1基板
12:第2基板
13:液晶层
14:共用电极
16:像素电极
21、22:液晶取向膜

Claims (12)

1.一种液晶元件,包括第1基材、与所述第1基材相向配置的第2基材、以及配置于所述第1基材与所述第2基材之间的液晶层,
所述第1基材及所述第2基材中的至少一者为包含树脂的基材,且所述液晶元件包括:
共用电极,设置于所述第1基材上;
像素电极,在所述第1基材中在所述共用电极上介隔绝缘膜配置而成;以及
液晶取向膜,形成于所述第1基材及所述第2基材中的至少一者上,且与所述液晶层邻接。
2.根据权利要求1所述的液晶元件,其中所述第1基材为玻璃基材,所述第2基材为包含树脂的基材。
3.根据权利要求1或2所述的液晶元件,其中所述液晶取向膜含有选自由具有聚合性不饱和键的单体的聚合物、聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种聚合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶元件,其中在包含树脂的基材上形成有含有具有聚合性不饱和键的单体的聚合物的液晶取向膜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶元件,其中所述液晶取向膜是通过含有具有光取向性基的聚合物的液晶取向剂而形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶元件,其中所述液晶取向膜是通过含有选自由硅烷化合物及聚硅氧烷所组成的群组中的至少一种化合物的液晶取向剂而形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶元件,其中所述液晶取向膜分别形成于所述第1基材及所述第2基材上,形成于所述第1基材上的液晶取向膜与形成于所述第2基材上的液晶取向膜是使用组成彼此不同的液晶取向剂而形成。
8.根据权利要求7所述的液晶元件,其中所述第1基材为玻璃基材,所述第2基材为包含树脂的基材,
形成于所述第1基材上的液晶取向膜包含选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种,
形成于所述第2基材上的液晶取向膜包含具有聚合性不饱和键的单体的聚合物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的液晶元件,其中所述液晶取向膜是通过含有具有交联性基的化合物的液晶取向剂而形成。
10.一种液晶元件的制造方法,其中所述液晶元件包括第1基材、与所述第1基材相向配置的第2基材、以及配置于所述一对基材间的液晶层,并且
所述第1基材及所述第2基材中的至少一者为包含树脂的基材,
在所述第1基材上设置有共用电极、以及在所述共用电极上介隔绝缘膜而配置的像素电极,
所述液晶元件的制造方法包括:
在所述第1基材及所述第2基材中的至少一者涂布液晶取向剂而形成液晶取向膜的步骤;以及
在形成所述液晶取向膜后,介隔所述液晶层而将所述第1基材及所述第2基材相向配置而构建液晶单元的步骤。
11.根据权利要求10所述的液晶元件的制造方法,其中在150℃以下对涂布于包含树脂的基材的表面上的液晶取向剂进行加热。
12.根据权利要求10或11所述的液晶元件的制造方法,其中相对于所述液晶取向剂中所含的溶剂的总量,所述液晶取向剂中的选自由N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯及N-乙基-2-吡咯烷酮所组成的群组中的至少一种溶剂的含有比例为30质量%以下。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115443429A (zh) * 2020-05-21 2022-12-06 Jsr株式会社 液晶元件及其制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103102794A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 Jsr株式会社 膜形成材料的制造方法、膜及液晶显示元件
JP2014077925A (ja) * 2012-10-11 2014-05-01 Japan Display Inc 液晶表示装置
US20150168753A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-18 Innolux Corporation Liquid crystal display panel
JP2015179100A (ja) * 2012-07-23 2015-10-08 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2016095491A (ja) * 2014-11-07 2016-05-26 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶表示素子、並びに位相差フィルム及びその製造方法
CN106047371A (zh) * 2015-04-09 2016-10-26 Jsr株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶元件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103102794A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 Jsr株式会社 膜形成材料的制造方法、膜及液晶显示元件
JP2015179100A (ja) * 2012-07-23 2015-10-08 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2014077925A (ja) * 2012-10-11 2014-05-01 Japan Display Inc 液晶表示装置
US20150168753A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-18 Innolux Corporation Liquid crystal display panel
JP2016095491A (ja) * 2014-11-07 2016-05-26 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜及びその製造方法、液晶表示素子、並びに位相差フィルム及びその製造方法
CN106047371A (zh) * 2015-04-09 2016-10-26 Jsr株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶元件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115443429A (zh) * 2020-05-21 2022-12-06 Jsr株式会社 液晶元件及其制造方法

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