液晶取向膜的制造方法及使用其的液晶顯示元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液晶取向膜的制造方法及使用通過(guò)該制造方法獲得的液晶取向 膜的液晶顯示元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶顯示元件通過(guò)電場(chǎng)等外部刺激使液晶分子的排列的狀態(tài)發(fā)生變化，并將伴隨 該變化的光學(xué)特性的變化用于顯示。這樣的液晶顯示元件是在兩塊透明基板的間隙填充有 液晶分子的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，通常在與該液晶分子相接的基板的內(nèi)側(cè)實(shí)施用于使上述液晶分子 預(yù)先排列于特定方向的取向處理。
[0003] 上述取向處理大致區(qū)分而可分為摩擦法和光取向法，該摩擦法是在玻璃等基板表 面形成聚酰亞胺等高分子的膜，并利用布等對(duì)其進(jìn)行單向摩擦，該光取向法是對(duì)設(shè)置于基 板上的涂膜照射具有各向異性的光而產(chǎn)生液晶取向能。前者的摩擦法具有以摩擦的方向與 接觸于基板的液晶分子的長(zhǎng)軸(指向矢)方向成為平行的方式排列的特性、以及取向膜的制 造裝置簡(jiǎn)便的特性，但存在著在制造工序中，因產(chǎn)生于取向膜表面的損傷或灰塵而發(fā)生取 向缺陷的問(wèn)題，或者伴隨基板的尺寸大型化，用于獲得遍及整個(gè)基板且長(zhǎng)期均勻的取向的 摩擦裝置的設(shè)計(jì)及管理變得困難的問(wèn)題。
[0004] 另一方面，后者的光取向法具有如下特性:對(duì)具有光的吸收能根據(jù)偏光的電向量 的方向而異的基團(tuán)（以下，簡(jiǎn)稱為光取向性基團(tuán)）的化合物照射光，使光取向性基團(tuán)排列于 一定方向，對(duì)與該光取向性基團(tuán)相接的液晶分子表現(xiàn)液晶取向能。因此，可解決因損傷或灰 塵而產(chǎn)生的取向缺陷或獲得遍及整個(gè)基板且長(zhǎng)期均勻的取向的摩擦法的問(wèn)題。
[0005] 然而，在光取向法中，為獲得實(shí)用化水平的液晶取向能，需要相當(dāng)量的光照射量， 尤其是在制造大面積的光取向膜的情況中，必須使用大輸出的紫外線燈進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間照射。 作為用于減少這樣的光照射量的技術(shù)，如專利文獻(xiàn)1所示，公開了一種液晶取向膜的制造方 法，其是對(duì)涂膜面照射偏光紫外線而使涂膜中的化合物分子與偏光方向相對(duì)應(yīng)的方向取向 之后，燒成上述涂膜。
[0006] 此外，在使用大輸出的紫外線燈進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間照射的情況中，有因具有光取向性基 團(tuán)的化合物的光分解而產(chǎn)生被照射區(qū)域內(nèi)的液晶取向性的劣化的問(wèn)題，因此如例如專利文 獻(xiàn)2所示，公開了如下方法:對(duì)感光性薄膜的一部分進(jìn)行第1放射線照射之后，對(duì)整個(gè)薄膜表 面進(jìn)行該第1放射線照射，以及放射線的偏光狀態(tài)、光軸的方向及能量中的至少一者不同的 第2放射線照射。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-90752號(hào)公報(bào) [0010] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-105204號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 的確，認(rèn)為若如上述專利文獻(xiàn)1那樣，對(duì)于基板面涂布化合物而成的涂布膜照射偏 光紫外線并進(jìn)行燒成，則在燒成前的未固化的涂膜中，涂膜構(gòu)成分子處于易活動(dòng)的狀態(tài)，因 此即便利用更少的偏光紫外線能量也可使涂膜構(gòu)成分子在特定方向取向。此外，上述專利 文獻(xiàn)2的段落"0105"~"0109"中也記載著，在液晶取向膜的形成中，利用第1放射線照射 (150~800nm)誘導(dǎo)感光性薄膜前體的一部分，且對(duì)整個(gè)膜表面，利用第2放射線照射(320~ 800nm)進(jìn)行誘導(dǎo)，及根據(jù)需要在第2放射線照射后在150°C~200°C進(jìn)行加熱處理。
[0013] 然而，如該專利文獻(xiàn)1及2那樣的使分子在特定方向取向后進(jìn)行燒成或加熱處理的 方法中，在使化合物分子取向后，經(jīng)過(guò)多個(gè)程序。因此，高錨定力的表現(xiàn)變得耗費(fèi)長(zhǎng)的周期 時(shí)間及成本。因此，本發(fā)明的目的在于解決該程序的繁雜化的問(wèn)題點(diǎn)，提供一種利用簡(jiǎn)便的 程序表現(xiàn)大的錨定能的方法。
[0014] 解決課題的技術(shù)手段
[0015]本發(fā)明通過(guò)如下的液晶取向膜的制造方法而解決上述課題，由此達(dá)成本發(fā)明的目 的，該液晶取向膜的制造方法包括下述工序:工序（I)，將溶劑及光響應(yīng)性高分子混合而制 備光響應(yīng)性高分子溶液;工序(II )，將上述光響應(yīng)性高分子溶液涂布于基板上之后，在50~ 100°C干燥1~3分鐘，進(jìn)一步在120°C~180°C干燥5~75分鐘而形成涂膜；以及工序（III)， 將照射200~350nm的光時(shí)的上述涂膜的溫度調(diào)整為40°C~100°C。
[0016] 發(fā)明的效果
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法，實(shí)現(xiàn)提高取向限制力的效果。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法，實(shí)現(xiàn)提高錨定力的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的液晶顯示元件的剖面圖，將具備100~105的基板稱為"背板"，將具 備200~205的基板稱為"前板"；
[0020]圖2是使用形成于黑矩陣上的柱狀間隔件制成用圖案作為掩模圖案的曝光處理工 序的圖；
[0021 ]圖3是模式性地表示本發(fā)明的液晶顯示元件的構(gòu)成的一例的分解立體圖；
[0022] 圖4是將圖3的形成于基板2上的電極層3的由II線包圍的區(qū)域放大的平面圖；
[0023] 圖5是在圖4的III-III線方向?qū)D1所示的液晶顯示元件切斷的剖面圖；
[0024] 圖6是將圖3的形成于基板2上的電極層3的由II線包圍的區(qū)域的另一例放大的平 面圖；
[0025] 圖7是在圖4的III-III線方向?qū)D1所示的液晶顯示元件切斷的另一實(shí)施方式的 剖面圖；
[0026] 圖8是表示彩色濾光片的液晶顯示元件的剖面圖；
[0027] 圖9是表示彩色濾光片的另一方式的液晶顯示元件的剖面圖；
[0028] 圖10是表示本發(fā)明的取向膜的制造方法的概念圖；
[0029] 圖11表示偏光照射時(shí)溫度與錨定能的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明的第一點(diǎn)是一種液晶取向膜的制造方法，其特征在于，包括下述工序:工序 (I )，將溶劑及光響應(yīng)性高分子混合而制備光響應(yīng)性高分子溶液;工序（II )，將上述光響應(yīng) 性高分子溶液涂布于基板上之后，在50~100°C干燥1~3分鐘，進(jìn)一步在120°C~180°C干燥 5~75分鐘而形成涂膜；以及工序（III)，將照射200~350nm的光時(shí)的上述涂膜的溫度調(diào)整 為 40°C ~100°C。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的制造方法，響應(yīng)于光而促進(jìn)分子結(jié)構(gòu)的變化，因此認(rèn)為發(fā)揮錨定力 提尚的效果。以下，對(duì)各工序進(jìn)彳丁說(shuō)明。
[0032] [工序（I)]
[0033] 本發(fā)明的工序(I)是將溶劑及光響應(yīng)性高分子混合而制備光響應(yīng)性高分子溶液。
[0034] 認(rèn)為由此發(fā)揮可制膜出均質(zhì)膜厚的光響應(yīng)性高分子膜的效果。
[0035]本發(fā)明的溶劑只要使光響應(yīng)性高分子溶解則并無(wú)特別限制，可根據(jù)所使用的光響 應(yīng)性高分子的性質(zhì)而適當(dāng)?shù)剡x擇，例如作為使光響應(yīng)性高分子溶解的溶劑，可列舉：γ-丁 內(nèi)酯等內(nèi)酯系；環(huán)戊酮、環(huán)己酮、ΜΕΚ、ΜΙΒΚ等酮系；丙二醇單甲醚乙酸酯等酯系、匪Ρ(Ν-甲 基-2-吡咯烷酮）。此外，作為用于提高在基板的涂布性的溶劑，也可根據(jù)需要在溶劑中添加 2-甲氧基乙醇、2-丁氧基乙醇(丁基溶纖素)等醇醚系；甲苯等甲苯系。
[0036] 本發(fā)明的光響應(yīng)性高分子優(yōu)選為選自由光響應(yīng)性分解型高分子、光響應(yīng)性二聚合 型高分子及光響應(yīng)性異構(gòu)化型高分子所組成的組中的至少一種。
[0037] 在本發(fā)明中，作為響應(yīng)于光而通過(guò)側(cè)鏈彼此的二聚合來(lái)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的光響應(yīng)性 二聚合型高分子，優(yōu)選具備高的光敏度及大的取向特性。具體而言，用于本發(fā)明的光響應(yīng)性 二聚合型高分子優(yōu)選為以下的通式(I)及/或（II)所表示的化合物。
[0042][上述通式（I)或（II)中，L表示源自聚合性基團(tuán)的基團(tuán)；
[0043] Sp為間隔基團(tuán)，為選自由單鍵、_(CH2)u-(式中，u表示1~20)、-0CH2-、_CH 20-、- C00-、-oco-、-CH=CH-、-CF = CF-、-CF2O-、-0CF2-、-CF2CF2-及-c 三 c-所組成的組中的至少 1 種二價(jià)連結(jié)基團(tuán)，在這些取代基中，非鄰接的CH2基中的一個(gè)以上可獨(dú)立地被-〇-、_(：〇-、-C0-0-、-0-C0-、-S i (CH3) 2-0-S i (CH3) 2_、-NR-、-NR-C0-、-C0-NR-、-NR-⑶-0-、-0-C0-NR-、-NR-C〇-NR-、-CH=CH-、-C三C-或-0-C0-0-(式中，R獨(dú)立地表示氫或碳原子數(shù)1至5的烷基）取 代；
[0044] Q 表示直連鍵、-〇-、-〇)-〇-或-0-C0-;
[0045] A表示包含選自由反式-1，4-亞環(huán)己基(存在于該基團(tuán)中的1個(gè)亞甲基或互不鄰接 的2個(gè)以上的亞甲基也可被取代為-〇-、-NH-或-S-)、l，4-亞苯基(存在于該基團(tuán)中的1個(gè)以 上的-CH=也可被取代為-N= )、1，4-亞環(huán)己烯基、2，5-亞噻吩基、2，5-亞呋喃基、1，4-雙環(huán) [2.2.2]亞辛基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基以及1，2,3，4_四氫萘-2,6-二基所組成的組中的官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)，官能團(tuán)分別未經(jīng)取代，或者1個(gè)以上的氫原子可被氟原 子、氯原子、氰基、甲基或甲氧基取代；
[0046] s表示0~4的整數(shù)，在s表示2~4的情況中，所存在的多個(gè)A及/或Q可相同也可不 同；
[0047] X及Y分別獨(dú)立地表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基或碳原子數(shù)1~20的烷基，存在 于烷基中的氫原子也可被氟原子取代，在烷基中存在1個(gè)亞甲基或互不鄰接的2個(gè)以上的亞 甲基的情況中，1個(gè)亞甲基或互不鄰接的2個(gè)以上的亞甲基也可被取代為-0-、-C0-0-、_0-C0-或-CH=CH- ;
[0048] Μ表示下述通式（Ila)、下述通式（lib)或下述通式（lie)，
[0051] (式中，虛線表示向碳原子的鍵合；
[0052] R11及R12分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~30的烷基，在上述R11及R 12中存在1 個(gè)亞甲基或互不鄰接的2個(gè)以上的亞甲基的情況中，1個(gè)亞甲基或互不鄰接的2個(gè)以上的亞 甲基也可被取代為-0-、-C0-、-⑶-0-、-0-C0-、-C0-NH-、-NH-C0-、-NCH3-、-CH = CH-、-CF = CF-或-C = C-，存在于R11及R12中的氫原子也可被碳原子數(shù)1~20的烷基、氰基或鹵素原子取 代；
[0053] 環(huán)C1、環(huán)C2及環(huán)C3分別相互獨(dú)立地表示選自由
[0054] (a)反式-1，4-亞環(huán)己基(存在于該基團(tuán)中的1個(gè)亞甲基或不鄰接的2個(gè)以上的亞甲 基也可被取代為-〇-、-NH-或-S-)、
[0055] (b)l，4-亞苯基(存在于該基團(tuán)中的1個(gè)或2個(gè)以上的-CH=也可被取代為-N=)、以 及
[0056] (c)l ,4-亞環(huán)己烯基、2,5_亞噻吩基、2,5_亞呋喃基、1，4_雙環(huán)（2.2.2)亞辛基、萘_ 1，4-二基、萘-2，6-二基、十氫萘-2，6-二基及1，2，3，4-四氫萘-2，6-二基
[0057] 所組成的組中的基團(tuán)，上述基團(tuán)（a)、基團(tuán)（b)及基團(tuán)（c)分別未經(jīng)取代，或者一個(gè) 以上的氫原子也可被氟原子、氯原子、氰基、甲基、甲氧基或乙氧基取代；
[0058] 213及21|3分別相互獨(dú)立地為單鍵、-(CH2)v-、-〇-、-C〇-、-C〇-〇-、-〇-〇C-、-NR 7-、-C〇-NR7-、-NR7-C〇-、-( CH2) u_0_、_0_ (CH2) u_、_ (CH2) u_NR7-或-NR7- (CH2) u_;此時(shí) R7 意思是氛原子 或低級(jí)烷基;v意思是1~4的整數(shù);u為1~3的整數(shù)；
[0059] i及j分別相互獨(dú)立地為0或1)]。
[0060]上述Sp更優(yōu)選為碳原子數(shù)6~12個(gè)的環(huán)氧烷基或-(CH2)m-(m為8~12的整數(shù)）。
[0061] 此外，上述源自聚合性基團(tuán)的基團(tuán)為選自由下述通式（m-ι)~（III-ll)所表示 的聚合性基團(tuán)所組成的組中的任一種源自聚合性基團(tuán)的基團(tuán)。
[0064] (式中，虛線表示向Sp的鍵合;R3()表示氫原子、氟原子、氯原子、碳原子數(shù)1~4的烷 基、苯基或苯氧基;R 31表示氫原子、氯原子、甲基或苯基;R32分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原 子數(shù)1~5的烷基。）
[0065] 進(jìn)一步，上述光響應(yīng)性二聚合型高分子更優(yōu)選為下述通式（1)所表示的高分子、其 水解物或水解物的縮合物。
[0068](上述通式（1)中，Sp表示選自由單鍵、_(CH2)u-(式中，u表示1~20)、-0CH 2-、_ CH2〇-、-⑶ο-、-0C0-、-CH=CH-、-CF = CF-、-CF2O-、-0CF2-、-CF2CF2-及-c 三 c-所組成的組中 的至少1種二價(jià)連結(jié)基團(tuán)，在這些取代基中，非鄰接的CH2基中的一個(gè)以上可獨(dú)立地被取代 為-0-、-C0-、-⑶-0-、-0-C0-、-S i (CH3) 2-0-S i (CH3) 2_、-NR-、-NR-C0-、-⑶-NR-、-NR-C0-0-、-0-⑶-NR-、-NR-⑶-NR-、-CH=CH-、-C三C-或-O-CO-O-(式中，R獨(dú)立地表示氫或碳原子 數(shù)1至5的烷基）；
[0069] A\A2分別獨(dú)立地表示選自由
[0070] (a)反式-1，4-亞環(huán)己基(存在于該基團(tuán)中的1個(gè)亞甲基或不鄰接的2個(gè)以上的亞甲 基也可被取代為-〇-、-NH-或-S-)、
[0071] (b) 1，4_亞苯基(存在于該基團(tuán)中的1個(gè)或2個(gè)以上的-CH=也可被取代為-N=)、以 及
[0072] (c) 1，4-亞環(huán)己烯基、2，5-亞噻吩基、2，5-亞呋喃基、1，4-雙環(huán)(2.2.2)亞辛基、萘_ 1，4-二基、萘-2，6-二基、十氫萘-2，6-二基及1，2，3，4-四氫萘-2，6-二基 [0073]所組成的組中的基團(tuán)，上述基團(tuán)（a)、基團(tuán)（b)或基團(tuán)（c)分別未經(jīng)取代，或者一個(gè) 以上的氫原子也可被氟