CN105446012A - 液晶显示装置及取向膜材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于在具有经过光取向处理的取向膜的液晶显示装置中防止低频驱动时产生的闪变、亮度不均，为了解决上述课题，本发明提供了一种液晶显示装置和取向膜材料，所述液晶显示装置的特征在于，液晶的介电常数各向异性为负数，介电常数各向异性的绝对值为5以下，取向膜由存在于与液晶接触的一侧的第1膜和存在于第1膜下方的第2膜形成，所述第1膜通过光取向处理而具有取向能力，所述第2膜不具有由光取向处理产生的取向能力，此外，取向膜是通过将形成第1膜的第1材料和形成所述第2膜的第2材料的混合材料涂布在基板上而形成的，相对于第1材料和第2材料的总重量，第1取向膜材料的比例大于10wt％、且小于40wt％。

Description

液晶显示装置及取向膜材料
本申请主张以于2014年9月19日提出申请的日本专利申请JP2014-191318和于2015年6月11日提出申请的日本专利申请JP2015-118453为基础的优先权，其内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及显示装置，特别涉及具有采用光取向的取向膜的液晶显示装置。
背景技术
在液晶显示装置中配置有TFT基板及与TFT基板相对的对置基板，在TFT基板和对置基板之间夹持有液晶，在所述TFT基板呈矩阵状地形成有像素，所述像素具有像素电极及薄膜晶体管(TFT)。而且通过按像素控制基于液晶分子的透光率而形成图像。
在液晶显示装置中，需要使用取向膜使液晶初始取向。作为取向膜的取向处理，以往一直采用摩擦法(rubbing)。摩擦法会产生如下问题：由摩擦时的取向膜的切削屑导致产生亮点，由摩擦处理时产生的静电导致布线的绝缘破坏等。另一方面，所谓的光取向(通过使用偏振紫外线将规定方向的高分子链切断来对取向膜赋予单轴各向异性)不存在上述那样由摩擦引起的问题，因此正在不断普及。
另一方面，对于液晶显示装置而言，视场角特性是一个问题。视场角特性是下述现象，即，在从正面看画面时和从倾斜方向看画面时，亮度发生变化、色度发生变化的现象。就视场角特性而言，利用水平方向的电场使液晶分子动作的IPS(InPlaneSwitching，平面转换)方式具有优异的特性。由于IPS方式不需要所谓的预倾角(pretiltangle)，因此特别适合于光取向。
日本特开2009-288298号公报中记载了通过在光取向中使用以聚酰胺酸酯为前体的取向膜来防止残像产生的结构。此外，WO2011/115078号公报中记载了下述结构：针对在光取向中以聚酰胺酸酯和聚酰胺酸为材料、将以聚酰胺酸酯为前体的取向膜和以聚酰胺酸为前体的取向膜形成为层状而得的取向膜，通过使聚酰胺酸酯的重均分子量小于聚酰胺酸的重均分子量来抑制表面的微小凹凸。此外，WO2011/114103号公报中记载了辅助取向膜的形成的酰亚胺化促进剂的一个例子。
发明内容
液晶显示装置中使用的液晶存在正型和负型。正型液晶中的液晶分子的介电常数各向异性Δε为正数，负型液晶中的液晶分子的介电常数各向异性Δε为负数。换言之，正型液晶中的液晶分子的长轴朝向电场的方向，负型液晶中的液晶分子的短轴朝向电场的方向。
以IPS方式的液晶显示装置为例，通过液晶分子按电场的方向旋转来控制各像素的透光率，按像素控制透光率从而形成图像。但是，在显示区域内，根据像素电极或对置电极的形状，产生在像素内发生反向旋转的区域。该区域被称为向错(disclination)，由于该区域不透光，因此，使画面的亮度劣化，使对比度降低。在正型液晶中，尤其是在电极图案的端部，容易产生向错。
正型液晶的另一个问题是，在按压液晶显示屏的表面时，液晶分子容易沿基板的法线方向立起。需要说明的是，这样的液晶分子的立起在产生向错的区域内容易发生。在IPS方式的液晶显示装置中，若发生这样的液晶分子的立起，则容易发生画面的渗色(bleeding)。
另一方面，负型液晶较之正型液晶不容易产生上述问题。因此，在尤其是欲要防止向错的液晶显示装置中使用负型液晶。但是，使用负型液晶时，产生电压保持率变低的情况。电压保持率用于评价从将信号写入像素中起、到写入下一信号为止的期间，前一信号电压能够以何种程度保持。
在电压保持率低的状态下，为了抑制液晶显示装置的功耗而进行低频驱动时，在显示区域内发生闪变。此外，在画面中，若电压保持率局部降低，则在显示区域内发生画面不均。本发明的课题在于，在使用负型液晶、对取向膜进行了光取向的液晶显示装置中，防止由电压保持率降低产生的闪变及画面不均。
本发明克服了上述问题，其主要的具体手段如下所述。
(1)一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置在具有取向膜的第1基板和具有取向膜的第2基板之间具有液晶，所述液晶的介电常数各向异性为负数，介电常数各向异性的绝对值为5以下，所述取向膜接受利用偏振紫外线的光取向处理，所述取向膜由存在于与所述液晶接触的一侧的第1膜和存在于所述第1基板侧或所述第2基板侧的第2膜形成，所述第1膜通过所述光取向处理而具有取向能力，所述第2膜未被赋予由所述光取向处理产生的取向能力，所述取向膜是通过将形成所述第1膜的第1材料和形成所述第2膜的第2材料的混合材料涂布在所述第1基板或所述第2基板上而形成的，相对于所述第1材料和所述第2材料的总重量而言，所述第1材料的重量大于10wt％、且小于40wt％。
(2)如(1)所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1材料为(化1)表示的聚酰胺酸酯，所述第2材料为聚酰胺酸。
化学式(1)中，R1各自独立地为碳原子数1～8的烷基，R2各自独立地为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、苯基、碳原子数1～6的烷基、碳原子数1～6的烷氧基、烯烃基(-(CH2)m-CH＝CH2，m＝0、1、2)或炔基(-(CH2)m-C≡CH，m＝0、1、2)，Ar为芳香族化合物。
(3)如(1)或(2)所述的液晶显示装置，其中，所述第1材料为聚酰胺酸酯，所述聚酰胺酸酯是使用第1二胺作为前体形成的，所述第1二胺具有芳香环，并且不含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子及氧原子。
(4)如(1)～(3)中任一项所述的液晶显示装置，其中，所述第2材料为聚酰胺酸，所述聚酰胺酸是使用第2二胺作为前体形成的，所述第2二胺含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子或氧原子。
(5)如(1)～(4)中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述混合材料包含酰亚胺化促进剂，所述酰亚胺化促进剂为具有甲基吡啶、喹啉、异喹啉或吡啶骨架的仲胺或叔胺类、或具有烷氧基羰基的氨基酸。
附图说明
图1是本发明所适用的液晶显示装置的截面图。
图2是表示光取向的工艺的流程图。
图3是测定电压保持率的电路。
图4是测定电压保持率的等效电路。
图5是表示试验单元的一侧电极的电位的变化的图。
图6是表示第1材料(形成接受光取向处理的第1膜)和第2材料(形成不接受光取向处理的第2膜)的比率与电压保持率的关系的曲线图。
图7是双层取向膜的截面示意图。
图8是表示实际的双层取向膜的例子的截面图。
图9是表示取向膜的深度方向上的、形成接受光取向处理的第1膜的第1材料和形成不接受光取向处理的第2膜的第2材料的比例的例子的图。
图10是表示第1材料(形成接受光取向处理的第1膜)和第2材料(形成不接受光取向处理的第2膜)的比率与显示不均的关系的图。
具体实施方式
以下，结合实施例详细地对本发明的内容进行说明。
实施例1
本发明能够适用于所有采用光取向的液晶显示装置。以下，以IPS方式的液晶显示装置为例来说明本发明，但也可以为例如TN(TwistedNematic，扭曲向列)方式、VA(VirticalAlignment，垂直取向)方式的液晶显示装置。
图1是IPS方式的液晶显示装置的截面图。图1中的TFT为所谓顶栅型的TFT，作为所使用的半导体，使用了LTPS(LowTemperaturePoly-Silicon，低温多晶硅)。另一方面，在使用a-Si半导体的情况下，多使用所谓底栅方式的TFT。在下文的说明中，以使用顶栅方式的TFT的情况为例进行说明，但对于使用底栅方式的TFT的情况，也可以适用本发明。
图1中，通过CVD(ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积)在玻璃基板100之上形成第1基底膜101(由SiN形成)及第2基底膜102(由SiO2形成)。第1基底膜101及第2基底膜102的作用是，防止来自玻璃基板100的杂质污染半导体层103。
在第2基底膜102之上形成有半导体层103。该半导体层103是通过CVD在第2基底膜102之上形成a-Si膜、通过进行激光退火将该a-Si膜变换为poly-Si膜而形成的。通过光刻法将该poly-Si膜图案化。
在半导体膜103之上形成有栅极绝缘膜104。该栅极绝缘膜104是基于TEOS(四乙氧基硅烷)的SiO2膜。该膜也通过CVD形成。在该膜之上形成有栅电极105。栅电极105兼作为扫描线。栅电极105利用例如MoW(钼、钨)膜形成。在需要减小栅电极105或扫描线10的电阻时，使用Al合金。
栅电极105通过光刻法而形成图案。在该图案形成时，通过离子注入在poly-Si层掺杂磷或硼等杂质，由此在poly-Si层形成源极S或漏极D。此外，利用栅电极105的图案形成时的光致抗蚀剂，在poly-Si层的沟道层和源极S或漏极D之间形成LDD(LightlyDopedDrain，轻掺杂漏)层。
然后，以覆盖栅电极105的方式利用SiO2形成第一层间绝缘膜106。第一层间绝缘膜106用于将栅电极105与接触电极107绝缘。在第一层间绝缘膜106及栅极绝缘膜104形成有用于将半导体层103的源极部S与接触电极107连接的通孔120。同时实施用于在第一层间绝缘膜106和栅极绝缘膜104形成通孔120的光刻法。
在第一层间绝缘膜106之上形成有接触电极107。接触电极107经由通孔130与像素电极112连接。TFT的漏极D在未图示的部分经由通孔与视频信号线连接。
在同一层中同时形成接触电极107及视频信号线。为了减小电阻，接触电极107及视频信号线(下文中以接触电极107为代表)使用例如AlSi合金。但是，AlSi合金会产生小丘(hillock)、或Al扩散至其他层。因此，例如，采取了利用未图示的MoW材料的阻挡层及覆盖层将AlSi夹在中间的结构。
接触电极107和TFT被无机钝化膜(绝缘膜)108被覆并保护。无机钝化膜108与第1基底膜101同样地通过CVD形成的。作为无机钝化膜108，可使用例如氮化硅、氧化硅。此外，以覆盖无机钝化膜108的方式形成有机钝化膜109。有机钝化膜109是由感光性的丙烯酸树脂形成的。有机钝化膜109除了可使用丙烯酸树脂形成以外，也可以使用有机硅树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等形成。由于有机钝化膜109具有作为平坦化膜的作用，所以较厚地形成。有机钝化膜109的膜厚为1～4μm，但多数情况为2μm左右。
为了获取像素电极110与接触电极107的导通，在无机钝化膜108及有机钝化膜109上形成有通孔130。有机钝化膜109使用了感光性树脂。涂布感光性树脂后，若将该树脂曝光，则仅光照射的部分溶解于特定的显影液。即，通过使用感光性树脂，可以省略光致抗蚀剂的形成。在有机钝化膜109上形成通孔130后，于230℃左右对有机钝化膜进行烧制，由此完成有机钝化膜109。
然后，通过溅射形成作为公共电极110的ITO(IndiumTinOxide，氧化铟锡)，以从通孔130及其周边除去ITO的方式形成图案。公共电极110可以以各像素共用的方式形成为平面状。然后，通过CVD在整个面上形成作为第2层间绝缘膜111的SiN。然后，在通孔130内，在第2层间绝缘膜111及无机钝化膜108上形成用于获取将接触电极107与像素电极112导通的通孔。然后，通过溅射形成ITO，形成图案从而形成像素电极112。
通过柔版印刷或喷射等将取向膜材料涂布在像素电极112之上，进行烧制从而形成取向膜113。本发明中，由于对取向膜进行偏振紫外线处理，所以使用适于光取向的取向膜材料。光取向的方法也存在多种。所谓的光二聚化型的光取向膜的情况下，以100mJ/cm2的强度照射包含波长313nm的偏振紫外线从而进行取向处理。所谓的光异构化型的光取向膜的情况下，以200mJ/cm2的强度照射包含波长365nm的偏振紫外线从而进行取向处理。此外，所谓的光分解型的光取向膜的情况下，以1000mJ/cm2的强度照射包含波长254nm的偏振紫外线从而进行取向处理。
图2是表示光分解型的光取向膜的形成的流程图。图2中，将取向膜涂布在TFT基板上，干燥，进行流平(leveling)。通过该流平工序使取向膜平坦。然后，以200℃以上的高温进行加热从而将取向膜酰亚胺化。然后，照射偏振紫外线从而对取向膜赋予单轴各向异性。然后，再在高温下进行加热，使残存的单体、低聚物蒸发。本发明中，如下文所述，作为取向膜材料，使用进行光取向处理的第1材料和未进行光取向处理的第2材料，但光取向处理与上文中说明过的相同。
回到图1，在像素电极112与公共电极110之间施加电压时，产生图1所示的电力线。利用该电场使液晶分子301旋转，按像素控制通过液晶层300的光的量，由此形成图像。
图1中，以夹持液晶层300的方式配置对置基板200。在对置基板200的内侧形成有彩色滤光片201。彩色滤光片201按像素形成红、绿、蓝的彩色滤光片，由此形成彩色图像。在彩色滤光片201与彩色滤光片201之间形成遮光膜202，从而提高了图像的对比度。作为遮光膜202的形状，没有特别限定，但优选为矩阵形状。
以覆盖彩色滤光片201及遮光膜202的方式形成有保护膜203。由于彩色滤光片201及遮光膜202的表面呈现凹凸，所以通过保护膜203使表面平坦。在保护膜之上形成有用于确定液晶的初始取向的取向膜113。取向膜113的取向处理与图2中说明过的TFT基板100侧的取向膜113同样。
需要说明的是，以上结构是例子，例如，根据品种不同也存在未形成TFT基板100中的无机钝化膜108的情形。此外，通孔130的形成工艺也存在根据品种而不同的情形。
接受了光取向处理的取向膜的情况下，与摩擦方法的情况不同，紫外线透过的范围的取向膜接受取向处理。结果，在例如光分解型的情况下，由于紫外线使得取向膜分解，所以膜强度变弱。由于膜强度变弱，导致产生液晶的初始取向变得不稳定的现象(例如，产生残像现象等)。
为了防止上述现象产生，本申请的发明采用：接受光取向处理的第1膜和不接受光取向处理的第2膜的双层结构。由此，同时实现了液晶取向性和膜强度。这样的双层结构的取向膜通过例如将(化1)所示的聚酰胺酸酯和(化2)所示的聚酰胺酸的混合物作为取向膜材料进行涂布来形成。
化学式(1)中，R1各自独立地为碳原子数1～8的烷基，R2各自独立地为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、苯基、碳原子数1～6的烷基、碳原子数1～6的烷氧基、烯烃基(-(CH2)m-CH＝CH2，m＝0、1、2)或炔基(-(CH2)m-C≡CH，m＝0、1、2)，Ar为芳香族化合物。
化学式(2)中，R2各自独立地为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、苯基、碳原子数1～6的烷基、碳原子数1～6的烷氧基、烯烃基(-(CH2)m-CH＝CH2，m＝0、1、2)或炔基(-(CH2)m-C≡CH，m＝0、1、2)，Ar为芳香族化合物。
化学式(2)与化学式(1)不同，不具有环丁烷骨架。由于化学式(2)不含环丁烷，所以不容易受到紫外线的影响。此外，化学式(1)和化学式(2)的不同点在于，在化学式(2)中，将表示聚酰胺酸酯的化学式(1)中的R1取代为H。
涂布混合有(化1)和(化2)的取向膜材料时，发生分层，以聚酰胺酸酯为前体的进行光取向处理的第1材料集中在上侧(液晶侧)，以聚酰胺酸为前体的不进行光取向处理的第2材料集中在下侧。
也就是说，虽说是分层，但可知并不是上取向膜和下取向膜以某一边界为界清楚地分离。即，可知存在像上侧的光取向的成分从下侧慢慢增加那样的成分分布。优选最外表面被光取向的成分完全覆盖那样的分布，但未经光取向的下侧的取向膜成分以一定比例分布在距离最外表面数nm的下侧。也就是说，与液晶接触的一侧的第1膜、及存在于第2基板侧的第2膜并非以明确地分离的膜的形式存在。
需要说明的是，(化2)表示的聚酰胺酸是例子，可以与聚酰胺酸酯形成混合物，只要是在涂布该混合物后、与聚酰胺酸酯分层且是配置于下层的材料即可，也可以是具有其他结构的聚酰胺酸。
但是，近来，对于液晶显示装置，实施了通过在静止画面显示等中进行低频驱动(例如20kHz以下的频率)或间歇驱动来减少驱动电路的功耗。进行低频驱动或间歇驱动(以下以低频驱动为代表)时，信号的写入至写入之间的像素的电压保持率是重要的。若信号的写入至写入之间的时间变长，则由于泄漏导致像素的电位降低。液晶的电阻率的降低，成为上述那样的泄漏的主要原因。若像素的电位在信号的写入至写入之间变动，则导致闪变。此外，若发生由液晶内的杂质局部集聚所导致的泄漏，则产生局部性的亮度变化，这将呈现为亮度不均。也就是说，以高值维持液晶的电阻率及像素的电压保持率这点，对于高品质的画质显示是重要的。
在取向膜的上层由经光取向的第1膜形成、下层由未经光取向的第2膜形成的情况下，液晶显示装置的像素电极的电压保持率根据进行光取向的第1膜的材料和不进行光取向的第2膜的材料的比率而变化。液晶的电阻率对电压保持率具有较大影响。
图3是表示电压保持率的测定电路的示意图。图3中，在试验单元的下基板100形成有电极112，在电极112之上形成有取向膜113。在上基板200形成有电极110，在电极110之上形成有取向膜113。需要说明的是，电极112和电极110均与像素电极或公共电极同样地利用ITO形成。在上基板和下基板之间挟持有液晶。
图3中，根据在电极112与电极110之间施加交流电压时的、上电极与下电极之间的电压V来确定电压保持率(VHR)。由于电源具有内阻R，因此液晶的电阻减小时，电压V将降低。假设液晶引入杂质等而使得电阻变小，则电压V将降低。在液晶在长时间的工作中劣化的情况下，电压保持率也会降低。若电压保持率降低，则会导致闪变、画面的亮度不均。
图3所示的电压保持率根据施加的电压波形、测定温度的不同而成为不同的值。本说明书中的电压保持率可根据图4所示的施加电压时的电压V来确定。图4中，SV为电源电压的波形，R为电源的内阻，CL为液晶的电容，RL为液晶的泄漏电阻。泄漏电阻RL变小时，V降低，容易发生闪变等。图4的电源的波形SV是以特定的周期施加脉冲的波形。
图5示出施加图4的电路中的电源波形时的试验单元的电极的一侧电压的变化。图5中，电源在5V下以1sec的间隔施加宽度为4msec的脉冲。此时，试验单元的一侧电极的电压，在施加脉冲的4msec之间保持为5V，之后按照由液晶的泄漏电阻和液晶的电容决定的时间常数而降低。在从施加最初的脉冲后1sec后，此次在-5V下施加宽度为4msec的脉冲。像上述那样交替施加正负脉冲，是为了基于与液晶的驱动相近的条件进行试验。
图5中，在施加脉冲电压后，试验单元的一侧电极按照由时间常数决定的指数函数而降低。假设在液晶没有泄漏的情况下，如图5中以虚线所示地，试验单元的一侧电极保持为5V。本说明书中，将图5中的斜线的面积相对于无电压泄漏的情况下的面积1sec×5V、即矩形的面积的比定义为电压保持率。也就是说，越是无电压泄漏的液晶显示装置，电压保持率越大，越能够抑制低频工作时的闪变等的发生。
换言之，液晶的电阻高时更能够增大电压保持率。液晶的电阻根据各种条件而变化。本发明中，作为液晶材料，将液晶的介电常数各向异性为负数的所谓负型液晶作为对象。与液晶的介电常数各向异性为正数的所谓正型液晶相比，负型液晶存在电阻变小的倾向。可以认为这是由于负型液晶具有容易在液晶中引入杂质的性质。
进行光取向时，下述情况较多，即紫外线照射使得取向膜分解，其分解物通过紫外线照射后的加热没有完全蒸发而存在残留物。若这样的残留物混入负型液晶中，则液晶的电阻降低，电压泄漏增大。将取向膜制成双层结构时，接受光取向的第1膜配置于上层，不接受光取向的第2膜存在于下层。
接受光取向的第1膜通过紫外线分解，分解物不完全蒸发而残留的概率也变大。另一方面，就不接受光取向的第2膜而言，由紫外线引起的分解较之上述接受光取向的第1膜而言非常轻微，分解物也较之上述接受光取向的第1膜而言非常少。本申请的发明人们确认到，在形成双层结构的取向膜的取向膜材料中，根据接受光取向的材料的比率，液晶的电阻发生变化，即，电压保持率变化。
图6是表示上述情况的曲线图。图6中，横轴表示形成双层结构的取向膜材料中形成接受光取向的取向膜的取向膜材料的比例。纵轴为电压保持率(VHR)。此时的测定温度为60℃。取向膜材料是(化1)表示的聚酰胺酸酯(第1材料)和(化2)表示的聚酰胺酸(第2材料)的混合物，图6的横轴表示聚酰胺酸酯的比例。
图6中示出了液晶的介电常数各向异性ε为正数的情形、和ε为负数的情形。由图6可知，ε为正数时，电压保持率对聚酰胺酸酯(PE)的比率的依赖性非常小。另一方面，ε为负数时，电压保持率较大程度依赖于聚酰胺酸酯(PE)的比率。即，聚酰胺酸酯的比率越大，电压保持率越降低。
也就是说，以聚酰胺酸酯为前体的取向膜由于接受光取向而产生紫外线照射后的分解物的残留物。该残留物被引入液晶中，但由于负型液晶中容易引入残留物，所以液晶的电阻变小。此外，可以认为其原因是该残留物随着聚酰胺酸酯的增多而增多。
需要说明的是，可知即使为负型液晶，若介电常数各向异性的绝对值|ε|为5以下，则也不容易在液晶中引入杂质。若液晶中杂质少，则能够较高地维持液晶的电阻，能够防止电压保持率的降低。因此，本发明中，优选使用为负型液晶、且|ε|为5以下的液晶。
但是，虽然取向膜具有一定的厚度，但使液晶取向的作用是最外表面的层。也就是说，只要以取向膜中的最外表面为中心进行光取向即可。因此，对于取向膜的而言，如图7所示，使其大部分为以不接受光取向的聚酰胺酸为前体的取向膜1132、仅使表面为以接受光取向的聚酰胺酸酯为前体的取向膜1131时，效率最佳。图7中，划有斜线的部分为接受光取向从而大量产生分解物的区域。
也就是说，接受光取向的膜到偏振紫外线到达的范围为止发生分解。因此，与偏振紫外线的照射量成比例地，分解物也变多，残留物也变多。若将接受光取向的膜仅作为最表面的较薄的层，则残留物也变少。因此，不仅能够维持液晶的取向能力，而且能够使得由偏振紫外线引起的残留物的产生也少。
然而，实际的双层结构的取向膜，并非如图7的虚线所示，以相同的厚度清楚地存在边界。也就是说，在平面方向和深度方向均具有分布。图8是表示接受光取向的第1膜的比例根据部位而变化的例子的取向膜的截面图。如图8所示，若使接受光取向的第1膜1131的比例变得极小，则会产生不存在接受光取向的取向膜的区域，这样就会变得基于部位而产生液晶的取向不良。
图9是表示取向膜的厚度方向上的接受光取向的取向膜的比例的例子。图9中，横轴为取向膜的深度方向，纵轴为接受光取向的第1膜1131的比例。图9中，表面存在有接受光取向的第1膜1131，在比第1膜1131更靠近基板的位置存在有不接受光取向的第2膜1132。在达到取向膜的某一深度t1时，接受光取向的第1膜1131的比例实质上变为0。需要说明的是，图9中的取向膜的厚度为t0。图9的例子是取向膜的表面整体仅为接受光取向的第1膜的例子。但是，若由于第1膜的量不足而使得接受光取向的取向膜的比例比图9稍小，则会产生发生取向不良的可能性。
图10是表示评价在实际的液晶显示装置中、取向膜材料中的第1材料(形成接受光取向的第1膜)和第2材料(形成不接受光取向的第2膜)的比例与显示不均的关系的结果的表。图10中的○为观察不到显示不均的状态，△为可微弱地观察到的状态，×为可观察到显示不均的状态。
图10中，第1材料过少(为10wt％以下)时，发生显示不均。这是因为，取向膜的最外表面有时不存在接受光取向的第1膜，因此该部分的取向不良。另一方面，形成接受光取向的第1膜的材料为40wt％以上时，发生显示不均。可以认为其原因是如图6所示那样电压保持率降低。
若将电压保持率和显示不均的关系与图6相结合，进一步详细地进行评价，则如下所述。第1材料的比例大于10wt％、且小于40wt％时，能够确保电压保持率为92％以上，能够防止显示不均的发生。此外，形成接受光取向的取向膜的第1材料的比例为18wt％以上、且少于40wt％时，能够更稳定地抑制显示不均的发生。进而，形成第1膜的第1材料的比例为24wt％以上、35wt％以下时，能够可靠地抑制显示不均的发生。虽然图10以显示不均进行了评价，但由于闪变也因为同样的原因而发生，因此对于闪变也可以同样地应对。
根据上述记载，优选取向膜材料及取向膜具有如下所述的材料特征。
在取向膜与将TFT基板100和对置基板200粘合的密封材料接触的情况下，对取向膜要求高的膜强度，并且要求对密封材料具有强粘合强度。该情况下，优选含有(化3)或(化4)表示的硅烷偶联剂。此外，也可以含有其他添加剂。
取向膜材料优选含有酰亚胺化促进剂作为其他添加剂。通过含有酰亚胺化促进剂，能够高效地进行聚酰胺酸、聚酰胺酸酯的酰亚胺化。并且，在进行光取向处理后，能够在取向膜的与液晶接触的表面形成良好的第1膜。但是，酰亚胺化促进剂由于形成取向膜的过程中的加热处理或紫外线处理而分解为小分子，有时成为使液晶的电阻降低的杂质。该杂质的量即使为少量，也存在对液晶的电阻产生影响的情况。因此，酰亚胺化促进剂应该在考虑酰亚胺化促进效果及分解性的基础上进行选择。
本说明书中的优选的酰亚胺化促进剂的种类为：具有甲基吡啶、喹啉、异喹啉、吡啶的骨架的仲胺或叔胺类、或具有烷氧基羰基的氨基酸。上述胺类优选为叔胺。此外，上述氨基酸的烷氧基羰基优选为丁氧基羰基。优选地，上述氨基酸中具有2个以上烷氧基羰基，或具有芴骨架。
在使用聚酰胺酸酯作为接受光取向处理的第1材料的情况下，优选的是，在(化1)表示的4个R2中，2个为甲基，2个为氢。更优选为(化5)的结构。式中的R3及R4各自独立地为碳原子数1～8的烷基。
聚酰胺酸及聚酰胺酸酯使用二胺作为前体是优选的。作为聚酰胺酸酯的前体的二胺(第1二胺)的结构没有特别限定。作为优选的二胺，为具有芳香环、并且不含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子及氧原子的二胺。更优选为具有(化6)的结构的二胺。式中的R5及R6各自独立地为氢或碳原子数3以下的烷基。
使用上述记载的二胺时，聚酰胺酸酯的极性变低。结果，在将混合有作为第1材料的聚酰胺酸酯和第2材料的混合材料涂布在TFT基板100上时，第1材料容易存在于液晶层300侧。由此，即使降低混合材料中的第1材料的比率，也能够形成具有良好的特性的取向膜。
另一方面，作为聚酰胺酸的前体的二胺(第2二胺)的结构也没有特别限定。作为优选的二胺，含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子或氧原子是优选的。使用在主骨架中含有这些元素的二胺时，聚酰胺酸酯的极性变高。结果，在将混合有第1材料和作为第2材料的聚酰胺酸的混合材料涂布在TFT基板100上时，第2材料容易存在于TFT基板100侧。由此，即使降低混合材料中的第1材料的比率，也能够形成具有良好的特性的取向膜。
综上，根据本发明，在使用负型液晶、采用了光取向处理的液晶显示装置中，即使实行低频驱动，也能够防止显示不均或闪变的发生。

Claims (20)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置在具有取向膜的第1基板和具有取向膜的第2基板之间具有液晶，
所述液晶的介电常数各向异性为负数，介电常数各向异性的绝对值为5以下，
所述取向膜接受利用偏振紫外线的光取向处理，
所述取向膜由存在于与所述液晶接触的一侧的第1膜和存在于所述第1基板侧或所述第2基板侧的第2膜形成，所述第1膜通过所述光取向处理而具有取向能力，所述第2膜未被赋予由所述光取向处理产生的取向能力，
所述取向膜是通过将形成所述第1膜的第1材料和形成所述第2膜的第2材料的混合材料涂布在所述第1基板或所述第2基板上而形成的，
相对于所述第1材料和所述第2材料的总重量，所述第1材料大于10wt％、且小于40wt％。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第1材料为(化1)表示的聚酰胺酸酯，所述第2材料包含聚酰胺酸，
化学式(1)中，R1各自独立地为碳原子数1～8的烷基，R2各自独立地为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、苯基、碳原子数1～6的烷基、碳原子数1～6的烷氧基、烯烃基或炔基，Ar为芳香族化合物，所述烯烃基为-(CH2)m-CH＝CH2，其中m为0、1、2，所述炔基为-(CH2)m-C≡CH，其中m为0、1、2。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，
所述第1材料为聚酰胺酸酯，
所述聚酰胺酸酯是使用第1二胺作为前体形成的，
所述第1二胺具有芳香环，并且不含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子及氧原子。
4.如权利要求2所述的液晶显示装置，其中，
所述第1材料为聚酰胺酸酯，
所述聚酰胺酸酯是使用第1二胺作为前体形成的，
所述第1二胺具有芳香环，并且不含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子及氧原子。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，
所述第2材料为聚酰胺酸，
所述聚酰胺酸是使用第2二胺作为前体形成的，
所述第2二胺含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子或氧原子。
6.如权利要求2所述的液晶显示装置，其中，
所述第2材料为聚酰胺酸，
所述聚酰胺酸是使用第2二胺作为前体形成的，
所述第2二胺含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子或氧原子。
7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述混合材料包含酰亚胺化促进剂，
所述酰亚胺化促进剂为具有甲基吡啶、喹啉、异喹啉或吡啶骨架的仲胺或叔胺类、或具有烷氧基羰基的氨基酸。
8.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述混合材料包含酰亚胺化促进剂，
所述酰亚胺化促进剂为具有甲基吡啶、喹啉、异喹啉或吡啶骨架的仲胺或叔胺类、或具有烷氧基羰基的氨基酸。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述取向膜材料还包含(化3)或(化4)表示的硅烷偶联剂，
10.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述取向膜材料还包含(化3)或(化4)表示的硅烷偶联剂，
11.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置以20kHz以下的频率驱动液晶。
12.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置以20kHz以下的频率驱动液晶。
13.一种液晶用取向膜材料，其特征在于，所述取向膜材料用于形成液晶显示装置的取向膜，
所述取向膜材料为第1材料和第2材料的混合物，
所述第1材料包含(化1)表示的聚酰胺酸酯，所述第2材料包含(化2)表示的聚酰胺酸，
相对于所述第1材料和所述第2材料的总重量，所述第1材料大于10wt％、且小于40wt％，
化学式(1)中，R1各自独立地为碳原子数1～8的烷基，R2各自独立地为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、苯基、碳原子数1～6的烷基、碳原子数1～6的烷氧基、烯烃基或炔基，Ar为芳香族化合物，所述烯烃基为-(CH2)m-CH＝CH2，其中m为0、1、2，所述炔基为-(CH2)m-C≡CH，其中m为0、1、2，
化学式(2)中，R2各自独立地为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、苯基、碳原子数1～6的烷基、碳原子数1～6的烷氧基、烯烃基或炔基，Ar为芳香族化合物，所述烯烃基为-(CH2)m-CH＝CH2，其中m为0、1、2，所述炔基为-(CH2)m-C≡CH，其中m为0、1、2。
14.如权利要求13所述的液晶用取向膜材料，其中，
所述聚酰胺酸酯是使用第1二胺作为前体形成的，
所述第1二胺具有芳香环，并且不含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子及氧原子。
15.如权利要求13所述的液晶用取向膜材料，其中，
所述聚酰胺酸是使用第2二胺作为前体形成的，
所述第2二胺含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子或氧原子。
16.如权利要求14所述的液晶用取向膜材料，其中，
所述聚酰胺酸是使用第2二胺作为前体形成的，
所述第2二胺含有除存在于2个氨基中的氮原子以外的氮原子、氟原子或氧原子。
17.如权利要求13所述的液晶用取向膜材料，其特征在于，
包含酰亚胺化促进剂，
所述酰亚胺化促进剂为具有甲基吡啶、喹啉、异喹啉或吡啶骨架的仲胺或叔胺类、或具有烷氧基羰基的氨基酸。
18.如权利要求14所述的液晶用取向膜材料，其特征在于，
包含酰亚胺化促进剂，
所述酰亚胺化促进剂为具有甲基吡啶、喹啉、异喹啉或吡啶骨架的仲胺或叔胺类、或具有烷氧基羰基的氨基酸。
19.如权利要求13所述的液晶用取向膜材料，其特征在于，所述取向膜材料还包含(化3)或(化4)表示的硅烷偶联剂，
20.如权利要求14所述的液晶用取向膜材料，其特征在于，所述取向膜材料还包含(化3)或(化4)表示的硅烷偶联剂，
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