CN109073934A - 取向膜、聚合物、及液晶显示装置 - Google Patents

取向膜、聚合物、及液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供残影、斑点得到充分抑制的液晶显示装置。本发明是一种取向膜，其含有聚合物，该聚合物是聚硅氧烷或聚乙烯，进一步具有倍半硅氧烷基。本发明还是一种聚合物，其用于上述取向膜中，具有倍半硅氧烷基。本发明还是一种液晶显示装置，其包含上述取向膜、一对基板、及夹持于该一对基板之间的液晶层，该取向膜配置于该一对基板的至少一个与该液晶层之间。

Description

取向膜、聚合物、及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种取向膜、聚合物、及液晶显示装置。更详细而言，本发明涉及一种聚硅氧烷系取向膜、乙烯基系取向膜、这些取向膜中所使用的聚合物、以及包含这些取向膜的至少一种的液晶显示装置。
背景技术
近年来，液晶显示装置等迅速得到普及，不仅广泛用于电视用途中，而且还广泛用于电子书、数码相框、工业设备(Industrial Appliance)、个人电脑(PC)、平板电脑、智能手机用途等中。在这些用途中，要求各种性能，开发了各种液晶显示模式。
液晶显示模式可列举IPS(In-Plane Switching，面内切换)模式、FFS(FringeField Switching，边缘场切换)模式等使液晶分子在未施加电压时，取向于相对于基板的主表面而言大致水平的方向上的模式(以下也称为“水平取向模式”)。而且，还可以列举VA(Vertical Alignment，垂直取向)模式等使液晶分子在未施加电压时，取向于相对于基板的主表面而言大致垂直的方向上的模式(以下也称为“垂直取向模式”)。为了实现此种液晶分子的取向控制，提出了利用取向膜。
例如揭示了在含有聚合物成分及溶剂的液晶取向膜形成用清漆中，为了提高耐摩擦性、且提高保存稳定性而导入特定的倍半硅氧烷(SSQ)低分子添加剂的方法，上述聚合物成分由聚酰胺酸、可溶性聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺或这些化合物的两种以上的混合物(例如参考专利文献1)构成。
而且，还揭示了在聚酰胺酸及聚酰亚胺系取向膜中，为了提高保存稳定性与耐摩擦性，将特定倍半硅氧烷(SSQ)交联剂导入到取向膜中，对聚酰胺酸及聚酰亚胺进行交联的方法(例如参考专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004-341165号公报
专利文献2：日本专利特开2007-86287号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
(聚硅氧烷或聚乙烯的作为取向膜材料的课题)
现有所使用的聚酰亚胺或聚酰胺酸是通过缩聚而合成的，因此分子量分布容易变得比较宽(例如为5以上)。其结果，形成取向膜时的凹凸变得比较大，因此取向控制性降低。在取向控制性低的情况下，变得难以控制液晶分子的预倾角或取向方位。因此，即使为了不产生摩擦不均而应用光取向技术，也存在对比度比并不变高的情况。与此种聚酰亚胺或聚酰胺酸相比而言，聚硅氧烷或聚乙烯的聚合物链的刚性低且柔软性高，由于取向膜形成所带来的取向均匀性高。然而，聚硅氧烷或聚乙烯的聚合物链的柔软性高且其构型会根据介质而改变，并且聚硅氧烷通常通过开环聚合进行高分子化而成，因此分子量比较低，从而容易溶出至液晶层中。如果聚硅氧烷或聚乙烯溶出至液晶层中，则液晶层中的液晶分子的取向在显示区域内部分紊乱。另外，由于对于液晶层而言，液晶分子处于排列的状态，因此如聚酰亚胺或聚酰胺酸这样的柔软性低的高分子材料相对难以溶解。
图4是表示于聚硅氧烷的侧链含有酯基的情况的示意图。另外，于图4中，A1相同或不同，表示直接键结或二价连结基。A2相同或不同，表示氢原子或一价有机基。X表示氢原子、烷氧基、或羟基。p表示聚合度，其为1以上的整数。
图5是表示于聚硅氧烷的侧链含有酯基的情况下，由于酯基分解而产生离子的示意图。图6是表示于聚硅氧烷的侧链含有肉桂酸酯基作为光取向性官能基的一例的情况下，由于肉桂酸酯基分解而产生自由基的示意图。于聚硅氧烷等聚合物的侧链导入了光取向性官能基或光取向性官能基以外的垂直取向基等的情况下，(1)由于热而引起垂直取向基中的、或位于垂直取向基与聚硅氧烷主链之间的间隔结合基中的酯基分解，从而产生离子(例如图5)；而且由于光(可见光、紫外光等)照射而引起(2)光取向性官能基(肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基、香豆素基、茋基、二苯乙炔基等)分解，从而产生自由基(例如图6)；(3)酯基、酰胺基、醚基分解，从而产生自由基，且产生源自自由基的离子；(4)所产生的自由基进一步被液晶中的溶解氧氧化，从而产生活化自由基及离子，成为显示斑点或残影的原因。
本发明是鉴于上述现状而成的，其目的在于提供残影、斑点得到充分抑制的液晶显示装置。
解决问题的手段
本发明者等人对液晶显示装置进行了各种研究，结果想到了通过化学键结将倍半硅氧烷(SSQ)基导入到构成取向膜的聚硅氧烷等聚合物中的方法。
本发明者等人认为通过上述构成能够完美地解决上述课题，从而完成本发明。
即，本发明的一形态是一种取向膜，其含有聚合物，该聚合物是聚硅氧烷或聚乙烯，进一步还可以具有倍半硅氧烷基。
本发明的另一形态是一种聚合物，其用于本发明的取向膜中，可以具有倍半硅氧烷基。
本发明的进而另一形态是一种液晶显示装置，其包含本发明的取向膜、一对基板、夹持于上述一对基板之间的液晶层，上述取向膜配置于上述一对基板的至少一个与上述液晶层之间。所谓一对基板是“上侧基板”与“下侧基板”两者的组合。
另外，于上述专利文献1中所记载的发明中，于聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺系摩擦用取向膜中添加了SSQ作为低分子添加剂。专利文献1中所记载的发明以防止由于摩擦处理造成取向膜劣化为目的，为了提高膜强度而添加SSQ作为低分子添加剂。本发明的一形态是含有聚硅氧烷或聚乙烯的取向膜，以降低柔软性高的聚硅氧烷或聚乙烯的液晶溶解性为目的，通过化学键结将SSQ基导入到聚硅氧烷或聚乙烯中。
另外，于专利文献1中所记载的发明中，聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺均利用缩聚而合成，分子量分布变大，且残留了取向均匀性的问题。因此，对比度比尚且不足。
于上述专利文献2中所记载的发明中，以具有SSQ基的交联剂对聚酰胺酸及聚酰亚胺系取向膜进行交联。本发明的一形态是含有聚硅氧烷或聚乙烯的取向膜，虽然通过化学键结将SSQ基导入到聚合物中，但含有SSQ基的侧链并不成为交联位点(SSQ基自身并不进行聚合物链的交联)。专利文献2中所记载的发明以防止由于摩擦处理造成取向膜劣化为目的，为了提高膜强度而以具有SSQ基的交联剂对聚酰胺酸及聚酰亚胺进行交联。本发明的一形态虽然以降低柔软性高的聚硅氧烷或聚乙烯的液晶溶解性为目的而使SSQ基与聚硅氧烷或聚乙烯化学键结，但具有SSQ基的侧链并不用于交联中。
发明效果
本发明的取向膜可充分抑制液晶显示装置的残影、斑点。通过将本发明的聚合物用作取向膜材料，可充分抑制液晶显示装置的残影、斑点。本发明的液晶显示装置充分抑制了残影、斑点。
附图说明
图1是表示本发明的液晶显示装置的截面示意图。
图2是将图1的虚线所围的部位放大，表示经过长时间的变化的图。
图3是表示于取向膜材料中添加了低分子化合物的液晶显示装置中，经过长时间的变化的图。
图4是表示于聚硅氧烷的侧链含有酯基的情况的示意图。
图5是表示于聚硅氧烷的侧链含有酯基的情况下，由于酯基分解而产生离子的示意图。
图6是表示于聚硅氧烷的侧链含有肉桂酸酯基作为光取向性官能基的一例的情况下，由于肉桂酸酯基分解而产生自由基的示意图。
具体实施方式
以下，揭示实施方式，参考附图对本发明进一步加以详细说明，但本发明并不仅限于这些实施方式。而且，各实施方式的构成可以在不脱离本发明的主旨的范围内加以适宜组合，也可以变更。
在本说明书中，光取向性官能基只要是通过吸收包含于紫外光及/或可见光的波长区域中的波长的光而产生自由基的官能基，则并无特别限定。
而且，使液晶分子在未施加电压时，取向于相对于基板的主表面而言大致水平的方向上的模式也可以称为水平取向模式。所谓大致水平例如是指相对于基板的主表面而言，液晶分子的预倾角为0°以上、5°以下。使液晶分子在未施加电压时，取向于相对于基板的主表面而言大致垂直的方向上的模式也可以称为垂直取向模式。所谓大致垂直例如是指相对于基板的主表面而言，液晶分子的预倾角为85°以上、90°以下。而且，所谓室温是指15℃以上、40℃以下的温度。
本说明书中，所谓化学键通常表示共价键。
本发明还可以应用于水平取向模式的液晶显示装置及垂直配合模式的液晶显示装置的任意装置中。
图1是表示本发明的液晶显示装置的截面示意图。如图1所示，液晶显示装置包含：下侧玻璃基板11、与下侧玻璃基板11相对的上侧玻璃基板21、配置于两基板之间的液晶层31及密封件33、以及取向膜13、23。取向膜13配置于下侧玻璃基板11与液晶层31之间。取向膜23配置于上侧玻璃基板21与液晶层31之间。密封件33对液晶层31进行密封。液晶显示装置进一步于下侧玻璃基板11的下侧(背面侧)包含背光源41。液晶显示装置还可以进一步于下侧玻璃基板11和上侧玻璃基板21的与液晶层31侧相反之侧具有一对偏光板。
而且，本发明的液晶显示装置包含适当地配置于作为支撑基板的下侧玻璃基板11上的薄膜晶体管元件等。本发明的液晶显示装置例如包含像素电极，该像素电极覆盖薄膜晶体管元件等的绝缘膜上的一部分、具有狭缝，且本发明的液晶显示装置于作为支撑基板的上侧玻璃基板21上具有公共电极。像素电极及公共电极的材料可适宜使用ITO(IndiumTin Oxide：铟锡氧化物)或IZO(Indium Zinc Oxide：铟锌氧化物)。本发明的液晶显示装置还包含适当地配置于上侧玻璃基板21上的彩色滤光片层等(还可以在同一层中包含黑矩阵)。另外，彩色滤光片层等也可以设于下侧玻璃基板11上以代替设于上侧玻璃基板21上。
图2是将图1的虚线所围的部位放大，表示经过长时间的变化的图。图3是表示于取向膜材料中添加了低分子化合物的液晶显示装置中，经过长时间的变化的图。
在本发明的情况下，如图2所示，于取向膜13中，SSQ基与聚合物化学键结。其结果，即使经过长时间，取向膜13及液晶层31的状态也不变化。
另一方面，在取向膜材料中添加了具有SSQ基的低分子化合物的情况下，产生如下问题：经过长时间后，低分子化合物产生凝聚，低分子化合物无法均匀地分布于取向膜113表面上，容易溶解于液晶中的低分子化合物溶出至液晶层131中(例如图3)。
在本发明中，使用通过化学键结导入了SSQ基的聚合物作为取向膜材料。另外，SSQ基可含于聚合物的主链中，也可以含于侧链中，但自聚合物制备容易性的观点考虑，优选含于侧链中。以下加以详细说明。
具有SSQ基的单体单元的导入量例如可以是相对于所有聚合物的单体单元100摩尔％而言为1～50摩尔％的范围。
(第一实施方式)
于本发明的第一实施方式中，通过化学键结将SSQ基导入到聚硅氧烷或聚乙烯中，由此而抑制聚硅氧烷或聚乙烯溶出到液晶层中。
于第一实施方式中，作为聚硅氧烷或聚乙烯的侧链，可适宜使用作为构成取向膜的聚合物的侧链而使用的侧链，例如可列举光取向性侧链、光取向性侧链以外的垂直取向侧链或水平取向侧链。另外，侧链可以包括选自由光取向性侧链、光取向性侧链以外的垂直取向侧链、及光取向性侧链以外的水平取向侧链所组成的群的一种以上。
SSQ基是立体结构，因此与直链状的聚硅氧烷或聚乙烯相比而言刚性高。因此，通过化学键结将SSQ基导入到柔软性高的聚硅氧烷或聚乙烯中，使聚硅氧烷或聚乙烯的液晶溶解性大大降低。因此可充分抑制由于上述(1)～(4)的原因而产生自由基或产生离子。另外，SSQ基为球状形状，且含有无机系的Si从而难以与的液晶产生相互作用，因此在通常情况下，SSQ基自身并不像其他官能基(例如类固醇系诱导垂直取向)那样控制取向。
而且，在如IPS/FFS模式这样的水平取向模式中，通过将SSQ基导入到聚硅氧烷侧链的一部分中，无机Si与液晶化合物的相互作用弱，因此取向限制力降低，因此可使Vth(临界液晶响应电压)降低，其结果LCD(液晶显示器)的上升响应速度提高。而且，在垂直取向模式中，通过将刚性的SSQ基导入到聚硅氧烷侧链的一部分中，使取向稳定性提高，倾斜角变化进一步变小。关于与聚硅氧烷同样地具有柔软性高的主链的聚乙烯，也可以通过将SSQ基导入到侧链而使其向液晶层中的溶解性降低，且可靠性得到改善。进一步而言，关于聚硅氧烷或聚乙烯与聚酰亚胺或聚酰胺酸的共混型取向膜，也可以通过将SSQ基导入到聚硅氧烷或聚乙烯的侧链中而如上所述地改善可靠性，且改善IPS/FFS模式的上升响应速度。
第一实施方式中的于主链具有聚硅氧烷的聚合物例如优选为下述式(1)所表示的化合物。
[化1]
式中，X表示氢原子、甲基、甲氧基、乙氧基、或羟基。m表示具有SSQ基的单体单元导入量，其超过0且为1以下，优选为0.05以上，更优选为0.3以上。而且，m优选为0.5以下。p表示聚合度，其为1以上的整数，优选为10以上。侧链相同或不同，表示光取向性侧链、或者光取向性侧链以外的垂直取向侧链或水平取向侧链。A相同或不同，表示直接键结或二价有机基。R1相同或不同，表示一价有机基。R2表示直接键结或二价连结基。另外，于上述式中，虚线包围表示的部分是SSQ基。另外，侧链的优选形态与后述的式(8)及式(9)中的侧链的优选形态相同。
第一实施方式中的于主链具有聚乙烯的聚合物例如优选为下述式(2)所表示的化合物。
[化2]
式中，Y表示氢原子、甲基、或乙基。m表示具有SSQ基的单体单元的导入量，其超过0且为1以下，优选为0.05以上，更优选为0.3以上。而且，m优选为0.5以下。p表示聚合度，其为1以上的整数，优选为10以上。侧链相同或不同，表示光取向性侧链、或者光取向性侧链以外的垂直取向侧链或水平取向侧链。A相同或不同，表示直接键结或二价有机基。R1相同或不同，表示一价有机基。R2表示直接键结或二价连结基。另外，于上述式中，虚线包围表示的部分是SSQ基。
作为于主链具有聚硅氧烷的聚合物的更具体的结构例，例如优选为下述式(3)、下述式(4)、或下述式(5)所表示的化合物。
[化3]
[化4]
[化5]
上述式(3)～式(5)中，SSQ表示上述式(1)的SSQ基。m、p、侧链如上述式(1)中所述。
作为于主链中具有聚乙烯的聚合物的更具体的结构例，例如优选为下述式(6)所表示的化合物。
[化6]
上述式(6)中，SSQ表示上述式(2)的SSQ基。m、p、侧链如上述式(2)中所述。
另外，于上述式(1)或(2)中，A中的二价有机基例如可列举下述式(7-1)～式(7-9)所表示的基作为适宜例。
[化7]
上述式(7-1)～式(7-9)中，Me表示甲基。n为0～30的整数。n优选为1～20，更优选为1～5。
本发明的第一实施方式中的取向膜含有具有SSQ基的聚硅氧烷或聚乙烯的同时，还可进一步含有与聚硅氧烷或聚乙烯不同的聚合物(以下也称为第二聚合物)。另外，于取向膜中的聚合物100质量％中，具有SSQ基的聚硅氧烷或聚乙烯优选为1质量％以上，更优选为3质量％以上，进一步优选为5质量％以上。而且，具有SSQ基的聚合物的含量的上限并无特别限定，也可以是100质量％。
第二聚合物例如可列举下述式(8)所表示的聚酰胺酸或式(9)所表示的聚酰亚胺结构作为适宜例。
[化8]
[化9]
于式(8)及式(9)的各个中，p为聚合度，其为1以上的整数，优选为10以上。A表示直接键结或二价有机基。
于式(8)及式(9)的各个中，X优选为下述式(10-1)～(10-12)的任意式所表示的四价基。这些基可用于使液晶分子相对于膜面而言大致水平地取向的水平取向膜、使液晶分子相对于膜面而言大致垂直地取向的垂直取向膜的任意者中。
[化10]
于式(8)及式(9)的各个中，X还可以是下述式(11-1)～(11-4)的任意式所表示的四价基。这些基可用于使液晶分子相对于膜面而言大致水平地取向的水平光取向膜、使液晶分子相对于膜面而言大致垂直地取向的垂直光取向膜的任意者中。
[化11]
于式(8)及式(9)的各个中，Y还可以是下述式(12-1)～(12-16)的任意式所表示的三价基。这些基可用于水平取向膜、垂直取向膜的任意者中。
[化12]
于式(8)及式(9)的各个中，Y还可以是下述式(13-1)～(13-8)的任意式所表示的三价基。这些基可用于光取向膜、光取向膜以外的水平取向膜、垂直取向膜的任意者中。
[化13]
于式(8)及式(9)的各个中，侧链优选至少一部分为光取向性官能基，但也可以另行导入光取向性官能基以外的垂直或水平取向官能基，例如可以是下述式(14-1)～(14-8)的任意式所表示的一价基。这些基用于水平取向膜中。
[化14]
于式(8)及式(9)的各个中，侧链还可以是下述式(15-1)～(15-7)的任意式所表示的一价基。这些基用于垂直取向膜中。
[化15]
于式(8)及式(9)的各个中，侧链还可以是下述式(16-1)或(16-2)所表示的一价基。这些基用于水平光取向膜中。
[化16]
于式(8)及式(9)的各个中，侧链还可以是下述式(17-1)～(17-21)的任意式所表示的一价基。这些基用于垂直光取向膜中。
[化17-1]
[化17-2]
[化17-3]
[化17-4]
以下，记载与上述实施方式对应的实施例。
(实施例一至六、比较例一水平取向/IPS模式)
使用下述式所表示的聚硅氧烷共聚物与聚酰胺酸系聚合物的质量比为10：90的共混聚合物作为取向膜材料，其中该聚硅氧烷共聚物具有于侧链具有SSQ基的单体单元。
[化18]
上述式所示的聚硅氧烷共聚物中的m如下所述。
(1)m＝0.05(实施例一)
(2)m＝0.10(实施例二)
(3)m＝0.20(实施例三)
(4)m＝0.30(实施例四)
(5)m＝0.40(实施例五)
(6)m＝0.50(实施例六)
(7)m＝0(比较例一)
(液晶单元的制作)
准备具有ITO(氧化铟锡)狭缝电极的基板和并不具有电极的基板，将上述式所示的聚硅氧烷共聚物与聚酰胺酸系聚合物共混而成的取向剂涂布于两基板上，进行90℃、5分钟的预焙，接着进行230℃、40分钟的正式焙烧。接着，通过对上述一对取向膜基板的表面进行摩擦而实施取向处理。使用分配器在其中一个基板(不具有电极的基板)上描绘紫外线固化性密封剂(积水化学公司制造、商品名：Photolec S-WB)。而且，将正型液晶组合物滴加到另一个基板(具有ITO狭缝电极的基板)上的特定位置。其次，在真空下将两基板贴合，用紫外光使密封剂固化。为了消除液晶的流动取向，在130℃下对液晶单元进行40分钟加热，进行使液晶成为各向同性相的再取向处理，其后，冷却至室温而获得IPS模式的液晶单元。使用Photal 5000(大塚电子公司制造)，于25℃的条件下进行所获得的液晶单元的响应测定。
(背光源上的高温试验)
为了评价上述液晶单元的耐热性，在75℃背光源上的环境下，在放置200小时(h)前后进行电压保持率(VHR)的测定。另外，VHR是使用东阳技术公司制造的6254型VHR测定系统，在1V、70℃的条件下进行测定。对比度比测定是使用TOPCON UL-1，在25℃的环境下进行测定。将结果表示于下述表1中。表1表示响应特性及在75℃背光源上保存前后的VHR。
[表1]
关于包含上述式所示的聚硅氧烷共聚物的取向膜材料，对导入到侧链的倍半硅氧烷基的含量(m)与响应特性及VHR随时间变化的关系进行调查。
关于响应特性，显示出m越变大则上升响应时间(τr)越变小(变快)的现象。特别是在m＝0.3之前τr降低，如果m＝0.3以上则基本变固定。另一方面，τd是并不依赖于m的基本固定的值。
关于75℃背光源上保存试验中的VHR变化，如果m＝0.1以下则确认VHR降低。其原因在于：在75℃的环境下，相对于液晶的溶解性高的聚硅氧烷共聚物溶出，进一步而言极少量的酯基裂解而离子化。另一方面，如果m＝0.2以上，则VHR并不降低。认为其原因在于：通过导入SSQ基而抑制了聚硅氧烷共聚物的液晶溶解性。
(实施例七至十二、比较例二：水平光取向/FFS模式)
使用下述式所表示的聚硅氧烷共聚物与聚酰胺酸系聚合物的质量比为15：85的共混聚合物作为取向膜材料，其中该聚硅氧烷共聚物具有于侧链具有SSQ基的单体单元，进一步于其他单体单元侧链(下述式中所示的“侧链”)具有作为光取向性官能基的肉桂酸酯基。
[化19]
上述式所示的聚硅氧烷共聚物中的m如下所述。
(1)m＝0.05(实施例七)
(2)m＝0.10(实施例八)
(3)m＝0.20(实施例九)
(4)m＝0.30(实施例十)
(5)m＝0.40(实施例十一)
(6)m＝0.50(实施例十二)
(7)m＝0(比较例二)
(液晶单元的制作)
准备具有ITO狭缝电极的基板和并不具有电极的基板，将上述式所示的聚硅氧烷与聚酰胺酸系聚合物共混而成的取向剂涂布于两基板上，进行90℃、5分钟的预焙，接着进行230℃、40分钟的正式焙烧。接着，通过对上述一对取向膜基板的表面照射偏光紫外光而实施取向处理。使用分配器在其中一个基板(不具有电极的基板)上描绘紫外线固化性密封剂(积水化学公司制造、商品名：Photolec S-WB)。而且，将负型液晶组合物滴加到另一个基板(具有ITO狭缝电极的基板)上的特定位置。其次，在真空下将两基板贴合，用紫外光使密封剂固化。为了消除液晶的流动取向，在130℃下对液晶单元进行40分钟加热，进行使液晶成为各向同性相的再取向处理，其后，冷却至室温而获得FFS模式的液晶单元。通过与实施例一同样的方法进行所获得的液晶单元的响应测定。
(背光源上的高温试验)
进行与实施例一同样的试验。将结果表示于下述表2中。表2表示响应特性及75℃背光源上保存(200h)前后的VHR。
[表2]
关于包含上述式所示的，侧链具有SSQ基的单体单元与具有光取向性官能基(肉桂酸酯基)的单体单元的聚硅氧烷共聚物的取向膜材料，对导入到侧链的倍半硅氧烷基的含量(m)与响应特性及VHR随时间变化的关系进行调查。
关于响应特性，与实施例一相同地显示出m越变大，则上升响应时间(τr)越变短(变快)的现象。特别是在m＝0.3之前τr降低，如果m＝0.3以上则基本变固定。另一方面，τd是并不依赖于m的基本固定的值。
关于75℃背光源上保存试验中的VHR变化，如果m＝0.2以下则确认比较大的VHR降低。其原因在于：在75℃的环境下，相对于液晶的溶解性高的聚硅氧烷共聚物溶出，进一步而言肉桂酸酯基及酯基裂解而自由基化。另一方面，如果m＝0.3以上，则VHR降低被大幅抑制。认为其原因在于：通过导入SSQ基而抑制了聚硅氧烷共聚物的液晶溶解性。
(实施例十三至十八、比较例三：水平光取向)
使用下述式所表示的聚乙烯共聚物与聚酰胺酸系聚合物的质量比为10：90的共混聚合物作为取向膜材料，其中该聚乙烯共聚物具有于侧链具有SSQ基的单体单元，进一步于其他单体单元侧链(下述式中所示的“侧链”)具有作为光取向性官能基的肉桂酸酯基。
[化20]
上述式所示的聚乙烯共聚物中的m如下所述。
(1)m＝0.05(实施例十三)
(2)m＝0.10(实施例十四)
(3)m＝0.20(实施例十五)
(4)m＝0.30(实施例十六)
(5)m＝0.40(实施例十七)
(6)m＝0.50(实施例十八)
(7)m＝0(比较例三)
(液晶单元的制作)
准备具有ITO狭缝电极的基板和并不具有电极的基板，将上述式所示的聚乙烯共聚物与聚酰胺酸系聚合物共混而成的取向剂涂布于两具有电极的基板上，进行90℃、5分钟的预焙，接着进行230℃、40分钟的正式焙烧。接着，通过对上述一对取向膜基板的表面照射偏光紫外光而实施取向处理。使用分配器在其中一个基板(不具有电极的基板)上描绘紫外线固化性密封剂(积水化学公司制造、商品名：Photolec S-WB)。而且，将正型液晶组合物滴加到另一个基板(具有ITO狭缝电极的基板)上的特定位置。其次，在真空下将两基板贴合，用紫外光使密封剂固化。为了消除液晶的流动取向，在130℃下对液晶单元进行40分钟加热，进行使液晶成为各向同性相的再取向处理，其后，冷却至室温而获得FFS模式的液晶单元。通过与实施例一同样的方法进行所获得的液晶单元的响应测定。
(背光源上的高温试验)
进行与实施例一同样的试验。将结果表示于下述表3中。表3表示响应特性及75℃背光源上保存(200h)前后的VHR。
[表3]
关于包含上述式所示的聚乙烯共聚物的取向膜材料，对导入到侧链的SSQ基的含量(m)与响应特性及VHR随时间变化的关系进行调查。
关于响应特性，显示出m越变大，则上升响应时间(τr)越变小(上升变快)的现象。特别是在m＝0.2之前表现出τr降低，如果m＝0.2以上则基本变固定。另一方面，τd是并不依赖于m的基本固定的值。
关于75℃背光源上保存试验中的VHR变化，如果m＝0.2以下则确认VHR降低。其原因在于：在75℃的环境下，相对于液晶的溶解性高的聚乙烯共聚物溶出，进一步而言肉桂酸酯基及酯基裂解而自由基化。另一方面，如果m＝0.3以上，则VHR降低得到抑制。认为其原因在于：通过导入SSQ基而抑制了聚乙烯共聚物的液晶溶解性。
(实施例十九至二十四、比较例四：垂直光取向)
使用下述式所表示的垂直取向用聚硅氧烷共聚物与聚酰胺酸系聚合物的质量比为8：92的共混聚合物作为取向膜材料，其中该垂直取向用聚硅氧烷共聚物具有于侧链具有SSQ基的单体单元，进一步于其他单体单元侧链(下述式中所示的“侧链”)具有作为光取向性官能基的肉桂酸酯基。
[化21]
上述式中所示的聚硅氧烷共聚物中的m如下所示。
(1)m＝0.05(实施例十九)
(2)m＝0.10(实施例二十)
(3)m＝0.20(实施例二十一)
(4)m＝0.30(实施例二十二)
(5)m＝0.40(实施例二十三)
(6)m＝0.50(实施例二十四)
(7)m＝0(比较例四)
(液晶单元的制作)
准备具有ITO狭缝电极的一对基板，将上述式所示的垂直取向用聚硅氧烷共聚物与聚酰胺酸系聚合物共混而成的取向剂涂布于具有ITO狭缝电极的基板上，进行90℃、5分钟的预焙，接着进行230℃、40分钟的正式焙烧。接着，通过对上述一对取向膜基板的表面照射偏光紫外光而实施取向处理。使用分配器在其中一个基板上描绘紫外线固化性密封剂(积水化学公司制造、商品名：Photolec S-WB)。而且，将负型液晶组合物滴加到另一个基板上的特定位置。其次，在真空下将两基板贴合，用紫外光使密封剂固化。为了消除液晶的流动取向，在130℃下对液晶单元进行40分钟加热，进行使液晶成为各向同性相的再取向处理，其后，冷却至室温而获得VA模式的液晶单元。通过与实施例一同样的方法进行所获得的液晶单元的响应测定。
(背光源上的高温试验)
进行与实施例一同样的试验。
(倾斜角变化量(Δ倾斜)的测定)
进行200小时的10V通电。通过晶体旋转法评价通电前后的倾斜角变化量(Δ倾斜)。将结果表示于下述表4中。表4进一步表示响应特性及75℃背光源上保存前后的VHR。
[表4]
关于包含上述式所示的，侧链具有SSQ基的单体单元与具有垂直取向官能基(肉桂酸酯基)的单体单元的聚硅氧烷共聚物的取向膜材料，对导入到侧链的倍半硅氧烷基的含量(m)与响应特性及VHR的随时间变化的关系进行调查。
关于响应特性，与实施例一至六相同地显示出m越变大，则上升响应时间(τr)越变小(上升变快)的现象。特别是在m＝0.2之前表现出τr降低，如果m＝0.2以上则基本变固定。另一方面，τd是并不依赖于m的基本固定的值。
关于75℃背光源上保存试验中的VHR变化，如果m＝0.1以下则确认显著的VHR降低。其原因在于：在75℃的环境下，相对于液晶的溶解性高的聚硅氧烷共聚物溶出，进一步而言肉桂酸酯基及酯基裂解而自由基化。另一方面，如果m＝0.2以上，则VHR降低被大幅抑制。认为其原因在于：通过导入SSQ基而抑制了聚硅氧烷共聚物的液晶溶解性。
关于由于通电带来的倾斜角变化量(Δ倾斜)，也确认了其随着SSQ基导入量增加而变小的效果。
(比较例五：垂直光取向)
使用上述实施例十九至二十四的化学式所示的垂直取向用聚硅氧烷共聚物与聚酰胺酸系聚合物的质量比为8：92的共混聚合物作为取向膜材料，其中该垂直取向用聚硅氧烷共聚物具有于侧链具有SSQ基的单体单元，进一步于其他单体单元侧链(上述式中所示的“侧链”)具有作为光取向性官能基的肉桂酸酯基。将上述实施例十九至二十四的化学式所示的聚硅氧烷共聚物中的m设为以下值。
m＝0.40(实施例二十三)
使用垂直取向聚酰胺酸(聚酰亚胺)共聚物和与该聚酰胺酸共聚物不同的聚酰胺酸系聚合物的质量比为15：85的共混聚合物作为取向膜材料，上述垂直取向聚酰胺酸(聚酰亚胺)共聚物具有于侧链具有SSQ基的单体单元，进一步于其他单体单元侧链(下述式中所示的“侧链”)具有作为光取向性官能基的肉桂酸酯基。
[化22]
将上述式所示的聚酰胺酸共聚物中的m设为以下值。
m＝0.4(比较例五)
(液晶单元的制作)
准备具有ITO狭缝电极的一对基板，将实施例十九至二十四的化学式所示的垂直取向用聚硅氧烷共聚物与聚酰胺酸系聚合物共混而成的取向剂、除此以外的上述式所示的垂直取向用聚酰胺酸共聚物与聚酰胺酸系聚合物共混而成的取向剂涂布于具有ITO电极的基板上，进行90℃、5分钟的预焙，接着进行230℃、40分钟的正式焙烧。接着，通过对上述一对取向膜基板的表面照射偏光紫外光而实施取向处理。使用分配器在其中一个基板上描绘紫外线固化性密封剂(积水化学公司制造、商品名：Photolec S-WB)。而且，将负型液晶组合物滴加到另一个基板上的特定位置。其次，在真空下将两基板贴合，用紫外光使密封剂固化。为了消除液晶的流动取向，在130℃下对液晶单元进行40分钟加热，进行使液晶成为各向同性相的再取向处理，其后，冷却至室温而获得VA模式的液晶单元。进行所获得的液晶单元的响应及对比度比测定。
(背光源上的高温试验)
进行与实施例一同样的试验。
(倾斜角变化量(Δ倾斜)测定)
进行200小时的10V通电。通过晶体旋转法评价通电前后的倾斜角变化量(Δ倾斜)。
(对比度比)
利用トプコム社制造的对比度特性评价装置进行。
将各个测定结果表示于下述表5中。表5表示响应特性、75℃背光源上保存(200h)前后的VHR、及初始对比度比的比较。
[表5]
在使用包含实施例十九至二十四的化学式所示的，侧链具有SSQ基的单体单元与具有垂直取向光取向性官能基(肉桂酸酯基)的单体单元的聚硅氧烷共聚物的取向膜材料的情况、与使用包含上述式所示的，含侧链具有SSQ基的单体单元与具有垂直取向官能基(肉桂酸酯基)的单体单元的聚酰胺酸共聚物的取向膜材料的情况的比较中，于响应特性及75℃背光源上的保存试验中并无不同。但是，关于对比度比，在使用聚酰胺酸的情况下获得了稍低的值。认为其原因在于：使用聚酰胺酸作为取向膜的情况下的取向控制(倾斜偏差控制)比使用聚硅氧烷的情况难。
还可以使用上述各实施例的液晶显示装置而制造ECB模式、TN模式、垂直TN(VATN)模式等的液晶显示装置。
[附记]
以下列举本发明的取向膜、聚合物、及液晶显示装置的优选形态例。亦即，除了上述优选例以外，后述的优选例也是本发明的优选形态例，两者可在不脱离本发明的主旨的范围内加以适宜组合。
本发明的一形态还可以是一种取向膜，其含有聚合物，该聚合物是聚硅氧烷或聚乙烯，且进一步具有倍半硅氧烷基。
于本发明的取向膜中，优选上述聚合物进一步具有酯基。本发明中，即使上述聚合物具有酯基，也可以充分防止显示斑点或残影。
于本发明的取向膜中，优选上述倍半硅氧烷基为下述式(I)或(II)所表示的基。
[化23]
式中，R1相同或不同，表示一价有机基。R2表示直接键结或二价连结基。R3相同或不同，表示一价有机基。R4表示直接键结或二价连结基。
优选上述R1相同或不同，表示烷基、烯基、经取代或未经取代的芳基、经取代或未经取代的芳基烷基、经取代或未经取代的芳基烯基、或经取代或未经取代的苯基。其中，在这些烷基、烯基、芳基烷基中的亚烷基，以及芳基烯基中的亚烯基及苯基中，也可以用氟取代一个以上氢，也可以用-O-取代一个以上-CH2-。
于本发明的取向膜中，优选上述R2及R4表示下述式(III)～(XI)的任意式。
[化24]
式中，n表示1～16的整数。Me表示甲基。
于本发明的取向膜中，优选上述聚合物进一步具有光取向性官能基、或者光取向性官能基以外的垂直取向基或水平取向基。例如，优选上述聚合物进一步具有光取向性官能基。更优选上述光取向性官能基为选自由肉桂酸酯基、偶氮苯基、查耳酮基、香豆素基、茋基、及二苯乙炔基所组成的群的至少一种。
于本发明的取向膜中，优选上述聚合物为含有下述式(i)或下述式(ii)所表示的结构的聚硅氧烷。
[化25]
式中，X相同或不同，表示氢原子、甲基、甲氧基、乙氧基、或、羟基。m超过0且为1以下。p表示聚合度，其为1以上的整数。Y1相同或不同，表示光取向性官能基、或者光取向性官能基以外的垂直取向基或水平取向基。Y2表示具有倍半硅氧烷基的官能基。
于本发明的取向膜中，还优选上述聚合物为含有下述式(iii)所表示的结构的聚硅氧烷。
[化26]
式中，Z相同或不同，表示氢原子、甲基、或乙基。m超过0且为1以下。p表示聚合度，其为1以上的整数。Y1相同或不同，表示光取向性官能基、或者光取向性官能基以外的垂直取向基或水平取向基。Y2表示具有倍半硅氧烷基的官能基。
于本发明的取向膜中，优选上述聚合物含有垂直取向基。而且，于本发明的取向膜中，还优选上述聚合物含有水平取向基。
本发明的另一形态还是一种聚合物，其用于本发明的取向膜中，具有倍半硅氧烷基。
本发明的另一形态还是一种具有倍半硅氧烷基的聚合物的用途，其用作构成取向膜的聚合物。
本发明的另一形态还是一种液晶显示装置，其包含本发明的取向膜、一对基板、及夹持于该一对基板之间的液晶层，该取向膜配置于该一对基板的至少一个与该液晶层之间。
优选本发明的液晶显示装置的显示模式为TN(Twisted Nematic，扭曲向列)模式、ECB(Electrically Controlled Birefringence，电场控制双折射)模式、IPS模式、FFS模式、VA模式、或VATN模式。而且，本发明的液晶显示装置可以是透射型液晶显示装置，也可以是反射型液晶显示装置，还可以是半透射型液晶显示装置。在本发明的液晶显示装置为透射型液晶显示装置或半透射型液晶显示装置的情况下，本发明的液晶显示装置通常具有背光源。
符号说明
11 下侧玻璃基板
13、23、113 取向膜
21 上侧玻璃基板
31、131 液晶层
33 密封件
41 背光源

Claims (8)

1.一种取向膜，其特征在于含有聚合物，
该聚合物是聚硅氧烷或聚乙烯，还具有倍半硅氧烷基。
2.如权利要求1的取向膜，其特征在于：
所述聚合物还具有酯基。
3.如权利要求1或2的取向膜，其特征在于：
所述倍半硅氧烷基是下述式(I)或(II)所表示的基；
[化1]
式中，R1相同或不同，表示一价有机基；R2表示直接键结或二价连结基；R3相同或不同，表示一价有机基；R4表示直接键结或二价连结基。
4.如权利要求3的取向膜，其特征在于：
所述R2及R4表示下述式(III)～(XI)的任意式；
[化2]
式中，n表示1～16的任意整数；Me表示甲基。
5.如权利要求1至4中任一项的取向膜，其特征在于：
所述聚合物还具有光取向性官能基。
6.如权利要求5的取向膜，其特征在于：
所述光取向性官能基是选自由肉桂酸酯基、偶氮苯基、查耳酮基、香豆素基、茋基、及二苯乙炔基所组成的群的至少一种。
7.一种聚合物，其特征在于：
用于如权利要求1至6中任一项的取向膜中，具有倍半硅氧烷基。
8.一种液晶显示装置，其特征在于：
包含如权利要求1至6中任一项的取向膜、一对基板、夹持于该一对基板之间的液晶层，
该取向膜配置于该一对基板的至少一个与该液晶层之间。
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