CN110068958A - 带有取向膜的基板及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带有取向膜的基板及液晶显示装置，所述带有取向膜的基板抑制了载流子从电极向取向膜流入，所述液晶显示装置能长期维持高的电压保持率且抑制残像的产生。本发明的带有取向膜的基板具备基板及取向膜，所述基板在表面具有电极，所述取向膜与所述电极接触；且所述取向膜包含第一高分子及第二高分子，所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构，所述第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基；所述取向膜具有第一面及第二面，所述第一面位于所述电极侧且由所述第一高分子构成，所述第二面位于与所述第一面相反的一侧且由所述第二高分子构成；所述取向膜中的所述第一高分子的重量为所述第二高分子的重量以上。

Description

带有取向膜的基板及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种带有取向膜的基板及具备所述带有取向膜的基板的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置是利用液晶组成物来进行显示的显示装置，所述液晶显示装置的代表性的显示方式是对在一对基板间封入了液晶组成物的液晶面板，从背光源照射光，对液晶组成物施加电压而改变液晶材料的取向，由此控制透过液晶面板的光量。
液晶显示装置中，一般来说，未施加电压的状态下的液晶材料的取向是通过取向膜来控制。所述取向膜例如是通过在基板上涂布液晶取向剂，并对该涂膜实施取向处理而获得。
例如，专利文献1中公开了一种垂直取向用液晶取向剂，含有聚酰胺酸或其衍生物，所述聚酰胺酸是使下述式(Q)所表示的四羧酸二酐、与具有下述式(V-2)所表示的侧链结构的二胺或具有式(V-2)所表示的侧链结构的二胺和其他二胺的混合物反应而获得，且公开了所述四羧酸二酐包含倍半硅氧烷二酐，作为该倍半硅氧烷二酐的具体例，特别优选下述式(S-1)所表示的化合物。
[化1]
[化2]
[化3]
现有技术文献
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第5556482号
发明内容
本发明所要解决的技术问题
液晶显示装置具备液晶面板，所述液晶面板具备一对基板。作为所述液晶面板的构成，可列举以下的构成等：具备阵列基板及对向基板的构成，所述阵列基板具备像素电极，所述对向基板具有对向电极，所述对向电极隔着含有液晶组成物的液晶层与所述像素电极对向地配置；具备阵列基板及对向基板的构成，所述阵列基板具有像素电极及对向电极，所述对向基板不具有电极。
液晶显示装置是通过对像素电极与对向电极之间施加电压，改变液晶层中的液晶分子的取向状态而进行显示。图6是表示从像素电极及对向电极对一个像素所施加的电压的变化的示意图。图6中，用阴影表示像素电极的施加电压波形，用虚线表示对向电极的施加电压波形。如图6所示，液晶显示装置进行显示时，针对一个像素(显示单元)，从对向(共通)电极施加固定电压，从像素电极施加与频率及分辨率对应的矩形波电压(脉冲电压)。在像素电极及/或对向电极的表面，配置控制液晶分子的取向的取向膜，作为所述取向膜，例如使用由高分子形成的介电体。根据本发明人等的研究，如果像素电极与介电体接触，那么有时在施加电压值发生变化的瞬间，自由电子(载流子)流入到构成介电体的高分子中，引起电荷相互作用。
近年来，液晶显示装置的高清晰化不断发展，例如在60Hz的全高清中，1帧为16.7ms，像素电极的施加电压波形的脉冲宽度为较短的15ms。本发明人等发现存在如下倾向：对像素电极施加越高频率的电压，越容易引起载流子从所述像素电极向介电体(取向膜)流入。进而，本发明人等进行研究而发现因为长期使用液晶显示装置，所以会连续不断地引起载流子从所述像素电极向取向膜流入，导致液晶显示装置的电压保持率降低、残余DC(Direct Current，直流)电压上升，结果产生残像(DC残像)。
本发明是鉴于所述现状而完成的，目的在于提供一种带有取向膜的基板及液晶显示装置，所述带有取向膜的基板抑制了载流子从电极向取向膜流入，所述液晶显示装置能长期维持高的电压保持率且抑制残像的产生。
解决问题的方案
本发明人等为了抑制长期使用液晶显示装置时所产生的残像，而研究抑制载流子从像素电极向取向膜流入的方法，且研究由非介电体覆盖像素电极的表面的方法。
作为由非介电体覆盖像素电极的表面的方法，考虑在构成取向膜的液晶取向剂中添加无机化合物的方法，但该方法中，有时在取向膜中无机化合物不均匀地分布，不能均匀地覆盖像素电极的表面，因而无法充分地抑制载流子的流入。
作为其他方法，考虑由无机化合物覆盖像素电极的表面后，在无机化合物上制作取向膜的方法，但该方法除步骤数增多以外，因为由无机化合物覆盖，所以需要蒸镀等真空工序，因此制造大型液晶显示装置时无法采用。
本发明人等反复进行研究，着眼于使用混合了两种高分子材料的液晶取向剂，形成将位于电极侧的面设为第一面，将位于与所述第一面相反的一侧的面设为第二面的两层结构的取向膜的方法，发现通过在构成所述第一面的第一高分子的侧链上，导入作为无机成分的聚硅氧烷结构，无机成分容易分布于电极的表面。进而，发现通过使取向膜中的所述第一高分子的重量为构成所述第二面的第二高分子的重量以上，能使聚硅氧烷结构充分地分布于电极的表面，能抑制载流子从电极向取向膜流入。想到通过以上方式，能完美地解决所述课题，从而达成了本发明。
也就是说，本发明的一实施方式是一种带有取向膜的基板，其特征在于：具备基板及取向膜，所述基板在表面具有电极，所述取向膜与所述电极接触；且所述取向膜包含第一高分子及第二高分子，所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构，所述第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基；所述取向膜具有第一面及第二面，所述第一面位于所述电极侧且由所述第一高分子构成，所述第二面位于与所述第一面相反的一侧且由所述第二高分子构成；所述取向膜中的所述第一高分子的重量为所述第二高分子的重量以上。
本发明的另一实施方式是一种液晶显示装置，其特征在于依序具备：阵列基板，具有像素电极；取向膜，与所述像素电极接触；液晶层，包含液晶分子；及对向基板，具有对向电极；且所述阵列基板与所述取向膜的积层体为本发明的带有取向膜的基板。
发明效果
本发明的带有取向膜的基板能防止载流子从电极向取向膜流入。本发明的液晶显示装置因为阵列基板与取向膜的积层体为本发明的带有取向膜的基板，所以能长期维持电压保持率且抑制残像的产生。
附图说明
图1是表示实施形态1的液晶显示装置的一例的剖面示意图。
图2是表示实施形态1的液晶显示装置的一例的俯视示意图。
图3是表示实施形态2的液晶显示装置的一例的剖面示意图。
图4是表示实施形态2的液晶显示装置的一例的俯视示意图。
图5是表示实施形态2的液晶显示装置在施加电压时的电力线的剖面示意图。
图6是表示从像素电极及对向电极对一个像素所施加的电压的变化的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施形态进行说明。本发明并不限定于以下的实施形态中所记载的内容，在补充本发明的构成的范围内，可适宜地进行设计变更。
[带有取向膜的基板]
本发明的一实施方式是一种带有取向膜的基板，其特征在于：具备基板及取向膜，所述基板在表面具有电极，所述取向膜与所述电极接触；且所述取向膜包含第一高分子及第二高分子，所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构，所述第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基；所述取向膜具有第一面及第二面，所述第一面位于所述电极侧且由所述第一高分子构成，所述第二面位于与所述第一面相反的一侧且由所述第二高分子构成；所述取向膜中的所述第一高分子的重量为所述第二高分子的重量以上。
所述取向膜具有在与液晶层接触的情况下，控制液晶层中的液晶分子的取向的功能。所述取向膜包含第一高分子及第二高分子，所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构，所述第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基。通过使用两种高分子作为取向膜的材料，能形成两层结构的取向膜。所述两层结构的取向膜并不是完全地分离为两层，而是在取向膜的厚度方向上，第一高分子及第二高分子的浓度阶段性地变化。例如，取向膜的第一面由第一高分子构成时，取向膜的厚度方向上的第一高分子的浓度从所述第一面朝向位于与所述第一面相反的一侧的第二面阶段性地降低。另一方面，取向膜的所述第二面由第二高分子构成时，取向膜的厚度方向上的第二高分子的浓度从所述第二面朝向所述第一面阶段性地降低。
所述取向膜具有第一面，所述第一面位于所述电极侧且由所述第一高分子构成。因为聚硅氧烷结构与电极及基板的亲和性高，所以在将包含第一高分子及第二高分子的液晶取向剂涂敷于基板表面，进行干燥、焙烧等的步骤中，在侧链上具有聚硅氧烷结构的第一高分子层分离到电极侧(基板侧)而形成所述第一面，第二高分子在与所述第一面相反的一侧形成第二面。此外，取向膜的构成例如可通过飞行时间型二次离子质谱法(TOF-SIMS法，Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry)进行分析。通过TOF-SIMS法，对取向膜的厚度方向进行分析，在电极表面检测出源自聚硅氧烷结构特有的-Si-O-基的成分，由此能确认存在聚硅氧烷结构。
所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构。通过在第一高分子的侧链上导入聚硅氧烷结构，能使聚硅氧烷结构的运动性提高，更容易吸附于电极及基板的表面。本发明的带有取向膜的基板通过由绝缘性高的无机成分(聚硅氧烷结构)覆盖电极的表面，能防止载流子从电极向取向膜流入。因此，如果将本发明的带有取向膜的基板用于液晶显示装置，那么即使长期使用液晶显示装置，也不易引起取向膜的电阻变化，因此能防止残余DC值经时地变化。结果可获得抑制DC残像(image persistance)的产生，长期可靠性高的液晶显示装置。所述取向膜的第一面与所述电极重叠的面积以大为优选，但没有必要所述电极全部由聚硅氧烷结构覆盖。
此外，所述专利文献1中，在聚酰胺酸或其衍生物的主链上配置倍半硅氧烷基。导入到主链上的倍半硅氧烷基相比于导入到侧链上的倍半硅氧烷基，运动性受到较大抑制，因此预测倍半硅氧烷基与电极表面的接触效率降低。
所述取向膜具有第二面，所述第二面位于与所述第一面相反的一侧且由所述第二高分子构成。在将本发明的带有取向膜的基板用于液晶显示装置的情况下，取向膜的第二面为与液晶层接触的面。因为第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基，所以通过由第二高分子构成所述第二面，能控制液晶层中所含的液晶分子的取向方位。
所述聚硅氧烷结构可为倍半硅氧烷基。所述倍半硅氧烷基可为下述化学式(1)所表示的结构。下述化学式(1)所表示的结构为笼型的倍半硅氧烷基。从容易导入到第一高分子的侧链上来说，所述聚硅氧烷结构优选为笼型的倍半硅氧烷基。
[化4]
(式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。)
所述第一高分子中的聚硅氧烷结构(侧链)的导入量例如相对于第一高分子整体为0.1～20mol％。如果所述侧链的导入量小于0.1mol％，那么有时无法获得导入聚硅氧烷结构的效果，无法充分地覆盖电极的表面。另一方面，如果所述侧链的导入量超过20mol％，那么有时第一高分子的溶解性降低，不易溶解于溶剂。
所述聚硅氧烷结构优选在第一高分子的主链与所述化学式(1)所表示的倍半硅氧烷基之间具有酰胺基。因为酰胺基与用作透明电极材料的氧化铟锡(ITO，Indium TinOxide)、氧化铟锌(IZO，Indium Zinc Oxide)等的亲和性高，所以通过在所述第一高分子的侧链上导入酰胺基，能使所述聚硅氧烷结构更容易地分布于电极的附近。
作为在所述第一高分子的主链与倍半硅氧烷基之间具有酰胺基的结构，可列举下述化学式(1-1)所表示的结构。
[化5]
(式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。)
此外，在所述取向膜由无机材料等不易引起电荷相互作用的材料构成的情况下，即使来自电极的施加电压发生变动，也不会在电极与无机取向膜之间引起电子的授受，不会引起电荷相互作用，因此不会引起构成取向膜的材料的离子化。因此，通过使用介电体作为所述取向膜，能充分地发挥本发明的效果。作为构成介电体的取向膜材料，可使用以聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚硅氧烷等作为主链的高分子。
所述第一高分子的主链可为聚酰胺酸或聚酰亚胺。聚酰亚胺是通过加热等使聚酰胺酸中所含的酰胺酸(amic acid)中的羧基脱水、环化，从而酰亚胺化而成。本说明书中，将酰亚胺化率为50％以上的聚酰胺酸称为聚酰亚胺。缩聚而合成的聚酰胺酸或聚酰亚胺可通过调整聚合度而容易地层分离，因此可适宜地用作构成取向膜的第一面(下层侧)的第一高分子的主链。
所述第一高分子也可包含以下述化学式(2)所表示的聚酰胺酸作为主链的结构。
[化6]
(式中，X表示下述化学式(X-1)～化学式(X-12)中的任一化学式所表示的结构，
Y1表示下述化学式(Y1-1)～化学式(Y1-16)中的任一化学式所表示的结构，
Y2表示下述化学式(Y2-1)所表示的结构，
W表示侧链。
m1为大于0且小于1的实数。
p1表示重复数，为1以上的整数。)
[化7]
[化8]
[化9]
(式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。)
所述第一高分子也可包含以下述化学式(3)所表示的聚酰亚胺作为主链的结构。
[化10]
(式中，X表示所述化学式(X-1)～化学式(X-12)中的任一化学式所表示的结构，
Y1表示所述化学式(Y1-1)～化学式(Y1-16)中的任一化学式所表示的结构，
Y2表示所述化学式(Y2-1)所表示的结构，
W表示侧链。
m2为大于0且小于1的实数。
p2表示重复数，为1以上的整数。)
所述第一高分子优选包含取向性官能基。所述取向性官能基更优选在所述化学式(2)及化学式(3)中导入到侧链W上。导入到侧链W上的取向性官能基可为一种，也可为两种以上。所述第一高分子中的取向性官能基可为水平取向性官能基，也可为垂直取向性官能基。本说明书中，所谓“水平取向性官能基”、“垂直取向性官能基”，是指在将本发明的带有取向膜的基板用于液晶显示装置的情况下，不对液晶层施加电压的未施加电压时，表现使液晶层中的液晶分子相对于取向膜分别大致水平、大致垂直地取向的取向限制力的官能基。所谓大致水平，是指预倾角优选为10°以下，更优选为5°以下，进而优选为2°以下。所谓大致垂直，是指预倾角优选为83°以上，更优选为85°以上。在具有垂直取向性官能基的情况下，液晶分子的预倾角特别优选为87.5～88.0°。此外，本说明书中，所谓“预倾角”，表示从与形成有取向膜的基板面平行的方向来看的液晶分子的倾斜的角度(液晶分子的长轴所形成的角度)，与基板面平行的角度为0°，基板面的法线的角度为90°。
所述第一高分子中的取向性官能基可为包含光反应部位的光反应性基。所述光反应部位是表示能通过照射紫外光、可见光等光(电磁波)而产生结构变化的结构。作为所述光反应部位的结构变化，例如可列举：二聚化(形成二聚物)、异构化、光弗里斯重排(photoFries rearrangement)、裂解等。起因于所述光反应部位的结构变化，而使取向膜的取向限制力得以表现，或者取向膜的取向限制力的大小及/或方向发生变化。所谓取向限制力，是指限制存在于取向膜附近的液晶分子的取向的性质。本说明书中，光反应性基包括所述水平取向性官能基及垂直取向性官能基中包含光反应部位的官能基。本说明书中，将包含具有光反应性基的第一高分子及/或具有光反应性基的第二高分子的取向膜也称为光取向膜。
根据本发明人等的研究，如果使用光取向膜，那么容易引起载流子从电极向光取向膜流入，因长期使用液晶显示装置而导致电压保持率(VHR)降低、残余DC电压(rDC)上升，因此更显著地产生残像。本发明的带有取向膜的基板因为作为无机成分的聚硅氧烷结构容易分布于电极表面，所以能抑制载流子从电极向取向膜流入。因此，在使用光取向膜作为取向膜的情况下，能更有效地抑制HR的降低、残像的产生。
以下，对在使用光取向膜的情况下，容易产生VHR的降低及残像的理由进行说明。大多数光反应性基具有π共轭结构作为光反应部位，相对较容易引起电子授受。因此，如果电极与光反应性基接触，那么在对电极所施加的电压值发生变动的瞬间，电子从电极注入到光反应部位，或者电极从光反应部位接受电子。如果使用光取向膜，那么在液晶显示装置的驱动中，会引起此种电子交接，或者光取向膜的电阻发生变化，由此导致存在于液晶层中的离子性杂质对光取向膜的表面的吸附密度产生不均。由此，光取向膜的残余DC电压值局部地发生变化，从而更显著地产生残像。另外，利用此种电子交接的氧化还原反应连续不断地进行，从光反应性基最终形成离子，由此容易引起液晶显示装置的VHR降低等电特性的劣化。
作为所述水平取向性官能基中不包含光反应部位的官能基，可列举下述化学式(W-1-1)～化学式(W-1-8)中的任一化学式所表示的结构。
[化11]
作为所述垂直取向性官能基中不包含光反应部位的官能基，可列举下述化学式(W-2-1)～化学式(W-2-7)中的任一化学式所表示的结构。
[化12]
所述垂直取向性官能基也可包含烷基或胆固醇基。包含烷基的垂直取向性官能基优选包含苯基或吡啶骨架，更优选包含苯基或吡啶骨架且进一步包含酯键。作为所述包含烷基的垂直取向性官能基，可列举所述化学式(W-2-5)～化学式(W-2-7)所表示的结构。作为包含胆固醇基的垂直取向性官能基，可列举所述化学式(W-2-1)～化学式(W-2-4)所表示的结构。
作为所述水平取向性官能基中包含光反应部位的官能基，可列举下述化学式(W-3-1)～化学式(W-3-6)中的任一化学式所表示的结构。本说明书中，将包含光反应部位的水平取向性官能基也称为“水平光取向性官能基”。下述化学式(W-3-1)～化学式(W-3-3)所表示的结构是包含肉桂酸酯基的水平光取向性官能基的示例。下述化学式(W-3-4)所表示的结构是包含查耳酮基的水平光取向性官能基的示例。下述化学式(W-3-5)所表示的结构是包含偶氮苯基的水平光取向性官能基的示例。下述化学式(W-3-6)所表示的结构是包含香豆素基的水平光取向性官能基的示例。
[化13]
作为所述垂直取向性官能基中包含光反应部位的官能基，可列举下述化学式(W-4-1)～化学式(W-4-24)中的任一化学式所表示的结构。本说明书中，将包含光反应部位的垂直取向性官能基也称为“垂直光取向性官能基”。下述化学式(W-4-1)～化学式(W-4-21)所表示的结构是包含肉桂酸酯基的垂直光取向性官能基的示例。下述化学式(W-4-22)所表示的结构是包含查耳酮基的垂直光取向性官能基的示例。下述化学式(W-4-23)所表示的结构是包含偶氮苯基的垂直光取向性官能基的示例。下述化学式(W-4-24)所表示的结构是包含香豆素基的垂直光取向性官能基的示例。
[化14]
[化15]
[化16]
[化17]
光反应性基优选具有π共轭结构作为光反应部位的基团，例如可列举具有芳香族基的基团。作为具有芳香族基的光反应性基，可列举所述肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基及香豆素基。因为肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基及香豆素基具有发达的π共轭结构，所以与电极之间容易引起电子授受，使光取向膜的电阻发生变化，因此容易局部产生DC偏移电压的不均。因此，在包含肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基或香豆素基作为所述光反应性基的情况下，能更有效地抑制VHR的降低、残像的产生。所谓“DC偏移电压”，是指例如在从像素电极施加固定电压的状态下，从共通电极所施加的恒定电压从接地状态(0V)偏移多少。如果根据显示区域中的场所而产生不同的DC偏移电压，那么容易产生残像。
所述第一高分子也可包含所述化学式(2)所表示的结构或所述化学式(3)所表示的结构。
所述化学式(2)及化学式(3)中，m1及m2可为0.001以上且小于0.3。如果m1及m2为0.3以上，那么有时在溶剂中的溶解性降低。
所述第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基。第二高分子构成取向膜的第二面，在将本发明的带有取向膜的基板用于液晶显示装置的情况下，所述第二面为与液晶层接触的面，因此第二高分子所具有的取向性官能基大大有助于液晶分子的取向。所述第二高分子优选在侧链上包含光反应性基或垂直取向性官能基。
所述第二高分子的主链可为聚酰胺酸、聚酰亚胺、或聚硅氧烷。
所述第二高分子也可包含以下述化学式(4)所表示的聚酰胺酸作为主链的结构。
[化18]
(式中，X表示所述化学式(X-1)～化学式(X-12)中的任一化学式所表示的结构，
Y1表示所述化学式(Y1-1)～化学式(Y1-16)中的任一化学式所表示的结构，
W表示侧链。
p3表示重复数，为1以上的整数。)
所述第二高分子也可包含以下述化学式(5)所表示的聚酰亚胺作为主链的结构。
[化19]
(式中，X表示所述化学式(X-1)～化学式(X-12)中的任一化学式所表示的结构，
Y1表示所述化学式(Y1-1)～化学式(Y1-16)中的任一化学式所表示的结构，
W表示侧链。
p4表示重复数，为1以上的整数。)
所述第二高分子也可包含以下述化学式(6)所表示的聚硅氧烷作为主链的结构。
[化20]
(式中，α表示-H、-OH、甲氧基或乙氧基，
W表示侧链。
m3为大于0且小于1的实数。
p5表示重复数，为1以上的整数。)
所述化学式(6)中，m3可为0.01以上且0.5以下。
所述光反应性基或垂直取向性官能基优选在所述化学式(4)～化学式(6)中导入到侧链W上。导入到侧链W上的光反应性基或垂直取向性官能基可为一种，也可为两种以上。如上所述，从在使用光取向膜作为取向膜的情况下，能更有效地抑制VHR的降低、残像的产生来说，第二高分子优选具有光反应性基。在将本发明的带有取向膜的基板用于纵向电场模式的液晶显示装置的情况下，所述第二高分子优选包含垂直取向性官能基，更优选包含垂直光取向性官能基。
作为所述第二高分子中所含的不包含光反应部位的垂直取向性官能基，可列举所述化学式(W-2-1)～化学式(W-2-7)中的任一化学式所表示的结构。
所述第二高分子中的垂直取向性官能基也可包含烷基或胆固醇基。包含烷基的垂直取向性官能基优选包含苯基或吡啶骨架，更优选包含苯基或吡啶骨架且进一步包含酯键。作为所述包含烷基的垂直取向性官能基，可列举所述化学式(W-2-5)～化学式(W-2-7)所表示的结构。作为包含胆固醇基的垂直取向性官能基，可列举所述化学式(W-2-1)～化学式(W-2-4)所表示的结构。
作为所述第二高分子中所含的包含光反应部位的垂直取向性官能基，可列举所述化学式(W-4-1)～化学式(W-4-24)中的任一化学式所表示的结构，作为包含光反应部位的水平取向性官能基，可列举上述化学式(W-3-1)～化学式(W-3-3)中的任一化学式所表示的结构。
所述第二高分子中的光反应性基也可包含肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基或香豆素基。作为包含肉桂酸酯基的光反应性基，可列举所述化学式(W-3-1)～化学式(W-3-3)及化学式(W-4-1)～化学式(W-4-21)所表示的结构。作为包含查耳酮基的光反应性基，可列举所述化学式(W-3-4)及化学式(W-4-22)所表示的结构。作为包含偶氮苯基的光反应性基，可列举所述化学式(W-3-5)及化学式(W-4-23)所表示的结构。作为包含香豆素基的光反应性基，可列举所述化学式(W-3-6)及化学式(W-4-24)所表示的结构。
所述取向膜中的所述第一高分子的重量为所述第二高分子的重量以上。如果所述第一高分子的重量小于所述第二高分子的重量，那么分布于取向膜的第一面的聚硅氧烷结构的量少，不能由聚硅氧烷结构充分地覆盖电极的表面，因此无法充分地抑制载流子从电极向取向膜流入。所述第一高分子与所述第二高分子在所述取向膜中的重量比率可为1：1～9：1。
所述取向膜与形成于基板表面的电极接触。由此，所述取向膜的第一面与所述电极接触，构成第一面的第一高分子的侧链上所导入的聚硅氧烷结构覆盖所述电极的表面，能防止载流子从所述取向膜向电极流入。
作为所述表面具有电极的基板，可列举：用于液晶显示装置的阵列基板、彩色滤光片基板、阵列基板与彩色滤光片基板积层而成的阵列上彩色滤光片基板(array on colorfilter substrate)等。
作为所述阵列基板，可使用液晶显示装置的领域中通常所使用的阵列基板。作为俯视阵列基板时的构成，可列举在透明基板上设置了以下的构件等的构成：多条平行的栅极信号线；多条源极信号线，沿相对于栅极信号线正交的方向延伸且相互平行地形成；薄膜电晶体(TFT)等主动元件，对应栅极信号线与源极信号线的交点而配置；电极，在每个由栅极信号线与源极信号线划分的区域(像素)呈矩阵状地配置。
作为所述透明基板，例如可列举包含以下的材料的基板：浮法玻璃、钠玻璃等玻璃；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、脂环式聚烯烃等塑料等。
所述电极优选为周期性地施加极性不同的电压的电极。作为所述电极，例如可列举针对每个像素配置的像素电极。
所述电极优选由透明导电材料形成。作为所述透明导电材料，例如可列举氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。
也可在所述电极设置狭缝。液晶显示装置中，为了使液晶分子的取向方位在每个区域不同，有时对取向膜进行取向分割。所述取向分割例如可通过对光取向膜从不同方位照射直线偏光紫外线而进行。在液晶分子的取向方位不同的区域的交界，有时液晶分子的取向不稳定，透过率降低，显示为暗线。对此，通过在电极设置狭缝，能使液晶分子的取向稳定，抑制暗线的产生，提高液晶显示装置的显示区域的透过率。另一方面，如果在电极设置狭缝，那么在像素电极与对向电极之间所产生的电力线产生变形，DC偏移电压的电通量密度局部变高，所以残余DC电压变大。本发明的带有取向膜的基板通过在构成取向膜的第一面的第一高分子的侧链上导入了聚硅氧烷结构，能防止载流子从电极向取向膜流入。因此，即便是在电极设置狭缝而电力线产生变形的情况下，也能充分地抑制VHR的降低、残像的产生。
所述狭缝的形状没有特别限定，例如可列举线状开口等。所述狭缝也可设置多个。所述狭缝的宽度例如为1.0～10.0μm。
本发明的带有取向膜的基板可适宜地用于液晶显示装置的阵列基板。具备本发明的带有取向膜的基板的液晶显示装置的取向模式没有特别限定，但从在使用光取向膜的情况下，能更有效地抑制HR的降低、残像的产生来说，可适宜地用于必须精密地控制预倾角的纵向电场模式的液晶显示装置。作为纵向电场模式的液晶显示装置，可列举以下的模式等的液晶显示装置：垂直取向ECB(Electrically Controlled Birefringene，电场控制双折射)模式，在未施加电压时，液晶分子相对于取向膜大致垂直地取向，通过施加电压使液晶分子倾斜而进行显示；垂直取向TN(Twisted Nematic，扭转向列)模式，通过施加电压使液晶分子的取向方位扭转而进行显示；MVA(Multi-domain Vertical Alignment，多域垂直配向)模式，在一基板设置了肋部(rib)等。特别是可适宜地用于使用光取向膜的纵向电场模式的液晶显示装置，且在像素电极及对向电极中的至少一电极设置了开口(狭缝)的液晶显示装置。
[液晶显示装置]
<实施形态1>
本发明的另一实施方式是一种液晶显示装置，其特征在于依序具备：阵列基板，具有像素电极；取向膜，与所述像素电极接触；液晶层，包含液晶分子；及对向基板，具有对向电极；且所述阵列基板与所述取向膜的积层体为本发明的带有取向膜的基板。
以下，使用图1及2，对实施形态1的液晶显示装置100A进行说明。液晶显示装置100A是在施加电压时，在设置于阵列基板侧的像素电极与设置于对向基板的对向电极之间产生纵向电场而进行显示的显示模式的液晶显示装置。实施形态1中，对所述显示模式进行说明，但本发明的液晶显示装置的显示模式并不限定于此种显示模式。
图1是表示实施形态1的液晶显示装置的一例的剖面示意图。图2是表示实施形态1的液晶显示装置的一例的俯视示意图。图2是一像素的俯视示意图，是在像素电极与对向电极之间不施加电压的未施加电压状态下的俯视示意图。图1是图2的X-X'线处的剖面示意图。在图1及下述图3中，将液晶分子31的阵列基板20侧的长轴端部设为起点(以下，也称为“液晶指向矢的尾端”)31S，将对向基板40侧的长轴端部设为终点(以下，也称为“液晶指向矢的头端”)31T。在图2及下述图4中，液晶分子31是由圆锥体(pin)所表示，圆锥的底面表示对向基板40侧(观察者侧)，圆锥的顶点表示阵列基板20侧。
如图1所示，实施形态1的液晶显示装置100A依序具备：阵列基板20，在第一透明基板21上具有像素电极22；第一取向膜23；液晶层30，含有液晶分子31；第二取向膜43；及对向基板40，在第二透明基板41上具有对向电极42。在液晶层30的周围具有密封剂(未图示)。也可在阵列基板20及对向基板40中的与液晶层30相反的一侧分别配置偏光板(直线偏光元件)。由这些构件构成液晶面板。液晶显示装置100A在阵列基板20的背面具备背光源，但未图示。
所述阵列基板与所述取向膜的积层体为所述本发明的带有取向膜的基板。也就是说，所述本发明的带有取向膜的基板中，形成于基板表面的电极为像素电极22，与电极接触的取向膜为第一取向膜23。
液晶层30只要为含有至少1种液晶材料的层，则没有特别限定。作为所述液晶材料，可使用液晶显示装置的领域中通常所使用的液晶材料。所述液晶材料优选由下述式所定义的介电常数各向异性(Δε)具有负值的液晶材料(负型的液晶材料)。
Δε＝(液晶分子的长轴方向的介电常数)－(液晶分子的短轴方向的介电常数)
作为对向基板40，可列举彩色滤光片基板。作为所述彩色滤光片基板，可使用液晶显示装置的领域中通常所使用的彩色滤光片基板，例如可列举以下的构成：在透明基板上，设置形成为矩阵状的黑矩阵、形成于矩阵也就是像素的内侧的彩色滤光片等，在这些黑矩阵或彩色滤光片上配置对向电极42。
实施形态1中，像素电极22、对向电极42均可为未设置开口(狭缝)的平面电极。在像素电极22及对向电极42为未设置开口的平面电极的情况下，在像素电极22与对向电极42之间所产生的电力线在一个像素内均匀，因此通过调整施加于对向电极42的电压，能使DC偏移电压成为0。
液晶显示装置100A中，光从背光源入射到液晶面板，通过切换液晶层30中的液晶分子31的取向，能控制透过液晶面板的光的量。液晶分子31的取向的切换是通过利用像素电极22及对向电极42对液晶层30施加电压而进行。在施加电压时，在像素电极22与对向电极42之间，形成纵向电场。在对液晶层30的施加电压小于阈值时(未施加电压时)，通过第一取向膜23及第二取向膜43，限制液晶分子31的初始取向。
第一取向膜23及第二取向膜43优选为垂直取向膜。液晶显示装置100A中，在未施加电压时，液晶分子31相对于阵列基板20及对向基板40实质上垂直地取向。此处，所谓“实质上垂直”，是表示通过对第一取向膜23及第二取向膜43所实施的光取向处理，使液晶分子31相对于阵列基板20及对向基板40略微倾斜地取向。未施加电压时的液晶分子31相对于阵列基板20及对向基板40的预倾角优选为85°以上且小于90°。液晶分子31的预倾角更优选为87.5～88.0°。如果对像素电极22及对向电极42间施加电压，那么在液晶层30内产生纵向电场，液晶分子31与未施加电压时相比，维持倾斜方位，并且更大地倾斜取向。液晶分子31在未施加电压时，实质上垂直地取向(略微倾斜取向)，在施加电压时，维持未施加电压时的倾斜方位，并且较大地倾斜取向，因此取向矢量的起点31S及终点31T利用对液晶层30施加电压的状态进行确认即可。
如图2所示，液晶显示装置100A中，一个像素10A被分割为第一域10a、第二域10b、第三域10c、及第四域10d这4个取向区域。从获得良好的视角特性的观点来说，第一域10a的取向矢量、第二域10b的取向矢量、第三域10c的取向矢量及第四域10d的取向矢量优选朝向各相差90°的方向。一个像素中，在一方向上形成4个域，且使各域的取向矢量各相差90°，由此能缩小一像素的尺寸，并且抑制暗线的产生而提高透过率，且提高视角特性。本说明书中，将从液晶分子31的起点31S朝向终点31T的方位作为取向矢量而进行说明。所述取向矢量与液晶分子31相对于阵列基板20侧的第一取向膜23的倾斜方位为相同方向，与液晶分子31相对于对向基板40侧的第二取向膜43的倾斜方位为相反方向。本说明书中，所谓“方位”，是指投影到基板面而观察时的方向，并没有考虑从基板面的法线方向来看的倾斜角(极角、预倾角)。
例示一例，第一域10a的取向矢量与第二域10b的取向矢量是终点彼此相对，且相互正交(形成大致90°的角度)，第二域10b的取向矢量与第三域10c的取向矢量是起点彼此相对，且相互平行(形成约180°的角度)，第三域10c的取向矢量与第四域10d的取向矢量是终点彼此相对，且相互正交(形成大致90°的角度)。
此外，本说明书中，所谓“正交(形成大致90°的角度)”，具体而言，是表示形成75～105°的角度，优选形成80°～100°的角度，更优选形成85°～95°的角度。本说明书中，所谓“平行(形成约180°的角度)”，只要在能获得本发明的效果的范围内实质上平行即可，具体而言，是表示形成-15～+15°的角度，优选形成-10°～+10°的角度，更优选形成-5°～+5°的角度。
在第一域～第四域10a、10b、10c、及10d的各域中，第一取向膜23及第二取向膜43优选以未施加电压时的液晶分子31的扭转角成为45°以下的方式进行取向处理。所述扭转角更优选为大致0°。所述大致0°是指0°±10°的范围。所述扭转角是指液晶分子31相对于第一取向膜23的倾斜方位与液晶分子41相对于第二取向膜43的倾斜方位所成的角度。
第一取向膜23具有第一面23a及第二面23b，所述第一面23a位于像素电极22侧且由所述第一高分子构成，所谓第二面23b位于与所述第一面相反的一侧且由所述第二高分子构成。第一取向膜23与像素电极22接触，像素电极22侧的第一面由第一高分子构成，所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构。由此，能防止载流子从像素电极22向第一取向膜23流入，能抑制VHR的降低、残像的产生。
像素电极22与第一取向膜23中所含的聚硅氧烷结构可接触。通过像素电极22与聚硅氧烷结构接触，能更确实地抑制载流子从电极向取向膜流入。
所述聚硅氧烷结构可为倍半硅氧烷基。所述倍半硅氧烷基可为所述化学式(1)所表示的结构。另外，也可为所述化学式(1-1)所表示的在所述第一高分子的主链与倍半硅氧烷基之间具有酰胺基的结构。
液晶显示装置100A中，第一取向膜23优选为垂直取向膜，所以实施形态1中，第二高分子优选在侧链(例如，所述化学式(4)～化学式(6)中的侧链W)上具有垂直取向性官能基，更优选具有垂直光取向性官能基。另一方面，即使第一取向膜23为垂直取向膜，第一高分子也只要在侧链上具有聚硅氧烷结构即可，其他侧链(例如，所述化学式(2)或化学式(3)中的侧链W)的种类没有特别限定。
第二取向膜43中所含的高分子的种类没有特别限定，可与第一取向膜23同样地包含所述第一高分子及所述第二高分子，也可包含与所述第一及第二高分子不同的高分子。另外，第二取向膜43也可由一种高分子构成。如使用图6所说明，在液晶显示装置进行显示时，对于对向电极施加固定的共通电压，因此与被施加脉冲电压的像素电极不同，不会引起载流子从对向电极向第二取向膜43流入。因此，第二取向膜43也可不像第一取向膜23那样为由在侧链上具有聚硅氧烷结构的高分子形成的取向膜。
第二取向膜43也可包含具有取向性官能基的高分子。液晶显示装置100A中，第二取向膜43优选为垂直取向膜。因此，实施形态1中，第二取向膜43中所含的高分子优选在侧链上具有垂直取向性官能基，更优选具有垂直光取向性官能基。从对向电极只施加固定电压，与像素电极不同而不会引起施加电压的经时变动，因此在对向电极与第二取向膜43之间，电压立刻成为平衡状态，不会发生由电荷的相互作用引起的氧化还原反应。因此，即使对向电极与光反应性基接触，也不会引起光反应性基离子化等。
第二取向膜43中所含的高分子的主链可为聚酰胺酸、聚酰亚胺、或聚硅氧烷。
液晶显示装置100A也可进一步在第一取向膜23及第二取向膜43的表面具备聚合物层。所述聚合物层是控制液晶分子的取向的层，也称为取向维持层(PSA：PolymerSustained Alignment)。所述聚合物层例如可将液晶材料中混合了单体或低聚物等聚合性成分的液晶组成物封入到阵列基板与对向基板之间，通过照射热或光(例如紫外线)，使单体等聚合而形成。
作为形成所述聚合物层的单体，例如可列举下述化学式(7-1)～化学式(7-5)所表示的任一种化合物。
[化21]
作为所述偏光板，可使用液晶显示装置的领域中通常所使用的偏光板。在阵列基板20及对向基板40与所述偏光板之间，也可配置相位差层等光学膜。
作为所述背光源，可使用液晶显示装置的领域中通常所使用的背光源。作为所述背光源，只要为发出包含可见光的光的背光源，则没有特别限定，可为发出只包含可见光的光的背光源，也可为发出包含可见光及紫外光两种光的光的背光源。为了能使液晶显示装置进行彩色显示，所述背光源可适宜地使用发出白色光的背光源。作为背光源的光源，例如可适宜地使用发光二极管(LED，Light Emitting Diode)。此外，本说明书中，所谓“可见光”，是表示波长380nm以上且小于800nm的光(电磁波)。
本实施形态的液晶显示装置是由以下的多个构件构成：所述液晶面板及所述背光源、以及TCP(Tape Carrier Package，带载封装)、PCB(Printed Circuit Board，印刷配线基板)等外部电路、视角扩大膜、亮度提升膜等光学膜、边框(框架)等，有的构件也可组入到其他构件中。关于已经说明的构件以外的构件，没有特别限定，可使用液晶显示装置的领域中通常所使用的构件，所以省略说明。
<实施形态2>
以下，使用图3～5，对实施形态2的液晶显示装置100B进行说明。图3是表示实施形态2的液晶显示装置的一例的剖面示意图。图4是表示实施形态2的液晶显示装置的一例的俯视示意图。如图3～5所示，实施形态2中，在像素电极22设置了狭缝22a。液晶显示装置100B除在像素电极22设置了狭缝22a以外，具有与实施形态1的液晶显示装置100A相同的构成，所以对于共通的构成，省略说明。
如图4所示，液晶显示装置100B中，针对一个像素10B，分割为第一域10a、第二域10b、第三域10c、及第四域10d这4个取向区域。在各域的交界，有时液晶分子的取向不稳定，透过率降低，显示为暗线。液晶显示装置100B中，通过在像素电极22设置狭缝22a，能使液晶分子31的取向稳定，抑制暗线的产生，从而提高液晶显示装置的显示区域的透过率。
图5是表示实施形态2的液晶显示装置在施加电压时的电力线的剖面示意图。图5中，以虚线表示电力线。如图5所示，在像素电极22设置了狭缝22a的液晶显示装置100B中，在像素电极与对向电极之间所产生的电力线产生变形，在像素电极部分中电通量密度局部变高。因此，一像素中所施加的DC偏移电压局部不同。即使调整施加于对向电极42的电压，也无法使电力线均匀，因此无法使DC偏移电压为0。实施形态2中，通过在构成第一取向膜23的第一面23a的第一高分子的侧链上导入了聚硅氧烷结构，能防止载流子从像素电极22向第一取向膜23流入。因此，在电极设置了狭缝的液晶显示装置中，能更有效地抑制VHR的降低、残像的产生。
实施形态2能防止DC偏移电压的影响，所述DC偏移电压是因在电极设置狭缝而在电力线产生变形，由该变形所产生，因此所述狭缝可设置于像素电极22及对向电极42中的任一电极。液晶显示装置100B中，例示了在像素电极22设置狭缝，在对向电极42不设置狭缝的构成，但设置狭缝的电极没有特别限定，可在像素电极22及对向电极42中的任一电极或两电极设置狭缝。
在设为在对向电极42设置狭缝，在像素电极22不设置狭缝的构成的情况下，通过在构成第一取向膜23的第一面的第一高分子的侧链上导入了聚硅氧烷结构，能防止载流子从像素电极22向第一取向膜23流入，能充分地抑制VHR的降低、残像的产生。
从使液晶分子31的取向更稳定的观点来说，优选在所述像素电极22设置狭缝22a。
狭缝22a优选与第一域、第二域、第三域及第四域10a、10b、10c、10d的取向矢量平行地设置多条。通过设置多条狭缝，形成与阵列基板表面平行且与狭缝部分的延伸方向垂直的横向电场。通过该横向电场，使液晶分子31的取向方向发生变化，使液晶分子31沿与狭缝部分平行的方向取向。
以上，对本发明的实施形态进行了说明，但所说明的各个事项全部可应用于本发明整体。
以下，举出实施例及比较例，更详细地说明本发明，但本发明并不只限定于这些实施例。
<实施例1-1>
(含倍半硅氧烷基的二胺的合成)
以下，表示含倍半硅氧烷基的二胺的合成例。首先，如下述反应式(A)所示，使下述化学式(8)所表示的二硝基苯基乙酸3g(13.3mmol)溶解于苯20mL，滴加亚硫酰氯(SOCl2)，合成下述化学式(9)所表示的二硝基苯基酰氯(12.1mmol、产率：91％)。反应式(A)～反应式(C)中，各化学式编号旁边所记载的“M.W.”表示重均分子量。
[化22]
其次，如下述反应式(B)所示，向包含下述化学式(10)所表示的PSS(Poly(sodium-p-styrenesulfonate)，聚苯乙烯磺酸钠)-[3-(2-氨基乙基)氨基]丙基-七异丁基取代物13g(14mmol)、及三乙胺(N(Et)3)1.5g(15mmol)的苯溶液(50mL)中，在室温、氮气氛围下滴加包含所述反应式(A)中所获得的二硝基苯基酰氯(化学式(9))2.9g(12mmol)的苯溶液(10mL)，然后，在室温下反应5小时。反应结束后，用水萃取杂质，然后，使用将甲苯与乙酸乙酯按照4：1混合而成的溶液，利用柱色谱法进行精制，获得下述化学式(11)所表示的化合物10.0g(产率：74％)。
[化23]
然后，如下述反应式(C)所示，使反应式(B)中所获得的化学式(11)所表示的化合物9g溶解于Solmix AP-1(JapanAlcohol Trading股份有限公司制造)20mL，添加雷尼镍(Ni)催化剂0.5g，放入到高压蒸气灭菌器中。对系统内进行氢气(H2)置换，在室温、0.4MPa的压力下放置一晩。利用高效液相色谱法(HPLC，High Performance LiquidChromatography)确认反应停止，通过硅藻土对反应液进行过滤。将滤液浓缩直到不再馏出，对所获得的粗液体进行减压蒸馏，获得下述化学式(12)所表示的含倍半硅氧烷基的二胺6.13g(产率：72％)。
[化24]
(第一高分子的合成)
向包含所述合成的化学式(12)所表示的含倍半硅氧烷基的二胺0.005摩尔、及下述化学式(13)所表示的二胺0.095摩尔的γ-丁内酯溶液中，添加下述化学式(14)所表示的酸酐0.10摩尔，在60℃下反应12小时。
[化25]
[化26]
由此，合成包含下述化学式(2)所表示的无规结构的聚酰胺酸的第一高分子A1-1。第一高分子A1-1是下述化学式(2)中的m1为0.001。
[化27]
(式中，X表示下述化学式(X-5)所表示的结构，
Y1表示下述化学式(Y1-1)或化学式(Y1-2)所表示的结构，Y2表示下述化学式(Y2-1)所表示的结构，
W表示氢原子。
p1表示重复数，为1以上的整数。)
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
(式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。)
(第二高分子的合成)
向下述化学式(15)所表示的含肉桂酸酯基的二胺0.1摩尔的γ-丁内酯溶液中，添加所述化学式(14)所表示的酸酐0.10摩尔，在60℃下反应12小时。
[化32]
由此，合成包含下述化学式(4)所表示的无规结构的聚酰胺酸的第二高分子B1。
[化33]
(式中，X表示所述化学式(X-5)所表示的结构，
Y1表示所述化学式(Y1-1)所表示的结构，
W表示下述化学式(W-4-3)所表示的结构。
p3表示重复数，为1以上的整数。)
[化34]
(液晶取向剂的调制)
以第一高分子A1-1与第二高分子B1的重量比率成为4：1的方式，混合到N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)与γ-丁内酯的混合溶液中，调制液晶取向剂。
(液晶单元的制作)
准备阵列基板及对向基板，所述阵列基板具有设置了开口部(狭缝)的ITO(Indium TinOxide，氧化铟锡)电极作为像素电极，所述对向基板具有未设置开口部的平面状的ITO电极(固体电极)作为对向电极。在两基板的表面涂布所述液晶取向剂，在90℃下进行5分钟的预焙烧，然后，在200℃下进行40分钟的正式焙烧。接着，对两基板的表面以20mJ/cm2照射中心波长330nm的直线偏光紫外光，由此以预倾角成为87.5°的方式进行光取向处理，制作具备具有光反应性基的两层结构的垂直取向膜的阵列基板及对向基板。所述取向膜的各电极侧为第一面，与所述第一面相反的一侧为第二面。
对一基板，使用分注器，将紫外线硬化性密封剂进行绘图，对另一基板上的预定位置，滴加负型的液晶材料。所述液晶材料是使用向列相-各向同性液体相转移温度(Tni)为90℃、介电常数各向异性(Δε)为-3.0、折射率各向异性(Δn)为0.09的液晶材料。接着，在真空下使两基板贴合，利用紫外光使密封剂硬化。在130℃下加热40分钟，使液晶层中的液晶分子成为各向同性相，即进行再取向处理，然后冷却到室温，制作实施例1-1的液晶单元。实施例1-1是液晶显示装置100B的具体例。
<实施例1-2～1-4及比较例1>
(液晶取向剂的调制)
合成第一高分子时，改变所述化学式(13)所表示的二胺与所述化学式(12)所表示的含倍半硅氧烷基的二胺的重量比率，除此以外，与第一高分子A1-1同样地，分别合成所述化学式(2)中的m1为0.01的第一高分子A1-2、所述m1为0.1的第一高分子A1-3及所述m1为0.2的第一高分子A1-4。
合成第一高分子时，不添加所述化学式(12)所表示的含倍半硅氧烷基的二胺，而是向包含所述化学式(13)所表示的二胺0.1摩尔的γ-丁内酯溶液中，添加所述化学式(14)所表示的酸酐0.10摩尔，在60℃下反应12小时，由此合成所述化学式(2)中的m1为0的第一高分子A1-5。
以第一高分子A1-2～A-5与第二高分子B1的重量比率分别成为4：1的方式，混合到NMP与γ-丁内酯的混合溶液中，调制各液晶取向剂。
(液晶单元的制作)
准备阵列基板及对向基板，所述阵列基板具有设置了开口部的ITO电极，所述对向基板具有未设置开口部的ITO电极。在两基板的表面涂布所述获得的各液晶取向剂，与实施例1-1同样地，进行预焙烧、正式焙烧、及光取向处理，制作具备具有光反应性基的两层结构的垂直取向膜的阵列基板及对向基板。然后，与实施例1-1同样地，滴加液晶材料，使两基板贴合，制作实施例1-2～1-4及比较例1的液晶单元。实施例1-2～1-4及比较例1是液晶显示装置100B的具体例。
<实施例1-5>
(液晶单元的制作)
准备阵列基板及对向基板，所述阵列基板具有未设置开口部的ITO电极作为像素电极，所述对向基板具有未设置开口部的ITO电极作为对向电极。在两基板的表面，涂布第一高分子A1-3与第二高分子B1的重量比率为4：1的液晶取向剂，与实施例1-1同样地，进行预焙烧、正式焙烧、及光取向处理，制作具备具有光反应性基的两层结构的垂直取向膜的阵列基板及对向基板。然后，与实施例1-1同样地，滴加液晶材料，使两基板贴合，制作实施例1-5的液晶单元。实施例1-5是液晶显示装置100A的具体例。
<比较例2>
(液晶单元的制作)
使用第一高分子A1-5与第二高分子B1的重量比率为4：1的液晶取向剂作为液晶取向剂，除此以外，与实施例1-5同样地，制作比较例2的液晶单元。
<高温通电试验>
为了评估液晶单元的可靠性，对实施例1-2～1-5、比较例1及2，进行以下的通电试验。所述通电试验是在3000Cd/m2的背光源上放置各液晶单元，一边照射背光源光，一边在70℃下对液晶层施加5V的电压1000小时。在高温(70℃)下进行通电试验，由此相比于室温(25℃)，从像素电极流入到取向膜的载流子所造成的影响较大，容易因照射背光源光而导致构件劣化等，因此设为长期稳定性的指标。
针对通电试验前(初始)及通电试验后的各液晶单元，测定电压保持率(VHR)、残余DC电压(rDC)及对比度(CR，Contrast Ratio)。VHR是使用VHR测定系统(TOYO Corporation，6254型)，在1V、70℃的条件下测定。rDC是使用闪烁消除法，测定以DC偏移电压成为2V的方式，从像素电极施加2小时60Hz的交流(AC)电压3V后的rDC。CR是使用Topcon公司制造的UL-1，在25℃的环境下测定。实施例1-1～1-5、比较例1及2的结果示于下述表1。
[表1]
如表1所示，取向膜包含在侧链上具有聚硅氧烷结构的第一高分子的实施例1-1～1-5均是通电试验后的VHR的降低小，rDC的增加也小。可认为这是因为通过取向膜包含具有聚硅氧烷结构(更具体来说为倍半硅氧烷基)的第一高分子，使得聚硅氧烷结构分布于像素电极的表面，因此抑制了载流子从像素电极向取向膜流入。
另一方面，取向膜包含不具有聚硅氧烷结构的第一高分子的比较例1在通电试验后，VHR降低，rDC显著增加。可认为比较例1中，因为聚硅氧烷结构不存在于像素电极的表面，所以在通电试验期间会引起载流子从像素电极向取向膜流入，使取向膜的电阻发生变化，由此导致rDC增加。如果取向膜的电阻降低，那么DC偏移成分更多地施加于液晶层，因此rDC显示增加倾向。另外，可认为因为取向膜的电阻降低，所以结果VHR也显示降低倾向。
如果对使用整面固体的像素电极的实施例1-5及比较例2进行研究，那么可认为比较例2中，因为取向膜中包含不具有聚硅氧烷结构的第一高分子，所以引起载流子从像素电极向取向膜流入，使取向膜的电阻降低，引起VHR降低。确认到实施例1-5中，因为通电试验后的VHR的降低小，rDC的增加也小，所以在使用整面固体的像素电极的液晶单元中，也能通过取向膜包含具有聚硅氧烷结构的第一高分子，而抑制载流子从像素电极向取向膜流入。
另外，比较例2与比较例1相比，通电试验后的rDC的值较小。这是因为在比较例2中，未在像素电极设置开口，因此对液晶层的整个区域施加均匀的DC偏移电压，相对于此，在使用设置了开口的像素电极的比较例1中，液晶层中的电力线集中于电极部分，因此对电极部分施加比开口部分大的DC偏移电压。可认为因为DC偏移电压不均匀，所以比较例1与比较例2相比rDC变大。由此可知，在使用设置了狭缝的电极的情况下，能更有效地抑制rDC。
此外，在全部的实施例及比较例中，在初始及通电试验后对比度均未发生变化，由此确认到所述比较例中所产生的残像是因局部存在于取向膜中的电荷的影响而产生。
<实施例2-1～2-4及比较例3>
(液晶取向剂的调制)
以第一高分子A1-3与第二高分子B1的重量比率成为19：1、9：1、2：1、1：1、及、1：2的方式，混合到NMP与γ-丁内酯的混合溶液中，调制各液晶取向剂。
(液晶单元的制作)
准备阵列基板及对向基板，所述阵列基板具有设置了开口部的ITO电极，所述对向基板具有未设置开口部的ITO电极，在两基板的表面涂布所述获得的各液晶取向剂，与实施例1-1同样地，进行预焙烧、正式焙烧、及光取向处理，制作具备具有光反应性基的两层结构的垂直取向膜的阵列基板及对向基板。然后，与实施例1-1同样地，滴加液晶材料，使两基板贴合，分别制作
实施例2-1～2-4及比较例3的液晶单元。
针对实施例2-1～2-4及比较例3，与实施例1-1同样地在背光源上进行高温通电试验，测定初始及通电试验后的VHR、rDC及CR。实施例1-3、2-1～2-4、及比较例3的结果示于下述表2。
[表2]
如表2所示，取向膜中的第一高分子的重量为第二高分子的重量以上的实施例1-3、2-1～2-4中，通电试验后的VHR的降低小，rDC的增加也小。在第一高分子的重量比率高的实施例2-1中，通电试验后的VHR的降低小，rDC的增加也小，但利用光取向处理获得的预倾角比所期望的87.5°高。可认为这是因为与液晶层接触的取向膜的第二面所存在的第一高分子的量比其他实施例多，有助于液晶分子的取向的第二高分子的量少。根据实施例2-1的结果可知，就相对于垂直取向膜表现出所期望的预倾角的观点而言，第一高分子与第二高分子在取向膜中的重量比率优选为1：1～9：1。
另一方面，可认为在第二高分子的重量比第一高分子的重量高的比较例3中，因为聚硅氧烷结构在像素电极的表面上的量不足够，所以无法充分地抑制载流子从像素电极向取向膜流入，在通电试验后VHR降低，rDC显著增加。
<实施例3-1～3-4及比较例4>
(液晶取向剂的调制)
以第一高分子A1-1、A1-2、A1-3、A1-4及A1-5、与包含下述化学式(6)所表示的聚硅氧烷的第二高分子B2的重量比率分别成为85：15的方式，混合到NMP与γ-丁内酯的混合溶液中，调制各液晶取向剂。第二高分子B2是下述化学式(6)中的m3为0.5。
[化35]
(式中，α表示甲氧基，
W表示侧链。
p5表示重复数，为1以上的整数。)
所述化学式(6)中，在侧链W上，以下述化学式(W-4-1)所表示的结构与下述化学式(W-4-2)所表示的结构的导入量成为1：1的方式进行调制。
[化36]
[化37]
(液晶单元的制作)
准备阵列基板及对向基板，所述阵列基板具有设置了开口部的ITO电极，所述对向基板具有未设置开口部的ITO电极，在两基板的表面涂布所述获得的各液晶取向剂，将正式焙烧的温度设为230℃，以预倾角成为87.7°的方式实施光取向处理，除此以外，与实施例1-1同样地，制作具备具有光反应性基的两层结构的垂直取向膜的阵列基板及对向基板。然后，与实施例1-1同样地，滴加液晶材料，使两基板贴合，制作实施例3-1～3-4及比较例4的液晶单元。实施例3-1～3-4及比较例4是液晶显示装置100B的具体例。
针对实施例3-1～3-4及比较例4，与实施例1-1同样地，在背光源上进行高温通电试验，测定初始及通电试验后的VHR、rDC及CR。结果示于下述表3。
[表3]
如表3所示，可认为实施例3-1～3-4是将第二高分子的主链变更为聚硅氧烷，但与实施例1-1～1-4同样地，取向膜包含在侧链上具有聚硅氧烷结构的第一高分子，由此聚硅氧烷结构分布于像素电极的表面，抑制了载流子从像素电极向取向膜流入。可认为结果未引起取向膜的电阻值变化，抑制了通电试验后的VHR的降低及rDC的增加。
<实施例4-1～4-4及比较例5>
以下，制作使用具有肋部的基板、及在电极具有狭缝的基板的MVA(Multi-domainVertical Alignment)模式的液晶单元。另外，在两基板的表面，形成不具有光反应性基的垂直取向膜。
(液晶取向剂的调制)
合成包含下述化学式(2)所表示的聚酰胺酸且下述化学式(2)中的m1为0.001的第一高分子A2-1、所述m1为0.01的第一高分子A2-2、所述m1为0.1的第一高分子A2-3、所述m1为0.2的第一高分子A2-4、及m1为0的第一高分子A2-5。以第一高分子A2-1～A2-5、与包含下述化学式(4)所表示的聚酰胺酸的第二高分子B3的重量比率成为7：3的方式，混合到NMP与γ-丁内酯的混合溶液中，调制各液晶取向剂。
[化38]
(式中，X表示下述化学式(X-5)所表示的结构，
Y1表示下述化学式(Y1-1)所表示的结构，
Y2表示下述化学式(Y2-1)所表示的结构，
W表示下述化学式(W-2-1)所表示的结构。
p1表示重复数，为1以上的整数。)
[化39]
[化40]
[化41]
(式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。)
[化42]
[化43]
(式中，X表示所述化学式(X-5)所表示的结构，
Y1表示所述化学式(Y1-1)所表示的结构，
W表示所述化学式(W-2-1)所表示的结构。
p3表示重复数，为1以上的整数。)
(液晶单元的制作)
准备阵列基板及对向基板，所述阵列基板具有设置了开口部的ITO电极作为像素电极，所述对向基板具有未设置开口部的ITO电极作为对向电极，且在所述ITO电极上具有突起物(肋部)。在两基板的表面涂布所述获得的各液晶取向剂，不进行光取向处理，与实施例1-1同样地，进行预焙烧及正式焙烧，制作具备不具有光反应性基的垂直取向膜的阵列基板及对向基板。
然后，对一基板，使用分注器，将紫外线硬化性密封剂进行绘图，对另一基板上的预定位置，滴加负型的液晶材料。所述液晶材料是使用向列相-各向同性液体相转移温度(Tni)为80℃、介电常数各向异性(Δε)为-3.2、折射率各向异性(Δn)为0.10的液晶材料。接着，与实施例1-1同样地，进行两基板的贴合、密封剂的硬化、再取向处理，冷却到室温，分别制作实施例4-1～4-4及比较例5的液晶单元。
针对实施例4-1～4-4及比较例5，与实施例1-1同样地，在背光源上进行高温通电试验，测定初始及通电试验后的VHR、rDC及CR。结果示于下述表4。
[表4]
如表4所示，可认为在使用不具有光反应性基的垂直取向膜的MVA模式的实施例4-1～4-4中，也与实施例1-1～1-4同样地，通过取向膜包含在侧链上具有聚硅氧烷结构的第一高分子，使聚硅氧烷结构分布于像素电极的表面，抑制了载流子从像素电极向取向膜流入。可认为结果未引起取向膜的电阻值变化，抑制了通电试验后的VHR的降低及rDC的增加。
<实施例5及比较例6>
以下，制作MVA模式的液晶单元，该MVA模式的液晶单元在不具有光反应性基的垂直取向膜上，进一步具有取向控制层(PSA)。
(液晶取向剂的调制)
以第一高分子A2-4及A2-5与第二高分子B3的重量比率分别成为7：3的方式，混合到NMP与γ-丁内酯的混合溶液中，调制各液晶取向剂。
(液晶单元的制作)
准备阵列基板及对向基板，所述阵列基板具有设置了开口部的ITO电极，所述对向基板具有未设置开口部的ITO电极。在两基板的表面涂布所述获得的各液晶取向剂，不进行光取向处理，与实施例1-1同样地，进行预焙烧及正式焙烧，与实施例1-1同样地，制作具备不具有光反应性基的垂直取向膜的阵列基板及对向基板。
然后，对一基板，使用分注器，将紫外线硬化性密封剂进行绘图，对另一基板上的预定位置，滴加含有下述化学式(16)所表示的PSA形成用单体、及负型的液晶材料的液晶组成物。所述液晶材料是使用向列相-各向同性液体相转移温度(Tni)为85℃、介电常数各向异性(Δε)为-2.8、折射率各向异性(Δn)为0.095的液晶材料。接着，与实施例1-1同样地，进行两基板的贴合、密封剂的硬化、再取向处理，冷却到室温。最后，对液晶层，一边施加10V的电压，一边以5J/cm2照射紫外光，由此使所述PSA形成用单体聚合，在取向膜的表面形成取向控制层，分别制作实施例5及比较例6的液晶单元。
[化44]
针对实施例5及比较例6，与实施例1-1同样地，在背光源上进行高温通电试验，测定初始及通电试验后的VHR、rDC及CR。结果示于下述表5。
[表5]
如表5所示，可认为在取向膜上具有取向控制层的实施例5也与实施例1-4、3-4及4-4同样地，通过取向膜包含在侧链上具有聚硅氧烷结构的第一高分子，使聚硅氧烷结构分布于像素电极的表面，抑制了载流子从像素电极向取向膜流入。可认为结果未引起取向膜的电阻值变化，抑制了通电试验后的VHR的降低及rDC的增加。
[附注]
本发明的一实施方式是一种带有取向膜的基板，其特征在于：具备基板及取向膜，所述基板在表面具有电极，所述取向膜与所述电极接触；且所述取向膜包含第一高分子及第二高分子，所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构，所述第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基；所述取向膜具有第一面及第二面，所述第一面位于所述电极侧且由所述第一高分子构成，所述第二面位于与所述第一面相反的一侧且由所述第二高分子构成；所述取向膜中的所述第一高分子的重量为所述第二高分子的重量以上。
本发明的一实施方式中，所述聚硅氧烷结构可为倍半硅氧烷基。
本发明的一实施方式中，所述光反应性基可包含肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基或香豆素基。
本发明的一实施方式中，所述垂直取向性官能基可包含烷基或胆固醇基。
本发明的一实施方式中，所述第一高分子的主链可为聚酰胺酸或聚酰亚胺。
本发明的一实施方式中，所述第一高分子与所述第二高分子的所述取向膜中的重量比率可为1：1～9：1。
本发明的一实施方式中，所述倍半硅氧烷基可为下述化学式(1)所表示的结构。
[化45]
(式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。)
本发明的一实施方式中，所述第一高分子可包含下述化学式(2)所表示的结构或下述化学式(3)所表示的结构。
[化46]
[化47]
(式中，X表示下述化学式(X-1)～化学式(X-12)中的任一化学式所表示的结构，
Y1表示下述化学式(Y1-1)～化学式(Y1-16)中的任一化学式所表示的结构，
Y2表示下述化学式(Y2-1)所表示的结构，
W表示侧链。
m1及m2分别为大于0且小于1的实数。
p1及p2分别表示重复数，为1以上的整数。)
[化48]
[化49]
[化50]
(式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。)
本发明的一实施方式中，所述化学式(2)及化学式(3)中，m1及m2可为0.001以上且小于0.3。
本发明的一实施方式中，所述电极可设置狭缝。
本发明的另一实施方式是一种液晶显示装置，其特征在于依序具备：阵列基板，具有像素电极；取向膜，与所述像素电极接触；液晶层，包含液晶分子；及对向基板，具有对向电极；且所述阵列基板与所述取向膜的积层体为本发明的带有取向膜的基板。
本发明的另一实施方式中，可在所述像素电极或所述对向电极设置狭缝。
本发明的另一实施方式中，所述像素电极、与所述取向膜中所含的聚硅氧烷结构可接触。
本发明的另一实施方式中，所述液晶分子的预倾角可为87.5～88.0°。
以上所示的本发明的各实施方式也可在不脱离本发明的主旨的范围内适宜组合。
附图标记说明
10A、10B：像素
10a：第一域
10b：第二域
10c：第三域
10d：第四域
20：阵列基板
21：第一透明基板
22：像素电极
22a：狭缝
23：第一取向膜
23a：第一取向膜的第一面
23b：第一取向膜的第二面
30：液晶层
31：液晶分子
31S：起点(液晶指向矢的尾端)
31T：终点(液晶指向矢的头端)
40：对向基板
41：第二透明基板
42：对向电极
43：第二取向膜
100A、100B：液晶显示装置

Claims (13)

1.一种带有取向膜的基板，其特征在于：具备基板及取向膜，所述基板在表面具有电极，所述取向膜与所述电极接触；且
所述取向膜包含第一高分子及第二高分子，所述第一高分子在侧链上具有聚硅氧烷结构，所述第二高分子具有光反应性基或垂直取向性官能基；
所述取向膜具有第一面及第二面，所述第一面位于所述电极侧且由所述第一高分子构成，所述第二面位于与所述第一面相反的一侧且由所述第二高分子构成；
所述取向膜中的所述第一高分子的重量为所述第二高分子的重量以上。
2.根据权利要求1所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述聚硅氧烷结构为倍半硅氧烷基。
3.根据权利要求1或2所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述光反应性基包含肉桂酸酯基、查耳酮基、偶氮苯基或香豆素基。
4.根据权利要求1或2所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述垂直取向性官能基包含烷基或胆固醇基。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述第一高分子的主链为聚酰胺酸或聚酰亚胺。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述第一高分子与所述第二高分子在所述取向膜中的重量比率为1：1～9：1。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述倍半硅氧烷基为下述化学式(1)所表示的结构，
式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述第一高分子包含下述化学式(2)所表示的结构或下述化学式(3)所表示的结构，
式中，X表示下述化学式(X-1)～化学式(X-12)中的任一化学式所表示的结构，
Y1表示下述化学式(Y1-1)～化学式(Y1-16)中的任一化学式所表示的结构，
Y2表示下述化学式(Y2-1)所表示的结构，
W表示侧链，
m1及m2分别为大于0且小于1的实数，
p1及p2分别表示重复数，为1以上的整数，
式中，R为化学式(1-a)所表示的结构。
9.根据权利要求8所述的带有取向膜的基板，其特征在于：所述化学式(2)及化学式(3)中，m1及m2为0.001以上且小于0.3。
10.一种液晶显示装置，其特征在于依序具备：阵列基板，具有像素电极；取向膜，与所述像素电极接触；液晶层，包含液晶分子；及对向基板，具有对向电极；且
所述阵列基板与所述取向膜的积层体为根据权利要求1至9中任一项所述的带有取向膜的基板。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于：在所述像素电极或所述对向电极设置狭缝。
12.根据权利要求10或11所述的液晶显示装置，其特征在于：所述像素电极、与所述取向膜中所含的聚硅氧烷结构接触。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：所述液晶分子的预倾角为87.5～88.0°。
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