CN110678807A - 液晶显示装置及液晶显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即便在使反应性单体聚合而形成了相位差层的情况下，相对于热而言的相位差的稳定性也优良，且能防止因散射引起对比度下降的液晶显示装置，及适于制造该液晶显示装置的液晶显示装置的制造方法。本发明的液晶显示装置具有一对基板、及设在所述一对基板间的液晶层，所述一对基板中的至少一方包含含有至少1种单体的聚合物的相位差层，所述至少1种单体包含通过偏振光表现取向性的光取向性单体。

Description

液晶显示装置及液晶显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置及液晶显示装置的制造方法。更详细而言，涉及在液晶面板内设有相位差层的液晶显示装置及液晶显示装置的制造方法。
背景技术
近年来，研究了在液晶面板内形成相位差层的技术，已知例如通过使利用取向层(Alignment layer)实现取向的状态下的反应性单体聚合来形成相位差层的方法。关于该方法，专利文献1中公开了含有由具有2个以上叠氮基的化合物与具有2个以上(甲基)丙烯基的化合物聚合而成的聚合物及有机溶剂的光取向膜用组成物等。
现有技术文献
[专利文献]
[专利文献1]特开2016-14789号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
本发明者为了使得在外部光下(亮处)也能清晰辨识显示，研究了在液晶面板内形成相位差层的技术。图4是表示通过使用现有取向层的方法形成有相位差层的液晶面板的结构的一例的截面示意图。如图4所示，在通过利用现有取向层的方法在液晶面板内形成有相位差层的液晶显示装置中，从观察面侧向背面侧依序具有第一线性偏光板11、透明基材21、彩色滤光片/黑矩阵22、取向层101、内嵌式相位差层102、取向膜103、液晶层30、取向膜41、薄膜晶体管(TFT)基板42、及第二线性偏光板51。
图4所示的内嵌式相位差层102是通过图5所示的方法形成的。图5中说明了利用取向层101形成内嵌式相位差层102的方法。首先，如图5(a)所示，通过摩擦或光照射来对彩色滤光片/黑矩阵22上所形成的取向层101进行取向处理。另外，取向层101通常是由聚酰亚胺(聚酰胺酸)等构成。然后，如图5(b)所示，在取向层101上涂布含有反应性单体的溶液，形成含有反应性单体的膜102a。最后，对膜102a进行加热而使反应性单体聚合，由此使膜102a硬化，从而获得图5(c)所示的内嵌式相位差层102。
通过本发明者的研究发现，当如上文所述利用取向层101形成了内嵌式相位差层102时，因下述理由，反应性单体的取向性相对较低，可能导致热稳定性下降、发生散射。
(1)现有的反应性单体是按照取向层101的取向处理进行取向，因此反应性单体自身无法诱发取向。
(2)取向层101只能形成在含有反应性单体的膜的一侧，因此，取向层101的取向限制力并不充分，若形成约厚1mm的含有反应性单体的膜102a，则反应性单体的取向性变低且无规性变高。
(3)若反应性单体的取向性低且无规性高，则热稳定性会下降。即，可能因热而变得无规的能量超过欲使取向变得稳定的能量，因此，反应性单体的取向性进一步下降。所以，由反应性单体聚合而得的内嵌式相位差层102的相位差(延迟)容易因取向膜形成时的烧结而下降，或因长期使用而变化(下降)。
(4)因反应性单体的取向性下降，令内嵌式相位差层102容易发生散射，从而使液晶显示装置的对比度下降。
而且，当通过摩擦对取向层101进行取向处理时，反应性单体具有哪怕最低为1°左右的预倾角，有时无法充分获得内嵌式相位差层102的相位差，或产生相位差的视角依存性。
另一方面，当通过光照射对取向层101进行取向处理时，对内嵌式相位差层102的取向限制力弱，内嵌式相位差层102的取向性及相位差会随着时间而下降，因此若长期使用则内嵌式相位差层102的功能有时变得不充分。
本发明是鉴于所述现状而完成，其目的在于提供一种即便在使反应性单体聚合而形成了相位差层的情况下，相对于热而言的相位差的稳定性也优良，且能防止因散射引起对比度下降的液晶显示装置、及适于制造该液晶显示装置的液晶显示装置的制造方法。
解决问题的方案
本发明者经过对于在液晶面板内形成相位差层的技术进行各种研究之后发现，当使用现有的反应性单体的硬化物时，相对于热而言的相位差的稳定性并不充分，且会因散射导致对比度下降。而且发现，通过使用通过偏振光表现取向性的光取向性单体，能提高反应性单体的取向性。由此，认为能较好地解决所述问题，完成本发明。
即，本发明的一形态是一种液晶显示装置，具有一对基板、及设在所述一对基板间的液晶层，所述一对基板中的至少一方包含含有至少1种单体的聚合物的相位差层，所述至少1种单体包含通过偏振光表现取向性的光取向性单体。
本发明的另一形态是一种液晶显示装置的制造方法，是制造具有包含相位差层的基板、及液晶层的液晶显示装置的方法，具有如下步骤：形成含有至少1种单体的膜，且该单体含有下述式(I)所示的光取向性单体；及对所述膜照射偏振光而使所述单体形成取向并聚合从而形成所述相位差层。
[化1]
Figure BDA0002292042660000041
所述式(I)中，P1及P2相同或不同，表示丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氨基、甲基丙烯酰氨基、乙烯基、或乙烯氧基。Sp1及Sp2相同或不同，表示碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氧基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氨基、或直接键合。
发明效果
根据本发明，能实现即便在使反应性单体聚合而形成了相位差层的情况下，相对于热而言的相位差的稳定性也优良，且能防止因散射引起对比度下降的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示实施方式1的液晶显示装置的结构的截面示意图。
图2是说明使用光取向性单体形成内嵌式相位差层23的方法的图。
图3是表示实施方式2的液晶显示装置的结构的截面示意图。
图4是表示通过利用现有取向层的方法形成了相位差层的液晶面板的结构的一例的截面示意图。
图5是说明利用取向层101形成内嵌式相位差层102的方法的图。
具体实施方式
以下将揭示实施方式，并参照附图对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限于这些实施方式。而且，各实施方式的结构可在不脱离本发明宗旨的范围内适当组合、变更。
本说明书中，“观察面侧”是指相对于显示装置的画面(显示面)较近的一侧，“背面侧”是指相对于显示装置的画面(显示面)较远的一侧。
本说明书中，“相位差层”是指至少对于波长550nm的光赋予10nm以上的面内相位差的相位差层。于是，波长550nm的光是人的视感度最高的波长的光。面内相位差是以R＝(ns-nf)×d来定义。此处，ns表示相位差层的面内方向的主折射率nx及ny中较大的一方，nf表示相位差层的面内方向的主折射率nx及ny中较小的一方。作为主折射率，只要无特别说明，则是指相对于波长550nm的光的值。相位差层的面内迟相轴是指与ns对应的方向上的軸，面内进相轴是指与nf对应的方向上的轴。d表示相位差层的厚度。本说明书中，只要无特别说明，则“相位差(延迟)”表示相对于波长550nm的光的面内相位差。
本说明书中，将配置在比液晶面板的观察面侧的透明基材靠背面侧的相位差层称为“内嵌式相位差层”。
＜实施方式1＞
图1是表示实施方式1的液晶显示装置的结构的截面示意图。如图1所示，实施方式1的液晶显示装置中，从观察面侧向背面侧依序具有第一线性偏光板11、彩色滤光片(CF)基板20、液晶层30、取向膜41、薄膜晶体管(TFT)基板42、第二线性偏光板51、及背光源60。
作为第一线性偏光板11，例如，可采用使聚乙烯醇(PVA)膜染上及吸附碘络合物(或染料)等异向性材料并延伸取向后所得的偏光元件(吸收型偏光板)等。另外，通常，为了确保机械强度或耐湿热性，在PVA膜的两侧层叠三乙酰纤维素(TAC)膜等保护膜而投入实际使用。
CF基板20中，从观察面侧向背面侧依序具有透明基材21、彩色滤光片/黑矩阵22、及内嵌式相位差层23。
作为透明基材21，可列举例如玻璃基板、塑料基板等。
彩色滤光片/黑矩阵22构成为，红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片排列在面内，并以黑矩阵区划。红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片、蓝色彩色滤光片、及黑矩阵例如是以含有颜料的透明树脂构成。通常，所有像素中配置着红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片的组合，通过控制透过红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片的色光的量并使其混色从而在各像素中获得所预期的颜色。
内嵌式相位差层23含有至少1种单体的聚合物。作为成为聚合物的材料的单体，适宜使用分子内具有液晶原部位的反应性单体即反应性·液晶原(Reactive Mesogen；RM)单体。成为聚合物的材料的单体中的至少1种单体是通过偏振光表现取向性的光取向性单体。光取向性单体可根据偏振光的方向取向，不论内嵌式相位差层23的厚度如何都在内嵌式相位差层23的厚度方向上均匀地取向。因此，与像现有技术那样仅在相位差层的一侧设置取向层并控制取向的情况相比，能提高相位差层的层内整体的取向性。由此，相位差的稳定性提高，具体而言，即便长期使用，相位差也不易变化，相对于热而言的相位差的稳定性也提高。而且，因相位差层的层内整体的取向性高，所以也抑制了因散射引起对比度下降。
作为所述光取向性单体，优选具有光反应性基的自由基聚合性单体，作为光反应性基，更优选具有查尔酮基的自由基聚合性单体。作为具有查尔酮基的自由基聚合性单体，优选以下式(I)表示的单体。
[化2]
Figure BDA0002292042660000071
所述式(I)中，P1及P2相同或不同，表示丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氨基、甲基丙烯酰氨基、乙烯基、或乙烯氧基。Sp1及Sp2相同或不同，表示碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氧基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氨基，或直接键合。
所述光取向性单体优选至少含有一个酰胺基(-NH-)及/或氨基(-CONH-)。因单体分子中具有氨基及/或酰胺基，而使分子间诱发氢键，因此热稳定性提高。分子间诱发的氢键的一例如下式所示。
[化3]
Figure BDA0002292042660000081
作为所述式(I)所示的单体中的、含有至少一个酰胺基及/或氨基的单体的具体例，适宜采用例如下述式(I-1)、(I-2)、(I-3)、(I-4)、(I-5)、(I-6)、(I-7)、(I-8)、(I-9)、(I-10)、(I-11)或(I-12)所示的单体。
[化4]
Figure BDA0002292042660000091
[化5]
Figure BDA0002292042660000101
作为所述式(I)所示的单体的其他具体例，可列举例如下述式(I-13)、(I-14)、(I-15)、(I-16)或(I-17)所示的单体。
[化6]
Figure BDA0002292042660000111
内嵌式相位差层23的相位差(延迟)是由构成内嵌式相位差层23的聚合物的双折射率Δn与内嵌式相位差层23的厚度d的乘积决定。内嵌式相位差层23的延迟并无特别限定，但内嵌式相位差层23优选为对波长550nm的光赋予1/4波长的面内相位差的类型(λ/4板)，具体而言，至少对波长550nm的光赋予100nm以上、176nm以下的面内相位差。第一线性偏光板11与λ/4板的组合作为圆偏光板发挥功能。由此，能减少液晶面板的内部反射，因此可实现抑制了外部光的反射(映入)的良好的黑显示，尤其是在室外使用时的显示图像的可见性大幅提高。
图2是对于使用光取向性单体形成内嵌式相位差层23的方法进行说明的图。如图2(a)所示，在彩色滤光片/黑矩阵22上形成含有光取向性单体的膜23a后，将膜23a加热到光取向性单体的向列相-等向性相转移温度TNI以上，且对膜23a照射偏振光UV。由此，能使膜23a中的光取向性单体形成取向并聚合。由此，膜23a硬化，如图2(b)所示，获得内嵌式相位差层23。根据需要，为了除去溶剂或完成光取向性单体的聚合，也可在照射偏振光UV后加热膜23a。
作为光取向性单体的涂布中使用的溶剂，可列举例如甲苯、乙苯、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、二丁醚、丙酮、丁酮、乙醇、丙醇、环己烷、环戊酮、甲基环己烷、四氢呋喃、二恶烷、环己酮、正己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯(PEGMEA)、甲氧基丁基乙酸酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等。可单独使用其中的任一种，也可并用其中的两种以上。
而且，在向光取向性单体照射偏振光UV并形成内嵌式相位差层23后，对内嵌式相位差层23的表面直接进行摩擦，由此，能体现出对于液晶层30的液晶分子的取向限制力。内嵌式相位差层23不仅是表面，而且整个层都因偏振光UV的照射而一致地取向，所以，即便当利用摩擦布对内嵌式相位差层23的表面进行摩擦时，也不会因内嵌式相位差层23的取向混乱而令延迟下降。另外，诱发液晶层30形成取向的摩擦方向优选为相对于内嵌式相位差层23的迟相轴呈45°的角度。
液晶层30含有的液晶材料并无特别限定，可使用例如未施加电压时水平取向的液晶材料。液晶层30中的液晶分子在未对设在TFT基板42上的电极施加电压的状态(未施加电压时)时，在内嵌式相位差层23及取向膜41的限制力作用下朝规定的方位水平取向，而在对电极施加了电压的状态(施加电压时)下，根据液晶层30内产生的横电场而在面内方向旋转。
作为取向膜41，可使用聚酰亚胺等的液晶显示面板的领域中常用的取向膜。取向膜41的取向处理中可使用摩擦、光照射等。
薄膜晶体管(TFT)基板42可使用液晶显示面板的领域中常用的主动矩阵基板。当本实施方式的液晶显示装置的液晶驱动模式为FFS(Fringe Field Switching，边缘场开关)模式时，TFT基板42例如具有支撑基板、配置在支撑基板的液晶层30侧的表面上的共通电极(面状电极)、覆盖共通电极的绝缘膜、及配置在绝缘膜的液晶层30侧的表面上的像素电极(梳齿电极)。根据此种结构，通过对构成一对电极的共通电极及像素电极之间施加电压，能使液晶层30产生横电场(边缘电场)。从而，通过调整施加在共通电极与像素电极之间的电压，能抑制液晶层30中的液晶的取向。而且，当本实施方式的液晶显示装置的液晶驱动模式为IPS(In-Plane-Switching，平面转换)模式时，通过向设在TFT基板42上的一对梳齿电极施加电压，而使液晶层30产生横电场，控制液晶层30中的液晶的取向。
作为第二线性偏光板51，可与第一线性偏光板11相同。第一线性偏光板11的透过轴与第二线性偏光板51的透过轴优选为正交。根据此种结构，第一线性偏光板11与第二线性偏光板51以正交尼科尔方式配置，因此，当未施加电压时能实现良好的黑显示状态。另外，本说明书中，2个轴(方向)正交是指两者所成的角度(绝对值)处于90±3°的范围内，优选为90±1°的范围内，更优选为90±0.5°的范围内，尤其优选为90°(完全正交)。
背光源60的方式并无特别限定，例如边缘照明式、直下式等。背光源60的光源的种类并无特别限定，可列举例如发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。关于背光源60发出的光，利用对于设在液晶显示面板内的液晶层30施加的电压来控制透过液晶面板的光量。
另外，实施方式1的液晶显示装置也可包含其他结构部件，例如，可通过在第一线性偏光板11的观察面侧设置抗反射膜而进一步降低液晶面板的反射率。作为抗反射膜，适宜使用具有蛾眼状的表面构造的蛾眼膜。
如以上所述，实施方式1中，因构成内嵌式相位差层23的RM单体自身会诱发取向，所以内嵌式相位差层23整体进行取向。作为具有这种功能的RM单体，适宜使用所述式(I)所示的具有查尔酮基的单体。查尔酮基通过吸收偏振光UV而体现取向性，因此无需形成为了使RM单体形成取向的取向层。因内嵌式相位差层23整体形成了取向，所以，相对于热的取向稳定性提高，抑制了因热引起的取向性的下降、即延迟的下降。而且，内嵌式相位差层23中的液晶原部位的取向性优良，所以也能抑制因散射引起的对比度下降。
＜实施方式2＞
图3是表示实施方式2的液晶显示装置的结构的截面示意图。如图3所示，实施方式2的液晶显示装置中，从观察面侧向背面侧依序具有第一线性偏光板11、彩色滤光片(CF)基板20、液晶层30、取向膜41、薄膜晶体管(TFT)基板42、第二线性偏光板51、及背光源60。
CF基板20中，从观察面侧向背面侧依序具有透明基材21、彩色滤光片/黑矩阵22、内嵌式相位差层23、及光取向膜24。本实施方式中，在内嵌式相位差层23的液晶层30侧设置光取向膜24，能提高液晶层30的取向性。由此，液晶显示装置的对比度提高。
光取向膜24只要能通过光照射而对液晶层30中的液晶分子进行取向控制则无特别限定，且是由表现光取向性的材料形成。所谓表现光取向性的材料是指，体现出通过照射紫外部光、可见光等光(电磁波)而使构造发生变化并限制其附近的液晶分子的取向的性质(取向限制力)的材料，或是取向限制力的大小及/或方向会变化的所有材料。
作为表现光取向性的材料，可列举例如包含通过光照射而引起二聚化(形成二聚体)、异构化、光弗赖斯重排、分解等反应的光反应部位(光官能基)的材料。作为通过光照射而发生二聚化及异构化的光反应部位，可列举例如肉桂酸酯、查尔酮、香豆素、芪类。作为通过光照射而发生异构化的光反应部位，可列举例如偶氮苯。作为通过光照射而发生光弗赖斯重排的光反应部位，可列举例如苯酚酯构造。作为通过光照射而发生分解的光反应部位(光分解型官能基)，可列举例如四元环。
当利用具有查尔酮基的单体形成内嵌式相位差层23时，光取向膜24优选为使用具有光分解型官能基或肉桂酸酯基的取向膜材料形成。查尔酮基的光吸收是以365nm作为中心波长，与此相对，光分解型官能基的光吸收的中心波长是250nm，肉桂酸酯基的光吸收的中心波长是310nm，因此若使用具有光分解型官能基或肉桂酸酯基的取向膜材料，则能防止光取向膜24的取向处理中使用的光的波长与内嵌式相位差层23的RM单体的光吸收波长重叠。
作为使用具有四元环的取向膜材料形成光取向膜24的具体方法，可列举如下方法：在内嵌式相位差层23上形成具有四元环的高分子膜后，对高分子膜照射偏振光，体现出对液晶层30中的液晶分子的取向限制力。
作为使用具有肉桂酸酯基的取向膜材料形成光取向膜24的具体方法，可列举如下方法：在内嵌式相位差层23上形成具有肉桂酸酯基的高分子膜后，对高分子膜照射偏振光，体现出对于液晶层30中的液晶分子的取向限制力。
另外，实施方式1及2中，使用光取向性单体形成的内嵌式相位差层23仅形成在CF基板20上，但本发明中，设有使用光取向性单体形成的相位差层的基板并无特别限定，既可设在TFT基板42上，也可设在CF基板20及TFT基板42两者上。
以下，将揭示实施例及比较例来对本发明更详细地进行说明，但本发明并不限于这些实施例。
＜实施例1＞
实施例1中，利用以下方法实际制造实施方式1的液晶显示装置。
(相位差层在CF基板上的形成)
首先，在作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯(PEGMEA)中，溶解作为反应性·液晶原(RM)材料的下述式(1)所示的化合物10wt％，制备成溶液。接着，利用旋涂法将溶液涂布在CF基板上，并在140℃的加热板上进行1分钟临时烧结。另外，CF基板的一部分含有内嵌式相位差层，当实施例中体积相位差层的形成时，关于透明基材与彩色滤光片/黑矩阵的层叠体也称为CF基板。之后，通过以5J/cm2照射中心波长为365nm的偏振光UV而在取向处理的同时使RM材料聚合，形成RM相位差层。最后，以180℃进行30分钟的正式烧结，由此完全除去溶剂，并使RM相位差层硬化。RM相位差层的厚度为1μm，延迟为135nm。
[化7]
Figure BDA0002292042660000161
(液晶显示装置的制作)
准备具有所述RM相位差层但不具有电极的CF基板、及具有像素电极及共通电极的FFS模式用TFT基板。而且，仅在TFT基板形成聚酰亚胺系摩擦用取向膜。在TFT基板的聚酰亚胺系摩擦用取向膜上、及CF基板的RM相位差层上这两方，实施摩擦处理以形成反平行取向。对于RM相位差层实施摩擦处理时，是沿相对于RM相位差层的迟相轴呈45°的角度的方向进行。
接着，在TFT基板上描绘密封剂。密封剂使用的是在UV光及热的作用下硬化的材料。接着，向TFT基板上滴下具有正介电常数异向性的液晶(TNI＝90℃)，贴合具有RM相位差层的CF基板。接着，将液晶单元的温度设为TNI以上的100℃，进行再取向处理，由此，形成在单元内具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
＜实施例2＞
作为RM材料，代替所述式(1)所示的化合物，而使用等量的下述式(2)所示的化合物，除此之外，以与实施例1相同的方式，形成在单元内具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
[化8]
Figure BDA0002292042660000171
＜实施例3＞
作为RM材料，代替所述式(1)所示的化合物，使用等量的下述式(3)所示的化合物，除此之外，以与实施例1相同的方式，形成在单元内具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
[化9]
Figure BDA0002292042660000181
＜比较例1＞
在作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯(PEGMEA)中，溶解作为反应性·液晶原(RM)材料的下述式(4)所示的化合物10wt％，制备成溶液。接着，在CF基板上形成聚酰亚胺取向膜，实施摩擦处理后，利用旋涂法将溶液涂布在CF基板上，并在140℃的加热板上进行1分钟临时烧结。之后，以5J/cm2照射中心波长为365nm的无偏振光UV，以180℃进行30分钟的正式烧结由此，在RM材料聚合的同时完全除去溶剂，从而形成RM相位差层。RM相位差层的厚度为1μm，相位差值(延迟)为135nm。使用具有所得的RM相位差层的CF基板，除此之外，以与实施例1相同的方式，形成在单元内具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
[化10]
Figure BDA0002292042660000182
＜比较例2＞
CF基板上并未形成RM相位差层，除此之外，以与实施例1相同的方式，形成单元内不具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
＜评估试验＞
针对实施例1～3及比较例1、2的液晶显示装置，进行下述(1)～(3)的试验。结果如下述表1所示
(1)RM相位差层的耐热性试验
对于在200℃的加热板上进行30分烧结前后的延迟进行测定。延迟是通过椭圆偏振法测定。
(2)暗室对比度关于所制作的液晶显示装置的暗室对比度，在暗所中使用拓普康公司制造的亮度计“TOPCON BM5”进行测定。
(3)室外可见性试验
将所制作的液晶显示装置的显示区域分为8等份(上下方向及左右方向均可)，期间每隔32灰阶间隔排列显示0～255灰阶(0灰阶、32灰阶、64灰阶、96灰阶、128灰阶、160灰阶、192灰阶、224灰阶、255灰阶)，当晴天在室外观察时，若能识别出各灰阶的差异则判断室外可见性为“良”，若无法识别出各灰阶的差异则判断室外可见性为“差”。
[表1]
Figure BDA0002292042660000191
关于使用所述式(1)、(2)或(3)所示的化合物作为RM材料而制作的实施例1～3的RM相位差层，即便以200℃进行30分钟加热处理，延迟的下降量也较小。另一方面，关于在聚酰亚胺取向膜上使用所述式(4)所示的化合物而制作的比较例1的相位差层，当以200℃进行30分钟加热处理时，延迟下降量较大。关于所述式(1)、(2)或(3)所示的化合物，认为因RM材料自身会吸收偏振光UV而进行取向，所以相位差层的整体厚度上成为均匀的取向状态，相对于加热的延迟下降也被控制得较小。而且，所述式(2)及(3)所示的化合物因具有氨基及酰胺基，所以形成大量的氢键位点，相位差层的热稳定性提高。
而且，使用所述式(1)、(2)、(3)或(4)所示的化合物作为RM材料而形成相位差层的实施例1～3及比较例1的液晶显示装置的室外可见性良好。而且，通过使用所述式(1)、(2)或(3)所示的化合物，也能将因相位差层的散射引起的对比度下降抑制得较小。
＜实施例4＞
实施例4中，利用以下方法实际制造实施方式2的液晶显示装置。
(相位差层在CF基板上的形成)
首先，在作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯(PEGMEA)中，溶解作为RM材料的下述式(5)所示的化合物10wt％，制备成溶液。接着，利用旋涂法将溶液涂布在CF基板上，在140℃的加热板上进行1分钟临时烧结。之后，以5J/cm2照射中心波长为365nm的偏振光UV，由此，在取向处理的同时进行RM材料的聚合，形成RM相位差层。最后，以180℃进行30分钟的正式烧结，由此完全除去溶剂，并使RM相位差层硬化。RM相位差层的厚度为1μm，延迟为135nm。
[化11]
Figure BDA0002292042660000211
(液晶显示装置的制作)
准备具有所述RM相位差层但不具有电极的CF基板、及具有像素电极及共通电极的FFS模式用TFT基板。接着，在两块基板上，形成含有下述式(6)所示的具有肉桂酸酯基的聚合物的取向膜。接着，对两块基板上的取向膜实施光取向处理以成为反平行取向。光取向处理中，使用截止滤光片照射波长280～330nm的偏振光UV。对RM相位差层实施光取向处理时，是沿相对于RM相位差层的迟相轴成45°的角度的方向进行。
[化12]
(式中，p表示聚合度。)
接着，在TFT基板上描绘密封剂。密封剂使用的是在UV光及热的作用下硬化的材料。接着，向TFT基板上滴下具有正介电常数异向性的液晶(TNI＝90℃)，贴合具有RM相位差层的CF基板。接着，将液晶单元的温度设为TNI以上的100℃，进行再取向处理，由此，形成在单元内具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
＜实施例5＞
代替含有所述式(6)所示的具有肉桂酸酯基的聚合物的取向膜而使用聚酰亚胺系摩擦用取向膜，除此之外，以与实施例4相同的方式，形成在单元内具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
＜比较例3＞
CF基板上并未形成RM相位差层，除此之外，以与实施例4相同的方式，形成在单元内具有含有所述式(6)所示的具有肉桂酸酯基的聚合物的取向膜、但不具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
＜评估试验＞
对于实施例4、5及比较例3的液晶显示装置进行所述(1)～(3)的试验。结果如下述表2所示。
[表2]
Figure BDA0002292042660000221
关于使用所述式(5)所示的化合物作为RM材料而制作的实施例4及5的RM相位差层，即便以200℃进行30分钟加热处理，延迟也不下降。所述式(5)所示的化合物中，认为因RM材料自身具有取向性所以相位差层整体均匀地取向，且因具有氨基及酰胺基所以形成大量的氢键位点，从而相位差层的热稳定性提高。
而且，在使用所述式(5)所示的化合物作为RM材料而形成相位差层，且使用所述式(6)所示的具有肉桂酸酯基的光取向膜的实施例4的液晶显示装置中，与使用摩擦取向膜的实施例5的液晶显示装置相比，对比度更高，且室外可见性也更良好。获得高对比度的主要因素认为在于将相位差层的散射抑制得较小、及光取向膜的使用。
＜实施例6＞
实施例6中，利用以下方法实际制造实施方式2的液晶显示装置。
(相位差层在CF基板上的形成)
首先，在作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯(PEGMEA)中，溶解作为RM材料的下述式(7)所示的化合物10wt％，制备成溶液。接着，利用旋涂法将溶液涂布在CF基板上，在140℃的加热板上进行1分钟临时烧结。之后，以5J/cm2照射中心波长为365nm的偏振光UV，由此，在取向处理的同时进行RM材料的聚合，形成RM相位差层。最后，以180℃进行30分钟的正式烧结，由此完全除去溶剂，并使RM相位差层硬化。RM相位差层的厚度为1μm，延迟为135nm。
[化13]
Figure BDA0002292042660000231
(液晶显示装置的制作)
准备具有所述RM相位差层但不具有电极的CF基板、及具有像素电极及共通电极的FFS模式用TFT基板。接着，在两块基板上，形成含有下述式(8)所示的具有四元环的聚合物的取向膜。光取向处理中，使用截止滤光片照射波长300nm以下偏振光UV。接着，对两块基板上的取向膜实施光取向处理以成为反平行取向。对RM相位差层实施光取向处理时，是沿相对于RM相位差层的迟相轴成45°的角度的方向进行。
[化14]
(式中，p表示聚合度。)
接着，在TFT基板上描绘密封剂。密封剂使用的是在UV光及热的作用下硬化的材料。接着，向TFT基板上滴下具有负介电常数异向性液晶(TNI＝80℃)，贴合具有RM相位差层的CF基板。接着，将液晶单元的温度设为TNI以上的100℃，进行再取向处理，由此，形成在单元内具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
＜比较例4＞
CF基板上并未形成RM相位差层，除此之外，以与实施例6相同的方式，形成在单元内具有包含所述式(8)所示的具有四元环的聚合物的取向膜、但不具有RM相位差层的FFS模式的液晶显示装置。
＜评估试验＞
对于实施例6及比较例4的液晶显示装置，进行所述(1)～(3)的试验。结果如下述表3所示。
[表3]
使用所述式(7)所示的化合物作为RM材料而制作的实施例6的RM相位差层中，即便以200℃进行30分钟加热处理，延迟也不会下降。所述式(7)所示的化合物中，认为因RM材料自身具有取向性所以相位差层整体均匀地取向，且因具有氨基及酰胺基所以形成大量的氢键位点，从而相位差层的热稳定性提高。
而且，在使用所述式(7)所示的化合物作为RM材料而形成相位差层，并使用所述式(8)所示的具有分解型四元环的光取向膜及具有负介电常数异向性的液晶材料的实施例6的液晶显示装置中，具有800以上的高对比度，室外可见性也良好。获得高对比度的主要因素认为在于能将相位差层的散射抑制得较小、因使用具有负介电常数异向性的液晶材料而提高了透过率、及光取向膜的使用。
[附注]
本发明的一形态是液晶显示装置，具有一对基板、及设在所述一对基板间的液晶层，所述一对基板中的至少一方包含至少含有1种单体的聚合物的相位差层，所述至少1种单体包含通过偏振光表现取向性的光取向性单体。
所述光取向性单体优选为以下式(I)表示。
[化15]
Figure BDA0002292042660000252
所述式(I)中，P1及P2相同或不同，表示丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氨基、甲基丙烯酰氨基、乙烯基、或乙烯氧基。Sp1及Sp2相同或不同，表示碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氧基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氨基，或直接键合。
所述光取向性单体优选为含有至少一个酰胺基及/或氨基。
所述光取向性单体也可为下述式(I-1)、(I-2)、(I-3)、(I-4)、(I-5)、(I-6)、(I-7)、(I-8)、(I-9)、(I-10)、(I-11)或(I-12)所示的单体。
[化16]
[化17]
Figure BDA0002292042660000281
在所述一对基板的至少一方与所述液晶层之间，也可还具有对所述液晶层中的液晶分子进行取向控制的光取向膜。所述光取向膜既可具有源自四元环的构造，也可具有肉桂酸酯基。
本发明的另一形态是一种液晶显示装置的制造方法，是制造具有包含相位差层的基板、及液晶层的液晶显示装置的方法，具有如下步骤：形成含有至少1种单体的膜，且该单体含有下述式(I)所示的光取向性单体；及对所述膜照射偏振光而使所述单体形成取向并聚合从而形成所述相位差层。
[化18]
Figure BDA0002292042660000291
所述式(I)中，P1及P2相同或不同，表示丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氨基、甲基丙烯酰氨基、乙烯基、或乙烯氧基。Sp1及Sp2相同或不同，表示碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氧基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氨基，或直接键合。
所述液晶显示装置的制造方法也可还具有如下步骤：摩擦所述相位差层的表面，体现出对于所述液晶层中的液晶分子的取向限制力。
所述液晶显示装置的制造方法也可具有如下步骤：在所述相位差层上形成具有肉桂酸酯基的高分子膜；及，对所述高分子膜照射偏振光，体现出对于所述液晶层中的液晶分子的取向限制力。
所述液晶显示装置的制造方法也可具有如下步骤：在所述相位差层上，形成具有四元环的高分子膜；及对所述高分子膜照射偏振光，体现出对于所述液晶层中的液晶分子的取向限制力。
附图标记说明
11 第一线性偏光板
20 彩色滤光片(CF)基板
21 透明基材
22 彩色滤光片/黑矩阵
23 内嵌式相位差层
23a 含有光取向性单体的膜
24 光取向膜
30 液晶层
41 取向膜
42 薄膜晶体管(TFT)基板
51 第二线性偏光板
60 背光源
101 取向层
102 内嵌式相位差层
102a 含有反应性单体的膜
103 取向膜

Claims (11)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，具有：
一对基板；及
液晶层，设在所述一对基板间；
所述一对基板中的至少一方包含含有至少1种单体的聚合物的相位差层，
所述至少1种单体包含通过偏振光表现取向性的光取向性单体。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述光取向性单体以下式(I)表示，
[化1]
Figure FDA0002292042650000011
所述式(I)中，P1及P2相同或不同，表示丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氨基、甲基丙烯酰氨基、乙烯基、或乙烯氧基；Sp1及Sp2相同或不同，表示碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氧基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氨基，或直接键合。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述光取向性单体包含至少一个酰胺基及/或氨基。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述光取向性单体如下述式(I-1)、(I-2)、(I-3)、(I-4)、(I-5)、(I-6)、(I-7)、(I-8)、(I-9)、(I-10)、(I-11)或(I-12)所示。
[化2]
[化3]
Figure FDA0002292042650000031
5.根据权利要求1～4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述一对基板的至少一方与所述液晶层之间，还具有对所述液晶层中的液晶分子进行取向控制的光取向膜。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光取向膜具有源自四元环的构造。
7.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光取向膜具有肉桂酸酯基。
8.一种液晶显示装置的制造方法，所述制造方法是制造具有包含相位差层的基板、及液晶层的液晶显示装置的方法，其特征在于，
所述液晶显示装置的制造方法具有如下步骤：
形成含有至少1种单体的膜，且该单体含有下述式(I)所示的光取向性单体的步骤；及
对所述膜照射偏振光而使所述单体形成取向并聚合从而形成所述相位差层的步骤，
[化4]
Figure FDA0002292042650000041
所述式(I)中，P1及P2相同或不同，表示丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氨基、甲基丙烯酰氨基、乙烯基、或乙烯氧基；Sp1及Sp2相同或不同，表示碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氧基，碳数1～6的直链状、分支状或者环状的亚烷氨基，或直接键合。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，还具有如下步骤：摩擦所述相位差层的表面，体现出对于所述液晶层中的液晶分子的取向限制力的步骤。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，具有如下步骤：
在所述相位差层上，形成具有肉桂酸酯基的高分子膜的步骤；及
对所述高分子膜照射偏振光，体现出对于所述液晶层中的液晶分子的取向限制力的步骤。
11.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，具有如下步骤：
在所述相位差层上，形成具有四元环的高分子膜的步骤；及
对所述高分子膜照射偏振光，体现出对于所述液晶层中的液晶分子的取向限制力的步骤。
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