TW201835163A - 液晶元件及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
液晶顯示元件10包括第1基材11、與第1基材11對向配置的第2基材12、以及配置於第1基材11與第2基材12之間的液晶層13。第1基材11及第2基材12中的至少一者為包含樹脂的基材。液晶顯示元件10包括:共用電極14,設置於第1基材11上;畫素電極16,於第1基材11中於共用電極14上介隔絕緣膜15配置而成;以及液晶配向膜,形成於第1基材11及第2基材12中的至少一者的表面上,且與液晶層13鄰接。
Description
本揭示是有關於一種液晶元件及其製造方法。
近年來,液晶元件可於自行動電話、智慧型手機、平板個人電腦(Personal Computer,PC)等小型裝置至液晶電視等大畫面的液晶顯示元件為止廣泛的用途中使用。作為液晶元件,除了扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型、超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型、垂直配向(Vertical Alignment,VA)型等縱電場方式的具有液晶單元的液晶顯示元件以外,已知有面內切換(In-Plane Switching,IPS)型、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)型等橫電場方式的液晶顯示元件(例如,參照專利文獻1)。
於橫電場方式的液晶元件中,於一對基板中的一個基板上設置有電極對(共用電極及畫素電極)。於橫電場方式的液晶元件中,藉由於共用電極與畫素電極之間形成電場,沿水平方向配向的液晶分子在水平方向上旋轉。藉此,入射光的透過得以控制。因此,與縱電場方式的液晶元件相比,橫電場方式的液晶元件具有更廣的視野角特性,且可實現高品質的顯示。
作為橫電場方式的液晶元件之一的FFS型液晶元件是藉由對平行(homogeneous)配向的液晶分子施加邊緣電場而控制光的透過的方式的液晶元件。於FFS型液晶元件中,於一個基板表面設置有共用電極,於所述共用電極的表面介隔絕緣膜而設置有畫素電極。若於共用電極與畫素電極之間形成有電場(邊緣電場),則於畫素電極的兩側電場朝向共用電極,不僅存在於畫素電極間的液晶分子而且畫素電極上的液晶分子會旋轉。因此,根據FFS型液晶元件,有如下優點:可實現更廣的視野角及高對比度。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-142945號公報
[發明所欲解決之課題] 作為液晶元件,伴隨著其多用途化,而希望可改善可撓性、耐衝擊性且實現輕量化及薄型化。尤其,可以說若於可實現廣視野角及高對比度的FFS型液晶元件中能夠改善可撓性等特性,則亦會帶來液晶元件的進一步的用途擴大、品質提高。
本揭示是鑒於所述課題而成,其主要目的在於提供一種可撓性及耐衝擊性良好並且輕量且薄型、液晶配向性良好的FFS型液晶元件。 [解決課題之手段]
本揭示為了解決所述課題而採用以下手段。
[1] 一種液晶元件,其包括第1基材、與所述第1基材對向配置的第2基材、以及配置於所述第1基材與所述第2基材之間的液晶層,所述第1基材及所述第2基材中的至少一者為包含樹脂的基材,且所述液晶元件包括:共用電極,設置於所述第1基材上;畫素電極,於所述第1基材中於所述共用電極上介隔絕緣膜配置而成;以及液晶配向膜,形成於所述第1基材及所述第2基材中的至少一者上,且與所述液晶層鄰接。 [2] 一種液晶元件的製造方法,其中所述液晶元件包括第1基材、與所述第1基材對向配置的第2基材、以及配置於一對基材間的液晶層,且所述第1基材及所述第2基材中的至少一者為包含樹脂的基材,於所述第1基材上設置有共用電極、以及於所述共用電極上介隔絕緣膜而配置的畫素電極,所述液晶元件的製造方法包括:於所述第1基材及所述第2基材中的至少一者塗佈液晶配向劑而形成液晶配向膜的步驟;以及於形成所述液晶配向膜後,介隔所述液晶層而將所述第1基材及所述第2基材對向配置而構建液晶單元的步驟。 [發明的效果]
根據所述構成,將第1基材及第2基材中的至少一者設為包含樹脂的基材,因此可獲得可撓性及耐衝擊性良好、輕量且薄型、並且液晶配向性良好的FFS型液晶元件。
(第1實施形態) <液晶元件> 以下,參照圖式對第1實施形態進行說明。再者,關於以下的各實施形態彼此,對於彼此相同或均等的部分在圖中附上相同符號,對於相同符號的部分引用所述說明。
本實施形態中,將液晶元件具體化為FFS型的液晶顯示元件10。液晶顯示元件10如圖1所示包括包含第1基材11及第2基材12的一對基材、以及配置於第1基材11與第2基材12之間的液晶層13。
第1基材11及第2基材12為透明基材,第1基材11及第2基材12中的至少一者為包含樹脂的膜基材。本實施形態中,第1基材11為玻璃基材,第2基材12為包含樹脂的膜基材。該情況下,就可獲得輕量化及薄型化的效果且實現液晶的保護的方面而言較佳。作為構成膜基材的樹脂,例如可列舉:矽、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、三乙醯基纖維素(Triacetyl Cellulose,TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯等材料。
於第1基材11上設置有掃描線、公共配線(common wiring)及信號線(圖式略),於由掃描線及公共配線劃分的區域設置有作為連接於公共配線的面電極的共用電極14。另外,於第1基材11中,於共用電極14上介隔絕緣膜15而配置有梳齒狀的畫素電極16。由共用電極14及畫素電極16而構建電極對。共用電極14及畫素電極16例如為包含氧化錫(SnO2
)的奈塞(NESA)膜(美國PPG公司註冊商標)、包含氧化銦-氧化錫(In2
O3
-SnO2
)的氧化銦錫(Indium Tin Oxid,ITO)膜、或包含碳材料的透明導電膜。於掃描線與信號線交差的位置的附近配置有作為切換元件的薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)(圖式略),藉由TFT的驅動來控制對共用電極14及畫素電極16的電壓施加及解除。
於第2基材12上設置有彩色濾光片17及保護膜18。於第1基材11中的畫素電極16、與畫素電極16間的狹縫19的表面上形成有液晶配向膜21,於第2基材12中的保護膜18的表面上形成有液晶配向膜22。液晶配向膜21、液晶配向膜22是規定液晶層13中的液晶分子的配向方位的有機薄膜,本實施形態中是使用包含具有光配向性基的聚合物的聚合物組成物而形成的光配向膜。
第1基材11與第2基材12是介隔未圖示的間隔物並隔開規定的間隙(單元間隙)而加以配置。作為間隔物,可列舉柱狀間隔物、珠狀間隔物等。另外,作為間隔物,就對基材的密接性的觀點而言,亦可應用日本專利特願2016-196723號中記載的間隔物結構(圖1或圖2中記載的雙重(dual)間隔物)。第1基材11與第2基材12是彼此的周緣部經由密封材而貼合。藉由向由該些第1基材11、第2基材12及密封材包圍的空間填充液晶組成物而形成有液晶層13。
於第1基板11及第2基板12的各自的外側配置有偏光板23、偏光板24。於第1基板11的外緣部設置有端子區域,藉由於端子區域連接有用以驅動液晶的驅動器積體電路(integrated circuit,IC)等,液晶顯示元件10受到驅動。
<液晶配向劑> 其次,對液晶配向膜21、液晶配向膜22的形成中使用的液晶配向劑進行說明。液晶配向劑中所含的聚合物成分並無特別限定,例如可列舉:具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物(以下,亦稱為「聚合物PAc」)、聚矽氧烷、聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯胺酸酯、聚醯胺、聚酯、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物等。該些中,就液晶配向性及耐摩擦性良好的方面而言,較佳為包含選自由聚合物PAc、聚醯胺酸、聚醯亞胺及聚醯胺酸酯所組成的群組中的至少一種。
作為液晶配向劑的聚合物成分,該些中,就可充分改善用手指或觸控筆等按壓液晶顯示元件10的畫面時的耐性(以下,亦稱為「耐手指按壓性」)的方面、以及即便使後烘烤溫度為低溫的情況下亦可獲得對基材的塗敷性優異的液晶配向膜的方面而言,較佳為包含聚合物PAc。於液晶顯示元件10的基材應用膜基材的情況下,可實現更薄且輕的裝置並且攜帶性優異,但另一方面顯示區域的柔軟性增加,耐手指按壓性下降。關於該方面,藉由使用聚合物PAc作為液晶配向膜21、液晶配向膜22的聚合物成分,可獲得確保液晶配向性且耐手指按壓性良好的液晶顯示元件10。
(聚合物PAc) 作為構成聚合物PAc的單體所具有的聚合性不飽和鍵,例如可列舉:(甲基)丙烯醯基、乙烯基、苯乙烯基(乙烯基苯基)、馬來醯亞胺基等。作為具有該些聚合性不飽和鍵的單體的具體例,例如可列舉:不飽和羧酸、不飽和羧酸酯、不飽和多元羧酸酐等(甲基)丙烯酸系化合物;苯乙烯、甲基苯乙烯、二乙烯基苯等芳香族乙烯基化合物;1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯等共軛二烯化合物;N-甲基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺等馬來醯亞胺化合物等。再者,具有聚合性基不飽和鍵的單體可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
作為聚合物PAc,就對膜基材的塗敷性良好的方面、以及可獲得顯示出良好的液晶配向性的液晶元件的方面而言,較佳為至少包含(甲基)丙烯酸系化合物的單體的聚合物(以下,亦稱為「聚(甲基)丙烯酸酯」)。根據聚(甲基)丙烯酸酯,例如與聚醯亞胺系樹脂相比,對低沸點溶媒的溶解性高,藉此於所得的塗膜中可減少膜厚不均、塗敷不均、針孔,可獲得均質的液晶配向膜,就該方面而言較佳。另外,於膜形成時可低溫煅燒,即便於使用染料作為彩色濾光片用著色劑的情況下,亦可控制變色,可應用染料,就該方面而言較佳。再者,於本說明書中,「聚(甲基)丙烯酸酯」是指包含聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯。
聚(甲基)丙烯酸酯可為僅包含(甲基)丙烯酸系化合物的聚合物,亦可為包含(甲基)丙烯酸系化合物與其他單體的聚合物。聚(甲基)丙烯酸酯較佳為具有20質量%以上的源自(甲基)丙烯酸系化合物的結構單元,更佳為具有30質量%以上,進而佳為具有40質量%以上,尤佳為具有50質量%以上。
聚(甲基)丙烯酸酯的聚合時使用的(甲基)丙烯酸系化合物並無特別限定。作為其具體例,不飽和羧酸例如可列舉(甲基)丙烯酸、丙烯酸α-乙酯、馬來酸、富馬酸、衣康酸、苯甲酸乙烯酯等;不飽和羧酸酯例如可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.02,6
]癸-8-基、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸三甲氧基矽烷基丙酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基丁酯、丙烯酸4-羥基丁基縮水甘油醚等; 不飽和多元羧酸酐例如可列舉馬來酸酐、衣康酸酐、順-1,2,3,4-四氫鄰苯二甲酸酐等。再者,(甲基)丙烯酸系化合物可單獨使用該些的一種或組合使用兩種以上。
就使所得的液晶元件的液晶配向性及電特性、以及液晶配向膜對基材的接著性良好的觀點而言,聚合中使用的(甲基)丙烯酸系化合物較佳為包含具有環氧基的(甲基)丙烯酸系化合物。具有環氧基的(甲基)丙烯酸系化合物的比率較佳為相對於聚合中使用的單體的整體量而設為1質量%以上,更佳為設為5質量%以上,進而佳為設為10質量%以上。
於聚(甲基)丙烯酸酯的聚合時,亦可使用(甲基)丙烯酸系化合物以外的單體(以下,亦稱為「其他單體」)。作為其他單體,可列舉:共軛二烯化合物、芳香族乙烯基化合物、馬來醯亞胺化合物等。該些中,就充分確保所得的液晶元件的耐手指按壓性的方面而言,較佳為使用芳香族乙烯基化合物作為其他單體。於將聚合物PAc設為(甲基)丙烯酸系化合物與芳香族乙烯基化合物的共聚物的情況下,芳香族乙烯基化合物的使用比例較佳為相對於聚(甲基)丙烯酸酯的合成中使用的單體的整體量而設為1質量%~80質量%,更佳為設為2質量%~70質量%,進而佳為設為5質量%~60質量%。
使用(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反應較佳為藉由自由基聚合而進行。作為於該聚合反應時使用的聚合起始劑,例如可列舉:2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物;過氧化苯甲醯基、過氧化月桂醯基、過氧化三甲基乙酸第三丁酯、1,1'-雙(第三丁基過氧化)環己烷等有機過氧化物;過氧化氫;包含該些的過氧化物與還原劑的氧化還原型起始劑等。該些中,較佳為偶氮化合物。聚合起始劑可單獨使用該些的一種或組合使用兩種以上。聚合起始劑的使用比例相對於反應中使用的單體的合計100質量份,較佳為0.01質量份~50質量份,更佳為0.1質量份~40質量份。
(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反應較佳為於有機溶媒中進行。作為該反應中使用的有機溶媒,例如可列舉:醇、醚、酮、醯胺、酯、烴化合物等。該些中,較佳為使用選自由醇及醚所組成的群組中的至少一種,更佳為使用多元醇的部分醚。作為其較佳的具體例,例如可列舉:二乙二醇甲基乙醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等。再者,作為有機溶媒,可將該些單獨使用一種或組合使用兩種以上。
於(甲基)丙烯酸系化合物的聚合反應時,反應溫度較佳為設為30℃~120℃,更佳為設為60℃~110℃。反應時間較佳為設為1小時~36小時,更佳為設為2小時~24小時。另外,有機溶媒的使用量(a)較佳為設為反應中使用的單體的合計量(b)相對於反應溶液的整體量(a+b)成為0.1質量%~50質量%的量。含有聚(甲基)丙烯酸酯的反應溶液可直接供於液晶配向劑的製備,亦可將反應溶液中所含的聚(甲基)丙烯酸酯離析後供於液晶配向劑的製備。
關於聚(甲基)丙烯酸酯,就使所形成的液晶配向膜的液晶配向性良好且確保其液晶配向性的經時穩定性的觀點而言,利用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)進行測定而得的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)較佳為250~500,000,更佳為500~100,000,進而佳為1,000~50,000。
就充分獲得所得的液晶元件的耐手指按壓性的改善效果的觀點而言,相對於液晶配向劑的聚合物成分的合計量,液晶配向劑中的聚(甲基)丙烯酸酯的含有比例較佳為3質量%以上。關於該含有比例的下限,更佳為5質量%以上,進而佳為20質量%以上,尤佳為50質量%以上。另外,關於上限,於獲得與聚(甲基)丙烯酸酯不同的聚合物的各種特性的改善效果的情況下,較佳為99質量%以下,更佳為95質量%以下,進而佳為90質量%以下。再者,聚(甲基)丙烯酸酯可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
(聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺) 聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺可依據先前公知的方法合成。例如,聚醯胺酸可藉由使四羧酸二酐與二胺反應而獲得。聚醯胺酸酯例如可藉由使聚醯胺酸與酯化劑(例如甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛等)反應的方法等而獲得。聚醯亞胺例如可藉由對聚醯胺酸進行脫水閉環並進行醯亞胺化而獲得。聚醯亞胺較佳為其醯亞胺化率為20%~95%,更佳為30%~90%。所述醯亞胺化率是以百分率表示醯亞胺環結構的數量相對於聚醯亞胺的醯胺酸結構的數量與醯亞胺環結構的數量的合計而言所佔的比例。
作為聚合中使用的四羧酸,例如可列舉:丁烷四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐等脂肪族四羧酸二酐;1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氫萘[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氫萘[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、2,4,6,8-四羧基雙環[3.3.0]辛烷-2:4,6:8-二酐、環戊烷四羧酸二酐、環己烷四羧酸二酐等脂環式四羧酸二酐;均苯四甲酸二酐、4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、對伸苯基雙(偏苯三甲酸單酯酐)、乙二醇雙(偏苯三酸酐)、1,3-丙二醇雙(偏苯三酸酐)等芳香族四羧酸二酐等,除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的四羧酸二酐。
作為所述聚合中使用的二胺,例如可列舉:乙二胺、四亞甲基二胺等脂肪族二胺;對環己烷二胺、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)等脂環式二胺;六癸氧基二胺基苯、膽甾烷基氧基二胺基苯、二胺基苯甲酸膽甾烷基酯、二胺基苯甲酸膽固醇基酯、二胺基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-雙(4-胺基苯甲醯基氧基)膽甾烷、3,6-雙(4-胺基苯氧基)膽甾烷、1,1-雙(4-((胺基苯基)甲基)苯基)-4-丁基環己烷、2,5-二胺基-N,N-二烯丙基苯胺等側鏈型的芳香族二胺;對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基胺、4-胺基苯基-4'-胺基苯甲酸酯、4,4'-二胺基偶氮苯、3,5-二胺基苯甲酸、1,5-雙(4-胺基苯氧基)戊烷、雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸、雙(4-胺基苯基)胺、N,N-雙(4-胺基苯基)甲基胺、N,N'-雙(4-胺基苯基)-聯苯胺、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯基、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯基、4,4'-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-(伸苯基二亞異丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4-(4-胺基苯氧基羰基)-1-(4-胺基苯基)哌啶、4,4'-[4,4'-丙烷-1,3-二基雙(哌啶-1,4-二基)]二苯胺等非側鏈型的芳香族二胺;1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等二胺基有機矽氧烷等,除此以外,可使用日本專利特開2010-97188號公報中記載的二胺。
關於液晶配向劑中含有的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺,藉由GPC測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~500,000,更佳為2,000~300,000。分子量分佈(Mw/Mn)較佳為7以下,更佳為5以下。再者,液晶配向劑中所含的聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺可僅為一種,或者組合兩種以上。
(含矽化合物) 就可獲得不損及液晶配向性、對膜基材的塗敷性、耐手指按壓性、且耐候性高的液晶顯示元件10的方面而言,液晶配向膜21、液晶配向膜22的形成中使用的液晶配向劑較佳為含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物(以下,亦稱為「含矽化合物」)。該些中,就液晶顯示元件10的耐候性的改善效果更高且即便於實現後烘烤溫度的進一步低溫化的情況下亦可使液晶配向性良好的方面而言,尤佳為包含聚矽氧烷,就可使對基材的密接性更高的方面而言,較佳為含有矽烷化合物。
(聚矽氧烷) 聚矽氧烷例如可藉由對水解性的矽烷化合物進行水解·縮合而獲得。作為水解性矽烷化合物,例如可列舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷等四烷氧基矽烷化合物;甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷等含烷基或芳基的烷氧基矽烷化合物; 3-巰基丙基三乙氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷等含硫的烷氧基矽烷化合物; 縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、縮水甘油氧基甲基三乙氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油氧基乙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷等含環氧基的烷氧基矽烷化合物; 3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等含不飽和鍵的烷氧基矽烷化合物; 3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-甲基羰氧基乙基-N'-三甲氧基矽烷基丙基乙二胺、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等含氮的烷氧基矽烷化合物; 三甲氧基矽烷基丙基丁二酸酐等含酸酐基的烷氧基矽烷化合物等。水解性矽烷化合物可單獨使用該些的一種或組合使用兩種以上。再者,「(甲基)丙烯醯基」是指包含「丙烯醯基」及「甲基丙烯醯基」。
所述水解·縮合反應藉由使如上所述的水解性矽烷化合物的一種或兩種以上與水較佳為於適當的觸媒及有機溶媒的存在下反應而進行。於反應時,水的使用比例相對於水解性矽烷化合物(合計量)1莫耳而較佳為1莫耳~30莫耳。作為所使用的觸媒,例如可列舉:酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。觸媒的使用量根據觸媒的種類、溫度等反應條件等不同,應適宜設定,例如相對於矽烷化合物的合計量,較佳為0.01倍莫耳~3倍莫耳。作為所使用的有機溶媒,例如可列舉烴、酮、酯、醚、醇等,該些中,較佳為使用非水溶性或難水溶性的有機溶媒。有機溶媒的使用比例相對於反應中使用的矽烷化合物的合計100質量份,較佳為10質量份~10,000質量份。
所述水解·縮合反應例如較佳為藉由油浴等進行加熱來實施。此時,加熱溫度較佳為設為130℃以下,加熱時間較佳為設為0.5小時~12小時。於反應結束後,在將自反應液分取的有機溶媒層視需要利用乾燥劑進行乾燥後去除溶媒,藉此可獲得作為目標的聚矽氧烷。再者,聚矽氧烷的合成方法並不限於所述水解·縮合反應,例如亦可利用於乙二酸及醇的存在下使水解性矽烷化合物反應的方法等而進行。
亦可使液晶配向劑中含有在側鏈具有光配向性基或預傾角賦予基等功能性基的聚矽氧烷。具有功能性基的聚矽氧烷例如可藉由如下方式獲得,即,例如對於原料的至少一部分藉由使用含環氧基的水解性矽烷化合物的聚合,合成側鏈具有環氧基的聚矽氧烷,繼而使具有環氧基的聚矽氧烷與具有功能性基的羧酸反應。或者,亦可採用將具有功能性基的水解性矽烷化合物用於單體中的聚合的方法。
含環氧基的聚矽氧烷與羧酸的反應較佳為於觸媒及有機溶媒的存在下進行。羧酸的使用比例相對於含環氧基的聚矽氧烷所具有的環氧基而較佳為5莫耳%以上,更較為10莫耳%~80莫耳%。作為所述觸媒,例如可使用作為有機鹼、促進環氧化合物的反應的所謂的硬化促進劑而公知的化合物等。觸媒的使用比例相對於含環氧基的聚矽氧烷100質量份而較佳為100質量份以下。
作為所使用的有機溶媒的較佳的具體例,可列舉:2-丁酮、2-己酮、甲基異丁基酮、環戊酮、環己酮及乙酸丁酯等。有機溶媒較佳為以固體成分濃度成為5質量%~50質量%的比例使用。所述反應中的反應溫度較佳為0℃~200℃,反應時間較佳為0.1小時~50小時。於反應結束後,將自反應液分取的有機溶媒層視需要利用乾燥劑進行乾燥後,去除溶媒,藉此可獲得具有功能性基的聚矽氧烷。
關於聚矽氧烷,利用凝膠滲透層析法(GPC)進行測定而得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量較佳為500~1,000,000,更佳為1,000~100,000,進而佳為1,000~50,000。再者,聚矽氧烷可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
(矽烷化合物) 液晶配向劑中所含的矽烷化合物是具有碳-矽鍵的有機矽化合物,可列舉作為聚矽氧烷的合成中使用的矽烷化合物而例示的水解性矽烷化合物等。該矽烷化合物較佳為具有烷氧基矽烷基,更佳為具有選自由環氧基、胺基及硫醇基所組成的群組中的至少一種官能基的烷氧基矽烷化合物,尤佳為含環氧基的烷氧基矽烷化合物。再者,矽烷化合物可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
液晶配向劑中的含矽化合物可根據所使用的化合物適宜選擇。例如,於含有聚矽氧烷作為含矽化合物的情況下,就充分提高所得的液晶顯示元件10的耐候性的觀點而言,液晶配向劑中的聚矽氧烷的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中的聚合物成分的合計量而設為1質量%以上,更佳為設為2質量%以上,進而佳為設為5質量%以上。另外,就抑制液晶顯示元件10中的耐手指按壓性的下降的觀點而言,聚矽氧烷的含有比例的上限值較佳為設為97質量%以下,更佳為設為90質量%以下。 另外,於在液晶配向劑中調配矽烷化合物作為含矽化合物的情況下,就抑制耐手指按壓性的下降且充分獲得對基材的密接性及液晶顯示元件10的耐候性的改善效果的觀點而言,矽烷化合物的調配比例較佳為相對於聚合物的合計100質量份而設為0.5質量份以上,更佳為設為1質量份~30質量份。再者,作為含矽化合物,可僅使用聚矽氧烷,亦可僅使用矽烷化合物,亦可將聚矽氧烷與矽烷化合物併用。
就液晶的初期配向不良的抑制效果高的方面而言,液晶配向膜21、液晶配向膜22的聚合物成分較佳為選自由聚(甲基)丙烯酸酯及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種聚合物(以下,亦稱為「聚合物Q」)。聚合物Q例如與聚醯亞胺系樹脂相比顯示出與膜基材的材料通常所使用的環烯烴聚合物(以下,亦稱為「COP」)或三乙醯基纖維素(以下,亦稱為「TAC」)的樹脂接近的線膨脹係數(藉由溫度上升而物體的長度或體積增加時的比例)。因此,藉由液晶元件的製造時的後烘烤時的加熱,亦可抑制液晶的初期配向不良而較佳。 聚合物Q的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中所含的聚合物成分的合計量而設為10質量%以上,更佳為設為20質量%以上,進而佳為設為30質量%以上。再者,聚合物Q可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
(具有光配向性基的聚合物) 液晶配向膜21、液晶配向膜22的形成中使用的液晶配向劑較佳為含有具有光配向性基的聚合物。於將基材設為膜基材的情況下,於對使用液晶配向劑而形成的塗膜進行摩擦處理時容易產生摩擦磨削,有液晶配向性的下降或製品良率的下降之虞。鑒於所述方面,較佳為將液晶配向膜21、液晶配向膜22設為光配向膜,而實現抑制液晶配向不良及製品良率。
此處,所謂「光配向性基」是指藉由光照射所引起的光異構化反應或光二聚化反應、光分解反應、光弗里斯重排反應而對膜賦予各向異性的官能基。作為光配向性基的具體例,例如可列舉:包含偶氮苯或其衍生物作為基本骨架的含偶氮苯的基、包含肉桂酸或其衍生物作為基本骨架的含肉桂酸結構的基、包含查爾酮或其衍生物作為基本骨架的含查爾酮的基、包含二苯甲酮或其衍生物作為基本骨架的含二苯甲酮的基、包含香豆素或其衍生物作為基本骨架的含香豆素的基、包含環丁烷或其衍生物作為基本骨架的含環丁烷的結構等。該些中,就對於光的感度高的方面而言,較佳為含有肉桂酸結構的基,例如可列舉具有下述式(1)所表示的部分結構的基等。 [化1](式(1)中,R為碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的含氟烷基、至少一個氫原子經氟原子取代的碳數1~10的含氟烷氧基或氟原子。a為0~4的整數。於a為2以上的情況下,多個R可相同亦可不同。「*」表示鍵結鍵)
於所述式(1)所表示的部分結構中,兩個鍵結鍵「*」中的一者較佳為鍵結於下述式(4)所表示的基。該情況下,可提高所得的液晶元件的液晶配向性而較佳。 [化2](式(4)中,R11
為伸苯基、伸聯苯基、伸聯三苯基、伸環己基或雙伸環己基,亦可於環部分具有碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、至少一個氫原子經氟原子或氰基取代的碳數1~20的取代烷基、至少一個氫原子經氟原子或氰基取代的碳數1~20的取代烷氧基、氟原子或氰基。R12
於鍵結於式(1)中的苯環的情況下為單鍵、碳數1~3的烷二基、氧原子、硫原子、-CH=CH-、-NH-、-COO-或-OCO-,於鍵結於式(1)中的羰基的情況下為單鍵、碳數1~3的烷二基、氧原子、硫原子或-NH-。「*」表示鍵結鍵)
關於光配向性基,可由聚合物PAc具有,亦可由與聚合物PAc不同的聚合物具有。作為所述聚合物的主骨架,例如可列舉:聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯亞胺、聚矽氧烷、聚醯胺等。就確保液晶顯示元件10的可靠性及耐候性的觀點而言,可較佳地使用聚矽氧烷作為具有光配向性基的聚合物。
合成具有光配向性基的聚合物的方法並無特別限制,只要根據聚合物的主骨架適宜選擇即可。作為具體例,可列舉(1)使用具有光配向性基的單體來進行聚合的方法、(2)合成在側鏈具有第1官能基(例如環氧基等)的聚合物,繼而使具有可與第1官能基反應的第2官能基(例如羧基等)及光配向性基的反應性化合物、和具有第1官能基的聚合物反應的方法等。於具有光配向性基的聚合物為聚矽氧烷的情況下,就對側鏈的導入效率高的方面而言,較佳為利用(2)的方法。
於液晶配向劑含有具有光配向性基的聚合物及不含光配向性基的聚合物的情況下,就藉由放射線照射對使用液晶配向劑而形成的塗膜賦予充分的配向能力的觀點而言,具有光配向性基的聚合物的含有比例較佳為相對於液晶配向劑中的聚合物成分的合計量而設為1質量%以上,更佳為設為5質量%~99質量%。
(交聯劑) 液晶配向劑較佳為含有具有交聯性基的化合物(以下,亦稱為交聯劑)。交聯性基是可藉由光或熱而於同一或不同分子間形成共價鍵的基,例如可列舉:(甲基)丙烯醯基、具有乙烯基的基(烯基、乙烯基苯基等)、乙炔基、環氧基(環氧乙烷基、氧雜環丁基)、羧基、(保護)異氰酸酯基等。該些中,就反應性高的方面而言,尤佳為(甲基)丙烯醯基。交聯劑所具有的交聯性基的數量可為一個,亦可為多個。就充分提高液晶元件的可靠性的方面而言,較佳為兩個以上,更佳為2個~6個。
作為交聯劑的具體例,例如可列舉:鄰苯二甲酸二烯丙酯等含烯丙基的化合物; 乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙二醇三(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸系化合物; 馬來酸、衣康酸、1,2,4-苯三甲酸、四羧酸、順-1,2,3,4-四氫鄰苯二甲酸、乙二醇雙1,2,4-苯三甲酸、丙二醇雙1,2,4-苯三甲酸、4,4'-氧基二鄰苯二甲酸、1,2,4-苯三甲酸酐等羧酸; 乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、N,N,N',N'-四縮水甘油基-間苯二甲基二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷、N,N-二縮水甘油基-環己基胺等環氧化合物; 將甲伸苯基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基亞甲基二異氰酸酯等多價異氰酸酯經保護基保護的(保護)異氰酸酯化合物等。作為交聯劑,該些中,較佳為多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
就可充分獲得液晶配向性及耐手指按壓性的改善效果的方面而言,交聯劑的調配比例相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分100質量份而較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份~40質量份,進而佳為5質量份~30質量份。再者,交聯劑可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
作為液晶配向劑中所含的成分,除了所述以外,例如可列舉:抗氧化劑、金屬螯合物化合物、硬化促進劑、界面活性劑、填充劑、分散劑、光增感劑等。該些成分的調配比例可於不損及本揭示的效果的範圍內,根據各化合物而適宜選擇。
(溶劑) 液晶配向劑以聚合物成分及視需要使用的其他成分較佳為溶解於適當的有機溶媒中而成的液狀組成物的形式進行製備。作為所使用的有機溶媒,例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、1,2-二甲基-2-咪唑啶酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇-正丙醚、乙二醇-異丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二異丁基酮、異戊基丙酸酯、異戊基異丁酸酯、二異戊醚、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等。該些可單獨使用或混合使用兩種以上。
所使用的有機溶媒較佳為相對於液晶配向劑中所含的溶劑的總量,液晶配向劑中的選自由N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯及N-乙基-2-吡咯啶酮所組成的群組中的至少一種溶劑的含有比例為40質量%以下。藉由設為所述範圍,就於包含樹脂的基材上形成液晶配向膜時可使後烘烤溫度進一步低溫化的方面而言較佳。所述含有比例更佳為35質量%以下,進而佳為30質量%以下,尤佳為1質量%~30質量%。
作為溶劑成分,較佳為使用選自由下述式(E-1)~式(E-5)分別所表示的化合物所組成的群組中的至少一種且1氣壓下的沸點為180°以下的溶劑(以下,亦稱為「特定溶劑」)。藉由使用該些特定溶劑,即便於低溫(例如180℃以下)下進行膜形成時的加熱的情況下塗敷性亦良好,可獲得液晶配向性及耐手指按壓性優異的液晶元件,就該方面而言較佳。 [化3](式(E-1)中,R41
為碳數1~4的烷基或CH3
CO-,R42
為碳數1~4的烷二基或-(R47
-O)r-R48
-(其中,R47
及R48
分別獨立地為碳數2或3的烷二基,r為1~4的整數),R43
為氫原子或碳數1~4的烷基) [化4](式(E-2)中,R44
為碳數1~4的烷二基) [化5](式(E-3)中,R45
及R46
分別獨立地為碳數1~8的烷基) [化6](式(E-4)中,R49
為氫原子或羥基,於R49
為氫原子的情況下,R50
為碳數1~9的烴基,於R49
為羥基的情況下,R50
為碳數1~9的二價烴基或該碳-碳鍵間具有氧原子的二價基) [化7](式(E-5)中,R51
及R52
分別獨立地為碳數1~6的一價烴基或該碳-碳鍵間具有氧原子的一價基)
作為特定溶劑的具體例,所述式(E-1)所表示的化合物例如可列舉丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙醚、3-甲氧基-1-丁醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙醇單丙醚、乙二醇-正丁醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚等; 所述式(E-2)所表示的化合物例如可列舉環丁酮、環戊酮、環己酮; 所述式(E-3)所表示的化合物例如可列舉丙酮、甲基乙基酮、甲基-正丙基酮、甲基-正丁基酮、二乙基酮、甲基-異丁基酮、甲基-正戊基酮、乙基-正丁基酮、甲基-正己基酮、二-異丁基酮、三甲基壬酮、環戊酮、環己酮、環庚酮、環辛酮、甲基環己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、二異丁基酮等; 所述式(E-4)所表示的化合物例如可列舉甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、3-甲氧基丁醇、己醇、庚醇、辛醇、糠醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄基醇、二丙酮醇等單醇或乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇等多元醇; 所述式(E-5)所表示的化合物例如可列舉多元醇的部分酯(例如乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單己醚、乙二醇單-2-乙基丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單丙醚等多元醇的部分酯)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸第三丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙酸甘醇、乙酸甲氧基三甘醇、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、乙二酸二-正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯、丙二酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯等。再者,作為特定溶劑,可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
相對於液晶配向劑的製備中使用的溶劑的合計量,特定溶劑的使用比例較佳為設為30質量%以上,更佳為設為50質量%以上,進而佳為設為70質量%以上,尤佳為設為80質量%以上。 其中,液晶配向劑的製備中使用的有機溶媒較佳為相對於溶劑的合計量而包含40質量%以上的於沸點1氣壓下為150℃以下的化合物,更佳為包含50質量%以上,進而佳為包含70質量%以上。
液晶配向劑中的固體成分濃度(液晶配向劑的溶媒以外的成分的合計質量佔液晶配向劑的總質量的比例)考慮黏性、揮發性等而適宜選擇,較佳為1質量%~10質量%的範圍。於固體成分濃度未滿1質量%的情況下,塗膜的膜厚變得過小而難以獲得良好的液晶配向膜。另一方面,於固體成分濃度超過10質量%的情況下,存在塗膜的膜厚變得過大而難以獲得良好的液晶配向膜,另外液晶配向劑的黏性增大而塗佈性下降的傾向。
<液晶元件的製造方法> 其次,對液晶元件的製造方法進行說明。液晶元件(液晶顯示元件10)藉由如下方法製造,所述方法包括:於第1基材11及第2基材12的各自的表面塗佈液晶配向劑而形成液晶配向膜21、液晶配向膜22的步驟A;將形成有液晶配向膜21、液晶配向膜22的第1基材11及第2基材12經由液晶層13以液晶配向膜21、液晶配向膜22對向的方式進行配置而構建液晶單元的步驟B。
(步驟A) 液晶配向劑的塗佈是對於第1基材11及第2基材12的各自的表面例如藉由平板印刷法、柔版印刷法、旋塗法、輥塗機法、噴墨法、棒塗機法等公知的塗佈方法來進行。於塗佈液晶配向劑後,以防止所塗佈的液晶配向劑的滴液等為目的,較佳為實施預加熱(預烘烤)。預烘烤溫度根據基材的種類設定,較佳為設為140℃以下,更佳為設為120℃以下,進而佳為設為100℃以下。預烘烤溫度的下限較佳為設為30℃以上,更佳為設為40℃以上。預烘烤時間較佳為0.25分鐘~10分鐘。
其後,較佳為以完全去除溶劑且視需要促進交聯反應為目的來實施煅燒(後烘烤)步驟。為了實現包含樹脂的基材的熱保護,此時的煅燒溫度(後烘烤溫度)較佳為設為150℃以下,更佳為設為140℃以下,尤佳為設為110℃以下。此時,藉由將液晶配向劑的聚合物成分的至少一部分設為聚(甲基)丙烯酸酯,即便於使後烘烤溫度為150℃以下的低溫的情況下,亦可獲得均質的配向膜,可保證液晶元件的液晶配向性及耐手指按壓性,就該方面而言較佳。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘,更佳為10分鐘~120分鐘。對於玻璃基材,亦可藉由高溫製程進行膜形成。該情況下,較佳為將後烘烤溫度設為150℃~300℃,更佳為設為170℃~250℃。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘,更佳為10分鐘~100分鐘。
於液晶元件為彩色液晶顯示元件的情況下,作為彩色濾光片用著色劑,可使用公知的顏料、染料。此處,染料的熱性較弱,於需要使後烘烤溫度為高溫的情況下,染料的使用存在限制。關於該方面,藉由將液晶配向劑的聚合物成分的至少一部分設為聚(甲基)丙烯酸酯,可改善在低沸點溶劑中的溶解性,藉此可實現後烘烤溫度的低溫化。另外,藉由後烘烤溫度的低溫化,作為彩色濾光片用著色劑,可應用染料,就材料的選擇寬度廣的方面而言亦較佳。
作為膜基材,就抑制液晶元件的對比度及視野角變化的觀點而言,可較佳地使用延遲小的樹脂膜。延遲(Δn·d)(其中,Δn為彎曲率差、d為膜厚度)的值較佳為20 nm以下,更佳為10 nm以下。另外,於膜基材的延遲高的情況下,亦可於膜基材側使用單元內(In-Cell)偏光板。
藉由配向處理對使用液晶配向劑而形成的塗膜賦予液晶配向能。本實施形態中,進行對塗膜照射偏光或非偏光的放射線的光配向處理。
於光配向處理中,對塗膜的光照射例如可使用包含150 nm~800 nm的波長的光的紫外線及可見光線等放射線。放射線可為偏光亦可為非偏光,或者亦可將該些組合來照射。曝光方法並無特別限制,例如可列舉:自與基材面垂直的方向或傾斜的方向照射直線偏光的方法、自傾斜方向照射非偏光的方法等。
作為所使用的光源,例如可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵素燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射器等。較佳的波長區域的紫外線可藉由與濾光器、繞射光柵等併用的機構等而獲得光源。放射線的照射量較佳為10 J/m2
~50,000 J/m2
,更佳為20 J/m2
~10,000 J/m2
。
用於光配向處理的光照射可藉由如下方法等進行,所述方法為對後烘烤步驟後的塗膜進行照射的方法、對預烘烤步驟後且後烘烤步驟前的塗膜進行照射的方法、於預烘烤步驟及後烘烤步驟中的任一步驟中在加熱過程中對塗膜進行照射的方法。於用以賦予配向能的光照射後,亦可進行使用例如水、有機溶媒(例如甲醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、丁基溶纖劑、乳酸乙酯等)或該些的混合物對基板表面進行清洗的處理、或者對基板進行加熱的處理。
(步驟B) 步驟B中,準備分別形成有液晶配向膜的第1基材11及第2基材12,於以彼此的液晶配向膜21、液晶配向膜22相對的方式對向配置的兩片基材間配置液晶層13而製造液晶單元。具體而言,可列舉:藉由密封劑將第1基材11與第2基材12的各自的周邊部貼合且於由基材表面及密封劑劃分的單元間隙內注入填充液晶組成物後,將注入孔密封的方法;於其中一個基材的液晶配向膜側的周邊部塗佈密封劑,進而於液晶配向膜面上的規定的數個部位滴加液晶組成物後,以液晶配向膜對向的方式貼合另一個基材且將液晶於基材的整個面上展開,其後將密封劑硬化的方法(滴下式注入(One Drop Filling,ODF)方式)等。作為密封劑,例如可使用含有硬化劑及作為間隔物的氧化鋁球的環氧樹脂等。作為液晶,可列舉向列液晶及碟狀液晶,其中較佳為向列液晶。
繼而,視需要將偏光板貼合於液晶單元的外側表面,製成液晶顯示元件10。作為偏光板,可列舉利用乙酸纖維素保護膜夾持被稱為「H膜」的偏光膜而成的偏光板或包含H膜自身的偏光板,所述「H膜」是一面使聚乙烯醇延伸配向一面吸收碘而成者。
液晶顯示元件10可有效地應用於各種用途中,例如可用於鐘錶、可攜式遊戲機、文字處理機、筆記型個人電腦、汽車導航系統、攝錄影機、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、數位相機、行動電話、智慧型手機、各種監視器、液晶電視、情報顯示器等各種顯示裝置。另外,液晶元件不僅可用作液晶顯示元件10,例如亦可用作調光膜或相位差膜。
(第2實施形態) 其次,關於第2實施形態,以與第1實施形態的不同點為中心進行說明。將本實施形態的液晶顯示元件10示於圖2中。液晶顯示元件10中,配置有共用電極14及畫素電極16的第1基材11為包含樹脂的基材,配置有彩色濾光片17的第2基材12為玻璃基材。於所述構成的液晶顯示元件10中,可確保耐手指按壓性,且實現液晶顯示元件10的輕量化。
(第3實施形態) 其次,關於第3實施形態,以與第1實施形態的不同點為中心進行說明。第3實施形態的液晶顯示元件10中,第1基材11側的液晶配向膜21與第2基材12側的液晶配向膜22使用組成彼此不同的液晶配向劑而形成。
作為第1基材11側的液晶配向膜21的形成中使用的第1配向劑、以及第2基材12側的液晶配向膜22的形成中使用的第2配向劑,例如可列舉以下的(1)~(3)的態樣。 (1)作為聚合物成分而含有的聚合物的主骨架在第1配向劑與第2配向劑中相同且聚合物的側鏈結構不同的態樣。 (2)第1配向劑與第2配向劑含有聚合物A與聚合物B作為聚合物成分且該些聚合物A與聚合物B的調配比例在第1配向劑與第2配向劑中不同的態樣。 (3)作為聚合物成分而含有的聚合物的主骨架在第1配向劑與第2配向劑中不同的態樣。 該些中,對於玻璃基材,於膜形成時應用高溫製程,另一方面,對於膜基材,充分確保塗敷性及耐手指按壓性,且於膜形成時可應用低溫製程,就該觀點而言,較佳為設為(3)。作為(3)的具體例,較佳為如下態樣:將形成於玻璃基材的表面上的液晶配向劑(本實施形態中為第1配向劑)設為包含選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種作為聚合物成分的聚合物組成物,將形成於膜基材的表面上的液晶配向劑(本實施形態中為第2配向劑)設為包含聚合物PAc作為聚合物成分的聚合物組成物。於藉由高溫製程進行膜形成的情況下,後烘烤溫度較佳為80℃~300℃,更佳為120℃~250℃。後烘烤時間較佳為5分鐘~200分鐘,更佳為10分鐘~100分鐘。該情況下,於圖1的液晶顯示元件10中,形成於作為玻璃基材的第1基材11上的液晶配向膜21包含選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種作為聚合物成分,形成於作為樹脂膜基材的第2基材12上的液晶配向膜22包含聚合物PAc作為聚合物成分。
(其他實施形態) ·所述實施形態中,將液晶配向膜21、液晶配向膜22設為光配向膜,例如亦可藉由利用捲繞有包含尼龍、人造絲、棉布等纖維的布的輥沿一定方向對塗膜進行摩擦的摩擦處理來賦予液晶配向能。 ·所述實施形態中,將第1基材11及第2基材12的一者設為包含樹脂的基材,亦可將第1基材11及第2基材12兩者設為包含樹脂的基材。 ·所述實施形態中,於第1基材11及第2基材12兩者上形成液晶配向膜,但亦可設為僅於第1基材11及第2基材12的任一者上形成液晶配向膜的構成。 ·作為膜基材,就藉由膜基材的相位差而實現視野角補償的觀點而言,亦可使用延遲大的樹脂膜(例如,Δn·d>20)。 [實施例]
以下,藉由實施例進一步進行具體的說明,但本揭示並不限定於該些實施例。
以下的例子中,藉由以下方法測定聚合物的重量平均分子量Mw、數量平均分子量Mn及環氧當量、以及聚合物溶液的溶液黏度。以下例子中使用的原料化合物及聚合物的必要量藉由視需要重覆進行下述的合成例中所示的合成規模下的合成而確保。
[聚合物的重量平均分子量Mw及數量平均分子量Mn] Mw及Mn是藉由以下的條件下的GPC測定而得的聚苯乙烯換算值。 管柱:東曹(股)製造、TSKgelGRCXLII 溶劑:四氫呋喃、或含溴化鋰及磷酸的N,N-二甲基甲醯胺溶液 溫度:40℃ 壓力:68 kgf/cm2
[環氧當量] 環氧單量是藉由日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)C2105中記載的鹽酸-甲基乙基酮法進行測定。 [聚合物溶液的溶液黏度] 聚合物溶液的溶液黏度(mPa·s)使用E型旋轉黏度計於25℃下進行測定。
以下的例子中使用的化合物的略稱與結構式的關係如以下所述。再者,以下為了方便,將「式(X)所表示的化合物」簡單表示為「化合物(X)」。
(羧酸) [化8]
(添加劑) [化9]
<聚醯胺酸的合成> [合成例1-1] 將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐136.7 g(相對於合成中使用的二胺100莫耳份而為90莫耳份)、以及作為二胺的2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯基163.3 g溶解於NMP 1700 g中,於40℃下進行3小時反應。繼而,將反應混合物注入至大量過剩的甲醇中,使反應產物沈澱。利用甲醇對所回收的沈澱物進行清洗後,於減壓下、40℃下進行15小時乾燥,藉此獲得290 g聚醯胺酸(以下,設為聚合物(PAA-1))。以將所得的聚合物(PAA-1)在NMP中成為10質量%的方式進行製備,測定所述溶液的黏度,結果為80 mPa·s。另外,將所述聚合物溶液於20℃下靜置3日,結果不發生凝膠化而保存穩定性良好。 [合成例1-2] 將作為四羧酸二酐的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐23.7 g(相對於合成中使用的二胺100莫耳份而為46.5莫耳份)及均苯四甲酸二酐26.4 g(相對於合成中使用的二胺100莫耳份而為46.5莫耳份)、以及作為二胺的雙[2-(4-胺基苯基)乙基]己二酸99.9 g溶解於丙二醇單甲醚850 g中,於40℃下反應6小時。藉此獲得聚醯胺酸(以下,設為聚合物(PAA-2))溶液。對所得的聚合物(PAA-2)溶液的黏度進行測定,結果為370 mPa·s。另外,將所述聚合物溶液於20℃下靜置3日,結果不發生凝膠化而保存穩定性良好。
<聚醯胺酸酯的合成> [合成例2] 首先,依據國際公開第2010/092989號的實施例4中記載的方法,合成下述式(DE-1)所表示的化合物,並且依據國際公開第2010/092989號的實施例47中記載的方法,合成下述式(DC-1)所表示的化合物。 [化10]
繼而,於具備氮氣導入管及溫度計的50 mL三口燒瓶中,加入1.08 g(10.0 mmol)對苯二胺、16.0 g NMP,冷卻至約10℃,而製備二胺溶液。於其中加入使3.12 g(9.6 mmol)化合物(DC-1)預先溶解於1.90 g(21.6 mmol)吡啶及16.0 g γ-丁內酯中製備而成的醯氯溶液,於氮氣流下、室溫下反應4小時。藉由γ-丁內酯對所得的聚合溶液進行稀釋,於脫離子水中一面進行攪拌一面緩緩地注入而凝固。回收沈澱的固體,於異丙醇中重覆進行2次攪拌清洗,於60℃下進行真空乾燥,而獲得白色粉末的聚醯胺酸酯(PAE-1)。所述聚合物的數量平均分子量Mn為19,000,分子量分佈Mw/Mn為1.5。
<含環氧基的聚矽氧烷的合成> [合成例3] 於具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷70.5 g、四乙氧基矽烷14.9 g、乙醇85.4 g及三乙基胺8.8 g,於室溫下混合。繼而,於自滴加漏斗花30分鐘滴加脫離子水70.5 g後,於回流下進行攪拌且於80℃下反應2小時。對反應溶液進行濃縮,利用乙酸丁酯進行稀釋,將該操作重覆兩次,藉此蒸餾去除三乙基胺及水,獲得包含含環氧基的聚有機矽氧烷(SEp-1)的聚合物溶液。進行了1
H-NMR分析,結果確認了於反應過程中未引起環氧基的副反應。所述聚有機矽氧烷(SEp-1)的Mw為11,000,環氧當量為200 g/莫耳。
[合成例4] 於具備攪拌機、溫度計、滴加漏斗及回流冷卻管的反應容器中裝入2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0 g、甲基異丁基酮500 g及三乙基胺10.0 g,於室溫下混合。繼而,於自滴加漏斗花30分鐘滴加脫離子水100 g後,於回流下進行混合且於80℃下反應6小時。於反應結束後,取出有機層,藉由0.2質量%硝酸銨水溶液進行清洗至清洗後的水成為中性為止後,於減壓下蒸餾去除溶媒及水,藉此獲得含環氧基的聚有機矽氧烷(SEp-2)作為黏稠的透明液體。對所述聚有機矽氧烷(SEp-2)進行了1
H-NMR分析,結果確認了於反應過程中未引起環氧基的副反應。合成例4中所得的聚有機矽氧烷(SEp-2)的重量平均分子量(Mw)為2,200,環氧當量為186 g/莫耳。
<具有功能性基的聚矽氧烷的合成> [合成例5] 於100 mL的三口燒瓶中裝入合成例3中所得的含環氧基的聚有機矽氧烷(SEp-1)11.3 g、乙酸正丁酯13.3 g、所述式(CA-1)所表示的肉桂酸衍生物1.7 g(相對於聚有機矽氧烷(SEp-1)所具有的環氧基100莫耳份而為32莫耳份)、含丙烯醯基的羧酸(阿羅尼斯(Aronix)M-5300、東亞合成(股)製造)0.54 g(相對於聚有機矽氧烷(SEp-1)所具有的環氧基100莫耳份而為8莫耳份)、及四丁基溴化銨0.9 g,於80℃下攪拌12小時。於反應結束後,進而追加20 g乙酸正丁酯,對所述溶液進行三次水洗後,進而追加20 g乙酸正丁酯,以固體成分濃度成為10重量%的方式蒸餾去除溶媒。藉此,獲得含有作為光配向性聚有機矽氧烷的聚合物(S-1)的固體成分濃度10質量%的乙酸正丁酯溶液。聚合物(S-1)的重量平均分子量Mw為18,000。
[合成例6] 於100 mL的三口燒瓶中裝入合成例4中所得的含環氧基的聚有機矽氧烷(SEp-2)8 g、環戊酮27.5 g、所述式(CA-2)所表示的肉桂酸衍生物2.5 g(相對於環氧基100莫耳份而為60莫耳份)及四丁基溴化銨0.1 g,於100℃下攪拌12小時。於反應結束後,追加環己酮30 g,藉由6次分液清洗對所述溶液進行水洗後,進而追加100 g N-甲基-2-吡咯啶酮,以固體成分濃度成為10質量%的方式蒸餾去除溶媒。藉此,獲得含有作為聚有機矽氧烷的聚合物(S-2)的固體成分濃度10質量%的NMP溶液。聚合物(S-2)的重量平均分子量Mw為12,000。
<聚(甲基)丙烯酸酯的合成> [合成例7] 於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中裝入作為聚合起始劑的2,2'-偶氮雙(異丁腈)1質量份及作為溶媒的二乙二醇甲基乙醚180質量份。繼而,加入甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯80質量份及甲基丙烯酸3-甲基-3-氧雜環丁基甲酯20質量份,進行氮氣置換後,緩慢地開始攪拌。於將溶液溫度上升為80℃,將該溫度保持5小時,而獲得包含作為含環氧基的聚甲基丙烯酸酯的聚合物(PAc-0)的聚合物溶液。再者,根據聚合物溶液的固體成分濃度的測定結果算出的反應結束後的單體消耗率(反應轉化(conversion))為99%。另外,所得的聚合物的Mn為16,000。
[合成例8] 裝入合成例7中所得的含環氧基的聚甲基丙烯酸酯(PAc-0)100質量份、含丙烯醯基的羧酸(阿羅尼斯(Aronix)M-5300、東亞合成(股)製造)30質量份、作為觸媒的四丁基溴化銨10質量份、作為溶媒的丙二醇單甲醚乙酸酯150質量份,於氮氣環境下、90℃下攪拌12小時。於反應結束後,利用丙二醇單甲醚乙酸酯100質量份進行稀釋,並進行三次水洗。對該溶液進行濃縮,利用乙酸丁酯進行稀釋,將該操作重覆兩次,而獲得包含作為含丙烯醯基的聚甲基丙烯酸酯的聚合物(Pac-1)的聚合物溶液。所得的聚合物的Mn為20,000。
[合成例9] 於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,裝入2,2'-偶氮雙-異丁腈1.2質量份及丙二醇-1-單甲醚-2-乙酸酯200質量份。繼而裝入甲基丙烯酸縮水甘油酯80質量份及苯乙烯20質量份,於進行氮氣置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液溫度上升為95℃,將該溫度保持5小時,而獲得包含聚合物(Pac-2)的聚合物溶液。再者,根據聚合物溶液的固體成分濃度的測定結果而算出的反應結束後的單體消耗率(反應轉換)為99%。
<液晶配向劑的製備> [製備例1] 作為聚合物成分,將合成例5中所得的含有聚合物(S-1)的溶液以換算為聚合物(S-1)而相當於20質量份的量、及合成例8中所得的含有聚合物(Pac-1)的溶液以換算為聚合物(Pac-1)而相當於80質量份的量、以及化合物(add-1)5質量份混合,向其中加入作為溶媒的乙酸正丁酯(BA)、甲基乙基酮(MEK)及丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)並溶解,以固體成分濃度為4.0質量%、各溶媒的質量比成為BA:MEK:PGMEA=60:25:15的方式製備。利用孔徑0.2 μm的過濾器對所述溶液進行過濾,藉此製備液晶配向劑(A-1)。 [製備例2~製備例7] 除了將所使用的聚合物、交聯劑及溶劑的種類及調配量如下述表1中記載般進行變更以外,與製備例1同樣地分別製備液晶配向劑(A-2)~液晶配向劑(A-7)。
[表1]
再者,表1中的聚合物及添加劑的調配量的數值表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的聚合物成分的合計100質量份的調配比例(質量份)。溶劑的調配量的數值表示各化合物相對於液晶配向劑的製備中使用的溶劑的整體量的調配比例(質量比)。表1中,略號如以下所述。 (添加劑) Add-1:偏苯三甲酸酐(所述式(Add-1)所表示的化合物) Add-2:所述式(Add-2)所表示的化合物 Add-3:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(所述式(Add-3)所表示的化合物) Add-4:N-α-(9-茀基甲氧基羰基)-N-τ-第三丁氧基羰基-L-組胺酸 (溶劑) PGME:丙二醇單甲醚 PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯 NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮 BC:丁基溶纖劑 BA:乙酸正丁酯 MEK:甲基乙基酮 GBL:γ-丁內酯
[實施例1:利用光配向的FFS型液晶顯示元件] 1.對膜基材的塗敷性的評價 使用狹縫塗佈機將所述製備的液晶配向劑(A-1)塗佈於COP膜基材上,於120℃下加熱2分鐘,藉此形成平均膜厚0.1 μm的塗膜。利用目視及倍率10倍的顯微鏡對所述塗膜進行觀察,藉此調差塗膜表面的塗敷不均及缺陷(針孔)的有無。評價是將藉由目視而未觀察到塗敷表面的塗敷不均且藉由顯微鏡亦未觀察到每1 cm2
的缺陷的情形設為「優良」,將藉由目視而未觀察到塗敷表面的塗敷不均但藉由顯微鏡觀察到的每1 cm2
的缺陷的個數為1個以上且4個以下的情形設為「良好」,將藉由目視而未觀察到塗敷表面的塗敷不均但藉由顯微鏡觀察到的每1 cm2
的缺陷的個數為5個以上且9個以下的情形設為「合格」,將藉由目視而未觀察到塗敷表面的塗敷不均但藉由顯微鏡觀察到的每1 cm2
的缺陷的個數為10個以上的情形、或者藉由目視而視認到塗敷表面的塗敷不均的情形設為「不良」。其結果,本實施例中,均未觀察到塗敷表面的塗敷不均及缺陷,判斷為塗敷性「優良」。再者,基材中使用的COP膜的延遲為4 nm。
2.利用光配向法進行的FFS型液晶顯示元件的製造 製作圖1所示的FFS型液晶顯示元件10。首先,將單面具有依次形成有不含圖案的共用電極14、作為絕緣層15的氮化矽膜及經圖案化為梳齒狀的畫素電極16而成的電極對的玻璃基材(第1基材11)、以及作為未設置電極的對向基板的COP膜基材(第2基材12)設為一對,使用旋轉器於第1基材11的具有透明電極的面與第2基板12的其中一面分別塗佈所述製備的液晶配向劑(A-1)。繼而,藉由於120℃的加熱板上對其進行2分鐘預烘烤而形成塗膜。繼而,使用Hg-Xe燈及格蘭-泰勒稜鏡自基板法線方向對該些塗膜的各表面照射包含254 nm的亮線的偏光紫外線300 mJ/cm2
。其後,於對庫內進行了氮氣置換的烘箱中在230℃下對玻璃基材進行15分鐘加熱(後烘烤),於對庫內進行了氮氣置換的烘箱中在120℃下對COP膜基材進行15分鐘加熱(後烘烤)。藉此,於各基板上形成平均膜厚0.1 μm的液晶配向膜。
將此處使用的畫素電極16的平面示意圖示於圖3及圖4。再者,圖4是圖3中以虛線包圍的部分C1的放大圖。本實施例中,使用具有電極的線寬d1為4 μm、電極間的距離d2為6 μm的畫素電極16的基板。再者,作為畫素電極16,如圖3所示,使用電極A、電極B、電極C及電極D的四系統的驅動電極。該情況下,共用電極14作為作用於四系統的驅動電極全部的電極而發揮作用,四系統的驅動電極的區域分別成為畫素電極。另外,對塗膜的光照射處理藉由如下方式進行,即於以將偏光紫外線的偏光面投影至基板上的線段的方向成為圖4中的雙箭頭的方向的方式設定偏光面方向後,自基板法線方向照射偏光紫外線。
其次,於在具有電極結構的塗膜形成基板的外緣塗佈裝入有直徑3.5 μm的氧化鋁間隔物的光硬化性環氧丙烯酸樹脂系接著劑後,滴加必要量的液晶「MLC-6221」(默克(Merck)公司製造)。此時,將液晶滴加至塗膜形成基板上的多個部位。另外,將液晶的滴加總量設為相對於塗佈有接著劑的面積與間隔物直徑相乘而求出的體積而言為0.98倍~1.0倍,一處的滴加量在0.2 g~1.0 g之間調節。繼而,將滴加有液晶的基板設置於真空貼合裝置內,於在所述基板的對向側設置形成有塗膜的膜基板後,於真空下實施貼合。於貼合結束後,使用365 nm的UV光而使接著劑部分硬化,然後於120℃的烘箱中實施2分鐘退火,藉此製造液晶單元。 其次,藉由於基板的外側兩面貼合偏光板,而製造FFS型液晶顯示元件10。此時,偏光板中的一片偏光板以其偏光方向與液晶配向膜的偏光紫外線的偏光面在基板面上的射影方向平行的方式進行貼附,另一片偏光板以其偏光方向與之前的偏光板的偏光方向正交的方式進行貼附。
3.液晶配向性的評價 對於所述2.中製造的FFS型液晶顯示元件,藉由顯微鏡以倍率50倍觀察在將5 V的電壓導通·斷開(ON·OFF)(施加·解除)時的明暗變化中的異常域(domain)的有無。評價是將未觀察到異常域的情形設為液晶配向性「良好」,將觀察到異常域的情形設為液晶配向性「不良」。其結果,所述液晶顯示元件中液晶配向性為「良好」。
4.耐手指按壓性的評價 對於所述2.中製造的FFS型液晶顯示元件,使用推拉力計,將前端平坦的壓頭垂直地貼在液晶顯示元件面上,介隔緩衝用橡膠,以負荷均勻的方式施加2 kgf/cm2
的壓力。將所述操作重覆進行10次,進行耐手指按壓性的評價。評價是藉由與所述「3.液晶配向性的評價」同樣地進行顯微鏡觀察而進行,將未觀察到異常域及漏光的情形判斷為耐手指按壓性「良好」,將未觀察到異常域但觀察到漏光的情形評價為耐手指按壓性「合格」,將觀察到異常域的情形評價為耐手指按壓性「不良」。其結果,所述液晶顯示元件中未觀察到異常域及漏光中的任一者,而判斷為耐手指按壓性「良好」。
[實施例3~實施例7] 分別使用下述表2所示的液晶配向劑(A-2)~液晶配向劑(A-5),與實施例1同樣地進行液晶顯示元件的製造及評價。再者,關於實施例5,僅於第1基板11上形成液晶配向膜。將各實施例的評價結果示於表2中。
[實施例2:利用摩擦配向的FFS型液晶顯示元件] 1.塗膜形成膜基板的耐摩擦性的評價 使用旋轉器於包含阿爾頓(ARTON)膜(JSR公司製造的阿爾頓(ARTON))的基材上塗佈製備例1中所得的液晶配向劑(A-1),於80℃的加熱板上進行1分鐘預烘烤後,於對庫內進行了氮氣置換的120℃的烘箱中進行1小時加熱(後烘烤),藉此形成平均膜厚0.1 μm的塗膜。 繼而,藉由具有捲繞有棉布的輥的摩擦機械,於輥轉速1,000 rpm、平台移動速度20 cm/秒、毛壓入長度0.4 mm下對所得的塗膜實施2次摩擦處理。利用光學顯微鏡觀察所得的基板上的由摩擦磨削所產生的異物(塗膜的碎片),計測500 μm×500 μm的區域內的異物數。評價是將異物的個數為19個以下的情形設為耐摩擦性「良好」、將20個以上的情形設為耐摩擦性「不良」而進行。其結果,未觀察到異物,所述塗膜的耐摩擦性判斷為「良好」。再者,基材中使用的阿爾頓(ARTON)膜具有雙軸性相位差膜的性能。
2.利用摩擦處理進行的FFS型液晶顯示元件的製造 首先,使用旋轉器於與所述實施例1的2.中使用者相同的一對基材的各表面分別塗佈液晶配向劑(A-1)而形成塗膜。繼而,於將所述塗膜於80℃的加熱板上進行1分鐘預烘烤後,於對庫內進行了氮氣置換的烘箱中在120℃下進行2小時加熱(後烘烤),而形成平均膜厚0.1 μm的塗膜。繼而,於與所述1.相同的條件下,利用棉布對形成於一對基板上的塗膜的各表面實施摩擦處理,而製成液晶配向膜。 其次,於在具有電極結構的塗膜形成基板的外緣塗佈裝入有直徑3.5 μm的氧化鋁間隔物的光硬化性環氧丙烯酸樹脂系接著劑後,滴加必要量的液晶「MLC-6221」(默克(Merck)公司製造)。此時,將液晶滴加至塗膜形成基板上的多個部位。另外,將液晶的滴加總量設為相對於塗佈有接著劑的面積與間隔物直徑相乘而求出的體積而言為0.98倍~1.0倍,一處的滴加量在0.2 g~1.0 g之間調節。繼而,將滴加有液晶的基板設置於真空貼合裝置內,於在所述基板的對向側設置形成有塗膜的膜基板後,於真空下實施貼合。於貼合結束後,使用365 nm的UV光而使接著劑部分硬化,然後於120℃的烘箱中實施2分鐘退火,藉此製造液晶單元。繼而,以兩片偏光板的偏光方向彼此正交的方式將偏光板(圖式略)貼合於基板的外側兩面,藉此製作液晶顯示元件10。
3.液晶配向性的評價 對於所述2.中製造的FFS型液晶顯示元件,與所述實施例1的3.同樣地進行液晶配向性的評價。其結果,所述液晶顯示元件為液晶配向性「良好」。 4.耐手指按壓性的評價 對於所述2.中製造的FFS型液晶顯示元件,與所述實施例1的4.同樣地評價耐手指按壓性。其結果,所述液晶顯示元件中未觀察到異常域及漏光,而判斷為耐手指按壓性「良好」。
[實施例8:利用摩擦配向的FFS型液晶顯示元件] 1.對膜基材的塗敷性的評價 使用液晶配向劑(A-6),與所述實施例1同樣地進行對膜基材的塗敷性的評價。其結果,藉由目視觀察到塗膜表面的塗敷不均而判斷為「不良」。另外,於120℃下2分鐘的加熱條件下,於塗膜表面存在黏性,而推測溶媒未充分乾燥。
2.塗膜形成膜基板的耐摩擦性的評價 由於判斷於120℃下2分鐘的加熱條件下溶媒未充分乾燥,因此使用旋轉器將液晶配向劑(A-6)塗佈於PET膜基板上,於80℃的加熱板上進行1分鐘預烘烤後,於對庫內進行了氮氣置換的150℃的烘箱中進行1小時加熱(後烘烤),藉此形成平均膜厚0.1 μm的塗膜。繼而,藉由具有捲繞有棉布的輥的摩擦機械,於輥轉速1,000 rpm、平台移動速度20 cm/秒、毛壓入長度0.4 mm下對所得的塗膜實施2次摩擦處理,利用光學顯微鏡觀察所得的基板上的由摩擦磨削所產生的異物(塗膜的碎片),與實施例2同樣地評價耐摩擦性。其結果,確認到異物為15個/0.25 mm2
,所述塗膜的耐摩擦性判斷為「良好」。
3.利用摩擦處理進行的FFS型液晶顯示元件的製造 除了使用所述製備的液晶配向劑(A-6)以外,與實施例2的2.同樣地製作FFS型液晶顯示元件10。 4.液晶配向性的評價 對於所述3.中製造的FFS型液晶顯示元件,與所述實施例1的3.同樣地進行液晶配向性的評價。其結果,所述液晶顯示元件為液晶配向性「良好」。 5.耐手指按壓性的評價 對於所述3.中製造的FFS型液晶顯示元件,與所述實施例1的4.同樣地評價耐手指按壓性。其結果,所述液晶顯示元件中觀察到異常域及漏光,而判斷為耐手指按壓性「不良」。 [實施例9] 使用液晶配向劑(A-7),與實施例2同樣地進行液晶顯示元件的製造及評價(塗敷性、液晶配向性及耐手指按壓性)。將評價結果示於表2中。
[表2]
對於膜基材而言,於使用含有聚(甲基)丙烯酸酯的液晶配向劑並藉由光配向處理而形成液晶配向膜的實施例1、實施例3、實施例4中,即便將後烘烤溫度設為120℃的低溫的情況下亦幾乎無塗敷不均,塗敷性「優良」或「良好」。另外,實施例1、實施例3、實施例4的液晶顯示元件的液晶配向性及耐手指按壓性亦優異,尤其是實施例1、實施例3中均為「良好」的評價。 另外,使用含有聚(甲基)丙烯酸酯的液晶配向劑並藉由摩擦處理而形成液晶配向膜的實施例2中,耐摩擦性良好,所得的液晶顯示元件的液晶配向性及耐手指按壓性亦良好。 關於於膜基材側未形成液晶配向膜的實施例5以及使用了含有聚醯胺酸酯的液晶配向劑的實施例6,耐手指按壓性為「合格」的評價,塗敷性及液晶配向性為「良好」的評價。 關於使用了含有聚醯胺酸的液晶配向劑的實施例7、實施例8,耐手指按壓性為「不良」,塗敷性亦並不那麼良好,但液晶配向性為「良好」的評價。於藉由包含大量的特定溶劑作為溶劑成分的液晶配向劑(A-7)而形成液晶配向膜的實施例9中,即便於將後烘烤溫度設為120℃的低溫的情況下,塗敷性亦「良好」。另外,液晶配向性及耐手指按壓性亦為「良好」的評價。
本揭示是依照實施形態進行記述,但可理解為本揭示並不限定於所述實施形態或結構。本揭示亦包含各種變形例或均等範圍內的變形。除此以外,將各種組合或形態、進一步在該些中包含僅一個要素、一個以上或一個以下的要素的其他組合或形態亦列入本揭示的範疇或思想範圍內。
10‧‧‧液晶顯示元件
11‧‧‧第1基板
12‧‧‧第2基板
13‧‧‧液晶層
14‧‧‧共用電極
15‧‧‧絕緣膜
16‧‧‧畫素電極
17‧‧‧彩色濾光片
18‧‧‧保護膜
19‧‧‧狹縫
21、22‧‧‧液晶配向膜
23、24‧‧‧偏光板
A、B、C、D‧‧‧電極
C1‧‧‧虛線包圍的部分
d1‧‧‧電極的線寬
d2‧‧‧電極間的距離
圖1為表示FFS型液晶顯示元件的概略構成的剖面圖。 圖2為表示第2實施形態的FFS型液晶顯示元件的概略構成的剖面圖。 圖3為畫素電極的平面示意圖。 圖4為畫素電極的平面示意圖。
Claims (12)
- 一種液晶元件,其包括第1基材、與所述第1基材對向配置的第2基材、以及配置於所述第1基材與所述第2基材之間的液晶層, 所述第1基材及所述第2基材中的至少一者為包含樹脂的基材,且所述液晶元件包括: 共用電極,設置於所述第1基材上; 畫素電極,於所述第1基材中於所述共用電極上介隔絕緣膜配置而成;以及 液晶配向膜,形成於所述第1基材及所述第2基材中的至少一者上,且與所述液晶層鄰接。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶元件,其中所述第1基材為玻璃基材,所述第2基材為包含樹脂的基材。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶元件,其中所述液晶配向膜含有選自由具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物、聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種聚合物。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的液晶元件,其中於包含樹脂的基材上形成有含有具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物的液晶配向膜。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的液晶元件,其中所述液晶配向膜是藉由含有具有光配向性基的聚合物的液晶配向劑而形成。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的液晶元件,其中所述液晶配向膜是藉由含有選自由矽烷化合物及聚矽氧烷所組成的群組中的至少一種化合物的液晶配向劑而形成。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的液晶元件,其中所述液晶配向膜分別形成於所述第1基材及所述第2基材上,形成於所述第1基材上的液晶配向膜與形成於所述第2基材上的液晶配向膜是使用組成彼此不同的液晶配向劑而形成。
- 如申請專利範圍第7項所述的液晶元件,其中所述第1基材為玻璃基材,所述第2基材為包含樹脂的基材, 形成於所述第1基材上的液晶配向膜包含選自由聚醯胺酸、聚醯胺酸酯及聚醯亞胺所組成的群組中的至少一種, 形成於所述第2基材上的液晶配向膜包含具有聚合性不飽和鍵的單體的聚合物。
- 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的液晶元件,其中所述液晶配向膜是藉由含有具有交聯性基的化合物的液晶配向劑而形成。
- 一種液晶元件的製造方法,其中所述液晶元件包括第1基材、與所述第1基材對向配置的第2基材、以及配置於一對基材間的液晶層,並且 所述第1基材及所述第2基材中的至少一者為包含樹脂的基材, 於所述第1基材上設置有共用電極、以及於所述共用電極上介隔絕緣膜而配置的畫素電極, 所述液晶元件的製造方法包括: 於所述第1基材及所述第2基材中的至少一者塗佈液晶配向劑而形成液晶配向膜的步驟;以及 於形成所述液晶配向膜後,介隔所述液晶層而將所述第1基材及所述第2基材對向配置而構建液晶單元的步驟。
- 如申請專利範圍第10項所述的液晶元件的製造方法,其中於150℃以下對塗佈於包含樹脂的基材的表面上的液晶配向劑進行加熱。
- 如申請專利範圍第10項或第11項所述的液晶元件的製造方法,其中相對於所述液晶配向劑中所含的溶劑的總量,所述液晶配向劑中的選自由N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯及N-乙基-2-吡咯啶酮所組成的群組中的至少一種溶劑的含有比例為30質量%以下。
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