液晶显示元件及其制造方法技术

在PVA、MVA等垂直取向液晶显示器、IPS模式、FFS模式、TN模式等平行取向液晶显示器中，抑制驱动电压上升，抑制双折射率降低，改善透射率，且同时改善液晶的下降时间，从而提供高透射率且高速响应性优异的液晶显示元件。此外，提供该液晶显示元件的制造方法。提供一种液晶显示元件，其在夹持于至少一者具有电极的2片透明基板间的液晶组合物中含有聚合物或共聚物，该聚合物或共聚物的含量为该液晶组合物及该聚合物或共聚物的合计质量的0.5质量％以上且小于40质量％，该聚合物或共聚物形成聚合物网络，该聚合物网络具有单轴性的折射率各向异性或易取向轴，且具有不同的2种以上的取向状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液晶显示元件及其制造方法
本专利技术关于一种液晶显示元件及其制造方法。
技术介绍
液晶电视虽已广泛普及，但随着大型化带来的高画质化，移动于屏幕上的显示物的移动速度比小型液晶电视快，因此，要求加快液晶的响应速度，提升视频画质。不需要滤色器的场序全彩显示方式的特征在于使用按照“红→绿→蓝”的顺序点亮的背光源。在通常的CRT、液晶显示器中，框架时间(frametime)为16.7ms，而在场序全彩显示方式中，则框架时间为5.6ms，要求高速响应性。作为表示高速响应性的指标，可列举τd与τr之和。τd为液晶的下降响应时间，τr为液晶的上升响应时间。为了满足场序全彩显示方式中的高速响应性，期望τd与τr之和小于1.5ms。目前在市场上被称为向列液晶的液晶材料，一般被利用于电视、监视器、移动电话、智能手机、平板终端等平板显示器。然而，由于向列液晶的响应速度慢，约为十几毫秒至数毫秒，故而期望改善。响应速度由于会受到液晶的旋转粘性γ1及弹性常数很大的影响，因此研究了通过新颖化合物的开发、组成的优化来改良，但改善的进展缓慢。相对于此，使用近晶液晶的铁电性液晶(FLC)可实现数百微秒的高速响应。然而，由于仅为明与暗两种状态，故而不易实现全彩显示所需的中间渐变显示，使用的是区域渐变等方法。FLC中，由FLC与单体的混合物构成的高分子稳定V形铁电液晶(PSV-FLC)元件在铁电性液晶内形成有微细的聚合物网络，除了作为FLC特长的高速响应性以外，也可实现中间渐变显示，此外，耐冲击性也比以往的FLC获得提升(专利文献1)。此外，在向列液晶与高分子的复合材料中，若将70质量％以上的聚合性化合物添加于向列液晶介质，则虽然可得到响应时间为数十微秒的高速响应，但驱动电压却会超过约80V，并不实用，且实效的双折射率会比使用的液晶双折射率降低1位数以上，因此，使得元件的透射率下降。另一方面，提出有如下的PS(polymer-stabilised：高分子稳定化)或PSA(polymer-sustainedalignment：高分子维持取向)显示器：将0.3质量％以上且小于1质量％的1种以上的聚合性化合物添加于液晶介质，施加或不施加电压，通过UV光聚合，在玻璃基板界面上形成聚合或者交联而得到的微细的突起结构物，主要诱发预倾斜(pretilt)(专利文献2～6)。PS或PSA等显示器主要在垂直取向模式下使用交互配置有微细宽度的线状狭缝与微细宽度的线状电极的鱼骨型图案电极，形成分割成4个的多域(multi-domain)，实现高视野角化。此时，若施加电压，则液晶会朝线状狭缝方向倾斜取向。若在此取向状态下使聚合性化合物聚合，则高分子薄膜会形成于基板界面，基板界面附近的液晶取向会稳定化。此时，会诱发倾斜取向方位作为预倾斜，通过利用图案电极形成的取向分割，而不需要复杂的垂直取向膜的取向处理工序(非专利文献1)。此外，报道了响应时间可从10毫秒改善至数毫秒。关于其他的高分子取向稳定化技术，采用有使液晶中的聚合性化合物反应的方法。通过高分子使施加电压时的取向状态稳定化以得到所需的电光学特性，而可显示出仅以液晶单质无法得到的特性(专利文献7～14)。然而，即使在这些元件中，在高速响应性的观点下，也有改良的空间。尤其关于液晶显示装置的上升速度的高速响应化，实际使用的是液晶组合物的低粘性化、高介电常数化、低弹性常数化、赋予预倾角、或者过驱动(overdrive)法等驱动方法的改善等各种方法，但关于下降速度，现状是除了液晶组合物的低粘性化以外，尚未发现有效的方法，而期望改善。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-31821号公报专利文献2：日本特表2013-536271号公报专利文献3：日本特表2013-538249号公报专利文献4：日本特表2012-527495号公报专利文献5：日本特表2012-513482号公报专利文献6：日本特开2012-219270号公报专利文献7：日本特许4175826号专利文献8：日本特开2009-192600号公报专利文献9：日本特许5020203号专利文献10：日本特开1999-0258758号公报专利文献11：日本特许5383994号专利文献12：US8940375专利文献13：WO2011/055571专利文献14：WO2015/122457非专利文献非专利文献1：JournaloftheSID17/7，553-559(2009)
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术所要解决的课题在于在PVA(Patternedverticalalignment，图案化垂直取向)、MVA(Multi-domainVerticalAlignment，多域垂直取向)的垂直取向(VA)液晶显示器、IPS(In-planeswitching，面内切换)模式、FFS(FringeFieldswitching，边缘场切换)模式、TN(TwistedNematic，扭曲向列)模式等的平行取向液晶显示器中，抑制驱动电压的上升，抑制双折射率的降低，改善透射率，且同时改善液晶的下降时间，由此提供高透射率且高速响应性优异的液晶显示元件，另外，提供该液晶显示元件的制造方法。用于解决课题的手段为了在含有液晶组合物及聚合性化合物的聚合性液晶组合物中，在液晶单元整体形成具有折射各向异性并具有取向功能的聚合物网络，谋求高速响应，且可进行高分子稳定化以便使液晶分子的倾斜取向方位一致朝电极图案所规定的方向，本专利技术人着眼于聚合性化合物的含有率与聚合物网络形成条件，而完成本专利技术。[1]一种液晶显示元件的制造方法，含有：对于夹持于至少一者具有电极的2片透明基板间的聚合性液晶组合物，施加该聚合性液晶组合物的阈值电压以上的电压，且同时照射紫外线进行聚合相分离的工序；以及然后在照射紫外线的状态下使电压小于阈值电压，并进一步照射紫外线的工序。[2]如前述[1]记载的液晶显示元件的制造方法，在施加聚合性液晶组合物的阈值电压以上的电压且同时照射紫外线进行聚合相分离的工序中，聚合性液晶组合物中的液晶分子相对于透明基板平面以0度至30度的范围倾斜而取向，而在照射紫外线的状态下使前述电压小于阈值电压并进一步照射紫外线的工序中，前述液晶分子相对于透明基板平面倾斜80度至90度而取向。[3]如前述[1]或[2]记载的液晶显示元件的制造方法，在施加聚合性液晶组合物的阈值电压以上的电压且同时照射紫外线进行聚合相分离的工序中，聚合性液晶组合物中的液晶分子相对于透明基板平面以0度至90度的范围倾斜而取向，而在照射紫外线的状态下使前述电压小于阈值电压并进一步照射紫外线的工序中，前述液晶分子相对于透明基板平面倾斜0度至30度而取向。[4]如前述[1]～[3]中任一项记载的液晶显示元件的制造方法，施加的电压为交流波形，具有聚合性液晶组合物显示出介电各向异性的范围的频率。[5]如前述[1]～[4]中任一项记载的液晶显示元件的制造方法，阈值电压以上的电压为电压V10以上，其中电压V10相对于聚合性液晶组合物的电压-透射率特性电压中的透射率总变化量为10％以上。[6]如前述[1]～[5]中任一项记载的液晶显示元件的制造方法，小于阈值电压的电压为0V以上且小于阈值电压的90％的电压。[7]如前述[1]～[6]中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶显示元件的制造方法，含有：对于夹持于至少一者具有电极的2片透明基板间的聚合性液晶组合物，施加该聚合性液晶组合物的阈值电压以上的电压且同时照射紫外线进行聚合相分离的工序，以及然后在照射紫外线的状态下使电压小于阈值电压，并进一步照射紫外线的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 JP 2016-0758091.一种液晶显示元件的制造方法，含有：对于夹持于至少一者具有电极的2片透明基板间的聚合性液晶组合物，施加该聚合性液晶组合物的阈值电压以上的电压且同时照射紫外线进行聚合相分离的工序，以及然后在照射紫外线的状态下使电压小于阈值电压，并进一步照射紫外线的工序。2.根据权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法，在施加聚合性液晶组合物的阈值电压以上的电压且同时照射紫外线进行聚合相分离的工序中，聚合性液晶组合物中的液晶分子相对于透明基板平面以0度至30度的范围倾斜而取向，而在照射紫外线的状态下使所述电压小于阈值电压并进一步照射紫外线的工序中，所述液晶分子相对于透明基板平面倾斜80度至90度而取向。3.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件的制造方法，在施加聚合性液晶组合物的阈值电压以上的电压且同时照射紫外线进行聚合相分离的工序中，聚合性液晶组合物中的液晶分子相对于透明基板平面以0度至90度的范围倾斜而取向，而在照射紫外线的状态下使所述电压小于阈值电压并进一步照射紫外线的工序中，所述液晶分子相对于透明基板平面倾斜0度至30度而取向。4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶显示元件的制造方法，施加的电压为交流波形，具有聚合性液晶组合物显示出介电各向异性的范围的频率。5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶显示元件的制造方法，阈值电压以上的电压为电压V10以上，其中电压V10相对于聚合性液晶组合物的电压-透射率特性电压中的透射率总变化量为10％以上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶显示元件的制造方法，小于阈值电压的电压为0V以上且小于阈值电压的90％的电压。7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶显示元件的制造方法，作为聚合性液晶组合物中的聚合性化合物，使用选自下述通式(V)及通式(VI)表示的化合物中的1种或2种以上的化合物，[化1]式中，X1及X2各自独立地表示氢原子或甲基，Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-，式中，s表示1～11的整数，氧原子连接于芳香环，U表示碳原子数2～20的直链或者分支多价亚烷基或碳原子数5～30的多价环状取代基，多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代，或可被碳原子数5～20的烷基或环状取代基取代，所述碳原子数5～20的烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代，k表示1～5的整数，式中所有的1,4-亚苯基中任意的氢原子可被取代为-CH3、-OCH3、氟原子或氰基，[化2]式中，X3表示氢原子或甲基，Sp3表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)t-，式-O-(CH2)t-中，t表示2～11的整数，氧原子连接于芳香环，V表示碳原子数2～20的直链或者分支多价亚烷基或碳原子数5～30的多价环状取代基，多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代，或可被碳原子数5～20的烷基或环状取代基取代，所述碳原子数5～20的烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代，W表示氢原子、卤原子或碳原子数1～15的烷基；式中所有的1,4-亚苯基中任意的氢原子可被取代成-CH3、-OCH3、氟原子或氰基。8.根据权利要求7所述的液晶显示元件的制造方法，作为所述聚合性化合物，使用通式(V)表示的Sp1与Sp2相同的1种或2种以上的化合物。9.根据权利要求7或8所述的液晶显示元件的制造方法，作为所述聚合性化合物，使用通式(V)表示的Sp1与Sp2相同的2种以上的化合物，其中所述2种以上的化合物彼此的Sp1及Sp2不同。10.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶显示元件的制造方法，作为聚合性液晶组合物中的液晶化合物，使用下述通式(LC)表示的液晶化合物，[化3]通式(LC)中，RLC表示碳原子数1～15的烷基，该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被取代成卤原子，ALC1及ALC2各自独立地表示选自由下述的基团(a)、基团(b)及基团(c)组成的组中的基团，(a)反式-1,4-亚环己基，存在于该基团中的1个CH2基或未邻接的2个以上的CH2基可被氧原子或硫原子取代，(b)1,4-亚苯基，存在于该基团中的1个CH基或未邻接的2个以上的CH基可被氮原子取代，(c)1,4-双环(2.2.2)亚辛基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或色满-2,6-二基，所述基团(a)、基团(b)或基团(c)所含的1个或2个以上的氢原子各自可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代，ZLC表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-，YLC表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基及碳原子数1～15的烷基，该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被卤原子取代，a表示1～4的整数，当a表示2、3或4而在通式(LC)中存在多个ALC1时，多个存在的ALC1可相同或不同，当存在多个ZLC时，多个存在的ZLC可相同或不同。11.根据权利要求1至10中任一项所述的液晶显示元件的制造方法，液晶显示元件的单元结构为VA模式、IPS模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤泽宣，小寺史晃，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP