液晶显示元件制造技术

本发明专利技术提供一种具有短的响应时间、大的电压保持率、低的阈电压、大的对比度比、长的寿命、小的闪烁率等特性的液晶显示元件。所述液晶显示元件包含：电极组群，形成于经对向配置的一对基板的其中一个或两个上；多个有源元件，与所述电极组群连接；液晶取向膜，形成于所述一对基板各自的对向的面上；以及液晶组合物，夹持于所述一对基板间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种液晶显示元件、所述元件中使用的介电各向异性为负的液晶组合物、以及液晶取向膜。特别是涉及具有扭转向列(twisted nematic，TN)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)、共面切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式的液晶显示元件。本专利技术还涉及一种聚合物稳定取向型的液晶显示元件。
技术介绍
液晶显示元件中，基于液晶分子的运作模式的分类为：相变(phase change，PC)、扭转向列(twisted nematic，TN)、超扭转向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)、共面切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，AM)。PM被分类为静态式(static)、多路复用式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型及低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光及背光此两者的半透过型。液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述组合物具有适当的特性。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好特性的AM元件。将两者的特性中的关联归纳于下述表1中。基于市售的AM元件来对组合物的特性进行进一步的说明。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像，优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因此，优选为组合物中的粘度小。更优选为低温下的粘度小。表1.组合物与AM元件的特性组合物的光学各向异性与元件的对比度比相关联。根据元件的模式，而需要大的光学各向异性或者小的光学各向异性，即适当的光学各向异性。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度比为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类。在TN之类的模式的元件中，所述值为约0.45μm，在VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，在IPS模式或FFS模式的元件中，所述值为约0.20μm至约0.30μm的范围。这些情况下，对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物中的大的介电各向异性有助于元件中的低阈电压、小的消耗电力与大的对比度比。因此，优选为大的介电各向异性。组合物对紫外线及热的稳定性与元件的寿命相关联。所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视等中使用的AM元件而言优选。聚合物稳定取向(PSA；polymer sustained alignment)型的液晶显示元件中，使用含有聚合体的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。继而，一边对所述元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。聚合性化合物进行聚合而在组合物中生成聚合体的网眼结构。所述组合物中，可利用聚合体来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。在具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待聚合体的所述效果。若长时间使用液晶显示元件，则有时会在显示画面上产生闪烁(flicker)。经推定：所述闪烁与图像的残像相关联，且当以交流来驱动时，通过在正图框(frame)的电位与负图框的电位之间产生差而产生所述闪烁。为了减少闪烁的产生，就元件的结构或组合物的成分的观点而言来尝试改良。具有TN模式的AM元件中使用具有正的介电各向异性的组合物。具有VA模式的AM元件中使用具有负的介电各向异性的组合物。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。聚合物稳定取向(PSA；polymer sustained alignment)型的AM元件中使用具有正或负的介电各向异性的组合物。具有负的介电各向异性的液晶组合物的例子揭示于下述专利文献1中。为了使这些液晶显示元件具有均匀的显示特性，需要控制液晶分子的排列。具体而言，使基板上的液晶分子在一个方向上均匀取向，使液晶分子自基板面起具有一定的倾斜角(预倾角)等。担负此种作用的是液晶取向膜。液晶取向膜是与液晶显示元件的显示品质有关的重要要素之一，随着显示元件的高品质化，液晶取向膜的作用逐年变得重要。液晶取向膜是使用液晶取向剂而形成。所谓主要使用的液晶取向剂，是使聚酰胺酸或可溶性的聚酰亚胺溶解于有机溶剂中而成的溶液(清漆)。将所述溶液涂布于基板上后，通过加热等手段而成膜，形成聚酰亚胺系液晶取向膜。作为对所述膜赋予使液晶分子取向的功能的(取向处理)方法，目前在工业上使用的是摩擦法。摩擦法为使用植毛有尼龙、人造丝、聚酯等纤维的布，将液晶取向膜的表面向一个方向擦拭的处理，由此可获得液晶分子的一致取向。另一方面，提出有对光反应性的膜照射光来实施取向处理的光取向法，所述方法中包含光分解、光异构化、光二聚化、光交联等(例如参照非专利文献1及专利文献2至专利文献6)。与摩擦法相比，光取向法的取向的均匀性高，而且是非接触的取向法，因此具有不会对膜造成损伤，可减少发尘或静电等产生液晶显示元件的显示不良的原因等优点。对光反应性的液晶取向膜(以下有时略记为“光取向膜”)中使用的原料也进行了大量研究。经报告：将四羧酸二酐、特别是环丁烷四羧酸二酐用于原料的聚酰亚胺可使液晶分子均匀且稳定地取向(例如参照专利文献2)。其是通过对形成于基板上的膜照射紫外线等，使聚酰亚胺产生化学变化而赋予使液晶分子在一定方向上取向的功能的方法。然而，利用此种方式的光取向膜与利用摩擦法的取向膜相比，存在杂质离子的量增加而电压保持率下降等电特性劣化的可能性。为了解决所述问题，对构成聚酰亚胺的分子结构进行了各种研究(例如参照专利文献2及专利文献3)。与摩擦法相比，光取向法的锚固能量小，液晶分子的取向性差，因此被指出引起液晶显示元件的响应速度的下降或残像的可能性。我们发现如下方法，即，例如以专利文献5中记载的方式，将聚酰胺酸涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示元件，其包含：电极组群，形成于经对向配置的一对基板的其中一个或两个上；多个有源元件，与所述电极组群连接；液晶取向膜，形成于所述一对基板各自的对向的面上；以及液晶组合物，夹持于所述一对基板间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 JP 2014-0685071.一种液晶显示元件，其包含：电极组群，形成于经对向配置的一对基板的其中一个或两个上；多个有源元件，与所述电极组群连接；液晶取向膜，形成于所述一对基板各自的对向的面上；以及液晶组合物，夹持于所述一对基板间。2.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其中液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物的组群的至少一种化合物作为第一成分，式(1)中，R1及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数1至12的烷基；环A及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯所取代的1,4-亚苯基或四氢吡喃-2,5-二基；环B为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基或者7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z1及Z2独立地为单键、亚乙基、羰基氧基、或者亚甲基氧基；a为0、1、2或3；b为0或1；而且，a及b的和为3以下。3.根据权利要求2所述的液晶显示元件，其中第一成分为选自式(1-1)至式(1-20)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物，式(1-1)至式(1-20)中，R1及R2独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、碳数2至12的烯基氧基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数1至12的烷基。4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶显示元件，其中基于液晶组合物的重量，第一成分的比例为10重量％至90重量％的范围。5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶组合物含有选自式(2)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物作为第二成分，式(2)中，R3及R4独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经卤素所取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数2至12的烯基；环D及环E独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或者2,5-二氟-1,4-亚苯基；Z3为单键、亚乙基或者羰基氧基；c为1、2或3。6.根据权利要求5所述的液晶显示元件，其中第二成分为选自式(2-1)至式(2-13)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物，式(2-1)至式(2-13)中，R3及R4独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经卤素所取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数2至12的烯基。7.根据权利要求5或6所述的液晶显示元件，其中基于液晶组合物的重量，第二成分的比例为10重量％至90重量％的范围。8.根据权利要求1至7中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶组合物含有选自式(3)所表示的化合物的组群中的至少一种聚合性化合物作为添加物成分，式(3)中，环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二恶烷-2-基、嘧啶-2-基、或者吡啶-2-基，所述环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数1至12的烷基所取代；环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二恶烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或者吡啶-2,5-二基，所述环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数1至12的烷基所取代；Z4及Z5独立地为单键或者碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-或-OCO-所取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、或-C(CH3)＝C(CH3)-所取代，所述基团中，至少一个氢可经氟或氯所取代；P1、P2及P3独立地为聚合性基；Sp1、Sp2及Sp3独立地为单键、或者碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-所取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-所取代，所述基团中，至少一个氢可经氟或氯所取代；d为0、1或2；e、f及g独立地为0、1、2、3或4；而且e、f及g的和为1以上。9.根据权利要求8所述的液晶显示元件，其中式(3)中，P1、P2及P3独立地为选自式(P-1)至式(P-6)所表示的基团的组群中的聚合性基，式(P-1)至式(P-6)中，M1、M2及M3独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数1至5的烷基；式(3)中，e个P1以及g个P3全部为式(P-4)所表示的基团时，e个Sp1以及g个Sp3的至少一个为至少一个-CH2-经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-所取代的亚烷基。10.根据权利要求8或9所述的液晶显示元件，其中添加物成分为选自式(3-1)至式(3-27)所表示的化合物的组群中的至少一种聚合性化合物，式(3-1)至式(3-27)中，P4、P5及P6独立地为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的基团的组群中的聚合性基：式(P-1)至式(P-3)中，M1、M2及M3独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经卤素所取代的碳数1至5的烷基；式(3-1)至式(3-27)中，Sp1、Sp2及Sp3独立地为单键、或者碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-或-OCOO-所取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-所取代，所述基团中，至少一个氢可经氟或氯所取代。11.根据权利要求8至10中任一项所述的液晶显示元件，其中基于液晶组合物的重量，添加物成分的比例为0.03重量％至10重量％的范围。12.根据权利要求1至11中任一项所述的液晶显示元件，其中液晶取向膜含有具有光反应性基的聚合体。13.根据权利要求12所述的液晶显示元件，其中聚合体为聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、或者这些的混合物。14.根据权利要求12或13所述的液晶显示元件，其中聚合体是由以下化合物所衍生，所述化合物为选自偶氮苯衍生物、二苯乙烯衍生物、二苯乙炔衍生物、二苯基丁二炔衍生物、螺吡喃衍生物、螺苯并吡喃衍生物、α-芳基-β-酮酸衍生物、α-亚肼基-β-酮酸衍生物、查耳酮衍生物、偶氮衍生物、亚苄基邻苯二甲酰亚胺衍生物、半硫靛衍生物、硫靛衍生物、螺恶嗪衍生物、桂皮醛衍生物、视黄醛衍生物、俘精酸酐衍生物、二芳基乙烯衍生物、聚次甲基系化合物、苯并噻唑啉并螺吡喃衍生物、苯并噻喃系螺吡喃衍生物、以及这些衍生物的异构体或者杂原子取代体的组群中的至少一种化合物。15.根据权利要求12至14中任一项所述的液晶显示元件，其中聚合体是由具有选自式(I)至式(VII)所表示的基团的组群中的光反应性基的化合物所衍生，-C≡C- (I)-C≡C-C≡C- (II)-C≡C-CH＝CH- (III)-C≡...

【专利技术属性】
技术研发人员：古里好优，斋藤将之，
申请(专利权)人：捷恩智株式会社，捷恩智石油化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP