不具有取向膜的液晶显示元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种形成取向控制层的方法，所述取向控制层在使添加于液晶组合物中的聚合性极性化合物聚合时，对使液晶分子均匀地取向而言有效果。在具有第一基板、形成于所述第一基板的多个像素电极、第二基板、形成于所述第二基板且与所述像素电极相向的相向电极、以及夹持于所述像素电极与所述相向电极之间的液晶层的液晶显示元件中，对所述液晶层中所含的聚合性极性化合物，在第一阶段中不施加电压而以特定的照度照射紫外线，并在第二阶段中一边施加规定的电压一边以特定的照度照射紫外线。

Manufacturing method of liquid crystal display element without orientation film

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不具有取向膜的液晶显示元件的制造方法
本专利技术涉及一种不具有取向膜的液晶显示元件的制造方法。进一步详细而言，本专利技术涉及一种具有含有聚合性极性化合物且介电各向异性为正或负的液晶组合物的液晶显示元件的制造方法。
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(phasechange，PC)、扭转向列(twistednematic，TN)、超扭转向列(supertwistednematic，STN)、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend，OCB)、共面切换(in-planeswitching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringefieldswitching，FFS)、电场感应光反应取向(field-inducedphoto-reactivealignment，FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passivematrix，PM)及有源矩阵(activematrix，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(thinfilmtransistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metalinsulatormetal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphoussilicon)及多晶硅(polycrystalsilicon)。后者根据制造工序而分类为高温型与低温型。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、及利用自然光与背光这两者的半透过型。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一步进行说明。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-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(movingimage)，优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因此，优选为组合物的粘度小。更优选为在低的温度下的粘度小。表1.组合物的特性与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，而需要光学各向异性大或光学各向异性小，即光学各向异性适当。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。所述值在如TN模式的元件中为约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，对于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。组合物的大的介电各向异性有助于使元件的阈电压低、消耗电力小及对比度比大。因此，优选为正或负的介电各向异性大。组合物的比电阻大有助于元件的电压保持率大与对比度比大。因此，优选为在初始阶段中具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后具有大的比电阻的组合物。组合物对紫外线及热的稳定性与元件的寿命相关联。在所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对用于液晶监视器、液晶电视等的AM元件而言优选。通用的液晶显示元件中，液晶分子的垂直取向可通过特定的聚酰亚胺取向膜达成。聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)型的液晶显示元件中，使聚合物与取向膜加以组合。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至具有取向膜的元件中。其次，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物的网状结构。所述组合物中，可通过聚合物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。聚酰亚胺取向膜如此而有用，但在元件大时，难以将聚酰亚胺前体的溶液均匀地涂敷于基板上且难以通过煅烧获得均匀的薄膜。另一方面，不具有聚酰亚胺那样的取向膜的液晶显示元件中使用含有聚合物及不具有聚合性基的极性化合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物及少量极性化合物的组合物注入至元件中。此处，极性化合物吸附于基板表面并进行排列。依据所述排列，液晶分子进行取向。其次，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。此处，聚合性化合物进行聚合，并使液晶分子的取向稳定化。所述组合物中，可通过聚合物及极性化合物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。进而，不具有取向膜的元件无需形成取向膜的工序。由于不存在取向膜，因此不存在元件的电阻因取向膜与组合物的相互作用而降低的情况。在具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待利用聚合物与极性化合物的组合的此种效果。在不具有聚酰亚胺那样的取向膜的元件的制造中，为了减少液晶分子的取向缺陷而公开有以下的两个方法。1)一边施加电压一边对包含聚合性化合物的液晶组合物照射紫外线，进而不施加电压而是进行追加的紫外线照射的液晶显示装置的方法。2)一边施加电压一边对包含聚合性化合物的液晶组合物照射紫外线，进而一边施加实质上不使液晶分子驱动的电压一边进行追加的紫外线照射的液晶显示装置的方法(专利文献1)。在此种元件的制造中，根据制造工序的条件，垂直取向的均匀性会发生变动(专利文献2、专利文献3)。在本专利技术中，代替聚合物及极性化合物而将具有聚合性基的极性化合物与液晶性化合物组合，并将所述组合物加以有效利用，由此研究有不具有取向膜的液晶显示元件的制造方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2008-134668号公报专利文献2：日本专利特开2005-181582号公报专利文献3：日本专利特开2006-58755号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的为提供一种方法，所述方法为在不具有聚酰亚胺那样的取向膜的液晶显示元件的制造中，为了获得均匀的取向而自所述现有技术改变紫外线照射与电压施加的顺序的方法。另一目的为提供一种制造液晶显示元件的方法，所述方法通过在液晶组合物中添加具有高的化学稳定性、高的使液晶分子取向的能力、及在液晶组合物中的高溶解度的聚合性极性化合物并使其聚合，而制造具有可使用元件的温度范围广、响应时间短、电压保持率高、阈电压低、对比度比大、寿命长之类的特性的液晶显示元件。另一目的为提供一种制造具有液晶组合物的液晶显示元件的方法，所述液晶组合物满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、正或负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等特性的至少一种。解决问题的技术手段本专利技术人等人为了解决所述课题，就紫外线照射与电压施加的顺序加以研究，且在液晶组合物中添加作为取向性单体的具有由至少一个环构成的液晶原部位的聚合性极性化合物并加以研究，结果发现通过以特定的条件使其聚合可解决所述课题，从而完成了本专利技术。本专利技术包含下述方案等。[1]一种液晶显示元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶显示元件的制造方法，所述液晶显示元件具有：第一基板；形成于所述第一基板的多个像素电极；第二基板；形成于所述第二基板的与所述像素电极相向的相向电极；以及夹持于所述像素电极与所述相向电极之间的液晶层，所述液晶层包含液晶组合物，所述液晶组合物含有作为取向性单体的具有由至少一个环构成的液晶原部位的聚合性极性化合物与液晶性化合物，所述液晶显示元件的制造方法的特征在于：首先，对所述液晶组合物不施加电压、或施加实质上不使液晶组合物驱动的电压，并以1J/cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.28 JP 2016-2300291.一种液晶显示元件的制造方法，所述液晶显示元件具有：第一基板；形成于所述第一基板的多个像素电极；第二基板；形成于所述第二基板的与所述像素电极相向的相向电极；以及夹持于所述像素电极与所述相向电极之间的液晶层，所述液晶层包含液晶组合物，所述液晶组合物含有作为取向性单体的具有由至少一个环构成的液晶原部位的聚合性极性化合物与液晶性化合物，所述液晶显示元件的制造方法的特征在于：首先，对所述液晶组合物不施加电压、或施加实质上不使液晶组合物驱动的电压，并以1J/cm2至60J/cm2的范围照射照度为2mW/cm2至200mW/cm2的范围的第一紫外线；其次，一边对所述液晶组合物施加阈电压以上且30V以下的电压，一边以5J/cm2至100J/cm2的范围照射照度为2mW/cm2至200mW/cm2的范围的第二紫外线；从而形成取向控制层，所述取向控制层包含通过使所述聚合性极性化合物聚合而生成的聚合物。2.根据权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法，其中，首先，对所述液晶组合物不施加电压、或施加实质上不使液晶组合物驱动的电压，并以3J/cm2至50J/cm2的范围照射照度为2mW/cm2至100mW/cm2的范围的第一紫外线；其次，一边对所述液晶组合物施加阈电压以上且30V以下的电压，一边以5J/cm2至55J/cm2的范围照射照度为2mW/cm2至100mW/cm2的范围的第二紫外线。3.根据权利要求1所述的液晶显示元件的制造方法，其中，在第二紫外线照射后，进而对液晶组合物不施加电压、或施加实质上不使液晶组合物驱动的电压，并以1J/cm2至60J/cm2的范围照射照度为2mW/cm2至200mW/cm2的范围的第三紫外线。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，其中所述取向性单体为式(1α)所表示的化合物。式(1α)中，R1为碳数1至15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；MES为具有至少一个环的液晶原基；Sp1为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；M1及M2独立地为氢、氟、氯、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；R2为式(1αa)、式(1αb)或式(1αc)所表示的基：式(1αa)、式(1αb)及式(1αc)中，Sp2及Sp3独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；S1为＞CH-或＞N-；S2为＞C＜或＞Si＜；X1独立地为-OH、-NH2、-OR3、-N(R3)2、式(x1)、-COOH、-SH、-B(OH)2或-Si(R3)3所表示的基，此处，R3为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代，式(x1)中的w为1、2、3或4，5.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，所述取向性单体为式(1β)所表示的化合物。式(1β)中，R1为碳数1至15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；MES为具有至少一个环的液晶原基；Sp1为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；R2、M1、M2及M3独立地为氢、氟、氯或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。6.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，所述取向性单体为式(1γ)所表示的化合物。式(1γ)中，R1、R2及R3独立地为氢或碳数1至15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-S-或-NH-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；n独立地为0、1或2；环A4为亚环己基、亚环己烯基、亚苯基、萘、十氢萘、四氢萘、四氢吡喃、1,3-二噁烷、嘧啶或吡啶，环A1及环A5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、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数2至12的烯基、碳数1至11的烷氧基、或碳数2至11的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；Z1及Z5独立地为单键或碳数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-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；Sp1、Sp2及Sp3独立地为单键或碳数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-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；a及b独立地为0、1、2、3或4，而且a及b的和为1、2、3或4；c、d及e独立地为0、1、2、3、或4；c、d及e的和为2、3、或4；P1、P2及P3独立地为式(P-1)所表示的聚合性基；式(P-1)中，M1及M2独立地为氢、氟、氯、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；R4为选自式(1γa)、式(1γb)及式(1γc)所表示的基的群组中的基。式(1γa)、式(1γb)及式(1γc)中，Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；S1为＞CH-或＞N-；S2为＞C＜或＞Si＜；X1独立地为-OH、-NH2、-OR5、-N(R5)2、-COOH、-SH、-B(OH)2、或-Si(R5)3所表示的基，此处，R5为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。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，其中在具有由至少一个环构成的液晶原部位的所述取向性单体中，所述液晶原部位包含环己烷环。8.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，其中所述取向性单体为式(1-1)所表示的化合物。式(1-1)中，R1为碳数1至15的烷基，所述R1中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经卤素取代；环A1及环A2独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、芴-2,7-二基、菲-2,7-二基、蒽-2,6-二基、全氢环戊并[a]菲-3,17-二基、或2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氢环戊并[a]菲-3,17-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数2至12的烯基、碳数1至11的烷氧基、或碳数2至11的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；a为0、1、2、3、或4；Z1为单键或碳数1至6的亚烷基，所述Z1中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；Sp1为单键或碳数1至10的亚烷基，所述Sp1中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代，这些基中，至少一个氢经选自式(1a)所表示的基中的基取代，式(1a)中，Sp12为单键或碳数1至10的亚烷基，所述Sp12中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代；M11及M12独立地为氢、卤素、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基：R12为碳数1至15的烷基，所述R12中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经卤素取代：式(1-1)中，P11为选自式(1e)及式(1f)所表示的基中的基，式(1e)及式(1f)中，Sp13为单键或碳数1至10的亚烷基，所述Sp13中，至少一个-CH2-可经-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经卤素取代；M13及M14独立地为氢、卤素、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基；R13为选自式(1g)、式(1h)及式(1i)所表示的基中的基；式(1g)、式(1h)及式(1i)中，Sp14及Sp15独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经卤素取代；式(1g)及式(1i)中，S1为＞CH-或＞N-，S2为＞C＜或＞Si＜；X1为-OH、-NH2、-OR15、-N(R15)2、-C...

【专利技术属性】
技术研发人员：平井吉治，片野裕子，近藤史尚，荻田和寛，远藤浩史，黄名鸿，宋依霖，谢松年，
申请(专利权)人：捷恩智株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP