光取向膜用材料、光取向膜及其制造方法技术

一种光取向膜用材料、光取向膜及其制造方法，提供具有良好的液晶显示元件特性，例如电压保持率，而且具有良好的取向稳定性以及对光或热的充分耐久性的液晶显示元件用光取向膜。将１个分子中具有至少１个通过光二聚反应表面出光取向功能的光取向性基团以及至少２个聚合性马来酰亚胺基的聚合性单体涂覆在基板上，通过光照射该涂膜引起所述结构单元的光二聚反应和所述聚合性马来酰亚胺基的光聚合反应，形成交联的高分子膜，同时使所述高分子膜出现光取向功能，从而制备光取向膜。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于液晶显示元件的光取向膜，更详细地说，涉及通过光照射，不进行摩擦就能够使液晶分子取向的光取向膜的形成材料、由该材料构成的光取向膜、其制造方法以及使用该光取向膜的液晶显示元件。
技术介绍
液晶显示装置中，通过电场等的作用改变液晶分子排列的状态，利用随之的光学特性变化进行显示。大多数场合下，液晶以夹在两个基板间隙中的状态得以使用，因此为了使液晶分子沿特定的方向排列，就要在基板的内侧进行取向处理。通常，取向处理采用称作摩擦的方法，即在玻璃等基板上设置聚酰亚胺等高分子膜，用布等沿一个方向对其进行摩擦。这样，靠近基板的液晶分子进行排列使其长轴(director)平行于摩擦方向。例如，在螺旋向列型(TN)单元(cell)中，在两个正交偏振片之间，使内侧涂覆有取向膜的两个基板相对，设置成其摩擦方向相互垂直，从而可以通过光透过率的变化进行显示。但是，虽然摩擦法具有制造装置简单的优点，但由于制造工艺中产生静电和尘埃，因而在取向处理后洗涤工艺是必不可少的，同时，特别是在近年来较多使用的TFT方式的液晶单元中，由于静电使预先设置在基板上的TFT元件被破坏，这也是制造过程中材料利用率下降的原因。另一方面，由于液晶显示元件中构成的液晶分子的倾斜存在方向性，根据观察显示元件的方向，显示色或对比发生变化等视角依存性已成问题。作为改善该问题的一个方法，设计出了分割一个象素，在每个区域改变液晶分子的预倾斜角(特开昭62-159119号公报)或取向方向(特开昭63-106624号公报)的取向分割法。对于这种每个分割区域的取向，以前的摩擦法工艺复杂，不适于实际应用。为了解决所述问题，近年来不进行摩擦的液晶取向控制技术为人们瞩目。作为这种无摩擦的取向技术，逐步研究了正交蒸镀法、LB(Langmuir-Brojet)膜法、照相平版印刷法、光取向法等。特别是由于用偏振光照射基板上设置的涂膜，使之产生液晶取向性的光取向法简便，取向处理后不需要洗涤工艺，而且通过使用光掩膜等能够容易地进行上述取向分割，因而研究不断进行。该光取向法报道了通过有机分子中使之表现出光取向功能的光取向性基团，例如偶氮基等的光异构化进行光取向的方法；通过肉桂酰基、香豆素基、查耳酮基等光二聚作用进行光取向的方法；通过二苯甲酮基等的光交联和聚酰亚胺树脂等的光分解进行光取向的方法。作为利用这些光异构化、光二聚作用或光交联的光取向膜材料，大多使用在玻璃等基板上涂覆时能得到均匀膜的高分子材料，将上述光取向性基团引入该高分子材料的侧链或主链的情况很多。另外，也有将具有光取向性的分子作为客体分子，分散在由高分子化合物构成的主体化合物中使用的情况。但是，在光异构型的场合，由于利用偏振紫外线照射引起的分子顺-反(cis-trans)异构作用，在光取向处理后的光稳定性方面存在问题。另外，在光分解型的场合，由于担心进行光取向处理时产生的分解产物污染液晶，必须在处理后洗涤基板，从而失去了不需洗涤光取向膜的优点。另外，大多数使用高分子材料的光取向材料对溶剂的溶解性低，存在涂覆于基板时能够使用的溶剂种类有限的问题。例如，在WO9637807号公报(美国专利第6001277号说明书、特开平8-328005号公报)中，公开了一种可以光异构化的液晶取向膜，其中使用具有显示二向色性的结构单元和反应性官能团的树脂，但该材料为高分子化合物，涂覆于基板时可以使用的溶剂种类有限，一般使用N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮等高沸点的极性溶剂。这时，涂覆后为了使溶剂挥发需要较长时间，降低了生产率。而且，由于这种材料树脂中反应性官能团的比例低，因此交联密度低，结果由该材料形成的取向膜的耐热性未必很好。作为解决这些问题，长时间稳定地得到光取向膜的液晶取向能力的方法的一个实例，包括通过偏振光照射使加成了显示取向性的光取向性基团的聚合性单体进行热或光聚合，且通过偏振光照射使之进行光取向的方法。但大多数情况下，为了使单体进行热或光聚合必须添加聚合引发剂。由于该聚合引发剂是低分子化合物，恐怕即使在光取向膜硬化后，如果经过长时间，聚合引发剂也会扩散至单元内的液晶层，导致作为液晶显示元件的特性，例如电压保持率变差。作为不需要聚合引发剂的光聚合性基团，有聚合性马来酰亚胺基。使用具有这种聚合性马来酰亚胺基的化合物的光取向膜已在特开2000-53766号公报(美国专利第6218501号说明书)和专利2962473号公报(特开平11-2815号公报、美国专利第6048928号说明书)中公开。这些光取向膜在聚马来酰亚胺的主链上加成表现出光取向的官能团作为侧链，但这些光取向膜在耐热性和液晶取向能力的长期稳定性方面仍然不能十分令人满意。
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于提供具有良好的液晶显示元件特性，例如电压保持率，而且具有良好的取向稳定性以及对光或热的充分耐久性的液晶显示元件用光取向膜。为了解决上述课题，本专利技术提供光取向膜用材料，其特征在于由聚合性单体组成，该聚合性单体在1个分子中具有至少1个通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团(Photo-alignment moiety)以及至少2个聚合性马来酰亚胺基。另外，为了解决上述课题，本专利技术还提供光取向膜，其特征在于由1个分子中具有至少1个通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团以及至少2个聚合性马来酰亚胺基的聚合性单体的聚合体构成，具有通过上述光取向性基团的光二聚作用表现出的光取向功能以及通过上述聚合性马来酰亚胺基的聚合产生的交联结构。另外，为了解决上述课题，本专利技术还提供光取向膜的制造方法，其特征在于将1个分子中具有至少1个通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团以及至少2个聚合性马来酰亚胺基的聚合性单体涂覆在基板上，通过光照射该涂膜引起上述结构单元的光二聚反应和上述聚合性马来酰亚胺基的光聚合反应，形成交联的高分子膜，同时使所述高分子膜出现光取向功能。此外，为了解决上述课题，本专利技术还提供光取向膜的制造方法，其特征在于将1个分子中具有至少1个通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团以及至少2个聚合性马来酰亚胺基的聚合性单体涂覆在基板上，通过加热该涂膜引起上述聚合性马来酰亚胺基的热聚合反应，形成交联的高分子膜，再通过光照射上述高分子膜引起上述结构单元的光二聚反应，使上述高分子膜表现出光取向功能。另外，为了解决上述课题，本专利技术还提供液晶显示元件，其特征在于在具备内侧有取向膜的两个基板之间夹有液晶的结构的液晶显示元件中，上述取向膜由1个分子中具有至少1个通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团以及至少2个聚合性马来酰亚胺基的聚合性单体的聚合体构成，是具有通过上述光取向性基团的光二聚作用表现出的光取向功能以及通过上述聚合性马来酰亚胺基的聚合产生的交联结构的光取向膜。通过使用本专利技术的由马来酰亚胺衍生物构成的光取向膜用材料，能够得到具有良好的液晶显示元件特性，例如电压保持率，而且具有良好的取向稳定性和对光或热的充分耐久性的光取向膜。本专利技术的光取向膜用材料中使用的1个分子中具有至少1个通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团以及至少2个聚合性马来酰亚胺基的聚合性单体中，通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团只要是通过照射偏振光能够引起光反应得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光取向膜用材料，其特征在于，由聚合性单体组成，该聚合性单体在１个分子中具有至少１个通过光二聚反应表现出光取向功能的光取向性基团（Ｐｈｏｔｏ－ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍｏｉｅｔｙ）以及至少２个聚合性马来酰亚胺基。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：福田昌宣，早川均，高田宏和，
申请(专利权)人：大日本油墨化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]