液晶层形成用组合物、液晶显示装置和液晶显示装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够使处理时间的缩短和获得良好显示品质这两点兼得的液晶层形成用组合物。本发明专利技术的液晶层形成用组合物是含有液晶材料和单体的液晶层形成用组合物，其中上述单体是具有通过由光照射引起的夺氢反应生成羰自由基的结构的化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更详细地说，涉及用于为了长时间维持液晶的取向限制力而在取向膜上形成聚合物层的液晶层形成用组合物、在取向膜上形成有聚合物层的液晶显示装置、以及适于在取向膜上形成聚合物层的液晶显示装置的制造方法。
技术介绍
液晶显示装置(LCD :Liquid Crystal Display)是通过控制具有双折射性的液晶分子的取向来控制光的透过/遮断(显示的开/关)的显示装置。作为LCD的显示方式，可以列举使具有正的介电常数各向异性的液晶分子在液晶层的厚度方向上扭曲地取向的扭曲向列(TN:Twisted Nematic)模式、使具有负的介电常数各向异性的液晶分子与基板面垂直地取向的垂直取向(VA Vertical Alignment)模式、使具有正的介电常数各向异性的液晶分子与基板面平行地取向对液晶层施加横向电场的面内开关(IPS =In-PlaneSwitching)模式等。LCD由于薄型、轻量和低耗电，所以作为电视机、个人计算机、PDA等的显示设备被广泛使用。特别是近年来，以电视机用液晶显示装置等为代表，液晶显示装置的大型化在急速推进中。在进行大型化时，适合使用即使面积大也能够以高成品率制造、且具有广视野角的多畴垂直取向模式(MVA :Multi_domain Vertical Alignment)。多畴垂直取向模式是使具有负的介电常数各向异性的液晶垂直取向，在基板上设置堤(线状突起)、电极的抽出部(狭缝)作为取向限制用结构物的模式。在MVA模式中，由于设置有取向限制用结构物，所以即使不对取向膜施加摩擦处理也能够将施加电压时的液晶取向方位控制在多个方位，与现有的TN模式相比视角特性更加优秀。但是在MVA模式的情况下，具有显示会变暗的缺点。其主要原因在于，形成有线状突起(肋部)或狭缝的区域成为取向分割的边界而产生暗线，白显示时的透过率降低，显示看起来变暗。为了改善该缺点，只要充分增大肋部的配置间隔即可，但由于作为取向限制用结构物的肋部的个数变少，所以即使施加规定电压到液晶，到取向稳定为止的时间也变长，会产生响应速度变慢的问题。为了改善这种问题、实现高亮度和高速响应，提出了使用聚合物的赋予预倾角的技术(以下也称为PSA(Polymer Sustained Alignment :聚合物稳定取向)层(例如参照专利文献I 5))。在PSA技术中，将在液晶中混合有单体、低聚物等聚合性成分的液晶组合物封入到基板间，在对基板间施加电压使液晶分子倾斜的状态下使聚合性成分聚合而聚合物化。由此，即使撤去电压的施加，液晶也具有规定的预倾角，能够规定液晶取向方位。聚合性成分的聚合通过热或光(紫外线)照射来进行。通过使用PSA技术，不需要肋部且开口率提高，同时在整个显示区域赋予小于90°的预倾角，能够实现高速响应。另外，为了进行液晶取向限制，已知有在液晶显示装置的一对基板间形成高分子壁的方法(例如参照专利文献5)。但是，此处的高分子壁是以包围液晶层的方式形成的结构物，与在取向膜上作为薄层形成的PSA层有本质的不同。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特许第4175826号说明书专利文献2 :日本特开2005-221617号公报专利文献3 :日本特开2005-338613号公报专利文献4 :日本特开2008-116931号公报专利文献5 :日本特开平9-255706号公报专利文献6 :日本特开2006-058775号公报非专利文献非专利文献1:Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol. 45,847-851，1972 年
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据本专利技术的专利技术者的探讨，使用了 PSA层的赋予预倾角的技术，具有与在完成的LCD上显示图像时的显示不均相关的几个问题。首先，具有由于在单体聚合时施加电压使液晶分子的倾斜变化时在局部产生的液晶的取向异常，而在完成的LCD的图像显示中发生显示不均的问题。该显示不均根据使用的单体的不同而程度不同，并非对液晶材料有溶解性的所有单体都适于PSA层的形成。另外已有报告，即使不添加以艳佳固(IRGACTRE)651 (BASF公司制)为代表的光聚合引发剂，将包含PSA层形成所用的单体的组合物注入到晶胞、一边施加电压一边进行光照射、通过长时间的紫外线照射使单体聚合，由此也能够赋予PSA层垂直取向特性。另外，在这种情况下，与使用聚合引发剂的情况相比显示不均得以改善，容易得到更良好的显示品质。但是另一方面，因处理时间(生产节拍时间，tact time)的长时间化而导致的生产性的降低成为新的问题。在为了缩短聚合时间而添加了聚合引发剂的情况下，尽管能够缩短生产节拍时间，但有报告说会产生显示不均等有损作为显示器的性能，单纯地添加聚合引发剂难以使生产节拍时间的缩短和良好的显示品质兼得。因此，在以使高显示品质和生产节拍时间的缩短两者兼得为目标进行开发时，不添加现有的光聚合引发剂地通过光聚合形成PSA层的方法受到注目，但是聚合引发机理不明确，生产节拍时间的缩短的课题成为障碍。本专利技术是鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供一种能够使处理时间的缩短和获得良好的显示品质兼得的液晶层形成用组合物。解决问题的方案本专利技术的专利技术者对液晶显示中发生残影的原因进行了各种探讨后发现，到此为止的报告例子中的艳佳固651那样因光照射而发生自裂解的聚合引发剂的情况下，因该自裂解而使容易带电荷的杂质残留在液晶层中，所以会在晶胞内部产生直流偏置电压，即使施加电压液晶的取向状态也不同，其结果是会发生残影。而且发现，为了保持良好的显示品质并且缩短生产节拍时间，作为新的方法，将二苯甲酮、乙酰苯等作为PSA层的材料添加到液晶材料中，通过由光照射引起的夺氢反应来产生羰自由基的方法是有效的。二苯甲酮和乙酰苯，由于从共存的化合物等中夺氢来产生羰自由基，所以不会在液晶中产生因自裂解而在聚合引发剂中产生的来自聚合引发剂的杂质，能够抑制显示不均、残影等显示品质的劣化，并且能够缩短生产节拍时间。另外，二苯甲酮和乙酰苯能够廉价地获得各种衍生物，而且容易合成，所以制作在这些化合物中附加聚合基的衍生物较容易。像这样，通过使产生羰自由基的化合物作为聚合引发剂发挥作用并且作为PSA层形成用的聚合性化合物使用，能够使聚合引发剂自身从液晶中相分离，从而形成PSA层。根据这种方法，与现有技术的不使用聚合引发剂的方法相比能够大幅缩短生产节拍时间，同时能够获得良好的显示品质的液晶显示面板。像这样本专利技术的专利技术者想到能够完美地解决上述问题的方案，完成本专利技术。S卩，本专利技术的一个方面是含有液晶材料和单体的液晶层形成用组合物，其中上述单体为具有通过由光照射引起的夺氢反应生成羰自由基的结构的化合物。此处表示的羰自由基，是通过羰基化合物因光激发而从氢原子提供体夺氢从而产生的自由基。作为生成上述羰自由基的化合物的例子，可以列举分子内具有二苯甲酮结构、芴酮结构、噻吨酮结构、苯偶酰结构或乙酰苯结构的化合物。关于液晶显示装置的构成部件因短波长成分的紫外线照射而(例如取向膜和液晶层)劣化，示于上述专利文献6中，而本专利技术的专利技术者发现，在生成上述羰自由基的化合物之中，二苯甲酮结构对350nm以上的光也吸收，芴酮结构、噻吨酮结构和苯偶酰结构对400nm以上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.07 JP 2010-2001471.一种液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述液晶层形成用组合物含有液晶材料和单体， 该单体为具有通过由光照射引起的夺氢反应生成羰自由基的结构的化合物。2.如权利要求1所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述化合物是由下述化学式(I)表示的化合物:3.如权利要求2所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述m为I。4.如权利要求3所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述化合物是由下述化学式(2-1) (2-6)表示的任一化合物:5.如权利要求2所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述化合物是由下述化学式(2-7)和(2-8)表示的任一化合物:6.如权利要求2 4中任一项所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述P1为丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰氨基或甲基丙烯酰氨基。7.如权利要求1 6中任一项所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述液晶层形成用组合物还含有一种以上的包括具有环结构的单官能或多官能的聚合性基团的单体。8.如权利要求7所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述一种以上的包括具有环结构的单官能或多官能的聚合性基团的单体为由下述化学式⑶表示的化合物: P2-Sp2-R4-A3- (Z-A4) n-R3 (3) 式中， R3 为-R4-Sp2-P2 基 、氢原子、卤素原子、-CN 基、-NO2 基、-NCO 基、-NCS 基、-OCN 基、-SCN基、-SF5基、或者碳原子数I 12的直链状或支链状的烷基； P2表示聚合性基团； Sp2表示碳原子数I 6的直链状、支链状或环状的亚烷基或亚烷氧基、或者直接结合； R3所具有的氢原子可以被氟原子或氯原子取代； R3所具有的-CH2-基，在氧原子和硫原子彼此不相邻的前提下，可以被-O-基、-S-基、_NH~ 某、~00~ 某、~000~ 某、~0C0~ 某、~0~000~ 某、00 -某、Qy)~ 某、-SQ^-某、~Q^S-某、J (( )_ 基、4 (( )_基、-N (C3H7)-基、-N (C4H9)_基、-CF2O-基、_0CF2_ 基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N (CF3)_ 基、-CH2CH2~ 基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH = CH-基、-CF = CF-基、-C = C-基、-CH(I Ui I 基或-OCO-CH = CH-基取代；R4 表不—O-基、_S_ 基、_NH_ 基、_C0_ 基、_C00_ 基、_0C0_ 基、_0_C00_ 基、-OCH2 _ 基、-CH2O-基、-SQ^-基、~Q^S_ 基、4 (( )-基、-N (( )_ 基、4 (C3H7)-基、4 (( )-某、~CF20~ 某、OCF2-某、CF2S-某、-SCF2-基、-N (CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH = CH-基、-CF=CF-基、-C ^ C-基、-CH = CH-COO-基、-OCO-CH = CH-基或者直接结合； A3和A4相同或不同，表示1，2-亚苯基、1，3-亚苯基、1，4-亚苯基、萘-1，4-二基、萘-1，5-二基、萘-2，6-二基、1，4_亚环己基、1，4_亚环己烯基、1，4_双环[2.2.2]亚辛基、哌啶-1，4- 二基、萘-2，6- 二基、十氢化萘_2，6- 二基、1，2，3,4-四氢化萘_2，6- 二基、二氢化茚-1，3- 二基、二氢化茚-1，5- 二基、二氢化茚-2，5- 二基、菲-1，6- 二基、菲-1，8- 二基、菲 _2，7_ 二基、菲-3,6_ 二基、惠-1, 5_ 二基、惠-1,8_ 二基、惠-2,6_ 二基或惠-2, 7_ 二基; A3和A4所具有的-CH2-基，在彼此不相邻的前提下，可以被-O-基或-S-基取代；A3和A4所具有的氢原子可以被氟原子、氯原子、-CN基、或者碳原子数I 6的烷基、烷氧基、烧基擬基、烧氧基擬基或烧基擬氧基取代； Z 表不—O-基、—S-基、—NH—基、—CO-基、—COO-基、—OCO-基、—O-COO-基、—OCH2-基、—CH2O-基、—8( -基、.C^S-基、-N (CH3)-基、-N (Qft)-基、-N (C3H7)-基、-N (Cft)-基、~CF2&基、~0CF2-基、~CF2S-基、-SCF2-基、-N (CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH = CH-基、-CF=CF-基、-C ^ C-基、-CH = CH-COO-基、-OCO-CH = CH-基或者直接结合；η为0、1或2。9.如权利要求8所述的液晶层形成用组合物，其特征在于: 所述P2为丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰氨基或甲基丙烯酰氨基。10.一种液晶显示装置，其特征在于: 所述液晶显示装置具有一对基板和被夹持在该一对基板之间的液晶层， 该液晶层含有液晶材料， 该一对基板中的至少一个基板具有:对接近的液晶分子进行取向控制的取向膜；和形成在该取向膜上，对接近的液晶分子进行取向控制的聚合物层， 该聚合物层通过在液晶层中添加的单体聚合而形成， 该单体为具有通过由光照射引起的夺氢反应生成羰自由基的结构的化合物。11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于:所述化合物是由下述化学式(I)表示的化合物:12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于: 所述m为I。13.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于: 所述化合物是由下述化学式(2-1) (2-6)表示的任一化合物:14.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于:所述化合物是由下述化学式(2-7)和(2-8)表示的任一化合物:15.如权利要求11 14中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于: 所述P1为丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰氨基或甲基丙烯酰氨基。16.如权利要求10 15中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于: 所述聚合物层通过一种以上的包括具有环结构的单官能或多官能的聚合性基团的单体聚合而形成。17.如权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于: 所述一种以上的包括具有环结构的单官能或多官能的聚合性基团的单体为由下述化学式⑶表示的化合物: P2-Sp2-R4-A3- (Z-A4) n-R3 (3) 式中， R3 为-R4-Sp2-P2 基、氢原子、卤素原子、-CN 基、-NO2 基、-NCO 基、-NCS 基、-OCN 基、-SCN基、-SF5基、或者碳原子数I 12的直链状或支链状的烷基； P2表示聚合性基团； Sp2表示碳原子数I 6的直链状、支链状或环状的亚烷基或者亚烷氧基、或者直接结合； R3所具有的氢原子可以被氟原子或氯原子取代；R3所具有的-CH2-基，在氧原子和硫原子彼此不相邻的前提下，可以被-O-基、-S-基、_NH~ 某、~00~ 某、~000~ 某、~0C0~ 某、~0~000~ 某、00 -某、Qy)~ 某、-SQ^-某、~Q^S-某、J (( )_ 基、4 (( )_基、-N (C3H7)-基、-N (C4H9)_基、-CF2O-基、_0CF2_ 基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N (CF3)_ 基、-CH2CH2~ 基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH = CH-基、-CF = CF-基、-C = C-基、-CH(I Ui I 基或-OCO-CH = CH-基取代；R4 表不—O-基、_S_ 基、_NH_ 基、_C0_ 基、_C00_ 基、_0C0_ 基、_0_C00_ 基、-OCH2 _ 基、-CH2O-基、-SQ^-基、~Q^S_ 基、4 (( )-基、-N (( )_ 基、4 (C3H7)-基、4 (( )-某、~CF20~ 某、OC...

【专利技术属性】
技术研发人员：水崎真伸，山田祐一郎，榎本智至，原祐树，菊地英夫，
申请(专利权)人：夏普株式会社，东洋合成工业株式会社，
类型：
国别省市：