專利名稱：液晶顯示裝置、液晶顯示裝置的制造方法、聚合物層形成用組合物和液晶層形成用組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置、液晶顯示裝置的制造方法、聚合物層形成用組合物和液晶層形成用組合物。更詳細地說，涉及在取向膜上形成有聚合物層的液晶顯示裝置、該液晶顯示裝置的制造方法、適于形成聚合物層的聚合物層形成用組合物和液晶層形成用組合物。
背景技術：
液晶顯示裝置(LCD :Liquid Crystal Display)，是通過控制具有雙折射性的液晶分子的取向來控制光的透過/遮斷(顯示的通/斷(0N/0FF))的顯示裝置。作為LCD的顯示方式，可以列舉使具有負的介電常數各向異性的液晶分子相對基板面垂直取向的垂直取向(VA=Vertical Alignment)模式，和使具有正的介電常數各向異性的液晶分子相對基板面水平取向并對液晶層施加橫向電場的面內開關(IPSdn-Plane Switching)模式等。其中，就使用具有負的介電常數各向異性的液晶分子，且設置有脊(線狀突起)、 電極的去除部(縫隙(slit))作為取向控制用構造物的MVA(Multi-domain Vertical Alignment 多疇垂直取向)模式而言，即使不對取向膜實施摩擦處理也能夠將電壓施加時的液晶取向方位控制成多個方位，視角特性優異。但是，在現有的MVA-LCD中，突起上方或縫隙上方成為液晶分子的取向分割的邊界而使白顯示時的透過率降低，顯示時能看到暗線，在這一點上存在改善的余地。因此，作為獲得高亮度且能夠高速響應的LCD的方法，提案有采用使用聚合物的預傾角賦予技術(例如，參照專利文獻1和幻。在使用聚合物的預傾角賦予技術中，將混合了具有聚合性的單體、低聚物等聚合性成分的液晶組合物封入基板間，在對基板間施加電壓來使液晶分子傾斜(tilt)的狀態下使單體聚合，形成聚合物。由此，即使在去除電壓施加后，也能夠得到以規定的預傾角傾斜的液晶分子，能夠將液晶分子的取向方位規定為一定方向。作為單體，能夠選擇通過熱、光(紫外線)等進行聚合的材料。另外，有時也在液晶組合物中混入用于使單體的聚合反應開始的聚合引發劑(polymerization initator)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2003-177418號公報專利文獻2 日本特開2004-286984號公報
發明內容
發明要解決的課題但是，本發明人進行研究后發現即使將液晶材料、含有聚合性單體和聚合引發劑的液晶層組合物注入到一對基板間，以規定的條件使聚合反應發生而在取向膜上形成聚合體層，有時在所完成的液晶顯示裝置也能看到殘影，存在進一步改善的余地。
本發明是鑒于上述現狀而完成的，其目的在于提供一種能夠減少殘影的液晶顯示
直O用于解決課題的方法本發明人對液晶顯示裝置發生殘影的原因進行了各種研究之后，著眼于進行聚合反應后的液晶層中所含的成分。而且，發現即使在一系列的聚合反應結束之后，液晶層中也殘存有未反應的單體和聚合引發劑，并且如果未反應的單體殘留在液晶層中，則由于完成后的一般使用狀態下的背光源光的影響或者組裝工序后的檢查用老化(aging)工序的影響，未反應的單體慢慢地開始聚合反應，其結果是，導致預傾角變化，液晶顯示時產生殘影。另外，本發明人進一步進行深入研究后，認為對于由預傾角的變化引起的殘影， 通過將液晶層中的聚合引發劑的濃度調整到一定以下，能夠消除液晶顯示中會看到殘影的原因，能夠完美地解決上述課題，從而實現本發明。即，本發明的液晶顯示裝置，其特征在于具有一對基板和夾持在該一對基板間的液晶層，該一對基板的至少一個具有取向膜和在該取向膜上的聚合物層，該聚合物層通過聚合而形成，該聚合通過相對于聚合性單體在1摩爾％以下的聚合引發劑使聚合性單體開始反應。本發明的液晶顯示裝置所具有的液晶層的控制模式，可以是扭曲向列(TN =Twisted Nematic)模式、VA模式、IPS模式等，并不做特別限定。另外，通過設為一對基板中的一個或兩個具有由電介質構成的突起物等取向控制用結構物和/或設置在電極內的縫隙的MVA 模式、4D-RTN(4domain Reverse TN，四疇反向扭曲向列)模式，能夠實現廣視野角。本發明的液晶顯示裝置所具有的一對基板，例如可以將一個用作陣列基板，另一個用作彩色濾光片基板。陣列基板具有多個像素電極，由此以像素單位對液晶的取向進行控制。彩色濾光片基板，將例如由R(紅)、G(綠)、B(藍)等構成的彩色濾光片配置在與陣列基板的像素電極分別重疊的位置，以像素單位控制顯示色。本發明的液晶顯示裝置所具有的一對基板中的至少一個具有取向膜。本發明中取向膜使相鄰的液晶分子在一定方向上取向，包括未進行取向處理的取向膜和實施過取向處理的取向膜。作為上述取向膜例如可以列舉樹脂膜。上述取向膜可以不進行取向處理，而采用例如用一般的垂直取向膜材料形成的垂直取向膜和用一般的水平取向膜材料形成的水平取向膜。作為實施取向處理時的取向處理的方法，可以列舉例如摩擦處理、光取向處理。本發明的液晶顯示裝置所具有的一對基板中的至少一個，在上述取向膜上具有聚合物層，上述聚合物層通過聚合而形成，該聚合通過相對于聚合性單體在1摩爾％以下的聚合引發劑使聚合性單體開始反應。優選的是，上述聚合引發劑相對于聚合性單體在0. 1 摩爾％以下，更優選的是，上述聚合引發劑相對于聚合性單體在0. 01摩爾％以下。但是，如果完全不投入聚合引發劑，則由于聚合反應無法充分進行而殘存未聚合單體的影響使預傾角變化，或者由交聯密度不充分導致的液晶的彈性能的影響而帶來的預傾角的變化，所以顯示時容易產生殘影。換言之，本發明的液晶顯示裝置所具有的聚合物層，由于由通過聚合引發劑的作用使聚合反應開始而形成的聚合物構成，所以基于以未聚合單體的殘存為原因的預傾角的變化的殘影受到抑制，且通過進行充分的聚合反應而得到交聯密度高的聚合物層，所以基于由來自外部的應力導致的預傾角的變化的殘影受到抑制。作為上述聚合性單體，可以列舉通過光的照射使聚合反應開始的聚合性單體和通過加熱使聚合反應開始的聚
9合性單體等，其結果是，形成聚合物層。另外，作為上述聚合引發劑，可以列舉自由基聚合引發劑，作為上述聚合，可以列舉自由基聚合。通過上述聚合物層，上述取向膜即使不實施取向處理，也能夠使相鄰的液晶分子在一定方向上規則地傾斜。例如，在液晶分子預傾斜取向的狀態下使單體聚合來形成聚合物層的情況下，與上述取向膜是否進行過取向處理無關，聚合物層以具有相對于液晶分子預傾斜取向的結構的形態形成。作為本發明的液晶顯示裝置的結構，只要以這樣的構成要素為必須要素而形成， 則其他的構成要素并不做特別限定。優選上述聚合物層通過光照射而形成，上述聚合性單體通過光照射進行聚合，上述聚合引發劑是自由基聚合引發劑，上述聚合是通過光照射進行的自由基聚合。由此，能夠在常溫下容易地開始聚合反應。自由基聚合由引發反應、增長反應和終止反應這三個元反應構成，通常為如下的自由基反應機理。[化1]I2 —21·(引發反應)I · +M — IM ·(增長反應)I-(M) n_rM · +1-(M) m_rM- — I- (M) n+m_I(終止反應)(上述反應式中，I表示自由基聚合引發劑，M表示聚合性單體。)在上述聚合引發劑為自由基聚合引發劑的情況下，優選上述自由基聚合引發劑具有使自由基聚合停止的功能。通過將自由基聚合引發劑添加到液晶層中，由于自由基聚合反應的反應速度大幅提升，所以未反應的單體難以殘留，基于預傾角變化的殘影受到抑制。 但是，在液晶層中所含的單體發生基于自由基聚合引發劑的自由基聚合的情況下，在所形成的聚合物的末端殘存有自由基，這會成為在取向膜內和聚合物層內產生殘留DC電壓的原因。如果上述自由基聚合引發劑能夠通過與單體結合而發生引發反應，進一步能夠通過與聚合物的末端結合使自由基聚合反應停止，則能夠使自由基難以殘存在構成聚合物層的聚合物中，能夠使蓄積于取向膜和聚合物層的殘留DC電壓減少。其結果是，能夠抑制基于殘留DC電壓的殘影的發生。構成上述聚合物層的聚合物的分子量分布為8以下。在此所謂分子量分布，定義為聚合物的重量平均分子量/數量平均分子量。只要聚合物的分子量分布在8以下，則意味著充分地進行了聚合，基于預傾角變化的殘影受到抑制。分子量分布例如能夠用凝膠滲透色譜法(GPC =Gel Permeation Chromatography)測定。在形成聚合物的分子量分布為 8以下的聚合物層的情況下，優選上述聚合引發劑是自由基聚合引發劑，上述聚合是自由基聚合。優選上述自由基聚合引發劑含有由下述通式(1)[化2]
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有一對基板和被夾持在該一對基板間的液晶層， 該一對基板的至少一個具有取向膜和在該取向膜上的聚合物層， 該聚合物層通過聚合而形成，該聚合通過相對于聚合性單體為1摩爾％以下的聚合引發劑使聚合性單體開始反應。
2.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述聚合物層通過光照射而形成，所述聚合性單體通過光照射進行聚合， 所述聚合弓I發劑是自由基聚合弓I發劑， 所述聚合是通過光照射進行的自由基聚合。
3.如權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述自由基聚合引發劑具有使自由基聚合停止的功能。
4.如權利要求1 3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述一對基板都具有電極，所述聚合物層，在通過該電極對液晶層施加閾值以上的電壓的狀態下，通過聚合性單體的聚合而形成。
5.如權利要求1 4中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述取向膜由含具有光反應性官能團的化合物的材料構成。
6.如權利要求1 5中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述取向膜是樹脂膜。
7.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于 構成所述聚合物層的聚合物的分子量分布為8以下。
8.如權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述聚合弓I發劑是自由基聚合弓I發劑，所述聚合是自由基聚合。
9.如權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述自由基聚合引發劑含有由下述通式(1)表示的化學結構 [化1]
10.如權利要求8或9所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述自由基聚合引發劑，含有選自下述通式(3-1) (3-8)和下述通式(4-1) G-3) 中的至少ー種化合物 [化3]
11.如權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在干所述自由基聚合引發劑含有由下述通式( 和下述通式(6)表示的兩種化合物 [化5]
12.如權利要求8或11所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述自由基聚合包含由下述反應式(8)表示的化學反應 [化8]
13.如權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述自由基聚合引發劑具有使自由基聚合停止的功能。
14.如權利要求8或13所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述自由基聚合引發劑含有由下述通式(9)表示的化學結構 [化9]
15.如權利要求8、13或14所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述自由基聚合引發劑，含有選自下述通式(10-1) (10-17)和下述通式(11-1) (11-3)中的至少一種化合物 [化 10]
16.如權利要求1 15中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述取向膜在未施加電壓時使液晶層內的液晶分子垂直取向。
17.如權利要求16所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述取向膜由含具有光反應性官能團的化合物的材料構成。
18.如權利要求17所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述光反應性官能團是肉桂酸酯基、查耳酮基、二苯乙炔基、香豆素基或偶氮苯基。
19.如權利要求16 18中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述取向膜由共聚物構成，該共聚物含有具有含光反應性官能團的側鏈的單體單元； 和具有不含光反應性官能團的側鏈的單體單元。
20.如權利要求17 19中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述取向膜在未施加電壓時，使液晶層內的液晶分子在相對于取向膜表面的法線方向傾斜的方向上傾斜。
21.如權利要求1 20中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶顯示裝置具有多個像素，所述液晶層的與多個像素中的每一個像素對應的區域，被分割成液晶分子的取向方向相互不同的多個區域。
22.如權利要求21所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述多個區域是4個區域。
23.一種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于所述液晶顯示裝置具有一對基板和夾持在該一對基板間的液晶層， 所述液晶顯示裝置的制造方法包括 在該一對基板的至少一個形成取向膜的工序；和在該取向膜上形成聚合物層的工序，該聚合物層由通過聚合引發劑進行引發反應所得到的聚合物形成，構成該聚合物層的聚合物的分子量分布為8以下。
24.如權利要求23所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于所述制造方法，在形成聚合物層的工序之前，具有使單體和相對于單體為1摩爾％以下的濃度的聚合引發劑溶解在液晶材料中的工序。
25.如權利要求23或M所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于所述形成聚合物層的工序，是在對液晶層施加閾值以上的電壓的狀態下，通過利用聚合引發劑進行的引發反應使聚合開始，在垂直取向膜上形成聚合物層的工序。
26.如權利要求23或M所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于所述制造方法包括對取向膜進行光照射來進行取向處理的工序，該取向膜由含具有光反應性官能團的化合物的材料構成。
27.如權利要求沈所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于所述光反應性官能團是肉桂酸酯基、查耳酮基、二苯乙炔基、香豆素基或偶氮苯基。
28.如權利要求沈或27所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于所述取向膜由共聚物構成，該共聚物含有具有含光反應性官能團的側鏈的單體單元； 和具有不含光反應性官能團的側鏈的單體單元。
29.—種聚合物層形成用組合物，其特征在于 含有聚合性單體和聚合弓I發劑，該聚合引發劑的濃度相對于聚合性單體在1摩爾％以下。
30.如權利要求四所述的聚合物層形成用組合物，其特征在于 所述聚合性單體是通過光照射進行聚合的單體，所述聚合弓I發劑是自由基聚合弓I發劑。
31.如權利要求四或30所述的聚合物層形成用組合物，其特征在于 所述聚合引發劑具有使聚合停止的功能。
32.一種液晶層形成用組合物，其特征在于，含有權利要求四 31中任一項所述的聚合物層形成用組合物；和液晶材料。
全文摘要
本發明提供一種能夠減少殘影的液晶顯示裝置。本發明的液晶顯示裝置，具有一對基板和夾持在上述一對基板間的液晶層，該液晶顯示裝置的特征在于上述一對基板的至少一個具有取向膜和在該取向膜上的聚合物層，上述聚合物層通過聚合而形成，該聚合通過相對于聚合性單體在1摩爾％以下的聚合引發劑使聚合性單體開始反應。
文檔編號C08F20/00GK102378938SQ200980158500
公開日2012年3月14日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年4月6日
發明者仲西洋平, 川平雄一, 水崎真伸, 片山崇 申請人:夏普株式會社