[发明专利]液晶取向剂、液晶取向膜和液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及液晶取向剂、由该液晶取向剂形成的液晶取向膜和液晶显示元件。

背景技术

包含高分子材料的有机材料的膜着眼于易形成性、绝缘性能等，在电子器件中被广泛用作层间绝缘膜、保护膜等。作为材料多种多样，存在有丙烯酸类树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂等，但在要求高耐久性的用途中，广泛使用具有高耐热性的聚酰亚胺树脂。例如，在作为显示器件而熟知的液晶显示元件中，将包含聚酰亚胺的膜用作液晶取向膜。

液晶取向膜是被广泛用作显示器件的液晶显示元件的构成部件，其形成于夹持液晶层的基板表面上。

液晶取向膜担负使构成液晶层的液晶分子向一定方向取向的作用，除此以外，还具有控制发生取向的液晶分子的预倾角的作用。

现在，如上所述，对于工业上所利用的液晶取向膜而言，广泛使用耐久性优异、适于控制液晶的预倾角的聚酰亚胺系有机膜。这种聚酰亚胺系液晶取向膜通常使用被称为液晶取向剂等的树脂组合物而形成。树脂组合物以含有聚合物的方式制备而成，所述聚合物是使用各自为期望结构的二胺化合物和四羧酸衍生物而合成的。作为所含有的聚合物，存在有作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸(polyamic acid)(有时也称为polyamide acid)或者将聚酰胺酸酰亚胺化而形成的聚酰亚胺等。

液晶取向膜如下形成：使用这样的树脂组合物形成涂膜，进行加热等使该涂膜固化，制成包含聚酰亚胺的固化膜，从而形成。

聚酰亚胺虽然具备高耐热性且耐久性优异这样的特征，但聚酰亚胺自身和作为其前体的聚酰胺酸等通常具有难溶于溶剂这样的课题。因此，对于含有聚酰亚胺和聚酰胺酸等聚合物的树脂组合物而言，例如在基板等上进行涂布的情况下等，要求改善涂布性。

另外，为了使包含聚酰亚胺的固化膜实现液晶分子的所期望的取向状态而以液晶取向膜的形态发挥功能，需要对该固化膜实施取向处理。

作为取向处理，已知有使用布沿一定方向对包含聚酰亚胺的固化膜的表面进行摩擦的摩擦处理。但是，摩擦处理具有多种问题：不仅会因摩擦固化膜而产生灰尘，而且在所形成的液晶取向膜的表面上残留伤痕而有可能使液晶分子产生取向不均等。因此，关于形成液晶显示元件的液晶取向膜，着眼于无需摩擦处理的光取向处理技术。

液晶显示元件中，液晶分子通过对设置于基板与液晶取向膜之间的电极施加电压而响应，利用该液晶分子的取向变化来显示所期望的图像。

液晶显示元件存在有液晶分子初期的取向状态、电压施加所引起的取向变化方式不同的多种显示方式。

近年来，液晶显示元件的显示方式中，使具有负介电各向异性的液晶分子垂直于基板取向的垂直取向(VA：Vertical Alignment)方式的液晶显示元件广泛用于大屏幕的液晶电视、高清移动用途(数码相机、移动电话的显示部)等。对于这种VA方式的液晶显示元件而言，要求通过电压施加使得液晶分子按照朝向与基板平行的所期望的一定方向倾倒的方式而发生取向变化。因此，对于VA方式的液晶显示元件，作为电压施加前初期的液晶分子的取向状态，需要设定为液晶分子从基板的法线方向向基板面内的一个方向略微倾斜。

在VA方式的液晶显示元件中使用液晶取向膜，作为液晶分子在电压施加前的初期取向状态，可以实现液晶分子随着预倾角从基板的法线方向向基板面内的一个方向略微倾斜的取向状态。

对于VA方式的液晶显示元件而言，已知有在TFT基板、滤色器基板上形成用于控制液晶倾倒方向的突起的MVA方式(多畴垂直取向式，Multi Vertical Alignment)；在基板的ITO(氧化铟锡，Indium Tin Oxide)电极上形成狭缝，通过电场来控制液晶的倾倒方向的PVA(垂直取向构型式，Paterned Vertical Alignment)方式。另外，在基板与液晶层之间设置有液晶取向膜，对其进行摩擦处理，使液晶分子从基板法线方向向基板面内的一个方向略微倾斜取向，除了该方法以外，还已知有在专利文献1、专利文献2等中公开的光取向法等。

专利文献1和专利文献2中，使用耐久性高的聚酰亚胺，对聚酰亚胺的分子结构进行适当设计，从而实现了用于VA方式的液晶显示元件的液晶取向膜所要求的液晶分子的垂直取向性和光取向性。

专利文献1中，使用了分子内具有具备光二聚化性的肉桂酸酯结构和直链状的疏水性侧链结构的二胺化合物。并且，由该二胺化合物和四羧酸二酐合成作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸，由该聚酰胺酸形成聚酰亚胺，从而得到光取向性的垂直取向型液晶取向膜。