[发明专利]光取向膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于液晶显示元件的光取向膜的制备方法，更详细地说，本发明涉及通过照射光，能够不进行摩擦使液晶分子取向的光取向膜的制备方法。

背景技术

液晶显示装置中，通过电场等的作用使液晶分子排列的状态发生变化，利用伴随这种变化的光学特性的变化进行显示。大多数场合，液晶以夹在两个基板间隙中的状态使用，为了使液晶分子沿特定的方向排列，就要在基板内侧进行取向处理。

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，从而可以通过光透射率的变化进行显示。

但是，虽然摩擦法具有制造装置简单的优点，但由于制造工序中产生静电和尘埃，因而在取向处理后洗涤工序是必不可少的，同时，特别是在近年较多使用的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，在特开昭62-159119号公报中揭示了分割一个象素，在每个区域改变液晶分子预倾斜角的取向分割法，在特开昭63-106624号公报中揭示了分割一个象素，在每个区域改变液晶分子取向方向的取向分割法。这种在每个分割区域使液晶分子取向的方法，用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，不进行摩擦的液晶取向控制技术引人注目。作为这种无摩擦的取向技术，研究了斜方蒸镀法、LB(Langmuir-Brojet)膜法、照相平版印刷法、光取向法等。特别是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，因而研究很多。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的方法；通过肉桂酰基、香豆素基、查耳酮基等光二聚作用的方法；通过二苯甲酮基等的光交联和聚酰亚胺树脂等的光分解的方法等。

作为利用光异构化、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，该高分子材料是将上述光取向性基团引入侧链或主链的高分子材料。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。

例如，在美国专利第4,974,941号说明书中，公开了在聚酰亚胺等树脂中混合二向色性色素，接着通过用偏振光照射该混合物，能够使液晶相对于偏振光方向沿一定方向定位的光取向材料。但是，该光取向材料利用二向色性色素的cis-trans异构化是可逆的，因此通过照射偏振光得到的取向膜的取向状态存在通过照射具有不同偏振光方向的偏振光，容易改变其取向状态的问题。也就是说，该美国专利中公开了的取向膜的取向状态不稳定，例如，即使照射自然光也有改变其取向状态的可能性，因此，不适于实际使用上的液晶显示元件。另外，存在这种取向膜中含有的低分子二向色性色素缓缓自液晶中溶出，从而使电压保持率等液晶设备的特性降低的问题，还存在这种取向膜随时间逐渐失去液晶取向功能的问题。

另一方面，在特开平8-328005号公报和美国专利第6,001,277号说明书中，公开了可光异构化，对含有具有二向色性的结构单元的树脂被膜照射偏振光而形成的液晶取向膜。这是在基板上涂覆含有具有二向色性的结构单元的树脂溶液，对得到的树脂被膜照射偏振光使之取向，再通过树脂具有的交联基使取向状态固定的物质。

但是，具有树脂中插入带有二向色性的结构单元的结构的膜，通过偏振光使具有二向色性的结构单元再排列进行取向时，该结构存在具有妨碍，不能得到充分的取向性的问题。另一方面，由侧链具有带有二向色性的结构单元的树脂构成的膜，虽然在某种程度上能够改善上述问题，但由于具有二向色性的结构单元的取向方向没有完全被固定，因此存在由于热或光使结构单元的取向状态缓缓失去，经过长时间不能保持液晶取向功能的问题。

发明内容

本发明所要解决的课题在于提供对光或热的长期稳定性优良的光取向膜。