取向膜及其制造方法、带有取向膜的基板及液晶显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术的主要目的是提供一种取向膜，在接触液晶层一侧的表面上，具有由疏水性区域和作为与水的接触角小于该疏水性区域的区域的亲水性区域构成的图案。利用该取向膜，不用形成突起部等构造物，或进行摩擦，就可以进行液晶的合适的取向。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可以使液晶分子相对于基板沿适合的方向取向的在成本方面有利的取向膜，特别涉及为了改善视野特性而容易地进行象素内的取向分割的取向膜及具有所述取向膜的取向膜基板、使用了所述取向膜基板的液晶显示装置。
技术介绍
液晶盒是利用了液晶的电光学的变化的显示元件，作为装置既小型又轻量，消耗电能小等，这些特性受到关注，近年来，作为各种显示器用的显示装置，获得显著的发展。其中代表性的为如下的扭曲向列相型(TN)的电场效应型液晶盒，即，使用具有正的介电各向异性的向列相液晶，在相面对的一对电极基板的各自的界面上，采用了使液晶分子相对于基板平行排列的所谓的均一取向，并且按照使液晶分子的取向方向相互正交的方式使两基板组合。另一方面，在使用了具有负的介电各向异性的向列相液晶的情况下，已知有在相面对的一对电极基板的各自的界面上，采用使液晶分子相对于基板垂直排列的所谓等回归线(homeo-tropic)取向，利用了施加电压时的液晶层的双折射率的变化的电场控制双折射型(ECB型)、利用了液晶的相构造变化的相转移型(PC型)、混合了色素分子的宾·主型(GH型)等多种电场效应型液晶盒。对于此种垂直取向模式的液晶显示装置，使用图1进行简单地说明。垂直取向方式利用使具有负的介电各向异性的负型液晶材料和垂直方向的取向膜组合的方式，如图1(a)所示，在未外加电压时，液晶分子沿垂直方向取向，形成黑显示。如图1(c)所示，当加上特定的电压时，液晶分子沿水平方向取向，形成白显示。此种垂直取向方式与TN方式相比，具有显示的对比度更高，黑白水平响应速度也更快的优点。但是，在用垂直取向方式进行中间色调显示的情况下，有产生显示状态的视角依赖的问题。即，在用垂直取向方式显示中间色调的情况下，虽然加上比白显示时更小的电压，但是此时如图1(b)所示，液晶分子会沿倾斜的方向取向。此时，如图所示，液晶分子被平行于从右下向左上的光取向。所以，液晶由于基本上不能发挥双折射效果，因此当从左侧观察时，看上去发黑。与之相反，由于液晶方向被垂直于从左下向右上的光取向，因此液晶相对于入射的光发挥较大的双折射效果，从而接近白色显示。这样，垂直取向方式就会有产生显示状态的视角依赖的问题。为了解决此种问题，已知有通过将液晶分子的取向方向在象素内分割成多个不同方向来改善视角特性的方法。特开平6-301036号公报公布有如下的垂直取向方式的液晶显示装置，即，通过在对置电极的象素电极的中央的相互面对的部分上设置开口部，在象素中央部产生电场倾斜的部分，从而将液晶分子的取向方向分割成2个方向或4个方向。但是，特开平6-301036号公报中所公布的液晶显示装置中，有响应速度慢的问题，特别是从未加上电压的状态向加上电压的状态变化时的响应速度慢。这是因为，由于形成于象素内的取向方向连续的区域的长度为象素的长度的一半左右，因此要使区域内的全部液晶的取向统一需要花费时间。另一方面，特开平7-199193号公报公布有通过在电极上设置方向不同的倾斜面而在象素内将液晶的取向方向分割成多个区域的垂直取向方式的液晶显示装置。但是，所公布的构成中，由于倾斜面被设于象素整体上，在未外加电压时与取向面接触的液晶全部沿着倾斜面取向，因此无法获得完全的黑显示，从而产生对比度降低的问题。另外发现，由于倾斜面被设于象素整体上，因此倾斜面较缓，不足以限定液晶的取向方向。为了使倾斜面陡峭，虽然有必要加厚构造物，但是当加厚电介质的构造物时，在装置的动作中，会在构造物中积蓄电荷，由于所积蓄的电荷的缘故，即使在电极间加上电压，液晶分子的方向也不会变化，即产生所谓的粘着现象。另外，作为解决所示问题的方法，在专利刊载公报第2947350号中，公布有在基板上形成作为区域限制机构的突起部的方法。图2是说明其原理的图，如图2(a)所示，在未加上电压的状态下，液晶分子相对于基板表面垂直取向。当加上中间的电压时，如图2(b)所示，在电极狭缝部(电极边缘部)上相对于基板表面产生倾斜的电场。另外，突起部20的液晶分子从未施加电压的状态略为倾斜。由该突起的倾斜面和倾斜电场的影响来决定液晶分子的倾斜方向，在突起部20和狭缝的正中，液晶的取向方向被分割。此时，由于液晶分子多少有些倾斜，例如从正下方向正上方透过的光受到若干双折射的影响，其透过被抑制，从而获得灰色的中间色调显示。从右下向左上透过的光在液晶向左倾斜的区域中难以透过，而在向右倾斜的区域中非常容易透过，进行平均后则可以获得灰色的中间色调显示。从左下向右上透过的光由于同样的原理也成为灰色显示，因而在全方位上获得均一的显示。另外，当加上特定的电压时，液晶分子成为大致水平状态，可以获得白显示。所以，在黑、中间色调、白的显示状态的全部状态中，都可以获得视角依赖性小的良好的显示。但是，此种方法中，由于需要在液晶基板上形成突起部之类的构造物，因此有制造程序复杂化，成本增高，材料利用率也降低之类各种问题。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术的主要目的在于，提供不用形成如上所述的突起部等构造物或不用进行摩擦的可以进行液晶分子的合适的取向的取向膜。为了达成所述目的，本专利技术提供具有如下特征的取向膜，即，在接液晶层一侧的表面上，具有由疏水性区域和作为与水的接触角小于该疏水触性区域的区域的亲水性区域构成的图案。通过像这样在疏水性区域内以图案状形成亲水性区域，例如在垂直取向模式的液晶显示装置中，疏水性区域中，垂直取向的液晶分子通过利用在亲水性区域中倾斜的性质，就可以实现垂直取向的液晶分子的象素内的取向分割。所以，通过使用此种取向膜，就能够形成可以容易地进行象素内的取向分割，并且利用与形成了所述突起部的例子相同的作用来减少视角依赖性的液晶显示装置。本专利技术中，所述疏水性区域的与水的接触角最好在10°～120°的范围内大于所述亲水性区域的与水的接触角。这是因为，通过将疏水性区域和亲水性区域之间的差异设定在所述范围内，就可以更有效地进行液晶分子的象素内的取向。另外，本专利技术中，所述疏水性区域的与水的接触角最好在40°～120°的范围内。这是因为，例如当在垂直取向模式的液晶显示装置中使用时，为了使液晶分子在疏水性区域中垂直取向，最好具有所述程度的疏水性。另外，本专利技术中，所述取向膜最好由作为主链具有聚酰亚胺、聚酰胺或聚有机硅氧烷，作为侧链具有碳数为4～22的直链的烷基或含氟烷基的化合物构成，所述疏水性区域的侧链的密度最好小于所述亲水性区域的侧链的密度。例如在垂直取向模式的液晶显示装置中使用时，如上所述，本专利技术是在疏水性区域中液晶分子垂直取向，在亲水性区域中液晶分子利用了倾斜的性质的材料，另外，在取向膜表面上使用形成了用于使液晶分子垂直取向的侧链，这在提高液晶分子的取向特性方面是理想的。从此种观点出发，由所述的化合物形成的取向膜是理想的，另外，从在亲水性区域中液晶分子发生了倾斜会更为理想这一点出发，侧链的密度最好为与疏水性区域相比，亲水性区域一方更小。在所述疏水性区域中，最好所述侧链的重量相对于总重量具有5重量％以上的材料。这是因为，如果具有该程度的侧链，则作为取向膜会成为具有足够的取向特性的膜。本专利技术中，所述聚有机硅氧烷为含有氟烷基的聚硅氧烷，另外，所述聚有机硅氧烷最好为以YnSiX(4-n)(这里，Y表示烷基、氟烷基、乙烯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种取向膜，其特征是，在接触液晶层一侧的表面上，具有由疏水性区域和作为与水的接触角小于该疏水性区域的区域的亲水性区域构成的图案。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中富雄，小林弘典，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]