液晶顯示裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及液晶顯示裝置的制造方法。更詳細地說，涉及關于取向膜的形成條件 的液晶顯示裝置的制造方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，液晶顯示裝置等薄型顯示裝置迅速普及，不僅在電視機用途，而且在電子 書、相框、IA(IndustrialAppliance:產業(yè)設備）、PC(PersonalComputer:個人計算機）、平 板PC、智能手機用途等中被廣泛采用。在這些用途中，要求各種性能，開發(fā)了各種液晶顯示 模式。
[0003]作為近年來常用的液晶顯示模式，可以列舉使具有正或負的介電常數各向異性的 液晶分子在與基板的主面平行的方向上取向的、面內開關(In-P1aneSwitching:IPS)模式 和邊緣場開關(FringeFieldSwitching:FFS)模式等。
[0004]在液晶顯示裝置中，要求使液晶分子均勻地取向，作為用于使液晶分子取向的取 向膜的取向處理方法，例如可以列舉摩擦法和光取向法，以往廣泛采用用布摩擦取向膜的 表面的摩擦法。但是，在使用摩擦法的情況下，由布產生塵埃而引起的異物不良和顯示不均 勻、以及由用布摩擦時的靜電引起的薄膜晶體管元件的破壞等成為問題。此外，隨著平板 PC、智能手機等的高精細化的發(fā)展，在取向處理精度受布的毛的密度制約的摩擦法中，難以 使液晶分子均勻地取向。因此，為了解決這些問題，代替摩擦法，近年來研究了通過照射紫 外線等光對取向膜賦予各向異性，從而產生取向限制力的光取向法。
[0005] 在此，已知有公開了通過上述那樣的取向處理使液晶分子均勻地取向，防止顯示 不良的取向處理方法的文獻(例如參照專利文獻1和2)。此外，已知有公開了包含使材料選 擇的自由度提高的光反應性化合物的光取向膜用組合物的文獻(例如參照專利文獻3)。此 外，已知有公開了通過在形成取向膜的過程中進行正式加熱來提高高分子(聚合物)的取向 秩序的文獻(例如參照非專利文獻1和5)。此外，已知有公開了通過依次進行預加熱、偏振紫 外線照射和正式加熱來提高高分子的取向秩序的文獻(例如參照非專利文獻2~4)。在此， 上述非專利文獻4涉及光取向膜的形成。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008] 專利文獻1:日本特開平8-179328號公報
[0009] 專利文獻2:日本特許第4459417號說明書
[0010] 專利文獻3:國際公開第2012/093682號
[0011]非專利文獻
[0012] 非專利文獻1 :Sakamoto等(K.Sakamoto，etal)，"進行了光取向的聚酰胺酸膜的 面內分子秩序：熱酰亞胺化時的提高（In-planeMolecularOrderofaPhoto-oriented PolyamicAcidFilm:EnhancementuponThermalImidization)''，MolecularCrystals andLiquidCrystals,2004,Vol.412,p.293-299
[0013] 非專利文獻2:Kawatsuki等(N.Kawatsuki，etal)，"光交聯(lián)性高分子液晶和非液 晶棒狀單體與非晶復合膜的熱致再取向的光控制(PhotocontrolofThermallyInduced ReorientationofAmorphousCompositeFilmwithPhoto-CrosslinkablePolymer LiquidCrystalandNon-LiquidCrystallineRodlikeMonomer)''， Jpn·J·Appl·Phys·Vol·41(2002)pp·L198-L200
[0014] 非專利文獻3:Kawatsuki等(N.Kawatsuki，etal)，"光交聯(lián)共聚液晶的熱提高后 的光致再取向方向的控制、和對使用直線偏振紫外線的偏光衍射柵格的應用(Controlof ThermallyEnhancedPhotoinducedReorientationDirectionofPhotocrosslinkable CopolymerLiquidCrystalsandApplicationtoPolarizationGratingsUsing LinearlyPolarizedUltravioletLight)"Jpn·J.Appl·Phys·Vol·43，No·8A，2004， pp.5447-5450
[0015] 非專利文獻4:Kawatsuki等（N.Kawatsuki，etal)，"液晶用的進行了分子取向的 光取向膜（Molecular-OrientedPhotoalignmentLayerforLiquidCrystals)''，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.46,No.1,2007,pp.339-341
[0016]非專利文獻5:0〇叾〇11〇等(￥.0〇2〇11〇,6丨31)，"具有酰胺基的氫鍵型光反應性高分 子液晶的使用高分子反應的合成和光反應(Synthesisandphotoresponsivebehavior ofhydrogen-bondedphotoreactiveliquid-crystallinepolymerscontainingamide groupsbasedonpostpolymerreaction)''，PolymerPreprints,Japan,Vol.60,No. 2, 2011，pp.3878(lPf066)

【發(fā)明內容】

[0017] 發(fā)明要解決的技術問題
[0018] 如上所述，對利用光取向法形成的取向膜（以下也稱為光取向膜)的取向處理進行 了研究。但是，光取向法會發(fā)生下述的不良情況：（1)在長時間的使用中，液晶顯示裝置的電 壓保持率下降，顯示品質下降；（2)不能夠得到充分的取向限制力，不能夠得到充分高的對 比度，影像殘留特性變差;和(3)光取向膜的曝光靈敏度差，在光照射(例如紫外線照射）中 需要大的能量（照射量），因此，產生光取向膜的分解物，顯示品質下降等。因為沒有發(fā)現將 這些不良情況全部解決的手段，所以還沒有開發(fā)出對于IPS模式和FFS模式的液晶顯示裝置 的量產性高的光取向法。
[0019] 本發(fā)明的發(fā)明人對這些不良情況的原因進行了研究，結果發(fā)現，上述不良情況（1) 是因為在形成光取向膜的過程中，光取向膜材料中含有的溶劑和低分子量的有機物殘留較 多。而且發(fā)現，在長時間使用液晶顯示裝置的過程中，它們會溶出到液晶中，表現為雜質，因 此，會引起電壓保持率下降。
[0020] 此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現，上述不良情況(2)是因為即使進行光取向處理，光取 向膜中含有的高分子的取向秩序也不能夠充分地提高，會引起液晶分子的取向紊亂。在此， 取向秩序例如表示以在規(guī)定的方向上取向的方式進行了光取向處理的高分子的各向異性 的程度。各向異性的程度例如能夠利用折射率各向異性、吸收率各向異性等進行測定。
[0021] 此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現，上述不良情況(3)特別在光分解型的光取向膜中會顯 著地發(fā)生。
[0022] 上述專利文獻1提供在使用取向膜使手性近晶相液晶取向時，均勻地實現由高預 傾斜產生的均勻取向，能夠防止液晶的顯示不良的液晶取向膜的制造方法和液晶元件的制 造方法。但是，上述專利文獻1中記載的發(fā)明，通過摩擦法使手性近晶相液晶取向，存在用于 解決上述技術問題的改善的余地。此外，上述專利文獻1中記載的發(fā)明，以實現高預傾角為 目的，但是在作為本發(fā)明的對象的IPS模式或FFS模式的液晶顯示裝置中，視野角特性等由 于高預傾角而變差，導致顯示品質下降。
[0023] 上述專利文獻2提供能夠不進行傾斜照射而使液晶取向元件顯現出需要的液晶預 傾角的液晶取向處理方法和液晶顯示元件。但是，上述專利文獻2中記載的發(fā)明，對于作為 本發(fā)明的對象的IPS模式或FFS模式的液晶顯示裝置沒有任何公開，存在用于解決上述技術 問題的改善的余地。此外，上述專利文獻2中記載的發(fā)明，以通過垂直照射使預傾角顯現為 目的，但是在作為本發(fā)明的對象的IPS模式或FFS模式的液晶顯示裝置中，視野角特性等由 于預傾角而變差，導致顯示品質下降。
[0024] 上述專利文獻3提供含有材料選擇的自由度高的光反應性化合物的光取向膜用組 合物。但是，上述專利文獻3中記載的發(fā)明，對于取向膜的燒制工藝沒有詳細地公開，在使正 式加熱的條件最佳化、使尚分子的取向秩序和電特性進一步提尚的方面，存在用于解決上 述技術問題的改善的余地。
[0025]上述非專利文獻1公開了，對在主鏈上包含偶氮苯的聚酰亞胺取向膜的取向秩序 進行了測定，與正式加熱前的取向秩序相比，正式加熱后的取向秩序變高。但是，上述非專 利文獻1對于正式加熱的條件僅公開了 250°C、1小時，在使正式加熱的條件最佳化方面，存 在用于解決上述技術問題的改善的余地。此外，上述非專利文獻1對于預加熱沒有任何公 開。在不進行預加熱的情況下，會發(fā)生光取向膜的膜厚不均勻，導致顯示品質下降。
[0026]上述非專利文獻2~4中，依次進行預加熱、偏振紫外線照射和正式加熱，對于使高 分子的取向秩序提高是有效的。但是，上述非專利文獻2~4僅公開了以單一的溫度進行正 式加熱，在使正式加熱的條件最佳化、進一步使高分子的取向秩序提高的方面，存在用于解 決上述技術問題的改善的余地。此外，上述非專利文獻2和3對于取向膜的形成沒有公開。
[0027]上述非專利文獻5公開了在具有液晶構造的丙烯酸聚合物中，利用液晶性（自組織 化)和由酰胺基產生的氫鍵來產生高度的取向性，進一步公開了在液晶溫度區(qū)域進行熱處 理是有效的。但是，上述非專利文獻5對于正式加熱的條件僅公開了特定溫度的1次處理，在 使正式加熱的條件最佳化的主面，存在用于解決上述技術問題的改善的余地。此外，上述非 專利文獻5對于預加熱沒有任何公開。在不進行預加熱的情況下，會發(fā)生光取向膜的膜厚不 均勻，導致顯示品質下降。
[0028]本發(fā)明鑒于上述現狀而做出，其目的是提供具備光取向膜且能夠使顯示品質充分 提高的液晶顯示裝置的制造方法。
[0029]用于解決技術問題的手段
[0030] 本發(fā)明的發(fā)明人對于上述不良情況（1)，對光取向膜材料中含有的溶劑和低分子 量的有機物殘留較多的原因進行了各種研究，結果發(fā)現，在正式加熱不充分的情況下，不能 夠使溶劑充分揮發(fā)，而且光取向膜材料中含有的高分子或低分子的熱化學反應(熱酰亞胺 化、熱聚合)不能夠充分進行，電特性變差。
[0031] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人，為了解決上述不良情況（1)，對具備光取向膜且能夠使顯 示品質充分提高的液晶顯示裝置的制造方法進行了各種研究，著眼于在進行正式加熱的工 序中從低溫到高溫以多個溫度進行正式加熱的操作。發(fā)現了，通過不是以單一的溫度，而是 以多個溫度進行正式加熱的操作，能夠使溶劑充分揮發(fā)，而且能夠使光取向膜材料中含有 的高分子或低分子的熱化學反應充分進行，因此，能夠使光取向膜材料中含有的溶劑和低 分子量的有機物的殘留量充分減少，其結果，能夠使顯示品質充分提高。
[0032] 此外，本發(fā)明的發(fā)明人，對于上述不良情況(2)，對高分子的取向秩序沒有充分提 高的原因進行了各種研究，結果發(fā)現，即使在通過正式加熱使高分子的熱化學反應進行后 進行光照射，高分子的取向秩序也沒有充分提高。這可認為是因為僅通過光照射不能夠使 高分子完全取向。此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現，即使是在正式加熱前進行光照射的情況下， 當使正式加熱的溫度瞬時上升至高分子的熱化學反應充分進行的溫度時，高分子的取向秩 序以沒有充分提高的狀態(tài)被固定化。在此，通過光照射不能夠使高分子完全取向，因此，剛 進行光照射后的高分子，也包含偏離規(guī)定的取向方向的高分子，為高分子的取向秩序沒有 充分提高的狀態(tài)。因此，可認為，取向秩序沒有充分提高的剛進行光照射后的高分子，保持 該狀態(tài)進行熱化學反應，由此，取向秩序以沒有充分提高的狀態(tài)被固定化。這也可認為是因 為，進行了熱化學反應的高分子具有剛性，因此熱運動性低，上述那樣偏離規(guī)定的取向方向 的高分子難以重新在規(guī)定的取向方向上取向。
[0033] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人為了解決上述不良情況(2)，對具備光取向膜且能夠使顯示 品質充分提高的液晶顯示裝置的制造方法進行了各種研究，著眼于在正式加熱前進行光照 射，且在進行正式加熱的工序中從低溫到高溫以多個溫度進行正式加熱的操作。發(fā)現了，通 過在正式加熱前進行光照射，且以高分子的熱化學反應沒有充分進行的程度的溫度進行正 式加熱，基于由光照射形成的各向異性，由加熱引起的高分子的分子運動變得容易，高分子 重新在規(guī)定的取向方向上取向（以下也稱為自組織化），因此，能夠使高分子的取向秩序充 分提高。此外，為了使自組織化進行，在進行正式加熱前的狀態(tài)下某種程度地殘留有溶劑是 有利的，通過以不對光取向膜的膜質和顯示品質造成影響的程度使預加熱的溫度降低，能 夠使由自組織化引起的高分子的取向秩序充分提高。根據以上內容發(fā)現，能夠使顯示品質 充分提尚。
[0034] 此外，本發(fā)明的發(fā)明人對于上述不良情況(3)，對在光分解型的光取向膜中顯著地 發(fā)生的原因進行了各種研究，結果發(fā)現，通過光照射，生成低分子量的分解物，在長時間使 用液晶顯示裝置的過程中，該分解物在溶出到液晶中后凝聚，由此引起顯示品質下降(例如 殼點不良）。
[0035] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人為了解決上述不良情況(3)，對具備光取向膜且能夠使顯示 品質充分提高的液晶顯示裝置的制造方法進行了各種研究，著眼于使用將選自光二聚化、 光異構化和光弗賴斯重排中的至少1種化學反應作為用于形成取向各向異性的主要機理的 光取向膜。發(fā)現了，當使用含有具有能夠進行選自光二聚化、光異構化和光弗賴斯重排中的 至少1種化學反應的光官能團的高分子的光取向膜材料時，不會通過光照射而生成低分子 量的分解物，因此，能夠使顯不品質充分提尚。
[0036] 根據以上內容，想到能夠很好地解決上述技術問題，從而實現了本發(fā)明。
[0037]S卩，根據本發(fā)明的一個方式，可以為一種液晶顯示裝置的制造方法，該液晶顯示裝 置具備光取向膜，該液晶顯示裝置的制造方法的特征在于，依次包括:工序(1)，在基板上形 成光取向膜材料的膜，該光取向膜材料含有高分子和溶劑，該高分子具有能夠進行選自光 二聚化、光異構化和光弗賴斯重排中的至少1種化學反應的光官能團；工序(2)，對上述膜進 行使上述溶劑蒸發(fā)的預加熱；工序(3)，對進行了預加熱的上述膜進行偏振光照射;和工序 (4)，包含對進行了偏振光照射的上述膜從低溫到高溫以多個溫度進行正式加熱的操作，上 述液晶顯示裝置為預傾角實質上為0°的面內開關模式或邊緣場開關模式。
[0038]作為本發(fā)明的一個方式的液晶顯示裝置的制造方法，不受其它工序特別限定。 [0039]發(fā)明效果
[0040]根據本發(fā)明的一個方式，能夠提供具備光取向膜且能夠使顯示品質充分提高的液 晶顯示裝置的制造方法。
【具體實施方式】
[0041] 上述光取向膜材料含有高分子和溶劑，該高分子具有能夠進行選自光二聚化、光 異構化和光弗賴斯重排中的至少1種化學反應的光官能團，在經過上述工序（1)~(4)后，構 成光取向膜。即，上述光取向膜是通過被照射光，上述高分子中的光官能團發(fā)生選自光二聚 化、光異構化和光弗賴斯重排中的至少1種化學反應，顯現出對液晶分子的取向限制力的 膜。上述光取向膜材料也可以包含與具有上述光官能團的高分子不同種類的高分子。
[0042] 上述高分子只要具有能夠進行選自光二聚化、光異構化和光弗賴斯重排中的至少 1種化學反應的光官能團就沒有特別限定，但是優(yōu)選在適當地進行了正式加熱時，具有對取 向膜所要求的充分的特性。
[0043] 上述溶劑只要是能夠使上述高分子溶解或分散的液體(室溫時)就沒有特別限定， 通過上述工序(2)和(4)從光取向膜材料中除去。另外，上述溶劑不僅可以包含適合于使上 述高分子溶解的成分（良溶劑），也可以包含適合于使上述光取向膜材料在基板上以均勻的 厚度擴展的成分(不良溶劑)等，優(yōu)選為它們的混合物。
[0044] 在上述工序（1)(以下也稱為形成光取向膜材料的膜的工序）中，例如可以使用利 用噴墨方式或旋涂法進行涂敷的方法、利用柔版印刷方式進行印刷(轉?。┑姆椒ǖ?。利用 這些方法，使用上述光取向膜材料在基板上形成上述膜，使得通過以后的工序能夠作為光 取向膜發(fā)揮作用即可。上述膜的形成條件根據上述膜的形成方法等適當設定即可。此外，上 述膜的膜厚等與通常設定的光取向膜的膜厚等同樣即可。此外，關于形成上述膜的基板，只 要為被實施用于形成光取向膜的處理的基板即可，可以為進行了各種處理的基板。
[0045] 在上述工序(2)(以下也稱為預加熱工序）中，例如，對上述膜進行加熱/干燥，使上 述溶劑蒸發(fā)。在此，通過預加熱工序，上述溶劑可以部分地被除去，也可以實質上完全被除 去。此外，預加熱工序例如由被設定為規(guī)定的溫度的加熱板或烘培爐等加熱裝置進行。
[0046] 在上述工序(3)(以下也稱為光照射工序）中，對進行了預加熱的上述膜，例如利用 紫外線、可見光線或它們兩者進行光取向處理，優(yōu)選使用偏振紫外線。此外，光照射工序中 的光照射條件能夠為在形成通常的光取向膜時設定的條件。
[0047] 通過上述工序(4)(以下也稱為正式加熱工序），例如，使自組織化進行，使高分子 的熱化學反應進行，使殘留的溶劑揮發(fā)。此外，正式加熱工序例如由被設定為規(guī)定的溫度的 加熱板或烘培爐等加熱裝置進行。
[0048] 上述"包括對進行了偏振光照射的上述膜從低溫到高溫以多個溫度進行正式加熱 的操作"是指，例如，以具有多個不同溫度的恒溫期間的方式分階段地進行、或以實質上以 多個溫度進行加熱的方式使升溫速度變化等，根據有意地被操作的溫度分布進行正式加 熱。這不是指例如對形成有上述膜的基板，使用被設定為規(guī)定的溫度的加熱板或烘培爐等 加熱裝置，不是根據上述那樣的有意地被操作的溫度分布，而是根據僅是進行了加熱而自 然產生的溫度分布，或根據以單一溫度進行加熱等的溫度分布進行正式加熱。
[0049] 上述液晶顯示裝置為預傾角實質上為0°的面內開關（IPS)模式或邊緣場開關 (FFS)模式。構成這樣的液晶顯示裝置的上述光取向膜，可以為使液晶分子在與基板的主面 平行的方向上取向的光取向膜（以下也稱為水平光取向膜）。水平光取向膜只要至少使接近 的液晶分子與水平光取向膜的膜面實質上平行地取向即可。預傾角實質上為0°是指，例如 液晶分子的預傾角相對于水平光取向膜的膜面為1°以下。
[0050]以下給出實施例，進一步對本發(fā)明進行詳細說明，但是本發(fā)明并不僅限定于這些 實施例。此外，以下的實施例可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內適當組合或變更。
[0051][實施例1]
[0052]實施例1是在上述工序（4)中以不同的溫度進行2次正式加熱，在第1次正式加熱 (第1正式加熱工序)與第2次正式加熱(第2正式加熱工序)之間，進一步對進行了第1次正式 加熱的上述膜進行光照射(第2光照射工序）的情況。以下，對實施例1的液晶顯示裝置的制 造方法依次進行說明。
[0053](液晶顯示裝置的結構）
[0054]是具有FFS模式用的電極構造的液晶顯示裝置，預傾角為0°。
[0055](光取向膜材料）
[0056]作為固體成分，使用具有甲基丙烯?；羌?、且在側鏈中含有具有光反應性的肉 桂酸酯基的高分子。作為溶劑，使用將N-甲基-吡咯烷酮和丁基溶纖劑以重量比50:50混合 而得到的溶劑。此外，固體成分濃度為4重量％。在此，肉桂酸酯基是能夠進行光二聚化和光 異構化的光官能團。
[0057](形成光取向膜材料的膜的工序）
[0058]在2炔基板上，利用旋涂法形成光取向膜材料的膜。
[0059](預加熱工序）
[0060] 對2炔基板上的形成光取向膜材料的膜的工序后的膜，以70°C進行90秒的預加熱。 預加熱使用ASONE株式會社(ASONECorporation)制造的加熱板（商品名：EC-1200N)進 行。此外，預加熱工序