液晶顯示裝置的制作方法

專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置，特別是涉及作為液晶顯示裝置中使用的光學各向 異性膜替代的、具有光學各向異性涂膜的液晶顯示裝置，該涂膜為含有顯示溶致液晶 (lyotropic liquid crystal)性的雙色性色素的涂布材料而成。
背景技術：
液晶顯示裝置具有薄型、省空間、質輕、耗電少的優點，作為電視、計算機、手機及 小型便攜儀器、車載儀器等各種電子儀器的顯示裝置而廣泛使用。目前，特別是在手機及小 型便攜儀器中，強烈要求液晶顯示裝置薄型化。液晶顯示裝置是以下組合而成1對透過性基板夾持液晶的液晶元件、位于液晶 元件兩外側的光學各向異性膜；與作為光源的背光裝置。該光學各向異性膜中的偏振片膜， 形成從背光取出偏光的光學過濾器，是左右液晶顯示裝置顯示品質的重要構件。偏振片膜， 一般以向單軸拉伸的聚乙烯醇樹脂膜作為基材，其表面上使顯示光學各向異性的碘或雙色 性色素吸附取向，再于兩面上粘貼保護膜基材(三乙酰基纖維素)而構成。這種光學各向異性膜中，由于膜基材厚達1百-數百P m，成為阻礙液晶顯示裝置 的薄型化的主要原因。為了解決該課題，公開了一種通過使雙色性色素取向的涂膜，使光學各向異性功 能呈現的技術。特開平3-54506號公報提出，基材進行摩擦處理后實施電暈處理，在其上涂 布雙色性色素，沿摩擦方向使雙色性色素取向的光學各向異性膜。特開2002-180052號公 報及特開2002-277636號公報提出了把顯示溶致液晶性的雙色性色素，邊施加剪切力邊進 行涂布，形成取向的光學各向異性膜。對液晶顯示裝置，社團法人電子情報技術產業協會(JEITA)制定了標準，規定了 各種試驗項目(標準序號ED-2531B、標準名稱液晶顯示裝置的環境試驗方法)。作為該 試驗之一例的恒溫試驗的溫度條件也有標準，對這些標準要求具有無問題的可靠性。對光吸收在色素分子的長軸與短軸方向顯示性質不同的各向異性的雙色性色素， 色素分子在溶劑存在下，在一定的濃度、溶劑組成、溫度條件下，與規則排列的液晶狀態 (溶致液晶性)形成締合的溶液。在這種雙色性色素中，形成來自溶液的規則地色素分子在 一定方向排列的涂膜，呈現光學各向異性。此時，在作為涂膜的基材表面上，通過實施一般的使液晶取向的摩擦處理，對取向 呈現控制力，在基材表面上形成色素分子取向的涂膜的技術是已知的。另外，通過對顯示溶 致液晶性的雙色性色素溶液邊施加剪切力邊進行涂布，即使不進行摩擦處理，通過形成液 晶取向狀態的涂膜，對取向呈現控制力，使雙色性色素取向的技術是已知的。采用這種現有技術時，呈現光學各向異性的雙色性色素涂膜內的取向狀態中，雙 色性色素分子在長軸方向與基板表面平行，在短軸方向垂直于基板面的狀態下，僅分子彼 此排列，故以分子水平與基層的化學結合力不牢固，例如，在85°C至100°C的保持溫度環境 下，不能保持雙色性色素的取向。因此，由于色素分子排列混亂，光學各向異性發生經時惡
4化，產生對作為液晶顯示裝置的顯示性能產生顯著影響的問題。

發明內容
本發明的目的是提供特別是作為光學各向異性膜的替代的，含有顯示溶致液晶 性的雙色性色素的涂布材料的光學各向異性涂膜的雙色性色素取向牢固，可靠性提高的液 晶顯示裝置。為了解決上述課題，提出液晶顯示裝置，該裝置具有第1基板，由多根漏極線、及 與該漏極線交叉的多根門極線形成；第2基板，通過液晶與上述第1基板相對配置；光學各 向異性膜，在上述第1基板或上述第2基板的不與上述液晶接觸的一側上形成。該液晶顯 示裝置具有液晶面板，把上述漏極線與上述門極線包圍的區域作為像素區域；在該液晶顯 示裝置中，形成光學各向異性膜的分子，在上述第1基板或上述第2基板上以取向的狀態進 行化學結合。在本發明中，提供作為光學各向異性膜的替代的，含有顯示溶致液晶性的雙色 性色素的涂布材料的光學各向異性涂膜的雙色性色素的取向牢固，可靠性高的液晶顯示裝置。


圖1為說明本發明的實施方案1的液晶顯示裝置的簡要結構的側視圖。圖2是圖1中所示的II-II面的斷面圖。圖3是說明本發明的實施方案1的形成光學各向異性涂膜時的化學反應圖。圖4為說明本發明的實施方案2的液晶顯示裝置的簡要結構的側視圖。圖5為圖1中所示的V-V面的斷面圖。符號的說明101. 第1基板(薄膜晶體管電路基板)、102...液晶(液晶層)103...第2基板(濾色器基板)、104...光學各向異性薄膜105.液晶顯示用控制ICU06.印刷配線基板、201.光學各向異性涂膜、 202...玻璃基板表面處理層、203...液晶單元、204...液晶背光、401...保護膜或保護板
具體實施例方式下面對本發明采用的實施方案，參照附圖進行說明。但是，在以下的說明中，同一 結構要素用同樣的符號，省略重復的說明。<實施方案1><總體結構>圖1為說明本發明的實施方案1的液晶顯示裝置的簡要結構的側視圖。還有，圖 中的X、Y分別表示X方向、Y方向。如圖1所示，實施方案1的液晶顯示裝置具有形成有像素電極等的第1基板(薄 膜晶體管電路基板)101、形成有濾色器及黑底(遮光膜)的與第1基板101相對配置的第 2基板(濾色器基板)103、由第1基板101與第2基板103夾持的液晶(液晶層)102構成 的液晶顯示面板。通過該液晶顯示面板與作為光源的未圖示的背光單元加以組合，構成液
5晶顯示裝置。特別是，在第1基板101及第2基板103的外面側，即液晶顯示面板的兩外側， 形成本發明的光學各向異性薄膜104(下面側未圖示)的結構。另外，第1基板101與第2 基板103的固定(固著)及由2塊基板101、103夾持的液晶102的密封，用未圖示的顯示 區域的周邊形成的密封材料固定，形成液晶102也被密封的結構。還有，在以下的說明中， 在液晶顯示面板的說明中稱作液晶顯示裝置。另外，實施方案1的光學各向異性薄膜104 的詳細情況如下述。另外，作為第1基板101及第2基板103，采用在可見光區域透明性良 好的已知的無堿玻璃是合適的，但也可采用其他已知的玻璃基板。另外，在實施方案1的液晶顯示裝置中，含掃描信號驅動電路(門極激勵器)及圖 像信號驅動電路(漏極激勵器)等的驅動像素的電路，具有在第1基板101上形成的液晶 顯示用控制IC105的結構。該液晶顯示用控制IC105，通過印刷配線基板106，形成把來自 外部裝置的畫像顯示用信號及其控制信號等進入輸入的結構。另外，在圖1所示的實施方案1的液晶顯示裝置中，既在第1基板101的液晶側之 面又在顯示區域內，形成在圖中X方向延伸，且在Y方向平行設置的未圖示的掃描信號線 (門極線)。另外，可以形成在圖中Y方向延伸，且在X方向平行設置的未圖示的圖像信號 線(漏極線)。由漏極線與門極線包圍的區域，構成像素形成的區域，由此，各像素在顯示區域 內形成以矩陣狀配置的結構。各像素具有例如，通過來自門極線的掃描信號啟動的薄膜 晶體管；通過該啟動的薄膜晶體管，從漏極線供給圖像信號的像素電極；把相對普通線上 連接的圖像信號電位，供給具有作為基準電位的基準信號的共同電極。在像素電極與共 同電極之間，產生具有與第1基板101的面平行的成分的電場，通過該電場的作用，驅動 液晶分子。這種液晶顯示裝置，作為可進行所謂廣視角顯示是已知的，從對液晶施加電場 的特異性稱為IPS方式或橫電場方式。還有，作為液晶驅動的顯示方式，除上述IPS方式 (In_Place_Switching 方式)夕卜，還已知有 Twisted Nematic 方式、Virtical Alignment 方 式等，在本發明中，對液晶元件的驅動顯示方式未作特別限定。另外，各漏極線及各門極線，是如下的結構在其端部，超越密封材料而分別拉伸， 門極線及漏極線形成與液晶顯示用控制IC305相連接。<光學各向異性薄膜的詳細結構>其次，圖2表示圖1所示的II-II面的斷面圖，下面按照圖2，對本發明的實施方 案1的光學各向異性薄膜加以詳細說明。其中，實施方案1的液晶顯示裝置，除光學各向異 性薄膜的結構外，其他結構與現有的液晶顯示裝置形成同樣的結構，在以下的說明中，對光 學各向異性薄膜的結構加以詳細說明。另外，在以下的說明中，含第1基板101及第2基板 103的相對面側的液晶顯示面板部分標記為適當液晶單元203。從圖2可知，在實施方案1的液晶顯示裝置中，液晶單元203的背光204側(圖2 中的下面側)，即第1基板101的外側面上，從接近第1基板101側，形成包含玻璃表面處理 層202與光學各向異性涂膜201的光學各向異性薄膜104的結構。另外，液晶單元203的 觀察者側(圖中的上面側)，即第2基板103的外側面也同樣地從接近第1基板101側，形 成包含玻璃表面處理層202與光學各向異性涂膜201的光學各向異性薄膜104的結構。此 時，實施方案1的光學各向異性涂膜201及玻璃表面處理層202，是在第1基板101及第2 基板103上直接形成的結構。
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通過形成這種結構，在實施方案1的液晶顯示裝置中，來自背光204側的光，通過 透過背光204側的光學各向異性涂膜(第1基板101的光學各向異性涂膜)201，形成光學 各向異性。其次，在透過液晶單元203時，通過由薄膜晶體管驅動液晶的光閘功能，透過液 晶單元203外側的光學各向異性涂膜(第2基板103的光學各向異性涂膜)的光成分，取 出至液晶顯示裝置外(觀察者側)，作為顯示圖像被觀察者目視。此時，在實施方案1的液晶顯示裝置中，作為光學各向異性涂膜201，是采用具有 溶致液晶性的含雙色性色素的涂布材料構成。其中，如現有液晶顯示裝置那樣，與第1基板 及第2基板的相對面側(液晶側面)上，形成含雙色性色素的光學各向異性薄膜時相比，實 施方案1的液晶顯示裝置中，于外側面上形成光學各向異性涂膜201時，由于光學各向異性 涂膜201在大氣等中形成暴露，故必需按以下的說明形成。在這里，基板上形成的涂膜中，在分子排列的狀態下，一般認為分子排列受分子與 基板間的相互作用、分子彼此相互作用、涂膜內的分子層間的相互作用影響。此時的分子， 當為顯示溶致液晶性的雙色性色素時，以液晶狀態取向，與分子和基板間的相互作用相比， 強烈產生分子間或分子層間的相互作用。如現有的那樣，第1基板及第2基板的相對面側上形成的雙色性色素涂膜，通過色 素分子與基層的相互作用的化學結合力不牢固。因此，在保持高溫的溫度環境下，雙色性色 素的排列松弛而混亂，其結果是光學各向異特性容易惡化。因此，在實施方案1的光學各向 異性涂膜201中，處于取向狀態的雙色性色素，介由作為基層的玻璃表面處理層202而形 成，第1基板101及第2基板103與光學各向異性薄膜104的結合能夠達到牢固。<光學各向異性涂膜的結構>下面，對本發明的實施方案1的光學各向異性涂膜201及玻璃表面處理層202的 結構加以詳細說明。在本發明中，光學各向異性涂膜201，希望具有50nm以上700nm以下的 膜厚，特別希望具有lOOnm以上500nm以下的膜厚。這是由于，當光學各向異性涂膜201薄 時，膜厚方向的色素分子的濃度小，光學各向異性不足，而當光學各向異性涂膜201厚時， 絕對的膜透過率變小，作為液晶顯示裝置的光透過輝度降低，視辨性變差。本發明使用的雙色性色素，可以采用以芳香環或雜環作為基本的分子骨架結構， 以及這些骨架結構上的羧基或磺酸基、或氨基作為取代基進行結合的化合物。作為本發明 使用的雙色性色素的基本的分子骨架結構，可以舉出偶氮、蒽醌、芪、吡唑啉酮、茈、萘二甲 酰亞胺、三苯基甲烷、喹啉結構。作為雙色性色素的具體例子，可以舉出下列化合物，但又不 限于這些。分子結構中具有羧基的雙色性色素的具體例子，可以舉出以下列化學式(1)及化 學式⑵表示的化合物。
權利要求
液晶顯示裝置，該裝置具有由多根漏極線以及與該漏極線交叉的多根門極線形成的第1基板；介由液晶與上述第1基板相對配置的第2基板；以及液晶面板，該液晶面板具有在上述第1基板或上述第2基板的不與上述液晶接觸的一側上形成的光學各向異性膜，且以上述漏極線與上述門極線包圍的區域作為像素區域，其特征在于，形成上述光學各向異性膜的分子，在上述第1基板或上述第2基板上以取向的狀態進行化學結合。
2.按照權利要求1中所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述光學各向異性膜的膜厚 為50nm以上700nm以下。
3.按照權利要求1中所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述光學各向異性膜含有涂 布材料，該涂布材料含有具有溶致液晶性的雙色性色素。
4.按照權利要求1中所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述光學各向異性膜與上述 第1基板或上述第2基板之間，具有互相化學結合的氨基與羧基或磺酸基。
5.按照權利要求4中所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述羧基或磺酸基比上述氨 基更處于上述光學各向異性膜側。
6.按照權利要求4中所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述氨基比上述羧基更處于 上述光學各向異性膜側。
7.按照權利要求1中所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在上述光學各向異性膜與上 述第1基板或上述第2基板之間，具有互相化學結合的氨基與環氧基，上述氨基比上述環氧 基更處于上述光學各向異性膜側。
8.按照權利要求1中所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述光學各向異性膜的上層 具有透明的保護膜。
9.液晶顯示裝置的制造方法，該裝置是具有多根漏極線以及與該漏極線交叉的多根 門極線形成的第1基板；介由液晶與上述第1基板相對配置的第2基板；以及液晶面板，該 液晶面板具有在上述第1基板或上述第2基板的不與上述液晶接觸的一側上形成的光學各 向異性膜，且以上述漏極線與上述門極線包圍的區域作為像素區域的液晶顯示裝置，所述制造方法包括上述光學各向異性膜以在形成該膜的分子取向的狀態下于上述第1基板或第2基板上 形成的工序；以及于取向狀態下形成的上述光學各向異性膜，在該分子取向的狀態下，于上述第1基板 或第2基板上進行化學結合的工序。
10.按照權利要求9中所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，上述光學各向異 性膜含有涂布材料，該涂布材料含有具有溶致液晶性的雙色性色素。
11.按照權利要求9中所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該方法包括在上 述第1基板或上述第2基板上使末端具有硅烷基的有機硅化合物進行化學結合的工序；上 述光學各向異性膜，通過與上述基板上化學結合了的有機硅化合物進行化學結合，于上述 第1基板或第2基板上進行化學結合。
12.按照權利要求9中所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，通過上述第1基 板或第2基板上的氨基與形成上述光學各向異性膜的分子中含有的羧基或磺酸基結合，上述第1基板或第2基板與上述光學各向異性膜進行化學結合。
13.按照權利要求9中所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，通過上述第1基 板或第2基板上的羧基或環氧基與形成上述光學各向異性膜的分子中所含的氨基進行結 合，上述第1基板或第2基板與上述光學各向異性膜進行化學結合。
14.按照權利要求9中所述的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，包括在上述光學 各向異性膜上形成透明的保護膜的工序。
全文摘要
本發明提供作為光學各向異性膜替代的，由涂布材料形成的光學各向異性涂膜的雙色性色素取向牢固，可靠性高的液晶顯示裝置。該裝置是具有由多根漏極線以及與該漏極線交叉的多根門極線形成的第1基板；介由液晶與上述第1基板相對配置的第2基板；以及液晶面板，該液晶面板具有光學各向異性膜，該膜在上述第1基板或上述第2基板的不與上述液晶接觸的一側上形成，且以上述漏極線與上述門極線包圍的區域作為像素區域的液晶顯示裝置；該液晶顯示裝置，是形成光學各向異性膜的分子在上述第1基板或上述第2基板上以取向的狀態進行化學結合的液晶顯示裝置。
文檔編號G02F1/13363GK101950099SQ20101020077
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月8日 優先權日2009年7月8日
發明者大谷美晴, 平塚崇人, 田中順, 足立昌哉 申請人:株式會社日立顯示器