液晶顯示裝置及取向膜材料的制作方法

專利名稱：液晶顯示裝置及取向膜材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置，特別涉及在光照射下賦予取向膜取向控制功能的液晶顯示裝置。
背景技術：
在液晶顯示裝置中設置有TFT基板和對置基板，所述TFT基板的像素電極及薄膜晶體管(TFT)等以矩陣狀形成，所述對置基板與TFT基板對置，且在與TFT基板的像素電極對應的位置形成有濾色器等，TFT基板與對置基板之間夾持有液晶。通過按每個像素控制借助于液晶分子的光的透射率，由此形成圖像。由于液晶顯示裝置是平的、且重量輕，所以在TV等大型顯示裝置乃至便攜電話和 DSC (Digital Still Camera,數字照相機)等各種領域中用途廣泛。另一方面,在液晶顯示裝置中視場角特性是一個問題。視場角特性是下述現象從畫面正面觀察時和從傾斜方向觀察時亮度發生變化或者色度發生變化。對于視場角特性來說，通過水平方向的電場使液晶分子動作的IPS(In Plane Switching,平面轉換)方式具有優異的特性。作為對液晶顯示裝置中使用的取向膜進行取向處理即賦予取向控制功能的方法，包括作為現有技術的利用摩擦進行處理的方法。上述利用摩擦的取向處理通過用布摩擦取向膜來進行取向處理，另一方面，還包括下述方法以非接觸的方式對取向膜賦予取向控制功能的光取向法。由于IPS方式無需預傾角(pretilt angle),所以可以采用光取向法。“專利文獻I” “專利文獻7”為涉及光取向膜的公知例，公開了下述內容通過照射經過直線偏光的紫外線，在薄膜內誘發分子的交聯反應、開裂反應或二聚化反應，對薄膜中的分子排列賦予各向異性。[專利文獻I]日本特開2004-86047號公報[專利文獻2]日本特開2004-20658號公報[專利文獻3]日本特開2004-163646號公報[專利文獻4]日本特開2004-341030號公報[專利文獻5]日本特開2004-346311號公報[專利文獻6]日本特開2005-215029號公報[專利文獻7]日本特開2006-17880號公報

發明內容
現有的光取向處理與摩擦處理相比易于產生稱作AC余像的燒屏。AC余像是使液晶顯示裝置長時間工作時初始取向的方向偏離起初制造液晶顯示裝置的方向，由上述原因產生的余像。AC余像是不可逆的，無法恢復。上述AC余像可以通過下述⑴ (3)得到改善，(I)提高取向膜的取向秩序性、
(2)提高以取向膜的彈性模量、硬度等作為參數的機械強度、(3)提高取向膜與液晶的親和力。其中提高取向膜的取向秩序性對降低AC余像特別有效。
但是，在光取向法中，尚未發現提高取向秩序性的有效方法。本發明的課題在于在光取向處理中提高取向膜的取向秩序性，抑制AC余像發生。本發明克服了上述問題，具體的方法如下所述。即，一種液晶顯示裝置，所述液晶顯示裝置包括TFT基板和對置基板，所述TFT基板在具有像素電極和TFT的像素上形成有取向膜，所述對置基板與上述TFT基板對置，且在濾色器上形成有取向膜，在上述TFT基板的取向膜與上述對置基板的取向膜之間夾持有液晶，其特征在于，上述取向膜經受光取向處理，上述取向膜使用下述用作取向材料的物質將由(化I)所示結構的化合物(化I中的Rl和R2為氫原子、η為2時，為1，2- 二(4-氨基苯基)乙烷)和(化3)所示結構的化合物(化3中的R3和R4為甲基時，為1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐)形成的脫水縮合物酯化得到的物質(柔軟結構)；及將由(化2)所示的對苯二胺和(化3)所示結構的化合物(化3中的R3和R4為甲基時，為1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐)形成的脫水縮合物酯化得到的物質(剛性結構)。
上述柔軟結構的含量相對于整體的Wt%在大于Owt%至80wt%以下的范圍內，較優選在60wt%以上至80wt%以下的范圍內。根據本發明，在光取向膜中，由于可以增大有序參數(OP)、可以提高錨定強度，所以可以實現具有抑制了 AC余像的光取向膜的液晶顯示裝置。


[圖I]為IPS方式的液晶顯示裝置的截面圖。[圖2]為圖I的像素電極的平面圖。[圖3]為表示取向膜的液性處理的工序圖。[圖4]為表示現有例與本發明的光取向處理中各工序中的膜結構的示意圖。[圖5]為表示柔軟結構的wt%與取向膜的有序參數(OP)的關系的曲線圖。符號說明100·· .TFT基板、101···柵電極、102...柵絕緣膜、103···半導體層、104...源電極、105···漏電極、106. .·無機鈍化膜、107. .·有機鈍化膜、108. .·對置電極、109...上部絕緣膜、110. .·像素電極、111...通孔、112. .·狹縫、113. .·取向膜、200. .·對置基板、201···濾色器、202...黑矩陣、203...保護膜、210...表面導電膜、300. .·液晶層、301...液晶分子。
具體實施例方式在說明本發明的實施例前，對本發明采用的IPS方式的液晶顯示裝置的結構進行說明。圖I為表示IPS方式的液晶顯示裝置的顯示區域中的結構的截面圖。已經公開并付諸實用了多種IPS方式的液晶顯示裝置的電極結構。圖I的結構是目前廣泛使用的結構，簡單而言，在以布滿整個平面的方式形成的對置電極108上夾著絕緣膜地形成梳齒狀的像素電極110。利用像素電極110與對置電極108之間的電壓，使液晶分子301旋轉，按每個像素控制液晶層300的光的透射率，由此形成圖像。以下詳細說明圖I的結構。另外，本發明是以圖I的構成為例子進行說明的，但也可以適用于圖I之外的IPS型的液晶顯示裝置。圖I中，在由玻璃形成的TFT基板100上形成有柵電極101。柵電極101形成于與掃描線相同的層上。柵電極101是在AlNd合金上層疊MoCr合金得到的。覆蓋柵電極101的柵絕緣膜102由SiN形成。在柵絕緣膜102上、在與柵電極101對置的位置，由a-Si膜形成半導體層103。a-Si膜通過等離子體CVD形成。a_Si膜形成TFT的溝道部，夾著溝道部地在a-Si膜上形成源電極104和漏電極105。另外，在a_Si膜與源電極104或a-Si膜與漏電極105之間形成有未作圖示的n+Si層。這是為了獲得半導體層與源電極104或半導體層與漏電極105的歐姆接觸。源電極104兼用作圖像信號線，漏電極105與像素電極110連接。源電極104和漏電極105均在同一層且同時形成。本實施例中，源電極104或漏電極105由MoCr合金形成。想要降低源電極104或漏電極105的電阻時，例如可以使用利用MoCr合金夾著AlNd合金得到的電極結構。覆蓋TFT的無機鈍化膜106由SiN形成。無機鈍化膜106保護TFT特別是保護溝道部免受雜質401影響。在無機鈍化膜106上形成有機鈍化膜107。有機鈍化膜107在保 護TFT的同時還具有使表面平坦的作用，因此較厚地形成。厚度為Iym至4μπι。在有機鈍化膜107中使用感光性的丙烯酸樹脂、有機硅樹脂、或聚酰亞胺樹脂等。在有機鈍化膜107上、在像素電極110與漏電極105連接的部分需要形成通孔111，由于有機鈍化膜107是感光性的，所以可以在不使用光致抗蝕劑的情況下使有機鈍化膜107本身曝光、顯影，形成通孔111。在有機鈍化膜107上形成有對置電極108。對置電極108通過將作為透明導電膜的IT0(Indium Tin Oxide,氧化銦錫)派射于整個顯示區域而形成。S卩，對置電極108形成為面狀。通過濺射整面地形成對置電極108后，僅在用于導通像素電極110和漏電極105的通孔111部通過蝕刻除去對置電極108。覆蓋對置電極108的上部絕緣膜109由SiN形成。形成上部絕緣膜109后，通過蝕刻形成通孔111。將該上部絕緣膜109作為抗蝕劑對無機鈍化膜106進行蝕刻，形成通孔111。之后，通過濺射形成覆蓋上部絕緣膜109及通孔111的作為像素電極110的ΙΤ0。將濺射而成的ITO形成圖案，形成像素電極110。作為像素電極110的ITO也被粘附于通孔111。在通孔111中，將從TFT延伸出的源電極105和像素電極110導通，圖像信號被供給至像素電極110。圖2給出像素電極110的I個例子。像素電極110為梳齒狀的電極。在梳齒與梳齒之間形成有狹縫112。在像素電極110的下方形成有平面狀的對置電極108。對像素電極110施加圖像信號時，利用穿過狹縫112與對置電極108之間產生的電力線使液晶分子301旋轉。由此，控制通過液晶層300的光從而形成圖像。圖I以截面圖進行說明上述狀態。梳齒狀的電極與梳齒狀的電極之間形成有圖I所示的狹縫112。給對置電極108施加一定電壓，對像素電極110施加由圖像信號產生的電壓。對像素電極110施加電壓時，如圖I所示，產生電力線，使液晶分子301在電力線的方向上旋轉而控制來自背光源的光的透過。由于按每一像素控制來自背光源的透過，所以形成圖像。在圖I的例子中，在有機鈍化膜107上配置以面狀形成的對置電極108，在上部絕緣膜109上配置梳齒電極110。但是，與此相反地有時也在有機鈍化膜107上配置以面狀形成的像素電極110，在上部絕緣膜109上配置梳齒狀的對置電極108。在像素電極110上形成有用于使液晶分子301取向的取向膜113。對取向膜113進行光取向處理。在圖I中，以夾著液晶層300的方式設置對置基板200。在對置基板200的內側形成有濾色器201。濾色器201按每一像素形成紅、綠、藍的濾色器201，形成彩色圖像。在濾色器201與濾色器201之間形成有黑矩陣202，提高圖像的對比度。另外，黑矩陣202還具有作為TFT的遮光膜的作用，防止在TFT中流過光電流。覆蓋濾色器201及黑矩陣202地形成保護膜203。由于濾色器201及黑矩陣202的表面形成凹凸，所以利用保護膜203使表面平整。在保護膜203上形成有用于決定液晶的初始取向的取向膜113。對該取向膜113也進行光取向處理。本發明提高圖I中的光取向膜的取向秩序性來降低AC余像。發明人從理論上分析了取向膜材料中的分子吸光系數、光分解的量子收率等物性值以及工藝參數(加熱溫度、加熱時間、曝光時間等)與取向秩序性的關系，結果闡明了取向膜材料的分子長軸方向與 短軸方向的分子吸光系數比、和偏光曝光下的聚酰亞胺的光分解中生成的低聚物的分子方 向變化在提高取向秩序性方面發揮重要的作用。此處分子吸光系數比為ερ/εν，ερ為聚酰亞胺的分子長軸方向的分子吸光比，ε V為聚酰亞胺的分子短軸方向的分子吸光比。由于分子長軸方向與分子短軸方向的分子吸光系數比越大，與偏光曝光下的電場向量平行的方向、和垂直方向的聚酰亞胺的濃度差變得越大，所以可以形成取向秩序性高的取向膜。通常對于分子長軸方向與短軸方向的分子吸光系數比大的聚酰亞胺來說，分子的直線性高、且為硬直的高分子。另一方面，對于柔軟性高的聚酰亞胺(主鏈中具有烷基鏈、偏光曝光后由加熱引發分子軸旋轉的聚酰亞胺)來說，低聚物的方向變化量變大。因此，為了同時實現提高光分解下的取向秩序性和提高偏光曝光下的取向秩序性，需要消除聚酰亞胺的相反的特性。發明人發現將分子吸光系數比高的聚酰亞胺(硬直)和柔軟性高的聚酰亞胺混合時，可以消除光取向膜所要求的硬直性和柔軟性的相反關系，可以實現具有高取向秩序性的取向膜。以下利用實施例詳細地說明本發明的內容。實施例I圖3為表不利用了光取向處理的取向膜的形成工序的圖。圖3的工序對于TFT基板、對置基板來說是共通的。在圖I中的形成有像素電極的TFT基板、或形成有保護膜的對置基板上涂布取向膜。取向膜的涂布可以采用旋涂、噴墨、噴涂或棒涂(rod coating)等。作為取向膜材料，包括以重量比計按I : I的比例含有下述用作取向材料的物質的混合物將由(化I)所示結構的化合物(化I中的Rl和R2為氫原子、η為2時，為1，
2-二(4-氨基苯基)乙烷)和(化3)所示結構的化合物(化3中，R3和R4為甲基時，為1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐)形成的脫水縮合物酯化得到的物質 '及將(化2)所示的對苯二胺和(化3)所示結構的化合物(化3中的R3和R4為甲基時，為1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐)形成的脫水縮合物酯化得到的物質。化I
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，所述液晶顯示裝置包括TFT基板和對置基板，所述TFT基板在具有像素電極和TFT的像素上形成有取向膜，所述對置基板與所述TFT基板對置，且在濾色器上形成有取向膜，在所述TFT基板的取向膜與所述對置基板的取向膜之間夾持有液晶，其特征在于， 所述取向膜經受光取向處理，所述取向膜使用下述用作取向膜材料的物質 由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物，或將所述脫水縮合物酯化得到的物質；及 由(化2)所示的對苯二胺和(化3)所示的1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物，或將所述脫水縮合物酯化得到的物質， 化I
2.如權利要求I所述的液晶顯示裝置，其特征在于，相對于取向膜材料的總重量，由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3-二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物或將所述脫水縮合物酯化得到的物質的含量在大于Owt%至80wt%以下的范圍內。
3.如權利要求I所述的液晶顯示裝置，其特征在于，相對于取向膜材料的總重量，作為取向膜材料的由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物或將所述脫水縮合物酯化得到的物質的含量在20wt%以上至60被％以下的范圍內。
4.一種取向膜材料，其特征在于，是下述物質的混合物 由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物或將所述脫水縮合物酯化得到的物質；及 由(化2)所示的對苯二胺和(化3)所示的1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物或將所述脫水縮合物酯化得到的物質，
5.如權利要求4所述的取向膜材料，其特征在于，相對于取向膜材料的總重量，由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物或將所述脫水縮合物酯化得到的物質的含量在大于0 〖％至80wt%以下的范圍內。
6.如權利要求4所述的取向膜材料，其特征在于，相對于取向膜材料的總重量，由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基環丁烷四甲酸二酐形成的脫水縮合物或將所述脫水縮合物酯化得到的物質的含量在20wt%以上至60wt%以下的范圍內。
7.如權利要求4至6中任一項所述的取向膜材料，其中所述取向膜材料為光取向膜材料。
全文摘要
本發明涉及液晶顯示裝置及取向膜材料。在IPS方式的液晶顯示裝置中，形成錨定強度大的光取向膜，抑制液晶顯示裝置的AC余像。在進行光取向處理的取向膜材料中，將用作硬直的高分子的聚酰亞胺和用作柔軟的高分子的聚酰亞胺混合使用。本發明的上述材料易于發生偏光紫外線照射后的低聚物的旋轉，可以提高取向膜的UV吸收二色比。因此，可以使由取向膜產生的對液晶的錨定強度增強，抑制AC余像。
文檔編號G02F1/1337GK102799027SQ201210163618
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月22日 優先權日2011年5月23日
發明者內野正市, 國松登 申請人:株式會社日立顯示器