JP2004325527A

JP2004325527A - Substrate for liquid crystal display device, method of manufacturing substrate for liquid crystal display device, liquid crystal display device and method of manufacturing liquid crystal display device

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Publication number: JP2004325527A
Application number: JP2003116306A
Authority: JP
Inventors: Tomio Tanaka; 富雄田中; Norihisa Moriya; 徳久守谷
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate for a liquid crystal display device in which no light leakage is present. <P>SOLUTION: On a substrate of the liquid crystal display device provided with a first substrate 1, a second substrate 2 placed opposite to the first substrate 1 and a liquid crystal 3 injected between the substrates 1, 2, a columnar spacer 12 is disposed and a first alignment layer 8 or 10 to align directors of liquid crystal molecules along the substrate normal direction is formed. A second alignment layer 13 to align the directors of the liquid crystal molecules is formed along a side face of the spacer 12. In this case, the first alignment layer 8 or 10 is preferably a hydrophobic film and the second alignment layer 13 is preferably a hydrophilic film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用基板、液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、テレビジョン画像やコンピュータ画像などを表示する液晶表示装置において、コントラストの少ない液晶表示装置用基板、液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー表示可能な液晶表示パネルを有する液晶表示装置の利用が急速に拡大している。一般的な液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、図７及び図８に示すように、第１の基板１０１と、これに対向する第２の基板１０２と、第１の基板１０１及び第２の基板１０２間に介在する液晶層１０３とを備えた構造を有している。第２の基板１０２の内側面には、マトリックス状に配置された画素領域に画素電極及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の電極層１０４が形成され、さらにその電極層１０４上に配向膜１０５が形成されている。一方、第１の基板１０１の内側面には、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の各画素を形成する着色層１０６が形成されていると共に、画素間の境界部を遮光する所定のパターンのブラックマトリクス層１０７が形成されている。これら着色層１０６及びブラックマトリクス層１０７上に保護膜１０８を介して透明電極１０９が形成され、さらにその透明電極１０９上に配向膜１１０が形成されている。
【０００３】
また、液晶表示パネル１００の両外側面、すなわち第１の基板１０１及び第２の基板１０２の外側面には偏光板（図示せず）が設けられると共に、第２の基板１０２側にバックライトが装着されている。そして、このバックライトから光を照射すると共に、電極層１０４及び透明電極１０９間の電圧を制御することにより、液晶の配列状態を制御してカラー画像を表示している。
【０００４】
こうした液晶表示パネルにおいては、第１の基板１０１と第２の基板１０２との間にスペーサー１１１，１１２が設けられており、セルギャップが一定の値となるように設計されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
スペーサー１１１，１１２としては、図７に示すように、ビーズ状のスペーサー１１１が一般的に用いられている。ビーズ状のスペーサー１１１としては、プラスチックビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ等の粒子状のものが用いられている場合が多い。このようなスペーサー１１１は、第１の基板１０１と第２の基板１０２との間に適当に分散されて用いられている。しかし、ビーズ状のスペーサー１１１は適当に分散されるため、第１の基板１０１と第２の基板１０２との間の所定の位置に位置させることができないことがある。つまり、第１の基板１０１と第２の基板１０２との間にビーズ状のスペーサー１１１が偏って配置されて均一に分散させることが難しいので、セルギャップを一定の値にすることができないことにもなりかねない。
【０００６】
このため、ビーズ状のスペーサー１１１に代わって、図８に示すように、柱状のスペーサー１１２を用いることが提案されている。このスペーサー１１２は、通常、着色層１０６が形成されている側の基板（第１の基板１０１）の透明電極１０９上の所定の位置に透明の樹脂を用いて形成されている。このように、柱状のスペーサー１１２は、フォト技術によって透明電極１０９上の所定の位置に形成できる透明の樹脂、例えば光硬化樹脂を用いて形成することができるので、セルギャップを一定の値に維持することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２００２−３４１５３１号公報（図１、図２）
【特許文献２】
特開平２００２−１７４８１７号公報（図２、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の液晶表示装置１００において、図８に示すように、柱状のスペーサー１１２を用いてセルギャップを一定の値に維持する場合、スペーサー１１２側の配向膜１１０は、透明電極１０９上と共にスペーサー１１２の側面にも形成されている。
【０００９】
このため、例えば、液晶表示装置１００が、垂直配向方式の液晶表示装置の場合、配向膜１１０は、図９に示すように、液晶分子１１３のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させるように形成されているので、スペーサー１１２の側面上の配向膜１１０ａの近傍の液晶分子１１３ａは、その側面に対して直交する方向に沿って配列される。その液晶分子１１３ａがスペーサー１１２の側面に対して直交する方向に沿って配列される箇所は、液晶分子１１３ａのダイレクタが基板法線方向に沿って配列されていないので、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こることもあり得る。光漏れが起こると、カラー表示ではホワイトスポットとして画面に表われ、コントラストを低下させることになる。
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、光漏れのない液晶表示装置用基板、液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１の液晶表示装置用基板は、第１の基板とその第１の基板に対向配置される第２の基板とそれら基板間に注入された液晶とを有する液晶表示装置の前記一方の基板であって、該基板に、柱状のスペーサーを設けると共に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる第１の配向膜を形成し、前記スペーサーの側面に、液晶分子のダイレクタを該側面に沿って配列させる第２の配向膜を形成したことを特徴とする。なお、ダイレクタとは、液晶分子の平均的配向方向を表す単位ベクトルのことである。
【００１２】
この発明によれば、スペーサーの側面には第２の配向膜が設けられているため、その側面近傍の液晶分子はダイレクタが側面に沿うように配列されるので、液晶分子のダイレクタが基板法線方向に沿って配列されない部分が少なくなり、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなる。その結果、光抜けのない、コントラストが低下しない液晶表示装置用基板が得られることになる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置用基板において、前記第１の配向膜が疎水性の膜であり、前記第２の配向膜が親水性の膜であることを特徴とする。この発明によれば、第１の配向膜と第２の配向膜とを容易に形成することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置用基板において、前記第１の配向膜が、フッ素系シリコーン樹脂又はポリイミド樹脂で形成された高分子膜であり、前記第２の配向膜が、前記フッ素系シリコーン膜又はポリイミド膜に親水基が付与された親水性の膜であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置用基板において、前記第２の配向膜の表面自由エネルギーが３８ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するための請求項５の液晶表示装置用基板は、第１の基板とその第１の基板に対向配置される第２の基板とそれら基板間に注入された液晶とを有する液晶表示装置の前記一方の基板であって、該基板に、柱状のスペーサーを設けると共に、液晶分子のダイレクタを基板表面に沿って配列させる第３の配向膜を形成し、前記スペーサーの側面に、液晶分子のダイレクタを該側面に対して直交する方向に沿って配列させる第４の配向膜を形成したことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、スペーサーの側面には第４の配向膜が設けられているため、その側面近傍の液晶分子はダイレクタが側面に対して直交する方向に沿うように配列されるので、ダイレクタが基板法線方向に沿って配列される液晶分子がなくなり、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなる。その結果、光抜けのない、コントラストが低下しない液晶表示装置用基板が得られることになる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５に記載の液晶表示装置用基板において、前記第３の配向膜が親水性の膜であり、前記第４の配向膜が疎水性の膜であることを特徴とする。この発明によれば、第３の配向膜と第４の配向膜とを容易に形成することができる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項５に記載の液晶表示装置用基板において、第４の配向膜の表面自由エネルギーは、３２ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
また、上記課題を解決するための請求項８の液晶表示装置用基板の製造方法は、第１の基板とその第１の基板に対向配置される第２の基板とそれら基板間に注入された液晶とを有する液晶表示装置の前記一方の基板に、柱状のスペーサーを設けると共に、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる第１の配向膜を形成し、前記スペーサーの側面に、液晶分子のダイレクタを該側面に沿って配列させる第２の配向膜を形成した液晶表示装置用基板の製造方法であって、前記スペーサーを有する基板の表面及びスペーサーの側面に、親水化処理可能な疎水性の第１の配向膜を形成する工程、前記スペーサーの側面上の第１の配向膜を親水化処理して親水性の第２の配向膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、スペーサーの側面上の第１の配向膜を親水化処理することにより、親水性の第２の配向膜を形成することができ、容易な工程により液晶の配列制御を可能にする第２の配向膜を形成することができる。その結果、液晶表示装置用基板を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水膜を極めて容易に親水膜に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に第２の配向膜を形成することができる。
【００２４】
また、上記課題を解決するための請求項１０の液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、それら基板間に介設された液晶と、第１の基板及び第２の基板のうち少なくとも一方の基板に設けられた柱状のスペーサーと、を有する垂直配向方式の液晶表示装置であって、前記第１の基板及び前記第２の基板には、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる第２の配向膜がそれぞれ形成され、前記スペーサーの側面には、液晶分子のダイレクタを該側面に沿って配列させる第２の配向膜が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、スペーサーの側面には第２の配向膜が設けられているため、その側面近傍の液晶分子はダイレクタが側面に沿うように配列されるので、液晶分子のダイレクタが基板法線方向に沿って配列されない部分が少なくなり、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなる。その結果、光抜けのない、コントラストが低下しない液晶表示装置が得られることになる。
【００２６】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の液晶表示装置において、前記第１の配向膜が疎水性の膜であり、前記第２の配向膜が親水性の膜であることを特徴とする。この発明によれば、第１の配向膜と第２の配向膜とを容易に形成することができる。
【００２７】
請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の液晶表示装置において、前記第１の配向膜が、フッ素系シリコーン樹脂又はポリイミド樹脂で形成された高分子膜であり、前記第２の配向膜が、前記フッ素系シリコーン膜又はポリイミド膜に親水基が付与された親水性の膜であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１３の発明は、請求項１０に記載の液晶表示装置において、前記第２の配向膜の表面自由エネルギーが３８ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする。
【００２９】
上記課題を解決するための請求項１４の液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、それら基板間に介設された液晶と、第１の基板及び第２の基板のうち少なくとも一方の基板に設けられた柱状のスペーサーと、を有する水平配向方式の液晶表示装置であって、前記第１の基板及び前記第２の基板には、液晶分子のダイレクタを基板表面に沿って配列させる第３の配向膜がそれぞれ形成され、前記スペーサーの側面には、液晶分子のダイレクタを該側面に対して直交する方向に沿って配列させる第４の配向膜が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、スペーサーの側面には第４の配向膜が設けられているため、その側面近傍の液晶分子はダイレクタが側面に対して直交する方向に沿うように配列されるので、ダイレクタが基板法線方向に沿って配列される液晶分子がなくなり、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなる。その結果、光抜けのない、コントラストが低下しない液晶表示装置が得られることになる。
【００３１】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の液晶表示装置において、前記第３の配向膜が親水性の膜であり、前記第４の配向膜が疎水性の膜であることを特徴とする。この発明によれば、第３の配向膜と第４の配向膜とを容易に形成することができる。
【００３２】
請求項１６の発明は、請求項１４に記載の液晶表示装置において、前記第４の配向膜の表面自由エネルギーが３２ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００３３】
また、上記課題を解決するための請求項１７の液晶表示装置の製造方法は、第１の基板と第２の基板とそれら基板間に介設された液晶と、第１の基板及び第２の基板のうち少なくとも一方の基板に設けられた柱状のスペーサーとを有し、第１の基板及び第２の基板には、液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる第１の配向膜がそれぞれ形成され、スペーサーの側面には、液晶分子のダイレクタを該側面に沿って配列させる第２の配向膜が形成されている垂直配向方式の液晶表示装置の製造方法であって、前記スペーサーを有する基板の表面及びスペーサーの側面に、親水化処理可能な疎水性の第１の配向膜を形成する工程、前記スペーサーの側面上の第１の配向膜を親水化処理して親水性の第２の配向膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、スペーサーの側面上の第１の配向膜を親水化処理することにより、親水性の第２の配向膜を形成することができ、容易な工程により液晶の配列制御を可能にする第２の配向膜を形成することができる。その結果、液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００３５】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記親水化処理が、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われることを特徴とする。
【００３６】
この発明によれば、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理により行われるので、露光時の光触媒の作用により疎水膜を極めて容易に親水膜に変化させることができると共に、露光処理するだけで極めて容易に第２の配向膜を形成することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置用基板、液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００３８】
（液晶表示装置用基板、液晶表示装置）
本発明の液晶表示装置は、図１に示すように、第１の基板１と、第２の基板２と、これら対向する基板１，２間に注入された液晶層３とを有している。本発明の液晶表示装置においては、第１の基板１及び第２の基板２が、カラーフィルター基板とデバイス（ＴＦＴ）基板の何れかを構成している。以下においては、第１の基板１をカラーフィルター基板として説明し、第２の基板２をデバイス基板として説明する。
【００３９】
第１の基板１は、ガラス基板又は透明プラスチック基板等からなる。第１の基板１の内表面（第２の基板２と対抗する表面）には、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の各画素を形成する着色層４と、漏れ光を遮蔽するためにその画素領域の周縁部に位置される所定のパターンのブラックマトリクス層５とが形成されている。このブラックマトリクス層５は、デバイス基板（第２の基板２）のＴＦＴ素子、走査配線や信号配線等のライン電極、その他光漏洩領域を覆うようにして配置されている。これらブラックマトリクス層５及び着色層４上に保護膜６を介して透明電極７が形成され、さらにその透明電極７上に配向膜８が形成されている。なお、本発明を構成するカラーフィルター基板である第１の基板１は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００４０】
一方、デバイス基板である第２の基板２は、ガラス基板又は透明プラスチック基板等からなる。第２の基板２の内表面（第１の基板１と対抗する表面）上には、マトリックス状に配置された画素電極、薄膜電界トランジスタ（ＴＦＴ）素子及びライン電極等の透明の電極９が形成され、その電極９上には配向膜１０が形成されている。なお、本発明を構成するデバイス基板２は、現在一般的に使用されている構成を有するものであれば特に限定されず、前記以外の構成を備えているものであっても構わない。
【００４１】
電極７，９は、デバイス基板２にあっては画素電極であり、カラーフィルター基板１にあっては透明電極である。電極７，９の構成材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明電極が挙げられる。電極７，９の形成法については一般的な各種の方法を適用でき特に限定されないが、例えばスパッタ法により形成することができる。電極７，９の厚さは、約１００ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。
【００４２】
配向膜８，１０は、液晶表示装置の配向方式に応じて形成される。すなわち、液晶表示装置が垂直配向方式である場合には、図２に示すように、液晶分子１１のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる第１の配向膜が用いられる。また、液晶表示装置が水平配向方式である場合には、液晶分子１１のダイレクタを基板表面に沿って配列させる第３の配向膜が用いられる。本実施の形態では、液晶表示装置が垂直配向方式である場合、つまり、配向膜が第１の配向膜である場合について説明する。
【００４３】
第１の配向膜（液晶分子のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる配向膜）８，１０としては、好ましくは表面自由エネルギーが３２ｍＮ／ｍ以下の膜、より好ましくは３０ｍＮ／ｍ以下の膜であることがよい。なお、本発明における表面自由エネルギーは、液滴法に基づいて、液晶の表面（または配向膜（傾斜領域を含む）の表面）上に水滴を滴下し、水滴と液晶等の表面との接触角度を測定し、この測定値から算出した値を示している。
【００４４】
液滴法は、図６に示すように、固体（液晶、配向膜、傾斜領域）の表面上に水滴を滴下した場合、水滴固液界面・水平線と、液滴端での接線と、の二つの線がなす角をθ_１（接触角）とする。また、固液界面・水平線と、液滴頂点と液滴端とを結ぶ線と、の二つの線がなす角をθ_２（測定角）とすると、測定角は接触角の二分の一の関係にあるので、簡単に接触角を測定することができる。
【００４５】
接触角θと、固体表面張力（γ_ＳＶ）、固液界面張力（γ_ＳＬ）、液体表面張力（γ_ＬＶ）との間には下記のような関係式が成り立つ。
【００４６】
γ_ＳＶ＝γ_ＬＶｃｏｓθ＋γ_ＳＬ
この式により算出されるγ_ＳＬが本発明における表面自由エネルギーである。
【００４７】
この第１の配向膜８，１０としては、例えば疎水性の膜がよく、疎水性であれば、その表面自由エネルギーが３２ｍＮ／ｍ以下となり、もともと疎水性であるが親水化処理をすることにより親水性とすることができる膜であることが好ましい。
【００４８】
第１の配向膜８，１０の形成材料としては、例えば、疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂、又は垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂等が挙げられる。疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂としては、例えば、東芝シリコーン製等の撥水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂等を例示でき、このフッ素系シリコーン樹脂により形成された第１の配向膜の表面自由エネルギーは２９ｍＮ／ｍである。また、垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂としては、垂直配向用のポリイミド樹脂である日本合成ゴム製のＪＡＬＳ−６８８等々の市販の感光性樹脂を例示でき、このポリイミド樹脂により形成された第１の配向膜の表面自由エネルギーは３３ｍＮ／ｍである。
【００４９】
第１の配向膜８、１０の厚さについては特に限定されないが、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。第１の配向膜８、１０は、配向膜形成用の材料を基板の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布されて形成される。
【００５０】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板１及び第２の基板２のうち少なくとも一方の基板、図示例では第１の基板１（透明電極７）上にセルギャップを一定に維持するための柱状のスペーサー１２（以下、単に「スペーサー」という。）が形成され、このスペーサー１２の側面に、液晶分子１１のダイレクタを制御する第２の配向膜１３が形成されていることに特徴がある。
【００５１】
なお、この第１の基板１上にスペーサー１２が形成され、このスペーサー１２の側面に第２の配向膜１３が形成されていることにより、本発明の液晶表示装置用基板を構成することにもなる。また、本発明の液晶表示装置用基板は、図示例では、カラーフィルター基板を構成要素とするが、これに限定されず、第２の基板２であるデバイス基板を構成要素としてもよい。
【００５２】
スペーサー１２は、第１の基板１及び第２の基板２の両方に形成してもよいが、製造上一方例えば図に示すように第１の基板１にのみに設けることが好ましい。スペーサー１２の形成位置は、ブラックマトリックス層５の上方の任意の箇所の透明電極７上である。スペーサー１２の大きさは、ブラックマトリックス層５の幅以下の寸法であることが好ましい。なお、スペーサー１２を第２の基板２に形成する場合には、その形成位置は、第１の基板１と第２の基板２とを対向させた際に、第１の基板１にブラックマトリックス層５が形成されている位置に対応した位置の任意の個所である。
【００５３】
スペーサー１２の高さは、液晶表示装置に応じて任意に設定される。スペーサー１２の形状は、柱状であれば特に限定されず、例えば、円柱状、三角柱状、四角柱状、多角柱状等の柱状である。本発明におけるスペーサー１２の形状の柱状とは、スペーサー１２の高さ方向の断面が正方形を含む長方形に限定されず、台形又はひし形が含まれるものとする。すなわち、本発明におけるスペーサー１２の形状の柱状とは、スペーサー１２の水平断面（スペーサー１２の高さ方向に直交する方向の断面）が、円形、三角形、四角形、多角形等のどのような形状でもよく、縦断面（スペーサー１２の高さ方向の断面）が、正方形を含む長方形、台形又はひし形等の形状に形成されるものである。
【００５４】
スペーサー１２の形成材料としては、液晶表示装置に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、ＪＳＲ株式会社製：ＮＮ−７７７、Ｎ−７８０などの感光性樹脂等である。スペーサー１２の形成方法については、一般的な各種の方法を適用でき特に限定されないが、例えば、フォトリソグラフィー、印刷、フィルムレーザー転写などの各種のスペーサーパターン形成方法等が挙げられる。
【００５５】
このスペーサー１２の側面に形成されている第２の配向膜１３は、液晶分子１１のダイレクタを制御するものである。具体的には、第２の配向膜１３は、液晶表示装置が垂直配向方式である場合、つまり、配向膜８が液晶分子１１のダイレクタを基板法線方向に沿って配列させる第１の配向膜である場合、液晶分子１１のダイレクタをスペーサー１２の側面に沿って配列させる膜である。なお、スペーサーの側面に形成される配向膜は、液晶表示装置が水平配向方式である場合、つまり、配向膜が液晶分子のダイレクタを基板表面に沿って配列させる第３の配向膜である場合には、液晶分子１１のダイレクタをスペーサーの側面に対して直交する方向に沿って配列させる第４の配向膜である。
【００５６】
第２の配向膜１３としては、液晶分子１１のダイレクタをスペーサー１２の側面に沿って配列させることができる膜であればどのような膜でもよく、その表面自由エネルギーが３８ｍＮ／ｍ以上であるであることが好ましい。この第２の配向膜１３としては、例えば親水性の膜がよく、親水性であればその表面自由エネルギーが３８ｍＮ／ｍ以上となり、例えば疎水性の第１の配向膜８，１０を親水化処理することによって得られた制御膜等である。なお、液晶表示装置が水平配向方式である場合には、第３の配向膜は、液晶分子１１のダイレクタを基板表面に沿って配列させる膜であればどのような膜でもよく、その表面自由エネルギーが３８ｍＮ／ｍ以上であるであることが好ましく、かつ、第４の配向膜は、液晶分子のダイレクタをスペーサー１２の側面に対して直交する方向に沿って配列させる膜であればどのような膜でもよく、その表面自由エネルギーが３２ｍＮ／ｍ以下、より好ましくは３０ｍＮ／ｍ以下であることがよい。
【００５７】
第２の配向膜１３は、例えば親水性膜形成用の材料をスペーサー１２の側面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布して形成してもよいが、好ましくは、前記第１の配向膜８をスペーサー１２の側面にも形成し、この側面上の第１の配向膜を親水化処理して第２の配向膜１３とすることがよい。
【００５８】
すなわち、親水化処理可能な配向膜形成用樹脂を第１の基板１の透明電極７と共にスペーサー１２の表面（側面）にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布して第１の配向膜８を形成し、その後、スペーサー１２の側面上の第１の配向膜に親水化処理を施すことにより第２の配向膜１３を形成することができる。そうした親水化処理方法としては、例えば後述するように、光触媒層を有するマスクを用いた露光処理を好ましく挙げることができる。
【００５９】
このように、スペーサー１２の側面には第２の配向膜１３が設けられているため、図２に示すように、その側面近傍の液晶分子１１はダイレクタが側面に沿うように配列されるので、液晶分子１１のダイレクタが基板法線方向に沿って配列されない部分が少なくなる。すなわち、スペーサー１２の側面の近傍の液晶分子１１はダイレクタが側面に沿うように配列されるが、図２におけるスペーサー１２の左側に示すように、基板の法線方向にも沿って配列される場合には、第１の配向膜８により規制される液晶分子１１のダイレクタと同じ方向であるので、液晶を黒表示にしたときに光漏れが起らない。また、図２におけるスペーサーの右側に示すように、基板１（配向膜８）の表面にも沿って配列される場合には、配向膜８により規制される液晶分子１１のダイレクタの方向と異なるが、その液晶分子１１はスペーサー１２の側面に沿って配列されるので、その液晶分子１１が存在する領域ａが小い。従来の液晶分子は、図９に示すように、そのダイレクタがスペーサー１１２の側面に対して直交する方向に沿って延在するので、その液晶分子１１３ａが存在する領域ｂが大きいからである。よって、図２に示すように、液晶分子１１のダイレクタが基板法線方向に沿って配列されない部分が少なくなり、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなる。
【００６０】
なお、液晶表示装置が水平配向方式の場合には、スペーサーの側面に第４の配向膜が設けられているとその側面近傍の液晶分子はダイレクタが側面に対して直交する方向に沿うように配列されるので、ダイレクタが基板法線方向に沿って配列される液晶分子がなくなり、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなる。
【００６１】
以上のように、本発明の液晶表示装置用基板及び液晶表示装置は、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなるので、光抜けのない、コントラストが低下しないものである。
【００６２】
（液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法）
次に、液晶表示装置用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法について説明する。本発明の液晶表示装置用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法は、上述した構成からなる液晶表示装置用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法であって、その特徴は、▲１▼第１の基板表面（例えばカラーフィルター基板の表面）及び第２の基板表面（例えばデバイス基板の表面）のうちスペーサーを有する基板の少なくとも一方、例えば第１の基板の表面及びスペーサーの表面に、親水化処理可能な疎水性の第１の配向膜を形成する工程、▲２▼そのスペーサーの側面上の第１の配向膜を親水化処理して親水性の第２の配向膜を形成する工程、を有することにある。なお、液晶表示装置用基板及び液晶表示装置を製造するためのその他の製造工程、例えばカラーフィルター層、ブラックマトリクス層、透明電極、スペーサー、電極等の形成工程については従来公知の方法と同様である。
【００６３】
上記▲１▼の工程において、親水化処理可能な配向膜を形成するための樹脂としては、上述した疎水膜形成用のフッ素系シリコーン樹脂又は垂直配向膜形成用のポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、基板（スペーサーの側面を含む）の全面にスピンコート等の塗布手段や各種の印刷手段で塗布される。
【００６４】
上記▲２▼の工程において、スペーサーの側面上の第１の配向膜を親水化処理する手段は、図３に示すように、（ｉ）スペーサー１２の側面上の疎水性の第１の配向膜２０を光触媒層２１を有するマスク２２で露光することにより、露光された部分のみを親水化してスペーサー１２の側面上に親水性の第２の配向膜２３を形成する方法、図４に示すように、（ｉｉ）光触媒を含有する疎水性樹脂をコーティングして光触媒含有第１の配向膜３０を形成した後、スペーサー１２の側面上の配向膜３０を露光することにより、露光された部分のみを親水化して第２の配向膜３１を形成する方法、等を挙げることができる。
【００６５】
上記（ｉ）工程においては、疎水性の第１の配向膜２０として、上述したフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。光触媒層２１を有するマスクを利用した処理は、図３に示すように、先ず、マスクパターン２４が形成された基板２５上に光触媒層２１を形成したマスク２２と、疎水性の第１の配向膜２０が形成され、スペーサー１２を有する第１の基板１又は／及び第２の基板２とを準備する（図３（ａ））。その光触媒層２１を有するマスク２２と疎水性の第１の配向膜２０とを所定の間隔を隔てると共に露光光がスペーサー１２の表面上の第１の配向膜２０に照射されるように対向させ（図３（ｂ））、そこに露光光２６を照射することにより（図３（ｃ））、第２の配向膜２３を形成する処理方法（親水化処理方法）である（図３（ｄ））。
【００６６】
この光触媒層２１は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした光触媒層２１に例えば３８０ｎｍ以下の露光光が照射されることにより、光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、露光された疎水性の第１の配向膜２０の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、スペーサー１２の側面の疎水性の第１の配向膜２０を第２の配向膜２３に変化させることができる。
【００６７】
また、マスク２２と疎水性の第１の配向膜２０との間隔は、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させ、作用させて、第１の配向膜２０を第２の配向膜２３に変化させることができる間隔であることが好ましく、およそ５〜２０μｍの間隔となるように配置することが好ましい。
【００６８】
上記（ｉｉ）工程においては、疎水性の第１の配向膜として、上述した光触媒を含有するフッ素系シリコーン被膜やポリイミド被膜を挙げることができる。第２位の配向膜の形成は、図４に示すように、先ず、基板３２上にマスクパターン３３が形成されたマスク３４と、光触媒を含有する疎水性の第１の配向膜３０が形成され、スペーサー１２を有する第１の基板１又は／及び第２の基板２とを準備する（図４（ａ））。そのマスク３４と、光触媒を含有する疎水性の第１の配向膜３０とを所定の間隔を隔てると共に露光光がスペーサー１２の表面上の第１の配向膜３０に照射されるように対向させ（図４（ｂ））、そこに露光光３５を照射することにより（図４（ｃ））、第２の配向膜３１を形成する方法（親水化処理方法）である（図４（ｄ））。
【００６９】
この疎水性の第１の配向膜３０は、バインダー中に光触媒である酸化チタンを含有させたものである。酸化チタンは、上記同様、アナターゼ型のものが好ましく、また、バインダー中に２０〜４０重量％の割合で含有させることが好ましい。酸化チタンの平均粒径はおよそ５〜２０μｍであることが好ましい。酸化チタンの代わりに、ＺｎＯなどを光触媒として用いてもよい。こうした疎水性の第１の配向膜３０に例えば３８０ｎｍ以下の露光光３５が照射されることにより、含有する光触媒粒子内で光電気化学反応が起こり、スペーサー１２上の疎水性の第１の配向膜３０の側鎖を−ＯＨ基に置換させることができる。その結果、スペーサー１２上の疎水性の第１の配向膜３０を第２の配向膜３１に変化させることができる。また、マスク３４と疎水性の第１の配向膜３０との間隔についても、上記（ｉ）の場合と同様である。なお、（ｉ）の工程と（ｉｉ）の工程とを比べると、（ｉ）の工程をより好ましく適用することができる。
【００７０】
図５は、疎水性の第１の配向膜の一部が親水性の第３の配向膜に変化する表面反応の一例を示す説明図である。図５（ａ）は、疎水性の第１の配向膜表面の側鎖に活性酸素種等がアタックし、その側差の結合を切断する様子を示しており、図５（ｂ）は、切断された部位に水酸基が結合して親水性に変化する様子を示している。
【００７１】
図５の表面反応を生じさせる処理に際しては、疎水性の第１の配向膜と光触媒層を有するマスクとを、所定の間隔（例えば５〜２０μｍ）で配置することが好ましい。疎水性の第１の配向膜と光触媒層を有するマスクとを所定の間隔に配置することにより、光触媒反応により生じた活性酸素種等をその隙間に容易に発生させることができる。活性酸素種等としては、光触媒粒子内での光電気化学反応に基づいて生じる活性酸素又は活性水酸基が挙げられ、それらの活性酸素種等が図５に示す側鎖（例えばアルキル側鎖）にアタックし、その側差の結合が切断される。側鎖が切断された部分には、その活性酸素種等が入れ替わって結合し、図５（ｂ）に示す親水性に変化する。
【００７２】
以上のように、本発明の液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法は、極めて容易な工程により液晶の配列制御を可能にする制御膜を形成することができるので、液晶表示装置用基板、液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる。
【００７３】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
【００７４】
（実施例１）
先ず、カラーフィルター基板の制御膜を形成する場合について説明する。透明電極としてＩＴＯが形成されると共に、透明電極の所定の位置にスペーサーが形成されたカラーフィルター基板を準備し、その透明電極（スペーサーも含む）上に、側鎖の置換が可能な疎水性樹脂組成物（垂直配向用のポリイミド樹脂組成物、日本合成ゴム製、ＪＡＬＳ−６８８）をスピンコートし、表面自由エネルギー３３ｍＮ／ｍ、厚さ６０ｎｍの疎水性の第１の配向膜を形成した。
【００７５】
次に、その疎水性の第１の配向膜上に、光触媒層を有するマスクを、約２０μｍの間隔を保持するように配置し、その後波長２００〜３７０ｎｍの紫外線でスペーサー上の第１の配向膜を露光処理した。露光された部分は、露光された部分は、疎水性の第１の配向膜から表面自由エネルギー４０ｍＮ／ｍの親水性領域（第２の配向膜）に変化した。
【００７６】
なお、マスクは、基板上にクロム薄膜からなる所定のマスクパターン３３が形成され、さらにそのマスクパターン上にアナターゼ型酸化チタン粒子を光触媒として含有する厚さ０．０５〜０．５μｍの光触媒層が形成されている。マスクパターンは、スペーサー上の第１の配向膜に応じて形成されている。また、この光触媒層は、バインダー樹脂（シリコーン樹脂）中に酸化チタン粒子が約１０〜１００重量％含有されている。なお、酸化チタン１００重量％とは、酸化チタンのみで光触媒層を形成した場合である。
【００７７】
こうして、カラーフィルター基板のスペーサー上の疎水性の第１の配向膜を、親水性の第２の配向膜に変化させたカラーフィルター基板を形成した。
【００７８】
次に、デバイス基板について説明する。画素電極としてＩＴＯが形成されたデバイス基板を準備し、その画素電極４上に、疎水性樹脂組成物（垂直配向用のポリイミド樹脂組成物、日本合成ゴム製、ＪＡＬＳ−６８８）をスピンコートし、厚さ６０〜１００μｍの疎水性の第１の配向膜を形成した。
【００７９】
上記の方法により形成したカラーフィルター基板とデバイス基板を一定距離で対向させ、その間に垂直配向用の液晶を注入して液晶層を形成した。この液晶表示装置は、カラーフィルター基板に形成されたスペーサーによってセルギャップが一定の値に維持されている。また、液晶表示装置は、カラーフィルター基板とデバイス基板とに形成された第１の配向膜により、液晶分子のダイレクタが基板法線方向に配列されたものであると共に、スペーサーの側面に設けられた第２の配向膜により、その側面近傍の液晶分子はダイレクタが側面に沿うよ配列され、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなり、光抜けのない、コントラストが低下しない液晶表示装置となった。
【００８０】
（実施例２）
実施例１において、親水化処理可能な疎水性の第１の配向膜を形成する樹脂組成物として、撥水性のフッ素系シリコーン樹脂（東芝シリコーン製、ＴＳＬ８２３３及びＴＳＬ８１１４）を用いた他は、実施例１と同様にした。
【００８１】
この液晶表示装置は、上述した第２の配向膜により、スペーサーの側面近傍の液晶分子はダイレクタが側面に沿うよように配列されるので、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなり、光抜けのない、コントラストが低下しない液晶表示装置となった。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置用基板及び液晶表示装置によれば、スペーサーの側面には、基板上の第１、第３の配向膜と配向方向が異なる第２、第４の配向膜が形成されているので、特に液晶を黒表示にしたときに光漏れが起こり難くなる。その結果、光抜けのない、コントラストが低下しない液晶表示装置用基板及び液晶表示装置が得られる。
【００８３】
本発明の液晶表示装置用基板の製造方法及び液晶表示装置の製造方法によれば、形成された疎水性の第１の配向膜を露光することにより第２の配向膜を形成できるので、極めて容易な工程により液晶の配列制御を可能にする第２の配向膜を形成することができる。その結果、液晶表示装置用基板及び液晶表示装置を効率的に製造することができ、コストダウンに寄与することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置用基板及び液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の液晶分子の配列状態を説明するための説明図である。
【図３】光触媒を用いた第２の配向膜の形成方法の一例を示す説明図である。
【図４】光触媒を用いた第２の配向膜の形成方法の他の一例を示す説明図である。
【図５】疎水性の第１の配向膜の一部が親水性に変化する表面反応の一例を示す説明図である。
【図６】液滴法における接触角と表面張力との関係を示す説明図である。
【図７】従来の液晶表示装置を示す概略断面図である。
【図８】従来の液晶表示装置を示す概略断面図である。
【図９】従来の液晶分子の配列状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１第１の基板
２第２の基板
３液晶
４着色層
５ブラックマトリクス層
６保護膜
７透明電極
８第１の配向膜
９電極
１０第１の配向膜
１１液晶分子
１２スペーサー
１３第２の配向膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate for a liquid crystal display device, a method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing a liquid crystal display device.More specifically, in a liquid crystal display device for displaying a television image or a computer image, The present invention relates to a liquid crystal display device substrate with low contrast, a method for manufacturing a liquid crystal display device substrate, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the use of liquid crystal display devices having liquid crystal display panels capable of color display has been rapidly expanding. As shown in FIGS. 7 and 8, a liquid crystal display panel constituting a general liquid crystal display device includes a first substrate 101, a second substrate 102 opposed thereto, a first substrate 101 and a second substrate 101. And a liquid crystal layer 103 interposed between the substrates 102. On the inner surface of the second substrate 102, a pixel electrode and an electrode layer 104 such as a thin film transistor (TFT) are formed in pixel regions arranged in a matrix, and an alignment film 105 is formed on the electrode layer 104. I have. On the other hand, on the inner surface of the first substrate 101, a colored layer 106 for forming each of R (red), G (green), and B (blue) pixels is formed, and a boundary between pixels is shielded from light. A black matrix layer 107 having a predetermined pattern is formed. A transparent electrode 109 is formed on the colored layer 106 and the black matrix layer 107 via a protective film 108, and an alignment film 110 is formed on the transparent electrode 109.
[0003]
A polarizing plate (not shown) is provided on both outer surfaces of the liquid crystal display panel 100, that is, on the outer surfaces of the first substrate 101 and the second substrate 102, and a backlight is provided on the second substrate 102 side. It is installed. By irradiating light from the backlight and controlling the voltage between the electrode layer 104 and the transparent electrode 109, the arrangement state of the liquid crystal is controlled to display a color image.
[0004]
In such a liquid crystal display panel, spacers 111 and 112 are provided between the first substrate 101 and the second substrate 102, and are designed so that the cell gap has a constant value (for example, see Patent Literature 1 and Patent Literature 2).
[0005]
As the spacers 111 and 112, as shown in FIG. 7, bead-shaped spacers 111 are generally used. As the bead-shaped spacer 111, a particulate bead such as a plastic bead, a silica bead, or a glass bead is often used. Such spacers 111 are appropriately dispersed and used between the first substrate 101 and the second substrate 102. However, since the bead-shaped spacer 111 is appropriately dispersed, it may not be able to be located at a predetermined position between the first substrate 101 and the second substrate 102. That is, since the bead-shaped spacers 111 are unevenly arranged between the first substrate 101 and the second substrate 102 and are difficult to be uniformly dispersed, the cell gap cannot be set to a constant value. It could be.
[0006]
Therefore, it has been proposed to use a columnar spacer 112 as shown in FIG. 8 instead of the bead spacer 111. The spacer 112 is usually formed using a transparent resin at a predetermined position on the transparent electrode 109 of the substrate (first substrate 101) on which the colored layer 106 is formed. As described above, since the columnar spacer 112 can be formed using a transparent resin, for example, a photocurable resin, which can be formed at a predetermined position on the transparent electrode 109 by a photo technique, the cell gap is maintained at a constant value. can do.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-341531 (FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-174817 (FIGS. 2 and 4)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described liquid crystal display device 100, when the cell gap is maintained at a constant value by using the columnar spacer 112 as shown in FIG. 112 is also formed on the side surface.
[0009]
Therefore, for example, when the liquid crystal display device 100 is a vertical alignment type liquid crystal display device, the alignment film 110 is arranged so that the directors of the liquid crystal molecules 113 are arranged along the normal direction of the substrate as shown in FIG. Since it is formed, the liquid crystal molecules 113a near the alignment film 110a on the side surface of the spacer 112 are arranged along a direction perpendicular to the side surface. In the portion where the liquid crystal molecules 113a are arranged along the direction perpendicular to the side surface of the spacer 112, the director of the liquid crystal molecules 113a is not arranged along the normal direction of the substrate. Sometimes light leakage can occur. When light leakage occurs, it appears on a screen as a white spot in color display, and the contrast is reduced.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a substrate for a liquid crystal display device without light leakage, a method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing a liquid crystal display device. The purpose is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device substrate having a liquid crystal having a first substrate, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal injected between the substrates. The one substrate of the display device, wherein a columnar spacer is provided on the substrate, and a first alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules in a direction normal to the substrate is formed. And a second alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the side surface. Note that the director is a unit vector representing an average alignment direction of liquid crystal molecules.
[0012]
According to the invention, since the second alignment film is provided on the side surface of the spacer, the liquid crystal molecules near the side surface are arranged so that the directors are arranged along the side surface. The portion that is not arranged along the direction is reduced, and light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black. As a result, it is possible to obtain a substrate for a liquid crystal display device that has no light leakage and does not lower the contrast.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the liquid crystal display device substrate according to the first aspect, the first alignment film is a hydrophobic film, and the second alignment film is a hydrophilic film. And According to the present invention, the first alignment film and the second alignment film can be easily formed.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the liquid crystal display device substrate according to the first or second aspect, the first alignment film is a polymer film formed of a fluorine-based silicone resin or a polyimide resin; The second alignment film is a hydrophilic film in which a hydrophilic group is added to the fluorine-based silicone film or the polyimide film.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device substrate according to the first aspect, a surface free energy of the second alignment film is 38 mN / m or more.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a substrate for a liquid crystal display device, comprising: a first substrate; a second substrate opposed to the first substrate; and a liquid crystal injected between the substrates. The one substrate of the liquid crystal display device having a columnar spacer provided on the substrate, and a third alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the surface of the substrate; and forming a third alignment film on a side surface of the spacer. A fourth alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along a direction perpendicular to the side surface.
[0017]
According to this invention, since the fourth alignment film is provided on the side surface of the spacer, the liquid crystal molecules near the side surface are arranged so that the directors are arranged along the direction orthogonal to the side surface. No liquid crystal molecules are arranged along the normal direction of the substrate, and light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black. As a result, it is possible to obtain a substrate for a liquid crystal display device that has no light leakage and does not lower the contrast.
[0018]
The invention according to claim 6 is the liquid crystal display device substrate according to claim 5, wherein the third alignment film is a hydrophilic film, and the fourth alignment film is a hydrophobic film. And According to the present invention, the third alignment film and the fourth alignment film can be easily formed.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the substrate for a liquid crystal display device according to the fifth aspect, the surface free energy of the fourth alignment film is 32 mN / m or less.
[0020]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, wherein the first substrate, the second substrate opposed to the first substrate, and the second substrate are injected between the substrates. On the one substrate of the liquid crystal display device having liquid crystal, a columnar spacer is provided, and a first alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules in a direction normal to the substrate is formed. On a side surface of the spacer, A method of manufacturing a substrate for a liquid crystal display device in which a second alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the side surface is provided, wherein the surface of the substrate having the spacer and the side surface of the spacer can be subjected to a hydrophilic treatment. Forming a hydrophobic first alignment film; and forming a hydrophilic second alignment film by subjecting the first alignment film on the side surface of the spacer to a hydrophilic treatment.
[0021]
According to the present invention, a hydrophilic second alignment film can be formed by subjecting the first alignment film on the side surface of the spacer to a hydrophilic treatment, and the alignment of the liquid crystal can be controlled by an easy process. A second alignment film can be formed. As a result, a substrate for a liquid crystal display device can be efficiently manufactured, which can contribute to cost reduction.
[0022]
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the eighth aspect, the hydrophilic treatment is performed by an exposure treatment using a mask having a photocatalyst layer.
[0023]
According to this invention, since the exposure is performed by using a mask having a photocatalyst layer, the hydrophobic film can be very easily changed to a hydrophilic film by the action of the photocatalyst at the time of exposure, and the exposure can be performed only by the exposure process. The second alignment film can be easily formed.
[0024]
According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including a first substrate, a second substrate, a liquid crystal interposed between the first substrate, the second substrate, and a first substrate and a second substrate. And a columnar spacer provided on at least one of the substrates, wherein the first substrate and the second substrate are provided with a director of liquid crystal molecules on a substrate normal. A second alignment film is formed to be aligned along a direction, and a second alignment film is formed on a side surface of the spacer to align directors of liquid crystal molecules along the side surface. .
[0025]
According to the invention, since the second alignment film is provided on the side surface of the spacer, the liquid crystal molecules near the side surface are arranged so that the directors are arranged along the side surface. The portion that is not arranged along the direction is reduced, and light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black. As a result, it is possible to obtain a liquid crystal display device with no light leakage and with no decrease in contrast.
[0026]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the tenth aspect, the first alignment film is a hydrophobic film, and the second alignment film is a hydrophilic film. . According to the present invention, the first alignment film and the second alignment film can be easily formed.
[0027]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the tenth or eleventh aspect, the first alignment film is a polymer film formed of a fluorine-based silicone resin or a polyimide resin, and Is characterized in that the alignment film is a hydrophilic film in which a hydrophilic group is added to the fluorine-based silicone film or the polyimide film.
[0028]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the tenth aspect, the surface free energy of the second alignment film is 38 mN / m or more.
[0029]
A liquid crystal display device according to a fourteenth aspect of the present invention is a liquid crystal display device, comprising: a first substrate, a second substrate, a liquid crystal interposed between the substrates, and a first substrate and a second substrate. A columnar spacer provided on at least one substrate, wherein the first substrate and the second substrate are provided with directors of liquid crystal molecules along the surface of the substrate. Third alignment films to be arranged are respectively formed, and a fourth alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along a direction perpendicular to the side surface is formed on a side surface of the spacer. And
[0030]
According to this invention, since the fourth alignment film is provided on the side surface of the spacer, the liquid crystal molecules near the side surface are arranged so that the directors are arranged along the direction orthogonal to the side surface. No liquid crystal molecules are arranged along the normal direction of the substrate, and light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black. As a result, it is possible to obtain a liquid crystal display device with no light leakage and with no decrease in contrast.
[0031]
According to a fifteenth aspect, in the liquid crystal display device according to the fourteenth aspect, the third alignment film is a hydrophilic film, and the fourth alignment film is a hydrophobic film. . According to the present invention, the third alignment film and the fourth alignment film can be easily formed.
[0032]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the fourteenth aspect, the surface free energy of the fourth alignment film is 32 mN / m or less.
[0033]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a first substrate, a second substrate, a liquid crystal interposed between the substrates, a first substrate and a second substrate. A columnar spacer provided on at least one of the substrates, a first alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules on the first substrate and the second substrate in a direction normal to the substrate; Are formed, and a second alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the side surface is formed on a side surface of the spacer. A method of manufacturing a vertical alignment type liquid crystal display device, the method comprising: Forming a hydrophobic first alignment film that can be subjected to a hydrophilic treatment on the surface of the substrate and the side surface of the spacer; and subjecting the first alignment film on the side surface of the spacer to a hydrophilic second treatment. Including the step of forming an alignment film of It is characterized in.
[0034]
According to the present invention, a hydrophilic second alignment film can be formed by subjecting the first alignment film on the side surface of the spacer to a hydrophilic treatment, and the alignment of the liquid crystal can be controlled by an easy process. A second alignment film can be formed. As a result, the liquid crystal display device can be manufactured efficiently, which can contribute to cost reduction.
[0035]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the seventeenth aspect, the hydrophilic treatment is performed by an exposure treatment using a mask having a photocatalyst layer.
[0036]
According to this invention, since the exposure is performed by using a mask having a photocatalyst layer, the hydrophobic film can be very easily changed to a hydrophilic film by the action of the photocatalyst at the time of exposure, and the exposure can be performed only by the exposure process. The second alignment film can be easily formed.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a substrate for a liquid crystal display device, a method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0038]
(Liquid crystal display substrate, liquid crystal display)
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device of the present invention has a first substrate 1, a second substrate 2, and a liquid crystal layer 3 injected between the opposing substrates 1 and 2. . In the liquid crystal display device of the present invention, the first substrate 1 and the second substrate 2 constitute one of a color filter substrate and a device (TFT) substrate. Hereinafter, the first substrate 1 will be described as a color filter substrate, and the second substrate 2 will be described as a device substrate.
[0039]
The first substrate 1 is formed of a glass substrate, a transparent plastic substrate, or the like. On the inner surface of the first substrate 1 (the surface opposing the second substrate 2), a colored layer 4 forming pixels of R (red), G (green), and B (blue), A black matrix layer 5 having a predetermined pattern is formed on the periphery of the pixel region to block the light. The black matrix layer 5 is disposed so as to cover the TFT elements of the device substrate (the second substrate 2), line electrodes such as scanning wiring and signal wiring, and other light leakage areas. A transparent electrode 7 is formed on the black matrix layer 5 and the colored layer 4 via a protective film 6, and an alignment film 8 is formed on the transparent electrode 7. The first substrate 1, which is a color filter substrate constituting the present invention, is not particularly limited as long as it has a configuration generally used at present, and has a configuration other than the above. It does not matter.
[0040]
On the other hand, the second substrate 2, which is a device substrate, is formed of a glass substrate, a transparent plastic substrate, or the like. Transparent electrodes 9 such as pixel electrodes, thin film field effect transistor (TFT) elements, and line electrodes arranged in a matrix are formed on the inner surface of the second substrate 2 (the surface opposite to the first substrate 1). An alignment film 10 is formed on the electrode 9. The device substrate 2 constituting the present invention is not particularly limited as long as it has a structure generally used at present, and may have a structure other than the above.
[0041]
The electrodes 7 and 9 are pixel electrodes in the device substrate 2, and are transparent electrodes in the color filter substrate 1. Examples of a constituent material of the electrodes 7 and 9 include a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO), indium oxide, and indium zinc oxide (IZO). The electrodes 7 and 9 can be formed by various general methods and are not particularly limited. For example, the electrodes 7 and 9 can be formed by a sputtering method. The thickness of the electrodes 7, 9 is preferably about 100 nm to 150 nm.
[0042]
The alignment films 8 and 10 are formed according to the alignment method of the liquid crystal display. That is, when the liquid crystal display device is of a vertical alignment type, as shown in FIG. 2, a first alignment film in which directors of the liquid crystal molecules 11 are arranged along the normal direction of the substrate is used. When the liquid crystal display device is of a horizontal alignment type, a third alignment film for arranging directors of the liquid crystal molecules 11 along the substrate surface is used. In this embodiment, a case where the liquid crystal display device is a vertical alignment type, that is, a case where the alignment film is the first alignment film will be described.
[0043]
The first alignment film (alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the normal direction of the substrate) 8, 10 is preferably a film having a surface free energy of 32 mN / m or less, more preferably 30 mN / m or less. It is preferably a membrane. Note that the surface free energy in the present invention is obtained by measuring the contact angle between a water droplet and the surface of a liquid crystal or the like by dropping a water droplet on the surface of a liquid crystal (or the surface of an alignment film (including the inclined region)) based on the droplet method. Is measured, and the value calculated from the measured value is shown.
[0044]
As shown in FIG. 6, when a water droplet is dropped on the surface of a solid (liquid crystal, alignment film, inclined region) as shown in FIG. 6, the water droplet-solid interface / horizontal line and the tangent at the end of the droplet are used. Angle between two lines θ₁(Contact angle). Also, the angle formed by the two lines of the solid-liquid interface / horizontal line and the line connecting the apex of the droplet and the edge of the droplet is θ.₂(Measurement angle), the measurement angle has a half of the contact angle, so that the contact angle can be easily measured.
[0045]
The contact angle θ and the solid surface tension (γ_SV), Solid-liquid interfacial tension (γ_SL), Liquid surface tension (γ_LVAnd the following relational expression holds.
[0046]
γ_SV= Γ_LVcos θ + γ_SL
Γ calculated by this equation_SLIs the surface free energy in the present invention.
[0047]
The first alignment films 8 and 10 are preferably, for example, hydrophobic films. If the first alignment films 8 and 10 are hydrophobic, their surface free energy becomes 32 mN / m or less. Preferably, the membrane can be made hydrophilic.
[0048]
Examples of a material for forming the first alignment films 8 and 10 include a fluorine-based silicone resin for forming a hydrophobic film and a polyimide resin for forming a vertical alignment film. Examples of the fluorine-based silicone resin for forming a hydrophobic film include, for example, a fluorine-based silicone resin for forming a water-repellent film made by Toshiba Silicone, etc., and the surface of the first alignment film formed of this fluorine-based silicone resin. Free energy is 29 mN / m. Examples of the polyimide resin for forming the vertical alignment film include commercially available photosensitive resins such as JALS-688 manufactured by Japan Synthetic Rubber, which is a polyimide resin for vertical alignment, and the first resin formed by this polyimide resin. The surface free energy of the alignment film is 33 mN / m.
[0049]
The thickness of the first alignment films 8 and 10 is not particularly limited, but is preferably, for example, 10 nm to 100 nm. The first alignment films 8 and 10 are formed by applying a material for forming an alignment film to the entire surface of the substrate by an application means such as spin coating or various printing means.
[0050]
The liquid crystal display device of the present invention is used to maintain a constant cell gap on at least one of the first substrate 1 and the second substrate 2, in the illustrated example, the first substrate 1 (transparent electrode 7). A feature is that a columnar spacer 12 (hereinafter, simply referred to as a “spacer”) is formed, and a second alignment film 13 that controls a director of the liquid crystal molecules 11 is formed on a side surface of the spacer 12.
[0051]
The spacer 12 is formed on the first substrate 1 and the second alignment film 13 is formed on the side surface of the spacer 12, so that the liquid crystal display substrate of the present invention can be formed. Become. In the illustrated example, the substrate for a liquid crystal display device of the present invention includes a color filter substrate as a component, but is not limited thereto, and may include a device substrate as the second substrate 2 as a component.
[0052]
The spacer 12 may be formed on both the first substrate 1 and the second substrate 2, but is preferably provided only on the first substrate 1 as shown in FIG. The formation position of the spacer 12 is on the transparent electrode 7 at an arbitrary position above the black matrix layer 5. The size of the spacer 12 is preferably smaller than the width of the black matrix layer 5. When the spacer 12 is formed on the second substrate 2, the formation position is such that when the first substrate 1 and the second substrate 2 are opposed to each other, the black matrix layer is formed on the first substrate 1. 5 is an arbitrary position at a position corresponding to the position where it is formed.
[0053]
The height of the spacer 12 is arbitrarily set according to the liquid crystal display device. The shape of the spacer 12 is not particularly limited as long as it is columnar. The columnar shape of the spacer 12 in the present invention is not limited to a rectangular cross section in the height direction of the spacer 12 including a square, but includes a trapezoid or a rhombus. That is, the columnar shape of the spacer 12 in the present invention means that the horizontal cross section of the spacer 12 (the cross section in the direction orthogonal to the height direction of the spacer 12) is any shape such as a circle, a triangle, a quadrangle, and a polygon. The vertical cross section (cross section in the height direction of the spacer 12) is often formed in a rectangular shape including a square, a trapezoid, a rhombus, or the like.
[0054]
The material for forming the spacer 12 is not particularly limited as long as it is used for a liquid crystal display device, and examples thereof include photosensitive resins such as NN-777 and N-780 manufactured by JSR Corporation. The method for forming the spacer 12 is not particularly limited, and various general methods can be applied. Examples thereof include various spacer pattern forming methods such as photolithography, printing, and film laser transfer.
[0055]
The second alignment film 13 formed on the side surface of the spacer 12 controls the director of the liquid crystal molecules 11. Specifically, the second alignment film 13 is a first alignment film in which the liquid crystal display device is of a vertical alignment type, that is, the alignment film 8 arranges directors of the liquid crystal molecules 11 in a direction normal to the substrate. Is a film in which the directors of the liquid crystal molecules 11 are arranged along the side surfaces of the spacer 12. The alignment film formed on the side surface of the spacer is used when the liquid crystal display device is of a horizontal alignment type, that is, when the alignment film is a third alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the substrate surface. Is a fourth alignment film for arranging directors of the liquid crystal molecules 11 along a direction perpendicular to the side surfaces of the spacer.
[0056]
As the second alignment film 13, any film may be used as long as the director of the liquid crystal molecules 11 can be arranged along the side surface of the spacer 12, and its surface free energy is 38 mN / m or more. Preferably, there is. The second alignment film 13 is preferably, for example, a hydrophilic film. If it is hydrophilic, its surface free energy becomes 38 mN / m or more. For example, the hydrophobic first alignment films 8 and 10 are subjected to a hydrophilic treatment. This is a control film or the like obtained by performing the method. In the case where the liquid crystal display device is of a horizontal alignment type, the third alignment film may be any film as long as directors of the liquid crystal molecules 11 are arranged along the substrate surface. Is preferably 38 mN / m or more, and the fourth alignment film may be any film as long as it is a film in which directors of liquid crystal molecules are arranged along a direction perpendicular to the side surface of the spacer 12. The surface free energy may be 32 mN / m or less, more preferably 30 mN / m or less.
[0057]
The second alignment film 13 may be formed by, for example, applying a material for forming a hydrophilic film to the side surface of the spacer 12 by using an application means such as spin coating or various printing means. It is preferable that the alignment film 8 is also formed on the side surface of the spacer 12, and the first alignment film on this side surface is subjected to a hydrophilic treatment to form the second alignment film 13.
[0058]
That is, the alignment film forming resin that can be subjected to the hydrophilic treatment is applied to the surface (side surface) of the spacer 12 together with the transparent electrode 7 of the first substrate 1 by an application means such as spin coating or various printing means to perform the first alignment. After the film 8 is formed, the second alignment film 13 can be formed by subjecting the first alignment film on the side surface of the spacer 12 to a hydrophilic treatment. As such a hydrophilic treatment method, for example, as described later, an exposure treatment using a mask having a photocatalyst layer can be preferably exemplified.
[0059]
As described above, since the second alignment film 13 is provided on the side surface of the spacer 12, as shown in FIG. 2, the liquid crystal molecules 11 near the side surface are arranged so that the directors are arranged along the side surface. The portion where the directors of the liquid crystal molecules 11 are not arranged along the normal direction of the substrate is reduced. That is, the liquid crystal molecules 11 near the side surface of the spacer 12 are arranged so that the director is along the side surface, but are also arranged along the normal direction of the substrate as shown on the left side of the spacer 12 in FIG. Since the direction is the same as that of the director of the liquid crystal molecules 11 regulated by the first alignment film 8, no light leakage occurs when the liquid crystal is displayed in black. In addition, as shown on the right side of the spacer in FIG. 2, when the liquid crystal molecules 11 are arranged along the surface of the substrate 1 (alignment film 8), the direction is different from the direction of the director of the liquid crystal molecules 11 regulated by the alignment film 8. Since the liquid crystal molecules 11 are arranged along the side surface of the spacer 12, the region a where the liquid crystal molecules 11 are present is small. This is because, as shown in FIG. 9, the director of the conventional liquid crystal molecule extends along the direction orthogonal to the side surface of the spacer 112, and therefore the region b where the liquid crystal molecule 113a exists is large. Therefore, as shown in FIG. 2, the portion where the directors of the liquid crystal molecules 11 are not arranged along the normal direction of the substrate is reduced, and light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black.
[0060]
When the liquid crystal display device is of a horizontal alignment type, if a fourth alignment film is provided on the side surface of the spacer, the liquid crystal molecules near the side surface are arranged so that the director is along the direction perpendicular to the side surface. Therefore, there are no liquid crystal molecules in which directors are arranged along the normal direction of the substrate, and light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black.
[0061]
As described above, the liquid crystal display device substrate and the liquid crystal display device of the present invention hardly cause light leakage particularly when the liquid crystal is displayed in black, so that there is no light leakage and the contrast does not decrease.
[0062]
(Method of Manufacturing Liquid Crystal Display Substrate, Method of Manufacturing Liquid Crystal Display)
Next, a method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device and a method for manufacturing a liquid crystal display device will be described. The method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device and the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention are a method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device and a method for manufacturing a liquid crystal display device having the above-described configuration. ▼ At least one of the first substrate surface (for example, the surface of the color filter substrate) and the second substrate surface (for example, the surface of the device substrate) having a spacer, for example, the surface of the first substrate and the surface of the spacer, Forming a hydrophobic first alignment film capable of performing a hydrophilic treatment, and (2) forming a hydrophilic second alignment film by performing a hydrophilic treatment on the first alignment film on the side surface of the spacer. , Is to have. In addition, other manufacturing steps for manufacturing the liquid crystal display device substrate and the liquid crystal display device, for example, a process of forming a color filter layer, a black matrix layer, a transparent electrode, a spacer, an electrode, and the like are the same as conventionally known methods. .
[0063]
In the step (1), examples of the resin for forming the alignment film capable of performing the hydrophilic treatment include the above-described fluorine-based silicone resin for forming the hydrophobic film and the polyimide resin for forming the vertical alignment film. These resins are applied to the entire surface of the substrate (including the side surfaces of the spacer) by application means such as spin coating or various printing means.
[0064]
In the above step (2), means for hydrophilizing the first alignment film on the side surface of the spacer includes, as shown in FIG. 3, (i) a first hydrophobic alignment film on the side surface of the spacer 12. A method of exposing 20 with a mask 22 having a photocatalyst layer 21 to hydrophilize only the exposed portion to form a hydrophilic second alignment film 23 on the side surface of the spacer 12, as shown in FIG. (Ii) coating a hydrophobic resin containing a photocatalyst to form a first photocatalyst-containing alignment film 30, and then exposing the alignment film 30 on the side surface of the spacer 12 to make only the exposed portions hydrophilic. To form the second alignment film 31.
[0065]
In the step (i), the hydrophobic first alignment film 20 may be the above-mentioned fluorine-based silicone coating or polyimide coating. As shown in FIG. 3, the processing using the mask having the photocatalyst layer 21 includes, first, a mask 22 having a photocatalyst layer 21 formed on a substrate 25 having a mask pattern 24 formed thereon, and a hydrophobic first alignment film. 20 is formed, and the first substrate 1 and / or the second substrate 2 having the spacers 12 are prepared (FIG. 3A). The mask 22 having the photocatalyst layer 21 and the hydrophobic first alignment film 20 are spaced from each other by a predetermined distance, and are opposed to each other so that the exposure light is applied to the first alignment film 20 on the surface of the spacer 12 ( FIG. 3B shows a processing method (hydrophilization processing method) for forming the second alignment film 23 by irradiating the exposure light 26 thereon (FIG. 3C) (FIG. 3D). ).
[0066]
The photocatalyst layer 21 has a binder containing titanium oxide as a photocatalyst. The titanium oxide is preferably of an anatase type, and is preferably contained in the binder at a ratio of 20 to 40% by weight. The average particle size of the titanium oxide is preferably about 5 to 20 μm. Instead of titanium oxide, ZnO or the like may be used as a photocatalyst. When the photocatalyst layer 21 is irradiated with, for example, 380 nm or less exposure light, a photoelectrochemical reaction occurs in the photocatalyst particles, and the side chains of the exposed hydrophobic first alignment film 20 are replaced with -OH groups. Can be done. As a result, the hydrophobic first alignment film 20 on the side surface of the spacer 12 can be changed to the second alignment film 23.
[0067]
In addition, the distance between the mask 22 and the hydrophobic first alignment film 20 is such that active oxygen species and the like generated by the photocatalytic reaction are easily generated and act in the gap, and the first alignment film 20 is formed in the second alignment film. It is preferable that the distance can be changed to the alignment film 23, and that the distance is preferably about 5 to 20 μm.
[0068]
In the step (ii), examples of the hydrophobic first alignment film include a fluorine-based silicone film and a polyimide film containing the above-described photocatalyst. As shown in FIG. 4, a second orientation film is formed by first forming a mask 34 having a mask pattern 33 formed on a substrate 32 and a hydrophobic first orientation film 30 containing a photocatalyst. The first substrate 1 and / or the second substrate 2 having the spacers 12 are prepared (FIG. 4A). The mask 34 and the hydrophobic first alignment film 30 containing a photocatalyst are opposed to each other at a predetermined interval such that exposure light is applied to the first alignment film 30 on the surface of the spacer 12 ( FIG. 4B shows a method of forming the second alignment film 31 by irradiating exposure light 35 thereon (FIG. 4C) (hydrophilization treatment method) (FIG. 4D). .
[0069]
The hydrophobic first alignment film 30 contains titanium oxide as a photocatalyst in a binder. As described above, the titanium oxide is preferably of an anatase type, and is preferably contained in the binder at a ratio of 20 to 40% by weight. The average particle size of the titanium oxide is preferably about 5 to 20 μm. Instead of titanium oxide, ZnO or the like may be used as a photocatalyst. When the exposure light 35 having a wavelength of, for example, 380 nm or less is applied to the hydrophobic first alignment film 30, a photoelectrochemical reaction occurs in the contained photocatalyst particles, and the hydrophobic first alignment film on the spacer 12 is formed. 30 side chains can be replaced by -OH groups. As a result, the hydrophobic first alignment film 30 on the spacer 12 can be changed to the second alignment film 31. Further, the distance between the mask 34 and the hydrophobic first alignment film 30 is the same as in the case (i). In addition, comparing the step (i) with the step (ii), the step (i) can be more preferably applied.
[0070]
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a surface reaction in which a part of the hydrophobic first alignment film changes to a hydrophilic third alignment film. FIG. 5A shows a state in which active oxygen species and the like attack the side chains on the surface of the hydrophobic first alignment film, and break the bond between the side chains. FIG. It shows a state where a hydroxyl group is bonded to the site to be changed to hydrophilic.
[0071]
In the treatment for generating the surface reaction shown in FIG. 5, it is preferable that the hydrophobic first alignment film and the mask having the photocatalytic layer are arranged at a predetermined interval (for example, 5 to 20 μm). By arranging the hydrophobic first alignment film and the mask having the photocatalyst layer at a predetermined interval, active oxygen species and the like generated by the photocatalytic reaction can be easily generated in the gap. Examples of the active oxygen species include active oxygen or an active hydroxyl group generated based on a photoelectrochemical reaction in the photocatalyst particles, and the active oxygen species and the like attack on a side chain (for example, an alkyl side chain) shown in FIG. Then, the bond of the side difference is broken. Reactive oxygen species and the like are exchanged and bonded to the portion where the side chain is cleaved, and the hydrophilicity changes as shown in FIG. 5 (b).
[0072]
As described above, according to the method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device and the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, a control film that enables alignment control of liquid crystal can be formed by extremely easy steps. The device substrate and the liquid crystal display device can be manufactured efficiently, which can contribute to cost reduction.
[0073]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0074]
(Example 1)
First, the case where the control film of the color filter substrate is formed will be described. A color filter substrate in which ITO is formed as a transparent electrode and a spacer is formed at a predetermined position of the transparent electrode is prepared, and a hydrophobic resin capable of substituting a side chain is provided on the transparent electrode (including the spacer). A composition (a polyimide resin composition for vertical alignment, manufactured by Japan Synthetic Rubber, JALS-688) was spin-coated to form a hydrophobic first alignment film having a surface free energy of 33 mN / m and a thickness of 60 nm.
[0075]
Next, a mask having a photocatalyst layer is disposed on the hydrophobic first alignment film so as to keep an interval of about 20 μm, and then the first alignment film on the spacer is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 370 nm. Was exposed. The exposed portion changed from the hydrophobic first alignment film to a hydrophilic region (second alignment film) having a surface free energy of 40 mN / m.
[0076]
A predetermined mask pattern 33 made of a chromium thin film is formed on a substrate, and a photocatalyst layer having a thickness of 0.05 to 0.5 μm containing anatase type titanium oxide particles as a photocatalyst is formed on the mask pattern. Is formed. The mask pattern is formed according to the first alignment film on the spacer. This photocatalyst layer contains about 10 to 100% by weight of titanium oxide particles in a binder resin (silicone resin). Note that 100% by weight of titanium oxide is a case where the photocatalyst layer is formed of only titanium oxide.
[0077]
Thus, a color filter substrate was formed in which the hydrophobic first alignment film on the spacer of the color filter substrate was changed to a hydrophilic second alignment film.
[0078]
Next, the device substrate will be described. A device substrate on which ITO is formed as a pixel electrode is prepared, and a hydrophobic resin composition (a polyimide resin composition for vertical alignment, JALS-688, manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) is spin-coated on the pixel electrode 4, A hydrophobic first alignment film having a thickness of 60 to 100 μm was formed.
[0079]
The color filter substrate formed by the above method and the device substrate were opposed at a fixed distance, and a liquid crystal for vertical alignment was injected between them to form a liquid crystal layer. In this liquid crystal display device, a cell gap is maintained at a constant value by a spacer formed on a color filter substrate. In the liquid crystal display device, directors of liquid crystal molecules are arranged in the normal direction of the substrate by a first alignment film formed on the color filter substrate and the device substrate, and are provided on side surfaces of the spacer. Due to the second alignment film, the liquid crystal molecules in the vicinity of the side surface are arranged such that the director is arranged along the side surface. In particular, when the liquid crystal is displayed in black, light leakage hardly occurs. It became a device.
[0080]
(Example 2)
In Example 1, a water-repellent fluorine-based silicone resin (TSL8233 and TSL8114, manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) was used as a resin composition for forming a hydrophobic first alignment film capable of performing a hydrophilic treatment. Same as 1.
[0081]
In this liquid crystal display device, since the liquid crystal molecules near the side surface of the spacer are arranged so that the director is along the side surface by the second alignment film, light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black. Thus, a liquid crystal display device with no light leakage and no decrease in contrast was obtained.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display device substrate and the liquid crystal display device of the present invention, the side surfaces of the spacer have the second and fourth alignment directions different from those of the first and third alignment films on the substrate. Since the alignment film is formed, light leakage hardly occurs particularly when the liquid crystal is displayed in black. As a result, a liquid crystal display device substrate and a liquid crystal display device with no light leakage and no decrease in contrast can be obtained.
[0083]
According to the method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device and the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the second alignment film can be formed by exposing the formed hydrophobic first alignment film. By a simple process, the second alignment film capable of controlling the alignment of the liquid crystal can be formed. As a result, the liquid crystal display device substrate and the liquid crystal display device can be efficiently manufactured, which can contribute to cost reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a liquid crystal display device substrate and a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an alignment state of liquid crystal molecules of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a method for forming a second alignment film using a photocatalyst.
FIG. 4 is an explanatory view showing another example of a method for forming a second alignment film using a photocatalyst.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a surface reaction in which a part of a hydrophobic first alignment film changes to hydrophilic.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a contact angle and a surface tension in a droplet method.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a conventional liquid crystal display device.
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a conventional liquid crystal display device.
FIG. 9 is an explanatory view for explaining a conventional arrangement state of liquid crystal molecules.
[Explanation of symbols]
1 First substrate
2 Second substrate
3 liquid crystal
4 Colored layer
5 Black matrix layer
6 Protective film
7 Transparent electrode
8 First alignment film
9 electrodes
10 First alignment film
11 Liquid crystal molecules
12 Spacer
13 Second alignment film

Claims

A liquid crystal display having a first substrate, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal injected between the substrates, wherein the substrate includes a columnar spacer; And a first alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the normal direction of the substrate, and a second alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the side surfaces of the spacer. A substrate for a liquid crystal display device, comprising:

The liquid crystal display device substrate according to claim 1, wherein the first alignment film is a hydrophobic film, and the second alignment film is a hydrophilic film.

The first alignment film is a polymer film formed of a fluorine-based silicone resin or a polyimide resin, and the second alignment film is a hydrophilic film having a hydrophilic group provided to the fluorine-based silicone film or the polyimide film. The liquid crystal display device substrate according to claim 1, wherein the substrate is a film.

The substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the surface free energy of the second alignment film is 38 mN / m or more.

A liquid crystal display having a first substrate, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal injected between the substrates, wherein the substrate includes a columnar spacer; And forming a third alignment film for arranging directors of the liquid crystal molecules along the surface of the substrate, and arranging the directors of the liquid crystal molecules on a side surface of the spacer along a direction orthogonal to the side surface. 4. A substrate for a liquid crystal display device, wherein the alignment film of No. 4 is formed.

The liquid crystal display device substrate according to claim 5, wherein the third alignment film is a hydrophilic film, and the fourth alignment film is a hydrophobic film.

The liquid crystal display device substrate according to claim 5, wherein the surface free energy of the fourth alignment film is 32 mN / m or less.

A columnar spacer is provided on one of the substrates of a liquid crystal display device having a first substrate, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal injected between the substrates. A liquid crystal display device comprising: a first alignment film for arranging the directors in the normal direction of the substrate; and a second alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the side surfaces of the spacer. A method for manufacturing a substrate for
Forming a hydrophobic first alignment film that can be subjected to a hydrophilic treatment on the surface of the substrate having the spacer and the side surface of the spacer, and performing hydrophilic treatment on the first alignment film on the side surface of the spacer; Forming a second alignment film according to (1).

9. The method according to claim 8, wherein the hydrophilic treatment is performed by an exposure treatment using a mask having a photocatalyst layer.

A vertical substrate including a first substrate, a second substrate, a liquid crystal interposed between the substrates, and a columnar spacer provided on at least one of the first substrate and the second substrate. An alignment type liquid crystal display device,
A first alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules in a direction normal to the substrate is formed on the first substrate and the second substrate, respectively. A liquid crystal display device, wherein a second alignment film arranged along the side surface is formed.

The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the first alignment film is a hydrophobic film, and the second alignment film is a hydrophilic film.

The first alignment film is a polymer film formed of a fluorine-based silicone resin or a polyimide resin, and the second alignment film is a hydrophilic film having a hydrophilic group provided to the fluorine-based silicone film or the polyimide film. The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the liquid crystal display device is a film.

The liquid crystal display device according to claim 10, wherein a surface free energy of the second alignment film is 38 mN / m or more.

A horizontal substrate including a first substrate, a second substrate, a liquid crystal interposed between the substrates, and a columnar spacer provided on at least one of the first substrate and the second substrate. An alignment type liquid crystal display device,
A third alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules along the substrate surface is formed on each of the first substrate and the second substrate, and a director of liquid crystal molecules is provided on a side surface of the spacer. A fourth alignment film arranged along a direction orthogonal to the liquid crystal display.

The liquid crystal display device according to claim 14, wherein the third alignment film is a hydrophilic film, and the fourth alignment film is a hydrophobic film.

The liquid crystal display device according to claim 14, wherein a surface free energy of the fourth alignment film is 32 mN / m or less.

A first substrate, a second substrate, a liquid crystal interposed between the substrates, and a columnar spacer provided on at least one of the first substrate and the second substrate; A first alignment film for arranging directors of liquid crystal molecules in a direction normal to the substrate is formed on each of the first substrate and the second substrate, and a director of liquid crystal molecules is provided on a side of the spacer. A method for manufacturing a vertical alignment type liquid crystal display device, wherein a second alignment film arranged along the direction is formed,
Forming a hydrophobic first alignment film that can be subjected to a hydrophilic treatment on the surface of the substrate having the spacer and the side surface of the spacer, and subjecting the first alignment film on the side surface of the spacer to a hydrophilic treatment; A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising a step of forming a second alignment film having a characteristic property.

18. The method according to claim 17, wherein the hydrophilic treatment is performed by exposure using a mask having a photocatalyst layer.