JP2014194574A - 液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一対の基板、及び、該一対の基板間に挟持される液晶層を備える液晶表示パネルであって、上記一対の基板の少なくとも一方は、液晶層側から順に、光配向膜及び電極を有し、上記光配向膜は、基板主面に対して液晶分子を水平配向させるものであり、上記液晶表示パネルは、一対の基板間に複数のスペーサを有し、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有し、上記スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が20°以内となる構成を含む液晶表示パネルである。
【選択図】 図1
Description
以下、本発明の液晶表示パネルの特徴及び好ましい特徴について、詳述する。
液晶分子の配向方向とは、液晶分子の長軸の向きを言い、言い換えれば、ダイレクタである。液晶分子の配向方向とのなす角が20°以内とは、基板主面を平面視したときに、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線の近傍の液晶分子の配向方向とのなす角が20°以内であればよいが、基板主面を平面視したときに、液晶層全体の液晶分子の平均的配向方向とのなす角が20°以内であってもよい。なお、閾値電圧未満では、殆どの領域内において液晶の配向方向は均一である。
上記水平光配向膜を構成するポリマーは耐熱性の観点からポリシロキサン、ポリアミド酸又はポリイミドが好ましい。
図1は、実施形態1に係る液晶表示パネルのスペーサ配置及び液晶分子の配向を示す平面模式図である。本実施形態では、フォトスペーサが、縦150μm、横50μmの一定間隔で配置され、単位格子が縦150μm、横50μmである格子の格子点上に規則的に配置される。スペーサは、ブラックマトリックスと重畳するように配置されていることが好適である。また、ブラックマトリックスが、格子状に配置され、スペーサは、格子状のブラックマトリクスの格子点と重畳するように配置されることがより好ましい。ここで、格子状のブラックマトリックスで区切られる部分が画素であってもよい。
大きさが10インチのFFS構造を有するIGZO−TFT基板と、対向基板として、CF基板を用意し、それぞれの基板に、ポリビニルシンナメート溶液をスピンコートで塗布した。なお、IGZO−TFT基板とは、半導体としてインジウムガリウム亜鉛複合酸化物を用いた薄膜トランジスタアレイ基板を示す。また、上層のスリットを有する電極の電極幅Lは3μm、電極間距離(スリット幅)Sは5μmとした(L/S=3μm/5μm)。ポリビニルシンナメート溶液は、N−メチル−2−ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルとを等量で混合した溶媒に、ポリビニルシンナメートを3重量%溶かして調製した。スピンコート塗布後、80℃で3分仮乾燥して、窒素パージしながら200℃で40分配向膜を焼成した。TFT基板側の最上層(最も液晶層側)である透明電極上の配向膜の膜厚は、アクティブエリアにおいて45nmである。CF基板側の配向膜の膜厚は、アクティブエリアにおいて50nmである。CF基板側に形成してあるフォトスペーサの径は、ボトム(底面)で17μmである。
図7は、実施形態1の変形例に係る液晶表示パネルの一形態を示す断面模式図である。図8は、実施形態1の変形例に係る一対の櫛歯電極を示す平面模式図である。実施形態1の変形例は、IPS型の液晶表示パネルに係るものである。
実施形態2は、最隣接する2つのフォトスペーサを結ぶ線と閾値電圧未満での液晶配向方向とのなす角が20°である以外は、実施形態1と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か50個程度と激減していた。
実施形態3は、CF基板側に形成してあるフォトスペーサの径をボトム(底面)で14μmとした以外は、実施形態1と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か20個程度であった。
実施形態4は、CF基板側に形成してあるフォトスペーサの径をボトム(底面)で12μmとした以外は、実施形態1と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か5個程度であった。実施形態3及び実施形態4の結果から、CF基板側に形成してあるフォトスペーサの径は、ボトム(底面)で14μm以下であることが好ましい。より好ましくは、12μm以下である。
図9は、比較例1に係る液晶表示パネルのスペーサ配置及び液晶分子の配向を示す平面模式図である。比較例1では、フォトスペーサが、縦150μm、横50μmの一定間隔で配置され、単位格子が縦150μm、横50μmである格子の格子点上に規則的に配置される。ここで、格子状のブラックマトリックスで区切られる部分が画素であってもよい。
比較例1では、配向特異点236が、図10の通りフォトスペーサの12時方向(上側)と6時方向(下側)に存在する。糸状欠陥234が発生する場合、糸状欠陥234は配向欠陥であり、両端に必ず配向特異点236を有する。したがって、糸状欠陥234が発生する場合においては、実施形態1より比較例1がBMの外(最隣接するスペーサ間の最短距離を結ぶ領域の外側)にはみ出しやすい。また、糸状欠陥234は液晶の配向方位に沿うほうが安定であると考えられるため、その意味でも比較例1は糸状欠陥234が湾曲してBMの外にはみ出しやすい。従って、比較例1の方が、糸状欠陥が多く観察されたと考えられる。
上記ポリマー層は、光照射により重合するモノマーを重合して形成されたものであることが好ましい。中でも、上記ポリマー層は、紫外光の照射により重合するモノマーを重合して形成されたものであることがより好ましい。
モノマーとしては、液晶に溶解するものが望ましく、棒状分子が望ましい。上記ビフェニル系のほかに、ナフタレン系、フェナントレン系、アントラセン系も考えられる。また、これらの水素原子の一部又はすべてはハロゲン原子や、アルキル基、アルコキシ基(その水素原子がハロゲン原子に一部又はすべて置換してもよい)に置換されていてもよい。
重合性基としては、上記メタアクリロイルオキシ基のほかに、アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタアクリロイルアミノ基も考えられる。このようなモノマーであれば、300〜380nm程度の範囲の波長の光で、ラジカル生成が可能である。
また、上記モノマー以外に、光重合開始機能を有しないアクリレート、ジアクリレートのようなモノマーを混合させてもよく、これにより光重合反応速度を調整することが出来る。
この場合、PS工程の照射を可視光とし、これにより、液晶及び光配向膜へのダメージを抑制することも出来る。
モノマーとしては、他にも光開裂や水素引き抜きによってラジカルを生成するベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、ベンジルケータル系、ケトン系を用いることができる。また、これらに重合性基が付与されている必要があるが、当該重合性基としては、上記メタアクリロイルオキシ基のほかに、アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタアクリロイルアミノ基が挙げられる。
また、本実施形態において、配向膜材料のポリマー主鎖として、シクロブタンを骨格に有するポリイミドを用いても良い。
実施形態5では、後述する配向膜材料、及び、配向処理の条件以外は、実施形態1と同様にしてセルを完成させた。
配向膜材料として、シクロブタン骨格を有するポリイミド溶液を用いた。配向膜材料の基板への塗布及び乾燥は、実施形態1と同様にした。
各基板の表面に対し、配向処理として偏光紫外線を、波長254nmにおいて500mJ/cm2となるように、各基板の法線方向から照射した。これにより、基板上に塗布された配向膜材料が光分解反応を起こし、水平配向膜が形成される。
この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、糸状欠陥は僅か1個であった。
実施形態6は、CF基板側に形成してあるフォトスペーサの径をボトム(底面)で9μmとした以外は、実施形態1と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か2個程度観察された。
12:スリットを有する電極
13:絶縁層
14:下層電極
15、25、115、125:ガラス基板
16、26、116、126:配向膜(水平光配向膜)
17、27、117、127:PS層(ポリマー層)
18、28、118、128:直線偏光板
20、120:対向基板(CF基板)
29、29a、29b、29c、29d、29e、29f、129、229a、229b、229c、229d、229e、229f:スペーサ
30、130:液晶層
32、32p、132、232:液晶配向方向
34、234:糸状欠陥
111:信号電極
112:共通電極
113:一対の櫛歯電極
R:赤色画素
G:緑色画素
B:青色画素
Claims (1)
- 一対の基板、及び、該一対の基板間に挟持される液晶層を備える液晶表示パネルであって、
該一対の基板の少なくとも一方は、液晶層側から順に、光配向膜及び電極を有し、
該光配向膜は、基板主面に対して液晶分子を水平配向させるものであり、
該液晶表示パネルは、一対の基板間に複数のスペーサを有し、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有し、
該スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が20°以内となる構成を含む
ことを特徴とする液晶表示パネル。
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