JP6400284B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6400284B2
JP6400284B2 JP2013219599A JP2013219599A JP6400284B2 JP 6400284 B2 JP6400284 B2 JP 6400284B2 JP 2013219599 A JP2013219599 A JP 2013219599A JP 2013219599 A JP2013219599 A JP 2013219599A JP 6400284 B2 JP6400284 B2 JP 6400284B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alignment film
liquid crystal
sealing material
crystal display
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013219599A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015082015A (ja
Inventor
國松 登
登 國松
安 冨岡
冨岡  安
敏行 日向野
敏行 日向野
絵美 日向野
絵美 日向野
みどり 塚根
みどり 塚根
博文 分元
博文 分元
和廣 西山
和廣 西山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2013219599A priority Critical patent/JP6400284B2/ja
Priority to KR1020140140650A priority patent/KR101631765B1/ko
Priority to CN201410562155.4A priority patent/CN104570488B/zh
Priority to TW103136361A priority patent/TW201518823A/zh
Priority to US14/519,515 priority patent/US20150109569A1/en
Publication of JP2015082015A publication Critical patent/JP2015082015A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6400284B2 publication Critical patent/JP6400284B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L79/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
    • C08L79/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08L79/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/544Silicon-containing compounds containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/544Silicon-containing compounds containing nitrogen
    • C08K5/5475Silicon-containing compounds containing nitrogen containing at least one C≡N bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133719Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films with coupling agent molecules, e.g. silane
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339Gaskets; Spacers; Sealing of cells

Description

本発明は表示装置に係り、光配向処理を用い、特に所定の外形に対して、表示領域を大きくした、いわゆる狭額縁にすることが可能な、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やDSC(Digital Still Camera)等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。小型の液晶表示装置では、外形を小さく保ったまま、表示領域を大きくしたいという要求が強い。そうすると、表示領域の端部から液晶表示装置の端部までの幅が小さくなり、いわゆる、狭額縁とする必要がある。
額縁領域には、TFT基板と対向基板を接着するシール材が形成されている。また、液晶表示装置の表示領域には、液晶を初期配向させるための配向膜が形成されている。配向膜は、表示領域を確実に覆う必要があるので、配向膜の塗布面積は、表示領域よりも所定の幅大きくしなければならい。配向膜の配向処理は、ラビング法と光配向処理(以後光配向ともいう)とがある。「特許文献1」には、光配向を用いることによって、(1)画素部の複雑な段差構造に起因する配向乱れを低減し、(2)ラビング時に発生する静電気やラビング布の毛先の乱れやラビングによって発生する異物等の影響を防止することが記載されている。
液晶表示装置はいわゆる視野角が問題であるが、IPS(In Plane Switching)方式は、液晶分子を基板と平行方向に回転させることによって、液晶層を透過する光の量を制御するので、視野角に対して優れた特性を持っている。一方、IPS方式の液晶表示装置は、いわゆるプレティルト角を必要としないので、光配向に適している。
特に光配向処理を行った配向膜においては、従来例の構成では、配向膜がシール材とTFT基板、あるは、シール材と対向基板の間に存在すると、シール材の接着の信頼性を損ねる。したがって、配向膜の塗布端はシール材とオーバーラップしないように厳密に制御しなければならなかった。
配向膜は印刷あるいはインクジェット等によって塗布される。配向膜材料は、液体であるので、濡れ広がるため、塗布端の制御は難しい。特にインクジェットによって配向膜を塗布する場合は、配向膜材料の粘度が小さいので、制御が難しい。「特許文献2」には、表示領域に形成される配向膜の外側に枠状に第2の配向膜を形成し、この第2の配向膜を表示領域に形成される配向膜のストッパーとすることによって、表示領域の配向膜の塗布範囲を制御する構成が記載されている。
特開2004−206091号公報 特開2011−145535号公報
IPS方式の液晶表示装置は優れた視野角特性を有しており、用途が広がっている。また、IPS方式は、プレティルト角を必要としないので、光配向処理に適している。配向膜の光配向処理は、偏光紫外線を配向膜に照射し、配向膜に一軸異方性を生じさせる方法である。この一軸異方性は、従来のラビング処理のように最表面だけに生じるものではなく、配向膜層全体に亘って生じる。これは、ラビング処理が表面のみを擦っているのに対して、光配向処理は偏光紫外線が透過する範囲であれば厚さ方向のどの深さでも配向処理されるからである。配向膜層全体に異方性が生じているということは、配向膜を形成しているポリマーが一方向に揃っているということである。そのようなポリマーは、分子が並ぶ方向と垂直な方向の膜強度が弱くなるため、異方性のないランダムなポリマーに比べると膜強度が低下すると考えられる。配向膜の膜強度が低下すると、その配向膜の上にシール材を塗布してセルを形成した場合、セルの剥離試験を行うと配向膜が原因でセルが剥離され易くなり、セルの信頼性が低下する。
光配向膜には、光二量化型、光異性化型、光分解型等の種類があるが、上記はどの型の光配向膜にも当てはまる。
したがって、従来の光配向膜では、図11および図12に示すように、配向膜はシール材とオーバーラップしないように形成されていた。図11は従来の液晶表示装置の平面図である。図11において、TFTや画素電極が形成されたTFT基板にシール材を介してカラーフィルタ等が形成された対向基板が接着し、TFT基板と対向基板の間に図示しない液晶が挟持されている。
TFT基板あるいは対向基板には配向膜が形成されている。配向膜が光配向されていると、上述のように、配向膜の膜強度が低下し、信頼性が低下するので、従来は、図11に示すように、配向膜の端部は、シール材よりも内側に形成されていた。一方、表示領域は、配向膜によって確実に覆われている必要があるので、表示領域の端部は配向膜よりもさらに内側に形成される必要がある。そうすると、表示領域の端部から対向基板の端部までの、いわゆる額縁領域xを小さくすることが難しくなり、液晶表示装置の外形に対する表示領域の面積を大きく設定することが困難になる。
図12は図11のB−B断面図である。図12において、ガラスで形成されたTFT基板100の上に、例えば、ゲート絶縁膜101が形成され、その上にパッシベーション膜102が形成され、その上に層間絶縁膜103が形成されている。ゲート絶縁膜101、パッシベーション膜102、層間絶縁膜103等は、スパッタリングあるいはCVD等によるSiN等によって形成することが出来る。この層構造は例であり、他の層構造をとる場合もある。
層間絶縁膜103の上には光配向処理された配向膜110が形成されている。従来の光配向された配向膜110は膜強度が問題となるために、配向膜110は、シール材150とはオーバーラップしないように形成している。配向膜110はオフセット印刷あるいはインクジェット法等によって形成される。表示領域10は配向膜110の端部よりもさらに内側に形成されている。
一方、ガラスで形成された対向基板200には、カラーフィルタ201およびブラックマトリクス202が形成され、また、ブラックマトリクス202およびカラーフィルタ201を覆ってオーバーコート膜203が形成されている。オーバーコート膜203の上には光配向処理された配向膜110が形成されているが、TFT基板100側と同様、配向膜110の膜強度が問題となるので、配向膜110はシール材150とはオーバーラップしないように形成されている。そして、表示領域10は配向膜110の端部よりもさらに内側に形成されている。
このように、従来例では、配向膜110の膜強度が問題であるために、配向膜110をシール材150とオーバーラップさせないように形成し、かつ、表示領域10は完全に配向膜によって覆われている必要があるので、図11あるいは図12における額縁領域xを十分小さくすることが出来ず、したがって、表示領域10を大きくしたいという要求に十分応えることができなかった。
本願発明の課題は、光配向処理をした配向膜110を用いても、配向膜110をTFT基板100あるいは対向基板200の端部にまで形成し、シール材150とオーバーラップさせることが可能な液晶表示装置を実現することである。
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
(1)第1の配向膜を有する第1の基板と第2の配向膜を有する第2の基板とがシール材によって接着され、前記第1の基板と前記第2の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記第1の配向膜および前記第2の配向膜は、前記シール材とオーバーラップしており、前記第1の配向膜と前記第2の配向膜は、シランカップリング材を0.5wt%以上2wt%以下含む材料から形成され、前記シール材は、比重カップ法による体積変化率で評価した収縮率が5.1%以下で貯蔵弾性率が9.2Pa以下であることを特徴とする液晶表示装置。
(2)第1の配向膜を有する第1の基板と第2の配向膜を有する第2の基板とがシール材によって接着され、前記第1の基板と前記第2の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記第1の配向膜および前記第2の配向膜は、前記シール材とオーバーラップしており、前記第1の配向膜と前記第2の配向膜は、シランカップリング材を0.3wt%以上0.5wt%未満含む材料から形成され、前記シール材は、比重カップ法による体積変化率で評価した収縮率が3.1%以下で貯蔵弾性率が9.0Pa以下であることを特徴とする液晶表示装置。
(3)前記シランカップリング材としてアミン系のシランカップリング材を用いることを特徴とする液晶表示装置。
本発明によれば、光配向処理された配向膜を有する液晶表示装置において、シール材と配向膜をオーバーラップさせることが出来るので、いわゆる額縁領域を小さくすることが出来、所定の外形の液晶表示装置において、表示領域の面積を大きくすることが出来る。本発明は、特に、光配向処理した配向膜を有するIPS方式の液晶表示装置において効果がある。
本発明の液晶表示装置の平面図である。 図1のA−A断面図である。 シール部の接着強度を試験するサンプルの形状である。 シール部の接着強度を評価する方法を示す模式図である。 エポキシ系シランカップリング材の例である。 アミン系シランカップリング材の例である。 シール材の特性の例である。 シール材ZZを使用し、配向膜にアミン系とエポキシ系のシランカップリング材を使用した場合のシール部の接着強度の比較である。 シール材AAを使用し、配向膜にアミン系とエポキシ系のシランカップリング材を使用した場合のシール部の接着強度の比較である。 シール部の接着強度30Nを可能にするアミン系シランカップリング材とシール材の組み合わせの例である。 従来例における液晶表示装置の平面図である。 図11のB−B断面図である。
図1は本発明における液晶表示装置の平面図である。図1において、TFTや画素電極が形成されたTFT基板100にシール材150を介してカラーフィルタ201等が形成された対向基板200が接着し、TFT基板100と対向基板200の間に図示しない液晶が挟持されている。TFT基板100あるいは対向基板200には光配向処理された配向膜110が形成されている。
図1の特徴は、配向膜110がTFT基板100あるいは対向基板200の端部にまで形成されている点である。すなわち、配向膜110とシール材150とはオーバーラップしている。本発明においては、後で説明するように、シール材150および配向膜110を特別な構成とすることによってシール部の接着力の低下を防止しているので、図1のような構成をとることが出来る。
図1に示すように、配向膜110とシール材150をオーバーラップさせることが出来るので、表示領域10をシール材150の直近まで形成することが出来る。したがって、図1におけるxで示す額縁領域を小さくすることが出来、所定の外形の液晶表示装置に対して表示領域10の面積を大きくとることが出来る。
図2は図1のA−A断面図である。図2において、ガラスで形成されたTFT基板100の上に、例えば、ゲート絶縁膜101が形成され、その上にパッシベーション膜102が形成され、その上に層間絶縁膜103が形成されている。層間絶縁膜103の上には、光配向された配向膜110が形成されているが、従来例を示す図12と大きく異なる点は、配向膜110がTFT基板100の端部にまで形成されていることである。本発明は、配向膜110とシール材150を特別な構成とすることによって、この構造を可能にしている。
このように、配向膜110をTFT基板100の端部にまで形成することによって、配向膜110の外形の厳密な制御を行う必要が無く、配向膜110の形成が容易である。なお、配向膜110は、TFT基板100の端部にまで形成する必要は無く、表示領域10を十分にカバーしていれば、シール材150の途中まで形成されていてもよい。この場合も、配向膜110はシール材150とオーバーラップしてもよいので、従来のように、配向膜110の外形を正確に制御する必要は無い。配向膜110はオフセット印刷でもインクジェット法でもその他の方法によって形成しても良い。
一方、ガラスで形成された対向基板200には、カラーフィルタ201およびブラックマトリクス202が形成され、また、ブラックマトリクス202およびカラーフィルタ201を覆ってオーバーコート膜203が形成されている。オーバーコート膜203の上には光配向処理された配向膜110が形成されているが、従来例を示す図12と大きく異なる点は、配向膜110が対向基板200の端部にまで形成されていることである。本発明は、配向膜110とシール材150を特別な構成とすることによって、この構造を可能にしている。
このように、配向膜110を対向基板200の端部にまで形成することによって、配向膜110の外形の制御を特に行う必要が無く、配向膜110の形成が容易である。なお、配向膜110は、対向基板200の端部にまで形成する必要は無く、表示領域10を十分にカバーしていれば、シール材150の途中まで形成されていてもよい。この場合も、配向膜110はシール材150とオーバーラップしてもよいので、従来のように、配向膜110の外形を正確に制御する必要は無い。
本発明は、光配向処理した配向膜110を有する液晶表示装置においても、シール部の接着強度を必要十分に維持することが出来る構成を可能とすることを目的としているが、このためには、シール部の接着強度の評価を行う必要がある。図3は、シール部の接着強度を評価するための、液晶表示パネルのサンプルの例である。図3(a)はサンプルの平面図であり、図3(b)はサンプルの側面図である。
図3(a)において、TFT基板100の上に対向基板200が図示しないシール材を介して接着している。図3(b)に示すように、端子部120に加圧ピン300を押し付けることによって、TFT基板100と対向基板200に対して引き剥がし応力を加え、TFT基板100と対向基板200とが剥がれる時の力Fが所定の値以上か否かを評価する。この所定の値は30Nであり、30N以上であれば、シール部の接着強度は十分であると評価することが出来る。図3(a)において、加圧ピン300は端子部120の2箇所に表示されているが、これは、2箇の加圧ピン300に同時に力Fを加えるのではなく、1箇の加圧ピンに別々にFを加える。これによって、1個のサンプルから2個のデータを取得することが出来る。
図4は、サンプルの液晶表示パネルにおいて、シール部の接着強度を測定している図である。TFT基板100と対向基板200が図示しないシール材によって接着した液晶表示パネルを押さえ治具310によって抑える。液晶表示パネルの端子部120に加圧ピン300によって上側から力Fを加え、TFT基板100と対向基板200が剥離する力を測定する。
この場合、シール材150による接着強度が十分に強ければTFT基板100の端子部120が破壊することになる。TFT基板100と対向基板200のシール部における剥離強度が30N以上であれば、シール部の接着強度は十分な信頼性を有していると考えてよい。以後、シール部の接着強度が30N以上あるか否かによって、シール部が十分な信頼性を有するか否かを評価する。以下の実施例によって本発明の特徴を説明する。
本発明の特徴は、光配向処理する配向膜の材料を特別なものにすることと、シール材の収縮率および貯蔵弾性率を所定の値以下とすることによって、シール部における配向膜とシール材との接着強度を改善し、光配向処理した配向膜をシール部においてシール材と接着させても十分な信頼性を得るものである。
光配向の配向膜は、ポリイミド材料であり、その前駆体をNMP(N−メチル−2ピロリドン)、GBL(γ−ブチロラクトン)、BC(エチレングリコールモノブチルエーテル)等の混合物の溶媒に溶解させたものを用い、さらに、シランカップリング材が添加される。なお、溶媒としては、NMP、GBL、BCの全てを含む溶媒でもよいし、これらの溶媒のうちの2種類を含むものでもよいし、1種類のみでもよい。
例えば、光分解型の光配向膜を形成する際、ポリアミド酸を含む溶液を使用してもよく、ポリアミド酸エステルとポリアミド酸を含む溶液を使用してもよい。ポリアミド酸エステルとポリアミド酸を含む溶液を基板上に塗布すると層分離し、下層がポリアミド酸の溶液、上層がポリアミド酸エステルの溶液となる。配向膜を乾燥、焼成することによって、下層にポリアミド酸を前駆体とする下層配向膜が、上層にポリアミド酸エステルを前駆体とする上層配向膜が形成される。このうち、上層に形成されたポリアミド酸エステルを前駆体とする配向膜が光配向処理を受けることになる。本実施例においては、光分解型の光配向膜の例を示す。その場合のポリイミド材料の前駆体の構造式は(化1)に示すとおりである。もちろん、光二量化型や光異性化型の光配向膜でもよい。
Figure 0006400284
化学式(1)において、R1は、それぞれ独立に炭素数1〜8のアルキル基、または水素原子であり、R2は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、ビニル基(−(CH2)m−CH=CH2,m=0,1,2)又はアセチル基(−(CH2)m−C≡CH,m=0,1,2)であり、Arは芳香族化合物である。
シランカップリング材としては、従来はエポキシ系のシランカップリング材が用いられてきた。5種類のエポキシ系シランカップリング材の例を図5に示す。この場合、光配向処理した後は、配向膜強度、および、配向膜110とTFT基板100あるいは対向基板200との接着力を十分に確保することが困難であった。
本発明者は、エポキシ系シランカップリング材に代えてアミン系シランカップリング材を使用することによって、光配向処理をした後も配向膜強度と基板との接着力を高く維持できることを発見した。6種類のアミン系シランカップリング材の例を図6に示す。ただし、アミン系シランカップリング材は量が多すぎると、いわゆるAC残像を劣化させる。AC残像は、長期間の動作において、配向膜の配向特性が劣化することによって生ずる残像である。これは、シランカップリング材が配向膜の表面に存在することによって、配向膜と液晶分子との相互作用(配向規制力)を阻害するためである。
一方、アミン系シランカップリング材の量が少なすぎるとカップリング材としての役割を十分に発揮することが出来ない。配向膜材料におけるアミン系シランカップリング材の量は、0.3wt%乃至2.0wt%の範囲であれば、特定のシール材を用いた場合は、シール部の密着強度を十分に維持し、かつ、残像特性を実用範囲に抑えることが出来る。
光分解型ポリイミド材料の前駆体は、NMP(N−メチル−2ピロリドン)、GBL(γ−ブチロラクトン)、BC(エチレングリコールモノブチルエーテル)等の混合物の溶媒に溶解させたものを用い、さらに、アミン系シランカップリング材を0.5wt%添加した配向膜材料をTFT基板および対向基板に塗布し、230℃で焼成し、254nmを含む偏光紫外線を1000mJ/cmの強度で照射して配向膜を形成した。光二量化型の光配向膜の場合は313nm、光異性化型の光配向膜の場合は365nmを含む偏光紫外線を、例えば、それぞれ100mJ/cm、2000mJ/cmの強度で照射する。
しかし、シール部分の接着強度は、配向膜の特性のみでは決まらない。それは、シール材の特性も大きく影響するからである。シール材には、例えば、エポキシ系やアクリル系の有機材料が使用される。シール材は、光や熱によって硬化するときに収縮する。このシール材の硬化収縮率が大きいと、基板あるいは配向膜とシール材との間に応力(ストレス)を生ずることになり、シール部剥離の原因となる。
また、同様に、シール材の貯蔵弾性率が大きい場合も、シール材と基板あるいは配向膜との間に大きなストレスを生ずることになり、シール部剥離の原因となる。本発明は、配向膜材料におけるカップリング材として、アミン系シランカップリング材を用いるとともに、シール材の硬化時の収縮率と貯蔵弾性率を所定の値以下に設定することによって、光配向処理された配向膜をシール材とオーバーラップさせた構成において、シール部の信頼性を確保するものである。
図7は実験において使用した2種類のシール材の収縮率と貯蔵弾性率を示す表である。シール材ZZの収縮率は5.5%、貯蔵弾性率は9.6Paであり、シール材AAの収縮率は4.7%、貯蔵弾性率は9.2Paである。シール材ZZは収縮率、貯蔵弾性率ともに、シール材AAよりも大きい。したがって、シール材ZZはシール材AAに比較してシール部の信頼性が劣ることが予想される。なお、シール材の収縮率は、比重カップ法による体積変化率で評価したものである。
図8は、シール材にZZを用い、配向膜材料として、カップリング材にエポキシ系シランカップリング材を1%添加した場合とアミン系シランカップリング材を1%添加した場合におけるシール部の接着強度を評価したものである。図8において、アミン系シランカップリング材を用いた場合は、エポキシ系シランカップリング材を用いた場合よりも接着強度は大きくなっている。しかし、いずれの場合も、目標値の30Nには到達しない。
図9は、シール材にAAを用い、配向膜材料として、カップリング材にエポキシ系シランカップリング材を1%添加した場合とアミン系シランカップリング材を1%添加した場合におけるシール部の接着強度を評価したものである。シール材にAAを用いた場合は、シール材にZZを用いた場合に比較して接着強度は大きくなっている。また、図9においても、アミン系シランカップリング材を用いた場合は、エポキシ系シランカップリング材を用いた場合よりも接着強度は大きくなっている。
図9において、エポキシ系シランカップリング材を用いた場合は、シール部の接着強度は24Nであり、目標値である30Nには到達していない。一方、アミン系シランカップリング材を用いた場合は、シール部の接着強度は34Nであり、目標値である30Nをクリアしている。つまり、図7乃至図9に示すように、配向膜のカップリング材としてアミン系シランカップリング材を用い、シール材として収縮率と貯蔵弾性率が所定の値以下の材料を用いることによって、シール部において、シール材と配向膜をオーバーラップさせることが出来る構成を得ることが出来る。
図10は、アミン系シランカップリング材を0.3wt%から2.0wt%まで変化させた場合に、シール部の接着強度が30N以上を確保することが出来るシール材の収縮率の上限と貯蔵弾性率の上限を評価したものである。図10は、アミン系シランカップリング材の量が0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%においては、いずれの場合も、収縮率が5.1%以下、貯蔵弾性率が9.2Pa以下の場合にシール部の接着強度30N以上を確保することが出来ることを示している。
また図10は、アミン系シランカップリング材が0.3wt%の場合、シール材の収縮率が3.1%以下で、かつ、貯蔵弾性率が9.0Pa以下の場合にシール部の接着強度30N以上を確保することが出来ることを示している。図10においては、0.3%を超え、0.5%未満の場合の数値は記載されていないが、この範囲は、収縮率が3.1%以下、貯蔵弾性率が9.0Pa以下のシール材を用いることにより、シール部の接着強度を30N以上とすることが出来ると解釈することが出来る。尚、シール形成領域には液晶分子が存在していないため、液晶分子を配向することはないが、本明細書では配向膜と称することとしている。
10…表示領域、 100…TFT基板、 101…ゲート絶縁膜、 102…パッシベーション膜、 103…層間絶縁膜、 110…配向膜、 120…シール材、 150…シール材、 200…対向基板、 201…カラーフィルタ、 202…ブラックマトリクス、 203…オーバーコート膜、 300…加圧ピン、 310…押さえ治具

Claims (4)

  1. 第1の配向膜を有する第1の基板と第2の配向膜を有する第2の基板とがシール材によって接着され、前記第1の基板と前記第2の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
    前記第1の配向膜および前記第2の配向膜は、前記シール材とオーバーラップしており、
    前記第1の配向膜と前記第2の配向膜は、アミン系シランカップリング材を0.3wt%以上0.5wt%未満含む材料から形成され、
    前記シール材は、比重カップ法による体積変化率で評価した収縮率が3.1%以下であり、
    平面で視て、前記シール材が存在している部分において、前記第1の配向膜は表示領域から延在している絶縁膜と接触して形成され、
    前記第1の配向膜及び前記第2の配向膜は光配向されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1の配向膜は前記第1の基板の端部まで形成され、前記第2の配向膜は前記第2の基板の端部まで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記絶縁膜はSiNで形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記アミン系シランカップリング材は、
    Figure 0006400284
    または、
    Figure 0006400284
    または、
    Figure 0006400284
    または、
    Figure 0006400284
    または、
    Figure 0006400284
    または、
    Figure 0006400284
    であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
JP2013219599A 2013-10-22 2013-10-22 液晶表示装置 Active JP6400284B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013219599A JP6400284B2 (ja) 2013-10-22 2013-10-22 液晶表示装置
KR1020140140650A KR101631765B1 (ko) 2013-10-22 2014-10-17 액정 표시 장치
CN201410562155.4A CN104570488B (zh) 2013-10-22 2014-10-21 液晶显示装置
TW103136361A TW201518823A (zh) 2013-10-22 2014-10-21 液晶顯示裝置
US14/519,515 US20150109569A1 (en) 2013-10-22 2014-10-21 Liquid crystal display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013219599A JP6400284B2 (ja) 2013-10-22 2013-10-22 液晶表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015082015A JP2015082015A (ja) 2015-04-27
JP6400284B2 true JP6400284B2 (ja) 2018-10-03

Family

ID=52825910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013219599A Active JP6400284B2 (ja) 2013-10-22 2013-10-22 液晶表示装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150109569A1 (ja)
JP (1) JP6400284B2 (ja)
KR (1) KR101631765B1 (ja)
CN (1) CN104570488B (ja)
TW (1) TW201518823A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015069195A (ja) * 2013-10-01 2015-04-13 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP2016066053A (ja) * 2014-09-19 2016-04-28 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置および配向膜材料
KR101939036B1 (ko) * 2015-11-09 2019-01-15 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 액정 표시 소자용 시일제, 상하 도통 재료, 및 액정 표시 소자
JP7076939B2 (ja) 2016-07-19 2022-05-30 株式会社ジャパンディスプレイ 光配向膜用ワニス及び液晶表示装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2594142B2 (ja) * 1988-11-30 1997-03-26 東芝シリコーン株式会社 電子部品の製造方法
CN1179237C (zh) * 1998-08-31 2004-12-08 精工爱普生株式会社 液晶屏及其制造方法
JP2002069160A (ja) * 1999-12-14 2002-03-08 Mitsui Chemicals Inc 液晶表示セル用シール剤、液晶表示セルシール剤用組成物及び液晶表示素子
JP4860831B2 (ja) * 2001-03-01 2012-01-25 株式会社リコー 光硬化型エポキシ樹脂組成物および光硬化型表示素子用シール剤
JP2003222840A (ja) * 2002-01-29 2003-08-08 Sumitomo Bakelite Co Ltd 表示素子用プラスチック基板および液晶表示装置
KR100874646B1 (ko) * 2002-08-14 2008-12-17 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
JP2004105031A (ja) * 2002-09-13 2004-04-08 Lotte Co Ltd ゼリー状飲食品
CN100430802C (zh) 2002-12-09 2008-11-05 株式会社日立显示器 液晶显示装置及其制造方法
FR2849220B1 (fr) * 2002-12-20 2005-03-11 Thales Sa Procede de fabrication de cellules a cristaux liquides sur substrat silicium, et cellules correspondantes
EP1887417A1 (en) * 2006-07-24 2008-02-13 Bridgestone Corporation Electrophoretic display panel
JP2008052048A (ja) 2006-08-24 2008-03-06 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
JP5899927B2 (ja) * 2009-03-10 2016-04-13 日産化学工業株式会社 液晶配向剤
JP5633667B2 (ja) * 2009-06-11 2014-12-03 Jsr株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子
JP5520614B2 (ja) 2010-01-15 2014-06-11 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置及びその製造方法
CN102893209B (zh) * 2010-03-15 2015-05-06 日产化学工业株式会社 含有聚酰胺酸酯的液晶取向剂和液晶取向膜
KR101818788B1 (ko) * 2010-03-15 2018-01-15 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제 및 액정 배향막
JP5655439B2 (ja) 2010-08-31 2015-01-21 日産化学工業株式会社 光配向性の新規な液晶配向剤、及び新規なジアミン化合物
TWI515260B (zh) 2011-01-28 2016-01-01 Nissan Chemical Ind Ltd A liquid crystal aligning agent containing polyacidic acid and polyamic acid
JP5257633B2 (ja) * 2011-03-04 2013-08-07 大日本印刷株式会社 位相差層の形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104570488A (zh) 2015-04-29
KR20150046735A (ko) 2015-04-30
JP2015082015A (ja) 2015-04-27
TW201518823A (zh) 2015-05-16
KR101631765B1 (ko) 2016-06-17
CN104570488B (zh) 2018-04-13
US20150109569A1 (en) 2015-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4795127B2 (ja) 液晶表示装置およびその製造方法
US8920884B2 (en) Method for fabricating polymer stabilized alignment liquid crystal display panel
JP6488396B2 (ja) 液晶表示素子および液晶表示素子の調製方法
WO2015146369A1 (ja) 液晶表示装置、及び、液晶表示装置の製造方法
US20150277190A1 (en) Polymer Stabilized Vertical Alignment Liquid Crystal Display Panel and Liquid Crystal Display
JP6400284B2 (ja) 液晶表示装置
US20150056544A1 (en) Method for manufacturing liquid crystal display device, and liquid crystal display device
US20080153379A1 (en) Method of manufacturing liquid crystal display
US20150362803A1 (en) Liquid crystal display device and method for manufacturing the same
JP4469331B2 (ja) 液晶表示装置の配向膜形成方法
US20130342798A1 (en) Liquid crystal display panel, liquid crystal display apparatus, and liquid crystal display cell
US20180321560A1 (en) Liquid crystal display device and method for producing same
US9581869B2 (en) In-plane switching mode liquid crystal display device and fabrication method thereof
WO2014034517A1 (ja) 液晶表示装置及びその製造方法
US9678391B2 (en) Liquid crystal display device
US9436040B2 (en) Liquid crystal display devices and methods of manufacturing the same
KR101675936B1 (ko) 양친성 블록공중합체를 포함하는 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시소자 및 이의 제조방법
WO2012011443A1 (ja) 液晶パネルおよび液晶表示装置
US20130314656A1 (en) Liquid Crystal Panel And Method Of Liquid Crystal Alignment
US20190113812A1 (en) Method for producing liquid crystal panel
KR102205664B1 (ko) 액정 표시 장치 제조 방법
Park et al. Liquid crystal cell process
JP6568640B2 (ja) 液晶表示装置
CN108587649A (zh) 辅助配向剂及其应用
JP2017151289A (ja) 熱硬化性シール材、表示装置及び表示装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170125

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170815

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180306

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180807

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180905

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6400284

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250