JP6727282B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

本発明は、視野角特性及び表示コントラストを向上させた高品質液晶表示装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a high quality liquid crystal display device having improved viewing angle characteristics and display contrast and a method for manufacturing the same.

液晶表示装置は表示品質が高く、且つ薄型、軽量、低消費電力などといった特長からその用途を広げており、携帯電話用モニター、デジタルスチルカメラ用モニターなどの携帯向けモニターからデスクトップパソコン用モニター、印刷やデザイン向けモニター、医療用モニターさらには液晶テレビなど様々な用途に用いられている。この用途拡大に伴い、液晶表示装置には更なる高画質化、高品質化が求められており、特に高透過率化による高輝度化、低消費電力化が強く求められている。また液晶表示装置の普及に伴い、低コスト化に対しても強い要求がある。 Liquid crystal display devices are used in a wide range of applications due to their high display quality, thinness, light weight, and low power consumption. Mobile phone monitors, digital still camera monitors, and other mobile monitors, desktop PC monitors, and printing It is used for various purposes such as monitor for design, monitor for medical use, LCD TV and so on. With the expansion of this application, liquid crystal display devices are required to have higher image quality and higher quality, and in particular, higher luminance and lower power consumption due to higher transmittance are strongly demanded. Further, with the spread of liquid crystal display devices, there is a strong demand for cost reduction.

通常、液晶表示装置の表示は一対の基板間に挟まれた液晶層の液晶分子に電界を印加することにより液晶分子の配向方向を変化させ、それにより生じた液晶層の光学特性の変化により行われる。電界無印加時の液晶分子の配向方向は、ポリイミド薄膜の表面にラビング処理を施した配向膜により規定されている。従来、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)等のスイッチング素子を備えたアクティブ駆動型液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板のそれぞれに電極を設け、液晶層に印加する電界の方向が基板面に対してほぼ垂直になる、所謂縦電界になるように設定され、液晶層を構成する液晶分子の光旋光性を利用して表示を行う。縦電界方式の代表的な液晶表示装置として、ツイステッドネマチック(TN:Twisted Nematic)方式や垂直配向(VA:Vertical Alignment)方式が知られている。 Normally, the display of a liquid crystal display device is performed by changing the alignment direction of the liquid crystal molecules by applying an electric field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates, and changing the optical characteristics of the liquid crystal layer. Be seen. The alignment direction of liquid crystal molecules when no electric field is applied is defined by an alignment film obtained by rubbing the surface of a polyimide thin film. 2. Description of the Related Art Conventionally, in an active drive type liquid crystal display device having a switching element such as a thin film transistor (TFT) for each pixel, an electrode is provided on each of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and the direction of an electric field applied to the liquid crystal layer is the substrate surface. A so-called vertical electric field is set to be almost perpendicular to, and display is performed by utilizing the optical rotatory power of the liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer. As a typical liquid crystal display device of the vertical electric field system, a twisted nematic (TN) system and a vertical alignment (VA) system are known.

TN方式やVA方式の液晶表示装置においては視野角が狭いことが大きな課題の一つである。そこで、広視野角化を達成する表示方式としてIPS(In-Plane Switching)方式やIPS方式の一種であるFFS(Fringe-Field Switching)方式が知られている。IPS方式およびFFS方式は、一対の基板の一方に電極を形成し、発生する電界が当該基板面にほぼ平行な成分を有する、所謂横電界方式の表示方式であり、液晶層を構成する液晶分子を基板とほぼ平行な面内で回転動作させ、液晶層の複屈折性を用いて表示を行う。液晶分子の面内スイッチングにより従来のTN方式に比べて視野角が広く低負荷容量である等の利点があり、TN方式に代わる新たな液晶表示装置として有望視され、近年急速に進歩している。 A narrow viewing angle is one of the major problems in the liquid crystal display device of the TN system or the VA system. Therefore, an IPS (In-Plane Switching) method and an FFS (Fringe-Field Switching) method, which is a kind of IPS method, are known as display methods for achieving a wide viewing angle. The IPS method and the FFS method are so-called horizontal electric field display methods in which an electrode is formed on one of a pair of substrates and the generated electric field has a component which is substantially parallel to the surface of the substrate, and liquid crystal molecules forming a liquid crystal layer. Is rotated in a plane substantially parallel to the substrate, and display is performed using the birefringence of the liquid crystal layer. Due to the in-plane switching of liquid crystal molecules, it has advantages such as wider viewing angle and lower load capacity than the conventional TN system, and it is promising as a new liquid crystal display device replacing the TN system, and has been rapidly advancing in recent years. ..

液晶表示素子は、液晶層中の液晶分子の配向状態を電場の有無によって制御する。すなわち、液晶層の外部に設けられた上下の偏光板を完全直交状態にして、中間の液晶分子の配向状態により位相差を発生させて明暗の状態を形成する。液晶に電場を印加しない状態の配向状態を制御するためには、基板表面に配向膜と呼ばれる高分子薄膜を形成し、その高分子の配列方向に界面での高分子鎖と液晶分子とのファンデルワールス力による分子間相互作用によって、液晶分子を並べることによって実現している。この作用は配向規制力または液晶配向能の付与、配向処理とも呼ばれる。 The liquid crystal display element controls the alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer by the presence or absence of an electric field. That is, the upper and lower polarizing plates provided outside the liquid crystal layer are placed in a completely orthogonal state, and a phase difference is generated depending on the alignment state of the liquid crystal molecules in the middle to form a bright and dark state. In order to control the alignment state when no electric field is applied to the liquid crystal, a polymer thin film called an alignment film is formed on the substrate surface, and a fan of polymer chains and liquid crystal molecules at the interface in the alignment direction of the polymer is formed. It is realized by arranging liquid crystal molecules by intermolecular interaction due to Delwar's force. This action is also referred to as imparting alignment regulating force or liquid crystal aligning ability, and aligning treatment.

液晶ディスプレイの配向膜にはポリイミドが用いられることが多い。その形成方法は、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を各種溶媒に溶かして、基板上にスピン塗布または印刷によって塗布し、基板を200℃以上の高温で加熱することで、溶媒を除去すると共に、ポリアミド酸をポリイミドにイミド化閉環反応させる。この時の膜厚は100nm程度の薄膜である。このポリイミド薄膜表面をラビング布により表面を一定方向に擦ることで、表面のポリイミド高分子鎖をその方向に配向させ、表面高分子の異方性の高い状態を実現する。しかしながら、ラビングによる静電気や異物の発生、基板表面の凹凸によるラビングの不均一等の問題があり、ラビング布との接触を必要としない、偏光した光を用いて分子配向を制御する光配向法が採用されつつある。 Polyimide is often used for the alignment film of a liquid crystal display. The forming method is to dissolve a polyamic acid, which is a precursor of polyimide, in various solvents, apply the same by spin coating or printing on a substrate, and heat the substrate at a high temperature of 200° C. or higher to remove the solvent, Polyamic acid is reacted with polyimide to cause an imidation ring-closing reaction. At this time, the film thickness is about 100 nm. By rubbing the surface of this polyimide thin film with a rubbing cloth in a certain direction, the polyimide polymer chains on the surface are oriented in that direction, and a highly anisotropic state of the surface polymer is realized. However, there are problems such as generation of static electricity and foreign substances due to rubbing, nonuniformity of rubbing due to unevenness of the substrate surface, etc., which does not require contact with a rubbing cloth, and a photo-alignment method for controlling molecular alignment using polarized light It is being adopted.

液晶配向膜の光配向法には、アゾ色素のように偏光した紫外線を照射することで分子内の幾何学的配置が変化する光異性化型、ケイ皮酸やクマリン、カルコン等の分子骨格同士が偏光した紫外線によって化学結合を発生させる光二量体化型、等があるが、高分子に偏光した紫外線を照射することで、その方向に並んでいる高分子鎖のみ切断分解し、その偏光方向に垂直な方向の高分子鎖を残留させる光分解型が、液晶配向膜として信頼と実績のあるポリイミドの光配向には適している。 The photo-alignment method of liquid crystal alignment film is a photo-isomerization type in which the geometrical arrangement in the molecule is changed by irradiating polarized ultraviolet rays like an azo dye, and molecular skeletons of cinnamic acid, coumarin, chalcone, etc. There is a photodimerization type in which a chemical bond is generated by polarized ultraviolet rays, but by irradiating a polymer with polarized ultraviolet rays, only the polymer chains aligned in that direction are broken and decomposed, and the polarization direction The photo-decomposition type that leaves polymer chains in the direction perpendicular to is suitable for the photo-alignment of polyimide, which has a proven track record as a liquid crystal alignment film.

この手法は各種液晶表示方式で検討がなされたが、そのうちIPS方式に関しては、初期配向方向の変動による表示不良の発生を低減、安定な液晶配向、量産性、かつコントラスト比を高めた高品位の画質を有する液晶表示装置として、「特許文献1」に開示されている。この中では、シクロブタンテトラカルボン酸2無水物および又はその誘導体と芳香族ジアミンからなるポリアミック酸またはポリイミドを、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射のうち少なくとも一つの二次処理を施す配向処理により前記配向制御能が付与されていることを示している。なお、配向膜を2層構造とした構成は「特許文献2」に記載されている。 This method has been studied in various liquid crystal display systems. Among them, the IPS system is a high-quality product that reduces the occurrence of display defects due to fluctuations in the initial alignment direction, has stable liquid crystal alignment, mass productivity, and has a high contrast ratio. A liquid crystal display device having an image quality is disclosed in "Patent Document 1". Among them, a secondary treatment of at least one of heating, infrared irradiation, far-infrared irradiation, electron beam irradiation, and radiation irradiation of a polyamic acid or polyimide composed of cyclobutanetetracarboxylic dianhydride and/or its derivative and aromatic diamine. It is shown that the orientation control ability is imparted by the orientation treatment of applying. In addition, a configuration in which the alignment film has a two-layer structure is described in "Patent Document 2".

そして、特に、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射のうち少なくとも一つの処理を偏光照射処理と時間的な重なりをもって行うことにより、さらに有効に作用すること、配向制御膜のイミド化焼成処理と偏光照射処理を時間的な重なりをもって行うことによっても有効に作用することが示されている。特に、液晶配向膜に偏光照射に加え、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射のうち少なくとも一つの処理を行う場合に、配向制御膜の温度が100℃〜400℃の範囲であること、さらには150℃〜300℃の範囲であることが望ましく、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射の処理は配向制御膜のイミド化焼成処理と兼用することも可能であり有効であることが示されている。 And, in particular, by performing at least one of heating, infrared irradiation, far-infrared irradiation, electron beam irradiation, and radiation irradiation with time overlap with the polarized light irradiation processing, the function of the alignment control film is further improved. It has been shown that the imidization baking treatment and the polarized light irradiation treatment also work effectively by overlapping with each other in terms of time. In particular, when the liquid crystal alignment film is subjected to at least one of heating, infrared irradiation, far infrared irradiation, electron beam irradiation, and radiation irradiation in addition to polarized light irradiation, the temperature of the alignment control film is in the range of 100°C to 400°C. Furthermore, it is preferable that the temperature is in the range of 150° C. to 300° C., and the treatment of heating, infrared irradiation, and far infrared irradiation can be combined with the imidation baking treatment of the orientation control film and is effective. It is shown.

しかしながら、これら光配向膜を用いた液晶表示装置はラビング配向膜を用いた場合と比べて開発の歴史が浅く、実用上の液晶表示装置として数年以上にわたる長期間の表示品質については十分な知見がない。すなわち、製造初期の段階では顕在化していない画質の不良と光配向膜固有の問題との関係についてはほとんど報告されていないのが実情である。 However, the liquid crystal display device using these photo-alignment films has a short history of development compared with the case of using the rubbing alignment film, and it is sufficient knowledge about the long-term display quality over several years as a practical liquid crystal display device. There is no. That is, there is almost no report on the relationship between the image quality defect and the problem peculiar to the photo-alignment film, which has not been revealed in the early stage of manufacturing.

特開2004−206091号公報JP, 2004-206091, A 特開2010−72011号公報JP, 2010-72011, A

発明者等は、今後高品質、高精細の液晶表示装置を実現する上で光配向技術が重要になると考え、光配向技術を液晶表示装置に適用する際の課題について詳細な検討を行った。その結果、従来の光配向技術では光配向処理に用いる紫外線が、配向膜表面には液晶配向規制力を発生させる上で有効であるが、長期構造安定性を必要とする膜内部に対しても作用し、膜内部を光劣化させ、膜の機械的強度を低下させるために、振動、衝撃、熱ひずみ等が外部から加わった際の液晶表示装置としての表示安定性に影響し、今後の製品対応で課題のあることが判った。 The inventors considered that the photo-alignment technology will be important for realizing a high-quality and high-definition liquid crystal display device in the future, and have made detailed studies on the problems in applying the photo-alignment technology to the liquid crystal display device. As a result, in the conventional photo-alignment technology, the ultraviolet rays used for the photo-alignment treatment are effective in generating the liquid crystal alignment regulating force on the alignment film surface, but also for the inside of the film which requires long-term structural stability. It acts to photo-deteriorate the inside of the film and reduce the mechanical strength of the film, which affects the display stability as a liquid crystal display device when vibration, shock, thermal strain, etc. are applied from the outside, It turned out that there was a problem in correspondence.

本発明の目的は、光配向技術を用いた場合であっても、長期間にわたり良好な表示特性が安定して得られる液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which can stably obtain good display characteristics for a long period of time even when a photo-alignment technique is used.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。 The following is a brief description of an embodiment of a typical invention among the inventions disclosed in the present application.

画素電極とTFTとを備え、画素の上に配向膜が形成されたTFT基板と、前記TFT基板に対向して配置され、前記TFT基板側の最表面上に配向膜が形成された対向基板と、前記TFT基板の配向膜と前記対向基板の配向膜の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記配向膜は液晶層と接する少なくとも1種類のポリイミドを有する第1の配向膜層と、前記第1の配向膜層の下層に形成された少なくとも1種類のポリイミドを有する第2の配向膜層によって構成され、前記第1の配向膜層は偏光光照射により液晶配向規制力を付与可能な材料であることを特徴とする液晶表示装置において、前記第1の配向膜層と前記第2の配向膜層には共通のポリイミド成分を有することを特徴とする液晶表示装置にある。 A TFT substrate provided with a pixel electrode and a TFT and having an alignment film formed on the pixel; and a counter substrate arranged facing the TFT substrate and having an alignment film formed on the outermost surface of the TFT substrate side. A liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between an alignment film of the TFT substrate and an alignment film of the counter substrate, the alignment film including at least one kind of polyimide in contact with the liquid crystal layer And a second alignment film layer having at least one kind of polyimide formed below the first alignment film layer, and the first alignment film layer imparts a liquid crystal alignment regulating force by irradiation with polarized light. A liquid crystal display device characterized by being a possible material, wherein the first alignment film layer and the second alignment film layer have a common polyimide component.

また、前記液晶表示装置において、前記共通のポリイミド成分は、第1の配向膜層のみに含まれるポリイミド成分を構成する繰り返し単位構造の一部と、第2の配向膜層にのみ含まれるポリイミド成分を構成する繰り返し単位構造の一部とを含むことを特徴とする液晶表示装置にある。 In addition, in the liquid crystal display device, the common polyimide component includes a part of the repeating unit structure that constitutes the polyimide component contained only in the first alignment film layer, and the polyimide component contained only in the second alignment film layer. And a part of the repeating unit structure constituting the above.

また、前記液晶表示装置において、前記配向膜は基板塗布直前の状態において溶媒に均一に溶解させた溶液状態であり、基板塗布後に加熱することで前記溶液状態に相分離状態が発現することを特徴とする液晶表示装置にある。 Further, in the liquid crystal display device, the alignment film is in a solution state in which it is uniformly dissolved in a solvent immediately before coating the substrate, and a phase separation state is developed in the solution state by heating after coating the substrate. And the liquid crystal display device.

また、前記液晶表示装置において、前記配向膜は基板塗布直前の状態において、前記ポリイミドは未イミド化状態にあり、かつ溶媒に均一に溶解させた溶液状態であり、基板塗布後に加熱することで前記溶液状態に相分離状態が発現することを特徴とする液晶表示装置にある。 Further, in the liquid crystal display device, the alignment film is in a state immediately before coating the substrate, the polyimide is in a non-imidized state, and is in a solution state uniformly dissolved in a solvent, by heating after coating the substrate, A liquid crystal display device is characterized in that a phase separation state appears in a solution state.

また、前記液晶表示装置において、前記共通のポリイミド成分は第1の配向膜層全体に対して1から20wt%の範囲にあり、かつ前記共通のポリイミド成分は第2の配向膜層全体に対して1から20wt%の範囲にあることを特徴とする液晶表示装置にある。 Also, in the liquid crystal display device, the common polyimide component is in the range of 1 to 20 wt% with respect to the entire first alignment film layer, and the common polyimide component is with respect to the entire second alignment film layer. The liquid crystal display device is characterized by being in the range of 1 to 20 wt %.

また、前記液晶表示装置において、前記配向膜が光分解型の光配向膜であることを特徴とする液晶表示装置にある。 In the liquid crystal display device, the alignment film is a photolytic photo-alignment film.

また、前記液晶表示装置において、前記第1の配向膜が(化1)で与えられるポリイミドを含む光分解型の光配向膜であることを特徴とする液晶表示装置にある。ここで、括弧[ ]の中が繰り返し単位の化学構造、添え字nは繰り返し単位の数を示す。また、Nは窒素原子、Oは酸素原子であり、Aはシクロブタン環を含む4価の有機基、Dは2価の有機基を示す。 Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, the first alignment film is a photolytic photo-alignment film containing polyimide given by (Chemical Formula 1). Here, the parenthesis [] indicates the chemical structure of the repeating unit, and the subscript n indicates the number of repeating units. N is a nitrogen atom, O is an oxygen atom, A is a tetravalent organic group containing a cyclobutane ring, and D is a divalent organic group.

Figure 0006727282
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また、前記配向膜が2種類の積層した構造からなり、光配向が可能な光配向性の上層と前記光配向性の上層よりも抵抗率が小さい低抵抗性の下層からなる2層構造であることを特徴とする液晶表示装置にある。下層の配向膜の比抵抗率を小さくすることによって、配向膜にチャージした電荷を早期に消失させ、残像現象を軽減することが出来る。 In addition, the alignment film has a two-layer structure in which a two-layered structure is formed, and includes a photo-alignable upper layer capable of photo-alignment and a low-resistive lower layer having a resistivity lower than that of the photo-alignable upper layer. A liquid crystal display device characterized by the above. By reducing the specific resistivity of the lower alignment film, the charges charged in the alignment film can be eliminated at an early stage, and the afterimage phenomenon can be reduced.

また、前記液晶表示装置において、前記液晶表示装置がIPS方式の液晶表示装置であることを特徴とする液晶表示装置にある。 In the liquid crystal display device, the liquid crystal display device is an IPS type liquid crystal display device.

また、画素電極とTFTとを備え、画素の上に配向膜が形成されたTFT基板と、前記TFT基板に対向して配置され、前記TFT基板側の最表面上に配向膜が形成された対向基板と、前記TFT基板の配向膜と前記対向基板の配向膜の間に液晶が挟持された液晶表示装置の製造方法であって、
前記画素電極と前記TFTとを含む前記TFT基板を準備する工程と、
第1の溶解度パラメータを有する第1の高分子材料と、第2の溶解度パラメータを有する第2の高分子材料と、第1の溶解度パラメータと第2の溶解度パラメータの中間の第3の溶解度パラメータを有する第3の高分子材料をブレンドした配向膜材料を準備する工程と、
前記TFT基板または前記対向基板の表面をオゾン水処理する工程と、
前記オゾン水処理の後、前記TFT基板または前記対向基板の上に、前記配向膜材料を用いて配向膜を形成する工程と、
前記配向膜へ偏光した紫外線照射することにより、前記配向膜の最表面層に液晶配向規制力を有する状態にする工程と、
前記配向規制力を付与された配向膜を有する配向膜付きの前記TFT基板および前記対向基板とを貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせる工程中もしくは前記貼り合わせる工程後に前記TFT基板と前記対向基板との間に液晶を封入する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法にある。
Further, a TFT substrate provided with a pixel electrode and a TFT and having an alignment film formed on the pixel is arranged to face the TFT substrate and has an alignment film formed on the outermost surface of the TFT substrate side. A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein a liquid crystal is sandwiched between a substrate, an alignment film of the TFT substrate and an alignment film of the counter substrate,
Preparing the TFT substrate including the pixel electrode and the TFT;
A first polymeric material having a first solubility parameter, a second polymeric material having a second solubility parameter, and a third solubility parameter intermediate the first solubility parameter and the second solubility parameter. A step of preparing an alignment film material obtained by blending the third polymer material having
A step of treating the surface of the TFT substrate or the counter substrate with ozone water;
A step of forming an alignment film using the alignment film material on the TFT substrate or the counter substrate after the ozone water treatment,
By irradiating the alignment film with polarized ultraviolet light, a step of bringing the outermost surface layer of the alignment film into a state having a liquid crystal alignment regulating force,
A step of bonding the TFT substrate with an alignment film having the alignment film having the alignment regulating force and the counter substrate,
A step of enclosing a liquid crystal between the TFT substrate and the counter substrate during or after the step of attaching,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, which comprises:

また、前記紫外線照射をした後、前記配向膜を酸化処理することを特徴とする液晶表示装置の製造方法にある。 Further, in the method for manufacturing a liquid crystal display device, the alignment film is subjected to an oxidation treatment after the irradiation with the ultraviolet rays.

また、前記液晶表示装置の製造方法において、前記TFT基板または前記対向基板の上に、前記配向膜を形成する工程の後に、基板を100〜150℃に保持したことを特徴とする液晶表示装置の製造方法にある。 Further, in the method for manufacturing a liquid crystal display device, the substrate is held at 100 to 150° C. after the step of forming the alignment film on the TFT substrate or the counter substrate. It is in the manufacturing method.

ここでいうポリイミドとは、(化1)で示される高分子化合物であり、ここで、括弧[ ]の中が繰り返し単位の化学構造、添え字nは繰り返し単位の数を示す。また、Nは窒素原子、Oは酸素原子であり、Aは4価の有機基、Dは2価の有機基を示す。Aの構造の一例として、フェニレン環、ナフタレン環、アントラセン環等の芳香族環式化合物、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂肪族環式化合物、或いはそれら化合物に置換基を結合した化合物等を挙げることができる。また、Dの構造の一例として、フェニレン、ビフェニレン、オキシビフェニレン、ビフェニレンアミン、ナフタレン、アントラセン等の芳香族環式化合物、シクロヘキセン、ビシクロヘキセン等の脂肪族環式化合物、或いはそれら化合物に置換基を結合した化合物等を挙げることができる。 The polyimide referred to here is a polymer compound represented by the chemical formula 1, wherein parentheses [] indicate the chemical structure of the repeating unit, and the subscript n indicates the number of repeating units. N is a nitrogen atom, O is an oxygen atom, A is a tetravalent organic group, and D is a divalent organic group. Examples of the structure of A include aromatic cyclic compounds such as phenylene ring, naphthalene ring, and anthracene ring, aliphatic cyclic compounds such as cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane, and compounds in which a substituent is bonded to these compounds. be able to. Further, as an example of the structure of D, an aromatic cyclic compound such as phenylene, biphenylene, oxybiphenylene, biphenylene amine, naphthalene, anthracene, an aliphatic cyclic compound such as cyclohexene, bicyclohexene, or a substituent bonded to these compounds. The compound etc. which were mentioned can be mentioned.

Figure 0006727282
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これらポリイミドは、ポリイミドの前駆体の状態で基板に保持された各種下地層の上に塗布される。 These polyimides are applied in the form of polyimide precursors on various base layers held on the substrate.

また、ここでいうポリイミドの前駆体とは、(化2)で示されるポリアミド酸またはポリアミド酸エステル高分子化合物である。ここで、Hは水素原子であり、またR及びRは水素または−C2m+1のアルキル鎖であり、m=1または2である。 Further, the polyimide precursor referred to here is a polyamic acid or a polyamic acid ester polymer compound represented by Chemical formula 2. Here, H is a hydrogen atom, R 1 and R 2 are hydrogen or an alkyl chain of —C m H 2m+1 , and m=1 or 2.

Figure 0006727282
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このような配向膜を形成するためには、一般的なポリイミド配向膜の形成方法、例えば下地層をUV/オゾン法、エキシマUV法、酸素プラズマ法等の各種表面処理方法を用いて清浄化した後、配向膜の前駆体をスクリーン印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷等の各種印刷方法を用いて塗布し、所定の条件で均一な膜厚となるようなレベリング処理を施した後、例えば180℃以上の温度で加熱することで前駆体のポリアミドをポリイミドにイミド化反応を行わせることにより薄膜形成される。この際、あらかじめ下地層への濡れ性向上やイミド化反応促進等のために、各種添加剤を加えることも可能である。 In order to form such an alignment film, a general polyimide alignment film forming method, for example, the underlayer was cleaned using various surface treatment methods such as a UV/ozone method, an excimer UV method, and an oxygen plasma method. After that, the precursor of the alignment film is applied by using various printing methods such as screen printing, flexographic printing, and inkjet printing, and after performing a leveling treatment to obtain a uniform film thickness under predetermined conditions, for example, 180°C or higher. A thin film is formed by causing the polyimide of the precursor to imidize the polyimide by heating at the temperature of. At this time, various additives may be added in advance in order to improve the wettability to the underlayer and to accelerate the imidization reaction.

この際、下地層に強い極性を持たせることは、本発明のような複数種の配向膜層を有する配向膜をただ一度の塗布によって形成する上では特に有効である。すなわち、前記複数種の配向膜層を形成するポリイミド成分が、塗布直後においては均一に混合された溶液でありながら、塗布後の溶媒乾燥の過程で最上層の空気層に対する表面自由エネルギと下地層の表面自由エネルギの差に基づき自然に二層分離する効果を利用することができる。 At this time, giving the underlayer a strong polarity is particularly effective in forming an alignment film having a plurality of types of alignment film layers by a single coating as in the present invention. That is, the polyimide components forming the alignment film layers of the plurality of types, even though the solution is uniformly mixed immediately after coating, the surface free energy and the underlying layer for the uppermost air layer in the solvent drying process after coating. It is possible to utilize the effect of naturally separating two layers based on the difference in the surface free energy of.

しかしながら、下地層の清浄度は溶媒を含む溶液に触れた瞬間にその効果を失うために、溶媒乾燥に向けた高濃度化の途中では表面自由エネルギ差が、塗布直前の状態よりも小さくなっている。下地層の表面自由エネルギを強く極性を保つような表面処理、例えばオゾン水洗浄によって極性基を発生させると、長く表面自由エネルギ差を保つことが可能となり、自然に二層分離する性質を長く保持することができる。また、このような二層分離性は、用いた複数種の配向膜層を形成するポリイミド成分が本質的に相分離性を有することが望ましい。 However, since the cleanliness of the underlayer loses its effect at the moment of contact with a solution containing a solvent, the surface free energy difference becomes smaller than that immediately before coating during the process of increasing the concentration for solvent drying. There is. If a polar group is generated by surface treatment that keeps the surface free energy of the underlayer strongly polar, for example, by washing with ozone water, the difference in surface free energy can be maintained for a long time, and the property of naturally separating two layers is retained for a long time. can do. Further, for such two-layer separation property, it is desirable that the polyimide component forming the plural kinds of alignment film layers used essentially has phase separation property.

仮に相分離性を持たないポリイミドブレンドである場合、空気層および下地層との間に表面自由エネルギの差異があったとしても、ポリマブレンドを効率よく二層に分離することができず、空気または下地層に接した界面近傍にしか特定成分のポリマを誘導することができない。一般にポリマブレンドの相分離性は臨界温度よりも低い温度で相分離するものと高い温度で相分離するものがあるが、配向膜形成においては室温で塗布した後、熱イミド化反応を進行させる180℃以上の高温にする過程で、相分離性が発現することが望ましい。 If the polyimide blend has no phase separation property, even if there is a difference in surface free energy between the air layer and the underlayer, the polymer blend cannot be efficiently separated into two layers, and air or The polymer of the specific component can be induced only in the vicinity of the interface in contact with the underlayer. In general, the phase separation of polymer blends includes those that undergo phase separation at a temperature lower than the critical temperature and those that undergo phase separation at a high temperature, but in forming the alignment film, the thermal imidization reaction proceeds after coating at room temperature. It is desirable that the phase separation property is exhibited in the process of raising the temperature to ℃ or higher.

より望ましくは100〜150℃の温度に一定時間保持するプロセスを熱イミド化の前に行うことで、二層分離性が促進されるような高温での相分離性を有するポリマブレンドの選択が重要である。これよりも低い温度においては基板上に塗布した後の溶媒が残留しすぎるために、ポリイミド前駆体と溶媒の混合相となっている。ある程度溶媒乾燥が進むと、ポリイミド前駆体ブレンドの相分離性が発現することが可能となる。更に、所望の手段を用いて、偏光紫外線を照射をしたり、適度な後処理をすることにより、ポリイミド配向膜表面に配向規制力を発生させることが可能である。 More desirably, it is important to select a polymer blend having a phase separation property at a high temperature that promotes bilayer separation property by performing a process of holding at a temperature of 100 to 150°C for a certain time before thermal imidization. Is. At a temperature lower than this, the solvent after coating on the substrate remains too much, so that it is a mixed phase of the polyimide precursor and the solvent. When the solvent drying proceeds to some extent, the phase separation property of the polyimide precursor blend can be exhibited. Furthermore, it is possible to generate an alignment regulating force on the surface of the polyimide alignment film by irradiating polarized ultraviolet light or performing appropriate post-treatment using a desired means.

このようにして形成された配向膜付きの基板を一定の間隔を保持して上下2枚貼り合わせ、またはその間隔を保持した部分に液晶を充填し、あるいは基板を貼り合わせる前に液晶を滴下してから貼り合わせた後、基板端部を封止することにより、液晶パネルが完成し、そのパネルに偏光板、位相差板等の光学フィルムを貼りつけ、駆動回路やバックライト等を併せて、液晶表示装置を得る。 The substrates with the alignment film thus formed are bonded to each other at a fixed interval, and the upper and lower parts are bonded together, or liquid crystal is filled in the space where the intervals are maintained, or liquid crystals are dropped before bonding the substrates. After pasting, the liquid crystal panel is completed by sealing the edge of the substrate, and a polarizing plate, an optical film such as a retardation plate is attached to the panel, and a drive circuit, a backlight, etc. are also attached. Obtain a liquid crystal display device.

本発明により、光配向膜の機械的強度が確保され、長期保存安定性に優れた広い視野角特性、高い表示コントラスト、残像の少ない高品質な液晶表示装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-quality liquid crystal display device in which mechanical strength of a photo-alignment film is ensured, wide viewing angle characteristics excellent in long-term storage stability, high display contrast, and little afterimage.

従来の2層構造配向膜の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the conventional two-layer structure alignment film. 本発明の2層構造配向膜の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the 2-layer structure alignment film of this invention. 本発明の液晶表示装置の配向膜の光配向過程の模式図である。It is a schematic diagram of the photo-alignment process of the alignment film of the liquid crystal display device of this invention. 本発明に関わる液晶表示装置の概略構成の一例を示す模式ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a schematic structure of the liquid crystal display device concerning this invention. 液晶表示パネルの1つの画素の回路構成の一例を示す模式回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows an example of a circuit structure of one pixel of a liquid crystal display panel. 液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of a schematic structure of a liquid crystal display panel. 図3(c)のA−A’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of a cross section structure in the A-A' line of FIG.3(c). 本発明によるIPS方式液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of a schematic configuration of an IPS type liquid crystal display panel according to the present invention. 本発明によるFFS方式液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a schematic configuration of an FFS type liquid crystal display panel according to the present invention. 本発明によるVA方式液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of schematic structure of the VA type|mold liquid crystal display panel by this invention. 本発明の配向膜を用いた液晶表示装置の製造工程のフロー図である。It is a flowchart of a manufacturing process of a liquid crystal display device using the alignment film of the present invention. ツイスト角測定のための光学系の模式図である。It is a schematic diagram of an optical system for measuring a twist angle. 実施例1の配向膜のSEM写真である。3 is a SEM photograph of the alignment film of Example 1. 本発明の実施例1で得られた評価結果を示す表1である。It is Table 1 which shows the evaluation result obtained in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2で得られた評価結果を示す表2である。It is Table 2 which shows the evaluation result obtained in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3で得られた評価結果を示す表3である。It is Table 3 which shows the evaluation result obtained in Example 3 of this invention. 仮乾燥条件を示す表4である。It is Table 4 which shows temporary drying conditions. 本発明の実施例4で得られた評価結果を示す表5である。It is Table 5 which shows the evaluation result obtained in Example 4 of this invention.

以下、本発明について、図面を参照して実施の形態(実施例)とともに詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings together with an embodiment (example). In all the drawings for explaining the embodiments, those having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

図1Aは従来の液晶表示装置における2層構造の配向膜の断面模式図であり、図1Bは、本発明の液晶表示装置における2層構造の配向膜の断面模式図である。図1Aに示すように、従来の第1の配向膜層(1)と、第1の配向膜層の下層に形成された第2の配向膜層(2)によって構成された配向膜(3)からなる液晶表示装置においては、第1の配向膜層の成分高分子(4)は第1の配向膜層(1)に存在し、第2の配向膜層の成分高分子(5)は第2の配向膜層(2)に存在している。 FIG. 1A is a schematic sectional view of an alignment film having a two-layer structure in a conventional liquid crystal display device, and FIG. 1B is a schematic sectional view of an alignment film having a two-layer structure in the liquid crystal display device of the present invention. As shown in FIG. 1A, an alignment film (3) composed of a conventional first alignment film layer (1) and a second alignment film layer (2) formed below the first alignment film layer. In the liquid crystal display device consisting of, the component polymer (4) of the first alignment film layer is present in the first alignment film layer (1) and the component polymer (5) of the second alignment film layer is 2 in the alignment film layer (2).

このような2層構造の光配向膜は、例えば特許文献2に記載されている。このような光配向膜においては、2成分系から成る材料を相分離させて配向膜を2層構造とし、配向安定性の高い光配向成分を液晶層側に配置して、配向安定性が不要である低抵抗成分を基板側に配置することによって、配向安定性と配向膜の低抵抗化によるDC残像の時定数の低減を同時に満たすことが可能となり、その結果、光配向膜の残像特性が大幅に改良されることが示されている。 Such a two-layered photo-alignment film is described in Patent Document 2, for example. In such an optical alignment film, a two-component material is phase-separated into a two-layered alignment film, and an optical alignment component having high alignment stability is arranged on the liquid crystal layer side, so that alignment stability is unnecessary. By arranging the low resistance component which is the substrate side on the substrate side, it is possible to simultaneously satisfy the alignment stability and the reduction in the DC afterimage time constant due to the low resistance of the alignment film. As a result, the afterimage characteristics of the photo-alignment film are improved. It has been shown to be significantly improved.

しかしながら、光配向性の高さはその部分の光反応を伴うものであり、特に光分解型の光配向膜材料ではその部分の化学構造を破壊していくために、配向性の高い配向膜層は必然的に機械的強度の脆弱な配向膜となってしまう。そこで、図1(b)に示すように、本発明では第1の配向膜層(1)と第2の配向膜層(2)の両方に共通して存在する配向膜に共通の成分高分子(6)を導入する。このような共通成分があることで、第1の配向膜層(1)の機械的強度が補強されると共に、第1の配向膜層(1)と第2の配向膜層(2)との間での界面剥離が低減される。 However, the high degree of photo-alignment is accompanied by the photoreaction of that part, and in particular in the case of photo-degradable photo-alignment film material, the chemical structure of that part is destroyed, so that the alignment film layer with high alignment properties is obtained. Inevitably results in an alignment film with weak mechanical strength. Therefore, as shown in FIG. 1B, in the present invention, the component polymer common to both the first alignment film layer (1) and the second alignment film layer (2) is common to the alignment films. Introduce (6). The presence of such a common component reinforces the mechanical strength of the first alignment film layer (1) and, at the same time, improves the mechanical strength of the first alignment film layer (1) and the second alignment film layer (2). Interfacial peeling between the two is reduced.

図2に示すように、このような異種高分子のブレンドの相溶性に関しては、各高分子の溶解度パラメータχによって整理することができる。(ここでは単純のため高分子の分子量はすべて同じとする。)ここで、第1の配向膜層の成分高分子(4)の溶解度パラメータをχ1、第2の配向膜層の成分高分子(5)の溶解度パラメータをχ、とすると、相互溶解性の乏しい(相分離しやすい)高分子ブレンドほどχとχの差が大きい。したがって、両方の配向膜層に対して溶解性を持つ共通の成分高分子(6)はχとχの間の溶解度パラメータχを持つ必要がある。このような中間的な溶解度パラメータを持つ共通の成分高分子(6)を探す分子設計が必要であるが、簡便な方法として成分高分子(4)と成分高分子(5)を構成する繰り返し単位(図ではそれぞれ白丸、黒丸で略記している)をランダムに混合して合成した成分高分子(6’)は中間的な溶解度パラメータχとなる。このような3成分系においては成分高分子(1)と成分高分子(2)は相溶性を持たないのに、双方に共通する成分高分子(6’)は双方に溶解性を有する。但し、成分高分子(1)と成分高分子(2)に等しい割合で共通する成分高分子(6’)が溶解するとは限らす、各成分の為す相の成分比となる。このような配向膜は通常の手法によって、液晶表示装置に組み立てることができる。 As shown in FIG. 2, the compatibility of such a blend of different polymers can be organized by the solubility parameter χ of each polymer. (Here, the molecular weights of the polymers are all the same for simplicity.) Here, the solubility parameter of the component polymer (4) of the first alignment film layer is χ 1 , and the component polymer of the second alignment film layer is χ 1 . If the solubility parameter of (5) is χ 2 , the polymer blend with poor mutual solubility (easy phase separation) has a larger difference between χ 1 and χ 2 . Therefore, the common component polymer (6) that is soluble in both alignment film layers must have a solubility parameter χ 3 between χ 1 and χ 2 . It is necessary to design a molecule to find a common component polymer (6) having such an intermediate solubility parameter, but as a simple method, a repeating unit that constitutes the component polymer (4) and the component polymer (5). The component polymer (6′) synthesized by randomly mixing (indicated by white circles and black circles in the figure) has an intermediate solubility parameter χ 4 . In such a three-component system, the component polymer (1) and the component polymer (2) are incompatible, but the component polymer (6′) common to both is soluble in both. However, the component polymer (6′) that is common to the component polymer (1) and the component polymer (2) at the same ratio is not always dissolved, but the component ratio of the phase formed by each component is obtained. Such an alignment film can be assembled into a liquid crystal display device by a usual method.

次に、本配向膜が作製された液晶表示装置について説明する。図3A〜図3Dは、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成の一例を示す模式図である。図3Aは、本液晶表示装置の概略構成の一例を示す模式ブロック図である。図3Bは、液晶表示パネルの1つの画素の回路構成の一例を示す模式回路図である。図3Cは、液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式平面図である。図3Dは、図3CのA−A’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。 Next, a liquid crystal display device in which the present alignment film is manufactured will be described. 3A to 3D are schematic diagrams showing an example of a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A is a schematic block diagram showing an example of a schematic configuration of the present liquid crystal display device. FIG. 3B is a schematic circuit diagram showing an example of the circuit configuration of one pixel of the liquid crystal display panel. FIG. 3C is a schematic plan view showing an example of a schematic configuration of a liquid crystal display panel. FIG. 3D is a schematic cross-sectional view showing an example of the cross-sectional configuration along the line A-A′ in FIG. 3C.

本発明の配向膜は、たとえば、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置に適用される。アクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、たとえば、携帯型電子機器向けのディスプレイ(モニター)、パーソナルコンピュータ用のディスプレイ、印刷やデザイン向けのディスプレイ、医療用機器のディスプレイ、液晶テレビなどに用いられている。 The alignment film of the present invention is applied to, for example, an active matrix type liquid crystal display device. The active matrix type liquid crystal display device is used, for example, in a display (monitor) for portable electronic devices, a display for personal computers, a display for printing and designing, a display for medical devices, a liquid crystal television, and the like.

アクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、たとえば、図3Aに示すように、液晶表示パネル101、第1の駆動回路102、第2の駆動回路103、制御回路104、およびバックライト105を有する。 The active matrix type liquid crystal display device includes, for example, as shown in FIG. 3A, a liquid crystal display panel 101, a first drive circuit 102, a second drive circuit 103, a control circuit 104, and a backlight 105.

液晶表示パネル101は、複数本の走査信号線GL(ゲート線)および複数本の映像信号線DL(ドレイン線)を有し、映像信号線DLは第1の駆動回路102に接続しており、走査信号線GLは第2の駆動回路103に接続している。なお、図3Aには、複数本の走査信号線GLのうちの一部を示しており、実際の液晶表示パネル101には、さらに多数本の走査信号線GLが密に配置されている。同様に、図3Aには、複数本の映像信号線DLのうちの一部を示しており、実際の液晶表示パネル101には、さらに多数本の映像信号線DLが密に配置されている。 The liquid crystal display panel 101 has a plurality of scanning signal lines GL (gate lines) and a plurality of video signal lines DL (drain lines), and the video signal lines DL are connected to the first drive circuit 102. The scanning signal line GL is connected to the second driving circuit 103. Note that FIG. 3A shows a part of the plurality of scanning signal lines GL, and in the actual liquid crystal display panel 101, a larger number of scanning signal lines GL are densely arranged. Similarly, FIG. 3A shows a part of the plurality of video signal lines DL, and in the actual liquid crystal display panel 101, a larger number of video signal lines DL are densely arranged.

また、液晶表示パネル101の表示領域DAは、多数の画素の集合で構成されており、表示領域DAにおいて1つの画素が占有する領域は、たとえば、隣接する2本の走査信号線GLと隣接する2本の映像信号線DLとで囲まれる領域に相当する。このとき、1つの画素の回路構成は、たとえば、図3Bに示すような構成になっており、アクティブ素子として機能するTFT素子Tr、画素電極PX、共通電極CT(対向電極と呼ぶこともある)、液晶層LCを有する。またこのとき、液晶表示パネル101には、たとえば、複数の画素の共通電極CTを共通化する共通化配線CLが設けられている。 The display area DA of the liquid crystal display panel 101 is composed of a large number of pixels, and the area occupied by one pixel in the display area DA is adjacent to, for example, two adjacent scanning signal lines GL. It corresponds to a region surrounded by two video signal lines DL. At this time, the circuit configuration of one pixel has, for example, the configuration shown in FIG. 3B, and the TFT element Tr that functions as an active element, the pixel electrode PX, and the common electrode CT (sometimes referred to as a counter electrode). , A liquid crystal layer LC. Further, at this time, the liquid crystal display panel 101 is provided with, for example, a common wiring CL for commonizing the common electrodes CT of a plurality of pixels.

また、液晶表示パネル101は、たとえば、図3Cおよび図3Dに示すように、アクティブマトリクス基板(TFT基板)106と対向基板107の表面に配向膜606および705をそれぞれ形成し、それら配向膜の間に液晶層LC(液晶材料)を配置した構造になっている。また、ここでは特に図示していないが、配向膜606とアクティブマトリクス基板106の間、または配向膜705と対向基板107の間に、適宜中間層(例えば位相差板や色変換層、光拡散層等の光学的中間層)を設けてもよい。 Further, in the liquid crystal display panel 101, for example, as shown in FIGS. 3C and 3D, alignment films 606 and 705 are formed on the surfaces of the active matrix substrate (TFT substrate) 106 and the counter substrate 107, respectively, and the alignment films 606 and 705 are formed between the alignment films. The liquid crystal layer LC (liquid crystal material) is disposed in the structure. Although not particularly shown here, an intermediate layer (for example, a phase difference plate, a color conversion layer, a light diffusion layer) is appropriately provided between the alignment film 606 and the active matrix substrate 106 or between the alignment film 705 and the counter substrate 107. Optical intermediate layer) may be provided.

このとき、アクティブマトリクス基板106と対向基板107とは、表示領域DAの外側に設けられた環状のシール材108で接着されており、液晶層LCは、アクティブマトリクス基板106側の配向膜606、対向基板107側の配向膜705、およびシール材108で囲まれた空間に密封されている。またこのとき、バックライト105を有する液晶表示装置の液晶表示パネル101は、アクティブマトリクス基板106、液晶層LC、および対向基板107を挟んで対向配置させた一対の偏光板109a、109bを有する。 At this time, the active matrix substrate 106 and the counter substrate 107 are adhered to each other by a ring-shaped sealing material 108 provided outside the display area DA, and the liquid crystal layer LC is opposed to the alignment film 606 on the active matrix substrate 106 side. The space surrounded by the alignment film 705 on the substrate 107 side and the sealing material 108 is sealed. Further, at this time, the liquid crystal display panel 101 of the liquid crystal display device having the backlight 105 includes an active matrix substrate 106, a liquid crystal layer LC, and a pair of polarizing plates 109a and 109b which are arranged to face each other with a counter substrate 107 interposed therebetween.

なお、アクティブマトリクス基板106は、ガラス基板などの絶縁基板の上に走査信号線GL、映像信号線DL、アクティブ素子(TFT素子Tr)、画素電極PXなどが配置された基板である。また、液晶表示パネル101の駆動方式がIPS方式などの横電界駆動方式である場合、共通電極CTおよび共通化配線CLはアクティブマトリクス基板106に配置されている。また、液晶表示パネル101の駆動方式がTN方式やVA(Vertically Alignment)方式などの縦電界駆動方式である場合、共通電極CTは対向基板107に配置されている。縦電界駆動方式の液晶表示パネル101の場合、共通電極CTは、通常、すべての画素で共有される大面積の一枚の平板電極であり、共通化配線CLは設けられていない。 The active matrix substrate 106 is a substrate in which the scanning signal lines GL, the video signal lines DL, the active elements (TFT elements Tr), the pixel electrodes PX, etc. are arranged on an insulating substrate such as a glass substrate. Further, when the liquid crystal display panel 101 is driven by a lateral electric field driving method such as an IPS method, the common electrode CT and the common wiring CL are arranged on the active matrix substrate 106. Further, when the driving method of the liquid crystal display panel 101 is a vertical electric field driving method such as a TN method or a VA (Vertically Alignment) method, the common electrode CT is arranged on the counter substrate 107. In the case of the vertical electric field drive type liquid crystal display panel 101, the common electrode CT is usually a single plate electrode having a large area shared by all pixels, and the common wiring CL is not provided.

また、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置では、液晶層LCが密封された空間に、たとえば、それぞれの画素における液晶層LCの厚さ(セルギャップということもある)を均一化するための柱状スペーサ110が複数設けられている。この複数の柱状スペーサ110は、たとえば、対向基板107に設けられている。 Further, in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, for example, in the space where the liquid crystal layer LC is sealed, for example, the thickness of the liquid crystal layer LC (also referred to as a cell gap) in each pixel is made uniform. A plurality of columnar spacers 110 are provided. The plurality of columnar spacers 110 are provided on the counter substrate 107, for example.

第1の駆動回路102は、映像信号線DLを介してそれぞれの画素の画素電極PXに加える映像信号(階調電圧ということもある)を生成する駆動回路であり、一般に、ソースドライバ、データドライバなどと呼ばれている駆動回路である。また、第2の駆動回路103は、走査信号線GLに加える走査信号を生成する駆動回路であり、一般に、ゲートドライバ、走査ドライバなどと呼ばれている駆動回路である。また、制御回路104は、第1の駆動回路102の動作の制御、第2の駆動回路103の動作の制御、およびバックライト105の輝度の制御などを行う回路であり、一般に、TFTコントローラ、タイミングコントローラなどと呼ばれている制御回路である。また、バックライト105は、たとえば、冷陰極蛍光灯などの蛍光灯、または発光ダイオード(LED)などの光源であり、当該バックライト105が発した光は、図示していない反射板、導光板、光拡散板、プリズムシートなどにより面状光線に変換されて液晶表示パネル101に照射される。 The first drive circuit 102 is a drive circuit that generates a video signal (also referred to as a gradation voltage) applied to the pixel electrode PX of each pixel via the video signal line DL, and is generally a source driver and a data driver. It is a drive circuit called. The second drive circuit 103 is a drive circuit that generates a scan signal to be applied to the scan signal line GL, and is a drive circuit generally called a gate driver, a scan driver, or the like. The control circuit 104 is a circuit that controls the operation of the first drive circuit 102, the operation of the second drive circuit 103, the brightness of the backlight 105, and the like. It is a control circuit called a controller. The backlight 105 is, for example, a fluorescent lamp such as a cold cathode fluorescent lamp or a light source such as a light emitting diode (LED), and the light emitted by the backlight 105 is a reflection plate, a light guide plate, or a light guide plate (not shown). It is converted into a planar light beam by a light diffusing plate, a prism sheet, etc., and is irradiated onto the liquid crystal display panel 101.

図4は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置のIPS方式液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。アクティブマトリクス基板106は、ガラス基板601などの絶縁基板の表面に、走査信号線GLおよびここでは図示していないが共通化配線CLと、それらを覆う第1の絶縁層602が形成されている。第1の絶縁層602の上には、TFT素子Trの半導体層603、映像信号線DL、および画素電極PXと、それらを覆う第2の絶縁層604が形成されている。半導体層603は、走査信号線GLの上に配置されており、走査信号線GLのうちの半導体層603の下部に位置する部分がTFT素子Trのゲート電極として機能する。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a schematic configuration of an IPS type liquid crystal display panel of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. In the active matrix substrate 106, a scanning signal line GL, a common wiring CL (not shown here), and a first insulating layer 602 covering them are formed on the surface of an insulating substrate such as a glass substrate 601. On the first insulating layer 602, the semiconductor layer 603 of the TFT element Tr, the video signal line DL, the pixel electrode PX, and the second insulating layer 604 that covers them are formed. The semiconductor layer 603 is arranged on the scanning signal line GL, and a portion of the scanning signal line GL located below the semiconductor layer 603 functions as a gate electrode of the TFT element Tr.

また、半導体層603は、たとえば、第1のアモルファスシリコンからなる能動層6031(チャネル形成層)の上に、第1のアモルファスシリコンとは不純物の種類や濃度が異なる第2のアモルファスシリコン6032からなるソース拡散層およびドレイン拡散層が積層された構成になっている。またこのとき、映像信号線DLの一部分および画素電極PXの一部分は、それぞれ、半導体層603に乗り上げており、当該半導体層603に乗り上げた部分がTFT素子Trのドレイン電極およびソース電極として機能する。 The semiconductor layer 603 is made of, for example, an active layer 6031 (channel forming layer) made of first amorphous silicon, and second amorphous silicon 6032 in which the kind and concentration of impurities are different from those of the first amorphous silicon. The source diffusion layer and the drain diffusion layer are laminated. At this time, part of the video signal line DL and part of the pixel electrode PX ride on the semiconductor layer 603, respectively, and the part riding on the semiconductor layer 603 functions as the drain electrode and the source electrode of the TFT element Tr.

ところで、TFT素子Trのソースとドレインは、バイアスの関係、すなわちTFT素子Trがオンになったときの画素電極PXの電位と映像信号線DLの電位との高低の関係によって入れ替わる。しかしながら、本明細書における以下の説明では、映像信号線DLに接続している電極をドレイン電極といい、画素電極に接続している電極をソース電極という。第2の絶縁層604の上には、表面が平坦化された第3の絶縁層605(有機パッシベーション膜)が形成されている。第3の絶縁層605の上には、共通電極CTと、共通電極CTおよび第3の絶縁層605を覆う配向膜606が形成されている。 By the way, the source and the drain of the TFT element Tr are switched by the bias relationship, that is, the potential relationship between the potential of the pixel electrode PX and the potential of the video signal line DL when the TFT element Tr is turned on. However, in the following description in this specification, the electrode connected to the video signal line DL is referred to as a drain electrode, and the electrode connected to the pixel electrode is referred to as a source electrode. A third insulating layer 605 (organic passivation film) whose surface is flattened is formed on the second insulating layer 604. A common electrode CT and an alignment film 606 that covers the common electrode CT and the third insulating layer 605 are formed on the third insulating layer 605.

共通電極CTは、第1の絶縁層602、第2の絶縁層604、および第3の絶縁層605を貫通するコンタクトホール(スルーホール)を介して共通化配線CLと接続している。また、共通電極CTは、たとえば、平面における画素電極PXとの間隙Pgが7μm程度になるように形成されている。配向膜606は以下の実施例に記載された高分子材料が塗布され、表面に液晶配向能を付与するための表面処理(光配向処理)及び酸化処理が施され、疎水性が維持された状態で配向膜表面の酸素原子割合が高められている。 The common electrode CT is connected to the common wiring CL through a contact hole (through hole) that penetrates the first insulating layer 602, the second insulating layer 604, and the third insulating layer 605. Further, the common electrode CT is formed, for example, so that the gap Pg with the pixel electrode PX in the plane is about 7 μm. The alignment film 606 is a state in which the polymer material described in the following examples is applied, and the surface is subjected to surface treatment (photo-alignment treatment) for imparting liquid crystal alignment ability and oxidation treatment, and the hydrophobicity is maintained. The oxygen atom ratio on the surface of the alignment film is increased.

一方、対向基板107には、ガラス基板701などの絶縁基板の表面に、ブラックマトリクス702およびカラーフィルタ(703R,703G,703B)と、それらを覆うオーバーコート層704が形成されている。ブラックマトリクス702は、たとえば、表示領域DAに画素単位の開口領域を設けるための格子状の遮光膜である。また、カラーフィルタ(703R,703G,703B)は、たとえば、バックライト105からの白色光のうちの特定の波長領域(色)の光のみを透過する膜であり、液晶表示装置がRGB方式のカラー表示に対応している場合は、赤色の光を透過するカラーフィルタ703R、緑色の光を透過するカラーフィルタ703G、および青色の光を透過するカラーフィルタ703Bが配置される(ここでは一つの色の画素について代表して示している)。 On the other hand, in the counter substrate 107, a black matrix 702 and color filters (703R, 703G, 703B) and an overcoat layer 704 that covers them are formed on the surface of an insulating substrate such as a glass substrate 701. The black matrix 702 is, for example, a lattice-shaped light-shielding film for providing an opening area for each pixel in the display area DA. The color filters (703R, 703G, 703B) are, for example, films that transmit only light in a specific wavelength region (color) of the white light from the backlight 105, and the liquid crystal display device uses RGB color display. When the display is supported, a color filter 703R that transmits red light, a color filter 703G that transmits green light, and a color filter 703B that transmits blue light are arranged (here, one color The pixel is shown as a representative).

また、オーバーコート層704は、表面が平坦化されている。オーバーコート層704の上には、複数の柱状スペーサ110および配向膜705が形成されている。柱状スペーサ110は、たとえば、頂上部が平坦な円錐台形(台形回転体ということもある)であり、アクティブマトリクス基板106の走査信号線GLのうちの、TFT素子Trが配置されている部分および映像信号線DLと交差している部分を除く部分と重なる位置に形成されている。また、配向膜705は、たとえば、ポリイミド系樹脂で形成されており、表面に液晶配向能を付与するための表面処理(光配向処理)及び酸化処理が施され、疎水性が維持された状態で配向膜表面の酸素原子割合が高められている。 The surface of the overcoat layer 704 is flattened. A plurality of columnar spacers 110 and an alignment film 705 are formed on the overcoat layer 704. The columnar spacer 110 has, for example, a truncated cone shape with a flat top (sometimes referred to as a trapezoidal rotating body), and a portion of the scanning signal line GL of the active matrix substrate 106 where the TFT element Tr is arranged and an image. It is formed at a position overlapping with a portion other than a portion intersecting with the signal line DL. The alignment film 705 is formed of, for example, a polyimide resin, and is subjected to a surface treatment (optical alignment treatment) for imparting a liquid crystal aligning ability and an oxidation treatment to the surface to maintain the hydrophobicity. The proportion of oxygen atoms on the surface of the alignment film is increased.

また、図4の方式の液晶表示パネル101における液晶層LCの液晶分子111は、画素電極PXと共通電極CTの電位が等しい電界無印加時には、ガラス基板601、701の表面にほぼ平行に配向された状態であり、配向膜606、705に施された配向規制力処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。そして、TFT素子Trをオンにして映像信号線DLに加えられている階調電圧を画素電極PXに書き込み、画素電極PXと共通電極CTとの間の電位差が生じると、図中に示したような電界112(電気力線)が発生し、画素電極PXと共通電極CTとの電位差に応じた強度の電界112が液晶分子111に印加される。 Further, the liquid crystal molecules 111 of the liquid crystal layer LC in the liquid crystal display panel 101 of the method of FIG. 4 are aligned substantially parallel to the surfaces of the glass substrates 601 and 701 when no electric field is applied where the pixel electrodes PX and the common electrode CT have the same potential. In this state, the film is oriented homogeneously in a state of being oriented in the initial alignment direction defined by the alignment regulating force treatment applied to the alignment films 606 and 705. Then, when the TFT element Tr is turned on and the gradation voltage applied to the video signal line DL is written to the pixel electrode PX, and a potential difference occurs between the pixel electrode PX and the common electrode CT, as shown in the figure. An electric field 112 (line of electric force) is generated, and the electric field 112 having an intensity corresponding to the potential difference between the pixel electrode PX and the common electrode CT is applied to the liquid crystal molecules 111.

このとき、液晶層LCが持つ誘電異方性と電界112との相互作用により、液晶層LCを構成する液晶分子111は電界112の方向にその向きを変えるので、液晶層LCの屈折異方性が変化する。またこのとき、液晶分子111の向きは、印加する電界112の強度(画素電極PXと共通電極CTとの電位差の大きさ)によって決まる。したがって、液晶表示装置では、たとえば、共通電極CTの電位を固定しておき、画素電極PXに加える階調電圧を画素毎に制御して、それぞれの画素における光透過率を変化させることで、映像や画像の表示を行うことができる。 At this time, due to the interaction between the dielectric anisotropy of the liquid crystal layer LC and the electric field 112, the liquid crystal molecules 111 forming the liquid crystal layer LC change their directions in the direction of the electric field 112, so that the refractive anisotropy of the liquid crystal layer LC. Changes. At this time, the orientation of the liquid crystal molecules 111 is determined by the strength of the applied electric field 112 (the magnitude of the potential difference between the pixel electrode PX and the common electrode CT). Therefore, in the liquid crystal display device, for example, the potential of the common electrode CT is fixed, the gray scale voltage applied to the pixel electrode PX is controlled for each pixel, and the light transmittance in each pixel is changed, so that an image is displayed. And images can be displayed.

図5は、本発明の実施の形態に係る他の液晶表示装置のFFS方式液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。アクティブマトリクス基板106は、ガラス基板601などの絶縁基板の表面に、共通電極CT、走査信号線GL、および共通化配線CLと、それらを覆う第1の絶縁層602が形成されている。第1の絶縁層602の上には、TFT素子Trの半導体層603、映像信号線DL、およびソース電極607と、それらを覆う第2の絶縁層604が形成されている。このとき、映像信号線DLの一部分およびソース電極607の一部分は、それぞれ、半導体層603に乗り上げており、当該半導体層603に乗り上げた部分がTFT素子Trのドレイン電極およびソース電極として機能する。 FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a schematic configuration of an FFS type liquid crystal display panel of another liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. In the active matrix substrate 106, a common electrode CT, a scanning signal line GL, a common wiring CL, and a first insulating layer 602 that covers them are formed on the surface of an insulating substrate such as a glass substrate 601. On the first insulating layer 602, the semiconductor layer 603 of the TFT element Tr, the video signal line DL, the source electrode 607, and the second insulating layer 604 that covers them are formed. At this time, a part of the video signal line DL and a part of the source electrode 607 ride on the semiconductor layer 603, respectively, and the part riding on the semiconductor layer 603 functions as a drain electrode and a source electrode of the TFT element Tr.

また、図5の液晶表示パネル101では、第3の絶縁層605が形成されておらず、第2の絶縁層604の上に画素電極PXと、画素電極PXを覆う配向膜606が形成されている。ここでは図示していないが、画素電極PXは、第2の絶縁層604を貫通するコンタクトホール(スルーホール)を介してソース電極607と接続している。このとき、ガラス基板601の表面に形成された共通電極CTは、隣接する2本の走査信号線GLと隣接する2本の映像信号線DLで囲まれた領域(開口領域)に平板状に形成されており、当該平板状の共通電極CTの上に、複数のスリットを有する画素電極PXが積層されている。またこのとき、走査信号線GLの延在方向に並んだ画素の共通電極CTは、共通化配線CLによって共通化されている。一方、図5の液晶表示パネル101における対向基板107は、図4の液晶表示パネルの対向基板107と同じ構成である。そのため、対向基板107の構成に関する詳細な説明は省略する。 Further, in the liquid crystal display panel 101 of FIG. 5, the third insulating layer 605 is not formed, and the pixel electrode PX and the alignment film 606 that covers the pixel electrode PX are formed on the second insulating layer 604. There is. Although not shown here, the pixel electrode PX is connected to the source electrode 607 through a contact hole (through hole) penetrating the second insulating layer 604. At this time, the common electrode CT formed on the surface of the glass substrate 601 is formed in a flat plate shape in a region (opening region) surrounded by two adjacent scanning signal lines GL and two adjacent video signal lines DL. The pixel electrode PX having a plurality of slits is stacked on the flat common electrode CT. At this time, the common electrodes CT of the pixels arranged in the extending direction of the scanning signal line GL are shared by the common wiring CL. On the other hand, the counter substrate 107 in the liquid crystal display panel 101 of FIG. 5 has the same configuration as the counter substrate 107 of the liquid crystal display panel of FIG. Therefore, detailed description of the configuration of the counter substrate 107 is omitted.

図6は、本発明の実施の形態に係る他の液晶表示装置のVA方式液晶表示パネルの主要部の断面構成の一例を示す模式断面図である。縦電界駆動方式の液晶表示パネル101は、例えば、図6に示すように、アクティブマトリクス基板106に画素電極PXが形成されており、対向基板107に共通電極CTが形成されている。縦電界駆動方式の1つであるVA方式の液晶表示パネル101の場合、画素電極PXおよび共通電極CTは、たとえば、ITOなどの透明導電体によりベタ形状(単純な平板形状)に形成されている。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of a main part of a VA type liquid crystal display panel of another liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. In the vertical electric field drive type liquid crystal display panel 101, for example, as shown in FIG. 6, pixel electrodes PX are formed on an active matrix substrate 106 and a common electrode CT is formed on a counter substrate 107. In the case of the VA type liquid crystal display panel 101 which is one of the vertical electric field driving methods, the pixel electrode PX and the common electrode CT are formed in a solid shape (simple flat plate shape) by a transparent conductor such as ITO. ..

このとき、液晶分子111は、画素電極PXと共通電極CTの電位が等しい電界無印加時には、配向膜606、705によりガラス基板601、701の表面に対して垂直に並べられている。そして、画素電極PXと共通電極CTとの間に電位差が生じると、ガラス基板601、701に対してほぼ垂直な電界112(電気力線)が発生し、液晶分子111が基板601、701に対して平行な方向に倒れ、入射光の偏光状態が変化する。またこのとき、液晶分子111の向きは、印加する電界112の強度によって決まる。 At this time, the liquid crystal molecules 111 are arranged perpendicularly to the surfaces of the glass substrates 601 and 701 by the alignment films 606 and 705 when no electric field is applied in which the electric potentials of the pixel electrode PX and the common electrode CT are equal. Then, when a potential difference is generated between the pixel electrode PX and the common electrode CT, an electric field 112 (electric force line) that is substantially perpendicular to the glass substrates 601 and 701 is generated, and the liquid crystal molecules 111 are against the substrates 601 and 701. And fall in parallel directions, and the polarization state of the incident light changes. At this time, the orientation of the liquid crystal molecules 111 is determined by the strength of the applied electric field 112.

したがって、液晶表示装置では、たとえば、共通電極CTの電位を固定しておき、画素電極PXに加える映像信号(階調電圧)を画素毎に制御して、それぞれの画素における光透過率を変化させることで、映像や画像の表示を行う。また、VA方式の液晶表示パネル101における画素の構成、たとえば、TFT素子Trや画素電極PXの平面形状は、種々の構成が知られており、図6に示したVA方式での液晶表示パネル101における画素の構成は、それらの構成のいずれかであればよい。ここでは、その液晶表示パネル101における画素の構成に関する詳細な説明を省略する。なお、符号608は導電層、符号609は突起形成部材、符号609aは半導体層、符号609bは導電層を示す。 Therefore, in the liquid crystal display device, for example, the potential of the common electrode CT is fixed, and the video signal (gradation voltage) applied to the pixel electrode PX is controlled for each pixel to change the light transmittance of each pixel. By doing so, images and images are displayed. Further, various configurations of pixels in the VA type liquid crystal display panel 101, for example, planar configurations of the TFT element Tr and the pixel electrode PX are known, and the VA type liquid crystal display panel 101 shown in FIG. 6 is known. The configuration of the pixel in 1 may be any of those configurations. Here, detailed description regarding the configuration of the pixels in the liquid crystal display panel 101 is omitted. Reference numeral 608 indicates a conductive layer, reference numeral 609 indicates a protrusion forming member, reference numeral 609a indicates a semiconductor layer, and reference numeral 609b indicates a conductive layer.

本発明の実施の形態は、上記のようなアクティブマトリクス方式の液晶表示装置のうち、液晶表示パネル101、特に、アクティブマトリクス基板106および対向基板107において液晶層LCに接する部分およびその周辺の構成に関する。そのため、従来の技術をそのまま適用できる第1の駆動回路102、第2の駆動回路103、制御回路104、およびバックライト105の構成についての詳細な説明は省略する。 The embodiment of the present invention relates to the configuration of the liquid crystal display panel 101 in the active matrix type liquid crystal display device as described above, in particular, the portion in contact with the liquid crystal layer LC in the active matrix substrate 106 and the counter substrate 107 and its periphery. .. Therefore, detailed description of the configurations of the first drive circuit 102, the second drive circuit 103, the control circuit 104, and the backlight 105 to which the conventional technique can be applied as they are is omitted.

これら液晶表示装置を製造するためには、既に液晶表示装置に用いられている各種配向膜材料や配向処理方法、各種液晶材料等を用いることが可能であり、それらを液晶表示装置に組立加工する際の各種プロセスを適用することも可能である。その一例を図7に示す。まず、アクティブマトリクス基板と対向基板をそれぞれの製造プロセスを経て準備し、配向膜を形成する下地層表面をUV/オゾン法、エキシマUV法、酸素プラズマ法等の各種表面処理方法を用いて清浄化する。 In order to manufacture these liquid crystal display devices, it is possible to use various alignment film materials, alignment treatment methods, various liquid crystal materials, etc. already used in liquid crystal display devices, and to assemble them into liquid crystal display devices. It is also possible to apply various processes. An example thereof is shown in FIG. First, the active matrix substrate and the counter substrate are prepared through the respective manufacturing processes, and the surface of the underlying layer on which the alignment film is formed is cleaned using various surface treatment methods such as the UV/ozone method, the excimer UV method and the oxygen plasma method. To do.

次に、配向膜の前駆体をスクリーン印刷、フレキソ印刷、インクジェット等の各種印刷方法を用いて塗布し、所定の条件で均一な膜厚となるようなレベリング処理を施した後、例えば180℃以上の温度で加熱することで前駆体のポリアミドをポリイミドにイミド化反応を行わせる。更に、所望の手段を用いて、偏光紫外線を照射したり適度な後処理をすることにより、ポリイミド配向膜表面に配向規制力を発生させる(光配向)。この偏光紫外線照射や照射後処理の段階で加熱や別の波長の光を照射することも可能である。また、この偏光紫外線照射の前から後のいずれかの段階において、先に説明したような表面処理過程を加えることにより、表面の液晶配向規制力が高く、かつ膜全体の光学的異方性のない光配向膜が形成される。 Next, the precursor of the alignment film is applied by using various printing methods such as screen printing, flexographic printing, and inkjet, and after performing a leveling treatment so as to obtain a uniform film thickness under predetermined conditions, for example, 180° C. or higher. By heating at the temperature of, the precursor polyamide is imidized by the polyimide. Further, by using a desired means, polarized ultraviolet rays are irradiated or appropriate post-treatment is performed to generate an alignment regulating force on the surface of the polyimide alignment film (optical alignment). It is also possible to heat or irradiate with light of another wavelength at the stage of this polarized ultraviolet irradiation or post-irradiation treatment. In addition, at any stage before or after this polarized ultraviolet irradiation, by adding the surface treatment process as described above, the liquid crystal alignment regulating force on the surface is high and the optical anisotropy of the entire film is increased. No photo-alignment film is formed.

このようにして形成された配向膜付きのアクティブマトリクス基板と対向基板をその配向規制力の方向が所望の方位となるようにしつつ、一定の間隔を保持して上下2枚貼り合わせ、しかる後、その間隔を保持した部分に液晶を充填し、基板端部を封止することにより、液晶パネルが完成し、そのパネルに偏光板、位相差板等の光学フィルムを貼りつけ、駆動回路やバックライト等を併せて、液晶表示装置を得る。なお、上記の説明ではアクティブマトリクス基板(TFT基板)に形成した配向膜と対向基板(CF基板)に形成した配向膜の両者とも酸化雰囲気に暴露したが、いずれか一方だけであっても残像特性に対する改善効果を得ることができる。但し、両者とも表面処理することにより、より残像特性が改善されることは言うまでもない。 The active matrix substrate with the alignment film formed in this manner and the counter substrate are bonded to each other by keeping the predetermined distance while keeping the alignment control force in a desired direction, and then bonding the two substrates above and below. A liquid crystal panel is completed by filling the space that holds the space with liquid crystal and sealing the edge of the substrate, and an optical film such as a polarizing plate and a retardation plate is attached to the panel, and a driving circuit and a backlight. In addition, the liquid crystal display device is obtained. In the above description, both the alignment film formed on the active matrix substrate (TFT substrate) and the alignment film formed on the counter substrate (CF substrate) were exposed to the oxidizing atmosphere. The improvement effect can be obtained. However, it goes without saying that the afterimage characteristics are further improved by surface-treating both of them.

次に、得られた光配向膜が所望の特性を有する膜であり、それを組み立てて得られた液晶表示装置が所望の特性を有する装置となっていることを確認する方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for confirming that the obtained photo-alignment film is a film having desired characteristics and the liquid crystal display device obtained by assembling the same is a device having desired characteristics will be described. ..

まず、配向規制力の大きさを表す液晶のアンカリング力は次の方法で測定できる。すなわち、2枚一組のガラス基板に配向膜を塗布して光配向処理を行い、その2枚の配向膜の配向方向が平行となるようにして、適当な厚みdのスペーサを介在させて、評価用ホモジニアス配向液晶セルを作製する。これに材料物性が既知のカイラル剤入りネマチック液晶材料(らせんピッチp、弾性定数K2)を封入し、配向を安定化させるために一度液晶等方相に評価用セルを保持した後、室温に戻し、以下の方法でツイスト角φ2を測定する。 First, the anchoring force of the liquid crystal, which represents the magnitude of the alignment control force, can be measured by the following method. That is, an alignment film is applied to a set of two glass substrates to perform optical alignment treatment, the alignment directions of the two alignment films are made parallel, and a spacer having an appropriate thickness d is interposed, A homogeneous alignment liquid crystal cell for evaluation is prepared. A nematic liquid crystal material (helical pitch p, elastic constant K 2 ) containing a chiral agent of which the material properties are known is enclosed in this, and the evaluation cell is once held in the liquid crystal isotropic phase to stabilize the alignment, and then at room temperature. Then, the twist angle φ 2 is measured by the following method.

次に、空気の圧力または遠心力でセル内の大部分の液晶を除去し、セル内を溶媒洗浄、乾燥させてから、同じ液晶でカイラル剤のないものを封入し、同様に配向を安定化させてから、ツイスト角φ1を測定する。この時、アンカリング強度は次式によって与えられる。 Next, most of the liquid crystal inside the cell is removed by air pressure or centrifugal force, the inside of the cell is washed with a solvent and dried, and then the same liquid crystal without a chiral agent is sealed in to similarly stabilize the alignment. After that, measure the twist angle φ 1 . At this time, the anchoring strength is given by the following equation.

Figure 0006727282
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また、ツイスト角は、図8に示すような光学系を用いて測定した。すなわち、可視光源6とフォトマル10を同一直線上にコリメートし、その間に偏光子7、評価用セル8、検光子9の順に配置する。可視光源9にはタングステンランプを用い、まず偏光子7の透過軸と検光子9の吸収軸を評価用セル8の配向膜の配向方向(L−L’)とほぼ平行に合わせる。次に、偏光子のみを回転し、透過光強度が最小になるように角度を変化させる。 Moreover, the twist angle was measured using an optical system as shown in FIG. That is, the visible light source 6 and the photomultiplier 10 are collimated on the same straight line, and the polarizer 7, the evaluation cell 8 and the analyzer 9 are arranged in this order. A tungsten lamp is used as the visible light source 9, and the transmission axis of the polarizer 7 and the absorption axis of the analyzer 9 are first aligned substantially parallel to the alignment direction (L-L') of the alignment film of the evaluation cell 8. Next, only the polarizer is rotated, and the angle is changed so that the transmitted light intensity is minimized.

次に、検光子のみを回転し、透過光強度が最小になるように角度を変化させる。以下、同様に偏光子のみの回転、検光子のみの回転を繰り返し、角度が一定になるまで繰り返す。最終的に収束した時点での偏光子の透過軸回転角度φ偏光子と、検光子の吸収軸回転角度φ検光子に対して、ツイスト角φ=φ検光子−φ偏光子と定義する。ここで、測定の読み取り誤差は用いる液晶の屈折率異方性Δnと液晶セルの厚みdとを調節することで低減できる。 Next, only the analyzer is rotated, and the angle is changed so that the transmitted light intensity is minimized. Hereinafter, similarly, the rotation of only the polarizer and the rotation of only the analyzer are repeated until the angle becomes constant. The transmission axis angle of rotation phi polarizer of the polarizer at the time and eventually converge to the absorption axis angle of rotation phi analyzer of the analyzer is defined as the twist angle phi = phi analyzerpolarizer. Here, the reading error of the measurement can be reduced by adjusting the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal used and the thickness d of the liquid crystal cell.

次に、得られた光配向膜の機械的強度は以下のような90°ピール強度測定により行った。すなわち、100mm角の素ガラス基板を用意し、この上に所定の基板表面清浄化処理を行った後、配向膜前駆体溶液を塗布し、仮乾燥、熱イミド化反応を行わせた後、最初のピール強度試験を行った(この時の膜強度を初期膜強度とする)。この後、偏光紫外線を照射し、所定の熱処理等を施した後、各処理後の試料のピール強度試験を行った(この時の膜強度を試験後強度とする)。各処理後の膜強度の変化は相対膜強度(試験後強度/初期強度をパーセント表示した値)で表した。なお、これらの試験は室温23℃、湿度30%の定常環境室内に試料を24時間保持した後に行い、測定も同じ環境室内にて行った。 Next, the mechanical strength of the obtained photo-alignment film was measured by the following 90 degree peel strength measurement. That is, a 100 mm square bare glass substrate is prepared, and after performing a predetermined substrate surface cleaning treatment on this, an alignment film precursor solution is applied, provisionally dried, and a thermal imidization reaction is performed. Peel strength test was performed (the film strength at this time is defined as the initial film strength). Then, after irradiating with polarized ultraviolet rays and subjecting to predetermined heat treatment and the like, a peel strength test of the sample after each treatment was carried out (the film strength at this time is defined as the strength after the test). The change in the film strength after each treatment was represented by the relative film strength (the value after the test/the initial strength was expressed in percentage). Note that these tests were performed after the sample was kept in a steady environment room at room temperature of 23° C. and a humidity of 30% for 24 hours, and the measurement was also performed in the same environment room.

次に、輝度緩和定数は以下の方法で測定できる。先に詳細に述べるような手順によって、配向膜を含む各種液晶表示素子を作製する。この液晶表示装置に、白黒のウィンドウパターンを所定時間連続表示後(これを焼付け時間と称する)、直ちに全画面中間調のグレーレベルの表示電圧に切り替え、ウィンドウパターン(焼き付き、残像ともいう)が消失する時間を計測する。 Next, the brightness relaxation constant can be measured by the following method. Various liquid crystal display elements including an alignment film are manufactured by the procedure described in detail above. A black and white window pattern is continuously displayed on this liquid crystal display device for a predetermined period of time (this is referred to as a burning time), and then the display voltage is immediately switched to a gray level display voltage of halftone of the entire screen, and the window pattern (also referred to as burn-in or afterimage) disappears. Measure the time to do.

理想的には配向膜においては、液晶表示装置のいずれの部分にも残留電荷が発生せず、配向規制力方向も乱されることがないため、表示電圧の切り替えと共に、直ちに全画面グレーレベルの表示になるが、駆動の伴う残留電荷の発生や配向規制力方向の乱れ等によって、明領域(白パターンの部分)は実効的な配向状態が理想的なレベルからずれるために、輝度が異なって見えてしまうが、この中間調表示の電圧で更に長時間保持すると、この電圧での残留電荷や配向規制力方向にやがて落ち着くことになり、均一表示に見えてくる。液晶表示素子の面内輝度分布をCCDカメラによって測定し、均一表示になるまでの時間を焼き付き時間とし、この焼き付き時間をもって、その液晶表示素子の輝度緩和定数とした。但し、480時間経過しても緩和しない場合には、そこで評価を打切り、≧480と記載した。 Ideally, in the alignment film, no residual charge is generated in any part of the liquid crystal display device and the direction of the alignment control force is not disturbed. However, due to the generation of residual charge during driving and the disturbance of the direction of the alignment control force, the effective alignment state in the bright area (white pattern portion) deviates from the ideal level, so the brightness differs. Although it is visible, if the voltage of the halftone display is held for a longer period of time, the residual charge at this voltage and the direction of the alignment control force eventually settle down, and a uniform display appears. The in-plane luminance distribution of the liquid crystal display element was measured by a CCD camera, the time until uniform display was taken as the burn-in time, and this burn-in time was taken as the brightness relaxation constant of the liquid crystal display element. However, when it did not alleviate after 480 hours, the evaluation was aborted, and it was described as ≧480.

次に、得られた光配向膜が第1の配向膜層と、第1の配向膜層の下層に形成された第2の配向膜層との積層構造であるかは以下の手法で確認した。素ガラス基板上に所定の方法で形成した光配向膜を基板ごと割断し、更にFIB(Focused Ion Beam)エッチング加工によって平坦な膜断面に仕上げた後、1mol/little硝酸銀水溶液に1昼夜浸漬、水洗後、配向膜断面をSEM(Scanning Electron Microscope)観察した。これを図9に示す。 Next, it was confirmed by the following method whether the obtained photo-alignment film had a laminated structure of the first alignment film layer and the second alignment film layer formed below the first alignment film layer. .. The photo-alignment film formed on the glass substrate by the specified method is cut together with the substrate, and further, a flat film cross section is finished by FIB (Focused Ion Beam) etching. After that, the cross section of the alignment film was observed by SEM (Scanning Electron Microscope). This is shown in FIG.

一例として、実施例1の中の図11に示す表1の試料「試料1−3」の断面SEM像を示した。基板(21)の上に配向膜(3)が形成され、基板側から第2の配向膜層(2)、第1の配向膜層(1)が形成されており、第2の配向膜層(2)の方が第1の配向膜層(1)よりも明るいコントラストで映し出されている。第1の配向膜層(1)にあるのは、SEM観察時の試料帯電防止のためのコート層(22)である。 As an example, a cross-sectional SEM image of the sample “Sample 1-3” in Table 1 shown in FIG. 11 in Example 1 is shown. An alignment film (3) is formed on a substrate (21), and a second alignment film layer (2) and a first alignment film layer (1) are formed from the substrate side. The image of (2) is projected with a brighter contrast than that of the first alignment film layer (1). The first alignment film layer (1) has a coat layer (22) for preventing sample electrostatic charge during SEM observation.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.

最初に、画素電極とTFTとを備え、画素の上に配向膜が形成されたTFT基板と、前記TFT基板に対向して配置され、前記TFT基板側の最表面上に配向膜が形成された対向基板と、前記TFT基板の配向膜と前記対向基板の配向膜の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記配向膜は液晶層と接する少なくとも1種類のポリイミドを有する第1の配向膜層と、前記第1の配向膜層の下層に形成された少なくとも1種類のポリイミドを有する第2の配向膜層によって構成され、前記第1の配向膜層は偏光光照射により液晶配向規制力を付与可能な材料であることを特徴とする液晶表示装置において、前記第1の配向膜層と前記第2の配向膜層には共通のポリイミド成分を有することを特徴とする液晶表示装置を作製した結果について、図表を用いて説明する。 First, a TFT substrate provided with a pixel electrode and a TFT and having an alignment film formed on the pixel, and the TFT substrate are arranged so as to face the TFT substrate, and the alignment film is formed on the outermost surface of the TFT substrate side. A liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between a counter substrate, an alignment film of the TFT substrate and a alignment film of the counter substrate, wherein the alignment film has at least one kind of polyimide in contact with a liquid crystal layer. An alignment film layer and a second alignment film layer having at least one kind of polyimide formed below the first alignment film layer are formed, and the first alignment film layer regulates liquid crystal alignment by irradiation of polarized light. A liquid crystal display device characterized by being a material capable of imparting a force, wherein the first alignment film layer and the second alignment film layer have a common polyimide component. The produced results will be described with reference to the drawings.

試験用の配向膜には、以下のようなものを用いた。まず、第1の配向膜層の成分高分子(4)となるポリイミドの前駆体として、(化2)で表される分子骨格の中から、(化3)で示すような化学構造を選んで、既存の化学合成方法に従って、原料となる酸二無水物とジアミンからポリアミド酸を合成した。 The following alignment films were used for the test. First, as the precursor of the polyimide that becomes the component polymer (4) of the first alignment film layer, the chemical structure shown in (Chemical Formula 3) is selected from the molecular skeleton shown in (Chemical Formula 2). Polyamic acid was synthesized from the raw material acid dianhydride and diamine according to the existing chemical synthesis method.

Figure 0006727282
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また、第2の配向膜層の成分高分子(5)となるポリイミドの前駆体として、(化2)で表される分子骨格の中から、(化4)で示される化学構造を選んだ。 In addition, as the precursor of the polyimide that becomes the component polymer (5) of the second alignment film layer, the chemical structure represented by (Chemical Formula 4) was selected from the molecular skeleton represented by (Chemical Formula 2).

Figure 0006727282
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また、配向膜に共通の成分高分子(6’)として、(化2)で表される分子骨格の中から、A:A=D:D=−CH:−Hの比率が1:1(これを特性比率とする)となるようにしたランダムコポリマを選んだ。 Further, as the component polymer (6′) common to the alignment film, the ratio of A 1 :A 2 =D 1 :D 2 =-CH 3 :-H from the molecular skeleton represented by (Chemical Formula 2) Was selected to be 1:1 (this is the characteristic ratio), and a random copolymer was selected.

これらの各ポリアミド酸の分子量はGPC(ゲル浸透クロマトグラフ分析) によってポリスチレン換算分子量から求め、それぞれ16000、14000、13000であった。ブチルセロソルブ、N−メチルピロリドン、γ―ブチロラクトン、等の各種溶媒を混合したものに所定の比率で溶解させた。これを所定の下地基板にフレクソ印刷で薄膜化し、40℃以上の温度で仮乾燥した後、150℃以上のベーク炉にてイミド化を行った。この時の膜厚が概ね100nmとなるように、薄膜化条件は事前に調整した。 The molecular weight of each of these polyamic acids was determined from GPC (gel permeation chromatographic analysis) from the polystyrene-reduced molecular weights and was 16000, 14000 and 13000, respectively. It was dissolved at a predetermined ratio in a mixture of various solvents such as butyl cellosolve, N-methylpyrrolidone and γ-butyrolactone. This was thinned on a predetermined base substrate by flexo printing, temporarily dried at a temperature of 40° C. or higher, and then imidized in a baking oven at 150° C. or higher. The thinning conditions were adjusted in advance so that the film thickness at this time was about 100 nm.

次に、偏光した光によって高分子化合物の一部分子骨格が切断されることにより液晶配向規制力を付与するために、紫外線ランプ(低圧水銀灯)とワイヤグリッド偏光子、干渉フィルタにて、偏光化した紫外線(主波長280nm)を集光照射した。しかる後、加熱乾燥等により表面の異物を除去した(これを加熱処理と称する)ものを作製した。この際、照射した偏光紫外線量は20〜2000mJ/cm2の範囲で変化させ、アンカリング力が最大となった時の照射条件をその膜の最適照射光量とした。以降の結果は、この最適照射光量の時の特性を比較検討したものである。 Next, polarized light was polarized by an ultraviolet lamp (low pressure mercury lamp), a wire grid polarizer, and an interference filter in order to give a liquid crystal alignment regulating force by cutting a part of the molecular skeleton of the polymer compound by the polarized light. Ultraviolet rays (main wavelength 280 nm) were condensed and irradiated. After that, a foreign material on the surface was removed by heat drying or the like (this is referred to as heat treatment). At this time, the irradiation amount of polarized ultraviolet rays was changed in the range of 20 to 2000 mJ/cm 2 , and the irradiation condition when the anchoring force became maximum was the optimum irradiation light amount of the film. The following results are comparative examinations of the characteristics at the optimum irradiation light amount.

図10の表1には、得られた膜およびその膜を用いたIPS型の液晶表示素子に関しての評価結果(アンカリング力、初期膜強度、相対膜強度、輝度緩和定数)をまとめた。ここで、第1の配向膜層の成分高分子(4)と第2の配向膜層の成分高分子(5)の混合割合は1:1に固定し、共通の成分高分子(6’)を加えなかった場合を比較例とし、共通の成分高分子(6’)の添加量を1〜30%で変化させた時の特性を比較した。これを見ると、液晶配向規制力の大きさを示すアンカリング力は共通の成分高分子(6’)の割合が12%までは1.4〜1.6mJ/m2の範囲でほとんど変化しないが、20%以上では低下が見られる。 In Table 1 of FIG. 10, the evaluation results (anchoring force, initial film strength, relative film strength, luminance relaxation constant) of the obtained film and the IPS type liquid crystal display device using the film are summarized. Here, the mixing ratio of the component polymer (4) of the first alignment film layer and the component polymer (5) of the second alignment film layer was fixed to 1:1 and the common component polymer (6′) was used. When the addition of no common component was used as a comparative example, the characteristics when the addition amount of the common component polymer (6′) was changed from 1 to 30% were compared. It can be seen that the anchoring force, which indicates the magnitude of the liquid crystal alignment control force, hardly changes in the range of 1.4 to 1.6 mJ/m 2 up to 12% of the common component polymer (6′). However, a decrease is seen at 20% or more.

これに対して膜強度は、共通の成分高分子(6’)の割合によらず初期膜強度は0.67〜0.74kN/mの範囲でほとんど変化しないが、相対膜強度は比較例が35%と脆弱化しているのに対して、共通の成分高分子(6’)の割合が増えるにつれて増加し、光配向処理に伴う偏光紫外線によるダメージに対する耐性が増加している。更に、液晶表示装置としての輝度緩和定数を比較すると、共通の成分高分子(6’)の割合が1〜20%の範囲では比較例よりも小さな値となり、液晶表示装置の残像特性が改善している。念のため、これら試料が第1の配向膜層と、その下層に形成された第2の配向膜層によって構成されていることは断面SEM観察によって確認した。 On the other hand, the membrane strength is almost unchanged in the range of 0.67 to 0.74 kN/m in the initial membrane strength regardless of the ratio of the common component polymer (6′), but the relative membrane strength is 35% in the comparative example. While weakened, the ratio increases as the proportion of the common component polymer (6′) increases, and the resistance to damage by polarized ultraviolet rays accompanying the photo-alignment treatment increases. Further, comparing the brightness relaxation constants of the liquid crystal display device, the ratio of the common component polymer (6′) is smaller than that of the comparative example in the range of 1 to 20%, and the afterimage characteristics of the liquid crystal display device are improved. ing. As a precaution, it was confirmed by cross-sectional SEM observation that these samples were composed of the first alignment film layer and the second alignment film layer formed thereunder.

以上のことから、液晶層と接する少なくとも1種類のポリイミドを有する第1の配向膜層と、第1の配向膜層の下層に形成された少なくとも1種類のポリイミドを有する第2の配向膜層によって構成され、第1の配向膜層は偏光光照射により液晶配向規制力を付与可能な材料であることを特徴とする液晶表示装置において、第1の配向膜層と前記第2の配向膜層には共通のポリイミド成分を有することを特徴とする配向膜を用いる液晶表示装置において、配向膜の機械的強度が高まるのみならず、液晶表示装置としての性能も高まることが確認された。 From the above, the first alignment film layer having at least one kind of polyimide in contact with the liquid crystal layer and the second alignment film layer having at least one kind of polyimide formed below the first alignment film layer In the liquid crystal display device, wherein the first alignment film layer is a material capable of imparting a liquid crystal alignment regulating force by irradiation with polarized light, a first alignment film layer and a second alignment film layer are provided. It has been confirmed that, in a liquid crystal display device using an alignment film, which has a common polyimide component, not only the mechanical strength of the alignment film is increased, but also the performance as a liquid crystal display device is improved.

次に、別の特性比率で合成した共通の成分高分子(6’)を用いて、実施例1と同様の手順で配向膜および液晶表示装置を作製し、その特性を比較した結果について、図表を用いて説明する。 Next, using the common component polymer (6′) synthesized with different characteristic ratios, an alignment film and a liquid crystal display device were produced in the same procedure as in Example 1, and the results of comparison of the characteristics are shown in the table below. Will be explained.

すなわち、第1の配向膜層の成分高分子(4)、及び第2の配向膜層の成分高分子(5)は実施例1と同一のものを用い、共通の成分高分子(6’)については特性比率=4:6のものを用いた。それ以外の条件は実施例1と同様である。 That is, as the component polymer (4) of the first alignment film layer and the component polymer (5) of the second alignment film layer, the same component polymer as in Example 1 was used, and the common component polymer (6′) was used. As for, the characteristic ratio=4:6 was used. The other conditions are the same as in Example 1.

図11に示す表2には、得られた膜およびその膜を用いたIPS型の液晶表示素子に関しての評価結果(アンカリング力、初期膜強度、相対膜強度、輝度緩和定数)をまとめた。ここで、第1の配向膜層の成分高分子(4)と第2の配向膜層の成分高分子(5)の混合割合は1:1に固定し、共通の成分高分子(6’)を加えなかった場合を比較例とし、共通の成分高分子(6’)の添加量を1〜30%で変化させた時の特性を比較した。これを見ると、液晶配向規制力の大きさを示すアンカリング力は共通の成分高分子(6’)の割合が20%までは1.4〜1.6mJ/m2の範囲でほとんど変化しないが、20%以上では低下が見られる。実験結果による、より好ましい割合は12%までである。 Table 2 shown in FIG. 11 summarizes the evaluation results (anchoring force, initial film strength, relative film strength, and brightness relaxation constant) of the obtained film and the IPS type liquid crystal display device using the film. Here, the mixing ratio of the component polymer (4) of the first alignment film layer and the component polymer (5) of the second alignment film layer was fixed to 1:1 and the common component polymer (6′) was used. When the addition of no common component was used as a comparative example, the characteristics when the addition amount of the common component polymer (6′) was changed from 1 to 30% were compared. It can be seen that the anchoring force, which indicates the magnitude of the liquid crystal alignment regulating force, hardly changes in the range of 1.4 to 1.6 mJ/m 2 up to 20% of the common component polymer (6′). However, a decrease is seen at 20% or more. According to the experimental result, a more preferable ratio is up to 12%.

これに対して膜強度は、共通の成分高分子(6’)の割合によらず初期膜強度は0.67〜0.79kN/mの範囲でほとんど変化しないが、相対膜強度は比較例が35%と脆弱化しているのに対して、共通の成分高分子(6’)の割合が増えるにつれて増加し、光配向処理に伴う偏光紫外線によるダメージに対する耐性が増加している。更に、液晶表示装置としての輝度緩和定数を比較すると、共通の成分高分子(6’)の割合が1〜20%の範囲では比較例よりも小さな値となり、液晶表示装置の残像特性が改善している。 On the other hand, the membrane strength is almost unchanged in the range of 0.67 to 0.79 kN/m regardless of the ratio of the common component polymer (6′), but the relative membrane strength is 35% in the comparative example. While weakened, the ratio increases as the proportion of the common component polymer (6′) increases, and the resistance to damage by polarized ultraviolet rays accompanying the photo-alignment treatment increases. Further, comparing the brightness relaxation constants of the liquid crystal display device, the ratio of the common component polymer (6′) is smaller than that of the comparative example in the range of 1 to 20%, and the afterimage characteristics of the liquid crystal display device are improved. ing.

以上のことから、液晶層と接する少なくとも1種類のポリイミドを有する第1の配向膜層と、第1の配向膜層の下層に形成された少なくとも1種類のポリイミドを有する第2の配向膜層によって構成され、第1の配向膜層は偏光光照射により液晶配向規制力を付与可能な材料であることを特徴とする液晶表示装置において、第1の配向膜層と前記第2の配向膜層には共通のポリイミド成分を有することを特徴とする配向膜を用いる液晶表示装置において、配向膜の機械的強度が高まるのみならず、液晶表示装置としての性能も高まることが確認された。 From the above, the first alignment film layer having at least one kind of polyimide in contact with the liquid crystal layer and the second alignment film layer having at least one kind of polyimide formed below the first alignment film layer In the liquid crystal display device, wherein the first alignment film layer is a material capable of imparting a liquid crystal alignment regulating force by irradiation with polarized light, a first alignment film layer and a second alignment film layer are provided. It has been confirmed that, in a liquid crystal display device using an alignment film, which has a common polyimide component, not only the mechanical strength of the alignment film is increased, but also the performance as a liquid crystal display device is improved.

次に、別の特性比率で合成した共通の成分高分子(6’)を用いて、実施例1と同様の手順で配向膜および液晶表示装置を作製し、その特性を比較した結果について、図表を用いて説明する。すなわち、第1の配向膜層の成分高分子(4)、及び第2の配向膜層の成分高分子(5)は実施例1と同一のものを用い、共通の成分高分子(6’)については特性比率=6:4のものを用いた。それ以外の条件は実施例1と同様である。 Next, using the common component polymer (6′) synthesized with different characteristic ratios, an alignment film and a liquid crystal display device were produced in the same procedure as in Example 1, and the results of comparison of the characteristics are shown in the table below. Will be explained. That is, as the component polymer (4) of the first alignment film layer and the component polymer (5) of the second alignment film layer, the same component polymer as in Example 1 was used, and the common component polymer (6′) was used. As for, the characteristic ratio=6:4 was used. The other conditions are the same as in Example 1.

図12に示す表3には、得られた膜およびその膜を用いたIPS型の液晶表示素子に関しての評価結果(アンカリング力、初期膜強度、相対膜強度、輝度緩和定数)をまとめた。ここで、第1の配向膜層の成分高分子(4)と第2の配向膜層の成分高分子(5)の混合割合は1:1に固定し、共通の成分高分子(6’)を加えなかった場合を比較例とし、共通の成分高分子(6’)の添加量を1〜30%で変化させた時の特性を比較した。 In Table 3 shown in FIG. 12, the evaluation results (anchoring force, initial film strength, relative film strength, and brightness relaxation constant) of the obtained film and the IPS type liquid crystal display device using the film are summarized. Here, the mixing ratio of the component polymer (4) of the first alignment film layer and the component polymer (5) of the second alignment film layer was fixed to 1:1 and the common component polymer (6′) was used. When the addition of no common component was used as a comparative example, the characteristics when the addition amount of the common component polymer (6′) was changed from 1 to 30% were compared.

これを見ると、液晶配向規制力の大きさを示すアンカリング力は共通の成分高分子(6’)の割合が8%までは1.4〜1.6mJ/m2の範囲でほとんど変化しないが、12%以上では低下が見られる。これに対して膜強度は、共通の成分高分子(6’)の割合によらず初期膜強度は0.64〜0.71kN/mの範囲でほとんど変化しないが、相対膜強度は比較例が35%と脆弱化しているのに対して、共通の成分高分子(6’)の割合が増えるにつれて増加し、光配向処理に伴う偏光紫外線によるダメージに対する耐性が増加している。更に、液晶表示装置としての輝度緩和定数を比較すると、共通の成分高分子(6’)の割合が1〜12%の範囲では比較例よりも小さな値となり、液晶表示装置の残像特性が改善している。総合的にみると、共通の成分高分子(6’)の割合が1〜12%の範囲では比較例よりもすぐれた特性を示し、より好ましい範囲は、共通の成分高分子(6’)の割合が1〜12%の範囲である。 It can be seen that the anchoring force, which indicates the magnitude of the liquid crystal alignment regulating force, hardly changes in the range of 1.4 to 1.6 mJ/m 2 up to 8% of the common component polymer (6′). However, a decrease is seen at 12% or more. On the other hand, the membrane strength was almost unchanged in the initial membrane strength range of 0.64 to 0.71 kN/m regardless of the ratio of the common component polymer (6′), but the relative membrane strength was 35% in the comparative example. While weakened, the ratio increases as the proportion of the common component polymer (6′) increases, and the resistance to damage by polarized ultraviolet rays accompanying the photo-alignment treatment increases. Further, comparing the brightness relaxation constants of the liquid crystal display device, the ratio of the common component polymer (6′) is smaller than that of the comparative example in the range of 1 to 12%, and the afterimage characteristic of the liquid crystal display device is improved. ing. Comprehensively, when the ratio of the common component polymer (6′) is in the range of 1 to 12%, the properties are superior to those of the comparative examples, and the more preferable range is the common component polymer (6′). The ratio is in the range of 1 to 12%.

以上のことから、液晶層と接する少なくとも1種類のポリイミドを有する第1の配向膜層と、第1の配向膜層の下層に形成された少なくとも1種類のポリイミドを有する第2の配向膜層によって構成され、第1の配向膜層は偏光光照射により液晶配向規制力を付与可能な材料であることを特徴とする液晶表示装置において、第1の配向膜層と前記第2の配向膜層には共通のポリイミド成分を有することを特徴とする配向膜を用いる液晶表示装置において、配向膜の機械的強度が高まるのみならず、液晶表示装置としての性能も高まることが確認された。 From the above, the first alignment film layer having at least one kind of polyimide in contact with the liquid crystal layer and the second alignment film layer having at least one kind of polyimide formed below the first alignment film layer In the liquid crystal display device, wherein the first alignment film layer is a material capable of imparting a liquid crystal alignment regulating force by irradiation with polarized light, a first alignment film layer and a second alignment film layer are provided. It has been confirmed that, in a liquid crystal display device using an alignment film, which has a common polyimide component, not only the mechanical strength of the alignment film is increased, but also the performance as a liquid crystal display device is improved.

次に、本発明の配向膜は、基板塗布直前の状態において溶媒に均一に溶解させた溶液状態であり、基板塗布後に加熱することで前記溶液状態に相分離状態が発現することを、図表を用いて説明する。 Next, the alignment film of the present invention is a solution state in which it is uniformly dissolved in a solvent in a state immediately before coating a substrate, and a phase separation state is developed in the solution state by heating after coating the substrate. It will be explained using.

図13に示す表4には、ここで検討した基板塗布後から、熱イミド化反応前までの過程で、仮乾燥条件として種々変化させた加熱条件の一覧を示した。ここでは加熱温度は50〜180℃の範囲で変化させ、加熱時間は1〜5分の間で変化させた。(特に説明しなかったが、実施例1から3においては条件5を標準としている。)
図14に示す表5には、得られた配向膜の断面構造観察結果をまとめた。ここで、図9のように膜全面にわたり均一な二層構造が認められた場合をDL、部分的に二層構造があったり、不鮮明だった場合をMD、全く不鮮明な像しか得られなかった場合をAMと表記した。これを見ると、共通の成分高分子(6’)の比率によって異なるが、加熱温度が70〜150℃の範囲で二層構造が出現しやすく、加熱時間は1分以上で効果があるか、より長い時間の方が二層構造が出現しやすいことがわかる。一方、塗布後直ちにイミド化させた場合はいずれの比率でも二層構造が観察されず、塗布直後の各高分子成分の分布はアモルファス状態であることが推察される。また、180℃以上でも二層構造が見出されておらず、これはこの温度以上では既に熱イミド化反応が進行し、相分離状態を実現させるための各高分子の流動性が確保されないためと推定される。
Table 4 shown in FIG. 13 shows a list of heating conditions which are variously changed as temporary drying conditions in the process from the substrate application examined here to the thermal imidization reaction before. Here, the heating temperature was changed in the range of 50 to 180° C., and the heating time was changed between 1 and 5 minutes. (Although not described in particular, Condition 5 is the standard in Examples 1 to 3.)
Table 5 shown in FIG. 14 summarizes the observation results of the cross-sectional structure of the obtained alignment film. Here, as shown in FIG. 9, DL is a case where a uniform two-layer structure is observed over the entire surface of the film, MD is a case where there is a partial two-layer structure or is unclear, and only a completely unclear image is obtained. The case was described as AM. Looking at this, although it depends on the ratio of the common component polymer (6′), a two-layer structure is likely to appear in the heating temperature range of 70 to 150° C. Is the heating time effective for 1 minute or more? It can be seen that the two-layer structure is more likely to appear for a longer time. On the other hand, when imidized immediately after coating, a two-layer structure was not observed at any ratio, and it is speculated that the distribution of each polymer component immediately after coating is in an amorphous state. In addition, a double-layer structure was not found even at 180° C. or higher, because the thermal imidization reaction has already proceeded at this temperature or higher, and the fluidity of each polymer for realizing the phase separation state cannot be secured. It is estimated to be.

以上のことから、本発明の配向膜は、基板塗布直前の状態において溶媒に均一に溶解させた溶液状態であり、基板塗布後に加熱することで前記溶液状態に相分離状態が発現することが明らかとなった。 From the above, it is clear that the alignment film of the present invention is in a solution state in which it is uniformly dissolved in a solvent in a state immediately before substrate coating, and a phase separation state is developed in the solution state by heating after substrate coating. Became.

1…第1の配向膜層、
2…第2の配向膜層、
3…配向膜、
4…第1の配向膜層の成分高分子、
5…第2の配向膜層の成分高分子、
6,6’…:配向膜に共通の成分高分子、
8…可視光源、
9…偏光子、
10,10’…試料、
11…検光子、
12…フォトマル、
21…基板、
22…コート層、
101…液晶表示パネル、
102…第1の駆動回路、
103…第2の駆動回路、
104…制御回路、
105…バックライト、
106…アクティブマトリクス基板(TFT基板)、
107…対向基板、
108…シール材、
109a,109b…偏光板、
110…柱状スペーサ、
111…液晶分子、
112…電界(電気力線)、
601…ガラス基板、
602…第1の絶縁層、
603…(TFT素子の)半導体層、
604…第2の絶縁層、
605…第3の絶縁層、
606…配向膜、
607…ソース電極、
608…導電層、
609…突起形成部材、
609a…(突起形成部材の)半導体層、
609b…(突起形成部材の)導電層、
701…ガラス基板、
702…ブラックマトリクス、
703R,703G,703B…カラーフィルタ、
704…オーバーコート層、
705…配向膜、
GL…走査信号線、
DL…映像信号線、
Tr…TFT素子、
PX…画素電極、
CT…共通電極、
CL…共通化配線、
LC…液晶層(液晶材料)。
1... a first alignment film layer,
2... a second alignment film layer,
3... Alignment film,
4... Component polymer of the first alignment film layer,
5... Component polymer of the second alignment film layer,
6,6'...: Component polymers common to the alignment film,
8... visible light source,
9... Polarizer,
10, 10'... sample,
11... Analyzer,
12... Photomaru,
21... substrate,
22... Coat layer,
101... Liquid crystal display panel,
102... the first drive circuit,
103... second drive circuit,
104... control circuit,
105... Backlight,
106... Active matrix substrate (TFT substrate),
107... Counter substrate,
108... Sealing material,
109a, 109b... Polarizing plates,
110... columnar spacer,
111... Liquid crystal molecule,
112... electric field (line of electric force),
601, a glass substrate,
602... A first insulating layer,
603... Semiconductor layer (of TFT element),
604... A second insulating layer,
605... a third insulating layer,
606... Alignment film,
607... Source electrode,
608... Conductive layer,
609... Protrusion forming member,
609a... A semiconductor layer (of the protrusion forming member),
609b... Conductive layer (of protrusion forming member),
701... Glass substrate,
702... Black matrix,
703R, 703G, 703B... Color filter,
704... Overcoat layer,
705... Alignment film,
GL: scanning signal line,
DL: video signal line,
Tr...TFT element,
PX... Pixel electrode,
CT... common electrode,
CL...Common wiring,
LC: Liquid crystal layer (liquid crystal material).

Claims (6)

画素電極とTFTと配向膜とを備えたTFT基板と、
前記TFT基板に対向して配置され、前記TFT基板側の最表面に配向膜が形成された対向基板と、前記TFT基板の配向膜と前記対向基板の配向膜の間に挟持された液晶層を有する液晶表示装置であって、
前記TFT基板の配向膜と前記対向基板の配向膜のいずれか一方は、第1のポリイミド成分を有する第1のポリイミド層と、第2のポリイミド成分を有する第2のポリイミド層によって構成され
前記第1のポリイミド層は、前記液晶層と接し、偏光光照射により液晶配向規制力が付与され、
前記第1のポリイミド層と前記第2のポリイミド層とは、共通のポリイミド成分を有し、
前記共通のポリイミド成分は、前記第1のポリイミド成分を構成する繰り返し単位構造と、前記第2のポリイミド成分を構成する繰り返し単位構造とを含むことを特徴とする液晶表示装置。
A TFT substrate provided with a pixel electrode, a TFT and an alignment film;
An opposing substrate arranged facing the TFT substrate and having an alignment film formed on the outermost surface on the TFT substrate side; and a liquid crystal layer sandwiched between the alignment film of the TFT substrate and the alignment film of the opposing substrate. A liquid crystal display device having:
One of the alignment film on the TFT substrate and the alignment film on the counter substrate is composed of a first polyimide layer having a first polyimide component and a second polyimide layer having a second polyimide component. The polyimide layer 1 is in contact with the liquid crystal layer, and a liquid crystal alignment regulating force is imparted by polarized light irradiation,
The first polyimide layer and the second polyimide layer have a common polyimide component,
The liquid crystal display device, wherein the common polyimide component includes a repeating unit structure that constitutes the first polyimide component and a repeating unit structure that constitutes the second polyimide component.
前記共通のポリイミド成分は第1のポリイミド層全体に対して1から20wt%の範囲にあり、かつ前記共通のポリイミド成分は第2のポリイミド層全体に対して1から20wt%の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。The common polyimide component is in the range of 1 to 20 wt% with respect to the entire first polyimide layer, and the common polyimide component is in the range of 1 to 20 wt% with respect to the entire second polyimide layer. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device. 前記配向膜が光分解型の光配向膜であ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。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the alignment film is a photodecomposition type photoalignment film. 前記第1のポリイミド層が(化1)で与えられるポリイミドを含む光分解型の光配向膜であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。ここで、括弧[ ]の中が繰り返し単位の化学構造、添え字nは繰り返し単位の数を示す。また、Nは窒素原子、Oは酸素原子であり、Aはシクロブタン環を含む4価の有機基、Dは2価の有機基を示す。4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first polyimide layer is a photo-decomposition type photo-alignment film containing polyimide given by (Chemical Formula 1). Here, the parenthesis [] indicates the chemical structure of the repeating unit, and the subscript n indicates the number of repeating units. N is a nitrogen atom, O is an oxygen atom, A is a tetravalent organic group containing a cyclobutane ring, and D is a divalent organic group.
Figure 0006727282
Figure 0006727282
前記第2のポリイミド層は、前記第1のポリイミド層よりも抵抗率が小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second polyimide layer has a resistivity lower than that of the first polyimide layer. 前記液晶表示装置がIPS方式の液晶表示装置であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid crystal display device is an IPS liquid crystal display device.
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US5786041A (en) * 1995-06-07 1998-07-28 International Business Machines Corporation Alignment film, a method for producing the alignment film and a liquid crystal display device using the alignment film
JP3978754B2 (en) * 1997-12-29 2007-09-19 チッソ株式会社 Polyamic acid composition, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
JP2005043550A (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Chisso Corp Liquid crystal alignment layer and liquid crystal display element
JP5454754B2 (en) * 2007-07-23 2014-03-26 Jsr株式会社 Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
KR101394933B1 (en) * 2007-11-30 2014-05-14 엘지디스플레이 주식회사 Liquid Crystal Display Device and Method For Fabricating the Same
JP5355970B2 (en) * 2008-09-16 2013-11-27 株式会社ジャパンディスプレイ Liquid crystal display
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