TW201314323A - 液晶顯示面板及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種減少顯示像素內產生之絲狀缺陷，且顯示品質優異之液晶顯示面板及液晶顯示裝置。本發明之液晶顯示面板係具備一對基板、及夾持於該一對基板間之液晶層者，並且上述一對基板中之至少一者具有光配向膜，上述光配向膜係使液晶分子相對於基板主面水平配向者，上述光配向膜之膜厚為50 nm以上。

Description

液晶顯示面板及液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示面板及液晶顯示裝置。更詳細而言，關於一種於水平光配向膜上形成用以改善特性之聚合物層的液晶顯示面板及液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置係運用薄型、輕量及低消耗電力等特長，而用於行動裝置用途或監視器、大型電視等廣泛領域。於該等領域中要求各種性能，現開發出各種顯示方式(模式)。其基本構成、基本原理為：具備夾持液晶層之一對基板，對設置於液晶層側之基板上之電極適當施加電壓，而對液晶層中所含之液晶分子之配向方向進行控制，藉此控制光之透過/遮斷(顯示之開/關)，而可進行液晶顯示。
作為近年之液晶顯示裝置之顯示方式，可列舉使具有負介電異向性之液晶分子相對於基板面垂直配向之垂直配向(VA，Vertical Alignment)模式、或使具有正或負介電異向性之液晶分子相對於基板面水平配向並對液晶層施加橫電場的共平面切換(IPS，In-Plane Switching)模式及邊緣電場切換(FFS，Fringe Field Switching)等。
此處，作為獲得高亮度且可高速響應之液晶顯示裝置之方法，提出有使用利用聚合物之配向穩定化(以下，亦稱為PS(Polymer Sustained)化)(例如參照專利文獻1~9)。其中，於使用聚合物之預傾角賦予技術(以下，亦稱為PSA(Polymer Sustained Alignment聚合物穩定配向)技術)中， 於基板間封入混合有具有聚合性之單體、低聚物等聚合性成分之液晶組合物，並對基板間施加電壓而使液晶分子傾斜(tilt)，於此狀態下使單體聚合，而形成聚合物。藉此，即便於撤去電壓施加後，亦可獲得以特定之預傾角傾斜之液晶分子，從而可將液晶分子之配向方位規定為固定方向。作為形成聚合物之單體，係選擇可藉由熱、光(紫外線)等進行聚合之材料。
又，例如揭示有如下文獻，該文獻中調查了於對一個基板進行光配向處理及PS化處理，且對另一基板進行摩擦處理之液晶顯示裝置中，液晶中之遲滯(hysteresis)等對PS化處理所使用之單體濃度的影響(例如參照非專利文獻1)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利第4175826號說明書
專利文獻2：日本專利第4237977號說明書
專利文獻3：日本專利特開2005-181582號公報
專利文獻4：日本專利特開2004-286984號公報
專利文獻5：日本專利特開2009-102639號公報
專利文獻6：日本專利特開2009-132718號公報
專利文獻7：日本專利特開2010-33093號公報
專利文獻8：美國專利第6177972號說明書
專利文獻9：日本專利特開2003-177418號公報
非專利文獻
非專利文獻1：Y.Nagatake，此外1名，「Hysteresis Reduction in EO Characteristic of Photo-Aligned IPS-LCDs with Polymer-Surface-Stabilized Method」，IDW'10，國際顯示科技研討會(International Display Workshops)，2010年，p.89-92。
本發明者等人進行即便不對配向膜實施摩擦處理亦可於複數方位控制電壓施加時之液晶配向方位，且可獲得優異之視角特性的光配向技術之研究。光配向技術係如下之技術：藉由使用對光具有活性之材料作為配向膜之材料，對所形成之膜照射紫外線等光線，而於配向膜產生配向限制力。根據光配向技術，由於可相對於膜面非接觸地進行配向處理，因此可抑制配向處理中污垢、灰塵等之產生。又，與摩擦處理不同，亦可適宜地應用於大型尺寸之面板，進而亦可使製造良率優異。
當前之光配向技術主要作為VA模式等使用垂直配向膜之類型之TV(Television，電視)之量產用途而導入，但IPS模式等使用水平配向膜之類型的TV之量產用中尚未導入。其原因在於，使用水平配向膜會引起液晶顯示產生較大殘像。所謂殘像係指如下現象：對液晶單元持續施加相同電壓一定時間時，於持續施加電壓之部分與未施加電壓之部分所見之明亮度不同。
本發明者等人發現：為了減少因光配向膜之弱定錨(anchoring)而引起之殘像之產生，較佳為藉由PS化而形成 穩定之聚合物層，因此，重要的是促進用以PS化之聚合反應。進而，如日本專利特願2011-084755號中所詳細敍述，較佳為特定之液晶成分與PS化步驟之組合。藉此，可提高聚合物層之形成速度(液晶層內之聚合性單體開始自由基聚合等連鎖聚合，沈積於配向膜之液晶層側之表面上而形成聚合物層之速度)而形成穩定之具有配向限制力之聚合物層(PS層)。又，於配向膜為水平配向膜之情形時，殘像之減少效果可提高聚合反應及聚合物層之形成速度，結果成為尤其優異者。
此處，例如於使用水平光配向膜之IPS模式、FFS模式等橫電場配向模式中，為了防止殘像，於進行PS化處理時，若面板發生配向不良，則配向不良被固定化，而導致顯示不良。配向不良之中尤其成為問題的是絲狀缺陷之產生。所謂絲狀缺陷係指液晶之配向缺陷呈絲狀地產生，而引起漏光。作為對液晶顯示裝置之品質之影響，黑色不淡化而對比度惡化，並且引起顯示之粗糙。再者，於上述專利文獻1~8中並無關於水平光配向膜之記述，亦無關於由弱定錨引起之絲狀缺陷之產生的記述。
減少絲狀缺陷之課題之重要性於為了實現使用配向限制力較弱之水平光配向膜之液晶顯示裝置的量產化時變得尤其顯著，認為是本發明之技術領域之新課題。
例如上述專利文獻9提供一種在不降低灰階變化時之響應速度之情況下提高透光率之液晶顯示裝置，於專利文獻9之實施形態6-2中記載有凹凸反射電極因凹凸而產生配向 不良之情況、及於實施摩擦處理之情形時凹凸面之底部的配向處理成為不充分之情況。相對於此，提及於凹凸反射電極上形成聚合物層可抑制由配向紊亂引起之向錯(disclination)之產生。然而，於使用配向限制力較弱之水平光配向膜之液晶顯示裝置中，無法解決進行PS化處理時由於配向不良之固定化而產生向錯之問題，相反地於PS化處理前產生之向錯因PS化處理而作為向錯較強地固定化。於使用水平光配向膜之液晶顯示裝置中，為了較佳地減少因進行PS化處理而產生於顯示像素內之向錯，非專利文獻1所記載之技術進而存在改善之餘地。
本發明係鑒於上述現狀而完成者，其目的在於提供一種減少顯示像素內產生之絲狀缺陷且顯示品質優異之液晶顯示面板及液晶顯示裝置。
本發明者等人進行了努力研究，結果發現產生此種絲狀缺陷之原因有3個方面。第1方面為配向膜本身之定錨較弱之情形。本發明者等人發現若配向膜之定錨較弱則配向限制力變弱，塊材中之液晶分子容易自配向膜之配向處理方向偏離。即，作為解決方法考慮增加配向膜本身之定錨強度之方法，但由於水平光配向膜與摩擦用水平配向膜相比通常定錨能量明顯較小，因此水平光配向膜材料之特性改善之方法難以實現。第2方面為液晶之彈性常數較小之情形。本發明者等人發現若彈性常數較小則液晶分子易彈性變形，因此易發生配向紊亂。認為絲狀缺陷係包含展延 (Splay)變形及/或彎曲(Bend)變形之配向缺陷，因此認為展延變形與彎曲變形之彈性常數較大之液晶不易產生配向缺陷。第3方面為間隔件之存在。本發明者等人發現於絲狀缺陷之始端/終端存在間隔件。例如，觀察到自各向同性相向液晶相進行相轉移之瞬間即便產生絲狀缺陷，於不存在間隔件之區域絲狀缺陷亦不穩定，隨著經過有限時間而消失。即，認為間隔件具有使絲狀缺陷穩定化之作用，而研究使其不穩定化之方法。
例如，觀察到自各向同性相向液晶相進行相轉移之瞬間即便產生絲狀缺陷，於不存在間隔件之區域絲狀缺陷亦不穩定，隨著經過有限時間而消失。即，認為間隔件具有使絲狀缺陷穩定化之作用，而研究使其不穩定化之方法。
而且，本發明者等人發現了改善方案。改善方案有3個。第1改善方案如下所述。利用偏光顯微鏡詳細地解析絲狀缺陷之液晶配向，結果液晶之變形樣式主要包含展延(Splay)與彎曲(Bend)，且絲狀缺陷之兩端、即珠粒等間隔件之周圍主要為展延變形，絲狀缺陷之中部主要為展延變形與彎曲變形。因此，由於提高配向變形之能量會引起絲狀缺陷之不穩定化，因此重要的是增大液晶之彈性常數K1(展延)及/或K3(彎曲)。此內容已於日本專利特願2011-051532號中提出了申請。
第2改善方案為增加水平配向膜之膜厚。認為其原因在於，藉由增加膜厚，感光性間隔件露出之區域減少，因此可使絲狀缺陷不穩定化。第3改善方案為於間隔件間形成 槽，於槽上封入絲狀缺陷，利用BM(Black Matrix，黑矩陣)等進行遮光。如此，本發明者等人想出藉由該等改善方案2及3亦可澈底解決上述問題，從而完成本發明。
即，本發明之第1形態係一種液晶顯示面板，其係具備一對基板、及夾持於該一對基板間之液晶層者，並且上述一對基板中之至少一者具有光配向膜，上述光配向膜係使液晶分子相對於基板主面水平配向者，上述光配向膜之膜厚為50 nm以上。
上述光配向膜係使液晶分子相對於基板主面水平配向者(本說明書中亦稱為水平光配向膜)。水平光配向膜只要為至少使接近之液晶分子相對於上述水平光配向膜面實際上呈水平地配向者即可。
又，本發明之第2形態係一種液晶顯示面板，其係具備一對基板、及夾持於該一對基板間之液晶層者，並且上述一對基板中之至少一者具有光配向膜，上述光配向膜係使液晶分子相對於基板主面水平配向者，上述液晶顯示面板於一對基板間具有感光性間隔件，上述感光性間隔件係設置於上述一對基板中之至少一者上且向液晶層側突出，上述一對基板中之至少一者於上述感光性間隔件間之至少一部分區域設置有槽。
就於存在產生絲狀缺陷之問題之構成中可較佳地解決該問題之方面而言，本發明之第1形態之情形、及本發明之第2形態之情形至少在發明所具有之技術上之意義上共通或密切相關，可謂具有相同或相對應之特定技術特徵。
以下，詳細敍述本發明之第1形態及第2形態共通之特徵及該等之較佳特徵。即，只要可發揮本發明之效果，以下之特徵可適宜地應用於上述本發明之第1形態及第2形態中之任一者。
較佳為上述一對基板中之至少一者進而於上述水平光配向膜之液晶層側具有聚合物層。又，更佳為上述水平光配向膜之膜厚為85 nm以上。尤佳為上述水平光配向膜之膜厚為125 nm以上。藉由增加膜厚，可使本發明之絲狀缺陷之減少效果更加優異。又，可使電壓保持率成為良好，抑制配向膜之缺損，並使良率成為良好。又，水平光配向膜之膜厚較佳為200 nm以下。藉此，可充分地減少配向膜之塗佈(亦包括印刷、噴墨中之任一種塗佈)不均。又，可充分地防止殘留DC(Direct Current，直流)殘像。再者，水平光配向膜之膜厚可藉由測定像素之開口部之膜厚而求出。於陣列基板或對向基板之膜厚根據基板而不同之情形時，或於像素之開口部內不同之情形時，將膜厚最厚之部分設為水平光配向膜之膜厚。
上述間隔件亦可為藉由散佈等而配置之間隔件，但較佳為設置於上述一對基板中之至少一者上且向液晶層側突出之感光性間隔件。預先設置於基板上之間隔件通常包含樹脂，藉由散佈等而配置之間隔件通常包含玻璃或塑膠。較佳為上述間隔件係設置於基板上之包含樹脂之間隔件。更佳為上述樹脂為丙烯酸系樹脂之形態。間隔件之形狀例如可列舉圓柱、角柱、錐台、及球等，較佳為圓柱、角柱或 錐台。再者，間隔件亦可由上述水平光配向膜被覆。由水平光配向膜被覆間隔件係指只要為間隔件之至少與液晶層接觸之部分(通常為側面部分)被水平光配向膜被覆即可。較佳為設置有上述間隔件之基板係對向基板(彩色濾光片基板)。例如較佳為設置有間隔件之對向基板所包含之水平光配向膜之膜厚大於未設置間隔件之薄膜電晶體陣列基板所包含之水平光配向膜之膜厚。
上述感光性間隔件之底面(基板面)之直徑較佳為14 μm以下。藉此，可更充分地發揮本發明之效果。更佳為12 μm以下。底面之直徑如下文所述。
本發明之液晶顯示面板所包含之一對基板中之至少一者例如自液晶層側依序具有聚合物層及水平光配向膜，較佳為本發明之液晶顯示面板所包含之一對基板中之另一者自液晶層側依序包含聚合物層、水平光配向膜及電極。於聚合物層與水平光配向膜之間、及/或水平光配向膜與電極之間亦可具有不同層。再者，只要可發揮本發明之效果，則於聚合物層與水平光配向膜之間、及/或水平光配向膜與電極之間亦可配置其他層，但聚合物層與水平光配向膜通常相接。又，較佳為上述一對基板均包含水平光配向膜及聚合物層。進而，較佳為上述一對基板中之至少一者包含線狀之電極。
本發明中之水平光配向膜適宜為具有使接近之液晶分子沿著固定方向配向之特性的配向膜，但不僅為該配向膜，亦包括未經配向處理等而不具有配向特性之膜。即，本發 明可應用於針對原本無需配向處理之高分子穩定化BP(Blue Phase，藍相)型顯示裝置的用以擴展BP溫度區域之高分子穩定化處理、於PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal，聚合物分散液晶)型顯示裝置中使液晶層部分地高分子化之製程等多種用途。即，不僅為用以防止殘像之PS化處理，只要為於液晶層中具有需要由聚合性單體形成高分子之用途所使用之聚合物層的液晶顯示面板，即可應用本發明。作為實施配向處理之情形時的配向處理之方法，就使本發明之作用效果更顯著之方面、及獲得優異之視角特性之方面而言，較佳為光配向處理，例如亦可為藉由摩擦等進行配向處理者。
上述水平光配向膜可藉由照射一定條件之光而實施對基板面內賦予配向特性之光配向處理。以下，將具有可藉由光配向處理而控制液晶之配向之性質的高分子膜稱為光配向膜。
就耐熱性之觀點而言，構成上述水平光配向膜之聚合物較佳為聚矽氧烷、聚醯胺酸或聚醯亞胺。
上述光配向膜係指具有藉由偏光或無偏光之照射而使膜產生異向性並對液晶產生配向限制力之性質的高分子膜。更佳為上述水平光配向膜係可藉由紫外線、可見光線、或該等兩者進行光配向處理的光配向膜之形態。藉由光配向膜對液晶分子賦予之預傾角之大小可根據光之種類、光之照射時間、照射方向、照射強度、及光官能基之種類等進行調節。再者，藉由形成上述聚合物層，使配向獲得固 定，因此於製造步驟後，不再需要防止紫外線或可見光線入射至液晶層，而使製造步驟之選擇幅度變廣。再者，於以基板法線方向或斜方向且p偏光照射具有相對於照射偏光垂直地配向之性質的水平光配向膜之情形時，預傾角成為0°。
較佳為上述光活性材料為光配向膜材料。光配向膜材料只要為具有上述性質者，則可為單一之高分子，亦可為包含其他分子之混合物。例如亦可為於包含可進行光配向之官能基的高分子中包含添加劑等其他低分子、或光學惰性之其他高分子之形態。光配向膜材料係選擇可發生光分解反應、光異構化反應或光二聚化反應之材料。由於與光分解反應相比光異構化反應及光二聚化反應通常以長波長且較少之照射量即可進行配向，因此量產性優異。可發生光異構化反應或光二聚化反應之代表性材料有偶氮苯衍生物、肉桂醯衍生物、查耳酮衍生物、肉桂酸酯衍生物、香豆素衍生物、二芳基乙烯衍生物、茋衍生物及蒽衍生物。較佳為上述光異構化型或光二聚化型之材料為肉桂酸酯基或其衍生物。該等官能基所含之苯環亦可為雜環。可發生光分解反應之代表性材料係重複單元中含有環丁烷骨架之材料，例如可列舉包含環丁烷環之聚醯亞胺。
上述水平光配向膜亦可為自上述液晶單元之外側照射紫外線之水平光配向膜。於該情形時，上述水平光配向膜係藉由光配向處理而形成，且上述聚合物層係藉由光聚合而形成之情形時，較佳為該等係使用相同之光同時形成者。 藉此，可獲得製造效率較高之液晶顯示面板。
較佳為本發明中之聚合物層係使添加至上述液晶層中之單體進行聚合而形成者，換言之，較佳為上述PS層。對水平光配向膜進行光照射時之自配向膜向單體之激發能量之授受於水平配向膜中比垂直配向膜相中更有效率地進行，因此於本案發明中可形成更穩定之PS層。PS層通常對接近之液晶分子進行配向控制。較佳為上述單體之聚合性官能基係選自由丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基及環氧基所組成之群中之至少1種。其中，更佳為丙烯酸酯基及/或甲基丙烯酸酯基。此種聚合性官能基之自由基生成機率較高，而對縮短製造流程有效。又，較佳為單體具有至少2個聚合性官能基。其原因在於聚合性官能基之數量越多反應效率越高。進而，單體中之聚合性官能基之較佳之上限值為4個。藉此，可充分減小分子量，而使單體變得易溶於液晶。又，較佳為上述單體為可藉由光照射而開始聚合反應(光聚合)之單體，或為可藉由加熱而開始聚合反應(熱聚合)之單體。即，較佳為上述聚合物層係藉由光聚合而形成，或藉由熱聚合而形成。尤佳為光聚合，藉此可於常溫下且容易地開始聚合反應。光聚合所使用之光較佳為紫外線、可見光線、或該等兩者。
於本發明中用以形成PS層之聚合反應並無特別限定，可為一面由二官能性之單體形成新的鍵一面階段性地進行高分子量化之逐次聚合，亦可為使單體與由少量之觸媒(起始劑)產生之活性物質逐個鍵結而連鎖地成長之連鎖聚 合。作為上述逐次聚合，可列舉聚縮合、聚加成等。作為上述連鎖聚合，可列舉自由基聚合、離子聚合(陰離子聚合、陽離子聚合等)等。
上述聚合物層可提高經配向處理之水平光配向膜之配向限制力，並減少顯示之殘像之產生。又，於對液晶層施加閾值以上之電壓而於液晶分子預傾配向之狀態下使單體聚合而形成聚合物層之情形時，上述聚合物層係以具有相對於液晶分子預傾配向之構造之形態形成。
本發明之液晶顯示面板所包含之一對基板係用以夾持液晶層之基板，例如係藉由以玻璃、樹脂等之絕緣基板作為母體，並於絕緣基板上嵌入配線、電極、及彩色濾光片等而形成。
於本發明中液晶層所含有之液晶分子亦可為混合複數種液晶分子者。基於可靠性之確保、響應速度之提高、以及液晶相溫度區域、其他彈性常數、介電異向性及折射率異向性之調整中之至少一個目的，可將液晶層設為複數種液晶分子之混合物。於液晶層所含有之液晶分子為混合複數種類者之情形時，需要液晶分子作為整體滿足上述本發明之彈性模數之構成。又，上述液晶層所含有之液晶分子可為具有正介電異向性者(正型)及具有負介電異向性者(負型)中之任一者。
上述液晶層之配向型較佳為可使用水平配向膜之類型，例如適宜為IPS(In-plane Switching，共平面切換)型、FFS(Fringe Field Switching)型、OCB(Optically Compensated Birefringence，光學補償彎曲)型、TN(Twisted Nematic，扭轉向列)型、STN(Super Twisted Nematic，超扭轉向列)型、FLC(Ferroelectrics Liquid Crystal，鐵電液晶)型、AFLC(Anti-Ferroelectrics Liquid Crystal，反鐵電液晶)型，PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal，聚合物分散液晶)型或PNLC(Polymer Network Liquid Crystal，聚合物網狀液晶)型。更佳為IPS型、FFS型、FLC型、或AFLC型，進而較佳為IPS型或FFS型。又，上述配向型亦適合於無需形成配向膜之藍相(Blue Phase)型。進而，上述配向型亦適合於為了改善視角特性而於上述一對基板中之至少一者形成多區域構造之形態。所謂多區域構造係指無電壓施加時或電壓施加時之任一情形、或此兩情形時，存在複數種液晶分子之配向形態(例如OCB中之彎曲方向、或TN及STN中之扭轉方向)或配向方向不同之區域的構造。為了達成多區域構造，需要進行積極地使電極以適當之形態圖案化之處理、或於對光活性材料之光照射使用光罩之處理中之任一者，或進行此兩種處理。
本發明如上所述，可適宜地應用於IPS型、或FFS型等視角優異之顯示裝置。醫療用監視器、電子書、及智慧型手機等用途中要求視角良好之技術。
較佳為上述感光性間隔件係規則地設置於液晶顯示面板之非顯示區域，且上述感光性間隔件間之至少一部分區域中之液晶層比液晶顯示面板之顯示區域之液晶層厚。例如較佳為上述一對基板中之至少一者於上述感光性間隔件間 之至少一部分區域設置有槽。如此，藉由以使鄰接感光性間隔件間之液晶層變厚之方式形成槽，而使絲狀缺陷以沿感光性間隔件間之槽(黑矩陣之下)之方式形成，從而可減少顯示像素內產生之絲狀缺陷。認為其原因在於：1)絲狀缺陷之彈性能量密度於槽上減少；同時2)藉由使水平光配向膜流入所形成之槽，而使槽之水平光配向膜之配向膜表面之平坦性降低，因此槽之配向膜之定錨能量減少，而使絲狀缺陷穩定地存在於槽上。再者，槽不僅可形成於形成有感光性間隔件之側之基板上，亦可形成於對向之基板側。
較佳為上述槽係於槽之側面與底面形成有電極，且用以將存在於形成有槽之層間絕緣膜上層之電極與存在於下層之電極等電位地連接的接觸孔。如此，藉由配置接觸孔，形成鄰接感光性間隔件間之配置接觸孔的部位厚於工作區域(active area)之液晶層，絲狀缺陷被拉至感光性間隔件間之接觸孔配置部位(黑矩陣之下)，從而可減少顯示像素內產生之絲狀缺陷。
進而，本發明係一種液晶顯示面板，其係具備一對基板、及夾持於該一對基板間之液晶層者，並且上述一對基板中之至少一者自液晶層側依序具有聚合物層及水平光配向膜，設置有複數個感光性間隔件，於該感光性間隔件間之至少一部分區域設置有槽。本發明之液晶顯示面板之其他各構成構件與上述本發明之液晶顯示面板之各構成構件相同，其較佳形態亦與本發明之上述本發明之液晶顯示面 板之較佳形態相同。
又，本發明亦係一種液晶顯示裝置，其係具備本發明之液晶顯示面板者。本發明之液晶顯示裝置中之液晶顯示面板之較佳形態與本發明之液晶顯示面板之較佳形態相同。本發明之較佳形態之一係本發明之液晶顯示裝置為IPS型液晶顯示裝置。又，本發明之又一較佳形態係本發明之液晶顯示裝置為FFS型液晶顯示裝置。再者，IPS型液晶顯示裝置係橫電場方式之液晶顯示裝置，通常於一對基板之一方於俯視基板主面時對向地設置2種電極。又，FFS型液晶顯示裝置係邊緣電場方式之液晶顯示裝置，通常於一對基板中之一者上設置有面狀之電極、及與該面狀之電極經由絕緣層而配置為另一層之狹縫電極。關於兩液晶顯示裝置，於實施形態中更詳細地敍述。
作為本發明之液晶顯示面板及液晶顯示裝置之構成，只要為以此種構成要素為必需而形成者，並不特別受其他構成要素限定，可適宜地應用液晶顯示面板及液晶顯示裝置中通常使用之其他構成。
上述各形態於不脫離本發明之主旨之範圍內亦可進行適當組合。
根據本發明，可獲得減少顯示像素內產生之絲狀缺陷，且顯示品質優異之液晶顯示面板及液晶顯示裝置。又，於將本案發明應用於具有光配向膜之IPS型或FFS型等液晶顯示裝置之情形時，可運用光配向膜之特徵，製成視角優異 者，並且一併發揮減少絲狀缺陷之效果。
以下，揭示實施形態，參照圖式更詳細地說明本發明，但本發明並不僅限於該等實施形態。於本說明書中，所謂像素，若無特別明示，則亦可為圖素(子像素)。又，配置有薄膜電晶體元件之基板亦稱為TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)基板，彩色濾光片基板亦稱為CF(Color Filter)基板。於實施形態中，絲狀缺陷之測定係使用偏光顯微鏡觀察製作之面板之所有像素而進行。再者，於各實施形態中，若無特別明示，則發揮相同功能之構件及部分除了變更百位以外標註相同符號。又，本案說明書中之「以上」、「以下」係包含該數值者。即，所謂「以上」係表示大於等於(該數值及該數值以上)者。
實施形態1
圖1係表示實施形態1之液晶顯示面板的剖面模式圖。如圖1所示，實施形態1之液晶顯示面板具備：TFT基板(陣列基板)10、與夾持於包含對向基板(CF基板)20之一對基板間的液晶層30。TFT基板10具備以玻璃等為材料之絕緣性透明基板15。又，於上層包含具有狹縫之電極12，於下層包含下層電極14。於具有狹縫之電極12與下層電極14之間存在絕緣層13。再者，通常上層之具有狹縫之電極12係信號電極，下層電極14係共用電極。又，上層之電極例如亦可為一對梳齒電極而代替具有狹縫之電極。對向基板20具備以玻璃等為材料之絕緣性透明基板25、及形成於透明基 板25上之彩色濾光片(未圖示)、黑矩陣(未圖示)。進而，亦可視需要具備共用電極等。例如，於如實施形態1般為FFS模式之情形時，如圖1所示，僅於TFT基板10形成有電極(狹縫電極12及面狀電極14)，但本發明亦可應用於其他模式，於該情形時，可視需要於TFT基板10及對向基板20兩者上形成電極。
又，TFT基板10具備配向膜(水平光配向膜)16，對向基板20亦具備配向膜(水平光配向膜)26d。配向膜16、26d係以聚醯亞胺、聚醯亞胺、聚乙烯、及聚矽氧烷等為主成分之膜，藉由形成配向膜，可使液晶分子於固定方向上配向。較佳為上述水平光配向膜包含可進行光異構化型或光二聚化型光反應之官能基。更佳為包含可進行光異構化之官能基。上述可進行光異構化之官能基例如可列舉肉桂酸酯基、偶氮基、查耳酮基、及茋基，其中尤佳為含有肉桂酸酯基者，換言之，尤佳為上述水平光配向膜包含具有肉桂酸酯衍生物之官能基。
TFT基板10所具備之配向膜16之膜厚於工作區域為75 nm。對向基板20所具備之配向膜26d之膜厚於工作區域為85 nm。如此，藉由將對向基板20所具備之配向膜26d之膜厚設得較厚，如下所述，可縮小感光性間隔件29露出之區域，從而可使絲狀缺陷不穩定化。又，形成於對向基板20側之感光性間隔件29之直徑於底面(bottom)為12 μm。
於PS聚合步驟前，液晶層30中存在聚合性單體。接著，藉由PS聚合步驟，使聚合性單體開始聚合，如圖1所示， 於配向膜16、26d上成為PS層17、27，使配向膜16、26所具有之配向限制力提高。再者，亦如圖1所示，通常於感光性間隔件周圍幾乎不附有配向膜16。
PS層17、27可藉由於TFT基板10與對向基板20之間注入包含液晶材料與聚合性單體之液晶組合物，並對液晶層30進行一定量之光照射或加熱，使聚合性單體進行聚合而形成。再者，此時，藉由於無電壓施加之狀態、或施加未達閾值之電壓之狀態下將液晶層30聚合，而形成具有沿液晶分子之初始配向之形狀的PS層17、27，因此可獲得配向穩定性更高之PS層17、27。再者，於液晶組合物中，亦可視需要添加聚合起始劑。
實施形態1之液晶顯示面板係使TFT基板10、液晶層30及對向基板20自液晶顯示裝置之背面側朝向觀察面側依序積層而構成。於TFT基板10之背面側、及對向基板20之觀察面側設置有直線偏光板18、28。亦可相對於該等直線偏光板18、28進而配置相位差板，而構成圓偏光板。
再者，實施形態1之液晶顯示面板亦可為TFT基板10上具備彩色濾光片代替對向基板上具備彩色濾光片的彩色濾光陣列(Color Filter On Array)之形態。又，實施形態1之液晶顯示面板亦可為單色顯示(monochrome display)或色序法(Field Sequential Color)方式，該情形時無需配置彩色濾光片。
於液晶層30中，藉由施加固定電壓而填充具有於特定方向上配向之特性之液晶材料。液晶層30內之液晶分子係藉 由施加閾值以上之電壓而控制其配向性者。
再者，於圖1中，配向膜26d、PS層27係以完全覆蓋感光性間隔件之方式表示，但實際上，如下所述，認為配向膜26d、PS層27並未完全覆蓋感光性間隔件，於感光性間隔件之側面部分存在感光性間隔件露出之部分。圖2係表示實施形態1之液晶顯示面板之間隔件之剖面模式圖。由於感光性間隔件29成為楔形狀(前端細形狀)，因此於俯視基板主面時，若聚醯亞胺等之配向膜26d之膜厚變厚，則感光性間隔件29露出之區域減少。藉此，可使絲狀缺陷不穩定化並減少。
圖3係表示實施形態1之具有狹縫之電極之平面模式圖。具有狹縫之電極12之狹縫部分如圖3所示，與電極之線狀部分相互大致平行地延伸，且分別形成為直線狀。於圖3中，照射紫外線偏光方向係自電極長度方向傾斜10°。圖3之雙箭頭係表示照射偏光方向(使用負型液晶分子之情形)。由於實施形態1之像素為2個區域(domain)，因此狹縫如圖3所示般折彎。作為電極之材料，係使用ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)。再者，亦可使用IZO(Indium Zinc Oxide，氧化銦鋅)等其他眾所周知之材料。
圖4係表示實施形態1之對向基板(CF基板)之平面模式圖。間隔件29係配置於格子上之BM(Black Matrix，黑矩陣)之格子點上。此種間隔件29無法藉由透過光而觀察(圖4係藉由反射光觀察)。
以下，揭示實際製作實施形態1之液晶顯示面板之例。
準備大小為10英吋之具有FFS構造之IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide，銦鎵鋅氧化物)-TFT基板，並準備彩色濾光片作為對向基板，於各基板上藉由旋轉塗佈而塗佈聚乙烯肉桂酸酯溶液。再者，所謂IGZO-TFT基板係表示使用銦鎵鋅複合氧化物作為半導體之薄膜電晶體陣列基板。又，將上層之具有狹縫之電極的電極寬度L設為3 μm，將電極間距離(狹縫寬度)S設為5 μm(L/S=3 μm/5 μm)。聚乙烯肉桂酸酯溶液係於等量混合N-甲基-2-吡咯啶酮與乙二醇單丁醚之溶劑中溶解3重量%聚乙烯肉桂酸酯而製備。旋轉塗佈後，於100℃下進行1分鐘預乾燥，一面進行氮氣沖洗，一面於215℃下將配向膜焙燒40分鐘。
圖5係表示剛塗佈實施形態1之聚醯亞胺後、預焙燒前之間隔件的剖面模式圖。圖6係表示實施形態1之預焙燒後之間隔件之剖面模式圖。如圖6之虛線所包圍部分所示，藉由提高預焙燒溫度，聚醯亞胺等之配向膜變得容易殘留於感光性間隔件之楔(前端細部分)上。藉此，可使感光性間隔件露出之區域之面積減小，而使絲狀缺陷不穩定化。
如上所述，TFT側之最上層即透明電極上之配向膜之膜厚於工作區域為75 nm。又，CF側之配向膜厚於工作區域為85 nm。形成於CF側之感光性間隔件之直徑於底面(bottom)為12 μm。
對PS之底面直徑(底面[bottom]之直徑)進行。圖7係表示實施形態1之格子狀黑矩陣BM及感光性間隔件229之平面模式圖。圖8係沿圖7之A-B線之剖面模式圖。於黑矩陣BM 上存在平坦化膜222等，於平坦化膜222等上存在聚醯亞胺等之配向膜226d。PS之底面直徑係配向膜226d之與液晶層為相反側之面上的直徑，以dB表示。
圖9係使本實施形態之底面之感光性間隔件直徑變化時之剖面模式圖。於圖9中，表示有感光性間隔件直徑dBW較大之感光性間隔件229W與感光性間隔件直徑dBN較小之感光性間隔件229N。於感光性間隔件直徑dBN較小之感光性間隔件229N中，PS露出之區域減小。再者，於實際之製造上難以控制楔形，又，雖然亦取決於材質，但感光性間隔件之側面之傾斜通常為40°~50°左右。
對該等基板，於波長313 nm下以5 J/cm2自基板法線方向照射直線偏光紫外線作為液晶配向處理。包含ITO之電極狹縫方向與偏光方向所成之角度為10°。
其次，使用絲網版於TFT基板上印刷熱硬化性密封件(HC1413FP：三井化學公司製造)。感光性間隔件高度係以工作區域之液晶層之厚度成為3.5 μm之方式設定。以使照射之紫外線之偏光方向於基板彼此一致之方式貼合該兩種基板。繼而，一面以0.5 kgf/cm2對貼合之基板加壓，一面藉由經氮氣沖洗之爐於130℃下加熱60分鐘，而使密封件硬化。
於真空下對藉由以上方法製作之面板注入液晶。於本實施形態中，作為液晶，係於MLC-6610(Merck公司製造)100重量%中添加液晶性分子反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-雙環己烷5重量%，進而作為聚合性添加劑，係使用添加聯苯- 4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)1重量%者。注入有液晶之單元之注入口係藉由環氧系接著劑(araldite AR-S30，Nichiban公司製造)密封。又，此時，為了使液晶配向不會因外場而紊亂，而使電極間短路，亦對玻璃表面進行去靜電處理。繼而，為了消除液晶之流動配向，再現量產時之ODF(One Drop Fill，液晶滴加)步驟之密封硬化，而將面板於130℃下加熱40分鐘，將液晶設為各向同性相而進行再配向處理。藉此，可獲得在垂直於向配向膜照射之紫外線之偏光方向之方向上單軸配向的FFS液晶面板。以上均於黃色螢光燈下作業，以使液晶面板不暴露在來自螢光燈之紫外線下。
進而，於PS處理前於130℃下加熱40分中而細緻地進行面板之除靜電處理。
其後，為了對該面板進行PS處理，而利用黑光燈(東芝公司製造之燈：FHF32BLB)照射1.5 J/cm2之紫外線。藉此進行聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)之聚合。
藉由上述方法製作4塊相同之液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板僅為1塊。
具備上述實施形態1之液晶顯示面板之液晶顯示裝置可進而適宜具備通常之液晶顯示裝置所包含之構件(例如背光等光源等)。實施形態1之液晶顯示裝置可適宜地用於TV面板、數位看板(digital signage)、醫療用監視器、電子書、PC用監視器、及可攜式終端用面板等。於下述實施形態之液晶顯示面板中亦相同。
實施形態1之液晶顯示裝置可為透過型、反射型及反射透過兩用型中之任一類型。若為透過型或反射透過兩用型，則實施形態1之液晶顯示裝置具備背光源。背光源係配置於液晶單元之背面側，且以使光依序透過TFT基板10、液晶層30及對向基板20之方式配置。若為反射型或反射透過兩用型，則TFT基板10具備用以反射外光之反射板。又，至少於將反射光用於顯示之區域，對向基板20之偏光板需為圓偏光板。
可分解實施形態1之液晶顯示裝置，將所回收之液晶封入單元，利用東陽技術公司製造之EC-1型測定彈性常數。測定溫度為20℃。又，可藉由進行使用氣相層析質譜分析法(GC-MS，Gas Chromatograph Mass Spectrometry)、飛行時間質譜分析法(TOF-SIMS，Time-of-Fright Mass Spectrometry)等之化學分析，而進行水平光配向膜之成分之解析、及聚合物層之成分之解析等。進而，可利用STEM(Scanning Transmission Electron Microscope，掃描型透過電子顯微鏡)，SEM(Scanning Electron Microscope，掃描型電子顯微鏡)等顯微鏡進行觀察，確認包含配向膜、PS層之液晶單元之剖面形狀。
實施形態2
於實施形態2中，除將CF基板側之配向膜之膜厚於工作區域設為50 nm以外，與實施形態1相同。除此以外，藉由與實施形態1相同之方法製作4塊液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板為2塊。
實施形態3
於實施形態3中，除將CF基板側之配向膜之膜厚於工作區域設為125 nm以外，與實施形態1相同。除此以外，藉由與實施形態1相同之方法製作4塊液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板為0塊。
實施形態4
於實施形態4中，除將配向膜焙燒溫度自215℃設定為200℃以外，與實施形態1相同。除此以外，藉由與實施形態1相同之方法製作4塊液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板為2塊。
實施形態5
於實施形態5中，除將配向膜預乾燥溫度自100℃設為80℃以外，與實施形態1相同。除此以外，藉由與實施形態1相同之方法製作4塊液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板為2塊。
實施形態6
於實施形態6中，除將形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑於底面(bottom)自12 μm設為14 μm以外，與實施形態1相同。除此以外，藉由與實施形態1相同之方法製作8塊液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板為4塊。
實施形態7
於實施形態7中，除將形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑於底面(bottom)自12 μm設為17 μm以外，與實施形態1相同。除此以外，藉由與實施形態1相同之方法製作8 塊液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板為5塊。
實施形態8
於實施形態8中，除將形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑於底面(bottom)自12 μm設為9 μm以外，與實施形態1相同。除此以外，藉由與實施形態1相同之方法製作8塊液晶顯示面板，產生絲狀缺陷之面板僅為1塊。
作為發明之要點，可列舉(1)感光性間隔件形成側基板之配向膜之膜厚較佳為125 nm以上(實施形態1~3)，(2)較佳為將配向膜之焙燒溫度提高至215℃以上(考慮為使配向限制力增加)(實施形態1、4)，(3)較佳為將配向膜之預乾燥溫度提高至100℃以上(藉由瞬時地使溶劑飛散，防止配向膜自感光性間隔件上滑落)(實施形態1、5)，(4)感光性間隔件之直徑尤佳為12 μm以下(無配向區域減小，不易出現向錯)(實施形態1、6~8)。
感光性間隔件形成側基板之配向膜之膜厚為50 nm以上，但較佳為85 nm以上，更佳為125 nm以上。藉此，可更顯著地發揮本發明之效果，並且可使電壓保持率良好，又，可抑制配向膜之缺損之產生，提高良率。又，感光性間隔件形成側基板之配向膜之膜厚較佳為200 nm以下。藉此，可充分地減少配向膜之塗佈(亦包含印刷、噴墨中之任一種塗佈)不均。又，可充分地防止殘留DC殘像。
實施形態9
實施形態9係解決於工作區域(未被遮光之顯示區域)中絲狀缺陷凸出之問題者。即，著眼於將向錯封入至BM下 會減少顯示像素內產生之絲狀缺陷，而發現於感光性間隔件-感光性間隔件間形成槽從而解決該問題。藉由組合上述實施形態之構成、與於感光性間隔件-感光性間隔件間形成槽之構成，可顯著地發揮減少顯示像素內產生之絲狀缺陷之效果。再者，即便未將配向膜之厚度設為50 nm以上，只要採用於感光性間隔件-感光性間隔件間形成槽之構成，便可發揮減少絲狀缺陷之效果。
相對於液晶層之厚度為3.5 μm之工作區域，感光性間隔件-感光性間隔件間(沿閘極配線之感光性間隔件與感光性間隔件之間)之液晶層之厚度為2.5 μm的液晶顯示面板之絲狀缺陷(向錯)如圖16所示，絲狀缺陷向工作區域凸出。認為其原因在於，當絲狀缺陷為液晶之配向變形時，由於液晶層厚越厚彈性變形能量密度越小，故而會避開能量上不利之感光性間隔件-感光性間隔件間。基於該假說，絲狀缺陷於液晶層較厚之部位穩定化，因此於感光性間隔件-感光性間隔件間形成槽即可。
圖10係表示實施形態9之格子狀黑矩陣、感光性間隔件及槽之平面模式圖。圖11係沿圖10之C-D線之剖面模式圖。例如可於TFT基板之層間絕緣膜(JAS)形成槽，亦可於CF側之平坦化膜(OC)形成槽。於圖10及圖11中，表示於沿閘極匯流排線之感光性間隔件與感光性間隔件之間、且於平坦化膜322形成深度為2 μm之槽之情形。此時，槽之部分之液晶層之厚度為3.5 μm。實施形態9中之其他構成與實施形態1中之構成相同。
圖12係表示實施形態9之液晶顯示面板之顯示部的照片，係藉由於平坦化膜上形成有深度2 μm之槽的彩色濾光片(CF)與空白玻璃(blank glass)而製作液晶單元，並藉由反射偏光顯微鏡進行攝影之照片。向錯334沿著感光性間隔件-感光性間隔件間，且向錯334存在於BM之下，因此無法利用透過光觀察向錯。再者，於本實施形態中雖然於沿閘極匯流排線之感光性間隔件間設置槽，但亦可於沿源極匯流排線之感光性間隔件間設置槽。
實施形態10
圖13係表示實施形態10中之格子狀黑矩陣、感光性間隔件及接觸孔之平面模式圖。
於實施形態10中，於沿閘極匯流排線G之感光性間隔件429a與感光性間隔件429b之間、於沿閘極匯流排線G之感光性間隔件429c與感光性間隔件429d之間，分別於IGZO-TFT基板側形成接觸孔(CH)。CH為本說明書中之槽之一種，於側面與底面形成有電極，且係用以將存在於形成有CH之層間絕緣膜中之上層的電極與存在於下層之電極等電位地連接者。CH之深度為2 μm。相對於工作區域之液晶層厚3.5 μm，CH部之液晶層厚為4.0 μm，CH部之配向膜之膜厚為500 nm。例如，感光性間隔件429c-感光性間隔件429d間之絲狀缺陷434係拉伸至液晶層較厚之CH而隱藏於BM之下，而觀察不到絲狀缺陷。再者，於本實施形態中，於沿閘極匯流排線G之感光性間隔件間設置CH，但亦可於沿源極匯流排線S之感光性間隔件間設置CH。
於實施形態10中，感光性間隔件直徑為14 μm，閘極方向像素間距為30 μm，接觸孔直徑為8 μm。就可顯著地發揮本發明之效果之方面而言，閘極方向像素間距較佳為40 μm以下。又，接觸孔直徑較佳為3~10 μm。實施形態10中之其他構成與實施形態1中之構成相同。
本實施形態之變形例
圖14係表示本實施形態之變形例之液晶顯示面板的剖面模式圖。圖15係表示本實施形態之變形例之一對梳齒電極的平面模式圖。本實施形態之變形例係IPS型液晶顯示面板。
於圖14中，TFT基板(陣列基板)510具有以玻璃等為材料之絕緣性之透明基板515，進而具備形成於透明基板515上之信號電極511(信號電極)、共用電極512、各種配線、及TFT等。例如，於如本實施形態之變形例般為IPS模式之情形時，如圖14所示，僅於TFT基板510形成一對梳齒電極513(信號電極511及共用電極512)。
一對梳齒電極513如圖15所示，信號電極511與共用電極512相互大致平行地延伸，且分別彎曲地形成。藉此，電場施加時之電場向量相對於電極之長度方向大致正交，因此可形成多區域構造，從而可獲得良好之視角特性。圖15之雙箭頭與圖3中上述者同樣地表示照射偏光方向(使用負型液晶分子之情形)。
本實施形態之變形例之其他構成可設為與上述各實施形態之構成相同者。於此種IPS構造之液晶顯示面板中，亦 可發揮本發明之有利之效果。又，於FLC構造、AFLC構造等其他液晶顯示面板中亦可應用本發明。
於上述實施形態1~9等之PS-FFS模式(經PS化處理之FFS模式)之液晶顯示裝置、或本實施形態之變形例之PS-IPS模式(經PS化處理之IPS模式)之液晶顯示裝置中，由於相較於藉由摩擦，藉由光配向使液晶分子進行配向更可抑制配向不均或灰塵之產生，故而較佳。又，摩擦會使液晶產生預傾，相對於此，光配向不會產生預傾而使視角特性良好，因此更佳。然而，由於水平光配向膜通常配向限制力較弱，因此殘像現象嚴重，難以量產化(此處所謂水平光配向膜係指上述水平配向膜且為光配向膜者，係使液晶分子實際上於基板水平地配向，包含可藉由光照射於配向膜分子內發生光異構化或光二聚化、光分解之官能基，進而可藉由偏光照射而使液晶分子進行配向者)。因此，本發明者等人藉由進行PS(Polymer Sustained)處理而解決此問題。然而，由於水平光配向膜配向限制力尤其弱，故而亦成為產生絲狀缺陷之原因。本發明者等人藉由適當選擇液晶之配向方向而較佳地解決此問題。本發明亦可謂提供一種非常簡單地實現光配向IPS之方法。
又，作為實際之使用態樣，於暴露於可見光之使用用途(例如液晶TV等)中，作為光配向膜之配向處理所使用之光應儘量避免可見光，但於上述實施形態中藉由進行PS處理而PS層覆蓋配向膜之表面，從而使配向固定化，因此存在亦可使用感度波長包括可見光區域之材料作為光配向膜之 材料的優點。
進而，於光配向膜之材料之感度波長包括紫外光區域之情形時，若考慮為了截止來自背光源或周圍環境之微弱紫外線而亦需要設置紫外線吸收層，則亦可列舉藉由PS化而無需設置紫外線吸收層之優點。
並且，於藉由紫外線進行PS處理之情形時，可能會因對液晶照射紫外線而引起電壓保持率(VHR，Voltage Holding Ratio)降低，但由於如上述實施形態般藉由效率良好地進行PS化可縮短紫外線照射時間，因此亦可避免電壓保持率之降低。
又，為了改善殘像，亦可減少PS照射量(時間)。於液晶顯示面板之生產中，藉由減少照射量(時間)，產出量上升。又，由於可使照射裝置更加小型，因此亦有助於投資金額之削減。
以上，上述實施形態之光配向處理之直線偏光紫外線照射係於貼合一對基板前進行，但亦可於貼合一對基板後自液晶單元之外側進行光配向處理。光配向處理於注入液晶之前或之後均可進行。其中，於注入液晶後進行光配向處理之直線偏光紫外線照射之情形時，可同時進行光配向處理與PS步驟，具有可縮短製程之優點。
本實施形態中之上述聚合物層亦可為使可藉由可見光之照射而聚合之單體進行聚合而形成者。再者，本發明之聚合物層形成所使用之單體可藉由確認本發明之聚合物層中的單體單元之分子結構而確認。
較佳為上述聚合物層係使可藉由光照射而聚合之單體進行聚合而形成者。其中，更佳為上述聚合物層係使可藉由紫外光之照射而聚合之單體進行聚合而形成者。以下，詳細敍述本發明中之較佳之單體。
又，較佳為上述聚合物層係藉由使包含具有一種以上環構造之單官能或多官能之聚合性基的單體進行聚合而形成者。作為此種單體，例如可列舉下述化學式(1)所表示之化合物： (式中，R1為-R2-Sp1-P1基、氫原子、鹵素原子、-CN基、-NO2基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF5基、或碳原子數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基；P1表示聚合性基；Sp1表示碳原子數1~6之直鏈狀、支鏈狀或環狀之伸烷基或伸烷基氧基、或直接鍵結；R1所具有之氫原子亦可經氟原子或氯原子取代；R1所具有之-CH2-基只要不使氧原子及硫原子相互鄰接，則亦可經-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、或-OCO-CH=CH-基取代；R2表示-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO- 基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、-OCO-CH=CH-基、或直接鍵結；A1及A2相同或不同，表示1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、1,4-伸環己基、1,4-環己烯基、1,4-二環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、茚烷-1,3-二基、茚烷-1,5-二基、茚烷-2,5-二基、菲-1,6-二基、菲-1,8-二基、菲-2,7-二基、菲-3,6-二基、蒽-1,5-二基、蒽-1,8-二基、蒽-2,6-二基、或蒽-2,7-二基；A1及A2所具有之-CH2-基只要不相互鄰接則亦可經-O-基或-S-基取代；A1及A2所具有之氫原子亦可經氟原子、氯原子、-CN基、或碳原子數1~6之烷基、烷氧基、烷羰基、烷氧羰基或烷基羰氧基取代；Z相同或不同，表示-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、-OCO-CH=CH-基、或直接鍵結；m為0、1或2)。
更具體而言，例如可列舉下述化學式(2-1)~(2-5)所表示之任一種化合物： (式中，P1相同或不同，表示聚合性基)。
作為上述P1，例如可列舉丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、乙烯基氧基、丙烯醯胺基、或甲基丙烯醯胺基。此處，上述化學式(2-1)~(2-5)所表示之化合物中之苯環及縮合環之氫原子亦可經鹵素原子、或碳原子數1~12之烷基或烷氧基部分地或全部取代，又，烷基、烷氧基之氫原子亦可經鹵素原子部分地或全部取代。又，P1之苯環及縮合環之鍵結位置並不限定於此。
再者，本實施形態中之上述聚合物層亦可為使可藉由可見光之照射而聚合之單體進行聚合而形成者。
形成上述聚合物層之單體為兩種以上，上述可藉由可見光之照射而聚合之單體亦可為使其他單體聚合之單體。上述使其他單體聚合之單體係指如下者：根據分子結構而反應之波長域不同，例如接受可見光之照射而引起化學反應，開始、促進無法藉由可見光之照射單獨聚合之其他單 體之聚合，並且本身亦進行聚合的單體。藉由上述使其他單體聚合之單體，可將現有之無法藉由可見光等之光照射進行聚合的多種單體用作聚合物層之材料。作為上述使其他單體聚合之單體之例，可列舉具有可藉由可見光之照射而生成自由基之構造的單體。
作為上述使其他單體聚合之單體，例如可列舉下述化學式(3)所表示之化合物： (式中，A3及A4相同或不同，表示苯環、聯苯環、或碳原子數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基或烯基；A3及A4中之至少一者包含-Sp2-P2基；A3及A4所包含之氫原子亦可經-Sp2-P2基、鹵素原子、-CN基、-NO2基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF5基、或碳原子數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、烯基或芳烷基取代；A3及A4所具有之鄰接之2個氫原子亦可經碳原子數1~12之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基或伸烯基取代而形成環狀構造；A3及A4之烷基、烯基、伸烷基、伸烯基或芳烷基所具有之氫原子亦可經-Sp2-P2基取代；A3及A4之烷基、烯基、伸烷基、伸烯基或芳烷基所具有之-CH2-基只要不使氧原子、硫原子及氮原子相互鄰接則亦可經-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2- 基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、或-OCO-CH=CH-基取代；P2表示聚合性基；Sp2表示碳原子數1~6之直鏈狀、支鏈狀或環狀之伸烷基或伸烷基氧基、或直接鍵結；n為1或2；連接A3與Y之虛線部分、及連接A4與Y之虛線部分表示於A3與A4之間亦可存在經由Y之鍵；Y表示-CH2-基、-CH2CH2-基、-CH=CH-基、-O-基、-S-基、-NH-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、或直接鍵結)。
更具體而言，例如可列舉下述化學式(4-1)~(4-8)所表示之任一種化合物： (式中，R3及R4相同或不同，表示-Sp2-P2基、氫原子、鹵素原子、-CN基、-NO2基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF5基、或碳原子數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳烷基或苯基；R3及R4中之至少一者包含-Sp2-P2基；P2表示聚合性基；Sp2表示碳原子數1~6之直鏈狀、支鏈狀或環狀之伸烷基或伸烷基氧基、或直接鍵結；當R3及R4中之至少一者為碳原子數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳烷基或苯基時，上述R3及R4中之至少一者所具有之氫原子亦可經氟原子、氯原子或-Sp2-P2基取代；R3及R4所具有之-CH2-基只要不使氧原子、硫原子及氮原子相互鄰接則亦可經-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、或-OCO-CH=CH-基取代)。
作為上述P2，例如可列舉丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、乙烯基氧基、丙烯醯胺基、或甲基丙烯醯胺基。此處，由上述化學式(4-1)~(4-8)所表示之化合物中之 苯環之氫原子亦可經鹵素原子、或碳原子數1~12之烷基或烷氧基部分地或全部取代，又，烷基、烷氧基之氫原子亦可經鹵素原子部分地或全部取代。進而，R3、R4之向苯環之鍵結位置並不限定於此。
較佳為形成上述聚合物層之單體(例如化學式(2-1)~(2-5)所表示之化合物、及上述化學式(4-1)~(4-8)所表示之化合物)具有2個以上聚合性基。例如可列舉具有2個聚合性基者作為較佳者。
於本發明中，亦可不使用先前之聚合起始劑(initiator)而於液晶中添加上述單體。藉此，於液晶層中不會殘留可成為雜質之聚合起始劑，可顯著提高電氣特性。即，於使單體聚合時，可設為於液晶層中實際上不存在單體之聚合起始劑者。
於本實施形態中，例如亦可使用以下之下述化學式(5)所表示之聯苯系之二官能甲基丙烯酸酯單體。
於該情形時，即便不混合光聚合起始劑，亦可確認聚合物形成。認為藉由光照射而發生如下述式(6-1)、(6-2)所示之自由基生成過程。
[化6]
又，由於存在甲基丙烯酸酯基，因此藉由自由基聚合反應亦有助於本身形成聚合物。
作為單體，較理想為可溶解於液晶者，且較理想為棒狀分子。除上述聯苯系以外，亦考慮萘系、菲系、及蒽系。又，該等之氫原子之一部分或全部亦可經鹵素原子、或烷基、烷氧基(該氫原子亦可經鹵素原子部分地或全部取代)取代。
作為聚合性基，除上述甲基丙烯醯氧基以外，亦考慮丙烯醯氧基、乙烯基氧基、丙烯醯胺基、及甲基丙烯醯胺基。只要為此種單體，則可利用300~380 nm左右之範圍之波長之光而生成自由基。
又，除上述單體以外，亦可混合不具有光聚合起始功能之丙烯酸酯、二丙烯酸酯等單體，藉此可調整光聚合反應速度。
又，於本實施形態中，亦可使用下述化學式(7A)所表示之單體及下述化學式(7B)所表示之單體之混合物：[化7]
於該情形時，將PS步驟之照射設為可見光，藉此亦可抑制對液晶及光配向膜之損傷。
作為單體，亦可使用其他可藉由光分解或奪氫而生成自由基之安息香醚系、苯乙酮系、苯偶醯縮酮系、及酮系。又，需要對該等賦予聚合性基，但作為該聚合性基，除上述甲基丙烯醯氧基以外，可列舉丙烯醯氧基、乙烯基氧基、丙烯醯胺基、及甲基丙烯醯胺基。
又，於本實施形態中，作為配向膜材料之聚合物主鏈，亦可使用骨架中具有環丁烷之聚醯亞胺。
最後，說明本實施形態之液晶顯示裝置所具備之液晶層之較佳形態。上述液晶層含有如下之液晶分子，該液晶分子於分子結構中包含苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵。液晶分子可為具有正介電異向性者(正型)及具有負介電異向性者(負型)中之任一者。上述液晶分子較佳為於液晶層中具有較高之對稱性之向列型液晶分子。
上述多重鍵不包括苯環之共軛雙鍵。其原因在於苯環缺 乏反應性。再者，於本實施形態中，只要液晶分子必須含有苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵，則亦可含有苯環之共軛雙鍵，並不特別排除該鍵。又，於本實施形態中，液晶層所含之液晶分子亦可為混合複數種類者。為了可靠性之確保、響應速度之提高、及液晶相溫度區域、彈性常數、介電異向性及折射率異向性之調整，可將液晶材料設為複數種液晶分子之混合物。
上述多重鍵較佳為雙鍵，較佳為包含於酯基或烯基中。例如適宜為雙鍵包含於烯基中。與三鍵相比，上述多重鍵為雙鍵時反應性更優異。再者，上述多重鍵亦可為三鍵，但於該情形時，較佳為上述三鍵包含於氰基中。進而，較佳為上述液晶分子包含兩種以上之上述多重鍵。
較佳為上述液晶分子包含選自由下述式(8-1)~(8-6)所組成之群中之至少一種分子結構。尤佳為包含下述式(8-4)之分子結構。
實施形態11
於實施形態11中，除下述配向膜材料及配向處理之條件以外，與實施形態9同樣地完成單元。
作為配向膜材料，係使用包含環丁烷骨架之聚醯亞胺溶液。配向膜材料於基板上之塗佈及乾燥與實施形態1相 同。
對於各基板之表面，以於波長254 nm下成為500 mJ/cm2之方式自各基板之法線方向照射偏光紫外線作為配向處理。藉此，使塗佈於基板上之配向膜材料發生光分解反應，而形成水平配向膜。
以偏光顯微鏡之反射模式觀察該面板時，與實施形態9同樣地沿著感光性間隔件-感光性間隔件間具有向錯，且於BM下具有向錯，因此利用透過光觀察不到向錯。
上述實施形態中之各形態亦可於不脫離本發明主旨之範圍內進行適宜組合。
再者，本申請案係以2011年8月31日提出申請之日本專利申請2011-189835號為基礎，而主張基於巴黎公約或所進入之國家之法規的優先權者。該申請案之全部內容作為參照而併入本申請案中。
10‧‧‧TFT基板(陣列基板)
12‧‧‧具有狹縫之電極
13‧‧‧一對梳齒電極
13‧‧‧絕緣層
14‧‧‧下層電極
15‧‧‧玻璃基板(透明基板)
16d‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
17‧‧‧PS層(聚合物層)
18‧‧‧直線偏光板
20‧‧‧對向基板(CF基板)
25‧‧‧玻璃基板(透明基板)
26b‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
26d‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
27‧‧‧PS層(聚合物層)
28‧‧‧直線偏光板
29‧‧‧感光性間隔件
30‧‧‧液晶層
32‧‧‧液晶配向方向
125‧‧‧玻璃基板(透明基板)
126d‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
129‧‧‧感光性間隔件
132‧‧‧液晶配向方向
226d‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
229‧‧‧感光性間隔件
229N‧‧‧感光性間隔件
229W‧‧‧感光性間隔件
322‧‧‧平坦化膜
323‧‧‧槽
329‧‧‧感光性間隔件
334‧‧‧向錯
429a‧‧‧感光性間隔件
429b‧‧‧感光性間隔件
429c‧‧‧感光性間隔件
429d‧‧‧感光性間隔件
510‧‧‧TFT基板(陣列基板)
511‧‧‧信號電極
512‧‧‧共用電極
513‧‧‧一對梳齒電極
515‧‧‧玻璃基板(透明基板)
516d‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
517‧‧‧PS層(聚合物層)
518‧‧‧直線偏光板
520‧‧‧對向基板(CF基板)
525‧‧‧玻璃基板(透明基板)
526d‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
527‧‧‧PS層(聚合物層)
528‧‧‧直線偏光板
530‧‧‧液晶層
532‧‧‧液晶配向方向
629‧‧‧感光性間隔件
634‧‧‧絲狀缺陷
B‧‧‧藍色像素
BM‧‧‧黑矩陣
CH‧‧‧接觸孔
G‧‧‧綠色像素
GB‧‧‧閘極匯流排線
L‧‧‧電極寬度
R‧‧‧紅色像素
S‧‧‧電極間距離(狹縫寬度)
SB‧‧‧源極匯流排線
圖1係表示實施形態1之液晶顯示面板的剖面模式圖。
圖2係表示實施形態1之液晶顯示面板之間隔件的剖面模式圖。
圖3係表示實施形態1之具有狹縫之電極的平面模式圖。
圖4係表示實施形態1之對向基板的平面模式圖。
圖5係表示實施形態1之剛塗佈聚醯亞胺後、預焙燒前之間隔件的剖面模式圖。
圖6係表示實施形態1之預焙燒後之間隔件的剖面模式圖。
圖7係表示實施形態1之格子狀黑矩陣及感光性間隔件的平面模式圖。
圖8係沿圖7之A-B線之剖面模式圖。
圖9係使本實施形態之感光性間隔件直徑變化時之剖面模式圖。
圖10係表示實施形態9之格子狀之黑矩陣、感光性間隔件及槽的平面模式圖。
圖11係沿圖10之C-D線之剖面模式圖。
圖12係表示實施形態9之液晶顯示面板之顯示部的照片。
圖13係表示實施形態10之格子狀黑矩陣、感光性間隔件及接觸孔的平面模式圖。
圖14係表示本實施形態之變形例之液晶顯示面板的剖面模式圖。
圖15係表示本實施形態之變形例之一對梳齒電極的平面模式圖。
圖16係表示絲狀缺陷產生之液晶顯示面板之工作區域的照片。
10‧‧‧TFT基板(陣列基板)
12‧‧‧具有狹縫之電極
13‧‧‧絕緣層
14‧‧‧下層電極
15‧‧‧玻璃基板(透明基板)
16d‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
17‧‧‧PS層(聚合物層)
18‧‧‧直線偏光板
20‧‧‧對向基板(CF基板)
25‧‧‧玻璃基板(透明基板)
26b‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
27‧‧‧PS層(聚合物層)
28‧‧‧直線偏光板
29‧‧‧感光性間隔件
30‧‧‧液晶層
32‧‧‧液晶配向方向
L‧‧‧電極寬度
S‧‧‧電極間距離(狹縫寬度)

Claims (19)

  1. 一種液晶顯示面板，其特徵在於：其係具備一對基板、及夾持於該一對基板間之液晶層者，並且該一對基板中之至少一者具有光配向膜，該光配向膜係使液晶分子相對於基板主面水平配向者，該光配向膜之膜厚為50 nm以上。
  2. 如請求項1之液晶顯示面板，其中上述光配向膜係於215℃以上焙燒者。
  3. 如請求項1或2之液晶顯示面板，其中上述一對基板中之至少一者進而於上述光配向膜之液晶層側具有聚合物層。
  4. 如請求項1至3中任一項之液晶顯示面板，其中上述光配向膜之膜厚為125 nm以上。
  5. 如請求項1至4中任一項之液晶顯示面板，其中上述光配向膜係於100℃以上乾燥者。
  6. 一種液晶顯示面板，其特徵在於：其係具備一對基板、及夾持於該一對基板間之液晶層者，並且該一對基板中之至少一者具有光配向膜，該光配向膜係使液晶分子相對於基板主面水平配向者，該液晶顯示面板於一對基板間具有感光性間隔件， 該感光性間隔件係設置於該一對基板中之至少一者上，且向液晶層側突出，該一對基板中之至少一者係於該感光性間隔件間之至少一部分區域設置有槽者。
  7. 如請求項6之液晶顯示面板，其中上述感光性間隔件於基板面上之直徑為14 μm以下。
  8. 如請求項6或7之液晶顯示面板，其中上述一對基板中之至少一者進而於上述光配向膜之液晶層側具有聚合物層。
  9. 如請求項6至8中任一項之液晶顯示面板，其中上述槽係於槽之側面與底面形成有電極，且用以將存在於形成槽之層間絕緣膜之上層的電極與存在於下層之電極等電位地連接的接觸孔。
  10. 如請求項1至9中任一項之液晶顯示面板，其中上述液晶層之配向型為IPS型或FFS型。
  11. 如請求項3或8之液晶顯示面板，其中上述聚合物層係使添加於上述液晶層中之單體聚合而形成者。
  12. 如請求項3或8之液晶顯示面板，其中上述聚合物層係使藉由光照射而聚合之單體聚合而形成者。
  13. 如請求項1至12中任一項之液晶顯示面板，其中上述光配向膜包含可進行光異構化型或光二聚化型之光反應的官能基。
  14. 如請求項13之液晶顯示面板，其中上述光配向膜包含具有肉桂酸酯衍生物之官能基。
  15. 如請求項1至12中任一項之液晶顯示面板，其中上述光配向膜材料於重複單元中包含環丁烷骨架。
  16. 如請求項1至15中任一項之液晶顯示面板，其中上述液晶層含有分子結構中包含苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵的液晶分子。
  17. 如請求項16之液晶顯示面板，其中上述多重鍵為雙鍵。
  18. 如請求項17之液晶顯示面板，其中上述雙鍵包含於烯基中。
  19. 一種液晶顯示裝置，其特徵在於：具備如請求項1至18中任一項之液晶顯示面板。
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