TWI519868B - Liquid crystal display device - Google Patents

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Description

液晶顯示裝置之製造方法
本發明係關於一種液晶顯示裝置之製造方法。更詳細而言，係關於一種於藉由光配向處理所形成之水平配向膜上形成用以改善特性之聚合物層的液晶顯示裝置之製造方法。
液晶顯示裝置(LCD：Liquid Crystal Display)係藉由控制具有雙折射性之液晶分子之配向來控制光之透過/遮斷(顯示之開/關)之顯示裝置。作為LCD之顯示方式，可列舉：使具有負介電各向異性之液晶分子相對於基板面而垂直配向之垂直配向(VA：Vertical Alignment)模式、使具有正或負介電各向異性之液晶分子相對於基板面而水平配向並對液晶層施加橫向電場的共平面切換(IPS：In-Plane Switching)模式、邊緣場切換(FFS：Fringe Field Switching)模式等。
其中，於使用具有負介電各向異性之液晶分子、設置有阻隔壁(rib)或電極之夾縫(slit)作為配向限制用結構物之MVA(Multi-domain Vertical Alignment，多域垂直配向)模式中，即便不對配向膜施加摩擦處理，亦可將電壓施加時之液晶配向方位控制成複數方位，視角特性優異。然而，於先前之MVA-LCD中，存在突起上方或狹縫上方成為液晶分子之配向分割之邊界而使白顯示時之透過率變低、顯示中見到暗線的情況，因此尚存改善之餘地。
相對於此，作為獲得高亮度且可高速響應之LCD之方 法，提出有採用使用聚合物之配向穩定化技術(以下亦稱為PS(Polymer Sustained，聚合物穩定)技術)(例如參照專利文獻1~8)。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，係將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封入基板間，於對基板間施加電壓而使液晶分子傾斜(tilt)之狀態下使單體聚合，從而形成聚合物。藉此，即便於去除電壓施加後，亦可獲得以特定之預傾角傾斜之液晶分子，而將液晶分子之配向方位規定為固定方向。作為單體，係選擇利用熱、光(紫外線)等進行聚合之材料。又，有時亦於液晶組合物中混入用以使單體之聚合反應開始之聚合起始劑(例如參照專利文獻4)。
作為使用聚合性單體之其他液晶顯示元件，例如可列舉：PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal，聚合物分散液晶)及PNLC(Polymer Network Liquid Crystal，聚合物網狀液晶)(例如參照專利文獻9)。該等係具備於液晶中添加聚合性單體並照射紫外線等所形成之聚合物，利用液晶與聚合物之折射率匹配失配進行光散亂之切換。又，作為其他液晶顯示元件，亦可列舉：高分子穩定化鐵電性(FLC(Ferroelectrics Liquid Crystal，鐵電液晶))液晶相(例如參照專利文獻10)、高分子穩定化OCB(Optically Compensated Bend，光學補償彎曲)(例如參照非專利文獻1)等。
另一方面，作為獲得優異之視角特性之技術，近年來正 研究即便不對配向膜施加摩擦處理亦可將電壓施加時之液晶配向方位控制成複數方位而獲得優異之視角特性的光配向技術。光配向技術係使用對光表現出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，藉此使配向膜產生配向限制力的技術(例如參照專利文獻11)。
又，最近，業界發表了於將光配向技術與上述使用聚合物之高分子穩定化技術組合時可抑制遲滯產生之機構之研究(例如參照非專利文獻2及3)。於非專利文獻2及3中，研究了在對一個基板進行摩擦處理並對另一基板進行光配向處理之IPS模式液晶單元中，對液晶中所混合之單體之濃度進行調整之情況。
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2004-70185號公報
專利文獻10：日本專利特開2007-92000號公報
專利文獻11：國際公開第2006/043485號
非專利文獻
非專利文獻1：H. Kikuchi, et al.、Nature Materials、1、64-68、2002
非專利文獻2：長竹等人、液晶討論會2010論文集、「使用高分子穩定化技術之光配向LCD之遲滯特性改善之研究」、2010. 9
非專利文獻3：Y. Nagatake, et al、ITE and SID、「Hysteresis Reduction in EO Characteristics of Photo-Aligned IPS-LCDs with Polymer-Surface-Stabilized Method」、IDW '10、89-92、LCT p2-5、2010. 12
然而，得知藉由光配向處理形成水平配向膜，結果與先前之藉由光配向處理形成垂直配向膜之情形不同，存在於進行黑顯示時之顯示畫面上出現大量之較小亮點，而發生顯示不良之情況。該等亮點係基於大量之較小向錯(液晶配向缺陷)之產生者。又，本發明者等人經過研究，結果得知：上述亮點於VA模式等使用垂直配向膜之模式之顯示時不產生，於IPS模式、FFS模式等使用水平配向膜之模式之顯示時特有地產生。
本發明係鑒於上述現狀而成者，其目的在於提供一種於使用光配向處理形成水平配向膜之情形時不易產生配向缺陷的液晶顯示裝置之製造方法。
本發明者等人對產生向錯之原因進行研究，結果發現：上述向錯易產生於液晶顯示面板內所存在之凹凸、例如柱狀間隔件之周圍、為了使像素電極導通至下層而於絕緣膜上所設置之孔、具有錐形狀之配線等之附近。
又，對使不產生上述向錯之方法進行各種研究，結果著眼於先前用以進行光配向處理之紫外線照射通常針對基板面自法線方向進行之方面，並且發現若採用上述自基板面法線方向之照射，則於具有凹凸之表面上難以進行均勻之光照射。繼而，對針對基板面自傾斜方向照射之方法進行研究，結果判明：藉由自相互差距90°以上之方位對相同位置進行兩次以上之自傾斜方向之照射，凹凸部附近之向錯獲得較大改善。
藉由自傾斜方向之複數次之照射而使上述課題獲得改善之原因如下所述。圖1~圖4係表示對具有凹凸之表面照射紫外線之情況之模式圖。圖3及圖4係表示針對基板面自法線方向照射一次之情況(先前例)，圖1及圖2係表示針對基板面自傾斜方向照射複數次之情況(本發明)。
如圖3所示，在於基板11上存在表面光滑之柱狀之突起物12(例如相當於間隔件)、且於該等結構物上塗佈有包含光配向膜材料之膜14的狀態下，針對基板11面自法線方向照射光時，與針對上述突起物12上之膜14之表面自傾斜方向照射光之情形相同。光配向係基於構成膜14之材質之光化學反應所產生之功能，因此光照射之強度之差異會引起反應之進行之差異。即，於該情形時，於上述突起物12上 之膜14之表面上產生複數個光之照射量微妙地不同之區域，於光化學反應不充分之區域產生光配向之配向限制力不足等影響。另一方面，例如如圖4所示，於在基板11上存在表面朝向內部凹陷之絕緣膜13(例如相當於形成於絕緣膜上之TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)之接觸部位)之情形時，同樣地亦於上述凹陷部位上之膜14之表面上產生複數個光之照射量微妙地不同之區域，於光化學反應不充分之區域產生光配向之配向限制力不足等影響。
相對於此，如圖1所示，於分別自互不相同之方位對基板11面自傾斜方向照射複數次之情形時，未產生上述不均。例如如圖1所示，於在基板11上存在表面光滑之柱狀之突起物12之情形時，對一個突起物12自傾斜兩側進行光之照射，因此各照射區域中之光之照射量於各個區域中均獲得平均化。該情況例如如圖2所示，於在基板11上存在表面朝向內部凹陷之絕緣膜13之情形時亦可謂相同。進而，上述照射方法於對原本表面平坦之區域進行照射之情形時亦不存在問題。其原因在於，於進行複數次之照射之情形時，配向限制力係基於各照射量之合計所產生者，各照射區域中之光之照射量於各個區域中均獲得平均化。又，由以上之說明得知，於沿傾斜方向所照射之至少兩次以上之光之方位差距180°、且入射角之大小相同之V字曝光之時，等效於正面曝光，因此最能發揮其效果。
又，作為使用上述照射方法之優點，亦可列舉以下幾點。圖5係表示使用具有肉桂酸酯基之化合物作為光配向 膜材料、且將進行曝光之光設為偏光之時的照射光之偏光方向與對液晶之配向限制力之朝向的關係之概念圖。於圖5中，單箭頭(1)~(3)表示曝光方向，各雙箭頭表示各自之偏光方向。又，包含肉桂酸酯基之雙箭頭表示對偏光產生反應之肉桂酸酯基、即配向膜材料中所含之肉桂酸酯基之一部分之碳碳雙鍵部(-C=C-)、與其躍遷矩之朝向(a)~(d)。
於如圖5之(1)般自正面方向對紙面內(左右方向)照射具有電矢量之偏光之情形時，於(a)~(d)中，(a)最容易進行反應。(b)及(c)亦藉由上述(1)之照射稍進行反應。藉由上述光照射所產生之對液晶之配向限制力之朝向為相對於(a)之雙箭頭方向之垂直方向。又，(d)之朝向之肉桂酸酯基於上述(1)之照射中幾乎未進行反應。
相對於此，於如圖5之(2)及(3)般自正面方向自具有傾斜角度之方向照射偏光之情形時，於(b)及(c)之朝向上反應充分地進行並且，於(a)及(d)之朝向上反應亦進行。即，上述自傾斜方向之曝光方法尤其對於具有如肉桂酸酯基之直線性光反應性官能基之化合物有效。藉此，官能基之反應數增加，因此獲得優異之反應率。
又，於自傾斜方向照射之情形時需考慮光之反射，若照射光為P偏光，則與其他偏光相比成為低反射率，進入配向膜中之程度增加，因此藉由P偏光進一步促進傾斜照射之情形時之光配向膜之反應。
如此，本發明者等人想出可巧妙解決上述課題之方法，完成本發明。
即，本發明一方面係一種液晶顯示裝置之製造方法，其具有對一對基板之至少一個基板上所塗佈之光配向膜材料進行照射光之光配向處理而形成水平配向膜的步驟，且該光配向處理係針對該基板面自傾斜方向對相同區域照射兩次以上之光之處理，於該光配向處理所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光係自相互差距90°以上之方位所照射之偏光。
作為上述液晶顯示裝置之製造方法之構成要素，只要為將上述構成要素作為必需構成要素所形成者，則並不受其他構成要素之特別之限定。以下詳細說明上述液晶顯示裝置之製造方法及其較佳之方法。再者，將2個以上之以下所記載之上述液晶顯示裝置之製造方法之各個較佳之方法進行組合所得之方法亦為上述液晶顯示裝置之製造方法之較佳之方法。
上述液晶顯示裝置之製造方法具有對一對基板之至少一個基板上所塗佈之光配向膜材料進行照射光之光配向處理而形成水平配向膜的步驟。較佳為對一對基板之雙方之基板進行光配向處理。所謂光配向膜，係具有藉由偏光或無偏光之照射使膜產生各向異性而對液晶產生配向限制力之性質之高分子膜。於本發明中，使用偏光作為光配向處理所使用之光。光配向膜材料係使用藉由光之照射而活性化之材料。
上述光配向膜材料較佳為包含選自由聯三苯衍生物、萘衍生物、菲衍生物、稠四苯衍生物、螺吡喃衍生物、螺 啶衍生物、紫羅鹼衍生物、二芳基乙烯衍生物、蒽醌衍生物、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、茋衍生物、及蒽衍生物所組成之群中之至少一種化學結構。再者，該等衍生物中所含之苯環亦可為雜環。此處所謂「衍生物」，係指經特定之原子或官能基取代者、及於分子結構中組入有1價及2價以上之官能基者。該等衍生物位於聚合物主鏈之分子結構中、或位於聚合物側鏈之分子結構中、或為單體或低聚物均可。於光配向膜材料中包含(較佳為3重量%以上)該等具有光活性之官能基之單體或低聚物之情形時，構成光配向膜之聚合物本身亦可為非光活性。就耐熱性之觀點而言，構成光配向膜之聚合物較佳為聚矽氧烷、聚醯胺酸或聚醯亞胺。
上述光配向膜材料只要具有上述性質，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光配向之官能基之高分子中含有添加劑等其他低分子、或非光活性之其他高分子之形態。例如亦可為於非光活性之高分子中混合有包含可光配向之官能基之添加劑之形態。光配向膜材料係選擇引起光分解反應、光致異構化反應、或光二聚化反應之材料。與光分解反應相比，光致異構化反應及光二聚化反應通常可以長波長且較少之照射量進行配向，因此量產性優異。
即，形成上述光配向膜之材料較佳為含有具有光致異構化型、光二聚化型、或此兩者之官能基之化合物。引起光 致異構化反應或光二聚化反應之代表性之材料為偶氮苯衍生物、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。引起光分解反應之代表性之材料為具有環丁烷骨架之材料。該等光反應性官能基中所含之苯環亦可為雜環。
上述光配向膜材料尤佳為含有具有選自由偶氮基、查耳酮基、茋基、香豆素基及肉桂酸酯基所組成之群中之至少一種官能基之化合物，從而於進行本發明之光配向處理時反應性尤為優異。其中，肉桂酸酯基之反應率較高。
藉由對上述光配向膜材料進行光照射之步驟所形成之配向膜為水平配向膜。所謂水平配向膜，係指使鄰近之液晶分子相對於該水平配向膜面而實質上沿水平方向配向之膜。水平配向膜之配向限制力主要根據光配向膜材料(光官能基)之種類而決定，藉由光之種類、光之照射時間、光之照射強度、光官能基之種類等可調節液晶分子之配向方位、預傾角之大小等。作為藉由上述液晶顯示裝置之製造方法所製作之液晶顯示裝置之例，可列舉：IPS型、FFS型、OCB型、TN(Twisted Nematic，扭轉向列)型、STN(Super Twisted Nematic，超扭轉向列)型、FLC型、AFLC(Anti-Ferroelectric，反鐵電液晶)型、PDLC型、及PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)型。較佳為IPS型、FFS型、FLC型、或AFLC型，利用自基板正面之1次偏光照射便可達成所需之配向，因此製程簡便且量產性優異。
上述配向型亦適於為了改善視角特性而於上述一對基板 之至少一個上形成多區域結構之形態。所謂多區域結構，係指於未施加電壓時或施加電壓時之任一時刻、或該兩時刻存在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)或配向方向不同之複數個區域的結構。為達成多區域結構，需積極地進行將電極圖案化成適當之形態、或於對光活性材料照射光時使用光罩等任一處理、或此兩種處理。
上述光配向處理係針對上述基板面自傾斜方向對相同區域進行兩次以上之照射之處理，於該光配向處理所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光係自相互差距90°以上之方位所照射之偏光。如上所述，藉由上述照射，可有效地防止於液晶顯示面板上所存在之凹凸(例如柱狀間隔件之周圍、為了使像素電極導通至下層而於絕緣膜上所設置之孔、具有錐形狀之配線等)之附近產生液晶分子之配向缺陷(向錯)。又，藉由上述方法，於對原本表面平坦之區域進行照射之情形時亦不存在問題。再者，上述所謂「自互不相同之方位照射」，於進行三次以上之照射之情形時，係指三次中之至少兩次係自差距90°以上之方位所照射。
較佳為上述所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光係自相互差距150~210°之方位所照射，更佳為自相互差距180°之方位所照射。藉此，無論對於存在凹凸之區域或無凹凸之區域均可賦予均勻性更優異之配向特性。
較佳為上述所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光之入射角之誤差為45°以內。藉此，可減小藉由各光照射所 賦予之配向限制力之誤差，可獲得具有均勻之配向特性之水平配向膜。
尤其是於使用組合該等之V字曝光之情形時，即，於上述光配向處理所照射之光中之至少兩次係自相互差距180°之方位所照射、且上述至少兩次之光之入射角之誤差處於10°之範圍內的情形時，無論對於存在凹凸之區域或無凹凸之區域均可賦予均勻性更優異且平衡性良好之配向特性。又，V字曝光亦具有可使曝光裝置之裝置結構簡單化之優點。
較佳為上述所照射之兩次以上之光中之至少一次之光具有10~60°之入射角。更佳為於上述形成水平配向膜之步驟中所照射之光均具有10~60°之入射角。
較佳為上述所照射之兩次以上之光中之至少一次之光為P偏光。更佳為於上述光配向處理中所照射之光均為P偏光。於針對基板面自傾斜方向照射之情形時，需考慮光之反射，若照射光為P偏光，則與其他偏光相比成為低反射率，進入配向膜中之程度增加，因此促進傾斜照射之情形時之光配向膜之反應。
上述液晶顯示裝置之製造方法較佳為進而具有如下步驟：對上述一對基板間所注入之含有液晶材料與單體之液晶組合物照射光，使上述單體聚合，於上述水平配向膜上形成對鄰近之液晶分子進行配向控制之聚合物層。以下詳細說明其原因。
目前之光配向技術主要導入至VA模式等使用垂直配向 膜之類型之TV之量產用途，IPS模式等使用水平配向膜之類型之TV之量產用途尚未導入該技術。其原因在於使用水平配向膜會導致於液晶顯示時產生較大殘像。所謂殘像，係指對液晶單元之一部分持續施加一定時間之相同電壓，其後將顯示整體變為另一顯示時，於持續施加電壓之部分與未施加電壓之部分觀察到亮度之差異的現象。
圖6係表示進行光配向處理所製作之IPS模式之液晶單元之殘像之情況之模式圖。如圖6所示，得知於電壓(AC)施加部IM與電壓(AC)未施加部UIM，亮度較大地不同，於電壓(AC)施加部IM明顯產生殘像。
因此，本發明者等人進行了於使用光配向處理之IPS模式之液晶單元之製作時導入高分子穩定化(PS)步驟之研究，該高分子穩定化(PS)步驟係於液晶中添加聚合性單體，利用熱或光使聚合性單體聚合而於構成與液晶層之界面之面上形成聚合物層。圖7係表示導入光配向處理、並採用PS步驟所製作之IPS模式之液晶單元之殘像之情況之模式圖。如圖7所示，得知於電壓(AC)施加部IM與電壓(AC)未施加部UIM，亮度幾乎未改變，電壓(AC)施加部IM之殘像獲得改善。如此，藉由對先前之方法增加PS步驟，較大地改善殘像。
本發明者等人對於IPS模式之液晶單元中產生尤為明顯之殘像之原因進行各種研究，結果發現於IPS模式之液晶單元與VA模式之液晶單元中殘像之產生機制有所不同。根據本發明者等人之研究，於VA模式中，殘像之產生在 於極角方向之傾斜殘存(記憶)，相對於此，於IPS模式中，殘像之產生在於方位角方向之配向殘存(記憶)，並且形成電雙層。又，根據進一步之研究，得知該等現象起因於光配向膜中所使用之材料。
又，本發明者等人進行詳細之研究，結果得知，藉由PS步驟之改善效果於使用由具有光活性之材料所形成之配向膜時尤為有效，例如於在由非光活性之材料所形成之配向膜上進行藉由摩擦法之處理時、或不進行配向處理本身時，無法獲得藉由PS步驟之改善效果。
根據本發明者等人之考察，由具有光活性之材料所形成之配向膜與PS步驟之組合較佳之原因如下所述。圖8係比較於由非光活性之材料所形成之配向膜上進行PS步驟時的聚合性單體之聚合之情況之模式圖。圖9係比較組合由具有光活性之材料所形成之配向膜與PS步驟時的聚合性單體之聚合之情況之模式圖。如圖8及圖9所示，於PS步驟中，對一對基板與該一對基板間所填充之液晶組合物進行紫外線等之光照射，使液晶層內之聚合性單體33、43開始自由基聚合等連鎖聚合，該聚合物於配向膜32、42之液晶層30側之表面上堆積而形成液晶分子之配向控制用之聚合物層(以下亦稱為PS層)。
配向膜42對光為非活性之情形如圖8所示，藉由光照射而激發之液晶層30中之聚合性單體43a均勻地產生於液晶層30中。繼而，經激發之聚合性單體43b發生光聚合，於配向膜42與液晶層30之界面上藉由相分離而形成聚合物 層。即，於PS步驟中，存在於塊體中經激發之聚合性單體43b於光聚合後向配向膜42與液晶層30之界面移動之製程。
另一方面，配向膜32對光具有活性之情形如圖9所示，更多地形成有激發狀態之聚合性單體33b。其原因在於，於配向膜32中藉由光照射而產生光吸收，該激發能量被傳達至聚合性單體33a，接近光配向膜32之聚合性單體33a接受激發能量而易變化為激發狀態之聚合性單體33b。即，藉由光照射而激發之液晶層中之聚合性單體33a偏在於配向膜32與液晶層30之界面附近，且更大量地存在。因此，於配向膜32對光具有活性之情形時，可無視經激發之聚合性單體33b於光聚合後向配向膜32與液晶層30之界面移動之製程。因此，聚合反應及聚合物層之形成速度提高，可形成具有穩定之配向限制力之PS層。
又，本發明者等人進行研究，結果得知，關於由PS層產生之殘像之減輕效果，對水平配向膜之效果高於對垂直配向膜之效果。認為其原因如下。圖10係表示針對垂直配向膜而使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。圖11係表示針對水平配向膜而使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。
如圖10所示，於配向膜為垂直配向膜之情形時，構成垂直配向膜之光活性基52經由疏水基55而間接地接觸液晶分子54或聚合性單體53，從而不易發生自光活性基52向聚合性單體53之激發能量之授受。
另一方面，如圖11所示，於配向膜為水平配向膜之情形 時，構成水平配向膜之光活性基62直接地接觸液晶分子64或聚合性單體63，因此易發生自光活性基62向聚合性單體63之激發能量之授受。因此，聚合反應及聚合物層之形成速度提高，可形成具有穩定之配向限制力之PS層。
因此，對由光活性材料所形成之配向膜進行PS步驟，且於該配向膜為水平配向膜之情形時進行PS步驟，藉此激發能量之授受飛躍性地提高，可大為減少殘像之產生。並且，可獲得殘像獲得減輕、具有優異之顯示特性之液晶顯示裝置。
上述單體之聚合性官能基較佳為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基、或環氧基。又，上述單體較佳為藉由光之照射開始聚合反應(光聚合)之單體、或藉由加熱開始聚合反應(熱聚合)之單體。即，上述聚合物層較佳為藉由光聚合所形成、或藉由熱聚合所形成。尤佳為光聚合，藉此，可於常溫下容易地開始聚合反應。光聚合所使用之光較佳為紫外光、可見光、或該等兩者。
用以形成上述聚合物層之聚合反應並無特別限定，雙官能性之單體一面形成新鍵結一面階段性地高分子量化之「逐次聚合」、單體依序鍵結於由少量之觸媒(例如起始劑)所產生之活性種上而連鎖性地成長之「連鎖聚合」均包括在內。作為上述逐次聚合，可列舉：縮聚合、加成聚合等。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。
藉由於水平配向膜上形成上述聚合物層，可使水平配向 膜之配向限制力變得穩定。其結果可大為減少顯示之殘像之產生，大幅度改善顯示品質。又，對液晶層施加閥值以上之電壓，而於液晶分子預傾斜配向之狀態下使單體聚合，形成聚合物層，於該情形時，上述聚合物層係以具有使液晶分子預傾斜配向之結構之形態形成。
上述單體較佳為於骨架中具有芳香環、且該芳香環為直線狀之棒狀分子。若為棒狀分子，則成為近似液晶分子之結構，因此獲得易溶於液晶中之優點。作為具有成為棒狀分子之骨架之單體，可列舉：聯苯系、萘系、菲系、及蒽系單體。上述單體中所含之氫原子之一部分或全部可經鹵素原子、烷基或烷氧基取代。又，上述烷基或烷氧基中所含之氫原子之一部分或全部亦可經鹵素原子取代。
上述單體較佳為藉由光之照射而進行聚合之帶有聚合起始劑功能之單體。若液晶層中未反應之單體及聚合起始劑之類的易攜帶電荷之物質殘存於液晶層中，則存在完成後之通常之使用態樣下之背光之影響、或組裝步驟後之檢查用老化步驟之影響導致產生離子性雜質、使液晶顯示產生殘像或顯示不均之虞。藉由帶有聚合起始劑功能之單體，帶有聚合起始劑功能之單體本身成為構成聚合物層之成分，因此聚合反應結束後不會作為雜質殘存於液晶層中。作為可成為帶有聚合起始劑功能之單體之單體，可列舉具有甲基丙烯醯氧基、丙烯醯氧基、乙烯氧基、丙烯醯胺基、或甲基丙烯醯胺基作為聚合性官能基者。該等聚合性官能基藉由紫外線(具有300~380 nm之範圍之波長之光)而 自發地生成自由基，因此即便無另外的聚合起始劑亦可開始聚合。上述聚合性官能基所具有之氫原子之一部分或全部可經鹵素原子、烷基或烷氧基取代。又，上述烷基或上述烷氧基所具有之氫原子之一部分或全部可經鹵素原子取代。
又，若於PS步驟中所生成之聚合物之尺寸過大，則存在並非於配向膜表面，而是於整個液晶層上構成具有巨大之分子之聚合物網狀結構的情況，結果存在引起作為塊體之液晶配向固定化及液晶有效施加電壓降低、導致V-T特性之高電壓偏移之虞。若將聚合起始劑設為高濃度，則可增加聚合反應起始點，因此可減小藉由光照射所生成之聚合物尺寸，但如上所述，聚合起始劑殘存於液晶中可能導致產生殘像等問題。
相對於此，藉由上述帶有聚合起始劑功能之單體，可於不使用聚合起始劑之情況下提高反應起始點之密度，可於光照射後不久容易地生成聚合物尺寸較小之低聚物狀物質，又，亦可增加其生成數量。並且，如此所生成之低聚物狀物質利用藉由於液晶層中之溶解度降低之析出效果，快速地堆積於配向膜表面而形成聚合物層。
上述帶有聚合起始劑功能之單體亦可組合使用不具有光聚合起始功能之丙烯酸酯單體、二丙烯酸酯單體等，藉此，可調整光聚合反應速度。於抑制聚合物網狀物生成之情形時，上述光聚合反應速度之調整可成為有效之機構之一。
上述單體較佳為藉由可見光之照射而開始聚合之單體。可見光與紫外光不同，可降低對液晶層及配向膜之損害。作為上述單體，可列舉：藉由光分解或奪氫而生成自由基之苯偶醯系、安息香醚系、苯乙酮系、苯偶醯縮酮系、及酮系之單體。該等單體具有聚合性官能基，例如可列舉：甲基丙烯醯氧基、丙烯醯氧基、乙烯氧基、丙烯醯胺基、及甲基丙烯醯胺基。即，上述單體較佳為藉由紫外光或可見光之照射而發生光分解反應、或奪氫反應。
上述電極較佳為透明電極。作為本發明中之電極材料，可使用鋁等遮光性材料、及氧化銦錫(ITO：Indium Tin Oxide)、氧化銦鋅(IZO：Indium Zinc Oxide)等透光性材料中之任意者，但例如於一對基板之一基板上具有彩色濾光片之情形時，必須自不具有彩色濾光片之另一基板上進行用以使單體聚合之紫外線之照射，因此若上述另一基板所具有之電極具有遮光性，則會導致單體之聚合之無效率化。
上述液晶材料較佳為含有分子結構中包含除苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵之液晶分子。其原因在於，液晶分子本身之多重鍵會因光而活性化，而可成為可進行活性化能量或自由基等之授受之傳輸體(載子)。即，藉由使液晶具有光活性或使之成為傳輸自由基等之傳輸體(載子)，聚合性單體之反應速度與PS層之形成速度進一步提高，形成穩定之PS層。
上述液晶分子可為具有正介電各向異性者(正型)及具有 負介電各向異性者(負型)中之任意者。上述液晶分子較佳為於液晶層中具有高對稱性之向列型液晶分子。作為上述液晶分子所具有之骨架之例，可列舉具有2個環結構及鍵結於該環結構上之基線性連接而成之結構者。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，上述液晶分子只要含有除苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵作為必需，則亦可含有苯環之共軛雙鍵，並非絕對排除該鍵。又，上述液晶分子亦可為混有複數種者。為了確保可靠性、提高響應速度、以及調整液晶相溫度域、彈性常數、介電各向異性及折射率各向異性，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。於上述多重鍵中，雙鍵之反應性優於三鍵。再者，上述多重鍵亦可為三鍵，於該情形時，上述三鍵較佳為包含於氰基中。進而，上述液晶分子較佳為含有兩種以上之上述多重鍵。
根據本發明，即便於與液晶層之界面存在複數個凹凸之情形時，亦穩定地形成控制液晶分子之配向性之PS層，因此可獲得配向缺陷較少之液晶顯示裝置。
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。
實施形態1
以下說明實施形態1之液晶顯示裝置之製造方法。藉由實施形態1之液晶顯示裝置之製造方法所製造之液晶顯示裝置可較佳地用於TV面板、數位標牌、醫療用監視器、電子書、PC用監視器、平板終端用面板、行動電話終端用面板等中。
於進行光配向處理前，首先，準備挾持液晶層之TFT基板及對向基板之一對基板。圖12係表示於實施形態1中對TFT基板進行光照射之情況之立體模式圖。圖13係表示於實施形態1中對對向基板進行光照射之情況之立體模式圖。
如圖12所示，作為TFT基板，係使用例如於玻璃基板上經由絕緣膜分別配置有掃描信號線21、資料信號線22、TFT23及像素電極24者。掃描信號線21及資料信號線22係相互交叉地配置，分別與TFT(薄膜電晶體)23之各電極連接。TFT23之電極之一進而經由設置於絕緣膜之接觸孔與像素電極24連接。並且，若對TFT23施加以特定之時序而脈衝性地供給之掃描信號，則由資料信號線22所供給之資料信號以該時序供給至像素電極24。複數個像素電極24配置成矩陣狀。再者，亦可經由絕緣膜以橫切像素電極24之方式配置輔助像素電位之CS配線。若為IPS模式或FFS模式，則像素電極成為如圖12所示之梳型電極，若為其他模式，則亦可設為其他形狀。例如上述絕緣膜上所設置之接觸孔成為於TFT基板之表面形成凹陷之原因，掃描信號線21、資料信號線22等各種配線、TFT23所具有之各種電極 所具有之錐形狀成為於TFT基板之表面形成凹凸之原因。
如圖13所示，作為對向基板，係使用例如於玻璃基板上分別配置有BM(黑矩陣)26、與彩色濾光片27者。BM26係以遮覆TFT基板之掃描信號線21及資料信號線22之方式形成為格子狀，於利用BM26所分隔出之區域中形成彩色濾光片27。該等BM26及彩色濾光片27成為於對向基板之表面形成凹凸之原因。
於圖12及圖13中雖未圖示，但於TFT基板及/或對向基板上除像素電極以外，亦形成有共通電極。若為IPS模式，則共通電極成為梳型電極，若為FFS模式，則共通電極成為平板狀電極。又，於該等基板之貼合前，於TFT基板及對向基板之任一者上配置柱狀間隔件，該柱狀間隔件亦成為於基板表面形成突起結構之原因。
繼而，藉由旋轉澆鑄法對於各基板之表面塗佈包含光配向膜材料之溶液等後，例如於180℃下進行60分鐘之塗佈液之焙燒，藉此形成水平配向膜。作為光配向膜材料，可列舉包含感光性基之樹脂等。更具體而言，較佳為含有包含偶氮基(-N=N-)之偶氮苯基(下述化學式(1))、茋基(下述化學式(2))、4-查耳酮基(下述化學式(3))、4'-查耳酮基(下述化學式(4))、香豆素基(下述化學式(5))、肉桂醯基(下述化學式(6))、肉桂酸酯基(下述化學式(7))等感光性基之聚醯亞胺、聚醯胺酸、聚順丁烯二醯亞胺、聚乙烯、聚矽氧烷等聚合物。下述化學式(1)~(7)之感光性基係藉由光(較佳為紫外線)之照射引起交聯反應(包括二聚化反應)、異構 化反應、光再配向等者，藉由該等，與光分解型之光配向膜材料相比，可有效地減小配向膜面中之預傾角之不均。再者，下述化學式(1)~(7)之感光性基亦包括苯環上鍵結有取代基之結構。再者，於下述化學式(6)之肉桂醯基中之羰基上進而鍵結有氧原子而成之肉桂酸酯基(下述化學式(7))之反應率尤其高，藉由低照射能量便可實現水平配向。作為苯環上之取代基之例，較佳為氟、烷基、烷氧基、苄基、苯氧基、苯甲醯基、苯甲酸酯基或苯甲醯氧基、或該等之衍生物，藉此，可提高電氣特性及配向穩定性。又，若為低照射能量，則亦具有可抑制彩色濾光片等其他構件之劣化之進行之優點。因此，作為光配向膜材料，更佳為含有包含肉桂酸酯基之化合物者。用以形成配向膜之焙燒溫度、焙燒時間、及光配向膜之膜厚並無特別限定，只要適當設定即可。
其次，說明配向膜之曝光方法。首先，如圖12所示，於一基板(TFT基板)中，於各像素區域內設想與資料信號線22之長度方向平行之入射面，自相對於基板面所對應之法線方向傾斜+θ°之方向照射偏光紫外線(第一曝光)。繼而，對於進行有第一曝光之區域，進而自相對於基板面之法線傾斜-θ°之方向照射偏光紫外線(第二曝光)。各偏光紫外線之照射方向於將所照射之偏光紫外線之光軸分別投影於基 板面之情形時，該等所投影之光軸之方位均與資料信號線22之延伸方向平行，且具有相互差距180°之方位。即，於實施形態1中對TFT基板進行之曝光為V字曝光。藉此，無論對何種凹凸面照射光、或對平面照射光，均成為等效之曝光量，配向限制力於任一區域中均獲得均勻化。上述偏光紫外線較佳為P偏光成分多於S偏光成分之紫外線，更佳為P偏光。藉此，可減少基板面上之反射成分，提高光配向處理之反應率。
繼而，如圖13所示，於另一基板(對向基板)中，亦於各像素區域內設想與黑矩陣26之長度方向平行之入射面，自相對於基板面所對應之法線方向傾斜+θ°之方向照射偏光紫外線(第一曝光)。繼而，對於進行有第一曝光之區域，進而自相對於基板面之法線傾斜-θ°之方向照射偏光紫外線(第二曝光)。各偏光紫外線之照射方向於將所照射之偏光紫外線之光軸分別投影於基板面之情形時，該等所投影之光軸均與黑矩陣26之延伸方向平行，且具有相互差距180°之方位。即，於實施形態1中對對向基板進行之曝光與TFT基板同樣地為V字曝光。又，上述偏光紫外線與上述與同樣地較佳為P偏光。
於實施形態1中，可換言之，對TFT基板所照射之兩次以上之光(第一曝光及第二曝光)分別構成大致相同之入射面20。又，可換言之，對對向基板所照射之兩次以上之光(第一曝光及第二曝光)分別構成大致相同之入射面20。更佳為以使對TFT基板所照射之兩次以上之光、及對對向基 板所照射之兩次以上之光分別所構成之入射面20成為大致相同之方式貼合該等基板。此處，所謂大致相同，包含5°以內之誤差，較佳為1°以內。即，上述所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光較佳為自相互差距180°±5°之方位所照射，更佳為自相互差距180°±1°之方位所照射。又，對TFT基板及對向基板所照射之光之入射角較佳為10~60°。
其次，說明於實施形態1中所使用之曝光裝置。圖14係於實施形態1中所使用之曝光裝置之平面模式圖。圖15係於實施形態1中所使用之曝光裝置之剖面模式圖。
如圖14及圖15所示，於實施形態1中所使用之曝光裝置130係單平台型之掃描型曝光裝置，具備包含複數個曝光頭131之曝光平台132、與載置基板(TFT基板或對向基板)110之工作台133。工作台133亦作為使基板110移動之機構而發揮功能。曝光裝置130可具備僅使曝光平台132移動之機構，亦可具備使載置基板110之工作台133、與曝光平台132兩者移動之移動機構。基板110為分割成面板尺寸(圖中之111之區域之尺寸)之前之母玻璃基板。於基板110之表面塗佈有光配向膜材料。
如圖14所示，複數個曝光頭131係沿著與基板110之移動方向(掃描方向)a正交之方向b而相互空開間隔地配置。各曝光頭131係於可沿著與基板110之被照射面平行之面而於方向a及b上移動之狀態下獲得支撐。
如圖15所示，各曝光頭131具備發出紫外線之光源134、光罩150、及設置於光源134及光罩150之間之偏光濾光 片、光學透鏡等光學構件，係以可經由光罩150以特定之照射角度(例如入射角10~60°)對基板110之表面照射偏光紫外線的方式所構成。各光學構件可將光源所發出之紫外線轉換成所需之狀態。光源134只要根據照射對象適當選擇即可，亦可為發出可見光線之光源。
各曝光頭131具備攝像機構135、記憶機構、對照機構、及光罩移動機構。攝像機構135係用以拍攝基板110之表面者，例如可採用CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合裝置)相機。於記憶機構中記憶有成為曝光之位置對準之基準之基準圖像。對照機構係比較對照攝像機構135所拍攝之圖像與基準圖像，算出實際進行曝光之位置與應曝光之位置之偏差。光罩移動機構係基於藉由對照機構之偏差之計算結果，修正光罩150之位置及角度。再者，對照機構亦可使用比較對照拍攝基板110之結果與拍攝光罩150之結果者代替使用基準圖像。
光罩150之表面係以大致與基板110之被照射面平行之方式配置，於光罩150與基板110之間設置有鄰近間隙141。
圖16係於實施形態1中所使用之曝光裝置所具備之光罩之立體模式圖。又，圖17係於實施形態1中所使用之曝光裝置所具備之光罩之平面模式圖。光罩150如圖16所示，例如可使用由以石英玻璃等為材料之透明基板、與於透明基板上形成圖案而成之遮光構件所構成的板狀之構件。遮光構件所處之部位成為遮光部152，由遮光部152圍成之部位成為透光部151。透光部151具有兩末端尖細之狹縫形 狀。更具體而言，如圖17所示，光罩150之透光部151具有主區域153及副區域154。主區域153之寬度均勻，副區域154之寬度隨著自主區域153離開而逐漸變窄。藉此，經由副區域154所透過之光之量與經由主區域153所透過之光之量相比而變少。再者，透光部151並不限於由透光性之構件所構成之情況，例如亦可為貫通透明基板之開口部。
圖18係表示於實施形態1中對基板面進行曝光之情況之概略圖。若使基板110通過光罩150之下方，則如圖18所示，於基板110之表面上，相當於光罩150之透光部151之形狀之區域120獲得曝光。
其次，說明對母玻璃基板之具體之曝光方法。於實施形態1中，採用同時使用複數個光罩之4次曝光方式。此處，對不移動光罩而移動基板進行掃描曝光之情形進行說明。又，此處，對以資料信號線之長度方向成為掃描方向之方式移動基板之情形進行說明。圖19係表示於實施形態1中對TFT基板面進行曝光之情況之剖面模式圖。圖20係表示於實施形態1中對TFT基板面進行曝光之情況之平面模式圖。如圖20所示，相對於曝光所使用之光罩150之透光部151之形狀均為兩末端尖細之狹縫狀。以使透光部151之長度方向與掃描信號線之長度方向一致之方式、即與資料信號線之長度方向正交之方式配置光罩。
繼而，如圖19及圖20所示，一面使基板110於+x軸方向上等速地移動，一面經由光罩150自基板110之塗佈有光配向膜材料之區域之一端開始直至另一端為止照射偏光紫外 線(第一曝光)。該第一曝光之結果為分別對通過光罩150之透光部之主區域而進行曝光之第一區域121、及通過光罩150之透光部之副區域而進行曝光之第二區域122及第三區域123進行曝光。
光罩150之副區域所通過之區域成為與鄰接之曝光區域一部分相互重疊之接合區域。對於如母玻璃基板之面積較大之基板，利用一次曝光無法完成光配向處理，因此需分複數次進行曝光。並且，於進行複數次之曝光之情形時，產生成為各曝光區域之邊界部分之接合區域，該接合區域可能導致配向不均。因此，於實施形態1中，預先準備具有朝向末端而變得尖細之形狀之副區域，使副區域之開口率小於主區域之開口率，藉此使接合區域之邊界變得模糊，抑制配向不均之產生。
如圖19及圖20所示，藉由第一曝光，可於基板110表面形成使鄰近之液晶分子相對於基板面而實質上水平(相對於基板面0~2°)地配向之光配向膜。於圖19中，液晶分子171之長軸朝向y軸方向。
若第一曝光結束，則繼而使基板110向-x軸方向移動，回到開始地點。繼而，對於進行了第一曝光之區域，改變入射角而再次進行曝光(第二曝光)。於第二曝光中所曝光之光之入射角與於第一曝光中所曝光之光之入射角為正負相反(即，光係自差距180°之方位以具有相同絕對值之入射角所照射)，藉此，進行的是V字曝光。該第二曝光之結果為分別對通過光罩150之透光部151之主區域而進行曝光 之第一區域121、及通過光罩150之透光部151之副區域而進行曝光之第二區域122及第三區域123進行曝光。
若第二曝光結束，則繼而使基板110向-x軸方向移動，回到曝光平台132之近前之位置(開始地點)。繼而，使各曝光頭131於+y軸方向上僅移動1個曝光頭之長度、即相當於分別將光罩之透光部151之1個主區域及1個副區域相加之長度。
繼而，如圖19及圖20所示，以與第一曝光之時相同之入射角，一面使基板110於+x軸方向上等速地移動，一面經由光罩150自基板110之塗佈有光配向膜材料之區域之一端開始直至另一端為止照射偏光紫外線(第三曝光)。此時，基板110係於與光罩150之透光部151之長度方向正交之方向上移動。該第三曝光之結果為分別對通過光罩150之透光部151之主區域而進行曝光之第四區域124、及通過光罩150之透光部151之副區域而進行曝光之第五區域125及第六區域126進行曝光。
若第三曝光結束，則繼而使基板110向-x軸方向移動，回到開始地點。繼而，與第二曝光同樣地，對於進行了第三曝光之區域，改變入射角而再次進行曝光(第四曝光)。於第四曝光中所曝光之光之入射角與於第三曝光中所曝光之光之入射角為正負相反(即，光係自差距180°之方位以具有相同絕對值之入射角所照射)，藉此，進行的是V字曝光。
圖21係表示實施形態1中之曝光步驟後之基板之曝光區 域之平面模式圖。藉由上述曝光方式，基板110之整個面進行曝光，基板110之光配向處理結束。又，於第一曝光及第二曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第三區域(接合區域)123、與於第三曝光及第四曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第五區域(接合區域)125重疊，各經2次曝光，且於第一曝光及第二曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第二區域(接合區域)122、與於第三曝光及第四曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第六區域(接合區域)126重疊，各經2次曝光。
藉此，於第一曝光~第四曝光中經由光罩150之透光部之副區域而經照射之區域中之曝光量、與於第一曝光~第四曝光中經由光罩之透光部之主區域而經照射之第一區域121及第四區域124中之曝光量大致等效，獲得均勻之配向，可防止接合區域中之顯示不均之產生。
再者，於上述說明中，於第一曝光及第三曝光結束後，使基板110向-x軸方向移動而使曝光頭回到開始地點，並且改變入射角之朝向而進行曝光，但亦可使用使基板旋轉180°之方法(實施形態1之變形例)來代替上述方法。藉此，可於不變更入射角、且不使曝光頭回到開始地點之情況下開始第二曝光或第四曝光，從而縮短步驟數。
分別對具備TFT基板之構成之母玻璃基板、及具備對向基板之構成之母玻璃基板進行以上步驟，藉此可完成對各基板之光配向處理。
再者，此處，對具有1個曝光平台132之曝光裝置130進行了說明，但曝光裝置130亦可具有複數個平台。例如可分別對第一曝光、第二曝光、第三曝光、及第四曝光設置合計4個平台。
實施形態2
實施形態2之製造方法於所使用之曝光裝置不同、曝光方式不同之方面與實施形態1有所不同，除此以外與實施形態1相同。
圖22係於實施形態2中所使用之曝光裝置之平面模式圖。圖23係於實施形態2中所使用之曝光裝置之剖面模式圖。
如圖22及圖23所示，於實施形態2中所使用之曝光裝置230係單平台型之掃描型曝光裝置，具備包含複數個曝光頭231之曝光平台232、與載置基板(TFT基板或對向基板)210之工作台233。工作台233亦作為使基板210移動之機構而發揮功能。曝光裝置230可具備僅使曝光平台232移動之機構，亦可具備使載置基板210之工作台233、與曝光平台232兩者移動之移動機構。基板210為分割成面板尺寸(圖中之211之區域之尺寸)之前之母玻璃基板。於基板210之表面塗佈有光配向膜材料。
如圖22所示，複數個曝光頭231係沿著相對於基板210之移動方向(掃描方向)a而正交之方向b、相互空開間隔地配置。各曝光頭231係於可沿著與基板210之被照射面平行之面、於方向b上移動之狀態下獲得支撐。
如圖22及圖23所示，各曝光頭231具備第一曝光用及第三曝光用之第一曝光單元236a、第二曝光用及第四曝光用之第二曝光單元236b、及光罩250。第一曝光單元236a具有發出紫外線之光源234a、設置於光源234a與光罩250之間之偏光濾光片、及光學透鏡等光學構件。第二曝光單元236b具有發出紫外線之光源234b、設置於光源234b與光罩250之間之偏光濾光片、光學透鏡等光學構件。各光學構件可將光源所發出之紫外線轉換成所需之狀態。各曝光頭231係以可經由光罩250以特定之照射角度(例如入射角10~60°)對基板210之表面照射偏光紫外線的方式所構成。光源234a、234b只要根據照射對象適當選擇即可，亦可為發出可見光線之光源。
各曝光頭231具備攝像機構235、記憶機構、對照機構、及光罩移動機構。攝像機構235係用以拍攝基板210之表面者，例如可採用CCD相機。於記憶機構中記憶有成為曝光之位置對準之基準之基準圖像。對照機構係比較對照攝像機構235所拍攝之圖像與基準圖像，算出實際進行曝光之位置與應曝光之位置之偏差。光罩移動機構係基於藉由對照機構之偏差之計算結果，修正光罩250之位置及角度。再者，對照機構亦可使用比較對照拍攝基板210之結果與拍攝光罩250之結果者代替使用基準圖像。
光罩250之表面係以大致與基板210之被照射面平行之方式配置，於光罩250與基板210之間設置有鄰近間隙241。
實施形態2中之光罩250之透光部251之特徵與實施形態1 相同。
以下，說明於實施形態2中所使用之曝光裝置、及對母玻璃基板之具體之曝光方法。於實施形態2中，採用同時使用複數個光罩之2次曝光方式。此處，對不移動光罩而移動基板進行掃描曝光之情形進行說明。又，此處，對以資料信號線之長度方向成為掃描方向之方式移動基板之情形進行說明。
圖24係表示於實施形態2中對TFT基板面進行曝光之情況之平面模式圖。圖25係表示於實施形態2中對TFT基板面進行曝光之情況之剖面模式圖。如圖24所示，於實施形態2中所使用之曝光裝置係單平台型之掃描型曝光裝置，具備包含複數個曝光頭231之曝光平台232。各曝光頭231具備光罩250，各光罩250具有兩末端變得尖細之狹縫狀之透光部，分為第一曝光用之透光部251a與第二曝光用之透光部251b。第一透光部251a及第二透光部251b係分別橫排地配置以使可對相同區域進行曝光。與實施形態1同樣地，各光罩250之各透光部251a、251b具有主區域與副區域。主區域之寬度均勻，副區域之寬度隨著自主區域離開而逐漸變窄。藉此，經由副區域所透過之光之量與經由主區域所透過之光之量相比而變少。藉此，即便進行接合曝光，亦可防止邊界部分中之顯示不均。
以使透光部251a、251b之長度方向與掃描信號線之長度方向一致之方式、即與資料信號線之長度方向正交之方式配置光罩250。繼而，如圖24及圖25所示，一面使基板210 於+x軸方向上等速地移動，一面經由光罩250自基板210之塗佈有光配向膜材料之區域之一端開始直至另一端為止照射偏光紫外線(第一曝光及第二曝光)。此時，基板210係於與光罩250之透光部251a、251b之長度方向正交之方向上移動。其結果為分別對通過光罩250之透光部251a、251b之主區域而進行曝光之第一區域221、及通過光罩250之透光部251a、251b之副區域而進行曝光之第二區域222及第三區域223進行曝光。
與實施形態1同樣地，於第一曝光中所曝光之光之入射角與於第二曝光中所曝光之光之入射角為正負相反(即，光係自差距180°之方位以具有相同絕對值之入射角所照射)，藉此，進行的是所謂V字曝光。即，於實施形態2中，可於一次之掃描中進行第一曝光及第二曝光兩者，因此與實施形態1相比可縮短處理時間。
如圖25所示，藉由第一曝光及第二曝光，可於基板210表面形成使鄰近之液晶分子相對於基板面而實質上水平(相對於基板面0~2°)地配向之光配向膜。於圖25中，液晶分子271之長軸朝向y軸方向。
若第一曝光及第二曝光結束，則繼而使基板210向-x軸方向移動，回到開始地點。繼而，使各曝光頭231於+y軸方向上僅移動1個曝光頭之長度、即相當於分別將光罩250之透光部251a、251b之1個主區域及1個副區域相加之長度。
繼而，如圖24及圖25所示，以與第一曝光及第二曝光之 時相同之入射角，一面使基板210於+x軸方向上等速地移動，一面經由光罩250自基板210之塗佈有光配向膜材料之區域之一端開始直至另一端為止照射偏光紫外線(第三曝光及第四曝光)。此時，基板210係於與光罩250之透光部251a、251b之長度方向正交之方向上移動。其結果為分別對通過光罩250之透光部251a、251b之主區域而進行曝光之第四區域224、及通過光罩250之副區域而進行曝光之第五區域225及第六區域226進行曝光。
與第一曝光及第二曝光同樣地，於第三曝光中所曝光之光之入射角與於第四曝光中所曝光之光之入射角為正負相反(即，光係自差距180°之方位以具有相同絕對值之入射角所照射)，藉此，進行的是所謂V字曝光。即，於實施形態2中，可於一次之掃描中進行第三曝光及第四曝光兩者，因此與實施形態1相比可縮短處理時間。
圖26係表示實施形態2中之曝光步驟後之基板之曝光區域之平面模式圖。藉由上述曝光方式，基板210之整個面進行曝光，光配向處理結束。又，藉由上述曝光方式，於第一曝光及第二曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第三區域(接合區域)223、與於第三曝光及第四曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第五區域(接合區域)225重疊，各經2次曝光，且於第一曝光及第二曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第二區域(接合區域)222、與於第三曝光及第四曝光中經由光罩之透光部之副區域而進行曝光之第六區域(接合區域)226重疊， 各經2次曝光。
藉此，於第一曝光~第四曝光中經由光罩之透光部之副區域而經照射之區域中之曝光量、與於第一曝光~第四曝光中經由光罩之透光部之主區域而經照射之第一區域221及第四區域224中之曝光量大致等效，獲得均勻之配向，可防止接合區域中之顯示不均之產生。
分別對具備TFT基板之構成之母玻璃基板、及具備對向基板之構成之母玻璃基板進行以上步驟，藉此可完成對各基板之光配向處理。
再者，此處，對具有1個曝光平台232之曝光裝置230進行了說明，但曝光裝置230亦可具有複數個平台。例如可分別對第一曝光及第二曝光、以及第三曝光及第四曝光設置合計2個平台。
以下，詳細描述藉由實施形態1之製造方法所製作之液晶顯示裝置之特徵。
圖27及圖28係實施形態1之液晶顯示裝置之剖面模式圖。圖27表示PS聚合步驟前，圖28表示PS聚合步驟後。如圖27及圖28所示，實施形態1之液晶顯示裝置具備陣列基板70、彩色濾光片基板80、及挾持於包含陣列基板70及彩色濾光片基板80之一對基板間之液晶層90。陣列基板70具有以玻璃等為材料之絕緣性之透明基板71，進而，具備形成於透明基板71上之各種配線、像素電極、TFT等。彩色濾光片基板80具備以玻璃等為材料之絕緣性之透明基板81、及形成於透明基板81上之彩色濾光片、黑矩陣、共通 電極等。於例如IPS模式之情形時，僅於陣列基板70上形成有電極，但於其他模式等之情形時，視需要於陣列基板70及彩色濾光片基板80兩者上形成有電極。
陣列基板70具備水平配向膜72，彩色濾光片基板80亦具備水平配向膜82。水平配向膜72、82係以聚醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯、聚矽氧烷等為主成分之膜，藉由形成水平配向膜，可使液晶分子沿固定方向配向。又，水平配向膜72、82係由光活性材料所形成，例如使用如上所述之包含具有光活性之官能基之化合物之材料。
如圖27所示，於PS聚合步驟前，於液晶層90中存在聚合性單體93。繼而，藉由PS聚合步驟，聚合性單體93開始聚合，如圖28所示，於水平配向膜72、82上成為PS層73、83，提高水平配向膜72、82所具有之配向限制力之穩定性。
PS層73、83可藉由如下方式形成：將包含液晶材料與聚合性單體之液晶組合物注入陣列基板70與彩色濾光片基板80之間，對液晶層90進行一定量之光之照射或加熱，使聚合性單體93聚合。再者，此時，藉由於未施加電壓之狀態、或施加未達閥值之電壓之狀態下使液晶層90進行聚合，而形成保持液晶分子之初期配向之PS層73、83，因此可獲得配向穩定性更高之PS層73、83。再者，視需要亦可於液晶組合物中添加聚合起始劑。
作為可於實施形態1中使用之聚合性單體93，可列舉含有具有一種以上之環結構之單官能或多官能之聚合性基之 單體。作為上述單體，例如可列舉下述化學式(8)所表示之化合物。
(式中，R1係-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、或碳數1~12之直鏈狀或分枝狀之烷基；P1表示聚合性基；Sp1表示碳數1~6之直鏈狀、分枝狀或環狀之伸烷基或伸烷氧基、或直接鍵結；R1所具有之氫原子可經氟原子或氯原子取代；R1所具有之-CH2-基只要氧原子及硫原子互不鄰接則亦可經-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、雙環[2.2.2]辛烷-1,4二基、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、茚滿-1,3-二基、茚滿-1,5-二基、茚滿-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-基只要互不鄰接則亦可經-O-基或-S-基取代；A1及A2所具有之氫原子可經氟原子、氯原子、-CN基、或碳數1~6之烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基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； n為0、1或2)
更具體而言，例如可列舉下述化學式(9-1)~(9-5)所表示之任一化合物。
(式中，P1相同或不同，表示聚合性基；苯環所具有之氫原子之一部分或全部可經鹵素原子、或碳數1~12之烷基或烷氧基取代；又，上述碳數1~12之烷基或烷氧基所具有之氫原子之一部分或全部可經鹵素原子取代)。
上述化學式(9-1)~(9-5)所表示之單體係藉由照射紫外光而引起光分解從而生成自由基之化合物，因此即便無聚合起始劑亦可進行聚合反應，可防止由PS步驟結束後聚合起始劑等亦殘存引起之殘像等顯示品質之降低。
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、乙烯氧基、丙烯醯胺基、或甲基丙烯醯胺基。
作為可於實施形態1中使用之其他聚合性單體93，例如可列舉下述化學式(10-1)~(10-8)所表示之任一化合物。
(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、或碳數1~12之直鏈狀或分枝狀之烷基、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表示碳數1~6之直鏈狀、分枝狀或環狀之伸烷基或伸烷氧基、或直接鍵結；於R3及R4中之至少一者為碳數1~12之直鏈狀或分枝狀之烷基、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可經氟原子、氯原子或-Sp2-P2基取代； R1及R2所具有之-CH2-基只要氧原子、硫原子及氮原子互不鄰接則亦可經-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；苯環所具有之氫原子之一部分或全部可經鹵素原子、或碳數1~12之烷基或烷氧基取代；又，上述碳數1~12之烷基或烷氧基所具有之氫原子之一部分或全部可經鹵素原子取代)。
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、乙烯氧基、丙烯醯胺基、或甲基丙烯醯胺基。
上述化學式(10-1)~(10-8)所表示之化合物係藉由照射可見光被奪氫而生成自由基之化合物，因此即便無聚合起始劑亦可進行聚合反應，可防止由PS步驟結束後聚合起始劑等亦殘存引起之殘像等顯示品質之降低。
於上述液晶顯示裝置中，係自液晶顯示裝置之背面側開始朝向觀察面側而依序積層陣列基板70、液晶層90及彩色濾光片基板80而構成液晶單元。於陣列基板70之背面側、及彩色濾光片基板80之觀察面側安裝有偏光板。進而亦可對該等偏光板配置相位差板而構成圓偏光板。
上述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意者。若為透過型或反射透過兩用型，則實施形態1之液晶顯示裝置進而具備背光源。背光源係配置於液晶單元之背面側，以使光依序透過陣列基板70、液晶層90及彩色濾光片基板80之方式配置。若為反射型或反射透過兩用型，則陣列基板70具備用以反射外光之反射板。又，至少於將反射光用作顯示之區域中，彩色濾光片基板80之偏光板需為圓偏光板。
上述液晶顯示裝置可為於陣列基板70上具備彩色濾光片之彩色濾光陣列(Color Filter On Array)之形態。又，亦可為於陣列基板110上具備黑矩陣之黑矩陣陣列(Black Matrix On Array)之形態。進而，實施形態1之液晶顯示裝置亦可為單色顯示或場色序方式，於該情形時，無需配置彩色濾光片。
於液晶層90中填充有具有藉由施加一定電壓而沿特定之方向配向之特性之液晶材料。液晶層90內之液晶分子係藉由閥值以上之電壓之施加而控制其配向性者。作為液晶分子，較佳為具有2個環結構及鍵結於該環結構上之基線性連接而成之結構者。例如可列舉具有如下結構之液晶分子：將2個苯環、伸環己基及環己烯中之至少1種環結構直接鍵結或藉由連接基以對位連接之結構作為核心部，碳數1~30之烴基及氰基中之至少1種鍵結於該核心部之兩側(對位)。該核心部可具有取代基，亦可具有不飽和鍵。
液晶層中所填充之液晶材料較佳為含有包含選自由下述 化學式(11-1)~(11-6)所組成之群中之至少一種分子結構之液晶分子。尤佳為包含下述化學式(11-4)之分子結構。
更具體而言，較佳為含有選自由下述化學式(12)~(16)所組成之群中之至少一種液晶分子。
[化15]
於上述化學式(13)及(16)中，R及R'相同或不同，表示碳數1~30之烴基。上述烴基可具有取代基，亦可具有不飽和鍵。
分解上述液晶顯示裝置，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-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)等之化學分析，藉此可確認配向膜之成分之解析、PS層中所存在之單體之成分之解析等。又，藉由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)等顯微鏡觀察，可確認包含配向膜、PS層之液晶單元之剖面形狀。
以下揭示實際地製作實施形態1之液晶顯示裝置所具備之液晶單元之例。
實施例1
實施例1係IPS模式之液晶單元之製作例。準備具備作為透明電極之一對梳齒電極(像素電極及共通電極)與TFT之IPS基板、與素玻璃基板(對向基板)，藉由旋轉塗佈法於各基板上塗佈成為水平配向膜之材料之聚肉桂酸乙烯酯溶液。圖29係表示實施例1之IPS基板之平面模式圖。玻璃係使用#1737(Corning公司製造)。梳齒電極係如圖29般像素電極371與共通電極372相互大致平行地延伸、且分別形成為鋸齒狀。藉此，電場施加時之電場向量大致與電極之長度方向正交，因此可形成多區域結構，獲得良好之視角特性。可獲得良好之視角特性。圖29之雙箭頭表示照射偏光方向(使用負型液晶分子之情形)。梳齒電極之材料係使用IZO。又，梳齒電極之電極寬度L設為3 μm，電極間距離S設為9 μm。聚肉桂酸乙烯酯溶液係於等量混合有N-甲基-2-吡咯啶酮與乙二醇單丁醚之溶劑中以聚肉桂酸乙烯酯成為整體之3重量%之方式溶解聚肉桂酸乙烯酯而製備。
藉由旋轉塗佈法進行塗佈後，於90℃下進行1分鐘之預乾燥，繼而一面進行氮氣吹拂一面於200℃下進行60分鐘之焙燒。焙燒後之配向膜之膜厚為100 nm。
繼而，使用上述實施形態1之方法(V字曝光)對各基板之表面進行配向處理。具體而言，對相同區域以總量於波長313 nm下成為5 J/cm2之方式照射偏光紫外線兩次。又，兩次光照射所使用之光分別自差距180°之方位照射，且自相對於各基板之法線方向傾斜40°之方向照射。又，此時之梳齒電極之長度方向與偏光方向所成之角設為±15°。藉 此，液晶分子374於未施加電壓時於大致與偏光紫外線之偏光方向正交之方向上具有配向性，於施加閥值以上之電壓時於大致與梳齒電極之長度方向正交之方向上具有配向性。
繼而，使用網版於IPS基板上印刷熱硬化性密封劑(HC1413EP：三井化學公司製造)。進而，為了使液晶層之厚度成為3.5 μm，而於對向基板上散佈粒徑3.5 μm之珠粒(SP-2035：積水化學公司製造)。繼而，以使所照射之紫外線之偏光方向於各基板上成為一致之方式調整該兩種之基板之配置，而貼合該等。
繼而，一面以0.5 kgf/cm2之壓力對所貼合之基板進行加壓，一面於經氮氣吹拂之爐內於200℃下加熱60分鐘，使密封劑硬化。
於真空下於利用以上方法所製作之單元中注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶材料係使用由包含除苯環以外之多重鍵之液晶分子所構成之負型液晶，作為單體係使用聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)。再者，聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)係以成為液晶組合物整體之1重量%之方式添加。
利用紫外線硬化樹脂(TB3026E：ThreeBond公司製造)堵住注入液晶組合物之單元之注入口，照射紫外線，藉此進行密封。密封時所照射之紫外線波長為365 nm，對像素部進行遮光以極力排除紫外線之影響。又，此時，為了使液晶配向不被外場擾亂而使電極間短路，亦對玻璃基板之表 面進行去靜電處理。
繼而，為了消除液晶分子之流動配向，於130℃下加熱液晶單元40分鐘，進行使液晶分子成為等向相之再配向處理。藉此，獲得於與對配向膜照射之紫外線之偏光方向垂直之方向上、且於基板面內單軸配向的液晶單元。
繼而，為了對該液晶單元進行PS處理，利用黑光燈(FHF32BLB：東芝公司製造)照射2 J/cm2之紫外線。藉此，聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)發生聚合。
實施例1中之PS處理之反應體系(丙烯酸酯自由基生成之路徑)如下所述。
(反應體系1)
首先，如下述化學反應式(18)所示般，聯苯系之二官能甲基丙烯酸酯單體(聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)：下述化學式(17)所表示之化合物；以下簡稱為M)藉由紫外線之照射而激發，形成自由基(以下以＊表示激發狀態)。即，實施例1中所使用之單體係即便無聚合起始劑亦自發地開始聚合之帶有聚合起始劑功能之單體。
(反應體系2)
另一方面，如下述化學反應式(20)所示般，作為光配向膜材料之聚肉桂酸乙烯酯(下述化學式(19)所表示之化合物；以下簡稱為PVC)亦藉由紫外線之照射而獲得激發。
(n表示自然數)。
又，如下述化學反應式(21)所示般，藉由來自經激發之聚肉桂酸乙烯酯之能量移動，作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)獲得激發而形成自由基。
[化21]M+PVC＊ → M＊+PVC (21)
認為PS步驟之反應性提高之原因如下所述。認為於作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)利用紫外線而進行聚合物化之製程中，自由基等中間物發揮重要作用。認為中間物係藉由紫外線而產生，但於液晶組合物中僅存在1重量%之單體，若僅利用上述化學反應式(18)之路徑則聚合效率並不充分。於僅利用上述化學反應式(18)之路徑進行PS化之情形時，於液晶塊體中激發狀態之單體中間物彼此需接近，因此最初之聚合概率較低，又，開始聚合之單 體中間物於聚合反應後需向配向膜界面附近移動，因此PS化之速度較慢。認為於該情形時，PS化速度於較大程度上取決於溫度與擴散係數。
然而，認為於存在光配向膜之情形時，如上述化學反應式(20)及(21)所示，如本實施例中之聚肉桂酸乙烯酯般大量含有雙鍵作為光官能基，因此易藉由紫外線使光官能基獲得激發，與液晶中之單體進行激發能量之授受。並且，該能量授受係於配向膜界面附近進行，因此配向膜界面附近之單體之中間物之存在概率大幅度上升，聚合概率與PS化速度顯著上升。因此，認為於該情形時，PS化速度不易取決於溫度與擴散係數。
又，光配向膜係藉由光照射而使光活性部位之電子獲得激發。於此基礎上，於水平配向膜之情形時，光活性部位與液晶層直接相互作用而使液晶配向，因此光活性部位與聚合性單體之分子間距離與垂直配向膜相比較短，激發能量之授受之概率飛躍性地增大。於垂直配向膜之情形時，於光活性部位與聚合性單體之間必然存在疏水基，因此分子間距離變長，不易進行能量移動。因此，PS製程可謂尤其適合水平配向膜。
利用偏光顯微鏡觀察藉由以上方法所製作之進行了PS處理之光配向IPS單元(實施例1之液晶單元)內之液晶分子之配向，結果與PS處理前同樣地良好地單軸配向。進而，施加閥值以上之電場而使液晶響應，結果液晶沿著鋸齒狀之梳齒電極而配向，因多區域結構而獲得良好之視角特性。
繼而，進行實施例1之液晶單元之殘像評價。殘像之評價方法如下所述。於實施例1之液晶單元內製作2個可施加不同之電壓之區域X及區域Y，於對區域X施加矩形波6 V、30 Hz、未對區域Y施加任何之狀態下經過48小時。其後，分別對區域X及區域Y施加矩形波2.4 V、30 Hz，分別測定區域X之亮度T(x)、及區域Y之亮度T(y)。於亮度測定時使用數位相機(EOS Kiss Digital NEF-S18-55IIU：CANON公司製造)。藉由下述式算出成為殘像之指標之值△T(x，y)(%)。
△T(x，y)=(| T(x)-T(y)|/T(y))×100
其結果為實施例1之液晶單元之殘像率△T僅為24%。
由實施例1得知，藉由進行PS處理，可於不損害配向性能之情況下顯著改善由光配向膜之材料引起之明顯之殘像。再者，由於殘像顯著改善，故而亦可減少PS處理中之紫外線照射量(時間)。於液晶面板之生產中，藉由減少紫外線照射量(時間)，產出量上升。又，由於可使紫外線照射裝置變得更小型，故而亦帶來投資金額之削減。
參考例1
不於液晶組合物中添加單體，不利用黑光燈對液晶層進行紫外線照射，除此以外，利用與實施例1相同之方法製作參考例1之IPS液晶單元。
其結果為殘像率成為800%以上，殘像明顯。
即，參考例1之IPS液晶單元、與實施例1之IPS液晶單元之間之不同點僅在於有無PS步驟。殘像之產生起因於液晶 分子與光配向膜分子之相互作用，藉由於該原因部位形成作為緩衝層之PS層，可防止殘像。此處應注意的是，儘管光配向膜之配向性能可繼承未進行配向處理之PS層而使液晶分子配向，但亦可大幅度抑制由光配向膜引起之殘像。
參考例2
於參考例2中，使用含有三鍵之正型液晶4-氰基-4'-戊基聯苯作為液晶材料，不於液晶組合物中添加單體。又，作為光配向處理，將梳齒電極之長度方向與偏光紫外線之偏光方向所成之角設為±75°，不利用黑光燈進行紫外線照射。除此以外，藉由與實施例1相同之方法製作參考例2之IPS液晶單元。
其結果為殘像率成為800%以上，殘像明顯。
實施例2
圖29亦係表示實施例2之IPS基板之平面模式圖。對於正型液晶4-氰基-4'-戊基聯苯，以相對於液晶組合物整體而成為1重量%之方式添加聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)作為單體，除此以外，利用與參考例2相同之方法製作實施例2之IPS液晶單元。利用偏光顯微鏡觀察液晶分子之配向，結果良好地單軸配向。進而，施加閥值以上之電場而使液晶響應，結果液晶沿著鋸齒狀之梳齒電極而配向，因多區域結構而獲得良好之視角特性。又，利用與參考例2相同之方法測定殘像率，結果殘像率為11%，獲得較大之改善效果。
實施例2中之PS處理之反應體系(丙烯酸酯自由基生成之 路徑)如下所述。
(反應體系1)
首先，如下述化學反應式(22)所示般，作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)藉由紫外線之照射而激發，形成自由基。
(反應體系2)
另一方面，如下述化學反應式(23)所示般，作為光配向膜材料之聚肉桂酸乙烯酯亦藉由紫外線之照射而獲得激發。
又，如下述化學反應式(24)所示般，藉由來自經激發之聚肉桂酸乙烯酯之能量移動，作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)獲得激發而形成自由基。
[化24]M+PVC＊ → M＊+PVC (24)
(反應體系3)
另一方面，如下述化學反應式(26)所示般，作為分子內含有三鍵之液晶材料之4-氰基-4'-戊基聯苯(下述化學式(25)所表示之化合物；以下簡稱為CB)亦藉由紫外線之照射而獲得激發。
又，如下述化學反應式(27)所示般，藉由來自經激發之4-氰基-4'-戊基聯苯之能量移動，作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)獲得激發而形成自由基。
[化27]M+CB＊ → M＊+CB (27)
(反應體系4)
另一方面，亦考慮到如下路徑：如下述化學反應式(28)所示般，作為光配向膜材料之聚肉桂酸乙烯酯亦藉由紫外線之照射而獲得激發。
又，如下述化學反應式(29)所示般，藉由來自經激發之聚肉桂酸乙烯酯之能量移動，作為分子內含有三鍵之液晶材料之4-氰基-4'-戊基聯苯獲得激發。
[化29]CB+PVC＊ → CB＊+PVC (29)
與實施例1之不同點在於使用正型液晶4-氰基-4'-戊基聯 苯作為液晶材料。若比較實施例1與實施例2，則實施例2一方觀察到更大之改善效果。認為其原因在於，液晶分子內之氰基具有三鍵。由於無取代基之苯環雙鍵並不有助於反應，故而可作出氰基之三鍵發揮重要作用之結論。
如此，於液晶分子含有多重鍵之情形時，藉由PS處理而使殘像改善。認為其原因如下所述。如上述化學反應式(20)及(21)所示般，實施例1之單體之激發中間物係藉由紫外線及來自光配向膜之能量授受而產生。然而，由於4-氰基-4'-戊基聯苯於分子內含有氰基之三鍵，故而液晶分子本身可激發成為自由基等。又，認為除上述化學反應式(20)及(21)所示之反應體系以外，例如利用如上述化學反應式(26)及(27)之生成路徑亦促進PS化。進而，亦考慮如上述化學反應式(28)及(29)所示般，能量自經激發之光配向膜傳輸至液晶分子而使液晶分子獲得激發之路徑。即，由於利用較實施例1更多樣之路徑使單體獲得激發，故而有助於進一步促進PS化。
實施例3
圖29亦係表示實施例3之IPS基板之平面模式圖。對於作為正型液晶材料之4-氰基-4'-戊基聯苯，以相對於液晶組合物整體而成為37重量%之方式添加液晶性分子反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-聯環己烷，且以相對於液晶組合物整體而成為1重量%之方式添加聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)作為單體，除此以外，利用與實施例2相同之方法製作單元。即，於本實施例中，液晶組合物中之液晶成分成為 混合液晶。利用偏光顯微鏡觀察液晶分子之配向，結果良好地單軸配向。進而，施加閥值以上之電場而使液晶響應，結果液晶沿著鋸齒狀之梳齒電極而配向，因多區域結構而獲得良好之視角特性。又，利用與實施例2相同之方法測定殘像率，結果僅為3%。因此，根據實施例3，可較實施例2更加確認到殘像之改善。
實施例3中之PS處理之反應體系(丙烯酸酯自由基生成之路徑)如下所述。
首先，如下述化學反應式(31)所示般，作為液晶材料之反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-聯環己烷(下述化學式(30)所表示之化合物；以下以CC表示)藉由紫外線之照射而獲得激發。
又，如下述化學反應式(32)所示般，藉由來自經激發之反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-聯環己烷之能量移動，作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)獲得激發而形成自由基。
[化32]M+CC＊ → M＊+CC (32)
如上述化學反應式(31)及(32)所示般，含有多重鍵之液晶分子藉由PS處理而使殘像顯著改善。尤其是含有雙鍵之液晶分子之效果較好。即，反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-聯環己烷與實施例1~3中所使用之4-氰基-4'-戊基聯苯相比，藉由紫外線之激發效率更高，且光配向膜或液晶分子間之能量授受之效率更高。兩種分子之反應性之不同係分子內含有氰基之三鍵或含有烯基之不同。換言之，雙鍵相對於三鍵反應效率更高。
實施例4
圖29亦係表示實施例4之IPS基板之平面模式圖。將黑光燈之照射時間設為實施例3中之照射時間之1/6，將照射量設為350 mJ/cm2，除此以外，利用與實施例3相同之方法製作IPS液晶單元。利用偏光顯微鏡觀察液晶分子之配向，結果良好地單軸配向。進而，施加閥值以上之電場而使液晶響應，結果液晶沿著鋸齒狀之梳齒電極而配向，因多區域結構而獲得良好之視角特性。又，利用與實施例2相同之方法測定殘像率，結果僅為8%。因此，得知即便縮短PS步驟中之紫外線照射之能量及時間，亦獲得充分之殘像防止效果。
以上，針對實施例1~4進行了研究，作為該等例共通之優點，可列舉以下方面。
作為實際之使用態樣，於暴露於可見光中之使用用途(例如液晶TV等)中，作為光配向膜之配向處理所使用之光，應極力避免可見光，但於實施例1~4中，由於藉由進 行PS處理而使PS層覆蓋配向膜之表面，配向獲得固定化，故而具有亦可使用感度波長包含可見光區域之材料作為光配向膜之材料之優點。
又，若考慮到即便於光配向膜之材料之感度波長包含紫外光區域之情形時，亦需要為了截止來自背光源或周圍環境之微弱紫外線而設置紫外線吸收層，則亦可列舉藉由PS化而無需設置紫外線吸收層之優點。
又，於利用紫外線進行PS處理之情形時，對液晶照射紫外線可能導致電壓保持率(VHR，Voltage Holding Ratio)降低，但藉由如實施例1~4般效率良好地進行PS化，可縮短紫外線照射時間，因此亦避免了電壓保持率之降低。
進而，由於殘像顯著改善，故而亦可減少PS照射量(時間)。於液晶面板生產中，藉由減少照射量(時間)，產出量上升。又，由於可使照射裝置變得更小型，故而亦帶來投資金額之削減。
實施例5
實施例5係FFS模式之液晶單元之製作例。圖30係表示實施例5之FFS基板之平面模式圖。準備具備TFT、帶狹縫電極(像素電極)471、及平板狀之實體電極(共通電極)472之FFS基板、及具有彩色濾光片之對向基板，藉由旋轉塗佈法於各基板上塗佈成為水平配向膜之材料之聚肉桂酸乙烯酯溶液。玻璃係使用#1737(Corning公司製造)。帶狹縫電極471之材料係使用ITO。帶狹縫電極471之狹縫之形狀設為V字狀，狹縫471a之寬度L設為5 μm，狹縫471a間距離S 設為5 μm。聚肉桂酸乙烯酯溶液係於等量混合有N-甲基-2-吡咯啶酮與乙二醇單丁醚之溶劑中以聚肉桂酸乙烯酯成為3重量%之方式溶解聚肉桂酸乙烯酯而製備。
藉由旋轉塗佈法進行塗佈後，於90℃下進行1分鐘之預乾燥，繼而一面進行氮氣吹拂一面於200℃下進行60分鐘之焙燒。焙燒後之配向膜之膜厚為100 nm。
繼而，使用上述實施形態1之方法(V字曝光)對各基板之表面進行配向處理。具體而言，對相同區域以總量於波長313 nm下成為100 J/cm2之方式照射偏光紫外線兩次。又，兩次光照射所使用之光分別自差距180°之方位所照射，且自相對於各基板之法線方向傾斜40°之方向所照射。又，此時之狹縫之長度方向與偏光方向所成之角設為±7°。藉此，液晶分子474於未施加電壓時於大致與偏光紫外線之偏光方向正交之方向上具有配向性，於施加閥值以上之電壓時於大致與帶狹縫電極471之狹縫471a之長度方向正交之方向上具有配向性。
繼而，使用網版於FFS基板上印刷熱硬化性密封劑(HC1413EP：三井化學公司製造)。進而，為了使液晶層之厚度成為3.5 μm，而於對向基板上散佈粒徑3.5 μm之珠粒(SP-2035：積水化學公司製造)。繼而，以使所照射之紫外線之偏光方向於各基板上成為一致之方式調整該兩種之基板之配置，並貼合該等。
繼而，一面以0.5 kgf/cm2之壓力對所貼合之基板進行加壓，一面於經氮氣吹拂之爐內於200℃下加熱60分鐘，使 密封劑硬化。
於真空下於利用以上方法所製作之單元中注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶組合物，係使用對於作為正型液晶材料之4-氰基-4'-戊基聯苯，以成為液晶組合物整體之37重量%之方式添加反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-聯環己烷，且以成為液晶組合物整體之0.5重量%之方式添加聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)作為單體者。即，於本實施例中，液晶成分成為混合液晶。
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)更具體而言，如下述化學反應式(33-1)或(33-2)所示般，藉由紫外線之照射而激發，形成自由基。即，實施例5中所使用之單體係即便無聚合起始劑亦自發地開始聚合之帶有聚合起始劑功能之單體。
利用紫外線硬化樹脂(TB3026E：ThreeBond公司製造)堵住注入液晶組合物之單元之注入口，照射紫外線，藉此進行密封。密封時所照射之紫外線波長為365 nm，對像素部進行遮光以極力排除紫外線之影響。又，此時，為了使液晶配向不被外場擾亂而使電極間短路，亦對玻璃基板之表 面進行去靜電處理。
繼而，為了消除液晶分子之流動配向，於130℃下加熱液晶面板40分鐘，進行使液晶分子成為等向相之再配向處理。藉此，獲得於與對配向膜照射之紫外線之偏光方向垂直之方向上、且於基板面內單軸配向的液晶單元。
繼而，為了對該液晶單元進行PS處理，利用黑光燈(FHF32BLB：東芝公司製造)照射2 J/cm2之紫外線。藉此，聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)發生聚合。
使用實施例5之液晶單元進行面板之組裝，結果無驅動電壓之上升、對比度之降低、及電壓保持率之明顯降低，可獲得配向之穩定化、尤其是殘像特性之改善。
實施例6
圖29亦係表示實施例6之IPS基板之平面模式圖。實施例6係IPS模式之液晶單元之製作例。準備於表面具備一對ITO梳齒電極(像素電極及共通電極)與TFT之IPS基板、與對向基板，藉由旋轉塗佈法於各基板整體上塗佈作為配向膜之材料的含有肉桂酸酯基作為光反應性官能基之聚乙烯溶液。作為上述光反應性官能基，除肉桂酸酯基以外亦可使用查耳酮基、香豆素基、茋基等。又，作為成為主鏈之高分子，除上述以外亦可使用部分地或完全經醯亞胺化之聚醯亞胺、或聚矽氧烷。玻璃基板係使用#1737(Corning公司製造)。繼而，將各基板於90℃之條件下放置1分鐘，進行所塗佈之溶液之預乾燥。繼而，將各基板於氮氣環境、200℃之條件下放置40分鐘，進行經預乾燥之膜之焙燒。
繼而，使用上述實施形態1之方法(V字曝光)對各基板之表面進行配向處理。具體而言，對相同區域以總量於波長313 nm下成為100 J/cm2之方式照射p偏光兩次。又，兩次光照射所使用之光係分別自差距180°之方位所照射，各光係自相對於各基板之法線方向傾斜40°之方向所照射。
繼而，使用網版於一基板上印刷熱硬化性密封劑(HC1413FP：三井化學公司製造)。進而，於另一基板上散佈粒徑3.5 μm之珠粒(SP-2035：積水化學公司製造)。繼而，以使所照射之紫外線之偏光方向於各基板上正交之方式調整上述一對基板之配置，使之相互貼合。
繼而，一面以0.5 kgf/cm2之壓力對所貼合之基板進行加壓，一面於經氮氣吹拂之爐內於200℃下加熱60分鐘，使密封劑硬化。
於真空下於利用以上方法所製作之單元中注入包含正型液晶材料、及下述化學式所表示之PSA用之單體之液晶組合物。PSA用之單體之混合比相對於液晶組合物整體而設為0.5重量%。
利用紫外線硬化樹脂(TB3026E：ThreeBond公司製造)堵住注入液晶組合物之單元之注入口，照射紫外線，藉此進行密封。上述紫外線之波長為365 nm，對像素部進行遮光以極力排除紫外線之影響。
繼而，為了消除液晶分子之流動配向，於130℃下加熱單元40分鐘，進行使液晶層成為等向相之再配向處理。
繼而，於上述一對基板之各自上貼附偏光板，完成IPS 模式之液晶顯示面板。以使兩基板之偏光板之偏光軸相互正交之方式進行調整。
繼而，為了對該液晶單元進行PSA聚合步驟，於未施加電壓之狀態下於中間經由偏光板對上述液晶層照射背光100小時，使液晶層中之單體聚合。由於自背光源所照射之光為可見光，故而不會被偏光板截止。
於實施例6中，以1：1之重量比混合下述化學式(34)及(35)所表示之單體而使用。下述化學式(34)所表示之化合物係苯偶醯系之二官能甲基丙烯酸酯單體(4,4'-二甲基丙烯醯氧基苯偶醯)，下述化學式(35)所表示之化合物係菲系之二官能甲基丙烯酸酯單體(菲-2,7-二基雙(2-甲基丙烯酸酯))。下述化學式(35)所表示之化合物即便照射可見光亦幾乎不表現出聚合反應，下述化學式(34)所表示之化合物具有藉由可見光之照射而生成自由基之結構，亦作為起始劑而發揮功能。
圖31係表示上述化學式(34)及(35)所表示之單體之吸收光譜之圖表。於本實施形態中，藉由通過偏光板之背光而進行PSA聚合步驟，因此波長短於380 nm之短波長之光被偏光板截止(圖31中之位於380 nm之邊界線左側之部分)。如圖31所示，上述化學式(34)所表示之苯偶醯系單體吸收380 nm以上之波長之光。另一方面，上述化學式(35)所表示之菲系單體幾乎不吸收380 nm以上之波長之光。即便於上述情形時，於本實施形態中，上述化學式(34)所表示之苯偶醯系單體產生成為活性種之自由基，使上述化學式(35)所表示之菲系單體發生聚合。進而，上述化學式(34)所表示之苯偶醯系單體本身亦藉由自由基進行聚合，構成PSA層之一部分。即，實施例6中所使用之上述化學式(34)所表示之單體係即便無聚合起始劑亦自發地開始聚合之帶有聚合起始劑功能之單體。
使用實施例6之液晶單元進行面板之組裝，結果無驅動電壓之上升、對比度之降低、及電壓保持率之明顯降低，可獲得配向之穩定化、尤其是殘像特性之改善。
認為於實施例6中，將PS步驟之照射設為可見光，藉此與使用紫外光之時相比，可抑制對液晶層及光配向膜之損害。又，於實施例6之光配向膜中使用具有雙鍵之聚肉桂酸乙烯酯，該肉桂酸酯基亦獲得光激發而可進行自由基授予，因此可進一步有助於促進PS層之光聚合反應及均勻形成PS層。
於實施例6中，光配向處理所使用之光之照射能量設為 100 mJ/cm2，但即便以其以下之照射能量亦可達成藉由PS步驟之配向穩定化，因此於實用上不會產生問題。不如說，由於可抑制其他構件之光劣化，故而照射能量之降低較為理想。具體而言，認為即便降低至10 mJ/cm2亦可獲得同樣之效果。
實施例7
圖29亦係表示實施例7之IPS基板之平面模式圖。實施例7係IPS模式之液晶單元之製作例。準備具備作為透明電極之一對梳齒電極(像素電極及共通電極)與TFT之IPS基板、與素玻璃基板(對向基板)，藉由旋轉塗佈法於各基板上塗佈成為水平配向膜之材料的具有環丁烷骨架之聚醯亞胺溶液。玻璃係使用#1737(Corning公司製造)。梳齒電極係與實施例1同樣地，共通電極與像素電極相互大致平行地延伸，且分別形成為鋸齒狀。藉此，電場施加時之電場向量大致與電極之長度方向正交，因此可形成多區域結構，獲得良好之視角特性。梳齒電極之材料係使用IZO。又，梳齒電極之電極寬度L設為3 μm，電極間距離S設為9 μm。具有環丁烷骨架之聚醯亞胺溶液係藉由等莫耳之1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐與二胺化合物之聚合反應而製備。於實施例7中，配向原理為環丁烷之光分解。
藉由旋轉塗佈法進行塗佈後，於90℃下進行1分鐘之預乾燥，繼而一面進行氮氣吹拂一面於200℃下進行60分鐘之焙燒。焙燒後之配向膜之膜厚為100 nm。
繼而，使用上述實施形態1之方法(V字曝光)對各基板之 表面進行配向處理。具體而言，對相同區域以總量於波長254 nm下成為500 J/cm2之方式照射偏光紫外線兩次。又，兩次光照射所使用之光分別自差距180°之方位所照射，且自相對於各基板之法線方向傾斜40°之方向所照射。又，此時之梳齒電極之長度方向與偏光方向所成之角設為±15°。
繼而，使用網版於IPS基板上印刷熱硬化性密封劑(HC1413EP：三井化學公司製造)。進而，為了使液晶層之厚度成為3.5 μm，而於對向基板上散佈粒徑3.5 μm之珠粒(SP-2035：積水化學公司製造)。繼而，以使所照射之紫外線之偏光方向於各基板上成為一致之方式調整該兩種之基板之配置，並貼合該等。
繼而，一面以0.5 kgf/cm2之壓力對所貼合之基板進行加壓，一面於經氮氣吹拂之爐內於200℃下加熱60分鐘，使密封劑硬化。
於真空下於利用以上方法所製作之單元中注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶材料係使用由包含除苯環以外之多重鍵之液晶分子所構成之負型液晶，作為單體係使用聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)。再者，聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)係以成為液晶組合物整體之0.5重量%之方式添加。
利用紫外線硬化樹脂(TB3026E：ThreeBond公司製造)堵住注入液晶組合物之單元之注入口，照射紫外線，藉此進行密封。密封時所照射之紫外線波長為365 nm，對像素部進行遮光以極力排除紫外線之影響。又，此時，為了使液 晶配向不被外場擾亂而使電極間短路，亦對玻璃基板之表面進行去靜電處理。
繼而，為了消除液晶分子之流動配向，於130℃下加熱液晶單元40分鐘，進行使液晶分子成為等向相之再配向處理。藉此，獲得於與對配向膜照射之紫外線之偏光方向垂直之方向上、且於基板面內單軸配向的液晶單元。
繼而，為了對該液晶單元進行PS處理，利用黑光燈(FHF32BLB：東芝公司製造)照射2 J/cm2之紫外線。藉此，聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)發生聚合。
使用實施例7之液晶單元進行面板之組裝，結果無驅動電壓之上升、對比度之降低、及電壓保持率之明顯降低，可獲得配向之穩定化、尤其是殘像特性之改善。
於實施例7中，係使用聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)作為單體，但即便使用實施例6中所示之各單體亦可獲得同樣之效果。
於實施例7中，光配向處理所使用之光之照射能量設為500 mJ/cm2，但即便以其以下之照射能量亦可達成藉由PS步驟之配向穩定化，因此於實用上不會產生問題。不如說，由於可抑制其他構件之光劣化，故而照射能量之降低較為理想。具體而言，認為即便降低至100 mJ/cm2亦可獲得同樣之效果。
參考例3
不進行PS步驟，除此以外，使用與實施例7相同之方法製作參考例3之液晶單元。其結果為，配向特性並不充 分，觀察到殘像。
進一步進行研究，結果得知為了不進行PS步驟而獲得充分之配向特性，需要2 J/cm2左右之照射能量。然而，具有254 nm附近之波長之光之高能量照射會引起配向膜之其他部分之光分解、彩色濾光片之光分解等，因此於長期可靠性方面存在問題。因此，如實施例7般藉由使用PS步驟之方法，可消除可靠性之問題。
再者，作為實施例1~7之TFT所具備之半導體層之材料，較佳為IGZO(銦-鎵-鋅-氧)等遷移率較高之氧化物半導體。藉由使用IGZO，與使用非晶矽之情形相比，可縮小TFT元件之尺寸，因此適合高精細之液晶顯示器。再者，於對具備上述TFT元件之基板應用摩擦製程之情形時，因摩擦布之毛根密度之限制而難以對像素內進行高精細且均勻之摩擦，顯示品質之降低令人擔憂。就該方面而言，均勻配向優異光配向技術可謂對於如IGZO之氧化物半導體之實用化有用。其中，另一方面，如IGZO之氧化物半導體之由光配向處理時之紫外線照射所引起之半導體閥值特性之偏移令人擔憂。該特性偏移存在引起像素之TFT元件特性之變化而對顯示品質造成影響之虞。又，形成於上述遷移率較高之氧化物半導體基板上之單石驅動(monolithic driver)元件亦有可能受到更大之影響。相對於此，藉由實施例1~7，可將光配向所需之短波長之紫外線照射量縮減至最小限度，因此可謂尤其對於使用如IGZO之氧化物半導體之情形有用。
再者，本申請案係以2011年8月29日提出申請之日本專利申請2011-186445號作為基礎，而主張基於巴黎公約之優先權或者基於所指定之國家之法規之優先權。將該申請案之全部內容以參照之形式併入本申請案中。
11‧‧‧基板
12‧‧‧突起物
13‧‧‧絕緣膜
14‧‧‧包含光配向膜材料之膜
20‧‧‧入射面
21‧‧‧掃描信號線
22‧‧‧資料信號線
23‧‧‧TFT
24‧‧‧像素電極
26‧‧‧黑矩陣
27‧‧‧彩色濾光片
30、90‧‧‧液晶層
32、42‧‧‧配向膜
33a、43a‧‧‧聚合性單體(未激發)
33b、43b‧‧‧聚合性單體(激發狀態)
52‧‧‧光活性基(垂直配向膜分子)
53、63、93、103‧‧‧聚合性單體
54、64、171、271、374、474‧‧‧液晶分子
55‧‧‧疏水基
62‧‧‧光活性基(水平配向膜分子)
70‧‧‧陣列基板
71、81‧‧‧透明基板
72、82‧‧‧水平配向膜
73、83‧‧‧PS層(聚合物層)
80‧‧‧彩色濾光片基板
110、210‧‧‧基板
111、211‧‧‧成為面板之區域
120‧‧‧相當於透光部之形狀之區域
121、221‧‧‧第一區域
122、222‧‧‧第二區域
123、223‧‧‧第三區域
124、224‧‧‧第四區域
125、225‧‧‧第五區域
126、226‧‧‧第六區域
130、230‧‧‧曝光裝置
131、231‧‧‧曝光頭
132、232‧‧‧曝光平台
133、233‧‧‧工作台
134、234a、234b‧‧‧光源
135、235‧‧‧攝像機構
141、241‧‧‧鄰近間隙
150、250‧‧‧光罩
151、251‧‧‧透光部
152、252‧‧‧遮光部
153‧‧‧主區域
154‧‧‧副區域
236a‧‧‧第一曝光單元
236b‧‧‧第二曝光單元
251a‧‧‧第一透光部
251b‧‧‧第二透光部
371、471‧‧‧像素電極
372、472‧‧‧共通電極
471a‧‧‧狹縫
IM‧‧‧電壓(AC)施加部
UIM‧‧‧電壓(AC)未施加部
圖1係表示對具有凹凸之表面照射紫外線之情況之模式圖，表示針對基板面自傾斜方向照射複數次之情況(本發明)。
圖2係表示對具有凹凸之表面照射紫外線之情況之模式圖，表示針對基板面自傾斜方向照射複數次之情況(本發明)。
圖3係表示對具有凹凸之表面照射紫外線之情況之模式圖，表示針對基板面自法線方向照射一次之情況(先前例)。
圖4係表示對具有凹凸之表面照射紫外線之情況之模式圖，表示針對基板面自法線方向照射一次之情況(先前例)。
圖5係表示使用具有肉桂酸酯基之化合物作為光配向膜材料、且將進行曝光之光設為偏光之時的照射光之偏光方向與對液晶之配向限制力之朝向的關係之概念圖。
圖6係表示進行光配向處理所製作之IPS模式之液晶單元之殘像之情況之模式圖。
圖7係表示導入光配向處理、並採用PS步驟所製作之IPS模式之液晶單元之殘像之情況之模式圖。
圖8係比較於由非光活性之材料所形成之配向膜上進行PS步驟時的聚合性單體之聚合之情況之模式圖。
圖9係比較組合由具有光活性之材料所形成之配向膜與PS步驟時的聚合性單體之聚合之情況之模式圖。
圖10係表示針對垂直配向膜而使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。
圖11係表示針對水平配向膜而使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。
圖12係表示於實施形態1中對TFT基板進行光照射之情況之立體模式圖。
圖13係表示於實施形態1中對對向基板進行光照射之情況之立體模式圖。
圖14係於實施形態1中所使用之曝光裝置之平面模式圖。
圖15係於實施形態1中所使用之曝光裝置之剖面模式圖。
圖16係於實施形態1中所使用之曝光裝置所具備之光罩之立體模式圖。
圖17係於實施形態1中所使用之曝光裝置所具備之光罩之平面模式圖。
圖18係表示於實施形態1中對基板面進行曝光之情況之概略圖。
圖19係表示於實施形態1中對TFT基板面進行曝光之情況之剖面模式圖。
圖20係表示於實施形態1中對TFT基板面進行曝光之情況之平面模式圖。
圖21係表示實施形態1中之曝光步驟後之基板之曝光區域之平面模式圖。
圖22係於實施形態2中所使用之曝光裝置之平面模式圖。
圖23係於實施形態2中所使用之曝光裝置之剖面模式圖。
圖24係表示於實施形態2中對TFT基板面進行曝光之情況之平面模式圖。
圖25係表示於實施形態2中對TFT基板面進行曝光之情況之剖面模式圖。
圖26係表示實施形態2中之曝光步驟後之基板之曝光區域之平面模式圖。
圖27係實施形態1之液晶顯示裝置之剖面模式圖，表示PS聚合步驟前。
圖28係實施形態1之液晶顯示裝置之剖面模式圖，表示PS聚合步驟後。
圖29係表示實施例1~4、6、7之IPS基板之平面模式圖。
圖30係表示實施例5之FFS基板之平面模式圖。
圖31係表示下述化學式(34)及(35)所表示之單體之吸收光譜之圖表。
11‧‧‧基板
12‧‧‧突起物
14‧‧‧包含光配向膜材料之膜

Claims (13)

  1. 一種液晶顯示裝置之製造方法，其特徵在於：具有對一對基板之至少一個基板上所塗佈之光配向膜材料進行照射光之光配向處理而形成水平配向膜的步驟，該光配向處理係針對該基板面自傾斜方向對相同區域照射兩次以上之光之處理，其中該兩次以上之光係分別照射，於該光配向處理所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光係自相互差距90°以上之方位所照射之偏光。
  2. 如請求項1之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光係自相互差距150°~210°之方位所照射。
  3. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述所照射之兩次以上之光中之至少兩次之光之入射角之誤差為45°以內。
  4. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述所照射之兩次以上之光中之至少一次之光具有10~60°之入射角。
  5. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述所照射之兩次以上之光均具有10~60°之入射角。
  6. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述所照射之兩次以上之光中之至少一次之光為P偏光。
  7. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其進而具有 如下步驟：對上述一對基板間所注入之含有液晶材料與單體之液晶組合物照射光，使該單體聚合，而於該水平配向膜上形成對鄰近之液晶分子進行配向控制之聚合物層。
  8. 如請求項7之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述液晶材料含有分子結構中包含除苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵之液晶分子。
  9. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述光配向膜材料含有具有光致異構化型、光二聚化型、或此兩者之官能基之化合物。
  10. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述光配向膜材料含有具有選自由偶氮基、查耳酮基、茋基及香豆素基所組成之群中之至少一種官能基之化合物。
  11. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述光配向膜材料含有具有肉桂酸酯基之化合物。
  12. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述液晶顯示裝置之配向型為IPS型。
  13. 如請求項1或2之液晶顯示裝置之製造方法，其中上述液晶顯示裝置之配向型為FFS型。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101678512B1 (ko) * 2012-03-22 2016-11-22 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
KR102222005B1 (ko) * 2014-01-09 2021-03-04 삼성디스플레이 주식회사 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법
JP6412695B2 (ja) * 2014-02-07 2018-10-24 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置の製造方法および製造装置
US20150255029A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device, display module including the display device, and electronic device including the display device or the display module
EP3125030B1 (en) * 2015-07-29 2018-11-28 LG Display Co., Ltd. Quantum rod layer, method of fabricating the same and display device including the same
CN105116621A (zh) * 2015-09-01 2015-12-02 深圳市华星光电技术有限公司 液晶面板的制造方法
CN105487299A (zh) * 2016-01-26 2016-04-13 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板及其制作方法、显示装置
WO2017145975A1 (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 株式会社ブイ・テクノロジー 偏光光照射装置
JP2017151405A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 株式会社ブイ・テクノロジー 偏光光照射装置
JP6603806B2 (ja) * 2016-07-19 2019-11-06 シャープ株式会社 液晶パネル、及び走査アンテナ
KR20230152785A (ko) * 2017-12-28 2023-11-03 후지필름 가부시키가이샤 광학 적층체의 제조 방법, 광학 적층체 및 화상 표시 장치
US11130847B2 (en) * 2018-06-05 2021-09-28 Drexel University Externally activated shape changing device
JP2022154781A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 株式会社ジャパンディスプレイ 配向膜材料、及び、液晶表示装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW289097B (zh) * 1994-08-24 1996-10-21 Hitachi Ltd
EP0756193B1 (de) * 1995-07-28 2016-02-17 Rolic AG Verfahren zur Erzeugung von Kippwinkeln in photoorientierten Polymernetzwerkschichten
KR0182876B1 (ko) * 1996-01-09 1999-05-01 구자홍 액정셀의 프리틸트방향 제어방법
US5889571A (en) * 1996-02-01 1999-03-30 Lg Electronics Inc. Ultraviolet irradiating device for photo-alignment process and an irradiating method using the same
US6177972B1 (en) 1999-02-04 2001-01-23 International Business Machines Corporation Polymer stabilized in-plane switched LCD
JP2001066602A (ja) 1999-08-27 2001-03-16 Mitsubishi Electric Corp 配向膜形成方法及び配向膜形成装置
JP2001249363A (ja) * 2000-03-06 2001-09-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 表示装置
JP2002023164A (ja) 2000-07-04 2002-01-23 Nec Corp 液晶表示方法、液晶表示装置、及び、それの製造装置
JP4748467B2 (ja) * 2000-09-11 2011-08-17 スタンレー電気株式会社 光制御素子とその製造方法、および光配向処理方法
US6952252B2 (en) 2001-10-02 2005-10-04 Fujitsu Display Technologies Corporation Substrate for liquid crystal display and liquid crystal display utilizing the same
JP4237977B2 (ja) 2001-10-02 2009-03-11 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP4175826B2 (ja) 2002-04-16 2008-11-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2004070185A (ja) 2002-08-09 2004-03-04 Citizen Watch Co Ltd 光散乱性液晶パネルの製造方法
JP4472263B2 (ja) 2003-03-20 2010-06-02 シャープ株式会社 液晶表示装置の製造方法
JP2005107468A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Mikuni Denshi Kk 液晶表示装置の配向方法とその組み立て方法
JP4744801B2 (ja) 2003-12-18 2011-08-10 富士通株式会社 液晶表示装置およびその製造方法
US7196758B2 (en) * 2003-12-30 2007-03-27 3M Innovative Properties Company Method of alignment of liquid crystals comprising exposing an alignment material to an interference pattern
JP4583381B2 (ja) 2004-10-19 2010-11-17 シャープ株式会社 液晶表示装置およびそれを備えた電子機器
JP5240486B2 (ja) 2005-09-30 2013-07-17 Ｄｉｃ株式会社 高分子安定化液晶表示素子用組成物及び高分子分散型液晶表示素子
US8114310B2 (en) 2007-10-22 2012-02-14 Merck Patent Gmbh Liquid-crystal display
EP2065361B1 (de) 2007-11-30 2014-12-17 Merck Patent GmbH Polymerisierbare Verbindungen
JP4618321B2 (ja) 2008-04-24 2011-01-26 ソニー株式会社 液晶表示素子
JP2009288444A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Epson Imaging Devices Corp 配向膜の配向処理方法及び液晶装置の製造方法
JP2010039332A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Seiko Epson Corp 液晶装置、電子機器
JP5165667B2 (ja) 2009-11-17 2013-03-21 友達光電股▲ふん▼有限公司 液晶表示装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013031462A1 (ja) 2013-03-07
US20140360860A1 (en) 2014-12-11
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CN103797407A (zh) 2014-05-14

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