TWI521283B - Liquid crystal display panel and liquid crystal display device - Google Patents

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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，本發明係關於一種於水平光配向膜上形成有用以改善特性之聚合物層之液晶顯示面板及液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置發揮薄型、輕量及低電力消耗等優點而用於行動用途、監控器、大型電視等廣泛之領域中。於該等領域中要求各種性能而開發有各種各樣之顯示方式(模式)。其基本構成、基本原理在於：包括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，控制液晶層所包含之液晶分子的配向方向，藉此控制光之透射/遮斷(顯示之開/關)而實現液晶顯示。
作為近年來之液晶顯示裝置之顯示方式，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、或者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電場之共平面切換(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回應之液晶顯示裝置之方法，提出有利用使用聚合物之配向穩定化(以下亦稱為PS(Polymer Sustained)化)之方法(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，將混合具有聚合性之單體、寡聚物等聚合性成分而成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而形成聚合物。藉此，即便於取消電壓施加後，亦可獲得以特定之預傾角傾斜之液晶分子，且可將液晶分子之配向方位規定於一定方向。作為形成聚合物之單體，可選擇以熱、光(紫外線)等聚合之材料。
又，例如揭示有如下文獻，其係於對一基板進行光配向處理及PS化處理、對另一基板進行摩擦處理之液晶顯示裝置中，調查液晶中之遲滯等對用於PS化處理之單體濃度的影響(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：長竹(Y. Nagatake)等人，「Hysteresis Reduction in EO Characteristic of Photo-Aligned IPS-LCDs with Polymer-Surface-Stabilized Method」, IDW' 10，國際顯示器研討會(International Display Workshops), 2010年，p. 89-92
本發明者等人進行一種光配向技術之研究，該光配向技術係即便未對配向膜實施摩擦處理，亦可將電壓施加時之液晶配向方位控制於複數方位，可獲得優異之視角特性。光配向技術係藉由使用對光具有活性之材料作為配向膜之材料並對形成之膜照射紫外線等光線而使配向膜產生配向限制力的技術。根據光配向技術，可以非接觸之方式對膜面進行配向處理，因此可抑制配向處理中之污垢、塵土等之產生。又，與摩擦處理不同，亦可較佳地應用於大型尺寸之面板，進而可製成製造良率亦優異者。
現在之光配向技術主要被導入VA模式等使用垂直配向膜之類型的TV(television，電視機)之量產用途，尚未被導入IPS模式等使用水平配向膜之類型的TV之量產用途。其原因在於，藉由使用水平配向膜而於液晶顯示中產生大量殘像。所謂殘像，係於對液晶單元持續施加一定時間之相同電壓時，於持續施加電壓之部分與未施加電壓之部分可見亮度不同之現象。
本發明者等人發現，為了減少由光配向膜之弱定錨(anchoring)所引起的殘像之產生，較佳為利用PS化形成穩 定之聚合物層，因此，用以PS化之聚合反應之促進較為重要。進而，如日本專利特願2011-084755號所詳述般，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，於配向膜之液晶層側之表面堆積而形成聚合物層之速度)而形成具有穩定之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，當為了於例如使用水平光配向膜之IPS模式、FFS模式等橫電場配向模式中防止殘像而進行PS化處理時，若面板產生配向不良，則使配向不良固定化而成為顯示不良。於配向不良中尤其成為問題者係線狀缺陷之產生。所謂線狀缺陷，係指以線狀產生液晶之配向缺陷而引起漏光之情形。作為對液晶顯示裝置之品質之影響，黑色未變暗，對比度惡化，並且引起顯示之不均。再者，於上述專利文獻1~8中無關於水平光配向膜之記述，且無關於由弱定錨所引起之線狀缺陷之產生的任何記述。
線狀缺陷之減少之課題係於以使用配向限制力較弱之水平光配向膜的液晶顯示裝置之量產化作為目標時其重要性尤其顯著者，且可認為是本發明之技術領域中之新課題。
例如，上述專利文獻9提供一種未降低灰階變化時之回應速度而提高透光率之液晶顯示裝置，且於專利文獻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、於實施摩擦處理之情形時凹凸面之底部的配向處理變得不充分。針對上述情況而提出，可於凹凸反射電極上形成聚合物層而抑制由配向混亂所導致的向錯之產生。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，無法解決因於進行PS化處理時配向不良固定化而產生向錯之問題，相反，於PS化處理前產生之向錯因PS化處理而以向錯之形式較強地固定化。非專利文獻1中所記載之技術由於在使用水平光配向膜之液晶顯示裝置中，較佳地減少由進行PS化處理所引起的於顯示像素內產生之向錯，故而存在進一步鑽研之餘地，。
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於顯示像素內產生之線狀缺陷而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潛心研究，結果發現，產生此種線狀缺陷之原因有3個。第一，配向膜本身之定錨較弱。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，主體中之液晶分子容易偏離配向膜之配向處理方向。即，作為解決手段，可考慮提高配向膜本身之定錨強度之方法，但由於與摩擦用水平配向膜相比，水平光配向膜通常定錨能量明顯較小，故而水平光配向膜材料之特性改善之途徑(Approach)較為困難。第二，液晶之彈性常數較小。本發明者等人發現，若彈性常數較小，則液晶分子容易產生彈性變形，因此容易引起配向混亂。可認為線狀缺 陷係包含展曲(Splay)變形及/或彎曲(Bend)變形之配向缺陷，故而可認為展曲變形與彎曲變形之彈性常數較大之液晶難以形成配向缺陷。第三，間隔件之存在。本發明者等人發現，於線狀缺陷之始端/終端存在間隔件。例如觀察到，即便於自各向同性相向液晶相進行相轉移之瞬間產生線狀缺陷，於不存在間隔件之區域內，線狀缺陷亦不穩定而與有限之時間一起消失。即，可認為存在使間隔件中之線狀缺陷穩定化之作用，對減少於顯示像素內產生此種線狀缺陷之情形的方法進行研究。
然後，本發明者等人發現了改善方案。該方案係根據感光性間隔件等間隔件之配置而將液晶之配向方向設為特定之方向，即，液晶顯示面板於一對基板間具有複數個間隔件，於俯視觀察基板主面之情形時，具有在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同的間隔件配置，且包含如下構成，該構成係間隔件間距離較短之間隔件之間的連線與未達閾值電壓下之液晶分子於該液晶層中之配向方向所成之角成為20°以內。藉此，如下所述，可充分減少顯示像素內之線狀缺陷。如此，本發明者等人考慮可完全解決上述課題，從而達成本發明。再者，作為其他改善方案，本案申請人於先前之申請案(日本專利特願2011-051532號)中提出有增大液晶之彈性常數K1(展曲)及/或K3(彎曲)之方法。
即，本發明之一態樣係一種液晶顯示面板，其係包括一對基板、及夾持於該一對基板間之液晶層者，且上述一對 基板之至少一者自液晶層側依序具有光配向膜及電極，上述光配向膜係相對於基板主面而使液晶分子水平配向者，並且上述液晶顯示面板於一對基板間具有複數個間隔件，於俯視觀察基板主面之情形時，具有在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同的間隔件配置，並且包含如下構成，該構成係上述間隔件間距離較短之間隔件之間的連線與未達閾值電壓下之液晶分子於該液晶層中之配向方向所成的角成為20°以內。
上述光配向膜係相對於基板主面而使液晶分子水平配向者(於本說明書中，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而實質上水平配向者即可。對光活性材料進行光照射時之自配向膜向單體之激發能之交接可於水平配向膜中較垂直配向膜更有效地進行，故而可形成更穩定之PS層。
上述一對基板之至少一者較佳為進而於上述水平光配向膜之液晶層側具有聚合物層。
以下，對本發明之液晶顯示面板之特徵及較佳之特徵進行詳細說明。
於本說明書中，縱方向並無特別限定，通常係指沿著源極匯流排線之方向，只要可發揮本發明之效果，則包含實質上之縱方向。橫方向通常係指沿閘極匯流排線之方向，只要可發揮本發明之效果，則包含實質上之橫方向。
本發明之液晶顯示面板於一對基板間具有複數個間隔 件，且於俯視觀察基板主面之情形時，具有在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同的間隔件配置。例如，只要為如下者即可：於俯視觀察基板主面，選擇成為某個基準之間隔件，並選擇於縱方向與該間隔件鄰接之間隔件、於橫方向與該間隔件鄰接之間隔件之合計3個間隔件之情形時，在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同，且間隔件間距離較短之間隔件之間的連線與未達閾值電壓下之液晶分子於該液晶層中之配向方向所成之角為20°以內。
本發明之液晶顯示面板較佳為如下形態：於俯視觀察基板主面之情形時，以在單元晶格之縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同之方式，使間隔件於縱方向及橫方向分別以一定間隔規則地排列。所謂「以在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同之方式於縱方向及橫方向分別以一定間隔規則地排列」，例如係指，間隔件於縱方向分別以一定間隔d1規則地排列，於橫方向分別以一定間隔dw規則地排列，且d1與dw不同。換言之，於單元晶格之縱向長度與橫向長度不同之晶格中，於晶格點上配置有間隔件。再者，所謂「規則地排列」，亦可存在一部分間隔件未規則地配置之部分，只要為實質上規則地排列者即可。換言之，無需於所有晶格點上配置間隔件，只要可發揮本發明之效果，則只要為於晶格點上實質上配置有間隔件者即可。
再者，本發明之液晶顯示面板中之間隔件較佳為於縱方 向及橫方向分別以一定間隔規則地排列，換言之，於單元晶格之縱向長度與橫向長度不同之晶格中，於晶格點上規則地配置有間隔件，但液晶顯示面板中之間隔件亦可不於縱方向及橫方向分別以一定間隔規則地排列，於此種情形時，於選擇成為某個基準之間隔件後，根據於縱方向與該基準間隔件鄰接之間隔件、於橫方向與該基準間隔件鄰接之間隔件的選擇方法，有時間隔件間距離較短之間隔件間的連線之方向不同。於此種情形時，於在縱方向鄰接之間隔件間距離、在橫方向鄰接之間隔件間距離中，只要將連接最短之間隔件間距離之間隔件的線設為「間隔件間距離較短的間隔件之間的連線」即可。
於本發明之液晶顯示面板中，例如在縱方向鄰接之間隔件間距離及在橫方向鄰接之間隔件間距離的較短者較佳為更長者之4/5以下。又，較佳為1/5以上。間隔件較佳為於俯視觀察基板主面時，規則地配置於各像素之頂點附近等之晶格的晶格點上。又，間隔件較佳為於俯視觀察基板主面時，以與黑矩陣重疊之方式配置。例如，較佳為格子狀地配置黑矩陣，且以與格子狀黑矩陣中之晶格點重疊之方式配置間隔件。由格子狀黑矩陣所分隔之部分例如亦可為像素。
本發明之液晶顯示面板包含如下構成，該構成係上述間隔件間距離較短之間隔件之間的連線、與未達閾值電壓下之液晶分子於該液晶層中之配向方向所成之角成為20°以內。
所謂液晶分子之配向方向，係指液晶分子之長軸之方向，換言之，係指向矢(director)。所謂與液晶分子之配向方向所成之角為20°以內，只要於俯視觀察基板主面時，間隔件間距離較短之間隔件之間的連線與附近之液晶分子之配向方向所成之角為20°以內即可，亦可於俯視觀察基板主面時，與液晶層整體之液晶分子之平均配向方向所成之角為20°以內。再者，若未達閾值電壓，則液晶之配向方向於大部分區域內均勻。
所謂上述閾值，係指液晶層產生光學變化而於液晶顯示裝置中產生使顯示狀態變化之電場及/或電界之電壓值。閾值電壓例如係指於將明狀態之透過率設定為100%時賦予5%之透過率之電壓值。所謂可於閾值電壓以上形成不同之電位，只要為可實現於閾值電壓以上形成不同之電位之驅動操作者即可，藉此，可較佳地控制對液晶層施加之電場。
液晶分子相對於連接鄰接間隔件間距離較短之間隔件的線大致平行之構成較佳為，若將液晶顯示面板整個區域之間隔件數設為100%，則適用於50%以上之間隔件。更佳為，適用於液晶顯示面板整個區域之實質上全部之間隔件。
又，上述間隔件間距離較短之間隔件較佳為於俯視觀察基板主面時，於液晶顯示面板中最鄰接之間隔件間距離之間隔件。所謂最鄰接，係指規則地配置有間隔件之液晶顯示面板中之在縱方向鄰接之間隔件間距離及在橫方向鄰接 之間隔件間距離中，距離最短。如此，本發明之液晶顯示面板包含如下構成之形態亦為本發明之較佳之形態之一，該構成係連接上述間隔件間距離中之最鄰接之間隔件間距離之間隔件的線與未達閾值電壓下之液晶分子於該液晶層中之配向方向所成之角成為20°以內。
連接上述間隔件間距離較短之間隔件之間的連線較佳為與未達閾值電壓下之液晶分子於上述液晶層中之配向方向平行。所謂平行，只要為於本發明之技術領域中可稱為平行者即可，且包含大致平行。藉此，可使本發明之效果成為顯著優異者。
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之至少一者上且於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。上述間隔件較佳為設置於基板上且包含樹脂之間隔件。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、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。所謂間隔件由水平光配向膜被覆，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)由水平光配向膜被覆即可。設置有上述間隔件之基板較佳為對向基板(彩色濾光片基板)。
上述感光性間隔件之底面(基板面)之直徑較佳為14μm以下。藉此，可更充分地發揮本發明之效果。更佳為12 μm以下。所謂底面之直徑，係如下所述。
於本發明中液晶層所含之液晶分子亦可為混合有複數種液晶分子者。為了實現可靠性之確保、回應速度之提高、以及液晶相溫度區、其他彈性常數、介電各向異性及折射率各向異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。於液晶層所含之液晶分子為混合有複數種者之情形時，液晶分子整體必需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各向異性者(正型)及具有負介電各向異性者(負型)之任一者。
本發明之液晶顯示面板所具備之一對基板之至少一者例如自液晶層側依序具有聚合物層、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，亦可具有不同之層。再者，只要可發揮本發明之效果，則亦可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配置其他層，但通常聚合物層與水平光配向膜接觸。又，較佳為上述一對基板均具有水平光配向膜及聚合物層。進而較佳為上述一對基板之至少一者包含線狀電極。
本發明中之水平光配向膜較佳為具有使接近之液晶分子於一定方向配向之特性的配向膜，但不僅包含該配向膜，亦包含不進行配向處理等且不具有配向特性之膜。即，本發明可多方面地應用於，用以對本來無需配向處理之高分子穩定化BP(Blue Phase，藍相)型顯示裝置擴展BP溫度區 之高分子穩定化處理、在PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal，聚合物分散液晶)型顯示裝置中使液晶層局部高分子化之製程等。即，只要為具有如下聚合物層之液晶顯示面板，則可應用本發明，且上述聚合物層不僅用於防止殘像之PS化處理、而且用於在液晶層中由聚合性單體形成高分子時所必需之用途。作為實施配向處理之情形時之配向處理的方法，就本發明之作用效果更顯著之方面、及可獲得優異之視角特性之方面而言較佳為光配向處理，但亦可為藉由例如摩擦等而進行配向處理者。
上述水平光配向膜可藉由照射一定條件之光而於基板面內實施賦予配向特性之光配向處理。以下，亦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。
所謂上述水平光配向膜，係具有藉由偏光或無偏光之照射而對膜產生各向異性、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為藉由紫外線、可見光線或該等兩者而進行光配向處理之光配向膜之形態。藉由光配向膜而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、光官能基之種類等進行調節。再者，由於藉由上述聚合物層之形成而使配向固定，故而於製造步驟後，無需防止紫外線或可見光線入射至液晶層，製造步驟之選擇範圍擴大。再者，於 以基板法線方向或傾斜方向且p偏光照射具有相對於照射偏光垂直配向之性質的水平光配向膜之情形時，預傾角成為0°。
上述光活性材料較佳為光配向膜材料。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，亦可為包含進一步之分子之混合物。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進一步之低分子、或光鈍性之進一步之高分子之形態。光配向膜材料可選擇產生光分解反應、光異構化反應或光二聚化反應之材料。與光分解反應相比，光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配向，故而量產性優異。即，本發明中之光配向膜較佳為包含可進行光異構化型或光二聚化型之光反應之官能基。產生光異構化反應或光二聚化反應之代表性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。上述光異構化型或光二聚化型之材料較佳為肉桂酸酯基或其衍生物。換言之，上述光配向膜較佳為包含具有肉桂酸酯衍生物之官能基。該等官能基所包含之苯環亦可為雜環。產生光分解反應之代表性材料係具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。光配向膜材料(構成光配向膜之材料)於重複單元中包含環丁烷骨架之形態亦為本發明之較佳之形態之一。
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。於此種情形時，較佳為於藉由光配向處理而形成上述水平光配向膜且藉由光聚合而形成上述聚合物層之情形時，該等為使用相同光同時形成者。藉此，可獲得製造效率較高之液晶顯示面板。
本發明之聚合物層較佳為使添加於上述液晶層中之單體聚合而形成者，換言之，較佳為上述PS層。PS層通常對接近之液晶分子進行配向控制。上述單體之聚合性官能基較佳為選自由丙烯酸酯基、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，對縮短製造上之間歇(Tact)之方面較為有效。又，單體較佳為具有至少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，可充分縮小分子量而容易使單體溶解於液晶中。又，上述單體較佳為藉由光之照射而開始聚合反應(光聚合)之單體、或藉由加熱而開始聚合反應(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，可為二官能性單體一面形成新鍵一面階段性地高分子量化之逐次聚合，亦可為單體相繼與由少量觸媒(起始劑)產生之 活性物質鍵結而連鎖性成長之連鎖聚合。作為上述逐次聚合，可列舉聚縮合、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。
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，且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並於液晶分子預傾斜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而預傾斜配向之結構的形式形成。
本發明之液晶顯示面板所具備之一對基板係用以夾持液晶層之基板，例如，藉由以玻璃、樹脂等之絕緣基板作為母體，於絕緣基板上製作配線、電極、彩色濾光片等而形成。上述電極可根據配向型等而適當選擇，例如較佳為包含線狀電極。
上述液晶層之配向型較佳為可使用水平配向膜之類型，例如較佳為IPS(In-plane Switching)型、FFS(Fringe Field Switching)型、OCB(Optically Compensated Birefringence，光學補償雙折射)型、TN(Twisted Nematic，扭轉向列)型、STN(Super Twisted Nematic，超扭轉向列)型、FLC(Ferroelectrics Liquid Crystal，鐵電體液晶)型、AFLC(Anti-Ferroelectrics Liquid Crystal，反鐵電體液晶)型、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)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，上述配向型亦較佳為無需形成配向膜之藍相(Blue Phase)型。進而，上述配向型亦較佳為為改善視角特性而於上述一對基板之至少一者上形成有多區域結構之形態。所謂多區域結構，係於未施加電壓時或施加電壓時之任一時間、或者該兩個時間，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，必需積極地進行如下處理：使電極圖案化為適當之形態或對向光活性材料之光照射使用光罩等的處理之任一種、或該兩種處理。
本發明係如上所述可較佳地應用於IPS型或FFS型等視角優異之顯示裝置。於醫療用監控器、電子書、智慧型手機等用途中謀求視角良好之技術。
又，本發明亦為一種具備本發明之液晶顯示面板之液晶顯示裝置。本發明之液晶顯示裝置中之液晶顯示面板的較佳之形態與本發明之液晶顯示面板之較佳之形態相同。本發明之液晶顯示裝置為IPS型液晶顯示裝置的形態為本發明之較佳之形態之一。又，本發明之液晶顯示裝置為FFS型液晶顯示裝置的形態亦為本發明之較佳之形態之一。再者，IPS型液晶顯示裝置通常為於一對基板之一者上設置有於俯視觀察基板主面時相對向之兩種電極的橫電場方式之液晶顯示裝置。又，FFS型液晶顯示裝置通常為於一對基板之一者上設置有面狀電極、及介隔該面狀電極與絕緣層而配置於另一層之狹縫電極的邊緣電場方式之液晶顯示 裝置。於實施形態中對兩液晶顯示裝置進行更詳細地說明。
作為本發明之液晶顯示面板及液晶顯示裝置之構成，只要為必需形成上述構成要素者，則並不被其他構成要素所特別限定，可適當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。
上述各形態亦可於不脫離本發明之主旨之範圍內適當組合。
根據本發明，可獲得減少於顯示像素內產生之線狀缺陷而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型等之液晶顯示裝置中之情形時，可發揮光配向膜之特徵而使視角成為優異者，並且同時發揮減少線狀缺陷之效果。
以下揭示實施形態，參照圖式對本發明進行更詳細地說明，但本發明並不僅限定於該等實施形態。於本說明書中，所謂像素，只要未特別明示，亦可為像元(子像素)。又，亦將配置有薄膜電晶體元件之基板稱為TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)基板，亦將彩色濾光片基板稱為CF(Color Filter，彩色濾光片)基板。於實施形態中，線狀缺陷之測定係使用偏光顯微鏡觀察所製作之面板之總像素而進行。再者，於各實施形態中，只要未特別明示，發揮同樣功能之構件及部分係除變更百位以外標註相同符號。 又，本申請案說明書中之「以上」、「以下」係包含該數值者。即，所謂「以上」，係指不少於(該數值及該數值以上)。
實施形態1
圖1係表示實施形態1之液晶顯示面板之間隔件配置及液晶分子之配向的俯視示意圖。於本實施形態中，感光性間隔件以縱150μm、橫50μm之一定間隔配置，且規則地配置於單元晶格為縱150μm、橫50μm之晶格的晶格點上。間隔件較佳為以與黑矩陣重疊之方式配置。又，黑矩陣配置為格子狀，間隔件更佳為以與格子狀黑矩陣之晶格點重疊之方式配置。此處，由格子狀黑矩陣分隔之部分亦可為像素。
對該等基板，如下所述般作為液晶配向處理而自基板法線方向照射波長313nm下為5J/cm2之直線偏光紫外線。連接作為最鄰接之2個感光性間隔件之感光性間隔件29a及感光性間隔件29b的線與偏光方向(未表示)所成之角為90°。即，連接感光性間隔件29a及感光性間隔件29b之線與未達閾值電壓下之液晶配向方向32所成之角為0°，連接最鄰接之2個感光性間隔件之線與液晶配向方向平行。如此，只要液晶顯示面板為如下者，則可發揮本發明之有利之效果，即，於俯視觀察基板主面之情形時，具有在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同之間隔件配置，且包含如下構成，該構成係間隔件間距離較 短之間隔件之間的連線與未達閾值電壓下之液晶分子於液晶層中之配向方向所成之角實質上成為0°。
圖2係表示實施形態1之液晶顯示面板之間隔件配置之俯視示意圖。本發明係於俯視觀察基板主面並選擇在縱方向及橫方向鄰接之合計3個間隔件之情形時，只要為在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同，且間隔件間距離較短之間隔件之間的連線與未達閾值電壓下之液晶分子於該液晶層中的配向方向所成之角為20°以內者即可。例如，於選擇感光性間隔件29a、感光性間隔件29c、感光性間隔件29d之3個間隔件時，只要在縱方向鄰接之感光性間隔件29a與29c之間的距離lca、及在橫方向鄰接之感光性間隔件29c與29d之間的距離lcd不同，且連接作為較短之間隔件間距離lcd之間隔件的感光性間隔件29c與29d之線與未達閾值電壓下之液晶分子於液晶層中的配向方向所成之角為20°以內即可。又，當選擇感光性間隔件29c、感光性間隔件29d、感光性間隔件29e之3個間隔件時，只要在縱方向鄰接之感光性間隔件29c與29e之間的距離lce、及在橫方向鄰接之感光性間隔件29c與29d之間的距離lcd不同，且連接作為較短之間隔件間距離lcd之間隔件的感光性間隔件29c與29d之線與未達閾值電壓下之液晶分子於液晶層中的配向方向所成之角為20°以內即可。
再者，於在液晶顯示面板中未分別以一定間隔規則地排列於縱方向及橫方向之情形(例如，lca與lce長度不同，lca長於lcd、lce短於lcd之情形等)時，於選擇成為某種基準之 間隔件後，根據於縱方向與該基準間隔件鄰接之間隔件、於橫方向與該基準間隔件鄰接之間隔件的選擇方法，有時間隔件間距離較短之間隔件之間的連線之方向不同。於此種情形時，只要將連接在縱方向鄰接之間隔件間距離、在橫方向鄰接之間隔件間距離中的最短之間隔件間距離之間隔件的線設為「間隔件間距離較短之間隔件之間的連線」即可。
圖3係表示實施形態1之液晶顯示面板之液晶分子之配向及配向特異點的圖。線狀缺陷34容易產生於最鄰接感光性間隔件間(感光性間隔件29a與感光性間隔件29b之間)。其原因在於：線狀缺陷34之長度與缺陷之能量成比例地變大，線狀缺陷34之長度越短，則就能量而言越穩定。於實施形態1中，感光性間隔件係配置於單元晶格為縱150μm、橫50μm之晶格之晶格點上，於較短之50μm間隔之感光性間隔件間易於產生線狀缺陷34。
一般而言，於感光性間隔件周圍幾乎未附有PI(polyimide，聚醯亞胺)，故而液晶沿感光性間隔件配向(參照圖3之液晶配向方向32p)。於實施光配向處理之情形時，配向特異點36之位置係於實施形態1中如圖3所示般存在於感光性間隔件29a、29b之各3時方向(右側)與9時方向(左側)。相對於下述比較例1，實施形態1成為線狀缺陷34未向黑矩陣(BM，Black Matrix)之外側伸出者，可充分減少於顯示像素內產生之線狀缺陷。
圖4係表示實施形態1之對向基板(CF基板)之俯視示意 圖。間隔件29係於橫方向以50 μm間隔、於縱方向以150 μm間隔配置於BM(Black Matrix：黑矩陣)上，且無法以透射光觀察(圖4係以反射光觀察)。
圖5係表示實施形態1之液晶顯示面板之剖面示意圖。如圖5所示，實施形態1之液晶顯示面板具備TFT基板10、及夾持於包含CF基板20之一對基板間之液晶層30。TFT基板10具有以玻璃等作為材料之絕緣性透明基板15。又，於上層具備具有狹縫之電極12，於下層具備下層電極14。於具有狹縫之電極12與下層電極(面狀電極)14之間存在絕緣層13。再者，通常上層之具有狹縫之電極12為信號電極，下層電極14為共通電極。又，上層之電極亦可代替具有狹縫之電極而為例如一對梳齒電極。CF基板20具備以玻璃等作為材料之絕緣性透明基板25、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，亦可視需要具備共通電極等。例如，如實施形態1般為FFS模式之情形時，如圖5所示僅於TFT基板10上形成有電極(狹縫電極12及下層電極14)，但本發明亦可應用於其他模式，於此種情形時，視需要於TFT基板10及對向基板20之兩者上形成有電極。
又，TFT基板10具備配向膜(水平光配向膜)16，CF基板20亦具備配向膜(水平光配向膜)26。配向膜16、26係以聚醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯、聚矽氧烷等作為主成分之膜，且可藉由形成配向膜而使液晶分子配向於一定方向。
於PS聚合步驟前在液晶層30中存在聚合性單體。並且， 藉由PS聚合步驟而使聚合性單體開始聚合，如圖5所示，於配向膜16、26上形成PS層17、27而提高配向膜16、26所具有之配向限制力。
PS層17、27可藉由將包含液晶材料與聚合性單體之液晶組合物注入TFT基板10與對向基板20之間，並對液晶層30進行一定量之光之照射或加熱，使聚合性單體聚合而形成。再者，此時藉由於不施加電壓之狀態或施加未達閾值之電壓之狀態下對液晶層30進行聚合而形成保持液晶分子之初始配向之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之液晶顯示面板係自液晶顯示裝置之背面側朝向觀察面側依序積層有TFT基板10、液晶層30及對向基板20而構成。於TFT基板10之背面側及對向基板20之觀察面側安裝有直線偏光板18、28。對於該等直線偏光板18、28，亦可進而配置位相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如下形態：代替於對向基板中具備彩色濾光片而於TFT基板10中具備整合式彩色濾光片(Color Filter On Array)。又，實施形態1之液晶顯示面板亦可為單色顯示器或場序彩色方式，於此種情形時，無需配置彩色濾光片。
於液晶層30中填充有具有藉由施加一定電壓而於特定方向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。
圖6係表示實施形態1之具有狹縫之電極之俯視示意圖。具有狹縫之電極12之狹縫部分係如圖6所示般電極之線狀部分彼此大致平行地延伸且分別形成為直線狀。於圖6中，照射紫外線偏光方向係自電極長度方向傾斜10°。圖6之兩箭頭表示照射偏光方向(使用負型液晶分子之情形)。由於實施形態1之像素為2疇(domain)，故而狹縫如圖6所示般彎折。作為電極之材料，使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化銦錫)。再者，除此以外可使用IZO(Indium Zinc Oxide：氧化銦鋅)等公知之材料。
以下，表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吋之具有FFS結構之IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide，氧化銦鎵鋅)-TFT基板、及作為對向基板之CF基板，於各基板上利用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，上層之具有狹縫之電極之電極寬度L係設為3 μm，電極間距離(狹縫寬度)S係設為5 μm(L/S=3 μm/5 μm)。聚乙烯肉桂酸酯溶液係於混合有等量之N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚之溶劑中溶解聚乙烯肉桂酸酯3重量%而製備。於旋轉塗佈後，以80℃暫時乾燥3分鐘，一面進行氮氣沖洗一面以200℃煅燒配向膜40分鐘。作為TFT基板側之最上層(最液晶層側)之透明電極上之配向膜的膜厚係於有效區(Active area)內為45 nm。CF基板側之配向膜之膜厚係於有效區內為50 nm。形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑 係於底部(底面)為17 μm。
對於該等基板，作為液晶配向處理而自基板法線方向照射波長313 nm下為5 J/cm2之直線偏光紫外線。如上所述，連接作為最鄰接之2個感光性間隔件之感光性間隔件29a及感光性間隔件29b的線與偏光方向(未顯示)所成之角為90°。即，連接感光性間隔件29a及感光性間隔件29b之線與液晶配向方向32所成之角為0°，連接最鄰接之2個感光性間隔件之線與液晶配向方向平行。
繼而，對TFT基板使用網版印刷熱固性密封件(HC1413FP：三井化學公司製造)。感光性間隔件之高度係以有效區之液晶層之厚度成為3.5 μm之方式設定。以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，將貼合之基板於一面以0.5 kgf/cm2加壓一面進行氮氣沖洗之爐中以130℃加熱60分鐘而使密封件硬化。
對以如上方法製作之面板，於真空下注入液晶。於本實施形態中，作為液晶，使用於MLC-6610(Merck公司製造)100重量%中添加液晶性分子反-4-丙基-4'-乙烯-1,1'-雙環己烷5重量%、進而添加作為聚合性添加劑(PS層之材料單體)之聯苯-4,4'-二基-雙(2-甲基丙烯酸酯)1重量%而成者。注入液晶之單元之注入口係以環氧系接著劑(Araldite AR-S30：Nichiban公司製造)密封。又，此時以液晶配向不受外場擾亂之方式使電極間短路，對玻璃表面亦進行除電處理。繼而，為了解除液晶之流動配向，再次進行量產時之ODF(One Drop Fill：液晶滴下)步驟之密封件硬化， 將面板以130℃加熱40分鐘，使液晶成為各向同性相而進行再配向處理。藉此，可獲得於與對配向膜照射之紫外線之偏光方向垂直之方向單軸配向有液晶分子的FFS型液晶顯示面板。以上，全部於黃色螢光燈下進行操作，以使源自螢光燈之紫外線不暴露於液晶面板上。其後，為了對該面板進行PS處理而以黑光燈(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。以顯微鏡觀察該液晶面板之線狀缺陷，與下述比較例1相比銳減至僅40個左右。
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當具備通常之液晶顯示裝置所具備之構件(例如，背光裝置等之光源等)。實施形態1之液晶顯示裝置可較佳地應用於TV面板、數字標牌、醫療用監控器、電子書、PC(Personal Computer，個人電腦)用監控器、移動終端用面板等。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射型、反射型及反射透射兩用型之任一者。若為透射型或反射透射兩用型，則實施形態1之液晶顯示裝置具備背光裝置。背光裝置係配置於液晶單元之背面側，且以光按照TFT基板10、液晶層30及對向基板20之順序透射之方式配置。若為反射型或反射透射兩用型，則TFT基板10具備用以反射外光之反射板。又，於至少將反射光用作顯示之區域中，對向基板20之偏光板必需為圓偏光板。
分解實施形態1之液晶顯示裝置，將回收之液晶封入單 元中，可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，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，可進行水平光配向膜之成分之解析、聚合物層之成分之解析等。進而，藉由STEM(Scanning Transmission Electron Microscope：掃描型穿透式電子顯微鏡)、SEM(Scanning Electron Microscope：掃描型電子顯微鏡)等之顯微鏡觀察，可確認包含配向膜、PS層之液晶單元之剖面形狀。
實施形態1之變形例
圖7係表示實施形態1之變形例之液晶顯示面板之一形態的剖面示意圖。圖8係表示實施形態1之變形例之一對梳齒電極之俯視示意圖。實施形態1之變形例係關於IPS型液晶顯示面板者。
於圖7中，TFT基板110具備以玻璃等作為材料之絕緣性透明基板115，進而具備形成於透明基板115上之信號電極111(信號電極)、共通電極112、各種配線、TFT等。例如，如實施形態1之變形例般為IPS模式之情形時，如圖7所示僅於TFT基板110上形成一對梳齒電極113(信號電極111及共通電極112)。
一對梳齒電極113係如圖8所示，信號電極111與共通電極112彼此大致平行地延伸且分別彎曲而形成。藉此，施加電場時之電場向量相對於電極之長度方向大致正交，故 而形成有多區域結構，可獲得良好之視角特性。圖8之兩箭頭係與圖6中所述者同樣地表示照射偏光方向(使用負型液晶分子之情形)。
實施形態1之變形例之其他構成係與上述實施形態1之構成相同。於此種IPS結構之液晶顯示面板中，可發揮本發明之有利之效果。又，於FLC結構、AFLC結構等之其他液晶顯示面板中，亦可應用本發明。
實施形態2
實施形態2係連接最鄰接之2個感光性間隔件之線與未達閾值電壓下之液晶配向方向所成之角為20°，除此以外與實施形態1相同。以顯微鏡觀察該液晶面板之線狀缺陷，銳減至僅50個左右。
實施形態3
實施形態3係將形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑設為以底部(底面)計為14 μm，除此以外與實施形態1相同。以顯微鏡觀察該液晶面板之線狀缺陷，僅為20個左右。
實施形態4
實施形態4係將形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑設為以底部(底面)計為12 μm，除此以外與實施形態1相同。以顯微鏡觀察該液晶面板之線狀缺陷，僅為5個左右。根據實施形態3及實施形態4之結果，形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑較佳為以底部(底面)計為14 μm以下。更佳為12 μm以下。
於上述實施形態1~4之PS-FFS模式(經PS化處理之FFS模式)的液晶顯示裝置、或實施形態1之變形例之PS-IPS模式(經PS化處理之IPS模式)的液晶顯示裝置中，與摩擦相比藉由光配向而使液晶分子配向之情形可抑制配向不均或灰塵之產生，故而較佳。又，針對摩擦對液晶產生預傾斜之情況，光配向不產生預傾斜，視角特性良好，故而進而較佳。然而，水平光配向膜由於通常配向限制力較弱，故而殘像現象嚴重而難以量產化(此處所謂水平光配向膜，係指為上述水平配向膜且為光配向膜者，係可使液晶分子於基板上實質上水平配向，具有藉由光照射而於配向膜分子內產生光異構化、光二聚化、光分解之官能基，進而藉由偏光照射而使液晶分子配向者)。因此，本發明者等人藉由進行PS(Polymer Sustained)處理而解決上述問題。然而，尤其是水平光配向膜由於配向限制力較弱，故而亦成為產生線狀缺陷之原因。本發明者等人藉由選擇適當者作為液晶之配向方向而完全解決上述問題。可謂本發明亦提供一種實現光配向IPS之非常簡單之方法。
又，作為實際之使用態樣，存在如下優點：於暴露於可見光下之使用用途(例如，液晶TV等)中，作為光配向膜之配向處理所使用之光而應儘量避免可見光，但於上述實施形態中藉由進行PS處理而使PS層覆蓋配向膜之表面，使配向固定化，故而作為光配向膜之材料，亦可使用感度波長中包含可見光區域之材料。
進而，亦可列舉如下優點：於光配向膜之材料之感度波 長中包含紫外光區域之情形時，若考慮為了消除源自背光裝置或周圍環境之微弱紫外線而必需設置紫外線吸收層之情況，則無需藉由PS化而設置紫外線吸收層。
並且，於以紫外線進行PS處理之情形時，存在藉由對液晶照射紫外線而使電壓保持率(VHR，Voltage Holding Ratio)降低之可能性，但可藉由如上述實施形態般高效地進行PS化而縮短紫外線照射時間，故而亦可避免電壓保持率之降低。
又，由於殘像改善，故而亦可減少PS照射量(時間)。於液晶顯示面板生產中，藉由減少照射量(時間)而提高產出量。又，由於可使照射裝置進一步小型化，故而亦關係到投資金額之削減。
以上，上述實施形態之光配向處理之直線偏光紫外線照射可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。光配向處理無論於注入液晶前或注入液晶後進行均可。其中，當於注入液晶後進行光配向處理之直線偏光紫外線照射時，存在可同時進行光配向處理與PS步驟而能夠縮短製程之優點。
比較例1
圖9係表示比較例1之液晶顯示面板之間隔件配置及液晶分子之配向的俯視示意圖。於比較例1中，感光性間隔件係以縱150 μm、橫50 μm之一定間隔配置，規則地配置於單元晶格為縱150 μm、橫50 μm的晶格之晶格點上。此處，由格子狀黑矩陣分隔之部分亦可為像素。
連接作為間隔件間距離較短之間隔件的感光性間隔件229a及感光性間隔件229b之線與液晶配向方向32所成之角為90°，連接最鄰接之2個感光性間隔件之線與液晶配向方向正交。如此，液晶顯示面板係於俯視觀察基板主面之情形時，具有在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同之間隔件配置，且間隔件間距離較短之間隔件之間的連線、與未達閾值電壓下之液晶分子於液晶層中之配向方向所成之角實質上成為90°。比較例1之其他構成係與上述實施形態1之構成相同。以顯微鏡觀察該液晶面板之線狀缺陷，觀察到200個以上。
圖10係表示比較例1之液晶顯示面板之液晶分子之配向及配向特異點的圖。圖11係表示比較例1之液晶顯示面板之顯示部之照片。
於比較例1中，配向特異點236係如圖10所示般存在於感光性間隔件之12時方向(上側)與6時方向(下側)。於產生線狀缺陷234之情形時，線狀缺陷234為配向缺陷，於兩端必定具有配向特異點236。因此，於產生線狀缺陷234之情形時，與實施形態1相比，比較例1容易向BM之外側(連接最鄰接之間隔件間之最短距離的區域之外側)伸出。又，可認為線狀缺陷234沿液晶之配向方位之情況較穩定，故而就其意義而言比較例1係線狀缺陷234彎曲而容易向BM之外側伸出。因此，可認為比較例1觀察到較多之線狀缺陷。
以下，對可較佳地用於本實施形態之單體進行詳細說明。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之單體單元之分子結構而進行確認。
上述聚合物層較佳為使藉由光照射而聚合之單體聚合而形成者。其中，上述聚合物層更佳為使藉由紫外光之照射而聚合之單體聚合而形成者。
又，上述聚合物層較佳為藉由包含具有一種以上之環結構之單官能或多官能之聚合性基的單體聚合而形成者。作為此種單體，例如可列舉以下述化學式(1)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、或者碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基。P1表示聚合性基。Sp1表示碳數1~6之直鏈狀、支鏈狀或環狀之伸烷基或伸烷氧基、或者直接鍵結。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-基只要氧原子及硫原子未相互鄰接，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-雙環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫化萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫化萘-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-基只要未相互鄰接，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、或者碳數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、乙烯氧基、丙烯醯基胺基、或甲基丙烯醯基胺基。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、或者碳數1~12之烷基或烷氧基部分或全部取代，又，烷基、烷氧基之氫原子亦可經鹵素原子部分或全部取代。又，P1對苯環及縮合環之鍵結位置並不限定於該等。
再者，本實施形態中之上述聚合物層亦可為使藉由可見光之照射而聚合之單體聚合而形成者。
形成上述聚合物層之單體為兩種以上，且上述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。所謂上述使其他單體聚合之單體，係指反應之波長區域根據分子結構而不同，例如受到可見光之照射而進行化學反應，藉由可見光之照射而使無法單獨聚合其他單體之聚合開始並促進，並且自己亦聚合者。藉由上述使其他單體聚合之單體，可將現存之於可見光等之光照射下未聚合之多數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，可列舉具有藉由可見光之照射而生成自由基之結構的單體。
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、或者碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基或烯基。A3及A4之至少一者包含-Sp2-P2基。A3及A4所具有之氫原子亦可經-Sp2-P2基、鹵素原子、-CN基、-NO2基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF5基、或者碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、烯基或芳烷基取代。A3及A4亦可成為所具有之鄰接之2個氫原子經碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基 或者伸烯基取代之環狀結構。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-基只要氧原子、硫原子及氮原子未相互鄰接，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表示碳數1~6之直鏈狀、支鏈狀或環狀之伸烷基或伸烷氧基、或者直接鍵結。N為1或2。連接A3與Y之虛線部分、及連接A4與Y之虛線部分係表示亦可於A3與A4之間存在經由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、或者直接鍵結)
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、或者碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳烷基或苯基。R3及R4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、支鏈狀或環狀之伸烷基或者伸烷氧基、或者直接鍵結。R3及R4之至少一者為碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳烷基或者苯基時，上述R3及R4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-基只要氧原子、硫原子及氮原子未相互鄰接，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、乙烯氧基、丙烯醯基胺基、或甲基丙烯醯基胺基。此處，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、或者碳數1~12之烷基或烷氧基部分或全部取代，又，烷基、烷氧基之氫原子亦可經鹵素原子部分或全部取代。進而，R3、R4對苯環之鍵結位置並不限定於此。
形成上述聚合物層之單體(例如，上述化學式(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)較佳為具有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)而對液晶添加上述單體。藉此，於液晶層中不殘留可成為雜質之聚合起始劑，可明顯提高電性特性。即，可形成使單體聚合時於液晶層中實質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)所表示之聯苯系二官能甲基丙烯酸酯單體。
於此種情形時，即便未混合光聚合起始劑，亦可確認聚合物形成。可認為藉由光照射而產生如下述式(6-1)、(6-2)所示之自由基生成過程。
又，由於存在甲基丙烯酸酯基，故而亦有助於藉由自由基聚合反應而使自身形成聚合物。
作為單體，較理想為溶解於液晶中者，較理想為棒狀分子。除上述聯苯系以外，亦可考慮萘系、菲系、蒽系。又，該等之氫原子之一部分或全部亦可經鹵素原子、烷基、烷氧基(其氫原子亦可經鹵素原子部分或全部取代)取代。
作為聚合性基，除上述甲基丙烯醯氧基以外，亦可考慮丙烯醯氧基、乙烯氧基、丙烯醯基胺基、甲基丙烯醯基胺基。若為此種單體，則可利用300~380 nm左右之範圍之波 長的光生成自由基。
又，除上述單體以外，亦可混合不具有光聚合起始功能之如丙烯酸酯、二丙烯酸酯般之單體，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。
於此種情形時，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破壞。
作為單體，除上述以外亦可使用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、酮系。又，必需對該等賦予聚合性基，作為該聚合性基，除上述甲基丙烯醯氧基以外，亦可列舉丙烯醯氧基、乙烯氧基、丙烯醯基胺基、甲基丙烯醯基胺基。
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。
繼而，對本實施形態之液晶顯示裝置所具備之液晶層的較佳之形態進行說明。上述液晶層較佳為含有於分子結構中包含除苯環之共軛雙鍵以外的多重鍵之液晶分子。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)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
上述多重鍵不包含苯環之共軛雙鍵。其原因在於，苯環缺乏反應性。再者，於本實施形態中液晶分子只要具有除苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵，則亦可具有苯環之共軛雙鍵，並不特別地排除該鍵。又，於本實施形態中液晶層所包含之液晶分子亦可為混合有複數種類者。為了可靠性之確保、回應速度之提高、以及液晶相溫度區、彈性常數、介電各向異性及折射率各向異性之調整，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，較佳為雙鍵包含於烯基中。於上述多重鍵中，與三鍵相比，雙鍵之反應性較優異。再者，上述多重鍵亦可為三鍵，但於此種情形時，上述三鍵較佳為包含於氰基中。上述液晶分子進而較佳為具有兩種以上之上述多重鍵。
上述液晶分子較佳為包含選自由下述式(8-1)~(8-6)所組成之群中之至少一個分子結構。尤佳為包含下述式(8-4)之分子結構。
[化8]
最後，對本說明書中之PS之底部直徑[底部(底面)之直徑]進行補充。圖12係表示本實施形態中之格子狀黑矩陣BM及感光性間隔件29之俯視示意圖。圖13係圖12之剖面示意圖。於黑矩陣BM上存在平坦化膜22等，於平坦化膜22等上存在聚醯亞胺等之配向膜26d。PS之底部直徑係配向膜26d之與液晶層相反側之面上之直徑，且以dB表示。
實施形態5
於實施形態5中，除下述配向膜材料及配向處理之條件以外，以與實施形態1相同之方式完成單元。
作為配向膜材料，使用具有環丁烷骨架之聚醯亞胺溶液。配向膜材料對基板之塗佈及乾燥係與實施形態1相同。
作為配向處理，自各基板之法線方向對各基板之表面以於波長254 nm時成為500 mJ/cm2之方式照射偏光紫外線。藉此，塗佈於基板上之配向膜材料進行光分解反應而形成水平配向膜。
以顯微鏡觀察該液晶面板之線狀缺陷，線狀缺陷僅為1個。
實施形態6
實施形態6係將形成於CF基板側之感光性間隔件之直徑設為以底部(底面)計為9 μm，除此以外與實施形態1相 同。以顯微鏡觀察該液晶面板之線狀缺陷，僅觀察到2個左右。
上述實施形態中之各形態亦可於不脫離本發明之要旨之範圍內適當組合。
再者，本案係以於2011年8月26日提出申請之日本專利申請案2011-185045號作為基礎，基於巴黎條約或過渡國家中之法規而主張優先權者。該申請案之內容之整體係作為參照而編入本申請案中。
10、110‧‧‧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、25、115、125‧‧‧玻璃基板
16、26、116、126‧‧‧配向膜(水平光配向膜)
17、27、117、127‧‧‧PS層(聚合物層)
18、28、118、128‧‧‧直線偏光板
20、120‧‧‧對向基板(CF基板)
29、29a、29b、29c、29d、29e、29f、129、229a、229b、229c、229d、229e、229f‧‧‧間隔件
30、130‧‧‧液晶層
32、32p、132、232‧‧‧液晶配向方向
34、234‧‧‧線狀缺陷
111‧‧‧信號電極
112‧‧‧共通電極
113‧‧‧一對梳齒電極
B‧‧‧藍色像素
G‧‧‧綠色像素
R‧‧‧紅色像素
圖1係表示實施形態1之液晶顯示面板之間隔件配置及液晶分子之配向的俯視示意圖。
圖2係表示實施形態1之液晶顯示面板之間隔件配置之俯視示意圖。
圖3係表示實施形態1之液晶顯示面板之液晶分子之配向及配向特異點的圖。
圖4係表示實施形態1之對向基板之俯視示意圖。
圖5係表示實施形態1之液晶顯示面板之剖面示意圖。
圖6係表示實施形態1之具有狹縫之電極之俯視示意圖。
圖7係表示實施形態1之變形例之液晶顯示面板之一形態的剖面示意圖。
圖8係表示實施形態1之變形例之一對梳齒電極之俯視示意圖。
圖9係表示比較例1之液晶顯示面板之間隔件配置及液晶分子之配向的俯視示意圖。
圖10係表示比較例1之液晶顯示面板之液晶分子之配向及配向特異點的圖。
圖11係表示比較例1之液晶顯示面板之顯示部之照片。
圖12係表示本實施形態之格子狀黑矩陣及感光性間隔件之俯視示意圖。
圖13係圖12之剖面示意圖。
29a‧‧‧間隔件
29b‧‧‧間隔件
29c‧‧‧間隔件
29d‧‧‧間隔件
29e‧‧‧間隔件
29f‧‧‧間隔件
32‧‧‧液晶配向方向

Claims (15)

  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，且該一對基板之至少一者自液晶層側依序具有光配向膜及電極，該光配向膜係相對於基板主面而使液晶分子水平配向者，該液晶顯示面板係於一對基板間具有複數個間隔件，於俯視基板主面時，具有在縱方向鄰接之間隔件間距離與在橫方向鄰接之間隔件間距離不同的間隔件配置，並且包含如下構成：於俯視基板主面時，上述間隔件間距離較短的間隔件之間的連線、與未達閾值電壓下之液晶分子於該液晶層中的配向方向所成之角成為20°以內。
  2. 如請求項1之液晶顯示面板，其中上述一對基板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。
  3. 如請求項1或2之液晶顯示面板，其中上述間隔件間距離較短的間隔件之間的連線與未達閾值電壓下之液晶分子於上述液晶層中之配向方向平行。
  4. 如請求項1或2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之官能基。
  5. 如請求項4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。
  6. 如請求項1或2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。
  7. 如請求項1或2之液晶顯示面板，其中上述間隔件係設置於上述一對基板之至少一者上且於液晶層側突出之感光性間隔件。
  8. 如請求項7之液晶顯示面板，其中上述感光性間隔件於基板面之直徑為14μm以下。
  9. 如請求項1或2之液晶顯示面板，其中上述液晶層之配向型為IPS型或FFS型。
  10. 如請求項2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。
  11. 如請求項2或10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。
  12. 如請求項1、2、10中任一項之液晶顯示面板，其中上述液晶層含有於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。
  13. 如請求項12之液晶顯示面板，其中上述多重鍵為雙鍵。
  14. 如請求項13之液晶顯示面板，其中上述雙鍵包含於烯基中。
  15. 一種液晶顯示裝置，其特徵在於具備如請求項1至14中任一項之液晶顯示面板。
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