WO2007040137A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2007040137A1
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photo
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layer
alignment
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Yoshito Hashimoto
Masumi Kubo
Akihiro Yamamoto
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Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
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    • G02F2201/08—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 light absorbing layer
    • G02F2201/086—UV absorbing

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic.
  • liquid crystal display devices have been improved, and their use in television receivers and the like is advancing. Although the viewing angle characteristics of liquid crystal display devices have been improved, further improvements are desired. In particular, there is a strong demand for improving the viewing angle characteristics of a liquid crystal display device (sometimes called a VA mode liquid crystal display device) using a vertically aligned liquid crystal layer.
  • vertical alignment type liquid crystal layer refers to a liquid crystal layer in which the liquid crystal molecular axes (also referred to as “axis orientation”) are aligned at an angle (pretilt angle) of about 85 ° or more with respect to the surface of the vertical alignment film.
  • axis orientation also referred to as “axis orientation”
  • Uh. Liquid crystal molecules have negative dielectric anisotropy, and a VA mode liquid crystal display device performs display in a normally black mode in combination with a cross-colled polarizing plate.
  • VA mode liquid crystal display devices currently used in large display devices such as televisions employ an alignment division structure that forms multiple liquid crystal domains in one pixel in order to improve viewing angle characteristics.
  • MVA mode is the main method for forming the alignment division structure.
  • a plurality of domains with different alignment directions tilt directions
  • the alignment regulating structure slits (openings) or ribs (projection structure) provided on the electrode are used, and the alignment regulating force is exhibited from both sides of the liquid crystal layer.
  • the slits and ribs are linear, unlike the case where the pretilt direction is defined by the alignment film used in the conventional TN mode.
  • the response speed is distributed because the alignment regulating force becomes non-uniform within the pixel.
  • the display luminance is lowered.
  • VA mode liquid crystal display device having an alignment division structure in which the pretilt direction is controlled by an alignment film
  • VAECB Vertical Alignment Electrically Controlled Bir efringence
  • RTN Reverse Twisted Nematic
  • VATN Vertical Alignment Twisted Nematic
  • the pretilt direction of the liquid crystal molecules defined by the pair of alignment films facing each other through the liquid crystal layer is antiparallel in an arbitrary domain in the pixel. Therefore, the tilt direction of the liquid crystal molecules near the center of the thickness direction of the liquid crystal layer (represented by the arrow at the tip when the end of the liquid crystal molecules is closer to the viewer when viewing the viewer's side force) (Azimuth direction) coincides with the pretilt direction defined by the alignment film on the lower substrate.
  • the tilt direction of the liquid crystal molecules does not depend on the position in the thickness direction of the liquid crystal layer, and is constant regardless of the magnitude of the applied voltage.
  • the pretilt directions of the liquid crystal molecules defined by the pair of alignment films in any domain in the pixel are substantially orthogonal to each other.
  • the tilt direction of the liquid crystal molecules near the center in the layer plane and thickness direction of the liquid crystal layer is a pair.
  • the two pretilt directions defined by the alignment film are substantially bisected.
  • a rubbing method or an optical alignment method is known. Since the photo-alignment treatment can be performed on the alignment film in a non-contact manner, it is possible to improve the yield without generating static electricity due to friction as in the rubbing treatment. Further, as described in Japanese Patent Application No. 2005-141846 by the present applicant, the variation in the pretilt angle is controlled to 1 ° or less by using a photo-alignment film containing a photosensitive group capable of forming a bond structure. The display luminance characteristics can be improved.
  • the light of the photo-alignment film is arranged by disposing a member having an ultraviolet absorbing ability between the photo-alignment film closest to the observer side and the outermost surface on the observer side.
  • a technique for suppressing deterioration is disclosed.
  • Patent Document 7 when a photo-alignment method is used for manufacturing an IPS mode liquid crystal display device, it is based on reflected light at a tapered portion of a metal electrode for generating a lateral electric field provided in a pixel. A technique for preventing the disorder of the alignment treatment is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-281669
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-352486
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-277877
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 11-133429
  • Patent Document 5 JP-A-10-123576
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-272682
  • Patent Document 7 JP-A-2005-128359
  • Patent Document 6 The method described in Patent Document 6 is effective for suppressing the photo-degradation of the photo-alignment film.
  • the photo-alignment method is used for manufacturing the alignment-divided VA mode liquid crystal display device described above. In this case, it is not possible to prevent the disorder of the alignment treatment due to the reflected light of the metal layer force of the base.
  • the method described in Patent Document 7 is effective for an IPS mode liquid crystal display device, but is not effective for a VA mode liquid crystal display device. This is because the IPS mode liquid crystal display device performs display by aligning the liquid crystal molecules using a horizontal electric field generated between the metal electrodes provided in the pixel, and the region on the electrodes is not used for display. .
  • a VA mode liquid crystal display device display is performed using an electric field generated between electrodes positioned above and below via a liquid crystal layer, so that a predetermined voltage is applied to all regions in the pixel. Basically, everything in the pixel can be used for display.
  • Photoalignment films are roughly classified into two types based on a mechanism that develops a force that regulates the pretilt direction of liquid crystal molecules (alignment regulating force).
  • One uses polarized ultraviolet light and develops alignment regulating force in a direction parallel to (or perpendicular to) the polarization direction, and the other emits light obliquely to the photo-alignment film. It expresses the orientation regulating force in the direction according to the light irradiation direction.
  • polarized light may be used.
  • P-polarized ultraviolet rays may be irradiated at an incident angle (angle from the surface normal) of 20 ° to 60 °.
  • the direction of the alignment regulating force is defined by the incident direction of light in the photo-alignment process. Therefore, when producing such a photo-alignment film, as shown in FIG. 4, the photo-alignment film is formed on the film 46 of the photo-alignment film material formed so as to cover the metal layer 42 formed on the substrate 40.
  • the light LI including the photosensitive wavelength of the material is obliquely irradiated, the light LR reflected by the metal layer 42 is incident on the film 46 of the photo-alignment film material again, which has an adverse effect.
  • the direction in which the reflected light LR is incident on the film 46 of the photo-alignment film material is different from the direction in which the light LI is incident.
  • liquid crystal molecules cannot be aligned in a predetermined pretilt direction. The methods described in Patent Documents 6 and 7 cannot solve this problem.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object thereof is to provide a VA mode liquid crystal display device that does not cause alignment disorder even when manufactured using a photo-alignment method.
  • a liquid crystal display device of the present invention is provided on a liquid crystal layer side of a first liquid crystal layer, a first substrate and a second substrate facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween, and the first substrate.
  • a first electrode and a second electrode provided on the liquid crystal layer side of the second substrate, a first alignment film provided on the first electrode so as to contact the liquid crystal layer, and a liquid crystal layer
  • a first alignment film provided on the second electrode wherein the first alignment film has a photosensitive wavelength in a first alignment film material having a photosensitive wavelength within a wavelength range of 250 nm to 38 Onm.
  • a photo-alignment treatment is performed by obliquely irradiating light that contains the first alignment film and the first alignment film.
  • the first resin layer has a transmittance of 90% or more for light in a wavelength range of 400 nm or more and 800 nm or less.
  • the first resin layer has photosensitivity.
  • the first resin layer has a thickness of 1 ⁇ m to 5 m.
  • the first alignment film has at least two regions in a pixel, and the two regions impart different pretilt directions to the liquid crystal molecules.
  • the metal layer includes at least one of a group consisting of a gate bus line, a source bus line, a CS bus line, and a light shielding layer.
  • a VA mode liquid crystal display device which does not cause alignment disorder even when manufactured using a photo-alignment method.
  • the display quality and reliability of a VA mode liquid crystal display device having an alignment division structure using a photo-alignment method can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a photo-alignment processing step for a TFT substrate 10 A used in a VA mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing transmittance spectra (Ta, Tb) of two types of short-wavelength absorbing resin layers (film a and film b).
  • FIG. 3 is a graph showing the emission spectrum Io of the light source used for the photo-alignment treatment and the intensity spectra la ′ and lb of the reflected light when film a and film b are provided.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a problem of conventional photo-alignment processing.
  • a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • a TFT type liquid crystal display device is illustrated, but the present invention is not limited to this, and can be widely applied to liquid crystal display devices having a metal layer on a substrate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a photo-alignment treatment process for a TFT substrate 10A used in the VA mode liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. Further, the state in which the liquid crystal molecules 22 are aligned in a predetermined pretilt direction by the photo-alignment film 16 is schematically shown.
  • the TFT substrate 10A includes a glass substrate 10 and a metal layer 12 constituting at least part of a TFT (not shown) formed on the glass substrate 10, a gate bus line, a source bus line, and a CS bus line. have. Further, a short wavelength absorption resin layer 14 is provided so as to cover the metal layer 12, and a pixel electrode 15 formed of a transparent conductive layer (for example, an ITO layer) is provided on the short wavelength absorption resin layer 14. It has been.
  • a photo-alignment film 16 is provided on almost the entire surface of the substrate including the pixel electrode 15.
  • the film of the photo-alignment film material before the photo-alignment treatment is also referred to as a photo-alignment film and is denoted by the same reference numeral.
  • the photo-alignment film material for forming the photo-alignment film 16 has a photosensitive wavelength within a wavelength range of 250 nm or more and 380 nm or less, and is subjected to a photo-alignment treatment by obliquely irradiating light LI including the photosensitive wavelength.
  • the photo-alignment film material absorbs light of the photosensitive wavelength and causes a chemical reaction (such as decomposition or bond formation), and becomes an alignment film having an alignment regulating force in a predetermined direction
  • photo-alignment film material that is subjected to alignment treatment by oblique irradiation, as described in Japanese Patent Application No. 2005-141846 by the present applicant, photo-alignment including a photosensitive group having a photosensitive wavelength of 380 nm or less. It is preferable to use a membrane.
  • the photosensitive group is preferably one that can form a bond structure.
  • the cinnamoyl group (1), the coumarin group (11), the 4 chalcone group ( ⁇ ), and the 4'-chalcone group shown in (Chemical Formula 1) are preferred.
  • At least one photosensitivity selected from the group of force An alignment film material that contains a functional group and undergoes a photodimerization reaction by ultraviolet irradiation is preferable.
  • the display luminance characteristic can be improved by setting the difference in pretilt angle defined by the pair of alignment films within 1 °.
  • the light irradiated for photo-alignment is ultraviolet light having a photosensitive wavelength of 380 nm or less, and it is preferable to use P-polarized ultraviolet light.
  • the incident angle with respect to the alignment film (the angle of the film normal force) is preferably in the range of 20 ° to 60 °, more preferably in the range of 30 ° to 50 °, and more preferably around 40 °. Most preferred.
  • the TFT substrate 10 A since the TFT substrate 10 A has the short wavelength absorption resin layer 14 between the photo-alignment film 16 and the metal layer (for example, gate bus line) 12, the TFT substrate 10 A transmits the photo-alignment film 16.
  • the light LI irradiated for the photo-alignment treatment is generally ultraviolet light (UV) including light in a wavelength range of 250 nm to 380 nm.
  • the UV LI irradiated to the photo-alignment film (film of photo-alignment film material) 16 is partly absorbed by the photo-alignment film 16 itself, and the transmitted UV LI reaches the metal layer 12 and is reflected by the metal layer 12, and is again irradiated with light.
  • the light enters the alignment film 16.
  • the light LI irradiated to the photo-alignment film 16 on the pixel electrode 15 formed from the ITO layer further passes through the pixel electrode 15 twice and then enters the photo-alignment film 16 again. .
  • the thickness of the photo-alignment film 16 is generally 0.5 111 or more and less than 1.0 m, and the absorption by the photo-alignment film 16 is small.
  • the ITO layer constituting the pixel electrode 15 also absorbs ultraviolet rays, but the intensity of the photosensitive wavelength may not be sufficiently reduced.
  • the ultraviolet rays are obliquely irradiated, as schematically shown in FIG. 1, a part of the ultraviolet rays passes through the gaps of the pixel electrodes 15 and is reflected by the metal layer 12, and again the gaps of the pixel electrodes 15 or the pixel electrodes.
  • an oblique electric field formed in the vicinity of the edge portion of the pixel electrode 15 affects the tilt direction of the liquid crystal molecule. Therefore, if the photo-alignment process at the edge portion of the pixel electrode 15 is not stable, Display quality deteriorates.
  • a region where the direction of the oblique electric field at the edge of the pixel electrode and the pretilt direction by the alignment film conflict (FIG. 1).
  • a dark line (domain line) force formed near the edge of the pixel electrode 15 on the right side of the inside causes a problem of deeply entering the pixel (shifting to the center side of the pixel).
  • the alignment division structure is adopted, the same problem occurs not only at the edge portion but also near the boundary line of the domain formed near the center of the pixel.
  • the ultraviolet light intensity is sufficiently attenuated by the short wavelength absorption resin layer 14 formed between the photo-alignment film 16 and the metal layer 12. It is necessary to However, if the thickness of the short wavelength absorption resin layer 14 exceeds 5 / zm, the parallax (influence of oblique incidence) due to the thickness of the short wavelength absorption resin layer 14 increases, and the unfavorable thickness is 1 ⁇ m. If it is smaller, stable film formation is difficult, so the thickness of the short wavelength absorption resin layer 14 is 1 ⁇ m. It is preferable to be 5 / zm or less.
  • the short wavelength absorption resin layer 14 has a high transmittance for visible light.
  • the transmittance for light is preferably 80% or more, more preferably 90% or more. Since the light used for display supplied from the knocklight passes through the short-wavelength absorbing resin layer 14 only once, the transmittance mentioned here is the transmittance of the short-wavelength absorbing resin layer 14 itself.
  • FIG. 2 is a graph showing the transmittance spectra (Ta, Tb) of the two types of short-wavelength absorption resin layers used here (film a and film b).
  • the transmittance curves (Ta, Tb ′) shown by the broken lines are obtained when the thickness of the film from which the transmittance curves shown by the solid lines are obtained is doubled.
  • the transmittance for the photosensitive wavelength (ultraviolet rays) that adversely affects the alignment processing of the photo-alignment film corresponds to a transmittance curve in which the thickness indicated by the broken line is twice, and the transmittance for visible light is indicated by the solid line. You can evaluate it with the transmission curve!
  • Film a is formed using photosensitive talylate-based resin
  • film b is formed using a mixture of talate-based resin used in film a and a benzotriazole-based UV absorber. did. Each thickness is 2 m.
  • the ultraviolet absorber an organic material such as benzophenone can be suitably used.
  • the photo-alignment film a photodimerization type having a cinnamoyl group was used (Chemical Formula 1).
  • FIG. 3 shows the emission spectrum Io of the light source used for the photo-alignment treatment, and the intensity spectra la and lb of the reflected light when the films a and b are provided.
  • Ia, Io XTa 'X O.
  • lb' Io XTb 'X O. 9.
  • 0.9 is the reflectance when the metal layer 12 is made of aluminum.
  • Aluminum is one of the metals with the highest reflectivity for ultraviolet rays (90%) among metals, and here we consider the wavelength dispersion of reflectivity.
  • the light irradiation conditions were 10 mW of P-polarized ultraviolet light with an incident angle of 40 ° and irradiation for 5 seconds (light quantity 50 mJ).
  • the light intensity la at 315 nm is attenuated to 60% of Io. Therefore, the short wavelength absorption resin layer 14 is incident on the short wavelength absorption resin layer 14 and is reflected by the metal layer 12. It can be seen that an optical characteristic that attenuates the intensity of the emitted light having the photosensitive wavelength to 60% or less may be used.
  • the film a is made of a photosensitive resin, and for example, a contact for electrically connecting the pixel electrode 15 and a metal layer (for example, a drain electrode layer of a TFT) 12. It has the advantage that the hole can be formed by a lithography process.
  • the VA mode liquid crystal display device of the present embodiment is obtained by disposing a color filter substrate on the TFT substrate 10A so as to face the liquid crystal material having negative dielectric anisotropy therebetween.
  • the color filter substrate typically includes a glass substrate, a color filter layer formed on the glass substrate from a color resin layer (for example, a red resin layer, a green resin layer, and a blue resin layer), and a black resin layer. It has a black matrix formed from an oil layer, a counter electrode, and a photo-alignment film formed on the liquid crystal layer side of the counter electrode.
  • the color filter substrate generally does not have a metal layer between the glass substrate and the photo-alignment film, the above-described problem of reflected light does not occur in the photo-alignment process.
  • the short wavelength absorption resin layer may be provided between the metal layer and the photo-alignment film. Since the color resin layer and the black resin layer absorb ultraviolet rays, the short wavelength absorption resin layer provided on the TFT substrate has the ability to attenuate the photosensitive wavelength of the short wavelength absorption resin layer provided on the color filter substrate. Even lower than 14.
  • the photo-alignment treatment is a process for manufacturing a VA-mode liquid crystal display device having a so-called alignment division structure in which the photo-alignment film has at least two regions having different pretilt directions in the pixel. Therefore, the present invention is preferably used. In particular, it is suitably used for the alignment-divided VATN mode liquid crystal display device described in Japanese Patent Application No. 2005-169423.
  • the short wavelength absorption resin layer 14 absorbs ultraviolet rays contained in the light emitted from the backlight that is only used for the photo-alignment treatment and ultraviolet rays contained in the ambient light. As with the liquid crystal display device described in Patent Document 6, It also has the effect of suppressing the photo-degradation of the photo-alignment film and improving the reliability.
  • Japanese Patent Application No. 2005-286033 which is the basic application for claiming priority of the present application, and Japanese Patent Application No. 2 005-141846 and the above Japanese Patent Application No. 2005-169423, all disclosure contents of this specification are hereby incorporated by reference. Incorporated into.
  • the liquid crystal display device according to the present invention is suitably used in applications that require high-quality display such as television receivers.

Description

明 細 書
液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は液晶表示装置に関し、特に広視野角特性を有する液晶表示装置に関す る。
背景技術
[0002] 液晶表示装置の表示特性が改善され、テレビジョン受像機などへの利用が進んで いる。液晶表示装置の視野角特性は向上したものの更なる改善が望まれている。特 に、垂直配向型の液晶層を用いた液晶表示装置 (VAモード液晶表示装置と呼ばれ ることもある。）の視野角特性を改善する要求は強い。ここで「垂直配向型液晶層」と は、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」ともいう。）が約 85° 以上の 角度 (プレチルト角）で配向した液晶層を 、う。液晶分子は負の誘電異方性を有し、 VAモードの液晶表示装置はクロス-コル配置された偏光板と組み合わせて、ノーマ リーブラックモードで表示を行う。
[0003] 現在、テレビ等の大型表示装置に用いられている VAモード液晶表示装置には、 視野角特性を改善するために、 1つの画素に複数の液晶ドメインを形成する配向分 割構造が採用されている。配向分割構造を形成する方法としては、 MVAモードが主 流である。 MVAモードは、垂直配向型液晶層を挟んで対向する一対の基板の液晶 層側に、配向規制構造を設けることによって、配向方向（チルト方向）が異なる複数の ドメイン (典型的には配向方向は 4種類)を形成している。配向規制構造としては、電 極に設けたスリット（開口部）あるいはリブ (突起構造）が用いられ、液晶層の両側から 配向規制力を発揮する。
[0004] し力しながら、スリットやリブを用いると、従来の TNモードで用いられていた配向膜 によってプレチルト方向を規定した場合と異なり、スリットやリブが線状であることから、 液晶分子に対する配向規制力が画素内で不均一となるため、例えば、応答速度に 分布が生じるという問題がある。また、スリットやリブを設けた領域の光の透過率が低 下するので、表示輝度が低下するという問題もある。 [0005] これらの問題を回避するためには、 VAモード液晶表示装置についても、配向膜に よってプレチルト方向を規定することによって配向分割構造を形成することが好まし い。
[0006] 配向膜によってプレチルト方向を制御する配向分割構造を有する VAモードの液晶 表示装置として、 VAECB (Vertical Alignment Electrically Controlled Bir efringence)モード（特許文献 1参照）や RTN (Reverse Twisted Nematic)モー ド（VATN (Vertical Alignment Twisted Nematic)モードともいう。）がある（特 許文献 2〜5参照)。
[0007] VAECBモードでは、画素内の任意のドメインにおいて、液晶層を介して対向する 一対の配向膜によって規定される液晶分子のプレチルト方向は反平行である。従つ て、液晶層の厚さ方向の中央付近の液晶分子のチルト方向 (観察者側力 見たとき に液晶分子の端が観察者側に近づいている方が先端となる矢印で表される方位角 方向）は、下側基板上の配向膜によって規定されるプレチルト方向と一致する。また 、液晶分子のチルト方向は、液晶層の厚さ方向の位置に依存せず、且つ、印加電圧 の大きさに拘わらず一定である。
[0008] 一方、 RTNモードでは、画素内の任意のドメインにおいて一対の配向膜によって 規定される液晶分子のプレチルト方向は互いに略直交する。 RTNモードでは、液晶 層に十分な電圧 (少なくとも最高階調の表示のための信号電圧)が印加されたとき液 晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向は、一対 の配向膜によって規定される 2つのプレチルト方向を略 2等分する方向になる。
[0009] 垂直配向膜にプレチルト方向を規定する力を付与する方法としては、ラビング法ゃ 光配向法が知られている。光配向処理は、配向膜に対して非接触で処理を施すこと ができるので、ラビング処理のように摩擦による静電気の発生が無ぐ歩留まりを向上 させることが出来る。さらに、本出願人による特願 2005— 141846号に記載されてい るように、結合構造を形成し得る感光性基を含む光配向膜を用いることによって、プ レチルト角のばらつきを 1° 以下に制御することができ、表示輝度特性を向上させる ことができるという利点が得られる。
[0010] し力しながら、光配向法に特有の問題がある。 [0011] 例えば、特許文献 6には、観察者側に最も近い光配向膜と観察者側の最表面との 間に紫外線吸収能が付与された部材を配置することによって、光配向膜の光劣化を 抑制する技術が開示されている。
[0012] また、特許文献 7には、 IPSモードの液晶表示装置の製造に光配向法を用いる場 合、画素内に設けられる横電界を発生させるための金属電極のテーパー部での反 射光による配向処理の乱れを防止するための技術が開示されている。
特許文献 1：特開 2001— 281669号公報
特許文献 2：特開平 11― 352486号公報
特許文献 3：特開 2002— 277877号公報
特許文献 4：特開平 11— 133429号公報
特許文献 5 :特開平 10— 123576号公報
特許文献 6：特開 2001— 272682号公報
特許文献 7：特開 2005— 128359号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] 特許文献 6に記載されている方法は、光配向膜の光劣化を抑制するためには有効 である力 上述した配向分割型の VAモードの液晶表示装置の製造に光配向法を用 いる場合に下地の金属層力 の反射光による配向処理の乱れを防止することができ ない。
[0014] 一方、特許文献 7に記載の方法は、 IPSモードの液晶表示装置については有効で あるが、 VAモードの液晶表示装置には有効でない。なぜなら、 IPSモードの液晶表 示装置は、画素内に設けられる金属電極の間に生成される横電界を用いて液晶分 子を配向させ表示を行うので、電極上の領域は表示に用いられない。これに対して、 VAモードの液晶表示装置においては、液晶層を介して上下に位置する電極間に生 成する電界を用いて表示を行うため、画素内の全ての領域に所定の電圧を印加する ことができ、基本的に画素内の全てを表示に用いることが出来る。従って、 VAモード の液晶表示装置の製造に光配向法を用いる場合には、光配向膜の下に存在する金 属層（例えば、金属層から形成された配線や電極、遮光層）からの反射光が配向処 理に乱れを引き起こし、これが表示品位を低下させるという問題がある。図 4を参照し てこの問題を以下に説明する。
[0015] 光配向膜は、液晶分子のプレチルト方向を規定する力（配向規制力）を発現するメ 力-ズムに基づいて 2種類に大別される。 1つは偏光紫外線を用いて、その偏光方向 に平行な方向（または直交する方向）に配向規制力を発現するものであり、他の 1つ は、光配向膜に対して斜めに光照射し、光照射方向に応じた方向に配向規制力を 発現するものである。但し、斜めに入射させることが必須であるだけで、偏光を利用 する場合もある。例えば後に例示するように P偏光紫外線を 20° 〜60° の入射角（ 面法線からの角度)で照射する場合もある。
[0016] 後者の光配向膜においては、配向規制力の方向は光配向処理における光の入射 方向によって規定されている。従って、このような光配向膜を作製する場合、図 4に示 すように、基板 40上に形成された金属層 42を覆うように形成された光配向膜材料の 膜 46に、光配向膜材料の感光波長を含む光 LIを斜め照射すると、金属層 42によつ て反射された光 LRが再び光配向膜材料の膜 46に入射し、悪影響を及ぼす。すなわ ち、反射光 LRが光配向膜材料の膜 46に入射する方向は光 LIの入射する方向と異 なるので、反射光 LRが照射された領域においては、配向規制力の方向が一定せず 、液晶分子を所定のプレチルト方向に配向させることができない。上記の特許文献 6 および 7に記載されている方法ではこの問題を解決することが出来ない。
[0017] 本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は光配向法を用いて 製造しても配向乱れが生じない VAモードの液晶表示装置を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0018] 本発明の液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層と、前記液晶層を介して互いに 対向する第 1基板および第 2基板と、前記第 1基板の前記液晶層側に設けられた第 1 電極および前記第 2基板の前記液晶層側に設けられた第 2電極と、前記液晶層に接 するように前記第 1電極上に設けられた第 1配向膜および前記液晶層に接するように 前記第 2電極上に設けられた第 2配向膜を有し、前記第 1配向膜は、 250nm以上 38 Onm以下の波長範囲内に感光波長を有する第 1配向膜材料に、前記感光波長を含 む光を斜め照射することによって光配向処理が施されており、前記第 1配向膜と前記 第 1基板との間に形成された金属層と、前記金属層と前記第 1配向膜との間に形成さ れた第 1榭脂層をさらに有し、前記第 1榭脂層は、前記第 1榭脂層に入射し前記金属 層で反射された前記感光波長の光の強度を 60%以下まで減衰させる光学特性を有 している。
[0019] ある実施形態において、前記第 1榭脂層は、 400nm以上 800nm以下の波長範囲 の光に対する透過率が 90%以上である。
[0020] ある実施形態において、前記第 1榭脂層は感光性を有している。
[0021] ある実施形態において、前記第 1榭脂層は 1 μ m以上 5 m以下の厚さを有する。
[0022] ある実施形態において、前記第 1配向膜は、画素内に少なくとも 2つの領域を有し、 前記 2つの領域は液晶分子に互いに異なるプレチルト方向を付与する。
[0023] ある実施形態において、前記金属層は、ゲートバスライン、ソースバスライン、 CSバ スラインおよび遮光層からなる群の少なくとも 1つを含む。
発明の効果
[0024] 本発明によると、光配向法を用いて製造しても配向乱れが生じない VAモードの液 晶表示装置が提供される。特に、光配向法を用いた配向分割構造を有する VAモー ドの液晶表示装置の表示品位および信頼性を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]本発明による実施形態の VAモードの液晶表示装置に用いられる TFT基板 10 Aに対する光配向処理工程を説明するための模式的な断面図である。
[図 2]2種類 (膜 aおよび膜 b)の短波長吸収榭脂層の透過率スペクトル (Ta、 Tb)を示 すグラフである。
[図 3]光配向処理に用いた光源の発光スペクトル Ioと、膜 aおよび膜 bを設けた場合の 反射光の強度スペクトル la'および lb，を示すグラフである。
[図 4]従来の光配向処理の問題を説明するための模式図である。
符号の説明
[0026] 10 ガラス基板
10A TFT基板
12 金属層 14 短波長吸収榭脂層
15 画素電極
16 光配向膜
発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を説明 する。ここでは、 TFT型の液晶表示装置を例示するが、本発明はこれに限られず、基 板上に金属層を有する液晶表示装置に広く適用することが出来る。
[0028] 図 1は本発明による実施形態の VAモードの液晶表示装置に用いられる TFT基板 10Aに対する光配向処理工程を説明するための模式的な断面図である。また、液晶 分子 22が光配向膜 16によって所定のプレチルト方向に配向させられている様子を 模式的に示している。
[0029] TFT基板 10Aは、ガラス基板 10と、ガラス基板 10上に形成された TFT (不図示） や、ゲートバスライン、ソースバスライン、 CSバスラインの少なくとも一部を構成する金 属層 12を有している。さらに、金属層 12を覆うように短波長吸収榭脂層 14が設けら れており、短波長吸収榭脂層 14上に透明導電層（例えば ITO層）から形成された画 素電極 15が設けられている。画素電極 15上を含む、基板のほぼ全面に光配向膜 1 6が設けられている。ここでは、簡単のために、光配向処理が施される前の光配向膜 材料の膜も光配向膜と称し同じ参照符号で示す。
[0030] 光配向膜 16を形成するための光配向膜材料は 250nm以上 380nm以下の波長 範囲内に感光波長を有し、感光波長を含む光 LIを斜め照射することによって光配向 処理が施される。すなわち、光配向膜材料は感光波長の光を吸収して化学反応 (分 解または結合の形成など)を起こし、所定の方向に配向規制力を有する配向膜となる
[0031] 斜め照射することによって配向処理させる光配向膜材料としては、本出願人による 特願 2005— 141846号に記載されているように、 380nm以下に感光波長を有する 感光性基を含む光配向膜を用いることが好まし 、。感光性基は結合構造を形成し得 るものが好ましぐ特に、（化 1)に示すシンナモイル基 (1)、クマリン基 (11)、 4 カルコ ン基 (ΠΙ)、および 4'—カルコン基 (IV)力もなる群より選ばれる少なくとも一つの感光 性基を含む、紫外線照射によって光二量化反応をする配向膜材料が好ましい。この ような光配向膜材料を用いると、一対の配向膜で規定されるプレチルト角の差を 1° 以内にすることによって、表示輝度特性を向上することができる。光配向のために照 射する光は 380nm以下の感光波長を含む紫外線であり、 P偏光紫外線を用いること が好ましい。配向膜に対する入射角（膜法線力もの角度）は、 20° 〜60° の範囲内 にあることが好ましぐ 30° 〜50° の範囲内にあることがさらに好ましぐ 40° 付近 が最も好ましい。
[0032] [化 1]
Figure imgf000009_0001
[0033] ここで、 TFT基板 10Aは光配向膜 16と金属層（例えばゲートバスライン） 12との間 に、短波長吸収榭脂層 14を有しているので、光配向膜 16を透過し金属層 12で反射 され、再び光配向膜 16に至る反射光 LRの強度を十分に減衰させることが出来る。す なわち、短波長吸収榭脂層 14は、短波長吸収榭脂層 14に入射し金属層 12で反射 された感光波長の光の強度を十分に減衰させる光学特性を有しており、その結果、 反射光 LRが再び光配向膜 16に入射しても、光配向膜は実質的に変化せず、光 LI による光配向処理によって付与された配向規制力を確実に発現する。
[0034] ここで、短波長吸収榭脂層 14に求められる光学特性を詳細に説明する。 [0035] 光配向処理のために照射される光 LIは、一般に、 250nm以上 380nm以下の波長 範囲の光を含む紫外線 (UV)である。光配向膜 (光配向膜材料の膜) 16に照射され た紫外線 LIは、光配向膜 16自身で一部吸収され、透過した紫外線 LIは金属層 12 に至り金属層 12で反射され、再び光配向膜 16に入射する。また、 ITO層から形成さ れている画素電極 15上の光配向膜 16に照射された光 LIは、さらに画素電極 15を 2 回透過してから、再び光配向膜 16に入射することになる。
[0036] 光配向膜 16の厚さは、一般に 0. 5 111以上1. 0 m未満であり、光配向膜 16によ る吸収は少ない。また、光照射によって化学反応が進行すると、感光波長の吸収率 は低下する。また、画素電極 15を構成する ITO層も紫外線を吸収するが、感光波長 の強度を十分に低減できないことがある。さらに、紫外線を斜め照射するので、図 1に 模式的に示したように、紫外線の一部は画素電極 15の間隙を通過し金属層 12で反 射され、再び画素電極 15の間隙または画素電極 15を通過して、光配向膜 16に至る 紫外線が存在する。従って、特に、画素電極 15のエッジ部の近傍において、反射光 LRの影響を強く受ける。
[0037] VAモードでは、画素電極 15のエッジ部の近傍に形成される斜め電界が、液晶分 子のチルト方向に影響を与えるので、画素電極 15のエッジ部の光配向処理が安定 しないと、表示品位が低下する。例えば、本出願人による特願 2005— 169423号に 記載されている VATNモード（RTNモード）において、画素電極のエッジ部の斜め 電界の方向と、配向膜によるプレチルト方向とが相反する領域（図 1中の右側の画素 電極 15のエッジ近傍）に形成される暗い線 (ドメインライン）力 画素内に深く進入す る（画素の中央側にシフトする）という不具合を生じる。また、配向分割構造を採用し た場合には、エッジ部に限らず、画素の中央付近に形成されるドメインの境界線の近 傍にぉ 、て同様の不具合が発生する。
[0038] 従って、上述の反射光による問題を解決するためには、光配向膜 16と金属層 12と の間に形成される短波長吸収榭脂層 14によって、紫外線の強度を十分に減衰させ る必要がある。但し、短波長吸収榭脂層 14の厚さが 5 /z mを超えると、短波長吸収榭 脂層 14の厚さによる視差 (斜め入射の影響)が大きくなるため好ましくなぐ厚さが 1 μ mより小さいと安定した成膜が難しいので、短波長吸収榭脂層 14の厚さは 1 μ m 以上 5 /z m以下とすることが好ましい。さらに、表示に用いられる可視光も短波長吸収 榭脂層 14を通過するので、短波長吸収榭脂層 14は可視光に対する透過率が高 、 ことが好ましぐ 400nm以上 800nm以下の波長範囲の光に対する透過率が 80%以 上であることが好ましぐ 90%以上であることがさらに好ましい。ノ ックライトから供給さ れる表示に用いられる光は、短波長吸収榭脂層 14を 1回しか通過しないので、ここで 言う透過率は短波長吸収榭脂層 14そのものの透過率である。
[0039] 紫外線に対する透過率を検討した結果を図 2および図 3を参照して説明する。図 2 はここで用いた 2種類 (膜 aおよび膜 b)の短波長吸収榭脂層の透過率スペクトル (Ta 、 Tb)を示すグラフである。破線で示した透過率曲線 (Ta,、 Tb' )は、実線で示した 透過率曲線が得られた膜の厚さを 2倍としたときのものである。ここで、光配向膜の配 向処理に悪影響を及ぼす感光波長 (紫外線）に対する透過率は、破線で示した厚さ が 2倍の透過率曲線に対応し、可視光に対する透過率は実線で示した透過率曲線 で評価すればよ!、ことになる。
[0040] 膜 aは感光性を有するアタリレート系榭脂を用いて形成し、膜 bは膜 aに用いたアタリ レート系榭脂にベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤を混合したものを用いて形成し た。厚さは何れも 2 mである。なお、紫外線吸収剤としては、ベンゾフエノン系など の有機系の材料を好適に用いることができる。光配向膜としては、シンナモイル基を 有する光二量化タイプを用いた (化 1)。
[0041] 図 3は、光配向処理に用いた光源の発光スペクトル Ioと、膜 aおよび膜 bを設けた場 合の反射光の強度スペクトル la，および lb，を示している。 Ia， =Io XTa' X O. 9、 lb' =Io XTb' X O. 9、として求めた。ここで、 0. 9は金属層 12がアルミニウムとしたとき の反射率である。アルミニウムは金属中で紫外線に対する反射率（90%)が最も高い 金属の 1つであり、ここでは反射率の波長分散を考慮して 、な 、。
[0042] 実験の結果、膜 aを用いた場合にも、反射光による配向乱れが生じることが無ぐ良 好な VAモードの液晶表示装置を得ることができた。なお、光照射条件は、 10mWの P偏光紫外線を入射角を 40° として、 5秒間照射した (光量 50mJ)。図 3に示したよう に、膜 aを用いた場合にも、 315nmの光の強度 la，は Ioの 60%まで減衰されている。 従って、短波長吸収榭脂層 14として、短波長吸収榭脂層 14に入射し金属層 12で反 射された感光波長の光の強度を 60%以下に減衰させる光学特性を有しているもの を用いればよいことが分かる。
[0043] 一方、膜 aと膜 bの可視光の透過率（図 2中の実線）に注目すると、何れも 80%以上 の透過率を有しているが、膜 aは膜 bよりも透過率が高く 90%を超えており、より明る Vヽ表示を実現できる点で好ま U、。
[0044] また、膜 aは、感光性を有する榭脂から形成されており、例えば、画素電極 15と金 属層（例えば、 TFTのドレイン電極層） 12とを電気的に接続するためのコンタクトホー ルをリソグラフィプロセスで形成することが出来るという利点を有している。
[0045] 本実施形態の VAモードの液晶表示装置は、 TFT基板 10Aに、誘電異方性が負 の液晶材料を間に介して対向するようにカラーフィルタ基板を配置することによって 得られる。カラーフィルタ基板は、典型的には、ガラス基板と、ガラス基板上にカラー 榭脂層 (例えば赤色榭脂層、緑色榭脂層および青色榭脂層)から形成されたカラー フィルタ層と、黒色榭脂層から形成されたブラックマトリクスと、対向電極と、対向電極 の液晶層側に形成された光配向膜とを有する。このようにカラーフィルタ基板は、一 般にガラス基板と光配向膜との間に金属層を有しないので、光配向処理において上 述した反射光の問題が発生しないが、例えば金属層を用いてブラックマトリクスを形 成した場合などにおいては、金属層と光配向膜との間に上記の短波長吸収榭脂層 を設ければよい。なお、カラー榭脂層や黒色榭脂層は、紫外線を吸収するので、カラ 一フィルタ基板に設ける短波長吸収榭脂層の感光波長を減衰させる能力は、 TFT 基板に設ける短波長吸収榭脂層 14よりも低くてもょ 、。
[0046] また、上述したように、光配向処理は、光配向膜が画素内にプレチルト方向が互い に異なる少なくとも 2つの領域を有する、いわゆる配向分割構造を有する VAモード の液晶表示装置の製造プロセスにとって重要であり、本発明が好適に用いられる。 特に、上記特願 2005— 169423号に記載されている配向分割型 VATNモードの液 晶表示装置に好適に用いられる。
[0047] さらに、短波長吸収榭脂層 14は、光配向処理に用いられる紫外線だけでなぐバッ クライトから出射される光に含まれている紫外線や、周囲光に含まれている紫外線を も吸収することができるので、特許文献 6に記載されている液晶表示装置と同様に、 光配向膜の光劣化を抑制し、信頼性を向上するという効果をも奏する。
[0048] 本願の優先権主張の基礎出願である特願 2005— 286033号および、上記特願 2 005— 141846号ならびに上記特願 2005— 169423号の全ての開示内容を参考 のために本明細書に援用する。
産業上の利用可能性
[0049] 本発明による液晶表示装置は、テレビジョン受像機などの高品位の表示が求めら れる用途に好適に用いられる。

Claims

請求の範囲
[1] 垂直配向型の液晶層と、
前記液晶層を介して互いに対向する第 1基板および第 2基板と、
前記第 1基板の前記液晶層側に設けられた第 1電極および前記第 2基板の前記液 晶層側に設けられた第 2電極と、
前記液晶層に接するように前記第 1電極上に設けられた第 1配向膜および前記液 晶層に接するように前記第 2電極上に設けられた第 2配向膜を有し、
前記第 1配向膜は、 250nm以上 380nm以下の波長範囲内に感光波長を有する 第 1配向膜材料に、前記感光波長を含む光を斜め照射することによって光配向処理 が施されており、
前記第 1配向膜と前記第 1基板との間に形成された金属層と、前記金属層と前記第
1配向膜との間に形成された第 1榭脂層をさらに有し、
前記第 1榭脂層は、前記第 1榭脂層に入射し前記金属層で反射された前記感光波 長の光の強度を 60%以下まで減衰させる光学特性を有している、液晶表示装置。
[2] 前記第 1榭脂層は、 400nm以上 800nm以下の波長範囲の光に対する透過率が 9
0%以上である、請求項 1に記載の液晶表示装置。
[3] 前記第 1榭脂層は感光性を有している、請求項 1または 2に記載の液晶表示装置。
[4] 前記第 1榭脂層は 1 μ m以上 5 m以下の厚さを有する、請求項 1から 3のいずれ かに記載の液晶表示装置。
[5] 前記第 1配向膜は、画素内に少なくとも 2つの領域を有し、前記 2つの領域は液晶 分子に互いに異なるプレチルト方向を付与する、請求項 1から 4の 、ずれかに記載の 液晶表示装置。
[6] 前記金属層は、ゲートバスライン、ソースバスライン、 CSバスラインおよび遮光層か らなる群の少なくとも 1つを含む、請求項 1から 5のいずれかに記載の液晶表示装置。
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