WO2018066494A1 - Ｔｆｔ基板用液晶配向剤、及び、液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents

Ｔｆｔ基板用液晶配向剤、及び、液晶表示パネルの製造方法 Download PDF

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大明 淺木
敢 三宅
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シャープ株式会社
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    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal aligning agent for a TFT substrate and a method for producing a liquid crystal display panel. More specifically, a liquid crystal aligning agent for a TFT substrate suitable for forming a liquid crystal alignment film on a TFT substrate having a channel protective film including an insulating film containing silicon and nitrogen, and an insulating film containing silicon and nitrogen.
  • a liquid crystal aligning agent for a TFT substrate suitable for forming a liquid crystal alignment film on a TFT substrate having a channel protective film including an insulating film containing silicon and nitrogen, and an insulating film containing silicon and nitrogen
  • the present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display panel suitable when a TFT substrate is provided with a channel protective film containing
  • a liquid crystal display panel includes a pair of substrates that sandwich a liquid crystal layer, and usually includes a TFT substrate on which a thin film transistor (TFT) is formed as one substrate.
  • TFT thin film transistor
  • a liquid crystal alignment film is formed from a liquid crystal aligning agent containing a polymer such as polyamic acid or polyimide and a solvent, and these liquid crystal alignment films change the initial alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. I have control.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal alignment film forming composition that can form a liquid crystal alignment film that has excellent coating properties and excellent flatness even when used in ink jet printing.
  • a composition for forming a liquid crystal alignment film for forming a liquid crystal alignment film comprising a material, wherein the composition for forming a liquid crystal alignment film comprises at least one of ⁇ -butyrolactone and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent.
  • a composition for forming a liquid crystal alignment film containing diethylene glycol diethyl ether and diisobutyl ketone is disclosed.
  • the channel layer of the TFT formed on the TFT substrate is conventionally formed using a silicon semiconductor such as amorphous silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, etc., but in recent years, it flows to the TFT in the off state instead of the silicon semiconductor.
  • a silicon semiconductor such as amorphous silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, etc.
  • a TFT using an oxide semiconductor is advantageous for a high-definition liquid crystal display panel from the viewpoint of TFT size, but repelling is also remarkable when a liquid crystal aligning agent is applied to a TFT substrate for a high-definition liquid crystal display panel. May occur.
  • liquid crystal display panels used in smartphones, notebook PCs, and the like have become ultra high-definition, and in high-definition liquid crystal display panels, the density of contact holes on the TFT substrate has increased, and the aspect ratio of the unevenness has also increased. It is getting bigger. In such a panel, the liquid crystal aligning agent does not flow into the contact hole in the step of applying the liquid crystal aligning agent to the TFT substrate by the ink jet coating apparatus, and repelling may occur.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a liquid crystal aligning agent for a TFT substrate capable of suppressing a decrease in panel yield due to ink repellency, and a method for manufacturing a liquid crystal display panel. It is.
  • One aspect of the present invention is a liquid crystal aligning agent for a TFT substrate containing a polymer and a solvent, wherein the liquid crystal aligning agent contains 10% by weight or more of diisobutyl ketone based on the total weight, and the TFT substrate has a channel A protective film is provided, and the channel protective film may be a liquid crystal aligning agent for a TFT substrate including an insulating film containing silicon and nitrogen.
  • the definition of the TFT substrate may be 300 ppi or more.
  • the TFT substrate may have a contact hole having a depth of 2 ⁇ m or more.
  • the liquid crystal aligning agent may be applied on the TFT substrate by an inkjet application method.
  • the liquid crystal aligning agent may contain one or more poor solvents including diisobutyl ketone, and the ratio of diisobutyl ketone in the one or more poor solvents may be 30% or more.
  • the concentration of the polymer in the liquid crystal aligning agent may be 4% by weight or less.
  • the TFT substrate may include a TFT including an oxide semiconductor.
  • the oxide semiconductor may be indium gallium zinc oxide.
  • the insulating film may have a thickness of 50 nm or more.
  • the polymer may include at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid and soluble polyimide.
  • the polymer may include a linear alkylene group having 2 or more carbon atoms.
  • the polymer may contain a fluorine atom.
  • the liquid crystal aligning agent may contain at least two kinds of the polymers.
  • Another aspect of the present invention may be a liquid crystal display panel provided on the TFT substrate with a liquid crystal alignment film formed by the liquid crystal aligning agent for TFT substrate according to the above aspect of the present invention.
  • Still another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display panel including a TFT substrate, wherein the TFT substrate includes a channel protective film, and the channel protective film includes an insulating film containing silicon and nitrogen.
  • the manufacturing method includes a step of applying a liquid crystal aligning agent containing a polymer and a solvent on the TFT substrate to form a liquid crystal aligning film, and the liquid crystal aligning agent includes 10 wt% of diisobutyl ketone relative to the total weight.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display panel containing% or more may be sufficient.
  • the definition of the TFT substrate may be 300 ppi or more.
  • the TFT substrate may have a contact hole having a depth of 2 ⁇ m or more.
  • the liquid crystal aligning agent may be applied onto the TFT substrate by an inkjet application method.
  • the liquid crystal aligning agent may contain one or more poor solvents including diisobutyl ketone, and the ratio of diisobutyl ketone in the one or more poor solvents may be 30% or more.
  • the concentration of the polymer in the liquid crystal aligning agent may be 4% by weight or less.
  • the TFT substrate may include a TFT including an oxide semiconductor.
  • the oxide semiconductor may be indium gallium zinc oxide.
  • the insulating film may have a thickness of 50 nm or more.
  • the polymer may include at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid and soluble polyimide.
  • the polymer may include a linear alkylene group having 2 or more carbon atoms.
  • the polymer may contain a fluorine atom.
  • the liquid crystal aligning agent may contain two or more kinds of the polymers.
  • the liquid crystal aligning agent for TFT substrates according to the above aspect of the present invention is a liquid crystal aligning agent for TFT substrates provided with a channel protective film including an insulating film containing silicon and nitrogen. Since it is contained by weight% or more, it is possible to suppress a decrease in panel yield due to ink repellency.
  • the TFT substrate includes a channel protective film including an insulating film containing silicon and nitrogen, but the liquid crystal aligning agent contains 10% by weight of diisobutyl ketone based on the total weight. Since it contains above, the panel yield fall resulting from an ink repellency can be suppressed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a TFT substrate according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a TFT substrate on which a liquid crystal alignment film is formed according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a TFT substrate according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a TFT substrate on which a liquid crystal alignment film is formed according to Embodiment 1.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment is a liquid crystal aligning agent for TFT substrates, and is used for forming a liquid crystal alignment film (hereinafter also simply referred to as an alignment film) on the TFT substrate.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment contains 1 or more types of polymers (henceforth alignment film polymer) which are alignment film materials, and 1 or more types of solvent similarly to a general liquid crystal aligning agent.
  • the alignment film polymer is dissolved in the solvent.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment may be what is called the composition for liquid crystal aligning film formation, or alignment film ink.
  • the TFT substrate includes a TFT channel protective film
  • the channel protective film includes at least an insulating film containing silicon and nitrogen (hereinafter also referred to as a nitride insulating film).
  • a nitride insulating film has been. For this reason, as described above, when a general liquid crystal aligning agent is applied, ink repellency is likely to occur frequently.
  • liquid crystal aligning agent of this embodiment contains 10% by weight or more of diisobutyl ketone (2,6-dimethyl-4-heptanone, hereinafter also abbreviated as DIBK) with respect to the total weight, Can be effectively prevented, a high contact hole burying rate can be achieved, and a decrease in panel yield due to ink repellency can be suppressed.
  • DIBK diisobutyl ketone
  • the weight ratio (% by weight) of a certain substance (for example, DIBK) relative to the total weight means the weight ratio (% by weight) of the weight of the liquid crystal aligning agent itself to the total weight of the liquid crystal aligning agent. This represents the ratio (% by weight) of the weight of the liquid crystal aligning agent as a reference (100%).
  • the contact hole burying rate is an index representing the proportion of the contact hole into which the liquid crystal aligning agent has flowed to form the alignment film. The calculation method will be described in detail in the embodiments.
  • the contact hole burying rate may be extremely low due to ink repellency around the contact hole, which may lead to a decrease in panel yield.
  • DIBK diethylene glycol butyl methyl ether (1- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] butane, hereinafter also abbreviated as BDM) having the same low surface tension as DIBK was used.
  • BDM diethylene glycol butyl methyl ether
  • the contact hole burial rate cannot be improved as in the case. This is because DIBK plays a role as a so-called surfactant, lowers the interfacial tension on the surface of the TFT substrate, and helps to allow the liquid crystal aligning agent of this embodiment to flow into the contact hole. .
  • the present inventors have described the above TFT having a nitride insulating film no matter how low the surface tension is realized.
  • the coating property of the liquid crystal aligning agent cannot be improved on the substrate, and in order to uniformly apply the liquid crystal aligning agent to the TFT substrate having the nitride insulating film, the liquid crystal aligning agent makes DIBK the total weight. It has been found that it is necessary to contain 10% by weight or more.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment preferably contains 12% by weight or more of DIBK with respect to the total weight.
  • the liquid crystal aligning agent of the present embodiment preferably contains 10 to 45% by weight of DIBK, more preferably 12 to 30% by weight, more preferably 12% by weight based on the total weight. More preferably, the content is not less than 20% and not more than 20% by weight.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment contains 1 or more types of poor solvents containing DIBK, and it is preferable that the ratio of DIBK in 1 or more types of poor solvents is 30% or more. Thereby, after application
  • the ratio of a certain poor solvent (henceforth, object poor solvent) in 1 type, or 2 or more types of poor solvents is computed as follows. First, the weight ratio (% by weight) of each poor solvent relative to the total weight is calculated. Then, the ratio (%) of the weight ratio of the target poor solvent is calculated based on the sum of the weight ratios (% by weight) of all the poor solvents as a reference (100%).
  • All the poor solvents contained in the liquid crystal aligning agent of the present embodiment may be DIBK, and the ratio of DIBK in one or more kinds of poor solvents may be 30% or more and 100% or less.
  • the ratio of DIBK in one or more poor solvents may be 30% or more and 99% or less, or 40% or more and 90% or less.
  • DIBK is preferably a poor solvent for the alignment film polymer.
  • the poor solvent means a solvent that does not completely dissolve the alignment film polymer in the general concentration range of the alignment film polymer.
  • the concentration of the alignment film polymer in the poor solvent is 2% by weight.
  • at 24 ° C. at least a part of the alignment film polymer is not dissolved.
  • Examples of poor solvents other than DIBK include butyl cellosolve (ethylene glycol monobutyl ether; hereinafter abbreviated as BC), 1-butoxy-2-propanol, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether.
  • BC is preferable.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment preferably contains DIBK and BC, and the ratio of DIBK in these two poor solvents is preferably 30% or more and 99% or less, 40% or more, 90%
  • the ratio of BC in these two poor solvents is preferably 1% or more and 70% or less, and more preferably 10% or more and 60% or less.
  • the liquid crystal aligning agent of the present embodiment usually further contains one or more good solvents.
  • the good solvent means a solvent that dissolves substantially all (preferably, completely) the alignment film polymer in a general concentration range of the alignment film polymer, preferably, the alignment film polymer in the good solvent. When the concentration of is 10% by weight, substantially all (preferably, completely) the alignment layer polymer is dissolved at 24 ° C.
  • the good solvent is not particularly limited.
  • N-methyl-2-pyrrolidone N-methylpyrrolidone; hereinafter abbreviated as NMP
  • 1-ethyl-2-pyrrolidone ⁇ -butyrolactone
  • ⁇ BL ⁇ -butyrolactone
  • N, N′-dimethyl-2-imidazolidinone and the like are preferable, among which NMP and ⁇ BL are preferable, and the liquid crystal aligning agent of this embodiment preferably contains NMP and ⁇ BL.
  • the ratio of NMP in these two good solvents is preferably 60% or more and 80% or less, more preferably 65% or more and 75% or less, and ⁇ BL in these two kinds of good solvents.
  • the ratio is preferably 20% or more and 40% or less, and more preferably 25% or more and 35% or less.
  • the ratio of a good solvent (hereinafter referred to as a target good solvent) in one or more good solvents is calculated as follows. First, the weight ratio (% by weight) of each good solvent relative to the total weight is calculated. Then, the ratio (%) of the weight ratio of the target good solvent when the sum of the weight ratios (% by weight) of all these good solvents is used as the reference (100%) is calculated.
  • the ratio of each of the good solvent and the poor solvent in the total solvent is not particularly limited and can be appropriately set according to the solubility of the alignment film polymer.
  • the ratio of the solvent is preferably 55% or more and 90% or less, more preferably 60% or more and 88% or less, further preferably 65% or more and 85% or less
  • the ratio of the poor solvent is preferably 10% or more and 45% or less, more preferably 12% or more and 40% or less, and further preferably 15% or more and 35% or less.
  • the horizontal alignment film polymer that forms the horizontal alignment film is less soluble in the solvent than the vertical alignment film polymer that forms the vertical alignment film.
  • the liquid crystal alignment agent of this embodiment has a good solvent. By increasing the ratio, the horizontal alignment film polymer can be sufficiently dissolved in the solvent according to the present embodiment.
  • the ratio of the good solvent or the poor solvent in all the solvents is calculated as follows. First, the weight ratio (% by weight) of each solvent with respect to the total weight is calculated. And the weight ratio (weight%) of all the good solvents or poor solvents is totaled.
  • the concentration of the alignment film polymer in the liquid crystal alignment agent of this embodiment is not particularly limited. From the viewpoint of further improving the ratio, it is preferably more than 0 wt% and not more than 5 wt%, more preferably more than 0 wt% and not more than 4 wt%, more preferably not less than 2 wt% and 3. More preferably, it is 5% by weight or less.
  • the kind of the alignment film polymer is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the display mode of the liquid crystal display panel.
  • the alignment film polymer is at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid and soluble polyimide. It is preferable to contain. These polyamic acid polymers have a high track record in alignment film materials, and can provide a liquid crystal display panel with high reliability and high liquid crystal alignment. Moreover, when adopting the following two or more kinds of polymers or introducing an alkylene group, fluorine or the like into the polymer, the polyamic acid-based polymer is also excellent in that the range of material selection is wide. This point leads to high reliability and high liquid crystal orientation.
  • the soluble polyimide means a polyimide that dissolves substantially (preferably completely) in a good solvent in the general concentration range of the alignment film polymer, and preferably the concentration of the soluble polyimide in the good solvent. When it is 10% by weight, substantially all (preferably completely) dissolves in the good solvent at 24 ° C.
  • the alignment film polymer those containing an alkyl chain in the chemical structure can be used for the purpose of improving liquid crystal alignment.
  • the alkyl chain exhibits hydrophobicity, if the alkyl chain is included in the structure of the alignment film polymer, ink repellency is likely to occur.
  • the solvent composition of this embodiment is used, even such an alignment film polymer can be applied onto the TFT substrate without any problem.
  • the alignment film polymer preferably has a main chain containing the alkyl chain (linear alkylene group), a diamine having the alkyl chain (linear alkylene group), and tetracarboxylic dianhydride. It is preferable to include at least one of a polyamic acid obtained by polymerizing a product and a soluble polyimide obtained by cyclodehydrating the polyamic acid. Carbon number n of the alkyl chain (straight chain alkylene group) is preferably 15 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 5 or less.
  • the alignment film polymer preferably has a side chain having a fluorine atom at the end of the side chain, and is a polyamic polymer obtained by polymerizing a diamine having a fluorine atom at the side chain end and a tetracarboxylic dianhydride. It is preferable to include at least one of an acid and a soluble polyimide obtained by dehydrating and cyclizing the polyamic acid.
  • Two or more kinds of the alignment film polymers may be used, or two kinds may be used.
  • one polymer type contributes to the improvement of liquid crystal alignment
  • the other polymer type contributes to the improvement of the reliability and electrical characteristics of the alignment film.
  • two types of polymers are separated into two layers using the surface energy difference during the temporary drying (temporary baking) process, and the upper layer (layer on the liquid crystal layer side) is formed from an alignment film polymer that contributes to liquid crystal alignment.
  • the lower layer (layer on the TFT substrate side) is formed from an alignment film polymer that contributes to the reliability and electrical characteristics of the alignment film.
  • the alignment film polymer forming the upper layer in order to proceed the layer separation utilizing the surface energy difference, the alignment film polymer forming the upper layer inevitably has a polymer structure exhibiting hydrophobicity. For this reason, the liquid crystal aligning agent for the two-layer alignment film has a concern for applicability as compared with the liquid crystal aligning agent for the single-layer alignment film.
  • the solvent composition of this embodiment when used, even such an alignment film polymer can be applied onto the TFT substrate without any problem.
  • layer separation proceeds during the temporary drying process according to the surface energy difference between the alignment film polymers.
  • the top layer contributes to improving liquid crystal orientation
  • the intermediate layer contributes to both liquid crystal orientation and electrical properties
  • the lower layer contributes to adjusting electrical properties and improving reliability. .
  • layer separation will be noticeable.
  • a gradient alignment film will be formed.
  • the alignment film polymer having the lowest surface energy and the highest hydrophobicity is the uppermost layer (liquid crystal alignment layer) among the two or more kinds of alignment film polymers that are the constituent materials of the alignment film, and has the highest surface energy and the hydrophilicity.
  • a high alignment film polymer forms the bottom layer. From the viewpoint of conspicuous layer separation, the difference between the highest surface energy and the lowest surface energy among the surface energy of the layer formed only from each of the two or more kinds of alignment film polymers is 5 to 15 mJ / m 2 may be sufficient.
  • the alignment film polymer may be a horizontal alignment film polymer that forms a horizontal alignment film or a vertical alignment film polymer that forms a vertical alignment film, but a horizontal alignment film polymer is suitable.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a TFT substrate according to the first embodiment.
  • a TFT substrate 10 having a fringe field switching (FFS) electrode structure as shown in FIG. 1 and a common counter substrate (not shown) are prepared by a general method.
  • FFS fringe field switching
  • a gate electrode 22g is formed on a substrate 21 such as a glass substrate.
  • the gate electrode 22g is composed of a laminated film in which a copper (Cu) film having a thickness of 200 to 500 nm and a titanium (Ti) film having a thickness of 20 to 50 nm are laminated in this order from the substrate 21 side.
  • the gate electrode 22g is a laminated film in which a titanium film with a thickness of 40 to 60 nm, an aluminum (Al) film with a thickness of 150 to 250 nm, and a titanium film with a thickness of 40 to 60 nm are laminated from the substrate 21 side; A laminated film in which a tantalum (Ta) film having a film thickness of 40 to 60 nm and a tungsten (W) film having a film thickness of 350 to 450 nm are laminated from the side; titanium film, molybdenum (Mo) film, tantalum film, tungsten film, copper film A single-layer film made of any of the above; an alloy film of these single-layer films; or a laminated film obtained by laminating some of these single-layer films.
  • a gate insulating film 23 is formed on the gate electrode 22g.
  • the gate insulating film 23 is configured by a laminated film in which a silicon nitride (SiNx) film having a film thickness of 300 to 400 nm and a silicon oxide (SiO 2 ) film having a film thickness of 40 to 60 nm are stacked from the gate electrode 22g side.
  • a silicon oxynitride (SiONx) film having a thickness of 300 to 400 nm may be stacked instead of the silicon nitride film constituting the stacked film.
  • a rectangular channel layer 24 is formed extending across the gate electrode 22g and extending rearward from the front side of FIG.
  • the channel layer 24 is formed of an oxide semiconductor having a thickness of 50 to 200 nm, for example, formed of indium gallium zinc oxide (hereinafter also referred to as an In—Ga—Zn—O-based semiconductor) having a thickness of 50 to 200 nm.
  • This In—Ga—Zn—O-based semiconductor is a ternary oxide of indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn), and the ratio (composition ratio) of indium, gallium, and zinc is particularly limited.
  • Ga: Zn 2: 2: 1
  • an In—Ga—Zn—O-based semiconductor containing In, Ga, and Zn at a ratio of 1: 1: 1 is preferable.
  • the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be amorphous, may include a crystalline portion, and may have crystallinity.
  • a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface is preferable.
  • the crystal structure of such a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor is disclosed in, for example, Patent Document 3 described above. For reference, the entire disclosure of Patent Document 3 is incorporated herein by reference.
  • the characteristics can be stabilized by suppressing variation in threshold voltage, and in the gate insulating film 23. High reliability can be ensured by reducing the amount of mobile ions.
  • the oxide semiconductor may be another oxide semiconductor instead of the In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • the channel layer 24 includes, for example, a Zn—O based semiconductor (ZnO), an In—Zn—O based semiconductor (IZO (registered trademark)), a Zn—Ti—O based semiconductor (ZTO), a Cd—Ge—O based semiconductor, Cd—Pb—O based semiconductor, CdO (cadmium oxide), Mg—Zn—O based semiconductor, In—Sn—Zn—O based semiconductor (eg, In 2 O 3 —SnO 2 —ZnO), In—Ga—Sn— An O-based semiconductor or the like may be included.
  • ZnO ZnO
  • IZO In—Zn—O based semiconductor
  • ZTO Zn—Ti—O based semiconductor
  • Cd—Ge—O based semiconductor Cd—Pb—O based semiconductor
  • CdO cadmium oxide
  • a rectangular source electrode 25s and drain electrode 25d extending in directions away from both ends of the channel layer 24 in the channel length direction (left-right direction in FIG. 1) are formed. As shown in FIG. 1, the source electrode 25 s extends in the left direction from the upper left end portion of the channel layer 24, and the drain electrode 25 d extends in the right direction from the upper right end portion of the channel layer 24. Similarly to the gate electrode 22g, the source electrode 25s and the drain electrode 25d are configured by a laminated film in which a copper film having a thickness of 150 to 400 nm and a titanium film having a thickness of 20 to 40 nm are laminated in this order from the substrate 21 side. Yes.
  • the source electrode 25s and the drain electrode 25d are laminated films in which a titanium film with a thickness of 40 to 60 nm, an aluminum film with a thickness of 150 to 250 nm, and a titanium film with a thickness of 40 to 60 nm are laminated from the substrate 21 side;
  • the channel protective film 26 includes a silicon oxide (SiO 2 ) film having a thickness of 150 to 450 nm (preferably a thickness of 200 to 400 nm) and a nitride insulating film (an insulating film containing silicon and nitrogen) from the channel layer 24 side. It is comprised by the laminated film laminated
  • the nitride insulating film is not particularly limited, but a silicon nitride (SiNx) film, a silicon oxynitride film (SiONx) film, and a stacked film thereof are preferable.
  • a resin film 27 is formed on the channel protective film 26.
  • the resin film 27 is made of a resin film such as an acrylic resin film, and has a film thickness of 1 to 3 ⁇ m (preferably 1.5 to 2.5 ⁇ m).
  • a common electrode 28 is formed on the resin film 27.
  • the common electrode 28 is made of a transparent conductor such as ITO, and has a film thickness of 50 to 250 nm (preferably a film thickness of 100 to 200 nm).
  • the common electrode 28 is formed in the entire display area except for a contact hole formation area described later, and is used to apply a common voltage to each pixel.
  • An insulating film (interlayer insulating film) 29 is formed on the common electrode 28 and the resin film 27 not covered with the common electrode 28.
  • the insulating film 29 is composed of a silicon nitride (SiNx) film having a thickness of 100 to 200 nm. Note that a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with a thickness of 100 to 200 nm may be used instead of the silicon nitride film.
  • openings are provided in the channel protective film 26 and the resin film 27, respectively, and in these openings, side portions of the channel protective film 26 and the resin film 27 are insulating films. 29. Further, in the openings of the channel protective film 26 and the resin film 27, an opening is also provided in the insulating film 29, and a contact hole CH is formed by these openings.
  • the drain electrode 25d is connected to a pixel electrode 30 described later via the contact hole CH.
  • the depth D of the contact hole CH is not particularly limited, but ink repellency is more likely to occur as the contact hole CH becomes deeper. However, when the liquid crystal aligning agent of this embodiment is used, the depth D of the contact hole CH becomes deeper. Can be applied without any problem. Specifically, the liquid crystal aligning agent of the present embodiment is particularly suitable when the depth D of the contact hole CH is 2 ⁇ m or more, and in this case, the occurrence of ink repellency can be effectively suppressed.
  • the depth D of the contact hole CH may be 1.5 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less, but more preferably 2 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the depth D of the contact hole CH refers to the depth direction from the deepest surface of the TFT substrate 10 in the contact hole CH, with the normal direction of the substrate 21 as the height direction when a member other than the alignment film is formed. This represents the height to the top surface of the TFT substrate 10 around the contact hole CH.
  • the depth D of the contact hole CH is such that the normal direction of the substrate 21 is the height direction, and the pixel electrode 30 around the contact hole CH from the deepest surface of the pixel electrode 30 in the contact hole CH. It may be the height up to the top surface.
  • the planar shape of the contact hole CH is not particularly limited, and examples thereof include a quadrangle, a circle, and an ellipse.
  • the minimum diameter of the contact hole CH is not particularly limited, and may be, for example, 4 to 8 ⁇ m.
  • a plurality of pixel electrodes 30 are formed on the insulating film 29.
  • the pixel electrode 30 is made of a transparent conductor such as ITO, and has a thickness of 50 to 150 nm (preferably a thickness of 100 to 200 nm).
  • the pixel electrode 30 is provided for each pixel and is used to apply a voltage (video signal) to each pixel.
  • Each pixel electrode 30 has a plurality of slit-shaped openings on the common electrode 28.
  • the arrangement positions of the pixel electrode 30 and the common electrode 28 may be interchanged, and the pixel electrode 30, the insulating film 29, and the common electrode 28 may be stacked in this order from the resin film 27 side.
  • a plurality of slit-shaped openings are formed in each pixel region on the common electrode 28 instead of the pixel electrode 30.
  • Each insulating film constituting the TFT substrate 10 is required to have an appropriate film thickness design in order to ensure insulation, moisture resistance, flatness, and the like. However, as the thickness of the insulating film increases, the height of the contact hole CH increases accordingly, and ink repellency is likely to occur.
  • a silicon oxide (SiO 2 ) film, a silicon nitride (SiNx) film, a silicon oxynitride film (SiONx) film, or a stacked film thereof can be used for the channel protective film 26.
  • an oxide semiconductor such as an In—Ga—Zn—O-based semiconductor has a property of easily changing the threshold characteristics of a TFT due to the influence of moisture. Therefore, when an oxide semiconductor is used, it is extremely preferable to use a nitride insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film having high moisture resistance as the channel protective film 26.
  • a nitride insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film
  • the oxide semiconductor such as an In—Ga—Zn—O-based semiconductor becomes a conductor, and the characteristic becomes a conduction mode. Accordingly, a silicon oxide film is provided on the channel layer 24 to provide insulation, and a nitride insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film is provided to further provide moisture resistance. In the case of using an oxide semiconductor, the most preferable structure is obtained.
  • the channel protective film 26 hits the lower layer constituting the height of the contact hole CH (it hits the layer where the liquid crystal aligning agent is hard to reach).
  • the panel yield due to the application of the liquid crystal aligning agent tends to be greatly deteriorated.
  • liquid crystal aligning agent with an increased amount of DIBK is used like the liquid crystal aligning agent of the present embodiment, even when a nitride insulating film is present, the thickness of the resin film 27 and other insulating films is different. In this case, the coating property can be sufficiently secured. That is, according to the liquid crystal aligning agent of this embodiment, a liquid crystal display panel including the TFT substrate 10 having TFT characteristics excellent in insulation, moisture resistance, and flatness can be manufactured with a high panel yield. .
  • the film thickness of the nitride insulating film is not particularly limited, but the liquid crystal aligning agent of this embodiment is particularly suitable when the film thickness of the nitride insulating film is 50 nm or more. In this case, ink repellency is effectively generated. Can be suppressed.
  • the thickness of the nitride insulating film may be 30 nm or more and 250 nm or less, but is more preferably 50 nm or more and 200 nm or less.
  • the definition of the TFT substrate 10 is not particularly limited. However, as the definition increases, the density of the contact holes CH increases and the distance between the flat portions between the contact holes CH decreases, so that ink repellency is likely to occur.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment is used, even if the definition of the TFT substrate 10 is large, it can be applied without any problem.
  • the liquid crystal aligning agent of the present embodiment is suitable when the definition of the TFT substrate 10 is 300 ppi (pixel per inch) or more, and in this case, the generation of ink repellency is particularly effectively suppressed. Can do.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment containing a polymer and a solvent is applied to each of the TFT substrate 10 and the counter substrate.
  • the TFT substrate 10 since the TFT substrate 10 includes the channel protective film 26 including the nitride insulating film, ink repellency is likely to occur.
  • the liquid crystal aligning agent of this embodiment is diisobutylketone (DIBK) with respect to the total weight. Therefore, even if the TFT substrate 10 is liable to generate ink repellency, it can be applied without any problem.
  • DIBK diisobutylketone
  • the method for applying the liquid crystal aligning agent of the present embodiment is not particularly limited, but an ink jet application method is suitable.
  • the ink jet coating method is more likely to cause ink repellency than the coating method such as printing, but the liquid crystal aligning agent of the present embodiment can be applied with almost no ink repellency even with the ink jet coating method. It is possible.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a TFT substrate on which a liquid crystal alignment film is formed according to the first embodiment.
  • the coating film is leveled for a short time (from 30 seconds to 2 minutes), and then each substrate is temporarily dried (temporarily baked) at 60 to 100 ° C. for 2 to 5 minutes.
  • the solvent in the liquid crystal aligning agent is volatilized and an alignment film is formed on each substrate, and an alignment film 31 is formed on the TFT substrate 10 as shown in FIG.
  • each substrate is subjected to main drying (main baking) at 170 to 250 ° C. for 30 minutes to 2 hours. Thereby, the solvent further volatilizes from each alignment film.
  • main drying main baking
  • the imidization, thermal polymerization reaction and / or thermal crosslinking reaction of the alignment film polymer proceeds, and the reliability of each alignment film is increased.
  • the alignment film formed on each substrate according to the present embodiment includes a horizontal alignment film that aligns liquid crystal molecules in a liquid crystal layer substantially horizontally, or a vertical alignment film that aligns liquid crystal molecules in a liquid crystal layer substantially vertically. Among them, a horizontal alignment film is preferable.
  • the thickness of each alignment film after the main drying is preferably 50 to 200 nm, and more preferably 70 to 150 nm.
  • an alignment process such as an optical alignment process or a rubbing process is performed on the alignment film on each substrate.
  • a liquid crystal composition (liquid crystal material) is filled between the TFT substrate 10 and the counter substrate by a vacuum injection method or a drop injection method to form a liquid crystal layer.
  • the vacuum injection method the sealing material is applied, the TFT substrate 10 and the counter substrate are bonded together, the sealing material is cured, the liquid crystal composition is injected, and the injection port is sealed in this order.
  • the dropping injection method the sealing material is applied, the liquid crystal composition is dropped, the TFT substrate 10 and the counter substrate are bonded together, and the sealing material is cured in this order. As a result, a liquid crystal cell filled with the liquid crystal composition is produced.
  • the liquid crystal display panel of the present embodiment is completed through a polarizing plate attaching step and attaching steps such as a control unit, a power supply unit, and a backlight.
  • the liquid crystal display panel of the present embodiment includes external circuits such as TCP (tape carrier package) and PCB (printed wiring board); optical films such as viewing angle widening films and brightness enhancement films;
  • external circuits such as TCP (tape carrier package) and PCB (printed wiring board); optical films such as viewing angle widening films and brightness enhancement films;
  • a plurality of members such as a frame) may be included, and some members may be incorporated in other members.
  • Members other than those already described are not particularly limited, and those normally used in the field of liquid crystal display devices can be used, and thus description thereof is omitted.
  • the liquid crystal display panel of this embodiment includes the TFT substrate 10 having the FFS electrode structure, the liquid crystal display panel is a fringe field switching (FFS) mode liquid crystal display panel.
  • the alignment mode (display mode) of the liquid crystal display panel of the present embodiment is not particularly limited.
  • the twisted nematic (TN) mode the electric field control birefringence (ECB) mode, and the in-plane switching (IPS) mode.
  • IPS in-plane switching
  • VA Vertical alignment
  • VATN twisted nematic vertical alignment
  • VATN twisted nematic vertical alignment
  • the electrode structure of the TFT substrate 10 can be appropriately changed according to the alignment mode of the liquid crystal display panel of the present embodiment.
  • Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5> A plurality of TFT substrates having the FFS electrode structure shown in FIG. 1 were prepared. The definition was 330 ppi.
  • the gate electrode was composed of a laminated film in which a copper film with a film thickness of 300 nm and a titanium film with a film thickness of 30 nm were laminated in this order from the glass substrate side.
  • the gate insulating film is composed of a laminated film in which a silicon nitride (SiNx) film having a thickness of 300 nm and a silicon oxide (SiO 2 ) film having a thickness of 50 nm are laminated from the gate electrode side.
  • the channel layer was made of an oxide semiconductor (for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor) having a thickness of 50 nm.
  • the source electrode and the drain electrode were composed of a laminated film in which a copper film having a film thickness of 300 nm and a titanium film having a film thickness of 30 nm were laminated in this order from the glass substrate side.
  • the channel protective film is constituted by a laminated film in which a silicon oxide (SiO 2 ) film having a thickness of 300 nm and a silicon nitride (SiNx) film having a thickness of 50 nm are laminated from the channel layer side.
  • the resin film was constituted by an acrylic resin film having a thickness of 2.0 ⁇ m.
  • the common electrode was composed of an ITO film having a thickness of 100 nm.
  • the insulating film (interlayer insulating film) is composed of a silicon nitride (SiNx) film having a thickness of 150 nm.
  • the pixel electrode was composed of an ITO film having a thickness of 100 nm.
  • the contact hole size was 2.0 ⁇ m in depth and 6 ⁇ m in minimum diameter.
  • the TFT substrate was impositioned so that 60 panels could be obtained from one mother glass.
  • the liquid crystal aligning agent of the Example and comparative example of the following Table 1 were prepared, respectively, and it apply
  • the alignment film polymer (solid content) of the liquid crystal aligning agent a polymer mainly composed of polyamic acid was used.
  • the surface tension and boiling point of each solvent used are as shown in Table 2 below.
  • the contact hole burial ratio (CH burial ratio) in each TFT substrate was calculated and summarized as shown in Table 1 below.
  • the contact hole burying rate (%) is obtained by observing a 5 cm ⁇ 5 cm square area of the TFT substrate with an optical microscope, (number of contact holes in which repelling occurs) ⁇ (number of all contact holes in the area) ⁇ Calculated from 100 equations.
  • the TFT substrate was made into a panel by a general method to produce a liquid crystal display panel, and the panel yield with one mother glass was calculated.
  • panel yield (%), turn on the manufactured LCD panel and check whether there are any display defects such as unevenness, black spots, white spots, etc. due to repelling. (Number of defective visual recognition panels) ⁇ (Total number of inspection panels) It calculated from the formula of x100.
  • the panel yield of each Example and Comparative Example was as shown in Table 1 below. If the panel yield is 70% or more, there is no problem in production.
  • the film thickness of the alignment film on each substrate after the main drying (main baking) was 100 nm.
  • the contact hole burying rate could not be improved even when BDM having the same low surface tension as DIBK was used. It is considered that DIBK plays a role like a so-called surfactant, reduces the interfacial tension on the surface of the TFT substrate, and has a function of helping the liquid crystal aligning agent to flow into the contact hole.
  • DIBK plays a role like a so-called surfactant, reduces the interfacial tension on the surface of the TFT substrate, and has a function of helping the liquid crystal aligning agent to flow into the contact hole.
  • low surface tension ink has been developed to improve coating properties.
  • DIBK is used for uniform coating on high-definition substrates. It has been found that it must contain at least 10% by weight.
  • DIBK is preferably used in an amount of 12% by weight or more from the viewpoint of panel yield.
  • Example 5 when solid content concentration was lowered
  • Example 6 In Example 6 in which the solid content concentration was lowered and the DIBK was increased, a very high panel yield could be realized.
  • Example 15 As an alignment film polymer (solid content), a polyamic acid in which an alkyl chain represented by — (CH 2 ) — (CH 2 ) — is contained in the structure (main chain) instead of a polymer mainly composed of polyamic acid Each step was performed in the same manner as in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 except that the contact hole burying rate and the panel yield were measured.
  • Example 16 As the alignment film polymer (solid content), a polyamic acid in which an alkyl chain represented by — (CH 2 ) 5 — is contained in the structure (main chain) is used instead of a polymer having polyamic acid as a main component. Except for the above, each step was performed in the same manner as in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, and the contact hole burying rate and the panel yield were measured.
  • Example 17 As the alignment film polymer (solid content), in place of the polymer containing polyamic acid as a main component, polyamic acid containing fluorine (F) in the structure (side chain end) was used, except for Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, each step was performed, and the contact hole burying rate and the panel yield were measured.
  • Example 18 Each step was performed in the same manner as in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, except that two kinds of polymers were used as the alignment film polymer (solid content) instead of the polymer mainly composed of polyamic acid. The contact hole burying rate and the panel yield were measured.
  • the two types of polymers are polymers mainly composed of polyamic acid, but the surface energy of the layer formed only from one polymer is 45 mJ / m 2 , and the layer formed only from the other polymer The surface energy was 57 mJ / m 2 and the difference between the two was 12 mJ / m 2 .
  • a layer formed only from the former polymer has a lower surface energy and is more hydrophobic than a layer formed only from the latter polymer.
  • the former layer formed from the polymer functions as a liquid crystal alignment layer, but there is a concern that the coating property may be adversely affected.
  • Table 4 below shows contact hole burial rates and panel yields of Examples 15 to 18.
  • the alignment film polymer contains the fluorine atom which shows hydrophobicity from the result of Example 17, when the solvent composition concerning this invention was used, it turned out that it can apply
  • liquid crystal display panels not provided with a silicon nitride (SiNx) film are stored (aging) at 60 ° C. and 90% RH under high temperature and high humidity for 500 hours, and then the maximum gradation is 256 gradations.
  • SiNx silicon nitride
  • a nitride insulating film such as a silicon nitride (SiNx) film needs to be provided for the channel protective film.
  • SiNx silicon nitride
  • the vicinity of the bottom surface of the contact hole is a multilayer laminated film of a silicon oxide (SiO 2 ) film, a nitride insulating film, and a resin film, a step is likely to occur and ink repellency is likely to occur.
  • DIBK as a low surface tension solvent is essential as described in Table 1 above, and It has been found that there is a clear threshold for the DIBK requirement, ie the amount of DIBK must be 10% by weight or more.
  • Examples 19 to 21 and Comparative Examples 14 to 18> Except that the definition was changed from 330 ppi to 220 ppi, each step was performed in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5, and the contact hole burying rate and the panel yield were measured. Table 7 below shows contact hole burial rates and panel yields of Examples 19 to 21 and Comparative Examples 14 to 18.
  • the density of contact holes is also low. That is, the distance of the flat part between contact holes is long. Therefore, repelling can be suppressed regardless of whether the amount of DIBK is large or small. Moreover, repellency could be sufficiently suppressed even when BDM was used.
  • DIBK as a low surface tension solvent is indispensable and there is a clear threshold for the required amount of DIBK as described in Table 1 above. That is, it was found that the amount of DIBK must be 10% by weight or more.
  • One aspect of the present invention is a liquid crystal aligning agent for TFT substrate containing a polymer (alignment film polymer) and a solvent, and the liquid crystal aligning agent contains 10% by weight or more of diisobutyl ketone (DIBK) based on the total weight.
  • the TFT substrate (10) includes a channel protective film (26), and the channel protective film (26) is a liquid crystal aligning agent for TFT substrate including an insulating film (nitriding insulating film) containing silicon and nitrogen. There may be.
  • the TFT substrate (10) includes the channel protective film (26), and the channel protective film (26) includes an insulating film (nitriding insulating film) containing silicon and nitrogen.
  • DIBK diisobutylketone
  • the definition of the TFT substrate (10) may be 300 ppi or more. Even such a TFT substrate (10) can sufficiently suppress ink repellency according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect.
  • the TFT substrate (10) may have a contact hole (CH) having a depth (D) of 2 ⁇ m or more. Even such a TFT substrate (10) can sufficiently suppress ink repellency according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect.
  • the liquid crystal aligning agent may be applied on the TFT substrate (10) by an inkjet application method.
  • Ink-jet coating methods tend to generate ink repellency compared to printing methods and other coating methods, but even with ink-jet coating methods, the liquid crystal aligning agent of this embodiment can sufficiently suppress ink repellency. is there.
  • the liquid crystal aligning agent may include one or more poor solvents including diisobutyl ketone (DIBK), and the ratio of diisobutyl ketone (DIBK) in the one or more poor solvents may be 30% or more.
  • DIBK diisobutyl ketone
  • the concentration of the polymer (alignment film polymer) in the liquid crystal aligning agent may be 4% by weight or less.
  • the TFT substrate (10) may include a TFT including an oxide semiconductor. Even such a TFT substrate (10) can sufficiently suppress ink repellency according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect.
  • the oxide semiconductor may be indium gallium zinc oxide (In—Ga—Zn—O-based semiconductor). Even in such a case, according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the film thickness of the insulating film may be 50 nm or more. Even in such a case, according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the polymer may include at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid and soluble polyimide. These polyamic acid polymers have a high track record in alignment film materials, and can provide a liquid crystal display panel with high reliability and high liquid crystal alignment. Moreover, when adopting the following two or more kinds of polymers or introducing an alkylene group, fluorine or the like into the polymer, the polyamic acid-based polymer is also excellent in that the range of material selection is wide. This point leads to high reliability and high liquid crystal orientation.
  • the polymer may include a linear alkylene group having 2 or more carbon atoms. Even when such a polymer is used, according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the polymer may contain a fluorine atom. Even when such a polymer is used, according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the liquid crystal aligning agent may contain at least two kinds of the polymers (alignment film polymers). Even in such a case, according to the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • Another aspect of the present invention may be a liquid crystal display panel provided with a liquid crystal alignment film (31) formed by the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect on the TFT substrate (10).
  • the liquid crystal display panel of the above aspect includes the liquid crystal alignment film (31) formed by the liquid crystal aligning agent for TFT substrate of the above aspect on the TFT substrate (10), it suppresses a decrease in panel yield due to ink repellency. Can do.
  • Still another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display panel including a TFT substrate (10), wherein the TFT substrate (10) includes a channel protective film (26), and the channel protective film (26). Includes an insulating film (nitriding insulating film) containing silicon and nitrogen, and in the manufacturing method, a liquid crystal aligning agent containing a polymer (alignment film polymer) and a solvent is applied onto the TFT substrate (10) to form a liquid crystal.
  • the method may include a step of forming an alignment film (31), and the liquid crystal alignment agent may be a method for manufacturing a liquid crystal display panel containing 10% by weight or more of diisobutyl ketone (DIBK) based on the total weight.
  • DIBK diisobutyl ketone
  • the TFT substrate (10) includes the channel protective film (26), and the channel protective film (26) includes an insulating film (nitriding insulating film) containing silicon and nitrogen.
  • the TFT substrate (10) includes a step of forming a liquid crystal alignment film (31) by applying a liquid crystal aligning agent containing 10% by weight or more of diisobutyl ketone (DIBK) on the TFT substrate (10) with respect to the total weight.
  • DIBK diisobutyl ketone
  • the definition of the TFT substrate (10) may be 300 ppi or more. Even with such a TFT substrate (10), according to the liquid crystal display panel manufacturing method of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the TFT (10) substrate may have a contact hole (CH) having a depth (D) of 2 ⁇ m or more. Even with such a TFT substrate (10), according to the liquid crystal display panel manufacturing method of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the liquid crystal aligning agent may be applied onto the TFT substrate (10) by an inkjet application method.
  • Ink-jet coating methods tend to generate ink repellency compared to printing methods and other coating methods, but even with ink-jet coating methods, the liquid crystal aligning agent of this embodiment can sufficiently suppress ink repellency. is there.
  • the liquid crystal aligning agent may include one or more poor solvents including diisobutyl ketone (DIBK), and the ratio of diisobutyl ketone (DIBK) in the one or more poor solvents may be 30% or more.
  • DIBK diisobutyl ketone
  • the concentration of the polymer (alignment film polymer) in the liquid crystal aligning agent may be 4% by weight or less.
  • the TFT substrate (10) may include a TFT including an oxide semiconductor. Even with such a TFT substrate (10), according to the liquid crystal display panel manufacturing method of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the oxide semiconductor may be indium gallium zinc oxide (In—Ga—Zn—O-based semiconductor). Even in such a case, according to the method for manufacturing a liquid crystal display panel of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the film thickness of the insulating film may be 50 nm or more. Even in such a case, according to the method for manufacturing a liquid crystal display panel of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • the polymer may include at least one polymer selected from the group consisting of polyamic acid and soluble polyimide. These polyamic acid polymers have a high track record in alignment film materials, and can provide a liquid crystal display panel with high reliability and high liquid crystal alignment. Moreover, when adopting the following two or more kinds of polymers or introducing an alkylene group, fluorine or the like into the polymer, the polyamic acid-based polymer is also excellent in that the range of material selection is wide. This point leads to high reliability and high liquid crystal orientation.
  • the polymer may include a linear alkylene group having 2 or more carbon atoms. Even when such a polymer is used, the ink repellency can be sufficiently suppressed according to the liquid crystal display panel manufacturing method of the above aspect.
  • the polymer may contain a fluorine atom. Even when such a polymer is used, the ink repellency can be sufficiently suppressed according to the liquid crystal display panel manufacturing method of the above aspect.
  • the liquid crystal aligning agent may contain two or more of the polymers (alignment film polymers). Even in such a case, according to the method for manufacturing a liquid crystal display panel of the above aspect, ink repellency can be sufficiently suppressed.
  • TFT substrate 21 Substrate 22g: Gate electrode 23: Gate insulating film 24: Channel layer 25s: Source electrode 25d: Drain electrode 26: Channel protective film (passivation film) 27: Resin film 28: Common electrode 29: Insulating film (interlayer insulating film) 30: Pixel electrode 31: Alignment film (liquid crystal alignment film) CH: Contact hole D: Contact hole depth

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Abstract

本発明は、インクハジキに起因するパネル歩留り低下を抑制可能なＴＦＴ基板用液晶配向剤、液晶表示パネル、及び、液晶表示パネルの製造方法を提供する。本発明は、ポリマー及び溶剤を含有するＴＦＴ基板用液晶配向剤であって、前記液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトンを１０重量％以上含有し、前記ＴＦＴ基板は、チャネル保護膜を備え、前記チャネル保護膜は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含むＴＦＴ基板用液晶配向剤である。

Description

ＴＦＴ基板用液晶配向剤、及び、液晶表示パネルの製造方法
本発明は、ＴＦＴ基板用液晶配向剤、及び、液晶表示パネルの製造方法に関する。より詳しくは、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含むチャネル保護膜を備えるＴＦＴ基板上に液晶配向膜を形成する場合に好適であるＴＦＴ基板用液晶配向剤と、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含むチャネル保護膜をＴＦＴ基板が備える場合に好適な液晶表示パネルの製造方法とに関するものである。
液晶表示パネルは、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を活かし、幅広い分野で用いられている。液晶表示パネルは、液晶層を狭持する一対の基板を備え、通常、一方の基板として、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板を有している。各基板上には、ポリアミック酸やポリイミド等のポリマーと、溶剤とを含有する液晶配向剤から液晶配向膜が形成されており、これらの液晶配向膜によって液晶層中の液晶分子の初期配向方向を制御している。
例えば、特許文献１には、インクジェット印刷に利用されたとしても塗布性に優れるとともに、平坦性に優れた液晶配向膜を形成することができる液晶配向膜形成用組成物として、液晶配向膜形成用材料を含有し、液晶配向膜を形成するための液晶配向膜形成用組成物であって、上記液晶配向膜形成用組成物は、溶媒として、γ－ブチロラクトン及びＮ－メチル－２－ピロリドンの少なくとも一方と、ジエチレングリコールジエチルエーテル及びジイソブチルケトンとを含有する液晶配向膜形成用組成物が開示されている。
ＴＦＴ基板に形成されるＴＦＴのチャネル層は、従来、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン等のシリコン半導体を用いて形成されていたが、近年、シリコン半導体に代わり、オフ状態のＴＦＴに流れるリーク電流を低減するために、酸化物半導体を用いたＴＦＴの開発が活発に行われている（例えば、特許文献２、３参照。）。
国際公開第２００９／１０７４０６号 国際公開第２０１６／０７６１６８号 特開２０１２－１３４４７５号公報
しかしながら、酸化物半導体を用いたＴＦＴでは、通常、チャネル保護膜として、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を用いる必要があるが、この場合、該ＴＦＴを備えたＴＦＴ基板の濡れ性が悪化し、該ＴＦＴ基板に液晶配向剤を塗布した際、液晶配向剤のハジキ（以下、インクハジキ又は単にハジキとも言う。）が顕著に発生してパネル歩留りが著しく低下することがある。
また、酸化物半導体を用いたＴＦＴは、ＴＦＴサイズの観点から高精細の液晶表示パネルに有利であるが、高精細の液晶表示パネル用のＴＦＴ基板に液晶配向剤を塗布した時もハジキが顕著に発生することがある。近年、スマートフォンやノートブックＰＣ等に用いられる液晶表示パネルの超高精細化が進んでおり、高精細の液晶表示パネルではＴＦＴ基板のコンタクトホールの密度も高密度になり、その凹凸のアスペクト比も大きくなっている。そういったパネルでは、インクジェット塗布装置にてＴＦＴ基板に液晶配向剤を塗布する工程において、コンタクトホールに液晶配向剤が流れ込まず、ハジキが発生することがある。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、インクハジキに起因するパネル歩留り低下を抑制可能なＴＦＴ基板用液晶配向剤、及び、液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明の一態様は、ポリマー及び溶剤を含有するＴＦＴ基板用液晶配向剤であって、前記液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトンを１０重量％以上含有し、前記ＴＦＴ基板は、チャネル保護膜を備え、前記チャネル保護膜は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含むＴＦＴ基板用液晶配向剤であってもよい。
前記ＴＦＴ基板の精細度は、３００ｐｐｉ以上であってもよい。
前記ＴＦＴ基板は、深さが２μｍ以上のコンタクトホールを有してもよい。
前記液晶配向剤は、インクジェット塗布法により前記ＴＦＴ基板上に塗布されてもよい。
前記液晶配向剤は、ジイソブチルケトンを含む１種以上の貧溶媒を含有し、前記１種以上の貧溶媒中のジイソブチルケトンの比率は、３０％以上であってもよい。
前記液晶配向剤における前記ポリマーの濃度は、４重量％以下であってもよい。
前記ＴＦＴ基板は、酸化物半導体を含むＴＦＴを備えてもよい。
前記酸化物半導体は、酸化インジウムガリウム亜鉛であってもよい。
前記絶縁膜の膜厚は、５０ｎｍ以上であってもよい。
前記ポリマーは、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含んでもよい。
前記ポリマーは、炭素数２以上の直鎖アルキレン基を含んでもよい。
前記ポリマーは、フッ素原子を含んでもよい。
前記液晶配向剤は、前記ポリマーを少なくとも２種以上含有してもよい。
本発明の他の態様は、本発明の上記態様に係るＴＦＴ基板用液晶配向剤により形成された液晶配向膜を前記ＴＦＴ基板上に備える液晶表示パネルであってもよい。
本発明の更に他の態様は、ＴＦＴ基板を備える液晶表示パネルの製造方法であって、前記ＴＦＴ基板は、チャネル保護膜を備え、前記チャネル保護膜は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含み、前記製造方法は、ポリマー及び溶剤を含有する液晶配向剤を前記ＴＦＴ基板上に塗布して液晶配向膜を形成する工程を含み、前記液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトンを１０重量％以上含有する液晶表示パネルの製造方法であってもよい。
前記ＴＦＴ基板の精細度は、３００ｐｐｉ以上であってもよい。
前記ＴＦＴ基板は、深さが２μｍ以上のコンタクトホールを有してもよい。
インクジェット塗布法により前記液晶配向剤を前記ＴＦＴ基板上に塗布してもよい。
前記液晶配向剤は、ジイソブチルケトンを含む１種以上の貧溶媒を含有し、前記１種以上の貧溶媒中のジイソブチルケトンの比率は、３０％以上であってもよい。
前記液晶配向剤における前記ポリマーの濃度は、４重量％以下であってもよい。
前記ＴＦＴ基板は、酸化物半導体を含むＴＦＴを備えてもよい。
前記酸化物半導体は、酸化インジウムガリウム亜鉛であってもよい。
前記絶縁膜の膜厚は、５０ｎｍ以上であってもよい。
前記ポリマーは、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含んでもよい。
前記ポリマーは、炭素数２以上の直鎖アルキレン基を含んでもよい。
前記ポリマーは、フッ素原子を含んでもよい。
前記液晶配向剤は、前記ポリマーを２種以上含有してもよい。
以上に示した本発明の各態様は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本発明の上記態様に係るＴＦＴ基板用液晶配向剤は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含むチャネル保護膜を備えるＴＦＴ基板用の液晶配向剤であるが、全重量に対してジイソブチルケトンを１０重量％以上含有するので、インクハジキに起因するパネル歩留り低下を抑制することができる。
本発明の上記態様に係る液晶表示パネルの製造方法は、ＴＦＴ基板がシリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含むチャネル保護膜を備えるが、液晶配向剤が全重量に対してジイソブチルケトンを１０重量％以上含有するので、インクハジキに起因するパネル歩留り低下を抑制することができる。
実施形態１に係るＴＦＴ基板を模式的に示した断面図である。 実施形態１に係る、液晶配向膜が形成されたＴＦＴ基板を模式的に示した断面図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
＜液晶配向剤＞
まず、本実施形態の液晶配向剤について説明する。
本実施形態の液晶配向剤は、ＴＦＴ基板用液晶配向剤であり、ＴＦＴ基板上に液晶配向膜（以下、単に配向膜とも言う。）を形成するために用いられる。本実施形態の液晶配向剤は、一般的な液晶配向剤と同様に、配向膜材料である１種以上のポリマー（以下、配向膜ポリマーとも言う。）と、１種以上の溶剤とを含有しており、配向膜ポリマーは、溶剤に溶解している。なお、本実施形態の液晶配向剤は、液晶配向膜形成用組成物又は配向膜インクと呼ばれるものであってもよい。
詳細については後述するが、上記ＴＦＴ基板は、ＴＦＴのチャネル保護膜を備えており、チャネル保護膜は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜（以下、窒化絶縁膜とも言う。）を少なくとも含んで構成されている。このため、上述のように、一般的な液晶配向剤を塗布するとインクハジキが多発し易い。しかしながら、本実施形態の液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトン（２，６－ジメチル－４－ヘプタノン。以下、ＤＩＢＫとも略記する。）を１０重量％以上含有していることから、インクハジキの発生を効果的に防止でき、高コンタクトホール埋没率を達成でき、インクハジキに起因するパネル歩留まりの低下を抑制することができる。
なお、本明細書において、全重量に対するあるもの（例えばＤＩＢＫ等）の重量比（重量％）は、液晶配向剤全体の重量に対するそのものの重量の重量比（重量％）を意味し、配合された液晶配向剤全体の重量を基準（１００％）としたときのそのものの重量の比率（重量％）を表す。また、コンタクトホール埋没率とは、どの程度の割合のコンタクトホールに液晶配向剤が流れ込んで配向膜が形成されたかを表す指標であるが、その算出方法については実施例において詳述する。
他方、ＤＩＢＫの含有率が１０重量％未満であると、コンタクトホール周辺でのインクハジキに起因してコンタクトホール埋没率が極めて低くなることがあり、パネル歩留まりの低下を招く可能性がある。
また、ＤＩＢＫと同じ程度の低表面張力を有するジエチレングリコールブチルメチルエーテル（１－［２－（２－メトキシエトキシ）エトキシ］ブタン。以下、ＢＤＭとも略記する。）を用いたとしても、ＤＩＢＫを用いた場合のようにコンタクトホール埋没率を改善することはできない。これは、ＤＩＢＫがいわゆる界面活性剤のような役割を果たし、ＴＦＴ基板表面での界面張力を低下させ、コンタクトホールに本実施形態の液晶配向剤が流入するのを助ける働きがあるものと考えられる。
従来の材料開発においては、塗布性改善のためには、低表面張力インクの開発がなされてきたが、本発明者らは、いくら低表面張力を実現しても、窒化絶縁膜を有する上記ＴＦＴ基板に対しては液晶配向剤の塗布性を改善できない場合があり、窒化絶縁膜を有する上記ＴＦＴ基板へ液晶配向剤を均一に塗布するためには、液晶配向剤がＤＩＢＫを全重量に対して１０重量％以上含有する必要があることを見出した。
歩留まりの観点からは、本実施形態の液晶配向剤は、全重量に対してＤＩＢＫを１２重量％以上含有することが好ましい。本実施形態の液晶配向剤は、全重量に対してＤＩＢＫを、１０重量％以上、４５重量％以下含有することが好ましく、１２重量％以上、３０重量％以下含有することがより好ましく、１２重量％以上、２０重量％以下含有することが更に好ましい。
本実施形態の液晶配向剤は、ＤＩＢＫを含む１種以上の貧溶媒を含有しており、１種以上の貧溶媒中のＤＩＢＫの比率は、３０％以上であることが好ましい。これにより、本実施形態の液晶配向剤の塗布及び焼成後において、不要な残存溶媒量を低減することができ、形成される配向膜の信頼性向上につながる。ＤＩＢＫは、他の貧溶媒（一般に貧溶媒として用いられるアルコール系やエーテル系の溶媒）と比べて低沸点であるためである。
なお、本明細書において、１種又は２種以上の貧溶媒中のある貧溶媒（以下、対象貧溶媒）の比率は、以下のようにして算出されたものである。まず、全重量に対する各貧溶媒の重量比（重量％）を算出する。そして、これら全ての貧溶媒の重量比（重量％）の合計を基準（１００％）としたときの対象貧溶媒の重量比の比率（％）を算出する。
本実施形態の液晶配向剤が含有する貧溶媒は全て、ＤＩＢＫであってもよく、１種以上の貧溶媒中のＤＩＢＫの比率は、３０％以上、１００％以下であってもよい。また、１種以上の貧溶媒中のＤＩＢＫの比率は、３０％以上、９９％以下であってもよく、４０％以上、９０％以下であってもよい。
このように、ＤＩＢＫは、配向膜ポリマーに対する貧溶媒であることが好ましい。なお、貧溶媒とは、配向膜ポリマーの一般的な濃度範囲において該配向膜ポリマーを完全には溶解しない溶媒を意味し、好ましくは、貧溶媒中の配向膜ポリマーの濃度を２重量％としたときに、２４℃において、該配向膜ポリマーの少なくとも一部を溶解しないものである。
ＤＩＢＫ以外の貧溶媒としては、例えば、ブチルセロソルブ（エチレングリコールモノブチルエーテル。以下、ＢＣとも略記する。）、１－ブトキシ－２－プロパノール、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル等が挙げられるが、なかでもＢＣが好適である。本実施形態の液晶配向剤は、ＤＩＢＫ及びＢＣを含有することが好ましく、これら２種の貧溶媒中のＤＩＢＫの比率は、３０％以上、９９％以下であることが好ましく、４０％以上、９０％以下であることがより好ましく、これら２種の貧溶媒中のＢＣの比率は、１％以上、７０％以下であることが好ましく、１０％以上、６０％以下であることがより好ましい。
本実施形態の液晶配向剤中に配向膜ポリマーを均一に分散させる観点から、通常、本実施形態の液晶配向剤は、１種以上の良溶媒を更に含有している。なお、良溶媒とは、配向膜ポリマーの一般的な濃度範囲において該配向膜ポリマーを実質的に全て（好ましくは、完全に）溶解する溶媒を意味し、好ましくは、良溶媒中の配向膜ポリマーの濃度を１０重量％としたときに、２４℃において、該配向膜ポリマーを実質的に全て（好ましくは、完全に）溶解するものである。
上記良溶媒は特に限定されず、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－メチルピロリドン。以下、ＮＭＰとも略記する。）、１－エチル－２－ピロリドン、γ－ブチロラクトン（以下、γＢＬとも略記する。）、Ｎ，Ｎ’－ジメチル－２－イミダゾリジノン等が挙げられるが、なかでもＮＭＰ及びγＢＬが好適であり、本実施形態の液晶配向剤は、ＮＭＰ及びγＢＬを含有することが好ましく、これら２種の良溶媒中のＮＭＰの比率は、６０％以上、８０％以下であることが好ましく、６５％以上、７５％以下であることがより好ましく、これら２種の良溶媒中のγＢＬの比率は、２０％以上、４０％以下であることが好ましく、２５％以上、３５％以下であることがより好ましい。
なお、本明細書において、１種又は２種以上の良溶媒中のある良溶媒（以下、対象良溶媒）の比率は、以下のようにして算出されたものである。まず、全重量に対する各良溶媒の重量比（重量％）を算出する。そして、これら全ての良溶媒の重量比（重量％）の合計を基準（１００％）としたときの対象良溶媒の重量比の比率（％）を算出する。
本実施形態の液晶配向剤において、全溶剤に占める良溶媒と貧溶媒の各々の割合は、特に限定されず、配向膜ポリマーの溶解性に合わせて適宜設定可能であるが、全溶剤中の良溶媒の比率は、５５％以上、９０％以下であることが好ましく、６０％以上、８８％以下であることがより好ましく、６５％以上、８５％以下であることが更に好ましく、全溶剤中の貧溶媒の比率は、１０％以上、４５％以下であることが好ましく、１２％以上、４０％以下であることがより好ましく、１５％以上、３５％以下であることが更に好ましい。一般的に、水平配向膜を形成する水平配向膜ポリマーは、垂直配向膜を形成する垂直配向膜ポリマーに比べて溶剤に溶けにくいが、上述のように本実施形態の液晶配向剤において良溶媒の比率を大きくすることによって、水平配向膜ポリマーを本実施形態に係る溶剤に充分に溶かすことができる。
なお、本明細書において、全溶剤中の良溶媒又は貧溶媒の比率は、以下のようにして算出されたものである。まず、全重量に対する各溶媒の重量比（重量％）を算出する。そして、全ての良溶媒又は貧溶媒の重量比（重量％）を合計する。
本実施形態の液晶配向剤における配向膜ポリマーの濃度、すなわち全重量に対する配向膜ポリマーの重量比（重量％）は、特に限定されないが、本実施形態の液晶配向剤の粘度を低下させ、塗れ性を更に向上させる観点からは、０重量％を超えて、５重量％以下であることが好ましく、０重量％を超えて、４重量％以下であることがより好ましく、２重量％以上、３．５重量％以下であることが更に好ましい。
上記配向膜ポリマーの種類は特に限定されず、液晶表示パネルの表示モードに合わせて適宜決定可能であるが、配向膜ポリマーは、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含むことが好ましい。これらのポリアミック酸系ポリマーは、配向膜材料用途での実績が高く、高信頼性及び高液晶配向性の液晶表示パネルを得ることができる。また、以下の２種以上のポリマーを採用したり、アルキレン基、フッ素等をポリマー中に導入したりする場合、ポリアミック酸系ポリマーは、材料選択の幅が広いことも優れた点である。この点が高信頼性や高液晶配向性へとつながる。なお、可溶性ポリイミドとは、配向膜ポリマーの一般的な濃度範囲において良溶媒に実質的に全て（好ましくは、完全に）溶解するポリイミドを意味し、好ましくは、良溶媒中の可溶性ポリイミドの濃度を１０重量％としたときに、２４℃において、該良溶媒に実質的に全て（好ましくは、完全に）溶解するものである。
上記配向膜ポリマーとしては、化学構造中にアルキル鎖を含むものを、液晶配向性を向上させる目的で用いることができる。ただし、アルキル鎖は、疎水性を示すため、アルキル鎖が配向膜ポリマーの構造中に含まれると、インクハジキが発生しやすくなってしまう。しかしながら、本実施形態の溶媒組成を用いると、そのような配向膜ポリマーであっても上記ＴＦＴ基板上に問題なく塗布することができる。このように、液晶配向性向上の観点からは、上記配向膜ポリマーは、－（ＣＨ２）ｎ－で表されるアルキル鎖（ただし、ｎ＝２以上）を含むことが好ましい。すなわち、上記配向膜ポリマーは、炭素数２以上の直鎖アルキレン基を含むことが好ましい。
同様の観点から、上記配向膜ポリマーは、上記アルキル鎖（直鎖アルキレン基）を含む主鎖を有することが好ましく、上記アルキル鎖（直鎖アルキレン基）を有するジアミン、及び、テトラカルボン酸二無水物が重合したポリアミック酸と、このポリアミック酸が脱水環化した可溶性ポリイミドとの少なくとも一方を含むことが好ましい。上記アルキル鎖（直鎖アルキレン基）の炭素数ｎは、１５以下であることが好ましく、１０以下であることがより好ましく、５以下であることが更に好ましい。
上記配向膜ポリマーとしては、化学構造中にフッ素原子を含むものを用いてもよい。フッ素原子もアルキル鎖と同様に疎水性を示すため、インクハジキが発生しやすくなってしまう。しかしながら、本実施形態の溶媒組成を用いると、そのような配向膜ポリマーであっても上記ＴＦＴ基板上に問題なく塗布することができる。なかでも、上記配向膜ポリマーは、側鎖末端にフッ素原子を有する側鎖を有することが好ましく、側鎖末端となる部位にフッ素原子を有するジアミン、及び、テトラカルボン酸二無水物が重合したポリアミック酸と、このポリアミック酸が脱水環化した可溶性ポリイミドとの少なくとも一方を含むことが好ましい。
上記配向膜ポリマーの種類は、２種以上であってもよく、２種であってもよい。２種類の場合、一方のポリマー種は、液晶配向性向上に寄与し、他方のポリマー種は、配向膜の信頼性及び電気特性の向上に寄与する。また、仮乾燥（仮焼成）プロセス時に２種のポリマーが、表面エネルギー差を利用して２層に層分離し、上層（液晶層側の層）が液晶配向性に寄与する配向膜ポリマーから形成され、下層（ＴＦＴ基板側の層）が配向膜の信頼性及び電気特性に寄与する配向膜ポリマーから形成される。このような材料系では、表面エネルギー差を利用して層分離を進行させるために、必然的に、上層を形成する配向膜ポリマーは、疎水性を示すポリマー構造となる。そのため、２層系配向膜用の液晶配向剤は、１層系配向膜用の液晶配向剤と比較して、塗布性に懸念がある。しかしながら、本実施形態の溶媒組成を用いると、そのような配向膜ポリマーであっても上記ＴＦＴ基板上に問題なく塗布することができる。３種類以上の場合も、それぞれの配向膜ポリマーの表面エネルギー差に応じて仮乾燥プロセス時に層分離が進行する。各配向膜ポリマーのブレンド比にもよるが、最上層が液晶配向性向上に寄与し、中間層は液晶配向性と電気特性の両方に寄与し、下層は電気特性調整及び信頼性向上に寄与する。３種類以上の材料の表面エネルギー差が充分あれば層分離が顕著に現れ、エネルギー差が小さい材料系ではグラデーション状態の配向膜が形成され、エネルギー差がない材料系では均一にミックスされた状態で配向膜が形成される。つまりは、配向膜の構成材料である２種以上の配向膜ポリマーの内、最も表面エネルギーが低く疎水性の高い配向膜ポリマーが最上層（液晶配向層）を、最も表面エネルギーの高く親水性の高い配向膜ポリマーが最下層を形成する。層分離を顕著にする観点からは、上記２種以上の配向膜ポリマーの各々のみから形成される層の表面エネルギーの内、最も高い表面エネルギーと最も低い表面エネルギーとの差は、５～１５ｍＪ／ｍ２であってもよい。
上記配向膜ポリマーは、水平配向膜を形成する水平配向膜ポリマーであってもよいし、垂直配向膜を形成する垂直配向膜ポリマーであってもよいが、水平配向膜ポリマーが好適である。
＜液晶表示パネルの製造方法＞
次に、本実施形態の液晶表示パネルの製造方法について説明する。図１は、実施形態１に係るＴＦＴ基板を模式的に示した断面図である。
まず、一般的な方法により、図１に示すようなフリンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）電極構造を備えるＴＦＴ基板１０と、一般的な対向基板（図示せず）とを準備する。
図１に示すように、ＴＦＴ基板１０は、ガラス基板等の基板２１上に、ゲート電極２２ｇが形成されている。ゲート電極２２ｇは、基板２１側から順に、膜厚２００～５００ｎｍの銅（Ｃｕ）膜、及び、膜厚２０～５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜を積層した積層膜によって構成されている。
なお、ゲート電極２２ｇは、基板２１側から膜厚４０～６０ｎｍのチタン膜、膜厚１５０～２５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜、及び、膜厚４０～６０ｎｍのチタン膜を積層した積層膜；基板２１側から膜厚４０～６０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜、及び、膜厚３５０～４５０ｎｍのタングステン（Ｗ）膜を積層した積層膜；チタン膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タンタル膜、タングステン膜、銅膜のいずれかからなる単層膜；これらの単層膜の合金膜；又は、これらの単層膜のうちいくつかを積層した積層膜；によって構成されていてもよい。
ゲート電極２２ｇ上にゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート絶縁膜２３は、ゲート電極２２ｇ側から膜厚３００～４００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜、及び、膜厚４０～６０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を積層した積層膜によって構成されている。なお、積層膜を構成する窒化シリコン膜の代わりに、膜厚３００～４００ｎｍの酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮｘ）膜を積層してもよい。
ゲート絶縁膜２３上に、ゲート電極２２ｇを跨いで図１の紙面手前から後方に延びる矩形形状のチャネル層２４が形成されている。チャネル層２４は、厚さ５０～２００ｎｍの酸化物半導体から形成されており、例えば、厚さ５０～２００ｎｍの酸化インジウムガリウム亜鉛（以下、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体とも言う。）から形成されている。このＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の三元系酸化物であって、インジウム、ガリウム及び亜鉛の割合（組成比）は特に限定されず、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等を含む。なかでも、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを１：１：１の割合で含むＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体が好ましい。
上記Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質部分を含み、結晶性を有していてもよい。結晶質Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体としては、ｃ軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体が好ましい。このような結晶質Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体の結晶構造は、例えば、上記特許文献３に開示されている。参考のため、上記特許文献３の開示内容の全てを本明細書に援用する。このように、チャネル層２４に、結晶性を有するＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系を用いたＴＦＴでは、閾値電圧のばらつきを抑えることによって特性を安定させることができるとともに、ゲート絶縁膜２３中の可動イオン量を減少させることによって高い信頼性を確保することができる。
上記酸化物半導体は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体の代わりに、他の酸化物半導体であってもよい。チャネル層２４は、例えば、Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＺＯ（登録商標））、Ｚｎ－Ｔｉ－Ｏ系半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ－Ｇｅ－Ｏ系半導体、Ｃｄ－Ｐｂ－Ｏ系半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｍｇ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（例えばＩｎ２Ｏ３－ＳｎＯ２－ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｏ系半導体等を含んでいてもよい。
チャネル層２４のチャネル長方向の両端部上から互いに遠ざかる方向（図１の左右方向）に延びる矩形形状のソース電極２５ｓ及びドレイン電極２５ｄがそれぞれ形成されている。図１に示すように、ソース電極２５ｓは、チャネル層２４の左上端部から左方向に延び、ドレイン電極２５ｄは、チャネル層２４の右上端部から右方向に延びるように形成されている。ソース電極２５ｓ及びドレイン電極２５ｄは、ゲート電極２２ｇと同様に、基板２１側から順に、膜厚１５０～４００ｎｍの銅膜、及び、膜厚２０～４０ｎｍのチタン膜を積層した積層膜によって構成されている。
なお、ソース電極２５ｓ及びドレイン電極２５ｄは、基板２１側から膜厚４０～６０ｎｍのチタン膜、膜厚１５０～２５０ｎｍのアルミニウム膜、及び、膜厚４０～６０ｎｍのチタン膜を積層した積層膜；チタン膜、モリブデン膜、タンタル膜、タングステン膜、銅膜のいずれかからなる単層膜；これらの単層膜の合金膜；又は、これらの単層膜のうちいくつかを積層した積層膜；によって構成されていてもよい。
ソース電極２５ｓ、ドレイン電極２５ｄ、及び、それらによって覆われていないチャネル層２４上に絶縁膜であるチャネル保護膜（パッシベーション膜）２６が形成されている。チャネル保護膜２６は、チャネル層２４側から膜厚１５０～４５０ｎｍ（好ましくは膜厚２００～４００ｎｍ）の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、及び、窒化絶縁膜（シリコン及び窒素を含有する絶縁膜）を積層した積層膜によって構成されている。窒化絶縁膜としては、特に限定されないが、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮｘ）膜、及び、これらの積層膜が好適である。
チャネル保護膜２６上に樹脂膜２７が形成されている。樹脂膜２７は、アクリル樹脂膜等の樹脂膜によって構成されており、その膜厚は、１～３μｍ（好ましくは１．５～２．５μｍ）である。
樹脂膜２７上に共通電極２８が形成されている。共通電極２８は、ＩＴＯ等の透明導電体によって構成されており、その膜厚は、５０～２５０ｎｍ（好ましくは膜厚１００～２００ｎｍ）である。共通電極２８は、後述するコンタクトホールの形成領域を除いて、表示領域全体に形成されており、各画素に共通の電圧を印加するために用いられる。
共通電極２８、及び、それによって覆われていない樹脂膜２７上に絶縁膜（層間絶縁膜）２９が形成されている。絶縁膜２９は、膜厚１００～２００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜によって構成されている。なお、窒化シリコン膜の代わりに、膜厚１００～２００ｎｍの、酸化シリコン膜、又は、酸化窒化シリコン膜を用いてもよい。
ドレイン電極２５ｄ上の同一箇所において、チャネル保護膜２６及び樹脂膜２７には、それぞれ、開口が設けられており、これらの開口内において、チャネル保護膜２６及び樹脂膜２７の側面部分は、絶縁膜２９によって覆われている。また、チャネル保護膜２６及び樹脂膜２７の開口内において、絶縁膜２９にも開口が設けられており、これらの開口によってコンタクトホールＣＨが形成されている。このコンタクトホールＣＨを介してドレイン電極２５ｄは、後述する画素電極３０と接続されている。
コンタクトホールＣＨの深さＤは、特に限定されないが、コンタクトホールＣＨが深くなるほど、インクハジキが発生しやすくなるが、本実施形態の液晶配向剤を用いると、コンタクトホールＣＨの深さＤが深くても問題なく塗布することができる。具体的には、本実施形態の液晶配向剤は、コンタクトホールＣＨの深さＤが２μｍ以上である場合に特に好適であり、この場合に効果的にインクハジキの発生を抑制することができる。コンタクトホールＣＨの深さＤは、１．５μｍ以上、４μｍ以下であってもよいが、２μｍ以上、３μｍ以下であることがより好ましい。
なお、コンタクトホールＣＨの深さＤとは、配向膜以外の部材が形成された段階において、基板２１の法線方向を高さ方向として、コンタクトホールＣＨ内におけるＴＦＴ基板１０の最深部表面から、コンタクトホールＣＨ周囲におけるＴＦＴ基板１０の最上部表面までの高さを表す。図１に示すように、コンタクトホールＣＨの深さＤは、基板２１の法線方向を高さ方向として、コンタクトホールＣＨ内における画素電極３０の最深部表面から、コンタクトホールＣＨ周囲における画素電極３０の最上部表面までの高さであってもよい。
コンタクトホールＣＨの平面形状は、特に限定されず、例えば、四角形、円形、楕円形等が挙げられる。コンタクトホールＣＨの最小径も特に限定されず、例えば、４～８μｍであってもよい。
絶縁膜２９上に複数の画素電極３０が形成されている。画素電極３０は、ＩＴＯ等の透明導電体によって構成されており、その膜厚は、５０～１５０ｎｍ（好ましくは膜厚１００～２００ｎｍ）である。画素電極３０は、画素毎に設けられており、画素毎に電圧（映像信号）を印加するために用いられる。また、各画素電極３０には、共通電極２８上においてスリット状の複数の開口が形成されている。
なお、画素電極３０と共通電極２８との配置場所は入れ替わっていてもよく、樹脂膜２７側から順に、画素電極３０、絶縁膜２９及び共通電極２８が積層されていてもよい。この場合は、画素電極３０ではなく共通電極２８に、各画素領域内においてスリット状の複数の開口が形成される。
ＴＦＴ基板１０を構成する各絶縁膜は、絶縁性、耐湿性、平坦性等を確保するために、適切な膜厚設計とすることが求められる。しかしながら、絶縁膜の厚さが厚くなると、それだけコンタクトホールＣＨの高さが高くなり、インクハジキが発生しやすくなってしまう。
チャネル保護膜２６には、上述のように、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜、酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮｘ）膜、又は、これらの積層膜を使用することができる。なお、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体のような酸化物半導体は、水分の影響を受けて、ＴＦＴの閾値特性を変化させやすいという性質をもつ。そのため、酸化物半導体を用いる場合には、高い防湿性を有する、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の窒化絶縁膜を、チャネル保護膜２６として用いることが極めて好ましい。その際、チャネル層２４上に直接、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の窒化絶縁膜が積層されると、これらの膜中には水素が多く含まれているため、水素がチャネル層２４に拡散してしまい、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体のような酸化物半導体が導体化して特性が導通モードになる。したがって、チャネル層２４上には、絶縁性を付与するために酸化シリコン膜を設け、更に、耐湿性を付与するために、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の窒化絶縁膜を設けることが、酸化物半導体を用いる場合には、最も好適な構成となる。
そういったＴＦＴ基板１０の構成において、チャネル保護膜２６は、コンタクトホールＣＨの高さを構成する下層に当たる（最も液晶配向剤の届きにくい層に当たる）ため、窒化絶縁膜が更に設けられると（特に、その膜厚が大きくなると）、液晶配向剤塗布に起因するパネル歩留りが大きく悪化しやすい。
しかしながら、本実施形態の液晶配向剤のようにＤＩＢＫが増量された液晶配向剤を用いると、窒化絶縁膜が存在する場合においても、また、樹脂膜２７やその他の絶縁膜の厚さが異なる場合においても、充分に塗布性も確保することができる。すなわち、本実施形態の液晶配向剤によれば、絶縁性、耐湿性及び平坦性に優れたＴＦＴ特性を有するＴＦＴ基板１０を備えた液晶表示パネルを、高いパネル歩留りで作製することが可能となる。
上記窒化絶縁膜の膜厚は、特に限定されないが、本実施形態の液晶配向剤は、窒化絶縁膜の膜厚が５０ｎｍ以上である場合に特に好適であり、この場合に効果的にインクハジキの発生を抑制することができる。窒化絶縁膜の膜厚は、３０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下であってもよいが、５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることがより好ましい。
ＴＦＴ基板１０の精細度は、特に限定されないが、精細度が大きくなるほどコンタクトホールＣＨの密度が高くなり、コンタクトホールＣＨの間の平坦部の距離が短くなるため、インクハジキが発生しやすくなるが、本実施形態の液晶配向剤を用いると、ＴＦＴ基板１０の精細度が大きくても問題なく塗布することができる。具体的には、本実施形態の液晶配向剤は、ＴＦＴ基板１０の精細度が３００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ　ｐｅｒ　ｉｎｃｈ）以上である場合に好適であり、この場合に特に効果的にインクハジキの発生を抑制することができる。
次に、ＴＦＴ基板１０及び対向基板の各々に、ポリマー及び溶剤を含有する本実施形態の液晶配向剤を塗布する。上述のように、ＴＦＴ基板１０は、窒化絶縁膜を含むチャネル保護膜２６を備えることから、インクハジキが発生しやすいが、本実施形態の液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を１０重量％以上含有することから、インクハジキが発生しやすいＴＦＴ基板１０であっても、問題なく塗布することができる。
本実施形態の液晶配向剤の塗布方法は、特に限定されないが、インクジェット塗布法が好適である。インクジェット塗布法は、印刷法等の塗布方法に比べて、インクハジキが発生しやすいが、本実施形態の液晶配向剤であれば、インクジェット塗布法であってもインクハジキをほとんど発生することなく、塗布することが可能である。
図２は、実施形態１に係る、液晶配向膜が形成されたＴＦＴ基板を模式的に示した断面図である。
次に、塗布後少しの間（３０秒から２分間）、塗膜をレベリングした後、６０～１００℃で２～５分間、各基板を仮乾燥（仮焼成）する。これにより、液晶配向剤中の溶剤が揮発し、各基板上に配向膜が形成され、図２に示すように、ＴＦＴ基板１０上には配向膜３１が形成される。
続いて、１７０～２５０℃で３０分～２時間、各基板を本乾燥（本焼成）する。これにより、各配向膜中から溶剤が更に揮発する。同時に、配向膜ポリマーのイミド化、熱重合反応及び／又は熱架橋反応が進行し、各配向膜の信頼性が高くなる。
本実施形態によって各基板上に形成される配向膜としては、液晶層中の液晶分子を略水平に配向させる水平配向膜、又は、液晶層中の液晶分子を略垂直に配向させる垂直配向膜が挙げられるが、なかでも水平配向膜が好適である。各配向膜の本乾燥後の膜厚は、５０～２００ｎｍであることが好ましく、７０～１５０ｎｍであることがより好ましい。
次に、各基板上の配向膜に対して、光配向処理、ラビング処理等の配向処理を行う。
次に、真空注入法又は滴下注入法により、ＴＦＴ基板１０及び対向基板の間に液晶組成物（液晶材料）を充填し、液晶層を形成する。真空注入法を採用する場合は、シール材の塗布、ＴＦＴ基板１０及び対向基板の貼り合せ、シール材の硬化、液晶組成物の注入、及び、注入口の封止をこの順に行う。滴下注入法を採用する場合は、シール材の塗布、液晶組成物の滴下、ＴＦＴ基板１０及び対向基板の貼り合せ、及び、シール材の硬化をこの順に行う。この結果、液晶組成物が充填された液晶セルが作製される。
上記工程の後、偏光板の貼り付け工程、及び、制御部、電源部、バックライト等の取り付け工程を経て、本実施形態の液晶表示パネルが完成する。本実施形態の液晶表示パネルは、これらの部材の他、ＴＣＰ（テープ・キャリア・パッケージ）、ＰＣＢ（プリント配線基板）等の外部回路；視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム；ベゼル（フレーム）等の複数の部材を含んで構成されてもよく、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。
本実施形態の液晶表示パネルは、ＦＦＳ電極構造を備えるＴＦＴ基板１０を備えることから、フリンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）モードの液晶表示パネルとなる。ただし、本実施形態の液晶表示パネルの配向モード（表示モード）は、特に限定されず、例えば、ねじれネマティック（ＴＮ）モード、電界制御複屈折（ＥＣＢ）モード、イン・プレーン・スイッチング（ＩＰＳ）モード、垂直配向（ＶＡ）モード、又は、ねじれネマティック垂直配向（ＶＡＴＮ）モードであってもよい。なかでも、ＩＰＳモード及びＦＦＳモードが好ましく、ＦＦＳモードが特に好ましい。本実施形態の液晶表示パネルの配向モードに応じてＴＦＴ基板１０の電極構造も適宜変更可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、説明された個々の事項は、すべて本発明全般に対して適用され得るものである。
以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
＜実施例１～６及び比較例１～５＞
図１に示したＦＦＳ電極構造を備えたＴＦＴ基板を複数用意した。精細度は３３０ｐｐｉであった。ゲート電極は、ガラス基板側から順に、膜厚３００ｎｍの銅膜、及び、膜厚３０ｎｍのチタン膜を積層した積層膜によって構成されていた。ゲート絶縁膜は、ゲート電極側から膜厚３００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜、及び、膜厚５０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を積層した積層膜によって構成されていた。チャネル層は、厚さ５０ｎｍの酸化物半導体（例えばＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体）から構成されていた。ソース電極及びドレイン電極は、ガラス基板側から順に、膜厚３００ｎｍの銅膜、及び、膜厚３０ｎｍのチタン膜を積層した積層膜によって構成されていた。チャネル保護膜は、チャネル層側から膜厚３００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、及び、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を積層した積層膜によって構成されていた。樹脂膜は、膜厚２．０μｍのアクリル樹脂膜によって構成されていた。共通電極は、膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜によって構成されていた。絶縁膜（層間絶縁膜）は、膜厚１５０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜によって構成されていた。画素電極は、膜厚１００ｎｍのＩＴＯ膜によって構成されていた。コンタクトホールサイズは、深さ２．０μｍ、最少径６μｍであった。ＴＦＴ基板については、１マザーガラスから６０面のパネルが取得できるように面付を行った。
次に、下記表１に記載の実施例及び比較例の液晶配向剤を各々準備し、インクジェット塗布法にて、それぞれ別のＴＦＴ基板に塗布した。液晶配向剤の配向膜ポリマー（固形分）としては、ポリアミック酸を主成分とするポリマーを用いた。用いた各溶剤の表面張力及び沸点は下記表２に示した通りである。
その後、塗布後１分間レベリングした後、８０℃で３分間、仮乾燥（仮焼成）処理を行った。
このようにして配向膜が成膜されたＴＦＴ基板を光学顕微鏡で観察したところ、いくつかのＴＦＴ基板についてコンタクトホール周囲でインクハジキが確認された。各ＴＦＴ基板でのコンタクトホール埋没率（ＣＨ埋没率）を算出し、それらをまとめると、下記表１の通りであった。コンタクトホール埋没率（％）は、ＴＦＴ基板の５ｃｍ×５ｃｍ四方の領域を光学顕微鏡で観察し、（該領域内でハジキの発生したコンタクトホール数）÷（該領域内の全コンタクトホール数）×１００の式から算出した。
その後、ＴＦＴ基板を一般的な手法によりパネル化して液晶表示パネルを作製し、１マザーガラスでのパネル歩留まりを算出した。パネル歩留まり（％）は、作製した液晶表示パネルを点灯させ、ハジキに起因するムラ、黒点、白点等の表示不良がないかを確認し、（不良視認パネル数）÷（検査総パネル数）×１００の式から算出した。各実施例及び比較例のパネル歩留まりは、下記表１の通りであった。パネル歩留まりが７０％以上であれば生産上問題がないとした。本乾燥（本焼成）後の各基板上の配向膜の膜厚は、いずれも１００ｎｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
これらの結果から、ＤＩＢＫが１０重量％未満ではコンタクトホール埋没率が極めて低く、ＤＩＢＫを１０重量％以上用いることが必須であることが分かった。
また、比較例４、５の結果から、ＤＩＢＫと同じ程度の低表面張力を有するＢＤＭを用いても、コンタクトホール埋没率を改善することはできなかった。ＤＩＢＫがいわゆる界面活性剤のような役割を果たし、ＴＦＴ基板表面での界面張力を低下させ、コンタクトホールに液晶配向剤が流入するのを助ける働きがあるものと考えられる。従来の材料開発においては、塗布性改善のためには、低表面張力インクの開発がなされてきたが、いくら低表面張力を実現しても、高精細基板への均一塗布のためには、ＤＩＢＫを１０重量％以上含んでいなければならないことが分かった。
また、実施例２～４の結果から、パネル歩留まりの観点からは、ＤＩＢＫを１２重量％以上用いることが好ましいことが分かった。
また、実施例５より、固形分濃度を下げると液晶配向剤の粘度が低下し、濡れ性が改善することが分かった。更に、溶媒乾燥後の配向膜の膜厚を同じとするために、液晶配向剤の吐出量自体が増えた結果、塗れ性が向上した。
固形分濃度を下げ、ＤＩＢＫを増量した実施例６では、非常に高いパネル歩留まりを実現できた。
＜実施例７～１４＞
ＴＦＴ基板の各絶縁膜の膜厚を下記表３のように変更したことを除いて、実施例１～６及び比較例１～５と同様に、各工程を行い、コンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを測定した。実施例７～１４のコンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを下記表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
これらの結果から、ＤＩＢＫが増量された液晶配向剤を用いると、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜といった窒化絶縁膜の膜厚が大きい場合においても、また、樹脂膜やその他の絶縁膜の厚さが異なる場合においても、充分に塗布性も確保することができることが分かった。
＜実施例１５＞
配向膜ポリマー（固形分）として、ポリアミック酸を主成分とするポリマーの代わりに、－（ＣＨ２）－（ＣＨ２）－で表されるアルキル鎖が構造（主鎖）中に含まれるポリアミック酸を用いたことを除いて、実施例１～６及び比較例１～５と同様に、各工程を行い、コンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを測定した。
＜実施例１６＞
配向膜ポリマー（固形分）として、ポリアミック酸を主成分とするポリマーの代わりに、－（ＣＨ２）５－で表されるアルキル鎖が構造（主鎖）中に含まれるポリアミック酸を用いたことを除いて、実施例１～６及び比較例１～５と同様に、各工程を行い、コンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを測定した。
＜実施例１７＞
配向膜ポリマー（固形分）として、ポリアミック酸を主成分とするポリマーの代わりに、フッ素（Ｆ）が構造中（側鎖末端）に含まれるポリアミック酸を用いたことを除いて、実施例１～６及び比較例１～５と同様に、各工程を行い、コンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを測定した。
＜実施例１８＞
配向膜ポリマー（固形分）として、ポリアミック酸を主成分とするポリマーの代わりに、２種類のポリマーを用いたことを除いて、実施例１～６及び比較例１～５と同様に、各工程を行い、コンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを測定した。２種類のポリマーは、いずれもポリアミック酸を主成分とするポリマーであるが、一方のポリマーのみから形成された層の表面エネルギーは４５ｍＪ／ｍ２であり、他方のポリマーのみから形成された層の表面エネルギーは５７ｍＪ／ｍ２であり、両者の差は１２ｍＪ／ｍ２であった。前者のポリマーのみから形成された層は、後者のポリマーのみから形成された層に比べ、表面エネルギーがより低く、より疎水性を示す。２層分離の結果、前者のポリマーから形成された層は、液晶配向層として機能するが、塗布性には悪影響を及ぼす懸念がある。
実施例１５～１８のコンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを下記表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
実施例１５、１６の結果から、配向膜ポリマーが疎水性を示すアルキル鎖を含む場合であっても、本発明に係る溶媒組成を用いると、問題なく塗布することができることが分かった。
また、実施例１７の結果から、配向膜ポリマーが疎水性を示すフッ素原子を含む場合であっても、本発明に係る溶媒組成を用いると、問題なく塗布することができることが分かった。
また、実施例１８の結果から、疎水性を示すポリマー構造が上層（液晶配向層）となる配向膜が形成される場合であっても、本発明に係る溶媒組成を用いると、問題なく塗布することができることが分かった。
＜比較例６～１３＞
チャネル保護膜の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を形成しなかったことを除いて、実施例１～３及び比較例１～５と同様に、各工程を行い、コンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを測定した。比較例６～１３における各絶縁膜の膜厚を下記表５に示すとともに、比較例６～１３のコンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを下記表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
これらの結果から、チャネル保護膜の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を用いないＴＦＴ基板に対しては、ＤＩＢＫ量が多い場合でも少ない場合でも、ハジキを抑えることができた。また、ＢＤＭを用いた場合にも充分にハジキを抑えることができた。
しかしながら、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を設けなかったこれらの液晶表示パネルを、６０℃、９０％ＲＨの高温高湿下で５００時間保管（エージング）した後に、最高階調を２５６階調として３２階調においてベタ画面にて表示ムラの有無を確認したところ、ムラが視認された。特に、シール周辺に顕著なムラが確認された。これは、保管中に液晶層に侵入した水分の影響によるものと考えられる。
したがって、酸化物半導体を用いる場合には、チャネル保護膜に窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜等の窒化絶縁膜を設ける必要がある。その場合、コンタクトホールの底面付近は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化絶縁膜、及び、樹脂膜の多層積層膜となるため、段差が生じやすく、インクハジキを起こしやすいと思われる。以上より、チャネル保護膜として追加で窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜等の窒化絶縁膜を設けるような場合には、上記表１等に記載した通り、低表面張力溶媒としてのＤＩＢＫが必須であり、かつＤＩＢＫ必要量に明確な閾値がある、すなわちＤＩＢＫ量が１０重量％以上でなくてはならない、ことが分かった。
＜実施例１９～２１及び比較例１４～１８＞
精細度を３３０ｐｐｉから２２０ｐｐｉに変更したことを除いて、実施例１～３及び比較例１～５と同様に、各工程を行い、コンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを測定した。実施例１９～２１及び比較例１４～１８のコンタクトホール埋没率及びパネル歩留まりを下記表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
実施例１９～２１及び比較例１４～１８のＴＦＴ基板は、精細度が比較的小さいため、コンタクトホールの密度も低い。すなわち、コンタクトホール間の平坦部の距離が長い。そのため、ＤＩＢＫ量が多い場合でも少ない場合でも、ハジキを抑えることができた。また、ＢＤＭを用いた場合にも充分にハジキを抑えることができた。
しかしながら、高精細（好ましくは３００ｐｐｉ以上）のディスプレイを製造する場合には、上記表１等に記載した通り、低表面張力溶媒としてのＤＩＢＫが必須であり、かつＤＩＢＫ必要量に明確な閾値がある、すなわちＤＩＢＫ量が１０重量％以上でなくてはならない、ことが分かった。
［付記］
本発明の一態様は、ポリマー（配向膜ポリマー）及び溶剤を含有するＴＦＴ基板用液晶配向剤であって、前記液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を１０重量％以上含有し、前記ＴＦＴ基板（１０）は、チャネル保護膜（２６）を備え、前記チャネル保護膜（２６）は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜（窒化絶縁膜）を含むＴＦＴ基板用液晶配向剤であってもよい。
上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤は、ＴＦＴ基板（１０）がチャネル保護膜（２６）を備え、かつ、チャネル保護膜（２６）がシリコン及び窒素を含有する絶縁膜（窒化絶縁膜）を含むが、全重量に対してジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を１０重量％以上含有するため、インクハジキに起因するパネル歩留り低下を抑制することができる。
前記ＴＦＴ基板（１０）の精細度は、３００ｐｐｉ以上であってもよい。このようなＴＦＴ基板（１０）であっても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記ＴＦＴ基板（１０）は、深さ（Ｄ）が２μｍ以上のコンタクトホール（ＣＨ）を有してもよい。このようなＴＦＴ基板（１０）であっても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記液晶配向剤は、インクジェット塗布法により前記ＴＦＴ基板（１０）上に塗布されてもよい。インクジェット塗布法は、印刷法等の塗布方法に比べて、インクハジキが発生しやすいが、インクジェット塗布法であっても、本実施形態の液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記液晶配向剤は、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を含む１種以上の貧溶媒を含有し、前記１種以上の貧溶媒中のジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）の比率は、３０％以上であってもよい。これにより、本実施形態の液晶配向剤の塗布及び焼成後において、不要な残存溶媒量を低減することができ、形成される液晶配向膜の信頼性向上につながる。ＤＩＢＫは、他の貧溶媒（一般に貧溶媒として用いられるアルコール系やエーテル系の溶媒）と比べて低沸点であるためである。
前記液晶配向剤における前記ポリマー（配向膜ポリマー）の濃度は、４重量％以下であってもよい。これにより、本実施形態の液晶配向剤の粘度が低くなるため、塗れ性が更に向上する。
前記ＴＦＴ基板（１０）は、酸化物半導体を含むＴＦＴを備えてもよい。このようなＴＦＴ基板（１０）であっても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記酸化物半導体は、酸化インジウムガリウム亜鉛（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体）であってもよい。このような場合であっても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記絶縁膜（窒化絶縁膜）の膜厚は、５０ｎｍ以上であってもよい。このような場合であっても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記ポリマー（配向膜ポリマー）は、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含んでもよい。これらのポリアミック酸系ポリマーは、配向膜材料用途での実績が高く、高信頼性及び高液晶配向性の液晶表示パネルを得ることができる。また、以下の２種以上のポリマーを採用したり、アルキレン基、フッ素等をポリマー中に導入したりする場合、ポリアミック酸系ポリマーは、材料選択の幅が広いことも優れた点である。この点が高信頼性や高液晶配向性へとつながる。
前記ポリマー（配向膜ポリマー）は、炭素数２以上の直鎖アルキレン基を含んでもよい。このようなポリマーを用いたとしても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記ポリマー（配向膜ポリマー）は、フッ素原子を含んでもよい。このようなポリマーを用いたとしても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記液晶配向剤は、前記ポリマー（配向膜ポリマー）を少なくとも２種以上含有してもよい。このような場合であっても、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
本発明の他の態様は、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤により形成された液晶配向膜（３１）を前記ＴＦＴ基板（１０）上に備える液晶表示パネルであってもよい。
上記態様の液晶表示パネルは、上記態様のＴＦＴ基板用液晶配向剤により形成された液晶配向膜（３１）を前記ＴＦＴ基板（１０）上に備えるため、インクハジキに起因するパネル歩留り低下を抑制することができる。
本発明の更に他の態様は、ＴＦＴ基板（１０）を備える液晶表示パネルの製造方法であって、前記ＴＦＴ基板（１０）は、チャネル保護膜（２６）を備え、前記チャネル保護膜（２６）は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜（窒化絶縁膜）を含み、前記製造方法は、ポリマー（配向膜ポリマー）及び溶剤を含有する液晶配向剤を前記ＴＦＴ基板（１０）上に塗布して液晶配向膜（３１）を形成する工程を含み、前記液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を１０重量％以上含有する液晶表示パネルの製造方法であってもよい。
上記態様の液晶表示パネルの製造方法では、ＴＦＴ基板（１０）がチャネル保護膜（２６）を備え、かつ、チャネル保護膜（２６）がシリコン及び窒素を含有する絶縁膜（窒化絶縁膜）を含むが、全重量に対してジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を１０重量％以上含有する液晶配向剤をＴＦＴ基板（１０）上に塗布して液晶配向膜（３１）を形成する工程を含むため、インクハジキに起因するパネル歩留り低下を抑制することができる。
前記ＴＦＴ基板（１０）の精細度は、３００ｐｐｉ以上であってもよい。このようなＴＦＴ基板（１０）であっても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記ＴＦＴ（１０）基板は、深さ（Ｄ）が２μｍ以上のコンタクトホール（ＣＨ）を有してもよい。このようなＴＦＴ基板（１０）であっても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
インクジェット塗布法により前記液晶配向剤を前記ＴＦＴ基板（１０）上に塗布してもよい。インクジェット塗布法は、印刷法等の塗布方法に比べて、インクハジキが発生しやすいが、インクジェット塗布法であっても、本実施形態の液晶配向剤によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記液晶配向剤は、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を含む１種以上の貧溶媒を含有し、前記１種以上の貧溶媒中のジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）の比率は、３０％以上であってもよい。これにより、本実施形態の液晶配向剤の塗布及び焼成後において、不要な残存溶媒量を低減することができ、形成される液晶配向膜の信頼性向上につながる。ＤＩＢＫは、他の貧溶媒（一般に貧溶媒として用いられるアルコール系やエーテル系の溶媒）と比べて低沸点であるためである。
前記液晶配向剤における前記ポリマー（配向膜ポリマー）の濃度は、４重量％以下であってもよい。これにより、本実施形態の液晶配向剤の粘度が低くなるため、塗れ性が更に向上する。
前記ＴＦＴ基板（１０）は、酸化物半導体を含むＴＦＴを備えてもよい。このようなＴＦＴ基板（１０）であっても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記酸化物半導体は、酸化インジウムガリウム亜鉛（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体）であってもよい。このような場合であっても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記絶縁膜（窒化絶縁膜）の膜厚は、５０ｎｍ以上であってもよい。このような場合であっても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記ポリマー（配向膜ポリマー）は、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含んでもよい。これらのポリアミック酸系ポリマーは、配向膜材料用途での実績が高く、高信頼性及び高液晶配向性の液晶表示パネルを得ることができる。また、以下の２種以上のポリマーを採用したり、アルキレン基、フッ素等をポリマー中に導入したりする場合、ポリアミック酸系ポリマーは、材料選択の幅が広いことも優れた点である。この点が高信頼性や高液晶配向性へとつながる。
前記ポリマー（配向膜ポリマー）は、炭素数２以上の直鎖アルキレン基を含んでもよい。このようなポリマーを用いたとしても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記ポリマー（配向膜ポリマー）は、フッ素原子を含んでもよい。このようなポリマーを用いたとしても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
前記液晶配向剤は、前記ポリマー（配向膜ポリマー）を２種以上含有してもよい。このような場合であっても、上記態様の液晶表示パネルの製造方法によれば、インクハジキを充分に抑えることが可能である。
以上に示した本発明の各態様は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
１０：ＴＦＴ基板
２１：基板
２２ｇ：ゲート電極
２３：ゲート絶縁膜
２４：チャネル層
２５ｓ：ソース電極
２５ｄ：ドレイン電極
２６：チャネル保護膜（パッシベーション膜）
２７：樹脂膜
２８：共通電極
２９：絶縁膜（層間絶縁膜）
３０：画素電極
３１：配向膜（液晶配向膜）
ＣＨ：コンタクトホール
Ｄ：コンタクトホールの深さ

Claims (20)

  1. ポリマー及び溶剤を含有するＴＦＴ基板用液晶配向剤であって、
    前記液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトンを１０重量％以上含有し、
    前記ＴＦＴ基板は、チャネル保護膜を備え、
    前記チャネル保護膜は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含むＴＦＴ基板用液晶配向剤。
  2. 前記液晶配向剤は、ジイソブチルケトンを含む１種以上の貧溶媒を含有し、
    前記１種以上の貧溶媒中のジイソブチルケトンの比率は、３０％以上である請求項１記載のＴＦＴ基板用液晶配向剤。
  3. 前記液晶配向剤における前記ポリマーの濃度は、４重量％以下である請求項１又は２記載のＴＦＴ基板用液晶配向剤。
  4. 前記ポリマーは、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含む請求項１～３のいずれかに記載のＴＦＴ基板用液晶配向剤。
  5. 前記ポリマーは、炭素数２以上の直鎖アルキレン基を含む請求項１～４のいずれかに記載のＴＦＴ基板用液晶配向剤。
  6. 前記ポリマーは、フッ素原子を含む請求項１～５のいずれかに記載のＴＦＴ基板用液晶配向剤。
  7. 前記液晶配向剤は、前記ポリマーを少なくとも２種以上含有する請求項１～６のいずれかに記載のＴＦＴ基板用液晶配向剤。
  8. ＴＦＴ基板を備える液晶表示パネルの製造方法であって、
    前記ＴＦＴ基板は、チャネル保護膜を備え、
    前記チャネル保護膜は、シリコン及び窒素を含有する絶縁膜を含み、
    前記製造方法は、ポリマー及び溶剤を含有する液晶配向剤を前記ＴＦＴ基板上に塗布して液晶配向膜を形成する工程を含み、
    前記液晶配向剤は、全重量に対してジイソブチルケトンを１０重量％以上含有する液晶表示パネルの製造方法。
  9. 前記ＴＦＴ基板の精細度は、３００ｐｐｉ以上である請求項８記載の液晶表示パネルの製造方法。
  10. 前記ＴＦＴ基板は、深さが２μｍ以上のコンタクトホールを有する請求項８又は９記載の液晶表示パネルの製造方法。
  11. インクジェット塗布法により前記液晶配向剤を前記ＴＦＴ基板上に塗布する請求項８～１０のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  12. 前記液晶配向剤は、ジイソブチルケトンを含む１種以上の貧溶媒を含有し、
    前記１種以上の貧溶媒中のジイソブチルケトンの比率は、３０％以上である請求項８～１１のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  13. 前記液晶配向剤における前記ポリマーの濃度は、４重量％以下である請求項８～１２のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  14. 前記ＴＦＴ基板は、酸化物半導体を含むＴＦＴを備える請求項８～１３のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  15. 前記酸化物半導体は、酸化インジウムガリウム亜鉛である請求項１４記載のＴＦＴ基板の製造方法。
  16. 前記絶縁膜の膜厚は、５０ｎｍ以上である請求項８～１５のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  17. 前記ポリマーは、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種のポリマーを含む請求項８～１６のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  18. 前記ポリマーは、炭素数２以上の直鎖アルキレン基を含む請求項８～１７のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  19. 前記ポリマーは、フッ素原子を含む請求項８～１８のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
  20. 前記液晶配向剤は、前記ポリマーを２種以上含有する請求項８～１９のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
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