专利名称：液晶显示装置及取向膜材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置，特别涉及在光照射下赋予取向膜取向控制功能的液晶显示装置。
背景技术：
在液晶显示装置中设置有TFT基板和对置基板，所述TFT基板的像素电极及薄膜晶体管(TFT)等以矩阵状形成，所述对置基板与TFT基板对置，且在与TFT基板的像素电极对应的位置形成有滤色器等，TFT基板与对置基板之间夹持有液晶。通过按每个像素控制借助于液晶分子的光的透射率，由此形成图像。由于液晶显示装置是平的、且重量轻，所以在TV等大型显示装置乃至便携电话和 DSC (Digital Still Camera,数字照相机)等各种领域中用途广泛。另一方面,在液晶显示装置中视场角特性是一个问题。视场角特性是下述现象从画面正面观察时和从倾斜方向观察时亮度发生变化或者色度发生变化。对于视场角特性来说，通过水平方向的电场使液晶分子动作的IPS(In Plane Switching,平面转换)方式具有优异的特性。作为对液晶显示装置中使用的取向膜进行取向处理即赋予取向控制功能的方法，包括作为现有技术的利用摩擦进行处理的方法。上述利用摩擦的取向处理通过用布摩擦取向膜来进行取向处理，另一方面，还包括下述方法以非接触的方式对取向膜赋予取向控制功能的光取向法。由于IPS方式无需预倾角(pretilt angle),所以可以采用光取向法。“专利文献I” “专利文献7”为涉及光取向膜的公知例，公开了下述内容通过照射经过直线偏光的紫外线，在薄膜内诱发分子的交联反应、开裂反应或二聚化反应，对薄膜中的分子排列赋予各向异性。[专利文献I]日本特开2004-86047号公报[专利文献2]日本特开2004-20658号公报[专利文献3]日本特开2004-163646号公报[专利文献4]日本特开2004-341030号公报[专利文献5]日本特开2004-346311号公报[专利文献6]日本特开2005-215029号公报[专利文献7]日本特开2006-17880号公报
发明内容
现有的光取向处理与摩擦处理相比易于产生称作AC余像的烧屏。AC余像是使液晶显示装置长时间工作时初始取向的方向偏离起初制造液晶显示装置的方向，由上述原因产生的余像。AC余像是不可逆的，无法恢复。上述AC余像可以通过下述⑴ (3)得到改善，(I)提高取向膜的取向秩序性、
(2)提高以取向膜的弹性模量、硬度等作为参数的机械强度、(3)提高取向膜与液晶的亲和力。其中提高取向膜的取向秩序性对降低AC余像特别有效。
但是，在光取向法中，尚未发现提高取向秩序性的有效方法。本发明的课题在于在光取向处理中提高取向膜的取向秩序性，抑制AC余像发生。本发明克服了上述问题，具体的方法如下所述。即，一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括TFT基板和对置基板，所述TFT基板在具有像素电极和TFT的像素上形成有取向膜，所述对置基板与上述TFT基板对置，且在滤色器上形成有取向膜，在上述TFT基板的取向膜与上述对置基板的取向膜之间夹持有液晶，其特征在于，上述取向膜经受光取向处理，上述取向膜使用下述用作取向材料的物质将由(化I)所示结构的化合物(化I中的Rl和R2为氢原子、η为2时，为1，2- 二(4-氨基苯基)乙烷)和(化3)所示结构的化合物(化3中的R3和R4为甲基时，为1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐)形成的脱水缩合物酯化得到的物质(柔软结构)；及将由(化2)所示的对苯二胺和(化3)所示结构的化合物(化3中的R3和R4为甲基时，为1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐)形成的脱水缩合物酯化得到的物质(刚性结构)。
上述柔软结构的含量相对于整体的Wt%在大于Owt%至80wt%以下的范围内，较优选在60wt%以上至80wt%以下的范围内。根据本发明，在光取向膜中，由于可以增大有序参数(OP)、可以提高锚定强度，所以可以实现具有抑制了 AC余像的光取向膜的液晶显示装置。
[图I]为IPS方式的液晶显示装置的截面图。[图2]为图I的像素电极的平面图。[图3]为表示取向膜的液性处理的工序图。[图4]为表示现有例与本发明的光取向处理中各工序中的膜结构的示意图。[图5]为表示柔软结构的wt%与取向膜的有序参数(OP)的关系的曲线图。符号说明100·· .TFT基板、101···栅电极、102...栅绝缘膜、103···半导体层、104...源电极、105···漏电极、106. .·无机钝化膜、107. .·有机钝化膜、108. .·对置电极、109...上部绝缘膜、110. .·像素电极、111...通孔、112. .·狭缝、113. .·取向膜、200. .·对置基板、201···滤色器、202...黑矩阵、203...保护膜、210...表面导电膜、300. .·液晶层、301...液晶分子。
具体实施例方式在说明本发明的实施例前，对本发明采用的IPS方式的液晶显示装置的结构进行说明。图I为表示IPS方式的液晶显示装置的显示区域中的结构的截面图。已经公开并付诸实用了多种IPS方式的液晶显示装置的电极结构。图I的结构是目前广泛使用的结构，简单而言，在以布满整个平面的方式形成的对置电极108上夹着绝缘膜地形成梳齿状的像素电极110。利用像素电极110与对置电极108之间的电压，使液晶分子301旋转，按每个像素控制液晶层300的光的透射率，由此形成图像。以下详细说明图I的结构。另外，本发明是以图I的构成为例子进行说明的，但也可以适用于图I之外的IPS型的液晶显示装置。图I中，在由玻璃形成的TFT基板100上形成有栅电极101。栅电极101形成于与扫描线相同的层上。栅电极101是在AlNd合金上层叠MoCr合金得到的。覆盖栅电极101的栅绝缘膜102由SiN形成。在栅绝缘膜102上、在与栅电极101对置的位置，由a-Si膜形成半导体层103。a-Si膜通过等离子体CVD形成。a_Si膜形成TFT的沟道部，夹着沟道部地在a-Si膜上形成源电极104和漏电极105。另外，在a_Si膜与源电极104或a-Si膜与漏电极105之间形成有未作图示的n+Si层。这是为了获得半导体层与源电极104或半导体层与漏电极105的欧姆接触。源电极104兼用作图像信号线，漏电极105与像素电极110连接。源电极104和漏电极105均在同一层且同时形成。本实施例中，源电极104或漏电极105由MoCr合金形成。想要降低源电极104或漏电极105的电阻时，例如可以使用利用MoCr合金夹着AlNd合金得到的电极结构。覆盖TFT的无机钝化膜106由SiN形成。无机钝化膜106保护TFT特别是保护沟道部免受杂质401影响。在无机钝化膜106上形成有机钝化膜107。有机钝化膜107在保 护TFT的同时还具有使表面平坦的作用，因此较厚地形成。厚度为Iym至4μπι。在有机钝化膜107中使用感光性的丙烯酸树脂、有机硅树脂、或聚酰亚胺树脂等。在有机钝化膜107上、在像素电极110与漏电极105连接的部分需要形成通孔111，由于有机钝化膜107是感光性的，所以可以在不使用光致抗蚀剂的情况下使有机钝化膜107本身曝光、显影，形成通孔111。在有机钝化膜107上形成有对置电极108。对置电极108通过将作为透明导电膜的IT0(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)派射于整个显示区域而形成。S卩，对置电极108形成为面状。通过溅射整面地形成对置电极108后，仅在用于导通像素电极110和漏电极105的通孔111部通过蚀刻除去对置电极108。覆盖对置电极108的上部绝缘膜109由SiN形成。形成上部绝缘膜109后，通过蚀刻形成通孔111。将该上部绝缘膜109作为抗蚀剂对无机钝化膜106进行蚀刻，形成通孔111。之后，通过溅射形成覆盖上部绝缘膜109及通孔111的作为像素电极110的ΙΤ0。将溅射而成的ITO形成图案，形成像素电极110。作为像素电极110的ITO也被粘附于通孔111。在通孔111中，将从TFT延伸出的源电极105和像素电极110导通，图像信号被供给至像素电极110。图2给出像素电极110的I个例子。像素电极110为梳齿状的电极。在梳齿与梳齿之间形成有狭缝112。在像素电极110的下方形成有平面状的对置电极108。对像素电极110施加图像信号时，利用穿过狭缝112与对置电极108之间产生的电力线使液晶分子301旋转。由此，控制通过液晶层300的光从而形成图像。图I以截面图进行说明上述状态。梳齿状的电极与梳齿状的电极之间形成有图I所示的狭缝112。给对置电极108施加一定电压，对像素电极110施加由图像信号产生的电压。对像素电极110施加电压时，如图I所示，产生电力线，使液晶分子301在电力线的方向上旋转而控制来自背光源的光的透过。由于按每一像素控制来自背光源的透过，所以形成图像。在图I的例子中，在有机钝化膜107上配置以面状形成的对置电极108，在上部绝缘膜109上配置梳齿电极110。但是，与此相反地有时也在有机钝化膜107上配置以面状形成的像素电极110，在上部绝缘膜109上配置梳齿状的对置电极108。在像素电极110上形成有用于使液晶分子301取向的取向膜113。对取向膜113进行光取向处理。在图I中，以夹着液晶层300的方式设置对置基板200。在对置基板200的内侧形成有滤色器201。滤色器201按每一像素形成红、绿、蓝的滤色器201，形成彩色图像。在滤色器201与滤色器201之间形成有黑矩阵202，提高图像的对比度。另外，黑矩阵202还具有作为TFT的遮光膜的作用，防止在TFT中流过光电流。覆盖滤色器201及黑矩阵202地形成保护膜203。由于滤色器201及黑矩阵202的表面形成凹凸，所以利用保护膜203使表面平整。在保护膜203上形成有用于决定液晶的初始取向的取向膜113。对该取向膜113也进行光取向处理。本发明提高图I中的光取向膜的取向秩序性来降低AC余像。发明人从理论上分析了取向膜材料中的分子吸光系数、光分解的量子收率等物性值以及工艺参数(加热温度、加热时间、曝光时间等)与取向秩序性的关系，结果阐明了取向膜材料的分子长轴方向与 短轴方向的分子吸光系数比、和偏光曝光下的聚酰亚胺的光分解中生成的低聚物的分子方 向变化在提高取向秩序性方面发挥重要的作用。此处分子吸光系数比为ερ/εν，ερ为聚酰亚胺的分子长轴方向的分子吸光比，ε V为聚酰亚胺的分子短轴方向的分子吸光比。由于分子长轴方向与分子短轴方向的分子吸光系数比越大，与偏光曝光下的电场向量平行的方向、和垂直方向的聚酰亚胺的浓度差变得越大，所以可以形成取向秩序性高的取向膜。通常对于分子长轴方向与短轴方向的分子吸光系数比大的聚酰亚胺来说，分子的直线性高、且为硬直的高分子。另一方面，对于柔软性高的聚酰亚胺(主链中具有烷基链、偏光曝光后由加热引发分子轴旋转的聚酰亚胺)来说，低聚物的方向变化量变大。因此，为了同时实现提高光分解下的取向秩序性和提高偏光曝光下的取向秩序性，需要消除聚酰亚胺的相反的特性。发明人发现将分子吸光系数比高的聚酰亚胺(硬直)和柔软性高的聚酰亚胺混合时，可以消除光取向膜所要求的硬直性和柔软性的相反关系，可以实现具有高取向秩序性的取向膜。以下利用实施例详细地说明本发明的内容。实施例I图3为表不利用了光取向处理的取向膜的形成工序的图。图3的工序对于TFT基板、对置基板来说是共通的。在图I中的形成有像素电极的TFT基板、或形成有保护膜的对置基板上涂布取向膜。取向膜的涂布可以采用旋涂、喷墨、喷涂或棒涂(rod coating)等。作为取向膜材料，包括以重量比计按I : I的比例含有下述用作取向材料的物质的混合物将由(化I)所示结构的化合物(化I中的Rl和R2为氢原子、η为2时，为1，
2-二(4-氨基苯基)乙烷)和(化3)所示结构的化合物(化3中，R3和R4为甲基时，为1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐)形成的脱水缩合物酯化得到的物质 '及将(化2)所示的对苯二胺和(化3)所示结构的化合物(化3中的R3和R4为甲基时，为1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐)形成的脱水缩合物酯化得到的物质。化I
权利要求
1.一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括TFT基板和对置基板，所述TFT基板在具有像素电极和TFT的像素上形成有取向膜，所述对置基板与所述TFT基板对置，且在滤色器上形成有取向膜，在所述TFT基板的取向膜与所述对置基板的取向膜之间夹持有液晶，其特征在于， 所述取向膜经受光取向处理，所述取向膜使用下述用作取向膜材料的物质 由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物，或将所述脱水缩合物酯化得到的物质；及 由(化2)所示的对苯二胺和(化3)所示的1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物，或将所述脱水缩合物酯化得到的物质， 化I
2.如权利要求I所述的液晶显示装置，其特征在于，相对于取向膜材料的总重量，由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3-二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物或将所述脱水缩合物酯化得到的物质的含量在大于Owt%至80wt%以下的范围内。
3.如权利要求I所述的液晶显示装置，其特征在于，相对于取向膜材料的总重量，作为取向膜材料的由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物或将所述脱水缩合物酯化得到的物质的含量在20wt%以上至60被％以下的范围内。
4.一种取向膜材料，其特征在于，是下述物质的混合物 由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物或将所述脱水缩合物酯化得到的物质；及 由(化2)所示的对苯二胺和(化3)所示的1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物或将所述脱水缩合物酯化得到的物质，
5.如权利要求4所述的取向膜材料，其特征在于，相对于取向膜材料的总重量，由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物或将所述脱水缩合物酯化得到的物质的含量在大于0 〖％至80wt%以下的范围内。
6.如权利要求4所述的取向膜材料，其特征在于，相对于取向膜材料的总重量，由(化I)所示的1，2_ 二(4-氨基苯基)乙烷和(化3)所示的1，3_ 二甲基环丁烷四甲酸二酐形成的脱水缩合物或将所述脱水缩合物酯化得到的物质的含量在20wt%以上至60wt%以下的范围内。
7.如权利要求4至6中任一项所述的取向膜材料，其中所述取向膜材料为光取向膜材料。
全文摘要
本发明涉及液晶显示装置及取向膜材料。在IPS方式的液晶显示装置中，形成锚定强度大的光取向膜，抑制液晶显示装置的AC余像。在进行光取向处理的取向膜材料中，将用作硬直的高分子的聚酰亚胺和用作柔软的高分子的聚酰亚胺混合使用。本发明的上述材料易于发生偏光紫外线照射后的低聚物的旋转，可以提高取向膜的UV吸收二色比。因此，可以使由取向膜产生的对液晶的锚定强度增强，抑制AC余像。
文档编号G02F1/1337GK102799027SQ201210163618
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月22日 优先权日2011年5月23日
发明者内野正市, 国松登 申请人:株式会社日立显示器