液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装货，特别涉及具有广视野角特性的液晶显 示装宽。背荣技术随着液品显示装置的显示特性得到改普，其越来越多地被利用于 电视接收机等。对于已提髙液晶显示装置的视野角特性的装置希望有 进一步的改善。特别是改巷使用垂直取向型的液晶层的液晶显示装置(也有被称为VA模式液晶显示装豐的情况)的视野角特性的耍求强 烈。这里，所谓"垂直取向型液晶层"是指相对垂直取向膜的表而，液 晶分子轴(也称为"轴方位")以大约85。以上的角度(预倾斜角1pre4ih angle〉)取向的液晶层，液晶分子具有负的介电各向异性，VA模式的 液晶显示装置与正交尼科耳(cro幼edNicols)配置的偏振光片组合，以 常黑模式(加rmally black mode)进行显示。现在，在电视机等大型显示装置中使用的VA模式液晶显示装置 中，为了改善视野角特性，采用在一个像素上形成多个液晶畴(domain) 的取向分割结构。作为形成取向分割结构的方法，MVA模式为主流。 MVA模式通过在夹着垂直取向型液晶层相对的一对基板的液晶层側设 置取向限制结构，形成取向方向(倾斜方向)不同的多个畴(典型的 取向方向有4种)。作为取向限制结构，使用设置于电极的狭缝(开口 部)或肋材(突起结构)，从液晶层的两倒发挥取向限制力。但是，如果使用狭缝、肋材，则与利用在现有的TN模式中使用的 取向膜规定预倾斜方向的情况不同，因为狭缝、肋材为线状，所以对 液晶分子的取向限制力在像素内变得不均匀，因此存在例如在响应速 度上产生分布的问題.此外，因为设置有狭缝、肋材的区域的光的透 过率下降，所以有显示亮度下降的问題.为了回避这些问題，对于VA模式液晶显示装置，也优选通过取向股规定预倾斜方向从而形成取向分割结构.作为具有通过取向膜控制预倾斜方向的取向分割结构的VA模式 的液品显示装覽，有VAECB (Vertical Alignment Electrically Controlled Birefringence (垂直排列电控双折射))模式(参照专利文献1)、 RTNAlignment Twisted Nematic (垂直排列扭曲向列〉)模式)(参照专利文 献2 5)。在VAECB模式中，在像素内的任意的畴内，通过隔着液品层相对 的一对取向股规定的液晶分子的预倾斜方向为反平行.因此，液晶层 的厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜方向(以从观察者一側观察 时液品分子的顶端中接近观察者一側的一端为顶端的箭头所表示的方 位角的方向)与通过下側基板上的取向膜规定的预倾斜方向一致。此 外，液晶分子的倾斜方向不依存于液晶层的厚度方向的位置，并且不 依存于施加电压的大小，为一定。另一方面，在RTN模式中，在像素内的任意的畴中通过一对取向 膜规定的液晶分子的预倾斜方向相互大致正交。在RTN模式中，在液 晶层上施加有足够的电压(至少为用于最高灰度等级的显示的信号电 压)时，在液晶层的层面内和厚度方向的中央附近的液晶分子的倾斜 方向为将通过一对取向膜规定的2个预倾斜方向大致二等分的方向。作为向垂直取向膜賦予规定预倾斜方向的力的方法，已知有摩擦 法(rubbing)、光取向法。光取向处理，因为能够对取向膜非接触地实 施处理，所以不会发生如摩擦处理那样因摩擦生成的静电，能够提髙 成品率.进一步，如本申请人的日本专利申请2005-141846号所记载那 样，通过使用包含能够形成结合结构的感光性基的光取向膜，得到能 够将预倾斜角的偏差控制在1°以下，能够提商显示亮度特性的优点。但是，光取向法有其特有的问通。例如，在专利文献6中，公开有以下技术在距离观察者虽近的 光取向膜与观察者一側的最表面之间配置被賦予紫外线吸收能的部 件，由此抑制光取向膜的光劣化。另外，在专利文献7中，公开有在IPS模式的液晶显示装置的制 造中使用光取向法的情况下，用于防止因设置在像素内的产生横电场用的金腐电极的锥形部的反射光引起取向处理的泡乱的技术。专利文献l:日本专利特开2001-281669号公报 专利文献2:日木专利特开平11-352486号公报 专利文献3:日木专利特开2002-277877号公报 专利文献4:日木专利特开平11-133429号公报 专利文献5:日木专利特开平1CM23576号公报 专利文献6:日本专利特开2001-272682号公报 专利文献7:日本专利特开2005-128359号公报发明内容专利文献6中记载的方法虽然对于抑制光取向胰的光劣化有效， 但是在将光取向法应^于上述的取向分配型的VA模式的液晶显^装 货的制造中的情况下，不能防止因来自基底的皮射光引起的取向处理 的混乱。另一方面，专利文献7中记载的方法虽然对于IPS模式的液晶显 示装置有效，但是对于VA模式的液晶显示装置无效.这是因为IPS 校式的液晶显示装置利用生成于设置在像素内的金属电极之间的横电 场使液晶分子取向进行表示，所以电极上的区域不能用于显示.与此 相对，在VA模式的液晶显示装置中，由于利用在隔着液晶层位于上下 位置的电极间生成的电场进行表示，所以能够向像素内的所有区域施 加规定的电压，基本上能够将像素内的所有部分用于显示。因此，在 VA模式的液晶显示装置的制造中使用光取向法的情况下，存在以下问 题来自存在于光取向膜下的金属层(例如，从金属层形成的配线、 电极、遮光层)的反射光在取向处理中引起混乱，由此使显示品质下 降。参照图4对该问题加以说明。光取向腆根据发现规定液晶分子的预倾斜方向的力(取向限制力) 的机构大致分为2类.一个为使用偏振光紫外线，在与该偏振光方向 平行的方向(或者正交的方向〉发现取向限制力的机构，另一个为相 对光取向膜倾斜进行光照射，在对应于光照射方向的方向发现取向限 制力的机构。但是，必须倾斜入射，所以有利用偏振光的情况。例如， 如以下举例说明的那样，也有以20° 60°的入射角(距离面法线的角6度)照射P偏振光紫外线的情况。在后者的光取向膜中，取向限制力的方向山光取向处理屮的光的入射方向规定，W此，在制作这样的光取向股的W况下，如阁4所示， 如果向以锐流形成在基板40上的金屈层42的方式形成的光取向股材层42反射的光LR再次向光取向腴材料的股46入射，带来坏影响。即，不同，所以在被照射反射光LR的区域，取向限制力的方向不固定，不 能使液晶分T取向为规定的预倾斜方向。利用上述专利文献6和7中 记载的方法不能解决这个问题。本发明鉴于上述这些问题而完成，其目的在于提供一种即使用光 取向法进行制造也不会产生取向混乱的VA模式的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置，包括垂直取向型的液晶层隔着上述 液晶层相互相对的第一基板和第二基板设置在上述第一基板的上述 液品层一侧的第一电极和设置在上述第二基板的上述液晶层一側的第 二电极；和以与上述液晶层接触的方式设置在上述第一电极上的第一 取向膜和以与上述液晶层接触的方式设置在上述第二电极上的第二取 向膜，上述第一取向膜实施有光取向处理，该光取向处理通过向在 250nm以上380nm以下的波长范围内具有感光波长的第一取向膜材料 倾斜照射包含上述感光波长的光而进行，其还包括在上述第一取向 膜与上述第一基板之间形成的金属层、和在上述金属层与上述第一取 向膜之间形成的第一树脂层，上述第一树脂层具有使入射上述第一树 脂层并在上述金属层反射的上述感光波长的光的强度衰减至60%以下 的光学特性。在某实施方式中，上述第一树脂层对400nm以上800nm以下的波 长范围的光的透光率为卯％以上。在某实施方式中，上述第一树脂层具有感光性。在某实施方式中，上述第一树脂层具有lmn以上5jim以下的厚度.在某实施方式中，上述第一取向膜在像素内至少具有2个区域， 上述2个区域賦予液晶分子相互不同的预倾斜方向。在某实施方式中，上述金属层包含由栅极总线、源极总线、CS总线和遮光层构成的组中的至少一个.根据木发明，提供一种即使利用光取向法进行制造也不会产生取向混乱的VA投式的液晶显示装货。特别是能够提高具有利用光取向法盟中使用的TFT基板10A的光取向处理工序的示意截面图。图2是表示2种(膜a和腴b)短波长吸收树脂层的透过率瞎(Ta、 Tb)的图表.图3是表示用于光取向处理中的光源的发光谱Io、设置有腴a和脱b的情况下的反射光的强度谱W和1b'的图表。图4是用于说明现有的光取向处理的问通的示意图。 符号的说明10玻璃基板10A TFT基板12金属层14短波长吸收树脂层 15像素电极 16光取向膜具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式的液晶显示装置的结构加 以说明。在此，虽然举例说明TFT型的液晶显示装置，但本发明并不 限定于此，也能够广泛地应用于在基板上具有金属层的液晶显示装置。

图1是用于说明针对在本发明的实施方式的VA模式的液晶显示装 置中使用的TFT基板10A的光取向处理工序的示意截面图。并且，示 意地表示使液晶分子22通过光取向膜16取向为规定的预倾斜方向的 情况。TFT基板10A包括玻璃基板10、和在玻璃基板10上形成的构成 TFT (未图示)、槲极总线、海极总线、CS总线中的至少一部分的金属层12。进一步，以稷益金屈层12的方式设置有短波长吸收树脂层14， 在短波长吸收树脂层14上设置有由透明导电层(例如ITO层)形成的 像紫电极15。在包括像紫电极15上的基板的几乎整个而上设置有光取 向股16。这里，为了使说明简单，将实施光取向处理之前的光取向脱 材料的股也称为光取向股，并以相同的参照符号进行表示。用于形成光取向膜16的光取向股材料在250nm以上380nm以'K 的波长范围内具有感光波长，通过倾斜照射包含感光波长的光LI实施 光取向处理.即，光取向膜材料吸收感光波长的光而引起化学反应(分 解或结合的形成等)，成为在规定的方向具有取向限制力的取向腆。作为通过倾斜照射而进行取向处理的光取向膜材料，如本中讲人 的日本专利申请2005-141846号所记载那样，优选使用包含具有380nm 以下的感光波长的感光性基的光取向膜。感光性基优选能够形成结合 结构的基，特别优选包含有选自(化学式l)所示的肉桂酰(cinnamoyl) 基(I )、香豆素(cumarin)基(II )、 4-査耳兩(chalcone)基(IID、 和4'-査耳S基(IV)构成的组中的至少一个感光性基的、通过紫外线 照射进行光二聚反应的取向胰材料。如果使用这样的光取向膜材料， 通过使由一对取向膜规定的预倾斜角的差为1°以内，能够提高显示亮 度特性.为了光取向而照射的光为包含380nm以下的感光波长的紫外 线，优选使用P偏振光紫外线。相对取向膜的入射角(与膜法线构成 的角度)优选为20。 60。的范围内，进一步优选为30。 50。的范围内， 最优选为40°附近. (化学式l)<formula>formula see original document page 9</formula>在此，闲为TFT基板10A在光取向膜16与金属层(例如栅极总 线)12之间具有短波长吸收树脂层14，所以能够使透过光取向股16减。即，菊.波长吸收树脂层14具有充分地使入射到短波长吸收糾脂层 14并经金属层12反射的感光波长的光的强度衮减的光学特性，其结果 是，即使反射光LR再次入射光取向膜16，光取向膜实质上也不变化， 准确地发现通过光LI的光取向处理而賦予的取向限制力.在此，对短波长吸收树脂层14要求的光学特性进行详细说明。 为了光取向处理而照射的光LI 一般为包含250nm以上380nm以 下的波长范围的光的紫外线(UV〉。照射到光取向膜(光取向腹材料 的胶)16的紫外线LI经光取向膜16自身被吸收一部分，透过的紫外 线U到达金属层12并经金属层12反射，再次入射光取向膜16，此外， 照射到由ITO层形成的像素电极15上的光取向膜16的光LI，进一步 2次透过像素电极15后，再次入射光取向膜16,光取向膜16的厚度一般为0.5,以上但不足I.O(im，光取向膜16 的吸收较少。此外，如果通过光照射而进行化学反应，则感光波长的吸收率下降。此外，虽然构成像素电极i5的rro层也吸收紫外线，但存在不能充分地降低感光波长的强度的情况。进一步，因为倾斜照射 紫外线，所以如图1所示意性表示的那样，紫外线的一部分通过像素 电极15的间隙后在金属层12反射，存在再次通过像素电极15的间隙 或像素电极15后到达光取向膜16的紫外线。因此，尤其在像素电极 15的边缘部的附近，强烈受到反射光LR的影响。在VA模式下，因为在像素电极15的边缘部的附近形成的倾斜电 场影响液晶分子的倾斜方向，所以如果像素电极15的边缘部的光取向 处理不安定，则显示品质下降。例如，在本申请人的日本专利申请 2005-169423号所记载的VATN模式(RTN模式)中，具有以下问题，反的区域(图1中的右側的像素电极15的L:附k)形成的暗线:畴 线)探深地进入像素内(向像素的中央俩移动)。另外，在采用取向分 割结构的情况下，不限定于边缘部，在像素的中央附近形成的畴的分界线的附近也存在同样的问埋，因此，为了解决上述反射光的问理，有必耍通过在光取向鹏16与 金屈层12之间形成的短波长吸收树脂层14，使紫外线的强皮充分地焚 减》但是，如果短波长吸收树脂层14的厚度超过5pm,则由于短波长 吸收树脂层14的厚度导致的视差(倾斜入射的影响)变大所以不推荐， 伹如果厚度小于ljim，则因为难以实现稳定的成膜，所以短波长吸收 树脂层14的厚皮优选为1,以上5jim以下，进一歩，因为用于显示 的可视光也通过短波长吸收树脂层14，所以短波长吸收树脂层14优选 对可视光的透过率较商，优选对400nm以上800nm以下的波长范围的 光的透过率为80%以上，更优选为90%以上。因为从背光供给的用于 显示的光仅通过短波长吸收树脂层14一次，所以这里所谓的透过率是 短波长吸收树脂层14本身的透过率。参照图2和图3说明研讨对紫外线的透过率的结果。图2是表示 这里使用的2种(膜a和膜b)短波长吸收树脂层的透过率谱(化、Tb) 的图表。虚线所示的透过率曲线(Ta'、 Tb')为能够得到实线所示的透 过率曲线的膜的厚度的2倍时的膜的曲线.在此，对带给光取向膜的 取向处理坏影响的感光波长(紫外线)的透过率，与虚线所示的厚度 为2倍的透过率曲线对应，对可视光的透过率以实线所示的透过率曲 线进行评价即可。膜a使用具有感光性的丙烯酸酶类树脂而形成，膜b使用在膜a 中使用的丙炜酸酶类树脂中混合有苯并三唑(benzotriazole)类紫外线 吸收剂的材料而形成.厚度均为2pm.其中，作为紫外线吸收剂，能 够适宜地使用二苯甲翻(benzopheno加)类等有机类的材料.作为光取 向膜，使用具有肉桂酰基的二聚型(化学式l)图3表示用于光取向处理中的光源的发光谱fo、设置有膜a和膜b 的情况下的反射光的强度谱Ia'和Ib'。求得Ia'-IoxTa' x0.9， Ib'-IoxTb' x0.9。在此，0.9是金属层12为铝时的反射率，铝是金属中对紫外线的 反射率(卯％)虽高的金属之一，这里没有考虑反射率的波长分散。试验的结果是，在使用膜a的情况下，没有发生因反射光而导致 的取向混乱，能够获得良好的VA模式的液晶显示装置。其中，光照射 条件为使入射角为40°地照射10mW的P偏振光紫外线5秒钟(光量为50mJ)。如图3所示，在使用膜a的情况下，315nm的光的强皮 Ia'也衮减至Io的60%.因此，可知作为短波长吸收树脂层14使用具 有使入射到短波长吸收树脂层14并在金屈层12反射的感光波长的光 的强度衰减到60%以下的光学特性的材料即可。另一方面，若关注鹏a和腴b的可视光的透过率(图2屮的实线)， 其均具有80%以上的透过率，但鹏a比腴b的透过率商，超过卯％， 能够实现更明亮的显示，从这一点而优选。此外，膜a由具有感光性的树脂形成，例如，具有能够通过光刻 Uhhography)工艺形成用于电连接像素电极15和金属层(例如，TFT 的漏极电极层)12的连接孔的优点。本实施方式的VA模式的液晶显示装置，能够通过在TFT基板10A(co1ot filter)基板而得到:滤色'基板，典型而言，包括玻璃基板； 在玻璃基板上由彩色树脂层(例如，红色树脂层、绿色树脂层和蓝色 树脂层)形成的滤色层；由黑色树脂层形成的黑色矩阵(black咖trix): 相对电极；和形成于相对电极的液晶层一侧的光取向膜。如上所述， 滤色基板因为一般在玻璃基板与光取向腹之间不具有金属层，所以在 光取向处理中不会发生上述反射光的问题，但是在例如使用金属层并 形成有黑色矩阵等情况下，在金属层与光取向膜之间设置上述短波长 吸收树脂层即可。另外，因为彩色树脂层、黑色树脂层吸收紫外线， 所以设置在滤色基板上的短波长吸收树脂层的使感光波长袞减的能 力，也可以低于设置在TTT基板上的短波长吸收树脂层14.此外，如上所述，光取向处理对于在像素内光取向膜具有预倾斜 方向相互不同的至少2个区域，即具有所谓的取向分割结构的VA模式 的液晶显示装置的制造工艺而言很重要，本发明能够被适当地使用。 尤其适合使用于上述日本专利申请2005-169423号所记载的取向分割 型VATN模式的液晶显示装置中。而且，因为短波长吸收树脂层14不仅能够吸收用于光取向处理的 紫外线，还能够吸收从背光射出的光中所包含的紫外线、周围光中所 包含的紫外线，所以与专利文献6所记载的液晶显示装置一样，能够 起到抑制光取向膜的光劣化、提髙可靠性的效果。为了参考，将作为本申请的在先申请的基础申请的曰本专利申请2005-286033号、上述tl本专利中诮2005-141846号、和上述日木专利 申请2005-169423号的所有公开内容援用到木说明书中。产业上的利用可能性 质显示的用途中。
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括垂直取向型的液晶层；隔着所述液晶层相互相对的第一基板和第二基板；设置在所述第一基板的所述液晶层一侧的第一电极和设置在所述第二基板的所述液晶层一侧的第二电极；和以与所述液晶层接触的方式设置在所述第一电极上的第一取向膜和以与所述液晶层接触的方式设置在所述第二电极上的第二取向膜，所述第一取向膜实施有光取向处理，该光取向处理通过向在250nm以上380nm以下的波长范围内具有感光波长的第一取向膜材料倾斜照射包含所述感光波长的光而进行，该液晶显示装置还包括在所述第一取向膜与所述第一基板之间形成的金属层、和在所述金属层与所述第一取向膜之间形成的第一树脂层，所述第一树脂层具有使入射所述第一树脂层并在所述金属层反射的所述感光波长的光的强度衰减至60％以下的光学特性。
2. 如权利耍求1所述的液晶显示装置，其特征在于 所述第一树脂层对400nm以上抑Onm以下的波长范围的光的透光率为卯％以上，
3. 如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于 所述第一树脂层具有感光性，
4. 如权利要求1 3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于: 所述第一树脂层具有ljim以上5jim以下的厚度。
5. 如权利要求1 4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于 所述第一取向腆在像素内至少具有2个区域，所述2个区域賦予液晶分子相互不同的预倾斜方向，
6.如权利耍求1 5中任一项所述的液品显示装S， K特征在于 所述金战层包含由栅极总线、源极总线、CS总线和遮光层构成的 组中的至少—个。
全文摘要
本发明提供液晶显示装置。其包括由垂直取向型的液晶分子(22)构成的液晶层；和由形成在玻璃基板(10)上的构成TFT、栅极总线、源极总线、CS总线中的至少一部分的金属层(12)构成的TFT基板(10A)。而且，以覆盖金属层(12)的方式设置有短波长吸收树脂层(14)，在短波长吸收树脂层(14)上设置有由透明导电层(例如ITO层)形成的像素电极(15)。此外，在包括像素电极(15)上的基板的几乎整个面上设置有光取向膜(16)。通过向在250nm以上380nm以下的波长范围内具有感光波长的光取向膜材料倾斜照射包含感光波长的光而对光取向膜(16)实施有光取向处理。短波长吸收树脂层(14)具有使入射短波长吸收树脂层(14)并在金属层(12)反射的感光波长的光的强度衰减至60％以下的光学特性。
文档编号G02F1/13GK101273300SQ200680035629
公开日2008年9月24日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年9月30日
发明者久保真澄, 山本明弘, 桥本义人 申请人:夏普株式会社