液晶装置及其制造方法与流程

文档序号:17726882发布日期:2019-05-22 02:34阅读:206来源:国知局
液晶装置及其制造方法与流程

本申请基于2016年10月4日申请的日本申请编号2016-196723号,并在本文中引用所述日本申请的记载内容。

本揭示涉及一种液晶装置及其制造方法。



背景技术:

作为液晶装置,除了扭转向列(twistednematic,tn)型、超扭转向列(supertwistednematic,stn)型等代表的、使用具有正的介电各向异性的向列液晶的水平取向模式以外,已知有使用具有负的介电各向异性的向列液晶的直列式(homeotropic)取向模式的垂直取向(verticalalignment,va)型液晶装置等各种液晶装置。另外,作为液晶装置,有如下装置:在一对基板中,在对向基板的表面配置柱状的间隔物,且在使间隔物的前端部与薄膜晶体管(thinfilmtransistor,tft)基板的最表面接触的状态下将tft基板与对向基板对向配置,由此将tft基板与对向基板的间隔(单元间隙)保持为固定。

液晶装置通常包括液晶取向膜,所述液晶取向膜具有使液晶分子在固定的方向上取向的功能。作为构成所述液晶取向膜的材料,已知有聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯、聚酰胺、聚酯、聚有机硅氧烷等。尤其是包含聚酰胺酸或聚酰亚胺的液晶取向膜因耐热性、机械强度、与液晶分子的亲和性优异等,自从前以来便被优选地使用。

另外,作为取向处理方式之一,已知有聚合物稳定取向(polymersustainedalignment,psa)方式(例如,参照专利文献1)。psa方式为如下技术:在一对基板的空隙中将光聚合性单体与液晶一起预先混入,在对基板间施加电压的状态下照射紫外线而使光聚合性单体聚合,由此显现出预倾角特性,以对液晶的初始取向进行控制。通过所述技术,可实现视场角的扩大及液晶分子响应的高速化,从而可消除多域垂直取向(multi-domainverticalalignment,mva)型面板中不可避免的、透射率及对比度不足的问题。

在psa方式的液晶装置中,近年来提出了不在一对基板中的各基板的表面设置液晶取向膜(例如,参照专利文献2)。在专利文献2中揭示了:在未设置液晶取向膜的psa方式的液晶装置中,使两种以上的聚合性单体混入液晶组合物中,并且将其中的至少一种设为具有通过光照射所引起的脱氢反应而生成羰自由基(ketylradical)的结构的单体。由此,可获得不易发生显示不良、电压保持率的降低的液晶显示装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2003-149647号公报

专利文献2:日本专利特开2015-99170号公报



技术实现要素:

发明所要解决的问题

认为在液晶装置中,由于制品输送时的振动等,应力作用于上下基板而在宽度方向(左右方向)上产生偏移。另外,设想所述应力在制造显示面弯曲的曲面显示器时使液晶单元弯曲的情况下也发挥作用。此处,在基板中在宽度方向上产生偏移的情况下,有如下担忧:由于所述偏移,间隔物的前端部在宽度方向上移动且摩擦tft基板的液晶层侧的表面,由此在基板与液晶层的边界部分产生液晶的取向混乱。尤其,在未形成液晶取向膜的构成中,不进行机械强度优异的有机薄膜对液晶的初始取向的控制,因此未确定初始取向,容易产生取向不良。

本揭示是鉴于所述课题而成者,目的之一在于提供一种液晶装置,其即便在应力作用于上下基板而在宽度方向上产生偏移的情况下也可抑制取向不良的产生。

解决问题的技术手段

本揭示为解决所述课题而采用了以下手段。

本揭示涉及一种液晶装置,其包括:一对基板,包括经对向配置的第1基板及第2基板;以及液晶层,配置于所述第1基板及所述第2基板之间。关于实施方式一,在所述第1基板及所述第2基板的两者上未形成液晶取向膜,在所述第2基板上形成有沿朝向所述第1基板的方向延伸的间隔物,在所述第1基板上设置有抑制部,所述抑制部抑制由所述间隔物的前端部移动而造成的所述液晶层的取向混乱。

根据所述构成,即便在应力作用于上下基板而在宽度方向上产生偏移的状况下,也可抑制在基板与液晶层的边界部分产生液晶的取向混乱。由此,可抑制取向不良的产生,进而可使显示品质良好。

本揭示的一实施方式中,也可为,所述液晶层是使用含有光聚合性单体的液晶组合物而形成,且在与所述一对基板的各基板的边界部具有所述光聚合性单体聚合而成的聚合物层。

在psa方式中,在液晶层与基板的边界部分具有由光聚合性单体形成的对液晶赋予初始取向的层(以下也称为“psa层”),所述psa方式是在通过含有光聚合性单体的液晶组合物形成液晶层并构筑液晶单元后,使液晶成为初始取向状态而对液晶单元进行光照射而成。此处,psa层为在构筑液晶单元后通过光聚合而形成的层,与使用使聚酰胺酸或聚酰亚胺等聚合体分散或溶解于溶剂中而成的聚合体组合物来形成的液晶取向膜相比,在物理上较为脆弱。因此,在应力作用于上下基板而在左右方向上产生偏移的情况下,有因形成于对向基板表面的间隔物的前端部在左右方向上偏移而使形成于基板与液晶层的边界部分的psa层局部地剥离并导致取向不良的担忧。就所述方面而言,根据应用于psa方式的液晶装置的构成,在应力作用于上下基板而在左右方向上产生偏移的情况下,也可抑制psa层剥离。由此,可抑制取向不良的产生。

本揭示的一实施方式中,所述液晶层是使用含有光聚合性单体的液晶组合物而形成,且在与所述一对基板的各基板的边界部具有所述光聚合性单体聚合而成的聚合物层,所述抑制部相较于所述聚合物层而言在所述第2基板侧或所述第1基板侧与所述间隔物的前端部接触。

具体而言,作为一实施方式,将形成于所述第2基板上的间隔物设为第1间隔物,所述抑制部形成于所述第1基板中与所述第1间隔物对向的位置上,且为沿朝向所述第2基板的方向延伸的第2间隔物,通过所述第1间隔物的前端部与所述第2间隔物的前端部接触而形成有单元间隙。所述情况下,通过间隔物的前端部配置于一对基板间的中间位置,可使间隔物的前端部不接触基板表面。

另外,在所述第1间隔物与所述第2间隔物的接触部分,所述第1间隔物的宽度与所述第2间隔物的宽度也可不同。根据所述构成,即便在应力作用于上下基板而在左右方向上产生偏移的情况下,也容易保持彼此的端面相接触的状态,可提高相对于剪切应力的耐性。

另外,作为另一实施方式,也可为,所述第1基板为tft基板,所述第2基板是以与所述tft基板对向的方式配置的对向基板,所述抑制部是沿朝向所述对向基板的方向突出的突部,通过所述突部的前端部与所述间隔物的前端部接触而形成有单元间隙,所述突部是使用与构成选自由所述tft基板所具有的薄膜晶体管、像素电极、配线及绝缘层所组成的群组中的至少一种的材料相同的材料而形成。

另外,作为另一实施方式,也可为,所述第2基板为tft基板,所述第1基板是以与所述tft基板对向的方式配置、且具有遮光层及彩色滤光片层的对向基板,所述抑制部是沿朝向所述tft基板的方向突出的突部,

通过所述突部的前端部与所述间隔物的前端部接触而形成有单元间隙,所述突部是通过所述遮光层与所述彩色滤光片层的层叠体或所述遮光层而形成。

本揭示的一实施方式中,也可为,在所述第1基板上形成有不具有液晶取向能力的树脂层,所述抑制部是在所述树脂层中与所述间隔物对向的位置以在与朝向所述第2基板的方向为相反侧凹陷的方式形成的凹部,通过所述凹部的底面与所述间隔物的前端部接触而形成有单元间隙。所述情况下,通过将间隔物的前端部嵌入至凹部,即便在应力作用于上下基板而在左右方向上产生偏移的情况下,也容易保持彼此的端面接触的状态,可提高相对于剪切应力的耐性,就所述方面而言较佳。

本揭示的一实施方式中,也可为,所述间隔物形成为与所述间隔物的非配置区域中的所述第1基板与所述第2基板的间隔相同的长度,所述抑制部配置于所述第1基板中所述间隔物的外周侧,且为朝所述对向基板突出的突部。所述情况下,具体而言,也可为,所述第1基板为tft基板,所述第2基板是以与所述tft基板对向的方式配置的对向基板,所述突部是使用与构成选自由所述tft基板所具有的薄膜晶体管、像素电极、配线及绝缘层所组成的群组中的至少一种的材料相同的材料而形成。或者,也可为,所述第2基板为tft基板,所述第1基板是以与所述tft基板对向的方式配置、且具有遮光层及彩色滤光片层的对向基板,所述突部是通过所述遮光层与所述彩色滤光片层的层叠体或所述遮光层而形成。

本揭示的一实施方式中,也可为,在所述第1基板及所述第2基板的至少一者的所述液晶层侧形成有包含水溶性化合物[b]的层,所述水溶性化合物[b]具有碳数3以上的直链烷基结构及脂环式结构中的至少一者。通过在不具有液晶取向膜的基板的液晶层侧的表面配置由水溶性化合物[b]形成的层,可进一步提高初始取向的稳定性及电压保持率。另外,作为所述水溶性化合物[b],优选为包含具有选自由乙烯基、环氧基、氨基、(甲基)丙烯酰基、巯基及异氰酸酯基所组成的群组中的至少一种官能基的化合物。通过具有这些官能基的至少任一种,可使初始取向的稳定性及电压保持率更良好,从而较佳。

所述液晶层也可具有负的介电各向异性。所述情况下,即便在应力作用于上下基板而在左右方向上产生偏移的情况下,也可获得不易产生取向不良的垂直取向型的液晶装置。

本揭示的一实施方式为一种液晶装置的制造方法,所述液晶装置包括:一对基板,包括经对向配置的第1基板及第2基板;以及液晶层,配置于所述第1基板及所述第2基板之间,在所述第1基板及所述第2基板的两者上未形成液晶取向膜,所述液晶装置的制造方法包括:在所述第2基板上形成朝向自所述第2基板的表面远离的方向延伸的间隔物的步骤;在所述第1基板上形成抑制部的步骤,所述抑制部在所述液晶装置中抑制由所述间隔物的前端部移动而造成的所述液晶层的取向混乱;以利用所述抑制部限制所述间隔物的移动的方式,介隔包含光聚合性单体的液晶组合物的层将所述第1基板与所述第2基板对向配置来构筑液晶单元的步骤;以及对所述液晶单元进行光照射的步骤。

所述制造方法中,还可进一步包括在所述第1基板及所述第2基板的至少一者上形成包含水溶性化合物[b]的层的步骤,所述水溶性化合物[b]具有碳数3以上的直链烷基结构及单环或多环的脂环式结构中的至少一者。

另外,还可进一步包括在所述第1基板及所述第2基板中的其中一个基板上,使用喷墨涂布装置滴注所述液晶组合物的步骤。或者,还可进一步包括在所述第1基板及所述第2基板中的其中一个基板上,使用液晶滴注装置,以液滴的滴注点间距离成为3mm以下的方式滴注所述液晶组合物的步骤。

附图说明

关于本揭示的所述目的及其他目的、特征以及优点将根据参照附图进行的下述详细叙述而变得更加明确。

[图1]图1为第1实施方式的液晶装置的剖面图。

[图2]图2为间隔物部分的放大剖面图。

[图3]图3为表示液晶装置的制造方法的剖面图。

[图4]图4为第2实施方式的液晶装置的间隔物部分的放大剖面图。

[图5]图5为第3实施方式的液晶装置的间隔物部分的放大剖面图。

[图6]图6为表示比较例的液晶装置的图。

[图7]图7为表示第4实施方式的液晶装置的概略构成的平面图。

[图8]图8为图7的液晶装置的a-a剖面图。

[图9]图9为图7的液晶装置的b-b剖面图。

[图10]图10为表示第5实施方式的液晶装置中的像素部的概略构成的剖面图。

[图11]图11为表示第6实施方式的液晶装置中的像素部的概略构成的剖面图。

[图12]图12为表示第7实施方式的液晶装置中的像素部的概略构成的剖面图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下,一边参照附图一边对液晶装置及其制造方法的第1实施方式进行说明。再者,在以下的各实施方式中,对于彼此相同或均等的部分,在图中附注彼此相同的符号,且关于符号相同的部分彼此引用各自的说明。

(液晶装置10的构成)

本实施方式的液晶装置10为psa(polymersustainedalignment)模式型,且为基板具有形成为平面状的平面面板结构的液晶显示器。在液晶装置10所具有的显示部中,多个像素被配置成矩阵状。如图1所示,液晶装置10包括:一对基板,包括第1基板11及第2基板12;以及液晶层14,配置于所述一对基板间。

第1基板11为tft基板,在玻璃基板上设置有:扫描信号线或图像信号线等各种配线、作为开关元件的薄膜晶体管(tft:thinfilmtransistor)、包含氧化铟锡(indiumtinoxide,ito)等透明导电体的像素电极、及平坦化膜(钝化层(passivationlayer))。另外,第2基板12为对向基板,在玻璃基板上设置有:彩色滤光片、作为遮光层的黑色矩阵、包含ito等透明导电体的共用电极、及外涂层。玻璃基板的厚度任意,例如为0.001mm~1.5mm。再者,也可代替玻璃基板而使用例如透明塑料基板等透明基板。本实施方式中,在第1基板11及第2基板12的两者的表面上未形成液晶取向膜。

第1基板11及第2基板12以第1基板11的电极形成面与第2基板12的电极形成面对向的方式,隔开既定的空隙(单元间隙)而配置。单元间隙例如为1μm~5μm。经对向配置的一对基板的周缘部经由密封材16而贴合。作为密封材16的材料,可使用作为液晶装置用的密封材而现有的材料(例如,热硬化性树脂或光硬化性树脂)。在由第1基板11、第2基板12及密封材16包围的空间中填充有液晶组合物,由此与第1基板11及第2基板12邻接而配置液晶层14。本实施方式中,使用含有光聚合性单体的液晶组合物来形成液晶层14。

液晶层14具有负的介电各向异性。再者,也可设为液晶层14具有正的介电各向异性的构成。液晶层14在与第1基板11及第2基板12的各个基板的边界部分具有psa层21,所述psa层21为液晶组合物中的光聚合性单体聚合而成的聚合物层。psa层21通过使预先混入至液晶层14中的光聚合性单体,在液晶单元的构筑后使液晶分子预倾取向的状态下进行光聚合而形成。液晶装置10中,通过psa层21来控制液晶层14中的液晶分子的初始取向。

在第2基板12的电极形成面侧形成有沿朝向第1基板11的方向延伸的第1间隔物15a,在第1基板11的电极形成面侧的表面,在与各自的第1间隔物15a对向的位置形成有沿朝向第2基板12的方向延伸的第2间隔物15b。第1间隔物15a形成为较间隔物15(第1间隔物15a及第2间隔物15b)的非配置区域(更具体而言为各像素的显示区域)中的第1基板11与第2基板12的间隔更短,通过与形成于第1基板11的最表面的一部分或第1基板11的表面上的构件(本实施方式中为第2间隔物15b)接触,将第1基板11与第2基板12的距离保持固定。

第1间隔物15a及第2间隔物15b为自各自的基板面沿基板的厚度方向突出的柱状的光阻间隔物,多个间隔物15隔开既定间隔排列配置于自液晶装置10的厚度方向观察而与黑色矩阵重合的位置。再者,作为柱状,有圆柱状、棱柱状、锥状等,在图2中示出锥状的例子。关于第1间隔物15a,如图2所示,各前端部的高度位置h1不同于液晶层14与第1基板11的边界的高度位置h2。第1间隔物15a及第2间隔物15b分别具有至一对基板间的中间位置为止的高度。具体而言,第1间隔物15a具有其前端部自配置于第2基板12上的psa层21a突出般的充分的高度,第2间隔物15b具有其前端部自配置于第1基板11上的psa层21b突出般的充分的高度。由此,第1间隔物15a在较psa层21a更靠第1基板11侧处与第2间隔物15b的前端部接触,第2间隔物15b在较psa层21b更靠第2基板12侧处与第1间隔物15a的前端部接触。

再者,所谓“第1基板11的最表面”、“第2基板12的最表面”是指在即将对向配置第1基板11与第2基板12来构筑液晶单元前的阶段存在于基板的最外侧的面。例如在玻璃基板的表面上形成有树脂膜的情况下,所述树脂膜的外表面相当于“第1基板11的最表面”、“第2基板12的最表面”。其中,在玻璃基板的表面上形成有树脂膜与间隔物15的情况下,间隔物15的端面并非“第1基板11的最表面”、“第2基板12的最表面”,树脂膜的外表面相当于“第1基板11的最表面”、“第2基板12的最表面”,间隔物15相当于“形成于第1基板11的表面上的构件”、“形成于第2基板12的表面上的构件”。

第2间隔物15b在第1基板11的电极形成面上形成于与多个第1间隔物15a的各个前端部对向的位置,通过第1间隔物15a的前端部与第2间隔物15b的前端部接触而形成了单元间隙。如图1及图2所示,液晶装置10中,在以第1基板11为基准而在基板的厚度方向上进行观察时,第2间隔物15b的前端部的高度位置h1高于液晶层14与第1基板11的最表面的边界的高度位置h2。另外,在以第2基板12为基准进行观察时,第1间隔物15a的前端部的高度位置h1高于液晶层14与第2基板12的最表面的边界的高度位置h3。更具体而言,第1间隔物15a及第2间隔物15b各自的前端部配置于液晶层14中的较psa层21更靠内侧处。

如图2所示,第1间隔物15a的前端部的宽度w1与第2间隔物15b的前端部的宽度w2不同,第2间隔物15b的前端部的宽度w2更大。由此,即便在应力施加于上下基板而产生左右方向上的偏移的情况下,也容易保持第1间隔物15a与第2间隔物15b的端面相接触的状态。第1间隔物15a的前端部及第2间隔物15b的前端部未被固定(为自由端),从而可吸收左右方向上的偏移。

再者,也可使宽度w1大于宽度w2。另外,也可将宽度w1与宽度w2设为相同,且可使第1间隔物15a的前端部与第2间隔物15b的前端部介隔接着剂层而邻接配置。

在液晶装置10中,在第1基板11及第2基板12各自的外侧配置有偏光板17。在第1基板11的外缘部中设置有端子区域18,通过将用以驱动液晶的驱动器集成电路(integratedcircuit,ic)19等连接于端子区域18以驱动液晶装置10。

(液晶装置10的制造方法)

接着,使用图3对本实施方式的液晶装置10的制造方法进行说明。本制造方法包括以下的步骤a~步骤c。

步骤a:在第2基板12上形成第1间隔物15a,在第1基板11上形成第2间隔物15b的步骤。

步骤b:通过介隔包含光聚合性单体的液晶组合物所形成的层对向配置第1基板11及第2基板12,构筑液晶单元20的步骤。

步骤c:对液晶单元20进行光照射的步骤。

为了制造图1及图2所示的液晶装置10,首先在步骤a中,在第2基板12的表面上形成多个第1间隔物15a,且在第1基板11的表面上形成多个第2间隔物15b(参照图3(a))。作为间隔物15的形成方法,例如可列举光刻法、分配器法、网版印刷法等。其中,优选为设为通过光刻法的形成方法。间隔物15的高度或宽度、数量可根据基板的大小或单元间隙等而适宜选择。关于第1基板11及第2基板12,也可在间隔物15的形成前或形成后,利用超纯水等清洗液对基板表面进行清洗。

关于通过光刻法的间隔物15的形成方法,可使用已知的方法,因此此处省略详细的说明,通常是通过包括膜形成步骤、放射线照射步骤及显影步骤的方法来进行。首先,在膜形成步骤中,将间隔物用感放射线性树脂组合物涂布于基板上而形成涂膜。在感放射线性树脂组合物包含溶媒的情况下,优选为通过对涂布面进行预烘烤而将溶媒去除。作为间隔物用感放射线性树脂组合物,可使用现有的材料,例如如日本专利特开2015-069181号公报中所记载般,可通过适宜选择并混合粘合剂聚合物、光聚合引发剂、遮光剂等来制备。关于间隔物用感放射线性树脂组合物中所调配的各成分的种类及调配比例,例如可应用日本专利特开2015-069181号公报的记载。

在形成间隔物时的放射线照射步骤中,对涂膜的至少一部分照射放射线而进行曝光。当进行曝光时,介隔具有与间隔物15的形状对应的既定图案的光罩来进行。再者,关于第2间隔物15b,在对向配置第1基板11与第2基板12的状态下,在与多个第1间隔物15a的各前端部对向的位置形成有各第2间隔物15b。

接着,对经放射线照射的涂膜进行显影(显影步骤)。由此将不需要的部分(若为正型,则为放射线照射的部分)去除,从而在沿着基板面的方向上以既定间隔形成多个间隔物15。作为显影液,优选为碱性的水溶液。在显影后,也可包括对涂膜进行加热的加热步骤。通过加热,可将显影液充分去除,并且可促进视需要的粘合剂聚合物的硬化反应。

在接下来的步骤b中,将形成有第2间隔物15b的第1基板11及形成有第1间隔物15a的第2基板12以彼此的间隔形成面对向的方式配置(参照图2(a)),并形成为第1间隔物15a的前端部与第2间隔物15b的前端部接触的状态。在第1基板11与第2基板12之间配置由包含光聚合性单体的液晶组合物形成的层(液晶层14),由此构筑液晶单元20(参照图2(b))。本制造方法中,不实施在第1基板11及第2基板12的各表面上形成液晶取向膜的处理。

液晶层14通过将液晶组合物滴注或涂布于涂布有密封材16的其中一个基板上然后贴合另一基板来形成。此时,就可较佳地抑制液晶取向剂的涂布不均(液晶滴注(odf,onedropfilling)不均)的方面而言,优选为通过以下方法进行:使用液晶滴注装置(odf(onedropfilling)装置),以液滴的滴注点间距离成为3mm以下的方式滴注液晶组合物的方法;或使用喷墨涂布装置滴注液晶组合物的方法。在前者的情况下,液滴的滴注点间距离更优选为设为1mm以下,进而优选为设为0.8mm以下,特别优选为设为0.5mm以下。其中,形成液晶层14的方法并不限定于以上所述,例如也可采用以下方法:将介隔单元间隙而对向配置的一对基板的周缘部经由密封材16而贴合,在由基板表面及密封材16包围的单元间隙内注入、填充液晶组合物,然后将注入孔密封。优选为对于以所述方式制造的液晶单元20,进而进行加热直至所使用的液晶成为各向同性相的温度,然后进行缓慢冷却至室温的退火处理,由此将液晶填充时的流动取向去除。

关于液晶层14的形成中使用的混入至液晶组合物中的光聚合性单体,就通过光的聚合性高的方面而言,可优选地使用具有两个以上(甲基)丙烯酰基的化合物。就使液晶分子的响应速度或显示特性、长期可靠性提高的方面而言,光聚合性单体优选为在分子中具有下述式(b-i)所表示的结构。

-x11-y11-x12-…(b-i)

(式(b-i)中,x11及x12分别独立地为1,4-亚苯基或1,4-亚环己基,y11为单键、碳数1~4的二价烃基、-coo-cnh2n-oco-(n为1~10的整数)、氧原子、硫原子或-coo-。其中,x11及x12可经一个或多个碳数1~30的烷基、碳数1~30的氟烷基、碳数1~30的烷氧基、碳数1~30的氟烷氧基、氟原子或氰基取代)

就液晶分子的响应速度及液晶取向性的观点而言,光聚合性单体优选为在侧链具有长链烷基结构。作为长链烷基结构,优选为碳数3~30的烷基、碳数3~30的氟烷基、碳数3~30的烷氧基及碳数3~30的氟烷氧基的任一者。其中,优选为碳数5以上者,更优选为碳数10以上者。在光聚合性单体中,长链烷基结构优选为导入至所述式(b-i)的x11及x12的至少任一者中。

作为光聚合性单体的具体例,例如可列举:具有联苯基结构的二(甲基)丙烯酸酯、具有苯基-环己基结构的二(甲基)丙烯酸酯、具有2,2-二苯基丙烷结构的二(甲基)丙烯酸酯、具有二苯基甲烷结构的二(甲基)丙烯酸酯、具有二苯基硫醚结构的二-硫代(甲基)丙烯酸酯等。相对于液晶层14的形成中使用的液晶组合物的全体量,光聚合性单体的调配比例优选为设为0.1质量%~0.5质量%。再者,光聚合性单体可单独使用一种,也可组合使用两种以上。

在接下来的步骤c中,对步骤b中所获得的液晶单元20进行光照射(参照图3(c))。对液晶单元20的光照射可在未对电极间施加电压的状态下进行,也可在施加有不会驱动液晶层14中的液晶分子的既定电压的状态下进行,或者在对电极间施加有可驱动液晶分子的既定电压的状态下进行。优选为在对一对基板所具有的电极间施加有电压的状态下进行光照射。所施加的电压例如可设为5v~50v的直流或交流。作为所照射的光,例如可使用包含150nm~800nm波长的光的紫外线及可见光线,优选为包含300nm~400nm波长的光的紫外线。关于光的照射方向,在所使用的放射线为直线偏光或部分偏光的情况下,可自垂直于基板面的方向进行照射,也可自倾斜方向进行照射,或者可将这些组合来进行照射。在照射非偏光的放射线的情况下,照射方向设为倾斜方向。

作为照射光的光源,例如可使用低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、准分子雷射等。再者,所述优选波长区域的紫外线可通过将光源与例如滤光片衍射光栅等并用的手段等而获得。作为光的照射量,优选为1,000j/m2~200,000j/m2,更优选为1,000j/m2~100,000j/m2

而且,将偏光板17贴合于液晶单元20的外侧表面,由此获得液晶装置10(参照图3(d))。作为偏光板17,可列举:由乙酸纤维素保护膜夹持被称为“h膜”的偏光膜而成的偏光板、或者包括h膜其本身的偏光板等,所述h膜是一边使聚乙烯醇延伸取向一边吸收碘而成。

(间隔物15的作用)

接着,对间隔物15的作用进行说明。如上所述,在液晶装置10中,由第1间隔物15a与第2间隔物15b构成间隔物15,由此使第1间隔物15a的前端部不同于与第1间隔物15a的前端部对向的基板(第1基板11)和液晶层14的边界部分的高度位置,使第2间隔物15b的前端部不同于与第2间隔物15b的前端部对向的基板(第2基板12)和液晶层14的边界部分的高度位置。因此,即便为如下构成,也可在由于上下基板的应力而在左右方向(液晶装置10的宽度方向)上产生偏移的情况下抑制在与基板的边界部分产生液晶的取向混乱,所述构成在一对基板的各表面上未形成液晶取向膜且未进行机械强度优异的膜对液晶的初始取向的控制。由此,可抑制取向不良的产生,进而可使显示品质良好。再者,第2间隔物15b相当于“抑制由第1间隔物15a的前端部移动而造成的液晶层14的取向混乱的抑制部”。

尤其,psa层21与液晶取向膜相比在物理上脆弱,因此在形成于第2基板12的间隔物15的前端部与psa层21接触的构成中(参照图6),若应力作用于上下基板而在左右方向上产生偏移,则有因间隔物15的前端部在左右方向上偏移而psa层21局部地剥离并导致取向不良的担忧。就所述方面而言,使间隔物15的前端部不同于与间隔物15的前端部对向的基板和液晶层14的边界部分的高度位置,第1间隔物15a相较于psa层21a在第1基板11侧与第2间隔物15b的前端部接触,第2间隔物15b相较于psa层21b在第2基板12侧与第1间隔物15a的前端部接触,因此即便在应力作用于上下基板而在左右方向上产生偏移的情况下,也可抑制psa层21剥离。由此,可抑制psa层21局部地剥离,其结果,可抑制取向不良的产生。

(第2实施方式)

接着,关于第2实施方式,以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。第2实施方式的液晶装置10就如下方面而言与第1实施方式不同,即,如图4所示,在第1基板11及第2基板12的液晶层14侧将包含水溶性化合物的层(以下,称为“特定结构层31”)与液晶层14邻接(更具体而言,与psa层21邻接)配置,所述水溶性化合物具有碳数3以上的直链烷基结构及脂环式结构中的至少一者。通过包括所述特定结构层31,可提高初始取向的稳定性及电压保持率。再者,在本说明书中,所谓水溶性,是指相对于25℃的纯水而溶解1质量%以上、优选为5质量%以上、更优选为10质量%以上的性质。

作为具有碳数3以上的直链烷基结构及脂环式结构中的至少一者的水溶性化合物(以下,也称为“水溶性化合物[b]”),优选为使用具有选自由乙烯基、环氧基、氨基、(甲基)丙烯酰基、巯基及异氰酸酯基所组成的群组中的至少一种官能基的化合物。通过具有此种官能基,可进一步提高初始取向的稳定性及电压保持率的改善效果。

在水溶性化合物[b]具有碳数3以上的直链烷基结构的情况下,所述直链烷基结构的碳数优选为3~40,更优选为5~30。作为直链烷基结构的具体例,可列举:碳数3~40的烷二基;在烷二基的碳-碳键间导入-o-、-co-、-coo-、-nh-、-nhco-而成的二价基;烷二基的至少一个氢原子经氟原子取代而成的基等。

在水溶性化合物[b]具有脂环式结构的情况下,所述脂环式结构可为单环及多环的任一者。作为所述脂环式结构的具体例,可列举:碳数5~20的环烷烃结构、碳数7~20的双环烷烃结构、固醇(sterol)结构(例如,胆甾烷(cholestanyl)基、胆固醇(cholesteryl)基、植物甾醇基(phytosteryl)等)等。再者,水溶性化合物[b]可具有碳数3以上的直链烷基结构、以及单环或多环的脂环式结构。

作为此种水溶性化合物[b],例如可列举:硅烷偶合剂、阴离子性界面活性剂、非离子系界面活性剂、两性界面活性剂、非离子性界面活性剂等。作为这些活性剂的具体例,硅烷偶合剂例如可列举:3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、n-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-三乙氧基硅烷基丙基三乙三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4,7-三偶氮癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二偶氮壬基乙酸酯、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二偶氮壬酸甲酯、n-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油氧基甲基三甲氧基硅烷、2-缩水甘油氧基乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]氯化铵、甲基丙烯酸3-(三羟基硅烷基)丙酯、1,6-双(三甲氧基硅烷基)己烷、苯甲酸3-(三甲氧基硅烷基)丙酯等;

阴离子性界面活性剂例如可列举:高级醇的硫酸酯、烷基苯磺酸盐、脂肪族磺酸盐、聚乙二醇烷基醚的硫酸酯等;

非离子性界面活性剂例如可列举:聚乙二醇的烷基酯型、烷基醚型、烷基苯基醚型的化合物等;

两性界面活性剂可列举具有羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯盐作为阴离子部分,且具有胺盐、四级铵盐作为阳离子部分者,具体而言,例如可列举:月桂基甜菜碱、硬脂基甜菜碱等甜菜碱类;月桂基-β-丙胺酸、硬脂基-β-丙胺酸、月桂基二(氨基乙基)甘胺酸、辛基二(氨基乙基)甘胺酸等氨基酸类型的化合物等;

非离子性界面活性剂可列举:poe胆固醇醚、poe/pop胆固醇醚、poe/pop/pob胆固醇醚、poe/pob胆固醇醚、poe植物甾醇醚、poe/pop植物甾醇醚、poe植物甾烷醇醚、poe/pop植物甾烷醇醚(其中,poe表示聚氧乙烯基,pop表示聚氧丙烯基,pob表示聚氧丁烯基)等。再者,水溶性化合物[b]可单独使用一种,也可组合使用两种以上。

作为水溶性化合物[b],在这些活性剂中,优选为使用选自由硅烷偶合剂、阴离子性界面活性剂及非离子性界面活性剂所组成的群组中的至少一种,就液晶取向性的观点而言,特别优选为使用硅烷偶合剂或非离子性界面活性剂。

形成特定结构层31的方法并无特别限定,优选为通过以下方法而形成:制备使水溶性化合物[b]溶解于水等溶媒中而成的溶液,将所述制备液涂布于基板上并使其干燥。涂布方法并无特别限制,例如可列举:浸渍法、浸涂法、旋涂法、毛刷涂布法、喷淋法等。通过以目的在于去除基板上的杂质的清洗步骤的一环的形式来进行形成特定结构层31的处理,可简化步骤,从而优选。

具体而言,首先,在基板的清洗液(例如超纯水)中调配水溶性化合物[b],将所述清洗液涂布于基板的至少电极形成面而形成涂膜。再者,基板的清洗处理(特定结构层31的形成处理)可在间隔物形成步骤之前进行,也可在间隔物形成步骤之后进行。清洗液中的水溶性化合物[b]的调配比例优选为设为5质量%以下,优选为设为0.1质量%~2.5质量%,进而优选为设为0.5质量%~1质量%。就清洗效率的观点而言,优选为将基板浸渍于清洗液中的方法。浸渍时间例如为5分钟~2小时。其后,视需要通过加热或风干进行干燥,由此获得形成有包含水溶性化合物[b]的薄膜的基板。

再者,第2实施方式中,也可设为仅在第1基板及第2基板中的一个基板上形成特定结构层31的构成。

(第3实施方式)

接着,关于第3实施方式,以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。本实施方式中,在第1基板11形成不具有液晶取向能力的树脂层,并使第2基板12中所形成的间隔物15的前端部与树脂层中所设置的凹部接触,由此使第2基板12中所形成的间隔物15的各个前端部的高度位置不同于液晶层14与第1基板11的边界的高度位置。由此,抑制了由间隔物15的前端部移动而造成的液晶层14的取向混乱。

具体而言,如图5所示,在第2基板12的电极形成面,例如通过光刻法而形成了柱状的间隔物15。在第1基板11上形成有作为绝缘性平坦化膜的树脂层32,且成为树脂层32与液晶层14邻接的状态。树脂层32的厚度例如为0.01μm~1μm。

在树脂层32中,在与第2基板12上所形成的多个间隔物15的各个前端部对向的位置形成有凹部33。间隔物15形成为较间隔物15的配置区域中的第1基板11与第2基板12的间隔更长。各间隔物15的前端部嵌入至对向位置处的凹部33中,并与凹部33的底面34接触。由此,间隔物15的前端部的端面与底面34抵接,一对基板间的单元间隙得到保持。如图5所示,在以第1基板11为基准时,各间隔物15的前端部相对于基准的高度位置h4低于液晶层14与第1基板11的最表面的边界的高度位置h5。更具体而言,凹部33相较于psa层21而言在第1基板11侧与间隔物15的前端部接触。由此,在间隔物15的前端部在左右方向上移动的情况下,相向的基板表面的psa层21不会被剥离。再者,本实施方式中,凹部33相当于“抑制由间隔物15的前端部移动而造成的液晶层14的取向混乱的抑制部”。

为了制造图5所示的液晶装置10,首先在第2基板12的表面上形成多个间隔物15。间隔物15的形成方法基本上与第1实施方式相同,因此此处省略说明。接下来,在第1基板11的表面上形成树脂层32。

树脂层32优选为通过使用了包含感光性树脂的感放射线性树脂组合物的光刻法而形成。树脂层32的凹部33例如可通过利用半色调掩模的光刻法而形成。半色调掩模利用半透射的膜来进行中等曝光。在一次曝光中会呈现出“曝光部分”、“中等曝光部分”及“未曝光部分”三个曝光水平,且可在显影后形成具有多种厚度的树脂层32。“中等曝光部分”可通过调整光通过或透射的量来进行多个层次的曝光,因此,在一次曝光中可呈现出三种以上的曝光水平。

例如,在对正型的感光性树脂进行曝光的情况下,通过对使用半色调掩模进行了曝光的树脂层32进行显影处理,可将相对于显影液而可溶性发生了变化的曝光部分去除,而未曝光部分残留。此处,与半透射区域对应的树脂层32中仅上层部经曝光,因此通过显影处理而仅将上层部去除,以形成凹部33。作为用以形成树脂层32的感放射线性树脂组合物,可使用用于形成平坦化膜或层间绝缘膜的组合物,例如可使用日本专利特开2013-029862号公报、日本专利特开2010-217306号公报、日本专利特开2016-151744号公报中所记载的感放射线性树脂组合物等。再者,树脂层32并不限定于正型,也可对负型应用利用半色调掩模的光刻法来形成凹部33。

接下来,为了使形成于树脂层32中的凹部33的内侧的底面34与形成于第2基板12的表面上的间隔物15的前端部接触,介隔包含光聚合性单体的液晶层14,将第1基板11与第2基板12对向配置来构筑液晶单元20。其后,对液晶单元20进行光照射。关于液晶单元20的构筑及光照射的详情,应用第1实施方式的说明。

再者,在第3实施方式中,也可设为如下构成:并非在基板面全体中设置树脂层32,而仅在包括与形成于第2基板12的多个间隔物15的各个前端部对向的位置的一部分区域中设置。另外,也可设为在液晶装置10的一对基板中的至少一者中设置特定结构层31的构成。就电压保持率及取向性的观点而言,优选为在第1基板11及第2基板12上设置第2实施方式中说明的特定结构层31。

(第4实施方式)

使用图7~图9对第4实施方式的液晶装置10的概略构成进行说明。所述第3实施方式中,作为抑制部,在与形成于第2基板12的液晶层14侧的表面上的多个间隔物15的各个前端部对向的位置处设置有凹部33,但也可代替凹部33而设置沿朝向第2基板的方向突出的突部。所述情况下,也可使第2基板12中所形成的间隔物15的各个前端部的高度位置不同于液晶层14与第1基板11的边界的高度位置。

液晶装置10为pas模式型的液晶显示装置。液晶装置10具有显示部,在所述显示部中多个像素40被配置成矩阵状。如图7所示,像素40形成于由彼此交差的扫描信号线41及图像信号线42包围的区域中。在各像素40中配置薄膜晶体管43作为开关元件。薄膜晶体管43具有跨越扫描信号线41的半导体层44,半导体层44的一端与图像信号线42连接,另一端与像素电极45连接。像素电极45具有平板形状。再者,像素电极45的形状并不限定于平板形状,例如也可设为在平面状的电极上设置有多个狭缝(细长的矩形的开口部)的形状。像素电极45由ito等透明导电体形成。

如图8所示,作为tft基板的第1基板11具有玻璃基板11a、薄膜晶体管43、扫描信号线41、图像信号线42、包含氧化硅层等无机绝缘层的绝缘层47、像素电极45及钝化层48。钝化层48兼具作为保护层的功能与作为平坦化层的功能,例如使用氧化硅层或氮化硅层而形成。再者,本实施方式中,作为薄膜晶体管43,例示了反交错型,但并不限定于此,例如也可设为交错型。

薄膜晶体管43包含作为栅极电极发挥功能的扫描信号线41、作为栅极绝缘层发挥功能的绝缘层47、由硅(si)构成的半导体层44、作为源极(或漏极)电极发挥功能的图像信号线42及作为漏极(或源极)电极发挥功能的像素电极45而构成。薄膜晶体管43利用光刻法等现有的方法制作。关于构成各构件的具体的材料,可使用现有的材料。在第1基板11上未形成液晶取向膜的方面与所述实施方式相同。

作为对向基板的第2基板12包含玻璃基板12a、黑色矩阵49、彩色滤光片51、作为绝缘层的外涂层52、及共用电极46而构成。彩色滤光片51由经红色(r)、绿色(g)及蓝色(b)着色的子像素(subpixel)构成。黑色矩阵49及彩色滤光片51利用光刻法等现有的方法制作。在第2基板12上未形成液晶取向膜的方面与所述实施方式相同。共用电极46是由ito等透明导电体形成的平面状电极,设置在多个像素40上。

在共用电极46的液晶层14侧的面上形成有朝向第1基板11延伸的柱状的间隔物15(参照图9)。间隔物15配置于自液晶装置10的厚度方向观察而与黑色矩阵49重合重合的位置。

如图9所示,在第1基板11中,在绝缘层47的液晶层14侧的面上,在与间隔物15对向的位置设置有朝向第2基板12延伸的突部53。突部53包含形成于绝缘层47的液晶层14侧的面上的下层部54、及层叠于下层部54的液晶层14侧的面上的上层部55,设置于自液晶装置10的厚度方向观察而与扫描信号线41重合重合的位置。下层部54是由与半导体层44相同的材料形成,上层部55是由与源极电极或漏极电极相同的材料形成。下层部54是利用与半导体层44相同的步骤形成,上层部55是利用与源极电极或漏极电极相同的步骤形成。关于上层部55,液晶层14侧的面经钝化层48覆盖,扫描信号线41、绝缘层47、钝化层48、下层部54及上层部55依次层叠于玻璃基板11a上而形成突部53。

突部53是以其前端部相较于psa层21b而言朝向第2基板12侧突出的方式形成,与间隔物15的前端部接触。通过使间隔物15的前端部与突部53的前端部接触,使间隔物15的前端部不同于第1基板11与液晶层14的边界部的高度位置,使间隔物15的前端部相较于psa层21b而言位于第2基板12侧。由此,可抑制因间隔物15在宽度方向上的移动而psa层21局部地剥离。

(第5实施方式)

使用图10对第5实施方式的液晶装置10的概略构成进行说明。本实施方式的液晶装置10在如下方面与第4实施方式不同,即,在第1基板11上形成有间隔物15,在第2基板12上利用黑色矩阵49与彩色滤光片51的层叠体而形成有突部53。

在图10的液晶装置10中,在第1基板11上,在自液晶装置10的厚度方向观察而与扫描信号线41重合的位置形成有间隔物15。关于间隔物15,在第1基板11与第2基板12对向配置的情况下,间隔物15配置于与黑色矩阵49重合的位置。在第2基板12中,在间隔物15对向配置的黑色矩阵49的表面,形成有包含红色的彩色滤光片51r、绿色的彩色滤光片51g、外涂层52及共用电极46依次层叠而成的多层结构的突部53。

突部53是以其前端部相较于psa层21a而言朝向第1基板11侧突出的方式形成,与间隔物15的前端部接触。通过使间隔物15的前端部与突部53的前端部接触,使间隔物15的前端部不同于第2基板12与液晶层14的边界部的高度位置,使间隔物15的前端部相较于psa层21a而言位于第1基板11侧。由此,即便在间隔物15在宽度方向上移动的情况下,也可抑制psa层21a局部地剥离。

再者,将黑色矩阵49与彩色滤光片51层叠而构成突部53,但也可通过使黑色矩阵49的厚度增大而由单层黑色矩阵49构成突部53。另外,层叠两层彩色滤光片51,但也可在黑色矩阵49上仅层叠一层,还可层叠三层以上。

(第6实施方式)

使用图11对第6实施方式的液晶装置10的概略构成进行说明。本实施方式的液晶装置10在如下方面与第4实施方式不同,即,间隔物15形成为与间隔物15的非配置区域中的第1基板11和第2基板12的间隔相同的长度,在间隔物15的前端部的外周侧设置有突部53。

图11的液晶装置10中,间隔物15朝向第1基板11延伸,其前端部与第1基板11(更具体而言,钝化层48)接触。在第1基板11中,在绝缘层47的液晶层14侧的面上,设置有以包围间隔物15的外周的方式配置的突部53。突部53以包围间隔物15的外周的方式形成为环状,设置于间隔物15的前端部的附近。本实施方式中,突部53的至少一部分与间隔物15的外周接触。其中,也可将突部53与间隔物15设为非接触。突部53与第4实施方式相同,是以层叠下层部54与上层部55且利用钝化层48覆盖所述层叠体的表面的方式形成。

在液晶装置10的制造步骤中,在将第1基板11与第2基板12对向配置时,将间隔物15的前端部插入至由突部53的内周端部包围的区域中来构筑液晶单元20。由此,由于突部53,间隔物15在宽度方向上的移动受到限制,可抑制因间隔物15的前端部的移动而psa层21局部地剥离。

(第7实施方式)

使用图12对第7实施方式的液晶装置10的概略构成进行说明。本实施方式的液晶装置10在如下方面与第6实施方式不同,即,在第1基板11上形成有间隔物15,在第2基板12上利用黑色矩阵49与彩色滤光片51的层叠体而形成有突部53。

图12的液晶装置10中,间隔物15朝向第2基板12延伸,其前端部与第2基板12(更具体而言,共用电极46)接触。在第2基板12中,在间隔物15的前端部的外周设置有朝向第1基板11延伸的突部53。本实施方式中,突部53是通过如下方式形成,即,在黑色矩阵49的液晶层14侧的面上以既定的厚度d1层叠绿色的彩色滤光片51g,利用外涂层52及共用电极46覆盖彩色滤光片51g的液晶层14侧。所述厚度d1大于各像素40的显示区域(具体而言,未配置黑色矩阵49而配置有彩色滤光片51的区域)中的彩色滤光片51g的厚度d2。突部53也可以其前端部相较于psa层21a而言朝向第1基板11侧突出的方式形成。

在液晶装置10的制造步骤中,在构筑液晶单元20时,以使间隔物15的前端部与第2基板12接触,且在间隔物15的前端部的外周配置突部53的方式将第1基板11与第2基板12对向配置。由此,由于突部53,间隔物15的移动受到限制,可抑制psa层21a局部地剥离。

再者,在图12的液晶装置10中,突部53的数量并无特别限定,也可在间隔物15的外周沿其周方向设置两个以上。

(其他实施方式)

·第1实施方式~第3实施方式中,对应用于平面型显示器的情况进行了说明,但也可设为第1基板11及第2基板12具有曲面形状的曲面面板结构的液晶装置。曲面面板一般是通过如下方式来制造:将一对基板以成为液晶层配置于基板间的状态的方式贴合而制作液晶单元,其后使液晶单元弯曲。然而,若为了制造曲面显示器而使液晶单元弯曲,则由于施加至基板的左右方向上的外部应力而在上下基板间在左右方向上产生偏移,由于所述偏移,间隔物15的前端部在左右方向上移动而摩擦psa层21,psa层21剥离,结果有产生取向不良的担忧。因此,通过将本发明应用于曲面显示器中,可抑制伴随着在制造过程中对液晶单元进行弯曲而psa层21剥离的情况,可抑制导致制品良率的下降及画质的下降。

·在曲面显示器的情况下,作为间隔物15,优选为使用通过炭黑等遮光剂而赋予了遮光性的所谓的黑柱间隔物(blackcolumnspacer)。如曲面显示器般的复杂形状的液晶面板中,在弯曲的端部容易发生起因于基板的位置偏差的漏光,但通过黑柱间隔物,可充分抑制此种漏光,从而较佳。

·第1实施方式及第2实施方式中,第1间隔物15a与第2间隔物15b的接触面可为如图4所示的平坦状,但接触面的形状并无特别限定,例如也可形成有凹凸形状。

以上所详述的本发明的液晶装置10可有效地应用于各种用途,例如可用作时钟、便携式游戏机、文字处理机、笔记本个人电脑、导航系统、摄录机、个人数字助理(personaldigitalassistant,pda)、数字相机、移动电话、智能手机、各种监视器、液晶电视、信息显示器等的各种显示装置、或调光装置等。

[实施例]

以下,通过实施例对本发明进一步进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施例。

<液晶组合物的制备>

相对于具有负的介电各向异性的向列液晶(默克(merck)公司制造,mlc-6608)10g,添加0.15质量%的下述式(l1-1)所表示的光聚合性化合物并混合,由此获得液晶组合物lc1。

[化1]

<液晶装置的制造及评价>

[实施例1]

(1)psa模式液晶单元的制造

准备在两片玻璃基板的各个表面具有包含ito电极的导电膜的一对基板。再者,作为电极,使用无狭缝的平板电极。在所述一对基板中的其中一个基板(tft基板)的电极形成面上,如图5所示,通过光刻法形成具有凹部33的树脂层32,在另一个基板(对向基板)的电极形成面上通过光刻法形成柱状的间隔物。树脂层32的凹部33是以如下所述般的配置而形成:当将两片基板贴合时,与对向基板上的间隔物的位置吻合。其后,不经过形成液晶取向膜的步骤,而在单侧基板的电极形成面的外缘涂布加入了直径3.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,以彼此的电极形成面对向的方式进行重合压接,使接着剂硬化。此时,以间隔物的前端部与形成于另一个基板上的树脂层32的凹部33的底面34抵接的方式对向配置一对基板(参照图5)。

继而,从液晶注入口在一对基板间填充所述制备的液晶组合物lc1后,以丙烯酸系光硬化接着剂将液晶注入口密封,并进行退火处理,由此制造液晶单元。其后,以有效值10v向液晶单元的导电膜间施加频率60hz的矩形波电压,在液晶驱动的状态下,自法线方向起对基板照射50分钟(1.0j/cm2)的无偏光紫外光(0.33mw/cm2),由此进行单体的聚合。作为光源,使用“东芝照明技术(toshibalighting&technology)公司制造的黑光(blacklight)fhf-32blb”。fhf-32blb是在310nm具有小的发光强度且在330nm以上具有大的发光强度的紫外光光源。再者,所述照射量为使用在波长365nm基准下进行测量的光量计进行测定而得的值。

(2)电压保持率(vhr)的测定

测定所述(1)中所得的液晶单元的电压保持率。电压保持率是通过施加1v的脉冲电压后,在70℃的条件下确认16.61毫秒间的电荷保持来确定。测定装置是使用东阳技术(toyotechnica)(股)制造的液晶物性评价系统6254型。其结果,所述实施例中为97.3%。

(3)液晶取向性的评价

对于所述(1)中所得的液晶单元,在紫外线照射后在正交尼克尔下通过目视观察评价液晶取向性。其结果,在紫外线照射后液晶单元的像素部分几乎完全为黑显示,液晶分子在整个面上为垂直取向,未观察到取向缺陷。

(4)psa剥落(扭力(torsion))的测定(psa层的剥离耐性试验)

作为所述(1)中所获得的液晶显示装置的psa层的耐剥离性的评价,观察赋予外部应力后的取向缺陷。具体而言,将5mm直径的棒状压头在加重2.0kgf、旋转速度200rpm的条件下按压10分钟后,对正交尼科尔下产生了像素内的光漏出的取向缺陷部位的个数进行统计。其结果,实施例1的液晶单元中取向缺陷的部位为0处,在赋予应力后也未确认到psa层的剥离。

根据以上结果,可知在不具有液晶取向膜的液晶显示装置中,通过在液晶中添加聚合性单体而形成psa层,也显示出高vhr与良好的取向状态。另外,发现通过设为如下构成,可获得对于因外部应力而psa层局部地剥离且产生取向不良的问题的耐性,所述构成是在单侧基板上配置树脂层32,使树脂层32的凹部33与对向基板侧的间隔物的前端抵接。

[实施例2]

(1)psa模式液晶单元的制造

准备在两片玻璃基板的各个表面具有包含ito电极的导电膜的一对基板。再者,电极使用与实施例1相同的电极。在所述一对基板中的其中一个基板(tft基板)及另一基板(对向基板)各自的电极形成面,通过光刻法形成图1及图2所示的间隔物(第1间隔物15a及第2间隔物15b)。间隔物是以如下所述般的配置而形成:当将两片基板贴合时,tft基板上的第2间隔物15b的位置与对向基板上的第1间隔物15a的位置吻合。其后,不经过形成液晶取向膜的步骤,而在单侧的基板的电极形成面的外缘涂布加入了直径3.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,使用odf装置将液晶组合物lc1滴注至tft基板。再者,液晶滴注物的液滴彼此的邻接间距离d为约3mm,此为通常的odf中的液滴的滴注点间距离。接着,以彼此的电极形成面对向的方式进行重合压接,并进行退火处理,使接着剂硬化而制造液晶单元。此时,以第1间隔物15a的前端部与第2间隔物15b的前端部抵接的方式对向配置一对基板(参照图1、图2)。

其后,以有效值10v向液晶单元的导电膜间施加频率60hz的矩形波电压,在液晶驱动的状态下,自法线方向起对基板照射50分钟(1.0j/cm2)的无偏光紫外光(0.33mw/cm2),由此进行单体的聚合。光源设为与实施例1相同。

(2)评价

使用所得的液晶单元,在与实施例1相同的条件下,进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为97.5%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。另外,赋予应力后的取向缺陷的部位为0处,psa层的剥离耐性良好。

[实施例3]

在形成间隔物后,在一对基板中使用下述式(2)所表示的化合物的1质量%水溶液来将对向基板的电极形成面进行基板清洗,在电极形成面上形成特定结构层31,除了所述方面以外,与实施例2同样地制造psa模式液晶显示装置(参照图4)。另外,使用所制造的液晶显示装置,在与实施例1相同的条件下,进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为99.8%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。另外,赋予应力后的取向缺陷的部位为0处,psa层的剥离耐性良好。根据以上结果,通过利用水溶化合物(b)处理基板表面,确认到电压保持率的进一步的提高。

[化2]

(odf不均的评价)

对实施例3的液晶显示装置施加2.5v的60hz的交流电压,观察液晶显示装置全体中产生的不均(odf不均)。将未产生不均的情况评价为“优(◎)”,将在液晶滴注位置及液晶滴注位置中间的至少任一者中轻微地观察到不均的情况评价为“良(○)”,将在液晶滴注位置及液晶滴注位置中间的至少任一者中明显地观察到不均的情况评价为“不良(△)”,结果,实施例3的液晶显示装置中为“良(○)”。

[比较例1]

准备在两片玻璃基板的各个表面具有包含ito电极的导电膜的一对基板。再者,电极使用与实施例1相同的电极。在所述一对基板中的其中一个基板的电极形成面,通过光刻法形成柱状的间隔物。其后,不经过形成液晶取向膜的步骤,而在单侧的基板的电极形成面的外缘涂布加入了直径3.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,以彼此的电极形成面对向的方式进行重合压接,使接着剂硬化。

继而,从液晶注入口在一对基板间填充所述制备的液晶组合物lc1后,以丙烯酸系光硬化接着剂将液晶注入口密封,并进行退火处理,由此制造图6所示的液晶单元。其后,以有效值10v向液晶单元的导电膜间施加频率60hz的矩形波电压,在液晶驱动的状态下,自法线方向起对基板照射50分钟(1.0j/cm2)的无偏光紫外光(0.33mw/cm2),由此进行单体的聚合。光源设为与实施例1相同。

(2)评价

使用所获得的图6的液晶单元,在与实施例1相同的条件下,进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为97.1%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。然而,赋予应力后的取向缺陷的部位为18处,psa层的剥离耐性比实施例1~实施例3差。

将实施例1~实施例3及比较例1的液晶单元的评价结果示于下述表1中。

[表1]

根据以上结果,在使形成于单侧基板上的间隔物的前端部与形成于另一基板上的树脂层的凹部抵接的实施例1、以及使形成于一对基板的各自上的间隔物构件抵接的实施例2、实施例3中,在所有的评价项目中为优异的结果。相对于此,形成于单侧基板上的间隔物的前端部在另一个基板中的液晶层与基板的边界部分抵接于基板表面的比较例1中,psa层的剥离耐性比实施例差。另外,在利用水溶性化合物(b)进行基板的表面处理的实施例3中,电压保持率为更高的结果。

[实施例4]

除使用甲基丙烯酸3-(三羟基硅烷基)丙酯(硅烷偶合剂)0.05质量%浓度的水溶液来进行对向基板的清洗以外,与实施例3同样地制造具有图4所示的间隔物的psa模式液晶显示装置,并进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为99.7%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。另外,赋予应力后的取向缺陷的部位为0处,psa层的剥离耐性良好。另外,除了将液晶显示装置的结构设为图5所示的结构以外,以相同的方式制造psa模式液晶显示装置,并进行各种评价,结果可获得相同的结果。

[实施例5]

在tft基板的外缘部涂布接着剂后,使用喷墨装置(芝浦电子机械(shibauramechatronics)公司制造,ij-6021)以等间隔将液晶组合物lc1滴注至tft基板上,且其后以tft基板的电极形成面与对向基板的电极形成面对向的方式进行重合压接并使接着剂硬化,除所述两方面以外进行与实施例3相同的操作,由此制造液晶显示装置,并进行odf不均的评价。其结果,所述实施例中为“优(◎)”。

[实施例6]

在tft基板的外缘部涂布接着剂后,使用odf装置,以液晶滴注物的液滴彼此的邻接间距离成为0.5mm以下的方式,以等间隔将液晶组合物lc1滴注至tft基板上,且其后以tft基板的电极形成面与对向基板的电极形成面对向的方式进行重合压接并使接着剂硬化,除所述两方面以外进行与实施例3相同的操作,由此制造液晶显示装置,并进行odf不均的评价。其结果,所述实施例中为“优(◎)”。

根据实施例5、实施例6的结果,在使用喷墨装置、或者利用odf装置以液晶滴注物的邻接间距离成为0.5mm以下的方式进行制造的情况下,在与实施例3的对比中确认到可充分抑制odf不均。

[实施例7]

(1)psa模式液晶单元的制造

在具有包含ito电极的透明导电膜的玻璃基板(对向基板)的电极形成面,如图9所示通过光刻法形成柱状的间隔物。另外,除此以外,准备具有包含ito电极的透明导电膜的tft基板。关于tft基板,在tft的半导体层形成过程中,在与tft元件形成部位不同的区域配置半导体层(下层部54),且在所述半导体层的上部层叠金属(al合金)层(上层部55),由此形成凸部结构。

其后,不经过形成液晶取向膜的步骤,而在单侧基板的电极形成面的外缘涂布加入了直径3.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,以彼此的电极形成面对向的方式进行重合压接,使接着剂硬化。此时,以对向基板上的间隔物的前端面与tft基板上的凸部结构的前端面抵接的方式对向配置一对基板(参照图9)。

继而,从液晶注入口在一对基板间填充所述制备的液晶组合物lc1后,以丙烯酸系光硬化接着剂将液晶注入口密封,并进行退火处理,由此制造液晶单元。其后,以有效值10v向液晶单元的导电膜间施加频率60hz的矩形波电压,在液晶驱动的状态下,自法线方向起对基板照射50分钟(1.0j/cm2)的无偏光紫外光(0.33mw/cm2),由此进行单体的聚合。光源设为与实施例1相同。

(2)评价

使用所获得的液晶单元,在与实施例1相同的条件下,进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为97.2%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。另外,赋予应力后的取向缺陷的部位为0处,psa层的剥离耐性良好。

[实施例8]

(1)psa模式液晶单元的制造

在具有包含ito电极的透明导电膜的tft基板的电极形成面,如图10所示通过光刻法形成柱状的间隔物。另外,除此以外,准备具有包含ito电极的透明导电膜的对向基板。在对向基板中包括黑色矩阵、各颜色的彩色滤光片、共用电极,在彩色滤光片的形成过程中,通过将黑色矩阵与红色的彩色滤光片与绿色的彩色滤光片重合,而在黑色矩阵上形成凸部结构。

其后,不经过形成液晶取向膜的步骤,而在单侧基板的电极形成面的外缘涂布加入了直径3.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,以彼此的电极形成面对向的方式进行重合压接,使接着剂硬化。此时,以tft基板上的间隔物的端面与对向基板上的凸部结构抵接的方式对向配置一对基板(参照图10)。

继而,从液晶注入口在一对基板间填充所述制备的液晶组合物lc1后,以丙烯酸系光硬化接着剂将液晶注入口密封,并进行退火处理,由此制造液晶单元。其后,以有效值10v向液晶单元的导电膜间施加频率60hz的矩形波电压,在液晶驱动的状态下,自法线方向起对基板照射50分钟(1.0j/cm2)的无偏光紫外光(0.33mw/cm2),由此进行单体的聚合。光源设为与实施例1相同。

(2)评价

使用所获得的液晶单元,在与实施例1相同的条件下,进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为96.9%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。另外,赋予应力后的取向缺陷的部位为0处,psa层的剥离耐性良好。

[实施例9]

(1)psa模式液晶单元的制造

在具有包含ito电极的透明导电膜的对向基板的电极形成面,如图11所示通过光刻法形成柱状的间隔物。另外,除此以外,准备具有包含ito电极的透明导电膜的tft基板。关于tft基板,在tft的半导体层形成过程中,在与tft元件形成部位不同的区域配置半导体层(下层部54),且在所述半导体层的上部层叠金属(al合金)层(上层部55),由此形成环状的凸部结构。对向基板上的间隔物及tft基板上的凸部结构分别以如下方式形成:在贴合两片基板时,在间隔物的前端部的外周配置凸部结构,且成为间隔物的端面与tft基板抵接的位置关系。

其后,不经过形成液晶取向膜的步骤,而在单侧基板的电极形成面的外缘涂布加入了直径3.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,以彼此的电极形成面对向的方式进行重合压接,使接着剂硬化。此时,以对向基板上的间隔物与tft基板上的凹部结构抵接的方式对向配置一对基板(参照图11)。

继而,从液晶注入口在一对基板间填充所述制备的液晶组合物lc1后,以丙烯酸系光硬化接着剂将液晶注入口密封,并进行退火处理,由此制造液晶单元。其后,以有效值10v向液晶单元的导电膜间施加频率60hz的矩形波电压,在液晶驱动的状态下,自法线方向起对基板照射50分钟(1.0j/cm2)的无偏光紫外光(0.33mw/cm2),由此进行单体的聚合。光源设为与实施例1相同。

(2)评价

使用所获得的液晶单元,在与实施例1相同的条件下,进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为97.0%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。另外,赋予应力后的取向缺陷的部位为0处,psa层的剥离耐性良好。

[实施例10]

(1)psa模式液晶单元的制造

在具有包含ito电极的透明导电膜的tft基板的电极形成面,如图12所示通过光刻法形成柱状的间隔物。另外,除此以外,准备具有包含ito电极的透明导电膜的对向基板。在对向基板中包括黑色矩阵、各颜色的彩色滤光片、共用电极,在彩色滤光片的形成过程中,通过将红色的彩色滤光片与黑色矩阵重合,而在黑色矩阵上形成凸部结构。tft基板上的间隔物及对向基板上的凸部结构以成为凸部结构的侧面与间隔物的前端部的外周接触的位置关系的方式分别形成。

其后,不经过形成液晶取向膜的步骤,而在单侧基板的电极形成面的外缘涂布加入了直径3.5μm的氧化铝球的环氧树脂接着剂后,以彼此的电极形成面对向的方式进行重合压接,使接着剂硬化。此时,以tft基板上的间隔物与对向基板上的凸部结构接触的方式对向配置一对基板(参照图12)。

继而,从液晶注入口在一对基板间填充所述制备的液晶组合物lc1后,以丙烯酸系光硬化接着剂将液晶注入口密封,并进行退火处理,由此制造液晶单元。其后,以有效值10v向液晶单元的导电膜间施加频率60hz的矩形波电压,在液晶驱动的状态下,自法线方向起对基板照射50分钟(1.0j/cm2)的无偏光紫外光(0.33mw/cm2),由此进行单体的聚合。光源设为与实施例1相同。

(2)评价

使用所获得的液晶单元,在与实施例1相同的条件下,进行vhr的测定、液晶取向性的评价及psa层的剥离耐性试验。其结果,vhr为96.8%,关于液晶取向性,与实施例1相同在整个面上观察到垂直取向。另外,赋予应力后的取向缺陷的部位为0处,psa层的剥离耐性良好。

<残像特性(烧痕特性)的评价>

准备两个所述各例(实施例1~实施例8、比较例1)的液晶单元,并利用与实施例1的“(4)psa剥落(扭力(torsion))的测定”相同的方法对液晶单元赋予外部应力。其后,将两个液晶单元置在25℃、一个大气压的环境下,对其中一个(另一个为参照)施加2小时的交流电压3.5v与直流电压5v的合成电压。之后立即施加交流4v的电压。对自开始施加交流4v的电压的时间点起至通过目视无法确认到与参照的透光性的差为止的时间进行测定。将所述时间未满50秒的情况评价为“优良(◎)”,将所述时间为50秒以上且未满100秒的情况评价为残像特性“良好(○)”,将所述时间为100秒以上且未满150秒的情况评价为残像特性“可(△)”,并且将所述时间超过150秒的情况下的残像特性评价为“不良(×)”。其结果,比较例1的评价为“不良”,相对于此,实施例1~实施例8中的评价均为“良好”。根据所述结果可知,根据本发明,即便不具有液晶取向膜也可获得残像特性优异的液晶装置。

本揭示以实施方式为依据进行了叙述,但可理解,本揭示并不限定于所述实施方式或结构。本揭示也包括各种变形例或均等范围内的变形。此外,各种组合或形态、以及在这些中包含仅一个要素、一个以上的要素或者一个以下要素的其他组合或形态也属于本揭示的范畴或思想范围。

符号的说明

10:液晶装置

11:第1基板

12:第2基板

14:液晶层

15:间隔物

15a:第1间隔物

15b:第2间隔物

20:液晶单元

21(21a、21b):psa层

31:特定结构层

32:树脂层

33:凹部

53:突部

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