專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置。更詳細(xì)地說，涉及特別適合于提高垂 直取向模式中的液晶的取向控制性的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
控制液晶的取向進(jìn)行顯示的液晶顯示裝置，與以往的作為標(biāo)準(zhǔn)的
顯示器的CRT相比，具有薄型、輕量、低消耗電力等優(yōu)點(diǎn)，因此，廣 泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備，其中，在家用電視機(jī)等用途中，近年來需求 急劇增加。對于該液晶顯示裝置，以提高顯示品質(zhì)為目的，對液晶的 取向控制方法進(jìn)行了各種研究。
例如，作為在廣視野角化和提高對比度等方面有效的顯示模式， 已知有多疇垂直取向(Multi-domain Vertical Alignment;以下也稱為 MVA)模式。圖1表示MVA模式的液晶顯示裝置(MVA—LCD)的 結(jié)構(gòu)。如圖1所示，MVA—LCD在通過當(dāng)沒有施加電壓時(shí)使液晶12 相對于在基板上形成的液晶驅(qū)動(dòng)用的電極11大致垂直地取向、當(dāng)施加 電壓時(shí)使液晶12相對于電極11大致平行地取向而進(jìn)行顯示的垂直取 向模式中，通過在基板上設(shè)置突起構(gòu)造物13、在電極11中設(shè)置狹縫 lla，將液晶12分割成多個(gè)疇進(jìn)行取向控制。
然而，MVA—LCD雖然對廣視野角化和提高對比度比有效果，但 是對于提高響應(yīng)速度還有改善的余地，特別要求提高顯示中間灰度等 級(jí)時(shí)的響應(yīng)速度。這是因?yàn)榧词箤σ壕┘与妷?，能夠瞬時(shí)使取向 變化的也僅是突起構(gòu)造物或電極狹縫附近的液晶分子，與這些取向控 制構(gòu)造距離遠(yuǎn)的液晶分子響應(yīng)遲緩。當(dāng)液晶的響應(yīng)速度慢時(shí)，在運(yùn)動(dòng) 圖像顯示中圖像易于模糊。另外，在MVA—LCD中，由于設(shè)置突起構(gòu) 造物或電極狹縫而使開口率(透過率)降低，在這點(diǎn)上也有改善的余 地。
與此相對，作為能夠提高響應(yīng)速度和開口率的技術(shù)，已知有
3Polymer Sustained Alignment (以下也稱為PSA)技術(shù)(例如，參照專 利文獻(xiàn)1 3)。圖2表示Polymer Sustained Alignment (PSA)技術(shù)的概 念圖。(a)表示為了形成聚合物而進(jìn)行光照射的情況，(b)表示通過 光聚合形成聚合物后的液晶顯示面板。如圖2所示，在PSA技術(shù)中， 使單體(monomer) 14分散在液晶12中，通過對液晶12施加電壓同 時(shí)照射光16，使分散在液晶12中的單體14進(jìn)行光聚合，在取向膜15 表面形成聚合物(polymer) 14a,利用該聚合物14a將取向膜15表面 的液晶12的初始傾斜(預(yù)傾)固定化。
在MVA—LCD中，僅通過突起構(gòu)造物或電極狹縫進(jìn)行取向控制， 因此，液晶分子以突起構(gòu)造物或電極狹縫為基點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)，響應(yīng)向間 隙部傳播，而在應(yīng)用了 PSA技術(shù)的液晶顯示裝置(PSA—LCD)中， 利用在取向膜表面形成的聚合物進(jìn)行取向控制，因此液晶分子在形成 有聚合物的區(qū)域中一齊進(jìn)行響應(yīng)。另外，在將PSA技術(shù)應(yīng)用于MVA 一LCD的情況下，通過兩者進(jìn)行取向控制，首先，突起構(gòu)造物或電極 狹縫附近的液晶分子進(jìn)行響應(yīng)，緊接著間隙部的液晶分子也一齊進(jìn)行 響應(yīng)。另外，在PSA—LCD中，能夠使基板面內(nèi)的突起構(gòu)造物或電極 狹縫的占有率減少或沒有，因此在開口率(透過率)方面也是有利的。
然而，對于PSA—LCD，也要求在液晶的取向穩(wěn)定性和響應(yīng)速度 的提高方面進(jìn)一步下功夫。
專利文獻(xiàn)l:專利第3520376號(hào)說明書
專利文獻(xiàn)2:特開平8-114804號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:特開2003-177418號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)狀而作出，其目的是提供能夠?qū)崿F(xiàn)液晶的取向 穩(wěn)定化和響應(yīng)速度提高的液晶顯示裝置。
本發(fā)明人對由PSA技術(shù)引起的液晶的取向穩(wěn)定化和響應(yīng)速度提高 進(jìn)行了各種研究，著眼于對通過PSA化聚合物控制液晶取向的機(jī)制的 正確認(rèn)識(shí)尚未充分明了。對通過PSA技術(shù)形成的聚合物(以下也稱為 PSA化聚合物)進(jìn)行了專心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使PSA化聚合物的 表面形狀從基板截面方向看大致為鋸形、并且其傾斜面的傾斜方位與
4施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相同方向，能夠?qū)崿F(xiàn)液晶的取向穩(wěn)定化 和響應(yīng)速度提高，想到能夠出色地解決上述課題，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。 艮P，本發(fā)明是一種液晶顯示裝置，其包括一對基板和被夾持在上 述基板間的液晶層，上述一對基板的至少一個(gè)在與上述液晶層接觸的 面上具有聚合物，上述聚合物的表面形狀從基板截面方向看大致為鋸 形，并且，其傾斜面的傾斜方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相同 方向。
在本發(fā)明中，在與液晶層接觸的面上設(shè)置的聚合物能夠使用PSA 技術(shù)形成。具體地說，能夠通過使單體分散在液晶層中，向液晶層施 加電壓，同時(shí)進(jìn)行光照射，使液晶層中的單體在基板表面進(jìn)行光聚合 而形成。
上述聚合物的表面形狀從基板截面方向看大致為鋸形，并且，其 傾斜面的傾斜方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相同方向。在本發(fā) 明中，由具有這樣的表面形狀的聚合物形成的多個(gè)突起(凹凸面)作 為規(guī)定液晶取向的取向限制物起作用，因此，有效地有助于液晶的取 向穩(wěn)定化和響應(yīng)速度提高。
在本發(fā)明中，所謂大致為鋸形，只要是突出到液晶層一側(cè)的突起 部排列成行的形狀就沒有特別限定，也可以改稱為波形狀。在此，使 上述聚合物的形狀從基板截面方向看大致為鋸形的意義，是由于大致 鋸形在取向穩(wěn)定化方面特別優(yōu)異。這是因?yàn)樵诔艘酝獾男螤钪?，傾 斜方位的不同的傾斜面共存，取向穩(wěn)定性降低。
所謂大致鋸形的傾斜面的傾斜方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致 為相同方向是指，作為將大致鋸形的傾斜面中傾斜角平緩的一側(cè)的主 傾斜面的從高的一側(cè)向低的一側(cè)的三維矢量投影到基板面上而得到的 二維矢量的方向(方位)的"傾斜方位"，與作為將向液晶層施加了閾 值電壓以上的電壓的狀態(tài)下的液晶分子的從與聚合物接觸的一側(cè)的端 部向另一端的三維矢量投影到基板面上而得到的二維矢量的方向(方 位)的"液晶的取向方位"大致一致，優(yōu)選是指聚合物的傾斜方位與
液晶的取向方位所成的角度為45°以下。另外，優(yōu)選當(dāng)從基板截面方 向看時(shí)，液晶分子的方向相對于大致鋸形的主傾斜面大致垂直。
優(yōu)選上述聚合物的表面形狀從基板垂直方向看大致為楔形，并
5且，其頂點(diǎn)方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相反方向。聚合物的 表面形狀進(jìn)一步成為這樣的形狀，由此，能夠防止由突起引起的對比 度比的降低、同時(shí)能夠兼得由形狀產(chǎn)生的取向穩(wěn)定化。
在本實(shí)施方式中，所謂大致為楔形，只要是一端寬(具有一定的 寬度)、并隨著朝向另一端而變窄的形狀(例如，三角形、梯形等)就 沒有特別限定，優(yōu)選具有銳角頂點(diǎn)，例如，優(yōu)選為銳角三角形等。在 此，使上述聚合物的平面形狀從基板垂直方向看大致為楔形的意義， 是由于大致楔形在對比度比和取向穩(wěn)定性方面特別優(yōu)異。在施加電壓、 同時(shí)使液晶層中的單體在基板表面進(jìn)行光聚合的情況下，從基板垂直 方向看的聚合物的平面形狀隨著單體濃度或聚合度的增大而變化為大 致針形、大致楔形、大致多角形、非定形(連續(xù)體)。在大致針形的情 況下，由突起引起的對比度比的降低少，但是由形狀產(chǎn)生的取向穩(wěn)定 化的效果也小，另外，在大致多角形的情況下，由形狀產(chǎn)生的取向穩(wěn) 定化的效果大，但是由突起引起的對比度比的降低也變大。
所謂大致楔形的頂點(diǎn)方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相反方 向是指，作為將大致楔形的從寬的一端(底邊一側(cè))向頂點(diǎn)的三維矢 量投影到基板面上而得到的二維矢量的方向(方位)的"頂點(diǎn)方位"， 相對于作為將向液晶層施加了閾值電壓以上的電壓的狀態(tài)下的液晶層 分子的從與聚合物接觸的一側(cè)的端部向另一端的三維矢量投影到基板 面上而得到的二維矢量的方向的"液晶的取向方位"大致為相反方向，
優(yōu)選是指聚合物的頂點(diǎn)方位與液晶的取向方位所成的角度為135°以上。
作為本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)，上述的構(gòu)成要素是必須的， 也可以包括其它的構(gòu)成要素，例如，優(yōu)選在上述聚合物的基板一側(cè)設(shè) 置取向膜。
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的優(yōu)選方式。 在本發(fā)明中，優(yōu)選上述一對基板的至少一個(gè)具備取向膜、上述聚 合物部分地形成在取向膜表面。當(dāng)在整個(gè)面上形成聚合物時(shí)，液晶分
子同樣地進(jìn)行初始傾斜(預(yù)傾)，例如，在垂直取向(VA)模式中，對 比度比有可能大幅降低。通過部分地形成聚合物，能夠防止對比度比 的大幅度降低，同時(shí)能夠得到響應(yīng)速度提高的效果。另外，因?yàn)閷?br> 6體添加量抑制為需要的最小限度，所以還能夠大幅縮短聚合所需要的 時(shí)間。作為在取向膜表面形成的聚合物的面積比率，優(yōu)選為10 80%。
如果小于10%，則有可能不能充分得到由聚合物產(chǎn)生的本發(fā)明的作用 效果。如果超過80%，則有可能不能充分抑制對比度比的降低。
另外，優(yōu)選上述一對基板的至少一個(gè)具備垂直取向膜、上述聚合 物形成在垂直取向膜表面。垂直取向膜只要能夠使液晶分子相對于取 向膜表面大致垂直地排列就沒有特別限定。本發(fā)明適合于垂直取向模 式中的液晶的取向穩(wěn)定化和響應(yīng)速度提高。另外，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 聚合物的表面形狀，優(yōu)選在垂直取向膜上進(jìn)行聚合物的形成。
另外，在本發(fā)明中，更優(yōu)選在取向膜表面部分地形成上述聚合物 的方式與使用垂直取向膜作為取向膜的方式的組合方式。S卩，更優(yōu)選 上述一對基板的至少一個(gè)具備垂直取向膜、上述聚合物部分地形成在 垂直取向膜表面。根據(jù)上述組合，能夠進(jìn)一步抑制對比度比的降低， 并且能夠?qū)崿F(xiàn)液晶的取向穩(wěn)定化。即，通過在取向膜表面部分地形成 上述聚合物，能夠抑制對比度比的大幅降低，并且通過使用垂直取向 膜作為取向膜并良好地形成本發(fā)明的聚合物的表面形狀，能夠更有效 地實(shí)現(xiàn)液晶的取向穩(wěn)定化。 ._
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)液晶的取向穩(wěn)定化和響應(yīng) 速度提高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的顯示品質(zhì)。這樣的液晶顯示裝置例如 適合用作車載用顯示裝置。
具體實(shí)施例方式
以下舉出實(shí)施例，參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不 僅限定于這些實(shí)施例。 (實(shí)施例1)
在本實(shí)施例中，如以下那樣進(jìn)行PSA化處理，制作出MVA模式 的液晶顯示面板。
首先，準(zhǔn)備在陣列側(cè)基板和相對側(cè)基板的表面上分別形成有垂直 取向膜(日產(chǎn)化學(xué)株式會(huì)社制造)的空面板。陣列側(cè)基板中，對每個(gè)像素設(shè)置像素電極，能夠利用薄膜晶體管控制對像素電極的電壓施加。 相對側(cè)基板中，對每個(gè)像素設(shè)置著色層，在取向膜下設(shè)置共用電極。 垂直取向膜由聚酰亞胺構(gòu)成。另外，在本實(shí)施例中，在相對側(cè)基板的 共用電極與取向膜之間形成肋狀的突起構(gòu)造物，在陣列側(cè)基板的像素 電極上形成狹縫。
然后，在空面板中注入添加有0.3wt。/。的具有甲基丙烯?；亩喙?能丙烯酸酯單體的負(fù)型液晶(默克公司制造，飽和電壓6V)，制作出 PSA化處理前的液晶顯示面板。接著，通過以下所示的2階段照射進(jìn) 行PSA化處理。l次照射中，向液晶層施加10V的交流電壓，同時(shí)， 以照射光強(qiáng)度25mW/cm2、照射光量30J / cm2 (均為I線(365nm) 基準(zhǔn))的條件照射在波長300 400nm之間具有亮線峰的紫外線，在取 向膜表面形成將多官能丙烯酸酯單體聚合而成的PSA化聚合物。由此， 液晶的初始傾斜(預(yù)傾)被固定化。2次照射中，不向液晶層施加電壓， 在熒光燈下暴露48小時(shí)，將液晶層中的殘留單體除去。另外，2階段 照射全部從陣列側(cè)基板一側(cè)進(jìn)行。陣列側(cè)基板的透過區(qū)域的主要的層 結(jié)構(gòu)為玻璃基板/柵極絕緣膜(SiNx) /最終保護(hù)膜(SiNx) /層間 絕緣膜(丙烯酸樹脂)/透明電極(ITO) /取向膜(聚酰亞胺)。通 過以上工序，本實(shí)施例的液晶顯示面板完成。另外，在面板的兩面設(shè) 置相位差板、偏光板等，如果是透過型的液晶顯示裝置，則能夠通過 在液晶顯示面板的與顯示面相反的一側(cè)設(shè)置背光源等，制作液晶顯示 裝置。 (實(shí)施例2)
使陣列側(cè)基板和相對側(cè)基板的取向控制構(gòu)造圖案從MVA用的狹 縫、肋彎曲圖案成為評價(jià)用的狹縫條紋圖案(在陣列側(cè)基板和相對側(cè) 基板兩者上設(shè)置有狹縫的圖案)，除此以外，按照與實(shí)施例1同樣的方 法制作出實(shí)施例2的液晶顯示面板。 (比較例1)
作為比較例1，制作出沒有進(jìn)行PSA化處理的情況下的液晶顯示 面板。比較例1的液晶顯示面板的制作，除了不進(jìn)行在上述的負(fù)型液 晶中添加具有甲基丙烯?；亩喙倌鼙┧狨误w的工序以外，使用 與實(shí)施例1同樣的方法進(jìn)行。(比較例2)
除了在PSA化處理的1次照射時(shí)不向液晶層施加電壓以外，按照 與實(shí)施例2同樣的方法，制作出比較例2的液晶顯示面板。 (比較例3)
除了在PSA化處理的1次照射時(shí)使紫外線照射量成為很少的條件 (4J/cm2)以外，按照與實(shí)施例2同樣的方法，制作出比較例3的液 晶 顯示面板。
為了對上述那樣制作出的液晶顯示面板的構(gòu)造特征和/或特性進(jìn) 行檢驗(yàn)，進(jìn)行了 (1) SEM觀察和TEM觀察、(2) AFM表面分析、和 (3)液晶的響應(yīng)分析。 (1) SEM觀察和TEM觀察
對于實(shí)施例1和比較例1的液晶顯示面板，將一個(gè)基板剝離，以 不將在取向膜表面形成的PSA化聚合物溶解的方式使用IPA (異丙醇) 進(jìn)行液晶的除去。對于這樣得到的試樣，分別通過掃描電子顯微鏡 (SEM)和透過電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行取向膜表面的平面SEM觀察 和截面TEM觀察。
圖3是取向膜表面的平面SEM照片，(a)表示從實(shí)施例1的液晶 顯示面板制作的進(jìn)行了PSA化處理的試樣，(b)表示從比較例l的液 晶顯示面板制作的沒有進(jìn)行PSA化處理的試樣。此外，圖3的SEM照 片是在加速電壓5kV、倍率100k (IO萬倍)的條件下拍攝的。
圖4一 1是取向膜表面的截面TEM照片，是對從圖4—2的虛線內(nèi) 所示的像素內(nèi)的大致中央部切出的試樣進(jìn)行觀察而得到的照片。(a) 表示從實(shí)施例1的液晶顯示面板制作的進(jìn)行了 PSA化處理的試樣，(b) 表示從比較例1的液晶顯示面板制作的沒有進(jìn)行PSA化處理的試樣。 在圖4一1中，用箭頭表示在取向膜上形成有PSA化聚合物的部位。
根據(jù)圖3和圖4_1所示的取向膜表面的平面SEM照片和截面 TEM照片，在從實(shí)施例1的液晶顯示面板制作的進(jìn)行了 PSA化處理的 試樣中，在取向膜上形成有多個(gè)點(diǎn)狀的突起，但是在沒有進(jìn)行PSA化 處理的試樣中，沒有發(fā)現(xiàn)這樣的突起。由此可知，在取向膜表面上部 分地(離散地)形成有PSA化聚合物。當(dāng)這樣離散地形成有PSA化聚 合物時(shí)，對液晶賦予初始傾斜的部分不會(huì)過多，因此，在垂直取向模
9式等顯示模式中能夠得到高對比度。
PSA化聚合物是否部分地形成在取向膜表面上，依賴于(A)單體 和取向膜的材料條件、和(B)單體添加量和紫外線照射條件。關(guān)于(A)， 優(yōu)選為對單體的濕潤性(分散性)低的取向膜。關(guān)于(B)，優(yōu)選為單 體添加量少、聚合反應(yīng)緩慢進(jìn)行的紫外線照射條件。可知例如在關(guān)于 (A)，單體使用具有丙烯酰基或甲基丙烯?；亩喙倌鼙┧狨误w， 取向膜使用由聚酰亞胺構(gòu)成的垂直取向膜，關(guān)于(B)，單體添加量為 0.3wt。/。以下、紫外線強(qiáng)度為30mW/cr^以下(I線基準(zhǔn))的條件下， 本發(fā)明中的PSA化聚合物能夠部分地形成在取向膜表面。 (2) AFM表面分析
對于實(shí)施例2、比較例2和比較例3的液晶顯示面板，將一個(gè)基板 剝離，以不將在取向膜表面形成的PSA化聚合物溶解的方式使用IPA (異丙醇)進(jìn)行液晶的除去。對于這樣得到的試樣，分別通過原子間 力顯微鏡(AFM)進(jìn)行PSA化聚合物的表面分析。
圖5表示從比較例2的液晶顯示面板制作的試樣的AFM表面分析 結(jié)果。BP,圖5是在不施加電壓的狀態(tài)下進(jìn)行PSA化處理時(shí)的結(jié)果。 圖5 (a)是表示分析結(jié)果的立體圖，圖5 (b)是表示分析結(jié)果的平面 圖，圖5 (c)禾卩(d)分別是表示(a)禾卩(b)中所示的線段A—B和 線段C一D的截面的截面圖。此外，在圖5 (b)所示的區(qū)域中，沒有 配置透明電極(ITO)。
圖6表示從比較例3的液晶顯示面板制作的試樣的AFM表面分析 結(jié)果。艮卩，圖6是在施加電壓的狀態(tài)(10V)下進(jìn)行了PSA化處理、 但是紫外線照射量比實(shí)施例2少的條件(4J/cm2)時(shí)的結(jié)果。
圖7表示從實(shí)施例2的液晶顯示面板制作的試樣的AFM表面分析 結(jié)果。即，圖7是通過在施加電壓的狀態(tài)(10V)下、以照射光強(qiáng)度 25mW/cm2、照射光量30J / cm2 (均為I線(365nm)基準(zhǔn))的照射 條件照射在波長300 400nm之間具有亮線峰的紫外線而進(jìn)行了 PSA 化處理時(shí)的結(jié)果。圖7 (a)是表示分析結(jié)果的立體圖，圖7 (b)是表 示分析結(jié)果的平面圖，圖7 (c)是表示圖7 (b)所示的區(qū)域的電極的 配置的平面圖，圖7 (d)和(e)分別是表示(a)和(b)中所示的線 段E—F和線段G—H的截面的截面圖。圖7 (a)、 (b)、 (d)禾n (e)中的白箭頭表示由PSA化聚合物形成的突起的頂點(diǎn)方位和PSA化聚合 物的傾斜方位，這些方位為相互大致相反方向。此外，在圖7 (c)所 示的區(qū)域中，交替地形成有透明電極(ITO) 21及其狹縫21a。
如圖5所示，在沒有施加電壓的狀態(tài)下進(jìn)行光聚合時(shí)，形成在平 面形狀或截面形狀中沒有指向性的凸型的PSA化聚合物。另外，如圖 6所示，即使在施加電壓的狀態(tài)(10V)下，但在紫外線照射量少的條 件(4J/cm2)下進(jìn)行光聚合時(shí)，形成在平面形狀或截面形狀中沒有指 向性的大致針形的PSA化聚合物。另一方面，如圖7所示，在施加電 壓的狀態(tài)(10V)下，在紫外線照射量充分的條件(30J/cm2)下進(jìn)行 光聚合時(shí)，形成在平面形狀或截面形狀中具有指向性的大致鋸形的 PSA化聚合物。另外可知，PSA化聚合物的平面形狀為具有銳角頂點(diǎn) 的大致楔形，其頂點(diǎn)方位朝向微細(xì)的電極狹縫的延伸方位。通過形成 這樣的形狀的PSA化聚合物，在本發(fā)明中能夠得到取向穩(wěn)定化的效果。
在此，對在圖3所示的平面SEM照片和圖4一1所示的截面TEM 照片、與圖5 7所示的AFM表面分析結(jié)果中，在取向膜表面形成的 PSA化聚合物看起來不同的理由進(jìn)行說明。在平面SEM觀察和截面 TEM觀察中使用電子束對"更微觀的區(qū)域"JS行掃描，而AFM使用 稱為懸臂的探頭(觸針)對"更宏觀的區(qū)域"進(jìn)行掃描。因此，平面 SEM照片和截面TEM照片以均勻的倍率將對象物放大顯示，而在AFM 表面分析中，為了強(qiáng)調(diào)表面形狀，提高了高度方向的倍率進(jìn)行放大顯 示。通過該差別，在AFM表面分析中，由在取向膜表面形成的PSA 化聚合物產(chǎn)生的凹凸被強(qiáng)調(diào)顯示。另外，在AFM中，使用稱為懸臂的 探頭(觸針)掃描對象物，因此，即使PSA化聚合物離散地形成在取 向膜表面，當(dāng)PSA化聚合物以某種程度以上的密度形成時(shí)，在平坦部 探針也會(huì)產(chǎn)生微小振動(dòng)，從而難以顯示平坦部。
另外，對于從實(shí)施例1的液晶顯示面板得到的試樣也通過AFM進(jìn) 行了 PSA化聚合物的表面分析。圖8表示從實(shí)施例1的液晶顯示面板 制作的試樣的AFM表面分析結(jié)果。SP，圖8是在MVA模式的液晶顯 示面板中，通過在施加電壓的狀態(tài)(10V)下、以照射光強(qiáng)度25mW/ cm2、照射光量30J/cm2 (均為I線(365nm)基準(zhǔn))的照射條件照射 在波長300 400nm之間具有亮線峰的紫外線而進(jìn)行了 PSA化處理時(shí)
ii的結(jié)果。圖8 (a)是表示進(jìn)行了表面分析的區(qū)域的像素的平面圖，圖 8 (b)是表示分析結(jié)果的立體圖，圖8 (c)是表示分析結(jié)果的平面圖， 圖8 (d)是示意性地表示(c)所示的區(qū)域的液晶的取向方位的平面圖， 圖8 (e)和(f)分別是表示(a)和(c)中所示的線段I一J和線段K 一L的截面的截面圖。此外，圖8 (a)和(b)中的白箭頭表示探頭(觸 針)的掃描方位。圖8 (b)、 (c)、 (e)禾卩(f)中的白箭頭表示由PSA 化聚合物形成的傾斜突起的頂點(diǎn)方位和傾斜方位。此外，在圖8 (c) 所示的區(qū)域中，在整個(gè)面上配置有透明電極(ITO) 21。
如圖8所示可知，在將PSA技術(shù)應(yīng)用于MVA模式的液晶顯示面 板的情況下，也形成在截面形狀中具有指向性的大致鋸形的PSA化聚 合物，其傾斜面的傾斜方位與施加電壓時(shí)的液晶的取向方位大致一致。 另外可知，PSA化聚合物的平面形狀為具有銳角頂點(diǎn)的大致楔形，其 頂點(diǎn)方位與液晶在施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相反方向。另外，突 起的傾斜面的傾斜角為2 4° ，突起的高度為50 200nm。通過形成 這樣的形狀的PSA化聚合物，在本發(fā)明中能夠得到取向穩(wěn)定化的效果。
圖9表示由PSA化聚合物34a形成的傾斜突起的頂點(diǎn)方位與液晶 分子12的取向方位的關(guān)系。如在圖9 (a)中用平面圖表示的那樣，傾 斜突起的頂點(diǎn)方位與液晶分子12的取向方位為相反方向，傾斜突起的 傾斜方位與液晶分子12的取向方位為相同方向。這是因?yàn)槿缭趫D9 (b)中用截面圖表示的那樣，傾斜突起在楔形的頂點(diǎn)部最高，傾斜面 與頂點(diǎn)方位反向地傾斜。此外，在圖9 (b)中，用倒三角的箭頭表示 的范圍是主傾斜面。
PSA化聚合物在取向膜表面是否表現(xiàn)出上述那樣的各向異性，依 賴于(C)液晶的取向條件、和(D)光聚合時(shí)的施加電壓和紫外線照 射條件。關(guān)于(C)，優(yōu)選為取向膜表面附近的液晶更均勻的取向條件。 關(guān)于(D)，優(yōu)選為取向膜表面附近的液晶更傾斜、并且PSA化聚合物 充分地成長的條件?？芍缭陉P(guān)于(C)，為液晶不扭轉(zhuǎn)取向、并且 液晶取向的方位角偏移少的取向條件，關(guān)于(D)，使光聚合時(shí)的施加 電壓為液晶材料的飽和電壓的1.5倍(例如在使用飽和電壓6V的液晶 材料的情況下為9V)以上、使紫外照射量為8J / cm2以上(I線基準(zhǔn)) 的條件下，PSA化聚合物在取向膜表面表現(xiàn)出各向異性。對由于形成PSA化聚合物而產(chǎn)生的液晶響應(yīng)速度提高的效果進(jìn)行
了模擬。對以下的4個(gè)條件(p) (s)進(jìn)行了響應(yīng)分析。條件(s) 相當(dāng)于實(shí)施例l和實(shí)施例2。在本模擬中，如圖10—1 10—10所示， 對在縱20pm、橫40pm的一對陣列側(cè)/相對側(cè)基板30、 40之間配置 有液晶層22、并且在一對陣列側(cè)/相對側(cè)電極31、 41的一端以相互不 相對的配置關(guān)系設(shè)置有寬3pm的狹縫31a、 41a的構(gòu)造體進(jìn)行了分析。 此外，在構(gòu)造體的外邊緣(鄰接部分的邊界線)的外側(cè)方向，以構(gòu)造 體的縱橫方向的邊界線作為對稱軸，線對稱的構(gòu)造體連續(xù)。 (p)沒有PSA化聚合物、液晶沒有初始傾斜的條件
在圖12中記載為"沒有聚合物(無取向)" (q)有PSA化聚合物、液晶沒有初始傾斜的條件
在圖12中記載為"有聚合物(無取向)" (r)沒有PSA化聚合物、液晶在整個(gè)面上均勻地初始傾斜的條件
在圖14中記載為"沒有聚合物(整面取向)" (s)有PSA化聚合物，液晶僅在PSA化聚合物上初始傾斜的條件 在圖14中記載為"有聚合物(部分取向)"
在條件(p)下，在圖IO—I和10—2所示的構(gòu)造的液晶顯示面板 中，在陣列側(cè)/相對側(cè)電極31、 41界面的液晶預(yù)傾角90° 、液晶層 22的厚度3pm、施加電壓6V、負(fù)型液晶(電極面平行方向的相對 介電常數(shù)^ = 3.3，電極面法線方向的相對介電常數(shù)^2=6.1)的條件下 進(jìn)行了模擬。
在條件(q)下，在圖10—3和10—4所示的構(gòu)造的液晶顯示面板 中，除了條件(p)以外，在使PSA化聚合物34a為將多官能丙烯酸酯 單體聚合而成的丙烯酸類樹脂、相對介電常數(shù)8=3.2、高度d二170nm 的條件下進(jìn)行了模擬。另外，如圖10 — 5所示，由PSA化聚合物34a 形成的傾斜突起的平面形狀為底邊3,、高3(im的等腰三角形，鄰接 的突起的頂點(diǎn)間的間隔為lpm。此外，其它的條件與條件(p)相同。
在條件(r)下，在圖10—6禾卩10—7所示的構(gòu)造的液晶顯示面板 中，在陣列側(cè)電極31界面的液晶預(yù)傾角88° 、相對側(cè)電極41界面 的液晶預(yù)傾角90° 、液晶層22的厚度3pm、施加電壓6V、負(fù)型
13液晶(Sl = 3.3， s2=6.1)的條件下進(jìn)行了模擬。此外，圖10 — 7中的 白箭頭表示液晶的預(yù)傾方位。
在條件(s)下，在圖10 — 8 10—10所示的構(gòu)造的液晶顯示面板 中，除了條件(r)以外，與條件(q)同樣，在使PSA化聚合物34a 為將多官能丙烯酸酯單體聚合而成的丙烯酸類樹脂、相對介電常數(shù)s =3.2、高度d二170nm的條件下進(jìn)行了模擬。此外，圖10—9和10 — 10中的白箭頭表示液晶32的預(yù)傾方位。
圖11 14表示條件(p) (s)的響應(yīng)分析結(jié)果。圖11和13是 表示液晶的取向根據(jù)施加電壓后的經(jīng)過時(shí)間而變化的情況的圖，圖11 (a) (c)分別表示條件(p)下的電壓施加5msec后、10msec后、 20msec后，圖11 (d) (f)分別表示條件(q)下的電壓施加5msec 后、10msec后、20msec后，圖13 (a) (c)分別表示條件(r)下 的電壓施加5msec后、10msec后、20msec后，圖13 (d) (f)分別 表示條件(s)下的電壓施加5msec后、10msec后、20msec后。圖12 是將透過光強(qiáng)度根據(jù)施加電壓后的經(jīng)過時(shí)間而變化的情況在條件(p) 和(q)下進(jìn)行比較表示的圖。圖14是將透過光強(qiáng)度根據(jù)電壓施加后 的經(jīng)過時(shí)間而變化的情況在條件(r)一和(s)下進(jìn)行比較表示的圖。
在此，條件(p)是假設(shè)在取向膜表面只有液晶、在沒有施加電壓 的狀態(tài)下液晶完全沒有初始傾斜(預(yù)傾)的狀態(tài)。條件(q)是假設(shè)在 取向膜表面形成有PSA化聚合物、在沒有施加電壓的狀態(tài)下液晶完全 沒有初始傾斜的狀態(tài)，即不施加電壓進(jìn)行了PSA化處理時(shí)的狀態(tài)。根 據(jù)條件(p)和(q)的結(jié)果的比較，能夠檢驗(yàn)響應(yīng)速度是否由于表面 形狀具有各向異性的PSA化聚合物作為電介質(zhì)起作用而改善。
另外，條件(r)是假設(shè)在取向膜表面只有液晶、在沒有施加電壓 的狀態(tài)下液晶在整個(gè)面上初始傾斜的狀態(tài)，即進(jìn)行了摩擦等整面取向 處理的狀態(tài)。條件(s)是假設(shè)在取向膜表面形成有PSA化聚合物、在 沒有施加電壓的狀態(tài)下僅PSA化聚合物上的液晶初始傾斜的狀態(tài)，即 施加電壓進(jìn)行了PSA化處理的本發(fā)明的狀態(tài)。另外，在本模擬中，為 方便起見，假定僅一個(gè)基板一側(cè)初始傾斜的狀態(tài)。根據(jù)條件(r)和(s) 的結(jié)果的比較，能夠檢驗(yàn)在表面形狀具有各向異性的PSA化聚合物作 為本發(fā)明的傾斜突起起作用時(shí)，響應(yīng)速度改善到何種程度。
14根據(jù)圖12所示的結(jié)果，在沒有初始傾斜的情況下，即使有PSA化
聚合物，也不能僅通過其作為電介質(zhì)的電場效應(yīng)而改善響應(yīng)速度。與
此相對，從圖14所示的結(jié)果可知，在有初始傾斜的情況下，通過部分 地形成PSA化聚合物的傾斜突起，利用其形狀效應(yīng)，能夠?qū)㈨憫?yīng)速度 改善到與在整個(gè)面具有初始傾斜的狀態(tài)接近的水準(zhǔn)。
(4)液晶的取向分析
對由于形成PSA化聚合物而產(chǎn)生的對液晶的取向狀態(tài)的影響進(jìn)行 了模擬。作為模擬條件，與上述的響應(yīng)分析同樣，使用4個(gè)條件(p)
(s)。圖15表示在取向分析中使用的計(jì)算條件。此外，沒有記載的條 件以響應(yīng)分析的條件為基準(zhǔn)。
圖16 19表示對條件(p) (s )的取向分析結(jié)果。圖16與條 件(p)對應(yīng)，圖17與條件(q)對應(yīng)，圖18與條件(r)對應(yīng)，圖19 與條件(s)對應(yīng)。另外，各圖的(a)表示極角隨時(shí)間的變化，(b)表 示方位角隨時(shí)間的變化。極角是液晶分子相對于電極面的傾角。方位 角是表示當(dāng)將液晶分子投影到電極面時(shí)，從液晶分子的接近電極面的 一側(cè)的端部向另一端的方位的角度，在完全沒有液晶取向的方位角偏 —移的情況下為0。。在此，在取向分析中，僅摘出圖15所示的分析截 面的液晶取向。
根據(jù)圖16和17所示的結(jié)果，在沒有初始傾斜的情況下，雖然有 PSA化聚合物的作為電介質(zhì)的電場效應(yīng)，但是極角和方位角的取向偏 移反而變大。與此相對，從圖18和19所示的結(jié)果可知，在有初始傾 斜的情況下，通過由PSA化聚合物的傾斜突起產(chǎn)生的形狀效應(yīng)，極角 和方位角的取向偏移改善到與在整個(gè)面上有初始傾斜的狀態(tài)接近的水 準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)取向的穩(wěn)定化。
此外，本申請以2006年8月10日申請的日本專利申請2006 — 218916號(hào)為基礎(chǔ)，主張基于巴黎條約或進(jìn)入國的法規(guī)的優(yōu)先權(quán)。該日
本專利申請的內(nèi)容整體作為參照而被納入本申請中。
另外，本申請說明書中的"以上"和"以下"包括該數(shù)值(邊界值)。


15圖1是表示MVA模式的液晶層示裝置的結(jié)構(gòu)的圖，(a)表示沒有 施加電壓時(shí)，(b)表示施加電壓時(shí)。
圖2是PSA技術(shù)的概念圖，(a)表示為了形成聚合物而進(jìn)行光照 射的情況，(b)表示通過光聚合形成聚合物后的液晶顯示面板。
圖3是取向膜表面的平面SEM照片，(a)表示從實(shí)施例1的液晶 顯示面板制作的進(jìn)行了PSA化處理的試樣，(b)表示從比較例1的液 晶顯示面板制作的沒有進(jìn)行PSA化處理的試樣。
圖4一1是取向膜表面的截面TEM照片，(a)表示從實(shí)施例1的 液晶顯示面板制作的進(jìn)行了 PSA化處理的試樣，(b)表示從比較例1 的液晶顯示面板制作的沒有進(jìn)行PSA化處理的試樣。
圖4一2是表示圖4一1所示的截面的切出部位的平面圖。(a)是 實(shí)施例1， (b)是比較例1。
圖5是從比較例2的液晶顯示面板制作的試樣的AFM表面分析結(jié) 果，(a)是立體圖，(b)是平面圖，(c)和(d)分別是表示(a)和(b) 中所示的線段A—B和線段C一D的截面的截面圖。
圖6是從比較例3的液晶顯示面板制作的試樣的AFM表面分析結(jié) 果的立體圖。
圖7是從實(shí)施例2的液晶顯示面板制作的試樣的AFM表面分析結(jié) 果，(a)是立體圖，(b)是平面圖，(c)是表示(b)所示的區(qū)域的電 極的配置的平面圖，(d)和(e)分別是表示(a)禾n (b)中所示的線 段E—F和線段G—H的截面的截面圖。
圖8是從實(shí)施例1的液晶顯示面板制作的試樣的AFM表面分析結(jié) 果，(a)是表示進(jìn)行表面分析的區(qū)域的像素的平面圖，(b)是表示分 析結(jié)果的立體圖，(c)是表示分析結(jié)果的平面圖，(d)是示意性地表 示(c)所示的區(qū)域的液晶的取向方位的平面圖，(e)和(f)分別是表 示(b)和(c)中所示的線段I—J和線段K一L的截面的截面圖。
圖9是表示由PSA化聚合物形成的傾斜突起的頂點(diǎn)方位與液晶分 子的取向方位的關(guān)系的圖，(a)是平面圖，(b)是截面圖。
圖10—1是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(p)的液晶顯示面板 的平面圖。
圖10—2是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(p)的液晶顯示面板的截面圖。
圖10—3是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(q)的液晶顯示面板
的平面圖。
圖10—4是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(q)的液晶顯示面板 的截面圖。
圖10—5是用于對圖10—3的由PSA化聚合物形成的傾斜突起的 平面形狀進(jìn)行說明的放大平面圖。
圖10—6是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(r)的液晶顯示面板 的平面圖。
圖10—7是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(r)的液晶顯示面板 的截面圖。
圖10—8是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(s)的液晶顯示面板 的平面圖。
圖10—9是在液晶的響應(yīng)分析中使用的條件(s)的液晶顯示面板 的截面圖。
圖10_ 10是用于對圖10 — 8的由PSA化聚合物形成的傾斜突起的 平面形狀進(jìn)行說明的放大平面圖。
圖ll是表示液晶的取向根據(jù)施加電壓后的經(jīng)過時(shí)間而變化的情況 的圖，(a) (c)分別表示條件(p)中的施加電壓5msec后、10msec 后、20msec后，圖11 (d) (f)分別表示條件(q)中的施加電壓 5msec后、10msec后、20msec后。
圖12是將透過光強(qiáng)度根據(jù)電壓施加后的經(jīng)過時(shí)間而變化的情況在 條件(p)和(q)下進(jìn)行比較表示的圖。
圖13是表示液晶的取向根據(jù)施加電壓后的經(jīng)過時(shí)間而變化的情況 的圖，(a) (c)分別表示條件(r)中的施加電壓5msec后、10msec 以后、20msec后，圖13 (d) (f)分別表示條件(s)中的施加電壓 5msec后、10msec后、20msec后。
圖14是將透過光強(qiáng)度根據(jù)電壓施加后的經(jīng)過時(shí)間而變化的情況在 條件(r)和(s)下進(jìn)行比較表示的圖。
圖15是表示在液晶的取向分析中使用的計(jì)算條件的液晶顯示面板 的平面圖。
17圖16是表示條件(p)的取向分析結(jié)果的圖，(a)表示極角隨時(shí) 間的變化，(b)表示方位角隨時(shí)間的變化。
圖17是表示條件(q)的取向分析結(jié)果的圖，(a)表示極角隨時(shí) 間的變化，(b)表示方位角隨時(shí)間的變化。
圖18是表示條件(r)的取向分析結(jié)果的圖，(a)表示極角隨時(shí)間 的變化，(b)表示方位角隨時(shí)間的變化。
圖19是表示條件(s)的取向分析結(jié)果的圖，(a)表示極角隨時(shí)間 的變化，(b)表示方位角隨時(shí)間的變化。
符號(hào)說明
11、21電極
lla、21a、31a、 41a 狹縫
12、32液晶
13突起構(gòu)造物
14單體(monomer)
14a聚合物(polymer)
15取向膜
16光
22液晶層
30、40陣列側(cè)/相對側(cè)基板
31陣列側(cè)電極
34aPSA化聚合物
41相對側(cè)電極
權(quán)利要求
1. 一種液晶顯示裝置，其包括一對基板和被夾持在該基板間的液晶層，其特征在于該一對基板的至少一個(gè)在與所述液晶層接觸的面上具有聚合物，該聚合物的表面形狀從基板截面方向看大致為鋸形，并且，其傾斜面的傾斜方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相同方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于-所述聚合物的表面形狀從基板垂直方向看大致為楔形，并且，其頂點(diǎn)方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相反方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述一對基板的至少一個(gè)具備取向膜， 所述聚合物部分地形成在取向膜表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述一對基板的至少一個(gè)具備垂直取向膜， 所述聚合物形成在垂直取向膜表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述一對基板的至少一個(gè)具備垂直取向膜， 所述聚合物部分地形成在垂直取向膜表面。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠?qū)崿F(xiàn)液晶的取向穩(wěn)定化和響應(yīng)速度提高的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置包括一對基板、和被夾持在上述基板間的液晶層，上述一對基板的至少一個(gè)在與液晶層接觸的面上具有聚合物，上述聚合物的表面形狀從基板截面方向看大致為鋸形，并且，其傾斜面的傾斜方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相同方向，優(yōu)選為從基板垂直方向看大致為楔形，并且，其頂點(diǎn)方位與施加電壓時(shí)的液晶取向大致在相反方向。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK101460888SQ20078002081
公開日2009年6月17日 申請日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者佐佐木貴啟, 松本俊寬, 田代國廣 申請人:夏普株式會(huì)社