[发明专利]液晶显示装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示装置及其制造方法。

背景技术

液晶显示装置因显示质量高、且薄型、轻质、低耗电等优点而用途广泛，用于移动电话用显示器、数码相机用显示器等面向移动设备的显示器、台式电脑用显示器、面向印刷和设计用的显示器、医疗用显示器以及液晶电视等各种用途。随着该用途扩大，对液晶显示装置要求更高画质、更高质量，尤其是强烈要求基于高透过率化的高亮度化、低耗电化。另外，随着液晶显示装置的普及，也强烈要求低成本化。

通常，液晶显示装置的显示如下地进行：通过对被夹持在一对基板之间的液晶层的液晶分子施加电场而使液晶分子的取向方向变化，通过由此产生的液晶层的光学特性的变化来进行液晶显示装置的显示。未施加电场时的液晶分子的取向方向由对聚酰亚胺薄膜的表面实施了摩擦处理而成的取向膜来规定。以往，在每像素具有薄膜晶体管(TFT)等开关元件的有源驱动型液晶显示装置中，在夹持液晶层的一对基板上分别设置电极，并以施加于液晶层的电场的方向相对于基板面大致垂直的、所谓纵电场的方式进行设定，利用构成液晶层的液晶分子的光旋光性而进行显示。作为纵电场方式的代表性的液晶显示装置，已知扭曲向列(TN：Twisted Nematic)方式和垂直取向(VA：Vertical Alignment)方式。

在TN方式和VA方式的液晶显示装置中，视场角狭窄是一个很大的课题。因此，作为实现广视场角化的显示方式而已知IPS(In-Plane Switching；板内切换)方式和FFS(Fringe-Field Switching；边缘场切换)方式。IPS方式及FFS方式为，在一对基板的一方形成梳齿状的电极且产生的电场具有与该基板面大致平行的成分的、所谓横电场方式的显示方式，使构成液晶层的液晶分子在与基板大致平行的面内旋转动作，利用液晶层的双折射性进行显示。通过液晶分子的面内切换，具有与以往的TN方式相比较视场角广且低负载电容等优点，有望成为取代TN方式的新型液晶显示装置，且近年来正快速进步。

液晶显示元件通过电场的有无来控制液晶层中的液晶分子的取向状态。即，使设在液晶层外部的上下的偏振板成为完全正交状态，通过中间的液晶分子的取向状态而产生相位差来形成明暗的状态。在基板表面形成被称为取向膜的高分子薄膜，并通过界面处的高分子链与液晶分子之间的基于范德瓦尔斯力的分子间相互作用而使液晶分子沿该高分子的排列方向排列，由此实现对未对液晶施加电场的状态下的取向状态进行控制。该作用也被称为取向限制力或液晶取向能的赋予、取向处理。

对于液晶显示器的取向膜多使用聚酰亚胺。其形成方法为，将作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸溶于各种介质中，并通过旋转涂布或印刷而涂布在基板上，通过将基板以200℃以上的高温进行加热，除去溶剂，并且使聚酰胺酸发生酰亚胺化闭环反应而成为聚酰亚胺。此时为膜厚为100nm左右的薄膜。在该聚酰亚胺薄膜表面上通过摩擦布将表面沿恒定方向摩擦，由此使表面的聚酰亚胺高分子链沿该方向取向，实现表面高分子的异方性高的状态。但是，存在由于摩擦引起静电和异物的产生、由基板表面的凹凸引起的摩擦不均匀等问题，因此采用不需要与摩擦布接触而是使用偏振光来控制分子取向的光取向法。

在液晶取向膜的光取向法中，存在如偶氮色素那样通过照射偏振的紫外线而使分子内的几何配置发生变化的光异性化型、和肉桂酸或香豆素、查尔酮(chalcone)等通过偏振的紫外线而使分子骨架彼此发生化学键合的光二聚物化型等，但光分解型适于作为液晶取向膜而具有可靠性和实际成果的聚酰亚胺的光取向，其中光分解型为，通过对高分子照射偏振的紫外线，仅将沿该方向排列的高分子链切断分解，从而留下与其偏振方向垂直的方向的高分子链。

关于这样的光取向方法的原理，例如被非专利文献1所公开。在各种液晶显示方式中研究了该方法，其中，关于IPS方式，专利文献1中公开了如下液晶显示装置，其减少了由初始取向方向的变动引起的显示不良的产生，具有稳定的液晶取向、量产性、且具有对比度提高了的高品质画质。其中，公开了通过对由环丁烷四羧酸二酐及/或其衍生体、和芳香族二胺形成的聚酰胺酸或聚酰亚胺实施加热、红外线照射、远红外线照射、电子束照射、放射线照射中的至少一种的二次处理的取向处理，而提供所述取向控制能。