CN1971381B

CN1971381B - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN1971381B
Application number: CN2006101495647A
Authority: CN
Inventors: 酒井亚纪; 国松登; 园田英博; 小林节郎; 仓桥永年
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd; Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc; Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-11-20
Also published as: KR100867166B1; JP5311354B2; TWI354842B; KR20070053643A; JP2012027486A; CN1971381A; TW200725124A

Abstract

本发明提供一种被赋予了所希望的值的延迟的液晶显示装置。在本发明的液晶显示装置中，通过光照射而被取向的取向膜(ORI1、ORI2)具有1.0nm以上的方位角延迟值，使锚定强度为1.0×10^-3Jm^-2以上。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置。本发明尤其适于通过照射光对取向膜实施了取向处理的液晶显示装置。

背景技术

在液晶显示装置的制造中，作为液晶取向控制层的通常处理，进行在由聚酰亚胺等构成的有机膜上用布摩擦基板、即所谓摩擦的处理。该摩擦处理存在这样的问题：出现由摩擦时产生的尘垢导致的污染、由对安装有TFT型元件的透明基板的摩擦导致的静电损伤，基于这些而制造成品率降低。为此，希望有非接触的液晶取向技术，作为其方法之一有光取向处理(专利文献1)。

在专利文献1(USP.5604615)公开的技术是这样的技术：对形成于透明基板上的有机取向膜照射偏振紫外线，使构成有机取向膜的分子产生与紫外线的偏振方向相对应的化学变化，由此对有机取向膜施加液晶取向的方向性和预倾角。因此，根据该技术，能够防止产生由摩擦时产生的尘垢导致的污染和对TFT型元件安装基板的静电损伤，能够防止制造成品率的降低。

另外，在如今的液晶显示装置中，为了扩大液晶显示装置的视场角，或为了补偿以在液晶显示装置中所使用的两对基板夹持着液晶层的液晶单元的残留相位差，在以两对基板夹持着液晶层的液晶单元与该液晶单元的偏振片之间夹入称为相位差片的具有方位角延迟的层，例如从光入射侧起依次层叠偏振片、相位差片、液晶单元、相位差片、偏振片。

例如，在液晶分子以大致90°扭曲取向的TN型液晶单元中，如专利文献2(日本专利特开平6-167707)所示，改变视角也能够抑制色调反转。另外，在液晶分子平行取向的常白(normally white)型的均匀取向的液晶单元中，如专利文献3(日本专利特开2003-255347)所示，为了补偿液晶单元内的残留相位差而使用相位差片。在是液晶分子相对于液晶单元的板垂直取向的、所谓VA型液晶单元中，如专利文献4(日本专利特开平11-2842)所记载的那样，重视视角特性而仅实施少量摩擦，由此在接通时液晶分子歪斜，并仅有些许扭曲。在该情况下，液晶分子相对于液晶单元未完全垂直，因此在液晶单元内产生残留相位差。但是，考虑到该相位差并不很大，其影响不如均匀取向的情况，又难以取得相位差小的相位板，因而不进行相位差的补偿。

发明内容

尽管光取向处理具有上述那样的特点，但至今仍没有被实用化的例子。其原因在于，光取向处理所得到的液晶显示装置与用摩擦处理所得到的液晶显示装置相比，在使液晶显示装置的画面长时间显示相同的图像，停止其画面显示后例如进行全灰色显示时，极其容易产生前一图像发生残留而显示出的所谓余像，因而被判断为作为显示装置实用方面性能不足。

该余像具有在常闭的显示模式中也能看到黑显示(无施加电压的初始取向状态)的特征，这是由于取向限制层的取向限制力较弱这样的原因而产生的。众所周知，通过光取向处理得到的液晶显示装置的锚定强度仅能得到经摩擦处理的液晶显示装置的1/10～1/100以下的值，要实现光取向处理的实用化，在光取向处理中得到与摩擦同等程度的锚定强度是必不可少的。

另外，用于扩大液晶显示装置的视场角、或用于补偿用液晶显示装置所使用的两对基板夹持着液晶层的液晶单元的残留相位差的相位差片，要取得具有相位差为80nm以下的小相位差的相位板通常较为困难，会成为高成本的液晶显示装置。除此之外，如专利文献5(日本专利特开平10-48627)等所记载的那样，也有使用紫外光可聚合(UV-curable)液晶在液晶单元内部形成相位差片的技术，但为了形成该相位板而增加了暂时制作紫外光可聚合液晶单元，液晶层固化后剥下对置基板这样复杂的工序，因此制作完成的液晶显示装置仍然成本较高。

因此，本发明的第一目的在于提供一种在通过光取向处理使取向膜取向的液晶显示装置中抑制余像的产生、可靠性高的液晶显示装置及其制造方法。另外，第二目的在于提供一种能以低成本制作相位差为80nm以下的小相位差层的液晶显示装置及其制造方法。

为了达到上述目的，在本发明中，为了提高通过光取向处理使取向膜取向的液晶显示装置的锚定强度而着眼于取向膜的双折射各向异性，通过提高取向膜的方位角延迟来改进余像特性。本发明的液晶显示装置，在第一发明中，为具有由光照射而进行取向的取向膜的液晶显示装置，上述取向膜具有1.0nm以上的方位角延迟，锚定强度为1.0×10^-3Jm^-2以上。

在第二发明中，为具有取向膜的液晶显示装置，该取向膜具有1.0nm以上的方位角延迟值，锚定强度为1.0×10^-3Jm^-2以上。在这样构成的液晶显示装置中，能够做成余像水平低的液晶显示装置。

此外，该液晶显示装置在一对基板间具有液晶层地构成，该取向膜用夹着液晶层的上下两个取向膜构成，进而，该取向膜以通过光照射而进行了取向的取向膜构成。该取向膜通过照射9.0J/cm²以上的光的累计光量而构成。这样的取向膜适于IPS型液晶显示装置。

在第三发明中，在液晶显示装置中，其特征在于，在取向膜或基板上的膜具有1～80nm的方位角延迟值。

如上所述，根据本发明的第一发明，与现有技术不同，能够做成即使利用光取向处理也不容易产生余像的液晶显示装置。

具体而言，以作为通常的取向膜公知的聚酰亚胺为例，对膜厚100nm左右的取向膜实施摩擦处理，进行方位角延迟的测量时(不包括基板的残留相位差)，为0.3～0.7nm左右。使用进行了该取向处理的基板做成液晶显示装置，进行了余像评价。

具体而言，当显示图8所示那样的黑白检验图案2小时，停止该显示图案而立刻进行全黑显示时，黑白检验图案立刻消失了。在此，图8的检验图案是排列了(8-1)那样的单面黑显示和(8-2)那样的单面白显示的图案。

而在进行了非接触取向(光取向处理)的情况下，使用方位角延迟为与摩擦同等程度的0.3～0.7nm的基板，同样做成液晶显示装置，进行了余像评价，结果容易产生余像。在同等程度的膜厚下，方位角延迟的值为1.0nm以上时才达到1.0×10^-3Jm^-2以上的锚定强度，进行余像试验时，与摩擦处理同样，余像图案消失了。

这种因取向处理不同而所需的方位角延迟的大小不同的原因，认为是取向膜被赋予的方位角延迟的深度方向的分布随取向处理不同而不同的缘故。即，在摩擦处理中，由于摩擦取向膜表面，因此在取向膜表面产生方位角延迟。而在光取向处理中，虽然赋予取向性的光被取向膜吸收，但仍在取向膜的深度方向达到足够深度。

为此，认为在取向膜的整个截面区域产生方位角延迟，取向膜表面的方位角延迟只不过是该整个方位角延迟的一部分而已。特别是在IPS方式可看到的那样的因取向性的大小引起的余像，可以认为其受到取向膜表面的取向性的影响，在进行光取向处理的情况下，为了不产生余像所需的方位角延迟的值，比进行摩擦处理的情况下的方位角延迟的值大。发明人对方位角延迟的值和余像的关系进行认真研究，结果发现在第一发明所示的条件下才不产生余像。

在本发明的第二发明中，与现有技术不同，能够以低成本做出相位差为80nm以下的小相位差层。具体而言，在相同膜厚时，使用通过光照射而方位角延迟增大的取向膜，调节膜厚/照射光量或照射时的加热温度，由此，能以高精度做出相位差为80nm以下的任意的相位差层。

附图说明

图1是说明本发明的实施例1的、IPS方式的液晶板的截面结构及其轴结构的说明图。

图2是说明图1所示的构成TN方式液晶显示装置的液晶显示板的轴结构的图。

图3是表示说明本发明实施例8的、均匀型液晶板的截面结构的图。

图4表示用于说明本发明实施例8的图3所示的均匀取向型的液晶板的轴结构的图。

图5是垂直取向方式的液晶板的截面结构图。

图6是说明本发明的实施例1的、说明构成TN方式液晶显示装置的液晶板的截面结构的示意图。

图7是用于测量本发明的各实施例中的延迟的取向膜微小双折射测量***的说明图。

图8是表示黑白检验图案的图。

图9是表示取向膜形成时的照射光的累计光量与方位角延迟的关系的图。

图10是表示取向膜形成时的照射光的累计光量与锚定强度的关系的图。

图11是表示锚定强度与余像消失水平的关系的图。

图12是表示方位角延迟与余像消失水平的关系的图。

图13是总结了图9～图12的测量结果的表。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施发明的最佳实施方式进行说明。其中，本发明能以多种不同的方式实施，能不脱离本发明的主旨及其范围地对其实施方式及详细内容进行各种变更，这对本领域技术人员而言是容易理解的。因此，本发明并不解释为限定于本实施方式的记载内容。

(实施例1)

图1是说明本发明的实施例1的、IPS方式的液晶板的截面结构及其轴结构的说明图。图1的(a)是构成IPS型液晶显示装置的液晶板的截面结构图，在基板SUB1和SUB2之间夹持液晶层LC，在一基板SUB2的主面上配置有滤色片CF等有机膜，在其滤色片CF上配置有取向膜ORI2。另外，在基板SUB1的主面上配置有像素电极PX和对置电极CT，并在其上方配置有取向膜ORI1。

图1的(b)是图1的(a)所示的IPS方式的液晶板的轴结构的说明图。此外，图1的(b)中的α为0～360°的任意角度。并且，轴的朝向是表示从显示侧正面看到显示板时的方位角的方向。层叠于液晶板外表面的一对偏振片、即上侧偏振片POL2及下侧偏振片POL1这样配置，即未向液晶层施加电场时的透射率低于向液晶层LC施加电压时的透射率。例如，上侧偏振片POL2及下侧偏振片POL1隔着液晶板其各自的偏振轴相互正交地配置(所谓的正交偏振配置)。

设于液晶板的上侧和下侧的取向膜ORI2和ORI1的轴方向被设定成分别与相同基板侧的偏振片的偏振轴平行(即夹角为0°)。液晶分子沿取向膜的轴方向排列。此时的液晶层的液晶板的间隙d与折射率各向异性Δn的积Δnd(方位角延迟)的值被设定在300～400nm(测量波长589nm)的范围。

通过以上的结构，在无施加电压状态下从基板法线方向观察时的液晶层的方位角延迟为最小，由配置成正交偏振状态的上侧偏振片和下侧偏振片显示黑色。

当对液晶层施加足够高的电压时，具有正介电常数各向异性的液晶分子向在电极间形成的电场方向倾斜，与偏振片的夹角不是0°，因此在从基板法线方向观察时，根据液晶层的方位角延迟值配置成正交偏振状态的下侧偏振片POL1的光透过上侧偏振片POL2，显示白色。

基板SUB2上的滤色片CF等有机膜的制造方法、及基板SUB1上的像素电极PX和对置电极CT的制造方法，可用例如专利文献6(日本专利特开平10-55000)等方法制作。在这些基板上印刷聚酰亚胺酸、聚酰亚胺的6％N-甲基吡咯烷酮溶液，在230℃进行2小时的热处理，形成100nm左右膜厚的取向膜层OR12或OR11。对此照射偏振光，通过光取向赋予方位角延迟。

作为所使用的材料最好是光分解型的光取向性聚酰亚胺(例如分子量4000～100000)，也可以使用二胺部位为BAPP；2，2-二{4-(对氨基苯氧基)苯基}丙烷、酸酐为CBDA；1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐等。

用于进行光取向的偏振光照射装置，能够使用例如专利文献7(日本专利特开平8-136935)的图2所示结构的光学***。

在本实施例中，偏振光源使用高压水银灯(HgHP)，通过偏振光分离器将其射出光转换成具有预定偏振方向的线偏振光，通过快门使该偏振光照射基板上的取向膜。

另外，在本实施例中，所使用的偏振光照射***的照射能量是波长254nm、换算为大约15nW/cm²，在0～18J/cm²的累计光量的范围照射该线偏振后的光。此外，在照射时，将基板配置在可加热到150℃的加热板上，一边加热一边进行照射。

在基板SUB1和SUB2之间夹持液晶层LC的方法等的取向处理工序以后的液晶显示装置的制造方法，用例如专利文献6等所记载的通常方法制作。

对于用该方法制作出的液晶显示装置，分解液晶显示装置，测量基板SUB1和基板SUB2的方位角延迟和锚定强度。在此测量的方位角延迟多是充其量为0.1nm～几nm等级，因此需要高精度的光学测量装置。

在此，首先说明方位角延迟的测量方法。图2是用于测量本发明的方位角延迟的取向膜微小双折射测量***的说明图。形成这样的结构，即：从光源射出的单一波长的光通过与光轴大致正交配置的入射侧偏振片、相位差片、测量样本、透过侧偏振片而输入到光检测器。

光源和光检测器可使用市场上销售的分光光度计，在本实施例中使用日立制造双光束型分光光度计U-3310(波长狭缝宽度2nm)。测量样本从与基板SUB1、基板SUB2相邻的部位各采用2张。在分光光度计的靠近样本侧配置上述微小双折射光学***，在基准侧仅配置另1张同样规格的测量样本。

偏振片需要较高的偏振度，相位差片最好波长分散较小。在本实施例中，偏振片使用日东电工公司制造的SEG1425DU，相位差片使用将JSR公司制造的光学用耐热透明树脂(Arton Film)(1/2波长板)粘合在Corning公司制造的玻璃Corning7059上而成的板。入射侧偏振片的偏振轴与透过侧偏振片的变更轴以大致正交的方式配置(在图2中为45°和135°)，相位差片以分别相对于入射侧偏振轴和透过侧偏振轴成大约45°角度的方式配置(在图2中为0°)。

测量样本被安装于在光路上与光轴垂直的面可自由旋转的台(例如西格玛(Σ)光机制造旋转台)上，以取向轴相对于相位差片成大约0°夹角的方式配置，从波长范围400nm起到700nm之间每1nm测量光谱透射率，进而以取向轴相对于相位差片成大约90°夹角的方式配置，同样从波长范围400nm起到700nm之间每1nm测量光谱透射率，在各情况下求出当光谱透射率为最小时的波长。

以下说明使用以上述微小双折射测量***测量出的、配置在相对于相位差片成0°的方向时的光谱透射率为最小时的波长、及配置在相对于相位差片成90°的方向时的光谱透射率为最小时的波长来求出测量基板的方位角延迟的方法。

在用两张偏振片夹着光轴与y轴平行的单轴性薄膜的情况下，透过光强度用算式(1)表示。

I＝I₀[cos²ψ-sin2sin2(

-ψ)sin²δ/2] (1)

其中，I₀是入射光强度，δ＝2πΔn·d/λ。

如图2所示，当使上下的偏振轴正交、且分别与光轴成45°夹角地配置上下的偏振轴时，ψ＝90°、

＝45°，算式(1)简化成算式(2)。

I＝I₀sin²(πΔn·d/λ) (2)

透过光强度成为极小时是算式(3)的条件成立的情况。

πΔn·d/λ＝m(m＝0、1、2、...) (3)

当使用算式(3)的关系时，根据透射率极小波长(λmin)的测量求出Δn·d。在本发明中使用的相位差片是使用在波长550nm附近成为三次极小(m＝3)的相位差片，所以算式(3)成为算式(4)。

πΔn·d/λ＝3 (4)

在使光轴平行地层叠的情况下，两个使用单轴性膜的相位差片的合成相位差是两个相位差片的和，在使光轴正交地层叠的情况下，两个使用单轴性膜的相位差片的合成相位差是两个相位差片的差。在此，设相位差片的Δn·d为R，设测量基板的方位角延迟为r。设在使相位差片的光轴和取向方向平行时的测量基板的透射率极小波长为λp，设在使相位差片的光轴与取向方向正交时的透射率极小波长为λT时，从上述算式(4)得到下面的算式(5)、算式(6)。

R+r＝3λP (5)

R-r＝3λT (6)

通过将算式(5)导入算式(6)而得到算式(7)。

r＝3(λp-λT)/2 (7)

即，若使用分光光度计测量λp和λT时，可根据算式(7)求得测量基板的方位角延迟。此外，由于R和r与波长有依赖性，所以算式(7)严格说来并不正确。但是，在测量微小相位差时，λp和λT的值接近(即使大也是50nm左右)，由于在相位差片使用波长分散小的光学用耐热透明树脂，所以几乎不需要考虑在50nm左右的波长差下的方位角延迟对波长的依赖性，能够应用算式(7)。

下面，说明锚定强度的测量方法。

为了测量锚定强度，对基板SUB1、基板SUB2分别制作均匀取向的液晶板。在本实施例中制作出基板的大小为25×50mm、在基板的长边侧的两边将含有直径为10μm的玻璃纤维的热固型密封材料形成为线状的单元。

对该单元，按以下的顺序测量出锚定强度。

(1)将制作出的单元的短边侧一边浸渍在浸有液晶(Δn＝0.26)的容器2mm左右，封入液晶。将封入完成后的单元在烤炉(设定温度90℃)中老化15分钟，从烤炉中取出后放置于室温，放置一夜。

(2)使用偏振显微镜测量上述单元的光学扭曲角(

1)。在所使用的偏振显微镜成为这样的光学***：光源的光通过偏振镜、测量样本、检偏镜而输出到目视观察及光检测器(浜松フオトニクス公司制造的光电器倍增管)。用光检测器检测出的信号用A/D转换器(ヒユ一レツトパツカ一ド公司制造)而被数字输出，可取入PC。偏振镜、检偏镜可由步进电动机(最小驱动单位0.005°)驱动，使偏振镜每次旋转0.01 °，通过4次拟合求出光强度最小时的角度，然后，使检偏镜每次旋转0.01°，通过4次拟合求出光强度最小时的角度，反复进行这样的作业，从而求出透射率最小时的偏振镜角度(θ1)和检偏镜角度(θ2)，由算式(8)计算光学扭曲角(1)。

＝θ1+90-θ2 (8)

(3)沿与离心分离机的中心轴正交的方向固定单元，进行3分钟离心分离(500rpm)，再将高压气体吹入到单元内，从而除去单元内的液晶。

(4)在(1)所使用的Δn＝0.26的液晶，将调整メルク公司制造的手性(chiral)材料S-811的浓度以使间距为46μm而得到液晶混合物浸入容器，将制作出的单元的短边侧浸渍2mm左右，封入液晶。将封入完成后的单元在烤炉(设定温度90℃)中老化15分钟，从烤炉中取出后放置于室温，放置两夜。

(5)使用与(2)相同的方法计算光学扭曲角(

2)。

使用上述测量的不含有手性时的光学扭曲角(1)与含有手性时的光学扭曲角(

2)的数据，由算式(9)计算锚定强度(A

)。

A＝2K₂(2πd/P-2)/dsin(2-

1) (9)

在本实施例中做成的基板SUB1、SUB2的方位角延迟和锚定强度的测量结果示于图9和图10。另外，在这些图中，累计光量显示在0～15J/cm²的范围。

图9是表示取向膜形成时的照射光的累计光量和方位角延迟的关系。图10是表示取向膜形成时的照射光的累计光量和锚定强度的关系。

接着，对用实施例1的方法制作出的液晶显示装置，进行这样的余像消失水平确认：显示2小时图8所示的黑白检验图案，停止该显示图案后立即进行全黑显示。将该结果示于图11和图12。

图11是表示锚定强度和余像消失水平的关系的图。图12是表示方位角延迟和余像消失水平的关系的图。“余像消失水平”的各数值表示在各方位角延迟的余像消失的水平，分别是4：残留图像不消失，3：在24小时以内消失，2：在2小时以内消失，1：在20分钟以内消失，0：立刻消失。

在图13示出总结了图9～图12的测量结果的表。

在图13中，ILQ为累计光量，LV为官能试验的余像消失水平。从这些图表可知：由光照射形成的取向膜的方位角延迟和锚定强度对余像消失有显著影响。根据这次的测量结果可以确认，若在方位角延迟为1.0以上、锚定强度为0.99Jm^-2以上形成取向膜，黑白检验图案立刻消失。

在该液晶显示装置的全黑显示中，不产生条状的亮度不均。此外，用显微镜观察液晶显示装置的基板SUB1和基板SUB2的取向膜表面时，在表面未发现有伤痕。

基于以上结果，在本实施例中，以方位角延迟为1.0以上、锚定强度为0.99Jm^-2以上的方式形成取向膜。即，从该实施例可知，只要是方位角延迟为1.0以上、锚定强度为1.0Jm^-2以上的取向膜，就能够得到不产生余像的液晶显示装置。

(比较例1)

在取向膜的取向处理中，所使用的偏振光照射***的照射能量为波长254nm、换算后为大约15mW/cm²，调整照射时间使得照射量为5J/cm²地照射该被线偏振后的光。在照射时，将基板配置在可加热到150℃的加热板上，一边进行加热一边进行照射。其他的液晶显示装置的制作方法与实施例1相同。

用比较例1的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为0.7。

用比较例1的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的锚定强度相同，都为6.2×10^-4Jm^-2。

对用比较例1的方法制作出的液晶显示装置，显示2小时黑白检验图案，停止该消失图案后立刻进行全黑显示时，确认到在全黑显示中黑白检验图案存在一些余像。

(比较例2)

在取向膜的取向处理中，使用人造丝布(吉川加工制造YA-19R)，用辊的转速为500rpm、辊的行进速度为20mm/秒、推进量为0.6mm的条件进行摩擦处理。用比较例1的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为0.7。

用比较例2的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为0.7。

用比较例2的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的锚定强度相同，都为1.1×10^-4Jm^-2。

对用比较例2的方法制作出的液晶显示装置，显示2小时黑白检验图案，停止该消失图案后立刻进行全黑显示时，黑白检验图案立刻消失了。但在该液晶显示装置的全黑显示中，产生了条状的亮度不均。用显微镜观察液晶显示装置的基板SUB1、基板SUB2的取向膜表面，发现表面上有随摩擦产生的条状的伤痕。此外，在几个部位发现无法显示像素的一部分的缺陷。

将以上的实施例、比较例的实验结果总结于表1。

(表1)

取向膜厚

照射光量

温度

延迟

锚定强度

余像评价结果

实施例1

100nm

9J/cm²

150℃

1.0nm

1.0×10^-3Jm^-2

立刻消失

比较例1

100nm

5J/cm²

150℃

0.7nm

6.2×10^-4Jm^-2

残留余像

比较例2

100nm

摩擦处理

-

0.7nm

1.1×10^-3Jm^-2

立刻消失

(实施例2)

在实施例1中，对于形成有滤色片CF等有机膜的基板SUB2、及形成有像素电极PX和对置电极CT的基板SUB1，在这些基板上用旋转涂敷法涂敷聚酰亚胺酸、聚酰亚胺的6％N-甲基吡咯烷酮溶液，在230℃进行2小时的热处理，形成100nm左右膜厚的取向膜层OR12或OR11。在取向膜的取向处理中，使用波长254nm、换算后为大约15mW/cm²的光强度的偏振光照射***，调整照射时间使得照射量为20J/cm²地照射该被线偏振后的光。另外，在照射时，将基板配置在可加热到150℃的加热板上，一边进行加热一边进行照射。其他的液晶显示装置的制作方法与实施例1相同。

用实施例2的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为2.1。

(实施例3)

在实施例1中，对形成有滤色片CF等有机膜的基板SUB2、及形成有像素电极PX和对置电极CT的基板SUB1，在这些基板上用旋转涂敷法涂敷聚酰亚胺酸、聚酰亚胺的8％N-甲基吡咯烷酮溶液，在230℃进行2小时的热处理，形成200nm左右膜厚的取向膜层OR12或OR11。在取向膜的取向处理中，使用波长254nm、换算后为大约15mW/cm²的光强度的偏振光照射***，调整照射时间使得照射量为15J/cm²地照射该被线偏振后的光。另外，在照射时，将基板配置在可加热到200℃的加热板上，一边进行加热一边进行照射。其他的液晶显示装置的制作方法与实施例1相同。

用实施例3的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为5.4。

(实施例4)

在实施例1中，对于形成有滤色片CF等有机膜的基板SUB2、及形成有像素电极PX和对置电极CT的基板SUB1，在这些基板上用旋转涂敷法涂敷聚酰亚胺酸、聚酰亚胺的8％N-甲基吡咯烷酮溶液，在230℃进行2小时的热处理，形成0.5μm左右膜厚的取向膜层OR12或OR11。在取向膜的取向处理中，使用波长254nm、换算为大约15mW/cm²的光强度的偏振光照射***，调整照射时间使得照射量为30J/cm²地照射该被线偏振后的光。另外，在照射时，将基板配置在可加热到200℃的加热板上，一边进行加热一边进行照射。其他的液晶显示装置的制作方法与实施例1相同。

用实施例4的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为11.9。

(实施例5)

在实施例1中，对形成有滤色片CF等有机膜的基板SUB2、及形成有像素电极PX和对置电极CT的基板SUB1，在这些基板上用旋转涂敷法涂敷聚酰亚胺酸、聚酰亚胺的10％N-甲基吡咯烷酮溶液，在230℃进行2小时的热处理，形成1.0μm左右膜厚的取向膜层OR12或OR11。在取向膜的取向处理中，使用波长254nm、换算后为大约15mW/cm²的光强度的偏振光照射***，调整照射时间使得照射量为60J/cm²地照射该被线偏振后的光。另外，在照射时，将基板配置在可加热到200℃的加热板上，一边进行加热一边进行照射。其他的液晶显示装置的制作方法与实施例1相同。

用实施例5的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为20.3。

(实施例6)

在实施例1中，对于形成有滤色片CF等有机膜的基板SUB2、及形成有像素电极PX和对置电极CT的基板SUB1，在这些基板上用旋转涂敷法涂敷聚酰亚胺酸、聚酰亚胺的10％N-甲基吡咯烷酮溶液，在230℃进行2小时的热处理，形成1.0μm左右膜厚的取向膜层OR12或OR11。在取向膜的取向处理中，使用波长254nm、换算后为大约15mW/cm²的光强度的偏振光照射***，调整照射时间使得照射量为60J/cm²地照射该被线偏振后的光。另外，在照射时，将基板配置在可加热到200℃的加热板上，一边进行加热一边进行照射。

进而在这些基板上用旋转涂敷法以低速旋转条件涂敷聚酰亚胺酸、聚酰亚胺的10％N-甲基吡咯烷酮溶液，在230℃进行2小时的热处理，形成2.0μm左右膜厚的取向膜层OR12或OR11。在取向膜的取向处理中，使用波长254nm、换算后为大约15mW/cm²的光强度的偏振光照射***，调整照射时间使得照射量为60J/cm²地照射该被线偏振后的光。另外，在照射时，将基板配置在可加热到200℃的加热板上，一边进行加热一边进行照射。其他的液晶显示装置的制作方法与实施例1相同。

用实施例6的方法制作出的液晶显示装置的基板SUB1、SUB2的方位角延迟相同，都为41.3。

将以上的实施例、比较例的试验结果总结于表2。

(表2)

取向膜材料

取向膜厚

照射光量

温度

处理次数

延迟

余像评价结果

实施例1

BAPP/CBDA

100nm

9J/cm²

150℃

1次

1.0nm

立刻消失

实施例2

BAPP/CBDA

100nm

20J/cm²

150℃

1次

2.1nm

立刻消失

实施例3

BAPP/CBDA

200nm

15J/cm²

200℃

1次

5.4nm

立刻消失

实施例4

BAPP/CBDA

0.5μm

30J/cm²

200℃

1次

11.9nm

立刻消失

实施例5

BAPP/CBDA

1.0μm

60J/cm²

200℃

1次

20.3nm

立刻消失

实施例6

BAPP/CBDA

2.0μm

60J/cm²

200℃

2次

41.3nm

立刻消失

通过调整上述取向膜那样的、具有由偏振光照射生成方位角延迟的性质的有机膜的膜厚、照射光量、照射时的加热温度，能以高精度制作相位差为100nm以下的任意的相位差层。另外，在实施例2～6中，底层基板使用IPS用的基板，但方位角延迟的生成与底层基板无关，仅与具有由偏振光照射生成方位角延迟的性质的有机膜层相关，所以不限于IPS用的基板，也可以在TN用、VA用、均匀取向用等其他所有方式中应用，这是不言而喻的。用实施例2～6的偏振光照射得到的方位角延迟能够用各种方法灵活运用。示出以下的实施例7～12的例子的一部分。

(实施例7)

图3是表示说明本发明实施例7的、构成TN方式液晶显示装置的液晶板的截面结构的示意图。在图3中，该TN方式的液晶板(也称为TN液晶单元、或简称TN单元)，是在玻璃等绝缘支承体(以下为基板)SUB1、SUB2的主表面之间夹持液晶层LC的结构，在一基板SUB1的主表面上配置有取向膜ORI1。此外，在另一基板SUB2的主表面上配置有滤色片CF等有机膜，在该滤色片CF上配置有对置电极CT所代表的电极膜、取向膜ORI2。此外，在一基板SUB1的主表面上配置有像素电极PX，在外表面层叠有偏振片POL1，根据需要配置相位差片PS1。此外，在另一基板SUB2的外表面也层叠有偏振片POL2，根据需要配置相位差片PS2。

在实施例7中，在图3的结构中，配置于一基板SUB1的取向膜ORI1和滤色片CF等有机膜对配置于另一基板SUB2的取向膜ORI2赋予延迟，由此构成赋予了所希望的值的延迟的液晶显示装置。

图4是说明构成图3所示的TN方式的液晶显示装置的液晶板的轴结构。图4的(a)与图3同样是TN方式的液晶板，图4的(b)是说明图4的(a)的各结构层的光学轴的关系的图。

通过图4说明各结构和轴的关系。设于液晶单元外侧的一对偏振片、即上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1被配置成未向液晶层LC施加电压时的透射率低于向液晶层LC施加电压时的透射率。例如，上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1隔着液晶板其各自的偏振轴相互正交(所谓的正交偏振配置)地配置。即，图2所示的液晶显示装置在所谓的常白模式(以下也称为“NW模式”)下进行显示。

对液晶层LC施加足够高的电压时，具有正介电常数各向异性的液晶分子相对于基板表面几乎垂直取向，从基板法线方向观察时的液晶层的延迟非常小，几乎没有透过配置成正交偏振状态的上侧偏振片POL2及下侧偏振片POL1的光，显示黑色。

设于液晶单元的上侧和下侧的取向膜ORI2和ORI1的轴方向被设定成分别与相同基板侧的偏振片的偏振轴平行。此外，至少单侧的基板(在此，为另一基板SUB2)上形成有滤色片CF等有机膜。此时，使上下基板合上的2层取向膜层和有机膜层被赋予2～200nm的延迟(测量波长589nm)。

通过这样的取向处理，液晶层LC的液晶分子几乎被扭曲90°地排列。该液晶单元的间隙d与折射率各向异性Δn的积Δnd(延迟)的值也被设定在350～400nm(测量波长589nm)的范围。如此，在图4的结构中，如(b-1)所示，相位差轴相对于上偏振片的偏振轴平行或正交地配置。此外，如(b-2)所示，相位差轴相对于下偏振片的偏振轴平行或正交地配置。另外，上偏振片的偏振轴和下偏振片的偏振轴相互正交地配置。

下面说明对这样的TN方式的液晶板赋予延迟的方法。

在取向膜上用旋转涂敷等印刷由聚酰亚胺构成的取向膜材料，通过230℃2小时的烧结，形成30～3000nm左右膜厚的层。对此照射偏振光，通过光取向赋予延迟。另外，作为所使用的材料，最好是光分解型的光取向性聚酰亚胺(例如分子量4000～100000)，能够使用二胺部位为BAPP；2，2-二{4-(氨基苯氧基)苯基}丙烷、酸酐为CBDA；1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐等。

此外，在形成于取向膜底层的有机膜上形成有由丙稀、环氧构成的滤色片、保护膜、或光分解性的聚酰亚胺膜。

用于进行光取向的曝光装置，能够使用专利文献7的图2所示结构的光学***。偏振光源使用高压水银灯(HgHP)，通过偏振光分离器等将其出射光转换成具有预定偏振方向的线偏振光。使该偏振光通过快门到达膜片，用透镜照射基板上的下层取向膜。在波长254nm下曝光该线偏振后的光大约30分钟。曝光时的照射能量约为15mW/cm²。另外，能够通过调整底层有机膜的膜厚和其有无、光照射量来得到所希望的延迟。在实施例7得到的基板的延迟表示于表2。

如此，能够用赋予了所希望的值的延迟的液晶板构成TN方式的液晶显示装置。能够确认延迟越大则改善效果越好。

(实施例8)

图5表示说明本发明的实施例8的、均匀型的液晶板的截面结构图。与图3相同的附图标记表示相同功能部分。在NW型的均匀取向的液晶显示装置中，当对其液晶层LC施加足够高的电压时，具有正介电常数各向异性的液晶分子相对于基板表面几乎垂直取向，从基板法线方向观察时的液晶层的延迟非常小，几乎没有透过配置成正交偏振状态的上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1的光，显示黑色。

然而，在存在于取向膜ORI1、ORI2表面附近的液晶层LC的液晶分子，有来自取向膜的较强的取向限制力(固接效果)发挥作用，所以在通常的有源矩阵型液晶显示装置所使用的5V左右的电压下，这些液晶分子的取向不变化。即，在被施加了用于进行黑显示的电压的状态下，还存在仍保持与基板表面平行取向状态的液晶分子。该液晶分子相对于垂直入射液晶层LC的光表现出有限(非零)的延迟。该延迟可以说是残留延迟，其大小根据液晶材料而定，但多是20nm左右。残留延迟是黑显示状态下的光泄漏(以下也称为“黑浮起”)的主要原因，将使对比度降低。

图5示出基板SUB1、SUB2的主表面之间夹持液晶的结构，在一支承体的主表面上配置有滤色片CF等有机膜，在该滤色片CF上配置有对置电极CT等电极膜、上侧取向膜ORI2。此外，在另一下侧基板SUB1的主表面上配置有下侧取向膜ORI1。

在实施例8中，在上述图5所示的板结构中，通过对配置于一基板上的取向膜及滤色片等有机膜、以及配置于另一基板上的取向膜赋予延迟，构成赋予了所希望值的延迟的液晶显示装置。

图6是表示用于说明本发明的实施例8的图5所示的均匀取向型的液晶板的轴结构。图6的(a)与图5同样为液晶板的截面结构，图6的(b)是图6的(a)的轴结构的说明图。在图6的(b)中“轴1-a-1(i)”表示取向轴与相位差的方向大致水平的情况，“轴1-a-1(ii)”表示取向轴与相位差的方向大致正交的情况。另外，要使取向轴和相位差的方向大致正交，能够通过如实施例6所示那样，多次对形成有相位差的层进行成膜，在最外层和除此以外的层，使照射光的方向大致正交来得到实现。

设于液晶板外表面的一对偏振片、即上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1被配置成未向液晶层LC施加电压时的透射率低于向液晶层LC施加电压时的透射率。例如，上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1隔着液晶板其各自的偏振轴相互正交(所谓的正交偏振)地配置成。

设于液晶板的上侧和下侧的取向膜ORI2和ORI1的轴方向被设定成分别与相同基板侧的偏振片的偏振轴的夹角为45°。液晶层LC的液晶分子与偏振片的偏振轴成45°角地排列。此时的液晶层的液晶板LC的间隙d与折射率各向异性Δn的积Δnd(延迟)的值被设定在350～400nm(测量波长589nm)的范围。

如图6的(b-3)所示，配置于液晶层的上偏振片POL2一侧的取向膜ORI2的取向轴被配置成相对于相位差轴正交。此外，如(b-4)所示，配置于液晶层的下偏振片POL1一侧的取向膜ORI1的取向轴被配置成相对于相位差轴正交。另外，取向膜ORI2的取向轴的方向和有机膜相位轴的方向被相同地配置(b-5)。

通过以上的结构，在不施加电压状态下从基板法线方向观察时的液晶层的延迟最大，利用透过配置成正交偏振状态的上侧偏振板和下侧偏振板的光，显示出白色。

当对液晶层施加足够高的电压时，具有正介电常数各向异性的液晶分子相对于基板表面几乎垂直取向，从基板法线方向观察时的液晶层的延迟非常小，几乎没有透过配置成正交偏振状态的上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1的光，显示黑色。

此外，在至少单侧基板上形成有滤色片等有机膜。该有机膜的一部分由具有通过偏振光照射而生成方位角延迟的性质的有机膜层构成。如图6(b)中的“轴1-a-1(i)”所示，取向轴与相位差的方向大致平行地进行轴配置。该有机膜通过基于实施例6的方法制作，方位角延迟是41.3nm。此外，在该层上按照实施例5的条件形成取向膜。其结果，该基板SUB2的方位角延迟为61.6nm。在基板SUB1上具有通过偏振光照射而生成方位角延迟的性质的有机膜层仅是取向膜，方位角延迟为20.3nm。

赋予了延迟的基板的效果如下：当对液晶层施加足够高的电压时，具有正介电常数各向异性的液晶分子相对于基板表面几乎垂直取向，从基板法线方向观察时的液晶层的延迟非常小，几乎没有透过配置成正交偏振状态的上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1的光，显示黑色。

然而，在存在于取向膜表面附近的液晶层LC的液晶分子，有来自取向膜的较强的取向限制力(固接效果)发挥作用，所以在通常的有源矩阵型液晶显示装置所使用的5V左右的电压下，这些液晶分子的取向不变化。即，即使在被施加了用于进行黑显示的电压的状态下，还存在仍保持与基板表面平行取向不变的液晶分子。该液晶分子相对于垂直入射液晶层LC的光表现出有限(非零)的延迟。该延迟可以说是残留延迟，其大小根据液晶材料而定，但多是20nm左右。残留延迟是黑显示状态的光泄漏(以下也称为“黑浮起”)的主要原因，将使对比度降低。

为了补偿该相位差，可以在外部粘贴与残留方位角延迟的方向正交的相位差片。但是，需要的方位角延迟的值较小，为20nm左右，在一面外部粘贴的相位差片上制作方位角延迟值为20nm这样小的比较困难。但是，在本实施例中，在基板SUB2具有61.6nm的方位角延迟，在基板SUB1具有20.3nm的方位角延迟。液晶的残留方位角延迟与取向膜的取向方向相同，所以整个液晶单元的方位角延迟为102nm，该值的方位角延迟能够通过与液晶单元的相位差轴方向大致正交地配置可容易得到的102nm的相位差片来抵消，能够抑制漏光。

(实施例9)

相对于实施例8，基板SUB2的有机膜的一部分由具有通过偏振光照射而生成方位角延迟的性质的有机膜层构成，如图6(b)中的“轴1-a-1(ii)”所示，取向轴与相位差的方向大致正交地进行轴配置。该有机膜通过基于实施例6的方法制作，方位角延迟是20.3nm。此外，在该层上按照实施例1的条件形成取向膜，形成为相位轴相对于下层有机膜大致正交。

液晶的残留方位角延迟与取向膜的取向方向相同，合并取向膜的方位角延迟为22.3nm。但是，由于以与此正交的方式在有机膜层上形成有20.3nm的方位角延迟，所以整个液晶单元的方位角延迟减少到2.3nm，可抑制漏光。

(实施例10)

图7表示垂直取向方式的液晶板的截面结构图。在图7中与上述实施例相同的附图标记对应相同的功能部分。垂直取向(VA)方式的液晶板不需要取向膜，但在没有取向膜、液晶完全垂直地取向的情况下，有时与施加了电压时的液晶的驱动方向不同而产生畴。为此，配置取向膜进行取向处理为好。但是，进行该取向处理是指在初始取向状态使液晶层预先存在倾斜，延迟不为0，所以也有发生漏光，而对比度降低的问题。

在图7中示出一对基板之间夹持液晶的结构，在一基板SUB2的主表面上配置有滤色片CF等有机膜，在该滤色片CF上配置有对置电极等电极膜、取向膜ORI2。此外，在另一下侧基板SUB1的主表面上配置有像素电极PX、取向膜ORI1。

在实施例10中，在上述图7所示的结构中，通过对配置于一基板上的取向膜和滤色片等有机膜、以及配置于另一基板上的取向膜赋予延迟，构成赋予了所希望值的延迟的液晶显示装置。

这样的VA型液晶显示装置的赋予方位角延迟的方法能够用与上述的实施例1～6相同的方法得到。在此，配置成取向轴与相位差的方向成大致水平。在基板SUB1和基板SUB2具有41.3nm的方位角延迟。取向膜层进行极弱的取向处理，因此几乎不发生方位角延迟。液晶层的残留方位角延迟是2～3nm左右，形成在取向轴方向的方位角延迟合计为85nm。该值的方位角延迟可通过与液晶单元的相位差轴方向大致正交地配置可容易得到的85nm的相位差片来抵消，可以抑制漏光。

(实施例11)

相对于实施例10，基板SUB2的有机膜的一部分由具有通过偏振光照射而生成方位角延迟的性质的有机膜层构成，轴配置成取向轴与相位差的方向大致正交。该有机膜通过基于实施例1的方法制作，方位角延迟是2nm。此外，在该层上相位轴相对于下层有机膜大致正交地形成取向膜。取向膜层进行极弱的取向处理，因此几乎不发生方位角延迟。

液晶的残留方位角延迟与取向膜的取向方向相同，合并取向膜的方位角延迟，则成为2～3nm。但是，与此正交地在有机膜层上形成2nm的方位角延迟，所以整个液晶单元的方位角延迟减少到1nm，可以抑制漏光。

(实施例12)

参照图1说明本发明的实施例12。在IPS方式的液晶板中，取向膜的取向轴与偏振片的偏振轴对齐地配置，所以即使取向膜具有相位差，也能够忽略其影响。但是，实际上要使取向轴和偏振轴的角度完全一致是困难的，具有相位差的取向轴由于具有与偏振轴的轴偏移角度对应的相位差而成为漏光的原因，成为对比度降低的主要原因。该取向膜具有的残留相位差较小，通常是1nm以下，在层叠于基板外表面的相位差片上进行修正是极其困难的。

在图1的(a)所示的构成IPS型液晶显示装置的液晶板的截面结构中，在基板SUB1、SUB2之间夹持液晶层LC，在一基板SUB2的主表面上配置有滤色片CF等有机膜，在该滤色片CF上配置有取向膜ORI2。此外，在基板SUB1的主表面上配置有像素电极PX和对置电极CT，还在其上方配置有取向膜ORI1。

在实施例12中，在这样的截面结构中，通过对配置于一基板上的取向膜和滤色片等有机膜、以及配置于另一基板上的取向膜赋予延迟，构成赋予了所希望值的延迟的液晶显示装置。

在图1的(b)所示的IPS方式的液晶板的轴结构中，层叠于液晶板外表面的一对偏振片、即上侧偏振片POL2及下侧偏振片POL1被配置成未向液晶层施加电压时的透射率高于向液晶层LC施加电压时的透射率。例如，上侧偏振片POL2和下侧偏振片POL1隔着液晶板其各自的偏振轴相互正交(所谓的正交偏振配置)地配置。

设于液晶板的上侧和下侧的取向膜ORI2和ORI1的轴方向被设定成分别与相同基板侧的偏振片的偏振轴平行(即夹角为0°)。液晶分子沿取向膜的轴方向排列。此时的液晶层的液晶板的间隙d与折射率各向异性Δn的积Δnd(延迟)的值被设定在350～400nm(测量波长589nm)的范围。

通过以上的结构，在无施加电压状态下从基板法线方向观察时的液晶层的延迟为最小，由透过配置成正交偏振状态的上侧偏振片和下侧偏振片的光显示黑色。

当对液晶层施加足够高的电压时，具有正介电常数各向异性的液晶分子向在电极间形成的电场方向倾斜，与偏振片的夹角不是0°，由此在从基板法线方向观察时，由于液晶层的延迟值，配置成正交偏振状态的下侧偏振片POL1的光透过上侧偏振片POL2，显示白色。

这样的IPS型液晶显示装置的施加方位角延迟的方法可用与上述的实施例1～6相同的方法得到。在此，取向轴与相位差的方向成大致水平地进行轴配置。在基板SUB1和基板SUB2上按照实施例2的方法进行光照射而具有2nm的方位角延迟。

由于光照射装置的装置上的问题，该有机膜的相位差轴相对于原来的设计值向左偏移了0.5°。取向膜层通过按照实施例1的方法进行光照射，而具有1nm的方位角延迟。在进行光照射时，通过使投入的基板的送入方向与有机膜的送入方向相反，来使取向膜的取向轴相对于原来的设计值向右偏移0.5°。液晶层的残留方位角延迟为2～3nm左右，形成在取向轴方向的方位角延迟合计为5nm，但利用有机膜层方向的方位角延迟抵消了相对于取向方向垂直的方向的方位角延迟，可以抑制漏光。

如上所述，能够做成即使进行光取向处理也不容易产生余像的液晶显示装置。此外，能够使用于形成各种方位角延迟值的相位差的方法，能够有效应用于各种液晶单元的光泄漏的降低等。

Claims

1.一种液晶显示装置的制造方法，该液晶显示装置具有取向膜，所述液晶显示装置的制造方法的特征在于，包含如下步骤：

对含有聚酰亚胺酸或聚酰亚胺的、厚度为100nm以上的膜照射9.0J/cm²以上的光，从而形成具有1.0nm以上的方位角延迟值、锚定强度为1.0×10^-3Jm^-2以上的取向膜。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：

该液晶显示装置在一对基板之间具有液晶层；

由夹着上述液晶层的上下两个取向膜构成上述取向膜。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：

该液晶显示装置是IPS型液晶显示装置。