JP2005338613A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対向配置された一対の基板2、4と、基板2、4間に封止された液晶6と、液晶6に混入された重合性成分が光により重合して基板2、4との界面近傍に形成され、液晶6を配向制御する紫外線硬化物30とを有する液晶表示装置であって、重合性成分は、対称構造を有する多官能モノマーを含み、紫外線硬化物30は側鎖構造を有するように構成する。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法について図1乃至図9を用いて説明する。図1は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成及びその製造方法を示している。まず、図1(a)に示すように、重合性成分が混入され、負の誘電率異方性を有する液晶6を一対の基板2、4間に封止する。本実施の形態では基板2、4上に垂直配向膜を塗布形成していないため、この段階の液晶分子8は基板面にほぼ平行に配向する。次に、図1(b)に示すように、紫外線(又は可視光)を液晶6に照射し、重合性成分を重合させる。重合性成分には、対称構造を有する多官能モノマーが含まれるようにする。これにより、対称構造を有する多官能モノマーを含む系からなる紫外線硬化物(光硬化物)30が、基板2、4との界面近傍に形成される。紫外線硬化物30は液晶6を配向規制する機能を有し、液晶分子8は基板面にほぼ垂直に配向する。
、化学式4
、又は化学式5
を示し、Bは化学式6
又は化学式7
を示し、m,nは0又は1以上の整数を示す。)
メルク社製のネガ型液晶Aにラウリルアクリレートを質量モル濃度1.3×10−4mol/gで溶かした。次に、ラウリルアクリレートを溶かした液晶に、二官能モノマーを上記の1/10の質量モル濃度にあたる1.3×10−5mol/gで溶かし、混合液晶を作製した。ここで、二官能モノマーには図3(a)〜(h)にそれぞれ示す8種類の二官能モノマーa〜hを用い、8種類の混合液晶を作製した。また、ITOからなる電極がそれぞれ形成された一対のガラス基板をセル厚4.25μmとなるように貼り合わせ、複数の空セルを作製した。両ガラス基板には配向膜を形成しなかった。次に、8種類の混合液晶を各空セルにそれぞれ注入して封止し、8種類の評価セルを作製した。次に、無偏光の紫外線を各評価セルの混合液晶に照射した。紫外線の照射強度は1mW/cm2とし、照射エネルギーは9000mJ/cm2とした。
メルク社製のネガ型液晶Aにラウリルアクリレートを質量モル濃度1.3×10−4mol/gで溶かした。次に、ラウリルアクリレートを溶かした液晶に、二官能モノマーを上記の1/10の質量モル濃度にあたる1.3×10−5mol/gで溶かし、混合液晶を作製した。ここで、二官能モノマーには図3(a)に示すモノマーaと図4(a)〜(c)にそれぞれ示すモノマーi〜kとを用い、4種類の混合液晶を作製した。また、ITOからなる電極がそれぞれ形成された一対のガラス基板をセル厚4.25μmとなるように貼り合わせ、複数の空セルを作製した。両ガラス基板には配向膜を形成しなかった。次に、4種類の混合液晶を各空セルに注入して封止し、混合液晶の各種類に対し複数枚ずつの評価セルを作製した。次に、無偏光の紫外線を各評価セルの混合液晶に照射した。紫外線としては、フィルタを用いて310nm未満の短波長領域をカットした紫外線と、310nm未満の短波長領域を含む紫外線とのいずれか一方を照射した。短波長領域をカットした紫外線と短波長領域を含む紫外線との310nm以上の波長領域での強度は同じとし、短波長領域を含む紫外線の250〜300nm前後の波長領域での強度は0.01〜0.03mW/cm2程度とした。
メルク社製のネガ型液晶Aに、化学式8
MVA方式の17インチワイド(1280×768ドット)TFT液晶表示パネルを作製した。セル厚を維持するスペーサとして、柱状スペーサを対向基板側に形成した。図7は、対向基板上の柱状スペーサの配置を示している。図7に示すように、柱状スペーサ44は18画素に1つの配置密度で配置されている。ここで液晶材料には、実施例1−3と同様のモノマー混合液晶を用い、無偏光の紫外線を照射強度1mW/cm2で照射エネルギー9000mJ/cm2だけ照射した。
また、柱状スペーサを形成せず、従来通りビーズスペーサを散布したこと以外は上記と同様の液晶表示パネルを作製した。
JSR社製の垂直配向膜を両基板に印刷し、メルク社製のネガ型液晶Aを滴下注入法により充填して、MVAモードの17インチワイド(1280×768ドット)TFT液晶表示パネルを作製した。中間調表示を行った結果、液晶を滴下した位置に図9に示すような表示むら(滴下痕)50が観察された。
次に、本発明の第2の実施の形態による液晶表示装置の製造方法について図10乃至図19を用いて説明する。本実施の形態は、製造コストの削減及び製造歩留りの向上が可能な液晶表示装置の製造方法に関する。
まず、複数のバスラインやTFT、画素電極等が形成されたTFT基板と、CF層や共通電極が形成された対向基板とを作製した。次に、単官能アクリレートモノマーと二官能アクリレートモノマーとをモル比10:1で混合し、その混合物を負の誘電率異方性を有するネマチック液晶LCaに対して2wt%混入した。さらに、その液晶を2つに分け、一方には重合開始剤を添加し、他方には重合開始剤を添加しなかった。一方の基板の外周部の全周に可視光硬化型のシール材を塗布し、他方の基板上に液晶を滴下し、両基板を貼り合わせて液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルは、重合開始剤を液晶に添加したものと添加しないものとの2種類を作製した。この状態では、液晶表示パネルの液晶は基板面にほぼ平行に配向している(図18(a)参照)。本例では対向基板側にCF層による凹凸が形成されているため、液晶の配向が比較的均一であった。
まず、複数のバスラインやTFT、画素電極等が形成されたTFT基板と、CF層や共通電極、配向規制用の突起等が形成された対向基板とを作製した。次に、単官能アクリレートモノマーと二官能アクリレートモノマーとをモル比15:1で混合し、その混合物を負の誘電率異方性を有するネマチック液晶LCaに対して2wt%混入した。さらに、その液晶を2つに分け、一方には重合開始剤を添加し、他方には重合開始剤を添加しなかった。一方の基板の外周部の全周にUV光硬化型のシール材を塗布し、他方の基板上に液晶を滴下し、両基板を貼り合わせて液晶表示パネルを作製した。液晶表示パネルは、重合開始剤を液晶に添加したものと添加しないものとの2種類を作製した。
まず、複数のバスラインやTFT、画素電極等が形成されたTFT基板と、CF層や共通電極、配向規制用の突起等が形成された対向基板とを作製した。次に、シール材を介して両基板を貼り合わせ、空パネルを作製した。次に、単官能アクリレートモノマーと二官能アクリレートモノマーとをモル比15:1で混合し、その混合物を負の誘電率異方性を有するネマチック液晶LCaに対して3wt%混入した。次に、ディップ式の真空注入法を用いて空パネルに液晶を注入し、液晶表示パネルを作製した。
まず、横電界方式により液晶を駆動するための電界制御電極が形成されたTFT基板と、画素領域を画定する遮光膜(BM)やCF層が形成された対向基板とを作製した。対向基板のCF層上には何も形成しないか、平坦化樹脂膜、又はSiNx若しくはSiOxからなる誘電体層を形成した。次に、シール材を介して両基板を貼り合わせ、空パネルを作製した。次に、単官能アクリレートモノマーと二官能アクリレートモノマーとをモル比10:1で混合し、その混合物を負の誘電率異方性を有するネマチック液晶LCaに対して2wt%混入した。液晶には、さらに重合開始剤を添加した。次に、ディップ式の真空注入法を用いて空パネルに液晶を注入し、液晶表示パネルを作製した。
まず、複数のバスラインやTFT、画素電極等が形成されたTFT基板と、BMやCF層、共通電極等が形成された対向基板とを作製した。次に、シール材を介して両基板を貼り合わせ、空パネルを作製した。次に、単官能アクリレートモノマーを負の誘電率異方性を有するネマチック液晶LCaに対して3wt%混入した。次に、ディップ式の真空注入法を用いて空パネルに液晶を注入し、液晶表示パネルを作製した。
まず、複数のバスラインやTFT、画素電極等が形成されたTFT基板と、CF層や共通電極、配向規制用の突起等が形成された対向基板とを作製した。次に、単官能アクリレートモノマーと二官能アクリレートオリゴマー(ポリマー)とをモル比10:1で混合し、その混合物を負の誘電率異方性を有するネマチック液晶LCaに対して2wt%混入した。液晶には、さらに重合開始剤を添加した。一方の基板の外周部の全周に可視光硬化型のシール材を塗布し、他方の基板上に液晶を滴下し、両基板を貼り合わせて液晶表示パネルを作製した。
例えば、上記実施の形態では透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、反射型や半透過型等の他の液晶表示装置にも適用できる。
(付記1)
対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
前記液晶に混入され、対称構造を有する多官能モノマーを含む重合性成分が光により重合し、前記一対の基板との界面近傍に形成された、側鎖構造を有し、前記液晶を配向制御する光硬化物と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
(付記2)
付記1記載の液晶表示装置において、
前記多官能モノマーは、前記液晶を溶媒として波長310nm以上の光により重合可能な構造を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記3)
付記2記載の液晶表示装置において、
前記多官能モノマーは、環構造を有する環式化合物を含むこと
を特徴とする液晶表示装置。
(付記4)
付記1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記多官能モノマーは、屈曲した構造を有する二官能モノマーを含むこと
を特徴とする液晶表示装置。
(付記5)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記多官能モノマーは、化学式9
、又は化学式12
を示し、Bは化学式13
又は化学式14
を示し、m,nは0又は1以上の整数を示す)
の構造を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記6)
付記5記載の液晶表示装置において、
m,nはそれぞれ0もしくは1であること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記7)
付記1乃至6のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶に残存する未反応モノマーのうち前記多官能モノマーの比率は、重量比で20%以下であること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記8)
付記1乃至7のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記一対の基板と前記液晶との界面近傍に、前記液晶を配向制御する配向膜が塗布形成されていないこと
を特徴とする液晶表示装置。
(付記9)
付記1乃至8のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶は、滴下注入法を用いて封止されていること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記10)
付記1乃至9のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記一対の基板間のセルギャップを維持するために前記基板上に形成された柱状スペーサをさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記11)
付記1乃至10のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶は、負の誘電率異方性を有するとともに電圧無印加時に前記基板面に対してほぼ垂直に配向し、
電圧印加時の前記液晶の配向方向を規制する配向規制用構造物が前記一対の基板の少なくとも一方に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
(付記12)
対称構造を有する多官能モノマーを含む重合性成分が混入された液晶を一対の基板間に封止し、
前記液晶に光を照射して前記重合性成分を重合し、
側鎖構造を有する光硬化物を前記一対の基板との界面近傍に形成すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記13)
少なくとも1種類以上の官能基を有する光重合性樹脂が混入された液晶を一対の基板間に封止し、
前記液晶に光を照射して一部の前記光重合性樹脂を重合し、
他の前記光重合性樹脂が残存した状態で熱処理を行って、前記液晶を垂直配向させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記14)
付記13記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記熱処理は、前記液晶を当該液晶のNI点以上の温度に加熱すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記15)
付記13又は14に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記一対の基板の少なくとも一方は、光の透過を抑制する遮蔽構造物を一部に有し、
前記遮蔽構造物を介して前記液晶に光を照射すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記16)
付記15記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記遮蔽構造物は、前記基板上に形成された金属配線を含むこと
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記17)
付記15又は16に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記遮蔽構造物は、前記基板上に形成された遮光膜を含むこと
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記18)
付記13又は14に記載の液晶表示装置の製造方法において、
光の透過を抑制する描画パターンが少なくとも一部に形成されたフォトマスクを介して前記液晶に光を照射すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記19)
付記13乃至18のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記液晶を封止する工程は、前記一対の基板の一方に前記液晶を滴下する工程と、前記一対の基板を真空中で貼り合わせ、大気圧に戻すことにより前記液晶を前記一対の基板間に封止する工程とを含むこと
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記20)
付記13乃至19のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記一対の基板間のセル厚より高さの低い凸部を前記液晶側の表面に有すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記21)
付記20記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記凸部は、感光性樹脂により形成されていること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記22)
付記13乃至21のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶側の最表面の一部又は全面に誘電体層を有すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記23)
付記22記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記誘電体層は、シリコン酸化物、シリコン窒化物又は有機樹脂により形成されていること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記24)
付記13乃至23のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記液晶に光を照射する工程は、高圧水銀光源の発光波長より短波長を広範囲に含む発光波長を有する光源を用いること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記25)
付記24記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記光源として中高圧水銀光源又は超高圧水銀光源を用いること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記26)
付記13乃至25のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記一対の基板間のセル厚は12μm以下であること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(付記27)
付記13乃至26のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記液晶は、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶であること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6 液晶
8 液晶分子
30 紫外線硬化物
40 白線
42 ビーズスペーサ
44 柱状スペーサ
46 液晶パネル
48 シール材
50 滴下痕
Claims (11)
- 対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に封止された液晶と、
前記液晶に混入され、対称構造を有する多官能モノマーを含む重合性成分が光により重合し、前記一対の基板との界面近傍に形成された、側鎖構造を有し、前記液晶を配向制御する光硬化物と
を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1記載の液晶表示装置において、
前記多官能モノマーは、前記液晶を溶媒として波長310nm以上の光により重合可能な構造を有すること
を特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1又は2に記載の液晶表示装置において、
前記多官能モノマーは、屈曲した構造を有する二官能モノマーを含むこと
を特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置において、
前記多官能モノマーは、化学式1
、又は化学式4
を示し、Bは化学式5
の構造を有すること
を特徴とする液晶表示装置。 - 請求項4記載の液晶表示装置において、
m,nはそれぞれ0もしくは1であること
を特徴とする液晶表示装置。 - 対称構造を有する多官能モノマーを含む重合性成分が混入された液晶を一対の基板間に封止し、
前記液晶に光を照射して前記重合性成分を重合し、
側鎖構造を有する光硬化物を前記一対の基板との界面近傍に形成すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 少なくとも1種類以上の官能基を有する光重合性樹脂が混入された液晶を一対の基板間に封止し、
前記液晶に光を照射して一部の前記光重合性樹脂を重合し、
他の前記光重合性樹脂が残存した状態で熱処理を行って、前記液晶を垂直配向させること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 請求項7記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記熱処理は、前記液晶を当該液晶のNI点以上の温度に加熱すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 請求項7又は8に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記一対の基板の少なくとも一方は、光の透過を抑制する遮蔽構造物を一部に有し、
前記遮蔽構造物を介して前記液晶に光を照射すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 請求項7乃至9のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記液晶を封止する工程は、前記一対の基板の一方に前記液晶を滴下する工程と、前記一対の基板を真空中で貼り合わせ、大気圧に戻すことにより前記液晶を前記一対の基板間に封止する工程とを含むこと
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 請求項7乃至10のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶側の最表面の一部又は全面に誘電体層を有すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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