JP2009524097A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

紫外線を使用せずに、プレチルト角と方位角を調整することができる配向膜を有する液晶表示(LCD)装置、及びLCD装置の製造方法が提供される。互いに対向する薄膜トランジスタ基板及びカラーフィルタ基板と、前記基板の間に封止された液晶層とを有する液晶表示装置は、薄膜トランジスタ基板上に第1及び第2配向ドメインを定義するパターンを有する第1配向膜と、カラーフィルタ基板上に形成された第2配向膜とを含む。

Description

本発明は、液晶表示(LCD)装置に関し、特に紫外線を使用せずに、プレチルト角と方位角を調整することができる配向膜を有するLCD装置及びLCD装置の製造方法に関する。
LCD装置は、電界を利用して液晶物質の光透過率特性を調節し、画像を表示する。したがって、LCD装置は、一般的に、図1に示されたように、薄膜トランジスタ(TFT)基板120とカラーフィルタ基板110との間にギャップを維持するスペーサーを介在させることによって、互いに対向する2つの基板110、120を有するLCDパネルを含み、ギャップは、液晶108で満たされる。
TFT基板120は、複数のゲートライン112と、該ゲートラインと垂直交差するデータライン118と、ゲートライン112とデータライン118との交差部に形成された複数の薄膜トランジスタ116と、TFT116に接続された画素電極114と、その上に塗布された下部配向膜とを含む。
カラーフィルタ基板110は、カラーフィルタ104と、光漏れを防止するためのブラックマトリクス102と、画素電極114と協同して垂直電界を形成する共通電極106と、その上に塗布された上部配向膜とを含む。
前記液晶は、画素電極114と共通電極106の間で発生する垂直電界によって駆動される。しかし、従来のLCD装置は、約90度の視野角を有する。
視野角を改善するために、マルチドメイン技術が提案された。マルチドメイン技術では、光を利用して配向方向が調整されるように、配向膜が形成される。したがって、液晶分子は、様々な方向に整列されるように誘導される。
配向膜の配向方向を調整するために、配向膜に紫外線(Ultraviolet:UV)を照射する。しかし、従来のマルチドメイン技術は、配向膜と紫外線間の光化学反応によりラジカルを生成し、LCD装置の残像を引き起こす。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、紫外線を使用せずに、LCD装置の配向膜のプレチルト角及び方位角を調整することができるLCD装置及びLCD装置の製造方法を提供することにある。
本発明の上記目的及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と次の詳細な説明からさらに明らかになる。
本発明の一態様によれば、上記目的及び他の目的は、液晶表示装置の製造方法により達成されることができる。液晶表示装置の製造方法は、多重配向方向を有する配向膜を形成する段階と、液晶分子が前記多重配向方向によって配向された液晶層を形成する段階と、を含む。
好ましくは、前記配向膜の配向方向は、液晶表示装置のサブ画素によって決定される。
好ましくは、前記配向膜は、サブ画素に対して多重配向方向を有する。
好ましくは、前記配向膜を形成する段階は、複数の突出部を有するパターンモールドを形成する段階と、前記パターンモールド上に配向物質を蒸着する段階と、前記パターンモールドの前記突出部を基板上に接触させることによって、前記配向物質を前記基板上にプリントする段階と、前記基板から前記パターンモールドを分離する段階とを含む。
好ましくは、前記配向膜を形成する段階は、第1基板上に垂直配向膜を形成する段階と、少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、前記パターンモールド上に配向物質を蒸着する段階と、前記パターンモールドを第2基板上に加圧し、配向膜をプリントする段階と、前記第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含む。
好ましくは、前記配向膜を形成する段階は、第1基板上に垂直配向膜または水平配向膜のうち1つを形成する段階と、第2基板上に水平配向膜を形成する段階と、少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、前記パターンモールド上に配向物質を蒸着する段階と、前記パターンモールドを第2基板上に加圧し、前記配向膜を前記第2基板上にプリントする段階と、前記第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含む。
好ましくは、前記配向膜を形成する段階は、第1基板上に水平配向膜を形成する段階と、第2基板上に水平配向膜を形成する段階と、少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、前記パターンモールド上にポリマーを蒸着する段階と、前記パターンモールドを第2基板上に加圧し、前記第1基板または第2基板上に配向膜をプリントする段階と、前記第1基板または第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含む。
好ましくは、前記配向膜を形成する段階は、前記液晶分子を第1基板に垂直に配向させるポリマー層を形成する段階と、第2基板上に水平配向膜を形成する段階と、少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、前記パターンモールド上にポリマー物質を蒸着する段階と、前記パターンモールドを前記第2基板上に加圧し、前記ポリマー物質を前記第2基板上にプリントする段階と、前記第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含む。
本発明の他の態様によれば、上記目的及び他の目的は、液晶表示装置の製造方法により達成される。液晶表示装置の製造方法は、多重プレチルト角を有する配向膜を形成する段階と、前記配向膜の多重プレチルト角によって液晶分子が配向された液晶層を形成する段階と、を含む。
好ましくは、前記プレチルト角は、各サブ画素別に形成される。
好ましくは、前記プレチルト角は、単一のサブ画素に対して形成される。
好ましくは、前記配向膜を形成する段階は、複数の突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、前記突出部上に配向物質を蒸着する段階と、前記パターンモールドを前記突出部が基板に接触するように加圧し、前記配向物質を前記基板上にプリントする段階と、前記基板から前記パターンモールドを除去する段階と、を含む。
本発明のさらに他の態様によれば、上記目的及び他の目的は、液晶表示装置により達成される。液晶表示装置は、多重プレチルト角を有する配向膜と、前記プレチルト角に沿って液晶分子が配向された液晶層と、を含む。
好ましくは、前記プレチルト角は、各サブ画素別に形成される。
好ましくは、前記プレチルト角は、単一のサブ画素に対して形成される。
好ましくは、前記配向膜のプレチルト角は、前記液晶分子をホメオトロピック(Homeotropic)モード、水平モード及び垂直モードのうちいずれか1つのモードとハイブリッドモードに配向させる。
好ましくは、前記配向膜のプレチルト角は、前記液晶分子をツイストネマティックモードと電気制御複屈折モードに配向させる。
本発明のさらに他の実施例によれば、上記目的及び他の目的は、互いに対向する薄膜トランジスタ基板及びカラーフィルタ基板と、前記基板の間に封止された液晶層と、を含む液晶表示装置によって達成される。液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタ基板上に前記第1及び第2配向ドメインを定義するパターンを有する第1配向膜と、前記カラーフィルタ基板上に形成された第2配向膜とを含む。
好ましくは、前記第1配向ドメインは、前記液晶層の液晶分子を前記薄膜トランジスタ基板に対して垂直に配向させる垂直配向膜である。
好ましくは、前記第2配向ドメインは、前記薄膜トランジスタ基板と平行な水平方向に液晶分子を配向するために前記パターンによって露出された薄膜トランジスタ基板である。
好ましくは、前記第2配向膜は、前記カラーフィルタ基板に対して垂直方向に前記液晶層の液晶分子を配向させる垂直配向膜である。
好ましくは、前記第1配向膜は、前記薄膜トランジスタ基板上に形成された第1配向層と、前記第1配向層上に形成された第2配向層と、を含む。
好ましくは、前記第1配向ドメインは、前記薄膜トランジスタ基板に対して垂直方向に前記液晶層の液晶分子を配向させる第1配向層である。
好ましくは、前記第2配向ドメインは、前記薄膜トランジスタ基板と平行な水平方向に前記液晶分子を配向させるために前記パターンによって露出された第2配向層である。
好ましくは、前記第2配向膜は、前記カラーフィルタ基板に対して垂直方向に前記液晶層の液晶分子を配向するための垂直配向膜である。
好ましくは、前記第2配向膜は、前記カラーフィルタ基板と平行な水平方向に前記液晶層の液晶分子を配向するための水平配向膜である。
本発明によるLCD装置及びLCDの製造方法は、コンタクトプリンティング技術により配向膜が形成され、紫外線を照射せずに、互いに異なるプレチルト角を有するマルチドメインモードを具現することができる。
本発明の実施例は、上記で詳細に説明されたが、特許請求の範囲に定義された本発明の趣旨及び範囲を脱しない範囲内で様々に変形及び修正して実施されることができることが当業者にとって自明であろう。
添付の図面を参照して本発明の例示的な実施例を詳しく記述する。同一または類似の部分を示すために、図面全体にわたって同一の参照番号が付される。本発明の主題を不明瞭にしないために、よく知られた機能及び構造は省略されうる。
本発明は、様々な実施例が可能であるが、特定の実施例が図面に図示され、ここで詳細に説明される。本明細書は、本発明の原理の例示として見なされるべきであり、本発明が特定の実施例に限定されるものではないことは自明であろう。
図2は、本発明の一実施例によるLCD装置の配向膜製造手順を示すブロック図である。
図2を参照すれば、ベース基板12上に突出部14a及び突出部14aの間に介在された溝14bを形成することによって、パターンモールド10を用意する。垂直配向層16が、パターンモールド10の表面上にコーティングされる。
前記突出部14aは、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)、ポリウレタン、クロスリンクドノボラック樹脂(Cross−linked Novolac Resin)のような弾性材料で形成され、ベース基板12は、ガラスまたはプラスチックで形成される。前記パターンモールド10は、弾性材料上に感光性物質を蒸着した後、露光及び現像することによって形成される。感光性物質は、フォトレジストまたはフォトアクリルなどの感光性有機物質である。
前記パターンモールド10が形成された後、パターンモールド10上にポリイミドが蒸着され、垂直配向層16が形成される。垂直配向層16が形成された後、パターンモールド10がLCDパネルの下部基板20上に整列され、垂直配向層16が下部基板20と対向する。この時、下部基板20は、プレベイキング(Pre−baking)温度に加熱されるようにホットプレート18上に固定される。
パターンモールド10は、突出部14a上にコーティングされた垂直配向層16が下部基板20の表面上にプリントされるように所定の時間の間下部基板上で加圧する。下部基板20の表面上に垂直配向層16をプリントするのに必要な圧力は、パターンモールドに加えられる重力で十分なので、追加的な加圧手段を必要としない。パターンモールド10の突出部14aに蒸着された垂直配向層16が、LCDパネルの下部基板20の表面上にプリントされる。
下部基板20の表面上にプリントされた垂直配向層16がプレベイキングされ、溶媒が除去された後に、プレベイキング温度より高いハードベイキング温度でベイキングされる。したがって、LCDパネルの下部基板20上に、図3に示されたようにパターンモールド10の突出部14aと同一のパターン形態で垂直配向膜26が形成される。
パターンモールド10から下部基板20が分離された後、パターンモールド10は、次の配向膜形成工程に用いられるように紫外線(UV)とオゾン(O)を使用して洗浄される。
垂直配向膜26を有する下部基板20は上部基板30と当接するが、その上部基板30上では、図4に示されたように、下部及び上部基板20、30の垂直配向膜26、36が互いに対向することと同様の方式で、他の垂直配向膜が形成される。下部及び上部基板20、30の垂直配向膜26、36の間の液晶分子28は、基板20に対して垂直方向に配向される。一方、垂直配向膜26が形成されていない下部基板20の一部と上部基板30との間の液晶分子28は、上部基板30の近くで垂直方向に配向され、下部基板20の近くで基板と平行に配向される。これにより、図4及び図5に示されたように、液晶分子28は、垂直配向膜26が下部基板20上に形成された領域でホメオトロピック(Homeotropic)モードに、垂直配向膜26が下部基板20上に形成されていない領域でハイブリッド(Hybrid)モードに配向される。このように、サブ画素領域で液晶分子を異なるモードに配向させるマルチドメイン配向膜が具現される。
図6は、本発明の他の実施例によるLCD装置の配向膜製造手順を示すブロック図である。
本発明の第2実施例による配向膜製造手順は、下部基板の表面上に形成された水平配向膜を除いて第1実施例による手順と同一である。これにより、同一または類似の構成要素に関する詳細な説明を省略する。
図6を参照すれば、パターンモールド10の表面上にポリイミドをコーティングすることによって、垂直配向層16が形成される。垂直配向層16を有するパターンモールド10は、LCDパネルの下部基板20上に整列され、垂直配向層16が水平配向層が形成された下部基板20と対向するようにする。下部基板20は、プレベイキング温度に加熱されたホットプレート18上に固定される。垂直配向層16を有するパターンモールド10は、重力により提供される圧力で下部基板20の水平配向膜22上に加圧され、パターンモールド10の突出部14a上にコーティングされた垂直配向層16が水平配向膜22上にプリントされるように所定時間の間接触する。これにより、垂直配向層16は、水平配向膜22上にプリントされる。水平配向膜122上にプリントされた後、垂直配向層16は、下部基板20のプレベイキング温度でプレベイキングされ、溶媒が除去された後に、プレベイキング温度より高いハードベイキング(Hard−baking)温度でベイキングされる。これにより、下部基板の水平配向膜22上にパターンモールド10の突出部14aと同一のパターン形態で垂直配向膜26が形成される。
水平配向膜22及び垂直配向膜26を有する下部基板20は、それぞれの図7aまたは図7bに示されたように、他の垂直配向膜36または水平配向膜46が形成された上部基板30と当接する。
図7aを参照すれば、上部基板30に垂直配向膜36が提供された場合に、下部基板20及び上部基板30の垂直配向膜26、36の間に基板30、20に垂直な方向に液晶分子28が配向され、上部基板30の垂直配向膜36と下部基板20の水平配向膜22との間では、上部基板30の近くで垂直方向に、また、下部基板20の近くで下部基板20、30に平行な水平方向に配向される。この方式で、サブ画素領域で異なるモードに液晶分子を配向させるマルチドメイン配向膜が具現される。
図7bを参照すれば、上部基板30に水平配向膜46が提供される場合に、下部基板20の露出された水平配向膜22と上部基板30の水平配向膜46との間で、液晶分子28は上下部基板30、20に平行な水平方向に配向され、上部基板30の水平配向膜46と下部基板20の垂直配向膜26との間で下部基板20の近くで垂直方向に、また、上部基板30の近くで上部基板30に平行な水平方向に配向される。これにより、サブ画素領域内で液晶分子を異なるモードに配向させるマルチドメイン配向膜が具現される。
下部基板20の水平配向膜22上にプリントされた垂直配向膜26は、配向ポリマー50、例えばポリイミドまたはポリスチレンに代替されることができる。この場合、下部基板20の水平配向膜22上に配向ポリマー50がパターニングされる。
図8aを参照すれば、上部基板30に水平配向膜46が提供され、下部基板20に水平配向膜22上に形成された配向ポリマー50が提供されれば、液晶分子28は、下部基板20の配向ポリマー50と上部基板30の水平配向膜46との間でツイストネマティック(Twisted Nematic:TN)構造で配向され、下部基板20の露出された水平配向膜22と上部基板30の水平配向膜46との間で電気制御複屈折(Electrically Controlled Birefringence:ECB)構造で配向される。
図8bに示されたように、上部基板30に配向ポリマー52が提供され、下部基板20に水平配向膜22上に形成されパターニングされた配向ポリマー50が提供されれば、液晶分子28は、下部及び上部基板20、30の配向ポリマー50、52の間でTN構造で配向され、下部基板20の水平配向膜22と上部基板30の配向ポリマー52との間でECB構造で配向される。
図9は、本発明の他の実施例によるLCD装置の下部基板を示す概略図である。
図9を参照すれば、配向膜は、配向膜の配向方向が各サブ画素領域P1乃至P4で異なるように下部基板上に形成される。例えば、下部基板の配向膜は、配向ポリマーと水平配向膜を利用して各サブ画素P1乃至P4で互いに異なる配向方向を有するように形成される。この場合、上部基板に垂直配向膜が提供される場合、サブ画素領域の液晶分子は、広い視野角を達成することができるように互いに異なる配向構造でハイブリッドモードに配向される。
配向膜は、この実施例において様々な配向方向に形成されるが、本発明は、これに限定されず、プレチルト角が異なる配向物質を適用することによって、マルチドメイン構造を達成することができる。
本発明によるLCD装置及びLCD装置の製造方法は、配向膜をプリントするためのパターンモールドを洗浄工程で繰り返して使用することができ、大量生産が可能であるという点から有利である。
従来のLCD装置を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるLCD装置の配向膜製造手順を示すブロック図である。 図2の手順によって製造された垂直配向膜を有する下部基板を示す概略図である。 本発明の一実施例によるLCD装置を示す断面図である。 図4のLCD装置の配向膜を示す拡大平面図である。 本発明の他の実施例によるLCD装置の配向膜製造手順を示すブロック図である。 本発明の他の実施例によるLCD装置を示す断面図である。 本発明の他の実施例によるLCD装置を示す断面図である。 本発明の他の実施例によるLCD装置を示す断面図である。 本発明の他の実施例によるLCD装置を示す断面図である。 本発明の他の実施例によるLCD装置の配向膜を示す平面図である。
符号の説明
10 パターンモールド
12 ベース基板
14a 突出部
14b 溝
16 垂直配向層
18 ホットプレート
20 基板
22 水平配向膜
26 垂直配向膜
28 液晶分子
30 基板
36 垂直配向膜
46 水平配向膜
50 配向ポリマー
52 配向ポリマー

Claims (26)

  1. 多重配向方向を有する配向膜を形成する段階と、
    前記多重配向方向によって液晶分子が配向された液晶層を形成する段階と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記配向膜の配向方向は、液晶表示装置のサブ画素によって決定されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 前記配向膜は、サブ画素に対して多重配向方向を有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
  4. 前記配向膜を形成する段階は、
    複数の突出部を有するパターンモールドを形成する段階と、
    前記パターンモールド上に配向物質を蒸着する段階と、
    前記パターンモールドの前記突出部を基板上に接触させることによって、前記配向物質を前記基板上にプリントする段階と、
    前記基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置の製造方法。
  5. 前記配向膜を形成する段階は、
    第1基板上に垂直配向膜を形成する段階と、
    少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、
    前記パターンモールド上に配向物質を蒸着する段階と、
    前記パターンモールドを第2基板上に加圧し、配向膜をプリントする段階と、
    前記第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置の製造方法。
  6. 前記配向膜を形成する段階は
    第1基板上に垂直配向膜または水平配向膜のうち1つを形成する段階と、
    第2基板上に水平配向膜を形成する段階と、
    少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、
    前記パターンモールド上に配向物質を蒸着する段階と、
    前記パターンモールドを第2基板上に加圧し、前記配向膜を前記第2基板上にプリントする段階と、
    前記第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 前記配向膜を形成する段階は、
    第1基板上に水平配向膜を形成する段階と、
    第2基板上に水平配向膜を形成する段階と、
    少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、
    前記パターンモールド上にポリマーを蒸着する段階と、
    前記パターンモールドを第1基板または第2基板上に加圧し、前記第1基板または第2基板上に配向膜をプリントする段階と、
    前記第1基板または第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置の製造方法。
  8. 前記配向膜を形成する段階は、
    前記液晶分子を第1基板に垂直に配向させるポリマー層を形成する段階と、
    第2基板上に水平配向膜を形成する段階と、
    少なくとも1つの突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、
    前記パターンモールド上にポリマー物質を蒸着する段階と、
    前記パターンモールドを前記第2基板上に加圧し、前記ポリマー物質を前記第2基板上にプリントする段階と、
    前記第2基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置の製造方法。
  9. 多重プレチルト角を有する配向膜を形成する段階と、
    前記配向膜の多重プレチルト角によって液晶分子が配向された液晶層を形成する段階と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  10. 前記プレチルト角は、各サブ画素別に形成されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置の製造方法。
  11. 前記プレチルト角は、単一のサブ画素に対して形成されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置の製造方法。
  12. 前記配向膜を形成する段階は、
    複数の突出部を有するパターンモールドを用意する段階と、
    前記突出部上に配向物質を蒸着する段階と、
    前記パターンモールドを前記突出部が基板に接触するように加圧し、前記配向物質を前記基板上にプリントする段階と、
    前記基板から前記パターンモールドを分離する段階と、を含むことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置の製造方法。
  13. 多重プレチルト角を有する配向膜と、
    前記プレチルト角によって液晶分子が配向された液晶層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
  14. 前記プレチルト角は、各サブ画素別に形成されることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
  15. 前記プレチルト角は、単一のサブ画素に対して形成されることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
  16. 前記配向膜のプレチルト角は、前記液晶分子をホメオトロピック(Homeotropic)モード、水平モード及び垂直モードのうちいずれか1つのモードとハイブリッドモードに配向させることを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置。
  17. 前記配向膜のプレチルト角は、前記液晶分子をツイストネマティック(TN)モードと電界制御複屈折(ECB)モードに配向させることを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置。
  18. 互いに対向する薄膜トランジスタ基板及びカラーフィルタ基板と、前記基板の間に封止された液晶層と、を含む液晶表示装置であって、
    前記薄膜トランジスタ基板上に第1及び第2配向ドメインを定義するパターンを有する第1配向膜と、
    前記カラーフィルタ基板上に形成された第2配向膜と、を含む液晶表示装置。
  19. 前記第1配向ドメインは、前記液晶層の液晶分子を前記薄膜トランジスタ基板に対して垂直に配向させる垂直配向膜であることを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置。
  20. 前記第2配向ドメインは、前記薄膜トランジスタ基板と平行な水平方向に液晶分子を配向するために前記パターンによって露出された薄膜トランジスタ基板であることを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置。
  21. 前記第2配向膜は、前記カラーフィルタ基板に対して垂直方向に前記液晶層の液晶分子を配向させる垂直配向膜であることを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置。
  22. 前記第1配向膜は、
    前記薄膜トランジスタ基板上に形成された第1配向層と、
    前記第1配向層上に形成された第2配向層と、を含むことを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置。
  23. 前記第1配向ドメインは、前記薄膜トランジスタ基板に対して垂直方向に前記液晶層の液晶分子を配向させる第1配向層であることを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置。
  24. 前記第2配向ドメインは、前記薄膜トランジスタ基板と平行な水平方向に前記液晶分子を配向させるために前記パターンによって露出された第2配向層であることを特徴とする請求項23に記載の液晶表示装置。
  25. 前記第2配向膜は、前記カラーフィルタ基板に対して垂直方向に前記液晶層の液晶分子を配向するための垂直配向膜であることを特徴とする請求項24に記載の液晶表示装置。
  26. 前記第2配向膜は、前記カラーフィルタ基板と平行な水平方向に前記液晶層の液晶分子を配向するための水平配向膜であることを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置。
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