JP2010039470A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、液晶のプレチルト差によって発生する液晶表示装置の残像を減少させて、表示特性を改善することにある。
【解決手段】本発明は、第１基板、前記第１基板と対向する第２基板、前記第１基板及び前記第２基板のうちの少なくとも１つの上に形成されている一対の電場生成電極、そして前記第１基板及び前記第２基板の間に介在されていて、液晶及び配向補助材を含む液晶層を含み、前記配向補助材は、メソゲン及び前記メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む、液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【選択図】図８

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、現在最も幅広く使用されている平板表示装置のうちの１つである。液晶表示装置は、電場生成電極が形成されている２枚の表示板及びその間に形成されている液晶層を含み、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成することによって、液晶層の液晶分子の配向方向を決定して液晶層を通過する光の透過率を調節する。

液晶表示装置において、液晶は、光の透過率を調節して所望の画像を表示するために非常に重要である。特に、液晶表示装置の用途が多様化されて、低電圧駆動、高電圧保存率（ＶＨＲ）、広視野角特性、広動作温度範囲及び高速応答性などの多様な特性が要求されている。

液晶層は、このような多様な特性を満たすために、多様な種類の液晶を混合した液晶組成物を含む。
また、液晶は、初期配向が重要である。

液晶の初期配向を良好にするためには、液晶のプレチルトを均一に制御しなければならない。液晶のプレチルトが均一でない場合、液晶の初期配向が乱れて、液晶層を通過する光の制御が困難である。この場合、明暗比が低下するだけでなく、このようなプレチルト差は外部から残像として視認されて、表示特性が不良になる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、液晶のプレチルト差によって発生する液晶表示装置の残像を減少させて、表示特性を改善することにある。

本発明の一実施例による液晶表示装置は、第１基板、前記第１基板と対向する第２基板、前記第１基板及び前記第２基板のうちの少なくとも１つの上に形成されている一対の電場生成電極、そして前記第１基板及び前記第２基板の間に介在されていて、液晶及び配向補助材を含む液晶層を含み、前記配向補助材は、メソゲン及び前記メソゲンに結合されている２つ以上の光重合基を含む。

前記メソゲンは、ナフタレン、ビフェニル、ビスフェノールＡ、及びこれらにフッ素原子が結合された化合物から選択される少なくとも１つを含む。
前記光重合基は、アクリル基及びメタクリル基から選択される少なくとも１つを含む。
前記配向補助材は、前記メソゲン及び前記光重合基の間に位置する炭素数３〜１２個の鎖状アルキル基をさらに含む。
前記配向補助材は、［化学式１］〜［化学式４］で示される化合物から選択される少なくとも１つを含む。

［化学式１］

［化学式２］

［化学式３］

［化学式４］

前記配向補助材は、前記液晶の含有量に対して０．１〜１０重量％で含まれる。
前記一対の電場生成電極のうちの１つは、微細枝形状からなる。
前記配向補助材は、光によって重合された重合体及び未重合された単量体を含み、前記未重合された単量体は、前記配向補助材の含有量に対して５重量％以下で含まれる。

本発明の他の実施例による液晶表示装置は、第１基板、前記第１基板と対向する第２基板、前記第１基板及び前記第２基板のうちの少なくとも１つの上に形成されている一対の電場生成電極、そして前記第１基板及び前記第２基板の間に介在されていて、液晶及び配向補助材を含む液晶層を含み、前記配向補助材は、非メソゲン及び前記非メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む第１配向補助材、そしてメソゲン及び前記メソゲンに結合されている２つ以上の光重合基を含む第２配向補助材を含む。

前記光重合基は、アクリル基及びメタクリル基から選択される少なくとも１つを含む。

前記第１配向補助材は、［化学式５］〜［化学式１０］で示される化合物から選択される少なくとも１つを含む。
［化学式５］

［化学式６］

［化学式７］

［化学式８］

［化学式９］

［化学式１０］

前記第２配向補助材は、前記［化学式１］〜［化学式４］及び［化学式１１］〜［化学式２１］で示される化合物から選択される少なくとも１つを含む。
［化学式１１］

［化学式１２］

［化学式１３］

［化学式１４］

［化学式１５］

［化学式１６］

［化学式１７］

［化学式１８］

［化学式１９］

［化学式２０］

［化学式２１］

前記配向補助材は、前記液晶の含有量に対して約０．１〜１０重量％で含まれる。
前記第２配向補助材は、前記配向補助材の含有量に対して約４０〜９０重量％で含まれる。
前記一対の電場生成電極のうちの１つは、微細枝形状からなる。
前記配向補助材は、光によって重合された重合体及び未重合された単量体を含み、前記未重合された単量体は、前記配向補助材の含有量に対して約５重量％以下で含まれる。

本発明の一実施例による液晶表示装置の製造方法は、画素電極が形成されている第１表示板を形成する工程、共通電極が形成されている第２表示板を形成する工程、前記第１表示板及び前記第２表示板を合着する工程、前記第１表示板及び前記第２表示板の間に液晶及び配向補助材を含む液晶層を形成する工程、前記画素電極及び前記共通電極に電圧を印加する工程、前記画素電極及び前記共通電極に電圧を印加した状態で前記液晶層に光を照射する工程、そして前記画素電極及び前記共通電極に電圧をオフする工程を含む。

前記配向補助材は、メソゲン及び前記メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む。
前記メソゲンは、ナフタレン、ビフェニル、ビスフェノールＡ、及びこれらにフッ素原子が結合された化合物から選択される少なくとも１つを含み、前記光重合基は、アクリル基及びメタクリル基から選択される少なくとも１つを含む。

前記配向補助材は、非メソゲン及び前記非メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む第１配向補助材、そしてメソゲン及び前記メソゲンに結合されている光重合基を含む第２配向補助材を含む。
前記第１表示板を形成する工程は、前記画素電極に微細枝形状の切開部を形成する工程を含む。

本発明による液晶表示装置の製造方法は、 前記画素電極及び前記共通電極に電圧をオフする工程を含み、また前記画素電極及び前記共通電極に電圧をオフした状態で前記液晶層に光を照射する工程をさらに含む。

前記配向補助材は、光によって重合された重合体及び未重合された単量体を含み、前記未重合された単量体は、前記配向補助材の含有量に対して約５重量％以下で含まれる。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記配向補助材を光によって重合する工程をさらに含む。

本発明の液晶表示装置は、配向補助材を含むことによって、液晶のプレチルトを均一に制御することができ、特定の構造の配向補助材を含むことによって、液晶層内に残る未重合配向補助材の残余量を減少させることができる。それによって、未重合配向補助材によって発生する残像を減少させて、表示特性を改善することができる。

本発明の一実施例による液晶表示装置の１つの画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図である。 図２の液晶表示装置の画素電極を示した配置図である。 図２の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。 本発明の一実施例による配向補助材によって液晶のプレチルトを形成する方法を示した概略図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置及び比較例による液晶表示装置の残像評価の結果を示した写真である。 本発明の一実施例による液晶表示装置及び比較例による液晶表示装置の残像評価の結果を示した写真である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置及び比較例による液晶表示装置の残像評価の結果を示した写真である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置及び比較例による液晶表示装置の残像評価の結果を示した写真である。 本発明の一実施例による液晶表示装置に配向補助材を重合するための光を照射した場合のエネルギー照射量による残像評価及び未重合配向補助材の残余量を示したグラフである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な相異した形態に具現され、ここで説明する実施例に限定されない。
図面では、多様な層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。明細書全体を通して類似した部分には、同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとする時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も意味する。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

図１は本発明の一実施例による液晶表示装置の１つの画素に対する等価回路図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図であり、図３は図２の液晶表示装置の画素電極を示した配置図であり、図４は図２の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。

図１を参照すれば、液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００及び共通電極表示板２００、そしてその間に介在されている液晶層３を含む。

薄膜トランジスタ表示板１００には、ゲート信号を伝達する複数のゲート線１２１及びデータ電圧を伝達する複数のデータ線１７１が形成されている。ゲート線１２１は、互いにほぼ平行でほぼ行方向にのびており、データ線１７１は、互いにほぼ平行でほぼ列方向にのびている。

各画素（ＰＸ）は、ゲート線１２１及びデータ線１７１に連結されたスイッチング素子（Ｑ）、これに連結された液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）を含む。

液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）は、薄膜トランジスタ表示板１００の画素電極１９１及び共通電極表示板２００の共通電極２７０の間に形成され、２つの電極１９１、２７０の間の液晶層３は、誘電体として機能する。

ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の補助的な役割を果たし、薄膜トランジスタ表示板１００に形成された別個の信号線（図示せず）及び画素電極１９１が絶縁体を間に介在して重畳して構成され、別個の信号線には、共通電圧（Ｖｃｏｍ）などの所定の電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、必要に応じて省略することもできる。

一方、各画素は、色を表示するためのカラーフィルタ２３０も含む。図面では、カラーフィルタ２３０が共通電極表示板２００に形成されたことを示したが、これに限定されず、薄膜トランジスタ表示板１００に形成されてもよい。

以下に、図２〜図４を参照して詳細に説明する。
まず、薄膜トランジスタ表示板１００について説明する。
絶縁基板１１０上に上部及び下部に拡張されたゲート電極１２４及び外部回路と連結するための端部１２９を含むゲート線１２１が形成されている。

ゲート線１２１上には、ゲート絶縁膜１４０が形成されており、ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどからなる半導体１５４が形成されている。

半導体１５４上には、一対の抵抗性接触部材（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）１６３、１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５は、リン（Ｐ）などの不純物が高濃度にドーピングされたｎ^＋水素化非晶質シリコンなどの物質又はシリサイドから形成される。
抵抗性接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、データ線１７１及びドレイン電極１７５が形成されている。

データ線１７１は、ゲート線１２１と交差して、ゲート電極１２４に向かってのびてＵ字型に曲がったソース電極１７３、及び外部回路と連結するための端部１７９を含む。
ドレイン電極１７５は、ソース電極１７３で囲まれた部分及びそれからのびた幅の広い部分を含む。

ゲート電極１２４、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５は、半導体１５４と共に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Ｑ）を構成し、薄膜トランジスタ（Ｑ）のチャネルは、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５の間の半導体１５４に形成される。

データ線１７１、ドレイン電極１７５、及び露出された半導体１５４部分上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０には、ドレイン電極１７５及びデータ線１７１の端部１７９を各々露出する接触孔１８５、１８２が形成されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には、ゲート線１２１の端部１２９を露出する接触孔１８１が形成されている。

保護膜１８０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質、アルミニウム、銀、クロム、またはその合金などの反射性金属からなる画素電極１９１が形成されている。
画素電極１９１の全体的な形状は四角形であり、縦幹部１９２、縦幹部１９２と直交する横幹部１９３、縦幹部１９２及び横幹部１９３から斜線方向にのびた複数の第１〜第４微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄ、及び下端の突出部１９７を含む。

また、画素電極１９１は、縦幹部１９２及び横幹部１９３によって第１副領域（Ｄａ）、第２副領域（Ｄｂ）、第３副領域（Ｄｃ）、及び第４副領域（Ｄｄ）に分割される。各副領域（Ｄａ〜Ｄｄ）は、複数の第１、第２、第３、及び第４微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄを含み、４つの副領域（Ｄａ〜Ｄｄ）は、光が透過する有効表示部を構成する。

第１微細枝部１９４ａは、縦幹部１９２または横幹部１９３から左側上方向に斜めにのびており、第２微細枝部１９４ｂは、縦幹部１９２または横幹部１９３から右側上方向に斜めにのびている。また、第３微細枝部１９４ｃは、縦幹部１９２または横幹部１９３から左側下方向に斜めにのびており、第４微細枝部１９４ｄは、縦幹部１９２または横幹部１９３から右側下方向に斜めにのびている。

第１〜第４微細枝部１９４ａ〜１９４ｄは、ゲート線１２１または横幹部１９３と約４５度または１３５度の角をなす。また、隣接する２つの副領域（Ｄａ〜Ｄｄ）の微細枝部１９４ａ〜１９４ｄは、互いに直交する。
画素電極１９１は、下端の突出部１９７で接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と連結されて、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。

次に、共通電極表示板２００について説明する。
絶縁基板２１０上に遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は、画素電極１９１の間の光漏れを防止して、画素電極１９１と対向する開口領域を規定する開口部２２５を含む。

基板２１０及び遮光部材２２０上には、複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０は、遮光部材２２０に囲まれた領域内に大部分が位置し、画素電極１９１の列に沿って長くのびている。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色、及び青色の三原色などの基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの１つを表示する。

カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０上には、蓋膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されており、蓋膜２５０上には、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などからなる共通電極２７０が全面に形成されている。

表示板１００、２００の内側面には、配向膜１１、２１が各々塗布されており、これらは垂直配向膜である。
表示板１００、２００の外側面には、偏光子（図示せず）が形成されている。
表示板１００、２００の間には、液晶層３が介在されている。液晶層３は、複数の液晶３１０及び配向補助材５０を含む。

液晶３１０は、負の誘電率異方性を有し、電場が形成されていない状態で、その長軸が２つの表示板１００、２００の表面に対してほぼ垂直になるように配向されている。
画素電極１９１及び共通電極２７０に電圧が印加されると、液晶３１０は、画素電極１９１及び共通電極２７０の間に形成された電場に応答して、その長軸が電場の方向に垂直な方向に方向を変える。液晶３１０が傾く程度によって液晶層３に入射する光の偏光の変化程度が変わり、このような偏光の変化は、偏光子によって透過率の変化として現れて、これによって液晶表示装置は映像を表示する。

液晶３１０が傾く方向は、画素電極１９１の微細枝部１９４ａ〜１９４ｄによって決定され、液晶３１０は、微細枝部１９４ａ〜１９４ｄの長さ方向に平行な方向に傾く。１つの画素電極１９１は、微細枝部１９４ａ〜１９４ｄの長さ方向が互いに異なる４つの副領域（Ｄａ〜Ｄｄ）を含むので、液晶３１０が傾く方向もほぼ４方向であり、液晶層３には液晶３１０の配向方向が異なる４つのドメインが形成される。このように、液晶が傾く方向を多様化することによって、液晶表示装置の視野角を改善することができる。

配向補助材５０は、液晶３１０の初期配向のためにプレチルトを制御する役割を果たす。
配向補助材５０は、液晶と類似した形状からなって、液晶と同様に中心軸をなす中心部（ｃｏｒｅ ｇｒｏｕｐ）及びこれに連結されている末端基（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｇｒｏｕｐ）を含む。

本発明の実施例による配向補助材５０は、中心部としてメソゲンを含み、末端基として３つ以上の光重合基を含む。
メソゲンは、その中心に２つ以上の芳香族または脂肪族環化合物が連結された構造からなり、例えば［化学式Ａ］で示されるナフタレン基、［化学式Ｂ］で示されるビフェニル基、［化学式Ｃ］で示されるビスフェノールＡ基、［化学式Ｄ］及び［化学式Ｅ］で示されるこれらのフッ素含有誘導体から選択される少なくとも１つを含む。

［化学式Ａ］

［化学式Ｂ］

［化学式Ｃ］

［化学式Ｄ］

［化学式Ｅ］

光重合基は、光を受けて重合される作用基であれば限定されず、例えば［化学式Ｆ］で示されるアクリル基及び［化学式Ｇ］で示されるメタクリル基から選択される１つを含む。

［化学式Ｆ］

［化学式Ｇ］

また、配向補助材５０は、メソゲン及び光重合基の間に位置する炭素数３〜１２個の鎖状アルキル基をさらに含むことができる。このような鎖状アルキル基は、メソゲン及び光重合基の間に位置して鎖の長さを調節することによって、配向補助材が光を受けた時の重合性を高める役割を果たす。

このような配向補助材５０は、［化学式１］〜［化学式４］で示される化合物から選択される少なくとも１つである。

［化学式１］

［化学式１］で、メソゲンは中心にビフェニル基を含み、光重合基はメタクリル基である。光重合基は６個である。

［化学式２］

［化学式２］で、メソゲンは中心にビフェニル基を含み、光重合基はメタクリル基であり、メソゲン及び光重合基の間に鎖状アルキル基が連結されている（ｎ＝３〜１２）。光重合基は６個である。

［化学式３］

［化学式３］で、メソゲンは中心にナフタレン基を含み、光重合基はメタクリル基である。光重合基は６個である。

［化学式４］

［化学式４］で、メソゲンは中心にナフタレン基を含み、光重合基はメタクリル基であり、メソゲン及び光重合基の間に鎖状アルキル基が連結されている（ｎ＝３〜１２）。光重合基は６個である。

［化学式１］で示される化合物は、［反応式１］のような方法で製造される。
［反応式１］

［化学式２］で示される化合物は、［反応式２］のような方法で製造される。
［反応式２］

［化学式３］で示される化合物は、［反応式３］のような方法で製造される。
［反応式３］

［化学式４］で示される化合物は、［反応式４］のような方法で製造される。
［反応式４］

前記配向補助材は、液晶の含有量に対して約０．１〜１０重量％で含まれる。含有量が約０．１重量％未満である場合には、液晶のプレチルトを制御する役割を果たすことができず、約１０重量％を超える場合には、相対的に液晶の含有量が少なくなって、表示特性が低下する。

本発明の他の実施例による配向補助材５０は、メソゲン化合物及び非メソゲン化合物を共に含む。
メソゲン化合物は、メソゲン及び前記メソゲンに結合されている２つ以上の光重合基を含み、非メソゲン化合物は、非メソゲン及び前記非メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む。

非メソゲンは、その中心に芳香族または脂肪族環化合物を含まない構造からなり、メソゲンは、その中心に２つ以上の芳香族または脂肪族環化合物が連結された構造からなる。
非メソゲン化合物は、架橋剤として作用して、反応確率を高めることによって、光を受けて重合性を高める役割を果たす。

非メソゲン化合物は、［化学式５］〜［化学式１０］で示される化合物から選択される少なくとも１つである。

［化学式５］

［化学式６］

［化学式７］

［化学式８］

［化学式９］

［化学式１０］

［化学式５］で示される化合物は、［反応式５］のような方法で製造される。
［反応式５］

［化学式６］で示される化合物は、［反応式６］のような方法で製造される。
［反応式６］

［化学式７］で示される化合物は、［反応式７］のような方法で製造される。
［反応式７］

［化学式８］で示される化合物は、［反応式８］のような方法で製造される。
［反応式８］

［化学式９］で示される化合物は、［反応式９］のような方法で製造される。
［反応式９］

［化学式１０］で示される化合物は、［反応式１０］のような方法で製造される。
［反応式１０］

メソゲン化合物は、前記［化学式１］〜［化学式４］で示される化合物及び下記の［化学式１１］〜［化学式２１］で示される化合物から選択される少なくとも１つである。

［化学式１１］

［化学式１１］で、メソゲンはナフタレン基であり、光重合基はメタクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１２］

［化学式１２］で、メソゲンはビフェニル基であり、光重合基はメタクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１３］

［化学式１３］で、メソゲンはビフェニル基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１４］

［化学式１４］で、メソゲンはフッ素が２つ結合されているビフェニル基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１５］

［化学式１５］で、メソゲンはフッ素が２つ結合されているビフェニル基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１６］

［化学式１６］で、メソゲンはフッ素が３つ結合されているビフェニル基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１７］

［化学式１７］で、メソゲンはフッ素が３つ結合されているビフェニル基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１８］

［化学式１８］で、メソゲンはフッ素が２つ結合されているビフェニル基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式１９］

［化学式１９］で、メソゲンはビスフェノールＡ基であり、光重合基はメタクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式２０］

［化学式２０］で、メソゲンはビスフェノールＡ基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

［化学式２１］

［化学式２１］で、メソゲンはフッ素が６つ結合されているビスフェノールＡ基であり、光重合基はアクリル基である。光重合基は２個である。

メソゲン化合物は、配向補助材の総含有量に対して約４０〜９０重量％で含まれるのが好ましい。
前記配向補助材は、液晶の含有量に対して約０．１〜１０重量％で含まれる。この範囲にすることにより、液晶のプレチルトを制御することが可能となり、液晶の必要な含有量を確保することができ表示特性を向上させることができる。

前記配向補助材は、光によって重合される。
これについて、図５を図２〜図４と共に参照して説明する。

図５は本発明の一実施例による配向補助材によって液晶のプレチルトを形成する方法を示した概略図である。
まず、薄膜トランジスタ表示板１００及び共通電極表示板２００を各々製造する。
薄膜トランジスタ表示板１００は、下記のような方法で製造する。
基板１１０上に複数の薄膜を積層して、ゲート電極１２４及び端部１２９を含むゲート線１２１、ゲート絶縁膜１４０、半導体１５４、ソース電極１７３及び端部１７９を含むデータ線１７１、ドレイン電極１７５、及び保護膜１８０を順次に積層する。

次に、保護膜１８０上にＩＴＯまたはＩＺＯなどの導電層を積層してパターニングして、図２及び図３に示したように縦幹部１９２横幹部１９３、及びこれらからのびた複数の微細枝部１９４ａ〜１９４ｄを含む画素電極１９１を形成する。

次に、画素電極１９１上に配向膜１１を塗布する。
共通電極表示板２００は、下記のような方法で製造する。
基板２１０上に複数の遮光部材２２０を形成した後、基板２１０及び遮光部材２２０上にカラーフィルタ２３０を形成する。カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０を含む基板全面に蓋膜２５０を形成し、蓋膜２５０上に共通電極２７０を形成する。次に、共通電極２７０上に配向膜２１を塗布する。

次に、このような方法で製造された薄膜トランジスタ表示板１００及び共通電極表示板２００を組み立て、その間に液晶３１０及び前記配向補助材５０の混合物を注入して、液晶層３を形成する。しかし、液晶層３は、薄膜トランジスタ表示板１００または共通電極表示板２００上に液晶３１０及び配向補助材５０の混合物を滴下する方式で形成することもできる。

次に、図５の（ａ）及び図３のように、画素電極１９１及び共通電極２７０に電圧を印加する。電圧の印加によって、液晶３１０及び配向補助材５０は、画素電極１９１の微細枝部１９４ａ〜１９４ｄの長さ方向に平行な方向に傾く。配向膜１１付近に位置する液晶３１０は、配向膜１１ａによって垂直配向を維持する。

このように画素電極１９１及び共通電極２７０の間に電圧が印加された状態で光を照射する。それによって、隣接した位置に集まっている配向補助材５０が光によって重合されて、重合体５０ａを形成する。このような重合体５０ａは、液晶３１０のプレチルトを制御する。

次に、図５の（ｂ）のように、画素電極１９１及び共通電極２７０の間の電圧をオフする。
画素電極及び前記共通電極に電圧をオフした状態で液晶層３に光を照射して、重合率を高めることができる。
液晶層３は、光によって重合された重合体５０ａ及び未重合された配向補助材５０を共に含むが、本発明の実施例による配向補助材５０は、前記のように２つ以上の光重合基を含むので、重合率を高めることができ、それによって光によって重合されない配向補助材の残余量を減少させることができる。
本発明の実施例による液晶表示装置において、未重合された配向補助材の残余量は、配向補助材の総含有量に対して約５重量％以下で含まれる。

未重合された配向補助材の残余量が多い場合には、残像評価時にブラック／ホワイト表示部でプレチルト差を誘発し、このような差が外部から残像として視認される。

図８はこのような結果を示す。
図８は本発明の一実施例による液晶表示装置に配向補助材を重合するための光を照射した場合のエネルギー照射量による残像評価及び未重合配向補助材の残余量を示したグラフである。図８の液晶表示装置としては後述する図６Ａの試験用表示板が使用される。

図８を参照すれば、光の照射量が増加することによって、未重合配向補助材の残余量が減少し、エネルギー照射量が約４０Ｊ／ｃｍ^２である場合には、未重合配向補助材の残余量が約３．３重量％ほど減少することがわかる。したがって、未重合配向補助材によって発生する残像を減少させ、それによって表示特性を改善することができる。

また、図６Ａ〜図７Ｂを参照して、残像の発生有無について説明する。
図６Ａ〜図７Ｂは本発明の一実施例による液晶表示装置及び比較例による液晶表示装置の残像評価の結果を各々示した写真である。
残像評価は下記のような方法で行うことができる。
まず、電場生成電極が形成されている２枚の基板及びその間に介在されている液晶層を含む試験用表示板を準備する。試験用表示板には、複数の画素が配置されている。複数の画素のうちの横及び縦に交互に配置された一部の画素にはブラックを表示し、残りの画素にはホワイトを表示して、格子形状のブラック／ホワイトパターンを表示しておく。次に、特定の時間後にブラック／ホワイトパターンの表示を除去して、試験用表示板全体をブラックからホワイトまで均一な階調に変えていって、各画素の境界に線形態の染みが視認されるか否かを確認する。

図６Ａ及び図６Ｂは約２４時間後の残像の有無を示した写真であり、図７Ａ及び図７Ｂは約１６８時間後の残像の有無を示した写真である。図６Ａの試験用表示板は図２に図示されている画素構造を有する液晶表示装置であって、液晶層に上記化学式１で示される化合物を配向補助材として含んでいる。図６Ｂの試験用表示板は配向補助材を含んでいないことを除いては図６Ａの試験用表示板と同一である。

図６Ａは約９０階調、図６Ｂは約２２０階調、図７Ａは約１８０階調、図７Ｂは約２４５階調を表示することが確認され、これから本発明の実施例による液晶表示装置（図６Ａ、図７Ａ）が比較例による液晶表示装置（図６Ｂ、図７Ｂ）より残像が少ないことがわかり、図６Ａ〜図７Ｂの写真から、本発明の実施例による液晶表示装置は、比較例による液晶表示装置に比べて、残像が顕著に改善されたことが明確である。

前記のように、本発明の実施例による液晶表示装置は、配向補助材を含むことによって、液晶のプレチルトを均一に制御することができ、特定の構造の配向補助材を含むことによって、液晶層内に残る未重合配向補助材の残余量を減少させることができる。それによって、未重合配向補助材によって発生する残像を減少させて、表示特性を改善することができる。

以上で、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１、２１ 配向膜
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２９ ゲート線の端部
１４０ ゲート絶縁膜
１６３、１６５ 抵抗性接触部材
１６４ 半導体
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７９ データ線の端部
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８５ 接触孔
１９１ 画素電極
１９２ 縦幹部
１９３ 横幹部
１９４ 微細枝部
１９７ 突出部
２００ 表通電極表示板
２２０ 遮光部材
２２５ 開口部
２３０ カラーフィルタ
２５０ 蓋膜
２７０ 共通電極
３ 液晶層
３１０ 液晶
５０ 配向補助材

Claims (24)

1. 第１基板、
   前記第１基板と対向する第２基板、
   前記第１基板及び前記第２基板のうちの少なくとも１つの上に形成されている一対の電場生成電極及び
   前記第１基板及び前記第２基板の間に介在され、液晶及び配向補助材を含む液晶層を含み、
   前記配向補助材は、メソゲン及び前記メソゲンに結合されている２つ以上の光重合基を含む液晶表示装置。
2. 前記メソゲンは、ナフタレン、ビフェニル、ビスフェノールＡ及びこれらにフッ素原子が結合された化合物からなる群から選択される少なくとも１つを含む請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記光重合基は、アクリル基及びメタクリル基から選択される少なくとも１つを含む請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記配向補助材は、前記メソゲン及び前記光重合基の間に位置する炭素数３〜１２個の鎖状アルキル基をさらに含む請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記配向補助材は、［化学式１］〜［化学式４］で示される化合物から選択される少なくとも１つを含む請求項４に記載の液晶表示装置。
   ［化学式１］
   

   

   ［化学式２］
   

   

   ［化学式３］
   

   

   ［化学式４］
   

   
6. 前記配向補助材は、前記液晶の含有量に対して０．１〜１０重量％で含まれる請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記一対の電場生成電極のうちの１つは、微細枝形状からなる請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記配向補助材は、光によって重合された重合体及び未重合された単量体を含み、前記未重合された単量体は、前記配向補助材の含有量に対して５重量％以下で含まれる請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 第１基板、
   前記第１基板と対向する第２基板、
   前記第１基板及び前記第２基板のうちの少なくとも１つの上に形成されている一対の電場生成電極及び
   前記第１基板及び前記第２基板の間に介在され、液晶及び配向補助材を含む液晶層を含み、
   前記配向補助材は、非メソゲン及び前記非メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む第１配向補助材ならびにメソゲン及び前記メソゲンに結合されている２つ以上の光重合基を含む第２配向補助材を含む液晶表示装置。
10. 前記光重合基は、アクリル基及びメタクリル基から選択される少なくとも１つを含む請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１配向補助材は、［化学式５］〜［化学式１０］で示される化合物から選択される少なくとも１つを含む請求項１０に記載の液晶表示装置。
    ［化学式５］
    

    

    ［化学式６］
    

    

    ［化学式７］
    

    

    ［化学式８］
    

    

    ［化学式９］
    

    

    ［化学式１０］
    

    
12. 前記第２配向補助材は、［化学式１］〜［化学式４］及び［化学式１１］〜［化学式２１］で示される化合物から選択される少なくとも１つを含む請求項１０に記載の液晶表示装置。
    ［化学式１］
    

    

    ［化学式２］
    

    

    ［化学式３］
    

    

    ［化学式４］
    

    

    ［化学式１１］
    

    

    ［化学式１２］
    

    

    ［化学式１３］
    

    

    ［化学式１４］
    

    

    ［化学式１５］
    

    

    ［化学式１６］
    

    

    ［化学式１７］
    

    

    ［化学式１８］
    

    

    ［化学式１９］
    

    

    ［化学式２０］
    

    

    ［化学式２１］
    

    
13. 前記配向補助材は、前記液晶の含有量に対して０．１〜１０重量％で含まれる請求項９に記載の液晶表示装置。
14. 前記第２配向補助材は、前記配向補助材の含有量に対して４０〜９０重量％で含まれる請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記一対の電場生成電極のうちの１つは、微細枝形状からなる請求項９に記載の液晶表示装置。
16. 前記配向補助材は、光によって重合された重合体及び未重合された単量体を含み、前記未重合された単量体は、前記配向補助材の含有量に対して５重量％以下で含まれる請求項９に記載の液晶表示装置。
17. 画素電極が形成されている第１表示板を形成する工程、
    共通電極が形成されている第２表示板を形成する工程、
    前記第１表示板及び前記第２表示板を合着する工程、
    前記第１表示板及び前記第２表示板の間に液晶及び配向補助材を含む液晶層を形成する工程、
    前記画素電極及び前記共通電極に電圧を印加する工程及び
    前記画素電極及び前記共通電極に電圧を印加した状態で前記液晶層に光を照射する工程を含む液晶表示装置の製造方法。
18. 前記配向補助材は、メソゲン及び前記メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
19. 前記メソゲンは、ナフタレン、ビフェニル、ビスフェノールＡ、及びこれらにフッ素原子が結合された化合物から選択される少なくとも１つを含み、前記光重合基は、アクリル基及びメタクリル基から選択される少なくとも１つを含む請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
20. 前記配向補助材は、非メソゲン及び前記非メソゲンに結合されている３つ以上の光重合基を含む第１配向補助材ならびにメソゲン及び前記メソゲンに結合されている２つ以上の光重合基を含む第２配向補助材を含む請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
21. 前記第１表示板を形成する工程は、前記画素電極に微細枝形状の切開部を形成する工程を含む請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
22. 前記画素電極及び前記共通電極に電圧をオフする工程を含み、さらに前記画素電極及び前記共通電極に電圧をオフした状態で前記液晶層に光を照射する工程を含む請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
23. 前記配向補助材は、光によって重合された重合体及び未重合された単量体を含み、前記未重合された単量体は、前記配向補助材の含有量に対して５重量％以下で含まれる請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
24. 前記配向補助材を光によって重合する工程をさらに含む請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。

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