JP2012173601A - 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】液晶表示装置は、一対の基板の対向面側に設けられた第1配向膜22及び第2配向膜32、並びに、第1配向膜22と第2配向膜32との間に配され、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含む液晶層40を有する液晶表示素子を備え、少なくとも第1配向膜22は、側鎖として架橋性官能基又は重合性官能基を有する高分子化合物が架橋又は重合した化合物を含み、液晶分子41Aは、第1配向膜22によってプレチルトが付与されており、第2配向膜32の厚さは第1配向膜22の厚さよりも薄い。
【選択図】 図1
Description
一対の基板の対向面側に設けられた第1配向膜及び第2配向膜、並びに、
第1配向膜と第2配向膜との間に配され、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層、
を有する液晶表示素子を備えており、
少なくとも第1配向膜は、側鎖として架橋性官能基又は重合性官能基を有する高分子化合物が架橋又は重合した化合物(便宜上、『配向処理後・化合物』と呼ぶ)を含み、
液晶分子は、第1配向膜によって(即ち、配向処理後・化合物によって)プレチルトが付与されており、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い。ここで、『架橋性官能基』とは、架橋構造(橋かけ構造)を形成することが可能な基を意味し、より具体的には、二量化を意味する。また、『重合性官能基』とは、2つ以上の官能基が逐次重合を行うような官能基を意味する。
一対の基板の対向面側に設けられた第1配向膜及び第2配向膜、並びに、
第1配向膜と第2配向膜との間に配され、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層、
を有する液晶表示素子を備えており、
少なくとも第1配向膜は、側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物が変形した化合物(便宜上、『配向処理後・化合物』と呼ぶ)を含み、
液晶分子は、第1配向膜によって(即ち、配向処理後・化合物によって)プレチルトが付与されており、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い。ここで、『感光性官能基』とは、エネルギー線を吸収することが可能な基を意味する。また、エネルギー線として、紫外線、X線、電子線を挙げることができる。以下においても同様である。
一対の基板の一方に、側鎖として架橋性官能基又は重合性官能基を有する高分子化合物(便宜上、『配向処理前・化合物』と呼ぶ)から成る第1配向膜を形成し、一対の基板の他方に、第2配向膜を形成した後、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層を封止し、次いで、
高分子化合物(配向処理前・化合物)を架橋又は重合させて、液晶分子にプレチルトを付与する(即ち、配向処理後・化合物によって液晶分子にプレチルトを付与する)、
工程を含み、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い。
一対の基板の一方に、側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物(便宜上、『配向処理前・化合物』と呼ぶ)から成る第1配向膜を形成し、一対の基板の他方に、第2配向膜を形成した後、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層を封止し、次いで、
高分子化合物(配向処理前・化合物)を変形させることで、液晶分子にプレチルトを付与する(即ち、配向処理後・化合物によって液晶分子にプレチルトを付与する)、
工程を含み、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い。
一対の基板の一方に、側鎖として架橋性官能基又は感光性官能基を有する高分子化合物(便宜上、『配向処理前・化合物』と呼ぶ)から成る第1配向膜を形成し、一対の基板の他方に、第2配向膜を形成した後、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層を封止し、次いで、
高分子化合物(配向処理前・化合物)にエネルギー線を照射することで、液晶分子にプレチルトを付与する(即ち、配向処理後・化合物によって液晶分子にプレチルトを付与する)、
工程を含み、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い。
t1−t2≧10nm
好ましくは、
t1−t2≧30nm
を満足することが望ましい。また、
40nm≦t2≦90nm
好ましくは、
50nm≦t2≦70nm
を満足することが望ましい。配向膜の厚さ(膜厚)は、電極上での厚さ(膜厚)である。
θ1>θ2
好ましくは、
θ1−θ2≧0.5
より好ましくは、
θ1−θ2≧1.0
を満足することが望ましいし、
0≦θ2≦0.5
であることが望ましい。あるいは又、第1配向膜の厚さt1、第2配向膜の厚さt2のそれぞれの値を、
θ1−θ2≧0.5
より好ましくは、
θ1−θ2≧1.0
を満足し、且つ、
0≦θ2≦0.5
を満足するような値に、各種の試験を行い決定、設定することが望ましい。
ここで、R1は、炭素数1以上の直鎖状又は分岐状の2価の、エーテル基あるいはエステル基を含むことある有機基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合しており、あるいは又、R1は、エーテル、エステル、エーテルエステル、アセタール、ケタール、ヘミアセタール及びヘミケータールから成る群から選択された少なくとも1種の結合基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合しており、R2は、複数の環構造を含む2価の有機基であり、環構造を構成する原子のうちの1つはR1に結合しており、R3は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、カーボネート基を有する1価の基、又は、それらの誘導体である。
ここで、R11は、炭素数1以上、20以下、好ましくは、炭素数3以上、12以下の直鎖状又は分岐状の2価の、エーテル基あるいはエステル基を含むことある有機基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合しており、あるいは又、R11は、エーテル、エステル、エーテルエステル、アセタール、ケタール、ヘミアセタール及びヘミケータールから成る群から選択された少なくとも1種の結合基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合しており、R12は、例えば、カルコン、シンナメート、シンナモイル、クマリン、マレイミド、ベンゾフェノン、ノルボルネン、オリザノール、キトサン、アクリロイル、メタクリロイル、ビニル、エポキシ及びオキセタンのうちのいずれか1種の構造を含む2価の基、又は、エチニレン基であり、R13は、複数の環構造を含む2価の有機基であり、R14は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、カーボネート基を有する1価の基、又は、それらの誘導体である。場合によっては、式(2)を、以下の式(2’)のとおり、変形することができる。即ち、式(2)は式(2’)を包含する。
−R11−R12−R14 (2’)
第2基板と対向する第1基板の対向面に形成された第1電極、及び、
第1電極に設けられた第1配向規制部、
を備えており、
第1配向膜は、第1電極、第1配向規制部及び第1基板の対向面を覆い、
第1配向規制部は、第1電極に形成された第1スリット部から成り、
第1スリット部の幅は、2μm以上10μm未満であり、
第1スリット部のピッチは、10μm乃至180μm、好ましくは30μm乃至180μm、より好ましくは60μm乃至180μmである構成とすることができる。
第1基板と対向する第2基板の対向面に形成された第2電極、及び、
第2電極に設けられた第2配向規制部、
を備えており、
第2配向膜は、第2電極、第2配向規制部及び第2基板の対向面を覆い、
第2配向規制部は、第2電極に形成された第2スリット部から成り、
第2スリット部の幅は、2μm以上10μm未満であり、
第2スリット部のピッチは、10μm乃至180μm、好ましくは30μm乃至180μm、より好ましくは60μm乃至180μmである構成とすることができる。
第2基板と対向する第1基板の対向面に形成された第1電極、及び、
第1電極に設けられた第1配向規制部、
を備えており、
第1配向膜は、第1電極、第1配向規制部及び第1基板の対向面を覆い、
第1配向規制部は、基板に設けられた突起から成る構成とすることができる。
第1基板と対向する第2基板の対向面に形成された第2電極、及び、
第2電極に設けられた第2配向規制部、
を備えており、
第2配向膜は、第2電極、第2配向規制部及び第2基板の対向面を覆い、
第2配向規制部は、基板に設けられた突起から成る構成とすることができる。
1.本開示の液晶表示装置における共通の構成、構造に関する説明
2.発明の実施の形態に基づく、本開示の液晶表示装置及びその製造方法の説明
3.実施例に基づく、本開示の液晶表示装置及びその製造方法の説明、その他
本開示の液晶表示装置(あるいは液晶表示素子)の模式的な一部断面図を、図1に示す。この液晶表示装置は、複数の画素10(10A,10B,10C・・・)を有している。そして、この液晶表示装置(液晶表示素子)においては、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)基板20とCF(Color Filter;カラーフィルタ)基板30との間に、配向膜22,32を介して液晶分子41を含む液晶層40が設けられている。この液晶表示装置(液晶表示素子)は、所謂透過型であり、表示モードは垂直配向(VA)モードである。図1では、駆動電圧が印加されていない非駆動状態を表している。尚、画素10は、実際には、例えば、赤色の画像を表示する副画素、緑色の画像を表示する副画素、青色の画像を表示する副画素等の副画素から構成されている。
一対の基板20,30の対向面側に設けられた第1配向膜22及び第2配向膜32、並びに、
第1配向膜22と第2配向膜32との間に配され、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含む液晶層40、
を有する液晶表示素子を備えている。
液晶分子は、第1配向膜22によってプレチルトが付与されており、更には、第2配向膜32によってもプレチルトが付与されており、
第2配向膜32の厚さt2は、第1配向膜22の厚さt1よりも薄い。尚、(t1,t2)の関係は、上述したとおりである。
第1基板(TFT基板)20及び第2基板(CF基板)30、
第2基板30と対向する第1基板20の対向面に形成された第1電極(画素電極)20B、
第1電極(画素電極)20Bに設けられた第1配向規制部21、
第1電極(画素電極)20B、第1配向規制部21及び第1基板(TFT基板)20の対向面を覆う第1配向膜22、
第1基板(TFT基板)20と対向する第2基板(CF基板)30の対向面に形成された第2電極(対向電極)30B、
第2電極(対向電極)30B及び第2基板(CF基板)30の対向面を覆う第2配向膜32、並びに、
第1配向膜22及び第2配向膜32の間に設けられ、液晶分子41を含む液晶層40、
を有する画素10が、複数、配列されて成る。
実施の形態1は、本開示の第1の態様に係るVAモードの液晶表示装置(あるいは液晶表示素子)、並びに、本開示の第1の態様、第3の態様に係る液晶表示装置(あるいは液晶表示素子)の製造方法に関する。実施の形態1において、第1配向膜及び第2配向膜(配向膜22,32)は、側鎖に架橋構造を有する高分子化合物(配向処理後・化合物)の1種あるいは2種以上を含んで構成されている。そして、液晶分子は、架橋又は重合した化合物によってプレチルトが付与される。ここで、配向処理後・化合物は、主鎖及び側鎖を有する高分子化合物(配向処理前・化合物)の1種あるいは2種以上を含む状態で配向膜22,32を形成した後、液晶層40を設け、次いで、高分子化合物を架橋又は重合させることで、あるいは又、高分子化合物にエネルギー線を照射することで、より具体的には、電場又は磁場を印加しながら側鎖に含まれる架橋性官能基又は重合性官能基を反応させることにより生成される。そして、配向処理後・化合物は、液晶分子を一対の基板(具体的には、TFT基板20及びCF基板30)に対して所定の方向(具体的には、斜め方向及び例えば垂直方向)に配列させる構造を含んでいる。このように、高分子化合物を架橋又は重合させて、あるいは又、高分子化合物にエネルギー線を照射することで、配向処理後・化合物が配向膜22,32中に含まれることにより、配向膜22,32近傍の液晶分子41に対してプレチルト及び例えば垂直配向を付与できるため、応答速度(画像表示の立ち上がり速度及び画像表示の立ち下がり速度)が早くなり、表示特性が向上する。
ここで、R1は、炭素数1以上の直鎖状又は分岐状の2価の、エーテル基あるいはエステル基を含むことある有機基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合しており、あるいは又、R1は、エーテル、エステル、エーテルエステル、アセタール、ケタール、ヘミアセタール及びヘミケータールから成る群から選択された少なくとも1種の結合基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合している。R2は、複数の環構造を含む2価の有機基であり、環構造を構成する原子のうちの1つはR1に結合している。R3は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、カーボネート基を有する1価の基、又は、それらの誘導体である。
ここで、R11は、炭素数1以上、20以下、好ましくは、炭素数3以上、12以下の直鎖状又は分岐状の2価の、エーテル基あるいはエステル基を含むことある有機基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合しており、あるいは又、R11は、エーテル、エステル、エーテルエステル、アセタール、ケタール、ヘミアセタール及びヘミケータールから成る群から選択された少なくとも1種の結合基であり、高分子化合物あるいは架橋した化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)の主鎖に結合している。R12は、例えば、カルコン、シンナメート、シンナモイル、クマリン、マレイミド、ベンゾフェノン、ノルボルネン、オリザノール、キトサン、アクリロイル、メタクリロイル、ビニル、エポキシ及びオキセタンのうちのいずれか1種の構造を含む2価の基、又は、エチニレン基である。R13は、複数の環構造を含む2価の有機基である。R14は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、カーボネート基を有する1価の基、又は、それらの誘導体である。
一対の基板20,30の一方(具体的には、基板20)に、側鎖として架橋性官能基又は重合性官能基を有する高分子化合物から成る第1配向膜22を形成し、一対の基板20,30の他方(具体的には、基板30)に、第2配向膜32を形成した後、
一対の基板20,30を、第1配向膜22と第2配向膜32とが対向するように配置し、第1配向膜22と第2配向膜32との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含む液晶層40を封止し、次いで、
高分子化合物を架橋又は重合させて、液晶分子にプレチルトを付与する、
工程を含む。あるいは又、
一対の基板20,30の一方(具体的には、基板20)に、側鎖として架橋性官能基又は感光性官能基を有する高分子化合物から成る第1配向膜22を形成し、一対の基板20,30の他方(具体的には、基板30)に、第2配向膜32を形成した後、
一対の基板20,30を、第1配向膜22と第2配向膜32とが対向するように配置し、第1配向膜22と第2配向膜32との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含む液晶層40を封止し、次いで、
高分子化合物にエネルギー線を照射することで、液晶分子にプレチルトを付与する、
工程を含む。尚、図7、図8及び図9では、簡略化のため、一画素分についてのみ示す。
θ1>θ2
となる。そして、電圧V1の値を適宜調節することにより、液晶分子41A,41Bの第1プレチルト角θ1、第2プレチルト角θ2の値を制御することが可能である。
実施の形態2は、本開示の第2の態様に係る液晶表示装置、並びに、本開示の第2の態様及び第3の態様に係る液晶表示装置の製造方法に関する。
第1配向膜(t1) 第2配向膜(t2)
実施例1A 90 55
実施例1B 90 75
比較例1A 90 90
比較例1B 75 75
比較例1C 55 55
第1基板及び第2基板、
第2基板と対向する第1基板の対向面に形成された第1電極、
第1電極に設けられた第1配向規制部、
第1電極、第1配向規制部及び第1基板の対向面を覆う第1配向膜、
第1基板と対向する第2基板の対向面に形成された第2電極、
第2電極に設けられた第2配向規制部、
第2電極、第2配向規制部及び第2基板の対向面を覆う第2配向膜、並びに、
第1配向膜及び第2配向膜の間に設けられ、液晶分子を含む液晶層、
を有する画素が、複数、配列されて成る液晶表示装置であって、
各画素において、第1電極の縁部と第1配向規制部とによって囲まれた領域の射影像と、第2電極の縁部と第2配向規制部とによって囲まれた領域の射影像とが重なり合う重複領域の中心領域において、液晶層における液晶分子群の長軸は、略、同一仮想平面内に位置しており、
液晶分子は、第1配向膜によってプレチルトが付与される構成とすることができる。ここで、第2基板の法線方向から重複領域の中心領域を眺めたとき、第2基板の法線方向に沿って重複領域の中心領域を占める液晶分子群(より具体的には、第1基板から第2基板までの微小な柱状領域を占める液晶分子群)の長軸は、略、同一仮想垂直面内に位置している。
第2スリット部の幅は、2μm以上10μm未満であり、
第2スリット部のピッチは、10μm乃至180μm、好ましくは30μm乃至180μm、より好ましくは60μm乃至180μmである構成とすることができる。
Claims (16)
- 一対の基板の対向面側に設けられた第1配向膜及び第2配向膜、並びに、
第1配向膜と第2配向膜との間に配され、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層、
を有する液晶表示素子を備え、
少なくとも第1配向膜は、側鎖として架橋性官能基又は重合性官能基を有する高分子化合物が架橋又は重合した化合物を含み、
液晶分子は、第1配向膜によってプレチルトが付与されており、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い液晶表示装置。 - 一対の基板の対向面側に設けられた第1配向膜及び第2配向膜、並びに、
第1配向膜と第2配向膜との間に配され、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層、
を有する液晶表示素子を備え、
少なくとも第1配向膜は、側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物が変形した化合物を含み、
液晶分子は、第1配向膜によってプレチルトが付与されており、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い液晶表示装置。 - 第1配向膜の厚さをt1、第2配向膜の厚さをt2としたとき、
t1−t2≧10nm
を満足する請求項1又は請求項2に記載の液晶表示装置。 - 第1配向膜が形成された基板の法線と液晶分子の成す角度をθ1(度)、第2配向膜が形成された基板の法線と液晶分子の成す角度をθ2(度)としたとき、
θ1>θ2
を満足する請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - θ1−θ2≧0.5(度)
を満足する請求項4に記載の液晶表示装置。 - 第1配向膜を構成する材料と、第2配向膜を構成する材料は同じである請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 一対の基板の一方に、側鎖として架橋性官能基又は重合性官能基を有する高分子化合物から成る第1配向膜を形成し、一対の基板の他方に、第2配向膜を形成した後、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層を封止し、次いで、
高分子化合物を架橋又は重合させて、液晶分子にプレチルトを付与する、
工程を含み、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い液晶表示装置の製造方法。 - 液晶層に対して所定の電場を印加することにより液晶分子を配向させつつ、エネルギー線を照射して高分子化合物の側鎖を架橋又は重合させる請求項7に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 一対の基板の一方に、側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物から成る第1配向膜を形成し、一対の基板の他方に、第2配向膜を形成した後、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層を封止し、次いで、
高分子化合物を変形させることで、液晶分子にプレチルトを付与する、
工程を含み、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い液晶表示装置の製造方法。 - 液晶層に対して所定の電場を印加することにより液晶分子を配向させつつ、エネルギー線を照射して高分子化合物の側鎖を変形させる請求項9に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 一対の基板の一方に、側鎖として架橋性官能基又は感光性官能基を有する高分子化合物から成る第1配向膜を形成し、一対の基板の他方に、第2配向膜を形成した後、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層を封止し、次いで、
高分子化合物にエネルギー線を照射することで、液晶分子にプレチルトを付与する、
工程を含み、
第2配向膜の厚さは第1配向膜の厚さよりも薄い液晶表示装置の製造方法。 - 液晶層に対して所定の電場を印加することにより液晶分子を配向させつつ、高分子化合物にエネルギー線として紫外線を照射する請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 第1配向膜の厚さをt1、第2配向膜の厚さをt2としたとき、
t1−t2≧10nm
を満足する請求項7乃至請求項12のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 第1配向膜が形成された基板の法線と液晶分子の成す角度をθ1(度)、第2配向膜が形成された基板の法線と液晶分子の成す角度をθ2(度)としたとき、
θ1>θ2
を満足する請求項7乃至請求項13のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。 - θ1−θ2≧0.5(度)
を満足する請求項14に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 第1配向膜を構成する材料と、第2配向膜を構成する材料は同じである請求項7乃至請求項15のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。
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