JP2014526715A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は液晶表示装置およびその製造方法について開示するものである。該液晶表示装置は、カラーフィルター基板、アレイ基板、及び、上記カラーフィルター基板と上記アレイ基板との間に充填されている液晶複合系を含み、上記液晶複合系中には、液晶及び、液晶性重合可能モノマーが重合することによって形成される高分子重合体ネットワークが含まれる。本発明の実施例中において、液晶重合可能モノマー自身は液晶性を有し、液晶中に配列する際は方向性を有し、これにより、重合後の高分子重合体ネットワークは方向性を有する。

Description

本発明の実施例は液晶表示装置及びその製造方法に係るものである。

パーソナルコンピュータの普及に従い、液晶表示技術は２１世紀において迅速に発展し、現在の工業界における新たな技術と経済発展において注目を集めるものとなっている。液晶表示技術の凄まじい発展と同時に、視野角が広く、エネルギー消耗が低く、反応速度が速いことは、液晶表示デバイスに対する切実な要求となっている。現在、ＡＤＳＤＳ技術（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈ、略称ＡＤＳ）型液晶表示技術は高い反応速度、高い画質、及び大きな視野角という特性を具備し、各種ダイナミック映像用液晶表示分野に応用することに非常に適している。ＡＤＳは、一つの面内のスリット電極から生まれる電界、及びスリット電極層と板状電極層との間に生成する電界によって多次元電界を生じさせ、液晶セル内のスリット電極間、電極の真上の方のすべての配向液晶分子は回転を生じることができ、これにより液晶の稼動効率を高め、且つ光透過効率を増強させた。異なる応用に対して、ＡＤＳ技術の改良技術は高い光透過率を有するＩ−ＡＤＳ技術、高い開口率を有するＨ−ＡＤＳ技術、及び高い認識率を有するＳ−ＡＤＳ技術等を有している。

従来技術の液晶表示装置は図１に示すものであり、上基板１０及び下基板２０、及び上基板１０と下基板２０のそれぞれの内側に設置されている配向膜を含み、且つ、上基板１０と下基板２０の内側の配向膜の配向方向は同じである。配向膜を有する２枚の基板の間には液晶３０が充填され、液晶３０の長軸は配向膜の配向方向に平行であり、さらに２枚の基板の間に整然と配列している。下基板２０には、互いに絶縁されているＩＴＯ電極が順次設けられている。下基板２０の、上基板１０と向かい合う側の面に、互いにすれ違うように、第一ＩＴＯ電極２１が設けられ、該第一ＩＴＯ電極２１はピクセル電極であり、複数のピクセル電極はピクセル電極アレイとなっている。下基板２０の、上基板１０と向かい合わない面には、第二ＩＴＯ電極２２が設けられ、該第二ＩＴＯ電極２２は共通電極である。また、上記基板１０には、さらにカラーフィルターが設けられている。第一ＩＴＯ電極２１と、第二ＩＴＯ電極２２によって形成される電界は多次元電界であり、多次元電界において稼動する液晶表示装置はＡＤＳ型液晶表示装置である。

液晶表示装置に駆動電圧を印加していない場合、液晶３０は配向膜の配向作用により、その長軸が上下二枚の基板に平行となるように配列し、且つ、すべての液晶は、上下二枚の基板の間に整然と配列している。図１に示すとおりである。

第一ＩＴＯ電極２１と第二ＩＴＯ電極２２を通じて、液晶表示装置に一定の駆動電圧を印加する場合、上基板１０と下基板２０との間に一定の電界が形成され、この場合の液晶３０は電界の影響を受けて、配列方向は電界方向に回転し、液晶３０の回転角度の大きさによってバックライトからの光が表示装置を通る通過率を決め、これにより液晶表示装置の画面を制御している。液晶表示装置上の駆動電圧を除去する際、液晶３０はゆっくりと液晶表示装置の駆動電圧が印加される前の配列方向に戻り、バックライトからの光は液晶３０を透過して出射することはできない。液晶３０は液晶表示装置の電源オフ・電源オンのプロセスにおいてスイッチ作用を果たし、即ち液晶表示装置の駆動電圧を切り替えることによって、表示装置の表示を制御している。

しかし、現在は液晶表示装置が起動する際、必要となる駆動電圧は比較的大きく、且つ液晶の反応速度は低いため、液晶表示装置の低エネルギー消耗、及び応答が速いという要求を満たすことはできない。

本発明の一つの実施例は液晶表示装置を提供するものであり、カラーフィルター基板、アレイ基板及び上記カラーフィルター基板と上記アレイ基板との間に充填されている液晶複合系を含み、上記液晶複合系中には、液晶及び、液晶性重合可能モノマーが重合することによって形成される高分子重合体ネットワークが含まれる。

本発明のもう一つの実施例は液晶表示装置の製造方法を提供するものであって、液晶性重合可能モノマー、光開始剤を液晶中に添加して、遮光条件下で攪拌することで液晶複合系を得て、液晶複合系をカラーフィルター基板とアレイ基板との間に加え、初期液晶表示装置を形成し、及び、紫外線で該初期液晶表示装置を照射し、該初期液晶表示装置中の液晶複合系中の液晶性重合可能モノマーは光開始剤の作用下において重合し、高分子重合体ネットワークを形成し、最終的な液晶表示装置を得ることを含む。

本発明の実施例の技術構成をさらに明確に説明するために、以下に実施例の図面について簡単に紹介する。言うまでもないが、下記に記載の図面は本発明の実施例に係るものに過ぎず、本発明に対し制限するものではない。

図１は従来技術における液晶表示装置の断面図である。 図２は本発明実施例が提供する高分子重合体ネットワークのマクロ構造の模式図である。 図３は本発明実施例が提供する液晶性重合可能モノマーを含む液晶表示装置の、液晶性重合可能モノマーの重合前の断面図である。 図４は本発明実施例が提供する高分子重合体ネットワークのミクロ構造の模式図である。 図５は本発明実施例が提供する液晶性重合可能モノマーを含む液晶表示装置の、液晶性重合可能モノマーの重合後の断面図である。 図６は本発明実施例が提供する、液晶表示装置の多次元電界の模式図である。 図７は本発明実施例が提供する、駆動電圧を印加した液晶表示装置の断面図である。

本発明の目的、技術構成、及びメリットをさらに明確に説明するために、以下において本発明の実施例の図面を参照して、本発明の実施例の技術構成について明確に、完全に記載する。明らかなように、記載した実施例は本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。上記に記載の本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を必要としない前提において得ることができるその他の実施例は、いずれも本発明の範囲に属するものとなる。

本発明の実施例は液晶表示装置を提供し、液晶表示装置の駆動電圧を低下させ、エネルギー消耗を減少させ、さらに、液晶の応答速度を向上させている。

本発明の実施例は、高分子重合体ネットワークの液晶に対する配向作用により、液晶表示装置のエネルギー消耗を減らし、さらに液晶の応答速度を高めている。

本発明の実施例は液晶性重合可能モノマーを液晶中に添加し、液晶性重合可能モノマーと液晶の溶解性は比較的良く、境界の条件の影響により配向しやすい。液晶性重合可能モノマーは重合可能な官能基を有し、紫外線照射下において、液晶性重合可能モノマーは重合し、高分子重合体ネットワークを形成する。液晶性重合可能モノマーは初期の配向作用を受け、効果的に低分子液晶の初期方向を定めることができる。通電する過程において、低分子液晶は多次元電界の影響により、電界方向とともに回転し、電界を除去した場合、低分子液晶は長軸が基板に平行の配列状態に戻り、この際高分子重合体ネットワークの影響により、低分子液晶は迅速に、通電する前の状態に戻る。これにより駆動電圧を下げ、液晶表示装置のエネルギー消耗を減少させ、液晶の応答速度を向上させている。

本発明の実施例中において、液晶重合可能モノマー自身は液晶性を有し、液晶中に配列する際は方向性を有し、これにより、重合後の高分子重合体ネットワークは方向性を有する。図２は本発明実施例中の高分子重合体ネットワークを示している。図２における白い矢印は、液晶表示装置の配向層のラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）方向（即ち処理後の配向層の配向方向）を示す。図２からわかるように、高分子重合体ネットワークのストライプ方向（即ち重合体ネットワーク中の主鎖の延伸方向）と配向層のラビング方向は略平行である。高分子重合体ネットワークにより、低分子液晶の配列方向を定める（アンカー作用を果たす）ことができる。

上記の高分子重合体の方向性と高分子重合体の形成過程は関係性がある。配向層のラビング方向は液晶分子の配列を誘導し、液晶分子の配列は液晶性重合可能モノマーの配列を誘導し、液晶性重合可能モノマーの配列方向は、生成される高分子ネットワーク配列の方向を誘導する。

具体的に、ラビング後の配向層の液晶に対する平面誘導は、液晶分子の長軸を基板に平行するように配列させる。液晶性重合可能モノマー自身も液晶性を有し、これにより重合可能モノマーの長軸は液晶分子に平行となるように配列する。紫外線下において重合した後、液晶性重合可能モノマーによって生成する高分子重合体ネットワークは液晶分子の長軸方向に延伸し、上記高分子重合体ネットワークは方向性を有する。よって、高分子重合体ネットワーク中の重合体主鎖の延伸方向は、配向層のラビング方向と概ね同じである。

上記高分子重合体ネットワークの方向は、重合前の液晶性重合可能モノマーによって決められ、液晶性重合可能モノマーの配列方向は、液晶分子配列の方向によって決められ、液晶分子配列の方向はラビング方向によって決められる。

注意が必要なのは、以上の説明が配向膜のラビング方向を例にしていることである。しかし、当業者が知るように、配向膜の配向作用は、ラビング方法によって形成するのみならず、ＵＶ光照射、ナノインプリント法によって実現することもできる。本発明は配向膜の配向作用の実現手段については限定していない。配向膜がどのような方法に基づいて配向作用を実現しても、一定の配向方向を有することになる。配向膜の配向方向とは、電圧を印加していない状態において、液晶が配向膜の配向作用の影響により呈する液晶分子の長軸方向である。本発明の実施例において、形成される高分子重合体ネットワーク中の重合体主鎖の延伸方向は配向膜の配向方向と略平行である。

以下に、図面を参照して、本発明実施例が提供する技術構成について説明する。

本発明の実施例において、まず光開始剤、液晶性重合可能モノマーを一定の比率で均一に液晶中において混合させ、液体複合系を形成する。液晶複合系をカラーフィルター基板とアレイ基板との間に加える（例えば滴下）。図３を参照すれば、この場合の液晶表示装置は以下を含む。カラーフィルター基板６０、ピクセル電極７１、絶縁層７０及び共通電極７２である。ピクセル電極７１には配向膜が設けられ、共通電極７２下にはガラス基板（ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が設けられている。配向膜、共通電極、絶縁層、ピクセル電極とガラス基板によりアレイ基板を構成している。また、カラーフィルター基板６０上（即ちアレイ基板と向かい合う面）にも配向膜が設けられている。ピクセル電極７１と共通電極７２の材料はいずれもＩＴＯとすることができ、またはその他の透明な導電性材料とすることもできる。ピクセル電極７１は複数のストライプ状電極によって形成され、且つ複数のストライプ電極の間にはスリット状開口部がある。共通電極７２はピクセルエリア全体を覆う。

本発明の実施例において、カラーフィルター基板６０及びアレイ基板の間には、液晶５０、液晶性重合可能モノマー８０及び光開始剤（図３に示していない）によって形成される液晶複合系が含まれる。紫外線で液晶複合系を照射する場合、液晶複合系中の液晶性重合可能モノマー８０は光開始剤の作用下において、高分子重合体ネットワークを形成する。図４は高分子重合体ネットワークのミクロ構造模式図である。高分子重合体ネットワークは立体的なネットワークであり、さらに液晶は該ネットワーク及びその周辺に充填されるものである。本発明実施例が提供する高分子重合体ネットワーク境界（高分子重合体ネットワークと液晶分子との間の境界）の分子構造には、剛直性官能基及び柔軟性官能基が含まれる。剛直性官能基はネットワークの液晶分子に対するアンカー作用を有する。剛直性官能基はビフェニル基を含み、柔軟性官能基はアルキル基を含む。

図５を参照すれば、高分子重合体ネットワークを形成した後、本発明実施例が提供する液晶表示装置は以下を含む。高分子重合体ネットワーク４０及び該高分子重合体ネットワーク４０中およびその周囲に分布する液晶５０、すべての液晶５０の分子の配列はネマチック構造となる。液晶５０及び高分子重合体ネットワーク４０はカラーフィルター基板とアレイ基板との間に分布している。具体的には、カラーフィルター基板に分布する配向膜とアレイ基板の配向膜との間に分布している。

高分子重合体ネットワーク４０、カラーフィルター基板の配向膜、及びアレイ基板の配向膜は共に、それらの周辺に分布する液晶５０に対して配向作用を及ぼし、その他の高分子重合体ネットワーク及び配向膜から離れている液晶分子は、分子間ファンデワールズ力の影響により、高分子重合体ネットワークと配向膜に近い液晶分子に平行するようになる。高分子重合体ネットワークは、剛直性を有する液晶性重合可能モノマー（剛直性分子鎖）が重合することによって得られ、その柔軟性部分が占めるネットワークの比率は小さく、液晶分子に対して配向作用を及ぼすのは、高分子重合体ネットワークにおいては主に該ネットワークに占める割合の大きい剛直性分子鎖である。このため、配向膜と高分子重合体ネットワークの、液晶に対する配向方向は同じである。高分子重合体ネットワーク４０の液晶５０に対する配向作用は、基板表面の配向膜の液晶５０に対する配向作用よりさらに強く、さらに効果的であり、液晶表示装置の光透過率を改善し、液晶表示装置の駆動電圧を低下させ、及び液晶表示装置の応答速度を高めるなどの光電気性能を高めることができる。

図５に示すように、液晶表示装置に駆動電圧を印加する前は、配向膜と高分子重合体ネットワーク４０の作用により、液晶５０の長軸は配向膜の配向方向と平行な方向に整然と秩序良く２枚の基板の間に配列している。この場合、バックライトからの光は液晶を透過して出射することはできない。

図５に示す液晶表示装置に一定の駆動電圧Ｖ_ｏｎを印加する場合、即ち第一ＩＴＯ電極７１及び第二電極ＩＴＯ電極７２の間に一定の電圧を印加する場合、図６に示すような電界９０が形成され、該電界は多次元電界である。液晶５０は電界９０の作用下において、配列方向は電界方向に従って一定角度の回転を生じさせ、この際の液晶表示装置の断面図は図７に示すとおりである。液晶の回転角度によって、バックライトからの光の透過率が決まり、これにより液晶表示装置の表示画面を制御する。

液晶表示装置に対してオフ電圧Ｖ_ｏｆｆを印加する場合、液晶５０は高分子重合体ネットワークの配向作用及び配向膜の配向作用を受け、Ｖ_ｏｆｆ下においてさらに早い速度で液晶表示装置の、駆動電圧を印加する前の液晶の配列方向に戻ることができる。液晶表示装置中の配向膜の配向作用と比較すれば、高分子重合体ネットワーク４０の液晶５０に対する配向作用はより強くより効果的である。よって、従来技術と比較した場合、液晶表示装置中の高分子重合体ネットワークにより、液晶の配列方向は、さらに小さいＶ_ｏｆｆ下においても、迅速に通電する前の配列方向に戻り、このように比較的短い時間内に、比較的小さいエネルギー消耗によって、高い品質の画面表示という目的を達成でき、さらに液晶表示装置の応答速度を高める。

好ましくは、本発明実施例が提供する高分子重合体ネットワーク４０中において、直線状の高分子重合体ネットワークの境界の化学成分は主に以下を含む。液晶性重合可能モノマー中には一定の剛直性のベンゼン環を備えることができる。曲線状に分布している高分子重合体ネットワークの境界の化学成分は以下を含む。液晶性重合可能モノマーの頭部と尾部には重合可能官能基が存在し、該官能基は一定の柔軟性を有する。

液晶性重合可能モノマーの構造はこのような重合体の液晶に対する誘導に影響し、液晶性重合可能モノマーの剛直性が比較的強い場合、液晶分子が受ける高分子重合体ネットワークのアンカー作用が比較的強く、液晶性重合可能モノマーの柔軟性鎖が比較的多い場合、液晶分子が受ける高分子重合体ネットワークのアンカー作用が比較的弱い。

液晶性重合可能モノマーの重合により生成する高分子重合体ネットワーク４０の構造は、非可逆性を有する。即ち、液晶性重合可能モノマーによって生成する高分子重合体ネットワークの重合反応は不可逆的である。したがって、高分子重合体ネットワークは充分に安定であり、基本的には熱、光などの外部条件の影響を受けない。

高分子重合体ネットワーク４０の構造は、重合前の液晶性重合可能モノマーの液晶中における配列方向によって決められる。液晶性の重合可能モノマーが剛直性を有するか否かは分子自身の構造によって決まるものであり、分子中のベンゼン環、ビフェニル、シクロヘキサンが比較的多い場合はリジット性が強く、液晶性重合可能モノマーの配列位置および方向は配向膜の配向方向によって決められるものである。配向方向は液晶分子の配列を誘導し、液晶分子の配列は液晶性重合可能モノマーの配列を誘導し、液晶性重合可能モノマーの配列方向は、生成するポリマー重合体ネットワークの配列方向（即ち、重合体主鎖の延伸方向である）を誘導する。

液晶性重合可能モノマー８０は、１，４−ビス（４−（６’−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ基）−２−メチルベンゼン（1,4-bis-[4-(6-acryloyloxyhexyloxy)benzoyloxy]-2-methylbenzene、Ｃ６Ｍと称する）であり、その分子構造式は以下である。

液晶性重合可能モノマー８０は、Ｃ６Ｍの誘導体とすることもできる。その分子構造式はそれぞれ以下である。

ｎ＝６の場合、
第１の分子の構造式は、１，４−ビス（４−（６’−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ基）−２−クロロベンゼンであり、
第２の分子の構造式は、１，４−ビス（４−（６’−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ基）ベンゼンであり、
第３の分子の構造式は、１，４−ビス（４−（６’−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ基）−２，３−ジメチルベンゼンであり、
第４の分子の構造式は、１，４−ビス（４−（６’−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニリルホルミルオキシ基）ベンゼンであり、
第５の分子の構造式は、１，４−ビス（４−（６’− アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニリルホルミルオキシ基）−２−クロロベンゼンであり、
第６の分子の構造式は、１，４−ビス（４−（６’− アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニリルホルミルオキシ基）−２−メチルベンゼンであり、
第７の分子の構造式は、１，４−ビス（４−（６’−プアクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニリルホルミルオキシ基）−２−ジメチルベンゼンである。

ｎがその他の数値である場合、上記各分子式に対応する誘導体を得ることができ、これらの誘導体は同様に、液晶性重合可能モノマーとして用いることができる。例えば、ｎは２、４または１０などとすることもできる。

上記液晶性重合可能モノマーＣ６Ｍ及びその誘導体は容易に液晶と混合でき、境界条件（配向膜）の影響により配向しやすく、上記液晶性重合可能モノマーＣ６Ｍ及びＣ６Ｍの誘導体と、光開始剤は紫外線照射後に高分子重合体ネットワークを形成しやすい。

液晶性重合可能モノマー分子構造式中におけるベンゼン環部分は剛直性基であり、両端の炭素鎖部分は柔軟性鎖部分である。

従来技術における重合体分散液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ，ＰＤＬＣ）は重合体安定液晶であり、その特徴は重合体含有量が比較的多く、次に重合物は液晶性を有しない。本発明実施例が提供するのは、重合体ネットワーク安定液晶（ＰＳＬＣ）であり、液晶性重合可能モノマーの含有量は比較的少ない。上記分子式に示すように、このような構造はまず、液晶性を有し、さらに二重結合を有し、ＰＤＬＣ中における重合体と異なるものである。また、上記分子が示すように、このような構造はまず、液晶性を有しさらに二重結合を有し、ＰＤＬＣ中における重合体と異なる。また、このような液晶性重合可能モノマーは低分子液晶の誘導により、一定的な方向に配列しやすく、即ち低分子液晶の配向（director）に沿って配列する。重合過程において、開始時の液晶性重合可能モノマーの配列方式により、液晶性重合ネットワークは配向配列する。

本発明実施例中における上記光開始剤は、過酸化ベンゾイル、過酸化ドデカノイル、アゾビスイソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、ジイソプロピルパーオキシジカーボネートまたはジシクロヘキシルパーオキシジカーボネートなどがあり、これらの光開始剤は紫外線照射によってラジカルを形成し、これによって液晶性重合可能モノマーの重合を誘発する。

比較的好ましくは、本発明の実施例が提供する液晶表示装置は、ＡＤＳ型液晶表示装置であり、具体的には、例えば、高開口率ＡＤＳ（Ｈｉｇｈ ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈ，ＨＡＤＳ）型液晶表示装置である。
上記のように、本発明実施例中におけるアレイ基板において配向層を塗布する場合、ラビング作用により液晶平面配向を誘導し、液晶中の重合可能モノマーは液晶性を有し、その他の液晶分子は長軸配列方向に従って配列する。製造工程において、紫外線照射によって、重合可能モノマーが重合し、生成される高分子重合体ネットワークは方向性を有する。ＡＤＳ表示モード中の液晶分子の長軸は基板に平行であり、形成される高分子重合体ネットワークは、液晶分子の電界下における分子回転に有利であり、これにより液晶装置のエネルギー消耗を減少させる。

説明すべきは、本発明の実施例に記載の上記高分子重合体ネットワークは上記のＡＤＳ表示モードの液晶表示装置に対してエネルギー消耗を低減する機能を有するのみでなく、さらに普通の位相型液晶装置に対しても、同じくエネルギー消耗を低減させる機能を有する。例えば、垂直電界型液晶表示装置または例えば、ＩＰＳや、ＦＦＳの横方向電界型液晶表示装置において、高分子重合体ネットワークの重合体主鎖の延伸方向と、配向膜の配向方向は一致し、高分子重合体ネットワークと配向膜はいずれも、液晶分子に対して配向作用を有し、これにより駆動電圧の低下、エネルギー消耗の減少及び応答速度の向上を実現する。

本発明実施例は液晶表示装置の製造方法を提供するものであり、以下のステップを含む。

Ｓ１０１、液晶性重合可能モノマー、光開始剤を液晶中に添加して、遮光条件下で攪拌し、液晶複合系を得る。

ここにおける光開始剤は例えば、開始剤６５１（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１）などである。

Ｓ１０２、上記液晶複合系をカラーフィルター基板とアレイ基板の間に添加し（例えば滴下）、初期液晶表示装置を形成する。

Ｓ１０３、紫外線で該初期液晶表示装置を照射し、該初期液晶表示装置中の液晶複合系中の液晶性重合可能モノマーを光開始剤の作用下において重合し、高分子重合体ネットワークを形成し、最終的な液晶表示装置を得る。

ここにおいて、上記紫外線が該初期液晶装置を照射する時間は１０分間ぐらいであり、上記高分子重合体ネットワークを形成する効果は比較的好ましい。

具体的に、本発明の実施例は液晶表示装置の製造方法を提供し、以下のステップを含む。

Ｓ２０１、液晶性重合可能モノマーを予め定めた比率で液晶中に添加する。

ここにおいて、液晶性重合可能モノマーの含有量が多ければ多いほど、紫外線照射後重合により生成する高分子重合体ネットワークの網目は密である。液晶性重合可能モノマーの含有量が少なければ少ないほど、紫外線照射後重合により生成する高分子重合体の網目は粗い。

液晶性重合可能モノマーの含有量は高すぎない方がよく、液晶性重合可能モノマーの含有量が液晶質量の１０％以下である場合、液晶性重合可能モノマーが形成する高分子重合体ネットワークは液晶表示装置の駆動電圧を低下させ、及び反応速度を向上させるという効果があり、液晶性重合可能モノマーの含有量が液晶質量の４〜８％である場合、効果がより明らかである。

Ｓ２０２、光開始剤を予め定めた比率で、ステップＳ１０１で得られた液晶性重合可能モノマー及び液晶の混合物中に添加する。

ここにおいて、光開始剤の含有量は高すぎない方がよく、光開始剤の含有量が液晶性重合可能モノマーの質量の２０％を超える場合、液晶表示装置が黄変するという現象を引き起こし、これが液晶表示装置の表示効果に影響する。光開始剤の含有量が１〜２０％を占める場合、得られた液晶表示装置の表示効果は比較的優れている。ここにおいて、光開始剤が重合可能モノマーの１％を占める場合、より効果は優れる。

Ｓ２０３、ステップ２０２で得られた液晶性重合可能モノマーと光開始剤を含む液晶複合系を、遮光条件下で均一に攪拌する。

Ｓ２０４、均一に攪拌した液晶複合系を真空下においてカラーフィルター基板とアレイ基板との間に加える。ここにおいて、カラーフィルター基板及びアレイ基板は平面配向方式を用い、この方式は液晶性重合可能モノマーが規則的に配列することを誘導する。

カラーフィルター基板とアレイ基板の内表面はＰＩラビングにより配向し、液晶性重合可能モノマーは重合前に低分子液晶の配列に影響され、その長軸はカラーフィルター基板とアレイ基板に平行である。

Ｓ２０５、ステップＳ２０４によって形成した液晶表示装置に対して紫外線照射することによって、高分子重合体ネットワークを含む液晶複合系を含む液晶表示装置を形成する。ここにおいて、高分子重合体ネットワークの液晶複合系はさらに非常に少量の光開始剤を含み、該光開始剤の含有量は液晶質量の約０．２％であり、液晶表示装置の表示効果に影響しない。

好ましくは、セル形成工程において、フレーム封止接着剤の紫外線固定工程において、液晶性重合可能モノマーは光開始剤によって誘発され、高分子重合体ネットワークを形成する。このようにすれば、別途紫外線照射することなく、複合系中の液晶性重合可能モノマーを光開始剤の作用下において重合させ、生産効率を高めることができる。高分子重合物ネットワーク周囲の低分子液晶はアンカーされ、これらの低分子液晶は初期条件の影響を受け、基板方向に平行となるように配向する。

通電過程において、低分子液晶は多次元電界の影響により回転し、電界を除去する場合、低分子液晶は長軸が基板に平行する配列状態に戻る必要があり、この際には高分子ネットワークの影響を受け、低分子液晶は迅速に通電する前の配列状況に戻る。この時、高分子ネットワークの影響を受け、低分子液晶は迅速に通電する前の状態に戻り、これにより装置のエネルギー消耗を低減させる。

このような液晶表示装置のエネルギー消耗を低減させる方法はＨＡＤＳ設計に適用することができる。まず、配列２Ｄの設計中において、カラーフィルター基板とアレイ基板のＰＩラビング方向は同じであり、液晶セル内の重合可能モノマーと液晶分子の重合前の配列方向と一致し、重合過程において、重合物鎖成長過程における、低分子液晶に対する影響は少ない。次に、ＡＤＳの通電時の電界分布の仕方により、低分子液晶の回転を促し、重合体ネットワークはよりＶ_ｏｆｆを低下させやすい。

このような液晶表示装置のエネルギー消耗を低減する方法は、ＴＮ型（ネマチック）液晶表示装置に適している。これは、似たような方向性重合の効果により、似たように駆動電圧を低減する効果を有し、液晶表示装置のエネルギー消耗を低減させ、液晶の応答速度を高めるという効果を有する。

上記ステップＳ２０１とＳ２０１の順序は相互に変更することができ、まずステップＳ２０２を行い、さらにステップＳ２０１を行うことができる。即ち、まず光開始剤を適切な比率で液晶中に添加し、さらに液晶性重合可能モノマーを適切な比率に従って液晶中に添加することができる。

また、光開始剤と液晶性重合可能モノマーを同時に液晶中に添加することもできる。

本発明実施例中において、液晶分子の末端基にシアノ基が含まれる場合、液晶分子の末端基の電子吸収能力は比較的強く、電界から受ける作用は比較的大きく、液晶分子中の吸電子基がフッ素である場合、吸電子能力は比較的弱く、電界から受ける作用の影響は比較的小さい。本発明実施例中で用いる液晶性重合可能モノマーの種類は、液晶の種類（液晶分子の構造）が異なることによって異なり、Ｃ６Ｍ及びその誘導体に限定されない。

上記のように、本発明実施例の提供する液晶表示装置は液晶パネルを含み、及び液晶パネルを含む表示装置を提供する。液晶パネルはカラーフィルター基板とアレイ基板とを含み、及びカラーフィルター基板及びアレイ基板との間に設置する高分子重合体ネットワーク及び該高分子重合体ネットワーク周囲の液晶を含む。液晶表示装置に一定の駆動電圧を印加する場合、液晶の配列方向は電界によって一定角度の回転を生じ、これにより光透過という目的を達成する。液晶表示装置にオフ電圧を印加する過程において、高分子重合体ネットワークの影響により、液晶は比較的小さいオフ電圧下において、さらに早い速度で液晶表示装置に駆動電圧を印加する前の液晶の配列方向に戻る。従来の液晶表示装置と比較して、本発明実施例が提供する技術構成は、液晶表示装置のオフ電圧を低減させ、エネルギー消耗を減少させ、応答速度を向上させる。

また、本発明の実施例はさらに、液晶パネルを有する表示装置を提供し、例えば、コンピュータまたはテレビなどである。

留意すべきは、液晶分子長軸方向が基板表面（即ち、配向膜の表面）に平行である平行配向モードについて説明している。しかし、本発明の実施例はこれに限定されない。液晶分子の開始時の配向状態は、基板表面との間にプレチルトを有することができる。また、本発明の実施例は、液晶分子が開始状態において基板の表面と垂直に配列するモードとすることもできる（即ち、垂直配向モード）。しかし、どんな配向モードを用いても、液晶分子の初期の配向状態は、配向膜の配向方向と一致し、さらに高分子重合体ネットワークの重合体主鎖の延伸方向は配向膜の配向方向と一致している。

明らかに、当業者は本発明の主旨及び範囲を離脱しないように、本発明に対し各種変更及び改善を行うことができる。このように、本発明のこのような変更及び改善が本発明の請求項及び均等的な技術範囲に属する場合、本発明はこれらの変更または改善を含むと解釈される。

１０ 上基板
２０ 下基板
２１ 第一ＩＴＯ電極
２２ 第二ＩＴＯ電極
３０ 液晶
４０ 高分子重合体ネットワーク
５０ 液晶
６０ カラーフィルター基板
７０ 絶縁層
７１ ピクセル電極
７２ 共通電極
８０ 液晶性重合可能モノマー
９０ 電界

Claims (15)

1. カラーフィルター基板、アレイ基板、及び前記カラーフィルター基板と前記アレイ基板との間に充填されている液晶複合系を含み、
   前記液晶複合系中には、液晶及び、液晶性重合可能モノマーが重合することによって形成される高分子重合体ネットワークが含まれることを特徴とする、液晶表示装置。
2. 前記高分子重合体ネットワークは方向性を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記カラーフィルター基板と、前記アレイ基板の向かい合う表面の少なくとも一つ上に配向層が設けられ、前記配向層は一定の配向方向を有し、前記高分子重合体ネットワーク中の重合体主鎖の延伸方向は前記配向膜の配向方向と略平行であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記高分子重合体ネットワーク中の重合体主鎖の延伸方向は、重合前の液晶性重合可能モノマーの配列方向によって決められ、液晶性重合可能モノマーの配列方向は液晶分子の配列方向によって決められ、液晶分子の配列方向は前記配向層の配向方向によって決められることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記高分子重合体ネットワーク境界の分子構造中には、剛直性官能基と柔軟性官能基が含まれ、前記剛直性官能基はネットワークの液晶分子に対するアンカー作用を決めることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記剛直性官能基はビフェニル基を含み、前記柔軟性官能基はアルキル基を含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記液晶性重合可能モノマーから前記高分子重合体ネットワークを形成する重合反応は不可逆性を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記液晶性重合可能モノマーはＣ６ＭまたはＣ６Ｍ誘導体であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記液晶性重合可能モノマーの質量は、前記液晶質量の４％〜８％であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記アレイ基板上にはピクセル電極と共通電極とが設けられ、前記ピクセル電極と前記共通電極は前記アレイ基板の異なる層に設けられ、前記ピクセル電極と前記共通電極の間には絶縁層が設けられ、前記共通電極はピクセルエリア全体を覆い、前記ピクセル電極中にはスリット状開口部があることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 液晶性重合可能モノマー、光開始剤を液晶中に添加して、遮光条件下で攪拌することで液晶複合系を得て、
    液晶複合系をカラーフィルター基板とアレイ基板との間に加え、初期液晶表示装置を形成し、及び、
    紫外線で該初期液晶表示装置を照射し、該初級液晶表示装置中の液晶複合系中の液晶性重合可能モノマーは光開始剤の作用下において重合し、高分子重合体ネットワークを形成し、最終的な液晶表示装置を得ることを特徴とする、液晶表示装置の製造方法。
12. 前記カラーフィルターと前記アレイ基板の向かい合う表面の少なくとも一つ上に配向層を配置し、前記配向層は一定の配向方向を有し、且つ、前記液晶複合系を前記カラーフィルター基板と前記アレイ基板との間に加える際、前記液晶と前記液晶性重合可能モノマーは前記配向層に沿った方向で配列することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記の紫外線で前記初期液晶表示装置を照射するステップは、セル形成工程中における、フレーム封止接着剤に対して紫外線硬化するステップにおいて完成することを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記液晶性重合可能モノマーの質量は前記液晶質量の１０％以下であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記液晶性重合可能モノマーの質量は前記液晶質量の４％〜８％であることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。