JP2016057620A

JP2016057620A - 光配向剤、光配向膜、液晶表示装置、及びそれらの製造方法

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Publication number: JP2016057620A
Application number: JP2015174534A
Authority: JP
Inventors: 錫訓姜; Suk-Hoon Kang; 准宇李; Jun-Woo Lee; 進秀鄭; Jin-Soo Jung; 全　栢　均; Bai Jun Quan; 栢均全; 鍾 ▲灌▼ 全; Jong Hwan Jeon
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2016-04-21
Also published as: EP2993199B1; KR20160029234A; CN105400524B; CN105400524A; US20160070142A1; EP2993199A1; US10061160B2

Abstract

【課題】残像と膜の強度を最適化するための光配向剤、光配向膜、液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明の一実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、前記第１電極上に位置する第１配向膜と、を含み、前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ;ＣＢＤＡ）及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）を含む第１ジアミンとの共重合体、及びアルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤を含み、前記共重合体はポリイミドを含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、光配向剤、光配向膜、液晶表示装置、及びそれらの製造方法に関する。

液晶素子により画像が表示される場合、液晶は透明導電ガラスの間で外部電界によってスイッチングされる。ここで、液晶が外部電界によってスイッチングされるためには、液晶と透明導電ガラス電極との界面において液晶を一定の方向に配向させなければならない。特に、液晶配向の均一性の程度は、液晶ディスプレイの画質の優秀性を決定する最も重要な要素となる。

従来、液晶を配向させる一般的な方法として、ガラスなどの基板にポリイミドのような高分子膜を塗布し、該高分子膜の表面をナイロンやポリエステルのような繊維で一定の方向に擦るラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）法が用いられていた。しかし、ラビング法は、繊維によって高分子膜が摩擦されるとき、微細なホコリや静電気が発生する可能性があった。これらは液晶パネルの製造時に液晶パネルの品質に深刻な問題を招く可能性があった。

上記問題を解決するために、最近、光照射によって高分子膜に異方性（非等方性、ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を付与し、これを利用して液晶を配列させる光配向法が研究されている。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、残像と膜の強度を最適化するための光配向剤、光配向膜、液晶表示装置、及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態による光配向剤は、（ａ）シクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ;ＣＢＤＡ）及びシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ;ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つの化合物と、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）を含む第１ジアミンとの共重合体、及び（ｂ）アルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤を含む。
架橋剤は、下記一般式１、一般式２、及び一般式３で表される化合物のうちの少なくとも一つの化合物を含んでもよい。

架橋剤は、光配向剤の全体含有量の３重量％以上、１０重量％以下に含まれてもよい。

架橋剤は、下記一般式１−１で表される化合物を含んでもよい。

第１ジアミンは、下記一般式４で表される化合物を含んでもよい。

共重合体は、シクロブタンジアンヒドリド及び前記シクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、下記一般式５で表される第２ジアミンとの重合体をさらに含んでもよい。

第１ジアミンと第２ジアミンのモル比は、２０対８０〜５０対５０であってもよい。

シクロブタンジアンヒドリドは下記一般式６で表される化合物を含み、シクロブタンジアンヒドリド誘導体は下記一般式７で表される化合物を含んでもよい。
（上記一般式７中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲンまたはアルキル基であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。）

共重合体は、ポリアミック酸を含んでもよい。

光配向剤は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）及び２−ブチルセロソルブのうちの少なくとも一つの溶媒をさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態による光配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）を含む第１ジアミンとの共重合体、及びアルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤を含み、共重合体はポリイミドを含んでもよい。

架橋剤は、下記一般式１、一般式２、及び一般式３で表される化合物のうちの少なくとも一つの化合物を含んでもよい。

架橋剤は、光配向膜の全体含有量の３重量％以上、１０重量％以下に含まれてもよい。

前記架橋剤は下記一般式１−１で表される化合物を含んでもよい。

前記第１ジアミンは、下記一般式４で表される化合物を含んでもよい。

共重合体は、下記一般式８、下記一般式９、下記一般式１０、及び下記一般式１１で表される反復単位のうちの少なくとも一つを含んでもよい。

上記共重合体は、下記一般式１２で表される化合物を含んでもよい。

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、前記第１電極上に位置する第１配向膜とを含み、前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）を含む第１ジアミンとの共重合体、及びアルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤を含み、前記共重合体はポリイミドを含む。

前記架橋剤は、下記一般式１、一般式２、及び一般式３で表される化合物のうちの少なくとも一つの化合物を含んでもよい。

前記架橋剤は、前記第１配向膜の全体含有量の３重量％以上、１０重量％以下に含まれてもよい。

前記架橋剤は、下記一般式１−１で表される化合物を含んでもよい。

前記共重合体は、前記シクロブタンジアンヒドリド及び前記シクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、下記一般式５で表される第２ジアミンとの重合体をさらに含んでもよい。

前記共重合体は、下記一般式８、下記一般式９、下記一般式１０、及び下記一般式１１で表される反復単位のうちの少なくとも一つを含んでもよい。

前記共重合体は、下記一般式１２で表される化合物を含んでもよい。

前記液晶表示装置は、前記第１基板上に位置する第２電極をさらに含み、前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁膜が位置してもよい。前記第１電極は複数の枝電極を含み、前記第２電極は面形状を有してもよい。

前記複数の枝電極は、前記面形状の第２電極と重なってもよい。

前記液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタと前記第２電極との間に位置する保護膜をさらに含み、前記保護膜と前記絶縁膜を貫くコンタクトホールによって前記薄膜トランジスタと前記第１電極が接続してもよい。

前記液晶表示装置は、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第２基板上に位置する第２配向膜と、前記第１基板と前記第２基板の間に位置し、液晶分子を含む液晶層とをさらに含み、前記第２配向膜は、前記第１配向膜と同一物質で形成されてもよい。

本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法は、第１基板上に薄膜トランジスタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタの上に保護膜を形成する段階と、前記保護膜の上に絶縁膜を介して位置する第１電極及び第２電極を形成する段階と、前記第１電極または前記第２電極上に光配向剤を塗布する段階と、前記光配向剤を加熱（Ｂａｋｅ）する段階と、前記光配向剤に偏光された光を照射して第１配向膜を形成する段階とを含み、前記光配向剤は、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）を含む第１ジアミンとの共重合体、及びアルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤を含む。

前記光配向剤は、下記一般式６で表される前記シクロブタンジアンヒドリド及び下記一般式７で表される前記シクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、下記一般式４で表される前記第１ジアミンとを重合反応して形成されてもよい。

前記第１ジアミンと前記第２ジアミンのモル比は、２０：８０〜５０：５０となるように形成してもよい。

前記偏光された光は、０．２０Ｊ／ｃｍ²以上、１．０Ｊ／ｃｍ²以下のエネルギーを含んでもよい。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記偏光された光を照射した後に、追加加熱工程を行う段階をさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態によれば、柔軟なグループを含むジアミンと、柔軟なグループを含む架橋剤とを用いて光配向膜を形成することによって、残像と膜の硬度が最適化された光配向膜及び液晶表示装置を実現することができる。

本発明の一実施形態による光配向膜における柔軟なジアミンの含有量と柔軟な架橋剤の含有量による異方性傾向を示すグラフである。光配向膜に硬直した架橋剤を添加した場合の残像程度を示すグラフである。本発明の一実施形態による柔軟な架橋剤を添加した光配向膜の残像程度を示すグラフである。本発明の一実施形態による光配向膜における柔軟なジアミンの含有量と柔軟な架橋剤の含有量を変化させる場合の異方性を示すグラフである。本発明の一実施形態による光配向膜にてポリイミドが分解されることを示す構造式である。本発明の一実施形態による光配向膜にて等方性から異方性に変化する過程を示す図面である。本発明の一実施形態による柔軟な架橋剤が添加された光配向剤を用いて形成された光配向膜における残像が改善される原理を示す図面である。本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。図８の切断線ＩＸ−ＩＸに沿って切断した断面を示した断面図である。

添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は以下で説明する実施形態に限定されず、他の実施形態にて実現することも可能である。以下で説明する実施形態は、本発明の開示内容を徹底で、かつ完全なものとし、本発明の思想を当業者に十分に伝達するために提供されるものである。

図面において、層及び領域の厚さは、明確性を期するために模式的に示した。また、層が他の層または基板の「上」にあると表現される場合に、それは他の層または基板上に直接形成される場合、及びそれらの間に第３の層を介して形成される場合を含む。なお、明細書の全体にわたって、同一の参照番号が付された部分は同一の構成要素を意味する。

本発明の一実施形態による光配向剤は、（ａ）シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つの化合物と、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）を含む第１ジアミンとの共重合体、及び（ｂ）アルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤を含む。

ここで、シクロブタンジアンヒドリドは、下記一般式６で表される化合物であってもよく、シクロブタンジアンヒドリド誘導体は、下記一般式７で表される化合物であってもよい。

上記一般式７中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲンまたはアルキル基であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４のうちの少なくとも一つは、水素ではない。シクロブタンジアンヒドリド誘導体は、下記一般式７−１、下記一般式７−２で表される化合物を含む。

本実施形態で、第１ジアミンは、下記一般式４で表される化合物であってもよい。

本実施形態による光配向剤は、下記一般式５で表される第２ジアミンをさらに含んでもよい。

第２ジアミンは、上記一般式５で表される化合物に限定されず、一般式５において環炭素に連結された水素がアルキル基、ハロゲン、硫黄などに置換された化合物、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２、５−ジアミノトルエン、２、６−ジアミノトルエン、４、４'−ジアミノビフェニル、３、３'−ジメチル−４、４'−ジアミノビフェニル、３、３'−ジメトキシ−４、４'−ジアミノビフェニル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、２、２'−ジアミノジフェニルプロパン、ビス（３、５−ジエチル４−アミノフェニル）メタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノナフタレン、１、４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１、４−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、９、１０−ビス（４−アミノフェニル）アントラセン、１、３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４、４'−ビス（４−アミノフェノキシ）ジフェニルスルホン、２、２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２、２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２、２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]ヘキサフルオロプロパンなどの芳香族ジアミン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタンなどの脂環式ジアミン、及びテトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミンなどであってもよい。しかし、第２ジアミンは、これに特に限定されず、第１ジアミンでないよく曲がらない性質を有する種類のジアミンは、大部分含むことができる。

本実施形態で、第１ジアミンと第２ジアミンのモル比は、１：９９〜９９：１であってもよく、好ましくは、約２０：８０〜５０：５０であってもよい。

このように、本実施形態による第１ジアミンは、柔軟基（ｆｌｅｘｉｂｌｅｇｒｏｕｐ）に該当するアルキレン基（−ＣＨ₂−）を含むため、第１ジアミンの共重合体を含む光配向剤を用いて形成された光配向膜が柔軟な性質を有し、これにより、異方性が向上して、残像が改善される。

本実施形態で、架橋剤は、下記一般式１、一般式２、及び一般式３で表される化合物のうちの少なくとも一つの化合物を含んでもよい。

上記一般式１、一般式２、及び一般式３中、ｎは、３〜１１の自然数であり、ｍ１〜ｍ４は、独立に、１〜４の自然数である。

本実施形態で、架橋剤は、光配向剤の全体含有量の約３重量％以上、１０重量％以下に含まれてもよい。好ましくは、５重量％以上、７重量％以下に含まれてもよい。

本実施形態で、架橋剤は、下記一般式１−１で表される化合物を含んでもよい。

このように、本実施形態による架橋剤は、柔軟基に該当するアルキレン基（−ＣＨ₂）を含むので、本実施形態による架橋剤が添加された光配向剤を用いて形成された光配向膜は、膜の硬度を改善し、かつ残像の悪化を最小化する。

以下、本実施形態による光配向剤の製造方法に対する一例を説明する。

［光配向剤の製造方法］
撹拌機、温度調節装置、窒素ガス注入装置、及び冷却器が装着された４口フラスコに、暗室条件下で窒素を通過させながら、下記一般式４で表される化合物を０．５モル入れ、また、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を入れて、混合溶液を製造した。該混合溶液に固体状態の下記一般式７で表される化合物を１．０モル入れて、約１時間攪拌した。次に、下記一般式５で表される化合物を０．５モル入れて反応させた。このとき、温度を摂氏３０℃以上、摂氏６０℃以下に維持しながら、約２４時間反応を行ってポリアミック酸溶液を製造した。このように製造されたポリアミック酸溶液を蒸留して、ポリアミック酸を得た。このように得られたポリアミック酸の重量平均分子量は３〜５０,０００であった。該ポリアミック酸にＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、及び２−ブチルセロソルブの混合溶媒（体積比＝約７：２）を添加し、常温で２４時間攪拌した。ここに、下記一般式１−１で表される架橋剤を約５ｗｔ％乃至７ｗｔ％添加して、ポリアミック酸と架橋剤を含む光配向剤を製造した。

上記一般式７中、Ｘ１、Ｘ４は、メチル基、Ｘ２、Ｘ３は、水素である。

上述した光配向剤を電極上に塗布し、塗布された光配向剤を加熱（ｂａｋｅ）する。加熱する段階は、プリベーク（ｐｒｅｂａｋｅ）とハードベーク（ｈａｒｄｂａｋｅ）の２段階に分けて行ってもよい。

次に、光配向剤に偏光された光を照射して光配向膜を形成することができる。このとき、照射される光は、２４０ｎｍ以上、３８０ｎｍ以下の波長を有する紫外線を用いることができる。また、好ましくは、２５４ｎｍの波長を有する紫外線を用いてもよい。前記偏光された光は０．２０Ｊ／ｃｍ²以上、１．０Ｊ／ｃｍ²以下のエネルギーを含むことができ、好ましくは、０．４０Ｊ／ｃｍ²以上、０．５０Ｊ／ｃｍ²以下のエネルギーを含んでもよい。

配向性を増加させるために、光配向膜を再度加熱（以下、第２加熱工程という）してもよい。

本実施形態による光配向膜に含まれる共重合体は、下記一般式８、下記一般式９、下記一般式１０、及び下記一般式１１で表される反復単位のうちの少なくとも一つを含んでもよい。

好ましくは、本実施形態による光配向膜は、下記一般式１２で表される共重合体を含んでもよい。

図１は、本発明の一実施形態による光配向膜における柔軟なジアミンの含有量と柔軟な架橋剤の含有量による異方性傾向を示すグラフである。

図１を参照すると、上述した本発明の一実施形態による柔軟なジアミンの含有量が増加することによって、異方性が大きくなるので、残像が改善される。しかし、光配向膜の膜の硬度が悪化する可能性がある。一般に、硬直した架橋剤を光配向膜に添加すると、膜の硬度が改善される効果がある。しかし、硬直した架橋剤を添加する場合、残像がむしろ悪化する可能性がある。

図２は、光配向膜に硬直した架橋剤を添加した場合の残像程度を示すグラフである。

図２において、比較例１は、本発明の一実施形態による柔軟なジアミンの共重合体を含む光配向剤に架橋剤を添加しない光配向膜であり、比較例２は、柔軟なジアミンの共重合体を含む光配向剤に、３ｗｔ％の下記一般式４Ｒで表される硬直した架橋剤を添加した光配向膜であり、比較例３は、柔軟なジアミンの共重合体を含む光配向剤に、５ｗｔ％の下記一般式４Ｒで表される硬直した架橋剤を添加した光配向膜である。比較例１、比較例２、及び比較例３は、共通的に摂氏２１０℃で３０分程度１次加熱を行い、０．５Ｊ／ｃｍ²の偏光照射を行い、摂氏２１０℃で３０分程度２次加熱を行った場合である。

図２を参照すると、硬直した架橋剤を多く添加すればするほど、残像が益々悪くなる。したがって、このような硬直した架橋剤は、柔軟なジアミンを用いて形成した光配向膜に、膜の硬度を向上させるための架橋剤として不適である。

図３は、本発明の一実施形態による柔軟な架橋剤を添加した光配向膜の残像程度を示すグラフである。

図３において、比較例Ａ、比較例Ｂ、比較例Ｃは、架橋剤を添加しない光配向膜であり、実施例Ａ、実施例Ｂ、実施例Ｃは、柔軟な架橋剤３ｗｔ％を添加した光配向膜である。比較例Ａ及び実施例Ａは共通的に、摂氏２３０℃で９００秒程度１次加熱を行い、０．５Ｊ／ｃｍ²の偏光照射を行い、摂氏２１０℃で９００秒程度２次加熱した場合である。比較例Ｂ及び実施例Ｂは、摂氏２３０℃で９００秒程度１次加熱を行い、０．５Ｊ／ｃｍ²の偏光照射を行い、摂氏２３０℃で９００秒程度２次加熱を行った場合である。比較例Ｃ及び実施例Ｃは共通的に、摂氏２４０℃で９００秒程度１次加熱を行い、０．５Ｊ／ｃｍ²の偏光照射を行い、摂氏２１０℃で９００秒程度２次加熱を行った場合である。

図３を参照すると、柔軟な架橋剤を添加した一実施形態は、比較例に比べて、残像が悪化していなく、残像の悪化程度が微々たるものであった。

図４は、本発明の一実施形態による光配向膜における柔軟なジアミンの含有量と柔軟な架橋剤の含有量を変化させる場合の異方性を示すグラフである。

図４を参照すると、本発明の一実施形態により柔軟な架橋剤を添加すると、添加しない場合に比べ、異方性が劣って残像が悪化する可能性がある。ただし、本発明の一実施形態で、柔軟なジアミンを用いて光配向膜を形成するので、柔軟な架橋剤の添加によって発生する異方性の減少を十分に補償するか、またはその以上に異方性を高めることができる。図４において、例えば、「Ｄ５２０％」との表現は、硬直したジアミンに対して混合される柔軟なジアミンのモル比（硬直ジアミンに対する柔軟ジアミンのモル比）を示す。

以下、図５乃至図７を参照して、本実施形態による柔軟な架橋剤の添加時、膜の硬度が改善され、残像の悪化が最小化される原理に対して説明する。

図５は、本発明の一実施形態による光配向膜にてポリイミドが分解されるのを示す構造式である。図６は、本発明の一実施形態による光配向膜にて等方性から異方性に変化する過程を示す図面である。

図５を参照すると、シクロブタンジアンヒドリドとジアミンとが共重合して、ポリアミック酸を形成した以降に、加熱工程を通してポリイミド（Ｕｎｉｔ１）を形成し、ポリイミドにＵＶ照射すると、マレイミド（Ｕｎｉｔ１’）を形成する。

図６は、図５に示したポリイミド（Ｕｎｉｔ１）を含む高分子主鎖が、偏光されたＵＶ照射により分解されて配向することを示す。図６を参照すると、等方性高分子主鎖に偏光されたＵＶを照射することで、偏光方向（吸収軸方向）に光分解が起こり、偏光に垂直する方向に光配向膜を配向させることができる。ここで、露光量が過度に小さいと、分解率が小さく、配向性が低下しうる。反対に、露光量が過度に大きくなると、分解率が大きくなって、偏光方向だけでなく、他の方向にも分解が起こることによって、配向性が低下しうる。

図７は、本発明の一実施形態による柔軟な架橋剤が添加された光配向剤を用いて形成された光配向膜における残像が改善される原理を示す図面である。

図７を参照すると、硬直した（ｒｉｇｉｄ）性質の架橋剤が含まれている光配向膜に対して第２加熱工程を行えば、硬直した性質の架橋剤が光分解分子の再配列を阻害するため、再配列による残像の改善効果が大きくない。しかし、本実施形態のように柔軟な（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）性質の架橋剤を含む光配向膜に対して第２加熱工程を行えば、光分解分子の再配列が円滑に進められることによって、再配列による残像の改善効果が大きくなることができる。

以下、上述した本発明の一実施形態による光配向膜を含む液晶表示装置について説明する。

図８は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。図９は、図８の切断線ＩＸ−ＩＸに沿って切断した断面を示した断面図である。

図８及び図９を参照すると、本実施形態による液晶表示装置は、互いに対向する下部表示パネル１００と、上部表示パネル２００と、下部表示板１００及び上部表示板２００の間に注入された液晶層３とを含む。

まず、下部表示パネル１００について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる第１基板１１０の上に、ゲート線１２１を含むゲート導電体が形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート電極１２４、及び他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部（図示せず）を含んでもよい。ゲート線１２１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びチタニウム（Ｔｉ）などで形成されてもよい。また、ゲート線１２１は、物理的性質の異なる少なくとも二つの導電膜を含む多重膜構造にて形成されてもよい。

ゲート線１２１の上にはケイ素窒化物（ＳｉＮｘ）またはケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成される。ゲート絶縁膜１４０は、物理的性質の異なる少なくとも二つの絶縁層を含む多層膜構造にて形成されてもよい。

ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどで作られた半導体層１５４が位置する。半導体層１５４は酸化物半導体で形成されることもある。

半導体層１５４の上にはオーミックコンタクト部材１６３、１６５が形成される。オーミックコンタクト部材１６３、１６５は、リン（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）などのｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコン、またはシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）などで形成されてもよい。オーミックコンタクト部材１６３、１６５は、対を成すように半導体層１５４の上に配置される。なお、半導体層１５４が酸化物半導体である場合、オーミックコンタクト部材１６３、１６５は省略してもよい。

オーミックコンタクト部材１６３、１６５、及びゲート絶縁膜１４０の上には、ソース電極１７３を含むデータ線１７１、及びドレイン電極１７５を含むデータ導電体が形成される。

データ線１７１は、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部（図示せず）を含む。データ線１７１は、データ信号を伝達し、主に縦方向に延在されてゲート線１２１と交差する。

このとき、データ線１７１は、液晶表示装置の最大透過率を得るために、屈曲部を有した曲がった形状に形成されてもよく、屈曲部は、画素領域の中間領域にて互いに接するＶ字形状を成してもよい。

ソース電極１７３はデータ線１７１の一部であり、データ線１７１と同一線上に配置される。ドレイン電極１７５は、ソース電極１７３と平行して延在して形成される。したがって、ドレイン電極１７５は、データ線１７１の一部と平行になるように形成される。

ゲート電極１２４、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５は、半導体層１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）を形成する。薄膜トランジスタのチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５の間の半導体層１５４に形成される。

本発明の実施形態による液晶表示装置は、データ線１７１と同一線上に位置するソース電極１７３と、データ線１７１と平行して延在しているドレイン電極１７５とを含む。これにより、データ導電体が占める面積を広げることなく、薄膜トランジスタの幅を広げることができるため、液晶表示装置の開口率を増加させることができる。

データ線１７１とドレイン電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍｅｔａｌ）、またはこれらの合金で形成されるのが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多重膜構造にて形成されてもよい。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜との二重膜構造、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜との三重膜構造を挙げることができる。

データ導電体１７１、１７３、１７５、ゲート絶縁膜１４０、及び半導体１５４の露出した部分の上には、第１保護膜１８０ａが配置されている。第１保護膜１８０ａは、有機絶縁物質または無機絶縁物質などで形成されてもよい。

第１保護膜１８０ａの上には第２保護膜１８０ｂが形成されている。第２保護膜１８０ｂは有機絶縁物質で形成されてもよい。

第２保護膜１８０ｂは、カラーフィルタであってもよい。第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、第２保護膜１８０ｂは、原色（ｐｒｉｍａｒｙｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表示することができる。原色の例としては赤色、緑色、青色など三原色、または黄色（ｙｅｌｌｏｗ）、青緑色（ｃｙａｎ）、紫紅色（ｍａｇｅｎｔａ）などが挙げられる。図示してはいないが、カラーフィルタは、原色以外に原色の混合色または白色（ｗｈｉｔｅ）を表示するカラーフィルタをさらに含んでもよい。第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、後述する上部表示パネル２００において、カラーフィルタ２３０は省略してもよい。本実施形態とは異なり、第２保護膜１８０ｂは有機絶縁物質で形成し、第１保護膜１８０ａと第２保護膜１８０ｂとの間にカラーフィルタ（図示せず）を形成することもできる。

第２保護膜１８０ｂの上には共通電極（ｃｏｍｍｏｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２７０が位置する。共通電極２７０は、基板１１０の全面に形成された面形状（ｐｌａｎａｒｓｈａｐｅ）を有してもよく、ドレイン電極１７５の周辺に対応する領域に配置された開口部１３８を有する。すなわち、共通電極２７０は、板状の平面形態を有してもよい。

隣接する画素に位置する共通電極２７０は互いに接続され、表示領域の外部から供給される所定の大きさの共通電圧の伝達を受けてもよい。

共通電極２７０の上には絶縁膜１８０ｃが位置する。絶縁膜１８０ｃは、有機絶縁物質または無機絶縁物質などで形成されてもよい。

絶縁膜１８０ｃの上には画素電極１９１が位置する。画素電極１９１は、データ線１７１の屈曲部とほぼ平行な屈曲辺（ｃｕｒｖｅｄｅｄｇｅ）を含む。画素電極１９１は複数の切開部９１を有し、隣接する切開部９１の間に位置する複数の枝電極１９２を含む。

画素電極１９１は、第１電界生成電極または第１電極であり、共通電極２７０は、第２電界生成電極または第２電極である。画素電極１９１と共通電極２７０はフリンジフィールドなどを形成することができる。

第１保護膜１８０ａ、第２保護膜１８０ｂ、及び絶縁膜１８０ｃには、ドレイン電極１７５を露出させる第１コンタクトホール１８５が形成されている。画素電極１９１は、コンタクトホール１８５を通じてドレイン電極１７５と物理的、電気的に接続して、ドレイン電極１７５から電圧の印加を受ける。

画素電極１９１と絶縁層１８０ｃの上には第１配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔｌａｙｅｒ）１１が形成されている。第１配向膜１１は光配向膜を含む。

本実施形態で、第１配向膜１１は、上述した本発明の一実施形態による光配向膜を含む。

ここで、配向膜を形成する方法について説明する。
画素電極１９１の上に本発明の一実施形態による光配向剤を塗布し、塗布された光配向剤を加熱（ｂａｋｅ）する。加熱する段階は、プリべーク（ｐｒｅｂａｋｅ）とハードベーク（ｈａｒｄｂａｋｅ）との２段階に分けて行ってもよい。ハードベークの段階で光配向剤に含まれているポリアミック酸はポリイミドに変化し、柔軟な架橋剤が摂氏１５０℃乃至摂氏２００℃でエステル化してポリイミドと結合される。

以降、光配向剤に偏光された光を照射することによって、光分解された第１配向膜１１を形成することができる。このとき、照射される光は、２４０ｎｍ以上、３８０ｎｍ以下の波長を有する紫外線を用いることができる。また、好ましくは、２５４ｎｍの波長を有する紫外線を用いてもよい。前記偏光された光は０．２０Ｊ／ｃｍ²以上、１．０Ｊ／ｃｍ²以下のエネルギーを含むことができ、好ましくは、０．４０Ｊ／ｃｍ²以上、０．５０Ｊ／ｃｍ²以下のエネルギーを含んでもよい。

配向性を増加させるために、光配向膜を再度加熱（以下、第２加熱工程という）してもよい。このとき、光分解された分子が再配列（ｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）されて異方性が大きくなる。

上部表示パネル２００について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる第２基板２１０の上に遮光部材（ｌｉｇｈｔｂｌｏｃｋｉｎｇｍｅｍｂｅｒ）２２０が形成されている。遮光部材２２０は、ブラックマトリックス（ｂｌａｃｋｍａｔｒｉｘ）とも呼ばれ、光漏れを防止する。

第２基板２１０の上には、また、複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。下部表示パネル１００の第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、または下部表示パネル１００にカラーフィルタを形成した場合、上部表示パネル２００のカラーフィルタ２３０は省略されてもよい。また、上部表示パネル２００の遮光部材２２０も下部表示パネル１００に形成されてもよい。

カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０の上には蓋膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されている。蓋膜２５０は、（有機）絶縁物で形成され、カラーフィルタ２３０が露出するのを防止し、平坦面を提供する。なお、蓋膜２５０は省略されてもよい。

蓋膜２５０の上には第２配向膜２１が形成されている。第２配向膜２１は、上述した第１配向膜１１と同一物質、及び同一方法により形成することができる。

本実施形態で、液晶層３は、負の誘電率異方性または正の誘電率異方性を有する液晶を含んでもよい。

液晶層３の液晶は、その長軸方向が表示パネル１００、２００に平行に配列されてもよい。

画素電極１９１は、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受け、共通電極２７０は、表示領域の外部に配置されている共通電圧印加部から所定の大きさの共通電圧の印加を受ける。

電界生成電極である画素電極１９１と共通電極２７０は電界を生成することによって、二つの電界生成電極１９１、２７０の上に位置する液晶層３の液晶は、電界の方向と垂直、または平行方向に回転することができる。このように決められた液晶分子の回転方向により液晶層を通過する光の偏光が変化する。

このように、一つの表示パネル１００の上に二つの電界生成電極１９１、２７０を形成することによって、液晶表示装置の透過率を高め、広視野角を実現することができる。

図示した実施形態による液晶表示装置によれば、共通電極２７０が面状の平面形態を有し、画素電極１９１が複数の枝電極を有するが、本発明の他の一実施形態による液晶表示装置によれば、画素電極１９１が面状の平面形態を有し、共通電極２７０が複数の枝電極を有することも可能である。

本発明は、二つの電界生成電極が第１基板１１０の上に絶縁層を介して重なり、絶縁層の下に形成される第１電界生成電極が面状の平面形態を有し、絶縁層の上に形成される第２電界生成電極が複数の枝電極を有する、全ての他の場合に適用可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態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ない。特許請求の範囲で定義する本発明の基本概念を参照した当業者であれば、種々の変形及び改良形態を想到することも可能であり、それらも本発明の権利範囲に属する。

１５４半導体層
１６３、１６５オーミックコンタクト部材
１７１データ線
１７３ソース電極
１７５ドレイン電極
１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ保護膜
１９１画素電極
２７０共通電極

Claims

シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つの化合物と、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）と、を含む第１ジアミンとの共重合体と、
アルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤と、
を含む、光配向剤。
前記架橋剤は、下記一般式１、一般式２及び一般式３で表される化合物のうちの少なくとも一つの化合物を含む、請求項１に記載の光配向剤。
前記架橋剤は、下記一般式１−１で表される化合物を含む、請求項１に記載の光配向剤。
前記第１ジアミンは、下記一般一般式（４）で表される化合物を含む、請求項１に記載の光配向剤。
前記共重合体は、シクロブタンジアンヒドリド及び前記シクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、下記一般式（５）で表される第２ジアミンとの重合体をさらに含む、請求項１に記載の光配向剤。
前記シクロブタンジアンヒドリドは下記一般式６で表される化合物を含み、前記シクロブタンジアンヒドリド誘導体は下記一般式７で表される化合物を含む、請求項１に記載の光配向剤。
（上記一般式７中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲンまたはアルキル基であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。）
前記共重合体はポリアミック酸を含む、請求項１に記載の光配向剤。
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）及び２−ブチルセロソルブのうちの少なくとも一つの溶媒をさらに含む、請求項１に記載の光配向剤。
第１基板と、
前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、
前記第１電極上に位置する第１配向膜と、を含み、
前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、アルキレン基（−Ｃ_kＨ_2k−、ｋは自然数）を含む第１ジアミンとの共重合体、及びアルキレン基（−Ｃ_nＨ_2n−、ｎは自然数）を含む架橋剤を含み、
前記共重合体はポリイミドを含む、液晶表示装置。
前記架橋剤は、下記一般式１、一般式２及び一般式３で表される化合物のうちの少なくとも一つの化合物を含む、請求項９に記載の液晶表示装置。
前記架橋剤は、下記一般式１−１で表される化合物を含む、請求項９に記載の液晶表示装置。
前記第１ジアミンは、下記一般式４で表される化合物を含む、請求項９に記載の液晶表示装置。
前記共重合体は、前記シクロブタンジアンヒドリド及び前記シクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、下記一般式５で表される第２ジアミンとの重合体をさらに含む、請求項９に記載の液晶表示装置。
前記共重合体は、下記一般式８、下記一般式９、下記一般式１０、及び下記一般式１１で表される反復単位のうちの少なくとも一つを含む、請求項９に記載の液晶表示装置。
前記共重合体は、下記一般式１２で表される化合物を含む、請求項９に記載の液晶表示装置。
前記第１基板上に位置する第２電極をさらに含み、
前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁膜が位置する、請求項９に記載の液晶表示装置。
前記第１電極は複数の枝電極を含み、前記第２電極は面形状を有する、請求項１６に記載の液晶表示装置。
前記複数の枝電極は、前記面形状の第２電極と重なる、請求項１７に記載の液晶表示装置。
前記薄膜トランジスタと前記第２電極との間に位置する保護膜をさらに含み、前記保護膜と前記絶縁膜を貫くコンタクトホールによって前記薄膜トランジスタと前記第１電極が接続される、請求項１６に記載の液晶表示装置。
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第２基板上に位置する第２配向膜と、
前記第１基板と前記第２基板の間に位置し、液晶分子を含む液晶層と、をさらに含み、
前記第２配向膜は、前記第１配向膜と同一物質で形成される、請求項１６に記載の液晶表示装置。