JP2016079294A - 液晶表示装置及び液晶組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速応答が可能であり、しかも、電圧保持率が時間と共に低下するといった問題の発生を抑制することができる液晶表示装置を提供する。
【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一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、液晶層を構成する液晶組成物は、一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い。
(環A〜Eは各々独立に2価のシクロアルキレン又はフェニレン;RAN11〜RAN22は各々独立にC1〜8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基)
【選択図】なし
【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一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、液晶層を構成する液晶組成物は、一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い。
(環A〜Eは各々独立に2価のシクロアルキレン又はフェニレン;RAN11〜RAN22は各々独立にC1〜8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基)
【選択図】なし
Description
本開示は、液晶組成物、及び、対向面に配向膜を有する一対の基板の間に係る液晶組成物から成る液晶層が封止された液晶表示素子を備えた液晶表示装置に関する。
近年、液晶表示素子を駆動することによって画像表示を行う液晶表示装置が、薄型で軽量、且つ、消費電力が少ないことから、テレビジョン受像機や各種モニター等の画像表示装置、デジタルカメラ、携帯電話等の情報端末等に広く活用されている。このような液晶表示装置では、液晶表示方式として、ネマチック液晶を用いたツイステッドネマチック(TN;Twisted Nematic)モード、垂直配向(VA;Vertical Alignment)モード、横電界(IPS:In Plane Switching)モード、フリンジフィールドスイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モード等が知られている。
そして、これらの液晶表示方式に応じて液晶材料としても種々の特性が要求されているが、中でも高速応答性と高い信頼性は、殆どの場合に共通して非常に重要な特性である。応答を高速化するために液晶材料に求められる物性として、直接的には、低粘性及び高弾性定数を挙げることができる。しかしながら、弾性定数を高くした場合、閾値電圧が上昇することが多く、好ましくない。従って、応答を高速化するためには、液晶材料の粘性を低くすることが望まれる。
液晶材料において、二重結合を導入したアルケニル基を用いることによって粘性の低下が得られる場合があることが知られており、アルケニル化合物を含む液晶組成物を用いることが検討されている(例えば、特開2009−149667を参照)。
しかしながら、アルケニル化合物を含む液晶組成物を用いると、電圧保持率が時間と共に低下するという問題がある。電圧保持率(Voltage Holding Ratio,VHR)とは、電極間に充電された電荷が、所定の時間の間(例えば1フレーム、16.7ミリ秒)、どの程度、保持されるかを示す値である。電圧保持率が時間と共に低下するといった現象は、駆動電圧の上昇、コントラストの低下等の液晶表示装置の表示特性の低下、液晶表示装置の信頼性低下をもたらす。
従って、本開示の目的は、高速応答が可能であり、しかも、電圧保持率が時間と共に低下するといった問題の発生を抑制することができる液晶組成物、及び係る液晶組成物を用いた液晶表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の液晶表示装置は、
一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い。
一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い。
上記の目的を達成するための本開示の液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
アルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い。
アルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い。
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN11,RAN12の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。
本開示の液晶表示装置あるいは液晶組成物において、液晶層を構成する液晶組成物はアルケニル化合物−1及びアルケニル化合物−2を含み、液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い。それ故、液晶層あるいは液晶組成物の粘性の低下を図ることができ、高速応答が可能となる。しかも、アルケニル化合物−1は、アルケニル化合物−2よりも電圧保持率の低下が少ないといった特性を有するので、電圧保持率が時間と共に低下するといった問題の発生を回避することができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
以下、図面を参照して、実施の形態及び実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、実施の形態及び実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の液晶表示装置及び液晶組成物、全般に関する説明
2.本開示の液晶表示装置での使用に適した配向膜の組成に関する説明
3.実施例に基づく本開示の液晶表示装置及び液晶組成物の説明
4.その他
1.本開示の液晶表示装置及び液晶組成物、全般に関する説明
2.本開示の液晶表示装置での使用に適した配向膜の組成に関する説明
3.実施例に基づく本開示の液晶表示装置及び液晶組成物の説明
4.その他
[本開示の液晶表示装置及び液晶組成物、全般に関する説明]
本開示の液晶表示装置あるいは液晶組成物において、アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物から成る形態とすることができる。
本開示の液晶表示装置あるいは液晶組成物において、アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物から成る形態とすることができる。
但し、RAN31は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
あるいは又、本開示の液晶表示装置あるいは液晶組成物において、アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物から成る形態とすることができる。
但し、RAN41は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
一般式(AN−3)、(AN−4)の構造とすることで、液晶相の温度範囲を広くすることができ、特に、高温側に液晶相の温度範囲を広げることができる。また、粘性の上昇を抑制することができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の液晶表示装置あるいは液晶組成物において、アルケニル化合物−2は、下記の一般式(AN−5)で示されるアルケニル化合物から成る形態とすることができる。
但し、RAN51は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至8のアルキル基である。
一般式(AN−2)で示される構造とすることで、液晶相の温度範囲を広くすることができ、特に、低温側に液晶相の温度範囲を広げることができる。また、粘性の上昇を抑制することができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の液晶表示装置あるいは液晶組成物において、液晶層を構成する液晶組成物は、一般式(AN−2)で示される化合物−2’(但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−2の質量百分率は化合物−2’の質量百分率よりも高い形態とすることができる。このような形態とすることで、応答特性の向上を図ることができる。
液晶組成物中のアルケニル化合物−2の質量百分率は化合物−2’の質量百分率よりも高い形態とすることができる。このような形態とすることで、応答特性の向上を図ることができる。
液晶組成物中におけるアルケニル化合物は、例えば、ガスクロマトグラフィー装置を用いることで検出することができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の液晶表示装置において、
一方の基板に、第1電極及び第2電極が設けられており、第1電極と第2電極との間に電圧を印加することで、一方の基板に略平行な横電界を形成する形態とすることができる。尚、このような液晶表示装置の液晶表示方式として、横電界(IPS)モード、あるいは、フリンジフィールドスイッチング(FFS)モードを挙げることができる。そして、この場合、第1電極及び第2電極は櫛型電極から成る構成とすることができる。即ち、第1電極を構成する櫛型電極と第2電極を構成する櫛型電極とは、所定の間隔で、平行して、交互に配置されている。
一方の基板に、第1電極及び第2電極が設けられており、第1電極と第2電極との間に電圧を印加することで、一方の基板に略平行な横電界を形成する形態とすることができる。尚、このような液晶表示装置の液晶表示方式として、横電界(IPS)モード、あるいは、フリンジフィールドスイッチング(FFS)モードを挙げることができる。そして、この場合、第1電極及び第2電極は櫛型電極から成る構成とすることができる。即ち、第1電極を構成する櫛型電極と第2電極を構成する櫛型電極とは、所定の間隔で、平行して、交互に配置されている。
[本開示の液晶表示装置に関する説明]
以下、本開示の液晶表示装置を説明する。
以下、本開示の液晶表示装置を説明する。
本開示の液晶表示装置において、液晶表示装置が有する一対の基板は、第1電極(画素電極)及び第2電極(対向電極)を有する第1基板、及び、第2基板から構成されている。第2基板側にカラーフィルター層が形成されており、あるいは又、第1基板側にカラーフィルター層が形成されている。第1基板には、画素を制御、駆動するためのTFT等から成る制御回路が設けられている。尚、画素を駆動するためのTFT等から成る制御回路を含む層を、『TFT層』と呼ぶ場合がある。
第2基板側にカラーフィルター層が形成されている場合、第1基板に設けられたTFT層の上には層間絶縁層から成る平滑化膜が形成されており、平滑化膜上に第1電極及び第2電極が形成されている。一方、第1基板側にカラーフィルター層が形成されている場合、第1基板に設けられたTFT層の上にはカラーフィルター層が形成されており、カラーフィルター層上に、あるいは又、カラーフィルター層の上の形成されたオーバーコート層の上に、若しくは、無機材料から成るパシベーション膜の上に、第1電極及び第2電極が形成されている。尚、第1基板に設けられたカラーフィルター層、オーバーコート層、パシベーション膜を総称して、便宜上、『パシベーション膜等』と呼ぶ場合がある。但し、このように、第1電極と第2電極とは同じ平面内に設けられている構成に限定するものではなく、平滑化膜の上あるいはパシベーション膜等の上に第1電極を形成し、平滑化膜やパシベーション膜等の内部に第2電極を形成してもよい。即ち、第1電極と第2電極との間には、平滑化膜やパシベーション膜等の一部(即ち、絶縁材料層)が介在する形態とすることもできる。云い換えれば、第1電極と第2電極とは異なる平面に設けられていてもよい。第1電極及び第2電極は、例えば、ITO(インジウム錫酸化物)やIZO、ZnO、SnO等の透明性を有する透明導電材料から構成すればよい。
また、第1基板の外面に第1の偏光板を貼り付け、第2基板の外面に第2の偏光板を貼り付ける。第1の偏光板と第2の偏光板とは、それぞれの吸収軸が直交するように配置する。尚、液晶表示装置において、画素が複数の副画素から構成される場合、画素を副画素と読み替えればよい。
以下、具体的に、本開示の液晶表示装置(液晶表示素子)における共通の構成、構造を説明する。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。また、電極間への電圧の印加の有無による液晶分子の挙動を説明するために、本開示の液晶表示装置の断面の一部を示す概念図を図2A及び図2Bに示し、平面の一部を示す概念図を図3A及び図3Bに示す。更には、図1に示した液晶表示装置の回路構成図を図4に示し、TFT等及び第1電極が形成された第1基板の模式的な一部端面図を図5A及び図5Bに示す。ここで、図示した液晶表示装置において、液晶表示方式は横電界(IPS)モードである。また、液晶表示装置は透過型液晶表示装置である。また、図1において、第1電極を個々別々に表示しているが、これらの第1電極は図1の紙面外で接続されている。同様に、第2電極を個々別々に表示しているが、これらの第2電極も図1の紙面外で接続されている。
この液晶表示装置は、一対の基板(第1基板20,第2基板50)の対向面側に設けられた一対の配向膜21,51と、一対の配向膜21,51の間に設けられ、正の誘電率異方性を有する液晶分子61を含む本開示の液晶組成物から構成された液晶層60とを有する液晶表示素子を備えている。TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)基板とも呼ばれる第1基板20には、第1電極(画素電極)31及び第2電極(対向電極)32が設けられている。尚、第2基板50は、CF(Color Filter;カラーフィルタ)基板とも呼ばれる。そして、第1基板20の外側面には偏光板22が取り付けられており、第2基板50の外側面には偏光板52が取り付けられている。これらの偏光板22,52は、入射光に対して特定の偏光成分を透過させる機能を有する光学部材であり、光の振動方向を制御するものである。
第1基板20及び第2基板50は、例えば、ガラスやプラスチック等の透明な材料(光透過性材料)から構成されている。第2基板50には、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルター(図示せず)が、例えば、ストライプ状に配置されている。配向膜21,51は、液晶層60に含まれる液晶分子61を所定の配向状態となるように配向させる。配向膜21,51は、例えば、ポリイミド等の有機材料から構成されており、液晶分子61を基板面に対して水平方向に配向させる水平配向膜である。配向膜21,51には、更に、ラビング処置等の配向方向を規制する処理が施されていてもよい。
第1電極31と第2電極32は櫛型電極から成る。即ち、第1電極31を構成する櫛型電極と第2電極32を構成する櫛型電極とは、所定の間隔で、平行して、交互に配置されている。第1電極31及び第2電極32は、液晶層60に電圧を印加するための電極であり、光透過性を有する透明電極、例えば、酸化インジウム錫(ITO)等の透明電極材料から構成されている。第2電極32は、画素に共通の電極であり、例えば、接地されている。
液晶層60は、正の誘電異方性(誘電率異方性)を有すると共に、ネマチック液晶相を示す液晶材料から構成されている。液晶層60にあっては、図2A及び図3Aに示すように、駆動電圧が印加されていない状態において、液晶分子61は、第1電極31及び第2電極32に対して斜め(45度程度)に配向されており、しかも、第1電極31及び第2電極32の表面に対して略水平である。尚、液晶層60に含まれるネマチック液晶相を示す液晶分子61として正の誘電異方性を有する液晶分子を用いたIPSモードについて説明したが、TNモードやFFSモードとすることもできる。誘電異方性(Δε)は、
Δε=ε1−ε2
で求めることができる。ここで、ε1は液晶分子の長軸方向の誘電率であり、ε2は液晶分子の単軸方向の誘電率である。誘電率εは、一般に、
ε=Cp・d/S
で表すことができる。ここで、Cpは液晶の静電容量を表し、dは液晶層の厚さを表し、Sは第1電極と第2電極の重なり部分の面積を表す。
Δε=ε1−ε2
で求めることができる。ここで、ε1は液晶分子の長軸方向の誘電率であり、ε2は液晶分子の単軸方向の誘電率である。誘電率εは、一般に、
ε=Cp・d/S
で表すことができる。ここで、Cpは液晶の静電容量を表し、dは液晶層の厚さを表し、Sは第1電極と第2電極の重なり部分の面積を表す。
そして、第1電極31及び第2電極32に電圧を印加すると、液晶分子61は、図1、図2B及び図3Bに示すように、第1電極31及び第2電極32に対して略直交するように配向する。尚、第1電極31及び第2電極32の表面に対して略水平である。
図4に示すように、液晶表示装置は、表示領域80内に設けられた複数の画素10を有する液晶表示素子を含んで構成されている。この液晶表示装置では、表示領域80の周囲には、ソースドライバ81及びゲートドライバ82と、ソースドライバ81及びゲートドライバ82を制御するタイミングコントローラ83と、ソースドライバ81及びゲートドライバ82に電力を供給する電源回路84とが設けられている。
表示領域80は、画像が表示される領域であり、複数の画素10がマトリクス状に配列されることにより画像を表示可能に構成された領域である。尚、図4では、複数の画素10を含む表示領域80を示しているほか、4つの画素10に対応する領域を別途拡大して示している。
表示領域80では、行方向に複数のソース線91が配列されていると共に、列方向に複数のゲート線92が配列されており、ソース線91及びゲート線92が互いに交差する位置に画素10がそれぞれ配置されている。各画素10は、第1電極31及び液晶層60と共に、TFT40及びキャパシタ93を含んで構成されている。各TFT40では、ソース電極がソース線91に接続され、ゲート電極がゲート線92に接続され、ドレイン電極がキャパシタ93及び第1電極(画素電極)31に接続されている。各ソース線91は、ソースドライバ81に接続されており、ソースドライバ81から画像信号が供給される。各ゲート線92は、ゲートドライバ82に接続されており、ゲートドライバ82から走査信号が順次供給される。
ソースドライバ81及びゲートドライバ82は、複数の画素10の中から特定の画素10を選択する。
タイミングコントローラ83は、例えば、画像信号(例えば、赤、緑、青に対応するRGBの各画像信号)と、ソースドライバ81の動作を制御するためのソースドライバ制御信号とを、ソースドライバ81に出力する。また、タイミングコントローラ83は、例えば、ゲートドライバ82の動作を制御するためのゲートドライバ制御信号をゲートドライバ82に出力する。ソースドライバ制御信号として、例えば、水平同期信号、スタートパルス信号あるいはソースドライバ用のクロック信号等が挙げられる。ゲートドライバ制御信号として、例えば、垂直同期信号や、ゲートドライバ用のクロック信号等が挙げられる。
第1電極(画素電極)31と第2電極(対向電極)32との間に駆動電圧を印加することによって画像が表示される。即ち、タイミングコントローラ83からのソースドライバ制御信号の入力に基づき、併せて、タイミングコントローラ83から入力された画像信号に基づいて、ソースドライバ81が、所定のソース線91に個別の画像信号を供給する。一方、タイミングコントローラ83からのゲートドライバ制御信号の入力に基づき、所定のタイミングで、ゲートドライバ82がゲート線92に走査信号を順次供給する。これにより、画像信号が供給されたソース線91と走査信号が供給されたゲート線92との交差部に位置する画素10が選択され、その画素10に駆動電圧が印加される。選択された画素10では、駆動電圧が印加されると、液晶層60に含まれる液晶分子61の配向状態が、第1電極31と第2電極32との間の電位差に応じて図2A、図3Aの状態から図3B、図3Bに示す状態へと変化する。これによって、液晶層60の光学的特性が変化し、液晶層60への入射光が変調された出射光となり、出射光に基づいて階調表現されることで画像が表示される。
図5Aに示すように、TFT40を形成するために、第1基板20上に形成された絶縁膜20’の上にゲート電極41及びゲート線(図示せず)を形成し、ゲート電極41、ゲート線及び絶縁膜20’の上にゲート絶縁層42を形成する。ゲート絶縁層42は、例えば、SiO2やSiN、SiON、金属酸化物から成る。次いで、ゲート絶縁層42上にチャネル形成領域となる半導体層43を形成した後、半導体層43上にソース/ドレイン電極44A,44B及びソース線(図示せず)を形成する。半導体層43は、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンから成り、ソース/ドレイン電極44A,44B、ソース線は、例えば、チタン、クロム、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、銅等の金属膜や、これらの合金膜又は積層膜から成る。こうして、TFT層40’を得ることができる。以上のTFT層40’の形成は、周知の方法に基づき行うことができる。尚、TFT40は、このような所謂ボトムゲート/トップコンタクト型に限定されず、ボトムゲート/ボトムコンタクト型とすることもできるし、トップゲート/トップコンタクト型とすることもできるし、トップゲート/ボトムコンタクト型とすることもできる。
その後、全面に層間絶縁層46を形成した後、他方のソース/ドレイン電極44Bの上方の層間絶縁層46に接続孔45を形成する。接続孔45の底部には、他方のソース/ドレイン電極44Bが露出している。その後、全面に、所定の厚さを有するITOから成る透明導電材料層を形成し、透明導電材料層をパターニングすることで、第1電極31及び第2電極32を形成する。
そして、第1基板20、第2基板50のそれぞれに配向膜21,51を形成した後、配向膜21,51にラビング処理を施す。次に、第1基板20と第2基板50とを配向膜21と配向膜51とが対向するように配置し、配向膜21と配向膜51との間に、液晶分子61を含む液晶層60を封止する。具体的には、第1基板20あるいは第2基板50のどちらか一方の、配向膜21,51の形成されている面に、4μmのセルギャップを確保するためのプラスチックビーズを散布する一方、例えば、スクリーン印刷法に基づき第2基板50上の外縁に粒径4μmのシリカ粒子を含む紫外線硬化樹脂を塗布することで、シール部を形成する。そして、シール部に囲まれた部分に、正の誘電異方性を有すると共にネマチック液晶相を示す本開示の液晶組成物を滴下注入する。その後、第1基板20と第2基板50とを貼り合わせ、シール部を硬化させる。以上によって、液晶層60が封止される。
その後、偏光板22,52をその吸収軸が直交するように第1基板20、第2基板50の外側、即ち、配向膜21,51を形成した面と対向する面に貼り付ける。こうして、本開示の透過型の液晶表示素子を得ることができる。
第1基板20にカラーフィルター層を形成してもよい。具体的には、上述したとおり、第1基板20にTFT層40’を形成した後、周知の方法に基づき、TFT層40’の上にカラーフィルター層23を形成する。こうして、COA(Color Filter On Array)構造を得ることができる。そして、他方のソース/ドレイン電極44Bの上方のカラーフィルター層23に接続孔35を形成した後、第1電極31、第2電極32を形成すればよい(図5B参照)。
尚、液晶分子の配向状態によっては、面状光源装置からの光が液晶層を抜け、画像のコントラスト(液晶層における光透過率)が不均一になる画素の部分が生じる場合がある。このような場合には、画素の係る部分に光が入射しないように遮光領域を設けることが好ましい。場合によっては、配線層が遮光領域を兼ねる形態とすることもできる。
液晶表示装置は、周知の面状光源装置(バックライト)によって照明される。面状光源装置は、直下型の面状光源装置としてもよいし、エッジライト型(サイドライト型とも呼ばれる)の面状光源装置とすることもできる。ここで、直下型の面状光源装置は、例えば、筐体内に配置された光源と、光源の下方に位置する筐体の部分に配置され、光源からの出射光を上方に反射する反射部材と、光源の上方に位置する筐体開口部に取り付けられ、光源からの出射光及び反射部材からの反射光を拡散させながら通過させる拡散板とから構成されている。一方、エッジライト型の面状光源装置は、例えば、導光板と、導光板の側面に配置された光源から構成されている。導光板の下方には反射部材が配置されており、導光板の上方には拡散シート及びプリズムシートが配置されている。光源は、例えば冷陰極線型の蛍光ランプから成り、白色光を出射する。あるいは又、例えば、LEDや半導体レーザ素子といった発光素子から成る。面状光源装置(バックライト)からの光の通過を液晶表示装置によって制御することで、液晶表示装置において画像を表示することができる。
[本開示の液晶表示装置での使用に適した配向膜の組成]
以下、本開示の液晶表示装置での使用に適した配向膜の組成に関する説明を行う。
以下、本開示の液晶表示装置での使用に適した配向膜の組成に関する説明を行う。
ところで、本開示の液晶表示装置において、一対の基板の対向面側には配向膜が形成されており、一対の配向膜の内、少なくとも一方の配向膜は、光反応性の高分子化合物を含む。ここで、『光反応性』とは、光分解性、光架橋性、光重合性、又は、光変形性を意味する。具体的には、配向膜21,51は、光分解性官能基を有する高分子化合物が分解した化合物を含むことが好ましい。配向膜21を構成する高分子化合物と配向膜51を構成する高分子化合物とは、同じ高分子化合物であることが好ましい。尚、光反応を生じた後の高分子化合物を、便宜上、『配向処理後・化合物』と呼ぶ場合があるし、光反応が生じる前の高分子化合物を便宜上、『配向処理前・化合物』と呼ぶ場合がある。
配向処理前・化合物は、主鎖として耐熱性が高い構造を含むことが好ましい。これにより、液晶表示装置(液晶表示素子)では、高温環境下に曝されても、配向膜21,51中の配向処理後・化合物が液晶分子61に対する配向規制能を維持するため、応答特性と共にコントラスト等の表示特性が良好に維持され、信頼性が確保される。ここで、主鎖は、繰り返し単位中にイミド結合を含むことが好ましい。主鎖中にイミド結合を含む配向処理前・化合物として、例えば、式(1)で表されるポリイミド構造を含む高分子化合物が挙げられる。式(1)に示すポリイミド構造を含む高分子化合物は、式(1)に示すポリイミド構造のうちの1種から構成されていてもよいし、複数種がランダムに連結して含まれていてもよい。あるいは又、式(1)に示す構造とは別の構造を含んでいてもよい。また、柔軟性を有するポリイミド構造と剛直なポリイミド構造との混合物で構成されていてもよい。柔軟性を有するポリイミド構造と剛直なポリイミド構造との混合物で配向膜を構成することで、配向膜の配向秩序性を向上させることができる。柔軟性を有するポリイミド構造としては、主鎖にアルキル鎖を有するものが好ましい。
ここで、R1は4価の有機基であり、R2は2価の有機基であり、n1は1以上の整数である。
式(1)におけるR1及びR2は、炭素を含んで構成された4価あるいは2価の基であれば任意であるが、R1及びR2のうちのいずれか一方に、光反応性官能基が含まれていることが好ましい。配向処理後、十分な配向規制能が得られ易いからである。
配向膜の高分子化合物前駆体として、例えば、ポリアミック酸を挙げることができる。高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸は、例えば、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて合成される。
テトラカルボン酸二無水物として、例えば、以下の式(a−1)〜式(a−5)を挙げることができる。あるいは又、テトラカルボン酸二無水物として、ベンゼン環を有さない化合物を挙げることもできる。ベンゼン環を有さないテトラカルボン酸二無水物として、例えば、式(a−6)〜式(a−8)を挙げることができる。
また、式(2)に示す1,3−ジメチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物の脱水縮合物又は脱水縮合物をエステル化した材料を含んでいてもよい。
ジアミン化合物として、例えば、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、ジアミノオルガノシロキサン等を挙げることができる。
脂肪族ジアミンとして、具体的には、例えば、1,1−メタキシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等を挙げることができる。脂環式ジアミンとして、例えば、1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン等を挙げることができる。芳香族ジアミンとして、例えば、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、1,5−ジアミノナフタレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、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、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパンや、下記の式(D−1)で表される化合物を挙げることができる。
ここで、X1は、炭素数1〜3のアルキル基、*−O−、*−COO−、又は、*−OCO−(但し、「*」を付した結合手がジアミノフェニル基と結合する)であり、hは0又は1であり、iは0〜2の整数であり、jは1〜20の整数である。尚、式(D−1)において、hとiとは同時には0にならないことが好ましい。
式(D−1)で表される化合物の具体例としては、例えば、式(D−1−1)〜(D−1−4)を挙げることができる。
ここで、これらのジアミンは、単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。特に好ましいジアミン化合物として、p−フェニレンジアミン化合物を挙げることができ、更には、スルホン酸基又はカルボキシ基を含むジアミン化合物が一層好ましい。ジアミン化合物として、式(B−1)〜式(B−6)で表される化合物を用いてもよい。これらのジアミンは、単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、配向膜の高分子化合物前駆体として、ポリアミド酸エステルを含んでいてもよい。ポリアミド酸エステルは、光分解性の部位を有していてもよい。例えば、下記の式(3)で示される構造を挙げることができる。
但し、式(3)において、R11,R12は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基であり、R21,R22,R23,R24は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、(−(CH2)m−CH=CH2、但し、m=0,1,2)で示される基、又は、(−(CH2)m−C≡CH、但し、m=0,1,2)で示される基であり、Arは芳香族化合物である。
光配向性の優れたポリアミド酸エステルは光分解性の部位を有しており、このポリアミド酸エステルを前駆体とするポリイミドに偏光された紫外線を照射すると、紫外線の偏光方向に平行なポリイミドの光分解性部位が分解され、配向膜が一軸異方性を持つようになり、液晶分子の配向制御に好ましい。
配向膜材料には、必要に応じて、光重合開始剤等を混合してもよい。
配向処理前・化合物が有する主鎖は、ポリイミド構造を含むものに限定されない。例えば、主鎖が、ポリシロキサン構造、ポリアクリレート構造、ポリメタクリレート構造、マレインイミド重合体構造、スチレン重合体構造、スチレン/マレインイミド重合体構造、ポリサッカライド構造又はポリビニルアルコール構造等を含んでいてもよく、中でも、ポリシロキサン構造を含む主鎖を有する配向処理前・化合物が好ましい。上記したポリイミド構造を含む高分子化合物と同様の効果が得られるからである。ポリシロキサン構造を含む主鎖を有する配向処理前・化合物として、例えば、式(4)で表されるポリシラン構造を含む高分子化合物が挙げられる。式(4)におけるR10及びR11は、炭素を含んで構成された1価の基であれば任意であるが、光反応性官能基を含んでいることが好ましい。配向処理後・化合物において、十分な配向規制能が得られ易いからである。この場合における光反応性官能基として、式(A1’)及び(A2’)に示す基等を挙げることができる。
ここで、R10及びR11は1価の有機基であり、m1は1以上の整数である。
式(A1’)中、Rは、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、フッ素原子又はシアノ基であり、R1は、フェニレン基又はシクロヘキシレン基であり(但し、フェニレン基又はシクロヘキシレン基の水素原子の一部又は全部はフッ素原子又はシアノ基で置換されてもよい)、R2は、単結合、メチレン基、炭素数2〜3のアルキレン基、酸素原子、硫黄原子、−CH=CH−又は−NH−であり、aは0〜3の整数であり、aが2又は3である場合に複数存在するR1及びR2は、それぞれ、同一であっても異なっていてもよく、R3はフッ素原子又はシアノ基であり、bは0〜4の整数であり、「*」は結合手であることを示す。
また、式(A2’)中、R’は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、フッ素原子又はシアノ基であり、R4は、フェニレン基又はシクロヘキシレン基であり(但し、フェニレン基又はシクロヘキシレン基の水素原子の一部又は全部はフッ素原子又はシアノ基で置換されてもよい)、R5は、単結合、メチレン基、炭素数2〜3のアルキレン基、酸素原子、硫黄原子又は−NH−であり、cは1〜3の整数であり、cが2又は3である場合に複数存在するR4及びR5は、それぞれ、同一であっても異なっていてもよく、R6は、フッ素原子又はシアノ基であり、dは0〜4の整数であり、R7は、酸素原子、−COO−+又は−OCO−+(但し、以上において「+」を付した結合手がR8と結合する)であり、R8は、2価の芳香族基、2価の脂環式基、2価の複素環式基又は2価の縮合環式基であり、R9は、単結合、+−OCO−(CH2)f−又は又は+−O−(CH2)g−〈但し、以上において「+」を付した結合手が−(R7−R8)e−側である〉であり、f及びgは、それぞれ、1〜10の整数であり、eは0〜3の整数であり、「*」は結合手であることを示す。
式(A1’)におけるR及び式(A2’)におけるR’の炭素数1〜3のアルキル基は、それぞれ、メチル基、エチル基又はn−プロピル基であることが好ましい。式(A1’)におけるR1及び式(A2’)におけるR4のフェニレン基及びシクロへキシレン基は、それぞれ、1,4−フェニレン基又は1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。上記式(A1’)におけるR2は、単結合、酸素原子又は−CH=CH−であることが好ましい。式(A2’)におけるR8の2価の芳香族基として、例えば、1,4−フェニレン基又は4,4’−ビフェニレン基等を挙げることができるし、2価の脂環式基として、例えば、1,4−シクロへキシレン基、4,4’−ビシクロヘキシレン基等を挙げることができるし、2価の複素環式基として、例えば、フラン−2,5−ジイル基、チオフェン−2,5−ジイル基、2,2’−ビチオフェン−5,5’−ジイル基等を挙げることができるし、2価の縮合環式基として、例えば、アントラキノン−2,6−ジイル基、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、ナフタレン−2,7−ジイル基、アントラセン−9,10−ジイル基、カルバゾール−3,6−ジイル基、ジベンゾチオフェン−2,8−ジイル基等を挙げることができる。式(A2’)におけるeは0であることが好ましい。
本開示において、液晶配向剤に含有される感放射線性ポリオルガノシロキサンが有する基の具体例としては、上記式(A1’)で表される基として、例えば下記の式のそれぞれで表される基を挙げることができる。
実施例1は、本開示の液晶表示装置に関する。液晶表示装置は、上述した構成、構造の液晶表示装置から成る。配向膜材料として、式(5)で示される1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタンと、式(2)で示される1,3−ジメチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物の脱水縮合物をエステル化した配向材料、並びに、式(6)で示されるパラフェニルジアミンと式(2)で示される1,3−ジメチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物の脱水縮合物をエステル化した配向材料を重量比で1:1の割合で含むものを用いた。
そして、調製した配向膜材料を、第1電極31、第2電極32を覆うように、あるいは又、カラーフィルターを覆うように、塗布あるいは印刷した後、加熱処理をする。加熱処理の温度は80゜C以上が好ましく、150゜C以上、250゜C以下とすることがより好ましい。また、加熱処理は、加熱温度を段階的に変化させてもよい。これにより、塗布あるいは印刷された配向膜材料に含まれる溶剤が蒸発する。実施例1では、230゜Cで焼成して配向膜のイミド化を行った。このとき、式(6)で示されるパラフェニルジアミンと式(7)で示される1,3−ジメチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物の脱水縮合物をエステル化した配向材料は剛構造となり、式(5)で示される1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタンと式(7)で示される1,3−ジメチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物の脱水縮合物をエステル化した配向材料は柔構造となる。その後、配向膜に対して光配向のために、直線偏光された紫外線を照射する。直線偏光された紫外線によって、高分子の配向膜が当該偏光方向で主鎖が切断されることによって一軸性が付与される。これにより、配向膜21,51が形成される。また、その後、ラビング処理を施してもよい。
実施例1Aにおいては、以下の表1に示す液晶組成物を使用した。尚、〈アルケニル化合物−1〉の質量%/〈アルケニル化合物−2〉の質量%=28/26である。また、〈アルケニル化合物−2〉の質量%/〈化合物−2’〉の質量%=26/6である。
尚、化合物−1’とは、一般式(AN−3)で示される化合物(但し、RAN31,RAN32は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を指す。また、化合物−2’とは、一般式(AN−2)で示される(但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を指す。
[表1]実施例1A
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):28質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数5のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数5のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):6質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数5のアルキル基
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):28質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数5のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数5のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):6質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数5のアルキル基
実施例1Bにおいては、以下の表2に示す液晶組成物を使用した。尚、〈アルケニル化合物−1〉の質量%/〈アルケニル化合物−2〉の質量%=30/25である。また、〈アルケニル化合物−2〉の質量%/〈化合物−2’〉の質量%=25/5である。
[表2]実施例1B
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):27質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−4):3質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−5):9質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):5質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):27質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−4):3質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−5):9質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):5質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数3のアルキル基
実施例1Cにおいては、以下の表3に示す液晶組成物を使用した。尚、〈アルケニル化合物−1〉の質量%/〈アルケニル化合物−2〉の質量%=19/16である。また、〈アルケニル化合物−2〉の質量%/〈化合物−2’〉の質量%=16/7である。
[表3]実施例1C
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):13質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数1のアルキル基
一般式(AN−4):6質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数4のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):7質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):13質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数1のアルキル基
一般式(AN−4):6質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数4のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):7質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数3のアルキル基
比較例1A−1として、以下の表4に示す液晶組成物を使用した。尚、〈アルケニル化合物−1〉の質量%/〈アルケニル化合物−2〉の質量%=22/32である。
[表4]比較例1A−1
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):22質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数5のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):6質量
RAN31:炭素数1のアルコキシ基
RAN32:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):22質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数5のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):22質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数5のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):6質量
RAN31:炭素数1のアルコキシ基
RAN32:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):22質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数5のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
比較例1A−2として、以下の表5に示す液晶組成物を使用した。尚、〈アルケニル化合物−1〉の質量%/〈アルケニル化合物−2〉の質量%=22/26である。
[表5]比較例1A−2
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):22質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数5のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):6質量%
RAN31:炭素数1のアルコキシ基
RAN32:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数5のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):6質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数5のアルキル基
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):22質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数5のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):6質量%
RAN31:炭素数1のアルコキシ基
RAN32:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):16質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数5のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈化合物−2’〉
一般式(AN−2):6質量%
RAN21:炭素数1のアルコキシ基
RAN22:炭素数5のアルキル基
比較例1Bとして、以下の表6に示す液晶組成物を使用した。尚、〈アルケニル化合物−1〉の質量%/〈アルケニル化合物−2〉の質量%=25/30である。
[表6]比較例1B
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):22質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−4):3質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):5質量%
RAN31:炭素数3のアルキル基
RAN32:炭素数1のアルコキシ基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):20質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):22質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−4):3質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):5質量%
RAN31:炭素数3のアルキル基
RAN32:炭素数1のアルコキシ基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):20質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
一般式(AN−5):10質量%
RAN51:炭素数3のアルケニル基
RAN52:炭素数3のアルキル基
比較例1Cとして、以下の表7に示す液晶組成物を使用した。尚、〈アルケニル化合物−1〉の質量%/〈アルケニル化合物−2〉の質量%=15/23である。
[表7]比較例1C
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):11質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数1のアルキル基
一般式(AN−4):4質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):4質量%
RAN31:炭素数3のアルキル基
RAN32:炭素数1のアルコキシ基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):23質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数4のアルキル基
〈アルケニル化合物−1〉
一般式(AN−3):11質量%
RAN31:炭素数2のアルケニル基
RAN32:炭素数1のアルキル基
一般式(AN−4):4質量%
RAN41:炭素数2のアルケニル基
RAN42:炭素数4のアルキル基
〈化合物−1’〉
一般式(AN−3):4質量%
RAN31:炭素数3のアルキル基
RAN32:炭素数1のアルコキシ基
〈アルケニル化合物−2〉
一般式(AN−5):23質量%
RAN51:炭素数2のアルケニル基
RAN52:炭素数4のアルキル基
応答特性及び電圧保持率の測定結果を、以下の表8に示す。応答特性を測定した結果、実施例1Aと比較例1A−1で同様な結果が得られたが、比較例1A−2では応答時間が長かった。一方、電圧保持率に関しては、実施例1Aと比較例1A−2で同様な結果が得られたが、比較例1A−1は低い値を示した。また、応答特性を測定した結果、実施例1Bと比較例1B、実施例1Cと比較例1Cで同様な結果が得られたが、電圧保持率に関しては、比較例1B、比較例1Cは低い値を示した。つまり、アルケニル化合物−1の質量百分率がアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い液晶組成物を用いることで、液晶組成物の粘性が低く、良好なる応答時間を得ることができ、しかも、高い電圧保持率を得ることができた。
ここで、電圧保持率とは、所定期間中(例えば1フレーム)に充電された電荷が保持される割合で表される。尚、液晶表示装置におけるバックライトを、常時、点灯状態とした。電圧保持率の減少の要因としては、不純物イオンの増加が考えられる。つまり、電圧保持率の高い液晶表示素子は、不純物イオンが少ない液晶表示素子と考えられる。電圧保持特性の悪化は、駆動電圧の変化やコントラストの悪化を及ぼすため、好ましくはない。電圧保持特性に優れた液晶表示素子は、優れた特性を有する液晶表示装置であると云える。また、応答時間とは、第1電極31と第2電極32との間に、駆動電圧(7.5ボルト)を印加した状態から、印加しない状態(0ボルト)としたときの、輝度90%から10%の輝度となるまでの時間を意味する。測定装置としてLCD5200(大塚電子株式会社製)を用いた。電圧保持率は液晶表示装置における500時間経過後の測定結果とした。
[表8]
電圧保持率(%) 応答時間(ミリ秒)
実施例1A 96 8.6
比較例1A−1 94 8.6
比較例1A−2 96 8.9
実施例1B 95 8.3
比較例1B 93 8.3
実施例1C 97 9.3
比較例1C 96 9.3
電圧保持率(%) 応答時間(ミリ秒)
実施例1A 96 8.6
比較例1A−1 94 8.6
比較例1A−2 96 8.9
実施例1B 95 8.3
比較例1B 93 8.3
実施例1C 97 9.3
比較例1C 96 9.3
以上のとおり、本開示の液晶表示装置あるいは液晶組成物において、液晶層を構成する液晶組成物はアルケニル化合物−1及びアルケニル化合物−2を含み、液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高いので液晶層あるいは液晶組成物の粘性の低下を図ることができ、高速応答が可能となる。しかも、アルケニル化合物−1は、アルケニル化合物−2よりも電圧保持率の低下が少ないといった特性を有するので、電圧保持率が時間と共に低下するといった問題の発生を回避することができる。
以上、実施の形態及び実施例を挙げて本開示の液晶表示装置を説明したが、本開示の液晶表示装置は、上記実施の形態又は実施例に限定するものではなく、上述した液晶組成物を用いることにより、応答速度を向上させながら、電圧保持率の低下を抑制することが可能な限り、液晶表示装置の構成、構造、使用する液晶材料は、適宜、変更可能である。実施の形態及び実施例では、IPSモードの液晶表示装置を説明したが、これに限られるものではなく、TNモードやFFSモード、STN(Super Twisted Nematic)モード等に適用することもでき、実施の形態及び実施例と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態及び実施例では、液晶表示装置として、透過型液晶表示装置に基づき説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば、反射型の液晶表示装置に適用することも可能である。反射型の液晶表示装置では、第1電極、第2電極がアルミニウム等の光反射性を有する電極材料によって構成される。この場合においても、実施の形態及び実施例と同様の効果を得ることができる。また、透過型と反射型を組み合わせた半透過型の液晶表示装置にも適用可能である。
更には、液晶層を構成する液晶組成物は、少なくとも、電気的にポジティブなアルケニル化合物と、電気的にニュートラルなアルケニル化合物との混合物を含む形態とすることができる。ここで、電気的にポジティブなアルケニル化合物とは、アルケニル基を含み、正の誘電異方性を有する化合物と定義することができる。また、液晶表示装置の液晶表示方式として、横電界(IPS)モード、あるいは、フリンジフィールドスイッチング(FFS)モードを採用する場合、場合によっては、液晶組成物を、負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成することもできる。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《液晶表示装置》
一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い液晶表示装置。
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN11,RAN12の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。
[A02]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物から成る[A01]に記載の液晶表示装置。
但し、RAN31は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[A03]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物から成る[A01]に記載の液晶表示装置。
但し、RAN41は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[A04]アルケニル化合物−2は、下記の一般式(AN−5)で示されるアルケニル化合物から成る[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
但し、RAN51は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至8のアルキル基である。
[A05]液晶層を構成する液晶組成物は、一般式(AN−2)で示される化合物−2’(但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−2の質量百分率は化合物−2’の質量百分率よりも高い[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[A06]一方の基板に、第1電極及び第2電極が設けられており、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加することで、一方の基板に略平行な横電界を形成する[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[A07]第1電極及び第2電極は、櫛型電極から成る[A06]に記載の液晶表示装置。
[A08]第1電極を構成する櫛型電極と第2電極を構成する櫛型電極とは、所定の間隔で、平行して、交互に配置されている[A07]に記載の液晶表示装置。
[A08]一対の基板の対向面側には配向膜が形成されており、一対の配向膜の内、少なくとも一方の配向膜は、架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含む[A01]乃至[A07]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[A09]架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物は、ポリイミド構造を有する主鎖、又は、ポリシロキサン構造を有する主鎖、又は、ポリアミック酸から成る主鎖を有する[A08]に記載の液晶表示装置。
[B01]《液晶組成物》
下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
アルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い液晶組成物。
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN11,RAN12の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。
[B02]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物から成る[B01]に記載の液晶組成物。
但し、RAN31は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[B03]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物から成る[B01]に記載の液晶組成物。
但し、RAN41は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[B04]アルケニル化合物−2は、下記の一般式(AN−5)で示されるアルケニル化合物から成る[B01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
但し、RAN51は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至8のアルキル基である。
[B05]一般式(AN−2)で示される化合物−2’(但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を含み、
アルケニル化合物−2の質量百分率は化合物−2’の質量百分率よりも高い[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
[A01]《液晶表示装置》
一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い液晶表示装置。
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN11,RAN12の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。
[A02]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物から成る[A01]に記載の液晶表示装置。
但し、RAN31は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[A03]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物から成る[A01]に記載の液晶表示装置。
但し、RAN41は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[A04]アルケニル化合物−2は、下記の一般式(AN−5)で示されるアルケニル化合物から成る[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
但し、RAN51は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至8のアルキル基である。
[A05]液晶層を構成する液晶組成物は、一般式(AN−2)で示される化合物−2’(但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−2の質量百分率は化合物−2’の質量百分率よりも高い[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[A06]一方の基板に、第1電極及び第2電極が設けられており、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加することで、一方の基板に略平行な横電界を形成する[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[A07]第1電極及び第2電極は、櫛型電極から成る[A06]に記載の液晶表示装置。
[A08]第1電極を構成する櫛型電極と第2電極を構成する櫛型電極とは、所定の間隔で、平行して、交互に配置されている[A07]に記載の液晶表示装置。
[A08]一対の基板の対向面側には配向膜が形成されており、一対の配向膜の内、少なくとも一方の配向膜は、架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含む[A01]乃至[A07]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[A09]架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物は、ポリイミド構造を有する主鎖、又は、ポリシロキサン構造を有する主鎖、又は、ポリアミック酸から成る主鎖を有する[A08]に記載の液晶表示装置。
[B01]《液晶組成物》
下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
アルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い液晶組成物。
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN11,RAN12の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。
[B02]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物から成る[B01]に記載の液晶組成物。
但し、RAN31は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[B03]アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物から成る[B01]に記載の液晶組成物。
但し、RAN41は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。
[B04]アルケニル化合物−2は、下記の一般式(AN−5)で示されるアルケニル化合物から成る[B01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
但し、RAN51は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至8のアルキル基である。
[B05]一般式(AN−2)で示される化合物−2’(但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を含み、
アルケニル化合物−2の質量百分率は化合物−2’の質量百分率よりも高い[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の液晶組成物。
10・・・画素、20・・・第1基板、20’・・・絶縁膜、21・・・配向膜、22・・・偏光板、23・・・カラーフィルター層、31・・・第1電極(画素電極)、32・・・第2電極(対向電極)、40・・・TFT、40’・・・TFT層、41・・・ゲート電極、42・・・ゲート絶縁層、43・・・半導体層(チャネル形成領域)、44A,44B・・・ソース/ドレイン電極、45・・・接続孔(コンタクトホール)、46・・・層間絶縁層、50・・・第2基板、51・・・配向膜、52・・・偏光板、60・・・液晶層、61・・・液晶分子、80・・・表示領域、81・・・ソースドライバ、82・・・ゲートドライバ、83・・・タイミングコントローラ、84・・・電源回路、91・・・ソース線、92・・・ゲート線、93・・・キャパシタ
Claims (9)
- 一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い液晶表示装置。
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN11,RAN12の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。 - アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物から成る請求項1に記載の液晶表示装置。
但し、RAN31は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。 - アルケニル化合物−1は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物から成る請求項1に記載の液晶表示装置。
但し、RAN41は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である。 - アルケニル化合物−2は、下記の一般式(AN−5)で示されるアルケニル化合物から成る請求項1に記載の液晶表示装置。
但し、RAN51は、炭素数1乃至8のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至8のアルキル基である。 - 液晶層を構成する液晶組成物は、一般式(AN−2)で示される化合物−2’(但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルキル基又はアルコキシ基である)を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−2の質量百分率は化合物−2’の質量百分率よりも高い請求項1に記載の液晶表示装置。 - 一方の基板に、第1電極及び第2電極が設けられており、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加することで、一方の基板に略平行な横電界を形成する請求項1に記載の液晶表示装置。 - 第1電極及び第2電極は、櫛型電極から成る請求項6に記載の液晶表示装置。
- 一対の基板の対向面側には配向膜が形成されており、一対の配向膜の内、少なくとも一方の配向膜は、架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含む請求項1に記載の液晶表示装置。
- 下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物−1及び下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物−2を含み、
液晶組成物中のアルケニル化合物−1の質量百分率はアルケニル化合物−2の質量百分率よりも高い液晶組成物。
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN11,RAN12の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
であり、
但し、RAN21,RAN22は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至8のアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN21,RAN22の少なくとも一方はアルケニル基であり、
は、それぞれ、独立に、
である。
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