KR101358568B1

KR101358568B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101358568B1
Application number: KR1020130106283A
Authority: KR
Inventors: 고따로 아라야; 신따로 다께다; 야스시 도미오까
Original assignee: 파나소닉 액정 디스플레이 주식회사; 가부시키가이샤 재팬 디스프레이
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-02-04
Also published as: US20110001917A1; CN101943818B; TWI431385B; JP5028452B2; JP2011013639A; CN105353572A; US8395750B2; KR20110004309A; EP2273310A3; TW201116917A; CN105353572B; KR20130107261A; CN101943818A; KR101358577B1; EP2273310A2

Abstract

고분자의 생성에 사용하는 중합성 모노머의 중량 비율을 저감한 경우라도 넓은 온도 범위에서 우수한 응답성을 나타내는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 적어도 한쪽에 액정(L)을 구동하는 전극군(40)이 형성된 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)과, 상기 제1 기판(10) 및 상기 제2 기판(20)에 협지된 액정층(30)을 구비한 액정 표시 장치(1)로서, 상기 액정층(30)은, 상기 제1 기판(10) 및 상기 제2 기판(20) 중 적어도 한쪽의 기판측에 편재한 고분자를 함유한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 고분자를 함유하는 액정층을 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는, 한 쌍의 기판 사이에 액정층을 형성하고, 전기 광학 효과에 의해 문자, 숫자, 도면, 그림 등의 화상을 표시하는 장치이다. 액정 표시 장치의 구동 모드로서는, 예를 들면, TN(Twisted Nematic) 방식, STN(Super Twisted Nematic) 방식, VA(Vertical Alignment) 방식, OCB(Optically Compensated Birefringence) 방식, IPS(In-Plane Switching) 방식, FFS(Fringe Field Switching) 방식이 있다.

최근, 이들 구동 모드의 액정 표시 장치로서는, 데스크탑형 퍼스널 컴퓨터의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 액정 텔레비전 등에 적용되는 대화면의 액정 표시 장치가 제조되는 한편, 휴대 전화 등에 적용되는 소형의 액정 표시 장치의 제조도 진행되고 있다.

이러한 종류의 액정 표시 장치는, 각 기판에 형성한 화소 형성용의 전극에 선택적으로 전압을 인가하여 소정의 화소를 구동하는 형식(단순 매트릭스형)과, 한쪽의 기판에 각종 전극과 화소 선택용의 박막 트랜지스터(TFT) 등의 스위칭 소자(액티브 소자)를 형성하고, 이 액티브 소자를 선택함으로써 소정의 화소를 구동하는 형식(액티브 매트릭스형)으로 분류된다. 특히, 후자의 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치는, 콘트라스트 성능이나 고속 표시 성능 등이 우수한 성능을 구비하기 때문에, 액정 표시 장치의 주류로 되어 있다.

액정 표시 장치는, 액정 텔레비전의 표시 장치로서 기대되고 있는 관점에서, 스포츠 프로그램 등을 비롯하여 동화상 표시용으로서 응답의 고속화(응답 시간의 저감)가 요구되고 있다. 이 요구에 응하는 방책의 하나로서 저점도의 액정 조성물을 사용하는 것이 생각된다. 따라서, STN 액정에서 이용되어 온 시아노계 네마틱 액정 조성물 대신에, 불소계 네마틱 액정 조성물이 개발되어 왔다. 이 불소계 네마틱 액정 조성물은, 시아노계 네마틱 액정 조성물과 비교하여 비저항이 높기 때문에, 표시 얼룩이 적고, 신뢰성이 높은 액정 조성물로 되어 있다.

또한, 한층 더한 응답의 고속화에 대해서는, 액정 조성물 자신의 저점도화뿐만 아니라, 고분자에 의한 안정화라고 하는 방책도 제안되어 있다(예를 들면, JP 2003-279995 참조).

그러나, 지금까지 액정 텔레비전 등의 대형의 액정 표시 장치에 사용하는 액정 조성물의 개발은 비교적 진행되어 있지만, 휴대 전화 등의 소형의 액정 표시 장치에 사용하는 액정 조성물의 개발은 충분히 진행되어 있지 않다. 이 이유 중 하나로서, 대형의 액정 표시 장치와 소형의 액정 표시 장치에서 사용되는 환경의 차이를 들 수 있다.

즉, 예를 들면, 액정 텔레비전은 항상 실온 근방의 온도에서 사용된다. 이 때문에, 액정 텔레비전에 사용하는 액정 조성물은, 실온 근방의 좁은 온도 범위에서 원하는 특성을 가지면 충분하다. 따라서, 종래, 액정 텔레비전에 사용하는 액정 조성물의 특성은, 실온 근방에서의 점도나 응답 속도에 주목하여 개량이 진행되어 왔다.

이에 대하여, 예를 들면, 휴대 전화나 카 내비게이션은, 겨울의 추운 환경부터 여름의 더운 환경까지의 넓은 온도 범위에서 사용된다. 이 때문에, 휴대 전화나 카 내비게이션에 사용하는 액정 조성물에는, 저온부터 고온까지의 넓은 온도 범위에서 원하는 특성을 발휘하는 것이 요구된다.

이 점, 전술한 고분자에 의한 안정화는, 넓은 온도 범위의 동작 환경에서의 응답의 고속화에 적합하다. 그러나, 이 고분자 안정화에서는, 액정 화합물에 광 중합성 모노머 및 중합 개시제를 상당한 중량 비율로 첨가하여 조제된 액정 조성물을 한 쌍의 기판 사이에 주입하고, 그 후, 그 액정 조성물에 자외선을 조사함으로써 그 광 중합성 모노머를 중합시켜 고분자를 생성할 필요가 있었다.

이 때문에, 한 쌍의 기판 사이에 형성된 액정층에 중합 개시제 등의 불순물이 잔존하는 것은 피할 수 없고, 그 불순물이 전압 유지율의 저하 등의 액정 표시 장치로서의 신뢰성에 영향을 주는 것이 우려되고 있었다.

한편, 액정 화합물에 첨가하는 광 중합성 모노머 및 중합 개시제의 중량 비율을 저감한 경우에는, 그 광 중합성 모노머의 중합에 의해 생성되는 고분자에 의한 응답 속도의 개선 효과는 불충분한 것으로 되지 않을 수 없었다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 고분자의 생성에 사용하는 중합성 모노머의 중량 비율을 저감한 경우라도 넓은 온도 범위에서 우수한 응답성을 나타내는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 그 목적의 하나로 한다. 본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 신규의 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 명백하게 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치는, 적어도 한쪽에 액정을 구동하는 전극군이 형성된 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 협지된 액정층을 구비한 액정 표시 장치로서, 상기 액정층은, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽의 기판측에 편재한 고분자를 함유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 고분자의 생성에 사용하는 중합성 모노머의 중량 비율을 저감한 경우라도 넓은 온도 범위에서 우수한 응답성을 나타내는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 액정층에서의 상기 고분자의 함유량은, 2.0중량％ 이하인 것으로 하여도 된다. 또한, 상기 액정 표시 장치는, 상기 전극군이 형성된 상기 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하는 상기 제2 기판을 구비한 것으로 하여도 된다. 이 경우, IPS 방식의 액정 표시 장치인 것으로 하여도 된다. 또한, 상기 액정층의 상기 한쪽의 기판측 부분에 상기 고분자의 70중량％ 이상이 함유되어 있는 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 고분자는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에서 광 중합성 모노머와 자외선 흡수제를 함유하는 액정 조성물에 자외선을 조사하여 상기 광 중합성 모노머를 중합함으로써 생성된 것으로 하여도 된다. 이 경우, 상기 자외선 흡수제는, 액정성의 자외선 흡수제인 것으로 하여도 된다. 또한 이 경우, 상기 자외선 흡수제는, 그 분자 중에 터페닐기 또는 쿼터페닐기를 함유하는 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 고분자는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에서, 광 중합성 모노머와, 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 중합 개시제를 함유하는 액정 조성물에 광을 조사하여 상기 광 중합성 모노머를 중합함으로써 생성된 것으로 하여도 된다. 이 경우, 상기 중합 개시제는, 액정성의 중합 개시제인 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 형성된 배향막 중 적어도 한쪽의 용해 파라미터는, 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 것으로 하여도 된다. 또한, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 한쪽의 기판에 형성된 배향막의 용해 파라미터는, 다른 쪽의 기판에 형성된 배향막의 용해 파라미터보다 큰 것으로 하여도 된다.

본 발명에 따르면, 고분자의 생성에 사용하는 중합성 모노머의 중량 비율을 저감한 경우라도 넓은 온도 범위에서 우수한 응답성을 나타내는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 일례에 대하여, 액정 표시 패널의 1화소분의 단면을 개념적으로 도시하는 설명도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 다른 예에 대하여, 액정 표시 패널의 1화소분의 단면을 개념적으로 도시하는 설명도.
도 3은 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 액정층에서의 고분자의 분포의 일례를 개념적으로 도시하는 설명도.
도 4는 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 액정층에서의 고분자의 분포의 다른 예를 개념적으로 도시하는 설명도.
도 5는 도 2에 도시하는 액정 표시 장치의 액정층에서의 고분자의 분포의 일례를 개념적으로 도시하는 설명도.
도 6은 도 2에 도시하는 액정 표시 장치의 액정층에서의 고분자의 분포의 다른 예를 개념적으로 도시하는 설명도.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 액정 조성물을 봉입하는 공정에 관한 설명도.

이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명은, 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(이하, 「본 장치(1)」라고 함)의 일례에 대하여, 액정 표시 패널의 1화소분의 단면을 개념적으로 도시하는 설명도이다. 도 2는, 본 장치(1)의 다른 예에 대하여, 액정 표시 패널의 1화소분의 단면을 개념적으로 도시하는 설명도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 장치(1)는, 적어도 한쪽에 액정 L을 구동하는 전극군(40)이 형성된 한 쌍의 기판(10, 20)과, 그 한 쌍의 기판(10, 20)에 협지된 액정층(30)을 구비한 액정 표시 장치이다.

그리고, 도 1에 도시한 예에 따른 한 쌍의 기판(10, 20)은, 전극군(40)이 형성된 제1 기판(10)과, 그 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(20)으로 이루어진다. 즉, 도 1에 도시한 예에 따른 본 장치(1)는, 화소 전극(41) 및 공통 전극(42)을 포함하는 전극군(40)이 형성된 제1 기판(10)과, 그 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(20)과, 그 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 봉입된 액정 조성물로 이루어지는 액정층(30)을 구비하고 있다.

이와 같이 전극군(40)이 한쪽의 기판에 형성되어 있는 경우, 본 장치(1)는, 예를 들면, IPS 방식 또는 FFS 방식의 액정 표시 장치로 할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 예에서, 화소 전극(41)은, 빗살 형상으로 형성되어 있다.

한편, 도 2에 도시한 예에 따른 본 장치(1)는, 화소 전극(41)이 형성된 제1 기판(10)과, 공통 전극(42)이 형성되며 그 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(20)과, 그 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 봉입된 액정 조성물로 이루어지는 액정층(30)을 구비하고 있다.

이와 같이 전극군(40)의 일부가 한쪽의 기판에 형성되고, 그 전극군(40)의 다른 일부가 다른 쪽의 기판에 형성되어 있는 경우, 본 장치(1)는, 예를 들면, TN 방식, STN 방식, VA 방식 또는 OCB 방식의 액정 표시 장치로 할 수 있다.

또한, 제1 기판(10)에는, TFT(50)가 형성되어 있다. TFT(50)는, 소스 전극(51), 드레인 전극(52), 아몰퍼스 실리콘층(53) 및 게이트 전극(54)을 포함한다. TFT(50)는, 액정 표시 패널에 형성된 복수의 화소 부분의 각각에 대응하여, 신호선과 주사선(도시 생략)이 교차하는 위치에 형성되어 있다. 그리고, 게이트 전극(54)에의 선택적인 전압 인가에 수반하여, TFT(50)에 접속되어 있는 특정한 화소 전극(41)과 공통 전극(42) 사이에 전계를 형성함으로써, 액정 L을 구동시킨다.

본 장치(1)에서, 제1 기판(10)에는, 액정층(30)과 접하여 그 액정층(30)에 함유되는 액정 L을 배향시키는 배향막(11)이 형성되어 있다. 한편, 제2 기판(20)에는, 액정층(30)과 접하여 그 액정층(30)에 함유되는 액정 L을 배향시키는 배향막(21)이 형성되어 있다. 배향막(11, 21)의 액정층(30)에 접하는 표면에는, 액정 L을 그 표면을 따른 방향으로 배향시키기 위한 배향 처리가 실시되어 있다.

제2 기판(20)에는, 컬러 필터(23)가 형성되어 있다. 제1 기판(10)의 액정층(30)과 반대측의 표면에는 편광판(12)이 형성되어 있다. 제2 기판(20)의 액정층(30)과 반대측의 표면에는 편광판(22)이 형성되어 있다. 또한, 본 장치(1)는, 액정 표시 패널의 제1 기판(10)측에 백라이트(도시 생략)를 구비한다.

본 장치(1)에서, 액정층(30)은, 한 쌍의 기판(10, 20) 중 적어도 한쪽의 기판측에 편재한 고분자를 함유한다. 즉, 액정층(30)을 구성하는 액정 조성물은, 액정 L 외에, 응답성을 향상시키기 위한 고분자를 함유하고 있다. 이와 같이 고분자가 첨가된 액정 조성물은, 고분자에 의해 안정화된 액정(Polymer Stabilized-Liquid Crystal : PS-LC)이라고 불리는 경우도 있다. 그리고, 본 장치(1)의 액정층(30)에서는, 이 액정 L을 안정화시키는 고분자가, 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)의 한쪽 또는 양방측에 편재하고 있다.

도 1에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서, 액정층(30)은, 전극군(40)이 형성되어 있는 제1 기판(10)측에 편재한 고분자를 함유하고 있다. 보다 구체적으로는, 도 1에 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이 액정층(30)을 제1 기판(10)측의 제1 부분(31)과 제2 기판(20)측의 제2 부분(32)으로 이등분하면, 그 액정층(30)에 함유되어 있는 고분자는, 그 제1 부분(31)에 편재하고 있다.

즉, 제1 부분(31)에서의 고분자의 함유량은, 제2 부분(32)에서의 고분자의 함유량보다 크게 되어 있다. 예를 들면, 이 예에 따른 본 장치(1)에서는, 액정층(30)의 한쪽의 기판측 부분인 제1 부분(31)에 고분자의 70중량％ 이상이 함유되어 있다.

한편, 도 2에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서, 액정층(30)은, 화소 전극(41)이 형성되어 있는 제1 기판(10)측과, 공통 전극(42)이 형성되어 있는 제2 기판(20)측의 각각에 편재한 고분자를 함유하고 있다. 보다 구체적으로는, 도 2에 2개의 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이 액정층(30)을 제1 기판(10)측의 제1 부분(33)과, 제2 기판(20)측의 제2 부분(34)과, 나머지 제3 부분(35)으로 삼등분하면, 그 액정층(30)에 함유되어 있는 고분자는, 그 제1 부분(33)과 제2 부분(34)에 편재하고 있다.

즉, 제1 부분(33)에서의 고분자의 함유량 및 제2 부분(34)에서의 고분자의 함유량은, 각각 제3 부분(35)에서의 고분자의 함유량보다 크게 되어 있다. 예를 들면, 이 예에 따른 본 장치(1)에서는, 액정층(30)의 한쪽의 기판측 부분인 제1 부분(33) 및 다른 쪽의 기판측 부분인 제2 부분(34)에 고분자의 70중량％ 이상이 함유된다.

도 3 및 도 4는, 도 1에 도시한 예에 따른 액정층(30)에서의 고분자의 분포를 개념적으로 도시하는 설명도이다. 도 5 및 도 6은, 도 2에 도시한 예에 따른 액정층(30)에서의 고분자의 분포를 개념적으로 도시하는 설명도이다. 도 3∼도 6에서는, 제1 기판(10)으로부터 제2 기판(20)을 향하는 방향을 갭 방향이라고 부르고, 액정층(30)의 두께를 d(도 1 및 도 2 참조)로 하여, 횡축에는 그 제1 기판(10)으로부터의 갭 방향의 거리를 나타내고, 종축에는 대응하는 갭 방향 거리에서의 고분자의 밀도를 나타내고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이 전극군(40)이 제1 기판(10)에만 형성되어 있는 본 장치(1)에서는, 예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 액정층(30) 중 그 제1 기판(10)측의 근방에만 고분자를 국재시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 고분자의 밀도는, 제1 기판(10) 근방으로부터 제2 기판(20)측으로 서서히 저하되는 것으로 하여도 된다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 화소 전극(41)이 제1 기판(10)에 형성되고, 공통 전극이 제2 기판(20)에 형성되어 있는 본 장치(1)에서는, 예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 액정층(30) 중 그 제1 기판(10)측의 근방 및 그 제2 기판(20)의 근방에 고분자를 국재시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 고분자의 밀도는, 제1 기판(10) 근방으로부터 제2 기판(20)측으로 서서히 저하되고, 또한 그 제2 기판(20) 근방으로부터 제1 기판(10)측으로 서서히 저하되는 것으로 하여도 된다.

이와 같이, 액정층(30)의 고분자를, 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)의 한쪽 또는 양방의 근방에 편재시킴으로써, 그 고분자의 생성에 이용하는 중합성 모노머의 양을 최소한으로 억제하면서, 그 고분자에 의한 충분한 응답성의 개선 효과를 얻을 수 있다. 이 점, 액정층(30)에서의 고분자의 함유량은, 본 장치(1)가 넓은 온도 범위에서 우수한 응답성을 나타내는 범위이면 특별히 한정되지 않지만, 가능한 한 저감할 수 있으면 바람직하다.

즉, 액정층(30)에서의 고분자의 함유량(액정층(30)을 구성하는 액정 조성물의 총 중량에 차지하는 고분자의 비율)은, 예를 들면, 2.0중량％ 이하로 할 수 있고, 바람직하게는 1.5중량％ 이하로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 1.0중량％ 이하로 할 수 있다.

또한, 액정층(30)의 형성에서 고분자의 생성에 이용하는 중합성 모노머의 함유량(액정층(30)을 구성하는 액정 조성물의 총 중량에 차지하는 중합성 모노머의 비율)은, 예를 들면, 2.0중량％ 이하로 할 수 있고, 바람직하게는 1.5중량％ 이하로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 1.0중량％ 이하로 할 수 있다.

이들의 경우, 액정층(30)에서의 액정 L의 함유량(액정층(30)을 구성하는 액정 조성물의 총 중량에 차지하는 액정 L의 비율)은, 예를 들면, 98.0∼99.0중량％로 할 수 있다. 또한, 액정 조성물에 함유되는 액정 L로서는, 네마틱 액정을 바람직하게 이용할 수 있다.

액정층(30)에 함유되는 고분자는, 중합성 모노머를 함유하는 액정 조성물을 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에 봉입하고, 다음으로 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에서 그 액정 조성물 중에서 그 중합성 모노머를 중합함으로써 생성된다. 또한, 이 중합성 모노머의 중합은, 액정층(30)에 전계를 걸지 않고 행할 수 있다.

여기서, 중합성 모노머로서는, 예를 들면, 광을 조사함으로써 중합하는 광 중합성 모노머를 바람직하게 이용할 수 있다. 즉, 예를 들면, 아크릴기를 갖는 광 중합성 모노머를 바람직하게 이용할 수 있다. 구체적으로, 예를 들면, 장쇄 알킬기 및 방향환의 한쪽 또는 양방을 갖는 아크릴산, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르 및 이들 유도체를 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 액정성의 중합성 모노머를 이용할 수도 있다. 액정성을 나타내는 중합성 모노머를 이용함으로써, 액정 L을 고분자에 의해 안정화하는 효과를 효과적으로 높일 수 있다. 중합성 모노머로서는, 이들 중 1종을 단독으로 이용할 수 있고, 또한, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.

광 중합성 모노머를 이용하는 경우, 액정층(30)에 함유되는 고분자는, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에서 그 광 중합성 모노머를 함유하는 액정 조성물에 광을 조사하여 그 광 중합성 모노머를 중합함으로써 생성된다.

즉, 우선, 전극군(40)이나 배향막(11, 21)이 형성된 한 쌍의 기판(10, 20)과, 액정 L 및 광 중합성 모노머를 함유하는 액정 조성물을 준비한다. 다음으로, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 접합함과 함께, 그 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 액정 조성물을 봉입한다.

그리고, 이 액정 조성물에 대하여, 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)의 한쪽 또는 양방을 통하여 광 중합성 모노머의 중합에 적합한 조건에서 광을 조사한다. 이 광 조사에 의해, 액정 조성물 중에서 광 중합성 모노머의 중합이 진행되어, 고분자가 생성된다. 조사하는 광은, 광 중합성 모노머를 중합할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 자외선을 바람직하게 이용할 수 있다. 본 장치(1)의 제조 과정에서는, 광 중합성 모노머의 중합 조건을 적절하게 설정함으로써, 고분자가 편재한 액정층(30)을 형성할 수 있다.

즉, 예를 들면, 고분자는, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에서 광 중합성 모노머와 자외선 흡수제를 함유하는 액정 조성물에 자외선을 조사하여 그 광 중합성 모노머를 중합함으로써 생성된다.

도 1에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서는, 전극군(40)이 형성되어 있는 제1 기판(10)을 통하여, 도 1에 도시한 화살표 X1이 가리키는 방향으로 자외선을 조사한다. 한편, 도 2에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서는, 화소 전극(41)이 형성되어 있는 제1 기판(10) 및 공통 전극(42)이 형성되어 있는 제2 기판(20)의 각각을 통하여, 도 2에 도시한 화살표 X2가 가리키는 방향 및 화살표 X3이 가리키는 방향으로 자외선을 조사한다.

여기서, 액정 조성물은 자외선 흡수제를 함유하고 있기 때문에, 그 액정 조성물에 대하여 조사된 자외선의 일부는, 그 자외선 흡수제에 의해 흡수된다. 이 때문에, 도 1에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서는, 액정층(30) 중 제2 기판(20)측의 제2 부분(32)에서의 광 중합성 모노머의 중합이 억제된다.

한편, 액정층(30) 중, 제1 기판(10)측의 제1 부분(31), 특히 그 제1 기판(10)에 형성된 배향막(11)의 근방에서는, 광 중합성 모노머가 신속하게 중합하여 고분자가 효율적으로 생성된다. 이 결과, 액정층(30)은, 제1 기판(10)측에 편재한 고분자를 함유하게 된다.

또한, 도 2에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서는, 액정층(30) 중 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)으로부터 떨어진 심부인 제3 부분(35)에서의 광 중합성 모노머의 중합이 억제된다.

한편, 액정층(30) 중, 제1 기판(10)측의 제1 부분(33)(특히 그 제1 기판(10)에 형성된 배향막(11)의 근방) 및 제2 기판(20)측의 제2 부분(34)(특히 그 제2 기판(20)에 형성된 배향막(21)의 근방)에서는, 광 중합성 모노머가 신속하게 중합하여 고분자가 효율적으로 생성된다. 이 결과, 액정층(30)은, 제1 기판(10)측 및 제2 기판(20)측에 각각 편재한 고분자를 함유하게 된다.

자외선 흡수제로서는, 액정 조성물에 대하여 조사된 자외선을 효과적으로 흡수하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 임의의 종류의 것을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 이 자외선 흡수제는, 예를 들면, 액정성의 자외선 흡수제인 것으로 하여도 된다. 즉, 예를 들면, 그 분자 중에 터페닐기 또는 쿼터페닐기를 함유하는 자외선 흡수제를 이용할 수 있다. 자외선 흡수제가 액정성을 나타냄으로써, 액정 조성물에 그 자외선 흡수제를 첨가하는 것에 의한 네마틱-등방 상전이 온도의 저감을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 자외선 흡수제의 존재 하에서 중합을 행하는 경우, 중합 반응 후의 액정층(30)은, 자외선 흡수제를 함유한다. 즉, 광 반응성 모노머의 중합이 종료된 후의, 고분자를 함유하는 액정층(30)에는, 자외선 흡수제가 잔존하게 된다.

또한, 예를 들면, 고분자는, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에서, 광 중합성 모노머와, 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 중합 개시제를 함유하는 액정 조성물에 광을 조사하여 그 광 중합성 모노머를 중합함으로써 생성된다.

또한, 용해 파라미터는, 페도스의 방법(R. F. Fedors, "Method for estimating both the solubility parameters and molar volumes of liquids," Polym. Eng. Sci., vol.14, no.2, pp.147-154,. 1974)에 따라서 정의된다.

용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 중합 개시제로서는, 예를 들면, 9-플루오레논, 1-히드록시 시클로 헥실-페닐 케톤, 디벤조수베론, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 벤조인, 2-벤조일 벤조산, 4-벤조일 벤조산을 이용할 수 있다.

용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 미만인 중합 개시제로서는, 예를 들면, 2, 2-디에톡시아세트페논, 벤조인 이소부틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 아세토페논, 2, 2-디에톡시-페닐-아세토페논, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 메틸에테르, 캄포퀴논, 2, 2-디메톡시-2-페닐 아세토페논, 2-클로로 벤조페논, 2-에틸 안트라퀴논, 4, 4'-디클로로 벤조페논, 4-클로로 벤조페논, 벤질, 벤조페논, 메틸-2-벤조일 벤조산에스테르, p-아니실을 이용할 수 있다.

액정 조성물에 함유되는 중합 개시제의 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 경우, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에 봉입된 중합 개시 전의 그 액정 조성물 중에서, 그 중합 개시제는, 그 한 쌍의 기판(10, 20)의 배향막(11, 21) 근방에 편재한다.

즉, 예를 들면, 액정 조성물에 함유되는 액정 L의 용해 파라미터가 9.0∼10.0(cal/㎤)^0.5인 경우에는, 중합 개시제는, 그 액정 L과의 상용성이 낮기 때문에, 제1 기판(10)의 배향막(11) 근방 및 제2 기판(20)의 배향막(21) 근방에 각각 편재한다.

그리고, 이와 같이 중합 개시제가 한 쌍의 기판(10, 20)의 배향막(11, 21) 근방에 편재한 상태에서, 그 한 쌍의 기판(10, 20)을 통하여 광을 조사함으로써, 그 배향막(11, 21) 근방에서 우선적으로 광 중합성 모노머의 중합을 진행시킬 수 있다.

즉, 도 1에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서는, 액정층(30) 중, 제1 기판(10)측의 제1 부분(31), 특히 그 제1 기판(10)에 형성된 배향막(11)의 근방에서, 광 중합성 모노머가 신속하게 중합하여 고분자가 효율적으로 생성된다. 이 결과, 액정층(30)은, 제1 기판(10)측에 편재한 고분자를 함유하게 된다.

또한, 도 2에 도시한 예에 따른 본 장치(1)에서는, 액정층(30) 중, 제1 기판(10)측의 제1 부분(33)(특히 그 제1 기판(10)에 형성된 배향막(11)의 근방) 및 제2 기판(20)측의 제2 부분(34)(특히 그 제2 기판(20)에 형성된 배향막(21)의 근방)에서, 광 중합성 모노머가 신속하게 중합하여 고분자가 효율적으로 생성된다. 이 결과, 액정층(30)은, 제1 기판(10)측 및 제2 기판(20)측에 각각 편재한 고분자를 함유하게 된다.

중합 개시제로서는, 액정 조성물에 대한 광 조사에 수반하여 광 중합성 모노머의 중합을 효과적으로 진행시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 임의의 종류의 것을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 즉, 예를 들면, 자외선의 조사에 의해 프리 래디컬을 발생시켜, 광 중합성 모노머의 래디컬 중합을 효과적으로 촉진하는 중합 개시제를 바람직하게 이용할 수 있다.

이 중합 개시제는, 예를 들면, 액정성의 중합 개시제인 것으로 하여도 된다. 중합 개시제가 액정성을 나타냄으로써, 그 중합 개시제의 액정 조성물 중에의 용해성을 저감시키지 않고, 배향막(11, 21)에의 불균일한 흡착을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 중합 반응 후의 액정층(30)은, 중합 개시제를 함유하는 것으로 하여도 된다. 즉, 광 반응성 모노머의 중합이 종료된 후의, 고분자를 함유하는 액정층(30)은, 미반응의 중합 개시제 또는 반응 후의 중합 개시제를 함유할 수도 있다.

또한, 본 장치(1)에서는, 예를 들면, 한 쌍의 기판(10, 20)에 형성된 배향막(11, 21) 중 적어도 한쪽의 용해 파라미터는, 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 것으로 하여도 된다.

즉, 제1 기판(10)에 형성된 배향막(11) 및 제2 기판(20)에 형성된 배향막(21) 중 한쪽만의 용해 파라미터를 12.0(cal/㎤)^0.5 이상으로 할 수 있고, 또는 그 배향막(11, 21)의 양방의 용해 파라미터를 12.0(cal/㎤)^0.5 이상으로 할 수 있다.

이 경우, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에 봉입된 중합 개시 전의 액정 조성물 중에서, 중합 개시제는, 그 한 쌍의 기판(10, 20)의 배향막(11, 21) 중 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 배향막의 근방에 편재한다.

즉, 예를 들면, 제1 기판(10)의 배향막(11)의 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상이고, 중합 개시제의 용해 파라미터가 액정 L의 용해 파라미터보다 큰 경우(예를 들면, 액정 L의 용해 파라미터가 9.0∼10.0(cal/㎤)^0.5이고, 중합 개시제의 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 경우)에는, 그 중합 개시제는, 그 배향막(11) 근방에 편재한다.

그리고, 이와 같이 중합 개시제가 한 쌍의 기판(10, 20)의 배향막(11, 21) 중 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 제1 기판(10)의 배향막(11)의 근방에 편재된 상태에서, 그 제1 기판(10)을 통하여 광을 조사함으로써, 그 제1 기판(10)의 배향막(11)의 근방에서 우선적으로 광 중합성 모노머의 중합을 진행시킬 수 있다. 이 결과, 액정층(30)은, 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 배향막(11)이 형성되어 있는 제1 기판(10)측에 편재한 고분자를 함유하게 된다.

또한, 배향막(11, 21)은, 액정층(30)에 함유되는 액정 L을 효과적으로 배향시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 폴리이미드로 구성되어 적절한 배향 처리가 실시된 배향막(11, 21)을 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 배향막(11, 21)의 용해 파라미터는, 12.0(cal/㎤)^0.5 미만으로 할 수도 있지만, 예를 들면, 10.0(cal/㎤)^0.5 이상인 것이 바람직하다. 배향막(11, 21)의 용해 파라미터를 10.0(cal/㎤)^0.5 이상으로 함으로써도, 중합 개시제를 그 배향막(11, 21)의 근방에 편재시킬 수 있다.

또한, 본 장치(1)에서는, 한 쌍의 기판(10, 20) 중 한쪽의 기판에 형성된 배향막의 용해 파라미터는, 다른 쪽의 기판에 형성된 배향막의 용해 파라미터보다 큰 것으로 하여도 된다.

즉, 예를 들면, 제1 기판(10)에 형성된 배향막(11)의 용해 파라미터는, 제2 기판(20)에 형성된 배향막(21)의 용해 파라미터보다 크게 할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에 봉입된 중합 개시 전의 액정 조성물 중에서, 중합 개시제는, 그 한 쌍의 기판(10, 20)의 배향막(11, 21) 중 용해 파라미터가 보다 큰 제1 기판(10)의 배향막(11)의 근방에 편재한다.

그리고, 이와 같이 중합 개시제가 용해 파라미터가 보다 큰 제1 기판(10)의 배향막(11)의 근방에 편재한 상태에서, 그 제1 기판(10)을 통하여 광을 조사함으로써, 그 제1 기판(10)의 배향막(11)의 근방에서 우선적으로 광 중합성 모노머의 중합을 진행시킬 수 있다. 이 결과, 액정층(30)은, 용해 파라미터가 보다 큰 배향막(11)이 형성되어 있는 제1 기판(10)측에 편재한 고분자를 함유하게 된다.

특히, 도 1에 도시한 예에 따른 본 장치(1)와 같이, 전극군(40)이 한쪽의 기판인 제1 기판(10)에 형성되어 있는 경우에는, 액정층(30) 중, 그 제1 기판(10)측에 고분자를 편재시키는 것이 바람직하다.

이 점, 예를 들면, 제1 기판(10)의 배향막(11)의 용해 파라미터를, 제2 기판(20)의 배향막(21)의 용해 파라미터보다 크게 하여, 중합 개시제를 그 제1 기판(10)의 배향막(11) 근방에 편재시킨 후에, 그 제1 기판(10)을 통한 광 조사에 의해 중합성 모노머의 중합을 행함으로써, 그 제1 기판(10)측에 고분자를 효과적으로 편재시킬 수 있다.

또한, 예를 들면, 한 쌍의 기판(10, 20) 중 한쪽의 기판에 형성된 배향막의 용해 파라미터는, 다른 쪽의 기판에 형성된 배향막의 용해 파라미터보다 크고, 또한 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 것으로 하여도 된다.

즉, 예를 들면, 제1 기판(10)에 형성된 배향막(11)의 용해 파라미터는, 제2 기판(20)에 형성된 배향막(21)의 용해 파라미터보다 크고, 또한 12.0(cal/㎤)^0.5 이상으로 할 수 있다.

이 경우, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에 봉입된 중합 개시 전의 액정 조성물 중에서, 중합 개시제는, 그 한 쌍의 기판(10, 20)의 배향막(11, 21) 중 용해 파라미터가 보다 크고 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 제1 기판(10)의 배향막(11)의 근방에 편재한다.

따라서, 액정층(30)은, 용해 파라미터가 보다 크고 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 배향막(11)이 형성되어 있는 제1 기판(10)측에 편재한 고분자를 함유하게 된다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

<실시예 1>

도 1에 도시한 바와 같은 액정 표시 패널을 구비한 IPS 방식의 액정 표시 장치를 제조하였다. 이 액정 표시 장치의 사이즈는, 100㎜(긴 편측)×100㎜(짧은 편측)이었다. 또한, 액정 표시 패널은 대각으로 약 6인치 사이즈이고, 그 두께는 1.1㎜이었다.

이 액정 표시 패널은, 도 1에 도시한 바와 같이, 대향하는 한 쌍의 기판(10, 20)과, 그 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에 협지된 액정층(30)을 구비하고 있었다. 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)으로서는, 표면이 연마된 투명한 글래스 기판을 이용하였다.

그리고, 한쪽의 글래스 기판인 제1 기판(10) 상에, 도 1에 도시한 바와 같이ITO로 이루어지는 화소 전극(41) 및 ITO로 이루어지는 공통 전극(42)을 포함하는 전극군(40), TFT(50), 절연막, 배향막(11), 편광판(12)을 형성하고, 그 제1 기판(10)을 TFT 기판으로 하였다. 또한, 다른 쪽의 글래스 기판인 제2 기판(20) 상에는 컬러 필터(23), 배향막(21), 편광판(22)을 형성하고, 그 제2 기판(20)을 컬러 필터 기판으로 하였다.

배향막(11, 21)을 구성하는 재료로서는 폴리이미드를 채용하였다. 즉, 우선, 폴리이미드를 인쇄기로 도포하고 소성하여, 막 두께가 0.07∼0.1㎛인 배향막(11, 21)을 형성하였다. 그 후, 배향막(11, 21)의 표면에, 액정층(30)에 포함되는 액정 분자 L을 배향시키기 위한 배향 처리를 실시하였다. 배향 처리는, 러빙 롤로서 레이온제 버프천을 구비한 러빙기를 이용하여 행하였다. 러빙 각도는, 짧은 변측에 대하여 45도로 하고, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에서 평행하게 되도록 하였다.

배향막(11, 21)의 용해 파라미터는, 10.9(cal/㎤)^0.5이었다. 배향막(11, 21)을 구성하는 폴리이미드는, 테트라카르복실산 2무수물로서 n-헥산 테트라카르복실산 2무수물을 이용하고, 디아민 유도체로서 1, 6-디아미노헥산을 이용하여, 이들을 중합시킴으로써 생성된 주골격을 갖는 폴리이미드이었다.

제1 기판(10)과 제2 기판(20)의 접착은, 도 7에 도시한 틀 형상의 시일부(61)를 통하여 행하였다. 즉, 에폭시 수지로 이루어지는 시일제 중에 폴리머 비즈를 적당량 혼입하여 복합 시일제를 조제하고, 시일 마스크를 이용하여 그 복합 시일제를 한쪽의 기판 상에 인쇄함으로써 시일부(61)를 형성하였다. 그 후, 시일부(61)를 구성하는 복합 시일제의 가경화를 행하여, 한 쌍의 기판(10, 20)을 조합하였다. 그리고, 프레스를 이용하여 한 쌍의 기판(10, 20)을 가압하면서, 복합 시일제를 경화하였다.

한 쌍의 기판(10, 20)과 시일부(61)로 둘러싸여진 패널부(60) 내에는 구형의 폴리머 비즈를 협지하고, 액정 조성물을 봉입한 상태에서의 갭이 8.0㎛로 되도록 조정하였다. 패널부(60)에 액정 조성물을 주입하기 위한 액정 주입구(62)의 폭은 10㎜로 하였다.

한편, 중합성 모노머, 중합 개시제 및 액정 L로 구성되는 액정 조성물(이하, 「액정 조성물 No.1」이라고 함)을 조제하였다. 중합성 모노머로서는, 2관능성 아크릴 모노머를 이용하였다. 중합 개시제로서는, 2, 2-디에톡시-페닐-아세토페논(이가큐어 651, 나가세 산업 주식회사)을 사용하였다. 액정 L로서는, 불소계 네마틱 액정 조성물을 사용하였다.

중합 개시제의 용해 파라미터는, 10.7(cal/㎤)^0.5이었다. 즉, 2, 2-디에톡시-페닐-아세토페논은, 2개의 페닐환(C₆H₅-), 메틸기(CH₃-), 에테르기(-O-)를 갖고, 1개의 케톤(>C=O)과 탄소(>C<)를 갖기 때문에, 전술한 페도스의 방법에 의해, 증발 에너지는 23610cal/mol, 분자용은 209㎤/mol로 구해지고, 이들 값으로부터 용해 파라미터는, 10.7(cal/㎤)^0.5로 산출되었다.

이 액정 조성물 No.1에서의 중합성 모노머, 중합 개시제 및 액정 L의 중량 비율은 각각, 1.0중량％, 0.05중량％ 및 98.95중량％이었다.

다음으로, 패널부(60)에 액정 조성물 No.1을 주입하였다. 즉, 도시하지 않은 밀폐 가능한 용기 내에 액정 표시 장치를, 그 액정 주입구(62)를 하방으로 향하게 하여 배치하였다. 또한, 용기의 외부에 설치된 상하 구동 장치에 접속되어 있는 액정 용기에 액정 조성물 No.1을 넣었다. 또한, 액정 조성물 No.1은 액정 용기 내에서 약간 부풀어오른 상태로 유지되었다. 용기의 외부에는 진공 펌프와 피라니 진공계에 접속되어 배관이 설치되었다. 그리고, 진공 펌프를 작동시키고, 조정 밸브로 피라니 진공계를 모니터하면서 배기량을 조정하고, 진공도가 120분에서 5㎩로 될 때까지 배기하여 용기 내를 감압하였다.

다음으로, 상하 구동 장치를 작동시켜 액정 주입구(62)를 액정 조성물 No.1에 침지하였다. 그 후, 조정 밸브를 닫고, 리크 배관의 조정 밸브를 열어, 용기 내에 질소 또는 공기를 도입하여, 액정 표시 장치의 패널부(60) 내에 액정 조성물 No.1을 주입하였다. 주입이 종료된 후, 액정 주입구(62)를 자외선 경화제(아크릴성 수지)로 밀봉하였다.

여기서, 액정 표시 장치(1)를 80℃에서 소정 시간 유지함으로써, 액정 L을 등방성 액체로 하였다. 이에 의해, 액정 조성물 중의 중합성 모노머나 중합 개시제를 균일하게 분산하였다.

그 후, TFT 어레이 기판인 제1 기판(10)측으로부터 자외선을 조사함으로써, 액정 조성물 No.1 중에서 중합성 모노머를 중합시키는 고분자 안정화 공정을 실시하였다. 이렇게 하여, 액정 조성물 No.1을 이용하여 형성된 액정층(30)을 구비한 액정 표시 장치를 제조하였다.

또한, 마찬가지로 하여, 액정 조성물 No.1 대신에, 모체 액정(즉, 액정 조성물 No.1에 함유되는 액정 L과 동일한 불소계 네마틱 액정 조성물)을 액정 조성물로서 이용하여, 고분자를 함유하지 않는 액정층을 구비한 액정 표시 장치(이하, 「비교 장치」라고 함)도 제조하였다.

그리고, 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 장치 및 비교 장치에서의 응답 속도를 평가하였다. 그 결과, 20℃에서, 모체 액정만을 사용한 비교 장치의 응답 시간(τ_off)은 40㎳이었던 것에 대하여, 액정 조성물 No.1을 사용한 액정 표시 장치의 응답 시간은 38㎳로, 개선이 보였다.

또한, 0℃에서는, 비교 장치의 응답 시간은 150㎳이었던 것에 대하여, 액정 조성물 No.1을 사용한 액정 표시 장치의 응답 시간은 145㎳로, 역시 개선이 보였다. 단, 액정 조성물 No.1을 사용한 액정 표시 장치에서 응답 시간의 개선은 보였지만, 그 효과는 작았다.

다음으로, 액정 조성물 No.1을 사용한 액정 표시 장치를 분해한 후, 액정 표시 패널 내의 액정 L을 벤젠으로 씻어내었다. 그 후, 액정 표시 패널 내에 벤젠을 넣은 상태에서 0℃로 냉각하여 프리즈 드라이법에 의해 벤젠을 제거하였다. 그리고, 이 벤젠을 제거한 후의 액정 표시 패널을 전자 현미경으로 관측하였다.

그 결과, 컬러 필터 기판인 제2 기판(20)과 TFT 기판인 제1 기판(10)의 간극에, 거의 균일하게 고분자의 피브릴(고분자쇄의 덩어리)이 관찰되었다. 여기서, IPS 방식의 액정 표시 장치에서는, 액정층(30) 중, TFT 기판인 제1 기판(10)측에 존재하는 고분자에 의해, 액정 L의 안정화를 가장 효과적으로 실현할 수 있다.

이 점, 액정 L에 혼합하는 중합성 모노머의 중량 비율이 1.0중량％ 정도로 작은 경우에, 액정층(30)의 전역에 고분자가 분산되어 있는 경우에는, TFT 기판인 제1 기판(10)측의 고분자 밀도가 작은 것에 의해, 충분한 응답 시간의 개선이 얻어지지 않는다고 생각되었다.

<실시예 2>

전술한 실시예 1과 마찬가지로, IPS 방식의 액정 표시 장치를 제조하였다. 단, 자외선 흡수제, 중합성 모노머, 중합 개시제 및 액정 L로 구성되는 액정 조성물(이하, 「액정 조성물 No.2」라고 함)을 이용하여 액정층(30)을 형성하였다.

자외선 흡수제로서는, 살리실산 페닐에스테르 유도체를 이용하였다. 중합성 모노머, 중합 개시제 및 액정 L로서는, 전술한 실시예 1과 마찬가지로, 2관능성 아크릴 모노머, 2, 2-디에톡시-페닐-아세토페논 및 불소계 네마틱 액정 조성물을 각각 이용하였다.

액정 조성물 No.2에서의 자외선 흡수제, 중합성 모노머, 중합 개시제 및 액정 L의 중량 비율은 각각, 1.0중량％, 1.0중량％, 0.05중량％ 및 97.95중량％이었다.

그리고, 액정 조성물 No.2를 이용하여 제조된 액정 표시 장치에서의 응답 속도를 전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과, 20℃에서, 모체 액정을 사용한 비교 장치의 응답 시간(τ_off)은 전술한 대로 40㎳이었던 것에 대하여, 액정 조성물 No.2를 사용한 액정 표시 장치의 응답 시간은 34㎳로, 개선이 보였다.

또한, 0℃에서는, 비교 장치의 응답 시간은 전술한 대로 150㎳이었던 것에 대하여, 액정 조성물 No.2를 사용한 액정 표시 장치의 응답 시간은 132㎳로, 역시 개선이 보였다.

즉, 액정 조성물 No.2를 사용한 액정 표시 장치에서의 응답 시간의 개선 효과는, 전술한 실시예 1에서 얻어진 효과에 비해 우수한 것이었다. 또한, 액정 조성물 No.2를 사용한 액정 표시 장치에서는, 전압 유지율의 저하는 없어 실용상 문제가 없는 것이 나타났다.

다음으로, 전술한 실시예 1과 마찬가지로, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)의 간극을 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, TFT 기판인 제1 기판(10)측에 피브릴의 70％ 이상이 편재되어 있는 것이 확인되었다. 즉, 액정층(30) 중, 제1 기판(10)측의 절반인 제1 부분(31)(도 1 참조)에, 그 액정층(30)에 함유되는 고분자의 70％ 이상이 함유되어 있었다.

이와 같이, 자외선 흡수제를 함유하는 액정 조성물 No.2를 이용하여 액정층(30)을 형성함으로써, 가장 효과적인 TFT 기판(제1 기판(10))측의 피브릴 밀도를 선택적으로 높일 수 있었다. 그리고, 이 결과, 액정 표시 장치의 응답 시간이 효과적으로 개선되었다고 생각되었다.

즉, 자외선 흡수제를 첨가한 액정 조성물 No.2를 사용하여 액정 L의 고분자안정화를 행함으로써, TFT 기판(제1 기판(10))측에 고분자쇄가 편재되어 형성되어, 전술한 액정 조성물 No.1을 이용한 액정 표시 장치나 비교 장치에 비해 넓은 온도 범위에서 응답 속도가 우수하고 또한 신뢰성도 우수한 액정 표시 장치를 제조할 수 있었다.

또한, 고분자 안정화 공정에서의 자외선의 조사는, 계속적인 1회의 조사로 실시하는 것보다도, 간헐적으로 복수회의 조사로 실시하는 쪽이 바람직한 것도 확인되었다. 즉, 액정 조성물 No.2에 대한 간헐적인 자외선 조사에 의해 액정층(30)을 형성한 경우, 그 액정층(30)을 구비한 액정 표시 장치의 20℃에서의 응답 시간은 32㎳로 되어, 보다 큰 개선이 보였다.

이 경우, 액정층(30) 중 컬러 필터 기판(제2 기판(20))측이나 중심부에 잔존하고 있는 중합 개시제가, 복수회의 자외선 조사 중간 중간에(즉, 자외선이 조사되지 않는 인터벌) 확산되어 TFT 기판(제1 기판(10))측에 재분배되기 때문에, 자외선 조사를 재개하면, 다시 그 TFT 기판(제1 기판(10))측에서 우선적으로 중합이 진행되어, 고분자를 편재시키는 것이 가능하게 된다고 생각되었다.

<실시예 3>

전술한 실시예 1과 마찬가지로, IPS 방식의 액정 표시 장치를 제조하였다. 단, 중합성 모노머, 용해 파라미터가 12.4(cal/㎤)^0.5인 중합 개시제 및 액정 L로 구성되는 액정 조성물(이하, 「액정 조성물 No.3」라고 함)을 이용하여 액정층(30)을 형성하였다.

즉, 중합 개시제로서는, 용해 파라미터가 12.4(cal/㎤)^0.5인 2-히드록시-2-메틸프로피오페논(다로큐어 1173, 나가세 산업 주식회사)을 이용하였다. 중합성 모노머 및 액정 L로서는, 전술한 실시예 1과 마찬가지로, 2관능성 아크릴 모노머 및 불소계 네마틱 액정 조성물을 각각 이용하였다.

이 액정 조성물 No.3에서의 중합성 모노머, 중합 개시제 및 액정 L의 중량 비율은 각각, 1.0중량％, 0.05중량％, 98.95중량％이었다.

그리고, 액정 조성물 No.3를 이용하여 제조된 액정 표시 장치에서의 응답 속도를 전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과, 20℃에서, 모체 액정을 사용한 비교 장치의 응답 시간(τ_off)은 전술한 대로 40㎳이었던 것에 대하여, 액정 조성물 No.3를 사용한 액정 표시 장치의 응답 시간은 33㎳로, 개선이 보였다.

또한, 0℃에서는, 비교 장치의 응답 시간은 전술한 대로 150㎳이었던 것에 대하여, 액정 조성물 No.3를 사용한 액정 표시 장치의 응답 시간은 131㎳로, 역시 개선이 보였다.

즉, 액정 조성물 No.3를 사용한 액정 표시 장치에서의 응답 시간의 개선 효과는, 전술한 실시예 1에서 얻어진 효과에 비해 우수한 것이었다. 또한, 액정 조성물 No.3를 사용한 액정 표시 장치에서도, 전압 유지율의 저하는 없어 실용상 문제가 없는 것이 나타났다.

이와 같이, 자외선 흡수제를 함유하는 액정 조성물 No.3를 이용하여 액정층(30)을 형성함으로써, 가장 효과적인 TFT 기판(제1 기판(10))측의 피브릴 밀도를 선택적으로 높일 수 있었다. 그리고, 이 결과, 액정 표시 장치의 응답 시간이 효과적으로 개선되었다고 생각되었다.

즉, 용해 파라미터가 큰 중합 개시제를 함유하는 액정 조성물 No.3를 사용하여 액정 L의 고분자 안정화를 행함으로써, TFT 기판(제1 기판(10))측에 고분자쇄가 편재되어 형성되어, 전술한 액정 조성물 No.1을 이용한 액정 표시 장치나 비교 장치에 비해 넓은 온도 범위에서 응답 속도가 우수하고 또한 신뢰성도 우수한 액정 표시 장치를 제조할 수 있었다.

<실시예 4>

전술한 실시예 1과 마찬가지로, IPS 방식의 액정 표시 장치를 제조하였다. 즉, 전술한 실시예 1에서 이용된 액정 조성물 No.1을 이용하여 액정층(30)을 형성하였다.

단, TFT 기판인 제1 기판(10)에 형성되는 배향막(11)의 용해 파라미터와, 컬러 필터 기판인 제2 기판(20)에 형성되는 배향막(21)의 용해 파라미터는 서로 상이하고, 각각, 12.4(cal/㎤)^0.5 및 10.9(cal/㎤)^0.5이었다. 즉, 제1 기판(10)측의 배향막(11)의 용해 파라미터는, 제2 기판(20)측의 배향막(21)의 용해 파라미터보다 크고, 또한 12.0(cal/㎤)^0.5 이상이었다.

제1 기판(10)측의 배향막(11)을 구성하는 폴리이미드는, 테트라카르복실산 2무수물로서 n-헥산 테트라카르복실산 2무수물, 디아민 유도체로서 페닐렌 디아민을 이용하여, 이들을 중합시킴으로써 생성된 주골격을 갖는 폴리이미드이었다.

제2 기판(20)측의 배향막(21)을 구성하는 폴리이미드는, 테트라카르복실산 2무수물로서 n-헥산 테트라카르복실산 2무수물, 디아민 유도체로서 1, 6-디아미노헥산을 이용하여, 이들을 중합시킴으로써 생성된 주골격을 갖는 폴리이미드이었다.

또한, 중합 개시제로서 이용한 2, 2-디에톡시-페닐-아세토페논의 용해 파라미터는, 전술한 대로 10.7(cal/㎤)^0.5이었다.

그리고, 용해 파라미터가 상이한 배향막(11, 21)을 구비한 액정 표시 장치에서의 응답 속도를 전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과, 20℃에서, 모체 액정을 사용한 비교 장치의 응답 시간(τ_off)은 전술한 대로 40㎳이었던 것에 대하여, 용해 파라미터가 상이한 배향막(11, 21)을 구비한 액정 표시 장치의 응답 시간은 31㎳로, 개선이 보였다.

또한, 0℃에서는, 비교 장치의 응답 시간은 전술한 대로 150㎳이었던 것에 대하여, 용해 파라미터가 상이한 배향막(11, 21)을 구비한 액정 표시 장치의 응답 시간은 131㎳로, 역시 개선이 보였다.

즉, 용해 파라미터가 상이한 배향막(11, 21)을 구비한 액정 표시 장치에서의 응답 시간의 개선 효과는, 전술한 실시예 1에서 얻어진 효과에 비해 우수한 것이었다. 또한, 이 액정 표시 장치에서도, 전압 유지율의 저하는 없어 실용상 문제가 없는 것이 나타났다.

이와 같이, 그 용해 파라미터가, 제2 기판(20)측의 배향막(21)의 용해 파라미터보다 크고, 또한 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 TFT 기판(제1 기판(10))측의 배향막(11)을 구비함으로써, 가장 효과적인 그 TFT 기판(제1 기판(10))측의 피브릴 밀도를 선택적으로 높일 수 있었다. 그리고, 이 결과, 액정 표시 장치의 응답 시간이 효과적으로 개선되었다고 생각되었다.

즉, 용해 파라미터가 큰 배향막(11)을 사용한 액정 표시 장치에서 액정 L의 고분자 안정화를 행함으로써, TFT 기판(제1 기판(10))측에 고분자쇄가 편재되어 형성되어, 전술한 액정 조성물 No.1을 이용한 액정 표시 장치나 비교 장치에 비해 넓은 온도 범위에서 응답 속도가 우수하고 또한 신뢰성도 우수한 액정 표시 장치를 제조할 수 있었다.

또한, 본 발명은, 전술한 예에 한정되지 않는다. 즉, 전술한 예에서는, 액정 L이 IPS 방식으로 구동되는 액정 표시 장치에서의 응답 속도의 개선에 대하여 주로 기재하였다. 그러나, 이 개선의 원인은 고분자 안정화에 의한 액정 조성물의 탄성률 향상에 있다고 추측되기 때문에, 예를 들면, VA 방식, TN 방식, STN 방식, OCB 방식, FFS 방식 등의 다른 방식의 액정 표시 장치에서도, 넓은 온도 영역에서 응답 속도가 개선되고 또한 신뢰성도 우수한 것은 물론이다.

또한, 진공 봉입이 아니라, ODF(적하 봉입)에 의해 액정 조성물을 봉입함으로써 액정층(30)을 형성한 경우라도, 마찬가지로, 넓은 온도 범위에서 응답 속도가 우수하고 또한 신뢰성도 우수한 액정 표시 장치를 제공하는 것도 물론이다.

본 발명에 따르면, 예를 들면, 휴대 전화나 카 내비게이션 등의 소형의 액정 표시 장치가 사용될 수 있는 넓은 온도 범위에서 응답 속도가 우수하고 또한 신뢰성도 우수한 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

현재 본 발명의 특정 실시예인 것으로 간주되는 실시예들이 설명되어 있지만, 다양한 변경들이 그것에 행해질 수 있다는 것은 당연하고, 첨부된 청구항들이 본 발명의 정신 및 범위에 속하는 것으로서 모든 그러한 변경들을 포함한다는 것이 의도된다.

1 : 액정 표시 장치
10 : 제1 기판
11, 21 : 배향막
12, 22 : 편광판
23 : 컬러 필터
30 : 액정층
31, 33 : 제1 부분
32, 34 : 제2 부분
35 : 제3 부분
40 : 전극군
41 : 화소 전극
42 : 공통 전극
50 : 박막 트랜지스터
51 : 소스 전극
52 : 드레인 전극
53 : 아몰퍼스 실리콘층
54 : 게이트 전극
60 : 패널부
61 : 시일부
62 : 액정 주입구

Claims

적어도 한쪽에 액정을 구동하는 전극군이 형성된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판에 협지된 액정층을 구비한 액정 표시 장치의 액정층을 형성하는 액정 조성물으로서,
액정과, 광 중합성 모노머와 용해 파라미터가 12.0(cal/㎤)^0.5 이상인 중합 개시제를 함유하고,
상기 광 중합성 모노머는, 중합함으로써 상기 액정층에 함유된 고분자를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제1항에 있어서,
상기 액정층에서의 상기 고분자의 함유량은, 2.0중량％ 이하인 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 기판이, 상기 전극군이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 구비하고, IPS 방식의 액정 표시 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제1항에 있어서,
자외선 흡수제를 더 함유하고,
상기 광 중합성 모노머는, 상기 자외선 흡수제와 함께 자외선이 조사되고, 중합함으로써, 상기 액정층에 함유된 고분자를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제4항에 있어서,
상기 자외선 흡수제는, 액정성의 자외선 흡수제인 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제5항에 있어서,
상기 자외선 흡수제는, 그 분자 중에 터페닐기 또는 쿼터페닐기를 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제1항에 있어서,
상기 중합 개시제는, 액정성의 중합 개시제인 것을 특징으로 하는 액정 조성물.