KR101993343B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밝은 표시를 위해서 액정 분자가 움직이기 쉬워도 화상 표시를 정지할 때의 응답성이 높은, 횡 방향의 전기장을 부여함으로써 액정을 움직이는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제 1 배향막이 형성된 제 1 기판과, 제 2 배향막이 형성된 제 2 기판과, 액정층을 구비한다. 제 1 배향막 및 제 2 배향막 중 적어도 일방은, 강앵커링 부분과 약앵커링 부분을 가지고, 강앵커링 부분은, 약앵커링 부분과 비교해서 전기장이 부여되었을 때 액정 분자에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하다. 강앵커링 부분과 약앵커링 부분은, 구동 전극층의 전극에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편 전극에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재한다.

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}
본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 구동 방식으로서, TN(Twisted Nematic), IPS(In-Plane Switching), FLC(Ferroelectric Liquid Crystal), FFS(Fringe Field Switching) 등의 방식이 있다. 이 중에서 IPS 방식 및 FFS 방식은, 2장의 기판 사이에 충전된 액정 분자에 대해서, 기판에 평행한 방향(횡 방향)의 전기장을 부여함으로써, 액정 분자의 배향 방향을 변화시켜 표시를 수행하고 있다. 이러한 IPS 방식 및 FFS 방식의 액정 표시 장치는, 시각 특성이 뛰어나 휴대 전화, 텔레비전 등을 비롯한 폭넓은 기기에 적용되고 있다.
기존의 액정 표시 장치에서 액정 분자는, 전기장이 부여되지 않은 상태에 있어서, 소정의 방향을 따라서 배열되도록 액정 분자의 배향 방향이 결정되고 있다. 액정 분자는, 전기장 부여를 정지시키면 전기장에 의해 변위된 액정 분자의 배향이 원래 배향 상태, 즉 전압 비인가 시의 배향 상태로 회복된다.
액정 분자의 배향 방향을 더욱 강하게 구속하는 방법으로서, 기판 상에 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막을 형성하고, 레이온과 면 등의 천에 의해 배향막의 표면을 소정의 방향으로 문지르는 방법(러빙법)과, 편광 자외선을 조사하여 폴리이미드막 표면에 이방성을 발생시키는 수법(광 배향법) 등이 채용되고 있다. 이들 처리에 의해, 배향막 부근 액정 분자는 배향막에 강하게 속박되고 일정 방향으로 배향된다. 러빙법과 광 배향법에 의해 형성된 배향막으로 액정 분자에 강한 구속력을 부여함으로써 액정 분자를 일정 방향으로 배향한 구성에서는, 화상 표시를 정지하기 위해서 전기장 부여를 정지시키면 액정 분자는 배향막의 강한 구속력에 의해 변위된 액정 분자의 배향이 신속히 원래 배향 상태로 돌아간다.
러빙법과 광 배향법에 의해 형성된 배향막을 가지는 IPS 방식 및 FFS 방식의 액정 표시 장치에서는, 전기장이 부여되면 배향막으로부터 먼 액정 분자가 나선상으로 꼬임으로써 복굴절이 생기고 화상이 표시된다. 그러나 전극 바로 위에서는, 기판에 대해서 평행한 전기장이 발생하기 어렵기 때문에 배향막으로부터 멀어도 액정 분자가 움직이기 어렵고 빛 투과를 저해하기 때문에 밝은 표시를 할 수 없다.
한편 외부장(전기장, 자기장 등)에 의해 액정 분자의 배향 방향을 소망하는 방향으로 향하게 하고, 그 상태를 유지하는(메모리하는) 방법도 제안되고 있다. 이러한 동작을 실현하기 위해서는 기판 표면의 배향 강제력(앵커링)을 없앨 필요가 있다. 이와 같이 앵커링을 약하게 하는 구성의 관련 기술로서 특허문헌 1(일본특허공개공보 2014-215421호)이 제안되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 구성은, 평탄화 처리를 실시한 기판에 폴리머 브러시를 형성하고, 이 기판 사이에 액정을 협지한 액정셀에 있어서, 폴리머 브러시와 액정의 공존부의 Tg(유리전이온도)보다 높고 동시에 공존부의 형상을 자유롭게 변동시킬 수 있는 온도로 가열함으로써 제로면 앵커링 상태를 실현하는 것이다.
특허문헌 1에 기재된 액정 표시 장치에 있어서는 앵커링이 약하기 때문에 전기장이 부여되면 액정 분자가 움직이기 쉽다. 따라서 전극의 바로 위에서 기판에 대해서 평행하고 미약한 전기장이 발생하면 액정 분자가 움직일 수 있고, 빛이 투과되기 쉬워, 밝은 표시를 할 수 있다.
그러나 특허문헌 1에 기재된 액정 표시 장치에 있어서는, 배향막에 의한 액정 분자에 대한 구속력이 약하기 때문에 화상 표시를 정지하기 위해서 전기장 부여를 정지시켜도 액정 분자의 배향이 원래 배향 상태로 회복하는데 시간이 걸린다. 이와 같은 배경으로부터, 화상의 표시를 정지할 때 높은 응답성이 요구되고 있다.
본 발명은 밝은 표시를 위해 액정 분자가 움직이기 쉬워도 화상 표시를 정지할 때의 응답성이 높은, 횡 방향의 전기장을 부여함으로써 액정을 움직이는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제 1 배향막이 형성된 제 1 기판과, 상기 제 1 배향막에 대해서 간격을 두고 대향하도록 배치되는 제 2 배향막이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막 사이에 배치되고, 액정 분자가 구동됨으로써 빛을 투과 또는 차단하는 액정층과, 상기 제 1 기판에 설치되고, 상기 액정 분자에 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판에 평행한 방향의 전기장을 부여하는 구동 전극층을 구비하고, 상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 중 적어도 일방은 강앵커링 부분과 약앵커링 부분을 가지며, 상기 강앵커링 부분은 상기 약앵커링 부분에 비해서 상기 전기장이 부여되었을 때 상기 액정 분자에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하며, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분은, 상기 구동 전극층의 전극에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편 상기 전극에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재한다.
상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 모두 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분을 가져도 되고, 상기 제 1 배향막에 있어서, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분은, 상기 구동 전극층의 전극에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편 상기 전극에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재해도 되고, 상기 제 2 배향막에 있어서, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분은, 상기 구동 전극층의 전극에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편 상기 전극에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재해도 된다.
혹은 상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 중 일방에는, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분이 혼재해도 되고, 상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 중 타방이 강앵커링 부분으로부터 구성되어 있어도 된다. 바람직하게는 상기 제 1 배향막에는, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분이 혼재하고, 상기 제 2 배향막이 강앵커링 부분으로부터 구성되어 있다.
상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분이 혼재하는 배향막의 총면적에 있어서, 상기 약앵커링 부분의 면적이 70 % ~ 90 %이어도 된다.
상기 초기 배향 방향은, 상기 전기장이 부여되지 않을 때의 액정 분자의 배향 방향으로서, 상기 제 1 배향막 측과 상기 제 2 배향막 측에서 동일한 방향이어도 된다.
상기 전기장을 부여한 상태에서, 상기 제 2 배향막 측으로부터 상기 제 1 배향막 측을 향해서 상기 액정층의 상기 초기 배향 방향에 대한 상기 액정 분자의 배향 방향의 변위 각도가 점차 커지도록 해도 된다.
상기 액정층에 키랄제가 첨가되어 있지 않도록 해도 된다.
본 발명에 있어서는, 횡 방향의 전기장을 부여함으로써 액정을 움직이는 액정 표시 장치에 있어서, 밝은 표시를 위해 액정 분자가 움직이기 쉬워도 화상 표시를 정지할 때의 응답성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 액정층에서의 화상 비표시 시의 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치의 제 2 배향막(강앵커링 배향막) 측 액정 분자의 배향 방향을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치의 화상 표시 시의 제 1 배향막(약앵커링 배향막) 측 액정 분자의 배향 방향을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1의 액정 표시 장치의 제 1 배향막의 약앵커링 부분의 폴리머 브러시의 예를 도시한 모식적 단면도이다.
도 6은 도 1의 액정 표시 장치의 제 1 배향막의 제조 방법 일례의 공정을 도시한 도면이다.
도 7은 제 1 실시형태에 따른 실험 결과를 도시한 표이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8의 액정 표시 장치의 액정층에서의 화상 비표시 시의 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 변형예에 따른 액정 표시 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 변형예에 따른 액정 표시 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 12은 본 발명의 다른 변형예에 따른 액정 표시 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
<제 1 실시형태>
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도면을 참조해서 상세히 설명한다.
액정에는, 유전율 이방성이 양(正)인 포지티브형과, 유전율 이방성이 음(負)인 네거티브형이 존재한다. 포지티브형 액정은, 유전적 성질이 액정 분자의 장축 방향으로 크고 장축 방향에 직교하는 방향으로 작다. 네거티브형은, 유전적 성질이 액정 분자의 장축 방향으로 작고 장축 방향에 직교하는 방향으로 크다. 본 실시형태에서는 포지티브형, 즉 유전율 이방성이 양인 액정을 사용한 사례에 대하여 설명한다.
또한 액정 분자의 배향 방향을 제어하기 위한 배향막으로서, 액정 분자의 배향 방향을 구속하는 힘이 약한 약앵커링 배향막이 알려져 있다(특허문헌 1). 본 발명에서는, 서로 대향하는 배향막 중 적어도 일방에, 액정 분자의 배향 방향을 구속하는 힘이 강한 강앵커링 부분과, 액정 분자의 배향 방향을 구속하는 힘이 약한 약앵커링 부분이 혼재한다.
도 1 및 도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 IPS 구동 방식의 액정 표시 장치(10)의 개략 구성을 도시한 단면도로, 도 1은 액정층에서의 화상 표시 시(전기장을 부여한 상태) 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시하고, 도 2는 액정층에서의 화상 비표시 시(전기장을 부여하지 않은 상태) 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시한다. 도 3 및 도 4는, 제 1 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자의 배향 방향을 도시한 평면도이다. 도 1 및 도 4에 있어서 점선은 전기장을 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이 액정 표시 장치(10)는, 액정 패널(11)과 액정 패널(11)에 빛을 제공하는 백라이트 유닛(12)을 구비한다.
백라이트 유닛(12)은, 액정 패널(11)의 배면에 설치된 광원(도시하지 않음)으로부터 입력되는 빛을, 액정 패널(11)의 배면(11r) 측으로부터 표면(11f) 측을 향해서 균일하게 조사한다. 백라이트 유닛(12)은, 예를 들면 그 일측 단부에 설치된 광원(도시하지 않음)으로부터 입력되는 빛을, 액정 패널(11)의 표면(11f)과 평행한 방향으로 전파하는 한편 전파된 빛을 액정 패널(11)의 배면(11r) 측으로부터 표면(11f) 측을 향해서 조사하는 이른바 엣지라이트형이어도 된다. 혹은 백라이트 유닛(12)은, 액정 패널(11)의 배면(11r) 측에 설치된 광원으로부터 입력되는 빛을 액정 패널(11)의 배면(11r) 측으로부터 표면(11f) 측을 향해서 조사하는 이른바 직하형이어도 된다.
액정 패널(11)은, 기판(제 1 기판, 13A), 기판(제 2 기판, 13B), 편광판(제 1 편광판, 14A), 편광판(제 2 편광판, 14B), 구동 전극층(15), 제 1 배향막(16), 제 2 배향막(17), 액정층(18)을 구비한다.
기판(13A, 13B)은 각각 유리 혹은 수지 등의 기판으로 이루어지고, 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 배치되어 있다.
편광판(14A)은, 백라이트 유닛(12) 측에 배치된 기판(13A)에 있어서, 백라이트 유닛(12)에 대향하는 측 또는 백라이트 유닛(12)과는 반대 측에 설치되어 있다. 편광판(14B)은, 백라이트 유닛(12)으로부터 이간된 측에 배치된 기판(13B)에 있어서 백라이트 유닛(12)과는 반대측 또는 백라이트 유닛(12)에 대향하는 측에 설치되어 있다.
이들 편광판(14A, 14B)은, 그 투과축 방향이 서로 직교하도록 직교 니콜 방식으로 배치되어 있다. 예를 들면 편광판(14A, 14B)의 투과축 방향은, 기판(13B)에 평행한 방향 X로 설정되어 있다.
이 실시형태에서는, 구동 전극층(15)은, 백라이트 유닛(12) 측 기판(13A)에 있어서, 백라이트 유닛(12)으로부터 이간된 측에 설치되어 있다. 구동 전극층(15)은, 기판(13A) 표면에 배열된 복수 개의 전극선(20A)을 가진다. 도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이 각 전극선(20A)은, 그 장축 방향이 예를 들면 기판(13A) 표면에 평행한 면 내에서 방향 Y를 따라서 연장되도록 직선상으로 형성되어 있다. 구동 전극층(15)에서는, 이러한 전극선(20A)이, 기판(13A) 표면에 평행한 면 내에서 방향 Y에 직교하는 방향 X를 따라서 일정 간격마다 배열되어 있다.
도 1 및 도 4에 도시한 것과 같이 이러한 구동 전극층(15)에 있어서는, 구동 전극층(15)의 각 전극선(20A)에 미리 설정한 전압이 부여되면 서로 인접하는 전극선(20A) 사이에서, 서로 인접하는 이들 전극선(20A)끼리를 연결하는 방향, 즉 기판(13A, 13B)에 평행한 방향 X의 전기장이 생성된다.
이 실시형태에서 제 1 배향막(16)은, 백라이트 유닛(12) 측 기판(13A)에 있어서, 백라이트 유닛(12)으로부터 이간된 측에 형성되고, 제 2 배향막(17)은, 백라이트 유닛(12)으로부터 이간된 측의 기판(13B)에 있어서의 백라이트 유닛(12)에 대향하는 측에 형성되어 있다.
제 1 배향막(16) 및 제 2 배향막(17)은, 전기장이 부여되지 않았을 때 액정층(18)의 포지티브형 액정 분자(Lp)를, 그 장축 방향(초기 배향 방향)이, 기판(13A, 13B) 표면에 평행한 면 내의 소정의 배향 방향(도 1에서는 방향 Y)에 거의 일치하도록 배향 방향이 설정되어 있다. 액정 분자의 초기 배향 방향은, 제 1 배향막(16) 측과 제 2 배향막(17) 측에서 동일한 방향이다(즉, 액정 분자는 호모지니어스 배향이다).
제 2 배향막(17)은 제 1 배향막(16)에 비교해서 전기장이 부여되었을 때 액정 분자(Lp)에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하다. 제 1 배향막(16)은, 전기장이 부여되었을 때 액정 분자에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 약하다.
액정층(18)은, 제 1 배향막(16)과 제 2 배향막(17) 사이에, 다수의 액정 분자(Lp)가 충전됨으로써 형성되어 있다. 액정층(18)은, 구동 전극층(15)을 구성하는 각 전극선(20A)에 전압이 부여됨으로써 발생하는 전기장에 의해, 액정 분자(Lp)의 배향 방향이 변하고 구동된다. 이와 같이 해서 액정 분자(Lp)의 배향이 변함으로써 액정층(18)은, 백라이트 유닛(12)으로부터 공급되는 빛을 부분적으로 투과하거나 차단하거나 함으로써 표시 화상을 생성한다.
도 1은, 구동 전극층(15)이 구동되어 액정 분자(Lp)에 전기장이 부여되었을 때(즉 액정층(18)에서 화상이 표시될 때) 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시하고, 도 2는, 액정 분자(Lp)에 전기장이 부여되지 않을 때(즉 액정층(18)에서 화상이 표시되지 않을 때) 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시한다. 상기한 대로 액정층(18)에 전기장이 부여되지 않을 때 액정 분자의 초기 배향 방향은, 도 2에 도시한 것과 같이 방향 Y이다.
제 2 배향막(17)은, 전기장이 부여되었을 때 액정 분자(Lp)에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하다. 따라서 전압이 부여되고 전기장이 생성되어도 액정층(18)에 있어서 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Lp)가, 그 장축 방향을, 기판(13A, 13B) 표면을 따른 면 내에서, 제 2 배향막(17)의 배향 처리 방향(방향 Y)에 거의 일치시킨 초기 배향 상태를 유지한다. 도 3은, 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Lp)의 배향 방향을 도시한다. 도 1 및 도 2의 비교로부터 명백하듯이 구동 전극층(15)이 구동되어도 구동되지 않아도, 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Lp)의 배향 방향은 초기 배향 방향으로부터 거의 변하지 않는다.
이에 반해서 제 1 배향막(16)은, 전기장이 부여되었을 때 액정 분자에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 약하다. 전기장이 생성되었을 때 부여된 전압이 문턱값을 초과하면 도 1에 도시한 것과 같이 제 1 배향막(16) 측에서는, 액정 분자(Lp)의 배향 방향이, 기판(13A, 13B)에 평행한 면 내에서, 초기 배향 방향으로부터 전기장의 크기에 따라서 변한다. 액정 분자(Lp)는 양의 유전율 이방성을 가지고, 전기장 방향에 대해서 평행하게 배향하기 쉽기 때문이다. 한편 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Lp)의 배향 방향은, 전기장이 있어도 없어도 초기 배향 방향과 거의 동일하므로, 구동 전극층(15)이 구동될 때에는, 도 1에 도시한 것과 같이 제 2 배향막(17) 측으로부터 제 1 배향막(16) 측을 향해서, 액정층(18)의 초기 배향 방향에 대한 액정 분자(Lp)의 배향 방향의 변위 각도가 점차 커진다. 도 4는, 구동 전극층(15)이 구동될 때의 제 1 배향막(16) 측 액정 분자(Lp)의 배향 방향을 도시한다.
한편 전기장이 생성되지 않을 때에는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이 제 1 배향막(16) 측에서는, 액정 분자(Lp)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태를 유지한다(또는 초기 배향 방향으로 배향된 상태가 된다). 이 때 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Lp)의 배향 방향은, 초기 배향 방향과 거의 동일하므로 액정층(18) 전체에 있어서는 모든 액정 분자(Lp)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태이다.
제 2 배향막(17)은, 예를 들면 이하와 같이 해서 형성한다. 우선 기판(13B) 상에 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막을 형성한다. 그 후 레이온과 면 등으로 이루어지는 천을 감은 롤러를, 회전 수 및 롤러와 기판(13B)의 거리를 일정하게 유지한 상태에서 회전시켜, 배향막 표면을 소정의 방향으로 문지른다(러빙법). 혹은 편광 자외선을 조사하여 폴리이미드로 이루어지는 배향막 표면에 이방성을 발생시킨다(광 배향법). 러빙법, 광 배향법 등에 의해 배향 방향이 설정된 제 2 배향막(17)은, 액정 분자(Lp)에 대해서 제 1 배향막(16)보다 강한 배향 강제력을 부여한다.
한편 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이 제 1 배향막(16)은, 강앵커링 부분(16A)과 약앵커링 부분(16B)을 가진다. 도 1 및 도 2의 제 1 배향막(16)에 있어서, 해칭된 부분이 강앵커링 부분(16A)이고, 해칭되지 않은 부분이 약앵커링 부분(16B)이다. 제 1 배향막(16)에 있어서, 강앵커링 부분(16A)과 약앵커링 부분(16B)은 랜덤하게 혼재한다. 따라서 강앵커링 부분(16A)과 약앵커링 부분(16B)은, 구동 전극층(15)에 있어서의 전극선(20A)에 중첩되는 위치에서 랜덤하게 혼재하는 한편 전극선(20A)에 중첩되지 않는 위치에서도 랜덤하게 혼재한다.
강앵커링 부분(16A)은, 제 2 배향막(17)과 동일하거나 또는 유사한 성질을 가지고, 약앵커링 부분(16B)에 비해서 전기장이 부여되었을 때 액정 분자(Lp)에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하다.
한편 약앵커링 부분(16B)은, 전기장이 부여되었을 때 액정 분자(Lp)에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 약하고, 바람직하게는 구속력이 10-5J/m2 미만이다. 약앵커링 부분(16B)은, 예를 들면 폴리머 브러시를 가진다. 폴리머 브러시는, 일단이 기판(13A) 표면에 고정되고, 타단이 기판(13A) 표면으로부터 이간되는 방향으로 연장된 그래프트 폴리머 사슬에 의해 형성된다. 폴리머 브러시의 Tg(유리전이온도)는 바람직하게는 -5℃ 이하이다.
도 5는, 약앵커링 부분(16B)으로서 기판에 형성한 폴리머 브러시의 예를 도시한 단면도이다. 도 5에 도시한 것과 같이 액정 분자(Lp)는, 기판(13A) 상에 형성된 폴리머 브러시(2)의 표층 부분에 침투해 있고, 액정 분자(Lp)와 접한 폴리머 브러시(2)의 표층 부분은 팽윤되어 있다(도면 중에서는 팽윤된 상태는 도시하지 않는다).
본 명세서에 있어서는, 액정 분자(Lp)가 침투한 폴리머 브러시(2)의 부분을 공존부(4)로서 나타내고, 액정 분자(Lp)가 침투하지 않은 폴리머 브러시(2)의 부분을 폴리머 브러시층(3)으로서 나타낸다. 또한 도 5에서는, 본 발명을 이해하기 쉽게 하는 관점에서 공존부(4)와 폴리머 브러시층(3)을 명확히 구별하여 나타냈지만, 실제로는 공존부(4)와 폴리머 브러시층(3)의 경계를 구별하는 것은 어렵다.
상기한 것과 같은 폴리머 브러시(2)를 사용함으로써, 공존부(4)의 Tg(유리전이온도)가, 상온보다 상당히 낮은 온도가 되므로 상온에 있어서 공존부(4)의 형상을 자유롭게 변동시킬 수 있다. 따라서 공존부(4)와 액정 분자(Lp)의 경계에 있어서 공존부(4)의 상태가 변하고, 기판(13A)에 대해서 거의 평행하게 액정 분자(Lp)를 배향하면서 기판(13A)에 대해서 평행한 면 내에서는 어느 방향으로도(방향 X로도 방향 Y로도) 배향 강제력을 가지지 않는 상태(제로면 앵커링 상태)를 실현할 수 있다.
기판(13A) 표면은 필요에 따라서 평탄화 처리를 수행해도 된다. 평탄화 처리로서는 특별히 한정되지 않고, 당해 기술 분야에 있어서 공지된 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 평탄화 처리의 예로서는, 기판(13A) 표면에 평탄화막을 형성하는 방법을 들 수 있고, 예를 들면 UV 경화성 투명 수지 등을 기판(13A) 표면에 도포하여 UV 경화하면 된다.
강앵커링 부분(16A)과 약앵커링 부분(16B)이 혼재하는 제 1 배향막(16)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 우선 도 6에 도시한 것과 같이 무극성 부위과 고극성 부위를 가지는 코폴리머(16C)를 기판(13A)에 코팅한다. 코폴리머(16C)는 제 1 배향막(16)의 재료로, 이 단계에서는 강앵커링 부분(16A)과 약앵커링 부분(16B)으로 분리되어 있지 않다. 코폴리머(16C)는, 하기 식으로 나타나는 화학 구조를 가지는 적어도 Ah, Bi 및 Cj를 가지는 공중합체를 포함하는 고분자 재료이다.
<화학식 1>
Figure 112019024880354-pat00013
상기 식에 있어서 P, Q, L, M 및 N은 각각 결합기를 나타낸다. Rs, Rt 및 Ru는 각각 화학기를 나타낸다. Ah, Bi 및 Cj 각각은 적어도 1종류 이상(2종류 이상이어도 3종류 이상이어도 된다)의 화학기이다.
P, Q는 결합기를 나타내고 단일 결합, 에스테르 결합, 에테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합 등의 공유 결합이어도 되고, 이온 결합과 수소 결합과 같은 결합이어도 된다. 공유 결합이 바람직하고, 나아가서는 단일 결합이 바람직하다. 또한 P와 Q는 동일해도 달라도 되지만 동일한 것이 바람직하다.
L, M 및 N은 결합기를 나타내고, 단일 결합, 에스테르 결합, 에테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합 등의 공유 결합이어도 되고, 이온 결합과 수소 결합과 같은 결합이어도 된다. 단일 결합, 에스테르 결합, 에테르 결합, 아미드 결합이 바람직하고, 에스테르 결합, 에테르 결합, 단일 결합이 바람직하며, 에스테르 결합이 특히 바람직하다.
Rs는 무극성 화학기를 가지는 알킬기 등의 화학기이다. C1 ~ C30인 알킬기가 바람직하고 C6 ~ C22인 알킬기가 더욱 바람직하며, C6 ~ C18인 알킬기가 보다 바람직하고, 분기를 가지는 알킬기인 것이 특히 바람직하다.
Rt는 친수성 화학기이다. 수산기, 카르복실기, 폴리에틸렌 글리콜기, 폴리프로필렌 글리콜기를 가지는 화학기인 것이 바람직하다.
Ru는 반응성을 가지는 화학기인 것이 바람직하다. 알콕시드, 아크릴기, 메타크릴기, 이소시아네이트기, 에폭시드기, 옥세탄기, 무수 카르복실기 등이 바람직하다. 알콕시드는 특히 실란 알콕시드가 바람직하다.
x, y, z는 Ah, Bi, Cj기의 비율을 나타내고, x+y+z=1이다. x는 0.5 이상이 바람직하고, y는 0.1 ~ 0.4가 바람직하며, z는 0.1 이하가 바람직하다. 또한 y+z=0.5일 때 y는 0.25 ~ 0.4가 바람직하고, z는 0.1 ~ 0.25가 바람직하다.
코폴리머(16C)를 기판(13A)에 코팅한 후 전 열처리, 후 열처리를 시행하여 제 1 배향막(16)을 완성시킨다. 전 열처리는 코폴리머(16C)로부터 용매를 증발시키는 처리로서, 온실 ~ 100 ℃의 환경에 수십 초 ~ 수분 간 기판(13A)을 배치함으로써 수행된다. 후 열처리는, 제 1 배향막(16) 내의 성분을 가교시키는 처리로서, 100 ℃ ~ 250 ℃의 환경에 수분 ~ 2시간, 기판(13A)을 배치함으로써 수행된다.
용매 증발의 단계에서, 무극성 부위(Rs를 가진다)와 고극성 부위(Rt를 가진다)가 자연스럽게 상분리되고, 후 열처리 후에는 무극성 부위가 약앵커링 부분(16B)이 되며, 고극성 부위가 강앵커링 부분(16A)이 된다.
기판(13A)의 예로서는 어레이 기판을 들 수 있다. 어레이 기판의 예로서는, 액티브 매트릭스 어레이 기판을 들 수 있다. 액티브 매트릭스 어레이 기판은, 일반적으로 유리 기판 상에 게이트 배선 및 소스 배선이 매트릭스상으로 배치되어 있고, 그 교차점 부분에 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 등의 액티브 소자가 형성되고, 액티브 소자에 화소 전극이 접속된 것이다.
기판(13A)에 대향하는 기판(13B)의 예로서는 컬러 필터 기판을 들 수 있다. 컬러 필터 기판은 일반적으로 유리 기판 상에, 불필요한 빛 샘을 방지하기 위해서 블랙 매트릭스를 형성한 후 R(적), G(녹), B(청) 착색층을 패턴 형성하고, 필요에 따라서 보호층을 형성한 것이다. 이들 기판(13B)을 사용하는 경우 기판(13B) 표면에 투명 수지를 도포하여 경화하고 평탄화막을 형성해도 된다.
본 실시형태에 있어서 사용되는 포지티브형 액정 분자(Lp)로서는 특별히 한정되지 않고, 당해 기술 분야에 있어서 공지된 것을 사용할 수 있다. 단, 바람직하게는 하기에 열거하는 화합물로부터 선택된 적어도 1종류의 화합물이 사용될 수 있다. 3종류 이상의 화합물이 병용되는 것이 바람직하다.
<화학식 2>
Figure 112019024880354-pat00014
여기서 R1, R2, R3 각각은, C1 ~ C5인 알킬기 또는 C2 ~ C3인 알켄기이다. R4, R5, R6, R7, R8, R9의 각각은, C1 ~ C5인 알킬기, C1 ~ C4인 알콕시기 또는 C4 ~ C5인 알켄기이다. R10, R11의 각각은 C1 ~ C5의 알킬기이다.
이 실시형태에 있어서는, 횡 방향의 전기장을 부여함으로써 액정을 움직이는 IPS 구동 방식의 액정 표시 장치(10)에 있어서, 밝은 표시를 위해서 액정 분자가 움직이기 쉬워도 화상 표시를 정지할 때의 응답성을 높일 수 있다. 즉 제 1 배향막(16)에 의한 액정 분자(Lp)에 대한 구속력이 약하기 때문에 전극선(20A)의 바로 위에서는 기판(13A, 13b)에 대해서 평행하고 미약한 전기장이 생기면 제 1 배향막(16) 측에서는 액정 분자(Lp)가 움직일 수 있고, 액정 분자(Lp)는 양의 유전율 이방성을 가지므로, 구동 전극층(15)을 구동하면 전기장 방향에 대해서 평행하게 배향하기 쉽기 때문에 액정 패널(11) 전체로서는 빛이 투과되기 쉽고 밝은 표시를 할 수 있다. 한편 제 2 배향막(17)에 의한 액정 분자(Lp)에 대한 구속력이 강하기 때문에 구동 전극층(15)이 구동되어도 구동되지 않아도 제 2 배향막(17) 측에서는 액정 분자(Lp)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태를 유지한다.
그리고 구동 전극층(15)을 구동하지 않고 전기장이 부여되지 않게 되면 제 1 배향막(16) 측에서는 액정 분자(L)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태를 유지한다(또는 초기 배향 방향으로 배향된 상태가 된다). 따라서 화상 표시를 정지할 때의 응답성이 높다. 따라서 이 실시형태에 따른 액정 표시 장치(10)에서는, 밝은 표시를 달성할 수 있는 동시에 화상 표시를 정지할 때의 응답성이 높다.
액정층(18)에는, 초기 상태(전기장이 부여되지 않은 상태)에서 액정 분자(Lp)에 꼬임을 부여하는 키랄제가 포함되어도 된다. 그러나 상기 효과를 촉진하기 위해서 액정층(18)에는 키랄제가 첨가되어 있지 않은 것이 바람직하다.
<실시예>
제 1 실시형태에 따른 액정 표시 장치(10)를 제조하였다(실시예). 액정층(18)에 전기장을 부여하지 않는 상태로부터, 전기장을 액정층(18)에 부여한 경우의 표시 개시 응답 시간 Ton을 구했다. 더욱이 이 액정 표시 장치(10)에 대하여, 표시 상태로부터, 전기장을 해제한 경우의 표시 정지 응답 시간 Toff를 구했다.
또한 비교예 1로서의 액정 표시 장치를 준비했다. 이 액정 표시 장치에서는, 제 1 배향막(16)이 제 1 실시형태의 제 1 배향막(16)과 동일한 강앵커링 배향막이고, 제 2 배향막(17)이 약앵커링 배향막이다. 약앵커링 배향막은, 폴리머 브러시를 가지는 동일한 막으로, 그 조성은 예를 들면 다음 일반식으로 나타난다.
<화학식 3>
Figure 112019024880354-pat00015
이 일반식에 있어서, X는 H 또는 CH3이고, m은 양의 정수이다. R은 탄소 원자 수가 1 ~ 20인 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자 수가 4 ~ 20인 알킬기가 더욱 바람직하며, 탄소 원자 수 6 ~ 18인 알킬기가 더욱더 바람직하다. 또한 분기를 가지는 알킬기도 바람직하게 사용된다.
또한 비교예 2로서의 액정 표시 장치를 준비했다. 이 액정 표시 장치에서는, 제 1 배향막(16)도 제 2 배향막(17)도 제 1 실시형태의 제 1 배향막(16)과 동일한 강앵커링 배향막이다.
비교예 1, 2의 액정 표시 장치에 대해서도 액정층(18)에 전기장을 부여하지 않은 상태로부터, 전기장을 액정층(18)에 부여한 경우의 표시 개시 응답 시간 Ton을 구했다. 더욱이 비교예 1, 2의 액정 표시 장치에 대하여, 표시 상태로부터, 전기장을 해제한 경우의 표시 정지 응답 시간 Toff를 구했다. 더욱이 실시예, 비교예 1, 2의 액정 표시 장치에 대하여 최대 투과율을 측정했다.
상기 실험 결과를 도 7에 도시한다. 도 7에서부터 명백하듯이 비교예 1에 대해서 실시예는, 표시 정지 응답 시간 Toff가 대폭(14.4분의 1로) 단축되었다. 비교예 1의 액정 표시 장치에 있어서는, 제 2 배향막(17)에 의한 액정 분자에 대한 구속력이 약하므로, 화상 표시를 정지하기 위해서 전기장 부여를 정지시켜도 액정 분자의 배향이 원래 배향 상태로 회복하는데 시간이 걸린다. 실시예의 액정 표시 장치는, 제 2 배향막(17)에 의한 액정 분자에 대한 구속력을 약간 강하게 함으로써 액정 분자의 회복을 재촉할 수 있다. 또한 표시 개시 응답 시간 Ton도 대폭(5.6분의 1로) 단축되었다.
실시예의 표시 정지 응답 시간 Toff 및 표시 개시 응답 시간 Ton은, 비교예 2에 비해 뒤떨어진다. 그러나 비교예 2에 대해서, 실시예의 액정 표시 장치에서는 앵커링이 약하기 때문에 전기장이 부여되면 액정 분자가 움직이기 쉽다. 따라서 전극의 바로 위에서 기판에 대하여 평행하고 미약한 전기장이 발생하면 액정 분자가 움직일 수 있고, 빛이 투과되기 쉬우며 밝은 표시를 할 수 있다. 실험 결과에 따르면 실시예의 최대 투과율은 33 %이고, 비교예 1의 36 %와 비교하면 조금 뒤떨어지지만 비교예 2의 24 %와 비교하면 대폭 개선되는 것이 확인되었다.
이상과 같이 밝은 표시를 위해 액정 분자가 움직이기 쉬워도 화상 표시를 정지 및 재개할 때의 응답성이 높은, 횡 방향의 전기장을 부여함으로써 액정을 움직이는 액정 표시 장치가 제조되었다.
강앵커링 부분(16A)과 약앵커링 부분(16B)이 혼재하는 제 1 배향막(16)의 총면적에 있어서, 약앵커링 부분(16B)의 면적이 70 % ~ 90 %이면 바람직하다. 약앵커링 부분(16B)의 면적 비율이 너무 크면 비교예 1과 동일하게 전기장 부여를 정지시켜도 액정 분자의 배향이 원래 배향 상태로 회복하는데 시간이 걸린다. 약앵커링 부분(16B)의 면적 비율이 너무 작으면 비교예 2와 동일하게 투과율이 저하되고, 표시가 어두워진다.
<제 2 실시형태>
도 8 및 도 9는, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 IPS 구동 방식의 액정 표시 장치(10)의 개략 구성을 도시한 단면도로, 도 8은 액정층에서의 화상 표시 시 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시하고, 도 9는 액정층에서의 화상 비표시 시 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시한다. 본 발명의 제 2 실시형태에서는, 포지티브형 액정 대신에 네거티브형 액정을 사용한다. 도 8 및 도 9에 있어서 점선은 전기장을 나타낸다. 제 2 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 도면 중에 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
이 실시형태의 액정 표시 장치(10)는, 액정층(18)을 구성하는 네거티브형 액정 분자(Ln)를 제외하고, 제 1 실시형태의 액정 표시 장치(10)와 거의 동일하다. 단 제 2 배향막(17)은, 액정층(18)의 액정 분자(Ln)를, 그 장축 방향이 기판(13A, 13B) 표면에 평행한 면 내의 소정의 배향 방향(도 8에서는 방향 X)에 거의 일치하도록, 배향 방향이 설정되어 있다.
제 1 실시형태와 동일하게 구동 전극층(15)의 각 전극선(20A)은, 그 장축 방향이 예를 들면 기판(13A) 표면에 평행한 면 내에서 방향 Y를 따라서 연장되듯이 직선상으로 형성되어 있다. 구동 전극층(15)에서는, 이러한 전극선(20A)이, 기판(13A) 표면에 평행한 면 내에서 방향 Y에 직교하는 방향 X를 따라서 일정 간격마다 배열되어 있다.
액정층(18)의 액정 분자(Ln)는, 유전율 이방성이 음이고, 유전적 성질이 장축 방향으로 작고, 장축 방향에 직교하는 방향으로 큰 네거티브형이다.
도 8은, 구동 전극층(15)이 구동되고 액정 분자(Ln)에 전기장이 부여되었을 때(즉 액정층(18)에서 화상이 표시될 때) 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시하고, 도 9는 액정 분자(Ln)에 전기장이 부여되지 않을 때(즉 액정층(18)에서 화상이 표시되지 않을 때) 액정 분자의 배향 방향 분포를 도시한다. 상기한 대로 액정층(18)에 전기장이 부여되지 않을 때 액정 분자의 초기 배향 방향은, 도 9에 도시한 것과 같이 방향 X이다.
제 2 배향막(17)은, 전기장이 부여되었을 때 액정 분자(Ln)에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하다. 따라서 전압이 부여되고 전기장이 생성되어도 액정층(18)에 있어서 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Ln)가 그 장축 방향을, 기판(13A, 13B) 표면을 따른 면 내에서 제 2 배향막(17)의 배향 처리 방향(방향 X)에 거의 일치시킨 초기 배향 상태를 유지한다. 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(L)의 배향 방향은 항상 도 4에 도시한 방향이다. 도 8 및 도 9의 비교로부터 명백하듯이 구동 전극층(15)이 구동되어도 구동되지 않아도, 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Ln)의 배향 방향은 초기 배향 방향으로부터 거의 변하지 않는다.
이에 비해 제 1 배향막(16)은, 전기장이 부여되었을 때 액정 분자에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하다. 전기장이 생성되었을 때 부여된 전압이 문턱값을 초과하면, 도 8에 도시한 것과 같이 제 1 배향막(16) 측에서는, 액정 분자(Ln)의 배향 방향이, 기판(13A, 13B)에 평행한 면 내에서, 초기 배향 방향으로부터 전기장의 크기에 따라서 변한다. 액정 분자(Ln)는 음의 유전율 이방성을 가지고, 전기장 방향에 대해서 수직으로 배향하기 쉽기 때문이다. 한편 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Ln)의 배향 방향은, 전기장이 있어도 없어도 초기 배향 방향과 거의 동일하므로, 구동 전극층(15)이 구동될 때에는 도 8에 도시한 것과 같이 제 2 배향막(17) 측으로부터 제 1 배향막(16) 측을 향해서, 액정층(18)의 초기 배향 방향에 대한 액정 분자(Ln)의 배향 방향 변위 각도가 점차 커진다. 구동 전극층(15)이 구동될 때 제 1 배향막(16) 측 액정 분자(Ln)의 배향 방향은, 도 3에 도시한 방향이다.
한편 전기장이 생성되지 않을 때에는, 도 9 및 도 4에 도시한 것과 같이 제 1 배향막(16) 측에서는, 액정 분자(Ln)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태를 유지한다(또는 초기 배향 방향으로 배향된 상태가 된다). 이 때 제 2 배향막(17) 측 액정 분자(Ln)의 배향 방향은, 초기 배향 방향과 거의 동일하므로, 액정층(18) 전체에 있어서는 모든 액정 분자(Ln)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태이다.
본 실시형태에 있어서 사용되는 네거티브형 액정 분자(Ln)로서는 특별히 한정되지 않고, 당해 기술 분야에 있어서 공지된 것을 사용할 수 있다. 단 바람직하게는 하기에 열거하는 화합물로부터 선택된 적어도 1종류의 화합물이 사용될 수 있다. 3종류 이상의 화합물이 병용되는 것이 바람직하다.
<화학식 4>
Figure 112019024880354-pat00016
여기서 R12, R13, R14, R16, R18, R20, R24 각각은, C1 ~ C5인 알킬기 또는 C2 ~ C3인 알켄기이다. R15, R17, R19, R21, R22, R23, R25, R26, R27의 각각은, C1 ~ C5인 알킬기, C1 ~ C4인 알콕시기 또는 C4 ~ C5인 알켄기이다.
이 실시형태에 있어서는, 횡 방향의 전기장을 부여함으로써 액정을 움직이는 IPS 구동 방식의 액정 표시 장치(10)에 있어서, 밝은 표시를 위해서 액정 분자가 움직이기 쉬워도 화상 표시를 정지할 때의 응답성을 높일 수 있다. 즉 제 1 배향막(16)에 의한 액정 분자(Ln)에 대한 구속력이 약하기 때문에 전극선(20A)의 바로 위에서 기판(13A, 13B)에 대해서 평행하고 미약한 전기장이 생기면 제 1 배향막(16) 측에서는 액정 분자(Ln)가 움직일 수 있고, 액정 분자(Ln)는 음의 유전율 이방성을 가지므로, 구동 전극층(15)을 구동하면 전기장 방향에 대해서 수직으로 배향하기 쉽기 때문에 액정 패널(11) 전체로서는 빛이 투과되기 쉽고 밝은 표시를 할 수 있다. 한편 제 2 배향막(17)에 의한 액정 분자(Ln)에 대한 구속력이 강하기 때문에 구동 전극층(15)이 구동되어도 구동되지 않아도, 제 2 배향막(17) 측에서는 액정 분자(Ln)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태를 유지한다.
그리고 구동 전극층(15)을 구동하지 않고 전기장이 부여되지 않게 되면 제 1 배향막(16) 측에서는 액정 분자(L)가 초기 배향 방향으로 배향된 상태를 유지한다(또는 초기 배향 방향으로 배향된 상태가 된다). 따라서 화상 표시를 정지할 때의 응답성이 높다. 따라서 이 실시형태에 따른 액정 표시 장치(10)에서는, 밝은 표시를 달성할 수 있는 동시에 화상 표시를 정지할 때의 응답성이 높다.
액정층(18)에는, 초기 상태(전기장이 부여되지 않은 상태)에서 액정 분자(Ln)에 꼬임을 부여하는 키랄제가 포함되어도 된다. 그러나 상기 효과를 촉진하기 위해서 액정층(18)에는 키랄제가 첨가되어 있지 않은 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명했지만, 당해 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 가지는 자라면 앞으로 다양한 변형 및 균등한 실시형태가 가능하다.
따라서 본 발명의 권리 범위는 여기에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에서 정의되는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 다양한 변형과 개량 형태도 본 발명에 포함된다.
예를 들면 상기 실시형태에서는, 구동 전극층(15)이 설치된 기판(13A)이 백라이트 유닛(12) 측에 설치되고, 기판(13A)에 대향하는 기판(13B)이 빛의 출사 측에 설치되어 있다. 그러나 도 10에 도시한 것과 같이 구동 전극층(15)이 설치된 기판(13A)이 빛의 출사 측에 설치되고, 기판(13A)에 대향하는 기판(13B)이 백라이트 유닛(12) 측에 설치되어 있어도 된다. 이 경우 컬러 필터는 기판(13A)에 설치된다. 도시하지 않지만, 백라이트 유닛(12)으로부터 빛이 입사되는 기판(13A)에 구동 전극층(15)과 컬러 필터를 함께 설치한 컬러 필터 온 어레이(COA) 방식에도 본 발명을 이용해도 된다.
상기 실시형태에 대해서는, 구동 전극층(15)이 설치된 기판(13A) 측 제 1 배향막(16)에, 강앵커링 부분(16A)과 약앵커링 부분(16B)이 혼재한다. 그러나 도 11에 도시한 것과 같이 제 1 배향막(16)에 더하여 제 2 배향막(17)에도 강앵커링 부분(17A)과 약앵커링 부분(17B)이 혼재해도 된다. 도 11의 예에서는, 제 1 배향막(16)과 동일하게 제 2 배향막(17)에 있어서, 강앵커링 부분(17A)과 약앵커링 부분(17B)은, 구동 전극층(15)의 전극선(20A)에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편, 전극선(20A)에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재한다.
또한 도 12에 도시한 것과 같이 구동 전극층(15)이 설치된 기판(13A) 측의 제 1 배향막(16)을 강앵커링 부분으로만 구성된 강앵커링 배향막으로 하고, 제 2 배향막(17)에만 강앵커링 부분(17A)과 약앵커링 부분(17B)이 혼재해도 된다. 도 12의 예에서도, 제 2 배향막(17)에 있어서, 강앵커링 부분(17A)과 약앵커링 부분(17B)은, 구동 전극층(15)의 전극선(20A)에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편 전극선(20A)에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재한다.
상기 실시형태에서는, 액정 표시 장치(10)는 IPS 구동 방식이지만, 본 발명은 IPS 구동 방식에 한정되지 않고, 액정 분자에, 기판에 평행한 방향(횡 방향)의 전기장을 부여하는 FFS 구동 방식, AFFS(Advanced Fringe Field Switching) 구동 방식의 액정 표시 장치에도 이용 가능하다.
2: 폴리머 브러시 3: 폴리머 브러시층
4: 공존부 10: 액정 표시 장치
11: 액정 패널 11f: 표면
11r: 배면 12: 백라이트 유닛
13A: 기판(제 1 기판) 13B: 기판(제 2 기판)
14A: 편광판(제 1 편광판) 14B: 편광판(제 2 편광판)
15: 구동 전극층 16: 제 1 배향막
16A, 17A: 강앵커링 부분 16B, 17B: 약앵커링 부분
17: 제 2 배향막 18: 액정층
20A: 전극선 Lp: 포지티브형 액정 분자
Ln: 네거티브형 액정 분자

Claims (13)

  1. 제 1 배향막이 형성된 제 1 기판과,
    상기 제 1 배향막에 대해서 간격을 두고 대향하도록 배치되는 제 2 배향막이 형성된 제 2 기판과,
    상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막 사이에 배치되고, 액정 분자가 구동됨으로써 빛을 투과 또는 차단하는 액정층과,
    상기 제 1 기판에 설치되고, 상기 액정 분자에 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판에 평행한 방향의 전기장을 부여하는 구동 전극층을 구비하고,
    상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 중 적어도 일방은 강앵커링 부분과 약앵커링 부분을 가지며, 상기 강앵커링 부분은 상기 약앵커링 부분에 비해서 상기 전기장이 부여되었을 때 상기 액정 분자에 대해서 초기 배향 방향을 유지하는 구속력이 강하며,
    상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분은, 상기 구동 전극층의 전극에 중첩되는 위치 및 상기 전극에 중첩되지 않는 위치에서 랜덤하게 혼재하며,
    상기 약앵커링 부분은 폴리머 브러시로 구성되고 상기 강앵커링 부분은 폴리이미드계 물질로 구성되는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 모두 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분을 가지고,
    상기 제 1 배향막에 있어서, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분은, 상기 구동 전극층의 전극에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편 상기 전극에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재하며,
    상기 제 2 배향막에 있어서, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분은, 상기 구동 전극층의 전극에 중첩되는 위치에서 혼재하는 한편 상기 전극에 중첩되지 않는 위치에서도 혼재하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 중 일방에는, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분이 혼재하고,
    상기 제 1 배향막 및 상기 제 2 배향막 중 타방이 강앵커링 부분으로부터 구성되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 배향막에는, 상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분이 혼재하고,
    상기 제 2 배향막이 강앵커링 부분으로부터 구성되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강앵커링 부분과 상기 약앵커링 부분이 혼재하는 배향막의 총면적에 있어서, 상기 약앵커링 부분의 면적이 70 % ~ 90 %인 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초기 배향 방향은, 상기 전기장이 부여되지 않을 때의 액정 분자의 배향 방향으로서, 상기 제 1 배향막 측과 상기 제 2 배향막 측에서 동일한 방향인 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기장을 부여한 상태에서, 상기 제 2 배향막 측으로부터 상기 제 1 배향막 측을 향해서, 상기 액정층의 상기 초기 배향 방향에 대한 상기 액정 분자의 배향 방향의 변위 각도가 점차 커지는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층에 키랄제가 첨가되어 있지 않은 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 약앵커링 부분은 제로면 앵커링상태를 형성하여 상기 기판의 평행한 면내에서 어느 방향으로도 배향 강제력을 가지지 않는 액정 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 브러시는,
    액정 분자가 침투하는 공존부; 및
    액정 분자가 침투하지 않는 폴리머 브러시층을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 폴리머 브러시의 공존부는 상온 보다 낮은 유리전이 온도를 가진 액정 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 액정분자는 포지티브형 액정분자인 액정 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 액정분자는 네거티브형 액정분자인 액정 표시 장치.
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