TWI578063B - A liquid crystal display device, and a liquid crystal display device - Google Patents

A liquid crystal display device, and a liquid crystal display device Download PDF

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TWI578063B
TWI578063B TW100137375A TW100137375A TWI578063B TW I578063 B TWI578063 B TW I578063B TW 100137375 A TW100137375 A TW 100137375A TW 100137375 A TW100137375 A TW 100137375A TW I578063 B TWI578063 B TW I578063B
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Tatsuro Kato
Masakazu Shibasaki
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Kazuhito Matsumoto
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Description

液晶顯示裝置及液晶顯示裝置之製造方法
本發明係關於一種液晶顯示裝置及液晶顯示裝置之製造方法。更詳細而言,係關於一種於定向膜等之基底膜上形成用以改善特性之聚合物層之液晶顯示裝置、及該液晶顯示裝置之製造方法。
液晶顯示裝置(LCD:Liquid Crystal Display)係藉由控制具有雙折射性之液晶分子之定向而控制光之透射/遮斷(顯示之開/關)之顯示裝置。作為LCD之顯示方式,可舉出使具有負的介電率異向性之液晶分子相對基板面垂直定向之垂直定向(VA:Vertical Alignment)模式、使具有正或負的介電率異向性之液晶分子相對基板面水平定向並對液晶層施加橫向電場之共平面切換(IPS: In-Plane Switching)模式、及邊緣電場切換(FFS: Fringe Field Switching)模式等。
其中,關於使用具有負的介電率異向性之液晶分子,且作為定向限制用構造物設置岸堤(凸緣)或電極之拔取部(切口)之MVA(Multi-domain Vertical Alignment:多域垂直排列)模式,即使不對定向膜施行摩擦處理,仍可於複數方位控制電壓施加時之液晶定向方位,且視角特性優異。然而,在先前之MVA-LCD中,由於突起上方或切口上方成為液晶分子之定向分割之邊界,因而白顯示時之透射率降低,且有顯示時可見暗線之情形,因此有改善之餘地。
因此,作為獲得可實現高亮度且高速應答之LCD之方法,已提案有利用使用聚合物之定向穩定化技術(以下,亦稱為PS(Polymer Sustained:聚合物穩定)技術)(例如,參照專利文獻1~8)。其中,根據使用聚合物之預傾角賦予技術(以下,亦稱為PSA(Polymer Sustained Alignment:聚合物穩定定向)技術),係將混合具有聚合性之單體、低聚物等的聚合性成份之液晶組合物封入基板間,並於基板間施加電壓而在使液晶分子傾斜之狀態下使單體聚合,從而形成聚合物。藉此,即使解除電壓施加後,仍可以特定之預傾角獲得傾斜之液晶分子,並於特定方向規定液晶分子之定向方位。作為單體,選擇在熱、光(紫外線)下會聚合之材料。又,亦有將用以起始單體聚合反應之聚合引發劑混入液晶組合物之情形(例如,參照專利文獻4。)。
作為使用聚合性單體之其他液晶顯示元件,可舉出例如PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal:聚合物散佈液晶)及PNLC(Polymer Network Liquid Crystal:網狀液晶聚合物)(例如,參照專利文獻9。)。該等包含將聚合性單體加入液晶中,並照射紫外線等而形成之聚合物,且利用液晶與聚合物之折射率整合不整合進行光散射之切換。又,作為其他之液晶顯示元件,亦可舉出高分子穩定化藍相(Blue Phase)(例如,參照非專利文獻1及專利文獻10)、高分子穩定化強介電性(FLC(Ferroelectrics Liquid Crystal:鐵電液晶))液晶相(例如,參照專利文獻11)、及高分子穩定化OCB(Optically Compensated Bend:光學補償彎曲)(例如,參照非專利文獻2)。
另一方面,作為獲得優越之視角特性之技術,即使不對定向膜施行摩擦處理,仍可於複數方位控制電壓施加時之液晶定向方位,並可獲得優越之視角特性之光定向技術不斷被探討。光定向技術係藉由使用光活性之材料作為定向膜之材料,並對於形成之膜照射紫外線等之光線而使定向膜產生定向限制力之技術。藉此,由於可對於膜面以非接觸進行定向處理,因此可抑制定向處理中之污垢、垃圾等的產生,從而與摩擦不同,亦可適用於大型尺寸之面板。
最近,關於組合光定向技術與使用上述聚合物之高分子穩定化技術時之抑制磁滯發生之步驟已有研究發表(例如,參照非專利文獻3)。非專利文獻3係探討在對於一方之基板進行摩擦處理,並對另一方之基板進行光定向處理之IPS模式元件中,調整混合於液晶之單體之濃度。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利第4175826號說明書
專利文獻2:日本專利第4237977號說明書
專利文獻3:日本特開2005-181582號公報
專利文獻4:日本特開2004-286984號公報
專利文獻5:日本特開2009-102639號公報
專利文獻6:日本特開2009-132718號公報
專利文獻7:日本特開2010-33093號公報
專利文獻8:美國專利第6177972號說明書
專利文獻9:日本特開2004-70185號公報
專利文獻10:日本特開2006-348227號公報
專利文獻11:日本特開2007-92000號公報
非專利文獻
非專利文獻1:H. Kikuchi,et al.,Nature Materials,第1期,第64-68頁,2002年
非專利文獻2:電子資訊通信學會技術研究報告,第95卷(EID95-17),第43-48頁,1995年
非專利文獻3:長竹等人,液晶討論會2010予稿集,「使用高分子安定化技術之光配向LCD之磁滯特性改善之研究」,2010年9月
現在的光定向技術,主要作為使用VA模式等的垂直定向膜之類型之TV之量產用而導入,而使用IPS模式等的水平定向膜之類型之TV之量產用尚未導入。其理由是,藉由使用水平定向膜,液晶顯示時會大幅地產生殘像。所謂殘像,係在對於液晶胞之一部分持續一定時間施加同一電壓,且其後將顯示整體變成其他之顯示時,在持續施加電壓之部分與未施加電壓之部分可見亮度不同之現象。
圖12係顯示本發明人等進行光定向處理而製作之IPS模式之液晶胞之殘像之情況之模式圖。如圖12所示,獲知在電壓(AC)施加部與電壓(AC)無施加部,亮度有較大不同,且在電壓(AC)施加部激烈地發生殘像。為了降低殘像之發生,需要形成根據PS技術之穩定的聚合物層,因此,需要促進用以PS化之聚合反應。
本發明係鑒於上述現狀而完成者,目的在於提供一種形成具有穩定的定向限制力之聚合物層之液晶顯示裝置。
因此,本發明人等在製作利用光定向處理之IPS模式之液晶胞之際,導入於液晶中添加聚合性單體,並進行在熱或光下使聚合性單體聚合而於構成與液晶層之介面之面上形成聚合物層之高分子穩定化(PS)步驟之探討。圖13係顯示本發明人等導入光定向處理,且採用PS步驟製作之IPS模式之液晶胞的殘像之情況之模式圖。如圖13所示,獲知在電壓(AC)施加部與電壓(AC)無施加部,亮度基本無變化,且電壓(AC)施加部之殘像獲得改善。如此般,藉由相對先前之方法增加PS步驟,使殘像大幅改善
本發明人等針對在IPS模式之液晶胞中尤其激烈地發生殘像之原因進行各種探討得出結論:在IPS模式之液晶胞與VA模式之液晶胞中,殘像之發生機制不同。根據本發明人等之探討,殘像之發生,相對於VA模式殘留(記憶)於極角方向之傾斜之點,IPS模式殘留(記憶)於方位角方向之定向且形成電性雙重層之點。又,根據更進一步之討論獲知,該等現象緣起於用於光定向膜之材料。
又,本發明人等進行詳細之探討後獲知,由PS步驟所得之改善效果在使用由具有光活性之材料形成之定向膜時尤其有效,例如,當在由光不活性之材料形成之定向膜進行根據摩擦法之處理時,或不進行定向處理本身時,無法利用PS步驟獲得改善效果。
根據本發明人等之考察,由具有光活性之材料形成之定向膜與PS步驟的組合恰當之理由如下。圖14係比較在由光不活性之材料形成之定向膜進行PS步驟時的聚合性單體之聚合之情況之模式圖,圖15係比較組合由具有光活性之材料形成之定向膜與PS步驟時的聚合性單體之聚合之情況之模式圖。如圖14及圖15所示,在PS步驟中,對於一對基板與填充於該一對基板間之液晶組合物進行紫外線等之光照射,使液晶層內之聚合性單體33、43開始自由基聚合等之連鎖聚合,且該聚合物堆積於定向膜32、42之液晶層30側之表面上而形成液晶分子之定向控制用之聚合物層(以下,亦稱為PS層)。
定向膜42對於光為不活性之情形,如圖14所示,藉由光照射激發之液晶層30中之聚合性單體43a在液晶層30中均一地發生。且,經激發之聚合性單體43b引起光聚合,並在定向膜42與液晶層30之介面進行因相分離而成之聚合物層之形成。即,在PS步驟中,存在於主體中經激發之聚合性單體43b光聚合後,於定向膜42與液晶層30之介面移動之過程。
另一方面,定向膜32對光為活性之情形,如圖15所示,更多地形成激發狀態之聚合性單體33b。其係因為在定向膜32藉由光照射發生光吸收,且該激發能傳達至聚合性單體33a,於光定向膜32附近之聚合性單體33a接收激發能而易於變成激發狀態之聚合性單體33b。即,藉由光照射而激發之液晶層中之聚合性單體33a偏向分佈於定向膜32與液晶層30之介面附近,且,更大量地存在。因此,定向膜32對於光為活性之情形,可忽略經激發之聚合性單體33b光聚合後,於定向膜32與液晶層30之介面移動之過程。因此,聚合反應及聚合物層之形成速度提高,且可形成具有穩定的定向限制力之PS層。
又,本發明人等進行探討後獲知,由PS層引起之殘像之降低效果對於水平定向膜比對垂直定向膜更有效果。可考慮其理由如下。圖16係顯示對於垂直定向膜使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。圖17係顯示對於水平定向膜使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。
如圖16所示,定向膜為垂直定向膜之情形,構成垂直定向膜之光活性基52經由疏水基55間接地接觸於液晶分子54及聚合性單體53,且不易引起激發能從光活性基52向聚合性單體53傳遞。
另一方面,如圖17所示,定向膜為水平定向膜之情形,由於構成水平定向膜之光活性基62直接接觸於液晶分子64與聚合性單體63,因此易於引起激發能從光活性基62向聚合性單體63傳遞。因此,聚合反應及聚合物層之形成速度提高,且可形成具有穩定的定向限制力之PS層。
因此,對於由光活性材料形成之定向膜進行PS步驟,且於該定向膜為水平定向膜時進行,藉此激發能之傳遞急速提高,可更大為降低殘像之發生。
根據以上之說明可知,為提高PS層之形成速度並改善殘像,必須使用具有光活性之材料本身,而並非進行光定向處理。又,定向膜與聚合性單體之激發能之傳遞,並非光定向機制的光致異構化或光交聯所必須,反而是光可激發乃為必須之條件。
又,本發明人等除了該等探討以外,進而進行積極探討後發現,藉由將具有烯基等的多重鍵之官能基加入作為液晶材料之分子之構造中,可更促進PS化反應之進行。可認為其原因是,第一,由於液晶分子自身之多重鍵可利用光而活性化,第二,由於可成為可進行活性化能、自由基等的傳遞之輸送體(載體)。即,認為係不僅將光活性之材料用於成為定向膜之基底膜,進而使液晶分子成為光活性或傳遞自由基等的輸送體(載體),可更提高聚合性單體之反應速度與PS層之形成速度,且形成具有穩定的定向限制力之PS層。
藉此,本發明人等想到可完美地解決上述課題,而達成本發明。
即,本發明之一態樣為液晶顯示裝置,其係具備含有一對基板、與夾於該一對基板間之液晶層而構成之液晶胞者,且上述一對基板之至少一方包含電極、形成於上述電極之液晶層側之基底膜、及形成於上述基底膜之液晶層側並定向控制臨近之液晶分子之聚合物層;上述基底膜係由光活性材料形成者;上述聚合物層係使添加於上述液晶層中之單體聚合而形成者;上述液晶層含有於分子構造中包含苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵之液晶分子。
作為本發明之液晶顯示裝置之構成,只要是以如此之構成要件為必須而形成者,則不根據其他構成要件進行特別限定。以下,關於本發明及本發明之較佳形態加以詳述。另,將以下所記載之本發明之各較佳形態組合2個以上之形態亦為本發明之較佳形態。
本發明之液晶顯示裝置所具備之一對基板為用以夾液晶層之基板,藉由以例如玻璃、樹脂等之絕緣基板為母體,並於上述絕緣基板上嵌入配線、電極、及彩色濾光片等而形成。
本發明之液晶顯示裝置所具備之一對基板之至少一方包含電極、形成於上述電極之液晶層側之基底膜、及形成於上述基底膜之液晶層側並定向控制臨近之液晶分子之聚合物層。另,較好的是,上述一對基板之任一者均具有上述基底膜。本發明中,基底膜不僅是具有使臨近之液晶分子於特定方向定向之特性的定向膜,亦包含不進行定向處理等而不具有定向特性之膜。即,本發明可多方面地適用於用以擴大對於原本不需要定向處理之高分子穩定化藍相(BP)型顯示裝置之BP溫度域之高分子穩定化處理、於PDLC型顯示裝置使液晶層部分地高分子化之過程、使形成微細電極圖案並根據其電場定向之液晶之定向或預先傾斜固定化之PSA處理、在凸緣及切口進行液晶定向之MVA方式、及於PVA(Patterned Vertical Alignment:圖案化垂直對準)方式等之顯示裝置為改善殘留電荷特性而進行之PS處理等。即,不僅殘像改善之類的目的,若是於液晶層有必要自聚合性單體形成高分子之用途,本發明均可適用。作為施行定向處理時之定向處理方式,可舉出摩擦處理、光定向處理。在易於獲得優越視角特性方面,光定向處理雖較好,但亦可藉由例如摩擦處理等、光定向處理以外進行定向處理。
上述基底膜係由光活性材料形成者。藉由將光活性材料使用於基底膜材料,例如由於對單體進行光聚合時,使基底膜材料激發而引起激發能或自由基相對於單體之移動,因此可使PS層形成之反應性提高。又,藉由照射一定條件之光,可實施賦與定向特性之光定向處理。以下,將具有藉由光定向處理可控制液晶之定向的性質之高分子膜亦稱為光定向膜。
作為上述光活性材料,可舉出光致變色化合物材料、色素材料、螢光材料、磷光材料、及光定向膜材料等。又,更好的是,上述光活性材料包含自由聯三苯衍生物、萘衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、螺吡喃衍生物、螺過嘧啶(spiroperimidines)衍生物、紫精衍生物、二芳基乙烯衍生物、蒽醌衍生物、偶氮苯衍生物、桂皮醯衍生物、查爾酮衍生物、桂皮酸酯衍生物、香豆素衍生物、二苯乙烯衍生物、及蒽衍生物所成之群選擇之至少一種之化學構造。另,包含於該等衍生物之苯環亦可為雜環。此處所謂「衍生物」意指原本之化學構造之一部分經特定原子或官能基置換者,及不僅以1價亦作為2價以上之官能基納入分子構造中者。該等衍生物,不論處於聚合物主鏈之分子構造中、處於聚合物側鏈之分子構造中、為單體、為低聚物均可。於基底膜材料中含有具有該等光活性之官能基之單體或低聚物(較好為3重量%以上)之情形下,構成基底膜之聚合物本身亦可為光不活性。從耐熱性之觀點來看,構成基底膜之聚合物較好為聚矽氧烷、聚醯胺酸、聚醯亞胺。又,構成上述基底膜之聚合物亦可包含環丁烷骨架。
上述光活性材料更好為光定向膜材料。所謂光定向膜,係具有藉由偏光或無偏光之照射,於膜上產生異向性,並對液晶產生定向限制力之性質之高分子膜。光定向膜材料只要具有上述之性質,則不論其為單一的高分子、或包含其他分子之混合物均可。例如,亦可為於包含光可定向之官能基之高分子中包含添加劑等之其他低分子、或光不活性之其他高分子之形態。例如,可為於光不活性之高分子中混合包含光可定向之官能基之添加劑之形態。光定向膜材料係選擇會產生光分解反應、光致異構化反應、或光二聚化反應之材料。一般而言,由於光致異構化反應及光二聚化反應相較於光分解反應可以較長波長且較少之照射量定向,因此量產性優越。產生光分解反應之代表材料為包含具有環丁烷骨架之化合物之材料。
亦即,形成上述光定向膜之材料較好包含具有光致異構化型、光二聚化型、或該兩者之官能基之化合物。產生光致異構化反應或光二聚化反應之代表材料為偶氮苯衍生物、桂皮醯基衍生物、查爾酮衍生物、桂皮酸酯衍生物、香豆素衍生物、二芳基乙烯衍生物、二苯乙烯衍生物、及蒽衍生物。
又,更好的是,上述光致異構化型或光二聚化型之官能基為桂皮酸酯基或其衍生物。該等官能基尤其是反應性優越。包含於該等官能基中之苯環亦可為雜環。
較好上述基底膜為藉由紫外線、可見光、或該等兩者進行光定向處理之光定向膜。由於藉由PS層之形成而使定向固定,因此在製造步驟後,無須防止紫外線或可見光入射至液晶層,製造步驟之選擇幅度擴大。又,較好上述基底膜為由偏光或無偏光進行光定向處理之光定向膜。藉由光定向膜賦與液晶分子之預傾角之大小,可根據光種類、光之照射時間、光之照射強度、及光官能基之種類等進行調節。
上述聚合物層為使添加於上述液晶層中之單體聚合而形成者,定向控制臨近之液晶分子。上述單體之聚合性官能基較好為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基、或環氧基。丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基尤其適合。丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基其自由基形成概率高,可有效縮短製造上之作業。又,較好上述單體為藉由光之照射起始聚合反應(光聚合)之單體、或藉由加熱起始聚合反應(熱聚合)之單體。
亦即,較好上述聚合物層係藉由光聚合而形成或藉由熱聚合而形成。尤其光聚合較好,藉此,可在常溫下且容易地起始聚合反應。用於光聚合之光較好為紫外線、可見光、或該等兩者。又,用於光聚合之光較好為無偏光或直線偏光。當照射光為無偏光時,由於無需偏光板等之高價之構件,因此可以廉價之裝置進行曝光,從而有助於削減實際製造之投資金額。又,由於照度較大,因此有可縮短作業時間之優點。另一方面,在無偏光照射下,例如使用經定向處理之光定向膜時,有使光定向膜之定向度降低,導致對比度稍微下降之缺點。因此,藉由將直線偏光用於光聚合而進行照射,可一面維持光定向膜之定向度,一面提高聚合物之定向性,從而可進行對比度之提高。另一方面,為產生直線偏光,需要偏光板等之高價構件,又,由於照度為一半左右,因此有作業時間變長之缺點。如此於光聚合使用無偏光,或使用直線偏光,應根據性能與成本何者為優先而適當選擇。
上述單體所具有之聚合性官能基數為2個以上較佳。由於越是增加聚合性官能基數,反應效率越高,因此可實現藉由在短時間之光照射之聚合。但,單體中之聚合性官能基數過多時,若考慮分子量增大而難以溶於液晶中之方面,則更好是上述單體所具有之聚合性官能基數為4個以下。
本發明中用以形成PS層之聚合反應並未特別限定,包含二官能性之單量體一面製造新的鍵,一面階段性地高分子量化之「逐次聚合」,及於由少量觸媒(例如,引發劑)產生之活性種,單量體接連不斷地鍵結,並連鎖性地成長之「連鎖聚合」之任一者。作為上述逐次聚合,可舉出聚縮合、聚加成等。作為上述連鎖聚合,可舉出自由基聚合、離子聚合(陰離子聚合、陽離子聚合等)等。
上述聚合物層藉由形成於經定向處理之基底膜、即定向膜上,可使定向膜之定向限制力提高。其結果,可大幅降低顯示之殘像發生,並大幅改善顯示品質。又,於對液晶層施加臨限值以上之電壓,在液晶分子為預傾定向之狀態下使單體聚合而形成聚合物層時,上述聚合物層係以具有相對於液晶分子為預傾定向之構造之形式而形成。
較好的是,添加於上述液晶層中之單體相對於構成聚合前之上述液晶層之組合物整體之濃度為0.15重量%以上。更好為0.2重量%以上。如下所述,根據本發明人等之探討,單體濃度未滿0.15重量%時,由PS步驟所得之殘像降低效果較小,另一方面,以0.15重量%為界,進而以0.2重量%為界,若為其以上之濃度時,可見更顯著之殘像之改善效果。另,當上述單體有複數種時,以合計該等之單體總量為濃度之基準。
較好的是,添加於上述液晶層中之單體相對於構成聚合前之上述液晶層之組合物整體之濃度為0.6重量%以下。如下所述,根據本發明人等之探討,單體濃度為0.6重量%以上時,於PS步驟後之利用面板檢查光、照明等,會使在PS步驟未反應完之少量之單體發生聚合反應,進而因施加熱等使聚合反應加速並形成微小之聚合物,從而有於像素區域產生複數個小亮點之情形。或,因在PS步驟未反應完之少量單體之聚合反應形成具有不均一的膜厚之聚合物,且液晶之定向混亂而成為光洩露之原因,從而在黑顯示時有發生顯示不均勻之情形。該等現象便成為引起對比度比下降之原因。另,當上述單體有複數種時,以合計該等之單體總量為濃度之基準。
較好的是,上述基底膜為使臨近之液晶分子相對於上述基底膜面實質地水平定向之水平定向膜。對光活性材料進行光照射時之從定向膜朝單體之激發能之傳遞,由於在水平定向膜中較垂直定向膜更有效地進行,因此可形成更穩定之PS層。又,伴隨於此,上述液晶層之定向型為可使用水平定向膜之IPS型、FFS型、OCB型、TN(Twisted Nematic:扭轉向列)型、STN(Super Twisted Nematic:超扭轉向列)型、FLC型、PDLC型、或PNLC型較好。又,亦適於不需要形成定向膜之藍相型。較好為IPS型、FFS型、FLC型、PDLC型或藍相型,由於可自基板正面之一次偏光照射即達成所期望之定向,因此過程簡便而量產性優越。OCB型、TN型及STN型在如以後述之實施例之方法展現預傾般之情形時,需要自基板正面之第一次偏光照射、及使第一次之偏光面90°旋轉而自斜方向進行的第二次偏光照射之共計2階段之照射。
更好為FFS型。由於FFS型除了梳齒電極以外,具有平板狀之電極(β電極),因此,例如使用靜電吸盤進行基板之貼合之情形時,由於可將上述β電極作為防止對液晶層所施加之高電壓之屏蔽牆加以利用,因此製造步驟之效率化尤其優越。
為了改善視角特性,上述定向型亦適宜於上述一對基板之至少一方形成多區域構造之形態。所謂多區域構造,意指於未施加電壓時或電壓施加時之任一者、或該兩者時,存在複數個液晶分子之定向形態(例如,OCB之彎曲方向、或TN及STN之扭轉方向)或定向方向不同之區域之構造。為達成多區域構造,需要積極地將電極圖案化成適當形態、或於朝光活性材料之光照射中使用光罩等之處理之任一者,或進行該兩者之處理。
上述基底膜可為自上述液晶胞之外側照射紫外線之光定向膜。在該情形下,當上述基底膜藉由光定向處理形成,且上述聚合物層藉由光聚合形成之情形時,較好該等利用相同之光而同時形成。藉此,獲得製造效率高之液晶顯示裝置。
較好上述電極為透明電極。作為如此之電極材料,可舉出銦錫氧化物(ITO:Indium Tin Oxide)、銦鋅氧化物(IZO:Indium Zinc Oxide)等之透光性之材料。例如,一對基板之一方具有彩色濾光片時,由於為使單體聚合而進行之紫外線之照射有必要自不具有彩色濾光片之另一基板側進行,因此若上述另一基板具有之電極具有遮光性,則導致單體之聚合之無效率化。
較好上述一對基板之至少一方進而具有使基板面平坦化之平坦化層。例如,於陣列基板上形成TFT、配線等時,陣列基板之表面發生凹凸、引發液晶分子之定向混亂而易於引起對比度比之下降。又,例如,於彩色濾光片基板,因彩色濾光片之存在而於彩色濾光片基板之表面產生凹凸,亦產生相同問題。藉由設置平坦化層,可消除其下層之不均一及膜厚差,從而有助於對比度比之提高。因此,例如,如上所述之上述單體濃度為0.6重量%以上時,本形態尤其適用。另,上述平坦化層用於形成電極之基板之情形時,有必要形成於電極下(與液晶層側相反之側)。
本發明之液晶顯示裝置所具備之液晶層含有於分子構造中包含苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵之液晶分子。液晶分子可為具有正的介電率異向性者(正型)及具有負的介電率異向性者(負型)之任一者。較好上述液晶分子為在液晶層中具有高對稱性之向列液晶分子。作為上述液晶分子具有之骨架,可舉出具有2個環狀構造及鍵結於該環狀構造之基以直線性聯結之構造者。
上述多重鍵不包含苯環之共軛雙鍵。其理由是苯環缺乏反應性。另,本發明中之液晶分子只要是以具有苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵為必要,則亦可具有苯環之共軛雙鍵,並非將該鍵特別除外。又,包含於本發明之液晶層之液晶分子亦可為混雜複數之種類者。為確保可靠性、提高應答速度、以及調整液晶相溫度域、彈性常數、介電率異向性及折射率異向性之目的,有將液晶材料設為複數之液晶分子之混合物之情形。
較好上述多重鍵為雙鍵,更好上述雙鍵包含於酯基或烯基中。上述多重鍵為雙鍵之反應性比為三鍵優越。另,上述多重鍵雖可為三鍵,但在該情形時,上述三鍵較好包含於氰基中。再者,較好上述液晶分子具有二種類以上之上述多重鍵。
較好上述液晶分子包含從由下述式(1-1)~(1-6)所成之群選擇之至少一種之分子構造。尤其較好是包含下述式(1-4)之分子構造。
[化1]
又,本發明人等除了該等探討以外,進而自不同觀點進行探討後發現,不使用如上所述之液晶分子,而著眼於提高使用直線偏光作為用於光聚合之光時之聚合物定向性之方面,藉此,亦可抑制隨著PS處理而易於發生之對比度比之下降。
亦即,本發明之另一態樣係液晶顯示裝置之製造方法,其係包含下述步驟之液晶顯示裝置之製造方法:於一對基板之至少一者上形成水平定向膜之步驟;於上述一對基板間填充含有單體之液晶組合物之步驟;對上述單體進行光照射,並於上述水平定向膜上形成聚合物層之步驟;且對上述單體之光照射係直線偏光之照射。另,本說明書中所謂「直線偏光」,意指在自某光行進方向觀看時之該光之成份分為光之電場向量之固有軸成份(橢圓之長軸與短軸),並設一方之成份為1時,另一方之成份為2(即,2:1)以上者,較好為5(即,5:1)以上者,更好為10(即,10:1)以上者。
較好對於上述單體之光照射使用之直線偏光,於相對上述液晶組合物中之液晶分子之定向方位大致垂直之方位具有偏光方向。若對於自定向方向以外之一部分之液晶分子照射如此之直線偏光,則由於液晶分子一般具有對於光之吸收異向性,因此該液晶分子被激發而能量不穩定化,於PS處理中液晶分子之定向度瞬時上升並於正的方向定向,隨之聚合物之定向度亦上升而使液晶分子之定向固定化。藉此,可抑制對比度比之降低,亦可根據條件獲得對比度比之提高效果。另,此處之「大致垂直」,意指90±5°之範圍內。
較好形成上述水平定向膜之步驟包含對光定向膜材料進行光定向處理之步驟。如上所述,由於藉由使用光定向材料,PS處理時之基底膜材料激發而引起激發能或自由基對於單體之移動,因此可使PS層形成之反應性提高。
較好上述光定向處理使用直線偏光進行,且在對於上述單體之光照射中使用之直線偏光之偏光方向、與用於該光定向處理之直線偏光之偏光方向大致一致。作為光定向處理使用直線偏光進行光照射之情形,若在PS處理使用之光為無偏光(隨機偏光),則光定向膜之定向度會下降。因此,為了一面保持光定向膜之定向度,一面獲得PS處理之效果,較好照射直線偏光,此時,較好使對於上述單體之光照射使用之直線偏光之偏光方向與上述光定向處理使用之直線偏光之偏光方向大致一致。藉此,可抑制對比度比之下降,亦可根據條件獲得對比度比之提高效果。另,此處之「大致一致」包含5°以內之誤差。
較好上述光定向膜材料包含具有光致異構化型、光二聚化型、或該兩者之官能基之化合物,亦可為包含具有雖量產性優越、但亦具有產生光分解反應之環丁烷骨架之化合物者。更好上述光致異構化型或光二聚化型之官能基為桂皮酸酯基或其衍生物,其反應性非常優越。
較好上述液晶組合物含有分子構造中包含苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵之液晶分子。如上所述,藉此可形成具有穩定的定向限制力之PS層。
較好上述多重鍵為雙鍵。如上所述,上述多重鍵為雙鍵之反應性優於三鍵。其中,上述雙鍵較好包含於烯基中。
較好上述液晶顯示裝置之定向模式為IPS型或FFS型。本發明之製造方法,在使用水平定向膜時效果尤其大,非常適於IPS型及FFS型。
較好上述單體之聚合性官能基包含丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基之至少一者。如上所述,該等官能基之自由基形成概率特別高,可有效縮短製造上之作業。
根據本發明,由於控制液晶分子之定向性之PS層穩定形成,因此可獲得殘像等之顯示品質之劣化較少之液晶顯示裝置。
以下雖揭示實施形態,並參照圖面更詳細地說明本發明,但本發明並非僅限定於該等實施形態。
實施形態1
實施形態1之液晶顯示裝置為具備液晶胞之顯示裝置,可較好地用於電視面板、數位看板、醫療用監視器、電子書、PC用監視器、攜帶式終端用面板等。
以下,詳述實施形態1之液晶顯示裝置。圖1及圖2係實施形態1之液晶顯示裝置之剖面模式圖。圖1顯示PS聚合步驟前,圖2顯示PS聚合步驟後。如圖1及圖2所示,實施形態1之液晶顯示裝置包含:陣列基板10,彩色濾光片基板20,及夾於包含陣列基板10及彩色濾光片基板20之一對基板間之液晶層30。陣列基板10具有以玻璃等為材料之絕緣性之透明基板11,進而具備形成於透明基板11上之各種配線、信號電極、及TFT等。彩色濾光片基板20具有以玻璃等為材料之絕緣性之透明基板21,進而具備形成於透明基板21上之彩色濾光片、黑色矩陣、及共同電極等。例如,IPS或FFS模式之情形時,雖僅於陣列基板10形成電極,但為其他模式等之情形時,則根據需要,於陣列基板10及彩色濾光片基板20之兩者形成電極。圖3及圖4係顯示實施形態1之液晶顯示裝置之電極配置之平面模式圖,圖3顯示IPS模式之情形,圖4顯示FFS模式之情形。IPS模式之情形,信號電極14及共同電極15包含一對梳齒電極,於同一階層彼此交互咬合配置。FFS模式之情形,信號電極14及共同電極15之一者包含梳齒電極或有切口電極,另一者成為平板狀之電極。又,信號電極14及共同電極15介隔絕緣層而配置於不同階層。另,上述信號電極14及上述共同電極15為透明電極。
陣列基板10具備定向膜(基底膜)12,彩色濾光片基板20亦具備定向膜(基底膜)22。定向膜12、22係以聚醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯、聚矽氧烷等為主成份之膜,藉由形成定向膜,可使液晶分子於特定方向定向。定向膜12、22由光活性材料形成,例如使用包含具有如上所述之光活性之官能基之化合物之材料。
如圖1所示,在PS聚合步驟前,液晶層30中存在有聚合性單體3。且,藉由PS聚合步驟,聚合性單體3開始聚合,並如圖2所示,在定向膜12、22上成為PS層13、23,使定向膜12、22具有之定向限制力提高。聚合性單體3可混合複數種而使用。
PS層13、23係可藉由將包含液晶材料與聚合性單體之液晶組合物注入於陣列基板10與彩色濾光片基板20之間,並對液晶層30進行一定量之光照射或加熱,從而使聚合性單體3聚合而形成。另,此時,由於藉由在對液晶層30施加臨限值以上之電壓之狀態下進行聚合而形成具有沿著液晶分子之初期傾斜之形狀之PS層13、23,因此可獲得定向穩定性更高之PS層13、23。另,可根據需要將聚合引發劑添加至液晶組合物中。
較好PS層13、23如圖2所示,形成於定向膜12、22上整面,更好的是,以大致均一厚度緻密地形成者。又,PS層13、23亦可以點狀形成於定向膜12、22上,即,離散性地形成於定向膜12、22之表面上,此時亦可均一保持定向膜12、22所具有之定向限制力,並抑制殘像。另,本實施形態中,在液晶層30內,於定向膜12、22之表面上之至少一部分形成PS層13、23,藉此亦可進而於液晶層30整體形成以網狀形成之聚合物網狀結構。
作為可在實施形態1使用之聚合性單體3,可舉出具有含有一種以上之環狀構造之單官能或多官能之聚合性基之單體。作為如此之單體,可舉出例如以下述化學式(2)表示之化合物。
[化2]
P1-Sp 1-R2-A1-(Z-A2)n-R1 (2)
(式中,
R1為-R2-Sp1-P1基、氫原子、鹵原子、-CN基、-NO2基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF5基、或碳數1~12之直鏈狀或分支狀之烷基。
P1表示聚合性基。
Sp1表示碳數1~6之直鏈狀、分支狀或環狀之伸烷基或伸烷氧基、或直接鍵。
R1所具有的氫原子可經氟原子或氯原子取代。
R1所具有的-CH2-基,只要氧原子及硫原子互不鄰接,則可經-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、或-OCO-CH=CH-基取代。
R2表示-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、-OCO-CH=CH-基、或直接鍵。
A1及A2為相同或不同,表示1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-2,6-二基、1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-雙環[2.2.2]伸辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、二氫茚-1,3-二基、二氫茚-1,5-二基、二氫茚-2,5-二基、菲-1,6-二基、菲-1,8-二基、菲-2,7-二基、菲-3,6-二基、蒽-1,5-二基、蒽-1,8-二基、蒽-2,6-二基、或蒽-2,7-二基。
A1及A2所具有的-CH2-基只要互不鄰接則可經-O-基或-S-基置換。
A1及A2所具有的氫原子可經氟原子、氯原子、-CN基、或碳數1~6之烷基、烷氧基、烷羰基、烷氧羰基或烷基羰氧基取代。
Z為相同或不同,表示-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、-OCO-CH=CH-基、或直接鍵。
n為0、1或2)。
更具體而言,可舉出例如以下述化學式(3-1)~(3-5)表示之任一化合物。
[化3]
(式中,P1為相同或不同,表示聚合性基。苯環具有的氫原子之一部分或全部,可經鹵原子、或碳數1~12之烷基或烷氧基取代。又,上述碳數1~12之烷基或烷氧基具有的氫原子之一部分或全部可經鹵原子取代)。
由於以上述化學式(3-1)~(3-5)表示之單體為藉由照射紫外線引起光開裂,並形成自由基之化合物,因此即使沒有聚合引發劑,仍可進行聚合反應,且PS步驟完成後亦可防止因聚合引發劑等殘留而發生之殘像等之顯示品質之下降。
作為上述P1,可舉出例如丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯醯胺基、或甲基丙烯醯胺基。
作為可在實施形態1使用之其他聚合性單體3,可舉出例如以下述化學式(4-1)~(4-8)表示之任一化合物。
[化4]
(式中,
R3及R4為相同或不同,表示-Sp2-P2基、氫原子、鹵原子、-CN基、-NO2基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF5基、或碳數1~12之直鏈狀或分支狀之烷基、芳烷基、或苯基。
R3及R4之至少一者包含-Sp2-P2基。
P2表示聚合性基。
Sp2表示碳數1~6之直鏈狀、分支狀或環狀之伸烷基或伸烷氧基、或直接鍵。
R3及R4之至少一者為碳數1~12之直鏈狀或分支狀之烷基、芳烷基、或苯基時,上述R3及R4之至少一者所具有的氫原子可經氟原子、氯原子或-Sp2-P2基取代。
R1及R2具有的-CH2-基,只要氧原子、硫原子及氮原子互不鄰接,則可經-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH2-基、-CH2O-基、-SCH2-基、-CH2S-基、-N(CH3)-基、-N(C2H5)-基、-N(C3H7)-基、-N(C4H9)-基、-CF2O-基、-OCF2-基、-CF2S-基、-SCF2-基、-N(CF3)-基、-CH2CH2-基、-CF2CH2-基、-CH2CF2-基、-CF2CF2-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、或-OCO-CH=CH-基取代。
苯環具有的氫原子之一部分或全部,可經鹵原子、或碳數1~12之烷基或烷氧基取代。又,上述碳數1~12之烷基或烷氧基具有的氫原子之一部分或全部,可經鹵原子取代)。
作為上述P2,可舉出例如丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯醯胺基、或甲基丙烯醯胺基。
由於以上述化學式(4-1)~(4-8)表示之化合物為藉由照射可見光使氫被抽離而形成自由基之化合物,因此即使沒有聚合引發劑,仍可進行聚合反應,且PS步驟完成後亦可防止因聚合引發劑等殘留而發生之殘像等之顯示品質之下降。
在實施形態1之液晶顯示裝置中,陣列基板10、液晶層30及彩色濾光片基板20係自液晶顯示裝置之背面側向觀察面側依序積層而構成液晶胞。於陣列基板10之背面側、及彩色濾光片基板20之觀察面側,設置有直線偏光板。可對於該等直線偏光板,進而配置位相差板,從而構成圓偏光板。
實施形態1之液晶顯示裝置可為透射型、反射型及反射透射兩用型之任一者。若為透射型或反射透射兩用型,則實施形態1之液晶顯示裝置進而包含背光源。背光源配置於液晶胞之背面側,以使光依陣列基板10、液晶層30及彩色濾光片基板20之順序透射之方式配置。若為反射型或反射透射兩用型,則陣列基板10包含用以反射外光之反射板。又,至少在將反射光作為顯示使用之區域,彩色濾光片基板20之偏光板有必要為圓偏光板。
實施形態1之液晶顯示裝置可為單色顯示器或場色序方式,在該情形下,沒有必要配置彩色濾光片。
陣列基板具備TFT之情形,作為半導體層之材料,較好為IGZO(銦-鎵-鋅-氧)等之移動度較高之氧化物半導體。藉由使用IGZO,與使用非晶矽之情形相比可減小TFT元件之尺寸,故適於高精細之液晶顯示器。特別是如場色序方式般追求高速應答之方式中,IGZO可較好地使用。
實施形態1之液晶顯示裝置較好具有用以使各基板10、20與液晶層30之邊界面平坦之平坦化層。圖5係於彩色濾光片基板形成平坦化層時之概略圖。黑色矩陣26及彩色濾光片24分別依序形成於透明基板21上,進而於彩色濾光片24上形成保護膜層27。保護膜層27係為使起因於黑色矩陣26及彩色濾光片24之形狀之凹凸面平坦化而設置之層(平坦化層),例如,藉由丙烯酸酯系樹脂形成。保護膜層27之膜厚較好為1 μm以上。藉由設置如此之平坦化層,可抑制發生液晶分子之定向混亂,從而可防止對比度比之下降。
於液晶層30填充有具有藉由施加一定電壓而於特定方向定向之特性之液晶材料。液晶層30內之液晶分子係藉由施加臨限值以上之電壓而控制其定向性者,且,於分子構造內具有苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵。
作為實施形態1之液晶分子之例,可舉出具有將苯環、伸環己基及環己烯之中至少1種之環狀構造2個直接鍵結或藉由連結基在對位連結之構造作為核心部,且碳數1~30之烴基及氰基之中至少1種鍵結於該核心部之兩側(對位)之構造之液晶分子。該核心部可具有置換基,亦可具有不飽和鍵。具體而言,可舉出以下述化學式(5)~(9)表示之化合物。作為液晶材料,可較好地使用包含複數種此種液晶分子者。
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
上述化學式(6)及(9)中,R5及R6為相同或不同,表示碳數1~30之烴基。上述烴基可具有取代基,亦可具有不飽和鍵。
較好實施形態1中用於PS處理之紫外線照射,係自具有電極之陣列基板側進行。若自具有彩色濾光片之對向基板側進行照射,則紫外線會被彩色濾光片所吸收。
藉由分解實施形態1之液晶顯示裝置,並進行利用氣相層析質譜法(GC-MS: Gas Chromatograph Mass Spectrometry)、飛行時間質量分析法(TOF-SIMS: Time-of-Fright Secondary Ion Mass Spectrometry)等之化學分析,可確認定向膜之成份解析、及存在於PS層中之單體之成份解析等。又,藉由STEM(Scanning Transmission Electron Microscope:掃描穿透式電子顯微鏡)、及SEM(Scanning Electron Microscope:掃描式電子顯微鏡)等之顯微鏡觀察,可確認包含定向膜及PS層之液晶胞之剖面形狀。
以下,顯示實際製作實施形態1之液晶顯示裝置具備之液晶胞之例。
實施例1
準備於表面具備作為透明電極之一對梳齒電極之玻璃基板(以下,整體亦稱為梳齒電極基板。)、與素玻璃基板(對向基板),並藉由旋轉塗佈法於各基板上塗布作為水平定向膜之材料之聚桂皮酸乙烯酯溶液。圖6係顯示實施例1之梳齒電極基板之平面模式圖。玻璃係使用#1737(康寧公司製造)。概略地看,梳齒電極如圖6所示,共同電極71與信號電極72互相大致平行延伸,且各自以Z字型形成。藉此,電場施加時之電場向量相對電極之長度方向大致正交,故可形成多區域構造,並獲得良好之視角特性。圖6之兩箭頭係顯示照射偏光方向(使用負型液晶分子之情形)。作為梳齒電極之材料,使用IZO。又,設梳齒電極之電極寬度L為3 μm、電極間距離S為9 μm。聚桂皮酸乙烯酯溶液係於以等量混合N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚之溶劑中,溶解聚桂皮酸乙烯酯調製成整體之3重量%。
藉由旋轉塗布法塗布後,以90℃進行1分鐘暫時乾燥,其後一邊氮氣沖洗,一邊以200℃進行60分鐘焙燒。焙燒後之定向膜之膜厚為100 nm。
其後,對於各基板之表面,以使其在波長313 nm下為5 J/cm2之方式自各基板之法線方向照射直線偏光紫外線作為定向處理。另,如圖6,此時之梳齒電極之長度方向與偏光方向所成之角設為±15°。藉此,液晶分子74在未施加電壓時於相對偏光紫外線之偏光方向大致正交之方向具有定向性,在施加臨限值以上之電壓時於相對梳齒電極之長度方向大致正交之方向具有定向性。
其後,於梳齒電極基板上使用網版印刷熱硬化性密封劑(HC1413EP:三井化學公司製造)。進而,為設液晶層之厚度為3.5 μm,於對向基板上散佈直徑3.5 μm之珠粒(SP-2035:積水化學工業公司製造)。其後,對該二種類之基板,以使照射之紫外線之偏光方向在各基板一致之方式調整配置,並使該等貼合。
其後,一面以0.5 kgf/cm2之壓力加壓經貼合之基板,一面在經氮氣沖洗之爐內進行110℃、60分鐘加熱,使密封劑硬化。
於利用以上方法製作之元件,在真空下注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶材料,使用由除苯環以外包含多重鍵之液晶分子構成之負型液晶,作為單體,使用聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)。另,聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其成為液晶組合物整體之1重量%之方式添加。
注入液晶組合物之元件之注入口以紫外線硬化樹脂(TB3026E:Three Bond公司製造)堵塞,並藉由照射紫外線而密封。密封之時照射之紫外線為365 nm,像素部進行遮光並極力消除紫外線之影響。又,此時,以使液晶定向不因外場擾亂之方式,使電極間短路,且亦於玻璃基板之表面進行除電處理。
其後,為消除液晶分子之流動定向,將液晶胞在130℃下加熱40分鐘,並進行使液晶分子成各向同性之再定向處理。藉此,獲得於垂直於向定向膜照射之紫外線之偏光方向之方向,且於基板面內經單軸定向之液晶胞。
其後,為使該液晶胞進行PS處理,以黑光燈(FHF32BLB:東芝公司製造)照射2 J/cm2之無偏光紫外線。藉此,進行聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)之聚合。
實施例1中之PS處理之反應系統(丙烯酸酯自由基形成之路徑)如下。
(反應系統1)
首先,如下述化學反應式(11)所示,作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)(以下述化學式(10)表示之化合物。以下,簡稱M)藉由紫外線之照射而激發,並形成自由基(以下,以*表示激發狀態)。
[化10]
[化11]
(反應系統2)
另一方面,如下述化學反應式(13)所示,作為光定向膜材料之聚桂皮酸乙烯酯(以下述化學式(12)表示之化合物。以下,簡稱PVC)亦藉由紫外線之照射而激發。
[化12]
(n表示自然數。)
[化13]
又,如下述化學反應式(14)所示,藉由來自經激發之聚桂皮酸乙烯酯之能量移動,使作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)激發,並形成自由基。
[化14]
M+PVC*→M*+PVC (14)
至於提高PS步驟之反應性之理由,可認為下述之理由。可認為,在以紫外線使作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)聚合物化之過程中,自由基等之中間體發揮重要的作用。中間體雖藉由紫外線產生,但單體於液晶組合物中只存在1重量%,僅以上述化學反應式(11)之路徑,聚合效率不充分。僅以上述化學反應式(11)之路徑進行PS化之情形,由於在液晶主體中激發狀態之單體中間體彼此有必要接近,因此有必要使原本聚合概率較低且開始聚合之單體中間體在聚合反應後移動至定向膜介面附近,因此PS化之速度較慢。在該情形下,認為PS化速度較大地依存於溫度與擴散係數。
但存在光定向膜之情形,認為如本實施例之聚桂皮酸乙烯酯般,由於較多地包含雙鍵作為光官能基,因此如上述化學反應式(13)及(14)所示,容易藉由紫外線光激發官能基,從而進行液晶中之單體與激發能之傳遞。且由於該能量傳遞在定向膜介面附近進行,因此在定向膜介面附近之單體之中間體之存在概率大幅上升,且聚合概率與PS化速度顯著上升。因此,在該情形下,認為PS化速度難以依存於溫度與擴散係數。
又,光定向膜係藉由光照射激發光活性部位之電子。除此以外,水平定向膜之情形,由於光活性部位與液晶層直接相互作用而使液晶定向,因此光活性部位與聚合性單體之分子間距離與垂直定向膜相比較短,而激發能之傳遞概率急遽增大。垂直定向膜之情形,由於光活性部位與聚合性單體之間必然存在疏水基,因此分子間距離較長,難以引起能量移動。因此,可以說PS過程特別適於水平定向膜。
以偏光顯微鏡觀察進行利用以上之方法製作之PS處理之光定向IPS元件(實施例1之液晶胞)內之液晶分子之定向發現,與PS處理前同樣良好地單軸定向。再者,若施加臨限值以上之電場而使液晶應答,則液晶沿Z字形之梳齒電極進行定向,並可藉由多區域構造獲得良好之視角特性。
其後,進行實施例1之液晶胞之殘像評估。殘像之評估方法如下所述。於實施例1之液晶胞內,製造可施加2種不同之電壓之區域X及區域Y,在於區域X施加矩形波6 V、30 Hz,並於區域Y無任何施加之狀態下經過48小時。其後,於區域X及區域Y分別施加矩形波2.4 V、30 Hz,並分別測定區域X之亮度T(x)、及區域Y之亮度T(y)。亮度測定使用數位相機(EOS Kiss Digital N EF-S18-5511U:佳能公司製造)。作為殘像之指標之值ΔT(x,y)(%)根據下式計算。
ΔT(x,y)=(|T(x)-T(y)|/T(y))×100
其結果,實施例1之液晶胞之殘像率ΔT僅為24%。
如由實施例1獲知般,起因於光定向膜之材料之激烈殘像,藉由進行PS處理,可無損定向性能而顯著改善。另,由於殘像顯著改善,因此亦可減少PS處理之紫外線照射量(時間)。在液晶面板之生產中,藉由減少紫外線照射量(時間),產出量會提高。又,由於可使紫外線照射裝置更加小型,因此亦有助於削減投資金額。
比較例1
除了不於液晶組合物添加單體,不對液晶層以黑光燈進行紫外線照射以外,以與實施例1相同之方法,製作比較例1之IPS液晶胞。
其結果,殘像率為800%以上,為激烈之殘像。
即,比較例1之IPS液晶胞、與實施例1之IPS液晶胞之間的不同點僅為PS步驟之有無。殘像之發生雖起因於液晶分子與光定向膜分子之相互作用,但藉由於其原因之處形成作為緩衝層之PS層,可防止殘像。此處值得注意之處在於,光定向膜之定向性能,儘管於不進行定向處理之PS層接續可使液晶分子定向,卻可大幅抑制源自光定向膜之殘像。
比較例2
在比較例2中,作為液晶材料,使用包含三鍵之正型液晶4-氰基-4'-戊基聯苯,且不於液晶組合物中添加單體。又,作為光定向處理,設梳齒電極之長度方向與偏光紫外線之偏光方向所成之角為±75°,且不以黑光燈進行紫外線照射。除此以外,利用與實施例1相同之方法,製作比較例2之IPS液晶胞。
其結果,殘像率為800%以上,為激烈之殘像。
實施例2
除了對正型液晶4-氰基-4'-戊基聯苯,以對液晶組合物整體為1重量%之方式添加作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以外,以與比較例2相同之方法,製作實施例2之IPS液晶胞。以偏光顯微鏡觀察液晶分子之定向發現,良好地單軸定向。再者,若施加臨限值以上之電場而使液晶應答,則液晶沿Z字形之梳齒電極進行定向,並藉由多區域構造獲得良好之視角特性。又,以與比較例2相同之方法測定殘像發現,殘像率為11%,獲得較大改善效果。
實施例2中之PS處理之反應系統(丙烯酸酯自由基形成之路徑)如下。
(反應系統1)
首先,如下述化學反應式(15)所示,作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)藉由紫外線之照射而激發,並形成自由基。
[化15]
(反應系統2)
另一方面,如下述化學反應式(16)所示,作為光定向膜材料之聚桂皮酸乙烯酯亦藉由紫外線之照射而激發。
[化16]
又,如下述化學反應式(17)所示,藉由自經激發之聚桂皮酸乙烯酯之能量移動,使作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)激發,並形成自由基。
[化17]
M+PVC*→M*+PVC (17)
(反應系統3)
另一方面,如下述化學反應式(19)所示,作為於分子內包含三鍵之液晶材料之4-氰基-4'-戊基聯苯(以下述化學式(18)表示之化合物。以下,簡稱CB),亦藉由紫外線之照射而激發。
[化18]
[化19]
又,如下述化學反應式(20)所示,藉由自經激發之4-氰基-4'-戊基聯苯之能量移動,使作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)激發,並形成自由基。
[化20]
M+CB*→M*+CB (20)
(反應系統4)
另一方面,如下述化學反應式(21)所示,作為光定向膜材料之聚桂皮酸乙烯酯亦藉由紫外線之照射而激發。
[化21]
又,亦可考慮如下述化學反應式(22)所示,藉由自經激發之聚桂皮酸乙烯酯之能量移動,使作為於分子內包含三鍵之液晶材料之4-氰基-4'-戊基聯苯被激發之路徑。
[化22]
CB+PVC*CB*+PVC (22)
與實施例1之不同點在於,作為液晶材料,使用正型液晶4-氰基-4'-戊基聯苯。比較實施例1與實施例2時,於實施例2見到更大之改善效果。可認為其原因是液晶分子內之氰基具有三鍵之故。可認為由於無取代基之苯環雙鍵無助於反應,因此氰基之三鍵發揮重要的作用。
如此,液晶分子包含多重鍵之情形,藉由PS處理殘像獲得改善。作為其理由,可認為下述之理由。如上述化學反應式(13)及(14)所示,實施例1之單體之激發中間體係藉由自紫外線及光定向膜之能量傳遞而產生。但由於4-氰基-4'-戊基聯苯於分子內包含氰基之三鍵,因此液晶分子本身可被自由基等激發。又,可認為除了上述化學反應式(13)及(14)所示之反應系統以外,例如以如上述化學反應式(19)及(20)之形成路徑促進PS化。再者,亦可認為如上述化學反應式(21)及(22)所示般,能量自經激發之光定向膜傳遞至液晶分子而激發液晶分子之路徑。即,由於以較實施例1更多樣之路徑激發單體,因此有助於PS化之進一步促進。
實施例3
對於作為正型液晶材料之4-氰基-4'-戊基聯苯,將液晶性分子之反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷以對於液晶組合物整體成為37重量%之方式添加,且作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以對於液晶組合物整體成為1重量%之方式添加,除此以外,以與實施例2相同之方法製作元件。即,在本實施例,液晶組合物中之液晶成份為混合液晶。以偏光顯微鏡觀察液晶分子之定向發現,良好地單軸定向。再者,若施加臨限值以上之電場而使液晶應答,則液晶沿Z字形之梳齒電極進行定向,並藉由多區域構造獲得良好之視角特性。又,以與實施例2相同之方法測定殘像發現,僅為3%。因此,根據實施例3,可確認較實施例2殘像更加改善。
實施例3中之PS處理之反應系統(丙烯酸酯自由基形成之路徑)如下。
首先,如下述化學反應式(24)所示,作為液晶材料之反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷(以下述化學式(23)表示之化合物。以下,以CC表示)藉由紫外線之照射而激發。
[化23]
[化24]
又,如下述化學反應式(25)所示,藉由自經激發之反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷之能量移動,使作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)激發,並形成自由基。
[化25]
M+CC*M*+CC (25)
如上述化學反應式(24)及(25)所示,包含多重鍵之液晶分子藉由PS處理殘像顯著改善。特別是包含雙鍵之液晶分子,該效果較大。即,可以說,反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷相較於在實施例1~3使用之4-氰基-4'-戊基聯苯,由紫外線之激發效率較高,且光定向膜或液晶分子間之能量傳遞之效率較高。二個分子之反應性之差異為於分子內包含氰基之三鍵或包含烯基之差異。換言之,可以說雙鍵相對三鍵反應效率較高。
實施例4
除了設黑光燈之照射時間為實施例3之照射時間之1/6,照射量為350 mJ/cm2以外,以與實施例3相同之方法製作IPS液晶胞。以偏光顯微鏡觀察液晶分子之定向發現,良好地單軸定向。再者,若施加臨限值以上之電場而使液晶應答,則液晶沿Z字形之梳齒電極進行定向,並可藉由多區域構造獲得良好之視角特性。又,以與實施例2相同之方法測定殘像率發現僅為8%。因此獲知,即使縮短PS步驟之紫外線照射之能量及時間,仍可獲得充分之殘像防止效果。
以上,就實施例1~4進行探討,但作為該等例共通之優點,可舉出以下幾點。
作為實際之使用態樣,雖在暴露於可見光之使用用途(例如,液晶電視等)中,作為用於光定向膜之定向處理之光應極力避免可見光,但在實施例1~4中,由於藉由進行PS處理,PS層覆蓋定向膜之表面,並使定向固定化,因此有可使用於感度波長包含可見光區域之材料作為光定向膜之材料之優點。
又,亦可舉出如下優點:於光定向膜之材料之感度波長包含紫外光區域之情形,為切斷來自背光及周圍環境之微弱紫外線,而考慮設置紫外線吸收層之必要性時,藉由PS化亦可不再需要設置紫外線吸收層。
又,在以紫外線進行PS處理之情形下,藉由紫外線照射於液晶,雖有電壓保持率(VHR)下降之可能性,但由於如實施例1~4般可藉由有效進行PS化而縮短紫外線照射時間,因此亦避免電壓保持率之下降。
再者,為顯著地改善殘像,亦可減少PS照射量(時間)。在液晶面板生產中,藉由減少照射量(時間),產出量會提高。又,由於可使照射裝置更加小型,因此亦有助於削減投資金額。
實施例5
準備於表面各自具備透明電極之一對玻璃基板,且利用旋轉塗布法於各基板上塗布垂直定向膜材料溶液。另,透明電極之材料係使用ITO。垂直定向膜材料溶液係調製為於以等量混合N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚之溶劑中包含3重量%之於分子內含有桂皮酸酯衍生物之聚醯胺酸並溶解。
藉由旋轉塗布法塗布後,以90℃進行1分鐘暫時乾燥,其後一邊進行氮氣沖洗,一邊以200℃進行60分鐘焙燒。焙燒後之定向膜之膜厚為60 nm。
其後,對於各基板之表面,將直線偏光紫外線以使其在波長313 nm下為60 mJ/cm2之方式自各基板法線從40。傾斜方向照射p偏光作為定向處理。
其後,於各電極基板上使用網版印刷熱硬化性密封劑(HC1413FP:三井化學公司製造)。進而,為設液晶層之厚度為3.5 μm,於對向基板上散佈直徑3.5 μm之珠粒(SP-2035:積水化學工業公司製造)。其後,該二種類之基板,以使照射之紫外線之偏光方向在各基板上正交之方式調整配置,並使該等貼合。
其後,一面以0.5 kgf/cm2之壓力加壓經貼合之基板,一面在經氮氣沖洗之爐內進行110℃、60分鐘加熱,使密封劑硬化。
於藉以上之方法製作之元件,在真空下注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶材料,使用由除苯環以外僅包含酯基作為雙鍵之液晶分子構成之負型液晶,使用聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)作為單體。另,聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其成為液晶組合物整體之0.3重量%之方式添加。
注入液晶組合物之元件之注入口以紫外線硬化樹脂(TB3026E: Three Bond公司製造)堵塞,並藉由照射紫外線而密封。密封時照射之紫外線之波長為365 nm,像素部進行遮光並極力消除紫外線之影響。又,此時,以使液晶定向不因外場而混亂之方式,使電極間短路,且亦於玻璃基板之表面進行除電處理。
其後,為消除液晶分子之流動定向,將液晶胞在130℃下加熱40分鐘,並進行使液晶分子成各相同性之再定向處理。藉此,獲得預傾角為89°之垂直TN定向液晶胞。
其後,為對該液晶胞進行PS處理,以黑光燈(FHF32BLB:東芝公司製造)照射16 J/cm2之無偏光紫外線。藉此,進行聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)之聚合。
實施例5中之PS處理之反應系統(丙烯酸酯自由基形成之路徑)與實施例1相同。
藉由以上方法,進行PS處理製作垂直TN定向元件(實施例5之液晶胞)。
以偏光顯微鏡觀察實施例5之液晶胞內之液晶分子之定向發現,與PS處理前同樣為良好地垂直TN定向。
其後,進行實施例5之液晶胞之殘像評估。殘像之評估方法如下所述。於實施例5之液晶胞內,製造可施加2種不同電壓之區域X及區域Y,在於區域X施加矩形波7.5 V、30 Hz,並於區域Y無任何施加之狀態下經過48小時。其後,於區域X及區域Y施加矩形波2.4 V、30 Hz,並分別測定區域X之亮度T(x)、及區域Y之亮度T(y)。作為殘像之指標之值ΔT(x,y)(%)根據下式計算。
ΔT(x,y)=(|T(x)-T(y)|/T(y))×100
其結果,實施例5之液晶胞之殘像率ΔT為30%。
比較例3
比較例3中,不於液晶組合物中添加單體,不對於液晶層以黑光燈進行紫外線照射,除此以外,以與實施例5相同之方法,製作比較例3之垂直TN液晶胞。
其結果,殘像率為150%以上,為激烈之殘像。
如自實施例5及比較例3獲知,藉由於液晶分子內包含酯基、即CO雙鍵可確認一定之改善效果。又,藉由進行PS處理,雖可無損定向性能而改善起因於光定向膜之材料之激烈之殘像,但在垂直定向膜之情形時,無法獲得水平定向膜程度之改善效果。
實施例6
實施例6係FFS模式之液晶胞之製作例。準備於表面上具備梳齒電極與平板狀之電極(β電極)之TFT基板(以下,亦稱為FFS基板)、與具有彩色濾光片之對向基板,並藉由旋轉塗布法於各基板上塗布作為水平定向膜之材料之聚桂皮酸乙烯酯溶液。玻璃係使用#1737(康寧公司製造)。作為梳齒電極之材料,使用ITO。又,設梳齒電極之形狀為Z字狀,梳齒電極之電極寬度L為5 μm,電極間距離S為5 μm。聚桂皮酸乙烯酯溶液係調製為於以等量混合N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚之溶劑中溶解聚桂皮酸乙烯酯使其為整體之3重量%。
藉由旋轉塗布法塗布後,於90℃進行1分鐘暫時假乾燥,其後一邊經氮氣沖洗,一邊以200℃進行60分鐘焙燒。焙燒後之定向膜之膜厚為100 nm。
其後,對於各基板之表面,以使其在波長313 nm下為5 J/cm2之方式自各基板之法線方向照射直線偏光紫外線作為定向處理。另,此時之梳齒電極之長度方向與偏光方向所成之角設為7°。
其後,於FFS基板上使用網版印刷熱硬化性密封劑(HC1413EP:三井化學公司製造)。進而,為設液晶層之厚度為3.5 μm,於對向基板上散佈直徑3.5 μm之珠粒(SP-2035:積水化學工業公司製造)。其後,使該二種類之基板,以使照射之紫外線之偏光方向在各基板一致之方式調整配置,並使該等貼合。
其後,一面以0.5 kgf/cm2之壓力加壓經貼合之基板,一面在經氮氣沖洗之爐內進行110℃、60分鐘加熱,使密封劑硬化。
於藉以上之方法製作之元件中,在真空下注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶組合物,使用對於正型液晶材料的4-氰基-4'-戊基聯苯,將反-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷以成為液晶組合物整體之37重量%之方式添加,且作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以成為液晶組合物整體1重量%之方式添加者。即,在本實施例中,液晶成份為混合液晶。
注入液晶組合物之元件之注入口以紫外線硬化樹脂(TB3026E: Three Bond公司製造)堵塞,並藉由照射紫外線而密封。密封時照射之紫外線之波長為365 nm,像素部進行遮光並極力消除紫外線之影響。又,此時,以使液晶定向不因外場而混亂之方式,使電極間短路,且亦於玻璃基板之表面進行除電處理。
其後,為消除液晶分子之流動定向,將液晶胞在130℃下加熱40分鐘,並進行使液晶分子成各向同性之再定向處理。藉此,獲得於垂直於向定向膜照射之紫外線之偏光方向之方向,且於基板面內經單軸定向之液晶胞。
其後,為再現實際之生產步驟之基板之貼合,以使靜電吸盤(巴川製紙所製造)接觸於TFT基板側之方式安置FFS面板。於靜電吸盤施加1.7 kV之電壓,確認充分吸附,並保持10分鐘。
其後,為對該液晶胞進行PS處理,以黑光燈(FHF32BLB:東芝公司製造)照射2 J/cm2之無偏光紫外線。藉此,進行聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)之聚合。
目前,液晶面板之量產步驟中作為一般性之貼合方式,可舉出液晶滴入(ODF: One Drop Fill)方式。液晶滴入方式係使液晶組合物於一方之基板上滴入,並在真空腔室內使一對基板彼此貼合者。此時,用以在真空下保持上側基板而有效使用者為靜電吸盤。無法在真空下使用真空吸附。靜電吸盤係產生高電壓,並藉由靜電相互作用吸附基板之裝置。圖7係顯示利用靜電吸盤進行一對基板之貼合之情況之模式圖。如圖7所示,貼合FFS基板(陣列基板)80與對向基板90時,自靜電吸盤101對於FFS基板80施加高電壓(圖中之箭頭表示電場之方向)。FFS基板80具有例如使絕緣膜82、β電極(平板狀電極)83、絕緣膜84、及梳齒電極85朝向液晶層側依序重疊於玻璃基板81上之構造。另一方之基板(對向基板)90配置於平臺102上,且於對向基板90上之特定位置,滴入液晶組合物91。自靜電吸盤101發生之電場雖向液晶層(一對基板80、90間之空間)側延伸,但由於於FFS基板80存在一層β電極83,因此電場被β電極83遮斷。因此,由於未於液晶層及光定向膜施加電場,因此可防止因靜電吸盤101之影響而使液晶之定向混亂,從而阻止殘像之產生。
對照而言,使用IPS基板時,由於IPS基板上沒有β電極,靜電吸盤之電場貫通梳齒電極之間,有使液晶之定向混亂導致殘像之虞,因此為將其消除,貼合後有必要進行用以消除殘像的一些善後處理。因此,若考慮使用靜電吸盤,則相較於如實施例1~5之IPS用基板,使用如實施例6之FFS基板較宜。
使用實施例6之液晶胞進行面板之組裝,可獲得液晶顯示無殘像且具有無斑紋之均一定向之液晶顯示面板。
以下,就驗證由單體濃度之差異而造成之殘像程度之實施例7~11進行說明。
實施例7
作為液晶材料,對於MLC-6610(Merck公司製造),將具有烯基之液晶性分子反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷以使其相對液晶組合物整體為5重量%之方式添加,且作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.5重量%之方式添加,及作為PS處理,以黑光燈(FHF32BLB:東芝公司製造)照射600 mJ/cm2之紫外線,除此以外,以與實施例1相同之方法製作液晶胞。即,在本實施例,液晶組合物中之液晶成份為混合液晶。另,通過配置於正交偏光鏡之一對偏光板確認PS步驟後之液晶分子之定向,可確認於垂直於紫外線之偏光方向之方向單軸定向。以與實施例1相同之方法測定殘像率,得出殘像率ΔT為6%。又,若越過ND濾光器(10%透射)進行殘像判定,則殘像之目視較為困難,從而獲得良好之殘像特性。
實施例8
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.3重量%之方式添加,除此以外,以與實施例7相同之方法製作液晶胞。以與實施例1相同之方法測定殘像率,得出殘像率ΔT為8%。又,若越過ND濾光器(10%透射)進行殘像判定,則殘像之目視較為困難,從而獲得良好之殘像特性。
實施例9
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.2重量%之方式添加,除此以外,以與實施例7相同之方法製作液晶胞。以與實施例1相同之方法測定殘像率,得出殘像率ΔT為9%。又,若越過ND濾光器(10%透射)進行殘像判定,則殘像之目視較為困難,從而獲得良好之殘像特性。
實施例10
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.15重量%之方式添加,除此以外,以與實施例7相同之方法製作液晶胞。以與實施例1相同之方法測定殘像率,得出殘像率ΔT為15%。又,若越過ND濾光器(10%透射)進行殘像判定,則殘像之目視較為困難,從而獲得良好之殘像特性。
實施例11
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.1重量%之方式添加,除此以外,以與實施例7相同之方法製作液晶胞。以與實施例1相同之方法測定殘像率,得出殘像率ΔT為41%。又,若越過ND濾光器(10%透射)進行殘像判定,則與其他實施例7~10相比,明顯可見殘像之產生。
以下,概括實施例7~11之評估結果。圖8係顯示實施例7~11之液晶胞之單體濃度與殘像率(ΔT)之關係之圖表。如圖8所示,單體濃度越高,殘像率越減少。特別是,單體濃度為0.2重量%以上之情形,殘像率之下降平緩。另一方面,單體濃度為0.15重量%以下之情形,殘像率急劇增加。可知,若殘像率降低效果之一個標準設為當ΔT為1.2時,則若至少單體濃度為0.15重量%以上,可獲得良好之殘像之降低效果。
實施例7~11之液晶胞,雖在液晶材料之種類、單體之種類等之處與實施例1~6之液晶胞嚴格區別,但單體濃度與殘像率之相關相同,從而實施例7~11之評估結果之傾向可全盤適用於實施例1~6。
以下,就驗證由單體濃度之差異而造成之對於對比度比的影響之實施例12~17進行說明。
實施例12
實施例12係FFS模式之液晶胞之製作例。準備於表面上具備有切口電極與平板狀之電極(β電極)之TFT基板(FFS基板)、與具有彩色濾光片之對向基板,並藉由旋轉塗布法於各基板上塗布作為水平定向膜材料之聚桂皮酸乙烯酯溶液。設有切口電極之切口之形狀為Z字狀,切口間距離L為3 μm,切口之寬度S為5 μm。TFT之半導體層係使用氧化物半導體IGZO(銦鎵鋅氧化物)。藉由使用IGZO可獲得較高透射率。聚桂皮酸乙烯酯溶液係調製為於以等量混合N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚之溶劑中溶解聚桂皮酸乙烯酯以使其為整體之3重量%。
藉由旋轉塗布法塗布後,以90℃進行1分鐘暫時乾燥,其後一邊經氮氣沖洗,一邊以200℃進行60分鐘焙燒。焙燒後之定向膜之膜厚為100 nm。
其後,對於各基板表面,以使其在波長313 nm下為5 J/cm2之方式自各基板之法線方向照射直線偏光紫外線作為定向處理。另,此時之梳齒電極之長度方向與偏光方向所成之角設為10°。
其後,於FFS基板上使用網版印刷熱硬化性密封劑(HC1413EP:三井化學公司製造)。進而,為設顯示區域(主動區域)之液晶層之厚度為3.5 μm,於對向基板上形成光間隔片。其後,將該二種類之基板,以使照射之紫外線之偏光方向在各基板一致之方式調整配置,並使該等貼合。
其後,一面以0.5 kgf/cm2之壓力加壓經貼合之基板,一面在經氮氣沖洗之爐內進行110℃、60分鐘加熱,使密封劑硬化。
於藉以上方法製作之元件中,在真空下注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶組合物,對於MLC-6610(Merck公司製造),使用將具有烯基之液晶性分子反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷以使其相對液晶組合物整體為5重量%之方式添加,且作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為1重量%之方式添加者。即,在本實施例中,液晶組合物中之液晶成份為混合液晶。
注入液晶組合物之元件之注入口以環氧系黏接劑(Araldite AR-S30: NICHIBAN公司製造)密封。又,此時,以使液晶定向不因外場而混亂之方式,使電極間短路,且亦於玻璃基板之表面進行除電處理。
其後,為再現實際之量產步驟(ODF步驟)之基板貼合,作為用以消除液晶分子之流動定向之步驟,係將液晶面板在130℃下加熱40分鐘,並進行使液晶分子成各向同性之再定向處理。藉此,獲得於垂直於向定向膜照射之紫外線之偏光方向之方向,且於基板面內經單軸定向之液晶胞。
聚桂皮酸乙烯酯溶液之塗布以後之步驟,全部在黃色螢光燈下作業,且以於液晶胞內不暴露來自螢光燈之紫外線之方式進行。其後,為了再現實際之量產環境,將液晶胞於白色螢光燈(FHF32EXNH)下放置10分鐘。暴露量於紫外線僅為0.4 mJ/cm2。再者,緊接於PS步驟之前,將液晶胞在130℃下加熱40分鐘,並仔細地進行除電處理。
其後,為使該液晶胞進行PS處理,以黑光燈(FHF32BLB:東芝公司製造)照射2 J/cm2之無偏光紫外線。藉此,進行聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)之聚合。以如上之方式,製作實施例12之液晶胞。
以顯微鏡觀察像素區域後確認,液晶分子雖單軸定向,但於像素區域確認有不均勻,且凝固形成聚合物。
其後,將該液晶胞包夾於正交偏光鏡之一對偏光板之間,使單側之偏光板之透射容易軸與液晶之定向軸一致而進行對比度評估。亮度測定係使用亮度計SR-UL2(TOPCON公司製造),基於下式計算對比度比。
CR=Tmax/Tmin
另,Tmax表示施加電壓時之最大亮度,Tmin表示未施加電壓時之亮度。測定之結果,實施例12之液晶胞之對比度比為920。
實施例13
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.8重量%之方式添加,除此以外,以與實施例12相同之方法製作液晶胞。以與實施例12相同之方法計算對比度比,得出對比度比為960。
實施例14
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.6重量%之方式添加,除此以外,以與實施例12相同之方法製作液晶胞。以與實施例12相同之方法計算對比度比,得出對比度比為1030。
實施例15
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.5重量%之方式添加,除此以外,以與實施例12相同之方法製作液晶胞。以與實施例12相同之方法計算對比度比,得出對比度比為1050。
實施例16
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.3重量%之方式添加,除此以外,以與實施例12相同之方法製作液晶胞。以與實施例12相同之方法計算對比度比,得出對比度比為1120。
實施例17
作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為0.15重量%之方式添加,除此以外,以與實施例12相同之方法製作液晶胞。以與實施例12相同之方法計算對比度比,得出對比度比為1200。
以下,概括實施例12~17之評估結果。圖9係顯示實施例12~17之液晶胞之單體濃度與對比度比之關係之圖表。如圖9所示,隨著單體濃度下降,對比度比上升。實際上,單體濃度下降時,亮點數減少,且黑顯示時之不均勻亦獲改善。亦即可知,若單體濃度下降,則白亮度無特別變化,而黑亮度下降,從而獲得低灰階之表現優越之液晶胞。另可知,如對比度評估之一個標準設為1000時,則若至少單體濃度為0.6重量%以下,可獲得良好之對比度比。
實施例12~17之液晶胞,雖在液晶材料之種類、單體之種類等方面與實施例1~11之液晶胞嚴格不同,但單體濃度與對比度比之相關相同,從而實施例12~17之評估結果之傾向可全盤適用於實施例1~11。
以上,實施例1~17之光定向處理之直線偏光紫外線照射雖在貼合一對基板之前進行,但亦可在貼合一對基板後自液晶胞外側進行光定向處理。光定向處理在液晶注入之前或之後均可。但,在注入液晶之後進行光定向處理之直線偏光紫外線照射之情形,可同時進行光定向處理與PS步驟,從而有可縮短過程之優點。在該情形下,對於PS步驟所需之紫外線照射時間,光定向處理所需之時間必須為短時間。若相對PS步驟所需之紫外線照射時間光定向處理所需之時間為相同或長時間,則液晶不定向。
以下,係實際顯示貼合一對基板後自液晶胞外側進行光定向處理之例。
實施例18
實施例18係FFS模式之液晶胞之製作例。準備於表面上具備有切口電極與平板狀之電極(β電極)之TFT基板(FFS基板)、與具有彩色濾光片之對向基板,並藉由旋轉塗布法於各基板上塗布作為水平定向膜之材料之聚桂皮酸乙烯酯溶液。FFS基板之大小為10英寸。設有切口電極之切口之形狀為Z字狀,切口間距離L為3 μm,切口之寬度S為5 μm。TFT之半導體層係使用氧化物半導體IGZO(銦鎵鋅氧化物)。聚桂皮酸乙烯酯溶液係調製為於以等量混合N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚之溶劑中溶解聚桂皮酸乙烯酯以使其為整體之3重量%。
藉由旋轉塗布法塗布後,於100℃進行1分鐘暫時乾燥,其後一邊經氮氣沖洗,一邊以220℃進行40分鐘焙燒。焙燒後之定向膜之膜厚,在FFS基板之顯示區域(主動區域)之梳齒電極上為75 nm。又,在彩色濾光片基板之顯示區域(主動區域)為85 nm。
其後,於FFS基板上,使用布膠機描繪熱-紫外線併用密封材料(Photo Rex S-WB:積水化學工業公司製造)。此時,作為描繪圖案,設為形成其後進行之真空注入用之注入口者。再者,為使顯示區域(主動區域)之液晶層之厚度為3.5 μm,於對向基板上形成光隔離件。光隔離件之底部直徑設為12 μm。另,底部直徑定義為光隔離件之中與定向膜之正下層接觸之部分的直徑。其後,調整該等二種類之基板之配置,使該等貼合。
其後,一面以0.5 kgf/cm2之壓力加壓經貼合之基板,一面以超高壓水銀燈(USH-500D: Ushio電機公司製造)使密封劑硬化。其後,一邊繼續加壓,一面以130℃進行40分之加熱,從而使密封劑熱硬化。
其後,對於各基板表面,以使其在波長313 nm下為60 J/cm2之方式以陣列基板為照射面自法線方向照射直線偏光紫外線作為定向處理。另,此時之梳齒電極之長度方向與偏光方向所成之角設為10°。
於藉以上方法製作之元件中,在真空下注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶組合物,對於MLC-6610(Merck公司製造),使用將具有烯基之液晶性分子反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1'-二環己烷以使其相對液晶組合物整體為5重量%之方式添加,且作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為1重量%之方式添加者。亦即,在本實施例中,液晶組合物中之液晶成份為混合液晶。
注入液晶組合物之元件之注入口以環氧系黏接劑(Araldite AR-S30: NICHIBAN公司製造)密封。又,此時,以使液晶定向不因外場而混亂之方式,使電極間短路,且亦於玻璃基板之表面進行除電處理。
其後,作為用以消除液晶分子之流動定向之步驟,將液晶面板在130℃下加熱40分鐘,並進行使液晶分子成各向同性之再定向處理。藉此,獲得於垂直於向定向膜照射之紫外線之偏光方向之方向,且於基板面經單軸定向之液晶胞。
聚桂皮酸乙烯酯溶液塗布以後之步驟,全部在黃色螢光燈下作業,且以於液晶胞內不暴露來自螢光燈之紫外線之方式進行。再者,緊接於PS步驟之前將液晶胞在130℃下加熱40分鐘,並仔細地進行除電處理。
其後,為對該液晶胞進行PS處理,以黑光燈(FHF32BLB:東芝公司製造)照射1.5 J/cm2之無偏光紫外線。藉此,進行聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)之聚合。以如上之方式,製作實施例18之液晶胞。
使用該液晶胞組裝液晶顯示面板,並以目視確認顯示後發現,可無定向不均而獲得殘像較少之良好之顯示。
實施例19
PS處理時以超高壓水銀燈(USH-500D: Ushio電機公司製造)作為光源,而並非黑光燈,並於光源與液晶胞之間設置偏光元件,且自基板法線方向對液晶層照射直線偏光紫外線,除此以外,以與實施例13相同之方法製作實施例19之液晶胞。偏光方向設為對於液晶分子之定向方向在面板面內垂直方向(即,相對液晶分子之定向方位垂直)。照射量設為1.5 J/cm2。以與實施例12相同之方法計算對比度比,得出對比度比為1100。可獲得相對實施例13對比度比獲得改善之結果。
實施例20
除了作為定向膜材料使用具有環丁烷骨架之聚醯亞胺溶液之方面,及作為定向處理以在波長254 nm下為500 mJ/cm2之方式自各基板之法線方向照射偏光紫外線之方面以外,以與實施例6相同之方法製作FFS液晶面板。藉此,引起塗布於基板上之定向膜材料之光分解反應,形成水平定向膜。
評估該液晶顯示面板性能之結果,相對實施例6未見驅動電壓之上升、對比度比之下降、及電壓保持率之顯著下降。再者,關於殘像,可獲得特別的改善效果。
比較例4
除了不於液晶材料中添加單體,不進行PS聚合以外,以與實施例20相同之方式製作FFS模式之液晶顯示裝置。
評估該液晶顯示性能之結果獲知未獲得充分之定向特性。可推測其原因是定向膜材料之光分解不充分。為了不進行PSA聚合,而由具有環丁烷骨架之定向膜材料形成具有充分定向特性之定向膜,雖被認為需要2 J/cm2左右之紫外線照射,但若如此,則有於定向膜之其他成份或彩色濾光片發生光分解而損及長期可靠性之虞。另一方面,於實施例20之液晶顯示面板可知,藉由PS層之作用,即使以長期可靠性不會產生問題之程度之紫外線照射,仍可獲得充分之定向特性。
實施形態2
實施形態1中就於對向基板上配置彩色濾光片之形態進行了說明,實施形態2中就於陣列基板側形成彩色濾光片及黑色矩陣,且以對向基板為素玻璃基板之形態進行說明。
除了實施形態2之液晶顯示裝置設為於陣列基板上形成彩色濾光片之彩色濾光陣列(COA: Color Filter On Array)、及於陣列基板上形成黑色矩陣之黑色矩陣陣列(BOA: Black Matrix On Array)之形態以外,與實施形態1之液晶顯示裝置相同。即,實施形態2可採用與上述實施例1~20相同之特徵,從而獲得具有相同之傾向之評估結果。以下,舉FFS型之液晶顯示裝置為例進行說明。
圖10係實施形態2之液晶顯示裝置之剖面模式圖。如圖10所示,在實施形態2中,彩色濾光片124及黑色矩陣126形成於陣列基板110上。更詳細而言,彩色濾光片124及黑色矩陣126配置於以玻璃等為材料之絕緣性之透明基板111與層間絕緣膜127a之間。於層間絕緣膜127a上配置有平板狀之共同電極183、且於共同電極183上介隔層間絕緣膜127b而配置有具有切口之像素電極185。又,於透明基板111與彩色濾光片124之間形成有TFT 144,且經由形成於彩色濾光片124及層間絕緣膜127a、127b內之接點部147,連接有像素電極185與TFT 144。層間絕緣膜127a、127b亦包含使因彩色濾光片124而產生之凹凸平坦化之目的。層間絕緣膜127a、127b藉由例如感光性丙烯酸酯系樹脂、感光性聚醯亞胺系樹脂等形成。較好層間絕緣膜127a、127b之膜厚為1 μm以上。共同電極183及像素電極185為透明電極。
實施形態2之液晶顯示裝置於像素電極185上、及透明基板121上具有定向膜112、122。藉由PS聚合步驟,使聚合性單體開始聚合,且如圖10所示在定向膜112、122上成為PS層113、123,從而穩定定向膜112、122具有之定向限制力。
圖10中雖顯示使用紅色124R、綠色124G及藍色124B之三色之彩色濾光片者,但該等顏色之種類、數量及配置順序不特別限定。
圖11係顯示實施形態2中進行PS聚合步驟時之光照射之情況之模式圖。圖11中,兩箭頭顯示液晶分子之定向方向,粗箭頭表示光之照射方向。如實施形態2之情形,與實施形態1不同,較好自對向基板120側進行對於用於PS層形成之液晶層130之光照射。藉此,由於不再有因彩色濾光片或黑色矩陣等而使光被遮斷之情形,因此獲得較高透射率,使聚合速度提高,進而因不產生陰影而可降低定向不良之可能性。又,可於聚合形成不產生不均而形成具有均等膜厚之PS層,從而可防止顯示之不均勻。再者,由於以更少紫外線之照射時間即可完成,因此亦有助於減少殘像之產生。
實施形態3
在實施形態3中,更詳細地說明於PS處理中使用直線偏光之液晶顯示之製造方法。根據實施形態3之製造方法製作的液晶顯示裝置之構成構件與實施形態1及實施形態2相同。以下,雖列舉於PS處理中使用直線偏光之實施例,但在此之前,首先就作為評估基準之參考例進行說明。
參考例
本參考例係FFS模式之液晶胞之製作例。準備於表面上具備梳齒電極與平板狀之電極(β電極)之TFT基板(FFS基板)、與具有彩色濾光片之對向基板,並藉由旋轉塗布法於各基板上塗布作為水平定向膜之材料之聚桂皮酸乙烯酯溶液。設梳齒電極之形狀為Z字狀,梳齒電極之電極寬度L為3 μm,電極間距離S為5 μm。TFT之半導體層係使用氧化物半導體IGZO(銦鎵鋅氧化物)。藉由使用IGZO可獲得較高透射率。聚桂皮酸乙烯酯溶液係調製為於以等量混合N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚之溶劑中溶解聚桂皮酸乙烯酯以使其為整體之3重量%。
藉由旋轉塗布法塗布後,以90℃進行1分鐘暫時乾燥,其後一邊經氮氣沖洗,一邊以200℃進行60分鐘焙燒。焙燒後之定向膜之膜厚為100 nm。
其後,對於各基板表面,以使其在波長313 nm下為5 J/cm2之方式自各基板之法線方向照射直線偏光紫外線作為定向處理。另,此時之梳齒電極之長度方向與偏光方向所成之角設為10°。
其後,於FFS基板上使用網版印刷熱硬化性密封劑(HC1413EP:三井化學公司製造)。進而,為設顯示區域(主動區域)之液晶層之厚度為3.5 μm,於對向基板上形成光隔離件。其後,將該二種類之基板,以使照射之紫外線之偏光方向在各基板一致之方式調整配置,並使該等貼合。
其後,一面以0.5 kgf/cm2之壓力加壓經貼合之基板,一面在經氮氣沖洗之爐內進行110℃、60分鐘加熱,使密封劑硬化。
於藉以上方法製作之元件中,在真空下注入包含液晶材料及單體之液晶組合物。作為液晶組合物,對於MLC-6610(Merck公司製造),使用將具有烯基之液晶性分子反式-4-丙基-4'-乙烯基-1,1-二環己烷以使其相對液晶組合物整體為5重量%之方式添加,且作為單體之聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)以使其相對液晶組合物整體為1重量%之方式添加者。亦即,在本參考例中,液晶組合物中之液晶成份為混合液晶。
注入液晶組合物之元件之注入口以環氧系黏接劑(Araldite AR-S30: NICHIBAN公司製造)密封。又,此時,以使液晶定向不因外場而混亂之方式,使電極間短路,且亦於玻璃基板之表面進行除電處理。
其後,為再現實際之量產步驟(ODF步驟)之基板之貼合,作為用以消除液晶分子之流動定向之步驟,係將液晶面板在130℃下加熱40分鐘,並進行使液晶分子成各向同性之再定向處理。藉此,獲得於垂直於向定向膜照射之紫外線之偏光方向之方向,且於基板面內經單軸定向之液晶胞。
聚桂皮酸乙烯酯溶液塗布以後之步驟,全部在黃色螢光燈下作業,且以於液晶胞內不暴露來自螢光燈之紫外線之方式進行。將該液晶胞包夾於正交偏光鏡之一對偏光板之間,並使單側之偏光板之透射容易軸與液晶之定向軸一致而進行PS處理前之液晶胞之黑亮度評估。亮度測定係使用光倍增器(Hamamatsu Photonics公司製造)。
其後,為對該液晶胞進行PS處理,以黑光燈(FHF32BLB:東芝公司製造)照射2 J/cm2之無偏光紫外線。藉此,進行聯苯-4,4'-二基雙(2-甲基丙烯酸酯)之聚合。另,於光定向膜使用之偏光紫外線、與在PS處理中使用之偏光紫外線,通常使用具有主波長不同等不同特性者。
以如上之方式製作參考例之液晶胞。對該液晶胞,與PS處理前同樣,亦對PS處理後進行黑亮度評估。相對PS處理前,PS處理後黑亮度上升14%,對比度比下降14%。
實施例21
PS處理時以超高壓水銀燈(USH-500D: Ushio電機公司製造)作為光源,而並非黑光燈,並於光源與液晶胞之間設置偏光元件,且自基板法線方向對液晶層照射直線偏光紫外線,除此以外,以與上述參考例相同之方法製作FFS型之液晶胞。直線偏光紫外線之偏光方向設為相對液晶分子之定向方位垂直。偏光度於313 nm時為10:1。照射量設為1.5 J/cm2。以與上述參考例相同之方法進行黑亮度評估。相對PS處理前,PS處理後黑亮度下降10%,對比度比提高10%。
實施例22
除了作為定向膜材料使用具有環丁烷骨架之聚醯亞胺溶液之方面,及作為光定向處理以在波長254 nm下為1.5 J/cm2之方式自各基板之法線方向照射偏光紫外線之方面以外,以與實施例21相同之方法製作FFS型之液晶胞。藉此,引起塗布於基板上之定向膜材之生光分解反應,形成水平定向膜。以與上述參考例相同之方法進行黑亮度評估。相對PS處理前,PS處理後,雖黑亮度上升5%,對比度比降低5%,但與上述參考例相比,對比度比之降低被抑制。
實施例23
除了設一方之基板為IPS基板而並非FFS基板,及設另一方之基板為素玻璃基板而並非彩色濾光片基板以外,以與實施例21相同之方法製作IPS型之液晶胞。設梳齒電極之電極寬度L為3 μm,電極間距離S為9 μm。以與上述參考例相同之方法進行黑亮度評估。相對PS處理前,PS處理後,黑亮度下降10%,對比度比提高10%。
實施例24
為確認PS處理時使用之直線偏光之偏光方向之容限,設定偏光方向相對液晶分子之定向方位為85°,除此以外,以與實施例21相同之方法製作FFS型之液晶胞。相對PS處理前,PS處理後,雖黑亮度上升10%,對比度比下降10%,但與上述參考例相比,對比度比之下降被抑制。藉此,可知較好在對於單體之光照射使用之直線偏光在對於對液晶組合物中之液晶分子之定向方位垂直之方向至少於±5°之範圍內具有偏光方向。
另,本申請案以於2010年10月14日提出申請之日本專利申請案2010-231924號、於2011年4月6日提出申請之日本專利申請案2011-84755號、及於2011年8月25日提出申請之日本專利申請案2011-183796號為基礎,主張基於巴黎條約乃至讓渡國家之法規之優先權益。該申請案之內容,其整體作為參照併入本案中。
3、33、43、53、63...聚合性單體
10、110...陣列基板
11、21、111、121...透明基板
12、22、32、42、112、122...定向膜(基底膜)
13、23、113、123...PS層(聚合物層)
14、72...信號電極
15、71...共同電極
20...彩色濾光片基板
24、124...彩色濾光片
26、126...黑色矩陣
27...保護膜層(平坦化層)
30、130...液晶層
33a、43a...聚合性單體(未激發)
33b、43b...聚合性單體(激發狀態)
52...光活性基(垂直定向膜分子)
54、64、74...液晶分子
55...疏水基
62...光活性基(水平定向膜分子)
80...FFS基板(陣列基板)
81...玻璃基板
82、84...絕緣膜
83...β電極(平板狀電極)
85...梳齒電極
90、120...對向基板
91...液晶組合物
101...靜電吸盤
102...平臺
124R...紅色之彩色濾光片
124G...綠色之彩色濾光片
124B...藍色之彩色濾光片
127a、127b...層間絕緣膜(平坦化層)
144...薄膜電晶體(TFT)
147...接觸部
183...共同電極
185...像素電極
圖1係實施形態1之液晶顯示裝置之剖面模式圖,顯示PS聚合步驟前。
圖2係實施形態1之液晶顯示裝置之剖面模式圖,顯示PS聚合步驟後。
圖3係顯示實施形態1之液晶顯示裝置之電極配置之平面模式圖,顯示IPS模式之情形。
圖4係顯示實施形態1之液晶顯示裝置之電極配置之平面模式圖,顯示FFS模式之情形。
圖5係於彩色濾光片基板上形成平坦化層時之概略圖。
圖6係顯示實施例1之梳齒電極基板之平面模式圖。
圖7係顯示利用靜電吸盤進行一對基板之貼合之情況之模式圖。
圖8係顯示實施例7~11之液晶胞之單體濃度與殘像率(ΔT)之關係之圖表。
圖9係顯示實施例12~17之液晶胞之單體濃度與對比度比之關係之圖表。
圖10係實施形態2之液晶顯示裝置之剖面模式圖。
圖11係顯示實施形態2中進行PS聚合步驟時之光照射之情況之模式圖。
圖12係顯示本發明人等進行光定向處理而製作之IPS模式之液晶胞之殘像情況之模式圖。
圖13係顯示本發明人等導入光定向處理,且採用PS步驟製作之IPS模式之液晶胞的殘像情況之模式圖。
圖14係比較在由光不活性之材料形成之定向膜進行PS步驟時的聚合性單體之聚合情況之模式圖。
圖15係比較組合由具有光活性之材料形成之定向膜與PS步驟時的聚合性單體之聚合情況之模式圖。
圖16係顯示對於垂直定向膜使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。
圖17係顯示對於水平定向膜使聚合性單體聚合時之情況之模式圖。
3...聚合性單體
10...陣列基板
11...透明基板
12...定向膜(基底膜)
20...彩色濾光片基板
21...透明基板
22...定向膜(基底膜)
30...液晶層

Claims (43)

  1. 一種液晶顯示裝置,其特徵在於,其係具備含有一對基板、與夾於該一對基板間之液晶層而構成之液晶胞者,且該一對基板之至少一方包含:電極;形成於該電極之液晶層側之基底膜;及形成於該基底膜之液晶層側並定向控制臨近之液晶分子之聚合物層;且該基底膜係由光活性材料形成者;該聚合物層係使添加於該液晶層中之單體聚合而形成者;該液晶層含有於分子構造中包含苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵之液晶分子,且其中上述基底膜為使臨近之液晶分子相對於該基底膜面實質性地水平定向之水平定向膜。
  2. 如請求項1之液晶顯示裝置,其中上述單體之聚合性官能基為丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基、或環氧基。
  3. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述光活性材料為光定向膜材料。
  4. 如請求項3之液晶顯示裝置,其中上述光定向膜材料包含具有環丁烷骨架之化合物。
  5. 如請求項3之液晶顯示裝置,其中上述光定向膜材料包含具有光致異構化型、光二聚化型、或該兩者之官能基之化合物。
  6. 如請求項5之液晶顯示裝置,其中上述光致異構化型或光二聚化型之官能基為桂皮酸酯基或其衍生物。
  7. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述基底膜為藉由紫外線、可見光、或該等兩者經光定向處理之光定向膜。
  8. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述基底膜為藉由無偏光或直線偏光經光定向處理之光定向膜。
  9. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述多重鍵為雙鍵。
  10. 如請求項9之液晶顯示裝置,其中上述雙鍵包含於酯基中。
  11. 如請求項9之液晶顯示裝置,其中上述雙鍵包含於烯基中。
  12. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述多重鍵為三鍵。
  13. 如請求項12之液晶顯示裝置,其中上述三鍵包含於氰基中。
  14. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述液晶分子具有二種類以上之上述多重鍵。
  15. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中添加於上述液晶層中之單體相對於構成聚合前之上述液晶層之組合物整體之濃度為0.15重量%以上。
  16. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中添加於上述液晶層 中之單體相對於構成聚合前之上述液晶層之組合物整體之濃度為0.6重量%以下。
  17. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述聚合物層係藉由熱聚合而形成者。
  18. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述聚合物層係藉由光聚合而形成者。
  19. 如請求項18之液晶顯示裝置,其中用於上述光聚合之光為紫外線、可見光、或該等兩者。
  20. 如請求項19之液晶顯示裝置,其中用於上述光聚合之光為直線偏光或無偏光。
  21. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述單體所具有之聚合性官能基之數為2個以上。
  22. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述單體所具有之聚合性官能基之數為4個以下。
  23. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述基底膜為藉由光定向處理以外經定向處理之定向膜。
  24. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述基底膜為自上述液晶胞外側照射紫外線而經光定向處理之光定向膜。
  25. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述電極為透明電極。
  26. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述一對基板之至少一方進而包含使基板面平坦化之平坦化層。
  27. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述液晶層之定向型為IPS型、FLC型、PDLC型、或藍相型。
  28. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述液晶層之定向型為FFS型。
  29. 如請求項1或2之液晶顯示裝置,其中上述液晶層之定向型為OCB型、TN型或STN型。
  30. 如請求項27之液晶顯示裝置,其中上述一對基板之至少一方具有多區域構造。
  31. 一種液晶顯示裝置之製造方法,其特徵係包含下述步驟:於一對基板之至少一方形成水平定向膜之步驟;於該一對基板間填充含有單體之液晶組合物之步驟;對該單體進行光照射,並於該水平定向膜上形成聚合物層之步驟;對該單體之光照射為直線偏光之照射,且其中該水平定向膜使臨近之液晶分子相對於該水平定向膜面實質性地水平定向。
  32. 如請求項31之液晶顯示裝置之製造方法,其中在對上述單體之光照射所使用之直線偏光,於相對於該液晶組合物中之液晶分子之定向方位大致垂直之方位具有偏光方向。
  33. 如請求項31或32之液晶顯示裝置之製造方法,其中形成上述水平定向膜之步驟包含對光定向膜材料進行光定向處理之步驟。
  34. 如請求項33之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光定向處理係使用直線偏光進行,且 使對上述單體之光照射所使用之直線偏光之偏光方向、與用於該光定向處理之直線偏光之偏光方向大致一致。
  35. 如請求項33之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光定向膜材料包含具有環丁烷骨架之化合物。
  36. 如請求項33之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光定向膜材料包含具有光致異構化型、光二聚化型、或該兩者之官能基之化合物。
  37. 如請求項36之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述光致異構化型或光二聚化型之官能基為桂皮酸酯基或其衍生物。
  38. 如請求項31或32之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶組合物含有於分子構造中包含苯環之共軛雙鍵以外之多重鍵之液晶分子。
  39. 如請求項38之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述多重鍵為雙鍵。
  40. 如請求項39之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述雙鍵包含於烯基中。
  41. 如請求項31或32之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶顯示裝置之定向模式為IPS型。
  42. 如請求項31或32之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述液晶顯示裝置之定向模式為FFS型。
  43. 如請求項31或32之液晶顯示裝置之製造方法,其中上述單體之聚合性官能基包含丙烯酸酯基及甲基丙烯酸酯基之至少一者。
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