WO2012086718A1 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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WO2012086718A1
WO2012086718A1 PCT/JP2011/079710 JP2011079710W WO2012086718A1 WO 2012086718 A1 WO2012086718 A1 WO 2012086718A1 JP 2011079710 W JP2011079710 W JP 2011079710W WO 2012086718 A1 WO2012086718 A1 WO 2012086718A1
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liquid crystal
display device
crystal display
monomer
polymer layer
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真伸 水▲崎▼
中村　公昭
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シャープ株式会社
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F32/00—Homopolymers and copolymers of cyclic compounds having no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system
    • C08F32/02—Homopolymers and copolymers of cyclic compounds having no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having no condensed rings
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    • G02F1/133715—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films by first depositing a monomer

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a polymer layer for enhancing the alignment regulating force of liquid crystal is formed and a method for manufacturing the same.
  • a liquid crystal display device is a display device that uses a liquid crystal composition for display.
  • a typical display method is to apply a voltage to a liquid crystal composition sealed between a pair of substrates, and apply the applied voltage.
  • the amount of transmitted light is controlled by changing the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal composition according to the above.
  • the alignment of liquid crystal molecules is generally controlled by an alignment film formed on the surface of the substrate.
  • This alignment film is subjected to an alignment process for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction.
  • PSA Polymer Sustained Alignment
  • a polymer layer is formed by polymerizing a polymerizable component by performing heating, exposure or the like while tilting and aligning liquid crystal molecules with respect to a liquid crystal composition to which a polymerizable component such as a monomer or an oligomer is added.
  • the PSA technology is an effective technology for realizing high brightness and high-speed response.
  • the pretilt angle changes and “burn-in” occurs.
  • the problem is that this phenomenon tends to occur.
  • “burn-in” is a phenomenon in which when the display is switched after the same image is displayed for a long time, the image before switching remains lightly displayed.
  • the image sticking is influenced by the unreacted polymerizable component remaining in the liquid crystal. For example, if the exposure time for forming the polymer layer is shortened in order to improve the productivity, the image sticking easily occurs. There was a thing.
  • Patent Document 1 discloses that a polymer compound bonded with a functional group having radical reactivity is added to the alignment film in order to prevent burn-in.
  • Patent Document 2 uses a mixed monomer in which a trifunctional or higher polyfunctional monomer having an effect of increasing the hardness of a polymer after crosslinking is added to a bifunctional liquid crystalline monomer in order to prevent image sticking. It is disclosed.
  • DPHA mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate
  • DPHA mixture of dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, and is excellent in the formation efficiency of the polymer layer, and the liquid crystal display device in which the burn-in caused by the residual monomer in the liquid crystal is suppressed, and such a liquid crystal display device is manufactured. It is an object to provide a method for doing this.
  • the present inventors paid attention to a polymer layer (also referred to as a “PSA layer”) for improving the alignment regulating force as a method for preventing image sticking. And in addition to the bifunctional monomer conventionally used as a raw material for the polymer layer, a method of forming the polymer layer by short-time exposure by using a polyfunctional monomer having a larger number of polymerization groups and polymerizing both. investigated.
  • tetrafunctional or higher polyfunctional monomers are disadvantageous for the formation of a polymer layer because they are highly likely to undergo an intramolecular reaction.
  • the higher the polyfunctionality of the polyfunctional monomer that is, the more difunctional, trifunctional and polymerized groups), the higher the monomer consumption rate in the ultraviolet light irradiation for a certain time. That is, when any of the polymerization groups contained in one molecule of the polyfunctional monomer is used for polymerization, the probability of remaining in the liquid crystal layer as a residual monomer without being polymerized decreases.
  • the present inventors can effectively prevent display burn-in while forming a polymer layer by short-time exposure by adding a trifunctional monomer to a bifunctional monomer and polymerizing it. I found it. As described above, the present inventors have conceived that the above problems can be solved brilliantly, and have reached the present invention.
  • one embodiment of the present invention is a liquid crystal display device including a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, On at least one of the pair of substrates, a polymer layer that controls the alignment of the liquid crystal layer when no voltage is applied,
  • the polymer layer is a liquid crystal display device formed by polymerizing a photopolymerizable bifunctional monomer having two polymer groups per molecule and a trifunctional monomer having three polymer groups per molecule. is there.
  • the “polymerization group” means a functional group that can be a reaction point of a polymerization reaction.
  • the polymerizing group include a functional group that includes a chemical structure in which a double bond is formed between two carbon atoms and exhibits radical reactivity.
  • the above trifunctional monomer has three polymer groups per molecule, it has more polymerization reaction points (polymerization sites) than the conventional bifunctional monomer having two polymer groups per molecule, and the radicals Easy to polymerize under existing conditions.
  • the polymerization reaction can sufficiently proceed even with a relatively short exposure time. Therefore, in the liquid crystal display device of the present invention, it is suppressed that unreacted polymerizable components remain in the liquid crystal, and as a result, occurrence of image sticking is prevented.
  • the trifunctional monomer is not sufficiently photoreactive, in the present invention, a photopolymerizable bifunctional monomer having two polymer groups per molecule is used.
  • the bifunctional monomer those that are polymerized by irradiation with ultraviolet light are suitable.
  • only 1 type may be used for the said bifunctional monomer, and 2 or more types may be used for it.
  • only 1 type may be used for the said trifunctional monomer, and 2 or more types may be used for it.
  • the polymer layer contains at least a copolymer of a bifunctional monomer and a trifunctional monomer, and may further contain a homopolymer (single polymer) made of the bifunctional monomer.
  • PSA polymerization is started in a liquid crystal layer by irradiation with ultraviolet light, and phase separation is performed when the degree of polymerization increases to some extent to form a polymer layer.
  • phase separation occurs at a relatively early stage, that is, at a stage where the degree of polymerization is not so high, the ratio of the bifunctional monomer having a polymerization initiating ability tends to be high. Therefore, the polymer in the polymer layer may include not only a copolymer but also a homopolymer.
  • Another aspect of the present invention includes a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, A method of manufacturing a liquid crystal display device having a polymer layer for controlling the alignment of the liquid crystal layer when no voltage is applied on at least one of the pair of substrates,
  • the production method includes a step of incorporating a photopolymerizable bifunctional monomer having two polymerizable groups per molecule and a trifunctional monomer having three polymerizable groups per molecule in a liquid crystal layer;
  • a method for producing a liquid crystal display device comprising: a step of polymerizing the bifunctional monomer and the trifunctional monomer to form a polymer layer by irradiating the liquid crystal layer with ultraviolet light.
  • the polymerization reaction can be sufficiently advanced even with a relatively short exposure time. Therefore, it is possible to suppress an unreacted polymerizable component from remaining in the liquid crystal, and as a result, it is possible to manufacture a liquid crystal display device in which image sticking hardly occurs.
  • the liquid crystal layer contains liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and a vertical alignment film is provided between at least one of the pair of substrates and the polymer layer. Is formed.
  • Examples of the bifunctional monomer include those represented by the following general formula (I).
  • P 1 -A 1- (Z 1 -A 2 ) n -P 2 (I) (In the formula, P 1 and P 2 represent the same or different acrylate groups and methacrylate groups.
  • a 1 and A 2 represent the same or different cyclic aromatic compounds.
  • Hydrogen contained in A 1 and A 2 The atom may be substituted with a halogen group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Z 1 may be COO, OCO, O, CO, NHCO, CONH or S, or A 1 and A 2 or A 2.
  • a 2 are directly bonded to each other, and n is 0, 1 or 2.
  • n 1, P 1 and P 2 are both methacrylate groups, and A 1 and A 2 are both 1,4-phenylene groups.
  • Z 1 is a bifunctional monomer which is a single bond.
  • Examples of the trifunctional monomer include those represented by the following formula (1) and the following formula (2).
  • the monomers represented by the above formulas (1) and (2) as the trifunctional monomer is advantageous in that the structural stability of the polymer layer is improved and the pretilt angle is stably maintained.
  • the monomer represented by the above formula (1) (1,3,5-adamantane trimethacrylate (TMPT)) can stabilize the structure of the polymer layer by the highly rigid adamantane skeleton. The change in the pretilt angle can be effectively suppressed.
  • numerator is mentioned.
  • the imidation ratio is preferably 50% or more.
  • the imidation rate is preferably less than 50%.
  • Examples of the liquid crystal display device include a mode in which a plurality of pixels are provided, and a plurality of domains having different reference alignment directions of the liquid crystal molecules are provided in each of the plurality of pixels. According to this embodiment, a wide viewing angle can be obtained.
  • the number of the plurality of domains includes four. According to this embodiment, it is possible to realize a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics in the vertical and horizontal directions.
  • the liquid crystal display device of the present invention forms a polymer layer by adding a trifunctional monomer having three polymerizable groups per molecule to a photopolymerizable bifunctional monomer having two polymerizable groups per molecule, and polymerizing both. Therefore, the formation efficiency of the polymer layer is excellent, and image sticking due to the polymerizable component remaining in the liquid crystal is suppressed.
  • the polymerization reaction can be sufficiently advanced even by relatively short exposure. Therefore, it is possible to prevent the polymerizable component from remaining in the liquid crystal, and it is possible to manufacture a liquid crystal display device with less image sticking.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a pixel configuration of the liquid crystal display device of the embodiment.
  • 3 to 6 are conceptual diagrams showing a polymer layer forming process.
  • the liquid crystal display device of this embodiment includes a liquid crystal display panel in which a liquid crystal layer 30 is sealed between the array substrate 10 and the counter substrate 20 bonded together by the sealant 40.
  • the array substrate 10, the liquid crystal layer 30, and the counter substrate 20 are arranged in this order from the back side to the display surface (observation surface) side, and a backlight 50 is provided on the back side of the liquid crystal display panel.
  • the liquid crystal display device according to the present embodiment is a transmissive liquid crystal display device that performs display using light emitted from the backlight 50 (the light traveling direction is indicated by a white arrow in FIG. 1). Light is transmitted in the order of the substrate 10, the liquid crystal layer 30, and the counter substrate 20.
  • the array substrate 10 is formed on an insulating transparent substrate (for example, a glass substrate), (A) a plurality of parallel gate signal lines 14, (B) extending in a direction perpendicular to the gate signal lines 14 and parallel to each other.
  • the pixel electrode 18 and the like arranged in a region partitioned by the line 16 are provided.
  • the upper layer of the gate signal line 14 is a first insulating film, and the upper layer of the first insulating film is a source signal line 16. That is, the gate signal line 14 and the source signal line 16 are electrically insulated by the first insulating film.
  • a storage capacitor line 17 is provided in the same layer as the gate signal line 14.
  • the auxiliary capacitance line 17 extends in the middle of the adjacent gate signal line 14 in parallel with the gate signal line 14.
  • the source electrode and the drain electrode of the thin film transistor 13 are provided in the same layer as the source signal line 16.
  • the upper layer of the source signal line 16 is a second insulating film, and the upper layer of the second insulating film is a pixel electrode 18.
  • the pixel electrode 18 has a cross-shaped trunk and a large number of branches branched from the trunk, and has a so-called fishbone structure. Branch portions in the same region divided by the trunk portions extend in parallel with each other, and a slit 19 of the pixel electrode 18 is formed between the branch portions. In the four regions divided by the trunk portions, the extending directions of the branch portions differ by 90 ° so that a plurality of domains are formed when a voltage is applied to the liquid crystal layer 30.
  • An alignment film 12 and a polymer layer (also referred to as “PSA layer”) 37 are formed on the surface of the array substrate 10 on the liquid crystal layer 30 side.
  • the counter substrate 20 includes (A) a black matrix formed in a lattice shape on an insulating transparent substrate (for example, a glass substrate), and (B) a color filter formed in each pixel divided by the lattice, (C) A common electrode formed so as to cover the black matrix and the color filter is provided. Further, an alignment film 22 and a polymer layer 37 are formed on the surface of the counter substrate 20 on the liquid crystal layer 30 side. In the PSA-VA mode, a large number of slits 19 are formed in the pixel electrode 18 and no slit 19 is formed in the common electrode.
  • the liquid crystal layer 30 includes liquid crystal molecules 31 having negative dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal molecules 31 are aligned substantially perpendicular to the surface (substrate surface) of the polymer layer 37, and have a pretilt angle of, for example, 80 ° or more.
  • the liquid crystal molecules 31 have negative dielectric anisotropy, and therefore, in a direction parallel to the substrate surface according to the applied voltage. Fall down. Thereby, the liquid crystal layer 30 exhibits birefringence with respect to the transmitted light.
  • liquid crystal molecules 31 having negative dielectric anisotropy are used.
  • the type of liquid crystal is not particularly limited, and positive dielectric constant anisotropy is used.
  • a liquid crystal having a negative dielectric constant or a liquid crystal having negative dielectric anisotropy may be used, and is selected as appropriate according to the display mode of the liquid crystal.
  • a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used to align liquid crystal molecules horizontally with respect to the substrate surface.
  • IPS In-plane switching
  • FFS Fringe-Field Switching
  • a liquid crystal having positive or negative dielectric anisotropy is used.
  • VA Vertical Alignment
  • the alignment films 12 and 22 are made of polyimide having an imide moiety and an amic acid moiety in the molecule.
  • a polymer layer 37 is formed on the surfaces of the alignment films 12 and 22.
  • the polymer layer 37 has an effect of defining the alignment (initial alignment) of the liquid crystal molecules 31 when no voltage is applied, the alignment of the liquid crystal layer 30 and the response speed can be improved.
  • a method for forming the polymer layer 37 a method of photopolymerizing the PSA monomer 35 contained in the liquid crystal layer 30 is known. That is, in the liquid crystal layer 30 before the PSA polymerization step, as the PSA monomer 35, a photopolymerizable bifunctional monomer having two polymerization groups per molecule and a trifunctional monomer having three polymerization groups per molecule And are added. Furthermore, a polymerization initiator may be added. When the photopolymerizable bifunctional monomer absorbs light to generate radicals to initiate chain polymerization, it is not necessary to add a polymerization initiator. In the PSA polymerization step, the liquid crystal layer 30 is irradiated with light, whereby the PSA monomer 35 starts to be polymerized, and a polymer layer 37 is formed on the alignment films 12 and 22.
  • a voltage may be applied to the liquid crystal layer 30 or may not be applied. If light irradiation is performed in a state where a voltage equal to or higher than the threshold is applied to the liquid crystal layer 30, a polymer layer 37 having a shape corresponding to the liquid crystal molecules 31 aligned according to the voltage equal to or higher than the threshold is formed. By providing the polymer layer 37 having such a shape, the pretilt angle of the liquid crystal molecules 31 when no voltage is applied is defined.
  • the liquid crystal layer is irradiated during light irradiation. It is not necessary to apply a voltage equal to or higher than the threshold to 30.
  • the alignment films 12 and 22 themselves have the property of imparting pretilt alignment to the liquid crystal molecules 31, the polymer layer 37 formed on the alignment films 12 and 22 further increases the alignment stability of the alignment films 12 and 22. Functions as a membrane. By improving the alignment regulating force, the liquid crystal molecules 31 are more uniformly controlled, the change in alignment with time is reduced, and the display is less likely to be burned.
  • the array substrate is arranged so that the alignment films 12 and 22 face each other with a spacer corresponding to the thickness of the liquid crystal layer 30 as shown in FIG. 10 and the counter substrate 20 are bonded together.
  • a liquid crystal composition containing the PSA monomer 35 and the liquid crystal molecules 31 is sealed between the substrates 10 and 20.
  • a voltage is applied to the liquid crystal layer 30 as shown in FIG.
  • the liquid crystal layer 30 is irradiated with ultraviolet light while a voltage is applied.
  • the PSA monomer 35 is photopolymerized to form a polymer layer 37.
  • the components of the alignment films 12 and 22, the component of the polymer layer 37, the component of the polymer layer forming monomer 35 present in the polymer layer 37, the mixing amount of the polymer layer forming monomer 35 contained in the liquid crystal layer 30, the polymer layer 30 As for the abundance ratio of the polymer layer forming monomer 35 in the sample, the liquid crystal display was disassembled and a sample was collected, and 13 C-Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Mass Spectrometry (MS: Mass) It can be analyzed by chemical analysis using Spectrometry.
  • a polarizing plate is provided on the back side of the array substrate 10. Furthermore, a polarizing plate is also provided on the observation surface side of the counter substrate 20. A retardation plate may be disposed between the pair of polarizing plates.
  • the type of the backlight 50 is not particularly limited, and may be an edge light type or a direct type. Moreover, the kind of light source is not specifically limited, A light emitting diode (LED), a cold cathode tube (CCFL), etc. are mentioned.
  • LED light emitting diode
  • CCFL cold cathode tube
  • Examples of members constituting the backlight 50 include a light source, a reflection sheet, a diffusion sheet, a prism sheet, and a light guide plate.
  • a light source In the edge light type backlight, light emitted from the light source enters the light guide plate from the side surface of the light guide plate, is reflected, diffused, etc., and is emitted as planar light from the main surface of the light guide plate, Further, the light passes through a prism sheet or the like and is emitted as display light.
  • a direct type backlight light emitted from a light source passes directly through a reflection sheet, a diffusion sheet, a prism sheet, etc. without passing through a light guide plate, and is emitted as display light.
  • the array substrate 10 includes a reflection plate for reflecting outside light. Further, at least in a region where reflected light is used for display, the polarizing plate of the counter substrate 20 is a circularly polarizing plate provided with a so-called ⁇ / 4 retardation plate.
  • Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 A polyimide-based vertical alignment film was formed on the surfaces of the array substrate 10 and the counter substrate 20. Next, a sealant 40 was applied around the array substrate 10 and beads were dispersed over the entire surface of the counter substrate 20, and then the array substrate 10 and the counter substrate 20 were bonded together. A gap having a distance corresponding to the size of the bead is provided between the two substrates 10 and 20 joined by the sealant 40. Subsequently, a liquid crystal composition containing liquid crystal molecules 31 having negative dielectric anisotropy was injected into the gap between the substrates.
  • n 1, P 1 and P 2 are both methacrylate groups, and A 1 and A 2 was a 1,4-phenylene group, and Z 1 was a single bond.
  • Bifunctional monomer A was added. This bifunctional monomer A is represented by the following formula (3).
  • the trifunctional monomer B containing an adamantyl group represented by the following formula (1) was added to the liquid crystal composition of Example 1.
  • the trifunctional monomer C represented by the following formula (2) was added to the liquid crystal composition of Example 2.
  • a tetrafunctional monomer represented by the following formula (4) (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name “KAYARAD SR-295”, saturated solubility in liquid crystal 0.4 wt%) was added.
  • the addition conditions of the monomer are as follows.
  • the weight% is a weight ratio with respect to the total amount of the liquid crystal composition.
  • Example 1 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.3% by weight of trifunctional monomer B
  • Example 2 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.3% by weight of trifunctional monomer C
  • Comparative Example 1 Bifunctional monomer A 0.3% by weight Comparative Example 2: Bifunctional monomer A 0.3% by weight and tetrafunctional monomer 0.3% by weight
  • the bonded structure of the substrates 10 and 20 into which the liquid crystal composition was injected was heated to 130 ° C. and then rapidly cooled. Subsequently, in the state where a voltage of 10 V is applied to the liquid crystal composition sandwiched between the substrates 10 and 20, ultraviolet light is applied from a black light (manufactured by Toshiba Lighting & Technology, model number: FHF-32BLB) as primary irradiation. Irradiated for 1 minute. Further, in the state where no voltage was applied, the same ultraviolet light was irradiated for 30 minutes as secondary irradiation. As a result, the monomer added to the liquid crystal composition was photopolymerized, and the polymer layer 37 was formed on the surfaces of the alignment films 12 and 22. A liquid crystal display panel was produced as described above. The liquid crystal display panel was subjected to the following evaluation tests 1 and 2.
  • the amount of change in the pretilt angle is 0.10 ° in Example 1, 0.12 ° in Example 2, 0.16 ° in Comparative Example 1, and in Comparative Example 2. It was 0.13 °.
  • the voltage holding ratio (VHR) of the liquid crystal display panel after carrying out the evaluation test 1 was determined.
  • the voltage holding ratio is 16.61 milliseconds (ms) after applying a 1 V pulse voltage using a liquid crystal property evaluation system (trade name “Liquid Crystal Property Evaluation System 6254” manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.). It was calculated by measuring the charge retention ratio of the layer.
  • VHR voltage holding ratio
  • the distance between the polymerization groups in the same molecule is shorter than in the trifunctional monomer, so that not only intermolecular polymerization but also intramolecular polymerization proceeds, and the generated intramolecular polymer is in the liquid crystal layer. Will remain.
  • Example 1 in which an adamantyl group was introduced into the skeleton of the trifunctional monomer, the amount of change in the pretilt angle was smaller than in Example 2. This is considered to be because the stability of the polymer layer was increased by introducing a highly rigid adamantyl group, and the alignment stability was improved.
  • the amount of change in the pretilt angle can be reduced and the voltage holding ratio can be improved by adding a trifunctional monomer having more polymerized groups to a conventionally used bifunctional monomer.
  • a trifunctional monomer having more polymerized groups I was able to. From this, it was found that by adding the trifunctional monomer, the polymerization can proceed more rapidly and can be sufficiently polymerized even by light irradiation for a relatively short time.
  • the tetrafunctional monomer was added to the bifunctional monomer, the voltage holding ratio was lowered although there was an effect of reducing the amount of change in the pretilt angle.
  • Example 3 liquid crystal display panels were produced in the same manner as in Example 2 except that the addition concentration of the trifunctional monomer C was changed.
  • Comparative Example 3 a liquid crystal display panel was produced in the same manner as Comparative Example 2 except that the addition concentration of the tetrafunctional monomer was changed.
  • the addition conditions of the monomer are as follows.
  • the weight% is a weight ratio with respect to the total amount of the liquid crystal composition.
  • Example 3 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.15% by weight of trifunctional monomer C
  • Example 2 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.3% by weight of trifunctional monomer C
  • Example 4 Difunctional monomer A 0.3 wt% and trifunctional monomer C 0.45 wt%
  • Example 5 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.6% by weight of trifunctional monomer C
  • the amount of change in the pretilt angle is 0.14 ° in Example 3, and 0.15 in Example 4.
  • Comparative Example 3 it was 0.14 °.
  • the amount of change in the pretilt angle was 0.12 ° in Example 2, 0.16 ° in Comparative Example 1, and 0.13 ° in Comparative Example 2.
  • the voltage holding ratio was 99.5% in Example 3 and 99.4 in Example 4. %, 99.2% in Example 5, and 97.5% in Comparative Example 3. As described above, the voltage holding ratio was 99.5% in Example 2, 98.1% in Comparative Example 1, and 97.2% in Comparative Example 2.
  • Example 3 in which 0.15% by weight of trifunctional monomer C was added, Example 4 in which 0.45% by weight of trifunctional monomer C was added, and Example 3 in which 0.6% by weight of trifunctional monomer C was added
  • Example 5 the amount of change in the pretilt angle was larger than in Example 2 in which 0.3% by weight of the trifunctional monomer C was added. This indicates that there is an appropriate range for the concentration of the trifunctional monomer.
  • the concentration range in which the amount of change in the pretilt angle is particularly improved by adding a trifunctional monomer is the same as or higher than the addition concentration (0.3 wt%) of a bifunctional monomer having a biphenyl group. The following was found (0.15 to 0.3% by weight).
  • a trifunctional monomer is mixed with a bifunctional monomer and added to the liquid crystal composition, a polymer layer with a high degree of polymerization is formed quickly by the acceleration of polymerization until the concentration of the trifunctional monomer is the same as the concentration of the bifunctional monomer. It is thought.
  • the concentration of the trifunctional monomer when the concentration of the trifunctional monomer is higher than the concentration of the bifunctional monomer, the amount of change in the pretilt angle tends to increase.
  • the concentration of the bifunctional monomer is doubled (Example 5), the trifunctional monomer is increased. No improvement in the amount of change in the pretilt angle due to the addition of. This is presumably because the effect of increasing the concentration of the polymer groups becomes larger than the effect of promoting polymerization, and the degree of polymerization in the polymer layer becomes insufficient.
  • Example 5 in which the concentration of the trifunctional monomer added was 0.6% by weight, the voltage holding ratio was slightly lower than in other Examples 2 to 4, and the monomer may remain in the liquid crystal layer. It is shown that.
  • Comparative Examples 2 and 3 to which the bifunctional monomer and the tetrafunctional monomer were added had an effect of reducing the amount of change in the pretilt angle, but the voltage holding ratio was higher than that of Comparative Example 1 to which only the bifunctional monomer was added.
  • the lower the voltage and the higher the concentration of the tetrafunctional monomer the greater the decrease in voltage holding ratio. This is because in the case of a tetrafunctional monomer, it is considered that not only intermolecular polymerization but also intramolecular polymerization occurs. Therefore, as the concentration of addition of the tetrafunctional monomer increases, the concentration of the intramolecular polymer remaining in the liquid crystal layer increases.
  • Example 6 to 8 A liquid crystal display panel was produced in the same manner as in Example 1 except that the addition concentration of the trifunctional monomer B was changed.
  • the conditions for adding the monomer are as follows.
  • the weight% is a weight ratio with respect to the total amount of the liquid crystal composition.
  • the monomer addition conditions of Example 1 and Comparative Example 1 are also shown.
  • Example 6 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.15% by weight of trifunctional monomer B
  • Example 1 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.3% by weight of trifunctional monomer B
  • Example 7 0.3% by weight of bifunctional monomer A and 0.45% by weight of trifunctional monomer B
  • Example 8 Difunctional monomer A 0.3% by weight and Trifunctional monomer B 0.6% by weight Comparative Example 1: Bifunctional monomer A 0.3% by weight
  • the change amount of the pretilt angle is 0.13 ° in Example 6, and 0.16 in Example 7. It was 0.18 ° in Example 8. As described above, the amount of change in the pretilt angle was 0.10 ° in Example 1 and 0.16 ° in Comparative Example 1.
  • the voltage holding ratio was 99.5% in Example 6 and 99.5 in Example 7. %, And in Example 8, it was 99.2%. As described above, the voltage holding ratio was 99.5% in Example 1 and 98.1% in Comparative Example 1.
  • Example 6 in which 0.15% by weight of trifunctional monomer B was added, Example 7 in which 0.45% by weight of trifunctional monomer B was added, and Example 6 in which 0.6% by weight of trifunctional monomer B was added
  • Example 8 the amount of change in the pretilt angle was larger than in Example 1 in which 0.3% by weight of the trifunctional monomer B was added. This also shows that there is an appropriate range for the concentration of the trifunctional monomer.
  • the concentration range in which the amount of change in the pretilt angle is improved by adding a trifunctional monomer having an adamantane skeleton is the addition concentration (0.3% by weight) of a bifunctional monomer having a biphenyl group. It was found to be the same or less (0.15 to 0.3% by weight).
  • a trifunctional monomer having a rigid and bulky adamantane skeleton is mixed with the bifunctional monomer and added to the liquid crystal composition, the polymerization is promoted and the film is increased until the concentration of the trifunctional monomer is the same as the concentration of the bifunctional monomer. It is considered that the stability of alignment of the liquid crystal is improved by improving the stability of the liquid crystal.
  • a polyimide having an imide moiety represented by the following formula (5) and an amic acid moiety represented by the following formula (6) in the molecule can be used. .
  • X represents the chemical structure of the following formula (7)
  • Y represents the chemical structure of the following formula (8)
  • T represents a side chain.
  • Examples of the constituent materials of Y and T in the above formulas (5) and (6) include diamine monomers represented by the following formulas (II-1) to (II-7).
  • diamine monomers represented by the following formulas (II-1) to (II-7) In the evaluation tests of Examples 1 to 8, a polyimide-based vertical alignment film was formed using a diamine monomer represented by the following formula (II-2).

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Abstract

本発明は、ポリマー層の形成効率に優れ、液晶中の残存モノマーに起因する焼き付きが抑制された液晶表示装置、及び、そのような液晶表示装置を製造する方法を提供する。本発明の一態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、上記一対の基板の少なくとも一方の上に、電圧無印加時に上記液晶層の配向を制御するポリマー層を有し、上記ポリマー層は、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーと、一分子当たり３つの重合基を有する三官能モノマーとを重合させて形成されたものである液晶表示装置である。

Description

液晶表示装置及びその製造方法
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。より詳しくは、液晶の配向規制力を高めるポリマー層が形成された液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に封入された液晶組成物に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶組成物中の液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。
電圧が印加されていない状態において、液晶分子の配向は、基板の表面に成膜された配向膜によって制御されるのが一般的である。この配向膜には、液晶分子を所定の向きに配向させるための配向処理が施される。
近年、高輝度、高速応答を可能にするために、電圧印加時の液晶分子の配向に対応した表面状態を有するポリマー層を配向膜上に形成する技術（以下、ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）技術ともいう。）が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
ＰＳＡ技術では、モノマー、オリゴマー等の重合性成分を添加した液晶組成物に対して、液晶分子を傾斜配向させつつ、加熱、露光等を行って重合性成分を重合させ、ポリマー層を形成する。このポリマー層が設けられることにより、開口率を低下させることなく、液晶の応答速度を向上させることができる。
特開２０１０－１０７５３７号公報 特開２００４－３０２０９６号公報
以上のように、ＰＳＡ技術は、高輝度、高速応答を実現するために有効な技術ではあるものの、液晶表示装置の使用時に長時間電圧を印加し続けると、プレチルト角が変化して「焼き付き」という現象が発生しやすい点が課題であった。なお、「焼き付き」とは、同じ画像を長時間表示した後に表示を切り替えたときに、切り替え前の画像が薄く残って表示される現象である。焼き付きには、液晶中に残留した未反応の重合性成分が影響しており、例えば、生産性を向上させるために、ポリマー層を形成するための露光時間を短くすると、焼き付きが発生しやすくなることがあった。
これに対して、特許文献１には、焼き付きを防止するために、ラジカル反応性を有する官能基を結合した高分子化合物を配向膜中に加えることが開示されている。
また、特許文献２には、焼き付きを防止するために、二官能の液晶性モノマーに、架橋後のポリマーの硬度を高める効果をもつ三官能以上の多官能モノマーを添加した混合モノマーを用いることが開示されている。実施例では、三官能以上の多官能モノマーとして、六官能モノマーであるＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物）が用いられている。
しかしながら、生産性の向上のために、ポリマー層をより短時間で形成させることができ、かつ焼き付きの発生を防止できる方法が求められていた。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ポリマー層の形成効率に優れ、液晶中の残存モノマーに起因する焼き付きが抑制された液晶表示装置、及び、そのような液晶表示装置を製造する方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、焼き付きを防止する方法として、配向規制力向上のためのポリマー層（「ＰＳＡ層」とも呼ばれる）に着目した。そして、ポリマー層の原料として従来用いられてきた二官能モノマーに加えて、重合基をより多く持つ多官能モノマーを用い、両者を重合させることにより、短時間の露光によってポリマー層を形成する方法について検討した。
その結果、本発明者らは、四官能以上の多官能モノマーは、分子内反応をする可能性が高いためポリマー層の形成に不利であることを見いだした。多官能モノマーの多官能度が大きくなればなるほど（つまり二官能、三官能と重合基が増えるほど）、一定時間の紫外光照射でのモノマー消費率は計算上では上がる。つまり一分子の多官能モノマーに含まれる重合基のどれかが重合に用いられることによって、未重合のまま残存モノマーとして液晶層に残る確率が下がる。しかしながら、一分子の多官能モノマーに含まれる重合基の数が増えるほど、分子内で反応するだけで重合できなくなってしまう分子が増えてくる。このような分子は、ポリマー層の形成に寄与できず、液晶層に残存し、焼き付きの原因となってしまう。以上のことから、本発明者らは、二官能モノマーに、三官能モノマーを加えて重合させることにより、短時間の露光によってポリマー層を形成しつつ、更に表示の焼き付きを効果的に防止できることを見いだした。以上のようにして、本発明者らは、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の一態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
上記一対の基板の少なくとも一方の上に、電圧無印加時に上記液晶層の配向を制御するポリマー層を有し、
上記ポリマー層は、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーと、一分子当たり３つの重合基を有する三官能モノマーとを重合させて形成されたものである液晶表示装置である。
本明細書において「重合基」とは、重合反応の反応点となり得る官能基を意味する。重合基としては、２個の炭素原子間に二重結合が形成された化学構造を含み、ラジカル反応性を示す官能基が挙げられる。
上記三官能モノマーは、一分子当たり３つの重合基を有することから、従来用いられていた一分子当たり２つの重合基を有する二官能モノマーよりも重合の反応点（重合サイト）が多く、ラジカルが存在する条件下で重合しやすい。このような三官能モノマーを用いることで、比較的短時間の露光によっても、重合反応を充分に進行させることができる。したがって、本発明の液晶表示装置では、液晶中に未反応の重合性成分が残留することが抑制されており、その結果として、焼き付きの発生が防止されている。
また、三官能モノマーは光反応性が充分ではないため、本発明では、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーが用いられる。二官能モノマーとしては、紫外光の照射により重合するものが好適である。
本発明において、上記二官能モノマーは、１種のみ用いられてもよいし、２種以上用いられてもよい。また、上記三官能モノマーは、１種のみ用いられてもよいし、２種以上用いられてもよい。
上記ポリマー層は、二官能モノマーと三官能モノマーとの共重合体を少なくとも含有し、更に、二官能モノマーからなるホモポリマー（単一ポリマー）を含有していてもよい。ＰＳＡでは、紫外光照射により液晶層で重合を開始し、重合度がある程度上がったところで相分離してポリマー層を形成すると考えられる。相分離が、比較的早い段階で、すなわち重合度があまり高くない段階で起こった場合には、重合開始能の有る二官能モノマーの比率が高くなりやすい。したがって、ポリマー層中のポリマーとしては、共重合体だけでなく、ホモポリマーが含まれる可能性がある。
本発明の他の態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを備え、
上記一対の基板の少なくとも一方の上に、電圧無印加時に上記液晶層の配向を制御するポリマー層を有する液晶表示装置の製造方法であって、
上記製造方法は、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーと、一分子当たり３つの重合基を有する三官能モノマーとを液晶層中に含有させる工程と、
上記液晶層に対して、紫外光の照射によって、上記二官能モノマーと上記三官能モノマーとを重合させてポリマー層を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法である。
上記製造方法によれば、三官能モノマーを用いることで、比較的短時間の露光によっても、重合反応を充分に進行させることができる。したがって、液晶中に未反応の重合性成分が残留することが抑制され、その結果として、焼き付きが発生しにくい液晶表示装置を製造することができる。
上記液晶表示装置の好適な形態としては、上記液晶層が、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、上記一対の基板の少なくとも一方と前記ポリマー層との間に、垂直配向膜が形成されている形態が挙げられる。
上記二官能モノマーの重量濃度としては、上記三官能モノマーの重量濃度と同じかそれ以上である態様が挙げられる。二官能モノマーの重量濃度が三官能モノマーの重量濃度よりも小さいと、液晶中の重合基の濃度（＝二官能モノマーの重量濃度×２（二官能モノマーの一分子当たりの重合基数）＋三官能モノマーの重量濃度×３（三官能モノマーの一分子当たりの重合基数））が高くなるため、短時間の露光によっては充分に重合を完了させることができず、充分に焼き付きを防止できないおそれがある。
上記二官能モノマーとしては、下記一般式（Ｉ）で表わされるものが挙げられる。
Ｐ１－Ａ１－（Ｚ１－Ａ２）ｎ－Ｐ２　　　（Ｉ）
（式中、Ｐ１及びＰ２は、同一の又は異なるアクリレート基、メタクリレート基を表す。Ａ１及びＡ２は、同一の又は異なる環状芳香族化合物を表す。Ａ１及びＡ２に含まれる水素原子は、ハロゲン基、メチル基、エチル基、プロピル基に置換されていてもよい。Ｚ１は、ＣＯＯ、ＯＣＯ、Ｏ、ＣＯ、ＮＨＣＯ、ＣＯＮＨ若しくはＳ、又は、Ａ１とＡ２若しくはＡ２とＡ２とが直接結合していることを表す。ｎは、０、１又は２である。）
上記二官能モノマーとして、上記一般式（Ｉ）で表わされるモノマーを用いれば、プレチルト角を安定的に維持する点で有利である。
より具体的には、上記一般式（Ｉ）において、ｎ＝１であり、Ｐ１及びＰ２は、いずれもメタクリレート基であり、Ａ１及びＡ２は、いずれも１，４－フェニレン基であり、Ｚ１は、単結合である、二官能モノマーが挙げられる。
上記のような特定の構造を有する二官能モノマーを用いれば、プレチルト角を安定的に維持する点で特に有利である。
上記三官能モノマーとしては、下記式（１）、下記式（２）で表わされるものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
上記三官能モノマーとして、上記式（１）、上記式（２）で表わされるモノマーを用いれば、ポリマー層の構造的な安定性が向上し、プレチルト角を安定的に維持する点で有利である。特に、上記式（１）で表されるモノマー（１，３，５－アダマンタントリメタクリレート（Trimethylol Propane Trimethacrylate（ＴＭＰＴ））は、剛性の高いアダマンタン骨格によりポリマー層の構造を安定化することができるので、プレチルト角の変化を効果的に抑制できる。
上記垂直配向膜としては、分子内にイミド部位（イミド化された部位）とアミック酸部位（イミド化されていない部位）とを有するポリイミドにより形成されている形態が挙げられる。電圧保持率（ＶＨＲ）の低下を防止する等の液晶表示性能の観点からは、イミド化率を５０％以上にすることが好ましい。一方、基板への配向膜の濡れ性の低下を防止する観点からは、イミド化率を５０％未満にすることが好ましい。
上記液晶表示装置としては、複数の画素を有し、上記複数の画素の各々に、上記液晶分子の基準配向方位が互いに異なる複数のドメインが設けられている形態が挙げられる。この形態によれば、広い視野角を得ることができる。
上記複数のドメインの数としては、４つが挙げられる。この形態によれば、上下左右の視野角特性に優れた液晶表示装置を実現できる。
本発明の液晶表示装置は、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーに、一分子当たり３つの重合基を有する三官能モノマーを加え、両者を重合させてポリマー層を形成したものであることから、ポリマー層の形成効率に優れており、液晶中に残留した重合性成分に起因する焼き付きが抑制されている。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、三官能モノマーを用いることで、比較的短時間の露光によっても、重合反応を充分に進行させることができる。したがって、液晶中に重合性成分が残留することを抑制することができ、焼き付きの発生が少ない液晶表示装置を製造することができる。
実施形態の液晶表示装置の断面模式図である。 実施形態の液晶表示装置の画素構成を示した平面模式図である。 ポリマー層の形成プロセスの第一段階を示す概念図である。 ポリマー層の形成プロセスの第二段階を示す概念図である。 ポリマー層の形成プロセスの第三段階を示す概念図である。 ポリマー層の形成プロセスの第四段階を示す概念図である。
以下に、ＰＳＡを採用した垂直配向（ＰＳＡ－ＶＡ）モードの液晶表示装置に関する実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
図１は、実施形態の液晶表示装置の断面模式図である。図２は、実施形態の液晶表示装置の画素構成を示した平面模式図である。図３～６は、ポリマー層の形成プロセスを示す概念図である。
本実施形態の液晶表示装置は、シール剤４０によって貼り合わされたアレイ基板１０と対向基板２０との間に、液晶層３０が封止された液晶表示パネルを備える。背面側から表示面（観察面）側に向かって、アレイ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０の順に配置され、更に液晶表示パネルよりも背面側には、バックライト５０が設けられている。本実施形態の液晶表示装置は、バックライト５０から出射された光（光の進行方向を図１中に白抜き矢印で表記）を利用して表示を行う透過型の液晶表示装置であり、アレイ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０の順に光が透過する。
アレイ基板１０は、絶縁性の透明基板（例えば、ガラス基板）上に、（Ａ）複数本の平行なゲート信号線１４、（Ｂ）ゲート信号線１４に対して垂直方向に伸び、かつ互いに平行に形成された複数本のソース信号線１６、（Ｃ）ゲート信号線１４とソース信号線１６との交点に対応してマトリックス状に配置された薄膜トランジスタ１３、（Ｄ）ゲート信号線１４とソース信号線１６とによって区画された領域に配置された画素電極１８等が設けられた構成を有する。
ゲート信号線１４の上層は、第一の絶縁膜であり、第一の絶縁膜の上層は、ソース信号線１６である。すなわち、ゲート信号線１４とソース信号線１６とは第一の絶縁膜によって電気的に絶縁されている。ゲート信号線１４と同じ層には、補助容量線１７が設けられている。補助容量線１７は、隣り合うゲート信号線１４の中間に、ゲート信号線１４と平行に伸びている。ソース信号線１６と同じ層には、薄膜トランジスタ１３のソース電極及びドレイン電極が設けられている。ソース信号線１６の上層は、第二の絶縁膜であり、第二の絶縁膜の上層は、画素電極１８である。本実施形態では、画素電極１８は、十字形状の幹部と、幹部から枝分かれした多数の枝部とを有しており、いわゆるフィッシュボーン（魚の骨）構造を有している。幹部により区分された同じ領域内の枝部は、互いに平行に伸びており、枝部の間に画素電極１８のスリット１９が形成されている。液晶層３０への電圧印加時に複数のドメインが形成されるように、幹部により区分された４つの領域では、枝部の延伸方向が９０°ずつ異なっている。アレイ基板１０の液晶層３０側の表面には配向膜１２及びポリマー層（「ＰＳＡ層」とも呼ばれる）３７が形成されている。
対向基板２０は、絶縁性の透明基板（例えば、ガラス基板）上に、（Ａ）格子状に形成されたブラックマトリックス、（Ｂ）格子により区分された各絵素内に形成されたカラーフィルタ、（Ｃ）ブラックマトリックス及びカラーフィルタを覆って形成された共通電極等を備える。更に、対向基板２０の液晶層３０側の表面には配向膜２２及びポリマー層３７が形成されている。なお、ＰＳＡ－ＶＡモードでは、画素電極１８に多数のスリット１９が形成され、共通電極にはスリット１９が形成されていない。
液晶層３０は、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１を含むものである。液晶層３０に印加される電圧が閾値電圧未満のオフ状態では、液晶分子３１は、ポリマー層３７の表面（基板面）に対してほぼ垂直に配向しており、例えば８０°以上のプレチルト角を有する。そして、液晶層３０に印加される電圧が閾値電圧を超えたオン状態では、液晶分子３１は、負の誘電率異方性を有することから、印加電圧に応じて基板面に対して平行方向に倒れる。これにより、液晶層３０は、透過光に対して複屈折性を示すことになる。
なお、本実施形態のＰＳＡ－ＶＡモードでは、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１が用いられるが、本発明においては、液晶の種類は特に限定されず、正の誘電率異方性を有する液晶、負の誘電率異方性を有する液晶のいずれを用いてもよく、液晶の表示モードに応じて適宜選択される。例えば、液晶層の厚み方向に捩れさせながら配向させた捩れネマチック（ＴＮ：Twisted Nematic）モードでは、正の誘電率異方性を有する液晶が用いられ、液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching、あるいは、ＦＦＳ：Fringe-Field Switching）モードでは、正又は負の誘電率異方性を有する液晶が用いられ、基板面に対して垂直配向させた垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モードでは、負の誘電率異方性を有する液晶が用いられる。
配向膜１２、２２は、分子内にイミド部位とアミック酸部位とを有するポリイミドにより形成されている。
配向膜１２、２２の表面には、ポリマー層３７が形成されている。ポリマー層３７が電圧無印加時の液晶分子３１の配向（初期配向）を規定する作用を奏することによって、液晶層３０の配向安定化、応答速度の向上等が可能となる。
ポリマー層３７の形成方法としては、液晶層３０中に含有させたＰＳＡ用モノマー３５を光重合させる方法が知られている。すなわち、ＰＳＡ重合工程前の液晶層３０中には、ＰＳＡ用モノマー３５として、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーと、一分子当たり３つの重合基を有する三官能モノマーとが添加されている。更に、重合開始剤が添加されてもよい。光重合性の二官能モノマーが吸光することによりラジカルを発生し連鎖重合を開始する場合には、重合開始剤を添加しなくてよい。そして、ＰＳＡ重合工程において液晶層３０に光を照射することによってＰＳＡ用モノマー３５は重合を開始し、配向膜１２、２２上にポリマー層３７が形成される。
光重合の際には、液晶層３０に電圧を印加してもよいし、印加しなくてもよい。閾値以上の電圧を液晶層３０に印加した状態で光照射を行えば、閾値以上の電圧に応じて配向した液晶分子３１に対応する形状のポリマー層３７が形成される。そのような形状のポリマー層３７が設けられることによって、電圧無印加状態における液晶分子３１のプレチルト角が規定される。
配向膜１２、２２の表面に対して、配向処理を施し、液晶分子３１のプレチルト（電圧無印加時の初期傾斜）を所定の向きに方向付けている場合には、光照射の際に液晶層３０に対し閾値以上の電圧を印加しなくてもよい。配向膜１２、２２自体が液晶分子３１に対しプレチルト配向を付与する特性を有する場合、配向膜１２、２２上に形成されるポリマー層３７は、配向膜１２、２２のもつ配向安定性をより高める膜として機能する。配向規制力が向上することで、液晶分子３１はより均一に配向制御され、配向の時間的な変化が少なくなるうえ、表示に焼き付きが生じにくくなる。
以下に、図３～６を参照して、液晶層３０に電圧を印加する場合のポリマー層３７の形成方法の一例を具体的に説明する。まず、ポリマー層３７の形成プロセスの第一段階として、図３に示すように、スペーサーによって液晶層３０の厚みに対応した間隔をあけた状態で、配向膜１２、２２が向かい合うように、アレイ基板１０と対向基板２０とを貼合せる。次に、ポリマー層３７の形成プロセスの第二段階として、図４に示すように、基板１０、２０間に、ＰＳＡ用モノマー３５及び液晶分子３１を含有する液晶組成物を封入する。続いて、ポリマー層３７の形成プロセスの第三段階として、図５に示すように、液晶層３０に電圧を印加する。そして、ポリマー層３７の形成プロセスの第四段階として、図６に示すように、液晶層３０に電圧を印加したまま紫外光を照射する。その結果、ＰＳＡ用モノマー３５は光重合し、ポリマー層３７が形成される。
配向膜１２、２２の成分、ポリマー層３７の成分、ポリマー層３７中に存在するポリマー層形成用モノマー３５の成分、液晶層３０中に含まれるポリマー層形成用モノマー３５の混入量、ポリマー層３０中のポリマー層形成用モノマー３５の存在比等については、液晶表示装置を分解して試料を採取し、１３Ｃ－核磁気共鳴分析法（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）、質量分析法（ＭＳ：Mass Spectrometry）等を用いた化学分析により解析できる。
また、アレイ基板１０の背面側には、偏光板が備え付けられる。更に、対向基板２０の観察面側にも、偏光板が備え付けられる。それら一対の偏光板の間に位相差板が配置されていてもよい。
バックライト５０の種類は特に限定されず、エッジライト型であってもよく、直下型であってもよい。また、光源の種類は特に限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等が挙げられる。
バックライト５０を構成する部材としては、光源の他、反射シート、拡散シート、プリズムシート、導光板等が挙げられる。エッジライト型のバックライトでは、光源から出射された光は、導光板の側面から導光板内に入射し、反射、拡散等されて導光板の主面から面状の光となって出射され、更にプリズムシート等を通過し、表示光として出射される。直下型のバックライトでは、光源から出射された光は、導光板を経ずにダイレクトに反射シート、拡散シート、プリズムシート等を通過し、表示光として出射される。
反射透過両用型であれば、アレイ基板１０は、外光を反射するための反射板を備える。また、少なくとも反射光を表示に用いる領域においては、対向基板２０の偏光板は、いわゆるλ／４位相差板を備える円偏光板である。
〔実施例１、２及び比較例１、２〕
アレイ基板１０及び対向基板２０の表面に、ポリイミド系垂直配向膜を成膜した。次に、アレイ基板１０の周囲にシール剤４０を塗布し、対向基板２０の表面全体にビーズを散布した後、アレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合せた。シール剤４０によって結合した両基板１０、２０の間には、ビーズの大きさに相当する距離の空隙が設けられている。続いて、負の誘電率異方性を有する液晶分子３１を含有する液晶組成物を基板間の空隙に注入した。
実施例１、２及び比較例１、２の液晶組成物には、上記一般式（Ｉ）において、ｎ＝１であり、Ｐ１及びＰ２は、いずれもメタクリレート基であり、Ａ１及びＡ２は、いずれも１，４－フェニレン基であり、Ｚ１は、単結合である、二官能モノマーＡが添加された。この二官能モノマーＡは、下記式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
また、実施例１の液晶組成物には、二官能モノマーＡに加えて、下記式（１）に示したアダマンチル基を含む三官能モノマーＢが添加された。実施例２の液晶組成物には、二官能モノマーＡに加えて、下記式（２）に示した三官能モノマーＣが添加された。比較例２の液晶組成物には、二官能モノマーＡに加えて、下記式（４）に示した四官能モノマー（日本化薬社製、商品名「ＫＡＹＡＲＡＤ　ＳＲ－２９５」、液晶への飽和溶解度０．４重量％）が添加された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
モノマーの添加条件は、以下のとおりである。なお、重量％は、液晶組成物の全量に対する重量比率である。
実施例１：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＢ　０．３重量％
実施例２：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＣ　０．３重量％
比較例１：二官能モノマーＡ　０．３重量％
比較例２：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、四官能モノマー　０．３重量％
次に、液晶組成物を注入した基板１０、２０の貼り合わせ構造物を１３０℃に加熱した後、急速に冷却した。続いて、基板１０、２０間に挟持された液晶組成物に対して、１０Ｖの電圧を印加した状態で、一次照射としてブラックライト（東芝ライテック社製、型番：ＦＨＦ－３２ＢＬＢ）から紫外光を１０分間照射した。更に、電圧無印加状態にして、二次照射として同様の紫外光を３０分間照射した。これにより、液晶組成物に添加したモノマーは光重合され、配向膜１２、２２の表面上にポリマー層３７が形成された。以上のようにして、液晶表示パネルが作製された。この液晶表示パネルについて、以下の評価試験１及び２を行った。
（評価試験１）
実施例１、２及び比較例１、２の液晶表示パネルを一対の偏光板で挟持し、バックライト（冷陰極管（ＣＣＦＬ））５０の上方に配置し、連続１５０時間、液晶表示パネルに対して通電しつつバックライト５０の光を照射した。通電は、１０Ｖ、３０Ｈｚの条件で行った。通電前後でプレチルト角を測定し、プレチルト角の変化量を求めた。
評価試験１の結果、プレチルト角の変化量は、実施例１では０．１０°であり、実施例２では０．１２°であり、比較例１では０．１６°であり、比較例２では０．１３°であった。
（評価試験２）
評価試験１を実施した後の液晶表示パネルの電圧保持率（ＶＨＲ）を求めた。電圧保持率は、液晶物性評価システム（東陽テクニカ社製、商品名「液晶物性評価システム　６２５４型」）を用いて、１Ｖのパルス電圧を印加した後の１６．６１ミリ秒（ｍｓ）間の液晶層の電荷保持の割合を測定することにより算出した。
評価試験２の結果、電圧保持率（ＶＨＲ）は、実施例１では９９．５％であり、実施例２では９９．５％であり、比較例１では９８．１％であり、比較例２では９７．２％であった。
実施例１、２及び比較例１、２に関する評価試験１及び２の結果から以下のことが分かる。
二官能モノマー及び三官能モノマーが添加された実施例１、２は、二官能モノマーのみが添加された比較例１に比べて、プレチルト角の変化量が小さかった。これは、三官能モノマーを添加することによって重合速度が向上したためであると考えられる。また、実施例１、２は、比較例１に比べて、電圧保持率が高かった。これは、重合速度の向上により、液晶層中にモノマーが残存しなくなったためであると考えられる。
二官能モノマー及び四官能モノマーが添加された比較例２では、二官能モノマーのみが添加された比較例１に比べてプレチルト角の変化量を低減することができたが、電圧保持率が低下した。電圧保持率が低下した要因の一つとしては、四官能モノマー分子の一部が、同一分子内の重合基同士で反応（分子内重合）を生じたために、ポリマー層の形成に寄与できず、光重合後も液晶層中に残存したことが考えられる。四官能モノマーでは、三官能モノマーと比べて、同一分子内の重合基間の距離が短いため、分子間重合だけでなく、分子内重合も進行し、生成された分子内重合体は液晶層中に残存してしまう。
また、三官能モノマーの骨格にアダマンチル基を導入した実施例１では、実施例２よりもプレチルト角の変化量が小さかった。これは、剛性の高いアダマンチル基を導入することでポリマー層の安定性が高まり、配向安定性が向上したためであると考えられる。
以上のように、従来用いられていた二官能モノマーに、より多くの重合基を有する三官能モノマーを添加することで、プレチルト角の変化量を小さくすることができ、電圧保持率を向上させることができた。このことから、三官能モノマーを添加することで、重合をより速く進行させることができ、比較的短時間の光照射によっても充分にポリマー化させることができることが分かった。一方、二官能モノマーに、四官能モノマーを添加した場合、プレチルト角の変化量を小さくする効果があったものの、電圧保持率が低下した。
〔実施例３～５、比較例３〕
実施例３～５では、三官能モノマーＣの添加濃度を変えたこと以外は、実施例２と同様にして、液晶表示パネルを作製した。比較例３では、四官能モノマーの添加濃度を変えたこと以外は、比較例２と同様にして、液晶表示パネルを作製した。
モノマーの添加条件は、以下のとおりである。なお、重量％は、液晶組成物の全量に対する重量比率である。対比のため、実施例２、比較例１、２のモノマー添加条件についても示す。
実施例３：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＣ　０．１５重量％
実施例２：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＣ　０．３重量％
実施例４：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＣ　０．４５重量％
実施例５：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＣ　０．６重量％
比較例１：二官能モノマーＡ　０．３重量％
比較例３：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、四官能モノマー　０．１５重量％
比較例２：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、四官能モノマー　０．３重量％
実施例３～５及び比較例３の液晶表示パネルについて、上述の評価試験１を行った結果、プレチルト角の変化量は、実施例３では０．１４°であり、実施例４では０．１５°であり、実施例５では０．１６°であり、比較例３では０．１４°であった。上述したように、プレチルト角の変化量は、実施例２では０．１２°であり、比較例１では０．１６°であり、比較例２では０．１３°であった。
また、実施例３～５及び比較例３の液晶表示パネルについて、上述の評価試験２を行った結果、電圧保持率は、実施例３では９９．５％であり、実施例４では９９．４％であり、実施例５では９９．２％であり、比較例３では９７．５％であった。上述したように、電圧保持率は、実施例２では９９．５％であり、比較例１では９８．１％であり、比較例２では９７．２％であった。
三官能モノマーＣが０．１５重量％添加された実施例３、三官能モノマーＣが０．４５重量％添加された実施例４、及び、三官能モノマーＣが０．６重量％添加された実施例５は、三官能モノマーＣが０．３重量％添加された実施例２に比べて、プレチルト角の変化量が大きかった。このことから、三官能モノマーの濃度について適切な範囲が存在することが分かる。
上記結果から、三官能モノマーの濃度が０．３重量％以下の範囲では、三官能モノマーが添加されていない場合よりもプレチルト角の変化量が低減されており、重合速度が向上したものと思われる。一方、三官能モノマーの濃度が０．３重量％を超えると、プレチルト角の変化量を低減することはできなかった。これは、三官能モノマーの濃度が増大したことで、重合基の濃度が高くなり、短時間の紫外光照射では充分に重合させることができなかったためであると考えられる。
以上の評価試験の結果から、三官能モノマーを添加することでプレチルト角の変化量が特に改善する濃度範囲が、ビフェニル基を有する二官能モノマーの添加濃度（０．３重量％）と同じかそれ以下（０．１５～０．３重量％）であることが分かった。三官能モノマーを二官能モノマーと混合して液晶組成物に添加する場合、三官能モノマーの濃度が二官能モノマーの濃度と同程度までは、重合の促進により重合度の高いポリマー層が速く形成されたと考えられる。一方、三官能モノマーの濃度が二官能モノマーの濃度より高くなると、プレチルト角の変化量が大きくなる傾向が見られ、二官能モノマーの添加濃度の２倍（実施例５）になると、三官能モノマーを添加したことによるプレチルト角の変化量の改善が見られなくなった。これは、重合を促進する効果よりも重合基の濃度が増加することの影響が大きくなり、ポリマー層内における重合度が不充分になるためと考えられる。
一方、電圧保持率については、三官能モノマーを添加した実施例２～５のすべてにおいて、９９％を超える値が得られた。但し、三官能モノマーの添加濃度が０．６重量％の実施例５では、他の実施例２～４に比べて電圧保持率がわずかに低く、液晶層中にモノマーが残存した可能性があることを示している。
また、二官能モノマー及び四官能モノマーが添加された比較例２、３では、プレチルト角の変化量を小さくする効果があったものの、二官能モノマーのみが添加された比較例１よりも電圧保持率が低く、四官能モノマーの濃度が高いほど電圧保持率の低下は大きかった。これは、四官能モノマーの場合、分子間重合だけでなく分子内重合も起こると考えられることから、四官能モノマーの添加濃度が増加するほど、液晶層中に残存する分子内重合体の濃度が高くなり、電圧保持率の低下要因となるためと考えられる。なお、比較例２、３で使用した四官能モノマー（日本化薬社製、商品名「ＫＡＹＡＲＡＤ　ＳＲ－２９５」）は、液晶への飽和溶解度が０．４重量％であったため、四官能モノマーの添加濃度を０．６重量％にした比較例は実施できなかった。
〔実施例６～８〕
三官能モノマーＢの添加濃度を変えたこと以外は、実施例１と同様にして、液晶表示パネルを作製した。
モノマーの添加条件は、以下のとおりである。なお、重量％は、液晶組成物の全量に対する重量比率である。対比のため、実施例１、比較例１のモノマー添加条件についても示す。
実施例６：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＢ　０．１５重量％
実施例１：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＢ　０．３重量％
実施例７：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＢ　０．４５重量％
実施例８：二官能モノマーＡ　０．３重量％、及び、三官能モノマーＢ　０．６重量％
比較例１：二官能モノマーＡ　０．３重量％
実施例６～８及び比較例３の液晶表示パネルについて、上述の評価試験１を行った結果、プレチルト角の変化量は、実施例６では０．１３°であり、実施例７では０．１６°であり、実施例８では０．１８°であった。上述したように、プレチルト角の変化量は、実施例１では０．１０°であり、比較例１では０．１６°であった。
また、実施例６～８及び比較例３の液晶表示パネルについて、上述の評価試験２を行った結果、電圧保持率は、実施例６では９９．５％であり、実施例７では９９．５％であり、実施例８では９９．２％であった。上述したように、電圧保持率は、実施例１では９９．５％であり、比較例１では９８．１％であった。
三官能モノマーＢが０．１５重量％添加された実施例６、三官能モノマーＢが０．４５重量％添加された実施例７、及び、三官能モノマーＢが０．６重量％添加された実施例８は、三官能モノマーＢが０．３重量％添加された実施例１に比べて、プレチルト角の変化量が大きかった。このことからも、三官能モノマーの濃度について適切な範囲が存在することが分かる。
上記結果から、三官能モノマーの濃度が０．３重量％以下の範囲では、三官能モノマーが添加されていない場合よりもプレチルト角の変化量が大幅に低減されており、重合速度の向上、ポリマー層の安定性の向上が寄与したものと思われる。一方、三官能モノマーの濃度が０．３重量％を超えると、プレチルト角の変化量は低減されず、三官能モノマーの濃度が０．４５重量％を超えると、プレチルト角の変化量は増大した。これは、三官能モノマーの濃度が増大したことで重合基の濃度が高くなったことに加えて、かさ高いアダマンタン骨格による立体障害が影響して重合の進行が遅くなったことから、短時間の紫外光照射では充分に重合させることができなかったためと考えられる。
以上の評価試験の結果から、アダマンタン骨格を有する三官能モノマーを添加することでプレチルト角の変化量が改善する濃度範囲が、ビフェニル基を有する二官能モノマーの添加濃度（０．３重量％）と同じかそれ以下（０．１５～０．３重量％）であることが分かった。剛直で、かさ高いアダマンタン骨格を有する三官能モノマーを二官能モノマーと混合して液晶組成物に添加する場合、三官能モノマーの濃度が二官能モノマーの濃度と同程度までは、重合の促進と膜の安定性の向上により液晶の配向安定性が向上すると考えられる。一方、三官能モノマーの濃度が二官能モノマーの濃度より高くなると、アダマンタン骨格の立体障害が大きくなり、ポリマー層内におけるモノマーの重合が不充分になると考えられる。その結果、液晶の配向安定性は低下し、プレチルト角の変化量は大きくなるものと思われる。
また、電圧保持率については、三官能モノマーＣを添加した実施例２～５と同様に、三官能モノマーＢを添加した実施例１、６～８のすべてにおいて、９９％を超える値が得られた。
上述の実施例１～８におけるポリイミド系垂直配向膜としては、分子内に下記式（５）に示したイミド部位と下記式（６）に示したアミック酸部位とを有するポリイミドを用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
上記式（５）、（６）中、Ｘは、下記式（７）の化学構造を表し、Ｙは、下記式（８）の化学構造を表し、Ｔは、側鎖を表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
上記式（５）、（６）中のＹ及びＴの構成材料としては、例えば、下記式（ＩＩ－１）～（ＩＩ－７）に示したジアミンモノマーが挙げられる。実施例１～８の評価試験では、下記式（ＩＩ－２）に示したジアミンモノマーを用いてポリイミド系垂直配向膜を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
なお、本願は、２０１０年１２月２２日に出願された日本国特許出願２０１０－２８６０４７号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１０：アレイ基板
１２、２２：配向膜
１３：薄膜トランジスタ
１４：ゲート信号線
１６：ソース信号線
１７：補助容量線
１８：画素電極
１９：スリット
２０：対向基板
３０：液晶層
３１：液晶分子
３５：ＰＳＡ用モノマー
３７：ポリマー層
４０：シール剤
５０：バックライト
　
　

Claims (20)

  1. 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
    前記一対の基板の少なくとも一方の上に、電圧無印加時に前記液晶層の配向を制御するポリマー層を有し、
    前記ポリマー層は、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーと、一分子当たり３つの重合基を有する三官能モノマーとを重合させて形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、前記一対の基板の少なくとも一方と前記ポリマー層との間に、垂直配向膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 前記二官能モノマーの重量濃度は、前記三官能モノマーの重量濃度と同じかそれ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記二官能モノマーは、下記一般式（Ｉ）で表わされることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
    Ｐ１－Ａ１－（Ｚ１－Ａ２）ｎ－Ｐ２　　　（Ｉ）
    （式中、Ｐ１及びＰ２は、同一の又は異なるアクリレート基、メタクリレート基を表す。Ａ１及びＡ２は、同一の又は異なる環状芳香族化合物を表す。Ａ１及びＡ２に含まれる水素原子は、ハロゲン基、メチル基、エチル基、プロピル基に置換されていてもよい。Ｚ１は、ＣＯＯ、ＯＣＯ、Ｏ、ＣＯ、ＮＨＣＯ、ＣＯＮＨ若しくはＳ、又は、Ａ１とＡ２若しくはＡ２とＡ２とが直接結合していることを表す。ｎは、０、１又は２である。）
  5. 前記一般式（Ｉ）において、ｎ＝１であり、Ｐ１及びＰ２は、いずれもメタクリレート基であり、Ａ１及びＡ２は、いずれも１，４－フェニレン基であり、Ｚ１は、単結合であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 前記三官能モノマーは、下記式（１）で表わされることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  7. 前記三官能モノマーは、下記式（２）で表わされることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  8. 前記垂直配向膜は、分子内にイミド部位とアミック酸部位とを有するポリイミドにより形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶表示装置は、複数の画素を有し、
    前記複数の画素の各々に、前記液晶分子の基準配向方位が互いに異なる複数のドメインが設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 前記複数のドメインは、４つのドメインであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを備え、
    前記一対の基板の少なくとも一方の上に、電圧無印加時に前記液晶層の配向を制御するポリマー層を有する液晶表示装置の製造方法であって、
    前記製造方法は、一分子当たり２つの重合基を有する光重合性の二官能モノマーと、一分子当たり３つの重合基を有する三官能モノマーとを液晶層中に含有させる工程と、
    前記液晶層に対して、紫外光の照射によって、前記二官能モノマーと前記三官能モノマーとを重合させてポリマー層を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  12. 前記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、前記一対の基板の少なくとも一方と前記ポリマー層との間に、垂直配向膜が形成されていることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置の製造方法。
  13. 前記二官能モノマーの重量濃度は、前記三官能モノマーの重量濃度と同じかそれ以上であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
  14. 前記二官能モノマーは、下記一般式（Ｉ）で表わされることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
    Ｐ１－Ａ１－（Ｚ１－Ａ２）ｎ－Ｐ２　　　（Ｉ）
    （式中、Ｐ１及びＰ２は、同一の又は異なるアクリレート基、メタクリレート基を表す。Ａ１及びＡ２は、同一の又は異なる環状芳香族化合物を表す。Ａ１及びＡ２に含まれる水素原子は、ハロゲン基、メチル基、エチル基、プロピル基に置換されていてもよい。Ｚ１は、ＣＯＯ、ＯＣＯ、Ｏ、ＣＯ、ＮＨＣＯ、ＣＯＮＨ若しくはＳ、又は、Ａ１とＡ２若しくはＡ２とＡ２とが直接結合していることを表す。ｎは、０、１又は２である。）
  15. 前記一般式（Ｉ）において、ｎ＝１であり、Ｐ１及びＰ２は、いずれもメタクリレート基であり、Ａ１及びＡ２は、いずれも１，４－フェニレン基であり、Ｚ１は、単結合であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  16. 前記三官能モノマーは、下記式（１）で表わされることを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  17. 前記三官能モノマーは、下記式（２）で表わされることを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  18. 前記垂直配向膜は、分子内にイミド部位とアミック酸部位とを有するポリイミドにより形成されていることを特徴とする請求項１１から１７のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  19. 前記液晶表示装置は、複数の画素を有し、
    前記複数の画素の各々に、前記液晶分子の基準配向方位が互いに異なる複数のドメインが設けられていることを特徴とする請求項１１から１８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  20. 前記複数のドメインは、４つのドメインであることを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103472627A (zh) * 2013-09-24 2013-12-25 深圳市华星光电技术有限公司 一种psva液晶面板制造方法和psva液晶面板
CN103626660A (zh) * 2012-08-23 2014-03-12 奇美电子股份有限公司 用于液晶层或配向层的感旋光性单体、使用其的液晶显示面板及其制作方法
JP2015110741A (ja) * 2013-11-11 2015-06-18 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US9535291B2 (en) 2013-09-24 2017-01-03 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd PSVA LCD panel and method for manufacturing the PSVA LCD panel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005221617A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Fujitsu Display Technologies Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JP2006139046A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Sharp Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JP2006215326A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Sharp Corp 液晶表示装置
JP2010039470A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Samsung Electronics Co Ltd 液晶表示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005221617A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Fujitsu Display Technologies Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JP2006139046A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Sharp Corp 液晶表示装置およびその製造方法
JP2006215326A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Sharp Corp 液晶表示装置
JP2010039470A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Samsung Electronics Co Ltd 液晶表示装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103626660A (zh) * 2012-08-23 2014-03-12 奇美电子股份有限公司 用于液晶层或配向层的感旋光性单体、使用其的液晶显示面板及其制作方法
CN103472627A (zh) * 2013-09-24 2013-12-25 深圳市华星光电技术有限公司 一种psva液晶面板制造方法和psva液晶面板
US9535291B2 (en) 2013-09-24 2017-01-03 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd PSVA LCD panel and method for manufacturing the PSVA LCD panel
CN103472627B (zh) * 2013-09-24 2017-01-04 深圳市华星光电技术有限公司 一种psva液晶面板制造方法和psva液晶面板
JP2015110741A (ja) * 2013-11-11 2015-06-18 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US9376621B2 (en) * 2013-11-11 2016-06-28 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device

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