WO2019031398A1 - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 Download PDF

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真伸 水▲崎▼
博司 土屋
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シャープ株式会社
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    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737Organic materials with or without a thermoconductive filler

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the liquid crystal display device. More particularly, the present invention relates to a liquid crystal display device having a thin film transistor element, and a method of manufacturing the liquid crystal display device.
  • Patent Document 1 In order to prevent the temperature of the semiconductor element from becoming too high when driving the electronic device, a method of radiating the heat generated from the semiconductor element to the outside has been studied (for example, see Patent Document 1).
  • the dielectric anisotropy (absolute value) of the liquid crystal material is reduced or Sometimes lower the nematic phase-isotropic phase transition temperature.
  • the dielectric anisotropy (absolute value) of the liquid crystal material is reduced, the drive voltage is increased, and thus the load on the thin film transistor element is increased. There was a big fever.
  • the temperature of the region in the liquid crystal layer in the vicinity of the thin film transistor element is increased by the heat generated from the thin film transistor element.
  • the liquid crystal layer is nematic during driving.
  • the phase transition from the phase to the isotropic phase may be facilitated.
  • the resistance value of the alignment film may be lowered for the purpose of suppressing the occurrence of flicker. Conduction to the liquid crystal layer may be facilitated through the alignment film.
  • the present inventors examined placing a heat insulating film between the thin film transistor element and the liquid crystal layer in order to prevent the heat generated from the thin film transistor element from being conducted to the liquid crystal layer.
  • a heat insulating film is disposed between the thin film transistor element and the liquid crystal layer, the temperature of the thin film transistor element rises too much because there is no room for heat generated from the thin film transistor element, and its characteristics (for example, mobility, off leak current) Values etc. sometimes changed.
  • Patent Document 1 does not describe a specific method of applying the heat dissipation member to a liquid crystal display device, and there is room for improvement.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, and it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device in which phase transition of a liquid crystal layer during driving is prevented and a method of manufacturing the liquid crystal display device. is there.
  • the inventors of the present invention conducted various studies on a liquid crystal display device in which phase transition of a liquid crystal layer is prevented during driving and a method of manufacturing the liquid crystal display device.
  • the heat generated from the thin film transistor element is conducted in the in-plane direction.
  • the heat generated from the thin film transistor element is less likely to be conducted to only the region in the liquid crystal layer adjacent to the thin film transistor element, so that the temperature of the liquid crystal layer is less likely to rise locally. I found it.
  • the present invention has been achieved in consideration of the fact that the above-mentioned problems can be solved in a remarkable manner.
  • the heat dissipation film may be a liquid crystal display device including a liquid crystalline polymer which is a polymer of liquid crystalline monomers and inorganic fine particles, and the liquid crystalline polymer is oriented in the in-plane direction of the heat dissipation film.
  • a heat dissipation film alignment film for controlling the orientation of the liquid crystalline polymer may be further disposed between the first substrate and the heat dissipation film.
  • the liquid crystalline monomer may be represented by the following chemical formula (1).
  • R 2 represents —R 3 —Sp 2 —P 2 group, hydrogen atom, halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, -SCN group, -SF 6 group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different, and are linear, branched or cyclic alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylene oxy groups having 1 to 6 carbon atoms, Or R 1 and R 3 are the same or different
  • the liquid crystalline monomer may contain at least one of the monomers represented by the following chemical formulas (2) and (3).
  • the inorganic fine particles may be a nitride.
  • the nitride may include at least one compound selected from the group consisting of boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer may be 3.0 or less.
  • the resistance value of the first alignment film may be 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles to the liquid crystalline monomer may be 10% by weight or more.
  • the first alignment film may be a photo alignment film having a photoreactive functional group.
  • the photoreactive functional group may contain at least one of an azobenzene group and a cinnamate group.
  • Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display device comprising a first substrate having a thin film transistor element, a liquid crystal layer, and a second substrate in order, the method comprising: A step (1) of applying a liquid crystalline composition containing a liquid crystalline monomer and inorganic fine particles, and irradiating the liquid crystalline composition with light to polymerize the liquid crystalline monomer to overlap with the thin film transistor element A step (2) of forming a heat dissipation film, and a step (3) of forming a first alignment film on the surface of the heat dissipation film, wherein the heat dissipation film is a liquid crystal which is a polymer of the liquid crystalline monomer
  • the liquid crystal display device may be a method of manufacturing a liquid crystal display device, which comprises an organic polymer and the above-mentioned inorganic fine particle, and the above-mentioned liquid crystalline polymer is oriented in the in-plane direction of the above-mentioned heat diss
  • the method for manufacturing a liquid crystal display device further includes the step (4) of rubbing the surface of the heat dissipation film between the step (2) and the step (3). May be included.
  • an alignment for a heat dissipation film for controlling the alignment of the liquid crystalline polymer on the surface of the first substrate before the step (1) You may further include the process (5) of forming a film.
  • radical polymerization or condensation polymerization of the liquid crystalline monomer may be performed.
  • the liquid crystalline monomer may be represented by the following chemical formula (1).
  • R 2 represents —R 3 —Sp 2 —P 2 group, hydrogen atom, halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, -SCN group, -SF 6 group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different, and are linear, branched or cyclic alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylene oxy groups having 1 to 6 carbon atoms, Or R 1 and R 3 are the same or different
  • the liquid crystalline monomer may contain at least one of the monomers represented by the following chemical formulas (2) and (3).
  • the inorganic fine particles may be a nitride.
  • the nitride may include at least one compound selected from the group consisting of boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer may be 3.0 or less.
  • the resistance value of the first alignment film may be 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles to the liquid crystalline monomer may be 10% by weight or more.
  • the first alignment film may be a photo alignment film having a photoreactive functional group.
  • the photoreactive functional group may contain at least one of an azobenzene group and a cinnamate group.
  • the present invention it is possible to provide a liquid crystal display in which phase transition of a liquid crystal layer during driving is prevented, and a method of manufacturing the liquid crystal display.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device of Embodiment 1. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structural example 1 of the 1st board
  • FIG. 7 is a schematic cross sectional view for illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device of Embodiment 2. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structural example 1 of the 1st board
  • FIG. 7 is a schematic cross sectional view for illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display device of Embodiment 2.
  • X to Y means “X or more and Y or less”.
  • Embodiment 1 The liquid crystal display device of Embodiment 1 and the method of manufacturing the same will be described below.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the liquid crystal display device of the first embodiment.
  • the liquid crystal display device 1a has a first substrate 2, a heat radiation film 3, a first alignment film 4, a liquid crystal layer 5, a second alignment film 6, and a second substrate 7 in order.
  • the first substrate 2 and the second substrate 7 are disposed to face each other, and are bonded to each other via a sealing material (not shown) so as to sandwich the liquid crystal layer 5.
  • the second substrate 7 may be a color filter substrate.
  • the color filter substrate include a configuration in which a color filter layer, a black matrix, and the like are disposed on the surface of a support substrate.
  • a material of a support base material glass, a plastic, etc. are mentioned, for example.
  • the pigment dispersion type color resist etc. are mentioned, for example.
  • the combination of colors of the color filter layer is not particularly limited, and examples thereof include a combination of red, green and blue, a combination of red, green, blue and yellow, and the like.
  • a black resist etc. are mentioned, for example.
  • the second substrate 7 may further have an electrode according to the display mode of the liquid crystal display device 1a. This electrode may be arranged, for example, to cover the black matrix.
  • a second alignment film 6 may be disposed on the surface of the second substrate 7 on the liquid crystal layer 5 side.
  • the second alignment film 6 functions as a film capable of controlling the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5.
  • the second alignment film 6 is at least one compound selected from the group consisting of polyimide, polyamic acid, polymaleimide, polyamide, polysiloxane, polyphosphazene, polysilsesquioxane, and copolymers of these. It may be a film (which may be either a single layer film or a laminated film) or a film in which silicon oxide is obliquely deposited.
  • the surface of the second alignment film 6 may be subjected to alignment processing such as photo alignment processing and rubbing processing.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example 1 of the first substrate in FIG.
  • the first substrate 2 includes an IPS (In-Plane Switching) mode, a UV 2 A (Ultra-violet induced Multi-domain Vertical Alignment) mode, an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, and a TN (Twisted Nematic).
  • the thin film transistor array substrate applied to the liquid crystal display device in the mode etc. is illustrated. Note that in FIG. 2, the heat dissipation film 3 and the first alignment film 4 are also illustrated in order to make the relationship with FIG. 1 intelligible.
  • the first substrate 2 has a support base 10, a thin film transistor element 11, an interlayer insulating film 17 a, and a pixel electrode 18.
  • the thin film transistor element 11 includes a gate electrode 12, a gate insulating film 13, a semiconductor layer 14, a source electrode 15, and a drain electrode 16.
  • the gate electrode 12 is disposed on the surface of the support substrate 10 and covered with a gate insulating film 13.
  • the semiconductor layer 14 is disposed on the surface of the gate insulating film 13 opposite to the supporting substrate 10. One end of the semiconductor layer 14 is covered with the source electrode 15 and electrically connected, and the other end is covered with the drain electrode 16 and electrically connected.
  • the interlayer insulating film 17a covers the thin film transistor element 11, and an opening is provided in a part thereof.
  • the pixel electrode 18 is disposed on the surface of the interlayer insulating film 17a opposite to the supporting substrate 10, and is electrically connected to the drain electrode 16 through an opening provided in the interlayer insulating film 17a.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing Configuration Example 2 of the first substrate in FIG.
  • a thin film transistor array substrate applied to a liquid crystal display device in the FFS mode is illustrated as the first substrate 2.
  • the heat dissipation film 3 and the first alignment film 4 are also illustrated in order to make the relationship with FIG. 1 easy to understand.
  • Structural example 2 is the same as that of structural example 1 except that it has a two-layer electrode structure, and therefore the description of the overlapping points will be omitted as appropriate.
  • the first substrate 2 has a support base 10, a thin film transistor element 11, an interlayer insulating film 17a, a common electrode 19, an interlayer insulating film 17b, and a pixel electrode 18. There is.
  • the common electrode 19 is disposed on the surface of the interlayer insulating film 17 a opposite to the supporting substrate 10.
  • the interlayer insulating film 17 b covers the common electrode 19, and an opening is provided in part thereof.
  • the pixel electrode 18 is disposed on the surface of the interlayer insulating film 17b opposite to the supporting substrate 10, and is electrically connected to the drain electrode 16 through the openings provided in the interlayer insulating films 17a and 17b.
  • Examples of the material of the support base 10 include glass, plastic and the like.
  • Examples of the material of the gate electrode 12, the source electrode 15, and the drain electrode 16 include metal materials such as aluminum, copper, titanium, molybdenum, and chromium.
  • Examples of the material of the gate insulating film 13 include inorganic materials such as silicon oxide and silicon nitride.
  • Examples of the material of the semiconductor layer 14 include amorphous silicon, polycrystalline silicon, an oxide semiconductor, and the like.
  • an oxide semiconductor is preferable from the viewpoint of low power consumption and high-speed driving.
  • the oxide semiconductor low power consumption can be realized because the off leak current (the leak current when the thin film transistor element 11 is in the off state) is small, and the on current (the current when the thin film transistor element 11 is in the on state) Because there are many), high speed driving can be realized.
  • the oxide semiconductor for example, a compound including indium, gallium, zinc, and oxygen, a compound including indium, tin, zinc, and oxygen, and the like can be given.
  • interlayer insulation film 17a, 17b As a material of interlayer insulation film 17a, 17b, for example, Organic materials, such as a polyimide; Inorganic materials, such as a silicon nitride, are mentioned.
  • Examples of the material of the pixel electrode 18 and the common electrode 19 include transparent materials (inorganic materials) such as indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).
  • transparent materials inorganic materials
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • the heat dissipation film 3 overlaps the thin film transistor element 11 of the first substrate 2 as shown in FIGS. From the viewpoint of making it difficult for the temperature of the liquid crystal layer 5 to rise locally, the heat dissipation film 3 is preferably disposed wider than the placement region of the thin film transistor element 11 and disposed on the entire surface of the first substrate 2 Is more preferred.
  • the heat dissipation film 3 contains a liquid crystalline polymer which is a polymer of liquid crystalline monomers, and inorganic fine particles 20.
  • the inorganic fine particles 20 are dispersed in a liquid crystalline polymer.
  • the liquid crystalline polymer is aligned not in the thickness direction of the heat dissipation film 3 but in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • the inorganic fine particles 20 are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, are uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • that the inorganic fine particles 20 are uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film 3 means that the inorganic fine particles 20 are present in approximately the same number per a certain minute area.
  • the distance between the inorganic fine particles 20 is preferably 5 or less times the length of the major axis of the inorganic fine particles 20 in the same plane.
  • the heat generated from the thin film transistor element 11 is conducted in the in-plane direction of the heat dissipation film 3 through the liquid crystalline polymer and the inorganic fine particles 20.
  • the heat generated from the thin film transistor element 11 is hard to be conducted only to the region in the liquid crystal layer 5 in the vicinity of the thin film transistor element 11, so the temperature of the liquid crystal layer 5 becomes difficult to rise locally. Phase transition is prevented.
  • the orientation of the liquid crystalline polymer as described above is imparted, for example, by rubbing the surface of the heat dissipation film 3.
  • that the liquid crystalline polymer is oriented in the in-plane direction of the heat dissipation film 3 means that the major axis of the liquid crystalline polymer is inclined at an angle of 0 to 5 ° with respect to the surface of the heat dissipation film 3 in cross sectional view And preferably 0 to 2 °.
  • the liquid crystalline polymer may be oriented in one direction or may be randomly oriented in a plurality of directions in plan view, but from the viewpoint of efficiently conducting the heat generated from the thin film transistor element 11, It is preferable to be oriented in the direction.
  • the liquid crystalline polymer is aligned along the direction in which the rubbing treatment is applied in plan view.
  • the orientation of the liquid crystalline polymer can be confirmed by, for example, measurement by polarization absorption in the visible ultraviolet region, retardation measurement, or the like.
  • the liquid crystalline monomer is preferably represented by the following chemical formula (1).
  • P 1 -Sp 1 -R 1 -A 1- (Z 1 -A 2 ) n -R 2 (1) (In the above chemical formula (1), R 2 represents —R 3 —Sp 2 —P 2 group, hydrogen atom, halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, -SCN group, -SF 6 group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different, and are linear, branched or cyclic alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylene oxy groups having 1 to 6 carbon atoms, Or R 1 and R 3 are the same or different and
  • R 1 (R 3 ) and Z 1 in the chemical formula (1) are from the viewpoint of enhancing the adhesion to the first alignment film 4- It is preferably an NH- group, -CO- group, -COO- group or -OCO- group.
  • at least one of A 1 and A 2 in the above chemical formula (1) has a 1,4-phenylene group or a naphthalene group from the viewpoint of enhancing the interaction with the aromatic unit in the first alignment film 4.
  • it is a 2,6-diyl group.
  • the liquid crystalline monomer more preferably contains at least one of the monomers represented by the following chemical formulas (2) and (3).
  • the heat dissipation film 3 containing a polymer of such liquid crystalline monomer liquid crystalline polymer
  • a polyamic acid as a precursor is used.
  • the first alignment film 4 is uniformly disposed on the surface of the heat dissipation film 3. As a result, the reduction in contrast of the liquid crystal display device 1a is prevented.
  • the inorganic fine particles 20 are preferably nitrides.
  • the nitride preferably contains at least one compound selected from the group consisting of boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride. According to such inorganic fine particles 20, the heat generated from the thin film transistor element 11 is efficiently conducted in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystalline monomer is preferably 10% by weight or more.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystalline monomer is 10% by weight or more, the heat generated from the thin film transistor element 11 is efficiently conducted in the in-plane direction of the heat dissipation film 3, and thus the phase of the liquid crystal layer 5 being driven. Metastasis is sufficiently prevented.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystalline monomer is too high, the light scattering of the inorganic fine particles 20 may affect the contrast of the liquid crystal display device 1a. From such a viewpoint, the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystalline monomer is preferably 40% by weight or less.
  • the thickness of the heat dissipation film 3 is not particularly limited, but is preferably 30 to 3000 nm. When the thickness of the heat dissipation film 3 is smaller than 30 nm, the heat generated from the thin film transistor element 11 may be conducted preferentially to the region in the liquid crystal layer 5 near the thin film transistor element 11. When the thickness of the heat dissipation film 3 is larger than 3000 nm, the display characteristics (in particular, the contrast) of the liquid crystal display device 1a may be deteriorated due to the influence of the phase difference and the like by the heat dissipation film 3.
  • the first alignment film 4 functions as a film capable of controlling the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5.
  • the first alignment film 4 is made of polyimide, polyamic acid, polymaleimide, polyamide, polysiloxane, polyphosphazene, polysilsesquioxane, and a copolymer of these. It may be a film (which may be either a single layer film or a laminated film) composed of at least one compound selected from the group, or a film in which silicon oxide is obliquely deposited.
  • the surface of the first alignment film 4 may be subjected to alignment processing such as photo alignment processing and rubbing processing.
  • the first alignment film 4 may be a photo alignment film having a photoreactive functional group.
  • the photoreactive functional group is a functional group capable of expressing an alignment control force by being irradiated with light, that is, capable of controlling the alignment of liquid crystal molecules.
  • the photoreactive functional group preferably contains at least one of an azobenzene group and a cinnamate group. According to such a first alignment film 4, high contrast of the liquid crystal display device 1a can be realized.
  • the second alignment film 6 may also be the photo alignment film as described above.
  • the first alignment film 4 may be a horizontal alignment film.
  • the horizontal alignment film has a function of aligning liquid crystal molecules present in the vicinity in a direction parallel to the surface.
  • that the liquid crystal molecules are oriented parallel to the surface of the horizontal alignment film means that the pretilt angle of the liquid crystal molecules is 0 to 5 ° with respect to the surface of the horizontal alignment film, preferably 0. It is -2 °, more preferably 0-1 °.
  • the pretilt angle of the liquid crystal molecules means the angle at which the major axis of the liquid crystal molecules inclines with respect to the surface of the alignment film when the voltage applied to the liquid crystal layer 5 is less than the threshold voltage (including no voltage application). .
  • the horizontal alignment film may be a horizontal light alignment film having a photoreactive functional group as described above.
  • the second alignment film 6 may also be the horizontal alignment film (horizontal light alignment film) as described above.
  • the first alignment film 4 may be a vertical alignment film.
  • the vertical alignment film has a function of aligning liquid crystal molecules present in the vicinity in the direction perpendicular to the surface.
  • that the liquid crystal molecules are oriented in the direction perpendicular to the surface of the vertical alignment film means that the pretilt angle of the liquid crystal molecules is 82 to 90 ° with respect to the surface of the vertical alignment film, and preferably 86 It is -90 °, more preferably 88-90 °.
  • the vertical alignment film is applied.
  • the vertical alignment film may be a vertical photo alignment film having a photoreactive functional group as described above.
  • the second alignment film 6 may also be the vertical alignment film (vertical light alignment film) as described above.
  • the resistance value of the first alignment film 4 may be 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the resistance value of the alignment film may be lowered (for example, 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less) for the purpose of suppressing the occurrence of flicker. Because of this, heat generated from the thin film transistor element is easily conducted to the liquid crystal layer through the alignment film, and as a result, the liquid crystal layer may easily undergo phase transition during driving.
  • the first alignment film 4 is Even when the resistance value is low (e.g., 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less), phase transition of the liquid crystal layer 5 during driving can be prevented.
  • the first alignment film 4 is a photo alignment film having a photoreactive functional group or a polyimide alignment film (in particular, when the acid anhydride unit is derived from an aromatic compound)
  • the resistance value tends to be 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the resistance value of the first alignment film 4 is higher than 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm, the contrast of the liquid crystal display device 1 a may be lowered.
  • the thickness of the first alignment film 4 may be 120 nm or less.
  • the thickness of the alignment film is reduced (for example, 120 nm or less)
  • the heat generated from the thin film transistor element is easily conducted to the liquid crystal layer through the alignment film. It was easy to transfer.
  • the first alignment film 4 is Even when the thickness is small (for example, 120 nm or less), phase transition of the liquid crystal layer 5 during driving can be prevented.
  • the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 is preferably a nematic liquid crystal material.
  • the nematic liquid crystal material may undergo phase transition from the nematic phase to the isotropic phase during the temperature rising process.
  • the nematic phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 may be 97 ° C. or less.
  • the nematic phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal material is lowered (for example, 97 ° C. or less) for the purpose of achieving high speed response, the thin film transistors in the liquid crystal layer In the region in the vicinity of the element, the liquid crystal layer may easily undergo phase transition during driving.
  • the heat dissipation film 3 is disposed between the first substrate 2 (the thin film transistor element 11) and the first alignment film 4, the nematic phase of the liquid crystal material, etc. Even when it is desired to achieve high-speed response by lowering the phase transition temperature (for example, 97 ° C. or less), phase transition of the liquid crystal layer 5 during driving can be prevented.
  • the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 may be a negative liquid crystal material having negative dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ 0), and positive type having positive dielectric anisotropy ( ⁇ > 0). It may be a liquid crystal material.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 may be 3.0 or less. In the conventional liquid crystal display device, when the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material is decreased to increase the response speed, the drive voltage is increased, so the thin film transistor element generates a large amount of heat and the thin film transistor in the liquid crystal layer In the region in the vicinity of the element, the liquid crystal layer may easily undergo phase transition during driving.
  • the heat dissipation film 3 is disposed between the first substrate 2 (the thin film transistor element 11) and the first alignment film 4, the dielectric constant anisotropy of the liquid crystal material
  • the phase transition of the liquid crystal layer 5 during driving can be prevented even when it is desired to achieve high-speed response by reducing the absolute value of the property (for example, 3.0 or less).
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 is larger than 3.0, the response characteristics of the liquid crystal display device 1a may be degraded.
  • the heat dissipation film is considered to be likely to cause phase transition of the liquid crystal layer during driving depending on conditions such as the characteristics of the first alignment film and the characteristics of the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal display device 1 a may further have a pair of polarizing plates on the side opposite to the liquid crystal layer 5 of the first substrate 2 and on the side opposite to the liquid crystal layer 5 of the second substrate 7.
  • a pair of polarizing plates for example, a linear polarizing plate (absorption type polarizing plate) etc. in which an anisotropic material such as iodine complex (or dye) is dyed and adsorbed to a polyvinyl alcohol (PVA) film and then stretched and oriented. Can be used.
  • the liquid crystal display device 1 a may further have a backlight on the opposite side to the liquid crystal layer 5 of the first substrate 2.
  • the liquid crystal display device 1a is a transmissive liquid crystal display device.
  • the type of backlight is not particularly limited, and examples thereof include an edge light type and a direct type.
  • the type of light source of the backlight is not particularly limited, and examples thereof include a light emitting diode (LED), a cold cathode tube (CCFL), and the like.
  • the liquid crystal display device 1a may further have a member generally used in the field of liquid crystal display devices in addition to the above-described members, for example, a tape carrier package (TCP), a printed circuit board (PCB) Or the like; an optical film such as a viewing angle widening film, a brightness enhancement film, etc .; a bezel (frame) or the like, as appropriate.
  • a member generally used in the field of liquid crystal display devices for example, a tape carrier package (TCP), a printed circuit board (PCB) Or the like; an optical film such as a viewing angle widening film, a brightness enhancement film, etc .; a bezel (frame) or the like, as appropriate.
  • FIG. 4 is a schematic cross sectional view for illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display device of the first embodiment.
  • description of the point which overlaps with the content mentioned above is abbreviate
  • a liquid crystalline composition 21 containing a liquid crystalline monomer and inorganic fine particles 20 is applied onto the surface of the first substrate 2.
  • the liquid crystalline monomer is preferably represented by the following chemical formula (1).
  • P 1 -Sp 1 -R 1 -A 1- (Z 1 -A 2 ) n -R 2 (1) (In the above chemical formula (1), R 2 represents —R 3 —Sp 2 —P 2 group, hydrogen atom, halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, -SCN group, -SF 6 group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different, and are linear, branched or cyclic alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylene oxy groups having 1 to 6 carbon atoms, Or R 1 and R 3 are the same or different and
  • R 1 (R 3 ) and Z 1 in the chemical formula (1) improve the adhesion to the first alignment film 4 From the viewpoint, it is preferable to be -NH- group, -CO- group, -COO- group, or -OCO- group.
  • at least one of A 1 and A 2 in the above chemical formula (1) has a 1,4-phenylene group or a naphthalene group from the viewpoint of enhancing the interaction with the aromatic unit in the first alignment film 4.
  • it is a 2,6-diyl group.
  • the liquid crystalline monomer more preferably contains at least one of the monomers represented by the following chemical formulas (2) and (3). If such a liquid crystalline monomer is used, for example, when the first alignment film 4 to be formed later is a polyimide-based alignment film, the compatibility with the precursor polyamic acid is enhanced.
  • the alignment film 4 can be uniformly disposed on the surface of the heat dissipation film 3 to be formed later. As a result, the reduction in contrast of the liquid crystal display device 1a to be formed later can be prevented.
  • the inorganic fine particles 20 are preferably nitrides.
  • the nitride preferably contains at least one compound selected from the group consisting of boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride. According to such inorganic fine particles 20, the heat dissipation film 3 can be obtained in which the heat generated from the thin film transistor element 11 is efficiently conducted in the in-plane direction.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystal monomer is preferably 10% by weight or more. If the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystalline monomer is 10% by weight or more, a state in which heat generated from the thin film transistor element 11 is efficiently conducted in the in-plane direction can be obtained in the heat dissipation film 3 formed later. On the other hand, if the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystalline monomer is too high, the light scattering of the inorganic fine particles 20 may affect the contrast of the liquid crystal display device 1a to be formed later. From such a viewpoint, the weight ratio of the inorganic fine particles 20 to the liquid crystalline monomer is preferably 40% by weight or less.
  • the liquid crystalline composition 21 may further contain a polymerization initiator.
  • a polymerization initiator a radical polymerization initiator etc. are mentioned, for example.
  • the liquid crystal composition 21 may further contain a solvent.
  • a solvent examples include toluene and the like.
  • the liquid crystalline composition 21 is irradiated with light to polymerize the liquid crystalline monomer, and as shown in FIGS. 2 and 3, the heat dissipation film 3 overlapping the thin film transistor element 11 is formed.
  • the heat dissipation film 3 contains a liquid crystalline polymer which is a polymer of liquid crystalline monomers, and inorganic fine particles 20.
  • the inorganic fine particles 20 are dispersed in a liquid crystalline polymer.
  • the surface of the heat dissipation film 3 is rubbed to align the liquid crystalline polymer in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • the liquid crystalline polymer is aligned not in the thickness direction of the heat dissipation film 3 but in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • the inorganic fine particles 20 are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, are uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film 3 as shown in FIG. 4 (b). Therefore, according to the heat dissipation film 3, the heat generated from the thin film transistor element 11 is conducted in the in-plane direction of the heat dissipation film 3 through the liquid crystalline polymer and the inorganic fine particles 20.
  • the heat generated from the thin film transistor element 11 is difficult to conduct only to the region near the thin film transistor element 11 in the liquid crystal layer 5 to be formed later, so that the temperature of the liquid crystal layer 5 becomes difficult to rise locally. Phase transition of the liquid crystal layer 5 is prevented.
  • radical polymerization or condensation polymerization may be performed as the polymerization of the liquid crystalline monomer.
  • the light irradiated to the liquid crystal composition 21 may be ultraviolet light or visible light, and among them, ultraviolet light is preferable.
  • the ultraviolet light may be unpolarized ultraviolet light or polarized ultraviolet light.
  • the wavelength of light irradiated to the liquid crystal composition 21 is preferably 310 to 400 nm.
  • the wavelength of light irradiated to the liquid crystalline composition 21 is shorter than 310 nm, the liquid crystalline monomer in the liquid crystalline composition 21 is decomposed (or the liquid crystalline polymer formed by polymerizing the liquid crystalline monomer is decomposed. And the decomposition product may elute into the liquid crystal layer 5 to be formed later, which may cause a reduction in the voltage holding ratio.
  • the polymerization reaction proceeds even with the irradiation of light having a wavelength longer than 400 nm, for example, the polymerization reaction also proceeds by the light emitted from the backlight, and the liquid crystal display device 1a formed later is used In addition, a polymerization reaction of unreacted monomers will occur. As a result, the retardation of the heat dissipation film 3 may change during use of the liquid crystal display device 1a, which may cause a decrease in contrast.
  • the irradiation amount of the ultraviolet light is preferably 0.01 to 10 J / cm 2 .
  • the irradiation amount of the ultraviolet light irradiated to the liquid crystalline composition 21 is less than 0.01 J / cm 2 , the polymerization reaction does not proceed sufficiently and a large amount of unreacted monomers exist, so the unreacted monomers are formed later If the liquid crystal layer 5 is eluted, the voltage holding ratio may be lowered.
  • the liquid crystalline monomer in the liquid crystalline composition 21 is decomposed (or liquid crystal formed by polymerizing the liquid crystalline monomer)
  • the decomposition product dissolves into the liquid crystal layer 5 to be formed later, a decrease in voltage retention may be caused.
  • the thickness of the heat dissipation film 3 is not particularly limited, but is preferably 30 to 3000 nm. When the thickness of the heat dissipation film 3 is smaller than 30 nm, the heat generated from the thin film transistor element 11 may be conducted preferentially to a region near the thin film transistor element 11 in the liquid crystal layer 5 formed later. When the thickness of the heat dissipation film 3 is larger than 3000 nm, the display characteristics (in particular, the contrast) of the liquid crystal display device 1a formed later may be deteriorated due to the influence of the phase difference and the like by the heat dissipation film 3.
  • the first alignment film 4 is formed on the surface of the heat dissipation film 3.
  • an alignment film material is applied or deposited on the surface of the heat dissipation film 3, and then pre-baking, main baking, alignment treatment, etc. (eg, photo alignment treatment, rubbing treatment, etc.) It may be formed by performing.
  • the first alignment film 4 may be a photo alignment film having a photoreactive functional group.
  • the photoreactive functional group preferably contains at least one of an azobenzene group and a cinnamate group. According to such a first alignment film 4, high contrast of the liquid crystal display device 1a to be formed later can be realized.
  • the resistance value of the first alignment film 4 may be 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less. According to the present embodiment, since the heat dissipation film 3 is disposed between the first substrate 2 (the thin film transistor element 11) and the first alignment film 4, the resistance value of the first alignment film 4 is low. Even if (for example, 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less), the heat generated from the thin film transistor element 11 is less likely to be conducted to the liquid crystal layer 5 formed later through the first alignment film 4, and as a result, The phase transition of the liquid crystal layer 5 during driving is prevented. On the other hand, when the resistance value of the first alignment film 4 is higher than 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm, the contrast of the liquid crystal display device 1 a to be formed later may be lowered.
  • the thickness of the first alignment film 4 may be 120 nm or less. According to the present embodiment, since the heat dissipation film 3 is disposed between the first substrate 2 (the thin film transistor element 11) and the first alignment film 4, the thickness of the first alignment film 4 is small ((1) For example, even if it is 120 nm or less, heat generated from the thin film transistor element 11 is less likely to be conducted to the liquid crystal layer 5 to be formed later through the first alignment film 4, and as a result, Phase transition is prevented.
  • the first substrate 2 and the second substrate 7 are bonded to each other via a sealing material (not shown) so as to sandwich the liquid crystal layer 5, as shown in FIG. 4 (d).
  • the display device 1a is completed.
  • a second alignment film 6 may be formed on the surface of the second substrate 7 on the liquid crystal layer 5 side.
  • members such as a polarizing plate and a backlight may be appropriately disposed.
  • the sealing material may be one that is cured by light (photo-curing type) or one that is cured by heat (thermo-setting type), or one that is cured by both of them (photo-curing) Type). More specifically, the sealing material may be one that is cured by ultraviolet light (ultraviolet curing type), or may be one that is cured by heat (thermosetting type), or it is cured by both of them. It may be of the type (ultraviolet light, thermosetting type).
  • the liquid crystal layer 5 can be formed, for example, by sealing a liquid crystal material between the first substrate 2 and the second substrate 7 by a method such as a dropping method or a pouring method.
  • the liquid crystal layer 5 is formed by a dropping method, for example, the following process is adopted. First, a sealing material is applied on one surface of the first substrate 2 and the second substrate 7, and a liquid crystal material is dropped on the other surface. Then, the first substrate 2 and the second substrate 7 are bonded with a sealing material to form the liquid crystal layer 5.
  • the liquid crystal layer 5 is formed by an injection method, for example, the following process is adopted. First, a sealing material is applied onto one of the surfaces of the first substrate 2 and the second substrate 7, and then the first substrate 2 and the second substrate 7 are bonded together with the sealing material. Then, a liquid crystal material is injected between the first substrate 2 and the second substrate 7 to form the liquid crystal layer 5. When the liquid crystal material is injected, a vacuum may be applied between the first substrate 2 and the second substrate 7.
  • the sealing material may be hardened in advance or may not be hardened.
  • the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 is preferably a nematic liquid crystal material.
  • the nematic liquid crystal material may undergo phase transition from the nematic phase to the isotropic phase during the temperature rising process.
  • the nematic phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 may be 97 ° C. or less.
  • the heat dissipation film 3 is disposed between the first substrate 2 (the thin film transistor element 11) and the first alignment film 4, the nematic phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal material is determined. Even when it is desired to achieve high response by lowering the temperature (for example, 97 ° C. or less), phase transition of the liquid crystal layer 5 during driving can be prevented.
  • the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 may be a negative liquid crystal material having negative dielectric anisotropy ( ⁇ ⁇ 0), and positive type having positive dielectric anisotropy ( ⁇ > 0). It may be a liquid crystal material.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 may be 3.0 or less. According to the present embodiment, since the heat dissipation film 3 is disposed between the first substrate 2 (the thin film transistor element 11) and the first alignment film 4, the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material is determined. Even when it is desired to reduce the size (for example, 3.0 or less) to achieve high-speed response, the phase transition of the liquid crystal layer 5 during driving can be prevented. On the other hand, when the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 5 is larger than 3.0, the response characteristics of the liquid crystal display device 1a may be degraded.
  • the heat dissipation film is considered to be likely to cause phase transition of the liquid crystal layer during driving depending on conditions such as the characteristics of the first alignment film and the characteristics of the liquid crystal layer.
  • Embodiment 2 The liquid crystal display device of Embodiment 2 and the method of manufacturing the same will be described below.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment except that an alignment film for heat dissipation film is further disposed between the first substrate and the heat dissipation film, and therefore the description of the overlapping points is appropriately omitted.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the liquid crystal display device of the second embodiment.
  • the liquid crystal display device 1b includes a first substrate 2, an alignment film 8 for heat dissipation film, a heat dissipation film 3, a first alignment film 4, a liquid crystal layer 5, a second alignment film 6, and a second substrate 7 in this order. Have.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing Configuration Example 1 of the first substrate in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing Configuration Example 2 of the first substrate in FIG. 6 and 7 also show the heat dissipation film alignment film 8, the heat dissipation film 3 and the first alignment film 4 in order to make the relationship with FIG. 5 easy to understand.
  • the heat dissipation film alignment film 8 is disposed between the first substrate 2 and the heat dissipation film 3 as shown in FIGS.
  • the heat dissipation film alignment film 8 functions as a film capable of controlling the alignment of the liquid crystalline polymer in the heat dissipation film 3. Therefore, according to the alignment film 8 for heat dissipation film, it is possible to efficiently impart to the liquid crystalline polymer an orientation that is oriented in the in-plane direction of the heat dissipation film 3. Therefore, the inorganic fine particles 20 are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, they are efficiently and uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • the alignment film 8 for heat dissipation film is at least one compound selected from the group consisting of polyimide, polyamic acid, polymaleimide, polyamide, polysiloxane, polyphosphazene, polysilsesquioxane, and copolymers thereof. It may be a film (which may be either a single layer film or a laminated film) or a film in which silicon oxide is obliquely deposited.
  • the alignment film 8 for heat dissipation film is preferably a horizontal alignment film (horizontal light alignment film). Thereby, the liquid crystalline polymer in the heat dissipation film 3 can be efficiently aligned in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • the inorganic fine particles 20 in the heat dissipation film 3 are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, they are efficiently and uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film 3.
  • Alignment processing such as photo alignment processing and rubbing processing may be performed on the surface of the heat dissipation film alignment film 8.
  • FIG. 8 is a schematic cross sectional view for illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display device of the second embodiment.
  • the heat dissipation film alignment film 8 is formed on the surface of the first substrate 2.
  • the heat dissipation film alignment film 8 controls the orientation of the liquid crystalline polymer in the heat dissipation film 3 to be formed later.
  • an alignment film material is applied or deposited on the surface of the first substrate 2 and then pre-baked, main-baked, alignment treatment, etc. (for example, photo alignment treatment, rubbing treatment, etc.) It may form by performing suitably.
  • a liquid crystalline composition 21 containing a liquid crystalline monomer and inorganic fine particles 20 is coated on the surface of the heat sink alignment film 8.
  • the liquid crystalline composition 21 is irradiated with light to polymerize the liquid crystalline monomer, and as shown in FIGS. 6 and 7, the heat dissipation film 3 overlapping the thin film transistor element 11 is formed.
  • the heat dissipation film 3 contains a liquid crystalline polymer which is a polymer of liquid crystalline monomers, and inorganic fine particles 20.
  • the inorganic fine particles 20 are dispersed in a liquid crystalline polymer.
  • the liquid crystalline polymer is aligned in the in-plane direction of the heat dissipation film 3 by the action of the heat dissipation film alignment film 8.
  • the inorganic fine particles 20 are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, they are uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film 3 as shown in FIG. 8C.
  • the surface of the heat dissipation film 3 may be rubbed.
  • the first alignment film 4 is formed on the surface of the heat dissipation film 3.
  • first substrate 2 and the second substrate 7 are bonded to each other via a sealing material (not shown) so as to sandwich the liquid crystal layer 5, as shown in FIG. 8 (e).
  • the display device 1b is completed.
  • liquid crystal compositions used in producing the liquid crystal display device were as follows.
  • ⁇ Liquid crystalline composition L1> First, 5 g of a liquid crystalline monomer M1 represented by the following chemical formula (2), 1 g of boron nitride (inorganic fine particles) in toluene (solvent), a radical polymerization initiator “IRGACURE (registered trademark) 651” manufactured by IGM Resins was added. Subsequently, the resulting mixture was heated at 50 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand under an environment of 25 ° C. for 12 hours to sufficiently dissolve each material in toluene to prepare liquid crystal composition L1. . In the liquid crystal composition L1, the weight ratio of boron nitride (inorganic fine particles) to the liquid crystal monomer M1 was 20% by weight.
  • a liquid crystal composition L2 was prepared in the same manner as the liquid crystal composition L1 except that the addition amount of boron nitride (inorganic fine particles) was changed to 0.5 g.
  • the weight ratio of boron nitride (inorganic fine particles) to the liquid crystal monomer M1 was 10% by weight.
  • a liquid crystal composition L3 was prepared in the same manner as the liquid crystal composition L1 except that the addition amount of boron nitride (inorganic fine particles) was changed to 2 g.
  • the weight ratio of boron nitride (inorganic fine particles) to the liquid crystal monomer M1 was 40% by weight.
  • a liquid crystal composition L4 was prepared in the same manner as the liquid crystal composition L1 except that the addition amount of boron nitride (inorganic fine particles) was changed to 3 g.
  • the weight ratio of boron nitride (inorganic fine particles) to the liquid crystal monomer M1 was 60% by weight.
  • liquid crystalline monomer M2 represented by the following chemical formula (3), 1 g of silicon nitride (inorganic fine particles), and 0.05 g of a radical polymerization initiator “IRGACURE 651” manufactured by IGM Resins, in toluene (solvent) Added. Subsequently, the resulting mixture was heated at 50 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand under an environment of 25 ° C. for 12 hours to sufficiently dissolve each material in toluene to prepare liquid crystal composition L5. . In the liquid crystal composition L5, the weight ratio of silicon nitride (inorganic fine particles) to the liquid crystal monomer M2 was 20% by weight.
  • ⁇ Liquid Crystalline Composition L6> 5 g of a liquid crystalline monomer M3 represented by the following chemical formula (4), 1 g of boron nitride (inorganic fine particles), and 0.05 g of a radical polymerization initiator “IRGACURE 651” manufactured by IGM Resins, in toluene (solvent) Added. Subsequently, the resulting mixture was heated at 50 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand under an environment of 25 ° C. for 12 hours to sufficiently dissolve each material in toluene to prepare liquid crystal composition L6. . In the liquid crystal composition L6, the weight ratio of boron nitride (inorganic fine particles) to the liquid crystal monomer M3 was 20% by weight.
  • the alignment film material used when manufacturing a liquid crystal display device in the Example and the comparative example was as follows.
  • the alignment film material T1 was a horizontal photoalignment film material containing an azobenzene-based polyamic acid represented by the following chemical formula (5).
  • X is represented by the following chemical formula (6-1).
  • Y is represented by the following chemical formula (6-2).
  • the alignment film material T2 was a vertical light alignment film material containing a polysiloxane represented by the following chemical formula (7).
  • E is represented by the following chemical formula (8-1) or (8-2).
  • Example 1 The liquid crystal display device of Example 1 was manufactured by the manufacturing method of Embodiment 1. First, a first substrate (configuration example 2) as shown in FIG. 3 and a second substrate not having an electrode were prepared. Next, the liquid crystal composition L1 was applied onto the surface of the first substrate. The liquid crystal composition L1 is temporarily calcined at 90 ° C. for 1 minute and then irradiated with non-polarizing ultraviolet light (irradiation amount: 2 J / cm 2 ), followed by main baking for 30 minutes at 150 ° C. went.
  • irradiation amount 2 J / cm 2
  • the solvent (toluene) in the liquid crystalline composition L1 is completely removed, and a liquid crystalline polymer which is a polymer of the liquid crystalline monomer M1 is formed, thereby overlapping with the thin film transistor element of the first substrate.
  • the heat dissipation film was formed. Thereafter, the surface of the heat dissipation film is rubbed to align the liquid crystalline polymer in the in-plane direction of the heat dissipation film, and as a result, the inorganic fine particles are uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film.
  • the thickness of the heat dissipation film was 50 nm.
  • an alignment film material T1 was coated on the surface of the heat dissipation film formed on the first substrate side and on the surface of the second substrate. Thereafter, temporary baking is performed at 90 ° C. for 2 minutes on the alignment film material T1, and main baking is performed for 20 minutes at 130 ° C., and then polarized ultraviolet (irradiation amount: 2 J / cm 2 ) is irradiated from the normal direction. Subsequently, main baking was performed at 230 ° C. for 40 minutes. As a result, the first alignment film was formed on the surface of the heat dissipation film formed on the first substrate side, and the second alignment film was formed on the surface of the second substrate. The first alignment film and the second alignment film were both polyimide-based horizontal light alignment films, and their resistance value was 5 ⁇ 10 13 ⁇ ⁇ cm.
  • a UV curable sealing material "PHOTOREC (registered trademark) S-WB” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. is applied by a dispenser on one surface of the first substrate and the second substrate, A positive type liquid crystal material (nematic phase-isotropic phase transition temperature: 94 ° C., dielectric anisotropy: 2.7) was dropped onto the surface of Then, under vacuum, the first substrate and the second substrate were bonded with a sealing material to form a liquid crystal layer, and then the sealing material was cured with ultraviolet light. Subsequently, the liquid crystal layer was reoriented by heating at 130 ° C. for 40 minutes, and then cooled to room temperature. Thereafter, by arranging members such as a polarizing plate and a backlight, the liquid crystal display device (liquid crystal display device in FFS mode) of Example 1 was completed.
  • Comparative example 1 A liquid crystal display device of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as Example 1 except that the heat dissipation film was not formed.
  • the liquid crystal display device of each example was subjected to a high temperature conduction test in which a voltage at which the transmittance was maximum (hereinafter, the maximum transmittance voltage) was applied under an environment of 90 ° C. in a state where the backlight was lit . Then, after conducting a high temperature conduction test for 1000 hours, the presence or absence of the phase transition (alignment state) of the liquid crystal layer was confirmed.
  • the maximum transmittance voltage in the liquid crystal display device of each example was as shown in Table 1.
  • Example 1 As shown in Table 1, in Example 1, the phase transition of the liquid crystal layer during driving was not confirmed. Furthermore, in Example 1, the contrast enhancement by the first alignment film and the second alignment film, which are horizontal light alignment films, and the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material are reduced, and the nematic phase isotropic. Both high speed response by lowering the phase transition temperature were realized together.
  • Example 1 As in Example 1, high contrast and high-speed response were realized, but since the heat dissipation film was not disposed, the phase transition of the liquid crystal layer during driving (from nematic phase to isotropic phase) Phase transition) was particularly confirmed in the region near the thin film transistor element.
  • Example 2 The liquid crystal display device of Example 2 was manufactured by the manufacturing method of Embodiment 2. First, a first substrate (configuration example 2) as shown in FIG. 7 and a second substrate not having an electrode were prepared. Then, after applying a polyimide-based alignment film material “AL1051” manufactured by JSR Corporation on the surface of the first substrate, temporary baking is performed on the alignment film material at 90 ° C. for 2 minutes, and then, The main firing was performed at 200 ° C. for 40 minutes. As a result, an alignment film for heat dissipation film was formed on the surface of the first substrate. Thereafter, the surface of the heat sink alignment film was rubbed.
  • the liquid crystal composition L1 was applied onto the surface of the heat-releasing film alignment film.
  • the liquid crystal composition L1 is temporarily calcined at 90 ° C. for 1 minute and then irradiated with non-polarizing ultraviolet light (irradiation amount: 2 J / cm 2 ), followed by main baking for 30 minutes at 150 ° C. went.
  • the solvent (toluene) in the liquid crystalline composition L1 is completely removed, and a liquid crystalline polymer which is a polymer of the liquid crystalline monomer M1 is formed, thereby overlapping with the thin film transistor element of the first substrate.
  • the heat dissipation film was formed.
  • the liquid crystalline polymer is aligned in the in-plane direction of the heat dissipation film by the action of the heat dissipation film alignment film. Therefore, the inorganic fine particles are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, they are uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film.
  • the thickness of the heat dissipation film was 50 nm.
  • an alignment film material T1 was coated on the surface of the heat dissipation film formed on the first substrate side and on the surface of the second substrate. Thereafter, temporary baking is performed at 90 ° C. for 2 minutes on the alignment film material T1, and main baking is performed for 20 minutes at 130 ° C., and then polarized ultraviolet (irradiation amount: 2 J / cm 2 ) is irradiated from the normal direction. Subsequently, main baking was performed at 230 ° C. for 40 minutes. As a result, the first alignment film was formed on the surface of the heat dissipation film formed on the first substrate side, and the second alignment film was formed on the surface of the second substrate. The first alignment film and the second alignment film were both polyimide-based horizontal light alignment films, and their resistance value was 5 ⁇ 10 13 ⁇ ⁇ cm.
  • a UV curable sealing material "PHOTOREC S-WB” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. is applied by a dispenser on one surface of the first substrate and the second substrate, and the other surface is coated.
  • a positive type liquid crystal material (nematic phase-isotropic phase transition temperature: 96 ° C., dielectric anisotropy: 2.6) was dropped.
  • the first substrate and the second substrate were bonded with a sealing material to form a liquid crystal layer, and then the sealing material was cured with ultraviolet light.
  • the liquid crystal layer was reoriented by heating at 130 ° C. for 40 minutes, and then cooled to room temperature. Thereafter, by arranging members such as a polarizing plate and a backlight, the liquid crystal display device (liquid crystal display device in FFS mode) of Example 2 was completed.
  • Comparative example 2 A liquid crystal display device of Comparative Example 2 was manufactured in the same manner as Example 2 except that the heat dissipation film alignment film and the heat dissipation film were not formed.
  • Example 2 As shown in Table 2, in Example 2, the phase transition of the liquid crystal layer during driving was not confirmed. Furthermore, in Example 2, the contrast enhancement by the first alignment film and the second alignment film, which are horizontal light alignment films, and the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material are reduced, and the nematic phase isotropic. Both high speed response by lowering the phase transition temperature were realized together.
  • Example 2 As in Example 2, high contrast and high speed response were realized, but since the heat dissipation film was not disposed, the phase transition of the liquid crystal layer during driving (from the nematic phase to the isotropic phase) Phase transition) was particularly confirmed in the region near the thin film transistor element.
  • Example 3 The liquid crystal display device of Example 3 was manufactured by the manufacturing method of Embodiment 2. First, a first substrate (Configuration Example 1) as shown in FIG. 6 and a second substrate having electrodes on the surface were prepared. Then, after applying a polyimide-based alignment film material “AL1051” manufactured by JSR Corporation on the surface of the first substrate, temporary baking is performed on the alignment film material at 90 ° C. for 2 minutes, and then, The main firing was performed at 200 ° C. for 40 minutes. As a result, an alignment film for heat dissipation film was formed on the surface of the first substrate. Thereafter, the surface of the heat sink alignment film was rubbed.
  • the liquid crystalline composition L5 was applied onto the surface of the heat sink alignment film.
  • the liquid crystal composition L5 is pre-baked at 90 ° C. for 1 minute, then irradiated with non-polarized ultraviolet light (irradiation dose: 3 J / cm 2 ), and subsequently, main baking is carried out at 150 ° C. for 30 minutes went.
  • the solvent (toluene) in the liquid crystalline composition L5 is completely removed, and a liquid crystalline polymer which is a polymer of the liquid crystalline monomer M2 is formed, thereby overlapping with the thin film transistor element of the first substrate.
  • the heat dissipation film was formed.
  • the liquid crystalline polymer is aligned in the in-plane direction of the heat dissipation film by the action of the heat dissipation film alignment film. Therefore, the inorganic fine particles are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, they are uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film.
  • the thickness of the heat dissipation film was 60 nm.
  • alignment film material T2 was applied on the surface of the heat dissipation film formed on the first substrate side and on the surface of the second substrate. Thereafter, temporary baking is performed at 90 ° C. for 2 minutes and main baking is performed at 230 ° C. for 40 minutes with respect to the alignment film material T2, and then polarized ultraviolet light (irradiation amount: 20 mJ / cm 2 ) is irradiated from an oblique 40 ° direction. did.
  • the first alignment film was formed on the surface of the heat dissipation film formed on the first substrate side, and the second alignment film was formed on the surface of the second substrate.
  • the first alignment film and the second alignment film were both vertical photo alignment films of polysiloxane type, and their resistance value was 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm.
  • a UV curable sealing material "PHOTOREC S-WB” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. is applied by a dispenser on one surface of the first substrate and the second substrate, and the other surface is coated.
  • a negative liquid crystal material (nematic phase-isotropic phase transition temperature: 92 ° C., dielectric anisotropy: -2.8) was dropped.
  • the first substrate and the second substrate were bonded with a sealing material to form a liquid crystal layer, and then the sealing material was cured with ultraviolet light.
  • the liquid crystal layer was reoriented by heating at 130 ° C. for 40 minutes, and then cooled to room temperature. Thereafter, by arranging members such as a polarizing plate and a backlight, a liquid crystal display device (a liquid crystal display device of UV 2 A mode) of Example 3 was completed.
  • Comparative example 4 A liquid crystal display device of Comparative Example 4 was manufactured in the same manner as Example 3 except that the heat dissipation film alignment film and the heat dissipation film were not formed.
  • Example 3 As shown in Table 3, in Example 3, the phase transition of the liquid crystal layer during driving was not confirmed. Furthermore, in Example 3, the contrast enhancement by the first alignment film and the second alignment film, which are vertical light alignment films, and the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material are reduced, and the nematic phase isotropic. Both high speed response by lowering the phase transition temperature were realized together.
  • Example 4 As in Example 3, high contrast and high speed response were realized, but since the heat dissipation film was not disposed, the phase transition of the liquid crystal layer during driving (from the nematic phase to the isotropic phase) Phase transition) was particularly confirmed in the region near the thin film transistor element.
  • Example 4 A liquid crystal display device of Example 4 was manufactured in the same manner as Example 1 except that a heat dissipation film was formed using liquid crystal composition L2.
  • Example 5 A liquid crystal display device of Example 5 was manufactured in the same manner as Example 1 except that a heat dissipation film was formed using liquid crystal composition L3.
  • Example 6 A liquid crystal display device of Example 6 was manufactured in the same manner as Example 1 except that a heat dissipation film was formed using liquid crystal composition L4.
  • Example 4 As shown in Table 4, in Examples 4 to 6, as in Example 1, no phase transition of the liquid crystal layer during driving was confirmed. Furthermore, in Examples 4 to 6, as in Example 1, a high-speed response is realized by reducing the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material and lowering the nematic phase-isotropic phase transition temperature. It was On the other hand, when Examples 1 and 4 to 6 were compared, it was found that the contrast decreased as the weight ratio of the inorganic fine particles increased. It is considered that this is because the influence of light scattering of the inorganic fine particles is increased as the weight ratio of the inorganic fine particles is increased.
  • the light alignment treatment polarized ultraviolet light irradiation
  • the second alignment film horizontal light alignment film
  • Example 7 A liquid crystal display device of Example 7 was manufactured in the same manner as Example 1, except that a heat dissipation film was formed using liquid crystal composition L6.
  • Example 7 As shown in Table 5, in Example 7, as in Example 1, no phase transition of the liquid crystal layer during driving was confirmed. Furthermore, in Example 7, as in Example 1, the high-speed response was realized by reducing the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material and lowering the nematic phase-isotropic phase transition temperature. . On the other hand, in Example 7, the contrast was lower than in Example 1. This is because the compatibility between the azobenzene-type polyamic acid in the alignment film material T1 and the polymer (liquid crystal polymer) of the liquid crystalline monomer M3 in the heat dissipation film is low, and the first alignment film is on the surface of the heat dissipation film. It is possible that it was not arranged uniformly.
  • One embodiment of the present invention includes a first substrate having a thin film transistor element, a heat dissipation film overlapping with the thin film transistor element, a first alignment film, a liquid crystal layer, and a second substrate in this order
  • the liquid crystal display device may be a liquid crystal display device containing a liquid crystalline polymer which is a polymer of a liquid crystalline monomer, and inorganic fine particles, and the liquid crystalline polymer is oriented in the in-plane direction of the heat dissipation film. According to this aspect, a liquid crystal display device in which phase transition of the liquid crystal layer during driving is prevented is realized.
  • a heat dissipation film alignment film for controlling the orientation of the liquid crystalline polymer may be further disposed between the first substrate and the heat dissipation film. According to such a configuration, it is possible to efficiently impart, to the liquid crystalline polymer, an orientation that is oriented in the in-plane direction of the heat dissipation film. Therefore, the inorganic fine particles are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, they are efficiently and uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film.
  • the liquid crystalline monomer may be represented by the following chemical formula (1). According to such a configuration, the liquid crystalline monomer can be effectively used.
  • R 2 represents —R 3 —Sp 2 —P 2 group, hydrogen atom, halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, -SCN group, -SF 6 group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different, and are linear, branched or cyclic alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylene oxy groups having 1
  • the liquid crystalline monomer may contain at least one of the monomers represented by the following chemical formulas (2) and (3).
  • the first alignment film is a polyimide alignment film
  • a polyamic acid as a precursor and a polymer of the liquid crystal monomer (the liquid crystal polymer) are used. Since the compatibility is enhanced, the first alignment film is uniformly disposed on the surface of the heat dissipation film. As a result, the reduction in contrast of the liquid crystal display device is prevented.
  • the inorganic fine particles may be a nitride.
  • the nitride may include at least one compound selected from the group consisting of boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride. According to such a configuration, the heat generated from the thin film transistor element is efficiently conducted in the in-plane direction of the heat dissipation film.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer may be 3.0 or less. According to such a configuration, high-speed response can be realized while preventing phase transition of the liquid crystal layer during driving.
  • the resistance value of the first alignment film may be 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less. According to such a configuration, occurrence of flicker can be suppressed when adopting a horizontal alignment mode such as the FFS mode while preventing phase transition of the liquid crystal layer during driving.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles to the liquid crystalline monomer may be 10% by weight or more. According to such a configuration, heat generated from the thin film transistor element is efficiently conducted in the in-plane direction of the heat dissipation film, so that phase transition of the liquid crystal layer during driving can be sufficiently prevented.
  • the first alignment film may be a photo alignment film having a photoreactive functional group.
  • the photoreactive functional group may include at least one of an azobenzene group and a cinnamate group. According to such a configuration, high contrast of the liquid crystal display device can be realized.
  • Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display device comprising a first substrate having a thin film transistor element, a liquid crystal layer, and a second substrate in order, the method comprising: A step (1) of applying a liquid crystalline composition containing a liquid crystalline monomer and inorganic fine particles, and irradiating the liquid crystalline composition with light to polymerize the liquid crystalline monomer to overlap with the thin film transistor element A step (2) of forming a heat dissipation film, and a step (3) of forming a first alignment film on the surface of the heat dissipation film, wherein the heat dissipation film is a liquid crystal which is a polymer of the liquid crystalline monomer
  • the liquid crystal display device may be a method of manufacturing a liquid crystal display device, which comprises an organic polymer and the above-mentioned inorganic fine particle, and the above-mentioned liquid crystalline polymer is oriented in the in-plane direction of the above-mentioned heat diss
  • the method for manufacturing a liquid crystal display device further includes the step (4) of rubbing the surface of the heat dissipation film between the step (2) and the step (3). May be included.
  • the step (4) of rubbing the surface of the heat dissipation film between the step (2) and the step (3). May be included.
  • an alignment for a heat dissipation film for controlling the alignment of the liquid crystalline polymer on the surface of the first substrate before the step (1) You may further include the process (5) of forming a film. According to such a configuration, it is possible to efficiently impart, to the liquid crystalline polymer, an orientation that is oriented in the in-plane direction of the heat dissipation film. Therefore, the inorganic fine particles are uniformly distributed along the alignment of the liquid crystalline polymer, and as a result, they are efficiently and uniformly distributed in the in-plane direction of the heat dissipation film.
  • radical polymerization or condensation polymerization of the liquid crystalline monomer may be performed in the step (2). According to such a configuration, the polymerization reaction of the liquid crystalline monomer can be efficiently performed.
  • the liquid crystalline monomer may be represented by the following chemical formula (1). According to such a configuration, the liquid crystalline monomer can be effectively used.
  • R 2 represents —R 3 —Sp 2 —P 2 group, hydrogen atom, halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, -SCN group, -SF 6 group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different, and are linear, branched or cyclic alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylene oxy groups having 1
  • the liquid crystalline monomer may contain at least one of the monomers represented by the following chemical formulas (2) and (3).
  • the first alignment film is a polyimide alignment film
  • a polyamic acid as a precursor and a polymer of the liquid crystal monomer (the liquid crystal polymer) are used. Since the compatibility is enhanced, the first alignment film can be uniformly disposed on the surface of the heat dissipation film. As a result, the reduction in contrast of the liquid crystal display device is prevented.
  • the inorganic fine particles may be a nitride.
  • the nitride may include at least one compound selected from the group consisting of boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride. According to such a configuration, the heat dissipation film can be obtained in which the heat generated from the thin film transistor element can be efficiently conducted in the in-plane direction.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer may be 3.0 or less. According to such a configuration, it is possible to manufacture a liquid crystal display device in which high speed response is realized while the phase transition of the liquid crystal layer being driven is prevented.
  • the resistance value of the first alignment film may be 1 ⁇ 10 14 ⁇ ⁇ cm or less. According to such a configuration, it is possible to manufacture a liquid crystal display device in which occurrence of flicker is suppressed when adopting a horizontal alignment mode such as the FFS mode while preventing phase transition of the liquid crystal layer during driving.
  • the weight ratio of the inorganic fine particles to the liquid crystalline monomer may be 10% by weight or more. According to such a configuration, since the heat generated from the thin film transistor element is efficiently conducted in the in-plane direction of the heat dissipation film, the liquid crystal display device can sufficiently prevent phase transition of the liquid crystal layer during driving. It can be manufactured.
  • the first alignment film may be a photo alignment film having a photoreactive functional group.
  • the photoreactive functional group may contain at least one of an azobenzene group and a cinnamate group. According to such a configuration, high contrast of the liquid crystal display device can be realized.
  • liquid crystal display device 2 first substrate 3: heat dissipation film 4: first alignment film 5: liquid crystal layer 6: second alignment film 7: second substrate 8: alignment film 10 for heat dissipation film Supporting substrate 11: thin film transistor element 12: gate electrode 13: gate insulating film 14: semiconductor layer 15: source electrode 16: drain electrode 17a, 17b: interlayer insulating film 18: pixel electrode 19: common electrode 20: inorganic fine particle 21: liquid crystal Sex composition

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Abstract

本発明は、駆動中の液晶層の相転移が防止される液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ素子(11)を有する第一の基板(2)と、上記薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜(3)と、第一の配向膜(4)と、液晶層(5)と、第二の基板(7)とを順に備え、上記放熱膜は、液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、無機微粒子(20)とを含有し、上記液晶性ポリマーは、上記放熱膜の面内方向に配向し、好ましくは、上記液晶性モノマーは、所定の化学式で表される。

Description

液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法
本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、薄膜トランジスタ素子を有する液晶表示装置、及び、上記液晶表示装置の製造方法に関するものである。
電子機器を駆動する際、半導体素子の温度が高くなり過ぎないようにするため、半導体素子から発生する熱を外部へ放熱させる方法が検討されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2015/170744号
近年、液晶表示装置においては、テレビ、カーナビゲーション等の用途で高速応答化が求められており、例えば、液晶層において、液晶材料の誘電率異方性(絶対値)を小さくしたり、液晶材料のネマティック相-等方相転移温度を低くしたりすることがあった。しかしながら、薄膜トランジスタ素子を有する液晶表示装置において、液晶材料の誘電率異方性(絶対値)を小さくすると、駆動電圧が高くなるために、薄膜トランジスタ素子への負荷が大きくなり、その結果、薄膜トランジスタ素子が大きく発熱することがあった。これにより、薄膜トランジスタ素子から発生する熱によって、液晶層中の薄膜トランジスタ素子近傍の領域の温度が上がるため、ネマティック相-等方相転移温度が低い液晶材料を用いると、駆動中に、液晶層がネマティック相から等方相へ相転移しやすくなることがあった。また、FFS(Fringe Field Switching)モード等の水平配向モードの液晶表示装置においては、フリッカの発生を抑制する目的で配向膜の抵抗値を低くすることがあるため、薄膜トランジスタ素子から発生する熱が、配向膜を通じて液晶層へ伝導しやすくなることがあった。
これに対して、本発明者らは、薄膜トランジスタ素子から発生する熱が液晶層に伝導しないようにするため、薄膜トランジスタ素子と液晶層との間に断熱膜を配置することを検討した。しかしながら、薄膜トランジスタ素子と液晶層との間に断熱膜を配置すると、薄膜トランジスタ素子から発生する熱の逃げ場がないために、薄膜トランジスタ素子の温度が上がり過ぎてしまい、その特性(例えば、移動度、オフリーク電流値等)が変化してしまうことがあった。
以上のように、従来の液晶表示装置に対しては、駆動中の液晶層の相転移を防止するという課題があった。しかしながら、上記課題を解決する手段は見出されていなかった。例えば、上記特許文献1には、放熱部材を液晶表示装置に適用する具体的な方法が記載されておらず、改善の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、駆動中の液晶層の相転移が防止される液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造方法とを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、駆動中の液晶層の相転移が防止される液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造方法とについて種々検討したところ、薄膜トランジスタ素子から発生する熱を面内方向に伝導する放熱膜を利用することに着目した。そして、このような放熱膜を利用すれば、薄膜トランジスタ素子から発生する熱が、液晶層中の薄膜トランジスタ素子近傍の領域のみに伝導しにくくなるため、液晶層の温度が局所的に上がりにくくなることを見出した。これにより、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、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一態様は、薄膜トランジスタ素子を有する第一の基板と、上記薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜と、第一の配向膜と、液晶層と、第二の基板とを順に備え、上記放熱膜は、液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、無機微粒子とを含有し、上記液晶性ポリマーは、上記放熱膜の面内方向に配向している液晶表示装置であってもよい。
本発明の一態様において、上記第一の基板と上記放熱膜との間には、上記液晶性ポリマーの配向を制御する放熱膜用配向膜が更に配置されていてもよい。
本発明の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表されてもよい。
-Sp-R-A-(Z-A-R (1)
(上記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
本発明の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
本発明の一態様において、上記無機微粒子は、窒化物であってもよい。
本発明の一態様において、上記窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含んでいてもよい。
本発明の一態様において、上記液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であってもよい。
本発明の一態様において、上記第一の配向膜の抵抗値は、1×1014Ω・cm以下であってもよい。
本発明の一態様において、上記液晶性モノマーに対する上記無機微粒子の重量比率は、10重量%以上であってもよい。
本発明の一態様において、上記第一の配向膜は、光反応性官能基を有する光配向膜であってもよい。
本発明の一態様において、上記光反応性官能基は、アゾベンゼン基及びシンナメート基のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
本発明の別の一態様は、薄膜トランジスタ素子を有する第一の基板と、液晶層と、第二の基板とを順に備える液晶表示装置の製造方法であって、上記第一の基板の表面上に、液晶性モノマー及び無機微粒子を含有する液晶性組成物を塗布する工程(1)と、上記液晶性組成物に光を照射することによって上記液晶性モノマーを重合させて、上記薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜を形成する工程(2)と、上記放熱膜の表面上に、第一の配向膜を形成する工程(3)とを含み、上記放熱膜は、上記液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、上記無機微粒子とを含有し、上記液晶性ポリマーは、上記放熱膜の面内方向に配向している液晶表示装置の製造方法であってもよい。
本発明の別の一態様において、上記液晶表示装置の製造方法は、上記工程(2)と上記工程(3)との間に、上記放熱膜の表面にラビング処理を施す工程(4)を更に含んでいてもよい。
本発明の別の一態様において、上記液晶表示装置の製造方法は、上記工程(1)の前に、上記第一の基板の表面上に、上記液晶性ポリマーの配向を制御する放熱膜用配向膜を形成する工程(5)を更に含んでいてもよい。
本発明の別の一態様において、上記工程(2)では、上記液晶性モノマーのラジカル重合又は縮合重合が行われてもよい。
本発明の別の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表されてもよい。
-Sp-R-A-(Z-A-R (1)
(上記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
本発明の別の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
本発明の別の一態様において、上記無機微粒子は、窒化物であってもよい。
本発明の別の一態様において、上記窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含んでいてもよい。
本発明の別の一態様において、上記液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であってもよい。
本発明の別の一態様において、上記第一の配向膜の抵抗値は、1×1014Ω・cm以下であってもよい。
本発明の別の一態様において、上記液晶性モノマーに対する上記無機微粒子の重量比率は、10重量%以上であってもよい。
本発明の別の一態様において、上記第一の配向膜は、光反応性官能基を有する光配向膜であってもよい。
本発明の別の一態様において、上記光反応性官能基は、アゾベンゼン基及びシンナメート基のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
本発明によれば、駆動中の液晶層の相転移が防止される液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造方法とを提供することができる。
実施形態1の液晶表示装置を示す断面模式図である。 図1中の第一の基板の構成例1を示す断面模式図である。 図1中の第一の基板の構成例2を示す断面模式図である。 実施形態1の液晶表示装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 実施形態2の液晶表示装置を示す断面模式図である。 図5中の第一の基板の構成例1を示す断面模式図である。 図5中の第一の基板の構成例2を示す断面模式図である。 実施形態2の液晶表示装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
本明細書中、「X~Y」は、「X以上、Y以下」を意味する。
[実施形態1]
実施形態1の液晶表示装置及びその製造方法について、以下に説明する。
(1)液晶表示装置
実施形態1の液晶表示装置について、図1を参照して以下に説明する。図1は、実施形態1の液晶表示装置を示す断面模式図である。
液晶表示装置1aは、第一の基板2、放熱膜3、第一の配向膜4、液晶層5、第二の配向膜6、及び、第二の基板7を順に有している。第一の基板2と第二の基板7とは、互いに対向して配置されており、液晶層5を挟持するようにシール材(図示せず)を介して貼り合わされている。
<第二の基板>
第二の基板7は、カラーフィルタ基板であってもよい。カラーフィルタ基板としては、例えば、支持基材の表面上に、カラーフィルタ層、ブラックマトリクス等が配置される構成が挙げられる。
支持基材の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック等が挙げられる。
カラーフィルタ層の材料としては、例えば、顔料分散型のカラーレジスト等が挙げられる。カラーフィルタ層の色の組み合わせは特に限定されず、例えば、赤色、緑色、及び、青色の組み合わせ、赤色、緑色、青色、及び、黄色の組み合わせ等が挙げられる。
ブラックマトリクスの材料としては、例えば、黒色のレジスト等が挙げられる。
第二の基板7は、液晶表示装置1aの表示モードに応じて、電極を更に有していてもよい。この電極は、例えば、ブラックマトリクスを覆うように配置されていてもよい。
<第二の配向膜>
第二の基板7の液晶層5側の表面上には、図1に示すように、第二の配向膜6が配置されていてもよい。第二の配向膜6は、液晶層5を構成する液晶材料中の液晶分子の配向を制御可能な膜として機能する。第二の配向膜6は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン、ポリシルセスキオキサン、及び、これらの共重合体からなる群より選択される少なくとも一種の化合物で構成される膜(単層膜及び積層膜のいずれであってもよい)、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着された膜であってもよい。第二の配向膜6の表面には、光配向処理、ラビング処理等の配向処理が施されていてもよい。
<第一の基板>
第一の基板2の構成例について、図2、3を参照して以下に説明する。
(構成例1)
図2は、図1中の第一の基板の構成例1を示す断面模式図である。図2では、第一の基板2として、IPS(In-Plane Switching)モード、UVA(Ultra-violet induced Multi-domain Vertical Alignment)モード、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モード等の液晶表示装置に適用される薄膜トランジスタアレイ基板が例示されている。なお、図2では、図1との関係を分かりやすくするために、放熱膜3及び第一の配向膜4も図示している。
図2に示すように、第一の基板2は、支持基材10と、薄膜トランジスタ素子11と、層間絶縁膜17aと、画素電極18とを有している。
薄膜トランジスタ素子11は、ゲート電極12と、ゲート絶縁膜13と、半導体層14と、ソース電極15と、ドレイン電極16とを有している。ゲート電極12は、支持基材10の表面上に配置され、ゲート絶縁膜13で覆われている。半導体層14は、ゲート絶縁膜13の支持基材10とは反対側の表面上に配置されている。半導体層14は、一端がソース電極15で覆われて電気的に接続されており、他端がドレイン電極16で覆われて電気的に接続されている。
層間絶縁膜17aは、薄膜トランジスタ素子11を覆っており、その一部に開口が設けられている。
画素電極18は、層間絶縁膜17aの支持基材10とは反対側の表面上に配置され、層間絶縁膜17aに設けられる開口を介してドレイン電極16と電気的に接続されている。
(構成例2)
図3は、図1中の第一の基板の構成例2を示す断面模式図である。図3では、第一の基板2として、FFSモードの液晶表示装置に適用される薄膜トランジスタアレイ基板が例示されている。なお、図3では、図1との関係を分かりやすくするために、放熱膜3及び第一の配向膜4も図示している。構成例2は、2層電極構造であること以外、構成例1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
図3に示すように、第一の基板2は、支持基材10と、薄膜トランジスタ素子11と、層間絶縁膜17aと、共通電極19と、層間絶縁膜17bと、画素電極18とを有している。
共通電極19は、層間絶縁膜17aの支持基材10とは反対側の表面上に配置されている。
層間絶縁膜17bは、共通電極19を覆っており、その一部に開口が設けられている。
画素電極18は、層間絶縁膜17bの支持基材10とは反対側の表面上に配置され、層間絶縁膜17a、17bに設けられる開口を介してドレイン電極16と電気的に接続されている。
支持基材10の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック等が挙げられる。
ゲート電極12、ソース電極15、及び、ドレイン電極16の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、クロム等の金属材料が挙げられる。
ゲート絶縁膜13の材料としては、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の無機材料が挙げられる。
半導体層14の材料としては、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、酸化物半導体等が挙げられる。中でも、低消費電力及び高速駆動の観点からは、酸化物半導体が好ましい。酸化物半導体によれば、オフリーク電流(薄膜トランジスタ素子11がオフ状態であるときのリーク電流)が少ないために低消費電力が実現可能であり、オン電流(薄膜トランジスタ素子11がオン状態であるときの電流)が多いために高速駆動が実現可能である。酸化物半導体としては、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物、インジウム、スズ、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物等が挙げられる。
層間絶縁膜17a、17bの材料としては、例えば、ポリイミド等の有機材料;シリコン窒化物等の無機材料が挙げられる。
画素電極18及び共通電極19の材料としては、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)等の透明材料(無機材料)が挙げられる。
<放熱膜>
放熱膜3は、図2、3に示すように、第一の基板2の薄膜トランジスタ素子11と重畳している。液晶層5の温度を局所的に上がりにくくする観点から、放熱膜3は、薄膜トランジスタ素子11の配置領域よりも広く配置されていることが好ましく、第一の基板2の全面に配置されていることがより好ましい。
放熱膜3は、液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、無機微粒子20とを含有するものである。無機微粒子20は、液晶性ポリマー中に分散している。
液晶性ポリマーは、放熱膜3の厚み方向ではなく、放熱膜3の面内方向に配向している。無機微粒子20は、液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、放熱膜3の面内方向に均一に分布することになる。ここで、無機微粒子20が放熱膜3の面内方向に均一に分布するとは、無機微粒子20が一定の微小面積当たりにほぼ均等数存在することを意味する。無機微粒子20の間隔は、同一平面において、無機微粒子20の長軸の長さの5倍以下であることが好ましい。以上より、放熱膜3によれば、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、液晶性ポリマー及び無機微粒子20を通じて放熱膜3の面内方向に伝導する。その結果、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、液晶層5中の薄膜トランジスタ素子11近傍の領域のみに伝導しにくくなるため、液晶層5の温度が局所的に上がりにくくなり、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。
上述したような液晶性ポリマーが有する配向性は、例えば、放熱膜3の表面にラビング処理を施すことによって付与される。ここで、液晶性ポリマーが放熱膜3の面内方向に配向するとは、断面視において、液晶性ポリマーの長軸が放熱膜3の表面に対して傾斜する角度が、0~5°であることを意味し、好ましくは0~2°である。液晶性ポリマーは、平面視において、一方向に配向していてもよく、複数方向にランダムに配向していてもよいが、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が効率的に伝導する観点からは、一方向に配向していることが好ましい。例えば、放熱膜3の表面に一方向のラビング処理が施されている場合、液晶性ポリマーは、平面視において、ラビング処理が施された方向に沿って配向する。液晶性ポリマーの配向性は、例えば、可視紫外領域の偏光吸収による測定、リタデーション測定等の方法によって確認可能である。
液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表されることが好ましい。
-Sp-R-A-(Z-A-R (1)
(上記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
第一の配向膜4がポリイミド系の配向膜である場合、上記化学式(1)中のR(R)及びZは、第一の配向膜4との密着性を高める観点から、-NH-基、-CO-基、-COO-基、又は、-OCO-基であることが好ましい。また、上記化学式(1)中のA及びAのうちの少なくとも一方は、第一の配向膜4中の芳香族ユニットとの相互作用を高める観点から、1,4-フェニレン基又はナフタレン-2,6-ジイル基であることが好ましい。
液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含んでいることがより好ましい。このような液晶性モノマーの重合体(液晶性ポリマー)を含有する放熱膜3によれば、例えば、第一の配向膜4がポリイミド系の配向膜である場合に、前駆体であるポリアミック酸との相溶性が高まるため、第一の配向膜4が放熱膜3の表面上に均一に配置される。その結果、液晶表示装置1aのコントラストの低下が防止される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
無機微粒子20は、窒化物であることが好ましい。窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含むことが好ましい。このような無機微粒子20によれば、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、放熱膜3の面内方向に効率的に伝導する。
液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率は、10重量%以上であることが好ましい。液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率が10重量%以上であれば、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が放熱膜3の面内方向に効率的に伝導するため、駆動中の液晶層5の相転移が充分に防止される。一方、液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率が高過ぎると、無機微粒子20の光散乱による影響で、液晶表示装置1aのコントラストが低下することがある。このような観点から、液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率は、40重量%以下であることが好ましい。
放熱膜3の厚みは特に限定されないが、30~3000nmであることが好ましい。放熱膜3の厚みが30nmよりも小さい場合、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、液晶層5中の薄膜トランジスタ素子11近傍の領域に優先的に伝導することがある。放熱膜3の厚みが3000nmよりも大きい場合、放熱膜3による位相差等の影響で、液晶表示装置1aの表示特性(特に、コントラスト)が低下することがある。
<第一の配向膜>
第一の配向膜4は、液晶層5を構成する液晶材料中の液晶分子の配向を制御可能な膜として機能する。第一の配向膜4は、第二の配向膜6と同様に、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン、ポリシルセスキオキサン、及び、これらの共重合体からなる群より選択される少なくとも一種の化合物で構成される膜(単層膜及び積層膜のいずれであってもよい)、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着された膜であってもよい。第一の配向膜4の表面には、光配向処理、ラビング処理等の配向処理が施されていてもよい。
第一の配向膜4は、光反応性官能基を有する光配向膜であってもよい。光反応性官能基は、光照射されることによって、配向規制力を発現可能である、すなわち、液晶分子の配向を制御可能である官能基である。光反応性官能基は、アゾベンゼン基及びシンナメート基のうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。このような第一の配向膜4によれば、液晶表示装置1aの高コントラスト化が実現可能である。なお、第二の配向膜6も、上述したような光配向膜であってもよい。
第一の配向膜4は、水平配向膜であってもよい。水平配向膜は、近傍に存在する液晶分子を表面に対して平行方向に配向させる機能を有する。ここで、液晶分子が水平配向膜の表面に対して平行方向に配向するとは、液晶分子のプレチルト角が、水平配向膜の表面に対して0~5°であることを意味し、好ましくは0~2°であり、より好ましくは0~1°である。液晶分子のプレチルト角は、液晶層5への印加電圧が閾値電圧未満である場合(電圧無印加時を含む)に、液晶分子の長軸が配向膜の表面に対して傾斜する角度を意味する。液晶表示装置1aの表示モードが水平配向モード(例えば、FFSモード、IPSモード等)である場合、水平配向膜が適用される。水平配向膜は、上述したような光反応性官能基を有する水平光配向膜であってもよい。なお、第二の配向膜6も、上述したような水平配向膜(水平光配向膜)であってもよい。
第一の配向膜4は、垂直配向膜であってもよい。垂直配向膜は、近傍に存在する液晶分子を表面に対して垂直方向に配向させる機能を有する。ここで、液晶分子が垂直配向膜の表面に対して垂直方向に配向するとは、液晶分子のプレチルト角が、垂直配向膜の表面に対して82~90°であることを意味し、好ましくは86~90°であり、より好ましくは88~90°である。液晶表示装置1aの表示モードが垂直配向モード(例えば、UVAモード、MVAモード等)である場合、垂直配向膜が適用される。垂直配向膜は、上述したような光反応性官能基を有する垂直光配向膜であってもよい。なお、第二の配向膜6も、上述したような垂直配向膜(垂直光配向膜)であってもよい。
第一の配向膜4の抵抗値は、1×1014Ω・cm以下であってもよい。従来の液晶表示装置では、FFSモード等の水平配向モードを採用する場合に、フリッカの発生を抑制する目的で配向膜の抵抗値を低くする(例えば、1×1014Ω・cm以下)ことがあるため、薄膜トランジスタ素子から発生する熱が、配向膜を通じて液晶層へ伝導しやすくなり、その結果、駆動中に液晶層が相転移しやすくなることがあった。これに対して、本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、第一の配向膜4の抵抗値が低い場合(例えば、1×1014Ω・cm以下)であっても、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。なお、第一の配向膜4は、光反応性官能基を有する光配向膜である場合や、ポリイミド系の配向膜である場合(特に、酸無水物ユニットが芳香族化合物由来である場合)に、抵抗値が1×1014Ω・cm以下になりやすい。一方、第一の配向膜4の抵抗値が1×1014Ω・cmよりも高い場合、液晶表示装置1aのコントラストが低下することがある。
第一の配向膜4の厚みは、120nm以下であってもよい。従来の液晶表示装置では、配向膜の厚みを小さくすると(例えば、120nm以下)、薄膜トランジスタ素子から発生する熱が、配向膜を通じて液晶層へ伝導しやすくなり、その結果、駆動中に液晶層が相転移しやすくなることがあった。これに対して、本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、第一の配向膜4の厚みが小さい場合(例えば、120nm以下)であっても、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。
<液晶層>
液晶層5を構成する液晶材料は、ネマティック液晶材料であることが好ましい。ネマティック液晶材料は、昇温過程で、ネマティック相から等方相へ相転移するものであってもよい。この場合、液晶層5を構成する液晶材料のネマティック相-等方相転移温度は、97℃以下であってもよい。従来の液晶表示装置では、高速応答化を図る目的で、液晶材料のネマティック相-等方相転移温度を低くすると(例えば、97℃以下)、薄膜トランジスタ素子から発生する熱によって、液晶層中の薄膜トランジスタ素子近傍の領域において、駆動中に液晶層が相転移しやすくなることがあった。これに対して、本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、液晶材料のネマティック相-等方相転移温度を低くして(例えば、97℃以下)、高速応答化を図りたい場合であっても、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。
液晶層5を構成する液晶材料は、負の誘電率異方性(Δε<0)を有するネガ型液晶材料であってもよく、正の誘電率異方性(Δε>0)を有するポジ型液晶材料であってもよい。液晶層5を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であってもよい。従来の液晶表示装置では、高速応答化を図る目的で、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくすると、駆動電圧が高くなるために、薄膜トランジスタ素子が大きく発熱し、液晶層中の薄膜トランジスタ素子近傍の領域において、駆動中に液晶層が相転移しやすくなることがあった。これに対して、本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくして(例えば、3.0以下)、高速応答化を図りたい場合であっても、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。一方、液晶層5を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値が3.0よりも大きい場合、液晶表示装置1aの応答特性が低下することがある。
以上のように、本実施形態によれば、特に、第一の配向膜の特性、液晶層の特性等の条件によって駆動中に液晶層が相転移しやすくなると想定される場合にも、放熱膜による効果が発揮される。
液晶表示装置1aは、第一の基板2の液晶層5とは反対側、及び、第二の基板7の液晶層5とは反対側に、一対の偏光板を更に有していてもよい。一対の偏光板としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムにヨウ素錯体(又は染料)等の異方性材料を、染色及び吸着させてから延伸配向させた直線偏光板(吸収型偏光板)等を用いることができる。
液晶表示装置1aは、第一の基板2の液晶層5とは反対側に、バックライトを更に有していてもよい。この場合、液晶表示装置1aは、透過型の液晶表示装置となる。バックライトの方式は特に限定されず、例えば、エッジライト方式、直下型方式等が挙げられる。バックライトの光源の種類は特に限定されず、例えば、発光ダイオード(LED)、冷陰極管(CCFL)等が挙げられる。
液晶表示装置1aは、上述した部材の他に、液晶表示装置の分野で一般的に用いられる部材を更に有していてもよく、例えば、テープ・キャリア・パッケージ(TCP)、プリント回路基板(PCB)等の外部回路;視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム;ベゼル(フレーム)等を適宜有していてもよい。
(2)液晶表示装置の製造方法
実施形態1の液晶表示装置の製造方法について、図4を参照して(図2、3も適宜参照して)以下に説明する。図4は、実施形態1の液晶表示装置の製造方法を説明するための断面模式図である。なお、液晶表示装置を製造する際に用いられる部材(材料)については、上述した内容と重複する点の説明を適宜省略する。
<液晶性組成物の塗布>
まず、図4(a)に示すように、第一の基板2の表面上に、液晶性モノマー及び無機微粒子20を含有する液晶性組成物21を塗布する。
液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表されることが好ましい。
-Sp-R-A-(Z-A-R (1)
(上記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
後に形成される第一の配向膜4がポリイミド系の配向膜である場合、上記化学式(1)中のR(R)及びZは、第一の配向膜4との密着性を高める観点から、-NH-基、-CO-基、-COO-基、又は、-OCO-基であることが好ましい。また、上記化学式(1)中のA及びAのうちの少なくとも一方は、第一の配向膜4中の芳香族ユニットとの相互作用を高める観点から、1,4-フェニレン基又はナフタレン-2,6-ジイル基であることが好ましい。
液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含んでいることがより好ましい。このような液晶性モノマーを用いれば、例えば、後に形成される第一の配向膜4がポリイミド系の配向膜である場合に、前駆体であるポリアミック酸との相溶性が高まるため、第一の配向膜4を後に形成される放熱膜3の表面上に均一に配置することができる。その結果、後に形成される液晶表示装置1aのコントラストの低下が防止される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
無機微粒子20は、窒化物であることが好ましい。窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含むことが好ましい。このような無機微粒子20によれば、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が面内方向に効率的に伝導する放熱膜3が得られる。
液晶性組成物21において、液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率は、10重量%以上であることが好ましい。液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率が10重量%以上であれば、後に形成される放熱膜3において、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が面内方向に効率的に伝導する状態が得られる。一方、液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率が高過ぎると、無機微粒子20の光散乱による影響で、後に形成される液晶表示装置1aのコントラストが低下することがある。このような観点から、液晶性モノマーに対する無機微粒子20の重量比率は、40重量%以下であることが好ましい。
液晶性組成物21は、重合開始剤を更に含有していてもよい。これにより、後の工程で、液晶性モノマーの重合反応を効率的に開始させることができる。重合開始剤としては、例えば、ラジカル重合開始剤等が挙げられる。
液晶性組成物21は、溶媒を更に含有していてもよい。これにより、液晶性モノマー及び無機微粒子20の相溶性を効率的に高めることができる。溶媒としては、例えば、トルエン等が挙げられる。
<放熱膜の形成>
次に、液晶性組成物21に光を照射することによって液晶性モノマーを重合させて、図2、3に示すように、薄膜トランジスタ素子11と重畳する放熱膜3を形成する。放熱膜3は、液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、無機微粒子20とを含有するものである。無機微粒子20は、液晶性ポリマー中に分散している。その後、放熱膜3の表面にラビング処理を施すことによって、液晶性ポリマーは、放熱膜3の面内方向に配向する。
液晶性ポリマーは、放熱膜3の厚み方向ではなく、放熱膜3の面内方向に配向している。無機微粒子20は、液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、図4(b)に示すように、放熱膜3の面内方向に均一に分布することになる。よって、放熱膜3によれば、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、液晶性ポリマー及び無機微粒子20を通じて放熱膜3の面内方向に伝導する。その結果、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、後に形成される液晶層5中の薄膜トランジスタ素子11近傍の領域のみに伝導しにくくなるため、液晶層5の温度が局所的に上がりにくくなり、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。
放熱膜3を形成する際、液晶性モノマーの重合としては、ラジカル重合又は縮合重合が行われてもよい。
放熱膜3を形成する際、液晶性組成物21に照射される光は、紫外線であってもよく、可視光線であってもよく、中でも、紫外線であることが好ましい。紫外線は、無偏光紫外線であってもよく、偏光紫外線であってもよい。
液晶性組成物21に照射される光の波長は、310~400nmであることが好ましい。液晶性組成物21に照射される光の波長が310nmよりも短い場合、液晶性組成物21中の液晶性モノマーが分解し(又は、液晶性モノマーが重合して生成された液晶性ポリマーが分解し)、その分解物が後に形成される液晶層5に溶出すると、電圧保持率の低下が引き起こされることがある。一方、波長が400nmよりも長い光の照射でも重合反応が進行する場合、例えば、バックライトから出射される光によっても重合反応が進行することになり、後に形成される液晶表示装置1aの使用中に、未反応モノマーの重合反応が起こることになる。その結果、液晶表示装置1aの使用中に放熱膜3のリタデーションが変化し、コントラストの低下が引き起こされることがある。
液晶性組成物21に紫外線を照射する場合、その紫外線の照射量は、0.01~10J/cmであることが好ましい。液晶性組成物21に照射される紫外線の照射量が0.01J/cmよりも少ない場合、重合反応が充分に進行せず、未反応モノマーが多く存在するため、その未反応モノマーが後に形成される液晶層5に溶出すると、電圧保持率の低下が引き起こされることがある。液晶性組成物21に照射される紫外線の照射量が10J/cmよりも多い場合、液晶性組成物21中の液晶性モノマーが分解し(又は、液晶性モノマーが重合して生成された液晶性ポリマーが分解し)、その分解物が後に形成される液晶層5に溶出すると、電圧保持率の低下が引き起こされることがある。
放熱膜3を形成する際、液晶性組成物21に光を照射する前に、液晶性組成物21中の溶媒を除去する仮焼成を行ってもよい。更に、液晶性組成物21に光を照射した後、溶媒を完全に除去する本焼成を、仮焼成よりも高い温度で行ってもよい。
放熱膜3の厚みは特に限定されないが、30~3000nmであることが好ましい。放熱膜3の厚みが30nmよりも小さい場合、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、後に形成される液晶層5中の薄膜トランジスタ素子11近傍の領域に優先的に伝導することがある。放熱膜3の厚みが3000nmよりも大きい場合、放熱膜3による位相差等の影響で、後に形成される液晶表示装置1aの表示特性(特に、コントラスト)が低下することがある。
<第一の配向膜の形成>
次に、図4(c)に示すように、放熱膜3の表面上に、第一の配向膜4を形成する。
第一の配向膜4を形成する際、配向膜材料を放熱膜3の表面上に塗布又は蒸着した後、仮焼成、本焼成、配向処理等(例えば、光配向処理、ラビング処理等)を適宜行うことによって形成してもよい。
第一の配向膜4は、光反応性官能基を有する光配向膜であってもよい。光反応性官能基は、アゾベンゼン基及びシンナメート基のうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。このような第一の配向膜4によれば、後に形成される液晶表示装置1aの高コントラスト化が実現可能である。
第一の配向膜4の抵抗値は、1×1014Ω・cm以下であってもよい。本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、第一の配向膜4の抵抗値が低い場合(例えば、1×1014Ω・cm以下)であっても、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、第一の配向膜4を通じて、後に形成される液晶層5へ伝導しにくくなり、その結果、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。一方、第一の配向膜4の抵抗値が1×1014Ω・cmよりも高い場合、後に形成される液晶表示装置1aのコントラストが低下することがある。
第一の配向膜4の厚みは、120nm以下であってもよい。本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、第一の配向膜4の厚みが小さい場合(例えば、120nm以下)であっても、薄膜トランジスタ素子11から発生する熱が、第一の配向膜4を通じて、後に形成される液晶層5へ伝導しにくくなり、その結果、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。
<液晶表示装置の完成>
最後に、第一の基板2と第二の基板7とを、液晶層5を挟持するようにシール材(図示せず)を介して貼り合わせることにより、図4(d)に示すような液晶表示装置1aが完成する。第二の基板7の液晶層5側の表面上には、図4(d)に示すように、第二の配向膜6が形成されていてもよい。液晶表示装置1aには、偏光板、バックライト等の部材が適宜配置されていてもよい。
シール材としては、例えば、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂等の樹脂を含有するものが挙げられ、無機フィラー、有機フィラー、硬化剤等を適宜含有していてもよい。シール材は、光により硬化するもの(光硬化型)であってもよいし、熱により硬化するもの(熱硬化型)であってもよいし、それらの両方により硬化するもの(光・熱硬化型)であってもよい。より具体的には、シール材は、紫外線により硬化するもの(紫外線硬化型)であってもよいし、熱により硬化するもの(熱硬化型)であってもよいし、それらの両方により硬化するもの(紫外線・熱硬化型)であってもよい。
液晶層5は、例えば、滴下法、注入法等の方法によって、第一の基板2と第二の基板7との間に液晶材料を封入することで形成可能である。
液晶層5を滴下法によって形成する場合、例えば、下記のプロセスが採用される。まず、第一の基板2及び第二の基板7のうち、一方の表面上にシール材を塗布し、他方の表面上に液晶材料を滴下する。そして、第一の基板2と第二の基板7とをシール材によって貼り合わせて、液晶層5を形成する。
液晶層5を注入法によって形成する場合、例えば、下記のプロセスが採用される。まず、シール材を第一の基板2及び第二の基板7のうちの一方の表面上に塗布した後、第一の基板2と第二の基板7とをシール材によって貼り合わせる。そして、第一の基板2と第二の基板7との間に液晶材料を注入し、液晶層5を形成する。液晶材料を注入する際、第一の基板2と第二の基板7との間を真空状態にしてもよい。
液晶層5を形成する際、シール材を予め硬化していてもよく、硬化していなくてもよい。
液晶層5を構成する液晶材料は、ネマティック液晶材料であることが好ましい。ネマティック液晶材料は、昇温過程で、ネマティック相から等方相へ相転移するものであってもよい。この場合、液晶層5を構成する液晶材料のネマティック相-等方相転移温度は、97℃以下であってもよい。本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、液晶材料のネマティック相-等方相転移温度を低くして(例えば、97℃以下)、高速応答化を図りたい場合であっても、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。
液晶層5を構成する液晶材料は、負の誘電率異方性(Δε<0)を有するネガ型液晶材料であってもよく、正の誘電率異方性(Δε>0)を有するポジ型液晶材料であってもよい。液晶層5を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であってもよい。本実施形態によれば、第一の基板2(薄膜トランジスタ素子11)と第一の配向膜4との間に放熱膜3が配置されているため、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくして(例えば、3.0以下)、高速応答化を図りたい場合であっても、駆動中の液晶層5の相転移が防止される。一方、液晶層5を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値が3.0よりも大きい場合、液晶表示装置1aの応答特性が低下することがある。
以上のように、本実施形態によれば、特に、第一の配向膜の特性、液晶層の特性等の条件によって駆動中に液晶層が相転移しやすくなると想定される場合にも、放熱膜による効果が発揮される。
[実施形態2]
実施形態2の液晶表示装置及びその製造方法について、以下に説明する。実施形態2は、第一の基板と放熱膜との間に放熱膜用配向膜が更に配置されていること以外、実施形態1と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
(1)液晶表示装置
実施形態2の液晶表示装置について、図5を参照して以下に説明する。図5は、実施形態2の液晶表示装置を示す断面模式図である。
液晶表示装置1bは、第一の基板2、放熱膜用配向膜8、放熱膜3、第一の配向膜4、液晶層5、第二の配向膜6、及び、第二の基板7を順に有している。
<第一の基板>
第一の基板2の構成例としては、実施形態2においても、実施形態1と同様な構成例1、2(図2、3)が挙げられ、図6、7で示される。図6は、図5中の第一の基板の構成例1を示す断面模式図である。図7は、図5中の第一の基板の構成例2を示す断面模式図である。なお、図6、7では、図5との関係を分かりやすくするために、放熱膜用配向膜8、放熱膜3、及び、第一の配向膜4も図示している。
<放熱膜用配向膜>
放熱膜用配向膜8は、図6、7に示すように、第一の基板2と放熱膜3との間に配置されている。放熱膜用配向膜8は、放熱膜3中の液晶性ポリマーの配向を制御可能な膜として機能する。そのため、放熱膜用配向膜8によれば、液晶性ポリマーに、放熱膜3の面内方向に配向するような配向性を効率的に付与することができる。よって、無機微粒子20は、液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、放熱膜3の面内方向に効率的に均一に分布することになる。
放熱膜用配向膜8は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン、ポリシルセスキオキサン、及び、これらの共重合体からなる群より選択される少なくとも一種の化合物で構成される膜(単層膜及び積層膜のいずれであってもよい)、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着された膜であってもよい。放熱膜用配向膜8は、水平配向膜(水平光配向膜)であることが好ましい。これにより、放熱膜3中の液晶性ポリマーを、放熱膜3の面内方向に効率的に配向させることができる。よって、放熱膜3中の無機微粒子20は、液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、放熱膜3の面内方向に効率的に均一に分布することになる。放熱膜用配向膜8の表面には、光配向処理、ラビング処理等の配向処理が施されていてもよい。
(2)液晶表示装置の製造方法
実施形態2の液晶表示装置の製造方法について、図8を参照して(図6、7も適宜参照して)以下に説明する。図8は、実施形態2の液晶表示装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
<放熱膜用配向膜の形成>
まず、図8(a)に示すように、第一の基板2の表面上に、放熱膜用配向膜8を形成する。放熱膜用配向膜8は、後に形成される放熱膜3中の液晶性ポリマーの配向を制御するものである。
放熱膜用配向膜8を形成する際、配向膜材料を第一の基板2の表面上に塗布又は蒸着した後、仮焼成、本焼成、配向処理等(例えば、光配向処理、ラビング処理等)を適宜行うことによって形成してもよい。
<液晶性組成物の塗布>
次に、図8(b)に示すように、放熱膜用配向膜8の表面上に、液晶性モノマー及び無機微粒子20を含有する液晶性組成物21を塗布する。
<放熱膜の形成>
次に、液晶性組成物21に光を照射することによって液晶性モノマーを重合させて、図6、7に示すように、薄膜トランジスタ素子11と重畳する放熱膜3を形成する。放熱膜3は、液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、無機微粒子20とを含有するものである。無機微粒子20は、液晶性ポリマー中に分散している。この際、放熱膜用配向膜8の作用により、液晶性ポリマーは、放熱膜3の面内方向に配向する。よって、無機微粒子20は、液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、図8(c)に示すように、放熱膜3の面内方向に均一に分布することになる。ここで、液晶性ポリマーの配向性をより高めるために、放熱膜3の表面にラビング処理を施してもよい。
<第一の配向膜の形成>
次に、図8(d)に示すように、放熱膜3の表面上に、第一の配向膜4を形成する。
<液晶表示装置の完成>
最後に、第一の基板2と第二の基板7とを、液晶層5を挟持するようにシール材(図示せず)を介して貼り合わせることにより、図8(e)に示すような液晶表示装置1bが完成する。
[実施例及び比較例]
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
実施例及び比較例において、液晶表示装置を製造する際に用いられた液晶性組成物は、以下の通りであった。
<液晶性組成物L1>
まず、トルエン(溶媒)に、下記化学式(2)で表される液晶性モノマーM1を5g、窒化ホウ素(無機微粒子)を1g、IGM Resins社製のラジカル重合開始剤「IRGACURE(登録商標) 651」を0.05g添加した。続いて、得られた混合物を50℃で1時間加熱した後、25℃の環境下で12時間放置することで、各材料をトルエン中に充分に溶解させて、液晶性組成物L1を調製した。液晶性組成物L1において、液晶性モノマーM1に対する窒化ホウ素(無機微粒子)の重量比率は、20重量%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
<液晶性組成物L2>
窒化ホウ素(無機微粒子)の添加量を0.5gに変更したこと以外、液晶性組成物L1と同様にして、液晶性組成物L2を調製した。液晶性組成物L2において、液晶性モノマーM1に対する窒化ホウ素(無機微粒子)の重量比率は、10重量%であった。
<液晶性組成物L3>
窒化ホウ素(無機微粒子)の添加量を2gに変更したこと以外、液晶性組成物L1と同様にして、液晶性組成物L3を調製した。液晶性組成物L3において、液晶性モノマーM1に対する窒化ホウ素(無機微粒子)の重量比率は、40重量%であった。
<液晶性組成物L4>
窒化ホウ素(無機微粒子)の添加量を3gに変更したこと以外、液晶性組成物L1と同様にして、液晶性組成物L4を調製した。液晶性組成物L4において、液晶性モノマーM1に対する窒化ホウ素(無機微粒子)の重量比率は、60重量%であった。
<液晶性組成物L5>
まず、トルエン(溶媒)に、下記化学式(3)で表される液晶性モノマーM2を5g、窒化ケイ素(無機微粒子)を1g、IGM Resins社製のラジカル重合開始剤「IRGACURE 651」を0.05g添加した。続いて、得られた混合物を50℃で1時間加熱した後、25℃の環境下で12時間放置することで、各材料をトルエン中に充分に溶解させて、液晶性組成物L5を調製した。液晶性組成物L5において、液晶性モノマーM2に対する窒化ケイ素(無機微粒子)の重量比率は、20重量%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
<液晶性組成物L6>
まず、トルエン(溶媒)に、下記化学式(4)で表される液晶性モノマーM3を5g、窒化ホウ素(無機微粒子)を1g、IGM Resins社製のラジカル重合開始剤「IRGACURE 651」を0.05g添加した。続いて、得られた混合物を50℃で1時間加熱した後、25℃の環境下で12時間放置することで、各材料をトルエン中に充分に溶解させて、液晶性組成物L6を調製した。液晶性組成物L6において、液晶性モノマーM3に対する窒化ホウ素(無機微粒子)の重量比率は、20重量%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
実施例及び比較例において、液晶表示装置を製造する際に用いられた配向膜材料は、以下の通りであった。
<配向膜材料T1>
配向膜材料T1は、下記化学式(5)で表されるアゾベンゼン系ポリアミック酸を含有する水平光配向膜材料であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
上記化学式(5)中、Xは、下記化学式(6-1)で表される。Yは、下記化学式(6-2)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
<配向膜材料T2>
配向膜材料T2は、下記化学式(7)で表されるポリシロキサンを含有する垂直光配向膜材料であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
上記化学式(7)中、Eは、下記化学式(8-1)又は(8-2)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(実施例1)
実施例1の液晶表示装置を、実施形態1の製造方法によって製造した。まず、図3に示すような第一の基板(構成例2)と、電極を有さない第二の基板とを準備した。次に、第一の基板の表面上に、液晶性組成物L1を塗布した。そして、液晶性組成物L1に対して、仮焼成を90℃で1分間行った後、無偏光紫外線(照射量:2J/cm)を照射し、続いて、本焼成を150℃で30分間行った。その結果、液晶性組成物L1中の溶媒(トルエン)が完全に除去されるとともに、液晶性モノマーM1の重合体である液晶性ポリマーが生成されることによって、第一の基板の薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜が形成された。その後、放熱膜の表面にラビング処理を施すことによって液晶性ポリマーを放熱膜の面内方向に配向させ、結果的に、無機微粒子を放熱膜の面内方向に均一に分布させた。放熱膜の厚みは、50nmであった。
次に、第一の基板側に形成された放熱膜の表面上、及び、第二の基板の表面上に、配向膜材料T1を各々塗布した。その後、配向膜材料T1に対して、仮焼成を90℃で2分間行い、本焼成を130℃で20分間行った後、法線方向から偏光紫外線(照射量:2J/cm)を照射し、続いて、本焼成を230℃で40分間行った。その結果、第一の基板側に形成された放熱膜の表面上に第一の配向膜が形成され、第二の基板の表面上に第二の配向膜が形成された。第一の配向膜及び第二の配向膜は、ともにポリイミド系の水平光配向膜であり、その抵抗値は5×1013Ω・cmであった。
次に、第一の基板及び第二の基板のうち、一方の表面上に、積水化学工業社製の紫外線硬化型シール材「フォトレック(登録商標)S-WB」をディスペンサによって塗布し、他方の表面上に、ポジ型液晶材料(ネマティック相-等方相転移温度:94℃、誘電率異方性:2.7)を滴下した。そして、真空下で、第一の基板と第二の基板とをシール材によって貼り合わせて液晶層を形成した後、シール材を紫外線で硬化させた。続いて、130℃で40分間加熱することによって液晶層の再配向処理を行った後、室温まで冷却した。その後、偏光板、バックライト等の部材を配置することにより、実施例1の液晶表示装置(FFSモードの液晶表示装置)が完成した。
(比較例1)
放熱膜を形成しなかったこと以外、実施例1と同様にして、比較例1の液晶表示装置を製造した。
[評価1]
実施例1及び比較例1の液晶表示装置について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
<液晶層の相転移の有無>
各例の液晶表示装置に対して、バックライトを点灯させた状態で、透過率が最大となる電圧(以下、透過率最大電圧)を90℃の環境下で印加し続ける高温通電試験を行った。そして、高温通電試験を1000時間行った後、液晶層の相転移の有無(配向状態)を確認した。なお、各例の液晶表示装置における透過率最大電圧は、表1に示す通りであった。
<コントラスト>
各例の液晶表示装置に対して、トプコンテクノハウス社製の「SR-UL1」を用いて、コントラストを測定した。
<応答特性>
各例の液晶表示装置に対して、大塚電子社製の「Photal5200」を用いて、印加電圧を0.5Vから透過率最大電圧(表1)まで上昇させたときの立ち上がり応答時間Trと、印加電圧を透過率最大電圧(表1)から0.5Vまで下降させたときの立ち下がり応答時間Tdとを、25℃の環境下で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
表1に示すように、実施例1では、駆動中の液晶層の相転移が確認されなかった。更に、実施例1では、水平光配向膜である第一の配向膜及び第二の配向膜による高コントラスト化と、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくし、ネマティック相-等方相転移温度を低くしたことによる高速応答化とが、ともに実現されていた。
比較例1では、実施例1と同様に、高コントラスト化及び高速応答化が実現されていたが、放熱膜が配置されていなかったため、駆動中の液晶層の相転移(ネマティック相から等方相への相転移)が、特に、薄膜トランジスタ素子近傍の領域で確認された。
(実施例2)
実施例2の液晶表示装置を、実施形態2の製造方法によって製造した。まず、図7に示すような第一の基板(構成例2)と、電極を有さない第二の基板とを準備した。そして、第一の基板の表面上に、JSR社製のポリイミド系の配向膜材料「AL1051」を塗布した後、その配向膜材料に対して、仮焼成を90℃で2分間行い、続いて、本焼成を200℃で40分間行った。その結果、第一の基板の表面上に放熱膜用配向膜が形成された。その後、放熱膜用配向膜の表面にラビング処理を施した。
次に、放熱膜用配向膜の表面上に、液晶性組成物L1を塗布した。そして、液晶性組成物L1に対して、仮焼成を90℃で1分間行った後、無偏光紫外線(照射量:2J/cm)を照射し、続いて、本焼成を150℃で30分間行った。その結果、液晶性組成物L1中の溶媒(トルエン)が完全に除去されるとともに、液晶性モノマーM1の重合体である液晶性ポリマーが生成されることによって、第一の基板の薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜が形成された。この際、放熱膜用配向膜の作用により、液晶性ポリマーは、放熱膜の面内方向に配向していた。よって、無機微粒子は、液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、放熱膜の面内方向に均一に分布していた。放熱膜の厚みは、50nmであった。
次に、第一の基板側に形成された放熱膜の表面上、及び、第二の基板の表面上に、配向膜材料T1を各々塗布した。その後、配向膜材料T1に対して、仮焼成を90℃で2分間行い、本焼成を130℃で20分間行った後、法線方向から偏光紫外線(照射量:2J/cm)を照射し、続いて、本焼成を230℃で40分間行った。その結果、第一の基板側に形成された放熱膜の表面上に第一の配向膜が形成され、第二の基板の表面上に第二の配向膜が形成された。第一の配向膜及び第二の配向膜は、ともにポリイミド系の水平光配向膜であり、その抵抗値は5×1013Ω・cmであった。
次に、第一の基板及び第二の基板のうち、一方の表面上に、積水化学工業社製の紫外線硬化型シール材「フォトレックS-WB」をディスペンサによって塗布し、他方の表面上に、ポジ型液晶材料(ネマティック相-等方相転移温度:96℃、誘電率異方性:2.6)を滴下した。そして、真空下で、第一の基板と第二の基板とをシール材によって貼り合わせて液晶層を形成した後、シール材を紫外線で硬化させた。続いて、130℃で40分間加熱することによって液晶層の再配向処理を行った後、室温まで冷却した。その後、偏光板、バックライト等の部材を配置することにより、実施例2の液晶表示装置(FFSモードの液晶表示装置)が完成した。
(比較例2)
放熱膜用配向膜及び放熱膜を形成しなかったこと以外、実施例2と同様にして、比較例2の液晶表示装置を製造した。
(比較例3)
放熱膜用配向膜を形成せず、放熱膜中の液晶性ポリマーが放熱膜の面内方向に配向していなかった(結果的に、放熱膜中の無機微粒子が放熱膜の面内方向に均一に分布していなかった)こと以外、実施例2と同様にして、比較例3の液晶表示装置を製造した。
[評価2]
実施例2、及び、比較例2、3の液晶表示装置について、上述した評価1と同様な評価を行った。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
表2に示すように、実施例2では、駆動中の液晶層の相転移が確認されなかった。更に、実施例2では、水平光配向膜である第一の配向膜及び第二の配向膜による高コントラスト化と、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくし、ネマティック相-等方相転移温度を低くしたことによる高速応答化とが、ともに実現されていた。
比較例2では、実施例2と同様に、高コントラスト化及び高速応答化が実現されていたが、放熱膜が配置されていなかったため、駆動中の液晶層の相転移(ネマティック相から等方相への相転移)が、特に、薄膜トランジスタ素子近傍の領域で確認された。
比較例3では、実施例2と同様に、高コントラスト化及び高速応答化が実現されていたが、放熱膜中の液晶性ポリマーが放熱膜の面内方向に配向していなかったため(結果的に、放熱膜中の無機微粒子が放熱膜の面内方向に均一に分布していなかったため)、駆動中の液晶層の相転移(ネマティック相から等方相への相転移)が、薄膜トランジスタ素子近傍の一部の領域で確認された。これは、薄膜トランジスタ素子から発生した熱が放熱膜の厚み方向にも多く伝導し、その結果、液晶層の温度が局所的に上がりやすくなったためであると考えられる。
(実施例3)
実施例3の液晶表示装置を、実施形態2の製造方法によって製造した。まず、図6に示すような第一の基板(構成例1)と、電極を表面に有する第二の基板とを準備した。そして、第一の基板の表面上に、JSR社製のポリイミド系の配向膜材料「AL1051」を塗布した後、その配向膜材料に対して、仮焼成を90℃で2分間行い、続いて、本焼成を200℃で40分間行った。その結果、第一の基板の表面上に放熱膜用配向膜が形成された。その後、放熱膜用配向膜の表面にラビング処理を施した。
次に、放熱膜用配向膜の表面上に、液晶性組成物L5を塗布した。そして、液晶性組成物L5に対して、仮焼成を90℃で1分間行った後、無偏光紫外線(照射量:3J/cm)を照射し、続いて、本焼成を150℃で30分間行った。その結果、液晶性組成物L5中の溶媒(トルエン)が完全に除去されるとともに、液晶性モノマーM2の重合体である液晶性ポリマーが生成されることによって、第一の基板の薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜が形成された。この際、放熱膜用配向膜の作用により、液晶性ポリマーは、放熱膜の面内方向に配向していた。よって、無機微粒子は、液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、放熱膜の面内方向に均一に分布していた。放熱膜の厚みは、60nmであった。
次に、第一の基板側に形成された放熱膜の表面上、及び、第二の基板の表面上に、配向膜材料T2を各々塗布した。その後、配向膜材料T2に対して、仮焼成を90℃で2分間行い、本焼成を230℃で40分間行った後、斜め40°方向から偏光紫外線(照射量:20mJ/cm)を照射した。その結果、第一の基板側に形成された放熱膜の表面上に第一の配向膜が形成され、第二の基板の表面上に第二の配向膜が形成された。第一の配向膜及び第二の配向膜は、ともにポリシロキサン系の垂直光配向膜であり、その抵抗値は1×1014Ω・cmであった。
次に、第一の基板及び第二の基板のうち、一方の表面上に、積水化学工業社製の紫外線硬化型シール材「フォトレックS-WB」をディスペンサによって塗布し、他方の表面上に、ネガ型液晶材料(ネマティック相-等方相転移温度:92℃、誘電率異方性:-2.8)を滴下した。そして、真空下で、第一の基板と第二の基板とをシール材によって貼り合わせて液晶層を形成した後、シール材を紫外線で硬化させた。続いて、130℃で40分間加熱することによって液晶層の再配向処理を行った後、室温まで冷却した。その後、偏光板、バックライト等の部材を配置することにより、実施例3の液晶表示装置(UVAモードの液晶表示装置)が完成した。
(比較例4)
放熱膜用配向膜及び放熱膜を形成しなかったこと以外、実施例3と同様にして、比較例4の液晶表示装置を製造した。
(比較例5)
放熱膜用配向膜を形成せず、放熱膜中の液晶性ポリマーが放熱膜の面内方向に配向していなかった(結果的に、放熱膜中の無機微粒子が放熱膜の面内方向に均一に分布していなかった)こと以外、実施例3と同様にして、比較例5の液晶表示装置を製造した。
[評価3]
実施例3、及び、比較例4、5の液晶表示装置について、上述した評価1と同様な評価を行った。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
表3に示すように、実施例3では、駆動中の液晶層の相転移が確認されなかった。更に、実施例3では、垂直光配向膜である第一の配向膜及び第二の配向膜による高コントラスト化と、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくし、ネマティック相-等方相転移温度を低くしたことによる高速応答化とが、ともに実現されていた。
比較例4では、実施例3と同様に、高コントラスト化及び高速応答化が実現されていたが、放熱膜が配置されていなかったため、駆動中の液晶層の相転移(ネマティック相から等方相への相転移)が、特に、薄膜トランジスタ素子近傍の領域で確認された。
比較例5では、実施例3と同様に、高コントラスト化及び高速応答化が実現されていたが、放熱膜中の液晶性ポリマーが放熱膜の面内方向に配向していなかったため(結果的に、放熱膜中の無機微粒子が放熱膜の面内方向に均一に分布していなかったため)、駆動中の液晶層の相転移(ネマティック相から等方相への相転移)が、薄膜トランジスタ素子近傍の領域で確認された。これは、薄膜トランジスタ素子から発生した熱が放熱膜の厚み方向にも多く伝導し、その結果、液晶層の温度が局所的に上がりやすくなったためであると考えられる。
(実施例4)
液晶性組成物L2を用いて放熱膜を形成したこと以外、実施例1と同様にして、実施例4の液晶表示装置を製造した。
(実施例5)
液晶性組成物L3を用いて放熱膜を形成したこと以外、実施例1と同様にして、実施例5の液晶表示装置を製造した。
(実施例6)
液晶性組成物L4を用いて放熱膜を形成したこと以外、実施例1と同様にして、実施例6の液晶表示装置を製造した。
[評価4]
実施例1、4~6の液晶表示装置について、上述した評価1と同様な評価を行った。結果を表4に示す。なお、表4には、液晶性モノマー(ここでは、液晶性モノマーM1)に対する無機微粒子(ここでは、窒化ホウ素)の重量比率(以下、無機微粒子の重量比率)も示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
表4に示すように、実施例4~6では、実施例1と同様に、駆動中の液晶層の相転移が確認されなかった。更に、実施例4~6では、実施例1と同様に、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくし、ネマティック相-等方相転移温度を低くしたことによる高速応答化が実現されていた。一方、実施例1、4~6を比較すると、無機微粒子の重量比率が高くなるにつれてコントラストが低下することが分かった。これは、無機微粒子の重量比率が高くなるにつれて、無機微粒子の光散乱による影響が大きくなったためであると考えられる。また、無機微粒子の光散乱による影響で、第一の配向膜及び第二の配向膜(水平光配向膜)の形成時に行われた光配向処理(偏光紫外線照射)が不充分となった可能性も考えられる。
(実施例7)
液晶性組成物L6を用いて放熱膜を形成したこと以外、実施例1と同様にして、実施例7の液晶表示装置を製造した。
[評価5]
実施例1、7の液晶表示装置について、上述した評価1と同様な評価を行った。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
表5に示すように、実施例7では、実施例1と同様に、駆動中の液晶層の相転移が確認されなかった。更に、実施例7では、実施例1と同様に、液晶材料の誘電率異方性の絶対値を小さくし、ネマティック相-等方相転移温度を低くしたことによる高速応答化が実現されていた。一方、実施例7では、実施例1と比較して、コントラストが低かった。これは、配向膜材料T1中のアゾベンゼン系ポリアミック酸と、放熱膜中の液晶性モノマーM3の重合体(液晶性ポリマー)との相溶性が低く、第一の配向膜が放熱膜の表面上に均一に配置されなかった可能性が考えられる。
[付記]
本発明の一態様は、薄膜トランジスタ素子を有する第一の基板と、上記薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜と、第一の配向膜と、液晶層と、第二の基板とを順に備え、上記放熱膜は、液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、無機微粒子とを含有し、上記液晶性ポリマーは、上記放熱膜の面内方向に配向している液晶表示装置であってもよい。本態様によれば、駆動中の上記液晶層の相転移が防止される液晶表示装置が実現される。
本発明の一態様において、上記第一の基板と上記放熱膜との間には、上記液晶性ポリマーの配向を制御する放熱膜用配向膜が更に配置されていてもよい。このような構成によれば、上記液晶性ポリマーに、上記放熱膜の面内方向に配向するような配向性を効率的に付与することができる。よって、上記無機微粒子は、上記液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、上記放熱膜の面内方向に効率的に均一に分布することになる。
本発明の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表されてもよい。このような構成によれば、上記液晶性モノマーを効果的に利用することができる。
-Sp-R-A-(Z-A-R (1)
(上記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
本発明の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。このような構成によれば、例えば、上記第一の配向膜がポリイミド系の配向膜である場合に、前駆体であるポリアミック酸と、上記液晶性モノマーの重合体(上記液晶性ポリマー)との相溶性が高まるため、上記第一の配向膜が上記放熱膜の表面上に均一に配置される。その結果、上記液晶表示装置のコントラストの低下が防止される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
本発明の一態様において、上記無機微粒子は、窒化物であってもよい。また、本発明の一態様において、上記窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含んでいてもよい。このような構成によれば、上記薄膜トランジスタ素子から発生する熱が、上記放熱膜の面内方向に効率的に伝導する。
本発明の一態様において、上記液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であってもよい。このような構成によれば、駆動中の上記液晶層の相転移を防止しつつ、高速応答化を実現することができる。
本発明の一態様において、上記第一の配向膜の抵抗値は、1×1014Ω・cm以下であってもよい。このような構成によれば、駆動中の上記液晶層の相転移を防止しつつ、FFSモード等の水平配向モードを採用する場合にフリッカの発生を抑制することができる。
本発明の一態様において、上記液晶性モノマーに対する上記無機微粒子の重量比率は、10重量%以上であってもよい。このような構成によれば、上記薄膜トランジスタ素子から発生する熱が上記放熱膜の面内方向に効率的に伝導するため、駆動中の上記液晶層の相転移が充分に防止される。
本発明の一態様において、上記第一の配向膜は、光反応性官能基を有する光配向膜であってもよい。また、本発明の一態様において、上記光反応性官能基は、アゾベンゼン基及びシンナメート基のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。このような構成によれば、上記液晶表示装置の高コントラスト化が実現可能である。
本発明の別の一態様は、薄膜トランジスタ素子を有する第一の基板と、液晶層と、第二の基板とを順に備える液晶表示装置の製造方法であって、上記第一の基板の表面上に、液晶性モノマー及び無機微粒子を含有する液晶性組成物を塗布する工程(1)と、上記液晶性組成物に光を照射することによって上記液晶性モノマーを重合させて、上記薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜を形成する工程(2)と、上記放熱膜の表面上に、第一の配向膜を形成する工程(3)とを含み、上記放熱膜は、上記液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、上記無機微粒子とを含有し、上記液晶性ポリマーは、上記放熱膜の面内方向に配向している液晶表示装置の製造方法であってもよい。本態様によれば、駆動中の上記液晶層の相転移が防止される液晶表示装置が製造可能である。
本発明の別の一態様において、上記液晶表示装置の製造方法は、上記工程(2)と上記工程(3)との間に、上記放熱膜の表面にラビング処理を施す工程(4)を更に含んでいてもよい。このような構成によれば、上記液晶性ポリマーに、上記放熱膜の面内方向に配向するような配向性を効率的に付与することができる。よって、上記無機微粒子は、上記液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、上記放熱膜の面内方向に効率的に均一に分布することになる。
本発明の別の一態様において、上記液晶表示装置の製造方法は、上記工程(1)の前に、上記第一の基板の表面上に、上記液晶性ポリマーの配向を制御する放熱膜用配向膜を形成する工程(5)を更に含んでいてもよい。このような構成によれば、上記液晶性ポリマーに、上記放熱膜の面内方向に配向するような配向性を効率的に付与することができる。よって、上記無機微粒子は、上記液晶性ポリマーの配向に沿って均一に分布し、結果的に、上記放熱膜の面内方向に効率的に均一に分布することになる。
本発明の別の一態様において、上記工程(2)では、上記液晶性モノマーのラジカル重合又は縮合重合が行われてもよい。このような構成によれば、上記液晶性モノマーの重合反応を効率的に行うことができる。
本発明の別の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表されてもよい。このような構成によれば、上記液晶性モノマーを効果的に利用することができる。
-Sp-R-A-(Z-A-R (1)
(上記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
本発明の別の一態様において、上記液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。このような構成によれば、例えば、上記第一の配向膜がポリイミド系の配向膜である場合に、前駆体であるポリアミック酸と、上記液晶性モノマーの重合体(上記液晶性ポリマー)との相溶性が高まるため、上記第一の配向膜を上記放熱膜の表面上に均一に配置することができる。その結果、上記液晶表示装置のコントラストの低下が防止される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
本発明の別の一態様において、上記無機微粒子は、窒化物であってもよい。また、本発明の別の一態様において、上記窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含んでいてもよい。このような構成によれば、上記薄膜トランジスタ素子から発生する熱が面内方向に効率的に伝導する上記放熱膜が得られる。
本発明の別の一態様において、上記液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であってもよい。このような構成によれば、駆動中の上記液晶層の相転移が防止されつつ、高速応答化が実現される液晶表示装置が製造可能である。
本発明の別の一態様において、上記第一の配向膜の抵抗値は、1×1014Ω・cm以下であってもよい。このような構成によれば、駆動中の上記液晶層の相転移が防止されつつ、FFSモード等の水平配向モードを採用する場合にフリッカの発生が抑制される液晶表示装置が製造可能である。
本発明の別の一態様において、上記液晶性モノマーに対する上記無機微粒子の重量比率は、10重量%以上であってもよい。このような構成によれば、上記薄膜トランジスタ素子から発生する熱が上記放熱膜の面内方向に効率的に伝導するため、駆動中の上記液晶層の相転移が充分に防止される液晶表示装置が製造可能である。
本発明の別の一態様において、上記第一の配向膜は、光反応性官能基を有する光配向膜であってもよい。また、本発明の別の一態様において、上記光反応性官能基は、アゾベンゼン基及びシンナメート基のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。このような構成によれば、上記液晶表示装置の高コントラスト化が実現可能である。
1a、1b:液晶表示装置
2:第一の基板
3:放熱膜
4:第一の配向膜
5:液晶層
6:第二の配向膜
7:第二の基板
8:放熱膜用配向膜
10:支持基材
11:薄膜トランジスタ素子
12:ゲート電極
13:ゲート絶縁膜
14:半導体層
15:ソース電極
16:ドレイン電極
17a、17b:層間絶縁膜
18:画素電極
19:共通電極
20:無機微粒子
21:液晶性組成物

Claims (20)

  1. 薄膜トランジスタ素子を有する第一の基板と、
    前記薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜と、
    第一の配向膜と、
    液晶層と、
    第二の基板とを順に備え、
    前記放熱膜は、液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、無機微粒子とを含有し、
    前記液晶性ポリマーは、前記放熱膜の面内方向に配向していることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第一の基板と前記放熱膜との間には、前記液晶性ポリマーの配向を制御する放熱膜用配向膜が更に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表され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。
    -Sp-R-A-(Z-A-R (1)
    (前記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
  4. 前記液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  5. 前記無機微粒子は、窒化物であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含むことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 前記第一の配向膜の抵抗値は、1×1014Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶性モノマーに対する前記無機微粒子の重量比率は、10重量%以上であることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 前記第一の配向膜は、光反応性官能基を有する光配向膜であることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の液晶表示装置。
  11. 前記光反応性官能基は、アゾベンゼン基及びシンナメート基のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 薄膜トランジスタ素子を有する第一の基板と、液晶層と、第二の基板とを順に備える液晶表示装置の製造方法であって、
    前記第一の基板の表面上に、液晶性モノマー及び無機微粒子を含有する液晶性組成物を塗布する工程(1)と、
    前記液晶性組成物に光を照射することによって前記液晶性モノマーを重合させて、前記薄膜トランジスタ素子と重畳する放熱膜を形成する工程(2)と、
    前記放熱膜の表面上に、第一の配向膜を形成する工程(3)とを含み、
    前記放熱膜は、前記液晶性モノマーの重合体である液晶性ポリマーと、前記無機微粒子とを含有し、
    前記液晶性ポリマーは、前記放熱膜の面内方向に配向していることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  13. 前記工程(2)と前記工程(3)との間に、前記放熱膜の表面にラビング処理を施す工程(4)を更に含むことを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の製造方法。
  14. 前記工程(1)の前に、前記第一の基板の表面上に、前記液晶性ポリマーの配向を制御する放熱膜用配向膜を形成する工程(5)を更に含むことを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の製造方法。
  15. 前記工程(2)では、前記液晶性モノマーのラジカル重合又は縮合重合が行われることを特徴とする請求項12~14のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  16. 前記液晶性モノマーは、下記化学式(1)で表されることを特徴とする請求項12~15のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
    -Sp-R-A-(Z-A-R (1)
    (前記化学式(1)中、Rは、-R-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、又は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1~18のアルキル基を表す。P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。Sp及びSpは、同一又は異なって、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレン基、直鎖状、分岐状若しくは環状の炭素数1~6のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。R及びRは、同一又は異なって、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。A及びAは、同一又は異なって、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、又は、1,4-シクロヘキシレン基を表す。A及びAが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、-CN基、又は、炭素数1~6のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。Zは、-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、又は、直接結合を表す。nは、0、1、2、又は、3を表す。)
  17. 前記液晶性モノマーは、下記化学式(2)及び(3)で表されるモノマーのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  18. 前記無機微粒子は、窒化物であることを特徴とする請求項12~17のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  19. 前記窒化物は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び、窒化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含むことを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置の製造方法。
  20. 前記液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性の絶対値は、3.0以下であることを特徴とする請求項12~19のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
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