WO2018030249A1 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the polyamic acid is usually partially dehydrated and cyclized through the alignment film baking (preliminary baking and main baking) steps to reduce carboxyl groups.
- the imidization rate may eventually increase up to about 50% through the alignment film firing (temporary firing and main firing) step.
- the bright spot is generated.
- one embodiment of the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, the first substrate, An alignment film provided on the liquid crystal layer side of at least one substrate of the second substrate, and a seal that adheres the first substrate and the second substrate to each other, the liquid crystal layer including a liquid crystal material,
- the liquid crystal material includes a liquid crystal compound having an alkoxy group and exhibits a liquid crystal phase at ⁇ 10 ° C. or more and 80 ° C. or less.
- the seal is a cured product of a sealant containing an epoxy resin.
- the silane coupling agent may be a compound represented by the following chemical formula (SC1).
- the silane coupling agent may be a compound represented by the following chemical formula (SC2) or (SC3).
- each Z independently represents a chlorine atom, a methoxy group or an ethoxy group, and a represents an integer of 0 to 17.
- Z 2 include chemical structures represented by the following chemical formulas (Z2-1) to (Z2-42). At least one hydrogen atom contained in each structure may be substituted with a halogen group, a methyl group or an ethyl group.
- Z 2 is preferably a chemical structure represented by the following chemical formula (Z2-9) or (Z2-38).
- Z 3 represents a monovalent group
- ⁇ represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms
- p represents an integer of 1 or more
- r represents 0 ⁇ (represents a real number r ⁇ 0.6)
- Z 2 in the chemical formula (PA2) has any structure represented by the chemical formulas (Z2-1) to (Z2-8). Is preferred.
- Z 2 in the chemical formula (PA2) has any structure represented by the chemical formulas (Z9-1) to (Z2-15). Is preferred.
- the liquid crystal display device 1A of the present embodiment is configured by a plurality of members such as external circuits such as TCP (tape carrier package) and PCB (printed wiring board); bezel (frame) and the like. Depending on the member, it may be incorporated in another member. Members other than those already described are not particularly limited, and those normally used in the field of liquid crystal display devices can be used, and thus description thereof is omitted.
- the coupling layer 42 is provided on the liquid crystal layer 30 side of the polymer layer 41 formed using the alignment agent B in order to further reduce the carboxyl groups remaining in the vicinity of the interface.
- the alignment film 40b in this embodiment is an alignment film obtained by surface-treating the polymer layer 41 formed using the alignment agent B with a silane coupling agent.
- Z independently represents a chlorine atom, a methoxy group or an ethoxy group, a represents an integer of 0 to 17, and b represents an integer of 0 to 16.
- the surface of the alignment film 40a is made constant by rotating the first substrate 10 and the second substrate 20 coated with the alignment film 40a while pressing a roller wrapped with a cloth such as nylon at a constant pressure. It is a method of rubbing in the direction.
- the sixth embodiment is a method for manufacturing the liquid crystal display device of the third embodiment.
- features peculiar to the present embodiment will be mainly described, and the description overlapping with the third embodiment will be omitted as appropriate.
- the types of alignment films provided on the first substrate 10 and the second substrate 20 have been described as being the same, but the types of alignment films provided on the first substrate 10 and the second substrate 20 are different. May be.
- a liquid crystal display device in which an alignment film 40a is provided on one of the first substrate 10 and the second substrate 20 and an alignment film 40b is provided on the other of the first substrate 10 and the second substrate 20 may be used.
- 10 may be a liquid crystal display device in which an alignment film 40a is provided on one of the second substrate 20 and an alignment film 40c is provided on the other of the first substrate 10 and the second substrate 20.
- 20 may be a liquid crystal display device in which the alignment film 40b is provided on one of the 20 and the alignment film 40c is provided on the other of the first substrate 10 and the second substrate 20.
- Example 1-1 1-2 and Comparative Example 1
- a liquid crystal display device of Example 1-1 in the VATN mode UV 2 A (Ultra-violet inductive multi-domain Vertical Alignment) mode in which photo-alignment treatment was performed by ultraviolet irradiation was produced by the following method.
- a pair of substrates each having an ITO electrode was prepared.
- Examples 2-1 and 2-2 the following steps were performed after the alignment treatment in Examples 1-1 and 1-2. That is, a silane coupling composition containing a silane coupling agent represented by the following chemical formula (SC5) and ethanol is applied on the polymer layer subjected to the orientation treatment, heated at 120 ° C. for 20 minutes, washed with water, The reactive silane coupling agent was removed. Thereby, a coupling layer was formed on the polymer layer, and an alignment film corresponding to the first alignment film or the second alignment film was formed.
- SC5 silane coupling agent represented by the following chemical formula (SC5) and ethanol
- p represents an integer of 1 or more.
- Example 4 and Comparative Example 2 (Preparation of Liquid Crystal Display Device of Example 4)
- the surface of the polymer layer on each substrate was subjected to alignment treatment by irradiating 1 J / cm 2 of linearly polarized ultraviolet light of 300 nm or less. That is, by performing deep ultraviolet light irradiation, the cyclobutane ring, which is a photo-alignment functional group, was decomposed and subjected to alignment treatment.
- Example 6 the following steps were performed after the alignment treatment in Example 5. That is, after applying the silane coupling agent containing the silane coupling agent and ethanol which show to the said Chemical formula (SC4) on the polymer layer formed using the said orientation agent, respectively, and heating for 20 minutes at 120 degreeC. Then, it was washed with water to remove the unreacted silane coupling agent. Thereby, a coupling layer was formed on the polymer layer, and an alignment film corresponding to the first alignment film or the second alignment film was formed.
- SC4 Chemical formula
- the liquid crystal compound may be a compound represented by the following chemical formula (L). According to this aspect, the display characteristics of the liquid crystal display device can be improved even in an environment where the temperature change is larger.
- the second alignment agent may further contain polysiloxane. According to this aspect, generation of bright spots can be further suppressed.
- the manufacturing method of the liquid crystal display device may include the second step without the first step as the alignment film forming step.
- the liquid crystal compound may be a compound represented by the following chemical formula (L). According to this aspect, the display characteristics of the liquid crystal display device can be improved even in an environment where the temperature change is larger.
- X a and X b each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom
- R represents a monovalent organic group
- m represents an integer of 1 to 18.
- the liquid crystal material may exhibit a liquid crystal phase at ⁇ 30 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. According to this aspect, it can be suitably used for in-vehicle applications and digital signage applications that need to exhibit a liquid crystal phase in a wide temperature range.
- the silane coupling agent may be a compound represented by the following chemical formula (SC1).
- SC1 chemical formula 1
- the alignment film 40 may have a plurality of polymer layers containing different polymers. According to this aspect, generation
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Abstract
本発明は、広い温度範囲で使用する際に、表示領域の端部における輝点の発生が抑制された液晶表示装置及びその製造方法を提供する。 本発明の液晶表示装置は、第一基板及び第二基板の間に設けられた液晶層と、上記第一基板及び上記第二基板の少なくとも一方の基板の上記液晶層側に設けられた配向膜と、上記第一基板及び上記第二基板を互いに接着するシールとを備え、上記液晶層は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示し、上記シールは、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物であり、上記配向膜は、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いて形成されたポリマー層を含む第一配向膜と、ポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面にシランカップリング剤が化学吸着した第二配向膜との少なくとも一方を備える。
Description
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。より詳しくは、特に、広い温度範囲で使用される液晶表示装置に好適に用いられる液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に液晶組成物を封入した液晶表示パネルに対してバックライトから光を照射し、液晶組成物に電圧を印加して液晶分子の配向を変化させることにより、液晶表示パネルを透過する光の量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を有することから、テレビジョン、スマートフォン、タブレット端末、カーナビゲーション等の電子機器に利用されている。
液晶表示装置において、電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向は、配向処理が施された配向膜によって制御されるのが一般的である。例えば、特許文献1では、直鎖状の炭素鎖及びSiを持つシラン系界面活性剤が、エネルギービーム感応性の樹脂を介して化学吸着され、かつ、上記直鎖状の炭素鎖が特定の方向に配向している被膜である液晶配向膜が開示されている。
デジタルサイネージ用液晶表示装置や車載用液晶表示装置等、温度変化の大きな環境下で使用される液晶表示装置には、例えば、-30℃~90℃で液晶相を示す液晶材料が用いられ、上記液晶材料には、アルコキシ基を有する液晶化合物が含まれる場合がある。また、ポリアミック酸は、シールに含まれる樹脂との接着性が高く、かつ、液晶材料への溶解性が非常に低いため、液晶表示装置用の配向膜の材料として好適に用いられる。
上記アルコキシ基を有する液晶化合物を用いた液晶表示装置について、本発明者らが検討を行ったところ、エポキシ樹脂を含むシールと、ポリアミック酸を用いて形成された配向膜とを、上記アルコキシ基を有する液晶化合物とともに用いた場合、広い温度範囲で液晶表示装置を使用する際に、表示領域の端部において輝点が発生することを見出した。しかしながら、上記特許文献1には、このような輝点の発生を抑制する技術については開示されていない。そこで、本発明者らは、上記輝点の発生について更に詳細な検討を行った。
図7は、エポキシ樹脂のジアルコール化を示した模式図である。図8は、ジアルコール化されたエポキシ樹脂とアルコキシ基を有する液晶化合物との水素結合の様子を示した模式図である。図7に示したように、シールに含まれるエポキシ樹脂51は、パネル(セル)外部の水分を吸収し、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52となる。配向膜に含まれるポリアミック酸のイミド化率が低いほど、すなわち、カルボキシル基が多く存在するほど、図7に示したように、カルボキシル基由来の酸によりジアルコールは形成され易くなる。
シール中、特に、シールと配向膜の界面近傍で形成された、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52は、図8に示したように、液晶層に含まれるアルコキシ基を有する液晶化合物31の-O-基と水素結合32を形成する性質がある。したがって、液晶表示装置が低温及び高温に繰り返し曝されることで、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52は、時間の経過とともに液晶層中に取り込まれることになる。すなわち、液晶表示装置が高温環境下に置かれた場合、シールで形成されたジアルコール化されたエポキシ樹脂52は、熱揺らぎにより液晶層に溶出し、続いて、液晶表示装置が低温環境におかれると、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52のヒドロキシル基と、アルコキシ基を有する液晶化合物31中のアルコキシ基との間で水素結合32が形成される。
低温で液晶相から固体へ変化する液晶材料を用いた場合、固体では流動性がないため、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52と、アルコキシ基を有する液晶化合物31との間で水素結合32は形成されない。しかし、-30℃~-10℃といった低温においても液晶相を維持できる液晶材料を用いる場合、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52と、アルコキシ基を有する液晶化合物31との間で水素結合32は形成され易くなる。
ここで、水分と反応して形成されるヒドロキシル基は、エポキシ樹脂一分子中に少なくとも二つ存在するため、エポキシ樹脂一分子において、二か所で水素結合32が形成される。したがって、アルコキシ基を有する液晶化合物31と、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52との間で水素結合32が形成され、安定化すると、これらは液晶層中で不溶状態となり析出し、液晶層の配向を乱し、微小な輝点等の表示不良を発生させる。この輝点は、屋外用や車載用等、広い温度範囲で用いられる液晶表示装置において、より顕著に確認され、特に-30℃~90℃の温度範囲で使用される車載用液晶表示装置において発生し易い。
この理由は、より高温で、エポキシ樹脂と水との反応が起こり易く、かつ、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52の液晶層30への溶出が起こり易くなり、より低温で、ジアルコール化されたエポキシ樹脂52とアルコキシ基を有する液晶化合物31との水素結合32が形成され易くなるためと考えられる。
したがって、上記の輝点の発生を抑制するためには、ポリアミック酸のカルボキシル基に由来する酸が、シールに含まれるエポキシ樹脂に接触し、取り込まれることを抑制することが重要である。なお、ポリアミック酸は、通常、配向膜の焼成(仮焼成及び本焼成)工程を経ることによって部分的に脱水・環化し、カルボキシル基が減少すると考えられる。例えば、イミド化率0%のポリアミック酸を使用したとしても、配向膜の焼成(仮焼成及び本焼成)工程を経て最終的にはイミド化率は50%前後まで増加することがある。しかしながら、このような場合であっても上記輝点が発生する。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、広い温度範囲で使用する際に、表示領域の端部における輝点の発生が抑制された液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、広い温度範囲で使用する際に、表示領域の端部における輝点の発生が抑制された液晶表示装置について種々の検討を行った。そして、広い温度範囲で使用する際に、表示領域の端部における輝点の発生を抑制するためには、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層を含む配向膜、及び、ポリアミック酸を含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面にシランカップリング剤が化学吸着した配向膜の少なくとも一方を用いることが有効であることを見出した。これにより、液晶層と配向膜との界面付近や、配向膜とシールとの界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させ、上記課題をみごとに解決できることに想到し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の一態様は、第一基板と、上記第一基板に対向する第二基板と、上記第一基板及び上記第二基板の間に設けられた液晶層と、上記第一基板及び上記第二基板の少なくとも一方の基板の上記液晶層側に設けられた配向膜と、上記第一基板及び上記第二基板を互いに接着するシールとを備え、上記液晶層は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示し、上記シールは、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物であり、上記配向膜は、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いて形成されたポリマー層を含む第一配向膜と、ポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面にシランカップリング剤が化学吸着した第二配向膜との少なくとも一方を備える液晶表示装置であってもよい。
上記液晶化合物は、下記化学式(L)で表される化合物であってもよい。
上記液晶化合物は、下記化学式(L1)~(L5)のいずれかで表される化合物であってもよい。
上記液晶材料は、-30℃以上、90℃以下で液晶相を示してもよい。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC1)で表される化合物であってもよい。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC2)又は(SC3)で表される化合物であってもよい。
上記ポリシロキサンは、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を含んでもよい。
上記第一配向膜及び上記第二配向膜は、各々、互いに異なるポリマーを含む複数のポリマー層を有してもよい。
上記配向膜は、上記第一配向膜を備えてもよい。
上記第一配向膜は、上記第一配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面に化学吸着したシランカップリング剤を含んでもよい。
上記配向膜は、上記第二配向膜を備えてもよい。
上記第二配向剤は、ポリシロキサンを更に含有してもよい。
本発明の別の一態様は、第一基板及び第二基板の少なくとも一方の基板に配向膜を形成する配向膜形成工程と、上記少なくとも一方の基板に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画するシール剤描画工程と、上記第一基板及び上記第二基板を貼り合わせて上記シール剤を硬化するシール剤硬化工程と、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、上記第一基板及び上記第二基板の間に液晶層を形成する液晶層形成工程と、を備え、上記配向膜形成工程として、上記少なくとも一方の基板にポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いてポリマー層を形成する第一工程と、上記少なくとも一方の基板にポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いてポリマー層を形成した後、上記ポリマー層の表面にシランカップリング剤を化学吸着させる第二工程との少なくとも一方を備える液晶表示装置の製造方法であってもよい。
上記液晶表示装置の製造方法は、上記配向膜形成工程として、上記第二工程を備えず、上記第一工程を備えてもよい。
上記液晶表示装置の製造方法は、上記配向膜形成工程として、上記第一工程の後、上記第一配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面に、シランカップリング剤を化学吸着させる工程を更に備えてもよい。
上記液晶表示装置の製造方法は、上記配向膜形成工程として、上記第一工程を備えず、上記第二工程を備えてもよい。
上記第二配向剤は、ポリシロキサンを更に含有してもよい。
上記液晶化合物は、下記化学式(L)で表される化合物であってもよい。
上記液晶化合物は、下記化学式(L1)~(L5)のいずれかで表される化合物であってもよい。
上記液晶材料は、-30℃以上、90℃以下で液晶相を示してもよい。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC1)で表される化合物であってもよい。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC2)又は(SC3)で表される化合物であってもよい。
上記ポリシロキサンは、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を含んでもよい。
上記配向膜は、互いに異なるポリマーを含む複数のポリマー層を有してもよい。
広い温度範囲で使用する際に、表示領域の端部における輝点の発生が抑制された液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
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。
[実施形態1]
図1は、実施形態1の液晶表示装置に関する図であり、図中(a)は液晶表示装置の断面模式図であり、図中(b)は液晶表示装置の配向膜近傍の拡大断面模式図である。図1に示したように、本実施形態の液晶表示装置1Aは、第一基板10と、第一基板10に対向する第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に設けられた液晶層30と、第一基板10及び第二基板20の液晶層30側に設けられた配向膜40aと、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するシール50とを備えている。液晶層30は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す。シール50は、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物である。配向膜40aは、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いて形成されたポリマー層41である。配向膜40aは、上記第一配向膜に相当し、配向剤Aは、上記第一配向剤に相当する。
図1は、実施形態1の液晶表示装置に関する図であり、図中(a)は液晶表示装置の断面模式図であり、図中(b)は液晶表示装置の配向膜近傍の拡大断面模式図である。図1に示したように、本実施形態の液晶表示装置1Aは、第一基板10と、第一基板10に対向する第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に設けられた液晶層30と、第一基板10及び第二基板20の液晶層30側に設けられた配向膜40aと、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するシール50とを備えている。液晶層30は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す。シール50は、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物である。配向膜40aは、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いて形成されたポリマー層41である。配向膜40aは、上記第一配向膜に相当し、配向剤Aは、上記第一配向剤に相当する。
本実施形態の液晶表示装置1Aは、アルコキシ基を有する液晶化合物を含む液晶層30と、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物であるシール50と、ポリアミック酸を含有する配向剤を用いて形成された配向膜40aとを備えるため、上述のように広い温度範囲で使用する場合、表示領域の端部において輝点が発生するおそれがある。
しかしながら本実施形態では、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いて形成されたポリマー層41である配向膜40aを用いることにより、ポリシロキサンを配向膜40aの液晶層30側の界面付近に分布させ、液晶層30と配向膜40aとの界面付近や、配向膜40aとシール50との界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させる。これにより、輝点の発生を抑制することができる。以下に各構成の詳細を説明する。
<基板>
第一基板10及び第二基板20は透明基板を有しており、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方には液晶層30に電圧を印可するための電極が配置されている。透明基板としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。電極は、通常、各画素に設けられた画素電極と、全画素に共通の共通電極とを含んでいる。
第一基板10及び第二基板20は透明基板を有しており、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方には液晶層30に電圧を印可するための電極が配置されている。透明基板としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。電極は、通常、各画素に設けられた画素電極と、全画素に共通の共通電極とを含んでいる。
<液晶層>
液晶層30は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す。
液晶層30は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す。
上記液晶材料の誘電率異方性は、正でも負でもよいが、上記アルコキシ基を有する液晶化合物は、負の誘電率異方性を有することが多いため、上記液晶材料は、負の誘電率異方性を有することが好ましい。上記液晶材料の誘電率異方性(Δε)は-20~-1.0であることが好ましく、-12~-1.5であることがより好ましく、-10~-2.0であることが更に好ましい。なお、負の誘電率異方性を有する液晶材料は、ネガ型液晶材料と言われるものであってもよい。
なお、誘電率異方性(Δε)は、下記式(E1)で定義される。
Δε=(長軸方向の誘電率)-(短軸方向の誘電率) (E1)
Δε=(長軸方向の誘電率)-(短軸方向の誘電率) (E1)
液晶材料の誘電率異方性(Δε)は、水平配向又は垂直配向の液晶セルを作製し、高電圧印加前後の容量値を用いて、長軸方向の誘電率と短軸方向の誘電率を算出して求めることができる。
上記液晶材料は、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す。上記液晶材料は、-30℃以上、90℃以下で液晶相を示すことが好ましく、-40℃以上、100℃以下で液晶相を示すことがより好ましい。このような態様とすることにより、広い温度範囲で液晶相を示す必要がある車載用途やデジタルサイネージ用途に好適に用いることができる。
上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、下記化学式(L)で表される化合物を含むことが好ましい。上記液晶材料及び上記アルコキシ基を有する液晶化合物が負の誘電率異方性を有する場合、下記化学式(L)におけるXa及びXbがともに水素原子となることはない。また、上記液晶材料における、上記アルコキシ基を有する液晶化合物の含有量は、上記液晶材料全体に対して、5重量%~50重量%であることが好ましく、7重量%~40重量%であることがより好ましく、10重量%~30重量%であることが更に好ましい。このように、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物以外の一般的な液晶化合物を含有してもよい。
上記アルコキシ基を有する液晶化合物は、下記化学式(L1)~(L5)のいずれかで表される化合物を含むことがより好ましく、下記化学式(L3)又は(L4)で表される化合物を含むことが更に好ましい。また、下記化学式(L3)で表される化合物の中でも、特に、下記化学式(L3-1)で表される化合物を上記液晶材料に含むことが好ましく、下記化学式(L4)で表される化合物の中でも、特に、下記化学式(L4-1)で表される化合物を上記液晶材料に含むことが好ましい。このような態様とすることにより、温度変化のより大きな環境下においても、液晶表示装置の表示特性を良好なものとすることができる、すなわち、液晶相の温度範囲を広くすることができる。
上記化学式(L)において、Rは一価の有機基を表し、炭素数3~35の一価の炭化水素基であることが好ましく、炭素数6の芳香環基を1~2個含む炭素数7~30の一価の炭化水素基であることがより好ましい。
<配向膜>
本明細書において「配向膜」とは、液晶層30中の液晶化合物の配向を制御する機能を有するものであり、液晶層30への印加電圧が閾値電圧未満(電圧無印加を含む)のときには、主に配向膜の働きによって液晶層30中の液晶化合物の配向が制御される。この状態(以下、初期配向状態とも言う。)において、第一基板10及び第二基板20の表面に対して液晶化合物の長軸が形成する角度が「プレチルト角」と呼ばれる。なお、本明細書において「プレチルト角」とは、基板面と平行な方向からの液晶化合物の傾きの角度を表し、基板面と平行な角度が0°、基板面の法線の角度が90°である。
本明細書において「配向膜」とは、液晶層30中の液晶化合物の配向を制御する機能を有するものであり、液晶層30への印加電圧が閾値電圧未満(電圧無印加を含む)のときには、主に配向膜の働きによって液晶層30中の液晶化合物の配向が制御される。この状態(以下、初期配向状態とも言う。)において、第一基板10及び第二基板20の表面に対して液晶化合物の長軸が形成する角度が「プレチルト角」と呼ばれる。なお、本明細書において「プレチルト角」とは、基板面と平行な方向からの液晶化合物の傾きの角度を表し、基板面と平行な角度が0°、基板面の法線の角度が90°である。
本実施形態の液晶表示装置1Aは、配向膜40aを備える。配向膜40aは、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いて形成されたポリマー層41である。上記配向剤Aにポリアミック酸を含むことにより、配向膜40aとシール50との間の接着強度を高めることができる。
上記ポリアミック酸は、ポリマー1分子における繰り返し単位の全てがアミック酸(アミド酸)構造を有していても有していなくてもよく、アミック酸(アミド酸)中のカルボキシル基の一部が脱水・環化し、ポリマー1分子の一部にイミド構造を有していてもよい。上記ポリアミック酸がイミド構造を有する場合、ポリアミック酸1分子の繰り返し単位の数に対する、イミド構造を有する繰り返し単位の数の割合、すなわち配向剤Aにおける上記ポリアミック酸、すなわち後述の焼成(仮焼成及び本焼成)を行う前の上記ポリアミック酸のイミド化率は、10%以下であるものとする。イミド化率は、フーリエ変換赤外分光法(FTIR:Fourier Transform Infrared Spectroscopy)を用いて、-CONH-基由来のピークの消失の程度から算出する。なお、焼成(仮焼成及び本焼成)後の上記ポリアミック酸のイミド化率、すなわり配光膜40aにおける上記ポリアミック酸のイミド化率は、通常、10%よりも大きく、例えば50%程度であってもよい。
図1(b)に示したように、上記ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いて形成されたポリマー層41では、ポリアミック酸から形成された層41aとポリシロキサンから形成された層41bとが二層構造を形成している。二層構造のうち、液晶層30側の上層にはポリシロキサンから形成された層41bが位置し、第一基板10及び第二基板20側の下層にはポリシロキサンから形成された層41bが位置する。ただし、上記二層構造における上層と下層との境界部分では、ポリシロキサン及びポリアミック酸が入り乱れており、液晶層30側に近づくにつれてポリシロキサンの含有量が徐々に増え、第一基板10又は第二基板20側に近づくにつれてポリアミック酸の含有量が徐々に増えるような状態になっていると考えられる。
上記ポリアミック酸は、下記化学式(PA1)で表される構造を有することが好ましい。
上記化学式(PA1)において、X1は4価の基を表し、環状構造を有する炭素数4~20の4価の基であることが好ましく、炭素数6の芳香環基を1~3個又は炭素数4~6の脂環基を1~3個含む4価の基であることがより好ましい。2個以上の芳香環基又は脂環基を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、炭素数1~5の炭化水素基、-O-、-N=N-、-C≡C-、-CH=CH-、-CO-CH=CH-等が挙げられる。
X1の具体例としては、下記化学式(X1-1)~(X1-12)で表される化学構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。X1は、下記化学式(X1-1)、(X1-7)又は(X1-8)で表される化学構造であることが好ましい。
上記化学式(PA1)におけるX1が下記化学式(X1-1)であるポリアミック酸を用いることにより、配向膜40aの抵抗を小さくすることが可能となる。上記化学式(PA1)におけるX1が下記化学式(X1-7)であるポリアミック酸は、紫外線照射による分解により配向処理を施す場合や、配向膜40aの抵抗を大きくする場合に好適に用いられる。また、上記化学式(PA1)におけるX1が下記化学式(X1-8)であるポリアミック酸を用いることにより、下記化学式(X1-7)を用いた場合と同様に配向膜40aの抵抗を大きくすることが可能であるが、下記(X1-8)で表される化学構造は、下記(X1-7)で表される化学構造に比べて構造的により安定であるため、配向膜40aの抵抗を高い値で安定化させることが可能となる。
上記化学式(PA1)において、Y1は2価の基を表し、芳香環を有する炭素数6~20の2価の基であることが好ましく、炭素数6の芳香環基を1~3個含む2価の基であることがより好ましい。2個以上の芳香環基を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、炭素数1~5の炭化水素基、-O-、-N=N-、-C≡C-、-CH=CH-、-CO-CH=CH-等が挙げられる。
Y1の具体例としては、下記化学式(Y1-1)~(Y1-16)で表される化学構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。Y1は、下記化学式(Y1-2)、(Y1-8)又は(Y1-16)で表される化学構造であることが好ましい。
上記化学式(PA1)におけるY1が下記化学式(Y1-2)又は(Y1-16)であるポリアミック酸を用いることにより、配向膜40aの抵抗を適切な範囲に調節することが可能となる。
上記化学式(PA1)で表される構造を有するポリアミック酸の一分子において、X1及びY1は、それぞれ、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
また、本実施形態のポリアミック酸は、下記化学式(PA2)で表される構造を有することも好ましい。このような態様とすることにより、光配向性官能基等、様々な機能を有する官能基を上記ポリアミック酸に導入することが可能となる。
上記化学式(PA2)において、X2は4価の基を表し、環状構造を有する炭素数4~20の4価の基であることが好ましく、炭素数6の芳香環基を1~3個又は炭素数4~6の脂環基を1~3個含む4価の基であることがより好ましい。2個以上の芳香環基又は脂環基を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、炭素数1~5の炭化水素基、-O-、-N=N-、-C≡C-、-CH=CH-、-CO-CH=CH-等が挙げられる。
X2の具体例としては、下記化学式(X2-1)~(X2-12)で表される化学構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。X2は、下記化学式(X2-8)で表される化学構造であることが好ましい。上記化学式(PA2)におけるX2が下記化学式(X2-8)であるポリアミック酸を用いることにより、配向膜40aの抵抗を高い値で安定化させることが可能となる。
上記化学式(PA2)において、Y2は3価の基を表し、芳香環を有する炭素数6~20の3価の基であることが好ましく、炭素数6の芳香環基を1~3個含む3価の基であることがより好ましい。2個以上の芳香環基を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、炭素数1~5の炭化水素基、-O-、-N=N-、-C≡C-、-CH=CH-、-CO-CH=CH-等が挙げられる。
Y2の具体例としては、下記化学式(Y2-1)~(Y2-24)で表される化学構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。Y2は、下記化学式(Y2-1)又は(Y2-2)で表される化学構造であることが好ましい。このような態様とすることにより、配向膜40aの抵抗を適切な範囲に調節することが可能となる。
上記化学式(PA2)におけるZ2は、1価の基を表し、-(RZ)d-(COO-Z)e、又は、-(RZ)d-(OCO-Z)eで表される1価の基であることが好ましい。上記式中、RZは炭素数1~5のe+1価の基を表し、dは0又は1を表し、eは1又は2を表し、Zは炭素数1~30の一価の基又は水素原子を表す。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。
Z2の具体例としては、下記化学式(Z2-1)~(Z2-42)で表される化学構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。Z2は、下記化学式(Z2-9)又は(Z2-38)で表される化学構造であることが好ましい。このような態様とすることにより、電圧保持率(VHR)を高め、かつ、残留DC(rDC)を小さく抑えることが可能となる。
上記化学式(PA2)で表される構造を有するポリアミック酸の一分子において、X2、Y2及びZ2は、それぞれ、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
また、上記配向剤Aは、上記化学式(PA1)で表される構造を有するポリアミック酸、及び、上記化学式(PA2)で表される構造を有するポリアミック酸の両方を含んでいてもよい。
本実施形態で用いられるポリアミック酸の重量平均分子量は、10,000~1,000,000であることが好ましく、30,000~200,000であることがより好ましい。ポリアミック酸の重量平均分子量を上記の範囲とすることにより、所望の膜厚で均一に成膜し易くなる。ポリアミック酸の重量平均分子量が小さ過ぎると、所望の膜厚に成膜しにくく、膜厚が厚くなり過ぎると均一の膜厚にならず、膜面の凹凸が顕著になることがある。
本実施形態で用いられるポリシロキサンは、シロキサン構造を有するポリマーであり、上記ポリシロキサンは、上記ポリアミック酸のカルボキシル基と化学結合を形成する基を有していることが好ましく、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を含むことがより好ましい。ポリシロキサンは分子量が小さく、かつ、柔軟な構造であることから、液晶層30に溶出してしまう場合があるが、上記ポリシロキサンに上記ポリアミック酸のカルボキシル基と化学結合を形成する基が含まれる場合、ポリシロキサンの液晶層30への溶出を抑制し、輝点の発生をより抑えることができる。
例えば、上記ポリシロキサンにエポキシ基が含まれる場合、ポリシロキサン及びポリアミック酸を含有する配向剤Aを加熱することにより、下記(式1)に示すような反応が起こり、ポリシロキサンとポリアミック酸とが化学結合を形成する。これにより、ポリシロキサンの液晶層30への溶出を抑制し、輝点の発生をより抑えることができる。
上記ポリシロキサンは、下記化学式(PS1)又は(PS2)で表される構造を有することが好ましい。
上記化学式(PS1)及び(PS2)におけるZ3は、1価の基を表し、-COO-ZS、又は、-OCO-ZSで表される基であることが好ましい。上記式中、ZSは炭素数5~25の一価の基を表す。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。
Z3の具体例としては、下記化学式(Z3-1)~(Z3-8)で表される化学構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン基、メチル基又はエチル基に置換されていてもよい。Z3は、下記化学式(Z3-1)又は(Z3-6)で表される化学構造であることが好ましい。
上記Z3が下記化学式(Z3-1)であるポリシロキサンを用いることにより、液晶化合物を垂直に配向させることができ、上記Z3が下記化学式(Z3-6)であるポリシロキサンを用いることにより、液晶化合物を水平に配向させることができる。
上記化学式(PS1)及び(PS2)におけるαは水素原子、ヒドロキシル基又は炭素数1~5のアルコキシ基を表す。炭素数1~5のアルコキシ基としては、-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11が挙げられ、直鎖構造であっても分岐構造であっても環状構造であってもよい。上記化学式(PS1)及び(PS2)におけるαは、水素原子、ヒドロキシル基、メトキシ基又はエトキシ基であることが好ましい。
上記化学式(PS1)及び(PS2)におけるrは0<r≦0.6の実数を表し、0.3≦r≦0.6であることが好ましく、0.4≦r≦0.5であることがより好ましい。このような態様とすることにより、液晶層30と配向膜40aとの界面付近や、配向膜40aとシール50との界面付近に、より効果的にポリシロキサンを配置することが可能となり、輝点の発生をより一層抑制することができる。
上記化学式(PS1)又は(PS2)で表される構造を有するポリシロキサンの一分子において、Z3及びαは、それぞれ、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
また、上記配向剤Aは、上記化学式(PS1)で表される構造を有するポリシロキサン、及び、上記化学式(PS2)で表される構造を有するポリシロキサンの両方を含んでいてもよい。
本実施形態で用いられるポリシロキサンの重量平均分子量は、10,000~1,000,000であることが好ましく、30,000~200,000であることがより好ましい。ポリシロキサンの重量平均分子量を上記の範囲とすることにより、所望の膜厚で均一に成膜し易くなる。ポリシロキサンの重量平均分子量が小さ過ぎると、所望の膜厚に成膜しにくく、膜厚が厚くなり過ぎると均一の膜厚にならず、膜面の凹凸が顕著になることがある。
上記配向剤Aに含まれるポリシロキサン及びポリアミック酸の含有量は、重量比で、ポリシロキサン:ポリアミック酸=0.5:9.5~3:7であることが好ましく、1:9~2:8であることがより好ましい。
配向膜40aによって付与される液晶化合物のプレチルト角の大きさは特に限定されず、配向膜40aは、液晶層30中の液晶化合物を略水平に配向させるもの(水平配向膜)であってもよいし、液晶層30中の液晶化合物を略垂直に配向させるもの(垂直配向膜)であってもよい。水平配向膜及び水平配向モードの場合、略水平とは、プレチルト角が0°以上、5°以下であることが好ましい。なお、表示モードがIPSモード又はFFSモードである場合には、視野角特性の観点からも、プレチルト角は0°であることが好ましいが、表示モードがTNモードである場合には、モードとしての制約のため、プレチルト角は例えば約2°に設定される。垂直配向膜及び垂直配向モードの場合、略垂直とは、プレチルト角が85°以上、90°以下であることが好ましい。このように、本実施形態は、水平配向モード及び垂直配向モードのいずれにも適用することができる。
配向膜40aにラビング処理を施して水平配向膜とする場合、上記化学式(PA2)におけるZ2は、上記化学式(Z2-1)~(Z2-8)で表されるいずれかの構造を有することが好ましい。配向膜40aにラビング処理を施して垂直配向膜とする場合、上記化学式(PA2)におけるZ2は、上記化学式(Z9-1)~(Z2-15)で表されるいずれかの構造を有することが好ましい。
配向膜40aに光配向処理を施して水平配向膜とする場合、上記化学式(PA2)におけるZ2は、上記化学式(Z2-16)~(Z2-21)で表されるいずれかの構造を有することが好ましい。配向膜40aに光配向処理を施して垂直配向膜とする場合、上記化学式(PA2)におけるZ2は、上記化学式(Z2-22)~(Z2-42)で表されるいずれかの構造を有することが好ましい。
配向膜40aの膜厚は特に限定されず、適宜設定可能であるが、好ましくは50nm以上、200nm以下であり、より好ましくは60nm以上、150nm以下である。配向膜40aの膜厚が50nm未満の場合、基板全面に配向膜を均一に成膜できなくなる可能性がある。また、配向膜40aの膜厚が200nmを超えると配向膜の表面に凹凸が生じやすくなり、液晶化合物のチルト角がバラツキ、表示ムラを引き起こす可能性がある。
<シール>
本実施形態のシール50は、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するものであり、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物である。シール50は、液晶層30の周囲を囲むように配置されている。上記エポキシ樹脂は、光により硬化するものであっても、熱により硬化するものであってもよいが、光により硬化するものが好ましく、紫外線硬化型エポキシ樹脂であることがより好ましい。
本実施形態のシール50は、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するものであり、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物である。シール50は、液晶層30の周囲を囲むように配置されている。上記エポキシ樹脂は、光により硬化するものであっても、熱により硬化するものであってもよいが、光により硬化するものが好ましく、紫外線硬化型エポキシ樹脂であることがより好ましい。
上記エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、2,2’-ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン類等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、フェニルノボラック型エポキシ樹脂としては、NC-3000S(日本化薬社製)、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、EPPN-501H、EPPN-501H(以上、日本化薬社製)、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂としては、NC-7000L(日本化薬社製)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、エピクロン840S、エピクロン850CRP(以上、大日本インキ化学工業社製)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、エピコート807(ジャパンエポキシレジン社製)、エピクロン830(大日本インキ化学工業社製)、2,2’-ジアリルビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、RE310NM(日本化薬社製)、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、エピクロン7015(大日本インキ化学工業社製)、プロピレンオキシド付加ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、エポキシエステル3002A(共栄社化学社製)、ビフェニル型エポキシ樹脂としては、エピコートYX-4000H、YL-6121H(以上、ジャパンエポキシレジン社製)、ナフタレン型エポキシ樹脂としては、エピクロンHP-4032(大日本インキ化学工業社製)、レゾルシノール型エポキシ樹脂としては、デナコールEX-201(ナガセケムテックス社製)、グリシジルアミン類としては、エピクロン430(大日本インキ化学工業社製)、エピコート630(ジャパンエポキシレジン社製)等が挙げられる。
また、本実施形態で用いられるエポキシ樹脂として、1分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とをそれぞれ少なくとも1つ以上有するエポキシ/(メタ)アクリル樹脂も好適に用いることができる。
上記エポキシ/(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、上記エポキシ樹脂のエポキシ基の一部分を常法に従って、塩基性触媒の存在下(メタ)アクリル酸と反応させることにより得られる化合物、2官能以上のイソシアネート1モルに水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーを1/2モル、続いてグリシドールを1/2モル反応させて得られる化合物、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートにグリシドールを反応させて得られる化合物等が挙げられる。上記エポキシ/(メタ)アクリル樹脂の市販品としては、例えば、UVAC1561(ダイセルUCB社製)等が挙げられる。
<その他の構成>
第一基板10及び第二基板20の液晶層30とは反対側にはそれぞれ、偏光板(直線偏光子)が配置されてもよい。偏光板としては、典型的には、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに、二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を、吸着配向させたものが挙げられる。通常は、PVAフィルムの両面にトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供される。また、各偏光板と第一基板10又は第二基板20との間には、位相差フィルム等の光学フィルムが配置されていてもよい。
第一基板10及び第二基板20の液晶層30とは反対側にはそれぞれ、偏光板(直線偏光子)が配置されてもよい。偏光板としては、典型的には、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに、二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を、吸着配向させたものが挙げられる。通常は、PVAフィルムの両面にトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供される。また、各偏光板と第一基板10又は第二基板20との間には、位相差フィルム等の光学フィルムが配置されていてもよい。
本実施形態の液晶表示装置1Aにおいては、バックライトが配置されていてもよい。バックライトとしては、可視光を含む光を発するものであれば特に限定されず、可視光のみを含む光を発するものであってもよく、可視光及び紫外光の両方を含む光を発するものであってもよい。液晶表示装置によるカラー表示を可能とするためには、バックライトは、白色光を発することが好ましい。バックライトの光源としては、例えば、発光ダイオード(LED)が好適に用いられる。
本実施形態の液晶表示装置1Aは、上記の他、TCP(テープ・キャリア・パッケージ)、PCB(プリント配線基板)等の外部回路;ベゼル(フレーム)等の複数の部材により構成されるものであり、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。
液晶表示装置1Aの表示モードは特に限定されず、例えば、ねじれネマティック(TN:Twisted Nematic)モード、電界制御複屈折(ECB:Electrically Controlled Birefringence)モード、イン・プレーン・スイッチング(IPS:In-Plane Switching)モード、フリンジ・フィールド・スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モード、垂直配向(VA:Vertical Alignment)モード、又は、ねじれネマティック垂直配向(VATN:Vertical Alignment Twisted Nematic)モードが挙げられ、FFSモード、VATNモード、又はVAモードが好ましく用いられる。VAモードについては、特に、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モードが好ましく用いられ、VATNモードについては4D-VATN(4domain-VATN)モードが好ましく用いられ、紫外線照射により光配向処理を行う4D-VATNモードが更に好ましく用いられる。
[実施形態2]
実施形態2の液晶表示装置は、実施形態1の液晶表示装置1Aにおける配向膜40aを変更した以外は、実施形態1と同様の構成を有する液晶表示装置である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については適宜説明を省略する。
実施形態2の液晶表示装置は、実施形態1の液晶表示装置1Aにおける配向膜40aを変更した以外は、実施形態1と同様の構成を有する液晶表示装置である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については適宜説明を省略する。
図2は、実施形態2の液晶表示装置の断面模式図である。図2に示したように、本実施形態の液晶表示装置1Bは、第一基板10と、第一基板10に対向する第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に設けられた液晶層30と、第一基板10及び第二基板20の液晶層30側に設けられた配向膜40bと、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するシール50とを備えている。液晶層30は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す。シール50は、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物である。配向膜40bは、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の表面に化学吸着したシランカップリング剤を含む。配向膜40bは、上記第一配向膜又は上記第二配向膜に相当し、配向剤Bは、上記第一配向剤又は上記第二配向剤に相当する。上記配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の表面に化学吸着したシランカップリング剤が形成する層を、カップリング層42ともいう。すなわち、配向膜40bは、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の表面にカップリング層42を有する。
シール50に含まれるエポキシ樹脂への酸(ポリアミック酸におけるカルボキシル基)の接触及び取り込みを抑制するため、本実施形態では、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の表面にカップリング層42を有する配向膜40bを用いることにより、液晶層30と配向膜40bとの界面付近や、配向膜40bとシール50との界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させる。これにより、輝点の発生を抑制することができる。以下、配向膜40bを構成するカップリング層42について詳細に説明する。
図3は、実施形態2の液晶表示装置の拡大断面模式図である。図3に示したように、本実施形態では、配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の液晶層30側に、カップリング層42が設けられており、シランカップリング剤の末端Eが液晶層30側に存在している。実施形態1の液晶表示装置1Aのように、配向膜40aが、配向剤Aを用いて形成されたポリマー層41のみを有する場合であっても、配向膜40aの界面付近におけるカルボキシル基を大幅に減少させることができる。しかしながら、本実施形態の配向膜40bでは、界面付近に残存するカルボキシル基を更に減少させるために、配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の液晶層30側にカップリング層42を設けた。すなわち、本実施形態における配向膜40bは、配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41を、シランカップリング剤により表面処理した配向膜である。
本実施形態で用いられるシランカップリング剤は、下記化学式(SC1)で表される化合物であることが好ましく、下記化学式(SC2)又は(SC3)で表される化合物であることがより好ましく、下記化学式(SC4)又は(SC5)で表される化合物であることが更に好ましい。カップリング層42をポリマー層41上に設けることにより、液晶化合物の配向方位やチルト角が変化する可能性があるが、シランカップリング剤を上記の態様とすることにより、この変化を無くすか、又は、小さく抑えることが可能となる。
本実施態において、配向膜40bによって付与される液晶化合物のプレチルト角の大きさは特に限定されず、配向膜40bは、液晶層30中の液晶化合物を略水平に配向させるもの(水平配向膜)であってもよいし、液晶層30中の液晶化合物を略垂直に配向させるもの(垂直配向膜)であってもよい。
配向膜40bの膜厚は特に限定されず、適宜設定可能であるが、好ましくは50nm以上、200nm以下であり、より好ましくは60nm以上、150nm以下である。配向膜40bの膜厚が50nm未満の場合、基板全面に配向膜を均一に成膜できなくなる可能性がある。また、配向膜40bの膜厚が200nmを超えると配向膜の表面に凹凸が生じやすくなり、液晶化合物のチルト角がバラツキ、表示ムラを引き起こす可能性がある。
本実施形態における配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41は、好ましい態様も含めて、実施形態1における配向剤Aを用いて形成された配向膜40aと同様である。また、本実施形態において、配向剤Bに含有されるポリアミック酸及びポリシロキサンとしては実施形態1の配光剤Aに含有されるポリアミック酸及びポリシロキサンを用いることができ、配向剤Bに用いられるポリアミック酸及びポリシロキサンの好ましい態様としては、実施形態1に挙げたものと同様のものを挙げることができる。
[実施形態3]
実施形態3の液晶表示装置は、実施形態1の液晶表示装置1Aにおける配向膜40aを変更した以外は、実施形態1と同様の構成を有する液晶表示装置である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については適宜説明を省略する。
実施形態3の液晶表示装置は、実施形態1の液晶表示装置1Aにおける配向膜40aを変更した以外は、実施形態1と同様の構成を有する液晶表示装置である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については適宜説明を省略する。
図4は、実施形態3の液晶表示装置の断面模式図である。図4に示したように、本実施形態の液晶表示装置1Cは、第一基板10と、第一基板10に対向する第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に設けられた液晶層30と、第一基板10及び第二基板20の液晶層30側に設けられた配向膜40cと、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するシール50とを備えている。液晶層30は、液晶材料を含み、上記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す。シール50は、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物である。配向膜40cは、ポリアミック酸を含有する配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の表面に化学吸着したシランカップリング剤を含む。配向膜40cは、上記第一配向膜又は上記第二配向膜に相当し、配向剤Cは、上記第一配向剤又は上記第二配向剤に相当する。配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の表面に化学吸着したシランカップリング剤が形成する層を、カップリング層42ともいう。すなわち、配向膜40cは、ポリアミック酸を含有する配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の表面にカップリング層42を有する。
シールに含まれるエポキシ樹脂への酸(ポリアミック酸におけるカルボキシル基)の接触及び取り込みを抑制するため、本実施形態では、ポリアミック酸を含有する配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の表面にカップリング層42を有する配向膜40cを用いることにより、液晶層30と配向膜40cとの界面付近や、配向膜40cとシール50との界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させる。これにより、輝点の発生を抑制することがでる。
本実施形態において、配向剤Cに含有されるポリアミック酸としては実施形態1の配光剤Aに含有されるポリアミック酸を用いることができ、配向剤Cに用いられるポリアミック酸の好ましい態様としては、実施形態1に挙げたものと同様のものを挙げることができる。
配向剤Cは、二種以上のポリアミック酸が含まれていてもよく、光反応性官能基を有するポリアミック酸及び光反応性官能基を有さないポリアミック酸を含んでいてもよい。光反応性官能基は、若干の導電性を有するため、光反応性官能基を有するポリアミック酸を用いて配向膜を形成した場合、配向膜の抵抗が下がり、結果としてVHRの低下やrDCの増加を引き起こしてしまう。したがって、上記配向剤Cに光反応性官能基を有するポリアミック酸及び光反応性官能基を有さないポリアミック酸を用いることにより、液晶層30側の表層にのみ光反応性官能基を有するポリアミック酸が分布するような二層構造の膜を形成し、VHRの低下やrDCの増加を抑制することができる。
また、上記配向剤Cはポリシロキサンを含有していることも好ましく、すなわち、上記配向剤Aを配向剤Cとして用いることも好ましい。このような態様とすることにより、配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の液晶層30側にポリシロキサンを分布させ、液晶層30と配向膜40cとの界面付近や、配向膜40cとシール50との界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させることができる。その結果、輝点の発生をより抑制することができる。
本実施形態において、配向剤Cに含有されるポリシロキサンとしては実施形態1の配光剤Aに含有されるポリシロキサンを用いることができ、配向剤Cに用いられるポリシロキサンの好ましい態様としては、実施形態1に挙げたものと同様のものを挙げることができる。
本実施態において、配向膜40cによって付与される液晶化合物のプレチルト角の大きさは特に限定されず、配向膜40cは、液晶層30中の液晶化合物を略水平に配向させるもの(水平配向膜)であってもよいし、液晶層30中の液晶化合物を略垂直に配向させるもの(垂直配向膜)であってもよい。
配向膜40cの膜厚は特に限定されず、適宜設定可能であるが、好ましくは50nm以上、200nm以下であり、より好ましくは60nm以上、150nm以下である。配向膜40cの膜厚が50nm未満の場合、基板全面に配向膜を均一に成膜できなくなる可能性がある。また、配向膜40cの膜厚が200nmを超えると配向膜の表面に凹凸が生じやすくなり、液晶化合物のチルト角がバラツキ、表示ムラを引き起こす可能性がある。
本実施形態におけるカップリング層42は、好ましい態様も含めて、実施形態2におけるカップリング層42と同様である。
ここで、実施形態2及び3の液晶表示装置における基板の構成と、特許文献1の液晶表示装置において想定される基板の構成の違いについて説明する。図5は、実施形態2及び3の液晶表示装置における基板の断面模式図である。図6は、特許文献1の液晶表示装置において想定される基板の断面模式図である。
図5に示したように、実施形態2及び3の液晶表示装置における基板は、透明基板11上にレジスト膜70が設けられており、透明基板11側から順に、レジスト膜70、電極60、配向膜40が設けられている。一方、上記特許文献1の液晶表示装置において想定される基板は、図6に示したように、透明基板111上に設けた電極160上にレジスト膜170を形成し、上記レジスト膜170の表面に単分子膜120を形成している。以上のように、実施形態2及び3の液晶表示装置における基板の構成と、上記特許文献1の液晶表示装置において想定される基板の構成とは異なると考えられる。
[実施形態4]
実施形態4の液晶表示装置の製造方法は、実施形態1の液晶表示装置を製造する方法である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については適宜説明を省略する。
実施形態4の液晶表示装置の製造方法は、実施形態1の液晶表示装置を製造する方法である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については適宜説明を省略する。
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、第一基板10及び第二基板20に配向膜を形成する配向膜形成工程と、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板の上に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画するシール剤描画工程と、第一基板10及び第二基板20を貼り合わせてシール剤を硬化するシール剤硬化工程と、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、第一基板10及び第二基板20の間に液晶層30を形成する液晶層形成工程と、を備え、上記配向膜形成工程として、第一基板10及び第二基板20にポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いてポリマー層41を形成する第一工程を備える。以下に各工程について詳細に説明する。
<配向膜形成工程(第一工程)>
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、第一基板10及び第二基板20に配向膜を形成する配向膜形成工程を備え、上記配向膜形成工程として、第一基板10及び第二基板20にポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いてポリマー層41を形成する第一工程を備える。上記配向膜形成工程では、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを、第一基板10及び第二基板20に塗布した後、上記配向剤Aに加熱処理を施して仮焼成及び本焼成を行い、更に配向処理を行うことにより配向膜40aを形成する。
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、第一基板10及び第二基板20に配向膜を形成する配向膜形成工程を備え、上記配向膜形成工程として、第一基板10及び第二基板20にポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを用いてポリマー層41を形成する第一工程を備える。上記配向膜形成工程では、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Aを、第一基板10及び第二基板20に塗布した後、上記配向剤Aに加熱処理を施して仮焼成及び本焼成を行い、更に配向処理を行うことにより配向膜40aを形成する。
上記仮焼成は、60℃~120℃で1分~30分行われることが好ましく、70℃~110℃で2分~10分行われることがより好ましい。
上記本焼成は、150℃~300℃で5分~200分行われることが好ましく、200℃~260℃で20分~60分行われることがより好ましい。
上記配向処理の方法は特に限定されず、例えばラビング配向処理、光配向処理等が挙げられるが、中でも光配向処理を用いることが好ましい。光配向処理を用いることにより、配向膜40aの表面に接触することなく配向処理を実施できるので、配向処理によるゴミ等の発生を抑制することができる。
ラビング配向処理は、配向膜40aを塗布した第一基板10及び第二基板20に対して、ナイロンなどの布を巻いたローラーを一定圧力で押し込みながら回転させることによって、配向膜40aの表面を一定方向に擦る方法である。
光配向処理は、光配向性を示す材料から形成された光配向膜上に直線偏光紫外線を照射することによって、偏光方向の光配向膜の構造を選択的に変化させ、これによって光配向膜に異方性を発生させて液晶化合物に配向方位角を付与する方法である。光配向性を示す材料とは、紫外光、可視光等の光(電磁波)が照射されることによって構造変化を生じ、その近傍に存在する液晶化合物の配向を規制する性質(配向規制力)を発現する材料や、配向規制力の大きさ及び/又は向きが変化する材料全般を意味する。光配向性を示す材料としては、例えば、二量化(二量体形成)、異性化、光フリース転移、分解等の反応が光照射によって起こる光反応部位を含むものが挙げられる。
光照射によって二量化及び異性化する光反応部位(官能基)としては、例えば、シンナメート、カルコン、クマリン、スチルベン等が挙げられる。光照射によって異性化する光反応部位(官能基)としては、例えば、アゾベンゼン等が挙げられる。光照射によって光フリース転移する光反応部位としては、例えば、フェノールエステル構造等が挙げられる。光照射によって分解する光反応部位としては、例えば、シクロブタン構造等が挙げられる。
上記配向剤Aを第一基板10及び第二基板20上に塗布する際は、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、ブレードコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、リバースコート法、又は、押し出しコート法等を用いることができる。
配向剤Aは、ポリアミック酸及びポリシロキサン以外に、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)や、γ-ブチロラクトン等の溶媒を含むことが好ましい。上記溶媒は、単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。
<シール剤描画工程>
本実施形態のシール剤描画工程は、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板の上に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画する工程である。上記シール剤描画工程では、例えば、第一基板10における、液晶表示装置の表示領域となる部分の外周部に、表示領域となる部分を囲むようにして、シール剤が描画される。シール剤を描画する際には、定量のシール剤を吐出することができる、ディスペンサ等を用いることができる。
本実施形態のシール剤描画工程は、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板の上に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画する工程である。上記シール剤描画工程では、例えば、第一基板10における、液晶表示装置の表示領域となる部分の外周部に、表示領域となる部分を囲むようにして、シール剤が描画される。シール剤を描画する際には、定量のシール剤を吐出することができる、ディスペンサ等を用いることができる。
<シール剤硬化工程>
本実施形態のシール剤硬化工程は、第一基板10及び第二基板20を貼り合わせてシール剤を硬化し、シール50を形成する工程である。シール剤は、紫外線等によって硬化する光硬化性を有していてもよいし、加熱により硬化する熱硬化性を有していてもよく、シール剤硬化工程は、シール剤を紫外線や熱により硬化することにより行われる。光硬化性のシール剤を用いる場合は、例えば、表示領域を遮光した状態でシール剤に紫外光を照射して硬化させることで、第一基板10及び第二基板20を互いに貼り合わせる。
本実施形態のシール剤硬化工程は、第一基板10及び第二基板20を貼り合わせてシール剤を硬化し、シール50を形成する工程である。シール剤は、紫外線等によって硬化する光硬化性を有していてもよいし、加熱により硬化する熱硬化性を有していてもよく、シール剤硬化工程は、シール剤を紫外線や熱により硬化することにより行われる。光硬化性のシール剤を用いる場合は、例えば、表示領域を遮光した状態でシール剤に紫外光を照射して硬化させることで、第一基板10及び第二基板20を互いに貼り合わせる。
<液晶層形成工程>
本実施形態の液晶層形成工程は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、第一基板10及び第二基板20の間に液晶層30を形成する工程である。上記液晶層形成工程では、例えば、真空注入法又は滴下注入法により、第一基板10及び第二基板20の間に液晶材料を充填し、液晶層30を形成する。真空注入法を採用する場合は、シール剤の塗布、第一基板10及び第二基板20の貼り合せ、シール剤の硬化、液晶材料の注入、及び、注入口の封止をこの順に行うことで、シール50により上記液晶材料を封入し、液晶層30を形成する。滴下注入法を採用する場合は、シール剤の塗布、液晶材料の滴下、第一基板10及び第二基板20の貼り合せ、及び、シール剤の硬化をこの順に行うことで、上記液晶材料を封入し、液晶層30を形成する。
本実施形態の液晶層形成工程は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、第一基板10及び第二基板20の間に液晶層30を形成する工程である。上記液晶層形成工程では、例えば、真空注入法又は滴下注入法により、第一基板10及び第二基板20の間に液晶材料を充填し、液晶層30を形成する。真空注入法を採用する場合は、シール剤の塗布、第一基板10及び第二基板20の貼り合せ、シール剤の硬化、液晶材料の注入、及び、注入口の封止をこの順に行うことで、シール50により上記液晶材料を封入し、液晶層30を形成する。滴下注入法を採用する場合は、シール剤の塗布、液晶材料の滴下、第一基板10及び第二基板20の貼り合せ、及び、シール剤の硬化をこの順に行うことで、上記液晶材料を封入し、液晶層30を形成する。
[実施形態5]
実施形態5は、実施形態2の液晶表示装置を製造する方法である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態2と重複する内容については適宜説明を省略する。
実施形態5は、実施形態2の液晶表示装置を製造する方法である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態2と重複する内容については適宜説明を省略する。
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、第一基板10及び第二基板20に配向膜を形成する配向膜形成工程と、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板の上に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画するシール剤描画工程と、第一基板10及び第二基板20を貼り合わせてシール剤を硬化するシール剤硬化工程と、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、第一基板10及び第二基板20の間に液晶層30を形成する液晶層形成工程と、を備え、上記配向膜形成工程として、第一基板10及び第二基板20にポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤Bを用いてポリマー層41を形成する第一工程の後、上記配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の表面に、シランカップリング剤を化学吸着させる工程を備える。上記シランカップリング剤を化学吸着させる工程を、カップリング層形成工程ともいう。以下にカップリング層形成工程について詳細に説明する。なお、本実施形態における第一工程は、好ましい態様も含めて、実施形態4における第一工程と同様である。
<カップリング層形成工程>
本実施形態におけるカップリング層形成工程では、配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の上に、上記シランカップリング剤を含むカップリング組成物を塗布し、加熱した後、洗浄により未反応のシランカップリング剤を除去することにより、カップリング層42を形成する。シランカップリング剤の加熱は70℃~140℃で1分~60分行われることが好ましく、110℃~130℃で5分~40分行われることがより好ましい。
本実施形態におけるカップリング層形成工程では、配向剤Bを用いて形成されたポリマー層41の上に、上記シランカップリング剤を含むカップリング組成物を塗布し、加熱した後、洗浄により未反応のシランカップリング剤を除去することにより、カップリング層42を形成する。シランカップリング剤の加熱は70℃~140℃で1分~60分行われることが好ましく、110℃~130℃で5分~40分行われることがより好ましい。
上記カップリング組成物は、上記シランカップリング剤以外の成分を含んでいてもよく、上記シランカップリング剤以外の成分としては、エタノール等の溶剤が挙げられ、極性の高い溶剤が好ましく用いられる。上記カップリング組成物には、一種又は二種以上の溶剤が含まれていてもよい。
上記未反応のシランカップリング剤を除去するために行われる洗浄は、溶剤を用いて行われることが好ましく、極性の高い溶剤を用いて行われることがより好ましく、水及びエタノールの少なくとも一方を含む溶剤を用いて行われることが更に好ましい。
[実施形態6]
実施形態6は、実施形態3の液晶表示装置を製造する方法である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態3と重複する内容については適宜説明を省略する。
実施形態6は、実施形態3の液晶表示装置を製造する方法である。本実施形態では本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態3と重複する内容については適宜説明を省略する。
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、第一基板10及び第二基板20に配向膜を形成する配向膜形成工程と、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板の上に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画するシール剤描画工程と、第一基板10及び第二基板20を貼り合わせてシール剤を硬化するシール剤硬化工程と、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、第一基板10及び第二基板20の間に液晶層30を形成する液晶層形成工程と、を備え、上記配向膜形成工程として、第一基板10及び第二基板20にポリアミック酸を含有する配向剤Cを用いてポリマー層43を形成した後、上記配向剤Cを用いてポリマー層43の表面にシランカップリング剤を化学吸着させる第二工程を備える。
<配向膜形成工程(第二工程)>
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、配向膜形成工程として、第一基板10及び第二基板20にポリアミック酸を含有する配向剤Cを用いてポリマー層43を形成した後、上記配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の表面にシランカップリング剤を化学吸着させる第二工程を備える。上記第二工程では、配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の上に、上記シランカップリング剤を含むカップリング組成物を塗布し、加熱した後、洗浄により未反応のシランカップリング剤を除去することにより、カップリング層42を形成する。シランカップリング剤の加熱は70℃~140℃で1分~60分行われることが好ましく、110℃~130℃で5分~40分行われることがより好ましい。
本実施形態の液晶表示装置の製造方法は、配向膜形成工程として、第一基板10及び第二基板20にポリアミック酸を含有する配向剤Cを用いてポリマー層43を形成した後、上記配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の表面にシランカップリング剤を化学吸着させる第二工程を備える。上記第二工程では、配向剤Cを用いて形成されたポリマー層43の上に、上記シランカップリング剤を含むカップリング組成物を塗布し、加熱した後、洗浄により未反応のシランカップリング剤を除去することにより、カップリング層42を形成する。シランカップリング剤の加熱は70℃~140℃で1分~60分行われることが好ましく、110℃~130℃で5分~40分行われることがより好ましい。
上記配向剤Cは、二種以上のポリアミック酸が含まれていてもよく、光反応性官能基を有するポリアミック酸及び光反応性官能基を有さないポリアミック酸を含んでいてもよい。このような態様とすることにより、VHRの低下やrDCの増加を抑制することができる。
また、配向剤Cは、ポリシロキサンを含有していることも好ましく、すなわち、上記配向剤Aを配向剤Cとして用いることも好ましい。このような態様とすることにより、液晶層30と配向膜40cとの界面付近や、配向膜40cとシール50との界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させることができる。その結果、輝点の発生をより抑制することができる。
[その他の実施形態]
以上の実施形態では、第一基板10及び第二基板20に設けられる配向膜の種類を同一のものとして説明したが、第一基板10及び第二基板20に設けられる配向膜の種類は異なっていてもよい。例えば、第一基板10及び第二基板20の一方に配向膜40aが、第一基板10及び第二基板20の他方に配向膜40bが設けられた液晶表示装置であってもよく、第一基板10及び第二基板20の一方に配向膜40aが、第一基板10及び第二基板20の他方に配向膜40cが設けられた液晶表示装置であってもよく、第一基板10及び第二基板20の一方に配向膜40bが、第一基板10及び第二基板20の他方に配向膜40cが設けられた液晶表示装置であってもよい。
以上の実施形態では、第一基板10及び第二基板20に設けられる配向膜の種類を同一のものとして説明したが、第一基板10及び第二基板20に設けられる配向膜の種類は異なっていてもよい。例えば、第一基板10及び第二基板20の一方に配向膜40aが、第一基板10及び第二基板20の他方に配向膜40bが設けられた液晶表示装置であってもよく、第一基板10及び第二基板20の一方に配向膜40aが、第一基板10及び第二基板20の他方に配向膜40cが設けられた液晶表示装置であってもよく、第一基板10及び第二基板20の一方に配向膜40bが、第一基板10及び第二基板20の他方に配向膜40cが設けられた液晶表示装置であってもよい。
以下に、実施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1-1、1-2及び比較例1]
<実施例1-1の液晶表示装置の作製>
紫外線照射により光配向処理を行うVATNモード(UV2A(Ultra-violet induced multi-domain Vertical Alignment)モード)の実施例1-1の液晶表示装置を以下の方法により作製した。
まず、ITO電極を各々有する一対の基板を用意した。次に、下記化学式(PS2-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサン及び下記化学式(PA2-1)に示すシンナメート基を有さないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含有し、上記第一配向剤に相当する配向剤(シンナメート基を有するポリシロキサン:シンナメート基を有さないポリアミック酸=1:9(重量比))を、各基板上に塗布し、90℃、5分の仮焼成を行った後、230℃、40分の本焼成を行い、ポリマー層を形成した。このポリマー層は、二層構造(液晶層側の上層:シンナメート基を有するポリシロキサンを主に含む層、基板側の下層:シンナメート基を有さないポリアミック酸を主に含む層)であった。
<実施例1-1の液晶表示装置の作製>
紫外線照射により光配向処理を行うVATNモード(UV2A(Ultra-violet induced multi-domain Vertical Alignment)モード)の実施例1-1の液晶表示装置を以下の方法により作製した。
まず、ITO電極を各々有する一対の基板を用意した。次に、下記化学式(PS2-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサン及び下記化学式(PA2-1)に示すシンナメート基を有さないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含有し、上記第一配向剤に相当する配向剤(シンナメート基を有するポリシロキサン:シンナメート基を有さないポリアミック酸=1:9(重量比))を、各基板上に塗布し、90℃、5分の仮焼成を行った後、230℃、40分の本焼成を行い、ポリマー層を形成した。このポリマー層は、二層構造(液晶層側の上層:シンナメート基を有するポリシロキサンを主に含む層、基板側の下層:シンナメート基を有さないポリアミック酸を主に含む層)であった。
続いて各基板上のポリマー層の表面に、330nmをセンターとする直線偏光紫外光を20mJ/cm2照射することで配向処理を施し、上記第一配光膜に相当する配向膜を得た。
次に、一方の基板に、ディスペンサを使用して紫外線硬化性シール剤(エポキシ基含有化合物含む)を描画した。また、もう一方の基板上の所定の位置に、下記化学式(L3-1)で表される液晶化合物を材料全体に対して10重量%含むネガ型液晶材料(液晶相温度:-30℃~90℃)を滴下した。
続いて、真空下にて両基板を貼り合わせ、シール剤を紫外光にて硬化してシールを形成した。更に、得られた液晶セルを130℃で40分間加熱し、液晶を等方相にする再配向処理を行い、液晶層を形成し、その後室温まで冷却して実施例1-1のVATNモード(UV2Aモード)液晶表示装置を作製した。
<実施例1-2の液晶表示装置の作製>
上記配向剤の配合比率を、シンナメート基を有するポリシロキサン:シンナメート基を有さないポリアミック酸=2:8(重量比)としたこと以外は、実施例1-1と同様の方法を用いて、実施例1-2のVATNモード(UV2Aモード)液晶表示装置を作製した。
上記配向剤の配合比率を、シンナメート基を有するポリシロキサン:シンナメート基を有さないポリアミック酸=2:8(重量比)としたこと以外は、実施例1-1と同様の方法を用いて、実施例1-2のVATNモード(UV2Aモード)液晶表示装置を作製した。
<比較例1の液晶表示装置の作製>
上記化学式(PS2-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサンの代わりに、下記化学式(PA2-2)に示す、側鎖にシンナメート基を有するポリアミック酸(イミド化率=0%)を使用したこと以外は、実施例1-1と同様の方法を用いて、比較例1のVATNモード(UV2Aモード)液晶表示装置を作製した。
上記化学式(PS2-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサンの代わりに、下記化学式(PA2-2)に示す、側鎖にシンナメート基を有するポリアミック酸(イミド化率=0%)を使用したこと以外は、実施例1-1と同様の方法を用いて、比較例1のVATNモード(UV2Aモード)液晶表示装置を作製した。
<バックライト上の高温及び低温サイクル試験>
上記実施例1-1~1-2及び比較例1で作製した液晶表示装置の耐熱性を以下のサイクル試験により評価した。実施例1-1~1-2及び比較例1の液晶表示装置をそれぞれ、バックライト上に配置し、80℃で5時間加熱した後、-30℃で5時間冷却するという工程を繰り返し実施し、高温及び低温サイクル試験を1000時間繰り返し行った。
上記実施例1-1~1-2及び比較例1で作製した液晶表示装置の耐熱性を以下のサイクル試験により評価した。実施例1-1~1-2及び比較例1の液晶表示装置をそれぞれ、バックライト上に配置し、80℃で5時間加熱した後、-30℃で5時間冷却するという工程を繰り返し実施し、高温及び低温サイクル試験を1000時間繰り返し行った。
高温及び低温サイクル試験を1000時間繰り返し行った後、液晶表示装置のシール際での輝点の発生の有無を、目視により観察した。更に、高温及び低温サイクル試験の前後において、VHR及びrDCの測定を行った。結果を下記表1に示した。なお、VHRは東陽テクニカ社製6254型VHR測定システムを用いて、1V、70℃の条件で測定した。また、フリッカ消去法により、DCオフセット電圧2V(AC電圧3V(60Hz))を2時間印加後、rDCを測定した。また、輝点発生の有無の評価は、実施例1-1~1-2及び比較例1の液晶表示装置をそれぞれ5つ用意し、輝点が発生した液晶表示装置の数を求めることにより評価した。
ポリシロキサンを含む配向剤を用いた実施例1-1及び1-2の液晶表示装置は、ポリシロキサンを用いなかった比較例1の液晶表示装置に比べて、1000時間のサイクル試験後のVHRは高く、rDCは小さい値となった。また、比較例1では、5つの液晶表示装置のうち、2つの液晶表示装置においてシール際で輝点が発生したが、実施例1-1及び1-2ではいずれの液晶表示装置においても輝点が発生しなかった。
この理由は以下のように考えられる。実施例1-1及び1-2の液晶表示装置では、配向膜を二層構造とし、ポリシロキサンを配向膜の液晶層側の界面付近に分布させることにより、液晶層と配向膜との界面付近や、配向膜とシールとの界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させ、輝点の発生を抑制することができたと考えられる。一方、比較例1の液晶表示装置では、配向膜と液晶層との界面付近等に残存するカルボキシル基が多く、シール中の未硬化エポキシ樹脂のジアルコール化が促進され、ジアルコールが液晶層へ溶出し、アルコキシ基を有する液晶化合物との会合体形成による析出が起こり易くなったと考えられる。
実施例1-1及び1-2の液晶表示装置はいずれも、シール際での巨大析出物発生は無く、輝点は観察されなかったものの、実施例1-1及び1-2を比較すると、シンナメート基を有するポリシロキサン比率が高い実施例1-2の液晶表示装置の方が、1000時間のサイクル試験後のVHRは高く、rDCは小さい値となった。このことから、ポリアミック酸の比率が高いほどカルボキシル基の量が多くなり、未硬化エポキシ基のジアルコール化と、液晶層への溶出が促進され易くなる可能性があることが示唆された。
[実施例2-1及び2-2]
<実施例2-1及び2-2の液晶表示装置の作製>
以下の工程を追加で行ったこと以外は、実施例1-1及び1-2と同様の方法を用いて、VATNモード(UV2Aモード)の実施例2-1及び2-2の液晶表示装置を作製した。
<実施例2-1及び2-2の液晶表示装置の作製>
以下の工程を追加で行ったこと以外は、実施例1-1及び1-2と同様の方法を用いて、VATNモード(UV2Aモード)の実施例2-1及び2-2の液晶表示装置を作製した。
実施例2-1及び2-2では、実施例1-1及び1-2における配向処理の後に、以下の工程を行った。すなわち、配向処理したポリマー層上に、下記化学式(SC5)に示すシランカップリング剤及びエタノールを含むシランカップリング組成物を塗布し、120℃にて20分間加熱した後、水で洗浄し、未反応シランカップリング剤を除去した。これにより、ポリマー層上にカップリング層を有し、上記第一配向膜又は第二配向膜に相当する配向膜を形成した。
<バックライト上の高温及び低温サイクル試験>
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例2-1及び実施例2-2の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表2に示した。
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例2-1及び実施例2-2の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表2に示した。
実施例2-1及び2-2の液晶表示装置では、1000時間サイクル試験後のVHRを更に高いレベルに、またrDCを低いレベルに維持することができた。これは、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面を、更にシランカップリング剤を用いて処理することにより、ポリマー層上に残存していたカルボキシル基の数を減少させることができ、シール中に存在する未硬化のエポキシ樹脂のジアルコール化を更に効果的に抑制できたためと考えられる。
[実施例3]
<実施例3の液晶表示装置の作製>
配向剤を、上記化学式(PA2-2)に示すシンナメート基を有するポリアミック酸及び下記化学式(PA1-1)に示すシンナメート基を有さないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含む配向剤(シンナメート基を有するポリアミック酸:シンナメート基を有さないポリアミック酸=2:8(重量比))に変更したこと以外は、実施例2-2と同様の方法を用いて、VATNモード(UV2Aモード)の実施例3の液晶表示装置を作製した。すなわち、本実施例では、ポリマー層の表面にカップリング層を有し、上記第二配向膜に相当する配向膜を形成した。
<実施例3の液晶表示装置の作製>
配向剤を、上記化学式(PA2-2)に示すシンナメート基を有するポリアミック酸及び下記化学式(PA1-1)に示すシンナメート基を有さないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含む配向剤(シンナメート基を有するポリアミック酸:シンナメート基を有さないポリアミック酸=2:8(重量比))に変更したこと以外は、実施例2-2と同様の方法を用いて、VATNモード(UV2Aモード)の実施例3の液晶表示装置を作製した。すなわち、本実施例では、ポリマー層の表面にカップリング層を有し、上記第二配向膜に相当する配向膜を形成した。
<バックライト上の高温及び低温サイクル試験>
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例3の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表3に示した。
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例3の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表3に示した。
実施例3の液晶表示装置では、1000時間サイクル試験後、シール際の輝点の発生はなくなり、かつ、高いVHR及び低いrDCを達成することができた。これは、ポリアミック酸を含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面をシランカップリング剤により処理し、カップリング層を形成することで、ポリマー層上に残存していたカルボキシル基の数を減少させることができ、シール中に存在する未硬化のエポキシ樹脂のジアルコール化を更に効果的に抑制できたためと考えられる。
[実施例4及び比較例2]
(実施例4の液晶表示装置の作製)
FFSモードの実施例4の液晶表示装置を以下の方法により作製した。
まず、TFT基板と、電極を有さない対向基板を用意した。次に、下記化学式(PA1-2)に示す主鎖にシクロブタン環を有するポリアミック酸(イミド化率=0%)、及び、上記化学式(PA1-1)に示すシクロブタン環を含まないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含む配向剤(シクロブタン環を有するポリアミック酸:シクロブタン環を含まないポリアミック酸=2:8(重量比))を両基板上に塗布し、90℃、5分の仮焼成を行った後、230℃、40分の本焼成を行い、ポリマー層を形成した。上記ポリマー層は、二層構造であった。上記二層構造において、液晶層側の上層は、シクロブタン環を有するポリアミック酸を主に含む層であり、基板側の下層は、シクロブタン環を含まないポリアミック酸を主に含む層であった。
(実施例4の液晶表示装置の作製)
FFSモードの実施例4の液晶表示装置を以下の方法により作製した。
まず、TFT基板と、電極を有さない対向基板を用意した。次に、下記化学式(PA1-2)に示す主鎖にシクロブタン環を有するポリアミック酸(イミド化率=0%)、及び、上記化学式(PA1-1)に示すシクロブタン環を含まないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含む配向剤(シクロブタン環を有するポリアミック酸:シクロブタン環を含まないポリアミック酸=2:8(重量比))を両基板上に塗布し、90℃、5分の仮焼成を行った後、230℃、40分の本焼成を行い、ポリマー層を形成した。上記ポリマー層は、二層構造であった。上記二層構造において、液晶層側の上層は、シクロブタン環を有するポリアミック酸を主に含む層であり、基板側の下層は、シクロブタン環を含まないポリアミック酸を主に含む層であった。
続いて各基板上のポリマー層の表面に、300nm以下の直線偏光紫外光を1J/cm2照射することで配向処理を施した。すなわち、深紫外光照射を行うことで、光配向性官能基であるシクロブタン環を分解し、配向処理を施した。
次に、配向処理した各ポリマー層上に、下記化学式(SC4)に示すシランカップリング剤及びエタノールを含むシランカップリング組成物を塗布し、120℃にて20分間加熱した後、水で洗浄し、未反応シランカップリング剤を除去した。これにより、ポリマー層上にカップリング層を有し、上記第二配向膜に相当する配向膜を形成した。
次に、一方の基板に、ディスペンサを使用して紫外線硬化性シール剤(エポキシ基含有化合物含む)を描画した。また、もう一方の基板上の所定の位置に、下記化学式(L4-1)で表される液晶化合物を材料全体に対して10重量%含むネガ型液晶材料(液晶相温度:-20℃~80℃)を滴下した。
続いて、真空下にて両基板を貼り合わせ、シール剤を紫外光にて硬化さてシールを形成した。更に、得られた液晶セルを130℃で40分間加熱し、液晶を等方相にする再配向処理を行い、液晶層を形成し、その後室温まで冷却して実施例4のFFSモード液晶表示装置を作製した。
<比較例2の液晶表示装置の作製>
上記化学式(SC4)に示すシランカップリング剤を用いた表面処理を行わなかったこと以外は、実施例4と同様の方法を用いて、比較例2の液晶表示装置を作製した。
上記化学式(SC4)に示すシランカップリング剤を用いた表面処理を行わなかったこと以外は、実施例4と同様の方法を用いて、比較例2の液晶表示装置を作製した。
<バックライト上の高温及び低温サイクル試験>
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例4及び比較例2の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表4に示した。
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例4及び比較例2の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表4に示した。
表4に示したように、実施例4の液晶表示装置は、1000時間サイクル試験後においてもシール際の輝点の発生はなく、かつ、高いVHR及び低いrDCを達成することができた。これは、ポリマー層の表面をシランカップリング剤により処理することで、配向膜上に残存していたカルボキシル基の数を減少させることができ、シール中に存在する未硬化のエポキシ樹脂のジアルコール化を更に効果的に抑制できたためと考えられる。FFSモードの液晶表示装置においても、VATNモード(UV2Aモード)のセルと同様の効果を確認することができた。
[実施例5及び比較例3]
<実施例5の液晶表示装置の作製>
FFSモードの実施例5の液晶表示装置を以下の方法により作製した。
まず、TFT基板と、電極を有さない対向基板を用意した。次に、下記化学式(PS1-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサン、及び、上記化学式(PA1-1)に示すシンナメート基を有さないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含む配向剤(シンナメート基を有するポリシロキサン:シンナメート基を有さないポリアミック酸=2:8(重量比))を両基板上に塗布し、90℃、5分の仮焼成を行い、続いて230℃、40分の本焼成を行い、ポリマー層を形成した。上記配向剤を用いて形成されたポリマー層は、二層構造(液晶層側の上層:シンナメート基を有するポリシロキサンを主に含む層、基板側の下層:シンナメート基を有さないポリアミック酸を主に含む層)であった。
<実施例5の液晶表示装置の作製>
FFSモードの実施例5の液晶表示装置を以下の方法により作製した。
まず、TFT基板と、電極を有さない対向基板を用意した。次に、下記化学式(PS1-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサン、及び、上記化学式(PA1-1)に示すシンナメート基を有さないポリアミック酸(イミド化率=0%)を含む配向剤(シンナメート基を有するポリシロキサン:シンナメート基を有さないポリアミック酸=2:8(重量比))を両基板上に塗布し、90℃、5分の仮焼成を行い、続いて230℃、40分の本焼成を行い、ポリマー層を形成した。上記配向剤を用いて形成されたポリマー層は、二層構造(液晶層側の上層:シンナメート基を有するポリシロキサンを主に含む層、基板側の下層:シンナメート基を有さないポリアミック酸を主に含む層)であった。
続いて各基板上のポリマー層の表面に、330nmをセンターとする直線偏光紫外光を20mJ/cm2照射することで配向処理を施し、配向膜を得た。
次に、一方の基板に、ディスペンサを使用して紫外線硬化性シール剤(エポキシ基含有化合物含む)を描画した。また、もう一方の基板上の所定の位置に、上記化学式(L3-1)で表される液晶化合物を材料全体に対して10重量%含むネガ型液晶材料(液晶相温度:-30℃~90℃)を滴下した。
続いて、真空下にて両基板を貼り合わせ、シール剤を紫外光にて硬化さてシールを形成した。更に、得られた液晶セルを130℃で40分間加熱し、液晶を等方相にする再配向処理を行い、その後室温まで冷却して実施例5のFFSモード液晶表示装置を作製した。すなわち、本実施例では、上記第一配向膜に相当する配向膜を形成した。
<比較例3の液晶表示装置の作製>
上記化学式(PS1-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサンに替えて、下記化学式(PA2-3)に示す側鎖にシンナメート基を有するポリアミック酸(イミド化率=0%)を用いたこと以外は、実施例5と同様の方法を用いて、比較例3のFFSモード液晶表示装置を作製した。
上記化学式(PS1-1)に示すシンナメート基を有するポリシロキサンに替えて、下記化学式(PA2-3)に示す側鎖にシンナメート基を有するポリアミック酸(イミド化率=0%)を用いたこと以外は、実施例5と同様の方法を用いて、比較例3のFFSモード液晶表示装置を作製した。
<バックライト上の高温及び低温サイクル試験>
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例5及び比較例3の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表5に示した。
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例5及び比較例3の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表5に示した。
表5に示したように、1000時間サイクル試験の結果、実施例5の液晶表示装置は、シール際の輝点の発生はなく、かつ、高いVHR及び低いrDCを達成することができた。一方、比較例3では、5つの液晶表示装置全てにおいて2~5個の輝点が発生し、かつ、VHRは低下し、rDCは上昇した。これは、実施例5の液晶表示装置では、配向膜と液晶層との界面等に、カルボキシル基を含まないポリシロキサンが設けられたため、配向膜上に残存していたカルボキシル基の数を比較例3に比べて減少させることができ、シール中に存在する未硬化のエポキシ樹脂のジアルコール化を更に効果的に抑制できたためと考えられる。
[実施例6]
<実施例6の液晶表示装置の作製>
以下の工程を追加で行ったこと以外は、実施例5と同様の方法を用いて、FFSモードの実施例6の液晶表示装置を作製した。
<実施例6の液晶表示装置の作製>
以下の工程を追加で行ったこと以外は、実施例5と同様の方法を用いて、FFSモードの実施例6の液晶表示装置を作製した。
実施例6では、実施例5における配向処理の後に、以下の工程を行った。すなわち、上記配向剤を用いて形成したポリマー層上に、それぞれ、上記化学式(SC4)に示すシランカップリング剤及びエタノールを含むシランカップリング組成物を塗布し、120℃にて20分間加熱した後、水で洗浄し、未反応シランカップリング剤を除去した。これにより、ポリマー層上にカップリング層を有し、上記第一配向膜又は第二配向膜に相当する配向膜を形成した。
<バックライト上の高温及び低温サイクル試験>
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例6の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表6に示した。
実施例1-1等と同様の方法を用いて、実施例6の液晶表示装置について、バックライト上の高温及び低温サイクル試験を行った。結果を下記表6に示した。
実施例6の液晶表示装置では、1000時間サイクル試験後であっても、シール際の輝点の発生はなくなり、かつ、高いVHR及び低いrDCを達成することができた。これは、配向膜の表面をシランカップリング剤により処理することで、配向膜上に残存していたカルボキシル基の数を減少させることができ、シール中に存在する未硬化のエポキシ樹脂のジアルコール化を更に効果的に抑制できたためと考えられる。
[付記]
本発明の一態様は、第一基板10と、第一基板10に対向する第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に設けられた液晶層30と、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板の液晶層30側に設けられた配向膜40と、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するシール50とを備え、液晶層30は、液晶材料を含み、液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示し、シール50は、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物であり、配向膜40は、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いて形成されたポリマー層41を含む第一配向膜40a、40bと、ポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いて形成されたポリマー層43の表面にシランカップリング剤が化学吸着した第二配向膜40cとの少なくとも一方を備える液晶表示装置であってもよい。
本発明の一態様は、第一基板10と、第一基板10に対向する第二基板20と、第一基板10及び第二基板20の間に設けられた液晶層30と、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板の液晶層30側に設けられた配向膜40と、第一基板10及び第二基板20を互いに接着するシール50とを備え、液晶層30は、液晶材料を含み、液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示し、シール50は、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物であり、配向膜40は、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いて形成されたポリマー層41を含む第一配向膜40a、40bと、ポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いて形成されたポリマー層43の表面にシランカップリング剤が化学吸着した第二配向膜40cとの少なくとも一方を備える液晶表示装置であってもよい。
このような態様とすることにより、液晶層30及び配向膜40の界面付近や、配向膜40とシール50との界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させ、輝点の発生を抑制することができる。
上記液晶化合物は、下記化学式(L)で表される化合物であってもよい。この態様によれば、温度変化のより大きな環境下においても、液晶表示装置の表示特性を良好なものとすることができる。
上記液晶化合物は、下記化学式(L1)~(L5)のいずれかで表される化合物であってもよい。この態様によれば、温度変化の更に大きな環境下においても、液晶表示装置の表示特性を良好なものとすることができる。
上記液晶材料は、-30℃以上、90℃以下で液晶相を示してもよい。この態様によれば、広い温度範囲で液晶相を示す必要がある車載用途やデジタルサイネージ用途に好適に用いることができる。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC1)で表される化合物であってもよい。シランカップリング剤を用いることにより、液晶化合物の配向方位やチルト角が変化する可能性があるが、シランカップリング剤を上記の態様とすることにより、この変化を無くすか、又は、小さく抑えることが可能となる。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC2)又は(SC3)で表される化合物であってもよい。シランカップリング剤を用いることにより、液晶化合物の配向方位やチルト角が変化する可能性があるが、シランカップリング剤を上記の態様とすることにより、この変化を無くすか、又は、より小さく抑えることが可能となる。
上記ポリシロキサンは、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を含んでもよい。この態様によれば、ポリシロキサンの液晶層30への溶出を抑制し、輝点の発生をより抑えることができる。
第一配向膜40a、40b及び第二配向膜40cは、各々、互いに異なるポリマーを含む複数のポリマー層を有してもよい。この態様によれば、輝点の発生をより抑制することができる。
配向膜40は、第一配向膜40a、40bを備えてもよい。この態様によれば、ポリシロキサンを配向膜40の液晶層30側へ設けることができ、輝点の発生を抑制することができる。
第一配向膜40bは、上記第一配向剤を用いて形成されたポリマー層41の表面に化学吸着したシランカップリング剤を含んでもよい。この態様によれば、輝点の発生を更に抑制することができる。
配向膜40は、第二配向膜40cを備えてもよい。カップリング層42を配向膜40の液晶層30側へ設けることができ、輝点の発生を抑制することができる。
上記第二配向剤は、ポリシロキサンを更に含有してもよい。この態様によれば、輝点の発生を更に抑制することができる。
本発明の別の一態様は、第一基板10及び第二基板20の少なくとも一方の基板に配向膜40を形成する配向膜形成工程と、上記少なくとも一方の基板の上に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画するシール剤描画工程と、第一基板10及び第二基板20を貼り合わせて上記シール剤を硬化するシール剤硬化工程と、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、第一基板10及び第二基板20の間に液晶層30を形成する液晶層形成工程と、を備え、上記配向膜形成工程として、上記少なくとも一方の基板にポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いてポリマー層を形成する第一工程と、上記少なくとも一方の基板にポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いてポリマー層を形成した後、上記ポリマー層の表面にシランカップリング剤を化学吸着させる第二工程との少なくとも一方を備える液晶表示装置の製造方法であってもよい。
このような態様とすることにより、液晶層30及び配向膜40の界面付近や、配向膜40とシール50との界面付近に存在するカルボキシル基を大幅に減少させ、輝点の発生を抑制することができる。
上記液晶表示装置の製造方法は、上記配向膜形成工程として、上記第二工程を備えず、上記第一工程を備えてもよい。
上記液晶表示装置の製造方法は、上記配向膜形成工程として、上記第一工程の後、上記第一配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面に、シランカップリング剤を化学吸着させる工程を更に備えてもよい。この態様によれば、輝点の発生をより抑制することができる。
上記液晶表示装置の製造方法は、上記配向膜形成工程として、上記第一工程を備えず、上記第二工程を備えてもよい。
上記第二配向剤は、ポリシロキサンを更に含有してもよい。この態様によれば、輝点の発生をより抑制することができる。
上記液晶化合物は、下記化学式(L)で表される化合物であってもよい。この態様によれば、温度変化のより大きな環境下においても、液晶表示装置の表示特性を良好なものとすることができる。
上記液晶化合物は、下記化学式(L1)~(L5)のいずれかで表される化合物であってもよい。この態様によれば、温度変化の更に大きな環境下においても、液晶表示装置の表示特性を良好なものとすることができる。
上記液晶材料は、-30℃以上、90℃以下で液晶相を示してもよい。この態様によれば、広い温度範囲で液晶相を示す必要がある車載用途やデジタルサイネージ用途に好適に用いることができる。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC1)で表される化合物であってもよい。シランカップリング剤を用いることにより、液晶化合物の配向方位やチルト角が変化する可能性があるが、シランカップリング剤を上記の態様とすることにより、この変化を無くすか、又は、小さく抑えることが可能となる。
上記シランカップリング剤は、下記化学式(SC2)又は(SC3)で表される化合物であってもよい。シランカップリング剤を用いることにより、液晶化合物の配向方位やチルト角が変化する可能性があるが、シランカップリング剤を上記の態様とすることにより、この変化を無くすか、又は、より小さく抑えることが可能となる。
上記ポリシロキサンは、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を含んでもよい。この態様によれば、ポリシロキサンの液晶層30への溶出を抑制し、輝点の発生をより抑えることができる。
上記配向膜40は、互いに異なるポリマーを含む複数のポリマー層を有してもよい。この態様によれば、輝点の発生をより抑制することができる。
1A、1B、1C:液晶表示装置
10:第一基板
11:透明基板
20:第二基板
30:液晶層
31:アルコキシ基を有する液晶化合物
32:水素結合
40、40a、40b、40c:配向膜
41:ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層
41a:ポリアミック酸から形成された層
41b:ポリシロキサンから形成された層
42:カップリング層
43:ポリアミック酸を含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層
50:シール
51:シールに含まれるエポキシ樹脂
52:ジアルコール化されたエポキシ樹脂
60、160:電極
70、170:レジスト膜
111:透明基板
120:単分子膜
E:シランカップリング剤の末端
10:第一基板
11:透明基板
20:第二基板
30:液晶層
31:アルコキシ基を有する液晶化合物
32:水素結合
40、40a、40b、40c:配向膜
41:ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層
41a:ポリアミック酸から形成された層
41b:ポリシロキサンから形成された層
42:カップリング層
43:ポリアミック酸を含有する配向剤を用いて形成されたポリマー層
50:シール
51:シールに含まれるエポキシ樹脂
52:ジアルコール化されたエポキシ樹脂
60、160:電極
70、170:レジスト膜
111:透明基板
120:単分子膜
E:シランカップリング剤の末端
Claims (17)
- 第一基板と、
前記第一基板に対向する第二基板と、
前記第一基板及び前記第二基板の間に設けられた液晶層と、
前記第一基板及び前記第二基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層側に設けられた配向膜と、
前記第一基板及び前記第二基板を互いに接着するシールとを備え、
前記液晶層は、液晶材料を含み、
前記液晶材料は、アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示し、
前記シールは、エポキシ樹脂を含むシール剤の硬化物であり、
前記配向膜は、ポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いて形成されたポリマー層を含む第一配向膜と、ポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面にシランカップリング剤が化学吸着した第二配向膜との少なくとも一方を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶材料は、-30℃以上、90℃以下で液晶相を示すことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記ポリシロキサンは、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種の官能基を含む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。
- 前記第一配向膜及び前記第二配向膜は、各々、互いに異なるポリマーを含む複数のポリマー層を有す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。
- 前記配向膜は、前記第一配向膜を備え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。
- 前記第一配向膜は、前記第一配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面に化学吸着したシランカップリング剤を含むことを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記配向膜は、前記第二配向膜を備え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。
- 前記第二配向剤は、ポリシロキサンを更に含有することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。
- 第一基板及び第二基板の少なくとも一方の基板に配向膜を形成する配向膜形成工程と、
前記少なくとも一方の基板に、エポキシ樹脂を含むシール剤を描画するシール剤描画工程と、
前記第一基板及び前記第二基板を貼り合わせて前記シール剤を硬化するシール剤硬化工程と、
アルコキシ基を有する液晶化合物を含み、かつ、-10℃以上、80℃以下で液晶相を示す液晶材料を用いて、前記第一基板及び前記第二基板の間に液晶層を形成する液晶層形成工程と、
を備え、
前記配向膜形成工程として、前記少なくとも一方の基板にポリアミック酸及びポリシロキサンを含有する第一配向剤を用いてポリマー層を形成する第一工程と、前記少なくとも一方の基板にポリアミック酸を含有する第二配向剤を用いてポリマー層を形成した後、前記ポリマー層の表面にシランカップリング剤を化学吸着させる第二工程との少なくとも一方を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記配向膜形成工程として、前記第二工程を備えず、前記第一工程を備えることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記配向膜形成工程として、前記第一工程の後、前記第一配向剤を用いて形成されたポリマー層の表面に、シランカップリング剤を化学吸着させる工程を更に備えることを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記配向膜形成工程として、前記第一工程を備えず、前記第二工程を備えることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第二配向剤は、ポリシロキサンを更に含有する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。
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|---|---|---|---|---|
| WO2024203920A1 (ja) * | 2023-03-27 | 2024-10-03 | Agc株式会社 | 化合物、表面処理剤、物品、及び、物品の製造方法 |
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| WO2024203920A1 (ja) * | 2023-03-27 | 2024-10-03 | Agc株式会社 | 化合物、表面処理剤、物品、及び、物品の製造方法 |
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