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JP2003307720A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2003307720A
JP2003307720A JP2002113972A JP2002113972A JP2003307720A JP 2003307720 A JP2003307720 A JP 2003307720A JP 2002113972 A JP2002113972 A JP 2002113972A JP 2002113972 A JP2002113972 A JP 2002113972A JP 2003307720 A JP2003307720 A JP 2003307720A
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display device
monomer
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洋平 仲西
Masakazu Shibazaki
正和 柴崎
Kazutaka Hanaoka
一孝 花岡
Yuichi Inoue
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Kazuaki Tarumi
和明 樽見
Matthias Bremer
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グリーンフィールド サイモン
Richard Harding
ハーディング リチャード
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Fujitsu Ltd
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Merck Patent GmbH
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼付を低減した液晶表示装置、特にＭＶＡモ
ード液晶表示装置を提供すること。 【解決手段】 重合可能なモノマーを含有している液晶
組成物を２枚の基板間に注入し、基板の相対する透明電
極間に電圧を印加しながらモノマーを重合する工程を経
て製造される液晶表示装置であって、重合可能なモノマ
ーが、１つ以上の環構造あるいは縮環構造と、該環構造
あるいは縮環構造と直接結合する２つの官能基とを有す
るようにする。好ましくは、モノマーは一般式Ｐ1−Ａ1
−（Ｚ1−Ａ2）n−Ｐ2で表される（この式中、Ｐ1及び
Ｐ2はそれぞれ独立に、アクリレート、メタクリレー
ト、ビニル、ビニロキシ又はエポキシ基、Ａ1及びＡ2は
それぞれ独立に、１，４−フェニレン又はナフタレン−
２，６−ジイル基を表し、Ｚ1は−ＣＯＯ−もしくは−
ＯＣＯ−基又は単結合で、ｎは０、１又は２である）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光又は熱により重
合するモノマーやオリゴマーなどを含有する液晶材料を
基板間に封止し、液晶層に印加する電圧を調整しながら
重合性成分を重合して液晶の配向方向を決定する液晶表
示装置及び液晶材料に関する。前記電圧は０ボルトを含
み、以下電圧調整とは０ボルトを含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】アクティブマトリックスタイプの液晶表
示装置は、以前はＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉ
ｃ）モードが主流であった。ＴＮモードの場合、視角特
性が狭いのが難点であった。そこで現在、広視野角液晶
パネルには、ＭＶＡ（ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ ｖｅｒ
ｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードとＩＰＳ（Ｉ
ｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードと呼ばれ
る技術が採用されている。
【０００３】ＩＰＳモードでは、表示面方向に平行な水
平面内に互いに対向する１組の平たい櫛形電極を設け、
対向する電極間の液晶分子を水平面内でスイッチングす
る。平たい形状の櫛形電極は液晶表示装置の開口率を著
しく低下させるので、ＩＰＳモード液晶表示装置では強
力なバックライトが必要である。
【０００４】ＭＶＡモードでは、液晶を基板に垂直に配
向させ、透明電極（ＩＴＯ膜）に設けられたスリットと
対向基板に設けられた突起によって液晶分子の配向を規
定する。ＭＶＡモード液晶表示装置におけるスリットや
突起による実質開口率の低下は櫛形電極を用いるＩＰＳ
モード液晶表示装置におけるほどではないにしても、Ｔ
Ｎモード液晶表示装置に比べると、ＭＶＡモード液晶表
示装置の光透過率は低い。そのため、ＭＶＡモード液晶
表示装置は、低消費電力が要求されるノートパソコンに
は採用することができていない。
【０００５】最近のＭＶＡモード液晶表示装置では、広
視野角化のため、電圧印加時に液晶分子が４方向に倒れ
るよう、土手（突起）とＩＴＯスリットを複雑に配置し
ているため、光透過率が更に低くなっている。これらの
配置を単純化し、土手間隔あるいはＩＴＯスリット間隙
を広げれば、光透過率を高くすることができる。しか
し、土手あるいはＩＴＯスリットの間隙が非常に広い
と、液晶分子の傾斜の伝播に時間がかかるようになり、
表示のため装置に電圧を印加したときの装置の応答が非
常に遅くなる。
【０００６】この応答の遅れの問題の解決のために、Ｍ
ＶＡモード液晶表示装置の製造において、重合可能なモ
ノマーを含有している液晶材料を基板間に注入し、電圧
を印加した状態でモノマーを重合して液晶分子の倒れる
方向を記憶しておくという技術が導入された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般に、液晶表示装置
には、同じ画像を長時間表示し続けると、表示画像を変
えても前の画像が残って見えてしまう焼付き現象が、多
かれ少なかれ認められる。重合可能なモノマーを含む液
晶材料を基板間に注入し、電圧を印加した状態でモノマ
ーを重合して液晶分子の倒れる方向を記憶しておくとい
う上述の技術により製造した液晶表示装置においても、
やはり焼付き現象の発生は避けて通れない問題であり、
それを確実に低減できる技術はこれまで知られていない
のが実状であった。
【０００８】そこで、本発明は、焼付きを効果的に低減
した液晶表示装置、特にＭＶＡモード液晶表示装置の提
供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明が提供する液晶表
示装置は、透明電極と液晶分子を配向させる配向制御膜
とを備えた２枚の基板を有し、これらの基板の間に液晶
組成物を含んでなる液晶表示装置であり、重合可能なモ
ノマーを含有している液晶組成物を２枚の基板の間に注
入し、これらの基板の相対する透明電極の間に電圧を印
加しながら、該モノマーを重合する工程を経て製造され
る液晶表示装置であって、上記液晶組成物中に含まれる
重合可能なモノマーが、１つ以上の環構造あるいは縮環
構造と、該環構造あるいは縮環構造と直接結合している
２つの官能基とを有することを特徴とする液晶表示装置
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、電圧印加時の応答の遅
れを基板間に封入した液晶分子の倒れる方向を記憶して
おくことにより改善した液晶表示装置における、いわゆ
る焼付き現象を、液晶分子の倒れる方向を規制するため
液晶表示装置の製造段階で使用するモノマー化合物とし
て特別なものを使用することにより大幅に低減したもの
である。
【００１１】具体的に言えば、本発明は、発明者らが液
晶表示装置の焼付きの問題を解決するため、使用する各
種モノマー化合物と液晶組成物について行った様々な検
討の結果得た、以下の知見を基にしている。液晶組成物
中に含まれるモノマーの分子量が小さいほど、焼付きは
少なくなる。液晶組成物中に含まれるモノマーが環構造
あるいは縮環構造と官能基を有し、且つ環構造と官能基
が直接結合していると、焼付きが少なくなる。環構造の
数が１のモノマーより環構造２個が縮環したモノマーを
使用する方が、環構造２個が縮環したモノマーより非縮
環式の環構造２個のモノマーを使用する方が、焼付きが
少なくなる。
【００１２】本発明において環構造あるいは縮環構造の
モノマー化合物を使用するのは、官能基を持たない通常
の液晶分子の方向とモノマーの分子方向とが揃うために
必要である。使用するモノマーにおける環の数が１のモ
ノマーより環構造２個が縮環したモノマーの方が、ま
た、環構造２個が縮環したモノマーより非縮環式の環構
造２個のモノマーの方が、通常の液晶分子を配向させる
能力が高く、また、相対的に官能基部の分子中に占める
割合が減り、分子そのものが剛直となる。一方、モノマ
ーが環構造と官能基との間にアルキレン基あるいはポリ
メチレン基などの屈曲可能な部位を含むと、高分子化
後、液晶表示装置に電圧を印加すると液晶分子とともに
高分子も変形し、焼付きの原因になる。
【００１３】本発明で使用するモノマー化合物は、好ま
しくは、下記一般式（１）で表されるものから選ばれ
る。 Ｐ1−Ａ1−（Ｚ1−Ａ2）n−Ｐ2 （１） この式中、Ｐ1及びＰ2は官能基であって、それぞれ独立
に、アクリレート、メタクリレート、ビニル、ビニロキ
シ又はエポキシ基であり、Ａ1及びＡ2は環構造であっ
て、それぞれ独立に、１，４−フェニレン又はナフタレ
ン−２，６−ジイル基を表し、Ｚ1は−ＣＯＯ−もしく
は−ＯＣＯ−基又は単結合であり、ｎは０、１又は２で
ある。
【００１４】式（１）において、Ｐ1及びＰ2は好ましく
はアクリレート基であり、Ｚ1は好ましくは単結合であ
り、ｎは好ましくは０又は１である。本発明において殊
に好ましいモノマーは、次の式で表される化合物であ
る。
【００１５】
【化５】
【００１６】上式中、Ｐ1及びＰ2は先に式（１）におい
て定義されたとおりであり、特に好ましいＰ1及びＰ2は
アクリレート基である。
【００１７】上記の化合物のうちで非常に好ましいのは
式（１ａ）及び（１ｂ）の化合物であり、式（１ａ）の
化合物が特に好ましい。
【００１８】
【実施例】次に、実施例により本発明を詳しく説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１９】以下の例における液晶表示装置では、垂直
配向膜を使用した。また、誘電率異方性が負の液晶を使
用し、そして電圧無印加時の液晶分子のダイレクタが基
板に対しておおよそ垂直方向になるようにした。偏光板
はクロスニコルに液晶表示装置の両側に貼付するのでノ
ーマリーブラックであり、偏光板の偏光軸はバスライン
に対して平行であった。パネルサイズは１５型、解像度
はＸＧＡであった。
【００２０】図１に、作製した液晶表示装置を説明する
模式平面図を示し、図２に、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図
を示す。一方のガラス基板１６に、遮光用のブラックマ
トリクス３４と色分解フィルタ（カラーフィルタ）３９
が形成され、色分解フィルタ３９の上一面にＩＴＯの共
通電極１２が形成されている。ガラス基板１６には、更
にジグザグ状に突起２０が形成され、また補助突起２
０’も形成されている。他方のガラス基板１７には、複
数本の平行なゲートバスライン３１、ゲートバスライン
３１と垂直方向に平行に形成された複数本のデータバス
ライン３２、ゲートバスライン３１とデータバスライン
３２との交点に対応してマトリクス状に形成されれた薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）３３、そしてＩＴＯの表示画
素電極１３が設けられている。ゲートバスライン３１
は、絶縁膜５１によりデータバスライン３２から切り離
され、そしてデータバスライン３２と同じ層にＴＦＴ３
３のソース・ドレイン電極が形成されている。データバ
スライン３２の層上には絶縁膜５２が形成され、更にそ
の上に画素電極１３が形成されている。画素電極１３に
は、図１の平面図で突起２０と平行に、且つ隣り合う突
起２０の中間の位置に、スリット２１が設けられてい
る。ゲートバスライン３１と平行に、且つ隣り合うゲー
トバスライン３１の中間の位置には、各画素電極１３の
電位を安定化するための補助容量用にＣｓ電極３５が設
けられている。図２に見られるように、共通電極１２と
画素電極１３とが対向するように２枚のガラス基板１
６、１７を組み合わせ、それらの間に液晶組成物（図示
せず）が保持される。共通電極１２と画素電極１３の表
面には配向制御膜が形成されているが、簡単にするた
め、図２にこれらは図示していない。同様に、ガラス基
板１６、１７のおのおのの外面側に貼付する偏光板も、
簡単にするため、図２には図示していない。
【００２１】また、以下の例では、焼付き率を以下のよ
うにして求めた。白黒チェッカーパターンを表示領域に
４８時間表示させた。その後表示領域全域に所定の中間
調（グレイ）を表示させ、白表示であった領域の輝度β
と黒表示であった領域の輝度γとの差（β−γ）を、黒
表示であった領域の輝度γで除して焼付き率を求めた。
すなわち、焼付き率αを次の式で計算した。 焼付き率α＝（（β−γ）／γ）×１００（％）
【００２２】（比較例１）環構造と官能基の間にトリメ
チレン鎖を有し、分子量が比較的大きい、下式で表され
るジアクリレート
【００２３】
【化６】
【００２４】を０．３ｗｔ％を加えた液晶組成物を、液
晶表示装置の対向基板間に注入後、１０Ｖの電圧を印加
しながら、紫外線を室温で４Ｊ／ｃｍ2照射した。この
液晶表示装置の４８時間の焼付き率は２５％であった。
【００２５】（比較例２）環構造と官能基の間にヘキサ
メチレン鎖を有する、下式で表されるジアクリレート
【００２６】
【化７】
【００２７】を０．３ｗｔ％加えた液晶組成物を、液晶
表示装置の対向基板間に注入後、１０Ｖの電圧を印加し
ながら、紫外線を室温で４Ｊ／ｃｍ2照射した。この液
晶表示装置の４８時間の焼付き率は２６％であった。
【００２８】（実施例１）環構造と官能基が直接結合し
た、下式で表されるジアクリレート
【００２９】
【化８】
【００３０】を０．３ｗｔ％加えた液晶組成物を、液晶
表示装置の対向基板間に注入後、１０Ｖの電圧を印加し
ながら、紫外線を室温で４Ｊ／ｃｍ2照射した。この液
晶表示装置の４８時間の焼付き率は６％であった。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
焼付き率を大幅に低減した液晶表示装置の提供か可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】比較例と実施例で作製した液晶表示装置を説明
する模式平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１２…共通電極 １３…画素電極 １６、１７…ガラス基板 ２０…突起 ２１…画素電極のスリット ３１…ゲートバスライン ３２…データバスライン ３３…ＴＦＴ ３４…ブラックマトリクス ３５…Ｃｓ電極
フロントページの続き (71)出願人 591032596 メルク パテント ゲゼルシャフト ミッ ト ベシュレンクテル ハフトング Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌ ｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅ ｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． 250, Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄ ｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅ ｒｍａｎｙ (72)発明者 仲西 洋平 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 柴崎 正和 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 花岡 一孝 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 井ノ上 雄一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 樽見 和明 ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 マティアス ブレーマー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 メラニー クラーゼンメンマー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 サイモン グリーンフィールド イギリス国 ハンプシャー サウスアンプ トン チルワース ユニバーシティー パ ークウェイ チルワース サイエンスパー ク (72)発明者 リチャード ハーディング イギリス国 ハンプシャー サウスアンプ トン チルワース ユニバーシティー パ ークウェイ チルワース サイエンスパー ク Ｆターム(参考） 2H090 HA15 HC08 HC17 HC18 HC19 HD14 HD18 LA04 MA01 MA07 MA13 MB12 MB13 MB14 4H027 BA11 BD24 BE05 4J011 AB00 4J100 AB15P AE76P AL66P BC43P BC44P BC49P JA32

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明電極と液晶分子を配向させる配向制
    御膜とを備えた２枚の基板を有し、これらの基板の間に
    液晶組成物を含んでなる液晶表示装置であり、重合可能
    なモノマーを含有している液晶組成物を２枚の基板の間
    に注入し、これらの基板の相対する透明電極の間に電圧
    を印加しながら、該モノマーを重合する工程を経て製造
    される液晶表示装置であって、上記液晶組成物中に含ま
    れる重合可能なモノマーが、１つ以上の環構造あるいは
    縮環構造と、該環構造あるいは縮環構造と直接結合して
    いる２つの官能基とを有することを特徴とする液晶表示
    装置。
  2. 【請求項２】 前記モノマーが下記一般式で表される、
    請求項１記載の液晶表示装置。 Ｐ1−Ａ1−（Ｚ1−Ａ2）n−Ｐ2 （この式中、Ｐ1及びＰ2は、それぞれ独立に、アクリレ
    ート、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ又はエポキ
    シ基であり、Ａ1及びＡ2は、それぞれ独立に、１，４−
    フェニレン又はナフタレン−２，６−ジイル基を表し、
    Ｚ1は−ＣＯＯ−もしくは−ＯＣＯ−基又は単結合であ
    り、ｎは０、１又は２である）
  3. 【請求項３】 Ｐ1及びＰ2がアクリレート基であり、Ｚ
    1が単結合であり、ｎが０又は１である、請求項２記載
    の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記モノマーが次の式で表される、請求
    項２記載の液晶表示装置。 【化１】 （式中のＰ1及びＰ2は、それぞれ独立に、アクリレー
    ト、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ又はエポキシ
    基である）
  5. 【請求項５】 前記モノマーが次の式で表される、請求
    項２記載の液晶表示装置。 【化２】 （式中のＰ1及びＰ2は、それぞれ独立に、アクリレー
    ト、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ又はエポキシ
    基である）
  6. 【請求項６】 前記モノマーが次の式で表される、請求
    項２記載の液晶表示装置。 【化３】 （式中のＰ1及びＰ2は、それぞれ独立に、アクリレー
    ト、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ又はエポキシ
    基である）
  7. 【請求項７】 Ｐ1及びＰ2がアクリレート基である、請
    求項４から６までのいずれか１つに記載の液晶表示装
    置。
  8. 【請求項８】 前記モノマーが次の式で表される、請求
    項１記載の液晶表示装置。 【化４】
  9. 【請求項９】 前記液晶組成物が負の誘電率異方性を示
    す、請求項１から８までのいずれか１つに記載の液晶表
    示装置。
  10. 【請求項１０】 電圧無印加時の液晶分子のダイレクタ
    が基板に対しておおよそ垂直方向である、請求項１から
    ９までのいずれか１つに記載の液晶表示装置。
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