特許 6406869 液晶組成物、液晶表示装置、及び液晶表示装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6406869

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】液晶組成物、液晶表示装置、及び液晶表示装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 19/56 20060101AFI20181004BHJP

   G02F 1/1337 20060101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   C09K19/56

   G02F1/1337 520

【請求項の数】10

【全頁数】47

(21)【出願番号】特願2014-94916(P2014-94916)

(22)【出願日】2014年5月2日

(65)【公開番号】特開2014-218664(P2014-218664A)

(43)【公開日】2014年11月20日

【審査請求日】2017年3月27日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0050280

(32)【優先日】2013年5月3日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(72)【発明者】

【氏名】李 俊 協

(72)【発明者】

【氏名】呉 根 燦

【審査官】 青鹿 喜芳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３０２０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０２６６９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０７６９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ １９／００−１９／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液晶と、
第１配向補助剤と、
第２配向補助剤と、を含み、
前記第１配向補助剤は可視光領域で光反応し、前記第２配向補助剤は紫外線領域で光反応する、液晶組成物。

【請求項2】

前記第１配向補助剤は垂直配向成分であり、前記第２配向補助剤はプレチルト成分である、請求項１に記載の液晶組成物。

【請求項3】

液晶と、
第１配向補助剤と、
第２配向補助剤と、を含み、
前記第１配向補助剤と前記第２配向補助剤は互いに異なる波長領域で光反応するものであり、
前記第１配向補助剤は垂直配向成分であり、前記第２配向補助剤はプレチルト成分である、液晶組成物。

【請求項4】

前記第１配向補助剤は、下記の化学式１乃至１３で表される化合物のうちの少なくとも一つを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶組成物：

【化1】

・・・（化学式１）

【化2】

・・・（化学式２）

【化3】

・・・（化学式３）

【化4】

・・・（化学式４）

【化5】

・・・（化学式５）

【化6】

・・・（化学式６）

【化7】

・・・（化学式７）

【化8】

・・・（化学式８）

【化9】

・・・（化学式９）

【化10】

・・・（化学式１０）

【化11】

・・・（化学式１１）

【化12】

・・・（化学式１２）

【化13】

・・・（化学式１３）
（ｎは、３乃至１８である）。

【請求項5】

前記第２配向補助剤は、下記の化学式１４乃至１８で表される化合物のうちの少なくとも一つを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶組成物：

【化14】

・・・（化学式１４）

【化15】

・・・（化学式１５）

【化16】

・・・（化学式１６）

【化17】

・・・（化学式１７）

【化18】

・・・（化学式１８）
（ｎは、０乃至５である）。

【請求項6】

前記第１配向補助剤の含有量は、前記液晶組成物内で０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下である、請求項５に記載の液晶組成物。

【請求項7】

前記第２配向補助剤の含有量は、前記液晶組成物内で０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である、請求項６に記載の液晶組成物。

【請求項8】

第１基板と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介されており、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶組成物を含む液晶層と、を含み、
前記第１配向重合体は、第１波長領域で光反応する第１配向補助剤を光照射して形成され、
前記第２配向重合体は、第２波長領域で光反応する第２配向補助剤を光照射して形成され、
前記第１波長領域と前記第２波長領域は互いに異なる、液晶表示装置。

【請求項9】

第１基板、及び前記第１基板と対向する第２基板のうちの少なくとも一つの上に電界生成電極を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板との間に、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶組成物を含む液晶層を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板との間に第１波長領域の光を照射して第１配向重合体を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板との間に電界を形成する段階と、
前記第１基板と前記第２基板との間に第２波長領域の光を照射して第２配向重合体を形成する段階と、を含み、
前記第１波長領域と前記第２波長領域は互いに異なる、液晶表示装置の製造方法。

【請求項10】

前記第１配向重合体を形成する段階は、前記第１基板と前記第２基板との間に電界を形成しない状態で行う、請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶組成物、液晶表示装置、及び液晶表示装置の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置は、一般に、共通電極などが形成されている上部表示板と、薄膜トランジスタと画素電極などが形成されている下部表示板との間に液晶物質を注入して、画素電極と共通電極に互いに異なる電位を印加することにより、電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、これによって光の透過率を調節して画像を表現する装置である。

【0003】

その中でも、電界が印加されない状態で液晶分子の長軸を上下表示板に対して垂直になるように配列した垂直配向モード液晶表示装置は、コントラスト比が大きく、広視野角の実現が容易である。

【0004】

垂直配向モード液晶表示装置においては、垂直配向膜を形成するために画素電極または共通電極に相当する透明電極上に配向剤を塗布してベーキング工程を行わなければならないため、工程費用及び時間が増大する。

【0005】

また、液晶は、初期配向が重要で、このような液晶の初期配向を良好にするためにはプレチルト（ｐｒｅｔｉｌｔ）を制御するのが重要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、配向膜なしで液晶分子を垂直配向しながらプレチルトを制御できる液晶組成物、液晶表示装置、及び液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態による液晶組成物は、液晶と、第１配向補助剤と、第２配向補助剤と、を含み、前記第１配向補助剤と前記第２配向補助剤は互いに異なる波長領域で光反応する。

【0008】

前記第１配向補助剤は可視光領域で光反応し、前記第２配向補助剤は紫外線領域で光反応することができる。

【0009】

前記第１配向補助剤は垂直配向成分であり、前記第２配向補助剤はプレチルト成分でありうる。

【0010】

前記第１配向補助剤は、下記の化学式１乃至１３で表される化合物のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【化1】

・・・（化学式１）

【化2】

・・・（化学式２）

【化3】

・・・（化学式３）

【化4】

・・・（化学式４）

【化5】

・・・（化学式５）

【化6】

・・・（化学式６）

【化7】

・・・（化学式７）

【化8】

・・・（化学式８）

【化9】

・・・（化学式９）

【化10】

・・・（化学式１０）

【化11】

・・・（化学式１１）

【化12】

・・・（化学式１２）

【化13】

・・・（化学式１３）
ここで、ｎは、３乃至１８である。

【0011】

前記第２配向補助剤は、下記の化学式１４乃至１８で表される化合物のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【化14】

・・・（化学式１４）

【化15】

・・・（化学式１５）

【化16】

・・・（化学式１６）

【化17】

・・・（化学式１７）

【化18】

・・・（化学式１８）
ここで、ｎは０乃至５である。

【0012】

前記第１配向補助剤の含有量は、前記液晶組成物内で０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下でありうる。

【0013】

前記第２配向補助剤の含有量は、前記液晶組成物内で０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下でありうる。

【0014】

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に介されており、液晶、第１配向重合体及び第２配向重合体を含む液晶層と、を含み、前記第１配向重合体は、第１波長領域で光反応する第１配向補助剤を光照射して形成され、前記第２配向重合体は、第２波長領域で光反応する第２配向補助剤を光照射して形成され、前記第１波長領域と前記第２波長領域は互いに異なる。

【0015】

前記第１波長領域は可視光領域であり、前記第２波長領域は紫外線領域でありうる。

【0016】

前記第１配向重合体は垂直配向成分であり、前記第２配向重合体はプレチルト成分でありうる。

【0017】

前記第１配向補助剤は、下記の化学式１乃至１３で表される化合物のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【化19】

・・・（化学式１）

【化20】

・・・（化学式２）

【化21】

・・・（化学式３）

【化22】

・・・（化学式４）

【化23】

・・・（化学式５）

【化24】

・・・（化学式６）

【化25】

・・・（化学式７）

【化26】

・・・（化学式８）

【化27】

・・・（化学式９）

【化28】

・・・（化学式１０）

【化29】

・・・（化学式１１）

【化30】

・・・（化学式１２）

【化31】

・・・（化学式１３）
ここで、ｎは３乃至１８である。

【0018】

前記第２配向補助剤は、下記の化学式１４乃至１８で表される化合物のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【化32】

・・・（化学式１４）

【化33】

・・・（化学式１５）

【化34】

・・・（化学式１６）

【化35】

・・・（化学式１７）

【化36】

・・・（化学式１８）
ここで、ｎは０乃至５である。

【0019】

前記第１配向補助剤の含有量は、前記液晶、前記第１配向補助剤及び前記第２配向補助剤を含む液晶組成物内で０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下でありうる。

【0020】

前記第２配向補助剤の含有量は、前記液晶組成物内で０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下でありうる。

【0021】

本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法は、第１基板、及び前記第１基板と対向する第２基板のうちの少なくとも一つの上に電界生成電極を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板との間に液晶、第１配向補助剤及び第２配向補助剤を含む液晶層を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板との間に第１波長領域の光を照射して第１配向重合体を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板との間に電界を形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板との間に第２波長領域の光を照射して第２配向重合体を形成する段階と、を含み、前記第１波長領域と前記第２波長領域は互いに異なる。

【0022】

前記第１波長領域は可視光領域であり、前記第２波長領域は紫外線領域でありうる。

【0023】

前記第１配向重合体は垂直配向成分であり、前記第２配向重合体はプレチルト成分でありうる。

【0024】

前記第１配向補助剤は、下記の化学式１乃至１３で表される化合物のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【化37】

・・・（化学式１）

【化38】

・・・（化学式２）

【化39】

・・・（化学式３）

【化40】

・・・（化学式４）

【化41】

・・・（化学式５）

【化42】

・・・（化学式６）

【化43】

・・・（化学式７）

【化44】

・・・（化学式８）

【化45】

・・・（化学式９）

【化46】

・・・（化学式１０）

【化47】

・・・（化学式１１）

【化48】

・・・（化学式１２）

【化49】

・・・（化学式１３）
ここで、ｎは３乃至１８である。

【0025】

前記第２配向補助剤は、下記の化学式１４乃至１８で表される化合物のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【化50】

・・・（化学式１４）

【化51】

・・・（化学式１５）

【化52】

・・・（化学式１６）

【化53】

・・・（化学式１７）

【化54】

・・・（化学式１８）
ここで、ｎは０乃至５である。

【0026】

前記第１配向補助剤の含有量は、前記液晶、前記第１配向補助剤及び前記第２配向補助剤を含む液晶組成物内で０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下でありうる。

【0027】

前記第２配向補助剤の含有量は、前記液晶組成物内で０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下でありうる。

【0028】

前記第１配向重合体を形成する段階は、前記第１基板と前記第２基板との間に電界を形成しない状態で行うことができる。

【発明の効果】

【0029】

このように本発明の一実施形態によれば、互いに異なる光反応領域を有する配向補助剤を用いて垂直配向成分とプレチルト成分を効率的に形成することにより、液晶制御力を向上させることができる。したがって、高速応答実現が可能な液晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。

【図2】図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

【図3】図１の実施形態で画素電極及び基本電極を示す平面図である。

【図4】図１の実施形態で画素電極及び基本電極を示す平面図である。

【図5】本発明の一実施形態による配向補助剤に対する紫外線及び可視光線スペクトルを示すグラフである。

【図6】本発明の一実施形態による配向補助剤によって液晶の垂直配向及びプレチルトを形成する方法を示した概略図である。

【図7】本発明の一実施形態による配向補助剤によって液晶の垂直配向及びプレチルトを形成する方法を示した概略図である。

【図8】本発明の一実施形態による配向補助剤によって液晶の垂直配向及びプレチルトを形成する方法を示した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化することもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底で、かつ完全なものとなり、また当業者に本発明の思想が十分に伝達されるように提供されるものである。

【0032】

図面において、層及び領域の厚さは明確性を期するために誇張して示した。また、層が他の層または基板「上」にあると言及される場合、それは他の層または基板上に直接形成されるか、またはそれらの間に第３の層が介されてもよい。明細書の全体にわたって同一の参照番号で表示された部分は、同一の構成要素を意味する。

【0033】

本発明の一実施形態による液晶組成物は、液晶、第１配向補助剤、及び第２配向補助剤を含む。第１配向補助剤と第２配向補助剤は互いに異なる波長領域で光反応してもよい。第１配向補助剤は可視光領域で光反応して硬化でき、第２配向補助剤は紫外線領域で光反応して硬化できる。ここで、可視光波長領域は３８０ｎｍ乃至７７０ｎｍであってもよく、紫外線波長領域は３８０ｎｍ未満であってもよい。

【0034】

本実施形態で、第１配向補助剤は、下記の化学式１乃至１３で表される化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【化55】

・・・（化学式１）

【化56】

・・・（化学式２）

【化57】

・・・（化学式３）

【化58】

・・・（化学式４）

【化59】

・・・（化学式５）

【化60】

・・・（化学式６）

【化61】

・・・（化学式７）

【化62】

・・・（化学式８）

【化63】

・・・（化学式９）

【化64】

・・・（化学式１０）

【化65】

・・・（化学式１１）

【化66】

・・・（化学式１２）

【化67】

・・・（化学式１３）
ここで、ｎは３乃至１８である。

【0035】

本実施形態で、第１配向補助剤は、可視光領域の光を吸収できるクロモホア（Ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅ）グループをアクリレート（Ａｃｒｙｌａｔｅ）グループに連結した形態を有してもよい。また、第１配向補助剤は、光硬化して液晶が垂直配向するようにする垂直配向成分である。

【0036】

第１配向補助剤は、液晶組成物内でほぼ０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の含有量で含まれる。

【0037】

本実施形態で、第２配向補助剤は、下記の化学式１４乃至１８で表される化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【化68】

・・・（化学式１４）

【化69】

・・・（化学式１５）

【化70】

・・・（化学式１６）

【化71】

・・・（化学式１７）

【化72】

・・・（化学式１８）
ここで、ｎは０乃至５である。

【0038】

本実施形態で、第２配向補助剤は、光硬化して液晶をプレチルトを提供するプレチルト成分である。第２配向補助剤は、液晶組成物内で０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の含有量で含まれる。

【0039】

以下、上述した液晶組成物を使用して形成された液晶層を含む液晶表示装置について説明する。

【0040】

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。図２は、図１の切断線ＩＩ-ＩＩに沿った断面図である。図３及び図４は、それぞれ図１の実施形態で画素電極及び基本電極を示す平面図である。

【0041】

図１及び図２を参照すれば、本発明の実施形態による液晶表示装置は、互いに対向する下部表示板１００と上部表示板２００、及びこれら二つの表示板１００、２００の間に介されている液晶層３を含む。液晶層３は、液晶分子３１０、第１配向重合体５０ａ、及び第２配向重合体６０ａを含む。第１配向重合体５０ａは、下部表示板１００と液晶層３の境界部分、または上部表示板２００と液晶層３の境界部分に対応する面に沿って配列され、液晶分子３１０を垂直配向させることができる。第２配向重合体６０ａは、配向補助剤が光重合されてプレチルトを有して液晶層３内に含まれている。

【0042】

先ず、下部表示板１００について説明する。

【0043】

絶縁基板１１０の上に複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１、１３５が形成されている。

【0044】

ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、主に横方向に延在している。各ゲート線１２１は、上に突出した複数の第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂを含む。

【0045】

維持電極線は、ゲート線１２１と実質的に平行に延在している幹線１３１、及び幹線１３１から延在している複数の維持電極１３５を含む。維持電極線１３１、１３５の形状及び配置は種々の形態に変更されてもよい。

【0046】

ゲート線１２１及び維持電極線１３１、１３５の上にはゲート絶縁膜１４０が形成されており、ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質シリコンまたは結晶質シリコンなどからなる複数の半導体１５４ａ、１５４ｂが形成されている。

【0047】

半導体１５４ａ、１５４ｂの上には、それぞれ複数対のオーミックコンタクト部材１６３ｂ、１６５ｂが形成されており、オーミックコンタクト部材１６３ｂ、１６５ｂは、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）またはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質で形成されることができる。

【0048】

オーミックコンタクト部材１６３ｂ、１６５ｂ及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数対のデータ線１７１ａ、１７１ｂと、複数対の第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂが形成されている。

【0049】

データ線１７１ａ、１７１ｂはデータ信号を伝達し、主に縦方向に延在してゲート線１２１及び維持電極線の幹線１３１と交差する。データ線１７１ａ、１７１ｂは、第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂに向かって延在してＵ字状に曲がった第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂを含み、第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂは、第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂを中心に第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂと対向する。第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂは、例えば図１に示すように図１の平面上において、上に開口を有するＵ字形状を有している。

【0050】

第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂは、それぞれ第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂによって一部が取り囲まれた一端から、図１の平面上において上に延在しており、反対側の他端は他の層との接続のために面積が広くてもよい。

【0051】

しかし、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂをはじめとするデータ線１７１ａ、１７１ｂの形状及び配置は種々の形態に変更されてもよい。

【0052】

第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂ、第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂ、並びに第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂは、第１半導体１５４ａ及び第２半導体１５４ｂと共に第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタを形成し、第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタのチャネルは、第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂと、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂとの間の第１半導体１５４ａ及び第２半導体１５４ｂに形成される。

【0053】

オーミックコンタクト部材１６３ｂ、１６５ｂは、その下の半導体１５４ａ、１５４ｂと、その上のデータ線１７１ａ、１７１ｂ及びドレイン電極１７５ａ、１７５ｂとの間にだけ存在して、これらの間の接触抵抗を低くする。半導体１５４ａ、１５４ｂには、ソース電極１７３ａ、１７３ｂとドレイン電極１７５ａ、１７５ｂとの間にはデータ線１７１ａ、１７１ｂ及びドレイン電極１７５ａ、１７５ｂによって覆われずに露出した部分がある。

【0054】

データ線１７１ａ、１７１ｂ、ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂ、及び露出した半導体１５４ａ、１５４ｂ部分の上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素などからなる下部保護膜１８０ｐが形成されている。

【0055】

下部保護膜１８０ｐの上にはカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０は赤色、緑色、青色の３色カラーフィルタを含むことができる。カラーフィルタ２３０の上にクロム及びクロム酸化物の単一層や二重層または有機物質からなる遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０はマトリックス状に配列されている開口部を有することができる。

【0056】

カラーフィルタ２３０と遮光部材２２０の上には透明な有機絶縁物質からなる上部保護膜１８０ｑが形成されている。上部保護膜１８０ｑは、カラーフィルタ２３０が露出することを防止し、平坦面を提供する。上部保護膜１８０ｑには第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂを露出する複数のコンタクトホール１８５ａ、１８５ｂが形成されている。

【0057】

上部保護膜１８０ｑの上には複数の画素電極１９１が形成されている。画素電極１９１は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属で形成されてもよい。

【0058】

各画素電極１９１は、互いに分離されている第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂを含み、第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂは、それぞれ図６に示した基本電極１９９またはその変形を一つ以上含んでいる。

【0059】

それでは、図３及び図４を参照して、基本電極１９９について詳細に説明する。

【0060】

図４に示したように、基本電極１９９の全体的な形状は四角形であり、横幹部１９３及び横幹部１９３と直交する縦幹部１９２からなる十字状の幹部を含む。また、基本電極１９９は、横幹部１９３と縦幹部１９２によって第１副領域Ｄａ、第２副領域Ｄｂ、第３副領域Ｄｃ、及び第４副領域Ｄｄに分けられ、各部領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは、複数の第１乃至第４微細枝部（１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄ）を含む。

【0061】

図４の平面上において、第１微細枝部１９４ａは、横幹部１９３または縦幹部１９２から左側上方に斜めに延在しており、第２微細枝部１９４ｂは、横幹部１９３または縦幹部１９２から右側上方に斜めに延在している。また、第３微細枝部１９４ｃは、横幹部１９３または縦幹部１９２から左側下方に延在しており、第４微細枝部１９４ｄは、横幹部１９３または縦幹部１９２から右側下方に斜めに延在している。

【0062】

第１乃至第４微細枝部（１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄ）は、ゲート線１２１または横幹部１９３とほぼ４５°または１３５°の角をなす。また、隣接する二つの副領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄは互いに直交してもよい。例えば、微細枝部１９４ａと微細枝部１９４ｂとが概ね直交していてもよい。また、微細枝部１９４ｂと微細枝部１９４ｄとが概ね直交していてもよい。微細枝部１９４ｄと微細枝部１９４ｃとが概ね直交していてもよい。微細枝部１９４ａと微細枝部１９４ｃとが概ね直交していてもよい。

【0063】

微細枝部（１９４ａ〜１９４ｄ）の幅は、２．０μｍ乃至５．０μｍであってもよく、一つの領域（Ｄａ〜Ｄｄ）内で隣接する微細枝部（１９４ａ〜１９４ｄ）間の間隔は、２．５μｍ乃至５．０μｍであってもよい。

【0064】

図示していないが、微細枝部１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの幅は、横幹部１９３または縦幹部１９２に近いほど広くなってもよい。

【0065】

図１乃至図４をさらに参照すれば、第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂはそれぞれ一つの基本電極１９９を含む。ただし、画素電極１９１の全体で第２副画素電極１９１ｂが占める面積が、第１副画素電極１９１ａが占める面積より大きくてもよく、このとき、第２副画素電極１９１ｂは第１副画素電極１９１ａの面積より１．０倍から２．２倍程度大きいように、基本電極１９９の大きさを異なるように形成する。

【0066】

第２副画素電極１９１ｂは、データ線１７１に沿って延在した一対の枝１９５を含む。枝１９５は、第１副画素電極１９１ａとデータ線１７１ａ、１７１ｂとの間に位置して、第１副画素電極１９１ａの下端で枝１９５が接続されることで第１副画素電極１９１ａを取り囲むように形成されている。第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂは、コンタクトホール１８５ａ、１８５ｂを通じて第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂと物理的、電気的に接続されており、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂからデータ電圧の印加を受ける。

【0067】

次に、上部表示板２００について説明する。

【0068】

上部表示板２００には透明な絶縁基板２１０の上に共通電極２７０が全面に形成されている。

【0069】

上部表示板２００と下部表示板１００との間の間隔を維持するための間隔材３６３が形成されている。

【0070】

一般に、垂直配向モード液晶表示装置の場合に、下部表示板１００及び上部表示板２００の内側面には垂直配向膜がそれぞれ塗布されているが、本実施形態では配向膜を形成しない。

【0071】

下部表示板１００及び上部表示板２００の外側面には偏光子（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）（図示せず）が備えられてもよい。

【0072】

下部表示板１００と上部表示板２００の間には液晶層３が介されている。本実施形態で、液晶層３は複数の液晶分子３１０、第１配向補助剤が光重合して形成された第１配向重合体５０ａ、及び第２配向補助剤が光重合して形成された第２配向重合体６０ａを含む。

【0073】

液晶分子３１０は負の誘電率異方性を有し、電界がない状態でその長軸が二つの表示板１００、２００の表面に対してほぼ垂直になるように配向されている。本実施形態では、垂直配向成分を有する第１配向補助剤が光重合されて形成された第１配向重合体５０ａが液晶層３に含まれているため、配向膜がないにもかかわらず、液晶分子３１０が垂直配向することができる。

【0074】

本実施形態で、第1配向補助剤と第２配向補助剤は、互いに異なる波長領域で光反応することができる。第1配向補助剤は可視光領域で光反応して硬化でき、第２配向補助剤は紫外線領域で光反応して硬化できる。ここで、可視光波長領域は３８０ｎｍ乃至７７０ｎｍであってもよく、紫外線波長領域は３８０ｎｍ未満であってもよい。

【0075】

本実施形態で、第１配向補助剤は、下記の化学式１乃至１３で表される化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【化73】

・・・（化学式１）

【化74】

・・・（化学式２）

【化75】

・・・（化学式３）

【化76】

・・・（化学式４）

【化77】

・・・（化学式５）

【化78】

・・・（化学式６）

【化79】

・・・（化学式７）

【化80】

・・・（化学式８）

【化81】

・・・（化学式９）

【化82】

・・・（化学式１０）

【化83】

・・・（化学式１１）

【化84】

・・・（化学式１２）

【化85】

・・・（化学式１３）
ここで、ｎは、３乃至１８である。

【0076】

本実施形態で、第１配向補助剤は、可視光領域の光を吸収して硬化して第１配向重合体５０ａを形成する。第１配向重合体５０ａは、下部表示板１００と液晶層３の境界部分または上部表示板２００と液晶層３の境界部分に対応する面に沿って配列され、実質的に垂直配向膜と同一の役割を果たす。言い換えると、第１配向重合体５０ａは、液晶分子３１０を垂直配向させる垂直配向成分であってもよい。

【0077】

第１配向補助剤は、液晶分子３１０、第１配向補助剤、及び第２配向補助剤からなる液晶組成物内で、ほぼ０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の含有量で含まれる。

【0078】

本実施形態で、第２配向補助剤は、下記の化学式１４乃至１８に表される化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【化86】

・・・（化学式１４）

【化87】

・・・（化学式１５）

【化88】

・・・（化学式１６）

【化89】

・・・（化学式１７）

【化90】

・・・（化学式１８）
ここで、ｎは、０乃至５である。

【0079】

本実施形態で、第２配向補助剤は、光硬化してプレチルトを有する第２配向重合体６０ａを形成する。したがって、第２配向重合体６０ａは、本実施形態による液晶表示装置が駆動するとき、液晶分子３１０の初期配向方向のプレチルトを制御して応答速度を速くするプレチルト成分だ。第２配向補助剤は、液晶組成物内で０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の含有量で含まれる。

【0080】

画素電極１９１及び共通電極２７０に電圧が印加されると、液晶分子３１０は画素電極１９１と共通電極２７０の間に形成された電界に応答して、その長軸が電界の方向に対して垂直方向に方向を変える。液晶分子３１０が傾いた程度によって液晶層３に入射光の偏光の変化程度が変わり、このような偏光の変化は偏光子によって透過率の変化として表れ
これを通じて液晶表示装置は映像を表示する。

【0081】

液晶分子３１０の傾いた方向は、画素電極１９１の微細枝１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄによって決定され、液晶３１０は、微細枝１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの長さ方向に平行な方向に傾く。一つの画素電極１９１は、微細枝１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄの長さ方向が互いに異なる四つの副領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを含むので、液晶３１０が傾く方向はほぼ４方向であり、液晶層３には液晶３１０の配向方向が異なる四つのドメイン（ｄｏｍａｉｎ）が形成される。このように液晶が傾く方向を多様にすることにより、液晶表示装置の視野角を改善することができる。

【0082】

以上の上述した本実施形態による液晶表示装置において、薄膜トランジスタ構造及び画素電極構造に関する説明は、側面視認性を向上させるための視認性構造の一例であり、薄膜トランジスタ構造及び画素電極構造のデザインは本実施形態で説明した内容に限定されず、変更可能である。

【0083】

図５は、本発明の一実施形態による配向補助剤に対する紫外線及び可視光線スペクトルを示すグラフである。

【0084】

図５では、上述した化学式１で表される第１配向補助剤ＲＭ１と、化学式５で表される第２配向補助剤ＲＭ２とを実験例にして、紫外線（ＵＶ）及び可視光線（Ｖｉｓ）スペクトルを測定した。

【0085】

図５を参照すれば、第１配向補助剤ＲＭ１は、ほぼ３８０ｎｍ以上の可視光線領域の光を吸収し、第２配向補助剤ＲＭ２は、ほぼ３５０ｎｍ以下の紫外線領域の光を吸収することが確認される。本発明の実施形態によれば、第１配向補助剤の物質は、可視光線領域の光を吸収する物質に拡張して実施でき、第２配向補助剤の物質は、紫外線領域の光を吸収する物質に拡張して実施可能である。したがって、本実施形態で、可視光波長領域は３８０ｎｍ乃至７７０ｎｍであってもよく、紫外線波長領域は３８０ｎｍ未満であってもよい。

【0086】

図６乃至図８は、本発明の一実施形態による配向補助剤によって液晶の垂直配向及びプレチルトを形成する方法を示した概略図である。

【0087】

これと関連して、図１乃至図４と共に図６乃至図８を参照して説明する。

【0088】

図１乃至図４を参照すれば、先ず、薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００をそれぞれ製造する。

【0089】

下部表示板１００は、次のような方法によって製造する。

【0090】

基板１１０の上に複数の薄膜を積層及びパターニングして、ゲート電極１２４ａ、１２４ｂを含むゲート線１２１、ゲート絶縁膜１４０、半導体１５４ａ、１５４ｂ、ソース電極１７３ａ、１７３ｂを含むデータ線１７１ａ、１７１ｂ、ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂ、及び下部保護膜１８０ｐを順次に形成する。

【0091】

次に、下部保護膜１８０ｐの上にカラーフィルタ２３０を形成し、その上に遮光部材２２０を形成する。カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０の上に上部保護膜１８０ｑを形成する。

【0092】

上部保護膜１８０ｑの上にＩＴＯまたはＩＺＯなどの導電層を積層しパターニングして、図３及び図４に示したように、縦部１９２、横部１９３、及びこれらから延在した複数の微細枝１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄを有する画素電極１９１を形成する。

【0093】

上部表示板２００は、次のような方法によって製造する。

【0094】

基板２１０の上に共通電極２７０を形成する。

【0095】

次に、図６を参照すれば、上記のような方法で製造された下部表示板１００と上部表示板２００とを合着（ａｓｓｅｍｂｌｙ）し、その間に液晶分子３１０、上述した第１配向補助剤５０及び第２配向補助剤６０の混合物を注入して液晶層３を形成する。しかし、液晶層３は、下部表示板１００または上部表示板２００の上に液晶分子３１０、第１配向補助剤５０及び第２配向補助剤６０の混合物を滴下する方式で形成してもよい。

【0096】

図７を参照すれば、画素電極１９１と共通電極２７０に電圧を印加しない状態で光１を照射する。このときの光１は、波長帯がほぼ３８０ｎｍ以上７７０ｎｍ以下である可視光領域の光に該当する。ここで、第１配向補助剤５０は、光硬化して、画素電極１９１と液晶層３の境界部分または共通電極２７０と液晶層３の境界部分に対応する面に沿って配列された第１配向重合体５０ａを形成し、第１配向重合体５０ａは、液晶分子３１０を垂直配向させるためのネットワークを形成する。そのために、液晶分子３１０は、その長軸が二つの表示板１００、２００の表面に対してほぼ垂直となるように配向されてもよい。このとき、第２配向補助剤６０は光反応しないのが好ましい。

【0097】

図８を参照すれば、画素電極１９１と共通電極２７０に電圧を印加する。電圧の印加により、液晶分子３１０及び第２配向補助剤５０は画素電極１９１の微細枝（１９４ａ〜１９４ｄ）の長さ方向に平行な方向に傾く。画素電極１９１及び共通電極２７０付近に位置する液晶分子３１０は、第１配向重合体５０ａによって垂直配向を維持する。

【0098】

このように、画素電極１９１と共通電極２７０の間に電圧が印加された状態で光１を照射する。このときの光１は、波長帯がほぼ３８０ｎｍ未満の紫外線領域の光に該当する。紫外線領域の光１は、第２配向補助剤６０を重合させて第２配向重合体６０ａを形成する。このような第２配向重合体６０ａは、液晶分子３１０のプレチルトを制御することができる。

【0099】

以下、本発明の一実施形態による液晶組成物に含まれる第１配向補助剤及び第２配向補助剤の好ましい含有量について、実験例を通して説明する。

【0100】

下記表１を参照すれば、実験例１として、第２配向補助剤の含有量を１．０ｗｔ％に維持した状態で、第１配向補助剤の含有量を０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％、１５ｗｔ％、３０ｗｔ％に変化させながら、応答速度及びブラック特性（ブラック光漏れ）をテストした。

【0101】

実験例２として、第１配向補助剤の含有量を１５ｗｔ％に維持した状態で、第２配向補助剤の含有量を０．１ｗｔ％、１．０ｗｔ％、１０ｗｔ％に変化させながら、応答速度及びブラック特性（ブラック光漏れ）をテストした。

【0102】

実験結果、本実施形態の液晶組成物内において、第１配向補助剤の含有量は０．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であるのが好ましく、第２配向補助剤の含有量は０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であるのが好ましいことを確認した。第１配向補助剤の場合、その含有量が０．５ｗｔ％未満の場合、光漏れが発生する可能性が高まり、３０ｗｔ％より大きい場合、応答速度が低下する。第２配向補助剤の場合、その含有量が０．１ｗｔ％未満のとき、応答速度が低下し、１０ｗｔ％より大きい場合、光漏れが発生する可能性が高まる。

【0103】

【表1】

本発明の実施形態によれば、垂直配向成分に該当する物質と、プレチルト成分に該当する物質が、実質的に独立的に光反応する。したがって、従来、垂直配向成分の無電界光反応時、プレチルト成分に該当する物質まで一部が光反応するため電界光反応するプレチルト成分が不足する現象を防止することができる。

【0104】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

【符号の説明】

【0105】

３ 液晶層
５０ 第１配向補助剤
５０ａ 第１配向重合体
６０ 第２配向補助剤
６０ａ 第２配向重合体
１００、２００ 表示板
１１０、２１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１９１ 画素電極
２２０ 遮光部材
２３０ カラーフィルタ
２７０ 共通電極
３１０ 液晶分子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】