CN101460888A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够实现液晶的取向稳定化和响应速度提高的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置包括一对基板、和被夹持在上述基板间的液晶层，上述一对基板的至少一个在与液晶层接触的面上具有聚合物，上述聚合物的表面形状从基板截面方向看大致为锯形，并且，其倾斜面的倾斜方位与施加电压时的液晶取向大致在相同方向，优选为：从基板垂直方向看大致为楔形，并且，其顶点方位与施加电压时的液晶取向大致在相反方向。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。更详细地说，涉及特别适合于提高垂直取向模式中的液晶的取向控制性的液晶显示装置。
背景技术
控制液晶的取向进行显示的液晶显示装置，与以往的作为标准的显示器的CRT相比，具有薄型、轻量、低消耗电力等优点，因此，广泛应用于各种电子设备，其中，在家用电视机等用途中，近年来需求急剧增加。对于该液晶显示装置，以提高显示品质为目的，对液晶的取向控制方法进行了各种研究。
例如，作为在广视野角化和提高对比度等方面有效的显示模式，已知有多畴垂直取向(Multi-domain Vertical Alignment；以下也称为MVA)模式。图1表示MVA模式的液晶显示装置(MVA—LCD)的结构。如图1所示，MVA—LCD在通过当没有施加电压时使液晶12相对于在基板上形成的液晶驱动用的电极11大致垂直地取向、当施加电压时使液晶12相对于电极11大致平行地取向而进行显示的垂直取向模式中，通过在基板上设置突起构造物13、在电极11中设置狭缝11a，将液晶12分割成多个畴进行取向控制。
然而，MVA—LCD虽然对广视野角化和提高对比度比有效果，但是对于提高响应速度还有改善的余地，特别要求提高显示中间灰度等级时的响应速度。这是因为：即使对液晶施加电压，能够瞬时使取向变化的也仅是突起构造物或电极狭缝附近的液晶分子，与这些取向控制构造距离远的液晶分子响应迟缓。当液晶的响应速度慢时，在运动图像显示中图像易于模糊。另外，在MVA—LCD中，由于设置突起构造物或电极狭缝而使开口率(透过率)降低，在这点上也有改善的余地。
与此相对，作为能够提高响应速度和开口率的技术，已知有Polymer Sustained Alignment(以下也称为PSA)技术(例如，参照专利文献1～3)。图2表示Polymer Sustained Alignment(PSA)技术的概念图。(a)表示为了形成聚合物而进行光照射的情况，(b)表示通过光聚合形成聚合物后的液晶显示面板。如图2所示，在PSA技术中，使单体(monomer)14分散在液晶12中，通过对液晶12施加电压同时照射光16，使分散在液晶12中的单体14进行光聚合，在取向膜15表面形成聚合物(polymer)14a，利用该聚合物14a将取向膜15表面的液晶12的初始倾斜(预倾)固定化。
在MVA—LCD中，仅通过突起构造物或电极狭缝进行取向控制，因此，液晶分子以突起构造物或电极狭缝为基点进行响应，响应向间隙部传播，而在应用了PSA技术的液晶显示装置(PSA—LCD)中，利用在取向膜表面形成的聚合物进行取向控制，因此液晶分子在形成有聚合物的区域中一齐进行响应。另外，在将PSA技术应用于MVA—LCD的情况下，通过两者进行取向控制，首先，突起构造物或电极狭缝附近的液晶分子进行响应，紧接着间隙部的液晶分子也一齐进行响应。另外，在PSA—LCD中，能够使基板面内的突起构造物或电极狭缝的占有率减少或没有，因此在开口率(透过率)方面也是有利的。
然而，对于PSA—LCD，也要求在液晶的取向稳定性和响应速度的提高方面进一步下功夫。
专利文献1：专利第3520376号说明书
专利文献2：特开平8-114804号公报
专利文献3：特开2003-177418号公报
发明内容
本发明鉴于上述现状而作出，其目的是提供能够实现液晶的取向稳定化和响应速度提高的液晶显示装置。
本发明人对由PSA技术引起的液晶的取向稳定化和响应速度提高进行了各种研究，着眼于对通过PSA化聚合物控制液晶取向的机制的正确认识尚未充分明了。对通过PSA技术形成的聚合物(以下也称为PSA化聚合物)进行了专心研究，结果发现，通过使PSA化聚合物的表面形状从基板截面方向看大致为锯形、并且其倾斜面的倾斜方位与施加电压时的液晶取向大致在相同方向，能够实现液晶的取向稳定化和响应速度提高，想到能够出色地解决上述课题，从而实现了本发明。
即，本发明是一种液晶显示装置，其包括一对基板和被夹持在上述基板间的液晶层，上述一对基板的至少一个在与上述液晶层接触的面上具有聚合物，上述聚合物的表面形状从基板截面方向看大致为锯形，并且，其倾斜面的倾斜方位与施加电压时的液晶取向大致在相同方向。
在本发明中，在与液晶层接触的面上设置的聚合物能够使用PSA技术形成。具体地说，能够通过使单体分散在液晶层中，向液晶层施加电压，同时进行光照射，使液晶层中的单体在基板表面进行光聚合而形成。
上述聚合物的表面形状从基板截面方向看大致为锯形，并且，其倾斜面的倾斜方位与施加电压时的液晶取向大致在相同方向。在本发明中，由具有这样的表面形状的聚合物形成的多个突起(凹凸面)作为规定液晶取向的取向限制物起作用，因此，有效地有助于液晶的取向稳定化和响应速度提高。
在本发明中，所谓大致为锯形，只要是突出到液晶层一侧的突起部排列成行的形状就没有特别限定，也可以改称为波形状。在此，使上述聚合物的形状从基板截面方向看大致为锯形的意义，是由于大致锯形在取向稳定化方面特别优异。这是因为在除此以外的形状中，倾斜方位的不同的倾斜面共存，取向稳定性降低。
所谓大致锯形的倾斜面的倾斜方位与施加电压时的液晶取向大致为相同方向是指，作为将大致锯形的倾斜面中倾斜角平缓的一侧的主倾斜面的从高的一侧向低的一侧的三维矢量投影到基板面上而得到的二维矢量的方向(方位)的“倾斜方位”，与作为将向液晶层施加了阈值电压以上的电压的状态下的液晶分子的从与聚合物接触的一侧的端部向另一端的三维矢量投影到基板面上而得到的二维矢量的方向(方位)的“液晶的取向方位”大致一致，优选是指聚合物的倾斜方位与液晶的取向方位所成的角度为45°以下。另外，优选当从基板截面方向看时，液晶分子的方向相对于大致锯形的主倾斜面大致垂直。
优选：上述聚合物的表面形状从基板垂直方向看大致为楔形，并且，其顶点方位与施加电压时的液晶取向大致在相反方向。聚合物的表面形状进一步成为这样的形状，由此，能够防止由突起引起的对比度比的降低、同时能够兼得由形状产生的取向稳定化。
在本实施方式中，所谓大致为楔形，只要是一端宽(具有一定的宽度)、并随着朝向另一端而变窄的形状(例如，三角形、梯形等)就没有特别限定，优选具有锐角顶点，例如，优选为锐角三角形等。在此，使上述聚合物的平面形状从基板垂直方向看大致为楔形的意义，是由于大致楔形在对比度比和取向稳定性方面特别优异。在施加电压、同时使液晶层中的单体在基板表面进行光聚合的情况下，从基板垂直方向看的聚合物的平面形状随着单体浓度或聚合度的增大而变化为大致针形、大致楔形、大致多角形、非定形(连续体)。在大致针形的情况下，由突起引起的对比度比的降低少，但是由形状产生的取向稳定化的效果也小，另外，在大致多角形的情况下，由形状产生的取向稳定化的效果大，但是由突起引起的对比度比的降低也变大。
所谓大致楔形的顶点方位与施加电压时的液晶取向大致在相反方向是指，作为将大致楔形的从宽的一端(底边一侧)向顶点的三维矢量投影到基板面上而得到的二维矢量的方向(方位)的“顶点方位”，相对于作为将向液晶层施加了阈值电压以上的电压的状态下的液晶层分子的从与聚合物接触的一侧的端部向另一端的三维矢量投影到基板面上而得到的二维矢量的方向的“液晶的取向方位”大致为相反方向，优选是指聚合物的顶点方位与液晶的取向方位所成的角度为135°以上。
作为本发明的液晶显示装置的结构，上述的构成要素是必须的，也可以包括其它的构成要素，例如，优选在上述聚合物的基板一侧设置取向膜。
以下详细说明本发明的液晶显示装置的优选方式。
在本发明中，优选上述一对基板的至少一个具备取向膜、上述聚合物部分地形成在取向膜表面。当在整个面上形成聚合物时，液晶分子同样地进行初始倾斜(预倾)，例如，在垂直取向(VA)模式中，对比度比有可能大幅降低。通过部分地形成聚合物，能够防止对比度比的大幅度降低，同时能够得到响应速度提高的效果。另外，因为将单体添加量抑制为需要的最小限度，所以还能够大幅缩短聚合所需要的时间。作为在取向膜表面形成的聚合物的面积比率，优选为10～80％。如果小于10％，则有可能不能充分得到由聚合物产生的本发明的作用效果。如果超过80％，则有可能不能充分抑制对比度比的降低。
另外，优选上述一对基板的至少一个具备垂直取向膜、上述聚合物形成在垂直取向膜表面。垂直取向膜只要能够使液晶分子相对于取向膜表面大致垂直地排列就没有特别限定。本发明适合于垂直取向模式中的液晶的取向稳定化和响应速度提高。另外，为了实现本发明的聚合物的表面形状，优选在垂直取向膜上进行聚合物的形成。
另外，在本发明中，更优选在取向膜表面部分地形成上述聚合物的方式与使用垂直取向膜作为取向膜的方式的组合方式。即，更优选上述一对基板的至少一个具备垂直取向膜、上述聚合物部分地形成在垂直取向膜表面。根据上述组合，能够进一步抑制对比度比的降低，并且能够实现液晶的取向稳定化。即，通过在取向膜表面部分地形成上述聚合物，能够抑制对比度比的大幅降低，并且通过使用垂直取向膜作为取向膜并良好地形成本发明的聚合物的表面形状，能够更有效地实现液晶的取向稳定化。
发明效果
根据本发明的液晶显示装置，能够实现液晶的取向稳定化和响应速度提高，从而能够实现优异的显示品质。这样的液晶显示装置例如适合用作车载用显示装置。
具体实施方式
以下举出实施例，参照附图更详细地说明本发明，但本发明并不仅限定于这些实施例。
(实施例1)
在本实施例中，如以下那样进行PSA化处理，制作出MVA模式的液晶显示面板。
首先，准备在阵列侧基板和相对侧基板的表面上分别形成有垂直取向膜(日产化学株式会社制造)的空面板。阵列侧基板中，对每个像素设置像素电极，能够利用薄膜晶体管控制对像素电极的电压施加。相对侧基板中，对每个像素设置着色层，在取向膜下设置共用电极。垂直取向膜由聚酰亚胺构成。另外，在本实施例中，在相对侧基板的共用电极与取向膜之间形成肋状的突起构造物，在阵列侧基板的像素电极上形成狭缝。
然后，在空面板中注入添加有0.3wt％的具有甲基丙烯酰基的多官能丙烯酸酯单体的负型液晶(默克公司制造，饱和电压6V)，制作出PSA化处理前的液晶显示面板。接着，通过以下所示的2阶段照射进行PSA化处理。1次照射中，向液晶层施加10V的交流电压，同时，以照射光强度25mW/cm2、照射光量30J/cm2(均为I线(365nm)基准)的条件照射在波长300～400nm之间具有亮线峰的紫外线，在取向膜表面形成将多官能丙烯酸酯单体聚合而成的PSA化聚合物。由此，液晶的初始倾斜(预倾)被固定化。2次照射中，不向液晶层施加电压，在荧光灯下暴露48小时，将液晶层中的残留单体除去。另外，2阶段照射全部从阵列侧基板一侧进行。阵列侧基板的透过区域的主要的层结构为玻璃基板/栅极绝缘膜(SiNx)/最终保护膜(SiNx)/层间绝缘膜(丙烯酸树脂)/透明电极(ITO)/取向膜(聚酰亚胺)。通过以上工序，本实施例的液晶显示面板完成。另外，在面板的两面设置相位差板、偏光板等，如果是透过型的液晶显示装置，则能够通过在液晶显示面板的与显示面相反的一侧设置背光源等，制作液晶显示装置。
(实施例2)
使阵列侧基板和相对侧基板的取向控制构造图案从MVA用的狭缝、肋弯曲图案成为评价用的狭缝条纹图案(在阵列侧基板和相对侧基板两者上设置有狭缝的图案)，除此以外，按照与实施例1同样的方法制作出实施例2的液晶显示面板。
(比较例1)
作为比较例1，制作出没有进行PSA化处理的情况下的液晶显示面板。比较例1的液晶显示面板的制作，除了不进行在上述的负型液晶中添加具有甲基丙烯酰基的多官能丙烯酸酯单体的工序以外，使用与实施例1同样的方法进行。
(比较例2)
除了在PSA化处理的1次照射时不向液晶层施加电压以外，按照与实施例2同样的方法，制作出比较例2的液晶显示面板。
(比较例3)
除了在PSA化处理的1次照射时使紫外线照射量成为很少的条件(4J/cm2)以外，按照与实施例2同样的方法，制作出比较例3的液晶显示面板。
为了对上述那样制作出的液晶显示面板的构造特征和/或特性进行检验，进行了(1)SEM观察和TEM观察、(2)AFM表面分析、和(3)液晶的响应分析。
(1)SEM观察和TEM观察
对于实施例1和比较例1的液晶显示面板，将一个基板剥离，以不将在取向膜表面形成的PSA化聚合物溶解的方式使用IPA(异丙醇)进行液晶的除去。对于这样得到的试样，分别通过扫描电子显微镜(SEM)和透过电子显微镜(TEM)进行取向膜表面的平面SEM观察和截面TEM观察。
图3是取向膜表面的平面SEM照片，(a)表示从实施例1的液晶显示面板制作的进行了PSA化处理的试样，(b)表示从比较例1的液晶显示面板制作的没有进行PSA化处理的试样。此外，图3的SEM照片是在加速电压5kV、倍率100k(10万倍)的条件下拍摄的。
图4—1是取向膜表面的截面TEM照片，是对从图4—2的虚线内所示的像素内的大致中央部切出的试样进行观察而得到的照片。(a)表示从实施例1的液晶显示面板制作的进行了PSA化处理的试样，(b)表示从比较例1的液晶显示面板制作的没有进行PSA化处理的试样。在图4—1中，用箭头表示在取向膜上形成有PSA化聚合物的部位。
根据图3和图4—1所示的取向膜表面的平面SEM照片和截面TEM照片，在从实施例1的液晶显示面板制作的进行了PSA化处理的试样中，在取向膜上形成有多个点状的突起，但是在没有进行PSA化处理的试样中，没有发现这样的突起。由此可知，在取向膜表面上部分地(离散地)形成有PSA化聚合物。当这样离散地形成有PSA化聚合物时，对液晶赋予初始倾斜的部分不会过多，因此，在垂直取向模式等显示模式中能够得到高对比度。
PSA化聚合物是否部分地形成在取向膜表面上，依赖于(A)单体和取向膜的材料条件、和(B)单体添加量和紫外线照射条件。关于(A)，优选为对单体的湿润性(分散性)低的取向膜。关于(B)，优选为单体添加量少、聚合反应缓慢进行的紫外线照射条件。可知例如在关于(A)，单体使用具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的多官能丙烯酸酯单体，取向膜使用由聚酰亚胺构成的垂直取向膜，关于(B)，单体添加量为0.3wt％以下、紫外线强度为30mW/cm2以下(I线基准)的条件下，本发明中的PSA化聚合物能够部分地形成在取向膜表面。
(2)AFM表面分析
对于实施例2、比较例2和比较例3的液晶显示面板，将一个基板剥离，以不将在取向膜表面形成的PSA化聚合物溶解的方式使用IPA(异丙醇)进行液晶的除去。对于这样得到的试样，分别通过原子间力显微镜(AFM)进行PSA化聚合物的表面分析。
图5表示从比较例2的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果。即，图5是在不施加电压的状态下进行PSA化处理时的结果。图5(a)是表示分析结果的立体图，图5(b)是表示分析结果的平面图，图5(c)和(d)分别是表示(a)和(b)中所示的线段A—B和线段C—D的截面的截面图。此外，在图5(b)所示的区域中，没有配置透明电极(ITO)。
图6表示从比较例3的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果。即，图6是在施加电压的状态(10V)下进行了PSA化处理、但是紫外线照射量比实施例2少的条件(4J/cm2)时的结果。
图7表示从实施例2的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果。即，图7是通过在施加电压的状态(10V)下、以照射光强度25mW/cm2、照射光量30J/cm2(均为I线(365nm)基准)的照射条件照射在波长300～400nm之间具有亮线峰的紫外线而进行了PSA化处理时的结果。图7(a)是表示分析结果的立体图，图7(b)是表示分析结果的平面图，图7(c)是表示图7(b)所示的区域的电极的配置的平面图，图7(d)和(e)分别是表示(a)和(b)中所示的线段E—F和线段G—H的截面的截面图。图7(a)、(b)、(d)和(e)中的白箭头表示由PSA化聚合物形成的突起的顶点方位和PSA化聚合物的倾斜方位，这些方位为相互大致相反方向。此外，在图7(c)所示的区域中，交替地形成有透明电极(ITO)21及其狭缝21a。
如图5所示，在没有施加电压的状态下进行光聚合时，形成在平面形状或截面形状中没有指向性的凸型的PSA化聚合物。另外，如图6所示，即使在施加电压的状态(10V)下，但在紫外线照射量少的条件(4J/cm2)下进行光聚合时，形成在平面形状或截面形状中没有指向性的大致针形的PSA化聚合物。另一方面，如图7所示，在施加电压的状态(10V)下，在紫外线照射量充分的条件(30J/cm2)下进行光聚合时，形成在平面形状或截面形状中具有指向性的大致锯形的PSA化聚合物。另外可知，PSA化聚合物的平面形状为具有锐角顶点的大致楔形，其顶点方位朝向微细的电极狭缝的延伸方位。通过形成这样的形状的PSA化聚合物，在本发明中能够得到取向稳定化的效果。
在此，对在图3所示的平面SEM照片和图4—1所示的截面TEM照片、与图5～7所示的AFM表面分析结果中，在取向膜表面形成的PSA化聚合物看起来不同的理由进行说明。在平面SEM观察和截面TEM观察中使用电子束对“更微观的区域”进行扫描，而AFM使用称为悬臂的探头(触针)对“更宏观的区域”进行扫描。因此，平面SEM照片和截面TEM照片以均匀的倍率将对象物放大显示，而在AFM表面分析中，为了强调表面形状，提高了高度方向的倍率进行放大显示。通过该差别，在AFM表面分析中，由在取向膜表面形成的PSA化聚合物产生的凹凸被强调显示。另外，在AFM中，使用称为悬臂的探头(触针)扫描对象物，因此，即使PSA化聚合物离散地形成在取向膜表面，当PSA化聚合物以某种程度以上的密度形成时，在平坦部探针也会产生微小振动，从而难以显示平坦部。
另外，对于从实施例1的液晶显示面板得到的试样也通过AFM进行了PSA化聚合物的表面分析。图8表示从实施例1的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果。即，图8是在MVA模式的液晶显示面板中，通过在施加电压的状态(10V)下、以照射光强度25mW/cm2、照射光量30J/cm2(均为I线(365nm)基准)的照射条件照射在波长300～400nm之间具有亮线峰的紫外线而进行了PSA化处理时的结果。图8(a)是表示进行了表面分析的区域的像素的平面图，图8(b)是表示分析结果的立体图，图8(c)是表示分析结果的平面图，图8(d)是示意性地表示(c)所示的区域的液晶的取向方位的平面图，图8(e)和(f)分别是表示(a)和(c)中所示的线段I—J和线段K—L的截面的截面图。此外，图8(a)和(b)中的白箭头表示探头(触针)的扫描方位。图8(b)、(c)、(e)和(f)中的白箭头表示由PSA化聚合物形成的倾斜突起的顶点方位和倾斜方位。此外，在图8(c)所示的区域中，在整个面上配置有透明电极(ITO)21。
如图8所示可知，在将PSA技术应用于MVA模式的液晶显示面板的情况下，也形成在截面形状中具有指向性的大致锯形的PSA化聚合物，其倾斜面的倾斜方位与施加电压时的液晶的取向方位大致一致。另外可知，PSA化聚合物的平面形状为具有锐角顶点的大致楔形，其顶点方位与液晶在施加电压时的液晶取向大致在相反方向。另外，突起的倾斜面的倾斜角为2～4°，突起的高度为50～200nm。通过形成这样的形状的PSA化聚合物，在本发明中能够得到取向稳定化的效果。
图9表示由PSA化聚合物34a形成的倾斜突起的顶点方位与液晶分子12的取向方位的关系。如在图9(a)中用平面图表示的那样，倾斜突起的顶点方位与液晶分子12的取向方位为相反方向，倾斜突起的倾斜方位与液晶分子12的取向方位为相同方向。这是因为：如在图9(b)中用截面图表示的那样，倾斜突起在楔形的顶点部最高，倾斜面与顶点方位反向地倾斜。此外，在图9(b)中，用倒三角的箭头表示的范围是主倾斜面。
PSA化聚合物在取向膜表面是否表现出上述那样的各向异性，依赖于(C)液晶的取向条件、和(D)光聚合时的施加电压和紫外线照射条件。关于(C)，优选为取向膜表面附近的液晶更均匀的取向条件。关于(D)，优选为取向膜表面附近的液晶更倾斜、并且PSA化聚合物充分地成长的条件。可知例如在关于(C)，为液晶不扭转取向、并且液晶取向的方位角偏移少的取向条件，关于(D)，使光聚合时的施加电压为液晶材料的饱和电压的1.5倍(例如在使用饱和电压6V的液晶材料的情况下为9V)以上、使紫外照射量为8J/cm2以上(I线基准)的条件下，PSA化聚合物在取向膜表面表现出各向异性。
(3)液晶的响应分析
对由于形成PSA化聚合物而产生的液晶响应速度提高的效果进行了模拟。对以下的4个条件(p)～(s)进行了响应分析。条件(s)相当于实施例1和实施例2。在本模拟中，如图10—1～10—10所示，对在纵20μm、横40μm的一对阵列侧/相对侧基板30、40之间配置有液晶层22、并且在一对阵列侧/相对侧电极31、41的一端以相互不相对的配置关系设置有宽3μm的狭缝31a、41a的构造体进行了分析。此外，在构造体的外边缘(邻接部分的边界线)的外侧方向，以构造体的纵横方向的边界线作为对称轴，线对称的构造体连续。
(p)没有PSA化聚合物、液晶没有初始倾斜的条件
在图12中记载为“没有聚合物(无取向)”
(q)有PSA化聚合物、液晶没有初始倾斜的条件
在图12中记载为“有聚合物(无取向)”
(r)没有PSA化聚合物、液晶在整个面上均匀地初始倾斜的条件
在图14中记载为“没有聚合物(整面取向)”
(s)有PSA化聚合物，液晶仅在PSA化聚合物上初始倾斜的条件
在图14中记载为“有聚合物(部分取向)”
在条件(p)下，在图10—1和10—2所示的构造的液晶显示面板中，在阵列侧/相对侧电极31、41界面的液晶预倾角：90°、液晶层22的厚度：3μm、施加电压：6V、负型液晶(电极面平行方向的相对介电常数ε1＝3.3，电极面法线方向的相对介电常数ε2＝6.1)的条件下进行了模拟。
在条件(q)下，在图10—3和10—4所示的构造的液晶显示面板中，除了条件(p)以外，在使PSA化聚合物34a为将多官能丙烯酸酯单体聚合而成的丙烯酸类树脂、相对介电常数ε＝3.2、高度d＝170nm的条件下进行了模拟。另外，如图10—5所示，由PSA化聚合物34a形成的倾斜突起的平面形状为底边3μm、高3μm的等腰三角形，邻接的突起的顶点间的间隔为1μm。此外，其它的条件与条件(p)相同。
在条件(r)下，在图10—6和10—7所示的构造的液晶显示面板中，在阵列侧电极31界面的液晶预倾角：88°、相对侧电极41界面的液晶预倾角：90°、液晶层22的厚度：3μm、施加电压：6V、负型液晶(ε1＝3.3，ε2＝6.1)的条件下进行了模拟。此外，图10—7中的白箭头表示液晶的预倾方位。
在条件(s)下，在图10—8～10—10所示的构造的液晶显示面板中，除了条件(r)以外，与条件(q)同样，在使PSA化聚合物34a为将多官能丙烯酸酯单体聚合而成的丙烯酸类树脂、相对介电常数ε＝3.2、高度d＝170nm的条件下进行了模拟。此外，图10—9和10—10中的白箭头表示液晶32的预倾方位。
图11～14表示条件(p)～(s)的响应分析结果。图11和13是表示液晶的取向根据施加电压后的经过时间而变化的情况的图，图11(a)～(c)分别表示条件(p)下的电压施加5msec后、10msec后、20msec后，图11(d)～(f)分别表示条件(q)下的电压施加5msec后、10msec后、20msec后，图13(a)～(c)分别表示条件(r)下的电压施加5msec后、10msec后、20msec后，图13(d)～(f)分别表示条件(s)下的电压施加5msec后、10msec后、20msec后。图12是将透过光强度根据施加电压后的经过时间而变化的情况在条件(p)和(q)下进行比较表示的图。图14是将透过光强度根据电压施加后的经过时间而变化的情况在条件(r)和(s)下进行比较表示的图。
在此，条件(p)是假设在取向膜表面只有液晶、在没有施加电压的状态下液晶完全没有初始倾斜(预倾)的状态。条件(q)是假设在取向膜表面形成有PSA化聚合物、在没有施加电压的状态下液晶完全没有初始倾斜的状态，即不施加电压进行了PSA化处理时的状态。根据条件(p)和(q)的结果的比较，能够检验响应速度是否由于表面形状具有各向异性的PSA化聚合物作为电介质起作用而改善。
另外，条件(r)是假设在取向膜表面只有液晶、在没有施加电压的状态下液晶在整个面上初始倾斜的状态，即进行了摩擦等整面取向处理的状态。条件(s)是假设在取向膜表面形成有PSA化聚合物、在没有施加电压的状态下仅PSA化聚合物上的液晶初始倾斜的状态，即施加电压进行了PSA化处理的本发明的状态。另外，在本模拟中，为方便起见，假定仅一个基板一侧初始倾斜的状态。根据条件(r)和(s)的结果的比较，能够检验在表面形状具有各向异性的PSA化聚合物作为本发明的倾斜突起起作用时，响应速度改善到何种程度。
根据图12所示的结果，在没有初始倾斜的情况下，即使有PSA化聚合物，也不能仅通过其作为电介质的电场效应而改善响应速度。与此相对，从图14所示的结果可知，在有初始倾斜的情况下，通过部分地形成PSA化聚合物的倾斜突起，利用其形状效应，能够将响应速度改善到与在整个面具有初始倾斜的状态接近的水准。
(4)液晶的取向分析
对由于形成PSA化聚合物而产生的对液晶的取向状态的影响进行了模拟。作为模拟条件，与上述的响应分析同样，使用4个条件(p)～(s)。图15表示在取向分析中使用的计算条件。此外，没有记载的条件以响应分析的条件为基准。
图16～19表示对条件(p)～(s)的取向分析结果。图16与条件(p)对应，图17与条件(q)对应，图18与条件(r)对应，图19与条件(s)对应。另外，各图的(a)表示极角随时间的变化，(b)表示方位角随时间的变化。极角是液晶分子相对于电极面的倾角。方位角是表示当将液晶分子投影到电极面时，从液晶分子的接近电极面的一侧的端部向另一端的方位的角度，在完全没有液晶取向的方位角偏移的情况下为0°。在此，在取向分析中，仅摘出图15所示的分析截面的液晶取向。
根据图16和17所示的结果，在没有初始倾斜的情况下，虽然有PSA化聚合物的作为电介质的电场效应，但是极角和方位角的取向偏移反而变大。与此相对，从图18和19所示的结果可知，在有初始倾斜的情况下，通过由PSA化聚合物的倾斜突起产生的形状效应，极角和方位角的取向偏移改善到与在整个面上有初始倾斜的状态接近的水准，可实现取向的稳定化。
此外，本申请以2006年8月10日申请的日本专利申请2006—218916号为基础，主张基于巴黎条约或进入国的法规的优先权。该日本专利申请的内容整体作为参照而被纳入本申请中。
另外，本申请说明书中的“以上”和“以下”包括该数值(边界值)。
附图说明
图1是表示MVA模式的液晶层示装置的结构的图，(a)表示没有施加电压时，(b)表示施加电压时。
图2是PSA技术的概念图，(a)表示为了形成聚合物而进行光照射的情况，(b)表示通过光聚合形成聚合物后的液晶显示面板。
图3是取向膜表面的平面SEM照片，(a)表示从实施例1的液晶显示面板制作的进行了PSA化处理的试样，(b)表示从比较例1的液晶显示面板制作的没有进行PSA化处理的试样。
图4—1是取向膜表面的截面TEM照片，(a)表示从实施例1的液晶显示面板制作的进行了PSA化处理的试样，(b)表示从比较例1的液晶显示面板制作的没有进行PSA化处理的试样。
图4—2是表示图4—1所示的截面的切出部位的平面图。(a)是实施例1，(b)是比较例1。
图5是从比较例2的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果，(a)是立体图，(b)是平面图，(c)和(d)分别是表示(a)和(b)中所示的线段A—B和线段C—D的截面的截面图。
图6是从比较例3的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果的立体图。
图7是从实施例2的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果，(a)是立体图，(b)是平面图，(c)是表示(b)所示的区域的电极的配置的平面图，(d)和(e)分别是表示(a)和(b)中所示的线段E—F和线段G—H的截面的截面图。
图8是从实施例1的液晶显示面板制作的试样的AFM表面分析结果，(a)是表示进行表面分析的区域的像素的平面图，(b)是表示分析结果的立体图，(c)是表示分析结果的平面图，(d)是示意性地表示(c)所示的区域的液晶的取向方位的平面图，(e)和(f)分别是表示(b)和(c)中所示的线段I—J和线段K—L的截面的截面图。
图9是表示由PSA化聚合物形成的倾斜突起的顶点方位与液晶分子的取向方位的关系的图，(a)是平面图，(b)是截面图。
图10—1是在液晶的响应分析中使用的条件(p)的液晶显示面板的平面图。
图10—2是在液晶的响应分析中使用的条件(p)的液晶显示面板的截面图。
图10—3是在液晶的响应分析中使用的条件(q)的液晶显示面板的平面图。
图10—4是在液晶的响应分析中使用的条件(q)的液晶显示面板的截面图。
图10—5是用于对图10—3的由PSA化聚合物形成的倾斜突起的平面形状进行说明的放大平面图。
图10—6是在液晶的响应分析中使用的条件(r)的液晶显示面板的平面图。
图10—7是在液晶的响应分析中使用的条件(r)的液晶显示面板的截面图。
图10—8是在液晶的响应分析中使用的条件(s)的液晶显示面板的平面图。
图10—9是在液晶的响应分析中使用的条件(s)的液晶显示面板的截面图。
图10—10是用于对图10—8的由PSA化聚合物形成的倾斜突起的平面形状进行说明的放大平面图。
图11是表示液晶的取向根据施加电压后的经过时间而变化的情况的图，(a)～(c)分别表示条件(p)中的施加电压5msec后、10msec后、20msec后，图11(d)～(f)分别表示条件(q)中的施加电压5msec后、10msec后、20msec后。
图12是将透过光强度根据电压施加后的经过时间而变化的情况在条件(p)和(q)下进行比较表示的图。
图13是表示液晶的取向根据施加电压后的经过时间而变化的情况的图，(a)～(c)分别表示条件(r)中的施加电压5msec后、10msec以后、20msec后，图13(d)～(f)分别表示条件(s)中的施加电压5msec后、10msec后、20msec后。
图14是将透过光强度根据电压施加后的经过时间而变化的情况在条件(r)和(s)下进行比较表示的图。
图15是表示在液晶的取向分析中使用的计算条件的液晶显示面板的平面图。
图16是表示条件(p)的取向分析结果的图，(a)表示极角随时间的变化，(b)表示方位角随时间的变化。
图17是表示条件(q)的取向分析结果的图，(a)表示极角随时间的变化，(b)表示方位角随时间的变化。
图18是表示条件(r)的取向分析结果的图，(a)表示极角随时间的变化，(b)表示方位角随时间的变化。
图19是表示条件(s)的取向分析结果的图，(a)表示极角随时间的变化，(b)表示方位角随时间的变化。
符号说明
11、21      电极
11a、21a、31a、41       a狭缝
12、32     液晶
13         突起构造物
14         单体(monomer)
14a        聚合物(polymer)
15         取向膜
16         光
22         液晶层
30、40     阵列侧/相对侧基板
31         阵列侧电极
34a        PSA化聚合物
41         相对侧电极

Claims (5)

1.一种液晶显示装置，其包括一对基板和被夹持在该基板间的液晶层，其特征在于：
该一对基板的至少一个在与所述液晶层接触的面上具有聚合物，
该聚合物的表面形状从基板截面方向看大致为锯形，并且，其倾斜面的倾斜方位与施加电压时的液晶取向大致在相同方向。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述聚合物的表面形状从基板垂直方向看大致为楔形，并且，其顶点方位与施加电压时的液晶取向大致在相反方向。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述一对基板的至少一个具备取向膜，
所述聚合物部分地形成在取向膜表面。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述一对基板的至少一个具备垂直取向膜，
所述聚合物形成在垂直取向膜表面。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述一对基板的至少一个具备垂直取向膜，
所述聚合物部分地形成在垂直取向膜表面。
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