JP2007108720A - 液晶表示装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラビング処理によって生じる、暗状態における光漏れを抑制することを課題とする。
【解決手段】液晶層に、０ｗｔ％より多くかつ１．０ｗｔ％以下の紫外線硬化型液晶性モノマーを含有する液晶材料を用い、さらに前記液晶層に紫外線を照射する。このような液晶層を液晶表示装置に適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができ、黒表示を向上させることが可能となる。よって、コントラストが良い表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置の作製方法に関する。

液晶表示装置は軽量薄型の表示装置として広く利用されている。液晶表示装置は、電界の印加により液晶分子の配列状態が変化するにともなって液晶の屈折率も変化する性質を利用して画像表示を行う。

液晶材料はもともと複屈折性を有し、分子短軸方向と長軸方向の屈折率を各々ｎ_ｏ、ｎ_ｅと表す。直線偏光を液晶に入射させると、もとの偏光状態からｎ_ｏとｎ_ｅの差に応じた位相のずれが発生し楕円偏光が得られる。液晶を透過した光の進む先に偏光板をおくと偏光板の透過軸と一致した光のみが透過し、入射光の角度とは違った直線偏光となる。液晶に電界を印加すると配向変化に伴い液晶の屈折率が変化するので、他の偏光状態を得ることができる。液晶の配向と偏光板の角度を適宜選択すれば明暗の変化が可能である。液晶の電気光学効果を利用した表示のためには基板面には配向処理が必要だが、初期配向によっていくつかの動作様式（モード）が可能となる。

代表的なモードとしてＴＮ（ツイステッド・ネマティック）モードが広く利用されている。ＴＮモードは電界が無い状態では液晶分子の長軸が基板に平行であり、基板間で分子同士がねじれた配向をとる。これに電界を印加することによって液晶分子の配向状態を分子の長軸が基板平面に平行な状態から垂直な状態へ移行する。しかしながら、液晶分子の初期配向が基板に平行な場合、基板面に近いところの分子は基板との相互作用による配向力が強いので電界を印加しても動作が容易ではなく、ほとんど初期状態のままになる。したがって、その部分では液晶の複屈折性が残留するので、この複屈折性による位相差によってわずかな光漏れが発生する。このため理想的な暗状態を得ることが難しかった。

ところで、明状態の輝度と暗状態の輝度の比であるコントラストは、その比率が高いほど高品位な画像を提供することができる。コントラストは表示性能を決める要素の一つである。

そこで従来ＴＮモードに変わりコントラスト比をよくする方法として垂直配向モードを利用した液晶表示装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

垂直配向モードは液晶表示装置の基板面に液晶分子をあらかじめ垂直に配向させることによりＴＮモードで生じていた複屈折が生じなくなるので、偏光板により透過光が遮断される。このため光もれが少なく暗状態を得やすい。また、駆動時には電界により液晶分子を垂直方向から傾けることで液晶材料の複屈折による透過性が得られる。

垂直配向の液晶に電界を印加すると電界強度と液晶材料及び配向手段の特性によって基板に対する分子の傾き角は決まるが、特別な処理を施さない限り分子の方位角は任意の値を取り得る。

この分子の方位角の任意性は配向の秩序が局所的に乱れる可能性を示している。実際の垂直配向の液晶を用いた表示装置を観察すると、これが原因の表示欠陥がみられることが多い。この表示欠陥はシュリーレン構造と呼ばれ、シュリーレン構造が現れると画素の透過率を低下させるほかに、画像の切り替えに伴ってシュリーレン構造が移動して残像となり、ディスプレイの表示品位を低下させていた。

この不具合はあらかじめ分子の方位角を規定することが可能な処理である、ラビング法を施すことで防止している。
Ｋ． Ｏｈｍｕｒｏ， Ｓ．Ｋａｔａｏｋａ， Ｔ． Ｓａｓａｋｉ， ａｎｄ Ｙ． Ｋｏｉｋｅ， Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ’９７ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ，（１９９７）８４５

しかしながら、ラビング法は有効な方法であるがプレチルトが生じてしまい暗表示状態において光漏れを生じる。本発明では、このような光漏れによる表示品位の低下を改善することを課題とする。

本発明の一は、一対の基板の片面にそれぞれ電極を形成し、前記電極上にそれぞれ配向膜を形成し、前記配向膜が対向するように前記一対の基板によって液晶層を挟持し、前記液晶層は紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶材料を含み、前記液晶層に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型液晶性モノマーを反応させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。

本発明の一は、一対の基板の片面にそれぞれ電極を形成し、前記電極上にそれぞれ配向膜を形成し、前記配向膜が対向するように前記一対の基板によって液晶層を挟持し、前記液晶層は０ｗｔ％より多くかつ１．０ｗｔ％以下の紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶材料を含み、前記液晶層に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型液晶性モノマーを反応させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。

本発明の一は、一対の基板の片面にそれぞれ電極を形成し、前記電極上に配向膜を形成し、前記配向膜が対向するように前記一対の基板によって液晶層を挟持し、前記液晶層は０．１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下の紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶材料を含み、前記液晶層に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型液晶性モノマーを反応させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。

本発明の一は、上記構成において前記配向膜の少なくとも一方に配向処理を施すことを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。なお、前記配向処理にはラビング法を用いることを特徴としても良い。

また、本発明の一は上記構成において前記一対の基板に偏光軸が直交した一対の偏光板が配置されていることを特徴とする液晶表示装置の作成方法である。

前記紫外線硬化型液晶性モノマーは、アクリロイルオキシ基に液晶骨格を結合させたものである。

また、前記液晶骨格には、ビフェニル系骨格、トラン系骨格、エステル系骨格、アルケニル系骨格、シクロヘキセン系骨格、アジン系骨格、含フッ素縮合環系骨格、ナフタレン系骨格のいずれかを用いることができる。

また、前記液晶層は、垂直配向を示すことが好ましい。なお、液晶材料とは、液晶層を形成する液晶材料全てを指し、この液晶材料全てに対し上記の範囲で紫外線硬化型液晶性モノマーを有する。

紫外線硬化型液晶性モノマーを含有する液晶層に紫外線を照射することにより、プレチルトによる暗状態における光漏れを抑制することができ、黒表示を向上させることが可能である。よって、コントラストが良い表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の液晶表示装置の実施形態を、図面をもとに説明する。図１に、本発明の一実施形態である液晶表示装置に利用される液晶セルの断面を示す。なお、ここで言う液晶セルとは、液晶が一対の基板に挟まれ、さらに封止まで行った状態のものを指す。このような液晶セルに駆動用の配線を取り付け、偏光板などの光学素子を配置し、駆動回路を接続し、光源を配置することで液晶表示装置を作製することができる。

図１において、１０１、１０２は基板、１０３、１０４は電極、１０５、１０６は配向膜、１０７は液晶層、１０８は液晶性モノマー、１０９はスペーサ、１１０はシール材である。

第１の基板１０１、第２の基板１０２は可視光の透過性を有する材料であり、例えばガラス、プラスチック、石英等を用いることができる。液晶材料の光学変調を電気信号で制御する場合は、後述する電極等を所望の仕様で加工形成するため、各工程において耐熱性、耐薬液性を満足するような基板材料を選択する必要がある。また、基板の厚みは加工工程による破損や表示装置として完成した後の物理的な衝撃による破損が生じない程度の厚みがあればよい。例えば、ガラス基板であれば厚さ２ｍｍ以下の材料が好しい。なお、プラスチック基板であればガラスよりも薄板化が可能である。また、液晶表示装置を透過型として利用する場合は第１の基板１０１、第２の基板１０２の両方が光透過性を有する必要があり、反射型として利用する場合は少なくとも第１の基板１０１、第２の基板１０２のいずれか一方がその性質を有していればよい。

また、基板は屈折率において異方性がないような基板を用いることが望ましい。これは液晶層以外に偏光を与える要素が基板に含まれると、視野角によって色調が異なる表示になるなど表示特性が悪くなることを避けるためである。

第１の電極１０３、第２の電極１０４はインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＯ）などの可視光の透過性に優れた導電性材料を利用する。ただし、第１の電極１０３、第２の電極１０４のうち少なくとも一方の電極が可視光に対し透過性を有していれば、他方は必ずしも可視光透過性を有しなくても良い。

また、表示に寄与しない部分、あるいは電気信号を供給するための配線は必ずしも透過性を有する電極である必要はない。

また、図１には液晶が満たされた領域内に画素電極が一つしかない構造の素子を示したが、必ずしもこれにとらわれる必要はなく、液晶が満たされた領域の基板上に複数の画素が形成されていても何ら問題はない。

配向膜１０５、１０６はポリイミドなどの有機物や、酸化珪素（ＳｉＯ_Ｘ、Ｘ＝１〜２）等の無機物を利用することができる。配向膜は垂直配向用として市販されている材料を利用することが可能である。配向膜の膜厚は１００ｎｍ以下が望ましく、より好ましくは４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

液晶層１０７の液晶はネマティック材料を利用することができる。この液晶の誘電率異方性は負であることが好ましいが、特に限定はされない。

また、液晶層１０７中には液晶性モノマー１０８が含まれる。液晶性モノマー１０８は、単量体（モノマー）状態においても、通常の液晶配向手段によって配向が可能な材料であり、紫外線照射により反応を生じる紫外線硬化型液晶性モノマーを用いる。なお、液晶性モノマーは、配向させた状態で反応させると配向状態はそのままで液晶骨格の分子配列を固定化することが可能な材料である。液晶性モノマーとしてはアクリロイルオキシ基に液晶骨格を結合させたものを用いることができ、液晶骨格にはビフェニル系液晶、トラン系液晶、エステル系骨格、アルケニル系骨格、シクロヘキセン系骨格、アジン系骨格、含フッ素系縮合還系骨格、ナフタレン骨格等のいずれかが結合されている。これらはあくまでも例であって、液晶性を示すモノマーであれば特にこれらに限定されるものではない。

暗状態における光漏れの抑制効果は、液晶性モノマーの含有量が液晶層を形成する液晶材料全体に対し０ｗｔ％より多く、かつ液晶層に紫外線を照射することで得られる。一方、表示のちらつき、トーンの変化等に影響を及ぼす電圧保持率を考慮にいれると液晶性モノマーの含有量は１．０ｗｔ％以下にとどめることが好ましい。そのため、液晶性モノマーは、液晶材料に対し０ｗｔ％より多く、かつ１．０ｗｔ％以下で混合すると良い。より好ましくは、液晶材料に対し０．１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下で混合することが好ましい。

スペーサ１０９は第１の基板１０１と第２の基板１０２の間隔を一定に保持する物であって、希望する基板間隔の大きさを維持できるようなものを利用すれば良い。形状は、球形、柱状、台形状の断面の構成物等が挙げられる。

シール材１１０は基板の接着と液晶層がシール材料の外側に流出しないようにすることが目的であるため液晶材料を取り囲むように形成する。シール材料は接着材であればよいが、熱硬化型、光硬化型の材料を利用することができる。また、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などを利用しても良い。

次に、本実施形態に示した液晶表示装置における液晶セルの作製方法を示す。第１の基板１０１と第２の基板１０２上に形成された第１の電極１０３、第２の電極１０４にそれぞれ垂直配向用の配向膜１０５、１０６を形成する。垂直配向の場合、上述したように分子の方位角の任意性による配向欠陥を生じる可能性があるので、配向膜１０５、１０６の表面には方位角を規定できるように必要に応じて配向処理を行う。なお、配向処理方法はラビング法を用いることができる。

ラビング法の場合、配向膜１０５に対してラビング処理を施した方向と配向膜１０６に対してラビング処理を施した方向は同じ方向もしくは逆方向でも良いし、上下の配向膜間で９０°の関係にあるように方向を定めても良い。また、いずれか一方の配向膜のみにラビング処理を行っても良い。さらに画素の内部を複数の領域に分割してそれぞれの領域で異なる方向にラビング処理を施しても良い。

また、アクティブマトリクス駆動の場合、液晶の焼き付きを防止するため交流波形を用いて駆動するのが一般的で、画素間において信号の位相が反転するように駆動することがある。アクティブマトリクス駆動の場合、ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動があるが、液晶の配向は画素間の電界の向きの影響を受けるため、反転駆動の方式に応じた配向方向を選択しても良い。たとえば、ソースライン反転駆動の場合、ラビング方向をソース線に対し平行にする。

次に、配向膜が形成された基板に基板間隔を保持するスペーサ１０９を配置する。球状のビーズスペーサを用いる場合は、不活性ガスをキャリアガスとして前記スペーサを第１の基板１０１もしくは第２の基板１０２上に散布する。スペーサの散布はいずれか一方の基板のみに対して行えばよい。なお、あらかじめ基板に間隔保持用の構成物を形成しておいても良く、その場合は特にビーズスペーサを散布する必要はない。

次に第１の基板１０１もしくは第２の基板１０２にシール材１１０を塗布する。シール材の塗布はディスペンサでも良いし、スクリーン印刷でも良い。これらの基板は配向膜が形成された面を対向するようにして貼り合わせ、シール材１１０を硬化する。

次に、液晶層１０７を第１の基板１０１と第２の基板１０２の間に配置する。液晶層１０７に用いられる液晶材料には、あらかじめ上述した液晶性モノマーが含まれている。液晶層１０７は、たとえば真空注入法を用いて液晶性モノマー１０８を含有した液晶材料を第１の基板１０１と第２の基板１０２の間に配置すれば良い。

また、第１の基板１０１へシール材１１０を形成したのち、液晶性モノマー１０８を含有した液晶材料を滴下し、第２の基板１０２を貼り合わせる方法を利用しても良い。なお、大型基板になると液晶材料を注入するより、滴下する方法が好ましい。

液晶材料を注入した後、貼り合わされた基板は、駆動信号を入力するための電極を取り出すためにガラススクライバーでシールの外側の部分を切断する。電極を取り出した後、樹脂で封止する。さらに、液晶注入の際に発生した液晶の配向不均一性を無くすため液晶の相転移温度より５〜１０℃高い温度に制御された加熱装置にて液晶材料を等方相に変化させ３０秒保持した後、室温に温度を低下させる。

次に液晶層１０７に紫外線を照射し、液晶材料に含まれる液晶性モノマー１０８を反応させる。なお、紫外線照射には紫外線照射装置を用いた。たとえば、紫外線には中心波長が３６５ｎｍのものを用いることができる。なお、波長、強度及び照射時間等の照射条件については、液晶材料の劣化しない程度を適宜選択する。さらに、第１の基板１０１及び第２の基板１０２に、偏光軸が直交した一対の偏光板を設ける。

反応させた液晶性モノマー１０８は、液晶材料中に点在またはネットワーク状に配置した状態になる。紫外線を照射し液晶性モノマーが硬化することで、ラビング処理により生じた基板面と液晶分子との間についていたプレチルトが変化し、基板に対して垂直に配向するようになると考えられる。

以上に示したように、紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶層に紫外線を照射することにより、プレチルトによる暗状態の光漏れを抑制することができ、黒表示を向上させることが可能である。よって、コントラストが良い表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。

本実施形態では垂直配向モードについて述べたが、特に動作モードについては限定はされず、プレチルトによって光漏れが生じる場合において本発明は有効である。

（実施の形態２）
本発明の一実施形態である液晶表示装置に利用される液晶セルの断面を図２に示す。突起物１２０以外は実施の形態１と同様であるため、同様の部分については共通の符号を用いて示し、その説明は省略する。なお、本実施形態においても、第１の基板１０１及び第２の基板１０２に、偏光軸が直交した一対の偏光板を設けている。

第１の電極１０３上に突起物１２０を形成する。突起物１２０の形状は、特に限定はされず、円筒形でも良いし、柱状、円錐状であっても良い。突起物は、第２の電極１０４に達していても達していなくとも良い。なお、突起物１２０を形成する材料として、無機物や有機物が利用できる。無機物としては、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化珪素（ＳｉＮ）または酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）などを、有機物としてはアクリル樹脂、エポキシ樹脂、レジスト、ジビニルベンゼンなどを用いることができる。ただし、突起物１２０は絶縁性であることを要する。また、突起物１２０は第２の電極１０４上に形成しても良い。

上述した突起物１２０により液晶材料中に含まれる液晶性モノマー１０８の分布の偏りが生じることを防止することができる。

また、実施の形態１と同様、液晶性モノマー１０８を含有した液晶層１０７を第１の基板１０１と第２の基板１０２の間に配置する。なお、液晶性モノマー１０８は、暗状態における光漏れの抑制及び電圧保持率の観点から、液晶層に用いられる液晶材料全体に対し０ｗｔ％より多く、かつ１．０ｗｔ％以下で混合する。より好ましくは、液晶材料に対し０．１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下で混合することが好ましい。

その後、液晶層１０７に紫外線を照射し、液晶材料に含まれる液晶性モノマー１０８を反応させる。

このような液晶層を有する表示装置は暗状態における光漏れを抑制することができ、黒表示を向上させることが可能である。さらに、突起物１２０により電圧印加時における液晶の傾斜方向を複数にすることができるため、明表示の際の視野角を向上することが可能である。よって、本実施形態に係る液晶セルを用いることにより、さらに表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。

（実施の形態３）
本実施形態では、本発明を適用したアクティブ型の液晶表示装置について図３を用いて説明する。なお、図３（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）中Ａ−Ａ’線断面図（Ａ−Ａ’で切断した断面図）である。図３（Ａ）、（Ｂ）それぞれにおいて、対応するものは同一の符号を用いて表している。２００は基板、点線で示された２０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、２０２は画素部、２０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、２０４は対向基板、２０５はシール材である。

次に、断面構造について図３（Ｂ）を用いて説明する。基板２００上には駆動回路部および画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路２０１と、画素部２０２が示されている。なお、基板２００上には、下地膜２０９が設けられている。

基板２００には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、ステンレス基板等を用いることができる。また、ポリエチレン−テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。

また、ソース側駆動回路２０１はｎチャネル型薄膜トランジスタ２１１とｐチャネル型薄膜トランジスタ２１２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路で形成されている。また、薄膜トランジスタで形成された駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成してもよい。本実施形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示しているが、必ずしもその必要はなく駆動回路を外部に形成することも可能である。

また、画素部２０２はスイッチング用薄膜トランジスタ２１３と容量素子２１４が形成されている。スイッチング用薄膜トランジスタ２１３は層間絶縁膜２２１によって覆われており、コンタクトホールを介してスイッチング用薄膜トランジスタ２１３のソースもしくはドレイン電極の一方と画素電極２２２とが電気的に接続されている。

次に、スイッチング用薄膜トランジスタ２１３の配線、画素電極２２２、ｎチャネル型薄膜トランジスタ２１１及びｐチャネル型薄膜トランジスタ２１２の配線を覆うように保護膜２２３を形成する。前記保護膜２２３により、薄膜トランジスタの活性層や層間絶縁膜２２１等への不純物の侵入を防止することができる。

保護膜２２３上に配向膜２２４を形成する。なお、配向膜２２４にはラビング処理を施す。

次に、対向基板２３０を用意する。対向基板２３０には、カラーフィルター２３１及びブラックマトリクス（ＢＭ）２３２を設ける。カラーフィルター２３１及びブラックマトリクス（ＢＭ）２３２は、特に限定されないが液滴吐出法（代表的にはインクジェット法）により形成すると、材料の無駄をなくすことができる。なお、カラーフィルター２３１は、スイッチング用薄膜トランジスタ２１３が配置されない領域に設ける。カラーフィルター２３１等は、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。また、カラーフィルター２３１は、色変換層を積層した構成としてもよい。ブラックマトリクス２３２は、スイッチング用薄膜トランジスタ２１３やその他のトランジスタ等の配線による外光の反射を低減するために設けられている。そのため、スイッチング用薄膜トランジスタ２１３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ２１１及びｐチャネル型薄膜トランジスタ２１２上に配置するように設ければ良い。

続いて、対向電極２３３、配向膜２３４を設ける。なお、配向膜２３４にはラビング処理を施す。ラビング方向はアンチパラレルラビングとした。

このような対向基板２３０を、シール材２０５を用いて、基板２００に貼り合わせる。なお、シール材２０５は、ディスペンサ等を用いて、基板２００上に描画することができる。また、基板２００と、対向基板２３０との間隔を保持するため、画素部２０２及び駆動回路部にスペーサ２３５を設ける。スペーサ２３５は、柱状、又は球状といった形状を有する。

次に、貼り合わされた基板２００及び対向基板２３０間に、紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶材料を注入し、液晶層２４０を形成する。液晶を注入する場合、真空中で行うとよい。また、液晶層は、注入法以外の方法により形成することもできる。例えば、液晶材料を滴下し、その後対向基板２３０を貼り合わせてもよい。このような滴下法は、大型基板を扱うときに好ましい。なお、紫外線硬化型液晶性モノマーは、暗状態における光漏れの抑制及び電圧保持率の観点から、液晶材料に対し０ｗｔ％より多く、かつ１．０ｗｔ％以下で混合する。より好ましくは、液晶材料に対し０．１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下で混合することが好ましい。

液晶材料を注入した後、液晶層２４０に紫外線を照射し、液晶材料に含まれる紫外線硬化型液晶性モノマーを反応させる。なお、波長強度及び照射時間等の照射条件については、液晶材料を劣化させず、スイッチング用薄膜トランジスタ２１３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ２１１及びｐチャネル型薄膜トランジスタ２１２に影響を及ぼさない程度に適宜選択する。アクティブマトリクス型の表示装置の場合、配線やブラックマトリクスにより照射した紫外線が遮断されるため、実施の形態１及び２の液晶セルに対する照射時間よりも長くする必要がある。

この後、第１の基板１０１及び第２の基板１０２に、偏光軸が直交した一対の偏光板を設ける。

なお、２１０は、ソース側駆動回路２０１またはゲート側駆動回路２０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２０８からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示していないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本発明の表示装置には、表示装置本体だけの場合はもちろん、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。

以上示したように本実施形態に係る液晶表示装置は、紫外線硬化型液晶性モノマーを含有する液晶層に紫外線を照射することにより、暗状態における光漏れを抑制することができ、黒表示を向上させることが可能である。よって、コントラストが良い表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。

本実施形態では、スイッチング用薄膜トランジスタ２１３によって液晶に印加される電圧を制御するアクティブ型の表示装置について説明したが、それぞれの画素に薄膜トランジスタを設けないパッシブ型の表示装置であってもよい。

なお、本実施形態は他の実施の形態及び実施例と自由に組み合わせて用いることが可能である。

（実施の形態４）
本発明の液晶表示装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図４を参照して説明する。

図４（Ａ）に示す携帯情報端末機器は、本体３０１、表示部３０２等を含んでいる。表示部３０２に本発明の液晶表示装置を適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができる。よって、コントラストが良い表示品位の高い表示部を有する携帯情報端末機器を得ることができる。

図４（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、本体３１１、表示部３１２等を含んでいる。表示部３１２に本発明の液晶表示装置を適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができる。よって、コントラストが良い表示品位の高い表示部を有するデジタルビデオカメラを得ることができる。

図４（Ｃ）に示す携帯電話機は、本体３２１、表示部３２２等を含んでいる。表示部３２２に本発明の液晶表示装置を適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができる。よって、コントラストが良い表示品位の高い表示部を有する携帯電話機を得ることができる。

図４（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体３３１、表示部３３２等を含んでいる。表示部３３２に本発明の液晶表示装置を適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができる。よって、コントラストが良い表示品位の高い携帯型のテレビジョン装置を得ることができる。また、テレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の液晶表示装置を適用することができる。

図４（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体３４１、表示部３４２等を含んでいる。表示部３４２に本発明の液晶表示装置を適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができる。よって、コントラストが良い表示品位の高い携帯型のコンピューターを得ることができる。

図４（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体３５１、表示部３５２等を含んでいる。表示部３５２に本発明の液晶表示装置を適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができる。よって、コントラストが良い表示品位の高いテレビジョン装置を得ることができる。

このように本発明の液晶表示装置を用いることにより、暗状態における光漏れを抑制することで黒表示を向上することができる。よって、コントランストが良い表示品位が高い電子機器を提供することができる。

紫外線硬化型液晶性モノマーを含有する液晶材料の光学的な特性を評価するために、図５に示した液晶セルを作製した。

第１の基板４０１および第２の基板４０２には、２ｃｍ×２ｃｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を用い、第１の基板４０１および第２の基板４０２上に透明電極であるＩＴＯ膜からなる第１の電極４０３、第２の電極４０４をそれぞれ形成した。なお、第１の電極４０３及び第２の電極４０４は液晶に外部から電界を印加するための取り出し電極に用いられている。なお、第１の電極４０３及び第２の電極４０４の形状は７ｍｍ×７ｍｍである。

第１の基板４０１と第２の基板４０２上に形成された第１の電極４０３及び第２の電極４０４それぞれに、液晶材料を配向させるための垂直配向用の配向膜４０５、４０６を６０ｎｍの膜厚で形成した。なお、垂直配向用の配向膜にはＳＥ―５３００（日産化学製）を用いた。

次に、配向膜４０５及び４０６にラビング処理を施した。ラビング条件はステージ送り速度１０ｍｍ／ｓ、ロール回転数３００ｒｐｍ、ロール押し込み深さ０．３ｍｍとし、アンチパラレルラビングとした。

次に、配向膜が形成された第１の基板４０１にスペーサ４０９を配置した。スペーサ４０９には球状のビーズスペーサを用いた。次に、電極が形成されている部分を対向させて第１の基板４０１と第２の基板４０２とを貼り合わせるために、第１の基板４０１上にシール材４１０を塗布し、前記基板を貼り合わせた。なお、シール材にはＳｉＯ_２を主成分とする円筒形のファイバーを混合したエポキシ樹脂を用いた。

次に液晶層４０７を形成した。形成方法について以下に示す。まず、真空注入法を用いて第１の基板４０１と第２の基板４０２との間に液晶材料を配置した。なお、液晶材料には、誘電異方性が負のネマティック液晶であるＭＬＣ２０３８（メルク製）及び液晶性モノマー４０８であるＵＣＬ００３（大日本インキ化学工業製）を用いた。そして、電極を取り出した後、樹脂で封止した。さらに、液晶注入の際に発生した液晶の配向不均一性をなくすために液晶の相転移温度より５〜１０℃高い温度に制御された加熱装置にて３０秒間保持し、その後室温まで低下させた。

次に、液晶セルに対して紫外線を照射した。なお、中心波長が３６５ｎｍ、照射強度６．０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を用い、照射時間は１分間とした。以上のようにして液晶層４０７を形成した。続いて、第１の基板４０１及び第２の基板４０２に、偏光軸が直交した一対の偏光板を設けた。

このように作製した液晶セルの、紫外線照射前後における液晶性モノマーの含有量に対する透過光輝度を調べた。結果を図６に示す。なお、液晶性モノマーの含有量は、液晶材料に対し０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で測定した。また、透過光輝度は光漏れを意味する。図６より、液晶層に対し紫外線を照射することで透過光輝度の減少が観察できた。よって、紫外線照射により光漏れを抑制できることがわかった。また、紫外線を照射した場合、液晶性モノマーの含有量の増加に伴い光漏れの抑制効果は向上し、含有量１ｗｔ％以上においては、ほぼ透過光輝度を０ｃｄ／ｍ^２とすることができた。なお、液晶性モノマーをわずかに含有した場合においても、液晶性モノマーが０ｗｔ％時に比べ光漏れの抑制効果が見られた。以上のことから、光漏れの抑制効果は液晶性モノマーの含有量が液晶材料に対し０ｗｔ％より多く、かつ紫外線を照射することで得られることがわかった。

また、液晶表示装置に前記液晶セルを用いる場合、電圧保持率も考慮する必要がある。電圧保持率が低いと表示のちらつき、トーンの変化等の原因となる。そこで、紫外線照射後における液晶性モノマーの含有量に対する前記液晶セルの電圧保持率を調べた。結果を図７に示す。なお、液晶性モノマーの含有量は、液晶材料に対し０ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で測定した。印加電圧は５Ｖとし、電圧保持率１００％とは、印加電圧に対し電圧低下が全く起こらない状態を指す。

図７より、紫外線照射後における液晶セルの電圧保持率は液晶性モノマーの含有量の増加に伴い低下することがわかった。液晶性モノマーが含有された液晶層を表示装置に適用した場合、目安として８０％の電圧保持率を確保することが望ましいとすると、液晶性モノマーは液晶材料に対し１．０ｗｔ％以下の含有量にとどめることが好ましいことがわかった。

よって、光漏れの抑制及び電圧保持率の観点から、液晶性モノマーの含有量は、液晶材料に対し０ｗｔ％より多く、かつ１．０ｗｔ％以下であることが好ましいことがわかった。また、より好ましくは、０．１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であった。

以上のような範囲で紫外線を照射した液晶性モノマーを含有した液晶層を表示装置に適用することにより、暗状態における光漏れを抑制することができ、黒表示を向上させることが可能となる。よって、コントラストが良い表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。

液晶表示装置に利用される液晶セルの断面を説明する図 液晶表示装置に利用される液晶セルの断面を説明する図 本発明を用いた液晶表示装置の図 本発明を用いた電子機器の図 実施例１で作製した液晶セルの断面図 実施例１で作製した液晶セルの透過光輝度を測定した結果を示す図 実施例１で作製した液晶セルの電圧保持率を測定した結果を示す図

符号の説明

１０１ 第１の基板
１０２ 第２の基板
１０３ 第１の電極
１０４ 第２の電極
１０５ 配向膜
１０６ 配向膜
１０７ 液晶層
１０８ 液晶性モノマー
１０９ スペーサ
１１０ シール材
１２０ 突起物
２００ 基板
２０１ ソース側駆動回路
２０２ 画素部
２０３ ゲート側駆動回路
２０４ 対向基板
２０５ シール材
２０８ ＦＰＣ
２０９ 下地膜
２１０ 配線
２１１ ｎチャネル型薄膜トランジスタ
２１２ ｐチャネル型薄膜トランジスタ
２１３ スイッチング用薄膜トランジスタ
２１４ 容量素子
２２１ 層間絶縁膜
２２２ 画素電極
２２３ 保護膜
２２４ 配向膜
２３０ 対向基板
２３１ カラーフィルター
２３２ ブラックマトリクス
２３３ 対向電極
２３４ 配向膜
２３５ スペーサ
２４０ 液晶層
３０１ 本体
３０２ 表示部
３１１ 本体
３１２ 表示部
３２１ 本体
３２２ 表示部
３３１ 本体
３３２ 表示部
３４１ 本体
３４２ 表示部
３５１ 本体
３５２ 表示部
４０１ 第１の基板
４０２ 第２の基板
４０３ 第１の電極
４０４ 第２の電極
４０５ 配向膜
４０６ 配向膜
４０７ 液晶層
４０８ 液晶性モノマー
４０９ スペーサ
４１０ シール材

Claims (8)

1. 一対の基板の片面にそれぞれ電極を形成し、
   前記電極上にそれぞれ配向膜を形成し、
   前記配向膜が対向するように前記一対の基板が液晶層を挟持し、
   前記液晶層は０ｗｔ％より多くかつ１．０ｗｔ％以下の紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶材料を含み、
   前記液晶層に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型液晶性モノマーを反応させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
2. 一対の基板の片面にそれぞれ電極を形成し、
   前記電極上にそれぞれ配向膜を形成し、前記配向膜の少なくとも一方に配向処理を施し、
   前記配向膜が対向するように前記一対の基板が液晶層を挟持し、
   前記液晶層は０ｗｔ％より多くかつ１．０ｗｔ％以下の紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶材料を含み、
   前記液晶層に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型液晶性モノマーを反応させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
3. 一対の基板の片面にそれぞれ電極を形成し、
   前記電極上にそれぞれ配向膜を形成し、前記配向膜の少なくとも一方に配向処理を施し、
   前記配向膜が対向するように前記一対の基板が液晶層を挟持し、
   前記液晶層は０．１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下の紫外線硬化型液晶性モノマーを有する液晶材料を含み、
   前記液晶層に紫外線を照射することで前記紫外線硬化型液晶性モノマーを反応させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
4. 請求項２または請求項３において、
   前記配向処理にはラビング法を用いることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記一対の基板に偏光軸が直交した一対の偏光板が配置されていることを特徴とする液晶表示装置の作成方法。
6. 請求項１乃至請求項５において、
   前記紫外線硬化型液晶性モノマーは、アクリロイルオキシ基に液晶骨格を結合させたものであることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
7. 請求項６において、
   前記液晶骨格は、ビフェニル系骨格、トラン系骨格、エステル系骨格、アルケニル系骨格、シクロヘキセン系骨格、アジン系骨格、含フッ素縮合環系骨格、ナフタレン系骨格のいずれかであることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
   前記液晶層は、垂直配向を示すことを特徴とする液晶表示装置の作製方法。

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