JP2008076950A - 液晶表示パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配向分割に好適な光配向層による配向手段を用いて、大きなプレチルトを実現する、又は、焼き付きの低減を実現することができる液晶表示パネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一方の基板上に第一配向層及び第二配向層がこの順に積層された一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルであって、上記第一配向層は、光配向層であり、上記液晶表示パネルは、第二配向層が第一配向層の液晶層側の表面を覆うように形成されている液晶表示パネルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネル及びその製造方法に関する。より詳しくは、光配向層を使用することにより液晶分子の配向方向を規定する液晶表示パネル及びその製造方法に関するものである。

液晶表示パネルは、複屈折性を有する液晶分子の配向を制御することにより光の透過／遮断（表示のオン／オフ）を制御する表示パネルである。液晶分子を配向させる技術としては、例えば、配向層材料を塗布した後に、ローラ等により一定の溝を形成させ、配向層を形成するラビング法等が用いられている。また、ラビングを行った後に、配向層に重合体層を堆積させて、液晶配向の均一性を向上させる方法も用いられている（例えば、特許文献１、２参照。）。

ところで、近年の情報機器の普及に伴い、液晶表示パネルは高性能化が要求されており、特に、視野角の改善が求められている。液晶表示パネルの視野角の改善法としては、例えば、配向分割が挙げられる。配向分割は、一つの配向層に、液晶分子に対して異なる配向方向を規定する複数の配向領域を形成し、視野角に応じて一部の液晶分子の配向の向きを、他の液晶分子の配向の向きと異ならせることで、表示画面を正面から見たときと、斜めから見たときとで、表示品位が低下するのを防止する方法である。

このような配向分割を行う場合には、ラビングを行うよりも、配向層として、光配向層を設けることが効果的である。ところが、従来の光配向層では、ラビング法を用いる場合と比較して、液晶分子に対する強いアンカリングを有していなかったため、大きなプレチルトを実現することが難しかった。また、光配向層を用いた場合には、表示に焼き付きが生じる場合もしばしばあったため、改善の余地があった。

光配向層を用いた場合において焼き付きを改善する方法としては、画素の領域によって配向処理を変えることが提案されていた（例えば、特許文献３参照。）。しかし、効果が充分でない場合があり、更なる特性の改善が求められていた。
特許第３５２０３７６号明細書 特開２００３−１７７４１８号公報 特開平１１−１３３４２９号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、配向分割に好適な光配向層による配向手段を用いて、大きなプレチルトを実現する、又は、焼き付きの低減を実現することができる液晶表示パネル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、光配向層による配向手段を用いて大きなプレチルトを実現する、又は、焼き付きの低減を実現する方法について種々検討したところ、配向層の構造に着目した。そして、単に光配向層を設けるのみでは、充分な大きさのプレチルトを安定して付与することができず、また、光配向層表面が露出することで、焼き付きが生じやすいことを見いだすとともに、配向層を、光配向層が下層となる積層構造とし、上層が光配向層の液晶層側の表面を覆うような構成とすることで、液晶分子に対して安定した大きなプレチルトを実現する、又は、焼き付きの低減を実現することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、少なくとも一方の基板上に第一配向層及び第二配向層がこの順に積層された一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルであって、上記第一配向層は、光配向層であり、上記液晶表示パネルは、第二配向層が第一配向層の液晶層側の表面を覆うように形成されている液晶表示パネルである。
以下に本発明を詳述する。

本発明の液晶表示パネルは、少なくとも一方の基板上に第一配向層及び第二配向層がこの順に積層された一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する。本明細書において配向層とは、液晶分子の配向方向を規定する層をいう。上記一対の基板は、例えば、一方がアクティブマトリクス基板、他方がカラーフィルタ基板として構成される。アクティブマトリクス基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のアクティブマトリクス素子を備え、液晶表示の制御に関与し、カラーフィルタ基板は、例えば、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）からなるカラーフィルタを備え、カラー表示に関与する。更に、その場合、両基板は電極をそれぞれ備え、その電極間に印加される電圧により、液晶の配向が制御される。本発明の液晶表示パネルは、このような構成を必須のものとする限り、他の構成を含んでいてもよく、例えば、位相差板、偏光板等を更に備えていてもよい。なお、本発明の液晶表示パネルは、一方の基板のみに第一配向層及び第二配向層が積層形成された構造であっても本発明の効果を奏することができるが、第一配向層及び第二配向層の積層構造は、両方の基板に形成されていることがより好ましい。

上記第一配向層は、光配向層である。本明細書において光配向層とは、光照射で配向処理がなされてできた配向層をいう。光配向層は、あらかじめ光配向成分を塗布した部分に偏光を照射することで形成されるものであり、その偏光の向きによって、付与する配向性を異ならせることができるので、配向性を異ならせる各領域で光の照射を調整するだけで、容易に配向分割の構成を設けることができる。光配向層材料としては、光結合型、光分解型のいずれであってもよく、例えば、光結合型としては、４−カルコン基、４’−カルコン基、クマリン基、シンナモイル基等の感光性基を有するポリイミドを用いることができ、光分解型としては、例えば、日産化学社から市販されているＲＮ７２２、ＲＮ７８３、ＲＮ７８４、又は、ＪＳＲ社から市販されているＪＡＬＳ−２０４等を用いることができる。光配向層を設けた場合、ラビング工程が不要となり、また、配向分割が容易となる。

上記液晶表示パネルは、第二配向層が第一配向層の液晶層側の表面を覆うように形成されている。すなわち、本発明の液晶表示パネルは、第一配向層及び第二配向層の断面を見たときに、第一配向層が第二配向層の表面から突き出たような形態とはなっていない。このような第二配向層を形成する方法としては、例えば、第一配向層上に重合体層を形成する方法が挙げられる。本発明の液晶表示パネルでは、第二配向層が第一配向層の液晶層側の表面を占める割合が、６０％以上の面積を占めることが好ましく、より好ましくは８０％以上であり、更に好ましくは、１００％（全体）である。このように、第二配向層を光配向層である第一配向層上に形成し、光配向のプレチルトを第二配向層に移すことで、すなわち、液晶を配向させる配向方向を第二配向層に規定させることで、単に光配向層のみからなる配向層よりも強いアンカリングを有する配向層が得られ、より大きな、又は、安定したプレチルトを実現することができる。

なお、本発明の液晶表示パネルは、配向処理方向が一対の基板で直交しているＲＴＮ（Reverse Twisted Nematic）モードの構成となっている場合に好適であり、特に、一つの画素を４つのドメインに分割するタイプ（４Ｄ−ＲＴＮ）に好適に用いることができる。４Ｄ−ＲＴＮは、視野角の改善には非常に優れているが、高精度なプレチルト制御が求められる。本発明の液晶表示パネルによれば、安定性に優れたプレチルトを得ることができるため、４Ｄ−ＲＴＮを用いたとしても充分な配向安定性を得ることができ、広視野角な液晶表示が好適に得られることになる。

上記第二配向層は、光重合又は熱重合によって形成されたものであることが好ましい。第二配向層を構成する成分として光重合材料を用いることにより、液晶表示パネルに光を照射するのみで光重合を誘発することができ、光重合により形成された重合体層からなる第二配向層を、第一配向層上に容易に形成することができる。また、第二配向層を構成する成分として熱重合材料を用いることによっても、液晶表示パネルに熱を加えるのみで熱重合を誘発することができるので、同様に、熱重合により形成された重合体層からなる第二配向層を、第一配向層上に容易に形成することができる。ここで、本明細書において光重合とは、光照射によって起こる重合反応をいい、熱重合とは、加熱によって起こる重合反応をいう。このような重合反応に用いることができる光重合材料又は熱重合材料としては、例えば、アクリロイル基やメタアクリロイル基等を有する多官能アクリレートモノマー等を用いることができる。なお、本明細書において、光とは、可視光のみならず、紫外光、赤外光等も含むものとする。本形態において、光重合開始剤を加えることで光重合反応を開始する材料を用いる場合は、光重合開始剤を添加する場合があり、そのような光重合開始剤としては、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社から市販されているＩＲＧＡＣＵＲＥ ６５１等が挙げられる。また、同様に、熱重合開始剤を加えることで熱重合反応を開始する材料を用いる場合は、熱重合開始剤を添加する必要があり、そのような熱重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル等が挙げられる。

上記第二配向層の液晶層側の表面は、第一配向層の液晶層側の表面よりも平坦であることが好ましい。本明細書において「第一配向層の液晶層側の表面よりも平坦」とは、光配向層である第一配向層のみからなる配向層よりも凹凸の度合いが少ないことをいい、すなわち、凹凸の高低差が、平均的に見て光配向層の凹凸よりも小さいことをいう。本発明の液晶表示パネルでは、第一配向層上に重合成分を堆積させているが、このとき、第一配向層の表面が一定の濡れ性を有することで、第一配向層の表面に形成された凹凸構造を、重合成分により平坦化させることができる。濡れ性の付与は、第一配向層の配向分割を実現する２６０〜３００ｎｍの紫外線照射により行うことができる。配向層表面を平坦化することで、配向層表面の凹凸によって生じる光の散乱を減少させることができ、表示品位を向上させることができる。

上記第二配向層の液晶を配向させる方向は、第一配向層の液晶を配向させる方向と略等しいことが好ましい。すなわち、本発明の液晶表示パネルは、第二配向層が第一配向層の液晶層側の表面を覆うことになるが、第一配向層の配向性は失われないことが好ましい。本形態において略等しいとは、本形態の効果を奏することができる程度に等しいことをいい、第二配向層が液晶を配向させる方向と、第一配向層が液晶を配向させる方向とのなす角度が、１０°以下であることが好ましく、より好ましくは、３°以下である。

上記液晶表示パネルは、第一配向層の光配向成分に配向性を付与する光の波長と、第二配向層の光重合成分を重合させる光の波長とが異なることが好ましい。すなわち、第一配向層の光配向成分に配向性を付与する光のピーク波長が、第二配向層の光重合成分を重合させる光のピーク波長と異なっていればよく、これらの高低は問わない。また、各光のピーク波長の値さえ異なっていれば、スペクトルの一部同士が重複していても構わない。本形態は、各ピーク波長間で１０ｎｍ以上離れていることが好ましく、より好ましくは、５０ｎｍ以上離れている場合である。なお、本明細書においてピーク波長とは、光スペクトルのうち最も高い強度を示す波長をいう。こうすることで、第二配向層を光重合させる際に、第一配向層の構造にほとんど影響は与えないので、良質な配向層が形成できる。

上記第一配向層は、ピーク波長が３３０ｎｍ以下の光で配向付与されたものであり、上記第二配向層は、ピーク波長が３４０ｎｍ以上の光で重合して形成されたものであることが好ましい。また、より好ましくは、第一配向層への配向付与が、ピーク波長が３００ｎｍ以下の光で行われ、第二配向層の光重合が、ピーク波長が３５０ｎｍ以上の光で行われた場合である。

上記第二配向層を構成する成分は、第一配向層を構成する成分の反応基を終端させていることが好ましい。光配向処理がなされた第一配向層は、分子的に見れば、表面に反応基が突出した構造を有している。本形態では、その後第二配向層が形成された段階において、第二配向層を構成する成分が、第一配向層の反応基の終端部分に結合しており、それにより、第一配向層を構成する成分は液晶層側に露出することにならず、液晶分子に対して安定した大きなプレチルトを実現することができるために、焼き付き防止が図られていると推定される。

前記第二配向層は、第一配向層の材料よりも融点が低い材料からなることが好ましい。本発明の液晶表示パネルが備える第二配向層は、例えば、一定温度下で熱溶融性を示す材料を第一配向層上に塗布し、その材料を溶融させることによっても形成することができる。ただし、このとき用いる第二配向層材料は、下地となる第一配向層の構造や、液晶表示パネルの他の構成部材に対して、変成等の影響を及ぼさないように低い融点を有する材料を用いることが好ましい。したがって、第二配向層材料の好ましい融点の値は、１８０℃以下であり、より好ましくは、１５０℃以下である。また、そのような１５０℃以下の熱溶融性を示す配向層材料としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）系ポリマー、ポリスチレン系ポリマー等が挙げられる。更に、このとき加える温度としては、１８０℃以下の熱溶融性を示す配向層材料を用いる場合は、１９０〜２１０℃が好適であり、１５０℃以下の熱溶融性を示す配向層材料を用いる場合は、１６０〜１８０℃が好適である。

本発明はまた、上記液晶表示パネルの製造方法であって、上記製造方法は、第一配向層の光配向処理を行い、一対の基板間に第二配向層材料を含有する液晶を注入した後、パネルの外部より刺激を与えながら液晶層に電圧を印加して第二配向層を形成する液晶表示パネルの製造方法（以下、本発明の第一の製造方法ともいう。）でもある。本発明の液晶表示パネルを製造する際には、第二配向層を形成する時に、必ずしもパネルの外部より刺激を与えながら電圧を印加する必要はなく、第二配向層が薄い場合等、条件によっては、電圧を印加しなくても第一配向層のプレチルトが保存されることがあるが、例えば、大きなプレチルトを実現する場合には、本製法のように電圧を印加することが好ましい。本明細書において刺激を与えるとは、重合反応を誘発する操作をいい、上記刺激は、光又は熱であることが好ましい。配向層を形成する重合材料としては、上述の光配向材料や熱重合材料等、光又は熱により刺激を受けるものが多く、操作も複雑でないので、刺激を与える方法として光又は熱を採用することで、第二配向層を容易に形成することが可能である。また、本製法では、電圧を印加しながら第二配向層を形成しており、そうすることで、より安定したプレチルトを付与する配向層を形成することができる。なお、本製法において、第一配向層材料としては、例えば、４−カルコン基、４’−カルコン基、クマリン基、シンナモイル基等の感光性基を有するポリイミドを用いることができ、第二配向層材料としては、アクリロイル基やメタアクリロイル基等を有する多官能アクリレートモノマー等を用いることができる。また、第二配向層を光重合により形成する場合は、第一配向層の光配向成分に配向性を付与する波長と、第二配向層の光重合成分を重合させる光の波長とは、異なっていることが好ましく、例えば、第一配向層の配向処理に用いる光のピーク波長は、３３０ｎｍ以下であることが好ましく、第二配向層の重合反応に用いる光のピーク波長は、３４０ｎｍ以上であることが好ましい。

上記電圧は、１０Ｖ以下の電圧であることが好ましい。従来においては、１０Ｖ以上の高電圧を印加しなければ大きなプレチルトを作ることはできなかったが、本発明の液晶表示パネルは、第二配向層を構成する重合成分が第一配向層の表面の略全体を覆っているので、単に光配向層のみからなる配向層を用いた場合よりも強いアンカリングを有し、より大きなプレチルトを作ることが可能である。したがって、第二配向層を形成する際に、１０Ｖ以上の強大な電圧を印加しなくても、表示に必要なプレチルトを充分に得ることができ、低消費電力化が図れる。なお、本形態においてより好ましくは、０〜１０Ｖの電圧とする場合であり、更に好ましくは、０〜５Ｖの電圧とする場合である。

本発明は更に、上記液晶表示パネルの製造方法であって、上記製造方法は、第一配向層の光配向処理を行った後、一対の基板間に液晶を注入する前に、第一配向層の液晶層側の表面に第二配向層の材料を塗布する液晶表示パネルの製造方法（以下、本発明の第二の製造方法ともいう。）でもある。本発明の液晶表示パネルは、第一配向層の液晶層側の表面に第二配向層を有するものであり、本発明の第一の製造方法のように、第一の配向層を形成し、液晶層を注入した後に第二の配向層を形成する製法であっても、本製法のように、第一の配向層を形成し、更に第二の配向層を形成した後に液晶層を注入する製法であってもよい。
本発明の第二の製造方法を採用する場合は、以下の製法を用いることが好適である。

上記第二の製造方法は、第二配向層の材料を重合させて第二配向層を形成することが好ましい。第一配向層上に塗布された第二配向層材料を重合させ、第二配向層を重合体層とすることで、強いアンカリングを有する配向層とすることができ、より大きな、又は、安定したプレチルトを実現することができる。

上記第二の製造方法は、一対の基板間に液晶を注入した後に第二配向層の材料を加熱することが好ましい。すなわち、本製法は、例えば、融点１５０℃以下の第二配向層材料をあらかじめ第一配向層上に塗布し、１６０〜１８０℃の熱を加えることで第二配向層材料を溶融させ、第二配向層を形成する方法である。したがって、本製法によれば、一定温度で溶融する物質を第二配向層の材料とし、それを第一の配向層に塗布することで、後は、用いる材料の融点に合わせて加熱を行うことにより、容易に本発明の液晶表示パネルを作製することができる。このような方法により形成する第二配向層材料としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）系ポリマー等が挙げられる。

上記第二の製造方法は、一対の基板間に電圧を印加しながら第二配向層の材料を加熱することが好ましい。すなわち、本製法は、上述の、一定温度で溶融する物質を第二配向層の材料として第二配向層を形成する方法を用いた場合において、電圧を印加しながら熱溶融性させることで、より安定したプレチルトを付与する配向層を形成する方法である。なお、このとき印加する電圧は、１０Ｖ以下であることが好ましく、より好ましくは０〜１０Ｖの場合であり、更に好ましくは、０〜５Ｖの場合である。また、本発明の液晶表示パネルは、第二配向層の材料を加熱する時に、必ずしもパネルの外部より刺激を与えながら電圧を印加する必要はなく、第二配向層が薄い場合等、条件によっては、電圧を印加しなくても第一配向層のプレチルトが保存されることがあるが、例えば、大きなプレチルトを実現する場合には、本製法のように電圧を印加することが好ましい。

本発明の液晶表示パネルでは、配向層として光配向層を設けているので、容易に配向分割を行うことができ、広視野角が実現する。また、光配向層上に形成された重合成分に液晶の配向方向を規定させており、その強いアンカリングによって、大きなプレチルトを実現することができる。更に、光配向層を形成した場合の課題となっていた焼き付きの低減を、同時に実現することができる。

以下に実施例を掲げ、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例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
図１は、実施例１の液晶表示パネルの製造フローを示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は各製造段階の液晶表示パネルの断面模式図である。
まず、図１（ａ）に示すように、配向層を構成する光結合（二量化）型の垂直配向層材料を基板１上に塗布した。続いて、図中の白抜き矢印の方向から、ピーク波長が２８０ｎｍである紫外光３を照射し、液晶を配向させる方向が図中の黒矢印の方向である光配向層（第一配向層）２を形成した。本実施例に用いることができる光結合型の垂直配向層材料としては、例えば、４−カルコン基、４’−カルコン基、クマリン基、シンナモイル基等の感光性基を有するポリイミドが挙げられる。また、基板１は、本実施例においてはガラス基板を用いたが、特に限定されず、例えば、プラスチック基板等を用いることもできる。本実施例の基板１としては、アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板との２枚を作製した。アクティブマトリクス基板としては、ガラス基板上に、ＴＦＴ、ソース配線、ゲート配線及び保持容量配線を配置し、更にこれらの上に、絶縁膜を介して画素電極を設けたものを作製した。また、カラーフィルタ基板としては、ガラス基板上にＲＧＢからなるカラーフィルタを設け、更にその上に、共通電極を設けたものを作製した。

次に、図１（ｂ）に示すように、基板１間に設けられる液晶層４のセル厚が４μｍとなるように、また、液晶分子を配向する方向が一対の基板１で直交するように、パネルを組み立てた。続いて、負の誘電異方性を有する（以下、ｎ型ともいう。）液晶４に、２官能モノマーを、基板１間に注入する量全体の０．３ｗｔ％となるように添加し、その混合物を、基板１間に注入した。添加した２官能モノマーは、本実施例では、メタアクリロイル基を持つ２官能モノマーを用いたが、特に限定されず、例えば、アクリロイル基やメタアクリロイル基等を有する多官能アクリレートモノマー等を用いることもできる。

次に、図１（ｃ）に示すように、一対の基板１がそれぞれ有する画素電極及び共通電極に４Ｖの矩形波（６０Ｈｚ）の電圧を印加した状態で、ピーク波長が３６５ｎｍである紫外光５を１０Ｊ／ｃｍ^２の強度で照射し、添加済み２官能モノマーを光配向層２上に重合させ、重合体層（第二配向層）６を形成した。なお、このように重合体層６を形成する時には、必ずしもパネルの外部より刺激を与えて電圧を印加する必要はなく、モノマー量が少ない場合等、条件によっては、電圧を印加しなくても、光配向層２のプレチルトが保存されることがある。このとき照射される紫外光５は、光配向付与の際に用いた紫外光３とピーク波長が異なっているため、光配向層２の構造にほとんど影響はなかった。また、本実施例において、重合体層６は、光配向層２の液晶層４側の表面を覆うように形成されており、重合体層６が規定する配向方向は、光配向層２の配向方向と同じであった。これは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ；Transmission Electron Microscope）等による観察で、表面が覆われていることが確認できる。こうして得られた重合体層６は、光配向層２のみで構成される配向層よりも強いアンカリングを有する配向層となり、より大きな、又は、安定したプレチルトを実現することができる。本実施例の液晶表示パネルの評価は、下記評価試験にて詳述する。

次に、電圧を印加しない状態で、通常の蛍光灯（ピーク波長３６５ｎｍ）による二次照射を１００Ｊ／ｃｍ^２の強度で行い、４８時間放置した。これにより、残存モノマーは第二配向層６上に吸着し又は化学結合し、加えて、モノマー同士で重合することになるので、残存モノマーをほぼ０％とすることが可能となる。モノマーが残存していると、パネル使用中に表示パターンに影響されたまま、モノマー同士がゆっくりと重合し、表示の焼き付きが発生するおそれがあるが、このように二次照射を行うことで、焼き付きの発生を防止することができる。

そして、更に、各基板１の液晶層４とは反対側に、位相差板及び偏光板をこの順で備え付け、実施例１の液晶表示パネルを完成させた。完成後の実施例１の液晶表示パネルが付与するプレチルト角は８８°であった。なお、プレチルト角の測定には、市販のチルト角測定装置（シンテックス社製、商品名；オプチプロ）を用いた。

なお、本実施例のように、ピーク波長が２８０ｎｍである紫外光を照射して光配向性を付与すると、光配向層の濡れ性が改善される。本実施例においては、ピーク波長が２８０ｎｍの紫外光を用いたが、ピーク波長が２６０〜３００ｎｍの範囲である紫外光を用いることが好ましく、その場合、光配向層の濡れ性を改善することができる。光配向層の濡れ性が悪い場合は、島状に重合体層が堆積して起伏を形成することになり、光の散乱を生じさせ、表示品位を低下させる場合がある。しかしながら、本実施例の液晶表示パネルによれば、光配向層２の濡れ性が改善されていたため、光配向層２上に形成される重合体層６は、光配向層２の表面を平坦化するように形成されることになり、光の散乱は減少し、表示品位が改善される。

（評価試験１）
配向層が光配向層のみからなるようにしたこと以外は、実施例１と同様の方法により液晶表示パネルを比較例１として作製し、実施例１の液晶表示パネルとともに通電試験を行った。その結果、比較例１の液晶表示パネルにおいて見られた焼き付きが、実施例１の液晶表示パネルでは見られなかった。図２は、重合体層の有無による通電試験でのプレチルトの経時変化の違いを示すグラフである。光配向層上に重合体層が形成された実施例１の液晶表示パネルに長時間電圧を印加して、電圧無印加時におけるプレチルトの変化率を測定したところ、図２に示すように、プレチルト付与率は１００％のままであった。なお、ここでのプレチルト付与率とは、「変化後のプレチルト角÷変化前のプレチルト角」で算出される値をいう。一方、重合体層が形成されなかった比較例１の液晶表示パネルでは、電圧印加時間の経過に従い、プレチルトの付与率の低下が見られ、約１００時間で９５％に低下した。このことから、光配向層上に重合体層が形成されることで、より安定なプレチルトの付与が可能になるといえる。

（評価試験２）
光配向層が液晶層側に露出した構造となっていた場合、その影響によって焼き付きが発生する可能性がある。しかしながら、実施例１では、重合体層を構成する成分が、光配向層を構成する成分を終端させた構造になっていると推定されるため、分子レベルで見た場合であっても、光配向層が液晶層側に露出した構造とはなっていないと推定される。なお、このような構造は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）等で測定可能である。

（評価試験３）
通常の垂直配向層からなる配向層を備える液晶表示パネルに対し、２０Ｖの電圧を印加して重合体層を形成した場合、液晶分子には垂直方向から２〜３°、すなわち、８７〜８８°のプレチルトしか発生しなかった。一方、実施例１の液晶表示パネルによれば、評価試験１で示したように、光配向層からなる配向層を備える液晶表示パネルに対し、４Ｖの電圧を印加して重合体層を形成した場合、液晶分子に付与されるプレチルト角は８８°であり、通常の垂直配向層からなる配向層を備える液晶表示パネルに対して２０Ｖの印加を行った場合とで差がなかった。

また、実施例１の液晶表示パネルの第二配向層を形成する際に、電極に４Ｖの電圧を印加したところを、２０Ｖの電圧を印加して作製したところ、液晶分子に付与されるプレチルト角は８０°であった。更に、同様にして、１０Ｖの電圧を印加してモノマーを重合させたものを作製したところ、液晶分子に付与されるプレチルト角は８５°であり、５Ｖの電圧を印加してモノマーを重合させたものを作製したところ、液晶分子に付与されるプレチルト角は８７°であった。このことから、１０Ｖ以下、更には、５Ｖ以下の電圧を用いた場合であっても、適当な大きさをもつプレチルトを実現できることがわかった。なお、実施例１においては、光配向の目的で配向層に波長が短い（２８０ｎｍ）紫外光を照射しており、表面の濡れ性や、重合反応性が改善がされ、重合物堆積する面積が大きくなったことも、プレチルトが大きくなった一因と思われる。したがって、実施例１の液晶表示パネルは、光配向を付与する目的で光配向材料にピーク波長が２８０ｎｍの紫外光を照射する場合に、特に好適であるといえる。

（実施例２）
光配向層として光分解型の垂直配向層材料を使用し、ピーク波長２５４ｎｍのＰ偏光を２ｍＷ／ｃｍ^２の強度で５００秒間照射してプレチルト配向性を付与したこと以外は、実施例１と同様な処理を行い、実施例２の液晶表示パネルを作製した。光分解型の垂直配向層材料としては、例えば、日産化学社から市販されているＲＮ７２２、ＲＮ７８３、ＲＮ７８４、又は、ＪＳＲ社から市販されているＪＡＬＳ−２０４を用いることができる。光分解型の垂直配向層材料を用いる場合は、材料が安価であるという特長がある。

（実施例３）
第二配向層材料として熱重合成分を用い、重合開始剤として、熱重合開始剤を液晶中に添加して、加熱によってモノマーを重合させたこと以外は、実施例１と同様な処理を行い、実施例３の液晶表示パネルを作製した。熱重合開始剤としては、本実施例では、過酸化ベンゾイルを用いたが、特に限定されず、例えば、その他の有機過酸物を用いることができる。本実施例においては、熱重合反応において、１２０℃の加熱を行った。実施例３の液晶表示パネルによっても、実施例１と同様、重合体層が、光配向層の液晶層側の表面を覆っており、そのため、光配向層のみで構成される配向層よりも強いアンカリングを有する配向層となり、より大きな、又は、安定したプレチルトを実現することができる。なお、熱重合を行う場合は更に、配線等によって紫外光が遮光されるといったことがないため、重合が均一に進み、タクト時間が短くなるといった特長がある。

（実施例４）
図３は、実施例４の液晶表示パネルの製造フローを示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は各製造段階の液晶表示パネルの断面模式図である。
本実施例では、実施例１と異なり、パネルの組み立て及び液晶の注入を行う前に、基板１上に重合体層６を形成したが、それ以外は実施例１と同様である。
まず、図３（ａ）に示すように、配向層を構成する光結合（二量化）型の垂直配向層材料を基板１上に塗布し、続いて、図中の白抜き矢印の方向からピーク波長が２８０ｎｍである紫外光３を照射して、液晶を配向させる方向が図中の黒矢印の方向である光配向層２を形成した。その後、図３（ｂ）に示すように、光配向層２上に、光重合成分からなる重合体層６の材料を塗布した。続いて、波長３６５ｎｍの紫外光５を照射して重合体層６を重合した。なお、ピーク波長３６５ｎｍの紫外光５の照射を行う時に必ずしも電圧を印加する必要はなく、重合体層６が薄い場合等、条件によっては電圧を印加しなくても、光配向層２のプレチルトが保存される。そして、図３（ｃ）に示すように、基板１間に設けられる液晶層４のセル厚が４μｍとなるように、また、液晶分子を配向する方向が一対の基板１で直交するようにパネルを組み立て、続いて、ｎ型液晶４を注入した。液晶４注入後にパネルに電圧を印加しながら、又は、印加せずに紫外光５を照射してもよい。本発明の液晶表示パネルは、実施例４の方法であっても、実施例１と同様の液晶表示パネルを作製することができる。すなわち、本実施例において、重合体層６は、光配向層２の液晶層４側の表面を覆うように形成されており、重合体層６が規定する配向方向は、光配向層２の配向方向と同じであった。

（実施例５）
図４は、実施例５の液晶表示パネルの製造フローを示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は各製造段階の液晶表示パネルの断面模式図である。
本実施例では、液晶表示パネルを作製する際、融点１５０℃の熱溶融性を有する材料を基板上に塗布し、それを再配列させることにより第二配向層を形成したが、それ以外は実施例４と同様である。
まず、図４（ａ）に示すように、配向層を構成する光結合（二量化）型の垂直配向層材料を基板１上に塗布し、続いて、図中の白抜き矢印の方向からピーク波長が２８０ｎｍである紫外光３を照射して、液晶を配向させる方向が図中の黒矢印の方向である光配向層２を形成した。その後、図４（ｂ）に示すように、光配向層２上に、融点１５０℃の熱溶融性を有する材料６ａを塗布した。そして、図４（ｃ）に示すように、基板１間に設けられる液晶層４のセル厚が４μｍとなるように、また、液晶分子を配向する方向が一対の基板１で直交するようにパネルを組み立て、続いて、ｎ型液晶４を、基板１間に注入し、実施例４の液晶表示パネルを作製した。そして、画素電極及び共通電極に電圧を印加しながらパネルに対し、１７０℃の熱７を加え、熱溶融性を持つ第二配向層材料６ａの配向を光配向に対応した方向に再配列させ、第二配向層６を形成した。なお、パネル加熱時においては、必ずしも電圧を印加する必要はなく、第二配向層６が薄い場合等、条件によっては、電圧を印加しなくても光配向層２のプレチルトは保存される。さらに、その場合は、第二配向材料６ａを塗布直後にパネルを加熱して再配列させてもよい。本実施例においては、熱溶融性を持つ第二配向層材料としてＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）系ポリマーを用いたが、特に限定されず、例えば、ポリスチレン系ポリマーを用いることもできる。なお、本実施例において、第二配向層６は、光配向層２の液晶層４側の表面を覆うように形成されており、第二配向層６が規定する配向方向は、光配向層２の配向方向と同じであった。

本実施例においては、第二配向層を、材料の熱溶融現象により形成しており、堆積して形成するわけではないため、表面は平坦となり、その結果、光の散乱が減少し、表示品位が改善される。

本発明の実施例１の構成及び製造方法を示す模式図である。（ａ）は第一配向層の形成を、（ｂ）はパネルの組み立てを、（ｃ）は第二配向層の形成を示す。 実施例１の液晶表示パネルと、比較例１の液晶表示パネルとのプレチルト付与性の違いを示したグラフである。 本発明の実施例４の構成及び製造方法を示す模式図である。（ａ）は第一配向層の形成を、（ｂ）は第二配向層の形成を、（ｃ）はパネルの組み立てを示す。 本発明の実施例５の構成及び製造方法の別例を示す模式図である。（ａ）は第一配向層の形成を、（ｂ）は第二配向層材料の形成を、（ｃ）はパネルの組み立て及び第二配向層の形成を示す。

符号の説明

１：基板
２：光配向層（第一配向層）
３：紫外光（ピーク波長が２８０ｎｍ）
４：液晶層
５：紫外光（ピーク波長が３６５ｎｍ）
６：重合体層（第二配向層）
６ａ：第二配向層材料（融点１５０℃）
７：熱

Claims (17)

1. 少なくとも一方の基板上に第一配向層及び第二配向層がこの順に積層された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルであって、
   該第一配向層は、光配向層であり、
   該液晶表示パネルは、第二配向層が第一配向層の液晶層側の表面を覆うように形成されている
   ことを特徴とする液晶表示パネル。
2. 前記第二配向層は、光重合によって形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
3. 前記第二配向層は、熱重合によって形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
4. 前記第二配向層の液晶層側の表面は、第一配向層の液晶層側の表面よりも平坦であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
5. 前記第二配向層の液晶を配向させる方向は、第一配向層の液晶を配向させる方向と略等しいことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
6. 前記液晶表示パネルは、第一配向層の光配向成分に配向性を付与する光の波長と、第二配向層の光重合成分を重合させる光の波長とが異なることを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネル。
7. 前記第一配向層は、ピーク波長が３３０ｎｍ以下の光で配向性が付与されたものであり、
   前記第二配向層は、ピーク波長が３４０ｎｍ以上の光で重合して形成されたものである
   ことを特徴とする請求項６記載の液晶表示パネル。
8. 前記第二配向層を構成する成分は、第一配向層を構成する成分の反応基を終端させていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
9. 前記第二配向層は、第一配向層の材料よりも融点が低い材料からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
10. 請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法であって、
    該製造方法は、第一配向層の光配向処理を行い、一対の基板間に第二配向層材料を含有する液晶を注入した後、パネルの外部より刺激を与えながら液晶層に電圧を印加して第二配向層を形成する
    ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
11. 前記刺激は、光であることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示パネルの製造方法。
12. 前記刺激は、熱であることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示パネルの製造方法。
13. 前記電圧は、１０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示パネルの製造方法。
14. 請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法であって、
    該製造方法は、第一配向層の光配向処理を行った後、一対の基板間に液晶を注入する前に、第一配向層の液晶層側の表面に第二配向層の材料を塗布する
    ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
15. 前記製造方法は、第二配向層の材料を重合させて第二配向層を形成することを特徴とする請求項１４記載の液晶表示パネルの製造方法。
16. 前記製造方法は、一対の基板間に液晶を注入した後に第二配向層の材料を加熱することを特徴とする請求項１４記載の液晶表示パネルの製造方法。
17. 前記製造方法は、一対の基板間に電圧を印加しながら第二配向層の材料を加熱することを特徴とする請求項１６記載の液晶表示パネルの製造方法。

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