JP2014206669A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高速応答が可能であり、しかも、電圧保持率が時間と共に低下するといった問題の発生を回避することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含み、液晶層を構成する液晶組成物は、一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、液晶分子は、架橋した化合物によってプレチルトが付与される。【選択図】 図1

Description

本開示は、対向面に配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が封止された液晶表示素子を備えた液晶表示装置に関する。
近年、液晶テレビジョン受像機やノート型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置等の表示装置として、液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)が多く用いられている。この液晶表示装置は、基板間に挟持された液晶層中に含まれる液晶分子の分子配列(配向)によって様々な表示モード(方式)に分類される。表示モードとして、例えば、電圧をかけない状態で液晶分子がねじれて配向しているTN(Twisted Nematic;ねじれネマティック)モードがよく知られている。TNモードでは、液晶分子は、正の誘電率異方性、即ち、液晶分子の長軸方向の誘電率が短軸方向に比べて大きい性質を有している。このため、液晶分子は、基板面に対して平行な面内において、液晶分子の配向方位を順次回転させつつ、基板面に垂直な方向に整列させた構造となっている。
この一方で、電圧をかけない状態で液晶分子が基板面に対して垂直に配向しているVA(Vertical Alignment)モードに対する注目が高まっている。VAモードでは、液晶分子は、負の誘電率異方性、即ち、液晶分子の長軸方向の誘電率が短軸方向に比べて小さい性質を有しており、TNモードに比べて広視野角を実現できる。
このようなVAモードの液晶表示装置では、電圧が印加されると、基板に対して垂直方向に配向していた液晶分子が、負の誘電率異方性により、基板に対して平行方向に倒れるように応答することによって、光を透過させる構成となっている。ところが、基板に対して垂直方向に配向した液晶分子の倒れる方向は任意であるため、電圧印加により液晶分子の配向が乱れ、よって、電圧に対する応答特性を悪化させる要因となっていた。
そこで、応答特性を向上させるために、液晶分子が電圧に応答して倒れる方向を規制する技術が検討されている。具体的には、例えば、特開2011−095696には、一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層とを有する液晶表示素子を備え、一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含み、液晶分子は、架橋した化合物によってプレチルトが付与される液晶表示装置の発明が開示されている。尚、この特許公開公報に開示された技術は、FPA方式(Field-induced Photo-reactive Alignment方式)と呼ばれる。
一方、高速応答化のために、アルケニル化合物を含む液晶組成物を用いることが検討されている(例えば、特開2009−149667、特開2008−106280参照)。アルケニル化合物が液晶組成物中に含まれることで液晶組成物の粘性が低下し、液晶表示装置の高速応答が可能となる。
特開2011−095696 特開2009−149667 特開2008−106280
しかしながら、アルケニル化合物を含む液晶組成物と、垂直配向の状態で液晶分子を駆動させる垂直配向膜とを組み合わせた場合、電圧保持率が時間と共に低下するという問題がある。一方、特開2011−095696には、液晶層を構成する材料としてアルケニル化合物を含む液晶組成物を用いることに関して、何ら言及されていない。
従って、本開示の目的は、高速応答が可能であり、しかも、電圧保持率が時間と共に低下するといった問題の発生を回避することができる、液晶層を構成する材料としてアルケニル化合物を含む液晶組成物を用いた液晶表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の液晶表示装置は、
一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物(便宜上、『配向処理後・化合物』と呼ぶ)を含み、
液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、
液晶分子は、架橋した化合物(配向処理後・化合物)によってプレチルトが付与される。また、上記の目的を達成するための液晶表示素子は、本開示の液晶表示装置における液晶表示素子から成る。ここで、『架橋性官能基』とは、架橋構造(橋かけ構造)を形成することが可能な基を意味する。
Figure 2014206669
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至10のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN1,RAN2の少なくとも一方はアルケニル基であり、
Figure 2014206669
は、それぞれ、独立に、
Figure 2014206669
であり、
1,L2は、それぞれ、独立に、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、
pは0又は1である。
本開示の液晶表示装置を、以下、便宜上、『本開示の第1の態様に係る液晶表示装置』と呼ぶ場合がある。ここで、「液晶分子と相互作用する」とは、液晶分子が、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることを意味し、これによって、液晶分子にプレチルトが付与される。また、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物を架橋させることで、液晶分子のプレチルト状態が固定される。
本開示の液晶表示装置にあっては、液晶層を構成する液晶組成物は一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、しかも、一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含んでいる。それ故、高速応答が可能であり、しかも、電圧保持率が時間と共に低下するといった問題の発生を回避することができる液晶表示装置を提供することが可能となる。しかも、架橋した化合物により液晶分子にプレチルトが付与されるので、画素電極と対向電極との間に電界が印加されると、液晶分子は、その長軸方向が基板面に対して所定の方向に応答し、良好な表示特性が確保される。その上、架橋した化合物によって液晶分子にプレチルトが付与されているため、液晶分子にプレチルトが付与されていない場合と比較して電極間の電界に応じた応答速度が早くなり、架橋した化合物を用いずにプレチルトを付与した場合と比較して、良好な表示特性が維持され易くなる。
図1A及び図1Bは、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物の概念図である。 図2は、実施の形態1の液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図3は、図2に示した液晶表示装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図4は、図2に示した液晶表示装置の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。 図5は、図4に続く工程を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。 図6は、図5に続く工程を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。 図7は、実施の形態3の液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図8は、実施の形態3の液晶表示装置の変形例の模式的な一部断面図である。 図9は、実施の形態4の液晶表示装置の模式的な一部断面図である。 図10は、図2に示した液晶表示装置の回路構成図である。 図11は、液晶分子のプレチルトを説明するための模式図である。 図12A及び図12Bは、オーダーパラメータを説明するための模式的な断面図である。
以下、図面を参照して、実施の形態及び実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、実施の形態及び実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の液晶表示装置、全般に関する説明
2.実施の形態に基づく本開示の液晶表示装置の説明
3.実施例に基づく本開示の液晶表示装置の説明、その他
[本開示の液晶表示装置、全般に関する説明]
上記の目的を達成するための液晶表示装置を、その他、
一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物が変形した化合物(便宜上、『配向処理後・化合物』と呼ぶ)を含み、
液晶層を構成する液晶組成物は、上記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、
液晶分子は、変形した化合物(配向処理後・化合物)によってプレチルトが付与される液晶表示装置とすることもできる。このような液晶表示装置を、便宜上、『第1参考態様に係る液晶表示装置』と呼ぶ。また、上記の目的を達成するための液晶表示素子は、第1参考態様に係る液晶表示装置における液晶表示素子から成る。ここで、『感光性官能基』とは、エネルギー線を吸収することが可能な基を意味する。
第1参考態様に係る液晶表示装置にあっては、一対の配向膜のうちの少なくとも一方が、第2の側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物が変形した化合物を含み、変形した化合物により液晶分子にプレチルトが付与される。このため、画素電極と対向電極との間に電界が印加されると、液晶分子は、その長軸方向が基板面に対して所定の方向に応答し、良好な表示特性が確保される。その上、変形した化合物によって液晶分子にプレチルトが付与されているため、液晶分子にプレチルトが付与されていない場合と比較して電極間の電界に応じた応答速度が早くなり、変形した化合物を用いずにプレチルトを付与した場合と比較して、良好な表示特性が維持され易くなる。
本開示の第1の態様に係る液晶表示装置は、
一対の基板の一方に、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物(便宜上、『配向処理前・化合物』と呼ぶ)から成る第1配向膜を形成する工程と、
一対の基板の他方に、第2配向膜を形成する工程と、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、上記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む液晶組成物から構成された液晶層を封止する工程と、
液晶層を封止した後、高分子化合物(配向処理前・化合物)を架橋させて、液晶分子にプレチルトを付与する工程、
とを含む製造方法によって得ることができる。尚、このような液晶表示装置の製造方法を、便宜上、『第1の態様に係る液晶表示装置の製造方法』と呼ぶ。
ここで、第1の態様に係る液晶表示装置の製造方法(あるいは液晶表示素子の製造方法)においては、液晶層に対して所定の電場を印加することにより液晶分子を配向させつつ、紫外線を照射して高分子化合物(配向処理前・化合物)の第2の側鎖を架橋させる形態とすることができる。
そして、この場合、液晶分子を一対の基板の少なくとも一方の基板の表面に対して斜め方向に配列させるように、液晶層に対して電場を印加しながら紫外線を照射することが好ましく、更には、一対の基板は、画素電極を有する基板、及び、対向電極を有する基板から構成されており、画素電極を有する基板側から紫外線を照射することがより好ましい。一般に、対向電極を有する基板側にはカラーフィルタが形成されており、このカラーフィルタによって紫外線が吸収され、配向膜材料の架橋性官能基の反応が生じ難くなる可能性があるが故に、上述したとおり、カラーフィルタが形成されていない画素電極を有する基板側から紫外線を照射することが一層好ましい。画素電極を有する基板側にカラーフィルタが形成されている場合、対向電極を有する基板側から紫外線を照射することが好ましい。尚、基本的に、プレチルトが付与されるときの液晶分子の方位角(偏角)は電場の方向によって規定され、極角(天頂角)は電場の強さによって規定される。後述する第1参考態様あるいは第2参考態様に係る液晶表示装置の製造方法においても、同様である。
このような第1の態様に係る液晶表示装置の製造方法にあっては、架橋性官能基を有する高分子化合物を含む第1配向膜を形成した後、第1配向膜及び第2配向膜の間に、液晶層を封止する。ここで、液晶層中の液晶分子は、第1配向膜及び第2配向膜により、全体として第1配向膜及び第2配向膜表面に対して所定の方向(例えば、水平方向、垂直方向あるいは斜め方向)に配列した状態となる。次いで、電場を印加しながら、架橋性官能基を反応させることにより高分子化合物を架橋させる。これにより、架橋した化合物近傍の液晶分子に対してプレチルトを付与することが可能となる。即ち、液晶分子が配列した状態で高分子化合物を架橋させることにより、液晶層を封止する前に配向膜に対して直線偏光の光や斜め方向の光を照射しなくても、また、大掛かりな装置を用いなくても、液晶分子に対してプレチルトを付与することができる。このため、液晶分子にプレチルトが付与されていない場合と比較して、応答速度が向上する。
また、第1参考態様に係る液晶表示装置は、
一対の基板の一方に、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物(便宜上、『配向処理前・化合物』と呼ぶ)から成る第1配向膜を形成する工程と、
一対の基板の他方に、第2配向膜を形成する工程と、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、上記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む液晶組成物から構成された液晶層を封止する工程と、
液晶層を封止した後、高分子化合物(配向処理前・化合物)を変形させることで、液晶分子にプレチルトを付与する工程、
とを含む製造方法によって得ることができる。尚、このような液晶表示装置の製造方法を、便宜上、『第1参考態様に係る液晶表示装置の製造方法』と呼ぶ。
ここで、第1参考態様に係る液晶表示装置の製造方法(あるいは液晶表示素子の製造方法)においては、液晶層に対して所定の電場を印加することにより液晶分子を配向させつつ、紫外線を照射して高分子化合物(配向処理前・化合物)の第2の側鎖を変形させる形態とすることができる。
第1参考態様に係る液晶表示装置の製造方法にあっては、感光性官能基を有する高分子化合物を含む第1配向膜を形成した後、第1配向膜及び第2配向膜の間に、液晶層を封止する。ここで、液晶層中の液晶分子は、第1配向膜及び第2配向膜により、全体として第1配向膜及び第2配向膜表面に対して所定の方向(例えば、水平方向、垂直方向あるいは斜め方向)に配列した状態となる。次いで、電場を印加しながら、高分子化合物を変形させる。これにより、変形した化合物近傍の液晶分子に対してプレチルトを付与することが可能となる。即ち、液晶分子が配列した状態で高分子化合物を変形させることにより、液晶層を封止する前に配向膜に対して直線偏光の光や斜め方向の光を照射しなくても、また、大掛かりな装置を用いなくても、液晶分子に対してプレチルトを付与することができる。このため、液晶分子にプレチルトが付与されていない場合と比較して、応答速度が向上する。
あるいは又、本開示の第1の態様に係る液晶表示装置又は第1参考態様に係る液晶表示装置は、
一対の基板の一方に、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基又は感光性官能基を有する高分子化合物(便宜上、『配向処理前・化合物』と呼ぶ)から成る第1配向膜を形成する工程と、
一対の基板の他方に、第2配向膜を形成する工程と、
一対の基板を、第1配向膜と第2配向膜とが対向するように配置し、第1配向膜と第2配向膜との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、上記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む液晶組成物から構成された液晶層を封止する工程と、
液晶層を封止した後、高分子化合物(配向処理前・化合物)にエネルギー線を照射することで、液晶分子にプレチルトを付与する工程、
とを含む製造方法によって得ることができる。尚、このような液晶表示装置の製造方法を、便宜上、『第2参考態様に係る液晶表示装置の製造方法』と呼ぶ。ここで、エネルギー線として、紫外線、X線、電子線を挙げることができる。
第2参考態様に係る液晶表示装置の製造方法(あるいは液晶表示素子の製造方法)においては、液晶層に対して所定の電場を印加することにより液晶分子を配向させつつ、高分子化合物にエネルギー線として紫外線を照射する形態とすることができる。
第2参考態様に係る液晶表示装置の製造方法にあっては、高分子化合物(配向処理前・化合物)にエネルギー線を照射することで、液晶分子にプレチルトを付与する。即ち、液晶分子が配列した状態で高分子化合物の第2の側鎖を架橋あるいは変形させることにより、液晶層を封止する前に配向膜に対して直線偏光の光や斜め方向の光を照射しなくても、また、大掛かりな装置を用いなくても、液晶分子に対してプレチルトを付与することができる。このため、液晶分子にプレチルトが付与されていない場合と比較して、応答速度が向上する。
上記の好ましい形態、構成を含む本開示の第1の態様に係る液晶表示装置あるいは第1の態様に係る液晶表示装置の製造方法を、以下、総称して、単に、『第1の態様』と呼ぶ場合があるし、上記の好ましい形態、構成を含む第1参考態様に係る液晶表示装置あるいは第1参考態様に係る液晶表示装置の製造方法を、以下、総称して、単に、『第1参考態様』と呼ぶ場合があるし、上記の好ましい形態、構成を含む第2参考態様に係る液晶表示装置の製造方法を、以下、単に、『第2参考態様』と呼ぶ場合がある。
第1の態様、第1参考態様、第2参考態様において、液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む形態とすることができるし、あるいは又、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む形態とすることができるし、あるいは又、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む形態とすることができるし、あるいは又、下記の一般式(AN−5−1)又は一般式(AN−5−2)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む形態とすることができる。液晶組成物中におけるアルケニル化合物は、例えば、ガスクロマトグラフィー装置を用いることで検出することができる。
Figure 2014206669
但し、RAN21は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN22は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
Figure 2014206669
但し、RAN31は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
Figure 2014206669
但し、RAN41は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
但し、RAN51は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至10のアルコキシ基であり、L1,L2は、それぞれ、独立に、フッ素原子又は塩素原子である。
尚、アルケニル化合物の組合せとして、例えば、
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−4)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−5−1)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−3)と一般式(AN−4)の組合せ
一般式(AN−3)と一般式(AN−5−1)の組合せ
一般式(AN−3)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−3)と一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)の組合せ
一般式(AN−4)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)と一般式(AN−4)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)と一般式(AN−5−1)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)と一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−3)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)の組合せ
一般式(AN−3)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−3)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−2)の組合せ
一般式(AN−2)と一般式(AN−3)と一般式(AN−4)と一般式(AN−5−1)と一般式(AN−5−2)の組合せ
を挙げることができる。
あるいは又、第1の態様、第1参考態様、第2参考態様において、液晶層を構成する液晶組成物は、少なくとも、電気的にネガティブなアルケニル化合物と、電気的にニュートラルなアルケニル化合物との混合物を含む形態とすることができる。ここで、電気的にネガティブなアルケニル化合物とは、アルケニル基を含み、負の誘電異方性を持つ化合物と定義することができるし、電気的にニュートラルなアルケニル化合物とは、アルケニル基を含み、誘電異方性を持たない化合物と定義することができる。
以上に説明した好ましい形態を含む第1の態様において、
高分子化合物(配向処理前・化合物)を架橋させることにより得られた化合物(配向処理後・化合物)は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖及び第2の側鎖のそれぞれは、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される構成とすることができる。尚、このような構造の概念図を、図1Aに示すが、以下の説明において、第1の側鎖を「L」で表示し、第2の側鎖を「A」で表示する場合がある。あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む第1参考態様において、
高分子化合物(配向処理前・化合物)を変形させることにより得られた化合物(配向処理後・化合物)は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖及び第2の側鎖のそれぞれは、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される構成とすることができる。あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む第2参考態様において、
高分子化合物にエネルギー線を照射することにより得られた化合物は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖及び第2の側鎖のそれぞれは、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される構成とすることができる。
あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む第1の態様において、
高分子化合物(配向処理前・化合物)を架橋させることにより得られた化合物(配向処理後・化合物)は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖と第2の側鎖とは結合しており、
第1の側鎖又は第2の側鎖は、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される構成とすることができる。尚、このような構造の概念図を、図1Bに示す。あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む第1参考態様において、
高分子化合物(配向処理前・化合物)を変形させることにより得られた化合物(配向処理後・化合物)は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖と第2の側鎖とは結合しており、
第1の側鎖又は第2の側鎖は、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される構成とすることができる。あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む第2参考態様において、
高分子化合物にエネルギー線を照射することにより得られた化合物は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖と第2の側鎖とは結合しており、
第1の側鎖又は第2の側鎖は、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される構成とすることができる。
そして、これらの場合、
第1の側鎖は、
(A11n11−RSD11−(A12n12−RSD12−RSD13 (SD−1)
から成り、
11及びA12は、それぞれ、−CH2−、−O−、−COO−、又は、−OCO−であり、
n11及びn12は、それぞれ、0又は1であり、
SD11は、炭素数0乃至40のアルキル基、又は、炭素数1乃至40のフルオロアルキル基であり、
SD12は、少なくとも1つの環構造を含む2価の有機基であり、
SD13は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又は、カーボネート基を有する1価の基、若しくは、それらの誘導体である構成とすることができる。尚、A11は、RSD11を他の部分と結合させる部分であり、A12は、RSD11とRSD12とを結合させる部分である。また、RSD11は、所謂スペーサとして機能する。更には、RSD12は、液晶分子と相互作用する部分であり、具体的には、メソゲン基から構成され、液晶性を発現するものでも、液晶性を発現しないものでもよく、あるいは又、液晶分子と同じ構造を有し、あるいは又、液晶分子に類似した構造を有し、より具体的な構造として、ステロイド誘導体、コレステロール誘導体、ビフェニル、トリフェニル、ナフタレン等を挙げることができる。また、RSD13は末端基である。
更には、これらの場合、
第2の側鎖は、
(A21n21−RSD21−(A22n22−RSD22−RSD23 (SD−2)
から成り、
21及びA22は、それぞれ、−CH2−、−O−、−COO−、又は、−OCO−であり、
n21及びn22は、それぞれ、0又は1であり、
SD21は、炭素数0乃至40のアルキル基、又は、炭素数1乃至40のフルオロアルキル基であり、
SD22は、ビニル、アクリロイル、メタクリロイル、カルコン、シンナメート、シンナモイル、クマリン、マレイミド、ベンゾフェノン、ノルボルネン、オリザノール及びキトサンから成る群から選択された少なくとも1種類の構造を含む2価の基、又は、エチニレン基であり、
SD23は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又は、カーボネート基を有する1価の基、若しくは、それらの誘導体である構成とすることができる。尚、A21は、RSD21を他の部分と結合させる部分であり、A22は、RSD21とRSD22とを結合させる部分である。また、RSD21は、所謂スペーサとして機能する。更には、RSD22は、反応成分であり、RSD23は末端基である。
更には、以上に説明した第1の態様、第1参考態様、第2参考態様の好ましい各種構成において、主鎖は、ポリイミド構造を有し(即ち、主鎖は繰り返し単位中にイミド結合を含み)、又は、ポリシロキサン構造を有し、又は、ポリアミック酸から成る構成とすることができる。
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む第1の態様、第1参考態様、第2参考態様においては、電極に形成されたスリット部又は基板に設けられた突起から成る配向規制部が設けられている形態とすることができる。あるいは又、電極に形成された凹凸部から成る配向規制部が設けられている形態とすることができる。また、第1配向膜の表面粗さRaは1nm以下であり、あるいは又、一対の配向膜のうちの少なくとも一方の表面粗さRaは1nm以下である形態とすることができる。ここで、表面粗さRaは、JIS B 0601:2001に規定されている。
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む第1の態様、第1参考態様、第2参考態様において、第2配向膜は第1配向膜を構成する高分子化合物(配向処理前・化合物)から成り、あるいは又、一対の配向膜は同じ組成を有する形態とすることができる。但し、第1の態様、第1参考態様、第2参考態様において規定される高分子化合物(配向処理前・化合物)から構成される限り、一対の配向膜は、異なる組成を有する構成としてもよいし、第2配向膜は、第1配向膜を構成する高分子化合物(配向処理前・化合物)とは異なる高分子化合物から成る構成としてもよい。また、高分子化合物(配向処理後・化合物)は、液晶分子を一対の基板に対して所定の方向に配列させる構造を含む形態とすることができる。更には、一対の基板は、画素電極を有する基板、及び、対向電極を有する基板から構成されている形態とすることができる。
配向膜材料中あるいは配向膜中における配向処理前・化合物あるいは配向処理前・化合物としての高分子化合物前駆体(後述する)の含有量を、1質量%以上、30質量%以下とすることが好ましく、3質量%以上、10質量%以下とすることがより好ましい。また、配向膜材料には、必要に応じて、光重合開始剤等を混合してもよい。
[主鎖に関する説明]
以下、高分子化合物(配向処理前・化合物あるいは配向処理後・化合物)を構成する主鎖に関する説明を行う。
配向処理前・化合物は、主鎖として耐熱性が高い構造を含むことが好ましい。これにより、液晶表示装置(液晶表示素子)が高温環境下に曝されても、配向膜中の配向処理後・化合物が液晶分子に対する配向規制能を維持するため、応答特性と共にコントラスト等の表示特性が良好に維持され、信頼性が確保される。ここで、主鎖は、例えば、上述したとおり、繰り返し単位中にイミド結合を含むことが好ましい。主鎖中にイミド結合を含む配向処理前・化合物として、例えば、式(1)で表されるポリイミド構造を含む高分子化合物が挙げられる。式(1)に示すポリイミド構造を含む高分子化合物は、式(1)に示すポリイミド構造のうちの1種から構成されていてもよいし、複数種がランダムに連結して含まれていてもよいし、式(1)に示す構造の他に、他の構造を含んでいてもよい。
Figure 2014206669
ここで、R1は4価の有機基であり、R2は2価の有機基であり、n1は1以上の整数である。
式(1)におけるR1及びR2は、炭素を含んで構成された4価あるいは2価の基であれば任意であるが、R1及びR2のうちのいずれか一方に、第2の側鎖としての架橋性官能基を含んでいることが好ましい。配向処理後・化合物において、十分な配向規制能が得られ易いからである。
配向処理前・化合物としての高分子化合物前駆体が、式(1)に示したポリイミド構造を含む場合、このような高分子化合物前駆体として、ポリアミック酸を挙げることができる。高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸は、例えば、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて合成される。ここで用いるジアミン化合物及びテトラカルボン酸二無水物の少なくとも一方が、架橋性官能基を有している。ジアミン化合物として、例えば、式(A−1)〜式(A−15)で表される架橋性官能基を有する化合物が挙げられ、テトラカルボン酸二無水物として、式(a−1)〜式(a−10)で表される架橋性官能基を有する化合物が挙げられる。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
ここで、X1〜X4は単結合あるいは2価の有機基である。
Figure 2014206669
ここで、X5〜X7は単結合あるいは2価の有機基である。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
また、配向処理前・化合物が垂直配向誘起構造部を含むように高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸を合成する場合、上記の架橋性官能基を有する化合物の他に、ジアミン化合物として式(B−1)〜式(B−36)で表される垂直配向誘起構造部を有する化合物や、テトラカルボン酸二無水物として式(b−1)〜式(b−3)で表される垂直配向誘起構造部を有する化合物を用いてもよい。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
ここで、a4〜a6は0以上、21以下の整数である。
Figure 2014206669
ここで、a4は0以上、21以下の整数である。
Figure 2014206669
ここで、a4は0以上、21以下の整数である。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
また、高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸を合成する場合、上記の架橋性官能基を有する化合物の他に、ジアミン化合物として、式(C−1)〜式(C−20)で表される基を有する化合物を用いてもよい。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
あるいは又、高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸を合成する場合、上記の架橋性官能基を有する化合物の他に、ジアミン化合物として、式(D−1)〜式(D−7)で表される基を有する化合物を用いてもよい。
Figure 2014206669
ここで、nは3以上、20以下の整数である。
更に、配向処理前・化合物が式(1)におけるR2として垂直配向誘起構造部を含む構造と、架橋性官能基を含む構造との2種の構造を含むように高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸を合成する場合、例えば、次のように、ジアミン化合物及びテトラカルボン酸二無水物を選択する。即ち、式(A−1)〜式(A−15)に示した架橋性官能基を有する化合物のうちの少なくとも1種と、式(B−1)〜式(B−36)、式(b−1)〜式(b−3)に示した垂直配向誘起構造部を有する化合物のうちの少なくとも1種と、式(E−1)〜式(E−28)で表されるテトラカルボン酸二無水物のうちの少なくとも1種とを用いる。尚、式(E−23)におけるR1及びR2は、同一又は異なるアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、ハロゲン原子の種類は任意である。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
ここで、R1,R2はアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子である。
また、配向処理前・化合物が式(1)におけるR2として2種の構造を含むように、高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸を合成する場合、例えば、次のように、ジアミン化合物及びテトラカルボン酸二無水物を選択する。即ち、式(A−1)〜式(A−15)に示した架橋性官能基を有する化合物のうちの少なくとも1種と、式(C−1)〜式(C−20)に示した化合物のうちの少なくとも1種と、式(E−1)〜式(E−28)に示したテトラカルボン酸二無水物のうちの少なくとも1種とを用いる。
あるいは又、配向処理前・化合物が式(1)におけるR2として2種の構造を含むように、高分子化合物前駆体としてのポリアミック酸を合成する場合、例えば、次のように、ジアミン化合物及びテトラカルボン酸二無水物を選択する。即ち、式(A−1)〜式(A−15)に示した架橋性官能基を有する化合物のうちの少なくとも1種と、式(D−1)〜式(D−7)に示した化合物のうちの少なくとも1種と、式(E−1)〜式(E−28)で表されるテトラカルボン酸二無水物のうちの少なくとも1種とを用いる。
配向処理前・化合物は、液晶分子を基板面に対して垂直方向に配向させるための構造(以下、『垂直配向誘起構造部』と呼ぶ)を含んでいることが好ましい。配向膜が配向処理後・化合物とは別に垂直配向誘起構造部を有する化合物(所謂、通常の垂直配向剤)を含まなくても、液晶分子全体の配向規制が可能になるからである。その上、垂直配向誘起構造部を有する化合物を別に含む場合よりも、液晶層に対する配向規制機能をより均一に発揮可能な配向膜が形成され易いからである。垂直配向誘起構造部は、配向処理前・化合物においては、主鎖に含まれていてもよいし、第2の側鎖に含まれていてもよいし、双方に含まれていてもよい。また、配向処理前・化合物が上記した式(1)に示したポリイミド構造を含む場合、R2として垂直配向誘起構造部を含む構造(繰り返し単位)と、R2として架橋性官能基を含む構造(繰り返し単位)との2種の構造を含んでいることが、容易に入手可能であるといった観点から、好ましい。尚、垂直配向誘起構造部は、配向処理前・化合物に含まれていれば、配向処理後・化合物においても含まれる。
垂直配向誘起構造部として、例えば、炭素数10以上のアルキル基、炭素数10以上のハロゲン化アルキル基、炭素数10以上のアルコキシ基、炭素数10以上のハロゲン化アルコキシ基あるいは環構造を含む有機基等が挙げられる。具体的には、垂直配向誘起構造部を含む構造として、例えば、式(11−1)〜式(11−6)で表される構造等が挙げられる。但し、式(11−1)〜式(11−6)で表される構造は、第1の側鎖(L)として機能させることもできる。
Figure 2014206669
ここで、Y1は炭素数10以上のアルキル基、炭素数10以上のアルコキシ基あるいは環構造を含む1価の有機基である。また、Y2〜Y15は水素原子、炭素数10以上のアルキル基、炭素数10以上のアルコキシ基あるいは環構造を含む1価の有機基であり、Y2及びY3のうちの少なくとも一方、Y4〜Y6のうちの少なくとも1つ、Y7及びY8のうちの少なくとも一方、Y9〜Y12のうちの少なくとも1つ、及び、Y13〜Y15のうちの少なくとも1つは、炭素数10以上のアルキル基、炭素数10以上のアルコキシ基あるいは環構造を含む1価の有機基である。但し、Y11及びY12は結合して環構造を形成してもよい。
また、垂直配向誘起構造部としての環構造を含む1価の有機基として、例えば、式(12−1)〜式(12−23)で表される基等が挙げられる。垂直配向誘起構造部としての環構造を含む2価の有機基として、例えば、式(13−1)〜式(13−7)で表される基等が挙げられる。但し、式(12−1)〜式(12−23)、式(13−1)〜式(13−7)で表される構造は、第1の側鎖(L)として機能させることもできる。
Figure 2014206669
ここで、a1〜a3は0以上、21以下の整数である。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
ここで、a1は0以上、21以下の整数である。
Figure 2014206669
尚、垂直配向誘起構造部は、液晶分子を基板面に対して垂直方向に配列させるように機能する構造を含んでいれば、上記した基に限定されない。また、配向膜は、上記した配向処理後・化合物の他に、他の垂直配向剤を含んでいてもよい。他の垂直配向剤として、垂直配向誘起構造部を有するポリイミドや、垂直配向誘起構造部を有するポリシロキサン等が挙げられる。
配向処理後・化合物は、未反応の架橋性官能基を含んでいてもよいが、駆動中に反応した場合に液晶分子の配向を乱す虞があるため、未反応の架橋性官能基は少ない方が好ましい。配向処理後・化合物が未反応の架橋性官能基を含んでいるか否かは、例えば、液晶表示装置を解体して、配向膜を透過型又は反射型のFT−IR(フーリエ変換赤外分光光度計)で分析することにより確認することができる。具体的には、先ず、液晶表示装置を解体し、配向膜の表面を有機溶媒等により洗浄する。この後、配向膜をFT−IRで分析することによって、例えば、架橋構造を形成する二重結合が配向膜中に残留していれば、二重結合に由来する吸収スペクトルが得られ、未反応の架橋性官能基の存在を確認することができる。
前述したとおり、第2の側鎖は、式(SD−2)で表すことができる。
(A21n21−RSD21−(A22n22−RSD22−RSD23 (SD−2)
ここで、式(SD−2)にて示される第2の側鎖の具体的な構造として、例えば、式(21−1)〜式(21−27)で表される基を有する化合物を挙げることができるし、以下の式(F−1)〜式(F−18)で表される基を有する化合物をあげることもできる。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
[本開示の液晶表示装置に関する説明]
次に、本開示の液晶表示装置(液晶表示素子)における共通の構成、構造を説明する。第1の態様及び第1参考態様に係る液晶表示装置(あるいは液晶表示素子)の模式的な一部断面図を、図2に示す。この液晶表示装置は、一対の基板20,30の対向面側に設けられた一対の配向膜22,32と、一対の配向膜22,32の間に設けられ、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含む液晶組成物から構成された液晶層40とを有する液晶表示素子を備えている。
具体的には、液晶表示装置は、複数の画素10(10A,10B,10C・・・)を有している。この液晶表示装置(液晶表示素子)においては、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)基板20とCF(Color Filter;カラーフィルタ)基板30との間に、配向膜22,32を介して液晶分子41を含む液晶層40が設けられている。この液晶表示装置(液晶表示素子)は、所謂透過型であり、表示モードは垂直配向(VA)モードである。図2では、駆動電圧が印加されていない非駆動状態を表している。
TFT基板20には、ガラス基板20AのCF基板30と対向する側の表面に、例えば、マトリクス状に複数の画素電極20Bが配置されている。更に、複数の画素電極20Bをそれぞれ駆動するゲート・ソース・ドレイン等を備えたTFTスイッチング素子や、これらTFTスイッチング素子に接続されるゲート線及びソース線等(図示せず)が設けられている。画素電極20Bは、ガラス基板20A上に画素分離部50によって電気的に分離された画素毎に設けられ、例えばITO(インジウム錫酸化物)等の透明性を有する材料により構成されている。画素電極20Bには、各画素内において、例えば、ストライプ状やV字状のパターンを有するスリット部21(電極の形成されない部分)が設けられている。これにより、駆動電圧が印加されると、液晶分子41の長軸方向に対して斜めの電場が付与され、画素内に配向方向の異なる領域が形成されるため(配向分割)、視野角特性が向上する。即ち、スリット部21は、良好な表示特性を確保するために、液晶層40中の液晶分子41全体の配向を規制するための配向規制部であり、ここでは、このスリット部21によって駆動電圧印加時の液晶分子41の配向方向を規制している。上述したとおり、基本的に、プレチルトが付与されたときの液晶分子41の方位角は電場の方向によって規定され、電場の方向は配向規制部によって決定される。スリット部21の代わりに、画素電極20Bに、各画素内において、例えば、ストライプ状やV字状のパターンを有する凹凸部を設けてもよい。
CF基板30には、ガラス基板30AのTFT基板20との対向面に、有効表示領域のほぼ全面に亙って、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のストライプ状のカラーフィルタ(図示せず)と、対向電極30Bとが配置されている。対向電極30Bは、画素電極20Bと同様に、例えばITO等の透明性を有する材料により構成されている。
配向膜22は、TFT基板20の液晶層40側の表面に画素電極20B及びスリット部21(あるいは凹凸部)を覆うように設けられている。配向膜32は、CF基板30の液晶層40側の表面に対向電極30Bを覆うように設けられている。配向膜22,32は、液晶分子41の配向を規制するものであり、ここでは、液晶分子41を基板面に対して垂直方向に配向させると共に、基板近傍の液晶分子41(41A,41B)に対してプレチルトを付与する機能を有している。尚、図2に示す液晶表示装置(液晶表示素子)にあっては、CF基板30の側には、スリット部は設けられていない。
図10は、図2に示した液晶表示装置の回路構成を表している。
図10に示すように、液晶表示装置は、表示領域60内に設けられた複数の画素10を有する液晶表示素子を含んで構成されている。この液晶表示装置では、表示領域60の周囲には、ソースドライバ61及びゲートドライバ62と、ソースドライバ61及びゲートドライバ62を制御するタイミングコントローラ63と、ソースドライバ61及びゲートドライバ62に電力を供給する電源回路64とが設けられている。
表示領域60は、映像が表示される領域であり、複数の画素10がマトリックス状に配列されることにより映像を表示可能に構成された領域である。尚、図10では、複数の画素10を含む表示領域60を示しているほか、4つの画素10に対応する領域を別途拡大して示している。
表示領域60では、行方向に複数のソース線71が配列されていると共に、列方向に複数のゲート線72が配列されており、ソース線71及びゲート線72が互いに交差する位置に画素10がそれぞれ配置されている。各画素10は、画素電極20B及び液晶層40と共に、トランジスタ121及びキャパシタ122を含んで構成されている。各トランジスタ121では、ソース電極がソース線71に接続され、ゲート電極がゲート線72に接続され、ドレイン電極がキャパシタ122及び画素電極20Bに接続されている。各ソース線71は、ソースドライバ61に接続されており、ソースドライバ61から画像信号が供給される。各ゲート線72は、ゲートドライバ62に接続されており、ゲートドライバ62から走査信号が順次供給される。
ソースドライバ61及びゲートドライバ62は、複数の画素10の中から特定の画素10を選択する。
タイミングコントローラ63は、例えば、画像信号(例えば、赤、緑、青に対応するRGBの各映像信号)と、ソースドライバ61の動作を制御するためのソースドライバ制御信号とを、ソースドライバ61に出力する。また、タイミングコントローラ63は、例えば、ゲートドライバ62の動作を制御するためのゲートドライバ制御信号をゲートドライバ62に出力する。ソースドライバ制御信号として、例えば、水平同期信号、スタートパルス信号あるいはソースドライバ用のクロック信号等が挙げられる。ゲートドライバ制御信号として、例えば、垂直同期信号や、ゲートドライバ用のクロック信号等が挙げられる。
この液晶表示装置では、以下の要領で画素電極20Bと対向電極30Bとの間に駆動電圧を印加することにより、映像が表示される。具体的には、ソースドライバ61が、タイミングコントローラ63からのソースドライバ制御信号の入力により、同じくタイミングコントローラ63から入力された画像信号に基づいて所定のソース線71に個別の画像信号を供給する。これと共に、ゲートドライバ62が、タイミングコントローラ63からのゲートドライバ制御信号の入力により所定のタイミングでゲート線72に走査信号を順次供給する。これにより、画像信号が供給されたソース線71と走査信号が供給されたゲート線72との交差領域に位置する画素10が選択され、画素10に駆動電圧が印加される。
次に、実施の形態及び実施例に基づき、本開示の液晶表示装置を説明する。
[実施の形態1]
実施の形態1は、本開示の第1の態様に係るVAモードの液晶表示装置(あるいは液晶表示素子)、並びに、第1の態様、及び、第2参考態様に係る液晶表示装置(あるいは液晶表示素子)の製造方法に関する。
実施の形態1にあっては、一対の配向膜22,32のうちの少なくとも一方は、液晶分子41と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物(配向処理後・化合物)を含み、液晶層40を構成する液晶組成物は、上述した一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、液晶分子41には、架橋した化合物(配向処理後・化合物)によってプレチルトが付与される。尚、第1の側鎖、第2の側鎖、一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物等の具体例に関しては、実施例において説明する。
ここで、配向処理後・化合物は、主鎖、第1の側鎖及び第2の側鎖を有する高分子化合物(配向処理前・化合物)の1種あるいは2種以上を含む状態で配向膜22,32を形成した後、液晶層40を設け、次いで、高分子化合物を架橋させることで、あるいは又、高分子化合物にエネルギー線を照射することで、より具体的には、電場又は磁場を印加しながら架橋性官能基を反応させることにより生成される。そして、配向処理後・化合物は、液晶分子41を一対の基板(具体的には、TFT基板20及びCF基板30)に対して所定の方向(具体的には、斜め方向)に配列させる構造を含んでいる。このように、高分子化合物を架橋させて、あるいは又、高分子化合物にエネルギー線を照射することで、配向処理後・化合物が配向膜22,32中に含まれることにより、配向膜22,32近傍の液晶分子41に対してプレチルトを付与できるため、応答速度が早くなり、表示特性が向上する。
配向処理前・化合物にあっては、複数種の第2の側鎖が主鎖に結合していてもよい。あるいは又、複数種の側鎖が主鎖に結合しており、そのうちの少なくとも1つの側鎖が第2の側鎖であってもよい。即ち、配向処理前・化合物は、架橋性を有する第2の側鎖の他に、架橋性を示さない側鎖を含んでいてもよい。架橋性官能基を含む第2の側鎖は、1種であってもよいし、複数種であってもよい。架橋性官能基は、液晶層40を形成した後に架橋反応可能な官能基であれば任意であり、光反応によって架橋構造を形成する基であってもよいし、熱反応によって架橋構造を形成する基であってもよいが、中でも、光反応によって架橋構造を形成する、光反応性の架橋性官能基(感光性を有する感光基)が好ましい。液晶分子41の配向を所定の方向に規制し易く、応答特性が向上すると共に良好な表示特性を有する液晶表示装置(液晶表示素子)の製造が容易になるからである。光反応性の架橋性官能基(感光性を有する感光基であり、例えば、光二量化感光基)として、例えば、ビニル、アクリロイル、メタクリロイル、カルコン、シンナメート、シンナモイル、クマリン、マレイミド、ベンゾフェノン、ノルボルネン、オリザノール、及び、キトサンのうちのいずれか1種の構造を含む基が挙げられる。尚、『架橋性官能基』には、光二量化反応を示す架橋性官能基だけでなく、重合反応を示す架橋性官能基も包含される。云い換えれば、本開示にあっては、『架橋』という概念には、光二量化反応だけでなく重合反応も含まれる。
液晶層40は、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含んでいる。液晶分子41は、例えば、互いに直交する長軸及び短軸をそれぞれ中心軸として回転対称な形状をなし、負の誘電率異方性を有している。
液晶分子41は、配向膜22との界面近傍において、配向膜22に保持された液晶分子41Aと、配向膜32との界面近傍において配向膜32に保持された液晶分子41Bと、それら以外の液晶分子41Cとに分類することができる。液晶分子41Cは、液晶層40の厚み方向における中間領域に位置し、駆動電圧がオフの状態において液晶分子41Cの長軸方向(ダイレクタ)がガラス基板20A,30Aに対してほぼ垂直になるように配列されている。ここで、駆動電圧がオンになると、液晶分子41Cのダイレクタがガラス基板20A,30Aに対して平行になるように傾いて配向する。このような挙動は、液晶分子41Cにおいて、長軸方向の誘電率が短軸方向よりも小さいという性質を有することに起因している。液晶分子41A,41Bも同様の性質を有することから、駆動電圧のオン・オフの状態変化に応じて、基本的には、液晶分子41Cと同様の挙動を示す。但し、駆動電圧がオフの状態において、液晶分子41Aは配向膜22によってプレチルトθ1が付与され、そのダイレクタがガラス基板20A,30Aの法線方向から傾斜した姿勢となる。同様に、液晶分子41Bは配向膜32によってプレチルトθ2が付与され、そのダイレクタがガラス基板20A,30Aの法線方向から傾斜した姿勢となる。尚、ここで、「保持される」とは、配向膜22,32と液晶分子41A,41Cとが固着せずに、液晶分子41の配向を規制していることを表している。また、「プレチルトθ(θ1,θ2)」とは、図11に示すように、ガラス基板20A,30Aの表面に垂直な方向(法線方向)をZとした場合に、駆動電圧がオフの状態で、Z方向に対する液晶分子41(41A,41B)のダイレクタDの傾斜角度を指す。
液晶層40では、プレチルトθ1,θ2の双方が0°よりも大きな値を有している。この液晶層40では、プレチルトθ1,θ2は、同じ角度(θ1=θ2)であってもよいし、異なる角度(θ1≠θ2)であってもよいが、中でも、プレチルトθ1,θ2は、異なる角度であることが好ましい。これにより、プレチルトθ1,θ2の双方が0°である場合よりも駆動電圧の印加に対する応答速度が向上すると共に、プレチルトθ1,θ2の双方が0°である場合とほぼ同等のコントラストを得ることができる。よって、応答特性を向上させつつ、黒表示の際の光の透過量を低減することができ、コントラストを向上させることができる。プレチルトθ1,θ2を異なる角度とする場合、プレチルトθ1,θ2のうちの大きい方のプレチルトθは、1°以上、4°以下であることがより望ましい。大きい方のプレチルトθを上記した範囲内にすることにより、特に、高い効果が得られる。
次に、上記の液晶表示装置(液晶表示素子)の製造方法について、図3に表したフローチャートと共に、図4、図5及び図6に表した液晶表示装置等の模式的な一部断面図を参照して説明する。尚、図4、図5及び図6では、簡略化のため、一画素分についてのみ示す。
最初に、TFT基板20の表面に配向膜22を形成すると共に、CF基板30の表面に配向膜32を形成する(ステップS101)。
具体的には、先ず、ガラス基板20Aの表面に、所定のスリット部21(あるいは凹凸部)を有する画素電極20Bを例えばマトリクス状に設けることによりTFT基板20を作製する。また、カラーフィルタが形成されたガラス基板30Aのカラーフィルタ上に、対向電極30Bを設けることによりCF基板30を作製する。
一方、例えば、配向処理前・化合物あるいは配向処理前・化合物としての高分子化合物前駆体と、溶剤と、必要に応じて垂直配向剤とを混合することにより液状の配向膜材料を調製する。
そして、調製した配向膜材料を、TFT基板20及びCF基板30のそれぞれに、画素電極20B及びスリット部21(あるいは凹凸部)、並びに、対向電極30Bを覆うように塗布あるいは印刷した後、加熱処理をする。加熱処理の温度は80゜C以上が好ましく、150゜C以上、200゜C以下とすることがより好ましい。また、加熱処理は、加熱温度を段階的に変化させてもよい。これにより、塗布あるいは印刷された配向膜材料に含まれる溶剤が蒸発し、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物(配向処理前・化合物)を含む配向膜22,32が形成される。この後、必要に応じて、ラビング等の処理を施してもよい。
次に、TFT基板20とCF基板30とを配向膜22と配向膜32とが対向するように配置し、配向膜22と配向膜32との間に液晶層40を封止する(ステップS102)。具体的には、TFT基板20あるいはCF基板30のどちらか一方の、配向膜22,32の形成されている面に対して、セルギャップを確保するためのスペーサ突起物、例えば、プラスチックビーズ等を散布すると共に、例えば、スクリーン印刷法によりエポキシ接着剤等を用いてシール部を印刷する。この後、図4に示すように、TFT基板20とCF基板30とを、配向膜22,32が対向するように、スペーサ突起物及びシール部を介して貼り合わせ、液晶組成物(液晶材料)を注入する。その後、加熱するなどしてシール部の硬化を行うことにより、液晶組成物をTFT基板20とCF基板30との間に封止する。図4は、配向膜22及び配向膜32の間に封止された液晶層40の断面構成を表している。
次に、図5に示すように、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に、電圧印加手段1を用いて、電圧V1を印加する(ステップS103)。電圧V1は、例えば、5ボルト〜30ボルトである。これにより、ガラス基板20A,30Aの表面に対して所定の角度をなす方向の電場(電界)が生じ、液晶分子41が、ガラス基板20A,30Aの垂直方向から所定方向に傾いて配向する。即ち、このときの液晶分子41の方位角(偏角)は電場の方向によって規定され、極角(天頂角)は電場の強さによって規定される。そして、液晶分子41の傾斜角と、後述する工程で、配向膜22との界面近傍において配向膜22に保持された液晶分子41A及び配向膜32との界面近傍において配向膜32に保持された液晶分子41Bに付与されるプレチルトθ1,θ2は、概ね等しくなる。従って、電圧V1の値を、適宜、調節することにより、液晶分子41A,41Bのプレチルトθ1,θ2の値を制御することが可能である。
更に、図6に示すように、電圧V1を印加した状態のまま、エネルギー線(具体的には紫外線UV)を、例えば、TFT基板20の外側から配向膜22,32に対して照射する。即ち、液晶分子41を一対の基板20,30の表面に対して斜め方向に配列させるように、液晶層40に対して電場又は磁場を印加しながら紫外線を照射する。これによって、配向膜22,32中の配向処理前・化合物が有する架橋性官能基を反応させ、配向処理前・化合物を架橋させる(ステップS104)。こうして、配向処理後・化合物により液晶分子41の応答すべき方向が記憶され、配向膜22,32近傍の液晶分子41にプレチルトが付与される。そして、この結果、配向膜22,32中において配向処理後・化合物が形成され、非駆動状態において、液晶層40における配向膜22,32との界面近傍に位置する液晶分子41A,41Bにプレチルトθ1,θ2が付与される。紫外線UVとして、波長365nm程度の光成分を多く含む紫外線が好ましい。短波長域の光成分を多く含む紫外線を用いると、液晶分子41が光分解し、劣化する虞があるからである。尚、ここでは、紫外線UVをTFT基板20の外側から照射したが、CF基板30の外側から照射してもよく、TFT基板20及びCF基板30の双方の基板の外側から照射してもよい。この場合、透過率が高い方の基板側から紫外線UVを照射することが好ましい。また、CF基板30の外側から紫外線UVを照射した場合、紫外線UVの波長域に依っては、カラーフィルタに吸収されて架橋反応し難くなる虞がある。このため、TFT基板20の外側(画素電極を有する基板側)から照射することが好ましい。
以上の工程により、図2に示した液晶表示装置(液晶表示素子)を完成させることができた。
液晶表示装置(液晶表示素子)の動作にあっては、選択された画素10では、駆動電圧が印加されると、液晶層40に含まれる液晶分子41の配向状態が、画素電極20Bと対向電極30Bとの間の電位差に応じて変化する。具体的には、液晶層40では、図2に示した駆動電圧の印加前の状態から、駆動電圧が印加されることにより、配向膜22,32の近傍に位置する液晶分子41A,41Bが自らの傾き方向に倒れ、且つ、その動作がその他の液晶分子41Cに伝播する。その結果、液晶分子41は、TFT基板20及びCF基板30に対してほぼ水平(平行)となる姿勢をとるように応答する。これにより、液晶層40の光学的特性が変化し、液晶表示素子への入射光が変調された出射光となり、この出射光に基づいて階調表現されることで、映像が表示される。
ここで、プレチルト処理が全く施されていない液晶表示素子及びそれを備えた液晶表示装置では、液晶分子の配向を規制するためのスリット部等の配向規制部が基板に設けられていても、駆動電圧が印加されると、基板に対して垂直方向に配向していた液晶分子は、そのダイレクタが基板の面内方向において任意の方位を向くように倒れる。このように駆動電圧に応答した液晶分子では、各液晶分子のダイレクタの方位がぶれた状態となり、全体としての配向に乱れが生じる。これにより、応答速度が遅くなり、応答特性が劣化し、その結果、表示特性を悪化させるという問題がある。また、初期の駆動電圧を表示状態の駆動電圧よりも高く設定して駆動(オーバードライブ駆動)させると、初期駆動電圧印加時において、応答した液晶分子と、殆ど応答していない液晶分子とが存在し、それらの間でダイレクタの傾きに大きな差が生じる。その後に表示状態の駆動電圧が印加されると、初期駆動電圧印加時に応答した液晶分子は、その動作が他の液晶分子に対して殆ど伝播しないうちに、表示状態の駆動電圧に応じたダイレクタの傾きとなり、この傾きが他の液晶分子に伝播する。その結果、画素全体として、初期駆動電圧印加時に表示状態の輝度に達するが、その後、輝度が低下し、再度、表示状態の輝度に達する。即ち、オーバードライブ駆動すれば、オーバードライブ駆動しない場合よりも見かけの応答速度は早くなるが、十分な表示品位が得られ難いという問題がある。尚、これらの問題は、IPSモードやFFSモードの液晶表示素子では生じ難く、VAモードの液晶表示素子において特有の問題と考えられる。
これに対して、実施の形態1の液晶表示装置(液晶表示素子)及びその製造方法では、上記した配向膜22,32が液晶分子41A,41Bに対して所定のプレチルトθ1,θ2を付与する。これにより、プレチルト処理が全く施されていない場合の問題が生じ難くなり、駆動電圧に対する応答速度が大幅に向上し、オーバードライブ駆動時における表示品位も向上する。その上、TFT基板20及びCF基板30のうちの少なくとも一方には、液晶分子41の配向を規制するための配向規制部としてスリット部21(あるいは凹凸部)が設けられているので、視野角特性等の表示特性が確保されるため、良好な表示特性を維持した状態で応答特性が向上する。
また、従来の液晶表示装置の製造方法(光配向膜技術)では、配向膜は、基板面上に設けられた所定の高分子材料を含む前駆体膜に対して直線偏光の光や基板面に対する斜め方向の光(以下、『斜め光』と呼ぶ)を照射して形成され、これによりプレチルト処理が施される。このため、配向膜を形成する際に、直線偏光の光を照射する装置や、斜め光を照射する装置といった大掛かりな光照射装置が必要とされるという問題がある。また、より広い視野角を実現するためのマルチドメインを有する画素の形成には、より大掛かりな装置が必要とされる上、製造工程が複雑になるという問題もある。特に、斜め光を用いて配向膜を形成する場合、基板上にスペーサ等の構造物あるいは凹凸があると、構造物等の陰になり、斜め光が届かない領域が生じ、この領域において液晶分子に対する所望の配向規制が難しくなる。この場合、例えば、画素内にマルチドメインを設けるためにフォトマスクを用いて斜め光を照射するには、光の回り込みを考慮した画素設計が必要となる。即ち、斜め光を用いて配向膜を形成する場合、高精細な画素形成が難しいという問題もある。
更に、従来の光配向膜技術の中でも、高分子材料として架橋性高分子化合物を用いる場合、前駆体膜中において架橋性高分子化合物に含まれる架橋性官能基は、熱運動によりランダムな方位(方向)を向いているため、架橋性官能基同士の物理的距離が近づく確率が低くなる。その上、ランダム光(非偏光)を照射した場合、架橋性官能基同士の物理的距離が近づくことにより反応するが、直線偏光の光を照射して反応する架橋性官能基は、偏光方向と反応部位の方向とが所定の方向に揃う必要がある。また、斜め光は、垂直光と比較して、照射面積が広がる分だけ、単位面積当たりの照射量が低下する。即ち、直線偏光の光あるいは斜め光に反応する架橋性官能基の割合は、ランダム光(非偏光)を基板面に対して垂直方向から照射した場合と比較して低くなる。よって、形成された配向膜中における架橋密度(架橋度合い)が低くなり易い。
これに対して、実施の形態1では、配向処理前・化合物を含む配向膜22,32を形成した後、配向膜22と配向膜32の間に液晶層40を封止する。次いで、液晶層40に電圧を印加することにより、液晶分子41が所定の配向をとると共に、液晶分子41によって架橋性官能基の向きが整えられながら(即ち、液晶分子41によって、基板あるいは電極に対する第2の側鎖の方向、更には、第1の側鎖の方向が規定されながら)、配向膜22,32中の配向処理前・化合物を架橋させる。これにより、液晶分子41A,41Bにプレチルトθを付与する配向膜22,32を形成することができる。即ち、実施の形態1の液晶表示装置(液晶表示素子)及びその製造方法によれば、大掛かりな装置を用いなくても、容易に応答特性を向上させることができる。その上、配向処理前・化合物を架橋させる際に、紫外線の照射方向に依存することなく液晶分子41に対してプレチルトθを付与することができるため、高精細な画素を形成することができる。更に、配向処理前・化合物において架橋性官能基の向きが整った状態で配向処理後・化合物が生成するため、配向処理後・化合物の架橋度合いは、上記の従来の製造方法による配向膜よりも高くなっていると考えられる。よって、長時間駆動しても、駆動中に架橋構造が新たに形成され難いため、液晶分子41A,41Bのプレチルトθ1,θ2が製造時の状態に維持され、信頼性を向上させることもできる。
この場合において、実施の形態1では、配向膜22,32の間に液晶層40を封止した後、配向膜22,32中の配向処理前・化合物を架橋させているため、液晶表示素子の駆動時の透過率を連続的に増加するように変化させることができる。
詳細には、従来の光配向膜技術を用いた場合、図12Aに示すように、プレチルト処理を施すために照射した斜め光Lの一部がガラス基板30の裏面で反射するため、液晶分子41の一部(41P)ではプレチルトの方向が乱れてしまう。この場合、一部の液晶分子41のプレチルトの方向が他の液晶分子41のプレチルトの方向からずれてしまうため、液晶分子41の配向状態(配向状態がどれぐらい均一であるか)を表す指標であるオーダーパラメータが小さくなる。これにより、液晶表示素子の駆動時の初期において、プレチルトの方向がずれている一部の液晶分子41Pが他の液晶分子41とは異なる挙動を示し、他の液晶分子41とは異なる方向に配向することにより、透過率が高くなる。しかし、その後、他の液晶分子41の配向と揃うように液晶分子41Pが配向しようとするため、一時的に傾いた液晶分子41Pのダイレクタ方向が基板面に対して垂直になった後に、他の液晶分子41のダイレクタ方向と揃うことになる。このため、液晶表示素子の透過率が連続的に増加せず、局所的に減少する可能性がある。
これに対して、液晶層40を封止した後に配向処理前・化合物の架橋反応によりプレチルト処理が施される実施の形態1では、スリット部21等の液晶分子41の配向を規制するための配向規制部によって、駆動時の液晶分子41の配向方向に応じて、プレチルトが付与される。よって、図12Bに示すように、液晶分子41のプレチルトの方向が揃い易いため、オーダーパラメータが大きくなる(1に近づく)。これにより、液晶表示素子の駆動時において、液晶分子41が均一な挙動を示すため、透過率が連続的に増加する。
更に、他の従来の液晶表示素子の製造方法では、光重合性を有するモノマー等を含む液晶材料を用いて液晶層を形成した後、モノマーを含んだ状態で、液晶層中の液晶分子を所定の配向させながら光照射してモノマーを重合させる。このようにして形成されたポリマーが、液晶分子に対してプレチルトを付与している。ところが、製造された液晶表示素子では、未反応の光重合性のモノマーが液晶層中に残留し、信頼性を低下させるという問題がある。また、未反応のモノマーを少なくするためには光照射時間を長くする必要があり、製造に要する時間(タクト)が長くなるという問題もある。
これに対して、実施の形態1では、上記したようにモノマーを添加した液晶組成物(液晶材料)を用いて液晶層を形成しなくても、配向膜22,32が液晶層40中の液晶分子41A,41Bに対してプレチルトθ1,θ2を付与するため、信頼性を向上させることができる。更に、タクトが長くなることも抑制することができる。更に、ラビング処理といった従来の液晶分子に対するプレチルトを付与する技術を用いなくても、良好に液晶分子41A,41Bに対してプレチルトθを付与できる。このため、ラビング処理の問題点である、配向膜に傷が付くラビング傷によるコントラストの低下や、ラビング時の静電気による配線の断線や、異物による信頼性等の低下が生じることもない。
実施の形態1では、主にポリイミド構造を含む主鎖を有する配向処理前・化合物を含有する配向膜22,32を用いた場合について説明したが、配向処理前・化合物が有する主鎖は、ポリイミド構造を含むものに限定されない。例えば、主鎖が、ポリシロキサン構造、ポリアクリレート構造、ポリメタクリレート構造、マレインイミド重合体構造、スチレン重合体構造、スチレン/マレインイミド重合体構造、ポリサッカライド構造又はポリビニルアルコール構造等を含んでいてもよく、中でも、ポリシロキサン構造を含む主鎖を有する配向処理前・化合物が好ましい。また、主鎖を構成する化合物のガラス転移温度Tgは200゜C以上であることが望ましい。上記したポリイミド構造を含む高分子化合物と同様の効果が得られるからである。ポリシロキサン構造を含む主鎖を有する配向処理前・化合物として、例えば、式(2)で表されるポリシラン構造を含む高分子化合物が挙げられる。式(2)におけるR10及びR11は、炭素を含んで構成された1価の基であれば任意であるが、R10及びR11のうちのいずれか一方に、第2の側鎖としての架橋性官能基を含んでいることが好ましい。配向処理後・化合物において、十分な配向規制能が得られ易いからである。
Figure 2014206669
ここで、R10及びR11は1価の有機基であり、m1は1以上の整数である。
更に、実施の形態1では、画素電極20Bにスリット部21(あるいは凹凸部)を設けることにより、配向分割させて視野角特性を向上させるようにしたが、それに限定されるものではない。例えば、スリット部21の代わりに、画素電極20Bと配向膜22との間に、配向規制部としての突起を設けてもよい。このように突起を設けることによっても、スリット部21を設けた場合と同様の効果を得ることができる。更に、CF基板30の対向電極30Bと配向膜32との間にも、配向規制部としての突起を設けてもよい。この場合、TFT基板20上の突起とCF基板30上の突起とは、基板間で対向しないように配置されている。この場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。
次に、他の実施の形態について説明するが、実施の形態1と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明は省略する。また、実施の形態1と同様の作用及び効果についても、適宜、省略する。更には、実施の形態1において説明した以上の各種の技術的事項は、適宜、他の実施の形態にも適用される。
[実施の形態2]
実施の形態2は、実施の形態1の変形である。実施の形態1では、配向膜22,32をその近傍に位置する液晶分子41A,41Bのプレチルトθ1,θ2がほぼ同一となるように形成した液晶表示装置(液晶表示素子)について説明したが、実施の形態2にあっては、プレチルトθ1とプレチルトθ2とを異ならせる。
具体的には、実施の形態2にあっては、先ず、上記したステップS101と同様にして、配向膜22を有するTFT基板20及び配向膜32を有するCF基板30を作製する。次に、液晶層40中に、例えば、紫外線吸収剤を含ませて封止する。続いて、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に所定の電圧を印加してTFT基板20側から紫外線を照射して、配向膜22中の配向処理前・化合物を架橋させる。この際、液晶層40中に紫外線吸収剤が含まれているので、TFT基板20側から入射した紫外線は、液晶層40中の紫外線吸収剤に吸収され、CF基板30側には殆ど到達しない。このため、配向膜22中において、配向処理後・化合物が生成される。続いて、上記の所定の電圧とは異なる電圧を画素電極20Bと対向電極30Bとの間に印加し、CF基板30側から紫外線を照射して配向膜32中の配向処理前・化合物を反応させ、配向処理後・化合物を形成する。これにより、TFT基板20側から紫外線を照射する場合に印加する電圧と、CF基板30側から紫外線を照射する場合に印加する電圧とに応じて、配向膜22,32の近傍に位置する液晶分子41A,41Bのプレチルトθ1,θ2が設定可能となる。よって、プレチルトθ1とプレチルトθ2とを異ならせることができる。但し、TFT基板20にはTFTスイッチング素子や各種バスラインが設けられており、駆動時には種々の横電場が生じている。このことから、TFT基板20の側の配向膜22を、その近傍に位置する液晶分子41Aのプレチルトθ1が配向膜32近傍に位置する液晶分子41Bのプレチルトθ2よりも大きくなるように形成することが望ましい。これにより、横電場による液晶分子41Aの配向乱れを効果的に低減することができる。
[実施の形態3]
実施の形態3は、実施の形態1〜実施の形態2の変形である。実施の形態3に係る液晶表示装置(液晶表示素子)の模式的な一部断面図を図7に示す。実施の形態3では、実施の形態1と異なり、配向膜22が、配向処理後・化合物を含まずに構成されている。即ち、実施の形態3にあっては、配向膜32近傍に位置する液晶分子41Bのプレチルトθ2が0°よりも大きい値を有している一方、配向膜22近傍に位置する液晶分子41Aのプレチルトθ1が0°となるように構成されている。
ここで、配向膜22は、例えば、上記した他の垂直配向剤により構成されている。
実施の形態3の液晶表示装置(液晶表示素子)は、TFT基板20の上に配向膜22を形成する際(図3のステップS101)において、配向処理前・化合物あるいは配向処理前・化合物としての高分子化合物前駆体に代えて、上記の他の垂直配向剤を用いることにより製造することができる。
実施の形態3の液晶表示装置(液晶表示素子)では、液晶層40において、液晶分子41Aのプレチルトθ1が0°となり、且つ、液晶分子41Bのプレチルトθ2が0°よりも大きくなる。これにより、プレチルト処理が施されていない液晶表示素子にと比較して、駆動電圧に対する応答速度を大幅に向上させることができる。更に、液晶分子41Aがガラス基板20A,30Aの法線方向に近い状態で配向しているので、黒表示の際の光の透過量を低減することができ、実施の形態1〜実施の形態2における液晶表示装置(液晶表示素子)と比較してコントラストを向上させることができる。即ち、この液晶表示装置(液晶表示素子)では、例えば、TFT基板20側に位置する液晶分子41Aのプレチルトθ1を0°とすることによりコントラストを向上させつつ、CF基板30側に位置する液晶分子41Bのプレチルトθ2を0°よりも大きくすることにより応答速度の向上を図ることができる。よって、駆動電圧に対する応答速度とコントラストとを、バランス良く向上させることができる。
また、実施の形態3の液晶表示装置(液晶表示素子)及びその製造方法によれば、TFT基板20の上に配向処理前・化合物を含まない配向膜22を形成すると共に、CF基板30の上に配向処理前・化合物を含む配向膜32を形成する。次いで、TFT基板20及びCF基板30の間に液晶層40を封止した後、配向膜32中の配向処理前・化合物を反応させて、配向処理後・化合物を生成する。よって、大掛かりな光照射装置を用いなくても、液晶分子41Bに対してプレチルトθを付与する配向膜32を形成することができるため、容易に応答特性を向上させることができる。また、例えば、光重合性モノマーを含む液晶組成物(液晶材料)を用いて液晶層を封止した後に光重合性モノマーを重合させた場合と比較して、高い信頼性を確保することができる。
実施の形態3に関する他の効果は、実施の形態1と同様である。
尚、実施の形態3では、図7に示すように、CF基板30を覆う配向膜32が、配向処理後・化合物を含み、液晶層40のうちのCF基板30の側に位置する液晶分子41Bにプレチルトθ2を付与する構成としたが、これに限定されない。即ち、図8に示すように、配向膜32が配向処理後・化合物を含まずに、TFT基板20を覆う配向膜22が配向処理後・化合物を含み、液晶層40のうちのTFT基板20の側に位置する液晶分子41Aにプレチルトθ1を付与する構成としてもよい。この場合においても、実施の形態3と同様に作用し、同様の効果を得ることができる。但し、上記したようにTFT基板20では、駆動時には種々の横電場が生じていることから、TFT基板20の側の配向膜22を、その近傍に位置する液晶分子41Aに対してプレチルトθ1を付与するように形成することが望ましい。これにより、横電場による液晶分子41の配向乱れを、効果的に低減することができる。
[実施の形態4]
実施の形態4も、実施の形態1〜実施の形態2の変形である。実施の形態4に係る液晶表示装置(液晶表示素子)の模式的な一部断面図を図9に示す。実施の形態4では、CF基板30が有する対向電極30Bの構成が異なることを除き、実施の形態1〜実施の形態2の液晶表示装置(液晶表示素子)と同様の構成を有している。
具体的には、対向電極30Bには、各画素内において、画素電極20Bと同様のパターンで、スリット部31が設けられている。スリット部31は、スリット部21と基板間で対向しないように配置されている。これにより、駆動電圧が印加されると、液晶分子41のダイレクタに対して斜めの電場が付与されることで、電圧に対する応答速度が向上すると共に、画素内に配向方向の異なる領域が形成されるため(配向分割)、視野角特性が向上する。
実施の形態4の液晶表示装置(液晶表示素子)は、図3のステップS101において、CF基板30として、ガラス基板30Aのカラーフィルタ上に、所定のスリット部31を有する対向電極30Bが設けられた基板を用いることにより製造することができる。
実施の形態4の液晶表示装置(液晶表示素子)及びその製造方法によれば、架橋前の高分子化合物を含む配向膜22,32を形成した後、配向膜22と配向膜32との間に液晶層40を封止する。次いで、配向膜22,32中の架橋前の高分子化合物を反応させて、架橋した高分子化合物を生成する。これにより、液晶分子41A,41Bに対して所定のプレチルトθ1,θ2を付与する。よって、プレチルト処理が施されていない液晶表示素子にと比較して、駆動電圧に対する応答速度を大幅に向上させることができる。このため、大掛かりな光照射装置を用いなくても、液晶分子41に対してプレチルトθを付与する配向膜22,32を形成することができる。従って、容易に応答特性を向上させることができる。更に、例えば、光重合性モノマーを含む液晶組成物(液晶材料)を用いて液晶層を封止した後に光重合性モノマーを重合させて、プレチルト処理を施す場合と比較して、高い信頼性を確保することができる。
実施の形態4の液晶表示装置(液晶表示素子)及びその製造方法の作用、効果は、上記した実施の形態1〜実施の形態2の作用、効果と同様である。
尚、実施の形態4では、配向膜22,32をその近傍に位置する液晶分子41A,41Bに対してプレチルトθ1,θ2を付与するように形成したが、実施の形態3において説明した製造方法と同様の方法を用いて配向膜22,32のうちのいずれか一方の近傍に位置する液晶分子41に対してプレチルトθを付与してもよい。この場合においても、実施の形態3と同様の作用、効果が得られる。
[実施の形態5]
実施の形態1〜実施の形態4では、液晶層40を設けた状態で配向膜22,32のうちの少なくとも一方において配向処理前・化合物を反応させ、配向処理後・化合物を生成することにより、その近傍の液晶分子41に対してプレチルトを付与した。これに対して、実施の形態5では、液晶層40を設けた状態で、配向膜22,32のうちの少なくとも一方において高分子化合物の構造を分解することにより、その近傍の液晶分子41に対してプレチルトを付与する。即ち、実施の形態5の液晶表示装置(液晶表示素子)は、配向膜22,32の形成方法が異なることを除き、上記した実施の形態1〜実施の形態4と同様の構成を有している。
実施の形態5の液晶表示装置(液晶表示素子)は、液晶分子41A、41Bが所定のプレチルトθ1,θ2を有する場合、例えば、以下のように製造される。先ず、TFT基板20及びCF基板30の上に、例えば、上記した他の垂直配向剤等の高分子化合物を含む配向膜22,32を形成する。次に、TFT基板20とCF基板30とを、配向膜22及び配向膜32が対向するように配置し、配向膜22,32の間に液晶層40を封止する。次に、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に電圧を印加し、この電圧を印加した状態のまま、上記した紫外線UVよりも、波長250nm程度の短波長域の光成分を多く含む紫外線UVを配向膜22,32に照射する。この際、短波長域の紫外線UVによって、配向膜22,32中の高分子化合物が、例えば分解されることにより構造が変化する。これにより、配向膜22近傍に位置する液晶分子41Aと、配向膜32近傍に位置する液晶分子41Bとに、所定のプレチルトθ1,θ2を付与することができる。
液晶層40を封止する前に配向膜22,32が含む高分子化合物として、例えば、式(31)で表されるポリイミド構造を有する高分子化合物が挙げられる。式(31)に示すポリイミド構造は、式(I)の化学反応式に示すように、紫外線UVの照射により式(32)におけるシクロブタン構造が解裂し、式(32)で表される構造となる。
Figure 2014206669
ここで、R20は2価の有機基であり、p1は1以上の整数である。
実施の形態5では、配向膜22近傍に位置する液晶分子41Aと配向膜32近傍に位置する液晶分子41Bとが所定のプレチルトθ1,θ2を有することにより、プレチルト処理を施されていない液晶表示素子と比較して、応答速度を大幅に向上させることができる。また、大掛かりな装置を用いなくても、液晶分子41に対してプレチルトθを付与することが可能な配向膜22,32のうちの少なくとも一方を形成することができる。このため、容易に応答特性を向上させることができる。但し、配向膜22,32に対して照射する紫外線により液晶分子41の分解等が生じる虞があるため、上記した実施の形態1〜実施の形態4の方が、より高い信頼性を確保し易い。
[実施の形態6]
実施の形態6は、第1参考態様に係る液晶表示装置、並びに、第1参考態様及び第2参考態様に係る液晶表示装置の製造方法に関する。
実施の形態1〜実施の形態4にあっては、配向処理後・化合物は、第2の側鎖として架橋性官能基を有する配向処理前・化合物における架橋性官能基が架橋することで得られる。一方、実施の形態6にあっては、配向処理後・化合物は、エネルギー線の照射による変形を伴う感光性官能基を第2の側鎖として有する配向処理前・化合物に基づき得られる。即ち、実施の形態6の液晶表示装置にあっては、一対の配向膜22,32のうちの少なくとも一方は、液晶分子41と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として感光性官能基を有する高分子化合物が変形した化合物(配向処理後・化合物)を含み、液晶層40を構成する液晶組成物は、前述した一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、液晶分子41は、変形した化合物(配向処理後・化合物)によってプレチルトが付与される。
ここで、実施の形態6においても、配向膜22,32は、第2の側鎖に架橋構造を有する高分子化合物(配向処理後・化合物)の1種あるいは2種以上を含んで構成されている。そして、液晶分子41は、変形した化合物によってプレチルトが付与される。ここで、配向処理後・化合物は、主鎖、第1の側鎖及び第2の側鎖を有する高分子化合物(配向処理前・化合物)の1種あるいは2種以上を含む状態で配向膜22,32を形成した後、液晶層40を設け、次いで、高分子化合物を変形させることで、あるいは又、高分子化合物にエネルギー線を照射することで、より具体的には、電場又は磁場を印加しながら第2の側鎖に含まれる感光性官能基を変形させることにより生成される。そして、配向処理後・化合物は、液晶分子41を一対の基板(具体的には、TFT基板20及びCF基板30)に対して所定の方向(具体的には、斜め方向)に配列させる構造を含んでいる。このように、高分子化合物を変形させて、あるいは又、高分子化合物にエネルギー線を照射することで、配向処理後・化合物が配向膜22,32中に含まれることにより、配向膜22,32近傍の液晶分子41に対してプレチルトを付与できるため、応答速度が早くなり、表示特性が向上する。
感光性官能基として、アゾ基を有するアゾベンゼン系化合物、イミンとアルジミンとを骨格に有する化合物(便宜上、『アルジミンベンゼン』と呼ぶ)、スチレン骨格を有する化合物(便宜上、『スチルベン』と呼ぶ)を例示することができる。これらの化合物は、エネルギー線(例えば、紫外線)に応答して変形する結果、即ち、トランス状態からシス状態へ遷移する結果、液晶分子41にプレチルトを付与することができる。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
式(AZ−0)で表されるアゾベンゼン系化合物における「X」として、具体的には、例えば、以下の式(AZ−1)〜式(AZ−9)を例示することができる。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
Figure 2014206669
ここで、R,R”のいずれか一方は、ジアミンを含むベンゼン環と結合し、他方は末端基となり、R,R’,R”は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、カーボネート基を有する1価の基、又は、それらの誘導体であり、R”はジアミンを含むベンゼン環と直接結合する。
実施の形態6の液晶表示装置及びその製造方法は、エネルギー線(具体的には、紫外線)の照射による変形を伴う感光性官能基を有する配向処理前・化合物を用いることを除き、基本的、実質的には、実施の形態1〜実施の形態4において説明した液晶表示装置及びその製造方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
[実施例1−A]
実施例1−Aは、第1の態様に係る液晶表示装置(液晶表示素子)、並びに、第1の態様及び第2参考態様に係る液晶表示装置の製造方法に関する。実施例1−Aにあっては、以下の手順により、図2に示す液晶表示装置(液晶表示素子)を作製した。
先ず、TFT基板20及びCF基板30を準備した。TFT基板20として、厚さ0.7mmのガラス基板20Aの一面側に、スリットパターン(線幅60μm、線間10μm:スリット部21)を有するITOから成る画素電極20Bが形成された基板を用いた。また、CF基板30として、カラーフィルタが形成された厚さ0.7mmのガラス基板30Aのカラーフィルタ上に、ITOから成る対向電極(所謂、ベタ電極)30Bが形成された基板を用いた。この画素電極20Bに形成されたスリットパターンによって、TFT基板20とCF基板30との間に斜め電界が加わる。続いて、TFT基板20の上に3.2μmのスペーサ突起物を形成した。
一方、配向膜材料を調製した。この場合、先ず、ジアミン化合物である、式(A−7)に示した架橋性官能基を有する化合物1モルと、式(B−6)に示した垂直配向誘起構造部を有する化合物1モルと、式(E−2)に示したテトラカルボン酸二無水物2モルとを、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させた。続いて、この溶液を60゜Cで6時間、反応させた後、反応後の溶液に対して、大過剰の純水を注いで反応生成物を沈殿させた。続いて、沈殿した固形物を分離した後、純水で洗浄し、減圧下、40゜Cで15時間、乾燥させ、これにより、配向処理前・化合物としての高分子化合物前駆体であるポリアミック酸が合成された。最後に、得られたポリアミック酸3.0グラムをNMPに溶解させることにより、固形分濃度3質量%の溶液とした後、0.2μmのフィルタで濾過した。得られた配向処理前・化合物の構造式を以下に示す。
Figure 2014206669
続いて、TFT基板20及びCF基板30のそれぞれに、調製した配向膜材料をスピンコート法に基づき塗布した後、塗布膜を80゜Cのホットプレートで80秒間、乾燥させた。続いて、TFT基板20及びCF基板30を、窒素ガス雰囲気下、200゜Cのオーブンで1時間、加熱した。これにより、画素電極20B及び対向電極30B上における厚さが90nmの配向膜22,32を形成した。
続いて、CF基板30上の画素部周縁に、粒径3.2μmのシリカ粒子を含む紫外線硬化樹脂を塗布することによりシール部を形成し、これに囲まれた部分に、以下の表1Aに示す液晶組成物(液晶材料)を滴下、注入した。尚、いずれの実施例においても、負の誘電率異方性を有する液晶分子41としてMLC−6608(メルク社製)を使用した。その後、TFT基板20とCF基板30とを貼り合わせ、シール部を硬化させた。続いて、120゜Cのオーブンで1時間、加熱し、シール部を完全に硬化させた。これにより、液晶層40が封止され、液晶セルを完成させることができた。
[表1A] 実施例1−Aの液晶組成物
(a)MLC−6608 :58質量%
(b)一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物:38質量%
但し、RAN21:炭素数2のアルケニル基
AN22:炭素数3のアルキル基
(c)一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物: 4質量%
但し、RAN21:炭素数3のアルケニル基
AN22:炭素数3のアルキル基
続いて、このように作製された液晶セルに対して、実効値電圧20ボルトの矩形波の交流電界(60Hz)を印加した状態で、500mJ(波長365nmでの測定)の均一な紫外線を照射し、配向膜22,32中の配向処理前・化合物を反応させた。これにより、TFT基板20及びCF基板30の双方に、配向処理後・化合物を含む配向膜22,32を形成した。以上により、TFT基板20及びCF基板30側の液晶分子41A,41Bがプレチルトをなす図2に示す液晶表示装置(液晶表示素子)を完成させることができた。最後に、液晶表示装置の外側に、吸収軸が直交するように一対の偏光板を貼り付けた。
こうして得られた実施例1−A、あるいは又、後述する実施例1−B〜実施例1−Kの液晶表示装置における3000時間経過後の電圧保持率測定結果を、表2に示す。尚、液晶表示装置におけるバックライトは、常時、点灯状態とした。併せて、τfの値を表2に示す。ここで、「τf」とは、画素電極20Bと対向電極30Bとの間に、駆動電圧(7.5ボルト)を印加した状態から、印加しない状態(0ボルト)としたときの、輝度90%から10%の輝度となるまでの時間を意味する。尚、測定装置としてLCD5200(大塚電子株式会社製)を用いた。
[実施例1−B]
実施例1−Bにおいては、以下の表1Bに示す液晶組成物を用いた以外は、実施例1−Aと同様とした。
[表1B] 実施例1−Bの液晶組成物
(a)MLC−6608 :61質量%
(b)一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物:15質量%
但し、RAN21:炭素数2のアルケニル基
AN22:炭素数4のアルキル基
(c)一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物:13質量%
但し、RAN31:炭素数2のアルケニル基
AN32:炭素数1のアルキル基
(d)一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物:11質量%
但し、RAN31:炭素数2のアルケニル基
AN32:炭素数2のアルキル基
[実施例1−C]
実施例1−Cにおいては、以下の表1Cに示す液晶組成物を用いた以外は、実施例1−Aと同様とした。
[表1C] 実施例1−Cの液晶組成物
(a)MLC−6608 :55質量%
(b)一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物:31質量%
但し、RAN21:炭素数2のアルケニル基
AN22:炭素数3のアルキル基
(c)一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物:12質量%
但し、RAN31:炭素数2のアルケニル基
AN32:炭素数1のアルキル基
(d)一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物: 2質量%
但し、RAN41:炭素数2のアルケニル基
AN42:炭素数4のアルキル基
[実施例1−D]
実施例1−Dにおいては、以下の表1Dに示す液晶組成物を用いた以外は、実施例1−Aと同様とした。
[表1D] 実施例1−Dの液晶組成物
(a)MLC−6608 :81質量%
(b)一般式(AN−5−1)で示されるアルケニル化合物:11質量%
但し、RAN51:炭素数2のアルケニル基
AN52:炭素数2のアルキル基
(c)一般式(AN−5−1)で示されるアルケニル化合物: 8質量%
但し、RAN51:炭素数2のアルケニル基
AN52:炭素数4のアルキル基
[実施例1−E]
実施例1−Eにおいては、以下の表1Eに示す液晶組成物を用いた以外は、実施例1−Aと同様とした。
[表1E] 実施例1−Eの液晶組成物
(a)MLC−6608 :73質量%
(b)一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物:19質量%
但し、RAN21:炭素数2のアルケニル基
AN22:炭素数5のアルキル基
(c)一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物: 8質量%
但し、RAN21:炭素数3のアルケニル基
AN22:炭素数3のアルキル基
[実施例1−F]
実施例1−Fにおいては、以下の表1Fに示し、以下の式(AN−5−2)で示される液晶組成物(但し、L1は塩素原子であり、L2はフッ素原子)を用いた以外は、実施例1−Aと同様とした。
[表1F] 実施例1−Fの液晶組成物
(a)MLC−6608 :89質量%
(b)一般式(AN−5−2)で示されるアルケニル化合物: 4質量%
但し、RAN61:炭素数3のアルケニル基
AN62:炭素数2のアルコキシ基
(c)一般式(AN−5−2)で示されるアルケニル化合物: 3質量%
但し、RAN61:炭素数4のアルケニル基
AN62:炭素数2のアルコキシ基
(d)一般式(AN−5−2)で示されるアルケニル化合物: 4質量%
但し、RAN61:炭素数5のアルケニル基
AN62:炭素数2のアルコキシ基
[実施例1−G]
実施例1−Gにおいては、以下に構造式を示す配向処理前・化合物を使用した以外は、実施例1−Cと同様とした。
Figure 2014206669
[実施例1−H]
実施例1−Hにおいては、以下に構造式を示す配向処理前・化合物を使用した以外は、実施例1−Cと同様とした。
Figure 2014206669
[実施例1−I]
実施例1−Iにおいては、以下に構造式を示す配向処理前・化合物を使用した以外は、実施例1−Cと同様とした。尚、混合割合を、下記の上段に示す要素(材料)と、下記の下段に示す要素(材料)との混合割合を、モル基準で4/1とした。
Figure 2014206669
[実施例1−J]
実施例1−Jにおいては、以下に構造式を示す配向処理前・化合物を使用した以外は、実施例1−Cと同様とした。尚、混合割合を、下記の上段に示す要素(材料)と、下記の下段に示す要素(材料)との混合割合を、モル基準で4/1とした。
Figure 2014206669
[実施例1−K]
実施例1−Kにおいては、以下に構造式を示す配向処理前・化合物を使用した以外は、実施例1−Cと同様とした。
Figure 2014206669
[比較例1−A]
実施例1−Aにおいては、液晶組成物として、負の誘電率異方性を有する液晶分子であるMLC−6608(メルク社製)だけを使用した。その他は、実施例1−Aと同様とした。
[比較例1−B]
実施例1−Bにおいては、液晶組成物として、実施例1−Aと同様の液晶組成物を使用した。また、配向膜として、一般的な垂直配向膜AL60601(JSR株式会社製)を用いた。その他は、実施例1−Aと同様とした。
[表2]
電圧保持率(%) τf(ミリ秒)
実施例1−A 97 3.9
実施例1−B 95 4.0
実施例1−C 90 3.8
実施例1−D 87 4.3
実施例1−E 93 4.0
実施例1−F 92 4.3
実施例1−G 89 3.7
実施例1−H 88 3.8
実施例1−I 94 4.0
実施例1−J 90 3.9
実施例1−K 96 4.4
比較例1−A 88 5.5
比較例1−B 76 3.8
比較例1−Aは、電圧保持率の値は実施例1レベルであったが、τfの値が高かった。一方、比較例1−Aは、τfの値は実施例1レベルであったが、電圧保持率の値が高かった。実施例1−A〜実施例1−Kにあっては、高い電圧保持率の値、及び、短いτfの値のいずれをも達成することができた。
以上、好ましい実施の形態及び実施例を挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、実施の形態及び実施例ではVAモードの液晶表示装置(液晶表示素子)について説明したが、本開示は必ずしもこれに限定されず、TNモード、IPS(In Plane Switching )モード、FFS(Fringe Field Switching)モードあるいはOCB(Optically Compensated Bend)モード等の、他の表示モードにも適用可能である。この場合においても同様の効果が得られる。但し、本開示では、プレチルト処理が施されていないものと比較すると、VAモードにおいて、IPSモードやFFSモードよりも、特に高い応答特性の改善効果を発揮することができる。
また、実施の形態及び実施例では、専ら透過型の液晶表示装置(液晶表示素子)について説明したが、本開示では必ずしも透過型に限られず、例えば、反射型としてもよい。反射型とした場合には、画素電極がアルミニウム等の光反射性を有する電極材料により構成される。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[1]《液晶表示装置》
一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含み、
液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、
液晶分子は、架橋した化合物によってプレチルトが付与される液晶表示装置。
Figure 2014206669
但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至10のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN1,RAN2の少なくとも一方はアルケニル基であり、
Figure 2014206669
は、それぞれ、独立に、
Figure 2014206669
であり、
1,L2は、それぞれ、独立に、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、
pは0又は1である。
[2]液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む[1]に記載の液晶表示装置。
Figure 2014206669
但し、RAN21は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN22は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
[3]液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む[1]に記載の液晶表示装置。
Figure 2014206669
但し、RAN31は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
[4]液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む[1]に記載の液晶表示装置。
Figure 2014206669
但し、RAN41は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
[5]液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−5−1)又は一般式(AN−5−2)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む[1]に記載の液晶表示装置。
Figure 2014206669
Figure 2014206669
但し、RAN51は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至10のアルコキシ基であり、L1,L2は、それぞれ、独立に、フッ素原子又は塩素原子である。
[6]液晶層を構成する液晶組成物は、少なくとも、電気的にネガティブなアルケニル化合物と、電気的にニュートラルなアルケニル化合物との混合物を含む[1]に記載の液晶表示装置。
[7]高分子化合物を架橋させることにより得られた化合物は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖及び第2の側鎖のそれぞれは、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[8]高分子化合物を架橋させることにより得られた化合物は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
第1の側鎖と第2の側鎖とは結合しており、
第1の側鎖又は第2の側鎖は、主鎖に結合しており、
液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[9]第1の側鎖は、
(A11n11−RSD11−(A12n12−RSD12−RSD13
から成り、
11及びA12は、それぞれ、−CH2−、−O−、−COO−、又は、−OCO−であり、
n11及びn12は、それぞれ、0又は1であり、
SD11は、炭素数0乃至40のアルキル基、又は、炭素数1乃至40のフルオロアルキル基であり、
SD12は、少なくとも1つの環構造を含む2価の有機基であり、
SD13は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又は、カーボネート基を有する1価の基、若しくは、それらの誘導体である[7]又は[8]に記載の液晶表示装置。
[10]第2の側鎖は、
(A21n21−RSD21−(A22n22−RSD22−RSD23
から成り、
21及びA22は、それぞれ、−CH2−、−O−、−COO−、又は、−OCO−であり、
n21及びn22は、それぞれ、0又は1であり、
SD21は、炭素数0乃至40のアルキル基、又は、炭素数1乃至40のフルオロアルキル基であり、
SD22は、ビニル、アクリロイル、メタクリロイル、カルコン、シンナメート、シンナモイル、クマリン、マレイミド、ベンゾフェノン、ノルボルネン、オリザノール及びキトサンから成る群から選択された少なくとも1種類の構造を含む2価の基、又は、エチニレン基であり、
SD23は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又は、カーボネート基を有する1価の基、若しくは、それらの誘導体である[7]乃至[9]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[11]主鎖は、ポリイミド構造を有し、又は、ポリシロキサン構造を有し、又は、ポリアミック酸から成る[7]乃至[10]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[12]電極に形成されたスリット部、電極に形成された凹凸部又は基板に設けられた突起から成る配向規制部が設けられている[1]乃至[11]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[13]一対の配向膜のうちの少なくとも一方の表面粗さRaは1nm以下である[1]乃至[12]のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
1・・・電圧印加手段、10(10A,10B,10C)・・・画素、20・・・TFT基板、30・・・CF基板、20A,30A・・・ガラス基板、20B・・・画素電極、30B・・・対向電極、21,31・・・スリット部、22,32・・・配向膜、40・・・液晶層、41(41A,41B,41C)・・・液晶分子、60・・・表示領域、61・・・ソースドライバ、62・・・ゲートドライバ、63・・・タイミングコントローラ、64・・・電源回路、71・・・ソース線、72・・・ゲート線

Claims (11)

  1. 一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けられ、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶組成物から構成された液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
    一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、液晶分子と相互作用する第1の側鎖を有し、且つ、第2の側鎖として架橋性官能基を有する高分子化合物が架橋した化合物を含み、
    液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−1)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含み、
    液晶分子は、架橋した化合物によってプレチルトが付与される液晶表示装置。
    Figure 2014206669
    但し、RAN11,RAN12は、それぞれ、独立に、炭素数1乃至10のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシ基であり、且つ、RAN1,RAN2の少なくとも一方はアルケニル基であり、
    Figure 2014206669
    は、それぞれ、独立に、
    Figure 2014206669
    であり、
    1,L2は、それぞれ、独立に、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、
    pは0又は1である。
  2. 液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−2)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む請求項1に記載の液晶表示装置。
    Figure 2014206669
    但し、RAN21は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN22は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
  3. 液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−3)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む請求項1に記載の液晶表示装置。
    Figure 2014206669
    但し、RAN31は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN32は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
  4. 液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−4)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む請求項1に記載の液晶表示装置。
    Figure 2014206669
    但し、RAN41は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN42は、炭素数1乃至10のアルキル基である。
  5. 液晶層を構成する液晶組成物は、下記の一般式(AN−5−1)又は一般式(AN−5−2)で示されるアルケニル化合物を少なくとも1種類、含む請求項1に記載の液晶表示装置。
    Figure 2014206669
    Figure 2014206669
    但し、RAN51は、炭素数1乃至10のアルケニル基であり、RAN52は、炭素数1乃至10のアルコキシ基であり、L1,L2は、それぞれ、独立に、フッ素原子又は塩素原子である。
  6. 高分子化合物を架橋させることにより得られた化合物は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
    第1の側鎖及び第2の側鎖のそれぞれは、主鎖に結合しており、
    液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される請求項1に記載の液晶表示装置。
  7. 高分子化合物を架橋させることにより得られた化合物は、第1の側鎖、第2の側鎖、及び、基板に対して第1の側鎖及び第2の側鎖を支持する主鎖から構成されており、
    第1の側鎖と第2の側鎖とは結合しており、
    第1の側鎖又は第2の側鎖は、主鎖に結合しており、
    液晶分子は、第1の側鎖に沿い、又は、第1の側鎖に挟まれることでプレチルトが付与される請求項1に記載の液晶表示装置。
  8. 第1の側鎖は、
    (A11n11−RSD11−(A12n12−RSD12−RSD13
    から成り、
    11及びA12は、それぞれ、−CH2−、−O−、−COO−、又は、−OCO−であり、
    n11及びn12は、それぞれ、0又は1であり、
    SD11は、炭素数0乃至40のアルキル基、又は、炭素数1乃至40のフルオロアルキル基であり、
    SD12は、少なくとも1つの環構造を含む2価の有機基であり、
    SD13は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又は、カーボネート基を有する1価の基、若しくは、それらの誘導体である請求項6又は請求項7に記載の液晶表示装置。
  9. 第2の側鎖は、
    (A21n21−RSD21−(A22n22−RSD22−RSD23
    から成り、
    21及びA22は、それぞれ、−CH2−、−O−、−COO−、又は、−OCO−であり、
    n21及びn22は、それぞれ、0又は1であり、
    SD21は、炭素数0乃至40のアルキル基、又は、炭素数1乃至40のフルオロアルキル基であり、
    SD22は、ビニル、アクリロイル、メタクリロイル、カルコン、シンナメート、シンナモイル、クマリン、マレイミド、ベンゾフェノン、ノルボルネン、オリザノール及びキトサンから成る群から選択された少なくとも1種類の構造を含む2価の基、又は、エチニレン基であり、
    SD23は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又は、カーボネート基を有する1価の基、若しくは、それらの誘導体である請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  10. 主鎖は、ポリイミド構造を有し、又は、ポリシロキサン構造を有し、又は、ポリアミック酸から成る請求項6に記載の液晶表示装置。
  11. 電極に形成されたスリット部、電極に形成された凹凸部又は基板に設けられた突起から成る配向規制部が設けられている請求項1に記載の液晶表示装置。
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