JP4472263B2

JP4472263B2 - 液晶表示装置の製造方法

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Publication number: JP4472263B2
Application number: JP2003077676A
Authority: JP
Inventors: 一孝花岡; 洋平仲西; 雄一井ノ上; 仁廣澤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004286984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の製造方法に係り、より詳しくは、光重合により形成されたポリマーを利用して液晶分子の配向を制御する液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は薄くて軽量であると共に、低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、各種電子機器に広く使用されている。
【０００３】
テレビやパーソナルコンピュータに使用される一般的な液晶表示装置は、相互に対向して配置された２枚の透明基板の間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板には画素毎に画素電極及びＴＦＴ（Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ）が形成され、他方の基板には画素電極に対向するカラーフィルタと、各画素共通のコモン電極とが形成されている。さらに、各透明基板の対向面と反対面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。
【０００４】
このように構成された液晶表示装置において、画素電極とコモン電極との間に電圧を印加すると、画素電極とコモン電極との間の液晶分子の向きが変化し、その結果、光の透過率が変化する。画素毎に光の透過率を制御することにより、液晶表示装置に所望の画像を表示することができる。以下、画素電極及びＴＦＴが形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、カラーフィルタ及びコモン電極が形成された基板をＣＦ基板と呼ぶ。
【０００５】
ところで、通常、ＴＦＴ基板の表面及びＣＦ基板の表面には配向処理が施された配向膜が形成されており、この配向膜によって電界が印加されていないときの液晶分子の配向方向が決められる。配向処理としては、ナイロンの布などを巻き付けたローラにより配向膜の表面を一方向に擦るラビング処理が一般的である。しかしながら、ラビング処理では、ローラから繊維が脱落してごみが発生したり、静電気によりアクティブ素子が破壊されたりする問題がある。
【０００６】
そこで、ラビング処理が不要なポリマースラビライズアライメント法が提案されている。この方法では、一対の基板間にモノマーが混合された液晶を封入する。そして、電極間に電圧を印加して液晶分子を配向させた状態で紫外線を照射してモノマーを高分子化し、液晶内に高分子の構造物を形成する。この高分子の構造物により液晶分子の初期配向の方向が決定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２７１７４０号公報（第２４頁〜第２６頁）
【特許文献２】
ＷＯ９６／３７８０７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モノマー（重合開始剤を含む）が混合された液晶を一対の基板間に注入する際、モノマー又は重合開始剤の濃度が基板内で局所的に低くなるなどの濃度むらが発生しやすいという問題がある。モノマーの濃度むらが発生すると、液晶分子のプレティルト角がばらつくことに起因して表示品質の低下の要因となる。
【０００９】
これは、液晶分子とモノマー又は重合開始剤との分子量の違いによりクロマト的な分離が発生するか、あるいはこれらのもつ極性によって配向膜上にトラップされて濃度むらが発生するものと考えられる。
【００１０】
また、上記したモノマーの濃度むらを軽減するために重合開始剤を液晶層内に混合しない方法がある。しかしながら、モノマーの重合を促進させるためのラジカルが発生しなくなるため、モノマーを重合させる際に多量のＵＶ照射が必要となって処理時間が長くなり、製造効率が低下する問題がある。
【００１１】
なお、特許文献１には、ガラス基板の配向膜上に液晶分散プレポリマーを形成し、これを露光することにより配向膜としての機能を有する樹脂膜を形成し、液晶分散プレポリマー中に残った液晶で配向された液晶層を形成することが記載されている。
【００１２】
また、特許文献２には、配向膜の表面をラビング処理する代わりに、光異性化可能であって二色性を示す構成単位を含む樹脂膜を使用することにより、表面に凹凸が形成された配向膜を形成することが記載されている。
【００１３】
特許文献１及び２では、上記したような液晶層に添加されたモノマーを高分子化することにより液晶分子を配向させる方法における問題点は何ら考慮されておらず、本発明を示唆するものでない。
【００１４】
本発明は以上の問題点を鑑みて創作されたものであり、液晶層内に形成されるポリマーによって液晶分子の配向を制御する液晶表示装置の製造方法において、何ら不具合が発生することなく、液晶分子を所要のプレティルト角をもった状態で配向させることができる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は液晶表示装置の製造方法に係り、液晶層が２つの基板間に挟持されて構成され、該液晶層中に形成されるポリマーにより該液晶層の液晶分子の配向が制御される液晶表示装置の製造方法であって、前記２つの基板の少なくとも一方の基板の面上に重合性モノマー及び重合開始剤のいずれか又は両方を含む部材を形成する工程と、前記２つの基板間に液晶を封入して液晶層を形成する工程と、前記部材に含まれる前記重合性モノマー及び前記重合開始剤のいずれか又は両方を前記液晶層内に流出させる工程と、前記液晶層内に前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが存在する状態で前記液晶層の液晶分子の配向を制御しながら前記重合性モノマーをポリマー化して前記ポリマーを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の液晶表示装置の製造方法では、まず、２つの基板に設けられる部材はモノマー及び重合開始剤のいずれか又は両方が混入されて形成される。その後、２つの基板間に液晶層が封入され、所定時間が経過すると部材中のモノマー及び重合開始剤のいずれか又は両方が液晶層に流出する。
【００１７】
このとき、最終的に液晶層にモノマー及び重合開始剤が存在するように、部材と液晶層とにそれぞれ混入されるモノマー及び重合開始剤の組み合わせが適宜調整される。例えば、部材に重合開始剤が混入され、かつモノマーが混入されていない場合は、封入される液晶層にモノマーを混入しておく。あるいは、部材にモノマーが混入され、かつ重合開始材が混入されていない場合は、封入される液晶層に重合開始剤を混入しておく。さらには、部材にモノマー及び重合開始剤の両方が混入されている場合は、封入される液晶層にモノマー及び重合開始剤が混入されていてもよいし、混入されないようにしてもよい。
【００１８】
次いで、液晶層が電圧を印加された状態でＵＶ照射されてモノマーがポリマー化される。このとき、ポリマーは液晶分子の配向を十分に規制する配向制御機能を有するため、液晶層の液晶分子はこのポリマーにより所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００１９】
このようにすることにより、基板上でのポリマーの濃度むらの発生が抑制されるため、液晶分子のプレティルト角のばらつきに起因する表示品質の低下が防止される。また、モノマーをポリマー化する際の反応促進剤である重合開始剤を所要量添加しても何ら不具合が発生しないので、モノマーをポリマー化する際に膨大なＵＶ照射を必要とせず、量産化に容易に対応できるようになる。
【００２０】
上記した発明において、重合性モノマー及び重合開始剤のいずれか又は両方が混入される部材は、液晶層に接触して形成される配向膜、２つの基板の間隔を制御するスペーサ、２つの基板の少なくとも一方に設けられた突起部、２つの基板のいずれかに形成されたカラーフィルタ、及び該カラーフィルタ上に設けられるオーバーコート層の群から選択される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【００２３】
第１実施形態の液晶表示装置の製造方法は、まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１１上にＴＦＴ素子１２及びＴＦＴ素子１２のソース電極（不図示）に接続される画素電極１４を形成する。その後、溶剤としてＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を用意し、これに６ｗｔ％のモノマー及び０．２８ｗｔ％の重合開始剤を混合して溶液とする。次いで、この溶液と垂直配向用の配向膜液とを１：３の割合で混合することにより、１．５ｗｔ％のモノマーと０．０７ｗｔ％の重合開始剤（重合開始剤の濃度はモノマーに対して４．６ｗｔ％）とを含む配向膜液を作成する。
【００２４】
次いで、ガラス基板１１のＴＦＴ素子１２及び画素電極１４上に、上記した配向膜液をスピンコートにより塗布して塗布膜を形成した後、塗布膜を焼成することにより、膜厚が１０〜１００ｎｍの配向膜１６（部材）を形成する。これにより、図１（ａ）に示すように、所要の濃度でモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入された配向膜１６が得られる。このようにして、ＴＦＴ基板１０が作成される。
【００２５】
次いで、他のガラス基板１１ａを用意し、この上にカラーフィルタ１８を形成する。カラーフィルタ１８には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、カラーフィルタ１８はＴＦＴ基板１０の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の画素電極１４に対応する位置に配置される。
【００２６】
続いて、カラーフィルタ１８を被覆するコモン電極２２を形成する。その後、上記した方法と同様な方法により、モノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入された配向膜１６ａをコモン電極２２上に形成する。これにより、ＴＦＴ基板１０の対向基板となるＣＦ基板２０が得られる。
【００２７】
続いて、真空注入法又は滴下注入法により、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶を封入して液晶層２６を形成する。真空注入法を採用する場合は、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０のいずれか一方に表示領域を囲むようにしてシール剤（不図示）を塗布する。次いで、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０のいずれか一方にビーズ状のスペーサ（不図示）を散布し、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との位置合わせを行って重ね合わせ、圧力を加えながら熱処理してシール剤を硬化させる。その後に、予め開口された液晶封入口から液晶を封入する。
【００２８】
本実施形態では、液晶層２６としてモノマー及び重合開始剤が混入されていない負の誘電異方性を有する液晶が使用される。このとき、液晶層２６の液晶分子２６ａは配向膜１６に対して垂直方向に配向される。なお、液晶層２６として、モノマー、又はモノマーと重合開始剤とが予め混入されたものを使用しても差し支えない。
【００２９】
この状態で所定時間が経過すると、配向膜１６内に含まれるモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙは、配向膜１６から液晶層２６内に流出し、液晶層２６内にほぼ均一な状態で分散される。
【００３０】
次いで、画素電極１４とコモン電極２２との間に所定の電圧を印加しながら、露光機によりＵＶ（紫外線）を液晶層２６に照射する。これにより、図１（ｂ）に示すように、液晶層２６内に流出したモノマー１６ｘは光重合されてポリマー層１５となる。このポリマー層１５は液晶層２６の液晶分子２６ａを十分に規制する配向制御機能を有するため、液晶分子２６ａはポリマーにより規制されて所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００３１】
しかも、配向膜１６に混入されたモノマー１６ｘと重合開始剤１６ｙとが液晶層２６に流出するようにしたので、予めモノマーと重合開始剤とが混入された液晶層２６を封入する場合と違って、重合開始剤の影響による基板上でのモノマーの濃度むらは発生しなくなる。従って、所要濃度の重合開始剤を配向膜１６に混入することができるようになることから、モノマーを重合させる際に膨大なＵＶ照射量を必要としないので、液晶表示装置の生産効率を向上させることができる。これにより、従来技術と違って、液晶表示装置を量産化できないといった問題が解消される。
【００３２】
このようにして、配向膜１６の表面に凹凸を形成することなく、液晶層２６の液晶分子２６ａをＴＦＴ基板１０に対して所要のプレティルト角をもった状態で配向させることができる。
【００３３】
以上により、本実施形態の液晶表示装置１が完成する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１では、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入された配向膜１６，１６ａがそれぞれ形成される。その後、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６が封入され、所定時間が経過すると配向膜１６内のモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが液晶層２６に流出して液晶層２６内に均一に分散される。
【００３５】
次いで、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に電圧が印加され、かつ液晶層２６に流出したモノマー１６ｘがＵＶ照射により光重合されてポリマー層１５が形成される。このとき、液晶層２６の液晶分子２６ａはこのポリマー層１５により所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００３６】
このようにすることにより、基板上でのポリマーの濃度むらの発生が抑制されるため、液晶分子２６ａのプレティルト角のばらつきに起因する表示品質の低下が防止される。また、モノマーをポリマー化する際の反応促進剤である重合開始剤を所要の濃度で混入しても何ら不具合が発生しないので、モノマーをポリマー化する際に膨大なＵＶ照射を必要とせず、量産化に容易に対応できるようになる。
【００３７】
（第１実施形態の変形例（１））
図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の変形例（１）の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、変形例（１）では、配向膜１６にはモノマーが混入されておらず、重合開始剤１６ｙのみが混入されている。その代わり、後で封入される液晶層２６にモノマーが予め混入されている。なお、液晶層２６としてモノマーと重合開始剤とが混入されているものを使用してもよい。
【００３９】
そして、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６が封入されると、配向膜１６中の重合開始剤１６ｙが液晶層２６内に流出して分散される。
【００４０】
続いて、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加すると共に、液晶層２６にＵＶ照射を行うことにより、液晶層２６内のモノマー１６ｘを光重合させてポリマー層１５を形成する。このとき、液晶層２６には、配向膜１６から流出した重合開始剤が含まれるため、量産に対応できる程度の比較的少量のＵＶ照射量でモノマー１６ｘがポリマー化される。これにより、前述した形態と同様に、液晶層２６の液晶分子２６ａは、ポリマー層１５により規制されてＴＦＴ基板１０に対して所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００４１】
（第１実施形態の変形例（２））
図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の変形例（２）の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、変形例（２）では、変形例（１）と逆に、配向膜１６には重合開始剤が含まれておらず、モノマー１６ｘのみが含まれている。その代わり、後で封入される液晶層２６に重合開始剤１６ｙが予め混入されている。なお、液晶層２６としてモノマーと重合開始剤が混入されているものを使用してもよい。
【００４３】
そして、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６が封入されると、配向膜１６中のモノマー１６ｘが液晶層２６内に流出して分散される。
【００４４】
続いて、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加すると共に、液晶層２６にＵＶ照射を行うことにより、液晶層２６内のモノマー１６ｘを光重合させてポリマー層１５を形成する。これにより、前述した形態と同様に、液晶層２６の液晶分子２６ａは、ポリマー層１５により規制されてＴＦＴ基板１０に対して所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００４５】
本願発明者は、前述した第１実施形態の方法に基づいて実験サンプルを作成して表示特性を確認した。図４（ａ）は実験サンプルの構造を示す断面図、図４（ｂ）は実験サンプルの発光特性を示すものである。図４（ａ）に示すように、１対のガラス基板１１，１１ａ上に帯状の３本の電極１４ｘをそれそれ形成し、前述した第１実施形態と同様な方法によりモノマーと重合開始剤とが混入された配向膜１６ｂを電極１４ｘ上にそれぞれ形成した。このとき、配向膜中のモノマー濃度を２ｗｔ％とし、重合開始剤の濃度をモノマー中で５ｗｔ％とした。その後、これらの基板をシール剤により貼り合わせた後に、基板間に液晶層２６を封入した。このようにして、各電極１４ｘの端部が交差する領域を発光セル部とした。
【００４６】
続いて、一対のガラス基板１１，１１ａの各電極１４ｘ間に電圧を印加しながら液晶層２６に２Ｊ／ｃｍ²の条件でＵＶ照射した。このとき、３本の電極のうち下側の電極に０Ｖ、中央の電極に５Ｖ、上側の電極１０Ｖの電圧を印加した。そして、各電極１４ｘ間に電圧を印加しない状態で各発光セルの発光状態を確認した。なお、１対のガラス基板１１，１１ａの外側にそれぞれ設けられる偏光板として、お互いの偏光軸が直交になって配置されるクロスニコル偏光板を採用した。
【００４７】
図４（ｂ）に示すように、電圧を印加しないで液晶層２６にＵＶ照射した条件（０Ｖ固化）では、発光は確認されず黒色であった。これは、液晶分子が略垂直な状態で（８９．１°）モノマーがポリマー化することから液晶分子がティルト角をもたないこと及び一対の偏光板の偏光軸が直交しているためのである。
【００４８】
これに対して、一対の電極１４ｘ間に５Ｖの電圧を印加して液晶層２６にＵＶ照射した条件（５Ｖ固化）では、若干の発光が確認された。これは、液晶分子が電圧印加により傾いた状態で（８５．５°）ポリマーにより規制されることで、入射光の一部が楕円偏光となって偏光板を通過するようになったためである。
【００４９】
さらに、一対の電極１４ｘ間に１０Ｖの電圧を印加して液晶層２６にＵＶ照射した条件（１０Ｖ固化）では、明るい発光が確認された。これは、液晶分子が高電圧印加によりさらに傾いた状態で（７５．７°）ポリマーにより規制されることで、入射光がさらに楕円偏光となって偏光板を通過するようななったからである。
【００５０】
このように、２つの電極間に所定の電圧を印加しながら液晶層内のモノマーをポリマー化することにより、ティルト角をもった状態で液晶分子が規制されることを確認することができた。
【００５１】
さらに、本願発明者は、液晶分子のプレティルト角における配向膜中の重合開始剤濃度及びモノマー濃度の依存性を調査した。プレティルト角とは、配向膜に対して垂直な軸から液晶分子が何度傾いて配向されているかを示す角度である。
【００５２】
図５（ａ）は液晶分子のプレティルト角における配向膜中の重合開始剤濃度依存性を示すものである（封入される液晶層に予め濃度が０．３ｗｔ％のモノマーを混入した場合）。
【００５３】
図５（ａ）に示すように、配向膜中の重合開始剤の濃度を高くしていくと液晶分子のプレティルト角が大きくなることが確認された。これは、重合開始剤の濃度を高くすることにより、モノマーのポリマー化が促進されて液晶分子の配向がさらに規制されたことを意味する。
【００５４】
図５（ｂ）は液晶分子のプレティルト角における配向膜中のモノマー濃度依存性を示すものである（封入される液晶層に予めモノマーを混入しない場合）。図５（ｂ）に示すように、配向膜中のモノマー濃度を高くすると液晶分子のプレティルト角が大きくなることが確認された。これは、モノマーの濃度を高くすることにより、液晶分子の配向を規制するポリマーが多く形成されて液晶分子の配向がさらに規制されたことを意味する。
【００５５】
また、本願発明者は、液晶層にＵＶ照射して液晶分子の配向制御を行った後に、ポリマー化していないモノマーが光で反応して液晶分子が固まってしまう焼き付きについて調査した。実験サンプルとしては、前述した変形例２で説明したような配向膜に重合開始剤のみを添加する形態のものを使用し、ＵＶ照射を追加したものと追加しないものとでの焼き付き率の変化を調査した。追加照射光源としては、市販の健康線用蛍光ランプ（波長：３１０ｎｍ、TOZAI DENSAN製）を使用した。追加のＵＶ照射を行わない場合、焼き付き率が１２％であったのに対し、追加のＵＶ照射を行った場合、焼き付き率が２．５％に改善され、１０ｃｍ間隔に電極を５本並べて発光セル部としたサンプルにおいて、１０ｃｍ離れた場所で３ｍＷ／ｃｍ²の発光強度が得られた。
【００５６】
また、液晶層に電圧を印加して白表示として２日間放置した後、電圧を切って黒表示に戻かどうかの放置後試験を行ったところ、追加照射しなかったものは黒表示に戻らなかったが、追加照射したものは２４時間経過した時点で黒表示に戻った。
【００５７】
以上のように、液晶層中のモノマーを十分にポリマー化させることが重要であり、追加のＵＶ照射のＵＶ量を増加させることにより（照射時間を増やすなど）焼き付き率が低減されることが分かった。
【００５８】
（第２の実施の形態）
図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、配向膜にモノマーや重合開始剤を混入しておくのではなく、ビーズ状スペーサの表面にモノマー及び重合開始剤を塗布しておくことにある。図６において第１実施形態と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、まず、第１実施形態と同様な方法により、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０を作成する。但し、第２実施形態では、配向膜１６，１６ａとしてモノマー及び重合開始剤を含まないものを使用する。
【００６０】
その後、第１実施形態と同様な方法により、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０のいずれか一方にビーズ状スペーサ２８を散布し、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板とシール剤を介して貼り合わせた後に、液晶層２６を封入する。このとき、液晶層２６の液晶分子２６ａはＴＦＴ基板１０に対して垂直に配向される。また、本実施形態で使用されるビーズ状スペーサ２８（部材）の表面には、モノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが塗布されており、液晶層２６を注入した後に所定の熱処理を行うことでビーズ状スペーサ２８の表面のモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが液晶層２６中に流出して浸透する。
【００６１】
その状態で、第１実施形態と同様な方法により、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加しながら液晶層２６にＵＶ照射する。これにより、ビーズ状スペーサ２８から流出したモノマー１６ｘがポリマー化することにより、第１実施形態と同様に液晶分子２６ａはポリマー層１５により規制されて所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００６２】
（第２実施形態の変形例）
図７（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間隔を保つためのスペーサとして、上記したようなビーズ状スぺーサ２８を用いる代わりに、ＣＦ基板２０（又はＴＦＴ基板１０）の所定部に柱状スペーサ２８ｘを規則的に形成するようにしてもよい。この柱状スペーサ２８ｘ（部材）は、レジスト材料又はアクリル樹脂などからなり、その中に第１実施形態と同様なモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入されている。
【００６３】
そして、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６が封入された後に、柱状スペーサ２８ｘに混入されたモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが液晶層２６内に流出する。その後に、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加しながら液晶層２６にＵＶ照射する。これにより、図７（ｂ）に示すように、柱状スペーサ２８ｘから流出したモノマー１６ｘがポリマー化してポリマー層１５が形成され、液晶分子２６ａはポリマー層１５により規制されて所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００６４】
第２実施形態は第１実施形態と同様な効果を奏する。
【００６５】
第２実施形態においても、第１実施形態の変形例（１）及び（２）の思想と同様に、ビーズ状スペーサ２８又は柱状スペーサ２８ｘにモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙのいずれかを混入させておき、封入される液晶層２６にモノマー１６ｘや重合開始剤１６ｙを適宜混入するようにしてもよい。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図８（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。第３実施形態は、図８（ａ）に示すように、ＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment)型の液晶表示装置におけるドメイン規制用の突起部（土手）３０（部材）にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入されている。突起部３０はレジスト材料又はアクリル樹脂などからなる。ＭＶＡ型の液晶表示装置では、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０上の所定部に突起部３０を形成することにより１画素内で液晶分子の配向方向が異なる複数の領域が設けられる。これにより、液晶表示装置の視野角特性を著しく向上させることができる。
【００６７】
そして、第１実施形態と同様な方法によりＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６が封入された後、突起部３０に混入されたモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが液晶層２６に流出する。その後に、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加しながら液晶層２６にＵＶ照射する。これにより、突起部３０から流出したモノマー１６ｘが光重合されてポリマー層１５が形成され、第１実施形態と同様に液晶分子２６ａはポリマー層により規制されて所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００６８】
第３実施形態は第１実施形態と同様な効果を奏する。
【００６９】
第３実施形態においても、第１実施形態の変形例（１）及び（２）の思想と同様に、突起部３０にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙのいずれかを混入させておき、封入される液晶層２６にモノマー１６ｘや重合開始剤１６ｙを適宜混入するようにしてもよい。
【００７０】
（第４の実施の形態）
図９（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４実施形態の液晶表示装置における液晶分子が配向される様子を示す断面図である。第４実施形態が第１実施形態と異なる点は、配向膜にモノマーや重合開始剤を添加する代わりに、カラーフィルタにモノマー及び重合開始剤を混入することにある。図９において第１実施形態と同一要素についてはその詳しい説明を省略する。
【００７１】
第４実施形態では、図９（ａ）に示すように、まず、第１実施形態と同様な方法によりＴＦＴ基板１０を作成する。但し、配向膜１６としてモノマー及び重合開始剤が混入されていないものを使用する。
【００７２】
その後、ガラス基板１１ａ上にコモン電極２２を形成し、この上にカラーフィルタ１８（部材）を形成する。第４実施形態では、カラーフィルタ１８にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入されている。そして、第１実施形態と同様な方法によりＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６を封入した後に、カラーフィルタ１８に混入されたモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが液晶層２６内に流出する。その後に、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加しながら液晶層２６にＵＶ照射する。これにより、カラーフィルタ１８から流出したモノマー１６ｘが光重合されてポリマー層１５が形成され、第１実施形態と同様に液晶分子２６ａはポリマー層１５により規制されて所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００７３】
第４実施形態は第１実施形態と同様な効果を奏する。
【００７４】
第４実施形態においても、第１実施形態の変形例（１）及び（２）の思想と同様に、カラーフィルタ１８にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙのいずれかを混入させておき、封入される液晶層２６にモノマー１６ｘや重合開始剤１６ｙを適宜混入するようにしてもよい。
【００７５】
（第５の実施の形態）
図１０（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。図１０において第１実施形態と同一要素についてはその詳しい説明を省略する。
【００７６】
第５実施形態が第１実施形態と異なる点は、配向膜にモノマーや重合開始剤を添加する代わりに、カラーフィルタ上に形成されるオーバーコート層にモノマー及び重合開始剤を混入することにある。図１０において第１実施形態と同一要素についてはその詳しい説明を省略する。
【００７７】
第５実施形態では、図１０（ａ）に示すように、まず、第１実施形態と同様な方法によりＴＦＴ基板１０を作成する。但し、配向膜１６としてモノマー及び重合開始剤が混入されていないものを使用する。
【００７８】
その後、ガラス基板１１ａ上にコモン電極２２を形成し、この上にカラーフィルタ１８を形成する。次いで、カラーフィルタ１８上にオーバーコート層１９（部材）を形成する。オーバーコート層１９はカラーフィルタ１８の段差を平坦化するなどの目的で形成される。第５実施形態では、オーバーコート層１９にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入されている。
【００７９】
そのようなオーバーコート層１８を形成する方法としては、まず、溶剤に６ｗｔ％のモノマーと０．２８ｗｔ％の重合開始剤とを混合して溶液を作成する。その後、この溶液とオーバーコート材液とを１：３の割合で混合することにより、１．５ｗｔ％のモノマーと０．０７ｗｔ％の重合開始剤（モノマーに対しては４．６ｗｔ％の濃度）を含むオーバーコート層用の塗布液を得る。
【００８０】
次いで、この塗布液をスピンコート法でカラーフィルタ１８上に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を焼成することにより、モノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入されたオーバーコート層１９を形成する。オーバーコート層１９としては、３〜４μｍのアクリル樹脂膜など使用される。
【００８１】
そして、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６を封入した後に、オーバーコート層１９に混入されたモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが液晶層２６内に流出する。その後に、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加しながら液晶層２６にＵＶ照射する。これにより、液晶層２６内のモノマー１６ｘが光重合されてポリマー層１５が形成され、第１実施形態と同様に液晶分子２６ａはポリマー層１５により規制されて所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００８２】
第５実施形態は第１実施形態と同様な効果を奏する。
【００８３】
第５実施形態においても、第１実施形態の変形例（１）及び（２）の思想と同様に、オーバーコート層１９にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙのいずれかを混入させておき、封入される液晶層２６にモノマー１６ｘや重合開始剤１６ｙを適宜混入するようにしてもよい。
【００８４】
（第６の実施の形態）
図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６実施形態の液晶表示装置における液晶分子が配向される様子を示す断面図である。第６実施形態が他の実施形態と異なる点は、配向膜を形成する代わりに、２種類のモノマーを液晶表示装置の部材に添加することにある。図１０において他の実施形態と同一要素についてはその詳しい説明を省略する。
【００８５】
第６実施形態では、図１１（ａ）に示すように、まず、ＴＦＴ基板１０を作成する。第６実施形態では、後述するように配向膜を必要としないが、ＴＦＴ素子１２などを保護するために図１１（ａ）のようにＴＦＴ素子１２及び画素電極１４を被覆する保護膜１７を形成するようにしてもよい。あるいは保護膜１７を省略しても差し支えない。
【００８６】
その後、ガラス基板１１ａ上にコモン電極２２、カラーフィルタ１８及びオーバーコート層１９（部材）を順次形成する。このオーバーコート層１９にはモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙが混入されている。さらに、本実施形態では、モノマー１６ｘとして２官能基のモノマーと単官能基のモノマーとが所定の割合で混合されたものが使用され、単官能のモノマーには液晶分子を垂直配向させる材料が含まれている。
【００８７】
そして、第１実施形態と同様な方法によりＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間に液晶層２６を封入すると、オーバーコート層１９に含まれるモノマー１６ｘと重合開始剤１６ｙとが液晶層２６内に流出する。このとき、モノマー１６ｘには単官能基のものが含まれているため、液晶層２６内の液晶分子２６ａは、垂直配向用の配向膜なしにＴＦＴ基板１０に対して垂直方向に配向される。
【００８８】
その後に、画素電極１４とコモン電極２２との間に電圧を印加しながら液晶層２６にＵＶ照射する。これにより、液晶層２６内のモノマーが光重合されてポリマー層１５が形成され、第１実施形態と同様に液晶分子２６ａはポリマー層１５により規制されて所要のプレティルト角をもった状態で配向される。
【００８９】
第６実施形態は第１実施形態と同様な効果を奏すると共に、配向膜を形成する必要がないので製造コストを低減させることができる。
【００９０】
配向膜を省略するために、２種類のモノマーをオーバーコート層１９に混入する形態を例示したが、カラーフィルタ１８、ビーズ状スペーサ２８、柱状スペーサ又は突起部３０に２種類のモノマーを混入するようにしてもよい。
【００９１】
第６実施形態においても、第１実施形態の変形例（１）及び（２）の思想と同様に、オーバーコート層１９にモノマー１６ｘ及び重合開始剤１６ｙのいずれかを混入させておき、封入される液晶層２６にモノマー１６ｘや重合開始剤１６ｙを適宜混入するようにしてもよい。
【００９２】
（付記１）液晶層が２つの基板間に挟持されて構成され、該液晶層中に形成されるポリマーにより該液晶層の液晶分子の配向が制御される液晶表示装置であって、
前記基板の前記液晶層側の面上に設けられた部材に含まれる重合性モノマー及び重合開始剤のいずれか又は両方が、前記液晶層が前記基板間に封入された後に、前記液晶層内に流動されて、前記液晶層内に前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが存在する状態で前記重合性モノマーがポリマー化されることにより、前記液晶分子の配向が制御されて製造されたことを特徴とする液晶表示装置。
【００９３】
（付記２）前記部材は、前記液晶層に接触して形成される配向膜、前記２つの基板の間隔を制御するスペーサ、前記２つの基板の少なくとも一方に設けられた突起部、前記２つの基板のいずれかに形成されたカラーフィルタ、及び該カラーフィルタ上に設けられるオーバーコート層の群から選択されるいずれかであることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。
【００９４】
（付記３）前記部材には前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが混入され、かつ、前記液晶層が２つの基板間に封入される際に、前記液晶層には前記重合性モノマーと重合開始剤とが混入されていないことを特徴とする特徴とする付記１又は２に記載の液晶表示装置。
【００９５】
（付記４）前記部材には前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが混入され、かつ、前記液晶層が２つの基板間に封入される際に、前記液晶層に前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが混入されていることを特徴とする特徴とする付記１又は２に記載の液晶表示装置。
【００９６】
（付記５）前記部材には前記重合性モノマーが混入され、かつ、前記液晶層が２つの基板間に封入される際に、前記液晶層には前記重合開始剤が混入されていることを特徴とする付記１又は２に記載の液晶表示装置。
【００９７】
（付記６）前記部材には前記重合開始剤が混入され、かつ、前記液晶層が２つの基板間に封入される際に、前記液晶層には前記重合性モノマー、又は前記重合性モノマーと前記重合開始剤が混入されていることを特徴とする付記１又は２に記載の液晶表示装置。
【００９８】
（付記７）前記部材は配向膜であることを特徴とする付記３又は６に記載の液晶表示装置。
【００９９】
（付記８）前記配向膜は前記液晶分子を垂直配向させる機能を備えていることを特徴とする付記７に記載の液晶表示装置。
【０１００】
（付記９）前記液表示晶装置は配向膜を備えておらず、前記部材に混合される前記重合性モノマーは、単官能基モノマーと２官能基モノマーとを含むことを特徴とする付記１、３乃至６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶を挟持する２つの基板の部材から液晶層に例えば重合性モノマー及び重合開始剤が流出される。そして、液晶層中の重合性モノマーがポリマー化されて液晶分子が配向される。
【０１０２】
このようにすることにより、重合性モノマー及び重合開始剤が予め混入された液晶を封入する場合と違って、基板上でのモノマーの濃度むらの発生が抑制されるため、液晶分子のプレティルト角のばらつきに起因する表示品質の低下が防止される。また、モノマーをポリマー化する際の反応促進剤である重合開始剤を所要量添加しても何ら不具合が発生しないので、モノマーをポリマー化する際に膨大なＵＶ照射を必要とせず、量産化に容易に対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の変形例（１）の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の変形例（２）の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は実験サンプルの構造を示す断面図、図４（ｂ）は実験サンプルの発光特性を示すものである。
【図５】図５（ａ）は液晶分子のプレティルト角における配向膜中の重合開始剤濃度依存性を示すもの、図５（ｂ）は液晶分子のプレティルト角における配向膜中のモノマー濃度依存性を示すものである。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の変形例の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４実施形態の液晶表示装置における液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５実施形態の液晶表示装置に係る液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６実施形態の液晶表示装置における液晶分子が配向される様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ＴＦＴ基板、１１，１１ａ…ガラス基板、１２…ＴＦＴ素子、１４…画素電極、１５…ポリマー層、１６，１６ａ…配向膜、１６ｘ…モノマー、１６ｙ…重合開始剤、１７…保護膜、１８…カラーフィルタ、１９…オーバーコート層、２０…ＣＦ基板、２２…コモン電極、２６…液晶層、２６ａ…液晶分子、２８…ビーズ状スペーサ、２８ｘ…柱状スペーサ、３０…突起部。

Claims

液晶層が２つの基板間に挟持されて構成され、該液晶層中に形成されるポリマーにより該液晶層の液晶分子の配向が制御される液晶表示装置の製造方法であって、
前記２つの基板の少なくとも一方の基板の面上に重合性モノマー及び重合開始剤のいずれか又は両方を含む部材を形成する工程と、
前記２つの基板間に液晶を封入して液晶層を形成する工程と、
前記部材に含まれる前記重合性モノマー及び前記重合開始剤のいずれか又は両方を前記液晶層内に流出させる工程と、
前記液晶層内に前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが存在する状態で前記液晶層の液晶分子の配向を制御しながら前記重合性モノマーをポリマー化して前記ポリマーを形成する工程と
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記基板の面上に部材を形成する工程では、前記部材として、前記２つの基板間に液晶層を形成した後に当該液晶層に接触する配向膜、前記２つの基板の間隔を制御するスペーサ、前記２つの基板の少なくとも一方に設けられた突起部、前記２つの基板のいずれかに設けられたカラーフィルタ、及び該カラーフィルタ上に設けられたオーバーコート層の群から選択されるいずれかを形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記基板の面上に部材を形成する工程では、前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが混入された部材を形成し、かつ、前記２つの基板間に液晶層を形成する工程では、前記重合性モノマーと重合開始剤とが混入されていない液晶を封入することを特徴とする特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記基板の面上に部材を形成する工程では、前記重合開始剤が混入された部材を形成し、かつ、前記２つの基板間に液晶層を形成する工程では、前記重合性モノマー、又は前記重合性モノマーと前記重合開始剤とが混入された液晶を封入することを特徴とする特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記基板の面上に部材を形成する工程では、単官能基モノマーと２官能基モノマーとを含む前記重合性モノマーが混入された部材を形成することを特徴とする請求項１、３又は４に記載の液晶表示装置の製造方法。