WO2010116565A1 - 液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法、光重合体膜形成用組成物、及び、液晶層形成用組成物 - Google Patents

液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法、光重合体膜形成用組成物、及び、液晶層形成用組成物 Download PDF

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crystal display
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山田祐一郎
水▲崎▼真伸
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, a composition for forming a photopolymer film, a composition for forming a liquid crystal layer, and a method for producing a liquid crystal display device. More specifically, a liquid crystal display device in which a photopolymer film is formed on an alignment film in order to increase the alignment regulating power of the liquid crystal, a method for manufacturing a liquid crystal display device capable of suitably forming a photopolymer film, The present invention relates to a composition for forming a polymer film suitable for forming a combined film and a composition for forming a liquid crystal layer suitable for forming a photopolymer film.
  • a liquid crystal display device is a display panel that controls light transmission / blocking (display on / off) by controlling the orientation of liquid crystal molecules having birefringence.
  • a technique for aligning liquid crystal molecules for example, a rubbing method or the like is used in which an alignment film is applied and then a certain groove is formed by a roller or the like to form an alignment film.
  • a bank-like protrusion or pixel made of a dielectric material extending in an oblique direction provided on a common electrode without performing an alignment process.
  • an alignment control structure such as a slit parallel to the protrusion provided on the electrode.
  • liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the substrate surface when no voltage is applied.
  • the liquid crystal molecules become a voltage. It is tilted and oriented at an appropriate angle.
  • a plurality of regions (domains) in which the liquid crystal molecules fall in different directions are formed in one pixel by slits and bank-like projections provided in the pixel electrode. In this manner, by forming a plurality of regions in which liquid crystal molecules are tilted in different directions in one pixel, good display characteristics can be obtained.
  • the light transmittance tends to be low in the region where the slits and protrusions are formed. If these arrangements are simplified and the interval between the bank-like projections or the gap between the pixel electrode slits is widened, the light transmittance can be increased. However, if the distance between the bank-like projections or the gap between the slits is very wide, it takes time to propagate the tilt of the liquid crystal molecules, and a voltage necessary for display is applied to the liquid crystal layer. Sometimes the response of liquid crystal molecules becomes very slow.
  • PSA Polymer Sustained Alignment
  • Patent Document 2 if the same image is continuously displayed on the liquid crystal display device for a long time, the polymerization used in the PSA technique is used as a means for eliminating the burn-in phenomenon in which the previous image remains even if the display image is changed.
  • a method using a monomer having one or more ring structures or condensed ring structures and two functional groups directly bonded to the ring structures or condensed ring structures is disclosed.
  • R 1 and R 2 are the same or different and each represents an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group, or an epoxy group).
  • R 1 and R 2 are the same or different and each represents an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group, or an epoxy group.
  • R 1 and R 2 are the same or different and each represents an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group, or an epoxy group). It has been found that image sticking may be observed in the completed liquid crystal display device when using the monomer having it.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and a liquid crystal display device with less image sticking, a method for producing a liquid crystal display device with less image burn-in, and a composition for forming a photopolymer film that is highly reactive in the polymerization process of PSA.
  • the object is to provide a product and a composition for forming a liquid crystal layer.
  • the inventors of the present invention conducted various studies on the cause of image sticking in the liquid crystal display device seen when the above-described monomer is used in the PSA technique.
  • the compound represented by the above chemical formula (1) For monomers having a naphthalene group in the core, electrons are likely to be localized in the naphthalene group, so that a certain high polymerization reactivity is obtained, but when one polymerizable functional group starts the polymerization reaction, the other It was found that the polymerizable functional group could not react, and as a result, an unreacted polymerizable functional group remained.
  • the unreacted polymerizable functional group slowly started by the light from the backlight used for display, and as a result, formed by PSA technology. It has been found that the tilt angle of the polymer film is changed, and the display is burned.
  • the unreacted polymerizable functional group slowly initiates the polymerization reaction by the light from the backlight used for display, and as a result, is formed by the PSA technology. It has been found that the tilt angle of the polymer film is changed, and the display is burned.
  • the inventors of the present invention have made further studies based on these results.
  • the monomer used in the PSA technique contains at least two polymerizable functional groups, at least the two polymerizable functional groups are sandwiched between them.
  • two or more aromatic rings one of which is a naphthalene ring, and the naphthalene ring and another aromatic ring being bonded via a bond having rotational freedom such as a single bond or an ether bond, for example.
  • the reaction rate of the monomer is remarkably improved by the increase in the reaction rate due to the electron localization of the naphthalene ring and the increase in the reaction rate due to the increase in the polymerizability due to the rotational freedom of the bonds between the aromatic rings.
  • the present invention is a liquid crystal display device including a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, wherein at least one of the pair of substrates includes an alignment film and the alignment film
  • a photopolymer film composed of a polymer having a photopolymerizable monomer as a constituent unit, the photopolymerizable monomer having two or more polymerizable functional groups, and the two or more polymerizable functional groups.
  • the groups are bonded to each other via two or more aromatic rings, at least one of the two or more aromatic rings is a naphthalene ring, and the bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring is a rotation
  • This is a liquid crystal display device having a degree of freedom.
  • one of the pair of substrates can be a TFT substrate and the other can be a color filter substrate.
  • the TFT substrate includes a switching element such as a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor) and a pixel electrode, and the TFT is connected to the pixel electrode.
  • TFT Thin Film Transistor
  • the color filter substrate is, for example, a color filter composed of three colors of R (red), G (green), and B (blue) is arranged at a position where it overlaps with the pixel electrode of the TFT substrate, and the display color in pixel units. Is controlled.
  • At least one of the pair of substrates has an alignment film. That is, an alignment film is disposed on the surface of one or both of the pair of substrates on the liquid crystal layer side, and controls the alignment of liquid crystal molecules adjacent to the alignment film.
  • the alignment film is not particularly limited as long as it aligns adjacent liquid crystal molecules in a certain direction, and examples thereof include a rubbing-treated film and a photo-aligned film.
  • the alignment film is preferably made of a material containing a compound having a photoreactive functional group.
  • At least one of the pair of substrates has a photopolymer film composed of a polymer having a photopolymerizable monomer as a structural unit on the alignment film. That is, on the alignment film, a photopolymer film (hereinafter, also referred to as a PSA film (alignment maintaining film)) composed of a polymer having a photopolymerizable monomer as a structural unit is disposed.
  • a photopolymer film hereinafter, also referred to as a PSA film (alignment maintaining film)
  • the alignment regulating force for the liquid crystal molecules of the alignment film can be increased.
  • the “photopolymer film” may not be a film that completely covers the surface of the alignment film, but includes a case where a part of the surface of the alignment film is not covered or is covered discretely.
  • the photopolymerizable monomer means a monomer having a functional group that is polymerized by light irradiation.
  • the light includes not only visible light but also ultraviolet light and infrared light.
  • the photopolymer film is a polymer film formed on the alignment film using photopolymerization.
  • the liquid crystal of the alignment film is irradiated with light in a state where a voltage higher than a threshold is applied to the liquid crystal layer.
  • a polymer film formed on the surface on the layer side is included.
  • the photopolymerizable monomer has two or more polymerizable functional groups.
  • the polymerizable functional group is not particularly limited as long as it is a functional group that undergoes a polymerization reaction when irradiated with light, for example, a functional group that directly absorbs light and is activated to start polymerization, And the functional group which superposition
  • the former photopolymerization reaction by the functional group includes a photoinitiated polymerization reaction in which light is involved only in the initiation process of photopolymerization and a photopolyaddition reaction in which light is involved in the growth process.
  • examples thereof include radical polymerization, ionic polymerization (anionic polymerization, cationic polymerization, etc.), ring-opening polymerization, and the like.
  • the two or more polymerizable functional groups may be the same or different from each other. Specifically, per polymerizable functional group, specifically, an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, A vinyl group, a vinyloxy group, an epoxy group, etc. are mentioned.
  • the polymerizable functional group may partially have a substituent such as a halogen group or a methyl group.
  • the two or more polymerizable functional groups are bonded to each other via two or more aromatic rings.
  • the aromatic ring is not particularly limited as long as it is an aromatic ring, and is not limited to a benzene ring, a condensed benzene ring (for example, a naphthalene ring or a pyrene ring), or a non-benzene aromatic ring (for example, a tropylium ring or a cyclopreperium ring).
  • heteroaromatic rings for example, pyridine ring, pyrrole ring
  • the aromatic ring may have a substituent such as a halogen group or a methyl group in part.
  • the absorption wavelength of the photopolymerizable monomer is shifted to the longer wavelength side, so that an advantage is obtained that polymerization can be performed by longer wavelength ultraviolet rays. Can do.
  • At least one of the two or more aromatic rings is a naphthalene ring. Since the naphthalene ring has electron localization, at least one of the aromatic rings is a naphthalene ring, so that the reaction rate of the polymerization reaction is greatly improved and the possibility that unpolymerized reaction monomers remain is reduced. Can do. In addition, since the absorption wavelength of the photopolymerizable monomer is shifted to a longer wavelength side as the number of aromatic ring structures is larger, from the viewpoint that ultraviolet rays having a longer wavelength can be used, At least one of the two or more aromatic rings is preferably a naphthalene ring rather than a benzene ring.
  • At least one of the two or more aromatic rings is a naphthalene ring rather than an anthracene ring. Preferably there is.
  • a bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring has a degree of freedom of rotation. Since the bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring has a degree of freedom of rotation, even after the two or more polymerizable functional groups have started the polymerization reaction, the remaining polymerizable functional groups have other polymerizable properties. Since possibility that it will couple
  • a bond connecting aromatic rings has a rotational degree of freedom
  • a bond containing an aromatic ring that is not in a straight line compared to a case where only a bond connecting an aromatic ring and a polymerizable functional group has a rotational degree of freedom.
  • the range in which the polymerizable functional group can move is widened, and the reactivity of the polymerizable functional group can be further increased.
  • the degree of freedom of rotation means that a certain coupling is assumed to be one axis, and that axis can be rotated uniaxially, that is, 360 °.
  • Examples of such a bond having rotational freedom include a single bond, an ether bond, and a bond in which one or both of these bonds are linked (for example, —CH 2 —, —XCY—, —XCH—, — (CH 2 ) m —; X and Y represent the same or different halogen groups or methyl groups, and m represents a positive integer.
  • the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited as long as such components are formed as essential components, and may or may not include other components. Absent.
  • Each of the pair of substrates has an electrode, and the photopolymer film is formed by polymerization of a photopolymerizable monomer in a state where a voltage higher than a threshold is applied to the liquid crystal layer through the electrode. It is preferable that If the photopolymer film is photopolymerized in a state where a voltage equal to or higher than a threshold is applied to the liquid crystal layer, that is, in a state where the inclination of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is changed from before voltage application, Even before the voltage application, the photopolymer film has an alignment regulating force that substantially reproduces the state after the voltage application exceeding the threshold value.
  • the electrode of one of the pair of substrates is a pixel electrode, and the pixel electrode includes a cross-shaped trunk portion that divides the inside of the pixel into four regions, and an oblique direction outward from both sides of the trunk portion with the trunk portion interposed therebetween. It is preferable that the plurality of branch portions extend.
  • the pixel means a region covered with the pixel electrode. Since the pixel electrode having such a structure does not have an alignment control structure such as protrusions (ribs) and slits having a low light transmittance as in the conventional MVA mode, compared with the conventional MVA mode, It is characterized by high transmittance.
  • the liquid crystal molecules located on the branch portion can be tilted in two directions along the extending direction of the branch portion. Disturbance of alignment occurs and the display quality is lowered. Further, since the tilt direction of the liquid crystal molecules is restricted only by the electric field in the vicinity of the end portion and the trunk portion of the pixel electrode, it takes time to stabilize the alignment in only one direction. A similar phenomenon occurs in each of the four regions. In contrast, as described above, the photopolymer film is in a state where a voltage higher than a threshold is applied to the liquid crystal layer, that is, in a state where the inclination of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is changed from before the voltage is applied.
  • the photopolymer film has an alignment regulating force that almost reproduces the state after voltage application above the threshold even before voltage application. Without causing disturbance, liquid crystal molecules are tilted in a predetermined direction as soon as a voltage is applied, so that a good display can be obtained.
  • the photopolymerizable monomer has the following general formula (I): P 1 -A 1- (Z 1 -A 2 ) n -P 2 (I) (Wherein P 1 and P 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group.
  • a 1 represents a naphthalene-2,6-diyl group.
  • a 2 represents a 1,4-phenylene group or a naphthalene-2,6-diyl group, Z 1 is COO, OCO or O, or A 1 and A 2 or A 2 and A 2 are directly bonded N is 1 or 2.
  • the hydrogen atom of A 1 and A 2 may be substituted with a halogen group or a methyl group. .
  • the present invention is also a method for manufacturing a liquid crystal display device comprising a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, wherein the manufacturing method includes an alignment film on at least one of the pair of substrates. And a step of polymerizing a photopolymerizable monomer on the alignment film with a voltage applied to the liquid crystal layer at a voltage higher than a threshold value to form a photopolymer film, and the photopolymerizable monomer.
  • the bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring is also a method for manufacturing a liquid crystal display device having a degree of freedom of rotation.
  • the production method of the present invention is suitable as a method for producing a liquid crystal display device utilizing the feature of forming a photopolymer film on the alignment film as described above.
  • the manufacturing method includes a step of forming a photopolymer film by polymerizing a photopolymerizable monomer on the alignment film in a voltage application state of a threshold value or higher with respect to the liquid crystal layer, even before voltage application, It is possible to form a photopolymer film having an alignment regulating force that substantially reproduces the state after application of a voltage equal to or higher than the threshold value.
  • the photopolymerizable monomer has two or more polymerizable functional groups, and the two or more polymerizable functional groups are bonded to each other via two or more aromatic rings, and the two or more aromatic rings Since at least one of them is a naphthalene ring, the reaction rate of the polymerization reaction is greatly improved, and the possibility that unpolymerized reaction monomers remain is reduced.
  • the bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring has a degree of freedom of rotation, even after the two or more polymerizable functional groups have started the polymerization reaction, the remaining polymerizable functional groups are not linked to other bonds. Since possibility that it will couple
  • the present invention is also a photopolymer film-forming composition containing a photopolymerizable monomer, wherein the photopolymerizable monomer has two or more polymerizable functional groups, and the two or more polymerizable functional groups are Two or more aromatic rings are bonded to each other, at least one of the two or more aromatic rings is a naphthalene ring, and the bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring has a degree of freedom of rotation. It is also a composition for photopolymer film formation which has.
  • the composition for forming a photopolymer film of the present invention is a material suitably used for the photopolymer film formed on the alignment film described above.
  • the photopolymerizable monomer has two or more polymerizable functional groups, the two or more polymerizable functional groups are bonded to each other via two or more aromatic rings, and at least one of the two or more aromatic rings.
  • One is a naphthalene ring, so that the reaction rate of the polymerization reaction is greatly improved, and the possibility that unpolymerized reaction monomers remain is reduced.
  • the bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring has a degree of freedom of rotation, even after the two or more polymerizable functional groups start the polymerization reaction, the remaining polymerizable functional groups may be other Since possibility that it will couple
  • composition for forming a photopolymer film of the present invention other components may or may not be included, as long as such components are formed as essential. It is not limited.
  • the photopolymerizable monomer has the following general formula (I): P 1 -A 1- (Z 1 -A 2 ) n -P 2 (I) (Wherein P 1 and P 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group.
  • a 1 represents a naphthalene-2,6-diyl group.
  • a 2 represents a 1,4-phenylene group or a naphthalene-2,6-diyl group, Z 1 is COO, OCO or O, or A 1 and A 2 or A 2 and A 2 are directly bonded N is 1 or 2.
  • the hydrogen atom of A 1 and A 2 may be substituted with a halogen group or a methyl group. .
  • composition for forming a photopolymer film of the present invention is added to a liquid crystal material to efficiently polymerize a photopolymerizable monomer with a voltage applied to a liquid crystal layer at a voltage higher than a threshold, thereby forming a photopolymer film. It becomes possible to form. That is, this invention is also a composition for liquid crystal layer formation containing the said composition for photopolymer film formation, and a liquid-crystal material.
  • the photopolymer film excellent in the reactivity of the polymerizable functional group of the photopolymerizable monomer is provided on the alignment film, the response speed can be increased and the liquid crystal display with reduced burn-in can be realized. A device can be obtained.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing one pixel unit of the array substrate of the liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • FIG. It is a cross-sectional schematic diagram which shows another example of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and shows the form of a color filter on array.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing pixels that constitute a display surface of a liquid crystal display device of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 2, showing a cross section taken along line AB in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing before and after the change in the number of ribs of the pixels constituting the display surface of the liquid crystal display device of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing pixels that constitute a display surface of a liquid crystal display device of Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 6 is a schematic perspective view of a liquid crystal molecule group showing a relationship between a photo-alignment processing direction and a pretilt direction of liquid crystal molecules in one of the four divided pixels in the liquid crystal display device of Embodiment 4, in an OFF state (black display) ).
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a liquid crystal molecule group showing a relationship between a photo-alignment processing direction and a pre-tilt direction of liquid crystal molecules in one of four divided pixels in the liquid crystal display device of Embodiment 4, in an ON state (white display) ).
  • FIG. 10 is a schematic plan view when one of the four divided pixels in the liquid crystal display device of Embodiment 4 is viewed from the counter substrate side. It is a perspective schematic diagram which shows the mode of the photo-alignment process which concerns on the liquid crystal display device of Embodiment 4. It is a plane schematic diagram which shows the process for forming in the pixel of the liquid crystal display device of Embodiment 4, and shows the photo-alignment direction by the side of a TFT substrate. It is a plane schematic diagram which shows the process for forming in the pixel of the liquid crystal display device of Embodiment 4, and shows the photo-alignment direction by the side of a counter substrate. It is a plane schematic diagram when the mode of alignment of the liquid crystal molecules of the alignment film formed by the photo-alignment process in the embodiment 4 is viewed from a direction perpendicular to the substrate surface.
  • the photopolymerizable monomer used to form the PSA film in Embodiment 1 has two or more polymerizable functional groups, and the two or more polymerizable functional groups are bonded to each other via two or more aromatic rings. At least one of the two or more aromatic rings is a naphthalene ring, and a bond connecting the naphthalene ring and another aromatic ring has a degree of freedom of rotation.
  • the number of polymerizable functional groups possessed by the photopolymerizable monomer is not particularly limited as long as it is two or more, and it has a structure having the above characteristics between any two polymerizable functional groups selected. Just do it.
  • Examples of the photopolymerizable monomer used to form the PSA film in the first embodiment include those represented by the following chemical formula (3).
  • R 1 and R 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group).
  • the core portion connecting the two polymerizable functional groups is composed of two naphthalene rings. Since the naphthalene ring easily localizes electrons, the monomer in which two naphthalene rings are formed between the two polymerizable functional groups in this way has high reactivity between the polymerizable functional groups between the monomers, such as ultraviolet rays. The monomer concentration decreases rapidly upon irradiation.
  • FIG. 1 is a schematic view of a polymer formed using a monomer material represented by the chemical formula (3).
  • the polymer 1 of the PSA film includes a polymer part 2 formed by polymerizing one polymerizable functional group and a monomer part having an unreacted polymerizable functional group extending from the polymer part 2. It is divided into three.
  • a polymerizable functional group possessed by one monomer part 3 can be cross-linked by reacting with a polymerizable functional group possessed by another adjacent monomer part 3. Since the single bond of the compound represented by the chemical formula (3) has a high degree of rotational freedom, as shown in FIG. 1, the polymerizable functional groups are more likely to encounter each other, that is, the reactivity is high.
  • an unreacted polymerizable functional group remains in the monomer part 3, it is not affected by the influence of backlight light in a general usage mode after the end of the manufacturing process or the influence of aging after a series of manufacturing processes.
  • the polymerizable functional groups at the monomer sites of the reaction start to react, and the pretilt angle of the PSA film can change.
  • the compound represented by the chemical formula (1) as the material of the PSA film as in the first embodiment the residual ratio of the unreacted polymerizable functional group is lowered, so that the pretilt angle of the PSA film is increased. Changes are less likely to occur.
  • the polymer formed of such a highly reactive monomer has a high crosslinking density and a stronger structure, for example, the possibility of deformation due to the elastic energy of liquid crystal molecules is reduced. As a result, the possibility of burn-in in the display of the liquid crystal display device is greatly reduced.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing one pixel unit of the TFT substrate of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • the pixels constituting the TFT substrate of the liquid crystal display device of Embodiment 1 have a substantially rectangular shape, and a plurality of pixels are arranged in a matrix shape or a delta shape to constitute one display surface.
  • the TFT substrate includes a plurality of gate signal lines 41 and auxiliary capacitance (Cs) wirings 43 extending in parallel to each other, and a gate signal line 41 and auxiliary capacitance ( Cs) a plurality of source signal lines 42 intersecting with the wiring 43 and extending in parallel with each other, and a thin film transistor (TFT) 44 provided in the vicinity of each intersection of the gate signal line 41 and the source signal line 42.
  • the TFT 44 is a three-terminal field effect transistor, and has three electrodes including a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode in addition to the semiconductor layer.
  • the TFT 44 serves as a switching element that performs pixel drive control.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 includes a TFT substrate 10, a counter substrate 20, and a liquid crystal layer 30 sandwiched between a pair of substrates including the TFT substrate 10 and the counter substrate 20.
  • the TFT substrate 10 includes an insulating transparent substrate 11 made of glass or the like, and further includes various wirings formed on the transparent substrate 11, pixel electrodes 13, TFTs, and the like.
  • an insulating film 12 formed on the various wirings and TFTs, and a plurality of pixel electrodes 13 are provided on the insulating film 12.
  • Each of the pixel electrodes 13 constitutes a small pixel, and each pixel electrode 13 is arranged in a matrix at a predetermined interval.
  • the pixel electrode 13 is connected to the drain electrode of the TFT through a contact hole provided in the insulating film 12, and when the potential of the gate signal line 41 becomes equal to or higher than a certain potential, the potential of the source signal line 42 becomes the potential of the TFT. Data is written to the pixel electrode 13 through the drain electrode.
  • the counter substrate 20 is a substrate including an insulating transparent substrate 21 made of glass or the like, a color filter 22 formed on the transparent substrate 21, a black matrix 23, a common electrode 24, and the like.
  • the common electrode 24 is disposed so as to sandwich the liquid crystal layer 30 together with the pixel electrode 13, and is an electrode for applying a constant voltage in the liquid crystal layer 30, and is formed on the entire surface of the counter substrate 20.
  • the color filter 22 is configured by any one of the three primary colors of red 22R, green 22G, and blue 22B, for example, and is designed so that one color filter 22 corresponds to one pixel electrode 13. Thereby, the color display is controlled for each pixel, and a good color display can be obtained.
  • the black matrix 23 is formed using, for example, a black resin or metal, and can be prevented from leaking light by being disposed in the gaps between the color filters.
  • the TFT substrate 10, the liquid crystal layer 30, and the counter substrate 20 are stacked in this order from the back side of the liquid crystal display device to the observation surface side.
  • a polarizing plate is provided on the back side of the transparent substrate 11 included in the TFT substrate 10.
  • a polarizing plate is also provided on the observation surface side of the transparent substrate 21 included in the counter substrate 20.
  • a retardation plate may be further arranged for these polarizing plates, and the polarizing plate may be a circularly polarizing plate.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 may be any of a transmission type, a reflection type, and a reflection / transmission type.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 includes a backlight for performing display in addition to the above configuration.
  • the backlight is disposed further on the back side of the TFT substrate 10 and is disposed so that light is transmitted through the TFT substrate 10, the liquid crystal layer 30, and the counter substrate 20 in this order.
  • the TFT substrate 10 includes a reflection plate for reflecting external light.
  • the reflection plate may be substituted with wirings provided in the TFT substrate 10.
  • the polarizing plate of the counter substrate 20 needs to be a circularly polarizing plate provided with a so-called ⁇ / 4 retardation plate.
  • the color filter 22 included in the liquid crystal display device of Embodiment 1 may be disposed on the TFT substrate 10 instead of the counter substrate 20. Such a form is also referred to as a color filter on array.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and shows a form of a color filter on array.
  • liquid crystal display device of Embodiment 1 is a monochrome display, it is not necessary to arrange a color filter.
  • the liquid crystal layer 30 is filled with a liquid crystal material having a characteristic of being oriented in a specific direction when a constant voltage is applied.
  • the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 30 is controlled by applying a voltage of a certain level or more, and the control mode is twisted nematic (TN) mode, vertical alignment (VA: Vertical Alignment). ) Mode, in-plane switching (IPS) mode, and the like.
  • TN twisted nematic
  • VA Vertical Alignment
  • IPS in-plane switching
  • An alignment film 14 is disposed on the surface of the pixel electrode 13 on the liquid crystal layer 30 side, and an alignment film 25 is also disposed on the surface of the common electrode 24 on the liquid crystal layer 30 side.
  • these alignment films 14 and 25 are preferably vertical alignment films.
  • the alignment films 14 and 25 for example, a film formed by performing an alignment process on a film containing an organic material as a main component can be used. Examples of the alignment process include a rubbing process and a photo-alignment process. As long as the liquid crystal molecules can be aligned in a certain direction, the alignment treatment need not be performed.
  • liquid crystal molecules before voltage application can be pretilted (initial tilt) in a certain direction.
  • a method for forming the alignment films 14 and 25 will be described.
  • a solution in which an alignment film material such as a polyimide resin is dissolved in a solvent is applied on the pixel electrode 13 or the common electrode 24 that forms the alignment film by a printing method or the like.
  • the base film is formed by baking and evaporating the solvent component.
  • an orientation direction is given by rotating a roller around a soft cloth called a rubbing cloth and moving the roller in a certain direction while rubbing the roller against the base film.
  • the magnitude of the pretilt angle imparted to the liquid crystal molecules by the alignment film formed by the rubbing treatment can be adjusted by the rotational speed of the roller in the rubbing step, the rubbing pressure, and the like.
  • a resin material having a photofunctional group is applied on the surface on which the alignment film is formed.
  • the photofunctional group may be either a photobonding type or a photolytic type.
  • the photofunctional type has a photosensitive group such as a 4-chalcone group, a 4′-chalcone group, a coumarin group, or a cinnamoyl group.
  • Polyimide can be used.
  • the photolytic type for example, RN722, RN783, RN784 marketed by Nissan Chemical Industries, or JALS-204 marketed by JSR Corporation can be used.
  • the alignment direction is given by irradiating, for example, a certain amount of ultraviolet rays, preferably polarized ultraviolet rays, from an oblique direction.
  • the magnitude of the pretilt angle imparted to the liquid crystal molecules by the photo-alignment film can be adjusted by the light irradiation time, the light irradiation intensity, the type of the photofunctional group, and the like.
  • the size of the pretilt angle expressed by the alignment films 14 and 25 is not particularly limited, but in the case of the VA mode, the pretilt angle is preferably 80 ° or more. Also called alignment film.
  • a PSA (photopolymer film) 15 is further formed on the surface of the alignment film 14 on the pixel electrode 13 on the liquid crystal layer 30 side, and the liquid crystal layer 30 of the alignment film 14 on the common electrode 24.
  • a photopolymer film 26 is disposed on the side surface.
  • the PSA films 15 and 26 have a function of enhancing the maintenance (fixation) of the pretilt of the liquid crystal molecules defined by the alignment films 14 and 25.
  • the PSA films 15 and 26 can be formed on the surface of the alignment films 14 and 25 on the liquid crystal layer 30 side by a PSA process in which a photopolymerizable monomer that initiates a polymerization reaction upon irradiation with a certain amount of light is chain-polymerized.
  • the PSA films 15 and 26 are obtained by adding a liquid crystal layer forming composition in which a photopolymerizable monomer (photopolymer film forming composition) is added (dispersed) to a liquid crystal material.
  • the photopolymer film forming composition may further contain a photopolymerization initiator, a photosensitizer, and the like.
  • R 1 and R 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group).
  • a core portion connecting two polymerizable functional groups is composed of a naphthalene ring and a benzene ring. Since the naphthalene ring easily localizes electrons, at least one polymerizable functional group has high reactivity. If one polymerizable functional group reacts quickly, the degree of freedom of the other polymerizable functional group decreases. Therefore, after one polymerizable functional group reacts, it does not necessarily have to be a naphthalene ring, but a benzene ring. Also good.
  • the naphthalene ring and the benzene ring are bonded via a single bond having a high degree of rotational freedom. Therefore, the polymerizable functional group in the monomer part of the polymer of the formed PSA film is likely to encounter other polymerizable functional groups and is highly reactive.
  • R 1 and R 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group).
  • a core portion connecting two polymerizable functional groups is composed of a naphthalene ring and a biphenyl group. Since the naphthalene ring easily localizes electrons, at least one polymerizable functional group has high reactivity. If one polymerizable functional group reacts quickly, the degree of freedom of the other polymerizable functional group decreases. Therefore, after one polymerizable functional group reacts, it does not necessarily have to be a naphthalene ring, but a biphenyl group. Also good.
  • the naphthalene ring and the biphenyl group are bonded through a single bond having a high degree of rotational freedom.
  • the biphenyl group itself has a structure in which two benzene rings are bonded via a single bond, the degree of freedom in rotation is high. Therefore, the polymerizable functional group in the monomer part of the polymer of the formed PSA film is likely to encounter other polymerizable functional groups and is highly reactive.
  • R 1 and R 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group).
  • the core portion connecting two polymerizable functional groups includes two naphthalene rings. Since the naphthalene ring easily localizes electrons, the monomer in which two naphthalene rings are formed between the two polymerizable functional groups in this way has high reactivity between the polymerizable functional groups between the monomers, such as ultraviolet rays. The monomer concentration decreases rapidly upon irradiation.
  • naphthalene rings are bonded to each other via an ether bond having a high degree of rotational freedom, that is, two single bonds sandwiching an oxygen atom. Since the bond due to oxygen is unlikely to bend, it has substantially the same effect as a single bond from the viewpoint of rotational freedom. Therefore, the polymerizable functional group in the monomer part of the polymer of the formed PSA film is likely to encounter other polymerizable functional groups and is highly reactive.
  • R 1 and R 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group).
  • the core portion connecting two polymerizable functional groups includes a naphthalene ring and a benzene ring. Since the naphthalene ring easily localizes electrons, at least one polymerizable functional group has high reactivity. If one polymerizable functional group reacts quickly, the degree of freedom of the other polymerizable functional group decreases. Therefore, after one polymerizable functional group reacts, it does not necessarily have to be a naphthalene ring, but a benzene ring. Also good.
  • a naphthalene ring and a benzene ring are bonded through an ether bond having a high degree of rotational freedom. Therefore, the polymerizable functional group in the monomer part of the polymer of the formed PSA film is likely to encounter other polymerizable functional groups and is highly reactive.
  • R 1 and R 2 represent the same or different acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group).
  • a core portion connecting two polymerizable functional groups includes a naphthalene ring and a biphenyl group. Since the naphthalene ring easily localizes electrons, at least one polymerizable functional group has high reactivity. If one polymerizable functional group reacts quickly, the degree of freedom of the other polymerizable functional group decreases. Therefore, after one polymerizable functional group reacts, it does not necessarily have to be a naphthalene ring, but a biphenyl group. Also good.
  • the naphthalene ring and the biphenyl group are bonded through a single bond having a high degree of rotational freedom.
  • the biphenyl group itself also has a high degree of rotational freedom because the benzene ring is bonded through an ether bond. Therefore, the polymerizable functional group in the monomer part of the polymer of the formed PSA film is likely to encounter other polymerizable functional groups and is highly reactive.
  • the remaining unreacted polymerizable functional group in the monomer portion is lowered, and it is difficult for changes to occur in the pretilt angle of the PSA film.
  • the polymer formed of such a highly reactive monomer has a high crosslinking density and a stronger structure, for example, the possibility of deformation due to the elastic energy of liquid crystal molecules is reduced. As a result, the possibility of burn-in in the display of the liquid crystal display device is greatly reduced.
  • liquid crystal material in the liquid crystal layer include liquid crystal molecules (nematic liquid crystal) having a negative dielectric anisotropy ⁇ ( ⁇ 0.2 to ⁇ 10).
  • ⁇ n of the liquid crystal material is preferably 0.02 to 0.3.
  • the proportion of the photopolymerizable monomer in the composition for forming a liquid crystal layer is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10% by weight, and more preferably 0.1 to 1.5% by weight.
  • a polymerization initiator may be added to the liquid crystal layer forming composition, for example, using Irgacure 651 (Ciba Specialty Chemicals) or Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals). Can do.
  • the polymerization rate is improved by mixing the polymerization initiator at a concentration of 0.2 to 10% by weight with respect to the photopolymerizable monomer.
  • a liquid crystal layer forming composition in which 0.6% by weight of the photopolymerizable monomer is introduced to the liquid crystal material is prepared, and the liquid crystal layer forming composition is injected into an empty panel. Thereafter, a method of polymerizing the monomer by irradiating with black light (ultraviolet light having a peak wavelength at 300 to 350 nm) for 5 minutes or longer can be mentioned.
  • black light ultraviolet light having a peak wavelength at 300 to 350 nm
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing pixels constituting the display surface of the liquid crystal display device of the second embodiment.
  • the pixels constituting the display surface of the liquid crystal display device of Embodiment 2 have a substantially rectangular shape, and a plurality of pixels are arranged in a matrix or delta form to constitute one display surface.
  • the liquid crystal display device according to the second embodiment is an MVA mode including alignment control structures such as protrusions (ribs) made of a dielectric provided on a common electrode and slits provided in a pixel electrode. Although it differs from the liquid crystal display device of Embodiment 1, it is the same as that of Embodiment 1 except it.
  • the counter substrate 20 is provided with a plurality of ribs 45 for aligning the liquid crystal molecules 50 in a certain direction.
  • the rib 45 is made of an insulating organic resin, and can align liquid crystal molecules adjacent to the rib 45 toward the rib.
  • the ribs 45 are linear when viewed from the observation surface side, and a plurality of ribs 45 are formed so as to overlap the pixel electrode 13. More specifically, in the first embodiment, the rib 45 is disposed in a direction that forms an angle of about 45 ° or 135 ° with respect to each side of the pixel electrode 13.
  • one of the plurality of ribs 45 has a bent portion and is V-shaped in units of pixels.
  • the rib 45 may partially have a branch portion, and may be formed in a horizontal direction or a vertical direction with respect to one side. May be. Therefore, in the second embodiment, the shape of each rib 45 is, for example, linear, U-shaped, V-shaped, W-shaped, or a combination of these when viewed from the observation surface side. It becomes a shape.
  • the pixel electrode 13 provided in the array substrate 10 in the second embodiment is provided with a plurality of slits 46 for aligning the liquid crystal molecules 50 in a certain direction.
  • the slit 46 is linear when viewed from the observation surface side, and is formed in parallel to the rib 45 and at equal intervals with the adjacent rib 45.
  • One of the plurality of slits 46 has at least a bent portion and is V-shaped in units of pixels.
  • Each of the slits 46 also has a linear shape, a U-shape, a V-shape, a W-shape, or a combination of these when viewed from the observation surface side, for example.
  • the width of the rib and slit is, for example, 5 to 20 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 2, and shows a cross section taken along the line AB in FIG.
  • the counter substrate 20 according to the second embodiment has a glass substrate 21, a color filter, a resin layer 27 including a black matrix, a common electrode 24, and a rib 45 stacked in this order toward the liquid crystal layer 3.
  • the rib 45 is made of an insulating organic resin, and can align liquid crystal molecules adjacent to the rib 45 toward the rib 45. Further, in the second embodiment, the rib 45 has a convex weight shape toward the liquid crystal layer 30 and has a triangular cross-sectional shape. However, as long as the rib 45 protrudes toward the liquid crystal layer 30, A mountain shape having a curved surface may be used. Other examples of the cross-sectional shape include a rectangle, a trapezoid, and a mountain that draws a parabola.
  • the TFT substrate 10 includes a glass substrate 11, a storage capacitor wiring 43, an insulating film 12, and a pixel electrode 13 stacked in this order toward the liquid crystal layer 30.
  • the pixel electrode 13 has a slit 46.
  • the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer between the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 is a material having a negative dielectric anisotropy, and is applied to the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 in a voltage application state below a threshold value. It has a characteristic of tilting in a substantially vertical direction and tilting in the horizontal direction with respect to the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 in accordance with the magnitude of the applied voltage.
  • the liquid crystal molecules 50 in the liquid crystal layer 3 are aligned in the direction perpendicular to the extending direction of the ribs 45 and the slits 46, the ribs 45 and the slits are oblique to the sides of the pixel electrode 15 in this way. By providing 46, a wide viewing angle can be realized.
  • the liquid crystal display device according to the second embodiment is also referred to as an MVA mode.
  • the liquid crystal display device includes the rib 45 and the slit 46, but the liquid crystal molecules 50 can obtain uniform alignment in a part of the region due to the influence of the rib 45 or the slit 46.
  • FIG. 7 and 8 are conceptual diagrams showing a region where liquid crystal molecules overlap with the ribs and a region adjacent to the ribs of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 shows how liquid crystal molecules are aligned
  • FIG. 8 shows how light is transmitted.
  • 7 represents the direction of the polarization axis, one is the polarization axis of the polarizing plate provided on the TFT substrate 10, and the other is the polarization axis of the polarizing plate provided on the counter substrate 20. is there.
  • the polarization axes of both polarizing plates are orthogonal to each other.
  • the liquid crystal molecules located in the region overlapping with the rib 45 or the slit 46 are aligned in the same direction as the major axis direction of the rib 45 or the slit 46 and are adjacent to the rib 45 or the slit 46.
  • the liquid crystal molecules located in the region are aligned in the direction of about 45 ° obliquely or about 135 ° obliquely with respect to the major axis direction of the rib 45 or the slit 46.
  • the light that passes through the liquid crystal molecules located in the region adjacent to the rib 45 or the slit 46 cannot pass through the polarizing plate, and the outer edge of the rib 45 or the slit 46 becomes a dark line as it is. Will be recognized and the transmittance will be reduced.
  • the liquid crystal molecules 50 positioned between the rib 45 and the slit 46 are considered. Since the alignment is not defined before the voltage application, the response speed may decrease due to the disorder of the alignment during the voltage application.
  • liquid crystal display device of the second embodiment a liquid crystal material containing a photopolymerizable monomer similar to that of the first embodiment is injected, and light irradiation is performed in a state where a voltage equal to or higher than a threshold is applied.
  • the PSA film is formed by polymerization, and thereby the alignment of the liquid crystal molecules between the rib 45 and the slit 46 is defined. Therefore, even if the interval between the rib 45 and the slit 46 is widened, alignment disturbance does not occur when a voltage is applied, and the response speed does not decrease. Specifically, as shown before and after the white arrow in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing before and after the change in the number of ribs of the pixels constituting the display surface of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • the present invention is particularly suitable for the MVA mode.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing pixels constituting the display surface of the liquid crystal display device of Embodiment 3.
  • the pixels constituting the display surface of the liquid crystal display device of Embodiment 3 have a substantially rectangular shape, and a plurality of pixels are arranged in a matrix or delta form to constitute one display surface.
  • the liquid crystal display device of the third embodiment is different from the liquid crystal display device of the first embodiment in that it is a VA mode in which a fine slit 46 is formed in the pixel electrode 13 as an alignment control structure. This is the same as the liquid crystal display device of the first embodiment.
  • the pixel electrode 13 formed by thinly cutting the inside of the pixel electrode 13 sandwiches the trunk portion 13a with a cross-shaped trunk portion 13a that divides the inside of the pixel into four regions. And a plurality of branch portions 13b extending obliquely outward from both sides of the trunk portion 13a. From the viewpoint of improving the viewing angle characteristic, each of the branch portions 13b located in the four regions extends in different directions for each region. Specifically, when the extending direction of the cross-shaped trunk portion 13a is 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, the region in which the branch portion 13b extending in the 45 ° direction is formed, the branch extending in the 135 ° direction. Four regions are formed: a region where the portion 13b is formed, a region where the branch portion 13b extending in the 225 ° direction is formed, and a region where the branch portion 13b extending in the 315 ° direction is formed.
  • the width of the branch part 13b is smaller than the width of the trunk part 13a. This is because the liquid crystal molecules are inclined in a direction parallel to the branch portion 13b when a voltage is applied by sufficiently reducing the width of the branch portion 13b and the gap between the branch portions 13b.
  • the electrode width and gap of the branch part 13b are 1 to 10 ⁇ m, preferably 2 to 7 ⁇ m.
  • the relationship between the width on the side extending in the vertical direction and the width on the side extending in the horizontal direction is not particularly limited, and may be the same or different. Also good.
  • the liquid crystal molecules on the branch portion 13b can fall in two directions along the extending direction of the branch portion 13b, and thus alignment disorder may occur. Eventually, the liquid crystal molecules fall down and stabilize toward the center of the pixel electrode, but this takes time.
  • Embodiment 1 When a liquid crystal material containing a photopolymerizable monomer similar to that in Embodiment 1 is injected and the photopolymerizable monomer is polymerized by irradiating ultraviolet rays or the like in a state where a voltage equal to or higher than a threshold is applied, even before the voltage is applied,
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules is defined in substantially the same manner as in the state after the application of the voltage higher than the threshold, and when the voltage higher than the threshold is applied, the liquid crystal molecules are aligned in a predetermined direction without being disturbed.
  • the third embodiment there is no need for ribs and slits as in the second embodiment, and the entire branch portion 13b contributes to light transmission, so that higher transmittance can be obtained as compared with the liquid crystal display device of the second embodiment. Can do.
  • Embodiment 4 The liquid crystal display device of Embodiment 4 is an RTN (Reverse Twisted Nematic) mode in which the alignment processing direction is orthogonal between the TFT substrate and the counter substrate, and further, a type in which one pixel is divided into four domains. Although it is different from the liquid crystal display device of the first embodiment in that it is (4D-RTN), it is the same as the liquid crystal display device of the first embodiment except for that.
  • RTN Reverse Twisted Nematic
  • FIG. 11 and FIG. 12 are schematic perspective views of liquid crystal molecule groups showing the relationship between the photo-alignment processing direction and the pretilt direction of the liquid crystal molecules in one of the four divided pixels in the liquid crystal display device of the fourth embodiment. is there.
  • FIG. 11 shows the OFF state (black display)
  • FIG. 12 shows the ON state (white display).
  • the liquid crystal display device according to the fourth embodiment is filled with a liquid crystal material including a pair of substrates including a TFT substrate 10 and a counter substrate 20 and liquid crystal molecules 50 between the pair of substrates. ing.
  • a vertical alignment film is disposed on the surface of the pair of substrates, and a PSA film is disposed on the surface of the vertical alignment film.
  • FIG. 11 and FIG. 12 are schematic perspective views of liquid crystal molecule groups showing the relationship between the photo-alignment processing direction and the pretilt direction of the liquid crystal molecules in one of the four divided pixels in the liquid crystal display device of the fourth embodiment. is there.
  • FIG. 11 shows the OFF state (
  • the liquid crystal molecules 50 are in a direction substantially perpendicular (85 to 89.9 °) with respect to the substrate surfaces of the TFT substrate 10 and the counter substrate 20. Oriented. As shown in FIG. 12, when the voltage is in an ON state (voltage application state higher than the threshold voltage), the liquid crystal molecules 50 are applied to the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 except for the liquid crystal molecules 50 adjacent to the substrate surface. Tilt horizontally depending on the size of the.
  • Each of the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 has a vertical alignment film and a PSA film on the surface on the liquid crystal layer 30 side.
  • black arrows shown on the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 indicate the tilt direction of the liquid crystal molecules 50, and are also the rubbing direction or the photo-alignment processing direction (light irradiation direction).
  • the rubbing direction or photo-alignment processing direction on the TFT substrate 10 is different from the rubbing direction or photo-alignment processing direction on the counter substrate 20. And are orthogonal to each other.
  • two-domain processing is performed in which the pixels of the TFT substrate 10 and the pixels of the counter substrate 20 are anti-parallel to each other.
  • An RTN structure in which the superimposed pixels are divided into four regions having different characteristics can be obtained.
  • FIG. 13 is a schematic plan view of one of the four divided pixels in the liquid crystal display device according to the fourth embodiment when viewed from the counter substrate side.
  • the liquid crystal molecules 50 are arranged on the TFT substrate 10 from the counter substrate 20 side. It turns out that it is twisted toward the side. Since the rubbing direction or the photo-alignment processing direction of the TFT substrate 10 and the counter substrate 20 are orthogonal to each other, as shown in FIG. 13, the group of liquid crystal molecules 50 in one domain is twisted to about 90 ° as a whole. It will have a structure.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view illustrating a state of a photo-alignment process according to the liquid crystal display device of the fourth embodiment.
  • the alignment film in the liquid crystal display device of Embodiment 4 is made of a resin material having a photoreactive functional group. Since the orientation imparted by the photo-alignment treatment can be adjusted by the light irradiation angle, intensity, etc., by using a resin material having a photoreactive functional group in this way, It is possible to easily obtain a 4D-RTN (ReversematicTwisted) Nematic) form that defines four different orientation directions in a pixel.
  • 4D-RTN ReversematicTwisted Nematic
  • ultraviolet rays (white arrows in FIG. 14) polarized in parallel to the incident surface are irradiated from an angle inclined by 40 to 50 ° from the normal direction of the substrate surface to
  • the liquid crystal molecules can be imparted with an orientation that tilts the liquid crystal molecules in the same direction as that irradiated with UV.
  • the inclination of the major axis of the liquid crystal molecules with respect to the substrate surface is the inclination of the liquid crystal molecules before a voltage higher than the threshold is applied to the liquid crystal layer, that is, the pretilt angle.
  • the exposure may be performed by batch exposure or may be performed by scan exposure.
  • a dotted arrow indicates the scanning direction of ultraviolet rays.
  • such exposure is performed so that one pixel is divided into four on each of the TFT substrate 10 side and the counter substrate 20 side, thereby realizing 4D-RTN. .
  • FIG. 15 and FIG. 16 are schematic plan views illustrating steps for forming in the pixel of the liquid crystal display device of the fourth embodiment.
  • FIG. 15 shows the photo-alignment direction on the TFT substrate side
  • FIG. 16 shows the photo-alignment direction on the counter substrate side.
  • the surface on the TFT substrate side is divided into two in the long side direction (vertical direction), and the photo-alignment directions in these regions are opposite to each other.
  • the photo-alignment process is performed.
  • the surface of the counter substrate is divided into two in the short side direction (lateral direction) and the photo-alignment directions in these regions are opposite to each other. The photo-alignment treatment is performed so that
  • Such a photo-alignment process can be performed as follows. First, a photomask having a light shielding portion large enough to cover the horizontal half of the pixel of the liquid crystal display device is prepared on the TFT substrate, and positioning is performed so that the horizontal half of the pixel is shielded from light. Then, the remaining half of the region that is not covered with the light-shielding portion is exposed in one direction in the vertical direction with polarized ultraviolet light from an angle inclined by 40 to 50 ° from the normal direction of the substrate surface. Next, the photomask is shifted in the horizontal direction of the pixel by a half pitch of the pixel, the exposed region is shielded by the light shielding portion, and the unexposed region is exposed in one direction in the reverse direction. As a result, in the TFT substrate, regions in which a liquid crystal pretilt is developed in a direction opposite to each other are formed in stripes so that one pixel is divided into two in the vertical direction.
  • a photomask having a light shielding portion large enough to cover the vertical half of the pixel of the liquid crystal display device is prepared on the counter substrate, and positioning is performed so that the vertical half of the pixel is shielded from light. Then, the remaining half of the region that is not covered with the light-shielding portion is exposed in one direction in the horizontal direction with polarized ultraviolet light from an angle inclined by 40 to 50 ° from the normal direction of the substrate surface.
  • the photomask is shifted by a half pitch of the pixel in the vertical direction of the pixel, the exposed area is shielded by the light shielding portion, and the unexposed area is exposed in one direction in the reverse direction.
  • a region in which a liquid crystal pretilt is developed in a direction opposite to each other is formed in a stripe shape so that one pixel is divided into two in the horizontal direction.
  • FIG. 17 is a schematic plan view when the state of alignment of liquid crystal molecules in the alignment film formed by the photo-alignment process in the fourth embodiment is viewed from a direction perpendicular to the substrate surface.
  • the liquid crystal molecules 50 in FIG. 17 indicate the liquid crystal molecules located at the center in the thickness direction of the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal molecules located near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer are aligned in four directions orthogonal to each other in four regions (i to iv in FIG. 17). As a result, four domains having different alignment states are formed in one pixel.
  • 4D-RTN is very excellent in improving the viewing angle, but requires high-precision pretilt control.
  • a pretilt with excellent stability can be obtained due to the influence of the PSA film formed on the alignment film, so that sufficient alignment stability can be obtained even when 4D-RTN is used.
  • a liquid crystal display having a wide viewing angle can be obtained.
  • the arrangement of the ribs or slits in the MVA mode causes the transmittance to decrease more or less.
  • the liquid crystal molecules located in the vicinity of the ribs are aligned perpendicular to the slope when no voltage is applied, so the liquid crystal molecules are not perpendicular to the substrate surface, causing light leakage. obtain.
  • the photo-alignment film can define the tilt direction of the liquid crystal molecules without using ribs or slits
  • the photo-alignment film is particularly preferably used for a pixel electrode having a simple shape such as a substantially rectangular shape.
  • a photo-alignment film having good orientation can be obtained.
  • the transmittance can be improved by eliminating the need to use ribs or slits. Further, since the rib is unnecessary, there is less light leakage and the contrast can be improved.
  • the transmittance is about 20% as compared with the liquid crystal display device to which the conventional MVA technology using ribs and slits is applied.
  • the contrast ratio was improved by about 2 times.
  • the liquid crystal display devices of Embodiments 1 to 4 were disassembled, and the surface of the alignment film was subjected to SEM (Scanning Electron Microscope), TEM (Transmission Electron Microscope), TOF-SIMS (Time-SIMS). of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry: Time-of-flight secondary ion mass spectrometry) etc., and the layer structure of the alignment film and PSA film (photopolymer film), PSA film present in the photopolymer film A component of the forming monomer (photopolymerization monomer), a photoreactive functional group in the alignment film, and the like can be confirmed.
  • Synthesis example 1 An example of the synthesis of a photopolymerizable monomer having binaphthalene is shown below.
  • a benzene solution (5 mL) containing 0.5 g (5 mM) of methacrylic acid chloride represented by the following formula (10) was dropped into the solution at room temperature in a nitrogen atmosphere. Then, it was made to react at room temperature for 2 hours.
  • Synthesis example 2 An example of the synthesis of a photopolymerizable monomer having a naphthalene skeleton is shown below. First, in an acetone (20 mL) solution containing 1.2 g (5 mM) of 6-bromo-2-naphthol represented by the following formula (12) and 1.3 g (10 mM) of potassium carbonate, An acetone solution (5 mL) containing 0.5 g (5 mM) of 2,6-dihydroxynaphthalene represented by the formula (13) was added dropwise at room temperature under a nitrogen atmosphere. Then, it was made to react at room temperature for 2 hours.
  • Synthesis example 3 An example of synthesis of another photopolymerizable monomer using the photopolymerizable monomer obtained in Synthesis Example 2 is shown below.
  • a benzene (20 mL) solution containing 0.75 g (2.5 mM) of a compound containing a diol group represented by the following formula (14) and 1 g (10 mM) of trimethylamine the following formula (10 A benzene solution (5 mL) containing 0.5 g (5 mM) of methacrylic acid chloride represented by) was added dropwise at room temperature under a nitrogen atmosphere. Then, it was made to react at room temperature for 2 hours.

Abstract

本発明は、焼き付きの少ない液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、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備える液晶表示装置であって、上記一対の基板の少なくとも一方は、配向膜、及び、上記配向膜上に、光重合性モノマーを構成単位とする重合体で構成される光重合体膜を有し、上記光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する液晶表示装置である。

Description

液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法、光重合体膜形成用組成物、及び、液晶層形成用組成物
本発明は、液晶表示装置、光重合体膜形成用組成物、液晶層形成用組成物、及び、液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、液晶の配向規制力を高めるために配向膜上に光重合体膜が形成された液晶表示装置、好適に光重合体膜を形成することができる液晶表示装置の製造方法、光重合体膜の形成に好適な重合体膜形成用組成物、及び、光重合体膜の形成に好適な液晶層形成用組成物に関するものである。
液晶表示装置は、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、配向膜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、配向膜を形成するラビング法等が用いられている。
また、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ：Multi-domain Vertical Alignment）モードのように、配向処理を行わずに、共通電極の上に設けられた斜め方向に伸びる誘電体からなる土手状の突起物、画素電極に設けられた突起物に並行するスリット等の配向制御用構造物を用いて液晶分子の配向を制御する方法もある（例えば、特許文献１参照。）。
ＭＶＡモードの液晶表示装置では、電圧を印加していない状態では液晶分子が基板面に対して垂直に配向しており、画素電極と共通電極との間に電圧を印加すると、液晶分子は電圧に応じた角度で傾斜して配向する。このとき、画素電極に設けられたスリットや土手状の突起物により、１画素内に液晶分子の倒れる方向が相互に異なる複数の領域（ドメイン）が形成される。このように１画素内に液晶分子の倒れる方向が相互に異なる複数の領域を形成することにより、良好な表示特性を得ることができる。
しかし、スリットや突起物が形成された領域は、光透過率が低くなりやすい。これらの配置を単純化し、土手状の突起物同士の間隔、又は、画素電極スリット同士の間隙を広げれば、光透過率を高くすることができる。しかし、土手状の突起物同士の間隔、又は、スリット同士の間隙が非常に広いと、液晶分子の傾斜の伝播に時間がかかるようになり、表示のために必要な電圧を液晶層に印加したときの液晶分子の応答が非常に遅くなる。
この応答の遅れを改善する方法としては、重合可能なモノマーを含む液晶材料を基板間に注入し、電圧を印加した状態でモノマーを重合させて、液晶分子の倒れる方向を記憶させた重合体膜を配向膜上に形成する技術（以下、「ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）技術」ともいう。）が導入されている（例えば、特許文献２参照。）。
また、特許文献２においては、液晶表示装置において同じ画像を長時間表示し続けると表示画像を変えても前の画像が残って見えてしまう焼き付き現象を解消する手段として、ＰＳＡ技術に用いられる重合可能なモノマーとして、１つ以上の環構造又は縮環構造と、該環構造又は縮環構造と直接結合している２つの官能基とを有するモノマーを用いる方法が開示されている。
特開２００６－１８９６１０号公報 特開２００３－３０７７２０号公報
本発明者らは、ＰＳＡ技術に用いられるモノマーについて検討を行っていたところ、例えば、下記化学式（１）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）のように、コア部がナフタレン基を有するモノマーを用いたとき、又は、例えば、下記化学式（２）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）のように、コア部がビフェニル基を有するモノマーを用いたときに、完成後の液晶表示装置に焼き付きが見られる場合があることを見いだした。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、焼き付きの少ない液晶表示装置、焼き付きの少ない液晶表示装置の製造方法、並びに、ＰＳＡの重合工程において反応性が高い光重合体膜形成用組成物及び液晶層形成用組成物を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上述のようなモノマーをＰＳＡ技術で使用したときに見られる液晶表示装置が焼き付きを起こす原因について種々検討を行ったところ、上記化学式（１）で表される化合物のようなコア部がナフタレン基を有するモノマーについては、ナフタレン基の部分において電子が局在しやすいため、一定の高い重合反応性が得られるものの、一方の重合性官能基が重合反応を開始すると、もう一方の重合性官能基が反応しきれず、その結果、未反応の重合性官能基が残存してしまうことを見いだした。そして、完成後の液晶表示装置の一般的な使用態様において表示に用いられるバックライトからの光によって未反応の重合性官能基がゆっくりと重合反応が開始し、その結果、ＰＳＡ技術によって形成された重合体膜のチルト角に変化を生じさせ、表示に焼き付きを生じさせてしまうことを見いだした。
また、上記化学式（２）で表される化合物のようなコア部がビフェニル基を有するモノマーについては、一方の重合性官能基が重合反応を開始したとしても、ビフェニル基が回転可能であるため、もう一方の重合性官能基については重合の確率が高くなり、一定の高い重合反応性が得られるものの、ビフェニル基はナフタレン基に比べて電子の局在が少ないために、重合反応の進行の速度が遅れ、未反応の重合性官能基が残存してしまうことを見いだした。そして、完成後の液晶表示装置の一般的な使用態様において、表示に用いられるバックライトからの光によって未反応の重合性官能基がゆっくりと重合反応を開始し、その結果、ＰＳＡ技術によって形成された重合体膜のチルト角に変化を生じさせ、表示に焼き付きを生じさせてしまうことを見いだした。
本発明者らは、これらの結果に基づき更に鋭意検討を行ったところ、ＰＳＡ技術に用いられるモノマーが少なくとも２つの重合性官能基を含む場合に、これらの両重合性官能基を挟んで、少なくとも１つがナフタレン環である２以上の芳香環を有し、かつ該ナフタレン環と他の芳香環とが、例えば、単結合やエーテル結合といった回転自由度を有する結合を介して結合されていることにより、ナフタレン環のもつ電子局在による反応速度の向上と、芳香環同士の間の結合が回転自由度を有することによって重合可能性が向上することによる反応速度の向上とによってモノマーの反応速度が格段に向上し、ＰＳＡ重合工程において比較的短時間で未反応の官能基がほとんど残らない程度の充分な反応が得られることを見いだした。また、このように充分な重合反応が起こることで、ポリマーの架橋密度が高くなり、液晶の弾性エネルギー等による重合体膜の変形が起こりにくい光重合体膜が得られることを見いだした。そしてその結果、応答速度が高く、かつ焼き付きの少ない液晶表示装置が得られることを見いだし、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、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備える液晶表示装置であって、上記一対の基板の少なくとも一方は、配向膜、及び、上記配向膜上に、光重合性モノマーを構成単位とする重合体で構成される光重合体膜を有し、上記光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する液晶表示装置である。
上記一対の基板は、例えば、一方をＴＦＴ基板、他方をカラーフィルタ基板とすることができる。ＴＦＴ基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等のスイッチング素子と、画素電極とを備え、ＴＦＴは画素電極と接続されている。これにより画素単位で液晶の配向が制御される。カラーフィルタ基板は、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色で構成されるカラーフィルタが、ＴＦＴ基板の画素電極と重畳する位置に配置され、画素単位で表示色が制御される。
上記一対の基板の少なくとも一方は、配向膜を有する。すなわち、上記一対の基板の一方又は両方の液晶層側の表面には配向膜が配置されており、配向膜と隣接する液晶分子の配向性を制御する。本発明において配向膜は、隣接する液晶分子を一定の方向に配向させるものであれば特に限定されず、例えば、ラビング処理されたもの、光配向処理されたものが挙げられる。光配向処理を行う場合、上記配向膜は、光反応性官能基を有する化合物を含む材料で構成されていることが好ましい。
上記一対の基板の少なくとも一方は、上記配向膜上に、光重合性モノマーを構成単位とする重合体で構成される光重合体膜を有する。すなわち、上記配向膜上には、光重合性モノマーを構成単位とする重合体で構成される光重合体膜（以下、ＰＳＡ膜（配向維持膜）ともいう。）が配置されており、これにより、配向膜のもつ液晶分子に対する配向規制力を高めることができる。なお、ここでの「光重合体膜」は配向膜の表面を完全に覆う膜でなくともよく、配向膜表面の一部を覆わない、又は、離散的に覆っている場合を含む。本明細書では、このような光重合体膜をＰＳＡ膜と呼ぶこととする。本明細書において光重合性モノマーとは、光照射によって重合する官能基を有するモノマー（単量体）を意味する。また、光とは、可視光のみならず、紫外光、赤外光等も含む。上記光重合体膜は、光重合を利用して配向膜上に形成される重合体膜であり、例えば、液晶層に対して閾値以上の電圧を印加した状態での光照射によって配向膜の液晶層側の表面に形成される重合体膜を含む。光重合体膜によって配向膜による液晶分子の配向規制力が高まることで、例えば、ＭＶＡモードにおける配向規制構造物の密度を少なくして透過率を向上させることができる。
上記光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有する。本明細書において重合性官能基は、光を照射することにより重合反応が進行する官能基であれば特に限定されず、例えば、直接光を吸収し、活性化されて重合が開始する官能基、及び、官能基がほとんど吸収しない波長の光でも容易に分解し成長活性種を与える光増感剤の添加によって重合が開始する官能基が挙げられる。また、前者の官能基による光重合反応としては、光重合の開始過程にのみ光が関与する光開始重合反応と、成長過程に光が関与する光重付加反応とが挙げられ、光開始重合反応としては、ラジカル重合、イオン重合（アニオン重合、カチオン重合等）、開環重合等が挙げられる。上記２以上の重合性官能基は、それぞれが同一であっても異なっていてもよく、重合性官能基一つあたりでは、具体的には、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基、エポキシ基等が挙げられる。また、上記重合性官能基は、ハロゲン基、メチル基等の置換基を一部に有していてもよい。
上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されている。上記芳香環は、芳香族に属する環であれば特に限定されず、ベンゼン環、縮合ベンゼン環（例えば、ナフタレン環、ピレン環）、非ベンゼン系芳香環（例えば、トロピリウム環、シクロプリペリウム環）、複素芳香環（例えば、ピリジン環、ピロール環）等が挙げられる。また、上記芳香環は、ハロゲン基、メチル基等の置換基を一部に有していてもよい。２以上の重合性官能基の間に芳香環を設けることで、光重合性モノマーの吸収波長がより長波長側にシフトするため、より波長の長い紫外線によって重合が可能になるという利点を得ることができる。
上記２以上の芳香環の少なくとも一つはナフタレン環である。ナフタレン環は電子局在を有しているため、上記芳香環の少なくとも一つがナフタレン環であることで、重合反応の反応速度が大きく向上し、未重合反応モノマーが残存する可能性を低減させることができる。また、芳香環の環構造の数は、より多いほど光重合性モノマーの吸収波長がより長波長側にシフトすることになるため、より波長の長い紫外線を用いることができるという観点からは、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ベンゼン環よりもナフタレン環であることが好ましい。更に、ナフタレンはアントラセンよりも液晶に対する溶解性が高く、より溶解性が高いことでより効率的に反応が進行するため、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、アントラセン環よりもナフタレン環であることが好ましい。
上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する。上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合が回転自由度を有することで、上記２以上の重合性官能基が重合反応を開始した後でも、残りの重合性官能基が他の重合性官能基と結びつく可能性が高まるため、未反応の重合性官能基が残存する可能性を低減させることができる。また、未重合反応モノマーが充分に重合することで、架橋密度の高い、変形の少ない光重合体膜を得ることができる。本発明においては芳香環同士を結ぶ結合が回転自由度を有するため、例えば、芳香環と重合性官能基とを結ぶ結合のみが回転自由度を有する場合と比べ、一直線状でない芳香環を含む分、重合性官能基が移動できる範囲が広がり、より重合性官能基の反応性を高めることができる。本明細書において回転自由度とは、ある一つの結合を一つの軸と仮想して、その軸が一軸回転、すなわち、３６０°の回転が可能であることを意味する。このような回転自由度を有する結合としては、例えば、単結合、エーテル結合、及び、これらの一方又は両方の結合が連鎖した結合（例えば、－ＣＨ２－、－ＸＣＹ－、－ＸＣＨ－、－（ＣＨ２）ｍ－；Ｘ及びＹは、同一若しくは異なるハロゲン基又はメチル基を表し、ｍは正の整数を示す。）が挙げられる。
本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
以下、本発明の液晶表示装置の好ましい形態について、更に詳しく説明する。
上記一対の基板は、いずれも電極を有し、上記光重合体膜は、上記電極を通じて液晶層に対して閾値以上の電圧が印加された状態で、光重合性モノマーが重合することによって形成されたものであることが好ましい。上記光重合体膜が、液晶層に対して閾値以上の電圧が印加された状態、すなわち、液晶層内の液晶分子の傾きが電圧印加前から変化した状態で光重合されたものであれば、電圧印加前であっても、閾値以上の電圧印加後の状態がほぼ再現されるような配向規制力を光重合体膜が有するようになる。
上記一対の基板の一方が有する電極は画素電極であり、上記画素電極は、画素内を４つの領域に分割する十字状の幹部と、幹部を挟んで幹部の両側から外側に向かって斜め方向に伸びる複数の枝部とから構成されることが好ましい。ここでの画素とは、画素電極に覆われる領域をいう。このような構造をもつ画素電極は、従来のＭＶＡモードのような、光の透過率が低い突起物（リブ）、スリット等の配向制御構造物を有さないため、従来のＭＶＡモードと比べ、透過率が高いという特徴がある。しかし、このような構造の画素電極を用いて液晶層内に電圧を印加すると、枝部上に位置する液晶分子は、枝部の延伸方向に沿って２通りの方向に傾斜可能であるため、配向乱れが生じ表示品位を低下させる。また、液晶分子の傾斜方向を規制するのは画素電極の端部及び幹部近傍の電界のみであるため、１方向のみに配向が安定するのに時間がかかる。そして、４つの領域の各々において同様の現象が起きる。これに対し、上述のように上記光重合体膜が、液晶層に対して閾値以上の電圧が印加された状態、すなわち、液晶層内の液晶分子の傾きが電圧印加前から変化した状態で光重合されたものであれば、電圧印加前であっても、閾値以上の電圧印加後の状態がほぼ再現されるような配向規制力を光重合体膜が有するようになるので、液晶分子の配向乱れを生じさせることなく、電圧を印加するとただちに所定の方向に液晶分子が傾斜するので良好な表示が得られる。
上記光重合性モノマーは、下記一般式（Ｉ）：
Ｐ１－Ａ１－（Ｚ１－Ａ２）ｎ－Ｐ２　　　　（Ｉ）
（式中、Ｐ１及びＰ２は、同一若しくは異なるアクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。Ａ１はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ａ２は１，４－フェニレン基又はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ｚ１は、ＣＯＯ、ＯＣＯ若しくはＯ、又は、Ａ１とＡ２若しくはＡ２とＡ２とが直接結合していることを表す。ｎは、１又は２である。Ａ１及びＡ２の水素原子は、ハロゲン基又はメチル基に置換されていてもよい。）で表される化合物であることが好ましい。
本発明はまた、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備える液晶表示装置の製造方法であって、上記製造方法は、上記一対の基板の少なくとも一方に、配向膜を形成する工程と、上記配向膜上に、液晶層に対して閾値以上の電圧印加状態で光重合性モノマーを重合させて光重合体膜を形成する工程とを有し、上記光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する液晶表示装置の製造方法でもある。本発明の製造方法は、上述のような配向膜上に光重合体膜を形成する特徴を利用した液晶表示装置を製造する方法として好適である。
上記製造方法は、配向膜上に、液晶層に対して閾値以上の電圧印加状態で光重合性モノマーを重合させて光重合体膜を形成する工程を有するため、電圧印加前であっても、閾値以上の電圧印加後の状態がほぼ再現されるような配向規制力を有する光重合体膜を形成することができる。
また、上記光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であるため、重合反応の反応速度が大きく向上し、未重合反応モノマーが残存する可能性が低減される。
更に、上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有するため、上記２以上の重合性官能基が重合反応を開始した後でも、残りの重合性官能基が他の重合性官能基と結びつく可能性が高まるため、未反応の重合性官能基が残存する可能性を低減させることができる。
そして、このように未反応の重合性官能基がほとんど残存しない程度の充分な重合が行われることで、配向膜の事後的なプレチルト角の変化を抑制するとともに、架橋密度の高い、変形の少ない光重合体膜を得ることができる。その結果得られる液晶表示装置は、応答速度が高く、かつ焼き付きの少ないものとなる。本発明の製造方法によれば、このように優れた特性を有する光重合体膜を比較的短時間の露光で実現することができ、生産性にも優れている。
本発明はまた、光重合性モノマーを含む光重合体膜形成用組成物であって、上記光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する光重合体膜形成用組成物でもある。
本発明の光重合体膜形成用組成物は、上述してきた配向膜上に形成する光重合体膜に好適に用いられる材料である。上記光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であるため、重合反応の反応速度が大きく向上し、未重合反応モノマーが残存する可能性が低減される。また、上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有するため、上記２以上の重合性官能基が重合反応を開始した後でも、残りの重合性官能基が他の重合性官能基と結びつく可能性が高まるため、未反応の重合性官能基が残存する可能性を低減させることができる。また、未重合反応モノマーが充分に重合することで、架橋密度の高い、変形の少ない光重合体膜を得ることができる。そして、これにより、例えば、液晶表示装置の配向膜上に本発明の光重合体膜形成用組成物を材料とする光重合体膜を形成したときに、焼き付きの可能性を低減させることができる。
本発明の光重合体膜形成用組成物の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
上記光重合性モノマーは、下記一般式（Ｉ）：
Ｐ１－Ａ１－（Ｚ１－Ａ２）ｎ－Ｐ２　　　　（Ｉ）
（式中、Ｐ１及びＰ２は、同一若しくは異なるアクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。Ａ１はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ａ２は１，４－フェニレン基又はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ｚ１は、ＣＯＯ、ＯＣＯ若しくはＯ、又は、Ａ１とＡ２若しくはＡ２とＡ２とが直接結合していることを表す。ｎは、１又は２である。Ａ１及びＡ２の水素原子は、ハロゲン基又はメチル基に置換されていてもよい。）で表される化合物であることが好ましい。
本発明の光重合体膜形成用組成物は、液晶材料に添加されることで、効率よく、液晶層に対して閾値以上の電圧印加状態で光重合性モノマーを重合させて光重合体膜を形成することが可能となる。すなわち、本発明は、上記光重合体膜形成用組成物と、液晶材料とを含む液晶層形成用組成物でもある。
本発明によれば、光重合性モノマーの重合性官能基の反応性に優れた光重合体膜を配向膜上に有するので、応答速度の高速化を実現するとともに、焼き付きの低減された液晶表示装置を得ることができる。
化学式（３）で表されるモノマー材料を用いて形成された重合体の概略図である。 実施形態１の液晶表示装置のアレイ基板の１画素単位を示す平面模式図である。 実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。 実施形態１の液晶表示装置の他の一例を示す断面模式図であり、カラーフィルタオンアレイの形態を示す。 実施形態２の液晶表示装置の表示面を構成する画素を示す平面模式図である。 実施形態２の液晶表示装置の断面模式図であり、図５におけるＡ－Ｂ線に沿った断面を示す。 実施形態２の液晶表示装置の、液晶分子がリブと重畳する領域及びリブと隣接する領域を示す概念図であり、液晶分子が配向する様子を示す。 実施形態２の液晶表示装置の、液晶分子がリブと重畳する領域及びリブと隣接する領域を示す概念図であり、光が透過する様子を示す。 実施形態２の液晶表示装置の表示面を構成する画素のリブの本数の変化前と変化後とを示す平面模式図である。 実施形態３の液晶表示装置の表示面を構成する画素を示す平面模式図である。 実施形態４の液晶表示装置において四分割された画素のうちの一つの画素における光配向処理方向と液晶分子のプレチルト方向との関係を示す液晶分子群の斜視模式図であり、ＯＦＦ状態（黒表示）を表す。 実施形態４の液晶表示装置において四分割された画素のうちの一つの画素における光配向処理方向と液晶分子のプレチルト方向との関係を示す液晶分子群の斜視模式図であり、ＯＮ状態（白表示）を表す。 実施形態４の液晶表示装置において四分割された画素のうちの一つを、対向基板側から見たときにおける平面模式図である。 実施形態４の液晶表示装置に係る光配向処理の様子を示す斜視模式図である。 実施形態４の液晶表示装置の画素内に形成するための工程を示す平面模式図であり、ＴＦＴ基板側の光配向方向を示す。 実施形態４の液晶表示装置の画素内に形成するための工程を示す平面模式図であり、対向基板側の光配向方向を示す。 実施形態４において光配向処理されることで形成された配向膜の液晶分子の配向の様子を基板面に対して垂直な方向から見たときの平面模式図である。
以下に実施形態を掲げ、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形態のみに限定されるものではない。
実施形態１
実施形態１においてＰＳＡ膜を形成するために用いられる光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、上記２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、上記２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、上記ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する。なお、上記光重合性モノマーが有する重合性官能基の数は、二つ以上である限り特に限定されず、選択されるいずれか二つの重合性官能基間に上記特徴を有する構造を有していればよい。
実施形態１においてＰＳＡ膜を形成するために用いられる光重合性モノマーの例としては、下記化学式（３）で表されるものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）。
上記化学式（３）で表される化合物は、二つの重合性官能基の間を結ぶコア部が二つのナフタレン環で構成されている。ナフタレン環は電子が局在しやすいため、このように二つの重合性官能基間に二つのナフタレン環が形成されたモノマーは、モノマー間での重合性官能基同士の反応性が高く、紫外線等の照射によってモノマー濃度は速やかに低下する。
また、上記化学式（３）で表される化合物は、ナフタレン環同士の間が回転自由度の高い単結合を介して結合されている。図１は、化学式（３）で表されるモノマー材料を用いて形成された重合体の概略図である。図１に示すように、ＰＳＡ膜の重合体１は、一方の重合性官能基同士が重合して形成されたポリマー部２と、ポリマー部２から延びる未反応の重合性官能基を有するモノマー部３とに分けられる。複数あるモノマー部３のうち、ある一つのモノマー部３が有する重合性官能基は、隣接する他のモノマー部３が有する重合性官能基と反応して架橋しうる。上記化学式（３）で表される化合物が有する単結合は回転自由度が高いため、図１に示すように、重合性官能基同士がより遭遇しやすく、すなわち、反応性が高いものとなる。
モノマー部３に未反応の重合性官能基が残存していると、製造工程終了後の一般的な使用態様でのバックライト光の影響、又は、一連の製造工程後のエージングの影響により、未反応のモノマー部位の重合性官能基同士が反応を開始し、ＰＳＡ膜のプレチルト角に変化が生じうる。しかし、実施形態１のように、上記化学式（１）で表される化合物をＰＳＡ膜の材料として用いることで、未反応の重合性官能基の残存率が低くなるため、ＰＳＡ膜のプレチルト角に変化が生じることが起こりにくくなる。また、このように反応性が高いモノマーによって形成される重合体は、架橋密度が高く、より強固な構造となるため、例えば、液晶分子の弾性エネルギーによって変形が起こる可能性も低くなる。そしてその結果、液晶表示装置の表示に焼き付きが生じる可能性が大きく低減される。
図２は、実施形態１の液晶表示装置のＴＦＴ基板の１画素単位を示す平面模式図である。図２に示すように、実施形態１の液晶表示装置のＴＦＴ基板を構成する画素は実質的に矩形の形状を有し、マトリクス状又はデルタ状に複数配置されて１つの表示面を構成する。
また、図２に示すように、実施形態１の液晶表示装置においてＴＦＴ基板は、相互に平行に伸びる複数のゲート信号線４１及び補助容量（Ｃｓ）配線４３と、ゲート信号線４１及び補助容量（Ｃｓ）配線４３と交差し、かつ相互に平行に伸びる複数のソース信号線４２と、ゲート信号線４１とソース信号線４２との各交差部近傍に設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４４とを有する。ＴＦＴ４４は、三端子型の電界効果トランジスタであり、半導体層のほかに、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の３つの電極を有する。ＴＦＴ４４は、画素の駆動制御を行うスイッチング素子となる。
図３は、実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。図３に示すように実施形態１の液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１０と、対向基板２０と、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０からなる一対の基板間に狭持された液晶層３０とを備える。
ＴＦＴ基板１０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板１１を有し、更に、透明基板１１上に形成された各種配線、画素電極１３、ＴＦＴ等を備える基板である。また、上記各種配線及びＴＦＴ上に形成された絶縁膜１２、更に、絶縁膜１２上に複数の画素電極１３を備える。画素電極１３は、各々が小さな画素を構成し、各画素電極１３は、それぞれが一定の間隔を空けてマトリクス状に配置される。画素電極１３は、絶縁膜１２内に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのドレイン電極と接続されており、ゲート信号線４１の電位が一定電位以上になると、ソース信号線４２の電位がＴＦＴのドレイン電極を介して画素電極１３に書き込まれる。
対向基板２０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板２１、及び、該透明基板２１上に形成されたカラーフィルタ２２、ブラックマトリクス２３、共通電極２４等を備える基板である。共通電極２４は、画素電極１３とともに液晶層３０を狭持するように配置され、液晶層３０内に一定電圧を印加するための電極であり、対向基板２０面の全体に形成される。カラーフィルタ２２は、例えば、赤２２Ｒ、緑２２Ｇ及び青２２Ｂの三原色のいずれかで構成され、１つの画素電極１３に対し１つのカラーフィルタ２２が対応するように設計される。これにより、画素ごとにカラー表示が制御されることになり、良好なカラー表示を得ることができる。また、ブラックマトリクス２３は、例えば、黒色の樹脂又は金属を用いて形成されるものであり、各カラーフィルタ同士の隙間に配置されることで、光漏れが生じることを防ぐことができる。
実施形態１の液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０が、液晶表示装置の背面側から観察面側に向かってこの順に積層されている。ＴＦＴ基板１０が有する透明基板１１の背面側には、偏光板が備え付けられている。また、対向基板２０が有する透明基板２１の観察面側にも、偏光板が備え付けられている。これらの偏光板に対しては、更に位相差板が配置されていてもよく、上記偏光板は、円偏光板であってもよい。
実施形態１の液晶表示装置は、透過型、反射型及び反射透過両用型のいずれであってもよい。透過型又は反射透過両用型であれば、実施形態１の液晶表示装置は、上記構成以外に表示を行うためのバックライトを備えている。バックライトは、ＴＦＴ基板１０の更に背面側に配置され、ＴＦＴ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０の順に光が透過するように配置される。反射型又は反射透過両用型であれば、ＴＦＴ基板１０は、外光を反射するための反射板を備える。反射板は、ＴＦＴ基板１０が備える配線等で代用されていてもよい。また、少なくとも反射光を表示として用いる領域においては、対向基板２０の偏光板は、いわゆるλ／４位相差板を備える円偏光板である必要がある。
実施形態１の液晶表示装置が備えるカラーフィルタ２２は、対向基板２０ではなく、ＴＦＴ基板１０に配置されていてもよい。このような形態をカラーフィルタオンアレイ（Color Filter On Array）ともいう。図４は、実施形態１の液晶表示装置の他の一例を示す断面模式図であり、カラーフィルタオンアレイの形態を示す。
なお、実施形態１の液晶表示装置がモノクロディスプレイである場合には、カラーフィルタは配置される必要はない。
液晶層３０には、一定電圧が印加されることで特定の方向に配向する特性をもつ液晶材料が充填されている。液晶層３０内の液晶分子は、一定以上の電圧の印加によってその配向性が制御されるものであり、その制御モードは、ツイステッド・ネマチック（ＴＮ：Twisted Nematic）モード、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モード、面内スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）モード等、特に限定されない。
画素電極１３の液晶層３０側の表面上には配向膜１４が配置されており、共通電極２４の液晶層３０側の表面上にも配向膜２５が配置されている。ＶＡモードであれば、これらの配向膜１４，２５は垂直配向膜であることが好ましい。配向膜１４，２５としては、例えば、有機材料を主成分とする膜に対し、配向処理が施されて形成された膜を用いることができ、配向処理としては、ラビング処理、光配向処理等が挙げられるが、液晶分子を一定方向に配向させることができるものであれば、配向処理がなされている必要はない。配向膜１４，２５を形成することで、電圧印加前の液晶分子を一定方向にプレチルト（初期傾斜）させることができる。
配向膜１４，２５の形成方法について説明する。配向処理としてラビング処理を行う場合、まず、配向膜を形成する画素電極１３又は共通電極２４上に、ポリイミド樹脂等の配向膜材料を溶媒に溶かした溶液を印刷法等により塗布し、約２００℃で焼成し、溶媒成分を蒸発させて下地膜を形成する。続いて、いわゆるラビング布と呼ばれる柔らかい布を巻きつけたローラーを回転させ、下地膜にローラーを擦り付けながら一定方向に移動させることによって配向方向が付与される。ラビング処理されて形成された配向膜によって液晶分子に付与されるプレチルト角の大きさは、ラビング工程でのローラーの回転速度、擦り付けの圧力等により調節することができる。
配向処理として光配向処理を行う場合、すなわち、光配向膜を形成する場合、まず、配向膜を形成する表面上に、光官能基を有する樹脂材料を塗布する。光官能基は光結合型、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。上記樹脂材料を塗布した後、斜め方向から、例えば、紫外線、好ましくは偏光紫外線を一定量で照射することにより、配向方向が付与される。光配向膜によって液晶分子に付与されるプレチルト角の大きさは、光の照射時間、光の照射強度、光官能基の種類等により調節することができる。
配向膜１４，２５が発現するプレチルト角の大きさは特に限定されないが、ＶＡモードである場合には、プレチルト角は８０°以上であることが好ましく、このような発現性を有する配向膜を垂直配向膜ともいう。
実施形態１の液晶表示装置においては更に、画素電極１３上の配向膜１４の液晶層３０側の表面上にＰＳＡ（光重合体膜）１５が、共通電極２４上の配向膜１４の液晶層３０側の表面上に光重合体膜２６が配置されている。ＰＳＡ膜１５，２６は、配向膜１４，２５が規定する液晶分子のプレチルトの維持（固定）を強化する機能を有する。ＰＳＡ膜１５，２６は、一定量の光の照射により重合反応を開始する光重合性モノマーを連鎖重合させるＰＳＡ工程によって、配向膜１４，２５の液晶層３０側の表面に形成することができる。また、ＰＳＡ膜１５，２６は、液晶材料に光重合性モノマー（光重合体膜形成用組成物）が添加（分散）された液晶層形成用組成物を、ＴＦＴ基板１０及び対向基板（カラーフィルタ基板）２０からなる一対の基板（空セル）の間に注入した後、液晶層３０に対し閾値以上の電圧を印加した状態で、より透過率の高いＴＦＴ基板１０側から光（例えば、紫外線）を照射し、光重合性モノマーを連鎖重合させることによって形成することができる。なお、図４で示したようなカラーフィルタオンアレイの液晶表示装置を作製する際には、より透過率の高い対向基板２０側から光（例えば、紫外線）を照射することが好ましい。光重合体膜形成用組成物には、更に光重合開始剤、光増感剤等が添加されていてもよい。
以下、上記化学式（３）で表される化合物以外の実施形態１の液晶表示装置で用いることが可能なモノマー材料について、列挙する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）。
上記化学式（４）で表される化合物は、二つの重合性官能基の間を結ぶコア部がナフタレン環とベンゼン環とで構成されている。ナフタレン環は電子が局在しやすいため、少なくとも一方の重合性官能基は、反応性が高い。一方の重合性官能基が早く反応すればもう一方の重合性官能基の自由度は下がるので、一方の重合性官能基が反応した後は、必ずしもナフタレン環でなくともよく、ベンゼン環であってもよい。
また、上記化学式（４）で表される化合物は、ナフタレン環とベンゼン環とが回転自由度の高い単結合を介して結合されている。そのため、形成されるＰＳＡ膜の重合体が有するモノマー部中の重合性官能基は他の重合性官能基と遭遇しやすく、反応性に富んでいる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）。
上記化学式（５）で表される化合物は、二つの重合性官能基の間を結ぶコア部がナフタレン環とビフェニル基とで構成されている。ナフタレン環は電子が局在しやすいため、少なくとも一方の重合性官能基は、反応性が高い。一方の重合性官能基が早く反応すればもう一方の重合性官能基の自由度は下がるので、一方の重合性官能基が反応した後は、必ずしもナフタレン環でなくともよく、ビフェニル基であってもよい。
また、上記化学式（５）で表される化合物は、ナフタレン環とビフェニル基とが回転自由度の高い単結合を介して結合されている。また、ビフェニル基自体も、２つのベンゼン環が単結合を介して結合された構造を有するため、回転自由度が高い。そのため、形成されるＰＳＡ膜の重合体が有するモノマー部中の重合性官能基は他の重合性官能基と遭遇しやすく、反応性に富んでいる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）。
上記化学式（６）で表される化合物は、二つの重合性官能基の間を結ぶコア部が二つのナフタレン環を含んで構成されている。ナフタレン環は電子が局在しやすいため、このように二つの重合性官能基間に二つのナフタレン環が形成されたモノマーは、モノマー間での重合性官能基同士の反応性が高く、紫外線等の照射によってモノマー濃度は速やかに低下する。
また、上記化学式（６）で表される化合物は、ナフタレン環同士が回転自由度の高いエーテル結合、すなわち、酸素原子を挟む二つの単結合を介して結合されている。酸素による結合は屈曲が起こりにくいので、回転自由度の観点からは単結合とほぼ同様の効果を有する。そのため、形成されるＰＳＡ膜の重合体が有するモノマー部中の重合性官能基は他の重合性官能基と遭遇しやすく、反応性に富んでいる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）。
上記化学式（７）で表される化合物は、二つの重合性官能基の間を結ぶコア部がナフタレン環とベンゼン環とを含んで構成されている。ナフタレン環は電子が局在しやすいため、少なくとも一方の重合性官能基は、反応性が高い。一方の重合性官能基が早く反応すればもう一方の重合性官能基の自由度は下がるので、一方の重合性官能基が反応した後は、必ずしもナフタレン環でなくともよく、ベンゼン環であってもよい。
また、上記化学式（７）で表される化合物は、ナフタレン環とベンゼン環とが回転自由度の高いエーテル結合を介して結合されている。そのため、形成されるＰＳＡ膜の重合体が有するモノマー部中の重合性官能基は他の重合性官能基と遭遇しやすく、反応性に富んでいる。
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なる、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。）。
上記化学式（８）で表される化合物は、二つの重合性官能基の間を結ぶコア部がナフタレン環とビフェニル基とを含んで構成されている。ナフタレン環は電子が局在しやすいため、少なくとも一方の重合性官能基は、反応性が高い。一方の重合性官能基が早く反応すればもう一方の重合性官能基の自由度は下がるので、一方の重合性官能基が反応した後は、必ずしもナフタレン環でなくともよく、ビフェニル基であってもよい。
また、上記化学式（８）で表される化合物は、ナフタレン環とビフェニル基とが回転自由度の高い単結合を介して結合されている。また、ビフェニル基自体も、ベンゼン環がエーテル結合を介して結合されているため、回転自由度が高い。そのため、形成されるＰＳＡ膜の重合体が有するモノマー部中の重合性官能基は他の重合性官能基と遭遇しやすく、反応性に富んでいる。
したがって、以上のような上記化学式（４）～（８）で表される化合物によれば、上記化学式（３）で表される化合物と同様、モノマー部中の未反応の重合性官能基の残存率が低くなり、ＰＳＡ膜のプレチルト角に変化が生じることが起こりにくくなる。また、このように反応性が高いモノマーによって形成される重合体は、架橋密度が高く、より強固な構造となるため、例えば、液晶分子の弾性エネルギーによって変形が起こる可能性も低くなる。そしてその結果、液晶表示装置の表示に焼き付きが生じる可能性が大きく低減される。
上述した化学式（３）～（８）で表される化合物のうち、特に好ましくは、ナフタレン環を複数有する上記化学式（３）及び（８）で表される化合物であり、初期の重合反応の開始がより起こりやすくなるため、反応性により優れている。
液晶層内の液晶材料としては、具体的には、誘電率異方性Δεが負（－０．２～－１０）の液晶分子（ネマチック液晶）が挙げられる。液晶材料のΔｎは、０．０２～０．３であることが好ましい。
液晶層形成用組成物中における光重合性モノマーの割合は特に限定しないが、０．０１～１０重量％とすることが好ましく、０．１～１．５重量％とすることがより好ましい。また、液晶層形成用組成物中に対しては重合開始剤が添加されていてもよく、例えば、Irgacure651（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）、Irgacure184（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）を用いることができる。また、重合開始剤の濃度は、光重合性モノマーに対して、０．２～１０重量％で混在させることで、重合速度が向上することになる。
具体的なＰＳＡ工程の一例としては、上記光重合性モノマーを液晶材料に対して０．６重量％導入した液晶層形成用組成物を調製し、液晶層形成用組成物を空パネル内に注入後、ブラックライト（３００～３５０ｎｍにピーク波長がある紫外線）を５分以上照射し、モノマーの重合を行う方法が挙げられる。
実施形態２
図５は、実施形態２の液晶表示装置の表示面を構成する画素を示す平面模式図である。図５に示すように、実施形態２の液晶表示装置の表示面を構成する画素は実質的に矩形の形状を有し、マトリクス状又はデルタ状に複数配置されて１つの表示面を構成している。実施形態２の液晶表示装置は、共通電極の上に設けられた誘電体からなる突起物（リブ）、画素電極内に設けられたスリット等の配向制御用構造物を備えるＭＶＡモードである点で実施形態１の液晶表示装置と異なっているが、それ以外は実施形態１の液晶表示装置と同様である。
図５に示すように、実施形態２において対向基板２０には、液晶分子５０を一定の方向に配向させるための、リブ４５が複数本設けられている。リブ４５は、絶縁性を有する有機樹脂で構成されており、リブ４５に隣接する液晶分子をリブに向かって配向させることができるものである。リブ４５は観察面側から見たときに線状であり、複数本のリブ４５が画素電極１３と重なるように形成されている。より詳しくは、実施形態１においてリブ４５は、画素電極１３の各辺に対して約４５°又は１３５°の角度をなす方向に配置されている。また、複数本のリブ４５の一つは屈曲部を有し、画素単位でＶ字状となっている。なお、実施形態２においてリブ４５は、一部に分岐部を有しているものであってもよく、また、一辺に対して水平の方向に、又は、垂直の方向に形成されたものであってもよい。したがって実施形態２においてリブ４５の１本あたりの形状としては、例えば、観察面側から見たときに、直線状、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｗ字状、又は、これらを組み合わせたような形状となる。
図５に示すように、実施形態２においてアレイ基板１０が備える画素電極１３には、液晶分子５０を一定の方向に配向させるためのスリット４６が複数本設けられている。スリット４６は観察面側から見たときに線状であり、リブ４５に対して平行に、かつ隣接するリブ４５と等間隔を経て形成されている。また、複数本のスリット４６の一つは少なくとも屈曲部を有し、画素単位でＶ字状となっている。スリット４６もまた、１本あたりの形状としては、例えば、観察面側から見たときに、直線状、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｗ字状、又は、これらを組み合わせたような形状となる。リブ及びスリットの幅は、例えば、５～２０μｍである。
図６は、実施形態２の液晶表示装置の断面模式図であり、図５におけるＡ－Ｂ線に沿った断面を示す。図６に示すように、実施形態２の対向基板２０は、液晶層３に向かってガラス基板２１、カラーフィルタ、ブラックマトリクス等を含む樹脂層２７、共通電極２４、及び、リブ４５をこの順に積層して備える。
リブ４５は、絶縁性を有する有機樹脂で構成されており、リブ４５に隣接する液晶分子をリブ４５に向かって配向させることができるものである。また、実施形態２においてリブ４５は、液晶層３０に向かって凸の錘状であり、断面形状が三角形となっているが、液晶層３０に向かって突出している限り、柱状であっても、曲面を有する山状であってもよい。また、断面形状の例としては、このほかに長方形、台形、放物線を描く山形等が挙げられる。
また、図６に示すように、ＴＦＴ基板１０は、液晶層３０に向かってガラス基板１１、保持容量配線４３、絶縁膜１２、及び、画素電極１３をこの順に積層して備えている。実施形態２において画素電極１３は、スリット４６を有する。
ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間の液晶層を構成する液晶材料は、負の誘電率異方性を有する材料であり、閾値未満の電圧印加状態でＴＦＴ基板１０及び対向基板２０に対して略垂直の方向に傾き、印加電圧の大きさに応じＴＦＴ基板１０及び対向基板２０に対して水平方向へ傾く特性を有する。ただし、液晶層３中の液晶分子５０はリブ４５及びスリット４６の延伸方向に対し垂直な方向に向かってそれぞれ配向するので、このように画素電極１５の各辺に対し斜め方向にリブ４５及びスリット４６を設けることによって広視野角を実現することができる。また、このような実施形態２の液晶表示装置の形態は、ＭＶＡモードともいう。
このように実施形態２の液晶表示装置は、リブ４５とスリット４６とを有しているが、リブ４５又はスリット４６の影響により、液晶分子５０は、一部の領域で均一な配向を得られないことがある。図７及び図８は、実施形態２の液晶表示装置の、液晶分子がリブと重畳する領域及びリブと隣接する領域を示す概念図である。図７は液晶分子が配向する様子を示し、図８は光が透過する様子を示す。なお、図７中の両矢印は、偏光軸の向きを表し、一方がＴＦＴ基板１０に設けられた偏光板の偏光軸であり、もう一方が対向基板２０に設けられた偏光板の偏光軸である。すなわち、実施形態２の液晶表示装置において、両偏光板は、偏光軸が互いに直交している。図７に示すように、リブ４５又はスリット４６と重畳する領域に位置する液晶分子は、リブ４５又はスリット４６の長軸方向と同じ方向に配向することになり、リブ４５又はスリット４６と隣接する領域に位置する液晶分子は、リブ４５又はスリット４６の長軸方向に対して斜め約４５°の方向又は斜め約１３５°の方向に配向することになる。そうすると、図８に示すように、リブ４５又はスリット４６と隣接する領域に位置する液晶分子を透過する光は偏光板を透過することができず、リブ４５又はスリット４６の外縁がそのまま暗線となって認識されることになり、透過率が低下する。
これに対しては、リブ４５とスリット４６との間の間隔を広げることで透過率を高める手段が考えられるが、その場合、リブ４５とスリット４６との間に位置する液晶分子５０に対して、電圧印加前において配向の規定がなされていないため、電圧印加時の配向の乱れが原因で、応答速度が低下することがある。
これに対し、実施形態２の液晶表示装置では、実施形態１と同様の光重合性モノマーを含む液晶材料を注入し、閾値以上の電圧を印加した状態で光照射を行って光重合性モノマーを重合させてＰＳＡ膜を形成しており、これにより、リブ４５とスリット４６の間の液晶分子の配向が規定される。そのため、リブ４５とスリット４６との間の間隔を広げたとしても、電圧印加時に配向乱れは発生せず、応答速度は低下しない。具体的には、図９の白抜き矢印を挟んだ前後で示されるように、ＰＳＡ膜を形成しない場合（左側）と比べ、ＰＳＡ膜を形成した場合（右側）は、リブ４５及びスリット４６の本数を約半分に減らすことができる。図９は、実施形態２の液晶表示装置の表示面を構成する画素のリブの本数の変化前と変化後とを示す平面模式図である。
このように、実施形態２の液晶表示装置によれば、リブ４５及びスリット４６に基づく広視野角を得るとともに、応答速度を低下させることなく、透過率を向上させることができる。したがって、本発明は、ＭＶＡモードに特に適しているということができる。
実施形態３
図１０は、実施形態３の液晶表示装置の表示面を構成する画素を示す平面模式図である。図１０に示すように、実施形態３の液晶表示装置の表示面を構成する画素は実質的に矩形の形状を有し、マトリクス状又はデルタ状に複数配置されて１つの表示面を構成している。実施形態３の液晶表示装置は、配向制御用構造物として画素電極１３内に微細なスリット４６が形成されたＶＡモードである点で実施形態１の液晶表示装置と異なっているが、それ以外は実施形態１の液晶表示装置と同様である。
図１０に示すように、実施形態３において、画素電極１３の内部を細く切り抜くことで形成された画素電極１３は、画素内を４つの領域に分割する十字状の幹部１３ａと、幹部１３ａを挟んで幹部１３ａの両側から外側に向かって斜め方向に伸びる複数の枝部１３ｂとから構成される。視野角特性を向上させる観点から、４つの領域に位置する枝部１３ｂのそれぞれは、領域ごとに互いに異なる方向に伸びている。具体的には、十字状の幹部１３ａの延伸方向を０°、９０°、１８０°、２７０°としたときに、４５°方向に伸びる枝部１３ｂが形成された領域、１３５°方向に伸びる枝部１３ｂが形成された領域、２２５°方向に伸びる枝部１３ｂが形成された領域、及び、３１５°方向に伸びる枝部１３ｂが形成された領域の４つの領域が形成されることになる。
枝部１３ｂの幅は、幹部１３ａの幅よりも小さい。これは、枝部１３ｂの幅、及び、枝部１３ｂの間隙を十分小さくすることによって電圧印加時に液晶分子を枝部１３ｂと平行な方向へ傾斜させるためである。枝部１３ｂの電極幅および間隙は１～１０μｍ、好ましくは２～７μｍである。なお、幹部１３ａを構成する十字状の画素電極１３のうち、縦方向に伸びる側の幅と、横方向に伸びる側の幅との関係は、特に限定されず、同一であっても異なっていてもよい。
この状態で電圧を印加すると枝部１３ｂ上の液晶分子は枝部１３ｂの延伸方向に沿って２通りの方向に倒れることが可能であるため、配向乱れが生じうる。最終的には画素電極の中心方向へ向かって液晶分子が倒れて安定するが、これには時間がかかる。実施形態１と同様の光重合性モノマーを含む液晶材料を注入し、閾値以上の電圧が印加された状態で紫外線等を照射して光重合モノマーを重合させると、電圧印加前であっても、閾値以上の電圧印加後の状態とほぼ同様に液晶分子の配向方向が規定され、閾値以上の電圧を印加したときに、配向が乱れることなく液晶分子が所定の方向に配向する。実施形態３によれば、実施形態２のようなリブ及びスリットの必要がなくなり、枝部１３ｂ全体が光透過に寄与するため、実施形態２の液晶表示装置に比べてより高い透過率を得ることができる。
実施形態４
実施形態４の液晶表示装置は、配向処理方向がＴＦＴ基板と対向基板とで直交しているＲＴＮ（Reverse Twisted Nematic）モードであり、更に、一つの画素を４つのドメイン（Domain）に分割するタイプ（４Ｄ－ＲＴＮ）である点で実施形態１の液晶表示装置と異なっているが、それ以外は実施形態１の液晶表示装置と同様である。
図１１及び図１２は、実施形態４の液晶表示装置において四分割された画素のうちの一つの画素における光配向処理方向と液晶分子のプレチルト方向との関係を示す液晶分子群の斜視模式図である。図１１はＯＦＦ状態（黒表示）を表し、図１２はＯＮ状態（白表示）を表す。図１１及び図１２に示すように、実施形態４の液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とからなる一対の基板と、上記一対の基板間に液晶分子５０を含む液晶材料が充填されている。上記一対の基板の表面には垂直配向膜が、垂直配向膜の表面にはＰＳＡ膜が配置されている。図１１に示すように、電圧がＯＦＦの状態（閾値電圧未満の状態）において液晶分子５０は、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の基板面に対し、略垂直（８５～８９．９°）の方向に配向している。図１２に示すように、電圧がＯＮの状態（閾値電圧以上の電圧印加状態）になると、液晶分子５０は、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の基板面に隣接する液晶分子５０を除き、印加電圧の大きさに応じて水平方向へ傾く。なお、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０はいずれも、垂直配向膜及びＰＳＡ膜を液晶層３０側の表面に有している。図１１及び図１２においてＴＦＴ基板１０及び対向基板２０に示されている黒矢印は、液晶分子５０のチルト方向を示しており、ラビング方向又は光配向処理方向（光照射方向）でもある。図１１及び図１２に示すように、実施形態４の液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板１０上におけるラビング方向又は光配向処理方向と、対向基板２０上におけるラビング方向又は光配向処理方向とは異なっており、互いに直交している。すなわち、実施形態４においては、ＴＦＴ基板１０が有する画素と、対向基板２０が有する画素とのそれぞれに対して、互いに反平行となる２ドメイン処理がなされており、各画素を重ね合わせると、その重ね合わされた画素が互いに異なる特性をもつ４つの領域に分割されたＲＴＮ構造が得られることになる。
図１３は、実施形態４の液晶表示装置において四分割された画素のうちの一つを、対向基板側から見たときにおける平面模式図であり、液晶分子５０が対向基板２０側からＴＦＴ基板１０側に向かってねじれていることがわかる。ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０のラビング方向又は光配向処理方向は、互いに直交しているため、図１３に示すように、一つのドメイン内における液晶分子５０群は、全体として約９０°にねじれた構造をもつことになる。
図１４は、実施形態４の液晶表示装置に係る光配向処理の様子を示す斜視模式図である。実施形態４の液晶表示装置における配向膜は、光反応性官能基を有する樹脂材料で構成されている。光配向処理によって付与される配向性は、光の照射角度、強度等により調整可能であるため、このように光反応性官能基を有する樹脂材料を用いることで、本実施形態のような一つの画素内で互いに異なる４つの配向方向を規定する４Ｄ－ＲＴＮ（Reverse Twisted Nematic）の形態を容易に得ることができる。
図１４に示すように、入射面に平行に偏光した紫外線（図１４中の白抜き矢印）を基板面法線方向から、４０～５０°傾いた角度から照射することで、下地膜に対して、液晶分子をＵＶが照射された方向と同じ方向に傾かせる配向性を付与することができる。なお、基板面に対する液晶分子の長軸の傾きの大きさが、液晶層に対して閾値以上の電圧が印加される前の液晶分子の傾き、すなわち、プレチルト角となる。露光は、一括露光により行われてもよいし、スキャン露光により行われてもよい。また、露光方法としては、基板及び光源を固定した状態で照射してもよいし、紫外線を走査させながらの照射であってもよい。図１４において点線矢印は、紫外線の走査方向を示す。
実施形態４においては、このような露光を、ＴＦＴ基板１０側及び対向基板２０側のそれぞれにおいて、１つの画素が４分割されるように行われており、これにより４Ｄ－ＲＴＮが実現されている。
図１５及び図１６は、実施形態４の液晶表示装置の画素内に形成するための工程を示す平面模式図である。図１５はＴＦＴ基板側の光配向方向を示し、図１６は対向基板側の光配向方向を示している。
図１５に示すように、ＴＦＴ基板側の表面に対しては、矩形の画素を長辺方向（縦方向）に二分割するように、かつ、これらの領域における光配向方向が互いに逆向きとなるように光配向処理がなされている。また、図１６に示すように、対向基板側の表面に対しては、矩形の画素を短辺方向（横方向）に二分割するように、かつ、これらの領域における光配向方向が互いに逆向きとなるように光配向処理がなされている。
このような光配向処理（露光工程）は、以下のようにして行うことができる。まず、ＴＦＴ基板上に、液晶表示装置の画素の横半分を覆うだけの大きさの遮光部を有するフォトマスクを用意し、画素の横半分が遮光されるような位置取りを行う。そして、偏光の紫外光を、基板面法線方向から４０～５０°傾いた角度から、遮光部で覆われていない残りの半分の領域を一方通行で縦方向に露光する。次に、フォトマスクを画素の半ピッチ分、画素の横方向にずらして、露光済みの領域を遮光部で遮光し、かつ未露光領域を逆方向に一方通行で露光する。これにより、ＴＦＴ基板において、１つの画素を縦方向に二分するように、かつ互いに逆方向に液晶プレチルトを発現する領域がストライプ状に形成されることになる。
次に、対向基板上に、液晶表示装置の画素の縦半分を覆うだけの大きさの遮光部を有するフォトマスクを用意し、画素の縦半分が遮光されるような位置取りを行う。そして、偏光の紫外光を、基板面法線方向から４０～５０°傾いた角度から、遮光部で覆われていない残りの半分の領域を一方通行で横方向に露光する。次に、フォトマスクを画素の半ピッチ分、画素の縦方向にずらして、露光済みの領域を遮光部で遮光し、かつ未露光領域を逆方向に一方通行で露光する。これにより、対向基板において、１つの画素を横方向に二分するように、かつ互いに逆方向に液晶プレチルトを発現する領域がストライプ状に形成されることになる。
図１７は、実施形態４において光配向処理されることで形成された配向膜の液晶分子の配向の様子を基板面に対して垂直な方向から見たときの平面模式図である。なお、図１７中の液晶分子５０は、液晶層の厚み方向における中央部に位置する液晶分子を示している。こうすることで、ＴＦＴ基板と対向基板との間に閾値以上のＡＣ電圧が印加されると、液晶分子は基板面に対して垂直な方向から見たときに、９０°ねじれた構造を有するとともに、図１７に示すように、液晶層の厚み方向における中央付近に位置する液晶分子は、４つの領域（図図１７中、ｉ～ｉｖ）において、互いに直交する４つの方向に配向することになり、その結果、一つの画素の中に、異なる配向状態を有する４ドメインが形成される。
なお、本発明者らが実際に光反応性官能基を有する材料を基板に塗布し、斜め４０°の方向から３３０ｎｍをセンター波長とするＰ偏光の紫外線を５０ｍＪ／ｃｍ２照射したところ、約８８°のプレチルト配向性をもつ光配向膜が形成された。また、そのようにして形成された光配向膜を有する一対の基板間に上記化学式（３）で表される化合物を含む液晶層形成用材料を注入し、両基板を貼り合わせ、更に、電圧を印加することなく液晶パネルに紫外線を照射することによってモノマーを重合させたところ、表面上に光重合体膜を有し、かつ約８８．２°のプレチルト配向性をもつ光配向膜が形成された。
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。しかしながら実施形態４の液晶表示装置によれば、配向膜上に形成されたＰＳＡ膜の影響により、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有しつつ、広視野角な液晶表示が得られることになる。
ＭＶＡモードにおけるリブ又はスリットの配置は、多かれ少なかれ透過率の低下の原因となる。また、リブの近傍に位置する液晶分子は、電圧を印加していないときに斜面に垂直に配向しているので、液晶分子が基板面に対して垂直となっておらず、光漏れの原因となり得る。更に、スリットから分岐させた、より幅の狭い微細スリットを用いることも考えられるが、精密な制御が難しく、微細スリットの幅にバラツキが生じると透過率が変化し、輝度ムラとなって見えてしまうこともある。
光配向膜は、リブ又はスリットを使わなくとも液晶分子の傾斜方向を規定することができるため、略矩形の長方形等、単純な形状の画素電極に対して特に好適に使用され、それによってバランスのよい配向性をもつ光配向膜を得ることができる。リブ又はスリットを使わなくてもよい分、ＭＶＡモードと比べ、透過率を向上させることができる。また、リブが不要となる分、光漏れが少なく、コントラストを向上させることができる。
従来からも光配向膜を利用した技術は検討されていたが、従来においては、残留ＤＣ電圧が非常に大きい、プレチルト角が安定しにくい等に起因する焼き付きが生じていたため、これまで実用化は困難であった。これに対し、本発明によれば、光配向膜を用いたとしても焼き付きが大きく改善され、更に、光配向膜の利点である高コントラストと高透過率を実現することができた。
本発明者らが検討を行ったところ、実施形態４に基づいた液晶表示装置によれば、リブとスリットとを用いる従来のＭＶＡ技術を適用した液晶表示装置に対し、透過率が約２０％、コントラスト比が約２倍に改善された結果が得られた。
なお、実施形態１～４の液晶表示装置を分解し、配向膜の表面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope：透過型電子顕微鏡）、ＴＯＦ－ＳＩＭＳ（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry：飛行時間型二次イオン質量分析法）等で分析することにより、配向膜及びＰＳＡ膜（光重合体膜）の層構造、光重合体膜中に存在するＰＳＡ膜形成用モノマー（光重合モノマー）の成分、配向膜中の光反応性官能基等を確認することができる。
以下、実施形態１～４の液晶表示装置に係るＰＳＡ膜を形成するために用いられるモノマーを得るために実際に行った合成例を示す。
合成例１
ビナフタレンを有する光重合性モノマーの合成の一例を以下に示す。まず、下記式（９）で表される（２，２’）ビナフタレニル－７，７’－ジオールが０．７ｇ（２．５ｍＭ）含まれるとともに、トリエチルアミンが１ｇ（１０ｍＭ）含まれるベンゼン（２０ｍＬ）溶液中に、下記式（１０）で表されるメタクリル酸クロリド０．５ｇ（５ｍＭ）を含むベンゼン溶液（５ｍＬ）を室温、窒素雰囲気下で滴下した。その後、２時間、室温で反応させた。反応終了後、不純物を水で抽出させた後、カラムクロマトグラフィー（トルエン／酢酸エチル（４／１））にて精製し、下記式（１１）で表される目的の化合物（モノマー）を０．８１ｇ（収率７７％）得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
合成例２
ナフタレン骨格を有する光重合性モノマーの合成の一例を以下に示す。まず、下記式（１２）で表される６－ブロモ－２－ナフトールが１．２ｇ（５ｍＭ）含まれるとともに、炭酸カリウムが１．３ｇ（１０ｍＭ）が含まれるアセトン（２０ｍＬ）溶液中に、下記式（１３）で表される２，６－ジヒドロキシナフタレン０．５ｇ（５ｍＭ）を含むアセトン溶液（５ｍＬ）を室温、窒素雰囲気下で滴下した。その後、２時間、室温で反応させた。反応終了後、不純物を水で抽出させた後、カラムクロマトグラフィー（トルエン／酢酸エチル（４／１））にて精製し、下記式（１４）で表される目的の化合物（モノマー）を１．３１ｇ（収率８７％）得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
合成例３
合成例２によって得られた光重合性モノマーを用いた、他の光重合性モノマーの合成の一例を以下に示す。まず、下記式（１４）で表されるジオール基を含む化合物が０．７５ｇ（２．５ｍＭ）含まれるとともに、トリメチルアミンが１ｇ（１０ｍＭ）が含まれるベンゼン（２０ｍＬ）溶液中に、下記式（１０）で表されるメタクリル酸クロリド０．５ｇ（５ｍＭ）を含むベンゼン溶液（５ｍＬ）を室温、窒素雰囲気下で滴下した。その後、２時間、室温で反応させた。反応終了後、不純物を水で抽出させた後、カラムクロマトグラフィー（トルエン／酢酸エチル（４／１））にて精製し、下記式（１５）で表される目的の化合物（モノマー）を０．７８ｇ（収率７１％）得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
なお、本願は、２００９年４月８日に出願された日本国特許出願２００９－０９３７５６号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１：ＰＳＡ膜の重合体
２：ポリマー部
３：モノマー部
１０：ＴＦＴ基板
１１：透明基板
１２：絶縁膜
１３：画素電極
１３ａ：幹部
１３ｂ：枝部
１４：配向膜
１５：ＰＳＡ膜（光重合体膜）
２０：対向基板
２１：透明基板
２２：カラーフィルタ
２２Ｒ：カラーフィルタ（赤）
２２Ｇ：カラーフィルタ（緑）
２２Ｂ：カラーフィルタ（青）
２３：ブラックマトリクス
２４：共通電極
２５：配向膜
２６：ＰＳＡ膜（光重合体膜）
２７：樹脂層
３０：液晶層
４１：ゲート配線
４２：ソース配線
４３：補助容量（ＣＳ）配線
４４：ＴＦＴ
４５：リブ
４６：スリット
５０：液晶分子

Claims (10)

  1. 一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
    該一対の基板の少なくとも一方は、配向膜、及び、該配向膜上に、光重合性モノマーを構成単位とする重合体で構成される光重合体膜を有し、
    該光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、
    該２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、
    該２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、
    該ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記一対の基板は、いずれも電極を有し、
    前記光重合体膜は、該電極を通じて液晶層に対して閾値以上の電圧が印加された状態で、光重合性モノマーが連鎖重合すること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記載の液晶表示装置。
  3. 前記一対の基板の一方が有する電極は画素電極であり、
    該画素電極は、画素内を４つの領域に分割する十字状の幹部と、幹部を挟んで幹部の両側から外側に向かって斜め方向に伸びる複数の枝部とから構成される
    ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
  4. 前記配向膜は、光反応性官能基を有する化合物を含む材料で構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記光重合性モノマーは、下記一般式（Ｉ）：
    Ｐ１－Ａ１－（Ｚ１－Ａ２）ｎ－Ｐ２　　　　（Ｉ）
    （式中、Ｐ１及びＰ２は、同一若しくは異なるアクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。Ａ１はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ａ２は１，４－フェニレン基又はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ｚ１は、ＣＯＯ、ＯＣＯ若しくはＯ、又は、Ａ１とＡ２若しくはＡ２とＡ２とが直接結合していることを表す。ｎは、１又は２である。Ａ１及びＡ２が有する水素原子は、ハロゲン基又はメチル基に置換されていてもよい。）で表される化合物であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置の製造方法であって、
    該製造方法は、該一対の基板の少なくとも一方に、配向膜を形成する工程と、
    該配向膜上に、液晶層に対して閾値以上の電圧印加状態で光重合性モノマーを連鎖重合させて光重合体膜を形成する工程とを有し、
    該光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、
    該２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、
    該２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、
    該ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  7. 前記配向膜を形成する工程は、光照射を行って配向処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
  8. 光重合性モノマーを含む光重合体膜形成用組成物であって、
    該光重合性モノマーは、２以上の重合性官能基を有し、
    該２以上の重合性官能基は、２以上の芳香環を介して互いに結合されており、
    該２以上の芳香環の少なくとも一つは、ナフタレン環であり、
    該ナフタレン環と、他の芳香環とを結ぶ結合は、回転自由度を有する
    ことを特徴とする光重合体膜形成用組成物。
  9. 前記光重合性モノマーは、下記一般式（Ｉ）：
    Ｐ１－Ａ１－（Ｚ１－Ａ２）ｎ－Ｐ２　　　　（Ｉ）
    （式中、Ｐ１及びＰ２は、同一若しくは異なるアクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基を表す。Ａ１はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ａ２は１，４－フェニレン基又はナフタレン－２，６－ジイル基を表す。Ｚ１は、ＣＯＯ、ＯＣＯ若しくはＯ、又は、Ａ１とＡ２若しくはＡ２とＡ２とが直接結合していることを表す。ｎは、１又は２である。Ａ１及びＡ２が有する水素原子は、ハロゲン基又はメチル基に置換されていてもよい。）で表される化合物であることを特徴とする請求項８記載の光重合体膜形成用組成物。
  10. 請求項８又は９記載の光重合体膜形成用組成物と、液晶材料とを含むことを特徴とする液晶層形成用組成物。
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