WO2011004518A1

WO2011004518A1 - 液晶表示パネルおよびその製造方法

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Publication number: WO2011004518A1
Application number: PCT/JP2010/002090
Authority: WO
Inventors: 中井貴子; 水崎真伸; 仲西洋平
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-01-13
Also published as: CN102472923A; US20120099064A1; EP2463709A1; KR20120021328A; RU2012102110A; CN102472923B; EP2463709A4; US8411238B2

Abstract

　高コントラストで、かつ表示不良を低減した液晶表示パネルを提供する。互いに対向する一対の基板（１），（２）と、一対の基板（１），（２）によって挟持される液晶層（３）とを備えており、一対の基板（１），（２）には、互いに対向する一対の配向膜（４），（５）が形成されており、一対の配向膜（４），（５）上には、液晶層（３）中のモノマーから得られる重合膜（６），（７）が形成されており、配向膜（４），（５）には、一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基を有する高分子化合物が含有されており、液晶層（３）には、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーが含有されており、重合膜（６），（７）が、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーから得られ、かつ一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合している。

Description

液晶表示パネルおよびその製造方法

　本発明は、液晶表示パネルおよびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、高コントラストで、かつ表示不良を低減した液晶表示パネルおよびその製造方法に関するものである。

　近年、情報機器の普及に伴い、液晶表示パネルの高性能化および低コスト化に対する要求が高まっている。

　液晶表示パネルの高性能化のための技術として、例えば、ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）と称される技術が知られている。

　ＰＳＡとは、表示に使用する液晶材料中に配向膜材料としてモノマーを添加し、第１の配向膜上に、第２の配向層として、上記モノマーを重合してなるポリマーからなる層［ポリマー層（重合膜）］を形成する技術である。具体的には、第１の配向膜が各々形成された一対の基板を第１の配向膜同士が対向するように互いに貼り合わせてなるセル内に、モノマーを含む液晶材料を注入し、電界を印加する等して液晶分子を所定の方向に配向させた状態で紫外線を照射する等して上記モノマーを重合させる。これにより、上記第１の配向膜上に、界面の液晶分子にチルトを与えるポリマー層を形成する。その結果、ポリマー層と接触している液晶分子をプレチルト角が付与された状態で固定することができる。

　例えば、特許文献１には、重合可能なモノマーを含有している液晶組成物を２枚の基板間に注入し、基板の相対する透明電極間に電圧を印加しながらモノマーを重合する工程を経て製造され、重合可能なモノマーが１つ以上の環構造あるいは縮環構造と、該環構造あるいは縮環構造と直接結合する２つの官能基とを有することにより、焼き付きを低減した液晶表示装置が開示されている。

日本国公開特許公報「特開２００３－３０７７２０号公報（公開日：２００３年１０月３１日）」

　しかしながら、上記特許文献１に開示されている液晶表示装置では、液晶材料中でポリマーを重合する際に、巨大なポリマードメインが形成された場合、レイリー散乱を生じることによりコントラストが低下する、巨大ポリマーが生成することにより表示不良（輝点、黒点等）を起こすなどの問題点を有している。

　本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高コントラストで、かつ表示不良を低減した液晶表示パネルおよびその製造方法を提供することにある。

　本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、ＰＳＡで用いられる配向膜と、液晶材料中に添加されるモノマーとを組み合わせることで、均一な重合膜を備えた液晶表示パネルを製造することができるということを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。

　本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、互いに対向する一対の基板と、該一対の基板によって挟持される液晶材料と、を備えており、上記一対の基板には、互いに対向する一対の配向膜が形成されており、上記一対の配向膜上には、上記液晶材料中のモノマーから得られる重合膜が形成されており、上記配向膜には、一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基を有する高分子化合物が含有されており、上記液晶材料には、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーが含有されており、上記重合膜が、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーから得られ、かつ一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合していることを特徴としている。ここで、上記高分子化合物は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニル、ポリシロキサン、ポリマレイミドまたはその誘導体であることが好ましい。また、一般式（１）～（６），（８）において、ベンゼン環への置換基は、ｏ位、ｍ位またはｐ位に存在し、一般式（７）において、ナフタレン環への置換基は、ｏ位、ｍ位、ｐ位、ａｎａ位、ε（エピ）位、ｋａｔａ位、ｐｅｒｉ位、ｐｒｏｓ位、ａｍｐｈｉ位または２，７位に存在する。その中で、ベンゼン環への置換基は、ｐ位に存在することが好ましく、ナフタレン環への置換基は、ａｍｐｈｉ位に存在することが好ましい。

（式中、Ｐ１，Ｐ２はそれぞれ独立して、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基またはビニロキシ基を表す。）
　上記の構成によれば、上記一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーは、炭素原子間の二重結合を有しているので、上記一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基から生じるラジカルとの間で、該二重結合の解離反応を生じ、上記重合膜を形成することができる。

　また、上記の構成によれば、上記一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基は、配向膜中で均一に分散して存在しているので、上記一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合している重合膜も均一な膜となる。

　ここで、上記官能基が配向膜中で均一に分散する理由は、以下の通りである。上記重合膜を形成する前の状態の配向膜には光照射などでチルトがついており、そのチルトの発現には上記一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基が必要である。そのチルトは、配向膜の面内において均一であることが確認されている（チルトにムラがあれば、液晶表示パネルの表示にもムラが出るが、それは確認されていない）。以上より、上記一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基は、配向膜中で均一に分散しているといえる。

　さらに、上記一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーがベンゼン環を有しているので、該ベンゼン環の代わりにアルキル鎖を有しているモノマーと比べて、チルトを剛直に支えることができる（長時間電圧をかけたときにチルトが変化しにくい）。

　これにより、本発明の液晶表示パネルは、重合膜が均一に生成されているので、レイリー散乱を起こさない。その結果、本発明の液晶表示パネルは、高コントラストを実現することができる。さらに、本発明の液晶表示パネルは、重合膜が均一に生成されるため、液晶バルク中に浮かぶ巨大ポリマーの生成を防止することができる。その結果、本発明の液晶表示パネルは、表示不良（輝点、黒点等）を防止することができる。

　本発明の液晶表示パネルは、以上のように、互いに対向する一対の基板と、該一対の基板によって挟持される液晶材料と、を備えており、上記一対の基板には、互いに対向する一対の配向膜が形成されており、上記一対の配向膜上には、上記液晶材料中のモノマーから得られる重合膜が形成されており、上記配向膜には、一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基を有する高分子化合物が含有されており、上記液晶材料には、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーが含有されており、上記重合膜が、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーから得られ、かつ一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合しているものである。

　それゆえ、本発明の液晶表示パネルは、高コントラストで、かつ表示不良を低減した液晶表示パネルを提供するという効果を奏する。

本発明における液晶表示パネルの実施の一形態を示す断面図である。本発明の実施例１における液晶表示パネルの製造方法の概略構成を示す模式図である。本発明の実施例２における液晶表示パネルの製造方法の概略構成を示す模式図である。本発明の実施例３における液晶表示パネルの製造方法の概略構成を示す模式図である。本発明の実施例１～３における液晶表示パネルの製造方法でのＵＶ照射時間と残存モノマー率との関係を示すグラフである。液晶表示パネルの概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、本発明の実施例１～３における液晶表示パネルの概略構成を示し、（ｂ）は、従来の液晶表示パネルの概略構成を示している。液晶表示パネルのＴＥＭ外観を示す図であり、（ａ）は、本発明の実施例１～３における液晶表示パネルのＴＥＭ外観を示し、（ｂ）は、従来の液晶表示パネルのＴＥＭ外観を示している。

　本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に限定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、本明細書等において、範囲を示す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」であることを示す。

　図１は、本実施の形態にかかる液晶表示パネル１０の概略構成を示す断面図である。具体的には、液晶表示パネル１０は、主として、互いに対向する一対の基板１，２と、一対の基板１，２によって挟持される液晶層（液晶材料）３とを備えている。なお、液晶層３は、図示しないシール剤によって封入された構成を有している。一対の基板１，２には、互いに対向する一対の配向膜４，５が形成されている。また、液晶層３には、液晶分子８が存在している。また、配向膜４，５上には、重合膜６，７が形成されている。

　配向膜４，５には、上記一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基を有する高分子化合物が含有されている。また、上記高分子化合物は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニル、ポリシロキサン、ポリマレイミドまたはその誘導体であることが好ましい。

　また、液晶層３には、上記一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーが含有されている。

　また、重合膜６，７は、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーから得られ、かつ一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合しているものである。

　＜基板＞
　互いに対向する一対の基板１，２とは、具体的には、第１の基板１および第２の基板２（アレイ基板および対向基板）である。

　上記アレイ基板としては、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のアクティブ素子が複数設けられた、ＴＦＴ基板等のアクティブマトリクス基板などが挙げられる。また、上記対向基板としては、例えば、ＣＦ（カラーフィルタ）基板等が挙げられる。

　上記アクティブマトリクス基板の一例としては、例えば、ガラス基板上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のアクティブ素子とが画素毎に設けられ、その上に、これら画素電極およびアクティブ素子を覆うように、垂直配向膜（配向膜）とポリマー層（重合膜）とが、ガラス基板側からこの順に形成された構成などが挙げられる。

　一方、上記ＣＦ基板の一例としては、例えば、ガラス基板上に、各画素に対応してＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタが設けられたカラーフィルタ層を形成するとともに、各カラーフィルタ間にＢＭ（ブラックマトリクス）が形成され、これらカラーフィルタおよびＢＭを覆うように、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる共通電極、垂直配向膜（配向膜）、およびポリマー層（重合膜）が、ガラス基板側からこの順に形成された構成などが挙げられる。

　また、基板１，２における配向膜４，５が形成されている面と反対側の面には、偏光板が備えられていてもよい。

　＜液晶層（液晶材料）＞
　液晶層３には、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーが含有されている。

（式中、Ｐ１，Ｐ２はそれぞれ独立して、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基またはビニロキシ基を表す。）
　液晶層３は、上記一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーが含有されていれば特に限定されるものではなく、従来公知の各種液晶材料を使用することができる。なお、液晶層３は、表示に使用される液晶材料と同じであってもよく、異なっていても構わない。

　また、上記モノマーを液体に溶解または分散させることによりモノマー組成物として使用する場合における上記モノマーの濃度は、上記モノマーおよび液体の種類並びに上記モノマー組成物を上記基板上に供給する方法等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、モノマーの濃度が高いほどタクトを短くすることができることから好ましい。ただし、重合膜化せずモノマーとして残る（残存モノマーになる）場合には、液晶表示パネルに焼き付きが起こるなどの弊害が生じる。また、モノマーの濃度が高すぎると、溶けきらずに析出したりする。よって、上記モノマー組成物中におけるモノマーの濃度としては、１ｗｔ％以下であることが特に好ましいと考えられる。

　上記モノマー組成物中におけるモノマーの濃度としては、タクトを短くするという理由から、０．１ｗｔ％以上であることが好ましく、相溶性の理由から、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。

　また、配向膜４，５上に上記モノマーあるいはモノマー組成物を供給する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、配向膜４，５上にモノマーあるいはモノマー組成物を塗布する方法等が挙げられる。

　なお、配向膜４，５上への上記モノマーの供給量（塗布量）としては、該モノマーを重合して得られる重合膜６，７の厚み等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。

　＜配向膜＞
　配向膜４，５には、構造式（Ａ）で表される光架橋性基を側鎖として含む高分子化合物が含有されている。

［式中、スペーサー１は、－（ＣＨ_２）_r-1－、－Ｏ－（ＣＨ_２）_r－、－ＣＯ－Ｏ－（ＣＨ₂）_r－、－Ｏ－ＣＯ－（ＣＨ₂）_r－、－ＮＲ1－ＣＯ－（ＣＨ₂）_r－、－ＣＯ－ＮＲ1－（ＣＨ₂）r－、－ＮＲ1－（ＣＨ₂）_r－、－（ＣＨ₂）_r－Ｏ－（ＣＨ₂）_s－、－（ＣＨ₂）_r－ＣＯ－Ｏ－（ＣＨ₂）_s－、－（ＣＨ₂）_r－Ｏ－ＣＯ－（ＣＨ₂）_s－、－（ＣＨ₂）_r－ＮＲ1－ＣＯ－（ＣＨ₂）_s－、－（ＣＨ₂）_r－ＮＲ1－ＣＯ－Ｏ－（ＣＨ₂）_s－、－Ｏ－（ＣＨ₂）_r－Ｏ－（ＣＨ₂）_s－、－Ｏ－（ＣＨ₂）_r－ＣＯ－Ｏ－（ＣＨ₂）_s－、－Ｏ－（ＣＨ₂）_r－ＮＲ1－ＣＯ－（ＣＨ₂）_s－、－Ｏ－（ＣＨ₂）_r－ＮＲ1－ＣＯ－Ｏ－（ＣＨ₂）_s－および－ＣＯ－Ｏ－（ＣＨ₂）_r－Ｏ－（ＣＨ₂）_s－（ここで、Ｒ1は、水素原子又は低級アルキルを表し、ｒおよびｓは、それぞれ整数１～２０である）からなる群より選択される基を表し；
反応基は、一般式（１）～（５）から選択される基を表し；

スペーサー２は、反応基に近い方のＳ１と末端基に近い方のＳ２とからなり；
Ｓ１は、－Ｏ－、－ＣＯ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－、－ＮＲ1－、－ＮＲ1－ＣＯ－、－ＣＯ－ＮＲ1－、－ＮＲ1－ＣＯ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－ＮＲ1－、－ＮＲ1－ＣＯ－ＮＲ1－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－および直鎖状又は分鎖状のアルキレン基（ここで、場合によりアルキレンの隣接しない２個又は３個のＣＨ_２基は、独立して基Ｑで置き換えられており、Ｒ1が水素原子又は低級アルキルを表す（但し、アルキレン基の鎖炭素原子の合計数が２４を超えないことを条件とする））からなる群より選択される基を表し；
Ｓ２は、芳香族又は脂環式基（これは、非置換か、あるいはフッ素、塩素、シアノ又は環式、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル残基（これは、非置換か、シアノもしくはハロゲンで単置換されているか、又はハロゲンで多置換されており、炭素原子１～１８個を有し、隣接しない１個以上のＣＨ_２基は、独立して基Ｑで置き換えられていてもよい）で置換されている）を表し；
Ｑは、－Ｏ－、－ＣＯ－、－ＣＯ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－、－Ｓｉ（ＣＨ_３）₂－Ｏ－Ｓｉ（ＣＨ_３）₂－、－ＮＲ1－、－ＮＲ1－ＣＯ－、－ＣＯ－ＮＲ1－、－ＮＲ1－ＣＯ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－ＮＲ1－、－ＮＲ1－ＣＯ－ＮＲ1－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－および－Ｏ－ＣＯ－Ｏ－（ここで、Ｒ1は、水素原子又は低級アルキルを表す）から選択される基を表し；
末端基は、非置換か、シアノもしくはハロゲンで単置換されているか、又はハロゲンで多置換されている、炭素原子３～１８個を有する直鎖状または分岐鎖状のアルキル残基（ここで、隣接しない１個以上のＣＨ_２基は、独立して基Ｑで置き換えられていてもよい）である。]

　＜重合膜＞
　液晶表示パネル１０は、配向膜４，５上に、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーから得られ、かつ一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合している重合膜６，７が形成されているものである。重合膜６，７の形成メカニズムは、以下の実施例の中で詳細に説明する。

　重合膜６，７は、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーから得られ、かつ一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合していれば、他の物質を含んでいてもよい。

　＜液晶表示パネルの製造方法＞
　液晶表示パネル１０は、配向膜４，５および液晶層３に対して光または熱を照射することにより製造される。

　ここで、照射される光の照度は、一般的なＰＳＡで用いられる照度の範囲であれば特に限定されないが、タクトを短くする、装置コストを低減する、信頼性等との理由から、１００～１０，０００Ｊ／ｃｍ^２であることが望ましい。

　また、照射される熱の温度は、一般的なＰＳＡで用いられる温度の範囲であれば特に限定されないが、温度範囲０～８０℃（液晶の相転移温度あたり）であることが望ましい。

　液晶表示パネル１０の製造方法では、配向膜４，５に対して光または熱を照射する前処理をした後に、配向膜４，５および液晶層３に対して光または熱を照射することが好ましい。

　また、液晶表示パネル１０は、基板１，２に固定された電極の間に電圧を印加しながら、配向膜４，５および液晶層３に対して光または熱を照射することにより製造されてもよい。ここで、照射される光の照度および照射される熱の温度は、上記と同様である。

　ここで、印加される電圧は、一般的なＰＳＡで用いられる範囲であれば特に限定されないが、液晶が動き始める（傾斜する）閾電圧、液晶の絶縁耐圧との理由から、５～９０Ｖであることが望ましい。

　また、液晶表示パネル１０の製造方法では、上記重合可能なモノマーを、単独で使用してもよく、液体に溶解または分散させて使用してもよい。

　上記モノマーを、液体、特に該モノマーよりも粘性が低く、流動性が高い液体に溶解または分散させることで、モノマーが、配向膜４，５の配向方向に重合し易く、配向制御を容易に行うことができる。

　また、液晶表示パネル１０の製造方法では、上記重合可能なモノマーと配向膜４，５との重合を迅速に行わせるための重合開始剤、例えばメチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルエーテル系化合物等が添加されていてもよい。

　なお、重合時間等のその他の重合条件は、所望の厚みおよび形状の重合膜６，７が得られるように適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。

　＜本発明の好ましい形態＞
　本発明の液晶表示パネルでは、上記高分子化合物は、フッ素原子を含む側鎖をさらに有する化合物であることが好ましい。

　これにより、フッ素原子は電子吸引性が高いので、上記一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表されるモノマーにおけるアリール基（フェニル基またはナフチル基）と引き合い、該モノマーにおける二重結合の解離反応を促進させることができる。

　また、本発明の液晶表示パネルでは、上記重合可能なモノマーは、一般式（９）または一般式（１０）で表される化合物であることが好ましい。ここで、一般式（９），（１０）において、ベンゼン環への置換基は、ｏ位、ｍ位またはｐ位に存在する。その中で、ベンゼン環への置換基は、ｐ位に存在することが好ましい。

　本発明の液晶表示パネルは、モノマーとして一般的なアクリレートやメタクリレートを用いた場合、信頼性（焼き付きなど）に問題が生じるが、モノマーを二官能にしたり、間に剛直なもの（ベンゼンなど）を入れたりすると、信頼性を向上させることができる。

　本発明の液晶表示パネルの製造方法は、上記液晶表示パネルを製造する方法であって、上記配向膜および上記液晶材料に対して光または熱を照射することを特徴としている。

　上記の構成によれば、上記配向膜に含有される一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基を有する高分子化合物、および上記液晶材料に含有される一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される重合可能なモノマーに対して光または熱を照射することで、上記配向膜上に、該重合可能なモノマーから得られ、かつ該官能基と結合している重合膜を形成することができる。

　また、本発明の液晶表示パネルの製造方法では、上記配向膜に対して光または熱を照射する前処理をした後に、上記配向膜および上記液晶材料に対して光または熱を照射することが好ましい。

　これにより、本発明の液晶表示パネルの製造方法は、上記重合可能なモノマーから得られる重合膜を、効果的に配向させることができる。

　本発明の液晶表示パネルの製造方法は、上記液晶表示パネルを製造する方法であって、上記一対の基板に固定された電極の間に電圧を印加しながら、上記配向膜および上記液晶材料に対して光または熱を照射することを特徴としている。

　上記の構成によれば、上記一対の基板に固定された電極の間に電圧を印加しながら、上記配向膜に含有される一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基を有する高分子化合物、および上記液晶材料に含有される一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される重合可能なモノマーに対して光または熱を照射することで、上記配向膜上に、該重合可能なモノマーから得られ、かつ該官能基と結合している重合膜を、より一層配向させた状態で形成することができる。

　また、本発明の液晶表示パネルの製造方法では、上記重合可能なモノマーを、上記液晶材料に溶解させて使用することが好ましい。

　これにより、本発明の液晶表示パネルの製造方法は、上記モノマーが上記配向膜の配向方向に重合しやすく、配向制御を容易に行うことができる。

　なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　以下に、本実施の形態にかかる液晶表示パネルおよびその製造方法について、実施例を用いてより具体的に説明するが、本実施の形態にかかる液晶表示パネルおよびその製造方法は、以下の実施例にのみ限定されるものではない。

　〔実施例１〕
　側鎖に光反応性のシンナメート基を有するポリアミック酸（試薬）または０～１００％の範囲内のイミド化率である光反応性のシンナメート基を有するポリイミド（試薬）を含有する配向膜を成膜し、８０℃で５分間プリベークを行い、その後２００℃で６０分間ポストベークを行った。次に、配向膜が成膜された基板に対して斜め４５°の方向から偏光ＵＶ照射を行うことによって配向処理を施した。引き続き、片側基板にシールを塗布し対向基板にビーズを散布した後に両基板を貼り合わせ、負の誘電率異方性を示す液晶を注入した。図２の（ａ）に示すように、液晶中には一般式（９）で表されるニ官能モノマーを導入した。液晶注入後、１３０℃で加熱急冷を行った。引き続き、図２の（ｂ）に示すように、ＵＶ照射により重合を行った。これにより、図２の（ｃ）に示すように、重合膜が形成され、配向をアシストした。

　上記の重合膜を形成する反応（メカニズム）を具体的に説明すると、以下のようになる。

　ＵＶ照射時に、一般式（１）で表される官能基を有する配向膜のシンナメート基におけるπ結合が切れてラジカルが生じる。そのラジカルが開始剤として働き、一般式（９）で表されるモノマーにおける二重結合の解離反応を促進し、一般式（１１）で表される化合物を生成する。さらに、一般式（１１）で表される化合物におけるビニル基は、ＵＶ照射により二重結合が解離してラジカルとなり、一般式（９）で表されるモノマーにおけるビニル基または一般式（１１）で表される化合物におけるビニル基と反応し、重合膜を生成する。一般式（１）で表される官能基が均一に存在するため、その後に生成される重合膜も均一な膜となる。

　〔実施例２〕
　側鎖に光反応性のシンナメート基を有するポリアミック酸または０～１００％の範囲内のイミド化率である光反応性のシンナメート基を有するポリイミドを含有する配向膜を成膜し、８０℃で５分間プリベークを行い、その後２００℃で６０分間ポストベークを行った。引き続き、片側基板にシールを塗布し対向基板にビーズを散布した後に両基板を貼り合わせ、負の誘電率異方性を示す液晶を注入した。図３の（ａ）に示すように、液晶中には一般式（１０）で表されるニ官能モノマーを導入した。液晶注入後、１３０℃で加熱急冷を行った。次に、５Ｖ以上の電圧を印加した状態で、ＵＶ照射を行うことによって、図３の（ｂ）に示すように、重合膜が形成され、配向処理を施した。これにより、配向をアシストした。

　上記の重合膜を形成する反応を具体的に説明すると、以下のようになる。

　ＵＶ照射時に、一般式（１）で表される官能基を有する配向膜のシンナメート基におけるπ結合が切れてラジカルが生じる。そのラジカルが開始剤として働き、一般式（１０）で表されるモノマーにおける二重結合の解離反応を促進し、一般式（１２）で表される化合物を生成する。さらに、一般式（１２）で表される化合物におけるビニル基は、ＵＶ照射により二重結合が解離してラジカルとなり、一般式（１０）で表されるモノマーにおけるビニル基または一般式（１２）で表される化合物におけるビニル基と反応し、重合膜を生成する。一般式（１）で表される官能基が均一に存在するため、その後に生成される重合膜も均一な膜となる。

　〔実施例３〕
　側鎖に光反応性のシンナメート基およびフッ素を有するポリアミック酸、または０～１００％の範囲内のイミド化率である光反応性のシンナメート基およびフッ素を有するポリイミドを含有する配向膜を成膜し、８０℃で５分間プリベークを行い、その後２００℃で６０分間ポストベークを行った。次に、配向膜が成膜された基板に対して斜め４５°の方向から偏光ＵＶ照射を行うことによって配向処理を施した。引き続き、片側基板にシールを塗布し対向基板にビーズを散布した後に両基板を貼り合わせ、負の誘電率異方性を示す液晶を注入した。図４の（ａ）に示すように、液晶中には一般式（９）で表されるニ官能モノマーを導入した。液晶注入後、１３０℃で加熱急冷を行った。引き続き、図４の（ｂ）に示すように、ＵＶ照射により重合を行った。これにより、図４の（ｃ）に示すように、重合膜が形成され、配向をアシストした。

　一般式（１３）におけるＣＦ_３基は電子吸引性が高く、一般式（９）におけるビフェニルと引き合う。そこにＵＶを照射すると、一般式（１３）で表される官能基を有する配向膜のシンナメート基におけるπ結合が切れてラジカルが生じる。そのラジカルが開始剤として働き、一般式（９）で表されるモノマーにおける二重結合の解離反応を促進し、一般式（１４）で表される化合物を生成する。さらに、一般式（１４）で表される化合物におけるビニル基は、ＵＶ照射により二重結合が解離してラジカルとなり、一般式（９）で表されるモノマーにおけるビニル基または一般式（１４）で表される化合物におけるビニル基と反応し、重合膜を生成する。一般式（１３）で表される官能基が均一に存在するため、その後に生成される重合膜も均一な膜となる。

　〔実施例まとめ〕
　図５には、実施例１～３における本発明の配向膜と、ＡＳＶ（Advanced Super View）液晶［ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶］で使用している垂直配向膜（ＪＳＲ株式会社製、商品名：「ＡＬ６０１０１」）とを用いた場合の、ＵＶ照射時間に対する上記モノマー減少率（残存モノマー率）のグラフを示す。これによれば、ＵＶ照射時間が長いほど、長残存モノマーが少なく、重合膜の生成が進行していると言える。

　図５に示すように、本発明の配向膜を用いた場合には、ＡＬ６０１０１を用いた場合よりも重合膜の生成がより一層進行することが明らかである。

　なぜなら、本発明の配向膜の側鎖がラジカル化した場合には、そのラジカルが開始剤となりモノマーが重合反応を起こすため、ＡＬ６０１０１のような配向膜を用いた場合にモノマーのみで重合反応を起こすのに比べて、重合反応がより一層進行するからである。

　さらに、本発明の配向膜では、均一に存在する側鎖と上記モノマーとの結合により、重合膜が均一に生成しており、レイリー散乱を起こさない。そのため、本発明の配向膜を用いた場合には、コントラストが２０００となり、ＡＬ６０１０１を用いた場合にコントラストが１５００となるのに比べて高くなる。

　また、図６の（ｂ）に示すように、従来の液晶表示パネルでは、液晶バルク（液晶材料）中で重合膜を生成する際に、レイリー散乱を生じることによりコントラストが低下し、かつ巨大ポリマーが生成することにより表示不良（輝点、黒点等）を起こす。

　これに対して、図６の（ａ）に示すように、実施例１～３における本発明の液晶表示パネルでは、レイリー散乱を生じることなく高コントラストであり、かつ巨大ポリマーが生成することなく表示不良（輝点、黒点等）を起こさない。具体的には、配向膜中で均一に存在するシンナメート基と上記モノマーとの結合により、重合膜が均一に生成されるため、重合物の塊が原因で生じるレイリー散乱がなくなり、コントラストの向上および黒のニュートラル化を達成する。さらに、重合膜が均一に生成されるため、液晶バルク中に浮かび表示不良（輝点、黒点等）を起こす巨大ポリマーの生成が防止される。

　ここで、従来の液晶表示パネル（液晶表示装置）におけるポリマー層（重合膜）をＴＥＭ（Transmission Electron Microscope、透過型電子顕微鏡、Ｈｉｔａｃｈｉ社製、商品名「ＨＦ－２１００」）で観察したところ、図７の（ｂ）に示すように、均一な膜ではなく、アイランド状の塊が見られた。この塊の大きさは約１００ｎｍであり、この塊が原因でレイリー散乱を起こすため、コントラストの低下および色付きを引き起こす。また、重合条件などによっては、モノマーの重合が配向膜表面ではなく液晶バルク中で起こり、液晶バルク中をポリマーの塊が浮遊するため、表示性能を著しく低下させる。それは、一般的に使用される配向膜の構造が、上記モノマーをポリマー化（重合）させるのに適合していないためである。

　そこで、本発明の液晶表示パネルでは、シンナメート基、アゾ基またはカルコン基を有する配向膜を用いることで、液晶材料中に配向膜材料としてモノマーを添加し、電界を印加する等して液晶分子を所定の方向に配向させた状態で紫外線を照射する等して上記モノマーを重合させる際に、配向膜の側鎖におけるシンナメート基、アゾ基またはカルコン基と、上記モノマーとの間に、ラジカル反応が生じて重合反応が速やかに進行する。また、配向膜の側鎖におけるシンナメート基、アゾ基またはカルコン基が均一に分散しているため、重合した膜は均一な膜となる。本発明の液晶表示パネルにおけるポリマー層（重合膜）をＴＥＭで観察したところ、図７の（ａ）に示すような外観になった。

　すなわち、上述した具体的な実施形態および実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。

　本発明の液晶表示パネルは、液晶表示装置用として好適であり、例えば、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、テレビ等のＡＶ機器、携帯電話等の情報端末などの各種電子機器に広く利用することができる。

　１　　基板
　２　　基板
　３　　液晶層（液晶材料）
　４　　配向膜
　５　　配向膜
　６　　重合膜
　７　　重合膜
　８　　液晶分子
　１０　液晶表示パネル

Claims

　互いに対向する一対の基板と、該一対の基板によって挟持される液晶材料と、を備えており、
　上記一対の基板には、互いに対向する一対の配向膜が形成されており、
　上記一対の配向膜上には、上記液晶材料中のモノマーから得られる重合膜が形成されており、
　上記配向膜には、一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基を有する高分子化合物が含有されており、
　上記液晶材料には、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーが含有されており、
　上記重合膜が、一般式（６）～（８）のうちの少なくとも１つで表される、重合可能なモノマーから得られ、かつ一般式（１）～（５）のうちの少なくとも１つの官能基と結合しているものであることを特徴とする液晶表示パネル。

式中、Ｐ１，Ｐ２はそれぞれ独立して、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基またはビニロキシ基を表す。
　上記高分子化合物は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニル、ポリシロキサン、ポリマレイミドまたはその誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
　上記高分子化合物は、フッ素原子を含む側鎖をさらに有する化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
　上記重合可能なモノマーは、一般式（９）または一般式（１０）で表される化合物であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の液晶表示パネルを製造する方法であって、
　上記配向膜および上記液晶材料に対して光または熱を照射することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
　上記配向膜に対して光または熱を照射する前処理をした後に、
　上記配向膜および上記液晶材料に対して光または熱を照射することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示パネルの製造方法。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の液晶表示パネルを製造する方法であって、
　上記一対の基板に固定された電極の間に電圧を印加しながら、上記配向膜および上記液晶材料に対して光または熱を照射することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
　上記重合可能なモノマーを、上記液晶材料に溶解させて使用することを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の液晶表示パネルの製造方法。