WO2013031462A1

WO2013031462A1 - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: WO2013031462A1
Application number: PCT/JP2012/069558
Authority: WO
Inventors: 宮地　弘一; 敢三宅
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2013-03-07
Also published as: US20140360860A1; CN103797407B; TW201312229A; US9249242B2; CN103797407A; TWI519868B

Abstract

本発明は、光配向処理を用いて水平配向膜を形成する場合に、配向欠陥を生じさせにくくする液晶表示装置の製造方法を提供する。本発明の液晶表示の製造方法は、一対の基板の少なくとも一方の基板に塗布された光配向膜材料に対して光を照射する光配向処理を行い、水平配向膜を形成する工程を有し、該光配向処理は、同じ領域に、該基板面に対して斜め方向から二回以上光を照射する処理であり、該光配向処理において二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光は、９０°以上互いに異なる方位から照射される偏光である。

Description

液晶表示装置の製造方法

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、光配向処理によって形成された水平配向膜上に特性改善のための重合体層が形成される液晶表示装置の製造方法に関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）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）を制御する表示装置である。ＬＣＤの表示方式としては、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させた垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モード、正又は負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）モード、縞状電界スイッチング（ＦＦＳ：Fringe Field Switching）モード等が挙げられる。

中でも、負の誘電率異方性を有する液晶分子を用い、配向規制用構造物として土手（リブ）や電極の抜き部（スリット）を設けたＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードについては、配向膜にラビング処理を施さなくても電圧印加時の液晶配向方位を複数方位に制御可能であり、視角特性に優れている。しかしながら、従来のＭＶＡ－ＬＣＤにおいては、突起上方又はスリット上方が液晶分子の配向分割の境界となって白表示時の透過率が低くなり、表示に暗線が見られることがあったため改善の余地があった。

これに対し、高輝度かつ高速応答可能なＬＣＤを得る方法として、ポリマーを用いた配向安定化技術（以下、ＰＳ（Polymer Sustained）技術ともいう。）を用いることが提案されている（例えば、特許文献１～８参照。）。このうち、ポリマーを用いたプレチルト角付与技術（以下、ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）技術ともいう。）では、重合性を有するモノマー、オリゴマー等の重合性成分を混合した液晶組成物を基板間に封入し、基板間に電圧を印加して液晶分子をチルト（傾斜）させた状態でモノマーを重合させ、ポリマーを形成する。これにより、電圧印加を取り除いた後であっても、所定のプレチルト角でチルトする液晶分子が得られ、液晶分子の配向方位を一定方向に規定することができる。モノマーとしては、熱、光（紫外線）等で重合する材料が選択される。また、液晶組成物に、モノマーの重合反応を開始させるための重合開始剤を混入させることもある（例えば、特許文献４参照。）。

重合性モノマーを用いる他の液晶表示素子としては、例えば、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）及びＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal）が挙げられる（例えば、特許文献９参照。）。これらは、重合性モノマーを液晶に加え、紫外線等を照射して形成したポリマーを備え、液晶とポリマーの屈折率整合不整合を利用して光散乱のスイッチングを行う。また、その他の液晶表示素子としては、高分子安定化強誘電性（ＦＬＣ（Ferroelectrics Liquid Crystal））液晶相（例えば、特許文献１０参照。）、高分子安定化ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）（例えば、非特許文献１参照。）等も挙げられる。

一方、優れた視角特性を得る技術として、近年、配向膜にラビング処理を施さなくても電圧印加時の液晶配向方位を複数方位に制御可能とし、優れた視角特性を得ることができる光配向技術が検討されている。光配向技術は、配向膜の材料として光に活性の材料を用い、形成した膜に対して紫外線等の光線を照射することによって、配向膜に配向規制力を生じさせる技術である（例えば、特許文献１１参照。）。

また、最近、光配向技術と上記ポリマーを用いた高分子安定化技術とを組み合わせた際の、ヒステリシスの発生を抑える手段について研究発表がなされた（例えば、非特許文献２及び３参照。）。非特許文献２及び３では、一方の基板に対しラビング処理を行い、他方の基板に対し光配向処理を行ったＩＰＳモードセルにおいて、液晶に混ぜ合わせるモノマーの濃度を調整することが検討されている。

特許第４１７５８２６号明細書特許第４２３７９７７号明細書特開２００５－１８１５８２号公報特開２００４－２８６９８４号公報特開２００９－１０２６３９号公報特開２００９－１３２７１８号公報特開２０１０－３３０９３号公報米国特許第６１７７９７２号明細書特開２００４－７０１８５号公報特開２００７－９２０００号公報国際公開第２００６／０４３４８５号

H. Kikuchi, et al.、Nature Materials、1、64-68 、2002 長竹他、液晶討論会２０１０予稿集、「高分子安定化技術を用いた光配向ＬＣＤのヒステリシス特性改善の研究」、2010. 9 Y. Nagatake, et al、ITE and SID、「Hysteresis Reduction in EO Characteristics of Photo-Aligned IPS-LCDs with Polymer-Surface-Stabilized Method」、IDW ’10、89-92、LCT p2-5、2010. 12

しかしながら、光配向処理によって水平配向膜を形成したところ、従来の光配向処理によって垂直配向膜を形成する場合と異なり、黒表示を行った際の表示画面に多数の小さな輝点が生じ、表示不良が発生する場合があることがわかった。これらの輝点は、多数の小さなディスクリネーション（液晶配向欠陥）が発生したことに基づくものである。また、本発明者らが検討を行ったところ、このような輝点は、ＶＡモード等、垂直配向膜を用いるモードの表示には発生せず、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード等、水平配向膜を用いるモードの表示に特有に発生することがわかった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、光配向処理を用いて水平配向膜を形成する場合に、配向欠陥を生じさせにくくする液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らはディスクリネーションが発生する原因について検討を行った結果、上記ディスクリネーションは液晶表示パネル内に存在する凹凸、例えば、柱状スペーサーの周り、画素電極を下層に導通させるために絶縁膜に設けられる穴、テーパ形状をもつ配線等の付近で発生しやすいことを見いだした。

また、上記ディスクリネーションを生じさせなくする工夫について種々の検討を行ったところ、従来においては一般的に光配向処理のための紫外線照射は基板面に対して法線方向から行われていた点に着目するとともに、このような基板面法線方向からの照射であると、凹凸を有する表面においては、均一な光照射を行うことが難しいことを見出した。そして、基板面に対して斜め方向から照射する方法について検討を行ったところ、同じ場所に対して斜め方向からの照射を、互いに９０°以上異なる方位から二回以上行うことで、凹凸部付近のディスクリネーションが大きく改善することが判明した。

斜め方向からの複数照射によって上記課題が改善される理由は以下のとおりである。図１～図４は、凹凸を有する表面に対して紫外線を照射する様子を示す模式図である。図３及び図４は、基板面に対して法線方向から一回照射する様子を表し（従来例）、図１及び図２は、基板面に対して斜め方向から複数回照射する様子を表している（本発明）。

図３に示すように、基板１１上に表面の滑らかな柱状の突起物１２（例えば、スペーサーが相当）があり、かつこれらの構造物上に光配向膜材料を含む膜１４が塗布された状態において、基板１１面に対して法線方向から光を照射したときには、上記突起物１２上の膜１４の表面に対しては斜め方向から光が照射されることと同じこととなる。光配向は、膜１４を構成する材質の光化学反応に基づき発生する機能であるため、光照射の強度の相違は、反応の進行の相違につながる。すなわち、この場合には、上記突起物１２上の膜１４の表面において光の照射量が微妙に異なる領域が複数生じることになり、光化学反応が不充分な領域においては、光配向の配向規制力が不足する等の影響が現れる。一方、例えば、図４に示すように、基板１１上に表面が内部に向かって窪んだ絶縁膜１３（例えば、絶縁膜に形成されるＴＦＴのコンタクト部位が相当）がある場合においても同様に、上記窪んだ部位上の膜１４の表面において光の照射量が微妙に異なる領域が複数生じることになり、光化学反応が不充分な領域においては、光配向の配向規制力が不足する等の影響が現れる。

これに対し、図１に示すように、基板１１面に対して斜め方向から複数回、かつそれぞれ互いに異なる方位から照射する場合には、このようなムラは発生しない。例えば、図１に示すように、基板１１上に表面の滑らかな柱状の突起物１２がある場合においては、一つの突起物１２に対し、斜め両側から光の照射がなされるため、各照射領域における光の照射量がどの領域においても平均化される。これは、例えば、図２に示すように、基板１１上に表面が内部に向かって窪んだ絶縁膜１３がある場合においても同様のことがいえる。更に、このような照射方法は、もともと表面が平坦な領域に照射される場合であっても不都合はない。これは、複数回の照射がなされた場合、配向規制力は各照射量の合計に基づき発生するものであり、各照射領域における光の照射量がどの領域においても平均化されるためである。また、以上の説明から分かるように、斜め方向に照射される少なくとも二以上の光の方位が１８０°異なり、かつ入射角の大きさが同じであるＶ字露光のときに、正面露光と等価になるため、最もその効果を発揮する。

また、このような照射方法を用いるメリットとしては、以下の点も挙げられる。図５は、光配向膜材料としてシンナメート基を有する化合物を用い、かつ露光する光を偏光としたときの、照射光の偏光方向と液晶に対する配向規制力の向きとの関係を示す概念図である。図５において片矢印（１）～（３）は露光方向を表し、各両矢印はそれぞれの偏光方向を表す。また、シンナメート基を含む両矢印については、偏光に反応するシンナメート基、すなわち、配向膜材料に含まれるシンナメート基の一部の炭素炭素二重結合部（－Ｃ＝Ｃ－）と、その遷移モーメントの向き（ａ）～（ｄ）を表している。

図５の（１）のように、正面方向から紙面内（左右方向）に電気ベクトルを有する偏光を照射した場合、（ａ）～（ｄ）の中では（ａ）が最も反応しやすい。（ｂ）及び（ｃ）も、上記（１）の照射により、いくらか反応が進行する。上記光照射によって生じる液晶に対する配向規制力の向きは、（ａ）の両矢印方向に対して垂直の方向である。また、（ｄ）の向きのシンナメート基については、上記（１）の照射では、反応がほとんど進行しない。

これに対し、図５の（２）及び（３）のように、正面方向から斜めの角度をもつ方向から偏光が照射された場合、（ｂ）及び（ｃ）の向きについては充分な反応が進行するとともに、（ａ）及び（ｄ）の向きについても反応が進行する。すなわち、このような斜め方向からの露光方法は、特にシンナメート基のように直線的な光反応性官能基を有する化合物に効果的である。これにより、官能基の反応数が増えるため、優れた反応率が得られる。

また、斜め方向からの照射の場合には光の反射を考慮する必要があるが、照射光がＰ偏光であれば他の偏光に比べて低反射率となり、配向膜への進入度合いが増加するので、Ｐ偏光によれば斜め照射の場合の光配向膜の反応がより促進される。

こうして、本発明者らは、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、本発明の一側面は、一対の基板の少なくとも一方の基板に塗布された光配向膜材料に対して光を照射する光配向処理を行い、水平配向膜を形成する工程を有し、該光配向処理は、同じ領域に、該基板面に対して斜め方向から二回以上光を照射する処理であり、該光配向処理において二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光は、９０°以上互いに異なる方位から照射される偏光である液晶表示装置の製造方法である。

上記液晶表示装置の製造方法の構成要素としては、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、その他の構成要素により特に限定されるものではない。以下、上記液晶表示装置の製造方法及びその好ましい方法について、詳述する。なお、以下に記載される上記液晶表示装置の製造方法の個々の好ましい方法を２つ以上組み合わせた方法も上記液晶表示装置の製造方法の好ましい方法である。

上記液晶表示装置の製造方法は、一対の基板の少なくとも一方の基板に塗布された光配向膜材料に対して光を照射する光配向処理を行い、水平配向膜を形成する工程を有する。好ましくは、一対の基板の両方の基板に光配向処理を行う。光配向膜とは、偏光又は無偏光の照射により膜に異方性を生じ、液晶に配向規制力を生ずる性質を有する高分子膜である。本発明においては、光配向処理に用いる光として偏光を用いている。光配向膜材料には、光の照射によって活性化する材料が用いられる。

上記光配向膜材料は、ターフェニル誘導体、ナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロペリミジン誘導体、ビオロゲン誘導体、ジアリールエテン誘導体、アントラキノン誘導体、アゾベンゼン誘導体、シンナモイル誘導体、カルコン誘導体、シンナメート誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、及び、アントラセン誘導体からなる群より選択される少なくとも一つの化学構造を含むことが好ましい。なお、これらの誘導体に含まれるベンゼン環は複素環であってもよい。ここで「誘導体」とは、特定の原子又は官能基で置換されているもの、及び、１価のみならず２価以上の官能基として分子構造中に取り込まれているものを意味する。これら誘導体は、ポリマー主鎖の分子構造中にあるか、ポリマー側鎖の分子構造中にあるか、モノマーやオリゴマーであるかを問わない。これらの光活性な官能基をもつモノマーやオリゴマーが光配向膜材料中に（好ましくは３重量％以上）含まれる場合においては、光配向膜を構成するポリマー自身は光不活性でもよい。光配向膜を構成するポリマーは耐熱性の観点からポリシロキサン、ポリアミド酸又はポリイミドが好ましい。

上記光配向膜材料は、前述の性質を有する限りにおいて、単一の高分子であるか、更なる分子を含む混合物であるかを問わない。例えば、光配向可能な官能基を含む高分子に、添加剤等の更なる低分子、又は、光不活性な更なる高分子が含まれる形態でもよい。例えば、光不活性な高分子に光配向可能な官能基を含む添加剤が混合されている形態でもよい。光配向膜材料は、光分解反応、光異性化反応、又は、光二量化反応を生ずる材料が選択される。光分解反応に比べて光異性化反応及び光二量化反応は、一般的に、長波長でかつ少ない照射量で配向が可能なため、量産性に優れる。

すなわち、上記光配向膜を形成する材料は、光異性化型、光二量化型、又は、その両方の官能基を有する化合物を含むことが好ましい。光異性化反応又は光二量化反応を生ずる代表的な材料は、アゾベンゼン誘導体、シンナモイル誘導体、カルコン誘導体、シンナメート誘導体、クマリン誘導体、ジアリールエテン誘導体、スチルベン誘導体、及び、アントラセン誘導体である。光分解反応を生ずる代表的な材料は、シクロブタン骨格を有する材料である。これらの光反応性官能基に含まれるベンゼン環は複素環であってもよい。

特に、上記光配向膜材料は、アゾ基、カルコン基、スチルベン基、クマリン基及びシンナメート基からなる群より選択される少なくとも一つの官能基を有する化合物を含むことが好ましく、本発明による光配向処理を行う際に特に反応性に優れている。中でも、シンナメート基は反応率が高い。

上記光配向膜材料に光照射を行う工程によって形成される配向膜は、水平配向膜である。水平配向膜とは、近接する液晶分子を該水平配向膜面に対して実質的に水平に配向させる膜をいう。水平配向膜による配向規制力は、主に光配向膜材料（光官能基）の種類によって決まり、光の種類、光の照射時間、光の照射強度、光官能基の種類等によって、液晶分子の配向方位、プレチルト角の大きさ等を調節することができる。上記液晶表示装置の製造方法によって作製される液晶表示装置の例としては、ＩＰＳ型、ＦＦＳ型、ＯＣＢ型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＦＬＣ型、ＡＦＬＣ（Anti- Ferroelectric）型、ＰＤＬＣ型、及び、ＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal）型が挙げられる。好ましくは、ＩＰＳ型、ＦＦＳ型、ＦＬＣ型、又は、ＡＦＬＣ型であり、基板正面からの１回の偏光照射で所望の配向を達成することができるため、プロセスが簡便で量産性に優れる。

上記配向型は、視野角特性の改善のために上記一対の基板の少なくとも一方にマルチドメイン構造が形成された形態にも好適である。マルチドメイン構造とは、電圧無印加時若しくは電圧印加時のいずれか、又は、その両方時に、液晶分子の配向形態（例えば、ＯＣＢにおけるベンド方向や、ＴＮ及びＳＴＮにおける捩れ方向）又は配向方向の異なる領域が複数存在する構造のことである。マルチドメイン構造を達成するためには、積極的に、電極を適当な形態にパターニングする、若しくは、光活性材料への光照射にフォトマスク等を用いるといった処理のいずれか、又は、その両方の処理を行うことが必要である。

上記光配向処理は、同じ領域に、上記基板面に対して斜め方向から二回以上照射する処理であり、該光配向処理において二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光は、９０°以上互いに異なる方位から照射される偏光である。上述したように、このような照射によれば、液晶表示パネルに存在する凹凸（例えば、柱状スペーサーの周り、画素電極を下層に導通させるために絶縁膜に設けられる穴、テーパ形状をもつ配線等）の付近で液晶分子の配向欠陥（ディスクリネーション）が発生することを効果的に防ぐことができる。また、上記方法によれば、もともと表面が平坦な領域に照射される場合であっても不都合はない。なお、上記「互いに異なる方位から照射される」とは、三以上の照射が行われる場合には、三つのうち、少なくとも二つが９０°以上異なる方位から照射されることを意味する。

好ましくは、上記二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光は、互いに１５０～２１０°異なる方位から照射され、より好ましくは、互いに１８０°異なる方位から照射される。これにより、凹凸がある領域及び凹凸がない領域のいずれにおいても、より均一性に優れた配向特性を付与することができる。

上記二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光の入射角の誤差は、４５°以内であることが好ましい。これにより、各光照射によって付与される配向規制力の誤差を少なくすることができ、均一な配向特性をもつ水平配向膜を得ることができる。

特に、これらを組み合わせたＶ字露光を用いた場合、すなわち、上記光配向処理において照射される光のうち少なくとも二つが、互いに１８０°異なる方位から照射され、かつ、上記少なくとも二つの光の入射角の誤差が、１０°の範囲内である場合には、凹凸がある領域及び凹凸がない領域のいずれにおいても、均一性が更に優れたバランスの良い配向特性を付与することができる。また、Ｖ字露光は露光装置の装置構造を単純化することができるという利点も有する。

上記二回以上照射する光のうち少なくとも一つの光は、１０～６０°の入射角をもつことが好ましい。より好ましくは、上記水平配向膜を形成する工程において照射される光のいずれもが、１０～６０°の入射角をもつ。

上記二回以上照射する光のうち少なくとも一つの光は、Ｐ偏光であることが好ましい。より好ましくは、上記光配向処理において照射される光のいずれもが、Ｐ偏光である。基板面に対して斜め方向からの照射の場合には光の反射を考慮する必要があるが、照射光がＰ偏光であれば他の偏光に比べて低反射率となり、配向膜への進入度合いが増加するので、斜め照射の場合の光配向膜の反応が促進される。

上記液晶表示装置の製造方法は、更に、上記一対の基板間に注入された、液晶材料とモノマーとを含有する液晶組成物に光を照射し、上記モノマーを重合させて、上記水平配向膜上に、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層を形成する工程を有することが好ましい。以下、その理由について詳述する。

現在の光配向技術は、主にＶＡモード等の垂直配向膜を用いるタイプのＴＶの量産用として導入されており、ＩＰＳモード等の水平配向膜を用いるタイプのＴＶの量産用には未だ導入されていない。その理由は、水平配向膜を用いることにより、液晶表示に焼き付きが大きく発生するためである。焼き付きとは、液晶セルの一部に対して同じ電圧を一定時間印加し続け、その後表示全体を別の表示に変えたときに、電圧を印加し続けた部分と電圧を印加していない部分とで、明るさが違って見える現象である。

図６は、光配向処理を行って作製したＩＰＳモードの液晶セルの焼き付きの様子を示す模式図である。図６に示すように、電圧（ＡＣ）印加部と電圧（ＡＣ）無印加部とでは、明るさが大きく異なっており、電圧（ＡＣ）印加部において激しく焼き付きが起こっていることがわかる。

そこで本発明者らは、光配向処理を用いたＩＰＳモードの液晶セルの作製に当たり、液晶中に重合性モノマーを添加し、熱又は光で重合性モノマーを重合させて液晶層との界面を構成する面上にポリマー層を形成する高分子安定化（ＰＳ）工程を導入する検討を行った。図７は、光配向処理を導入し、かつＰＳ工程を採用して作製したＩＰＳモードの液晶セルの焼き付きの様子を示す模式図である。図７に示すように、電圧（ＡＣ）印加部と電圧（ＡＣ）無印加部とでは、明るさがほとんど変わらず、電圧（ＡＣ）印加部における焼き付きは改善されていることがわかる。このように、従来の方法に対しＰＳ工程を加えることで、焼き付きは大きく改善された。

本発明者らは、ＩＰＳモードの液晶セルにおいて特に激しく焼き付きが生じる原因について種々検討した結果、ＩＰＳモードの液晶セルとＶＡモードの液晶セルとで、焼き付きの発生のメカニズムが異なることを見いだした。本発明者らの検討によれば、焼き付きの発生は、ＶＡモードは、極角方向のチルトが残存（メモリー）するのに対し、ＩＰＳモードは、方位角方向の配向が残存（メモリー）するとともに、電気二重層が形成される点にある。また、更なる検討により、これらの現象は光配向膜に用いる材料に起因するものであることがわかった。

また、本発明者らが詳細な検討を行ったところ、ＰＳ工程による改善効果は、光活性をもつ材料から形成された配向膜を用いたときに特に効果的であり、例えば、光不活性な材料から形成された配向膜でラビング法による処理を行ったとき、又は、配向処理自体を行わないときにおいては、ＰＳ工程による改善効果を得ることができないものであることがわかった。

本発明者らの考察によれば、光活性をもつ材料から形成された配向膜とＰＳ工程との組み合わせが好適な理由は、以下のとおりである。図８は、光不活性な材料から形成された配向膜でＰＳ工程を行ったときの重合性モノマーの重合の様子を比較する模式図である。図９は、光活性をもつ材料から形成された配向膜とＰＳ工程とを組み合わせたときの重合性モノマーの重合の様子を比較する模式図である。図８及び図９に示すように、ＰＳ工程では、一対の基板と該一対の基板間に充填された液晶組成物に対して紫外線等の光照射がなされ、液晶層内の重合性モノマー３３、４３がラジカル重合等の連鎖重合を開始し、そのポリマーが配向膜３２、４２の液晶層３０側の表面上に堆積して液晶分子の配向制御用のポリマー層（以下、ＰＳ層ともいう。）が形成される。

配向膜４２が光に対して不活性である場合は、図８に示すように、光照射によって励起する液晶層３０中の重合性モノマー４３ａは、液晶層３０中で均一に発生する。そして、励起した重合性モノマー４３ｂは光重合を起こし、配向膜４２と液晶層３０との界面において、相分離によるポリマー層の形成がなされる。すなわち、ＰＳ工程においては、バルク中で励起した重合性モノマー４３ｂが光重合後、配向膜４２と液晶層３０との界面に移動するプロセスが存在する。

一方、配向膜３２が光に対して活性である場合は、図９に示すように、励起状態の重合性モノマー３３ｂはより多く形成される。これは、配向膜３２において光照射により光吸収が起こり、その励起エネルギーが重合性モノマー３３ａに伝達されるためであり、光配向膜３２に近い重合性モノマー３３ａは、励起エネルギーを受けて励起状態の重合性モノマー３３ｂに変化しやすい。すなわち、光照射によって励起する液晶層中の重合性モノマー３３ａは、配向膜３２と液晶層３０との界面近くに偏在して、かつ、より多量に存在することになる。そのため、配向膜３２が光に対して活性である場合は、励起した重合性モノマー３３ｂが光重合後、配向膜３２と液晶層３０との界面に移動するプロセスが無視できる。したがって、重合反応及びポリマー層の形成速度が向上し、安定した配向規制力をもつＰＳ層を形成することができる。

また、本発明者らが検討を行ったところ、ＰＳ層による焼き付きの低減の効果は、垂直配向膜よりも水平配向膜に対して効果があることがわかった。その理由は、以下であると考えられる。図１０は、垂直配向膜に対して重合性モノマーを重合させるときの様子を示す模式図である。図１１は、水平配向膜に対して重合性モノマーを重合させるときの様子を示す模式図である。

図１０に示すように、配向膜が垂直配向膜の場合、垂直配向膜を構成する光活性基５２は疎水基５５を介して間接的に液晶分子５４や重合性モノマー５３に接しており、光活性基５２から重合性モノマー５３への励起エネルギーの受け渡しが起こりにくい。

一方、図１１に示すように、配向膜が水平配向膜の場合、水平配向膜を構成する光活性基６２が液晶分子６４や重合性モノマー６３に直接的に接するため、光活性基６２から重合性モノマー６３への励起エネルギーの受け渡しが起こりやすい。したがって、重合反応及びポリマー層の形成速度が向上し、安定した配向規制力をもつＰＳ層を形成することができる。

したがって、ＰＳ工程は、光活性材料から形成された配向膜に対して行い、かつ該配向膜が水平配向膜である場合に行うことで、励起エネルギーの受け渡しが飛躍的に向上し、焼き付きの発生を大きく低減することができる。そして、焼き付きの低減した、優れた表示特性を有する液晶表示装置を得ることができる。

上記モノマーの重合性官能基は、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、エポキシ基であることが好ましい。また、上記モノマーは、光の照射によって重合反応（光重合）を開始するモノマー、又は、加熱によって重合反応（熱重合）を開始するモノマーであることが好ましい。すなわち、上記ポリマー層は、光重合によって形成される、又は、熱重合によって形成されることが好ましい。特に光重合が好ましく、これにより、常温でかつ容易に重合反応を開始することができる。光重合に用いられる光は、紫外光、可視光、又は、これらの両方であることが好ましい。

上記ポリマー層を形成するための重合反応は特に限定されず、二官能性の単量体が新しい結合をつくりながら段階的に高分子量化する「逐次重合」、少量の触媒（例えば、開始剤）から生じた活性種に単量体がつぎつぎに結合し、連鎖的に成長する「連鎖重合」のいずれもが含まれる。上記逐次重合としては、重縮合、重付加等が挙げられる。上記連鎖重合としては、ラジカル重合、イオン重合（アニオン重合、カチオン重合等）等が挙げられる。

上記ポリマー層は、水平配向膜上に形成されることで、水平配向膜の配向規制力を安定的なものとすることができる。その結果、表示の焼き付きの発生を大きく低減し、表示品位を大きく改善することができる。また、液晶層に対して閾値以上の電圧を印加し、液晶分子がプレチルト配向している状態でモノマーを重合させ、ポリマー層を形成した場合には、上記ポリマー層は液晶分子に対してプレチルト配向させる構造を有する形で形成されることになる。

上記モノマーは、芳香環を骨格に有し、かつ該芳香環が直線状である棒状分子であることが好ましい。棒状分子であれば、液晶分子と近い構造となるので、液晶に溶解しやすいという利点が得られる。棒状分子となる骨格を有するモノマーとしては、ビフェニル系、ナフタレン系、フェナントレン系、及び、アントラセン系モノマーが挙げられる。上記モノマーに含まれる水素原子は、一部又は全てがハロゲン原子、アルキル基又はアルコキシ基に置き換えられていてもよい。また、上記アルキル基又はアルコキシ基に含まれる水素原子もまた、一部又は全てがハロゲン原子に置き換えられていてもよい。

上記モノマーは、光の照射により重合する重合開始剤機能付きモノマーであることが好ましい。液晶層中に未反応のモノマー及び重合開始剤のような電荷を帯び易い物質が液晶層中に残存していると、完成後の一般的な使用態様でのバックライト光の影響、又は、組立工程後の検査用エージング工程の影響によりイオン性不純物が発生し、液晶表示に焼き付き又は表示ムラを生じさせるおそれがある。重合開始剤機能付きモノマーによれば、重合開始剤機能付きモノマー自身がポリマー層を構成する成分となるため、重合反応終了後に不純物として液晶層中に残存しない。重合開始剤機能付きモノマーとなりうるモノマーとしては、重合性官能基として、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、又は、メタクリロイルアミノ基を有するものが挙げられる。これらの重合性官能基は、紫外線（３００～３８０ｎｍの範囲の波長をもつ光）によって自発的にラジカルが生成するので、他に重合開始剤がなくとも重合を開始することができる。上記重合性官能基が有する水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子、アルキル基又はアルコキシ基に置換されていても良い。また、上記アルキル基又は上記アルコキシ基が有する水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子に置換されていてもよい。

また、ＰＳ工程において生成されるポリマーのサイズが大きすぎると、配向膜表面ではなく、液晶層の全体に巨大な分子をもつポリマーネットワーク構造を構成する場合があり、その結果、バルクとしての液晶配向固定化及び液晶実効印加電圧低下を引き起こし、Ｖ－Ｔ特性の高電圧シフトを招くおそれがある。重合開始剤を高濃度にすれば、重合反応開始点を増やすことができるので、光照射により生成されるポリマーサイズを小さくすることが可能であるが、上述のように、重合開始剤が液晶中に残存することで、焼き付き等の課題が発生しうる。

これに対し、上記重合開始剤機能付きモノマーによれば、重合開始剤を用いることなく、反応開始点の密度を向上させることができ、光照射直後においてポリマーサイズが小さなオリゴマー状物質ができやすく、また、その生成数量も増やすことができる。そして、このように生成されたオリゴマー状物質は、液晶層への溶解度低下による析出効果により、速やかに配向膜表面にポリマー層として堆積することになる。

上記重合開始剤機能付きモノマーは、光重合開始機能を有しないアクリレートモノマー、ジアクリレートモノマー等を組み合わせて用いてもよく、これにより、光重合反応速度を調整することができる。このような光重合反応速度の調整は、ポリマーネットワーク生成を抑制する場合に、有効な手段の一つとなり得る。

上記モノマーは、可視光の照射により重合を開始するモノマーであることが好ましい。可視光によれば、紫外光と異なり、液晶層及び配向膜へのダメージを低減することができる。このようなモノマーとしては、光開裂又は水素引き抜きによってラジカルを生成する、ベンジル系、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、ベンジルケタール系、及び、ケトン系のモノマーが挙げられる。これらのモノマーは、重合性官能基を有しており、例えば、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、及び、メタクリロイルアミノ基が挙げられる。すなわち、上記モノマーは、紫外光若しくは可視光の照射によって光開裂反応を起こす、又は、水素引き抜き反応を起こすことが好ましい。

上記電極は、透明電極であることが好ましい。本発明における電極材料としては、アルミニウム等の遮光性の材料、及び、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）等の透光性の材料のいずれを用いることもできるが、例えば、一対の基板の一方がカラーフィルタを有する場合、モノマーを重合させるために行う紫外線の照射はカラーフィルタを有しない他方の基板側から行われる必要があるため、上記他方の基板が有する電極が遮光性を有していると、モノマーの重合の非効率化につながる。

上記液晶材料は、分子構造にベンゼン環の共役二重結合以外の多重結合を含む液晶分子を含有することが好ましい。これは、液晶分子自身の多重結合が光により活性化され、活性化エネルギーやラジカル等の授受が可能な輸送体（キャリア）となりうるためである。つまり、液晶を光活性とする又はラジカル等を伝搬する輸送体（キャリア）とすることで、重合性モノマーの反応速度とＰＳ層の形成速度は更に向上し、安定なＰＳ層が形成される。

上記液晶分子は、正の誘電率異方性を有するもの（ポジ型）及び負の誘電率異方性を有するもの（ネガ型）のいずれであってもよい。上記液晶分子は、液晶層中において高い対称性をもつネマチック液晶分子が好ましい。上記液晶分子が有する骨格の例としては、２つの環構造及び該環構造に結合する基が直線的につながった構造を有するものが挙げられる。上記多重結合は、ベンゼン環の共役二重結合は含まれない。これは、ベンゼン環が反応性に乏しいためである。なお、上記液晶分子は、ベンゼン環の共役二重結合以外の多重結合を必須として有する限り、ベンゼン環の共役二重結合を有していてもよく、この結合が特に除外されるわけではない。また、上記液晶分子は、複数の種類を混ぜたものでもよい。信頼性の確保、応答速度の向上、並びに、液晶相温度域、弾性定数、誘電率異方性及び屈折率異方性の調整のために、液晶材料を複数の液晶分子の混合物とすることがありうる。

上記多重結合は、二重結合であることが好ましく、エステル基又はアルケニル基に含まれていることが好ましい。上記多重結合は、三重結合よりも、二重結合の方が反応性に優れている。なお、上記多重結合は、三重結合であってもよいが、その場合には、上記三重結合は、シアノ基に含まれていることが好ましい。更に、上記液晶分子は、上記多重結合を二種類以上有することが好ましい。

本発明によれば、液晶層との界面に凹凸が複数ある場合であっても、液晶分子の配向性を制御するＰＳ層が安定して形成されているので、配向欠陥が少ない液晶表示装置を得ることができる。

凹凸を有する表面に対して紫外線を照射する様子を示す模式図であり、基板面に対して斜め方向から複数回照射する様子を表している（本発明）。凹凸を有する表面に対して紫外線を照射する様子を示す模式図であり、基板面に対して斜め方向から複数回照射する様子を表している（本発明）。凹凸を有する表面に対して紫外線を照射する様子を示す模式図であり、基板面に対して法線方向から一回照射する様子を表している（従来例）。凹凸を有する表面に対して紫外線を照射する様子を示す模式図であり、基板面に対して法線方向から一回照射する様子を表している（従来例）。光配向膜材料としてシンナメート基を有する化合物を用い、かつ露光する光を偏光としたときの、照射光の偏光方向と液晶に対する配向規制力の向きとの関係を示す概念図である。光配向処理を行って作製したＩＰＳモードの液晶セルの焼き付きの様子を示す模式図である。光配向処理を導入し、かつＰＳ工程を採用して作製したＩＰＳモードの液晶セルの焼き付きの様子を示す模式図である。光不活性な材料から形成された配向膜でＰＳ工程を行ったときの重合性モノマーの重合の様子を比較する模式図である。光活性をもつ材料から形成された配向膜とＰＳ工程とを組み合わせたときの重合性モノマーの重合の様子を比較する模式図である。垂直配向膜に対して重合性モノマーを重合させるときの様子を示す模式図である。水平配向膜に対して重合性モノマーを重合させるときの様子を示す模式図である。実施形態１においてＴＦＴ基板に対し光照射を行う様子を示す斜視模式図である。実施形態１において対向基板に対し光照射を行う様子を示す斜視模式図である。実施形態１で用いる露光装置の平面模式図である。実施形態１で用いる露光装置の断面模式図である。実施形態１で用いる露光装置が備えるフォトマスクの斜視模式図である。実施形態１で用いる露光装置が備えるフォトマスクの平面模式図である。実施形態１において基板面に対して露光を行っている様子を示す概略図である。実施形態１においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す断面模式図である。実施形態１においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す平面模式図である。実施形態１における露光工程後の基板の露光領域を示す平面模式図である。実施形態２で用いる露光装置の平面模式図である。実施形態２で用いる露光装置の断面模式図である。実施形態２においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す平面模式図である。実施形態２においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す断面模式図である。実施形態２における露光工程後の基板の露光領域を示す平面模式図である。実施形態１に係る液晶表示装置の断面模式図であり、ＰＳ重合工程前を示す。実施形態１に係る液晶表示装置の断面模式図であり、ＰＳ重合工程後を示す。実施例１～４、６、７のＩＰＳ基板を示す平面模式図である。実施例５のＦＦＳ基板を示す平面模式図である。下記化学式（３４）及び（３５）で表されるモノマーの吸収スペクトルを示すグラフである。

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
以下に、実施形態１の液晶表示装置の製造方法について説明する。実施形態１の液晶表示装置の製造方法によって製造される液晶表示装置は、ＴＶパネル、デジタルサイネージ、医療用モニター、電子ブック、ＰＣ用モニター、タブレット端末用パネル、携帯電話端末用パネル等に好適に用いることができる。

光配向処理を行う前に、まず、液晶層を挟持するＴＦＴ基板及び対向基板の一対の基板を用意する。図１２は、実施形態１においてＴＦＴ基板に対し光照射を行う様子を示す斜視模式図である。図１３は、実施形態１において対向基板に対し光照射を行う様子を示す斜視模式図である。

図１２に示すように、ＴＦＴ基板としては、例えば、ガラス基板上に、走査信号線２１、データ信号線２２、ＴＦＴ２３及び画素電極２４を、絶縁膜を介してそれぞれ配置したものを用いる。走査信号線２１及びデータ信号線２２は互いに交差するように配置され、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２３の各電極とそれぞれ接続される。ＴＦＴ２３の電極の一つは、更に、絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して画素電極２４と接続される。そして、所定のタイミングでパルス的に供給される走査信号がＴＦＴ２３に印加されると、そのタイミングで、データ信号線２２から供給されるデータ信号が画素電極２４へと供給される。画素電極２４は、マトリクス状に複数配置される。なお、画素電位を補助するＣＳ配線を、絶縁膜を介して画素電極２４を横切るように配置してもよい。ＩＰＳモード又はＦＦＳモードであれば、画素電極は図１２に示すような櫛型電極となるが、他のモードであればその他の形状としてもよい。例えば、上記絶縁膜に設けられたコンタクトホールは、ＴＦＴ基板の表面に窪みを形成する原因となり、走査信号線２１、データ信号線２２等の各種配線、ＴＦＴ２３が有する各種電極が有するテーパ形状は、ＴＦＴ基板の表面に凹凸を形成する原因となる。

図１３に示すように、対向基板としては、例えば、ガラス基板上に、ＢＭ（ブラックマトリクス）２６と、カラーフィルタ２７とをそれぞれ配置したものを用いる。ＢＭ２６は、ＴＦＴ基板の走査信号線２１及びデータ信号線２２を覆い隠すように格子状に形成され、ＢＭ２６で区切られた領域にカラーフィルタ２７が形成される。これらＢＭ２６及びカラーフィルタ２７は、対向基板の表面に凹凸を形成する原因となる。

図１２及び図１３には図示していないが、ＴＦＴ基板及び／又は対向基板には、画素電極のほかに共通電極が形成される。共通電極は、ＩＰＳモードであれば櫛型電極となり、ＦＦＳモードであれば平板状電極となる。また、ＴＦＴ基板及び対向基板のいずれか一方には、これらの基板の貼り合せ前に柱状スペーサーが配置され、この柱状スペーサーもまた、基板表面に突起構造を形成する原因となる。

次に、各基板の表面に対して、光配向膜材料を含む溶液をスピンキャスト法等により塗布した後、例えば、１８０℃で６０分間、塗布液の焼成を行うことによって、水平配向膜を形成する。光配向膜材料としては、感光性基を含む樹脂等が挙げられる。より具体的には、アゾ基（－Ｎ＝Ｎ－）を含むアゾベンゼン基（下記化学式（１））、スチルベン基（下記化学式（２））、４－カルコン基（下記化学式（３））、４’－カルコン基（下記化学式（４））、クマリン基（下記化学式（５））、シンナモイル基（下記化学式（６））、シンナメート基（下記化学式（７））等の感光性基を含むポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリビニル、ポリシロキサン等のポリマーが好適である。下記化学式（１）～（７）の感光性基は、光（好適には紫外線）の照射により架橋反応（二量化反応を含む）、異性化反応、光再配向等を生じるものであり、これらによれば、光分解型の光配向膜材料に比べて配向膜面内におけるプレチルト角のばらつきを効果的に小さくすることができる。なお、下記化学式（１）～（７）の感光性基は、ベンゼン環に置換基が結合した構造も含まれる。なお、下記化学式（６）のシンナモイル基におけるカルボニル基に更に酸素原子が結合したシンナメート基（下記化学式（７））は、特に反応率が高く、低照射エネルギーによって水平配向を実現することができる。ベンゼン環への置換基の例としては、フッ素、アルキル基、アルコキシ基、ベンジル基、フェノキシ基、ベンゾイル基、ベソエート基若しくはベンゾイルオキシ基、又は、これらの誘導体が好ましく、これにより、電気特性及び配向安定性の向上が可能になる。また、低照射エネルギーであれば、カラーフィルタ等の他の部材の劣化の進行を抑えることができるという利点も有する。したがって、光配向膜材料としては、シンナメート基を含む化合物を含むものがより好ましい。配向膜の形成のための焼成温度、焼成時間、及び、光配向膜の膜厚は特に限定されず、適宜設定すればよい。

次に、配向膜の露光方法について説明する。まず、図１２に示すように、一方の基板（ＴＦＴ基板）において、各絵素領域内に、データ信号線２２の長さ方向に平行な入射面を想定し、基板面に対する法線方向に対して＋θ°斜め方向から偏光紫外線を照射する（第一露光）。続いて、第一露光を行った領域に対し、更に、基板面の法線に対して－θ°斜め方向から偏光紫外線を照射する（第二露光）。各偏光紫外線の照射方向は、照射される偏光紫外線の光軸をそれぞれ基板面に投影した場合に、これらの投影した光軸の方位がいずれもデータ信号線２２の延伸方向と平行であり、かつ互いに１８０°異なる方位を有している。すなわち、実施形態１においてＴＦＴ基板に対して行う露光は、Ｖ字露光である。これにより、どのような凹凸面に対して光を照射したとしても、また、平面に対して光を照射したとしても、等価の露光量となり、配向規制力がいずれの領域においても均一化される。上記偏光紫外線は、Ｓ偏光成分よりもＰ偏光成分が多い紫外線が好ましく、より好ましくはＰ偏光である。これにより、基板面での反射成分を減らすことができ、光配向処理の反応率を高めることができる。

次に、図１３に示すように、他方の基板（対向基板）においても、各絵素領域内に、ブラックマトリクス２６の長さ方向に平行な入射面を想定し、基板面に対する法線方向に対して＋θ°斜め方向から偏光紫外線を照射する（第一露光）。続いて、第一露光を行った領域に対し、更に、基板面の法線に対して－θ°斜め方向から偏光紫外線を照射する（第二露光）。各偏光紫外線の照射方向は、照射される偏光紫外線の光軸をそれぞれ基板面に投影した場合に、これらの投影した光軸がいずれもブラックマトリクス２６の延伸方向と平行であり、かつ互いに１８０°異なる方位を有している。すなわち、実施形態１において対向基板に対して行う露光は、ＴＦＴ基板と同様、Ｖ字露光である。また、上記偏光紫外線は、上記と同様、好ましくはＰ偏光である。

実施形態１において、ＴＦＴ基板に対して照射する二以上の光（第一露光及び第二露光）は、それぞれ略同一の入射面２０を構成すると言い換えることもできる。また、対向基板に対して照射する二以上の光（第一露光及び第二露光）は、それぞれ略同一の入射面２０を構成すると言い換えることもできる。ＴＦＴ基板に対して照射する二以上の光、及び、対向基板に対して照射する二以上の光がそれぞれ構成する入射面２０は、略同一となるように、これらの基板を貼り合せることがより好ましい。ここで、略同一とは、５°以内の誤差を含み、好ましくは、１°以内である。すなわち、上記二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光は、互いに１８０°±５°異なる方位から照射されることが好ましく、より好ましくは、互いに１８０°±１°異なる方位から照射される。また、ＴＦＴ基板及び対向基板に対して照射する光の入射角は、１０～６０°であることが好ましい。

次に、実施形態１で用いる露光装置について説明する。図１４は、実施形態１で用いる露光装置の平面模式図である。図１５は、実施形態１で用いる露光装置の断面模式図である。

図１４及び図１５に示すように、実施形態１で用いる露光装置１３０は、１ステージタイプの走査型露光装置であり、複数の露光ヘッド１３１を含む露光ステージ１３２と、基板（ＴＦＴ基板又は対向基板）１１０を載置するテーブル１３３とを備える。テーブル１３３は、基板１１０を移動させる手段としても機能する。露光装置１３０は、露光ステージ１３２のみを移動させる手段を備えていてもよいし、基板１１０を載置するテーブル１３３と、露光ステージ１３２との両方を移動させる移動手段を備えていてもよい。基板１１０は、パネルサイズ（図中の１１１の領域のサイズ）に分割される前のマザーガラス基板である。基板１１０の表面には光配向膜材料が塗布されている。

図１４に示すように、複数の露光ヘッド１３１は、基板１１０の移動方向（走査方向）ａに対して直交する方向ｂに沿って、互いに間隔を空けて配置されている。各露光ヘッド１３１は、基板１１０の被照射面に平行な面に沿って、方向ａ及びｂに移動可能な状態で支持されている。

図１５に示すように、各露光ヘッド１３１は、紫外線を発する光源１３４と、フォトマスク１５０と、光源１３４及びフォトマスク１５０の間に設けられた偏光フィルタ、光学レンズ等の光学部材とを備え、フォトマスク１５０を介して基板１１０の表面に所定の照射角度（例えば、入射角１０～６０°）で偏光紫外線を照射できるように構成される。各光学部材は、光源が発した紫外線を所望の状態に変換することができる。光源１３４は、照射対象に応じて適宜選択すればよく、可視光線を発する光源であってもよい。

各露光ヘッド１３１は、撮像手段１３５と、記憶手段と、照合手段と、マスク移動手段とを備える。撮像手段１３５は、基板１１０の表面を撮影するためのものであり、例えば、ＣＣＤカメラが適用できる。記憶手段には、露光の位置合わせの基準となる基準画像が記憶される。照合手段は、撮像手段１３５が撮影した画像と基準画像とを比較照合して、実際に露光している位置と露光すべき位置とのズレを算出する。マスク移動手段は、照合手段によるズレの算出結果に基づいて、フォトマスク１５０の位置及び角度を補正する。なお、照合手段は、基準画像を用いる代わりに、基板１１０を撮像した結果とフォトマスク１５０を撮像した結果とを比較照合したものを用いてもよい。

フォトマスク１５０の表面は、基板１１０の被照射面に略平行となるように配置され、フォトマスク１５０と基板１１０との間にはプロキシミティギャップ１４１が設けられている。

図１６は、実施形態１で用いる露光装置が備えるフォトマスクの斜視模式図である。また、図１７は、実施形態１で用いる露光装置が備えるフォトマスクの平面模式図である。フォトマスク１５０は、例えば、図１６に示すように、石英ガラス等を材料とする透明基板と、透明基板上にパターン形成された遮光部材とで構成される板状の部材を用いることができる。遮光部材が位置する部位が遮光部１５２となり、遮光部１５２で囲まれた部位が透光部１５１となる。透光部１５１は、両末端が先細りとなったスリット形状を有している。より具体的には、図１７に示すように、フォトマスク１５０の透光部１５１は、主領域１５３及び副領域１５４を有する。主領域１５３の幅は均一であるが、副領域１５４の幅は主領域１５３から離れるにしたがって徐々に狭くなっている。これにより、副領域１５４を介して透過される光の量が、主領域１５３を介して透過される光の量と比べて少なくなる。なお、透光部１５１は、透光性の部材で構成されている場合に限らず、例えば、透明基板を貫通する開口部であってもよい。

図１８は、実施形態１において基板面に対して露光を行っている様子を示す概略図である。フォトマスク１５０の下を基板１１０が通過すると、図１８に示すように、基板１１０の表面には、フォトマスク１５０の透光部１５１の形状に相当する領域１２０が露光される。

次に、マザーガラス基板に対する具体的な露光方法について説明する。実施形態１では、複数のフォトマスクを同時に用いた４回露光方式を採用している。ここでは、フォトマスクではなく基板を移動させて走査露光を行う場合について説明する。また、ここでは、データ信号線の長さ方向が走査方向となるように基板が移動させられる場合について説明する。図１９は、実施形態１においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す断面模式図である。図２０は、実施形態１においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す平面模式図である。図２０に示すように、露光に対して用いるフォトマスク１５０の透光部１５１の形状は、いずれも両末端が先細りのスリット状である。透光部１５１の長手方向が、走査信号線の長さ方向と一致するように、すなわち、データ信号線の長さ方向と直交するように、フォトマスクを配置する。

そして、図１９及び図２０に示すように、基板１１０を＋ｘ軸方向に等速で移動させながら、フォトマスク１５０を介して、基板１１０の光配向膜材料が塗布された領域の端から端まで偏光紫外線を照射する（第一露光）。この第一露光の結果、フォトマスク１５０の透光部の主領域を通して露光された第一領域１２１、及び、フォトマスク１５０の透光部の副領域を通して露光された第二領域１２２及び第三領域１２３に対し、それぞれ露光がなされることとなる。

フォトマスク１５０の副領域が通過する領域は、隣りの露光領域と一部が互いに重なり合う継ぎ領域となる。マザーガラス基板のような面積の大きな基板に対しては、一回の露光で光配向処理を完結することができないため、複数回に分けて露光を行う必要がある。そして、複数回の露光を行った場合には、各露光領域の境界部分となる継ぎ領域が発生し、この継ぎ領域が配向ムラの原因となりうる。そこで、実施形態１では、末端に向かって先細りとなる形状をもつ副領域をあらかじめ用意し、副領域の開口率を主領域の開口率よりも小さくすることで、継ぎ領域における境界をぼかし、配向ムラの発生を抑制している。

図１９及び図２０に示すように第一露光によって、基板１１０表面に、近接する液晶分子を基板面に対して実質的に水平（基板面に対して０～２°）に配向させる光配向膜を形成することができる。図１９において液晶分子１７１の長軸は、ｙ軸方向を向いている。

第一露光が完了すると、次に、基板１１０を－ｘ軸方向に移動させ、スタート地点に戻す。そして、第一露光が行われた領域に対し、入射角を変えて再度、露光が行われる（第二露光）。第二露光において露光される光の入射角は、第一露光において露光された光の入射角と正負が逆であり（すなわち、１８０°異なる方位から同じ絶対値をもつ入射角で光が照射され）、これによって、Ｖ字露光が行われることになる。この第二露光の結果、フォトマスク１５０の透光部１５１の主領域を通して露光された第一領域１２１、及び、フォトマスク１５０の透光部１５１の副領域を通して露光された第二領域１２２及び第三領域１２３に対し、それぞれ露光がなされることとなる。

第二露光が完了すると、次に、基板１１０を－ｘ軸方向に移動させ、露光ステージ１３２の手前の位置（スタート地点）に戻す。そして、各露光ヘッド１３１を露光ヘッド１つ分、すなわち、フォトマスクの透光部１５１の主領域及び副領域をそれぞれ１つずつ足し合わせた分の長さだけ＋ｙ軸方向に移動させる。

そして、図１９及び図２０に示すように、第一露光のときと同じ入射角で、基板１１０を＋ｘ軸方向に等速で移動させながら、フォトマスク１５０を介して、基板１１０の光配向膜材料が塗布された領域の端から端まで偏光紫外線を照射する（第三露光）。このとき、基板１１０は、フォトマスク１５０の透光部１５１の長手方向と直交する方向に移動させられる。この第三露光の結果、フォトマスク１５０の透光部１５１の主領域を通して露光された第四領域１２４、及び、フォトマスク１５０の透光部１５１の副領域を通して露光された第五領域１２５及び第六領域１２６に対し、それぞれ露光がなされることとなる。

第三露光が完了すると、次に、基板１１０を－ｘ軸方向に移動させ、スタート地点に戻す。そして、第二露光と同様、第三露光が行われた領域に対し、入射角を変えて再度、露光が行われる（第四露光）。第四露光において露光される光の入射角は、第三露光において露光された光の入射角と正負が逆であり（すなわち、１８０°異なる方位から同じ絶対値をもつ入射角で光が照射され）、これによって、Ｖ字露光が行われることになる。

図２１は、実施形態１における露光工程後の基板の露光領域を示す平面模式図である。上述の露光方式によって、基板１１０は、全面にわたって露光され、基板１１０の光配向処理が完了する。また、第一露光及び第二露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第三領域（継ぎ領域）１２３と、第三露光及び第四露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第五領域（継ぎ領域）１２５が重なって２回ずつ露光され、かつ、第一露光及び第二露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第二領域（継ぎ領域）１２２と、第三露光及び第四露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第六領域（継ぎ領域）１２６とが重なって２回ずつ露光されることになる。

これにより、第一露光～第四露光においてフォトマスク１５０の透光部の副領域を介して照射された領域における露光量は、第一露光～第四露光においてフォトマスクの透光部の主領域を介して照射された第一領域１２１及び第四領域１２４における露光量とほぼ等価となり、均一な配向が得られ、継ぎ領域における表示ムラの発生を防ぐことができる。

なお、上記説明では、第一露光及び第三露光終了後に、基板１１０を－ｘ軸方向に移動させ、露光ヘッドをスタート地点に戻すとともに、入射角の向きを変えて露光を行っているが、その代わりに、基板を１８０°回転させる方法を用いてもよい（実施形態１の変形例）。これにより、入射角を変更することなく、また、露光ヘッドをスタート地点に戻すことなく、第二露光又は第四露光を開始することができ、工程数の短縮化につながる。

以上の工程を、ＴＦＴ基板の構成を備えるマザーガラス基板、及び、対向基板の構成を備えるマザーガラス基板のそれぞれに対して行うことで、各基板に対する光配向処理を完結することができる。

なお、ここでは、１つの露光ステージ１３２を有する露光装置１３０について説明したが、露光装置１３０は複数のステージを有してもよい。例えば、第一露光、第二露光、第三露光、及び、第四露光のそれぞれに対して合計４つのステージを設けてもよい。

実施形態２
実施形態２の製造方法は、使用する露光装置が異なり、露光方式が異なる点で実施形態１と相違するが、それ以外は実施形態１と同様である。

図２２は、実施形態２で用いる露光装置の平面模式図である。図２３は、実施形態２で用いる露光装置の断面模式図である。

図２２及び図２３に示すように、実施形態２で用いる露光装置２３０は、１ステージタイプの走査型露光装置であり、複数の露光ヘッド２３１を含む露光ステージ２３２と、基板（ＴＦＴ基板又は対向基板）２１０を載置するテーブル２３３とを備える。テーブル２３３は、基板２１０を移動させる手段としても機能する。露光装置２３０は、露光ステージ２３２のみを移動させる手段を備えていてもよいし、基板２１０を載置するテーブル２３３と、露光ステージ２３２との両方を移動させる移動手段を備えていてもよい。基板２１０は、パネルサイズ（図中の２１１の領域のサイズ）に分割される前のマザーガラス基板である。基板２１０の表面には光配向膜材料が塗布されている。

図２２に示すように、複数の露光ヘッド２３１は、基板２１０の移動方向（走査方向）ａに対して直交する方向ｂに沿って、互いに間隔を空けて配置されている。各露光ヘッド２３１は、基板１１０の被照射面に平行な面に沿って、方向ｂに移動可能な状態で支持されている。

図２２及び図２３に示すように、各露光ヘッド２３１は、第一露光用及び第三露光用の第一の露光ユニット２３６ａと、第二露光用及び第四露光用の第二の露光ユニット２３６ｂと、フォトマスク２５０とを備える。第一の露光ユニット２３６ａは、紫外線を発する光源２３４ａと、光源２３４ａとフォトマスク２５０との間に設けられた偏光フィルタ、光学レンズ等の光学部材とを有する。第二の露光ユニット２３６ｂは、紫外線を発する光源２３４ｂと、光源２３４ｂとフォトマスク２５０との間に設けられた偏光フィルタ、光学レンズ等の光学部材とを有する。各光学部材は、光源が発した紫外線を所望の状態に変換することができる。各露光ヘッド２３１は、フォトマスク２５０を介して基板２１０の表面に所定の照射角度（例えば、入射角１０～６０°）で偏光紫外線を照射できるように構成される。光源２３４ａ，２３４ｂは、照射対象に応じて適宜選択すればよく、可視光線を発する光源であってもよい。

各露光ヘッド２３１は、撮像手段２３５と、記憶手段と、照合手段と、マスク移動手段とを備える。撮像手段２３５は、基板２１０の表面を撮影するためのものであり、例えば、ＣＣＤカメラが適用できる。記憶手段には、露光の位置合わせの基準となる基準画像が記憶される。照合手段は、撮像手段２３５が撮影した画像と基準画像とを比較照合して、実際に露光している位置と露光すべき位置とのズレを算出する。マスク移動手段は、照合手段によるズレの算出結果に基づいて、フォトマスク２５０の位置及び角度を補正する。なお、照合手段は、基準画像を用いる代わりに、基板２１０を撮像した結果とフォトマスク２５０を撮像した結果とを比較照合したものを用いてもよい。

フォトマスク２５０の表面は、基板２１０の被照射面に略平行となるように配置され、フォトマスク２５０と基板２１０との間にはプロキシミティギャップ２４１が設けられている。

実施形態２におけるフォトマスク２５０の透光部２５１の特徴は、実施形態１と同様である。

以下、実施形態２で用いる露光装置、及び、マザーガラス基板に対する具体的な露光方法について説明する。実施形態２では、複数のフォトマスクを同時に用いた２回露光方式を採用している。ここでは、フォトマスクではなく基板を移動させて走査露光を行う場合について説明する。また、ここでは、データ信号線の長さ方向が走査方向となるように基板が移動させられる場合について説明する。

図２４は、実施形態２においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す平面模式図である。図２５は、実施形態２においてＴＦＴ基板面に対して露光を行っている様子を示す断面模式図である。図２４に示すように、実施形態２で用いる露光装置は、１ステージタイプの走査型露光装置であり、複数の露光ヘッド２３１を含む露光ステージ２３２を備える。各露光ヘッド２３１はフォトマスク２５０を備え、各フォトマスク２５０は、両末端が先細りとなったスリット状の透光部を有しており、第一露光用の透光部２５１ａと第二露光用の透光部２５１ｂとに分けられる。第一の透光部２５１ａ及び第二の透光部２５１ｂは、同じ領域に対して露光が可能なように、それぞれ横並びに配置される。実施形態１と同様、各フォトマスク２５０の各透光部２５１ａ，２５１ｂは、主領域と副領域とを有する。主領域の幅は均一であるが、副領域の幅は主領域から離れるにしたがって徐々に狭くなっている。これにより、副領域を介して透過される光の量が、主領域を介して透過される光の量と比べて少なくなる。これにより、継ぎ露光を行ったとしても、境界部分における表示ムラを防ぐことができる。

透光部２５１ａ、２５１ｂの長手方向が、走査信号線の長さ方向と一致するように、すなわち、データ信号線の長さ方向と直交するように、フォトマスク２５０を配置する。そして、図２４及び図２５に示すように、基板２１０を＋ｘ軸方向に等速で移動させながら、フォトマスク２５０を介して、基板２１０の光配向膜材料が塗布された領域の端から端まで偏光紫外線を照射する（第一露光及び第二露光）。このとき、基板２１０は、フォトマスク２５０の透光部２５１ａ、２５１ｂの長手方向と直交する方向に移動させられる。この結果、フォトマスク２５０の透光部２５１ａ、２５１ｂの主領域を通して露光された第一領域２２１、及び、フォトマスク２５０の透光部２５１ａ、２５１ｂの副領域を通して露光された第二領域２２２及び第三領域２２３に対し、それぞれ露光がなされることとなる。

実施形態１と同様、第一露光において露光された光の入射角は、第二露光において露光される光の入射角と正負が逆であり（すなわち、１８０°異なる方位から同じ絶対値をもつ入射角で光が照射され）、これによって、いわゆるＶ字露光が行われることになる。すなわち、実施形態２では、一回の走査で第一露光及び第二露光の両方を行うことができるので、実施形態１と比べて、処理時間の短縮が可能となる。

図２５に示すように、第一露光及び第二露光によって、基板２１０表面に、近接する液晶分子を基板面に対して実質的に水平（基板面に対して０～２°）に配向させる光配向膜を形成することができる。図２５において液晶分子２７１の長軸は、ｙ軸方向を向いている。

第一露光及び第二露光が完了すると、次に、基板２１０を－ｘ軸方向に移動させ、スタート地点に戻す。そして、各露光ヘッド２３１を露光ヘッド１つ分、すなわち、フォトマスク２５０の透光部２５１ａ、２５１ｂの主領域及び副領域をそれぞれ１つずつ足し合わせた分の長さだけ＋ｙ軸方向に移動させる。

そして、図２４及び図２５に示すように、第一露光及び第二露光のときと同じ入射角で、基板２１０を＋ｘ軸方向に等速で移動させながら、フォトマスク２５０を介して、基板２１０の光配向膜材料が塗布された領域の端から端まで偏光紫外線を照射する（第三露光及び第四露光）。このとき、基板２１０は、フォトマスク２５０の透光部２５１ａ、２５１ｂの長手方向と直交する方向に移動させられる。この結果、フォトマスク２５０の透光部２５１ａ、２５１ｂの主領域を通して露光された第四領域２２４、及び、フォトマスク２５０の副領域を通して露光された第五領域２２５及び第六領域２２６に対し、それぞれ露光がなされることとなる。

第一露光及び第二露光と同様、第三露光において露光された光の入射角は、第四露光において露光される光の入射角と正負が逆であり（すなわち、１８０°異なる方位から同じ絶対値をもつ入射角で光が照射され）、これによって、いわゆるＶ字露光が行われることになる。すなわち、実施形態２では、一回の走査で第三露光及び第四露光の両方を行うことができるので、実施形態１と比べて、処理時間の短縮が可能となる。

図２６は、実施形態２における露光工程後の基板の露光領域を示す平面模式図である。上述の露光方式によって、基板２１０は、全面にわたって露光され、光配向処理が完了する。また、このような露光方式によって、第一露光及び第二露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第三領域（継ぎ領域）２２３と、第三露光及び第四露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第五領域（継ぎ領域）２２５が重なって２回ずつ露光され、かつ、第一露光及び第二露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第二領域（継ぎ領域）２２２と、第三露光及び第四露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して露光された第六領域（継ぎ領域）２２６とが重なって２回ずつ露光されることになる。

これにより、第一露光～第四露光においてフォトマスクの透光部の副領域を介して照射された領域における露光量は、第一露光～第四露光においてフォトマスクの透光部の主領域を介して照射された第一領域２２１及び第四領域２２４における露光量とほぼ等価となり、均一な配向が得られ、継ぎ領域における表示ムラの発生を防ぐことができる。

なお、ここでは、１つのステージ２３２を有する露光装置２３０について説明したが、露光装置２３０は複数のステージを有してもよい。例えば、第一露光及び第二露光、並びに、第三露光及び第四露光のそれぞれに対して合計２つのステージを設けてもよい。

以下、実施形態１の製造方法によって作製される液晶表示装置の特徴について詳述する。

図２７及び図２８は、実施形態１に係る液晶表示装置の断面模式図である。図２７はＰＳ重合工程前を示し、図２８はＰＳ重合工程後を示す。図２７及び図２８に示すように実施形態１の液晶表示装置は、アレイ基板７０と、カラーフィルタ基板８０と、アレイ基板７０及びカラーフィルタ基板８０からなる一対の基板間に挟持された液晶層９０とを備える。アレイ基板７０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板７１を有し、更に、透明基板７１上に形成された各種配線、画素電極、ＴＦＴ等を備える。カラーフィルタ基板８０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板８１、及び、透明基板８１上に形成されたカラーフィルタ、ブラックマトリクス、共通電極等を備える。例えば、ＩＰＳモードである場合には、アレイ基板７０にのみ電極が形成されるが、他のモードである等の場合には、必要に応じて、アレイ基板７０及びカラーフィルタ基板８０の両方に電極が形成される。

アレイ基板７０は水平配向膜７２を備え、カラーフィルタ基板８０もまた水平配向膜８２を備える。水平配向膜７２，８２は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニル、ポリシロキサン等を主成分とする膜であり、水平配向膜を形成することで、液晶分子を一定方向に配向させることができる。また、水平配向膜７２，８２は光活性材料から形成されており、例えば、上述したような光活性な官能基をもつ化合物を含む材料が用いられる。

図２７に示すように、ＰＳ重合工程前において液晶層９０中には、重合性モノマー９３が存在している。そして、ＰＳ重合工程によって重合性モノマー９３は重合を開始し、図２８に示すように、水平配向膜７２，８２上でＰＳ層７３，８３となって、水平配向膜７２，８２のもつ配向規制力の安定性を向上させる。

ＰＳ層７３，８３は、液晶材料と重合性モノマーとを含む液晶組成物をアレイ基板７０とカラーフィルタ基板８０との間に注入し、液晶層９０に対して一定量の光の照射又は加熱を行い、重合性モノマー９３を重合させることによって、形成することができる。なお、このとき、液晶層９０に対し、電圧無印加の状態、又は、閾値未満の電圧を印加した状態で重合を行うことで、液晶分子の初期配向を保持するＰＳ層７３，８３が形成されるので、より配向安定性の高いＰＳ層７３，８３を得ることができる。なお、液晶組成物には、必要に応じて重合開始剤を添加してもよい。

実施形態１で用いることができる重合性モノマー９３としては、一種以上の環構造を有する単官能又は多官能の重合性基を有するモノマーが挙げられる。そのようなモノマーとしては、例えば、下記化学式（８）；

（式中、
Ｒ^１は、－Ｒ^２－Ｓｐ^１－Ｐ^１基、水素原子、ハロゲン原子、－ＣＮ基、－ＮＯ_２基、－ＮＣＯ基、－ＮＣＳ基、－ＯＣＮ基、－ＳＣＮ基、－ＳＦ_５基、又は、炭素数１～１２の直鎖状若しくは分枝状のアルキル基である。
Ｐ^１は、重合性基を表す。
Ｓｐ^１は、炭素数１～６の直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
Ｒ^１が有する水素原子は、フッ素原子又は塩素原子に置換されていてもよい。
Ｒ^１が有する－ＣＨ_２－基は、酸素原子及び硫黄原子が互いに隣接しない限り－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｏ－基、－ＳＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ_３）－基、－Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）－基、－Ｎ（Ｃ_３Ｈ_７）－基、－Ｎ（Ｃ_４Ｈ_９）－基、－ＣＦ_２Ｏ－基、－ＯＣＦ_２－基、－ＣＦ_２Ｓ－基、－ＳＣＦ_２－基、－Ｎ（ＣＦ_３）－基、－ＣＨ_２ＣＨ_２－基、－ＣＦ_２ＣＨ_２－基、－ＣＨ_２ＣＦ_２－基、－ＣＦ_２ＣＦ_２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、又は、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基で置換されていてもよい。
Ｒ^２は、－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｏ－基、－ＳＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ_３）－基、－Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）－基、－Ｎ（Ｃ_３Ｈ_７）－基、－Ｎ（Ｃ_４Ｈ_９）－基、－ＣＦ_２Ｏ－基、－ＯＣＦ_２－基、－ＣＦ_２Ｓ－基、－ＳＣＦ_２－基、－Ｎ（ＣＦ_３）－基、－ＣＨ_２ＣＨ_２－基、－ＣＦ_２ＣＨ_２－基、－ＣＨ_２ＣＦ_２－基、－ＣＦ_２ＣＦ_２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基、又は、直接結合を表す。
Ａ^１及びＡ^２は、同一又は異なって、１，２－フェニレン基、１，３－フェニレン基、１，４－フェニレン基、ナフタレン－１，４－ジイル基、ナフタレン－１，５－ジイル基、ナフタレン－２，６－ジイル基、１，４－シクロヘキシレン基、１，４－シクロヘキセニレン基、１，４－ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン－１，４－ジイル基、ナフタレン－２，６－ジイル基、デカヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、インダン－１，３－ジイル基、インダン－１，５－ジイル基）、インダン－２，５－ジイル基、フェナントレン－１，６－ジイル基、フェナントレン－１，８－ジイル基、フェナントレン－２，７－ジイル基、フェナントレン－３，６－ジイル基、アントラセン－１，５‐ジイル基、アントラセン－１，８－ジイル基、アントラセン－２，６－ジイル基、又は、アントラセン－２，７－ジイル基を表す。
Ａ^１及びＡ^２が有する－ＣＨ_２－基は、互いに隣接しない限り－Ｏ－基又は－Ｓ－基で置換されていてもよい。
Ａ^１及びＡ^２が有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子、－ＣＮ基、又は、炭素数１～６のアルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。
Ｚは、同一又は異なって、－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｏ－基、－ＳＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ_３）－基、－Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）－基、－Ｎ（Ｃ_３Ｈ_７）－基、－Ｎ（Ｃ_４Ｈ_９）－基、－ＣＦ_２Ｏ－基、－ＯＣＦ_２－基、－ＣＦ_２Ｓ－基、－ＳＣＦ_２－基、－Ｎ（ＣＦ_３）－基、－ＣＨ_２ＣＨ_２－基、－ＣＦ_２ＣＨ_２－基、－ＣＨ_２ＣＦ_２－基、－ＣＦ_２ＣＦ_２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基、又は、直接結合を表す。
ｎは０、１又は２である。）
で表される化合物が挙げられる。

より具体的には、例えば、下記化学式（９－１）～（９－５）；

（式中、Ｐ^１は、同一又は異なって、重合性基を表す。ベンゼン環が有する水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子、又は、炭素数１～１２のアルキル基若しくはアルコキシ基に置換されていてもよい。また、上記炭素数１～１２のアルキル基若しくはアルコキシ基が有する水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子に置換されていてもよい。）で表されるいずれかの化合物が挙げられる。

上記化学式（９－１）～（９－５）で表されるモノマーは、紫外光を照射することで光開裂を引き起こし、ラジカルを生成する化合物であるため、重合開始剤がなくとも重合反応を進行することができ、ＰＳ工程終了後も重合開始剤等が残存することが原因で起こる焼き付き等の表示品位の低下を防ぐことができる。

上記Ｐ^１としては、例えば、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、又は、メタクリロイルアミノ基が挙げられる。

実施形態１で用いることができる他の重合性モノマー９３としては、例えば、下記化学式（１０－１）～（１０－８）；

（式中、
Ｒ^３及びＲ^４は、同一又は異なって、－Ｓｐ^２－Ｐ^２基、水素原子、ハロゲン原子、－ＣＮ基、－ＮＯ_２基、－ＮＣＯ基、－ＮＣＳ基、－ＯＣＮ基、－ＳＣＮ基、－ＳＦ_５基、又は、炭素数１～１２の直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、アラルキル基若しくはフェニル基を表す。
Ｒ^３及びＲ^４の少なくとも一方は、－Ｓｐ^２－Ｐ^２基を含む。
Ｐ^２は、重合性基を表す。
Ｓｐ^２は、炭素数１～６の直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
Ｒ^３及びＲ^４の少なくとも一方が、炭素数１～１２の直鎖状又は分枝状のアルキル基、アラルキル基又はフェニル基であるとき、上記Ｒ^３及びＲ^４の少なくとも一方が有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子又は－Ｓｐ^２－Ｐ^２基に置換されていてもよい。
Ｒ^１及びＲ^２が有する－ＣＨ_２－基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しない限り－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｏ－基、－ＳＣＨ_２－基、－ＣＨ_２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ_３）－基、－Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）－基、－Ｎ（Ｃ_３Ｈ_７）－基、－Ｎ（Ｃ_４Ｈ_９）－基、－ＣＦ_２Ｏ－基、－ＯＣＦ_２－基、－ＣＦ_２Ｓ－基、－ＳＣＦ_２－基、－Ｎ（ＣＦ_３）－基、－ＣＨ_２ＣＨ_２－基、－ＣＦ_２ＣＨ_２－基、－ＣＨ_２ＣＦ_２－基、－ＣＦ_２ＣＦ_２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、又は、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基で置換されていてもよい。
ベンゼン環が有する水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子、又は、炭素数１～１２のアルキル基若しくはアルコキシ基に置換されていてもよい。また、上記炭素数１～１２のアルキル基若しくはアルコキシ基が有する水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子に置換されていてもよい。）
で表されるいずれかの化合物が挙げられる。

上記Ｐ^２としては、例えば、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、又は、メタクリロイルアミノ基が挙げられる。

上記化学式（１０－１）～（１０－８）で表される化合物は、可視光を照射することで水素が引き抜かれてラジカルを生成する化合物であるため、重合開始剤がなくとも重合反応を進行することができ、ＰＳ工程終了後も重合開始剤が残存することが原因で起こる焼き付き等の表示品位の低下を防ぐことができる。

上記液晶表示装置においては、アレイ基板７０、液晶層９０及びカラーフィルタ基板８０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液晶セルが構成されている。アレイ基板７０の背面側、及び、カラーフィルタ基板８０の観察面側には、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、円偏光板が構成されていてもよい。

上記液晶表示装置は、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、更に、バックライトを備えている。バックライトは、液晶セルの背面側に配置され、アレイ基板７０、液晶層９０及びカラーフィルタ基板８０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、アレイ基板７０は、外光を反射するための反射板を備える。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、カラーフィルタ基板８０の偏光板は、円偏光板である必要がある。

上記液晶表示装置は、カラーフィルタをアレイ基板７０に備えるカラーフィルタオンアレイ（Color Filter On Array）の形態であってもよい。また、ブラックマトリクスをアレイ基板１１０に備えるブラックマトリクスオンアレイ（Black Matrix On Array）の形態であってもよい。更に、実施形態１に係る液晶表示装置はモノクロディスプレイやフィールドシーケンシャルカラー方式であってもよく、その場合、カラーフィルタは配置される必要はない。

液晶層９０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９０内の液晶分子は、閾値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る。液晶分子としては、２つの環構造及び該環構造に結合する基が直線的につながった構造を有するものが好ましい。例えば、ベンゼン環、シクロヘキシレン及びシクロヘキセンのうち少なくとも１種の環構造２つが直接結合又は連結基によってパラ位で連結された構造をコア部とし、炭素数１～３０の炭化水素基及びシアノ基のうち少なくとも１種が該コア部の両側（パラ位）に結合した構造を有する液晶分子が挙げられる。該コア部は、置換基を有していてもよく、不飽和結合を有していてもよい。

液晶層に充填される液晶材料は、下記化学式（１１－１）～（１１－６）からなる群より選択される少なくとも一つの分子構造を含む液晶分子を含有することが好ましい。特に好ましくは、下記化学式（１１－４）を含む分子構造である。

より具体的には、下記化学式（１２）～（１６）からなる群より選択される少なくとも一つの液晶分子を含有することが好ましい。

上記化学式（１３）及び（１６）中、Ｒ及びＲ´は、同一又は異なって、炭素数１～３０の炭化水素基を表す。上記炭化水素基は、置換基を有していてもよく、不飽和結合を有していてもよい。

上記液晶表示装置を分解し、ガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ－ＭＳ：Gas Chromatograph Mass Spectrometry）、飛行時間質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ：Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）等を用いた化学分析を行うことにより、配向膜の成分の解析、ＰＳ層中に存在するモノマーの成分の解析等を確認することができる。また、ＳＴＥＭ（Scanning Transmission Electron Microscope：走査型透過電子顕微鏡）、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）等の顕微鏡観察により、配向膜、ＰＳ層を含む液晶セルの断面形状を確認することができる。

以下、実施形態１に係る液晶表示装置が備える液晶セルを実際に作製した例を示す。

実施例１
実施例１は、ＩＰＳモードの液晶セルの作製例である。透明電極である一対の櫛歯電極（画素電極及び共通電極）とＴＦＴとを備えるＩＰＳ基板と、素ガラス基板（対向基板）とを用意し、水平配向膜の材料となるポリビニルシンナメート溶液をそれぞれの基板上にスピンコート法により塗布した。図２９は、実施例１のＩＰＳ基板を示す平面模式図である。ガラスは＃１７３７（コーニング社製）を用いた。櫛歯電極は、図２９のように、画素電極３７１と共通電極３７２とが互いに略平行に延伸され、かつそれぞれがジグザグに形成されている。これにより、電場印加時の電場ベクトルが電極の長さ方向に対して略直交するため、マルチドメイン構造が形成され、良好な視野角特性を得ることができる。良好な視野角特性を得ることができる。図２９の両矢印は、照射偏光方向（ネガ型液晶分子を用いる場合）を示す。櫛歯電極の材料としては、ＩＺＯを用いた。また、櫛歯電極の電極幅Ｌは３μｍ、電極間距離Ｓは９μｍとした。ポリビニルシンナメート溶液は、Ｎ－メチル－２－ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルを等量で混合した溶媒に、ポリビニルシンナメートが全体の３重量％となるように溶かして調製した。

スピンコート法により塗布後、９０℃で１分間仮乾燥を行い、続いて窒素パージしながら２００℃で６０分間焼成を行った。焼成後の配向膜の膜厚は１００ｎｍであった。

次に、各基板の表面に対して、上記実施形態１の方法（Ｖ字露光）を用いて配向処理を行った。具体的には、同一の領域に対して、総量が波長３１３ｎｍにおいて５Ｊ／ｃｍ^２となるように偏光紫外線を二回照射した。また、二回の光照射に用いた光は、それぞれ１８０°異なる方位から照射し、かつ、それぞれの基板の法線方向に対して４０°斜め方向から照射した。また、このときの櫛歯電極の長さ方向と偏光方向とのなす角は±１５°とした。これにより、液晶分子３７４は、電圧無印加時においては偏光紫外線の偏光方向に対して略直交する方向に配向性をもつことになり、閾値以上の電圧印加時においては櫛歯電極の長さ方向に対して略直交する方向に配向性をもつことになる。

次に、ＩＰＳ基板上に、スクリーン版を使用して熱硬化性シール（ＨＣ１４１３ＥＰ：三井化学社製）を印刷した。更に、液晶層の厚みを３．５μｍとするために対向基板上に３．５μｍ径のビーズ（ＳＰ－２０３５：積水化学社製）を散布した。そして、この二種類の基板を、照射した紫外線の偏光方向が各基板で一致するように配置を調整し、これらを貼り合わせた。

次に、貼り合わせた基板を０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で加圧しながら、窒素パージした炉内で２００℃、６０分間加熱し、シールを硬化させた。

以上の方法で作製したセルに、液晶材料及びモノマーを含む液晶組成物を真空下で注入した。液晶材料としては、ベンゼン環以外に多重結合を含む液晶分子から構成されるネガ型液晶を用い、モノマーとしては、ビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）を用いた。なお、ビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は、液晶組成物全体の１重量％となるように添加した。

液晶組成物を注入したセルの注入口は、紫外線硬化樹脂（ＴＢ３０２６Ｅ：スリーボンド社製）でふさぎ、紫外線を照射することで封止した。封止の際に照射した紫外線の波長は３６５ｎｍであり、画素部は遮光して紫外線の影響を極力取り除くようにした。また、このとき、液晶配向が外場によって乱されないように、電極間を短絡し、ガラス基板の表面にも除電処理を行った。

次に、液晶分子の流動配向を消すために、液晶セルを１３０℃で４０分加熱し、液晶分子を等方相にする再配向処理を行った。これにより、配向膜へ照射した紫外線の偏光方向に垂直な方向で、かつ基板面内に一軸配向した液晶セルが得られた。

次に、この液晶セルをＰＳ処理するために、ブラックライト（ＦＨＦ３２ＢＬＢ：東芝社製）で２Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射した。これにより、ビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）の重合が進行する。

実施例１でのＰＳ処理の反応系（アクリレートラジカル生成の経路）は、以下のとおりである。

（反応系１）
まず、下記化学反応式（１８）で示されるように、ビフェニル系の二官能メタクリレートモノマー（ビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）；下記化学式（１７）で表される化合物。以下、Ｍと略す。）は、紫外線の照射によって励起し、ラジカルを形成する（励起状態を以下、＊で表す）。すなわち、実施例１で用いたモノマーは、重合開始剤がなくとも自発的に重合を開始する重合開始剤機能付きモノマーである。

（反応系２）
一方、下記化学反応式（２０）で示されるように、光配向膜材料であるポリビニルシンナメート（下記化学式（１９）で表される化合物。以下、ＰＶＣと略す。）もまた、紫外線の照射によって励起される。

（ｎは、自然数を表す。）

また、下記化学反応式（２１）で示されるように、励起したポリビニルシンナメートからのエネルギー移動によりモノマーであるビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は励起し、ラジカルを形成する。

ＰＳ工程の反応性が向上する理由としては、下記の理由が考えられる。モノマーであるビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）が紫外線でポリマー化するプロセスにおいては、ラジカル等の中間体が重要な役割を果たすと考えられる。中間体は紫外線によって発生するが、モノマーは液晶組成物中にわずか１重量％しか存在せず、上記化学反応式（１８）の経路のみでは重合効率が充分ではない。上記化学反応式（１８）の経路のみでＰＳ化される場合は、液晶バルク中で励起状態のモノマー中間体同士が近接する必要があるため、そもそもの重合確率が低く、また、重合を開始したモノマー中間体が重合反応後に配向膜界面近くに移動する必要があるため、ＰＳ化の速度は遅いと考えられる。この場合、ＰＳ化速度は温度と拡散係数に大きく依存すると考えられる。

しかし光配向膜が存在する場合、上記化学反応式（２０）及び（２１）で示されるように、本実施例におけるポリビニルシンナメートのように、光官能基として二重結合を多く含むため、紫外線によって光官能基が励起されやすく、液晶中のモノマーと励起エネルギーの授受が行われていると考えられる。しかもこのエネルギー授受は、配向膜界面近辺で行われることになるため、配向膜界面近辺でのモノマーの中間体の存在確率が大きく上昇し、重合確率とＰＳ化速度が格段に上昇する。したがってこの場合は、ＰＳ化速度は温度と拡散係数に依存しにくいと考えられる。

また、光配向膜は、光照射によって光活性部位の電子が励起される。加えて水平配向膜の場合、光活性部位が液晶層と直接相互作用して液晶を配向させるために、光活性部位と重合性モノマーとの分子間距離が垂直配向膜に比べて短く、励起エネルギーの受け渡しの確率が飛躍的に増大する。垂直配向膜の場合、光活性部位と重合性モノマーの間に必ず疎水基が存在するために分子間距離が長くなり、エネルギー移動が起こりにくい。従ってＰＳプロセスは水平配向膜に特に好適であるといえる。

以上の方法により作製したＰＳ処理を行った光配向ＩＰＳセル（実施例１の液晶セル）内の液晶分子の配向を偏光顕微鏡で観察したところ、ＰＳ処理前と同様、良好に一軸配向していた。更に、閾値以上の電界を印加して液晶を応答させたところ、ジグザグの櫛歯電極に沿って液晶は配向しており、マルチドメイン構造によって良好な視野角特性が得られた。

続いて、実施例１の液晶セルの焼付評価を行った。焼付の評価方法は以下の通りである。実施例１の液晶セル内に、２つの異なる電圧を印加できる領域Ｘ及び領域Ｙを作り、領域Ｘには矩形波６Ｖ、３０Ｈｚを印加し、領域Ｙには何も印加しない状態で、４８時間経過させた。その後、領域Ｘ及び領域Ｙにそれぞれ矩形波２．４Ｖ、３０Ｈｚを印加して、領域Ｘの輝度Ｔ（ｘ）、及び、領域Ｙの輝度Ｔ（ｙ）をそれぞれ測定した。輝度測定にはデジタルカメラ（ＥＯＳ　Ｋｉｓｓ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｎ　ＥＦ－Ｓ１８－５５ＩＩ　Ｕ　：ＣＡＮＯＮ社製）を用いた。焼付きの指標となる値ΔＴ（ｘ，ｙ）（％）は下記式により算出した。
ΔＴ（ｘ，ｙ）＝（｜Ｔ（ｘ）－Ｔ（ｙ）｜／Ｔ（ｙ））×１００

その結果、実施例１の液晶セルの焼付き率ΔＴはわずか２４％であった。

実施例１からわかるように、光配向膜の材料に起因する激しい焼付きを、ＰＳ処理を行うことにより、配向性能を損なうことなく劇的に改善することができた。なお、焼付きが劇的に改善するため、ＰＳ処理における紫外線照射量（時間）を減らすことも可能である。液晶パネルの生産においては、紫外線照射量（時間）を減らすことにより、スループットが上がる。また、紫外線照射装置をより小型にする事ができるため、投資金額の削減にもつながる。

参考例１
液晶組成物にモノマーを添加せず、液晶層に対しブラックライトで紫外線照射を行わなかったこと以外は実施例１と同様の方法で、参考例１のＩＰＳ液晶セルを作製した。

その結果、焼き付き率は８００％以上となり、激しい焼き付きとなった。

すなわち、参考例１のＩＰＳ液晶セルと、実施例１のＩＰＳ液晶セルとの間の相違点は、ＰＳ工程の有無のみである。焼き付きの発生は、液晶分子と光配向膜分子の相互作用に起因するが、その原因箇所にバッファ層となるＰＳ層を形成することで、焼き付きを防止することができる。ここで注目すべき点は、光配向膜の配向性能は、配向処理をしていないＰＳ層に受け継がれて液晶分子を配向させることができるにもかかわらず、光配向膜由来の焼き付きが大きく抑制できる点である。

参考例２
参考例２においては、液晶材料として三重結合を含むポジ型液晶４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルを使用し、液晶組成物にモノマーは添加しなかった。また、光配向処理として櫛歯電極の長さ方向と偏光紫外線の偏光方向とのなす角を±７５°とし、ブラックライトで紫外線照射を行わなかった。それ以外は、実施例１と同様の方法により参考例２のＩＰＳ液晶セルを作製した。

実施例２
図２９は、実施例２のＩＰＳ基板を示す平面模式図でもある。ポジ型液晶４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルに対し、モノマーとしてビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）を、液晶組成物全体に対して１重量％となるように添加したこと以外は参考例２と同様の方法で、実施例２のＩＰＳ液晶セルを作製した。液晶分子の配向を偏光顕微鏡で観察したところ、良好に一軸配向していた。更に、閾値以上の電界を印加して液晶を応答させたところ、ジグザグの櫛歯電極に沿って液晶は配向しており、マルチドメイン構造によって良好な視野角特性が得られた。また、参考例２と同様の方法で焼付き率を測定したところ、焼付き率は１１％であり、大きな改善効果が得られた。

実施例２でのＰＳ処理の反応系（アクリレートラジカル生成の経路）は、以下のとおりである。

（反応系１）
まず、下記化学反応式（２２）で示されるように、モノマーであるビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は、紫外線の照射によって励起し、ラジカルを形成する。

（反応系２）
一方、下記化学反応式（２３）で示されるように、光配向膜材料であるポリビニルシンナメートもまた、紫外線の照射によって励起される。

また、下記化学反応式（２４）で示されるように、励起したポリビニルシンナメートからのエネルギー移動により、モノマーであるビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は励起し、ラジカルを形成する。

（反応系３）
一方、下記化学反応式（２６）で示されるように、分子内に三重結合を含む液晶材料である４－シアノ－４’－ペンチルビフェニル（下記化学式（２５）で表される化合物。以下、ＣＢと略す。）もまた、紫外線の照射によって励起される。

また、下記化学反応式（２７）で示されるように、励起した４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルからのエネルギー移動によりモノマーであるビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は励起し、ラジカルを形成する。

（反応系４）
一方、下記化学反応式（２８）で示されるように、光配向膜材料であるポリビニルシンナメートもまた、紫外線の照射によって励起される。

また、下記化学反応式（２９）で示されるように、励起したポリビニルシンナメートからのエネルギー移動により、分子内に三重結合を含む液晶材料である４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルが励起される経路も考えられる。

実施例１との相違点は、液晶材料としてポジ型液晶４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルを使用した点である。実施例１と実施例２とを比較すると、実施例２の方がより大きな改善効果が見られた。これは、液晶分子内のシアノ基が三重結合を有しているためと考えられる。置換基のないベンゼン環二重結合は反応に寄与しないため、シアノ基の三重結合が重要な役割を果たしていると結論できる。

このように、液晶分子が多重結合を含む場合、ＰＳ処理により焼付きが改善する。その理由としては、下記の理由が考えられる。上記化学反応式（２０）及び（２１）で示されるように、実施例１のモノマーの励起中間体は、紫外線及び光配向膜からのエネルギー授受によって発生する。しかし、４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルは分子内にシアノ基の三重結合を含むため、液晶分子自身がラジカル等に励起されうる。また、上記化学反応式（２０）及び（２１）で示される反応系に加えて、例えば、上記化学反応式（２６）及び（２７）のような生成経路でＰＳ化が促進されると考えられる。更に、上記化学反応式（２８）及び（２９）で示されるように、励起された光配向膜から液晶分子にエネルギーが伝搬され、液晶分子が励起される経路も考えられる。すなわち、実施例１よりも多様な経路でモノマーが励起されるため、ＰＳ化のさらなる促進に寄与する。

実施例３
図２９は、実施例３のＩＰＳ基板を示す平面模式図でもある。ポジ型液晶材料である４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルに対し、液晶性分子ｔｒａｎｓ－４－プロピル－４’－ビニル－１，１’－ビシクロヘキサンを液晶組成物全体に対して３７重量％となるように、かつモノマーとしてビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）を液晶組成物全体に対して１重量％となるように添加したこと以外は、実施例２と同様の方法でセルを作製した。すなわち、本実施例では、液晶組成物中の液晶成分が混合液晶となっている。液晶分子の配向を偏光顕微鏡で観察したところ、良好に一軸配向していた。更に、閾値以上の電界を印加して液晶を応答させたところ、ジグザグの櫛歯電極に沿って液晶は配向しており、マルチドメイン構造によって良好な視野角特性が得られた。また、実施例２と同様の方法で焼付き率を測定したところ、わずか３％であった。したがって、実施例３によれば、実施例２よりも更に焼付きが改善されることが確認できた。

実施例３でのＰＳ処理の反応系（アクリレートラジカル生成の経路）は、以下のとおりである。

まず、下記化学反応式（３１）で示されるように、液晶材料であるｔｒａｎｓ－４－プロピル－４’－ビニル－１，１’－ビシクロヘキサン（下記化学式（３０）で表される化合物。以下、ＣＣで表す。）は、紫外線の照射によって励起される。

また、下記化学反応式（３２）で示されるように、励起したｔｒａｎｓ－４－プロピル－４’－ビニル－１，１’－ビシクロヘキサンからのエネルギー移動によりモノマーであるビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は励起し、ラジカルを形成する。

上記化学反応式（３１）及び（３２）で示されるように、多重結合を含む液晶分子はＰＳ処理により焼付きが劇的に改善する。特に二重結合を含む液晶分子はその効果が大きい。すなわち、ｔｒａｎｓ－４－プロピル－４’－ビニル－１，１’－ビシクロヘキサンは、実施例１～３で用いた４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルよりも紫外線による励起効率が高く、かつ光配向膜や液晶分子間のエネルギー授受の効率が高いといえる。二つの分子の反応性の違いは、分子内にシアノ基の三重結合を含むかアルケニル基を含むかの違いである。換言すれば、二重結合は三重結合に対して反応効率が高いといえる。

実施例４
図２９は、実施例４のＩＰＳ基板を示す平面模式図でもある。ブラックライトの照射時間を実施例３における照射時間の１／６とし、照射量を３５０ｍＪ／ｃｍ^２としたこと以外は、実施例３と同様の方法でＩＰＳ液晶セルを作製した。液晶分子の配向を偏光顕微鏡で観察したところ、良好に一軸配向していた。更に、閾値以上の電界を印加して液晶を応答させたところ、ジグザグの櫛歯電極に沿って液晶は配向しており、マルチドメイン構造によって良好な視野角特性が得られた。また、実施例２と同様の方法で焼付き率を測定したところ、わずか８％であった。したがって、ＰＳ工程における紫外線照射のエネルギー及び時間を短縮したとしても、充分な焼き付き防止効果が得られることがわかった。

以上、実施例１～４について検討を行ったが、これらの例に共通の利点としては、以下の点が挙げられる。

実際の使用態様として、可視光に曝される使用用途（例えば、液晶ＴＶ等）においては、光配向膜の配向処理に用いる光としては極力可視光を避けるべきであるが、実施例１～４ではＰＳ処理を行うことで配向膜の表面をＰＳ層が覆い、配向が固定化されるため、光配向膜の材料として、感度波長に可視光領域が含まれる材料を用いてもよいという利点がある。

また、光配向膜の材料の感度波長に紫外光領域が含まれる場合においても、バックライトや周囲環境からの微弱紫外線をカットするために紫外線吸収層を設ける必要性を考慮すると、ＰＳ化により紫外線吸収層を設ける必要がなくなるという利点も挙げられる。

また、ＰＳ処理を紫外線で行う場合においては、紫外線が液晶に照射されることで電圧保持率（ＶＨＲ）が低下する可能性があるが、実施例１～４のようにＰＳ化が効率よく行われることで紫外線照射時間が短くできるため、電圧保持率の低下も避けられる。

更に、焼付きが劇的に改善するため、ＰＳ照射量（時間）を減らす事も可能である。液晶パネル生産においては、照射量（時間）を減らす事により、スループットが上がる。また、照射装置をより小型にすることができるため、投資金額の削減にもつながる。

実施例５
実施例５は、ＦＦＳモードの液晶セルの作製例である。図３０は、実施例５のＦＦＳ基板を示す平面模式図である。ＴＦＴと、スリット入り電極（画素電極）４７１と、平板状のベタ電極（共通電極）４７２とを備えるＦＦＳ基板と、カラーフィルタを有する対向基板とを用意し、水平配向膜の材料となるポリビニルシンナメート溶液をそれぞれの基板上にスピンコート法により塗布した。ガラスは＃１７３７（コーニング社製）を用いた。スリット入り電極４７１の材料としては、ＩＴＯを用いた。スリット入り電極４７１のスリットの形状はＶ字状とし、スリット４７１ａの幅Ｌは５μｍ、スリット４７１ａ間距離Ｓは５μｍとした。ポリビニルシンナメート溶液は、Ｎ－メチル－２－ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルを等量で混合した溶媒に、ポリビニルシンナメートが３重量％となるように溶かして調製した。

次に、各基板の表面に対して、上記実施形態１の方法（Ｖ字露光）を用いて配向処理を行った。具体的には、同一の領域に対して、総量が波長３１３ｎｍにおいて１００ｍＪ／ｃｍ^２となるように偏光紫外線を二回照射した。また、二回の光照射に用いた光は、それぞれ１８０°異なる方位から照射し、かつ、それぞれの基板の法線方向に対して４０°斜め方向から照射した。また、このときのスリットの長さ方向と偏光方向とのなす角は±７°とした。これにより、液晶分子４７４は、電圧無印加時においては偏光紫外線の偏光方向に対して略直交する方向に配向性をもつことになり、閾値以上の電圧印加時においてはスリット入り電極４７１のスリット４７１ａの長さ方向に対して略直交する方向に配向性をもつことになる。

次に、ＦＦＳ基板上に、スクリーン版を使用して熱硬化性シール（ＨＣ１４１３ＥＰ：三井化学社製）を印刷した。更に、液晶層の厚みを３．５μｍとするために対向基板上に３．５μｍ径のビーズ（ＳＰ－２０３５：積水化学社製）を散布した。そして、この二種類の基板を、照射した紫外線の偏光方向が各基板で一致するように配置を調整し、これらを貼り合わせた。

以上の方法で作製したセルに、液晶材料及びモノマーを含む液晶組成物を真空下で注入した。液晶組成物としては、ポジ型液晶材料である４－シアノ－４’－ペンチルビフェニルに対し、ｔｒａｎｓ－４－プロピル－４’－ビニル－１，１’－ビシクロヘキサンが液晶組成物全体の３７重量％となるように、かつモノマーとしてビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）が液晶組成物全体の０．５重量％となるように添加したものを用いた。すなわち、本実施例では、液晶成分が混合液晶となっている。

モノマーであるビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は、より具体的には、下記化学反応式（３３－１）又は（３３－２）で示されるように紫外線の照射によって励起し、ラジカルを形成する。すなわち、実施例５で用いたモノマーは、重合開始剤がなくとも自発的に重合を開始する重合開始剤機能付きモノマーである。

液晶組成物を注入したセルの注入口は、紫外線硬化樹脂（ＴＢ３０２６Ｅ：スリーボンド社製）でふさぎ、紫外線を照射することで封止した。封止の際に照射した紫外線は３６５ｎｍであり、画素部は遮光して紫外線の影響を極力取り除くようにした。また、このとき、液晶配向が外場によって乱されないように、電極間を短絡し、ガラス基板の表面にも除電処理を行った。

次に、液晶分子の流動配向を消すために、液晶パネルを１３０℃で４０分加熱し、液晶分子を等方相にする再配向処理を行った。これにより、配向膜へ照射した紫外線の偏光方向に垂直な方向で、かつ基板面内に一軸配向した液晶セルが得られた。

実施例５の液晶セルを用いてパネルの組み立てを行ったところ、駆動電圧の上昇、コントラストの低下、及び、電圧保持率の顕著な低下なく、配向の安定化、特に焼き付き特性の改善を得ることができた。

実施例６
図２９は、実施例６のＩＰＳ基板を示す平面模式図でもある。実施例６は、ＩＰＳモードの液晶セルの作製例である。表面に一対のＩＴＯ櫛歯電極（画素電極及び共通電極）と、ＴＦＴとを備えるＩＰＳ基板と、対向基板とを用意し、配向膜の材料となる、光反応性官能基としてシンナメート基を含むポリビニル溶液を各基板の全体にスピンコート法により塗布した。上記光反応性官能基としては、この他にカルコン基、クマリン基、スチルベン基等を用いることができる。また、主鎖となる高分子としては、この他に、部分的又は完全にイミド化したポリイミド、又は、ポリシロキサンを用いることも可能である。ガラス基板には、＃１７３７（コーニング社製）を用いた。続いて、各基板を９０℃の条件下で１分間放置し、塗布された溶液の仮乾燥を行った。次に、各基板を窒素雰囲気にて２００℃の条件下で、４０分間放置し、仮乾燥した膜の焼成を行った。

次に、各基板の表面に対して、上記実施形態１の方法（Ｖ字露光）を用いて配向処理を行った。具体的には、同一の領域に対して、総量が波長３１３ｎｍにおいて１００ｍＪ／ｃｍ^２となるようにｐ偏光を二回照射した。また、二回の光照射に用いた光は、それぞれ１８０°異なる方位から照射し、各光は、それぞれの基板の法線方向に対して４０°斜め方向から照射した。

次に、一方の基板上にスクリーン版を使用して熱硬化性シール（ＨＣ１４１３ＦＰ：三井化学社製）を印刷した。更に、他方の基板上に３．５μｍ径のビーズ（ＳＰ－２０３５：積水化学社製）を散布した。そして、上記一対の基板を、照射した紫外線の偏光方向が各基板で直交するように配置を調整し、互いに貼り合わせた。

以上の方法で作製したセルに、ポジ型液晶材料、及び、下記化学式で表されるＰＳＡ用のモノマーを含む液晶組成物を真空下で注入した。ＰＳＡ用のモノマーの混合比は、液晶組成物全体に対して０．５重量％とした。

液晶組成物を注入したセルの注入口は、紫外線硬化樹脂（ＴＢ３０２６Ｅ：スリーボンド社製）でふさぎ、紫外線を照射することで封止した。上記紫外線の波長は３６５ｎｍであり、画素部は遮光して紫外線の影響を極力取り除くようにした。

次に、液晶分子の流動配向を消すために、セルを１３０℃で４０分加熱し、液晶層を等方相にする再配向処理を行った。

そして、上記一対の基板のそれぞれに偏光板を貼り付け、ＩＰＳモードの液晶表示パネルを完成させた。両基板の偏光板の偏光軸は、互いに直交となるように調整した。

次に、この液晶セルに対してＰＳＡ重合工程を行うために、上記液晶層に対して電圧無印加の状態で偏光板を間に介してバックライト光を１００時間照射し、液晶層中のモノマーを重合させた。バックライトから照射される光は可視光であるため、偏光板によってカットされない。

実施例６では、下記化学式（３４）及び（３５）で表されるモノマーを１：１の重量比で混合させて用いた。下記化学式（３４）で表される化合物は、ベンジル系の二官能メタクリレートモノマー（４，４’－ジメタアクリロイルオキシベンジル）であり、下記化学式（３５）で表される化合物は、フェナントレン系の二官能メタクリレートモノマー（フェナントレン－２，７－ジイルビス（２－メチルアクリレート））である。下記化学式（３５）で表される化合物は、可視光を照射してもほとんど重合反応を示さないが、下記化学式（３４）で表される化合物は、可視光の照射によりラジカルを生成する構造をもち、開始剤としても機能する。

図３１は、上記化学式（３４）及び（３５）で表されるモノマーの吸収スペクトルを示すグラフである。本実施形態では、偏光板を通したバックライト光により、ＰＳＡ重合工程を行っているため、波長３８０ｎｍよりも短波長の光は、偏光板によってカットされる（図３１における３８０ｎｍの境界線よりも左の部分）。図３１に示すように、上記化学式（３４）で表されるベンジル系モノマーは、３８０ｎｍ以上の波長の光を吸収する。一方、上記化学式（３５）で表されるフェナントレン系モノマーは、３８０ｎｍ以上の波長の光はほとんど吸収しない。このような場合であっても、本実施形態では、上記化学式（３４）で表されるベンジル系モノマーが活性種となるラジカルを発生し、上記化学式（３５）で表されるフェナントレン系モノマーの重合を進行させる。更に、上記化学式（３４）で表されるベンジル系モノマー自身もラジカルによって重合が進行し、ＰＳＡ層の一部を構成することになる。すなわち、実施例６で用いた上記化学式（３４）で表されるモノマーは、重合開始剤がなくとも自発的に重合を開始する重合開始剤機能付きモノマーである。

実施例６の液晶セルを用いてパネルの組み立てを行ったところ、駆動電圧の上昇、コントラストの低下、及び、電圧保持率の顕著な低下なく、配向の安定化、特に焼き付き特性の改善を得ることができた。

実施例６ではＰＳ工程の照射は可視光としたことにより、紫外光を用いた時と比べて、液晶層及び光配向膜へのダメージを抑制することができる。また、実施例６の光配向膜には、二重結合を有するポリビニルシンナメートを用いたが、このシンナメート基も光励起されラジカル授与できるため、更なるＰＳ層の光重合反応の促進及び均一形成に寄与することができたものと思われる。

実施例６において、光配向処理に用いた光の照射エネルギーは、１００ｍＪ／ｃｍ^２としたが、これ以下の照射エネルギーにおいても、ＰＳ工程による配向安定化が達成されるため、実用上問題は生じない。むしろ、他部材の光劣化を抑制できるため、照射エネルギーの低減は望ましい。具体的には、１０ｍＪ／ｃｍ^２まで下げたとしても、同様の効果が得られるものと考えられる。

実施例７
図２９は、実施例７のＩＰＳ基板を示す平面模式図でもある。実施例７は、ＩＰＳモードの液晶セルの作製例である。透明電極である一対の櫛歯電極（画素電極及び共通電極）と、ＴＦＴとを備えるＩＰＳ基板と、素ガラス基板（対向基板）とを用意し、水平配向膜の材料となる、シクロブタン骨格を有するポリイミド溶液をそれぞれの基板上にスピンコート法により塗布した。ガラスは＃１７３７（コーニング社製）を用いた。櫛歯電極は、実施例１と同様、共通電極と画素電極とが互いに略平行に延伸され、かつそれぞれがジグザグに形成されている。これにより、電場印加時の電場ベクトルが電極の長さ方向に対して略直交するため、マルチドメイン構造が形成され、良好な視野角特性を得ることができる。櫛歯電極の材料としては、ＩＺＯを用いた。また、櫛歯電極の電極幅Ｌは３μｍ、電極間距離Ｓは９μｍとした。シクロブタン骨格を有するポリイミド溶液は、１，２，３，４－シクロブタンテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との等モルの重合反応により調製した。実施例７において配向原理はシクロブタンの光分解である。

次に、各基板の表面に対して、上記実施形態１の方法（Ｖ字露光）を用いて配向処理を行った。具体的には、同一の領域に対して、総量が波長２５４ｎｍにおいて５００ｍＪ／ｃｍ^２となるように偏光紫外線を二回照射した。また、二回の光照射に用いた光は、それぞれ１８０°異なる方位から照射し、かつ、それぞれの基板の法線方向に対して４０°斜め方向から照射した。また、このときの櫛歯電極の長さ方向と偏光方向とのなす角は±１５°とした。

以上の方法で作製したセルに、液晶材料及びモノマーを含む液晶組成物を真空下で注入した。液晶材料としては、ベンゼン環以外に多重結合を含む液晶分子から構成されるネガ型液晶を用い、モノマーとしては、ビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）を用いた。なお、ビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）は、液晶組成物全体の０．５重量％となるように添加した。

実施例７の液晶セルを用いてパネルの組み立てを行ったところ、駆動電圧の上昇、コントラストの低下、及び、電圧保持率の顕著な低下なく、配向の安定化、特に焼き付き特性の改善を得ることができた。

実施例７においては、モノマーとしてビフェニル－４，４’－ジイルビス（２－メチルアクリレート）を用いたが、実施例６で示した各モノマーを用いたとしても、同様の効果を得ることができる。

実施例７において、光配向処理に用いた光の照射エネルギーは、５００ｍＪ／ｃｍ^２としたが、これ以下の照射エネルギーにおいても、ＰＳ工程による配向安定化が達成されるため、実用上問題は生じない。むしろ、他部材の光劣化を抑制できるため、照射エネルギーの低減は望ましい。具体的には、１００ｍＪ／ｃｍ^２まで下げたとしても、同様の効果が得られるものと考えられる。

参考例３
ＰＳ工程を行わなかったこと以外は、実施例７と同じ方法を用いて参考例３の液晶セルを作製した。その結果、配向特性が十分ではなく、焼き付きが見られた。

更に検討を行ったところ、ＰＳ工程を行わずに充分な配向特性を得るためには、２Ｊ／ｃｍ^２程度の照射エネルギーが必要であった。しかしながら、２５４ｎｍ付近の波長をもつ光の高エネルギー照射は、配向膜の他部分の光分解、カラーフィルタの光分解等を生じさせるので、長期信頼性に課題がある。したがって、実施例７のようにＰＳ工程を用いる方法によれば、信頼性の課題を解消することができることがわかった。

なお、実施例１～７のＴＦＴが備える半導体層の材料としては、ＩＧＺＯ（インジウム－ガリウム－亜鉛－酸素）等の、移動度の高い酸化物半導体が好ましい。ＩＧＺＯを用いることで、アモルファスシリコンを用いる場合と比べてＴＦＴ素子のサイズを小さくすることができるため、高精細な液晶ディスプレイに適している。なお、このようなＴＦＴ素子を備える基板に対しラビングプロセスを適用する場合、ラビング布の毛足密度の限界により、画素内に高精細、かつ均一なラビングが困難となり、表示品位の低下が懸念される。この点において、均一配向に優れる光配向技術が、ＩＧＺＯのような酸化物半導体の実用化に有用であるといえる。ただし一方で、ＩＧＺＯのような酸化物半導体は、光配向処理時の紫外線照射による半導体閾値特性のシフトが懸念される。この特性シフトは、画素のＴＦＴ素子特性の変化をもたらし、表示品位へ影響を及ぼすおそれがある。また、このような移動度の高い酸化物半導体基板上に形成したモノリシックドライバー素子については、より大きな影響を受ける可能性がある。これに対し実施例１～７によれば、光配向に必要な短波長の紫外線照射量を最小限化できるため、特にＩＧＺＯのような酸化物半導体を用いる場合に有用であるといえる。

なお、本願は、２０１１年８月２９日に出願された日本国特許出願２０１１－１８６４４５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。

１１：基板
１２：突起物
１３：絶縁膜
１４：光配向膜材料を含む膜
２０：入射面
２１：走査信号線
２２：データ信号線
２３：ＴＦＴ
２４：画素電極
２６：ブラックマトリクス
２７：カラーフィルタ
３０、９０：液晶層
３２、４２：配向膜
３３ａ、４３ａ：重合性モノマー（未励起）
３３ｂ、４３ｂ：重合性モノマー（励起状態）
５２：光活性基（垂直配向膜分子）
５３、６３、９３、１０３：重合性モノマー
５４、６４、１７１、２７１、３７４、４７４：液晶分子
５５：疎水基
６２：光活性基（水平配向膜分子）
７０：アレイ基板
７１、８１：透明基板
７２、８２：水平配向膜
７３、８３：ＰＳ層（ポリマー層）
８０：カラーフィルタ基板
１１０、２１０：基板
１１１、２１１：パネルとなる領域
１２０：透光部の形状に相当する領域
１２１、２２１：第一領域
１２２、２２２：第二領域
１２３、２２３：第三領域
１２４、２２４：第四領域
１２５、２２５：第五領域
１２６、２２６：第六領域
１３０、２３０：露光装置
１３１、２３１：露光ヘッド
１３２、２３２：露光ステージ
１３３、２３３：テーブル
１３４、２３４ａ、２３４ｂ：光源
１３５、２３５：撮像手段
１４１、２４１：プロキシミティギャップ
１５０、２５０：フォトマスク
１５１、２５１：透光部
１５２、２５２：遮光部
１５３：主領域
１５４：副領域
２３６ａ：第一の露光ユニット
２３６ｂ：第二の露光ユニット
２５１ａ：第一の透光部
２５１ｂ：第二の透光部
３７１、４７１：画素電極
３７２、４７２：共通電極
４７１ａ：スリット
　

Claims

一対の基板の少なくとも一方の基板に塗布された光配向膜材料に対して光を照射する光配向処理を行い、水平配向膜を形成する工程を有し、
該光配向処理は、同じ領域に、該基板面に対して斜め方向から二回以上光を照射する処理であり、
該光配向処理において二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光は、９０°以上互いに異なる方位から照射される偏光である
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光は、１５０°～２１０°互いに異なる方位から照射されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
前記二回以上照射する光のうち少なくとも二つの光の入射角の誤差は、４５°以内であることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置の製造方法。
前記二回以上照射する光のうち少なくとも一つの光は、１０～６０°の入射角をもつ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の製造方法。
前記二回以上照射する光のいずれもが、１０～６０°の入射角をもつ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の製造方法。
前記二回以上照射する光の少なくとも一つの光は、Ｐ偏光であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
更に、前記一対の基板間に注入された、液晶材料とモノマーとを含有する液晶組成物に光を照射し、該モノマーを重合させて、該水平配向膜上に、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記液晶材料は、分子構造にベンゼン環の共役二重結合以外の多重結合を含む液晶分子を含有することを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
前記光配向膜材料は、光異性化型、光二量化型、又は、その両方の官能基を有する化合物を含むことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記光配向膜材料は、アゾ基、カルコン基、スチルベン基及びクマリン基からなる群より選択される少なくとも一つの官能基を有する化合物を含むことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記光配向膜材料は、シンナメート基を有する化合物を含むことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記液晶表示装置の配向型は、ＩＰＳ型であることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記液晶表示装置の配向型は、ＦＦＳ型であることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。