WO2014045923A1

WO2014045923A1 - 液晶表示装置及びその製造方法

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Publication number: WO2014045923A1
Application number: PCT/JP2013/074276
Authority: WO
Inventors: 平井　明; 大明淺木; 敢三宅
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-03-27
Also published as: CN104662469B; US9488869B2; CN104662469A; US20150234237A1

Abstract

本発明は、安定した配向規制力をもつポリマー層を適切に形成することにより、焼き付きが充分に低減された液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置の製造方法は、アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程と、アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程とは、下地膜の成膜条件が異なる液晶表示装置の製造方法である。

Description

液晶表示装置及びその製造方法

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。より詳しくは、配向膜等の下地膜上に特性改善のためのポリマー層が設けられた液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、軽量・薄型・低消費電力を実現することができる表示装置として大いに普及し、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル用途や各種のモニター、大型テレビ等、日常生活やビジネスに欠かすことのできないものとなっている。このような液晶表示装置においては、視野角拡大、コントラスト向上を実現して表示品位を更に向上し、また、より多くの機能を持たすことができるようにする開発が進められている。

ところで、現行の液晶表示装置は、液晶への電界の印加により液晶分子の配列を制御し、液晶層を透過する光の偏光状態を変え、偏光板を通過する光の量を調節することによって表示を行っている。
液晶表示装置の表示性能は、電界を印加した時の液晶分子の配列状態と、印加電界の大きさ及び方向とにより影響を受ける。このような液晶表示装置の表示モードとしては、電界が印加されていない時の液晶分子の配列状態と、印加電界の方向とによって各種のものが存在している。

液晶表示装置の表示モードとしては、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界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モードの液晶表示装置においては、突起の上方又はスリットの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。

そのため、高輝度かつ高速応答可能な液晶表示装置を得る方法として、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、電圧を印加しなくなった後であっても、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。

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、高分子安定化ブルー相（Blue Phase）（例えば、非特許文献１及び特許文献９参照。）等も挙げられる。

また重合性モノマー自体を提案するものとして、セルギャップを制御した電圧印加可能な一対の基板により、電圧の印加により駆動可能な液晶層を狭持した構造を有し、該液晶層が、１種又は２種以上の液晶分子からなる液晶組成物（Ａ）及び、１種又は２種以上の重合性化合物をエネルギー線若しくは熱又はそれらの組み合わせにより重合させた該液晶分子の傾斜を制御する硬化物を含有し、該重合性化合物のうち少なくとも１種が分子内に２個又は３個以上の重合性官能基を有しており、かつ２個又は３個以上の重合性官能基が２種以上の異なる官能基である重合性化合物（Ａ）である液晶表示素子が開示されている（例えば、特許文献１０）。

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２００６－３４８２２７号公報特開２０１２－１８２１５号公報

H. Kikuchi, et al.、Nature Materials、1、64-68、2002

液晶を配向させる技術として、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光配向技術がある。この技術により、配向処理を膜面に対して非接触で行うことができるので、配向処理中における汚れ、ごみ等の発生を抑制することができ、ラビング処理と異なり大型のサイズのパネルにも適用することができる。ＶＡモードの液晶表示装置、ＩＰＳモードの液晶表示装置等にこの光配向技術を適用し、液晶表示装置を量産化することが検討されている。

本発明者らは、この光配向技術は、特に液晶分子を水平方向に配向させる水平配向膜を用いる場合に、液晶表示に焼き付きが大きく発生するという課題があることを見いだした。特に液晶表示装置が、静止画が多用される用途（モニター等）の場合、焼き付きを低減することが特に望まれる。

焼き付きの原因は、液晶セルの一部に対して電圧を印加し続けた結果、該電圧を印加しなくなった後も、液晶分子が電圧印加時の基板面内の方位角方向に配向し続けること（液晶分子の基板面内の方位角方向へのメモリー）のためである。これは、ポリマー層の有無、成膜条件に影響を受ける。

ここで、上述した特許文献１０は、重合性化合物を含有した液晶を利用して、焼き付き特性やプレチルト角の安定性を改善した液晶ディスプレイを提供する、と開示している（例えば、特許文献１０の表３等には、特許文献１０に記載の重合性化合物が重合することにより液晶分子がプレチルトすることが開示されている。）。しかしながら、配向膜に関する開示はなく、焼き付きに関して液晶分子が電圧印加時の基板面内の方位角方向に配向し続けることを改善したことの開示もない。焼き付き特性を簡便な手法で更に大きく改善することが望まれていた。

図２は、本発明者らが光配向処理を行って作製した液晶セルの焼き付きの様子を示す写真である。図２では、交流電圧（ＡＣ）印加部である領域Ｘと、交流電圧（ＡＣ）無印加部である領域Ｙとでは、明るさが大きく異なっており、領域Ｘにおいて激しく焼き付きが起こっていることがわかる。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、安定した配向規制力をもつポリマー層を適切に形成することにより、焼き付きが充分に低減された液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、光配向処理を用いたＩＰＳモード等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、熱又は光等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。そして、ＰＳ技術により安定したポリマー層を形成することができることを見いだし、上記課題を解決する上で、ＰＳ化のための重合（以下、ＰＳ重合とも言う。）反応を促進することが重要であることを見いだした。

次いで、本発明者らは、例えば静止画が多用される用途（モニター等の用途）にも好適に適用できる程度に、上記課題を充分に解決することを検討した。そして、両基板に下地膜及びポリマー層が設けられる液晶表示装置において、アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程と、アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程とで、下地膜の成膜条件が異なるものとすることを見いだした。

光配向膜等の下地膜の成膜条件を一対の基板間で異なるものとすることで、両基板間のポリマー層を容易に作り分けることが可能である。具体的には、光配向膜等の下地膜を基板上に成膜するにあたり、櫛歯電極基板等のアクティブ素子を有する基板と、素ガラス基板等の対向基板との間で、下地膜を得るための焼成時間や温度等のプロセス条件、又は、下地膜の膜厚等の条件を異なるものとすることで、形成されるポリマー層がアクティブ素子を有する基板側と対向基板側で異なるものとする。これにより、焼き付き特性を改善するためのポリマー層の層厚及び／又は密度を好適に制御することができ、アクティブ素子を有する基板側に効率よく形成することができ、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、本発明の一態様によれば、アクティブ素子を有する基板、及び、該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板から構成される一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを含んで構成される液晶セル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、アクティブ素子を有する基板上に、下地膜を光活性材料から形成する工程、上記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に、下地膜を光活性材料から形成する工程、両基板を貼り合わせる工程、及び、モノマーを重合させて、両基板の下地膜の液晶層側に、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含み、上記アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程と、上記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程とは、下地膜の成膜条件が異なる液晶表示装置の製造方法であってもよい。

上記アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程、及び、上記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程は、それぞれ、基板上に光活性材料を塗布し、該光活性材料を焼成して下地膜を形成するものであり、上記アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程は、該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程よりも、光活性材料の焼成時間が長いことが好ましい。

また上記アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程の後、上記両基板を貼り合わせる工程の前に、該アクティブ素子を有する基板を大気中で放置する時間が、上記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程の後、上記両基板を貼り合わせる工程の前に、該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板を大気中で放置する時間よりも長いことが好ましい。

上記アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程は、上記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程よりも、より薄い下地膜を形成することが好ましい。

更に、上記ポリマー層を形成する工程は、上記アクティブ素子を有する基板の液晶層側に、上記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板の液晶層側よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きいポリマー層を形成することが好ましい。

上記ポリマー層を形成する工程は、液晶層中に添加したモノマーを重合してポリマー層を形成することが好ましい。

上記モノマーは、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。

上記ポリマー層を形成する工程は、モノマーを光重合してポリマー層を形成することが好ましい。

上記ポリマー層を形成する工程は、モノマーを紫外線、可視光線、又は、これらの両方によって重合してポリマー層を形成することが好ましい。

上記下地膜は、紫外線、可視光線又はこれらの両方によって光配向処理された光配向膜であることが好ましい。

上記下地膜は、直線偏光によって光配向処理された光配向膜であることが好ましい。

本発明の一態様によれば、一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを含んで構成される液晶セルを備える液晶表示装置であって、上記一対の基板は、アクティブ素子を有する基板、及び、該基板に対向して設けられる対向基板から構成され、上記アクティブ素子を有する基板は、その液晶層側に形成された下地膜と、該下地膜の液晶層側に形成され、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層とを有し、上記対向基板は、その液晶層側に形成された下地膜と、該下地膜の液晶層側に形成され、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層とを有し、上記アクティブ素子を有する基板の下地膜、及び、該対向基板の下地膜は、光活性材料から形成されたものであり、上記アクティブ素子を有する基板のポリマー層、及び、該対向基板のポリマー層は、モノマーを重合させて得られるものであり、上記アクティブ素子を有する基板のポリマー層は、該対向基板のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きい液晶表示装置であってもよい。

なお、本発明の液晶表示装置と、本発明の液晶表示装置の製造方法は、両基板のポリマー層をそれぞれ作り分けて本発明の効果を発揮できる点で、先行技術との対比において発明が有する技術上の意義が共通している。

本発明の液晶表示装置は、液晶層に印加する電圧が閾値以上のとき、アクティブマトリクス基板側の液晶分子が対向基板側の液晶分子よりも大きく弾性変形することが好ましい。

上記アクティブ素子を有する基板の下地膜、及び、該対向基板の下地膜は、近接する液晶分子を該下地膜面に対して実質的に水平に配向させる水平配向膜であることが好ましい。

上記アクティブ素子を有する基板は、画素電極及び共通電極を有することが好ましい。

上記液晶層は、アクティブ素子を有する基板側で横方向電界を生じることが好ましい。

上記アクティブ素子を有する基板の下地膜は、上記対向基板の下地膜よりも薄いことが好ましい。

上記アクティブ素子を有する基板の下地膜、及び、該対向基板の下地膜は、光異性化型の官能基、光架橋型の官能基及び光分解型の官能基からなる群より選択される少なくとも１種を有する化合物を含むことが好ましい。

上記液晶層は、分子構造にベンゼン環の共役二重結合以外の二重結合を含む液晶分子を含有することが好ましい。

上記二重結合は、アルケニル基に含まれていることが好ましい。

上記液晶層の配向型は、ＩＰＳ型、ＦＦＳ型又はブルー相型であることが好ましい。

本発明の液晶表示装置の製造方法により得られる液晶表示装置の好ましい形態は、本発明の液晶表示装置の好ましい形態と同様である。

本発明の液晶表示装置及びその製造方法としては、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。なお、以下に記載される本発明の個々の好ましい形態を２つ以上組み合わせた形態も本発明の好ましい形態である。

本発明によれば、安定した配向規制力をもつポリマー層を適切に形成することにより、焼き付きが充分に低減された液晶表示装置を得ることができる。

実施例１に係る液晶セルの断面模式図である。光配向処理を行って作製した液晶セルの焼き付きの様子を示す写真である。比較例１に係る液晶セルの断面模式図である。液晶層に電圧を印加していないときの、横電界の表示モードの液晶セルの液晶分子の配向を示す模式図である。液晶層に閾値以上の電圧を印加したときの、横電界の表示モードの液晶セルの液晶分子の配向を示す模式図である。実施例１及び比較例１の焼き付き率を示すグラフである。実施例２に係る液晶セルの断面模式図である。比較例２に係る液晶セルの断面模式図である。実施例２、比較例１及び比較例２の焼き付き率を示すグラフである。実施例３に係る液晶セルの断面模式図である。比較例３に係る液晶セルの断面模式図である。比較例４に係る液晶セルの断面模式図である。実施例３、比較例３及び比較例４の焼き付き率を示すグラフである。実施例４に係る液晶セルの断面模式図である。比較例５に係る液晶セルの断面模式図である。比較例６に係る液晶セルの断面模式図である。実施例４、比較例５及び比較例６の焼き付き率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。焼き付きとは、液晶セルの一部に対して電圧を印加し続けると、その後表示を変えたときに、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、明るさが異なることである。なお、素ガラス基板は、一対の櫛歯電極が配置される櫛歯電極基板と区別して言うものであり、液晶層側に配向膜、ポリマー層を有する。液晶層に印加する電圧の閾値とは、例えば、明状態の透過率を１００％に設定したとき、０．５％の透過率を与える電圧値を意味する。

実施形態１
実施形態１の液晶表示装置は、アクティブ素子を有する基板のポリマー層は、対向基板のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きい液晶セルを備える表示装置である。実施形態１では、上記アクティブ素子を有する基板の下地膜と、アクティブ素子を有する基板とは異なる基板の下地膜とは、成膜条件が異なり、アクティブ素子を有する基板の下地膜を得るための焼成時間は、上記対向基板の下地膜を得るための焼成時間よりも長い。例えば、対向基板においては、光活性材料を２０分～６０分焼成して下地膜を得、アクティブ素子を有する基板においては、光活性材料を７０分～２００分焼成して下地膜を得ることが好ましい。また、アクティブ素子を有する基板の下地膜を得るための焼成時間と、対向基板の下地膜を得るための焼成時間との差は、例えば３０分以上であることが好ましい。より好ましくは、４０分以上である。上記差の上限値に関しては、例えば２００分以下であることが好ましい。なお、焼成温度は、例えば２１０℃～２５０℃とすることができる。これにより、アクティブ素子を有する基板の下地膜上のポリマー層は、対向基板の下地膜上のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きいものとすることができる。これにより、液晶中に添加する重合性添加剤の量を増やすことや、添加剤の反応を進めるために紫外線照射量を増やすことなく、従来のＰＳ技術によって得られる焼き付き特性の改善効果を超える当該効果を発揮することができる。液晶層に印加する電圧が閾値以上のとき、液晶分子がより大きく弾性変形する側の基板のポリマー層をより厚くすること等により、焼き付きを好適に改善することができる。中でも、アクティブ素子を有する基板のポリマー層は、対向基板のポリマー層よりも、層厚が厚いことが好ましい。

以下、実施形態１に係る液晶表示装置について詳述する。実施形態１の液晶表示装置は、アクティブ素子を有する基板と、アクティブ素子を有する基板に対向する対向基板と、アクティブ素子を有する基板及び対向基板からなる一対の基板間に挟持された液晶層とを備える。アクティブ素子を有する基板は、通常はアクティブマトリクス基板である。アクティブ素子を有する基板は、ガラス、樹脂等を材料とする絶縁性の透明基板を有し、更に、透明基板の液晶層側に形成された各種配線、画素電極（例えば、櫛歯電極等）、ＴＦＴ等を備える。アクティブ素子を有する基板は、例えば、画素電極及び共通電極を有することが好ましい。また、液晶層は、アクティブ素子を有する基板側で横方向電界を生じることが好ましい。対向基板は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板、及び、透明基板の液晶層側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モード又はＦＦＳモードである場合には、アクティブ素子を有する基板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、アクティブ素子を有する基板及び対向基板の両方に電極が形成される。ＩＰＳモードの場合は、画素電極及び共通電極が一対の櫛歯電極からなり、同一階層において互いが交互にかみ合わさるように配置される。ＦＦＳモードの場合は、画素電極及び共通電極の一方が、櫛歯電極又はスリット入り電極からなり、他方が平板状の電極（開口部の無い面状電極）となる。また、画素電極と共通電極とは絶縁膜を介して異なる階層に配置される。なお、画素電極及び共通電極は、透明電極であることが好ましい。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、後述する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透明であることにより、モノマーを効率的に重合することができる。電極材料としては、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）等の透光性の材料が挙げられる。

アクティブ素子を有する基板は、画素電極と、画素電極の液晶層側に形成された下地膜としての配向膜と、配向膜の液晶層側に形成され、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層とを有する。対向基板もまた、下地膜としての配向膜と、配向膜の液晶層側に形成され、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層とを有する。本発明において下地膜は、近接する液晶分子を一定の方向に配向させる特性を有する配向膜のみならず、配向処理等がなされず配向特性を有していない膜も含むが、例えば、近接する液晶分子を該下地膜面に対して実質的に水平に配向させる水平配向膜であることが好ましい。

アクティブ素子を有する基板は配向膜（下地膜）を備え、対向基板もまた配向膜（下地膜）を備える。配向膜は、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、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。配向膜は光活性材料から形成されることが好ましく、例えば、光活性な官能基をもつ化合物を含む材料が好適に用いられる。

下地膜材料に光活性材料を用いることで、例えば、後述するようにモノマーに対して光重合を行う際に下地膜材料が励起してモノマーに対して励起エネルギー又はラジカルの移動が起こるため、ポリマー層形成の反応性を向上させることができる。また、一定条件の光を照射することによって配向特性を付与する光配向処理を施すことができる。以下、光配向処理によって液晶の配向を制御できる性質を有する高分子膜を光配向膜ともいう。

上記光活性材料としては、フォトクロミック化合物材料、色素材料、蛍光材料、りん光材料、光配向膜材料等が挙げられる。また、上記光活性材料は、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より好ましい。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、モノマーであるか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又はオリゴマーが下地膜材料中に（好ましくは３質量％以上）含まれる場合においては、下地膜を構成するポリマー自身は光不活性でもよい。下地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。また、上記下地膜を構成するポリマーは、シクロブタン骨格を含んでいてもよい。

上記光活性材料は、より好ましくは光配向膜材料である。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。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。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化合物を含む材料である。

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。

また、上記光異性化型又は光二量化型の官能基は、シンナメート基又はその誘導体であることがより好ましい。これらの官能基は特に反応性に優れている。これらの官能基に含まれるベンゼン環は複素環であってもよい。

上記下地膜は、紫外線、可視光線、又は、これらの両方によって光配向処理された光配向膜であることが好ましい。ポリマー層の形成により配向が固定されるため、製造工程後、液晶層に紫外線又は可視光線が入射することを防ぐ必要がなくなり、製造工程の選択の幅が広がる。また、上記下地膜は、偏光又は無偏光によって光配向処理された光配向膜であることが好ましい。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、光の種類、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。

上記下地膜が光配向処理によって形成され、かつ上記ポリマー層が光重合によって形成される場合には、これらは同じ光を用いて同時に形成されたものであることが好ましい。これにより、製造効率の高い液晶表示装置が得られる。

ＰＳ重合工程前において液晶層中には、重合性モノマーが存在していることが好ましい。そして、ＰＳ重合工程によって重合性モノマーは重合を開始し、配向膜上でポリマー層となって、配向膜のもつ配向規制力を向上させる。重合性モノマーは、複数種を混合させて用いてもよい。

ポリマー層は、液晶材料と重合性モノマーとを含む液晶組成物を、アクティブ素子を有する基板と対向基板との間に注入し、液晶層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、液晶層に対し閾値以上の電圧を印加した状態で重合を行うことで、液晶分子の初期傾斜に沿った形状をもつポリマー層が形成されるので、より配向安定性の高いポリマー層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。

また、上記ポリマー層は、光配向膜を構成する材料と混合したモノマーを用いて重合して形成されたものであるか、及び／又は、光配向膜上に塗布したモノマーを用いて重合して形成されたものであってもよい。

上記ポリマー層を形成する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。言い換えれば、上記ポリマー層は、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択された少なくとも１種を有するモノマーに由来のモノマー単位を含むことが好ましい。特に、アクリレート基又はメタクリレート基が好適である。アクリレート基又はメタクリレート基は、ラジカル生成確率が高く、製造上のタクト短縮に有効である。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、紫外線、可視光線、又は、これらの両方であることが好ましい。また、光重合に用いられる光は、無偏光又は直線偏光が好ましい。照射光が無偏光の場合には、偏光板等の部材が必要ないため、より簡単な装置で露光が可能であり、実際の製造がより容易なものになる。また、照度が大きいため、タクトタイムを短縮できる利点がある。一方で無偏光照射では、例えば配向処理済みの光配向膜を使用した場合に光配向膜の配向度を落とし、僅かながらコントラスト低下を招くデメリットがある。従って、光重合に直線偏光を用いて照射を行うことで、光配向膜の配向度を維持しつつ、ポリマーの配向性を上げることができ、コントラストを向上することができる。このように光重合に、無偏光を用いるか、直線偏光を用いるかは、適宜選択されるべきである。

上記モノマーが有する重合性官能基の数は、２個以上であることが好ましい。重合性官能基の数を増やすほど、反応効率が高くなるため、短時間での光照射による重合が可能となる。ただし、モノマー中の重合性官能基の数が多すぎた場合、分子量が大きくなって液晶中に溶けにくくなるという点を考慮すると、より好ましくは、上記モノマーが有する重合性官能基の数は、４個以下である。

本発明において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、配向処理がなされた下地膜、すなわち、配向膜上に形成されることで、配向膜の配向規制力を向上させることができる。上述したようにアクティブ素子を有する基板の下地膜上のポリマー層が、対向基板の下地膜上のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きいものとすることにより、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。なお、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。

液晶層中に添加したモノマーの、上記液晶層を構成する組成物全体に対する濃度は、０．１５質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、０．２質量％以上である。後述するように、本発明者らの検討によると、モノマー濃度が０．１５質量％未満の場合、ＰＳ工程による焼き付き低減効果が小さく、一方、０．１５質量％を境に、更には、０．２質量％を境に、それ以上の濃度の場合には、より焼き付きが低減される。なお、上記モノマーは、複数種ある場合には、これらを足し合わせたモノマーの総量が濃度の基準となる。

液晶層中に添加したモノマーの、上記液晶層を構成する組成物全体に対する濃度は、０．６質量％以下であることが好ましい。これにより、コントラスト比を充分に優れたものとすることができる。なお、上記モノマーは、複数種ある場合には、これらを足し合わせたモノマーの総量が濃度の基準となる。

上記下地膜は、近接する液晶分子を下地膜面に対して実質的に水平に配向させる水平配向膜であることが好ましい。光活性材料に光照射がなされたときの配向膜からモノマーへの励起エネルギーの受け渡しは、垂直配向膜よりも水平配向膜において効率的に行われるため、より安定したポリマー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。また、それに伴い、上記液晶層の配向型は、水平配向膜を用いることが可能なＩＰＳ型、ＦＦＳ型、ＯＣＢ型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＦＬＣ型、ＰＤＬＣ型、又は、ＰＮＬＣ型が好適である。また、配向膜の形成が不要なブルー相型にも好適である。好ましくは、ＩＰＳ型、ＦＦＳ型、又はブルー相型である。

なお、配向膜と重合性モノマーの励起エネルギーの授受は、光配向のメカニズムである光異性化や光架橋が必須ではなく、光励起可能なものであればよい。

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。

上記一対の基板の少なくとも一方は、更に、基板面を平坦化する平坦化層を有していてもよい。平坦化層を設けることで、下層のざらつき及び膜厚差を解消することができ、コントラスト比の向上に寄与する。なお、上記平坦化層は、電極が形成される基板に用いる場合には、通常は電極下（液晶層側と逆側）に形成する。

液晶層には、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。

液晶層は、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。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、本発明において液晶分子は、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、本発明において液晶層に含まれる液晶分子は、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。

実施形態１に係る液晶表示装置においては、アクティブ素子を有する基板の背面側（液晶層と反対側）、及び、対向基板の観察面側（液晶層と反対側）には、直線偏光板が備え付けられている。これらの直線偏光板に対しては、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。

実施形態１に係る液晶表示装置は、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、アクティブ素子を有する基板、液晶層及び対向基板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、アクティブ素子を有する基板は、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、対向基板の偏光板は、円偏光板である必要がある。

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。　

実施形態１の液晶表示装置は、液晶セルを備える表示装置であり、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、携帯端末用パネル等に好適に用いることができる。なお、ＩＰＳモード、ＦＦＳモードの視野角特性の良い液晶パネルは、静止画を多用するモニターやデジタルサイネージに好適に利用できる。

実施形態１に係る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-Fright 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、ポリマー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、ポリマー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実施例を示す。

実施例１
図１は、実施例１に係る液晶セルの断面模式図である。
図１に示すように実施例１の液晶セルは、アクティブ素子を有する基板としての櫛歯電極基板１０と、櫛歯電極基板１０に対向する対向基板としての素ガラス基板２０と、櫛歯電極基板１０及び素ガラス基板２０からなる一対の基板間に挟持された液晶層３０とを備える。櫛歯電極基板１０は、ガラス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の液晶層側に形成された各種配線、画素電極及び共通電極である一対の櫛歯電極、並びに、ＴＦＴ等を備える。素ガラス基板２０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板２１、及び、透明基板２１の液晶層側に形成されたカラーフィルタ、ブラックマトリクスを備える。

実施例１では、透明電極である一対の櫛歯電極を表面に備えるガラス基板（以下、全体を櫛歯電極基板ともいう。）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。　櫛歯電極は、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。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と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質量％となるように溶かして調製した。

スピンコート法によりポリビニルシンナメート溶液を塗布後、９０℃で１分間仮乾燥を行い、続いて窒素パージしながら素ガラス基板を２３０℃で４０分焼成して配向膜２３を得、櫛歯電極付きガラス基板を２３０℃で９０分焼成して配向膜１３を得た。得られた配向膜１３、２３の膜厚はそれぞれ１００ｎｍであった。

次に、各基板の表面に対し、液晶配向処理として直線偏光紫外線を、波長３１３ｎｍにおいて５Ｊ／ｃｍ^２となるように、それぞれの基板の法線方向から照射した。なお、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°であった。これにより、液晶分子は、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、櫛歯電極基板上に、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とするために素ガラス基板上に３．５μｍ径のビーズ（ＰＦ－３５Ｓ：日本電気硝子社製）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、これらを配向膜がセルの内側となるように貼り合わせた。

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１３０℃、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、市販の液晶材料（ＭＬＣ６６１０：メルク社製）１００質量％に液晶性分子ｔｒａｎｓ－４－プロピル－４′－ビニル－１，１′－ビシクロヘキサンを５質量％添加して、さらに液晶添加剤（モノマー）としては、重合性添加剤ビフェニル－４，４′－ジイルビス（２－メチルアクリレート）を０．３質量％添加したものを使用した。

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）で封止し、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。その後、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、液晶層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０．３Ｊ／ｃｍ^２の無偏光紫外線を照射した。これにより、液晶添加剤であるビフェニル－４，４′－ジイル　ビス（２－メチルアクリレート）の重合が進行する。これにより、ポリマー層１５、２５を得た。得られた櫛歯電極基板１０のポリマー層１５は、同時に得られた素ガラス基板２０のポリマー層２５よりも厚いか、及び／又は、密度が高いものである。以上の方法により、ＰＳ処理を行ったＩＰＳセルを作製し、後述するように焼き付き評価を行った。

図２は、光配向処理を行って作製した液晶セルの焼き付きの様子を示す写真である。
焼き付きの評価方法は以下の通りである。
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、セルには二つの異なる電圧を印加できる領域Ｘと領域Ｙがある。領域Ｘに矩形波６Ｖ、３０Ｈｚの交流電流（ＡＣ）を印加して、領域ＹはＡＣを印加しない（何も印加しない）。６時間経過した後、二つの領域Ｘ及び領域Ｙに矩形波２Ｖ、３０Ｈｚの交流電流を印加して、領域Ｘの輝度Ｔ（ｘ）と領域ＹのＴ（ｙ）とを測定する。焼き付き指標となるΔＴ（ｘ，ｙ）（％）は下記の式で表わされる。　
ΔＴ（ｘ，ｙ）＝（｜Ｔ（ｘ）－Ｔ（ｙ）｜／Ｔ（ｙ））×１００

比較例１
図３は、比較例１に係る液晶セルの断面模式図である。
比較例１のＩＰＳ型の液晶セルは、配向膜１１３、１２３を得るための焼成時間を櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで同一条件の２３０℃、４０分で作製した以外は実施例１と同様に作製した。得られた櫛歯電極基板１１０のポリマー層１１５は、同時に得られた素ガラス基板１２０のポリマー層１２５と同程度の厚さであり、同程度の密度である。

一般的な考え方として、配向膜を得るための焼成時間を長くすることで、熱による結合の分解が起こる。このことで、配向膜が劣化してしまう。そのために、ポリマー層の形成も阻害され、焼き付き特性は悪化すると考えられる。しかし、本発明により、一般的な考えとは反対に、焼き付き特性を改善することができた。

櫛歯電極基板と素ガラス基板とでそれぞれの配向膜を得るための焼成時間が同じである場合、重合性モノマーが光照射により励起され、重合後に界面に移動する際、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側に同程度移動する。そのため、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側で同程度の層厚、同程度の密度のポリマー層が形成される。
一方、実施例１の櫛歯電極基板側と素ガラス基板側で配向膜を得るための焼成時間が異なる場合、焼成時間が同じ場合と同様に、重合性モノマーが光照射により励起され、重合後に界面に移動するが、このとき、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで配向膜－液晶の界面の状態が異なるために、ポリマー層が櫛歯電極側と素ガラス側で層厚、及び／又は、密度が異なる状態で形成されると考えられる。

図４は、液晶層に電圧を印加していないとき（Ｖ_ｏｆｆ時）の、横電界の表示モードの液晶セルの液晶分子の配向を示す模式図である。図５は、液晶層に閾値以上の電圧を印加したとき（Ｖ_ｏｎ時）の、横電界の表示モードの液晶セルの液晶分子の配向を示す模式図である。
ＩＰＳ等の横電界の表示モードでは、電極が片側の基板にあり、電圧を印加すると櫛歯電極基板側（アクティブ素子を有する基板側）の液晶分子ＬＣが大きく動く。そして、電圧を印加し続けて液晶分子ＬＣの向きが戻らなくなることで焼き付きが起こる。そこで、焼き付きを改善するために、櫛歯電極側の配向規制力を強くすることが重要である。
実施例１の場合、櫛歯電極基板側に効率良くポリマー層を形成することができるため、櫛歯電極基板側の配向規制力を強くすることができ、焼き付き特性の改善効果を高めることができた。

図６は、実施例１及び比較例１の焼き付き率を示すグラフである。
実施例１と比較例１とを比較した結果、実施例１が焼き付き率の評価と表示を見た目の目視評価で改善していることが確認できた。
以上のように、焼き付き特性を改善するためには、液晶中に添加する光重合性モノマーの量を増やしたり、光重合性モノマーを反応させるための紫外線照射量を増やしたりする方策があるが、本発明により、液晶中に添加する光重合性モノマーの量を増やすことなく、焼き付き特性改善に効果的なポリマー層を形成できる。そのため、材料量を低減したまま焼き付き特性改善に貢献できる。また、光重合性モノマーを反応させるための紫外線照射量を増やすことなく、焼き付き特性改善に効果的なポリマー層を形成できるため、生産工程の作業時間（タクトタイム）を抑えたまま焼き付き特性改善に貢献できる。

実施例２
図７は、実施例２に係る液晶セルの断面模式図である。
実施例２に係る液晶セルは、実施例１で調製したのと同様のポリビニルシンナメート溶液を塗布した素ガラス基板及び櫛歯電極基板を共に９０℃で１分仮焼成した後、素ガラス基板を２３０℃で４０分焼成して配向膜２２３を得、櫛歯電極基板を２３０℃で１８０分焼成して配向膜２１３を得た以外は実施例１の液晶セルと同様に作製した。得られた櫛歯電極基板２１０のポリマー層２１５は、同時に得られた素ガラス基板２２０のポリマー層２２５よりも厚いか、及び／又は、密度が高いものである。

比較例２
図８は、比較例２に係る液晶セルの断面模式図である。
比較例２として、配向膜を得るための焼成時間を、素ガラス基板を２３０℃で１８０分焼成して配向膜３２３を得、櫛歯電極基板を２３０℃で４０分焼成して配向膜３１３を得た以外は実施例１と同様に作製した。得られた櫛歯電極基板３１０のポリマー層３１５は、同時に得られた素ガラス基板３２０のポリマー層３２５よりも薄いか、及び／又は、密度が低いものである。

実施例１の時と同様に、配向膜を得るための焼成時間を両基板で異なるものとしているため、ポリマー層が櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで層厚、及び／又は、密度が異なる状態で形成される。実施例１よりも櫛歯電極基板の配向膜を得るための焼成時間が長い実施例２の場合も、ポリマー層が焼き付き特性の改善に有利な状態に形成された。

図９は、実施例２、比較例１及び比較例２の焼き付き率を示すグラフである。
実施例２と比較例１を比較した結果、実施例２が焼き付き率の評価と目視でおこなった表示の評価で改善していることが確認できた。　
以上のように、実施例１の櫛歯電極基板の配向膜を得るための焼成時間９０分よりも長い該焼成時間が１８０分の実施例２でも焼き付き特性の改善効果が得られた。実施例２は、実施例１と同様に、材料量を低減し、又は、生産工程の作業時間を抑えたまま焼き付き特性改善に貢献できる。　

一方、実施例２とは逆の焼成時間条件で、櫛歯電極基板の配向膜を得るための焼成時間が、素ガラス基板の配向膜を得るための焼成時間よりも短い。比較例２に関しては、実施例２や焼成時間が両基板間で同じ比較例１よりも焼き付き特性が悪化していた。これを実施例１で説明したメカニズムと比較すると、実施例２では、液晶分子の動き（弾性変形）が大きい櫛歯電極基板側にポリマー層が効率的に形成される一方で、比較例２では素ガラス基板側に光重合性モノマーが集まるため、櫛歯電極基板側のポリマー層が薄く、その結果、液晶分子の動きが大きい櫛歯電極基板側の液晶分子の配向規制力を弱くなり、焼き付き特性に不利に働いたと考えられる。

実施形態２
実施形態２の液晶表示装置は、アクティブ素子を有する基板のポリマー層は、アクティブ素子を有する基板とは異なる基板である対向基板のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きい液晶セルを備える表示装置である。実施形態２では、上記アクティブ素子を有する基板の下地膜と、対向基板の下地膜とは、成膜条件が異なる。具体的には、アクティブ素子を有する基板の下地膜を形成した後、上記両基板を貼り合わせる工程の前に、該アクティブ素子を有する基板を大気中で放置する時間が、対向基板の下地膜を形成した後、上記両基板を貼り合わせる工程の前に、該対向基板を大気中で放置する時間よりも長い。例えば、該アクティブ素子を有する基板を大気中で放置する時間が、４０時間～５６時間であり、該対向基板を大気中で放置する時間が、１６時間～３２時間とすることが好ましい。また、アクティブ素子を有する基板を大気中で放置する時間と、対向基板を大気中で放置する時間との差は、例えば１８時間以上であることが好ましい。上記差の上限値に関しては、例えば３０時間以下であることが好ましい。これにより、アクティブ素子を有する基板の下地膜上のポリマー層は、対向基板の下地膜上のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きいものとすることができる。液晶層に印加する電圧が閾値以上のとき、液晶分子がより大きく弾性変形する側の基板のポリマー層をより厚くすることにより、焼き付きを好適に改善することができる。その他の実施形態２の好適な構成は、実施形態１で上述した好適な構成と同様である。以下、実施形態２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実施例を示す。

実施例３
図１０は、実施例３に係る液晶セルの断面模式図である。
実施例３では、実施例１と同様に調製したポリビニルシンナメート溶液を塗布した櫛歯電極基板及び素ガラス基板を共に９０℃で１分仮焼成した後、櫛歯電極基板及び素ガラス基板を２３０℃で４０分焼成した。配向膜４１３、４２３の膜厚は１００ｎｍで作製した。紫外線を照射し、その後、配向膜４１３を有する櫛歯電極基板を４８時間空気中に放置し、一方の配向膜４２３を有する素ガラス基板を２４時間放置してからシール印刷、ビーズ散布を行い、貼り合せを行った。これ以外は、実施例３の液晶セルは、実施例１の液晶セルと同様に作製した。得られた櫛歯電極基板４１０のポリマー層４１５は、同時に得られた素ガラス基板４２０のポリマー層４２５よりも厚いか、及び／又は、密度が高いものである。

比較例３
図１１は、比較例３に係る液晶セルの断面模式図である。
比較例３の液晶セルとして、配向膜の空気中放置時間を、配向膜５１３を有する櫛歯電極基板と、配向膜５２３を有する素ガラス基板とを同一条件の２４時間とし、対称的な配向膜を有するセルとした以外は実施例３の液晶セルと同様に作製した。得られた櫛歯電極基板５１０のポリマー層５１５は、同時に得られた素ガラス基板５２０のポリマー層５２５と同程度の厚さであり、同程度の密度である。

比較例４
図１２は、比較例４に係る液晶セルの断面模式図である。
比較例４として、配向膜の空気中放置時間を、配向膜６２３を有する素ガラス基板側を４８時間で、配向膜６１３を有する櫛歯電極基板側を２４時間とした以外は実施例３の液晶セルと同様に作製した。得られた櫛歯電極基板６１０のポリマー層６１５は、同時に得られた素ガラス基板６２０のポリマー層６２５よりも薄いか、及び／又は、密度が低いものである。

図１３は、実施例３、比較例３及び比較例４の焼き付き率を示すグラフである。
一般的な考え方として、空気中放置時間を長くすることで、空気中に含まれる水分によりポリマー中への吸湿が進むことにより、配向膜が劣化してしまう。そのために、ポリマー層の形成も阻害されるため、焼き付き特性は悪化すると考えられる。しかし、本発明により、一般的な考えとは反対に、焼き付き特性を改善することができた。

櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで配向膜の空気中放置時間が同じ場合、重合性モノマーが光照射により励起され、重合後に界面に移動する際、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側に拡散する確率は同等である。そのため、ポリマー層が櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで同程度の層厚のものが形成される。

一方、実施例３のように櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで配向膜の空気中放置時間が異なる場合、放置時間が同じ場合と同様に重合性モノマーが光照射により励起され、重合後に界面に移動するが、この時、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで配向膜－液晶の界面の状態が異なるために、拡散する確率が異なり、そのため、ポリマー層が櫛歯電極基板側と素ガラス基板側で層厚が異なる状態で形成される。

比較した結果、実施例３が焼き付き率の評価と表示の評価（見た目の目視評価）で改善していることが確認できた。
以上、実施例１と同様に、材料量を抑えたまま、又は、生産工程の作業時間を抑えたまま焼き付き特性改善に貢献できる。

一方、実施例３とは逆の放置時間条件で、櫛歯電極基板の放置時間を素ガラス基板の放置時間よりも短くした比較例４に関しては、実施例３や放置時間条件が両基板間で同じ比較例３よりも焼き付き特性が悪化していた。これは実施例１で説明したメカニズムと比較すると、実施例３では、液晶分子の動き（弾性変形）が大きい櫛歯電極基板側にポリマー層が効率的に形成される一方で、比較例４では素ガラス基板側に光重合性モノマーが集まるため、櫛歯電極基板側のポリマー層が薄く、その結果、液晶分子の動きが大きい櫛歯電極基板側の液晶分子の配向規制力を弱くなり、焼き付き特性に不利に働いたと考えられる。

実施形態３
実施形態３の液晶表示装置は、アクティブ素子を有する基板のポリマー層は、対向基板のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きい液晶セルを備える表示装置である。実施形態３では、上記アクティブ素子を有する基板の下地膜と、アクティブ素子を有する基板とは異なる基板の下地膜とは、成膜条件が異なる。具体的には、アクティブ素子を有する基板の下地膜は、上記対向基板の下地膜よりも薄い。例えば、アクティブ素子を有する基板の下地膜は、７０ｎｍ～９０ｎｍであり、対向基板の下地膜は、１１０ｎｍ～１３０ｎｍであることが好ましい。また、アクティブ素子を有する基板の下地膜の膜厚と、対向基板の下地膜の膜厚との間の差は、例えば３０ｎｍ以上であることが好ましい。上記差の上限値に関しては、例えば５０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、アクティブ素子を有する基板の下地膜上のポリマー層は、対向基板の下地膜上のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きいものとすることができる。液晶層に印加する電圧が閾値以上のとき、液晶分子がより大きく弾性変形する側の基板のポリマー層をより厚くすることにより、焼き付きを好適に改善することができる。その他の実施形態３の好適な構成は、実施形態１で上述した好適な構成と同様である。以下、実施形態３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実施例を示す。

実施例４
図１４は、実施例４に係る液晶セルの断面模式図である。
実施例１で調製したのと同様のポリビニルシンナメート溶液を塗布した櫛歯電極基板及び素ガラス基板を共に９０℃で１分仮焼成した後、櫛歯電極基板及び素ガラス基板を共に２３０℃で４０分焼成して配向膜７１３、７２３を得た。櫛歯電極基板７１０側の配向膜７１３の膜厚は、８０ｎｍ（８００Å）で、素ガラス基板７２０側の配向膜７２３の膜厚は、１２０ｎｍ（１２００Å）とした以外は、実施例４に係るセルは実施例１の液晶セルと同様に作製した。得られた櫛歯電極基板７１０のポリマー層７１５は、同時に得られた素ガラス基板７２０のポリマー層７２５よりも厚いか、及び／又は、密度が高いものである。

比較例５
図１５は、比較例５に係る液晶セルの断面模式図である。
比較例５として、櫛歯電極基板８１０側の配向膜８１３の膜厚は８０ｎｍ（８００Å）で、素ガラス基板８２０側の配向膜８２３の膜厚は８０ｎｍ（８００Å）とし、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで膜厚の差がない液晶セルとした以外は、比較例５の液晶セルは実施例４の液晶セルと同様に作製した。得られた櫛歯電極基板８１０のポリマー層８１５は、同時に得られた素ガラス基板８２０のポリマー層８２５と同程度の厚さであり、同程度の密度である。

比較例６
図１６は、比較例６に係る液晶セルの断面模式図である。
比較例６として、櫛歯電極基板９１０側の配向膜９１３の膜厚は１２０ｎｍ（１２００Å）とし、素ガラス基板９２０側の配向膜９２３の膜厚は８０ｎｍ（８００Å）とした。このように櫛歯電極基板９１０側と素ガラス基板９２０側とで配向膜の膜厚の差が大きいと共に、実施例４とは逆の条件とした以外は、比較例６の液晶セルは実施例４の液晶セルと同様に作製した。得られた櫛歯電極基板９１０のポリマー層９１５は、同時に得られた素ガラス基板９２０のポリマー層９２５よりも薄いか、及び／又は、密度が低いものである。

櫛歯電極基板側と素ガラス基板側とで配向膜の膜厚が同じ場合、重合性モノマーが光照射により励起され、重合後に界面に移動する際、櫛歯電極側と素ガラス基板側に拡散する確率は同等である。そのため、ポリマー層が櫛歯電極基板側と素ガラス基板側で同程度の層厚のものが形成される。
一方、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側で配向膜の膜厚が異なる場合、膜厚が同じ場合と同様に重合性モノマーが光照射により励起され、重合後に界面に移動するが、この時、櫛歯電極基板側と素ガラス基板側で配向膜－液晶の界面の状態が異なるために、拡散する確率が異なり、そのため、ポリマー層が櫛歯電極基板側と素ガラス基板側で層厚が異なる状態で形成される。

図１７は、実施例４、比較例５及び比較例６の焼き付き率を示すグラフである。
比較した結果、実施例４が焼き付き率の評価と表示の評価（見た目の目視評価）で改善していることが確認できた。
以上、実施例１と同様に、材料量を抑えたまま、又は、生産工程の作業時間を抑えたまま焼き付き特性改善に貢献できる。
一方、実施例４とは逆の膜厚条件で、櫛歯電極基板側の配向膜の膜厚を素ガラス基板側非の配向膜の膜厚よりも厚くした比較例６に関しては、実施例４や膜厚条件が両基板間で同じ比較例５よりも焼き付き特性が悪化していた。これは実施例１で説明したメカニズムと比較すると、実施例４では、液晶分子の動きが大きい櫛歯電極基板側にポリマー層が効率的に形成される一方で、比較例６では素ガラス基板側に光重合性モノマーが集まるため、櫛歯電極基板側のポリマー層が薄く、その結果、液晶分子の動きが大きい櫛歯電極基板側の配向規制力を弱くなり、焼き付き特性に不利に働いたと考えられる。

メカニズム
上述した実施形態に共通すると考えられるメカニズムを、以下に説明する。
焼成時間をより長くしたり、引き置き時間をより長くしたりすることでアクティブ素子を有する基板によりダメージを与える。また、膜厚を薄くすることで、同じ焼成時間ならば薄い方がよりダメージが大きくなる。

ダメージを与えることで配向膜がより分解する。それにより、ラジカルの発生が多くなる。

その発生したラジカルにより、ダメージを与えた基板、本発明ではアクティブ素子を有する基板側の配向膜に近いモノマーがより励起される。

そのため、アクティブ素子を有する基板側にモノマーが集まりやすくなる。

そして、アクティブ素子を有する基板側のポリマー層の重合度が高く、あるいは、ポリマー層が厚くなると考えられる。

その他の実施形態
上述した実施例では、ＩＰＳ型の液晶セルについて説明したが、本発明は、ＩＰＳ型の液晶表示装置とともに、その他の液晶表示装置、特に、水平配向膜を用いることが可能な、ＦＦＳ型、ＯＣＢ型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＦＬＣ型、ＰＤＬＣ型、又は、ＰＮＬＣ型の液晶表示装置に好適に適用することができる。

本発明はまた、配向処理がそもそも必要ない高分子安定化ブルー相（ＢＰ）型表示装置に対するＢＰ温度域を広げるための高分子安定化処理、液晶配向をリブやスリットで行うＭＶＡ方式、ＰＶＡ（Patterned Vertical Alignment）方式等の表示装置において残留電荷特性を改善するために行うＰＳ処理等、多岐に適用可能である。すなわち、焼き付き改善という目的のみならず、液晶層において重合性モノマーからの高分子形成が必要な用途であれば、本発明は適用可能である。配向処理を施す場合の配向処理の手段としては、ラビング処理、光配向処理等が挙げられる。優れた視角特性を得やすい点では光配向処理が好ましいが、例えばラビング等、光配向処理以外によって配向処理がなされたものであってもよい。

上記実施例においては、アクティブ素子を有する基板が画素電極及び共通電極から構成される一対の櫛歯電極をもつ基板である液晶セルについて説明したが、ＦＦＳモードの液晶セルのように、アクティブ素子を有する基板側が画素電極及び画素電極に対向する共通電極（対向電極）を有する基板である液晶セルにも本発明を好適に適用することができる。なお、このようなアクティブ素子を有する基板は、横方向電界（基板主面に対して水平方向の電界、又は、フリンジ電界）を生じる。

なお、ＴＦＴの半導体層には、酸化物半導体ＩＧＺＯ（インジウムガリウム亜鉛酸化物）を用いてもよい。また、アモルファスシリコンＴＦＴを用いてもよい。

各実施形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせ可能であり、組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。例えば、アクティブ素子を有する基板の配向膜を得るための焼成時間を対向基板の配向膜を得るための焼成時間よりも長くするとともに、アクティブ素子を有する基板の配向膜の大気中での放置時間を、対向基板の配向膜の大気中での放置時間よりも長くしたり、及び／又は、アクティブ素子を有する基板の配向膜を、対向基板の配向膜よりも薄くしたりしてもよい。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０、９１０：櫛歯電極基板
１１、２１、１１１、１２１、２１１、２２１、３１１、３２１、４１１、４２１、５１１、５２１、６１１、６２１、７１１、７２１、８１１、８２１、９１１、９２１：透明基板
１３、１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３、７１３、８１３、９１３：（櫛歯電極基板側の）配向膜
１５、２５、１１５、１２５、２１５、２２５、３１５、３２５、４１５、４２５、５１５、５２５、６１５、６２５、７１５、７２５、８１５、８２５、９１５、９２５：ポリマー層（ＰＳ層）
２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、９２０：素ガラス基板
２３、１２３、２２３、３２３、４２３、５２３、６２３、７２３、８２３、９２３：（素ガラス基板側の）配向膜
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０、９３０：液晶層
ＬＣ：液晶分子

Claims

アクティブ素子を有する基板、及び、該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板から構成される一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを含んで構成される液晶セル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、アクティブ素子を有する基板上に、下地膜を光活性材料から形成する工程、
該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に、下地膜を光活性材料から形成する工程、
両基板を貼り合わせる工程、及び、
モノマーを重合させて、両基板の下地膜の液晶層側に、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含み、
該アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程と、該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程とは、下地膜の成膜条件が異なる
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程、及び、前記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程は、それぞれ、基板上に光活性材料を塗布し、該光活性材料を焼成して下地膜を形成するものであり、
該アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程は、該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程よりも、光活性材料の焼成時間が長い
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記アクティブ素子を有する基板上に下地膜を形成する工程の後、前記両基板を貼り合わせる工程の前に、該アクティブ素子を有する基板を大気中で放置する時間が、前記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板上に下地膜を形成する工程の後、前記両基板を貼り合わせる工程の前に、該アクティブ素子を有する基板とは異なる基板を大気中で放置する時間よりも長い
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記ポリマー層を形成する工程は、前記アクティブ素子を有する基板の液晶層側に、前記アクティブ素子を有する基板とは異なる基板の液晶層側よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きいポリマー層を形成する
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の製造方法。
前記ポリマー層を形成する工程は、液晶層中に添加したモノマーを重合してポリマー層を形成する
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の製造方法。
前記モノマーは、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択された少なくとも１種を含む
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。
前記ポリマー層を形成する工程は、モノマーを光重合してポリマー層を形成する
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。
前記ポリマー層を形成する工程は、モノマーを紫外線、可視光線、又は、これらの両方によって重合してポリマー層を形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記下地膜は、紫外線、可視光線又はこれらの両方によって光配向処理された光配向膜である
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。
前記下地膜は、直線偏光によって光配向処理された光配向膜である
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。
一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを含んで構成される液晶セルを備える液晶表示装置であって、
該一対の基板は、アクティブ素子を有する基板、及び、該基板に対向して設けられる対向基板から構成され、
該アクティブ素子を有する基板は、その液晶層側に形成された下地膜と、該下地膜の液晶層側に形成され、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層とを有し、
該対向基板は、その液晶層側に形成された下地膜と、該下地膜の液晶層側に形成され、近接する液晶分子を配向制御するポリマー層とを有し、
該アクティブ素子を有する基板の下地膜、及び、該対向基板の下地膜は、光活性材料から形成されたものであり、
該アクティブ素子を有する基板のポリマー層、及び、該対向基板のポリマー層は、モノマーを重合させて得られるものであり、
該アクティブ素子を有する基板のポリマー層は、該対向基板のポリマー層よりも、層厚が厚いか、及び／又は、密度が大きい
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、液晶層に印加する電圧が閾値以上のとき、アクティブマトリクス基板側の液晶分子が対向基板側の液晶分子よりも大きく弾性変形する
ことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
前記アクティブ素子を有する基板の下地膜、及び、該対向基板の下地膜は、近接する液晶分子を該下地膜面に対して実質的に水平に配向させる水平配向膜である
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液晶表示装置。
前記アクティブ素子を有する基板は、画素電極及び共通電極を有する
ことを特徴とする請求項１１～１３のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、アクティブ素子を有する基板側で横方向電界を生じる
ことを特徴とする請求項１１～１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記アクティブ素子を有する基板の下地膜は、前記対向基板の下地膜よりも薄い
ことを特徴とする請求項１１～１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記アクティブ素子を有する基板の下地膜、及び、該対向基板の下地膜は、光異性化型の官能基、光架橋型の官能基及び光分解型の官能基からなる群より選択される少なくとも１種を有する化合物を含む
ことを特徴とする請求項１１～１６のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、分子構造にベンゼン環の共役二重結合以外の二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１１～１７のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記二重結合は、アルケニル基に含まれている
ことを特徴とする請求項１１～１８のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶層の配向型は、ＩＰＳ型、ＦＦＳ型又はブルー相型である
ことを特徴とする請求項１１～１９のいずれかに記載の液晶表示装置。