WO2015146369A1 - 液晶表示装置、及び、液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置、及び、液晶表示装置の製造方法 Download PDF

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真伸 水▲崎▼
仲西　洋平
松本　俊寛
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シャープ株式会社
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    • G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device having no conventional alignment film and a method for manufacturing the liquid crystal display device.
  • liquid crystal display devices are rapidly spreading, and not only for television applications, but also electronic books, photo frames, IA (Industrial Appliances), PCs (Personal Computers), tablet PCs. Widely used in smartphone applications. In these applications, various performances are required, and various liquid crystal display modes have been developed.
  • liquid crystal display mode As the liquid crystal display mode, an IPS (In-Plane Switching) mode, an FFS (Fringe Field Switching) mode, or the like mode in which liquid crystal molecules are aligned in a substantially horizontal direction with respect to the main surface of the substrate when no voltage is applied (hereinafter referred to as “liquid crystal display mode”). , Also referred to as a horizontal alignment mode).
  • liquid crystal display mode also referred to as a horizontal alignment mode
  • VA Vertical Alignment
  • a vertical alignment mode In order to realize such alignment control of liquid crystal molecules, one using an alignment film has been proposed (for example, see Patent Document 1). On the other hand, the thing using the means instead of the conventional alignment film is proposed (for example, refer patent documents 2 and 3).
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a conventional general liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device 101 includes a lower substrate 102, an upper substrate 103 facing the lower substrate, alignment films 115c and 115d disposed between the two substrates, a liquid crystal layer 105, and a seal.
  • the material 106 is provided.
  • the alignment film 115 c is disposed between the lower substrate 102 and the liquid crystal layer 105.
  • the alignment film 115 d is disposed between the upper substrate 103 and the liquid crystal layer 105.
  • An alignment film 115 c exists between the lower substrate 102 and the sealing material 106.
  • An alignment film 115 d exists between the upper substrate 103 and the sealing material 106.
  • Each of the lower substrate 102 and the upper substrate 103 usually has a support substrate, and various electrodes, insulating films, color filter layers, and the like are appropriately arranged on these support substrates according to the liquid crystal display mode. Is done.
  • the conventional alignment films 115c and 115d are usually formed by polymerizing a polymerizable monomer contained in the alignment film material, and examples thereof include polymer alignment films such as polyimide.
  • an alignment film for example, the alignment film 115c in FIG. 8
  • a substrate for example, the lower substrate 102 in FIG. 8
  • a sealing material for example, the seal in FIG. 8
  • Patent Document 1 in order to stabilize the alignment for a long time in the IPS mode, a polyfunctional polymerizable monomer is added to the alignment film material, and after forming the alignment film, the polymerizable monomer is polymerized to form a polymer.
  • the invention described in Patent Document 1 includes a step of forming an alignment film, and a portion where the alignment film and the sealing material are bonded is formed due to film formation accuracy of the alignment film forming apparatus. Therefore, the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material could not be solved.
  • Patent Document 2 discloses a method of manufacturing a vertically aligned liquid crystal film on a plastic substrate without using a conventional alignment film.
  • the invention described in Patent Document 2 is intended to realize the vertical alignment mode, and does not disclose the realization of the horizontal alignment mode.
  • the invention described in Patent Document 2 is for a liquid crystal film, and the liquid crystal compound is composed only of a monomer. Therefore, it cannot be driven by applying a voltage after manufacturing the liquid crystal film, and cannot be used for liquid crystal display. As described above, it is impossible to realize both the horizontal alignment mode and the vertical alignment mode without requiring a conventional alignment film.
  • Patent Document 3 discloses that a vertical alignment polymer layer is formed by polymerizing a polymerizable monomer having a vertical alignment group, which has no conventional alignment film and is added in a liquid crystal layer. Yes.
  • the invention described in Patent Document 3 is intended to realize the vertical alignment mode, and does not disclose the realization of the horizontal alignment mode. Therefore, it is impossible to realize both the horizontal alignment mode and the vertical alignment mode without requiring a conventional alignment film.
  • the present invention has been made in view of the above-described situation, and is a liquid crystal display that is difficult to peel off even with a narrow frame and can realize both a horizontal alignment mode and a vertical alignment mode without requiring a conventional alignment film.
  • An object of the present invention is to provide a device and a method for manufacturing the liquid crystal display device.
  • the inventors of the present invention provide a liquid crystal display device that is difficult to peel off even with a narrow frame and that can realize both a horizontal alignment mode and a vertical alignment mode without requiring a conventional alignment film, and the liquid crystal display device described above.
  • an alignment control layer for controlling the alignment of liquid crystal molecules can be formed by a method of phase-separating the polarization-absorbing compound added to the liquid crystal layer from the liquid crystal layer. With such a configuration, a portion where the alignment film and the sealing material are bonded to each other can be eliminated, so that a problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided.
  • the polarization absorbing compound was added to the liquid crystal layer by including at least one of a phenylene group and a phenyl group and at least one of a carbonyl group and an azo group in the molecule.
  • one embodiment of the present invention is a liquid crystal display device including a pair of substrates disposed to face each other, and a liquid crystal layer and a sealant disposed between the pair of substrates.
  • An alignment control layer for controlling the alignment of liquid crystal molecules is provided between the liquid crystal layer, the pair of substrates and the sealing material are in direct contact, and the alignment control layer is formed of a polarization-absorbing compound.
  • the polarization-absorbing compound may be a liquid crystal display device including at least one of a phenylene group and a phenyl group and at least one of a carbonyl group and an azo group in the molecule.
  • Another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal display device, which includes a step (1) of forming a liquid crystal layer to which a polarization-absorbing compound is added between a pair of substrates bonded with a sealing material.
  • a step (2) of phase-separating the polarization-absorbing compound from the liquid crystal layer to form a layer between the pair of substrates and the liquid crystal layer, and a nematic of a liquid crystal material contained in the liquid crystal layer Assuming that the phase transition temperature between the phase and the isotropic phase is T N-I , the liquid crystal layer is irradiated with polarized light in a state where the temperature of the liquid crystal layer is set to T N-I or higher, and the orientation of the liquid crystal molecules is controlled.
  • the polarization-absorbing compound includes at least one of a phenylene group and a phenyl group and at least one of a carbonyl group and an azo group in a molecule. It may be a manufacturing method.
  • a liquid crystal display device that is difficult to peel off even with a narrow frame and that can realize both a horizontal alignment mode and a vertical alignment mode without requiring a conventional alignment film, and the manufacture of the liquid crystal display device are provided.
  • a method can be provided.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing liquid crystal display devices of Examples 1 to 7.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing flow of the liquid crystal display devices of Examples 1 to 4 (steps a to d).
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing flow of the liquid crystal display devices of Examples 5 and 6 (steps a to d). 6 is a conceptual diagram illustrating phase separation of a polarization-absorbing compound in Example 6.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing flow of the liquid crystal display device of Example 7 (steps a to d). It is a perspective schematic diagram which shows a 1st sample. It is a perspective schematic diagram which shows a 2nd and 3rd sample. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the conventional common liquid crystal display device.
  • the polarization-absorbing compound means a compound containing a polarization-absorbing functional group in the molecule, and further has a property of being dissolved in a liquid crystal and separated from the liquid crystal layer under specific conditions. It is. Examples of the specific condition include temperature change and adsorption to an inorganic compound.
  • the polarization-absorbing functional group means a functional group that absorbs polarized light when irradiated with polarized light having a specific wavelength included in the wavelength region of ultraviolet rays and / or visible light.
  • a mode in which liquid crystal molecules are aligned in a substantially horizontal direction with respect to the main surface of the substrate when no voltage is applied is also referred to as a horizontal alignment mode.
  • “Substantially horizontal” indicates, for example, that the pretilt angle of the liquid crystal molecules is 0 ° or more and 5 ° or less with respect to the main surface of the substrate.
  • a mode in which liquid crystal molecules are aligned in a direction substantially perpendicular to the main surface of the substrate when no voltage is applied is also referred to as a vertical alignment mode.
  • “Substantially perpendicular” indicates, for example, that the pretilt angle of the liquid crystal molecules is 85 ° or more and 90 ° or less with respect to the main surface of the substrate.
  • room temperature shows the temperature of 15 degreeC or more and 30 degrees C or less.
  • Example 1 is a case where a horizontal alignment mode is realized by using polyvinyl cinnamate as a polarization-absorbing compound.
  • the liquid crystal display device 1 includes a lower substrate 2, an upper substrate 3 facing the lower substrate, alignment control layers 4a and 4b disposed between both substrates, a liquid crystal layer 5, and And a sealing material 6.
  • the alignment control layer 4 a is disposed between the lower substrate 2 and the liquid crystal layer 5.
  • the alignment control layer 4 b is disposed between the upper substrate 3 and the liquid crystal layer 5.
  • the sealing material 6 is in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using the orientation control layers 4a and 4b.
  • the liquid crystal display device 1 may further include a pair of polarizing plates on the side opposite to the liquid crystal layer 5 side of the lower substrate 2 and the upper substrate 3.
  • the lower substrate 2 includes a glass substrate as a support substrate, a thin film transistor element appropriately disposed on the glass substrate, and a part on an insulating film covering the thin film transistor element, and the like, and a pixel electrode and a common electrode (see FIG. (Not shown) in the same layer.
  • having the pixel electrode and the common electrode in the same layer means that the pixel electrode and the common electrode have a common member (for example, the liquid crystal layer 5 on the liquid crystal layer 5 side and / or the liquid crystal layer 5 side). , Insulating film, etc.).
  • the upper substrate 3 does not have electrodes, has a glass substrate as a support substrate, a color filter layer appropriately disposed on the glass substrate, and further has an overcoat layer that covers the color filter layer. Yes. Further, the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film (for example, the alignment films 115c and 115d in FIG. 8).
  • the sealing material 6 is in direct contact with the lower substrate 2 and is in direct contact with the upper substrate
  • the alignment control layers 4 a and 4 b are for controlling the alignment of liquid crystal molecules, and the polyvinyl cinnamate (polarization absorbing compound) represented by the following chemical formula (1) added to the liquid crystal layer 5 is phased from the liquid crystal layer 5. It is formed separately. According to the alignment control layers 4a and 4b, a horizontal alignment mode can be realized.
  • the liquid crystal display device of Example 1 is an IPS mode (horizontal alignment mode) liquid crystal display device.
  • IPS mode horizontal alignment mode
  • the liquid crystal display device of Example 1 unlike the conventional liquid crystal display device, there is no portion where the alignment film and the sealing material are bonded. Therefore, the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided, and a liquid crystal display device that is difficult to peel even with a narrow frame can be realized.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing flow of the liquid crystal display device of Example 1 (steps a to d).
  • polyvinyl cinnamate was added to 5CB, which is a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy, as a polarization absorbing compound 8 so as to be 1 wt% of the entire mixture. Thereafter, the temperature was raised to 50 ° C., and polyvinyl cinnamate was dissolved in the liquid crystal material. Since the T N-I of the 5CB a liquid crystal material is 35.5 ° C., the temperature was dissolved polyvinyl cinnamate by more than 35.5 ° C., to a temperature below 35.5 ° C. The polyvinyl cinnamate phase separates from the liquid crystal layer.
  • the addition amount of polyvinyl cinnamate is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of the entire mixture with the liquid crystal material.
  • the addition amount of polyvinyl cinnamate is less than 0.1 wt%, the concentration is too low, so that the alignment control layer described later is not formed on the entire interface between the liquid crystal layer and the substrate, and the alignment control of the liquid crystal molecules is sufficiently performed. There are things you can't do.
  • the addition amount of polyvinyl cinnamate is higher than 10 wt%, the concentration is too high, and therefore, there is a high possibility that the polarization-absorbing compound remains in the liquid crystal layer after passing through the subsequent steps. May have an effect.
  • the lower substrate 2 having the pixel electrode and the common electrode (not shown) in the same layer as described above and the upper substrate 3 having no electrode were prepared.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the liquid crystal material which added polyvinyl cinnamate as mentioned above was dripped in the state of 50 degreeC. Thereafter, as shown in FIG. 2A, the lower substrate 2 and the upper substrate 3 were bonded to each other through the sealing material 6 to form the liquid crystal layer 5.
  • a sealing material (model number: Photorec S) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., which is a dual-use type for heat curing and ultraviolet curing, was used.
  • a thermosetting type or an ultraviolet curable type may be used.
  • the liquid crystal material to which polyvinyl cinnamate is added may be encapsulated after the lower substrate 2 and the upper substrate 3 are bonded together.
  • the temperature at which step (a) is performed is not particularly limited as long as it is equal to or higher than TN-I of the liquid crystal material used. In the following description, what was produced at the process (a) is called a liquid crystal cell for convenience. This is the same in each example.
  • (B) Phase Separation of Polarizing Absorbing Compound
  • the temperature of the liquid crystal cell produced in the above step (a) was lowered to 25 ° C., and polyvinyl cinnamate was phase separated from the liquid crystal layer 5. This is because the polyvinyl cinnamate phase-separates from the liquid crystal layer 5 when the liquid crystal material is less than 5 CB TN-I , as described above.
  • a layer 9 a was formed between the lower substrate 2 and the liquid crystal layer 5, and a layer 9 b was formed between the upper substrate 3 and the liquid crystal layer 5.
  • the temperature at which the step (b) is performed is not particularly limited as long as it is lower than the TN-I of the liquid crystal material used.
  • the temperature of the liquid crystal cell is a temperature measured on the surface of the liquid crystal layer 5, and the same applies to other examples.
  • the layers 9a and 9b are dissolved in the liquid crystal layer 5 and the step (a) It will never return to the state. This is because the cross-linking reaction proceeds in the layers 9 a and 9 b by irradiation with the polarized ultraviolet light 10, and the liquid crystal layer 5 does not dissolve.
  • an IPS mode (horizontal alignment mode) liquid crystal display device can be manufactured. Further, since the sealing material 6 can be in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using a conventional alignment film, a liquid crystal display device that is difficult to peel off even in a narrow frame is manufactured. be able to.
  • the pretilt angle of the liquid crystal molecules 7 was measured and found to be 0.5 ° or less with respect to the main surfaces of the lower substrate 2 and the upper substrate 3.
  • a crystal rotation method (model number: OMS-AF2) manufactured by Chuo Seiki Co., Ltd. was used.
  • the light transmission intensity was evaluated in the following cases (A) and (B).
  • an optical microscope system (model number: ECLIPSE E600 POL) manufactured by Nikon Corporation was used.
  • the angle between the axis and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the above step (c) is 90 °, the light emitted from the backlight is not transmitted when no voltage is applied, and a black state is obtained.
  • the configuration of the IPS mode is realized.
  • the configuration of the FFS mode of the horizontal alignment mode or the ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode can also be realized by the horizontal electric field method.
  • a substrate having a pixel electrode and a common electrode in different layers may be used as the lower substrate 2.
  • an insulating film is disposed between the pixel electrode and the common electrode.
  • the common electrode may not be patterned.
  • Example 2 is a case where a horizontal alignment mode is realized by using a low molecular weight transcinnamate as a polarization absorbing compound.
  • the alignment control layers 4a and 4b are phase-separated from the liquid crystal layer 5 by transcinnamate (polarization absorbing compound) represented by the following chemical formula (2) added in the liquid crystal layer 5.
  • transcinnamate polarization absorbing compound
  • the liquid crystal display device of Example 1 is the same as the liquid crystal display device of Example 1, except that the cross-sectional schematic diagram is the same as FIG. In this case, according to the alignment control layers 4a and 4b, a horizontal alignment mode can be realized.
  • the liquid crystal display device of Example 2 is an IPS mode (horizontal alignment mode) liquid crystal display device.
  • IPS mode horizontal alignment mode
  • the liquid crystal display device of Example 2 unlike the conventional liquid crystal display device, there is no portion where the alignment film and the sealing material are bonded. Therefore, the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided, and a liquid crystal display device that is difficult to peel even with a narrow frame can be realized.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 2 is the same as the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 1, except that tonlas cinnamate was used instead of polyvinyl cinnamate as the polarization-absorbing compound 8.
  • the cross-sectional schematic diagram showing the manufacturing flow is the same as FIG. Therefore, the description of the overlapping points is omitted.
  • transcinnamate was added to 5CB, which is a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy, as a polarization-absorbing compound 8 so as to be 3 wt% of the entire mixture. Thereafter, the temperature was raised to 50 ° C. to completely dissolve the transcinnamate in the liquid crystal material.
  • the amount of transcinnamate added is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of the entire mixture with the liquid crystal material.
  • the amount of transcinnamate added is less than 0.1 wt%, the concentration is too low, so that the alignment control layer described later is not formed on the entire interface between the liquid crystal layer and the substrate, and the alignment control of the liquid crystal molecules is sufficiently performed. There are things you can't do.
  • the amount of transcinnamate added is higher than 10 wt%, the concentration is too high, and therefore, there is a high possibility that the polarization-absorbing compound remains in the liquid crystal layer after the subsequent process, and reliability is improved. May have an effect.
  • a lower substrate 2 having a pixel electrode and a common electrode in the same layer and an upper substrate 3 having no electrode were prepared.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film.
  • the liquid crystal material to which transcinnamate as described above was added was dropped in a state of 50 ° C. Thereafter, as shown in FIG. 2A, the lower substrate 2 and the upper substrate 3 were bonded to each other through the sealing material 6 to form the liquid crystal layer 5.
  • (B) Phase separation of polarization-absorbing compound Interaction between the carboxyl group in the transcinnamate and the substrate surface (hydrogen bonding, etc.) by lowering the temperature of the liquid crystal cell produced in the step (a) to 25 ° C.
  • the transcinnamate phase separated from the liquid crystal layer 5.
  • a layer 9 a was formed between the lower substrate 2 and the liquid crystal layer 5
  • a layer 9 b was formed between the upper substrate 3 and the liquid crystal layer 5.
  • an IPS mode (horizontal alignment mode) liquid crystal display device can be manufactured even when a low molecular weight polarization-absorbing compound containing a cinnamate group is used. Further, since the sealing material 6 can be in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using a conventional alignment film, a liquid crystal display device that is difficult to peel off even in a narrow frame is manufactured. be able to.
  • the light transmission intensity was evaluated in the following cases (A) and (B).
  • the light transmission intensity was measured in the same manner as in Example 1.
  • (A) The angle formed by one absorption axis of the pair of absorption-type polarizing plates arranged in crossed Nicols and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the step (c) is 0 °, and the other absorption
  • the angle between the axis and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the above step (c) is 90 °, the light emitted from the backlight is not transmitted when no voltage is applied, and a black state is obtained. It was.
  • Example 3 is a case where a low molecular weight 4-hydroxychalcone is used as a polarization absorbing compound to realize a horizontal alignment mode.
  • the alignment control layers 4a and 4b are different from the liquid crystal layer 5 in that 4-hydroxychalcone (polarization absorbing compound) represented by the following chemical formula (3) added to the liquid crystal layer 5 Except for being formed separately, it is the same as the liquid crystal display device of Example 1, and its schematic cross-sectional view is the same as FIG. In this case, according to the alignment control layers 4a and 4b, a horizontal alignment mode can be realized.
  • 4-hydroxychalcone polarization absorbing compound represented by the following chemical formula (3)
  • the liquid crystal display device of Example 3 is an IPS mode (horizontal alignment mode) liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device of Example 3 unlike the conventional liquid crystal display device, there is no portion where the alignment film and the sealing material are bonded. Therefore, the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided, and a liquid crystal display device that is difficult to peel even with a narrow frame can be realized.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 3 is the same as the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 1, except that 4-hydroxychalcone is used instead of polyvinyl cinnamate as the polarization-absorbing compound 8.
  • the cross-sectional schematic diagram showing the manufacturing flow is the same as FIG. Therefore, the description of the overlapping points is omitted.
  • the concentration is too low, so that the alignment control layer described later is not formed on the entire interface between the liquid crystal layer and the substrate, and the alignment control of the liquid crystal molecules is sufficient. May not be possible.
  • the addition amount of 4-hydroxychalcone is higher than 10 wt%, the concentration is too high, and therefore, there is a high possibility that the polarization-absorbing compound remains in the liquid crystal layer after the subsequent process, and the reliability, etc. May be affected.
  • a lower substrate 2 having a pixel electrode and a common electrode in the same layer and an upper substrate 3 having no electrode were prepared.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film.
  • the liquid crystal material to which 4-hydroxychalcone as described above was added was dropped at 50 ° C. Thereafter, as shown in FIG. 2A, the lower substrate 2 and the upper substrate 3 were bonded to each other through the sealing material 6 to form the liquid crystal layer 5.
  • an IPS mode (horizontal alignment mode) liquid crystal display device can be manufactured even when a low molecular weight polarization-absorbing compound containing a chalcone group is used. Further, since the sealing material 6 can be in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using a conventional alignment film, a liquid crystal display device that is difficult to peel off even in a narrow frame is manufactured. be able to.
  • the pretilt angle of the liquid crystal molecules 7 was measured and found to be 0.5 ° or less with respect to the main surfaces of the lower substrate 2 and the upper substrate 3.
  • the pretilt angle was measured by the same method as in Example 1.
  • the light transmission intensity was evaluated in the following cases (A) and (B).
  • the light transmission intensity was measured in the same manner as in Example 1.
  • the angle between the axis and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the above step (c) is 90 °, the light emitted from the backlight is not transmitted when no voltage is applied, and a black state is obtained.
  • Example 4 is a case where a low molecular weight 4′-hydroxychalcone is used as a polarization-absorbing compound to realize a horizontal alignment mode.
  • 4′-hydroxychalcone (polarization-absorbing compound) represented by the following chemical formula (4) in which the alignment control layers 4 a and 4 b are added to the liquid crystal layer 5 is formed from the liquid crystal layer 5. Except for being formed by phase separation, it is the same as the liquid crystal display device of Example 1, and its schematic cross-sectional view is the same as FIG. In this case, according to the alignment control layers 4a and 4b, a horizontal alignment mode can be realized.
  • the liquid crystal display device of Example 4 is an IPS mode (horizontal alignment mode) liquid crystal display device.
  • IPS mode horizontal alignment mode
  • the liquid crystal display device of Example 4 unlike the conventional liquid crystal display device, there is no portion where the alignment film and the sealing material are bonded. Therefore, the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided, and a liquid crystal display device that is difficult to peel even with a narrow frame can be realized.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 4 is the same as the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 1 except that 4′-hydroxychalcone is used instead of polyvinyl cinnamate as the polarization-absorbing compound 8.
  • the cross-sectional schematic diagram showing the manufacturing flow is the same as FIG. Therefore, the description of the overlapping points is omitted.
  • the concentration is too low, so that the alignment control layer described later is not formed on the entire interface between the liquid crystal layer and the substrate, and the alignment control of the liquid crystal molecules can be performed. You may not be able to do enough.
  • the addition amount of 4′-hydroxychalcone is higher than 10 wt%, the concentration is too high, and therefore, there is a high possibility that the polarization-absorbing compound remains in the liquid crystal layer after the subsequent process. May be affected.
  • a lower substrate 2 having a pixel electrode and a common electrode in the same layer and an upper substrate 3 having no electrode were prepared.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film.
  • the liquid crystal material added with 4'-hydroxychalcone as described above was dropped at 50 ° C.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 were bonded to each other through the sealing material 6 to form the liquid crystal layer 5.
  • the IPS mode horizontal alignment mode
  • Liquid crystal display device can be manufactured. Further, since the sealing material 6 can be in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using a conventional alignment film, a liquid crystal display device that is difficult to peel off even in a narrow frame is manufactured. be able to.
  • the light transmission intensity was evaluated in the following cases (A) and (B).
  • the light transmission intensity was measured in the same manner as in Example 1.
  • (A) The angle formed by one absorption axis of the pair of absorption-type polarizing plates arranged in crossed Nicols and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the step (c) is 0 °, and the other absorption
  • the angle between the axis and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the above step (c) is 90 °, the light emitted from the backlight is not transmitted when no voltage is applied, and a black state is obtained. It was.
  • Example 5 is a case where a low molecular weight 4-hydroxyazobenzene is used as a polarization absorbing compound to realize a vertical alignment mode.
  • the alignment control layers 4a and 4b are mixed with the 4-hydroxyazobenzene (polarization absorbing compound) represented by the following chemical formula (5) added to the liquid crystal layer 5 from the liquid crystal layer 5. Except for being formed separately, it is the same as the liquid crystal display device of Example 1, and its schematic cross-sectional view is the same as FIG. In this case, according to the alignment control layers 4a and 4b, the vertical alignment mode can be realized.
  • the 4-hydroxyazobenzene polarization absorbing compound represented by the following chemical formula (5)
  • the liquid crystal display device of Example 5 is a TBA (Transverse Bend Alignment) mode (vertical alignment mode) liquid crystal display device.
  • TBA Transverse Bend Alignment
  • the liquid crystal display device of Example 5 unlike the conventional liquid crystal display device, there is no portion where the alignment film and the sealing material are bonded. Therefore, the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided, and a liquid crystal display device that is difficult to peel even with a narrow frame can be realized.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing flow of the liquid crystal display device of Example 5 (steps a to d).
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 5 is the same as the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 1 except that 4-hydroxyazobenzene is used instead of polyvinyl cinnamate as the polarization-absorbing compound 8. Explanation of overlapping points is omitted.
  • the concentration is too low, so that the alignment control layer described later is not formed on the entire interface between the liquid crystal layer and the substrate, and the alignment control of the liquid crystal molecules is sufficient. May not be possible.
  • the addition amount of 4-hydroxyazobenzene is higher than 10 wt%, the concentration is too high, and therefore, there is a high possibility that the polarization-absorbing compound remains in the liquid crystal layer after the subsequent process, and the reliability, etc. May be affected.
  • a lower substrate 2 having a pixel electrode and a common electrode (not shown) in the same layer and an upper substrate 3 having no electrode were prepared.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film.
  • the liquid crystal material added with 4-hydroxyazobenzene as described above was dropped at 50 ° C.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 were bonded to each other through the sealing material 6 to form the liquid crystal layer 5.
  • a TBA mode (vertical alignment mode) liquid crystal display device can be manufactured. Further, since the sealing material 6 can be in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using a conventional alignment film, a liquid crystal display device that is difficult to peel off even in a narrow frame is manufactured. be able to.
  • the light transmission intensity was evaluated in the following cases (A) and (B).
  • the light transmission intensity was measured in the same manner as in Example 1.
  • (A) The angle formed by one absorption axis of the pair of absorption-type polarizing plates arranged in crossed Nicols and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the step (c) is 0 °, and the other absorption
  • the angle between the axis and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the above step (c) is 90 °, the light emitted from the backlight is not transmitted when no voltage is applied, and a black state is obtained. It was.
  • Example 6 is a case where a vertical alignment mode is realized by using 4 (4-butylphenylazo) phenol as a polarization-absorbing compound.
  • the alignment control layers 4a and 4b 4 (4-butylphenylazo) phenol (polarization absorbing compound) represented by the following chemical formula (6) added to the liquid crystal layer 5 is added to the alignment control layers 4a and 4b. It is formed by phase separation from the liquid crystal layer 5 and is the same as the liquid crystal display device of Example 1 except that the electrode arrangement on the lower substrate 2 and the upper substrate 3 is different.
  • the cross-sectional schematic diagram is the same as FIG. In this case, according to the alignment control layers 4a and 4b, the vertical alignment mode can be realized.
  • the lower substrate 2 has a glass substrate as a support substrate, thin film transistor elements and the like appropriately disposed on the glass substrate, and further has pixel electrodes (not shown) on the entire surface of the substrate.
  • the upper substrate 3 has a glass substrate as a support substrate, a color filter layer appropriately disposed on the glass substrate, and the like, and further has a common electrode (not shown) on the entire surface of the substrate.
  • the sealing material 6 is in direct contact with the lower substrate 2 and is in direct contact with the upper substrate 3.
  • the liquid crystal display device of Example 6 is a VA mode (vertical alignment mode) liquid crystal display device.
  • VA mode vertical alignment mode
  • the liquid crystal display device of Example 6 unlike the conventional liquid crystal display device, there is no portion where the alignment film and the sealing material are bonded. Therefore, the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided, and a liquid crystal display device that is difficult to peel even with a narrow frame can be realized.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 6 uses 4 (4-butylphenylazo) phenol instead of 4-hydroxyazobenzene as the polarization-absorbing compound 8, and as the lower substrate 2 and the upper substrate 3, This is the same as the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 5 except that a substrate having electrodes on the entire surface and the entire surface is used, and a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy is used.
  • the cross-sectional schematic diagram is the same as FIG. Therefore, the description of the overlapping points is omitted.
  • TN -I of MLC-6608 which is a liquid crystal material is 90 ° C.
  • the addition amount of 4 (4-butylphenylazo) phenol is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of the entire mixture with the liquid crystal material.
  • the amount of 4 (4-butylphenylazo) phenol added is less than 0.1 wt%, the concentration is too low, so that the alignment control layer described later is not formed on the entire interface between the liquid crystal layer and the substrate. May not be sufficiently controlled.
  • a lower substrate 2 having a pixel electrode (not shown) on the entire surface and the entire surface and an upper substrate 3 having a common electrode (not shown) on the entire surface and the entire surface were prepared.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film.
  • the liquid crystal material added with 4 (4-butylphenylazo) phenol as described above was dropped at 25 ° C.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 were bonded to each other through the sealing material 6 to form the liquid crystal layer 5.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating phase separation of the polarization-absorbing compound in Example 6.
  • 4 (4-butylphenyl) is formed on the surface of the indium oxide of ITO, which is a material for the pixel electrode constituting the surface layer of the lower substrate 2 and the common electrode constituting the surface layer of the upper substrate 3.
  • Adsorption of the hydroxyl group 11 in the azo) phenol through the hydrogen bond 13 causes the 4 (4-butylphenylazo) phenol to phase separate from the liquid crystal layer 5.
  • a layer 9 a was formed between the lower substrate 2 and the liquid crystal layer 5
  • a layer 9 b was formed between the upper substrate 3 and the liquid crystal layer 5.
  • the material constituting the surface layer of the substrate may be an inorganic compound.
  • the inorganic compound a metal oxide such as ITO, an inorganic oxide such as silicon oxide (SiO) or glass, or an inorganic nitride such as silicon nitride (SiN) can be used. Even when a polarization-absorbing compound containing an amino group is used, the polarization-absorbing compound can be phase-separated from the liquid crystal layer using such an adsorption process.
  • a VA mode (vertical alignment mode) liquid crystal display device can be manufactured even when a polarization-absorbing compound that dissolves in liquid crystal at room temperature is used. Further, since the sealing material 6 can be in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using a conventional alignment film, a liquid crystal display device that is difficult to peel off even in a narrow frame is manufactured. be able to.
  • the light transmission intensity was evaluated in the following cases (A) and (B).
  • the light transmission intensity was measured in the same manner as in Example 1.
  • (A) The angle formed by one absorption axis of the pair of absorption-type polarizing plates arranged in crossed Nicols and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the step (c) is 0 °, and the other absorption
  • the angle between the axis and the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet ray 10 irradiated in the above step (c) is 90 °, the light emitted from the backlight is not transmitted when no voltage is applied, and a black state is obtained. It was.
  • the liquid crystal display device of Example 6 was in the VA mode.
  • the configuration of the VA mode is realized, but the configuration of the vertical alignment mode MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode and the vertical ECB mode can also be realized.
  • MVA Multi-domain Vertical Alignment
  • the MVA mode is realized, as the lower substrate 2 and the upper substrate 3, a substrate having a rib as an alignment control structure on the pixel electrode and the common electrode may be used.
  • Example 7 is a case where a vertical alignment mode is realized by using a low molecular weight compound represented by the following chemical formula (7) as a polarization absorbing compound.
  • the alignment control layers 4 a and 4 b were formed by phase-separating from the liquid crystal layer 5 the polarization-absorbing compound represented by the following chemical formula (7) added in the liquid crystal layer 5. Except for this, it is the same as the liquid crystal display device of Example 6, and its schematic cross-sectional view is the same as FIG. In this case, according to the alignment control layers 4a and 4b, the vertical alignment mode can be realized.
  • the liquid crystal display device of Example 7 is a VA, vertical ECB, and vertical TN (Twisted Nematic) mode (vertical alignment mode) liquid crystal display device.
  • VA Vertical ECB
  • vertical TN Transmission Nematic
  • the problem of peeling from the interface between the alignment film and the sealing material can be avoided, and a liquid crystal display device that is difficult to peel even with a narrow frame can be realized.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing flow of the liquid crystal display device of Example 7 (steps a to d).
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 7 uses the compound represented by the above chemical formula (7) instead of 4-hydroxyazobenzene as the polarization-absorbing compound 8, and the irradiation direction of linearly polarized ultraviolet rays is different. Since it is the same as that of the manufacturing method of the liquid crystal display device of Example 6 except for this, description is abbreviate
  • the addition amount of the compound represented by the chemical formula (7) is less than 0.1 wt%, the concentration is too low, so that the alignment control layer described later is not formed on the entire interface between the liquid crystal layer and the substrate. The molecular orientation may not be sufficiently controlled.
  • the addition amount of the compound represented by the chemical formula (7) is higher than 5 wt%, not all is dissolved in the liquid crystal material having negative dielectric anisotropy at room temperature.
  • a lower substrate 2 having pixel electrodes on the entire surface and the entire surface and an upper substrate 3 having common electrodes on the entire surface and the entire surface were prepared.
  • the lower substrate 2 and the upper substrate 3 do not have a conventional alignment film.
  • the liquid crystal material which added the compound represented by the said Chemical formula (7) as mentioned above was dripped in the state of 25 degreeC. Thereafter, as shown in FIG. 5A, the lower substrate 2 and the upper substrate 3 were bonded to each other through the sealing material 6 to form the liquid crystal layer 5.
  • (C) Formation of orientation control layer As shown in FIG. 5C, the temperature of the liquid crystal cell after the step (b) is increased to 91 ° C. Irradiated with linearly polarized ultraviolet rays 10 from the direction. The irradiation amount of the polarized ultraviolet light 10 was 3 J / cm 2 at a wavelength of 330 nm. As a result, the cinnamate group in the compound represented by the chemical formula (7) constituting the layers 9a and 9b absorbs the linearly polarized ultraviolet light, thereby causing a photoreaction such as a cross-linking reaction. As shown, the alignment control layers 4a and 4b realizing the vertical alignment mode were formed.
  • VA vertical alignment mode
  • a (vertical alignment mode) liquid crystal display device can be manufactured. Further, since the sealing material 6 can be in direct contact with the lower substrate 2 and the upper substrate 3 without using a conventional alignment film, a liquid crystal display device that is difficult to peel off even in a narrow frame is manufactured. be able to.
  • Example 7 the alignment of the liquid crystal molecules 7 can be controlled at an angle slightly inclined from the complete vertical direction by irradiating the linearly polarized ultraviolet light 10 from an oblique direction with respect to the normal direction of the liquid crystal cell.
  • the linearly polarized ultraviolet ray 10 was irradiated without using a mask.
  • two or more regions (domains) having different alignment directions of liquid crystal molecules can be formed in one pixel region by irradiating with a mask (for example, four-domain alignment).
  • a liquid crystal display device excellent in viewing angle characteristics can be realized.
  • a 4-domain vertical ECB mode, a 4-domain vertical TN mode, or the like can be realized by appropriately changing the configurations of the lower substrate 2 and the upper substrate 3.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing the first sample.
  • evaluation substrates glass substrates 14a and 14b on which a conventional alignment film was not formed were prepared.
  • a sealing material 6a having a diameter of 2 mm was applied to one of the glass substrates 14a and 14b.
  • the glass substrates 14a and 14b were bonded to each other through the sealing material 6a so as to be orthogonal to each other.
  • the sealing material 6a was heated and cured after being irradiated with ultraviolet rays, thereby producing a sample as shown in FIG. Therefore, in the first sample, the sealing material 6a and the glass substrates 14a and 14b are in direct contact.
  • glass substrates 14a and 14b non-alkali glass made by Corning was used.
  • the size of the glass substrates 14a and 14b was 20 mm ⁇ 50 mm, and the thickness was 0.7 mm.
  • the sealing material 6a a sealing material (model number: Photorec S) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. was used.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a second sample.
  • a substrate in which conventional horizontal alignment polyimide alignment films 115a and 115b were formed on glass substrates 114a and 114b was prepared.
  • a sealing material 106a having a diameter of 2 mm was applied on the alignment film 115a.
  • the glass substrates 114a and 114b were bonded to each other through the sealant 106a so as to be orthogonal to each other.
  • the alignment films 115a and 115b were bonded so that the film surfaces face each other.
  • the sealing material 106a was heated and cured after being irradiated with ultraviolet rays, thereby producing a sample as shown in FIG. Therefore, in the second sample, the sealing material 106a and the alignment films 115a and 115b are in direct contact.
  • the glass substrates 114a and 114b non-alkali glass made by Corning was used.
  • the size of the glass substrates 114a and 114b was 20 mm ⁇ 50 mm, and the thickness was 0.7 mm.
  • a sealing material (model number: Photorec S) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. was used.
  • the third sample is the same as the second sample except that a conventional vertical alignment type polyimide alignment film is used as the alignment films 115a and 115b, and its perspective schematic view is the same as FIG. Therefore, in the third sample, the sealing material 106a and the alignment films 115a and 115b are in direct contact.
  • the first sample maintained higher adhesive strength (2.8 kgf / mm) than the second and third samples without decreasing the adhesive strength before and after the test.
  • the adhesive strength before the test was 2.6 kgf / mm, a value close to that of the first sample, but the adhesive strength decreased to 1.5 kgf / mm after the test.
  • the adhesive strength before a test is 1.1 kgf / mm and a value lower than a 1st and 2nd sample, and the adhesive strength fell to 0.2 kgf / mm or less after a test. .
  • a liquid crystal display that does not have a conventional alignment film and does not adhere to the alignment film and the sealing material maintains high adhesive strength even in a narrow frame and is difficult to peel off. It was evaluated that the device could be realized. In this evaluation, a configuration in which the sealing material and the glass substrate are in direct contact with each other was used as the first sample, but a member (for example, an electrode, an insulating film, etc.) other than the alignment film formed on the glass substrate and the sealing material. The same effect can be obtained even when a configuration in which and are in direct contact is used.
  • the pair of substrates and the sealing material are in direct contact with each other without a conventional alignment film.
  • the pair of substrates does not have a conventional alignment film, and members constituting the surface layer of the pair of substrates that are in direct contact with the sealing material include a support substrate (for example, a glass substrate), an electrode, and an insulating film Etc. From the viewpoint of increasing the adhesive strength, a configuration in which the inorganic compound and the sealing material are in direct contact with each other is preferable.
  • the polarization-absorbing compound includes at least one polarization-absorbing functional group selected from the group consisting of a cinnamate group, a coumarin group, an azobenzene group, a stilbene group, a chalcone group, and a tolan group in the molecule. Also good.
  • the polarization-absorbing functional group may be a cinnamate group, an azobenzene group, or a chalcone group.
  • At least one of the phenylene group and the phenyl group and at least one of the carbonyl group and the azo group may be included in the polarization-absorbing functional group.
  • the alignment control layer has a temperature of the liquid crystal layer from T NI to T N
  • the polarization-absorbing compound may be formed by phase separation from the liquid crystal layer by lowering to less than NI .
  • the polarization-absorbing compound can be suitably obtained by utilizing the effect of dissolving in the liquid crystal material at a temperature of T N-I or higher and phase-separating from the liquid crystal layer at a temperature of less than T N-I.
  • the orientation control layer can be used.
  • the alignment control layer may be formed by phase separation from the liquid crystal layer by adsorbing the polarization-absorbing compound to an inorganic compound constituting the surface layer of the pair of substrates.
  • the said orientation control layer obtained suitably can be utilized using the effect which the said polarization absorptive compound adsorb
  • the polarization-absorbing compound may be one that adsorbs to the inorganic compound through a hydrogen bond.
  • the polarization-absorbing compound may contain a carboxyl group, a hydroxyl group, or an amino group. Thereby, the said polarization absorptive compound can adsorb
  • the inorganic compound is preferably ITO or glass.
  • the alignment control layer may align liquid crystal molecules in a substantially horizontal direction with respect to the main surfaces of the pair of substrates when no voltage is applied. Thereby, a liquid crystal display device in a horizontal alignment mode can be realized.
  • the alignment control layer may align liquid crystal molecules in a direction substantially perpendicular to the main surfaces of the pair of substrates when no voltage is applied. Thereby, a liquid crystal display device in a vertical alignment mode can be realized.
  • the liquid crystal material contained in the liquid crystal layer may have a positive dielectric anisotropy.
  • the major axis of the liquid crystal molecules is aligned along the lines of electric force when a voltage is applied, so that the alignment control becomes easier and a higher speed response can be realized.
  • the liquid crystal material contained in the liquid crystal layer may have a negative dielectric anisotropy. Thereby, the transmittance can be further improved.
  • the liquid crystal display mode of the liquid crystal display device may be IPS mode, FFS mode, ECB mode, vertical ECB mode, 4-domain vertical ECB mode, TBA mode, VA mode, MVA mode, or 4-domain vertical TN mode. .
  • polarized ultraviolet rays are preferably used, and linearly polarized ultraviolet rays are particularly preferably used.
  • the irradiation conditions of the said polarized light can be suitably set according to the composition of the said polarization absorptive compound.
  • the step (3) may be performed by irradiating the layer with polarized light in a state where the temperature of the liquid crystal layer is T N-I or higher and T N-I + 5 ° C. or lower.
  • the step (1) is performed in a state where the temperature of the liquid crystal layer is set to T N-I or higher, and the step (2) is performed from the temperature of the liquid crystal layer to T N-I or higher and lower than T N-I . It may be performed by lowering. Accordingly, the alignment control layer is obtained by utilizing the effect that the polarization-absorbing compound is dissolved in the liquid crystal material at a temperature equal to or higher than T N-I and phase-separated from the liquid crystal layer at a temperature lower than T N-I. Can be suitably formed.
  • the step (2) may be performed by adsorbing the polarization-absorbing compound to an inorganic compound constituting the surface layer of the pair of substrates.
  • the said orientation control layer can be formed suitably using the effect which the said polarization absorptive compound adsorb
  • the step (2) may be performed by adsorbing the polarization-absorbing compound to the inorganic compound via a hydrogen bond.
  • the polarization-absorbing compound may contain a carboxyl group, a hydroxyl group, or an amino group. Thereby, the said polarization absorptive compound can be made to adsorb
  • the inorganic compound is preferably ITO or glass.

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Abstract

本発明は、狭額縁であっても剥離しにくく、かつ、従来の配向膜を要することなく水平配向モード及び垂直配向モードの両方が実現可能な液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造方法とを提供する。本発明の液晶表示装置は、対向して配置された一対の基板と、上記一対の基板間に配置された液晶層及びシール材とを備える液晶表示装置であって、上記一対の基板と上記液晶層との間に、液晶分子を配向制御する配向制御層を有し、上記一対の基板と上記シール材とは直に接しており、上記配向制御層は、偏光吸収性化合物から形成されたものであり、上記偏光吸収性化合物は、フェニレン基及びフェニル基の少なくとも一方と、カルボニル基及びアゾ基の少なくとも一方とを分子中に含むものである。

Description

液晶表示装置、及び、液晶表示装置の製造方法
本発明は、液晶表示装置、及び、液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、従来の配向膜を有しない液晶表示装置、及び、上記液晶表示装置の製造方法に関するものである。
近年、液晶表示装置等の薄型表示装置が急速に普及しており、テレビ用途のみならず、電子ブック、フォトフレーム、ＩＡ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ａｐｐｌｉａｎｃｅ：産業機器）、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ：パーソナルコンピュータ）、タブレットＰＣ、スマートフォン用途等に幅広く採用されている。これらの用途において、種々の性能が要求され、様々な液晶表示モードが開発されている。
液晶表示モードとしては、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等の、液晶分子を、電圧無印加時に基板の主面に対して略水平な方向に配向させるモード（以下、水平配向モードとも言う。）が挙げられる。また、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等の、液晶分子を、電圧無印加時に基板の主面に対して略垂直な方向に配向させるモード（以下、垂直配向モードとも言う。）も挙げられる。このような液晶分子の配向制御を実現するため、配向膜を利用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これに対して、従来の配向膜に代わる手段を利用したものも提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
米国特許出願公開第２０１２／００２１１４１号明細書 特許第５１５４９４５号明細書 特開２０１０－３３０９３号公報
従来の配向膜を利用した一般的な液晶表示装置について、図８を用いて以下に説明する。図８は、従来の一般的な液晶表示装置を示す断面模式図である。図８に示すように、液晶表示装置１０１は、下側基板１０２と、下側基板に対向する上側基板１０３と、両基板間に配置された配向膜１１５ｃ、１１５ｄ、液晶層１０５、及び、シール材１０６とを備えている。配向膜１１５ｃは、下側基板１０２と液晶層１０５との間に配置されている。配向膜１１５ｄは、上側基板１０３と液晶層１０５との間に配置されている。下側基板１０２とシール材１０６との間には、配向膜１１５ｃが存在している。上側基板１０３とシール材１０６との間には、配向膜１１５ｄが存在している。下側基板１０２、及び、上側基板１０３の各々は、通常、支持基板を有し、これらの支持基板上には、液晶表示モードに応じて、各種電極、絶縁膜、カラーフィルタ層等が適宜配置される。従来の配向膜１１５ｃ、１１５ｄは、通常、配向膜材料中に含まれる重合性モノマーを重合させて形成されるものであり、例えば、ポリイミド等の高分子系の配向膜が挙げられる。
しかしながら、このような従来の一般的な液晶表示装置では、外力、温度、湿度等の負荷が加わったときに、配向膜とシール材との界面から剥離することがあり、狭額縁化に伴ってより剥離しやすくなることがあった。これは、配向膜とシール材との接着強度が元々弱く、狭額縁化に伴って、シール材の幅（太さ）を細くすることで、配向膜とシール材との接着面積がより小さくなり、接着強度が更に弱まるためである。このような問題を解決するための構成として、配向膜（例えば、図８中の配向膜１１５ｃ）を基板（例えば、図８中の下側基板１０２）とシール材（例えば、図８中のシール材１０６）との間に配置せず、配向膜とシール材とが接着しないようにすることが考えられる。しかしながら、このように配向膜の位置を制御することは、配向膜の成膜（印刷）装置の成膜精度上、不可能であった。
これに対して、従来の配向膜に代わる手段を利用した場合は、従来の配向膜を用いないため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができる。しかしながら、この場合は、水平配向モード及び垂直配向モードの両方を実現することができていない。
上記特許文献１は、ＩＰＳモードにおいて、配向を長期間安定にするため、配向膜材料中に多官能重合性モノマーを添加し、配向膜を成膜した後に、重合性モノマーを重合させて高分子を形成する、と開示している。しかしながら、上記特許文献１に記載の発明は、配向膜を成膜する工程を含んでおり、配向膜の成膜装置の成膜精度上、配向膜とシール材とが接着する部分が形成されてしまうため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を解決できなかった。
上記特許文献２は、従来の配向膜を用いずに、垂直配向させた液晶フィルムをプラスチック基板上に製造する方法を開示している。しかしながら、上記特許文献２に記載の発明は、垂直配向モードの実現を目的としたものであり、水平配向モードの実現について開示していない。また、上記特許文献２に記載の発明は液晶フィルム用であり、液晶性化合物はモノマーのみからなる。そのため、液晶フィルム製造後に、電圧を印加して駆動することが不可能であり、液晶表示用として用いることができない。以上より、従来の配向膜を要することなく水平配向モード及び垂直配向モードの両方を実現することができなかった。
上記特許文献３は、従来の配向膜を有しておらず、液晶層中に添加された、垂直配向基を有する重合性モノマーを重合させることで垂直配向ポリマー層を形成する、と開示している。しかしながら、上記特許文献３に記載の発明は、垂直配向モードの実現を目的としたものであり、水平配向モードの実現について開示していない。そのため、従来の配向膜を要することなく水平配向モード及び垂直配向モードの両方を実現することができなかった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、狭額縁であっても剥離しにくく、かつ、従来の配向膜を要することなく水平配向モード及び垂直配向モードの両方が実現可能な液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造方法とを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、狭額縁であっても剥離しにくく、かつ、従来の配向膜を要することなく水平配向モード及び垂直配向モードの両方が実現可能な液晶表示装置、及び、上記液晶表示装置の製造方法について種々検討したところ、液晶層中に添加した偏光吸収性化合物を液晶層から相分離させる方法によって、液晶分子を配向制御する配向制御層を形成することができることに着目した。このような構成とすることで、配向膜とシール材とが接着する部分を無くすことができるため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができる。この配向制御層について更に鋭意検討した結果、偏光吸収性化合物を、フェニレン基及びフェニル基の少なくとも一方と、カルボニル基及びアゾ基の少なくとも一方とを分子中に含むものとすることで、液晶層中に添加（溶解）しやすく、かつ、相分離しやすいという偏光吸収性化合物に必要な両立し難い条件を満たし、かつ、水平配向モード及び垂直配向モードという必要とされるプレチルト角が大きく異なる２つのモードのいずれであっても実現可能であることを見出した。これにより、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、本発明の一態様は、対向して配置された一対の基板と、上記一対の基板間に配置された液晶層及びシール材とを備える液晶表示装置であって、上記一対の基板と上記液晶層との間に、液晶分子を配向制御する配向制御層を有し、上記一対の基板と上記シール材とは直に接しており、上記配向制御層は、偏光吸収性化合物から形成されたものであり、上記偏光吸収性化合物は、フェニレン基及びフェニル基の少なくとも一方と、カルボニル基及びアゾ基の少なくとも一方とを分子中に含む液晶表示装置であってもよい。
本発明の別の一態様は、液晶表示装置の製造方法であって、シール材を介して貼り合わせた一対の基板間に、偏光吸収性化合物が添加された液晶層を形成する工程（１）と、上記液晶層から上記偏光吸収性化合物を相分離させて、上記一対の基板と上記液晶層との間に層を形成する工程（２）と、上記液晶層に含まれる液晶材料の、ネマティック相と等方相との間の相転移温度をＴＮ－Ｉとすると、上記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上にした状態で上記層に対して偏光を照射し、液晶分子を配向制御する配向制御層を形成する工程（３）とを含み、上記偏光吸収性化合物は、フェニレン基及びフェニル基の少なくとも一方と、カルボニル基及びアゾ基の少なくとも一方とを分子中に含む液晶表示装置の製造方法であってもよい。
本発明によれば、狭額縁であっても剥離しにくく、かつ、従来の配向膜を要することなく水平配向モード及び垂直配向モードの両方が実現可能な液晶表示装置と、上記液晶表示装置の製造方法とを提供することができる。
実施例１～７の液晶表示装置を示す断面模式図である。 実施例１～４の液晶表示装置の製造フローを示す断面模式図である（工程ａ～ｄ）。 実施例５、６の液晶表示装置の製造フローを示す断面模式図である（工程ａ～ｄ）。 実施例６における偏光吸収性化合物の相分離を説明する概念図である。 実施例７の液晶表示装置の製造フローを示す断面模式図である（工程ａ～ｄ）。 第一のサンプルを示す斜視模式図である。 第二及び第三のサンプルを示す斜視模式図である。 従来の一般的な液晶表示装置を示す断面模式図である。
以下に実施例を掲げ、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例のみに限定されるものではない。また、各実施例の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
本明細書中、偏光吸収性化合物は、偏光吸収性官能基を分子中に含む化合物を意味するが、更に、液晶に溶解し、かつ、特定の条件で液晶層から層分離する特性を有するものである。上記特定の条件としては、例えば、温度変化、無機化合物への吸着が挙げられる。また、偏光吸収性官能基は、紫外線及び／又は可視光の波長領域に含まれる特定の波長の偏光を照射されたときに、偏光を吸収する官能基を意味する。また、液晶分子を、電圧無印加時に基板の主面に対して略水平な方向に配向させるモードを、水平配向モードとも言う。略水平とは、例えば、液晶分子のプレチルト角が、基板の主面に対して０°以上、５°以下であることを示す。液晶分子を、電圧無印加時に基板の主面に対して略垂直な方向に配向させるモードを、垂直配向モードとも言う。略垂直とは、例えば、液晶分子のプレチルト角が、基板の主面に対して８５°以上、９０°以下であることを示す。また、室温とは、１５°以上、３０℃以下の温度を示す。
（実施例１）
実施例１は、偏光吸収性化合物としてポリビニルシンナメートを利用し、水平配向モードを実現する場合である。
図１は、実施例１の液晶表示装置を示す断面模式図である。図１に示すように、液晶表示装置１は、下側基板２と、下側基板に対向する上側基板３と、両基板間に配置された配向制御層４ａ、４ｂ、液晶層５、及び、シール材６とを備えている。配向制御層４ａは、下側基板２と液晶層５との間に配置されている。配向制御層４ｂは、上側基板３と液晶層５との間に配置されている。シール材６は、配向制御層４ａ、４ｂを介さずに、下側基板２、及び、上側基板３と直に接している。液晶表示装置１は、更に、下側基板２、及び、上側基板３の液晶層５側とは反対側に、一対の偏光板を有していてもよい。
下側基板２は、支持基板としてのガラス基板、ガラス基板上に適宜配置された薄膜トランジスタ素子等を有し、更に、薄膜トランジスタ素子等を覆う絶縁膜上の一部で、画素電極及び共通電極（図示せず）を同じ層に有している。ここで、画素電極及び共通電極を同じ層に有するとは、画素電極及び共通電極が、それらの液晶層５側及び／又は液晶層５側と反対側において、共通する部材（例えば、液晶層５、絶縁膜等）と接していることを示す。上側基板３は、電極を有しておらず、支持基板としてのガラス基板、ガラス基板上に適宜配置されたカラーフィルタ層等を有し、更に、カラーフィルタ層を覆うオーバーコート層を有している。また、下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜（例えば、図８中の配向膜１１５ｃ、１１５ｄ）を有していない。シール材６は、下側基板２と直に接し、かつ、上側基板３と直に接している。
配向制御層４ａ、４ｂは、液晶分子を配向制御するものであり、液晶層５中に添加された下記化学式（１）で表されるポリビニルシンナメート（偏光吸収性化合物）が液晶層５から相分離して形成されたものである。配向制御層４ａ、４ｂによれば、水平配向モードを実現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
以上より、実施例１の液晶表示装置は、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置である。実施例１の液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり、配向膜とシール材とが接着する部分が存在しない。そのため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができ、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を実現することができる。
次に、実施例１の液晶表示装置の製造方法について、図２を用いて説明する。図２は、実施例１の液晶表示装置の製造フローを示す断面模式図である（工程ａ～ｄ）。
（ａ）液晶層の形成
まず、正の誘電率異方性を有する液晶材料である５ＣＢに、偏光吸収性化合物８として、ポリビニルシンナメートを混合物全体の１ｗｔ％となるように添加した。その後、温度を５０℃に上げて、ポリビニルシンナメートを液晶材料中に溶解させた。ここで、液晶材料である５ＣＢのＴＮ－Ｉは３５．５℃であるため、温度を３５．５℃以上にすることでポリビニルシンナメートが溶解し、温度を３５．５℃未満にすることでポリビニルシンナメートは液晶層から相分離する。ポリビニルシンナメートの添加量は、液晶材料との混合物全体の０．１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。ポリビニルシンナメートの添加量が０．１ｗｔ％未満である場合は、濃度が低過ぎるため、液晶層と基板との界面全面に後述する配向制御層が形成されず、液晶分子の配向制御が充分に行えないことがある。一方、ポリビニルシンナメートの添加量が１０ｗｔ％より高い場合は、濃度が高過ぎるため、後の工程を経た後に、液晶層内に偏光吸収性化合物が残存する可能性が高くなり、信頼性等に影響を及ぼすことがある。
次に、上述したような、画素電極及び共通電極（図示せず）を同じ層に有する下側基板２と、電極を有しない上側基板３とを用意した。下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜を有していない。画素電極及び共通電極の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ：インジウムスズ酸化物）を用いた。
続いて、下側基板２上にシール材６を塗布した後、上述したようなポリビニルシンナメートを添加した液晶材料を、５０℃の状態で滴下した。その後、図２の（ａ）に示すように、シール材６を介して、下側基板２と上側基板３とを貼り合わせることで、液晶層５を形成した。シール材６としては、熱硬化及び紫外線硬化の両用型である、積水化学工業社製のシール材（型番：フォトレックＳ）を用いた。シール材６としては、熱硬化型、又は、紫外線硬化型のものを用いてもよい。また、ポリビニルシンナメートを添加した液晶材料は、下側基板２、及び、上側基板３を貼り合わせた後に封入してもよい。工程（ａ）を行う際の温度は、用いた液晶材料のＴＮ－Ｉ以上であれば特に限定されない。以下の説明では、工程（ａ）で作製されたものを、便宜上、液晶セルと言う。これは、各例において同様である。
（ｂ）偏光吸収性化合物の相分離
上記工程（ａ）で作製された液晶セルの温度を２５℃に下げて、液晶層５からポリビニルシンナメートを相分離させた。これは、上述したように、液晶材料である５ＣＢのＴＮ－Ｉ未満になると、ポリビニルシンナメートが液晶層５から相分離するためである。その結果、図２の（ｂ）に示すように、下側基板２と液晶層５との間に層９ａが形成され、上側基板３と液晶層５との間に層９ｂが形成された。工程（ｂ）を行う際の温度は、用いた液晶材料のＴＮ－Ｉ未満であれば特に限定されない。ここで、液晶セルの温度は、液晶層５の表面で測定された温度であり、他の各例でも同様である。
（ｃ）配向制御層の形成
図２の（ｃ）に示すように、上記工程（ｂ）後の液晶セルの温度を３６℃に上げて、液晶セルに対して法線方向から直線偏光紫外線１０を照射した。偏光紫外線１０の照射量は、波長３３０ｎｍで３Ｊ／ｃｍ２とした。その結果、層９ａ、９ｂを構成するポリビニルシンナメート中のシンナメート基が直線偏光紫外線を吸収することで、架橋反応等の光反応が生じ、図２の（ｄ）に示すような、水平配向モードを実現する配向制御層４ａ、４ｂが形成された。工程（ｃ）を行う際の温度は、用いた液晶材料のＴＮ－Ｉ以上、ＴＮ－Ｉ＋５℃以下であることが好ましい。また、液晶セルの温度をＴＮ－Ｉ（３５．５℃）以上、ＴＮ－Ｉ＋５℃以下の範囲に上げても、層９ａ、９ｂが液晶層５に溶解して上記工程（ａ）の状態に戻ることはない。これは、偏光紫外線１０の照射により、層９ａ、９ｂ内で架橋反応が進行し、液晶層５に溶解しなくなったためである。
（ｄ）液晶表示装置の完成
上記工程（ｃ）後の液晶セルの温度を室温に下げ、偏光板、バックライト等の部材を適宜配置した。その結果、図２の（ｄ）に示すような、液晶分子７を、電圧無印加時に下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して略水平な方向に配向させる、横電界方式の液晶表示装置（実施例１の液晶表示装置）を完成させた。完成時のシール材６の幅は、０．５ｍｍであった。
以上より、実施例１によれば、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置を製造することができる。また、シール材６が、従来の配向膜を介することなく、下側基板２、及び、上側基板３と直に接するようにできるため、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を製造することができる。
［液晶表示装置の評価］
実施例１で製造された液晶表示装置について、液晶分子７のプレチルト角を測定したところ、下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して０．５°以下であった。プレチルト角の測定には、中央精機社製のクリスタルローテーション法（型番：ＯＭＳ－ＡＦ２）を用いた。
実施例１で製造された液晶表示装置について、下記（Ａ）及び（Ｂ）の場合で、光透過強度を評価した。光透過強度の測定には、ニコン社製の光学顕微鏡システム（型番：ＥＣＬＩＰＳＥ　Ｅ６００　ＰＯＬ）を用いた。
（Ａ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の一方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が０°であり、他方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が９０°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
（Ｂ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の両方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が４５°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過し、光透過状態となった。
上記（Ｂ）における光透過状態の光透過強度と、上記（Ａ）における黒状態の光透過強度との比（光透過状態の光透過強度／黒状態の光透過強度）は約５５であった。ここで、一対の吸収型偏光板としては、日東電工社製の吸収型偏光板（型番：ＮＰＦ－ＳＥＧ１４２５ＤＵ）を用いた。
以上より、実施例１の液晶表示装置はＩＰＳモードであることが確認できた。実施例１では、ＩＰＳモードの構成を実現したが、同じく横電界方式で水平配向モードのＦＦＳモードや、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードの構成を実現することもできる。例えば、ＦＦＳモードを実現する場合、下側基板２として、画素電極及び共通電極を異なる層に有する基板を用いればよい。この場合、画素電極と共通電極との間には絶縁膜が配置される。また、共通電極はパターニングされていなくてもよい。
（実施例２）
実施例２は、偏光吸収性化合物として低分子系のトランスシンナメートを利用し、水平配向モードを実現する場合である。
実施例２の液晶表示装置は、配向制御層４ａ、４ｂが、液晶層５中に添加された下記化学式（２）で表されるトランスシンナメート（偏光吸収性化合物）が液晶層５から相分離して形成されたものであること以外、実施例１の液晶表示装置と同様であり、その断面模式図は図１と同様である。この場合、配向制御層４ａ、４ｂによれば、水平配向モードを実現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
以上より、実施例２の液晶表示装置は、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置である。実施例２の液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり、配向膜とシール材とが接着する部分が存在しない。そのため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができ、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を実現することができる。
次に、実施例２の液晶表示装置の製造方法について説明する。実施例２の液晶表示装置の製造方法は、偏光吸収性化合物８として、ポリビニルシンナメートの代わりにトンラスシンナメートを用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置の製造方法と同様であり、その製造フローを示す断面模式図は図２と同様である。そのため、重複する点については説明を省略する。
（ａ）液晶層の形成
まず、正の誘電率異方性を有する液晶材料である５ＣＢに、偏光吸収性化合物８として、トランスシンナメートを混合物全体の３ｗｔ％となるように添加した。その後、温度を５０℃に上げて、トランスシンナメートを液晶材料中に完全に溶解させた。トランスシンナメートの添加量は、液晶材料との混合物全体の０．１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。トランスシンナメートの添加量が０．１ｗｔ％未満である場合は、濃度が低過ぎるため、液晶層と基板との界面全面に後述する配向制御層が形成されず、液晶分子の配向制御が充分に行えないことがある。一方、トランスシンナメートの添加量が１０ｗｔ％より高い場合は、濃度が高過ぎるため、後の工程を経た後に、液晶層内に偏光吸収性化合物が残存する可能性が高くなり、信頼性等に影響を及ぼすことがある。
次に、画素電極及び共通電極を同じ層に有する下側基板２と、電極を有しない上側基板３とを用意した。下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜を有していない。
続いて、下側基板２上にシール材６を塗布した後、上述したようなトランスシンナメートを添加した液晶材料を、５０℃の状態で滴下した。その後、図２の（ａ）に示すように、シール材６を介して、下側基板２と上側基板３とを貼り合わせることで、液晶層５を形成した。
（ｂ）偏光吸収性化合物の相分離
上記工程（ａ）で作製された液晶セルの温度を２５℃に下げることで、トランスシンナメート中のカルボキシル基と基板表面との相互作用（水素結合等）が安定し、トランスシンナメートは液晶層５から相分離した。その結果、図２の（ｂ）に示すように、下側基板２と液晶層５との間に層９ａが形成され、上側基板３と液晶層５との間に層９ｂが形成された。
（ｃ）配向制御層の形成
図２の（ｃ）に示すように、上記工程（ｂ）後の液晶セルの温度を３６℃に上げて、液晶セルに対して法線方向から直線偏光紫外線１０を照射した。偏光紫外線１０の照射量は、波長３３０ｎｍで４Ｊ／ｃｍ２とした。その結果、層９ａ、９ｂを構成するトランスシンナメート中のシンナメート基が直線偏光紫外線を吸収することで、架橋反応等の光反応が生じ、図２の（ｄ）に示すような、水平配向モードを実現する配向制御層４ａ、４ｂが形成された。
（ｄ）液晶表示装置の完成
上記工程（ｃ）後の液晶セルの温度を室温に下げ、偏光板、バックライト等の部材を適宜配置した。その結果、図２の（ｄ）に示すような、液晶分子７を、電圧無印加時に下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して略水平な方向に配向させる、横電界方式の液晶表示装置（実施例２の液晶表示装置）を完成させた。完成時のシール材６の幅は、０．５ｍｍであった。
以上より、実施例２によれば、シンナメート基を含む低分子系の偏光吸収性化合物を用いた場合であっても、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置を製造することができる。また、シール材６が、従来の配向膜を介することなく、下側基板２、及び、上側基板３と直に接するようにできるため、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を製造することができる。
［液晶表示装置の評価］
実施例２で製造された液晶表示装置について、液晶分子７のプレチルト角を測定したところ、下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して０．５°以下であった。プレチルト角の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
実施例２で製造された液晶表示装置について、下記（Ａ）及び（Ｂ）の場合で、光透過強度を評価した。光透過強度の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
（Ａ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の一方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が０°であり、他方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が９０°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
（Ｂ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の両方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が４５°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過し、光透過状態となった。
上記（Ｂ）における光透過状態の光透過強度と、上記（Ａ）における黒状態の光透過強度との比（光透過状態の光透過強度／黒状態の光透過強度）は約５５であった。
以上より、実施例２の液晶表示装置はＩＰＳモードであることが確認できた。
（実施例３）
実施例３は、偏光吸収性化合物として低分子系の４－ヒドロキシカルコンを利用し、水平配向モードを実現する場合である。
実施例３の液晶表示装置は、配向制御層４ａ、４ｂが、液晶層５中に添加された下記化学式（３）で表される４－ヒドロキシカルコン（偏光吸収性化合物）が液晶層５から相分離して形成されたものであること以外、実施例１の液晶表示装置と同様であり、その断面模式図は図１と同様である。この場合、配向制御層４ａ、４ｂによれば、水平配向モードを実現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
以上より、実施例３の液晶表示装置は、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置である。実施例３の液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり、配向膜とシール材とが接着する部分が存在しない。そのため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができ、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を実現することができる。
次に、実施例３の液晶表示装置の製造方法について説明する。実施例３の液晶表示装置の製造方法は、偏光吸収性化合物８として、ポリビニルシンナメートの代わりに４－ヒドロキシカルコンを用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置の製造方法と同様であり、その製造フローを示す断面模式図は図２と同様である。そのため、重複する点については説明を省略する。
（ａ）液晶層の形成
まず、正の誘電率異方性を有する液晶材料である５ＣＢに、偏光吸収性化合物８として、４－ヒドロキシカルコンを混合物全体の３ｗｔ％となるように添加した。その後、温度を５０℃に上げて、４－ヒドロキシカルコンを液晶材料中に完全に溶解させた。４－ヒドロキシカルコンの添加量は、液晶材料との混合物全体の０．１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。４－ヒドロキシカルコンの添加量が０．１ｗｔ％未満である場合は、濃度が低過ぎるため、液晶層と基板との界面全面に後述する配向制御層が形成されず、液晶分子の配向制御が充分に行えないことがある。一方、４－ヒドロキシカルコンの添加量が１０ｗｔ％より高い場合は、濃度が高過ぎるため、後の工程を経た後に、液晶層内に偏光吸収性化合物が残存する可能性が高くなり、信頼性等に影響を及ぼすことがある。
次に、画素電極及び共通電極を同じ層に有する下側基板２と、電極を有しない上側基板３とを用意した。下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜を有していない。
続いて、下側基板２上にシール材６を塗布した後、上述したような４－ヒドロキシカルコンを添加した液晶材料を、５０℃の状態で滴下した。その後、図２の（ａ）に示すように、シール材６を介して、下側基板２と上側基板３とを貼り合わせることで、液晶層５を形成した。
（ｂ）偏光吸収性化合物の相分離
上記工程（ａ）で作製された液晶セルの温度を２５℃に下げることで、４－ヒドロキシカルコン中のヒドロキシル基と基板表面との相互作用（水素結合等）が安定し、４－ヒドロキシカルコンは液晶層５から相分離した。その結果、図２の（ｂ）に示すように、下側基板２と液晶層５との間に層９ａが形成され、上側基板３と液晶層５との間に層９ｂが形成された。
（ｃ）配向制御層の形成
図２の（ｃ）に示すように、上記工程（ｂ）後の液晶セルの温度を３６℃に上げて、液晶セルに対して法線方向から直線偏光紫外線１０を照射した。偏光紫外線１０の照射量は、波長３６５ｎｍで３Ｊ／ｃｍ２とした。その結果、層９ａ、９ｂを構成する４－ヒドロキシカルコン中のカルコン基が直線偏光紫外線を吸収することで、架橋反応等の光反応が生じ、図２の（ｄ）に示すような、水平配向モードを実現する配向制御層４ａ、４ｂが形成された。
（ｄ）液晶表示装置の完成
上記工程（ｃ）後の液晶セルの温度を室温に下げ、偏光板、バックライト等の部材を適宜配置した。その結果、図２の（ｄ）に示すような、液晶分子７を、電圧無印加時に下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して略水平な方向に配向させる、横電界方式の液晶表示装置（実施例３の液晶表示装置）を完成させた。完成時のシール材６の幅は、０．５ｍｍであった。
以上より、実施例３によれば、カルコン基を含む低分子系の偏光吸収性化合物を用いた場合であっても、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置を製造することができる。また、シール材６が、従来の配向膜を介することなく、下側基板２、及び、上側基板３と直に接するようにできるため、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を製造することができる。
［液晶表示装置の評価］
実施例３で製造された液晶表示装置について、液晶分子７のプレチルト角を測定したところ、下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して０．５°以下であった。プレチルト角の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
実施例３で製造された液晶表示装置について、下記（Ａ）及び（Ｂ）の場合で、光透過強度を評価した。光透過強度の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
（Ａ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の一方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が０°であり、他方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が９０°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
（Ｂ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の両方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が４５°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過し、光透過状態となった。
上記（Ｂ）における光透過状態の光透過強度と、上記（Ａ）における黒状態の光透過強度との比（光透過状態の光透過強度／黒状態の光透過強度）は約５５であった。
以上より、実施例３の液晶表示装置はＩＰＳモードであることが確認できた。
（実施例４）
実施例４は、偏光吸収性化合物として低分子系の４’－ヒドロキシカルコンを利用し、水平配向モードを実現する場合である。
実施例４の液晶表示装置は、配向制御層４ａ、４ｂが、液晶層５中に添加された下記化学式（４）で表される４’－ヒドロキシカルコン（偏光吸収性化合物）が液晶層５から相分離して形成されたものであること以外、実施例１の液晶表示装置と同様であり、その断面模式図は図１と同様である。この場合、配向制御層４ａ、４ｂによれば、水平配向モードを実現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
以上より、実施例４の液晶表示装置は、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置である。実施例４の液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり、配向膜とシール材とが接着する部分が存在しない。そのため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができ、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を実現することができる。
次に、実施例４の液晶表示装置の製造方法について説明する。実施例４の液晶表示装置の製造方法は、偏光吸収性化合物８として、ポリビニルシンナメートの代わりに４’－ヒドロキシカルコンを用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置の製造方法と同様であり、その製造フローを示す断面模式図は図２と同様である。そのため、重複する点については説明を省略する。
（ａ）液晶層の形成
まず、正の誘電率異方性を有する液晶材料である５ＣＢに、偏光吸収性化合物８として、４’－ヒドロキシカルコンを混合物全体の３ｗｔ％となるように添加した。その後、温度を５０℃に上げて、４’－ヒドロキシカルコンを液晶材料中に完全に溶解させた。４’－ヒドロキシカルコンの添加量は、液晶材料との混合物全体の０．１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。４’－ヒドロキシカルコンの添加量が０．１ｗｔ％未満である場合は、濃度が低過ぎるため、液晶層と基板との界面全面に後述する配向制御層が形成されず、液晶分子の配向制御が充分に行えないことがある。一方、４’－ヒドロキシカルコンの添加量が１０ｗｔ％より高い場合は、濃度が高過ぎるため、後の工程を経た後に、液晶層内に偏光吸収性化合物が残存する可能性が高くなり、信頼性等に影響を及ぼすことがある。
次に、画素電極及び共通電極を同じ層に有する下側基板２と、電極を有しない上側基板３とを用意した。下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜を有していない。
続いて、下側基板２上にシール材６を塗布した後、上述したような４’－ヒドロキシカルコンを添加した液晶材料を、５０℃の状態で滴下した。その後、図２の（ａ）に示すように、シール材６を介して、下側基板２と上側基板３とを貼り合わせることで、液晶層５を形成した。
（ｂ）偏光吸収性化合物の相分離
上記工程（ａ）で作製された液晶セルの温度を２５℃に下げることで、４’－ヒドロキシカルコン中のヒドロキシル基と基板表面との相互作用（水素結合等）が安定し、４’－ヒドロキシカルコンは液晶層５から相分離した。その結果、図２の（ｂ）に示すように、下側基板２と液晶層５との間に層９ａが形成され、上側基板３と液晶層５との間に層９ｂが形成された。
（ｃ）配向制御層の形成
図２の（ｃ）に示すように、上記工程（ｂ）後の液晶セルの温度を３６℃に上げて、液晶セルに対して法線方向から直線偏光紫外線１０を照射した。偏光紫外線１０の照射量は、波長３６５ｎｍで３Ｊ／ｃｍ２とした。その結果、層９ａ、９ｂを構成する４’－ヒドロキシカルコン中のカルコン基が直線偏光紫外線を吸収することで、架橋反応等の光反応が生じ、図２の（ｄ）に示すような、水平配向モードを実現する配向制御層４ａ、４ｂが形成された。
（ｄ）液晶表示装置の完成
上記工程（ｃ）後の液晶セルの温度を室温に下げ、偏光板、バックライト等の部材を適宜配置した。その結果、図２の（ｄ）に示すような、液晶分子７を、電圧無印加時に下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して略水平な方向に配向させる、横電界方式の液晶表示装置（実施例４の液晶表示装置）を完成させた。完成時のシール材６の幅は、０．５ｍｍであった。
以上より、実施例４によれば、カルコン基を含む低分子系の偏光吸収性化合物で、実施例３とは別の偏光吸収性化合物を用いた場合であっても、ＩＰＳモード（水平配向モード）の液晶表示装置を製造することができる。また、シール材６が、従来の配向膜を介することなく、下側基板２、及び、上側基板３と直に接するようにできるため、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を製造することができる。
［液晶表示装置の評価］
実施例４で製造された液晶表示装置について、液晶分子７のプレチルト角を測定したところ、下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して０．５°以下であった。プレチルト角の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
実施例４で製造された液晶表示装置について、下記（Ａ）及び（Ｂ）の場合で、光透過強度を評価した。光透過強度の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
（Ａ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の一方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が０°であり、他方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が９０°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
（Ｂ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の両方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が４５°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過し、光透過状態となった。
上記（Ｂ）における光透過状態の光透過強度と、上記（Ａ）における黒状態の光透過強度との比（光透過状態の光透過強度／黒状態の光透過強度）は約５５であった。
以上より、実施例４の液晶表示装置はＩＰＳモードであることが確認できた。
（実施例５）
実施例５は、偏光吸収性化合物として低分子系の４－ヒドロキシアゾベンゼンを利用し、垂直配向モードを実現する場合である。
実施例５の液晶表示装置は、配向制御層４ａ、４ｂが、液晶層５中に添加された下記化学式（５）で表される４－ヒドロキシアゾベンゼン（偏光吸収性化合物）が液晶層５から相分離して形成されたものであること以外、実施例１の液晶表示装置と同様であり、その断面模式図は図１と同様である。この場合、配向制御層４ａ、４ｂによれば、垂直配向モードを実現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
以上より、実施例５の液晶表示装置は、ＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｂｅｎｄ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード（垂直配向モード）の液晶表示装置である。実施例５の液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり、配向膜とシール材とが接着する部分が存在しない。そのため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができ、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を実現することができる。
次に、実施例５の液晶表示装置の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、実施例５の液晶表示装置の製造フローを示す断面模式図である（工程ａ～ｄ）。実施例５の液晶表示装置の製造方法は、偏光吸収性化合物８として、ポリビニルシンナメートの代わりに４－ヒドロキシアゾベンゼンを用いたこと以外、実施例１の液晶表示装置の製造方法と同様であるため、重複する点については説明を省略する。
（ａ）液晶層の形成
まず、正の誘電率異方性を有する液晶材料である５ＣＢに、偏光吸収性化合物８として、４－ヒドロキシアゾベンゼンを混合物全体の３ｗｔ％となるように添加した。その後、温度を５０℃に上げて、４－ヒドロキシアゾベンゼンを液晶材料中に完全に溶解させた。４－ヒドロキシアゾベンゼンの添加量は、液晶材料との混合物全体の０．１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。４－ヒドロキシアゾベンゼンの添加量が０．１ｗｔ％未満である場合は、濃度が低過ぎるため、液晶層と基板との界面全面に後述する配向制御層が形成されず、液晶分子の配向制御が充分に行えないことがある。一方、４－ヒドロキシアゾベンゼンの添加量が１０ｗｔ％より高い場合は、濃度が高過ぎるため、後の工程を経た後に、液晶層内に偏光吸収性化合物が残存する可能性が高くなり、信頼性等に影響を及ぼすことがある。
次に、画素電極及び共通電極（図示せず）を同じ層に有する下側基板２と、電極を有しない上側基板３とを用意した。下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜を有していない。
続いて、下側基板２上にシール材６を塗布した後、上述したような４－ヒドロキシアゾベンゼンを添加した液晶材料を、５０℃の状態で滴下した。その後、図３の（ａ）に示すように、シール材６を介して、下側基板２と上側基板３とを貼り合わせることで、液晶層５を形成した。
（ｂ）偏光吸収性化合物の相分離
上記工程（ａ）で作製された液晶セルの温度を２５℃に下げることで、４－ヒドロキシアゾベンゼン中のヒドロキシル基と基板表面との相互作用（水素結合等）が安定し、４－ヒドロキシアゾベンゼンは液晶層５から相分離した。その結果、図３の（ｂ）に示すように、下側基板２と液晶層５との間に層９ａが形成され、上側基板３と液晶層５との間に層９ｂが形成された。
（ｃ）配向制御層の形成
図３の（ｃ）に示すように、上記工程（ｂ）後の液晶セルの温度を３６℃に上げて、液晶セルに対して法線方向から直線偏光紫外線１０を照射した。偏光紫外線１０の照射量は、波長３６５ｎｍで３Ｊ／ｃｍ２とした。その結果、層９ａ、９ｂを構成する４－ヒドロキシアゾベンゼン中のアゾベンゼン基が直線偏光紫外線を吸収することで、異性化反応が生じ、図３の（ｄ）に示すような、垂直配向モードを実現する配向制御層４ａ、４ｂが形成された。
（ｄ）液晶表示装置の完成
上記工程（ｃ）後の液晶セルの温度を室温に下げ、偏光板、バックライト等の部材を適宜配置した。その結果、図３の（ｄ）に示すような、液晶分子７を、電圧無印加時に下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して略垂直な方向に配向させる、横電界方式の液晶表示装置（実施例５の液晶表示装置）を完成させた。完成時のシール材６の幅は、０．５ｍｍであった。
以上より、実施例５によれば、ＴＢＡモード（垂直配向モード）の液晶表示装置を製造することができる。また、シール材６が、従来の配向膜を介することなく、下側基板２、及び、上側基板３と直に接するようにできるため、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を製造することができる。
［液晶表示装置の評価］
実施例５で製造された液晶表示装置について、液晶分子７のプレチルト角を測定したところ、下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して９０°であった。プレチルト角の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
実施例５で製造された液晶表示装置について、下記（Ａ）及び（Ｂ）の場合で、光透過強度を評価した。光透過強度の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
（Ａ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の一方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が０°であり、他方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が９０°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
（Ｂ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の両方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が４５°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
ここで、上記（Ｂ）における光透過強度と、上記（Ａ）における光透過強度との比（上記（Ｂ）における光透過強度／上記（Ａ）における光透過強度）は約１．００であり、完全な垂直配向であることが確認された。
以上より、実施例５の液晶表示装置はＴＢＡモードであることが確認できた。
（実施例６）
実施例６は、偏光吸収性化合物として４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールを利用し、垂直配向モードを実現する場合である。
実施例６の液晶表示装置は、配向制御層４ａ、４ｂが、液晶層５中に添加された下記化学式（６）で表される４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノール（偏光吸収性化合物）が液晶層５から相分離して形成されたものであり、下側基板２、及び、上側基板３での電極配置を異なるものとしたこと以外、実施例１の液晶表示装置と同様であり、その断面模式図は図１と同様である。この場合、配向制御層４ａ、４ｂによれば、垂直配向モードを実現することができる。下側基板２は、支持基板としてのガラス基板、ガラス基板上に適宜配置された薄膜トランジスタ素子等を有し、更に、画素電極（図示せず）を基板表層かつ全面に有している。上側基板３は、支持基板としてのガラス基板、ガラス基板上に適宜配置されたカラーフィルタ層等を有し、更に、共通電極（図示せず）を基板表層かつ全面に有している。シール材６は、下側基板２と直に接し、かつ、上側基板３と直に接している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
以上より、実施例６の液晶表示装置は、ＶＡモード（垂直配向モード）の液晶表示装置である。実施例６の液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり、配向膜とシール材とが接着する部分が存在しない。そのため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができ、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を実現することができる。
次に、実施例６の液晶表示装置の製造方法について説明する。実施例６の液晶表示装置の製造方法は、偏光吸収性化合物８として、４－ヒドロキシアゾベンゼンの代わりに４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールを用い、下側基板２、及び、上側基板３として、電極を表層かつ全面に有する基板を用い、液晶材料として負の誘電率異方性を有するものを用いたこと以外、実施例５の液晶表示装置の製造方法と同様であり、その製造フローを示す断面模式図は図３と同様である。そのため、重複する点については説明を省略する。
（ａ）液晶層の形成
まず、負の誘電率異方性を有する液晶材料であるメルク社製の液晶材料（型番：ＭＬＣ－６６０８）に、偏光吸収性化合物８として、４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールを混合物全体の３ｗｔ％となるように添加した。その後、室温で、４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールを液晶材料中に溶解させた。ここで、４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールは、ブチル基を含んでいるため、液晶溶解性が高く、室温で液晶に数ｗｔ％溶解する。なお、液晶材料であるＭＬＣ－６６０８のＴＮ－Ｉは９０℃である。４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールの添加量は、液晶材料との混合物全体の０．１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールの添加量が０．１ｗｔ％未満である場合は、濃度が低過ぎるため、液晶層と基板との界面全面に後述する配向制御層が形成されず、液晶分子の配向制御が充分に行えないことがある。一方、４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールの添加量が１０ｗｔ％より高い場合は、濃度が高過ぎるため、後の工程を経た後に、液晶層内に偏光吸収性化合物が残存する可能性が高くなり、信頼性等に影響を及ぼすことがある。
次に、画素電極（図示せず）を表層かつ全面に有する下側基板２と、共通電極（図示せず）を表層かつ全面に有する上側基板３とを用意した。下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜を有していない。
続いて、下側基板２上にシール材６を塗布した後、上述したような４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールを添加した液晶材料を、２５℃の状態で滴下した。その後、図３の（ａ）に示すように、シール材６を介して、下側基板２と上側基板３とを貼り合わせることで、液晶層５を形成した。
（ｂ）偏光吸収性化合物の相分離
上記工程（ａ）で作製された液晶セルにおいて、液晶層５から４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールを相分離させた。これは、図４を用いて説明することができる。図４は、実施例６における偏光吸収性化合物の相分離を説明する概念図である。図４に示すように、下側基板２の表層を構成する画素電極、及び、上側基板３の表層を構成する共通電極の材料であるＩＴＯのインジウム酸化物表面１２に、４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノール中のヒドロキシル基１１が水素結合１３を介して吸着することで、４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノールは液晶層５から相分離する。その結果、図３の（ｂ）に示すように、下側基板２と液晶層５との間に層９ａが形成され、上側基板３と液晶層５との間に層９ｂが形成された。
このような吸着過程を利用して、液晶層から偏光吸収性化合物を相分離させる場合、基板の表層を構成する材料としては、無機化合物であればよい。無機化合物としては、ＩＴＯ等の金属酸化物、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、ガラス等の無機酸化物、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の無機窒化物を用いることができる。また、アミノ基を含む偏光吸収性化合物を用いても、このような吸着過程を利用して、液晶層から偏光吸収性化合物を相分離させることができる。
（ｃ）配向制御層の形成
図３の（ｃ）に示すように、上記工程（ｂ）後の液晶セルの温度を９１℃に上げて、液晶セルに対して法線方向から直線偏光紫外線１０を照射した。偏光紫外線１０の照射量は、波長３６５ｎｍで３Ｊ／ｃｍ２とした。その結果、層９ａ、９ｂを構成する４（４－ブチルフェニルアゾ）フェノール中のアゾベンゼン基が直線偏光紫外線を吸収することで、異性化反応が生じ、図３の（ｄ）に示すような、垂直配向モードを実現する配向制御層４ａ、４ｂが形成された。
（ｄ）液晶表示装置の完成
上記工程（ｃ）後の液晶セルの温度を室温に下げ、偏光板、バックライト等の部材を適宜配置した。その結果、図３の（ｄ）に示すような、液晶分子７を、電圧無印加時に下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して略垂直な方向に配向させる、縦電界方式の液晶表示装置（実施例６の液晶表示装置）を完成させた。完成時のシール材６の幅は、０．５ｍｍであった。
以上より、実施例６によれば、室温で液晶に溶解する偏光吸収性化合物を用いた場合であっても、ＶＡモード（垂直配向モード）の液晶表示装置を製造することができる。また、シール材６が、従来の配向膜を介することなく、下側基板２、及び、上側基板３と直に接するようにできるため、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を製造することができる。
［液晶表示装置の評価］
実施例６で製造された液晶表示装置について、液晶分子７のプレチルト角を測定したところ、下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して９０°であった。プレチルト角の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
実施例６で製造された液晶表示装置について、下記（Ａ）及び（Ｂ）の場合で、光透過強度を評価した。光透過強度の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
（Ａ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の一方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が０°であり、他方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が９０°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
（Ｂ）クロスニコルに配置された一対の吸収型偏光板の両方の吸収軸と、上記工程（ｃ）で照射した直線偏光紫外線１０の照射軸とのなす角度が４５°である場合、電圧無印加時に、バックライトから出射された光は透過せず、黒状態となった。
ここで、上記（Ｂ）における光透過強度と、上記（Ａ）における光透過強度との比（上記（Ｂ）における光透過強度／上記（Ａ）における光透過強度）は約１．００であり、完全な垂直配向であることが確認された。
以上より、実施例６の液晶表示装置はＶＡモードであることが確認できた。実施例６では、ＶＡモードの構成を実現したが、同じく縦電界方式で垂直配向モードのＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードや、垂直ＥＣＢモードの構成を実現することもできる。例えば、ＭＶＡモードを実現する場合、下側基板２、及び、上側基板３として、画素電極及び共通電極上に配向制御用構造物としてのリブを有する基板を用いればよい。
（実施例７）
実施例７は、偏光吸収性化合物として低分子系の下記化学式（７）で表される化合物を利用し、垂直配向モードを実現する場合である。
実施例７の液晶表示装置は、配向制御層４ａ、４ｂが、液晶層５中に添加された下記化学式（７）で表される偏光吸収性化合物が液晶層５から相分離して形成されたものであること以外、実施例６の液晶表示装置と同様であり、その断面模式図は図１と同様である。この場合、配向制御層４ａ、４ｂによれば、垂直配向モードを実現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
以上より、実施例７の液晶表示装置は、ＶＡ、垂直ＥＣＢ、垂直ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード（垂直配向モード）の液晶表示装置である。実施例７の液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり、配向膜とシール材とが接着する部分が存在しない。そのため、配向膜とシール材との界面から剥離する問題を回避することができ、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を実現することができる。
次に、実施例７の液晶表示装置の製造方法について、図５を用いて説明する。図５は、実施例７の液晶表示装置の製造フローを示す断面模式図である（工程ａ～ｄ）。実施例７の液晶表示装置の製造方法は、偏光吸収性化合物８として、４－ヒドロキシアゾベンゼンの代わりに上記化学式（７）で表される化合物を用い、直線偏光紫外線の照射方向を異なるものとしたこと以外、実施例６の液晶表示装置の製造方法と同様であるため、重複する点については説明を省略する。
（ａ）液晶層の形成
まず、負の誘電率異方性を有する液晶材料であるＭＬＣ－６６０８に、偏光吸収性化合物８として、上記化学式（７）で表される化合物を混合物全体の３ｗｔ％となるように添加した。その後、室温で、上記化学式（７）で表される化合物を液晶材料中に溶解させた。ここで、上記化学式（７）で表される化合物は、室温で負の誘電率異方性を有する液晶材料に５ｗｔ％まで溶解する。上記化学式（７）で表される化合物の添加量は、液晶材料との混合物全体の０．１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下であることが好ましい。上記化学式（７）で表される化合物の添加量が０．１ｗｔ％未満である場合は、濃度が低過ぎるため、液晶層と基板との界面全面に後述する配向制御層が形成されず、液晶分子の配向制御が充分に行えないことがある。一方、上記化学式（７）で表される化合物の添加量が５ｗｔ％より高い場合は、室温で負の誘電率異方性を有する液晶材料に全てが溶解しない。
次に、画素電極を表層かつ全面に有する下側基板２と、共通電極を表層かつ全面に有する上側基板３とを用意した。下側基板２、及び、上側基板３は、従来の配向膜を有していない。
続いて、下側基板２上にシール材６を塗布した後、上述したような上記化学式（７）で表される化合物を添加した液晶材料を、２５℃の状態で滴下した。その後、図５の（ａ）に示すように、シール材６を介して、下側基板２と上側基板３とを貼り合わせることで、液晶層５を形成した。
（ｂ）偏光吸収性化合物の相分離
上記工程（ａ）で作製された液晶セルにおいて、液晶層５から上記化学式（７）で表される化合物を相分離させた。これは、実施例６で既に説明したように、下側基板２の表層を構成する画素電極、及び、上側基板３の表層を構成する共通電極の材料であるＩＴＯのインジウム酸化物表面に、上記化学式（７）で表される化合物中のアミノ基が水素結合を介して吸着することで、上記化学式（７）で表される化合物が液晶層５から相分離するためである。その結果、図５の（ｂ）に示すように、下側基板２と液晶層５との間に層９ａが形成され、上側基板３と液晶層５との間に層９ｂが形成された。
（ｃ）配向制御層の形成
図５の（ｃ）に示すように、上記工程（ｂ）後の液晶セルの温度を９１℃に上げて、液晶セルの法線方向に対して斜め４０°の方向から直線偏光紫外線１０を照射した。偏光紫外線１０の照射量は、波長３３０ｎｍで３Ｊ／ｃｍ２とした。その結果、層９ａ、９ｂを構成する上記化学式（７）で表される化合物中のシンナメート基が直線偏光紫外線を吸収することで、架橋反応等の光反応が生じ、図５の（ｄ）に示すような、垂直配向モードを実現する配向制御層４ａ、４ｂが形成された。
（ｄ）液晶表示装置の完成
上記工程（ｃ）後の液晶セルの温度を室温に下げ、偏光板、バックライト等の部材を適宜配置した。その結果、図５の（ｄ）に示すような、液晶分子７を、電圧無印加時に下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して略垂直な方向に配向させる、縦電界方式の液晶表示装置（実施例７の液晶表示装置）を完成させた。完成時のシール材６の幅は、０．５ｍｍであった。
以上より、実施例７によれば、室温で液晶に溶解する偏光吸収性化合物で、実施例６とは別の偏光吸収性化合物を用いた場合であっても、ＶＡ、垂直ＥＣＢ、垂直ＴＮモード（垂直配向モード）の液晶表示装置を製造することができる。また、シール材６が、従来の配向膜を介することなく、下側基板２、及び、上側基板３と直に接するようにできるため、狭額縁であっても剥離しにくい液晶表示装置を製造することができる。
［液晶表示装置の評価］
実施例７で製造された液晶表示装置について、液晶分子７のプレチルト角を測定したところ、下側基板２、及び、上側基板３の主面に対して８９．３°であった。プレチルト角の測定は、実施例１と同様な方法で行った。
以上より、直線偏光紫外線１０を液晶セルの法線方向に対して斜め方向から照射することで、液晶分子７を完全な垂直方向から少し傾いた角度で配向制御できることが確認できた。実施例７では、マスクを用いずに直線偏光紫外線１０を照射した。実施例７の変形例として、マスクを用いて照射することで、液晶分子の配向方向が異なる２以上の領域（ドメイン）を１つの画素領域内に形成することができ（例えば、４ドメイン配向）、視野角特性に優れた液晶表示装置を実現することができる。例えば、下側基板２、及び、上側基板３の構成を適宜変更することで、４ドメイン垂直ＥＣＢモード、４ドメイン垂直ＴＮモード等を実現することができる。
［接着強度の評価］
下記３種類のサンプルを作製し、シール材との界面の接着強度を評価した結果を表１にまとめた。
（第一のサンプル：評価用）
図６は、第一のサンプルを示す斜視模式図である。評価基板として、従来の配向膜が成膜されていないガラス基板１４ａ、１４ｂを用意した。次に、ガラス基板１４ａ、１４ｂの一方に、直径が２ｍｍのシール材６ａを塗布した。その後、ガラス基板１４ａ、１４ｂを、シール材６ａを介して互いに直交するように貼り合わせた。最後に、シール材６ａを紫外線照射後に加熱して硬化させることで、図６に示すようなサンプルを作製した。よって、第一のサンプルでは、シール材６ａとガラス基板１４ａ、１４ｂとが直に接している。ガラス基板１４ａ、１４ｂとしては、コーニング社製の無アルカリガラスを用いた。ガラス基板１４ａ、１４ｂの大きさは、２０ｍｍ×５０ｍｍであり、厚みは０．７ｍｍとした。シール材６ａとしては、積水化学工業社製のシール材（型番：フォトレックＳ）を用いた。
（第二のサンプル：比較用）
図７は、第二のサンプルを示す斜視模式図である。評価基板として、ガラス基板１１４ａ、１１４ｂ上に従来の水平配向型のポリイミド配向膜１１５ａ、１１５ｂが成膜されたものを用意した。次に、配向膜１１５ａ上に、直径が２ｍｍのシール材１０６ａを塗布した。その後、ガラス基板１１４ａ、１１４ｂを、シール材１０６ａを介して互いに直交するように貼り合わせた。この際、配向膜１１５ａ、１１５ｂの膜面が対向するように貼り合わせた。最後に、シール材１０６ａを紫外線照射後に加熱して硬化させることで、図７に示すようなサンプルを作製した。よって、第二のサンプルでは、シール材１０６ａと配向膜１１５ａ、１１５ｂとが直に接している。ガラス基板１１４ａ、１１４ｂとしては、コーニング社製の無アルカリガラスを用いた。ガラス基板１１４ａ、１１４ｂの大きさは、２０ｍｍ×５０ｍｍであり、厚みは０．７ｍｍとした。シール材１０６ａとしては、積水化学工業社製のシール材（型番：フォトレックＳ）を用いた。
（第三のサンプル：比較用）
第三のサンプルは、配向膜１１５ａ、１１５ｂとして、従来の垂直配向型のポリイミド配向膜を用いたこと以外、第二のサンプルと同様であり、その斜視模式図は図７と同様である。よって、第三のサンプルでは、シール材１０６ａと配向膜１１５ａ、１１５ｂとが直に接している。
（評価方法）
温度５５℃、湿度９０％の環境下で各サンプルを１００時間放置する試験を行い、その試験前後で接着強度を測定した。接着強度は、図６及び図７に示すような矢印の方向に加えた荷重で、評価基板とシール材との界面から剥離したときの値とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
表１に示すように、第一のサンプルについては、試験前後で接着強度が低下することなく、第二及び第三のサンプルよりも高い接着強度（２．８ｋｇｆ／ｍｍ）を維持していた。一方、第二のサンプルについては、試験前の接着強度が２．６ｋｇｆ／ｍｍと、第一のサンプルに近い値であったが、試験後に接着強度が１．５ｋｇｆ／ｍｍまで低下した。また、第三のサンプルについては、試験前の接着強度が１．１ｋｇｆ／ｍｍと、第一及び第二のサンプルよりも低い値であり、試験後に接着強度が０．２ｋｇｆ／ｍｍ以下まで低下した。以上より、本発明のように、従来の配向膜を有さず、配向膜とシール材とが接着しない構成とすれば、狭額縁であっても高い接着強度を維持し、剥離しにくい液晶表示装置を実現することができると評価された。本評価では、第一のサンプルとして、シール材とガラス基板とが直に接する構成を用いたが、ガラス基板上に形成された配向膜以外の部材（例えば、電極、絶縁膜等）とシール材とが直に接する構成を用いた場合であっても、同様な効果が得られる。
［付記］
以下に、本発明の液晶表示装置の好ましい態様の例を挙げる。各例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本発明において、上記一対の基板と上記シール材とは、従来の配向膜を介することなく直に接している。上記一対の基板は、従来の配向膜を有しておらず、上記シール材と直に接する上記一対の基板の表層を構成する部材としては、支持基板（例えば、ガラス基板）、電極、絶縁膜等が挙げられる。接着強度をより高くする観点からは、無機化合物とシール材とが直に接する構成が好ましい。
上記偏光吸収性化合物は、シンナメート基、クマリン基、アゾベンゼン基、スチルベン基、カルコン基、及び、トラン基からなる群より選択される少なくとも一種の偏光吸収性官能基を分子中に含むものであってもよい。また、上記偏光吸収性官能基は、シンナメート基、アゾベンゼン基、又は、カルコン基であってもよい。これにより、偏光を照射したときに、上記偏光吸収性官能基が偏光を吸収することで架橋反応等の光反応が生じ、液晶分子を配向制御する特性を発現する効果を利用して、上記偏光吸収性化合物を効果的に活用することができる。
上記フェニレン基及びフェニル基の少なくとも一方と、上記カルボニル基及びアゾ基の少なくとも一方とは、上記偏光吸収性官能基に含まれるものであってもよい。
上記液晶層に含まれる液晶材料の、ネマティック相と等方相との間の相転移温度をＴＮ－Ｉとすると、上記配向制御層は、上記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上からＴＮ－Ｉ未満に下げることで、上記偏光吸収性化合物が上記液晶層から相分離して形成されたものであってもよい。これにより、上記偏光吸収性化合物が、ＴＮ－Ｉ以上の温度で上記液晶材料に溶解し、ＴＮ－Ｉ未満の温度で上記液晶層から相分離する効果を利用して、好適に得られた上記配向制御層を活用することができる。
上記配向制御層は、上記偏光吸収性化合物が、上記一対の基板の表層を構成する無機化合物に吸着することで、上記液晶層から相分離して形成されたものであってもよい。これにより、上記偏光吸収性化合物が上記無機化合物に吸着する効果を利用して、好適に得られた上記配向制御層を活用することができる。
上記偏光吸収性化合物は、上記無機化合物に水素結合を介して吸着するものであってもよい。また、上記偏光吸収性化合物は、カルボキシル基、ヒドロキシル基、又は、アミノ基を含むものであってもよい。これにより、上記偏光吸収性化合物が上記無機化合物に好適に吸着することができる。上記無機化合物は、ＩＴＯ又はガラスであることが好ましい。
上記配向制御層は、液晶分子を、電圧無印加時に上記一対の基板の主面に対して略水平な方向に配向させるものであってもよい。これにより、水平配向モードの液晶表示装置を実現することができる。
上記配向制御層は、液晶分子を、電圧無印加時に上記一対の基板の主面に対して略垂直な方向に配向させるものであってもよい。これにより、垂直配向モードの液晶表示装置を実現することができる。
上記液晶層に含まれる液晶材料は、正の誘電率異方性を有するものであってもよい。これにより、電圧印加時に液晶分子の長軸が電気力線に沿って配向するため、配向制御がより容易となり、更なる高速応答化を実現することができる。
上記液晶層に含まれる液晶材料は、負の誘電率異方性を有するものであってもよい。これにより、透過率をより向上することができる。
上記液晶表示装置の液晶表示モードは、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、ＥＣＢモード、垂直ＥＣＢモード、４ドメイン垂直ＥＣＢモード、ＴＢＡモード、ＶＡモード、ＭＶＡモード、又は、４ドメイン垂直ＴＮモードであってもよい。
以下に、本発明の液晶表示装置の製造方法の好ましい態様の例を挙げる。各例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。なお、上述した、本発明の液晶表示装置の好ましい態様の説明と重複する点については、適宜省略する。
本発明において、上記工程（３）で照射される偏光としては、偏光紫外線が好適に用いられ、直線偏光紫外線が特に好適に用いられる。また、上記偏光の照射条件は、上記偏光吸収性化合物の組成に応じて適宜設定することができる。
上記工程（３）は、上記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上、ＴＮ－Ｉ＋５℃以下にした状態で上記層に対して偏光を照射して行われるものであってもよい。
上記工程（１）は、上記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上にした状態で行われ、上記工程（２）は、上記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上からＴＮ－Ｉ未満に下げて行われるものであってもよい。これにより、上記偏光吸収性化合物が、ＴＮ－Ｉ以上の温度で上記液晶材料に溶解し、ＴＮ－Ｉ未満の温度で上記液晶層から相分離する効果を利用して、上記配向制御層を好適に形成することができる。
上記工程（２）は、上記偏光吸収性化合物を、上記一対の基板の表層を構成する無機化合物に吸着させて行われるものであってもよい。これにより、上記偏光吸収性化合物が上記無機化合物に吸着する効果を利用して、上記配向制御層を好適に形成することができる。
上記工程（２）は、上記偏光吸収性化合物を上記無機化合物に水素結合を介して吸着させて行われるものであってもよい。また、上記偏光吸収性化合物は、カルボキシル基、ヒドロキシル基、又は、アミノ基を含むものであってもよい。これにより、上記偏光吸収性化合物を上記無機化合物に好適に吸着させることができる。上記無機化合物は、ＩＴＯ又はガラスであることが好ましい。
１、１０１：液晶表示装置
２、１０２：下側基板
３、１０３：上側基板
４ａ、４ｂ：配向制御層
５、１０５：液晶層
６、６ａ、１０６、１０６ａ：シール材
７：液晶分子
８：偏光吸収性化合物
９ａ、９ｂ：層
１０：直線偏光紫外線
１１：ヒドロキシル基
１２：インジウム酸化物表面
１３：水素結合
１４ａ、１４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ：ガラス基板
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ：配向膜

Claims (16)

  1. 対向して配置された一対の基板と、
    前記一対の基板間に配置された液晶層及びシール材とを備える液晶表示装置であって、
    前記一対の基板と前記液晶層との間に、液晶分子を配向制御する配向制御層を有し、
    前記一対の基板と前記シール材とは直に接しており、
    前記配向制御層は、偏光吸収性化合物から形成されたものであり、
    前記偏光吸収性化合物は、フェニレン基及びフェニル基の少なくとも一方と、カルボニル基及びアゾ基の少なくとも一方とを分子中に含むことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記偏光吸収性化合物は、シンナメート基、クマリン基、アゾベンゼン基、スチルベン基、カルコン基、及び、トラン基からなる群より選択される少なくとも一種の偏光吸収性官能基を分子中に含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記偏光吸収性官能基は、シンナメート基、アゾベンゼン基、又は、カルコン基であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記偏光吸収性化合物は、カルボキシル基、ヒドロキシル基、又は、アミノ基を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記配向制御層は、液晶分子を、電圧無印加時に前記一対の基板の主面に対して略水平な方向に配向させることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記配向制御層は、液晶分子を、電圧無印加時に前記一対の基板の主面に対して略垂直な方向に配向させ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。
  7. 液晶表示装置の製造方法であって、
    シール材を介して貼り合わせた一対の基板間に、偏光吸収性化合物が添加された液晶層を形成する工程（１）と、
    前記液晶層から前記偏光吸収性化合物を相分離させて、前記一対の基板と前記液晶層との間に層を形成する工程（２）と、
    前記液晶層に含まれる液晶材料の、ネマティック相と等方相との間の相転移温度をＴＮ－Ｉとすると、前記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上にした状態で前記層に対して偏光を照射し、液晶分子を配向制御する配向制御層を形成する工程（３）とを含み、
    前記偏光吸収性化合物は、フェニレン基及びフェニル基の少なくとも一方と、カルボニル基及びアゾ基の少なくとも一方とを分子中に含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  8. 前記工程（３）は、前記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上、ＴＮ－Ｉ＋５℃以下にした状態で前記層に対して偏光を照射して行われ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。
  9. 前記偏光吸収性化合物は、シンナメート基、クマリン基、アゾベンゼン基、スチルベン基、カルコン基、及び、トラン基からなる群より選択される少なくとも一種の偏光吸収性官能基を分子中に含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶表示装置の製造方法。
  10. 前記偏光吸収性化合物は、シンナメート基、アゾベンゼン基、又は、カルコン基であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
  11. 前記工程（１）は、前記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上にした状態で行われ、
    前記工程（２）は、前記液晶層の温度をＴＮ－Ｉ以上からＴＮ－Ｉ未満に下げて行われることを特徴とする請求項７～１０のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  12. 前記工程（２）は、前記偏光吸収性化合物を、前記一対の基板の表層を構成する無機化合物に吸着させて行われることを特徴とする請求項７～１０のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  13. 前記工程（２）は、前記偏光吸収性化合物を前記無機化合物に水素結合を介して吸着させて行われることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
  14. 前記偏光吸収性化合物は、カルボキシル基、ヒドロキシル基、又は、アミノ基を含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の液晶表示装置の製造方法。
  15. 前記配向制御層は、液晶分子を、電圧無印加時に前記一対の基板の主面に対して略水平な方向に配向させることを特徴とする請求項７～１４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  16. 前記配向制御層は、液晶分子を、電圧無印加時に前記一対の基板の主面に対して略垂直な方向に配向させることを特徴とする請求項７～１４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
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