WO2018008583A1 - 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▼
博司 土屋
箕浦 潔
坂井 彰
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シャープ株式会社
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13712Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having negative dielectric anisotropy
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/38Anti-reflection arrangements

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 a retardation layer and an alignment control layer, and a method for manufacturing the liquid crystal display device.
  • a liquid crystal display device is a display device that uses a liquid crystal composition for display.
  • a typical display method is to irradiate light from a backlight onto a liquid crystal panel in which the liquid crystal composition is sealed between a pair of substrates. The amount of light transmitted through the liquid crystal panel is controlled by applying a voltage to the liquid crystal composition to change the orientation of the liquid crystal material.
  • Such a liquid crystal display device has features such as thinness, light weight, and low power consumption, and thus is used in electronic devices such as smartphones, tablet PCs, and car navigation systems.
  • a horizontal electric field type display in which the orientation of the liquid crystal material is controlled mainly in a plane parallel to the substrate surface for the purpose of easily obtaining a wide viewing angle characteristic.
  • the mode is attracting attention.
  • Examples of the horizontal electric field type display mode include an in-plane switching (IPS) mode and a fringe electric field switching (FFS) mode.
  • the alignment of a liquid crystal material in a state where no voltage is applied is generally controlled by an alignment film subjected to an alignment process.
  • the alignment film is formed, for example, by applying an alignment film material such as polyamic acid on a substrate and then baking it.
  • a polymer-supported alignment technique (Polymer) that polymerizes a polymerizable monomer added in the liquid crystal layer to form a polymer layer for controlling the alignment of the liquid crystal material on the surface of the alignment film.
  • PSA technology Sustained alignment has been studied (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • a technique for forming a retardation layer in a liquid crystal panel has been studied in order to suppress reflection of external light and improve recognition when used under external light.
  • the retardation layer for example, a method of producing a polymerizable nematic liquid crystal monomer by polymerizing has been studied (see, for example, Patent Document 4).
  • an alignment film may be formed on the retardation layer in order to align the liquid crystal material contained in the liquid crystal layer (for example, Patent Document 4) reference).
  • the alignment layer is formed after the retardation layer is formed, the retardation of the retardation layer is lowered, and the visibility may be lowered.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and provides a liquid crystal display device excellent in visibility not only indoors but also outdoors, and a method of manufacturing a liquid crystal display device capable of manufacturing such a liquid crystal display device. It is intended to provide.
  • the present inventors examined a method for suppressing the retardation of the retardation layer from being reduced, and focused on the formation process of the alignment film.
  • the alignment film is generally formed by applying an alignment film material containing polyamic acid or the like and then baking at a temperature of, for example, 200 ° C. or higher. Therefore, it has been found that when an alignment film is formed on the retardation layer, the retardation of the retardation layer is lowered by heating during firing.
  • the present inventors have arranged the alignment control layer at least on the surface of the substrate having the retardation layer on the liquid crystal layer side so as to be in contact with the liquid crystal layer instead of the conventional alignment film. It was found that the alignment of the liquid crystal material can be controlled without forming a conventional alignment film. Thereby, since the process of baking alignment film can be omitted, it has been found that the retardation of the retardation layer does not decrease.
  • the contrast may be lowered.
  • the pretilt angle is partially generated due to the unevenness of the substrate surface (for example, a step generated at the boundary between the region where the electrode is formed and the region where the electrode is not formed).
  • the contrast decreases when the liquid crystal material is aligned in the horizontal direction with respect to the substrate surface. Then, by polymerizing the monomer added in the liquid crystal layer to form the alignment control layer, the influence of the unevenness of the substrate surface is greatly reduced, the occurrence of a partial pretilt angle is suppressed, and a high contrast is obtained. I found that I can do it.
  • the alignment control layer can be formed with lower irradiation intensity than irradiation with polarized light.
  • one embodiment of the present invention includes a pair of substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and containing a liquid crystal material, and an alignment control layer in contact with the liquid crystal layer, and at least one of the pair of substrates Has a retardation layer on the liquid crystal layer side, and the alignment control layer aligns the liquid crystal material in the horizontal direction with respect to the substrate surface, and is at least represented by the following chemical formula (A). It may be a liquid crystal display device containing a polymer including a unit derived from one monomer.
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an oxy group or a direct bond.
  • a step of forming a retardation layer on at least one of a pair of substrates, and a liquid crystal composition containing a liquid crystal material and at least one monomer are sealed between the pair of substrates.
  • the at least one monomer contains a first monomer represented by the following chemical formula (A), and the alignment control layer aligns the liquid crystal material in a horizontal direction with respect to the substrate surface.
  • A first monomer represented by the following chemical formula
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an oxy group or a direct bond.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal composition that contains an alignment control material that is highly compatible with other liquid crystal compositions and has excellent alignment control power, and polymerizes a polymerizable compound contained in the liquid crystal composition. By doing so, it is disclosed to form an orientation control layer.
  • Patent Document 2 discloses that a polyfunctional monomer having a symmetric structure mixed in a liquid crystal is polymerized and the liquid crystal is vertically aligned by the obtained ultraviolet cured product.
  • Patent Document 3 discloses a liquid crystal alignment composition containing a photoreactive norbornene polymer, a binder, a reactive mesogen, and a photoinitiator.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose a specific monomer having a chalconyl group represented by the chemical formula (A), and it is considered to irradiate the monomer having a chalconyl group with polarized ultraviolet rays. It has not been.
  • the liquid crystal display device of this invention differs in the point which has the alignment control layer which orientates a liquid-crystal material to a horizontal direction with respect to a substrate surface.
  • the liquid crystal display device of the present invention suppresses external light reflection by the retardation layer, it is excellent in outdoor visibility. Moreover, horizontal alignment control of a liquid crystal material is possible because an alignment control layer contains the polymer containing the unit derived from a specific monomer.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the above aspect of the present invention does not include a step of forming a conventional alignment film on the retardation layer, retardation of the retardation layer by heating when forming the alignment film
  • the liquid crystal display device excellent in the visibility in the outdoors can be manufactured.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is the schematic diagram explaining the formation process of the orientation control layer in the process of forming the orientation control layer.
  • 6 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a photographic diagram of a black state and a light transmission state of Production Example 1-1. It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display device which has an alignment film on a phase difference layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 ⁇ / b> A of Embodiment 1 includes a pair of substrates 10 and 20, a liquid crystal layer 30 that includes a liquid crystal material 31 sandwiched between the pair of substrates 10 and 20, and An alignment control layer 50 in contact with the liquid crystal layer 30 is provided.
  • the substrate 10 has a retardation layer 60 in contact with the alignment control layer 50 on the liquid crystal layer 30 side.
  • the “alignment control layer” is a polymer layer formed at the interface between the liquid crystal layer and the substrate by polymerizing a polymerizable monomer added in the liquid crystal layer and causing phase separation from the liquid crystal layer. A film that can control the orientation of the liquid crystal material.
  • “Alignment film” means a single layer film or a laminated film composed of polyimide, polyamic acid, polyamide, polymaleimide, polysiloxane, polysilsesquioxane, polyphosphazene, or a copolymer thereof, or A film in which silicon oxide is formed by oblique vapor deposition and can control the orientation of a liquid crystal material.
  • an alignment film material is directly applied (for example, application of polyimide or the like) or vapor deposition (for example, oblique deposition of silicon oxide (SiO)) on a substrate surface constituting a display region. Thereby, an alignment film is formed.
  • the alignment film is not limited to those subjected to an alignment treatment as long as an existing alignment film material such as polyimide is applied.
  • the liquid crystal display device 100A of Embodiment 1 does not have a conventional alignment film on the surface of the pair of substrates 10 and 20 on the liquid crystal layer side, and the pair of substrates 10 and 20 are bonded to each other by a sealing material 40.
  • the peel strength can be increased by contacting the substrates 10 and 20 and the sealing material 40 without using a conventional alignment film.
  • Examples of the pair of substrates 10 and 20 include a combination of an active matrix substrate (TFT substrate) and a color filter (CF) substrate.
  • TFT substrate active matrix substrate
  • CF color filter
  • the active matrix substrate those normally used in the field of liquid crystal display devices can be used.
  • the transparent matrix 21 has a plurality of parallel gate signal lines; a plurality of parallel gate signal lines extending in a direction perpendicular to the gate signal lines and parallel to each other.
  • TFTs thin film transistors
  • a configuration in which the pixel electrode 24 and the like are provided can be given.
  • a common wiring; a common electrode 22 connected to the common wiring, and the like are further provided.
  • the pixel electrode 24 and the common electrode 22 may be stacked via the insulating layer 23.
  • an amorphous silicon, polysilicon, or an oxide semiconductor IGZO (indium-gallium-zinc-oxygen) is preferably used.
  • VHR voltage holding ratio
  • the color filter substrate those usually used in the field of liquid crystal display devices can be used.
  • Examples of the configuration of the color filter substrate include a configuration in which a black matrix 12 formed in a lattice shape, a color filter 13 formed inside a lattice, that is, a pixel, and the like are provided on a transparent substrate 11.
  • the color filter 13 may include a red color filter 13R, a green color filter 13G, and a blue color filter 13B.
  • the thickness of the blue color filter 13B may be thicker than the thickness of the red color filter 13R and the thickness of the green color filter 13G. By increasing the thickness of the blue color filter 13B, the thickness of the liquid crystal layer can be reduced and the cell thickness can be optimized.
  • At least one of the pair of substrates 10 and 20 includes a retardation layer 60 on the liquid crystal layer 30 side.
  • the retardation layer 60 suppresses external light reflection in a bright place such as outdoors, and can improve the visibility of the liquid crystal display device 100A.
  • the liquid crystal display device 100A does not have a conventional alignment film on the retardation layer 60 (the liquid crystal layer 30 side).
  • the phase difference layer 60 is preferably disposed in a substrate on the side (observer side) on which external light is incident.
  • the in-plane retardation of the retardation layer 60 may be 100 to 160 nm.
  • the phase difference By setting the phase difference to 100 to 160 nm, reflection of visible light contained in external light can be effectively suppressed. Even if the phase difference is less than 100 nm or more than 160 nm, the amount of reflected light transmitted through the polarizing plate arranged on the viewer side of the liquid crystal panel increases, so that a sufficient antireflection effect cannot be obtained.
  • the in-plane retardation Re can be calculated by the following formula (1).
  • nx refractive index of the slow axis in the plane of the retardation layer 60
  • ny refractive index of the fast axis in the plane of the retardation layer 60
  • d thickness of the retardation layer 60
  • the retardation layer 60 may be a laminate of an alignment layer 61 and a liquid crystal monomer polymer 62.
  • the alignment layer 61 is for controlling the alignment of the liquid crystalline monomer constituting the polymer 62 to be laminated. By laminating and polymerizing a liquid crystalline monomer on the alignment layer 61, it is possible to fix the liquid crystalline monomer in a predetermined alignment direction and form a retardation layer having a desired retardation.
  • the retardation layer 60 in which the alignment layer 61 and the polymer 62 of the liquid crystalline monomer are laminated has low heat resistance, and the retardation due to heating is likely to occur. Therefore, when the retardation layer 60 is formed by laminating the alignment layer 61 and the polymer 62 of the liquid crystalline monomer, it is more effective to reduce retardation by not forming the alignment film on the retardation layer 60. Can be suppressed.
  • the alignment layer 61 for example, polyimide, polyamic acid, polyamide, polymaleimide, polysiloxane, polysilsesquioxane, polyphosphazene, or a monolayer film or a laminated film made of a copolymer thereof, or And a film in which silicon oxide is formed by oblique vapor deposition.
  • the alignment layer 61 is preferably subjected to an alignment treatment.
  • the alignment treatment method is not particularly limited, and a rubbing method, a photo alignment method, or the like can be used.
  • the alignment layer 61 preferably contains a polymer having a photoreactive functional group.
  • the photoreactive functional group undergoes structural changes such as dimerization (dimer formation), isomerization, photofleece transition, and decomposition by being irradiated with light (electromagnetic waves) such as ultraviolet light and visible light. It is a functional group that is generated and can exhibit orientation regulating power.
  • Specific examples of the photoreactive functional group include an azobenzene group, a chalcone group, a cinnamate group, a coumarin group, a tolan group, and a stilbene group.
  • the liquid crystalline monomer is a polymerizable monomer having refractive index anisotropy.
  • the liquid crystalline monomer may be a monomer itself having a phase difference, and is a monomer that can exhibit a phase difference when the liquid crystalline monomer is polymerized on the alignment layer 61 subjected to the alignment treatment. May be.
  • the retardation of the liquid crystalline monomer itself or the in-plane retardation of the retardation layer 60 obtained by polymerizing the liquid crystalline monomer on the alignment layer 61 is preferably 100 to 160 nm.
  • the liquid crystalline monomer may be an acrylic monomer or a methacrylic monomer.
  • the acrylic monomer has an acrylic group as a polymerization group.
  • the methacrylic monomer has a methacryl group as a polymerization group.
  • the reaction rate is fast.
  • the glass transition point is high, so that the temperature dependence of the retardation can be reduced.
  • liquid crystalline monomer examples include compounds represented by the following chemical formulas (E-1) to (E-14).
  • X 1 and X 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • G is an integer of 1 to 18.
  • h and i are the same or different and are an integer of 1 to 18
  • J and k are the same or different and are integers of 1 to 12.
  • the pair of substrates 10 and 20 may be one in which both the color filter 13 and the active matrix are formed on one substrate.
  • substrate 10 showed the form which has the phase difference layer 60
  • substrates 10 and 20 may have the phase difference layer 60.
  • the sealing material 40 is disposed so as to surround the periphery of the liquid crystal layer 30 in a plan view. Since the liquid crystal display device 100A does not have an alignment film on the surfaces of the substrates 10 and 20, the substrates 10 and 20 and the sealing material 40 are in direct contact with each other, and the peel strength is high.
  • the sealing material 40 may be cured by light such as ultraviolet rays, may be cured by heat, or may be cured by both light and heat. Examples of the sealing material 40 include those containing an epoxy resin, a (meth) acrylic resin, and the like.
  • the sealing material 40 may contain an inorganic filler, an organic filler, a curing agent, or the like. As the sealing material 40, for example, Sekisui Chemical Co., Ltd., Photorec, etc. can be used.
  • the width of the sealing material 40 in plan view may be 0.4 mm or more and 5 mm or less.
  • a more preferable lower limit of the width of the sealing material 40 is 0.6 mm, a more preferable upper limit is 4 mm, and a further preferable upper limit is 2 mm. Since the liquid crystal display device of Embodiment 1 has high peel strength between the substrates 10 and 20 and the sealing material 40, the substrate 10 and the substrate 20 are sufficiently bonded even when the width of the sealing material is 1.0 mm or less, for example. can do.
  • the liquid crystal layer 30 contains a liquid crystal material 31.
  • the liquid crystal material 31 is generally a material having no polymerizable group.
  • the liquid crystal material 31 is a thermotropic liquid crystal, and is preferably a liquid crystal material exhibiting a nematic phase (nematic liquid crystal).
  • the liquid crystal material preferably has a phase transition to an isotropic phase when the temperature rises from a nematic phase and reaches a certain critical temperature (nematic phase-isotropic phase transition point (T NI )) or higher.
  • the liquid crystal layer 40 preferably exhibits a nematic phase under the usage environment of the liquid crystal display device (for example, ⁇ 40 ° C. to 90 ° C.).
  • the temperature of the nematic phase-isotropic phase transition point of the liquid crystal material is not particularly limited, but is, for example, 70 to 110 ° C.
  • the above T NI when containing a liquid crystal compound having an alkenyl group in which the liquid crystal material described later, a T NI of liquid crystal material containing a liquid crystal compound having an alkenyl group.
  • the liquid crystal material may have a negative dielectric anisotropy ( ⁇ ) defined by the following formula or a positive value. That is, the liquid crystal material may have a negative dielectric anisotropy or a positive dielectric anisotropy.
  • negative dielectric anisotropy
  • positive dielectric anisotropy for example, a material having ⁇ of 1 to 20 can be used.
  • the liquid crystal layer 30 may contain a liquid crystal material (neutral liquid crystal material) that has no polarity, that is, ⁇ is substantially zero. Examples of the neutral liquid crystal material include a liquid crystal material having an alkene structure.
  • (dielectric constant in the major axis direction)-(dielectric constant in the minor axis direction)
  • the liquid crystal material preferably has positive dielectric anisotropy.
  • the display mode of the liquid crystal display device 100A is the horizontal electric field type display mode, it is preferable that the liquid crystal material has negative dielectric anisotropy because good contrast is obtained.
  • the liquid crystal material may contain a liquid crystal compound having an alkenyl group.
  • a liquid crystal compound having an alkenyl group By containing the liquid crystal compound having an alkenyl group, the response performance of the liquid crystal material can be improved and the speed can be increased.
  • a liquid crystal compound having an alkenyl group has low light resistance and may be decomposed by irradiation with ultraviolet rays or the like to cause a decrease in VHR.
  • the orientation control layer 50 contains a polymer containing a unit derived from the first monomer represented by the chemical formula (A), and the first monomer has a chalcone group and is uniaxial.
  • the alignment regulation force is expressed by polarized ultraviolet light that is ultraviolet light only in the direction, the intensity of ultraviolet light applied to the liquid crystal layer 30 can be greatly reduced as compared with non-polarized light. Therefore, even if a liquid crystal compound having an alkenyl group is introduced into the liquid crystal material, reliability problems such as a reduction in VHR are unlikely to occur.
  • the liquid crystal compound having an alkenyl group may be a compound represented by any of the following chemical formulas (B-1) to (B-4).
  • n are the same or different and are integers of 1 to 6)
  • liquid crystal compound having an alkenyl group examples include a compound represented by the following chemical formula (B-1-1).
  • the orientation control layer 50 is disposed in a region surrounded by the sealing material 40 in a plan view.
  • the alignment control layer 50 is disposed so as to be in contact with the liquid crystal layer 30 and aligns the liquid crystal material 31 in the liquid crystal layer 30 in the horizontal direction with respect to the surfaces of the substrates 10 and 20.
  • the alignment control layer 50 controls the alignment of the liquid crystal material in a state where a voltage higher than the threshold value of the liquid crystal material is not applied to the liquid crystal layer 30.
  • the alignment of the liquid crystal material 31 in the horizontal direction with respect to the substrates 10 and 20 means that the pretilt angle of the liquid crystal material with respect to the substrates 10 and 20 is 10 ° or less.
  • the pretilt angle is more preferably 3 ° or less.
  • the pretilt angle refers to an angle formed by the major axis of the liquid crystal material with respect to the surface of the substrate when the voltage applied to the liquid crystal layer 30 is less than the threshold voltage (including no voltage applied), and the substrate surface is 0 °, The substrate normal is 90 °.
  • the orientation control layer 50 contains a polymer including at least a unit derived from the first monomer represented by the following chemical formula (A).
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an oxy group or a direct bond.
  • the polymerizable group has a methacryloyloxy group or a methacryloylamino group
  • the irradiation amount of polarized ultraviolet rays when forming the orientation control layer increases, but the orientation control layer once formed is high over a long period of time.
  • the alignment stability can be maintained.
  • the polymerizable group has an acryloyloxy group, an acryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group
  • the horizontal alignment control layer can sufficiently control the alignment direction of the liquid crystal material even if the irradiation amount of the polarized ultraviolet light is relatively small. Therefore, a liquid crystal display device with high contrast can be obtained with a lower dose.
  • the acryloyloxy group becomes completely aliphatic after polymerization, a highly reliable orientation control layer can be formed.
  • the first monomer represented by the chemical formula (A) has a chalcone group.
  • the chalconyl group can absorb polarized ultraviolet rays and exhibit an alignment regulating force. Since irradiation with polarized ultraviolet rays irradiates only light in a uniaxial direction, the light irradiation intensity with which the liquid crystal layer 30 is irradiated can be made lower than irradiation with non-polarized light.
  • the alignment control layer 50 can align the liquid crystal material in the horizontal direction with respect to the substrate surface.
  • the first monomer has two polymerizable groups and is polymerized by irradiation with light such as ultraviolet rays or heating to form a polymer. The polymer phase-separates from the liquid crystal layer to form the alignment control layer 50.
  • first monomer examples include monomers represented by the following chemical formula (A-1) or (A-2).
  • first monomer examples include monomers represented by any one of the following chemical formulas (A-1-1) and (A-2-1) to (A-2-4). .
  • the monomers represented by the above chemical formulas (A-1-1) and (A-2-1) are polymerized without the need for a polymerization initiator or polymerization initiator monomer, because radical formation occurs due to photofleece transition.
  • the control layer 50 can be formed.
  • an alkyl group is introduced between the chalcone group and the polymerizable group. Since the molecular structure is flexible, it is possible to obtain the orientation control layer 50 having more excellent orientation.
  • the polymer may further include a unit derived from a second monomer represented by the following chemical formula (C).
  • the second monomer is a polymerization initiating monomer and has a structure that generates radicals by a hydrogen abstraction reaction by light irradiation.
  • a 1 and A 2 are the same or different and each represents a benzene ring, a biphenyl ring, a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a straight chain having 1 to 12 carbon atoms. Represents a chain or branched alkenyl group.
  • One of A 1 and A 2 is a benzene ring or a biphenyl ring. At least one of A 1 and A 2 includes a —Sp 3 —P 3 group.
  • the hydrogen atoms possessed by A 1 and A 2 are -Sp 3 -P 3 group, halogen atom, -CN group, -NO 2 group, -NCO group, -NCS group, -OCN group, -SCN group, -SF 5
  • Two adjacent hydrogen atoms of A 1 and A 2 are a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or a linear or branched alkenylene group having 1 to 12 carbon atoms. Alternatively, it may be substituted with a linear or branched aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms to form a cyclic structure.
  • the hydrogen atom of the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of A 1 and A 2 may be substituted with a —Sp 3 —P 3 group.
  • the —CH 2 — group in the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of A 1 and A 2 is an —O— group, —S—, unless an oxygen atom, sulfur atom and nitrogen atom are adjacent to each other.
  • P 3 represents a polymerizable group.
  • Sp 3 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyleneoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or directly Represents a bond.
  • q is 1 or 2.
  • the dotted line portion connecting A 1 and Y and the dotted line portion connecting A 2 and Y indicate that a bond via Y may exist between A 1 and A 2 .
  • Y represents a —CH 2 — group, —CH 2 CH 2 — group, —CH ⁇ CH— group, —O— group, —S— group, —NH— group, —N (CH 3 ) — group, —N (C 2 H 5 ) — group, —N (C 3 H 7 ) — group, —N (C 4 H 9 ) — group, —OCH 2 — group, —CH 2 O— group, —SCH 2 — group, —CH 2 S— group or a direct bond is represented.
  • the polymerizable group P 3 contained in the compound represented by the chemical formula (C) may be a radical polymerizable group.
  • the polymerizable group P 3 is acryloyloxy group, methacryloyloxy group, acryloyloxy group, methacryloyloxy group, a vinyl group, or preferably a vinyloxy group.
  • Specific examples of the second monomer include compounds represented by the following chemical formulas (C-1) to (C-8).
  • R 3 and R 4 are the same or different and represent a —Sp 6 —P 6 group, a hydrogen atom, a halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, , —SCN group, —SF 5 group, linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, linear or branched aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or Represents a phenyl group.
  • At least one of R 3 and R 4 includes a —Sp 6 —P 6 group.
  • P 6 represents a radical polymerizable group.
  • Sp 6 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkyleneoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or directly Represents a bond.
  • R 3 and R 4 may have a fluorine atom, a chlorine atom or a —Sp 6 —P 6 group.
  • the —CH 2 — group of R 3 and R 4 is an —O— group, —S— group, —NH— group, —CO— group, —COO— unless an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom are adjacent to each other.
  • the radical polymerizable group P 6 contained in the compounds represented by the chemical formulas (C-1) to (C-8) is an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or A vinyloxy group is preferred.
  • More specific examples of the second monomer include compounds represented by the following chemical formula (C-2-1) or (C-2-2).
  • the polymer may further contain a unit derived from a third monomer represented by the following chemical formula (D).
  • the third monomer is a polymerization initiating monomer and has a structure that generates a radical by a self-cleavage reaction by light irradiation.
  • R 1 and R 2 are the same or different and are each a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • P 4 and P 5 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 4 and Sp 5 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. It represents an oxy group, a linear, branched or cyclic alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a direct bond.
  • a specific example of the third monomer is a compound represented by the following chemical formula (D-1), and a more specific compound is represented by the following chemical formula (D-1-1). Compounds.
  • P 7 and P 8 are the same or different, acryloyloxy group, methacryloyloxy group, acryloyloxy group, methacryloyloxy group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 7 and Sp 8 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an oxy group or a direct bond.
  • the polymerization rate of the first monomer can be improved by using the second monomer or the third monomer which is a polymerization initiating monomer, the light irradiated to the liquid crystal layer 30 when forming the alignment control layer 50 Irradiation intensity can be reduced. Therefore, even if the addition amount of the liquid crystal compound having the alkenyl group having low light resistance is increased in order to reduce the viscosity of the liquid crystal material, a high-speed response can be achieved while suppressing a decrease in VHR.
  • both the second monomer and the third monomer have a polymerizable group, they are easily taken into the alignment control layer when forming the alignment control layer, and hardly remain as impurities in the liquid crystal layer. It is difficult to cause a decrease in retention rate (VHR). Even if the second monomer or the third monomer is added to the liquid crystal composition, the alignment control layer 50 can be formed by light irradiation, and sufficient horizontal alignment control can be performed.
  • a polarizing plate (linear polarizer) 70 may be disposed on the opposite side of the pair of substrates 10 and 20 from the liquid crystal layer 30.
  • the polarizing plate 70 typically includes a polyvinyl alcohol (PVA) film obtained by adsorbing and orienting an anisotropic material such as an iodine complex having dichroism.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • a protective film such as a triacetyl cellulose film is laminated on both sides of the PVA film and put to practical use.
  • An optical film such as a retardation film may be disposed between the polarizing plate 70 and the pair of substrates 10 and 20.
  • the backlight 80 is disposed on the back side of the liquid crystal panel.
  • a liquid crystal display device having such a configuration is generally called a transmissive liquid crystal display device.
  • the backlight 80 is not particularly limited as long as it emits light including visible light, may emit light including only visible light, and emits light including both visible light and ultraviolet light. It may be.
  • the liquid crystal display device includes a liquid crystal panel and a backlight 80, an external circuit such as a TCP (tape carrier package) and a PCB (printed wiring board); an optical film such as a viewing angle widening film and a brightness enhancement film.
  • an external circuit such as a TCP (tape carrier package) and a PCB (printed wiring board); an optical film such as a viewing angle widening film and a brightness enhancement film.
  • a plurality of members such as a bezel (frame), and some members may be incorporated in other members.
  • Members other than those already described are not particularly limited, and those normally used in the field of liquid crystal display devices can be used, and thus description thereof is omitted.
  • the liquid crystal display device 100A may be in a horizontal electric field type display mode.
  • Examples of the horizontal electric field type display mode include an IPS mode, an FFS mode, and an electric field control birefringence (ECB) mode.
  • At least one of the substrates 10 and 20 is provided with a structure (FFS electrode structure) including a planar electrode, a slit electrode, and an insulating film disposed between the planar electrode and the slit electrode.
  • An oblique electric field is formed in the liquid crystal layer 30.
  • the slit electrode, the insulating film, and the planar electrode are arranged in this order from the liquid crystal layer 30 side.
  • the slit electrode for example, a slit having a linear opening surrounded by the electrode around the entire circumference, or a linear notch provided with a plurality of comb teeth and disposed between the comb teeth.
  • the comb-shaped thing which comprises a slit can be used.
  • a pair of comb electrodes is provided on at least one of the substrates 10 and 20, and a lateral electric field is formed in the liquid crystal layer 30.
  • the pair of comb-shaped electrodes for example, an electrode pair that includes a plurality of comb-tooth portions and is arranged so that the comb-tooth portions mesh with each other can be used.
  • a pixel electrode is provided on one of the substrates 10 and 20
  • a counter electrode is provided on the other substrate
  • a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy is used.
  • the retardation of the liquid crystal material is changed by the voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode to control the transmission and non-transmission of light.
  • the method for producing a liquid crystal display device according to Embodiment 1 includes a step of forming a retardation layer on at least one of a pair of substrates, and a liquid crystal composition containing a liquid crystal material and at least one monomer between the pair of substrates. Forming a liquid crystal layer by sealing the liquid crystal layer, and an alignment control layer formed by irradiating the liquid crystal layer with polarized ultraviolet light and polymerizing the at least one monomer at an interface between the pair of substrates and the liquid crystal layer. Forming.
  • the retardation layer when the retardation layer is formed on a color filter substrate, for example, the retardation layer is formed after forming a black matrix, a color filter, an overcoat layer, and the like.
  • the retardation layer is formed on the TFT substrate, for example, the retardation layer is formed after forming a common electrode, a pixel electrode, a TFT, various signal lines, and the like.
  • an alignment layer may be formed on the surface of at least one substrate, a composition containing a liquid crystalline monomer may be applied to the alignment layer, and the liquid crystalline monomer may be polymerized.
  • the alignment layer includes, for example, an alignment layer composition containing polyimide, polyamic acid, polyamide, polymaleimide, polysiloxane, polysilsesquioxane, or polyphosphazene on at least one surface of a pair of substrates. It is formed by applying or obliquely depositing an alignment layer composition containing silicon oxide and performing firing or the like.
  • the alignment layer composition may contain a polymer having the photoreactive functional group described above.
  • the alignment layer 61 is preferably subjected to an alignment treatment.
  • the alignment treatment method is not particularly limited, and a rubbing method, a photo alignment method, or the like can be used.
  • the alignment treatment may be performed such that the orientation in which the alignment layer aligns the liquid crystal material and the orientation in which the alignment control layer aligns the liquid crystal material are parallel.
  • Polymerization of the liquid crystalline monomer is performed, for example, by irradiation with light such as visible light or ultraviolet light. Polymerization of the liquid crystalline monomer is performed in a bulk polymerization without using a solvent (bulk polymerization) or in a state where the liquid crystalline monomer is at a high concentration, so the degree of polymerization of the liquid crystalline monomer is low, for example, a weight average molecular weight of 30,000 or less It is thought that. Therefore, when a retardation layer is formed by laminating a liquid crystalline monomer polymer on the alignment layer, the retardation layer has particularly low heat resistance. For example, when it is heated at 200 ° C. or higher, retardation is likely to decrease.
  • the liquid crystalline monomer may be an acrylic monomer or a methacrylic monomer.
  • the liquid crystal composition may be sealed as long as the liquid crystal composition is sandwiched between the pair of substrates by the sealing material, and the sealing material may not be cured. Curing of the sealing material may be performed separately from the step of forming the orientation control layer described later, or may be performed simultaneously. As described above, the sealing material may be cured by light such as ultraviolet rays, may be cured by heat, or may be cured by both light and heat. Good.
  • the liquid crystal layer can be formed by, for example, filling a liquid crystal composition between a pair of substrates by a vacuum injection method or a drop injection method.
  • a liquid crystal layer is formed by applying a sealing material, bonding a pair of substrates, curing the sealing material, injecting a liquid crystal composition, and sealing the injection port in this order.
  • the dropping injection method is employed, a liquid crystal layer is formed by applying a sealing material, dropping a liquid crystal composition, bonding a pair of substrates, and curing the sealing material in this order.
  • the liquid crystal material may have a negative dielectric anisotropy or a positive dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal material may contain a liquid crystal compound having an alkenyl group.
  • the liquid crystal compound having an alkenyl group may be a compound represented by any one of the above chemical formulas (B-1) to (B-4).
  • the at least one monomer contains a first monomer represented by the following chemical formula (A).
  • the first monomer represented by the following chemical formula (A) has a chalconyl group, and can absorb alignment ultraviolet rays and express an alignment regulating force. Since irradiation with polarized ultraviolet rays irradiates only light in a uniaxial direction, the intensity of light irradiation applied to the liquid crystal layer can be reduced compared to irradiation with non-polarized light.
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an oxy group or a direct bond.
  • first monomer examples include monomers represented by the chemical formula (A-1) or (A-2). More specific examples of the first monomer include monomers represented by any of the chemical formulas (A-1-1), (A-2-1) to (A-2-4). .
  • the content of the first monomer in the liquid crystal composition may be 0.1 wt% or more and 10 wt% or less.
  • the at least one monomer may contain a second monomer represented by the chemical formula (C).
  • the second monomer include compounds represented by the chemical formulas (C-1) to (C-8).
  • a more specific example of the second monomer is a compound represented by the chemical formula (C-2-1).
  • the content of the second monomer in the liquid crystal composition may be 0.01% by weight or more and 0.5% by weight or less.
  • the mixing ratio of the first monomer and the second monomer may be 5: 1 to 1000: 1.
  • the at least one monomer may contain a third monomer represented by the chemical formula (D).
  • a specific example of the third monomer is a compound represented by the following chemical formula (D-1), and a more specific compound is represented by the following chemical formula (D-1-1). Compounds.
  • the content of the third monomer in the liquid crystal composition may be 0.01% by weight or more and 0.5% by weight or less.
  • the blending ratio of the first monomer and the third monomer may be 5: 1 to 1000: 1.
  • the content or blending ratio of the second monomer or the third monomer is increased, the orientation in the horizontal alignment is lowered, and the contrast may be lowered. Therefore, in order to increase the orientation of the orientation control layer, it is desirable to reduce the content or blending ratio of the second monomer or the third monomer.
  • the second monomer and the third monomer can be used in combination.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the formation process of the orientation control layer in the step of forming the orientation control layer.
  • 3A shows the state before the polymerization of the monomer
  • FIG. 3B shows the state after the polymerization of the monomer.
  • the arrow indicates polarized ultraviolet light.
  • the liquid crystal layer 30 is irradiated with polarized ultraviolet rays to polymerize the at least one monomer, and as shown in FIG.
  • An alignment control layer 50 is formed at the interface with the liquid crystal layer 30. The alignment control layer 50 aligns the liquid crystal material in the horizontal direction with respect to the substrate surface.
  • the wavelength of the polarized ultraviolet light may be 200 nm or more and 430 nm or less. A more preferable lower limit of the wavelength is 250 nm, and a more preferable upper limit is 380 nm. Dose of the polarized ultraviolet is, 0.3 J / cm 2 or more, may be 20 J / cm 2 or less. A more preferable lower limit of the irradiation amount is 1 J / cm 2 , and a more preferable upper limit is 5 J / cm 2 .
  • the polarized ultraviolet light is preferably linearly polarized ultraviolet light.
  • the liquid crystal layer may be irradiated with polarized ultraviolet rays while being heated at a temperature not lower than 200 ° C. and not lower than a nematic phase-isotropic phase transition point of the liquid crystal material.
  • T NI nematic phase-isotropic phase transition point
  • the upper limit of the heating temperature is, for example, less than 200 ° C. from the viewpoint of suppressing a decrease in retardation of the retardation layer.
  • a more preferable upper limit of the heating temperature is, for example, 140 ° C. from the viewpoint of suppressing deterioration of the liquid crystal material contained in the liquid crystal layer as much as possible.
  • Conditions such as heating time and heating means are not particularly limited.
  • the method for measuring the nematic phase-isotropic phase transition point of the liquid crystal material is, for example, by differential scanning calorimetry (DSC) or by directly observing the temperature dependence by enclosing the liquid crystal material in a capillary. can do.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Embodiment 1 does not have a step of forming a conventional alignment film on the surfaces of a pair of substrates before the step of forming the retardation layer and the step of forming the liquid crystal layer. Therefore, the retardation of the retardation layer is not lowered by heating when forming the alignment film. Further, the pair of substrates are joined so as to be in direct contact with the sealing material without an alignment film interposed therebetween. Furthermore, by having the step of forming the alignment control layer after the step of forming the liquid crystal layer, the pair of substrates sandwiching the liquid crystal layer is bonded to each other by the sealing material, and the sealing material is used in a plan view. An orientation control layer can be formed in the enclosed region.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 is completed through a polarizing plate attaching step and a mounting step of a control unit, a power supply unit, a backlight, and the like.
  • a pair of polarizing plates are arranged in crossed Nicols so that the absorption axes are orthogonal to each other, and the absorption axes of the pair of polarizing plates; It arrange
  • the light from the backlight does not pass through the liquid crystal layer and is displayed in black.
  • the angle formed between the absorption axis of the pair of polarizing plates arranged in the crossed Nicols and the irradiation axis becomes, for example, 45 °, and light from the backlight transmits through the liquid crystal layer.
  • white display The irradiation axis is the vibration direction of polarized ultraviolet light.
  • the liquid crystal display device 100A is preferably in the horizontal electric field display mode.
  • Examples of the horizontal electric field type display mode include an IPS mode, an FFS mode, and an electric field control birefringence (ECB) mode.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 ⁇ / b> B of Embodiment 2 includes an alignment film 90 between the liquid crystal layer 30 and the substrate 20 that does not have the retardation layer 60 among the pair of substrates 10 and 20. Also in the liquid crystal display device 100B, the substrate 10 having the retardation layer 60 does not have a conventional alignment film on the surface on the liquid crystal layer 30 side. Since the substrate 20 is the same as the embodiment except that the substrate 20 has the alignment film 90, the description of each member is omitted.
  • the liquid crystal display device 100B does not have an alignment film on the retardation layer 60, the retardation of the retardation layer is not lowered by heating when forming the alignment film.
  • the alignment film 90 on the surface of the substrate that does not have the retardation layer 60, the alignment stability of the liquid crystal material can be improved. Furthermore, the alignment stability of the liquid crystal material can be further improved by having the alignment control layer 50 on the alignment film 90.
  • the alignment film 90 is not particularly limited, and one that is usually used in the field of liquid crystal display devices can be used.
  • polyimide, polyamic acid, polyamide, polymaleimide, polysiloxane, polysilsesquioxane, polyphosphazene, or a monolayer film or laminated film made of a copolymer thereof, or silicon oxide is oblique.
  • the alignment film is not limited to those subjected to an alignment treatment as long as an existing alignment film material such as polyimide is applied. Examples of the alignment treatment include a rubbing method and a photo-alignment method.
  • the width of the sealing material 40 in plan view may be 0.4 mm or more and 5 mm or less.
  • a more preferable lower limit of the width of the sealing material 40 is 0.8 mm, a more preferable upper limit is 4 mm, and a further preferable upper limit is 2 mm.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device of Embodiment 2 has the process of forming an alignment film on the surface of the substrate in which the retardation layer is not formed, of the pair of substrates, before the step of forming the liquid crystal layer. Except for this, it is the same as the manufacturing method of the liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 2 it has the process of forming an alignment film before the process of forming the said liquid-crystal layer.
  • an alignment film material containing polyimide or the like is applied to the surface of the other substrate 20 or an alignment film material containing silicon oxide (SiO) is deposited, and then The alignment film 90 is formed on the surface of the substrate 20 by performing preliminary firing, main firing, or the like. The alignment process described above may be performed on the alignment film 90.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device having an alignment film on the retardation layer.
  • the alignment film 290 is formed on the surfaces of the pair of substrates 210 and 220 before the substrate 210 having the retardation layer 260 is bonded to the substrate 220 with the sealant 240.
  • the alignment film 290 is formed by, for example, applying an alignment film material containing polyamic acid or the like on the surface of each of the substrates 210 and 220, volatilizing the solvent in the alignment film material by heating, and performing baking. be able to.
  • the pair of substrates 210 and 220 with the alignment film 290 formed on the surface are bonded together with the sealant 240 to form the liquid crystal layer 230. Therefore, in the liquid crystal display device 200 having the conventional alignment film, the retardation of the retardation layer 260 is reduced by heating when the alignment film 290 is formed on the retardation layer 260.
  • the first monomer represented by 2-1) was dissolved by 1.0% by weight and then allowed to stand in an environment at 25 ° C. for 24 hours to dissolve the first monomer in the liquid crystal material.
  • An FFS mode liquid crystal panel was actually produced by the following method. First, a pixel electrode having an FFS electrode structure made of indium tin oxide (ITO), an ITO substrate on which an insulating film and a common electrode are stacked, and a counter substrate having no electrode were prepared. A sealant (Sekisui Chemical Co., Ltd., Photo Rec) is applied to the ITO substrate, and the liquid crystal composition obtained above is dropped into a region surrounded by the sealant, and a counter substrate is bonded to produce a liquid crystal panel. did. The sealing material was cured by ultraviolet irradiation and heating.
  • ITO indium tin oxide
  • an ITO substrate on which an insulating film and a common electrode are stacked and a counter substrate having no electrode were prepared.
  • a sealant (Sekisui Chemical Co., Ltd., Photo Rec) is applied to the ITO substrate, and the liquid crystal composition obtained above is dropped into a region surrounded by the sealant, and a counter substrate is bonded to
  • a liquid crystal composition containing one monomer was used, and the alignment maintaining layer was formed by irradiation with linearly polarized ultraviolet rays while heating the temperature of the liquid crystal panel to 100 ° C.
  • an FFS mode liquid crystal panel of Production Example 1-2 was produced.
  • the FFS mode liquid crystal of Production Example 1-3 was prepared in the same manner as Production Example 1-2, except that the polarized ultraviolet light was irradiated at 25 ° C. without heating the liquid crystal panel. A panel was produced.
  • FIG. 5 is a photograph of the black state and the light transmission state of Production Example 1-1.
  • the solid line double arrow represents the absorption axis of the polarizing plate
  • the dotted line double arrow represents the irradiation axis of the linearly polarized ultraviolet light.
  • Comparative Production Example 1-2 using a monomer having no chalconyl group as the alignment control layer forming monomer was non-oriented. From the above, it was confirmed that an FFS mode liquid crystal display device can be manufactured by using the first monomer represented by the chemical formula (A).
  • Production Example 2-2 An FFS mode liquid crystal panel of Production Example 2-2 was produced in the same manner as Production Example 1-1 except that a liquid crystal composition containing a liquid crystal material, an alignment control layer forming monomer, and a polymerization initiating monomer was used. .
  • an FFS mode liquid crystal display device can also be produced by using the first monomer represented by the chemical formula (A) and the second monomer or the third monomer in combination. It was.
  • the first monomer can be controlled in horizontal alignment, the first monomer can be applied to a liquid crystal display device in an IPS mode which is a horizontal electric field display mode and an ECB mode. Furthermore, since the liquid crystal material can be horizontally aligned without forming a conventional alignment film, even when a substrate having a retardation layer on the liquid crystal layer side is used, the phase difference is caused by heating when the alignment film is baked. Layer retardation does not decrease.
  • Example 1 is a specific example of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • An FFS mode liquid crystal display device was actually fabricated by the following method.
  • p represents the degree of polymerization and is an integer of 1 or more.
  • ITO substrate was prepared in which a pixel electrode having an FFS electrode structure made of indium tin oxide (ITO), an insulating film, and a common electrode were laminated.
  • a sealing material manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., Photorec
  • a counter substrate was bonded to the liquid crystal layer side to produce a liquid crystal panel having a retardation layer in the substrate.
  • linearly polarized ultraviolet light (wavelength 300 to 380 nm) is applied to the liquid crystal panel from the normal direction at 10 mW / cm 2 for 200 seconds ( 2 J / cm 2 ). 2 )
  • the orientation maintaining layer was formed and the sealing material was cured.
  • the liquid crystal panel of FFS mode was produced by returning the temperature of the liquid crystal panel to room temperature.
  • a pair of polarizing plates are placed on the back surface side of the ITO substrate (backlight light incident surface side) and the observation surface side of the counter substrate (backlight light emission surface side) so that the polarization axes are in a crossed Nicols relationship.
  • a backlight was attached to the back side of the ITO substrate to complete the liquid crystal display device of Example 1.
  • the display was performed using the liquid crystal display device of Example 1 and the visibility in the outdoors was confirmed, it was satisfactory. The visibility was confirmed by whether or not an image could be recognized outdoors on a sunny day.
  • Example 2 is a specific example of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • a liquid crystal display device of Example 2 was produced in the same manner as Example 1 except that an alignment film was formed on the ITO substrate.
  • An ITO substrate on which a pixel electrode having an FFS electrode structure, an insulating film, and a common electrode were laminated was prepared, and an alignment film material containing polyamic acid was applied to the surface of the ITO substrate by printing. Subsequently, preliminary baking was performed on a hot plate at 90 ° C. for 5 minutes, and main baking was performed in an oven at 230 ° C. for 40 minutes. Thereafter, the alignment film was rubbed.
  • linearly polarized ultraviolet light (wavelength 300 to 380 nm) is applied to the liquid crystal panel from the normal direction at 10 mW / cm 2 for 500 seconds (5 J / cm 2 )
  • the orientation maintaining layer was formed and the sealing material was cured.
  • the irradiation with the linearly polarized ultraviolet light was performed so that the orientation in which the liquid crystal material was aligned by the rubbing treatment applied to the alignment film and the orientation in which the liquid crystal material was aligned by the irradiation with the linearly polarized ultraviolet light were parallel.
  • the liquid crystal panel of FFS mode was produced by returning the temperature of the liquid crystal panel to room temperature.
  • Example 2 Thereafter, in the same manner as in Example 1, a pair of polarizing plates was attached, a backlight was attached, and the liquid crystal display device of Example 2 was completed.
  • the retardation of the retardation layer was 120 nm.
  • Example 3 is a specific example of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • a liquid crystal display device of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the alignment layer was subjected to photo-alignment treatment and the composition of the liquid crystal composition was different.
  • An ITO substrate in which a pixel electrode having an FFS electrode structure, an insulating film, and a common electrode are laminated is prepared, and a sealing material (Photorec, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) is applied to the ITO substrate and surrounded by the sealing material.
  • the liquid crystal composition obtained above was dropped into the region, the counter substrate was bonded so that the retardation layer was on the liquid crystal layer side, and a liquid crystal panel having the retardation layer in the substrate was produced.
  • linearly polarized ultraviolet light (wavelength 300 to 380 nm) is applied to the liquid crystal panel from the normal direction at 10 mW / cm 2 for 200 seconds ( 2 J / cm 2 ). 2 )
  • the orientation maintaining layer was formed and the sealing material was cured.
  • the liquid crystal panel of FFS mode was produced by returning the temperature of the liquid crystal panel to room temperature.
  • Example 3 Thereafter, in the same manner as in Example 1, a pair of polarizing plates was attached, a backlight was attached, and the liquid crystal display device of Example 3 was completed. When the display was performed using the liquid crystal display device of Example 3 and the outdoor visibility was confirmed, it was satisfactory.
  • Example 4 is a specific example of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • a liquid crystal display device of Example 4 was produced in the same manner as in Example 2 except that the liquid crystal composition used in Production Example 2-1 was used.
  • the retardation of the retardation layer was 120 nm. When the display was performed using the liquid crystal display device of Example 4 and the outdoor visibility was confirmed, it was good.
  • Example 5 is a specific example of the liquid crystal display device according to the second embodiment.
  • a liquid crystal display device of Example 5 was produced in the same manner as in Example 2 except that the liquid crystal composition used in Production Example 2-2 was used.
  • the retardation of the retardation layer was 120 nm. When the display was performed using the liquid crystal display device of Example 5 and the visibility in the outdoors was confirmed, it was favorable.
  • Comparative Example 1 a liquid crystal display device of Example 5 was produced in the same manner as Example 2 except that an alignment film was formed on the retardation layer.
  • a retardation layer was formed on a substrate having no electrode.
  • an alignment film material containing polyamic acid was applied to the surface of the substrate on which the retardation layer was formed and the ITO substrate by printing.
  • preliminary baking was performed on a hot plate at 90 ° C. for 5 minutes, followed by main baking in an oven at 230 ° C. for 40 minutes, and then a rubbing treatment was performed on the alignment film.
  • Example 2 Thereafter, a liquid crystal panel was produced in the same manner as in Example 2, and the liquid crystal panel was heated and irradiated with linearly polarized ultraviolet rays. A pair of polarizing plates was attached and a backlight was attached, and the liquid crystal display device of Comparative Example 1 was completed. The retardation of the retardation layer was 55 nm, which was greatly reduced from 120 nm in Example 2. Moreover, when it displayed using the liquid crystal display device of the comparative example 1 and the visibility in the outdoors was confirmed, external light reflected and the visibility fell rather than Example 2. FIG.
  • One embodiment of the present invention includes a pair of substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and containing a liquid crystal material, and an alignment control layer in contact with the liquid crystal layer, and at least one of the pair of substrates includes:
  • the liquid crystal layer has a phase difference layer, and the alignment control layer aligns the liquid crystal material in a horizontal direction with respect to the substrate surface, and is at least a first represented by the following chemical formula (1).
  • the liquid crystal display device containing the polymer containing the unit derived from a monomer may be sufficient. Since the liquid crystal display device includes a retardation layer, it can suppress external light reflection and enhance visibility.
  • the first monomer represented by the following chemical formula (1) has a chalconyl group and can absorb polarized ultraviolet rays and express an alignment regulating force. Therefore, compared with irradiation with non-polarized light, liquid crystal The light irradiation intensity with which the layer is irradiated can be lowered.
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an oxy group or a direct bond.
  • the first monomer may be a monomer represented by any one of the following chemical formulas (2-1) to (2-5).
  • Monomers represented by the following chemical formulas (2-1) and (2-2) can be polymerized without the need for a polymerization initiator or a polymerization initiating monomer to form an orientation control layer.
  • an alkyl group is introduced between the chalcone group and the polymerizable group, and the molecular structure is flexible. Therefore, it is possible to obtain an orientation control layer having more excellent orientation.
  • the in-plane retardation of the retardation layer may be 100 to 160 nm.
  • the phase difference may be 100 to 160 nm.
  • the retardation layer may be a laminate of an alignment layer and a polymer of a liquid crystalline monomer.
  • the liquid crystalline monomer may be an acrylic monomer or a methacrylic monomer.
  • the polymer may further include a unit derived from a second monomer represented by the following chemical formula (3). Since the second monomer can improve the polymerization rate of the first monomer, the light irradiation intensity applied to the liquid crystal layer when forming the alignment control layer can be reduced.
  • a 1 and A 2 are the same or different and each represents a benzene ring, a biphenyl ring, a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a straight chain having 1 to 12 carbon atoms. Represents a chain or branched alkenyl group.
  • One of A 1 and A 2 is a benzene ring or a biphenyl ring. At least one of A 1 and A 2 includes a —Sp 3 —P 3 group.
  • the hydrogen atoms possessed by A 1 and A 2 are -Sp 3 -P 3 group, halogen atom, -CN group, -NO 2 group, -NCO group, -NCS group, -OCN group, -SCN group, -SF 5
  • Two adjacent hydrogen atoms of A 1 and A 2 are a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or a linear or branched alkenylene group having 1 to 12 carbon atoms. Alternatively, it may be substituted with a linear or branched aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms to form a cyclic structure.
  • the hydrogen atom of the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of A 1 and A 2 may be substituted with a —Sp 3 —P 3 group.
  • the —CH 2 — group in the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of A 1 and A 2 is an —O— group, —S—, unless an oxygen atom, sulfur atom and nitrogen atom are adjacent to each other.
  • P 3 represents a polymerizable group.
  • Sp 3 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyleneoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or directly Represents a bond.
  • q is 1 or 2.
  • the dotted line portion connecting A 1 and Y and the dotted line portion connecting A 2 and Y indicate that a bond via Y may exist between A 1 and A 2 .
  • Y represents a —CH 2 — group, —CH 2 CH 2 — group, —CH ⁇ CH— group, —O— group, —S— group, —NH— group, —N (CH 3 ) — group, —N (C 2 H 5 ) — group, —N (C 3 H 7 ) — group, —N (C 4 H 9 ) — group, —OCH 2 — group, —CH 2 O— group, —SCH 2 — group, —CH 2 S— group or a direct bond is represented.
  • the polymer may further include a unit derived from a third monomer represented by the following chemical formula (4). Since the third monomer can improve the polymerization rate of the first monomer, the light irradiation intensity with which the liquid crystal layer is irradiated when the alignment control layer is formed can be reduced.
  • R 1 and R 2 are the same or different and are each a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • P 4 and P 5 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 4 and Sp 5 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. It represents an oxy group, a linear, branched or cyclic alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a direct bond.
  • an alignment film may be provided between the pair of substrates that do not have the retardation layer and the liquid crystal layer. By having the alignment film, the alignment stability of the liquid crystal material can be increased.
  • the liquid crystal material may have a negative dielectric anisotropy or a positive dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal display device may be in a horizontal electric field display mode.
  • a step of forming a retardation layer on at least one of a pair of substrates, and a liquid crystal composition containing a liquid crystal material and at least one monomer are sealed between the pair of substrates.
  • the at least one monomer contains a first monomer represented by the following chemical formula (1), and the alignment control layer aligns the liquid crystal material in a horizontal direction with respect to the substrate surface.
  • the manufacturing method of the liquid crystal display device which is a thing may be sufficient.
  • P 1 and P 2 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 1 and Sp 2 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Represents an oxy group or a direct bond.
  • the first monomer may be a monomer represented by any of the following chemical formulas (2-1) to (2-5).
  • an alignment layer is formed on the surface of at least one substrate, a composition containing a liquid crystalline monomer is applied to the alignment layer, and A liquid crystalline monomer may be polymerized.
  • the liquid crystalline monomer may be an acrylic monomer or a methacrylic monomer.
  • the at least one monomer may contain a second monomer represented by the following chemical formula (3).
  • a 1 and A 2 are the same or different and each represents a benzene ring, a biphenyl ring, a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a straight chain having 1 to 12 carbon atoms. Represents a chain or branched alkenyl group.
  • One of A 1 and A 2 is a benzene ring or a biphenyl ring. At least one of A 1 and A 2 includes a —Sp 3 —P 3 group.
  • the hydrogen atoms possessed by A 1 and A 2 are -Sp 3 -P 3 group, halogen atom, -CN group, -NO 2 group, -NCO group, -NCS group, -OCN group, -SCN group, -SF 5
  • Two adjacent hydrogen atoms of A 1 and A 2 are a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, or a linear or branched alkenylene group having 1 to 12 carbon atoms. Alternatively, it may be substituted with a linear or branched aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms to form a cyclic structure.
  • the hydrogen atom of the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of A 1 and A 2 may be substituted with a —Sp 3 —P 3 group.
  • the —CH 2 — group in the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of A 1 and A 2 is an —O— group, —S—, unless an oxygen atom, sulfur atom and nitrogen atom are adjacent to each other.
  • P 3 represents a polymerizable group.
  • Sp 3 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyleneoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or directly Represents a bond.
  • q is 1 or 2.
  • the dotted line portion connecting A 1 and Y and the dotted line portion connecting A 2 and Y indicate that a bond via Y may exist between A 1 and A 2 .
  • Y represents a —CH 2 — group, —CH 2 CH 2 — group, —CH ⁇ CH— group, —O— group, —S— group, —NH— group, —N (CH 3 ) — group, —N (C 2 H 5 ) — group, —N (C 3 H 7 ) — group, —N (C 4 H 9 ) — group, —OCH 2 — group, —CH 2 O— group, —SCH 2 — group, —CH 2 S— group or a direct bond is represented.
  • the at least one monomer may contain a third monomer represented by the following chemical formula (4).
  • R 1 and R 2 are the same or different and are each a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • P 4 and P 5 are the same or different and each represents an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acryloylamino group, a methacryloylamino group, a vinyl group, or a vinyloxy group.
  • Sp 4 and Sp 5 are the same or different and each represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. It represents an oxy group, a linear, branched or cyclic alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a direct bond.
  • polarized ultraviolet rays are irradiated while heating the liquid crystal layer at a temperature of not less than 200 ° C. and not less than a nematic phase-isotropic phase transition point of the liquid crystal material. It may be irradiated.
  • a step of forming an alignment film on the surface of the pair of substrates on which the retardation layer is not formed may be included. Good.

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Abstract

本発明は、屋外での視認性に優れた液晶表示装置、及び、そのような液晶表示装置を製造可能な液晶表示装置の製造方法を提供する。本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持され液晶材料を含有する液晶層と、上記液晶層と接する配向制御層とを備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、上記液晶層側に位相差層を有し、上記配向制御層は、上記液晶材料を上記基板面に対して水平方向に配向させるものであり、少なくとも特定の第一のモノマー由来のユニットを含むポリマーを含有するものである。

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、位相差層及び配向制御層を有する液晶表示装置、並びに、液晶表示装置の製造方法に関するものである。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に液晶組成物を封入した液晶パネルに対してバックライトから光を照射し、液晶組成物に電圧を印加して液晶材料の配向を変化させることにより、液晶パネルを透過する光の量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を有することから、スマートフォン、タブレットPC、カーナビゲーション等の電子機器に利用されている。
また、液晶表示装置の表示方式として、広視野角特性を得やすい等の理由から、液晶材料の配向を基板面に対して平行な面内で主に回転させることによって制御を行う横電界型表示モードが注目を集めている。横電界型表示モードとしては、例えば、面内スイッチング(IPS:In-Plane Switching)モードや、フリンジ電界スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モードが挙げられる。
液晶表示装置において、電圧が印加されていない状態における液晶材料の配向は、配向処理が施された配向膜によって制御されるのが一般的である。上記配向膜は、例えば、基板上にポリアミック酸等の配向膜材料を塗布し、その後焼成して製膜する。液晶材料の配向を制御する他の方法としては、液晶層中に添加した重合性モノマーを重合させて、配向膜の表面に液晶材料の配向を制御するポリマー層を形成するポリマー支持配向技術(Polymer Sustained Alignment)(以下、PSA技術ともいう。)も検討されている(例えば、特許文献1~3等参照)。
また、外光下で使用した場合に、外光の反射を抑制し、認識性を向上させるために、液晶パネル内に位相差層を形成する技術が検討されている。上記位相差層としては、例えば、重合性のネマチック液晶モノマーを重合させて製造する方法が検討されている(例えば、特許文献4等参照)。
特開2015-205982号公報 特開2010-033093号公報 米国特許出願公開第2012/0021141号明細書 特開2007-206241号公報
液晶パネルの内部に位相差層を有する液晶表示装置において、液晶層に含まれる液晶剤材料を配向させるために、上記位相差層上に配向膜を形成することがある(例えば、特許文献4等参照)。しかしながら、位相差層を形成した後に配向膜を形成すると、位相差層のリタデーションが低下し、視認性が低下することがあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、屋内だけではなく屋外での視認性に優れた液晶表示装置、及び、そのような液晶表示装置を製造可能な液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、位相差層のリタデーションの低下を抑制する方法を検討し、配向膜の形成過程に着目した。配向膜は、一般的にポリアミック酸等を含有する配向膜材料を塗工し、その後、例えば200℃以上の温度で焼成することで形成される。そのため、位相差層上に配向膜を形成すると、焼成の際の加熱によって位相差層のリタデーションが低下することを見出した。
そこで、本発明者らは、少なくとも、液晶層側に位相差層を有する基板の表面に、従来の配向膜の代わりに、上記液晶層と接するように配向制御層を配置することで、基板表面に従来の配向膜を形成せずとも、液晶材料の配向を制御できることを見出した。これにより、配向膜の焼成を行うプロセスを省略できるので、位相差層のリタデーション低下が起こらないことを見出した。
一方で、基板表面に従来の配向膜を有さない液晶表示装置では、コントラストが低下することがあった。本発明者らの検討によると、基板表面の凹凸(例えば、電極を形成した領域と電極を形成していない領域の境界に生じる段差等)の影響で、部分的にプレチルト角が発生するため、特に、液晶材料を基板面に対して水平方向に配向させる場合に、コントラストが低下することを見出した。そして、液晶層中に添加したモノマーを重合させ、配向制御層を形成することで、上記基板表面の凹凸の影響が大幅に軽減され、部分的なプレチルト角の発生を抑制し、高いコントラストを得ることができることを見出した。
更に、本発明者らは、液晶材料を基板面に対して水平方向に配向させる配向制御層の材料として、カルコニル基を含有するモノマーを用いることで、偏光紫外線により重合させることができるため、無偏光光を照射するよりも、低い照射強度で配向制御層を形成できることを見出した。
すなわち、本発明の一態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持され液晶材料を含有する液晶層と、上記液晶層と接する配向制御層とを備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、上記液晶層側に位相差層を有し、上記配向制御層は、上記液晶材料を上記基板面に対して水平方向に配向させるものであり、少なくとも下記化学式(A)で表される第一のモノマー由来のユニットを含むポリマーを含有する液晶表示装置であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
本発明の他の一態様は、一対の基板の少なくとも一方に、位相差層を形成する工程と、上記一対の基板間に、液晶材料と少なくとも一種のモノマーとを含有する液晶組成物を封止して液晶層を形成する工程と、上記液晶層に偏光紫外線を照射し、上記一対の基板と上記液晶層との界面に、上記少なくとも一種のモノマーを重合させてなる配向制御層を形成する工程とを有し、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(A)で表される第一のモノマーを含有し、上記配向制御層は、上記液晶材料を上記基板面に対して水平方向に配向させるものである液晶表示装置の製造方法であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
上記特許文献1は、他の液晶組成物への相溶性が高い配向制御材料を含有し、配向規制力に優れた液晶組成物が開示されており、液晶組成物に含まれる重合性化合物を重合することで配向制御層を形成することが開示されている。上記特許文献2は、液晶に混入された対称構造を有する多官能モノマーを重合させ、得られた紫外線硬化物により液晶を垂直配向させることが開示されている。上記特許文献3は、光反応性を有するノルボルネン系重合体、バインダー、反応性メソゲン及び光開始剤を含む液晶配向用組成物が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1~3のいずれにも、上記化学式(A)で表されるカルコニル基を有するモノマーについて具体的な開示はなく、上記カルコニル基を有するモノマーに偏光紫外線を照射することは検討されていない。また、上記特許文献2では、紫外線硬化物により液晶を垂直配向させるが、本発明の液晶表示装置は、液晶材料を基板面に対して水平方向に配向させる配向制御層を有する点で異なる。
本発明の液晶表示装置は、位相差層により外光反射を抑制するため、屋外での視認性に優れる。また、配向制御層が特定のモノマー由来のユニットを含むポリマーを含むことで、液晶材料の水平配向制御が可能である。
また、本発明の上記態様に係る液晶表示装置の製造方法は、位相差層上に従来の配向膜を形成する工程を有さないため、配向膜を形成する際の加熱による位相差層のリタデーションの低下を抑制し、屋外での視認性に優れた液晶表示装置を製造することができる。
実施形態1に係る液晶表示装置の断面模式図である。 実施形態1に係る液晶表示装置の平面模式図である。 配向制御層を形成する工程での、配向制御層の形成過程を説明した模式図である。 実施形態2に係る液晶表示装置の断面模式図である 製造例1-1の黒状態及び光透過状態の写真図である。 位相差層上に配向膜を有する液晶表示装置の断面模式図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
<実施形態1>
<液晶表示装置>
図1及び図2を用いて、実施形態1の液晶表示装置について説明する。図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の断面模式図である。図2は、実施形態1に係る液晶表示装置の平面模式図である。図1及び図2に示したように、実施形態1の液晶表示装置100Aは、一対の基板10及び20と、一対の基板10及び20間に挟持され液晶材料31を含有する液晶層30と、液晶層30と接する配向制御層50とを備える。基板10は、液晶層30側に配向制御層50と接する位相差層60を有する。
位相差層60を有することで、屋外等の明所において、外光反射を抑制し、視認性を高めることができる。更に、配向制御層50が液晶材料31を基板面に対して水平方向に配向させるため、位相差層上(液晶層側)に従来の配向膜を形成する必要がない。そのため、配向膜を焼成する際の加熱によって、位相差層のリタデーションが低下することがない。本発明において、「配向制御層」とは、液晶層中に添加した重合性モノマーを重合させ、液晶層から相分離させることで、液晶層と基板との界面に形成されたポリマー層であって、液晶材料の配向を制御できる膜をいう。「配向膜」とは、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリマレイミド、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリフォスファゼン、若しくは、これらの共重合体で構成される単層膜若しくは積層膜、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着により形成された膜であって、液晶材料の配向を制御できる膜をいう。一般的な液晶表示装置においては、表示領域を構成する基板面上に配向膜材料が直接塗布(例えば、ポリイミド等の塗布)又は蒸着(例えば、シリコン酸化物(SiO)の斜方蒸着)されることによって配向膜が形成される。上記配向膜は、ポリイミド等の既存の配向膜材料が塗布されたものである限り、配向処理がなされたものに限定されない。
実施形態1の液晶表示装置100Aは、一対の基板10及び20の液晶層側の表面に、従来の配向膜を有さず、シール材40によって一対の基板10及び20が互いに接合されている。従来の配向膜を介さずに、基板10及び20とシール材40がそれぞれ接することで、剥離強度を高めることができる。
一対の基板10、20としては、例えば、アクティブマトリクス基板(TFT基板)及びカラーフィルタ(CF)基板の組み合わせが挙げられる。
上記アクティブマトリクス基板としては、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。アクティブマトリクス基板を平面視したときの構成としては、透明基板21上に、複数本の平行なゲート信号線;ゲート信号線に対して直交する方向に伸び、かつ互いに平行に形成された複数本のソース信号線;ゲート信号線とソース信号線との交点に対応して配置された薄膜トランジスタ(TFT)等のアクティブ素子;ゲート信号線とソース信号線とによって区画された領域にマトリクス状に配置された画素電極24等が設けられた構成が挙げられる。横電界型表示モードの場合には、更に、共通配線;共通配線に接続された共通電極22等が設けられる。画素電極24と共通電極22とは、絶縁層23を介して積層されてもよい。上記TFTは、アモルファスシリコン、ポリシリコン、又は、酸化物半導体であるIGZO(インジウム-ガリウム-亜鉛-酸素)によって、チャネルを形成したものが好適に用いられる。
アクティブマトリクス型の表示方式では、通常、各画素に設けられたTFTがオンのときに、TFTを通じて信号電圧が電極に印加され、このときに画素に充電された電荷を、TFTがオフの期間中に保持する。充電された電荷を1フレーム期間(例えば、16.7ms)中に保持した割合を示すのが電圧保持率(VHR:Voltage Holding Ratio)である。すなわち、VHRが低いということは、液晶層に印加される電圧が時間とともに減衰しやすいことを意味し、アクティブマトリクス型の表示方式においては、VHRを高くすることが求められる。
上記カラーフィルタ基板としては、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。カラーフィルタ基板の構成としては、透明基板11上に、格子状に形成されたブラックマトリクス12、格子すなわち画素の内側に形成されたカラーフィルタ13等が設けられた構成が挙げられる。カラーフィルタ13は、赤色のカラーフィルタ13R、緑色のカラーフィルタ13G及び青色のカラーフィルタ13Bを含んでもよい。青色のカラーフィルタ13Bの厚さは、赤色のカラーフィルタ13Rの厚さ、緑色のカラーフィルタ13G厚さより厚くてもよい。青色のカラーフィルタ13Bを厚くすることで、液晶層厚を薄くすることができ、セル厚の最適化を行える。カラーフィルタ13の表面は、凹凸面を平坦化するオーバーコート層(誘電率ε=3~4)を配置してもよい。
一対の基板10及び20の少なくとも一方は、液晶層30側に位相差層60を有する。位相差層60は、屋外等の明所での外光反射を抑制するものであり、液晶表示装置100Aの視認性を高めることができる。液晶表示装置100Aは、位相差層60上(液晶層30側)に従来の配向膜を有さない。位相差層60がカラーフィルタ基板に形成される場合には、カラーフィルタ13よりも液晶層30側に形成される。位相差層60は、効果的に反射防止効果を得るために、外光が入射される側(観察者側)の基板内に配置されることが好ましい。
位相差層60の面内位相差は、100~160nmであってもよい。上記位相差を100~160nmとすることで、外光に含まれる可視光の反射を効果的に抑制することができる。上記位相差が100nm未満であっても、160nmを超えても、液晶パネルの観察者側に配置された偏光板を透過する反射光の量が増えるため、充分な反射防止効果が得られない)。上記面内位相差Reは、下記式(1)により算出することができる。
 Re=(nx-ny)×d  (1)
  nx:位相差層60の面内における遅相軸の屈折率
  ny:位相差層60の面内における進相軸の屈折率
  d:位相差層60の厚さ
位相差層60は、配向層61と液晶性モノマーの重合体62とが積層されたものであってもよい。配向層61は、積層される重合体62を構成する液晶性モノマーの配向を制御するものである。配向層61上に液晶性モノマーを積層し、重合させることで、液晶性モノマーを所定の配向方位に固定し、所望の位相差を有する位相差層を形成することができる。一方、配向層61と液晶性モノマーの重合体62とが積層された位相差層60は、耐熱性が低く、加熱によるリタデーションの低下が起こりやすい。そのため、位相差層60が、配向層61と液晶性モノマーの重合体62とが積層されたものである場合に、位相差層60上に配向膜を形成しないことで、リタデーションの低下をより効果的に抑制することができる。
配向層61としては、例えば、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリマレイミド、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリフォスファゼン、若しくは、これらの共重合体で構成される単層膜若しくは積層膜、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着により形成された膜が挙げられる。配向層61は、配向処理されていることが好ましい。配向処理方法は、特に限定されず、ラビング法、光配向法等を用いることができる。
配向層61が光配向処理を施されたものである場合には、配向層61は光反応性官能基を有するポリマーを含有することが好ましい。上記光反応性官能基は、紫外光、可視光等の光(電磁波)が照射されることによって、例えば、二量化(二量体形成)、異性化、光フリース転移、分解等の構造変化を生じ、配向規制力を発現できる官能基である。上記光反応性官能基の具体例としては、例えば、アゾベンゼン基、カルコン基、シンナメート基、クマリン基、トラン基、スチルベン基等が挙げられる。
上記液晶性モノマーは、屈折率異方性を有する重合性のモノマーである。上記液晶性モノマーは、モノマー自身が位相差を有するものであってもよく、上記配向処理を施した配向層61上に上記液晶性モノマーを重合させた場合に、位相差を発現できるモノマーであってもよい。上記液晶性モノマー自身の位相差、又は、配向層61上に上記液晶性モノマーを重合させて得られる位相差層60の面内位相差は、100~160nmであることが好ましい。上記液晶性モノマーを重合させることで、熱揺らぎによる位相差の低下を抑制し、温度安定性等の安定性向上ができる。
上記液晶性モノマーは、アクリル系モノマー又はメタクリル系モノマーであってもよい。上記アクリル系モノマーは、重合基としてアクリル基を有するものである。上記メタクリル系モノマーは、重合基としてメタクリル基を有するものである。液晶性モノマーがアクリル系モノマーであると、反応速度が速い点で有利である。液晶性モノマーがメタクリル系モノマーであると、ガラス転移点が高いため、位相差の温度依存性が小さくすることができる。
上記液晶性モノマーとしては、例えば、下記化学式(E-1)~(E-14)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式中、X及びXは、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を表す。gは、1~18の整数である。h及びiは、同一又は異なって、1~18の整数である。j及びkは、同一又は異なって、1~12の整数である。)
なお、一対の基板10、20は、カラーフィルタ13及びアクティブマトリクスの両方が片側の基板に形成されたものであってもよい。実施形態1では、基板10が位相差層60を有する形態を示したが、一対の基板10及び20の両方が位相差層60を有してもよい。
シール材40は、例えば、図2に示したように、平面視において液晶層30の周囲を囲むように配置されている。液晶表示装置100Aは、基板10及び20の表面に配向膜を有さないため、基板10及び20とシール材40とが、それぞれ直接接しており、剥離強度が高い。シール材40は、紫外線等の光によって硬化するものであってもよいし、熱により硬化するものであってもよいし、光及び熱の両方によって硬化するものであってもよい。シール材40は、例えば、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂等を含有するものが挙げられる。シール材40は、無機フィラー、有機フィラー又は硬化剤等を含有してもよい。シール材40としては、例えば、積水化学工業社製、フォトレック等を用いることができる。
平面視におけるシール材40の幅は、0.4mm以上、5mm以下であってもよい。上記シール材40の幅のより好ましい下限は0.6mmであり、より好ましい上限は4mmであり、更に好ましい上限は2mmである。実施形態1の液晶表示装置は、基板10及び20とシール材40との剥離強度が高いため、シール材の幅が、例えば、1.0mm以下であっても充分に基板10及び基板20を接合することができる。
液晶層30は、液晶材料31を含有する。液晶層30に液晶材料31の閾値以上の電圧が印加されると、液晶材料31の配向が変化し、その液晶パネルを透過する光の量を制御することができる。液晶材料31は、上記液晶モノマーとは異なり、一般的に重合性基は有さないものが用いられる。液晶材料31は、サーモトロピック液晶であり、好適には、ネマティック相を呈する液晶材料(ネマチック液晶)であることが好ましい。上記液晶材料は、ネマティック相から温度を上げていくと、ある臨界温度(ネマティック相-等方相転移点(TNI))以上になると等方相に相転移するものが好ましい。液晶層40は、液晶表示装置の使用環境下(例えば、-40℃~90℃)で、ネマティック相を呈することが好ましい。上記液晶材料のネマティック相-等方相転移点の温度は特に限定されないが、例えば、70~110℃である。なお、上記TNIは、液晶材料が後述するアルケニル基を有する液晶化合物を含有する場合には、アルケニル基を有する液晶化合物を含んだ液晶材料のTNIである。
上記液晶材料は、下記式で定義される誘電率異方性(Δε)が負の値を有するものであってもよく、正の値を有するものであってもよい。すなわち、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く、正の誘電率異方性を有するものであってもよい。負の誘電率異方性を有する液晶材料としては、例えば、Δεが-1~-20のものを用いることができる。正の誘電率異方性を有する液晶材料としては、例えば、Δεが1~20のものを用いることができる。更に、液晶層30は、極性を有さない、すなわちΔεが実質的に0である液晶材料(ニュートラル液晶材料)を含有していてもよい。ニュートラル液晶材料としては、アルケン構造を有する液晶材料が挙げられる。
Δε=(長軸方向の誘電率)-(短軸方向の誘電率)
高いVHRを維持する観点からは、上記液晶材料は、正の誘電率異方性を有することが好ましい。一方で、液晶表示装置100Aの表示モードが横電界型表示モードである場合には、良好なコントラストが得られることから、上記液晶材料は、負の誘電率異方性を有することが好ましい。
上記液晶材料は、アルケニル基を有する液晶化合物を含有してもよい。アルケニル基を有する液晶化合物を含有することで、液晶材料の応答性能を向上し、高速化することができる。一方で、アルケニル基を有する液晶化合物は、耐光性が低く、紫外線等の照射により分解し、VHRの低下を引き起こすことがある。実施形態1では、配向制御層50は、上記化学式(A)で表される第一のモノマー由来のユニットを含むポリマーを含有しており、上記第一のモノマーは、カルコニル基を有し、一軸方向のみの紫外光である偏光紫外線により配向規制力を発現するため、液晶層30に照射される紫外線強度は、無偏光光に比べて大きく低下させることができる。そのため、液晶材料にアルケニル基を有する液晶化合物を導入しても、VHRの低下等の信頼性の問題が発生し難い。
上記アルケニル基を有する液晶化合物は、下記化学式(B-1)~(B-4)のいずれかで表される化合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、m及びnは、同一又は異なって、1~6の整数である。)
上記アルケニル基を有する液晶化合物の具体的な例としては、例えば、下記化学式(B-1-1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
配向制御層50は、図2に示したように、平面視において上記シール材40で囲まれた領域内に配置される。配向制御層50は、液晶層30と接するように配置されており、液晶層30中の液晶材料31を基板10及び20面に対して水平方向に配向させる。配向制御層50は液晶層30に液晶材料の閾値以上の電圧が印加されていない状態における液晶材料の配向は、配向制御層50により制御される。なお、液晶材料31を基板10及び20面に対して水平方向に配向させるとは、基板10及び20面に対する液晶材料のプレチルト角が、10°以下であるこという。上記プレチルト角は、3°以下であることがより好ましい。上記プレチルト角とは、液晶層30への印加電圧が閾値電圧未満(電圧無印加を含む)における、基板の表面に対して液晶材料の長軸が形成する角度をいい、基板面を0°、基板法線を90°とする。
配向制御層50は、少なくとも下記化学式(A)で表される第一のモノマー由来のユニットを含むポリマーを含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。 
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
重合性基として、メタクリロイルオキシ基又はメタクリロイルアミノ基を有する場合には、配向制御層を形成する際の偏光紫外線の照射量は多くなるが、一旦形成された配向制御層は、長期に渡って高い配向安定性を維持することができる。一方、重合性基として、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、ビニル基、ビニルオキシ基を有する場合、上記偏光紫外線の照射量が比較的少なくても充分に液晶材料の配向方位を制御できる水平配向制御層が得られるため、コントラストが高い液晶表示装置をより低い照射量で得ることができる。更に、アクリロイルオキシ基は、重合後、完全に脂肪族となるので、信頼性の高い配向制御層を形成することができる。
上記化学式(A)で表される第一のモノマーは、カルコニル基を有する。カルコニル基は偏光紫外線を吸収して配向規制力を発現することができる。偏光紫外線の照射は、一軸方向の光だけを照射するため、無偏光光の照射に比べて、液晶層30に照射する光照射強度を低くすることができる。上記第一のモノマーが配向規制力を発現することで、配向制御層50は、液晶材料を基板面に対して水平方向に配向させることができる。また、上記第一のモノマーは、2つの重合性基を有し、紫外線等の光照射又は加熱により重合し、ポリマーを形成する。該ポリマーが、液晶層からの相分離することで、配向制御層50を形成する。
上記第一のモノマーの具体的な例としては、下記化学式(A-1)又は(A-2)で表されるモノマーが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、r及びsは、同一又は異なって、1~6の整数である。)
上記第一のモノマーのより具体的な例としては、下記化学式(A-1-1)、(A-2-1)~(A-2-4)のいずれかで表されるモノマーが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
上記化学式(A-1-1)及び(A-2-1)で表されるモノマーは、光フリース転移によるラジカル形成が起こるため、重合開始剤又は重合開始モノマーを必要とせずに重合し、配向制御層50を形成することができる。上記化学式(A-2-2)、(A-2-3)、及び(A-2-4)で表されるモノマーは、カルコニル基と重合性基との間にアルキル基が導入されており、分子構造が柔軟であるため、より配向性に優れた配向制御層50を得ることができる。
上記ポリマーは、更に下記化学式(C)で表される第二のモノマー由来のユニットを含んでもよい。上記第二のモノマーは、重合開始モノマーであり、光照射による水素引き抜き反応によってラジカルを生成する構造を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式中、A及びAは、同一又は異なって、ベンゼン環、ビフェニル環、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
及びAのいずれか一方は、ベンゼン環又はビフェニル環である。
及びAの少なくとも一方は、-Sp-P基を含む。
及びAが有する水素原子は、-Sp-P基、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されていてもよい。A及びAが有する隣接する2つの水素原子は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキレン基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニレン基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されて環状構造となっていてもよい。
及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する水素原子は、-Sp-P基で置換されていてもよい。
及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する-CH-基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しないかぎり-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-CFO-基、-OCF-基、-CFS-基、-SCF-基、-N(CF)-基、-CHCH-基、-CHCF-基、-CFCH-基、-CFCF-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、又は、-OCO-CH=CH-基で置換されていてもよい。
は、重合性基を表す。
Spは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
qは、1又は2である。
とYをつなぐ点線部分、及び、AとYとをつなぐ点線部分は、AとAとの間にYを介した結合が存在していてもよいことを表す。
Yは、-CH-基、-CHCH-基、-CH=CH-基、-O-基、-S-基、-NH-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、又は、直接結合を表す。)
上記化学式(C)で表される化合物に含まれる重合性基Pは、ラジカル重合性基であってもよい。上記重合性基Pは、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基であることが好ましい。
上記第二のモノマーの具体的な例としては、下記化学式(C-1)~(C-8)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式中、R及びRは、同一若しくは異なって、-Sp-P基、水素原子、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、若しくは、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基、又は、フェニル基を表す。
及びRの少なくとも一方は、-Sp-P基を含む。
は、ラジカル重合性基を表す。
Spは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
及びRの少なくとも一方が、炭素数1~12の、アルキル基、若しくは、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基、又は、フェニル基であるとき、R及びRが有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子又は-Sp-P基に置換されていてもよい。
及びRが有する-CH-基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しない限り-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-CFO-基、-OCF-基、-CFS-基、-SCF-基、-N(CF)-基、-CHCH-基、-CFCH-基、-CHCF-基、-CFCF-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、又は、-OCO-CH=CH-基で置換されていてもよい。)
上記化学式(C-1)~(C-8)で表される化合物に含まれるラジカル重合性基Pは、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基であることが好ましい。
上記第二のモノマーのより具体的な例としては、下記化学式(C-2-1)又は(C-2-2)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
上記ポリマーは、更に下記化学式(D)で表される第三のモノマー由来のユニットを含んでもよい。上記第三のモノマーは、重合開始モノマーであり、光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有する。
(式中、R及びRは、同一又は異なって、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表す。)
上記第三のモノマーの具体的な例としては、下記化学式(D-1)で表される化合物が挙げられ、より具体的な化合物としては、下記化学式(D-1-1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
重合開始モノマーである上記第二のモノマー又は第三のモノマーを用いると、第一のモノマーの重合速度を向上させることができるため、配向制御層50を形成する際に液晶層30に照射する光照射強度を低減できる。そのため、液晶材料の粘度を低下させるために、耐光性の低い上記アルケニル基を有する液晶化合物の添加量を増やしても、VHRの低下を抑制しつつ、高速応答化することができる。また、上記第二のモノマー及び第三のモノマーは共に、重合性基を有するため、配向制御層を形成する際に配向制御層に取り込まれ易く、不純物として液晶層中に残存し難いため、電圧保持率(VHR)の低下を引き起こし難い。なお、液晶組成物に上記第二のモノマー又は第三のモノマーを添加しても、光照射をすることで配向制御層50を形成することができ、充分な水平配向制御を行うことができる。
一対の基板10、20の液晶層30とは反対側にはそれぞれ、偏光板(直線偏光子)70が配置されてもよい。偏光板70としては、典型的には、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに、二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を、吸着配向させたものが挙げられる。通常は、PVAフィルムの両面にトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供される。また、偏光板70と一対の基板10、20との間には、位相差フィルム等の光学フィルムが配置されていてもよい。
図1に示したように、実施形態1の液晶表示装置では、バックライト80が液晶パネルの背面側に配置されている。このような構成を有する液晶表示装置は、一般的に、透過型の液晶表示装置と呼ばれる。バックライト80としては、可視光を含む光を発するものであれば特に限定されず、可視光のみを含む光を発するものであってもよく、可視光及び紫外光の両方を含む光を発するものであってもよい。
実施形態1の液晶表示装置は、液晶パネル及びバックライト80の他、TCP(テープ・キャリア・パッケージ)、PCB(プリント配線基板)等の外部回路;視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム;ベゼル(フレーム)等の複数の部材により構成されるものであり、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。
液晶表示装置100Aは、横電界型表示モードであってもよい。横電界型表示モードとしては、例えば、IPSモード、FFSモード、電界制御複屈折(ECB)モードが挙げられる。
FFSモードでは、例えば、基板10及び20の少なくとも一方に、面状電極と、スリット電極と、面状電極及びスリット電極の間に配置された絶縁膜とを含む構造(FFS電極構造)が設けられ、液晶層30中に斜め電界(フリンジ電界)が形成される。通常では、液晶層30側から、スリット電極、絶縁膜、面状電極の順に配置される。スリット電極としては、例えば、その全周を電極に囲まれた線状の開口部をスリットとして備えるものや、複数の櫛歯部を備え、かつ櫛歯部間に配置された線状の切れ込みがスリットを構成する櫛型形状のものを用いることができる。
IPSモードでは、例えば、基板10及び20の少なくとも一方に一対の櫛形電極が設けられ、液晶層30中に横電界が形成される。一対の櫛形電極としては、例えば、それぞれ複数の櫛歯部を備え、かつ櫛歯部が互いに噛み合うように配置された電極対を用いることができる。
ECBモードでは、例えば、基板10及び20のいずれか一方に画素電極が設けられ、他方の基板に対向電極が設けられ、誘電率異方性が正である液晶材料を用いる。画素電極と対向電極との間に印加された電圧によって、液晶材料のリタデーションを変化させ、光の透過、不透過をコントロールする。
<実施形態1の液晶表示装置の製造方法>
実施形態1の液晶表示装置の製造方法について説明する。実施形態1の液晶表示装置の製造方法は、一対の基板の少なくとも一方に、位相差層を形成する工程と、上記一対の基板間に、液晶材料と少なくとも一種のモノマーとを含有する液晶組成物を封止して液晶層を形成する工程と、上記液晶層に偏光紫外線を照射し、上記一対の基板と上記液晶層との界面に、上記少なくとも一種のモノマーを重合させてなる配向制御層を形成する工程とを有する。
以下、各工程について更に説明するが、各部材については上述した通りであるので説明を省略する。
上記位相差層を形成する工程において、上記位相差層がカラーフィルタ基板に形成される場合は、例えば、ブラックマトリクス、カラーフィルタ、オーバーコート層等を形成した後に、上記位相差層を形成する。上記位相差層がTFT基板に形成される場合は、例えば、共通電極、画素電極、TFT、各種信号線等を形成した後に、上記位相差層を形成する。
上記位相差層を形成する工程では、少なくとも一方の基板の表面に配向層を形成し、上記配向層に液晶性モノマーを含有する組成物を塗工し、上記液晶性モノマーを重合させてもよい。上記配向層は、例えば、一対の基板の少なくとも一方の表面に、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリマレイミド、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、若しくは、ポリフォスファゼン等を含有する配向層組成物を塗布するか、又は、シリコン酸化物を含有する配向層組成物を斜方蒸着し、焼成等を行うことで形成する。上記配向層組成物は、上述の光反応性官能基を有するポリマーを含有してもよい。
配向層61は、配向処理されることが好ましい。配向処理方法は、特に限定されず、ラビング法、光配向法等を用いることができる。上記配向処理は、配向層が液晶材料を配向させる方位と、上記配向制御層が液晶材料を配向させる方位とが平行になるように行ってもよい。
上記液晶性モノマーの重合は、例えば、可視、紫外線等の光照射により行う。液晶性モノマーの重合は、溶媒を用いないバルク重合(塊状重合)又は液晶性モノマーを高濃度にした状態で行われるため、液晶性モノマーの重合度は低く、例えば、重量平均分子量で3万以下であると考えられる。そのため、配向層に液晶性モノマーの重合体を積層して位相差層を形成する場合は、特に位相差層の耐熱性は低く、例えば、200℃以上で加熱するとリタデーションの低下が起こりやすい。
上記液晶性モノマーは、アクリル系モノマー又はメタクリル系モノマーであってもよい。
上記液晶層を形成する工程において、上記液晶組成物の封止は、シール材によって液晶組成物が一対の基板間に挟持されていればよく、シール材を硬化していなくてもよい。シール材の硬化は、後述する配向制御層を形成する工程と別に行ってもよいし、同時に行ってもよい。上記シール材は、上述のように、紫外線等の光によって硬化するものであってもよいし、熱により硬化するものであってもよいし、光及び熱の両方によって硬化するものであってもよい。
上記液晶層は、例えば、真空注入法又は滴下注入法により、一対の基板間に液晶組成物を充填することで形成できる。真空注入法を採用する場合は、シール材の塗布、一対の基板の貼り合せ、シール材の硬化、液晶組成物の注入、及び、注入口の封止をこの順に行うことで、液晶層を形成する。滴下注入法を採用する場合は、シール材の塗布、液晶組成物の滴下、一対の基板の貼り合せ、及び、シール材の硬化をこの順に行うことで、液晶層を形成する。
上記液晶材料は、上述したように、負の誘電率異方性を有するものであってもよく、正の誘電率異方性を有するものであってもよい。上記液晶材料は、アルケニル基を有する液晶化合物を含有してもよい。上記アルケニル基を有する液晶化合物は、上記化学式(B-1)~(B-4)のいずれかで表される化合物であってもよい。
上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(A)で表される第一のモノマーを含有する。下記化学式(A)で表される第一のモノマーは、カルコニル基を有し、偏光紫外線を吸収して配向規制力を発現することができる。偏光紫外線の照射は、一軸方向の光だけの光を照射するため、無偏光光の照射に比べて、液晶層に照射する光照射強度を低くすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
上記第一のモノマーの具体的な例としては、上記化学式(A-1)又は(A-2)で表されるモノマーが挙げられる。上記第一のモノマーのより具体的な例としては、上記化学式(A-1-1)、(A-2-1)~(A-2-4)のいずれかで表されるモノマーが挙げられる。
液晶組成物に対する上記第一のモノマーの含有量は、0.1重量%以上、10重量%以下であってもよい。
上記少なくとも一種のモノマーは、上記化学式(C)で表される第二のモノマーを含有してもよい。上記第二のモノマーの具体的な例としては、上記化学式(C-1)~(C-8)で表される化合物が挙げられる。上記第二のモノマーのより具体的な例としては、上記化学式(C-2-1)で表される化合物が挙げられる。
液晶組成物に対する上記第二のモノマーの含有量は、0.01重量%以上、0.5重量%以下であってもよい。上記第一のモノマーと上記第二のモノマーとの配合比は、5:1~1000:1であってもよい。
上記少なくとも一種のモノマーは、上記化学式(D)で表される第三のモノマーを含有してもよい。上記第三のモノマーの具体的な例としては、下記化学式(D-1)で表される化合物が挙げられ、より具体的な化合物としては、下記化学式(D-1-1)で表される化合物が挙げられる。
液晶組成物に対する上記第三のモノマーの含有量は、0.01重量%以上、0.5重量%以下であってもよい。上記第一のモノマーと上記第三のモノマーとの配合比は、5:1~1000:1であってもよい。
上記第二のモノマー若しくは上記第三のモノマーの、液晶組成物に対する含有量、又は、第一モノマーに対する配合比率が高いほど、モノマーの重合速度は高くなり、偏光紫外線の照射量を低減できるため、偏光紫外線照射によるVHRの低下を抑制することができる。一方、上記第二のモノマー若しくは上記第三のモノマーの含有量又は配合比率が高くなると、水平配向における配向性が低くなり、コントラストが低下することがある。そのため、配向制御層の配向性を高めるためには、上記第二のモノマー若しくは上記第三のモノマーの含有量又は配合比率を低くすることが望ましい。なお、上記第二のモノマーと上記第三のモノマーとは併用可能である。
以下に図3を用いて、上記配向制御層を形成する工程について説明する。図3は、配向制御層を形成する工程での、配向制御層の形成過程を説明した模式図である。図3の(a)はモノマーの重合前を表し、図3の(b)はモノマーの重合後を表す。図3の(a)中、矢印は偏光紫外線を表す。図3の(a)に示したように、液晶層30に偏光紫外線を照射することで、上記少なくとも一種のモノマーが重合し、図3の(b)に示したように、基板10及び20と液晶層30との界面に、配向制御層50が形成される。配向制御層50は、上記液晶材料を上記基板面に対して水平方向に配向させるものである。
上記偏光紫外線の波長は、200nm以上、430nm以下であってもよい。上記波長のより好ましい下限は250nmであり、より好ましい上限は380nmである。上記偏光紫外線の照射量は、0.3J/cm以上、20J/cm以下であってもよい。上記照射量のより好ましい下限は1J/cmであり、より好ましい上限は5J/cmである。上記偏光紫外線は、直線偏光紫外線であることが好ましい。
上記配向制御層を形成する工程では、上記液晶層を上記液晶材料のネマティック相-等方相転移点以上、200℃未満の温度で加熱しながら、偏光紫外線を照射してもよい。液晶層を液晶材料のネマティック相-等方相転移点(TNI)以上の温度で加熱することで、照射した偏光紫外線の状態が、液晶層中の液晶材料により変化することを防ぐことができるので、高配向度(高コントラスト)の液晶表示装置を製造できる。上記加熱温度は、液晶材料のネマティック相-等方相転移点よりも3℃以上高いことが好ましい。加熱温度の上限は、位相差層のリタデーションの低下を抑制する観点から、例えば200℃未満である。加熱温度のより好ましい上限は、液晶層が含有する液晶材料の熱による劣化をできるだけ抑える観点から、例えば140℃である。加熱時間、加熱手段等の条件は、特に限定されない。液晶材料のネマティック相-等方相転移点の測定方法は、例えば、示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)、又は、キャピラリーに液晶材料を封入し直接温度依存性を観察する方法等により測定することができる。
実施形態1の液晶表示装置の製造方法は、上記位相差層を形成する工程と上記液晶層を形成する工程の前に、一対の基板の表面に従来の配向膜を形成する工程を有さないため、配向膜を形成する際の加熱による位相差層のリタデーションの低下は起こらない。また、上記一対の基板は、配向膜を介さず、それぞれシール材と直接接するように接合されている。更に、上記液晶層を形成する工程の後に、上記配向制御層を形成する工程を有することで、液晶層を挟持する一対の基板が、シール材によって互いに接合され、かつ、平面視においてシール材で囲まれた領域内に配向制御層を形成することができる。
上記工程の後、偏光板の貼り付け工程、及び、制御部、電源部、バックライト等の取り付け工程を経て、実施形態1の液晶表示装置が完成する。
上記液晶表示装置がノーマリーブラックモードの場合、例えば、上記一対の基板の外側に、吸収軸が互いに直交するように一対の偏光板をクロスニコルに配置し、一対の偏光板の吸収軸と、偏光紫外線の照射軸との成す角度が0°又は90°となるように配置する。液晶層に閾値以上の電圧が印加されていない状態では、バックライトからの光が液晶層を透過せずに黒表示となる。液晶層に閾値以上の電圧を印加すると、上記クロスニコルに配置した一対の偏光板の吸収軸と、上記照射軸との成す角度が、例えば45°となり、バックライトからの光が液晶層を透過し、白表示となる。上記照射軸とは、偏光紫外線の振動方向である。基板に対する偏光紫外線の照射方向を変えることで、配向分割処理を行うこともできる。
液晶表示装置100Aは、横電界型表示モードが好適である。横電界型表示モードとしては、例えば、IPSモード、FFSモード、電界制御複屈折(ECB)モードが挙げられる。
<実施形態2>
図4を用いて、実施形態2の液晶表示装置について説明する。図4は、実施形態2に係る液晶表示装置の断面模式図である。実施形態2の液晶表示装置100Bは、一対の基板10及び20のうち、位相差層60を有さない方の基板20と、液晶層30との間に配向膜を90を有する。液晶表示装置100Bにおいても、位相差層60を有する基板10は、液晶層30側の表面に従来の配向膜を有さない。基板20が配向膜90を有する点以外は、実施形態と同様であるため、各部材の説明は省略する。
液晶表示装置100Bは、位相差層60上に配向膜を有さないため、配向膜を形成する際の加熱による位相差層のリタデーションの低下は起こらない。一方で、位相差層60を有さない基板の表面に配向膜90を有することで、液晶材料の配向安定性を高めることができる。更に、配向膜90上に配向制御層50を有することで、液晶材料の配向安定性をより高めることができる。
配向膜90は、特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。例えば、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリマレイミド、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリフォスファゼン、若しくは、これらの共重合体で構成される単層膜若しくは積層膜、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着により形成された膜であって、液晶材料の配向を制御できる膜をいう。上記配向膜は、ポリイミド等の既存の配向膜材料が塗布されたものである限り、配向処理がなされたものに限定されない。上記配向処理としては、ラビング法、光配向法等が挙げられる。
平面視におけるシール材40の幅は、0.4mm以上、5mm以下であってもよい。上記シール材40の幅のより好ましい下限は0.8mmであり、より好ましい上限は4mmであり、更に好ましい上限は2mmである。
<実施形態2の液晶表示装置の製造方法>
実施形態2の液晶表示装置の製造方法は、上記液晶層を形成する工程の前に、一対の基板のうち、位相差層を形成していない基板の表面に配向膜を形成する工程を有すること以外は、実施形態1の液晶表示装置の製造方法と同様である。
実施形態2の液晶表示装置の製造方法では、上記液晶層を形成する工程の前に配向膜を形成する工程を有する。例えば、基板10に位相差層60を形成する場合、他方の基板20の表面に、ポリイミド等を含有する配向膜材料を塗布又はシリコン酸化物(SiO)を含有する配向膜材料を蒸着し、その後、仮焼成、本焼成等を行うことで、基板20の表面に配向膜90を形成する。配向膜90に対して、上述の配向処理を行ってもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、説明された個々の事項は、すべて本発明全般に対して適用され得るものである。
参考に、図6を用いて、位相差層上に配向膜を有する液晶表示装置200の構成を説明する。図6は、位相差層上に配向膜を有する液晶表示装置の断面模式図である。液晶表示装置200の製造方法では、位相差層260を有する基板210を、シール材240により基板220と貼り合わせる前に、一対の基板210及び220の表面に配向膜290を形成する。配向膜290は、例えば、各基板210及び220の表面上に、ポリアミック酸等を含有する配向膜材料を塗布し、加熱により配向膜材料中の溶剤が揮発した後、焼成を行うことで形成することができる。その後、表面に配向膜290が形成された一対の基板210及び220をシール材240で貼り合わせ、液晶層230を形成する。そのため、従来の配向膜を有する液晶表示装置200は、位相差層260上に配向膜290を形成する際の加熱によって、位相差層260のリタデーションが低下してしまう。
以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を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。
<製造例1-1>
(液晶組成物の調製)
誘電率異方性が負(Δε=-3.0)で、液晶相-等方相転移点(TNI)が80℃である液晶材料に、配向制御層形成用モノマーとして下記化学式(A-2-1)で表される第一のモノマーを1.0重量%溶解させた後、25℃環境下で24時間放置することで、液晶材料中に上記第一のモノマーを溶解させた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(液晶パネルの作製)
FFSモードの液晶パネルを以下の方法により実際に作製した。まず、酸化インジウム錫(Indium Tin Oxide:ITO)製のFFS電極構造を有する画素電極と絶縁膜と共通電極が積層されたITO基板と、電極を有さない対向基板を用意した。上記ITO基板にシール材(積水化学工業社製、フォトレック)を塗布し、上記シール材で囲まれた領域に上記で得られた液晶組成物を滴下し、対向基板を貼り合せ液晶パネルを作製した。上記シール材は、紫外線照射及び加熱により硬化するものであった。
続いて、液晶パネルの温度をTNI以上(90℃)に加熱しながら、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機社製)を用いて、液晶パネルに対して法線方向から直線偏光紫外線(波長300~380nm)を10mW/cmで200秒(2J/cm)間照射し、配向維持層の形成及びシール材の硬化を行った。その後、液晶パネルの温度を室温に戻すことで、両方の基板に配向膜を有さないFFSモードの液晶パネルを作製した。
<製造例1-2>
誘電率異方性が負(Δε=-3.0)で、TNIが75℃である液晶材料に、配向制御層形成用モノマーとして、下記化学式(A-1-1)で表される第一のモノマーを含有する液晶組成物を用いたこと、液晶パネルの温度を100℃に加熱しながら、直線偏光紫外線を照射して配向維持層を形成したこと以外は製造例1-1と同様にして、製造例1-2のFFSモードの液晶パネルを作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
<製造例1-3>
上記配向制御層を形成する工程において、液晶パネルを加熱せずに、25℃で偏光紫外線照射を行った点以外は製造例1-2と同様にして、製造例1-3のFFSモードの液晶パネルを作製した。
<比較製造例1-1>
配向制御層形成用モノマーとして、上記化学式(A-1-1)で表される第一のモノマーを用いたこと、液晶パネルの温度を100℃に加熱しながら、無偏光紫外線を10mW/cmで200秒(2J/cm)間照射した点以外は製造例1-1と同様にして、比較製造例1-1のFFSモードの液晶パネルを作製した。
<比較製造例1-2>
液晶材料に、配向制御層形成用モノマーとして下記化学式(F)で表されるカルコニル基を有さないモノマーを0.3重量%溶解させたこと以外は製造例1-2と同様にして、比較製造例1-2のFFSモードの液晶パネルを作製した。なお、下記化学式(F)で表されるカルコニル基を有さないモノマーの飽和溶解濃度は0.35重量%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
<光透過強度の測定>
製造例1-1~1-3、比較製造例1-1及び1-2で作製したFFSモードの液晶パネルの黒状態での光透過強度と光透過状態での光透過強度を測定した。まず、各液晶パネルの両面に、一対の偏光板の吸収軸が互いに直交するようにクロスニコルに配置し、上記一対の偏光板の吸収軸と、偏光紫外線の照射軸との成す角度が0°又は90°となるように配置し、黒状態での光透過強度を測定した。次に、上記クロスニコルに配置した一対の偏光板の吸収軸と、偏光紫外線の照射軸との成す角度が45°となるように配置し、光透過状態での光透過強度を測定した。得られた光透過強度から、下記式(2)により、透過率比を算出した。結果を下記表1に示した。
  透過率比=黒状態での光透過強度/光透過状態での光透過強度 (2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
また、製造例1-1の黒状態及び光透過状態を走査型電子顕微鏡により観察した。図5は、製造例1-1の黒状態及び光透過状態の写真図である。図5中、実線の両矢印は偏光板の吸収軸を表し、点線の両矢印は直線偏光紫外線の照射軸を表す。
表1から、製造例1-1及び1-2では、上記化学式(A-2-1)又は(A-1-1)で表される第一のモノマーを含有した液晶組成物を含有する液晶パネルに偏光紫外線を照射することで、配向制御層が形成され、水平配向制御が可能であることが示された。製造例1-1に着目すると、図5に示したように、上記偏光板の吸収軸と、直線偏光紫外線の照射軸との成す角度が0°又は90°では、液晶パネルを光が透過せず黒状態となった。また、上記偏光板の吸収軸と、直線偏光紫外線の照射軸との成す角度を45°にすると、液晶パネルを光が透過した。製造例1-2と製造例1-3の結果から、配向制御層を形成する工程において、液晶パネルをTNI以上の温度で加熱しながら、無偏光紫外線照射を行うことで、水平配向性が大幅に向上することが確認された。一方、無偏光紫外線を照射した比較製造例1では、光透過率比が低く、上記化学式(A-1-1)で表される第一のモノマーに無偏光紫外線を照射しても水平配向制御が行えないことが分かった。また、配向制御層形成用モノマーとしてカルコニル基を有さないモノマーを用いた比較製造例1-2は、無配向であった。以上のことから、上記化学式(A)で表される第一のモノマーを用いることで、FFSモードの液晶表示装置を作製できることが確認された。
<製造例2-1>
液晶材料と配向制御層形成用モノマーと重合開始モノマーとを含有する液晶組成物を用いたこと以外は製造例1-1と同様にして、製造例2-1のFFSモードの液晶パネルを作製した。
(液晶組成物の調製)
液晶材料(Δε=-3.0)、TNI=80℃)に、配向制御層形成用モノマーとして下記化学式(A-2-2)で表される第一のモノマーを1.0重量%、重合開始モノマーとして下記化学式(C-2-1)で表される第二のモノマーを0.1重量%溶解させた後、25℃環境下で24時間放置することで、液晶材料中に上記第一のモノマー及び第二のモノマーを溶解させた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
<製造例2-2>
液晶材料と配向制御層形成用モノマーと重合開始モノマーとを含有する液晶組成物を用いたこと以外は製造例1-1と同様にして、製造例2-2のFFSモードの液晶パネルを作製した。
(液晶組成物の調製)
液晶材料(Δε=-3.0)、TNI=80℃)に、配向制御層形成用モノマーとして下記化学式(A-2-2)で表される第一のモノマーを1.0重量%、重合開始モノマーとして下記化学式(D-1-1)で表される第三のモノマーを0.1重量%溶解させた後、25℃環境下で24時間放置することで、液晶材料中に上記第一のモノマー及び第三のモノマーを溶解させた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
<比較製造例2>
配向制御層形成用モノマーを含有さない液晶組成物を用いたこと以外は実施例1-1と同様にして、比較製造例2のFFSモードの液晶パネルを作製した。
<エージング試験>
製造例1-1、1-2、2-1、2-2及び比較製造例2で作製したFFSモードの液晶パネルを点灯したバックライト上に配置し、温度30℃で100時間放置するエージング試験を行い、エージング試験前後の電圧保持率(VHR)の測定を行った。VHRは、東陽テクニカ社製の6254型VHR測定システムを用いて、1V、70℃の条件で測定した。結果を下記表2に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
表2に示したように、配向制御層形成用モノマーを添加しなかった比較製造例2に比べ、液晶組成物に配向制御層形成用モノマーを添加した製造例1-1、1-2、2-1及び2-2は、高いVHRが得られた。これは、初期では、液晶材料中に照射された偏光紫外線を、配向制御層形成用モノマーが吸収するため、紫外線照射による液晶材料の劣化が抑えられたためであると考えられる。製造例1-1と製造例1-2とを比較すると、上記化学式(A-1-1)で表される第一のモノマーより、上記化学式(A-2-1)で表される第一のモノマーの方が、エージング試験の前後にともに高いVHRを示した。これは、重合性基として、アクリル基より共役系のメタクリル基を用いた方が、モノマーの分解によるイオン化等の光劣化が起こり難いためであると考えられる。製造例2-1及び2-2の結果から、重合開始モノマーとして、上記化学式(C-2-1)で表される第二のモノマー及び上記化学式(D-1-1)で表される第三のモノマーを用いることで、エージング試験後のVHRの低下を抑制できることが分かった。これは、重合開始モノマーを用いることで、配向制御層の形成速度がより速くなり、配向制御層自体が光を吸収することで、液晶層への光の照射量が低減され、液晶層の光劣化を効率よく抑制できたためと考えられる。以上のことから、上記化学式(A)で表される第一のモノマーと、第二のモノマー、又は、第三のモノマーとを併用することでも、FFSモードの液晶表示装置を作製できることが確認された。
上記第一のモノマーは、水平配向制御が可能であることから、上記第一のモノマーは、横電界表示モードであるIPSモード、及び、ECBモードの液晶表示装置にも適用可能である。更に、従来の配向膜を形成しなくても液晶材料を水平配向させることができるため、液晶層側に位相差層を有する基板を用いても、配向膜を焼成する際の加熱によって、位相差層のリタデーションが低下することはない。
<実施例1>
実施例1は、実施形態1に係る液晶表示装置の具体例である。FFSモードの液晶表示装置を以下の方法により実際に作製した。
(位相差層の形成)
電極を有さない基板に下記化学式(G)で表されるポリアミック酸を含有する配向層組成物を塗布した。その後、200℃で40分間焼成し、上記基板の表面にポリイミド系配向層を成膜した。その後、配向層に対してラビング処理を施した。次に、上記配向層の表面に、アクリル系液晶性モノマー(化学式(E-1)~(E-14)参照)を含有する体組成物を塗工し、紫外線照射を行った。これにより、配向層に液晶性モノマーの重合体が積層した位相差層を有する対向基板を作製した。得られた位相差層のリタデーションは、120nmであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
(式中、pは重合度を示し、1以上の整数である。)
(液晶表示装置の作製)
酸化インジウム錫(Indium Tin Oxide:ITO)製のFFS電極構造を有する画素電極と絶縁膜と共通電極が積層されたITO基板を用意した。上記ITO基板にシール材(積水化学工業社製、フォトレック)を塗布し、上記シール材で囲まれた領域に、製造例1-1で用いた液晶組成物を滴下し、上記位相差層が液晶層側になるように対向基板を貼り合せ、基板内に位相差層を有する液晶パネルを作製した。
続いて、液晶パネルの温度をTNI以上(90℃)に加熱しながら、液晶パネルに対して法線方向から直線偏光紫外線(波長300~380nm)を10mW/cmで200秒(2J/cm)間照射し、配向維持層の形成及びシール材の硬化を行った。その後、液晶パネルの温度を室温に戻すことで、FFSモードの液晶パネルを作製した。
その後、偏光軸がクロスニコルの関係になるように、ITO基板の裏面側(バックライト光の入射面側)及び対向基板の観察面側(バックライト光の出射面側)に、一対の偏光板を貼り付け、更に、ITO基板の裏面側に、バックライトを取り付け、実施例1の液晶表示装置が完成した。実施例1の液晶表示装置を用いて表示を行い、屋外での視認性を確認したところ、良好であった。上記視認性は、屋外で晴天の日に画像を認識できるかどうかにより確認した。
<実施例2>
実施例2は、実施形態2に係る液晶表示装置の具体例である。ITO基板に配向膜を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の液晶表示装置を作製した。
(配向膜の形成)
FFS電極構造を有する画素電極と絶縁膜と共通電極が積層されたITO基板を用意し、ITO基板表面に、印刷によりポリアミック酸を含有する配向膜材料を塗工した。続いて、90℃で5分間ホットプレート上で仮焼成を行い、230℃で40分間オーブン中で本焼成を行った。その後、配向膜に対してラビング処理を施した。
(液晶表示装置の作製)
実施例1と同様にして、電極を有さない基板に位相差層を形成し、対向基板を作製した。上記配向膜が形成されたITO基板にシール材(積水化学工業社製、フォトレック)を塗布し、上記シール材で囲まれた領域に、製造例1-1で用いた液晶組成物を滴下し、上記位相差層が液晶層側になるように対向基板を貼り合せ、基板内に位相差層を有する液晶パネルを作製した。
続いて、液晶パネルの温度をTNI以上(90℃)に加熱しながら、液晶パネルに対して法線方向から直線偏光紫外線(波長300~380nm)を10mW/cmで500秒(5J/cm)間照射し、配向維持層の形成及びシール材の硬化を行った。上記直線偏光紫外線の照射は、上記配向膜に施したラビング処理により液晶材料が配向する方位と、直線偏光紫外線の照射により液晶材料が配向する方位とが平行になるように行った。その後、液晶パネルの温度を室温に戻すことで、FFSモードの液晶パネルを作製した。
その後、実施例1と同様にして、一対の偏光板を貼り付け、バックライトを取り付けて、実施例2の液晶表示装置が完成した。位相差層のリタデーションは、120nmであった。実施例2の液晶表示装置を用いて表示を行い、屋外での視認性を確認したところ、良好であった。
<実施例3>
実施例3は、実施形態1に係る液晶表示装置の具体例である。配向層に光配向処理を行ったこと、液晶組成物の組成が異なること以外は、実施例1と同様にして、実施例3の液晶表示装置を作製した。
(液晶組成物の調製)
誘電率異方性が正(Δε=3.0)で、TNIが95℃である液晶材料に、配向制御層形成用モノマーとして上記化学式(A-1-1)で表される第一のモノマーを1.0重量%溶解させた後、25℃環境下で24時間放置することで、液晶材料中に上記第一のモノマーを溶解させた。
(位相差層の形成)
電極を有さない基板に光官能基を有するポリアミック酸を含有する配向層組成物を塗布した。その後、200℃で40分間焼成し、上記基板の表面にポリイミド系配向層を成膜した。その後、配向層に対して光配向処理を施した。次に、実施例1と同様にして、配向層に液晶性モノマーの重合体が積層した位相差層を有する対向基板を作製した。得られた位相差層のリタデーションは、130nmであった。
(液晶表示装置の作製)
FFS電極構造を有する画素電極と絶縁膜と共通電極が積層されたITO基板を用意し、上記ITO基板にシール材(積水化学工業社製、フォトレック)を塗布し、上記シール材で囲まれた領域に、上記で得られた液晶組成物を滴下し、上記位相差層が液晶層側になるように対向基板を貼り合せ、基板内に位相差層を有する液晶パネルを作製した。
続いて、液晶パネルの温度をTNI以上(100℃)に加熱しながら、液晶パネルに対して法線方向から直線偏光紫外線(波長300~380nm)を10mW/cmで200秒(2J/cm)間照射し、配向維持層の形成及びシール材の硬化を行った。その後、液晶パネルの温度を室温に戻すことで、FFSモードの液晶パネルを作製した。
その後、実施例1と同様にして、一対の偏光板を貼り付け、バックライトを取り付けて、実施例3の液晶表示装置が完成した。実施例3の液晶表示装置を用いて表示を行い、屋外での視認性を確認したところ、良好であった。
<実施例4>
実施例4は、実施形態2に係る液晶表示装置の具体例である。実施例4は、製造例2-1で用いた液晶組成物を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例4の液晶表示装置を作製した。位相差層のリタデーションは、120nmであった。実施例4の液晶表示装置を用いて表示を行い、屋外での視認性を確認したところ、良好であった。
<実施例5>
実施例5は、実施形態2に係る液晶表示装置の具体例である。実施例5は、製造例2-2で用いた液晶組成物を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例5の液晶表示装置を作製した。位相差層のリタデーションは、120nmであった。実施例5の液晶表示装置を用いて表示を行い、屋外での視認性を確認したところ、良好であった。
<比較例1>
比較例1は、位相差層上に配向膜を形成したこと以外は、実施例2と同様にして、実施例5の液晶表示装置を作製した。まず、実施例1と同様にして、電極を有さない基板に位相差層を形成した。次に、位相差層を形成した基板及びITO基板表面に、印刷によりポリアミック酸を含有する配向膜材料を塗工した。続いて、90℃で5分間ホットプレート上で仮焼成を行い、230℃で40分間オーブン中で本焼成を行った後、配向膜に対してラビング処理を施した。
その後、実施例2と同様にして、液晶パネルを作製し、液晶パネルの加熱、直線偏光紫外線照射を行った。一対の偏光板を貼り付け、バックライトを取り付けて、比較例1の液晶表示装置が完成した。位相差層のリタデーションは55nmであり、実施例2の120nmから大幅に低下した。また、比較例1の液晶表示装置を用いて表示を行い、屋外での視認性を確認したところ、外光が反射し、実施例2よりも視認性が低下した。
[付記]
本発明の一態様は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持され液晶材料を含有する液晶層と、上記液晶層と接する配向制御層とを備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、上記液晶層側に位相差層を有し、上記配向制御層は、上記液晶材料を上記基板面に対して水平方向に配向させるものであり、少なくとも下記化学式(1)で表される第一のモノマー由来のユニットを含むポリマーを含有する液晶表示装置であってもよい。上記液晶表示装置は、位相差層を有することで、外光反射を抑制し視認性を高めることができる。また、下記化学式(1)で表される第一のモノマーは、カルコニル基を有し、偏光紫外線を吸収して配向規制力を発現することができため、無偏光光の照射に比べて、液晶層に照射する光照射強度を低くすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
(式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
本発明の一態様において、上記第一のモノマーは、下記化学式(2-1)~(2-5)のいずれかで表されるモノマーであってもよい。下記化学式(2-1)及び(2-2)で表されるモノマーは、重合開始剤又は重合開始モノマーを必要とせずに重合し、配向制御層を形成することができる。上記化学式(2-3)、(2-4)、及び(2-5)で表されるモノマーは、カルコニル基と重合性基との間にアルキル基が導入されており、分子構造が柔軟であるため、より配向性に優れた配向制御層を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
本発明の一態様において、上記位相差層の面内位相差は、100~160nmであってもよい。上記位相差を100~160nmとすることで、外光に含まれる可視光の反射を効果的に抑制することができる。
本発明の一態様において、上記位相差層は、配向層と液晶性モノマーの重合体とが積層されたものであってもよい。上記液晶性モノマーは、アクリル系モノマー又はメタクリル系モノマーであってもよい。
本発明の一態様において、上記ポリマーは、更に下記化学式(3)で表される第二のモノマー由来のユニットを含んでもよい。上記第二のモノマーは、上記第一のモノマーの重合速度を向上させることができるため、上記配向制御層を形成する際に液晶層に照射する光照射強度を低減できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
(式中、A及びAは、同一又は異なって、ベンゼン環、ビフェニル環、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
及びAのいずれか一方は、ベンゼン環又はビフェニル環である。
及びAの少なくとも一方は、-Sp-P基を含む。
及びAが有する水素原子は、-Sp-P基、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されていてもよい。A及びAが有する隣接する2つの水素原子は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキレン基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニレン基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されて環状構造となっていてもよい。
及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する水素原子は、-Sp-P基で置換されていてもよい。
及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する-CH-基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しないかぎり-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-CFO-基、-OCF-基、-CFS-基、-SCF-基、-N(CF)-基、-CHCH-基、-CHCF-基、-CFCH-基、-CFCF-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、又は、-OCO-CH=CH-基で置換されていてもよい。
は、重合性基を表す。
Spは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
qは、1又は2である。
とYをつなぐ点線部分、及び、AとYとをつなぐ点線部分は、AとAとの間にYを介した結合が存在していてもよいことを表す。
Yは、-CH-基、-CHCH-基、-CH=CH-基、-O-基、-S-基、-NH-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、又は、直接結合を表す。)
本発明の一態様において、上記ポリマーは、更に下記化学式(4)で表される第三のモノマー由来のユニットを含んでもよい。上記第三のモノマーは、上記第一のモノマーの重合速度を向上させることができるため、上記配向制御層を形成する際に液晶層に照射する光照射強度を低減できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(式中、R及びRは、同一又は異なって、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表す。)
本発明の一態様において、上記一対の基板のうち上記位相差層を有さない方の基板と、上記液晶層との間に配向膜を有してもよい。上記配向膜を有することで、液晶材料の配向安定性を高めることができる。
本発明の一態様において、上記液晶材料は、負の誘電率異方性を有してもよいし、正の誘電率異方性を有してもよい。
本発明の一態様において、上記液晶表示装置は、横電界型表示モードであってもよい。
本発明の他の一態様は、一対の基板の少なくとも一方に、位相差層を形成する工程と、上記一対の基板間に、液晶材料と少なくとも一種のモノマーとを含有する液晶組成物を封止して液晶層を形成する工程と、上記液晶層に偏光紫外線を照射し、上記一対の基板と上記液晶層との界面に、上記少なくとも一種のモノマーを重合させてなる配向制御層を形成する工程とを有し、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(1)で表される第一のモノマーを含有し、上記配向制御層は、上記液晶材料を上記基板面に対して水平方向に配向させるものである液晶表示装置の製造方法であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
(式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。 
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
本発明の他の一態様において、上記第一のモノマーは、下記化学式(2-1)~(2-5)のいずれかで表されるモノマーであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
本発明の他の一態様において、上記位相差層を形成する工程では、少なくとも一方の基板の表面に配向層を形成し、上記配向層に液晶性モノマーを含有する組成物を塗工し、上記液晶性モノマーを重合させてもよい。上記液晶性モノマーは、アクリル系モノマー又はメタクリル系モノマーであってもよい。
本発明の他の一態様において、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(3)で表される第二のモノマーを含有してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
(式中、A及びAは、同一又は異なって、ベンゼン環、ビフェニル環、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
及びAのいずれか一方は、ベンゼン環又はビフェニル環である。
及びAの少なくとも一方は、-Sp-P基を含む。
及びAが有する水素原子は、-Sp-P基、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されていてもよい。A及びAが有する隣接する2つの水素原子は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキレン基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニレン基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されて環状構造となっていてもよい。
及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する水素原子は、-Sp-P基で置換されていてもよい。
及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する-CH-基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しないかぎり-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-CFO-基、-OCF-基、-CFS-基、-SCF-基、-N(CF)-基、-CHCH-基、-CHCF-基、-CFCH-基、-CFCF-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、又は、-OCO-CH=CH-基で置換されていてもよい。
は、重合性基を表す。
Spは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
qは、1又は2である。
とYをつなぐ点線部分、及び、AとYとをつなぐ点線部分は、AとAとの間にYを介した結合が存在していてもよいことを表す。
Yは、-CH-基、-CHCH-基、-CH=CH-基、-O-基、-S-基、-NH-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、又は、直接結合を表す。)
本発明の他の一態様において、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(4)で表される第三のモノマーを含有してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
(式中、R及びRは、同一又は異なって、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表す。)
本発明の他の一態様において、上記配向制御層を形成する工程では、上記液晶層を上記液晶材料のネマティック相-等方相転移点以上、200℃未満の温度で加熱しながら、偏光紫外線を照射してもよい。
本発明の他の一態様において、上記液晶層を形成する工程の前に、上記一対の基板のうち、位相差層を形成していない基板の表面に配向膜を形成する工程を有してもよい。
以上に示した本発明の各態様は、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。
10、20、210、220:基板
11、21:透明基板
12:ブラックマトリクス
13:カラーフィルタ
22:共通電極
23:絶縁層
24:画素電極
30、230:液晶層
31:液晶材料
40、240:シール材
50:配向制御層
60、260:位相差層
61:配向層
62:液晶性モノマーの重合体
70:偏光板
80:バックライト
90、290:配向膜
100A、100B、200:液晶表示装置

Claims (19)

  1. 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持され液晶材料を含有する液晶層と、前記液晶層と接する配向制御層とを備え、
    前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶層側に位相差層を有し、
    前記配向制御層は、前記液晶材料を前記基板面に対して水平方向に配向させるものであり、少なくとも下記化学式(1)で表される第一のモノマー由来のユニットを含むポリマーを含有することを特徴とする液晶表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
    Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
  2. 前記第一のモノマーは、下記化学式(2-1)~(2-5)のいずれかで表されるモノマーであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  3. 前記位相差層の面内位相差は、100~160nmである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。
  4. 前記位相差層は、配向層と液晶性モノマーの重合体とが積層されたものであることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記液晶性モノマーは、アクリル系モノマー又はメタクリル系モノマーであることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記ポリマーは、更に下記化学式(3)で表される第二のモノマー由来のユニット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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、A及びAは、同一又は異なって、ベンゼン環、ビフェニル環、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
    及びAのいずれか一方は、ベンゼン環又はビフェニル環である。
    及びAの少なくとも一方は、-Sp-P基を含む。
    及びAが有する水素原子は、-Sp-P基、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されていてもよい。A及びAが有する隣接する2つの水素原子は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキレン基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニレン基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されて環状構造となっていてもよい。
    及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する水素原子は、-Sp-P基で置換されていてもよい。
    及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する-CH-基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しないかぎり-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-CFO-基、-OCF-基、-CFS-基、-SCF-基、-N(CF)-基、-CHCH-基、-CHCF-基、-CFCH-基、-CFCF-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、又は、-OCO-CH=CH-基で置換されていてもよい。
    は、重合性基を表す。
    Spは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
    qは、1又は2である。
    とYをつなぐ点線部分、及び、AとYとをつなぐ点線部分は、AとAとの間にYを介した結合が存在していてもよいことを表す。
    Yは、-CH-基、-CHCH-基、-CH=CH-基、-O-基、-S-基、-NH-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、又は、直接結合を表す。)
  7. 前記ポリマーは、更に下記化学式(4)で表される第三のモノマー由来のユニット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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、R及びRは、同一又は異なって、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
    及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
    Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表す。)
  8. 前記一対の基板のうち前記位相差層を有さない方の基板と、前記液晶層との間に配向膜を有することを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶材料は、負の誘電率異方性を有す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。
  10. 前記液晶材料は、正の誘電率異方性を有す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。
  11. 横電界型表示モードであることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の液晶表示装置。
  12. 一対の基板の少なくとも一方に、位相差層を形成する工程と、
    前記一対の基板間に、液晶材料と少なくとも一種のモノマーとを含有する液晶組成物を封止して液晶層を形成する工程と、
    前記液晶層に偏光紫外線を照射し、前記一対の基板と前記液晶層との界面に、前記少なくとも一種のモノマーを重合させてなる配向制御層を形成する工程とを有し、
    前記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(1)で表される第一のモノマーを含有し、
    前記配向制御層は、前記液晶材料を前記基板面に対して水平方向に配向させるものであることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式中、P及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。 
    Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。)
  13. 前記第一のモノマーは、下記化学式(2-1)~(2-5)のいずれかで表されるモノマーであ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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
  14. 前記位相差層を形成する工程では、少なくとも一方の基板の表面に配向層を形成し、前記配向層に液晶性モノマーを含有する組成物を塗工し、前記液晶性モノマーを重合させる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. 前記液晶性モノマーは、アクリル系モノマー又はメタクリル系モノマーであることを特徴とする請求項14に記載の液晶表示装置の製造方法。
  16. 前記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(3)で表される第二のモノマーを含有することを特徴とする請求項12~15のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式中、A及びAは、同一又は異なって、ベンゼン環、ビフェニル環、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
    及びAのいずれか一方は、ベンゼン環又はビフェニル環である。
    及びAの少なくとも一方は、-Sp-P基を含む。
    及びAが有する水素原子は、-Sp-P基、ハロゲン原子、-CN基、-NO基、-NCO基、-NCS基、-OCN基、-SCN基、-SF基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されていてもよい。A及びAが有する隣接する2つの水素原子は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルキレン基、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニレン基、又は、炭素数1~12の、直鎖状若しくは分枝状のアラルキル基で置換されて環状構造となっていてもよい。
    及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する水素原子は、-Sp-P基で置換されていてもよい。
    及びAのアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する-CH-基は、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しないかぎり-O-基、-S-基、-NH-基、-CO-基、-COO-基、-OCO-基、-O-COO-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-CFO-基、-OCF-基、-CFS-基、-SCF-基、-N(CF)-基、-CHCH-基、-CHCF-基、-CFCH-基、-CFCF-基、-CH=CH-基、-CF=CF-基、-C≡C-基、-CH=CH-COO-基、又は、-OCO-CH=CH-基で置換されていてもよい。
    は、重合性基を表す。
    Spは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
    qは、1又は2である。
    とYをつなぐ点線部分、及び、AとYとをつなぐ点線部分は、AとAとの間にYを介した結合が存在していてもよいことを表す。
    Yは、-CH-基、-CHCH-基、-CH=CH-基、-O-基、-S-基、-NH-基、-N(CH)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-N(C)-基、-OCH-基、-CHO-基、-SCH-基、-CHS-基、又は、直接結合を表す。)
  17. 前記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式(4)で表される第三のモノマーを含有することを特徴とする請求項12~15のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (式中、R及びRは、同一又は異なって、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、又は、炭素数1~4の、直鎖状若しくは分枝状のアルケニル基を表す。
    及びPは、同一又は異なって、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、ビニル基、又は、ビニルオキシ基を表す。
    Sp及びSpは、同一又は異なって、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンオキシ基、若しくは、炭素数1~6の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表す。)
  18. 前記配向制御層を形成する工程では、前記液晶層を前記液晶材料のネマティック相-等方相転移点以上、200℃未満の温度で加熱しながら、偏光紫外線を照射することを特徴とする請求項12~17のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
  19. 前記液晶層を形成する工程の前に、前記一対の基板のうち、位相差層を形成していない基板の表面に配向膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項12~18のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
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