CN102378937B - 液晶显示装置、液晶显示装置的制造方法、光聚合物膜形成用组合物和液晶层形成用组合物 - Google Patents

液晶显示装置、液晶显示装置的制造方法、光聚合物膜形成用组合物和液晶层形成用组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供残影少的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置是具备一对基板、和在上述一对基板间夹持的液晶层的液晶显示装置，上述一对基板的至少一个具有：取向膜；和在上述取向膜上，由以光聚合性单体为构成单位的聚合物构成的光聚合物膜，上述光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，上述2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环相互结合，上述2个以上的芳香环的至少一个是萘环，连结上述萘环和其它的芳香环的键具有旋转自由度。

Description

液晶显示装置、液晶显示装置的制造方法、光聚合物膜形成用组合物和液晶层形成用组合物
技术领域
本发明涉及液晶显示装置、光聚合物膜形成用组合物、液晶层形成用组合物和液晶显示装置的制造方法。详细来说涉及：为了提高液晶的取向限制力在取向膜上形成有光聚合物膜的液晶显示装置；能够适合地形成光聚合物膜的液晶显示装置的制造方法；适合于光聚合物膜的形成的聚合物膜形成用组合物；和适合于光聚合物膜的形成的液晶层形成用组合物。
背景技术
液晶显示装置，是通过控制具有双折射性的液晶分子的取向而控制光的透过/遮断(显示的开/关)的显示面板。作为使液晶分子取向的技术，例如，使用在涂敷取向膜材料后，利用辊等形成一定的槽，形成取向膜的摩擦法等。
另外，也有如下方法：如多晶畴垂直取向(MVA：Multi-domainVertical Alignment)模式那样，不进行取向处理，而使用在共用电极上设置的向倾斜方向延伸的由电介质构成的堤坝状的突起物、在像素电极设置的与突起物并行的槽缝等的取向控制用结构物，控制液晶分子的取向(例如，参照专利文献1)。
在MVA模式的液晶显示装置中，在未施加电压的状态下液晶分子相对于基板面垂直取向，在像素电极和共用电极之间施加电压时，液晶分子以对应于电压的角度倾斜取向。这时，通过在像素电极设置的槽缝、堤坝状的突起物，在1个像素内形成液晶分子的倾倒方向互相不同的多个区域(畴)。通过像这样在1个像素内形成液晶分子的倾倒方向互相不同的多个区域，能够得到良好的显示特性。
但是，形成有槽缝和突起物的区域，光透过率容易变低。使这些配置简单化，加宽堤坝状的突起物彼此的间隔，或者像素电极槽缝彼此之间的间隔，则能够提高光透过率。但是，堤坝状的突起物彼此的间隔，或槽缝彼此的间隙非常宽的话，在液晶分子的倾斜的传播方面需要花费时间，向液晶层施加用于显示所必要的电压时的液晶分子的响应变得非常慢。
作为改善该响应慢的方法，导入如下技术(以下、称作“PSA(Polymer Sustained Alignment：聚合物稳定配向)技术”)：向基板间注入含有能够聚合的单体的液晶材料，在施加电压的状态下使单体聚合，在取向膜上形成保存有液晶分子的倾倒方向的聚合物膜(例如，参照专利文献2)。
另外，在专利文献2中，作为解决残影现象的手段公开的方法是：作为在PSA技术中使用的能够聚合的单体，使用具有：一个以上的环结构或缩环结构；和与该环结构或缩环结构直接结合的2个官能基的单体。上述残影现象是在液晶显示装置中连续地长时间显示同样的图像时，即使改变显示图像，之前的图像也被残留而能够被看见的现象。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-189610号公报
专利文献2：日本特开2003-307720号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明者们，在对PSA技术中使用的单体进行研讨的过程中发现：例如，使用如下述化学式(1)所示，
【化学式1】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基)，核心部具有萘基的单体后，或例如使用如下述化学式(2)所示，
【化学式2】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基)，核心部具有联苯基的单体时，在完成后的液晶显示装置中有看见残影的情况。
本发明鉴于上述现状而完成，其目的是提供：残影少的液晶显示装置、残影少的液晶显示装置的制造方法、和在PSA的聚合工序中反应性高的光聚合物膜形成用的组合物和液晶层形成用的组合物。
课题解决的手段
本发明者们，在研讨各种关于在PSA技术中使用上述的单体后发现的液晶显示装置产生残影的原因的过程中，发现：关于如上述化学式(1)表示的化合物那样的核心部具有萘基的单体，因为在萘基部分电子容易局域化，所以虽然能够得到一定的高聚合反应性，但是一方的聚合性官能基开始聚合反应时，另一方的聚合性官能基没完全反应，其结果是，导致未反应的聚合性官能基残存。并且发现：在完成后的液晶显示装置的一般的使用状态下，由于来自用于显示的背光源的光使未反应的聚合性官能基慢慢地开始聚合反应，其结果，导致使通过PSA技术形成的聚合物膜的预倾角产生变化，在显示中产生残影。
另外还发现：关于如上述化学式(2)表示的化合物那样的核心部具有联苯基的单体，即使一方的聚合性官能基开始聚合反应，因为联苯基能够旋转，所以关于另一方的聚合性官能基，聚合的概率变高，虽然能够得到一定的高聚合反应性，但由于与萘基相比联苯基中电子的局域化少，导致聚合反应的进行速度慢，未反应的聚合性官能基残存。并且发现：在完成后的液晶显示装置的一般的使用状态下，由于来自用于显示的背光源的光使未反应的聚合性官能基慢慢地开始聚合反应，其结果，导致使通过PSA技术形成的聚合物膜的预倾角产生变化，在显示中产生残影。
本发明者们，基于这些结果进一步进行深刻的研讨后发现：在PSA技术中使用的单体至少含有两个聚合性官能基的情况下，夹着这两聚合性官能基，具有至少一个是萘环的两个以上的芳香环，且该萘环和其它的芳香环例如通过单键、醚键这样的具有旋转自由度的键进行结合，由此，通过基于萘环所具有的局域化电子导致的反应速度的提高，和由于芳香环彼此之间的键具有旋转自由度而聚合可能性提高导致的反应速度的提高，单体的反应速度得到很大地提高，在PSA聚合工序中，在比较短的时间中得到未反应的官能基几乎没有残留的程度的充分反应。另外发现：通过进行这样的充分的聚合反应，聚合物的交联密度变高，能够得到不容易产生由液晶的弹性能量等导致的聚合物膜的变形的光聚合物膜，其结果是，发现能够得到响应速度提高，并且残影少的液晶显示装置，想到能够很好地解决上述课题的方法，进而完成本发明。
即，本发明是一种液晶显示装置，其具备一对基板和被夹持在该一对基板之间的液晶层，该一对基板的至少一个具有：取向膜；和在该取向膜上由以光聚合性单体为构成单位的聚合物构成的光聚合物膜，该光聚合物性单体具有2个以上的聚合性官能基，该2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环相互结合，该2个以上的芳香环的至少一个是萘环，将该萘环和其它的芳香环连结的键具有旋转自由度。
上述一对基板，例如能够设置为一个是TFT基板，另一个为彩色滤光片基板。TFT基板具备：薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)等的开关素子，和像素电极，TFT与像素电极连接。由此，按照像素单位来控制液晶的取向。彩色滤光片基板，例如将由R(红)、G(绿)和B(蓝)的3色构成的彩色滤光片配置在与TFT基板的像素电极重叠的位置，按照像素单位来控制显示色。
上述一对基板的至少一个具有取向膜。即，在上述一对基板的一个或两个的液晶层一侧的表面配置有取向膜，控制与取向膜相邻的液晶分子的取向性。在本发明中，取向膜只要使相邻的液晶分子向一定方向取向，则没有特别地限定，例如，能够举例通过摩擦处理形成的取向膜、通过光取向处理形成的取向膜。进行光取向处理的情况下，优选上述取向膜由包含具有光反应性官能基的化合物的材料构成。
上述一对基板的至少一个，在上述取向膜上具有由以光聚合性单体为构成单位的聚合物构成的光聚合物膜。即，在上述取向膜上，配置有由以光聚合性单体为构成单位的聚合物构成的光聚合物膜(以下也称作PSA膜(取向维持膜))，由此，能够提高对取向膜所具有的液晶分子的取向限制力。并且，这里的“光聚合物膜”可以不是完全覆盖取向膜的表面的膜，包括将取向膜表面的一部分不覆盖，或者分散地覆盖的情况。在本说明书中，将这样的光聚合物膜称作PSA膜。本说明书中，光聚合性单体表示具有通过光照射而聚合的官能基的单体(单体)。另外，所谓光，不只是可见光，也包括紫外光、红外光等。上述光聚合物膜是利用光聚合在取向膜上形成的聚合物膜，例如，包含通过在施加有阈值以上的电压的状态下对液晶层的光照射而在取向膜的液晶层一侧的表面形成的聚合物膜。通过光聚合物膜基于取向膜的液晶分子的取向限制力提高，例如，能够减少MVA模式的取向规制结构物的密度提高透过率。
上述光聚合性单体，具有2个以上的聚合性官能基。在本说明书中，聚合性官能基只要是通过照射光进行聚合反应的官能基，则不作特别地限定，例如，能够例举：直接吸收光被活化而开始聚合的官能基；和即使利用官能基几乎不吸收的波长的光也容易分解并通过赋予成长活性种的光增感剂的添加而开始聚合的官能基。另外，作为基于前者的官能基的光聚合反应，能够例举：只在光聚合的开始过程中光所参与的光开始聚合反应；和在成长过程中光参与的光加聚反应，作为光开始聚合反应，能够例举：自由基聚合、离子聚合(阴离子聚合、阳离子聚合等)、开环聚合等。上述2个以上的聚合性官能基，分别可以相同或不同，每一种聚合性官能基，具体地能够举例：丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基等。另外，上述聚合性官能基也可以局部具有卤素基、甲基等的置换基。
上述2个以上的聚合性官能基，通过2个以上的芳香环互相结合。上述芳香环只要是属于芳香族的环就不作特别限定，以苯环、缩合苯环(例如：萘环、嵌二萘环)、非苯类芳香环(例如：卓鎓环、环丙烯鎓环(cyclopropenium))、芳香杂环(例如：吡啶环、吡咯环)等为例。另外，上述芳香环也可以局部具有卤素基、甲基等的置换基。因为通过在2个以上的聚合性官能基之间设置芳香环，光聚合性单体的吸收波长向波长更长一侧移动，所以能够得到通过波长更长的紫外线能够聚合的优点。
上述2个以上的芳香环的至少一个是萘环。萘环具有局域化电子，由于上述芳香环的至少一个是萘环，因此能够很大地提高聚合反应的反应速度，降低未聚合反应单体残存的可能性。另外，因为芳香环的环结构的数量越多，光聚合性单体的吸收波长越向长波长一侧移动，所以能够使用波长长的紫外线，从该观点来看，上述2个以上的芳香环的至少一个，比起苯环更加优选的是萘环。另外，萘比蒽对于液晶的溶解性高，溶解性越高就能够更加有效地进行反应，因此，上述2个以上的芳香环的至少一个，比起蒽环更为优选的是萘环。
连结上述萘环和其它芳香环的键具有旋转自由度。由于连接上述萘环和其它芳香环的键具有旋转自由度，上述2个以上的聚合性官能基在开始聚合反应后，剩余的聚合性官能基与其它聚合性官能基结合的可能性也会提高，因此，能够降低未反应的聚合性官能基残存的可能性。另外，由于未聚合反应单体充分聚合，能够得到交联密度高，变形少的光聚合物膜。在本发明中，连结芳香环彼此之间的键具有旋转自由度，因此，例如，与只有连结芳香环和聚合性官能基的键具有旋转自由度的情况相比较，由于含有不是一直线状的芳香环，聚合性官能基能够移动的范围变宽，能够进一步提高聚合性官能基的反应性。在本说明书中，旋转自由度表示将某一个键假象为一个轴，该轴能够旋转一周，即能够旋转360°。作为具有这样的旋转自由度的键，例如，能够举例：单键、醚键、和其中的一个或两个键链式反应而成的键(例如：-C H2-、-X C Y-、-X C H-、-(C H2)m-；X和Y，表示相同或不同的卤素基或甲基，m表示正的整数)。
作为本发明的液晶显示装置的结构，只要是以这样的构成要素为必须要素而形成的结构，包括或不包括其它构成要素都可以，不作特别地限定。
以下，关于本发明的液晶显示装置的优选方式进行更详细的说明。
优选上述一对基板都具有电极，上述光聚合物膜在通过上述电极对液晶层施加阈值以上的电压的状态下，光聚合性单体通过聚合而形成。上述光聚合物膜，如果在对液晶层施加阈值以上的电压的状态下，即在液晶层内的液晶分子的倾斜从电压施加前变化后的状态下进行光聚合而成，即使在电压施加前，光聚合物膜也具有阈值以上的电压施加后的状态几乎被再现的取向抑制力。
优选上述一对基板的一个具有的电极是像素电极，上述像素电极由：将像素内部分割为4个区域的十字状主干部；和夹着主干部从主干部两侧向外侧在倾斜方向上延伸的多个分支部构成。这里的像素是指被像素电极覆盖的区域。具有这样的结构的像素电极，由于不具有现有技术中的MVA模式的、光透过率低的突起物(肋)、槽缝等的取向控制结构物，因此与现有技术中的MVA模式相比，具有透过率高的特征。但是，使用这样的结构的像素电极向液晶层内施加电压时，位于分支部上的液晶分子能够沿着支部的延伸方向向2个方向倾斜，因此，产生取向紊乱降低显示品质。另外，限制液晶分子的倾斜方向只有通过像素电极的端部和主干部附近的电场，因此，稳定地只向一个方向取向比较花时间。而且，在4个区域的各个区域中都产生同样的现象。对此，如上所述，上述光聚合物膜是在对液晶层施加阈值以上的电压的状态下，即在液晶层内的液晶分子的倾斜从电压施加前变化后的状态下通过光聚合而形成，即使是在电压施加前，光聚合物膜也具有阈值以上的电压施加后的状态几乎被再现的取向限制力，因此，不会发生液晶分子的取向紊乱，由于施加电压时液晶分子立即向规定方向倾斜，能够得到良好的显示。
优选所述聚合性单体是由下述通式(I)表示的化合物，
P1-A1-(Z1-A2)n-P2                 (I)
(式中，P1和P2表示相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基，A1表示萘-2，6-二基，A2表示1，4-亚苯基或萘-2，6-二基，Z1表示COO、OCO或O，或者表示A1和A2或A2和A2直接结合，n是1或2，A1和A2所具有的氢原子可以被置换为卤素基或甲基)。
本发明是一种液晶显示装置的制造方法，该制造方法是具备一对基板和在该一对基板之间夹持的液晶层的液晶显示装置的制造方法，该制造方法具有：在上述一对基板的至少一个上形成取向膜的工序；和在上述取向膜上，在对液晶层施加阈值以上的电压的状态下，使光聚合性单体进行聚合形成光聚合物膜的工序，上述光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，上述2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环互相结合，上述2个以上的芳香环的至少一个是萘环，将该萘环和其它的芳香环连结的键具有旋转自由度。本发明的制造方法，作为制造利用了上述的在取向膜上形成光聚合物膜的特征的液晶显示装置的方法适宜。
上述制造方法具有以下工序：在取向膜上，在对液晶层施加阈值以上的电压的状态下使光聚合性单体聚合形成光聚合物膜的工序，因此，能够形成即使在电压施加前，也具有阈值以上的电压施加后的状态几乎能被再现的取向限制力的光聚合物膜。
另外，上述光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，上述2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环互相结合，上述2个以上的芳香环的至少一个是萘环，因此，大幅地提高聚合反应的反应速度，降低未聚合反应单体残存的可能性。
并且，由于连结上述萘环和其它的芳香环的键具有旋转自由度，上述2个以上的聚合性官能基开始聚合反应后，剩余的聚合性官能基与其它的聚合性官能基结合的可能性提高，因此，能够降低未反应的聚合性官能基残存的可能性。
并且，通过进行这样的未反应的聚合性官能基几乎不残存的程度的充分聚合，能够抑制取向膜的事后的预倾角的变化，并且，得到交联密度高，变形少的光聚合物膜。其结果是得到的液晶显示装置，响应速度快，且残影少。按照本发明的制造方法，通过比较短的时间的曝光能够实现具有这样的优良特性的光聚合物膜，优化生产性。
本发明还是含有光聚合性单体的光聚合物膜形成用组合物，该光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，该2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环互相结合，该2个以上的芳香环的至少一个是萘环，将该萘环和其它的芳香环连结的键具有旋转自由度。
本发明的光聚合物膜形成用组合物，是如上所述的适用于在取向膜上形成的光聚合物膜的材料。上述光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，上述2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环互相结合，由于上述2个以上的芳香环的至少一个是萘环，大幅地提高聚合反应的反应速度，降低未聚合反应单体残存的可能性。另外，由于连结上述萘环和其它的芳香环的键具有旋转自由度，即使上述2个以上的聚合性官能基开始聚合反应后，剩余的聚合性官能基与其它的聚合性官能基结合的可能性也提高，因此，能够降低未反应的聚合性官能基残存的可能性。另外，通过未聚合反应单体充分地聚合，能够得到交联密度高，变形少的光聚合物膜。而且，由此，例如在液晶显示装置的取向膜上形成以本发明的光聚合物膜形成用组合物为材料的光聚合物膜时，能够降低残影的可能性。
作为本发明的光聚合物膜形成用组合物的结构，只要是以这样的构成要素为必须要素而形成的结构，包含或不包含其它构成要素都可以，不作特别地限定。
优选上述光聚合性单体是由下述通式(I)表示的化合物，
P1-A1-(Z1-A2)n-P2               (I)
(式中，P1和P2表示相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基，A1表示萘-2，6-二基，A2表示1，4-亚苯基或萘-2，6-二基，Z1表示COO、OCO或O，或者表示A1和A2或A2和A2直接结合，n是1或2，A1和A2所具有的氢原子可以被置换为卤素基或甲基)。
通过向液晶材料添加本发明的光聚合物膜形成用组合物，能够高效地对液晶层在施加阈值以上的电压的状态下使光聚合性单体聚合而形成光聚合物膜。即，本发明也是含有上述光聚合物膜形成用组合物和液晶材料的液晶层形成用组合物。
发明的效果
按照本发明，因为在取向膜上具有光聚合性单体的聚合性官能基的反应性优秀的光聚合物膜，所以能够得到实现响应速度的高速化，并且残影减少的液晶显示装置。
附图说明
图1是使用由化学式(3)表示的单体材料形成的聚合物的概略图。
图2是表示实施方式1的液晶显示装置的阵列基板的1个像素单位的平面示意图。
图3是表示实施方式1的液晶显示装置的截面示意图。
图4是表示实施方式1的液晶显示装置的另一例的截面示意图，表示彩色滤光片阵列的形态。
图5是表示构成实施方式2的液晶显示装置的显示面的像素的平面示意图。
图6是实施方式2的液晶显示装置的截面图，表示图5的沿A-B线的截面。
图7是表示实施方式2的液晶显示装置的、液晶分子与肋重叠的区域和与肋相邻的区域的概念图，表示液晶分子取向的状态。
图8是表示实施方式2的液晶显示装置的、液晶分子与肋重叠的区域和与肋相邻的区域的概念图，表示光透过的状态。
图9是表示构成实施方式2的液晶显示装置的显示面的像素的肋的个数的变化前与变化后的平面示意图。
图10是表示构成实施方式3的液晶显示装置的显示面的像素的平面示意图。
图11是表示在实施方式4的液晶显示装置中，被四分割的像素之中的一个像素的光取向处理方向和液晶分子的预倾斜方向的关系的液晶分子组的立体示意图，表示关断状态(黑显示)。
图12是表示在实施方式4的液晶显示装置中，被四分割的像素之中的一个像素的光取向处理方向和液晶分子的预倾斜方向的关系的液晶分子组的立体示意图，表示导通状态(白显示)。
图13是从相对基板一侧观察实施方式4的液晶显示装置中被四分割的像素之一时的平面示意图。
图14是表示实施方式4的液晶显示装置的光取向处理的状态的立体示意图。
图15是表示实施方式4的液晶显示装置的像素内用于形成的工序的平面示意图，表示TFT基板一侧的光取向方向。
图16是表示在实施方式4的液晶显示装置的像素内用于形成的工序的平面示意图，表示相对基板一侧的光取向方向。
图17是表示在实施方式4中，从与基板面垂直的方向观察通过光取向处理而形成的取向膜的液晶分子的取向的状态时的平面示意图。
具体实施方式
以下，以实施方式为例，参照附图对本发明进行更加详细地说明，但本发明不仅局限于这些实施方式。
实施方式1
在实施方式1中，为了形成PSA膜而使用的光聚合性单体，具有2个以上的聚合性官能基，上述2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环互相结合，上述2个以上的芳香环的至少一个是萘环，结合上述萘环和其它的芳香环的键具有旋转自由度。并且，具有上述光聚合性单体的聚合性官能基的数量，只要有两个以上就不特别限定，只要在所选择的任意两个聚合性官能基之间具有具备上述特征的结构即可。
作为在实施方式1中为了形成PSA膜而使用的光聚合性单体的例子，可以例举下述化学式(3)中表示的化合物。
【化学式3】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基。)。
上述化学式(3)中表示的化合物，将两个聚合性官能基之间结合的核心部由两个萘环构成。由于萘环的电子容易局域化，像这样在二个聚合性官能基之间形成有两个萘环的单体，在单体之间的聚合性官能基彼此之间的反应性高，通过紫外线等的照射单体浓度快速地降低。
另外，在上述化学式(3)中表示的化合物，萘环彼此之间通过旋转自由度高的单键结合。图1是使用化学式(3)中表示的单体材料形成的聚合物的概略图。如图1所示，PSA膜的聚合物1分为：一方的聚合性官能基彼此聚合形成的聚合体(polymer)部2；和具有从聚合体部2延伸的未反应的聚合性官能基的单体部3。多个单体部3中，某一个单体部3所具有的聚合性官能基与相邻的其它单体部3所具有的聚合性官能基反应而交联。在上述化学式(3)中表示的化合物所具有的单键由于旋转自由度高，如图1所示，聚合性官能基彼此之间更容易相遇，即，成为反应性高的物质。
在单体部3残存有未反应的聚合性官能基时，由于在制造工序完成后的一般的使用方式中的背光源光的影响，或者一系列的制造工序后的老化的影响，未反应的单体部位的聚合性官能基彼此之间开始反应，在PSA膜的预倾角会产生变化。但是，如实施方式1所示，作为PSA膜的材料使用由上述化学式(1)表示的化合物，由此未反应的聚合性官能基的残存率变低，因此，PSA膜的预倾角产生变化的情况变得不容易发生。另外，由像这样反应性高的单体所形成的聚合物，交联密度高，成为更加牢固的结构，所以，例如由液晶分子的弹性能量导致变形的可能性变低。并且其结果，在液晶显示装置的显示中产生残影的可能性大幅降低。
图2是表示实施方式1的液晶显示装置的TFT基板的1个像素单位的平面示意图。如图2所示，构成实施方式1的液晶显示装置的TFT基板的像素实质上具有矩形的形状，多个像素被配置为矩阵状或Δ(delta)状而构成1个显示面。
另外，如图2所示，在实施方式1的液晶显示装置中TFT基板具有：互相平行地延伸的多个栅极信号线41和辅助电容(Cs)配线43；与栅极信号线41和辅助电容(Cs)配线43交叉，并互相平行地延伸的多个源极信号线42；和在栅极信号线41与源极信号线42的各交叉部附近设置的薄膜晶体管(TFT)44。TFT44是三端子型场效应晶体管，除半导体层之外，还具有栅极电极、源极电极和漏极电极这3个电极。TFT44是进行像素的驱动控制的开关元件。
图3是表示实施方式1的液晶显示装置的截面图。如图3所示，实施方式1的液晶显示装置具备：TFT基板10、相对基板20、和在由TFT基板10和相对基板20构成的一对基板之间被夹持的液晶层30。
TFT基板10具有以玻璃等为材料的绝缘性的透明基板11，并且是具备在透明基板11上形成的各种配线、像素电极13和TFT等的基板。另外，具备在上述各种配线和在TFT上形成的绝缘膜12、在绝缘膜12上的多个像素电极13。像素电极13各自构成小的像素，各像素电极13分别隔着一定的间隔被配置为矩阵状。像素电极13通过在绝缘膜12内设置的接触孔与TFT的漏极电极连接，栅极信号线41的电位在一定电位以上时，源极信号线42的电位通过TFT的漏极电极被写入像素电极13。
相对基板20是具备：以玻璃等为材料的绝缘性透明基板21、和在该透明基板21上形成的彩色滤光片22、黑矩阵23、共用电极24等的基板。共用电极24以与像素电极13一起夹持液晶层30的方式被配置，是用于向液晶层30内施加一定电压的电极，形成于相对基板20的整个面。彩色滤光片22例如由红色22R、绿色22G和蓝色22B的三原色的任一个构成，按照1个彩色滤光片22对应于1个像素电极13的方式设计。由此，能够针对每个像素控制色彩显示，得到良好的色彩显示。另外，黑矩阵23例如是使用黑色的树脂或金属形成的，通过配置在各彩色滤光片彼此之间的间隙中来防止光泄漏的产生。
在实施方式1的液晶显示装置中，按照以下顺序从液晶显示装置的背面侧向观察面侧层叠有TFT基板10、液晶层30和相对基板20。在TFT基板10所具有的透明基板11的背面侧配置有偏光板。另外，在相对基板20所具有的透明基板21的观察面侧也配置有偏光板。对于这些偏光板，也可以进一步配置相位差板，上述偏光板也可以是圆偏光板。
实施方式1的液晶显示装置可以是透过型、反射型和反射透过两用型的任一种。如果是透过型或反射透过两用型，实施方式1的液晶显示装置，除上述结构以外还具有进行显示用的背光源。背光源被配置在TFT基板10的更加背面侧，并按照使光依次透过TFT基板10、液晶层30和相对基板20的方式配置。如果是反射型或反射透过型，则TFT基板10具备反射外部光用的反射板。可以用TFT基板10具备的配线替代反射板。另外，至少在作为显示反射光用的区域中，相对基板20的偏光板需要是具备所谓的λ/4相位差板的圆偏光板。
实施方式1的液晶显示装置所具备的彩色滤光镜22，可以不被配置在相对基板20，而被配置在TFT基板10。像这样的方式也称作彩色滤光片阵列(Color Filter On Array)。图4是实施方式1的液晶显示装置的另一例的截面示意图，表示彩色滤光片阵列(Color filter onArray)的形态。
并且，实施方式1的液晶显示装置是黑白显示器的情况下，没有必要配置彩色滤光片。
在液晶层30填充有具有通过被施加一定电压而向特定方向取向的特性的液晶材料。液晶层30内的液晶分子，是通过一定以上的电压的施加而被控制其取向性的分子，其控制模式有：扭转向列(TN：TwistedNematic)模式、垂直取向(VA：Vertical Alignment)模式、共面转换(IPS：In-Plane Switching)模式等，没有特别地限定。
在像素电极13的液晶层30一侧的表面上配置有取向膜14，在共用电极24的液晶层30一侧的表面上也配置有取向膜25。如果是VA模式，则这些取向膜14、25优选是垂直取向膜。作为取向膜14、25，例如对于以有机材料为主要成分的膜，能够使用实施过取向处理而形成的膜，作为取向处理，虽然能够举例摩擦处理、光取向处理等，但是只要能够使液晶分子向一定方向取向，就没有必要实施取向处理。通过形成取向膜14、25，能够使电压施加前的液晶分子向一定方向预倾斜(初期预倾)。
关于取向膜14、25的形成方法进行说明。作为取向处理进行摩擦处理时，首先，在形成取向膜的像素电极13或共用电极24上，利用印刷法涂敷在溶剂中溶解有聚酰亚胺树脂等的取向膜材料的溶液，在约200℃下烧结，蒸发溶剂成分形成基底膜。接着，使缠绕有被称作所谓的摩擦布的柔软的布的辊旋转，使辊在摩擦(擦り付け)基底膜的同时向一定方向移动，由此向基底膜赋予取向方向。通过进行摩擦处理形成的取向膜对液晶分子赋予的预倾角的大小，能够通过摩擦工序中辊的旋转速度、摩擦的压力等来调节。
作为取向处理进行光取向处理的情况下，即形成光取向膜的情况下，首先，在形成取向膜的表面上，涂敷具有光官能基的树脂材料。光官能基可以是光结合型、光分解型的任意一种，例如，作为光结合型，能够使用具有4-查尔酮基、4′-查尔酮基、香豆素基、肉桂基等的感光性基的聚酰亚胺，作为光分解型，例如，能够使用日产化学公司所出售的RN722、RN783、RN784，或JSR公司出售的JALS-204等。涂敷上述树脂材料后，通过从斜方向以一定量照射例如紫外线、优选的是偏光紫外线来赋予取向方向。通过光取向膜向液晶分子赋予的预倾角的大小，能够通过光的照射时间、光的照射强度、光官能基的种类等进行调节。
虽然对取向膜14、25所显现的预倾角的大小没有作特别地限定，但是在VA模式的情况下，优选预倾角在80℃以上，具有像这样的显现性的取向膜也被称作垂直取向膜。
在实施方式1的液晶显示装置中，进一步在像素电极13上的取向膜14的液晶层30一侧的表面上配置有PSA(光聚合物膜)15，在共用电极24上的取向膜14的液晶层30一侧的表面上配置有光聚合物膜26。PSA膜15、26具有强化取向膜14、25所规定的液晶分子的预倾斜的维持(固定)的功能。PSA膜15、26，通过使利用一定量的光照射而开始聚合反应的光聚合性单体产生链式聚合的PSA工序，能够形成在取向膜14、25的液晶层30一侧的表面。另外，PSA膜15、26，在向由TFT基板10和相对基板(彩色滤光片基板)20构成的一对基板(空单元(cell))之间，注入在液晶材料中添加(分散)有光聚合性单体(光聚合物膜形成用组合物)的液晶层形成用组合物之后，在对液晶层30施加阈值以上的电压的状态下，能够通过从透过率更高的TFT基板10一侧照射光(例如，紫外线)，使光聚合性单体链式聚合而形成。并且，在制作如图4所示的彩色滤光片阵列的液晶显示装置时，优选从透过率更高的相对基板20一侧照射光(例如，紫外线)。在光聚合物膜形成用组合物中，可以进一步添加光聚合引发剂、光增感剂等。
以下，例举关于由上述化学式(3)表示的化合物以外的实施方式1的液晶显示装置中能够使用的单体材料。
【化学式4】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基。)。
上述由化学式(4)表示的化合物的，连结两个聚合性官能基之间的核心部由萘环和苯环构成。由于萘环的电子容易局域化，所以至少一方的聚合性官能基反应性高。因为如果一方的聚合性官能基很快反应，则另一方的聚合性官能基的自由度下降，所以一方的聚合性官能基反应之后，可以不必一定是萘环，也可以是苯环。
另外，上述化学式(4)中表示的化合物，萘环和苯环通过旋转自由度高的单键进行结合。因此，形成的PSA膜的聚合物所具有的单体部中的聚合性官能基容易与其它的聚合性官能基相遇，反应性高。
【化学式5】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基。)。
上述化学式(5)中表示的化合物，连结两个聚合性官能基间的核心部由萘环和联苯基构成。由于萘环的电子容易局域化，至少一方的聚合性官能基的反应性高。因为如果一方的聚合性官能基很快反应，则另一方的聚合性官能基的自由度下降，所以一方的聚合性官能基反应后，可以不必一定是萘环，也可以是联苯基。
另外，上述由化学式(5)表示的化合物，萘环和联苯基通过旋转自由度高的单键进行结合。另外，由于联苯基自身具有2个苯环通过单键进行结合的结构，所以旋转自由度高。因此，形成的PSA膜的聚合物所具有的单体部中的聚合性官能基容易与其它的聚合性官能基相遇，反应性高。
【化学式6】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基。)。
上述由化学式(6)表示的化合物，连结两个聚合性官能基间的核心部含有2个萘环而构成。由于萘环的电子容易局域化，所以像这样在两个聚合性官能基之间形成两个萘环的单体，在单体之间的聚合性官能基彼此的反应性高，通过紫外线等的照射单体的浓度很快地降低。
另外，上述由化学式(6)表示的化合物，萘环彼此之间通过旋转自由度高的醚键、即夹着氧原子的两个单键结合。因为基于氧的键不容易产生弯曲，所以从旋转自由度的观点看具有与单键几乎同样的效果。因此，形成的PSA膜的聚合物所具有的单体部中的聚合性官能基容易与其它的聚合性官能基相遇，反应性高。
【化学式7】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基。)。
上述由化学式(7)表示的化合物，连结两个聚合性官能基间的核心部含有萘环和苯环而构成。由于萘环的电子容易局域化，至少一方的聚合性官能基的反应性高。因为如果一方的聚合性官能基很快反应，则另一方的聚合性官能基的自由度下降，所以一方的聚合性官能基反应后，可以不必一定是萘环，也可以是苯环。
另外，上述由化学式(7)表示的化合物，萘环和苯环通过旋转自由度高的醚键进行结合。因此，形成的PSA膜的聚合物所具有的单体部中的聚合性官能基容易与其它的聚合性官能基相遇，反应性高。
【化学式8】
(式中，R1和R2表示：相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、乙烯氧基或环氧基。)。
上述由化学式(8)表示的化合物，连结两个聚合性官能基间的核心部含有萘环和联苯基而构成。由于萘环的电子容易局域化，至少一方的聚合性官能基反应性高。因为如果一方的聚合性官能基很快反应，则另一方的聚合性官能基的自由度下降，所以一方的聚合性官能基反应后，可以不必是萘环，也可以是联苯基。
另外，上述由化学式(8)表示的化合物，萘环和联苯基通过旋转自由度高的单键结合。另外，由于联苯基自身的苯环通过醚键结合，旋转自由度高。因此，形成的PSA膜的聚合物所具有的单体部中的聚合性官能基容易与其它的聚合性官能基相遇，反应性高。
因此，按照由如上所述的上述化学式(4)～(8)表示的化合物，与由上述化学式(3)表示的化合物一样，单体部中的未反应的聚合性官能基的残存率变低，PSA膜的预倾角发生变化的状况变得不容易发生。另外，通过像这样反应性高的单体所形成的聚合物交联密度高，成为更加牢固的结构，因此，例如由于液晶分子的弹性能量发生变形的可能性变低。并且其结果是，大幅度地降低了在液晶显示装置的显示中产生残影(焼き付き，图像保留)的可能性。
上述由化学式(3)～(8)表示的化合物中，特别优选的是，具有多个萘环的上述化学式(3)和(8)表示的化合物，由于初期的聚合反应变得更容易开始，所以反应性更加优秀。
作为液晶层内的液晶材料，具体地说，例举介电常数各向异性Δε为负(-0.2～-10)的液晶分子(向列型液晶)。液晶材料的Δn优选是0.02～0.3。
虽然液晶层形成用组合物中的光聚合性单体的比率没有特别地限定，但是优选为0.01～10重量％，进一步优选的是0.1～1.5重量％。另外，对液晶层形成用组合物中可以添加聚合引发剂，例如，能够使用Irgacure651(Ciba Specialty Chemicals公司制)、Irgacure 184(CibaSpecialty Chemicals公司制)。另外，使聚合引发剂的浓度相对于光聚合性单体以0.2～10重量％混合，使得聚合速度提高。
作为具体的PSA工序的一个例子，能够例举的方法是：调制将上述光聚合性单体相对于液晶材料以0.6重量％导入而成的液晶层形成用组合物，并向空面板内注入液晶层形成用组合物后，照射5分钟以上的黑色光(具有300～350nm的峰值波长的紫外线)，进行单体的聚合。
实施方式2
图5是表示构成实施方式2的液晶显示装置的显示面的像素的平面示意图。如图5所示，构成实施方式2的液晶显示装置的显示面的像素实质上具有矩形的形状，多个像素被配置为矩阵状或Δ(delta)状而构成1个显示面。实施方式2的液晶显示装置是，具备在共用电极上设置的由电介质形成的突起物(肋条)、和在像素电极内设置的槽缝等的取向控制用结构物的MVA模式，这一点与实施方式1的液晶显示装置不同，除此之外与实施方式1的液晶显示装置相同。
如图5所示，在实施方式2中，在相对基板20设置有多个用于使液晶分子50向一定方向取向的肋45。肋45由具有绝缘性的有机树脂构成，能够使与肋45相邻的液晶分子朝向肋45取向。肋45从观察面侧看时为线状，以与像素电极13重叠的方式形成有多个肋45。进一步详细地说，实施方式1的肋45被配置为相对于像素电极13的各边大约成45°或135°的角度。另外，多个肋45中的一个具有弯曲部，在像素单位中成V字状。另外，在实施方式2中，肋45可以是一部分具有分支部的部件，或者也可以是相对于一边在水平方向或垂直方向上形成的部件。因此，在实施方式2中，作为肋45的每1个的形状，例如从观察面一侧看时，成为直线状、U字状、V字状、W字状或将这些形状组合的形状。
如图5所示，在实施方式2中，在阵列基板10所具有的像素电极13，设置有多个为了使液晶分子50向一定方向取向的槽缝46。槽缝46，在从观察面一侧看时是线状，以相对于肋45平行且与相邻的肋45隔着相等间隔的方式形成。另外，多个槽缝46的一个至少具有弯曲部，在像素单位中成V字状。槽缝46也是作为每一个槽缝的形状，例如，在从观察面一侧看时，成为直线状、U字状、V字状、W字状或将这些形状组合的形状。肋和槽缝的宽度例如是5～20μm。
图6是实施方式2的液晶显示装置的截面图，表示图5的沿A-B线的截面。如图6所示，实施方式2的相对基板20具备朝向液晶层3按以下顺序依次层叠的玻璃基板21；包含彩色滤光片、黑矩阵等的树脂层27；共用电极24和肋45。
肋45由具有绝缘性的有机树脂构成，能够使与肋45相邻的液晶分子朝向肋45取向。另外，在实施方式2中，肋45是朝向液晶层30的凸的锤状，断面形状为三角形，但是，只要向液晶层30突出，则也可以是柱状，还可以是具有曲面的山状。另外，作为断面形状的例子，除此之外还能够举例有长方形、梯形、画抛物线的山形等。
另外，如图6所示，TFT基板10具备朝向液晶层30按以下顺序层叠的玻璃基板11、保持容量配线43、绝缘膜12和像素电极13。在实施方式2中，像素电极13具有槽缝46。
构成TFT基板10和相对基板20之间的液晶层的液晶材料是具有负的介电常数各向异性的材料，其具有的特性是：在施加不足阈值的电压的状态下相对于TFT基板10和相对基板20向大致垂直的方向倾斜，根据施加的电压的大小相对于TFT基板10和相对基板20向水平方向倾斜。但是，因为液晶层3中的液晶分子50分别向与肋45和槽缝46的延伸方向垂直的方向取向，所以通过像这样在相对于像素电极15的各边倾斜的方向上设置肋45和槽缝46，能够实现广视野角。另外，像这样的实施方式2的液晶显示装置的方式称作MVA模式。
像这样实施方式2的液晶显示装置具有肋45和槽缝46，但是由于肋45或槽缝46的影响，液晶分子50在一部分的区域中得不到均匀的取向。图7和图8是表示实施方式2的液晶显示装置的、液晶分子与肋重叠的区域和与肋相邻的区域的概念图，图7表示液晶分子进行取向的状态，图8表示光透过的状态。并且，图7中的双箭头表示偏光轴的朝向，一个是在TFT基板10设置的偏光板的偏光轴，另一个是在相对基板20设置的偏光板的偏光轴。即，在实施方式2的液晶显示装置中，两偏光板的偏光轴是互相正交的。如图7所示，位于与肋45或槽缝46重叠的区域的液晶分子，向与肋45或槽缝46的长轴方向相同的方向取向，位于与肋45或槽缝46相邻的区域的液晶分子，向相对于肋45或槽缝46的长轴方向倾斜约45°的方向或倾斜约135°的方向取向。于是，如图8所示，透过位于与肋45或槽缝46相邻的区域的液晶分子的光不能够透过偏光板，肋45或槽缝46的外缘维持原状成为暗线而被识别，透过率降低。
对此，考虑有通过扩宽肋45和槽缝46之间的间隔提高透过率的方法，在这种情况下，相对于位于肋45和槽缝46之间的液晶分子50，由于在电压施加前没有进行取向的规定，由电压施加时的取向的紊乱导致响应速度降低。
对此，在实施方式2的液晶显示装置中，注入含有与实施方式1同样的光聚合性单体的液晶材料，在施加阈值以上的电压的状态下进行光照射使光聚合性单体聚合形成PSA膜，由此，规定肋45和槽缝46之间的液晶分子的取向。为此，即使扩宽肋45和槽缝46之间的间隔，在施加电压时也不会发生取向紊乱，响应速度也不会下降。具体来说，如夹着图9的镂空箭头的前后所示，与未形成PSA膜的情况(左侧)相比，形成有PSA膜的情况(右侧)能够将肋45和槽缝46的个数大约减少一半。图9是表示构成实施方式2的液晶显示装置的显示面的像素的肋的个数变化前和变化后的平面图。
像这样，按照实施方式2的液晶显示装置，得到基于肋45和槽缝46的广视野角，并且，不会降低响应速度，能够提高透过率。因此，本发明能够特别适合MVA模式。
实施方式3
图10是表示构成实施方式3的液晶显示装置的显示面的像素的平面示意图。如图10所示，构成实施方式3的液晶显示装置的显示面的像素实质上具有矩形的形状，多个像素被配置为矩阵状或Δ(delta)状而构成1个显示面。实施方式3的液晶显示装置，作为与实施方式1的液晶显示装置的不同点在于，该液晶显示装置是在像素电极13内形成有作为取向控制用结构物的细微的槽缝46的VA模式，除此之外与实施方式1的液晶显示装置相同。
如图10所示，在实施方式3中，通过精细地剪切像素电极13的内部而形成的像素电极13，由将像素内分割为4个区域的十字状的主干部13a、夹着主干部13a从主干部13a的两侧朝向外侧向倾斜方向延伸的多个分支部13b构成。从提高视野角特性的观点上看，位于4个区域的分支部13b的各个，分别在每个区域向相互不同的方向延伸。具体来说，将十字状的主干部13a的延伸方向设为0°、90°、180°、270°时，形成有以下4个区域：形成有向45°方向延伸的分支部13b的区域；形成有向135°方向延伸的分支部13b的区域；形成有向225°方向延伸的分支部13b的区域；和形成有向315°方向延伸的分支部13b的区域。
分支部13b的宽度比主干部13a的宽度小。这是因为，通过充分减小分支部13b的宽度以及分支部13b的间隙，在施加电压时使液晶分子向与分支部13b平行的方向倾斜。分支部13b的电极宽度和间隙是1～10μm，优选的是2～7μm。并且，构成主干部13a的十字状的像素电极13中，向纵方向延伸的一侧的宽度和向横方向延伸的一侧的宽度的关系没有特别地限定，可以相同也可以不同。
在这种状态下施加电压时，由于分支部13b上的液晶分子有可能沿着分支部13b的延伸方向向2个方向倾倒，会发生取向紊乱。虽然最终液晶分子向像素电极的中心方向倾倒并稳定，但是这需要花费时间。注入含有与实施方式1同样的光聚合性单体的液晶材料，在施加阈值以上的电压的状态下照射紫外线等使光聚合单体聚合，则即使电压施加前，也与施加了阈值以上的电压后的状态基本相同地规定液晶分子的取向方向，在施加阈值以上的电压时，取向不会紊乱液晶分子向规定的方向取向。按照实施方式3，不需要像实施方式2那样的肋和槽缝，由于分支部13b全体对光透过起作用，与实施方式2的液晶显示装置相比能够得到更高的透过率。
实施方式4
实施方式4的液晶显示装置，作为与实施方式1的液晶显示装置不同的点在于，该液晶显示装置是取向处理方向与TFT基板和相对基板正交的RTN(Reverse Twisted Nematic)模式，而且，将一个像素分割为4个畴(Domain)的类型(4D-RTN)，除此之外与实施方式1的液晶显示装置相同。
图11和图12是表示在实施方式4的液晶显示装置中被四分割的像素中的一个像素的光取向处理方向和液晶分子的预倾斜方向的关系的液晶分子组的立体示意图。图11表示关断状态(黑显示)，图12表示导通状态(白显示)。如图11和图12所示，实施方式4的液晶显示装置，具有由TFT基板10和相对基板20构成的一对基板，在上述的一对基板间充填有含有液晶分子50的液晶材料。在上述一对基板的表面配置有垂直取向膜，而在垂直取向膜的表面配置有PSA膜。如图11所示，在电压关断的状态(不足阈值电压的状态)下，液晶分子50相对于TFT基板10和相对基板20的基板面，向大致垂直(85～89.9°)的方向取向。如图12所示，当电压成为导通的状态(施加阈值电压以上的电压状态)时，液晶分子50除了与TFT基板10和相对基板20的基板面相邻的液晶分子50以外，对应于施加电压的大小向水平方向倾斜。并且，TFT基板10和相对基板20均在液晶层30一侧的表面具有垂直取向膜和PSA膜。在图11和图12中，TFT基板10和相对基板20所示的黑色箭头表示液晶分子50的预倾斜方向，也是摩擦方向或光取向处理方向(光照射方向)。如图11和图12所示，在实施方式4的液晶显示装置中，在TFT基板10上的摩擦方向或光取向处理方向、与在相对基板20上的摩擦方向或光取向处理方向不同，互相正交。即，在实施方式4中，相对于TFT基板10具有的像素和相对基板20具有的像素的各个，实施互相反平行的2个畴处理，使各像素重叠后，得到该被重叠的像素被分割为具有互相不同的特性的4个区域的RTN结构。
图13是从相对基板一侧观察在实施方式4的液晶显示装置中被四分割的像素之中的一部分时的平面图，可知液晶分子50从相对基板20一侧向TFT基板10一侧扭曲。TFT基板10和相对基板20的摩擦方向或光取向处理方向互相正交，因此，如图13所示，一个畴内的液晶分子50组成为具有全体约扭曲90°的结构的状态。
图14是表示实施方式4的液晶显示装置的光取向处理的样子的立体示意图。实施形态4的液晶显示装置的取向膜由具有光反应性官能基的树脂材料构成。通过光取向处理被赋予的取向性能够通过光的照射角度、强度等调整，因此，通过使用具有这样的光反应性官能基的树脂材料，能够容易地得到如本实施方式那样的在一个像素内规定互相不同的4个取向方向的4D-RTN(Reverse Twisted Nematic)的形态。
如图14所示，通过从与基板面法线方向倾斜40～50°的角度照射与入射面平行地偏光的紫外线(图14中的镂空箭头)，能够赋予使液晶分子相对于基底膜向与照射UV的方向相同的方向倾斜的取向性。并且，相对基板面的液晶分子的长轴的倾斜的大小，成为对液晶层施加阈值以上的电压前的液晶分子的倾斜、即预倾角。曝光可以通过总括曝光进行，也可以通过扫描曝光进行。另外，作为曝光方法，可以在固定基板和光源的状态下照射，也可以使紫外线扫描的同时进行照射。在图14中点划线箭头表示紫外线的扫描方向。
在实施方式4中，在TFT基板10一侧和相对基板20一侧分别以4分割1个像素的方式进行如上所述的曝光，由此实现4D-RTN。
图15和图16是表示在实施方式4的液晶显示装置的像素内用于形成的工序的平面示意图。图15表示TFT基板侧的光取向方向，图16表示相对基板侧的光取向方向。
如图15所示，对TFT基板侧的表面，以在长边方向(纵向)二分割矩形的像素的方式，并且以这些区域的光取向方向互相逆向的方式进行光取向处理。另外，如图16所示，相对于相对基板侧的表面，以在短边方向(横向)二分割矩形的像素的方式，并且以这些区域的光取向方向互相逆向的方式进行光取向处理。
像这样的光取向处理(曝光工序)能够按照以下所述进行。首先，在TFT基板上，准备具有只覆盖液晶显示装置的像素的横向一半的大小的遮光部的光掩模，进行使像素的横向一半被遮光的定位。接着，从与基板面法线方向倾斜40～50°的角度的方向，向没有用遮光部覆盖的剩下的一半区域，单向通行地沿纵向曝光偏光的紫外光。其次，向像素的横向使光掩模偏移像素间距(Pixel Pitch)的一半，用遮光部遮蔽曝光完成的区域，且向相反方向单向通行地曝光未曝光区域。由此，在TFT基板中，以沿纵方向将一个像素分成两部分的方式且在互相相反的方向上显现液晶预倾斜的区域形成为条纹状。
其次，在相对基板上，准备具有只覆盖液晶显示装置的像素的纵向一半的大小的遮光部的光掩模，进行使像素的纵向一半被遮光的定位。接着，从与基板面的法线方向倾斜40～50°的角度的方向，向没有用遮光部覆盖的剩下的一半区域单向通行地沿横向曝光偏光的紫外部光。其次，向像素的纵向使光掩模偏移像素间距(Pixel Pitch)的一半，用遮光部遮蔽曝光完成的区域，且向相反方向单向通行地曝光未曝光区域。由此，在相对基板中，以在横向将一个像素分成两部分的方式且在互相相反的方向上显现液晶预倾斜的区域形成为条纹状。
图17是从与基板面垂直的方向观察在实施方式4中通过光取向处理形成的取向膜的液晶分子的取向状态时的平面示意图。并且，图17中的液晶分子50表示位于液晶层的厚度方向的中央部的液晶分子。于是，在TFT基板和相对基板之间施加阈值以上的AC电压时，从相对于基板面垂直的方向观察时，液晶分子具有扭曲90°的结构，并且，如图17所示，位于液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子，在4个区域(图17中，i～iv)中，向互相正交的4个方向取向，其结果是，在一个像素中形成具有不同取向状态的4个畴。
并且，本发明者们实际向基板涂敷具有光反应性官能基的材料，从倾斜40°方向按照50mJ/cm2照射以330nm为中心波长的P偏光的紫外线时，形成具有约88°的预倾斜取向性的光取向膜。另外，在具有像这样形成的光取向膜的一对基板间，注入含有上述化学式(3)所表示的化合物的液晶层形成用材料，并贴合两基板，而且，通过不施加电压地向液晶面板照射紫外线使单体聚合时，形成在表面上具有光聚合物膜，并具有约88.2°的预倾斜取向性的光取向膜。
4D-RTN，在对视野角的改善方面非常优秀，但是要求有高精度的预倾斜控制。但是，按照实施方式4的液晶显示装置，通过在取向膜上形成的PSA膜的影响，由于能够得到稳定性优秀的预倾斜，所以即使使用4D-RTN也能得到即有充分的取向稳定性又有广视野角的液晶显示。
MVA模式中的肋或槽缝的配置，或多或少成为透过率低下的原因。另外，因为位于肋附近的液晶分子，在没有施加电压时垂直于斜面地取向，所以液晶分子不垂直于基板面，可以成为光泄漏的原因。而且，虽然考虑使用从槽缝分支的宽度更窄的细微槽缝，但精密的控制较困难，在细微槽缝的宽度上产生不均，可能导致透过率产生变化，看到亮度不均。
光取向膜，由于即使不使用肋或槽缝也能够规定液晶分子的倾斜方向，所以特别适用于大致矩形的长方形等的单纯的形状的像素电极，由此能够得到具有平衡好的取向性的光取向膜。由于可以不使用肋或槽缝，所以与MVA模式相比能够提高透过率。另外，由于不需要肋，所以光泄漏变少，能够提高对比度。
虽然在现有技术中也研讨过利用光取向膜的技术，但是，在现有技术中，由于残留DC电压非常大，预倾角难以稳定等而导致残影产生，所以到现在为止难以实用化。对此，依据本发明，虽然使用光取向膜却但大幅地改善残影，并且，能够实现作为光取向膜的优点的高对比度和高透过率。
本发明者们在研讨的过程中，依据基于实施方式4的液晶显示装置，相对于适用使用肋和槽缝的现有技术的MVA技术的液晶显示装置，能够得到如下结果：透过率改善大约20％、对比度比改善大约2倍。
并且，分解实施方式1～4的液晶显示装置，通过使用SEM(Scanning Electron Microscope：扫描型电子显微镜)、TEM(Transmission Electron Microscope：透射型电子显微镜)、TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry：飞行时间次级离子质谱法)等分析取向膜的表面，能够确认：取向膜和PSA膜(光聚合物膜)的层结构、在光聚合物膜中存在的PSA膜形成用单体(光聚合单体)的成分和取向膜中的光反应性官能基等。
以下表示，为了得到用于形成实施方式1～4的液晶显示装置的PSA膜所使用的单体，实际进行的合成例。
合成例1
在以下表示具有联萘的光聚合性单体的合成的例子。首先，在含有0.7g(2.5mM)由下述式(9)表示的(2，2′)联萘基-7，7′二醇，并且含有1g(10mM)三乙胺的苯(20mL)溶液中，在室温、氮气氛中，滴加含有0.5g(5mM)下述式(10)表示的甲基丙烯酰氯的苯溶液(5mL)。之后，在室温下反应2小时。反应完成后，用水萃取杂质后，通过柱层析法(甲苯/乙酸乙酯(4/1))精制，得到下述式(11)所表示的目标化合物(单体)0.81g(收率77％)。
【化学式9】
合成例2
在以下表示具有萘骨架的光聚合性单体的合成的例子。首先，在含有1.2g(5mM)下述式(12)表示的6-溴-2-萘酚，并且，含有1.3g(10mM)碳酸钾的丙酮(20mL)溶液中，在室温、氮气氛的环境下，滴加含有0.5g(5mM)下述式(13)表示的2，6-二羟基萘的丙酮溶液(5mL)。之后，在室温下反应2小时。反应完成后，用水萃取杂质后，通过柱层析法(甲苯/乙酸乙酯(4/1))精制，得到下述式(14)所表示的目标化合物(单体)1.31g(收率87％)。
【化学式10】
合成例3
在以下表示使用通过合成例2得到的光聚合性单体的、其它光聚合性单体的合成的一例。首先，在含有0.75g(2.5mM)含下述式(14)所表示的二醇基的化合物，并且含有1g(10mM)三甲胺的苯(20mL)溶液中，在室温、氮气氛的环境下，滴加含有0.5g(5mM)下述化学式(10)表示的甲基丙烯酰氯的苯溶液(5mL)。之后，在室温下反应2小时。反应完成后，用水萃取杂质后，通过柱层析法(甲苯/乙酸乙酯(4/1))精制，得到下述化学式(15)所表示的目标化合物(单体)0.78g(收率71％)。
【化学式11】
并且，本申请，以在2009年4月8日申请的日本国专利申请2009-093756号为基础，主张基于巴黎条约和进入国的法规的优先权。该申请的全部内容作为参照包括在本申请中。
符号说明
1：PSA膜的聚合物
2：聚合体部
3：单体部
10：TFT基板
11：透明基板
12：绝缘膜
13：像素电极
13a：主干部
13b：分支部
14：取向膜
15：PSA膜(光聚合物膜)
20：相对基板
21：透明基板
22：彩色滤光片
22R：彩色滤光片(红)
22G：彩色滤光片(绿)
22B：彩色滤光片(蓝)
23：黑矩阵
24：共用电极
25：取向膜
26：PSA膜(光聚合物膜)
27：树脂层
30：液晶层
41：栅极配线
42：源极配线
43：辅助电容(CS)配线
44：TFT
45：肋
46：槽缝
50：液晶分子

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
具备一对基板和被夹持在该一对基板之间的液晶层，
该一对基板的至少一个具有：取向膜；和在该取向膜上由以光聚合性单体为构成单位的聚合物构成的光聚合物膜，
该光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，
该2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环相互结合，
该2个以上的芳香环的至少一个是萘环，
将该萘环和其它的芳香环连结的键具有旋转自由度，
所述光聚合性单体是由下述通式(I)表示的化合物，
P1-A1-(Z1-A2)n-P2            (I)
式中，P1和P2表示相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，A1表示萘-2，6-二基，A2表示1，4-亚苯基或萘-2，6-二基，Z1表示O，n是1或2，A1和A2所具有的氢原子可以被置换为卤素基或甲基。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述一对基板均具有电极，
所述光聚合物膜，在通过该电极对液晶层施加阈值以上的电压的状态下，由光聚合性单体进行链式聚合而形成。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述一对基板的一个所具有的电极是像素电极，
该像素电极包括：将像素内分割为4个区域的十字状的主干部；和夹着主干部并从主干部两侧朝向外侧在倾斜方向上延伸的多个分支部。
4.如权利要求1～3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述取向膜由包含具有光反应性官能基的化合物的材料形成。
5.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
该制造方法是具备一对基板和在该一对基板之间夹持的液晶层的液晶显示装置的制造方法，
该制造方法具有：
在该一对基板的至少一个上形成取向膜的工序；和
在该取向膜上，在对液晶层施加阈值以上的电压的状态下，使光聚合性单体进行链式聚合形成光聚合物膜的工序，
该光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，
该2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环互相结合，
该2个以上的芳香环的至少一个是萘环，
将该萘环和其它的芳香环连结的键具有旋转自由度，
所述光聚合性单体是由下述通式(I)表示的化合物，
P1-A1-(Z1-A2)n-P2            (I)
式中，P1和P2表示相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，A1表示萘-2，6-二基，A2表示1，4-亚苯基或萘-2，6-二基，Z1表示O，n是1或2，A1和A2所具有的氢原子可以被置换为卤素基或甲基。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
形成所述取向膜的工序包含进行光照射来实施取向处理的工序。
7.一种光聚合物膜形成用组合物，其特征在于：
该组合物是含有光聚合性单体的光聚合物膜形成用组合物，
该光聚合性单体具有2个以上的聚合性官能基，
该2个以上的聚合性官能基通过2个以上的芳香环互相结合，
该2个以上的芳香环的至少一个是萘环，
将该萘环和其它的芳香环连结的键具有旋转自由度，
所述光聚合性单体是由下述通式(I)表示的化合物，
P1-A1-(Z1-A2)n-P2            (I)
式中，P1和P2表示相同或不同的丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基，A1表示萘-2，6-二基，A2表示1，4-亚苯基或萘-2，6-二基，Z1表示O，n是1或2，A1和A2所具有的氢原子可以被置换为卤素基或甲基。
8.一种液晶层形成用组合物，其特征在于，含有：
权利要求7所述的光聚合物膜形成用组合物；和液晶材料。
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