WO2012121330A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2012121330A1
WO2012121330A1 PCT/JP2012/055960 JP2012055960W WO2012121330A1 WO 2012121330 A1 WO2012121330 A1 WO 2012121330A1 JP 2012055960 W JP2012055960 W JP 2012055960W WO 2012121330 A1 WO2012121330 A1 WO 2012121330A1
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liquid crystal
display device
crystal display
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monomer
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仲西　洋平
健史 野間
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device that controls the orientation of liquid crystal molecules using a polymer layer formed by polymerizing monomers contained in a liquid crystal composition without forming an existing alignment film.
  • Liquid crystal display devices are widely used as display devices such as televisions, personal computers, and PDAs because they are thin, light, and have low power consumption.
  • the size of liquid crystal display devices has been rapidly increasing, as represented by liquid crystal display devices for television.
  • a multi-domain vertical alignment mode (MVA) that can be manufactured with a high yield even in a large area and has a wide viewing angle is preferably used.
  • the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the substrate surface when no voltage is applied to the liquid crystal layer, so that a high contrast ratio is obtained compared to the conventional TN mode (TN: Twisted Nematic). be able to.
  • TN Twisted Nematic
  • the alignment film does not regulate the tilt direction of the liquid crystal molecules, but the tilt direction of the liquid crystal molecules is determined by the influence of protrusions (ribs) formed of an insulating material. Therefore, it is not necessary to perform an alignment treatment step on the alignment film, and static electricity and dust generated by rubbing or the like are not generated, so that a cleaning step after the alignment treatment is unnecessary. In addition, there is little variation in the initial tilt of the liquid crystal molecules, which is effective for simplification of the process, improvement of yield, and cost reduction.
  • a liquid crystal composition in which polymerizable components such as monomers and oligomers (hereinafter abbreviated as monomers) are mixed between substrates is sealed between substrates, and a voltage is applied between the substrates to tilt the liquid crystal molecules.
  • a pretilt angle imparting technique that forms a polymer layer by polymerizing monomers and the like in the state of being attracted attention see, for example, Patent Documents 1 to 8. Due to the influence of such a polymer layer, the liquid crystal has a predetermined pretilt angle even when the voltage application is removed, so that the tilt direction of the liquid crystal molecules is maintained even without the alignment film.
  • Such polymerization of monomers and the like is carried out by irradiation with heat or light (for example, ultraviolet rays).
  • a liquid crystal layer composition containing a liquid crystal material, a monomer, a polymerization initiator and the like is injected between a pair of substrates to cause a polymerization reaction under predetermined conditions to form a polymer layer. Even if formed, it has become clear that good display may not be obtained depending on the materials used and manufacturing conditions. Specifically, hysteresis occurs in the VT characteristics, defects in the alignment occur, and bright spots or bright lines may appear in the black display.
  • FIG. 22 and 23 are schematic views showing a black screen of a liquid crystal display device formed by using a conventional polymer layer forming technique.
  • FIG. 22 shows the following chemical formula (7) described in Patent Document 4 as a monomer material;
  • FIG. 23 shows the following chemical formulas (6-1) to (6-4) described in FIG. 10 of Patent Document 4 as the monomer material. ;
  • FIGS. 22 and 23 were observed using a polarizing microscope set such that the polarizing axes did not stick to the liquid crystal display panel and the polarization axes crossed each other at 90 °.
  • FIG. 22 and FIG. 23 it can be seen that in the conventional example, a plurality of bright spots and bright lines are generated in the black display, and a display defect occurs. In particular, in the first conventional example, a large number of bright spots and bright lines are generated.
  • the inventors of the present invention have studied various methods for obtaining good display without forming an alignment film, and have focused on the type of monomer mixed in the liquid crystal composition. And as a monomer, the following chemical formula (5);
  • the compound represented by the chemical formula (5) has a structure in which a biphenyl group is directly bonded to a functional group. Two benzene rings bonded to each other are bonded to each other at the 1-position and the 1'-position, and have a linear structure. Further, since the functional group is directly bonded to the benzene ring, the functional group located at the terminal to biphenyl has a structure having no bent portion, and a stable linear structure is obtained. In addition, if the alkyl group bonded to the polymerizable functional group has too many carbon atoms, the degree of freedom of the structure between the benzene ring and the functional group increases, and the orientation stability is weakened. However, the chemical formula (5) According to the compound represented by the formula, the degree of freedom is reduced, and the alignment stability is improved.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and provides a liquid crystal display device capable of obtaining high alignment stability and maintaining a voltage holding ratio even when an alignment film is not formed. It is intended to do.
  • the present inventors have made the monomer having a biphenyl group a basic component and narrowed the carbon number of the alkyl group bonded between the biphenyl group and the functional group to a range of 2 to 4. Thus, it has been found that a decrease in voltage holding ratio can be suppressed while obtaining high alignment stability. Thus, the present inventors have conceived that the above problems can be solved brilliantly, and have reached the present invention.
  • the present invention provides a pair of substrates substantially not having an alignment film, a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and containing a liquid crystal material, and at least one surface of the pair of substrates.
  • a polymer layer that controls the alignment of liquid crystal molecules, and the polymer layer is formed by polymerization of at least one monomer added to the liquid crystal layer, and the at least one monomer is The following chemical formula (1);
  • A represents an acrylate group, a methacrylate group, an ethacrylate group, a vinyl group, or an allyl group.
  • A is 0 or 1.
  • b is 0 or 1.
  • m is any one of 4 to 12.
  • n is a natural number of any of 2 to 4.).
  • liquid crystal display device of the present invention will be described in detail.
  • the pair of substrates included in the liquid crystal display device of the present invention is a substrate for sandwiching a liquid crystal layer.
  • an insulating substrate such as glass or resin is used as a base, and wiring, electrodes, color filters, and the like are provided on the insulating substrate. It is made by installing.
  • the alignment film is a single layer film or a multilayer film composed of polyimide, polyamic acid, polymaleimide, polyamide, polysiloxane, polyphosphazene, polysilsesquioxane, or a copolymer thereof, or It means a film formed by oblique vapor deposition of silicon oxide, formed on the outermost surface of the substrate, and capable of controlling the alignment of liquid crystal.
  • an alignment film material is directly applied to a portion constituting a display region (for example, polyimide, polyamic acid, polymaleimide, polyamide, polysiloxane, polyphosphazene, or polysilsesquioxane, or An alignment film is formed by applying a material containing at least one of these copolymers) or by vapor deposition (for example, oblique deposition of silicon oxide (SiO)).
  • the display area is an area constituting an image recognized by the observer, and does not include, for example, a peripheral area such as a terminal portion.
  • the alignment film is not limited to one subjected to an alignment treatment as long as a so-called general alignment film material such as polyimide is applied.
  • Examples of the material subjected to the alignment treatment include those subjected to rubbing treatment and photo-alignment treatment.
  • Even without the alignment treatment for example, in the case of a vertical alignment film, liquid crystal molecules can be aligned in a direction perpendicular to the film surface. Can be oriented in the direction. Further, in the case where an alignment control structure is provided as in an MVA mode, a PVA mode, a CPA mode, etc., which will be described later, the tilt of liquid crystal molecules can be controlled without such an alignment treatment.
  • substantially no alignment film means that such an existing alignment film is not formed.
  • FIG. 24 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a general liquid crystal display device.
  • FIG. 25 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention.
  • an alignment film material is applied after substrate cleaning, and after baking, a bonding process such as seal printing is performed.
  • the process proceeds to the seal printing without going through the alignment film forming step.
  • the process proceeded to the polarizing plate bonding process.
  • after the substrates were bonded for example, exposure was performed to form a polymer layer. A process is performed.
  • the seal printing method examples include a method in which a material is applied and then curing by ultraviolet exposure and / or curing by heat is performed.
  • the liquid crystal filling method includes a vacuum injection method. In that case, after the seal is baked, the liquid crystal is vacuum injected.
  • a method for maintaining the thickness of the liquid crystal layer examples include a method using a spacer, and a method of patterning columnar photo spacers and a method of spraying spherical spacers.
  • a polymer layer for controlling alignment of liquid crystal molecules is formed on at least one surface of the pair of substrates, and the polymer layer is formed by polymerization of at least one monomer added to the liquid crystal layer.
  • the at least one monomer includes a compound represented by the chemical formula (1).
  • the polymer layer in the present invention may further contain a compound other than the compound represented by the chemical formula (1) as a monomer.
  • the monomer is a bifunctional monomer, and
  • the molar ratio to the compound represented by the chemical formula (1) is 0.1 or less.
  • the liquid crystal layer may contain a polymerization initiator.
  • the polymer layer is formed using a monomer in which a functional group, an alkyl group or an alkoxy group is bonded to the 4-4 'position of the biphenyl group.
  • a linear alkyl group is bonded between the functional group and the biphenyl group. Therefore, adjacent liquid crystal molecules can be aligned in a direction perpendicular to the surface of the polymer layer with a high alignment regulating force.
  • the polymer layer is formed using a monomer having a biphenyl group. Therefore, the long axis of the liquid crystal molecule can be aligned in the direction along the side chain of the polymer with a high alignment regulating force.
  • the polymer layer is formed using a monomer having a linear structure from the biphenyl group to the end of the alkyl chain. Therefore, the liquid crystal molecules can be aligned with a stable alignment regulating force.
  • the —O— group may or may not have, but the production is allowed by allowing the addition of the —O— group. Can be easy.
  • the polymer layer formed using the monomer represented by the chemical formula (1) is disposed on the surface in contact with the liquid crystal layer, so that a good display quality with few bright spots and bright lines is obtained and voltage is increased.
  • a liquid crystal display device in which the retention rate is unlikely to decrease can be obtained.
  • the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are essential.
  • each of the pair of substrates has an electrode, and one of the pair of substrates has a wall-shaped dielectric protrusion on the liquid crystal layer side of the electrode.
  • the electrode of the other of the pair of substrates includes a form having a slit (MVA mode).
  • each of the pair of substrates has an electrode and each electrode has a slit.
  • a slit By providing such a slit, it is possible to form a polymer layer capable of uniformly controlling the alignment of the liquid crystal.
  • each has an electrode
  • one of the pair of substrates has a columnar dielectric protrusion on the liquid crystal layer side of the electrode.
  • liquid crystal display device of the present invention even when the alignment film is not formed, a polymer layer having a high vertical alignment regulating force with respect to liquid crystal molecules is formed, so that generation of bright spots and bright lines during black display can be suppressed. And the voltage holding ratio can be maintained.
  • FIG. 1 It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and shows before a monomer polymerization process. It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and shows after a monomer polymerization process. It is a perspective schematic diagram of the liquid crystal display device of Embodiment 2, and shows the time of no voltage application. It is a perspective schematic diagram of the liquid crystal display device of Embodiment 2, and shows the time of voltage application. 6 is a schematic plan view of a liquid crystal display device of Embodiment 2. FIG. It is a cross-sectional schematic diagram after the polymerization process of the monomer of the liquid crystal display device of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a liquid crystal display device of Embodiment 3.
  • FIG. It is a cross-sectional schematic diagram after the polymerization process of the monomer of the liquid crystal display device of Embodiment 3.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of an example of the liquid crystal display device of Embodiment 4, and shows the time of no voltage application.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of another example of the liquid crystal display device of Embodiment 4.
  • FIG. It is a plane schematic diagram of the liquid crystal display device of Embodiment 4 shown in FIG.11 and FIG.12. It is a plane schematic diagram of the liquid crystal display device of Embodiment 4 shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram after the polymerization process of a monomer of the liquid crystal display device of Embodiment 4 shown in FIG.11 and FIG.12.
  • 3 is a schematic diagram illustrating a black screen of a liquid crystal display device formed using the polymer layer forming technique of Example 1.
  • Embodiment 1 1 and 2 are schematic cross-sectional views of the liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 1 shows before the monomer polymerization step
  • FIG. 2 shows after the monomer polymerization step.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 includes an array substrate 10, a counter substrate 20, and a liquid crystal layer 30 sandwiched between a pair of substrates including the array substrate 10 and the counter substrate 20.
  • a liquid crystal display panel having A backlight 50 is provided behind the liquid crystal display panel.
  • the liquid crystal display device of the first embodiment is a transmissive liquid crystal display device that performs display using light emitted from the backlight 50.
  • the array substrate 10 includes an insulating transparent substrate 11 made of glass or the like, wiring formed on the transparent substrate 11, pixel electrodes 45, TFTs (Thin Film Transistors) 44, TFTs 44, and pixel electrodes 45. And a conductive member such as a contact portion 47 to be connected.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 has substantially no alignment film on the pixel electrode 45.
  • An insulating film 14 is formed between the TFT 44 and the pixel electrode 45.
  • the counter substrate 20 includes an insulating transparent substrate 21 made of glass or the like, a color filter 24, a black matrix 26, and a common electrode 25.
  • the liquid crystal display device of Embodiment 1 has substantially no alignment film on the common electrode 25.
  • 1 and FIG. 2 show a filter using three color filters of red 24R, green 24G, and blue 24B. However, as long as at least these three colors are included, the type, number, and arrangement order of the colors are not particularly limited. It is not limited.
  • the liquid crystal layer 30 is filled with a liquid crystal material.
  • the type of the liquid crystal material is not particularly limited, and any of those having a negative dielectric anisotropy and those having a positive dielectric anisotropy can be used, and can be appropriately selected according to the display mode of the liquid crystal. it can.
  • a polymer layer having excellent characteristics for aligning the initial inclination of liquid crystal molecules in a direction perpendicular to the substrate surface is obtained, for example, a liquid crystal having negative dielectric anisotropy is obtained.
  • VA vertical alignment
  • At least one monomer 31 is present in the liquid crystal layer 30 before the polymerization step. Then, the monomer 31 starts to be polymerized by the polymerization process, and polymer layers 32 and 33 are formed on the surfaces of the pixel electrode 45 and the common electrode 25 as shown in FIG.
  • the polymer layers 32 and 33 form a liquid crystal layer 30 by injecting a liquid crystal composition containing at least one monomer 31 and a liquid crystal material between the array substrate 10 and the counter substrate 20, and a certain amount. Can be formed by photopolymerizing the monomer 31 by irradiating the liquid crystal layer 30 with the above light.
  • the polymerization reaction of the monomer 31 starts, for example, due to the influence of active species generated by irradiating the polymerization initiator with light.
  • the polymer layers 32 and 33 are shown as being formed on one surface, but actually, a plurality of the polymer layers 32 and 33 may be formed in a dot shape, and the film thickness may vary.
  • At least one of the monomers used in Embodiment 1 has the following chemical formula (1);
  • A represents an acrylate group, a methacrylate group, an ethacrylate group, a vinyl group, or an allyl group.
  • A is 0 or 1.
  • b is 0 or 1.
  • m is any one of 4 to 12.
  • N is a natural number of any one of 2 to 4).
  • the compound represented by the chemical formula (1) has a biphenyl group. Therefore, it is possible to form a polymer layer in which adjacent liquid crystal molecules are aligned in a direction along the side chain of the polymer with a high alignment regulating force.
  • an alkyl group or an alkoxy group is bonded to the 4-4 'position of the biphenyl group. Further, a linear alkyl group having 2 to 4 carbon atoms is bonded between the functional group A and the biphenyl group. Therefore, it is possible to form a polymer layer that aligns liquid crystal molecules in the direction perpendicular to the substrate with a high alignment regulating force while suppressing the degree of freedom of the structure between the benzene ring and the functional group.
  • the compound represented by the chemical formula (1) has a linear structure from the biphenyl group to the end of the alkyl chain. Therefore, it is possible to form a polymer layer that aligns liquid crystal molecules with a stable alignment regulating force.
  • Embodiment 1 as long as it has a monomer represented by the chemical formula (1), it may have another monomer.
  • the other monomer is a bifunctional monomer, and more preferably, the molar ratio of the other monomer to the compound represented by the chemical formula (1) is 0.1 or less.
  • bifunctional monomer examples include the following chemical formula (2);
  • R 1 represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms or a hydrogen atom.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms or a hydrogen atom.
  • R 3 are the same or different carbon atoms.
  • R 4 represents the same or different alkylene group having 2 to 4 carbon atoms,
  • R 5 represents a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, aromatic A hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, m represents an integer of 0 to 4, and n represents an integer of 0 to 4.
  • (3)
  • R 1 represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms or a hydrogen atom.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms or a hydrogen atom.
  • R 3 is the same or different. Represents an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 12.).
  • the polymer layer may not be formed in a state where a voltage higher than a threshold is applied to the liquid crystal layer 30.
  • the liquid crystal layer 30 is formed.
  • a polymer is formed in a form following liquid crystal molecules aligned in a state where a voltage higher than the threshold is applied.
  • a polymer layer is formed in the form of liquid crystal molecules.
  • Embodiment 2 As an example of the alignment control structure, there are a wall-like dielectric protrusion provided on the electrode so as to protrude toward the liquid crystal layer, and a slit provided on the electrode. Such dielectric protrusions and slits can be formed using a photolithography method. Examples of the material of the dielectric protrusion include photosensitive acrylic resin. Such a wall-like (linear when viewed from above) dielectric protrusion is also called a rib. A mode in which ribs and slits are provided as alignment control protrusions to control the alignment of liquid crystal molecules in this way is also referred to as an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode.
  • MVA Multi-domain Vertical Alignment
  • FIG. 3 and 4 are perspective schematic views of the liquid crystal display device according to the second embodiment adopting the MVA mode.
  • FIG. 3 shows the time when no voltage is applied
  • FIG. 4 shows the time when a voltage is applied.
  • a rib 51 made of a dielectric is formed on an electrode on one substrate
  • a slit 45a is formed on the electrode 45 on the other substrate.
  • FIG. 3 when no voltage is applied, most of the liquid crystal molecules 3 are aligned in the vertical direction except for some liquid crystal molecules 3 close to the ribs 51.
  • FIG. when a voltage is applied, they are inclined obliquely toward the rib 51 and the slit 45a.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the liquid crystal display device according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, when the ribs 51 and the slits 45a are viewed in a plan view, they are linear and are arranged at regular intervals. Although some regions may have different intervals, it is preferable that substantially all of the orientation control structures 45a and 51 have a constant interval, thereby obtaining a good display with little display unevenness. Can do.
  • the ribs 51 are formed on the common electrode 25 and are formed regardless of the size and shape of the pixels. Moreover, it is preferable that the rib 51 has a bent part in a part thereof, and a part of the rib 51 forms a dogleg (V-shape) when viewed in a plan view. In this case, the rib 51 has a zigzag shape when viewed as the whole substrate. Thereby, in one pixel, the liquid crystal molecules 3 close to the rib 51 can be controlled in a balanced manner in four different directions.
  • the array substrate has pixel electrodes 45, each of which has a substantially rectangular shape, and a plurality of pixel electrodes 45 are arranged in a matrix. Configure one display surface. Note that “substantially rectangular” indicates that a part of the rectangle may include a protruding portion or a cutout portion as shown in FIG. 5.
  • the array substrate has a plurality of gate signal lines 41, a plurality of source signal lines 42, and a plurality of auxiliary capacitance (CS) wirings 43 extending in parallel to each other via an insulating film.
  • the storage capacitor (CS) wiring 43 extends in parallel to each other and intersects the plurality of source signal lines 42.
  • the gate signal line 41 and the source signal line 42 are connected to the respective electrodes of the thin film transistor (TFT) 44.
  • the TFT 44 is a three-terminal field effect transistor, and has three electrodes including a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode in addition to the semiconductor layer.
  • the TFT 44 serves as a switching element that performs pixel drive control.
  • one pixel electrode 45 is divided into a plurality of subpixel electrodes, a TFT is provided for each subpixel electrode, and a multi-drive in which two subpixel electrodes are controlled by one gate wiring. Also good.
  • the counter substrate has a light-shielding BM (black matrix) and a color filter that transmits only light of a specific wavelength.
  • BMs are formed in the gaps between the color filters, and have a lattice shape as a whole.
  • the BM is arranged at a position overlapping each wiring and TFT of the array substrate, and each color filter is arranged at a position overlapping each pixel electrode of the array substrate.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 2 after the monomer polymerization step.
  • illustration of wiring, electrodes, color filters, and the like is omitted.
  • electrodes 25 and 45 are formed on each of the pair of transparent substrates 11 and 21, and the polymer layer is exposed by the slits of the electrodes 25 and 45 and electrode 45. It is formed on the entire surface of the substrate 10 and 20 including the portion, the rib 51 and the like, and forms an interface with the liquid crystal layer. Since the polymer layers 32 and 33 in the first embodiment have a high vertical alignment regulating force, a good black display can be obtained, and display defects such as bright spots and bright lines hardly occur.
  • Embodiment 3 In the second embodiment, a form using both ribs and slits is shown.
  • a method of forming electrode slits on both of a pair of substrates also forms a polymer layer in line with the orientation of liquid crystal molecules. Can be formed.
  • the mode in which the electrode slits are provided on both the substrates in this way to control the alignment of the liquid crystal molecules is also referred to as a PVA (Patterned Vertical Alignment) mode.
  • PVA Plasma Vertical Alignment
  • FIG. 7 and 8 are schematic perspective views of the liquid crystal display device according to the third embodiment adopting the PVA mode.
  • FIG. 7 shows the time when no voltage is applied
  • FIG. 8 shows the time when a voltage is applied.
  • slits are formed in the electrodes 25 and 45 on one substrate.
  • the liquid crystal molecules 3 are mostly aligned in the vertical direction.
  • a voltage is applied as shown in FIG. 8, they are directed toward the slits 25a and 45a. Will tilt in an oblique direction.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of the liquid crystal display device according to the third embodiment. As shown in FIG. 9, when each of the slits 25a and 45a is viewed in a plan view, they are linear and are arranged at a predetermined interval. Although there may be some regions with different intervals, it is preferable that substantially all of the slits 25a and 45a have a constant interval, whereby a good display with little display unevenness can be obtained.
  • the slits 25a formed in the common electrode 25 may be formed regardless of the size and shape of the pixels. In that case, it is preferable that the slit 25a has a bent portion in a part thereof and forms a dogleg (V-shape) when viewed in a plan view. Thereby, the liquid crystal molecules 3 that are close to each other can be controlled in a balanced manner in four different directions.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 3 after the monomer polymerization step.
  • illustration of wiring, electrodes, color filters, and the like is omitted.
  • the electrodes 25 and 45 are formed on the pair of transparent substrates 11 and 21, respectively, and the polymer layers 32 and 33 are formed of the electrodes 25 and 45 and the slits 25a of the electrodes. , 45a are formed on the entire surface of the substrate 10 and 20 including the part exposed by 45a and form an interface with the liquid crystal layer. Since the polymer layers 32 and 33 in the first embodiment have a high vertical alignment regulating force, a good black display can be obtained, and display defects such as bright spots and bright lines hardly occur.
  • Embodiment 4 In the second embodiment, an example in which wall-like (linear when viewed in plan) ribs on the common electrode is used as the dielectric protrusion has been shown, but a columnar (planar) is used as the dielectric protrusion on the common electrode. A point-like structure may be used. Such a columnar (dot-like when viewed in plan) dielectric protrusion is also referred to as a rivet.
  • a mode in which rivets are provided as alignment control protrusions to control the alignment of liquid crystal molecules is also referred to as a CPA (Continuous Pinwheel Alignment) mode. In the CPA mode, it is not necessary to provide a slit in the pixel electrode, but a hole can be provided in the common electrode, which can be used instead of a rivet.
  • CPA Continuous Pinwheel Alignment
  • FIG. 11 and FIG. 12 are schematic perspective views illustrating an example of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment adopting the CPA mode.
  • FIG. 11 shows the time when no voltage is applied
  • FIG. 12 shows the time when a voltage is applied.
  • a rivet 52 formed of a dielectric is formed on the electrode 25 in one substrate, and a slit is formed in the electrode 45 in accordance with the arrangement of the rivets.
  • FIG. 11 when no voltage is applied, most of the liquid crystal molecules 3 are aligned in the vertical direction except for some liquid crystal molecules 3 close to the rivet 52. As shown, when a voltage is applied, they will be oriented radially toward the rivet 52.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing another example of the liquid crystal display device of Embodiment 4, and has the same configuration as FIG. 12 except that a hole 25b is formed at the position of the rivet.
  • FIG. 13 shows the time when a voltage is applied, and the liquid crystal molecules are aligned radially toward the holes 25b as in the case of providing rivets.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of the liquid crystal display device of Embodiment 4 shown in FIGS. 11 and 12. As shown in FIG. 14, when each rivet 52 is viewed in a plan view, these are punctiform, and three rivets 52 are arranged per pixel. A slit is formed in the pixel electrode, and one pixel electrode is roughly divided into three regions. Further, the rivets 52 are respectively arranged at positions overlapping with the centers of the respective areas divided into three. From the viewpoint of reducing display unevenness, it is preferable that the interval between the rivets 52 is constant, but there may be a region where the interval is partially different.
  • FIG. 15 is a schematic plan view of the liquid crystal display device of Embodiment 4 shown in FIG. 13, and has the same configuration as FIG. 14 except that a hole 25b is formed at the rivet position.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 4 shown in FIGS. 11 and 12 after the monomer polymerization step.
  • illustration of wiring, electrodes, color filters, and the like is omitted.
  • electrodes are formed on each of the pair of transparent substrates 11 and 21, and the polymer layers 32 and 33 are surfaces of the substrates 10 and 20 including electrodes, rivets 52, and the like. It is formed over the entire surface and forms an interface with the liquid crystal layer. Since the polymer layers 32 and 33 in Embodiment 4 have a high vertical alignment regulating force, a good black display can be obtained, and display defects such as bright spots and bright lines hardly occur.
  • the array substrate, the liquid crystal layer, and the counter substrate are stacked in this order from the back side of the liquid crystal display device to the observation surface side.
  • a polarizing plate is provided on the back side of the array substrate.
  • a polarizing plate is also provided on the observation surface side of the counter substrate.
  • a retardation plate may be further arranged for these polarizing plates, and the polarizing plate may be a circularly polarizing plate.
  • the liquid crystal display devices according to Embodiments 1 to 4 can use a backlight provided in the liquid crystal display device or external light as display light.
  • the backlight is disposed further on the back side of the array substrate so that light is transmitted through the array substrate, the liquid crystal layer, and the counter substrate in this order.
  • the array substrate includes a reflector for reflecting external light.
  • the polarizing plate of the counter substrate needs to be a circularly polarizing plate provided with a so-called ⁇ / 4 retardation plate.
  • the type of the backlight is not particularly limited, such as an edge light type or a direct type.
  • an edge light type that can display with low power consumption with a small number of light sources and is suitable for thinning is widely used.
  • a light emitting diode LED: Light Emitting Diode
  • CCFL Cold Cathode Fluorescent Lamp
  • Examples of the member constituting the backlight include a light source, a reflection sheet, a diffusion sheet, a prism sheet, and a light guide plate.
  • a light source emitted from the light source enters the light guide plate from the side surface of the light guide plate, is reflected, diffused, etc., and is emitted as planar light from the main surface of the light guide plate, Further, the light passes through a prism sheet or the like and is emitted as display light.
  • a direct type backlight light emitted from a light source passes directly through a reflection sheet, a diffusion sheet, a prism sheet, etc. without passing through a light guide plate, and is emitted as display light.
  • each constituent member is disassembled and a polymer layer is collected, and 13 C-Nuclear Magnetic Resonance (NMR), mass spectrometry (MS), etc.
  • NMR 13 C-Nuclear Magnetic Resonance
  • MS mass spectrometry
  • Example 1 Hereinafter, an example in which the liquid crystal display device of Embodiment 2 was actually manufactured is shown.
  • a pair of substrates including an array substrate and a counter substrate was prepared, and after a liquid crystal composition containing a liquid crystal material and a monomer for forming a polymer layer was dropped, it was bonded to the other substrate.
  • the color filter is manufactured on the counter substrate.
  • a photosensitive acrylic resin was used as a material, and linear ribs were patterned on the common electrode by using a photolithography method.
  • a slit was formed in the pixel electrode in the photolithography process for patterning the pixel electrode in accordance with the pixel.
  • Example 1 the following chemical formula (4) is used as a monomer for forming the polymer layer:
  • the compound represented by this was used.
  • the compound represented by the chemical formula (4) has a biphenyl group and a methacrylate group.
  • a 4-carbon alkoxyl group is bonded to the 4-position of the biphenyl group via a biphenyl group and a methacrylate group.
  • an alkoxyl group having 8 carbon atoms is bonded to the 4 'position of the biphenyl group.
  • the liquid crystal composition was prepared such that 1 wt% of the monomer represented by the chemical formula (4) was included. Further, Irgacure 651 (manufactured by BASF) was added as a polymerization initiator.
  • the liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates is irradiated with 0.03 J / cm 2 of ultraviolet light in a state where a voltage of 0 V is applied from the array substrate side to perform a polymerization reaction, whereby the polymer layer becomes the surface of the substrate.
  • a voltage of 0 V is applied from the array substrate side to perform a polymerization reaction, whereby the polymer layer becomes the surface of the substrate.
  • the irradiation time of the ultraviolet rays with respect to the liquid crystal cell was 1 minute.
  • FIG. 18 and 19 are schematic diagrams showing the relationship between the side chain of the polymer layer and the orientation of the liquid crystal molecules.
  • FIG. 18 shows the structure of a polymer layer formed using a monomer having a functional group bonded to the 4-position and an alkoxyl chain bonded to the 4′-position.
  • FIG. 19 shows a functional group bonded to the 3-position and an alkoxyl chain. Shows the structure of a polymer layer formed using a monomer bonded to the 4′-position.
  • the side chain 2 of the polymer extends in the vertical direction with respect to the surface of the substrate 1.
  • the functional groups are bonded to each other to form a polymer main chain on the surface of the substrate 1, the functional group and the biphenyl group are in a vertical relationship.
  • the major axis of the liquid crystal molecule 3 is oriented in the same direction as the length direction of the alkyl chain or alkoxyl chain.
  • Reference example 1 A liquid crystal cell of Reference Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the material for forming the polymer layer was different. However, the irradiation dose was 0.2 J / cm 2 .
  • the compound represented by the formula has a structure in which a methacrylate group is directly bonded to the 4-position of the biphenyl group and an alkoxyl group having 8 carbon atoms is directly bonded to the 4'-position of the biphenyl group.
  • the voltage holding ratio decreases as compared with the case where the compound represented by the chemical formula (4) is used as the monomer.
  • VHR voltage holding ratio
  • Example 1 As a result of measuring in Example 1 and Reference Example 1, it was 96.2% in Example 1, whereas it was 75.5% in Reference Example 1. Thus, in the liquid crystal cell of Example 1, a high voltage holding ratio is obtained.
  • Embodiment 5 The liquid crystal display device of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment except that the color filter is in the form of a color filter on array (COA) in which the color filter is formed on the array substrate instead of the counter substrate.
  • COA color filter on array
  • FIGS. 20 and 21 are schematic cross-sectional views of the liquid crystal display device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20 shows before the monomer polymerization step
  • FIG. 21 shows after the monomer polymerization step.
  • the color filter 24 and the black matrix 26 are formed on the array substrate 10. More specifically, the color filter 24 and the black matrix 26 are disposed between the insulating transparent substrate 11 made of glass or the like and the pixel electrode 45. Further, a TFT 44 is formed between the transparent substrate 11 and the color filter 24, and the pixel electrode 45 and the TFT 44 are connected via a contact portion 47 formed in the color filter 24.
  • the polymer layer 32 is disposed on the surface of the pixel electrode 45 and substantially does not have an alignment film. Moreover, the polymer layer 33 is arrange
  • 20 and FIG. 21 show a filter using three color filters of red 24R, green 24G, and blue 24B. However, as long as at least these three colors are included, the type, number, and arrangement order of the colors are not particularly limited. It is not limited. Note that the black matrix may be provided on the counter substrate 20 side as necessary.
  • a color filter on array as in the fifth embodiment, unlike the first embodiment, it is preferable to perform light irradiation on the liquid crystal layer for forming the polymer layer from the counter substrate side.
  • light blocking can be reduced by a color filter, a black matrix, etc., so that a high transmittance can be obtained, the polymerization rate can be improved, and further, there is no shadow, so the possibility of alignment failure can be reduced. it can.
  • the problem of misalignment due to the pixel electrode and the color filter being formed on different substrates is solved.
  • Substrate 2 Side chain 3: Liquid crystal molecule 10: Array substrate 11, 21: Transparent substrate (insulating substrate) 32, 33: polymer layer 14: insulating film 20: counter substrate 24: color filter 24R: red (R) color filter 24G: green (G) color filter 24B: blue (B) color filter 25: common electrode 25a : Common electrode slit 25b: common electrode hole 26: black matrix 30: liquid crystal layer 31: monomer 41: gate signal line 42: source signal line 43: auxiliary capacitance (CS) wiring 44: TFT 45: Pixel electrode 45a: Pixel electrode slit 47: Contact portion 50: Backlight 51: Rib (dielectric projection) 52: Rivet (dielectric projection)

Abstract

本発明は、配向膜を形成しない場合であっても表示不良が発生しにくい液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、実質的に配向膜を有していない一対の基板と、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、上記一対の基板の少なくとも一方の表面上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層とを備え、上記ポリマー層は、液晶層中に添加された少なくとも一種のモノマーが重合することによって形成されたものであり、上記少なくとも一種のモノマーは、化学式（１）で表される化合物を含む液晶表示装置である。

Description

液晶表示装置
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、既存の配向膜は形成せず、液晶組成物中に含まれるモノマーを重合させて形成したポリマー層を用いて液晶分子の配向性を制御する液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は薄型、軽量、低消費電力であることから、テレビ、パソコン、ＰＤＡ等の表示機器として広く使用されている。特に近年、テレビ用液晶表示装置等に代表されるように、液晶表示装置の大型化が急速に進んでいる。大型化を行うにあたっては、大きな面積であっても高い歩留まりで製造でき、かつ広視野角を有するマルチドメイン垂直配向モード（ＭＶＡ：Multi-domain Vertical Alignment）が好適に用いられる。マルチドメイン垂直配向モードでは、液晶層内に電圧が印加されていない時点において液晶分子が基板面に対して垂直に配向するため、従来のＴＮモード（ＴＮ：Twisted Nematic）と比べ高いコントラスト比を得ることができる。
ＭＶＡ方式では、配向膜が液晶分子の傾斜方向を規制するわけではなく、絶縁材料で形成された突起物（リブ）の影響によって液晶分子の傾斜方向が決まる。したがって、配向膜に対して配向処理工程を行う必要がなく、ラビング等によって発生する静電気やごみが発生しないので、配向処理後の洗浄工程等が不要となる。また、液晶分子の初期傾斜のばらつきも少なく、プロセスの簡略化、歩留まりの向上及び低コスト化に効果的である。
ただし、ＭＶＡ方式においては、配向処理の必要性はなくなるものの、配向膜に相当する下地膜を形成すること自体は必要である。この下地膜の膜厚むらや異物の混入による液晶分子の配向への影響、及び、下地膜形成のための製造工程の増加や設備投資を考慮すると、下地膜自体をなくしてしまうことがより好ましい。
これに対し、近年、液晶にモノマーやオリゴマー等の重合性成分（以下、モノマー等と略称する）を混合した液晶組成物を基板間に封入し、基板間に電圧を印加して液晶分子を傾斜させた状態でモノマー等を重合してポリマー層を形成するプレチルト角付与技術が注目を集めている（例えば、特許文献１～８参照。）。このようなポリマー層の影響により、電圧印加を取り去っても液晶は所定のプレチルト角を有するので、配向膜を有していなくとも液晶分子の傾斜方向が維持される。なお、このようなモノマー等の重合は熱又は光（例えば、紫外線）照射で行われる。
特開２００４－１８４８４６号公報 特開２００４－４３２９号公報 特開２００４－２９４６４８号公報 特開２００４－３０２０６１号公報 特開２００５－１８１５８２号公報 特開２００５－３３８６１３号公報 特開２００６－９１５４５号公報 特開２００６－１４５９９２号公報
しかしながら、本発明者らが検討を行ったところ、液晶材料、モノマー、重合開始剤等を含む液晶層組成物を一対の基板間に注入し、所定の条件で重合反応を生じさせてポリマー層を形成したとしても、用いる材料や製造条件によっては良好な表示が得られない場合があることが明らかとなった。具体的には、Ｖ－Ｔ特性にヒステリシスが生じて配向に欠陥が生じ、黒表示の中に輝点や輝線が現れることがあった。
図２２及び図２３は、従来のポリマー層形成技術を用いて形成した液晶表示装置の黒画面を表す模式図である。図２２は、モノマー材料として上記特許文献４に記載の下記化学式（７）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
で表されるラウリルアクリレートを用いた例（第一の従来例）であり、図２３は、モノマー材料として上記特許文献４の図１０に記載の下記化学式（６－１）～（６－４）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
で表されるモノマーを用いた例（第二の従来例）である。
図２２及び図２３における黒画面は、液晶表示パネルに対して偏光板は貼らず、偏光軸が互いに９０°で交わるようにして設定した偏光顕微鏡を用いて観察したものである。図２２及び図２３に示すように、従来例では、黒表示の中に輝点及び輝線が複数生じ、表示不良が発生していることがわかる。特に第一の従来例では多数の輝点及び輝線が生じている。
本発明者らは、配向膜を形成しなくとも良好な表示が得られる方法について種々検討したところ、液晶組成物に混入させるモノマーの種類に着目した。そして、モノマーとして下記化学式（５）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
で表される化合物を用いたときに、黒表示時において輝線の発生をほぼ完全になくすことができることを見いだした。
上記化学式（５）で表される化合物は、ビフェニル基が官能基に直接結合した構造を有する。互いに結合する二つのベンゼン環は、それぞれの１位と１’位とにおいて結合しており、直線構造を有する。また、官能基が直接ベンゼン環と結合していることから、末端に位置する官能基からビフェニルまでが屈曲部を有さない構造となり、安定した直線構造が得られる。また、重合性官能基と結合したアルキル基の炭素数が多すぎると、ベンゼン環と官能基との間の構造の自由度が高くなるので配向安定性が弱まってしまうが、上記化学式（５）で表される化合物によれば、そのような自由度が低くなり、配向安定性が向上する。
しかしながら、本発明者らが更なる検討を行ったところ、上記化学式（５）で表される化合物を用いてポリマー層を作製した場合に、液晶表示装置の電圧保持率の低下を引き起こしてしまう場合があることが明らかとなった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、配向膜を形成しない場合であっても高い配向安定性を得ることができ、かつ電圧保持率を維持することができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、ビフェニル基を有するモノマーを基本構成とするとともに、ビフェニル基と官能基との間に結合したアルキル基の炭素数を２～４の範囲に絞り込むことで、高い配向安定性を得ながら、電圧保持率の低下を抑制することができることを見いだした。こうして、本発明者らは、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、実質的に配向膜を有していない一対の基板と、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、上記一対の基板の少なくとも一方の表面上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層とを備え、上記ポリマー層は、液晶層中に添加された少なくとも一種のモノマーが重合することによって形成されたものであり、上記少なくとも一種のモノマーは、下記化学式（１）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
（式中、Ａは、アクリレート基、メタクリレート基、エタクリレート基、ビニル基、又は、アリル基を表す。ａは０又は１である。ｂは０又は１である。ｍは４～１２のいずれかの自然数である。ｎは２～４のいずれかの自然数である。）で表される化合物を含む液晶表示装置である。
以下、本発明の液晶表示装置について詳述する。
本発明の液晶表示装置が備える一対の基板は、液晶層を挟持するための基板であり、例えば、ガラス、樹脂等の絶縁基板を母体とし、上記絶縁基板上に配線、電極、カラーフィルタ等を備え付けることで作製される。
本発明においては、上記一対の基板のいずれも、実質的に配向膜を有していない。上記配向膜とは、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン、ポリシルセスキオキサン、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複層膜、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着により形成されたものであって、基板の最表面に形成され、液晶の配向を制御できる膜を意味する。一般的な液晶表示装置においては、表示領域を構成する部位に配向膜材料が直接塗布（例えば、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン若しくはポリシルセスキオキサン、又は、これらの共重合体の少なくとも一つを含む材料の塗布）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。表示領域とは、観察者が認識する画像を構成する領域であり、例えば、端子部等の周辺領域は含まれない。上記配向膜は、ポリイミド等のいわゆる一般的な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。配向処理がなされたものとは、例えば、ラビング処理及び光配向処理がなされたものが挙げられる。配向処理がなくとも、例えば、垂直配向膜であれば、液晶分子を膜面に対して垂直の方向に配向させることができ、水平配向膜であれば、液晶分子を膜面に対して水平の方向に配向させることができる。また、後述するＭＶＡモード、ＰＶＡモード、ＣＰＡモード等のように配向制御構造物を設ける場合、このような配向処理がなくとも液晶分子の傾斜を制御することができる。本明細書において「実質的に配向膜を有していない」とは、このような既存の配向膜が形成されないことをいう。
図２４は、一般的な液晶表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。一方、図２５は、本発明の液晶表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。図２４に示すように、従来においては、基板洗浄後に配向膜材料を塗布し、焼成後、シール印刷等の張り合わせ工程を行っていた。これに対し、本発明においては、図２５に示すように、基板洗浄後、配向膜の形成工程を経ずに、シール印刷へと進む。また、従来においては基板の貼り合わせ後、偏光板の貼り付け工程へと進んでいたが、本発明においては、基板の貼り合わせ後、例えば、露光を行う等、ポリマー層を形成するための重合工程が行われる。なお、シール印刷の方法としては、例えば、材料を塗布した後、紫外線露光による硬化、及び／又は、熱による硬化を行う方法が挙げられる。また、液晶の充填方法としては、滴下法以外に真空注入法が挙げられ、その場合には、シールを焼成後、液晶の真空注入を行う。また、液晶層の厚みを保持する方法としては、スペーサーを用いる方法が挙げられ、柱状のフォトスペーサーをパターンニングする方法と、球状のスペーサーを散布する方法とが挙げられる。
上記一対の基板の少なくとも一方の表面上には、液晶分子を配向制御するポリマー層が形成され、上記ポリマー層は、液晶層中に添加された少なくとも一種のモノマーが重合することによって形成されたものであり、上記少なくとも一種のモノマーは、上記化学式（１）で表される化合物を含む。上記Ａで表される官能基と結合したアルキル基の炭素数ｎを２～４の範囲とすることで、高い配向安定性を得ながら、電圧保持率の低下を抑制することができる。また、末端のアルキル鎖の炭素数ｍを４～１２とすることで、液晶材料に対する溶解性を高めることができる。
本発明におけるポリマー層には、モノマーとして上記化学式（１）で表される化合物以外の化合物が更に含まれていてもよいが、好ましくは、上記モノマーは二官能モノマーであり、上記二官能モノマーの上記化学式（１）で表される化合物に対するモル比は、０．１以下である。なお、液晶層中には、重合開始剤が含まれていてもよい。
本発明においてポリマー層は、ビフェニル基の４－４’の位置に官能基、又は、アルキル基若しくはアルコキシ基が結合したモノマーを用いて形成されている。また、官能基とビフェニル基との間に、直鎖状のアルキル基が結合されている。そのため、近接する液晶分子を高い配向規制力で、ポリマー層の表面に対して垂直の方向に配向させることができる。
また、本発明においてポリマー層は、ビフェニル基を有するモノマーを用いて形成されている。そのため、液晶分子を高い配向規制力で、液晶分子の長軸をポリマーの側鎖に沿った方向に配向させることができる。
更に、本発明においてポリマー層は、ビフェニル基からアルキル鎖の末端までが直線構造を有するモノマーを用いて形成されている。そのため、液晶分子を安定した配向規制力で配向させることができる。
なお、上記化学式（１）で表される化合物において－Ｏ－基は有していても、有していなくてもよいが、－Ｏ－基が付加されることを許容することで、製造を容易とすることができる。
このように、上記化学式（１）で表されるモノマーを用いて形成されたポリマー層が液晶層と接する面に配置されることで、輝点や輝線の少ない良好な表示品位を得るとともに、電圧保持率の低下が起こりにくい液晶表示装置を得ることができる。
本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明の液晶表示装置の好ましい形態としては、上記一対の基板は、いずれも電極を有し、上記一対の基板の一方は、上記電極の液晶層側に壁状の誘電体突起物を有し、上記一対の基板の他方が有する電極は、スリットを有する形態（ＭＶＡモード）が挙げられる。このような誘電体突起物及びスリットを設けておくことで、液晶の配向を一律に制御できるポリマー層の形成が可能となる。
本発明の液晶表示装置の好ましい形態としては、上記一対の基板は、いずれも電極を有し、かついずれの電極にもスリットを有する形態（ＰＶＡモード）が挙げられる。このようなスリットを設けておくことで、液晶の配向を一律に制御できるポリマー層の形成が可能となる。
本発明の液晶表示装置の好ましい形態としては、いずれも電極を有し、上記一対の基板の一方は、上記電極の液晶層側に柱状の誘電体突起物を有する形態（ＣＰＡモード）が挙げられる。このような誘電体突起物を設けておくことで、液晶の配向を一律に制御できるポリマー層の形成が可能となる。
本発明の液晶表示装置によれば、配向膜を形成しない場合であっても液晶分子に対する垂直配向規制力の高いポリマー層が形成されるので、黒表示時における輝点及び輝線の発生を抑えることができ、かつ電圧保持率を維持することができる。
実施形態１の液晶表示装置の断面模式図であり、モノマー重合工程前を示す。 実施形態１の液晶表示装置の断面模式図であり、モノマー重合工程後を示す。 実施形態２の液晶表示装置の斜視模式図であり、電圧無印加時を示している。 実施形態２の液晶表示装置の斜視模式図であり、電圧印加時を示している。 実施形態２の液晶表示装置の平面模式図である。 実施形態２の液晶表示装置の、モノマーの重合工程後の断面模式図である。 実施形態３の液晶表示装置の斜視模式図であり、電圧無印加時を示している。 実施形態３の液晶表示装置の斜視模式図であり、電圧印加時を示している。 実施形態３の液晶表示装置の平面模式図である。 実施形態３の液晶表示装置の、モノマーの重合工程後の断面模式図である。 実施形態４の液晶表示装置の一例の斜視模式図であり、電圧無印加時を示している。 実施形態４の液晶表示装置の一例の斜視模式図であり、電圧印加時を示している。 実施形態４の液晶表示装置の他の一例の斜視模式図である。 図１１及び図１２で示した実施形態４の液晶表示装置の平面模式図である。 図１３で示した実施形態４の液晶表示装置の平面模式図である。 図１１及び図１２で示した実施形態４の液晶表示装置の、モノマーの重合工程後の断面模式図である。 実施例１のポリマー層形成技術を用いて形成した液晶表示装置の黒画面を表す模式図である。 ポリマー層の側鎖と液晶分子の配向の関係を示す模式図であり、官能基が４位と結合し、アルコキシル鎖が４’位に結合したモノマーを用いた形成したポリマー層の構造を示している。 ポリマー層の側鎖と液晶分子の配向の関係を示す模式図であり、官能基が３位と結合し、アルコキシル鎖が４’位に結合したモノマーを用いて形成したポリマー層の構造を示している。 実施形態５の液晶表示装置の断面模式図であり、モノマー重合工程前を示す。 実施形態５の液晶表示装置の断面模式図であり、モノマー重合工程後を示す。 従来のポリマー層形成技術を用いて形成した液晶表示装置（第一の従来例）の黒画面を表す模式図である。 従来のポリマー層形成技術を用いて形成した液晶表示装置（第二の従来例）の黒画面を表す模式図である。 一般的な液晶表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。 本発明の液晶表示装置の製造工程の一例を示すフローチャートである。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
実施形態１
図１及び図２は、実施形態１の液晶表示装置の断面模式図である。図１はモノマー重合工程前を示し、図２はモノマー重合工程後を示す。図１及び図２に示すように実施形態１の液晶表示装置は、アレイ基板１０と、対向基板２０と、アレイ基板１０及び対向基板２０からなる一対の基板間に狭持された液晶層３０とを有する液晶表示パネルを備える。また、液晶表示パネルの後方には、バックライト５０を備えている。実施形態１の液晶表示装置は、バックライト５０から出射された光を利用して表示を行う透過型の液晶表示装置である。なお、実施形態１の液晶表示装置の変形例として、バックライト５０を設けずに、外光を表示光として用いる反射型の液晶表示装置が挙げられ、この方法によっても液晶表示を行うことは充分に可能である。
アレイ基板１０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板１１と、透明基板１１上に形成された配線、画素電極４５、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）４４、ＴＦＴ４４と画素電極４５とをつなぐコンタクト部４７等の導電部材とを備える。実施形態１の液晶表示装置は、画素電極４５上に実質的に配向膜を有していない。ＴＦＴ４４と画素電極４５との間には絶縁膜１４が形成されている。
対向基板２０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板２１と、カラーフィルタ２４と、ブラックマトリクス２６と、共通電極２５とを備える。実施形態１の液晶表示装置は、共通電極２５上に実質的に配向膜を有していない。図１及び図２では、赤２４Ｒ、緑２４Ｇ及び青２４Ｂの三色のカラーフィルタを用いたものを示しているが、これらの三色を少なくとも有する限り、色の種類、数及び配置順は特に限定されない。
液晶層３０には、液晶材料が充填されている。液晶材料の種類は特に限定されず、負の誘電率異方性を有するもの、正の誘電率異方性を有するもののいずれも用いることができ、液晶の表示モードに応じて適宜選択することができる。実施形態１においては、後述するように、液晶分子の初期傾斜を基板面に対して垂直方向に配向させる特性に優れたポリマー層が得られるので、例えば、負の誘電率異方性を有する液晶材料を用いることで、良好な垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モードの形態を得ることができる。
図１に示すように、重合工程前において液晶層３０中には、少なくとも一種のモノマー３１が存在している。そして、重合工程によってモノマー３１は重合を開始し、図２に示すように、画素電極４５及び共通電極２５の表面上にポリマー層３２、３３が形成される。
具体的にはポリマー層３２、３３は、少なくとも一種のモノマー３１と、液晶材料とを含む液晶組成物をアレイ基板１０と対向基板２０との間に注入して液晶層３０を形成し、一定量の光を液晶層３０に照射してモノマー３１を光重合させることによって形成することができる。モノマー３１の重合反応は、例えば、重合開始剤に光が照射されることにより生じた活性種の影響により開始する。なお、図２においてポリマー層３２、３３は、一面に形成された図を示しているが、実際には、点状に複数形成されていてもよく、膜厚にバラツキがあってもよい。
実施形態１で用いるモノマーの少なくとも一つは、下記化学式（１）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
（式中、Ａは、アクリレート基、メタクリレート基、エタクリレート基、ビニル基、又は、アリル基を表す。ａは０又は１である。ｂは０又は１である。ｍは４～１２のいずれかの自然数である。ｎは２～４のいずれかの自然数である。）で表される化合物である。
上記化学式（１）で表される化合物は、ビフェニル基を有する。そのため、近接する液晶分子を高い配向規制力で液晶分子の長軸をポリマーの側鎖に沿った方向に配向させるポリマー層を形成することができる。
また、上記化学式（１）で表される化合物は、ビフェニル基の４－４’の位置に、アルキル基又はアルコキシ基が結合している。また、官能基Ａとビフェニル基との間に、炭素数２～４の直鎖状のアルキル基が結合されている。そのため、ベンゼン環と官能基との間の構造の自由度を抑えつつ、液晶分子を高い配向規制力で基板垂直方向に配向させるポリマー層を形成することができる。
更に、上記化学式（１）で表される化合物は、ビフェニル基からアルキル鎖の末端までが直線構造を有している。そのため、液晶分子を安定した配向規制力で配向させるポリマー層を形成することができる。
実施形態１においては、上記化学式（１）で表されるモノマーを有する限り、他のモノマーを有していてもよい。好ましくは、上記他のモノマーは二官能モノマーであり、より好ましくは、上記他のモノマーの上記化学式（１）で表される化合物に対するモル比は、０．１以下である。
上記二官能モノマーとしては、例えば、下記化学式（２）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
（Ｒ１は、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は、水素原子を表す。Ｒ２は、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は、水素原子を表す。Ｒ３は、同一又は異なる、炭素数が２～４のアルキレン基を表す。Ｒ４は、同一又は異なる、炭素数が２～４のアルキレン基を表す。Ｒ５は、直鎖状若しくは分岐状の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、脂環式炭化水素基を表す。ｍは、０～４のいずれかの整数を表す。ｎは、０～４のいずれかの整数を表す。）で表される化合物、及び、下記化学式（３）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
（Ｒ１は、炭素数が１若しくは２のアルキル基、又は、水素原子を表す。Ｒ２は、炭素数が１若しくは２のアルキル基、又は、水素原子を表す。Ｒ３は、同一又は異なる、炭素数が１～３のアルキレン基を表す。ｎは、０～１２のいずれかの整数を表す。）で表される化合物が挙げられる。
実施形態１においてポリマー層の形成の際には、液晶層３０に対して閾値以上の電圧が印加された状態で行われなくてもよいが、例えば、モノマー重合工程を行う際に、液晶層３０に対し閾値以上の電圧を印加した状態で光照射を行うことで、閾値以上の電圧印加状態で配向した液晶分子にならった形で重合体が形成される。
また、例えば、閾値以下又は閾値以上の電圧印加時において液晶分子を基板面に対して一定の方向に傾かせることが可能な配向制御構造物を設けた場合も、一定方向に傾いた状態での液晶分子にならった形でポリマー層が形成される。以下、場合に分けて説明する。
実施形態２
配向制御構造物の一例としては、電極上に液晶層に向かって突出して設けられた壁状の誘電体突起物、及び、電極に設けられたスリットが挙げられる。このような誘電体突起物及びスリットは、フォトリソグラフィー法を用いて形成することができる。誘電体突起物の材料としては、例えば、感光性アクリル樹脂が挙げられる。なお、このような壁状（平面的に見ると線状）の誘電体突起物をリブともいう。また、このように配向制御突起物としてリブ及びスリットを設けて液晶分子の配向を制御するモードを、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードともいう。
図３及び図４は、ＭＶＡモードを採用した実施形態２の液晶表示装置の斜視模式図である。図３は、電圧無印加時を示し、図４は、電圧印加時を示している。ＭＶＡモードの場合、一方の基板には、電極上に誘電体から形成されたリブ５１が形成され、他方の基板には、電極４５にスリット４５ａが形成される。図３に示すように、電圧無印加時において液晶分子３は、リブ５１に近接する一部の液晶分子３を除き、ほとんどの液晶分子３が垂直の方向に配向しているが、図４に示すように電圧が印加されると、これらはリブ５１及びスリット４５ａに向かって斜め方向に傾斜することになる。
図５は、実施形態２の液晶表示装置の平面模式図である。図５に示すように、リブ５１やスリット４５ａを平面的に見たときには、これらは線状であり、かつ一定間隔を空けて配置されている。一部に間隔の異なる領域があってもよいが、実質的に全ての配向制御構造物４５ａ、５１が一定間隔を有していることが好ましく、これにより表示むらの少ない良好な表示を得ることができる。
また、リブ５１については共通電極２５上に形成されており、画素の大きさ、形状に関係なくそれぞれが形成される。また、リブ５１は一部に屈曲部を有しており、平面的に見たときに一部がくの字（Ｖ字）型を構成していることが好ましい。この場合、基板全体としてみれば、リブ５１はジグザグ形状となる。これにより、一つの画素内において、リブ５１に近接する液晶分子３を異なる４方向にバランスよく配向制御することができる。
図５に示すように、実施形態２の液晶表示装置においてアレイ基板は画素電極４５を有し、画素電極４５は、各々が実質的に矩形の形状を有し、マトリクス状に複数配置されて１つの表示面を構成する。なお、「実質的に矩形」とは、図５のように、矩形の一部に突出部や切り欠き部が含まれていてもよいことを示す。
また、アレイ基板は、相互に平行に伸びる複数のゲート信号線４１、複数のソース信号線４２、及び、複数の補助容量（ＣＳ）配線４３をそれぞれ絶縁膜を介して有し、ゲート信号線４１と補助容量（ＣＳ）配線４３とは相互に平行に伸びており、かつ複数のソース信号線４２と交差している。また、ゲート信号線４１及びソース信号線４２は、それぞれ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４４が有する各電極に接続されている。ＴＦＴ４４は、三端子型の電界効果トランジスタであり、半導体層のほかに、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の３つの電極を有する。ＴＦＴ４４は、画素の駆動制御を行うスイッチング素子となる。なお、実施形態１においては、一つの画素電極４５を複数の副画素電極に分け、それぞれの副画素電極に対してＴＦＴを設け、一つのゲート配線で二つの副画素電極を制御するマルチ駆動としてもよい。
一方、対向基板は、遮光性を有するＢＭ（ブラックマトリクス）と、それぞれ特定の波長の光のみを透過するカラーフィルタを有する。各カラーフィルタの間隙にＢＭが形成され、全体として格子状となっている。ＢＭはアレイ基板の各配線及びＴＦＴと重なる位置に、各カラーフィルタはアレイ基板の画素電極のそれぞれと重なる位置にそれぞれ配置されている。
図６は、実施形態２の液晶表示装置の、モノマーの重合工程後の断面模式図である。なお、図６においては、配線、電極、カラーフィルタ等の図示は省略している。図６に示すように、実施形態２においては、一対の透明基板１１、２１のそれぞれの上に電極２５、４５が形成され、更に、ポリマー層は電極２５、４５、電極４５のスリットによって露出した部位、リブ５１等を含む基板１０、２０表面上の全体に形成され、液晶層との界面を形成する。実施形態１でのポリマー層３２、３３は高い垂直配向規制力を有するので良好な黒表示が得られ、輝点及び輝線が生じる等の表示欠陥が生じにくい。
実施形態３
実施形態２ではリブとスリットの両方を用いた形態を示したが、例えば、一対の基板の両方にそれぞれ電極のスリットを形成する方法によっても、同様に液晶分子の配向性に沿ったポリマー層を形成することができる。なお、このように両基板に電極スリットを設けて液晶分子の配向を制御するモードを、ＰＶＡ（Patterned Vertical Alignment）モードともいう。
図７及び図８は、ＰＶＡモードを採用した実施形態３の液晶表示装置の斜視模式図である。図７は、電圧無印加時を示し、図８は、電圧印加時を示している。ＰＶＡモードの場合、一方の基板のそれぞれの電極２５、４５にスリットが形成される。図７に示すように、電圧無印加時において液晶分子３は、ほとんどが垂直の方向に配向しているが、図８に示すように電圧が印加されると、これらはスリット２５ａ、４５ａに向かって斜め方向に傾斜することになる。
図９は、実施形態３の液晶表示装置の平面模式図である。図９に示すように、各スリット２５ａ、４５ａを平面的に見たときには、これらは線状であり、かつ一定間隔を空けて配置されている。一部に間隔の異なる領域があってもよいが、実質的に全てのスリット２５ａ、４５ａが一定間隔を有していることが好ましく、これにより表示むらの少ない良好な表示を得ることができる。
また、共通電極２５内に形成されるスリット２５ａについては、画素の大きさ、形状に関係なくそれぞれが形成されてもよい。また、その場合、スリット２５ａは一部に屈曲部を有しており、平面的に見たときにくの字（Ｖ字）型を構成していることが好ましい。これにより、近接する液晶分子３を異なる４方向にバランスよく配向制御することができる。
図１０は、実施形態３の液晶表示装置の、モノマーの重合工程後の断面模式図である。なお、図１０においては、配線、電極、カラーフィルタ等の図示は省略している。図１０に示すように、実施形態３においては、一対の透明基板１１、２１のそれぞれの上に電極２５、４５が形成され、更に、ポリマー層３２、３３は電極２５、４５、電極のスリット２５ａ、４５ａによって露出した部位等を含む基板１０、２０表面上の全体に形成され、液晶層との界面を形成する。実施形態１でのポリマー層３２、３３は高い垂直配向規制力を有するので良好な黒表示が得られ、輝点及び輝線が生じる等の表示欠陥が生じにくい。
実施形態４
実施形態２では誘電体突起物として共通電極上に壁状（平面的に見たときに線状）のリブを用いた例を示したが、誘電体突起物として共通電極上に柱状（平面的に見たときに点状）の構造物を用いてもよい。このような柱状（平面的に見たときに点状）の誘電体突起物をリベットともいう。また、配向制御突起物としてリベットを設けて液晶分子の配向を制御するモードを、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードともいう。ＣＰＡモードにおいては、画素電極にスリットを設ける必要はないが、共通電極に穴（ホール）を設け、リベットの代わりとして用いることができる。
図１１及び図１２は、ＣＰＡモードを採用した実施形態４の液晶表示装置の一例を示す斜視模式図である。図１１は、電圧無印加時を示し、図１２は、電圧印加時を示している。ＣＰＡモードの場合、一方の基板においては、電極２５上に誘電体から形成されたリベット５２が形成され、他方の基板においては、電極４５にリベットの配置に合わせてスリットが形成される。図１１に示すように、電圧無印加時において液晶分子３は、リベット５２に近接する一部の液晶分子３を除き、ほとんどの液晶分子３が垂直の方向に配向しているが、図１２に示すように、電圧が印加されると、これらはリベット５２に向かって放射状に配向することになる。
図１３は、実施形態４の液晶表示装置の他の一例を示す斜視模式図であり、リベットの位置にホール２５ｂが形成されている点以外は、図１２と同様の構成である。図１３は、電圧印加時を示し、リベットを設けたときと同様、液晶分子はホール２５ｂに向かって放射状に配向する。
図１４は、図１１及び図１２で示した実施形態４の液晶表示装置の平面模式図である。図１４に示すように、各リベット５２を平面的に見たときにはこれらは点状であり、一つの画素あたり３つのリベット５２が配置されている。画素電極にはスリットが形成されており、一つの画素電極が大きく３つの領域に区分されている。また、リベット５２は、３つに区切られた領域の各領域の中心と重なる位置に、それぞれ配置されている。表示むらを少なくする観点から、リベット５２同士の間隔は一定であることが好ましいが、一部に間隔の異なる領域があってもよい。
図１５は、図１３で示した実施形態４の液晶表示装置の平面模式図であり、リベットの位置にホール２５ｂが形成されている点以外は、図１４と同様の構成である。
図１６は、図１１及び図１２で示した実施形態４の液晶表示装置の、モノマーの重合工程後の断面模式図である。なお、図１６においては、配線、電極、カラーフィルタ等の図示は省略している。図１６に示すように、実施形態４においては、一対の透明基板１１、２１のそれぞれの上に電極が形成され、更に、ポリマー層３２、３３は電極、リベット５２等を含む基板１０、２０表面上の全体に形成され、液晶層との界面を形成する。実施形態４でのポリマー層３２、３３は高い垂直配向規制力を有するので良好な黒表示が得られ、輝点及び輝線が生じる等の表示欠陥が生じにくい。
以下に、実施形態１～４に係る液晶表示装置の他の構成要素について詳述する。
実施形態１～４に係る液晶表示装置においては、アレイ基板、液晶層及び対向基板が、液晶表示装置の背面側から観察面側に向かってこの順に積層されている。アレイ基板の背面側には、偏光板が備え付けられる。また、対向基板の観察面側にも、偏光板が備え付けられる。これらの偏光板に対しては、更に位相差板が配置されていてもよく、上記偏光板は、円偏光板であってもよい。
実施形態１～４に係る液晶表示装置は、液晶表示装置内に設けられたバックライト、又は、外光を表示光として利用することができる。バックライトを設ける場合には、アレイ基板の更に背面側に配置され、アレイ基板、液晶層及び対向基板の順に光が透過するように配置される。外光を表示光として用いる場合であれば、アレイ基板は、外光を反射するための反射板を備える。また、少なくとも反射光を表示として用いる領域においては、対向基板の偏光板は、いわゆるλ／４位相差板を備える円偏光板である必要がある。
バックライトの種類は、エッジライト型、直下型等、特に限定されない。小型の画面を備える液晶表示装置では、少ない数の光源により低消費電力で表示を行うことが可能であり、かつ薄型化にも適したエッジライト型が広く利用されている。
実施形態１～４において用いられる光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が適用可能である。
バックライトを構成する部材としては、光源の他、反射シート、拡散シート、プリズムシート、導光板等が挙げられる。エッジライト型のバックライトでは、光源から出射された光は、導光板の側面から導光板内に入射し、反射、拡散等されて導光板の主面から面状の光となって出射され、更にプリズムシート等を通過し、表示光として出射される。直下型のバックライトでは、光源から出射された光は、導光板を経ずにダイレクトに反射シート、拡散シート、プリズムシート等を通過し、表示光として出射される。
実施形態１～４の液晶表示装置は、各構成部材を分解してポリマー層を採取し、１３Ｃ－核磁気共鳴分析法（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）、質量分析法（ＭＳ：Mass Spectrometry）等を用いた化学分析を行うことにより、ポリマー層の成分の解析、ポリマー層中に存在するモノマー成分の解析等を確認することができる。
実施例１
以下に、実際に実施形態２の液晶表示装置を作製した例を示す。
まず、アレイ基板及び対向基板からなる一対の基板を用意し、液晶材料と、ポリマー層形成用のモノマーとを含む液晶組成物を滴下後、他方の基板と貼り合わせを行った。カラーフィルタは対向基板に作製されている。
対向基板においては、感光性アクリル樹脂を材料とし、フォトリソグラフィー法を用いて、共通電極上に線状のリブをパターン形成した。また、アレイ基板においては、画素にあわせて画素電極をパターン形成するためのフォトリソグラフィー工程の際に、あわせて画素電極にスリットを形成した。
実施例１では、ポリマー層形成用のモノマーとして下記化学式（４）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
で表される化合物を用いた。上記化学式（４）で表される化合物は、ビフェニル基と、メタクリレート基とを有する。ビフェニル基の４位には、ビフェニル基とメタクリレート基とを介するようにして、炭素数４のアルコキシル基が結合されている。また、ビフェニル基の４’位には、炭素数８のアルコキシル基が結合されている。実施例１では、液晶組成物中に、上記化学式（４）で表されるモノマーが１ｗｔ％含まれるように調製を行った。また、重合開始剤としてＩｒｇａｃｕｒｅ６５１（ＢＡＳＦ社製）を添加した。
次に、一対の基板によって挟持された液晶層に対し、アレイ基板側から０Ｖの電圧印加状態で紫外光を０．０３Ｊ／ｃｍ２照射し、重合反応を行うことで、ポリマー層が基板の表面上に形成された液晶セルをそれぞれ完成させた。なお、液晶セルに対する紫外線の照射時間は１分間とした。
このようにして作製した液晶表示パネルに対し、偏光板は貼らず、偏光軸が９０°で交わる偏光顕微鏡を用いて観察したところ、図１７に示すような輝点及び輝線が全く見られない黒表示が得られた。
図１８及び図１９は、ポリマー層の側鎖と液晶分子の配向の関係を示す模式図である。図１８は、官能基が４位と結合し、アルコキシル鎖が４’位に結合したモノマーを用いた形成したポリマー層の構造を示し、図１９は、官能基が３位と結合し、アルコキシル鎖が４’位に結合したモノマーを用いて形成したポリマー層の構造を示している。
図１８に示すように、ビフェニル基の４－４’の位置に官能基、並びに、アルキル基又はアルコキシル基を有するモノマーを用いて基板１上にポリマー層を形成した場合、ポリマーの側鎖２に含まれるアルキル鎖又はアルコキシル鎖が基板１表面に対して鉛直方向に伸びる。また、官能基は、互いに結合して基板１表面上でポリマーの主鎖を形成するので、官能基とビフェニル基とは、垂直な関係にある。そしてその結果、液晶分子３の長軸がアルキル鎖又はアルコキシル鎖の長さ方向と同じ方向を向く。こうして、配向膜を形成しなくても、また、液晶層に対して閾値以上の電圧を印加しなくても、ポリマー層の作用により液晶分子３の垂直配向は実現されることになる。
一方、例えば、図１９に示すように、ビフェニルの３－４’の位置に官能基、及び、アルキル基又はアルコキシル基を有するモノマーを用いて基板１上にポリマー層を形成した場合、ポリマーの側鎖２に含まれるアルキル鎖又はアルコキシル鎖が基板１表面に対して鉛直方向に伸びず、その結果、液晶分子３の長軸がアルキル鎖又はアルコキシル鎖の長さ方向に沿って、基板１表面に対して傾いた方向を向く。その結果、液晶分子３の垂直配向は実現されなくなる。
参考例１
ポリマー層形成用の材料を異ならせたこと以外は実施例１と同様の方法により、参考例１の液晶セルを作製した。ただし、照射量は０．２Ｊ／ｃｍ２とした。参考例１で用いた下記化学式（５）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
で表される化合物は、ビフェニル基の４位に直接メタクリレート基が結合し、ビフェニル基の４’位に直接炭素数８のアルコキシル基が結合した構造を有する。しかしながら、このようなモノマーを用いた場合、上記化学式（４）で表される化合物をモノマーとして用いたときと比較して、電圧保持率が低下してしまう。
以下に、完成した実施例１及び参考例１の各液晶セルに対して、それぞれ電圧保持率（ＶＨＲ）の測定を行った結果を示す。ＶＨＲは、１Ｖのパルス電圧を印加後、１６．６１ｍｓ間の電荷保持を確認することで決定した。
実施例１と参考例１とで測定を行った結果、実施例１では９６．２％であったのに対し、参考例１では７５．５％であった。このように実施例１の液晶セルでは、高い電圧保持率が得られる。
実施形態５
実施形態５の液晶表示装置は、カラーフィルタを対向基板ではなくアレイ基板に形成するカラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ：Color Filter On Array）の形態としたこと以外は実施形態１と同様である。
図２０及び図２１は、実施形態５の液晶表示装置の断面模式図である。図２０はモノマー重合工程前を示し、図２１はモノマー重合工程後を示す。図２０及び図２１に示すように、実施形態５においてカラーフィルタ２４及びブラックマトリクス２６は、アレイ基板１０に形成されている。より詳しくは、カラーフィルタ２４及びブラックマトリクス２６は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板１１と画素電極４５との間に配置されている。また、透明基板１１とカラーフィルタ２４との間にＴＦＴ４４が形成されており、カラーフィルタ２４内に形成されたコンタクト部４７を介して、画素電極４５とＴＦＴ４４とが接続されている。実施形態２の液晶表示装置は、画素電極４５の表面上にポリマー層３２が配置されており、実質的に配向膜を有していない。また、共通電極２５の表面上にポリマー層３３が配置されており、実質的に配向膜を有していない。図２０及び図２１では、赤２４Ｒ、緑２４Ｇ及び青２４Ｂの三色のカラーフィルタを用いたものを示しているが、これらの三色を少なくとも有する限り、色の種類、数及び配置順は特に限定されない。なお、ブラックマトリクスは、必要に応じて対向基板２０側に設けてもよい。
実施形態５のようなカラーフィルタオンアレイの場合は、実施形態１と異なり、ポリマー層形成のための液晶層に対する光照射を対向基板側から行うことが好ましい。これにより、カラーフィルタやブラックマトリクス等により光の遮断を減らすことができるので、高い透過率が得られ、重合速度が向上し、更に、影が生じないので配向不良の可能性を低減させることができる。
カラーフィルタオンアレイによれば、画素電極とカラーフィルタとがそれぞれ異なる基板に形成されることによるアライメントズレの課題が解消される。
なお、本願は、２０１１年３月９日に出願された日本国特許出願２０１１－０５１５３１号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１：基板
２：側鎖
３：液晶分子
１０：アレイ基板
１１、２１：透明基板（絶縁基板）
３２、３３：ポリマー層
１４：絶縁膜
２０：対向基板
２４：カラーフィルタ
２４Ｒ：赤（Ｒ）のカラーフィルタ
２４Ｇ：緑（Ｇ）のカラーフィルタ
２４Ｂ：青（Ｂ）のカラーフィルタ
２５：共通電極
２５ａ：共通電極のスリット
２５ｂ：共通電極のホール
２６：ブラックマトリクス
３０：液晶層
３１：モノマー
４１：ゲート信号線
４２：ソース信号線
４３：補助容量（ＣＳ）配線
４４：ＴＦＴ
４５：画素電極
４５ａ：画素電極のスリット
４７：コンタクト部
５０：バックライト
５１：リブ（誘電体突起物）
５２：リベット（誘電体突起物）

Claims (6)

  1. 実質的に配向膜を有していない一対の基板と、
    該一対の基板間に挟持され、液晶材料を含有する液晶層と、
    該一対の基板の少なくとも一方の表面上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層とを備え、
    該ポリマー層は、液晶層中に添加された少なくとも一種のモノマーが重合することによって形成されたものであり、
    該少なくとも一種のモノマーは、下記化学式（１）；
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、Ａは、アクリレート基、メタクリレート基、エタクリレート基、ビニル基、又は、アリル基を表す。ａは０又は１である。ｂは０又は１である。ｍは４～１２のいずれかの自然数である。ｎは２～４のいずれかの整数である。）で表される化合物を含む
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記少なくとも一種のモノマーは、二官能モノマーを含み、
    該二官能モノマーの前記化学式（１）で表される化合物に対するモル比は、０．１以下である
    ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 前記液晶組成物は、重合開始剤を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
  4. 前記一対の基板は、いずれも電極を有し、
    前記一対の基板の一方は、前記電極の液晶層側に壁状の誘電体突起物を有し、
    前記一対の基板の他方が有する電極は、スリットを有する
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記一対の基板は、いずれも電極を有し、かついずれの電極にもスリットを有することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記一対の基板は、いずれも電極を有し、
    前記一対の基板の一方は、前記電極の液晶層側に柱状の誘電体突起物を有する
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
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