WO2013031497A1 - 液晶表示装置、及び、液晶組成物 - Google Patents

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liquid crystal
group
crystal display
display device
monomer
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仲西　洋平
真伸 水▲崎▼
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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 and a liquid crystal composition. More specifically, a liquid crystal composition containing a monomer that reacts (polymerizes) with light or light and heat, and the liquid crystal composition is sealed between a pair of substrates, and the monomer is polymerized to align the liquid crystal.
  • the present invention relates to a liquid crystal display device that forms a polymer layer for controlling the temperature.
  • a liquid crystal display is characterized by thinness, light weight, and low power consumption, and is widely used in various fields.
  • an active matrix type liquid crystal display device in which an active element is arranged for each pixel is widely adopted.
  • the display method (mode) of the liquid crystal display device is determined by how the liquid crystals are arranged in the cell, and the TN (twisted nematic) mode has been the mainstream before.
  • MVA multidomain vertical alignment
  • PVA Powerned vertical alignment
  • CPA Continuous Pinwheel Alignment
  • IPS Intelligent Pinwheel Alignment
  • IPS Intelligent Pinwheel Alignment
  • FFS Frringe Field
  • the liquid crystal is aligned perpendicularly to the substrate, and liquid crystal molecules are aligned by a slit (bank) provided on the transparent electrode (ITO film) of the active matrix substrate and a protrusion (bank) provided on the counter substrate.
  • a slit bank
  • ITO film transparent electrode
  • a protrusion bank
  • the substantial aperture ratio decreases due to the slits and protrusions, so that the light transmittance in the MVA mode is lower than that in the TN mode. Therefore, the MVA mode cannot be adopted for a display device for a portable terminal that requires low power consumption.
  • the protrusions and the slits are arranged in a complicated manner so that the liquid crystal molecules are tilted in four directions when a voltage is applied to the liquid crystal layer, the light transmittance is lowered. If these arrangements are simplified and the interval between the protrusions or slits is increased, the light transmittance can be increased. However, if the interval between the protrusions or slits is increased, it takes time to propagate the tilt of the liquid crystal molecules, and the response of the device tends to be slow when a voltage is applied to the device for display.
  • a liquid crystal composition containing a polymerizable monomer is injected between the substrates, and the monomer is polymerized in a state where a voltage is applied, thereby liquid crystal molecules.
  • PSA Polymer sustained alignment
  • PSA monomers contained in the liquid crystal composition to form a polymer and the concentration of the polymerization initiator
  • a liquid crystal dropping method (ODF process; One drop fill process) has come to be used as a technique for filling a liquid crystal in the panel.
  • ODF process before adhering one substrate to the other substrate, the sealing resin is applied to one substrate to prevent the liquid crystal composition from leaking, and then the liquid crystal composition is dropped. Then, the opposing substrates are bonded together. Because they are bonded together in a vacuum state, no air enters between the substrates.
  • a photocurable resin is often used. After the substrates are bonded together, the sealing resin is cured by irradiating light from the outside of the panel to form a sealing material. Confine inside the pair of substrates and the sealant. At this time, a shading mask is also used so that light other than the sealing resin is not irradiated. In the present specification, light is not limited to visible light, but may be ultraviolet light.
  • a liquid crystal display device using a liquid crystal dropping method (ODF process; one drop fill process) of a liquid crystal display panel (hereinafter also referred to as a liquid crystal dropping process) and the PSA technique has a poor alignment. May occur.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which alignment defects are effectively reduced in a liquid crystal display device using both a liquid crystal dropping step and a PSA technique.
  • the PSA monomer reacts by irradiation with ultraviolet rays even without a polymerization initiator. Therefore, when the liquid crystal composition is exposed to light in the process of manufacturing the liquid crystal display device, the PSA monomer in the liquid crystal composition causes a polymerization reaction. Taking the liquid crystal dropping process as an example, when light is irradiated to cure the sealing resin, the liquid crystal composition is irradiated with light that could not be blocked by the light shielding mask, and the PSA monomer in the liquid crystal composition is polymerized.
  • the PSA monomer reacts and polymerizes by irradiation with ultraviolet rays even without a polymerization initiator.
  • This reaction is considered to generate radicals by photo-Fries rearrangement and promote polymerization.
  • the photofleece rearrangement means that an aryl ester of the following formula (3-1) is converted into a hydroxyacetophenone of the following formulas (3-2) and (3-3) by light and the following formula: It rearranges to (3-4) phenols.
  • an acyloxy bond is cleaved to generate a radical.
  • This radical serves as a polymerization initiator, and the PSA monomer is polymerized.
  • the conventional PSA monomer has two or more reactive functional groups, and each functional group is directly bonded to a core benzene ring or condensed ring structure. Yes. That is, in the conventional PSA monomer, as shown in the following chemical formulas (5-2) and (5-3), there are two or more places where the bond may be cleaved by light irradiation. Therefore, the conventional PSA monomer has a high radical generation probability due to light irradiation. As described above, since the conventional PSA monomer has a relatively high reactivity, a polymerization reaction progresses during a liquid crystal display manufacturing process, for example, a liquid crystal dropping process, and a polymer that fixes a disordered state is formed. It has been found that orientation failure may occur.
  • the present inventors insert a spacer portion between the reactive functional group and the ring structure so that the vicinity of the reactive functional group is not cleaved, and the radical generation position of the PSA monomer is assumed to be one place and only one place.
  • the reactivity of the PSA monomer is suppressed to some extent, and even when irradiated with light, the polymerization is suppressed to such an extent that no polymer is generated to fix the alignment disorder. It was found that it can be suppressed.
  • a PSA monomer having two or more reactive functional groups only one functional group is directly bonded to a ring structure such as a benzene ring or a condensed ring structure, and other reactivity
  • a spacer portion between the functional group and the ring structure as shown in the following chemical formula (6-2)
  • the vicinity of the reactive functional group that binds to the spacer portion is not cleaved, but directly into the ring structure. Only one reactive functional group to be bonded is cleaved.
  • a reactive functional group is bonded to the benzene ring, but the same applies to a condensed ring structure.
  • the polymerization rate can be adjusted by setting the position where the light fleece rearrangement is performed to one position.
  • a pair of substrates, a sealing material, the pair of substrates, a liquid crystal composition held by the sealing material, and a surface of the pair of substrates in contact with the liquid crystal composition A pair of polymer layers each formed, wherein the pair of polymer layers includes one or more ring structures, a spacer part directly bonded to the ring structure, a first reactive functional group bonded via the spacer part,
  • the spacer portion is formed by polymerizing a monomer (PSA monomer) including a second reactive functional group directly bonded to the ring structure, and the spacer portion includes a liquid crystal display device that does not include an unsaturated bond (hereinafter referred to as the present invention). It is also referred to as a first liquid crystal display device).
  • Examples of the ring structure include aromatic rings such as a benzene ring, a condensed benzene ring, and a heteroaromatic ring.
  • Examples of the condensed benzene ring include naphthalene, anthracene, phenanthrene and the like obtained by condensation polymerization of benzene.
  • the ring structure may be an allocyclic ring in which a ring is formed with the same kind of atoms, or a heterocyclic ring in which a ring is formed with two or more kinds of atoms.
  • the number of rings included in the ring structure is not limited.
  • the spacer portion is a chemical structure that connects the ring structure and the first reactive functional group in the molecule of the PSA monomer, so that the first reactive functional group does not cause or is less likely to cause photofleece rearrangement.
  • a chemical structure is preferred.
  • the said spacer part does not have an unsaturated bond.
  • Examples of the structure of the spacer portion include an alkylene group or an oxyalkylene group. The number of carbon atoms of the alkylene group or oxyalkylene group is not particularly limited, but is preferably 1-8. In these groups, a hydrogen atom may be substituted with another atom or may have a side chain.
  • the said 1st and 2nd reactive functional group should just be a group which has a functional group which shows the reactivity by light, and it is preferable that a light Fleece rearrangement is produced.
  • the structures of the first and second reactive functional groups include, independently of each other, an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group, and an epoxy group.
  • the second reactive functional group is preferably a group having a functional group causing a polymerization reaction
  • the first reactive functional group is more preferably a group having a functional group causing a polymerization reaction.
  • the first reactive functional group and the second reactive functional group may be bonded to the same ring structure, or may be bonded to different ring structures. That is, the spacer part that connects the first reactive functional group and the ring structure and the second reactive functional group may be bonded to the same ring structure, or may be bonded to different ring structures. Good.
  • the PSA monomers may be polymerized to form an oligomer.
  • the monofunctional monomer can be cleaved at one position as in the case of the PSA monomer according to the present invention.
  • the polymer is formed by the PSA monomer according to the present invention, the polymer is formed by the monofunctional monomer.
  • the stability of the orientation is superior to that of the formation.
  • the pretilt angle imparted by the polymer formed by the monofunctional monomer disappears, but is imparted by the polymer formed by the PSA monomer according to the present invention. The pretilt angle is maintained.
  • another aspect of the present invention includes a pair of substrates, a sealing material, the pair of substrates, a liquid crystal composition held by the sealing material, and the liquid crystal of the pair of substrates.
  • PSA monomer a monomer containing only one reactive functional group that generates fleece rearrangement by light irradiation.
  • It is also a liquid crystal display device that is formed (hereinafter also referred to as a second liquid crystal display device of the present invention).
  • another aspect of the present invention is a liquid crystal composition containing at least one monomer, and the at least one monomer is directly bonded to one or more ring structures, the ring structure.
  • a liquid crystal composition comprising a spacer part, a first reactive functional group bonded via the spacer part, and a second reactive functional group directly bonded to the ring structure, wherein the spacer part does not contain an unsaturated bond But there is.
  • the first and second liquid crystal display devices of the present invention and the liquid crystal composition of the present invention are not particularly limited by other configurations as long as such a configuration is essential. Absent.
  • the sealing material is preferably formed from a photocurable resin.
  • the first reactive functional group is represented by P1
  • the second reactive functional group is represented by P2
  • the spacer portion is represented by Z1
  • the ring structure is represented by A1 and A2
  • the monomer is represented by the following formula (1).
  • the liquid crystal display device (hereinafter also referred to as the first embodiment) is preferable.
  • P1 and P2 are each independently an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group, or an epoxy group
  • A1 and A2 are each independently 1 , 4-phenylene group or naphthalene-2,6-diyl group
  • Z1 is an alkylene group or oxyalkylene group having 1 to 8 carbon atoms
  • n is 0, 1 or 2.
  • P1 and P2 are each independently an acrylate group or a methacrylate group, the Z1 is —CH 2 —, and n is more preferably 1.
  • the monomer is more preferably represented by the following formula (2).
  • P1 and P2 are each independently an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group or an epoxy group, and Z1 is an alkylene having 1 to 8 carbon atoms Group or an oxyalkylene group.
  • a polymerization reaction is caused in the ODF process, for example, in accordance with conditions such as a production line, a liquid crystal composition, and an alignment film. It is difficult to design a PSA monomer that causes a polymerization reaction in the process of forming a polymer layer.
  • the first and second liquid crystal display devices of the present invention preferably have a vertical alignment film under the polymer layer (hereinafter also referred to as a second embodiment).
  • the present invention can be applied to a liquid crystal display device such as a mode in which liquid crystal molecules are aligned substantially vertically, such as an MVA mode, a PVA mode, or a CPA mode.
  • the first and second liquid crystal display devices of the present invention preferably have a horizontal alignment film under the polymer layer (hereinafter also referred to as a third mode).
  • the liquid crystal display device is More preferably, the liquid crystal molecules are driven using a lateral electric field.
  • the present invention can be applied to a liquid crystal display device such as a mode in which liquid crystal molecules are aligned substantially horizontally, such as an IPS mode or an FFS mode.
  • the first and second liquid crystal display devices of the present invention preferably have a photo-alignment film under the polymer layer.
  • the present invention can be applied to a liquid crystal display device using a photo-alignment film, for example, a UV 2 A (ultraviolet induced multi-domain vertical alignment) mode liquid crystal display device in which the photo-alignment film is aligned and divided.
  • a photo-alignment film for example, a UV 2 A (ultraviolet induced multi-domain vertical alignment) mode liquid crystal display device in which the photo-alignment film is aligned and divided.
  • the UV 2 A mode it is possible to use a simple pixel structure without a bank, an ITO slit, etc. by controlling liquid crystal molecules with an alignment-divided photo-alignment film, and a vertical alignment with a very high transmittance. A mode can be realized.
  • the monomer preferably contains a reactive functional group that does not cause fleece rearrangement by light irradiation. Thereby, alignment stability can be improved.
  • the liquid crystal display device which used the liquid crystal dripping process and PSA technique together, the liquid crystal display device which reduced the orientation defect effectively can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an MVA mode liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device taken along line AA ′ shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the state which formed the seal pattern on the board
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a polymerization step of a PSA monomer in the liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a photo-alignment processing direction for a pair of substrates and a domain division pattern in a UV 2 A mode liquid crystal display device according to Example 2.
  • 6 is a schematic plan view of an IPS mode liquid crystal display device according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of an FFS mode liquid crystal display device according to Embodiment 4.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of another FFS mode liquid crystal display device according to Embodiment 4.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a polymerization step of a PSA monomer in the liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a photo-alignment processing direction for a pair of substrates and a domain division pattern in a UV 2 A mode liquid crystal display device according
  • Embodiment 1 As an embodiment of the present invention, an MVA mode liquid crystal display device will be described as an example.
  • the liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal display panel 10.
  • the liquid crystal display panel 10 includes an active matrix substrate 11 that is a pair of substrates arranged opposite to each other, and an opposing substrate.
  • a substrate 12 and a liquid crystal layer (liquid crystal composition) 13 sandwiched between them are included.
  • a pair of polarizing plates (not shown) is provided on the surface opposite to the liquid crystal layer 13 of the active matrix substrate 11 and the counter substrate 12.
  • the substrates 11 and 12 are bonded together by a sealing material 14 provided so as to surround the display area. Moreover, the board
  • the counter substrate 12 includes a colorless and transparent transparent substrate 22 made of glass, plastic, or the like.
  • a black matrix (not shown) layer that shields light between the sub-pixels.
  • the common electrode 15 is formed from a transparent conductive film such as ITO.
  • the liquid crystal display device of this embodiment is an active matrix type liquid crystal display device for color display having a color layer on the counter substrate 12, and includes R (red), G (green), and B (blue).
  • One pixel is composed of three sub-pixels that output each color light.
  • the type and number of colors of the sub-pixels constituting each sub-pixel are not particularly limited and can be set as appropriate. That is, in the liquid crystal display of the present embodiment, each pixel may be composed of, for example, three sub-pixels of C (cyan), M (magenta), and Y (yellow), for example, four or more colors such as RGBY. May be composed of the sub-pixels.
  • the active matrix substrate 11 includes a colorless and transparent transparent substrate 21 made of glass, plastic or the like.
  • a gate bus line 17, a Cs electrode 19, and a data bus On the main surface of the transparent substrate 21 on the liquid crystal layer 13 side, a gate bus line 17, a Cs electrode 19, and a data bus.
  • the line 18 includes a TFT 40 that is a switching element and is provided for each sub-pixel, and an alignment film 31 that covers these components and is provided on the surface on the liquid crystal layer 13 side.
  • the TFT 40 includes a drain electrode 41, a gate electrode 42, a semiconductor layer 43, and a source electrode 44.
  • the alignment films 31 and 32 provided on the active matrix substrate 11 and the counter substrate 12 are vertical alignment films, and are formed by coating from a known alignment film material such as partially chemically imidized polyamic acid.
  • the vertical alignment film is not usually rubbed, but can align the liquid crystal composition (liquid crystal molecules) substantially perpendicular to the film surface when no voltage is applied.
  • an MVA mode liquid crystal display device including a vertical alignment film is taken as an example.
  • An alignment film may be formed.
  • a photo-alignment film may be formed by using a known photo-alignment film material as the alignment film material, and the photo-alignment film may be a horizontal photo-alignment film or a vertical photo-alignment film.
  • the alignment may be divided by changing the direction of light irradiated for each alignment region.
  • An image signal (video signal) is supplied to the pixel electrode 16 from the data bus line 18 extending vertically between adjacent subpixels via the TFT 40.
  • a rectangular wave is applied to the pixel electrode 16 according to the image signal.
  • Each pixel electrode 16 is electrically connected to the drain electrode 41 of the TFT 40 through a contact hole provided in the interlayer insulating film 36.
  • a common signal common to the sub-pixels is supplied to the common electrode 15.
  • the common electrode 15 is connected to a common voltage generation circuit and is set to a predetermined potential (typically 0 V).
  • the data bus line 18 is connected to a data driver (data line driving circuit).
  • a gate bus line 17 connected to a gate driver (scanning line driving circuit) extends in the left-right direction between adjacent sub-pixels.
  • the gate bus line 17 also functions as a gate electrode 42 of the TFT 40, and the gate A scanning signal supplied in a pulse manner from the driver to the gate bus line at a predetermined timing is applied to each TFT 40 in a line sequential manner.
  • An image signal supplied from the data bus line 18 is applied at a predetermined timing to the pixel electrode 16 connected to the TFT 40 which is turned on for a certain period by the input of the scanning signal.
  • the image signal of a predetermined level written in the liquid crystal layer 13 is held for a certain period between the pixel electrode 16 to which the image signal is applied and the common electrode 15.
  • a storage capacitor is formed between the pixel electrode 16 and the common electrode 15 and between the pixel electrode 16 and the Cs electrode 19.
  • the pixel electrode 16 is formed of a transparent conductive film such as ITO, a metal film such as aluminum or chromium, and the like. As shown in FIG. 1, the shape of the pixel electrode 16 when the liquid crystal display panel 1 is viewed in plan has a fishbone structure including a trunk and a plurality of branches branched from the trunk. The branches extend in four directions and constitute four domains.
  • the active matrix substrate 11 and the counter substrate 12 have polymer layers 33 and 34 on the surfaces in contact with the liquid crystal layer 13, respectively.
  • the polymer layers 33 and 34 assist the alignment films 31 and 32 in controlling the alignment of the liquid crystal molecules, or the polymer layers 33 and 34 themselves control the alignment of the liquid crystal molecules.
  • the polymer layers 33 and 34 are formed in the liquid crystal composition by irradiating the liquid crystal composition with light (for example, ultraviolet irradiation) after the liquid crystal composition is sandwiched between the active matrix substrate 11, the counter substrate 12, and the sealing material 14.
  • the PSA monomer is polymerized and formed.
  • the liquid crystal composition includes a PSA monomer that forms the polymer layers 33 and 34 and a liquid crystal material such as liquid crystal molecules.
  • the PSA monomer contained in the liquid crystal composition will be described in detail below.
  • the PSA monomer includes one or more ring structures, a first reactive functional group bonded to the ring structure via a spacer portion, and a second reactive functional group directly bonded to the ring structure.
  • the PSA monomer is represented by the following formula (1). It is preferable (hereinafter also referred to as the first PSA monomer). P1-Z1-A1- (A2) n-P2 (1)
  • P1 and P2 are each independently acrylamide group, methacrylamide group, acrylate group, methacrylate group, vinyl group, vinyloxy group or epoxy group, and A1 and A2 are each independently 1,4-phenylene group or naphthalene.
  • a -2,6-diyl group, Z1 is an alkylene group or oxyalkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and n is 0, 1 or 2.
  • the P1 and P2 each independently, an acrylate or methacrylate group, Z1 is CH 2, n is more preferably 1.
  • the first PSA monomer is more preferably represented by the following formula (2).
  • each of P1 and P2 is independently an acrylamide group, a methacrylamide group, an acrylate group, a methacrylate group, a vinyl group, a vinyloxy group, or an epoxy group
  • Z1 is an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms or an oxyalkylene group It is a group.
  • PSA monomers may be polymerized to form an oligomer and dissolved in the liquid crystal composition.
  • the core characteristics are important. For example, since the absorption region extends from the low wavelength side to the long wavelength side in the order of anthracene, phenanthrene, naphthalene ring, and biphenyl, the PSA monomer is easily excited. If the effect of reducing the reaction rate due to the introduction of the spacer portion into the PSA monomer is insufficient, that is, if the PSA monomer is relatively susceptible to polymerization even when the spacer portion is introduced, a core portion that is difficult to be excited is introduced. It is possible.
  • the ease of the polymerization reaction required for the PSA monomer of the present invention may vary depending on the conditions of the production line, the liquid crystal to be selected, the alignment film, etc., but the first and second reactive functional groups are changed to the spacer part, and An optimal PSA monomer can be obtained by appropriately combining ring structures.
  • the concentration of the PSA monomer added to the liquid crystal composition is, for example, 0.1 wt% to 0.5 wt% with respect to the entire liquid crystal composition including the PSA monomer if the PSA monomer is represented by the above formula (2). % Is preferred.
  • concentration of the PSA monomer represented by the above formula (2) is less than 0.1 wt%, a polymer layer is formed, but there is not a sufficient layer thickness. Therefore, a desired pretilt angle (in the vertical alignment mode such as MVA mode) , 87 ° to 88.5 ° is preferable).
  • MVA mode vertical alignment mode
  • dielectric breakdown occurs due to excessively high voltage.
  • the liquid crystal display panel may be destroyed.
  • the PSA monomer represented by the above formula (2) when the concentration of the PSA monomer represented by the above formula (2) is higher than 0.5 wt%, the PSA monomer may not be completely dissolved in the liquid crystal composition and may cause display defects such as bright spots. is there.
  • the addition concentration of the PSA monomer can be appropriately set in consideration of the function of the polymer layer to be formed and the solubility of the PSA monomer in the liquid crystal material.
  • each of the active matrix substrate 11 and the counter substrate 12 can be manufactured by a conventionally known method.
  • a photocurable resin 24 is applied to the substrate 11 or 12 so as to surround the display area to form a rectangular frame-shaped seal pattern (FIG. 3). 1, a seal pattern is formed on the substrate 11).
  • the photocurable resin 24 has a property of being cured by visible light or ultraviolet light.
  • the photocurable resin 24 may also have a property of curing by heating (thermosetting) in addition to photocuring properties.
  • fine droplets of the liquid crystal composition 13 are applied dropwise onto the entire surface of the frame of the substrate 11 or 12 on which the seal pattern is formed, with the photocurable resin 24 being uncured. Thereafter, as shown in FIG.
  • the other substrate is overlaid in a vacuum atmosphere, for example, using a UV lamp as a light source, and irradiating ultraviolet rays with an energy of about 3 J / cm 2 to cure the seal pattern. Then, the liquid crystal layer 13 is formed. At this time, it is preferable that the area other than the area where the photocurable resin 24 is applied is covered with a mask. However, when the liquid crystal display panel is small and medium and it is difficult to dispose a mask, the mask does not have to be provided.
  • the liquid crystal composition contains a PSA monomer having photoreactivity, but the photoreactivity is poorer than that of the conventional PSA monomer. Therefore, alignment is performed during light irradiation (ultraviolet irradiation) for curing the seal pattern. No polymer is produced to fix the turbulence.
  • the mask is removed, and thereafter, as shown in FIG. 3-4, heating is performed to harden the seal pattern to form a seal material 14.
  • the photocurable resin 24 which comprises a seal pattern has only photocurability and does not have thermosetting, it is not necessary to heat.
  • the liquid crystal composition is sandwiched between the active matrix substrate 11, the counter substrate 12, and the sealing material. As described above, the liquid crystal display panel 10 is formed by the ODF process.
  • the liquid crystal display panel 10 is irradiated with ultraviolet rays with an energy of about 4 J / cm 2 by an ultraviolet lamp, for example.
  • the PSA monomer in the product is polymerized to form polymer layers 33 and 34 on the alignment films 31 and 32, respectively.
  • the applied voltage can be appropriately adjusted according to a desired pretilt angle, and includes 0 volt.
  • the PSA monomer is polymerized to form the polymer layers 33 and 34.
  • the liquid crystal display panel according to Embodiment 1 is manufactured through the ODF process and the polymerization step of the PSA monomer.
  • the PSA monomer can be suppressed from being polymerized by light (for example, ultraviolet rays) irradiated for curing the seal pattern during the ODF process, the polymer generated during the ODF process. It is possible to suppress the occurrence of orientation failure due to.
  • the MVA mode liquid crystal display device has been described as an example.
  • any liquid crystal display device manufactured using both the ODF process and the PSA technology may be used.
  • the mode is not particularly limited.
  • a mode in which liquid crystal molecules are aligned by a vertical electric field or an oblique electric field such as a PVA mode and a CPA mode may be used.
  • a mode in which liquid crystal molecules are aligned by a lateral electric field such as an IPS mode and an FFS mode may be used.
  • a UV 2 A mode in which liquid crystal molecules are controlled by an alignment-divided photo-alignment film may be used.
  • the IPS mode liquid crystal display device requires a strong backlight.
  • the FFS mode is the same as the IPS mode in that an electrode is provided on one side of the substrate. However, a single insulating layer is provided on one electrode and a comb electrode is provided thereon to switch liquid crystal molecules in a horizontal plane.
  • the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention was actually manufactured and designated as Examples 1 to 4.
  • Example 1 As Example 1, an MVA mode liquid crystal display device was manufactured.
  • As the alignment film a vertical alignment film made of partially chemically imidized polyamic acid was used.
  • a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy was used so that the director of liquid crystal molecules when no voltage was applied was approximately perpendicular to the substrate. Since the polarizing plate is attached to both sides of the liquid crystal display device in crossed Nicol, it is normally black, and the polarizing axis of the polarizing plate is parallel to the bus line.
  • the panel size was 10 type and the resolution was XGA.
  • a light blocking black matrix and a color filter were formed on a glass substrate, and a common electrode made of ITO was formed on the upper surface of the color filter.
  • a common electrode made of ITO was formed on the upper surface of the color filter.
  • an active matrix substrate on the other glass substrate, a plurality of parallel gate bus lines, a plurality of data bus lines formed in parallel to the gate bus lines in the vertical direction, and intersections of the gate bus lines and the data bus lines A thin film transistor (TFT) formed in a matrix and a pixel electrode made of ITO were formed.
  • the gate bus line is separated from the data bus line by an insulating film, and a source electrode and a drain electrode of the TFT are formed in the same layer as the data bus line.
  • the pixel electrode has a fine structure (fishbone structure) as shown in FIG. 1, and stabilizes the potential of each pixel electrode at a position parallel to the gate bus line and in the middle of the adjacent gate bus line. For this purpose, a Cs electrode was provided.
  • a liquid crystal composition was dropped on the active matrix substrate after applying a mixture of ultraviolet curing and thermosetting materials.
  • a PSA monomer represented by the following chemical formula (7) was added so as to be 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition containing the PSA monomer. Note that the liquid crystal composition may be dropped by applying a seal to the counter substrate.
  • the substrates were bonded together in a vacuum atmosphere and returned to atmospheric pressure.
  • the sealing material was cured by irradiating ultraviolet rays from the outside of the substrate. A mask that shields ultraviolet rays was not used. Thereafter, firing was performed to completely cure the seal. After curing the seal, ultraviolet rays were irradiated at 20 J / cm 2 at room temperature while applying a voltage of 10V.
  • Comparative Example 1 The liquid crystal display of Example 1 except that 0.3 wt% of dimethacrylate represented by the following chemical formula (8) was added to the liquid crystal composition instead of the PSA monomer represented by the above chemical formula (7) as the PSA monomer.
  • An MVA mode liquid crystal display device which is the same as the device was manufactured.
  • Example 2 As Example 2, a UV 2 A mode liquid crystal display device was manufactured. In each of the active matrix substrate and the counter substrate, each pixel was aligned and divided at an equal pitch so as to divide each pixel into two, thereby forming a photo-alignment film. Then, both substrates were bonded so that the orientation-divided directions were orthogonal to each other when the substrates were viewed in plan. As a result, as shown in FIG. 4, four divided domains having different alignment directions of liquid crystal molecules located in the vicinity of the center in the thickness direction of the liquid crystal layer were formed in four regions (i to iv in FIG. 4). More specifically, the dotted arrow in FIG.
  • Example 4 indicates the tilt direction of the liquid crystal molecules on the lower substrate, and the solid arrow indicates the tilt direction of the liquid crystal molecules on the upper substrate.
  • the liquid crystal molecules appear to fall down in the direction opposite to the arrow. Therefore, as shown in FIG. 4, the liquid crystal molecules fall down in different directions in the four regions.
  • a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used as in Example 1.
  • the PSA monomer represented by the above chemical formula (7) is used as a liquid crystal composition containing the PSA monomer. It added so that it might become 0.3 wt% with respect to the whole.
  • Comparative Example 2 The liquid crystal display of Example 2 except that 0.3 wt% of dimethacrylate represented by the chemical formula (8) was added to the liquid crystal composition instead of the PSA monomer represented by the chemical formula (7) as the PSA monomer. A liquid crystal display device of UV 2 A mode, which is the same as the device, was produced.
  • Example 3 As Example 3, an IPS mode liquid crystal display device was manufactured. As shown in FIG. 5, in the liquid crystal display device 101 in the IPS mode, the common electrode 115 formed in a comb shape on the active matrix substrate and the pixel electrode 116 formed in a comb shape are formed on the same substrate. Arranged. Liquid crystal molecules were horizontally aligned using a polyimide alignment film that had been rubbed as an alignment film. A liquid crystal having a positive dielectric anisotropy was used.
  • the PSA monomer represented by the chemical formula (7) is added to 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition, A liquid crystal composition was dropped on the active matrix substrate. Note that the liquid crystal composition may be dropped by applying a seal to the counter substrate.
  • the substrates were bonded together in a vacuum atmosphere and returned to atmospheric pressure.
  • the sealing material was cured by irradiating ultraviolet rays from the outside of the substrate. Thereafter, firing was performed to completely cure the seal. After curing the seal, ultraviolet rays were irradiated at 20 J / cm 2 at room temperature while applying a voltage of 0V. A mask that shields ultraviolet rays was not used.
  • Comparative Example 3 The liquid crystal display of Example 3 except that 0.3 wt% of dimethacrylate represented by the chemical formula (8) was added to the liquid crystal composition instead of the PSA monomer represented by the chemical formula (7) as the PSA monomer.
  • An IPS mode liquid crystal display device which is the same as the device was manufactured.
  • Example 4 As Example 4, an FFS mode liquid crystal display device was manufactured. As shown in FIG. 6A, in the FFS mode liquid crystal display device 201, a planar common electrode 215 made of ITO and a pixel electrode 216 having an opening made of ITO are formed on an active matrix substrate. Are arranged in this order. In FIG. 6A, the shape of the opening is a parallelogram, and the opening is arranged obliquely with respect to the long side and the short side of the rectangular pixel. Since the upper half and the lower half have different opening inclination directions with respect to the long side direction of the pixel, the upper half and the lower half have different rotation directions in the liquid crystal alignment direction.
  • the boundary between the two regions is formed in parallel to the short side direction of the pixel at the center of the pixel where the TFT and the through hole are present.
  • the shape of the opening is V-shaped, and the bent portion of the V-shape is a boundary between two regions having different rotation directions in the liquid crystal alignment direction, and the boundary between the two regions is the long side of the pixel. It may be formed parallel to the direction.
  • Liquid crystal molecules were horizontally aligned using a photo-alignment film as the alignment film. A liquid crystal having a positive dielectric anisotropy was used.
  • the PSA monomer represented by the chemical formula (7) was added to 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition including the PSA monomer, and the liquid crystal composition was dropped onto the active matrix substrate. did.
  • ultraviolet rays were irradiated at room temperature at 20 J / cm 2 while applying a voltage of 0V. At this time, a mask for shielding ultraviolet rays was not used. Note that the liquid crystal composition may be dropped by applying a seal to the counter substrate.
  • Comparative Example 4 The liquid crystal display of Example 4 except that 0.3 wt% of dimethacrylate represented by the chemical formula (8) was added to the liquid crystal composition instead of the PSA monomer represented by the chemical formula (7) as the PSA monomer.
  • An FFS mode liquid crystal display device which is the same as the device was manufactured.
  • liquid crystal display device 10 liquid crystal display panel 11: active matrix substrate 12: counter substrate 13: liquid crystal layer (liquid crystal composition) 14: Sealing material 15, 115, 215: Common electrode 16, 116, 216: Pixel electrode 17: Gate bus line 18: Data bus line 19: Cs electrode 21, 22: Transparent substrate 24: Photocurable resin 31, 32: Alignment films 33, 34: polymer layer 35: protrusion 36: interlayer insulating film 40: TFT 41: drain electrode 42: gate electrode 43: semiconductor layer 44: source electrode 50: power supply

Abstract

本発明は、液晶滴下工程とＰＳＡ技術を併用した液晶表示装置において、配向不良を効果的に低減した液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、シール材と、該一対の基板、及び、該シール材によって保持された液晶組成物と、該一対の基板の該液晶組成物と接する面にそれぞれ形成された一対のポリマー層とを備え、該一対のポリマー層は、１以上の環構造、該環構造と直接結合するスペーサ部、該スペーサ部を介して結合する第１反応性官能基、及び、該環構造と直接結合する第２反応性官能基を含むモノマーを重合して形成され、該スペーサ部は、不飽和結合を含まない液晶表示装置である。　

Description

液晶表示装置、及び、液晶組成物
本発明は、液晶表示装置、及び、液晶組成物に関する。より詳しくは、光、又は、光及び熱により反応（重合）するモノマーを含有する液晶組成物、及び、この液晶組成物を一対の基板間に封止し、モノマーを重合して液晶の配向方向を制御するポリマー層を形成する液晶表示装置に関する。
液晶表示装置（ＬＣＤ）は薄型、軽量及び低消費電力を特徴とし、様々な分野で広く用いられている。特に、駆動方式として、各画素毎にアクティブ素子を配したアクティブマトリックスタイプの液晶表示装置が広く採用されている。
液晶表示装置の表示方式（モード）は、セル内で液晶をどのように配列させるかによって決定され、以前は、ＴＮ（twisted　nematic）モードが主流であった。しかしながら、ＴＮモードの場合、視角特性が狭いという難点があった。そこで現在、広視野角である液晶表示装置として、ＭＶＡ（multidomain　vertical　alignment）モード、ＰＶＡ（Patterned　vertical　alignment）モード、ＣＰＡ（Continuous　Pinwheel　Alignment）モード、ＩＰＳ（In-Plane　Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe　Field　Switching）モード等が採用されている。
ＭＶＡモードは、例えば、液晶を基板に垂直に配向させ、アクティブマトリックス基板の透明電極（ＩＴＯ膜）に設けられたスリットと対向基板に設けられた誘電体からなる突起（土手）によって液晶分子の配向を規定する（例えば、特許文献１参照。）。ＭＶＡモードにおいては、スリット及び突起により実質的な開口率が低下するため、ＴＮモードに比べると、ＭＶＡモードの光透過率は低くなる。そのため、ＭＶＡモードは、低消費電力が要求される携帯端末向けの表示装置には採用することができていない。
また、ＭＶＡモードでは、広視野角化のため、液晶層への電圧印加時に液晶分子が４方向に倒れるよう、突起とスリットを複雑に配置しているため、光透過率が低くなる。これらの配置を単純化し、突起又はスリットの間隔を広げれば、光透過率を高くすることができる。しかしながら、突起又はスリットの間隔を広げると、液晶分子の傾斜の伝播に時間がかかるようになり、表示のため装置に電圧を印加したときの装置の応答が遅くなる傾向がある。
液晶の応答速度を向上させる技術としては、液晶表示装置の製造において、重合可能なモノマーを含有している液晶組成物を基板間に注入し、電圧を印加した状態でモノマーを重合して液晶分子に倒れる方向を記憶させるＰＳＡ（Polymer　sustained　alignment）という技術（以下では、「ＰＳＡ技術」とも言う。）が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
このＰＳＡ技術においては、配向膜の上にポリマーを形成する。このポリマーは、配向膜が液晶分子の配向を制御するのを補助し、又は、このポリマー自体が、液晶分子の配向を制御する。ＰＳＡ技術において、ポリマーを形成するために液晶組成物中に含有されるモノマー（以下では、「ＰＳＡモノマー」とも言う。）の種類や、重合開始剤の濃度についても研究が進められている（例えば、特許文献３及び４参照。）。なお、ＰＳＡ技術は、応答速度の向上だけでなく、表示品位の向上等、種々の効果を得るために、ＭＶＡモード等の各種モードの液晶表示装置に適用できる。
特開平１１－２４２２２５号公報 特開２００２－３５７８３０号公報 特許４１７５８２６号明細書 特開２００３－２２８０５０号公報
ところで、近年、液晶表示パネルの製造において、パネル内に液晶を充填する技術は液晶滴下工法（ＯＤＦプロセス；One　drop　fill　process）が使用されるようになってきている。ＯＤＦプロセスにおいては、一方の基板と対向する他方の基板とを貼り合わせる前に、液晶組成物が漏れないようにするために一方の基板にシール用樹脂を塗布し、その後、液晶組成物を滴下した後、対向する基板を貼り合わせる。真空状態で貼り合わせるため、基板間には空気は入らない。シール用樹脂としては光硬化性を有するものを使うことが多く、基板を貼り合わせた後、パネルの外側から光を照射してシール用樹脂を硬化させ、シール材を形成して液晶組成物を一対の基板及びシール材の内側に閉じ込める。この際、シール用樹脂以外には光が照射されないように遮光マスクを使用することも行われている。なお、本明細書において、光とは、可視光のみに限定されず、紫外線であってもよい。
しかしながら、液晶表示パネルの液晶滴下工法（ＯＤＦプロセス；One　drop　fill　process）による貼り合わせ工程（以下、液晶滴下工程ともいう。）とＰＳＡ技術とを併用して用いた液晶表示装置において、配向不良が発生することがある。
本発明は、液晶滴下工程とＰＳＡ技術を併用した液晶表示装置において、配向不良を効果的に低減した液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
上記の配向不良が生じる原因について、本発明者らが鋭意検討した結果、例えば、特許文献３、４等に記載の従来の発明においては、ＰＳＡモノマーは重合開始剤がなくても紫外線照射によって反応し重合するため、液晶表示装置を製造する工程で液晶組成物が光に晒されると、液晶組成物中のＰＳＡモノマーが重合反応を起こす点に着目した。液晶滴下工程を例に挙げると、シール用樹脂を硬化させるために光を照射した際、遮光マスクで遮光しきれなかった光が液晶組成物に照射され、液晶組成物中のＰＳＡモノマーが重合反応を起こして、配向が乱れた状態を固定するポリマーが形成されてしまうため、配向不良が生じることを見出した。また、中小型の液晶表示パネルにおいては、遮光マスクを配するのが困難であるため、液晶滴下工程における光照射が液晶表示パネル全面に行われることがある。このとき、液晶組成物中のＰＳＡモノマーは、遮光マスクを使用する場合よりも重合反応を起こしやすくなるため、配向不良がより顕著に発生するおそれがある。
本発明者らは、更にＰＳＡモノマーの構造に着目した。上述のように、例えば、特許文献３、４等に記載の従来の発明においては、ＰＳＡモノマーは重合開始剤がなくても紫外線照射によって反応し重合する。この反応は、光フリース転位によってラジカルが発生し、重合を促進するものであると考えられる。光フリース転位とは、下記の反応式に示すように、下記式（３－１）のアリールエステルが、光によって、下記式（３－２）及び（３－３）のハイドロキシアセトフェノンと、下記式（３－４）のフェノール類に転位するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
転位する過程において、下記化学式（３－１）及び（４）に示すように、アシルオキシ結合(acyloxy　bond)が開裂し、ラジカルが発生する。このラジカルが重合開始剤の役割を果たし、ＰＳＡモノマーが重合する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
なお、上記化学式（３－１）においては、ベンゼン環がコア（骨格）であるモノマーについて示しているが、光フリース転位は、ベンゼン環だけではなく、ナフタレン環等の縮環構造がコアであるモノマーでも発生する。
従来のＰＳＡモノマーは、下記化学式（５－１）に示すように、反応性の官能基を２以上有し、かつ各々の官能基がコアであるベンゼン環や縮環構造等に直接結合している。すなわち、従来のＰＳＡモノマーにおいては、下記化学式（５－２）及び（５－３）に示すように、光照射により結合が開裂する可能性のある箇所が２箇所以上ある。そのため、従来のＰＳＡモノマーは、光照射によるラジカルの発生確率が高い。このように、従来のＰＳＡモノマーは、比較的反応性が高いため、液晶表示装置の製造工程、例えば液晶滴下工程のシール露光時に、重合反応が進み、配向が乱れた状態を固定するポリマーが形成されてしまい、配向不良が生じるおそれがあることを見出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
そして、本発明者らは、反応性官能基と環構造との間にスペーサ部を挿入して反応性官能基付近は開裂しないようにし、ＰＳＡモノマーのラジカル発生位置を１箇所とし、１箇所のみ光フリース転位を起こすようにすることで、ＰＳＡモノマーの反応性をある程度抑え、光が照射されても、配向乱れを固定するほどのポリマーが生成されない程度に重合を抑制することで、配向不良を抑制できることを見出した。
例えば、下記化学式（６－１）に示すように、反応性官能基を２以上有するＰＳＡモノマーにおいて、１の官能基のみベンゼン環や縮環構造等の環構造に直接結合し、他の反応性官能基と環構造の間には、スペーサ部を挿入することで、下記化学式（６－２）に示されるように、スペーサ部と結合する反応性官能基付近は開裂せず、環構造に直接結合する１の反応性官能基のみが開裂する。下記化学式（６－１）及び（６－２）では、ベンゼン環に反応性官能基が結合しているが、縮環構造であっても同様となる。このように、ＰＳＡモノマーにおいて、光フリース転位をする箇所を１箇所とすることで、重合速度を調整することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
以上により、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一側面は、一対の基板と、シール材と、上記一対の基板、及び、上記シール材によって保持された液晶組成物と、上記一対の基板の上記液晶組成物と接する面にそれぞれ形成された一対のポリマー層とを備え、上記一対のポリマー層は、１以上の環構造、上記環構造と直接結合するスペーサ部、上記スペーサ部を介して結合する第１反応性官能基、及び、上記環構造と直接結合する第２反応性官能基を含むモノマー（ＰＳＡモノマー）を重合して形成され、上記スペーサ部は、不飽和結合を含まない液晶表示装置（以下では、本発明の第１の液晶表示装置とも言う。）である。
上記環構造としては、例えば、ベンゼン環、縮合ベンゼン環、複素芳香環等の芳香環が挙げられる。縮合ベンゼン環としては、ベンゼンが縮重合したナフタレン、アントラセン、フェナントレン等が挙げられる。上記環構造は、同種の原子で環が形成された同素環であってもよいし、２種以上の原子で環が形成された複素環であってもよい。また、上記環構造に含まれる環の数は限定されない。
上記スペーサ部とは、ＰＳＡモノマーの分子内において、環構造と第１反応性官能基とを結ぶ化学構造であり、第１反応性官能基が光フリース転位を生じない又は生じにくくなるようにする化学構造であることが好ましい。また、上記スペーサ部は、不飽和結合を有しないものである。このようなスペーサ部の構造としては、例えば、アルキレン基又はオキシアルキレン基が挙げられる。上記アルキレン基又はオキシアルキレン基の炭素数は特に限定されないが、１～８であることが好ましい。これらの基は、水素原子が他の原子に置換されていたり、側鎖を有していたりしてもよい。
また、上記第１及び第２反応性官能基は、光によって反応性を示す官能基を有する基であればよく、光フリース転位を生じるものであることが好ましい。上記第１及び第２反応性官能基の構造としては、例えば、それぞれ独立に、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基、エポキシ基が挙げられる。
上記第２反応性官能基は、重合反応を起こす官能基を有する基であることが好ましく、上記第１反応性官能基も重合反応を起こす官能基を有する基であることがより好ましい。
前記第１反応性官能基及び前記第２反応性官能基は、同じ環構造に結合していてもよいし、それぞれ異なる環構造と結合していてもよい。すなわち、第１反応性官能基と環構造とをつなぐスペーサ部と、前記第２反応性官能基とは、同じ環構造に結合していてもよいし、それぞれ異なる環構造と結合していてもよい。
液晶組成物中においては、上記ＰＳＡモノマー同士が重合して、オリゴマーを形成していてもよい。
なお、単官能のモノマーは、本発明に係るＰＳＡモノマー同様に、開裂する位置を１か所とすることができるが、本発明に係るＰＳＡモノマーによりポリマーを形成した方が単官能モノマーによりポリマーを形成するよりも配向の安定性に優れている。例えば、ポリマーの場合、液晶が等方相まで加熱されると、単官能モノマーにより形成されたポリマーによって付与されたプレチルト角は無くなるが、本発明に係るＰＳＡモノマーにより形成されたポリマーによって付与されたプレチルト角は維持される。
また、同様の観点から、本発明の別の側面は、一対の基板と、シール材と、上記一対の基板、及び、上記シール材によって保持された液晶組成物と、上記一対の基板の上記液晶組成物と接する面にそれぞれ形成された一対のポリマー層とを備え、上記一対のポリマー層は、光照射によってフリース転位を生じる反応性官能基を１つだけ含むモノマー（ＰＳＡモノマー）を重合して形成されたものである液晶表示装置（以下では、本発明の第２の液晶表示装置とも言う。）でもある。
更に、同様の観点から、本発明の別の側面は、少なくとも１種のモノマーを含む液晶組成物であって、上記少なくとも１種のモノマーは、１以上の環構造、上記環構造と直接結合するスペーサ部、上記スペーサ部を介して結合する第１反応性官能基、及び、上記環構造と直接結合する第２反応性官能基を含み、上記スペーサ部は、不飽和結合を含まない液晶組成物でもある。
上記本発明の第１及び第２の液晶表示装置、並びに、本発明の液晶組成物としては、このような構成を必須として形成されるものである限り、その他の構成によって特に限定されるものではない。
以下、上記本発明の第１及び第２の液晶表示装置、並びに、本発明の液晶組成物の好ましい形態について説明する。なお、以下に示す各種形態は、適宜組み合わせることができる。
前記シール材は、光硬化性を有する樹脂から形成されたものであることが好ましい。
上記第１反応性官能基をＰ１、上記第２反応性官能基をＰ２、上記スペーサ部をＺ１、上記環構造をＡ１及びＡ２で表したとき、上記モノマーは、下記式（１）で表される液晶表示装置（以下では、第１形態とも言う。）であることが好ましい。
Ｐ１－Ｚ１－Ａ１－（Ａ２）ｎ－Ｐ２　　（１）
上記式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基であり、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立に、１，４－フェニレン基又はナフタレン－２，６－ジイル基であり、Ｚ１は、炭素数１～８のアルキレン基又はオキシアルキレン基であり、ｎは、０、１又は２である。
第１形態において、上記Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリレート基又はメタクリレート基であり、上記Ｚ１は、－ＣＨ２－であり、ｎは、１であることがより好ましい。
第１形態において、上記モノマーは、下記式（２）で表されることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
上記式（２）中、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基であり、Ｚ１は、炭素数１～８のアルキレン基又はオキシアルキレン基である。
上記第１、第２反応性官能基、上記スペーサ部、上記環構造を適宜組み合わせることで、製造ライン、液晶組成物、配向膜等の条件に合わせて、例えば、ＯＤＦプロセス時には、重合反応を起こしにくく、ポリマー層を形成する工程において重合反応を起こすＰＳＡモノマーを設計することができる。
本発明の第１及び第２の液晶表示装置は、上記ポリマー層の下に垂直配向膜を有することが好ましい（以下では、第２形態とも言う。）。本発明は、液晶分子を略垂直に配向するモード、例えば、ＭＶＡモード、ＰＶＡモード、ＣＰＡモード等の液晶表示装置に適用することができる。
本発明の第１及び第２の液晶表示装置は、上記ポリマー層の下に水平配向膜を有することが好ましく（以下では、第３形態とも言う。）、第３形態において、上記液晶表示装置は、横電界を利用して液晶分子を駆動することがより好ましい。本発明は、液晶分子を略水平に配向するモード、例えば、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード等の液晶表示装置に適用することができる。
本発明の第１及び第２の液晶表示装置は、上記ポリマー層の下に光配向膜を有することが好ましい。本発明は、光配向膜を用いた液晶表示装置、例えば、光配向膜を配向分割したＵＶ２Ａ(Ultra　violet　induced　multi-domain　Vertical　Alignment)モードの液晶表示装置に適用することができる。ＵＶ２Ａモードにおいては、配向分割された光配向膜によって液晶分子を制御することにより、土手やＩＴＯスリット等がない単純な画素構造を使用することが可能となり、非常に透過率の高い垂直配向モードを実現することができる。
本発明の第２の液晶表示装置において、上記モノマーは、光照射によってフリース転位を生じない反応性官能基を含むことが好ましい。これにより、配向安定性を高めることができる。
本発明によれば、液晶滴下工程とＰＳＡ技術を併用した液晶表示装置において、配向不良を効果的に低減した液晶表示装置を提供することができる。
実施形態１に係るＭＶＡモードの液晶表示装置の平面模式図である。 図１に示す線分Ａ－Ａ´における液晶表示装置の断面模式図である。 貼り合わせ工程において、基板上にシールパターンを形成した状態を示す断面模式図である。 貼り合わせ工程において、基板上に液晶組成物を滴下した状態を示す断面模式図である。 貼り合わせ工程において、基板同士を貼り合わせた状態を示す断面模式図である。 貼り合わせ工程において、基板に紫外線を照射した状態を示す断面模式図である。 貼り合わせ工程において、基板を加熱した状態を示す断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示装置のＰＳＡモノマーの重合工程を示す断面模式図である。 実施例２に係るＵＶ２Ａモードの液晶表示装置における、一対の基板に対する光配向処理方向と、ドメインの分割パターンとを示す平面模式図である。 実施例３に係るＩＰＳモードの液晶表示装置の平面模式図である。 実施例４に係るＦＦＳモードの液晶表示装置の平面模式図である。 実施例４に係る別のＦＦＳモードの液晶表示装置の平面模式図である。
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
本発明の実施形態として、ＭＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げる。
本実施形態の液晶表示装置１は、図１及び図２に示すように、液晶表示パネル１０を備え、液晶表示パネル１０は、対向配置された一対の基板であるアクティブマトリクス基板１１、及び、対向基板１２と、これらの間に狭持された液晶層（液晶組成物）１３とを有する。
アクティブマトリクス基板１１、及び、対向基板１２の液晶層１３と反対側の面には、一対の偏光板（図示せず）が設けられている。
基板１１、１２は、表示領域を取り囲むように設けられたシール材１４によって貼り合わされている。また、基板１１、１２は、プラスチックビーズ等のスペーサを介して対向している。
対向基板１２は、ガラス、プラスチック等からなる無色透明の透明基板２２を含み、透明基板２２の液晶層１３側の主面上には、各副画素間を遮光するブラックマトリクス（図示せず）層と、各副画素に設けられた複数の色層（図示せず）と、共通電極１５と、液晶層１３側の表面に設けられた配向膜３２と、液晶分子の配向方位を規定するための突起３５とがこの順に形成される。共通電極１５は、ＩＴＯ等の透明導電膜から形成される。
このように、本実施形態の液晶表示装置は、対向基板１２上に色層を具備するカラー表示のアクティブマトリクス型液晶表示装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個の副画素から１個の画素が構成される。なお、各副画素を構成する副画素の色の種類及び数は特に限定されず、適宜設定することができる。すなわち、本実施形態の液晶ディスプレイにおいて、各画素は、例えば、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）Ｙ（イエロー）の３色の副画素から構成されてもよいし、例えば、ＲＧＢＹ等４色以上の副画素から構成されてもよい。
一方、アクティブマトリクス基板１１は、ガラス、プラスチック等からなる無色透明な透明基板２１を含み、透明基板２１の液晶層１３側の主面上に、ゲートバスライン１７と、Ｃｓ電極１９と、データバスライン１８と、スイッチング素子であり、かつ各副画素に１つずつ設けられたＴＦＴ４０と、これらの構成を覆って液晶層１３側の表面に設けられた配向膜３１とを有する。ＴＦＴ４０は、ドレイン電極４１、ゲート電極４２、半導体層４３、及び、ソース電極４４を有する。
アクティブマトリクス基板１１及び対向基板１２に設けられた配向膜３１、３２は、垂直配向膜であり、一部化学イミド化したポリアミック酸等の公知の配向膜材料から塗布形成される。垂直配向膜は、通常、ラビング処理されないが、電圧無印加時に、液晶組成物（液晶分子）を膜表面に対して略垂直に配向することができる。また、本実施形態は、垂直配向膜を備えるＭＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げているが、本発明をＩＰＳモードやＦＦＳモード等の横電界方式の液晶表示装置に適用する場合は、水平配向膜を形成してもよい。更に、配向膜材料に公知の光配向膜材料を用いて、光配向膜を形成してもよく、光配向膜は、水平光配向膜でもよいし、垂直光配向膜でもよい。光配向膜を形成する際に配向領域毎に照射する光の方向を変えることで配向分割してもよい。
画素電極１６には、ＴＦＴ４０を介して、隣接する副画素間を上下方向に延びるデータバスライン１８から画像信号（映像信号）が供給される。このように、画素電極１６には、画像信号に応じて矩形波が印加される。各画素電極１６は、層間絶縁膜３６に設けられたコンタクトホールを通してＴＦＴ４０のドレイン電極４１に電気的に接続されている。また、共通電極１５には、各副画素に共通のコモン信号が供給される。更に、共通電極１５は、コモン電圧発生回路に接続されるとともに、所定の電位（代表的には０Ｖ）に設定されている。
なお、データバスライン１８は、データドライバ（データ線駆動回路）に接続される。また、隣接する副画素間の左右方向にはゲートドライバ（走査線駆動回路）に接続されたゲートバスライン１７が延在し、ゲートバスライン１７は、ＴＦＴ４０のゲート電極４２としても機能し、ゲートドライバから所定のタイミングでゲートバスラインにパルス的に供給される走査信号が、線順次で各ＴＦＴ４０に印加される。走査信号の入力により一定期間だけオン状態とされたＴＦＴ４０に接続された画素電極１６に、データバスライン１８から供給される画像信号が所定のタイミングで印加される。
また、液晶層１３に書き込まれた所定レベルの画像信号は、画像信号が印加された画素電極１６と共通電極１５との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極１６と共通電極１５との間、及び、画素電極１６とＣｓ電極１９との間に保持容量が形成される。
画素電極１６は、ＩＴＯ等の透明導電膜、アルミニウム、クロム等の金属膜等から形成される。液晶表示パネル１を平面視したときの画素電極１６の形状は、図１に示すように、幹部と、該幹部から分岐した複数の枝部とを備えるフィッシュボーン構造を有する。枝部は、４方向に伸長しており、４つのドメインを構成する。
更に、アクティブマトリクス基板１１及び対向基板１２は、液晶層１３と接する面に、それぞれポリマー層３３、３４を有する。ポリマー層３３、３４は、配向膜３１、３２が液晶分子の配向を制御するのを補助し、又は、このポリマー層３３、３４自体が液晶分子の配向を制御する。
ポリマー層３３、３４は、アクティブマトリクス基板１１、対向基板１２、及び、シール材１４で液晶組成物を挟持した後に、液晶組成物に光照射（例えば、紫外線照射）することで、液晶組成物中のＰＳＡモノマーが重合して形成される。
上記の通り、液晶組成物は、ポリマー層３３、３４を形成するＰＳＡモノマー、及び、液晶分子等の液晶材料を含んでなる。液晶組成物が含むＰＳＡモノマーについて、以下に詳述する。
ＰＳＡモノマーは、１以上の環構造、環構造とスペーサ部を介して結合する第１反応性官能基、及び、環構造と直接結合する第２反応性官能基を含む。
このとき、第１反応性官能基をＰ１、第２反応性官能基をＰ２、スペーサ部をＺ１、環構造をＡ１及びＡ２で表したとき、ＰＳＡモノマーは、下記式（１）で表されることが好ましい（以下では、第１のＰＳＡモノマーとも言う。）。
Ｐ１－Ｚ１－Ａ１－（Ａ２）ｎ－Ｐ２　　（１）
Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基であり、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立に、１，４－フェニレン基又はナフタレン－２，６－ジイル基であり、Ｚ１は、炭素数１～８のアルキレン基又はオキシアルキレン基であり、ｎは、０、１又は２である。
第１のＰＳＡモノマーにおいて、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリレート基又はメタクリレート基であり、Ｚ１は、ＣＨ２であり、ｎは、１であることがより好ましい。
また、第１のＰＳＡモノマーは、下記式（２）で表されることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
式中、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基であり、Ｚ１は、炭素数１～８のアルキレン基又はオキシアルキレン基である。
第１、第２反応性官能基、スペーサ部、環構造の組み合わせを上記に挙げた好適な組合せから適宜選択することで、重合反応の起こしやすさが最適なＰＳＡモノマーを設計することができる。
なお、ＰＳＡモノマー同士が重合して、オリゴマーを形成した状態で液晶組成物中に溶解していてもよい。
上記ＰＳＡモノマーにおいては、コア部の特性が重要となる。例えば、アントラセン、フェナントレン、ナフタレン環、ビフェニルの順に、吸収領域が低波長側から長波長側にまで至るため、ＰＳＡモノマーが励起されやすくなる。ＰＳＡモノマーへのスペーサ部の導入による反応速度低下の効果が不充分な場合、すなわちスペーサ部を導入してもＰＳＡモノマーが相対的に重合反応を起こしやすい場合は、励起されにくいコア部を導入することが考えられる。逆に、ＰＳＡモノマーへのスペーサ部の導入による反応速度低下の効果が過大な場合、すなわちスペーサ部を導入することで、非常に重合反応を起こしにくくなる場合は、励起されやすいコア部を導入することが考えられる。
製造ラインや選択する液晶、配向膜等の条件によって、本発明のＰＳＡモノマーに求められる重合反応の起こしやすさは変化し得るが、第１、第２反応性官能基を、スペーサ部、及び、環構造の構造を適宜組み合わせることで、最適なＰＳＡモノマーを得ることができる。
液晶組成物中に添加されるＰＳＡモノマーの濃度は、例えば、上記式（２）で示されるＰＳＡモノマーであれば、ＰＳＡモノマーを含む液晶組成物全体に対して、０．１ｗｔ％～０．５ｗｔ％であることが好ましい。上記式（２）で示されるＰＳＡモノマーの濃度が０．１ｗｔ％未満の場合、ポリマー層が形成されるものの充分な層厚がないため、所望するプレチルト角（ＭＶＡモード等の垂直配向モードのとき、８７°～８８．５°が好ましい）が実現できないおそれがある。露光時の印加電圧を高くすることで、ポリマー層の層厚が充分でなくともチルト角をある程度制御することも可能ではあるが、この場合、あまりに高電圧となることで、絶縁破壊が起きて、液晶表示パネルが破壊されてしまうおそれがある。
一方、上記式（２）で示されるＰＳＡモノマーの濃度が０．５ｗｔ％より濃度が高い場合、ＰＳＡモノマーが液晶組成物中に溶解しきれずに析出し、輝点等の表示不良が生じるおそれがある。
このように、ＰＳＡモノマーの添加濃度は、形成されるポリマー層の機能や、ＰＳＡモノマーの液晶材料への溶解度を考慮して適宜設定することができる。
次に、実施形態１に係る液晶表示装置における液晶表示パネルの液晶滴下工法（ＯＤＦプロセス；One　drop　fill　process）による貼り合わせ工程と、ＰＳＡモノマーの重合工程について説明する。なお、アクティブマトリクス基板１１及び対向基板１２についてはそれぞれ、従来公知の方法によって作製することができる。
貼り合わせ工程ではまず、図３－１に示すように、基板１１又は１２に、表示エリアを取り囲むように光硬化性樹脂２４を塗布し、長方形の枠状のシールパターンを形成する（図３－１では、基板１１上にシールパターンを形成する。）。光硬化性樹脂２４は、可視光や紫外線により硬化する特性を有する。光硬化性樹脂２４は、光硬化性とともに、加熱により硬化する特性（熱硬化性）も有してもよい。その後、図３－２に示すように、光硬化性樹脂２４が未硬化の状態で液晶組成物１３の微小滴を、シールパターンを形成した基板１１又は１２の枠内全面に滴下塗布する。その後、図３－３に示すように、真空雰囲気下において他方の基板を重ねあわせ、例えば、ＵＶランプを光源として用い、例えば３Ｊ／ｃｍ２程度のエネルギーで紫外線照射を行い、シールパターンを硬化させ、液晶層１３を形成する。このとき、光硬化性樹脂２４が塗布された領域以外はマスクで覆われていることが好ましい。ただし、液晶表示パネルが中小型であり、マスクを配するのが困難であるときは、マスクをしなくともよい。液晶組成物中には、光反応性を有するＰＳＡモノマーが含有されているが、従来のＰＳＡモノマーに比べて光反応性が乏しいため、シールパターン硬化のための光照射（紫外線照射）時には、配向乱れを固定するほどのポリマーは生成されない。
次に、マスクを用いた場合はマスクを除去し、その後、図３－４に示すように、加熱を行い、シールパターンをより強度に硬化させ、シール材１４を形成する。なお、シールパターンを構成する光硬化性樹脂２４が、光硬化性のみを有し、熱硬化性を有さない場合は、加熱を行う必要はない。最後に、図３－５に示すように、液晶組成物をアクティブマトリクス基板１１、対向基板１２、及び、シール材１４により挟持する。以上の通り、ＯＤＦプロセスにより、液晶表示パネル１０が形成される。
次に、図３－６に示すように、例えば、電源５０より１０Ｖの電圧を印加しながら、紫外線ランプによって例えば、４Ｊ／ｃｍ２程度のエネルギーで液晶表示パネル１０に紫外線照射を行い、液晶組成物中のＰＳＡモノマーを重合させ、配向膜３１、３２上に、それぞれ、ポリマー層３３、３４を形成する。なお、印加電圧は、所望するプレチルト角に応じて適宜調整できるものであり、０ボルトも含む。以上の通り、ＰＳＡモノマーが重合され、ポリマー層３３、３４が形成される。
以上、ＯＤＦプロセス、及び、ＰＳＡモノマーの重合工程を経て、実施形態１に係る液晶表示パネルは作製される。実施形態１の液晶表示装置によれば、ＯＤＦプロセス時、シールパターンの硬化のために照射される光（例えば、紫外線）によってＰＳＡモノマーが重合されるのを抑制できるため、ＯＤＦプロセス時に生じたポリマーによって配向不良が引き起こされるのを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態においては、ＭＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げたが、ＯＤＦプロセスとＰＳＡ技術とを併用して製造される液晶表示装置であれば、本発明の液晶表示装置のモードは特に限定されない。例えば、ＭＶＡモードの他にＰＶＡモード、ＣＰＡモード等の縦電界又は斜め電界により液晶分子を配列させるモードであってもよい。また、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード等、横電界により液晶分子を配列させるモードであってもよい。更に、例えば、配向分割された光配向膜により液晶分子を制御するＵＶ２Ａモードであってもよい。
例えば、ＩＰＳモードでは、表示面方向に平行な水平面内に互いに対向する１組の平たい櫛形電極を設け、対向する電極間の液晶分子を水平面内でスイッチングする。なお、平たい形状の櫛形電極は、液晶表示装置の開口率を著しく低下させるので、ＩＰＳモード液晶表示装置では強力なバックライトが必要である。ＦＦＳモードでは、片側基板上に電極を設ける点では、ＩＰＳモードと同様であるが、片方の電極の上に一層絶縁層を設けその上に櫛形電極を設け、水平面内で液晶分子をスイッチングする。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置を実際に作製し、実施例１～４とした。
実施例１
実施例１として、ＭＶＡモードの液晶表示装置を作製した。配向膜として、一部化学イミド化したポリアミック酸からなる垂直配向膜を使用した。また、誘電率異方性が負の液晶組成物を使用し、電圧無印加時の液晶分子のダイレクタが基板に対しておおよそ垂直方向になるようにした。偏光板はクロスニコルに液晶表示装置の両側に貼付するのでノーマリーブラックであり、偏光板の偏光軸はバスラインに対して平行とした。パネルサイズは１０型、解像度はＸＧＡとした。
対向基板として、ガラス基板上に遮光用のブラックマトリクスとカラーフィルタを形成し、カラーフィルタの上一面にＩＴＯからなる共通電極を形成した。アクティブマトリクス基板として、他方のガラス基板に、複数本の平行なゲートバスライン、該ゲートバスラインと垂直方向に平行に形成された複数本のデータバスライン、ゲートバスラインとデータバスラインとの交点に対応してマトリクス状に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、及び、ＩＴＯからなる画素電極を形成した。ゲートバスラインは、絶縁膜によりデータバスラインから切り離され、そしてデータバスラインと同じ層にＴＦＴのソース電極及びドレイン電極が形成されている。データバスラインの層上には絶縁膜が形成され、更にその上に画素電極が形成されている。画素電極は、図１のような微細構造（フィッシュボーン構造）をしており、ゲートバスラインと平行に、且つ隣り合うゲートバスラインの中間の位置には、各画素電極の電位を安定化するための補助容量用にＣｓ電極を設けた。
アクティブマトリクス基板に、紫外線硬化と熱硬化の材料の混合したシールを塗布した後、液晶組成物を滴下した。液晶組成物には、下記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーを、ＰＳＡモノマーを含む液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％となるように添加した。なお、対向基板にシールを塗布して液晶組成物を滴下してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
その後、真空雰囲気下で基板を貼り合わせ、大気圧に戻した。基板の外から紫外線を照射してシール材を硬化させた。なお、紫外線を遮蔽するマスクは用いなかった。その後、焼成を行い、シールを完全に硬化させた。シール硬化後、１０Ｖの電圧を印加しながら、紫外線を室温で２０Ｊ／ｃｍ２照射した。
実施例１の液晶表示装置では、目視観察の結果、液晶に配向乱れは観察されず、良好な配向特性が得られた。
比較例１
ＰＳＡモノマーとして、上記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーに替えて、下記化学式（８）で示されるジメタクリレートを液晶組成物中に０．３ｗｔ％添加したこと以外は、実施例１の液晶表示装置と同じであるＭＶＡモードの液晶表示装置を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
比較例１の液晶表示装置では、配向不良が発生し、黒表示をしたときに、白い小さな点が目視観察された。
実施例２
実施例２として、ＵＶ２Ａモードの液晶表示装置を作製した。アクティブマトリクス基板、及び、対向基板それぞれにおいて、各画素を二分割するように等ピッチで配向分割して光配向膜を形成した。そして、基板を平面視したときに、配向分割した方向が互いに直交するように両基板を貼り合わせた。これにより、図４に示すように、液晶層の厚み方向における中央付近に位置する液晶分子の配向方向が、４つの領域（図４中、ｉ～ｉｖ）において互いに異なる四分割ドメインを形成した。より詳細には、図４の点線矢印が下側の基板における液晶分子の傾き方向、実線矢印が上側の基板における液晶分子の傾き方向を示す。図４においては、上側の基板においては、裏から基板をみることになるので、液晶分子は矢印と反対向きに液晶分子が倒れるようにみえる。よって、液晶分子は、図４に示すように、４つの領域において、それぞれ異なる方向に倒れることとなる。液晶組成物として、実施例１と同様に誘電率異方性が負の液晶を使用し、実施例１と同様に、上記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーを、ＰＳＡモノマーを含む液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％となるように添加した。
実施例２の液晶表示装置では、目視観察の結果、液晶に配向乱れは観察されず、良好な配向特性が得られた。
比較例２
ＰＳＡモノマーとして、上記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーに替えて、上記化学式（８）で示されるジメタクリレートを液晶組成物中に０．３ｗｔ％添加したこと以外は、実施例２の液晶表示装置と同じであるＵＶ２Ａモードの液晶表示装置を作製した。
比較例２の液晶表示装置では、配向不良が発生し、黒表示をしたときに、白い小さな点が目視観察された。
実施例３
実施例３として、ＩＰＳモードの液晶表示装置を作製した。図５に示すように、ＩＰＳモードの液晶表示装置１０１においては、アクティブマトリクス基板上に櫛歯状に形成された共通電極１１５、及び、櫛歯状に形成された画素電極１１６が同一基板上に配される。配向膜としてラビング処理を行ったポリイミド系配向膜を用いて、液晶分子を水平配向させた。液晶は誘電率異方性が正の液晶を用いた。
アクティブマトリクス基板に、紫外線硬化と熱硬化の材料の混合したシールを塗布した後、上記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーを液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％となるように添加し、アクティブマトリクス基板に液晶組成物を滴下した。なお、対向基板にシールを塗布して液晶組成物を滴下してもよい。
その後、真空雰囲気下で基板を貼り合わせ、大気圧に戻した。基板の外から紫外線を照射してシール材を硬化させた。その後、焼成を行い、シールを完全に硬化させた。シール硬化後、０Ｖの電圧を印加しながら、紫外線を室温で２０Ｊ／ｃｍ２照射した。なお、紫外線を遮蔽するマスクは用いなかった。
実施例３の液晶表示装置では、目視観察の結果、液晶に配向乱れは観察されず、良好な配向特性が得られた。
比較例３
ＰＳＡモノマーとして、上記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーに替えて、上記化学式（８）で示されるジメタクリレートを液晶組成物中に０．３ｗｔ％添加したこと以外は、実施例３の液晶表示装置と同じであるＩＰＳモードの液晶表示装置を作製した。
比較例３の液晶表示装置では、配向不良が発生し、黒表示をしたときに、滴下した時の液晶の痕が観察された。
実施例４
実施例４として、ＦＦＳモードの液晶表示装置を作製した。図６－１に示すように、ＦＦＳモードの液晶表示装置２０１においては、アクティブマトリクス基板上に、ＩＴＯで形成された平面状の共通電極２１５と、ＩＴＯで形成された開口を有する画素電極２１６とがこの順に配される。図６－１では、開口の形状は平行四辺形であり、開口は、長方形の画素の長辺及び短辺に対して斜めに配置されている。画素の長辺方向に対して、上半分と下半分とでは、開口の傾き方向が異なるため、上半分と下半分とでは液晶配向方向の回転方向が異なる。すなわち、２領域の境界がＴＦＴやスルーホールがある画素中央において、画素の短辺方向に対して平行に形成される。なお、図６－２に示すように、開口の形状がＶ字型であり、Ｖ字の屈曲部が液晶配向方向の回転方向が異なる２領域の境界になり、２領域の境界が画素長辺方向に対して平行に形成されてもよい。配向膜として光配向膜を用いて液晶分子を水平配向させた。液晶は誘電率異方性が正の液晶を用いた。
実施例３と同様に、上記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーを、ＰＳＡモノマーも含む液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％となるように添加し、アクティブマトリクス基板に液晶組成物を滴下した。ＯＤＦプロセス後、０Ｖの電圧を印加しながら紫外線を室温で２０Ｊ／ｃｍ２照射した。このとき、紫外線を遮蔽するマスクは用いなかった。なお、対向基板にシールを塗布して液晶組成物を滴下してもよい。
実施例４の液晶表示装置では、目視観察の結果、液晶に配向乱れは観察されず、良好な配向特性が得られた。
比較例４
ＰＳＡモノマーとして、上記化学式（７）で示されるＰＳＡモノマーに替えて、上記化学式（８）で示されるジメタクリレートを液晶組成物中に０．３ｗｔ％添加したこと以外は、実施例４の液晶表示装置と同じであるＦＦＳモードの液晶表示装置を作製した。
比較例４の液晶表示装置では、配向不良が発生し、黒表示をしたときに、白い小さな点が目視観察された。
なお、本願は、２０１１年８月３１日に出願された日本国特許出願２０１１－１８９８３４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、１０１、２０１：液晶表示装置
１０：液晶表示パネル
１１：アクティブマトリクス基板
１２：対向基板
１３：液晶層（液晶組成物）
１４：シール材
１５、１１５、２１５：共通電極
１６、１１６、２１６：画素電極
１７：ゲートバスライン
１８：データバスライン
１９：Ｃｓ電極
２１、２２：透明基板
２４：光硬化性樹脂
３１、３２：配向膜
３３、３４：ポリマー層
３５：突起
３６：層間絶縁膜
４０：ＴＦＴ
４１：ドレイン電極
４２：ゲート電極
４３：半導体層
４４：ソース電極
５０：電源
　

Claims (13)

  1. 一対の基板と、
    シール材と、
    該一対の基板、及び、該シール材によって保持された液晶組成物と、
    該一対の基板の該液晶組成物と接する面にそれぞれ形成された一対のポリマー層とを備え、
    該一対のポリマー層は、１以上の環構造、該環構造と直接結合するスペーサ部、該スペーサ部を介して結合する第１反応性官能基、及び、該環構造と直接結合する第２反応性官能基を含むモノマーを重合して形成され、
    該スペーサ部は、不飽和結合を含まない液晶表示装置。
  2. 前記シール材は、光硬化性を有する樹脂から形成されたものである請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第１反応性官能基をＰ１、前記第２反応性官能基をＰ２、前記スペーサ部をＺ１、前記環構造をＡ１及びＡ２で表したとき、前記モノマーは、下記式（１）で表される請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
    Ｐ１－Ｚ１－Ａ１－（Ａ２）ｎ－Ｐ２　　（１）
    上記式（１）中、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基であり、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立に、１，４－フェニレン基又はナフタレン－２，６－ジイル基であり、Ｚ１は、炭素数１～８のアルキレン基又はオキシアルキレン基であり、ｎは、０、１又は２である。
  4. 前記Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリレート基又はメタクリレート基であり、前記Ｚ１は、－ＣＨ２－であり、ｎは、１である請求項３記載の液晶表示装置。
  5. 前記モノマーは、下記式（２）で表される請求項３記載の液晶表示装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     上記式（２）中、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立に、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基又はエポキシ基であり、Ｚ１は、炭素数１～８のアルキレン基又はオキシアルキレン基である。
  6. 前記液晶表示装置は、前記ポリマー層の下に垂直配向膜を有する請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 前記液晶表示装置は、前記ポリマー層の下に水平配向膜を有する請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 前記液晶表示装置は、横電界を利用して液晶分子を駆動する請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶表示装置は、前記ポリマー層の下に光配向膜を有する請求項１～８のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 一対の基板と、
    シール材と、
    該一対の基板、及び、該シール材によって保持された液晶組成物と、
    該一対の基板の該液晶組成物と接する面にそれぞれ形成された一対のポリマー層とを備え、
    該一対のポリマー層は、光照射によってフリース転位を生じる反応性官能基を１つだけ含むモノマーを重合して形成されたものである液晶表示装置。
  11. 前記シール材は、光硬化性を有する樹脂から形成されたものである請求項１０に記載の液晶表示装置。
  12. 前記モノマーは、光照射によってフリース転位を生じない反応性官能基を含む請求項１０又は１１に記載の液晶表示装置。
  13. 少なくとも１種のモノマーを含む液晶組成物であって、
    前記少なくとも１種のモノマーは、１以上の環構造、該環構造と直接結合するスペーサ部、該スペーサ部を介して結合する第１反応性官能基、及び、該環構造と直接結合する第２反応性官能基を含み、該スペーサ部は、不飽和結合を含まないことを特徴とする液晶組成物。
    　
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