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WO2010098059A1 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法 Download PDF

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WO2010098059A1
WO2010098059A1 PCT/JP2010/001131 JP2010001131W WO2010098059A1 WO 2010098059 A1 WO2010098059 A1 WO 2010098059A1 JP 2010001131 W JP2010001131 W JP 2010001131W WO 2010098059 A1 WO2010098059 A1 WO 2010098059A1
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WO
WIPO (PCT)
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liquid crystal
display device
alignment
crystal display
substrate
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2010/001131
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤昌稔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to US13/202,622 priority Critical patent/US20110299018A1/en
Priority to CN2010800092855A priority patent/CN102334063A/zh
Publication of WO2010098059A1 publication Critical patent/WO2010098059A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133707—Structures for producing distorted electric fields, e.g. bumps, protrusions, recesses, slits in pixel electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
    • C09K19/586—Optically active dopants; chiral dopants
    • G—PHYSICS
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    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0448—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
  • the liquid crystal display device is used not only as a large television but also as a small display device such as a display unit of a mobile phone.
  • Conventionally used TN (Twisted Nematic) mode liquid crystal display devices have a relatively narrow viewing angle, but in recent years, they have wide viewing angles such as IPS (In-Plane Switching) mode and VA (Vertical Alignment) mode.
  • IPS In-Plane Switching
  • VA Very Alignment
  • a liquid crystal display device has been manufactured.
  • the VA mode can realize a high contrast ratio, and is used in many liquid crystal display devices.
  • the liquid crystal display device has an alignment film that defines the alignment direction of liquid crystal molecules in the vicinity thereof. In the VA mode liquid crystal display device, the alignment film aligns the liquid crystal molecules substantially perpendicularly to the main surface thereof.
  • an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode in which a plurality of liquid crystal domains are formed in one pixel region is known.
  • an alignment regulating structure is provided on at least one liquid crystal layer side of a pair of substrates facing each other with a vertical alignment type liquid crystal layer interposed therebetween.
  • the alignment regulating structure is, for example, a linear slit (opening) or a rib (projection structure) provided on the electrode.
  • a CPA (Continuous Pinwheel Alignment) mode is also known.
  • a general CPA mode liquid crystal display device a pixel electrode having a highly symmetric shape is provided, and a protrusion is provided on the counter electrode corresponding to the center of the liquid crystal domain. This protrusion is also called a rivet.
  • the liquid crystal molecules are inclined and aligned in a radial shape in accordance with an oblique electric field formed by the counter electrode and the highly symmetrical pixel electrode.
  • the tilt alignment of the liquid crystal molecules is stabilized by the alignment regulating force on the tilted side surface of the rivet.
  • viewing angle characteristics are improved by aligning liquid crystal molecules in one pixel in a radial shape.
  • liquid crystal molecules are aligned in the normal direction of the main surface of the alignment film when no voltage is applied.
  • a voltage is applied to the liquid crystal layer
  • the liquid crystal molecules are aligned in a predetermined direction.
  • PSA technology Polymer Sustained Alignment Technology
  • Patent Documents 1 and 2 the pretilt direction of liquid crystal molecules is controlled by polymerizing the polymerizable compound in a state where a voltage is applied to a liquid crystal layer mixed with a small amount of a polymerizable compound (for example, a photopolymerizable monomer).
  • a pretilt is applied so that the liquid crystal molecules are tilted from the normal direction of the main surface of the alignment film in a state where no voltage is applied.
  • the liquid crystal display device of Patent Document 1 is an MVA mode in which slits or ribs are provided as an alignment regulating structure.
  • linear slits and / or ribs are provided, and the liquid crystal molecules are aligned so that the azimuth component of the liquid crystal molecules is orthogonal to the slits or ribs when a voltage is applied. .
  • ultraviolet light is irradiated in this state, a polymer is formed and the alignment state of the liquid crystal molecules is maintained (stored). Thereafter, even when the voltage application is finished, the liquid crystal molecules are inclined in the pretilt direction from the normal direction of the main surface of the alignment film.
  • the liquid crystal display device of Patent Document 2 has fine stripe-shaped electrodes, and when a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are aligned parallel to the longitudinal direction of the stripe-shaped pattern. This is in contrast to the liquid crystal display device of Patent Document 1, in which the azimuth angle component of the liquid crystal molecules is orthogonal to the slits or ribs. In addition, since the plurality of slits are provided, disorder of orientation is suppressed. In this state, ultraviolet light is irradiated to maintain (store) the alignment state of the liquid crystal molecules. Thereafter, even when the voltage application is finished, the liquid crystal molecules are inclined in the pretilt direction from the normal direction of the main surface of the alignment film. In this way, pretilt is imparted to the liquid crystal molecules in the state where no voltage is applied, thereby improving the response speed.
  • the inventor of the present application has found that a bright spot may be generated in a liquid crystal display device manufactured by using the PSA technology, and one cause thereof is abnormal polymer growth.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which generation of bright spots is suppressed and a method for manufacturing the same.
  • a method of manufacturing a liquid crystal display device includes a rear substrate having an alignment film, a front substrate having an alignment film, and a mixture sandwiched between the alignment film of the rear substrate and the alignment film of the front substrate.
  • the step of preparing the liquid crystal cell includes a step of bonding the back substrate and the front substrate using a photocurable resin or a thermosetting resin.
  • the mixture in the step of preparing the liquid crystal cell, further includes a chiral agent.
  • the liquid crystal display device according to the present invention is manufactured by the manufacturing method described above.
  • (A) is a schematic diagram of 1st Embodiment of the liquid crystal display device by this invention
  • (b) is a schematic diagram which shows the orientation direction of the pixel electrode and liquid crystal molecule in a liquid crystal display device. It is a figure which shows the SEM image of the orientation maintenance layer in the liquid crystal display device of 1st Embodiment.
  • (A) shows the schematic diagram of the liquid crystal display device of the comparative example 1
  • (b) shows the schematic diagram of the liquid crystal display device of the comparative example 2
  • (c) shows the schematic diagram of the liquid crystal display device of this embodiment.
  • (A) And (b) is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the liquid crystal display device shown in FIG. (A) to (e) are schematic views for explaining a more specific manufacturing method of the liquid crystal display device shown in FIG. It is a schematic diagram of 2nd Embodiment of the liquid crystal display device by this invention.
  • FIG. 1A shows a schematic diagram of a liquid crystal display device 100 of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 includes a back substrate 120, a front substrate 140, and a liquid crystal layer 160.
  • the back substrate 120 includes a transparent insulating substrate 122, a pixel electrode 124, and an alignment film 126.
  • the front substrate 140 includes an insulating substrate 142, a counter electrode 144, and an alignment film 146.
  • the liquid crystal layer 160 is sandwiched between the back substrate 120 and the front substrate 140.
  • the liquid crystal display device 100 may include a backlight as necessary.
  • the liquid crystal display device 100 is provided with matrix-like pixels along a plurality of rows and columns, and the rear substrate 120 has at least one switching element (for example, a thin film transistor (Thin Film) for each pixel). (Transistor: TFT)) (not shown here).
  • pixel refers to a minimum unit that expresses a specific gradation in display, and corresponds to a unit that expresses each gradation of R, G, and B in color display, Also called a dot. A combination of the R pixel, the G pixel, and the B pixel constitutes one color display pixel.
  • the “pixel area” refers to an area of the liquid crystal display device 100 corresponding to a “pixel” of display.
  • the back substrate 120 is also called an active matrix substrate, and the front substrate 140 is also called a counter substrate.
  • the liquid crystal display device 100 is a color liquid crystal display device
  • a color filter is often provided on the front substrate 140, and the front substrate 140 is also referred to as a color filter substrate.
  • each of the back substrate 120 and the front substrate 140 is provided with a polarizing plate. Therefore, the two polarizing plates are disposed so as to face each other with the liquid crystal layer 160 interposed therebetween.
  • the transmission axes (polarization axes) of the two polarizing plates are arranged so as to be orthogonal to each other, with one arranged along the horizontal direction (row direction) and the other along the vertical direction (column direction). If necessary, a wave plate may be further provided between each polarizing plate and the insulating substrate 122 or 142.
  • the liquid crystal layer 160 contains a nematic liquid crystal compound (liquid crystal molecules 162) having a negative dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal layer 160 is a vertical alignment type, and the liquid crystal molecules 162 are aligned at approximately 90 ° with respect to the surfaces of the alignment film 126 and the alignment film 146. Note that a chiral agent may be added to the liquid crystal layer 160 as necessary.
  • the liquid crystal layer 160 is combined with a polarizing plate arranged in a crossed Nicols state to display a normally black mode.
  • the pixel electrode 124 includes a cross-shaped stem electrode 124j and linear electrodes 124k1 to 124k4 extending in four different directions d1 to d4 from the stem electrode 124j. Have. Such a structure of the pixel electrode is also called a fishbone structure.
  • the trunk electrode 124j extends in the x direction and the y direction. For example, in the pixel electrode 124, the width of the trunk electrode 124j is 3 ⁇ m.
  • the width of the linear electrodes 124k1, 124k2, 124k3, and 124k4 is 3 ⁇ m, and the interval is 3 ⁇ m.
  • the horizontal direction (left and right direction) of the display screen (paper surface) is taken as a reference for the azimuth angle direction, and the counterclockwise direction is taken positively.
  • the directions d1 to d4 are directed to 135 °, 45 °, 315 °, and 225 °, respectively.
  • the liquid crystal layer 160 is a vertical alignment type, and the liquid crystal layer 160 includes a liquid crystal domain A formed by the linear electrode 124k1, a liquid crystal domain B formed by the linear electrode 124k2, and a liquid crystal formed by the linear electrode 124k3. It has a domain C and a liquid crystal domain D formed by the linear electrode 124k4.
  • the liquid crystal molecules 162 are aligned perpendicular to the main surface of an alignment film (not shown) except for the vicinity of the pixel electrode 124.
  • the liquid crystal molecules 162 are aligned along the extending directions d1 to d4 of the linear electrodes 124k1, 124k2, 124k3, and 124k4.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal domains A to D is referred to as a reference alignment direction.
  • the azimuth angle component projected onto the main surface of the alignment film is referred to as a reference orientation.
  • the reference orientation characterizes the corresponding liquid crystal domain and has a dominant influence on the viewing angle characteristics of each liquid crystal domain.
  • the horizontal direction (left-right direction) of the display screen (paper surface) is taken as the reference for the azimuth direction, and the counterclockwise direction is positive
  • the difference between any two azimuths of the four liquid crystal domains A to D is 90 °. It is set to be four orientations that are substantially equal to an integral multiple of.
  • the reference alignment directions of the liquid crystal domains A, B, C, and D are 315 °, 225 °, 135 °, and 45 °, respectively.
  • the viewing angle characteristics are improved by aligning the liquid crystal molecules 162 in four different orientations.
  • the liquid crystal display device 100 may be an ASV, CPA mode, PVA (Patterned Vertical Alignment), or the like. May include a unit electrode having a highly symmetric shape (for example, substantially square).
  • the alignment maintaining layer 130 is provided on the liquid crystal layer 160 side on the alignment film 126.
  • the orientation maintaining layer 130 includes a polymer obtained by polymerizing a photopolymerizable compound.
  • An alignment maintaining layer 150 is provided on the alignment film 146 on the liquid crystal layer 160 side.
  • the alignment maintaining layer 150 includes a polymer obtained by polymerizing a photopolymerizable compound.
  • the alignment sustaining layer 130 is made of the same material as the alignment maintaining layer 150. 1A shows that the liquid crystal molecules 162 are aligned in parallel to the normal direction of the main surfaces of the alignment films 126 and 146. However, the alignment maintaining layers 130 and 150 allow the liquid crystal molecules to be aligned.
  • the orientation 162 is maintained in a direction slightly inclined from the normal direction of the main surfaces of the alignment films 126 and 146.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules 162 is defined by the alignment films 126 and 146 and the alignment maintaining layers 130 and 150.
  • the alignment maintaining layers 130 and 150 are provided in an island shape on the alignment films 126 and 146, and part of the surfaces of the alignment films 126 and 146 may be in contact with the liquid crystal layer 160.
  • the alignment maintaining layers 130 and 150 define the pretilt direction of the liquid crystal molecules.
  • the orientation maintaining layer 130 and 150 described above will be described with reference to FIG. 2
  • the SEM image shown in FIG. 2 is obtained by observing the surface cleaned with a solvent after removing the liquid crystal material after disassembling the liquid crystal display device 100.
  • the orientation maintaining layer includes polymer particles having a particle size of 50 nm or less. This polymer may grow to a particle size of 1 ⁇ m-5 ⁇ m.
  • a photopolymerizable compound is dissolved in a liquid crystal compound, and a mixture of the photopolymerizable compound and the liquid crystal compound is used as a liquid crystal material.
  • the liquid crystal material is surrounded by the back substrate 120, the front substrate 140, and the sealant, and the alignment maintaining layers 130 and 150 are formed by polymerizing the photopolymerizable compound in the liquid crystal material.
  • a polymerizable monomer having at least one ring structure or condensed ring structure and two functional groups directly bonded to the ring structure or condensed ring structure is used as the photopolymerizable compound.
  • the monomer is selected from those represented by the following general formula (1). P 1 -A 1- (Z 1 -A 2 ) n -P 2 (1)
  • P 1 and P 2 are functional groups, and are each independently an acrylate, methacrylate, vinyl, vinyloxy or epoxy group, and A 1 and A 2 are ring structures, each independently. And represents a 1,4-phenylene or naphthalene-2,6-diyl group, Z 1 represents a —COO— or —OCO— group or a single bond, and n represents 0, 1 or 2.
  • P 1 and P 2 are preferably acrylate groups, Z 1 is preferably a single bond, and n is preferably 0 or 1.
  • a preferable monomer is, for example, a compound represented by the following formula.
  • P 1 and P 2 are as described in the general formula (1), and particularly preferable P 1 and P 2 are acrylate groups. Further, among the above compounds, the compounds represented by Structural Formula (1a) and Structural Formula (1b) are very preferable, and the compound of Structural Formula (1a) is particularly preferable.
  • the concentration of the photopolymerizable monomer in the liquid crystal material is 0.4 to 0.5 wt%. Even if more photopolymerizable monomer is added, the photopolymerizable monomer is not dissolved (dispersed) in the liquid crystal compound.
  • the inventor of the present application is that when the liquid crystal material in which the photopolymerizable monomer is dissolved in the liquid crystal compound is dipped in a vacuum or when the liquid crystal material is dropped on the substrate and the front substrate and the rear substrate are bonded together, although the liquid flows between the substrate and the back substrate, the concentration of the photopolymerizable monomer itself and / or the concentration of impurities incorporated in the liquid crystal material may be unevenly distributed. It has been found that when a polymerizable monomer is polymerized, the growth of the polymer varies and bright spots may be generated.
  • the concentration of the photopolymerizable compound with respect to the liquid crystal material is 0.22 wt% or more and 0.28 wt% or less, preferably 0.25 wt%.
  • FIG. 3A shows a schematic diagram of the liquid crystal display device 700 of Comparative Example 1
  • FIG. 3B shows a schematic diagram of the liquid crystal display device 800 of Comparative Example 2
  • FIG. 3C shows the present embodiment.
  • a schematic diagram of a liquid crystal display device 100 is shown.
  • the liquid crystal display device 700 of Comparative Example 1 no photopolymerizable monomer is added to the liquid crystal material, and the liquid crystal display device 700 is not provided with an alignment maintaining layer.
  • the liquid crystal display device 800 of Comparative Example 2 uses a liquid crystal material to which a photopolymerizable monomer having a concentration of 0.30 wt% is added, and the alignment maintaining layers 830 and 850 are formed.
  • the liquid crystal display device 100 uses a liquid crystal material to which a photopolymerizable monomer having a concentration of 0.22 wt% or more and 0.28 wt% or less is added, and the alignment maintaining layers 130 and 150 are formed.
  • the response speed of the liquid crystal display device 700 of the comparative example 1 is low.
  • the response speed is improved by providing the alignment maintaining layers 130 and 150.
  • the response speed is improved by providing the alignment maintaining layers 830 and 850 as in the liquid crystal display device 100.
  • the concentration of the photopolymerizable monomer in the liquid crystal material is It is preferably not too high.
  • the photopolymerizable monomer was not added to the liquid crystal material, but even when the photopolymerizable monomer was added to the liquid crystal material, the monomer concentration relative to the liquid crystal material was low. Similar to the liquid crystal display device 700 of Comparative Example 1, the response speed is low. In addition, when the monomer concentration for the liquid crystal material is low, if one display is continued for a long time and then another display (for example, display of the same gradation level on the entire screen) is performed, the original display is caused by the previous display. In some cases, the luminance may be different from the gradation that should be obtained, and image sticking may occur.
  • the concentration of the photopolymerizable monomer in the liquid crystal material is not too low.
  • the concentration of the photopolymerizable monomer with respect to the liquid crystal material is set to 0.22 wt% or more and 0.28 wt% or less. Note that the photopolymerizable monomer in an amount of 0.22 wt% or more and 0.28 wt% or less can be dissolved in the liquid crystal compound.
  • the initial test, burn-in test, and impact test include a plurality of liquid crystal panels, for example, a pixel structure (one having only a transmissive part, and one having a multi-gap structure in which the liquid crystal layer thickness of the transmissive part and the reflective part is different), pixel size (VGA is smaller, QVGA class is larger), electrode shape, electrode structure (specifically, rib structure, slit structure, fishbone structure), panel dimensions (smaller 2 inches, larger 10 inches) And it was conducted for those with different conditions.
  • a pixel structure one having only a transmissive part, and one having a multi-gap structure in which the liquid crystal layer thickness of the transmissive part and the reflective part is different
  • pixel size VGA is smaller, QVGA class is larger
  • electrode shape specifically, rib structure, slit structure, fishbone structure
  • panel dimensions smaller 2 inches, larger 10 inches
  • the number of bright spots was measured using a liquid crystal panel having a slit structure in the CPA mode and having a small pixel pitch and a high-definition type 3 type VGA class liquid crystal panel.
  • Table 1 “x” shown in the columns of initial test, burn-in test and impact test indicates that most types of liquid crystal panels do not meet the acceptance criteria, and “ ⁇ ” indicates that most types of liquid crystal panels pass. Indicates that the criteria are met. “ ⁇ ” indicates that some types of liquid crystal panels do not satisfy the acceptance criteria.
  • the monomer concentration When the monomer concentration is 0.20 wt%, 0.22 wt%, 0.25 wt%, and 0.28 wt%, no bright spot is generated. On the other hand, when the monomer concentration is 0.30 wt% or more, bright spots are generated, and as the monomer concentration is higher, the number of bright spots per liquid crystal panel increases. From the viewpoint of suppressing bright spots, the monomer concentration needs to be at least 0.28 wt% or less, but is particularly preferably 0.25 wt% or less.
  • the LCD panel display is checked with voltage applied to the liquid crystal layer before the liquid crystal panel is operated for a long time.
  • the amount of polymer in the orientation maintaining layer tends to decrease. If the amount of the polymer is too small, the alignment regulating force may be reduced, or the pretilt angle imparted to the liquid crystal molecules may be reduced.Specifically, the electric field is disturbed due to the structure in the pixel when a voltage is applied. When it occurs, the liquid crystal molecules are aligned under the influence, and the uniformity of the liquid crystal alignment is lost for each pixel, resulting in alignment failure.
  • the initial test is performed as follows.
  • the liquid crystal panel is operated at high temperature (for example, 70 ° C.), room temperature (for example, 20 ° C.), and low temperature (for example, ⁇ 10 ° C.), and the display of the liquid crystal panel is confirmed visually and with a microscope.
  • the monomer concentration with respect to the liquid crystal material is 0.20 wt%
  • the alignment regulating force is not sufficiently applied by the alignment maintaining layer in some regions, and alignment failure occurs.
  • a liquid crystal domain different from the originally formed liquid crystal domain is formed.
  • the pixel electrode has a fishbone structure, a branched portion of the electrode is the starting point, and different liquid crystal domains are generated on the electrode.
  • the alignment center is formed at a position different from the position that should originally be the alignment center, such as a structure or a slit, and the liquid crystal molecules are not tilted with uniform axial symmetry in the pixel. . In such a case, it looks like a rough display.
  • the monomer concentration is 0.22 wt%, 0.25 wt%, and 0.28 wt%, such an orientation defect hardly occurs. Further, when the monomer concentration is 0.30 wt% or more, no orientation failure occurs.
  • burn-in test confirm that burn-in does not occur.
  • a polymer when the same image (pattern) is continuously displayed for a long time and then the display is switched to another image, the previous image (pattern) may appear to remain. This is called burn-in.
  • Image sticking is suppressed by polymerizing the photopolymerizable monomer to form a polymer.
  • the state of the formed polymer shape and adhesion
  • the state of the formed polymer changes due to the difference in voltage application level (pattern difference)
  • the pretilt angle changes
  • An ionic component in the liquid crystal layer is easily adsorbed to the alignment film interface to which no polymer is attached, and image sticking may occur.
  • the burn-in test is performed as follows. First, a pattern in which the central part of the display area is black and the peripheral part of the display area is white is displayed for a long time. Specifically, for example, this display is continued for 240 hours in a high-temperature bath at 70 ° C. Note that the backlight of the liquid crystal display device continues to be lit. Thereafter, a predetermined intermediate gradation (gray gradation) is displayed on the entire display area. At this time, if there is a difference between the luminance of the peripheral portion where the white display is performed and the luminance of the central portion where the black display is performed by visual inspection and luminance evaluation, it is determined that the burn-in has occurred. Image sticking occurs when the monomer concentration relative to the liquid crystal material is 0.20 wt%, whereas image sticking does not occur when the monomer concentration is 0.22 wt% or more.
  • the display quality of the liquid crystal panel is checked for deterioration. Even in a liquid crystal panel in which no alignment failure has occurred in the initial test, the display quality of the liquid crystal panel may deteriorate when an impact is applied.
  • the adhesion of the polymer at the alignment film interface is low depending on the polymer formation amount and the growth rate, the polymer peels off from the alignment film due to impact, and the starting point of the polymer imparting the tilt of the liquid crystal molecules disappears. In this case, the regulating force by the polymer is partially reduced, the pretilt angle of the liquid crystal molecules changes, and the alignment direction of the liquid crystal molecules returns to the vertical alignment before the polymer formation.
  • the liquid crystal panel with the pretilt angle changed in this way appears to have uneven display (stains). For this reason, the adhesion of the polymer can be understood from the result of the impact test.
  • the pretilt angle of liquid crystal molecules may change due to aging (in some cases, it becomes zero), and the result of the impact test also serves as an index for aging.
  • the impact test is performed as follows. At a high temperature (for example, 70 ° C.) and room temperature (for example, 20 ° C.), the liquid crystal panel is vibrated during operation, or the main surface of the liquid crystal panel is hit, and then the display of the liquid crystal panel is confirmed by visual inspection and luminance evaluation.
  • a high temperature for example, 70 ° C.
  • room temperature for example, 20 ° C.
  • the liquid crystal panel is vibrated during operation, or the main surface of the liquid crystal panel is hit, and then the display of the liquid crystal panel is confirmed by visual inspection and luminance evaluation.
  • the monomer concentration with respect to the liquid crystal material is 0.20 wt%, spots are generated in the impact test, whereas when the monomer concentration is 0.22 wt% or more, no spots are generated.
  • a liquid crystal cell 110 is prepared.
  • the liquid crystal cell 110 includes a back substrate 120, a front substrate 140, and a mixture C sandwiched between the alignment film 126 of the back substrate 120 and the alignment film 146 of the front substrate 140.
  • the mixture C is formed from a liquid crystal material in which a liquid crystal compound and a photopolymerizable monomer are mixed.
  • the concentration of the photopolymerizable monomer with respect to the liquid crystal material is 0.25 wt%.
  • the mixture C is sealed with a sealant (not shown in FIG. 4).
  • the sealing agent is formed from a photocurable resin or a thermosetting resin, or is formed from a resin having both photocurable and thermosetting properties.
  • the liquid crystal cell 110 is manufactured as follows. A sealing agent is applied in a rectangular frame shape to one of the back substrate 120 and the front substrate 140, and a liquid crystal material is dropped into a region surrounded by the sealing agent. Thereafter, the back substrate 120 and the front substrate 140 are bonded together, and the sealing agent is cured.
  • dropping the liquid crystal material is also referred to as a liquid crystal dropping method (One Drop Filling: ODF).
  • ODF One Drop Filling
  • the liquid crystal material can be applied uniformly and in a short time, and batch processing can be performed on the mother glass substrate. Furthermore, the amount of discarded liquid crystal material can be reduced and the liquid crystal material can be used efficiently.
  • a liquid crystal compound and a photopolymerizable monomer are mixed in the liquid crystal material, and the concentration of the photopolymerizable monomer is 0.25 wt%.
  • a sealant is applied to one of the rear substrate 120 and the front substrate 140 in a partially opened rectangular frame shape, and then an empty cell is formed by bonding the rear substrate 120 and the front substrate 140, and then the rear substrate.
  • a liquid crystal material may be injected between 120 and the front substrate 140. Thereafter, the sealing agent is cured.
  • a liquid crystal compound and a photopolymerizable monomer are mixed in the liquid crystal material, and the concentration of the photopolymerizable monomer is 0.25 wt%.
  • the photopolymerizable monomer in the liquid crystal material is polymerized in a state where a voltage is applied between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144, so that the alignment film 126 on the back substrate 120 is formed. Then, the alignment maintaining layer 130 is formed, and the alignment maintaining layer 150 is formed on the alignment film 146 of the front substrate 140.
  • the liquid crystal molecules 162 are aligned in a predetermined direction. By forming the polymer in this state, the liquid crystal molecules 162 in the vicinity of the alignment film are strongly regulated in this state.
  • the liquid crystal molecules 162 remain in the alignment films 126 and 146. It will be inclined with respect to the normal direction of the surface. Polymerization is performed by irradiating with ultraviolet light at room temperature (for example, 20 ° C.). Further, when a large amount of photopolymerizable monomer remains in the liquid crystal layer 160, ultraviolet light is irradiated for a while without applying a voltage between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144, and the remaining photopolymerizable monomer. The concentration may be reduced. Then, a drive circuit and a polarizing plate are attached as needed.
  • the liquid crystal display device 100 is manufactured as described above.
  • the liquid crystal cell 110 may be manufactured using ODF.
  • the liquid crystal display device 100 is manufactured as follows.
  • a sealant S that defines a liquid crystal region is applied to the front substrate 140.
  • the sealing agent S is formed from, for example, a photocurable or thermosetting resin, and specifically, is formed from an acrylic resin or an epoxy resin and a reactive agent thereof. Alternatively, it is formed from a resin having both photo-curing properties and thermosetting properties, and its reactive agent.
  • a liquid crystal material L is dropped into a region surrounded by the sealant S.
  • the liquid crystal material L is mixed with a liquid crystal compound and a photopolymerizable monomer.
  • FIG. 5C shows the back substrate 120 and the front substrate 140 bonded together. Bonding is performed in a vacuum atmosphere. After bonding, the pressure is released to atmospheric pressure. Then, the sealing agent S is irradiated with light to cure the sealing agent S. If necessary, the liquid crystal cell 110 may be further heat-treated to cure the sealing agent S. Moreover, you may perform the division for taking out the terminal for PSA processing as needed.
  • the liquid crystal material is dropped on the front substrate 140, but the present invention is not limited to this.
  • the liquid crystal material may be dropped on the back substrate 120.
  • the sealing agent is cured by irradiating the sealing agent with light
  • the black matrix is generally provided in the frame region of the front substrate
  • the light is preferably irradiated from the rear substrate 120 side.
  • the liquid crystal cell 110 formed by bonding the rear substrate 120 to the front substrate 140 is moved as it is onto the substrate stage having the light source above, and the light source located above is moved from the upper light source. If light is irradiated, light can be irradiated from the back substrate 120 side.
  • a liquid crystal panel can be easily manufactured.
  • a voltage is applied between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144 to irradiate the liquid crystal cell 110 with ultraviolet light.
  • the voltage is applied as follows. For example, a gate voltage of 10 V is continuously applied to the gate wiring of the liquid crystal cell 110 to keep the TFTs provided in each pixel in an on state, a data voltage of 5 V is applied to all the source wirings, and the counter electrode 144 is applied. A rectangular wave having an amplitude of 10 V (maximum 10 V and minimum 0 V) is applied. As a result, an AC voltage of ⁇ 5 V is applied between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144.
  • a voltage higher than that when displaying the maximum gradation in the normal display of the liquid crystal display device is applied between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144.
  • the voltage applied to the gate wiring is higher than the voltage of the source wiring (that is, the voltage of the pixel electrode 124)
  • the liquid crystal alignment is less disturbed and the display is less rough. Quality is obtained.
  • the gate voltage is lower than the source voltage, the pixel is floated (voltage unstable), so that the alignment is likely to be unstable and rough.
  • ultraviolet light for example, i-line with a wavelength of 365 nm, about 5.8 mW / cm 2
  • the photopolymerizable monomer in the liquid crystal material is polymerized to form a polymer, and as shown in FIG. 5E, alignment maintaining layers 130 and 150 are formed, and a pretilt of 0.1 ° to 5 ° is formed. A corner is given.
  • the front substrate 140 is provided with a color filter layer, the light intensity of each wavelength reaching the liquid crystal layer differs depending on the color material (for example, red, green, blue) of each color filter layer, so that it is uniform.
  • light irradiation is generally performed from the back substrate 120 side.
  • the photopolymerizable monomer remaining in the liquid crystal material is further adsorbed or polymerized on the alignment maintaining layers 130 and 150 by light irradiation in the state where no voltage is applied, and the photopolymerizable monomer remaining in the liquid crystal material is removed. Further reduction is possible. If there are many remaining photopolymerizable monomers, the photopolymerizable monomers may slowly polymerize during the operation of the liquid crystal panel, and burn-in may occur. Can be prevented. Thereafter, a polarizing plate and a drive circuit are attached as necessary.
  • the voltage application at the time of ultraviolet light irradiation may be performed as follows.
  • the gate voltage of 15V is continuously applied to all the gate lines in the display area of the liquid crystal cell, the TFTs provided in the respective pixels are maintained in the ON state, the data voltage of 0V is applied to all the source lines, and the counter electrodes are applied.
  • a rectangular wave having an amplitude of 10 V (maximum 5 V and minimum -5 V) is applied.
  • an AC voltage of ⁇ 5 V is applied to the liquid crystal layer.
  • the alignment regulating force and the pretilt angle can be controlled by the voltage value applied between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144, the wavelength region of the ultraviolet light, and the irradiation time.
  • the voltage value applied between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144 the wavelength region of the ultraviolet light
  • the irradiation time the voltage value applied between the pixel electrode 124 and the counter electrode 144
  • disorder of the alignment state in the pixel may be reduced, and display quality without a feeling of roughness may be obtained.
  • the light source is a low-pressure mercury lamp (sterilization lamp, fluorescent chemical lamp, black light), high-pressure discharge lamp (high-pressure mercury lamp, metal halide lamp), or short arc discharge lamp (ultra-high pressure mercury lamp, xenon lamp, mercury xenon lamp). ) Etc. may be used. Moreover, the light from the light source may be irradiated to the liquid crystal cell as it is, or a specific wavelength (or a specific wavelength region) selected by a filter may be irradiated.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of a liquid crystal display device 100A of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 100A has the same configuration as the above-described liquid crystal display device 100 except that a chiral agent is added to the liquid crystal layer, and redundant description is omitted to avoid redundancy.
  • the liquid crystal display device 100A includes a back substrate 120, a front substrate 140, and a liquid crystal layer 160.
  • the back substrate 120 includes a transparent insulating substrate 122, a pixel electrode 124, and an alignment film 126.
  • the front substrate 140 includes an insulating substrate 142, a counter electrode 144, and an alignment film 146.
  • the pixel electrode 124 has a fishbone structure, but the liquid crystal display device 100A may be in a CPA mode, and the pixel electrode 124 has a highly symmetric shape (for example, approximately square).
  • the unit electrode may be included.
  • the liquid crystal layer 160 includes not only the liquid crystal molecules 162 but also a chiral agent ch.
  • the liquid crystal compound and the photopolymerizable compound are added to the liquid crystal material of the liquid crystal display device 100 described above, the liquid crystal material of the liquid crystal display device 100A of the present embodiment includes not only the liquid crystal compound and the photopolymerizable compound.
  • a chiral agent ch is added.
  • the liquid crystal display device 100A is manufactured in the same manner as the liquid crystal display device 100 described above.
  • the pixel electrode 124 has a fishbone structure, and an extra liquid crystal domain may be formed on the trunk electrode 124j of the pixel electrode 124.
  • the dark line becomes thicker and deforms, and the uniformity of orientation for each pixel is lowered, roughness and minute bright spots can be seen.
  • the pixel electrode 124 has a fishbone structure, but a chiral agent ch is added to the liquid crystal layer 160. As a result, the thickness of the dark line is suppressed, and the alignment uniformity for each pixel is also improved.
  • the addition of the chiral agent ch to the liquid crystal layer stabilizes the position of the alignment axis center, and the liquid crystal molecules are easily tilted in an axially symmetrical manner. Also, the alignment uniformity for each pixel is increased.
  • the addition amount of the chiral agent ch is determined as follows.
  • the liquid crystal molecules 162 have a helical structure.
  • the pitch length (p) of the helical structure is determined from the selective reflection wavelength ( ⁇ ) and the refractive index (n) of the liquid crystal layer.
  • the concentration (c) of the chiral agent ch is in the range of 0.10-0.20 wt% (preferably 0.15-0.20 wt%).
  • the concentration of the chiral agent ch is in the range of 0.10-0.20 wt%, the generation of bright spots is similarly suppressed in the liquid crystal display device 100A.
  • the concentration of the photopolymerizable compound with respect to the liquid crystal material is 0.22 wt% or more and 0.28 wt% or less, preferably 0.25 wt%.
  • the chiral agent ch for example, US chiral (manufactured by Merck) is used.
  • the concentration of the chiral agent ch with respect to the liquid crystal material is 0.16 wt%.
  • An amount of the chiral agent ch having a concentration of 0.16 wt% is dissolved in the liquid crystal compound.
  • Table 2 shows the number of bright spots per liquid crystal panel, initial test, burn-in test, impact test, and chiral agent when a chiral agent is added together with photopolymerizable monomers at concentrations of 0.20 wt% and 0.25 wt%.
  • the measurement results of the number of bright spots per liquid crystal panel, initial test, burn-in test, and impact test in the case where only the photopolymerizable monomer having a concentration of 0.25 wt% and 0.3 wt% is added without addition are shown.
  • burn-in occurs when the monomer concentration relative to the liquid crystal material is 0.20 wt%, whereas burn-in does not occur when the monomer concentration is 0.25 wt% or more. Note that the result of the burn-in test hardly changes depending on whether or not a chiral agent is added.
  • the concentration of the photopolymerizable monomer with respect to the liquid crystal material is 0.25 wt%, the bright spots can be suppressed together with image sticking and spots.
  • the concentration of the monomer is not limited to 0.25 wt%, and if the concentration of the photopolymerizable monomer is 0.22 wt% or more and 0.28 wt% or less, the bright spot can be suppressed together with image sticking and spots.
  • the pixel electrode has a fishbone structure or a substantially square unit electrode, but the present invention is not limited to this.
  • the pixel electrode may have a substantially rectangular flat surface shape, and the liquid crystal panel may be in another VA mode such as a so-called MVA mode.
  • the liquid crystal panel may be in an OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, or another ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, or the liquid crystal panel may be in a TN mode.

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Abstract

　本発明による液晶表示装置（１００）の製造方法は、配向膜（１２６）を有する背面基板（１２０）と、配向膜（１４６）を有する前面基板（１４０）と、背面基板（１２０）の配向膜（１２６）および前面基板（１４０）の配向膜（１４６）に挟まれた混合物（Ｃ）とを備える液晶セル（１１０）を用意する工程であって、混合物（Ｃ）は、液晶化合物と、前記液晶化合物に溶解した濃度０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下の光重合性化合物とを含む、工程と、液晶セル（１１０）の混合物に含まれる光重合性化合物を重合することによって、背面基板（１２０）および前面基板（１４０）のそれぞれの配向膜（１２６、１４６）上に配向維持層（１３０、１５０）を形成する工程とを包含する。

Description

液晶表示装置およびその製造方法
　本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関する。
　液晶表示装置は、大型テレビジョンだけでなく携帯電話の表示部等の小型の表示装置としても利用されている。従来しばしば用いられたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置は比較的狭い視野角を有していたが、近年、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードおよびＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードといった広視野角の液晶表示装置が作製されている。そのような広視野角のモードの中でも、ＶＡモードは高コントラスト比を実現できるため、多くの液晶表示装置に採用されている。液晶表示装置は、その近傍の液晶分子の配向方向を規定する配向膜を有しており、ＶＡモードの液晶表示装置において、配向膜は、液晶分子をその主面に略垂直に配向させる。
　ＶＡモードの一種として、１つの画素領域に複数の液晶ドメインを形成するＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが知られている。ＭＶＡモードの液晶表示装置には、垂直配向型液晶層を挟んで対向する一対の基板のうちの少なくとも一方の液晶層側に配向規制構造が設けられている。配向規制構造は、例えば、電極に設けられた線状のスリット（開口部）またはリブ（突起構造）である。配向規制構造により、液晶層の一方または両側から配向規制力が付与され、配向方向の異なる複数の液晶ドメイン（典型的には４つの液晶ドメイン）が形成され、視野角特性の改善が図られている。
　また、ＶＡモードの別の一種として、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｐｉｎｗｈｅｅｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードも知られている。一般的なＣＰＡモードの液晶表示装置では対称性の高い形状を有する画素電極が設けられるとともに液晶ドメインの中心に対応して対向電極に突起物が設けられている。この突起物はリベットとも呼ばれる。電圧を印加すると、対向電極と対称性の高い画素電極とによって形成される斜め電界にしたがって液晶分子は放射形状に傾斜配向する。また、リベットの傾斜側面の配向規制力によって液晶分子の傾斜配向が安定化される。このように、１画素内の液晶分子が放射形状に配向することにより、視野角特性の改善が行われている。
　一般的なＶＡモードでは電圧無印加状態において液晶分子は配向膜の主面の法線方向に配向しており、液晶層に電圧を印加すると、液晶分子は所定の方向に配向する。一方、液晶表示装置の応答速度を改善するために、Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（以下、「ＰＳＡ技術」という）を利用することが検討されている（特許文献１および２参照）。ＰＳＡ技術では、少量の重合性化合物（例えば光重合性モノマー）の混合された液晶層に電圧を印加した状態で重合性化合物の重合を行うことによって液晶分子のプレチルト方向を制御する。これにより、電圧無印加状態において液晶分子が配向膜の主面の法線方向から傾くようにプレチルトが付与される。
　特許文献１の液晶表示装置は、配向規制構造としてスリットまたはリブが設けられたＭＶＡモードである。特許文献１の液晶表示装置では、線状のスリットおよび／またはリブが設けられており、電圧の印加により、液晶分子の方位角成分がスリットまたはリブに対して直交するように液晶分子は配向する。この状態において紫外光を照射すると、ポリマーが形成されて液晶分子の配向状態が維持（記憶）される。その後、電圧の印加を終了しても液晶分子は配向膜の主面の法線方向からプレチルト方位に傾いている。
　また、特許文献２の液晶表示装置は、微細なストライプ状のパターンの電極を有しており、液晶層に電圧を印加すると、液晶分子はストライプ状のパターンの長手方向に平行に配向する。これは、特許文献１の液晶表示装置において、液晶分子の方位角成分がスリットまたはリブに対して直交するのと対照的である。また、複数のスリットが設けられていることにより、配向の乱れが抑制される。この状態において、紫外光を照射して液晶分子の配向状態を維持（記憶）する。その後、電圧の印加を終了しても液晶分子は配向膜の主面の法線方向からプレチルト方位に傾いている。このようにして電圧無印加状態の液晶分子にプレチルトを付与しており、これにより、応答速度の改善が図られている。
特開２００２－３５７８３０号公報 特開２００３－１４９６４７号公報
　本願発明者は、ＰＳＡ技術を利用して作製された液晶表示装置に輝点が発生することがあり、その一因はポリマーの異常成長であることを見出した。
　本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、輝点の発生を抑制した液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。
　本発明による液晶表示装置の製造方法は、配向膜を有する背面基板と、配向膜を有する前面基板と、前記背面基板の前記配向膜および前記前面基板の前記配向膜に挟まれた混合物とを備える液晶セルを用意する工程であって、前記混合物は、液晶化合物と、前記液晶化合物に溶解した濃度０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下の光重合性化合物とを含む、工程と、前記液晶セルの前記混合物に含まれる前記光重合性化合物を重合することによって、前記背面基板および前記前面基板のそれぞれの前記配向膜上に配向維持層を形成する工程とを包含する。
　ある実施形態において、前記液晶セルを用意する工程は、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を用いて前記背面基板と前記前面基板とを貼り合わせる工程を包含する。
　ある実施形態では、前記液晶セルを用意する工程において、前記混合物はカイラル剤をさらに含む。
　本発明による液晶表示装置は、上記に記載の製造方法によって製造される。
　本発明によれば、輝点の発生を抑制した液晶表示装置を提供できる。
（ａ）は本発明による液晶表示装置の第１実施形態の模式図であり、（ｂ）は液晶表示装置における画素電極および液晶分子の配向方向を示す模式図である。 第１実施形態の液晶表示装置における配向維持層のＳＥＭ像を示す図である。 （ａ）は比較例１の液晶表示装置の模式図を示し、（ｂ）は比較例２の液晶表示装置の模式図を示し、（ｃ）は本実施形態の液晶表示装置の模式図を示す。 （ａ）および（ｂ）は図１に示した液晶表示装置の作製方法を説明するための模式図である。 （ａ）～（ｅ）は図１に示した液晶表示装置のさらに具体的な作製方法を説明するための模式図である。 本発明による液晶表示装置の第２実施形態の模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
　（実施形態１）
　以下、図１および図２を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。
　図１（ａ）に、本実施形態の液晶表示装置１００の模式図を示す。液晶表示装置１００は、背面基板１２０と、前面基板１４０と、液晶層１６０とを備えている。背面基板１２０は、透明な絶縁基板１２２と、画素電極１２４と、配向膜１２６とを有している。前面基板１４０は、絶縁基板１４２と、対向電極１４４と、配向膜１４６とを有している。液晶層１６０は、背面基板１２０と前面基板１４０との間に挟まれている。液晶表示装置１００は必要に応じてバックライトを備えていてもよい。
　液晶表示装置１００には、複数の行および複数の列に沿ったマトリクス状の画素が設けられており、背面基板１２０には、各画素に対して少なくとも１つのスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ））（ここでは図示せず）が設けられている。本明細書において「画素」とは、表示において特定の階調を表現する最小の単位を指し、カラー表示においては、例えば、Ｒ、ＧおよびＢのそれぞれの階調を表現する単位に対応し、ドットとも呼ばれる。Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の組み合わせが、１つのカラー表示画素を構成する。「画素領域」は、表示の「画素」に対応する液晶表示装置１００の領域を指す。背面基板１２０はアクティブマトリクス基板とも呼ばれ、前面基板１４０は対向基板とも呼ばれる。また、液晶表示装置１００がカラー液晶表示装置である場合、前面基板１４０にカラーフィルタが設けられることが多く、このような前面基板１４０はカラーフィルタ基板とも呼ばれる。
　なお、図示していないが、背面基板１２０および前面基板１４０のそれぞれには、偏光板が設けられている。したがって、２つの偏光板は液晶層１６０を挟んで互いに対向するように配置されている。２つの偏光板の透過軸（偏光軸）は、互いに直交するように配置されており、一方が水平方向（行方向）、他方が垂直方向（列方向）に沿うように配置されている。なお、必要に応じて、各偏光板と絶縁基板１２２または１４２との間に波長板をさらに設けてもよい。
　液晶層１６０は負の誘電率異方性を有するネマティック液晶化合物（液晶分子１６２）を含有している。液晶層１６０は垂直配向型であり、液晶分子１６２は配向膜１２６および配向膜１４６の表面に対してほぼ９０°に配向する。なお、必要に応じて液晶層１６０にカイラル剤が添加されていてもよい。液晶層１６０はクロスニコル配置された偏光板と組み合わされてノーマリーブラックモードの表示を行う。
　図１（ｂ）に示すように、液晶表示装置１００において画素電極１２４は、十字状の幹電極１２４ｊと、幹電極１２４ｊから４つの異なる方向ｄ１～ｄ４に延びた線状電極１２４ｋ１～１２４ｋ４とを有している。このような画素電極の構造はフィッシュボーン構造とも呼ばれる。なお、幹電極１２４ｊはｘ方向およびｙ方向に延びている。例えば、画素電極１２４において、幹電極１２４ｊの幅は３μｍである。また、線状電極１２４ｋ１、１２４ｋ２、１２４ｋ３、１２４ｋ４の幅は３μｍであり、その間隔は３μｍである。ここで、表示画面（紙面）の水平方向（左右方向）を方位角方向の基準とし、左回りに正をとる（表示面を時計の文字盤に例えると３時方向を方位角０°として、反時計回りを正とする）と、方向ｄ１～ｄ４は、それぞれ、１３５°、４５°、３１５°、２２５°に向いている。
　液晶表示装置１００において液晶層１６０に電圧を印加すると、液晶分子１６２は、図１（ｂ）に示すように、対応する線状電極１２４ｋ１～１２４ｋ４の延びる方向と平行に配向する。液晶層１６０は垂直配向型であり、液晶層１６０は、線状電極１２４ｋ１によって形成される液晶ドメインＡと、線状電極１２４ｋ２によって形成される液晶ドメインＢと、線状電極１２４ｋ３によって形成される液晶ドメインＣと、線状電極１２４ｋ４によって形成される液晶ドメインＤとを有している。液晶層１６０に電圧が印加されないか、または、印加電圧が比較的低い場合、液晶分子１６２は、画素電極１２４近傍を除いて、図示しない配向膜の主面に垂直に配向する。一方、液晶層１６０に所定の電圧が印加される場合、液晶分子１６２は線状電極１２４ｋ１、１２４ｋ２、１２４ｋ３、１２４ｋ４の延びている方向ｄ１～ｄ４に沿って配向する。
　本明細書において、液晶ドメインＡ～Ｄの中央における液晶分子の配向方向を基準配向方向と呼び、基準配向方向のうち液晶分子の長軸に沿って背面から前面に向かう方向の方位角成分（すなわち、配向膜の主面に投影した方位角成分）を基準配向方位と呼ぶ。基準配向方位は、対応する液晶ドメインを特徴付けており、各液晶ドメインの視野角特性に支配的な影響を与える。表示画面（紙面）の水平方向（左右方向）を方位角方向の基準とし、左回りに正をとると、４つの液晶ドメインＡ～Ｄの基準配向方位は任意の２つの方位の差が９０°の整数倍に略等しい４つの方位となるように設定されている。具体的には、液晶ドメインＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの基準配向方位は、それぞれ、３１５°、２２５°、１３５°、４５°である。このように、液晶分子１６２が４つの異なる方位に配向することにより、視野角特性が改善される。
　なお、図１（ｂ）に示した画素電極１２４はフィッシュボーン構造を有しているが、液晶表示装置１００はＡＳＶ、ＣＰＡモード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）などであってもよく、画素電極１２４は対称性の高い形状（例えば、略正方形）の単位電極を含んでいてもよい。
　本実施形態の液晶表示装置１００では、配向膜１２６上の液晶層１６０側に配向維持層１３０が設けられている。配向維持層１３０は光重合性化合物の重合した重合体を含んでいる。また、配向膜１４６上の液晶層１６０側に配向維持層１５０が設けられている。配向維持層１５０は光重合性化合物の重合した重合体を含んでいる。例えば、配向維持層１３０は配向維持層１５０と同じ材料から構成されている。なお、図１（ａ）には、液晶分子１６２が配向膜１２６、１４６の主面の法線方向に平行に配向しているように示しているが、配向維持層１３０、１５０により、液晶分子１６２の配向は配向膜１２６、１４６の主面の法線方向からわずかに傾いた方向に維持されている。このように、液晶分子１６２の配向方向は配向膜１２６、１４６および配向維持層１３０、１５０によって規定される。配向維持層１３０、１５０は配向膜１２６、１４６上に島状に設けられており、配向膜１２６、１４６の一部の表面が液晶層１６０と接していてもよい。液晶層１６０内に形成された電界に応じて配向した液晶分子１６２が重合体によって固定されると、電界が無い状態でも配向が維持される。配向膜１２６、１４６上に配向維持層１３０、１５０が形成された後は、配向維持層１３０、１５０が液晶分子のプレチルト方向を規定する。
　図２を参照して上述した配向維持層１３０および１５０の一例を説明する。図２に示したＳＥＭ像は液晶表示装置１００を分解後、液晶材料を除去し、溶剤で洗浄した表面をＳＥＭで観察したものである。図２からわかるように、配向維持層は粒径が５０ｎｍ以下の重合体の粒子を含んでいる。なお、この重合体は粒径１μｍ－５μｍにまで成長することもある。
　光重合性化合物は液晶化合物に溶解し、光重合性化合物および液晶化合物の混合物は液晶材料として用いられる。液晶セルでは、液晶材料は、背面基板１２０、前面基板１４０およびシール剤で囲まれており、液晶材料内の光重合性化合物を重合することによって配向維持層１３０、１５０が形成される。
　ここでは、光重合性化合物として、１個以上の環構造または縮環構造と、上記環構造または縮環構造と直接結合する２つの官能基とを有する重合可能なモノマーが用いられる。例えば、モノマーは、下記一般式（１）で表されるものから選ばれる。
　　　　　　　　Ｐ1－Ａ1－（Ｚ1－Ａ2）n－Ｐ2　（１）
　一般式（１）において、Ｐ1及びＰ2は官能基であって、それぞれ独立に、アクリレート、メタクリレート、ビニル、ビニロキシ又はエポキシ基であり、Ａ1及びＡ2は環構造であって、それぞれ独立に、１，４－フェニレン又はナフタレン－２，６－ジイル基を表し、Ｚ1は－ＣＯＯ－もしくは－ＯＣＯ－基又は単結合であり、ｎは０、１又は２である。
　一般式（１）において、Ｐ1及びＰ2は好ましくはアクリレート基であり、Ｚ1は好ましくは単結合であり、ｎは好ましくは０又は１である。好ましいモノマーは、例えば、以下の式で表される化合物である。
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　構造式（１ａ）～（１ｃ）において、Ｐ1及びＰ2は一般式（１）において述べたとおりであり、特に好ましいＰ1及びＰ2はアクリレート基である。また、上記の化合物のうちで非常に好ましいのは構造式（１ａ）及び構造式（１ｂ）に示す化合物であり、構造式（１ａ）の化合物が特に好ましい。
　厳密には温度によるが、一般的な実使用温度範囲で、液晶化合物に限界量の光重合性モノマーを溶解させた場合、液晶材料に対する光重合性モノマーの濃度は０．４～０．５ｗｔ％であり、これ以上の光重合性モノマーを添加しても、光重合性モノマーは液晶化合物に溶解（分散）しない。本願発明者は、光重合性モノマーを液晶化合物に溶解させた液晶材料を、真空下においてディップするとき、または、基板に滴下して前面基板と背面基板とを貼り合わせるときに、液晶材料が前面基板と背面基板との間で流動していくが、その際に、光重合性モノマー自体の濃度および／または液晶材料に取り込まれた不純物の濃度が偏在することがあり、このような状態で光重合性モノマーの重合を行うと、ポリマーの成長がばらついて輝点が発生することがあることを見出した。
　本実施形態の液晶表示装置１００において、液晶材料に対する光重合性化合物の濃度は０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下であり、好ましくは、０．２５ｗｔ％である。詳細は後述するが、このように光重合性化合物の濃度が適切に設定されていることにより、応答速度の改善だけでなく輝点の発生が抑制される。
　以下に、図３を参照して、比較例１および２の液晶表示装置と比較して本実施形態の液晶表示装置１００の利点を説明する。図３（ａ）に比較例１の液晶表示装置７００の模式図を示し、図３（ｂ）に比較例２の液晶表示装置８００の模式図を示し、図３（ｃ）に本実施形態の液晶表示装置１００の模式図を示す。
　比較例１の液晶表示装置７００では液晶材料に光重合性モノマーは添加されておらず、液晶表示装置７００には配向維持層が設けられない。一方、比較例２の液晶表示装置８００では濃度０．３０ｗｔ％の光重合性モノマーを添加した液晶材料を用いており、配向維持層８３０、８５０が形成される。これに対して、液晶表示装置１００では、濃度０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下の光重合性モノマーが添加された液晶材料を用いており、配向維持層１３０、１５０が形成される。
　本実施形態の液晶表示装置１００と比較例１の液晶表示装置７００とを比較した場合、比較例１の液晶表示装置７００の応答速度は低い。これに対して、本実施形態の液晶表示装置１００では、配向維持層１３０、１５０が設けられることにより、応答速度が改善される。なお、比較例２の液晶表示装置８００でも、液晶表示装置１００と同様に、配向維持層８３０、８５０が設けられることにより、応答速度が改善される。
　しかしながら、比較例２の液晶表示装置８００では輝点が発生することがある。比較例２の液晶表示装置８００を分析したところ、比較例２の液晶表示装置８００の配向維持層８３０、８５０では重合体の粒径が比較的大きいことがわかった。そのような配向維持層８３０、８５０はいわゆる構造物と同等に機能し、液晶分子８６２の配向を維持するだけでなく液晶分子８６２の配向を規制することになり、その結果として輝点が発生していると考えられる。これに対して、本実施形態の液晶表示装置１００の配向維持層１３０、１５０では重合体の粒径が比較的小さいため、輝点の発生が抑制される。このように、液晶材料に光重合性モノマーを混合させる場合、液晶材料中の光重合性モノマーの濃度が高いと、輝点が発生してしまうため、液晶材料中の光重合性モノマーの濃度は高すぎないことが好ましい。
　また、比較例１の液晶表示装置７００では、液晶材料に光重合性モノマーが添加されていなかったが、液晶材料に光重合性モノマーが添加された場合でも、液晶材料に対するモノマー濃度が低い場合、比較例１の液晶表示装置７００と同様に応答速度が低い。また、液晶材料に対するモノマー濃度が低い場合、ある表示を長時間続けた後で、別の表示（例えば、全画面同一階調レベルの表示）を行うと、その前の表示に起因して本来表示すべき階調とは異なる階調の輝度に見えることがあり、焼き付きが発生することがある。この観点から、液晶材料中の光重合性モノマーの濃度は低すぎないことが好ましい。以上の点を鑑みて、本実施形態の液晶表示装置１００では、液晶材料に対する光重合性モノマーの濃度を０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下にしている。なお、０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下となる量の光重合性モノマーは液晶化合物に溶解可能である。
　以下に、表１を参照して、モノマー濃度の異なる液晶パネルの特性を説明する。モノマー濃度を０．２０ｗｔ％、０．２２ｗｔ％、０．２５ｗｔ％、０．２８ｗｔ％、０．３０ｗｔ％および０．４０ｗｔ％と変化させた場合の液晶パネルあたりの輝点数、初期テスト、焼き付きテストおよび衝撃テストの測定結果を表１に示す。初期テスト、焼き付きテストおよび衝撃テストは、複数の液晶パネル、例えば、画素構造（透過部のみを有するもの、透過部および反射部の液晶層の厚さの異なるマルチギャップ構造を有するもの）、画素サイズ（小さくはＶＧＡ、大きくはＱＶＧＡクラス）、電極形状、電極構造（具体的には、リブ構造、スリット構造、フィシュボーン構造）、パネル寸法（小さくは２インチ、大きくは１０インチ程度）などの構成および条件の異なるものを対象として行った。
　また、輝点数は、ＣＰＡモードでスリット構造の透過部のみを有する液晶パネルであって、画素ピッチの小さな高精細タイプの３型ＶＧＡクラスの液晶パネルを用いて測定した。表１において、初期テスト、焼き付きテストおよび衝撃テストの欄に示された「×」はほとんどのタイプの液晶パネルが合格基準を満たさないことを示し、「○」はほとんどのタイプの液晶パネルが合格基準を満たすことを示す。また、「△」はいくつかのタイプの液晶パネルで合格基準を満たさないことを示す。なお、ＣＰＡモードでスリット構造の透過部のみを有する液晶パネルの場合、他の場合よりも合格基準を満たしやすい一方、そのうちの一部の構成が異なる（例えば、画素サイズ、電極形状や寸法が比較的微細、または、大型の寸法あるいはマルチギャップ構造）と、合格基準を満たさないことがある。
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　モノマー濃度が０．２０ｗｔ％、０．２２ｗｔ％、０．２５ｗｔ％および０．２８ｗｔ％である場合には輝点は発生しない。これに対して、モノマー濃度が０．３０ｗｔ％以上である場合には輝点が発生し、モノマー濃度が高いほど、液晶パネルあたりの輝点数は増加する。輝点抑制の観点から、モノマー濃度は少なくとも０．２８ｗｔ％以下にする必要があるが、特には、０．２５ｗｔ％以下であることが好ましい。
　初期テストでは、液晶パネルを長時間動作する前に、液晶層に電圧を印加した状態で液晶パネルの表示を確認する。一般に、モノマー濃度が低い場合、配向維持層のポリマー量も少なくなる傾向にある。ポリマーの量が少な過ぎると、配向規制力が低下したり、液晶分子に付与されるプレチルト角が減少することがあり、具体的には電圧印加時に画素内の構造物に起因して電界乱れが発生すると、その影響を受けて液晶分子が配向されてしまい、画素毎に液晶配向の均一性が無くなり、配向不良が発生する。
　ここでは、初期テストは以下のように行われる。高温（例えば７０℃）および室温（例えば２０℃）、低温（例えば－１０℃）で液晶パネルを動作させ、目視および顕微鏡で液晶パネルの表示を確認する。液晶材料に対するモノマー濃度が０．２０ｗｔ％である場合、いくつかの領域で配向維持層による配向規制力の付与が十分でなくなり、配向不良が発生する。具体的には、本来形成される液晶ドメインとは別に異なる液晶ドメインが形成されることになる。例えば、画素電極がフィシュボーン構造の場合、主に電極の枝分かれ部分が起点となり、電極上に異なる液晶ドメインが発生する。また、ＣＰＡモードやＡＳＶモードの場合、構造物やスリットなど、本来、配向中心となるべき位置とは別の位置に配向中心が形成され、液晶分子が画素内で均一な軸対称に傾斜配向しない。このような場合、ざらついた表示に見える。これに対して、モノマー濃度が０．２２ｗｔ％、０．２５ｗｔ％および０．２８ｗｔ％である場合にはこのような配向不良はほとんど発生しない。また、モノマー濃度が０．３０ｗｔ％以上である場合には配向不良は発生しない。
　焼き付きテストでは、焼き付きが発生しないことを確認する。一般に、ポリマーを形成しない場合、同じ画像（パターン）を長時間表示し続けた後で別の画像に表示を切り替えた場合、前の画像（パターン）が残って見えることがある。これは焼き付きと呼ばれる。光重合性モノマーを重合してポリマーを形成することにより、焼き付きが抑制される。しかしながら、モノマー濃度を低下させてポリマー形成量を減少させると、電圧印加レベルの差（パターン差）により、形成されたポリマーの状態（形状および密着力）が変化し、プレチルト角が変化したり、ポリマーが付着していない配向膜界面に液晶層中のイオン成分が吸着し易くなり、焼き付きが発生することがある。
　焼き付きテストは以下のように行われる。まず、表示領域の中央部が黒であるとともに表示領域の周囲部が白であるパターンを長期間表示する。具体的には、例えば、７０℃の高温槽において２４０時間この表示を続ける。なお、液晶表示装置のバックライトも点灯し続ける。その後、表示領域全面に所定の中間階調（グレー階調）を表示させる。このとき、目視および輝度評価により、白表示をしていた周囲部の輝度と黒表示をしていた中央部の輝度との差がある場合、焼き付きが発生していると判断する。液晶材料に対するモノマー濃度が０．２０ｗｔ％である場合、焼き付きが発生するのに対して、モノマー濃度が０．２２ｗｔ％以上である場合には焼き付きは発生しない。
　衝撃テストでは、液晶パネルに衝撃を与えた後で液晶パネルの表示品位低下の有無を確認する。初期テストにおいて配向不良が発生しなかった液晶パネルでも、衝撃が与えられると、液晶パネルの表示品位が低下することがある。ポリマー形成量および成長速度に応じて配向膜界面におけるポリマーの密着性が低い場合、衝撃により、ポリマーが配向膜から剥離し、液晶分子のチルトを付与しているポリマーの起点が消失してしまう。この場合、ポリマーによる規制力が部分的に低下して、液晶分子のプレチルト角が変化し、液晶分子の配向方向がポリマー形成前の垂直配向に戻ってしまう。このようにプレチルト角が変化した液晶パネルは、表示むら（シミ）が発生したように見える。このため、衝撃テストの結果から、ポリマーの密着性がわかる。なお、一般に、エージングにより、液晶分子のプレチルト角が変化する（場合によってはゼロになる）ことがあり、衝撃テストの結果はエージングに対する指標にもなる。
　衝撃テストは以下のように行われる。高温（例えば７０℃）および室温（例えば２０℃）において、動作時に液晶パネルを振動させたり、液晶パネルの主面に打撃を加え、その後、目視および輝度評価で液晶パネルの表示を確認する。液晶材料に対するモノマー濃度が０．２０ｗｔ％である場合、衝撃テストでシミが発生するのに対して、モノマー濃度が０．２２ｗｔ％以上である場合にはシミは発生しない。
　以上から、モノマー濃度を低減させると輝点数が減少するが、モノマー濃度を低下させ過ぎると、焼き付きや表示むら（シミ）などが発生することが理解される。
　以下、図４を参照して、液晶表示装置１００の作製方法を説明する。
　まず、図４（ａ）に示すように、液晶セル１１０を用意する。液晶セル１１０は、背面基板１２０と、前面基板１４０と、背面基板１２０の配向膜１２６と前面基板１４０の配向膜１４６との間に挟まれた混合物Ｃを備えている。混合物Ｃは、液晶化合物と光重合性モノマーとが混合された液晶材料から形成されている。液晶材料に対する光重合性モノマーの濃度は０．２５ｗｔ％である。混合物Ｃはシール剤（図４には図示せず）で封止されている。シール剤は光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂から形成されているか、または、光硬化性および熱硬化性の両方の性質を有する樹脂から形成されている。
　例えば、液晶セル１１０は以下のように作製される。背面基板１２０および前面基板１４０の一方に矩形枠状にシール剤を付与し、シール剤で囲まれた領域内に液晶材料を滴下する。その後、背面基板１２０および前面基板１４０を貼り合わせ、シール剤を硬化する。このように、液晶材料を滴下することは、液晶滴下法（Ｏｎｅ　Ｄｒｏｐ　Ｆｉｌｌｉｎｇ：ＯＤＦ）とも呼ばれる。ＯＤＦにより、液晶材料の付与を均一および短時間に行うことができ、また、マザーガラス基板に対して一括処理を行うことができる。さらに、液晶材料の廃棄量を減らし液晶材料の効率的な利用を行うことができる。なお、上述したように、液晶材料には液晶化合物および光重合性モノマーが混合されており、光重合性モノマーの濃度は０．２５ｗｔ％である。
　あるいは、背面基板１２０および前面基板１４０の一方に、一部開口した矩形枠状にシール剤を付与した後、背面基板１２０と前面基板１４０とを貼り合わせた空セルを形成し、その後、背面基板１２０と前面基板１４０との間に液晶材料を注入してもよい。その後、シール剤を硬化する。なお、上述したように、液晶材料には液晶化合物および光重合性モノマーが混合されており、光重合性モノマーの濃度は０．２５ｗｔ％である。
　次に、図４（ｂ）に示すように、画素電極１２４と対向電極１４４との間に電圧を印加した状態で液晶材料内の光重合性モノマーを重合させて背面基板１２０の配向膜１２６上に配向維持層１３０を形成し、前面基板１４０の配向膜１４６上に配向維持層１５０を形成する。画素電極１２４と対向電極１４４との間に電圧が印加されると、液晶分子１６２は所定の方向に配向する。この状態でポリマーを形成することにより、配向膜近傍の液晶分子１６２はこの状態で強く規制されることになり、その後、電圧が無印加になっても液晶分子１６２は配向膜１２６、１４６の主面の法線方向に対して傾斜することになる。重合は、室温（例えば２０℃）で紫外光を照射することによって行われる。また、液晶層１６０内に多くの光重合性モノマーが残存する場合、画素電極１２４と対向電極１４４との間に電圧を印加することなく暫く紫外光を照射して、残存する光重合性モノマーの濃度を低減させてもよい。その後、必要に応じて駆動回路や偏光板が取り付けられる。以上のようにして液晶表示装置１００は作製される。
　なお、上述したように、ＯＤＦを用いて液晶セル１１０を作製してもよい。この場合、液晶表示装置１００の作製は以下のように行われる。
　まず、図５（ａ）に示すように、例えば、前面基板１４０に液晶領域を規定するシール剤Ｓを付与する。シール剤Ｓは、例えば光硬化性または熱硬化性樹脂から形成されており、具体的には、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂およびそれらの反応剤から形成されている。あるいは、光硬化性および熱硬化性、または両方の特性を有する樹脂およびその反応剤から形成されている。
　次に、図５（ｂ）に示すように、シール剤Ｓに囲まれた領域内に液晶材料Ｌを滴下する。この液晶材料Ｌには液晶化合物および光重合性モノマーが混合されている。
　次に、前面基板１４０に背面基板１２０を貼り合わせる。図５（ｃ）に、貼り合わせられた背面基板１２０および前面基板１４０を示す。貼り合わせは、真空雰囲気下で行われる。貼り合わせ後に大気圧に開放される。その後、シール剤Ｓに光を照射してシール剤Ｓを硬化させる。なお、必要に応じて、さらに液晶セル１１０に加熱処理を行い、シール剤Ｓを硬化させてもよい。また、必要に応じてＰＳＡ化処理用端子出しのための分断を行ってもよい。
　なお、上述した説明では、液晶材料は前面基板１４０に滴下されたが、本発明はこれに限定されない。液晶材料は背面基板１２０に滴下されてもよい。シール剤に光を照射してシール剤の硬化を行う場合、一般的に前面基板の額縁領域にはブラックマトリクスが設けられているため、光は背面基板１２０側から照射することが好ましい。前面基板１４０に液晶材料を滴下した場合、前面基板１４０に背面基板１２０を貼り合わせて形成された液晶セル１１０を、光源を上方に備えた基板ステージ上にそのまま移動させて、上方にある光源から光を照射すれば、背面基板１２０側から光の照射を行うことができる。このように前面基板１４０に液晶材料を滴下することにより、液晶パネルを簡便に作製することができる。
　次に、図５（ｄ）に示すように、画素電極１２４と対向電極１４４との間に電圧を印加して液晶セル１１０に紫外光を照射する。電圧の印加は以下のように行われる。例えば、液晶セル１１０のゲート配線に１０Ｖのゲート電圧を印加し続けて各画素に設けられたＴＦＴをオン状態に維持し、全てのソース配線に対し５Ｖのデータ電圧を印加するとともに対向電極１４４に振幅１０Ｖ（最大１０Ｖおよび最小０Ｖ）の矩形波を印加する。これにより、画素電極１２４と対向電極１４４との間に±５Ｖの交流電圧が印加されることになる。このように画素電極１２４と対向電極１４４との間には、液晶表示装置の通常の表示において最高階調を表示するときよりも高い電圧が印加される。なお、背面基板１２０に電圧を印加する場合に、ゲート配線に印加する電圧をソース配線の電圧（すなわち、画素電極１２４の電圧）よりも高くすると、液晶配向の乱れが少なくなり、ザラツキの少ない表示品位が得られる。反対に、ゲート電圧をソース電圧よりも低くすると、画素がフローティング（電圧不安定）してしまうので、配向も不安定になり易く、ザラツキ易くなる。
　このように電圧を印加した状態で紫外光（例えば波長３６５ｎｍのｉ線、約５．８ｍＷ／ｃｍ2）を約３～５分間照射する。この照射により、液晶材料内の光重合性モノマーが重合してポリマーが形成され、図５（ｅ）に示すように、配向維持層１３０、１５０が形成され、０．１°～５°のプレチルト角が付与される。なお、前面基板１４０にカラーフィルタ層が設けられている場合、各カラーフィルタ層の色材（例えば、赤、緑、青）に応じて液晶層に到達する各波長の光強度が異なるため、均一なプレチルト角を得るためには、光の照射は一般的に、背面基板１２０側から行われる。
　次に、電圧を印加しない状態で、例えば、ブラックライトを用いて約１．４ｍＷ／ｃｍ2の紫外光を１～２時間程度照射する。これにより、液晶層内に残存する光重合性モノマーの濃度を低減させる。このような光の照射も背面基板１２０側から行われる。また、上述した電圧印加状態で照射する紫外光と比べると、電圧無印加状態で照射する紫外光の照度は低く、照射時間は一般に長い。以上、この一連の工程を「ＰＳＡ処理」ということがある。
　このように、電圧無印加状態における光照射により、液晶材料中に残存する光重合性モノマーは配向維持層１３０、１５０上にさらに吸着、又は重合し、液晶材料中に残存する光重合性モノマーをさらに低減させることが可能となる。残存している光重合性モノマーが多いと、液晶パネルの動作中に光重合性モノマー同士がゆっくりと重合し、焼き付きが発生するおそれがあるが、このように光の照射を行うことで、焼き付きの発生を防止することができる。その後、必要に応じて偏光板や駆動回路が取り付けられる。
　また、紫外光照射時の電圧の印加は以下のように行われてもよい。液晶セルの表示領域の全てのゲート配線に１５Ｖのゲート電圧を印加し続けて各画素に設けられたＴＦＴをオン状態に維持し、全てのソース配線に０Ｖのデータ電圧を印加し、対向電極に振幅１０Ｖ（最大５Ｖおよび最小－５Ｖ）の矩形波を印加する。これにより、液晶層には±５Ｖの交流電圧が印加された状態となる。
　また、画素電極１２４と対向電極１４４との間に印加される電圧値および紫外光の波長領域や照射時間により、配向規制力やプレチルト角の制御が可能である。また、対向電極１４４の電圧を段階的に増加させることで、画素内の配向状態の乱れを少なくし、ザラツキ感のない表示品位が得られることがある。
　また、光源としては、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、またはショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）等を用いてもよい。また、光源からの光をそのまま液晶セルに照射してもよく、または、フィルターによって選択した特定の波長（または特定の波長領域）を照射してもよい。
　（実施形態２）
　以下、図６を参照して、本発明による液晶表示装置の第２実施形態を説明する。図６に、本実施形態の液晶表示装置１００Ａの模式図を示す。液晶表示装置１００Ａは、液晶層にカイラル剤が添加されている点を除いて上述した液晶表示装置１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。
　液晶表示装置１００Ａは、背面基板１２０と、前面基板１４０と、液晶層１６０とを備えている。背面基板１２０は、透明な絶縁基板１２２と、画素電極１２４と、配向膜１２６とを有している。前面基板１４０は、絶縁基板１４２と、対向電極１４４と、配向膜１４６とを有している。なお、液晶表示装置１００Ａでも、画素電極１２４はフィッシュボーン構造を有しているが、液晶表示装置１００ＡはＣＰＡモードであってもよく、画素電極１２４は対称性の高い形状（例えば、略正方形）の単位電極を含んでもよい。
　本実施形態の液晶表示装置１００Ａにおいて、液晶層１６０は液晶分子１６２だけでなくカイラル剤ｃｈを含む。上述した液晶表示装置１００の液晶材料には、液晶化合物および光重合性化合物が添加されていたが、本実施形態の液晶表示装置１００Ａの液晶材料には、液晶化合物および光重合性化合物だけでなくカイラル剤ｃｈが添加されている。液晶表示装置１００Ａは、上述した液晶表示装置１００と同様に作製される。
　なお、上述した液晶表示装置１００では画素電極１２４がフィッシュボーン構造を有しており、画素電極１２４の幹電極１２４ｊ上に余分な液晶ドメインが形成されることがある。この場合、暗線が太くなるとともに変形したり、画素毎の配向の均一性が低下するため、ザラツキや微小な輝点が見える。これに対して、液晶表示装置１００Ａでは、図１に示した液晶表示装置１００と同様に、画素電極１２４はフィッシュボーン構造を有しているが、液晶層１６０にカイラル剤ｃｈが添加されていることにより、暗線の太さが抑制され、また画素毎の配向均一性も向上する。また、液晶表示装置１００ＡがＣＰＡモードである場合、液晶層にカイラル剤ｃｈが添加されていることにより、配向軸中心の位置が安定化され、液晶分子が軸対称に傾斜して配向され易くなり、画素毎の配向均一性も高まる。
　液晶表示装置１００Ａにおいてカイラル剤ｃｈの添加量は以下のように決定される。カイラル剤ｃｈの添加により、液晶分子１６２は螺旋構造を有する。この場合、螺旋構造のピッチ長（ｐ）は選択反射波長（λ）および液晶層の屈折率（ｎ）から決定される。さらに、そのピッチ長（ｐ）と、カイラル剤の定数ＨＴＰ（Ｈｅｌｉｃａｌ　Ｔｗｉｓｔｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ：ＨＴＰ＝　１／（ｃ×ｐ））から、カイラル剤の濃度（ｃ）が決定される。通常、選択反射波長を可視領域外になるよう設定するため、カイラル剤ｃｈの濃度（ｃ）は０．１０－０．２０ｗｔ％（好ましくは０．１５－０．２０ｗｔ％）の範囲となる。このように、カイラル剤ｃｈの濃度が０．１０－０．２０ｗｔ％の範囲内である限り、液晶表示装置１００Ａでは、同様に、輝点の発生が抑制される。
　本実施形態の液晶表示装置１００Ａにおいて、液晶材料に対する光重合性化合物の濃度は０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下であり、好ましくは０．２５ｗｔ％である。また、カイラル剤ｃｈとして、例えば、ＵＳカイラル（メルク社製）が用いられる。例えば、液晶材料に対するカイラル剤ｃｈの濃度は０．１６ｗｔ％である。濃度０．１６ｗｔ％となる量のカイラル剤ｃｈは液晶化合物に溶解する。
　また、液晶材料にカイラル剤ｃｈを添加することにより、配向不良をさらに抑制することができる。以下に、表２を参照して、モノマー濃度の異なる液晶パネルの特性を説明する。表２に、濃度０．２０ｗｔ％および０．２５ｗｔ％の光重合性モノマーとともにカイラル剤を添加した場合での液晶パネルあたりの輝点数、初期テスト、焼き付きテストおよび衝撃テスト、ならびに、カイラル剤を全く添加せずに濃度０．２５ｗｔ％および０．３ｗｔ％の光重合性モノマーのみを添加した場合での液晶パネルあたりの輝点数、初期テスト、焼き付きテストおよび衝撃テストの測定結果を示す。なお、これらの測定は、表１を参照して上述した説明と同様に行われる。また、上述した表１と同様に、表２において、初期テスト、焼き付きテストおよび衝撃テストの欄に示された「×」はほとんどのタイプの液晶パネルが合格基準を満たさないことを示し、「○」はほとんどのタイプの液晶パネルが合格基準を満たすことを示し、「△」はいくつかのタイプの液晶パネルが合格基準を満たすことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から理解されるように、液晶材料に対するモノマー濃度が０．２０ｗｔ％および０．２５ｗｔ％である場合には輝点は発生しないのに対して、モノマー濃度が０．３０ｗｔ％以上である場合には輝点が発生する。
　初期テストでは、液晶材料に対するモノマー濃度が０．２５ｗｔ％である場合、カイラル剤が添加されていないと、一部のタイプの液晶パネルにおいて合格基準を満たさない。これに対して、液晶材料に対するモノマー濃度が０．２５ｗｔ％である場合でもカイラル剤が添加されていると、より多くのタイプの液晶パネルにおいて合格基準を満たすことになる。
　また、焼き付きテストでは、液晶材料に対するモノマー濃度が０．２０ｗｔ％である場合、焼き付きが発生するのに対して、モノマー濃度が０．２５ｗｔ％以上である場合には焼き付きは発生しない。なお、焼き付きテストの結果は、カイラル剤の添加の有無によってほとんど変化しない。
　また、衝撃テストでは、液晶材料に対するモノマー濃度が０．２０ｗｔ％である場合、シミが発生するのに対して、モノマー濃度が０．２５ｗｔ％以上である場合にはシミは発生しない。なお、衝撃テストの結果は、カイラル剤の添加の有無によってほとんど変化しない。
　以上から、カイラル剤の添加により、輝点を増加させることなく液晶パネルの配向不良を抑制することができる。
　なお、表２を参照して、液晶材料に対する光重合性モノマーの濃度が０．２５ｗｔ％である場合に焼き付きおよびシミとともに輝点を抑制することができることを説明したが、液晶材料に対する光重合性モノマーの濃度は０．２５ｗｔ％に限られず、光重合性モノマーの濃度が０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下であれば、同様に、焼き付きおよびシミとともに輝点を抑制することができる。
　なお、上述した説明では、カイラル剤ｃｈとして、ＵＳカイラル（メルク社製）が用いられたが、本発明はこれに限定されない。カイラル剤ｃｈとして、ＹＳカイラル（メルク社製）、ＣＮカイラル、ＣＢ１５などを用いてもよく、カイラル剤の種類にかかわらず、その濃度を０．１６ｗｔ％程度にすることにより、同様の効果を奏することができる。
　また、上述した説明では、画素電極はフィッシュボーン構造または略正方形状の単位電極を有していたが、本発明はこれに限定されない。画素電極はほぼ矩形の平坦面形状であってよく、液晶パネルはいわゆるＭＶＡモードなど、他のＶＡモードであってもよい。あるいは、液晶パネルは、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、または、さらに他のＥＣＢ(Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ)モードであってもよく、または、液晶パネルはＴＮモードであってもよい。
　なお、参考のために、本願の基礎出願である特願２００９－４３１８７号および特願２００９－１３９５３７号の開示内容を本明細書に援用する。
　本発明によれば、輝点の発生を抑制した液晶表示装置を提供できる。
　１００　　液晶表示装置
　１１０　　液晶セル
　１２０　　背面基板
　１２２　　絶縁基板
　１２４　　画素電極
　１２６　　配向膜
　１３０　　配向維持層
　１４０　　前面基板
　１４２　　絶縁基板
　１４４　　対向電極
　１４６　　配向膜
　１５０　　配向維持層
　１６０　　液晶層
　１６２　　液晶分子

Claims (4)

  1. 　配向膜を有する背面基板と、配向膜を有する前面基板と、前記背面基板の前記配向膜および前記前面基板の前記配向膜に挟まれた混合物とを備える液晶セルを用意する工程であって、前記混合物は、液晶化合物と、前記液晶化合物に溶解した濃度０．２２ｗｔ％以上０．２８ｗｔ％以下の光重合性化合物とを含む、工程と、
    　前記液晶セルの前記混合物に含まれる前記光重合性化合物を重合することによって、前記背面基板および前記前面基板のそれぞれの前記配向膜上に配向維持層を形成する工程とを包含する、液晶表示装置の製造方法。
  2. 　前記液晶セルを用意する工程は、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を用いて前記背面基板と前記前面基板とを貼り合わせる工程を包含する、請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 　前記液晶セルを用意する工程において、前記混合物はカイラル剤をさらに含む、請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
  4. 　請求項１から３のいずれかに記載の製造方法によって製造された液晶表示装置。
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