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WO2013018668A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2013018668A1
WO2013018668A1 PCT/JP2012/069080 JP2012069080W WO2013018668A1 WO 2013018668 A1 WO2013018668 A1 WO 2013018668A1 JP 2012069080 W JP2012069080 W JP 2012069080W WO 2013018668 A1 WO2013018668 A1 WO 2013018668A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
liquid crystal
display device
crystal display
radical polymerizable
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/069080
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English (en)
French (fr)
Inventor
大西　康之
真伸 水▲崎▼
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.)
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to US14/234,122 priority Critical patent/US9291857B2/en
Priority to CN201280037692.6A priority patent/CN103718092B/zh
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a polymer layer is formed on an alignment film in order to increase the alignment regulating force of the liquid crystal.
  • Liquid crystal display devices are widely used as display devices such as televisions, personal computers, and PDAs because they are thin, light, and have low power consumption. Particularly in recent years, the size of liquid crystal display devices has been rapidly increasing, as represented by liquid crystal display devices for television.
  • a pretilt angle imparting technique using a polymer (hereinafter also referred to as PSA (Polymer Sustained Alignment) layer) has been attracting attention in order to enable high brightness and high speed response (for example, Patent Document 1, 2).
  • PSA Polymer Sustained Alignment
  • a liquid crystal composition in which polymerizable components such as monomers and oligomers are mixed in liquid crystal is sealed between substrates, and the polymerizable components are polymerized in a state where liquid crystal molecules are inclined by applying a voltage between the substrates. To polymerize. Thereby, even if the voltage application is removed, the liquid crystal has a predetermined pretilt angle, and the liquid crystal alignment azimuth can be defined.
  • the polymerization of the polymerizable component is performed by heat or light (ultraviolet ray) irradiation.
  • a liquid crystal layer composition containing a liquid crystal material, a polymerizable monomer, and a polymerization initiator is injected between a pair of substrates to cause a polymerization reaction under predetermined conditions to cause an alignment film. It has been found that even if a polymer layer for maintaining the alignment regulating force is formed on the top, the display quality may be lowered in the conventional PSA technology. Specifically, phenomena such as display unevenness and burn-in when the same pattern is displayed for a long time were observed.
  • ultraviolet irradiation has been used to polymerize monomers in the liquid crystal layer.
  • the structure constituting the liquid crystal display device is deteriorated, and the display quality is liable to be lowered.
  • the alignment film that controls the alignment of the liquid crystal, the dielectric protrusions, and the interlayer insulating film that separates the wirings, electrodes, and the like are often made of an organic insulating material and are likely to deteriorate.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device that reduces display unevenness and image sticking when a PSA polymerization process in which a monomer is added to a liquid crystal layer is employed. It is.
  • the present inventors have made various studies and focused on the components contained in the liquid crystal layer after the polymerization reaction. And, as a monomer for the PSA polymerization step, by using a monomer that also acts as an initiator, it is possible to prevent unreacted monomers and polymerization initiators from remaining in the liquid crystal layer even with short-time ultraviolet irradiation. In addition, the inventors have found that it is possible to reduce the deterioration of a member composed of an organic insulating material, and have conceived that the above-mentioned problems can be solved brilliantly, and have reached the present invention.
  • one of the pair of substrates is used as an array substrate and the other as a color filter substrate.
  • the array substrate includes a plurality of pixel electrodes, whereby the alignment of the liquid crystal is controlled on a pixel-by-pixel basis.
  • a plurality of color filters are arranged at positions where they overlap with the pixel electrodes of the array substrate, respectively, and the display color is controlled in units of pixels.
  • At least one of the pair of substrates has a structure made of an organic insulating material.
  • a structure made of an organic insulating material is a structure formed using an insulating organic compound as a material, and the shape thereof is not particularly limited, such as a film shape or a protrusion shape. Specifically, dielectric protrusions that control alignment of adjacent liquid crystal molecules, interlayer insulating films formed between a support substrate (for example, a glass substrate) and an alignment film, and the like can be given. Since a structure made of an organic insulating material exhibits photoreactivity, it can be deteriorated by irradiation with ultraviolet rays when forming a polymer layer, which will be described later, and can cause display unevenness and image sticking.
  • the alignment film is further formed on at least one of the pair of substrates.
  • the alignment film may be either one not subjected to alignment treatment or one subjected to alignment treatment.
  • the alignment treatment means for performing the alignment treatment include rubbing treatment and photo-alignment treatment.
  • the main component of the alignment film include polymer compounds such as polyimide, polyamic acid, polyamide, and polysiloxane.
  • the photo-alignment film material is a polymer compound containing a photoreactive functional group such as a cinnamate group, a chalcone group, a coumarin group, a tolan group, a stilbene group, or an azobenzene group. Preferably used.
  • At least one of the pair of substrates has a polymer layer that is formed on the alignment film and controls alignment of liquid crystal molecules, and the polymer layer is polymerized with one or more radical polymerizable monomers added to the liquid crystal layer. It is formed by doing.
  • the initial inclination of the liquid crystal molecules adjacent to the alignment film and the polymer layer can be tilted in a certain direction even if the alignment film is not subjected to alignment treatment.
  • the polymer layer is formed in a form having a structure in which the liquid crystal molecules are pretilt aligned.
  • the liquid crystal material may be either one having a positive dielectric anisotropy or one having a negative dielectric anisotropy, but adopts one having a negative dielectric anisotropy,
  • a liquid crystal display device of a vertical alignment (VA) mode (MVA mode, fishbone PSA mode) having a high contrast ratio is obtained.
  • VA vertical alignment
  • a liquid crystal display device in an IPS mode, an FFS mode, or a TN mode can be obtained.
  • At least one of the radical polymerizable monomers is a compound having a structure that generates a radical by a self-cleavage reaction by light irradiation and having two or more radical polymerizable groups.
  • the polymerization reaction can proceed in a short time without the need to add a new polymerization initiator, and impurities derived from the polymerization initiator are not generated, so the voltage in the liquid crystal layer is maintained.
  • the rate (VHR) can be prevented from being lowered, and the deterioration of display quality can be reduced. Further, since light irradiation for a short time is sufficient, deterioration of components can be prevented, and a highly reliable liquid crystal display device can be manufactured.
  • the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are formed as essential, for example, the periphery of a backlight unit, a driver, etc.
  • a circuit or the like may be included.
  • liquid crystal display device of the present invention A preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described in detail below.
  • the form which combined two or more each preferable form of the liquid crystal display device of this invention described below is also a preferable form of the liquid crystal display device of this invention.
  • radical polymerizable group examples include a (meth) acryloyloxy group, a (meth) acryloylamino group, a vinyl group, and a vinyloxy group.
  • a (meth) acryloyloxy group represents an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group
  • a (meth) acryloylamino group represents an acryloylamino group or a methacryloylamino group.
  • the radical polymerizable monomer having a structure that generates a radical by a self-cleavage reaction by light irradiation preferably generates a radical by irradiation with a wavelength component of 350 nm or more.
  • generates a radical by the self-cleavage reaction by the said light irradiation produces
  • the self-cleaving photopolymerization initiator bonded with a polymer group is irradiated with a wavelength component of 350 nm or more.
  • a structure that efficiently causes a self-cleavage reaction to generate radicals is preferable.
  • a photopolymerization initiator separated by polymerization without being cleaved is used.
  • the above compound Since there is a concern that the long-term reliability may be lowered by reacting while driving the display, the above compound has no absorption at 400 nm or more, or a polymerizable group is bonded to a sufficiently small photopolymerizable compound.
  • a liquid crystal display device with high long-term reliability can be manufactured.
  • radical polymerizable monomer examples include those having a structure in which a polymerization group is bonded to a self-cleaving photopolymerization initiator that generates a radical by a self-cleavage reaction by light irradiation. Specifically, self-cleaving photopolymerization is possible.
  • the radical polymerizable monomer having a structure that generates a radical by a self-cleavage reaction by light irradiation and having two or more radical polymerizable groups is preferably 400 nm or more in consideration of the driving conditions of the liquid crystal display device.
  • a self-cleaving photopolymerization initiator having an extinction coefficient of 20 ml / g ⁇ cm or less with respect to a wavelength component specifically, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one (trade name: IRGACURE651) ), 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (trade name: IRGACURE 184), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (trade name: IRGACURE 1173), 1- [4- (2- Hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (trade name) IRGACURE2959), 2-hydroxy-1- ⁇ 4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl ⁇ -2-methyl-propan-1-one (trade name: IRGACURE127), phenyl Glyoxylic acid methyl ester (trade name: DAROCURMBF), 2-methyl-1- [4-
  • Examples of the compound having a structure that generates a radical by a self-cleavage reaction by light irradiation and having two or more radical polymerizable groups include the following chemical formula (1);
  • R 1 represents a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 4 carbon atoms, or Sp 3 -P 3 .
  • R 2 represents a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 4 carbon atoms, or Sp 4 -P 4 .
  • P 1 , P 2 , P 3 and P 4 represent the same or different radical polymerizable groups, and the total number is 2 or more.
  • Sp 1 represents a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkyleneoxy group or an alkylenecarbonyloxy group, or a direct bond, and when m 1 is 2 or more, Same or different.
  • Sp 2 represents a linear, branched or cyclic alkylene group, alkyleneoxy group or alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a direct bond, and when m 2 is 2 or more, Same or different.
  • Sp 3 represents a linear, branched or cyclic alkylene group, alkyleneoxy group or alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Sp 4 represents a linear, branched or cyclic alkylene group, alkyleneoxy group or alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms.
  • L 1 represents an —F group, an —OH group, or an alkyl group, alkenyl group or aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group may be linear or branched.
  • n 1 is 2 or more, they are the same or different from each other.
  • two L 1 are respectively bonded to two adjacent carbon atoms in the aromatic ring, they may be bonded to each other to form a cyclic structure, and the two L 1 may be the same or different and have a carbon number 1 to 12, a linear or branched alkylene group or alkenylene group.
  • L 2 represents an —F group, an —OH group, or an alkyl group, alkenyl group or aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the alkyl group or the alkenyl group may be linear or branched.
  • n 2 is 2 or more, they are the same or different from each other.
  • two L 2 are respectively bonded to two adjacent carbon atoms in the aromatic ring, they may be bonded to each other to form a cyclic structure, and the two L 2 may be the same or different and have a carbon number 1 to 12, a linear or branched alkylene group or alkenylene group.
  • One or more hydrogen atoms of the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of L 1 and L 2 may be substituted with an —F group or an —OH group.
  • the —CH 2 — group of the alkyl group, alkenyl group, alkylene group, alkenylene group or aralkyl group of L 1 and L 2 is —O— group, —S, unless the oxygen atom, sulfur atom and nitrogen atom are adjacent to each other.
  • n 1 is an integer from 1 to 3.
  • m 2 is an integer from 0 to 3.
  • n 1 is an integer from 0 to 4.
  • n 2 is an integer from 0 to 4.
  • the sum of m 1 and n 1 is an integer from 1 to 5.
  • the sum of m 2 and n 2 is an integer from 0 to 5.
  • the sum of m 1 and m 2 is an integer from 1 to 6.
  • at least one of the radical polymerizable monomers is also a liquid crystal display device which is a compound represented by the chemical formula (1).
  • P 1 and P 2 are preferably the same or different (meth) acryloyloxy groups.
  • R 3 represents a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 4 represents a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • P 1 and P 2 represent the same or different radical polymerizable groups.
  • Sp 1 represents a linear, branched or cyclic alkylene group, alkyleneoxy group or alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a direct bond.
  • Sp 2 represents a straight, branched or cyclic alkylene group, alkyleneoxy group or alkylenecarbonyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a direct bond.
  • the compound represented by these is mentioned.
  • R 5 and R 6 represent the same or different hydrogen atoms or methyl groups.
  • the compound represented by these is mentioned.
  • the compounds represented by the above chemical formulas (1) to (3) have a structure in which (i) a radical is generated by irradiation with a wavelength component of 350 nm or more, and (ii) a radical is generated by irradiation with a wavelength component of less than 400 nm. (Iii) a structure having an extinction coefficient of 20 ml / g ⁇ cm or less for a wavelength component of 400 nm or more.
  • the polymer layer is preferably formed by polymerization of one or more radical polymerizable monomers having a ring structure and having a monofunctional or polyfunctional polymerizable group.
  • the one or more radical polymerizable monomers having a ring structure and having a monofunctional or polyfunctional polymerizable group are represented by the following chemical formula (4):
  • R 7 represents —R 8 —Sp 5 —P 5 group, hydrogen atom, halogen atom, —CN group, —NO 2 group, —NCO group, —NCS group, —OCN group, —SCN group, —SF 5 group. Or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.
  • P 5 represents a radical polymerizable group.
  • Sp 5 represents a linear, branched or cyclic alkylene group or alkyleneoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a direct bond.
  • the hydrogen atom that R 7 has may be substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.
  • the —CH 2 — group possessed by R 7 is an —O— group, —S— group, —NH— group, —CO— group, —COO— group, —OCO— group unless an oxygen atom and a sulfur atom are adjacent to each other.
  • —O—COO— group —OCH 2 — group, —CH 2 O— group, —SCH 2 — group, —CH 2 S— group, —N (CH 3 ) — group, —N (C 2 H 5 ) — Group, —N (C 3 H 7 ) — group, —N (C 4 H 9 ) — group, —CF 2 O— group, —OCF 2 — group, —CF 2 S— group, —SCF 2 — Group, —N (CF 3 ) — group, —CH 2 CH 2 — group, —CF 2 CH 2 — group, —CH 2 CF 2 — group, —CF 2 CF 2 — group, —CH ⁇ CH— group, It may be substituted with a —CF ⁇ CF— group, —C ⁇ C— group, —CH ⁇ CH—COO— group, or —OCO—CH ⁇ CH— group.
  • R 8 represents —O— group, —S— group, —NH— group, —CO— group, —COO— group, —OCO— group, —O—COO— group, —OCH 2 — group, —CH 2 O— group, —SCH 2 — group, —CH 2 S— group, —N (CH 3 ) — group, —N (C 2 H 5 ) — group, —N (C 3 H 7 ) — group, —N (C 4 H 9 ) — group, —CF 2 O— group, —OCF 2 — group, —CF 2 S— group, —SCF 2 — group, —N (CF 3 ) — group, —CH 2 CH 2 — Group, —CF 2 CH 2 — group, —CH 2 CF 2 — group, —CF 2 CF 2 — group, —CH ⁇ CH— group, —CF ⁇ CF— group, —C ⁇ C— group, —CH ⁇ It
  • a 1 and A 2 are the same or different and each represents 1,2-phenylene group, 1,3-phenylene group, 1,4-phenylene group, naphthalene-1,4-diyl group, naphthalene-1,5-diyl group , Naphthalene-2,6-diyl group, 1,4-cyclohexylene group, 1,4-cyclohexenylene group, 1,4-bicyclo [2.2.2] octylene group, piperidine-1,4-diyl group , Naphthalene-2,6-diyl group, decahydronaphthalene-2,6-diyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-2,6-diyl group, indane-1,3-diyl group, indane- 1,5-diyl group, indan-2,5-diyl group, phenanthrene-1,6-diyl group, phenanthrene-1,8
  • the —CH 2 — groups of A 1 and A 2 may be substituted with —O— groups or —S— groups as long as they are not adjacent to each other.
  • One or more hydrogen atoms of A 1 and A 2 are a fluorine atom, a chlorine atom, a —CN group, or an alkyl group, alkoxy group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, or alkyl having 1 to 6 carbon atoms. It may be substituted with a carbonyloxy group.
  • Z represents —O— group, —S— group, —NH— group, —CO— group, —COO— group, —OCO— group, —O—COO— group, —OCH 2 — group, —CH 2 O.
  • n is 0, 1 or 2.
  • P 5 is preferably the same or different (meth) acryloyloxy group.
  • the residual ratio after the formation of the polymer layer of the radically polymerizable monomer having one or more ring structures and having a monofunctional or polyfunctional polymerizable group added to the liquid crystal layer is the liquid crystal layer. It is preferable that it is 0.05 wt% or less with respect to the whole composition which comprises. As a result, burn-in can be sufficiently reduced.
  • At least one of the pair of substrates has a first electrode and a second electrode, and a slit may be formed in the first electrode and / or the second electrode.
  • a slit may be formed in the first electrode and / or the second electrode.
  • the liquid crystal display device further includes a pair of polarizing plates arranged in crossed Nicols, and the slit formed in the first electrode and / or the second electrode has a cross-shaped trunk portion, and approximately 45 ° from the trunk portion.
  • each polarization axis of the pair of polarizing plates overlaps with the cross-shaped trunk.
  • the liquid crystal display device further includes a pair of polarizing plates arranged in crossed Nicols, and the first electrode and / or the second electrode includes a cross-shaped trunk portion and a branch portion extending in a direction of approximately 45 ° from the trunk portion. It is preferable that the polarization axes of the pair of polarizing plates overlap with the cross-shaped trunk. As a result, an efficient configuration of transmittance and viewing angle characteristics can be obtained.
  • An example of the structure made of the organic insulating material is a color filter.
  • a color display can be obtained by a color filter.
  • a color filter is made of an organic insulating material. According to the present invention, it is possible to prevent the color filter from being deteriorated.
  • the alignment film is preferably a photo-alignment film formed by irradiating the photo-alignment film material with light.
  • the liquid crystal can be multi-domained without providing other members such as dielectric protrusions, and the transmittance can be prevented from being reduced.
  • a sealing agent made of a photocurable resin that seals a liquid crystal layer between the pair of substrates can be given.
  • the sealing agent include thermosetting materials, but photocurable materials are advantageous in that they can be performed at room temperature and the entire panel does not have to be treated.
  • Such a sealing agent is generally composed of an organic insulating material. However, according to the present invention, deterioration of the sealing agent can be prevented.
  • At least one of the pair of substrates may be formed with a dielectric protrusion that controls the alignment of adjacent liquid crystal molecules as a structure made of the organic insulating material.
  • a dielectric protrusion that controls the alignment of adjacent liquid crystal molecules as a structure made of the organic insulating material.
  • An example of the structure made of the organic insulating material is an interlayer insulating film formed between the support substrate and the alignment film.
  • the interlayer insulating film generally contains an organic photosensitive material such as a positive resist or a negative resist. According to the present invention, even when such an organic material is used, the irradiation amount of ultraviolet rays is suppressed, so that it can be used without any problem.
  • the effect of stabilizing the alignment by the polymer layer can be obtained, and the occurrence of display unevenness, burn-in, and the like that can occur with the effect can be prevented.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which impurities are eluted from a structure made of an organic material by irradiating a liquid crystal display device having the same configuration as in Embodiment 1 with ultraviolet irradiation for a long time.
  • 1 is a schematic plan view of a liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a cross-sectional schematic diagram of the liquid crystal display device which concerns on Embodiment 2, and has shown the state after completion
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a liquid crystal display device according to Embodiment 3, in which pixel electrodes constitute a cross-shaped trunk.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a liquid crystal display device according to Embodiment 3, in which a slit forms a cross-shaped trunk.
  • the liquid crystal display device of the present invention can exhibit excellent display characteristics when used in display devices such as a television, a personal computer, a mobile phone, a digital signage, and an information display.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device according to Embodiment 1, and shows a state after the PSA polymerization process is completed.
  • the liquid crystal display device according to the first embodiment includes a color filter substrate (first substrate) 11, an array substrate (second substrate) 21, and a pair of substrates including the color filter substrate 11 and the array substrate 21. And a liquid crystal layer 31 sandwiched therebetween.
  • the color filter substrate 11 includes an insulating transparent substrate (support substrate) 12 made of glass or the like, a color filter, a black matrix, a counter electrode (second electrode) 13, and an alignment film 14 formed on the transparent substrate 12. Etc.
  • the counter electrode 13 is formed on the entire transparent substrate 12 regardless of the size of the pixel.
  • the array substrate 21 includes an insulating transparent substrate (support substrate) 22 made of glass or the like, various wirings formed on the transparent substrate 22, pixel electrodes 23, TFTs (Thin Film Transistors), an alignment film 24. Etc. As shown in FIG. 1, between the transparent substrate 22 and the pixel electrode 23, an interlayer insulating film made of an organic insulating material for electrically isolating the various wirings, the pixel electrode (first electrode), the TFT, and the like. 26 is formed. The pixel electrode 23 is divided into a plurality of sheets depending on the size of the pixel.
  • the interlayer insulating film 26 is a structure made of an organic insulating material.
  • Examples of the main component of the alignment films 14 and 24 include polymer compounds such as polyimide, polyamic acid, polyamide, and polysiloxane.
  • a dielectric protrusion (rib) 17 is formed on the color filter substrate 11 as a structure for controlling the alignment of adjacent liquid crystal molecules.
  • Such ribs 17 can be formed by patterning using a photolithography method.
  • the material of the rib 17 include a photosensitive acrylic resin. That is, the rib 17 is also a structure made of the organic insulating material in the present invention.
  • the rib 17 is a wall-like (linear when viewed in plan) member that extends in one direction, and may have a bent portion or a branched portion in part.
  • the liquid crystal layer 31 Prior to the polymerization step, the liquid crystal layer 31 contains a liquid crystal material and one or more radical polymerizable monomers.
  • a liquid crystal material either a material having a positive dielectric anisotropy or a material having a negative dielectric anisotropy can be used.
  • At least one of the radical polymerizable monomers is a compound having a structure that generates a radical by a self-cleavage reaction by light irradiation and having two or more radical polymerizable groups.
  • the radical polymerizable monomer When the liquid crystal layer 31 is irradiated with light, the radical polymerizable monomer generates a radical by a self-cleavage reaction, and the radical polymerizable group of the radical polymerizable monomer starts and advances one after another using the radical as an active species. .
  • the polymer formed by the polymerization is deposited as polymer layers 15 and 25 on the substrate surface by phase separation as shown in FIG.
  • Embodiment 1 Since the radically polymerizable monomer used in Embodiment 1 absorbs light alone and generates radicals to start chain polymerization, it is not necessary to administer a polymerization initiator. Moreover, since it has two or more functional groups, since the polymerization initiator itself functions as a monomer, the amount remaining in the liquid crystal layer 31 can be greatly reduced.
  • the liquid crystal layer 31 is irradiated with light in a state where a voltage higher than a threshold is applied. Since the polymer layers 15 and 25 are formed in the form of liquid crystal molecules aligned in a voltage application state that is equal to or higher than a threshold voltage, the polymer layers 15 and 25 that are formed can be converted into liquid crystal molecules even when the voltage is not applied later. On the other hand, it has a structure that defines the initial pretilt angle of the multi-domain.
  • a sealing agent is attached directly on the substrates 11 and 21 along the outer edges of the substrate, and the liquid crystal layer 31 is attached to the color filter substrate 11 by the sealing agent. Sealed between the array substrate 21.
  • the sealant either one that is cured by heat or one that is cured by irradiation with light may be used, but a photocurable resin is preferable.
  • a compound represented by the above chemical formula (1) can be used, and more specifically, in the above chemical formula (1).
  • the compound represented by the chemical formula (2) is preferably used as the compound represented, and more specifically, the compound represented by the chemical formula (3) is represented as the compound represented by the chemical formula (2). Is preferably used.
  • the compound represented by the chemical formula (1) has a structure that generates radicals by self-cleavage, there is no need to add another polymerization initiator when mixing with a liquid crystal material, and light irradiation is performed.
  • the polymerization reaction can be efficiently started only by this.
  • phase separation is achieved by forming a polymer layer with a bonded polymer group, so that a conventional polymerization initiator (for example, the above chemical formula It is possible to make image sticking less likely to occur than when the polymer layer is formed using the compound represented by (9).
  • Embodiment 1 other monomers may be added to the liquid crystal composition.
  • the other monomer for example, a compound represented by the above chemical formula (4) can be used, and more specifically, as a compound represented by the above chemical formula (4), the above chemical formula (5-1) It is preferable to use a bifunctional monomer represented by (5-5).
  • the residual ratio of the other monomer added to the liquid crystal layer after the formation of the polymer layer is preferably 0.05 wt% or less with respect to the entire composition constituting the liquid crystal layer.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which impurities are eluted from a structure made of an organic material by irradiating a liquid crystal display device having the same configuration as in Embodiment 1 with ultraviolet irradiation for a long time.
  • impurities from the rib 17 made of an organic insulating material, the interlayer insulating film 26 and the like easily flow into the liquid crystal layer 31 due to deterioration due to ultraviolet irradiation.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
  • the array substrate has a plurality of gate signal lines 41, a plurality of source signal lines 42, and a plurality of auxiliary capacitance (Cs) wirings 43 extending in parallel with each other via interlayer insulating films.
  • the gate signal line 41 and the auxiliary capacitance (Cs) wiring 43 extend in parallel to each other and intersect the plurality of source signal lines 42.
  • the gate signal line 41 and the source signal line 42 are connected to the respective electrodes of the thin film transistor (TFT) 44.
  • the TFT 44 is a three-terminal field effect transistor, and has three electrodes including a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode in addition to the semiconductor layer.
  • the TFT 44 serves as a switching element that performs pixel drive control.
  • one pixel electrode 23 is divided into a plurality of subpixel electrodes, a TFT is provided for each subpixel electrode, and a multi-drive in which two subpixel electrodes are controlled by one gate wiring. Also good.
  • a slit 23 a is formed in the pixel electrode 23, and a rib 17 made of an organic insulating material is formed on the counter electrode 13.
  • the width of the slit 23a the width of the smallest part is preferably 2 ⁇ m or more.
  • the ribs 17 and the slits 23a are viewed in a plan view, they are linear and are arranged at regular intervals. Although some regions may have different intervals, it is preferable that substantially all the alignment control structures 23a and 17 have a constant interval, thereby obtaining a good display with little display unevenness. Can do.
  • the rib 17 has a bent portion at a part thereof, and a part of the rib 17 forms a dogleg (V-shape) when viewed in a plan view.
  • the rib 17 has a zigzag shape when viewed from the whole substrate.
  • the array substrate 21, the liquid crystal layer 31, and the color filter substrate 11 are stacked in this order from the back side of the liquid crystal display device toward the observation surface side.
  • a polarizing plate is provided on the back side of the array substrate 1.
  • a polarizing plate is also provided on the observation surface side of the color filter substrate 11.
  • the polarization axes of the pair of polarizing plates are parallel or orthogonal to each other.
  • a retardation plate may be further disposed for each polarizing plate, and the polarizing plate may be a circularly polarizing plate.
  • the liquid crystal display device may be any of a transmission type, a reflection type, and a reflection / transmission type. If it is a transmission type or a reflection / transmission type, the liquid crystal display device of Embodiment 1 further includes a backlight unit. The backlight unit is disposed further on the back side of the array substrate 21, and is disposed so that light passes through the array substrate 21, the liquid crystal layer 31, and the color filter substrate 11 in this order.
  • the array substrate 21 includes a reflection plate for reflecting outside light. Further, at least in a region where reflected light is used as a display, the polarizing plate of the color filter substrate 11 needs to be a circularly polarizing plate provided with a so-called ⁇ / 4 retardation plate.
  • the liquid crystal display device according to the first embodiment may be in the form of a color filter-on-array including color filters on the array substrate 21.
  • the liquid crystal display device according to the first embodiment may be a monochrome display. In that case, the color filter does not need to be arranged.
  • the liquid crystal layer 31 is filled with a liquid crystal material having a characteristic of aligning in a specific direction when a constant voltage is applied.
  • the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 31 is controlled by applying a voltage higher than a threshold value.
  • the alignment mode of liquid crystal molecules includes, for example, TN mode, IPS mode, FFS mode, VA mode, MVA mode, and the like, and is not particularly limited.
  • the liquid crystal display device disassembles a main body (for example, a mobile phone, a monitor, a liquid crystal TV (television), an information display), a nuclear magnetic resonance analysis method (NMR: Nuclear Magnetic Resonance), and a Fourier transform infrared. Analyzes of monomer components present in the polymer layer and exists in the polymer layer by performing chemical analysis using spectroscopy (FT-IR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy), mass spectrometry (MS: Mass Spectrometry), etc. The abundance ratio of the monomer component, the amount of the polymer layer forming monomer contained in the liquid crystal layer, and the like can be confirmed.
  • FT-IR Fourier Transform Infrared Spectroscopy
  • MS mass spectrometry
  • Example 1 in which a liquid crystal cell included in the liquid crystal display device according to Embodiment 1 was actually produced is shown below.
  • a liquid crystal composition containing a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy and a monomer for forming a polymer layer was injected between the pair of substrates.
  • a polymer layer was formed by irradiating with a black light (FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.) for 20 minutes.
  • a black light FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.
  • monomers represented by the following chemical formulas (6) to (8) were introduced in appropriate combinations.
  • the compound represented by the following chemical formula (6) is a benzyl ketal-based bifunctional methacrylate monomer
  • the compound represented by the following chemical formula (7) is a biphenyl-based bifunctional methacrylate monomer
  • the following chemical formula (8) Is a phenanthrene-based bifunctional methacrylate monomer.
  • Example 1 in which the introduction amount of the biphenyl monomer represented by the chemical formula (7) was 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition, and the biphenyl represented by the chemical formula (7) was used.
  • Table 1 is a table showing the measurement results of the initial holding ratio and residual DC voltage of each sample.
  • the initial holding ratio is a voltage holding ratio when a rectangular wave of 1 V is input at a sample temperature of 70 ° C.
  • the residual DC voltage is a voltage when an AC drive of 5.8 V and 30 Hz is performed at a sample temperature of 45 ° C. and an offset voltage is applied at 2 V for 10 hours.
  • the initial retention rate was maintained high.
  • a high initial retention indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer.
  • a low residual DC voltage indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer, as in the case of the retention rate.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the second embodiment, and shows a state after the PSA polymerization process is completed. From the viewpoint of improving viewing angle characteristics and response characteristics, a plurality of regions are formed in one pixel to form a multi-domain. Therefore, an alignment process such as a rubbing process or a photo-alignment process is required. In particular, if photo-alignment processing is used, the possibility of damage to the TFTs of the array substrate 21 can be reduced.
  • Examples of the photo-alignment film material include a material containing a compound having a photoreactive functional group such as a chalcone group, a coumarin group, a cinnamate group, an azobenzene group, a tolan group, and a stilbene group.
  • Examples of light used for the photo-alignment treatment include polarized light, non-polarized light, and an ion beam.
  • the viewing angle is Greatly improved.
  • 4D-RTN high-precision pretilt control is required.
  • pretilt having excellent stability can be obtained due to the influence of the polymer layer. Even if it is used, sufficient alignment stability can be obtained.
  • the configuration of the IPS mode, the FFS mode, or the 4D-RTN mode can be easily obtained by the photo-alignment process.
  • Example 2 in which a liquid crystal cell included in the liquid crystal display device according to Embodiment 2 was actually produced is shown below.
  • a pair of substrates having a photo-alignment film in which a photo-alignment process is performed on a vertical alignment film material having a cinnamate group is prepared, a photo-curing sealant is applied to one side substrate, and the other color filter layer After the beads were dispersed on the substrate having, bonding was performed.
  • a liquid crystal composition containing a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy and a monomer for forming a polymer layer was injected between the pair of substrates.
  • a polymer layer was formed by irradiating with a black light (FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.) for 20 minutes.
  • a black light FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.
  • the monomers represented by the chemical formulas (6) to (8) were introduced in appropriate combinations.
  • the compound represented by the chemical formula (6) is a benzyl ketal bifunctional methacrylate monomer
  • the compound represented by the chemical formula (7) is a biphenyl bifunctional methacrylate monomer
  • the chemical formula (8) is a phenanthrene-based bifunctional methacrylate monomer.
  • Example 2 in which the introduction amount of the biphenyl monomer represented by the chemical formula (7) was 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition, and the biphenyl represented by the chemical formula (7) was used.
  • Sample in which the introduction amount of the monomer was 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition, and the introduction amount of the benzyl ketal monomer represented by the chemical formula (6) was 0.05 wt% with respect to the entire liquid crystal composition E ”and the introduction amount of the phenanthrene monomer represented by the chemical formula (8) is 0.6 wt% with respect to the entire liquid crystal composition, and the introduction amount of the benzyl ketal monomer represented by the chemical formula (6) is Three types of samples “Sample F” with 0.05 wt% based on the entire liquid crystal composition were prepared.
  • Table 2 is a table showing the measurement results of the initial retention rate and residual DC voltage of each sample.
  • the initial holding ratio is a voltage holding ratio when a rectangular wave of 1 V is input at a sample temperature of 70 ° C.
  • the residual DC voltage is a voltage when an AC drive of 5.8 V and 30 Hz is performed at a sample temperature of 45 ° C. and an offset voltage is applied at 2 V for 10 hours.
  • the initial retention rate in sample D was 99.04%, whereas the initial retention when a small amount of the benzyl ketal monomer represented by chemical formula (6) was mixed as in sample E.
  • the retention rate was 99.25%, indicating an improvement.
  • Sample F in which a small amount of the polymerization initiating monomer represented by the chemical formula (6) was mixed also had an initial retention rate of 99.48%, indicating improvement.
  • the initial retention was improved by using a benzyl ketal monomer.
  • a high initial retention indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer.
  • a low residual DC voltage indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer, as in the case of the retention rate.
  • Example 3 in which a liquid crystal cell included in the liquid crystal display device according to Embodiment 2 was actually produced is shown below.
  • a pair of substrates having a photo-alignment film in which a photo-alignment process is performed on a horizontal alignment film material having a cinnamate group is prepared, and a one-sided substrate on which a pixel electrode and a counter electrode are formed via an interlayer insulating film
  • a photo-curing sealant was applied to the substrate, and beads were dispersed on a substrate having no other electrode, followed by bonding.
  • a liquid crystal composition containing a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy and a monomer for forming a polymer layer was injected between the pair of substrates.
  • a polymer layer was formed by irradiating with a black light (FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.) for 20 minutes.
  • a black light FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.
  • the monomers represented by the chemical formulas (6) to (8) were introduced in appropriate combinations.
  • the compound represented by the chemical formula (6) is a benzyl ketal bifunctional methacrylate monomer
  • the compound represented by the chemical formula (7) is a biphenyl bifunctional methacrylate monomer
  • the chemical formula (8) is a phenanthrene-based bifunctional methacrylate monomer.
  • Example 3 in which the introduction amount of the biphenyl monomer represented by the chemical formula (7) was 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition, and the biphenyl represented by the chemical formula (7) was used.
  • Table 3 is a table showing the measurement results of the initial retention rate and residual DC voltage of each sample.
  • the initial holding ratio is a voltage holding ratio when a rectangular wave of 1 V is input at a sample temperature of 70 ° C.
  • the residual DC voltage is a voltage when an AC drive of 5.8 V and 30 Hz is performed at a sample temperature of 45 ° C. and an offset voltage is applied at 2 V for 10 hours.
  • the initial retention rate in sample G was 97.34%, whereas the initial retention when a small amount of the benzyl ketal monomer represented by chemical formula (6) was mixed as in sample H was obtained.
  • the retention rate was 98.55%, showing an improvement.
  • the initial retention rate was 99.00%, indicating improvement.
  • the initial retention was improved by using a benzyl ketal monomer.
  • a high initial retention indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer.
  • a low residual DC voltage indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer, as in the case of the retention rate.
  • Embodiment 3 In the first embodiment, the form in which the alignment of the liquid crystal is controlled by using the rib is shown. However, for example, a polymer layer that is aligned with the alignment of the liquid crystal molecules is formed by a method of forming a slit of the electrode on one of the pair of substrates. Can be formed.
  • a mode in which slits are formed only in the pixel electrodes is shown, similar slits may be provided only in the counter electrodes.
  • the third embodiment is the same as the first or second embodiment except that a slit is formed in the pixel electrode or the counter electrode.
  • the width of the slit the width of the smallest part is preferably 2 ⁇ m or more.
  • FIG. 5 and 6 are schematic plan views of the liquid crystal display device according to the third embodiment.
  • the wiring configuration of the liquid crystal display device according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a case where the pixel electrode itself is patterned into a shape including a cross-shaped trunk portion and a branch portion extending in a direction of approximately 45 ° from the trunk portion.
  • FIG. 6 shows a slit formed in the pixel electrode. In this case, the patterning is performed in a shape including a cylindrical trunk and a plurality of branches extending in a direction of approximately 45 ° from the trunk.
  • a shape composed of such a cross-shaped trunk and a plurality of branches extending in a direction of approximately 45 ° from the trunk is also referred to as a “fishbone shape”.
  • Such a shape can be formed by photolithography at the time of electrode formation.
  • the pixel electrode 23 itself as shown in FIG. 5 has a fishbone shape, but also when the slit 23a of the pixel electrode 23 as shown in FIG.
  • the slit 23a is formed.
  • FIGS. 5 and 6 when the respective slits 23a are viewed in a plan view, they are linear and are arranged at a predetermined interval.
  • it is preferable that substantially all of the slits 23a have a constant interval, whereby a good display with little display unevenness can be obtained.
  • Example 4 in which a liquid crystal cell included in the liquid crystal display device according to Embodiment 3 was actually produced will be described below.
  • a pair of substrates having a vertical alignment film is prepared, and a photo-curing type sealing agent is applied to one side substrate in which fishbone-shaped pixel electrodes are formed on an organic insulating interlayer insulating film having a photosensitive material.
  • bonding was performed.
  • a liquid crystal composition containing a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy and a monomer for forming a polymer layer was injected between the pair of substrates.
  • a polymer layer was formed by irradiating with a black light (FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.) for 20 minutes.
  • a black light FHF-32BLB, Toshiba Lighting & Technology Corp.
  • the monomers represented by the chemical formulas (6) to (8) were introduced in appropriate combinations.
  • the compound represented by the chemical formula (6) is a benzyl ketal bifunctional methacrylate monomer
  • the compound represented by the chemical formula (7) is a biphenyl bifunctional methacrylate monomer
  • the chemical formula (8) is a phenanthrene-based bifunctional methacrylate monomer.
  • Example 4 in which the introduction amount of the biphenyl monomer represented by the chemical formula (7) was 0.3 wt% with respect to the entire liquid crystal composition, and the biphenyl represented by the chemical formula (7) was used.
  • Table 4 is a table showing the measurement results of the initial holding ratio and residual DC voltage of each sample.
  • the initial holding ratio is a voltage holding ratio when a rectangular wave of 1 V is input at a sample temperature of 70 ° C.
  • the residual DC voltage is a voltage when an AC drive of 5.8 V and 30 Hz is performed at a sample temperature of 45 ° C. and an offset voltage is applied at 2 V for 10 hours.
  • the initial retention rate in sample J was 98.63%, whereas the initial retention when a small amount of the benzyl ketal monomer represented by chemical formula (6) was mixed as in sample K.
  • the retention rate was 99.22%, showing an improvement.
  • the initial retention rate was 99.30%, indicating improvement.
  • the initial retention was improved by using a benzyl ketal monomer.
  • a high initial retention indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer.
  • a low residual DC voltage indicates that the amount of mobile ions is small, that is, almost no monomer remains in the liquid crystal layer, as in the case of the retention rate.

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Abstract

本発明は、液晶層中にモノマーを添加するＰＳＡ重合工程を採用したときの表示ムラ及び焼き付きを低減する液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方が、有機絶縁材料からなる構造物と配向膜とを有する一対の基板と、該配向膜上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層と、該一対の基板間に挟持され、液晶材料を含有する液晶層とを備え、該ポリマー層は、液晶層中に添加された一種以上のラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものであり、該ラジカル重合性モノマーの少なくとも一つは、光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有し、かつ二以上のラジカル重合性基を有する化合物である液晶表示装置である。　

Description

液晶表示装置
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、液晶の配向規制力を高めるために配向膜上にポリマー層が形成された液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は薄型、軽量及び低消費電力であることから、テレビ、パソコン、ＰＤＡ等の表示機器として広く使用されている。特に近年、テレビ用液晶表示装置等に代表されるように、液晶表示装置の大型化が急速に進んでいる。
近年、高輝度及び高速応答を可能にするためにポリマーを用いたプレチルト角付与技術（以下、ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment：配向維持）層ともいう。）が注目されている（例えば、特許文献１、２参照。）。ＰＳＡ技術では、液晶にモノマー、オリゴマー等の重合性成分を混合した液晶組成物を基板間に封入し、基板間に電圧を印加して液晶分子を傾斜させた状態で該重合性成分を重合してポリマー化させる。これにより、電圧印加を取り去っても液晶は所定のプレチルト角を有し、液晶配向方位を規定することが可能となる。上記重合性成分の重合は熱又は光（紫外線）照射で行われる。ＰＳＡ技術を用いることにより、開口率の低下を招くことなく、高速応答が可能となる。
特開２００４－２８６９８４号公報 特開２００６－７８９６８号公報
しかしながら、本発明者らが検討を行ったところ、液晶材料、重合性モノマー及び重合開始剤を含む液晶層組成物を一対の基板間に注入し、所定の条件で重合反応を生じさせて配向膜上に配向規制力を維持するためのポリマー層を形成したとしても、従来のＰＳＡ技術では、表示品位の低下が見られる場合があることを見いだした。具体的には、表示ムラが起こる、長時間同じパターンの表示を行ったときに焼き付きが発生する等の現象が見られた。
従来より、液晶層中のモノマーを重合させるために紫外線照射が用いられている。しかし、長時間の紫外線照射を行うと、液晶表示装置を構成する構造物の劣化を引き起こし、表示品位の低下を起こしやすくなる。特に、液晶の配向を制御する配向膜及び誘電体突起物、並びに、配線、電極等を隔離する層間絶縁膜については、有機絶縁材料で構成される場合が多く、劣化が起こりやすい。
一方、これを回避するために紫外線の照射時間を短くすると、液晶層中でポリマーにならなかったモノマーが残存し、これが焼き付き等の品質低下につながる。そのため、短時間の紫外線照射で重合を進行させる方法を検討する必要があるが、そのために有効な手段として、下記化学式（９）で示されるような重合開始剤を添加することが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
しかしながら、このような重合開始剤の反応効率を１００％とすることは現実的には難しい。本発明者らの検討によると、表示品位の低下の原因としては、電荷を持つ物質（イオン、ラジカル発生剤等）がＰＳＡ重合工程後も残存することが考えられる。すなわち、一連の重合反応が完了した後であっても、液晶層中には未反応のモノマー、重合開始剤等が残存し、未反応のモノマー及び重合開始剤のような電荷を帯び易い物質が液晶層中に残存していると、その後の製造工程、又は、一般的な使用態様の中で、電荷が他の物質に転移しイオン性不純物の発生が起こり易くなり、表示にムラや焼き付きが生じやすくなる。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、液晶層中にモノマーを添加するＰＳＡ重合工程を採用したときの表示ムラ及び焼き付きを低減する液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、種々の検討を行い、重合反応を行った後の液晶層中に含まれる成分に着目した。そして、ＰＳＡ重合工程用のモノマーとして、開始剤としても作用するモノマーを用いることで、短時間の紫外線照射であっても液晶層中に未反応のモノマー及び重合開始剤が残存することを防ぎ、かつ有機絶縁材料で構成される部材の劣化を低減することができることを見いだし、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、少なくとも一方が、有機絶縁材料からなる構造物と配向膜とを有する一対の基板と、該配向膜上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層と、該一対の基板間に挟持され、液晶材料を含有する液晶層とを備え、該ポリマー層は、液晶層中に添加された一種以上のラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものであり、該ラジカル重合性モノマーの少なくとも一つは、光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有し、かつ二以上のラジカル重合性基を有する化合物である液晶表示装置である。
上記一対の基板は、例えば、一方をアレイ基板、他方をカラーフィルタ基板として用いられる。アレイ基板は、複数の画素電極を備え、これにより画素単位で液晶の配向が制御される。カラーフィルタ基板は、複数色のカラーフィルタが、アレイ基板の画素電極とそれぞれ重畳する位置に配置され、画素単位で表示色が制御される。
上記一対の基板の少なくとも一方は、有機絶縁材料からなる構造物を有する。有機絶縁材料からなる構造物とは、絶縁性を有する有機化合物を材料として形成された構造物であり、膜状のもの、突起状のもの等、形状は特に限定されない。具体的には、近接する液晶分子を配向制御する誘電体突起物、支持基板（例えば、ガラス基板）と配向膜との間に形成された層間絶縁膜等が挙げられる。有機絶縁材料からなる構造物は光反応性を示すので、後述するポリマー層形成の際の紫外線照射によって劣化を引き起こし、表示ムラ及び焼き付きの原因となりうる。
上記一対の基板の少なくとも一方には、更に配向膜が形成されている。本発明において配向膜は、配向処理がなされていないもの、及び、配向処理がなされたもののいずれであってもよい。配向処理を施す場合の配向処理の手段としては、例えば、ラビング処理及び光配向処理が挙げられる。上記配向膜の主成分としては、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリシロキサン等の高分子化合物が挙げられる。上記配向膜が光配向膜である場合には、上記光配向膜材料は、シンナメート基、カルコン基、クマリン基、トラン基、スチルベン基、アゾベンゼン基等の光反応性官能基を含む高分子化合物が好適に用いられる。
上記一対の基板の少なくとも一方は、上記配向膜上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層を有し、上記ポリマー層は、液晶層中に添加された一種以上のラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものである。上記ポリマー層を形成することにより、上記配向膜に対して配向処理を施さなかったとしても、配向膜及びポリマー層に近接する液晶分子の初期傾斜を一定の方向に傾かせることができる。また、例えば、液晶分子がプレチルト配向している状態でモノマーを重合させポリマー層を形成した場合には、ポリマー層は液晶分子に対してプレチルト配向させる構造を有する形で形成されることになる。
上記液晶材料は、正の誘電率異方性を有するもの、及び、負の誘電率異方性を有するもののいずれであってもよいが、負の誘電率異方性を有するものを採用し、上記ポリマー層に近接する液晶分子が垂直配向するように上記ポリマー層が形成されることで、コントラスト比の高い垂直配向（ＶＡ）モード（ＭＶＡモード、フィッシュボーンＰＳＡモード）の液晶表示装置を得ることができる。また、正の誘電率異方性を有する液晶を採用することで、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード又はＴＮモードの液晶表示装置を得ることができる。
上記ラジカル重合性モノマーの少なくとも一つは、光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有し、かつ二以上のラジカル重合性基を有する化合物である。このようなモノマーを用いることで、新たに重合開始剤を追加する必要なく短時間で重合反応を進行させることができるとともに、重合開始剤に由来する不純物が発生しないので、液晶層内の電圧保持率（ＶＨＲ）低下を防ぎ、表示品位の劣化を少なくすることができる。また、短時間の光照射で済むので、構成部材の劣化を防ぐことができ、信頼性の高い液晶表示装置を作製することができる。
本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではなく、例えば、バックライトユニット、ドライバ等の周辺回路等を有していてもよい。
本発明の液晶表示装置における好ましい態様について以下に詳しく説明する。なお、以下に記載される本発明の液晶表示装置の個々の好ましい形態を２つ以上組み合わせた形態もまた、本発明の液晶表示装置の好ましい形態である。
上記ラジカル重合性基としては、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリロイルアミノ基、ビニル基、ビニルオキシ基等が挙げられる。本明細書において、（メタ）アクリロイルオキシ基とは、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表し、（メタ）アクリロイルアミノ基とは、アクリロイルアミノ基又はメタクリロイルアミノ基を表す。
上記光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有するラジカル重合性モノマーは、３５０ｎｍ以上の波長成分の照射によってラジカルを生成することが好ましい。また、上記光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有するラジカル重合性モノマーは、４００ｎｍ未満の波長成分の照射によってラジカルを生成することが好ましい。３５０ｎｍ以下の波長成分を照射することによりパネル内構造物が劣化してしまいディスプレイとしての性能を損なう例があるため、重合基を結合した自己開裂型光重合開始剤は３５０ｎｍ以上の波長成分の照射によって効率よく自己開裂反応を起こしラジカルを発生する構造が好ましい。一方で、一般的な使用態様において、表示に用いられるバックライト（冷陰極蛍光管又はＬＥＤ）からの光に４００ｎｍ以上の吸収がある場合、未開裂のまま重合により層分離した光重合開始剤が、ディスプレイの駆動中に反応することで、長期信頼性の低下が懸念されるため、上記化合物は４００ｎｍ以上に吸収が全くないか、又は、充分に小さい光重合性化合物に重合基を結合することが好ましく、長期信頼性の高い液晶表示装置を作製することができる。
上記ラジカル重合性モノマーとしては、光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する自己開裂型光重合開始剤に重合基を結合した構造を有するものが挙げられ、具体的には、自己開裂型光重合開始剤である、２，２－ジメトキシ－１，２－ジフェニルエタン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ６５１）、１－ヒドロキシ－シクロヘキシル－フェニル－ケトン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４）、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニル－プロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１１７３）、１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル］－２－ヒドロキシ－２－メチル－１－プロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ２９５９）、２－ヒドロキシ－１－｛４－［４－（２－ヒドロキシ－２－メチル－プロピオニル）－ベンジル］－フェニル｝－２－メチル－プロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１２７）、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル（商品名：ＤＡＲＯＣＵＲＭＢＦ）、２－メチル－１－［４－（メチルチオ）フェニル］－２－モルフォリノプロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７）、２－ベンジル－２－ジメチルアミノ－１－（４－モルフォリノフェニル）－ブタノン－１（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ３６９）、２－ジメチルアミノ－２－（４－メチル－ベンジル）－１－（４－モルフォリン－４－イル－フェニル）－ブタン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ３７９）、ビス（２，４，６－トリメチルベンゾイル）－フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９）、２，４，６－トリメチルベンゾイル－ジフェニル－フォスフィンオキサイド（商品名：ＤＡＲＯＣＵＲＴＰＯ）、ビス（η５－２，４－シクロペンタジエン－１－イル）―ビス（２，６－ジフルオロ－３－（１Ｈ－ピロール－１－イル）－フェニル）チタニウム（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ７８４）、１，２－オクタンジオン，１－［４－（フェニルチオ）－，２－（Ｏ－ベンゾイルオキシム）］（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥＯＸＥ０１）、エタノン，１－［９－エチル－６－（２－メチルベンゾイル）－９Ｈ－カルバゾール－３－イル］－，１－（０－アセチルオキシム）（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥＯＸＥ０２）、２－エチルヘキシル－４－ジメチルアミノベンゾエート（商品名：ＤＡＲＯＣＵＲＥＨＡ）等の分子骨格に重合基を直接結合する、又は、重合基を有する官能基を結合して得られる構造を有するものが挙げられる。
上記光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有し、かつ二以上のラジカル重合性基を有するラジカル重合性モノマーは、好ましくは、液晶表示装置の駆動条件を勘案して、４００ｎｍ以上の波長成分に対する吸光係数が２０ｍｌ／ｇ・ｃｍ以下である自己開裂型光重合開始剤であり、具体的には、２，２－ジメトキシ－１，２－ジフェニルエタン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ６５１）、１－ヒドロキシ－シクロヘキシル－フェニル－ケトン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４）、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニル－プロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１１７３）、１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル］－２－ヒドロキシ－２－メチル－１－プロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ２９５９）、２－ヒドロキシ－１－｛４－［４－（２－ヒドロキシ－２－メチル－プロピオニル）－ベンジル］－フェニル｝－２－メチル－プロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１２７）、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル（商品名：ＤＡＲＯＣＵＲＭＢＦ）、２－メチル－１－［４－（メチルチオ）フェニル］－２－モルフォリノプロパン－１－オン（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７）、エタノン，１－［９－エチル－６－（２－メチルベンゾイル）－９Ｈ－カルバゾール－３－イル］－，１－（０－アセチルオキシム）（商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥＯＸＥ０２）、２－エチルヘキシル－４－ジメチルアミノベンゾエート（商品名：ＤＡＲＯＣＵＲＥＨＡ）等の分子骨格に重合基を直接結合する、又は、重合基を有する官能基を結合して得られる構造を有するものが挙げられる。
上記光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有し、かつ二以上のラジカル重合性基を有する化合物としては、例えば、下記化学式（１）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
（式中、
Ｒ１は、炭素数１～４の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基若しくはアルケニル基、又は、Ｓｐ３－Ｐ３を表す。
Ｒ２は、炭素数１～４の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基若しくはアルケニル基、又は、Ｓｐ４－Ｐ４を表す。
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４は、同一又は異なるラジカル重合性基を表し、総数が二以上である。
Ｓｐ１は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基若しくはアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表し、ｍ１が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
Ｓｐ２は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基若しくはアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表し、ｍ２が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
Ｓｐ３は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状又は環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基又はアルキレンカルボニルオキシ基を表す。
Ｓｐ４は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状又は環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基又はアルキレンカルボニルオキシ基を表す。
Ｌ１は、－Ｆ基、－ＯＨ基、又は、炭素数１～１２のアルキル基、アルケニル基若しくはアラルキル基を表し、該アルキル基又は該アルケニル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよく、ｎ１が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
２つのＬ１が、芳香環における２つの隣接する炭素原子にそれぞれ結合している場合、互いに結合して環状構造となっていてもよく、該２つのＬ１は、同一又は異なって、炭素数１～１２の、直鎖状又は分枝状のアルキレン基又はアルケニレン基となる。
Ｌ２は、－Ｆ基、－ＯＨ基、又は、炭素数１～１２のアルキル基、アルケニル基若しくはアラルキル基を表し、該アルキル基又は該アルケニル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよく、ｎ２が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
２つのＬ２が、芳香環における２つの隣接する炭素原子にそれぞれ結合している場合、互いに結合して環状構造となっていてもよく、該２つのＬ２は、同一又は異なって、炭素数１～１２の、直鎖状又は分枝状のアルキレン基又はアルケニレン基となる。
Ｌ１及びＬ２のアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する１つ以上の水素原子は、－Ｆ基又は－ＯＨ基に置換されていてもよい。
Ｌ１及びＬ２のアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する－ＣＨ２－基はそれぞれ、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しない限り－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｏ－基、－ＳＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ３）－基、－Ｎ（Ｃ２Ｈ５）－基、－Ｎ（Ｃ３Ｈ７）－基、－Ｎ（Ｃ４Ｈ９）－基、－ＣＦ２Ｏ－基、－ＯＣＦ２－基、－ＣＦ２Ｓ－基、－ＳＣＦ２－基、－Ｎ（ＣＦ３）－基、－ＣＨ２ＣＨ２－基、－ＣＦ２ＣＨ２－基、－ＣＨ２ＣＦ２－基、－ＣＦ２ＣＦ２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基、Ｓｐ１－Ｐ１基、又は、Ｓｐ２－Ｐ２基で置換されていてもよい。
ｍ１は１～３のいずれかの整数である。
ｍ２は０～３のいずれかの整数である。
ｎ１は０～４のいずれかの整数である。
ｎ２は０～４のいずれかの整数である。
ｍ１とｎ１の合計は１～５のいずれかの整数である。
ｍ２とｎ２の合計は０～５のいずれかの整数である。
ｍ１とｍ２の合計は１～６のいずれかの整数である。）
で表される化合物が挙げられる。
すなわち、本発明の他の一側面は、少なくとも一方が、有機絶縁材料からなる構造物と配向膜とを有する一対の基板と、該配向膜上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層と、該一対の基板間に挟持され、液晶材料を含有する液晶層とを備え、該ポリマー層は、液晶層中に添加された一種以上のラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものであり、該ラジカル重合性モノマーの少なくとも一つは、上記化学式（１）で表される化合物である液晶表示装置でもある。
上記Ｐ１及びＰ２は、好ましくは、同一又は異なる（メタ）アクリロイルオキシ基である。
上記化学式（１）で表される化合物の具体例としては、下記化学式（２）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
（式中、
Ｒ３は、炭素数１～４の、直鎖状又は分枝状のアルキル基又はアルケニル基を表す。
Ｒ４は、炭素数１～４の、直鎖状又は分枝状のアルキル基又はアルケニル基を表す。
Ｐ１及びＰ２は、同一又は異なるラジカル重合性基を表す。
Ｓｐ１は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基若しくはアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表す。
Ｓｐ２は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基若しくはアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表す。）
で表される化合物が挙げられる。
また、上記化学式（２）で表される化合物の具体例としては、下記化学式（３）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
（式中、Ｒ５及びＲ６は、同一又は異なる水素原子又はメチル基を表す。）
で表される化合物が挙げられる。
なお、上記化学式（１）～（３）で表される化合物は、（ｉ）３５０ｎｍ以上の波長成分の照射によってラジカルを生成する構造を有し、（ｉｉ）４００ｎｍ未満の波長成分の照射によってラジカルを生成する構造を有し、（ｉｉｉ）４００ｎｍ以上の波長成分に対する吸光係数が２０ｍｌ／ｇ・ｃｍ以下である構造を有する。
上記ポリマー層は、更に、一種以上の、環構造を有し、かつ単官能又は多官能の重合性基を有するラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものであることが好ましい。また、上記一種以上の、環構造を有し、かつ単官能又は多官能の重合性基を有するラジカル重合性モノマーは、下記化学式（４）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
（式中、
Ｒ７は、－Ｒ８－Ｓｐ５－Ｐ５基、水素原子、ハロゲン原子、－ＣＮ基、－ＮＯ２基、－ＮＣＯ基、－ＮＣＳ基、－ＯＣＮ基、－ＳＣＮ基、－ＳＦ５基、又は、炭素数１～１８の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基である。
Ｐ５は、ラジカル重合性基を表す。
Ｓｐ５は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基若しくはアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。
Ｒ７が有する水素原子は、フッ素原子又は塩素原子に置換されていてもよい。
Ｒ７が有する－ＣＨ２－基は、酸素原子及び硫黄原子が互いに隣接しない限り－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｏ－基、－ＳＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ３）－基、－Ｎ（Ｃ２Ｈ５）－基、－Ｎ（Ｃ３Ｈ７）－基、－Ｎ（Ｃ４Ｈ９）－基、－ＣＦ２Ｏ－基、－ＯＣＦ２－基、－ＣＦ２Ｓ－基、－ＳＣＦ２－基、－Ｎ（ＣＦ３）－基、－ＣＨ２ＣＨ２－基、－ＣＦ２ＣＨ２－基、－ＣＨ２ＣＦ２－基、－ＣＦ２ＣＦ２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、又は、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基で置換されていてもよい。
Ｒ８は、－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｏ－基、－ＳＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ３）－基、－Ｎ（Ｃ２Ｈ５）－基、－Ｎ（Ｃ３Ｈ７）－基、－Ｎ（Ｃ４Ｈ９）－基、－ＣＦ２Ｏ－基、－ＯＣＦ２－基、－ＣＦ２Ｓ－基、－ＳＣＦ２－基、－Ｎ（ＣＦ３）－基、－ＣＨ２ＣＨ２－基、－ＣＦ２ＣＨ２－基、－ＣＨ２ＣＦ２－基、－ＣＦ２ＣＦ２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基、又は、直接結合を表す。
Ａ１及びＡ２は、同一又は異なって、１，２－フェニレン基、１，３－フェニレン基、１，４－フェニレン基、ナフタレン－１，４－ジイル基、ナフタレン－１，５－ジイル基、ナフタレン－２，６－ジイル基、１，４－シクロヘキシレン基、１，４－シクロヘキセニレン基、１，４－ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、ピペリジン－１，４－ジイル基、ナフタレン－２，６－ジイル基、デカヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン－２，６－ジイル基、インダン－１，３－ジイル基、インダン－１，５－ジイル基、インダン－２，５－ジイル基、フェナントレン－１，６－ジイル基、フェナントレン－１，８－ジイル基、フェナントレン－２，７－ジイル基、フェナントレン－３，６－ジイル基、アントラセン－１，５‐ジイル基、アントラセン－１，８－ジイル基、アントラセン－２，６－ジイル基、又は、アントラセン－２，７－ジイル基を表す。
Ａ１及びＡ２が有する－ＣＨ２－基は、互いに隣接しない限り－Ｏ－基又は－Ｓ－基で置換されていてもよい。
Ａ１及びＡ２が有する一又は二以上の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、－ＣＮ基、又は、炭素数１～６の、アルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基若しくはアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。
Ｚは、－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｏ－基、－ＳＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ３）－基、－Ｎ（Ｃ２Ｈ５）－基、－Ｎ（Ｃ３Ｈ７）－基、－Ｎ（Ｃ４Ｈ９）－基、－ＣＦ２Ｏ－基、－ＯＣＦ２－基、－ＣＦ２Ｓ－基、－ＳＣＦ２－基、－Ｎ（ＣＦ３）－基、－ＣＨ２ＣＨ２－基、－ＣＦ２ＣＨ２－基、－ＣＨ２ＣＦ２－基、－ＣＦ２ＣＦ２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基、又は、直接結合を表す。
ｎは０、１又は２である。）
で表される化合物であることが好ましい。
上記化学式（４）で表される化合物の具体例としては、下記化学式（５－１）～（５－５）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
（式中、Ｐ５は、同一又は異なるラジカル重合性基を表す。）で表されるいずれかの化合物が挙げられる。
上記Ｐ５は、好ましくは、同一又は異なる（メタ）アクリロイルオキシ基である。
上記液晶層中に添加された、上記一種以上の、環構造を有し、かつ単官能又は多官能の重合性基を有するラジカル重合性モノマーの、ポリマー層形成後の残存率は、上記液晶層を構成する組成物全体に対して０．０５ｗｔ％以下であることが好ましい。これにより、焼き付きの低減が充分に可能となる。
上記一対の基板の少なくとも一方は、第一電極及び第二電極を有し、該第一電極及び／又は該第二電極にはスリットが形成されていてもよい。スリットを設けることで、電圧印加時にマルチドメインの配向性を得ることができる。上記スリットの最も小さい部位の幅は、２μｍ以上であることが好ましい。スリットとしての効果を充分に得るためには、このような条件が好ましい。
上記液晶表示装置は、クロスニコルに配置された一対の偏光板を更に備え、上記第一電極及び／又は上記第二電極に形成されたスリットは、十字状の幹部と、該幹部から略４５°方向に伸びる枝部とを有し、該一対の偏光板の各偏光軸は、該十字状の幹部と重畳することが好ましい。これにより、透過率及び視野角特性の効率のよい構成が得られる。
上記液晶表示装置は、クロスニコルに配置された一対の偏光板を更に備え、上記第一電極及び／又は上記第二電極は、十字状の幹部と、該幹部から略４５°方向に伸びる枝部とを有し、該一対の偏光板の各偏光軸は、該十字状の幹部と重畳することが好ましい。これにより、透過率及び視野角特性の効率のよい構成が得られる。
上記有機絶縁材料からなる構造物の例としては、カラーフィルタが挙げられる。カラーフィルタによりカラー表示が得られるが、一般的にカラーフィルタは有機絶縁材料で構成される。本発明によれば、カラーフィルタの劣化を防ぐことができる。
上記配向膜は、光配向膜材料に対して光が照射されて形成された光配向膜であることが好ましい。これにより、誘電体突起物等の他の部材を設けなくとも液晶のマルチドメイン化を行うことができ、また、透過率の低減を防ぐことができる。
上記有機絶縁材料からなる構造物の例としては、上記一対の基板間に液晶層を封止する、光硬化性の樹脂で構成されたシール剤が挙げられる。シール剤としては、熱硬化性のものも挙げられるが、常温で行うことができる点、パネルの全体に処理を行わなくてよい点等で光硬化性のものが有利である。このようなシール剤は一般的に有機絶縁材料で構成されるが、本発明によれば、シール剤の劣化を防ぐことができる。
上記一対の基板の少なくとも一方には、上記有機絶縁材料からなる構造物として、近接する液晶分子を配向制御する誘電体突起物が形成されていてもよい。誘電体突起物を設けることで、電圧印加時にマルチドメインの配向性を得ることができる。本発明によれば、このような有機材料を用いた場合であっても紫外線の照射量が抑制されるため、問題なく利用することができる。
上記有機絶縁材料からなる構造物の例としては、支持基板と配向膜との間に形成された層間絶縁膜が挙げられる。なお、層間絶縁膜中にはポジ型レジスト又はネガ型レジストのような有機感光性材料を含むことが一般的である。本発明によれば、このような有機材料を用いた場合であっても紫外線の照射量が抑制されるため、問題なく利用することができる。
本発明の液晶表示装置によれば、ポリマー層による配向安定化の効果を得るとともに、それに伴って生じうる表示ムラ、焼き付き等の発生を防止することができる。
実施形態１に係る液晶表示装置の断面模式図であり、ＰＳＡ重合工程終了後の状態を示している。 実施形態１と同様の構成をもつ液晶表示装置に対して長時間の紫外線照射を行うことにより、有機材料からなる構造物から不純物が溶出する様子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平面模式図である。 実施形態２に係る液晶表示装置の断面模式図であり、ＰＳＡ重合工程終了後の状態を示している。 実施形態３に係る液晶表示装置の平面模式図であり、画素電極が十字状の幹部を構成する。 実施形態３に係る液晶表示装置の平面模式図であり、スリットが十字状の幹部を構成する。
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。
本発明の液晶表示装置は、例えば、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、デジタルサイネージ、インフォメーションディスプレイ等の表示機器に用いることで、優れた表示特性を発揮することができる。
実施形態１
図１は、実施形態１に係る液晶表示装置の断面模式図であり、ＰＳＡ重合工程終了後の状態を示している。図１に示すように実施形態１に係る液晶表示装置は、カラーフィルタ基板（第一基板）１１と、アレイ基板（第二基板）２１と、カラーフィルタ基板１１及びアレイ基板２１からなる一対の基板間に狭持された液晶層３１とを備える。
カラーフィルタ基板１１は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板（支持基板）１２と、透明基板１２上に形成されたカラーフィルタ、ブラックマトリクス、対向電極（第二電極）１３、配向膜１４等を備える。対向電極１３は、画素の大きさに関わらず、透明基板１２上全体に形成されている。
アレイ基板２１は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板（支持基板）２２と、透明基板２２上に形成された各種配線、画素電極２３、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）、配向膜２４等を備える。図１に示すように、透明基板２２と画素電極２３との間には、上記各種配線、画素電極（第一電極）、ＴＦＴ等を電気的に隔離するための有機絶縁材料からなる層間絶縁膜２６が形成されている。画素電極２３は、画素の大きさに応じて複数枚に区切られて形成されている。層間絶縁膜２６は、有機絶縁材料で構成された構造物である。
配向膜１４、２４の主成分としては、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリシロキサン等の高分子化合物が挙げられる。
図１に示すように、カラーフィルタ基板１１には、近接する液晶分子を配向制御するための構造物として、誘電体突起物（リブ）１７が形成されている。このようなリブ１７は、フォトリソグラフィー法を用いてパターンニングすることで形成できる。リブ１７の材料としては、例えば、感光性アクリル樹脂が挙げられる。すなわち、リブ１７もまた、本発明における有機絶縁材料からなる構造物である。リブ１７は、一方向に延伸された壁状（平面的に見ると線状）の部材であり、一部に屈曲部又は分岐部を有していてもよい。このような配向制御構造物を設けることで、液晶層を複数のドメインに分割するマルチドメインの構成が得られ、視野角特性が向上する。
重合工程前において、液晶層３１中には、液晶材料と一種以上のラジカル重合性モノマーとが含まれている。液晶材料としては、正の誘電率異方性を有するもの、及び、負の誘電率異方性を有するもののいずれを用いることもできる。上記ラジカル重合性モノマーの少なくとも一つは、光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有し、かつ二以上のラジカル重合性基を有する化合物である。
液晶層３１への光照射によって、ラジカル重合性モノマーは自己開裂反応によってラジカルを生成し、そのラジカルを活性種として、ラジカル重合性モノマーのもつラジカル重合性基が次々に連鎖重合を開始、進行させる。重合によって形成されたポリマーは、相分離により、図１に示すように、基板表面にポリマー層１５、２５として析出される。
実施形態１で用いるラジカル重合性モノマーは、単独で光吸収を行い、ラジカルを発生して連鎖重合を開始するので、重合開始剤を投与する必要がない。また、二以上の官能基を有していることから、重合開始剤自体がモノマーとして機能するので、液晶層３１に残存する量を大幅に減らすことができる。
実施形態１においては、カラーフィルタ基板１１にリブ１７が形成されているので、例えば、ＰＳＡ重合工程を行う際に、液晶層３１に対し閾値以上の電圧を印加した状態で光照射を行うことで、閾値以上の電圧印加状態で配向した液晶分子にならった形でポリマー層１５、２５が形成されるので、形成されるポリマー層１５、２５が、後に電圧無印加状態となっても液晶分子に対しマルチドメインの初期プレチルト角を規定する構造をもつことになる。
カラーフィルタ基板１１とアレイ基板２１との間には、これらの基板外縁に沿って直接基板１１、２１上にシール剤が貼り付けられており、液晶層３１は、シール剤によってカラーフィルタ基板１１とアレイ基板２１との間に封止される。シール剤としては、熱により硬化するもの、光の照射により硬化するもののいずれを用いてもよいが、好ましくは、光硬化性の樹脂である。
実施形態１で用いる、光照射による自己開裂によりラジカルを発生するモノマーとしては、例えば、上記化学式（１）で表される化合物を用いることができ、より具体的には、上記化学式（１）で表される化合物として、上記化学式（２）で表される化合物を用いることが好ましく、更に具体的には、上記化学式（２）で表される化合物として、上記化学式（３）で表される化合物を用いることが好ましい。
上記化学式（１）で表される化合物は、自己開裂によりラジカルを発生する構造を有しているため、液晶材料と混合させるときに他の重合開始剤を添加する必要がなく、光照射を行うだけで効率よく重合反応を開始することができる。また、重合開始剤に由来すると推定される電荷を帯びやすい不純物が生じても、結合している重合基によりポリマー層を形成することで相分離するため、従来の重合開始剤（例えば、上記化学式（９）で表される化合物）を用いてポリマー層を形成した場合よりも焼き付きを生じさせにくくすることができる。
実施形態１においては、液晶組成物中に他のモノマーを加えてもよい。上記他のモノマーとしては、例えば、上記化学式（４）で表される化合物を用いることができ、より具体的には、上記化学式（４）で表される化合物として、上記化学式（５－１）～（５－５）で表される二官能モノマーを用いることが好ましい。
ポリマー層形成後の、上記液晶層中に添加された上記他のモノマーの残存率は、液晶層を構成する組成物全体に対して０．０５ｗｔ％以下であることが好ましい。これにより、表示ムラ、焼き付き等の発生が大きく抑制される。
図２は、実施形態１と同様の構成をもつ液晶表示装置に対して長時間の紫外線照射を行うことにより、有機材料からなる構造物から不純物が溶出する様子を示す断面模式図である。特に有機絶縁材料からなるリブ１７、層間絶縁膜２６等からは、紫外線照射による劣化により不純物が液晶層３１に流れ込みやすい。
これに対し、実施形態１によれば、上記モノマーを用いることにより、短時間の紫外線照射によって充分な重合反応を完了させることができるので、このような課題は発生しない。
実施形態１に係る液晶表示装置の他の構成要素について詳述する。
図３は、実施形態１に係る液晶表示装置の平面模式図である。アレイ基板は、相互に平行に伸びる複数のゲート信号線４１、複数のソース信号線４２、及び、複数の補助容量（Ｃｓ）配線４３をそれぞれ層間絶縁膜を介して有する。ゲート信号線４１と補助容量（Ｃｓ）配線４３とは相互に平行に伸びており、かつ複数のソース信号線４２と交差している。また、ゲート信号線４１及びソース信号線４２は、それぞれ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４４が有する各電極に接続されている。ＴＦＴ４４は、三端子型の電界効果トランジスタであり、半導体層のほかに、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の３つの電極を有する。ＴＦＴ４４は、画素の駆動制御を行うスイッチング素子となる。なお、実施形態１においては、一つの画素電極２３を複数の副画素電極に分け、それぞれの副画素電極に対してＴＦＴを設け、一つのゲート配線で二つの副画素電極を制御するマルチ駆動としてもよい。
画素電極２３にはスリット２３ａが形成され、かつ対向電極１３上には有機絶縁材料からなるリブ１７が形成されている。上記スリット２３ａの幅は、最も小さい部位の幅が２μｍ以上であることが好ましい。電圧無印加時において液晶分子は、リブ１７に近接する一部の液晶分子を除き、ほとんどの液晶分子が垂直の方向に配向するが、電圧が印加されると、これらはリブ１７及びスリット２３ａに向かって斜め方向に傾斜することになる。
リブ１７やスリット２３ａを平面的に見たときには、これらは線状であり、かつ一定間隔を空けて配置されている。一部に間隔の異なる領域があってもよいが、実質的に全ての配向制御構造物２３ａ、１７が一定間隔を有していることが好ましく、これにより表示ムラの少ない良好な表示を得ることができる。
図３に示すように、リブ１７は一部に屈曲部を有しており、平面的に見たときに一部がくの字（Ｖ字）型を構成している。この場合、基板全体としてみれば、リブ１７はジグザグ形状となる。これにより、一つの画素内において、リブ１７に近接する液晶分子を異なる４方位にバランスよく配向制御することができる。
実施形態１に係る液晶表示装置においては、アレイ基板２１、液晶層３１及びカラーフィルタ基板１１が、液晶表示装置の背面側から観察面側に向かってこの順に積層されている。アレイ基板１の背面側には、偏光板が備え付けられている。また、カラーフィルタ基板１１の観察面側にも、偏光板が備え付けられている。これら一対の偏光板の偏光軸は、互いに平行又は直交している。各偏光板に対しては、更に位相差板が配置されていてもよく、上記偏光板は、円偏光板であってもよい。
実施形態１に係る液晶表示装置は、透過型、反射型及び反射透過両用型のいずれであってもよい。透過型又は反射透過両用型であれば、実施形態１の液晶表示装置は、更に、バックライトユニットを備えている。バックライトユニットは、アレイ基板２１の更に背面側に配置され、アレイ基板２１、液晶層３１及びカラーフィルタ基板１１の順に光が透過するように配置される。反射型又は反射透過両用型であれば、アレイ基板２１は、外光を反射するための反射板を備える。また、少なくとも反射光を表示として用いる領域においては、カラーフィルタ基板１１の偏光板は、いわゆるλ／４位相差板を備える円偏光板である必要がある。
実施形態１に係る液晶表示装置は、カラーフィルタをアレイ基板２１に備えるカラーフィルタオンアレイ（Color Filter On Array）の形態であってもよい。また、実施形態１に係る液晶表示装置はモノクロディスプレイであってもよく、その場合、カラーフィルタは配置される必要はない。
液晶層３１には、一定電圧が印加されることで特定の方向に配向する特性をもつ液晶材料が充填されている。液晶層３１内の液晶分子は、閾値以上の電圧の印加によってその配向性が制御される。実施形態１において液晶分子の配向モードは、例えば、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、ＶＡモード、ＭＶＡモード等が挙げられ、特に限定されない。
実施形態１に係る液晶表示装置は、本体（例えば、携帯電話、モニター、液晶ＴＶ（テレビジョン）、インフォメーションディスプレイ）を分解し、核磁気共鳴分析法（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ：Fourier Transform Infrared Spectroscopy）、質量分析法（ＭＳ：Mass Spectrometry）等を用いた化学分析を行うことにより、ポリマー層中に存在するモノマー成分の解析、ポリマー層中に存在するモノマー成分の存在比、液晶層中に含まれるポリマー層形成用モノマーの混入量等を確認することができる。
実施例１
以下に、実施形態１に係る液晶表示装置が備える液晶セルを実際に作製した実施例１を示す。まず、垂直配向膜を形成した一対の基板を用意し、片側基板に光硬化型のシール剤を塗布し、もう一方の感光性アクリル樹脂によるリブを形成した基板上に、ビーズを散布後、貼り合わせを行った。続いて、上記一対の基板間に、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、ポリマー層形成用のモノマーとを含む液晶組成物を注入した。最後にブラックライト（ＦＨＦ－３２ＢＬＢ、東芝ライテック社製）で２０分照射することでポリマー層を形成させた。
上記液晶組成物中には、下記化学式（６）～（８）で表されるモノマーを適宜組み合わせて導入した。下記化学式（６）で表される化合物は、ベンジルケタール系の二官能メタクリレートモノマーであり、下記化学式（７）で表される化合物は、ビフェニル系の二官能メタクリレートモノマーであり、下記化学式（８）で表される化合物は、フェナントレン系の二官能メタクリレートモノマーである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
実施例１においては、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％とした「サンプルＡ」、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＢ」、及び、上記化学式（８）で表されるフェナントレン系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．６ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＣ」の３種類のサンプルを用意した。
表１は、各サンプルの初期保持率及び残留ＤＣ電圧の測定結果を示す表である。初期保持率は、試料温度７０℃で、１Ｖの矩形波を入力したときの電圧の保持率である。また、残留ＤＣ電圧は、試料温度４５℃で、５．８Ｖ、３０ＨｚのＡＣ駆動を行い、オフセット電圧を２Ｖ、１０時間印加したときの電圧である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
表１に示すように、サンプルＡにおける初期保持率は９８．８９％であったのに対し、サンプルＢのように化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させた際の初期保持率は９９．１１％となり、改善が見られた。また、同様に化学式（６）で表される重合開始モノマーを少量混合させたサンプルＣについても、初期保持率は９９．２４％となり、改善が見られた。
以上のように、ベンジルケタール系モノマーを用いることで、初期保持率が高いまま維持された。初期保持率が高いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
また、表１に示すように、サンプルＡにおける残留ＤＣ電圧は１１０ｍＶと大きく、焼き付きが発生する可能性があることがわかった。一方、化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させたサンプルＢ及びサンプルＣについては、残留ＤＣ電圧がそれぞれ２０ｍＶ、１０ｍＶとなり、焼き付きの発生は極めて少ないと判断できることがわかった。
残留ＤＣ電圧が低いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、上記保持率の結果と同様、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
実施形態２
実施形態１では、配向処理を施さない液晶表示装置の実施例を例示したが、実施形態２では、配向処理を施す液晶表示装置の実施形態についてより詳しく説明する。図４は、実施形態２に係る液晶表示装置の断面模式図であり、ＰＳＡ重合工程終了後の状態を示している。視野角特性及び応答特性を向上させる観点からは、一つの画素内に複数の領域を作り、マルチドメインを形成する。そのため、ラビング処理又は光配向処理のような配向処理が必要となる。特に、光配向処理を用いれば、アレイ基板２１が有するＴＦＴの破損等の可能性を減らすことができる。光配向膜材料としては、カルコン基、クマリン基、シンナメート基、アゾベンゼン基、トラン基、スチルベン基等の光反応性官能基をもつ化合物を含有する材料が挙げられる。光配向処理に用いる光としては、偏光、無偏光、イオンビーム等が挙げられる。
中でも、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、又は、配向処理方向を一対の基板で互いに直交するよう異ならせ、かつ一つの画素が４つのドメインに分割される４Ｄ－ＲＴＮモードの構成によれば、視野角が大きく改善される。特に４Ｄ－ＲＴＮにおいては、高精度なプレチルト制御が求められるが、本発明の液晶表示装置によれば、ポリマー層の影響により、安定性に優れたプレチルトを得ることができるため、４Ｄ－ＲＴＮを用いたとしても充分な配向安定性を得ることができる。ＩＰＳモード、ＦＦＳモード又は４Ｄ－ＲＴＮモードの構成は、光配向処理によれば容易に得ることができる。
実施例２
以下に、実施形態２に係る液晶表示装置が備える液晶セルを実際に作製した実施例２を示す。まず、シンナメート基を有する垂直配向膜材料に対して光配向処理がなされた光配向膜を有する一対の基板を用意し、片側基板に光硬化型のシール剤を塗布し、もう一方のカラーフィルタ層を有する基板上に、ビーズを散布後、貼り合わせを行った。続いて、上記一対の基板間に、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、ポリマー層形成用のモノマーとを含む液晶組成物を注入した。最後にブラックライト（ＦＨＦ－３２ＢＬＢ、東芝ライテック社製）で２０分照射することでポリマー層を形成させた。
上記液晶組成物中には、上記化学式（６）～（８）で表されるモノマーを適宜組み合わせて導入した。上記化学式（６）で表される化合物は、ベンジルケタール系の二官能メタクリレートモノマーであり、上記化学式（７）で表される化合物は、ビフェニル系の二官能メタクリレートモノマーであり、上記化学式（８）で表される化合物は、フェナントレン系の二官能メタクリレートモノマーである。
実施例２においては、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％とした「サンプルＤ」、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＥ」、及び、上記化学式（８）で表されるフェナントレン系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．６ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＦ」の３種類のサンプルを用意した。
表２は、各サンプルの初期保持率及び残留ＤＣ電圧の測定結果を示す表である。初期保持率は、試料温度７０℃で、１Ｖの矩形波を入力したときの電圧の保持率である。また、残留ＤＣ電圧は、試料温度４５℃で、５．８Ｖ、３０ＨｚのＡＣ駆動を行い、オフセット電圧を２Ｖ、１０時間印加したときの電圧である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
表２に示すように、サンプルＤにおける初期保持率は９９．０４％であったのに対し、サンプルＥのように化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させた際の初期保持率は９９．２５％となり、改善が見られた。また、同様に化学式（６）で表される重合開始モノマーを少量混合させたサンプルＦについても、初期保持率は９９．４８％となり、改善が見られた。
以上のように、ベンジルケタール系モノマーを用いることで、初期保持率に改善が見られた。初期保持率が高いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
また、表２に示すように、サンプルＤにおける残留ＤＣ電圧は９０ｍＶと大きく、焼き付きが発生する可能性があることがわかった。一方、化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させたサンプルＥ及びサンプルＦについては、残留ＤＣ電圧がそれぞれ１０ｍＶ、３０ｍＶとなり、焼き付きの発生は極めて少ないと判断できることがわかった。
残留ＤＣ電圧が低いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、上記保持率の結果と同様、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
実施例３
以下に、実施形態２に係る液晶表示装置が備える液晶セルを実際に作製した実施例３を示す。まず、シンナメート基を有する水平配向膜材料に対して光配向処理がなされた光配向膜を有する一対の基板を用意し、層間絶縁膜を介して画素電極と対向電極とが形成されている片側基板に光硬化型のシール剤を塗布し、もう一方の電極を有さない基板上に、ビーズを散布後、貼り合わせを行った。続いて、上記一対の基板間に、正の誘電率異方性を有する液晶材料と、ポリマー層形成用のモノマーとを含む液晶組成物を注入した。最後にブラックライト（ＦＨＦ－３２ＢＬＢ、東芝ライテック社製）で２０分照射することでポリマー層を形成させた。
上記液晶組成物中には、上記化学式（６）～（８）で表されるモノマーを適宜組み合わせて導入した。上記化学式（６）で表される化合物は、ベンジルケタール系の二官能メタクリレートモノマーであり、上記化学式（７）で表される化合物は、ビフェニル系の二官能メタクリレートモノマーであり、上記化学式（８）で表される化合物は、フェナントレン系の二官能メタクリレートモノマーである。
実施例３においては、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％とした「サンプルＧ」、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＨ」、及び、上記化学式（８）で表されるフェナントレン系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．６ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＩ」の３種類のサンプルを用意した。
表３は、各サンプルの初期保持率及び残留ＤＣ電圧の測定結果を示す表である。初期保持率は、試料温度７０℃で、１Ｖの矩形波を入力したときの電圧の保持率である。また、残留ＤＣ電圧は、試料温度４５℃で、５．８Ｖ、３０ＨｚのＡＣ駆動を行い、オフセット電圧を２Ｖ、１０時間印加したときの電圧である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
表３に示すように、サンプルＧにおける初期保持率は９７．３４％であったのに対し、サンプルＨのように化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させた際の初期保持率は９８．５５％となり、改善が見られた。また、同様に化学式（６）で表される重合開始モノマーを少量混合させたサンプルＩについても、初期保持率は９９．００％となり、改善が見られた。
以上のように、ベンジルケタール系モノマーを用いることで、初期保持率に改善が見られた。初期保持率が高いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
また、表３に示すように、サンプルＧにおける残留ＤＣ電圧は１５０ｍＶと大きく、焼き付きが発生する可能性があることがわかった。一方、化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させたサンプルＨ及びサンプルＩについては、残留ＤＣ電圧がそれぞれ２０ｍＶ、１０ｍＶとなり、焼き付きの発生は極めて少ないと判断できることがわかった。
残留ＤＣ電圧が低いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、上記保持率の結果と同様、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
実施形態３
実施形態１ではリブを用いて液晶を配向制御する形態を示したが、例えば、一対の基板の一方に電極のスリットを形成する方法によっても、同様に液晶分子の配向性に沿ったポリマー層を形成することができる。ここでは、画素電極にのみスリットを形成した形態を示すが、対向電極にのみ同様のスリットが設けられてもよい。実施形態３は、画素電極又は対向電極にスリットが形成されていること以外は、実施形態１又は実施形態２と同様である。上記スリットの幅は、最も小さい部位の幅が２μｍ以上であることが好ましい。
図５及び図６は、実施形態３に係る液晶表示装置の平面模式図である。実施形態３に係る液晶表示装置の配線構成は、実施形態１と同様である。図５は、画素電極自体を十字状の幹部と、該幹部から略４５°の方向に伸びる枝部とからなる形状にパターニングした場合を示し、図６は、画素電極に形成されるスリットを十字状の幹部と、該幹部から略４５°の方向に伸びる複数の枝部とからなる形状にパターニングした場合を示している。このような十字状の幹部と、該幹部から略４５°の方向に伸びる複数の枝部とからなる形状を、「フィッシュボーン形状」ともいう。このような形状は、電極形成の際のフォトリソグラフィーによって形成することができる。図５に示すような画素電極２３自体をフィッシュボーン形状とする場合のみならず、図６に示すような画素電極２３のスリット２３ａをフィッシュボーン形状とする場合においても、同様に画素電極２３に複数のスリット２３ａが形成されることになる。図５及び図６に示すように、各スリット２３ａを平面的に見たときには、これらは線状であり、かつ一定間隔を空けて配置されている。また、一部に間隔の異なる領域があってもよいが、実質的に全てのスリット２３ａが一定間隔を有していることが好ましく、これにより表示むらの少ない良好な表示を得ることができる。
図５に示す例においては、一対の偏光板の偏光軸をクロスニコルに配置し、かつ各偏光軸がそれぞれ画素電極の十字状の幹部と一致するように調整することで、優れた視野角特性を発揮する。また、図６に示す例においても同様に、一対の偏光板の偏光軸はクロスニコルに配置し、かつ各偏光軸がそれぞれ画素電極のスリット２３ａの十字状の幹部と一致するように調整することで、優れた視野角特性を発揮する。
実施例４
以下に、実施形態３に係る液晶表示装置が備える液晶セルを実際に作製した実施例４を示す。まず、垂直配向膜を有する一対の基板を用意し、感光性材料を有する有機絶縁性の層間絶縁膜上にフィッシュボーン形状の画素電極が形成されている片側基板に光硬化型のシール剤を塗布し、もう一方のカラーフィルタと対向電極とを有する基板上に、ビーズを散布後、貼り合わせを行った。続いて、上記一対の基板間に、負の誘電率異方性を有する液晶材料と、ポリマー層形成用のモノマーとを含む液晶組成物を注入した。最後にブラックライト（ＦＨＦ－３２ＢＬＢ、東芝ライテック社製）で２０分照射することでポリマー層を形成させた。
上記液晶組成物中には、上記化学式（６）～（８）で表されるモノマーを適宜組み合わせて導入した。上記化学式（６）で表される化合物は、ベンジルケタール系の二官能メタクリレートモノマーであり、上記化学式（７）で表される化合物は、ビフェニル系の二官能メタクリレートモノマーであり、上記化学式（８）で表される化合物は、フェナントレン系の二官能メタクリレートモノマーである。
実施例４においては、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％とした「サンプルＪ」、上記化学式（７）で表されるビフェニル系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．３ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＫ」、及び、上記化学式（８）で表されるフェナントレン系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．６ｗｔ％、上記化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーの導入量を液晶組成物全体に対して０．０５ｗｔ％とした「サンプルＬ」の３種類のサンプルを用意した。
表４は、各サンプルの初期保持率及び残留ＤＣ電圧の測定結果を示す表である。初期保持率は、試料温度７０℃で、１Ｖの矩形波を入力したときの電圧の保持率である。また、残留ＤＣ電圧は、試料温度４５℃で、５．８Ｖ、３０ＨｚのＡＣ駆動を行い、オフセット電圧を２Ｖ、１０時間印加したときの電圧である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
表４に示すように、サンプルＪにおける初期保持率は９８．６３％であったのに対し、サンプルＫのように化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させた際の初期保持率は９９．２２％となり、改善が見られた。また、同様に化学式（６）で表される重合開始モノマーを少量混合させたサンプルＬについても、初期保持率は９９．３０％となり、改善が見られた。
以上のように、ベンジルケタール系モノマーを用いることで、初期保持率に改善が見られた。初期保持率が高いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
また、表４に示すように、サンプルＪにおける残留ＤＣ電圧は１２０ｍＶと大きく、焼き付きが発生する可能性があることがわかった。一方、化学式（６）で表されるベンジルケタール系モノマーを少量混合させたサンプルＫ及びサンプルＬについては、残留ＤＣ電圧がそれぞれ３０ｍＶ、２０ｍＶとなり、焼き付きの発生は極めて少ないと判断できることがわかった。
残留ＤＣ電圧が低いことは、可動性イオンの量が少ないことを示し、すなわち、上記保持率の結果と同様、液晶層中に残存するモノマーがほぼなくなったことを示す。
なお、本願は、２０１１年８月４日に出願された日本国特許出願２０１１－１７１１３８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。
１１：カラーフィルタ基板
１２、２２：支持基板
１３：対向電極
１４、２４：配向膜
１５、２５：ポリマー層
１７：リブ
２１：アレイ基板
２３：画素電極
２３ａ：画素電極のスリット
２６：層間絶縁膜
３１：液晶層
４１：ゲート信号線
４２：ソース信号線
４３：Ｃｓ配線
４４：ＴＦＴ
　

Claims (16)

  1. 少なくとも一方が、有機絶縁材料からなる構造物と配向膜とを有する一対の基板と、
    該配向膜上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層と、
    該一対の基板間に挟持され、液晶材料を含有する液晶層とを備え、
    該ポリマー層は、液晶層中に添加された一種以上のラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものであり、
    該ラジカル重合性モノマーの少なくとも一つは、光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有し、かつ二以上のラジカル重合性基を有する化合物である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有するラジカル重合性モノマーは、３５０ｎｍ以上の波長成分の照射によってラジカルを生成することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 前記光照射による自己開裂反応によってラジカルを生成する構造を有するラジカル重合性モノマーは、４００ｎｍ未満の波長成分の照射によってラジカルを生成することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
  4. 前記ラジカル重合性モノマーは、４００ｎｍ以上の波長成分に対する吸光係数が２０ｍｌ／ｇ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 少なくとも一方が、有機絶縁材料からなる構造物と配向膜とを有する一対の基板と、
    該配向膜上に形成され、液晶分子を配向制御するポリマー層と、
    該一対の基板間に挟持され、液晶材料を含有する液晶層とを備え、
    該ポリマー層は、液晶層中に添加された一種以上のラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものであり、
    該ラジカル重合性モノマーの少なくとも一つは、下記化学式（１）；
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、
    Ｒ１は、炭素数１～４の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基若しくはアルケニル基、又は、Ｓｐ３－Ｐ３を表す。
    Ｒ２は、炭素数１～４の、直鎖状若しくは分枝状のアルキル基若しくはアルケニル基、又は、Ｓｐ４－Ｐ４を表す。
    Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４は、同一又は異なるラジカル重合性基を表し、総数が二以上である。
    Ｓｐ１は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基若しくはアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表し、ｍ１が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
    Ｓｐ２は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状若しくは環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基若しくはアルキレンカルボニルオキシ基、又は、直接結合を表し、ｍ２が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
    Ｓｐ３は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状又は環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基又はアルキレンカルボニルオキシ基を表す。
    Ｓｐ４は、炭素数１～６の、直鎖状、分枝状又は環状のアルキレン基、アルキレンオキシ基又はアルキレンカルボニルオキシ基を表す。
    Ｌ１は、－Ｆ基、－ＯＨ基、又は、炭素数１～１２のアルキル基、アルケニル基若しくはアラルキル基を表し、該アルキル基又はアルケニル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよく、ｎ１が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
    ２つのＬ１が、芳香環における２つの隣接する炭素原子にそれぞれ結合している場合、互いに結合して環状構造となっていてもよく、該２つのＬ１は、同一又は異なって、炭素数１～１２の、直鎖状又は分枝状のアルキレン基又はアルケニレン基となる。
    Ｌ２は、－Ｆ基、－ＯＨ基、又は、炭素数１～１２のアルキル基、アルケニル基若しくはアラルキル基を表し、該アルキル基又は該アルケニル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよく、ｎ２が２以上の場合は、互いに同一又は異なっている。
    ２つのＬ２が、芳香環における２つの隣接する炭素原子にそれぞれ結合している場合、互いに結合して環状構造となっていてもよく、該２つのＬ２は、同一又は異なって、炭素数１～１２の、直鎖状又は分枝状のアルキレン基又はアルケニレン基となる。
    Ｌ１及びＬ２のアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する１つ以上の水素原子は、－Ｆ基又は－ＯＨ基に置換されていてもよい。
    Ｌ１及びＬ２のアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、アルケニレン基又はアラルキル基が有する－ＣＨ２－基はそれぞれ、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子が互いに隣接しない限り－Ｏ－基、－Ｓ－基、－ＮＨ－基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－基、－Ｏ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｏ－基、－ＳＣＨ２－基、－ＣＨ２Ｓ－基、－Ｎ（ＣＨ３）－基、－Ｎ（Ｃ２Ｈ５）－基、－Ｎ（Ｃ３Ｈ７）－基、－Ｎ（Ｃ４Ｈ９）－基、－ＣＦ２Ｏ－基、－ＯＣＦ２－基、－ＣＦ２Ｓ－基、－ＳＣＦ２－基、－Ｎ（ＣＦ３）－基、－ＣＨ２ＣＨ２－基、－ＣＦ２ＣＨ２－基、－ＣＨ２ＣＦ２－基、－ＣＦ２ＣＦ２－基、－ＣＨ＝ＣＨ－基、－ＣＦ＝ＣＦ－基、－Ｃ≡Ｃ－基、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－基、－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－基、Ｓｐ１－Ｐ１基、又は、Ｓｐ２－Ｐ２基で置換されていてもよい。
    ｍ１は１～３のいずれかの整数である。
    ｍ２は０～３のいずれかの整数である。
    ｎ１は０～４のいずれかの整数である。
    ｎ２は０～４のいずれかの整数である。
    ｍ１とｎ１の合計は１～５のいずれかの整数である。
    ｍ２とｎ２の合計は０～５のいずれかの整数である。
    ｍ１とｍ２の合計は１～６のいずれかの整数である。）
    で表される化合物である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記有機絶縁材料からなる構造物は、近接する液晶分子を配向制御する誘電体突起物であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 前記有機絶縁材料からなる構造物は、支持基板と配向膜との間に形成された層間絶縁膜であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 前記配向膜は、光配向膜材料に対して光が照射されて形成された光配向膜であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液晶表示装置。
  9. 前記光配向膜材料は、シンナメート基、カルコン基、クマリン基、トラン基、スチルベン基、又は、アゾベンゼン基を含む高分子化合物であることを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
  10. 前記一対の基板の少なくとも一方は、第一電極及び第二電極を有し、該第一電極及び／又は該第二電極にはスリットが形成されていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の液晶表示装置。
  11. 前記スリットの最も小さい部位の幅は、２μｍ以上であることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
  12. クロスニコルに配置された一対の偏光板を更に備え、
    前記第一電極及び／又は前記第二電極に形成されたスリットは、十字状の幹部と、該幹部から略４５°方向に伸びる枝部とを有し、
    該一対の偏光板の各偏光軸は、該十字状の幹部と重畳する
    ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の液晶表示装置。
  13. クロスニコルに配置された一対の偏光板を更に備え、
    前記第一電極及び／又は前記第二電極は、十字状の幹部と、該幹部から略４５°方向に伸びる枝部とを有し、
    該一対の偏光板の各偏光軸は、該十字状の幹部と重畳する
    ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の液晶表示装置。
  14. 前記ポリマー層は、更に、一種以上の、環構造を有し、かつ単官能又は多官能の重合性基を有するラジカル重合性モノマーが重合することによって形成されたものであることを特徴とする請求項１～１３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  15. 前記液晶層中に添加された、前記一種以上の、環構造を有し、かつ単官能又は多官能の重合性基を有するラジカル重合性モノマーの、ポリマー層形成後の残存率は、前記液晶層を構成する組成物全体に対して０．０５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置。
  16. 前記液晶表示装置は、ＶＡモード、ＭＶＡモード、４Ｄ－ＲＴＮモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード又はフィッシュボーンＰＳＡモードであることを特徴とする請求項１～１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
    　
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