(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板、及び、該一対の基板間に挟持される液晶層を備える液晶表示パネルであって、
該一対の基板の少なくとも一方は、液晶層側から順に、光配向膜及び電極を有し、
該光配向膜は、基板主面に対して液晶分子を水平配向させるものであり、
該液晶表示パネルは、一対の基板間に複数のスペーサを有し、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有し、
該スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内となる構成を含む
ことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記一対の基板の少なくとも一方は、更に、前記光配向膜の液晶層側にポリマー層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線は、前記液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向と平行である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記光配向膜は、光異性化型又は光二量化型の光反応をしうる官能基を含む
ことを特徴とする請求項１〜３記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記光配向膜は、シンナメート誘導体を有する官能基を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
前記光配向膜材料は、シクロブタン骨格を繰り返し単位に含む
ことを特徴とする請求項１〜３記載の液晶表示パネル。
【請求項７】
前記スペーサは、前記一対の基板の少なくとも一方に設けられ、液晶層側に突出するフォトスペーサである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項８】
前記フォトスペーサの基板面における径は、１４μｍ以下である
ことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示パネル。
【請求項９】
前記液晶層の配向型は、ＩＰＳ型又はＦＦＳ型である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項１０】
前記ポリマー層は、前記液晶層中に添加したモノマーを重合して形成されたものである
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項１１】
前記ポリマー層は、光照射により重合するモノマーを重合して形成されたものである
ことを特徴とする請求項２又は１０に記載の液晶表示パネル。
【請求項１２】
前記液晶層は、分子構造にベンゼン環の共役二重結合以外の多重結合を含む液晶分子を含有する
ことを特徴とする請求項１〜１１に記載の液晶表示パネル。
【請求項１３】
前記多重結合は、二重結合である
ことを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示パネル。
【請求項１４】
前記二重結合は、アルケニル基に含まれている
ことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示パネル。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の液晶表示パネルを備える
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、水平光配向膜上に特性改善のためのポリマー層が形成された液晶表示パネル及び液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を活かし、モバイル用途やモニター、大型テレビ等の幅広い分野で用いられている。これらの分野において種々の性能が要求され、様々な表示方式（モード）が開発されている。その基本構成・基本原理は、液晶層を狭持する一対の基板を備え、液晶層側の基板上に設けられた電極に対して電圧を適宜印加し、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御することによって光の透過／遮断（表示のオン／オフ）を制御し、液晶表示を可能とするものである。【０００３】
近年の液晶表示装置の表示方式としては、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させた垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モードや、正又は負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）モード及び縞状電界スイッチング（ＦＦＳ：Fringe Field Switching）等が挙げられる。【０００４】
ここで、高輝度かつ高速応答可能な液晶表示装置を得る方法として、ポリマーを用いた配向安定化（以下、ＰＳ（Polymer Sustained）化ともいう。）を用いることが提案されている（例えば、特許文献１〜９参照。）。このうち、ポリマーを用いたプレチルト角付与技術（以下、ＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）技術ともいう。）では、重合性を有するモノマー、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チルト（傾斜）させた状態でモノマーを重合させ、ポリマーを形成する。これにより、電圧印加を取り除いた後であっても、所定のプレチルト角でチルトする液晶分子が得られ、液晶分子の配向方位を一定方向に規定することができる。ポリマーを形成するモノマーとしては、熱、光（紫外線）等で重合する材料が選択される。【０００５】
また例えば、一方の基板に光配向処理及びＰＳ化処理をおこない、他方の基板にラビング処理をおこなった液晶表示デバイスにおいて、液晶中の、ＰＳ化処理に用いるモノマー濃度に対するヒステリシス等の影響を調べた文献が開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１７５８２６号明細書
【特許文献２】特許第４２３７９７７号明細書
【特許文献３】特開２００５−１８１５８２号公報
【特許文献４】特開２００４−２８６９８４号公報
【特許文献５】特開２００９−１０２６３９号公報
【特許文献６】特開２００９−１３２７１８号公報
【特許文献７】特開２０１０−３３０９３号公報
【特許文献８】米国特許第６１７７９７２号明細書
【特許文献９】特開２００３−１７７４１８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ナガタケ（Ｙ．Ｎａｇａｔａｋｅ）、他１名、「Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ＥＯ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏ−Ａｌｉｇｎｅｄ  ＩＰＳ−ＬＣＤｓ  ｗｉｔｈ  Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」、ＩＤＷ’１０、インターナショナル  ディスプレイ  ワークショップス（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ）、２０１０年、ｐ．８９−９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、配向膜にラビング処理を施さなくても電圧印加時の液晶配向方位を複数方位に制御可能とし、優れた視角特性を得ることができる光配向技術の研究をおこなっている。光配向技術は、配向膜の材料として光に活性の材料を用い、形成した膜に対して紫外線等の光線を照射することによって、配向膜に配向規制力を生じさせる技術である。光配向技術によれば、配向処理を膜面に対して非接触でおこなうことができるので、配向処理中における汚れ、ごみ等の発生を抑制することができる。また、ラビング処理と異なり大型のサイズのパネルにも好適に適用することができ、更に、製造歩留まりも優れたものとすることができる。【０００９】
現在の光配向技術は、主にＶＡモード等の垂直配向膜を用いるタイプのＴＶの量産用として導入されており、ＩＰＳモード等の水平配向膜を用いるタイプのＴＶの量産用には未だ導入されていない。その理由は、水平配向膜を用いることにより、液晶表示に焼き付きが大きく発生するためである。焼き付きとは、液晶セルに対して同じ電圧を一定時間印加し続けたときに、電圧を印加し続けた部分と電圧を印加していない部分とで、明るさが違って見える現象である。【００１０】
光配向膜の弱アンカリングに起因する焼き付きの発生の低減にはＰＳ化による安定したポリマー層の形成が好適であることを本発明者らは見出しており、そのためには、ＰＳ化のための重合反応の促進が重要である。更に、特願２０１１−０８４７５５号において詳述したように、特定の液晶成分とＰＳ化工程との組み合わせが好適である。これにより、ポリマー層の形成速度（液晶層内の重合性モノマーがラジカル重合等の連鎖重合を開始し、配向膜の液晶層側の表面上に堆積してポリマー層が形成される速度）を向上させて安定した配向規制力をもつポリマー層（ＰＳ層）を形成することができる。また、焼き付きの低減効果は、配向膜が水平配向膜である場合に、重合反応及びポリマー層の形成速度を向上することができる結果、特に優れたものとなる。【００１１】
ここで、例えば水平光配向膜を使用したＩＰＳモード、ＦＦＳモード等の横電界配向モードにおいて焼き付きを防ぐために、ＰＳ化処理をする際には、パネルが配向不良を起こしていると、配向不良が固定化されてしまい、表示不良となってしまう。配向不良の中で特に問題なのは糸状欠陥の発生である。糸状欠陥とは、液晶の配向欠陥が糸状に発生して、光抜けを引き起こすことをいう。液晶表示装置の品位への影響としては、黒が沈まず、コントラストが悪化するとともに、表示のザラつきを引き起こすこととなる。なお、上述した特許文献１〜８では水平光配向膜に関する記述がなく、弱アンカリング起因の糸状欠陥の発生に関しては何ら記述がない。【００１２】
糸状欠陥の低減という課題は、配向規制力が弱い水平光配向膜を使用した液晶表示装置の量産化を目指す際にその重要性が特に顕著となるものであり、本発明の技術分野における新しい課題と思われる。【００１３】
例えば、上述した特許文献９は、階調変化時の応答速度を低下させずに光透過率を向上させた液晶表示装置を提供するとしているところ、特許文献９の実施形態６−２においては、凹凸反射電極が凹凸に起因して配向不良が発生すること、ラビング処理を施す場合には凹凸面の底部での配向処理が不充分になることが記載されている。これに対し、凹凸反射電極上にポリマー層を形成して配向乱れによるディスクリネーションの発生を抑えることができることを言及する。しかしながら、配向規制力が弱い水平光配向膜を使用した液晶表示装置において、ＰＳ化処理をする際に配向不良が固定化することにもとづいてディスクリネーションが生じるという課題を解決できるものではなく、逆にＰＳ化処理前に発生したディスクリネーションはＰＳ化処理によってディスクリネーションとして強く固定化されてしまう。非特許文献１に記載の技術は、水平光配向膜を使用した液晶表示装置において、ＰＳ化処理をすることに起因して表示画素内で発生するディスクリネーションを好適に低減するために、更に工夫の余地があった。【００１４】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、表示画素内において発生する糸状欠陥を低減し、表示品位に優れる液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らが鋭意検討をおこなったところ、この種の糸状欠陥が発生する原因は３つあることを見出した。１つ目は、配向膜自体のアンカリングが弱い場合である。本発明者らは、配向膜のアンカリングが弱いと配向規制力が弱くなり、バルク中の液晶分子が配向膜の配向処理方向から外れやすいことを見出した。すなわち解決手段としては配向膜自体のアンカリング強度を増す方法が考えられるが、水平光配向膜はラビング用水平配向膜に比べて一般的にアンカリングエネルギーが著しく小さいため、水平光配向膜材料の特性改善というアプローチは困難であった。２つ目は、液晶の弾性定数が小さい場合である。本発明者らは、弾性定数が小さいと液晶分子は弾性変形しやすく、従って配向乱れが起きやすいことを見出した。糸状欠陥はスプレイ（Splay）変形及び／又はベンド（Bend）変形からなる配向欠陥であると考えられるため、スプレイ変形とベンド変形の弾性定数が大きな液晶は配向欠陥を作り難いと考えられる。３つ目は、スペーサの存在である。本発明者らは、糸状欠陥の始端／終端にはスペーサが存在することを見出した。例えば、等方相から液晶相へ相転移した瞬間に糸状欠陥が発生したとしても、スペーサが存在しない領域では糸状欠陥は安定ではなく、有限の時間と共に消滅してしまうことを観察した。すなわち、スペーサに糸状欠陥を安定化する作用が存在すると考えられ、このような糸状欠陥が表示画素内において発生するのを低減する方法を検討した。【００１６】
そして、本発明者らは、改善案を見出した。それは、フォトスペーサ等のスペーサの配置に応じて液晶の配向方向を特定の方向にすることであり、すなわち、液晶表示パネルが、一対の基板間に複数のスペーサを有し、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有し、スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内となる構成を含むことである。これにより、後述するように、表示画素内における糸状欠陥を充分に低減することができる。こうして本発明者らは、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。なお、他の改善案として、本願出願人は、先の出願（特願２０１１−０５１５３２号）において、液晶の弾性定数Ｋ１（スプレイ）及び／又はＫ３（ベンド）を大きくすることを提案している。【００１７】
すなわち、本発明の１つの側面は、一対の基板、及び、該一対の基板間に挟持される液晶層を備える液晶表示パネルであって、上記一対の基板の少なくとも一方は、液晶層側から順に、光配向膜及び電極を有し、上記光配向膜は、基板主面に対して液晶分子を水平配向させるものであり、上記液晶表示パネルは、一対の基板間に複数のスペーサを有し、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有し、上記スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内となる構成を含む液晶表示パネルである。【００１８】
上記光配向膜は、基板主面に対して液晶分子を水平配向させるもの（本明細書中、水平光配向膜ともいう。）である。水平光配向膜は、少なくとも近接する液晶分子を上記水平光配向膜面に対して実質的に水平に配向させるものであればよい。光活性材料に光照射がなされたときの配向膜からモノマーへの励起エネルギーの受け渡しは、垂直配向膜よりも水平配向膜において効率的におこなわれるため、より安定したＰＳ層を形成することができる。【００１９】
上記一対の基板の少なくとも一方は、更に、上記水平光配向膜の液晶層側にポリマー層を有することが好ましい。
以下、本発明の液晶表示パネルの特徴及び好ましい特徴について、詳述する。【００２０】
本明細書中、縦方向は、特に限定されないが、通常は、ソースバスラインに沿う方向を言い、本発明の効果を発揮できる限り、実質的な縦方向を含む。横方向は、通常は、ゲートバスラインに沿う方向を言い、本発明の効果を発揮できる限り、実質的な横方向を含む。【００２１】
本発明の液晶表示パネルは、一対の基板間に複数のスペーサを有し、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有する。例えば、基板主面を平面視し、ある基準となるスペーサを選択し、該スペーサと縦方向で隣接するスペーサ、該スペーサと横方向で隣接するスペーサの合計３つのスペーサを選択した場合に、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なり、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内であるものであればよい。【００２２】
本発明の液晶表示パネルは、基板主面を平面視した場合、単位格子の縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるようにスペーサが縦方向及び横方向にそれぞれ一定間隔で規則的に配列されている形態が好ましい。「縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるように縦方向及び横方向にそれぞれ一定間隔で規則的に配列されている」とは、例えば、スペーサが縦方向においてそれぞれ一定間隔ｄｌで規則的に配列され、横方向においてそれぞれ一定間隔ｄｗで規則的に配列され、ｄｌとｄｗとが異なることを言う。言い換えれば、単位格子の縦の長さと横の長さとが異なる格子において、格子点上にスペーサが配置されていることである。なお、「規則的に配列」とは、一部スペーサが規則的に配置されていない部分があってもよく、実質的に規則的に配列されているものであればよい。言い換えれば、すべての格子点上にスペーサが配置されている必要はなく、本発明の効果を発揮できる限り、実質的に格子点上にスペーサが配置されているものであればよい。【００２３】
なお、本発明の液晶表示パネルにおけるスペーサは、縦方向及び横方向にそれぞれ一定間隔で規則的に配列されていること、言い換えれば、単位格子の縦の長さと横の長さとが異なる格子において、格子点上にスペーサが規則的に配置されていることが好ましいが、液晶表示パネルにおけるスペーサが縦方向及び横方向にそれぞれ一定間隔で規則的に配列されていなくてもよく、この場合は、ある基準となるスペーサを選択した後、該基準スペーサと縦方向で隣接するスペーサ、該基準スペーサと横方向で隣接するスペーサの選択の仕方によって、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線の方向が異なることがある。この場合は、縦方向で隣接するスペーサ間距離、横方向で隣接するスペーサ間距離の中で、最も短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線を「より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線」とすればよい。【００２４】
本発明の液晶表示パネルにおいては、例えば、縦方向で隣接するスペーサ間距離及び横方向で隣接するスペーサ間距離のより短い方がより長い方の４／５以下であることが好ましい。また、１／５以上であることが好ましい。スペーサは、基板主面を平面視したときに、各画素の頂点近傍等の、格子の格子点上に規則的に配置されていることが好ましい。また、スペーサは、基板主面を平面視したときに、ブラックマトリックスと重畳するように配置されていることが好ましい。例えば、ブラックマトリックスが格子状に配置され、スペーサが、格子状のブラックマトリックスにおける格子点と重畳するように配置されることが好ましい。格子状のブラックマトリックスで区切られる部分は、例えば、画素であってもよい。【００２５】
本発明の液晶表示パネルは、上記スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内となる構成を含む。
液晶分子の配向方向とは、液晶分子の長軸の向きを言い、言い換えれば、ダイレクタである。液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内とは、基板主面を平面視したときに、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線の近傍の液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内であればよいが、基板主面を平面視したときに、液晶層全体の液晶分子の平均的配向方向とのなす角が２０°以内であってもよい。なお、閾値電圧未満では、殆どの領域内において液晶の配向方向は均一である。【００２６】
上記閾値とは、液晶層が光学的な変化を起こし、液晶表示装置において表示状態が変化することになる電場及び／又は電界を生じる電圧値を意味する。閾値電圧は、例えば、明状態の透過率を１００％に設定したとき、５％の透過率を与える電圧値を意味する。閾値電圧以上で異なる電位とすることができるとは、閾値電圧以上で異なる電位とする駆動操作を実現できるものであればよく、これにより液晶層に印加する電界を好適に制御することが可能となる。【００２７】
隣接スペーサ間距離が短いスペーサを結ぶ線に対して液晶分子が略平行となる構成は、液晶表示パネル全域のスペーサ数を１００％とすると、５０％以上のスペーサに適用されることが好ましい。より好ましくは、液晶表示パネル全域の実質的にすべてのスペーサに適用されることである。【００２８】
また、上記より短いスペーサ間距離のスペーサは、基板主面を平面視したときに、液晶表示パネルにおいて最隣接するスペーサ間距離のスペーサであることが好ましい。最隣接するとは、スペーサが規則的に配置されている液晶表示パネルにおける縦方向で隣接するスペーサ間距離及び横方向で隣接するスペーサ間距離の中で、距離が最も短いことを言う。このように本発明の液晶表示パネルが、上記スペーサ間距離のうち、最隣接するスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内となる構成を含む形態もまた本発明の好ましい形態の一つである。【００２９】
上記より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線は、上記液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向と平行であることが好ましい。平行とは、本発明の技術分野において平行であるといえるものであればよく、略平行を含む。これにより、本発明の効果を顕著に優れたものとすることができる。【００３０】
上記スペーサは、散布等により配置されるスペーサであってもよいが、上記一対の基板の少なくとも一方に設けられ、液晶層側に突出するフォトスペーサであることが好ましい。基板に予め設けられたスペーサは、通常は樹脂から構成され、散布等により配置されるスペーサは、通常はガラス、又は、プラスチックから構成される。上記スペーサが、基板に設けられた、樹脂から構成されるスペーサであることが好ましい。より好ましくは、上記樹脂がアクリル系樹脂である形態である。スペーサの形状は、例えば円柱、角柱、錐台、球等が挙げられ、好ましくは、円柱、角柱又は錐台である。なお、スペーサは、上記水平光配向膜で被覆されていてもよい。スペーサが水平光配向膜で被覆されているとは、スペーサの、少なくとも液晶層と接する部分（通常は、側面部分）が水平光配向膜で被覆されているといえるものであればよい。上記スペーサが設けられる基板は、対向基板（カラーフィルタ基板）であることが好適である。【００３１】
上記フォトスペーサの底面（基板面）における径は、１４μｍ以下であることが好ましい。これにより、本発明の効果を更に充分に発揮できる。より好ましくは、１２μｍ以下である。底面における径とは、後述する通りである。【００３２】
本発明において液晶層に含有される液晶分子は、複数の種類の液晶分子を混ぜたものでもよい。信頼性の確保、応答速度の向上、並びに、液晶相温度域、その他の弾性定数、誘電率異方性及び屈折率異方性の調整の少なくとも一つの目的のために、液晶層を複数の液晶分子の混合物とすることができる。液晶層に含有される液晶分子が複数の種類を混ぜたものである場合は、液晶分子が全体として上述した本発明の弾性係数に係る構成を満たすことが必要である。また、上記液晶層が含有する液晶分子は、正の誘電率異方性を有するもの（ポジ型）及び負の誘電率異方性を有するもの（ネガ型）のいずれであってもよい。【００３３】
本発明の液晶表示パネルが備える一対の基板の少なくとも一方は、例えば、液晶層側から順に、ポリマー層、水平光配向膜、及び、電極を有する。ポリマー層と水平光配向膜との間、及び／又は、水平光配向膜と電極との間に異なる層を有していてもよい。なお、本発明の効果が発揮される限り、ポリマー層と水平光配向膜との間、及び／又は、水平光配向膜と電極との間に、その他の層が配置されていてもよいが、ポリマー層と水平光配向膜とは通常は接している。また、水平光配向膜及びポリマー層は、上記一対の基板のいずれもが有していることが好ましい。更に、上記一対の基板の少なくとも一方は、線状の電極を含むことが好ましい。【００３４】
本発明における水平光配向膜は、近接する液晶分子を一定の方向に配向させる特性を有する配向膜であることが好適であるが、当該配向膜のみならず、配向処理等がなされず配向特性を有していない膜も含む。すなわち、本発明は、配向処理がそもそも必要ない高分子安定化ＢＰ（Blue Phase）型表示装置に対するＢＰ温度域を広げるための高分子安定化処理、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）型表示装置において液晶層を部分的に高分子化するプロセス等、多岐に適用可能である。すなわち、焼き付きを防ぐためのＰＳ化処理のみならず、液晶層において重合性モノマーからの高分子形成が必要な用途で用いられるポリマー層を有する液晶表示パネルであれば、本発明は適用可能である。配向処理を施す場合の配向処理の手段としては、本発明の作用効果がより顕著なものとなる点、及び、優れた視角特性を得ることができる点では光配向処理が好ましいが、例えばラビング等によって配向処理がなされたものであってもよい。【００３５】
上記水平光配向膜は、一定条件の光を照射することによって基板面内に配向特性を付与する光配向処理を施すことができる。以下、光配向処理によって液晶の配向を制御できる性質を有する高分子膜を光配向膜ともいう。
上記水平光配向膜を構成するポリマーは耐熱性の観点からポリシロキサン、ポリアミド酸又はポリイミドが好ましい。【００３６】
上記水平光配向膜とは、偏光又は無偏光の照射により膜に異方性を生じ、液晶に配向規制力を生ずる性質を有する高分子膜である。より好ましくは、上記水平光配向膜が、紫外線、可視光線、又は、これらの両方によって光配向処理された光配向膜である形態である。光配向膜によって液晶分子に付与されるプレチルト角の大きさは、光の種類、光の照射時間、照射方向、照射強度、光官能基の種類等により調節することができる。なお、上記ポリマー層の形成により配向が固定されるため、製造工程後、液晶層に紫外線又は可視光線が入射することを防ぐ必要がなくなり、製造工程の選択の幅が広がる。なお、照射偏光に対して垂直に配向する性質を有する水平光配向膜を、基板法線方向又は斜め方向かつｐ偏光で照射した場合には、プレチルト角０°となる。【００３７】
上記光活性材料は、光配向膜材料であることが好ましい。光配向膜材料は、前述の性質を有するものである限り、単一の高分子であっても、更なる分子を含む混合物であってもよい。例えば、光配向可能な官能基を含む高分子に、添加剤等の更なる低分子や、光不活性な更なる高分子が含まれる形態でもよい。光配向膜材料は、光分解反応や、光異性化反応や光二量化反応を生ずる材料が選択される。光分解反応に比べて光異性化反応及び光二量化反応は、一般的に、長波長でかつ少ない照射量で配向が可能なため、量産性に優れる。すなわち、本発明における光配向膜は、光異性化型又は光二量化型の光反応をしうる官能基を含むことが好ましい。光異性化反応や光二量化反応を生ずる代表的な材料は、アゾベンゼン誘導体、シンナモイル誘導体、カルコン誘導体、シンナメート誘導体、クマリン誘導体、ジアリールエテン誘導体、スチルベン誘導体及びアントラセン誘導体である。上記光異性化型又は光二量化型の材料は、シンナメート基又はその誘導体であることが好ましい。言い換えれば、上記光配向膜は、シンナメート誘導体を有する官能基を含むことが好適である。これらの官能基に含まれるベンゼン環は複素環であってもよい。光分解反応を生ずる代表的な材料は、シクロブタン骨格を有する材料であり、例えば、シクロブタン環を含むポリイミドが挙げられる。光配向膜材料（光配向膜を構成する材料）がシクロブタン骨格を繰り返し単位に含むことも、本発明における好ましい形態の一つである。【００３８】
上記水平光配向膜は、上記液晶セルの外側から紫外線が照射された水平光配向膜であってもよい。この場合、上記水平光配向膜が光配向処理によって形成され、かつ上記ポリマー層が光重合によって形成される場合には、これらは同じ光を用いて同時に形成されたものであることが好ましい。これにより、製造効率の高い液晶表示パネルが得られる。【００３９】
本発明におけるポリマー層は、上記液晶層中に添加したモノマーを重合して形成されたものであることが好ましく、言い換えれば、上述したＰＳ層であることが好ましい。ＰＳ層は、通常、近接する液晶分子を配向制御する。上記モノマーの重合性官能基は、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基、ビニロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。中でも、アクリレート基及び／又はメタクリレート基がより好ましい。このような重合性官能基はラジカル生成確率が高く、製造上のタクト短縮に有効である。また、モノマーが、少なくとも２つの重合性官能基を有することが好ましい。重合性官能基の数が多いほど反応効率が高いためである。更に、モノマー中の重合性官能基の好ましい上限値は４つである。これにより、分子量を充分小さくし、モノマーを液晶へ溶けやすくすることができる。また、上記モノマーは、光の照射によって重合反応（光重合）を開始するモノマー、又は、加熱によって重合反応（熱重合）を開始するモノマーであることが好ましい。すなわち、上記ポリマー層は、光重合によって形成される、又は、熱重合によって形成されることが好ましい。特に光重合が好ましく、これにより、常温でかつ容易に重合反応を開始することができる。光重合に用いられる光は、紫外線、可視光線、又は、これらの両方であることが好ましい。【００４０】
本発明においてＰＳ層を形成するための重合反応は特に限定されず、二官能性の単量体が新しい結合をつくりながら段階的に高分子量化する逐次重合であってもよく、少量の触媒（開始剤）から生じた活性種に単量体が次々に結合し、連鎖的に成長する連鎖重合であってもよい。上記逐次重合としては、重縮合、重付加等が挙げられる。上記連鎖重合としては、ラジカル重合、イオン重合（アニオン重合、カチオン重合等）等が挙げられる。【００４１】
上記ポリマー層は、配向処理がなされた水平光配向膜の配向規制力を向上させ、表示の焼き付きの発生を低減することができる。また、液晶層に対して閾値以上の電圧を印加し、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、上記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。【００４２】
本発明の液晶表示パネルが備える一対の基板は、液晶層を挟持するための基板であり、例えば、ガラス、樹脂等の絶縁基板を母体とし、絶縁基板上に配線、電極、カラーフィルタ等を作り込むことで形成される。上記電極は、配向型等によって適宜選択することができるが、例えば、線状電極を含むことが好ましい。【００４３】
上記液晶層の配向型は、水平配向膜を用いることが可能な型が好ましく、例えばＩＰＳ（In-plane Switching）型、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）型、ＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＦＬＣ（Ferroelectrics Liquid Crystal）型、ＡＦＬＣ（Anti-Ferroelectrics Liquid Crystal）型、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）型又はＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal）型が好適である。より好ましくは、ＩＰＳ型、ＦＦＳ型、ＦＬＣ型、又は、ＡＦＬＣ型であり、更に好ましくは、ＩＰＳ型又はＦＦＳ型である。また上記配向型は、配向膜の形成が不要なブルー相（Blue Phase）型にも好適である。更に、上記配向型は、視野角特性の改善のために上記一対の基板の少なくとも一方にマルチドメイン構造が形成された形態にも好適である。マルチドメイン構造とは、電圧無印加時若しくは電圧印加時のいずれか、又は、その両方時に、液晶分子の配向形態（例えば、ＯＣＢにおけるベンド方向や、ＴＮ及びＳＴＮにおける捩れ方向）又は配向方向の異なる領域が複数存在する構造のことである。マルチドメイン構造を達成するためには、積極的に、電極を適当な形態にパターニングする、若しくは、光活性材料への光照射にフォトマスク等を用いるといった処理のいずれか、又は、その両方の処理をおこなうことが必要である。【００４４】
本発明は、上述したように、ＩＰＳ型又はＦＦＳ型等の視野角に優れる表示装置に好適に適用することができる。視野角の良い技術が、医療用モニター、電子ブック、スマートフォン等の用途に求められている。【００４５】
本発明はまた、本発明の液晶表示パネルを備える液晶表示装置でもある。本発明の液晶表示装置における液晶表示パネルの好ましい形態は、本発明の液晶表示パネルの好ましい形態と同様である。本発明の液晶表示装置がＩＰＳ型液晶表示装置であることが、本発明の好ましい形態の一つである。また、本発明の液晶表示装置がＦＦＳ型液晶表示装置であることもまた、本発明の好ましい形態の一つである。なお、ＩＰＳ型液晶表示装置は、通常は、一対の基板の一方に、基板主面を平面視したときに２種類の電極が対向して設けられる、横電界方式の液晶表示装置である。また、ＦＦＳ型液晶表示装置は、通常は、一対の基板の一方に、面状の電極と、該面状の電極と絶縁層を介して別層に配置されたスリット電極とが設けられる、フリンジ電界方式の液晶表示装置である。両液晶表示装置については、実施形態において更に詳述する。【００４６】
本発明の液晶表示パネル及び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、液晶表示パネル及び液晶表示装置に通常用いられるその他の構成を適宜適用することができる。【００４７】
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、表示画素内において発生する糸状欠陥を低減し、表示品位に優れる液晶表示パネル及び液晶表示装置を得ることができる。また、本願発明を、光配向膜を有する、ＩＰＳ型、又は、ＦＦＳ型等の液晶表示装置に適用する場合は、光配向膜の特徴を活かし、視野角を優れたものとするとともに、糸状欠陥を低減する効果を併せて発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態１に係る液晶表示パネルのスペーサ配置及び液晶分子の配向を示す平面模式図である。
【図２】実施形態１に係る液晶表示パネルのスペーサ配置を示す平面模式図である。
【図３】実施形態１に係る液晶表示パネルの液晶分子の配向及び配向特異点を示す図である。
【図４】実施形態１に係る対向基板を示す平面模式図である。
【図５】実施形態１に係る液晶表示パネルを示す断面模式図である。
【図６】実施形態１に係るスリットを有する電極を示す平面模式図である。
【図７】実施形態１の変形例に係る液晶表示パネルの一形態を示す断面模式図である。
【図８】実施形態１の変形例に係る一対の櫛歯電極を示す平面模式図である。
【図９】比較例１に係る液晶表示パネルのスペーサ配置及び液晶分子の配向を示す平面模式図である。
【図１０】比較例１に係る液晶表示パネルの液晶分子の配向及び配向特異点を示す図である。
【図１１】比較例１に係る液晶表示パネルの表示部を示す写真である。
【図１２】本実施形態における格子状のブラックマトリックス及びフォトスペーサを示す平面模式図である。
【図１３】図１２の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
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。本明細書中、画素とは、特に明示しない限り、絵素（サブ画素）であってもよい。また、薄膜トランジスタ素子が配置される基板をＴＦＴ基板ともいい、カラーフィルタ基板をＣＦ基板ともいう。実施形態中、糸状欠陥の測定は、偏光顕微鏡を用いて、作製したパネルの全画素を観察しておこなった。なお、各実施形態において、特に明示しない限り、同様の機能を発揮する部材及び部分は百の位を変更した以外は同じ符号を付している。また、本願明細書における「以上」、「以下」は、当該数値を含むものである。すなわち、「以上」とは、不少（当該数値及び当該数値以上）を意味するものである。
【００５１】
実施形態１
図１は、実施形態１に係る液晶表示パネルのスペーサ配置及び液晶分子の配向を示す平面模式図である。本実施形態では、フォトスペーサが、縦１５０μｍ、横５０μｍの一定間隔で配置され、単位格子が縦１５０μｍ、横５０μｍである格子の格子点上に規則的に配置される。スペーサは、ブラックマトリックスと重畳するように配置されていることが好適である。また、ブラックマトリックスが、格子状に配置され、スペーサは、格子状のブラックマトリクスの格子点と重畳するように配置されることがより好ましい。ここで、格子状のブラックマトリックスで区切られる部分が画素であってもよい。
【００５２】
これらの基板に、後述するように、液晶配向処理として、直線偏光紫外線を波長３１３ｎｍにおいて５Ｊ／ｃｍ２、基板法線方向から照射した。最隣接する２つのフォトスペーサであるフォトスペーサ２９ａ及びフォトスペーサ２９ｂを結ぶ線と、偏光方向（示さず）とのなす角は９０°である。すなわち、フォトスペーサ２９ａ及びフォトスペーサ２９ｂを結ぶ線と、閾値電圧未満での液晶配向方向３２とのなす角は０°であり、最隣接する２つのフォトスペーサを結ぶ線と液晶配向方向とは平行である。このように、液晶表示パネルが、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有し、スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が実質的に０°となる構成を含むものであれば、本発明の有利な効果を発揮することができる。
【００５３】
図２は、実施形態１に係る液晶表示パネルのスペーサ配置を示す平面模式図である。本発明は、基板主面を平面視し、縦方向及び横方向で隣接する合計３つのスペーサを選択した場合に、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なり、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と該液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内であるものであればよい。例えば、フォトスペーサ２９ａ、フォトスペーサ２９ｃ、フォトスペーサ２９ｄの３つのスペーサを選択したときに、縦方向で隣接するフォトスペーサ２９ａと２９ｃとの間の距離ｌｃａと、横方向で隣接するフォトスペーサ２９ｃと２９ｄとの間の距離ｌｃｄとが異なり、より短いスペーサ間距離ｌｃｄのスペーサであるフォトスペーサ２９ｃと２９ｄとを結ぶ線と、液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内であればよい。また、フォトスペーサ２９ｃ、フォトスペーサ２９ｄ、フォトスペーサ２９ｅの３つのスペーサを選択したときに、縦方向で隣接するフォトスペーサ２９ｃと２９ｅとの間の距離ｌｃｅと、横方向で隣接するフォトスペーサ２９ｃと２９ｄとの間の距離ｌｃｄとが異なり、より短いスペーサ間距離ｌｃｄのスペーサであるフォトスペーサ２９ｃと２９ｄとを結ぶ線と、液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が２０°以内であればよい。
【００５４】
なお、液晶表示パネルにおいて縦方向及び横方向にそれぞれ一定間隔で規則的に配列されていない場合（例えば、ｌｃａとｌｃｅとで長さが異なり、ｌｃａはｌｃｄより長いが、ｌｃｅはｌｃｄより短い場合等。）は、ある基準となるスペーサを選択した後、該基準スペーサと縦方向で隣接するスペーサ、該基準スペーサと横方向で隣接するスペーサの選択の仕方によって、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線の方向が異なることがある。この場合は、縦方向で隣接するスペーサ間距離、横方向で隣接するスペーサ間距離の中で、最も短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線を「より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線」とすればよい。
【００５５】
図３は、実施形態１に係る液晶表示パネルの液晶分子の配向及び配向特異点を示す図である。糸状欠陥３４は、最隣接フォトスペーサ間（フォトスペーサ２９ａとフォトスペーサ２９ｂとの間）に発生しやすい。これは、糸状欠陥３４の長さが欠陥のエネルギーに比例して大きくなり、糸状欠陥３４の長さが短いほどエネルギー的に安定であるためである。実施形態１では、フォトスペーサは、単位格子が縦１５０μｍ、横５０μｍである格子の格子点上に配置されるところ、より短い５０μｍ間隔のフォトスペーサ間に糸状欠陥３４が発生しやすい。
【００５６】
一般に、フォトスペーサ周りにはＰＩ（ポリイミド）が殆ど付いていないため、フォトスペーサに沿って液晶が配向している（図３の液晶配向方向３２ｐを参照。）。光配向処理が施された場合において、配向特異点３６の位置は、実施形態１で図３に示すようにフォトスペーサ２９ａ、２９ｂのそれぞれ３時方向（右側）と９時方向（左側）とに存在する。実施形態１は、後述する比較例１に対して、糸状欠陥３４がブラックマトリクス（ＢＭ）の外にはみ出さないものとなっており、表示画素内において発生する糸状欠陥を充分に低減することができる。
【００５７】
図４は、実施形態１に係る対向基板（ＣＦ基板）を示す平面模式図である。スペーサ２９は、横方向に５０μｍ間隔、縦方向に１５０μｍ間隔で、ＢＭ（Black Matrix：ブラックマトリクス）上に配置されており、透過光では観察出来ない（図４は反射光で観察した）。
【００５８】
図５は、実施形態１に係る液晶表示パネルを示す断面模式図である。図５に示すように実施形態１の液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１０と、ＣＦ基板２０からなる一対の基板間に挟持された液晶層３０とを備える。ＴＦＴ基板１０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板１５を有する。また、上層にスリットを有する電極１２を有し、下層に下層電極１４を有する。スリットを有する電極１２と下層電極（面状電極）１４との間は、絶縁層１３がある。なお、通常は、上層のスリットを有する電極１２が信号電極であり、下層電極１４が共通電極である。また、上層の電極が、スリットを有する電極の代わりに、例えば一対の櫛歯電極であってもよい。ＣＦ基板２０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板２５、及び、透明基板２５上に形成されたカラーフィルタ（図示せず）、ブラックマトリクス（図示せず）を備える。更に、必要に応じて共通電極等を備えてもよい。例えば、実施形態１のようにＦＦＳモードである場合には、図５に示されるようにＴＦＴ基板１０にのみ電極（スリット電極１２及び下層電極１４）が形成されるが、本発明は他のモードに適用することも可能であり、その場合には、必要に応じて、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の両方に電極が形成される。
【００５９】
またＴＦＴ基板１０は、配向膜（水平光配向膜）１６を備え、ＣＦ基板２０もまた配向膜（水平光配向膜）２６を備える。配向膜１６、２６は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニル、ポリシロキサン等を主成分とする膜であり、配向膜を形成することで、液晶分子を一定方向に配向させることができる。
【００６０】
ＰＳ重合工程前において液晶層３０中には、重合性モノマーが存在している。そして、ＰＳ重合工程によって重合性モノマーは重合を開始し、図５に示すように、配向膜１６、２６上でＰＳ層１７、２７となって、配向膜１６、２６のもつ配向規制力を向上させる。
【００６１】
ＰＳ層１７、２７は、液晶材料と重合性モノマーとを含む液晶組成物をＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に注入し、液晶層３０に対して一定量の光の照射又は加熱をおこない、重合性モノマーを重合させることによって、形成することができる。なお、このとき、液晶層３０に対し、電圧無印加の状態、又は、閾値未満の電圧を印加した状態で重合をおこなうことで、液晶分子の初期配向を保持するＰＳ層１７、２７が形成されるので、より配向安定性の高いＰＳ層１７、２７を得ることができる。なお、液晶組成物には、必要に応じて重合開始剤を添加してもよい。
【００６２】
実施形態１に係る液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０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構成されている。ＴＦＴ基板１０の背面側、及び、対向基板２０の観察面側には、直線偏光板１８、２８が備え付けられている。これらの直線偏光板１８、２８に対しては、更に位相差板が配置され、円偏光板が構成されていてもよい。
【００６３】
なお、実施形態１に係る液晶表示パネルは、カラーフィルタを対向基板に備える代わりにＴＦＴ基板１０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に係る液晶表示パネルは、モノクロディスプレイやフィールドシーケンシャルカラー方式であってもよく、その場合、カラーフィルタは配置される必要はない。
【００６４】
液晶層３０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３０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ものである。
【００６５】
図６は、実施形態１に係るスリットを有する電極を示す平面模式図である。スリットを有する電極１２のスリット部分は、図６のように、電極の線状部分が互いに略平行に延伸され、かつそれぞれが直線状に形成されている。図６において、照射紫外線偏光方向は電極長手方向から１０°傾いている。図６の両矢印は、照射偏光方向（ネガ型液晶分子を用いる場合）を示す。実施形態１に係る画素は２ドメインであるため、スリットは図６に示したように折れ曲がっている。電極の材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）を用いた。なお、この他、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：酸化インジウム亜鉛）等の公知の材料を用いることができる。
【００６６】
以下に、実施形態１に係る液晶表示パネルを実際に作製した例を示す。
大きさが１０インチのＦＦＳ構造を有するＩＧＺＯ−ＴＦＴ基板と、対向基板として、ＣＦ基板を用意し、それぞれの基板に、ポリビニルシンナメート溶液をスピンコートで塗布した。なお、ＩＧＺＯ−ＴＦＴ基板とは、半導体としてインジウムガリウム亜鉛複合酸化物を用いた薄膜トランジスタアレイ基板を示す。また、上層のスリットを有する電極の電極幅Ｌは３μｍ、電極間距離（スリット幅）Ｓは５μｍとした（Ｌ／Ｓ＝３μｍ／５μｍ）。ポリビニルシンナメート溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとエチレングリコールモノブチルエーテルとを等量で混合した溶媒に、ポリビニルシンナメートを３重量％溶かして調製した。スピンコート塗布後、８０℃で３分仮乾燥して、窒素パージしながら２００℃で４０分配向膜を焼成した。ＴＦＴ基板側の最上層（最も液晶層側）である透明電極上の配向膜の膜厚は、アクティブエリアにおいて４５ｎｍである。ＣＦ基板側の配向膜の膜厚は、アクティブエリアにおいて５０ｎｍである。ＣＦ基板側に形成してあるフォトスペーサの径は、ボトム（底面）で１７μｍである。
【００６７】
これらの基板に、液晶配向処理として、直線偏光紫外線を波長３１３ｎｍにおいて５Ｊ／ｃｍ２、基板法線方向から照射した。上述したように、最隣接する２つのフォトスペーサであるフォトスペーサ２９ａ及びフォトスペーサ２９ｂを結ぶ線と、偏光方向（示さず）とのなす角は９０°である。すなわち、フォトスペーサ２９ａ及びフォトスペーサ２９ｂを結ぶ線と、液晶配向方向３２とのなす角は０°であり、最隣接する２つのフォトスペーサを結ぶ線と液晶配向方向とは平行である。
【００６８】
次に、ＴＦＴ基板に、スクリーン版を使用して熱硬化性シール（ＨＣ１４１３ＦＰ：三井化学社製）を印刷した。フォトスペーサの高さは、アクティブエリアの液晶層の厚みが３．５μｍになるように設定した。この二種類の基板を、照射した紫外線の偏光方向が基板どうしで一致するように貼り合せた。次に、貼り合わせた基板を０．５ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧しながら窒素パージした炉で１３０℃で６０分加熱して、シールを硬化させた。
【００６９】
以上の方法で作製したパネルに、液晶を真空下で注入した。本実施形態では、液晶として、ＭＬＣ−６６１０（メルク社製）１００重量％に液晶性分子ｔｒａｎｓ−４−プロピル−４′−ビニル−１，１′−ビシクロヘキサンを５重量％添加し、さらに重合性添加剤（ＰＳ層の材料モノマー）としてビフェニル−４，４′−ジイル  ビス（２−メチルアクリレート）を１重量％添加したものを用いた。液晶を注入したセルの注入口はエポキシ系接着剤（アラルダイトＡＲ−Ｓ３０：ニチバン社製）で封止した。またこの時、液晶配向が外場によって乱されないように、電極間を短絡し、ガラス表面にも除電処理をおこなった。次に、液晶の流動配向を消し、量産時のＯＤＦ（One Drop Fill：液晶滴下）工程のシール硬化を再現するために、パネルを１３０℃で４０分加熱し液晶を等方相にして再配向処理をおこなった。これにより、配向膜へ照射した紫外線の偏光方向に垂直な方向に液晶分子が一軸配向したＦＦＳ型の液晶表示パネルが得られた。以上は、全てイエロー蛍光灯の下で作業し、液晶パネルに蛍光灯からの紫外線が暴露されないようにした。その後、このパネルをＰＳ処理するために、ブラックライト（東芝社製ランプ：ＦＨＦ３２ＢＬＢ）で１．５Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射した。これにより、ビフェニル−４，４′−ジイル  ビス（２−メチルアクリレート）の重合が進行した。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か４０個程度と、後述する比較例１と比べて激減していた。
【００７０】
上述した実施形態１の液晶表示パネルを備える液晶表示装置は、更に、通常の液晶表示装置が備える部材（例えば、バックライト等の光源等）を適宜備えることができる。実施形態１の液晶表示装置は、ＴＶパネル、デジタルサイネージ、医療用モニター、電子ブック、ＰＣ用モニター、携帯端末用パネル等に好適に用いることができる。後述する実施形態に係る液晶表示パネルにおいても同様である。
【００７１】
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、バックライトを備えている。バックライトは、液晶セルの背面側に配置され、ＴＦＴ基板１０、液晶層３０及び対向基板２０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、ＴＦＴ基板１０は、外光を反射するための反射板を備える。また、少なくとも反射光を表示として用いる領域においては、対向基板２０の偏光板は、円偏光板である必要がある。
【００７２】
実施形態１に係る液晶表示装置を分解し、回収した液晶をセルに封入して東陽テクニカ社製、ＥＣ−１型で弾性定数は測定可能である。測定温度は２０℃である。また、ガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ−ＭＳ：Gas Chromatograph Mass Spectrometry）、飛行時間質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ：Time-of-Fright Mass Spectrometry）等を用いた化学分析をおこなうことにより、水平光配向膜の成分の解析、ポリマー層の成分の解析等をおこなうことができる。更に、ＳＴＥＭ（Scanning Transmission Electron Microscope：走査型透過電子顕微鏡）、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）等の顕微鏡観察により、配向膜、ＰＳ層を含む液晶セルの断面形状を確認することができる。
【００７３】
実施形態１の変形例
図７は、実施形態１の変形例に係る液晶表示パネルの一形態を示す断面模式図である。図８は、実施形態１の変形例に係る一対の櫛歯電極を示す平面模式図である。実施形態１の変形例は、ＩＰＳ型の液晶表示パネルに係るものである。
【００７４】
図７では、ＴＦＴ基板１１０は、ガラス等を材料とする絶縁性の透明基板１１５を有し、更に、透明基板１１５上に形成された信号電極１１１（信号電極）、共通電極１１２、各種配線、ＴＦＴ等を備える。例えば、実施形態１の変形例のようにＩＰＳモードである場合には、図７に示されるようにＴＦＴ基板１１０にのみ一対の櫛歯電極１１３（信号電極１１１及び共通電極１１２）が形成される。
【００７５】
一対の櫛歯電極１１３は、図８に示すように、信号電極１１１と共通電極１１２とが互いに略平行に延伸され、かつそれぞれが屈曲して形成されている。これにより、電場印加時の電場ベクトルが電極の長さ方向に対して略直交するため、マルチドメイン構造が形成され、良好な視野角特性を得ることができる。図８の両矢印は、図６において上述したのと同様に、照射偏光方向（ネガ型液晶分子を用いる場合）を示す。
【００７６】
実施形態１の変形例のその他の構成は、上述した実施形態１の構成と同様である。このようなＩＰＳ構造の液晶表示パネルにおいても、本発明の有利な効果を発揮することができる。また、ＦＬＣ構造、ＡＦＬＣ構造等の、その他の液晶表示パネルにおいても本発明を適用することができる。
【００７７】
実施形態２
実施形態２は、最隣接する２つのフォトスペーサを結ぶ線と閾値電圧未満での液晶配向方向とのなす角が２０°である以外は、実施形態１と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か５０個程度と激減していた。
【００７８】
実施形態３
実施形態３は、ＣＦ基板側に形成してあるフォトスペーサの径をボトム（底面）で１４μｍとした以外は、実施形態１と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か２０個程度であった。
【００７９】
実施形態４  
実施形態４は、ＣＦ基板側に形成してあるフォトスペーサの径をボトム（底面）で１２μｍとした以外は、実施形態１と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か５個程度であった。実施形態３及び実施形態４の結果から、ＣＦ基板側に形成してあるフォトスペーサの径は、ボトム（底面）で１４μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１２μｍ以下である。
【００８０】
上述した実施形態１〜４のＰＳ−ＦＦＳモード（ＰＳ化処理されたＦＦＳモード）の液晶表示装置や、実施形態１の変形例のＰＳ−ＩＰＳモード（ＰＳ化処理されたＩＰＳモード）の液晶表示装置においては、ラビングよりも光配向により液晶分子を配向させることが、配向ムラやダストの発生を抑えることができるため好適である。また、ラビングが液晶にプレチルトを生じるのに対して、光配向はプレチルトを生じず、視野角特性が良好であるため、さらに好適である。ただ、水平光配向膜は、一般的に配向規制力が弱いため、焼き付き現象が酷く、量産化は困難であった（ここで水平光配向膜とは、上述した水平配向膜かつ光配向膜であるものをいい、液晶分子を実質的に基板に水平に配向させ、光照射により配向膜分子内に光異性化や光二量化、光分解を起こす官能基を有しており、さらに偏光照射により液晶分子を配向させることができるものである。）。このため本発明者らはＰＳ（Polymer Sustained）処理をおこなうことでこれを解決した。しかし、特に水平光配向膜は、配向規制力が弱いため糸状欠陥を発生させる原因ともなる。本発明者らは、これを、液晶の配向方向を適切なものに選択することにより見事に解決したものである。本発明はまた、光配向ＩＰＳを実現する非常に簡単な方法を提供するといえる。
【００８１】
また実際の使用態様として、可視光に曝される使用用途（例えば、液晶ＴＶ等）においては、光配向膜の配向処理に用いる光としては極力可視光を避けるべきであるが、上述した実施形態ではＰＳ処理をおこなうことで配向膜の表面をＰＳ層が覆い、配向が固定化されるため、光配向膜の材料として、感度波長に可視光領域が含まれる材料を用いてもよいという利点がある。
【００８２】
更に、光配向膜の材料の感度波長に紫外光領域が含まれる場合においても、バックライトや周囲環境からの微弱紫外線をカットするために紫外線吸収層を設ける必要性があったことを考慮すると、ＰＳ化により紫外線吸収層を設ける必要がなくなるという利点も挙げられる。
【００８３】
そして、ＰＳ処理を紫外線でおこなう場合においては、紫外線が液晶に照射されることで電圧保持率（ＶＨＲ）が低下する可能性があるが、上述した実施形態のようにＰＳ化が効率よくおこなわれることで紫外線照射時間が短くできるため、電圧保持率の低下も避けられる。
【００８４】
また焼き付きが改善するため、ＰＳ照射量（時間）を減らすことも可能である。液晶表示パネル生産においては、照射量（時間）を減らすことにより、スループットが上がる。また、照射装置をより小型にすることができるため、投資金額の削減にもつながる。
【００８５】
以上、上述した実施形態の光配向処理の直線偏光紫外線照射は、一対の基板を貼り合わせる前におこなわれているが、一対の基板を貼り合わせた後に液晶セルの外側から光配向処理をおこなってもよい。光配向処理は、液晶を注入する前か後かを問わない。ただし、液晶を注入した後に光配向処理の直線偏光紫外線照射をする場合においては、光配向処理とＰＳ工程とを同時におこなうことができ、プロセスが短縮できるメリットがある。
【００８６】
比較例１
図９は、比較例１に係る液晶表示パネルのスペーサ配置及び液晶分子の配向を示す平面模式図である。比較例１では、フォトスペーサが、縦１５０μｍ、横５０μｍの一定間隔で配置され、単位格子が縦１５０μｍ、横５０μｍである格子の格子点上に規則的に配置される。ここで、格子状のブラックマトリックスで区切られる部分が画素であってもよい。
【００８７】
より短いスペーサ間距離のスペーサであるフォトスペーサ２２９ａ及びフォトスペーサ２２９ｂを結ぶ線と、液晶配向方向３２とのなす角は９０°であり、最隣接する２つのフォトスペーサを結ぶ線と液晶配向方向とは直交する。このように、液晶表示パネルが、基板主面を平面視した場合、縦方向で隣接するスペーサ間距離と横方向で隣接するスペーサ間距離とが異なるスペーサ配置を有し、スペーサ間距離のうち、より短いスペーサ間距離のスペーサを結ぶ線と、液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向とのなす角が実質的に９０°となる。比較例１のその他の構成は、上述した実施形態１の構成と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、２００個以上観察された。
【００８８】
図１０は、比較例１に係る液晶表示パネルの液晶分子の配向及び配向特異点を示す図である。図１１は、比較例１に係る液晶表示パネルの表示部を示す写真である。
比較例１では、配向特異点２３６が、図１０の通りフォトスペーサの１２時方向（上側）と６時方向（下側）に存在する。糸状欠陥２３４が発生する場合、糸状欠陥２３４は配向欠陥であり、両端に必ず配向特異点２３６を有する。したがって、糸状欠陥２３４が発生する場合においては、実施形態１より比較例１がＢＭの外（最隣接するスペーサ間の最短距離を結ぶ領域の外側）にはみ出しやすい。また、糸状欠陥２３４は液晶の配向方位に沿うほうが安定であると考えられるため、その意味でも比較例１は糸状欠陥２３４が湾曲してＢＭの外にはみ出しやすい。従って、比較例１の方が、糸状欠陥が多く観察されたと考えられる。
【００８９】
以下に、本実施形態に好適に用いられるモノマーについて詳述する。なお、本発明のポリマー層形成に用いられたモノマーは、本発明のポリマー層における単量体単位の分子構造を確認することにより、確認することが可能である。
上記ポリマー層は、光照射により重合するモノマーを重合して形成されたものであることが好ましい。中でも、上記ポリマー層は、紫外光の照射により重合するモノマーを重合して形成されたものであることがより好ましい。
【００９０】
また上記ポリマー層は、一種以上の環構造を有する単官能又は多官能の重合性基を有する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。そのようなモノマーとしては、例えば、下記化学式（１）；
【００９１】
【化１】
0005555381.tif 000002
【００９２】
（式中、Ｒ１は、−Ｒ２−Ｓｐ１−Ｐ１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１〜１２の直鎖状若しくは分枝状のアルキル基である。Ｐ１は、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若しくはアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。Ｒ１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。Ｒ１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。Ｒ２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、同一又は異なって、−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。ｍは、０、１又は２である。）で表される化合物が挙げられる。
【００９３】
より具体的には、例えば、下記化学式（２−１）〜（２−５）；
【００９４】
【化２】
0005555381.tif 000003
【００９５】
（式中、Ｐ１は、同一又は異なって、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。
【００９６】
上記Ｐ１としては、例えば、アクリロイルオキシ基、メタアクリロイルオキシ基、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、又は、メタアクリロイルアミノ基が挙げられる。ここで、上記化学式（２−１）〜（２−５）で表される化合物におけるベンゼン環及び縮合環の水素原子は、ハロゲン原子、又は、炭素数１〜１２のアルキル基若しくはアルコキシ基に部分的に又はすべて置換されてもよく、また、アルキル基、アルコキシ基の水素原子はハロゲン原子に部分的に又はすべて置換されていてもよい。また、Ｐ１のベンゼン環及び縮合環への結合位置は、これに限らない。
【００９７】
なお、本実施形態における上記ポリマー層は、可視光の照射により重合するモノマーを重合して形成されたものであっても良い。
【００９８】
上記ポリマー層を形成するモノマーは、二種以上であり、上記可視光の照射により重合するモノマーは、他のモノマーを重合させるモノマーであっても良い。上記他のモノマーを重合させるモノマーとは、分子構造により反応する波長域は異なるが、例えば、可視光の照射を受けて化学反応を起こし、可視光の照射により単独で重合できない他のモノマーの重合を開始、促進させるとともに、自己も重合するものを指す。上記他のモノマーを重合させるモノマーにより、現存の可視光等の光照射で重合しない多くのモノマーをポリマー層の材料として用いることができる。上記他のモノマーを重合させるモノマーの例としては、可視光の照射によりラジカルを生成する構造をもつモノマーが挙げられる。
【００９９】
上記他のモノマーを重合させるモノマーとしては、例えば、下記化学式（３）；
【０１００】
【化３】
0005555381.tif 000004
【０１０１】
（式中、Ａ３及びＡ４は、同一又は異なって、ベンゼン環、ビフェニル環、又は、炭素数１〜１２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を表す。Ａ３及びＡ４の少なくとも一方は、−Ｓｐ２−Ｐ２基を含む。Ａ３及びＡ４が有する水素原子は、−Ｓｐ２−Ｐ２基、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１〜１２の直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、アルケニル基若しくはアラルキル基で置換されていてもよい。Ａ３及びＡ４が有する隣接する２つの水素原子は、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で置換されて環状構造となっていてもよい。Ａ３及びＡ４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水素原子は、−Ｓｐ２−Ｐ２基で置換されていてもよい。Ａ３及びＡ４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、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、又は、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−基で置換されていてもよい。Ｐ２は、重合性基を表す。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若しくはアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。ｎは、１又は２である。Ａ３とＹとをつなぐ点線部分、及び、Ａ４とＹとをつなぐ点線部分は、Ａ３とＡ４との間にＹを介した結合が存在していてもよいことを表す。Ｙは、−ＣＨ２−基、−ＣＨ２ＣＨ２−基、−ＣＨ＝ＣＨ−基、−Ｏ−基、−Ｓ−基、−ＮＨ−基、−Ｎ（ＣＨ３）−基、−Ｎ（Ｃ２Ｈ５）−基、−Ｎ（Ｃ３Ｈ７）−基、−Ｎ（Ｃ４Ｈ９）−基、−ＯＣＨ２−基、−ＣＨ２Ｏ−基、−ＳＣＨ２−基、−ＣＨ２Ｓ−基、又は、直接結合を表す。）で表される化合物が挙げられる。
【０１０２】
より具体的には、例えば、下記化学式（４−１）〜（４−８）；
【０１０３】
【化４】
0005555381.tif 000005
【０１０４】
（式中、Ｒ３及びＲ４は、同一又は異なって、−Ｓｐ２−Ｐ２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１〜１２の直鎖状若しくは分枝状のアルキル基、アラルキル基若しくはフェニル基を表す。Ｒ３及びＲ４の少なくとも一方は、−Ｓｐ２−Ｐ２基を含む。Ｐ２は、重合性基を表す。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若しくはアルキレンオキシ基、又は、直接結合を表す。Ｒ３及びＲ４の少なくとも一方が、炭素数１〜１２の直鎖状又は分枝状のアルキル基、アラルキル基又はフェニル基であるとき、上記Ｒ３及びＲ４の少なくとも一方が有する水素原子は、フッ素原子、塩素原子又は−Ｓｐ２−Ｐ２基に置換されていてもよい。Ｒ３及びＲ４が有する−ＣＨ２−基は、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、又は、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−基で置換されていてもよい。）で表されるいずれかの化合物が挙げられる。
【０１０５】
上記Ｐ２としては、例えば、アクリロイルオキシ基、メタアクリロイルオキシ基、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、又は、メタアクリロイルアミノ基が挙げられる。ここで、上記化学式（４−１）〜（４−８）で表される化合物におけるベンゼン環の水素原子は、ハロゲン原子、又は、炭素数１〜１２のアルキル基若しくはアルコキシ基に部分的に又はすべて置換されてもよく、また、アルキル基、アルコキシ基の水素原子はハロゲン原子に部分的に又はすべて置換されていてもよい。更に、Ｒ３、Ｒ４のベンゼン環への結合位置は、これに限らない。
【０１０６】
上記ポリマー層を形成するモノマー（例えば、上記化学式（２−１）〜（２−５）で表される化合物、及び、上記化学式（４−１）〜（４−８）で表される化合物）は、重合性基を２つ以上もつことが好ましい。例えば、重合性基を２つもつものが好適なものとして挙げられる。
【０１０７】
本発明において、従来の重合開始剤（initiator）は用いずに、上述したモノマーを液晶に添加しても良い。これにより、液晶層中に不純物となりえる重合開始剤は残存しなくなり、電気特性を格段に向上することができる。すなわち、モノマーを重合させる際に、液晶層中にモノマーの重合開始剤が実質的に存在しないものとすることができる。
【０１０８】
本実施形態においては、例えば、以下の下記化学式（５）で示されるビフェニル系の二官能メタクリレートモノマーを用いても良い。
【０１０９】
【化５】
0005555381.tif 000006
【０１１０】
この場合、光重合開始剤を混合しなくても、ポリマー形成を確認することができる。光照射により下記式（６−１）、（６−２）に示したようなラジカル生成過程；
【０１１１】
【化６】
0005555381.tif 000007
【０１１２】
を生じているものと考えられる。また、メタクリレート基が存在するため、ラジカル重合反応により自身がポリマーを形成することにも寄与する。
モノマーとしては、液晶に溶解するものが望ましく、棒状分子が望ましい。上記ビフェニル系のほかに、ナフタレン系、フェナントレン系、アントラセン系も考えられる。また、これらの水素原子の一部又はすべてはハロゲン原子や、アルキル基、アルコキシ基（その水素原子がハロゲン原子に一部又はすべて置換してもよい）に置換されていてもよい。
重合性基としては、上記メタアクリロイルオキシ基のほかに、アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタアクリロイルアミノ基も考えられる。このようなモノマーであれば、３００〜３８０ｎｍ程度の範囲の波長の光で、ラジカル生成が可能である。
また、上記モノマー以外に、光重合開始機能を有しないアクリレート、ジアクリレートのようなモノマーを混合させてもよく、これにより光重合反応速度を調整することが出来る。
【０１１３】
また、本実施形態において、下記化学式（７Ａ）で示されるモノマー及び下記化学式（７Ｂ）で示されるモノマーの混合物；
【０１１４】
【化７】
0005555381.tif 000008
【０１１５】
を用いることもできる。
この場合、ＰＳ工程の照射を可視光とし、これにより、液晶及び光配向膜へのダメージを抑制することも出来る。
モノマーとしては、他にも光開裂や水素引き抜きによってラジカルを生成するベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、ベンジルケータル系、ケトン系を用いることができる。また、これらに重合性基が付与されている必要があるが、当該重合性基としては、上記メタアクリロイルオキシ基のほかに、アクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタアクリロイルアミノ基が挙げられる。
また、本実施形態において、配向膜材料のポリマー主鎖として、シクロブタンを骨格に有するポリイミドを用いても良い。
【０１１６】
次に、本実施形態の液晶表示装置が備える液晶層の好適な形態について述べる。上記液晶層は、分子構造にベンゼン環の共役二重結合以外の多重結合を含む液晶分子を含有することが好ましい。 液晶分子は、正の誘電率異方性を有するもの（ポジ型）及び負の誘電率異方性を有するもの（ネガ型）のいずれであってもよい。上記液晶分子は、液晶層中において高い対称性をもつネマチック液晶分子が好ましい。
【０１１７】
上記多重結合は、ベンゼン環の共役二重結合は含まれない。これは、ベンゼン環が反応性に乏しいためである。なお、本実施形態において液晶分子は、ベンゼン環の共役二重結合以外の多重結合を必須として有する限り、ベンゼン環の共役二重結合を有していてもよく、この結合が特に除外されるわけではない。また、本実施形態において液晶層に含まれる液晶分子は、複数の種類を混ぜたものでもよい。信頼性の確保、応答速度の向上、並びに、液晶相温度域、弾性定数、誘電率異方性及び屈折率異方性の調整のために、液晶材料を複数の液晶分子の混合物とすることがありうる。
【０１１８】
上記多重結合は、二重結合であることが好ましく、エステル基又はアルケニル基に含まれていることが好ましい。例えば、二重結合がアルケニル基に含まれていることが好適である。上記多重結合は、三重結合よりも、二重結合の方が反応性に優れている。なお、上記多重結合は、三重結合であってもよいが、その場合には、上記三重結合は、シアノ基に含まれていることが好ましい。更に、上記液晶分子は、上記多重結合を二種類以上有することが好ましい。
【０１１９】
上記液晶分子は、下記式（８−１）〜（８−６）からなる群より選択される少なくとも一つの分子構造を含むことが好ましい。特に好ましくは、下記式（８−４）を含む分子構造である。
【０１２０】
【化８】
0005555381.tif 000009
【０１２１】
最後に、本明細書中におけるＰＳのボトム径（ボトム〔底面〕での径）について付け加える。図１２は、本実施形態における格子状のブラックマトリックスＢＭ及びフォトスペーサ２９を示す平面模式図である。図１３は、図１２の断面模式図である。ブラックマトリックスＢＭ上に平坦化膜２２等があり、平坦化膜２２等の上にポリイミド等の配向膜２６ｄがある。ＰＳのボトム径は、配向膜２２６ｄの液晶層と反対側の面上の径であり、ｄＢで表される。
【０１２２】
実施形態５
実施形態５では、後述する配向膜材料、及び、配向処理の条件以外は、実施形態１と同様にしてセルを完成させた。
配向膜材料として、シクロブタン骨格を有するポリイミド溶液を用いた。配向膜材料の基板への塗布及び乾燥は、実施形態１と同様にした。
各基板の表面に対し、配向処理として偏光紫外線を、波長２５４ｎｍにおいて５００ｍＪ／ｃｍ２となるように、各基板の法線方向から照射した。これにより、基板上に塗布された配向膜材料が光分解反応を起こし、水平配向膜が形成される。
この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、糸状欠陥は僅か１個であった。
【０１２３】
実施形態６
実施形態６は、ＣＦ基板側に形成してあるフォトスペーサの径をボトム（底面）で９μｍとした以外は、実施形態１と同様である。この液晶パネルの糸状欠陥を顕微鏡で観察したところ、僅か２個程度観察された。
【０１２４】
上述した実施形態における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【０１２５】
なお、本願は、２０１１年８月２６日に出願された日本国特許出願２０１１−１８５０４５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。
【符号の説明】
【０１２６】
１０、１１０：ＴＦＴ基板（アレイ基板）
１２：スリットを有する電極
１３：絶縁層
１４：下層電極
１５、２５、１１５、１２５：ガラス基板
１６、２６、１１６、１２６：配向膜（水平光配向膜）
１７、２７、１１７、１２７：ＰＳ層（ポリマー層）
１８、２８、１１８、１２８：直線偏光板
２０、１２０：対向基板（ＣＦ基板）
２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆ、１２９、２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃ、２２９ｄ、２２９ｅ、２２９ｆ：スペーサ
３０、１３０：液晶層
３２、３２ｐ、１３２、２３２：液晶配向方向
３４、２３４：糸状欠陥
１１１：信号電極
１１２：共通電極
１１３：一対の櫛歯電極
Ｒ：赤色画素
Ｇ：緑色画素
Ｂ：青色画素
【図１】
0005555381.tif 000010
【図２】
0005555381.tif 000011
【図３】
0005555381.tif 000012
【図４】
0005555381.tif 000013
【図５】
0005555381.tif 000014
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１１】
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