(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶性モノマーに由来する構成単位とスチレンモノマーに由来する構成単位とを含むランダム共重合体からなり、
前記液晶性モノマーに由来する構成単位が、下記の一般式（１）：
【化１】
0006498901.tif 000006
（式中、Ｒ１及びＲ２は炭素数１〜５のアルキル基であり、ｍは１〜１０の整数である）で表されることを特徴とする液晶配向剤。
【請求項２】
前記液晶性モノマーに由来する構成単位の数は、前記スチレンモノマーに由来する構成単位の数以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶配向剤。
【請求項３】
液晶成分と、請求項１または２に記載の液晶配向剤とを含むことを特徴とする液晶組成物。
【請求項４】
前記液晶配向剤の含有量が１質量％以下であることを特徴とする請求項３に記載の液晶組成物。
【請求項５】
一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示装置であって、
前記液晶層が、請求項３又は４に記載の液晶組成物であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記一対の基板は、配向膜が形成されていないことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
電圧非印加時に前記液晶組成物中の液晶分子が垂直配向していることを特徴とする請求項５又は６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記一対の基板のいずれかに平面型電極又は櫛型電極が形成され、前記液晶層は、前記平面型電極又は前記櫛型電極と直に接触していることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶層に配合された液晶配向剤は、前記液晶層中で相分離し、液滴状となって前記液晶層中に均一分散しているか、或いは前記一対の基板の界面付近に偏在していることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶配向剤、液晶組成物及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、低駆動電圧、低消費電力及び軽量などの特性を有していることから、時計の表示板及び携帯電話のディスプレイのほか、コンピュータ又はテレビのディスプレイなどでの用途が拡がっている。
【０００３】
現在主流の液晶表示装置では、ＴＮ（twisted nematic）モード、ＶＡ（vertical alignment）モード、ＩＰＳ（in-plane switching）モードなどが採用されているが、これらの種類又は仕様によって液晶材料に要求される物性（例えば、屈折率異方性、誘電率異方性、粘度、相転位温度など）が異なる。
【０００４】
ところで、上記駆動方式の液晶表示装置ではいずれも、液晶分子の配向を制御する手段が必要であり、配向膜を形成する手段が一般的に使用されている。例えば、ＴＮ又はＩＰＳモードの液晶表示装置では、ラビング処理を施した配向膜によって、基板に対して水平方向に液晶分子を配向制御している。他方、ラビング処理が不要なＶＡモードの液晶表示装置では、配向膜によって基板に対して垂直方向に液晶分子を配向制御している。なお、「配向膜」とは、液晶の配列状態を制御する膜であり、一般的にポリイミドなどの樹脂からなる膜を意味する。また、「ラビング処理」とは、レーヨンや綿などの布を巻いたローラーを、回転数及びローラーと基板との距離を一定に保った状態で回転させ、配向膜の表面を一方向に擦る処理を意味する。
【０００５】
ここで、従来の一般的なＶＡモード液晶表示装置の断面図を図３及び図４に示す。図３は平面型電極６を用いたもの、図４は櫛型電極７を用いたものである。これらの図からわかるように、従来の一般的なＶＡモード液晶表示装置は、対向した一対のガラス基板などの基板１ａ，１ｂと、基板１ａと基板１ｂとの間に挟持された、液晶分子３を含む液晶層２とを備えており、基板１ａ，１ｂの液晶層２と直に接する面には、液晶分子を配向制御する配向膜８が形成されている。また、基板１ａには、所望のカラーを実現するためのカラーフィルタ層４及びカラーフィルタ層４を保護するためのオーバーコート層５が形成されており、シール材９によって液晶層２が封止されている。
【０００６】
平面型電極６を用いたＶＡモード液晶表示装置では、（Ａ）電界ＯＦＦの場合、配向膜８によって液晶層２中の液晶分子（ｎ型液晶分子）３が基板１ａ，１ｂに対して垂直に配向し、（Ｂ）電界ＯＮの場合、液晶分子（ｎ型液晶分子）３が電気力線（図中の矢印）に垂直に配向、すなわち基板１ａ，１ｂに対して平行に配向する。
櫛型電極７を用いたＶＡモード液晶表示装置では、（Ａ）電界ＯＦＦの場合、配向膜８によって液晶層２中の液晶分子（ｐ型液晶分子）３が基板１ａ，１ｂに対して垂直に配向し、（Ｂ）電界ＯＮの場合、液晶分子（ｐ型液晶分子）３が電気力線（図中の矢印）に平行に配向、すなわち基板１ａ，１ｂに対して平行に配向する。
【０００７】
しかしながら、図３及び４のようなＶＡモード液晶表示装置に代表される従来の一般的な液晶表示装置では、配向膜８によって液晶分子３の配向制御を行っているため、配向膜８の形成に起因する様々な問題がある。例えば、配向膜８を形成する際にゴミやピンホールによって印刷上の製造歩留まりが低下したり、製造工程のガラス基板の大型化に伴って配向膜８の形成工程の投資コストが増大するなどの問題がある。そのため、他の液晶配向制御手段の開発が強く望まれている。
【０００８】
他の液晶配向制御手段としては、非特許文献１において、ナノ粒子を分散させた液晶材料を液晶層に用いる方法が提案されている。また、非特許文献２において、光重合性モノマーを配合した液晶材料をガラス基板間に注入した後に光照射する方法が提案されている。さらに、非特許文献３において、ＩＴＯ電極にイオンビームを直接照射することで配向膜を形成することなく垂直配向を誘起させる方法が提案されている。
しかしながら、非特許文献１の方法は、液晶材料に分散させたナノ粒子が凝集し易く、凝集した部分から光漏れが生じるため、液晶表示装置のコントラストが低下するという問題がある。また、非特許文献２の方法は、光照射工程が必要であるため、新たな設備投資が要求されると共に作業時間が長くなり、コストアップに繋がるという問題がある。さらに、非特許文献３の方法は、イオンビーム照射工程が必要であるため、真空容器を備えた新たな設備投資が必要となる上、ＩＴＯ櫛型電極を使用する場合（図２参照）、ＩＴＯが形成されていない部分において垂直配向を誘起させることができないという根本的な問題が発生する。
【０００９】
そこで、配向膜に頼ることなく液晶分子の配向制御を行う手段として、デンドリマーを液晶配向剤として液晶成分に配合することが提案されている（特許文献１）。この文献中で提案された液晶配向剤は、基板に対して垂直配向に液晶分子を配向させることができるため、ＶＡモードの液晶表示装置において使用することができる。なお、「液晶配向剤」とは、配向膜又はラビング処理を施した配向膜に頼ることなく、添加するだけで基板に対して特定の方向に液晶分子の配向制御を行うことが可能な添加剤を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１７００９０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】シュジュン・ウォン（Shug-June Hwang）、外４名、「ナノ粒子ドープ垂直液晶装置の特性（Characteristics of nanoparticle-doped homeotropic liquid crystal devices）」、ジャーナル・オブ・フィジックスＤ：アプライド・フィジックス（Journal of Physics D: Applied Physics）、２００９年、第４２巻、第２号、０２５１０２
【非特許文献２】チュンヤン・リ（Tzung-Yang Li）、外５名、「垂直配向ＴＦＴ液晶ディスプレイのためのＰｌレス技術開発（Pl-Less Technology Development for Vertical Alignment TFT-LCD）」、第１６回ディスプレイ国際ワークショップ（IDW'09）予稿集、２００９年、第２３−２４頁
【非特許文献３】Ｓ．ウォン（S. Hwang）、外４名、「ＰＩコーティングなしに直接イオンビーム処理したＩＴＯ表面における液晶の配向（Alignment of liquid crystal on ion beam treated ITO surface directly without PI coating)」、第１７回ディスプレイ国際ワークショップ（IDW'10）、予稿集、２０１０年、第１０５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載されたデンドリマーは、基板に対して垂直方向に液晶分子を配向させることができるものの、その合成が難しく、多大な時間及びコストが要求される。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、基板に対して垂直方向に液晶分子を配向させることができる安価な液晶配向剤及び液晶組成物、並びにそれらを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、液晶性モノマーに由来する構成単位を含むランダム共重合体が、基板に対して垂直方向に液晶分子を配向させる特性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、液晶性モノマーに由来する構成単位を含むランダム共重合体からなることを特徴とする液晶配向剤である。
【００１４】
また、本発明は、液晶成分と、前記液晶配向剤とを含むことを特徴とする液晶組成物である。
さらに、本発明は、一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示装置であって、前記液晶層が、前記液晶組成物であることを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板に対して垂直方向に液晶分子を配向させることができる安価な液晶配向剤及び液晶組成物、並びにそれらを用いた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）電界ＯＦＦ、（Ｂ）電界ＯＮの場合における平面型電極を用いた実施の形態３のＶＡモード液晶表示装置の断面図である。
【図２】（Ａ）電界ＯＦＦ、（Ｂ）電界ＯＮの場合における櫛型電極を用いた実施の形態３のＶＡモード液晶表示装置の断面図である。
【図３】（Ａ）電界ＯＦＦ、（Ｂ）電界ＯＮの場合における平面型電極を用いた従来のＶＡモード液晶表示装置の断面図である。
【図４】（Ａ）電界ＯＦＦ、（Ｂ）電界ＯＮの場合における櫛型電極を用いた従来のＶＡモード液晶表示装置の断面図である。
【図５】実施の形態３の液晶表示装置の製造プロセスフロー及び従来の液晶表示装置の製造プロセスフローを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
本実施の形態の液晶配向剤は、液晶性モノマーに由来する構成単位を含むランダム共重合体からなる。
ここで、「液晶性モノマー」とは、メソゲン基を有するモノマーのことを意味する。また、「メソゲン基」とは、液晶性を発現するために必要な剛直構造を有する有機基を意味し、メソゲン基としては、特に限定されないが、例えば、安息香酸フェニル、ビフェニル、シアノビフェニル、ターフェニル、シアノターフェニル、フェニルベンゾエート、アゾベンゼン、ジアゾベンゼン、アニリンベンジリデン、アゾメチン、アゾキシベンゼン、スチルベン、フェニルシクロヘキシル、ビフェニルシクロヘキシル、フェノキシフェニル、ベンジリデンアニリン、ベンジルベンゾエート、フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、ベンゾイルアニリン、トラン及びこれらの誘導体などが挙げられる。また、「ランダム共重合体」とは、構成単位の配列に秩序がない共重合体のことを意味する。
【００１８】
本実施の形態の液晶配向剤として用いられるランダム共重合体による液晶分子の配向制御のメカニズムは十分に分かっていないが、液晶分子とランダム共重合体との相互作用によって液晶分子が基板に対して垂直方向に配向すると考えられる。
液晶性モノマーに由来する構成単位を含むブロック共重合体や液晶性モノマーに由来する構成単位のみからなる単独重合体である場合、液晶性モノマーに由来する構成単位を含むランダム共重合体で見られるような液晶分子の配向制御機能は発現しない。
【００１９】
液晶性モノマーに由来する構成単位としては、特に限定されないが、下記の一般式（１）で表される構成単位を有することが好ましい。
【００２０】
【化１】
0006498901.tif 000002
【００２１】
上記一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２は炭素数１〜５、好ましくは１〜４、より好ましくは１〜３のアルキル基であり；ｍは１〜１０、好ましくは２〜８、より好ましくは３〜７の整数である。
【００２２】
ランダム共重合体は、液晶性モノマーに由来する構成単位に加えて、スチレンモノマーに由来する構成単位を更に含むことが好ましい。
スチレンモノマーに由来する構成単位は、下記の式（２）によって表される。
【００２３】
【化２】
0006498901.tif 000003
【００２４】
ランダム共重合体において、液晶性モノマーに由来する構成単位の数と、スチレンモノマーに由来する構成単位の数との割合は、特に限定されないが、液晶性モノマーに由来する構成単位の数がスチレンモノマーに由来する構成単位の数以下であることが好ましい。具体的には、液晶性モノマーに由来する構成単位の数とスチレンモノマーに由来する構成単位の数との割合が、好ましくは５０：５０〜３：９７、より好ましくは４０：６０〜５：９５、さらに好ましくは３０：７０〜７：９３、最も好ましくは２０：８０〜９：９１である。上記のような割合とすることにより、液晶分子を配向制御する効果を安定して得ることができる。なお、当該割合は、ランダム共重合体の１Ｈ−ＮＭＲの結果を分析することによって算出することができる。
【００２５】
ランダム共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定されないが、好ましくは１，０００〜１，０００，０００、より好ましくは５，０００〜１００，０００、さらに好ましくは８，０００〜８０，０００、最も好ましくは１０，０００〜６０，０００である。
ランダム共重合体の数平均分子量（Ｍｎ）は、特に限定されないが、好ましくは１，０００〜１，０００，０００、より好ましくは５，０００〜１００，０００、さらに好ましくは８，０００〜８０，０００、最も好ましくは１０，０００〜６０，０００である。
また、ランダム共重合体のＭｗ／Ｍｎは、特に限定されないが、好ましくは１．０〜５．０、より好ましくは１．０〜３．０である。
なお、本明細書において、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）の測定から求められた値を意味する。
【００２６】
上記のような構成単位を有するランダム共重合体は、各種文献に記載の公知の方法に準じて合成することができる。具体的には、液晶性モノマーとスチレンモノマーとを重合させることによってランダム共重合体を合成することができる。
例えば、一般式（１）で表される構成単位と式（２）で表される構成単位とを有するランダム共重合体は、下記の一般式（３）で表される液晶性モノマー及び下記の式（４）で表されるスチレンモノマーを原料モノマーとし、原子移動型ラジカル重合（ＡＴＲＰ）法を用いて合成することができる。ここで、「ＡＴＲＰ法」とは、反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する重合開始剤と、重合触媒となる遷移金属錯体とを用いてビニル系モノマー（原料モノマー）を重合させる方法である。
【００２７】
【化３】
0006498901.tif 000004
【００２８】
【化４】
0006498901.tif 000005
【００２９】
上記一般式（３）中、Ｒ１、Ｒ２及びｍは、上記で定義した通りである。
【００３０】
一般式（３）で表される液晶性モノマーと、式（４）で表されるスチレンモノマーとの反応割合は、特に限定されないが、一般式（３）で表される液晶性モノマー１モルに対して、式（４）で表されるスチレンモノマーを１〜２０モル、好ましくは２〜１８モル、より好ましくは３〜１５モルである。
【００３１】
重合開始剤としては、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を少なくとも１つ有する化合物であれば特に限定されないが、一般に、塩素原子又は臭素原子を１つ又は２つ有する化合物を用いることができる。重合開始剤の例としては、１−フェニルエチルクロライド、１−ブロモエチルベンゼンなどのベンジルハライド；クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化アルカン；エチル−２−ブロモイソブチレート、エチル−２−ブロモプロピオネートなどのα−ハロエステル；α−ブロモアセトン、α−ブロモアセトフェノンなどのα−ハロケトン；２−ブロモプロピオニトリルなどのα−ハロニトリル；ｐ−トルエンスルホニルクロリドなどのスルホニルハライドが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３２】
重合開始剤の使用量としては、特に限定されず、使用する原料モノマーや重合開始剤などの種類に応じて適宜調整すればよい。
【００３３】
遷移金属錯体としては、特に限定されないが、一般に、周期表７族〜１１族から選ばれる遷移金属（Ｍ）を中心金属とする金属錯体を用いることができる。遷移金属（Ｍ）の具体例としては、例えば、Ｃｕ０、Ｃｕ＋、Ｎｉ０、Ｎｉ＋、Ｎｉ２＋、Ｐｄ０、Ｐｄ＋、Ｐｔ０、Ｐｔ＋、Ｐｔ２＋、Ｒｈ＋、Ｒｈ２＋、Ｒｈ３＋、Ｃｏ＋、Ｃｏ２＋、Ｉｒ０、Ｉｒ＋、Ｉｒ２＋、Ｉｒ３＋、Ｆｅ２＋、Ｒｕ２＋、Ｒｕ３＋、Ｒｕ４＋、Ｒｕ５＋、Ｏｓ２＋、Ｏｓ３＋、Ｒｅ２＋、Ｒｅ３＋、Ｒｅ４＋、Ｒｅ６＋、Ｍｎ２＋、Ｍｎ３＋が挙げられる。
【００３４】
遷移金属錯体は、遷移金属（Ｍ）を与える金属化合物と、配位子を与える化合物とを組み合わせることによって形成することができる。
【００３５】
遷移金属錯体を形成するために用いられる金属化合物としては、１価の銅金属を有する銅化合物（例えば、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅など）、２価のニッケルを有するニッケル化合物（例えば、二塩化ニッケル、二臭化ニッケル、二ヨウ化ニッケル）、二価の鉄を有する鉄化合物（例えば、二塩化鉄、二臭化鉄、二ヨウ化鉄など）、２価のルテニウムを有するルテニウム化合物（例えば、二塩化ルテニウム、二臭化ルテニウム、二ヨウ化ルテニウムなどが挙げられる。
【００３６】
遷移金属錯体の配位子を与える化合物としては、特に限定されないが、２，２’−ビピリジル及びその誘導体、１，１０−フェナントロリン及びその誘導体、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、トリス（ジメチルアミノエチル）アミン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィンなどが挙げられる。
【００３７】
金属化合物及び遷移金属錯体の配位子を与える化合物の使用量としては、特に限定されず、使用する化合物の種類などに応じて適宜調整すればよい。
【００３８】
原子移動ラジカル重合は溶媒の不存在下で行うことができるが、溶媒の存在下でも行うことができる。溶媒としては、例えば、水；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼンなどのエーテル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類；アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのエステル化合物またはカーボネート化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、イソアミルアルコールなどのアルコール類；ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、塩化メチレン、クロロホルム、クロロベンゼン、ベンゾトリフルオライドなどハロゲン化炭化水素類が挙げられる。これらは単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３９】
溶媒の使用量としては、特に限定されず、使用する溶媒の種類などに応じて適宜調整すればよい。
【００４０】
原子移動ラジカル重合は、一般に−５０〜２００℃、好ましくは０〜１５０℃、より好ましくは２０〜１３０℃の温度で行われる。各原料の仕込み手順などは、特に限定されず、どのように仕込んでもよいが、重合開始剤以外の原料を先に溶解させて均一な溶液を作製し、重合温度に昇温する直前に重合開始剤を投入して重合することが好ましい。
【００４１】
上記のようにして製造されるランダム共重合体は、原子移動ラジカル重合などの重合法によって簡単に合成することができるため、デンドリマーやデンドロンなどのように複雑な合成を行う必要がないため、短時間及び低コストで合成することができる。
【００４２】
実施の形態２．
本実施の形態の液晶組成物は、液晶成分と、上記の液晶配向剤とを含む。液晶組成物中の液晶配向剤（ランダム共重合体）の存在状態は、解明されたわけではないが、液晶組成物中で液晶配向剤が相分離し、液滴状となって均一に分散しているか、或いは基板界面付近に偏在していると考えられる。このような状態の液晶配向剤が液晶分子に作用し、液晶分子の配向を制御していると推察される。
【００４３】
液晶組成物中の液晶配向剤の含有量は、特に限定されないが、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．０１〜０．８質量％、さらに好ましくは０．０５〜０．５質量％である。上記のような含有量とすることにより、液晶分子を配向制御する効果を安定して得ることができる。
本発明の液晶組成物に液晶配向剤を含有させる方法としては、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。例えば、液晶配向剤を液晶成分に加えた後、周知の混合手段を用いて混合させればよい。
【００４４】
本実施の形態の液晶組成物に用いられる液晶成分としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の液晶（例えば、ｎ型液晶、ｐ型液晶）を用いることができる。ここで、「ｎ型液晶」とは、誘電異方性が負であり、電界を印加した際に、電界に対して垂直に配向する液晶のことを意味する。また、「ｐ型液晶」とは、誘電異方性が正であり、電界を印加した際に、電界に対して平行に配向する液晶のことを意味する。また、液晶成分は、単一の液晶成分であっても、２種以上の液晶成分を含む混合液晶であってもよい。
【００４５】
本実施の形態の液晶組成物は、液晶表示装置の液晶層として用いた場合に、液晶配向剤によって液晶分子の配向を制御することができる。したがって、本実施の形態の液晶組成物を用いれば、配向膜と同じように液晶分子の配向制御を行うことができるため、配向膜を設けなくてもよい。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態の液晶表示装置は、上記の液晶組成物を液晶層として備えている。ここで、液晶層は、上記の液晶組成物から構成されるため、液晶層の組成についての説明は省略する。
以下、図面を参照して本発明の液晶表示装置について詳細に説明する。なお、本発明の液晶表示装置は、液晶層の構成以外は公知の液晶表示装置の構成を採用することができ、以下の構成に限定されるものではない。また、この液晶層の構成を採用すれば、配向膜を形成しなくてもよいが、配向膜と併用して液晶配向制御を行ってもよい。ここで、「配向膜」とは、液晶の配列状態を制御する膜であり、一般的にポリイミドなどの樹脂からなる膜を意味する。
【００４７】
図１は、平面型電極を用いた本発明のＶＡモード液晶表示装置の断面図である。図１において、（Ａ）は電界ＯＦＦの場合、（Ｂ）は電界ＯＮの場合を表す。この液晶表示装置は、対向した一対のガラス基板などの基板１ａ，１ｂと、基板１ａと基板１ｂとの間に形成された液晶層２とを備えている。基板１ａには、所望のカラーを実現するためのカラーフィルタ層４、カラーフィルタ層４を保護するためのオーバーコート層５及び平面型電極６が順次形成されており、基板１ｂには、平面型電極６が形成されている。そして、液晶層２は、基板１ａ，１ｂに形成された平面型電極６と直に接していると共に、シール材９によって封止されている。液晶層２に配合された液晶配向剤１０は、液晶層２中で相分離し、液滴状となって液晶層２中に均一分散しているか、或いは基板１ａ，１ｂの界面付近に偏在し、液晶層２中の液晶分子３を基板に対して垂直に配向させる。したがって、このＶＡモード液晶表示装置では、（Ａ）電界ＯＦＦの場合、液晶層２中の液晶分子（ｎ型液晶分子）３が基板１ａ，１ｂに対して垂直に配向し、（Ｂ）電界ＯＮの場合、液晶分子（ｎ型液晶分子）３が電気力線（図中の矢印）に垂直に配向、すなわち基板１ａ，１ｂに対して平行に配向する。
【００４８】
図２は、櫛型電極を用いた本発明のＶＡモード液晶表示装置の断面図である。図２において、（Ａ）は電界ＯＦＦの場合、（Ｂ）は電界ＯＮの場合を表す。この液晶表示装置は、対向した一対のガラス基板などの基板１ａ，１ｂと、基板１ａと基板１ｂとの間に形成された液晶層２とを備えている。基板１ａには、所望のカラーを実現するためのカラーフィルタ層４、及びカラーフィルタ層４を保護するためのオーバーコート層５が順次形成されており、基板１ｂには、櫛型電極７が形成されている。そして、液晶層２は、基板１ｂに形成された櫛型電極７と直に接していると共に、シール材９によって封止されている。液晶層２に配合された液晶配向剤１０は、液晶層２中で相分離し、液滴状となって液晶層２中に均一分散しているか、或いは基板１ａ，１ｂの界面付近に偏在し、液晶層２中の液晶分子３を基板に対して垂直に配向させる。したがって、このＶＡモード液晶表示装置では、（Ａ）電界ＯＦＦの場合、液晶層２中の液晶分子（ｐ型液晶分子）３が基板１ａ，１ｂに対して垂直に配向し、（Ｂ）電界ＯＮの場合、液晶分子（ｐ型液晶分子）３が電気力線（図中の矢印）に平行に配向、すなわち基板１ａ，１ｂに対して平行に配向する。
【００４９】
上記のように、ＶＡモード液晶表示装置では、液晶配向剤１０を液晶層２に配合することにより、液晶分子３の配向制御を行う。すなわち、液晶配向剤１０は、配向膜と同じような作用効果を与えるため、図３及び図４に示すような従来のＶＡモード液晶表示装置とは異なり、配向膜８を設けなくても液晶分子３の配向制御が可能である。また、配向膜８を設けない場合には、液晶層２を平面型電極６や櫛型電極７と直に接触させることができるため、配向膜８による電圧ロスを低減して液晶表示装置の駆動電圧を低下させることもできる。また、配向膜８の削減によって、印刷による配向膜８の端の位置のバラツキを考慮する必要がなくなるため、表示エリアと液晶表示装置の端部との間の距離を狭めることが可能となる。更に、一般的に、基板１ａ，１ｂ同士を接着しているシール材９と配向膜８との重なりがあるほどシール材９の接着力が低下する傾向にあるが、配向膜８がなくなることにより、接着力低下の懸念がなくなるため、シール材９の幅を狭くすることが可能となる。これらの理由により、液晶表示装置の狭額縁化をより促進することができる。
【００５０】
次に、本発明の液晶表示装置の製造プロセスフロー、及び従来の液晶表示装置の製造プロセスフローを表す図を図５に示す。なお、このフローは、例示的なものであるため、ＯＤＦ（液晶滴下注入法）以外の方法にて液晶セルを作製する方法、例えば、毛細管現象を利用する方法（すなわち、予め張り合わせた基板間に液晶組成物を注入する方法）などを除外することを意味するものではない。
【００５１】
従来の液晶表示装置の製造プロセスでは、液晶配向制御のための配向膜を形成するために、一般的に、（１）基板上への配向膜の塗布、（２）仮焼成、（３）本焼成、（４）ラビング処理及び（５）ラビング処理後の基板洗浄（図５における点線枠内の工程）を行う必要があった。なお、駆動方式によっては、（４）ラビング処理及び（５）ラビング処理後の基板洗浄の工程が行われない場合もある。
これに対して本発明の液晶表示装置の製造プロセスでは、液晶組成物に含有される液晶配向剤によって液晶配向制御を行うことができるため、配向膜を形成しなくてもよく、またラビング処理も行わなくてもよい。したがって、配向膜の形成やラビング処理を行う際に必要となる上記（１）〜（５）の工程を要しないため、製造方法の簡素化及び設備投資の大幅な削減が可能になると共に、ガラス基板の大型化に伴う配向膜形成工程の投資コスト増大を抑制することができる。更に、配向膜形成工程やラビング工程におけるゴミやピンホールに起因する不良の懸念がなくなるため、製造歩留まりの向上が期待できる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例等により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（ランダム共重合体の合成）
スチレンモノマー（５９７．３ｍｇ、５．７４ｍｍｏｌ）、一般式（３）においてＲ１及びＲ２がメチル基及びｍが６である液晶性モノマー（１８１．３ｍｇ、０．４４ｍｍｏｌ）、１−ブロモエチルベンゼン（１．６ｍｇ、８．８×１０−３ｍｍｏｌ）、ペンタメチルジエチレントリアミン（２５．２ｍｇ、０．１５ｍｍｏｌ）、ＣｕＢｒ（８．１ｍｇ、５．６×１０−２ｍｍｏｌ）及びアニソール（２３１０．０ｍｇ）を混合した後、１１０℃で２４時間、原子移動型ラジカル重合を行うことによってランダム共重合体を得た。
得られたランダム共重合体について特性を評価した結果、Ｍｎが２７，０００、Ｍｗが３５，７００、Ｔｇが７１℃であった。また、液晶性モノマーに由来する構成単位の数とスチレンモノマーに由来する構成単位の数との割合は１１：８９であった。
【００５３】
次に、上記で合成したランダム共重合体と、液晶材料（６ＯＣＢ：アルキルオキシシアノビフェニル）とを混合することによって液晶組成物を調製した。この液晶組成物におけるランダム共重合体の含有量は０．２１質量％とした。なお、液晶材料６ＯＣＢのネマチック−等方相転移温度（ＮＩ点）は７５℃、結晶化温度は５７℃である。
【００５４】
次に、上記で調製した液晶組成物を用いて液晶セルを作製した。
まず、アルカリ溶液にガラス基板を浸漬し、超音波洗浄した後、基板を純水でリンスし、乾燥させた。次に、粒径５μｍのスペーサーを介し、２枚のガラス基板を重ね合わせた。その後、ガラスセルをホットステージ上に乗せ、１２０℃に加熱しながら液晶組成物を毛細管現象により注入した。このようにして得られた液晶セルのセルギャップは約４．８μｍであった。
【００５５】
得られた液晶セルをホットステージ（顕微鏡用加熱／冷却装置ＬＫ−６００ＰＭ、リンカム社製）上に配置して１２０℃に加熱し、５℃／分の速度にて降温しながら偏光顕微鏡観察を行った。その結果、７５℃で暗視野からネマチック相に転移し、さらに７０℃まで降温させると再び暗視野像が現れ、この状態が結晶化するまで維持された。次に、暗視野状態から５℃／分の速度にて昇温しながら偏光顕微鏡観察を行った結果、７１℃で暗視野像からネマチック相を示す状態に転移し、７５℃で再び暗視野像が現れた。これらの状態についてコノスコープ像を観察した結果、７５℃以上の暗視野領域では等方相を示す状態であったが、７０℃以下の暗視野領域では液晶分子が垂直配向していることを示す特徴的な像が観察された。
【００５６】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、基板に対して垂直方向に液晶分子を配向させることができる安価な液晶配向剤及び液晶組成物、並びにそれらを用いた液晶表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ、１ｂ  基板、２  液晶層、３  液晶分子、４  カラーフィルタ層、５  オーバーコート層、６  平面型電極、７  櫛型電極、８  配向膜、９  シール材、１０  液晶配向剤。
【図１】
0006498901.tif 000007
【図２】
0006498901.tif 000008
【図３】
0006498901.tif 000009
【図４】
0006498901.tif 000010
【図５】
0006498901.tif 000011