(57)【要約】【課題】製造プロセスを増加することなく、焼き付きを充分に低減できる液晶表示装置及び液晶層形成用組成物を提供する。【解決手段】一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶層側の表面に、光重合性モノマーを重合することによって形成された光重合体膜を備え、前記光重合体膜は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有する第一モノマー単位を含む液晶表示装置である。【選択図】図１
2012058266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶層側の表面に、光重合性モノマーを重合することによって形成された光重合体膜を備え、
前記光重合体膜は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有する第一モノマー単位を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記３つのベンゼン環が縮合した構造は、アントラセン骨格、フェナントレン骨格及びフェナレン骨格からなる群より選ばれる少なくとも一つの骨格を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記３つのベンゼン環が縮合した構造は、アントラセン骨格を少なくとも含むことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第一モノマー単位を生成する第一光重合性モノマーは、前記３つのベンゼン環が縮合した構造に直接結合している２つの官能基を有す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。
【請求項５】
前記２つの官能基はそれぞれ、エチレン性二重結合を有することを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記エチレン性二重結合は、前記第一光重合性モノマーの末端に位置することを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第一モノマー単位を生成する第一光重合性モノマーは、下記一般式（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
Ｐ１−Ａ１−（Ｚ１−Ａ２）ｎ−Ｐ２      （Ｉ）
（式（Ｉ）中、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ互いに独立して、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、アクリルアミド基又はメタクリルアミド基を表し、Ａ１及びＡ２は、それぞれ互いに独立して、置換基を有してもよいアントリレン基、フェナントリレン基又はフェナレンジイル基を表し、Ｚ１は、−ＣＯＯ−若しくは−ＯＣＯ−基又は単結合であり、ｎは０、１又は２である。）
【請求項８】
前記一般式（Ｉ）中、Ｐ１及びＰ２は、アクリレート基又はメタクリレート基であり、Ｚ１は、単結合であり、ｎは０又は１であることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記光重合体膜は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有さない第二モノマー単位を更に含む共重合体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装置。
【請求項１０】
前記光重合体膜は、前記第一モノマー単位を含む単独重合体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装置。
【請求項１１】
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記光重合体膜の前記液晶層とは反対側に配向膜を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記配向膜は、垂直配向膜であることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記配向膜は、光配向膜であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶層は、誘電率異方性が負のネマチック液晶を含む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。
【請求項１５】
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶層側の表面に、光重合性モノマーを重合することによって形成された光重合体膜を備え、
前記光重合性モノマーは、３つのベンゼン環が縮合した構造を有する第一光重合性モノマーを含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
一対の基板間に挟持された液晶層を形成するための液晶層形成用組成物であって、
前記液晶層形成用組成物は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有する第一光重合性モノマーを含むことを特徴とする液晶層形成用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び液晶層形成用組成物に関する。より詳しくは、焼き付きが低減された液晶表示装置に好適な液晶表示装置及び液晶層形成用組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に備えられる液晶表示パネルは、複屈折性を有する液晶分子の配向を制御することにより光の透過／遮断（表示のオン／オフ）を制御する表示パネルである。液晶分子を配向させる技術としては、例えば、ラビング法、光配向膜を用いる光配向法等が挙げられる。また、ＭＶＡ（ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ  ｖｅｒｔｉｃａｌａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードのように、配向処理を行わずに、垂直配向膜と、土手（突起）、ＩＴＯスリット等の配向制御用構造物とを用いて液晶分子の配向を制御する方法もある。
【０００３】
ＭＶＡモードの液晶表示装置では、広視野角化のため、電圧印加時に液晶分子が４方向に倒れるよう、土手（突起）とＩＴＯスリットとを複雑に配置しているため、光透過率が低くなりやすい。これらの配置を単純化し、土手間隔あるいはＩＴＯスリット間隙を広げれば、光透過率を高くすることができる。しかし、土手あるいはＩＴＯスリットの間隙が非常に広いと、液晶分子の傾斜の伝播に時間がかかるようになり、表示のため装置に電圧を印加したときの装置の応答が非常に遅くなる。
【０００４】
この応答の遅れを改善するために、重合可能なモノマーを重合して配向膜上に重合体膜を形成し、この重合体膜に液晶分子の倒れる方向を維持（記憶）させるという技術（以下、「ＰＳＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）技術」とも言う。）が導入された。
【０００５】
ところで一般に、液晶表示装置には、同じ画像を長時間表示し続けると、表示画像を変えても前の画像が残って見えてしまう焼き付き現象が、多かれ少なかれ認められる。ＰＳＡ技術により製造した液晶表示装置においても、やはり焼き付き現象の改善は避けて通れない課題であった。
【０００６】
それに対して、焼き付きを低減した液晶表示装置、特にＭＶＡモードの液晶表示装置を提供する技術として、透明電極と液晶分子を配向させる配向制御膜とを備えた２枚の基板を有し、これらの基板の間に液晶組成物を含んでなる液晶表示装置であり、重合可能なモノマーを含有している液晶組成物を２枚の基板の間に注入し、これらの基板の相対する透明電極の間に電圧を印加しながら、該モノマーを重合する工程を経て製造される液晶表示装置であって、上記液晶組成物中に含まれる重合可能なモノマーが、１つ以上の環構造あるいは縮環構造と、該環構造あるいは縮環構造と直接結合している２つの官能基とを有する液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、特許文献１は、２つのベンゼン環が縮合した構造（以下、単に「二環構造」とも言う。）を開示している。
【０００７】
また、光配向法とともにＰＳＡ技術を用いた液晶表示パネルにおいて、焼き付きの低減を実現するための技術として、少なくとも一方の基板上に第一配向層及び第二配向層がこの順に積層された一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルであって、上記第一配向層は、光配向層であり、上記液晶表示パネルは、第二配向層が第一配向層の液晶層側の表面を覆うように形成されている液晶表示パネルが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
更に、プラズマアドレス液晶表示装置における焼き付きを低減する技術として、基板と、誘電体層と、前記基板及び前記誘電体層の間に挟持された液晶層と、前記基板の前記液晶層側に設けられ、第１方向に平行に配設されたストライプ状の複数の電極と、前記液晶層及び前記誘電体層を介して前記複数の電極に対向するように設けられ、前記第１方向と異なる第２方向に平行に配設されたストライプ状の複数のプラズマチャネルとを備え、前記複数の電極と前記複数のプラズマチャネルとが交差する領域にそれぞれが形成される複数の絵素領域を有する液晶表示装置であって、前記誘電体層は、前記複数のプラズマチャネルから発生される紫外線を選択的に減衰させる液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３０７７２０号公報
【特許文献２】特開２００８−７６９５０号公報
【特許文献３】特開２００１−１６６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１及び２の技術によっても、焼き付き低減の効果は不充分であった。特に、特許文献１の技術によっても焼き付き自体は消えず、充分に目視可能な焼き付きが依然発生していた。
【００１１】
また、特許文献３の技術においては、本来のプラズマアドレス液晶表示装置の製造プロセスに加えて、誘電体層を用意する工程が増えてしまう。
【００１２】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、製造プロセスを増加することなく、焼き付きを充分に低減できる液晶表示装置及び液晶層形成用組成物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】
【００１３】
本発明者らは、製造プロセスを増加することなく、焼き付きを充分に低減できる液晶表示装置について種々検討したところ、まず、従来の焼き付き発生の原因について検討した。図１１は、製造工程における、従来のＰＳＡ技術を用いた液晶表示パネルを示す断面模式図であり、（ａ）は、光重合性モノマーが重合する前の状態を示し、（ｂ）は、光重合性モノマーが重合した後の状態を示す。図１１（ａ）に示すように、従来の液晶表示装置においては、まず、配向膜１１２、１２２が形成された一対の基板１１０、１２０間に、光重合性モノマー１５１を含有する液晶層形成用組成物１５０を注入する。そして、その後、ブラックライト等の光源を用いて、液晶層形成用組成物１５０に紫外線を照射することによって、光重合性モノマー１５１を重合させ、図１１（ｂ）に示すように、配向膜１１２、１２２上に光重合体膜１１３、１２３を形成するとともに、液晶層１３０を形成する。しかしながら、液晶層１３０中には、未反応モノマー１５２と、光重合体膜１１３、１２３の形成に寄与していないポリマー（溶存ポリマー、例えば、光重合性モノマー１５１の二量体、三量体等）１５３とが残存すると考えられる。そして、パネル完成後、パネルに電圧が印加されたままバックライトから光（特に紫外〜青色の光）が照射されると、未反応モノマー１５２及び／又は溶存ポリマー１５３の重合が進行し、すなわち、未反応モノマー１５２及び／又は溶存ポリマー１５３の重合度が上昇していく。そして、未反応モノマー１５２及び／又は溶存ポリマー１５３は、やがて相分離して（液晶層１３０中に溶存できなくなって）、光重合体膜１１３、１２３とは別に配向維持層を形成するため、プレチルト角が変化し、その結果、「焼き付き」が生じることを見いだした。このように、「焼き付き」の第一の発生原因として、バックライトからの光に起因して、パネル完成後に、未反応モノマー１５２及び／又は溶存ポリマー１５３の重合が進行することを見いだした。
【００１４】
また、パネル完成後、液晶層１３０への電圧印加が繰り返されと、配向膜１１２、１２２及び光重合体膜１１３、１２３近傍の液晶分子もチルト変化しようとする。したがって、「焼き付き」の第二の発生原因として、光重合体膜１１３、１２３の液晶分子の配向方向を固定する力が弱くなり、プレチルト角自体が変化することも考えられる。
【００１５】
そこで、更に検討した結果、重合体膜として、光重合性モノマーを重合することによって形成された光重合体膜を用いたとしても、該光重合体膜に、３つのベンゼン環が縮合した構造（以下、単に「三環構造」とも言う。）を有する第一モノマー単位を含めることにより、従来のＰＳＡ技術を用いた製造プロセスを変更することなく、光重合体膜自体に紫外〜青色の光を吸収（遮蔽）する機能を付与でき、バックライトからの光のうち、特に「焼き付き」を発生させる主要因と考えられる紫外〜青色の光が液晶層に達するのを防ぐことができ、液晶層中に未反応モノマー及び／又は溶存ポリマーが残存したとしてもこれらの重合の進行を抑制でき、また、光重合体膜をより硬くでき、配向膜及び／又は光重合体膜付近に存在する液晶分子の配向を固定する力を大きくすることができ、「焼き付き」の第二の発生原因であるプレチルト角の変化自体を生じにくくさせ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。
【００１６】
すなわち、本発明は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶層側の表面に、光重合性モノマーを重合することによって形成された光重合体膜を備え、前記光重合体膜は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有する第一モノマー単位を含む液晶表示装置（以下、「本発明の第一の液晶表示装置」とも言う。）である。
【００１７】
本発明の第一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、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００１８】
なお、本発明の第一の液晶表示装置は、一方の基板のみに光重合体膜が形成された構造であっても本発明の効果を奏することができるが、光重合体膜は、後方側の基板に少なくとも形成されることが好ましく、両方の基板に形成されることがより好ましい。
【００１９】
本発明の第一の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。なお、以下の各種形態は、適宜組み合わされてもよい。また、本発明の第一の液晶表示装置と、後述する本発明の第二の液晶表示装置と、後述する本発明の液晶層形成用組成物とはそれぞれ、適宜組み合わされてもよい。
【００２０】
前記３つのベンゼン環が縮合した構造は、アントラセン骨格、フェナントレン骨格及びフェナレン骨格からなる群より選ばれる少なくとも一つの骨格を含むことが好ましい。
【００２１】
光重合体膜の剛直性をより向上する観点からは、前記３つのベンゼン環が縮合した構造は、アントラセン骨格を少なくとも含むことが好ましく、アントラセン骨格であることがより好ましい。
【００２２】
光重合体膜の剛直性をより向上する観点からは、前記第一モノマー単位を生成する第一光重合性モノマーは、前記３つのベンゼン環が縮合した構造に直接結合している２つの官能基を有することが好ましい。
【００２３】
前記２つの官能基はそれぞれ、エチレン性二重結合を有することが好ましい。
【００２４】
前記エチレン性二重結合は、前記第一光重合性モノマーの末端に位置することが好ましい。
【００２５】
前記第一モノマー単位を生成する第一光重合性モノマーは、下記一般式（Ｉ）で表されることが好ましい。
Ｐ１−Ａ１−（Ｚ１−Ａ２）ｎ−Ｐ２      （Ｉ）
（式（Ｉ）中、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ互いに独立して、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、アクリルアミド基又はメタクリルアミド基を表し、Ａ１及びＡ２は、それぞれ互いに独立して、置換基を有してもよいアントリレン基、フェナントリレン基又はフェナレンジイル基を表し、Ｚ１は、−ＣＯＯ−若しくは−ＯＣＯ−基又は単結合であり、ｎは０、１又は２である。）
【００２６】
前記一般式（Ｉ）中、Ｐ１及びＰ２は、アクリレート基又はメタクリレート基であり、Ｚ１は、単結合であり、ｎは０又は１であることが好ましい。
【００２７】
パネルの色付きを抑制する観点からは、前記光重合体膜は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有さない第二モノマー単位を更に含む共重合体（コポリマー）であることが好ましい。
【００２８】
プレチルト角の変化をより抑制する観点からは、前記光重合体膜は、前記第一モノマー単位を含む単独重合体（ホモポリマー）であることが好ましい。
【００２９】
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記光重合体膜の前記液晶層とは反対側に配向膜を備えることが好ましく、前記一対の基板の両方は、前記光重合体膜の前記液晶層とは反対側に配向膜を備えることがより好ましい。
【００３０】
前記配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。
【００３１】
前記配向膜は、光配向膜であることが好ましい。
【００３２】
前記液晶層は、誘電率異方性が負のネマチック液晶を含むことが好ましい。
【００３３】
本発明はまた、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方は、前記液晶層側の表面に、光重合性モノマーを重合することによって形成された光重合体膜を備え、前記光重合性モノマーは、３つのベンゼン環が縮合した構造を有する第一光重合性モノマーを含む液晶表示装置（以下、「本発明の第二の液晶表示装置」とも言う。）でもある。
【００３４】
本発明の第二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、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００３５】
なお、本発明の第二の液晶表示装置は、一方の基板のみに光重合体膜が形成された構造であっても本発明の効果を奏することができるが、光重合体膜は、後方側の基板に少なくとも形成されることが好ましく、両方の基板に形成されることがより好ましい。
【００３６】
本発明は更に、一対の基板間に挟持された液晶層を形成するための液晶層形成用組成物であって、前記液晶層形成用組成物は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有する第一光重合性モノマーを含む液晶層形成用組成物でもある。
【００３７】
本発明の液晶層形成用組成物の構成としては、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、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００３８】
本発明の第二の液晶表示装置及び本発明の液晶層形成用組成物における好ましい形態について以下に詳しく説明する。なお、以下の各種形態は、適宜組み合わされてもよい。
【００３９】
前記３つのベンゼン環が縮合した構造は、アントラセン骨格、フェナントレン骨格及びフェナレン骨格からなる群より選ばれる少なくとも一つの骨格を含むことが好ましい。
【００４０】
光重合体膜の剛直性をより向上する観点からは、前記３つのベンゼン環が縮合した構造は、アントラセン骨格を少なくとも含むことが好ましく、アントラセン骨格であることがより好ましい。
【００４１】
光重合体膜の剛直性をより向上する観点からは、前記第一光重合性モノマーは、前記３つのベンゼン環が縮合した構造に直接結合している２つの官能基を有することが好ましい。
【００４２】
前記２つの官能基はそれぞれ、エチレン性二重結合を有することが好ましい。
【００４３】
前記エチレン性二重結合は、前記第一光重合性モノマーの末端に位置することが好ましい。
【００４４】
前記第一光重合性モノマーは、前記一般式（Ｉ）で表されることが好ましい。
【００４５】
前記一般式（Ｉ）中、Ｐ１及びＰ２は、アクリレート基又はメタクリレート基であり、Ｚ１は、単結合であり、ｎは０又は１であることが好ましい。
【００４６】
本発明の第二の液晶表示装置において、パネルの色付きを抑制する観点からは、前記光重合性モノマーは、３つのベンゼン環が縮合した構造を有さない第二光重合性モノマーを更に含み、前記光重合体膜は、少なくとも前記第一光重合性モノマー及び前記第二光重合性モノマーを含む前記光重合性モノマーを共重合することによって形成されることが好ましい。
【００４７】
本発明の液晶層形成用組成物において、パネルの色付きを抑制する観点からは、前記液晶層形成用組成物は、３つのベンゼン環が縮合した構造を有さない第二光重合性モノマーを更に含むことが好ましい。
【００４８】
本発明の第二の液晶表示装置において、プレチルト角の変化をより抑制する観点からは、前記光重合性モノマーは、前記第一光重合性モノマーのみを含むことが好ましい。このように、前記光重合体膜は、前記第一光重合性モノマーのみを重合することによって形成されることが好ましいとも言える。
【００４９】
本発明の液晶層形成用組成物において、プレチルト角の変化をより抑制する観点からは、前記液晶層形成用組成物は、モノマー成分として、前記第一光重合性モノマーのみを含んでもよい。
【００５０】
前記一対の基板の少なくとも一方は、前記光重合体膜の前記液晶層とは反対側に配向膜を備えることが好ましく、前記一対の基板の両方は、前記光重合体膜の前記液晶層とは反対側に配向膜を備えることがより好ましい。
【００５１】
前記配向膜は、垂直配向膜であることが好ましい。
【００５２】
前記配向膜は、光配向膜であることが好ましい。
【００５３】
前記液晶層は、誘電率異方性が負のネマチック液晶を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の第一及び第二の液晶表示装置と、本発明の液晶層形成用組成物とによれば、製造プロセスを増加することなく、焼き付きを充分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。
【図２】実施形態１における光配向処理方向と液晶分子のプレチルト方向との関係を示す斜視模式図である。
【図３】（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置がモノドメインを有する場合における、一絵素内の平均の液晶ダイレクターの方向と一対の基板に対する光配向処理方向とを示す平面模式図であり、（ｂ）は、図３（ａ）で示した液晶表示装置に設けられる偏光板の吸収軸方向を示す模式図である。
【図４】アライメントマスクを用いるプロキシミティ露光法によって配向分割を行うための実施形態１の光配向処理プロセスにおける基板及びフォトマスクの第一の配置関係を示す断面模式図である。
【図５】アライメントマスクを用いるプロキシミティ露光法よって配向分割を行うための実施形態１の光配向処理プロセスにおける基板及びフォトマスクの第二の配置関係を示す断面模式図である。
【図６】（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置が４ドメインを有する場合における、一絵素内の平均の液晶ダイレクターの方向と、一対の基板に対する光配向処理方向と、ドメインの分割パターンとを示す平面模式図であり、（ｂ）は、図６（ａ）で示した液晶表示装置に設けられる偏光板の吸収軸方向を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置が別の４ドメインを有する場合における、一絵素内の平均の液晶ダイレクターの方向と、一対の基板に対する光配向処理方向と、ドメインの分割パターンとを示す平面模式図であり、（ｂ）は、図７（ａ）で示した液晶表示装置に設けられる偏光板の吸収軸方向を示す模式図であり、（ｃ）は、一対の基板の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加された時の図７（ａ）のＡ−Ｂ線における断面模式図であり、液晶分子の配向方向を示す。
【図８】実施例１におけるバックライトの照度スペクトルを示すグラフであり、（ａ）は、スペクトル全体を示し、（ｂ）は、波長３００〜４５０ｎｍの範囲を拡大したグラフである。
【図９】アントラセンの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１０】実施例の液晶表示装置の作用効果を説明するための図である。
【図１１】製造工程における、従来のＰＳＡ技術を用いた液晶表示パネルを示す断面模式図であり、（ａ）は、光重合性モノマーが重合する前の状態を示し、（ｂ）は、光重合性モノマーが重合した後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下に実施形態を掲げ、本発明を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。
【００５７】
なお、本明細書において、光重合とは、光照射によって起こる重合反応を言う。また、光重合性モノマーとは、光照射によって重合する（光重合する）モノマーを意味する。更に、光とは、可視光のみならず、紫外光、赤外光等も含むものとする。
【００５８】
また、本明細書において、アントラセン骨格、フェナントレン骨格又はフェナレン骨格とは、アントラセン、フェナントレン又はフェナレンにおける１個又は複数個（好適には複数個）の炭素原子から水素原子を取り去った構造を意味する。
【００５９】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、一対の基板１０、２０と、一対の基板１０、２０の間に狭持された液晶層３０とを備える。一対の基板１０、２０は、ガラス等からなる絶縁性の透明基板１１、２１と、透明基板１１、２１の液晶層３０側に形成されたＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極（図示せず）と、透明電極上に形成された配向膜１２、２２と、配向膜１２、２２上に形成された光重合体膜１３、２３とを備える。
【００６０】
基板（下基板）１０は、液晶表示装置の後方に配置され、絵素（サブ画素）毎に駆動素子（スイッチング素子、例えばＴＦＴ）が形成された駆動素子基板（例えば、ＴＦＴ基板）として機能し、基板（上基板）２０は、液晶表示装置の前方（視認側）に配置され、駆動素子基板の絵素に対応してカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板として機能する。また、基板１０において、透明電極は、マトリクス状に形成されるとともに、駆動素子に接続され、画素電極として機能する。一方、基板２０において、透明電極は、表示領域の全面に一様に形成され、対向電極（共通電極）として機能する。
【００６１】
なお、本実施形態の液晶表示装置は、カラー表示の液晶表示装置に特に限定されず、白黒表示の液晶表示装置であってもよく、その場合、基板２０にはカラーフィルタを設ける必要はない。また、この場合、本実施形態の説明における絵素は、画素と読み替えることができる。
【００６２】
基板１０、２０の液晶層３０と反対側の面にはそれぞれ偏光板（図示せず）がクロスニコルに配置される。また、一対の基板１０、２０の間には、セル厚を一定（例えば、２．０〜１０．０μｍ）に保つためのセル厚保持体（スペーサ、図示せず）が所定の位置（遮光領域）に配置されている。更に、基板１０の後方には、光源としてバックライト（図示せず）が設けられている。
【００６３】
光重合体膜１３、２３は、配向膜１２、２２が規定する液晶分子の配向方向（初期配向、プレチルト）を維持（固定）する機能を有する。また、光重合体膜１３、２３は、光重合により重合する光重合性モノマーを重合することによって、配向膜１２、２２の液晶層３０側の表面に形成された膜である。より詳細には、光重合体膜１３、２３は、液晶材料に光重合性モノマーが添加（分散）された液晶層形成用組成物を一対の基板１０、２０（空セル）の間に注入した後、基板１０側から光（好適には、紫外線）を照射し、光重合性モノマーを重合することによって形成される。このように、本実施形態の液晶表示装置は、ＰＳＡ技術を利用して作製される。なお、液晶層形成用組成物には、更に光重合開始剤を添加してもよい。
【００６４】
また、光重合体膜１３、２３は、縮環構造を主鎖中に有する光重合性モノマーを用いて形成される。これにより、官能基を持たない通常の液晶分子の方向と光重合性モノマーの分子方向とが揃うため、液晶分子の配向方向の固定が可能になる。
【００６５】
そして、光重合体膜１３、２３は、アントラセン、フェナントレン、フェナレン等のように３つのベンゼン環が縮合した構造（三環構造）を有する第一モノマー単位を含む。すなわち、光重合体膜１３、２３は、三環構造を有する第一光重合性モノマーを含む液晶層形成用組成物を用いて形成される。
【００６６】
これにより、光重合体膜１３、２３は、短波長領域の光、具体的には紫外〜青色の光、より具体的には３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光を選択的に吸収することができる。そのため、光重合体膜１３、２３は、バックライトから射出される光のうち、特に「焼き付き」を発生させる主要因と考えられる紫外〜青色の光を吸収し、この波長の光が液晶層３０へ届くのを防ぐことができる。その結果、例え液晶層３０中に、未反応モノマー及び／又は溶存ポリマーが残存したとしても、「焼き付き」の第一の発生原因であるバックライトの光に起因するこれらの重合の進行を抑制することができる。
【００６７】
また、特許文献１に記載のモノマーのように、二環構造を有する光重合性モノマー及び／又は縮環構造を有さない光重合性モノマーのみから形成された光重合体膜に比べて、光重合体膜１３、２３をより硬くすることができる。そのため、配向膜１２、２２及び／又は光重合体膜１３、２３付近に存在する液晶分子の配向を固定する力を大きくすることができる。その結果、「焼き付き」の第二の発生原因であるプレチルト角の変化自体を生じにくくさせることができる。
【００６８】
更に、従来のＰＳＡ技術を用いた製造プロセスをそのまま用いて本実施形態の液晶表示装置を作製することができるので、製造プロセスを増加することがない。
【００６９】
光重合体膜１３、２３を形成するための光照射工程における照射条件は特に限定されず、従来のＰＳＡ技術と同様に設定できるが、具体的には、波長３００〜３５０ｎｍにピーク波長を有する光（紫外線）を５分以上照射することが好ましい。
【００７０】
上述のように、バックライトから漏れ出てくる紫外線については微弱なため、アントラセン等の三環構造による吸収によって遮蔽することが可能であるが、一方、光重合性モノマー重合用の光源として通常用いられるブラックライトは、紫外線強度が大きいため、従来どおりの照射条件でもアントラセン等の三環構造による吸収に妨げられることなく光重合性モノマーの重合を進行させることができる。他方、アントラセン等の三環構造の吸収を避けるために、アントラセン等の三環構造による吸収のない短波長の光を光重合性モノマーの重合に使用すると材料の分解劣化の可能性が大きくなり、アントラセン等の三環構造による吸収のない長波長の光を光重合性モノマーの重合に使用すると重合時間が長くなってしまう。
【００７１】
前記三環構造としては特に限定されないが、アントラセン骨格、フェナントレン骨格及び／又はフェナレン骨格が好適である。なかでも、前記三環構造としては、アントラセン骨格が好適である。これにより、アントラセン骨格部分で光二量化反応を起こし、光重合体膜１３、２３の剛直性をより向上することができる。
【００７２】
前記第一モノマー単位を生成する第一光重合性モノマーは、三環構造に直接結合している２つの官能基を有することが好ましい。このように、第一光重合性モノマーは、三環構造に直接結合している２つの官能基を有することが好ましい。これにより、光重合体膜１３、２３をより剛直にできる。一方、光重合体膜１３、２３が三環構造と官能基との間に、アルキレン基、ポリメチレン基等の屈曲可能な部位を含むと、高分子化後、液晶表示装置に電圧を印加した時、液晶分子とともに高分子も変形し、焼き付きの原因になるおそれがある。
【００７３】
前記２つの官能基としては、光重合可能な官能基であれば特に限定されないが、エチレン性不飽和基を有することが好ましく、なかでもエチレン性二重結合を有することが好ましい。
【００７４】
前記三環構造の前記２つの官能基との結合手の位置は特に限定されないが、前記エチレン性二重結合（エチレン性不飽和基）は、前記第一光重合性モノマーの末端に位置することが好ましい。
【００７５】
前記第一モノマー単位を生成する第一光重合性モノマーとしては、上記一般式（Ｉ）が好適である。なかでも、上記一般式（Ｉ）中、Ｐ１及びＰ２は、アクリレート基又はメタクリレート基であり、Ｚ１は、単結合であり、ｎは０又は１であることが好ましい。また、上述のように、光重合体膜１３、２３の剛直性をより向上する観点からは、Ａ１及びＡ２は、アントリレン基であることが好ましい。
【００７６】
なお、上記一般式（Ｉ）において、前記アントリレン基、フェナントリレン基及びフェナレンジイル基はそれぞれ、２つの官能基以外に、メチル基等のアルキル基、ハロゲン等で置換されていてもよいが、２つの官能基以外に、置換基を有さないことが好ましい。
【００７７】
また、上記一般式（Ｉ）において、アントリレン基、フェナントリレン基又はフェナレンジイル基のＰ１及びＰ２との結合手の位置は特に限定されず、適宜設定すればよい。
【００７８】
より具体的には、前記第一光重合性モノマーとしては、下記式（１）に示すアクリレート基を有するモノマー、下記式（２）に示すメタクリレート基を有するモノマー、下記式（３）に示すアクリルアミド基を有するモノマー、下記式（４）に示すメタクリルアミド基を有するモノマー、下記式（５）に示すビニロキシ基を有するモノマー、（６）に示すビニル基を有するモノマーが挙げられる。なお、式（１）〜（６）中、Ａは、アントリレン基フェナントリレン基又はフェナレンジイル基を表すが、アントリレン基、フェナントリレン基又はフェナレンジイル基の官能基との結合手の位置は特に限定されず、また、アントリレン基、フェナントリレン基又はフェナレンジイル基はそれぞれ、２つの官能基以外に、メチル基等のアルキル基、ハロゲン等で置換されていてもよいが、２つの官能基以外に、置換基を有さないことが好ましい。これらのモノマーは、アントリレン基、フェナントリレン基又はフェナレンジイル基に直接結合した２つの官能基を有し、２つの官能基はそれぞれ、モノマーの末端にエチレン性二重結合を有する。
【００７９】
【化１】
2012058266.tif 000003
【００８０】
光重合体膜１３、２３は、三環構造を有さない第二モノマー単位を更に含む共重合体（コポリマー）であってもよいし、第一モノマー単位を含む単独重合体（ホモポリマー）であってもよい。前者によれば、三環構造としてアントラセン骨格を選択したとしても、パネルが青色に色付くことを抑制することができる。後者によれば、バックライトから射出される光のうち、特に「焼き付き」を発生させる主要因と考えられる紫外〜青色の光をより吸収し、この波長の光が液晶層３０へ届くのをより防ぐことができる。このように、前記液晶層形成用組成物は、モノマー成分として、三環構造を有さない第二光重合性モノマーを更に含んでもよいし、第一光重合性モノマーのみを含んでもよい。
【００８１】
なお、第二モノマー単位を生成する第二光重合性モノマーとしては特に限定されず、従来のＰＳＡ技術に用いられる材料を利用することができる。具体的には、特許文献１に記載のモノマーを挙げることができる。また、光重合体膜１３、２３が共重合体である場合、モノマー単位の分布は特に限定されず、光重合体膜１３、２３は、交互コポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、グラフトコポリマーのいずれであってもよい。
【００８２】
光重合体膜１３、２３の分子量は特に限定されず、従来のＰＳＡ技術に用いられる光重合体膜と同程度の分子量を有するものであればよい。
【００８３】
また、液晶層形成用組成物中における光重合性モノマー（第一光重合性モノマー及び／又は第二光重合性モノマー）の割合は特に限定されず、従来のＰＳＡ技術に用いられる液晶層形成用組成物と同様に設定すればよいが、具体的には、０．０１〜１０重量％（より好適には０．１〜１重量％）程度とすればよい。
【００８４】
液晶層３０は、誘電率異方性Δεが負の液晶分子（ネマチック液晶）を含むことが好ましい。より具体的には、Δεは、０．２〜１０であることが好ましく、液晶層３０のΔｎは、０．０２〜０．３を満たすことが好ましい。
【００８５】
配向膜１２、２２の配向処理方法は特に限定されないが、配向膜１２、２２は、光配向処理（より好適には紫外線、更に好適には偏光紫外線による配向処理）されることが好ましい。このように、配向膜１２、２２は、光配向膜であることが好ましい。なお、光配向膜材料としては特に限定されず、光結合型、光分解型のいずれであってもよく、従来公知のポリイミド系材料やポリアミド酸系材料を使用することができる。より具体的には、光結合型としては、例えば４−カルコン基、４’−カルコン基、クマリン基、シンナモイル基、シンナメート基等の感光性基を有するポリイミドを用いることができ、光分解型としては、例えば、日産化学社製のＲＮ７２２、ＲＮ７８３、ＲＮ７８４、ＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０４等を用いることができる。なお、光配向膜の膜厚、配向処理条件は特に限定されず、材料に応じて適宜設定することができる。
【００８６】
配向膜１２、２２が発現するプレチルト角は特に限定されないが、配向膜１２、２２は、液晶分子を略垂直に配向することが好ましい。より具体的には、液晶層３０のプレチルト角は、８０〜９０°（より好適には８５〜９０°）であることが好ましい。このように、配向膜１２、２２は、垂直配向膜であることが好ましい。なお、垂直配向膜材料としては特に限定されず、従来公知のものを使用することができる。また、垂直配向膜の膜厚、配向処理条件も適宜設定することができる。
【００８７】
本実施形態の液晶表示装置は、配向処理方向が一対の基板で直交しているＲＴＮ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの構成となっている場合に好適であり、特に、一つの絵素を４つのドメインに分割するタイプ（４Ｄ−ＲＴＮ）に好適に用いることができる。４Ｄ−ＲＴＮは、視野角の改善には非常に優れているが、高精度なプレチルト制御が求められる。しかしながら、本実施形態の液晶表示装置によれば、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、広視野角な液晶表示が好適に得られることになる。このように、本発明は、あらかじめ光配向技術によって得られた配向状態を、液晶層に電圧を印加しない状態で光重合体膜に記憶（維持）させる技術に好適であり、なかでも、４Ｄ−ＲＴＮモードにＰＳＡ技術を適用した技術（４Ｄ−ＲＴＮ技術）に特に好適である。
【００８８】
また、上述のように表示品位の優れた４Ｄ−ＲＴＮを実現する観点からは、配向膜１２、２２は、垂直配向膜であり、かつ光配向処理（より好適には紫外線、更に好適には偏光紫外線による配向処理）されることが好ましい。すなわち、配向膜１２、２２は、垂直光配向膜であることが好ましい。
【００８９】
以下に、本実施形態の液晶表示装置をＲＴＮモードに適用した場合についてより詳細に説明する。
図２は、実施形態１における光配向処理方向と液晶分子のプレチルト方向との関係を示す斜視模式図である。図３（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置がモノドメインを有する場合における、一絵素内の平均の液晶ダイレクターの方向と一対の基板に対する光配向処理方向とを示す平面模式図であり、（ｂ）は、図３（ａ）で示した液晶表示装置に設けられる偏光板の吸収軸方向を示す模式図である。なお、図３（ａ）は、光配向処理方向が一対の基板の間で直交し、かつ一対の基板の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加された状態を示す。また、図３（ａ）中、実線矢印は、駆動素子基板に対する光照射方向（光配向処理方向）を示し、点線矢印は、カラーフィルタ基板に対する光照射方向（光配向処理方向）を示す。図４は、アライメントマスクを用いるプロキシミティ露光法によって配向分割を行うための実施形態１の光配向処理プロセスにおける基板及びフォトマスクの第一の配置関係を示す断面模式図である。図５は、アライメントマスクを用いるプロキシミティ露光法よって配向分割を行うための実施形態１の光配向処理プロセスにおける基板及びフォトマスクの第二の配置関係を示す断面模式図である。図６（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置が４ドメインを有する場合における、一絵素内の平均の液晶ダイレクターの方向と、一対の基板に対する光配向処理方向と、ドメインの分割パターンとを示す平面模式図であり、（ｂ）は、図６（ａ）で示した液晶表示装置に設けられる偏光板の吸収軸方向を示す模式図である。なお、図６（ａ）は、一対の基板の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加された状態を示す。また、図６（ａ）中、実線矢印は、駆動素子基板に対する光照射方向（光配向処理方向）を示し、点線矢印は、カラーフィルタ基板に対する光照射方向（光配向処理方向）を示す。
【００９０】
本実施形態の液晶表示装置をＲＴＮモードに適用した場合、一対の基板１０、２０の間に狭持された液晶層３０は、誘電率異方性が負の液晶分子を含む。また、配向膜１２、２２としては、垂直配向性を示す光配向膜（垂直光配向膜）が形成されている。
【００９１】
配向膜１２、２２は、図２に示すように、入射面に平行に偏光した紫外線（図２中の白抜き矢印）が基板面法線方向から、例えば４０°傾けて照射されると、図２に示すように、そのＵＶ照射方向側に液晶分子３１のプレチルト角を発生することができる。なお、配向膜１２、２２の露光は、一括露光により行われてもよいし、スキャン露光により行われてもよい。すなわち、基板及び光源を固定した状態で配向膜１２、２２を照射してもよいし、図２中の点線矢印に示すように、ＵＶ光をＵＶ走査方向に沿って走査しながら配向膜１２、２２を照射してもよい。
【００９２】
本実施形態に係るＲＴＮモードの液晶表示装置は、図３（ａ）に示すように、一対の基板１０、２０に対する光線照射方向が、基板を平面視したときに、それぞれ略直交するように配向膜の露光と基板の貼り合わせとが行われ、また、一対の基板１０、２０それぞれに設けられた配向膜１２、２２近傍の液晶分子のプレチルト角が略同一であり、更に、液晶層３０にカイラル材を含まない液晶材料が注入される。この場合、一対の基板１０、２０の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加されると、液晶分子は一対の基板１０、２０間の基板面法線方向において９０°ねじれた構造を有するとともに、ＡＣ電圧印加時の平均の液晶ダイレクター方向３２は、図３に示すように、一対の基板１０、２０を平面視したときに、一対の基板１０、２０に対する光照射方向を二分する向きとなる。また、図３（ｂ）に示すように、カラーフィルタ基板側に配置された偏光板（上偏光板）の吸収軸方向４２は、カラーフィルタ基板の光配向処理方向と一致し、一方、駆動素子基板側に配置された偏光板（下偏光板）の吸収軸方向４１は、駆動素子基板の光配向処理方向と一致している。
【００９３】
次に、図６に示すように、本実施形態に係るＲＴＮモードの液晶表示装置における各絵素が配向分割された場合について説明する。４ドメインを形成するための露光工程においては、まず、図４に示すように、液晶表示装置の１絵素の幅を二分する大きさの遮光部４３を有するフォトマスク４４を用いて、１絵素の半分に相当する領域を一方向（図４中、紙面手前から奥の方向）に露光するとともに、残りの半分の領域を遮光部４３によって遮光する。次のステップでは、図５に示すように、フォトマスク４４を絵素の半ピッチ程ずらして、露光済みの領域を遮光部４３で遮光して、遮光していないところ（図４で示したステップにおいて露光されなかった未露光領域）を図４とは逆方向（図５中、紙面奥から手前の方向）に露光する。これにより、液晶表示装置の１絵素の幅を二分するように、互いに逆方向に液晶プレチルトを発現する領域がストライプ状に形成されることになる。
【００９４】
このように、それぞれの基板１０、２０の各絵素を二分割するように等ピッチで配向分割しておく。そして、一対の基板１０、２０を平面視したときに、一対の基板１０、２０で配向分割方向（光配向処理方向）が互いに直交するように両基板を配置し（貼り合わせ）、更に、液晶層３０にカイラル材を含まない液晶材料を注入する。これにより、図６（ａ）に示すように、液晶層３０の厚み方向における中央付近に位置する液晶分子の配向方向が、４つの領域（図６（ａ）中、ｉ〜ｉｖ）において、互いに異なる、より具体的には略直交する四分割ドメインを形成することができる。すなわち、ＡＣ電圧印加時の平均の液晶ダイレクター方向３２は、図６（ａ）に示すように、一対の基板１０、２０を平面視したときに、各ドメインにおいて、一対の基板１０、２０に対する光照射方向を二分する向きとなる。また、図６（ｂ）に示すように、一対の基板１０、２０を平面視したときに、カラーフィルタ基板の光配向処理方向（図６（ａ）中、点線矢印）は、上偏光板の吸収軸方向４２と同一方向となり、駆動素子基板の光配向処理方向（図６（ａ）中、実線矢印）は、下偏光板の吸収軸方向４１と同一方向となっている。
【００９５】
なお、ＲＴＮモードのドメインのレイアウトは、図６（ａ）に示したような四分割に限らず、図７（ａ）に示すような形態であってもよい。図７（ａ）は、実施形態１の液晶表示装置が別の４ドメインを有する場合における、一絵素内の平均の液晶ダイレクターの方向と、一対の基板に対する光配向処理方向と、ドメインの分割パターンとを示す平面模式図であり、（ｂ）は、図７（ａ）で示した液晶表示装置に設けられる偏光板の吸収軸方向を示す模式図であり、（ｃ）は、一対の基板の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加された時の図７（ａ）のＡ−Ｂ線における断面模式図であり、液晶分子の配向方向を示す。なお、図７（ａ）中、実線矢印は、駆動素子基板に対する光照射方向（光配向処理方向）を示し、点線矢印は、カラーフィルタ基板に対する光照射方向（光配向処理方向）を示す。また、図７（ｃ）中、点線は、ドメイン境界を示す。
【００９６】
この形態の作製方法としては、まず、図７（ａ）に示すように、それぞれの基板１０、２０の各絵素を二分割するように等ピッチで配向分割しておく。そして、一対の基板１０、２０を平面視したときに、一対の基板１０、２０で配向分割方向（光配向処理方向）を互いに直交させ、かつカラーフィルタ基板を図７（ａ）中の実線矢印の方向に絵素ピッチの１／４ほどずらして両基板１０、２０を配置する（貼り合わせる）。これにより、図７（ａ）に示すように、液晶層３０の厚み方向における中央付近に位置する液晶分子の配向方向が、４つの領域（図７（ａ）中、ｉ〜ｉｖ）において、互いに異なる、より具体的には略直交する四分割ドメインを形成することができる。すなわち、ＡＣ電圧印加時の平均の液晶ダイレクター方向３２は、図７（ａ）に示すように、一対の基板１０、２０を平面視したときに、各ドメインにおいて、一対の基板１０、２０に対する光照射方向を二分する向きとなる。また、図７（ｂ）に示すように、この形態においては、一対の基板１０、２０を平面視したときに、カラーフィルタ基板の光配向処理方向（図７（ａ）中、点線矢印）は、上偏光板の吸収軸方向４２と同一方向となり、駆動素子基板の光配向処理方向（図７（ａ）中、実線矢印）は、下偏光板の吸収軸方向４１と同一方向となっている。そして、一対の基板１０、２０の間に電圧が印加されない時には、液晶分子は、配向膜１２、２２の配向規制力によって、一対の基板１０、２０に略垂直な方向に配向している。一方、一対の基板１０、２０の間に閾値以上の電圧を印加した時には、図７（ｃ）に示すように、液晶分子３１は、一対の基板１０、２０の間でほぼ９０°ツイストし、かつ４つのドメインで異なる４つの配向状態が存在することになる。
【００９７】
（合成例１）
三環構造を有する第一光重合性モノマーの合成の一例を以下に示す。
まず、下記式（７）に示す９，１０−ジアミノフェナントレンが０．５ｇ（２．５ｍＭ）含まれるとともに、トリエチルアミンが１ｇ（１０ｍＭ）含まれるベンゼン（２０ｍＬ）溶液中に、下記式（８）に示すメタクリル酸クロリド０．５ｇ（５ｍＭ）を含むベンゼン溶液（５ｍＬ）を室温、窒素雰囲気下で滴下した。その後、２時間、室温で反応させた。反応終了後、不純物を水で抽出させた後、カラムクロマトグラフィー（トルエン／酢酸エチル（４／１））にて精製し、下記式（９）で示される目的の化合物（モノマー）を０．５５ｇ（収率６４％）得た。
【００９８】
【化２】
2012058266.tif 000004
【００９９】
（合成例２）
三環構造を有する第一光重合性モノマーの合成の別の一例を以下に示す。
まず、下記式（１０）に示す１，９−ジヒドロキシフェナントレンが０．５ｇ（２．４ｍＭ）含まれるとともに、トリエチルアミンが１ｇ（１０ｍＭ）が含まれるベンゼン（２０ｍＬ）溶液中に、下記式（１１）に示すメタクリル酸クロリド０．５ｇ（５ｍＭ）を含むベンゼン溶液（５ｍＬ）を室温、窒素雰囲気下で滴下した。その後、２時間、室温で反応させた。反応終了後、不純物を水で抽出させた後、カラムクロマトグラフィー（トルエン／酢酸エチル（４／１））にて精製し、下記式（１２）で示される目的の化合物（モノマー）を０．６３ｇ（収率７６％）得た。
【０１００】
【化３】
2012058266.tif 000005
【０１０１】
以下に、４Ｄ−ＲＴＮ技術を用いて、本発明に係る４Ｄ−ＲＴＮモードの液晶表示装置を実際に作製した例を示す。
【０１０２】
（実施例１）
本実施例の一対の基板として、アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板との２枚を作製した。アクティブマトリクス基板としては、ガラス基板上に、ＴＦＴ、ソース配線、ゲート配線及び保持容量配線を配置し、更にこれらの上に、絶縁膜を介して画素電極を設けたものを作製した。また、カラーフィルタ基板としては、ガラス基板上にＲＧＢからなるカラーフィルタを設け、更にその上に、共通電極を設けたものを作製した。
【０１０３】
そして、側鎖にシンナメート基を有するポリアミック酸系光配向膜（イミド化率略５０％）を両基板上に成膜後、９０℃でプリべーク（仮焼成）を行い、引き続き２００℃でポストべーク（本焼成）を行った。
【０１０４】
次に、斜め方向（基板面に対して４０〜５０°の方向）からＰ偏光の紫外線（２７０〜３６０ｎｍにピーク波長がある光）を照射することによって配向処理を施した。これにより、プレチルト角が８８．１°程度となる垂直配向膜（垂直光配向膜）を形成することかできる。なお、配向処理の照射エネルギーは、１０ｍＪ／ｃｍ２〜１Ｊ／ｃｍ２（より好適には、５０ｍＪ／ｃｍ２〜２００ｍＪ／ｃｍ２）の範囲内で設定することができるが、本実施例では、１００ｍＪ／ｃｍ２に設定した。また、配向処理は、図６に示した田の字状（マトリクス状）のドメインが形成されるように行った。
【０１０５】
引き続き、一方の基板にシールを塗布し、他方の基板にスペーサであるビーズを散布後、両基板の貼り合せを行い、負の誘電率異方性を示すネマチック液晶を含む液晶層形成用組成物を注入した。
【０１０６】
液晶層形成用組成物中には、下記式（１３）に示す二官能モノマー（第二光重合性モノマー）に、下記式（１４）に示す、コア部にアントラセン構造（ベンゼン環が３つ連なった構造）を有する二官能モノマー（第一光重合性モノマー）を１０重量％添加した混合モノマーを液晶に対して０．６重量％導入した。液晶層形成用組成物の注入後、１３０℃で加熱急冷を行い、引き続きブラックライト（３００〜３５０ｎｍにピーク波長がある紫外線）を５分以上照射し、モノマーの重合を行った。
【０１０７】
【化４】
2012058266.tif 000006
【０１０８】
そして、以上の工程により作製した液晶セルの両面に位相差板、偏光板等を設け、液晶表示パネルの表示面とは反対側にバックライトを設けることにより、実施例１の液晶表示装置を作製した。
【０１０９】
図８は、実施例１におけるバックライトの照度スペクトルを示すグラフであり、（ａ）は、スペクトル全体を示し、（ｂ）は、波長３００〜４５０ｎｍの範囲を拡大したグラフである。
図８に示すように、本実施例で用いたバックライトからは、波長３００〜４００ｎｍ付近の光がわずかに射出されていた。
【０１１０】
ここで、本実施例の液晶表示装置の作用効果について説明する。本実施例の液晶表示装置によれば、紫外〜青色波長の光の遮断できるとともに、光配向膜表面に存在する液晶分子のチルトの固定を強化することができる。
【０１１１】
まず、紫外〜青色波長の光の遮断について説明すると、一般に、４Ｄ−ＰＳＡパネルの「焼き付き」は、パネルに電圧を印加した状態で３００〜４００ｎｍの波長を有する光がバックライトから照射されることで生じると考えられる。
【０１１２】
一方、ベンゼン環が複数個連なるような構造（縮合構造）を有する分子において、その連なる個数が多いほど光の吸収スペクトルは長波長側へシフトする。下記式（１５）に示すにように、連なるベンゼン環の数がちょうど３つのとき、その分子の吸収は、図９に示すように、３００〜４００ｎｍの波長域に現れる（図９の黒線）。ベンゼン環が３つ連なった構造を持つ分子としてはアントラセンが挙げられる。
【０１１３】
【化５】
2012058266.tif 000007
【０１１４】
また、有機分子の吸収波長は、分子構造で決定されることが多く、上記式（１４）で示したアントラセン構造を核とするような分子の吸収波長は、アントラセン単体の吸収波長とほぼ同じである。
【０１１５】
また、上記式（１４）で示したモノマーは、ＰＳＡ技術用のモノマーとしても機能する。したがって、上記式（１４）で示したモノマーを添加した液晶層形成用組成物をＰＳＡ重合化することによって、図１０に示すように、３００〜４００ｎｍの波長に吸収を有するようなＰＳＡ重合膜１４（光重合体膜１３、２３）を垂直光配向膜１５（配向膜１２、２２）表面に形成することが可能になる。そのため、このＰＳＡ重合膜１４は、バックライトからの光に含まれる３００〜４００ｎｍの波長の光（図１０中の白抜き矢）を吸収し、その波長の光が液晶層３０へ届くのを妨げることができる。その結果、４Ｄ−ＰＳＡパネルの「焼き付き」の原因と考えられる、液晶層３０中に残存する未反応モノマー及び／又は溶存ポリマーの重合の進行を抑制することができる。
【０１１６】
次に、配向膜表面に存在する液晶分子のチルト固定の強化について説明する。主鎖中にベンゼン環を有するモノマーは、一般に、高硬度のポリマーを形成し、連なるベンゼン環の数が多いほど形成されるポリマーの硬度は大きくなる。
【０１１７】
本実施例では、上記式（１４）で示したようなベンゼン環が３つ連なった構造を有するモノマーを、上記式（１３）で示したような従来から用いていたモノマーに添加することで、従来のＰＳＡ重合膜よりも強固なＰＳＡ重合膜１４の形成が可能になる。そのため、垂直光配向膜１５及び／又はＰＳＡ重合膜１４表面に存在する液晶分子（図１０中の斜め棒）のチルトをより強く固定できる。その結果、４Ｄ−ＰＳＡパネルの「焼き付き」の原因と考えられる、チルト変化そのものを生じにくくさせることができる。
【０１１８】
（実施例２）
液晶層形成用組成物中に添加するモノマーを上記式（１４）に示した第一光重合性モノマーのみとしたこと以外は、実施例１と同じ工程により実施例２の液晶表示装置を作製した。すなわち、液晶層形成用組成物中に、上記式（１３）に示した第二光重合性モノマーは含めず、上記式（１４）に示した第一光重合性モノマーのみを液晶に対して０．６重量％導入した。
【０１１９】
本実施例のように、液晶材料に添加するＰＳＡ用のモノマーを上記式（１４）に示した波長３００ｎｍ〜４００ｎｍに吸収をもつようなモノマーのみとすることで、紫外〜青色波長の光の遮断と、配向膜表面に存在する液晶分子のチルト固定の強化と２つの効果をより顕著に発揮することができる。
【０１２０】
（比較例１）
液晶層形成用組成物中に添加するモノマーを上記式（１３）に示した第二光重合性モノマーのみとしたこと以外は、実施例１と同じ工程により比較例１の液晶表示装置を作製した。すなわち、液晶層形成用組成物中に、上記式（１４）に示した第一光重合性モノマーは含めず、上記式（１３）に示した第二光重合性モノマーのみを液晶に対して０．６重量％導入した。
【０１２１】
（プレチルト角の変化量の測定）
実施例１、２及び比較例１の液晶表示装置に対して、ＡＣ電圧３０Ｖ（３０Ｈｚ）を印加しながらバックライトを１００時間照射し、照射前と照射後とにおけるプレチルト角の変化量を測定した。測定結果を下記表１に示す。なお、プレチルト角の測定は、市販のチルト角測定装置（シンテックス社製、商品名；オプチプロ）を用いた。
【０１２２】
【表１】
2012058266.tif 000008
【０１２３】
この結果、実施例１は、比較例１よりもプレチルト角の変化量を小さく抑えることができた。これは、実施例１では、波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの光に吸収をもつようなモノマー（上記式（１４））を上記式（１３）のモノマーに添加したため、図８で示したバックライトからの光のうち、特にチルトに変化をもたらすと考えられる３００〜４００ｎｍ付近の波長の光を遮断するようなＰＳＡ重合膜を形成できたためであると考えられる。
【０１２４】
一方、比較例１では、波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの光に吸収をもつようなモノマー（上記式（１４））を用いていない。そのため、バックライトからの光に含まれる３００ｎｍ〜４００ｎｍ付近の波長の光を遮断することができず、プレチルト角は大きく変化し、これが「焼き付き」の原因となった。
【０１２５】
以上の結果より、波長３００ｎｍ〜４００ｎｍに吸収をもつようなモノマーを液晶層形成用組成物中に少量添加することによって、４Ｄ−ＰＳＡパネルにおける「焼き付き」を低減できることがわかった。
【０１２６】
また、実施例２は、実施例１よりもプレチルト角の変化量を更に小さく抑えることができた。このように、ＰＳＡ用のモノマーとして、波長３００ｎｍ〜４００ｎｍに吸収をもつような上記式（１４）のモノマーのみを使用することによって、上記式（１３）のモノマーと上記式（１４）のモノマーとを混合した実施例１よりも、更にプレチルト角の変化量を小さく抑えることができることがわかった。
【０１２７】
ただし、アントラセンの蛍光が３５０〜５００ｎｍの波長域に存在するため、ＰＳＡ用のモノマーとして上記式（１４）のモノマーのみを使用すると、パネルが薄く青色に色付くことが懸念される。したがって、上記式（１４）のモノマーのような３つのベンゼン環からなる縮合構造を有するモノマーは、パネルが色付かない程度の量に抑えて添加することが好ましい。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、２０：基板
１１、２１：透明基板
１２、２２：配向膜
１３、２３：光重合体膜
１４：ＰＳＡ重合膜
１５：垂直光配向膜
３０：液晶層
３１：液晶分子
３２：液晶ダイレクターの方向
４１：下偏光板の吸収軸方向
４２：上偏光板の吸収軸方向
４３：遮光部
４４：フォトマスク
１５０：液晶層形成用組成物
１５１：光重合性モノマー
１５２：未反応モノマー
１５３：溶存ポリマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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１１】
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