JP2009222832A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間でＯＣＢモードの初期配向転移を行うことができる液晶装置を提供する。
【解決手段】液晶層を挟持する一対の基板を備え、液晶層５０の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置１であって、液晶層５０は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板と接して形成され、形成材料として紫外線硬化性の液晶モノマー又は液晶オリゴマー等の高分子前駆体を含んだ液晶材料を光重合させて得られる高分子安定化型液晶層５４を備え、高分子安定化型液晶層５４では液晶分子の配向がランダムな配向状態を呈していることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関するものである。

液晶装置の分野においては、近年、動画の画質向上を目的として応答速度の速いＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードの液晶装置が脚光を浴びている。ＯＣＢモードにおいて、初期状態では液晶が２枚の基板間でスプレイ状に開いたスプレイ配向となっており、表示動作時には液晶が弓なりに曲がった状態（ベンド配向）となっている。ＯＣＢモードの液晶装置では、表示動作時にベンド配向の曲がりの度合いで透過率を変調することで高速応答性を実現している。

このようにＯＣＢモードの液晶装置は、電源遮断時に液晶はスプレイ配向であるため、電源投入時にある閾値電圧以上の電圧を液晶に印加することによって初期のスプレイ配向から表示動作時のベンド配向に液晶の配向状態を転移させる、いわゆる初期転移操作が必要となる。ここで、初期転移が十分になされないと表示不良が生じたり、所望の高速応答性が得られなかったりする不具合を生じる。そこで、液晶層に面する配向膜の配向処理を工夫し、液晶の初期配向転移を促進する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

また、特許文献２には、液晶層内に液晶ポリマーからなる壁状の構造体を形成し、該液晶ポリマーをベンド配向と類似の配向状態としておくことで、電圧無印加時にもベンド配向を保つことができる技術が開示されている。
特開平１１−７０１８号公報 特開平８−１５２６０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、２種の異なる配向状態を備えた配向膜を形成するために複雑な工程を必要とする。また、特許文献２に記載された技術では、壁構造体を形成する際に、一度実装し電圧を印加して液晶の配向状態をベンド配向とする必要があるため、製造工程が煩雑となるといった問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、短時間でＯＣＢモードの初期配向転移を行うことができる液晶装置を提供することを目的とする。また、このような液晶装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液晶装置は、液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置であって、前記液晶層は、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板と接して形成され、形成材料として紫外線硬化性の液晶モノマー又は液晶オリゴマー等の高分子前駆体を含んだ液晶材料を光重合させて得られる高分子安定化型液晶層を備え、前記高分子安定化型液晶層では高分子前駆体の分子配向がランダムな配向状態を呈していることを特徴とする。
この構成によれば、高分子安定化型液晶層では高分子前駆体の分子の配向がランダムな配向状態となっているため、隣接する液晶層と該高分子安定化型液晶層との界面においてディスクリネーションが発生する。このディスクリネーションでは初期配向転移を用意とするツイスト配向となりやすいため、初期配向のための電圧を印加すると、ディスクリネーションが発生している箇所では素早くベンド配向への転移が完了しベンド核を形成する。すると、ベンド核から周辺の領域に配向規制力を及ぼすため、ベンド配向への転移を促し初期配向転移を伝播する。そのため、スプレイ配向からベンド配向への転移が良好にかつ迅速に行われるようになり、初期配向転移が早く、応答性に優れた液晶装置となる。

本発明においては、前記高分子安定化型液晶層は、前記一対の基板の両方と接して形成されていることが望ましい。
この構成によれば、液晶層を挟持する両基板に接しているため、駆動による液晶層の流動により高分子安定化型液晶層が剥離し表示に悪影響を与えることがない。そのため、上記効果に加え信頼性の高い液晶装置とすることができる。

本発明においては、前記液晶装置は、複数の有効表示領域と、前記複数の有効表示領域が配置されない非表示領域と、を備え、前記高分子安定化型液晶層は、前記非表示領域に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、表示への影響を小さくし素早い初期配向転移が可能な液晶装置とすることができる。

本発明においては、前記高分子安定化型液晶層は、前記複数の有効表示領域に隣接し、帯状に延在して形成されていることが望ましい。
この構成によれば、帯状の高分子安定化型液晶層に沿って複数個所でベンド核の発生が起こるため、複数のベンド核により初期配向転移がより促進され、高速な初期配向転移が実現できる液晶装置となる。

本発明においては、前記高分子安定化型液晶層は、前記複数の有効表示領域の周囲を囲んで形成されていることが望ましい。
この構成によれば、各々の有効表示領域に発生する複数のベンド核により初期配向転移が促進され、より高速な初期配向転移が実現できる液晶装置となる。

本発明においては、前記高分子安定化型液晶層は、０．１重量％以上５重量％以下の高分子前駆体と液晶との混合物を重合することで形成されていることが望ましい。
０．１重量％未満だと、形成される高分子安定化型液晶層が少なく、期待するベンド転移促進の効果が低い。また、５重量％より多いと、未反応の高分子前駆体が液晶層中に残存し、表示特性や信頼性に悪影響を及ぼすおそれがある。しかし、この構成によれば適切に高分子安定化型液晶層を形成することができ、早い初期配向転移を実現する液晶装置とすることができる。

本発明の電子機器は、上述した液晶装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、短時間でＯＣＢモードの初期配向転移を行うことができ、応答性の優れた表示装置を備える液晶装置とすることができる。

以下、図１〜図７を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る液晶装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

図１（ａ）は本実施形態の液晶装置を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の線分Ｈ−Ｈ’における矢視断面図である。図２は液晶装置を示す等価回路図である。

本実施形態の液晶装置１は、アクティブマトリクス方式の透過型液晶装置であって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光に対応する３個のサブ画素で１個の画素を構成するものである。なお、以下の実施形態では透過型液晶装置を構成する場合について説明するが、本発明は反射型や半透過反射型の液晶装置にも問題なく適用することができる。

液晶装置１は、図１に示すように、素子基板（第１の基板）１０と、素子基板１０に対向配置された対向基板（第２の基板）２０と、素子基板１０及び対向基板２０に挟持された液晶層５０とを備えている。また、液晶装置１は、素子基板１０及び対向基板２０をシール材５２によって貼り合わせており、液晶層５０をシール材５２で区画された領域内に封止している。シール材５２の内周に沿って周辺見切り５３が形成されており、周辺見切り５３に囲まれた平面視（対向基板２０側から素子基板１０を見た状態）で矩形状の領域を画像表示領域１０ａとしている。また液晶装置１は、シール材５２の外側領域に設けられたデータ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４と、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４と導通する接続端子１０２と、走査線駆動回路１０４同士を接続する配線１０５とを備えている。

液晶装置１の画像表示領域１０ａには、図２に示すように、複数のサブ画素領域が平面視マトリクス状に配列されている。各々のサブ画素領域に対応して、画素電極９と、画素電極９をスイッチング制御するＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）３０とが設けられている。画像表示領域１０ａにはまた、複数のデータ線６ａと走査線３ａとが格子状に延びて形成されている。

ＴＦＴ３０のソースにデータ線６ａが電気的に接続されており、ゲートには走査線３ａが電気的に接続されている。ＴＦＴ３０のドレインは画素電極９と電気的に接続されている。データ線６ａは図１に示したデータ線駆動回路１０１に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各サブ画素領域に供給する。走査線３ａは図１に示した走査線駆動回路１０４に接続されており、走査線駆動回路１０４から供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを各サブ画素領域に供給する。

データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０４は、走査線３ａに対して、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。

液晶装置１は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎが、所定のタイミングで画素電極９に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、画素電極９と液晶層５０を介して対向配置された後述する共通電極との間で一定期間保持される。

ここで、保持された画像信号Ｓ１〜Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に保持容量１７が接続されている。保持容量１７は、ＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。

次に、液晶装置１の詳細な構成について、図３を参照して説明する。図３はサブ画素領域の断面図である。液晶装置１は、図３に示すように、液晶層５０を挟持して対向する素子基板１０及び対向基板２０と、素子基板１０の外側（液晶層５０と反対側）に配置された位相差板３３及び偏光板３６と、対向基板２０の外側（液晶層５０と反対側）に配置された位相差板３４及び偏光板３７と、偏光板３６の外側に設けられて素子基板１０の外面側から照明光を照射する照明装置６０とを備えて構成されている。

図に示すように、素子基板１０と対向基板２０との間に封入された液晶層５０は、ＯＣＢモードで動作する構成となっている。液晶装置１の動作時には、液晶層５０を構成する液晶分子５１は、概略弓形に配向したベンド配向を呈する。

素子基板１０が備える基板本体１１は、例えばガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）、またはこれらの複合材料など光透過性を備えた材料で形成されている。

基板本体１１の内側（液晶層５０側）には、ＴＦＴや、配線、保持容量、及びこれらを電気的に絶縁する無機物または有機物の絶縁膜などを備えた素子層１２が形成されている。各種配線や駆動素子はフォトリソグラフィによりパターニングした後エッチングすることにより、また、絶縁膜は蒸着法やスパッタ法など通常知られた方法により適宜形成することができる。

素子層１２の上には、ＴＦＴ等に起因する基板上の凹凸を平坦化する平坦化膜１３が形成されている。更に、平坦化膜１３上にはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料を用いて画素電極９が形成されており、平坦化膜１３を貫通して形成される画素コンタクトホール１４を介して素子層１３内のＴＦＴと電気的に接続されている。

また、素子層１２の上には、画素電極９を覆って配向膜１８が形成されている。配向膜１８は、例えばポリイミドからなるものであり、所定の方向にラビング処理されている。かかる配向膜１８により、ラビング方向に沿って液晶分子５１が配向するようになっている。

対向基板２０は、例えばガラスや石英、プラスチックなど基板本体１１と同様の透光性材料で構成された基板本体２１を基体として備える。基板本体２１の内側（液晶層５０側）には、着色層２２ａおよび遮光層２２ｂを備えたカラーフィルタ層２２が形成されている。カラーフィルタ層２２で、照明装置６０からの入射光を赤色、緑色、青色に変調し、各色の光を混色することでフルカラー表示が可能となる。また、対向基板２０側から液晶装置１を観察した場合には、着色層２２ａが重なる領域は照明装置６０からの光と透過し画像表示を行う有効表示領域ＡＲ１であり、遮光層２２ｂが重なる領域は非表示領域ＡＲ２である。なお、カラーフィルタ層２２は、素子基板１０側に形成することもできる。

カラーフィルタ層２２の上には共通電極２５が形成されている。共通電極２５は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなり、複数のサブ画素領域を覆う平面形状である。また、共通電極２５とカラーフィルタ層２２との間に、カラーフィルタ層２２を物理的または化学的に保護するために、または、カラーフィルタ層２２上の凹凸を平坦化するためにオーバーコート層が形成されていてもよい。

共通電極２５の上には、配向膜２９が形成されている。配向膜２９は、例えばポリイミドからなるものであり、所定の方向にラビング処理されている。かかる配向膜２９により、ラビング方向に沿って液晶分子５１が配向するようになっている。また、配向膜１８，２８は、互いのラビング方向が略平行になるように配置されている。

偏光板３６，３７は、それらの透過軸が互いにほぼ直交するように配置されている。偏光板３６の内面側に設けられた位相差板３３、及び偏光板３７の内面側に設けられた位相差板３４は、透過光に対して略１／４波長の位相差を付与するλ／４位相差板であり、λ／４位相差板とλ／２位相差板とが積層されたものであってもよい。

さらに、偏光板３６，３７の一方または双方の内側にさらに光学補償フィルムを追加配置してもよい。光学補償フィルムを配置することで、コントラストをさらに向上させることができる。光学補償フィルムとしては、屈折率異方性が負のディスコティック液晶などをハイブリッド配向させた負の一軸性媒体や、屈折率異方性が正のネマチック液晶などをハイブリッド配向させた正の一軸性媒体が挙げられる。さらに、負の一軸性媒体と正の一軸性媒体とを組み合わせたものや、各方向の屈折率がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚである二軸性媒体を用いてもよい。

液晶層５０には、誘電率異方性が正の液晶分子５１が含まれている。更に、非表示領域ＡＲ２と平面的に重なる領域には、本発明の特徴部分である高分子安定化型液晶層５４が形成されている。本実施形態の高分子安定化型液晶層５４は、素子基板１０と対向基板２０との両方に接して形成されているが、一方の基板にのみ接して形成されていても良い。本実施形態では液晶層５０の厚み（素子基板１０と対向基板２０との離間距離）は約５．３μｍとなっており、両基板に接する高分子安定化型液晶層５４の厚みも約５．３μｍとなっている。

高分子安定化型液晶層５４は、紫外線硬化性の液晶モノマー又は液晶オリゴマー等の高分子前駆体を含んだ液晶材料を、等方相の状態で重合した重合体（液晶ポリマー）で形成されている。

高分子前駆体としては、それ自身が液晶相を持つものを用いることができ、例えば液晶性紫外線硬化型モノマーあるいはそれらのオリゴマーを用いることができる。用いる高分子前駆体の詳細な構造については後述する。

液晶層内に含有された高分子前駆体から高分子安定化型液晶層５４を形成する。高分子前駆体として、紫外線硬化型モノマーあるいはそれらのオリゴマーを用いた場合には、液晶セルに、例えば３００〜４００ｎｍ程度の紫外線を３〜１５ｍＷ／ｃｍ^２程度の強度で、１０〜６０分間程度照射し、高分子前駆体を重合して高分子化するとともに硬化することにより、等方相状態の液晶分子間に、高分子安定化型液晶層５４を容易に形成することができる。これによって等方相のランダムな高分子前駆体の分子の配向状態を保つことができる。

ここで、用いる高分子前駆体の詳細な構造について説明する。高分子前駆体としては、上述したように、それ自身が液晶相を持つものを用いることができ、例えば液晶性紫外線硬化型モノマーあるいはそれらのオリゴマーを用いることができ、具体的には例えば下記表１または表２に記載した構造を有するモノマー、もしくはこれらのモノマーを重合させて得られるオリゴマーから、１種もしくは複数種組み合わせて使用することができる。

また上記表１および表２以外に記載した高分子前駆体以外にも例えば下記〔化１〕の一般式（Ａ）で表される高分子前駆体を１種もしくは複数種組み合わせて使用することもできる。

なお上記式中、Ｙ１およびＹ２は、メタクリレート基、アクリレート基、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、フッ素原子、シアノ基のいずれかを示すが、Ｙ１およびＹ２の少なくとも一方はメタクリレート基またはアクリレート基のいずれかを示し、Ａ１は存在せずその両側のベンゼン環同士が単結合で直結しているか、またはＡ１は下記〔化２〕の一般式（Ｂ）〜（Ｅ）のいずれかの基または酸素原子、あるいは硫黄原子のいずれかを示し、Ａ１の両側のベンゼン環の水素原子はすべて水素原子であるか、または少なくとも１つの水素原子がハロゲン原子によって置換されているものであってもよい。

また、本発明に用いられる高分子前駆体としては、上記以外にもそれ自身が液晶相を持つものであるか、あるいは、それ自身は液晶相を持たないが、液晶と混合してもその液晶を崩さないものを用いることができ、これらの高分子前駆体を総称して液晶性を有する高分子前駆体と呼ぶ。

また、上記高分子前駆体には、光吸収剤、脱励起剤、抗酸化剤のうちから選択される一種または二種以上の添加剤を添加してもよい。

上記光吸収剤としては、例えば、光吸収帯域が２７０〜４５０ｎｍに存在するものを用いることができ、具体的には、ベンゾトリアゾール、ヒンダードアミン、セラミック粒子などを使用できる。

上記脱励起剤としては、ビフェニル、カルバゾール、ベンゾフェノンなどを用いることができる。

上記抗酸化剤としては、ヒドロキノン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ．−ブチルヒドロキノン、フェノール類、リン化合物、硫黄化合物などを用いることができる。

以上の構成を備えた本実施形態の液晶装置１では、液晶層５０中に高分子安定化型液晶層５４が形成された構成となっており、この高分子安定化型液晶層５４がＯＣＢモードの液晶層５０における初期配向転移（ベンド転移）を促進する機能を備える。

続いて、高分子安定化型液晶層５４の機能について図を参照しながら説明を行う。以下では、まずＯＣＢモードの液晶分子の配向状態について説明した上で、次いで高分子安定化型液晶層５４の機能について説明する。

まず、ＯＣＢモードの液晶装置１の初期転移操作について説明する。図４は、ＯＣＢモードの液晶分子の配向状態を示す説明図である。ＯＣＢモードの液晶装置では、その初期状態（非動作時）において、図４（ａ）に示すように液晶分子５１がスプレイ状に開いた配向状態（スプレイ配向）になっており、表示動作時には、図４（ｂ）に示すように液晶分子５１が弓なりに曲がった配向状態（ベンド配向）になっている。そして、液晶装置１は、表示動作時にベンド配向の曲がり度合いで透過率を変調することで、表示動作の高速応答性を実現する構成となっている。

ＯＣＢモードの液晶装置１の場合、電源遮断時における液晶分子の配向状態が図４（ａ）に示すスプレイ配向であるため、電源投入時にある閾値以上の電圧を液晶分子５１に印加することで、図４（ａ）に示す初期のスプレイ配向から、図４（ｂ）に示す表示動作時のベンド配向に液晶分子の配向状態を転移させる、いわゆる初期転移操作（ベンド転移操作）が必要となる。ベンド転移が十分に行われない場合には、表示不良が生じ、また、所望の応答速度を得られなくなることがある。液晶装置１における液晶層５０のベンド転移操作としては、図１に示す走査線３ａを線順次に通電しつつ、画素電極９と共通電極２５との間にパルス電圧を印加する方法を用いることができる。

このようなベンド転移において、スプレイ配向からベンド配向への転移はエネルギー障壁が高く、エネルギー障壁を超えるために所定の電圧以上の電圧を印加しないとベンド転移が起こらないことが知られている。また、これらのスプレイ配向およびベンド配向では、液晶分子５１が平面視方向で略平行に重なって配向しているが、スプレイ配向からベンド配向へ転移する過程において、ツイスト配向を経由するとベンド転移が起こりやすいことも知られている。ツイスト配向とは、隣接する液晶分子のダイレクタ同士が互いにねじれた配向状態である。ツイスト配向を経由すると、ベンド転移におけるエネルギー障壁が低下しベンド転移がしやすくなる。

本発明の特徴部分である高分子安定化型液晶層５４は、スプレイ配向をしている液晶分子がツイスト配向を経由するとベンド転移を起こしやすいという性質を利用し、ベンド転移を促進する機能を備える。図５は、高分子安定化型液晶層５４の機能を説明する概略図である。

図５（ａ）に示す液晶装置１が備える高分子安定化型液晶層５４は、上述のように、液晶材料を等方相にしてから重合した重合体で形成されている。そのため、高分子安定化型液晶層５４の近傍の領域ＤＡに位置する液晶分子５１は、素子基板１０および対向基板２０に形成された配向膜からの配向規制力だけではなく、高分子安定化型液晶層５４を形成する高分子前駆体の分子のランダムな配向状態からも配向規制力を受ける。したがって、領域ＤＡに位置する液晶分子５１では、初期配向状態で規則的に配向したスプレイ配向を形成せず、ディスクリネーションが発生し、ランダムな配向に基づいたツイスト配向を形成することになる。

図５（ｂ）に示すように、液晶装置１に電圧Ｅを印加すると、ツイスト配向を形成している領域ＤＡの液晶分子５１は、他の領域の液晶分子より早くベンド転移を完了し、ベンド配向を形成する。すると、領域ＤＡのベンド配向をした液晶分子５１から、ベンド配向の配向規制力が周辺の液晶分子５１に伝わりベンド転移を促進する。

すると、図５（ｃ）に示すように、領域ＤＡの液晶分子５１を核（ベンド核）として、周辺の液晶分子５１へ次々と伝播しベンド配向した領域が広がる。このようにして、高分子安定化型液晶層５４の周辺に基点となるベンド配向の領域を形成することでベンド転移をすばやく起こさせることが可能となる。

図６は、高分子安定化型液晶層５４の配置箇所を説明する概略平面図である。図を見やすくするために、高分子安定化型液晶層５４を実線で、有効表示領域ＡＲ１および非表示領域ＡＲ２を点線で示し、両者の位置関係を示す。ここでは、マトリクス状に配置された平面視略矩形の有効表示領域ＡＲ１の間の領域に、格子状の非表示領域ＡＲ２が配置されている液晶装置を例に説明する。

図６（ａ）に示すように、高分子安定化型液晶層５４は非表示領域ＡＲ２の交点部分に配置することができる。このような配置の場合には、有効表示領域ＡＲ１の四隅にベンド核が発生し、すばやくベンド転移を完了する。また、隣接する２つの有効表示領域ＡＲ１の間に挟まれるように、有効表示領域ＡＲ１の各辺に対向して配置してもよい。高分子安定化型液晶層５４を点在させる場合には、各々の有効表示領域ＡＲ１に隣接する高分子安定化型液晶層５４の数が等しくなるように形成すると、各々の有効表示領域ＡＲ１の周辺でのベンド核の発生確率をそろえることができ、有効表示領域ＡＲ１同士に差がなくなるため好ましい。

また、図６（ｂ）に示すように、非表示領域ＡＲ２に重なってストライプ状で複数の高分子安定化型液晶層５４を形成することとしても良い。この場合には、帯状の高分子安定化型液晶層５４に沿って複数のベンド核の発生が起こり、複数のベンド核によりベンド転移が促進され、高速なベンド転移が実現できる。図では、縦方向に複数の高分子分散層５４を形成しているが、もちろん横方向に形成することとしても良い。

更には、図６（ｃ）に示すように、各有効表示領域ＡＲ１の周囲を囲んで形成しても良い。更にベンド核の発生箇所が増え、より高速なベンド転移が実現できる。

そして、図６（ｄ）に示すように、有効表示領域ＡＲ１と平面的に重なって高分子安定化型液晶層５４を形成しても良い。この場合には、対向基板２０の高分子安定化型液晶層５４と平面的に重なる領域に別途遮光膜を形成し、表示への影響を小さくすることが望ましい。

次に、図７を用いて、これまで説明した液晶装置１の製造方法について説明する。ここでは、特徴部分である液晶層の形成方法について説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、通常知られた方法により、素子基板１０および対向基板２０を形成し、シール材を介して互いを貼り合わせた後に、素子基板１０と対向基板２０との隙間に液晶混合物５０ａを封入する。液晶混合物５０ａは、液晶層が有する液晶分子と、紫外線硬化性の液晶モノマー又は液晶オリゴマー等の高分子前駆体と、を含んでいる。

次に、図７（ｂ）に示すように、全体を液晶混合物５０ａの等方相転移温度以上に加熱し、等方相に転移した液晶混合物５０ｂとする。加熱には、赤外線照射装置やホットプレートなどを用いることができる。

次に、図７（ｃ）に示すように、等方相転移温度以上の温度に保ったまま、素子基板１０側からマスク６０を介して紫外線を照射し、高分子前駆体を光重合させる。マスク６０には、形成する高分子安定化型液晶層５４に対応する形状の開口部６０ａと、遮光部６０ｂとが備わっている。ここでは、カラーフィルタ層の遮光層２２ｂと平面的に重なる開口部６０ａを備えたマスク６０を用いる。

ここで、液晶混合物中の高分子前駆体は、０．１重量％以上５重量％以下の割合で添加する。０．１重量％未満だと、形成される高分子安定化型液晶層５４が少なく、期待するベンド転移促進の効果が低い。また、５重量％より多いと、未反応の高分子前駆体が液晶層５０中に残存し、表示特性や信頼性に悪影響を及ぼす。

開口部６０ａと平面的に重なり紫外線が照射される領域では、液晶材料が等方相状態のランダムな配向状態を保持したまま高分子前駆体が重合し、高分子安定化型液晶層５４を形成する。以上のようにして、液晶装置１を製造する。

以上のような構成の液晶装置１によれば、高分子安定化型液晶層５４では高分子前駆体の分子がランダムな配向状態となっているため、隣接する液晶層と該高分子安定化型液晶層５４との界面においてディスクリネーションが発生する。初期配向のための電圧を印加すると、ディスクリネーションが発生している箇所では素早くベンド配向への転移が完了しベンド核を形成するため、ベンド核からの配向規制力によりスプレイ配向からベンド配向への転移が良好にかつ迅速に行われるようになり、ベンド転移が早く、応答性に優れた液晶装置１となる。

また、本実施形態では、高分子安定化型液晶層５４は、一対の基板の両方と接して形成されていることとしている。そのため、駆動による液晶層５０の流動により高分子安定化型液晶層５４が剥離することなく、信頼性の高い液晶装置１とすることができる。

また、本実施形態では、液晶装置１は、複数の有効表示領域ＡＲ１と、複数の有効表示領域ＡＲ１が配置されない非表示領域ＡＲ２と、を備え、高分子安定化型液晶層５４は、非表示領域ＡＲ２に形成されていることとしている。そのため、表示への影響を小さくし素早いベンド転移が可能な液晶装置１とすることができる。

また、高分子安定化型液晶層５４は、複数の有効表示領域ＡＲ１に隣接し、帯状に延在して形成されていることとしてもよい。このようにすると、帯状の高分子安定化型液晶層５４に沿って複数個所でベンド核の発生が起こるため、複数のベンド核によりベンド転移がより促進され、高速なベンド転移が実現できる液晶装置１とすることができる。

また、本実施形態では、高分子安定化型液晶層５４は、複数の有効表示領域ＡＲ１の周囲を囲んで形成されていることとしてもよい。このようにすると、各々の有効表示領域ＡＲ１に発生する複数のベンド核によりベンド転移が促進され、より高速なベンド転移が実現できる液晶装置１とすることができる。

また、本実施形態では、高分子安定化型液晶層５４は、０．１重量％以上５重量％以下の高分子前駆体と液晶分子との液晶混合物５０ａから、高分子安定化型液晶層５４が形成されていることとしている。そのため、適切に高分子安定化型液晶層５４を形成することができ、早いベンド転移を実現する液晶装置１とすることができる。

なお、本実施形態においては、高分子安定化型液晶層５４が素子基板１０と対向基板２０との両方に接して形成されているものとしたが、いずれか一方にのみ接続して形成していても構わない。

［電子機器の一例］
次に、本発明の電子機器の実施形態について図を用いて説明する。図８は上記実施形態の液晶装置を備えた携帯電話の斜視図である。図８に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。本実施形態によれば、上記実施形態の液晶表示装置が備えられたことで初期配向転移が速く、動画表示特性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。

［電子機器の他の例］
以下、本発明の電子機器の他の実施形態を図９を用いて説明する。図９は上記実施形態の液晶装置を備えたプロジェクタの概略構成図である。

本例のプロジェクタ１５００は、図９に示すように、光源１１１、ダイクロイックミラー１１４，１１５、反射ミラー１１６，１１７，１１８、入射レンズ１１９、リレーレンズ１２０、出射レンズ１２１、液晶ライトバルブ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ（上記実施形態の液晶装置１）、クロスダイクロイックプリズム１２２、投射レンズ１１３等から構成されている。その他、光源１１１から射出される光の照度分布を均一化するためのインテグレータ光学系、光源１１１から射出される光の偏光状態を液晶ライトバルブ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂで用いる偏光に揃える偏光変換光学系を備えていても良い。

光源１１１は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のランプ１２４と、ランプ１２４の光を反射するリフレクタ１２５とから構成されている。ダイクロイックミラー１１４は、光源１１１からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する機能を有している。ダイクロイックミラー１１５は、青色光を透過させるとともに、緑色光を反射する機能を有している。よって、ダイクロイックミラー１１５を透過した赤色光は反射ミラー１１６で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ１１２Ｒに入射される。また、ダイクロイックミラー１１４で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー１１５によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ１１２Ｇに入射される。

さらに、ダイクロイックミラー１１４で反射された青色光は、ダイクロイックミラー１１５を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ１１９、リレーレンズ１２０および出射レンズ１２１を含むリレーレンズ系からなる導光光学系１２６が設けられている。この導光光学系１２６を介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ１１２Ｂに入射される。

各液晶ライトバルブ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１２２に入射する。このクロスダイクロイックプリズム１２２は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１１３によってスクリーン１３０上に投影され、画像が拡大表示される。本実施形態によれば、上記実施形態の液晶装置を用いた液晶ライトバルブが備えられたことで初期配向転移が速く、動画表示特性に優れたプロジェクタを実現することができる。

上記各実施の形態の液晶表示装置は、上記の例に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、初期配向転移が早く、動画表示特性に優れた表示部を備えた電子機器を提供できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の液晶装置の全体構成図である。 本発明の液晶装置を構成するサブ画素の回路構成図である。 本発明の液晶装置の概略断面図である。 ＯＣＢモードの液晶分子の配向状態を示す説明図である。 本発明の液晶装置の初期配向転移を示す説明図である。 本発明の液晶装置の高分子安定化型液晶層の配置例を示す概略平面図である。 本発明の液晶装置の製造方法を示す工程図である。 本発明の電子機器の例を示す斜視図である。 本発明の電子機器の例を示す斜視図である。

符号の説明

１…液晶装置、１０…素子基板（一対の基板）、２０…対向基板（一対の基板）、５０…液晶層、５０ａ，５０ｂ…液晶混合物（混合物）、５４…高分子安定化型液晶層、１３００…携帯電話（電子機器）、１５００…プロジェクタ（電子機器）、ＡＲ１…有効表示領域、ＡＲ２…非表示領域、

Claims (7)

1. 液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置であって、
   前記液晶層は、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板と接して形成された高分子安定化型液晶層を備え、
   前記高分子安定化型液晶層は、液晶分子の配向がランダムな配向状態を呈していることを特徴とする液晶装置。
2. 前記高分子安定化型液晶層は、前記一対の基板の両方と接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記液晶装置は、複数の有効表示領域と、前記複数の有効表示領域が配置されない非表示領域と、を備え、
   前記高分子安定化型液晶層は、前記非表示領域に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 前記高分子安定化型液晶層は、前記複数の有効表示領域に隣接し、帯状に延在して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記高分子安定化型液晶層は、前記複数の有効表示領域の周囲を囲んで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
6. 前記高分子安定化型液晶層は、０．１重量％以上５重量％以下の高分子前駆体と液晶との混合物を重合することで形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。

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