(57)【要約】【課題】高い信頼性を確保することが可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０との間に液晶層４０が封止されている。液晶層４０には、ＴＦＴ基板２０を覆う配向膜２２の配向規制部２２Ｂによって保持される液晶分子４１Ａと、ＣＦ基板３０を覆う配向膜３２の配向規制部３２Ｂによって保持される液晶分子４１Ｂと、液晶層４０の厚み方向における中間領域に位置する液晶分子４１Ｃとが含まれている。配向膜２２，２３は、高分子化合物および重合性化合物を含んだ状態ののちに、液晶層４０を形成し、次いで重合性化合物を重合させて形成されたものである。【選択図】図１
2010107536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の一方に、第１の高分子化合物および重合性化合物を含む第１配向膜を形成する工程と、
前記一対の基板の他方に、第２配向膜を形成する工程と、
前記一対の基板を、前記第１配向膜と前記第２配向膜とが対向するように配置し、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に液晶分子を含む液晶層を封止する工程と、
前記液晶層を封止したのちに、前記重合性化合物を重合して第２の高分子化合物を生成する工程と
を含む液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２配向膜を、前記第１の高分子化合物および前記重合性化合物と同じ化合物を含むように形成する
請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記重合性化合物として光重合性を有する化合物、または光重合性および光架橋性を有する化合物を用い、
前記液晶層に対して所定の電場を印加することにより、前記液晶分子を配向させつつ、前記重合性化合物を光反応させて前記第２の高分子化合物を生成する
請求項１または請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記電場を前記液晶層の一部または全部に選択的に印加し、前記第２の高分子化合物を生成すると共に、前記液晶分子にプレチルトを付与する
請求項３記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１の高分子化合物として、熱重合性の化合物を重合して生成された重合体を用いる
請求項３記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１の高分子化合物が前記第２の高分子化合物を支持する構造となる
請求項３記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記重合性化合物として、化１で表される化合物を用いる
請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【化１】
2010107536.tif 000011
（Ｒ１は（ａ＋ｂ）価の基であり、Ｒ２は水素基、フェニル基あるいはメチル基であり、ａおよびｂは０以上の整数である。ただし（ａ＋ｂ）≧１を満たす。）
【請求項８】
前記第１の高分子化合物としてポリイミドを用いる
請求項３記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１配向膜を、前記第１の高分子化合物および前記重合性化合物と共に、架橋性を有する化合物を含むように形成する
請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第２配向膜を、前記第１の高分子化合物、前記重合性化合物および前記架橋性を有する化合物と同じ化合物を含むように形成する
請求項９記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１１】
前記一対の基板として、複数の画素電極を駆動する半導体素子を搭載した半導体素子搭載基板と、カラーフィルタを備えたカラーフィルタ搭載基板とを用い、
前記液晶分子として、負の誘電率異方性を有するものを用いる
請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１２】
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、前記一対の配向膜間に封止された、液晶分子を含む液晶層とを備え、
前記一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、化２で表される化合物を重合して構成された構造を有する高分子化合物を含み、前記高分子化合物により、前記液晶分子にプレチルトを付与する
液晶表示素子。
【化２】
2010107536.tif 000012
（Ｒ１は（ａ＋ｂ）価の基であり、Ｒ２は水素基、フェニル基あるいはメチル基であり、ａおよびｂは０以上の整数である。ただし（ａ＋ｂ）≧１を満たす。）
【請求項１３】
前記一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、前記高分子化合物と共にポリイミドも含む
請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
前記一対の配向膜のうちの一方の側に位置する液晶分子は、他方の側に位置する液晶分子と異なるプレチルトを有している
請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
前記高分子化合物は、前記化２で表される化合物と共に架橋性を有する化合物を、重合および架橋して構成された構造を有する
請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
前記一対の基板は、一方が複数の画素電極を駆動する半導体素子を搭載した半導体素子搭載基板であり、他方がカラーフィルタを備えたカラーフィルタ搭載基板であり、
前記液晶分子は、負の誘電率異方性を有する
請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１７】
前記一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、前記高分子化合物と共に、前記化２に示した化合物を含み、
前記液晶層中における前記化２に示した化合物の含有量は、１０重量ｐｐｍ未満である
請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１８】
一対の基板の一方に、第１の高分子化合物および重合性化合物を含む第１配向膜を形成する工程と、
前記一対の基板の他方に、第２配向膜を形成する工程と、
前記一対の基板を、前記第１配向膜と前記第２配向膜とが対向するように配置し、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に液晶分子を含む液晶層を封止する工程と、
前記液晶層を封止したのちに、前記重合性化合物を重合して第２の高分子化合物を生成する工程と
を含む液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、前記一対の配向膜間に設けられ、液晶分子を含む液晶層とを有する液晶表示素子を備え、
前記一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、化３で表される化合物を重合して構成された高分子化合物を含み、前記高分子化合物により、前記液晶分子にプレチルトを付与する
液晶表示装置。
【化３】
2010107536.tif 000013
（Ｒ１は（ａ＋ｂ）価の基であり、Ｒ２は水素基、フェニル基あるいはメチル基であり、ａおよびｂは０以上の整数である。ただし（ａ＋ｂ）≧１を満たす。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向面に配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が封止された液晶表示素子およびそれを備えた液晶表示装置、ならびにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビやノート型パソコン、カーナビゲーション等の表示モニタとして、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）が多く用いられている。この液晶ディスプレイは、基板間に挟持された液晶層中に含まれる液晶分子の分子配列（配向）によって様々な表示モード（方式）に分類される。この表示モードとしては、例えば、電圧をかけない状態で、液晶分子がねじれて配向しているＴＮ（Twisted Nematic；ねじれネマティック）モードがよく知られている。このＴＮモードでは、液晶分子が正の誘電率異方性、すなわち液晶分子の長軸方向の誘電率が短軸方向に比べて大きい性質を有している。このため、液晶分子は、基板面に対して平行な面内において、液晶分子の配向方位を順次回転させつつ、基板面に垂直な方向に整列させた構造となっている。
【０００３】
この一方で、電圧をかけない状態で、液晶分子が基板面に対して垂直に配向しているＶＡ（Vertical Alignment）モードに対する注目が高まっている。このＶＡモードでは、液晶分子が負の誘電率異方性、すなわち液晶分子の長軸方向の誘電率が短軸方向に比べて小さい性質を有しており、ＴＮモードに比べて広視野角を実現できる。
【０００４】
このようなＶＡモードの液晶ディスプレイでは、電圧が印加されると、基板に垂直に配向していた液晶分子が、負の誘電率異方性により、基板に対して平行な方向に倒れる（起き上がる）ように応答することにより、光を透過させる構成となっている。ところが、基板に対して垂直方向に配向した液晶分子の倒れる方向は任意であるため、電圧印加により液晶分子の配向が乱れ、電圧に対する応答特性を悪化させる要因となっていた。
【０００５】
そこで、応答特性を向上させるために、液晶分子が電圧に応答して倒れる方向を規制する、いわゆるプレチルトを付与する技術が検討されている。このプレチルトを付与する技術としては、例えば、液晶層と接する側の基板面に形成された配向膜に、その配向膜近傍の液晶分子に対してプレチルトを付与する構造体を設ける技術などが知られている（特許文献１，２参照）。このような配向膜は、光重合性のモノマーあるいはオリゴマー等を含む配向膜の前駆体（高分子前駆体層）を予め基板に形成し、これらの基板の間に、液晶層を封止したのち、電場等を印加しながら、前駆体中のモノマー等を光重合させることにより形成される。特許文献１では、モノマー等が光重合する際に、液晶層中の液晶分子を取り込みながら高分子化合物が生成され、高分子化合物と固着した液晶分子がプレチルトを付与する。また、特許文献２では、誘電率異方性と共に液晶構造を有するモノマー等を用いて配向膜の前駆体を形成し、その液晶構造の向きを揃えて重合させ、生成された重合体の液晶構造部分がプレチルトを付与する。
【０００６】
また、この他に、液晶分子と共に光重合性のモノマーを混合した液晶層を基板間に封止し、そのモノマーを重合させて基板の対向面側に所定の構造を有するポリマーを形成してプレチルトを付与する技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平０４−３５０８２２号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３４３０号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３の技術では、十分な成果が得られず、特に、応答性の低下や、電圧保持率の低下や、焼き付きなどによる動作上の信頼性が低下しやすいという問題がある。
【０００８】
具体的には、特許文献１では、配向膜の前駆体が光重合性のモノマーあるいはオリゴマーにより構成されているため、液晶層を封止する際に、そのモノマー等が液晶層中に溶出しやすい。これにより、均一な配向膜の形成が困難となり、液晶分子の配向にむらが生じるため、十分な表示特性が得られにくい。また、液晶層中に溶出したモノマー等が未反応（未重合）のまま残留し、駆動時において基板面に吸着あるいは付着して電圧保持率の低下や焼き付きが生じやすい。さらに、配向膜と固着した液晶分子を用いて駆動用の液晶分子にプレチルトを付与しているので、電圧の印加を繰り返したり、高温環境下に曝されたりすると、電位の変化や熱によって、固着した液晶分子が動くおそれがある。これにより、固着した液晶分子の配向の変化や、液晶層中への溶出が生じやすく、十分な応答特性を長期間維持することが難しい。
【０００９】
また、特許文献２では、配向膜の前駆体を形成する際に、液晶材料との相溶性が高い、誘電率異方性と共に液晶構造を有するモノマー等を用いているので、液晶層を封止する際に、液晶層中に溶出しやすい。また、配向膜が、液晶の特性を示す液晶構造を有しているので、環境温度の変化によって、重合体中の液晶構造が熱運動し、液晶構造の向きが変わりやすい。そのため、液晶分子の配向むらが生じるおそれがある。さらに、誘電率異方性を有するモノマー等を用いているので、電位の変化によっても、重合体中の液晶構造部分が動くおそれもある。すなわち、その重合体が有する液晶構造により液晶分子にプレチルトを付与している特許文献２では、電圧の印加を繰り返したり、高温環境下に曝されたりすると、十分な応答特性の維持が難しく、液晶層中に未重合のモノマー等が残留した場合には、電圧保持率の低下や焼き付きなども生じやすい。
【００１０】
また、特許文献３では、モノマーなどを含む液晶材料を用いているので、未重合のモノマーが液晶層に残留し、駆動時において基板面に吸着あるいは付着して電圧保持率の低下や焼き付きが生じやすい。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い信頼性を有する液晶表示素子、液晶表示装置およびそれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の液晶表示素子は、対向配置された一対の基板と、一対の基板の対向面側に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜間に封止された、液晶分子を含む液晶層とを備え、一対の配向膜のうちの少なくとも一方は、化１で表される化合物を重合して構成された構造を有する高分子化合物を含み、この高分子化合物により、液晶分子にプレチルトを付与するものである。また、本発明の液晶表示装置は、上記した液晶表示素子と同様のものを備えたものである。
【００１３】
【化１】
2010107536.tif 000003
（Ｒ１は（ａ＋ｂ）価の基であり、Ｒ２は水素基、フェニル基あるいはメチル基であり、ａおよびｂは０以上の整数である。ただし（ａ＋ｂ）≧１を満たす。）
【００１４】
本発明の液晶表示素子および液晶表示装置では、一対の配向膜のうちの少なくとも一方が化１に示した化合物を重合して構成された構造を有する高分子化合物を含み、この高分子化合物により液晶分子にプレチルトを付与する。これにより、モノマーなどの重合性化合物を含む液晶材料を用いて液晶層を封止したのちに、その重合性化合物を重合させて配向膜上に高分子化合物を形成し、液晶分子にプレチルトを付与する場合と比較して、液晶層中に未重合（未反応）の重合性化合物が残留しにくくなる。よって、焼き付きや電圧保持率の低下の要因となる、駆動時における未反応の重合性化合物の配向膜への吸着あるいは付着や、未反応の重合性化合物が重合することによる配向の乱れが抑制される。
【００１５】
本発明の液晶表示素子の製造方法は、一対の基板の一方に、第１の高分子化合物および重合性化合物を含む第１配向膜を形成する工程と、一対の基板の他方に、第２配向膜を形成する工程と、一対の基板を、第１配向膜と第２配向膜とが対向するように配置し、第１配向膜と第２配向膜との間に液晶分子を含む液晶層を封止する工程と、液晶層を封止したのちに、重合性化合物を重合して第２の高分子化合物を生成する工程とを含むものである。また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記した製造方法と同様の方法を用いたものである。
【００１６】
本発明の液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置の製造方法では、第１の高分子化合物および重合性化合物を含む第１配向膜を形成したのち、液晶層を封止し、次いで、その重合性化合物を重合させて第２の高分子化合物とする。すなわち、重合性化合物と共に第１の高分子化合物を含む第１配向膜を形成するようにしたので、第１の高分子化合物を用いずに重合性化合物のみで配向膜を形成した場合と比較して、液晶層中への重合性化合物の溶出が抑制される。また、重合性化合物を含む液晶材料を用いて液晶層を封止したのちに、その重合性化合物を重合させて、配向膜上に高分子化合物を形成する場合と比較して、液晶層中に未重合の重合性化合物が残留しにくくなる。よって、焼き付きや電圧保持率の低下の要因となる、駆動時における未反応の重合性化合物の配向膜への吸着あるいは付着や、未反応の重合性化合物が重合することによる配向の乱れが抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の液晶表示素子および液晶表示装置によれば、一対の配向膜のうちの少なくとも一方が化１に示した化合物を重合してなる高分子化合物を含み、この高分子化合物によりプレチルトを付与する。これにより、表示性能の劣化が抑制され、高い信頼性を確保することができる。
【００１８】
本発明の液晶表示素子の製造方法および液晶表示装置の製造方法によれば、一対の基板の一方に形成された第１配向膜を、第１の高分子化合物および重合性化合物を含むように形成したのち、液晶層を封止し、次いで、その重合性化合物を重合して第２の高分子化合物を生成する。これにより、表示性能の劣化が抑制され、高い信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子の断面模式図である。この液晶表示素子は、複数の画素１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・）を有している。この液晶表示素子は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板２０とＣＦ（Color Filter；カラーフィルタ）基板３０との間に、配向膜２２，３２を介して液晶分子４１を含む液晶層４０が設けられたものである。この液晶表示素子はいわゆる透過型であり、その表示モードは垂直配向（ＶＡ）モードである。図１では、駆動電圧が印加されていない非駆動状態を表している。
【００２１】
ＴＦＴ基板２０は、ガラス基板２０ＡのＣＦ基板３０と対向する側の表面に、例えば、マトリクス状に複数の画素電極２０Ｂが配置されたものである。さらに、複数の画素電極２０Ｂを、それぞれ駆動するゲート・ソース・ドレイン等を備えたＴＦＴスイッチング素子や、これらＴＦＴスイッチング素子に接続されるゲート線およびソース線等（図示せず）が設けられて構成されている。画素電極２０Ｂは、ガラス基板２０Ａ上で画素分離部５０によって電気的に分離された画素ごとに設けられ、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明性を有する材料により構成されている。画素電極２０Ｂには、各画素内で、例えば、ストライプ状やＶ字状のパターンを有するスリット部２１（電極の形成されない部分）が設けられている。
【００２２】
ＣＦ基板３０は、ガラス基板３０ＡのＴＦＴ基板２０と対向する側の表面に、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタがストライプ状に設けられたカラーフィルタ（図示せず）と、有効表示領域のほぼ全面に亘って対向電極３０Ｂとが配置されたものである。対向電極３０Ｂは、画素電極２０Ｂと同様に、例えばＩＴＯ等の透明性を有する材料により構成されている。なお、各画素内で、上記画素電極２０Ｂと同様のパターンで、スリット部３１が設けられている。この場合、画素電極２０Ｂおよび対向電極３０Ｂのスリット部２１，３１は、基板間で対向しないように配置される。これにより、駆動電圧が印加されると、液晶分子の長軸に対して斜めの電場が付与されることで、電圧に対する応答速度が向上すると共に、画素内に配向方向の異なる領域が形成（配向分割）されるため、視野角特性が向上する。
【００２３】
配向膜２２，３２は、液晶分子４１を基板面に対して垂直方向に配向させると共に、プレチルトを付与するものであり、第１の高分子化合物および第２の高分子化合物を含んで構成されている。この配向膜２２，３２は、第１の高分子化合物および重合性化合物を混合して含む状態で、液晶層４０を設けたのちに、重合性化合物を重合して第２の高分子化合物とすることにより形成されたものである。よって、配向膜２２，３２では、第１の高分子化合物および第２の高分子化合物が絡み合って存在し、いわゆるポリマーアロイを形成しているものと考えられる。この配向膜２２，３２は、例えば、液晶分子４１を基板面に対して垂直方向に配向させるように機能する配向制御部２２Ａ，３２Ａと、液晶分子４１にプレチルトを付与するように機能する配向規制部２２Ｂ，３２Ｂとを有している。
【００２４】
配向制御部２２Ａ，３２Ａは、いわゆる垂直配向膜を構成する材料である第１の高分子化合物と、第１の高分子化合物と絡み合うように第２の高分子化合物とを含んでいる。このように第１の高分子化合物と第２の高分子化合物とが絡み合うことにより、配向制御部２２Ａ，３２Ａは、第２の高分子化合物により構成され、例えば突起状の構造体である配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを支持している。すなわち、第１の高分子化合物が第２の高分子化合物を支持する構造を有している。第１の高分子化合物としては、その繰り返し単位（モノマーユニット）中に、液晶の特性を示しやすい構造（いわゆる液晶構造）を含まないものが好ましい。液晶構造を含んでいると、駆動電圧を繰り返し印加したり、高温環境下に曝された場合に、高分子化合物の構造全体が電位の変化や熱にしたがって動きやすくなる（流動的になる）。すなわち、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂに含まれる第２の高分子化合物との絡み合った状態がほどけるおそれがある。これにより、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂへの支持が弱まり、その結果、液晶分子４１の配向規制方向が変化し、コントラストなどの表示特性や応答特性が変化し、信頼性の低下につながるおそれが生じる。本実施の形態では、このような液晶構造を含まないので、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを良好に支持でき、動作上の信頼性がより良好に維持される。このような第１の高分子化合物としては、熱重合性の化合物が重合して生成された高分子化合物が挙げられ、中でも、耐熱性が高いものが好ましい。具体的には、ポリイミドや、ポリシロキサンなどが挙げられる。なお、配向制御部２２Ａ，３２Ａには、さらに、後述する配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを形成する前に、ラビング等の配向方向を規制する処理が施されていてもよい。
【００２５】
配向規制部２２Ｂ，３２Ｂは、液晶層４０を形成したのちに、重合性化合物を重合してなる第２の高分子化合物を含んで構成され、第１の高分子化合物と第２の高分子化合物とが絡み合っていることにより、配向制御部２２Ａ，３２Ａと固着した状態となっている。すなわち、第２の高分子化合物は、配向制御部２２Ａ，３２Ａ中において第１の高分子化合物と絡み合い、配向膜２２，３２の表面側において液晶分子４１にプレチルトを付与するように例えば突起状の配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを構成している。このような配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを構成する第２の高分子化合物も、液晶構造を含まないものであるのが好ましい。第１の高分子化合物が液晶構造を含まないほうがよい理由と同様に、電位の変化や熱による液晶分子４１へのプレチルトの変化が生じにくくなるからである。また、第２の高分子化合物は、架橋結合を有していてもよい。配向規制部２２Ｂ，３２Ｂの物理的な強度が高まるため、高い配向規制作用が得られると共に、耐久性が向上するからである。架橋結合を有する第２の高分子化合物としては、例えば、上記の重合性化合物として重合性の官能基と共に架橋性の官能基を有する化合物を重合および架橋させて生成したものや、重合性化合物と共に、架橋性を有する化合物を併せて用いて生成したものでもよい。
【００２６】
第２の高分子化合物は、光重合性を有する化合物（光重合性化合物）が重合してなるものが好ましい。配向制御部２２Ａ，３２Ａを構成する第１の高分子化合物がポリイミドやポリシロキサンなどの熱重合性の化合物から生成されたものである場合、配向制御部２２Ａ，３２Ａを形成する際に重合せずに、液晶層４０を形成したあとに重合させることができるからである。この第２の高分子化合物は、光重合性および光架橋性を有する化合物が光反応して重合および架橋して生成されたものでもよい。光重合性および光架橋性を有する化合物が光重合性の官能基と共に光架橋性の官能基を有するため、光重合性の官能基の加熱による反応が抑制される。このため、第１の高分子化合物が熱重合性の化合物から生成されたものであっても、その熱重合の際に、生じるおそれがある重合性化合物の反応がより抑制され、液晶層４０を形成したあとに配向規制部２２Ｂ，３２Ｂが形成でき、その上、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂの耐久性が高くなる。なお、ここでは、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂは、液晶層４０に電場を印加し、その状態のまま、光重合性化合物を光重合させ形成されたものとする。
【００２７】
この光重合性化合物は、液晶層４０を構成する液晶材料と相溶性の低いものが好ましい。液晶層４０への溶出が抑制され、信頼性がより良好に確保されるからである。液晶材料との相溶性が低い光重合性化合物としては、例えば、液晶材料に対する溶解度が０．１重量％以下のものが好ましい。具体的には、液晶構造を含まないものや、その分子量が３００以上のものや、構成元素としてフッ素を３つ以上有しているものなどが挙げられる。このような重合性化合物としては、例えば、化２で表される化合物が好ましい。なお、化２中のａおよびｂは同一でもよいし異なっていてもよい。
【００２８】
【化２】
2010107536.tif 000004
（Ｒ１は（ａ＋ｂ）価の基であり、Ｒ２は水素基、フェニル基あるいはメチル基であり、ａおよびｂは０以上の整数である。ただし（ａ＋ｂ）≧１を満たす。）
【００２９】
この化２に示した構造は、その末端部に１あるいは２以上の重合反応性を有する二重結合およびエポキシ基のうちの少なくとも１種を有する単官能重合性化合物や２官能以上の多官能重合性化合物を表している。化２中で説明したＲ１としては、例えば、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ビフェニル骨格、ビスフェノール骨格、アダマンタン骨格、フタル酸骨格、イソボニル酸骨格あるいはアルキル鎖構造などを含む１価または２価以上の基が挙げられる。このＲ１は、上記の環、骨格あるいは構造と、重合反応性の二重結合を有する基あるいはエポキシ基との間に、スペーサ基を有していてもよい。このスペーサ基は、エチレン基あるいはプロピレン基などのアルキレン基の末端にエーテル基が結合した構造の繰り返したものであり、例えば、−（ＣＨ2 −ＣＨ2 −Ｏ）n −、−（ＣＨ2 −ＣＨ2 −ＣＨ2 −Ｏ）n −、−Ｏ−（ＣＨ2 −ＣＨ2 −Ｏ）n −あるいは−Ｏ−（ＣＨ2 −ＣＨ2 −ＣＨ2 −Ｏ）n −（ｎは１以上の整数である。）などである。またＲ１は、さらに、このスペーサ基と重合反応性の二重結合を有する基との間にカルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）を有していてもよい。なお、Ｒ１では、Ｒ１中の水素の一部あるいは全部がフッ素と置換されていてもよい。
【００３０】
化２に示した化合物としては、例えば、化３〜化８で表される一連の多官能重合性化合物が挙げられる。すなわち、化３に示した（１）の１，６−ビフェニルジアクリレート、（２）の１，６−ビフェニルジメタクリレート、（３）のＮＫエステルＡ−ＢＰ−２Ｅ（新中村化学社製）、（４）のプロポキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート（ＮＫエステルＡ−ＢＰＰ−３；新中村化学社製）、（５）のエトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート（ＮＫエステルＡ−ＢＰＥ−４；新中村化学社製）、（６）のＮＫエステルＡＢＥ−３００（新中村化学社製）である。また、化４に示した（１）のエトキシ化ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＮＫエステルＴＭ−４ＥＬ；新中村化学社製）、（２）のエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＮＫエステルＴＭ−４ＥＬ；新中村化学社製）（３）のエトキシ化トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＮＫエステルＴＭＰＴ−９ＥＯ；新中村化学社製）、（４）のプロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート（ＮＫエステルＡ−ＴＭＰＴ−３ＰＯ；新中村化学社製）である。また、化５に示した（１）のプロポキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、（２）のプロポキシ化ペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＮＫエステルＡ−ＤＰＨ−６Ｐ；新中村化学社製）である。また、化６に示した（１）のビスフェノールＡエポキシアクリレート（ＮＫ・ＯＬＩＧＯ・ＥＡ−１０１０Ｎ；新中村化学社製）、（２）の９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシ）フェニル］フルオレン（ＮＫエステルＡ−ＢＰＥＦ；新中村化学社製）である。また、化７に示した（１）のトリシクロデカンジメタノールジメタクリレート（ＮＫエステルＤＣＰ；新中村化学社製）、（２）のトリシクロデカンジメタノールジアクリレート（ＮＫエステルＡ−ＤＣＰ；新中村化学社製）、（３）の１，９−ノナンジオールジアクリレート（新中村化学社製）、（４）の１，９−ノナンジオールジメタクリレート（新中村化学社製）、（５）エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート（ＮＫエステルＡ−９３００；新中村化学社製）である。また、化８に示した（１）のアロニックスＭ−２１１Ｂ（東亞合成社製）、（２）のアロニックスＭ−２７０（東亞合成社製）、（３）のアロニックスＭ−３２０（東亞合成社製）などである。これらは単独で用いられてもよいし、複数種を混合して用いられてもよい。なお、光重合性の化合物であれば、化２に示した化合物に限定されず、このことは化３〜化８に示した化合物についても同様である。
【００３１】
【化３】
2010107536.tif 000005
（ｍ１およびｎ１は０以上の整数であり、（ｍ１＋ｎ１）＝２を満たす。ｍ２およびｎ２は０以上の整数であり、（ｍ２＋ｎ２）は２または３である。ｍ３およびｎ３は０以上の整数であり、（ｍ３＋ｎ３）＝３を満たす。）
【００３２】
【化４】
2010107536.tif 000006
（ｌ４、ｍ４、ｎ４およびｏ４は０以上の整数であり、（ｌ４＋ｍ４＋ｎ４＋ｏ４）＝４を満たす。ｌ５、ｍ５、ｎ５およびｏ５は０以上の整数であり、（ｌ５＋ｍ５＋ｎ５＋ｏ５）＝４を満たす。ｌ６、ｍ６およびｎ６は０以上の整数であり、（ｌ６＋ｍ６＋ｎ６）＝９を満たす。ｌ７、ｍ７およびｎ７は０以上の整数であり、（ｌ７＋ｍ７＋ｎ７）＝３を満たす。）
【００３３】
【化５】
2010107536.tif 000007
（ｌ８、ｍ８、ｎ８およびｏ８は０以上の整数であり、（ｌ８＋ｍ８＋ｎ８＋ｏ８）＝４を満たす。ａ９、ｂ９、ｃ９、ｄ９、ｅ９およびｆ９は０以上の整数であり、（ａ９＋ｂ９＋ｃ９＋ｄ９＋ｅ９＋ｆ９）＝６を満たす。）
【００３４】
【化６】
2010107536.tif 000008
【００３５】
【化７】
2010107536.tif 000009
【００３６】
【化８】
2010107536.tif 000010
【００３７】
また、配向膜２２，３２は、第１の高分子化合物と第２の高分子化合物と共に、上記した重合性化合物を含んでいてもよい。すなわち、配向膜２２，３２中に未重合の重合性化合物を含んでいてもよい。配向膜２２，３２中に重合性化合物を含んでいるか否かは、例えば、液晶表示素子を解体して、配向膜を透過型または反射型のＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光高度計）で分析することにより確認することができる。具体的には、まず、液晶表示素子を解体し、配向膜の表面を有機溶媒等により洗浄する。こののち、配向膜をＦＴ−ＩＲで分析することによって、例えば、化３〜化８に示した化合物のような重合反応性の二重結合を有する重合性化合物が配向膜中に残留していれば、その二重結合に由来する吸収スペクトルが得られることとなり、確認することができる。
【００３８】
液晶層４０は、垂直配向型の液晶材料により構成され、例えば、互いに直交する長軸および短軸をそれぞれ中心軸として回転対称な形状をなし、負の誘電率異方性を有する液晶分子４１を含んでいる。
【００３９】
液晶分子４１は、詳細には、液晶層４０のうちの配向膜２２との界面近傍において配向規制部２２Ｂによって保持される液晶分子４１Ａと、液晶層４０のうちの配向膜３２との界面近傍において配向規制部３２Ｂによって保持される液晶分子４１Ｂと、それら以外の液晶分子４１Ｃとに分類することができる。液晶分子４１Ｃは、液晶層４０の厚み方向における中間領域に位置し、駆動電圧がオフの状態において、液晶分子４１Ｃの長軸がガラス基板２０Ａ，３０Ａに対してほぼ垂直になるように配列し、駆動電圧がオンになると、液晶分子４１Ｃの長軸がガラス基板２０Ａ，３０Ａに対して平行になるように傾いて配向する。このような挙動は、液晶分子４１Ｃにおいて、長軸方向の誘電率が短軸方向よりも大きいという性質を有することに起因している。液晶分子４１Ａ，４１Ｂも同様の性質を有することから、駆動電圧のオン・オフの状態変化に応じて基本的には液晶分子４１Ｃと同様の挙動を示す。但し、駆動電圧がオフの状態において、液晶分子４１Ａは配向規制部２２Ｂの存在によってプレチルトθ１が付与され、その長軸がガラス基板２０Ａ，３０Ａの法線方向から傾斜した姿勢となる。同様に、液晶分子４１Ｂは配向規制部３２Ｂの存在によってプレチルトθ２が付与され、その長軸がガラス基板２０Ａ，３０Ａの法線方向から傾斜した姿勢となる。なお、ここでいう「保持される」とは、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂと液晶分子４１Ａ，４１Ｃとが固着せずに、液晶分子４１の配向を規制していることを表している。また、プレチルトθ（θ１，θ２）とは、図２に示したように、ガラス基板２０Ａ，３０Ａの表面に垂直な方向（法線方向）をＺとした場合において、駆動電圧を印加しない状態で、Ｚ方向に対する液晶分子４１（４１Ａ〜４１Ｃ）の長軸方向Ｄの傾斜角度をいうものとする。
【００４０】
この液晶層４０では、プレチルトθ１，θ２の双方が０°よりも大きな値を有している。この液晶層４０では、プレチルトθ１，θ２は、同じ角度（θ１＝θ２）であってもよいが、中でも、ＴＦＴ基板２０側の液晶分子４１Ａに付与されるプレチルトθ１がＣＦ基板３０側の液晶分子４１Ｂに付与されるプレチルトθ２よりも大きくなるように構成されているのが好ましい。すなわち、プレチルトθ１，θ２は、０＜θ２＜θ１の関係を満たしているのが好ましい。特に、プレチルトθ１は、１°以上４°以下であることが望ましい。そのような範囲であれば、プレチルトθ１，θ２の双方が０°である場合よりも駆動電圧の印加に対する応答速度が向上すると共に、プレチルトθ１，θ２の双方が０°である場合とほぼ同等のコントラストを得ることができるからである。すなわち、黒表示の際の光の透過量を低減することができ、コントラストを向上させることができる。
【００４１】
液晶層４０中には、上記した重合性化合物がほとんど含まれていない状態となっている。具体的には、液晶層４０中における重合性化合物の含有量は１０重量ｐｐｍ未満となっている。上記したように配向膜２２，３２を、第１の高分子化合物および重合性化合物を混合して含む状態で、液晶層４０を設けたのちに、重合性化合物を重合して第２の高分子化合物とすることにより、形成したからである。なお、液晶層４０中における重合性化合物の含有量は、ガスクロマトグラフィにより測定することができる。具体的には、液晶層４０中の液晶材料を取り出し、ガスクロマトグラフィにより分析することにより、重合性化合物の含有量を測定することができる。
【００４２】
次に、上記の液晶表示素子の製造方法について、図３に表したフローチャートと共に図４〜図６に表した断面模式図を参照して説明する。なお、図４〜図６では、簡略化のため、一画素分についてのみ示す。
【００４３】
最初に、図４に示したように、ＴＦＴ基板２０の表面に第１の高分子化合物および重合性化合物２２Ｚを含む配向膜２２を形成すると共に、ＣＦ基板３０の表面に第１の高分子化合物および重合性化合物３２Ｚを含む配向膜３２を形成する（ステップＳ１０１）。図４（Ａ）はＴＦＴ基板２０と、その上に形成された配向膜２２との断面構成を表し、図４（Ｂ）はＣＦ基板３０と、その上に形成された配向膜３２との断面構成を表している。
【００４４】
具体的には、ガラス基板２０Ａの表面に、所定のスリット部２１を有する画素電極２０Ｂを例えばマトリクス状に設けることによりＴＦＴ基板２０を作製する。同様に、ガラス基板３０Ａの表面に、所定のスリット部３１を有する対向電極３０Ｂをマトリクス状に設けることによりＣＦ基板３０を作製する。
【００４５】
次に、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０の画素電極２０Ｂおよび対向電極３０Ｂが形成された面に、第１の高分子化合物および重合性化合物を含む配向膜２２，３２（配向制御部２２Ａ，３２Ａ）を形成する。ここでは、まず、第１の高分子化合物となる高分子化合物前駆体（重合性化合物）と、上記化２に示した化合物などの重合性化合物あるいは光重合性および光架橋性を有する化合物とを含む配向材料を調製する。この高分子化合物前駆体としては、例えば、第１の高分子化合物がポリイミドの場合には、テトラカルボン酸二無水物およびジイソシアネートの混合物や、ポリアミック酸や、ポリイミドを溶剤に溶解あるいは分散させたポリイミド溶液などが挙げられる。このポリイミド溶液中におけるポリイミドの含有量は、１重量％以上１０重量％以下であるのが好ましく、３重量％以上５重量％以下であるのがより好ましい。また、第１の高分子化合物がポリシロキサンの場合には、アルコキシ基を有するケイ素化合物、ハロゲン化アルコキシ基を有するケイ素化合物、アルコールおよびシュウ酸を所定の量比で混合して加熱することによりポリシロキサンを合成し、それを溶剤に溶解させたポリシロキサン溶液などが挙げられる。なお、配向材料には、必要に応じて、光架橋性を有する化合物や光重合開始剤や溶剤などを混合するようにしてもよい。配向材料の調整後、この配向材料を、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０のそれぞれに、画素電極２０Ｂおよびスリット部２１、ならびに対向電極３０Ｂおよびスリット部３１を覆うように塗布あるいは印刷したのち、加熱などの処理をする。これにより、塗布あるいは印刷された配向材料に含まれる高分子化合物前駆体が重合および硬化して第１の高分子化合物となり、第１の高分子化合物と重合性化合物２２Ｚ，３２Ｚとが混在した配向膜２２，３２が形成される。ここで加熱処理する場合には、その温度は、８０℃以上が好ましく、１５０℃以上２００℃以下が好ましい。なお、第１の高分子化合物を含む配向制御部２２Ａ，３２Ａは、この段階において形成されることとなる。こののち、必要に応じて、ラビングなどの処理を施してもよい。
【００４６】
次に、ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０とを重ね合わせ、それらの間に、液晶分子４１を含む液晶層４０を封止する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＴＦＴ基板２０あるいはＣＦ基板３０のどちらか一方の、配向膜２２，３２の形成されている面に対して、セルギャップを確保するためのスペーサ突起物、例えばプラスチックビーズ等を散布すると共に、例えばスクリーン印刷法によりエポキシ接着剤等を用いて、シール部を印刷する。こののち、図５に示したように、ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０とを、配向膜２２，３２を対向させるように、スペーサ突起物およびシール部を介して貼り合わせ、液晶分子４１を含む液晶材料を注入する。その後、加熱するなどしてシール部の硬化を行うことにより液晶材料をＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０との間に封止する。図５は、図４に示したＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０の間に封止された液晶層４０の断面構成を表している。
【００４７】
次に、図６（Ａ）に示したように、画素電極２０Ｂと対向電極３０Ｂとの間に、電圧印加手段１を用いて、直流電圧Ｖ１を印加する（ステップＳ１０３）。電圧Ｖ１は、例えば５〜３０（Ｖ）の大きさで印加するようにする。これにより、ガラス基板２０Ａ，３０Ａの表面に対して所定の角度をなす方向の電場が生じ、液晶分子４１がガラス基板２０Ａ，３０Ａの法線方向から所定方向に傾いて配向することとなる。このときの液晶分子４１の傾斜角と、後述の工程で液晶分子４１Ａ，４１Ｂに付与されるプレチルトθ１，θ２と概ね等しくなる。従って、電圧Ｖ１の大きさを適宜調節することにより、液晶分子４１Ａ，４１Ｂのプレチルトθ１，θ２の大きさを制御することが可能である。
【００４８】
さらに、図６（Ｂ）に示したように、電圧Ｖ１を印加した状態のまま、紫外光ＵＶを、例えばＴＦＴ基板２０の外側から液晶層４０に照射することにより配向膜２２，３２中の重合性化合物２２Ｚ，３２Ｚを重合させ、第２の高分子化合物を生成する（ステップＳ１０４）。この結果、配向膜２２，３２の配向制御部２２Ａ，３２Ａと固着した、第２の高分子化合物を含む配向規制部２２Ｂ，３２Ｂが形成される。この配向規制部２２Ｂ，３２Ｂは、非駆動状態において、液晶層４０における配向膜２２，３２との界面近傍に位置する液晶分子４１Ａ，４１Ｂにプレチルトθ１，θ２を付与する機能を有する。なお、ここでは、紫外光ＵＶをＴＦＴ基板２０の外側から照射したが、ＣＦ基板３０の外側から照射してもよく、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０の双方の基板の外側から照射してもよい。
【００４９】
以上の工程により、図１に示した液晶表示素子が完成する。
【００５０】
次に、図７を参照して、上記した液晶表示素子を備えた液晶表示装置の構成について説明する。図７は、図１に示した液晶表示素子を備えた液晶表示装置の回路構成を表している。
【００５１】
この液晶表示装置は、例えば、図７に示したように、表示領域６０と、表示領域６０内に設けられた複数の画素１０を有する液晶表示素子と、その表示領域６０の周囲に設けられたソースドライバ６１およびゲートドライバ６２と、ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２を制御するタイミングコントローラ６３と、ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２に電力を供給する電源回路６４とを含んで構成されている。
【００５２】
表示領域６０は、映像が表示される領域であり、複数の画素１０がマトリックス状に配列されることにより映像を表示可能に構成された領域である。なお、図６では、複数の画素１０を含む表示領域６０を示しているほか、４つの画素１０に対応する領域を別途拡大して示している。
【００５３】
この表示領域６０では、行方向に複数のソース線７１が配列されていると共に列方向に複数のゲート線７２が配列されており、それらのソース線７１およびゲート線７２が互いに交差する位置に画素１０がそれぞれ配置されている。各画素１０は、画素電極２０Ｂおよび液晶層４０と共にトランジスタ１２１およびキャパシタ１２２を含んで構成されている。各トランジスタ１２１では、ソース電極がソース線７１に接続され、ゲート電極がゲート線７２に接続され、ドレイン電極がキャパシタ１２２および画素電極２０Ｂに接続されている。各ソース線７１は、ソースドライバ６１に接続されており、そのソースドライバ６１から画像信号が供給されるようになっていると共に、各ゲート線７２は、ゲートドライバ６２に接続されており、そのゲートドライバ６２から走査信号が順次供給されるようになっている。
【００５４】
ソースドライバ６１およびゲートドライバ６２は、複数の画素１０の中から特定の画素１０を選択するものである。
【００５５】
タイミングコントローラ６３は、例えば、画像信号（例えば、赤、緑、青に対応するＲＧＢの各映像信号）と、ソースドライバ６１の動作を制御するためのソースドライバ制御信号とをソースドライバ６１に出力する。また、タイミングコントローラ６３は、例えば、ゲートドライバ６２の動作を制御するためのゲートドライバ制御信号をゲートドライバ６２に出力する。ソースドライバ制御信号としては、例えば、水平同期信号、スタートパルス信号あるいはソースドライバ用のクロック信号などが挙げられる。ゲートドライバ制御信号としては、例えば、垂直同期信号や、ゲートドライバ用のクロック信号などが挙げられる。
【００５６】
この液晶表示装置では、以下の要領で画素電極２０Ｂと対向電極３０Ｂとの間に駆動電圧を印加することにより、映像が表示される。具体的には、ソースドライバ６１が、タイミングコントローラ６３からのソースドライバ制御信号の入力により、同じくタイミングコントローラ６３から入力された画像信号に基づいて所定のソース線７１に個別の画像信号を供給する。これと共に、ゲートドライバ６２が、タイミングコントローラ６３からのゲートドライバ制御信号の入力により所定のタイミングでゲート線７２に走査信号を順次供給する。これにより、画像信号が供給されたソース線７１と走査信号が供給されたゲート線７２との交差点に位置する画素１０が選択され、その画素１０に駆動電圧が印加されることとなる。
【００５７】
選択された画素１０では、駆動電圧が印加されると、液晶層４０に含まれる液晶分子４１の配向状態が、画素電極２０Ｂと対向電極３０Ｂとの間の電位差に応じて変化する。具体的には、液晶層４０では、図１に示した駆動電圧の印加前の状態から、駆動電圧が印加されることにより、配向膜２２，３２の配向規制部２２Ｂ，３２Ｂ近傍に位置する液晶分子４１Ａ，４１Ｂが自らの傾き方向に倒れ、かつ、その動作がその他の液晶分子４１Ｃに伝播することとなる。その結果、液晶分子４１がＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０に対してほぼ水平（平行）となる姿勢をとるように応答する。これにより、液晶層４０の光学的特性が変化し、液晶表示素子への入射光が変調された射出光となり、その射出光に基づいて階調表現されることで、映像が表示される。
【００５８】
このように本実施の形態の液晶表示素子および液晶表示装置では、液晶層４０において、液晶分子４１Ａ，４１Ｂが、所定のプレチルトθ１，θ２を有している。これにより、プレチルト処理が全く施されていない液晶表示素子およびそれを備えた液晶表示装置と比較して、駆動電圧に対する応答速度を大幅に向上させることができる。
【００５９】
また、この液晶表示素子および液晶表示装置ならびにそれらの製造方法では、第１の高分子化合物と共に重合性化合物２２Ｚ，３２Ｚを含む配向膜２２，３２を形成する。こののち、液晶層４０を封止し、次いで、重合性化合物２２Ｚ，３２Ｚを重合させ第２の高分子化合物を生成することにより配向膜２２，３２の配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを形成する。このように配向膜２２，３２を形成したことにより、第１の高分子化合物を用いずに重合性化合物のみにより配向膜を形成した場合と比較して、液晶層４０中への重合性化合物２２Ｚ，３２Ｚの溶出が抑制される。また、重合性化合物を含む液晶材料を用いて液晶層を封止したのちにその重合性化合物を重合させた場合と比較して、液晶層４０中における未重合（未反応）の重合性化合物が残留しにくくなる。よって、電圧保持率の低下や焼き付きの要因となる、駆動中における未反応の重合性化合物の配向膜２２，３２への付着あるいは吸着や、未反応の重合性化合物が重合することによる液晶分子の配向の乱れが抑制される。このため、この液晶表示素子および液晶表示装置ならびにそれらの製造方法によれば、表示性能の劣化が抑制され、高い信頼性を確保することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、配向膜２２，３２の配向規制部２２Ｂ，３２Ｂをその近傍に位置する液晶分子４１Ａ，４１Ｂのプレチルトθ１，θ２がほぼ同一となるように形成した液晶表示素子について説明したが、プレチルトθ１とプレチルトθ２とを異なるようにしてもよい。その場合には、まず、上記したステップＳ１０１と同様にして、配向膜２２を有するＴＦＴ基板２０および配向膜３２を有するＣＦ基板３０を作製する。次に、液晶層４０中に、例えば、紫外線吸収剤を含ませて封止する。続いて、画素電極２０Ｂと対向電極３０Ｂとの間に所定の電場を印加してＴＦＴ基板２０側から紫外線を照射して配向膜２２中の重合性化合物を重合させる。この際、液晶層４０中に、紫外線吸収剤が含まれていることにより、ＴＦＴ基板２０側から入射した紫外線は、液晶層４０中の紫外線吸収剤に吸収され、ＣＦ基板３０側にはほとんど到達しないこととなる。このため、配向膜２２中に含まれる重合性化合物が重合され第２の高分子化合物となり、配向規制部２２Ｂが形成される。続いて、上記の所定の電圧とは、異なる電圧を画素電極２０Ｂと対向電極３０Ｂとの間に印加し、ＣＦ基板３０側から紫外線を照射して配向膜３２中の重合性化合物をさせ、配向規制部３２Ｂを形成する。これにより、ＴＦＴ基板２０側から紫外線を照射する場合に印加する電圧と、ＣＦ基板３０側から紫外線を照射する場合に印加する電圧とに応じて、配向膜２２，３２の近傍に位置する液晶分子４１Ａ，４１Ｂのプレチルトθ１，θ２を設定可能となる。よって、プレチルトθ１とプレチルトθ２とを異なるようにすることができる。
【００６１】
［第２の実施の形態］
次に、図８を参照して本発明の第２の実施の形態について説明するが、第１の実施の形態と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明は省略する。また、第１の実施の形態と同様の作用および効果は、適宜省略する。図８は、第２の実施の形態に係る液晶表示素子の断面模式図である。
【００６２】
本実施の形態では、配向膜３２が配向制御部３２Ａよりなり、配向膜３２に配向規制部３２Ｂを設けないようにしたことを除き、第１の実施の形態と同様の構成を有している。すなわち、配向膜２２は第１の高分子化合物および第２の高分子化合物を含むが、配向膜３２は第２の高分子化合物を含まずに、第１の高分子化合物により構成されている。よって、ここでは、ＴＦＴ基板２０側の液晶分子４１Ａに付与されるプレチルトθ１が０°よりも大きい値を有している一方で、ＣＦ基板３０側の液晶分子４１Ｂに付与されるプレチルトθ２が０°となるように構成されている。
【００６３】
この液晶表示素子は、ＣＦ基板３０の上に配向膜３２を形成する際（図３のステップＳ１０１）において重合性化合物を含まないようにすることにより、製造することができる。すなわち、重合性化合物を含まない配向材料を用いて配向膜３２を形成する。
【００６４】
この液晶表示素子を備える液晶表示装置の回路構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
この液晶表示素子では、液晶層４０において、液晶分子４１Ａのプレチルトθ１が０°よりも大きく、かつ液晶分子４１Ｂのプレチルトθ２が０°となるようにしたことにより、プレチルト処理が全く施されていない液晶表示素子に比べて、駆動電圧に対する応答速度を大幅に向上させることができる。さらに、液晶分子４１Ｂがガラス基板２０Ａ，３０Ａの法線方向に近い状態で配向しているので、黒表示の際の光の透過量を低減することができ、第１の実施の形態における液晶表示素子と比較してコントラストを向上させることができる。すなわち、この液晶表示素子では、液晶層４０において、例えばＴＦＴ基板２０側に位置する液晶分子４１Ａのプレチルトθ１を大きくすることで応答速度を向上させつつ、ＣＦ基板３０側に位置する液晶分子４１Ｂのプレチルトθ２を０°とすることによりコントラストの向上を図ることができる。よって、駆動電圧に対する応答速度と、コントラストとをバランス良く向上させることができる。
【００６６】
また、この液晶表示素子および液晶表示装置ならびにそれらの製造方法によれば、ＴＦＴ基板２０の上に、第１の高分子化合物と共に重合性化合物２２Ｚを含む配向膜２２を形成する。次いで、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０の間に液晶層４０を封止したのち、重合性化合物２２Ｚを重合させて、配向制御部２２Ａおよび配向規制部２２Ｂを有する配向膜２２を形成する。このように配向膜２２を形成したので、例えば、第１の高分子化合物を用いずに重合性化合物のみにより配向膜を形成した場合や、重合性化合物を含む液晶材料を用いて液晶層を封止したのちにその重合性化合物を重合させた場合と比較して、液晶層４０中における未重合（未反応）の重合性化合物が残留しにくくなる。よって、上記した第１の実施の形態における液晶表示素子と同様に、高い信頼性を確保することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、ＴＦＴ基板２０を覆う配向膜２２が配向規制部２２Ｂを有し、液晶層４０のうちのＴＦＴ基板２０の側に位置する液晶分子４１Ａにプレチルトθ１を付与するような構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、配向規制部２２Ａを形成せずに、ＣＦ基板３０を覆う配向膜３３が配向規制部３２Ｂを有し、液晶層４０のうちのＣＦ基板３０の側に位置する液晶分子４１Ｂにプレチルトθ２を付与するような構成としてもよい。但し、ＴＦＴ基板２０にはＴＦＴスイッチング素子や各種バスラインが設けられており、駆動時には種々の横電場が生じていることから、ＴＦＴ基板２０の側の配向膜２２が配向規制部２２Ａを有するように形成することが望ましい。これにより、そのような横電場による液晶分子４１の配向乱れを効果的に低減することができる。
【００６８】
ちなみに、［背景技術］に記載した特許文献１，２では、電極層が設けられた基板上に、光重合性あるいは熱重合性のモノマー等を用いて高分子前駆体層を形成したのち、高分子前駆体層を対向させて基板を組み合わせ、その基板間に液晶材料を封止している。そののち、基板間に、電場等を印加しながら、高分子前駆体を硬化することにより、配向膜を形成している。すなわち、高分子前駆体層中には、重合前あるいは硬化前のモノマー等が含まれている。このことから、高分子前駆体層は、配向膜としての機能を有するものではなく、液晶材料を注入する際に、液晶材料中に溶出したり、剥離したりする可能性を有する不安定な状態の層であると考えられる。これに対して、上記した第１および第２の実施の形態では、重合性化合物を含む配向膜を形成したのちに、液晶層を設けている。上記したように、第１の高分子化合物は、一般的な配向膜を構成するものであり、この重合する前の重合性化合物を含む状態において、いわゆる配向膜として十分機能するものである。すなわち、この重合性化合物を含む配向膜は、高い安定性を有し、配向膜中に含まれる重合性化合物の液晶層の溶出もより抑制される。
【実施例】
【００６９】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００７０】
（実施例１）
まず、４μｍのスペーサ突起物を形成したＴＦＴ基板２０と、カラーフィルタにＩＴＯ電極を配置したＣＦ基板３０とを用意した。ＩＴＯには斜めに電場がかかるように、スリットパターンが形成してあり、線幅６０μｍ、線間１０μｍとした。続いて、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０のそれぞれに、高分子化合物前駆体および重合性化合物を含む配向材料をスピンコート法により塗布した。そののち、この塗布膜を２００℃で加熱することにより、高分子化合物前駆体を重合および硬化させ、画素電極２０Ｂおよび対向電極３０Ｂ上における厚さが８０ｎｍ（８００Å）の配向膜２２，３２を形成した。この際、配向材料は、ポリイミドを３重量％の割合で含むポリイミド溶液（ＪＡＬＳ２１３１−Ｒ６；ＪＳＲ社製）に、重合性化合物として化３（６）に示した化合物を３重量％となるように加えて調製した。続いて、ＣＦ基板３０上にシールを形成し、これに囲まれた部分に、ネガ型液晶であるＭＬＣ−７０２６（Δε＝−３．７、Δｎ＝０．０８２２；メルク社製）から成る液晶材料を滴下注入し、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０を貼り合わせシールを硬化させた。これにより液晶層４０を形成した。このようにして作製した液晶パネルに対して、矩形波の交流電場を付与した状態で紫外光を照射し、化３（６）に示した化合物を重合させ、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０の双方に、配向制御部２２Ａ，３２Ａおよび配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを有する配向膜２２，３２を形成した。この際、紫外光照射は、照射装置としてウシオ電機製ＵＩＳ−Ｓ２５１１ＲＺと共に、紫外線ランプとしてウシオ電機製ＵＳＨ−２５０ＢＹを用いて２０ｍＷで１０分間行った。これにより、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０側の液晶分子４１Ａ，４１Ｂがプレチルトをなす液晶表示素子を得た。
【００７１】
（実施例２）
ＣＦ基板３０の上に配向膜３２を形成する際に用いた配向材料として、化３（６）に示した化合物を含まないものを用いたことを除き、実施例１と同様の手順を経た。すなわち、ＴＦＴ基板２０に配向制御部２２Ａおよび配向規制部２２Ｂを有する配向膜２２を形成し、ＣＦ基板３０に配向制御部３３Ａのみを有する配向膜３３を形成した。これにより、ＴＦＴ基板３０側の液晶分子４１Ａがプレチルトをなす液晶表示素子を得た。
【００７２】
このようにして作製した実施例１および実施例２の液晶表示素子について、液晶層４０中の液晶材料の組成をガスクロマトグラフィ（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ６８９０Ｎ）により分析したところ、いずれも化３（６）に示した化合物は検出されなかった。なお、この際、分析に用いたガスクロマトグラフィの検出限界は、１０重量ｐｐｍであった。
【００７３】
すなわち、本実施例では、ポリイミドおよび重合性化合物を含む配向膜を形成したのち液晶層を封止し、次いで重合性化合物を重合させることにより、液晶層中には未反応の重合性化合物がほとんど残留しない（１０重量ｐｐｍ未満）ことが確認された。このことから、駆動中に、液晶層中の未反応の重合性化合物が配向膜に付着したり、未反応の重合性化合物が重合したりすることが抑制されるものと考えられる。よって、電圧保持率の低下や、焼き付きなどが生じにくくなり、高い信頼性を確保できることが確認された。
【００７４】
また、上記した実施例１および実施例２の液晶表示素子を駆動させたところ、プレチルト（°）に応じて応答時間（ｍｓ；ミリ秒）およびコントラストが図９（実施例１）、図１０（実施例２）のような挙動を示した。なお、駆動電圧は５Ｖとした。図９では、曲線Ｃ１１がコントラストとプレチルトとの関係を表し、曲線Ｃ１２〜Ｃ１４が応答速度とプレチルトとの関係を表している。詳細には、曲線Ｃ１２は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の９０％に達するまでの時間（０〜９０％の応答時間）を表しており、曲線Ｃ１３は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の１０％に達するまでの時間（０〜１０％の応答時間）を表しており、曲線Ｃ１４は、駆動電圧が印加されたのち要求される透過率の１０％に達してから要求される透過率の９０％に達するまでの時間（１０〜９０％の応答時間）を表している。また、図１０では、曲線Ｃ２１がコントラストとプレチルトとの関係を表し、曲線Ｃ２２〜Ｃ２４が応答速度とプレチルトとの関係を表している。詳細には、曲線Ｃ２２は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の９０％に達するまでの時間（０〜９０％の応答時間）を表しており、曲線Ｃ２３は、駆動電圧が印加されてから要求される透過率の１０％に達するまでの時間（０〜１０％の応答時間）を表しており、曲線Ｃ２４は、駆動電圧が印加されたのち要求される透過率の１０％に達してから要求される透過率の９０％に達するまでの時間（１０〜９０％の応答時間）を表している。
【００７５】
実施例１の曲線Ｃ１２〜Ｃ１４（図９）と、実施例２の曲線Ｃ２２〜Ｃ２４（図１０）とを比較すると、実施例２では実施例１よりも全体的にやや応答時間が長いものの、プレチルトが大きくなるほど応答速度が向上する傾向は実施例１と同様である。一方、コントラストについては、実施例１（曲線Ｃ１１）ではプレチルトが３°を上回ると大幅に劣化するのに対し、実施例２（曲線Ｃ２１）ではプレチルトが０°から６°の範囲においてほぼ一定の値（約１１５０）を示した。
【００７６】
このことから、本実施例の液晶表示素子では、液晶層において、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０のいずれか一方の側に位置する液晶分子４１にプレチルトを付与することにより、ＴＦＴ基板２０側およびＣＦ基板３０側の双方において同じ大きさのプレチルトを液晶分子に付与する場合よりも、コントラストと電圧に対する応答速度とがバランス良く向上することが確認された。
【００７７】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例ではＶＡモードの液晶表示素子について説明したが、本発明では必ずしもこれに限られず、ＴＮモード、ＩＰＳ（In Plane Switching ）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードあるいはＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードなどの他の表示モードにも適用可能である。
【００７８】
また、上記実施の形態および実施例では透過型の液晶表示素子およびそれを搭載した液晶表示装置について説明するようにしたが、本発明では必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、反射型のものとしてもよい。反射型とした場合には、画素電極がアルミニウムなどの光反射性を有する電極材料により構成される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明における第１の実施の形態としての液晶表示素子の断面模式図である。
【図２】液晶分子のプレチルトを説明するための模式図である。
【図３】図１に示した液晶表示素子の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示した液晶表示素子の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面模式図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面模式図である。
【図７】図１に示した液晶表示素子を備えた液晶表示装置の回路構成図である。
【図８】本発明における第２の実施の形態としての液晶表示素子の断面模式図である。
【図９】実施例１における応答時間およびコントラストのプレチルト依存性を表した特性図である。
【図１０】実施例２における応答時間およびコントラストのプレチルト依存性を表した特性図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…電圧印加手段、１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…画素、２０…ＴＦＴ基板、３０…ＣＦ基板、２０Ａ，３０Ａ…ガラス基板、２０Ｂ…画素電極、３０Ｂ…対向電極、２１，３１…スリット部、２２，３２…配向膜、２２Ａ，３２Ａ…配向制御部、２２Ｂ，３２Ｂ…配向規制部、２２Ｚ，３２Ｚ…重合性化合物、４０…液晶層、４１（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）…液晶分子、６０…表示領域、６１…ソースドライバ、６２…ゲートドライバ、６３…タイミングコントローラ、６４…電源回路、７１…ソース線、７２…ゲート線。
【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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