(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、アクリル基が導入されたポリイミドなどのラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含んでいる。液晶層４０内でラジカルが発生した場合には、ラジカル反応性を有する官能基がラジカルを除去するように機能する。【選択図】図１
2010107537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の上に設けられた一対の配向膜と、前記一対の配向膜の間に設けら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、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含む
液晶表示素子。
【請求項２】
前記官能基は、末端に二重結合を含む構造である
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記高分子化合物は、ポリイミド構造を含む
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記官能基は、前記ポリイミド構造と結合している
請求項３記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記高分子化合物は、さらに、重合性化合物と前記官能基とが重合した構造を含み、
前記高分子化合物を含む配向膜の近傍に位置する液晶分子は、プレチルトを有している
請求項４記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶層中における前記重合性化合物の含有量は、１０重量ｐｐｍ未満である
請求項５記載の液晶表示素子。
【請求項７】
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、前記一対の配向膜のうちの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３記載の液晶表示素子。
【請求項８】
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、負の誘電異方性を有する
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項９】
一対の基板の一方に、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含む第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
を含む液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第２配向膜を前記高分子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】
前記高分子化合物として前記官能基が末端に二重結合を含む構造である化合物を用いる
請求項９記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１２】
前記高分子化合物としてポリイミド構造を含む化合物を用いる
請求項１１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１３】
前記高分子化合物として、前記官能基が前記ポリイミド構造と結合している化合物を用いる
請求項１２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１４】
前記液晶層を前記液晶分子と共に重合性化合物を含むように封止し、
前記液晶層に対して所定の電場を印加し、その状態のまま、前記重合性化合物を重合させて、前記液晶分子にプレチルトを付与する
請求項９または請求項１０に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１５】
前記重合性化合物を重合させると共に、前記重合性化合物を前記官能基と結合させる
請求項１４記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１６】
前記第１配向膜および前記第２配向膜を、重合性化合物を含むように形成し、
前記液晶層を封止したのちに、前記液晶層に所定の電場を印加し、その状態のまま、前記重合性化合物を重合させて、前記液晶分子にプレチルトを付与する
請求項９または請求項１０に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１７】
前記重合性化合物を重合させると共に、前記重合性化合物を前記官能基と結合させる
請求項１６記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１８】
対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の上に設けられた一対の配向膜と、前記一対の配向膜の間に設けられた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、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含むように構成されている液晶表示装置。
【請求項１９】
一対の基板の一方に、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含む第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
を含む液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
このため、ＶＡモードでは、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。具体的には、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が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成により、電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を予め定めておくことができ、電圧に対する応答特性を向上させることができる。
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、液晶ディスプレイでは、例えば、液晶分子が光分解されることによりラジカル（遊離基）が発生し、そのラジカルが基板面に吸着あるいは付着して電圧保持率が低下しやすいという問題がある。また、上記した特許文献１のように光重合性のモノマーを液晶層に含ませた場合には、重合後においても、未重合のモノマーが液晶層に残留しやすい。この未重合のモノマーがラジカルとなり基板面に吸着あるいは付着し、基板面近傍の液晶分子の配向に乱れを生じさせ、焼き付きが生じやすいという問題がある。このようなことから、上記の問題が生じにくい、高い信頼性の確保が望まれている。
【０００７】
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、高い信頼性を確保することが可能な液晶表示素子、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】
【０００８】
本発明の液晶表示素子は、対向配置された一対の基板と、一対の基板の上に設けられた一対の配向膜と、一対の配向膜の間に設けら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、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含むものである。また、本発明の液晶表示装置は、上記と同様の液晶表示素子を備えたものである。なお、「ラジカル反応性を有する官能基」とは、ラジカル（遊離基）反応に介在する官能基や、ラジカルを捕捉することが可能な官能基のことをいう。
【０００９】
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、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含む第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。
【００１０】
本発明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、一対の配向膜のうちの少なくとも一方、あるいは第１配向膜および第２配向膜のうちの少なくとも第１配向膜が、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含むようにした。これにより、例えば、液晶層中にラジカルが発生した場合には、そのラジカルと官能基とが反応し、配向膜としての機能を損なうことなく、液晶層中のラジカルを減少させる。よって、そのようなラジカル発生による電圧保持率の低下や焼き付きなどが生じにくくなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明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、一対の配向膜のうちの少なくとも一方、あるいは第１配向膜および第２配向膜のうちの少なくとも第１配向膜が、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含むようにした。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】
【００１２】
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。
【００１３】
［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。また、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。
【００１４】
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、それぞれ駆動する半導体素子であるゲート・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。
【００１５】
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。
【００１６】
配向膜２２は、ＴＦＴ基板２０の上に、画素電極２０Ｂおよびスリット部２１を覆うように設けられ、配向膜３２は、ＣＦ基板３０の上に、対向電極３０Ａならびにスリット部３１を覆うように設けられている。この配向膜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配向制御部２２Ａ，３２Ａと、液晶分子４１（４１Ａ，４１Ｂ）にプレチルトを付与する配向規制部２２Ｂ，３２Ｂとを備えている。配向膜２２，３２は、ラジカル反応性を有する官能基（以下、ラジカル反応性基と呼ぶ。）が結合した高分子化合物（以下、ラジカル反応性高分子化合物と呼ぶ。）のいずれか１種あるいは２種以上を含んで構成されている。このラジカル反応性高分子化合物を含むことにより、例えば、素子内でラジカルが発生した場合に、そのラジカルとラジカル反応性基とが反応し、例えばそれらが互い結合して、発生したラジカルが除去される。よって、このようなラジカルの発生によって生じるおそれのある電圧保持率の低下や焼き付きなどが抑制され、高い信頼性が確保される。
【００１７】
このラジカル反応性高分子化合物は、１種あるいは２種以上のラジカル反応性基が１以上結合している主鎖部を有している。ラジカル反応性基は、主鎖部と共有結合を介して結合していればよく、主鎖部に直接結合していてもよいし、スペーサとなる基（以下、スペーサ基という）を介して結合していてもよい。ラジカル反応性基は、ラジカルと反応可能なものであれば、任意であり、例えば、末端に二重結合を含む構造からなる基や、ラジカル捕捉機能を有する構造からなる基などが挙げられる。中でも、ラジカル反応性基は、末端に二重結合を含む構造であるのが好ましい。容易にラジカル反応性高分子化合物を合成できるからである。このようなラジカル反応性基としては、化１および化２で表される一連の官能基が挙げられる。化１に示した官能基は、末端に二重結合を含む構造からなる基の一例であり、すなわち化１に示した（１）のイソブテン基、（２）のスチレン基、（３）のα−メチルスチレン基、（４）のアクリロイル基、（５）のメタクリロイル基、（６）のＮ−ビニルカルバゾール基、（７）のビニルエーテル基（Ｒ１はアルキル基である。）、（８）のビニル基である。また、化２に示した官能基は、ラジカル捕捉機能を有する構造を含む基の一例であり、化２に示した（１）および（２）はヒンダートアミン構造を含むものである。
【００１８】
【化１】
2010107537.tif 000003
（Ｒ１はアルキル基である。）
【００１９】
【化２】
2010107537.tif 000004
【００２０】
ラジカル反応性高分子化合物の主鎖部は、ラジカル反応性基を有していれば任意であるが、例えば、ポリシロキサン構造あるいはポリイミド構造を含んでいるのが好ましい。いわゆる配向材料としても機能するからである。中でも、主鎖部は、ポリイミド構造を含んでいるのがより好ましい。ポリイミド構造を構成する繰り返し単位中に上記したラジカル反応性基の導入が容易だからである。このようなラジカル反応性高分子化合物としては、例えば、化３で表される主鎖部としてポリイミド構造を含む高分子化合物が挙げられる。なお、化３に示した構造では、ラジカル反応性を有する官能基（Ｒ１２，Ｒ１４）がスペーサ基である−Ｏ−Ｃ6 Ｈ4 −あるいは−Ｏ−Ｃ6 Ｈ4 −（Ｒ１３−Ｏ）q −を介してポリイミド構造を構成する繰り返し単位中のベンゼン環に結合しているが、これに限定されるものではない。例えば、ラジカル反応性基は、ポリイミド構造を構成する繰り返し単位のベンゼン環にエーテル結合（−Ｏ−）を介して結合していてもよい。また、例えば、ラジカル反応性基は、エーテル結合を介してポリイミド構造を構成する繰り返し単位中のベンゼン環に１つだけ導入されていてもよい。
【００２１】
【化３】
2010107537.tif 000005
（Ｒ１１は化４で表される基のうちのいずれか１種である。Ｒ１２およびＲ１４はラジカル反応性を有する官能基である。Ｒ１３はアルキレン基である。ｐは１以上の整数であり、ｑは０以上の整数である。）
【００２２】
【化４】
2010107537.tif 000006
【００２３】
また、ラジカル反応性高分子化合物としては、化５で表されるヒンダートアミン構造を含む高分子化合物なども挙げられる。
【００２４】
【化５】
2010107537.tif 000007
（ａ１は１以上の整数である。）
【００２５】
このようなラジカル反応性高分子化合物は、側鎖部を有していてもよい。この側鎖部は、主鎖部と上記したラジカル反応性基を介して結合している。すなわち、側鎖部は、ラジカルとラジカル反応性基とが反応して結合したことにより設けられたものである。なお、ラジカル反応性高分子化合物が官能基を介して結合した側鎖部を有する場合でも、ラジカル反応性高分子化合物は未反応のラジカル反応性基を有している。
【００２６】
後述するように、ここでの配向膜２２，３２では、まず、ラジカル反応性高分子化合物および光重合性を有する重合性化合物を含むように、のちに配向制御部２２Ａ，３２Ａとなる部分が形成される。こののち、液晶層４０を封止し、次いで、配向膜２２，３２中の重合性化合物を重合させて配向規制部２２Ｂ，３２Ｂとする。このため、この重合性化合物は、重合する際、ラジカル反応性高分子化合物のラジカル反応性基とも反応して、ラジカル反応性高分子化合物の主鎖部とラジカル反応性基を介して共有結合し、ラジカル反応性高分子化合物の側鎖部を形成することとなる。すなわち、この際、配向膜２２，３２中のラジカル反応性高分子化合物の一部あるいは全部は、グラフト共重合し、主鎖部および側鎖部を有するものとなる。従って、このように形成された配向制御部２２Ａ，３２Ａは、液晶層４０を封止する前に、ラジカル反応性高分子化合物と共に重合性化合物を含んで形成されるため、その厚さ方向において主鎖部および側鎖部を有するラジカル反応性高分子化合物をほぼ均一に分布している。その一方、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂは、例えば上記の重合性化合物が重合してなる重合体と、ラジカル反応性高分子化合物の側鎖部とにより構成されている。よって、配向制御部２２Ａ，３２Ａと配向規制部２２Ｂ，３２Ｂとはそれぞれ、固着しており、少なくとも一部では、共有結合を介して結合している。
【００２７】
また、この配向膜２２，３３には、上記のラジカル反応性高分子化合物と共に、重合性化合物が含まれていてもよい。すなわち、配向膜２２，３２中において、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを構成する重合体あるいは側鎖部となる重合性化合物の未反応物が含まれていてもよい。なお、配向膜２２，３２中に重合性化合物が含まれているか否かは、例えば、液晶表示素子を解体して、配向膜２２，３２を透過型あるいは反射型の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２２，３２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、配向膜中の重合性化合物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。
【００２８】
また、配向膜２２，２３は、上記したラジカル反応性高分子化合物の他に、いわゆる配向剤を含んでいてもよい。この配向剤としては、例えば、ポリイミドやポリシロキサンなどが挙げられる。
【００２９】
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。
【００３０】
液晶分子４１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、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、それ以外の液晶分子４１Ｃとに分類できる。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ている。その一方で、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、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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
液晶層４０中には、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを形成する際に用いる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がラジカル反応性高分子化合物を含んでいることにより、ラジカル反応性基が重合性化合物を除去するように機能するからである。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。
【００３３】
次に、上記した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。
【００３４】
最初に、図４に示したように、ＴＦＴ基板２０の表面にラジカル反応性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。これと共に、ＣＦ基板３０の表面にラジカル反応性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。
【００３５】
具体的には、ガラス基板２０Ａ上に、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形成することによりＴＦＴ基板２０を作製する。同様に、ガラス基板３０Ａ上に、所定のスリット部３１を有する対向電極３０Ｂを例えばマトリクス状に形成することによりＣＦ基板３０を作製する。
【００３６】
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、上記したラジカル反応性高分子化合物と重合性化合物２２Ｚ，３２Ｚとを含む配向膜２２，３２（配向制御部２２Ａ，３２Ａ）を形成する。ここでは、まず、上記したラジカル反応性高分子化合物あるいはその前駆体と光重合性を有する重合性化合物とを含む配向材料を調製する。この重合性化合物としては、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るからである。液晶材料との相溶性が低い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く、具体的には、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６で表される化合物が好ましい。なお、化６中のａおよびｂは同一でもよいし異なっていてもよい。
【００３７】
【化６】
2010107537.tif 000008
（Ｒ２１は（ａ＋ｂ）価の基であり、Ｒ２２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。）
【００３８】
この化６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を有する基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６中で説明したＲ２１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Ｒ２１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 −（いずれもｎは１以上の整数である）などである。またＲ２１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、Ｒ２１では、Ｒ２１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。
【００３９】
化６に示した化合物としては、例えば、化７〜化１２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７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８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９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１０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１１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１２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、光重合性を有する化合物であれば、化６に示した化合物に限定されず、このことは化７〜化１２に示した化合物についても同様である。
【００４０】
【化７】
2010107537.tif 000009
（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。）
【００４１】
【化８】
2010107537.tif 000010
（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。）
【００４２】
【化９】
2010107537.tif 000011
（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。）
【００４３】
【化１０】
2010107537.tif 000012
【００４４】
【化１１】
2010107537.tif 000013
【００４５】
【化１２】
2010107537.tif 000014
【００４６】
なお、配向材料には、必要に応じて光重合開始剤や溶剤などを混合するようにしてもよい。配向材料の調整したのち、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する。これにより、ラジカル反応性高分子化合物と重合性化合物２２Ｚ，３２Ｚとが混在して含まれる配向膜２２，３２が形成される。なお、配向制御部２２Ａ，３２Ａは、この工程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。
【００４７】
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。
【００４８】
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い、ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０との間に液晶層４０を封止する。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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を重合させ重合体とする（ステップＳ１０４）。これにより、配向制御部２２Ａ，３２Ａと結合した配向規制部２２Ｂ，３２Ｂが形成され、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が付与される。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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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を含んで構成されている。また、液晶表示装置は、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。
【００５４】
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を示している他、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。
【００５５】
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、上記した液晶表示素子の画素１０に相当し、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、配向膜２２，３２が、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含むようにした。これにより、駆動中にラジカルが発生した場合に、そのラジカルとラジカル反応性を有する官能基とが反応し、ラジカルを速やかに除去することができる。また、例えば、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂを形成する際に用いた重合性化合物が未反応のまま、配向膜２２，３２中に残留していた場合や、それが液晶層４０に溶出した場合にも、ラジカル反応性を有する官能基と反応し、速やかに除去される。このため、配向膜２２，３２としての機能を損なうことなく、電圧保持率の低下や焼き付きが生じにくくなる。よって、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。
【００６２】
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。このような構成とする場合には、まず、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の外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の外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の外側から紫外線を照射する際に印加する電圧と、ＣＦ基板３０の外側から紫外線を照射する際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。
【００６３】
次に、本発明の他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を省略する。また、第１の実施の形態と同様の作用効果についても適宜省略する。
【００６４】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子は、配向膜２２，３２の形成方法が異なることを除き、第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
ここでは、後述するように配向膜２２，３２は、ラジカル反応性高分子化合物を含むように配向制御部２２Ａ，３２Ａを形成する。こののち、光重合性を有する重合性化合物を含む液晶材料により構成される液晶層４０を封止し、次いで、その重合性化合物を重合させて配向規制部２２Ｂ、３２Ｂとすることにより形成されている。このため、この重合性化合物は、重合する際、配向制御部２２Ａ，３２Ａの液晶層４０との接触面に位置するラジカル反応性高分子化合物と反応して、そのラジカル反応性高分子化合物の側鎖部を形成することとなる。このように形成された配向膜２２，３２では、配向制御部２２Ａ，３２Ａは、ガラス基板２０Ａ，３０Ａ側には主鎖部を有するラジカル反応性高分子化合物を多く含み、液晶層４０側には主鎖部および側鎖部を有するラジカル反応性高分子化合物を含んでいる。一方、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂは、例えば上記の重合性化合物が重合してなる重合体と共に、ラジカル反応性高分子化合物の側鎖部により構成されている。すなわち、第１の実施の形態における配向膜２２，３２では、配向制御部２２Ａ，３２Ａの厚さ方向において、主鎖部および側鎖部を有するラジカル反応性高分子化合物がほぼ均一に存在している。これに対して、本実施の形態では、主鎖部および側鎖部を有するラジカル反応性高分子化合物は、配向制御部２２Ａ，３２Ａの液晶層４０側に、多く含まれている。よって、ここでも、配向制御部２２Ａ，３２Ａと配向規制部２２Ｂ，３２Ｂとはそれぞれ、固着しており、少なくとも一部では、共有結合を介して結合している。
【００６６】
次に、この液晶表示素子の製造方法について、図８に表したフローチャートと共に図９および図１０に表した断面模式図を参照して説明する。なお、図９および図１０では、簡略化のため、一画素分についてのみ示す。
【００６７】
最初に、ＴＦＴ基板２０の表面にラジカル反応性高分子化合物を含む配向膜２２を形成すると共に、ＣＦ基板３０の表面にラジカル反応性高分子化合物を含む配向膜３２を形成する（ステップＳ２０１）。
【００６８】
具体的には、まず、第１の実施の形態と同様にして作製した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、上記したラジカル反応性高分子化合物を含む配向膜２２，３２（配向制御部２２Ａ，３２Ａ）を形成する。この際、ラジカル反応性高分子化合物あるいはその前駆体を含む配向材料を、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する。なお、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。
【００６９】
次に、図９に示したように、ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０との間に、配向膜２２，３２を介して、液晶分子４１および重合性化合物４２を含む液晶材料を用いて液晶層４０を封止する（ステップＳ２０２）。図９は、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。
【００７０】
具体的には、まず、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、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と共に重合性化合物４２を含む液晶材料を注入する。液晶材料に含ませる重合性化合物４２としては、液晶分子４１との相溶性が高いものが好ましい。ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０の面内方向において均一に配向規制部２２Ｂ，３２Ｂが形成されるからである。このような重合性化合物４２としては、例えば、液晶分子４１の構造と同様の構造を含むものが好ましい。液晶分子４１との相溶性が高まり、配向膜２２，３２の面内方向において均一に重合体が形成されるからである。その後、加熱するなどしてシール部の硬化を行い、液晶分子４１と共に重合性化合物４２を含む液晶層４０をＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０との間に封止する。
【００７１】
次に、図１０（Ａ）に示したように、第１の実施の形態と同様にして、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Ｓ２０３）。ここでも印加した電圧Ｖ１により生じた電場に応じて、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。
【００７２】
次に、図１０（Ｂ）に示したように、電圧Ｖ１を印加した状態のまま、紫外線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、液晶層４０中の重合性化合物４２を重合させて重合体とする（ステップＳ２０４）。この結果、配向規制部２２Ｂ，３２Ｂが形成される。これにより、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が付与される。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。
【００７３】
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。
【００７４】
本実施の形態における液晶表示素子および液晶表示装置ならびにその製造方法によれば、配向膜２２，３２がラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含むので、上記した第１の実施の形態と同様に、信頼性を確保することができる。この他の作用効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
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が、第１の実施の形態と同様に、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。その場合には、まず、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側の重合性化合物を重合させ、配向規制部２２Ｂを形成する。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側の重合性化合物を重合させ、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際に印加する電圧とＣＦ基板３０側から紫外線を照射する際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。
【００７６】
［第３の実施の形態］
図１１は、第３の実施の形態に係る液晶表示素子の断面模式図である。本実施の形態の液晶表示素子は、配向膜３２が配向規制部３２Ｂを設けられていないこと、すなわち配向膜３２が配向制御部３２Ａよりなることを除き、第１および第２の実施の形態と同様の構成を有している。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。
【００７７】
この液晶表示素子は、例えば、以下の手順により、製造することができる。
【００７８】
まず、第１および第２の実施の形態と同様にしてＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０を作製する。
【００７９】
次に、ＴＦＴ基板２０の画素電極２０Ｂが形成された面に、ラジカル反応性高分子化合物と重合性化合物とを含む配向膜２２を形成すると共に、ＣＦ基板３０の対向電極３０Ｂが形成された面に、ラジカル反応性高分子化合物を含む配向膜３２を形成する。すなわち、配向膜２２を形成する際には、第１の実施の形態と同様に、ラジカル反応性高分子化合物あるいはその前駆体と重合性化合物とを含む配向材料を用いる一方で、配向膜３２を形成する際には、重合性化合物を含まない配向材料を用いる。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。
【００８０】
次に、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、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い、ＴＦＴ基板２０とＣＦ基板３０との間に液晶層４０を封止する。
【００８１】
次に、第１の実施の形態と同様にして、画素電極２０Ｂと対向電極３０Ｂとの間に、電圧を印加し、その状態のまま、例えばＴＦＴ基板２０側から紫外線を照射し、配向膜２２中の重合性化合物を重合させ重合体とし、配向規制部２２Ｂを形成する。これにより、図１１に示した液晶表示素子が完成する。
【００８２】
本実施の形態における液晶表示素子および液晶表示装置ならびにその製造方法によれば、配向膜２２，３２が、ラジカル反応性を有する官能基が結合した高分子化合物を含むようにしたので、上記した第１および第２の実施の形態と同様に、高い信頼性を確保することができる。また、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、さらに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。
【００８３】
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。
【００８４】
また、上記した第１ないし第３の実施の形態では、配向膜２２，３２の双方がラジカル反応性高分子化合物を含む場合について説明したが、配向膜２２，３２のうちの少なくとも一方が含んでいればよく、その場合にも第１〜第３の実施の形態と同様に、信頼性を確保することができる。
【実施例】
【００８５】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００８６】
（実施例１）
図３に示したフローチャートの手順に従って、図１に示した液晶表示素子を作製した。
【００８７】
まず、スペーサ突起物（高さ４μｍ）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、ラジカル反応性高分子化合物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、塗布膜を２００℃で加熱することにより、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、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンにラジカル反応性高分子化合物として化３に示したポリイミド構造を含む高分子化合物（Ｒ１１は化４（１）であり、Ｒ１２およびＲ１４は化１（１）であり、ｑは０である。）を３重量％となるように溶解したのち、その溶液に対して重合性化合物として化７（３）に示した化合物を３重量％となるように混合して調製した。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）からな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。このようにして作成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７（３）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。
【００８８】
（実施例２）
図８に示したフローチャートの手順に従って、図１に示した液晶表示素子を作製した。
【００８９】
まず、実施例１と同様のＴＦＴ基板２０と、ＣＦ基板３０とを用意した。続いて、ＴＦＴ基板２０およびＣＦ基板３０のそれぞれに、ラジカル反応性高分子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２００℃で加熱することにより、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、化７（３）に示した化合物を加えなかったことを除き実施例１と同様に調製した。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と共に、化７（３）に示した化合物をその含有量が０．１重量％となるように添加した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。このようにして作成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７（３）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。この際の紫外線照射は、実施例１と同様にして行った。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。
【００９０】
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）により測定したところ、いずれも化７（３）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。この結果から、ラジカル反応性を有する官能基がポリイミドに導入されていることにより、未反応の化７（３）に示した化合物が液晶層４０中にはほとんど残留しなかったものと考えられる。
【００９１】
このことから、この液晶表示素子では、配向膜２２，３２中にラジカル反応性を有する官能基が結合したポリイミドを含むようにしたことにより、液晶層４０中に、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。すなわち、焼き付きなど生じる要因となるラジカルを除去することができ、高い信頼性を確保するできることが確認された。
【００９２】
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。
【００９３】
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】
【００９４】
【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】本発明の第２の実施の形態における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９】図１に示した液晶表示素子の他の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図１０】図７に続く工程を説明するための断面模式図である。
【図１１】本発明における第３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。
【符号の説明】
【００９５】
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，４２…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】
2010107537.tif 000015
【図２】
2010107537.tif 000016
【図３】
2010107537.tif 000017
【図４】
2010107537.tif 000018
【図５】
2010107537.tif 000019
【図６】
2010107537.tif 000020
【図７】
2010107537.tif 000021
【図８】
2010107537.tif 000022
【図９】
2010107537.tif 000023
【図１０】
2010107537.tif 000024
【図１１】
2010107537.tif 000025