(57)【要約】【課題】本発明は、液晶垂直配向膜と、液晶表示素子と、液晶表示素子の調製方法を提供する。【解決手段】本発明が提供する液晶垂直配向膜は、液晶分子を向かい合う基板表面で垂直に配向させることができ、前記液晶垂直配向膜の値段も低廉であり、性能も安定しており、液晶分子に対しての固定作用も強く、従来の液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤのような）内のポリイミドなどの配向膜に取って代えることができ、液晶ディスプレイの表示性能を高めることに寄与する。本発明はさらに液晶表示素子を提供する。液晶表示素子に前記液晶垂直配向膜を採用するため、初めに液晶分子が基板で垂直方向に一致して排列しており、且つ長期安定性を備えるため、液晶表示素子の反応速度を早くすることができ、良好な映像表示性能において優れている。本発明はさらに液晶表示素子の調製方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子式Ｒ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表される液晶垂直配向膜であって、その内、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造であり、
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−または−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊、または、−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を含む炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基であることを特徴とする、液晶垂直配向膜。
【請求項２】
前記Ｒ１は、−ＣＨ３、または、−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または−ＣＨ２ＣＨ３であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶垂直配向膜。
【請求項３】
前記Ｂ３は、−Ｃ６Ｈ４−、または、炭素原子数が２−６の直鎖アルキリデン基、または、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−（ＣＨ３）Ｃ＝Ｃ（ＣＨ３）−であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶垂直配向膜。
【請求項４】
前記Ｃは炭素原子数が５−８の直鎖アルキル基であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶垂直配向膜。
【請求項５】
液晶表示素子の前駆体からなる前記液晶表示素子であって、前記液晶表示素子の前駆体は、導電フィルムを備えるとともに向かい合わせて設けられた二枚の基板と、基板の間に設けられた液晶媒質からなり、前記液晶媒質は液晶垂直配向膜と、液晶と、フォトポリマー単量体と、からなり、その内、前記基板表面には液晶配向膜が含まれておらず、前記液晶垂直配向膜は、初期状態において前記液晶を基板表面において垂直配向させ、前記液晶表示素子の前駆体は電圧を加えた状態において紫外線を照射し液晶表示素子を形成させ、その内、前記液晶垂直配向膜の分子式はＲ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表され、Ｒ１は、−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造であり、
式（Ｅ）の内、Ｂ１は、単結合、または、−ＣＨ２−、または−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊または−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３は、フェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を備えた炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または−ＣＯＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基であることを特徴とする、液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶配向剤の前記液晶媒質内における質量割合は、０．１％−５％であることを特徴とする、請求項５に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記フォトポリマー単量体の前記液晶媒質内における質量割合は、０．０１％−０．１％であることを特徴とする、請求項５に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
本発明の実施方式の内、前記フォトポリマー単量体は、
【化１６】
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であることを特徴とする、請求項５に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
以下の手順（１）及び（２）及び（３）からなる液晶表示素子の調製方法であって、（１）は、液晶垂直配向膜を、フォトポリマー単量体を含む液晶内に加えて、液晶媒質を得る手順であり、その内、前記液晶垂直配向膜の分子式はＲ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表され、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３であり、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は、式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造であり、
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−、または−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊または−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を備えた炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基であり、  
（２）は、導電フィルムを備えるとともに向かい合わせて設けられた二枚の基板の間に上記液晶媒質を加え、液晶表示素子の前駆体を得る手順であり、その内、前記基板表面には液晶配向膜が含まれておらず、
（３）は、電圧を加えた状態において、上記液晶表示素子の前駆体に紫外線の照射を行い、液晶表示素子を得る手順であることを特徴とする、液晶表示素子の調製方法。
【請求項１０】
手順（２）の内、液晶滴下（ＯＤＦ）の技術によって導電フィルムを備えた基板の間に前記液晶媒質を注入することを特徴とする、請求項９に記載の液晶表示素子の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１５年０６月１８日に中国特許局に提出した申請番号２０１５１０３４１１３９．７・発明名称「液晶垂直配向膜及び液晶表示素子及び液晶表示素子の調製方法」の先願優先権を要求し、前記先願の内容は引用の方法で本文中に合併される。
【０００２】
本発明は、液晶ディスプレイの技術領域に関し、特に液晶垂直配向膜及び液晶表示素子及び液晶表示素子の調製方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）技術は、その消費電力が少なく、放射線が低く、軽くて運びやすいという独自の優れた点を備えるため、急速に普及した。液晶ディスプレイが上質な映像効果を得るには、液晶分子が良好な初期排列（または初期配向）を備えることが必要である。
【０００４】
液晶分子を基板表面に対して一定の方向に配向させるため、基板表面に液晶配向膜を設ける。垂直取向（ＶＡ）液晶ディスプレイは高い明度比を備え、また反応時間が速いなどの優れた性能のために、液晶垂直配向技術は広く使用されている。従来の垂直配向液晶ディスプレイは、通常アルキル基側鎖を持ったポリイミド（ＰＩ）またはポリアミド酸薄膜などを配向膜としていた。よく用いられるＰＩ配向膜の材料は、主に摩擦配向型ＰＩ材料及び光配向型ＰＩ材料に分けることができ、摩擦配向型材料は摩擦工程において粉塵、静電気、及び液晶表示素子の回路の損壊を発生させやすい。光配向ＰＩ材料は静電気または粉塵の問題を防ぐことができるが、ＰＩ材料特有の性質の制限を受けるため、配向膜の耐熱性、耐老朽化性において劣り、且つ吸水性が高く、記憶及び伝送中に変質し液晶配向の不均一を招きやすく、同時にＰＩは液晶分子を固定する能力が弱く、パネルの品質にも影響する。注目に値する点として、ＰＩ材料は価格が高く、成膜の工程も複雑であり、パネルのコストがかさむ。
【０００５】
それゆえ、ＰＩ配向膜を節約する必要がある場合、価格が低廉で、安定した性能で且つ液晶分子を垂直排列させることができる液晶垂直配向膜及び液晶表示素子及びその調製方法を提供することが求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、従来の液晶ディスプレイ内のポリイミド（ＰＩ）などの配向膜の使用に取って代わり、且つ価格が低廉であり、性能が安定しており、さらに液晶分子を垂直排列させることができる、液晶垂直配向膜と、長期安定性を備えた、良好な透過率及び明度比を示す液晶表示素子と、液晶表示素子の調製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一番目の分野として、本発明は液晶垂直配向膜を提供する。前記液晶垂直配向膜の分子式はＲ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表され、その内、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造である。
【０００８】
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−、または、−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊、または、−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を備えた炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基である。
【０００９】
本発明の実施方式の内、前記Ｒ１は−ＣＨ３、または、−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、−ＣＨ２ＣＨ３である。
【００１０】
本発明の実施方式の内、前記Ｂ３は−Ｃ６Ｈ４−、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、−ＣＨ＝ＣＨ−、または、−（ＣＨ３）Ｃ＝Ｃ（ＣＨ３）−である。
【００１１】
本発明の実施方式の内、前記Ｃは炭素原子数が５−８の直鎖アルキル基である。
【００１２】
本発明が一番目の分野として提供する小分子液晶垂直配向膜は、液晶分子を基板表面に対して垂直に配向させることができ、液晶分子の固定作用が強く、従来の液晶ディスプレイ（例えばＴＦＴ−ＬＣＤ）内のポリイミド（ＰＩ）などの配向膜に取って代えることができる。また前記液晶垂直配向膜の値段は低廉であり、性能が安定しており且つ液晶分子を垂直排列させることができる。
【００１３】
二番目の分野として、本発明は液晶表示素子を提供する。前記液晶表示素子は、液晶表示素子の前駆体からなり、前記液晶表示素子の前駆体は、向かい合わせて設けられた導電フィルムを備えた二枚の基板及び基板の間に設けられた液晶媒質からなり、前記液晶媒質は液晶垂直配向膜と、液晶と、フォトポリマー単量体（簡単にＲＭと呼ぶ）とからなる。その内、前記基板表面には液晶配向膜を含んでおらず、前記液晶垂直配向膜は初期状態において前記液晶を基板表面において垂直配向するのに用いられる。前記液晶表示素子の前駆体は電圧を加えた状態において紫外線を照射し液晶表示素子を形成するのに用いられる。その内、前記液晶垂直配向膜の分子式は、Ｒ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表され、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造である。
【００１４】
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−、または、−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊、または、−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を備えた炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基である。
【００１５】
本発明の実施方式の内、前記液晶配向剤の前記液晶媒質内における質量割合は、０．１％−５％である。
【００１６】
本発明の実施方式の内、前記フォトポリマー単量体ＲＭの前記液晶媒質内における質量割合は、０．０１％−０．１％である。
【００１７】
【化１】
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【００１８】
本発明の二番目の分野が提供する液晶表示素子に電圧を加えさらに紫外線照射を行う前に、前記液晶垂直配向膜は初期状態において前記液晶を基板表面において垂直に配向させるのに用いられる。液晶全体の初期の排列方向は一致しており、それに適切な電圧を加えた後、液晶分子に偏りが生じ、その後一定のエネルギー量の紫外線を照射することによって、フォトポリマー単量体ＲＭが重合した後基板表面に堆積し、液晶分子（簡単にＬＣと呼ぶ）を固定させるという目的を達成することができる。加えた電圧を取り除いた後、ＬＣ分子に一定のプレチルト角が生じ、液晶表示素子を得ることができる。
【００１９】
本発明の二番目の分野が提供する液晶表示素子は、前記液晶垂直配向膜を採用しているため、液晶分子を垂直方向に一致して排列させることができ、且つ長期安定性も備えており、液晶表示素子の反応速度を速くし、良好な電気特性、透過率及び明度比を示し、映像の表示性能が優れている。
【００２０】
三番目の分野として、本発明は下の（１）及び（２）及び（３）の手順からなる液晶表示素子の調製方法を提供する。
【００２１】
手順（１）は、液晶垂直配向膜を、フォトポリマー単量体を含む液晶内に加え、液晶媒質を得る手順である。その内、前記液晶垂直配向膜の分子式は、Ｒ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表され、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造である。
【００２２】
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−、または、−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊、または、−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレンまたは、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を備えた炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基である。
【００２３】
手順（２）は、向かい合わせて設けられた導電フィルムを備えた二枚の基板の間に、上記液晶媒質を加え、液晶表示素子の前駆体を得る手順である。その内、前記基板の表面には液晶配向膜が含まれていない。
【００２４】
手順（３）は、電圧を加えた状態において、上記液晶表示素子の前駆体に紫外線の照射を行い、液晶表示素子を得る手順である。
【００２５】
本発明の実施方式の内、手順（２）内で、液晶滴下（ＯＤＦ）技術によって、導電フィルムを備えた基板の間に、前記液晶媒質を注入する。
【００２６】
本発明の実施例の三番目の分野は、液晶表示素子の調製方法を提供する。前記調製工程は簡単であり、操作性に富み、従来の液晶表示素子（ＴＦＴ−ＬＣＤのような）内のポリイミド（ＰＩ）などの配向膜の調製に取って代わり、液晶表示素子の調製過程を大幅に簡略化することができ、生産コストを下げ、液晶表示素子の表示性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例の方式による液晶垂直配向膜の構造概略図である。
【図２】本発明の実施例の一つの前記液晶表示素子の調製過程の概略図である。その内、１はＣＦ基板であり、その表面はすべてＩＴＯ電極３であり、もう一つの側の基板２はＴＦＴ基板であり、その表面は一定の図案のＩＴＯ電極であり、４は液晶であり、５はフォトポリマー単量体であり、６は液晶垂直配向膜であり、５１はフォトポリマー単量体により形成される重合物であり、４１はプレチルト角度を備えるように形成された液晶である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では図及び実施例を参照しつつ、本発明実施例内の技術考案について完全且つ分かりやすい説明を行う。説明する実施例は、本発明の実施例の一部に過ぎず、実施例のすべてではない。本発明の実施例に基づき、本領域の一般的な技術者が創作でない前提の下で得られたすべてのその他の実施例も、すべて本発明の保護範囲に含まれる。指摘しておくべきなのは、ここで説明する具体実施例は、本発明の説明に用いるに過ぎず、本発明を限定するものではないということである。
【００２９】
一つ目として、本発明は液晶垂直配向膜を提供する。前記液晶垂直配向膜の分子式は、Ｒ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表す。その内、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造である。
【００３０】
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−、または、−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊または−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を備えた炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基である。
【００３１】
本発明の実施方式の内、Ｒ１は炭素原子数が１−５の直鎖または分枝アルキル基である。
【００３２】
本発明の実施方式の内、前記Ｒ１は、−ＣＨ３、または、−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または−ＣＨ２ＣＨ３である。
【００３３】
本発明の実施方式の内、前記Ｂ３は、−Ｃ６Ｈ４−であり、炭素原子数が２−６の直鎖アルキリデン基であり、−ＣＨ＝ＣＨ−、または、−（ＣＨ３）Ｃ＝Ｃ（ＣＨ３）−である。
【００３４】
本発明の最適な実施方式の内、前記Ｃの炭素原子数は５−８の直鎖アルキル基である。
【００３５】
具体的に、液晶垂直配向膜は以下に挙げるような構造であるが、これに限定されるわけではない。
【化２】
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【００３６】
上記Ｒ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３で表示される化合物は、有機合成の方法によって得ることができる。
【００３７】
その内、具体的な合成例として、以下ではＲ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３で表示される幾つかの液晶垂直配向膜の合成過程を例として挙げる。
【化３】
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【００３８】
化合物（Ｉ）の具体的な合成過程は以下の通りである。
【００３９】
化合物（Ｉ）のＨ１−ＮＭＲのデータは、δ（ｐｐｍ）：  ０．０８  （  ２７Ｈ）、  ３．９６（２Ｈ）、３．５６（２Ｈ）、３．３７（２Ｈ）、  １．４６（２Ｈ）、１．２９（４Ｈ）、１．３３（２Ｈ）、０．９６（３Ｈ）、である。
【化４】
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【００４０】
本発明の実施方式の内、式が示す（II）のような液晶垂直配向膜の合成と、式が示す（I）のような液晶垂直配向膜の合成は類似している。
【００４１】
本発明の実施方式の内、式が示す（III）のような液晶垂直配向膜の合成と、式（IV）が示す液晶垂直配向膜の合成は類似している。
【００４２】
化合物（IV）を提供する具体的な合成過程は以下の通りである。
【化５】
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【００４３】
化合物（IV）Ｈ１−ＮＭＲのデータは、δ（ｐｐｍ）：  ０．９６  （  ３Ｈ）、  １．３３（２Ｈ）、１．２９（２Ｈ）、１．５９（２Ｈ）、  ３．２０（２Ｈ）、８．０（１Ｈ）、８．１３（２Ｈ）、７．６９（２Ｈ）、３．５５（９Ｈ）、  ３．２（２Ｈ）、０．８８（２Ｈ）、である。
【化６】
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【００４４】
化合物（V）の具体的な合成過程は以下の通りである。
【化７】
2018505447.tif 000009
【００４５】
化合物（V）のＨ１−ＮＭＲのデータは、δ（ｐｐｍ）：  ０．９６  （  ３Ｈ）、  １．３３（２Ｈ）、１．２９（８Ｈ）、１．５７（２Ｈ）、  ４．１５（２Ｈ）、３．５５（９Ｈ）、８．０（１Ｈ）、３．０（２Ｈ）、０．８４（２Ｈ）、  ７．４９（１Ｈ）、６．９５（１Ｈ）、である。
【化８】
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【００４６】
化合物（VI）の具体的な合成過程は以下の通りである。
【化９】
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【００４７】
化合物（VI）のＨ１−ＮＭＲのデータは以下の通りである。
【化１０】
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【００４８】
本発明の実施例は、一つ目の分野として液晶垂直配向膜を提供する。前記液晶垂直配向膜は、頭基Ａと、中間基集合体Ｂと、尾部基集合体Ｃとからなる（図１を参照する）。その内、頭基ＡはＳｉ（ＯＲ１）３-であり、頭基は極性の固定基集合体であり、その主要な作用は液晶垂直配向膜を液晶ディスプレイの基板表面に固定することであるが、基板材質が異なるため基本的な作用原理は異なることがある。（１）基板上のＩＴＯ導電フィルム（または電極とも呼ぶ）との作用は、−Ｓｉ−Ｏ−内の酸素原子上の孤立電子対及び基板表面のＩＴＯ内のインジウム原子（核外電子配置：Ｉｎ  ：［Ｋｒ］４ｄ１０５ｓ２５ｐ１）またはスズ原子（核外電子配置：Ｓｎ：［Ｋｒ］４ｄ１０５ｓ２５ｐ２）内の空のｐ軌道またはｄ軌道を利用して混成し、配位結合の方式で結合させる。（２）基板上のＳｉＮｘ保護膜との作用原理は、−Ｓｉ−Ｏ−内の酸素原子及びＳｉＮｘ内の窒素原子を利用して分子間に作用力を発生させる。また中間基集合体及び尾部基集合体の主な作用は、ＰＩ分枝の作用と類似した立体障害の方式によって液晶分子を垂直排列させる。前記液晶垂直配向膜の柔性尾部基集合体は、液晶分子が長軸の基板排列に垂直になるよう誘導することができる。
【００４９】
つまり、頭基Ａの作用は基板表面に固定させ、中間基集合体Ｂ、尾基Ｃの作用は立体障害の方式でＬＣ垂直基板を配向させることである。
【００５０】
本発明が提供する小分子液晶垂直配向膜は、液晶分子を基板表面に対して垂直に配向させ、液晶分子の固定作用を強化させ、ＴＦＴ−ＬＣＤ内のポリイミド（ＰＩ）配向膜に取って代わり、ＴＦＴ−ＬＣＤの調製過程を格段に簡略化することができ、さらにＴＦＴ−ＬＣＤの生産コストを低くし、表示性能を向上させることができる。
【００５１】
二つ目の分野として、本発明は液晶表示素子を提供する。前記液晶表示素子は液晶表示素子の前駆体（液晶表示素子の前駆体）からなり、前記液晶表示素子の前駆体は、導電フィルムを備えるとともに向かい合わせて設けられた二枚の基板と、基板の間に設けられた液晶媒質と、からなる。前記液晶媒質は、液晶垂直配向膜と、液晶と、フォトポリマー単量体ＲＭと、からなる。その内、前記基板表面には液晶配向膜は含まれず、前記液晶垂直配向膜は初期状態において前記液晶を基板表面で垂直配向させるのに用いられ、前記液晶表示素子の前駆体は電圧を加えた状態において紫外線を照射して液晶表示素子を形成するのに用いられる。その内、前記液晶垂直配向膜の分子式は、Ｒ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表し、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子の数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は式（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造である。  
【００５２】
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−、または、−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊、または、−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を備えた炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基である。
【００５３】
本発明の実施方式の内、Ｒ１は炭素原子数が１−５の直鎖または分枝アルキル基である。
【００５４】
本発明の実施方式の内、前記Ｒ１は、−ＣＨ３、または、−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、−ＣＨ２ＣＨ３である。
【００５５】
本発明の実施方式の内、前記Ｂ３は−Ｃ６Ｈ４−、または、炭素原子数が２−６の直鎖アルキリデン基、または、−ＣＨ＝ＣＨ−、または、−（ＣＨ３）Ｃ＝Ｃ（ＣＨ３）−である。
【００５６】
本発明の最適な実施方式の内、前記Ｃは炭素原子数が５−８の直鎖アルキル基である。
【００５７】
本発明は図２（ａ）〜（ｄ）が示すような液晶表示素子を提供する。基板の上側に全面ＩＴＯを備えた電極が形成され、基板の下側に一定の図案を備えたＩＴＯ電極（通常は魚骨型）が形成される。特に強調すべきなのは、二枚の基板表面にはＰＩ配向膜がなく、この二枚の基板の間に液晶媒質を添加する。前記液晶媒質は、液晶垂直配向膜と、液晶と、フォトポリマー単量体ＲＭと、からなる。その内、液晶垂直配向膜は初期状態の下、前記液晶を基板表面において垂直配向させるのに用いられ、前記表示部品液晶部品は電圧を加えた状態において、電界の作用によって異なる領域のＬＣを予め設定した方向に向かって傾けさせ、それから紫外線の照射によってフォトポリマー単量体ＲＭに紫外線重合反応を生じさせ、ＬＣ傾きを備えた突起物を形成し、基板表面にまで堆積させ配向の作用を生じさせる。
【００５８】
注目に値するのは、本発明の実施例が用いる液晶垂直配向膜の間に縮合重合してポリシランが形成されるのではなく、液晶垂直配向膜はまず頭基などによって基板表面に固定されるため、ＵＶ照射は二重結合基集合体の液晶垂直配向膜を含むとしても、液晶垂直配向膜は移動できないため、ポリシランを形成することができない。
【００５９】
本発明の実施方式の内、前記液晶はネマチック型液晶である。
【００６０】
本発明の最適な実施方式の内、前記液晶は誘電体がそれぞれ極性の異なるネマチック型液晶を備え、具体的に言うと、フタロニトリル類の液晶、ピリダジン類の液晶、シッフ塩基類の液晶、アゾキシ類の液晶、ビフェニル類の液晶、フェニルシクロヘキサン類の液晶、ピリミジン類の液晶、ジオキサン類の液晶、シクロオクタン類の液晶、キュバン類の液晶などを用いることができる。
【００６１】
本発明の実施方式の内、前記液晶配向剤の前記液晶媒質内の質量割合は、０．１％−５％である。
【００６２】
本発明の実施方式の内、前記フォトポリマー単量体ＲＭの液晶媒質内の質量割合は、０．０１％−０．１％である。
【００６３】
【化１１】
2018505447.tif 000013
【００６４】
前記基板は液晶ディスプレイの技術領域においてよく用いられる基板であり、透明度が高い基板であれば良く、特別な限定はなく、最適なのは基板上に液晶を駆動させるのに適した透明な電極の基板を形成することである。
【００６５】
具体例として、例えばガラス板、ポリカーボネート、アクリル（メチル基）樹脂、ポリエステルスルホン、芳香族ポリエステル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、トリメチルペンテン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタラート、（メチル基）アクリロニトリル、セルロースアセテートブチレートなどのプラスチック板などの上に透明電極の基板を形成する。
【００６６】
片側の基板上に１〜１０μｍの／線状スリット電極図案を形成するのが最適であり、向かい合う基板上にはスリット図案または突起図案が形成されていない構造の基板を採用する。このような構造の液晶表示素子基板によって、製造時の手順を簡略化することができるとともに、透過率を高めることができる。
【００６７】
この外に、ＴＦＴ−ＬＣＤの内、カラーフィルター基板（即ちＣＦ基板）及び配列基板（ＴＦＴ基板）を基板として用いることができる。
【００６８】
基板の一面に設けられる透明電極（または透明導電フィルムとも呼ばれる）として、酸化インジウム（III）−酸化スズ（IV）（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）で生成したＩＴＯ膜や、酸化スズ（ＳｎＯ２）で生成した導電フィルムなどを用いることができる。
【００６９】
液晶媒質を注入した後の液晶表示素子の前駆体については、液晶分子を基板表面で垂直配向させ、液晶表示素子の前駆体に向いた二枚の基板の電極の間に電圧を加えた後、さらに紫外線の照射により、ＲＭに重合反応を生じさせ、液晶表示素子を得る。
【００７０】
加える電圧は１０〜２０Ｖであり、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、金属ハロゲン化物灯などを用いて紫外線（ＵＶ）照射を行う。照射するＵＶ照射量は０．０１〜１ｍＷ／ｃｍ２（波長３１３ｎｍのもとで）であり、０．５ｍＷ／ｃｍ２が最適である。ＵＶ照射時間は８０〜１００ｓが最適であり、電圧を取り除いてから０．０３ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を用いて１００〜１２０ｍｉｎ照射する。
【００７１】
本発明が二番目に提供する液晶表示素子は、電圧の加圧及び紫外線の照射を行う前、前記液晶垂直配向膜は初期状態において前記液晶を基板表面で垂直配向されるのに用いられ、液晶全体の最初の排列方向は一致しており、それに適切な電圧を加えた後、液晶分子に偏りが生じ、その後一定のエネルギーの紫外線照射をして、ＲＭを重合させた後基板表面に堆積させ、液晶分子ＬＣを固定させるという目的を達成することができる。加えた電圧を取り除いてから、ＬＣ分子に一定のプレチルト角を生じさせ、液晶表示素子を得ることができる。
【００７２】
具体的に、前記液晶垂直配向膜は液晶分子が基板表面で垂直に排列されるようにし、前記液晶垂直配向膜内に二重結合や、三重結合などの不飽和結合が含まれる時、紫外線照射により、前記ＲＭは前記液晶垂直配向膜との間で重合が生じ、高分子重合物ネットを生成し、前記高分子重合物ネットの周囲にある液晶分子はさらなる固定作用を受ける。当前記液晶垂直配向膜内に二重結合が含まれていない時、紫外線照射により、前記二重結合を含んでいるＲＭの間に重合が生じ、高分子重合ネットを生成し、液晶にプレチルト角を生じさせ、反応速度を速める。
【００７３】
本発明が二番目に提供する液晶表示素子は、前記液晶垂直配向膜を採用し、液晶分子を垂直方向の排列で一致させ且つ長期安定性も備えているため、液晶表示素子の反応速度を早くし、良好な電気特性、透過率及び明度比を示し、映像の表示性能が優れている。
【００７４】
三番目の分野として、本発明は以下の（１）及び（２）及び（３）の手順からなる液晶表示素子の調製方法を提供する。
【００７５】
手順（１）は、液晶垂直配向膜を、フォトポリマー単量体を含んだ液晶内に加え、液晶媒質を得る手順である。その内、前記液晶垂直配向膜の分子式は、Ｒ２Ｓｉ-（ＯＲ１）３を用いて表し、Ｒ１は−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、Ｈ原子、または、炭素原子数が１−５のアルキル基であり、Ｒ２は（Ｅ）-Ｂ１-Ｂ２-Ｂ３-Ｂ４-Ｃ、の構造である。
【００７６】
式（Ｅ）の内、Ｂ１は単結合、または、−ＣＨ２−、または、−（ＣＨ２）２−であり、Ｂ２は−Ｏ−、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊、または、−ＮＨＣＯ−＊であり、その内、Ｂ２が持つ"＊"はＢ３の片側に接続され、Ｂ３はフェニレン、または、炭素原子数が２−６のアルキリデン基、または、炭素―炭素の二重結合あるいは炭素―炭素の三重結合を含む炭素原子数が３−８のアルキリデン基であり、Ｂ４は−Ｏ−、または、−（ＣＯ）ＮＨ−＊、または、−ＣＯＯ−＊、または、−ＯＣＯ−＊であり、その内、Ｂ４が持つ"＊"はＣの片側に接続され、Ｃは炭素原子数が１−１０の直鎖アルキル基である。
【００７７】
手順（２）は、導電フィルムを備えるとともに向かい合わせて設けられた二枚の基板の間に、上記液晶媒質を加えて、液晶表示素子の前駆体を得る手順である。その内、前記基板表面には液晶配向膜が含まれていない。
【００７８】
手順（３）は、電圧を加えた状態において、上記液晶表示素子の前駆体に紫外線照射を行い、液晶表示素子を得る手順である。
【００７９】
本発明の実施方式の内、Ｒ１は炭素原子数が１−５の直鎖または分枝アルキル基である。
【００８０】
本発明の実施方式の内、前記Ｒ１は−ＣＨ３、または、−Ｓｉ（ＣＨ３）３、または、−ＣＨ２ＣＨ３である。
【００８１】
本発明の実施方式の内、前記Ｂ３は−Ｃ６Ｈ４−、または、炭素原子数が２−６の直鎖アルキリデン基、または、−ＣＨ＝ＣＨ−、または、−（ＣＨ３）Ｃ＝Ｃ（ＣＨ３）−である。
【００８２】
本発明の最適な実施方式の内、前記Ｃは炭素原子数が５−８の直鎖アルキル基である。
【００８３】
本発明の実施方式の内、前記液晶配向剤の前記液晶媒質内における質量割合は、０．１％−５％である。
【００８４】
本発明の実施方式の内、前記フォトポリマー単量体ＲＭは、前記液晶及び前記フォトポリマー単量体ＲＭの質量の和の０．０１％−０．１％である。
【００８５】
【化１２】
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【００８６】
公知の方法によって本発明の液晶表示素子を得ることができ、通常は中間物を介して、液晶配向膜を含まない一対の基板を向かい合わせて設けるとともに、二枚の基板の周辺部を、密封剤を用いて貼り合わせ、基板表面及び密封剤が開けるケースの隙間に液晶媒質を注入し、注入口を封印し、液晶ケースを形成する。それから、設けた液晶ケースの各基板外側面上に偏光板を設け、液晶表示素子を制御する。
【００８７】
密封剤として、例えば固化剤及び仕切りとなる酸化アルミニウム球のエポキシ樹脂などを用いることができる。
【００８８】
基板の間に液晶媒質を注入する方法については特段の限定がなく、例えば、得られた液晶表示素子の前駆体内に減圧をした後に液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後密封を行う滴下法などがある。
【００８９】
本発明の最適な実施方式の内、前記液晶媒質を液晶滴下（ＯＤＦ）の方法によって導電フィルムを備えた基板の間に注入させる。
【００９０】
具体的に、上記垂直配向膜を含んだ液晶媒質及びフレーム接着剤を順序に沿って配列基板またはカラーフィルター基板上に滴加し、それから真空状態において配列基板及びカラーフィルター基板を数マイクロメートルの精度範囲内で貼り合わせを行い、貼り合わせた後、まずフレーム接着剤にＵＶ光照射処理を行った後、熱硬化処理を行う。この時、垂直配向膜の作用で液晶分子を基板表面において垂直排列させるため、二枚の基板の電極の間に電圧を加えることによって、紫外線照射において、ＲＭの間またはＲＭ及び液晶垂直配向膜の間に重合反応を生じさせることができる。
【００９１】
加える電圧は１０−２０Ｖであり、高圧水銀灯や、超高圧水銀灯や、金属ハロゲン化物灯などを用いて紫外線（ＵＶ）照射を行う。照射するＵＶ照射量は、０．０１〜１ｍＷ／ｃｍ２Ｊ（波長は３１３ｎｍ）であり、最適なのは０．５ｍＷ／ｃｍ２である。ＵＶ照射時間は８０〜１２０ｓが最適であり、電圧を取り除いた後０．０３ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を用いて１００〜１２０ｍｉｎ照射する。
【００９２】
本発明の実施例の三番目の分野は、液晶表示素子の調製方法を提供する。前記調製方法は簡単であり、操作性に富み、薄膜電界効果トランジスタＬＣＤ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）内のポリイミド（ＰＩ）配向膜の調製に取って代わるものであり、液晶表示素子の調製過程を大幅に簡略化でき、さらに液晶表示素子の生産コストを下げ、液晶表示素子の表示性能を向上させることができる。
【００９３】
（実施例一）
以下の（１）及び（２）及び（３）の手順からなる液晶表示素子の調製方法である。
【００９４】
手順（１）は、式（I）が示す液晶垂直配向膜を、フォトポリマー単量体ＲＭを含む液晶（ＬＣ）内に加え、液晶媒質を得る手順である。その内、前記液晶配向剤が前記液晶媒質内における質量割合は１％であり、前記フォトポリマー単量体ＲＭが前記液晶媒質内における質量割合は０．０５％であり、前記フォトポリマー単量体ＲＭの構造式は
【化１３】
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である。
【００９５】
手順（２）は、上記液晶媒質を、ＯＤＦ方式を採用してＩＴＯ導電フィルムを備えるＴＦＴ基板に滴加するとともに、前記基板及びもう一枚のＩＴＯ導電フィルムを備えたカラーフィルター基板（ＣＦ基板）を向かい合わせて設けるとともに、二枚の基板の周辺部を密封剤を用いて貼り合わせ、液晶表示ユニット前駆体を得る手順である。その内、前記二枚の基板はＰＩ配向膜を含まない。
【００９６】
手順（３）は、表示ユニット前駆体の二枚の基板の電極の間に１９Ｖの電圧を加えることによって、１９Ｖの電圧を加えた状態において、上記液晶表示素子の前駆体に紫外線を１００ｓ照射する手順である。前記紫外線のエネルギーは０．５ｍＷ／ｃｍ２であり、電圧を取り除いた後、０．０３ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を用いて１２０ｍｉｎ照射し、液晶表示素子ＴＦＴ−ＬＣＤを得る。
【００９７】
手順（１）の内、液晶垂直配向膜の構造概略図は図１を用いて表示することができる。その内、Ａは頭基Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）３-で表し、中間基集合体Ｂは−Ｏ−（ＣＨ２）６−Ｏ−であり、尾部基集合体Ｃは炭素原子が６のアルキル基である。
【００９８】
手順（２）の内、前記ＴＦＴ基板はＳｉＮｘ保護膜及びＩＴＯ導電フィルム（またはＩＴＯ電極と呼ばれる）を備える。下側のＴＦＴ基板は一定の図案を備えたＩＴＯ電極（通常は魚骨型である）を備える。
【００９９】
本発明は前記のように、手順（２）の内、前記ＣＦ基板はＩＴＯ導電フィルム（またはＩＴＯ電極と呼ばれる）を備える。上層のＣＦ基板は全面ＩＴＯの電極を備える。
【０１００】
本発明は前記のように、ＴＦＴ基板、ＣＦ基板の表面にそれぞれＰＩ配向膜を備えていない。
【０１０１】
手順（２）の内、初期状態において、液晶垂直配向膜の作用のもと、ＬＣ分子を基板表面において垂直配向（図２（ａ）を参照する）させる。
【０１０２】
手順（３）の内、液晶媒質の二枚の基板の電極の間に電圧を加えた後、電界の作用で異なる領域の液晶分子に偏りを生じさせ（図２（ｂ）を参照する）るため、ＬＣは予め定めた方向に向かって傾く。紫外線照射により、フォトポリマー単量体ＲＭに光重合反応が生じ、ＬＣを傾けさせる重合物を形成し、基板表面に堆積させ、ＬＣ分子を固定させることができる（図２（ｃ）を参照する）。最後に加えた電圧を取り除き、ＬＣ分子はプレチルト角が生じ（図２（ｄ）を参照する）、最終的な液晶表示素子が得られる。
【０１０３】
（実施例二）
以下の（１）及び（２）及び（３）の手順からなる液晶表示素子の調製方法である。
【０１０４】
手順（１）は、式（III）が示す液晶垂直配向膜を、フォトポリマー単量体ＲＭを備えた液晶（ＬＣ）内に加え、液晶媒質を得る手順である。その内、前記液晶配向剤が前記液晶媒質内の質量割合は０．１％であり、前記フォトポリマー単量体ＲＭが前記液晶媒質における質量割合は０．０１％であり、前記フォトポリマー単量体ＲＭの構造式は
【化１４】
2018505447.tif 000016
である。
【０１０５】
手順（２）は、上記液晶媒質をＯＤＦの方式によって導電フィルムを備えるＴＦＴ−ＬＣＤ基板の間に滴加し（同実施例１のＴＦＴ基板、ＣＦ基板である）、液晶表示ユニット前駆体を得る手順である。前記ＴＦＴ−ＬＣＤの二枚の基板にはＰＩ配向膜を備えていない。
【０１０６】
手順（３）は、液晶表示ユニット前駆体の二枚の基板の電極の間に１９Ｖの電圧を加えることによって、上記液晶表示ユニットに紫外線を８０ｓ照射する手順である。前記紫外線のエネルギーは１ｍＷ／ｃｍ２であり、電圧を取り除いた後、エネルギー０．０３ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を用いて１１０ｍｉｎ照射し、液晶表示素子ＴＦＴ−ＬＣＤを得る。
【０１０７】
（実施例三）
以下の（１）及び（２）及び（３）の手順からなる液晶表示素子の調製方法である。
【０１０８】
手順（１）は、式（VI）が示す液晶垂直配向膜を、フォトポリマー単量体ＲＭを備えた液晶（ＬＣ）内に加えて、液晶媒質を得る手順である。その内、前記液晶配向剤の前記液晶媒質内における質量割合は５％であり、前記フォトポリマー単量体ＲＭの前記液晶媒質内における質量割合は０．１％であり、前記フォトポリマー単量体ＲＭの構造式は
【化１５】
2018505447.tif 000017
【０１０９】
手順（２）は、上記液晶媒質をＯＤＦの方式によって導電フィルムを備えたＴＦＴ基板に滴加するとともに、前記基板及びもう一枚の導電フィルムを備えたカラーフィルター基板（即ちＣＦ基板）を向かい合わせて設けるとともに、密封剤を用いて、二枚の基板の周辺部を貼り合わせ、液晶表示ユニット前駆体を得る手順である。前記二枚の基板はＰＩ配向膜を備えていない。
【０１１０】
手順（３）は、表示ユニット前駆体の二枚の基板の電極の間に１９Ｖの電圧を加えることによって、１９Ｖの電圧を加えた状態において、上記液晶表示素子の前駆体に紫外線１２０ｓ照射し、前記紫外線のエネルギー量は０．０１ｍＷ／ｃｍ２であり、電圧を取り除いた後、０．０３ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を用いて１１０ｍｉｎ照射し、液晶表示素子ＴＦＴ−ＬＣＤを得る手順である。
【０１１１】
以上の前記実施例は、本発明のいくつかの実施方式について述べたに過ぎず、その説明は具体的且つ詳細であるが、これにより本発明の特許保護範囲を限定するものと理解することはできない。指摘しておきたいのは、本領域の一般的な技術者にとって、本発明の考えを逸脱しない前提のもとで、さらに若干の変更及び改良をすることができ、これらもすべて本発明の保護範囲に含まれる。したがって、本発明の特許保護範囲は付属の請求項によるものとする。
【符号の説明】
【０１１２】
Ａ    頭基
Ｂ    中間基集合体
Ｃ    尾部基集合体
１    ＣＦ基板
２    ＴＦＴ基板
３    ＩＴＯ電極
４    液晶
５    フォトポリマー単量体
６    液晶垂直配向膜
５１    フォトポリマー単量体により形成される重合物
４１    形成されたプレチルト角度を備えた液晶
【図１】
2018505447.tif 000019
【図２】
2018505447.tif 000020
【国際調査報告】
2018505447.tif 000021
2018505447.tif 000022
2018505447.tif 000023
2018505447.tif 000024