JP2009265308A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくすると共に、構造上の安定性を確保することが可能な液晶表示素子を提供することにある。
【解決手段】互いに対向配置された画素電極基板１０および対向電極基板２０と、画素電極基板１０および対向電極基板２０のそれぞれのうちの互いに対向する面を覆うように設けられた配向膜３１，３２と、画素電極基板１０と対向電極基板２０との間に配向膜３１，３２を介して封入された液晶層４０とを備えている。液晶層４０は、液晶分子４１と高分子化合物４２とを含んで構成されている。高分子化合物４２がメタクリレート基およびビフェニル骨格を有する化合物の重合により形成されるため、その不均一化が抑制されると共に、液晶分子４１の配向を規制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の基板の間に液晶層を挟持した液晶表示素子に関する。

従来、液晶表示素子を駆動することによって映像表示を行う液晶表示装置は、薄型で軽量かつ消費電力が小さいことから、テレビやモニターなどの画像表示装置のほか、デジタルカメラ、携帯電話などの情報端末などに広く活用されている。

このような液晶表示装置では、液晶表示素子の液晶表示方式（表示モード）により分類され、ツイステッドネマチック（ＴＮ；Twisted Nematic）モードがよく知られているが、ＴＮモードよりも広視野角を実現できることから、垂直配向（ＶＡ；Vertical Alignment）モードへの関心が高まっている。

このＶＡモードでは、例えば、液晶材料中の液晶分子が負の誘電率異方性、すなわち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、基板に垂直に配向していた液晶分子が、電圧の印加により、基板に対して平行な方向に倒れるように応答し、光を変調、透過させる構成となっている。このＶＡモードでは、液晶分子が任意の方向に倒れることから液晶分子の配向方向が定まらず、そのことが電圧に対する応答性を悪化させる要因となる。そこで、応答性を改善するために、液晶分子の配向を規制するラビング処理が行われていた。しかし、ラビング処理を施した液晶表示素子では、ラビングによる筋が表示むらの要因となりやすく、また液晶分子の配向方向が異なる領域を複数設ける配向分割をしなければ、広視野角を確保することが難しい。このため、このラビング処理以外に、液晶分子の配向を規制する技術が従来から検討されている。

この液晶分子の配向を規制する技術としては、例えば、図１２に示したように基板表面に線状突起を設ける技術が知られている。この液晶表示素子では駆動基板２００と対向基板３００との間に液晶分子５００Ａを含む液晶層５００が封止されている。駆動基板２００と対向基板３００との各対向面には、電極２０２，３０２と、互いに対向しない線状突起４１０と、それらを覆う配向膜４００とが設けられている。液晶層５００では、電圧を印加していない状態において、液晶分子５００Ａは配向膜４００の面に対しほぼ垂直に配向するようになっている。よって、液晶分子５００Ａは、線状突起４１０近傍の領域では駆動基板２００および対向基板３００の表面に対してわずかに傾斜している（すなわち、チルト角が付与されている）一方で、それ以外の領域では駆動基板２００および対向基板３００の表面に対してほぼ垂直となる姿勢をとっている。この状態の液晶層５００に電圧が印加されると、線状突起４１０近傍の液晶分子５００Ａの傾斜が他の液晶分子５００Ａへ順次伝播し、それらの液晶分子５００Ａは駆動基板２００および対向基板３００の表面に対してほぼ水平に倒れた姿勢をとるように応答する。

ところが、図１２に示した液晶表示素子では、駆動基板２００および対向基板３００の表面に対して垂直に配向した液晶分子５００Ａが電圧の印加に応答して倒れるタイミングと、線状突起４１０近傍の液晶分子５００Ａが電圧の印加に応答して倒れるタイミングとの間にずれが生じ、結果として液晶分子５００Ａ全体の応答速度が遅くなるという問題がある。特に、黒から中間色への階調変化では、印加する電圧の変化量が小さいため、応答速度がさらに遅くなる。

そこで、ＶＡモードにおいて、高分子材料によって、液晶分子を基板法線から僅かに傾斜させて保持し、液晶分子の配向を規制する技術が知られている（特許文献１，２参照）。具体的には、光重合性を有するモノマーを添加して組成した液晶層を基板間に封止したのち、電圧を印加して液晶分子にチルト角を付与した状態で露光してモノマーを重合させ、ポリマーを形成する。これにより、液晶分子にプレチルト角が付与され、液晶分子の倒れる方向を予め定めている。
特開２００２−３５７８３０号公報 特開２００３−３０７７２０号公報

しかしながら、上記した特許文献１，２に記載されているモノマーを用いた場合には、応答性は改善されるものの、安定して液晶分子の配向を規制することが困難であった。具体的には、アクリレート系のモノマーを用いた場合には、形成されたポリマーが液晶表示素子の駆動に伴い劣化し、規制された液晶分子の配向を長期間保持することが困難であった。また、このアクリレート系モノマーでは、液晶層へ多量に添加する必要があるため、不均一にポリマーが形成されることによる表示むら（明度および彩度の不均一な分布）が生じやすかった。また、ビフェニル骨格にメタクリレート基を導入したモノマーを用いた場合には、形成されたポリマーの劣化は生じにくいが、モノマーと液晶分子との相溶性が低いため、ポリマーが偏って形成され、表示むらが生じやすかった。このような問題は、ＶＡモードに限ったものではなく、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）モードやＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードにおいても同様である。このため、応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくし、かつ規制した液晶分子の配向を長期間安定して保持できるような構造上高い安定性を有する液晶表示素子が望まれている。

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、応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくすると共に、構造上の安定性を確保することが可能な液晶表示素子を提供することにある。

本発明の液晶表示素子は、液晶分子と共に、化１で表される構造体を有する高分子化合物を含む液晶層と、その液晶層を挟んで対向配置された一対の基板とを備えたものである。

（ｎおよびｍは１以上４以下の整数である。）

本発明の液晶表示素子では、液晶層中の高分子化合物がその近傍の液晶分子の配向を規制する。この高分子化合物が化１に示した構造体を有することにより、基板に沿った面内方向において、より均一に分布しやすくなる。すなわち、基板に沿った面内方向において、高分子化合物の分布に偏りが生じにくくなる。また、基板に対する物理的な圧力が加わったり、高温環境に曝されたりしても、規制された液晶分子の配向が良好に保持され、例えば焼き付きなどの劣化も生じにくくなる。よって、駆動電圧が印加された場合に、液晶層中の液晶分子がその電界に応じて配向を速やかに変化させる。

本発明の液晶表示素子によれば、液晶層が化１に示した構造体を有する高分子化合物を含むので、その高分子化合物の不均一化を抑制すると共に、高分子化合物近傍の液晶分子の配向を安定して規制する。よって、応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくすると共に、構造上の安定性を確保することができる。

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。

［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１を有しており、互いに対向配置された画素電極基板１０および対向電極基板２０と、画素電極基板１０および対向電極基板２０のそれぞれのうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられた配向膜３１，３２と、画素電極基板１０と対向電極基板２０との間に配向膜３１，３２を介して封入された液晶層４０とを備えている。この液晶表示素子の表示モードは、いわゆる垂直配向（ＶＡ）モードであり、図１では、駆動電圧が印加されていない状態（黒表示）を表している。この液晶表示素子は、いわゆる透過型液晶表示素子であり、画素電極基板１０および対向電極基板２０の外側から挟み込むように一対の偏光板（図示せず）が設けられている。

画素電極基板１０は、駆動素子を含む駆動回路（図示せず）が形成された透明基板１１の一面に、画素電極１２が設けられた構成を有している。透明基板１１は、例えば、ガラスやプラスチックなどの透明（光透過性）材料により構成されている。画素電極１２は、液晶層４０に電圧を印加するための一方の電極である。この画素電極１２は、例えば、複数存在し、マトリックス状の配列パターンを形成している。すなわち、各画素電極１２には、独立して個別に電位が供給されるようになっている。画素電極１２は、例えば、光透過性を有する透明電極であり、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）などの透明電極材料により構成されている。

対向電極基板２０は、透明基板２１の上に、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共通電極２２とが設けられた構成を有している。透明基板２１は、例えば透明基板１１と同様の材料により構成されている。共通電極２２は、液晶層４０に電圧を印加するためのもう一方の電極であり、例えば、画素電極１２と同様に、透明電極材料により構成されている。

配向膜３１，３２は、液晶層４０が含む液晶分子４１を基板面に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜であり、例えば、ポリイミドなどの有機材料により構成されている。配向膜３１，３２には、さらにラビング等の液晶分子４１の配向を規制する処理が施されていてもよい。

液晶層４０は、液晶分子４１と高分子化合物４２とを含んでいる。液晶分子４１は、負の誘電率異方性を有するものであり、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となっている。

高分子化合物４２は、配向膜３１，３２のうちの少なくとも一方の近傍に存在することが好ましく、配向膜３１，３２のうちの少なくとも一方の表面に、固定あるいは固着するように設けられていることがより好ましい。ここでは、高分子化合物４２は、配向膜３１，３２の双方の表面に設けられている。この高分子化合物４２は、その近傍の液晶分子４１（液晶分子４１Ａ）を保持するように、その配向を規制するものであり、化２で表される構造体のうちのいずれか１種あるいは２種以上を有している。これにより、液晶層４０と配向膜３１，３２との界面に高分子化合物４０が概ね均一に形成され、かつ液晶分子４０Ａの配向の保持性（配向規制力）が高まるため、応答性を損なうことなく、表示むらが生じにくくなると共に構造上の安定性が確保される。

（ｍおよびｎは１以上４以下の整数である。）

化２に示した構造体は、メタクリレート基と、アルキル基が導入されたビフェニル骨格とを有する重合性化合物が重合されることにより形成された構造の一部である。化２中のｍおよびｎは１以上４以下の整数であれば、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、そのアルキル基が直鎖状でも、分岐を有していてもよい。そのアルキル基の炭素数が１以上４以下（ｍおよびｎが１以上４以下）であるのは、その範囲外であると、配向規制力および高分子化合物４２の均一性が低下しやすいからである。このｍおよびｎは、互いに同一であることが好ましく、この場合には、ｍおよびｎは１以上３以下であることが好ましい。特にｍおよびｎは、１あるいは２であることが好ましく、１であることがより好ましい。より高い効果が得られるからである。

化２に示した構造体としては、例えば、化３で表される一連の構造体が挙げられる。高分子化合物４２は、これらのうちの１種が繰り返し結合したものでもよいし、これらのうちの複数種が結合したものでもよい。中でも、化３（１）〜（３）に示した構造体を有することが好ましく、特に化３（１）に示した構造体を有することが好ましい。表示むらが生じにくくなる共に構造上の安定性が確保されるうえ、配向規制力が高いため、高い応答性が得られるからである。

また、高分子化合物４２は、化２に示した構造体の他に、他の構造体を有していてもよく、特に、化４で表される構造体を有することが好ましい。より高い効果が得られるからである。詳細には、化２に示した構造体を含まずに化４に示した構造体を有する高分子化合物では、配向規制力は高いが、不均一に形成されやすく、高分子化合物の分布に偏りが生じやすい。しかし、化２に示した構造体と共に化４に示した構造体を有することにより、高い配向規制力を保持したまま、画素電極基板１０および対向電極基板２０の面内方向において、より均質に形成され、均一に分布しやすくなる。よって、より高い効果が得られる。

この高分子化合物４２は、配向膜３１，３２の表面に化学結合していることが好ましい。構造上の安定性が向上するからである。

この液晶層４０では、液晶分子４１を、配向膜３１、３２との界面近傍において、高分子化合物４２によって保持されるように配向が規制された液晶分子４１Ａと、それ以外の液晶分子４１Ｂとに分類することができる。液晶分子４１Ｂは、液晶層４０の厚さ方向の中間領域に位置し、駆動電圧を印加していない状態において、液晶分子４１Ｂの長軸方向が透明基板１１，２１の表面に対してほぼ垂直になるように配向している。一方、液晶分子４１Ａは、高分子化合物４２によって、プレチルト角θが付与され、その長軸方向が透明基板１１，１２の表面に対して傾斜した姿勢となる。なお、本実施の形態におけるプレチルト角θとは、図２に示したように、透明基板１１，１２の表面をＸＹ平面とし、このＸＹ平面に垂直な方向をＺとした場合、ＸＹ平面に対する液晶分子４１（４１Ａ，４１Ｂ）の長軸方向Ｄの傾斜角度をいうものとする。

この液晶層４０では、液晶分子４１Ａのプレチルト角θは、８８°より大きく９０°未満（８８°＜θ＜９０°）であることが好ましい。駆動電圧を印加していない状態（黒表示）において、光の透過量が低減され、良好なコントラストが維持されると共に、応答時間が短縮されるからである。

この液晶表示素子は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、例えば、透明基板１１に画素電極１２が所定のパターンで設けられた画素電極基板１０と、透明基板２１に共通電極２２が設けられた対向電極基板２０とを準備する。続いて、画素電極１２および共通電極２２のそれぞれの表面に、垂直配向剤の塗布や、垂直配向膜を基板上に印刷し焼成することにより、配向膜３１，３２を形成する。

その一方で、液晶層４０を構成する材料として、液晶分子４１と、化２に示した構造体の重合前の重合性化合物（モノマー）である化５で表される化合物とを混合することにより液晶材料を調製する。化５に示した化合物としては、例えば化６で表される一連の化合物が挙げられる。これらを単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。また、この液晶材料には、必要に応じて化４に示した構造体の重合前のモノマーである化７で表される化合物を混合することが好ましい。より高い効果が得られるからである。この際、必要に応じて紫外線吸収剤や光重合開始剤などを液晶材料に添加してもよい。

（ｍおよびｎは１以上４以下の整数である。）

次に、画素電極基板１０あるいは対向電極基板２０のどちらか一方の、配向膜３１，３２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、例えばレジストにより柱状突起物を形成する、またはプラスチックビーズ等を散布する。これと共に、例えばスクリーン印刷法によりエポキシ接着剤等のシール剤を用いて、シール部を印刷したり、ディスペンサーによりシール剤を塗布することによりシール部を形成する。こののち、画素電極基板１０と対向電極基板２０とを、配向膜３１，３２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る。続いて、液晶材料を注入する注入口（封止口）を除き、加熱するなどしてシール部の硬化を行う。続いて、上記の液晶材料を注入口を介して画素電極基板１０と対向電極基板２０との間に注入したのち、封止口をシール剤などにより封止する。

次に、画素電極１２と共通電極２２との間に所定の電圧を印加する。これにより、透明基板１１，２１の表面に対して、液晶分子４１が透明基板１１，１２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に付与されるプレチルト角θと概ね等しくなる。従って、この電圧の大きさを適宜調節することにより、液晶分子４１Ａのプレチルト角θの大きさを制御することが可能である。図３は、ここでの電圧とコントラストとの関係を表している。すなわち、図３に示したように、この電圧は、液晶分子４１Ａのプレチルト角θが８８°より大きく９０°未満になるように印加することが好ましい。プレチルト角θが８８°以下になるように電圧を印加した場合には、コントラストが著しく低下するおそれがあるからである。また、プレチルト角θが９０°の場合には、応答速度が遅くなり、応答性を損なうおそれがあるからである。

次に、上記した所定の電圧を印加した状態のまま紫外光を画素電極基板１０および対向電極基板２０のうちの少なくとも一方の外側から液晶層４０に照射することにより液晶材料中のモノマーを重合させ、配向膜３１，３２の表面に化２に示した構造体を有する高分子化合物４２を形成する。これにより、図１に示した液晶表示素子が完成する。

上記した製造方法では、化５に示した化合物（モノマー）を用いて、高分子化合物４２を形成するようにしたことにより、液晶表示素子において製造方法に起因するような表示むらは生じにくくなっている。

ここで、液晶表示素子の表示むらについて図４および図５を参照して説明する。図４は、中間調を表示した場合における表示むらを模式的に表したものである。図４に示したような表示むらは、液晶材料にモノマーを多く混合した場合や、液晶との相溶性が低いモノマーを用いた場合や、低分子量の光重合開始剤を用いた場合などにおいて生じやすい。この場合には、液晶材料を注入した封止口Ａ１の位置と表示むらが発生した領域との関係から、不均一に高分子化合物が形成されたことによると考えられる。詳細には、液晶材料注入時における吸着クロマトグラフィの効果により、封止された液晶材料では、封止口Ａ１近傍の位置と基板の面内方向で対向する位置とで、その成分比率の異なった状態（組成むら）が生じる。その結果、液晶層において均一に高分子化合物が形成されず、素子内において配向規制力にむらが生じることによって、表示むらが生じたものと考えられる。このような表示むらが生じる場合としては、例えば、後述する化９で表されるモノマーを液晶材料に多く混合した場合や、化７に示した化合物を単独で用いた場合や、光重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンを用いた場合などが挙げられる。

また、図５は、黒表示をした場合における表示むらを模式的に表したものである。図５に示したような表示むらは、液晶分子との相溶性が低いモノマーを用いた場合に生じるものであって、液晶材料を注入した封止口Ａ２の位置と表示むらが発生した領域との関係から、高分子化合物が局所的に形成され、均一に形成されなかったことによるものと考えられる。すなわち、液晶材料に含有させたモノマーが液晶分子と相溶せず、しかも液晶材料中に分散しなかったことにより、モノマーが会合し、その結果、局所的に高分子化合物が形成され、黒表示時に輝点となって表示されたものと考えられる。このようなモノマーとしては、例えば、化７に示した化合物などが挙げられる。

なお、表示むらは、上記の場合の他に、液晶分子の配向を規制する高分子化合物が劣化することにより生じる場合がある。具体的には、液晶表示素子の駆動に伴い、高分子化合物が分解されイオン化し、そのイオン化した分解物が配向膜に吸着あるいは付着する、いわゆる焼き付きを起こすことにより生じることもある。

このように本実施の形態における液晶表示素子では、画素電極１２と共通電極２２との間に、画像データに基づいて駆動電圧が印加されると、液晶層４０における液晶分子４１が倒れて応答し、光を変調、透過させることにより、表示が行われる。このとき、液晶層４０において、高分子化合物４２近傍の液晶分子４１Ａが所定のプレチルト角θを有するように配向が規制されているので、液晶分子の配向を突起やスリットにより規制している従来のＶＡモードの液晶表示素子と比較して、応答性が向上する。

また、この液晶表示素子によれば、高分子化合物４２が化２に示した構造体を有しているので、その構造体を含まずに、化４に示した構造体や化８（１）〜（５）に示した構造体を有する高分子化合物を用いて液晶分子の配向を規制している場合と比較して、応答性を損なうことなく、上記したような表示むらを生じにくくすることができる。また、透明基板１１，１２の外側から物理的な圧力が加わっても高分子化合物４２により規制された液晶分子４１Ａの配向は戻りやすく、高温環境下に曝されても液晶分子４１Ａの配向が良好に保持され、いわゆる焼き付きなどの劣化も生じにくくなる。よって、構造上の安定性を確保することができる。なお、化８（１）〜（５）に示した構造体を有する高分子化合物を形成する際に用いるモノマーは、化９（１）〜（５）に示した化合物である。

また、この液晶表示素子によれば、高分子化合物４２がさらに化４に示した構造体を有していれば、表示むらを生じにくくすると共に、より高い構造上の安定性を確保することができるうえに、高い応答性を得ることができる。さらに、液晶分子４１Ａのプレチルト角θが８８°＜θ＜９０°の範囲内であれば、上記した効果の他に、さらに、高いコントラストを維持しつつ、応答時間を短縮することができる

なお、本実施の形態における液晶表示素子では、高分子化合物４２が配向膜３１，３２の表面に固定された構成について説明したが、高分子化合物４２は、液晶層４０中に含まれていればよい。

また、本実施の形態における液晶表示素子では、画素電極１２を透明基板１１の一面に設けたものとしたが、例えば、図６に示したような所定の間隔で複数のスリットを有する画素電極１３としてもよい。画素電極１３は、ライン（Ｌ）とスペース（Ｓ）とからなるスリットが複数有するものであり、いわゆる魚の骨状の形状のものである。これにより、この画素電極１３を用いた液晶表示素子では、直線偏光板を使用した場合における光の透過率が高くなり、直線偏光板を使用することによって高コントラストが実現できる。画素電極１３では、ＬとＳとの幅は、任意に設定可能である。画素電極１３を用いた液晶表示素子では、例えば、円偏光板の使用が必要な液晶表示素子（例えば、後述する図８に示す液晶表示素子）と比較して、Ｌ＝２．５μｍ，Ｓ＝２．５μｍとした場合には、光の透過率は約８０％となるが、コントラストは約４倍に相当する４０００程度となる。また、同様に比較すると、Ｌ＝４．０μｍ，Ｓ＝４．０μｍとした場合には、光の透過率が７０％程度となり、ＬおよびＳが４．０μｍよりも広くした場合には、液晶分子４１の配向が乱れ不均一となり、光の透過率が急激に低下する傾向にある。このため、ＬおよびＳは４．０μｍ以下であることが好ましい。

さらに、本実施の形態では、共通電極２２を透明基板２１の一面に設けたものとしたが、開口または切欠きを有するものであることが好ましい。これにより、液晶分子４１の配向がより安定化する。また、高分子化合物４２を形成する前の状態においても液晶分子４１の配向が安定化するため、高分子化合物４２を形成する際に、液晶分子４１Ａのプレチルト角θを制御しやすくなる。このような共通電極としては、図７に示したような開口を有する共通電極２３が挙げられる。共通電極２３は、例えば、画素電極１２と対向する領域の中央部に円形の開口部２３Ａが設けられている。なお、図７では、開口部２３Ａの形状が円形のものを表したが、その形状は、スリットなど四角形はもちろんのこと、多角形でもよく、液晶分子４１の配向を安定化させることが可能であれば、任意である。

次に、第１の実施の形態としての液晶表示素子の変形例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。

［第１の実施の形態の変形例］
図８は第１の実施の形態の変形例における液晶表示素子の断面模式図であり、図９は図８の液晶表示素子に用いた共通電極２２およびその上に設けられた突起２４（図９（Ａ））と、画素電極１４（図９（Ｂ））との平面模式図である。この液晶表示素子では、画素電極基板１０がスリット１４Ａを有する画素電極１４を備えると共に、対向電極基板２０が共通電極２２の液晶層４０側の表面に突起２４を備えた点を除き、第１の実施の形態における液晶表示素子と同様の構成を有している。

画素電極１４は、１画素を分割し領域１Ａと領域１Ｂとを形成するように、スリット１４Ａが設けられている。突起２４は、配向膜３２と共通電極２２との間に、画素電極１４の領域１Ａ，１Ｂそれぞれの中心と対向するように設けられている。

ここでの液晶層４０では、突起２４の近傍に位置する液晶分子４１Ａは、高分子化合物４２により良好に規制され、突起２４を中心にして放射状に傾いて配向している。これにより、駆動電圧を印可した際には、領域１Ａおよび領域１Ｂのそれぞれにおいて、液晶分子４１が突起２４の頂点を中心として放射状に倒れて応答することとなる。

この液晶表示素子では、画素電極１４と共通電極２２との間に、画像データに基づいて駆動電圧が印加されると、液晶層４０における液晶分子４１が放射状に倒れて応答し、光を変調、透過させることにより、表示が行われる。

また、この液晶表示素子によれば、配向膜３２と共通電極２２との間に突起２４を設けると共に、スリット１４Ａを有する画素電極１４を備え、液晶層４０に含まれる高分子化合物４２が化２に示した構造体を有しているので、液晶分子４１Ａの配向が所定のプレチルト角θとなるように良好に規制され、液晶分子４１の配向が安定化する。このため、化２に示した構造体を含まない場合と比較して、表示むらを生じにくくすると共に構造上の安定性を確保することができるうえ、応答性を向上させることができる。この場合には、液晶分子４１が放射状に倒れて応答するため、円偏光板を使用することにより、光の透過ロスが最小限に抑えられ、光の透過率が高い（明るい）液晶表示素子が実現できる。

この他の作用効果については、第１の実施の形態における液晶表示素子の作用効果と同様である。

［第２の実施の形態］
図１０は、第２の実施の形態における液晶表示素子の断面模式図である。図１０（Ａ）は駆動電圧が印加されていない状態を表し、図１０（Ｂ）は駆動電圧が印加されている状態を表している。図１０に示した液晶表示素子の表示モードは、いわゆるＩＰＳモードである。この液晶表示素子は、例えば、図１０に示したように、互いに対向配置された電極基板５０および対向基板６０と、電極基板５０および対向基板６０のそれぞれのうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられた配向膜７１，７２と、電極基板５０と対向基板６０との間に配向膜７１，７２を介して封入された液晶層８０とを備え、電極基板５０は画素電極５２と共通電極５３とを設けた構成を有している。この液晶表示素子は、透過型液晶表示素子であり、電極基板５０および対向基板６０の外側から挟み込むように一対の偏光板（図示せず）が設けられている。

電極基板５０は、駆動素子を含む駆動回路が形成された透明基板５１の一面に、画素電極５２と共通電極５３とが所定の間隔で平行して配置された構成を有している。透明基板５１は、例えば、ガラスやプラスチックなどの透明（光透過性）材料により構成されている。画素電極５２および共通電極５３は、液晶層８０に電圧を印加するための電極である。画素電極５２および共通電極５３は、例えば、光透過性を有する透明電極であり、酸化インジウム錫などの透明電極材料により構成されている。

対向基板６０は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタがストライプ状に配置されたカラーフィルタ（図示せず）が設けられ、ガラスやプラスチックなどの透明（光透過性）材料により構成されている。

配向膜７１，７２は、液晶層８０が含む液晶分子８１を基板面に対して水平方向に配向させる水平配向膜であり、例えば、ポリイミドなどの有機材料により構成されている。配向膜７１，７２には、さらにラビング等の液晶分子８１の配向を規制する処理が施されていてもよい。

液晶層８０は、液晶分子８１と高分子化合物８２とを含んでいる。液晶分子８１は、正の誘電率異方性を有するものであり、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となっている。

高分子化合物８２は、配向膜７１，７２のうちの少なくとも一方の近傍に存在していることが好ましく、配向膜７１，７２のうちの少なくとも一方の表面に、固定あるいは固着されたように設けられていることが好ましく、ここでは配向膜７１，７２の双方の表面に設けられている。この高分子化合物８２は、その近傍の液晶分子８１（液晶分子８１Ａ）を保持するように、その配向を規制するものであり、第１の実施の形態の液晶表示素子における高分子化合物４２と同様の構成を有している。

この液晶層８０では、液晶分子８１を、配向膜７１，７２との界面近傍において、高分子化合物８２によって保持されるように配向が規制された液晶分子８１Ａと、それ以外の液晶分子８１Ｂとに分類することができる。液晶分子８１Ｂは、液晶層８０の厚さ方向の中間領域に位置したもののことである。液晶分子８１Ａ，８１Ｂは、駆動電圧を印加していない状態（図１０（Ａ））において、液晶分子８１Ａ，８１Ｂの長軸方向が画素電極５２および共通電極５３に対して斜め（２０°程度）であると共に、電極基板５０および対向基板６０の表面に対してほぼ水平な姿勢をとるように配向している。

この液晶表示素子は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、例えば、透明基板５１に画素電極５２および共通電極５３が所定の間隔で平行して設けられた電極基板５０と、対向基板６０とを準備する。続いて、電極基板５０の画素電極５２および共通電極５３が設けられた表面と、対向基板６０の一方の面とに、水平配向剤の塗布や、水平配向膜を基板上に印刷し焼成することにより、配向膜７１，７２を形成する。

その一方で、液晶層８０を構成する材料として、液晶分子８１と、化５に示した化合物と、必要に応じて化７に示した化合物とを混合することにより液晶材料を調製する。この際、必要に応じて紫外線吸収剤や光重合開始剤などを液晶材料に添加してもよい。

次に、電極基板５０あるいは対向基板６０のどちらか一方の、配向膜７１，７２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柱状突起物をレジストにより形成すると共に、例えばディスペンサーによりエポキシ接着剤等のシール剤を塗布することによりシール部を形成する。こののち、電極基板５０と対向基板６０とを、配向膜７１，７２を対向させるように貼り合わせる。続いて、液晶材料を注入する注入口（封止口）を除き、加熱するなどしてシール部の硬化を行う。続いて、上記の液晶材料を注入口を介して電極基板５０と対向基板６０との間に注入したのち、封止口をシール剤などを用いて封止する。

次に、紫外光を電極基板５０および対向基板６０のうちの少なくとも一方の外側から液晶層８０に照射することにより液晶材料中のモノマーを重合させ、配向膜７１，７２の表面に化２に示した構造体を有する高分子化合物８２を形成する。これにより、図１０に示した液晶表示素子が完成する。

この液晶表示素子では、図１０（Ａ）に示したように駆動電圧が印加されていない状態において、液晶層８０中の液晶分子８１は、画素電極５２および共通電極５３に対して斜め（２０°程度）であると共に、電極基板５０および対向基板６０の表面に対してほぼ水平な姿勢をとっている。画素電極５２と共通電極５３との間に、画像データに基づいて駆動電圧が印加されると、図１０（Ｂ）に示したように、液晶層８０における液晶分子８１が電極基板５０および対向基板６０の表面に対してほぼ水平であると共に、画素電極５２および共通電極５３に対して直交になるように回転することにより応答する。これにより、光を変調、透過させ、表示が行われる。

また、この液晶表示素子によれば、液晶層８０に含まれる高分子化合物８２が化２に示した構造体を有しているので、それを含まない場合と比較して、応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくすると共に、構造上の安定性を確保することができる。なお、上記したそれを含まない場合とは、例えば、液晶層が高分子化合物を含まない場合や、化２に示した構造体を含まない高分子化合物を有する場合のことである。

特に、高分子化合物８２がさらに化４に示した構造体を有していれば、表示むらをより生じにくくすると共に、より高い構造上の安定性を確保することができるうえに、高い応答性を得ることができる。

ちなみに、従来のＩＰＳモードの液晶表示素子では、基板に対して物理的な圧力が加わりセルギャップが変化した場合には、液晶分子の配向が乱れ、その乱れた液晶分子の配向が元に戻らなくなる現象が生じやすい。このため、従来のＩＰＳモードの液晶表示素子をタッチパネル方式のＩ／Ｏディスプレイに搭載する場合には、液晶表示素子の基板面に対して物理的な圧力がかからない構造とする必要があり、ディスプレイの薄型化が困難であった。これに対して、本実施の形態における液晶表示素子では、高分子化合物８２が化２に示した構造体を有しているので、液晶分子８１Ａの配向を強く規制することができる。これにより、基板面（電極基板５０および対向基板６０の外側の表面）に対する物理的な圧力（外圧）が加わり液晶分子８１の配向が乱れた場合でも、その乱れた配向状態は、速やかに元の状態に戻る。すなわち、本実施の形態における液晶表示素子をタッチパネル方式のＩ／Ｏディスプレイに搭載した場合には、従来の液晶表示素子よりも構造上の安定性が高いため、ディスプレイの薄型化に寄与することができる。

［第３の実施の形態］
図１１は、第３の実施の形態における液晶表示素子の断面模式図である。図１１（Ａ）は駆動電圧が印加されていない状態を表し、図１１（Ｂ）は駆動電圧が印加されている状態を表している。図１１に示した液晶表示素子の表示モードは、いわゆるＦＦＳモードである。この液晶表示素子は、例えば、図１１に示したように、互いに対向配置された電極基板１００および対向基板１１０と、電極基板１００および対向基板１１０のそれぞれのうちの互いに対向し合う面を覆うように設けられた配向膜１２１，１２２と、電極基板１００と対向基板１１０との間に配向膜１２１，１２２を介して封入された液晶層１３０とを備え、電極基板１００は共通電極１０２と画素電極１０４とを設けた構成を有している。この液晶表示素子は、透過型液晶表示素子であり、電極基板１００および対向基板１１０の外側から挟み込むように一対の偏光板（図示せず）が設けられている。

電極基板１００は、駆動素子を含む駆動回路が形成された透明基板１０１の一面に、共通電極１０２が設けられており、共通電極１０２の上に、絶縁膜１０３を介して画素電極１０４がストライプ状に配置された構成を有している。透明基板１０１は、例えば、ガラスやプラスチックなどの透明（光透過性）材料により構成されている。共通電極１０２および画素電極１０４は、液晶層１３０に電圧を印加するための電極である。共通電極１０２および画素電極１０４は、例えば、光透過性を有する透明電極であり、酸化インジウム錫などの透明電極材料により構成されている。絶縁膜１０３は、共通電極１０２と画素電極１０４との間に設けられており、絶縁性の材料により構成されている。

対向基板１１０は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタがストライプ状に配置されたカラーフィルタ（図示せず）が設けられ、ガラスやプラスチックなどの透明（光透過性）材料により構成されている。

配向膜１２１，１２２は、液晶層１３０が含む液晶分子１３１を基板面に対して水平方向に配向させる水平配向膜であり、例えば、ポリイミドなどの有機材料により構成されている。配向膜１２１，１２２には、さらにラビング等の液晶分子１３１の配向を規制する処理が施されている。

液晶層１３０は、液晶分子１３１と高分子化合物１３２とを含んでいる。液晶分子１３１は、正の誘電率異方性を有するものであり、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となっている。

高分子化合物１３２は、配向膜１２１，１２２のうちの少なくとも一方の近傍に存在することが好ましく、配向膜１２１，１２２のうちの少なくとも一方の表面に固定あるいは固着されたように設けられていることがより好ましく、ここでは配向膜１２１，１２２の双方の表面に設けられている。この高分子化合物１３２は、その近傍の液晶分子１３１（液晶分子１３１Ａ）を保持するように、その配向を規制するものであり、第１の実施の形態における高分子化合物４２および第２の実施の形態における高分子化合物８２と同様の構成を有している。

この液晶層１３０では、液晶分子１３１を、配向膜１２１，１２２との界面近傍において、高分子化合物１３２によって保持されるように配向が規制された液晶分子１３１Ａと、それ以外の液晶分子１３１Ｂとに分類することができる。液晶分子１３１Ｂは、液晶層１３０の厚さ方向の中間領域に位置したもののことである。液晶分子１３１Ａ，１３１Ｂは、駆動電圧を印加していない状態（図１１（Ａ））において、液晶分子１３１Ａ，１３１Ｂの長軸方向が各画素電極１０４に対して斜め（１０°程度）であると共に、電極基板１００および対向基板１１０の表面に対してほぼ水平な姿勢をとるように配向している。

この液晶表示素子は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、例えば、透明基板１０１の一面に共通電極１０２、絶縁膜１０３および画素電極１０４が設けられた電極基板１００と、対向基板１１０とを準備する。続いて、電極基板１００の画素電極１０４が設けられた表面と、対向基板１１０の一方の面とに、水平配向膜を基板上に印刷し焼成することにより、配向膜１２１，１２２を形成する。

その一方で、液晶層１３０を構成する材料として、液晶分子１３１と、化５に示した化合物と、必要に応じて化７に示した化合物とを混合することにより液晶材料を調製する。この際、必要に応じて紫外線吸収剤や光重合開始剤などを液晶材料に添加してもよい。

次に、電極基板１００あるいは対向基板１１０のどちらか一方の、配向膜１２１，１２２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柱状突起物をレジストにより形成すると共に、例えばディスペンサーによりエポキシ接着剤等のシール剤を塗布することによりシール部を形成する。こののち、電極基板１００と対向基板１１０とを、配向膜１２１，１２２を対向させるように貼り合わせる。続いて、液晶材料を注入する注入口（封止口）を除き、加熱するなどしてシール部の硬化を行う。続いて、上記の液晶材料を注入口を介して電極基板１００と対向基板１１０との間に注入したのち、封止口をシール剤などを用いて封止する。

次に、紫外光を電極基板１００および対向基板１１０のうちの少なくとも一方の外側から液晶層１３０に照射することにより液晶材料中のモノマーを重合させ、配向膜１２１，１２２の表面に化２に示した構造体を有する高分子化合物１３２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。

この液晶表示素子では、図１１（Ａ）に示したように駆動電圧が印加されていない状態において、液晶層１３０中の液晶分子１３１は、各画素電極１０４に対して斜め（１０°程度）であると共に、電極基板１００および対向基板１１０の表面に対してほぼ水平な姿勢をとっている。画素電極１０４と共通電極１０２との間に、画像データに基づいて駆動電圧が印加されると、図１１（Ｂ）に示したように、液晶層１３０における液晶分子１３１が電極基板１００および対向基板１１０の表面に対してほぼ水平であると共に、各画素電極１０４に対して直交になるように回転することにより応答する。これにより、光を変調、透過させ、表示が行われる。

また、この液晶表示素子によれば、液晶層１３０が含む高分子化合物１３２が化２に示した構造体を有しているので、それを含まない場合と比較して、応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくすると共に、構造上の安定性を確保することができる。なお、上記したそれを含まない場合とは、例えば、液晶層が高分子化合物を含まない場合や、化２に示した構造体を含まない高分子化合物を有する場合のことである。

特に、高分子化合物１３２がさらに化４に示した構造体を有していれば、表示むらをより生じにくくすると共に、より高い構造上の安定性を確保することができるうえに、高い応答性を得ることができる。

ちなみに、従来のＦＦＳモードの液晶表示素子においてもＩＰＳモードの液晶表示素子と同様に、基板に対して物理的な圧力が加わりセルギャップが変化した場合には、液晶分子の配向が乱れ、その乱れた液晶分子の配向が元に戻らなくなる現象が生じやすい。これに対して、本実施の形態における液晶表示素子では、高分子化合物１３２が化２に示した構造体を有しているので、液晶分子１３１Ａの配向を強く規制することができる。これにより、基板面に対する物理的な圧力（外圧）が加わり液晶分子１３１の配向が乱れた場合でも、その乱れた配向状態は、速やかに元の状態に戻る。すなわち、本実施の形態における液晶表示素子をタッチパネル方式のＩ／Ｏディスプレイに搭載した場合には、従来の液晶表示素子よりも構造上の安定性が高いため、ディスプレイの薄型化に寄与することができる。

本発明の実施例について詳細に説明する。

（実施例１−１）
以下の手順により、図８に示したＶＡモードの液晶表示素子を作製した。

まず、透明基板１１に画素電極１４が設けられた画素電極基板１０と、透明基板２１に共通電極２２および突起２４が設けられた対向電極基板２０とを準備した。この際、画素電極基板１０としては、幅６μｍのスリット１４Ａを有する４５μｍ×１０６μｍの画素電極１４を設けたものを用いた。また、対向電極基板２０としては、径が１２μｍの突起２４を有するものを用いた。続いて、画素電極１４と、共通電極２２および突起２４のそれぞれの表面に、垂直配向剤（ＪＳＲ株式会社製）を塗布し、そののち焼成することにより、配向膜３１，３２を形成した。

次に、負の誘電率異方性を有するネガ型液晶（メルク・ジャパン株式会社製）と、モノマーとして化５に示した化合物である化６（１）に示した化合物とを混合し、液晶材料を調製した。この際、液晶材料中におけるモノマーの含有量が０．４重量％となるように溶解させた。

次に、画素電極基板１０の配向膜３１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レジストよりなる柱状スペーサを形成すると共に、ディスペンサーによりシール剤を塗布しシール部を形成した。こののち、画素電極基板１０と対向電極基板２０とを、配向膜３１，３２を対向させるように貼り合わせた。続いて、液晶材料を注入する注入口を除き、加熱してシール部の硬化を行なった。続いて、液晶材料を注入口を介して画素電極基板１０と対向電極基板２０との間に注入したのち、注入口をシール剤を用いて封止した。

次に、画素電極１４と共通電極２２との間に、電圧を印加し、その状態のまま紫外光を画素電極基板１０および対向電極基板２０の外側から液晶層４０に照射することにより液晶材料中のモノマーを重合させ、配向膜３１，３２の表面に化３（１）に示した構造体を有する高分子化合物４２を形成した。この際、液晶分子４１Ａのプレチルト角θは透明基板１１，２１に対して８８°より大きく９０°未満となるように高分子化合物４２を形成した。これにより、図８に示した液晶表示素子が完成した。

（実施例１−２〜１−４）
モノマーとして、化６（１）に示した化合物に代えて、化６（２）〜（４）示した化合物を用い、化３（２）〜（４）に示した構造体を有する高分子化合物４２を形成したことを除き、実施例１−１と同様の手順を経た。

（実施例１−５）
モノマーとして、化７に示した化合物を加え、化３（１）に示した構造体と共に化４に示した構造体を有する高分子化合物４２を形成したことを除き、実施例１−１と同様の手順を経た。この際、液晶材料中における化６（１）示した化合物および化７に示した化合物の含有量をいずれも０．２重量％とした。

（比較例１−１）
液晶材料にモノマーを加えなかったことを除き、実施例１−１と同様の手順を経た。

（比較例１−２〜１−７）
モノマーとして、化６（１）に示した化合物に代えて、化７に示した化合物（比較例１−２）あるいは化９（１）〜（５）に示した化合物（比較例１−３〜１−７）を用い、化４に示した構造体（比較例１−２）あるいは化８（１）〜（５）に示した構造体（比較例１−３〜１−７）を有する高分子化合物を形成したことを除き、実施例１−１と同様の手順を経た。

これらの実施例１−１〜１−５および比較例１−１〜１−７の液晶表示素子について、表示むら、構造安定性および応答性を調べたところ、表１に示した結果が得られた。

表示むらを調べる際には、中間調表示時における表示むらを目視により評価した。表示むらの評価としては、表示むらが確認されないものを「◎」、表示むらが僅かに生じていたが合格レベルのものを「○」、明らかに表示むらが生じていたもの（不合格レベル）を「×」とした。なお、比較例１−１では表示むらの評価をしなかった。

また、構造安定性は、面押し後の配向乱れ消失階調試験により評価すると共に、焼き付き試験および保存試験により配向安定性を評価した。面押し後の配向乱れ消失階調試験をする際には、液晶表示素子の透明基板２１の表面をスタイラスで擦り、８／８階調（白階調）から１／８階調（黒表示）までの間で、液晶の配向の乱れが消失した階調を調査した。なお、配向の乱れは、白階調に近い方が残りやすく、４／８階調を配向乱れ消失階調の合格レベルとした。すなわち、１／８〜３／８階調を不合格とした。また、焼き付き試験をする際には、６５℃の雰囲気下において、白黒のチェッカーパターンを２時間表示させたのち、グレー階調を表示させ焼き付き具合を調査した。また、保存試験をする際には、初期の応答時間を測定すると共に、８５℃の雰囲気下において５００時間保存したのちの保存後の応答時間を測定し、この初期と保存後との応答時間を比較した。配向安定性の評価としては、保存試験において初期と保存後（８５℃、５００時間後）との応答時間にほとんど差がなく、かつ焼き付き試験において焼き付きが殆ど見られないものを「◎」、保存試験において初期と保存後との応答時間にほとんど差はなく、焼き付き試験において僅かに焼き付きが見られたものを「○」、保存試験において保存後の応答時間がやや長くなり、焼き付き試験において焼き付きが見られたが合格レベルのものを「△」、保存試験において保存後の応答時間がかなり長くなり、かつ焼き付き試験において明らかに焼き付きが生じていたもの（不合格レベル）を「×」とした。なお、比較例１では、配向安定性の評価を行わなかった。

応答性を調べる際には、駆動電圧２．８Ｖを印加し、その応答時間を測定することにより応答改善度を調査した。応答改善度の評価としては、比較例１−１の応答時間に対して、応答時間が５０％以上短縮されたものを「Ｓ」、４０％以上５０％未満短縮されたものを「Ａ」、２０％以上４０％未満短縮されたもの「Ｂ」，１０％以上２０％未満短縮されたものを「Ｃ」、１０％未満短縮されたものおよび短縮されなかったもの（不合格レベル）を「×」とした。

表１に示したように、液晶層４０が化３（１）〜（４）に示した構造体を有する高分子化合物４２を含む実施例１−１〜１−５では、表示むら、配向乱れ消失階調および配向安定性の評価も合格レベル以上であり、応答時間も比較例１−１よりも１０％以上短縮された。これに対して比較例１−２〜１−７では、配向乱れ消失階調、配向安定性および応答改善度が合格レベルに達するものもあるが、表示むらが生じていた。この結果は、化２に示した構造体と似ているが異なる構造体である化４に示した構造体（メタクリレート系ではあるがビフェニル骨格がアルキル基を含まない）や、化８（１），（２）に示した構造体（アクリレート系の高分子化合物）や、化８（３）に示した構造体（メタクリレート系ではあるがビフェニル骨格のアルキル基の位置が異なる）を有する高分子化合物では、不均一に形成されやすいこと、または配向規制力が低いことを表している。また、実施例１−１と比較例１−３との比較、および比較例１−２と比較例１−４との比較から、アクリレート系の高分子化合物よりもメタクリレート系の高分子化合物のほうが、液晶分子の配向を強く規制することも示唆された。すなわち、この結果は、高分子化合物４２では、化２に示した構造体を有することによって、面内方向においてより均一に分布し、高い配向規制力を発揮することを表している。

このことから、ＶＡモードの液晶表示素子では、液晶層４０が含む化２示した構造体を有する高分子化合物４２が配向膜３１，３２の表面に形成されたことにより、応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくすると共に、構造上の安定性を確保することができることが確認された。また、この高分子化合物４２により液晶分子４１Ａのプレチルト角を８８°より大きく９０°未満となるように配向を規制することによって、応答性が向上することが確認された。

また、実施例１−１〜１−４の比較から、化２中のｍおよびｎに着目すると、それらはいずれも３以下であると、表示むら、配向乱れ消失階調および配向安定性の評価がより高くなり、いずれも１であると、それらの評価は特に高くなった。

このことから、高分子化合物４２では、化２中のｍおよびｎが３以下である構造体を有することにより、より高い効果が得られ、ｍおよびｎが１である構造体を有することにより、特に高い効果が得られることが確認された。

また、実施例１−１と実施例１−５との比較から、高分子化合物４２がさらに化４に示した構造体を有する（実施例１−５）ほうが、表示むら、配向乱れ消失階調および配向安定性の評価が高くなった。このことから、高分子化合物４２が化２に示した構造体と共に化４に示した構造体を有することにより、より高い効果が得られることが確認された。

（実施例２）
次に、図１１に示したＦＦＳモードの液晶表示素子を作製した。

まず、透明基板１０１の一面に共通電極１０２、絶縁膜１０３および画素電極１０４が設けられた電極基板１００と、対向基板１１０とを準備した。続いて、電極基板１００の画素電極１０４が設けられた表面と、対向基板１１０の一方の面とに、水平配向剤（ＪＳＲ株式会社製）を塗布したのち、焼成し、配向膜１２１，１２２を形成した。

次に、ポジ型液晶（チッソ株式会社製）と、モノマーとして化６（１）に示した化合物とを混合し、液晶材料を調製した。この際、液晶材料中におけるモノマーの含有量が０．４重量％となるように溶解させた。

次に、電極基板１００の配向膜１２１が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レジストよりなる柱状スペーサを形成し、ディスペンサーによりシール剤を塗布しシール部を形成した。こののち、電極基板１００と対向基板１１０とを、配向膜１２１，１２２を対向させるように貼り合わせた。続いて、液晶材料を注入する注入口を除き、加熱してシール部の硬化を行なった。続いて、液晶材料を注入口を介して電極基板１００と対向基板１１０との間に注入したのち、注入口をシール剤を用いて封止した。

次に、共通電極１０２と画素電極１０４との間に電圧を印加しない状態のまま紫外光を電極基板１００および対向基板１１０の外側から液晶層１３０に照射し、液晶材料中のモノマーを重合させ、配向膜１２１，１２２の表面に化３（１）に示した構造体を有する高分子化合物１３２を形成した。これにより、図１１に示した液晶表示素子が完成した。

（比較例２）
液晶材料にモノマーを加えなかったことを除き、実施例２と同様の手順を経た。

これらの実施例２および比較例２の液晶表示素子について、実施例１−１等と同様に、表示むら、構造安定性および応答性を調べた。

その結果、ＦＦＳモードの液晶表示素子においても、表１の結果と同様であった。すなわち、実施例２では、表示むらは生じておらず、配向安定性は◎となり、配向乱れ消失階調は８／８階調となり全階調において液晶分子１３１の配向の乱れは元に戻った。また、実施例２では、応答時間は比較例２よりも短縮された。これに対して、比較例２では、表示むらは見られなかったが、配向乱れ消失階調は５／８階調となり、ＦＦＳモードの液晶表示素子としては合格レベルに達しなかった。

このことから、ＦＦＳモードの液晶表示素子では、液晶層１３０が含む化２に示した構造体を有する高分子化合物１３２が配向膜１２１，１２２の表面に形成されたことにより、応答性を損なうことなく、表示むらを生じにくくすると共に、構造上の安定性を確保することができることが確認された。

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、本発明は上記した実施の形態および実施例に限定されず、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、本発明の液晶表示素子をＶＡモード、ＩＰＳモードおよびＦＦＳモードに適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ＴＮモードやＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードなどにおいても適用可能である。

また、上記実施の形態および実施例では、本発明の液晶表示素子を透過型の液晶表示素子に適用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、反射型の液晶表示素子に適用することも可能である。これらの反射型の液晶表示素子では、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。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子の断面構成を表す模式図である。 液晶分子のプレチルト角を説明するための模式図である。 高分子化合物形成時における印加電圧とコントラストとの関係を表す模式図である。 表示むらを説明するための模式図である。 他の表示むらを説明するための模式図である。 図１に示した画素電極の変形例を模式的に表す平面図である。 図１に示した共通電極の変形例を模式的に表す平面図である。 図１の変形例に係る液晶表示素子の断面構成を表す模式図である。 図８に示した画素電極、ならびに共通電極および突起の平面構成を表す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子の断面構成を表す模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示素子の断面構成を表す模式図である。 従来の液晶表示素子を説明するための断面図である。

符号の説明

１…画素、１０…画素電極基板、１１，２１，５１，１０１…透明基板、１２，１３，１４，５２，１０４…画素電極、２０…対向電極基板、２２，２３，５３，１０２…共通電極、２４…突起、３１，３２，７１，７２，１２１，１２２…配向膜、４０，８０，１３０…液晶層、４１，４１Ａ，４１Ｂ，８１，８１Ａ，８１Ｂ，１３１，１３１Ａ，１３１Ｂ…液晶分子、４２，８２，１３２…高分子化合物、５０，１００…電極基板、６０，１１０…対向基板。

Claims (9)

1. 液晶分子と共に、化１で表される構造体を有する高分子化合物を含む液晶層と、
   前記液晶層を挟んで対向配置された一対の基板とを備えた液晶表示素子。
   

   

   （ｎおよびｍは１以上４以下の整数である。）
2. 前記高分子化合物は、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の近傍に存在する
   請求項１記載の液晶表示素子。
3. 前記一対の基板と前記液晶層との間に配向膜を備え、
   前記高分子化合物は、前記配向膜に固定されている
   請求項１記載の液晶表示素子。
4. 前記化１に示したｎおよびｍは３以下である
   請求項１記載の液晶表示素子。
5. 前記高分子化合物は、さらに化２で表される構造体を有する
   請求項１記載の液晶表示素子。
   

   
6. 前記一対の基板は、一方が画素電極を有するものであり、他方が共通電極を有するものであり、
   前記液晶層は、負の誘電率異方性を有すると共に、前記基板面に対するプレチルト角が８８°より大きく９０°未満である液晶分子を含む
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
7. 前記共通電極は、開口または切欠きを有する請求項６記載の液晶表示素子。
8. 前記画素電極は、所定の間隔で複数のスリットを有する請求項６記載の液晶表示素子。
9. 前記一対の基板は、一方が画素電極と共に共通電極を有するものであり、
   前記液晶分子は、正の誘電異方性を有し、
   前記画素電極および前記共通電極は、前記基板の表面に平行な成分を有する横電界を発生する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。

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