CN102326121B - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制造应答特性能够容易地改善的液晶显示元件的方法，而无需使用大的设备。具体地，所述的制造液晶显示元件的方法包括以下步骤：在TFT基板(20)和CF基板(30)上分别形成由具有作为侧链的交联性官能团并具有大体积骨架(如金刚烷骨架)的高分子化合物构成的取向膜(22，32)；配置所述基板使得取向膜(22，32)彼此相对，并在取向膜(22，32)之间封装含有液晶分子(41)的液晶层(40)；和在液晶分子(41)取向使得其长轴斜对基板面的同时，通过使取向膜(22，32)中的高分子化合物反应并形成具有交联结构的高分子化合物，赋予位于取向膜(22，32)附近的液晶分子(41A，41B)给定预倾斜。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括液晶显示元件的液晶显示装置，其中液晶层封装在于相对面上具有取向膜的一对基板之间，还涉及制造液晶显示装置的方法。
背景技术
近年来，液晶显示器(LCD：liquid crystal display)常常用作液晶电视、笔记本个人电脑和车载导航系统等的监视器。液晶显示器根据基板之间夹持的液晶层中所含的液晶分子的分子排列(取向)而分类为各种显示模式(方式)。作为一种显示模式，例如，在未施加电压的状态下液晶分子扭曲取向的TN(扭曲向列)模式是公知的。在TN模式中，液晶分子具有正的介电常数各向异性，即，具有液晶分子长轴方向的介电常数大于液晶分子短轴方向的介电常数的特性。因此，液晶分子在垂直于基板面的方向上排列，同时在平行于基板面的平面内液晶分子的取向方向顺次旋转。
另一方面，在未施加电压的状态下液晶分子垂直于基板面取向的VA(垂直排列)模式日益引起人们关注。在VA模式中，液晶分子具有负的介电常数各向异性，即，具有液晶分子长轴方向的介电常数小于液晶分子短轴方向的介电常数的特性，并且能够实现比TN模式更宽的视角。
在这种VA模式液晶显示装置中，在施加电压的情况下，发生应答，使得由于负的介电常数各向异性的原因，在垂直于基板方向上取向的液晶分子倒在平行于基板的方向上，从而光透过。然而，在垂直于基板方向上取向的液晶分子倒下的方向是任意的。因此，在施加电压的情况下，液晶分子的取向混乱，这导致对电压的应答特性恶化。
因此，为了改善应答特性，已经研究了用于调控液晶分子响应于电压而倒下的方向的技术。具体例子包括通过使用经照射紫外光的直线偏振光或从斜对基板面的方向照射紫外光而形成的取向膜来赋予液晶分子预倾斜的技术(光取向膜技术)等。作为光取向膜技术，例如，通过向由含有查耳酮结构的聚合物构成的膜照射紫外光的直线偏振光或从斜对基板面的方向照射紫外光并使查耳酮结构中的双键部分交联而形成取向膜的技术是已知的(参考专利文献1～3)。此外并且除此之外，还存在通过使用乙烯基肉桂酸酯衍生物聚合物和聚酰亚胺的混合物而形成取向膜的技术(参考专利文献4)。此外，通过向含有聚酰亚胺的膜照射波长254nm的直线偏振光并使一部分聚酰亚胺分解而形成取向膜的技术(参考专利文献5)等是已知的。此外，作为光取向膜技术的周边技术，存在通过在用直线偏振光或倾斜光照射的由含有二色性光反应性构成单元(如偶氮苯衍生物)的聚合物构成的膜上形成由液晶性高分子化合物构成的膜，从而形成液晶性取向膜的技术(参考专利文献6)。
[引用文献列表]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请未审查公开No.H10-087859
[专利文献2]日本专利申请未审查公开No.H10-252646
[专利文献3]日本专利申请未审查公开No.2002-082336
[专利文献4]日本专利申请未审查公开No.H10-232400
[专利文献5]日本专利申请未审查公开No.H10-073821
[专利文献6]日本专利申请未审查公开No.H11-326638
发明内容
然而，在利用赋予液晶分子预倾斜技术的现有液晶显示元件中，不能获得充分的应答特性，需要进一步改善。此外，上述光取向膜技术存在的问题是，在形成取向膜时，必须使用大的光照射设备，如照射直线偏振光的设备和从斜对基板面的方向照射光的设备。此外，存在的问题是，为制造具有为了实现更宽视角而在像素内设置多个亚像素以分割液晶分子取向的多区域的液晶显示器，必须使用更大的设备，并且制造步骤复杂。具体而言，在具有多区域的液晶显示器中，形成取向膜，使得对于每个亚像素赋予不同的预倾斜。因此，在上述光取向膜技术用于制造具有多区域的液晶显示器的情况下，对于每个亚像素照射光。因此，必须对于每个亚像素使用掩模图案，从而导致更大的光照射设备。
本发明有鉴于上述问题，本发明的第一个目的是提供一种应答特性能够改善的包括液晶显示元件的液晶显示装置。此外，本发明的第二个目的是提供一种无需使用大的设备制造应答特性能够容易地改善的液晶显示装置的方法。
实现上述第一目的的根据本发明第一方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有高分子化合物的侧链被交联的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种，和
侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第一方面的液晶显示元件由根据本发明第一方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。这里，″交联性官能团″是指能够形成交联的结构(交联结构)的基团。
实现上述第一目的的根据本发明第二方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有高分子化合物的侧链被交联的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有
(a)两个以上的面结构相互扭转的骨架结构，或
(b)两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转的骨架结构，和
侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第二方面的液晶显示元件由根据本发明第二方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。
实现上述第一目的的根据本发明第三方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有高分子化合物的侧链被交联的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有
(a)金刚烷同系物，
(b)螺化合物，或
(c)包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构，和
侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第三方面的液晶显示元件由根据本发明第三方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。
其中A和B彼此相同或不同并且是三价以上的有机基团。
实现上述第一目的的根据本发明第四方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有侧链被交联的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，所述化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有聚酰亚胺化合物，所述聚酰亚胺化合物由作为前体二胺的式(31)和(32)代表的化合物中的至少一种构成，和
侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第四方面的液晶显示元件由根据本发明第四方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。
其中R2、R5、R6和R7彼此相同或不同并且是烷基、烷氧基或卤原子，R3和R4彼此相同或不同并且是二价有机基团，a、d、e和f每一个是0～4的整数，b和c每一个是0或1，R8、R11、R12和R13彼此相同或不同并且是烷基、烷氧基或卤原子，R9和R10彼此相同或不同并且是二价有机基团，g、j、k和l每一个是0～4的整数，以及h和i每一个是0或1。
实现上述第一目的的根据本发明第五方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，和
所述化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第五方面的液晶显示元件由根据本发明第五方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。这里，″感光性官能团″是指能够吸收能量线的基团。
实现上述第一目的的根据本发明第六方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有以下结构的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，
(a)两个以上的面结构相互扭转的骨架结构，或
(b)两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转的骨架结构，和
所述化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第六方面的液晶显示元件由根据本发明第六方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。
实现上述第一目的的根据本发明第七方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有以下结构的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，
(a)金刚烷同系物，
(b)螺化合物，或
(c)包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构，和
所述化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第七方面的液晶显示元件由根据本发明第七方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。
实现上述第一目的的根据本发明第八方面的液晶显示装置包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有聚酰亚胺化合物的化合物(为简便起见，称作″取向处理后的化合物″)，所述聚酰亚胺化合物由作为前体二胺的式(31)和(32)代表的化合物中的至少一种构成，和
所述化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。此外，实现上述第一目的的根据本发明第八方面的液晶显示元件由根据本发明第八方面的液晶显示装置中的液晶显示元件构成。
实现上述第二目的的根据本发明第一方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)的侧链交联，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有
(a)两个以上的面结构相互扭转的骨架结构，或
(b)两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转的骨架结构；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)的侧链交联，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第三方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有
(a)金刚烷同系物，
(b)螺化合物，或
(c)包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)的侧链交联，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第四方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有聚酰亚胺化合物，所述聚酰亚胺化合物由作为前体二胺的式(31)和(32)代表的化合物中的至少一种构成；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)的侧链交联，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第五方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)变形，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第六方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有
(a)两个以上的面结构相互扭转的骨架结构，或
(b)两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转的骨架结构；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)变形，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第七方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有
(a)金刚烷同系物，
(b)螺化合物，或
(c)包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)变形，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第八方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有聚酰亚胺化合物，所述聚酰亚胺化合物由作为前体二胺的式(31)和(32)代表的化合物中的至少一种构成；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)变形，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第九方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团或感光性官能团并在主链中具有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，向所述高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线，从而赋予液晶分子预倾斜。这里，作为能量线，可以使用紫外光、X射线和电子射线。这同样适用于后述的根据本发明第十方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)。
实现上述第二目的的根据本发明第十方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团或感光性官能团并在主链中具有
(a)两个以上的面结构相互扭转的骨架结构，或
(b)两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转的骨架结构；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，向所述高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第十一方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团或感光性官能团并在主链中具有
(a)金刚烷同系物，
(b)螺化合物，或
(c)包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，向所述高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线，从而赋予液晶分子预倾斜。
实现上述第二目的的根据本发明第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物(为简便起见，称作″取向处理前的化合物″)构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团或感光性官能团并在主链中具有聚酰亚胺化合物，所述聚酰亚胺化合物由作为前体二胺的式(31)和(32)代表的化合物中的至少一种构成；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，向所述高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线，从而赋予液晶分子预倾斜。
在根据本发明第一方面至第四方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)，一对取向膜可以具有相同组成。此外，在包括上述优选结构的根据本发明第一方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，第二取向膜可以由构成第一取向膜的高分子化合物(取向处理前的化合物)构成。然而，只要所述一对取向膜由根据本发明第一方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)和根据第一方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)规定的高分子化合物(取向处理前的化合物)构成，所述一对取向膜可以具有彼此不同的组成，或第二取向膜可以由不同于构成第一取向膜的高分子化合物(取向处理前的化合物)的高分子化合物(取向处理前的化合物)构成。
此外，在包括上述优选结构的根据本发明第一方面至第三方面和第五方面至第七方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)和根据本发明第一方面至第三方面、第五方面至第七方面和第九方面至第十一方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，所述主链可以在重复单元中含有酰亚胺键。
此外，在包括上述优选结构的根据本发明第一方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)中，所述一对取向膜之一的膜密度可以为1.30g/cm3以下，在包括上述优选结构的根据本发明第一方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，第一取向膜的膜密度可以为1.30g/cm3以下。
此外，在包括上述优选结构和构成的根据本发明第一方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)和根据本发明第一方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，取向处理后的化合物可以包括使液晶分子相对于所述一对基板在给定方向上排列的结构。
此外，在包括上述优选结构和构成的根据本发明第一方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)和根据本发明第一方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，所述一对基板可以由包括像素电极的基板和包括对向电极的基板构成，并且液晶分子可以具有负的介电常数各向异性。
此外，在包括上述优选结构和构成的根据本发明第一方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)和根据本发明第一方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，在所述一对基板的至少一个中，在液晶层侧可以设置具有狭缝的电极或设置突起(一对取向膜)。
此外，在包括上述优选结构和构成的根据本发明第一方面至第四方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，在通过向所述液晶层施加给定电场使所述液晶分子取向的同时，可以通过照射紫外线使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)的侧链交联。此外，在包括上述优选结构和构成的根据本发明第五方面至第八方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，在通过向所述液晶层施加给定电场使所述液晶分子取向的同时，可以通过照射紫外线使所述高分子化合物(取向处理前的化合物)的侧链变形。此外，在包括上述优选结构和构成的根据本发明第九方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，在通过向所述液晶层施加给定电场使所述液晶分子取向的同时，可以向所述高分子化合物照射紫外线。在这些情况下，优选的是，在向所述液晶层施加电场的同时照射紫外线使得所述液晶分子斜对所述一对基板中的至少一个基板的表面排列。此外，优选的是，所述一对基板由具有像素电极的基板和具有对向电极的基板构成，并且从具有像素电极的基板侧照射紫外线。一般而言，在具有对向电极的基板侧上形成滤色片。存在紫外线被滤色片吸收并且取向膜材料的交联性官能团的反应难以进行的可能性。因此，如上所述，优选的是，从未形成滤色片的具有像素电极的基板侧照射紫外线。在滤色片形成于具有像素电极的基板侧上的情况下，优选的是，从具有对向电极的基板侧照射紫外线。基本上，由电场的方向确定将被赋予预倾斜的液晶分子的方位角(偏转角)，并由电场强度确定极角(天顶角)。
在根据本发明第一方面至第四方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)中，所述一对取向膜中的至少一个取向膜具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有特定的空间大体积的骨架，并且侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。因此，由于所述取向膜中包含的交联的化合物，与未包含根据本发明第一方面至第四方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)中特定的含有高分子化合物的侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)相比，应答速度改善。
此外，在根据本发明第五方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)中，所述一对取向膜中的至少一个取向膜具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有特定的空间大体积的骨架，并且通过使高分子化合物变形而形成的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。因此，由于所述取向膜中包含的化合物，与未包含根据本发明第五方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)中特定的通过使高分子化合物变形而形成的化合物(取向处理后的化合物)相比，应答速度改善。
在根据本发明第一方面至第四方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，在形成具有作为侧链的交联性官能团且在主链中具有特定高分子化合物(取向处理前的化合物)的第一取向膜后，在第一取向膜和第二取向膜之间封装液晶层。在这种情况下，通过第一取向膜和第二取向膜使液晶层中的液晶分子相对于第一取向膜和第二取向膜的表面在给定方向(例如，水平方向、垂直方向或倾斜方向)上排列。接下来，使交联性官能团反应，以使高分子化合物的侧链交联。由此，预倾斜能够被赋予侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)附近的液晶分子。即，通过在液晶分子排列的状态下使高分子化合物(取向处理前的化合物)的侧链交联，能够赋予液晶分子预倾斜，无需在封装液晶层之前向取向膜照射直线偏振光或倾斜光。因此，应答速度容易地改善。此外，空间大体积的骨架被包含在侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)的主链中，所以与未包含骨架的情况相比，应答速度改善。
此外，在根据本发明第五方面至第八方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，在形成具有作为侧链的感光性官能团且在主链中具有特定高分子化合物(取向处理前的化合物)的第一取向膜后，在第一取向膜和第二取向膜之间封装液晶层。在这种情况下，通过第一取向膜和第二取向膜使液晶层中的液晶分子相对于第一取向膜和第二取向膜的表面在给定方向(例如，水平方向、垂直方向或倾斜方向)上排列。接下来，使高分子化合物变形。由此，预倾斜能够被赋予通过使高分子化合物变形而形成的化合物(取向处理后的化合物)附近的液晶分子。即，通过在液晶分子排列的状态下使高分子化合物(取向处理前的化合物)变形，能够赋予液晶分子预倾斜，无需在封装液晶层之前向取向膜照射直线偏振光或倾斜光。因此，应答速度容易地改善。此外，空间大体积的骨架被包含在通过使高分子化合物变形而形成的化合物(取向处理后的化合物)的主链中，所以与未包含骨架的情况相比，应答速度改善。
此外，在根据本发明第九方面至第十二方面的制造液晶显示装置的方法(或制造液晶显示元件的方法)中，在形成具有作为侧链的交联性官能团或感光性官能团且在主链中具有特定高分子化合物(取向处理前的化合物)的第一取向膜后，在第一取向膜和第二取向膜之间封装液晶层。在这种情况下，通过第一取向膜和第二取向膜使液晶层中的液晶分子相对于第一取向膜和第二取向膜的表面在给定方向(例如，水平方向、垂直方向或倾斜方向)上排列。接下来，向高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线。由此，预倾斜能够被赋予侧链交联或变形的的化合物(取向处理后的化合物)附近的液晶分子。即，通过在液晶分子排列的状态下向高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线，能够赋予液晶分子预倾斜，无需在封装液晶层之前向取向膜照射直线偏振光或倾斜光。因此，应答速度容易地改善。此外，空间大体积的骨架被包含在所述化合物(取向处理后的化合物)的主链中，所以与未包含骨架的情况相比，应答速度改善。
附图说明
图1是本发明的液晶显示装置的示意性部分截面图。
图2是说明液晶分子的预倾斜的示意图。
图3是说明制造图1所示的液晶显示装置的方法的流程图。
图4是显示取向膜中的高分子化合物(取向处理前的化合物)的状态的示意图，用于说明制造图1所示的液晶显示装置的方法。
图5是基板等的示意性部分截面图，用于说明制造图1所示的液晶显示装置的方法。
图6是基板等的示意性部分截面图，用于说明图5后续的步骤。
图7(A)是基板等的示意性部分截面图，用于说明图6后续的步骤，图7(B)是显示取向膜中的高分子化合物(取向处理后的化合物)的状态的示意图。
图8是图1所示的液晶显示装置的电路构成图。
图9是本发明的液晶显示装置的变形例的示意性部分截面图。
图10是图9所示的液晶显示装置的变形例的示意性部分截面图。
图11是本发明的液晶显示装置的另一个变形例的示意性部分截面图。
图12是显示在实施例1中的施加的电压与应答时间之间关系的特性图。
图13是显示在实施例2中的施加的电压与应答时间之间关系的特性图。
图14是说明变形的高分子化合物与液晶分子之间关系的概念图。
具体实施方式
下面，参照附图，基于本发明的实施方案和实施例说明本发明。然而，本发明不限于本发明的实施方案和实施例，相反本发明的实施方案和实施例中的各种数值和材料作为举例显示。按以下顺序进行说明。
1.[对本发明的液晶显示装置中的共同构成和共同结构进行说明]
2.[基于本发明的实施方案对本发明的液晶显示装置及其制造方法进行说明]
3.[基于实施例对本发明的液晶显示装置及其制造方法进行说明以及其他]
[对本发明的液晶显示装置(液晶显示元件)中的共同构成和共同结构进行说明]
图1显示根据本发明第一方面至第八方面的液晶显示装置(或液晶显示元件)的示意性部分截面图。该液晶显示装置具有多个像素10(10A、10B、10C等)。在该液晶显示装置(液晶显示元件)中，含有液晶分子41的液晶层40经由TFT(薄膜晶体管)基板20和CF(滤色片)基板30之间的取向膜22和32设置在其间。该液晶显示装置(液晶显示元件)是所谓的透过型液晶显示装置，其显示模式是垂直排列(VA)模式。图1显示未施加驱动电压的非驱动状态。
在TFT基板20中，多个像素电极20B设置在玻璃基板20A的与CF基板30相对侧的表面上，例如，以矩阵状态。此外，包括分别驱动多个像素电极20B的栅极、源极和漏极等的TFT切换元件以及与TFT切换元件连接的栅极线和源极线等(图未示)设置在其上。对于由玻璃基板20A上的像素分离部50电气分离的每个像素设置像素电极20B。像素电极20B例如由具有透明度的材料如ITO(氧化铟锡)构成。像素电极20B设有在各像素内例如具有条纹状或V形状图案的狭缝部21(未形成电极的部分)。由此，在施加驱动电压的情况下，产生斜对液晶分子41的长轴方向的电场，在各像素内形成取向方向不同的区域(取向分割)，因而改善视角特性。即，为了确保良好的显示特性，狭缝部21是用于控制液晶层40中的全部液晶分子41的取向的取向控制部。在这种情况下，液晶分子41的取向方向在施加驱动电压期间由狭缝部21控制。如上所述，基本上，被赋予预倾斜的液晶分子的方向角由电场方向决定，而电场方向由取向控制部决定。
在CF基板30中，由例如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)条纹状滤波器构成的滤色片(图未示)和对向电极30B在有效显示区域的几乎整个面上设置在玻璃基板30A的与TFT基板20相对的面上。象像素电极20B那样，对向电极30B例如由具有透明度的材料如ITO构成。
取向膜22设置在TFT基板20的液晶层40侧的表面上，以覆盖像素电极20B和狭缝部21。取向膜32设置在CF基板30的液晶层40侧的表面上，以覆盖对向电极30B。取向膜22和32控制液晶分子41的取向。在这种情况下，取向膜22和32具有使液晶分子41在垂直于基板面的方向上取向并赋予基板附近的液晶分子41(41A和41B)预倾斜的功能。在图1所示的液晶显示装置(液晶显示元件)中，狭缝部未设置在CF基板30侧上。
图8显示图1所示的液晶显示装置的电路结构。
如图8所示，液晶显示装置包括具有设置在显示区域60内的多个像素10的液晶显示元件。在液晶显示装置中，在显示区域60周围设置有源极驱动器61、栅极驱动器62、用于控制源极驱动器61和栅极驱动器62的时序控制器63以及用于向源极驱动器61和栅极驱动器62供给电力的电源电路64。
显示区域60是显示画像的区域，并且是能够通过以矩阵状态排列多个像素10而显示画像的区域。图8显示包括多个像素10的显示区域60，还显示了对应于四个像素10的区域的放大图。
在显示区域60中，多条源极线71按行方向排列，多条栅极线72按列方向排列，各像素10分别设置在源极线71和栅极线72相互交叉的位置。各像素10包括晶体管121和电容器122以及像素电极20B和液晶层40。在各晶体管121中，源电极与源极线71连接，栅电极与栅极线72连接，漏电极与电容器122和像素电极20B连接。各源极线71与源极驱动器61连接，并且从源极驱动器61供给图像信号。各栅极线72与栅极驱动器62连接，并且从栅极驱动器62顺次供给扫描信号。
源极驱动器61和栅极驱动器62从多个像素10中选择特定的像素10。
时序控制器63向源极驱动器61输出例如图像信号(例如，对应于红色、绿色和蓝色的各个RGB画像信号)以及用于控制源极驱动器61的操作的源极驱动器控制信号。此外，时序控制器63向栅极驱动器62输出例如用于控制栅极驱动器62的操作的栅极驱动器控制信号。源极驱动器控制信号的例子包括水平同步信号、起始脉冲信号和源极驱动器用的时钟信号等。栅极驱动器控制信号的例子包括垂直同步信号和栅极驱动器用的时钟信号等。
在液晶显示装置中，按以下方式在像素电极20B和对向电极30B之间施加驱动电压，由此显示画像。具体而言，在从时序控制器63输入源极驱动器控制信号的情况下，源极驱动器61基于同样从时序控制器63输入的图像信号向给定的源极线71单独供给图像信号。同时，在从时序控制器63输入栅极驱动器控制信号的情况下，栅极驱动器62在给定时机向栅极线72顺次供给扫描信号。由此，选择位于被供给图像信号的源极线71和被供给扫描信号的栅极线72的相互交叉位置的像素10，并向像素10施加驱动电压。
下面，基于本发明的实施方案(简称作″实施方案″)和实施例说明本发明。
[实施方案1]
实施方案1涉及根据本发明第一方面至第四方面的VA模式液晶显示装置(或液晶显示元件)、根据本发明第一方面至第四方面的制造液晶显示装置(或液晶显示元件)的方法以及根据本发明第九方面至第十二方面的制造液晶显示装置(或液晶显示元件)的方法。在以下实施方案1中的各种说明或在后述实施方案2～4中的各种说明适用于根据本发明第五方面至第八方面的VA模式液晶显示装置(或液晶显示元件)和根据本发明第五方面至第八方面的制造液晶显示装置(或液晶显示元件)的方法，不同之处在于侧链是感光性官能团。
在实施方案1中，取向膜22和32通过含有一种或多种侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)而构成。由交联的化合物赋予液晶分子预倾斜。在这种情况下，通过形成含有一种或多种具有主链和侧链的高分子化合物(取向处理前的化合物)的取向膜22和32，设置液晶层40，然后使侧链交联或向高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线，更具体而言，在施加电场或磁场的同时使侧链中所含的交联性官能团反应，或者在施加电场或磁场的同时向高分子化合物(取向处理前的化合物)照射能量线，从而生成取向处理后的化合物。取向处理后的化合物含有其中液晶分子相对于一对基板(具体而言，TFT基板20和CF基板30)在给定方向(具体而言，倾斜方向)上排列的结构。如上所述，通过使高分子化合物交联或通过向高分子化合物照射能量线，取向处理后的化合物被包含在取向膜22和32中。由此，取向膜22和32附近的液晶分子41能够被赋予预倾斜。因此，应答速度变快，显示特性改善。
取向处理前的化合物优选包括具有高耐热性的结构作为主链。由此，即使液晶显示装置(液晶显示元件)处于高温环境下，取向膜22和32中的取向处理后的化合物对于液晶分子41也保持取向控制能力。结果，应答特性和显示特性如对比度保持良好，并能确保可靠性。在这种情况下，主链优选在重复单元中含有酰亚胺键。主链中含有酰亚胺键的取向处理前的化合物的例子包括含有式(41)代表的聚酰亚胺结构的高分子化合物。含有式(41)代表的聚酰亚胺结构的高分子化合物可以由一种式(41)代表的聚酰亚胺结构构成，可以含有多种无规连接的聚酰亚胺结构，或可以含有除了式(41)所示结构之外的其他结构。
其中R1是四价有机基团，R2是二价有机基团，和n1是1以上的整数。
式(41)中的R1和R2是任意的，只要R1和R2是含有碳的四价或二价基团。R1和R2中的一个优选含有作为侧链的交联性官能团。由此，在取向处理后的化合物中，容易获得充分的取向控制能力。
此外，在取向处理前的化合物中，多个侧链与主链结合。多个侧链中的至少一个侧链含有交联性官能团就足够。即，除了具有交联性的侧链之外，取向处理前的化合物可以含有未显示交联性的侧链。含有交联性官能团的侧链的种类数量可以是一种或多种。交联性官能团是任意的，只要交联性官能团是在形成液晶层40后能够发生交联反应的官能团。交联性官能团可以是通过光反应形成交联结构的基团，或可以是通过热反应形成交联结构的基团。特别地，通过光反应形成交联结构的光反应性的交联性官能团(具有感光性的感光基团)是优选的，因为这样能够容易地制造其中在给定方向上容易控制液晶分子41的取向、应答特性改善并显示良好显示特性的液晶显示装置(液晶显示元件)。
光反应性的交联性官能团(具有感光性的感光基团，如光二聚感光基团)的例子包括含有查耳酮、肉桂酸酯、肉桂酰基、香豆素、马来酰亚胺、二苯甲酮、降冰片烯、阿魏酸酯(orizanol)和壳聚糖中的一种结构的基团。其中，含有查耳酮、肉桂酸酯或肉桂酰基结构的基团的例子包括式(51)代表的基团。在使具有含有式(51)所示基团的侧链的取向处理前的化合物交联的情况下，例如，形成式(52)所示的结构。即，从含有式(51)所示基团的高分子化合物生成的取向处理后的化合物含有具有环丁烷骨架的式(52)所示的结构。例如，在一些情况下，除了光二聚反应之外，光反应性的交联性官能团(如马来酰亚胺)还显示聚合反应。因此，″交联性官能团″不仅包括显示光二聚反应的交联性官能团，而且包括显示聚合反应的交联性官能团。换句话说，在本发明中，″交联″的概念不仅包括光二聚反应，而且包括聚合反应。
其中R3是含有芳香环的二价基团，R4是含有1个或2个以上环结构的一价基团，和R5代表氢原子、烷基或其衍生物。
式(51)中的R3是任意的，只要R3是含有芳香环(如苯环)的二价基团，除了芳香环之外，其还可以含有羰基、醚键、酯键或烃基。此外，式(51)中的R4是任意的，只要R4是含有1个或2个以上环结构的一价基团，除了环结构之外，其还可以含有羰基、醚键、酯键、烃基或卤原子等。R4中所含的环结构是任意的，只要该环含有碳作为构成骨架的元素。环结构的例子包括芳香环、杂环环、脂肪环和通过连接或稠合它们得到的环结构。式(51)中的R5是任意的，只要R5是氢原子、烷基或其衍生物。在这种情况下，″衍生物″是指通过用取代基(如卤原子)取代烷基中所含的部分或全部氢原子而得到的基团。此外，作为R5引入的烷基中的碳数是任意的。作为R5，氢原子或甲基是优选的，因为这样获得了良好的交联反应性。
式(52)中的每一个R3可以彼此相同或不同。这同样适用于式(51)中的每一个R4和每一个R5。式(52)中的R3、R4和R5的例子包括与上式(51)中的R3、R4和R5相似的那些。
式(51)所示的基团的例子包括式(51-1)～(51-27)代表的基团。然而，式(51)所示的基团不限于式(51-1)～(51-27)所示的基团，只要基团具有式(51)所示的结构即可。
取向处理前的化合物优选含有使液晶分子41在垂直于基板面的方向上取向的结构(下面称作″垂直排列诱发结构部″)。由此，即使除了取向处理后的化合物之外，取向膜22和32不含有具有垂直排列诱发结构部的化合物(所谓的通常的垂直取向剂)，也能够进行整个液晶分子41的取向控制。此外，与单独包含具有垂直排列诱发结构部的化合物的情况相比，可以更容易地形成能够对于液晶层40更均匀地表现出取向控制功能的取向膜22和32。在取向处理前的化合物中，垂直排列诱发结构部可以包含在主链、侧链或这两者中。此外，在取向处理前的化合物含有上式(41)所示的聚酰亚胺结构的情况下，优选含有两种类型的结构，即，作为R2的含有垂直排列诱发结构部的结构(重复单元)和作为R2的含有交联性官能团的结构(重复单元)，因为这是容易获得的。在垂直排列诱发结构部被包含在取向处理前的化合物中的情况下，垂直排列诱发结构部也被包含在取向处理后的化合物中。
垂直排列诱发结构部的例子包括碳数10以上的烷基、碳数10以上的卤代烷基、碳数10以上的烷氧基、碳数10以上的卤代烷氧基和含有环结构的有机基团。具体例子包括式(61-1)～(61-6)代表的结构作为含有垂直排列诱发结构部的结构。
这里，Y1是碳数10以上的烷基、碳数10以上的烷氧基或含有环结构的一价有机基团。此外，Y2～Y15是氢原子、碳数10以上的烷基、碳数10以上的烷氧基或含有环结构的一价有机基团。Y2和Y3中的至少一个、Y4～Y6中的至少一个、Y7和Y8中的至少一个、Y9～Y12中的至少一个和Y13～Y15中的至少一个是碳数10以上的烷基、碳数10以上的烷氧基或含有环结构的一价有机基团。然而，Y11和Y12可以相互结合形成环结构。
此外，作为垂直排列诱发结构部的含有环结构的一价有机基团的例子包括式(71-1)～(71-23)代表的基团。此外，作为垂直排列诱发结构部的含有环结构的二价有机基团的例子包括式(72-1)～(72-7)代表的基团。
其中a1～a3每一个是0～21的整数。
其中a1是0～21的整数。
垂直排列诱发结构部不限于上述基团，只要包含用于使液晶分子41在垂直于基板面的方向上排列的结构。
此外，取向处理后的化合物可以含有未反应的交联性官能团。然而，如果在驱动期间进行反应，则液晶分子41的取向可能被扰乱。因此，未反应的交联性官能团的含量优选较少。取向处理后的化合物是否含有未反应的交联性官能团例如能够通过拆解液晶显示装置并利用透过型或反射型FT-IR(傅里叶变换红外分光光度计)分析取向膜22和32来确认。具体而言，首先，拆解液晶显示装置，并用有机溶剂等洗涤取向膜22和32的表面。其后，利用FT-IR分析取向膜22和32。例如，在形成式(51)所示的交联结构的双键残留在取向膜22和32中的情况下，获得来自双键的吸收光谱，从而能够确认取向处理后的化合物含有未反应的交联性官能团。
此外，除了上述取向处理后的化合物之外，取向膜22和32还可以含有其他垂直取向剂。其他垂直取向剂的例子包括具有垂直排列诱发结构部的聚酰亚胺和具有垂直排列诱发结构部的聚硅氧烷等。
液晶层40含有具有负的介电常数各向异性的液晶分子41。液晶分子41例如具有以相互垂直的长轴和短轴分别作为中心轴的旋转对称形状，并且具有负的介电常数各向异性。
液晶分子41能够被分类成在与取向膜22的界面附近由取向膜22保持的液晶分子41A、在与取向膜32的界面附近由取向膜32保持的液晶分子41B以及液晶分子41A和液晶分子41B之外的液晶分子41C。液晶分子41C在液晶层40的厚度方向上位于中间区域，并被排列成使得在驱动电压中断的状态下液晶分子41C的长轴方向(指向矢)几乎垂直于玻璃基板20A和30A。在驱动电压接通的情况下，液晶分子41C倾斜取向，使得液晶分子41C的指向矢平行于玻璃基板20A和30A。这种行为是由于在液晶分子41C中，长轴方向的介电常数小于短轴方向的介电常数。液晶分子41A和液晶分子41B具有相似性质，因而根据驱动电压的接通/中断状态变化，液晶分子41A和液晶分子41B基本上显示出与液晶分子41C相似的行为。然而，在驱动电压中断的状态下，液晶分子41A由取向膜22赋予预倾角θ1，其指向矢从玻璃基板20A和30A的法线方向倾斜。相似地，液晶分子41B由取向膜32赋予预倾角θ2，其指向矢从玻璃基板20A和30A的法线方向倾斜。在这种情况下，″被保持″是指取向膜22和32与液晶分子41A和41C没有牢固地固定，并且液晶分子41的取向可被控制。″预倾角θ(θ1和θ2)″是指如图2所示，在垂直于玻璃基板20A和30A的表面的方向(法线方向)是Z的情况下，在驱动电压中断的状态下，液晶分子41(41A和41B)的指向矢D相对于Z方向的倾角。
在液晶层40中，预倾角θ1和预倾角θ2均具有大于0°的值。在液晶层40中，预倾角θ1和预倾角θ2可以是相同角度(θ1＝θ2)，或者预倾角θ1和预倾角θ2可以是彼此不同的角度(θ1≠θ2)。特别地，预倾角θ1和预倾角θ2优选彼此不同。由此，与预倾角θ1和预倾角θ2均为0°的情况相比，对于施加驱动电压的应答速度更为改善。此外，能够获得与预倾角θ1和预倾角θ2均为0°的情况几乎相等的对比度。因此，在应答特性改善的同时，黑显示时的光透过量能够减少并且对比度能够改善。在预倾角θ1和预倾角θ2是彼此不同的角度的情况下，预倾角θ1和预倾角θ2中较大的预倾角θ更期望是1°～4°。通过设置较大预倾角θ在上述范围内，获得了特别高的效果。
接下来，结合图3所示的流程图、图4所示的说明取向膜22和32中的状态的示意图以及图5、图6和图7(A)所示的液晶显示装置等的示意性部分截面图，说明制造上述液晶显示装置(液晶显示元件)的方法。为简化目的，图5、图6和图7(A)仅示出一个像素的一部分。
首先，在TFT基板20的表面上形成取向膜22和在CF基板30的表面上形成取向膜32(步骤S101)。
具体而言，首先，通过在玻璃基板20A的表面上例如以矩阵状态设置具有给定狭缝部21的像素电极20B，形成TFT基板20。此外，通过在其上形成有滤色片的玻璃基板30A的滤色片上设置对向电极30B，形成CF基板30。
另一方面，例如，混合取向处理前的化合物或作为取向处理前的化合物的高分子化合物前体、溶剂和需要时的垂直取向剂，从而制备液体取向膜材料。
例如，在具有作为侧链的交联性官能团的高分子化合物含有式(41)所示的聚酰亚胺结构的情况下，作为取向处理前的化合物的高分子化合物前体的例子包括具有交联性官能团的聚酰胺酸。例如，通过二胺化合物与四羧酸二酐反应合成作为高分子化合物前体的聚酰胺酸。本文使用的二胺化合物和四羧酸二酐中的至少一种具有交联性官能团。二胺化合物的例子包括式(A-1)～(A-16)代表的具有交联性官能团的化合物。四羧酸二酐的例子包括式(a-1)～(a-10)代表的具有交联性官能团的化合物。此外，在合成作为高分子化合物前体的聚酰胺酸使得取向处理前的化合物含有垂直排列诱发结构部的情况下，除了上述具有交联性官能团的化合物之外，还可以使用式(B-1)～(B-36)代表的具有垂直排列诱发结构部的化合物作为二胺化合物或式(b-1)～(b-3)代表的具有垂直排列诱发结构部的化合物作为四羧酸二酐。此外，在合成作为高分子化合物前体的聚酰胺酸使得取向处理前的化合物含有作为式(51)中R2的两种类型的结构(即，含有垂直排列诱发结构部的结构和含有交联性官能团的结构)的情况下，例如，二胺化合物和四羧酸二酐选择如下。即，使用式(A-1)～(A-16)代表的具有交联性官能团的化合物中的至少一种、式(B-1)～(B-36)代表的具有垂直排列诱发结构部的化合物中的至少一种以及式(C-1)～(C-23)代表的四羧酸二酐中的至少一种。
其中X1～X4每一个是单键或二价有机基团。
其中X5～X7每一个是单键或二价有机基团。
其中a4～a6每一个是0～21的整数。
其中a4是0～21的整数。
其中a4是0～21的整数。
在取向膜材料中，取向处理前的化合物或作为取向处理前的化合物的高分子化合物前体的含量优选为1wt％～30wt％，更优选3wt％～10wt％。此外，根据需要，取向膜材料可以与光聚合引发剂等混合。
然后，用制得的取向膜材料分别涂布或印刷TFT基板20和CF基板30，使得像素电极20B、狭缝部21和对向电极30B被覆盖，然后进行加热处理。加热处理的温度优选为80℃以上，更优选150℃～200℃。此外，在加热处理中，加热温度可以逐渐变化。由此，涂布或印刷的取向膜材料中所含的溶剂被蒸发，并且形成含有具有作为侧链的交联性官能团的高分子化合物(取向处理前的化合物)的取向膜22和32。其后，根据需要，可以进行摩擦等处理。
在这种情况下，取向膜22和32中的取向处理前的化合物可以处于图4所示的状态。即，取向处理前的化合物含有主链Mc(Mc1～Mc3)和作为侧链引入主链Mc中的交联性官能团A。主链Mc1～Mc3处于未连接状态。在此状态下的交联性官能团A由于热运动无规地取向。
接下来，配置TFT基板20和CF基板30，使得取向膜22和取向膜32彼此相对，并在取向膜22和取向膜32之间封装含有液晶分子41的液晶层40(步骤S102)。具体而言，朝着TFT基板20和CF基板30之一的形成取向膜22和32的面上散布用于确保胞间隙的间隔突起物，如塑料珠，并通过例如丝网印刷法使用环氧树脂粘合剂等印刷密封部。其后，如图5所示，TFT基板20和CF基板30与其间的间隔突起物和密封部贴合，使得取向膜22和32彼此相对，并注入含有液晶分子41的液晶材料。其后，通过加热等使密封部固化，从而在TFT基板20和CF基板30之间封装液晶材料。图5显示在取向膜22和32之间封装的液晶层40的截面结构。
接下来，如图6所示，使用电压施加装置1在像素电极20B和对向电极30B之间施加电压V1(步骤S103)。电压V1例如是5伏～30伏。由此，在相对于玻璃基板20A和30A的表面呈现给定角度的方向上产生电场，并且液晶分子41从垂直于玻璃基板20A和30A的方向开始在给定方向上倾斜取向。即，由电场的方向确定液晶分子41的方位角(偏转角)，并由电场强度确定极角(天顶角)。液晶分子41的倾角大致等于在后述步骤中赋予在与取向膜22的界面附近由取向膜22保持的液晶分子41A的预倾角θ1和在与取向膜32的界面附近由取向膜32保持的液晶分子41B的预倾角θ2。因此，通过适宜地调节电压V1的值，能够控制液晶分子41A和41B的预倾角θ1和预倾角θ2的值。
此外，如图7(A)所示，在连续施加电压V1的状态下，例如从TFT基板20的外侧向取向膜22和32照射能量线(具体而言，紫外线UV)。即，在向液晶层施加电场或磁场的同时，照射紫外线，使得液晶分子41在斜对一对基板20和30表面的方向上排列。由此，取向膜22和32中的取向处理前的化合物所含的交联性官能团反应，并且取向处理前的化合物被交联(步骤S104)。因此，由取向处理后的化合物存储液晶分子41的应该应答的方向，并赋予取向膜22和32附近的液晶分子41预倾斜。结果，在取向膜22和32中形成取向处理后的化合物。在非驱动状态时，液晶层40中的位于与取向膜22和32界面附近的液晶分子41A和41B被赋予预倾角θ1和预倾角θ2。作为紫外线UV，含有大量波长约365nm的光成分的紫外线是优选的。在使用含有大量短波长范围的光成分的紫外线的情况下，存在液晶分子41被光分解和劣化的可能性。在这种情况下，从TFT基板20的外侧照射紫外线UV。然而，可以从CF基板30的外侧照射紫外线UV，或者从TFT基板20和CF基板30的外侧都照射紫外线UV。在这种情况下，优选以较高透过率从基板侧照射紫外线UV。此外，在从CF基板30的外侧照射紫外线UV的情况下，取决于紫外线UV的波长范围，存在紫外线UV被滤色片吸收并且难于发生交联反应的可能性。因此，优选从TFT基板20的外侧(具有像素电极的基板侧)照射紫外线UV。
在这种情况下，取向膜22和32中的取向处理后的化合物处于图7(B)所示的状态。即，被引入取向处理前的化合物的主链Mc中的交联性官能团A的方向根据液晶分子41的取向方向而变化，物理距离相互接近的交联性官能团A彼此反应，而形成连接部Cr。由于按这种方式生成的取向处理后的化合物，取向膜22和32赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和预倾角θ2。连接部Cr可以在取向处理前的化合物之间形成，或者可以在取向处理前的化合物内形成。即，如图7(B)所示，连接部Cr可以在具有主链Mc1的取向处理前的化合物的交联性官能团A和具有主链Mc2的取向处理前的化合物的交联性官能团A之间形成。此外，例如，象在具有主链Mc3的高分子化合物的情况下那样，连接部Cr可以通过使被引入相同主链Mc3中的交联性官能团A彼此反应而形成。
通过上述步骤，能够完成图1所示的液晶显示装置(液晶显示元件)。
在操作液晶显示装置(液晶显示元件)时，在选定的像素10中，在施加驱动电压的情况下，液晶层40中所含的液晶分子41的取向态根据像素电极20B和对向电极30B之间的电位差而变化。具体而言，在液晶层40中，在状态从图1所示的施加驱动电压前的状态变为施加驱动电压的状态的情况下，位于取向膜22和32附近的液晶分子41A和41B在其倾斜方向上倒下，并且这种行为传递到其他液晶分子41C。结果，液晶分子41应答而采取大致水平于(平行于)TFT基板20和CF基板30的姿态。由此，液晶层40的光学特性变化，液晶显示元件的入射光变为经调制的出射光，基于出射光表现颜色层次，从而显示图像。
在这种情况下，下面说明未实施预倾斜处理的液晶显示元件及包括它的液晶显示装置。在未实施预倾斜处理的液晶显示元件中，在施加驱动电压的情况下，在垂直于基板方向上取向的液晶分子倒下，使得其指向矢在基板的面内方向中在任意方向上取向。如上所述，在响应于驱动电压的液晶分子中，各液晶分子的指向矢的方位处于不稳定状态，并且整个取向混乱。由此，存在应答速度变慢和显示特性劣化的问题。此外，在初始驱动电压被设定为是比显示状态的驱动电压更高的值以进行驱动(过驱动)的情况下，当施加初始驱动电压时，存在应答性液晶分子和几乎非应答性液晶分子。应答性液晶分子的指向矢倾斜与几乎非应答性液晶分子的指向矢倾斜极为不同。如果随后施加显示状态的驱动电压，则在施加初始驱动电压时应答的液晶分子的指向矢倾斜在其行为几乎未被传递到其他液晶分子之前成为对应于显示状态的驱动电压的指向矢倾斜，并且这种倾斜被传递到其他液晶分子。结果，整个像素的亮度到达在施加初始驱动电压时的显示状态的亮度。然而，亮度随后降低，并再次到达显示状态的亮度。即，存在以下问题。如果进行过驱动，则表观应答速度变得比未进行过驱动的情况更快，但是难以获得充足的显示质量。这种问题在IPS模式或FFS模式液晶显示元件中难以产生，并且可能是VA模式液晶显示元件特有的问题。
针对这种情况，在实施方案1的液晶显示装置(液晶显示元件)及其制造方法中，上述取向膜22和32赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和预倾角θ2。由此，难于产生在完全未实施预倾斜处理的情况下发生的问题，对驱动电压的应答速度大幅改善，并且过驱动时的显示质量得以改善。此外，由于TFT基板20和CF基板30中的至少一个设有作为用于控制液晶分子41取向的取向控制部的狭缝部21等，所以确保了显示特性如视角特性。因此，在保持良好显示特性的状态下改善了应答特性。
此外，在制造液晶显示装置的现有方法中(光取向膜技术)中，通过向设置在基板面上的含有给定高分子材料的前体膜照射直线偏振光或照射斜对基板面方向的光(下面称作″倾斜光″)而形成取向膜，从而实施预倾斜处理。因此，存在的问题是，在形成取向膜时必须使用大的光照射设备，如照射直线偏振光的设备或照射倾斜光的设备。此外，存在的问题是，为了形成具有用于实现更宽视角的多区域的像素，必须使用更大的设备，并且制造步骤复杂。特别地，在使用倾斜光形成取向膜的情况下，如果基板上存在诸如隔离物等结构或凹凸，则会产生隐藏在该结构等的后面且倾斜光不能到达的区域，并且在该区域中难于对液晶分子进行所希望的取向控制。在这种情况下，例如，为了使用用于在像素内设置多区域的光掩模来照射倾斜光，必须考虑光衍射来设计像素。即，在使用倾斜光形成取向膜的情况下，存在的问题是，难以形成高清晰度的像素。
此外，在现有光取向膜技术中，在交联性高分子化合物用作高分子材料的情况下，前体膜中的交联性高分子化合物中所含的交联性官能团由于热运动无规地取向(指向)。因此，各交联性官能团之间的物理距离变小的可能性降低。此外，在照射随机光(非偏振光)的情况下，各交联性官能团之间的物理距离变小，因而引起反应。然而，对于通过照射直线偏振光引起反应的交联性官能团，偏振方向和反应部位的方向应该在给定方向上对齐。此外，由于倾斜光的照射面积比垂直光的照射面积宽，所以每单位面积的照射量降低。即，由于直线偏振光或倾斜光而反应的交联性官能团的比例比在垂直于基板面的方向上照射随机光(非偏振光)的情况更低。因此，在形成的取向膜中交联密度(交联度)易于下降。
针对这种情况，在实施方案1中，在形成含有取向处理前的化合物的取向膜22和32之后，在取向膜22和取向膜32之间封装液晶层40。接下来，通过向液晶层40施加电压，液晶分子41在给定取向上取向，由液晶分子41排列交联性官能团的方向(即，由液晶分子41决定侧链的末端结构部相对于基板或电极的方向)，并且取向膜22和32中的取向处理前的化合物被交联。由此，能够形成赋予液晶分子41A和41B预倾角θ的取向膜22和32。即，根据实施方案1的液晶显示装置(液晶显示元件)及其制造方法，能够容易地改善应答特性，而无需使用大的设备。此外，在取向处理前的化合物被交联时，能够赋予液晶分子41预倾角θ，而不依赖于紫外线照射方向。因此，能够形成高清晰度的像素。此外，在交联性官能团的方向已经在取向处理前的化合物中排列的状态下形成取向处理后的化合物。因此，取向处理后的化合物的交联度比通过上述现有制造方法形成的取向膜的交联度更高。因此，即使在长时间驱动后，在驱动时也难以形成新的交联结构。因此，液晶分子41A和41B的预倾角θ1和预倾角θ2能够保持在制造时的状态，并且能够改善可靠性。
此外，在制造液晶显示元件的另一个现有方法中，在使用含有具有光聚合性的单体等的液晶材料形成液晶层后，在液晶层包含单体的状态下，在为液晶层中的液晶分子进行给定取向的同时，照射光以使单体聚合。按上述形成的聚合物赋予液晶分子预倾斜。然而，在制得的液晶显示元件中，存在的问题是，未反应的光聚合性单体残留在液晶层中，并且可靠性下降。此外，存在的问题是，为减少未反应的单体的量，必须增大光照射时间，从而造成制造所需的时间(节拍时间，takt time)增长。
针对这种情况，在实施方案1中，即使不是使用如上所述添加有单体的液晶材料来形成液晶层，取向膜22和32也赋予液晶层40中的液晶分子41A和41B预倾角θ1和预倾角θ2。因此，可靠性能够改善。此外，能够抑制节拍时间增长。此外，无需使用赋予液晶分子预倾斜的现有技术(如摩擦处理)，预倾角θ就能够良好地被赋予液晶分子41A和41B。因此，不会产生摩擦处理的问题因素，如摩擦处理在取向膜中产生的划痕造成对比度降低、摩擦处理时的静电造成的配线断裂、异物造成的可靠性等下降。
在实施方案1中，已经对使用含有取向处理前的化合物(其具有主要含有聚酰亚胺结构的主链)的取向膜22和32的情况进行了说明。然而，取向处理前的化合物具有的主链不限于含有聚酰亚胺结构的主链。例如，主链可以含有聚硅氧烷结构、聚丙烯酸酯结构、聚甲基丙烯酸酯结构、马来酰亚胺聚合物结构、苯乙烯聚合物结构、苯乙烯/马来酰亚胺聚合物结构、多聚糖结构或聚乙烯醇结构等。特别地，具有含有聚硅氧烷结构的主链的取向处理前的化合物是优选的。此外，构成主链的化合物的玻璃化转变温度Tg期望是200℃以上，因为这样能够获得与上述含有聚酰亚胺结构的高分子化合物相似的效果。具有含有聚硅氧烷结构的主链的取向处理前的化合物的例子包括含有式(81)所示的聚硅烷结构的高分子化合物。式(81)中的R10和R11是任意的，只要R10和R11是含有碳的一价基团。R10和R11中的一个优选含有作为侧链的交联性官能团，因为这样在取向处理后的化合物中容易获得充足的取向控制能力。在这种情况下交联性官能团的例子包括上式(51)所示的基团。
其中R10和R11每一个是一价有机基团，和m1是1以上的整数。
此外，在实施方案1中，通过在像素电极20B中设置狭缝部21，从而规定液晶分子41倒下的方向，并实现取向分割以改善视角特性。然而，改善视角特性的方法不限于在像素电极20B中设置狭缝部21。例如，代替狭缝部21，可以在像素电极20B和取向膜22之间设置突起。通过设置这种突起，能够获得与设置狭缝部21的情况下相似的效果。此外，也可以在CF基板30的对向电极30B和取向膜32之间设置突起。在这种情况下，TFT基板20上的突起和CF基板30上的突起配置成不是在基板之间彼此相对。在这种情况下，能够获得与上述情况相似的效果。
接下来，对其他实施方案进行说明。对于与实施方案1相同的元件，使用相同的附图标记，并且省略了对它们的说明。此外，在适宜时省略了与实施方案1相似的作用和效果。此外，在实施方案1中说明的各种技术内容在适宜时适用于其他实施方案。
[实施方案2]
实施方案2是实施方案1的变形实施方案。在实施方案1中，对使得位于取向膜22和32附近的液晶分子41A和41B的预倾角θ1和预倾角θ2几乎相同的液晶显示装置(液晶显示元件)进行了说明。然而，在实施方案2中，预倾角θ1值不同于预倾角θ2值。
具体而言，在实施方案2中，首先，按与上述步骤S101相同方式形成具有取向膜22的TFT基板20和具有取向膜32的CF基板30。接下来，例如，在液晶层40中包含紫外线吸收剂并封装。随后，在像素电极20B和对向电极30B之间施加给定电压，并从TFT基板20侧照射紫外线，从而取向膜22中的取向处理前的化合物被交联。此时，由于紫外线吸收剂包含在液晶层40中，所以从TFT基板20侧进入的紫外线被液晶层40中的紫外线吸收剂吸收，几乎没有到达CF基板30侧。因此，在取向膜22中，生成取向处理后的化合物。随后，在像素电极20B和对向电极30B之间施加不同于上述给定电压的电压，并从CF基板30侧照射紫外线，从而取向膜32中的取向处理前的化合物反应而形成取向处理后的化合物。由此，根据在从TFT基板20侧照射紫外线时施加的电压和在从CF基板30侧照射紫外线时施加的电压，能够设定位于取向膜22和32附近的液晶分子41A和41B的预倾角θ1和预倾角θ2。因此，预倾角θ1值能够不同于预倾角θ2值。然而，TFT基板20设有TFT切换元件和各种总线，并且在驱动时产生各种横向电场。因此，期望的是，形成TFT基板20侧的取向膜22使得位于取向膜22附近的液晶分子41A的预倾角θ1大于位于取向膜32附近的液晶分子41B的预倾角θ2。由此，能够有效地降低横向电场所引起的液晶分子41A的取向混乱。
[实施方案3]
实施方案3是实施方案1和实施方案2的变形实施方案。在基于根据本发明第一方面的液晶显示装置(液晶显示元件)进行说明时，在实施方案3中，取向膜22和32含有具有作为侧链的交联性官能团并在主链或侧链中含有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种的取向处理前的化合物，并且取向处理后的化合物赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。此外，在基于后述的实施方案7[根据本发明第五方面的液晶显示装置(液晶显示元件)]进行说明时，取向膜22和32含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种的取向处理前的化合物，并且取向处理后的化合物赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。式(1)～(11)代表的骨架可以仅被包含在主链和侧链之一中或二者中。在式(1)～(11)代表的骨架被包含在侧链中的情况下，侧链优选经由醚键或酯键与主链结合。
可选择地，在基于根据本发明第二方面的液晶显示装置(液晶显示元件)进行说明时，取向膜22和32含有高分子化合物的侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链或侧链中具有
(a)两个以上的面结构相互扭转的骨架结构，或
(b)两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转(即，环结构(立体结构)中的各个环相互扭转，不在同一面上)的骨架结构，并且取向处理后的化合物赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。此外，在基于后述的实施方案7[根据本发明第六方面的液晶显示装置(液晶显示元件)]进行说明时，取向膜22和32含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有以下结构的化合物(取向处理后的化合物)，
(a)两个以上的面结构相互扭转的骨架结构，或
(b)两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转(即，环结构(立体结构)中的各个环相互扭转，不在同一面上)的骨架结构，并且取向处理后的化合物赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。在这种情况下，两个以上的面结构相互扭转的骨架结构由上式(4)和(5)例示，两个以上的8元以下环的立体结构相互扭转的骨架结构由上式(6)～(9)例示，并且这些高分子化合物是空间大体积的。此外，式(21)是式(1)～(3)和式(10)～(11)代表的化合物的一般式。此外，可以举出的有具有式(31)和(32)代表的结构的化合物，并且式(31)是式(4)代表的化合物的一般式。
式(1)～(11)代表的骨架被包含在取向处理后的化合物中，因为与未包含这些骨架的情况相比，应答速度改善。具体而言，考虑以下原因。当取向处理前的化合物的主链或侧链包含这些骨架时，式(1)～(11)代表的骨架是空间大体积的，因而在取向膜22和32中，在取向处理前的化合物的扭转主链之间形成间隙，并且在密度稀疏的状态下形成取向膜22和32。接下来，在封装液晶层40后，在向液晶层40施加给定电场时，取向膜22和32附近的一部分液晶分子41嵌在取向膜22和32的取向处理前的化合物的间隙中，并且连同另一部分液晶分子41相对于基板面在给定倾斜方向上取向。象实施方案1的情况那样，通过在此状态下使取向处理前的化合物交联赋予取向膜22和32附近的液晶分子41A和41B预倾角θ。此外，嵌在取向处理前的化合物的间隙中的液晶分子41由取向处理后的化合物固定保持。因此，通过固定在取向膜22和32上的液晶分子41A和41B，赋予其附近的液晶分子41A和41B预倾角θ。因此，在液晶层40中具有预倾角θ的液晶分子41A和41B的比例增大，从而应答速度改善。
只要式(1)～(11)代表的骨架在取向处理前的化合物中被包含在主链或侧链中，则可以包含选自上述骨架中的一种或多种，并且高分子化合物中包含的数量和连接结构等可以任意设置。在取向处理前的化合物是含有上式(41)代表的聚酰亚胺结构的高分子化合物的情况下，上式(1)～(11)代表的骨架被包含在式(41)的R1或R2中。在这种情况下，式(1)～(11)代表的骨架可以包含在R1和R2之一中或二者中。此外，侧链可以与主链中包含的式(1)～(11)代表的骨架结合，侧链的例子包括具有上述交联性官能团的侧链和具有垂直排列诱发结构部的侧链，其中，在取向处理前的化合物含有上式(41)代表的聚酰亚胺结构的情况下，取向处理前的化合物优选含有三种类型的结构，即，作为R2的含有式(1)～(11)代表的骨架的重复单元、作为R2的具有垂直排列诱发结构部的重复单元和作为R2的含有交联性官能团的重复单元。这是因为它们是容易获得的，容易调节取向处理前的化合物中包含的式(1)～(11)代表的骨架的比例，并且后述的取向膜22和32的膜密度容易具有期望值。
可选择地，在基于根据本发明第三方面的液晶显示装置(液晶显示元件)进行说明时，取向膜22和32含有高分子化合物(例如，在环结构数量是2个的情况下，2个环结构通过两个共有的原子结合)的侧链被交联的化合物(高分子化合物)，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有
(a)金刚烷同系物，
(b)螺化合物，或
(c)包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构，并且所述侧链被交联的高分子化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。此外，在基于后述的实施方案7[根据本发明第七方面的液晶显示装置(液晶显示元件)]进行说明时，取向膜22和32含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有以下结构的化合物(例如，在环结构数量是2个的情况下，2个环结构通过两个共有的原子结合)，
(a)金刚烷同系物，
(b)螺化合物，或
(c)包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构，并且取向处理后的化合物赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。此外，作为具有式(21)代表的结构的高分子化合物的一个具体例子，可以举出的有具有式(22)代表的结构的高分子化合物。具体而言，作为金刚烷同系物，可以举出的有式(1)～(3)代表的化合物，作为螺化合物，可以举出的有式(6)～(9)代表的化合物，作为包含2个以上环结构并且2个以上环结构共有两个以上原子的式(21)代表的结构，可以举出的有式(1)～(3)以及式(10)和(11)代表的化合物。
其中A和B是三价以上的有机基团，例如，彼此相同或不同的三价或四价有机基团。
在式(21)中，A和B可以是相同基团或不同基团。只要有机基团含有碳原子，有机基团可以含有一种或多种其他原子，如氢原子或氧原子。式(21)代表的结构的具体例子包括上式(1)～(3)和上式(10)和(11)代表的结构，但式(21)代表的结构不限于此。
可选择地，在基于根据本发明第四方面的液晶显示装置(液晶显示元件)进行说明时，取向膜22和32含有侧链被交联的化合物(高分子化合物)，所述侧链被交联的化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有聚酰亚胺化合物，所述聚酰亚胺化合物由作为前体二胺的式(31)和(32)代表的化合物(取向处理前的化合物)中的至少一种构成，并且所述侧链被交联的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。此外，在基于后述的实施方案7[根据本发明第八方面的液晶显示装置(液晶显示元件)]进行说明时，取向膜22和32含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有聚酰亚胺化合物的化合物(高分子化合物)，所述聚酰亚胺化合物由作为前体二胺的式(31)和(32)代表的化合物(取向处理前的化合物)中的至少一种构成，并且取向处理后的化合物赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。
其中R2、R5、R6和R7彼此相同或不同并且是烷基、烷氧基或卤原子，R3和R4彼此相同或不同并且是二价有机基团，a、d、e和f每一个是0～4的整数，b和c每一个是0或1，R8、R11、R12和R13彼此相同或不同并且是烷基、烷氧基或卤原子，R9和R10彼此相同或不同并且是二价有机基团，g、j、k和l每一个是0～4的整数，以及h和i每一个是0或1。
式(31)中的R2和R5～R7可以是相同基团或不同基团。这同样适用于R3和R4。此外，在存在多个R2基团的情况下，多个R2基团可以是相同基团或不同基团。这同样适用于R3～R7。在存在多个R2、R5、R6或R7基团的情况下，它们可以彼此相同或不同。烷基和烷氧基的碳原子数量和卤原子的种类任意设置。只要有机基团含有碳原子，有机基团可以含有一种或多种其他原子，如氢原子或氧原子。此外，式(32)中的R8和R11～R13可以是相同基团或不同基团。这同样适用于R9和R10。在存在多个R8、R11、R12或R13基团的情况下，它们可以彼此相同或不同。这同样适用于R9～R13。此外，对烷基、烷氧基、卤原子和有机基团的具体说明与在说明式(31)的情况下相同。
如上所述，取向处理前的化合物(例如，聚酰胺酸或聚酰亚胺)可以通过使下式(42)代表的四羧酸二酐、上式(22)代表的化合物(包括金刚烷同系物)和/或上式(31)和/或(32)代表的二胺化合物反应而获得。此外，为调节垂直取向性，可以使用式(51-1)～(51-27)代表的二胺。
作为用于合成聚酰胺酸的四羧酸二酐，提到的有式(C-1)～(C-23)和后述的式(d-1)～(d-6)代表的四羧酸二酐，或者四羧酸二酐的例子包括脂肪族或脂环族四羧酸二酐，如丁烷四甲酸二酐、1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、1，3-二甲基-1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、1，3-二氯-1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、1，2，3，4-环戊烷四甲酸二酐、1，2，4，5-环己烷四甲酸二酐、3，3′，4，4′-二环己基四羧酸二酐、2，3，5-三羧基环戊基乙酸二酐、3，5，6-三羧基降冰片烷-2-乙酸二酐、2，3，4，5-四氢呋喃四甲酸二酐、5-(2，5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1，2-二甲酸二酐和双环[2，2，2]-辛-7-烯-2，3，5，6-四甲酸二酐；含有苯环的脂肪族四羧酸二酐，如1，3，3a，4，5，9b-六氢-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-5-甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-5-乙基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-7-甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-7-乙基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-8-乙基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-5，8-二甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮；和芳香族四羧酸二酐，如均苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯基砜四甲酸二酐、1，4，5，8-萘四甲酸二酐、2，3，6，7-萘四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯基醚四羧酸二酐、3，3′，4，4′-二甲基二苯基硅烷四甲酸二酐、3，3′，4，4′-四苯基硅烷四甲酸二酐、1，2，3，4-呋喃四甲酸二酐、4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐、4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3，3′，4，4′-全氟异丙基二邻苯二甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、双(邻苯二甲酸)苯基氧化膦二酐、p-亚苯基-双(三联苯基邻苯二甲酸)二酐、m-亚苯基-双(三联苯基邻苯二甲酸)二酐、双(三联苯基邻苯二甲酸)-4，4′-二苯基醚二酐和双(三联苯基邻苯二甲酸)-4，4′-二苯基甲烷二酐。可以使用选自这些四羧酸二酐中的一种或者两种以上的组合。此外，丁烷四甲酸二酐、1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、1，3-二甲基-1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、1，2，3，4-环戊烷四甲酸二酐、2，3，5-三羧基环戊基乙酸二酐、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸酐、3，4-二羧基-6-甲基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸酐、3，4-二羧基-7-甲基-1，2，3，4-四氢-1-萘琥珀酸酐、5-(2，5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1，2-二甲酸二酐；1，3，3a，4，5，9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、双环[2，2，2]-辛-7-烯-2，3，5，6-四甲酸二酐、1，3，3a，4，5，9b-六氢-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-5，8-二甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、均苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯基砜四甲酸二酐和1，4，5，8-萘四甲酸二酐是优选的，因为使用由含有它们的取向膜材料形成的取向膜长时间具有良好的液晶取向性，并且特别优选的是，1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、1，3-二甲基-1，2，3，4-环丁烷四甲酸二酐、2，3，5-三羧基环戊基乙酸二酐、1，3，3a，4，5，9b-六氢-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮、1，3，3a，4，5，9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮和1，3，3a，4，5，9b-六氢-5，8-二甲基-5-(四氢-2，5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1，2-c]呋喃-1，3-二酮和均苯四甲酸二酐。
上式(31)的具体例子可以包括下式(E-1)～(E-3)代表的化合物，式(E-1)和式(E-3)代表的化合物是特别优选的，因为使用由含有它们的取向膜材料形成的取向膜长时间具有良好的液晶取向性。此外，上式(32)的具体例子包括下式(E-4)～(E-6)代表的化合物，并且式(E-4)代表的化合物是特别优选的，因为使用由含有它们的取向膜材料形成的取向膜长时间具有良好的液晶取向性。
为可靠地发挥本发明的效果，在为了与四羧酸二酐反应而提供的二胺化合物中，式(E-1)～(E-6)代表的特定二胺化合物的比例优选为50mo1％～100mo1％，更优选70mo1％～100mo1％。为了聚酰胺酸合成反应而提供的四羧酸二酐和二胺化合物的使用比例优选是相对于二胺化合物(上述特定二胺化合物或其他二胺化合物)中所含的1当量氨基，四羧酸二酐的酸酐基团为0.2～2当量，更优选四羧酸二酐的酸酐基团为0.3～1.2当量。四羧酸二酐和二胺化合物的聚酰胺酸合成反应通常在0℃～150℃、优选0°～100℃的温度条件下在有机溶剂中进行1～48小时。此外，取决于反应条件，一部分聚酰胺酸可以被酰亚胺化；然而，在使用聚酰胺酸作为形成取向膜的树脂时不存在任何问题。用于该反应的有机溶剂没有具体限制，只要有机溶剂能够溶解作为反应产物的聚酰胺酸，有机溶剂的例子包括非质子极性溶剂，如N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷酰三胺；酚系溶剂，如m-甲酚、二甲苯酚、苯酚和卤代苯酚。作为有机溶剂的使用量，通常，相对于反应溶液的总量，四羧酸二酐和二胺化合物的总量优选为0.1wt％～30wt％。
作为形成取向膜的树脂使用的聚酰亚胺能够通过以下方法制备。即，加热上述聚酰胺酸。该方法中的反应温度通常为60℃～250℃，优选100℃～170℃。当反应温度低于60℃时，酰亚胺化反应进行不充分，当反应温度超过250℃时，得到的酰亚胺化聚合物的分子量可能降低。
如上所述，取向膜22和32的膜密度优选为1.30g/cm3以下。这是因为可以更良好地赋予液晶分子41A和41B预倾角θ，从而应答速度进一步改善。具体而言，取向膜22和32的膜密度优选为1.20g/cm3～1.29g/cm3。在该范围内，优选的预倾角θ被赋予。
此外，取向膜22和32的膜密度可以通过例如X射线反射率法算出。具体而言，首先，假设取向膜22和32的膜结构，并算出理论X射线反射率曲线。接下来，测量取向膜22和32的X射线反射率，并且使用用于计算反射率的物理量(膜厚度、膜密度和表面粗糙度等)作为参数，进行相对于测量结果的理论X射线反射率的拟合。因此，作为提供最佳拟合结果的值求出膜密度。
可以按与实施方案1的液晶显示装置(液晶显示元件)相同方式制造实施方案3的液晶显示装置(液晶显示元件)，除了例如在图3所示的步骤S101中，用于形成取向膜22和32的取向膜材料的组成变化。
例如，通过将上述取向处理前的化合物或作为上述取向处理前的化合物的高分子化合物前体和溶剂以及需要时的垂直取向剂混合，制备取向膜材料。例如，作为高分子化合物前体，在取向处理前的化合物含有式(41)代表的聚酰亚胺结构的情况下，可以举出的有具有交联性官能团和式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种的聚酰胺酸。用于合成聚酰胺酸的二胺化合物和四羧基二酐中的一种或二者具有交联性官能团并含有式(1)～(11)代表的骨架。具有交联性官能团的二胺化合物的例子包括上式(A-1)～(A-16)代表的化合物，四羧酸二酐的例子包括式(a-1)～(a-10)代表的化合物。含有式(1)～(11)代表的骨架的二胺化合物的例子包括式(D-1)～(D-9)代表的化合物，含有式(1)～(11)代表的骨架的四羧酸二酐的例子包括式(d-1)～(d-6)代表的化合物。
其中R1和R2彼此相同或不同并且是烷基、烷氧基或卤原子。
此外，在合成作为取向处理前的化合物的聚酰胺酸(其是高分子化合物前体)使得取向处理前的化合物具有垂直排列诱发结构部的情况下，除了上述具有交联性官能团的化合物和含有式(1)～(11)代表的骨架的化合物之外，可以使用作为具有垂直排列诱发结构部的二胺化合物的式(B-1)～(B-36)代表的化合物或作为四羧酸二酐的式(b-1)～(b-3)代表的化合物。
此外，在合成聚酰胺酸使得取向处理前的化合物含有三种类型的结构(即，作为式(41)中的R2的具有垂直排列诱发结构部的结构、作为式(41)中的R2的具有交联性官能团的结构和作为式(41)中的R2的含有式(1)～(11)代表的骨架的结构(下面称作″大体积骨架″))的情况下，例如，二胺化合物和四羧酸二酐选择如下。即，使用例如式(A-1)～(A-16)代表的具有交联性官能团的化合物中的至少一种、例如式(B-1)～(B-36)代表的具有垂直排列诱发结构部的化合物中的至少一种、例如式(D-1)～(D-9)代表的具有空间大体积骨架的化合物中的至少一种以及式(C-1)～(C-23)代表的四羧酸二酐中的至少一种。
在实施方案3的液晶显示装置(液晶显示元件)及其制造方法中，上述取向膜22和32赋予液晶分子41A和41B给定预倾角θ1和θ2。由此，难于产生在完全未实施预倾斜处理的情况下发生的问题，对驱动电压的应答速度大幅改善，并且显示质量改善。此外，当取向膜22和32中包含的取向处理后的化合物含有式(1)～(11)代表的骨架时，与未包含这些骨架的情况相比，被取向膜22和32保持的具有预倾角θ1和θ2的液晶分子41A和41B增加。此外，被取向膜22和32保持的液晶分子41A和41B的倾斜传递到其附近的液晶分子41A和41B，使得在整个液晶层40中具有预倾角θ的液晶分子41A和41B的比例增大。因此，与取向膜22和32中包含的取向处理后的化合物不含有式(1)～(11)代表的骨架的情况相比，应答速度进一步改善。
实施方案3中的其他作用和效果与上述实施方案1中的那些相同。
此外，在实施方案3中，已经对使用含有取向处理前的化合物(其具有主要含有聚酰亚胺结构的主链)的取向膜22和32的情况进行了说明。然而，取向处理前的化合物具有的主链不限于含有聚酰亚胺结构的主链。例如，主链可以含有聚硅氧烷结构、聚丙烯酸酯结构、聚甲基丙烯酸酯结构、马来酰亚胺聚合物结构、苯乙烯聚合物结构、苯乙烯/马来酰亚胺聚合物结构、多聚糖结构或聚乙烯醇结构等。特别地，具有含有聚硅氧烷结构的主链的取向处理前的化合物是优选的。因为这样能够获得与上述含有聚酰亚胺结构的高分子化合物相似的效果。具有含有聚硅氧烷结构的主链的取向处理前的化合物的例子包括含有上式(81)所示的聚硅烷结构和作为形成主链的重复单元的式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种的取向处理前的化合物。
[实施方案4]
实施方案4是实施方案1～3的变形实施方案。图9显示根据实施方案4的液晶显示装置(液晶显示元件)的示意性部分截面图。与实施方案1不同的是，在实施方案4中，取向膜22不含有取向处理后的化合物。即，在实施方案4中，位于取向膜32附近的液晶分子41B的预倾角θ2具有大于0°的值，而位于取向膜22附近的液晶分子41A的预倾角θ1为0°。
在这种情况下，取向膜22例如由上述其他垂直取向剂构成。
在TFT基板20上形成取向膜22时(图3的步骤S101)，使用上述其他垂直取向剂代替取向处理前的化合物或作为取向处理前的化合物的高分子化合物前体，能够制造实施方案4的液晶显示装置(液晶显示元件)。
在实施方案4的液晶显示装置(液晶显示元件)中，在液晶层40中，液晶分子41A的预倾角θ1为0°，并且液晶分子41B的预倾角θ2大于0°。由此，与未实施预倾斜处理的液晶显示装置相比，对驱动电压的应答速度能够大幅改善。此外，由于液晶分子41A在与玻璃基板20A和30A的法线接近的方向上取向，所以黑显示时的光透过量能够减少，并且与实施方案1～3的液晶显示装置(液晶显示元件)相比，对比度能够改善。即，在这种液晶显示装置(液晶显示元件)中，例如，通过将位于TFT基板20侧的液晶分子41A的预倾角θ1设定为0°，对比度改善，同时通过将位于CF基板30侧的液晶分子41B的预倾角θ2设定为大于0°的值，应答速度能够改善。因此，对驱动电压的应答速度以及对比度能够良好平衡地改善。
此外，根据实施方案4的液晶显示装置(液晶显示元件)及其制造方法，在TFT基板20上形成不含有取向处理前的化合物的取向膜22，并且在CF基板30上形成含有取向处理前的化合物的取向膜32。接下来，在TFT基板20和CF基板30之间封装液晶层40后，取向膜32中的取向处理前的化合物反应而生成取向处理后的化合物。因此，能够形成赋予液晶分子41B预倾角θ的取向膜32而无需使用大的光照射设备，因而应答特性能够容易地改善。此外，与通过用含有光聚合性单体的液晶材料封装液晶层后使光聚合性单体聚合的情况相比，能够确保更高的可靠性。
实施方案4的其他效果与实施方案1的相似。
此外，在实施方案4中，如图9所示，覆盖CF基板30的取向膜32含有取向处理后的化合物并赋予液晶层40的位于CF基板30侧的液晶分子41B预倾角θ2，但是其结构不限于此。即，如图10所示，可能的是，取向膜32不含有取向处理后的化合物，覆盖TFT基板20的取向膜22含有取向处理后的化合物并赋予液晶层40的位于TFT基板20侧的液晶分子41A预倾角θ1。在这种情况下，能够获得与实施方案4相似的作用和效果。然而，如上所述，在TFT基板20中，在驱动时产生各种横向电场。因此，期望的是，形成TFT基板20侧的取向膜22以赋予位于其附近的液晶分子41A预倾角θ1。由此，能够有效地降低横向电场所引起的液晶分子41A的取向混乱。
[实施方案5]
实施方案5也是实施方案1～3的变形实施方案。图11显示根据实施方案5的液晶显示装置(液晶显示元件)的示意性部分截面图。实施方案5具有与实施方案1～3的液晶显示装置(液晶显示元件)相似的结构，除了CF基板30中包含的对向电极30B的结构不同。
具体而言，对向电极30B在各像素内设置有具有与像素电极20B相似图案的狭缝部31。狭缝部31未与狭缝部21在基板之间相对配置。由此，在施加驱动电压的情况下，向液晶分子41的指向矢赋予倾斜电场。由此，对电压的应答速度改善，在各像素内形成取向方向不同的区域(取向分割)，因而视角特性改善。
在图3的步骤S101中，通过使用在作为CF基板30的玻璃基板30A的滤色片上设置有具有给定狭缝部31的对向电极30B的基板，能够制造实施方案5的液晶显示装置(液晶显示元件)。
实施方案5的液晶显示装置(液晶显示元件)及其制造方法的作用和效果与实施方案1～3的上述作用和上述效果相似。
此外，在实施方案5中，形成取向膜22和32以赋予位于其附近的液晶分子41A和41B预倾角θ1和预倾角θ2。然而，可以通过使用与实施方案4说明的制造方法相似的方法赋予位于取向膜22和32之一附近的液晶分子41预倾角θ。在这种情况下，也能够获得与实施方案4相似的作用和效果。
[实施方案6]
在实施方案1～5中，取向处理前的化合物在设置液晶层40状态下的取向膜22和32中的至少一个中反应而生成取向处理后的化合物，从而赋予位于其附近的液晶分子41预倾斜。针对这种情况，在实施方案6中，高分子化合物结构在设置液晶层40状态下的取向膜22和32中的至少一个中分解，从而赋予位于其附近的液晶分子41预倾斜。即，实施方案6的液晶显示装置(液晶显示元件)具有与上述实施方案1～5相似的结构，除了形成取向膜22和32的方法不同。
在液晶分子41A和41B具有给定预倾角θ1和预倾角θ2的情况下，实施方案6的液晶显示装置(液晶显示元件)例如按下述制造。首先，在TFT基板20和CF基板30上形成含有诸如上述其他垂直取向剂等高分子化合物的取向膜22和32。接下来，配置TFT基板20和CF基板30，使得取向膜22和取向膜32彼此相对，并在取向膜22和取向膜32之间封装液晶层40。接下来，在像素电极20B和对向电极30B之间施加电压。在连续施加电压的状态下，向取向膜22和32照射与上述紫外线UV相比含有更大量的在波长约250nm的短波长范围内的光成分的紫外线UV。此时，由于在短波长范围内的紫外线UV，取向膜22和32中的高分子化合物例如分解，从而结构变化。由此，能够赋予位于取向膜22附近的液晶分子41A和位于取向膜32附近的液晶分子41B给定预倾角θ1和给定预倾角θ2。
在封装液晶层40之前取向膜22和32中所含的高分子化合物的例子包括具有式(91)所示的聚酰亚胺结构的高分子化合物。如化学反应式(I)所示，在通过照射紫外线UV而使式(91)中的环丁烷结构裂解的情况下，式(91)所示的聚酰亚胺结构变为式(92)所示的结构。
其中R20是二价有机基团，和p1是1以上的整数。
在实施方案6中，由于位于取向膜22附近的液晶分子41A和位于取向膜32附近的液晶分子41B具有给定预倾角θ1和给定预倾角θ2，因此与未实施预倾斜处理的液晶显示装置相比，应答速度能够大幅改善。此外，能够形成可赋予液晶分子41预倾角θ的取向膜22和32中的至少一个，而无需使用大的设备。因此，应答特性能够容易地改善。然而，存在由于向取向膜22和32照射紫外线而使液晶分子41例如分解的可能性。因此，在实施方案1～5中能够确保更高的可靠性。
[实施方案7]
实施方案7涉及根据本发明第五方面至第八方面的液晶显示装置(液晶显示元件)，还涉及根据本发明第五方面至第十二方面的制造液晶显示装置(液晶显示元件)的方法。
在实施方案1～5中，通过使具有作为侧链的交联性官能团的取向处理前的化合物中的交联性官能团交联而获得取向处理后的化合物。另一方面，在实施方案7中，基于经照射能量线而变形的具有作为侧链的感光性官能团的取向处理前的化合物而获得取向处理后的化合物。
在这种情况下，在实施方案7中，取向膜22和32通过含有一种或多种高分子化合物(取向处理后的化合物)而构成。由变形的化合物(取向处理后的化合物)赋予液晶分子预倾斜。在这种情况下，通过形成含有一种或多种具有主链和侧链的高分子化合物(取向处理前的化合物)的取向膜22和32，随后设置液晶层40，然后使高分子化合物变形或向高分子化合物照射能量线，或更具体而言，在施加电场或磁场的同时使侧链中所含的感光性官能团变形，从而生成取向处理后的化合物。这种状态示于图14的概念图中。在图14中，″UV″箭头的方向和″电压″箭头的方向不是表示紫外线的照射方向和电场的施加方向。取向处理后的化合物含有其中液晶分子相对于一对基板(具体而言，TFT基板20和CF基板30)在给定方向(具体而言，倾斜方向)上排列的结构。如上所述，通过使高分子化合物变形或通过向高分子化合物照射能量线，取向处理后的化合物被包含在取向膜22和32中，由此取向膜22和32附近的液晶分子41能够被赋予预倾斜。因此，应答速度变快，显示特性改善。
作为感光性官能团，能够举例提到的有具有偶氮基团的偶氮苯化合物、骨架中具有亚胺和醛亚胺的化合物(为简便起见，称作″醛亚胺苯″)和具有苯乙烯骨架的化合物(为简便起见，称作″1，2-二苯乙烯″)。这些化合物响应于能量线(例如，紫外线)而变形，即，这些化合物从反式状态变为顺式状态。结果，预倾斜能够被赋予液晶分子。
醛亚胺苯
1，2-二苯乙烯
作为式(AZ-0)代表的偶氮苯化合物中的″X″，具体而言，例如，能够举例提到的有下式(AZ-1)～(AZ-9)。
其中R和R″之一与含有二胺的苯环结合，另一个是末端基团。R、R′和R″每一个是氢原子、卤原子、烷基、烷氧基、具有碳酸酯基团的一价基团或其衍生物。R″与含有二胺的苯环直接结合。
实施方案7的液晶显示装置及其制造方法与实施方案1～5说明的液晶显示装置及其制造方法基本上相似，除了使用经照射能量线(具体而言，紫外线)而变形的具有感光性官能团的取向处理前的化合物。因此，省略了对它们的详细说明。
[实施例1]
在实施例1，制作各种液晶显示装置(液晶显示元件)，并测量它们的应答速度。
[实施例1A]
在实施例1A中，根据以下步骤形成图11所示的液晶显示装置(液晶显示元件)。
首先，准备TFT基板20和CF基板30。作为TFT基板20，使用在厚度0.7mm的玻璃基板20A的一面侧上包括由具有狭缝图案(线宽度60μm和线间隔10μm：狭缝部21)的ITO构成的像素电极20B的基板。此外，作为CF基板30，使用在形成有滤色片的厚度0.7mm的玻璃基板30A的滤色片上包括由具有狭缝图案(线宽度60μm和线间隔10μm：狭缝部31)的ITO构成的对向电极30B的基板。由于在像素电极20B和对向电极30B中形成的狭缝图案，所以在TFT基板20和CF基板30之间施加倾斜电场。随后，在TFT基板20上形成4μm的间隔突起物。
另一方面，制备取向膜材料。在这种情况下，首先，将1mol的作为二胺化合物的式(A-7)所示的具有交联性官能团的化合物、1mol的式(B-6)所示的具有垂直排列诱发结构部的化合物和2mol的式(C-2)所示的四羧酸二酐溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中。随后，将溶液在60℃下反应6小时。其后，将大幅过量的纯水倒入反应后的溶液中，沉淀出反应产物。随后，在分离出沉淀的固体后，用纯水洗涤固体，并在40℃下减压干燥15小时。由此，合成作为取向处理前的化合物的聚酰胺酸(其是高分子化合物前体)。最后，将3.0g得到的聚酰胺酸溶解在NMP中，从而得到固体浓度为3wt％的溶液。其后，用0.2μm过滤器过滤溶液。
随后，使用旋涂机用制得的取向膜材料分别涂布TFT基板20和CF基板30。其后，使用80℃的热板将涂布膜干燥80秒。随后，在氮气气氛下，在200℃的烘箱中，将TFT基板20和CF基板30加热1小时。由此，在像素电极20B和对向电极30B上形成厚度80nm(800)的取向膜22和32。
随后，通过用含有粒径为4μm的二氧化硅粒子的紫外线固化树脂涂布CF基板30上的像素部的周缘，形成密封部。将由作为负型液晶的MLC-7029(Merck Ltd.制)构成的液晶材料滴入密封部包围的部分中。其后，将TFT基板20和CF基板30相互贴合，使得像素电极20B的线部分的中央与对向电极30B的狭缝部31彼此相对，并固化密封部。随后，在120℃的烘箱中将密封部加热1小时以完全固化密封部。由此，封装液晶层40以完成液晶胞。
随后，在有效电压10伏的矩形波交流电场(60Hz)被施加到按上述形成的液晶胞的状态下，向其照射500mJ(波长365nm下测量)的均匀紫外线，使取向膜22和32中的取向处理前的化合物反应。由此，在TFT基板20和CF基板30上形成含有取向处理后的化合物的取向膜22和32。因此，能够完成图11所示的液晶显示装置(液晶显示元件)，其中TFT基板20和CF基板30侧的液晶分子41A和41B被赋予预倾斜。最后，将一对偏光板贴附到液晶显示装置的外侧，使得各吸收轴相互垂直。
[实施例1B]
在实施例1B中，采用与实施例1A相似的步骤，除了代替聚酰胺酸，通过使聚酰胺酸脱水闭环得到的酰亚胺化聚合物用作取向膜材料。此时，将实施例1A中合成的聚酰胺酸溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中，随后向其中加入吡啶和乙酸酐。使混合溶液在110℃下反应3小时，以进行脱水闭环。随后，将大幅过量的纯水倒入反应后的混合溶液中，沉淀出反应产物。在分离出沉淀的固体后，用纯水洗涤固体。其后，固体在40℃下减压干燥15小时。由此，获得作为取向处理前的化合物的酰亚胺化聚合物。
[实施例1C]
在实施例1C中，采用与实施例1A相似的步骤，除了在合成聚酰胺酸时，使用下式(B-37)所示的具有垂直排列诱发结构部的化合物代替上式(B-6)所示的具有垂直排列诱发结构部的化合物。
[实施例1D]
在实施例1D中，采用与实施例1A相似的步骤，除了在合成聚酰胺酸时，使用式(C-3)所示的四羧酸二酐代替式(C-2)所示的四羧酸二酐。
[实施例1E]
在实施例1E中，采用与实施例1A相似的步骤，除了在合成聚酰胺酸时，使用式(C-1)所示的四羧酸二酐代替式(C-2)所示的四羧酸二酐。
[实施例1F]
在实施例1F中，采用与实施例1A相似的步骤，除了在合成聚酰胺酸时，未使用作为二胺化合物的式(A-7)所示的具有交联性官能团的化合物，并且向液晶胞照射的紫外线变化。具体而言，在合成聚酰胺酸时，2mol的式(B-6)所示的具有垂直排列诱发结构部的化合物用作二胺化合物。此外，在有效电压10伏的矩形波交流电场被施加到液晶胞的状态下，向其照射100mJ(波长250nm下测量)的均匀紫外线。
[比较例1A]
在比较例1A中，采用与实施例1A相似的步骤，除了未向液晶胞照射紫外线。
[比较例1B]
在比较例1B中，采用与实施例1F相似的步骤，除了向液晶胞照射的紫外线变为500mJ(波长365nm下测量)的均匀紫外线。
对于实施例1A～1F、比较例1A和比较例1B的液晶显示装置(液晶显示元件)，测量应答时间。因此，获得图12所示的结果。在测量应答时间时，使用LCD5200(Otsuka Electronics Co.，Ltd.制)作为测量设备，在像素电极20B和对向电极30B之间施加驱动电压(2.5伏～7.5伏)，并测量直到从亮度10％对应于其驱动电压的梯度水平变为亮度90％的时间。
如图12所示，在取向膜22和32含有具有聚酰亚胺结构连同交联结构的高分子化合物(取向处理后的化合物)的实施例1A～1E中，与侧链不含有交联的聚酰亚胺的比较例1A和比较例1B相比，应答时间缩短。此外，在取向膜22和32通过分解聚酰亚胺而赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和预倾角θ2的实施例1F中，应答时间比实施例1A～1E的应答时间长，但比具有聚酰亚胺未分解的取向膜22和32的比较例1A和比较例1B的应答时间短。
即，在实施例1A～1F中，形成取向膜22和32使得预倾角θ1和预倾角θ2被赋予液晶分子41A和41B，并且液晶取向性良好。另一方面，在比较例1A和比较例1B中，未形成与实施例1A～1F相似的取向膜22和32。
因此，在VA模式液晶显示装置(或液晶显示元件)中，在设置液晶层40的状态下，取向膜22和32中的取向处理前的化合物被交联或高分子化合物结构分解，使得取向膜22和32赋予其附近的液晶分子41预倾角θ。由此，应答速度能够大幅改善。在这种情况下，已经确认能够形成可赋予液晶分子41A和41B预倾斜的取向膜22和32，而无需使用大的设备。因此，已经确认应答特性能够容易地改善。
[参考例1A]
接下来，通过以下步骤形成取向膜，并检测交联密度。即，使用实施例1A的取向膜材料形成取向膜。在这种情况下，首先，使用旋涂机用实施例1A中使用的取向膜材料(聚酰胺酸溶液，固体浓度3wt％)涂布玻璃基板的一面侧上的表面。其后，使用80℃的热板将涂布膜干燥80秒。其后，在氮气气氛下，在200℃的烘箱中，将玻璃基板加热1小时。由此，形成含有取向处理前的化合物的厚度80nm(800)的取向膜(前体膜)。随后，从玻璃基板的取向膜侧照射500mJ(波长365nm下测量)的均匀紫外线(随机光)，使前体膜中的取向处理前的化合物反应。由此，形成含有取向处理后的化合物的取向膜。
[参考例1B]
采用与参考例1A相似的步骤，除了在照射紫外线时，照射500mJ(波长365nm下测量)的偏振光来代替随机光。
对于参考例1A和参考例1B的取向膜，测量交联密度。因此，得到表1所示的结果。
在测量交联密度时，使用反射型FT-IR (Nicoletnexus 470FT-IR；ThermoFisher Scientific K.K.制)测量取向膜的红外光谱。此时，首先，对于照射紫外线前的取向膜(前体膜)测量红外光谱(反射)。基于光谱，计算波数1642cm-1下的吸收峰的面积(前体膜中的吸收峰面积)。波数1642cm-1下的吸收峰源于引入聚酰亚胺中的交联性官能团(查耳酮基团)进行交联反应的碳双键(C＝C)的伸缩振动。随后，对于照射紫外线后的取向膜按与上述方法相同方式测量红外光谱。基于光谱，计算波数1642cm-1下的吸收峰的面积(照射紫外线后的取向膜中的吸收峰面积)。基于照射紫外线前后的这些吸收峰面积，计算交联密度(％)＝[1-(照射紫外线后的取向膜中的吸收峰面积/前体膜中的吸收峰面积)]×100。
[表1]
如表1所示，在照射随机光的参考例1A中，交联密度是71.2％，明显高于照射偏振光的参考例1B(交联密度是47.7％)。表明以下结果。在前体膜中，交联性官能团由于热运动无规地取向(指向)。此时，在照射随机光(非偏振光)的情况下，当各交联性官能团之间的物理距离由于热运动变小时，引起反应，并且侧链交联。然而，在照射偏振光的情况下，由于热运动，偏振方向和交联性官能团的反应部位(查耳酮基团中的进行交联反应的C＝C键)的方向在给定方向上对齐。此外，在各交联性官能团之间的物理距离变小的情况下，引起反应，并且侧链交联。因此，在随机光用作交联用的紫外线的情况下，取向膜中的交联密度高于使用偏振光情况下的交联密度。
因此，已经确认在通过紫外线照射形成含有具有交联结构的高分子化合物的取向膜的情况下，通过使用随机光作为紫外线，能够增大交联密度。因此，已经表明，在按上述形成的包括具有较高交联密度的取向膜的液晶显示装置(液晶显示元件)中，可靠性改善。
[实施例2]
[实施例2A]
在实施例2A中，通过以下步骤制作图1所示的液晶显示装置(液晶显示元件)。具体而言，首先，准备TFT基板20和CF基板30。作为TFT基板20，使用在厚度0.7mm的玻璃基板20A的一面侧上形成由具有狭缝图案(线宽度4μm和线间隔4μm：狭缝部21)的ITO构成的像素电极20B的基板。此外，作为CF基板30，使用在形成有滤色片的厚度0.7mm的玻璃基板30A的滤色片整个区域上形成由ITO构成的对向电极30B的基板。通过在像素电极20B中形成的狭缝图案，在TFT基板20和CF基板30之间施加倾斜电场。随后，在TFT基板20上使用感光性丙烯酸树脂PC-335(JSR Corporation制)形成3.5μm的间隔突起物。
另一方面，制备取向膜材料。在这种情况下，首先，将作为二胺化合物的式(A-8)所示的具有交联性官能团的化合物、式(B-4)所示的具有垂直排列诱发结构部的化合物、式(D-4)所示的具有式(4)代表的骨架的化合物和式(C-2)所示的四羧酸二酐以表2所示的比例溶解在NMP中。随后，将溶液在60℃下反应4小时。其后，将大幅过量的甲醇倒入反应后的溶液中，沉淀出反应产物。随后，在分离出沉淀的固体后，用甲醇洗涤固体，并在40℃下减压干燥15小时。由此，合成作为取向处理前的化合物的聚酰胺酸(其是高分子化合物前体)。最后，将3.0g得到的聚酰胺酸溶解在NMP中，从而得到固体浓度为3wt％的溶液。其后，用0.2μm过滤器过滤溶液。
随后，使用旋涂机用制得的取向膜材料分别涂布TFT基板20和CF基板30。其后，使用80℃的热板将涂布膜干燥80秒。随后，在氮气气氛下，在200℃的烘箱中，将TFT基板20和CF基板30加热1小时。由此，在像素电极20B和对向电极30B上形成厚度90nm的取向膜22和32。
随后，通过用紫外线固化树脂涂布CF基板30上的像素部的周缘，形成密封部。将由作为负型液晶的MLC-7029(Merck Ltd.制)构成的液晶材料滴入密封部包围的部分中。其后，将TFT基板20和CF基板30相互贴合，并固化密封部。随后，在120℃的烘箱中将密封部加热1小时以完全固化密封部。由此，封装液晶层40以完成液晶胞。
随后，在有效电压10伏的矩形波交流电场(60Hz)被施加到按上述形成的液晶胞的状态下，向其照射500mJ(波长365nm下测量)的均匀紫外线，使取向膜22和32中的取向处理前的化合物反应。由此，在TFT基板20和CF基板30上形成含有取向处理后的化合物的取向膜22和32。因此，能够完成图1所示的液晶显示装置(液晶显示元件)，其中TFT基板20和CF基板30侧的液晶分子41A和41B被赋予预倾斜。最后，将一对偏光板贴附到液晶显示装置的外侧，使得各吸收轴相互垂直。
[实施例2B和实施例2C]
在实施例2B和实施例2C中，采用与实施例2A相似的步骤，除了在制备取向膜材料时，以表2所示比例使用式(A-8)所示的具有交联性官能团的化合物、式(B-4)所示的具有垂直排列诱发结构部的化合物、式(D-4)所示的化合物和式(C-2)所示的四羧酸二酐。
[比较例2]
在比较例2中，采用与实施例2A相似的步骤，除了在制备取向膜材料时，使用式(F-1)所示的化合物代替式(D-4)所示的化合物。
对于实施例2A～2C和比较例2的液晶显示装置(液晶显示元件)，测量预倾角θ和取向膜22和32的膜密度，并按与实施例1A等相同方式，测量应答时间。因此，得到表2和图13所示的结果。
在检测液晶分子41的预倾角θ时，基于已知方法(J.Appl.Phys.，vo1.19，p.2013，1980，T.J.Scheffer等人中记载的方法)，使用He-Ne激光，利用晶体旋转法进行测量。在后述各实施例和比较例中，测量预倾角θ的方法与该方法相同。如上所述并且如图2所示，预倾角θ是在垂直于玻璃基板20A和30A的表面的方向(法线方向)是Z的情况下，在驱动电压中断的状态下，液晶分子41(41A和41B)的指向矢D相对于Z方向的倾角。
在测定取向膜22和32的膜密度时，在拆解液晶显示装置并清洗取向膜22和32的表面后，通过X射线反射率法测量取向膜22和32的X射线反射率。进行测量值相对于理论X射线反射率曲线的拟合，从而算出膜密度。
[表2]
  预倾斜(°)   膜密度(g/cm3)   应答速度(毫秒)
  实施例2A   0.2   1.292   8.6556
  实施例2B   0.3   1.291   5.4730
  实施例2C   1.5   1.261   3.6996
  比较例2   0.1   1.384   50.985
如表2和图13所示，在取向膜22和32中的取向处理后的化合物含有式(4)代表的骨架的实施例2A～2C中，与不含有该骨架的比较例2相比，液晶分子41A和41B的预倾角θ增大，取向膜22和32的膜密度降低。因此，在实施例2A～2C中，与比较例2相比，应答时间缩短。此外，当实施例2A、2B和2C相互比较时，取向处理后的化合物中所含的式(4)代表的骨架含量越大，膜密度降低越大，预倾角θ增加越大，因此应答时间缩短。
该结果表明以下内容。即，当在取向处理前的化合物的主链中包含式(4)代表的骨架时，由于骨架是空间大体积的，因而在取向膜22和32中，在取向处理前的化合物的扭转主链之间形成间隙，并且在密度稀疏的状态下形成取向膜22和32。接下来，在封装液晶层40后，在向液晶层40施加给定电场时，取向膜22和32附近的一部分液晶分子41嵌在取向膜22和32的取向处理前的化合物的间隙中，并且连同另一部分液晶分子41相对于基板面在给定倾斜方向上取向。通过在此状态下使取向处理前的化合物的侧链交联而向取向膜22和32附近的液晶分子41A和41B赋予预倾角θ，并且嵌在取向处理前的化合物的间隙中的液晶分子41由取向处理后的化合物固定保持。因此，通过固定在取向膜22和32上的液晶分子41A和41B，向其附近的液晶分子41A和41B赋予预倾角θ。因此，在液晶层40中具有预倾角θ的液晶分子41A和41B的比例增大，从而应答速度改善。
此外，在这种情况下，存在以下倾向，当膜密度为1.30g/cm3以下时，有利地赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2，从而应答时间缩短。在这种情况下，已经表明，当取向膜22和32的膜密度为1.20g/cm3～1.29g/cm3时，应答时间进一步缩短。
此外，在实施例2A～2C中，已经对取向膜22和32中的取向处理后的化合物含有式(4)代表的骨架的情况进行了说明；然而，在包含式(1)～(3)和式(5)～(11)代表的骨架来代替式(4)代表的骨架的情况下，获得了与实施例2A～2C中相同的结果。
因此，在VA模式液晶显示装置(液晶显示元件)中，确认了以下内容。取向膜22和32具有交联性官能团作为侧链，并从主链中含有式(1)～(11)代表的骨架中的至少一种的取向处理前的化合物获得了取向处理后的化合物，并且取向处理后的化合物赋予液晶分子41A和41B预倾角θ1和θ2。因此，应答特性能够进一步改善。
[实施例3]
[实施例3A～3J和实施例3a～3j]
在实施例3A中，将等摩尔量的环丁烷-1，2，3，4-四羧基乙酸二酐、式(E-1)代表的特定二胺化合物和γ-丁内酯溶解在NMP中，将溶液在60℃下反应4小时。其后，将得到的反应后的溶液倒入甲醇中，沉淀出反应产物。随后，分离出沉淀物，用甲醇洗涤，并在45℃下减压干燥10小时。由此，合成作为取向处理前的化合物的聚酰胺酸(其是高分子化合物前体)。最后，将得到的聚酰胺酸溶解在NMP中，从而得到固体浓度为3wt％的溶液。其后，用0.2μm过滤器过滤溶液。按这种方式合成的聚酰胺酸溶液被称作″聚酰胺酸a″。
在实施例3a中，将实施例3A中获得的聚酰胺酸溶解在NMP中，加入吡啶和乙酸酐，溶液在110℃下酰亚胺化3小时以进行脱水闭环。接下来，对反应产物进行沉淀、分离、洗涤和干燥，得到聚酰亚胺。最后，将得到的聚酰亚胺溶解在NMP中，从而得到固体浓度为3wt％的溶液。其后，用0.2μm过滤器过滤溶液。按这种方式合成的聚酰亚胺溶液被称作″聚酰亚胺a″。
通过与实施例3A相同的步骤，除了代替式(E-1)代表的特定二胺化合物，使用式(E-2)～(E-6)、式(D-1)、式(D-3)、式(D-7)和式(D-6)，获得″实施例3B的聚酰胺酸″、″实施例3C的聚酰胺酸″、″实施例3D的聚酰胺酸″、″实施例3E的聚酰胺酸″、″实施例3F的聚酰胺酸″、″实施例3G的聚酰胺酸″、″实施例3H的聚酰胺酸″、″实施例3I的聚酰胺酸″和″实施例3J的聚酰胺酸″。接下来，通过与实施例3a相同的步骤，除了代替聚酰胺酸a，使用上述9种聚酰胺酸，获得″实施例3b的聚酰亚胺″、″实施例3c的聚酰亚胺″、″实施例3d的聚酰亚胺″、″实施例3e的聚酰亚胺″、″实施例3f的聚酰亚胺″、″实施例3g的聚酰亚胺″、″实施例3h的聚酰亚胺″、″实施例3i的聚酰亚胺″和″实施例3j的聚酰亚胺″。此外，通过与实施例3A相同的步骤，除了代替式(E-1)代表的特定二胺化合物，使用式(F-1)，获得″比较例3A的聚酰胺酸″。接下来，通过与实施例3a相同的步骤，除了代替聚酰胺酸a，使用比较例3A的聚酰胺酸，获得获得″比较例3b的聚酰亚胺″。
随后，使用旋涂机用由这些聚酰胺酸和聚酰亚胺之一构成的取向膜材料分别涂布TFT基板20和CF基板30。其后，使用80℃的热板将涂布膜干燥80秒。随后，在氮气气氛下，在200℃的烘箱中，将TFT基板20和CF基板30加热1小时。由此，在像素电极20B和对向电极30B上形成厚度90nm的取向膜22和32。随后，通过用含有粒径为4μm的二氧化硅粒子的紫外线固化树脂涂布CF基板30上的像素部的周缘，形成密封部。将由作为负型液晶的MLC-7029(Merck Ltd.制)构成的液晶材料滴入密封部包围的部分中。其后，将TFT基板20和CF基板30相互贴合，使得像素电极20B的线部分的中央与对向电极30B的狭缝部31彼此相对，并固化密封部。随后，在120℃的烘箱中将密封部加热1小时以完全固化密封部。由此，封装液晶层40以完成液晶胞。
随后，在有效电压20伏的矩形波交流电场(60Hz)被施加到按上述形成的液晶胞的状态下，向其照射500mJ(波长365nm下测量)的均匀紫外线，使取向膜22和32中的取向处理前的化合物反应。由此，在TFT基板20和CF基板30上形成含有取向处理后的化合物的取向膜22和32。因此，能够完成图4所示的液晶显示装置(液晶显示元件)，其中TFT基板20和CF基板30侧的液晶分子41A和41B被赋予预倾斜。最后，将一对偏光板贴附到液晶显示装置的外侧，使得各吸收轴相互垂直。在按上述制作的实施例3A～3J和实施例3a～3j的液晶显示装置(液晶显示元件)中，液晶分子的预倾角测量值和特性结果示于表3。从表3可以看到，与使用比较例3A的聚酰胺酸和比较例3a的聚酰亚胺的液晶显示装置(液晶显示元件)相比，使用实施例3A～3J的聚酰胺酸和实施例3a～3j的聚酰亚胺的液晶显示装置(液晶显示元件)具有更快的应答速度。此外，在表3中，象实施例1～6中那样，测量″应答速度″。
[表3]
  聚酰胺酸   聚酰亚胺   预倾斜(°)   应答速度(毫秒)
  实施例3A   0.9   8.73
  实施例3a   1.1   8.84
  实施例3B   1.1   9.24
  实施例3b   1.5   8.24
  实施例3C   1.2   10.24
  实施例3c   1.0   9.43
  实施例3D   1.5   8.34
  实施例3d   1.3   9.29
  实施例3E   1.0   7.54
  实施例3e   0.9   8.33
  实施例3F   1.1   8.55
  实施例3f   0.9   8.74
  实施例3G   1.2   9.84
  实施例3g   1.0   9.32
  实施例3H   1.1   8.72
  实施例3h   0.9   7.43
  实施例3I   1.0   8.74
  实施例3i   1.0   8.75
  实施例3J   0.9   8.23
  实施例3j   1.1   7.24
  比较例3A   0.2   50.99
  比较例3a   0.1   56.34
[实施例4]
实施例4涉及根据本发明第五方面至第八方面的液晶显示装置(液晶显示元件)和根据本发明第五方面至第十二方面的制造液晶显示装置(液晶显示元件)的方法。在实施例4中，使用具有感光性官能团的取向处理前的化合物/取向处理后的化合物。具体而言，通过使用下式(AZ-11)～(AZ-17)所示的偶氮苯化合物作为具有感光性官能团的取向处理前的化合物，如实施例1A中说明的，来制作具有与图11所示相似的构成和结构的液晶显示装置，并检测应答特性。
在实施例4中，使用旋涂机用由重量比9∶1的(AZ-11)所示的化合物和式(A-16)所示的化合物作为二胺材料以及式(C-2)所示的四羧酸二酐作为二酐制得的聚酰亚胺材料分别涂布TFT基板20和CF基板30。其后，使用80℃的热板将涂布膜干燥80秒。随后，在氮气气氛下，在200℃的烘箱中，将TFT基板20和CF基板30加热1小时。由此，在像素电极20B和对向电极30B上形成厚度90nm的取向膜22和32。
随后，通过用含有粒径为3.5μm的二氧化硅粒子的紫外线固化树脂涂布CF基板30上的像素部的周缘，形成密封部。将由作为负型液晶的MLC-7029(Merck Ltd.制)构成的液晶材料滴入密封部包围的部分中。其后，将TFT基板20和CF基板30相互贴合，使得像素电极20B的线部分的中央与对向电极30B的狭缝部31彼此相对，并固化密封部。随后，在120℃的烘箱中将密封部加热1小时以完全固化密封部。由此，封装液晶层40以完成液晶胞。
随后，在有效电压20伏的矩形波交流电场(60Hz)被施加到按上述形成的液晶胞的状态下，照射500mJ(波长365nm下测量)的均匀紫外线，使取向膜22和32中的取向处理前的化合物变形。由此，在TFT基板20和CF基板30上形成含有取向处理后的化合物(变形的高分子化合物)的取向膜22和32。因此，能够完成液晶显示装置(液晶显示元件)，其中TFT基板20和CF基板30侧的液晶分子41A和41B被赋予预倾斜。最后，将一对偏光板贴附到液晶显示装置的外侧，使得各吸收轴相互垂直。
通过使用式(AZ-12)～(AZ-17)所示的化合物代替式(AZ-11)所示的化合物，按与上述相同方式完成液晶显示装置(液晶显示元件)。
为比较，通过使用下式所示的化合物代替式(AZ-11)所示的化合物，按与上述相同方式完成液晶显示装置(液晶显示元件)。该液晶显示装置(液晶显示元件)被称作比较例4。
对于按上述制作的液晶显示装置(液晶显示元件)，测量预倾角θ和应答时间。因此，获得表4所示的结果。
[表4]
  使用的化合物   预倾斜(°)   应答速度(毫秒)
  式(AZ-11)   0.5   18.2
  式(AZ-12)   0.4   19.3
  式(AZ-13)   1.2   12.0
  式(AZ-14)   1.4   11.7
  式(AZ-15)   0.9   15.2
  式(AZ-16)   1.5   10.3
  式(AZ-17)   1.4   11.4
  比较例4   0.1   51.0
从表6发现，在实施例4中的应答速度明显高于比较例4的应答速度。此外，在比较例4中，几乎没有赋予预倾角θ。
上面结合优选的实施方案和实施例说明了本发明。然而，本发明不限于这些实施方案等，可以做出各种变形。例如，在实施方案和实施例中，对VA模式液晶显示装置(液晶显示元件)进行了说明。然而，本发明不限于此，相反本发明能够适用于其他显示模式，如TN模式、IPS(面内切换)模式、FFS(边缘场切换)模式和OCB(光学补偿弯曲)模式。在这些模式中，能够获得相似效果。然而，在本发明中，与未实施预倾斜处理的情况相比，特别地，在VA模式中比在IPS模式和FFS模式中表现出应答特性的更高改善效果。
此外，在实施方案和实施例中，仅对透过型液晶显示装置(液晶显示元件)进行了说明。然而，本发明不限于透过型液晶显示装置(液晶显示元件)，相反本发明可以适用于反射型液晶显示装置(液晶显示元件)。在反射型液晶显示装置(液晶显示元件)的情况下，像素电极由诸如铝等具有光反射性的电极材料构成。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置，包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有高分子化合物的侧链被交联的化合物，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有式(1)～(3)和(5)～(11)代表的骨架中的至少一种，和
侧链被交联的化合物赋予液晶分子预倾斜，
2.一种液晶显示装置，包括：
液晶显示元件，所述液晶显示元件具有设置在一对基板的相对面侧上的一对取向膜和设置在所述一对取向膜之间并含有液晶分子的液晶层，
其中所述一对取向膜中的至少一个取向膜含有具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有式(1)～(3)和(5)～(11)代表的骨架中的至少一种的化合物，和
所述化合物赋予液晶分子预倾斜，
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中
所述一对取向膜具有相同组成。
4.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中
所述主链在重复单元中含有酰亚胺键。
5.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中
所述一对取向膜的膜密度为1.30g/cm3以下。
6.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中
所述化合物包括使液晶分子相对于所述一对基板在给定方向上排列的结构。
7.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中
所述一对基板由包括像素电极的基板和包括对向电极的基板构成，并且液晶分子具有负的介电常数各向异性。
8.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中
在所述一对基板的至少一个中，在液晶层侧设置具有狭缝的电极或设置突起。
9.一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团并在主链中具有式(1)～(3)和(5)～(11)代表的骨架中的至少一种；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物的侧链交联，从而赋予液晶分子预倾斜，
10.如权利要求9所述的制造液晶显示装置的方法，其中
在通过向所述液晶层施加给定电场使所述液晶分子取向的同时，通过照射紫外线使所述高分子化合物的侧链交联。
11.一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的感光性官能团并在主链中具有式(1)～(3)和(5)～(11)代表的骨架中的至少一种；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，使所述高分子化合物的侧链变形，从而赋予液晶分子预倾斜，
12.如权利要求11所述的制造液晶显示装置的方法，其中
在通过向所述液晶层施加给定电场使所述液晶分子取向的同时，通过照射紫外线使所述高分子化合物的侧链变形。
13.一种制造液晶显示装置的方法，包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成由高分子化合物构成的第一取向膜，所述高分子化合物具有作为侧链的交联性官能团或感光性官能团并在主链中具有式(1)～(3)和(5)～(11)代表的骨架中的至少一种；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
配置所述一对基板使得第一取向膜和第二取向膜彼此相对，并在第一取向膜和第二取向膜之间封装含有液晶分子的液晶层；和
在封装所述液晶层后，向所述高分子化合物照射能量线，从而赋予液晶分子预倾斜，
14.如前述权利要求13所述的制造液晶显示装置的方法，其中
在通过向所述液晶层施加给定电场使所述液晶分子取向的同时，向所述高分子化合物照射紫外线。
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