CN102854662B - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有液晶显示元件的液晶显示器及其制造方法，所述液晶显示元件包括：一对取向膜，其设置在一对基板的相互面对的侧上；及液晶层，其设置在所述一对取向膜之间并包含液晶分子，所述液晶分子具有负性介电各向异性，其中，所述一对取向膜中至少一者包含交联化合物，所述交联化合物是通过使具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物交联获得的，所述液晶层还包含具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子，且通过所述交联化合物使所述液晶分子预倾斜。本发明通过使聚合物交联来使液晶分子取向或排列，能够在不利用线性偏振光或倾斜光照射取向膜、且不采用大型设备的条件下，使液晶分子预倾斜，提高了响应速度。

Description

液晶显示器及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请包含与2011年6月29日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-144650的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及包括液晶显示元件的液晶显示器及其制造方法，该液晶显示元件具有在一对基板之间以密封状态形成的液晶层，且该一对基板的相互面对的面上设置有取向膜。
背景技术
近年来，液晶显示器(LCD)常用作液晶电视、笔记本电脑、汽车导航系统等中的显示监视器。根据夹在基板之间的液晶层中所包含的液晶分子的分子排列(取向)，可以将液晶显示器归类为多种显示模式(系统)。作为其中一种显示模式，例如，已知有TN(扭曲向列)模式，在该模式中，液晶分子在其上没有施加电压的条件下排列(取向)为扭曲状态。在TN模式中液晶分子具有正介电各向异性，即液晶分子的长轴方向上的介电常数大于短轴方向上的介电常数。于是，液晶分子在垂直于基板表面的方向上排列为直线，同时液晶分子的取向方位角在平行于基板表面的平面内依次旋转。
另一方面，VA(垂直取向)模式受到越来越多的关注，在该模式中液晶分子在其上没有施加电压的条件下排列(取向)为垂直于基板平面。在VA模式中，液晶分子具有负性介电各向异性，即液晶分子的长轴方向上的介电常数小于短轴方向上的介电常数。因此，在VA模式中能够实现比TN模式更宽的视角。
在VA模式液晶显示器中，当在垂直于基板的方向上排列的具有负性介电各向异性的液晶分子上施加电压时，液晶分子响应于该电压而向平行于基板的方向倒下，从而允许光透过。然而，垂直于基板排列的液晶分子沿任意方向倾斜。因此，当施加电压时，液晶分子的排列被打乱。这导致了电压响应特性的劣化。
考虑到以上问题，为了提高响应特性，已经研究了用于调节液晶分子在响应于电压时倒下方向的技术。这些技术(光取向膜技术或光取向技术)的具体示例为：通过利用线性偏振UV光或从倾斜于基板平面的方向利用UV光照射来形成取向膜，并采用该取向膜使液晶分子预倾斜。对于光取向膜技术，例如，已知的一种技术利用线性偏振UV光或在倾斜于基板平面的方向上利用UV光对由具有查尔酮(chalcone)结构的聚合物形成的膜进行照射，从而使查尔酮结构中的双键部分交联以形成取向膜(参见日本专利申请公开号No.Hei 10-087859、Hei 10-252646和2002-082336)。此外，已知的另外一种技术利用乙烯聚肉桂酸酯衍生物(vinyl cinnamate derivative polymer)和聚酰亚胺(polyimide)的混合物来形成取向膜(参见日本申请公开号No.Hei 10-232400)。此外，例如，还已知的一种技术利用波长为254nm的线性偏振光对包含聚酰亚胺的膜进行照射，以使部分聚酰亚胺分解，从而形成取向膜(参见日本专利申请公开号No.Hei 10-073821)。此外，作为光取向膜技术的一种外围技术，已知的一种技术在包含诸如偶氮苯(azobenzene)衍生物等二色光反应性基础材料(dichromatic photo-reactive building block)的聚合物膜上形成液晶聚合化合物膜，其中该聚合物膜已经利用线性偏振光或倾斜光进行照射(参见日本申请公开号No.Hei 11-326638)。
此外，日本申请公开号No.2011-095696公开了具有包括一对取向膜和液晶层的液晶显示元件的液晶显示器，上述一对取向膜设置在一对基板的相互面对的两侧上，上述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子，上述一对取向膜中的至少一者包含交联或变形化合物，该交联或变形化合物是通过使具有作为侧链的可交联官能团的聚合化合物进行交联或变形获得的，从而通过该交联或变形化合物使液晶分子预倾斜。
尽管上述光取向膜技术对于提高响应特性是有效的，但该技术在形成取向膜时需要诸如用于进行线性偏振光照射的设备或用于进行倾斜于基板平面的光照射的设备等大型光照设备。此外，为了制造具有多畴结构(multi-domain structure)的液晶显示器以实现更宽视角的目的，需要更大型的设备且制造工艺复杂，其中在多畴结构中，通过在各个像素中设置多个子像素来分割液晶分子的取向(排列)。具体地，在包括多畴结构的液晶显示器中，取向膜形成为使得子像素的预倾斜角互不相同。因此，在采用上述光取向膜技术来制造包括多畴结构的液晶显示器的情况下，以子像素为单位进行光照，从而每个子像素上均需要掩膜图案，且还需要制备更大型的光照系统。此外，日本申请公开号No.2011-095696声称具有改善的响应特性，然而该技术并不理想。当通过该技术制造液晶显示器时，在设置于液晶显示器中的像素电极和对置电极之间施加电压以使液晶分子预倾斜，且在这一点上需要进一步降低在此情况下所施加的电压。
发明内容
因此，需要一种包括液晶显示元件的液晶显示器，能够在不使用大型制造设备的条件下容易地改善该液晶显示元件的响应特性，且能够进一步降低在使液晶分子预倾斜时所施加的电压。
根据本发明的第一实施例，提供了一种具有液晶显示元件的液晶显示器，所述液晶显示元件包括：一对取向膜，其设置在一对基板的相互面对的侧上；及液晶层，其设置在所述一对取向膜之间并包含液晶分子，所述液晶分子具有负性介电各向异性，其中，所述一对取向膜中至少一者包含交联化合物，所述交联化合物是通过使具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物交联获得的(为了便于说明，将所述交联化合物称为“取向处理后化合物”，意思是经过取向处理后的化合物，或取向处理之后的化合物)，所述液晶层还包含具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子，且通过所述交联化合物使所述液晶分子预倾斜。此外，根据本发明第一实施例，还提供了所述液晶显示器中的液晶显示元件。此处，“交联官能团”意思是能够形成交联结构的基团。
根据本发明的第二实施例，提供了一种具有液晶显示元件的液晶显示器，所述液晶显示元件包括：一对取向膜，其设置在一对基板的相互面对的侧上；及液晶层，其设置在所述一对取向膜之间并包含液晶分子，所述液晶分子具有负性介电各向异性，其中，所述一对取向膜中至少一者包含变形化合物，所述变形化合物是通过使具有光敏官能团作为侧链的聚合化合物变形获得的(为了便于说明，将所述变形化合物称为“取向处理后化合物”，意思是经过取向处理后化合物，或取向处理之后的化合物)，所述液晶层还包含具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子，且通过所述变形化合物(取向处理后化合物)使所述液晶分子预倾斜。此外，根据本发明第二实施例，提供了所述液晶显示中的液晶显示元件。此处，“光敏官能团”意思是能够吸收能量射线的基团。
根据本发明的第一实施例，提供了一种液晶显示器的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)，其包括以下步骤：在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物(为了便于说明，将所述聚合化合物称为“取向处理前化合物”，意思是在取向处理之前的化合物，或取向处理之前的化合物)；在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及在以密封状态形成所述液晶层之后，使所述聚合化合物(取向处理前化合物)交联以使所述液晶分子预倾斜。
此处，在本发明第一实施例的液晶显示器的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)中，可以采取以下方案：在通过向液晶层施加预定的电场来使液晶分子排列(取向)的同时，通过利用UV射线照射来使聚合化合物(取向处理前化合物)的侧链交联。
在此情况下，优选地，在向液晶层施加电场的同时进行UV射线照射，使得液晶分子在相对一对基板中至少一者的表面倾斜的方向上排列(取向)。此外，优选地，一对基板包括设置有像素电极的基板和设置有对置电极的基板，且从设置有像素电极的基板一侧照射UV射线。通常地，滤色器形成在设置有对置电极的基板的一侧，而由于滤色器吸收紫外线，因此难以使取向膜材料中的可交联官能团发生反应。因此，还优选地，从设置有像素电极且未形成有滤色器的基板一侧进行UV射线照射。在滤色器形成在设置有像素电极的基板的一侧时，优选地从设置有对置电极的基板的一侧进行UV射线照射。基本上，在使液晶分子预倾斜时液晶分子的方位角(偏转角)由电场方向决定，极角(天顶角)由电场强度决定。上述情况同样适用于本发明的下述第二和第三实施例。
根据本发明的第二实施例，提供了一种液晶显示器的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)，其包括以下步骤：在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有变形官能团作为侧链的聚合化合物(为了便于说明，将所述聚合化合物称为“取向处理前化合物”，意思是在取向处理之前的化合物，或取向处理之前的化合物)；在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及在以密封状态形成所述液晶层之后，使所述聚合化合物(取向处理前化合物)变形以使所述液晶分子预倾斜。
此处，在本发明第二实施例的液晶显示器的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)中，可以采取以下方案：在通过向液晶层施加预定的电场来使液晶分子排列(取向)的同时，通过利用UV射线照射来使聚合化合物(取向处理前化合物)的侧链变形。
根据本发明的第三实施例，提供了一种液晶显示器的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)，其包括以下步骤：在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有变形官能团或光敏官能团作为侧链的聚合化合物(为了便于说明，将所述聚合化合物称为“取向处理前化合物”，意思是在取向处理之前的化合物，或取向处理之前的化合物)；在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及在以密封状态形成所述液晶层之后，用能量射线照射所述聚合化合物(取向处理前化合物)以使所述液晶分子预倾斜。这里，能量射线的示例包括UV射线、X射线和电子射线。
在本发明第三实施例的液晶显示器的制造方法(或液晶显示元件的制造方法)中，可以采取以下方案：在通过向液晶层施加预定的电场来使列液晶分子排列(取向)的同时，利用作为能量射线的UV射线照射所述聚合化合物。
本发明第一实施例的液晶显示器或包括上述优选实施方式的本发明第一实施例的液晶显示器的制造方法在一些情况下统称为“本发明第一实施例”；本发明第二实施例的液晶显示器或包括上述优选实施方式的本发明第二实施例的液晶显示器的制造方法在一些情况下统称为“本发明第二实施例”；本发明第三实施例的包括上述优选实施方式的液晶显示器的制造方法在一些情况下统称为“本发明第三实施例”。
在本发明的第一、第二或第三实施例中，所述具有环结构和连接环结构的间隔臂的分子包括向列型液晶材料或低分子材料，上述材料具有负性介电各向异性或中性介电各向异性且包含至少一种由下述化学式表示的化合物：
R1-A1-X1-A2-R2
其中A1和A2均对应于环结构，X1对应于间隔臂。此后，为了便于说明，“具有环结构和连接环结构的间隔臂的分子”在一些情况下称为“具有间隔臂的分子”。
在上述化学式中，其中，R1和R2各自是1~10个碳原子的烷基或2~10个碳原子的烯基，所述烷基或所述烯基中的一个CH2基团或两个以上的非邻近的CH2基团能够被氧原子和/或硫原子取代，且所述烷基或所述烯基中的至少一个氢原子能够被氟原子或氯原子取代。
A1和A2各自独立地是反式-1,4-环己烯基、1,4-亚苯基或选自包括1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2,2,2]辛烯基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基的群组中的基团，且A1和A2中的氢原子能够被CN或卤素取代，所述反式-1,4-环己烯基中的一个CH2基团或非邻近的两个CH2基团能够被氧原子或硫原子取代，所述1,4-亚苯基中的一个或多个CH基团能够被氮原子取代。
X1为-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CF2CF2-、-CF=CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-O-或-C-。
顺便提及，上述具有间隔臂的分子可以是液晶分子也可以不是液晶分子(换句话说，可以不表现出液晶性)。在具有间隔臂的分子是液晶分子的情况下，具有间隔臂的分子可以是具有负性介电各向异性的液晶分子或者可以是不具有负性介电各向异性的液晶分子。具有间隔臂的分子的具体示例包括联苯结构和苯甲酸苯酯结构，且还包括具有以下结构式的分子：
此外，通常地，液晶层包括多个液晶分子，且其中至少一种液晶分子是具有负性介电各向异性的液晶分子。
此外，在本发明的包括上述优选实施方式的第一、第二或第三实施例中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子(具有环结构的分子)的质量占所述液晶分子与所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子(具有环结构的分子)的总质量的比例在1到50%的范围内。
在本发明的包括上述优选实施方式的第一、第二或第三实施例中，可以采取以下配置：所述聚合化合物(取向处理前化合物)或构成所述一对取向膜中至少一者的化合物(取向处理后化合物)包括还具有化学式(1)所示的基团作为侧链的化合物。顺便提及，为了便于说明，将上述配置称为“本发明的配置1A、配置2A和配置3A”。
-R1-R2-R3…(1)
其中，R1是直链或作为支链的至少3个碳原子的二价有机基团，并连接到所述聚合化合物或所述交联化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链，R2是包括多个环结构的二价有机基团，用于构成R2中的环结构的原子中的一个原子连接到R1，且R3是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
或者，在本发明的第一、第二或第三实施例中，所述用于构成所述一对取向膜中至少一者的化合物包括以下化合物，该化合物具有由化学式(2)表示的基团作为侧链：
-R11-R12-R13-R14…(2)
其中，其中，R11是直链或作为支链的1到20个碳原子（优选为3到12个碳原子）的二价有机基团，并且能够包括醚基或酯基并连接到所述聚合化合物或所述交联化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链，或者R11是醚基或酯基并连接到所述聚合化合物的主链，R12是亚乙炔基或者包括以下结构中一种结构的二价基团，这些结构包括查尔酮结构、肉桂酸结构、肉桂酰结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构，R13是包括多个环结构的二价有机基团，R14是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
或者，在本发明的第一实施例中，可以采用如下配置：通过使所述聚合化合物(取向处理前化合物)交联获得的所述交联化合物(取向处理后化合物)包括侧链和用于所述基板上支撑所述侧链的主链；所述侧链包括连接到所述主链的交联部和连接到所述交联部的末端结构部，在所述交联部中所述侧链部分地交联；且所述液晶分子通过沿所述末端结构部设置或被所述末端结构部夹住而预倾斜。或者，在本发明的第二实施例中，可以采用如下配置：通过使所述聚合化合物(取向处理前化合物)变形获得的所述变形化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；所述侧链包括连接到所述主链的变形部和连接到所述变形部的末端结构部，在所述变形部中所述侧链部分地变形；且所述液晶分子通过沿所述末端结构部设置或被所述末端结构部夹住而预倾斜。或者，在本发明的第三实施例中，可以采用如下配置：通过用能量射线照射所述聚合化合物(取向处理前化合物)获得的所述交联/变形化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；所述侧链包括连接到所述主链的交联/变形部和连接到所述交联/变形部的末端结构部，在所述交联/变形部中所述侧链部分地交联/变形；且所述液晶分子通过沿所述末端结构部设置或被所述末端结构部夹住而预倾斜。顺便提及，为便于说明，将这些配置称为“本发明的配置1C、本发明的配置2C、本发明的配置3C”。在本发明的配置1C、本发明的配置2C和本发明的配置3C中，所述末端结构部可以具有介晶基团。
或者，在本发明的第一实施例中，可以采取以下配置：通过使所述聚合化合物(取向处理前化合物)变形获得的所述变形化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；所述侧链包括连接到所述主链的交联部和连接到所述交联部并具有介晶基团的末端结构部，在所述交联部中所述侧链部分地交联。顺便提及，为便于说明，将这种结构称为“本发明的配置1D”。在配置1D中，所述主链和所述交联部可以通过共价键彼此连接，且所述交联部和所述末端结构部可以通过共价键彼此连接。或者，在本发明的第二实施例中，可以采取以下配置：通过使所述聚合化合物(取向处理前化合物)变形获得的所述变形化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；且所述侧链包括连接到所述主链的变形部和连接到所述变形部并具有介晶基团的末端结构部，在所述变形部中所述侧链部分地变形。顺便提及，为便于说明，将这种结构称为“本发明的配置2D”。或者，在本发明的第三实施例中，可以采取以下配置：通过用能量射线照射所述聚合化合物(取向处理前化合物)变形获得的所述化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；且所述侧链包括连接到所述主链的交联/变形部和连接到所述交联/变形部并具有介晶基团的末端结构部，在所述交联/变形部中所述侧链部分地交联/变形。顺便提及，为便于说明，将这种结构称为“本发明的配置3D”。
在本发明的包括配置1A至1D的第一实施例中，所述侧链(更具体地，所述交联部)可以具有光二聚光敏基团。
此外，在本发明的包括上述优选配置和实施方式的第一至第三实施例中，可以采取以下配置：所述第一取向膜具有不大于1nm的表面粗糙度Ra，或者所述一对取向膜中的至少一者具有不大于1nm的表面粗糙度Ra。顺便提及，为了便于说明，将这些配置称为“本发明的配置1E、配置2E和配置3E”。此处，表面粗糙度Ra已在JIS B 0601:2001中定义。
此外，在本发明的包括上述优选配置和实施方式的第一至第三实施例中，可以采取以下方式：所述第二取向膜包括构成第一取向膜的聚合化合物(取向处理前化合物)，或者所述一对取向膜具有相同的组分。然而，需要注意的是，所述一对取向膜可以具有不同的组分，且所述第二取向膜可以包括与构成第一取向膜的聚合化合物(取向处理前化合物)不同的聚合化合物(取向处理前化合物)，只要所述一对取向膜包括本发明第一至第三实施例规定的聚合化合物(取向处理前化合物)。
此外，在本发明的包括上述优选配置和实施方式的第一至第三实施例中，可以采取以下配置：所述液晶显示器具有取向调节部，所述取向调节部包括形成在电极中的狭缝或设置在所述基板上的突起。
在本发明的包括上述优选配置和实施方式的第一至第三实施例中，可以采取以下配置：所述主链在重复单元中包括酰亚胺键。此外，可以采取以下方式：所述聚合化合物(取向处理前化合物)包括使液晶分子沿相对于所述一对基板的预定方向排列（取向）的结构。此外，可以采取以下方式：所述一对基板包括设置有像素电极的基板和设置有对置电极的基板。
在本发明的第一至第三实施例中，除液晶分子之外，所述液晶层除还包括具有环结构和连接环结构的间隔臂的分子(具有间隔臂的分子)。这使得在制造液晶显示器时，能够进一步降低在使液晶分子预倾斜时所施加的电压。此外，能够缓和在使液晶分子预倾斜时排列(取向)界面处的液晶分子中的应变。由此，能够使预倾斜角的值稳定，并进一步提高响应速度。
此外，在本发明第一实施例的液晶显示器中，所述一对取向膜中的至少一者包括通过使具有可交联官能团作为侧链的聚合物交联获得的交联化合物，从而通过该交联化合物使液晶分子预倾斜。因此，当在像素电极和对置电极之间施加电场时，液晶分子的主轴方向响应于电场而处于相对于基板平面的预定方向上，从而确保了良好的显示特性。此外，由于通过交联化合物使液晶分子预倾斜，相比于没有使液晶分子预倾斜的情况，提高了对电极之间电场的响应速度。此外，相比于不采用交联化合物而使液晶分子预倾斜的情况，可以更容易地保持良好的显示特性。
在本发明第一实施例的液晶显示器的制造方法中，在第一取向膜和第二取向膜之间以密封状态形成液晶层之前，形成了第一取向膜，该第一取向膜包括具有可交联官能团作为侧链的聚合物。此处，第一取向膜和第二取向膜确保了液晶层中的液晶分子整体在相对于第一取向膜和第二取向膜表面的预定方向(例如，水平方向、垂直方向或倾斜方向)上排列(取向)。接着，在施加电场的同时，使可交联官能团反应，从而使上述聚合化合物交联。由此，能够使交联化合物附近的液晶分子预倾斜。简言之，通过使聚合化合物交联使液晶分子排列(取向)，能够在以密封状态形成液晶层之前不利用线性偏振光或倾斜光照射取向膜、且不采用大型设备的条件下，使液晶分子预倾斜。因此，相比于未使液晶分子预倾斜的情况，提高了响应速度。
在本发明第二实施例的液晶显示器中，所述一对取向膜中的至少一者包括通过使具有光敏官能团作为侧链的聚合化合物变形获得的变形化合物，从而通过该变形化合物使液晶分子预倾斜。因此，当在像素电极和对置电极之间施加电场时，液晶分子的主轴方向响应于电场而处于相对于基板平面的预定方向上，从而确保了良好的显示特性。此外，由于通过上述变形化合物使液晶分子预倾斜，因此相比于未使液晶分子预倾斜的情况，提高了对电极间电场的响应速度。此外，相比于未采用变形化合物而使液晶分子预倾斜的情况，能够更容易地保持良好的显示特性。
在本发明第二实施例的液晶显示器的制造方法中，在第一取向膜和第二取向膜之间以密封状态形成液晶层之前，形成了第一取向膜，该第一取向膜包括具有光敏官能团作为侧链的聚合化合物。此处，第一取向膜和第二取向膜确保了液晶层中的液晶分子整体在相对于第一取向膜和第二取向膜表面的预定方向(例如，水平方向、垂直方向或倾斜方向)上排列(取向)。接着，在施加电场的同时，使光敏官能团变形。由此，能够使变形化合物附近的液晶分子预倾斜。简言之，通过使聚合化合物变形来使液晶分子排列(取向)，能够在以密封状态形成液晶层之前不利用线性偏振光或倾斜光照射取向膜、且不采用大型设备的条件下，使液晶分子预倾斜。因此，相比于未使液晶分子预倾斜的情况，提高了响应速度。
在本发明第三实施例的液晶显示器的制造方法中，用能量射线照射聚合化合物(取向处理前化合物)，从而使液晶分子预倾斜。简言之，通过使聚合化合物交联或变形来排列液晶分子，能够在以密封状态形成液晶层之前不利用线性偏振光或倾斜光照射取向膜、且不采用大型设备的条件下，使液晶分子预倾斜。因此，相比于未使液晶分子预倾斜的情况，提高了响应速度。
附图说明
图1是本发明实施例的液晶显示器的示意性局部剖面图；
图2是表示液晶分子的预倾斜角的示意图；
图3是表示图1所示液晶显示器的制造方法的流程图；
图4是表示图1所示液晶显示器的制造方法的取向膜中的聚合物(取向处理前化合物)状态的示意图；
图5是表示图1所示液晶显示器的制造方法的基板等的示意性剖面图；
图6是表示图5的后续步骤的基板等的示意性剖面图；
图7A是表示图6的后续步骤的基板等的示意性剖面图，图7B是表示取向膜中的聚合化合物(取向处理后聚合物)状态的示意图；
图8是图1所示液晶显示器的电路图；
图9A和9B是表示有序参数(order parameter)的示意性剖面图；
图10是表示本发明实施例的液晶显示器的变形例的示意性剖面图；
图11是图10所示液晶显示器的变形例的示意性剖面图；
图12是本发明实施例的液晶显示器的另一变形例的示意性剖面图；
图13是表示交联聚合化合物与液晶分子之间的关系的概念图；
图14是表示变形聚合化合物与液晶分子之间的关系的概念图。
具体实施方式
以下将根据实施方式和示例并参照附图说明本发明，但本发明不限于这些实施方式和示例。实施方式和示例中的各种数值和材料仅仅作为示例。将由以下顺序进行说明。
1、本发明实施例的液晶显示器中的公共配置和结构的说明
2、基于本发明的实施方式对本发明实施例的液晶显示器及其制造方法的说明
3、基于示例对本发明实施例的液晶显示器及其制造方法的说明
1.本发明实施例的液晶显示器(液晶显示元件)中的公共配置和结构的说明
图1示出了本发明第一至第三实施例各自的液晶显示器(液晶显示元件)的示意性局部剖面图。该液晶显示器1具有多个像素10(10A、10B和10C…)。在该液晶显示器(液晶显示元件)中，包含液晶分子41的液晶显示层40隔着取向膜22和32设置在薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)基板20和滤色器(Color Filter，CF)基板30之间，液晶分子41具有负性介电各向异性(negative dielectric anisotropy)。液晶层40还包含如下分子(这些分子称为“具有间隔臂的分子”)：各个所述分子具有环形结构和将这些环形结构彼此连接的间隔臂(spacer，有时又称为联接基团)。因此，液晶层40是具有负性介电各向异性的液晶分子41与具有间隔臂的分子彼此混合的体系。顺便提及，各个液晶分子41通常具有介晶骨架(mesogenic skeleton)。液晶显示器(液晶显示元件)是所谓的透射型液晶显示器，且其显示模式为垂直取向(Vertical Alignment,VA)模式。图1示出了未施加驱动电压的非驱动状态。
TFT基板20具有如下结构：例如，多个像素电极20B以矩阵形式设置在玻璃基板20A的面对CF基板30的表面上。此外，TFT基板20还具有TFT开关元件并通过它们驱动多个像素电极20B，各个TFT开关元件具有栅极、源极、漏极等，且栅极线和源极线等(未图示)连接到这些TFT开关元件。在玻璃基板20A上，像素电极20B设置在各个像素上并由透明材料形成，例如由ITO(氧化铟锡)形成，各个像素通过像素隔离部50彼此电分离。各个像素中的像素电极20B具有狭缝部21(未形成电极的部分)，狭缝部21具有例如条状图案或V形图案。这确保了当施加驱动电压时在相对于液晶分子41长轴倾斜的方向上施加电场，由此在各个像素中形成具有不同排列(取向)方向的区域(排列(取向)分割)，从而增强了视角特性。换句话说，狭缝部21是用于调节液晶层40中的液晶分子41整体取向的取向调节部；此处，液晶分子41在其上施加驱动电压时的取向方向通过狭缝部21进行调节。如上所述，从原理上说，液晶分子在被给予预倾斜角时的方位角由电场方向决定，而电场方向由取向调节部决定。顺便提及，也使具有间隔臂的分子具有与液晶分子41相同的预倾斜角。
CF基板30具有如下结构：例如，具有红(R)、绿(G)和蓝(B)的条状滤色器的滤色器(未图示)以及对置电极30B设置在玻璃基板30A的面对TFT基板20的表面上，且基本覆盖在有效显示区域的整个区域上。类似于像素电极20B，对置电极30B由诸如ITO等透明材料形成。
取向膜22以覆盖像素电极20B和狭缝部21的方式设置在TFT基板20的位于液晶层40一侧的表面上。取向膜32以覆盖对置电极30B的方式设置在CF基板30的位于液晶层40一侧的表面上。取向膜22和32用于调节液晶分子41的排列(取向)；此处，取向膜22和32具有将液晶分子排列在垂直于基板平面的方向上的功能，以及具有使靠近基板的液晶分子41(41A、41B)和具有间隔臂的分子预倾斜的功能。顺便提及，在图1所示的液晶显示器(液晶显示元件)中，未在CF基板30一侧设置狭缝部。
图8表示图1所示液晶显示器的电路结构。
如图8所示，液晶显示器包括液晶显示元件，液晶显示元件具有设置在显示区域60内的多个像素10。液晶显示器在显示区域60的外围设置有源极驱动器61和栅极驱动器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和栅驱动器62提供电源的电源电路64。
作为视频图像显示区域的显示区域60具有如下结构：在该结构中以矩阵形式设置有多个像素10，从而能够显示视频图像。在图8中，除了示出了包括多个像素10的显示区域60之外，还另外单独示出了与四个像素10相对应的区域的放大图。
在显示区域60中，多个源极线71设置在行方向上，多个栅极线72设置在列方向上，各个像素10分别设置在源极线71和栅极线72交叉的位置处。除了像素电极20B和液晶层40之外，各个像素10还包括晶体管121和电容122。各个晶体管121的源极连接到源极线71，栅极连接到栅极线72，漏极连接到电容122和像素电极20B。各个源极线71连接到源极驱动器61并通过源极驱动器61被提供有图像信号。各个栅极线72连接到栅驱动器62且由栅驱动器62依次向各个栅极线72提供扫描信号。
源极驱动器61和栅驱动器62从多个像素10中选择特定像素或像素10。
例如，时序控制器63向源极驱动器61输出图像信号(如对应于红、绿、蓝的RGB视频信号)和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，例如，时序控制器63向栅驱动器62输出用于控制栅驱动器62的操作的栅极驱动器控制信号。源极驱动器控制信号例如包括水平扫描信号、起始脉冲信号和源极驱动器时钟信号。栅极驱动器控制信号例如包括垂直扫描信号和栅极驱动器时钟信号。
在液晶显示器中，通过在像素电极20B和对置电极30B之间施加驱动电压由以下方式显示视频图像。具体地，响应于输入自时序控制器63的源极驱动器控制信号，源极驱动器61基于同样输入自时序控制器63的图像信号向预定的源极线71提供各自的图像信号。同时，响应于输入自时序控制器63的栅极驱动器控制信号，栅极驱动器62以预定时序向栅极线72依次提供扫描信号。由此，选择了位于被提供有图像信号的源极线71与被提供有扫描信号的栅极线72的交叉部分处的像素10，从而对所选择的各个像素10施加驱动电压。
2、基于本发明的实施方式对本发明实施例的液晶显示器及其制造方法的说明
将基于本发明的实施方式(简称为“方式”)和示例对本发明进行说明。
方式1
方式1涉及本发明第一实施例的VA模式液晶显示器(或液晶显示元件)，以及本发明第一和第三实施例的液晶显示器(或液晶显示元件)的制造方法。在方式1中，取向膜22和32包括至少一个如下聚合化合物，该聚合化合物具有作为侧链的交联部(取向处理后化合物)。通过该交联化合物使液晶分子41和具有间隔臂的分子预倾斜。顺便提及，混合有预倾斜的液晶分子41和预倾斜的具有间隔臂的分子的体系在一些情况下通常归类为“液晶分子41等”、“液晶分子41A等”、“液晶分子42B等”、“液晶分子41A、41B等”或“液晶分子41C等”。此处，通过如下方法来形成取向处理后化合物：取向膜22和32形成为包含至少一个具有主链和侧链的聚合物(取向处理前化合物)。此后设置液晶层40，并接着使该聚合物交联或用能量射线对其进行照射，更具体地，在施加电场或磁场的同时使侧链中所包含的可交联官能团发生反应。此外，取向处理后化合物具有如下结构：通过该结构使液晶分子41等在相对于一对基板(具体地，TFT基板20和CF基板30)的预定方向(具体地，倾斜方向)上排列。因此，使聚合物交联或通过能量射线进行照射，以使取向膜22和32中包含取向处理后化合物，从而能够使取向膜22和32附近的液晶分子41等预倾斜。由此，提高了响应速度和显示特性。
取向处理前化合物优选地包括作为主链的高耐热结构。这确保了即使当液晶显示器(液晶显示元件)暴露于高温环境时取向膜22和32中的取向处理后化合物依然保持对液晶分子41等的取向调节能力，从而高水平地保持了诸如对比度等显示特性和响应特性，并保证了可靠性。此处，主链在重复单元中优选地包含酰亚胺键(imide bond)。在主链中包含酰亚胺键的取向处理前化合物的示例包括具有化学式(3)所表示的聚酰亚胺结构的聚合化合物。具有化学式(3)所表示的聚酰亚胺结构的聚合化合物可以由化学式(3)的一种类型的聚酰亚胺结构构成，或者可以包括化学式(3)的多个类型的随机互连的聚酰亚胺结构，或者可以包括化学式(3)的结构以外的其他结构。
其中，R1是四价有机基团，R2是二价有机基团，n1是不小于1的整数。
化学式(3)中的R1和R2可以是任何含碳的四价或二价基团，但优选地，R1和R2中的至少一者包括作为侧链的可交联官能团。这确保了在取向处理后化合物中能够容易地获得足够的取向调节能力。
在取向处理前化合物中，多个侧链可以与主链连接，且只要多个侧链中的至少一个侧链包括可交联官能团就足够。换句话说，取向处理前化合物除了包括可交联侧链之外还可以包括不可交联侧链。具有可交联官能团的侧链的种类的数目可以是一种或多种。可交联官能团可以是任意官能团，只要其能够在形成液晶层40后进行交联反应。可交联官能团可以是通过光反应形成交联结构的基团，或者可以是通过热反应形成交联结构的基团；在这些基团中，通过光反应形成交联结构的光反应性可交联官能团(光敏基团)是优选的。此类光反应性可交联官能团能够容易将液晶分子41等的排列(取向)调节为预定方向，改善了响应特性，并能够容易制造具有良好显示特性的液晶显示器(液晶显示元件)。
光反应性可交联官能团(光反应性基团，如光二聚光敏基团(photo-dimerizable photo-sensitive group))的示例包括如下基团，该基团包括下列结构中的一类结构：查尔酮结构、肉桂酸(cinnamate)结构、肉桂酰(cinnamoyl)结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构。在这些基团中，包括查尔酮结构、肉桂酸结构或肉桂酰结构结构的基团的示例包括化学式(41)所示的基团。例如，在具有包括化学式(41)的基团的侧链的取向处理前化合物交联时，形成化学式(42)表示的结构。具体地，由具有化学式(41)的基团的聚合化合物形成的取向处理后化合物包括化学式(42)所示的具有环丁烷骨架的结构。顺便提及，例如，诸如马来酰亚胺等光反应性可交联官能团不仅能够发生光二聚反应，还能够发生聚合反应。因此，“可交联官能团”不仅包括能够发生光二聚反应的可交联官能团，还包括能够发生聚合反应的可交联官能团。换句话说，在本发明中，“交联”的概念不仅包括光二聚反应还包括聚合反应。
其中，R3是包括芳香环的二价基团，R4是具有一个或多个环结构的一价基团，R5是H原子或者是烷基或其衍生物。
化学式(41)中的R3可以是包括诸如苯环等芳香环的任何二价基团，并且除芳香环之外还可以包括羰基、醚键、酯键或烃基。此外，化学式(41)中的R4可以是包括一个或多个环结构的任何一价基团，并且除环结构之外还可以包括羰基、醚键、酯键、烃基或卤素原子等。R4所具有的环结构可以是包括作为骨架构成元素的碳的任何环。上述环结构的示例包括芳香环、杂环、脂肪族环以及通过使上述环连接或缩合所获得的环结构。化学式(41)中的R5是任意基团，只要其是氢原子、烷基或其衍生物。此处，烷基的“衍生物”是指通过将烷基中的至少一个氢原子替换为诸如卤素原子等取代基所获得的基团。此外，用作R5的烷基中的碳原子数目没有具体限制。R5优选地为可以获得良好可交联性的氢原子或甲基。
化学式(42)中的R3基团可以彼此相同或不同。上述情况同样适用于化学式(41)所示的侧链中的R4基团和R5基团。化学式(42)中的R3、R4和R5的示例包括与化学式(41)中的R3、R4和R5相同的基团。
化学式(41)所示的基团的示例包括下列化学式(41-1)至(41-27)所示的基团。然而，这些示例不限于化学式(41-1)至(41-27)所示的基团。
优选地，取向处理前化合物包括用于将液晶分子41等排列在垂直于基板平面的方向上的结构(以下，该结构称为“垂直取向诱导结构部”)。这确保了即使在取向膜22和32除取向处理后化合物之外没有另外包含具有垂直取向诱导结构部(所谓的常规垂直取向剂)的化合物时也能够调节液晶分子41等整体的排列(取向)。此外，当取向处理前化合物包括垂直取向诱导结构部时，相比于除取向处理后化合物之外还另外包含具有垂直取向诱导结构部的化合物的情况，可以更容易地形成能够一致地表现出对液晶层40的取向调节功能的取向膜22和32。在取向处理前化合物中，垂直取向诱导结构部可以包括在主链或侧链中，或同时包括在主链和侧链中。此外，在取向处理前化合物包括上述化学式(3)所示的聚酰亚胺的情况下，优选地，取向处理前化合物包括以下两种结构：一种结构(重复单元)包括作为R2的垂直取向诱导结构部，而另一种结构(重复单元)包括作为R2的可交联官能团。顺便提及，当垂直取向诱导结构部包含在取向处理前化合物中时，其也包含在取向处理后化合物中。
垂直取向诱导结构部的示例包括10个以上碳原子的烷基、10个以上碳原子的卤代烷基、10个以上碳原子的烷氧基、10个以上碳原子的卤代烷氧基、和包含环结构的有机基团。包括垂直取向诱导结构部的结构的具体示例包括下列化学式(5-1)至(5-6)所示的结构。
其中，Y1是10个以上碳原子的烷基、10个以上碳原子的烷氧基或包括环结构的一价有机基团；Y2至Y15各自是氢原子、10个以上碳原子的烷基、10个以上碳原子的烷氧基或包括环结构的一价有机基团，Y2和Y3中的至少一者、Y4至Y6中的至少一者、Y7和Y8中的至少一者、Y9至Y12中的至少一者以及Y13至Y15中的至少一者是10个以上碳原子的烷基、10个以上碳原子的烷氧基、或包括环结构的一价有机基团，且Y11和Y12可以彼此连接以形成环结构。
此外，作为垂直取向诱导结构部的包含环结构的一价有机基团的示例包括下列化学式(6-1)至(6-23)所示的基团。此外，作为垂直取向诱导结构部的包含环结构的二价有机基团的示例包括下列化学式(7-1)至(7-7)所示的基团。
其中，a1至a3均为0到21的整数。
其中，a1是0到21的整数。
顺便提及，垂直取向诱导结构部不限于上述基团，只要其包括能够使液晶分子41等沿垂直于基板平面的方向排列(取向)的结构。
此外，根据配置1A、配置2A(参见下述方式6)或配置3A，交联前的化合物(取向处理前化合物)除可交联官能团之外还包括如下化合物，该化合物具有化学式(1)所示的作为侧链的基团。化学式(1)所示的基团可以移动从而沿液晶分子41等设置。因此，当取向处理前化合物交联时，化学式(1)所示的基团在沿液晶分子41等的取向(排列)方向上设置的状态下与可交联官能团固定在一起。由此，所固定的化学式(1)所示的基团能够容易将液晶分子41等的取向(排列)调节为预定方向，从而能够更容易地制造具有良好显示特性的液晶显示元件。
-R1-R2-R3…(1)
此处，R1是直链或作为支链的三个以上碳原子的二价有机基团，并与交联之前的聚合化合物(取向处理前化合物)的主链连接；R2是包括多个环结构的二价有机基团，其中用于构成环结构的原子中的一个原子与R1连接；R3是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
化学式(1)中的R1是用于将R2和R3固定到主链的部分，且作为使R2和R3更自由地移动以沿液晶分子41等设置的间隔臂部。R1的示例包括烯烃基。此处的烯烃基可以在它的中间碳原子之间具有醚键，该醚键可以出现在一个位置或两个以上位置。此外，R1可以具有羰基或碳酸根基团。R1中碳原子的数目优选地6个以上。这确保了由于化学式(1)的基团与液晶分子41等的相互作用，化学式(1)的基团可以更容易地沿液晶分子41等设置。优选地，碳原子的数目确定为使得R1的长度约等于液晶分子41中的端链(terminal chain)的长度。
化学式(1)中的R2是沿着普通向列型液晶分子中所包含的环结构(核心部分)设置的部分。R2的示例包括与液晶分子41中所包含的环结构类似的基团或骨架，诸如1,4-亚苯基(1,4-phenylene group)、1,4-环已烯基(1,4-cyclohexylene group)、嘧啶-2,5-二基(pyrimidine-2,5-diyl group)、1,6-萘基(1,6-naphthalene group)、含有类固醇骨架的二价基团、以及它们的衍生物。此处，“衍生物”是指通过向上述基团中引入一种或多种取代基所获得的基团。
化学式(1)中的R3是沿液晶分子41的端链设置的部分。R3的示例包括烯烃基(alkylene groups)和卤代烯烃基(haloalkylene groups)。卤代烯烃基只要具有如下结构就足够：烯烃基的至少一个氢原子被卤素原子取代，卤素原子可以是任意种类。烯烃基或卤代烯烃基可以在其中间碳原子之间具有醚键，醚键可以出现在一个位置或多个位置。此外，R3可以是羰基或碳酸根基团。基于与R1相同的原因，R3中碳原子的数目优选地6个以上。
上述化学式(1)的基团的具体示例包括化学式(1-1)至(1-8)所示的一价基团。
顺便提及，化学式(1)所示的基团不限于上述基团，只要其能够移动以沿液晶分子41等设置。
或者，根据本发明的配置1B、配置2B(参见下述方式6)或配置3B，交联前的聚合化合物(取向处理前化合物)包括具有化学式(2)所示的基团作为侧链的化合物。该化合物在除用于交联的部分之外还具有能够沿液晶分子41等设置的部分以及能够自由移动的部分，从而使该化合物能够固定为以下状态：侧链的能够沿液晶分子41等设置的部分沿液晶分子41等设置。由此，液晶分子41等的取向(排列)能够容易地调节为预定方向，因此能够更容易地制造具有良好显示特性的液晶显示器。
-R11-R12-R13-R14…(2)
此处，R11是直链或作为支链的1到20个碳原子(优选地由3到12个碳原子构成)的二价有机基团，其可包括醚基或酯基，并与聚合化合物或交联化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链连接。或者，可选地，R11是与聚合化合物或交联化合物(取向处理前化合物或取向处理后化合物)的主链连接的醚基或酯基。R12是包括下列结构之一的二价基团：查尔酮结构、肉桂酸结构、肉桂酰结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构。或者，R12是亚乙炔基(ethynylene group)。R13是包括多个环结构的二价有机基团。R14是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
化学式(2)中的R11是取向处理前化合物中能够自由移动的部分，且优选地可弯曲的。R11的示例包括化学式(1)中作为R1示例的基团。在化学式(2)所示的基团中，基团R12至R14能够以R11为轴容易移动，使得R13和R14容易地沿液晶分子41等设置。R11中碳原子的数目优选地为6到10。
化学式(2)中的R12是具有可交联官能团的部分。如上所述，可交联官能团可以是通过光反应形成交联结构的基团，或者可以是通过热反应形成交联结构的基团。R12的具体示例包括亚乙炔基以及具有下列结构之一的二价基团：查尔酮结构、肉桂酸结构、肉桂酰结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构。
化学式(2)中的R13是能够沿液晶分子41等的核心部分设置的部分。R13的示例包括上述化学式(1)所示的作为R2示例的基团。
化学式(2)中的R14是沿液晶分子41的端链设置的部分。R14的示例包括上述化学式(1)所示的作为R3示例的基团。
化学式(2)所示的基团的具体示例包括下列化学式(2-1)至(2-7)所示的一价基团。
其中，n是3到20的整数。
顺便提及，化学式(2)所示的基团不限于上述基团，只要其具有上述四个部分(R11至R14)。
或者，根据本发明的配置1C，通过使聚合化合物(取向处理前化合物)交联所获得的交联化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在基板上支撑侧链的主链；侧链包括与主链连接的交联部和与交联部连接的末端结构部，在上述交联部中侧链是部分交联的；通过沿末端结构部设置液晶分子41等或使液晶分子41等被末端结构部夹住来使液晶分子41等预倾斜。此外，根据本发明的配置2C(参见下述方式6)，通过使聚合化合物(取向处理前化合物)变形所获得的变形化合物包括侧链和在基板上支撑侧链的主链；侧链包括与主链连接的变形部和与变形部连接的末端结构部，在上述变形部中侧链部分变形；通过沿末端结构部设置液晶分子41等或使液晶分子41等被末端结构部夹住来使液晶分子41等预倾斜。此外，根据本发明的配置3C，利用射线照射聚合化合物所获得的化合物包括侧链和在基板上支撑侧链的主链；侧链包括与主链连接的交联/变形部和与交联/变形部连接的末端结构部，在上述交联/变形部中侧链是部分交联或变形的；通过沿末端结构部设置液晶分子41等或使液晶分子41等被末端结构部夹住来使液晶分子41等预倾斜。
此处，在本发明的配置1C中，侧链部分地交联的交联部分对应于化学式(2)所示的R12(交联后的状态)。此外，末端结构部对应于化学式(2)中的R13和R14。此处，例如，在取向处理后化合物中，延伸自主链的两个侧链彼此交联，液晶分子41等的一部分与末端结构部固定为处于相对基板成预定角度的状态，从而使液晶分子41等预倾斜，所述液晶分子41等的上述部分在延伸自一侧交联部的末端结构部与延伸自另一侧交联部的末端结构部之间被夹住。图13中的概念图示出了上述状态。
或者，根据本发明的配置1D，通过使聚合化合物(取向处理前化合物)交联所获得的交联化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在基板上支撑侧链的主链；侧链包括与主链连接的交联部和与交联部连接并具有介晶基团的末端结构部，在上述交联部中侧链是部分交联的。此处，侧链可以具有光二聚光敏基团。此外，可以采取以下模式：主链和交联部通过共价键彼此连接，且交联部和末端结构部通过共价键彼此连接。此外，根据本发明的配置2D(参见以下方式6)，通过使聚合化合物(取向处理前化合物)变形所获得的变形化合物(取向处理后化合物)包括侧链和在基板上支撑侧链的主链；侧链包括与主链连接的变形部和与变形部连接并具有介晶基团的末端结构部，在上述变形部中侧链部分地变形。此外，根据本发明的配置3D，利用能量射线照射聚合物所获得的化合物(取向处理后聚合物)包括侧链和在基板上支撑侧链的主链；侧链包括与主链连接的交联/变形部分和与交联/变形部分连接并具有介晶基团的末端结构部，在上述交联/变形部分中侧链是部分交联的。
此处，在本发明的配置1D中，如上所述，作为可交联官能团(光敏官能团)的光二聚光敏基团的示例包括具有下列结构之一的基团：查尔酮结构、肉桂酸酯结构、肉桂酰结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构。此外，构成末端结构部的介晶基团(不易弯曲)可以或也可以不具有侧链一样的液晶性质。介晶基团的具体结构示例包括类固醇衍生物、胆固醇衍生物、联苯基、三苯基和萘。此外，末端结构部的示例包括化学式(2)中的R13和R14。
或者，根据本发明的配置1E、配置2E(参见下述方式6)或配置3E，第一取向膜(或具有取向处理后化合物的取向膜)具有不大于1nm的表面粗糙度Ra。
取向处理后化合物可以包含未反应的可交联官能团。然而，当未反应的可交联官能团在驱动期间发生反应时可能会打乱液晶分子41等的取向(排列)。因此，取向处理后化合物优选地几乎不包含未反应的可交联官能团。例如，可以通过拆卸液晶显示器并通过透射型或反射型FT-IR(傅里叶变换红外光谱仪)分析取向膜22和32来测定取向处理后化合物是否包含未反应的可交联官能团。具体地，首先，拆卸液晶显示器，并用有机溶剂等清洗取向膜22和32的表面。接着，通过FT-IR分析取向膜22和32。在此情况下，例如，当用于形成化学式(41)所示的交联结构的双键仍然存在于取向膜22和32中时，获得由该双键导致的吸收光谱。由此，获得了所期望的测定。
此外，取向膜22和32可以包含上述取向处理后化合物之外的其他垂直取向剂。上述其他垂直取向剂的示例包括具有垂直取向诱导结构部的聚酰亚胺，以及具有垂直取向诱导结构部的聚硅氧烷(polysiloxane)。
液晶层40包含具有负性介电各向异性的液晶分子41。例如，液晶分子41具有旋转对称性的形状，其相互正交的长轴和短轴作为对称轴，且具有负性介电各向异性。
液晶分子41可分类为被取向膜22保持在液晶层40与取向膜22之间的界面附近的液晶分子41A、被取向膜32保持在液晶层40与取向膜32之间的界面附近的液晶分子41B、以及其他液晶分子41C。液晶分子41C位于液晶层40的厚度方向上的中间区域，并在驱动电压关闭的条件下设置为使得其长轴方向(指向)基本垂直于玻璃基板20A和30A。此处，通过施加驱动电压，液晶分子41C的取向(排列)倾斜，使得液晶分子41C的指向平行于玻璃基板20A和30A。上述行为是由液晶分子41C的长轴方向上的介电常数小于短轴方向上的介电常数的性质引起的。由于液晶分子41A和41B具有与液晶分子41C相同的性质，液晶分子41A和41B对驱动电压开关变化的反应与液晶分子41C相同。然而，应注意的是，在驱动电压关闭的条件下，取向膜22使液晶分子41A具有预倾斜角θ1，从而使得它的指向(director)偏离玻璃基板20A和30A的法线方向。类似地，取向膜32使液晶分子41B具有预倾斜角θ2，从而使得它的指向偏离玻璃基板20A和30A的法线方向。顺便提及，这里“保持”的意思是取向膜22和32与液晶分子41A和41C未彼此牢固地连结，但液晶分子41的取向(排列)受到取向膜22和32调节。此外，如图2所示，“预倾斜角θ(θ1、θ2)”是指未施加驱动电压的条件下液晶分子41(41A、41B)的指向D相对于Z方向的倾斜角度，其中Z方向是垂直于玻璃基板20A和30A表面的方向(法线方向)。具有间隔臂的分子的行为与液晶分子41类似。
在液晶层40中，预倾斜角θ1和θ2均大于0°。在液晶层40中，预倾斜角θ1和θ2可以相等(θ1=θ2)也可以不相等(θ1≠θ2)；然而，优选地，预倾斜角θ1和θ2不相等。相比于预倾斜角θ1和θ2均为0°的情况，这确保了对驱动电压施加的更快的响应速度，且能够获得相当的对比度。因此，在实现了更快响应特性的同时，能够减少显示黑色时的透光量，从而能够提高对比度。在预倾斜角θ1和θ2为不同角度的情况下，预倾斜角θ1和θ2中的较大倾斜θ期望地在1°到4°的范围内。通过在此范围内设定较大倾斜θ，能够获得十分好的效果。
以下将参照图4所示的取向膜22和32的状态、图5、6和7A所示的液晶显示器的示意性局部剖面图以及图3所示流程图来说明上述液晶显示器(液晶显示元件)的制造方法。顺便提及，为了简化起见，图5、6和7A中仅示出了对应于一个像素的部分。
首先，在TFT基板20的表面上形成取向膜22，在CF基板30的表面上形成取向膜32(步骤S101)。
具体地，首先，在玻璃基板20A的表面上例如以矩阵形式设置具有预定狭缝部21的像素电极20B，以制造TFT基板20。此外，在形成有滤色器的玻璃基板30A的滤色器上设置对置电极30B，以制造CF基板30。
另一方面，例如，将取向处理前化合物或作为取向处理前化合物的聚合化合物的前体(precursor)、溶剂以及可选的垂直取向剂混合在一起，以制备液晶取向膜材料。
在例如具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物包括化学式(3)所示的聚酰亚胺结构的情况下，作为取向处理前化合物的聚合化合物的前体的示例包括具有可交联官能团的聚酰胺酸。例如，通过使二胺化合物与四羧酸二酐(tetracarboxylic acid dianhydride)反应来合成作为上述聚合化合物前体的聚酰胺酸(polyamic acid)。此处采用的二胺化合物和四羧酸二酐中的至少一者具有可交联官能团。二胺化合物的示例包括化学式(A-1)至(A-15)所示的具有可交联官能团的化合物。四羧酸二酐的示例包括化学式(a-1)至(a-10)所示的具有可交联官能团的化合物。顺便提及，化学式(A-9)至(A-15)所示的化合物是用于构成本发明配置1C中的可交联聚合化合物的交联部和末端结构部的化合物。或者，用于构成本发明配置1C中可交联聚合化合物的交联部和末端结构部的化合物包括化学式(F-1)至(F-18)所示的化合物。对于化学式(F-1)至(F-18)所示的化合物，通过使液晶分子沿化学式(F-1)至(F-3)、化学式(F-7)至(F-9)和化学式(F-13)至(F-15)所示的各个化合物的末端结构部设置，来使液晶分子预倾斜。另一方面，通过使液晶分子被化学式(F-4)至(F-6)、化学式(F-10)至(F-12)和化学式(F-16)至(F-18)所示的各个化合物的末端结构部夹住，来使液晶分子预倾斜。
另一方面，通过由化学式(F-4)至(F-6)、化学式(F-10)至(F-12)和化学式(F-16)至(F-18)所示的各个化合物的末端结构部固定液晶分子，从而使对液晶分子预倾斜。
其中，X1至X4各自是单键或二价有机基团。
其中，X5到X7各自是单键或二价有机基团。
此外，在以取向处理前化合物包括垂直取向诱导结构部的方式合成作为聚合化合物前体的聚酰胺酸时，除上述具有可交联官能团的化合物之外，还可以采用下列化学式(B-1)至(B-36)所示的具有垂直取向诱导结构部的化合物作为二胺化合物，以及可采用下列化学式(b-1)至(b-3)所示的具有垂直取向诱导结构部的化合物作为四羧酸二酐。
其中，a4至a6是0到21的整数。
其中，a4是0到21的整数。
其中，a4是0到21的整数。
此外，在以取向处理前化合物具有化学式(1)所示的基团以及可交联官能团的方式合成作为聚合化合物前体的聚酰胺酸时，除上述具有可交联官能团的化合物之外，还可以采用如公式(C-1)至(C-20)等所示的具有能够沿液晶分子41设置的基团的化合物作为二胺化合物。
此外，在以取向处理前化合物具有化学式(2)所示的基团的方式合成作为聚合化合物前体的聚酰胺酸时，除上述具有可交联官能团的化合物之外，可以采用诸如如以下公式(D-1)至(D-7)等所示的具有能够沿液晶分子41设置的基团的化合物作为二胺化合物。
其中，n是3到20的整数。
此外，例如，在以取向处理前化合物包括具有化学式(3)中R2的垂直取向诱导结构部的结构以及具有可交联官能团的结构这两种结构的方式来合成作为聚合化合物前体的聚酰胺酸时，通过下述方式选择二胺化合物和四羧酸二酐。采用化学式(A-1)至(A-15)所示的具有可交联官能团的化合物中的至少一者、化学式(B-1)至(B-36)和化学式(b-1)至(b-3)所示的具有垂直取向诱导结构部的化合物中的至少一者、和化学式(E-1)至(E-28)所示的四羧酸二酐中的至少一者。顺便提及，化学式(E-23)中的R1和R2可以是相同或者不同的烷基、烷氧基或卤素原子，其中卤素原子的种类可以是任意的。
其中，R1和R2是烷基、烷氧基或卤素原子。
此外，例如，在以取向处理前化合物包括具有化学式(1)所示的基团(如具有化学式(3)中的R2)的结构以及具有可交联官能团的结构这两种结构的方式来合成作为聚合化合物前体的聚酰胺酸时，通过下述方式选择二胺化合物和四羧酸二酐。采用化学式(A-1)至(A-15)所示的具有可交联官能团的化合物中的至少一者、化学式(C-1)至(C-20)所示的化合物中的至少一者、和化学式(E-1)至(E-28)所示的四羧酸二酐中的至少一者。
此外，例如，在以取向处理前化合物包括具有化学式(2)所示的基团(如具有化学式(3)中的R2)的结构以及具有可交联官能团的结构这两种结构的方式来合成作为聚合化合物前体的聚酰胺酸时，通过下述方式选择二胺化合物和四羧酸二酐。采用化学式(A-1)至(A-15)所示的具有可交联官能团的化合物中的至少一者、化学式(D-1)至(D-7)所示的化合物中的至少一者、和化学式(E-1)至(E-28)所示的四羧酸二酐中的至少一者。
作为取向处理前化合物或取向处理后化合物的聚合化合物的前体在取向膜材料中的含量优选地为1至30wt%，更优选地为3至10wt%。此外，根据需要，可以向取向膜材料掺杂光聚合引发剂等。
此后，将如上制备的取向膜材料涂覆或印刷到TFT基板20和CF基板30上以覆盖像素电极20B、狭缝部21和对置电极30B，随后进行热处理。热处理的温度优选地不低于80℃，更优选地在150到200℃的范围内。此外，可以通过逐渐改变加热温度进行热处理。由此，将如上涂覆或印刷的取向膜材料中所包含的溶剂蒸发掉，从而形成了包含如下聚合化合物的取向膜22和32，该聚合化合物(取向处理前化合物)具有作为侧链的可交联官能团。此后，若必要，可以对取向膜22和32进行诸如研磨等处理。
此处，取向膜22和32中的取向处理前化合物处于图4所示的状态。具体地，取向处理前化合物包括主链Mc(Mc 1至Mc3)和作为侧链引入到主链Mc上的可交联官能团A，而主链Mc1至Mc3未互连。在此状态下，由于热运动，可交联官能团A的取向为任意方向。
接着，将TFT基板20和CF基板30设置为使得取向膜22和取向膜32相互面对，并以密封状态在取向膜22与取向膜32之间形成包括液晶分子41和具有间隔臂的分子的液晶层40(步骤S 102)。具体地，例如，在TFT基板20和CF基板30中的一者的形成有取向膜22或32的一侧上散布用于确保单元间隙(cell gap)的间隔突起材料(spacer projectionmaterial)，例如塑料球，并通过采用例如环氧黏合剂等的丝网印刷法在上述一侧上形成密封部。此后，如图5所示，将TFT基板20和CF基板30彼此粘合为使得取向膜22和32相互面对且间隔突起材料和密封部位于取向膜22和32之间，并使包含液晶分子41和具有间隔臂的分子的液晶材料流入取向膜22和32之间的单元间隙中。此后，通过加热等使密封部固化(硬化)，从而将液晶材料以密封状态包裹在TFT基板20与CF基板30之间。图5示出了在取向膜22与取向膜32之间以密封状态形成的液晶层40的剖面结构。
接着，如图6所示，利用电压施加设备1在像素电极20B与对置电极30B之间施加电压V1(步骤S103)。例如，电压V1为5到30V。由此，在与玻璃基板20A和30A的表面成预定角度的方向上产生电场，从而将处于偏离玻璃基板20A和30A法线方向的状态的液晶分子41等的取向(排列)变为预定方向。在此情况下，液晶分子41等的方位角(偏转角)由电场方向决定，而液晶分子41等的极角(天顶角(zenith angle))由电场强度决定。此外，液晶分子41等的倾斜角基本上等于(下述的步骤)液晶分子41A等和液晶分子41B等各自的预倾斜角θ1和θ2，其中液晶分子41A等由液晶层40与取向膜22之间的界面附近的取向膜22保持，液晶分子41B等由液晶层40与取向膜32之间的界面附近的取向膜32保持。因此，通过适当地调节电压V1的值，能够控制液晶分子41A、41B等的预倾斜角θ1和θ2的值。
此外，如图7A所示，例如，在保持施加电压V1的条件下，从TFT基板20的外侧用能量射线(具体地，紫外线UV)照射取向膜22和32。具体地，在对液晶层施加电场的同时进行紫外线照射从而使得液晶分子41等在相对于基板对20和30表面的倾斜方向上排列(取向)。通过此过程，取向膜22和32中的取向处理前化合物所具有的可交联官能团彼此反应，以使取向处理前化合物交联(步骤S104)。由此，取向处理后聚合物记录液晶分子41等的响应方向，从而使取向膜22和32附近的液晶分子41等预倾斜。于是，在取向膜22和32中形成了取向处理后化合物，且在未驱动的状态下，使位于液晶层40与取向膜22和32之间界面附近的液晶分子41A、41B等具有预倾斜角θ1和θ2。作为紫外线UV，优选地采用365nm左右波长的光成分占高比例的紫外线。这是因为如果采用短波长范围的光成分占高比例的紫外线，则可能使液晶分子41等发生光分解而使之破坏。尽管此处紫外线UV是从TFT基板20的外侧照射的，然而紫外线也可从CF基板30的外侧照射，或者可从TFT基板20的外侧和CF基板30的外侧的两侧照射。在此情况下，优选地，从透过率高的基板一侧照射紫外线UV。此外，在紫外线UV从CF基板30的外侧照射的情况下，紫外线UV可能被滤色器吸收，这取决于紫外线UV的波长范围。该吸收将导致难于发生交联反应。考虑到此问题，优选地，从TFT基板20的外侧(从基板的具有像素电极的一侧)照射紫外线UV。
此处，取向膜22和32中的取向处理后化合物处于如图7B所示的状态。具体地，引入到取向处理前化合物的主链Mc上的可交联官能团A的取向根据液晶分子41等的排列方向(取向)而改变，而彼此间物理间隔短的可交联官能团A彼此反应从而形成了交联部Cr。通过由此形成的取向处理后化合物，取向膜22和32使液晶分子41A、41B等具有预倾斜角θ1和θ2。顺便提及，交联部Cr可以形成在取向处理前化合物的分子之间，或者可以形成在取向处理前化合物的分子内。具体地，如图7B所示，例如，可以通过具有主链Mc1的取向处理前化合物的可交联官能团A与具有主链Mc2的取向处理前化合物的可交联官能团A之间的反应形成交联部Cr。或者，可选地，可以通过引入到聚合物同一主链Mc3上的可交联官能团A之间的反应形成交联部Cr。
通过上述步骤，能够完成图1所示的液晶显示器(液晶显示元件)。
在液晶显示器(液晶显示元件)的操作中，当在所选像素10上施加驱动电压时，像素10的区域中的液晶层40中所包含的液晶分子41等的取向状态根据像素电极20B与对置电极30B之间的电位差而改变。具体地，在液晶层40中，当从图1所示的未施加驱动电压的情况开始施加驱动电压时，位于取向膜22和32附近的液晶分子41A、41B等从其自身的倾斜方向倒下，且此倒下运动还传播到其他的液晶分子41C等。于是，液晶分子41等发生响应，以呈现出基本平行于TFT基板20和CF基板30的姿态。这确保了液晶层40光学特性发生改变、进入液晶显示元件的入射光被转换为调制后的出射光、以及基于该出射光呈现出梯度，从而显示了视频图像。
此处，在从未进行预倾斜处理的液晶显示元件中以及在包括该液晶显示元件的液晶显示器中，即使基板设置有诸如狭缝部等用于调节液晶分子取向(排列)的取向调节部，但驱动电压的施加导致在垂直于基板排列的方向上取向(排列)的液晶分子以如下方式倒下：这些液晶分子的指向在基板平面(平行于基板的平面)内的任意方向上取向。在由此响应于驱动电压的液晶分子中，液晶分子的指向的方位角不一致，从而打乱了整个像素中液晶分子的整体排列。这导致响应速度和响应特性的下降，从而导致显示特性的劣化。此外，当以初始驱动电压设定为高于显示状态下的驱动电压的方式进行驱动(过度驱动型驱动)时，一些液晶分子响应于初始驱动电压，而另一些液晶分子基本不响应于初始驱动电压，这导致这两种液晶分子指向的倾斜产生很大差异。当随后施加显示状态下的驱动电压时，对初始驱动电压进行了响应的液晶分子在其运动几乎不再传播到其他液晶分子之前，产生了对应于显示状态下的驱动电压的指向倾斜，该倾斜传播到其他液晶分子。于是，在整个像素中，在施加了初始驱动电压时达到显示状态的亮度，然而其亮度随后降低，而后又再次到达显示状态的亮度。因此，当进行过度驱动型驱动时，相比于常规驱动(未过度驱动的驱动)，提高了透明响应速度，然而难以获得足够的显示质量。上述问题是VA模式液晶显示元件中特有的问题，而几乎不存在于IPS(平面切换)模式或FFS(边缘场切换)模式液晶显示元件中。
另一方面，在方式1的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法中，上述取向膜22和32使液晶分子41A、41B等具有预倾斜角θ1和θ2。这确保：避免了未进行预倾斜处理时所产生问题的出现，并很大程度地提高了对驱动电压的响应速度，同时改善了过度驱动型驱动情况下的显示质量。此外，由于TFT基板20和CF基板中的至少一者具有狭缝部21等作为用于调节液晶分子41等取向(排列)的取向调节部，因此确保了诸如视角特性等显示特性，从而在保持良好显示特性的同时提高了响应特性。
此外，在相关技术(光取向膜技术)的液晶显示器制造方法中，取向膜由以下方法形成：用线性偏振光或相对于基板表面倾斜方向上的光(此种光以下称为“倾斜光”)对包含预定聚合物材料并设置在基板表面上的前体膜进行照射，从而进行预倾斜处理。因此，在形成取向膜时需要诸如使用线性偏振光或倾斜光进行照射的设备等大型光照设备。此外，具有多个畴以实现更宽视角的像素的形成需要更大型设备以及复杂的制造工艺。特别是，在采用倾斜光形成取向膜的情况下，如果基板上存在凹凸图案或诸如间隔等结构时，则产生由上述结构等导致的挡光区域，从而难以在这些挡光区域中对液晶分子应用所期望的取向调节。在此情况下，例如，为了采用在各个像素中形成多个畴的光掩模来进行倾斜光照射，需要在设计像素时考虑到挡光问题。换句话说，在采用倾斜光形成取向膜的情况下，难于以高精度形成像素。
此外，在相关技术的光取向膜技术中，具体地，在采用可交联聚合物作为聚合化合物材料的情况下，前体膜中的可交联聚合物中所包含的可交联官能团在任意方位(方向)上取向(排列)，从而可交联官能团之间物理距离缩短的可能性降低。此外，在用随机光(非偏振光)照射的情况下，由于缩短了可交联官能团之间的物理距离而有效地进行反应，然而另一方面，对于通过线性偏振光照射来进行反应的可交联官能团，其使得偏振方向和反应部分的方向需要在预定方向上排列。此外，与垂直光相比，倾斜光导致了大的照射面积，从而减小了单位面积的照射量。换句话说，与采用垂直于基板平面的随机光进行照射的情况相比，在全部可交联官能团中，通过线性偏振光或倾斜光进行反应的可交联官能团所占的比例低。因此，在采用线性偏振光或倾斜光照射的情况下，所形成的取向膜中的交联密度(交联程度)较低。
另一方面，在方式1中，形成了包含取向处理前化合物的取向膜22和32，此后在取向膜22和取向膜32之间以密封状态形成了液晶层40。接着，通过在液晶层40上施加电压，液晶分子41等保持为预定取向，且可交联官能团的方向保持为被液晶分子41等调节的状态(换句话说，侧链中的末端结构部相对于基板或电极的方向保持为被调节的状态)，在上述条件下取向膜22和32中的取向处理前化合物交联。因而，形成了用于使液晶分子41A、41B等具有预倾斜角θ的取向膜22和32。于是，根据方式1的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法，能够在不采用大型设备的条件下容易地提高响应特性。此外，在使取向处理前化合物交联时，能够不依赖于紫外线照射的方向的情况下使液晶分子41等具有预倾斜角θ；从而，能够以高精度形成像素。此外，在取向处理前化合物中的可交联官能团的取向被排序的条件下形成取向处理后化合物，使得取向处理后化合物中的交联程度高于通过上述相关技术的制造方法所形成的取向膜的交联程度。因此，即使当长时间驱动方式1中的液晶显示器(液晶显示元件)时，也不容易在驱动期间再形成新的交联结构，从而使液晶分子41A、41B等的预倾斜角θ1和θ2保持为制造时的状态；因此，还能够提高液晶显示器(液晶显示元件)的可靠性。
在此情况下，在方式1中，液晶层40以密封状态形成在取向膜22和32之间，且随后使取向膜22和32中的取向处理前化合物交联。因此，能够使驱动液晶显示元件时的透过率以持续增加的方式变化。
更具体地，如图9所示，在采用相关技术的光取向膜技术的情况下，进行预倾斜处理时所照射的倾斜光L部分地被玻璃基板30的背面反射，从而扰乱了一些液晶分子41(41P)的预倾斜方向。在此情况下，一些液晶分子41的预倾斜方向偏离其他液晶分子41的预倾斜方向，因此降低了用于指示液晶分子41的排列(取向)状态(排列状态的均一度)的有序参数。由此，在液晶显示元件的起始驱动时间内，倾斜方向偏离的一些液晶分子41P的行为与其他液晶分子41不同，并在与其他液晶分子41不同的方向上排列(取向)，从而提高了透过率。然而，此后，上述液晶分子41P与其他液晶分子41相似地排列(取向)。因此，暂时倾斜的液晶分子41P的指向方向变为垂直于基板平面，而后与其他液晶分子41的指向方向一致。因此，液晶显示元件的透过率总是局部地降低，而不是持续增加。
另一方面，在以密封状态形成液晶层40之后通过取向处理前化合物的交联反应来进行预倾斜处理的方式1中，诸如狭缝部21等用于调节液晶分子41等取向(排列)的取向调节部确保了根据液晶分子41在驱动时的取向(排列)方向来使其预倾斜。因此，如图9B所示，易于使液晶分子41等的预倾斜方向一致，从而增加了有序参数(接近于1)。因此，在驱动液晶显示元件时，液晶分子41等以一致的方式动作，从而使透过率持续地增加。
在此情况下，特别是当取向处理前化合物具有化学式(1)所示的基团以及可交联官能团时，如果取向处理前化合物具有化学式(2)所示的作为可交联官能团的基团，则更容易使取向膜22和32具有预倾斜角θ。由此，能够进一步提高响应速度。
此外，在相关技术的液晶显示元件的制造方法中，在通过使用包含光聚合单体等的液晶分子来形成液晶层之后，在使液晶分子在预定方向上取向(排列)的同时用光照射具有上述单体的有机层以使单体聚合。由此形成的聚合物用于使液晶分子预倾斜。然而，由此制造的液晶分子存在有未反应的光聚合单体仍然残留在液晶层中的问题，这导致了可靠性的降低。此外，为了减小残留在液晶层中的未反应单体的数量，需要持续很长的照射时间，这导致了制造所需时间(操作工序周期时间，tact time)延长的问题。
另一方面，在方式1中，由于取向膜22和32使液晶层40中的液晶分子41A、41B等具有预倾斜角θ1和θ2，因此能够在不采用上述包含单体的液晶材料来形成液晶层的条件下提高可靠性。此外，能够防止操作工序周期时间的增加。此外，在不采用诸如研磨处理等用于使液晶分子预倾斜的相关技术的条件下，能够很好地使液晶分子41A、41B等具有预倾斜角θ。因此，方式1的方法不存在与研磨处理相关的问题，诸如在研磨期间在取向膜中产生的缺陷导致的对比度降低、由在研磨期间所产生的静电导致的导电体破坏或由杂质导致的可靠性降低等问题。
尽管方式1说明了取向膜22和32包含有取向处理前化合物，且该化合物具有包括聚酰亚胺结构的主链，然而取向处理前化合物中的主链不限于上述含聚酰亚胺结构的链。例如，该主链可以包含聚硅氧烷结构、聚丙烯酸酯结构、聚甲基丙烯酸脂结构、马来酰亚胺结构、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、聚乙烯醇结构等，且这些结构中的具有包含聚硅氧烷结构的主链的取向处理前化合物是优选的。此外，用于构成主链的化合物的玻璃态转化温度Tg期望地是不小于200°C。具有包含聚硅氧烷结构的主链且玻璃转化温度为Tg的聚合化合物产生的效果与上述具有聚酰亚胺结构的聚合物的效果类似。具有包含聚硅氧烷结构的主链的取向处理前化合物的示例包括具有以下化学式(9)所示的硅烷结构的聚合化合物。尽管化学式(9)中的R10和R11可以是含碳的任何一价基团，然而优选地R10和R11中的一者包括可交联官能团作为侧链，这是因为此结构允许取向处理后化合物容易展现出足够的取向调节能力。此例中的可交联官能团的示例包括上述化学式(41)所示的基团。
其中，R10和R11均为一价有机基团，m1为不小于1的整数。
此外，尽管在方式1中像素电极20B设置有狭缝部21以分割取向并由此改善视角特性，然而其不限于该结构。例如，可以在像素电极20B与取向膜22之间设置作为取向调节部的突起，以取代狭缝部21。通过设置该突起，同样能够获得与狭缝部21相同的效果。此外，还可以在取向膜32与CF基板30的对置电极30B之间设置作为取向调节部的突起。在此情况下，TFT基板20上的突起与CF基板30上的突起设置为不相互面对。在此情况下，同样能够获得上述相同的效果。
以下将说明本发明的其他实施方式，其中通过相同的附图标记表示与方式1相同的元件，且省略了相同元件的具体说明。此外，同样适当地省略了与方式1相同的操作或效果的说明。此外，方式1中的各种技术问题同样适用于其他方式。
方式2
方式2是方式1的变形。在方式1中，已经说明了液晶显示器中的取向膜22和32形成为使位于取向膜22和32附近的液晶分子41A、41B的预倾斜角θ1和θ2基本相同。另一方面，在方式2中，预倾斜角θ1和θ2设定为不同。
具体地，在方式2中，首先，以与上述步骤S101相同的方式制备具有取向膜22的TFT基板20和具有取向膜32的CF基板30。接着，例如，以密封状态形成具有UV吸收剂(UV absorber)的液晶层40。随后，在像素电极20B和对置电极30B之间施加预定电压，并从TFT基板20一侧照射紫外线，以使取向膜22中的取向处理前化合物交联。在此情况下，由于液晶层40中包含有UV吸收剂，因此UV几乎没有到达CF基板30一侧。因此，在取向膜22中产生了取向处理后化合物。接着，在像素电极20B和对置电极30B之间施加与上述预定电压不同的电压，并从CF基板30一侧照射紫外线，以使取向膜32中的取向处理前化合物反应，从而制备取向处理后化合物。通过上述步骤，能够在从CF基板30一侧照射紫外线的情况下根据所施加的电压设定取向膜22和32附近的液晶分子41A、41B等的预倾斜角θ1和θ2。因此，能够将预倾斜角θ1和θ2设定为彼此不同。然而，需要注意的是，由于TFT基板20具有TFT开关元件和各种总线，因此在驱动时产生了各种横向电场。鉴于此，期望的是将TFT基板20一侧的取向膜22形成为使得取向膜22附近的液晶分子41A等的预倾斜角θ1大于取向膜32附近的液晶分子41B等的预倾斜角θ2。由此能够有效地减小由上述横向电场导致的对液晶分子41A等取向的扰乱。
方式3
方式3是方式1和2的变形。图10示出了方式3的液晶显示器(液晶显示元件)的示意性局部剖面图。在方式3中，不同于方式1，取向膜22不包含取向处理后化合物。具体地，另一方面，在方式3中，取向膜32附近的液晶分子41B等的预倾斜角θ2设定为大于0°，且另一方面，取向膜22附近的液晶分子41A等的预倾斜角θ1设定为0°。
此处，例如，取向膜22具有上述的其他垂直取向剂。
在TFT基板20上形成取向膜22时(图3中的步骤S101)，可以通过采用上述的其他垂直取向剂来替代取向处理前化合物或作为取向处理前化合物的聚合化合物的前体来制造方式3中的液晶显示器(液晶显示元件)。
在方式3的液晶显示器(液晶显示元件)中，在液晶层40中，液晶分子41A等的预倾斜角θ1为0°，而液晶分子41B等的预倾斜角θ2大于0°。与不进行预倾斜处理的液晶显示元件相比，这使得能够很大程度地提高对驱动电压的响应速度。此外，由于液晶分子41A等在接近玻璃基板20A和30A的法线方向的方向上排列(取向)，因此能够减小显示黑色时的光透过量，从而相比于方式1和2中的液晶显示器(液晶显示元件)提高了对比度。因此，例如在该液晶显示器(液晶显示元件)中，能够通过将位于CF基板30一侧的液晶分子41B等的预倾斜角θ2设定为大于0°来提高响应速度，同时通过将位于TFT基板20一侧的液晶分子41A等的预倾斜角θ1设定为0°来提高对比度。因此能够以良好的平衡同时提高对驱动电压的响应速度与对比度。
此外，根据方式3中的液晶显示器及其制造方法，在TFT基板20上形成不包含任何取向处理前化合物的取向膜22，在CF基板30上形成包含取向处理前化合物的取向膜32。接着，在TFT基板20和CF基板30之间以密封状态形成液晶层40，随后使取向膜32中的取向处理前化合物反应，以制备取向处理后化合物。因此，能够在不使用任何大型光照设备的条件下形成用于使液晶分子41B等具有预倾斜角θ2的取向膜32；因此能够容易地提高响应特性。此外，例如，相比于通过采用含有光聚合单体的液晶材料来形成密封状态的液晶层之后使光聚合单体聚合的情况，能够确保更高的可靠性。
方式3的其他效果与方式1相同。
顺便提及，如图10所示，尽管方式3采用了以下配置，即覆盖CF基板30的取向膜32包含取向处理前化合物且使液晶层40中位于CF基板30一侧的液晶分子41B等具有预倾斜角θ2，然而不限于上述结构。因此，如图11所示，可以采用以下配置，即取向膜32不包含任何取向处理后化合物，而覆盖TFT基板20的取向膜22包含取向处理后化合物，且使液晶层40中位于TFT基板20一侧的液晶分子41A等具有预倾斜角θ1。在此情况下，同样能够获得与方式3相同的操作和效果。然而，需要注意的是，如上所述，由于在驱动时生成了各种横向电场，期望地是将TFT基板20一侧的取向膜22形成为使得取向膜22附近的液晶分子41A等具有预倾斜角θ1。由此，能够有效地减小由上述横向电场导致的对液晶分子41A等取向(排列)的扰乱。
方式4
方式4也是方式1和2的变形。图12是方式4的液晶显示器(液晶显示元件)的示意性局部剖面图。在方式4中，除了CF基板30的对置电极30B的结构不同之外，采用了与方式1和2的液晶显示器(液晶显示元件)相同的结构。
具体地，在各个像素区域中，对置电极30B具有与像素电极20B的图案相同的狭缝部31。对置电极30B中的狭缝部31设置为不与像素电极20B中的狭缝部21面对。这确保了当施加驱动电压时施加了相对于液晶分子41等倾斜的电场，从而提高了对驱动电压的响应速度。此外，由于在各个像素(取向分割)中形成了取向(排列)方向不同的区域，因此改善了视角特性。
可以通过以下方法制造方式4中的液晶显示器(液晶显示元件)：将如下基板用作图3的步骤S101中的CF基板30，在该基板中，具有预定狭缝部31的对置电极30B设置在玻璃基板30A的滤色器上。
根据方式4的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法，形成均包含未交联聚合物的取向膜22和32，而后在取向膜22和取向膜32之间以密封状态形成了液晶层40。接着，使取向膜22和32中的未交联聚合物反应，以形成交联聚合物。由此，使液晶分子41A、41B等具有预定的预倾斜角θ1和θ2。因此，与未进行预倾斜处理的液晶显示元件相比，能够很大程度地提高对驱动电压的响应速度。于是，能够在不采用大型光照设备的条件下形成用于使液晶分子41等具有预倾斜角θ的取向膜22和32。因此，能够容易地提高响应特性。此外，例如，相比于在通过采用含有光聚合单体的液晶材料来形成密封状态的液晶层之后使光聚合单体聚合而进行预倾斜处理的情况，能够确保更高的可靠性。
方式4的液晶显示器(液晶显示元件)的操作和效果以及制造方法与方式1和2相同。
顺便提及，在方式4中，尽管取向膜22和32形成为使取向膜22和32附近的液晶分子41A、41B等具有预倾斜角θ1和θ2，然而可以通过上述方式3中的制造方法使取向膜22和32中的一者附近处的液晶分子41A等具有预倾斜角θ。在此情况下，同样能够获得与方式3相同的操作和效果。
方式5
在方式1至4中，在设置液晶层40之后，使取向膜22和32中至少一者的取向处理前化合物反应，以制备取向处理后化合物，从而使至少一个取向膜附近的液晶分子41等预倾斜。另一方面，在方式5中，在设置液晶层40之后，使取向膜22和32中至少一者中的聚合物的结构分解，从而使至少一个取向膜附近的液晶分子41预倾斜。换句话说，除了取向膜22和32的形成方法不同之外，方式5中的液晶显示器(液晶显示元件)的构成方式与上述方式1至4相同。
例如，在液晶分子41A、41B等具有预定预倾斜角θ1和θ2的情况下，由以下方式制造方式5中的液晶显示器(液晶显示元件)。首先，例如，分别在TFT基板20和CF基板30上形成均包含诸如上述其他垂直取向剂等聚合化合物的取向膜22和32。接着，将TFT基板20和CF基板30设置为使得取向膜22和取向膜32相互面对，并在取向膜22和32之间以密封状态形成液晶层40。随后，在像素电极20B和对置电极30B之间施加电压，同时保持该电压，并用紫外线UV照射取向膜22和32，其中紫外线UV中250nm左右的短波长范围的光成分所占的比例大于上述紫外线UV中的比例。在此情况下，例如，借助短波长范围内的紫外线UV，通过分解使得取向膜22和32各自的聚合化合物的结构改变。于是，能够分别使取向膜22附近的液晶分子41A等和取向膜32附近的液晶分子41B等具有预倾斜角θ1和θ2。
在以密封状态形成液晶层40之前包含于取向膜22和32中的聚合化合物的示例包括具有以下化学式(10)所示的聚酰亚胺结构的聚合化合物。当照射紫外线UV时，化学式(10)所示的聚酰亚胺结构发生以下反应化学式(I)所示的环丁烷结构的解裂，从而变为化学式(11)所示的结构。
其中，R20是二价有机基团，p1是不小于1的整数。
在方式5中，取向膜22附近的液晶分子41A等和取向膜32附近的液晶分子41B等分别具有预定的预倾斜角θ1和θ2。这确保了与未进行预倾斜处理的液晶显示元件相比很大程度地提高了响应速度。此外，能够在不采用任何大型设备的条件下形成取向膜22和32中的至少一者，该至少一者能够使液晶分子41等具有预倾斜角θ。因此，能够容易地提高响应特性。然而，需要注意的是，对取向膜22和32进行照射的紫外线可能引起例如液晶分子等的分解，因此，方式1至4相比于方式5容易确保更高的可靠性。
方式6
方式6涉及本发明第二实施例的液晶显示器和本发明第二和第三实施例的液晶显示器的制造方法。
在方式1至4中，通过使具有可交联官能团以作为侧链的取向处理前化合物交联来获得取向处理后化合物。另一方面，在方式6中，基于如下取向处理前化合物来获得取向处理后化合物，该取向处理前化合物具有作为侧链的光敏官能团，且该光敏官能团在能量射线(具体地，紫外线)的照射下伴随有变形。
在方式6中，同样地，取向膜22和32包含至少一个如下聚合化合物(取向处理后化合物)，该聚合化合物在侧链中具有光敏官能团。此后，通过变形化合物使液晶分子41等预倾斜。此处，取向膜22和32形成为均包含至少一个具有主链和侧链的聚合化合物(取向处理前化合物)，由此通过此方法制备取向处理后化合物，此后制备液晶层40，并使聚合物变形或对聚合物进行射线照射，更具体地，在施加电场或磁场的同时使包含在侧链中的光敏官能团变形。顺便提及，图14示意性地示出了上述状态。顺便提及，在图14中，箭头“UV”的方向和箭头“电压”的方向不表示射线照射的方向和所施加的电场的方向。此外，取向处理后化合物包括以下结构，通过该结构使得液晶分子41等沿预定方向(具体地，相对于一对基板(TFT基板20和CF基板30)倾斜的方向)排列。因此，通过使聚合物变形或对聚合物进行射线照射，使得取向膜22和32中包含了取向处理后化合物，从而能够使取向膜22和32附近的液晶分子等预倾斜。于是，提高了响应速度并改善了显示特性。
光敏官能团的示例包括具有偶氮基的偶氮苯化合物、在骨架中具有亚胺和醛亚胺的化合物(为了方便说明，称为“醛亚胺苯(aldiminebenzene)”)和具有苯乙烯骨架的化合物(为了方便说明，称为“二苯乙烯(stilbene)”)。这些化合物均响应于能量射线(如紫外线)而发生变形，或从反式(transstate)转变为顺式(cis state)，从而能够使液晶分子41等预倾斜。
醛亚胺苯
二苯乙烯
化学式(AZ-0)所示的偶氮苯化合物中的“X”的具体示例包括化学式(AZ-1)至(AZ-9)。
其中，R和R″中任意一者连接到包括二胺的苯环上，而另一者构成末端基团，R、R′和R″为氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物，且R″直接连接到包括二胺的苯环上。
除了使用具有光敏官能团的取向处理前化合物且该光敏官能团在能量射线(具体地，紫外线)照射下伴随有变形之外，方式6中的液晶显示器及其制造方法可以与方式1至4所述基本相同。因此，在方式6中省略了对液晶显示器及其制造方法的具体说明。
3、基于示例对本发明实施例的液晶显示器及其制造方法的说明
示例1
示例1A
示例1涉及本发明第一实施例的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法和本发明第三实施例的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法。在示例1A中，由以下步骤制造图11所示的液晶显示器(液晶显示元件)。
首先，制备TFT基板20和CF基板30。作为TFT基板20，采用如下基板，该基板在0.7mm厚的玻璃基板20A一侧上形成有像素电极20B，像素电极20B由ITO构成并具有狭缝图案(线宽：60μm，线间隔：10μm；狭缝部21)。作为CF基板30，采用如下基板，该基板在0.7nm厚的形成有滤色器的玻璃基板30A的滤色器上形成有对置电极30B，对置电极30B由ITO构成并具有狭缝图案(线宽：60μm，线间隔：10μm；狭缝部31)。形成在像素电极20B和对置电极30B中的狭缝图案确保了在TFT基板20和CF基板30之间施加了倾斜电场。此后，在TFT基板20上形成高度为3.5μm的间隔突起。
另一方面，制备取向膜材料。在此情况下，首先，在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中溶解1mol的具有化学式(A-7)所示的可交联官能团以作为二胺化合物的化合物、1mol的具有化学式(B-6)所示的垂直取向诱导结构部的化合物以及2mol的化学式(E-2)所示的四羧酸二酐。接着，使所得溶液在60°C下反应6小时，并在反应后向溶液中添加大量纯净水以使反应产物沉淀。接着，分离沉淀下来的固体物质，用纯净水清洗，并在40°C的减压环境下干燥15小时，从而合成作为取向处理后化合物的聚合化合物的前体的聚酰胺酸。最后，将由此得到的3.0g的聚酰胺酸溶解在NMP中，以获得固体物质浓度为3wt%的溶液，该固体物质是通过0.2μm的过滤器过滤得到的。
接着，采用旋转涂布机将所制备的取向膜材料涂布至TFT基板20和CF基板30，并用热板在80°C下对涂层膜干燥80秒。而后，在氮气环境下在炉中对TFT基板20和CF基板30在200°C下加热一小时。由此，分别在像素电极20B和对置电极30B上形成了90nm厚的取向膜22和32。
接着，沿CF基板30上的像素区域的边缘，通过涂布含有颗粒直径为3.5μm的二氧化硅颗粒的紫外固化树脂来形成密封部。此后，将包含MLC-7026(其由Merck Ltd.制造)的液晶材料(其是具有负性介电各向异性的负型液晶)以及如下分子逐滴滴入密封部所包围的区域中，所述分子是具有环结构和连接环结构的间隔臂的分子(具有间隔臂的分子)或者是(换句话说)具有介晶骨架和用于介晶骨架中连接环结构的间隔臂的分子，具体地，这些分子是具有以下结构化学式所示的具有负性介电各向异性的间隔臂的分子(负型液晶分子)。顺便提及，基于MLC-7026和具有间隔臂的分子的总量，添加30wt%含量的具有间隔臂的分子。此后，以下述方式彼此粘合TFT基板20和CF基板30：像素电极20B的线部的中心面对对置电极30B的狭缝部31，并使密封部固化。此后，在炉中在120°C下进行1小时的加热，以使密封部完全固化。由此，将液晶层40密封，从而完成了液晶单元的制备。
此后，在将具有预定有效电压的矩形波AC电场(60Hz)施加到如上制造的液晶单元的条件下，用500mJ(在365nm波长处测得)的均匀紫外线照射液晶单元，以使取向膜22和32中的取向处理前化合物反应。由此，分别在TFT基板20和CF基板30上形成了包含取向处理后化合物的取向膜22和32。由上述方式，完成了图12所示的液晶显示器(液晶显示元件)的制造，在该液晶显示器中，TFT基板20和CF基板30一侧上的液晶分子41A、41B以及具有间隔臂的分子预倾斜。最后，以偏光板的吸收轴彼此正交的方式将一对偏光板粘合到液晶显示器的外侧表面。
示例1B
在示例1B中，除了采用通过酰亚胺化聚合物(imidated polymer)来取代聚酰胺酸作为取向膜材料之外，进行了与示例1A相同的步骤，其中该酰亚胺化聚合物是通过使聚酰胺酸进行脱水闭环(dehydration ring closure)来获得的。在此情况下，将示例1A所合成的聚酰胺酸溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮，随后向该溶液中添加吡啶和醋酸酐(acetic acid anhydride)，并在110°C下使混合溶液反应3小时，以实现脱水闭环。接着，在上述反应后，向混合溶液中添加大量的纯净水，以使反应产物沉淀，随后分离沉淀的固体物质，并用纯净水进行清洗。此后，在40°C的减压环境下对清洗后的固体物质干燥15小时，从而获得作为取向处理前化合物的酰亚胺化聚合物。
示例1C
在示例1C中，除了在合成聚酰胺酸时采用包括化学式(B-37)所示的垂直取向诱导结构部的化合物来替代化学式(B-6)所示的包括垂直取向诱导结构部的化合物之外，进行与示例1A相同的过程。
示例1D
在示例1D中，除了在合成聚酰胺酸时采用化学式(E-3)所示的四羧酸二酐来替代化学式(E-2)所示的四羧酸二酐之外，进行与示例1A相同的过程。
示例1E
在示例1E中，除了在合成聚酰胺酸时采用化学式(E-1)所示的四羧酸二酐来替代化学式(E-2)所示的四羧酸二酐之外，进行了与示例1A相同的过程。
示例1F
在示例1F中，除了在合成聚酰胺酸时未采用化学式(A-7)所示的具有可交联官能团的化合物作为二胺化合物以及改变了用于照射液晶单元的紫外线之外，采用了与示例1A相同的过程。具体地，在合成聚酰胺酸时，采用2mol的化学式(B-6)所示的具有垂直取向诱导结构部的化合物作为二胺化合物。此外，在具有预定有效电压的矩形波AC电场施加到液晶单元的条件下，用100mJ(在250nm波长处测得)的均匀紫外线照射液晶单元。
比较例1A至1F
在比较例1A至1F中，除了没有添加具有间隔臂的分子之外，分别进行了与示例1A至1F相同的过程。
对于示例1A至1F和比较例1A至1F所获得的液晶显示器，确定了用于获得相同响应时间的有效电压。由此，在示例1A至1F中，在比较例1A至1F所需有效电压的平均50%的有效电压下获得了相同的响应时间。换句话说，在制造液晶显示器时，能够进一步降低在使液晶分子预倾斜时所施加的电压。
示例2
示例2A
示例2也涉及本发明第一实施例的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法和本发明第三实施例的液晶显示器(液晶显示元件)的制造方法。在示例2A中，与示例1A不同的是，制造了图1所示的液晶显示器(液晶显示元件)，并测试了其响应特性。
具体地，首先，制备TFT基板20和CF基板30。作为TFT基板20，采用如下基板，该基板在0.7nm厚的玻璃基板20A一侧上形成有像素电极20B，像素电极20B由ITO构成并具有狭缝图案(线宽：4μm，线间隔：4μm；狭缝部21)。作为CF基板30，采用如下基板，该基板在0.7nm厚的具有滤色器的玻璃基板30A的滤色器的整个表面上形成有像素电极30B，像素电极30B由ITO构成。形成在像素电极20B中的狭缝图案确保了在TFT基板20和CF基板30之间施加倾斜电场。此后，通过采用光敏丙烯酸树脂PC-335(JSR公司制造)在TFT基板20上形成了高度为3.5μm的间隔突起。
另一方面，制备取向膜材料。在此情况下，首先，按下表1中所设定的比例，在NMP中溶解化学式(A-8)所示的作为二胺化合物的具有可交联官能团的化合物、化学式(B-6)所示的具有垂直取向诱导结构部的化合物、化学式(C-1)所示的化合物以及化学式(E-2)所示的四羧酸二酐。接着，使所得溶液在60°C下反应4小时，并在该反应后向溶液中添加大量甲醇，以使反应产物沉淀。接着，分离沉淀下来的固体物质，用甲醇进行清洗，并在40°C的减压环境下干燥15小时，从而合成聚酰胺酸(其是作为取向处理后化合物的聚合化合物的前体)。最后，在NMP中溶解由此获得的3.0g的聚酰胺酸，以获得固体物质浓度为3wt%的溶液，该固体物质是通过0.2μm的过滤器过滤得到的。
接着，采用旋转涂布机将所制备的取向膜材料涂布到TFT基板20和CF基板30，并用热板在80°C下对涂层膜干燥80秒。而后，在氮气环境下在炉中对TFT基板20和CF基板30在200°C下加热一小时。由此，分别在像素电极20B和对置电极30B上形成了90nm厚的取向膜22和32。
接着，类似于示例1A，沿CF基板30上像素区域的边缘，通过涂覆紫外固化树脂来形成密封部，并向该密封部所包围的区域中逐滴滴入与示例1A相同的液晶材料。此后，将TFT基板20和CF基板30彼此粘合，并使密封部固化。此后，在炉中在120°C下进行1小时的加热，以使密封部完全固化。由此，将液晶层40密封，从而完成了液晶单元的制备。
此后，在将具有预定有效电压的矩形波AC电场(60Hz)施加到如上制备的液晶单元的条件下，用500mJ(在365nm波长处测得)的均匀紫外线照射液晶单元，以使取向膜22和32中的取向处理前化合物反应。由此，分别在TFT基板20和CF基板30上形成了包含取向处理后化合物的取向膜22和32。由上述方式，完成了图1所示的液晶显示器(液晶显示元件)的制造，在该液晶显示器中TFT基板20和CF基板30一侧上的液晶分子41A、41B等预倾斜。最后，以偏光板的吸收轴彼此正交的方式将一对偏光板粘合到液晶显示器的外侧表面。
示例2B
在示例2B中，除了在合成聚酰胺酸时未采用化学式(B-6)所示的具有垂直取向诱导结构部的化合物之外，进行了与示例2A相同的过程。
示例2C
在示例2C中，除了在合成聚酰胺酸时采用化学式(C-2)所示的化合物替代化学式(C-1)所示的化合物之外，进行了与示例2A相同的过程。
示例2D和2E
在示例2D和2E中，除了在合成聚酰胺酸时，采用具有化学式(D-7)所示基团的化合物和化学式(G-1)所示的化合物以表1中所设定比例来替代化学式(A-8)所示的具有可交联官能团的化合物、化学式(B-6)所示的具有垂直取向诱导结构部的化合物和化学式(C-1)所示的化合物之外，进行了与示例2A相同的过程。
比较例2A至2E
在比较例2A至2E中，除了没有添加具有间隔臂的分子之外，进行了与示例2A至2E相同的过程。
对于示例2A至2E和比较例2A至2E所获得的液晶显示器(液晶显示元件)，确定了用于获得相同响应时间的有效电压。由此，在示例2A至2E中，在比较例2A至2E所需有效电压的平均40%的有效电压下获得了相同的响应时间。换句话说，在制造液晶显示器时，能够进一步降低在使液晶分子预倾斜时所施加的电压。
表1
示例3
示例3也涉及本发明第一实施例的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法和本发明第三实施例的液晶显示器(液晶显示元件)的制造方法。
具体地，在示例3中，使二胺聚合物与四羧酸二酐彼此反应以获得聚酰胺酸。接着，使聚酰胺酸发生二胺反应，随后脱水闭环，并将所得产物溶解于NMP中。由此，获得了化学式(F-1)所示的聚酰亚胺。此后，在示例3中，以与示例2A相同的方式获得了取向膜22和32，继而基于示例2A基本相同的方法完成了液晶单元的制备。然而，需要注意的是，间隔突起的高度设为3.5μm，并用颗粒直径为3.5μm的二氧化硅颗粒形成密封部。此外，将像素电极20B和对置电极30B上的取向膜22和32的厚度设定为90nm。
此后，在将具有20V有效电压的矩形波AC电场(60Hz)施加到如上制备的液晶单元的条件下，用500mJ(在365nm波长处测得)的均匀紫外线照射液晶单元，以使取向膜22和32中的取向处理前化合物反应。由此，分别在TFT基板20和CF基板30上形成了包含取向处理后化合物的取向膜22和32。由上述方式，完成了图1所示的液晶显示器(液晶显示元件)的制造，在该液晶显示器中TFT基板20和CF基板30一侧上的液晶分子41A、41B等预倾斜。最后，以偏光板的吸收轴彼此正交的方式将一对偏光板粘合到液晶显示器的外侧表面。
对于由此制备的液晶显示器(液晶显示元件)，测定液晶分子的预倾斜角和响应速度。其结果如下表2所示。
通过已知的采用氦氖激光(He-Ne laser light)的液晶旋转法(T.J.Scheffer et al.,J.Appl.Phys.,vol.19,p.2013(1980)所述的方法)测定液晶分子41等的预倾斜角θ。顺便提及，如上所述及如图2所示，预倾斜角θ是在关闭驱动电压的状态下液晶分子41(41A、41B)的指向D相对于Z方向的倾斜角度，其中Z方向是垂直于玻璃基板20A和30A表面的方向(法线方向)。
以如下方式测试了响应时间。采用LCD5200(Otsuka Electronics有限公司制造)作为测试装置，在像素电极20B和对置电极30B之间施加驱动电压(7.5V)，并基于测试电压测试从亮度的梯度从到达10%的时刻至到达90%的时刻之间的时间。
表2
有效电压 20V
预倾斜角角度 1.5°
响应时间 9.7毫秒
示例4
示例4涉及本发明第二实施例的液晶显示器(液晶显示元件)及其制造方法和本发明第三实施例的液晶显示器(液晶显示元件)的制造方法。在示例4中，采用了具有光敏官能团的取向处理前化合物/取向处理后化合物。具体地，在采用下列化学式(AZ-11)至(AZ-17)所示的偶氮苯化合物作为具有光敏官能团的取向处理前化合物的同时，以与示例1A、图12所示基本相同的配置和结构制备液晶显示器，并测试其响应特性。
在示例4中，通过采用旋转涂布机将聚酰亚胺材料涂布到TFT基板20和CF基板30，并采用热板在80°C下对涂层膜进行80秒的干燥，其中，将化学式(AZ-11)所示的化合物与化学式(C-1)的化合物以9:1(质量比)的混合物用作二胺材料，并将化学式(E-2)所示的四羧酸二酐用作酸二酐(acid dianhydride)。接着，在炉中在200°C的氮气环境下对TFT基板20和CF基板30加热1小时。由此，分别在像素电极20B和对置电极30B上形成了90nm厚的取向膜22和32。
接着，类似于示例1A，沿CF基板30上像素区域的边缘，采用含有颗粒直径为3.5μm的二氧化硅颗粒的紫外固化树脂形成密封部，并将与示例1A相同的液晶材料逐滴滴入密封部所包围的区域中。此后，将TFT基板20和CF基板30由以下方式彼此粘合：使像素电极20B的线部的中心面对对置电极30B的狭缝部31，并使密封部固化。此后，在炉中在120°C下进行1小时的加热，以使密封部完全固化。由此，将液晶层40密封，从而完成了液晶单元(示例4A)的制备。
此后，在将具有预定的有效电压的矩形波AC电场(60Hz)施加到如上制备的液晶单元的条件下，用500mJ(在365nm波长处测得)的均匀的紫外线照射液晶单元，以使取向膜22和32中的取向处理前化合物变形。由此，分别在TFT基板20和CF基板30上形成了包含取向处理后化合物的取向膜22和32。由上述方式，完成了液晶显示器(液晶显示元件)的制造，在该液晶显示器中TFT基板20和CF基板30一侧上的液晶分子41A、41B预倾斜。最后，以偏光板的吸收轴彼此正交的方式将一对偏光板粘合到液晶显示器的外侧表面。
除了分别采用化学式(AZ-12)至(AZ-17)所示的化合物替代化学式(AZ-11)所示的化合物之外，以与上述相同的方式制造示例4B至4G的液晶显示器(液晶显示元件)。
比较例4A至4G
在比较例4A至4G中，除了没有添加具有间隔臂的分子之外，进行了与示例4A至4G相同的过程。
对于示例4A至4G和比较例4A至4G所获得的液晶显示器，确定了各自用于获得相同响应时间的有效电压。由此，在示例4A至4G中，在比较例4A至4G所需有效电压的平均40%的有效电压下获得了相同的响应时间。换句话说，在制造液晶显示器时，能够进一步降低在使对液晶分子预倾斜时所施加的电压。
尽管通过上述优选方式和示例对本发明进行了说明，然而本发明不限于上述方式和示例，还可以做各种变形。例如，尽管在上述方式和示例中说明的是VA模式的液晶显示器(液晶显示元件)，然而本发明不限于VA模式，还可以应用于诸如TN模式、IPS模式、FFS模式和OCB(光学补偿弯曲)模式等其他模式。在这些情况下，同样能够获得上述效果。然而，应注意的是，相比于未进行预倾斜处理的液晶显示器(液晶显示元件)，在VA模式下能够比在IPS模式和FFS模式下获得高得多的效果提升。
此外，尽管在上述方式和示例中说明的是透射型液晶显示器(液晶显示元件)，然而本发明不限于透射型，还可采用例如反射型。在反射型的情况下，采用诸如铝等反光性电极材料形成像素电极。
顺便提及，本发明可以采用如下配置。
(1)本发明第一实施例的液晶显示器
一种具有液晶显示元件的液晶显示器，所述液晶显示元件包括：
一对取向膜，其设置在一对基板的相互面对的侧上；及
液晶层，其设置在所述一对取向膜之间并包含液晶分子，所述液晶分子具有负性介电各向异性，
其中，所述一对取向膜中至少一者包含交联化合物，所述交联化合物是通过使具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物交联获得的，
所述液晶层还包含具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子，且
通过所述交联化合物使所述液晶分子预倾斜。
(2)本发明第二实施例的液晶显示器
一种具有液晶显示元件的液晶显示器，所述液晶显示元件包括：
一对取向膜，其设置在一对基板的相互面对的侧上；及
液晶层，其设置在所述一对取向膜之间并包含液晶分子，所述液晶分子具有负性介电各向异性，
其中，所述一对取向膜中至少一者包含变形化合物，所述变形化合物是通过使具有光敏官能团作为侧链的聚合化合物变形获得的，
所述液晶层还包含具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子，且
通过所述变形化合物使所述液晶分子预倾斜。
(3)如上述(1)或(2)所述的液晶显示器，其中
所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子包括向列型液晶材料或低分子材料，所述向列型液晶材料或低分子材料具有负性介电各向异性或中性介电各向异性且包含至少一种由以下化学式表示的化合物：
R1-A1-X1-A2-R2
其中，R1和R2各自是1~10个碳原子的烷基或2~10个碳原子的烯基，所述烷基或所述烯基中的一个CH2基团或两个以上的非邻近的CH2基团能够被氧原子和/或硫原子取代，且所述烷基或所述烯基中的至少一个氢原子能够被氟原子或氯原子取代；
A1和A2各自独立地是反式-1,4-环己烯基、1,4-亚苯基或选自包括1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2,2,2]辛烯基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基的群组中的基团，且A1和A2中的氢原子能够被CN或卤素取代，所述反式-1,4-环己烯基中的一个CH2基团或非邻近的两个CH2基团能够被氧原子或硫原子取代，所述1,4-亚苯基中的一个或多个CH基团能够被氮原子取代；且
X1是-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CF2CF2-、-CF=CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-O-或-C-。
(4)如上述(1)至(3)任意一项所述的液晶显示器，其中
所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子的质量占所述液晶分子与所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子的总质量的比例在1到50%的范围内。
(5)如上述(1)至(4)所述的液晶显示器，
其中，所述用于构成所述一对取向膜中至少一者的化合物包括以下化合物，该化合物还具有由化学式(1)表示的基团作为侧链：
-R1-R2-R3…(1)
其中，R1是直链或作为支链的至少3个碳原子的二价有机基团，并连接到所述聚合化合物的主链，R2是包括多个环结构的二价有机基团，用于构成R2中的环结构的原子中的一个原子连接到R1，且R3是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
(6)如上述(1)至(4)所述的液晶显示器，其中
所述用于构成所述一对取向膜中至少一者的化合物包括以下化合物，该化合物具有由化学式(2)表示的基团作为侧链：
-R11-R12-R13-R14…(2)
其中，R11是直链或作为支链的1到20个碳原子（优选为3到12个碳原子）的二价有机基团，并且能够包括醚基或酯基并连接到所述聚合化合物的主链，或者R11是醚基或酯基并连接到所述聚合化合物的主链，R12是亚乙炔基或者包括以下结构中一种结构的二价基团，这些结构包括查尔酮结构、肉桂酸结构、肉桂酰结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构，R13是包括多个环结构的二价有机基团，R14是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
(7)如上述(1)所述的液晶显示器，其中
通过使所述聚合化合物交联获得的所述交联化合物包括侧链和用于所述基板上支撑所述侧链的主链；
所述侧链包括连接到所述主链的交联部和连接到所述交联部的末端结构部，在所述交联部中所述侧链部分地交联；且
所述液晶分子通过沿所述末端结构部设置或被所述末端结构部夹住而预倾斜。
(8)如上述(2)所述的液晶显示器，其中
通过使所述聚合化合物变形获得的所述变形化合物包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；
所述侧链包括连接到所述主链的变形部和连接到所述变形部的末端结构部，在所述变形部中所述侧链部分地变形；且
所述液晶分子通过沿所述末端结构部设置或被所述末端结构部夹住而预倾斜。
(9)如上述(1)所述的液晶显示器，其中
通过使所述聚合化合物交联获得的所述交联化合物包括侧链和用于所述基板上支撑所述侧链的主链；且
所述侧链包括连接到所述主链的交联部和连接到所述交联部并具有介晶基团的末端结构部，在所述交联部中所述侧链部分地交联。
(10)如上述(2)所述的液晶显示器，其中
其中，通过使所述聚合化合物变形获得的所述变形化合物包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；且
所述侧链包括连接到所述主链的变形部和连接到所述变形部并具有介晶基团的末端结构部，在所述变形部中所述侧链部分地变形。
(11)如上述(1)至(10)任意一项所述的液晶显示器，其中
所述一对取向膜中的至少一者具有不大于1nm的表面粗糙度Ra。
(12)如上述(1)至(11)任意一项所述的液晶显示器，其中
所述一对取向膜具有相同的组分。
(13)如上述(1)至(12)任意一项所述的液晶显示器，其还包括：
取向调节部，其包括形成在电极中的狭缝或设置在所述基板上的突起。
(14)本发明第一实施例的液晶显示器的制造方法
一种液晶显示器的制造方法，其包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及
在以密封状态形成所述液晶层之后，使所述聚合化合物交联以使所述液晶分子预倾斜。
(15)本发明第二实施例的液晶显示器的制造方法
一种液晶显示器的制造方法，其包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有光敏官能团作为侧链的聚合化合物；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及
在以密封状态形成所述液晶层之后，使所述聚合化合物变形以使所述液晶分子预倾斜。
(16)本发明第三实施例的液晶显示器的制造方法
一种液晶显示器的制造方法，其包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有可交联官能团或光敏官能团作为侧链的聚合化合物；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及
在以密封状态形成所述液晶层之后，用能量射线照射所述聚合化合物以使所述液晶分子预倾斜。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。

Claims (25)

1.一种具有液晶显示元件的液晶显示器，所述液晶显示元件包括：
一对取向膜，其设置在一对基板的相互面对的侧上；及
液晶层，其设置在所述一对取向膜之间并包含液晶分子，所述液晶分子具有负性介电各向异性，
其中，所述一对取向膜中至少一者包含交联化合物，所述交联化合物是通过使具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物交联获得的，
所述液晶层还包含具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子，且
通过所述交联化合物使所述液晶分子预倾斜，其中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子包括向列型液晶材料或低分子材料，所述向列型液晶材料或低分子材料具有负性介电各向异性或中性介电各向异性且包含至少一种由以下化学式表示的化合物：
R1-A1-X1-A2-R2
其中，R1和R2各自是1～10个碳原子的烷基或2～10个碳原子的烯基，所述烷基或所述烯基中的一个CH2基团或两个以上的非邻近的CH2基团能够被氧原子和/或硫原子取代，且所述烷基或所述烯基中的至少一个氢原子能够被氟原子或氯原子取代；
A1和A2各自独立地是反式-1,4-环己烯基、1,4-亚苯基或选自包括1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2,2,2]辛烯基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基的群组中的基团，且A1和A2中的氢原子能够被CN或卤素取代，所述反式-1,4-环己烯基中的一个CH2基团或非邻近的两个CH2基团能够被氧原子或硫原子取代，所述1,4-亚苯基中的一个或多个CH基团能够被氮原子取代；且
X1是-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CF2CF2-、-CF＝CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-O-或-C-。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子的质量占所述液晶分子与所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子的总质量的比例在1到50％的范围内。
3.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述用于构成所述一对取向膜中至少一者的化合物包括以下化合物，该化合物还具有由化学式(1)表示的基团作为侧链：
-R1-R2-R3 …(1)
其中，R1是直链或作为支链的至少3个碳原子的二价有机基团，并连接到所述聚合化合物的主链，R2是包括多个环结构的二价有机基团，用于构成R2中的环结构的原子中的一个原子连接到R1，且R3是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
4.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述用于构成所述一对取向膜中至少一者的化合物包括以下化合物，该化合物具有由化学式(2)表示的基团作为侧链：
-R11-R12-R13-R14 …(2)
其中，R11是直链或作为支链的1到20个碳原子的二价有机基团，并且能够包括醚基或酯基并连接到所述聚合化合物的主链，或者是醚基或酯基并连接到所述聚合化合物的主链，R12是亚乙炔基或者包括以下结构中一种结构的二价基团，这些结构包括查尔酮结构、肉桂酸结构、肉桂酰结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构，R13是包括多个环结构的二价有机基团，R14是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
5.如权利要求4所述的液晶显示器，其中，作为R11的所述二价有机基团是3～12个碳原子的二价有机基团。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，
通过使所述聚合化合物交联获得的所述交联化合物包括侧链和用于所述基板上支撑所述侧链的主链；
所述侧链包括连接到所述主链的交联部和连接到所述交联部的末端结构部，在所述交联部中所述侧链部分地交联；且
所述液晶分子通过沿所述末端结构部设置或被所述末端结构部夹住而预倾斜。
7.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，
通过使所述聚合化合物交联获得的所述交联化合物包括侧链和用于所述基板上支撑所述侧链的主链；且
所述侧链包括连接到所述主链的交联部和连接到所述交联部并具有介晶基团的末端结构部，在所述交联部中所述侧链部分地交联。
8.如权利要求1-7中任一项所述的液晶显示器，其中，所述一对取向膜中的至少一者具有不大于1nm的表面粗糙度Ra。
9.如权利要求1-7中任一项所述的液晶显示器，其中，所述一对取向膜具有相同的组分。
10.如权利要求1-7中任一项所述的液晶显示器，其还包括：
取向调节部，其包括形成在电极中的狭缝或设置在所述基板上的突起。
11.如权利要求5或6所述的液晶显示器，其中，所述主链在重复单元中包括酰亚胺键。
12.一种具有液晶显示元件的液晶显示器，所述液晶显示元件包括：
一对取向膜，其设置在一对基板的相互面对的侧上；及
液晶层，其设置在所述一对取向膜之间并包含液晶分子，所述液晶分子具有负性介电各向异性，
其中，所述一对取向膜中至少一者包含变形化合物，所述变形化合物是通过使具有光敏官能团作为侧链的聚合化合物变形获得的，
所述液晶层还包含具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子，且
通过所述变形化合物使所述液晶分子预倾斜，其中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子包括向列型液晶材料或低分子材料，所述向列型液晶材料或低分子材料具有负性介电各向异性或中性介电各向异性且包含至少一种由以下化学式表示的化合物：
R1-A1-X1-A2-R2
其中，R1和R2各自是1～10个碳原子的烷基或2～10个碳原子的烯基，所述烷基或所述烯基中的一个CH2基团或两个以上的非邻近的CH2基团能够被氧原子和/或硫原子取代，且所述烷基或所述烯基中的至少一个氢原子能够被氟原子或氯原子取代；
A1和A2各自独立地是反式-1,4-环己烯基、1,4-亚苯基或选自包括1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2,2,2]辛烯基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基的群组中的基团，且A1和A2中的氢原子能够被CN或卤素取代，所述反式-1,4-环己烯基中的一个CH2基团或非邻近的两个CH2基团能够被氧原子或硫原子取代，所述1,4-亚苯基中的一个或多个CH基团能够被氮原子取代；且
X1是-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CF2CF2-、-CF＝CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-O-或-C-。
13.如权利要求12所述的液晶显示器，其中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子的质量占所述液晶分子与所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子的总质量的比例在1到50％的范围内。
14.如权利要求12所述的液晶显示器，其中，所述用于构成所述一对取向膜中至少一者的化合物包括以下化合物，该化合物还具有由化学式(1)表示的基团作为侧链：
-R1-R2-R3 …(1)
其中，R1是直链或作为支链的至少3个碳原子的二价有机基团，并连接到所述聚合化合物的主链，R2是包括多个环结构的二价有机基团，用于构成R2中的环结构的原子中的一个原子连接到R1，且R3是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
15.如权利要求12所述的液晶显示器，其中，所述用于构成所述一对取向膜中至少一者的化合物包括以下化合物，该化合物具有由化学式(2)表示的基团作为侧链：
-R11-R12-R13-R14 …(2)
其中，R11是直链或作为支链的1到20个碳原子的二价有机基团，并且能够包括醚基或酯基并连接到所述聚合化合物的主链，或者是醚基或酯基并连接到所述聚合化合物的主链，R12是亚乙炔基或者包括以下结构中一种结构的二价基团，这些结构包括查尔酮结构、肉桂酸结构、肉桂酰结构、香豆素结构、马来酰亚胺结构、二苯甲酮结构、降冰片烯结构、谷维素结构和脱乙酰壳多糖结构，R13是包括多个环结构的二价有机基团，R14是氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、具有碳酸根基团的一价基团、或它们的衍生物。
16.如权利要求14所述的液晶显示器，其中，作为R11的所述二价有机基团是3～12个碳原子的二价有机基团。
17.如权利要求12所述的液晶显示器，其中，
通过使所述聚合化合物变形获得的所述变形化合物包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；
所述侧链包括连接到所述主链的变形部和连接到所述变形部的末端结构部，在所述变形部中所述侧链部分地变形；且
所述液晶分子通过沿所述末端结构部设置或被所述末端结构部夹住而预倾斜。
18.如权利要求12所述的液晶显示器，其中，
通过使所述聚合化合物变形获得的所述变形化合物包括侧链和在所述基板上支撑所述侧链的主链；且
所述侧链包括连接到所述主链的变形部和连接到所述变形部并具有介晶基团的末端结构部，在所述变形部中所述侧链部分地变形。
19.如权利要求12-18中任一项所述的液晶显示器，其中，所述一对取向膜中的至少一者具有不大于1nm的表面粗糙度Ra。
20.如权利要求12-18中任一项所述的液晶显示器，其中，所述一对取向膜具有相同的组分。
21.如权利要求12-18中任一项所述的液晶显示器，其还包括：
取向调节部，其包括形成在电极中的狭缝或设置在所述基板上的突起。
22.如权利要求17或18所述的液晶显示器，其中，所述主链在重复单元中包括酰亚胺键。
23.一种液晶显示器的制造方法，其包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有可交联官能团作为侧链的聚合化合物；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及
在以密封状态形成所述液晶层之后，使所述聚合化合物交联以使所述液晶分子预倾斜，
其中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子包括向列型液晶材料或低分子材料，所述向列型液晶材料或低分子材料具有负性介电各向异性或中性介电各向异性且包含至少一种由以下化学式表示的化合物：
R1-A1-X1-A2-R2
其中，R1和R2各自是1～10个碳原子的烷基或2～10个碳原子的烯基，所述烷基或所述烯基中的一个CH2基团或两个以上的非邻近的CH2基团能够被氧原子和/或硫原子取代，且所述烷基或所述烯基中的至少一个氢原子能够被氟原子或氯原子取代；
A1和A2各自独立地是反式-1,4-环己烯基、1,4-亚苯基或选自包括1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2,2,2]辛烯基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基的群组中的基团，且A1和A2中的氢原子能够被CN或卤素取代，所述反式-1,4-环己烯基中的一个CH2基团或非邻近的两个CH2基团能够被氧原子或硫原子取代，所述1,4-亚苯基中的一个或多个CH基团能够被氮原子取代；且
X1是-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CF2CF2-、-CF＝CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-O-或-C-。
24.一种液晶显示器的制造方法，其包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有光敏官能团作为侧链的聚合化合物；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及
在以密封状态形成所述液晶层之后，使所述聚合化合物变形以使所述液晶分子预倾斜，
其中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子包括向列型液晶材料或低分子材料，所述向列型液晶材料或低分子材料具有负性介电各向异性或中性介电各向异性且包含至少一种由以下化学式表示的化合物：
R1-A1-X1-A2-R2
其中，R1和R2各自是1～10个碳原子的烷基或2～10个碳原子的烯基，所述烷基或所述烯基中的一个CH2基团或两个以上的非邻近的CH2基团能够被氧原子和/或硫原子取代，且所述烷基或所述烯基中的至少一个氢原子能够被氟原子或氯原子取代；
A1和A2各自独立地是反式-1,4-环己烯基、1,4-亚苯基或选自包括1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2,2,2]辛烯基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基的群组中的基团，且A1和A2中的氢原子能够被CN或卤素取代，所述反式-1,4-环己烯基中的一个CH2基团或非邻近的两个CH2基团能够被氧原子或硫原子取代，所述1,4-亚苯基中的一个或多个CH基团能够被氮原子取代；且
X1是-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CF2CF2-、-CF＝CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-O-或-C-。
25.一种液晶显示器的制造方法，其包括以下步骤：
在一对基板中的一个基板上形成第一取向膜，所述第一取向膜包括具有可交联官能团或光敏官能团作为侧链的聚合化合物；
在所述一对基板中的另一个基板上形成第二取向膜；
布置所述一对基板，使得所述第一取向膜和所述第二取向膜彼此面对，并在所述第一取向膜和所述第二取向膜之间以密封状态形成液晶层，所述液晶层包含具有负性介电各向异性的液晶分子以及具有环结构和连接所述环结构的间隔臂的分子；及
在以密封状态形成所述液晶层之后，用能量射线照射所述聚合化合物以使所述液晶分子预倾斜，
其中，所述具有所述环结构和连接所述环结构的所述间隔臂的分子包括向列型液晶材料或低分子材料，所述向列型液晶材料或低分子材料具有负性介电各向异性或中性介电各向异性且包含至少一种由以下化学式表示的化合物：
R1-A1-X1-A2-R2
其中，R1和R2各自是1～10个碳原子的烷基或2～10个碳原子的烯基，所述烷基或所述烯基中的一个CH2基团或两个以上的非邻近的CH2基团能够被氧原子和/或硫原子取代，且所述烷基或所述烯基中的至少一个氢原子能够被氟原子或氯原子取代；
A1和A2各自独立地是反式-1,4-环己烯基、1,4-亚苯基或选自包括1,4-亚环己烯基、1,4-双环[2,2,2]辛烯基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢化萘-2,6-二基和1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基的群组中的基团，且A1和A2中的氢原子能够被CN或卤素取代，所述反式-1,4-环己烯基中的一个CH2基团或非邻近的两个CH2基团能够被氧原子或硫原子取代，所述1,4-亚苯基中的一个或多个CH基团能够被氮原子取代；且
X1是-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CF2CF2-、-CF＝CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-O-或-C-。
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