(57)【要約】【課題】低電圧で液晶分子を駆動しつつ、より透過率の高い表示を行う。【解決手段】光を発するバックライトユニット１２と、弱アンカリング配向膜１７が形成された基板１３Ａと、強アンカリング配向膜１６が形成された基板１３Ｂと、弱アンカリング配向膜１７と強アンカリング配向膜１６との間に配置され、液晶分子Ｌが駆動されることによって光を透過又は遮断する液晶層１８と、基板１３Ａおよび基板１３Ｂのいずれか一方に設けられ、液晶分子Ｌに駆動電界Ｅを印加する電極層１５と、を備え、弱アンカリング配向膜１７は、駆動電界Ｅを印加したときの液晶分子Ｌの配向方向を拘束する拘束力が、強アンカリング配向膜１６よりも小さい、液晶表示素子を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する光源と、
第一の配向膜が形成された第一の基板と、
前記第一の配向膜との間に間隔を空けて対向配置される第二の配向膜が形成された第二の基板と、
前記第一の配向膜と前記第二の配向膜との間に配置され、液晶分子が駆動されることによって前記光を透過又は遮断する液晶層と、
前記第一の基板および前記第二の基板のいずれか一方に設けられ、前記液晶分子に前記第一の基板および前記第二の基板に平行な方向の駆動電界を印加する電極層と、を備え、
前記液晶層は、
前記駆動電界を印加した状態で、前記第二の配向膜側では、前記液晶分子が予め設定された初期配向方向に配向された状態を維持し、前記第一の配向膜側では、前記液晶分子の配向方向が、前記第二の基板の表面に平行な面内で、前記初期配向方向から前記駆動電界に応じた方向に変化することによって、前記第二の配向膜側から前記第一の配向膜側に向かって、前記液晶分子が螺旋状に配列される、液晶表示素子。
【請求項２】
前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、
前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、
前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに直交し、前記第一の偏光板の透過軸方向と予め設定された前記液晶分子の初期配向方向とが一致し、前記駆動電界を印加した状態では、前記光源から発せられて前記第一の偏光板を通過した前記光が、前記液晶層における前記液晶分子の配列に沿って旋光し、前記第二の偏光板に向かう、請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、
前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、
前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに直交し、前記第一の偏光板の透過軸方向と予め設定された前記液晶分子の初期配向方向とが直交関係にあり、前記駆動電界を印加した状態では、前記光源から発せられて前記第一の偏光板を通過した前記光が、前記液晶層における前記液晶分子の配列に沿って偏光面を変化させ、前記第二の偏光板に向かう、請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第二の配向膜は、前記駆動電界を非印加の状態、および前記駆動電界を印加した状態の双方において、前記液晶分子を、前記初期配向方向に維持し、
前記第一の配向膜は、前記駆動電界を印加したときに、前記液晶分子の配向方向が前記第二の基板の表面に平行な面内で前記駆動電界に応じた方向に変位可能とされている、請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第一の配向膜は、前記駆動電界を印加したときの前記液晶分子の配向方向を拘束する拘束力が、前記第二の配向膜よりも小さい、請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第一の配向膜側に位置する前記液晶分子と、前記第二の配向膜側に位置する前記液晶分子とで、前記駆動電界による前記液晶分子の配向方向の変位角度の差が、０°以上９０°以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記第一の配向膜として、前記第一の基板にポリマーブラシが形成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第一の配向膜として、前記第一の基板と親和性を有する部位と前記液晶分子と相溶性を有する部位とを含む共重合体が形成され、前記第一の基板に前記第一の基板と親和性を有する部位の少なくとも一部が結合している、請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記第一の基板と親和性を有する部位の残りの部分同士が結合し、３次元架橋体を形成している、請求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記液晶分子と相溶性を有する部位の比率が前記第一の基板と親和性を有する部位の比率よりも大きい、請求項８または９に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記第一の基板と親和性を有する部位はトリシラノールであり、前記液晶分子と相溶性を有する部位はヘキシルメタクリレートである、請求項８から１０のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板面に配置された複数の電極線からなり、
前記駆動電界の非印加時において、前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に平行または直交している、請求項１から１１のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板面に配置された複数の電極線からなり、
前記駆動電界の非印加時において、前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に対して傾斜している、請求項１から１１のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
前記液晶分子の誘電率異方性が正である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
前記液晶分子の誘電率異方性が負である請求項１から１３のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
第一の基板上に第一の配向膜を形成することと、
第二の基板上に第二の配向膜を形成することと、
前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記第一の配向膜と第二の配向膜とが対向するように間隔を空けて配置することと、
前記第一の配向膜と前記第二の配向膜との間に液晶層を形成することと、
前記第一の基板および前記第二の基板のいずれか一方に、前記液晶層の液晶分子に前記第一の基板および前記第二の基板に平行な方向の駆動電界を印加する電極層を設けることと、を含み、
前記第一の配向膜を形成することは、
前記第一の基板上に親和性を有する部位と液晶と相溶性を有する部位とを含む共重合体溶液を塗布することと、
前記第一の基板を加熱することと、を含む、液晶表示素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第一の配向膜として、前記第一の基板と親和性を有する部位と前記液晶分子と相溶性を有する部位とを含む共重合体が形成され、前記第一の基板に前記第一の基板と親和性を有する部位の少なくとも一部が結合している、請求項１６に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第一の基板と親和性を有する部位の残りの部分同士が結合し、３次元架橋体を形成している、請求項１７に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１９】
前記液晶分子と相溶性を有する部位の比率が前記第一の基板と親和性を有する部位の比率よりも大きい、請求項１６から１８のいずれか一項に液晶表示素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第一の基板と親和性を有する物質はトリシラノールであり、前記液晶分子と相溶性を有する物質はヘキシルメタクリレートである、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子の駆動方式として、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）等の方式がある。
このうち、ＩＰＳ方式は、２枚の基板間に充填された液晶分子に対し、基板表面に平行な方向（横方向）の電場を印加することで、液晶分子の配向方向を変化させ、表示を行っている。このようなＩＰＳ方式の液晶表示素子は、視覚特性に優れ、携帯電話、テレビジョン等をはじめとする幅広い機器に適用されている。
【０００３】
既存の液晶表示素子では、液晶分子は、電場を印加しない状態において、所定の方向に沿って配列されるよう、液晶分子の配向方向が強制されている。
【０００４】
ＩＰＳ方式の液晶パネルにおいて、液晶分子の配向方向を強制する方法として、基板上にポリイミドなどからなる配向膜を形成し、レーヨンや綿などの布により配向膜の表面を所定の方向に擦る方法（ラビング法）や、偏光紫外線を照射してポリイミド膜表面に異方性を発生させる手法（光配向法）などが採用されている。これらの処理により、液晶分子は基板表面に強く束縛され、一定方向に配向する。このように、配向膜を備えた構成の関連技術として、特許文献１（特許第２９４０３５４号公報）が開示されている。
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１に記載される構成においては、液晶分子は配向膜によって強く拘束されている。このため、液晶層に電場を印加したとしても、すぐには液晶分子の配向方向は変化せず、一定の大きさの電圧、すなわち、閾値以上の電圧を印加して初めて、液晶分子の配向方向が変化し始める。
また、液晶分子は配向膜によって強く拘束されているため、液晶層に電場を印加した際に、配向膜近傍の液晶分子の配向方向は初期の配向方向から変化せず、液晶層において基板間の中間部（バルク）に位置する液晶分子のみの配向方向が変化する。ＩＰＳ方式の液晶パネルでは、上記の様な液晶分子の配向変化に伴う位相差（リタデーション）の変化を利用して、明暗の切り替えを行っている。
【０００６】
一般的に、ＩＰＳ方式の液晶パネルの透過率は以下の式で表わされる。
【数１】
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ここで、φは初期配向方向に対する電圧印加時の液晶分子の配向角度、Δｎは液晶の屈折率異方性、 ｄはセルギャップ、 λは光の波長である。
【０００７】
上記の式から、配向角度φ、屈折率異方性Δn、セルギャップdを適切に選択すれば、理想的には５０％の透過率が達成されることが理解できる（白黒タイプ）。しかしながら、ＩＰＳパネルの設計パラメーターは、現実的には、透過率だけでなく、駆動電圧、応答時間、更には、歩留まりなどの諸条件を考慮し、決定される。その結果、実用的なＩＰＳパネルの透過率は、理想値の半分程度にまで低下してしまう。
【０００８】
一方、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイの実用化に伴い、液晶ディスプレイの更なる特性向上が必要となってきている。特に、消費電力の低減、輝度（透過率）の向上は、有機ＥＬディスプレイとの差別化を図るために極めて重要な開発事項となっており、この様な背景から、ＩＰＳパネルの低電圧駆動化、及び、高透過率化が強く望まれている。
【０００９】
本発明は、光を発する光源と、第一の配向膜が形成された第一の基板と、前記第一の配向膜との間に間隔を空けて対向配置される第二の配向膜が形成された第二の基板と、前記第一の配向膜と前記第二の配向膜との間に配置され、液晶分子が駆動されることによって前記光を透過又は遮断する液晶層と、前記第一の基板および前記第二の基板のいずれか一方に設けられ、前記液晶分子に前記第一の基板および前記第二の基板に平行な方向の駆動電界を印加する電極層と、を備え、前記液晶層は、前記駆動電界を印加した状態で、前記第二の配向膜側では、前記液晶分子が予め設定された初期配向方向に配向された状態を維持し、前記第一の配向膜側では、前記液晶分子の配向方向が、前記第二の基板の表面に平行な面内で、前記初期配向方向から前記駆動電界に応じた方向に変化することによって、前記第二の配向膜側から前記第一の配向膜側に向かって、前記液晶分子が螺旋状に配列される、液晶表示素子を提供する。
【００１０】
また、上記液晶表示素子は、前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに直交し、前記第一の偏光板の透過軸方向と予め設定された前記液晶分子の初期配向方向とが一致し、前記駆動電界を印加した状態では、前記光源から発せられて前記第一の偏光板を通過した前記光が、前記液晶層における前記液晶分子の配列に沿って旋光し、前記第二の偏光板に向かうようにしてもよい。
【００１１】
また、上記液晶表示素子は、前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに直交し、前記第一の偏光板の透過軸方向と予め設定された前記液晶分子の初期配向方向とが直交関係にあり、前記駆動電界を印加した状態では、前記光源から発せられて前記第一の偏光板を通過した前記光が、前記液晶層における前記液晶分子の配列に沿って偏光面を変化させ、前記第二の偏光板に向かうようにしてもよい。
【００１２】
また、前記第二の配向膜は、前記駆動電界を非印加の状態、および前記駆動電界を印加した状態の双方において、前記液晶分子を、前記初期配向方向に維持し、前記第一の配向膜は、前記駆動電界を印加したときに、前記液晶分子の配向方向が前記第二の基板の表面に平行な面内で前記駆動電界に応じた方向に変位可能とされているようにしてもよい。
【００１３】
また、前記第一の配向膜は、前記駆動電界を印加したときの前記液晶分子の配向方向を拘束する拘束力が、前記第二の配向膜よりも小さいようにしてもよい。
【００１４】
また、前記第一の配向膜側に位置する前記液晶分子と、前記第二の配向膜側に位置する前記液晶分子とで、前記駆動電界による前記液晶分子の配向方向の変位角度の差が、０°以上９０°以下であるようにしてもよい。
【００１５】
また、前記第一の配向膜として、前記第一の基板にポリマーブラシが形成されているようにしてもよい。
【００１６】
また、前記第一の配向膜として、前記第一の基板と親和性を有する部位と前記液晶分子と相溶性を有する部位とを含む共重合体が形成され、前記第一の基板に前記第一の基板と親和性を有する部位の少なくとも一部が結合しているようにしてもよい。
【００１７】
また、前記第一の基板と親和性を有する部位の残りの部分同士が結合し、３次元架橋体を形成しているようにしてもよい。
【００１８】
また、前記液晶分子と相溶性を有する部位の比率が前記第一の基板と親和性を有する部位の比率よりも大きいようにしてもよい。
【００１９】
また、前記第一の基板と親和性を有する部位はトリシラノールであり、前記液晶分子と相溶性を有する部位はヘキシルメタクリレートであるようにしてもよい。
【００２０】
また、前記電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板面に配置された複数の電極線からなり、前記駆動電界の非印加時において、前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に平行または直交しているようにしてもよい。
【００２１】
また、前記電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板に配置された複数の電極線からなり、前記駆動電界の非印加時において、前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に対して傾斜している、ようにしてもよい。
【００２２】
また、前記液晶分子の誘電率異方性が正であるようにしてもよい。
【００２３】
また、前記液晶の誘電率異方性が負であるようにしてもよい。
【００２４】
また、本発明は、第一の基板上に第一の配向膜を形成することと、第二の基板上に第二の配向膜を形成することと、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記第一の配向膜と第二の配向膜とが対向するように間隔を空けて配置することと、前記第一の配向膜と前記第二の配向膜との間に液晶層を形成することと、前記第一の基板および前記第二の基板のいずれか一方に、前記液晶層の液晶分子に前記第一の基板および前記第二の基板に平行な方向の駆動電界を印加する電極層を設けることと、を含み、前記第一の配向膜を形成することは、前記第一の基板上に親和性を有する部位と液晶と相溶性を有する部位とを含む共重合体溶液を塗布することと、前記第一の基板を加熱することと、を含む、液晶表示素子の製造方法を提供する。
【００２５】
また、前記第一の配向膜として、前記第一の基板と親和性を有する部位と前記液晶分子と相溶性を有する部位とを含む共重合体が形成され、前記第一の基板に前記第一の基板と親和性を有する部位の少なくとも一部が結合しているようにしてもよい。
【００２６】
また、前記第一の基板と親和性を有する部位の残りの部分同士が結合し、３次元架橋体を形成しているようにしてもよい。
【００２７】
また、前記液晶分子と相溶性を有する部位の比率が前記第一の基板と親和性を有する部位の比率よりも大きいようにしてもよい。
【００２８】
また、前記第一の基板と親和性を有する部位はトリシラノールであり、前記液晶分子と相溶性を有する部位はヘキシルメタクリレートであるようにしてもよい。
【００２９】
本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００３０】
すなわち、低電圧で液晶分子を駆動しつつ、より透過率の高い表示を行うことが可能となる。
【００３１】
また、低電圧で液晶分子を駆動しつつ、より透過率の高い表示を行うことが可能な液晶表示素子を、簡便、かつ、低コストで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態として示した液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。
【図２】前記第１実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。
【図３】前記第１実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図４】前記第１実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図５】弱アンカリング配向膜として基板に形成したポリマーブラシの例を示す断面図である。
【図６】第２実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図７】前記第２実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【図８】第３実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図９】前記第３実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態として示した液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。
【図１１】前記第４実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。
【図１２】前記第４実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図１３】前記第４実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図１４】第５実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図１５】前記第５実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【図１６】第６実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【図１７】前記第６実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【図１８】実施例としての液晶パネルと比較例としての液晶パネルの電圧Ｖと透過率Ｔとの関係を示すＶ−Ｔ曲線である。
【図１９】弱アンカリング配向膜として基板に形成する前の共重合体の例を示す模式図である。
【図２０】弱アンカリング配向膜として基板に形成した後の共重合体の例を示す断面図である。
【図２１】実施例で作成した液晶セルの配向状態を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
液晶には、誘電率異方性が正であるポジティブ型と、誘電率異方性が負であるネガティブ型とが存在する。ポジティブ型の液晶は、誘電的性質が液晶分子の長軸方向に大きく、長軸方向に直交する方向に小さい。ネガティブ型は、誘電的性質が液晶分子の長軸方向に小さく、長軸方向に直交する方向に大きい。本実施形態では、ポジティブ型の液晶を用いた事例について説明する。
図１は、本実施形態における液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。図２は、前記第１実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。図３は、前記第１実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図４は、前記第１実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図５は、弱アンカリング配向膜として基板に形成したポリマーブラシの例を示す断面図である。
図１、図２に示すように、液晶ディスプレイ１０は、液晶パネル１１と、液晶パネル１１に光を提供するバックライトユニット１２と、を備えている。
【００３５】
バックライトユニット１２は、液晶パネル１１の裏面に設けられた光源（図示無し）から入力される光を、液晶パネル１１の裏面１１ｒ側から表面１１ｆ側に向けて均一に照射する。バックライトユニット１２は、例えば、その一側端部に設けられた光源（図示無し）から入力される光を、液晶パネル１１の表面１１ｆと平行な方向に伝搬するとともに、伝搬した光を液晶パネル１１の裏面１１ｒ側から表面１１ｆ側に向けて照射する、いわゆるエッジライト型のものを用いることができる。また、バックライトユニット１２は、液晶パネル１１の裏面１１ｒ側に設けられた光源から入力される光を液晶パネル１１の裏面１１ｒ側から表面１１ｆ側に向けて照射する、いわゆる直下型のものを用いることもできる。
【００３６】
液晶パネル１１は、基板（第二の基板）１３Ａ，基板（第一の基板）１３Ｂと、偏光板１４Ａ，１４Ｂと、電極層１５と、強アンカリング配向膜（第二の配向膜）１６と、弱アンカリング配向膜（第一の配向膜）１７と、液晶層１８と、を備えている。
【００３７】
基板１３Ａ，１３Ｂは、それぞれガラス、あるいは樹脂などの基板からなり、所定の間隔を空けて互いに平行に配置されている。
【００３８】
偏光板１４Ａは、バックライトユニット１２側に配置された基板１３Ａにおいて、バックライトユニット１２に対向する側、もしくはバックライトユニット１２とは反対側に設けられている。
偏光板１４Ｂは、バックライトユニット１２から離間した側に配置された基板１３Ｂにおいて、バックライトユニット１２とは反対側、もしくは、バックライトユニット１２に対向する側に設けられている。
これら偏光板１４Ａ，１４Ｂは、その透過軸方向が、互いに直交している。例えば、一方の偏光板１４Ａの透過軸方向は、基板１３Ｂに平行な方向Ｙに設定され、他方の偏光板１４Ｂの透過軸方向は、基板１３Ｂに平行な面内で方向Ｙに直交する方向Ｘに設定されている。
【００３９】
電極層１５は、基板１３Ａ，１３Ｂのいずれか一方に設けられている。この実施形態では、電極層１５は、バックライトユニット１２側の基板１３Ａにおいて、バックライトユニット１２から離間した側に設けられている。
電極層１５は、基板１３Ａの表面に沿って、複数本の電極線２０Ａが並設されることで形成されている。ここで、図３に示すように、各電極線２０Ａは、その長軸方向が、例えば基板１３Ａの表面に平行な面内で方向Ｙに沿って延びるよう直線状に形成されている。電極層１５は、このような電極線２０Ａが、基板１３Ａの表面に平行な面内で方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、一定間隔ごとに並設されている。
【００４０】
図２、図４に示すように、このような電極層１５においては、電極層１５の各電極線２０Ａに予め設定した電圧が印加されると、互いに隣接する電極線２０Ａ間で、これら互いに隣接する電極線２０Ａどうしを結ぶ方向、すなわちこの実施形態では基板１３Ｂに平行な方向Ｘの電場Ｅが生成される。
【００４１】
強アンカリング配向膜１６は、基板１３Ａ，１３Ｂのいずれか一方に設けられている。この実施形態では、強アンカリング配向膜１６は、バックライトユニット１２側の基板１３Ａにおいて、バックライトユニット１２から離間した側に形成されている。
【００４２】
弱アンカリング配向膜１７は、基板１３Ａ，１３Ｂのいずれか他方に設けられている。この実施形態では、弱アンカリング配向膜１７は、バックライトユニット１２から離間した側の基板１３Ｂにおいて、バックライトユニット１２に対向する側に形成されている。
【００４３】
液晶層１８は、強アンカリング配向膜１６と弱アンカリング配向膜１７との間に、多数の液晶分子Ｌｐが充填されることで形成されている。液晶層１８は、電極層１５を構成する各電極線２０Ａに電圧が印加されることによって生じる電場Ｅにより、液晶分子Ｌｐの配向方向が変化して駆動される。このようにして液晶分子Ｌｐの配向が変化することによって、液晶層１８は、バックライトユニット１２から供給される光を部分的に透過したり遮断したりすることで、表示画像を生成する。
【００４４】
ここで、強アンカリング配向膜１６と弱アンカリング配向膜１７とは、液晶分子Ｌｐの配向方向を拘束する配向拘束力が、互いに異なる。
すなわち、図２に示すように、強アンカリング配向膜１６は、電圧が印加されて電場Ｅが生成されても、液晶層１８において強アンカリング配向膜１６側の液晶分子Ｌｐが、その長軸方向を、基板１３Ａ，１３Ｂの表面に平行な面内の配向方向（図２では方向Ｙ）にほぼ一致させた初期配向状態、すなわち、強アンカリング配向膜１６の配向処理方向（方向Ｙ）に沿った初期配向状態を維持する。
これに対し、弱アンカリング配向膜１７では、電圧が印加されることで電場Ｅが生成されたときに、印加電圧が閾値電圧以上となると、液晶層１８の弱アンカリング配向膜１７側において、液晶分子Ｌｐが弱アンカリング配向膜１７の拘束から離脱する。そして、液晶分子Ｌｐの配向方向は、印加電圧の大きさに応じ、基板１３Ａ，１３Ｂの表面に平行な面内で、初期配向方向（図２では方向Ｙ）から変化する。
【００４５】
このように、強アンカリング配向膜１６と弱アンカリング配向膜１７とでは、電場Ｅが印加されたときに、液晶層１８の強アンカリング配向膜１６側では、液晶分子Ｌｐが強アンカリング配向膜１６による配向強制力を受けたまま、その配向方向を維持するのに対し、弱アンカリング配向膜１７側では、弱アンカリング配向膜１７による配向強制力を脱して液晶分子Ｌｐの配向方向が変化する。
【００４６】
その結果、液晶層１８においては、強アンカリング配向膜１６側と弱アンカリング配向膜１７側とでは、閾値以上の電場Ｅを印加したときの液晶分子Ｌｐの配向方向が異なる。これにより、液晶分子Ｌｐは、強アンカリング配向膜１６側から弱アンカリング配向膜１７側に向けて、初期配向方向に対する配向角度の変位量が漸次大きくなり、螺旋状に捩れた配向状態に転移し、電場強度がある一定値に達すると弱アンカリング配向膜１７近傍の液晶分子Ｌｐは、電場Ｅの方向に平行な方向に配向する。すなわち、強アンカリング配向膜１６側から弱アンカリング配向膜１７側に向けて、９０°ツイストした配向状態になる。
【００４７】
上記の電圧印加時の液晶層１８の配向状態は、ＴＮ方式における電圧非印加時の液晶の配向状態と同様である。従って、ΔｎＰ≫λ（Δｎは液晶の屈折率異方性、Ｐは液晶のヘリカルピッチ、λは光の波長）、すなわち、モーガン条件（Ｍｏｕｇａｉｎ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を満たす様、液晶パネル１１の光学設計を行えば、液晶層１８に旋光能効果を生じさせることが可能となる。
【００４８】
また、ＴＮ方式の液晶パネルにおける光の透過率Ｔを与える式として、以下のＧｏｏｃｈ-Ｔａｒｒｙの式（２）が知られている。
【００４９】
【数２】
2016170389.tif 000004
【００５０】
ここで、ｕ＝ｄΔｎ／λ・π／θで、ｄはセルギャップ（液晶層１８の厚さ）、θは液晶分子Ｌｐの捩れ角であり、本実施形態では、電圧印加時における強アンカリング配向膜１６側の液晶分子と弱アンカリング配向膜１７側の液晶分子の配向方向の角度の差に相当する。なお、本実施形態では、θ＝π／２であるので、ｕ＝２ｄΔｎ／λである。
【００５１】
液晶パネル１１では、ポジティブ型の液晶分子Ｌｐを用い、偏光板１４Ａと偏光板１４Ｂとを、それぞれの透過軸方向が互いに直交するクロスニコルに配置し、偏光板１４Ａの透過軸方向が、電場Ｅを非印加の状態での液晶分子Ｌｐの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜１６に対する配向処理方向（図１では方向Ｙ）と一致するように設定される。電場Ｅを非印加の状態では、液晶分子Ｌｐは強アンカリング配向膜１６に対する配向処理方向に一様配向しているため、液晶層１８に入射した直線偏光は、偏光状態及び偏光面を維持したまま、液晶パネル１１から出射する。このとき、液晶層１８に入射した直線偏光の偏光方向（図１では方向Ｙ）と偏光板１４Ｂの透過軸方向とが直交しているため、バックライトユニット１２側からの光は偏光板１４Ｂを透過することができない。
【００５２】
一方、電場Ｅを印加した状態では、液晶分子Ｌｐは、上記したように強アンカリング配向膜１６側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜１６の配向処理方向（図２では方向Ｙ）に沿った初期配向状態を維持する。これに対し、弱アンカリング配向膜１７側では、閾値以上の電場Ｅの印加により、液晶分子Ｌｐの配向方向は基板１３Ｂに平行な面内で変化し始め、電場強度がある一定値に達したときに、液晶分子Ｌｐの長軸方向が電場Ｅに平行な方向、すなわち基板１３Ｂに平行な方向Ｘに沿うようになる。このとき、液晶パネル１１の光学条件を、モーガン条件を満たし、かつ、式（２）が最大値を取る様に設計することで、液晶層１８に入射した直線偏光は、偏光状態を維持したまま偏光面が９０°回転（旋光）して偏光板１４Ｂを透過し、液晶パネル１１から出射する。したがって、バックライトユニット１２側から液晶パネル１１に入射した光を最大の効率で透過させることができる。すなわち、本実施形態における電圧印加時の透過率Ｔを最大（偏光板の吸収を０と仮定した場合、５０％）にすることができる。ここで、一般に、セルギャップｄが大きくなると、応答速度の低下が生じるため、液晶パネルの光学設計は、式（２）が最大値を取る複数の条件の中から、いわゆる、ファーストミニマム条件を選択するのが好ましい。
【００５３】
このように、本実施形態の液晶パネル１１においては、ポジティブ型の液晶分子Ｌｐを用い、偏光板１４Ａと偏光板１４Ｂとをクロスニコルに配置し、偏光板１４Ａの透過軸方向が、電場Ｅを非印加の状態での液晶分子Ｌｐの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜１６に対する配向処理方向と、一致する（図１では方向Ｙ）ように設定されている。このような構成によれば、閾値以上の所定の電場Ｅが液晶パネル１１に印加されると、液晶分子Ｌｐが、強アンカリング配向膜１６側から弱アンカリング配向膜１７側に向けて、初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなり、螺旋状に捩れた配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット１２側から偏光板１４Ａを通過した光は、強アンカリング配向膜１６側から弱アンカリング配向膜１７側に向けて、液晶分子Ｌｐの配向方向の分布に沿って偏光面が変化し、反対側の偏光板１４Ｂを通して出射される。
このように、液晶パネル１１では、液晶の駆動方式として、液晶分子Ｌｐを基板１３Ａ，１３Ｂの表面に沿った面内で変位させるＩＰＳ駆動方式を採用する一方、旋光性を利用して、光のオン・オフ制御を行う。
【００５４】
ところで、上記したような強アンカリング配向膜１６としては、例えば、以下のようにして形成する。まず、基板１３Ａ上にポリイミドなどからなる配向膜を形成する。その後、レーヨンや綿などからなる布を巻いたローラーを、回転数及びローラーと基板１３Ａとの距離を一定に保った状態で回転させ、配向膜の表面を所定の方向に擦る（ラビング法）、あるいは、偏光紫外線を照射してポリイミドからなる配向膜の表面に異方性を発生させる（光配向法）。これらラビング法、光配向法等により配向方向が設定された、強アンカリング配向膜１６は、液晶分子Ｌｐに対し、弱アンカリング配向膜１７よりも強い配向強制力を付与する。
【００５５】
弱アンカリング配向膜１７としては、例えば、ポリマーブラシで形成したものを用いることができる。ポリマーブラシは、一端が基板１３Ｂ表面に固定され、他端が基板１３Ｂの表面から離間する方向に延びたグラフトポリマー鎖により形成される。このようなグラフトポリマー鎖は、基板１３Ｂ側から延伸させるようにして生成してもよいし、予め所定長を有したポリマー鎖を、基板１３Ｂに付着させてもよい。
【００５６】
以下に、ポリマーブラシの具体的な一例を示す。
ポリマーブラシは、例えば、次の一般式（１）で表される。
【化１】
2016170389.tif 000005
一般式（１）において、ＸはＨ又はＣＨ３であり、ｍは正の整数であって、ポリマーブラシのＴｇ（ガラス転移温度）が−５℃以下であるものである。
【００５７】
図５は、弱アンカリング配向膜として基板に形成したポリマーブラシの例を示す断面図である。
図５に示すように、液晶分子Ｌｐは、基板１３Ｂ上に形成されたポリマーブラシ２の表層部分に浸透しており、液晶分子Ｌｐと接したポリマーブラシ２の表層部分は膨潤している（図中では、膨潤した状態は示していない）。
【００５８】
本明細書においては、液晶分子Ｌｐが浸透したポリマーブラシ２の部分を共存部４として表し、液晶分子Ｌｐが浸透していないポリマーブラシ２の部分をポリマーブラシ層３として表す。なお、図５では、本発明を理解し易くする観点から、共存部４とポリマーブラシ層３とを明確に区別して表したが、実際には、共存部４とポリマーブラシ層３との境界を区別することは難しい。
【００５９】
上記したようなポリマーブラシ２を用いることにより、共存部４のＴｇ（ガラス転移温度）が、常温よりもかなり低い温度になるので、常温において、共存部４の形状を自由に変動させることができる。そのため、共存部４と液晶分子Ｌｐとの界面において共存部４の状態が変化し、基板１３Ｂに対して水平方向に液晶分子Ｌｐを配向強制しつつ、面内ではいずれの方向にも配向強制力をもたない状態（ゼロ面アンカリング状態）を実現することができる。
【００６０】
共存部４のＴｇは、使用するポリマーブラシ２及び液晶分子Ｌｐの種類によって異なるため、一義的に定義することはできないが、一般に、ポリマーブラシ２単独のＴｇに比べて低くなる。また、共存部４のＴｇは、ポリマーブラシ２に対する液晶分子Ｌｐの浸透の程度（すなわち、ポリマーブラシ２と液晶分子Ｌｐとの割合）によっても変化する。具体的には、共存部４において、液晶分子Ｌｐの割合が多い液晶分子Ｌｐ側の共存部４はＴｇが低く、液晶分子Ｌｐの割合が少ないポリマーブラシ層３側の共存部４はＴｇが高くなる。
【００６１】
しかしながら、ポリマーブラシ２として、上記一般式（１）で表され、一般式（１）において、ＸはＨ又はＣＨ３であり、ｍは正の整数であって、ポリマーブラシのＴｇが−５℃以下であるものを用いることにより、共存部４のＴｇを、常温よりも十分低い温度にすることができるので、常温において、基板１３Ｂの表面に対して水平な面内に液晶分子Ｌｐを配向強制しつつ、面内ではいずれの方向にも配向強制力をもたない状態（ゼロ面アンカリング状態）を実現することができる。
【００６２】
基板１３Ｂの表面は必要に応じて、平坦化処理を行っても良い。平坦化処理としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いて行うことができる。平坦化処理の例としては、基板１３Ｂの表面に平坦化膜を形成する方法が挙げられ、例えば、ＵＶ硬化性の透明樹脂などを基板１３Ｂの表面に塗布してＵＶ硬化すればよい。
【００６３】
基板１３Ｂの例としては、アレイ基板及び対向基板が挙げられる。
アレイ基板の例としては、アクティブマトリックスアレイ基板が挙げられる。このアクティブマトリックスアレイ基板は、一般的に、ガラス基板上にゲート配線及びソース配線がマトリックス状に配置されており、その交点部分に、薄層トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのアクティブ素子が形成され、このアクティブ素子に画素電極が接続されたものである。
【００６４】
また、対向基板の例としては、カラーフィルタ基板が挙げられる。このカラーフィルタ基板は、一般的に、ガラス基板上に、不要な光の漏れを防止するためにブラックマトリックスを形成した後、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層をパターン形成し、必要に応じて保護膜を形成したものである。これらの基板１３Ｂを用いる場合、基板１３Ｂの表面に透明樹脂を塗布して硬化し、平坦化膜を形成してもよい。
【００６５】
基板１３Ｂ上に形成されるポリマーブラシ２としては、上記一般式（１）で表され、一般式（１）において、ＸはＨ又はＣＨ３であり、ｍは正の整数であって、ポリマーブラシのＴｇが−５℃以下であるものを用いることができる。ここで、ポリマーブラシ２は、多数のグラフトポリマー鎖が高密度で基板１３Ｂ表面に対して垂直方向に伸張した構造を有するのが好ましい。
【００６６】
一般的に、一端が基板１３Ｂ表面に固定されたグラフトポリマー鎖は、グラフト密度が低いと、糸まり状の縮んだ構造をとるが、ポリマーブラシ２は、グラフト密度が高いため、隣接したグラフトポリマー鎖の相互作用（立体反発）により、基板１３Ｂ表面に対して垂直方向に伸張した構造をとる。
【００６７】
本明細書において「高密度」とは、隣接するグラフトポリマー鎖間で立体反発が生じる程度に密集したグラフトポリマー鎖の密度を意味し、一般的に０．１本／ｎｍ２以上、好ましくは０．１〜１．２本／ｎｍ２の密度である。また、本明細書において「グラフトポリマー鎖の密度」とは、単位面積（ｎｍ２）あたりの基板１３Ｂ表面上に形成されたグラフトポリマー鎖の本数を意味する。
なお、ポリマーブラシ２は、多数のグラフトポリマー鎖が上記に示した「高密度」よりも低い密度で設けられたものであってもよい。
【００６８】
ポリマーブラシ２は、基板１３Ｂの表面上でポリマーブラシ２の層を形成する。このポリマーブラシ２の層の厚さは、特に限定されないが、一般に数十ｎｍ、具体的には１ｎｍ以上１００ｎｍ未満、好ましくは１０ｎｍ〜８０ｎｍである。また、このポリマーブラシ２の層にはサイズ排除効果があり、一定の大きさの物質はポリマーブラシ２の層を通過することはできない。そのため、ポリマーブラシ２の層の厚さを薄くしても、下地から液晶分子Ｌｐへの不純物の侵入を防止することができる。
【００６９】
ポリマーブラシ２の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いて行うことができる。具体的には、ポリマーブラシ２は、ラジカル重合性モノマーをリビングラジカル重合させることにより形成することができる。ここで、本明細書において「リビングラジカル重合」とは、ラジカル重合反応において、連鎖移動反応及び停止反応が実質的に起こらず、ラジカル重合性モノマーが反応し尽くした後も連鎖成長末端が活性を保持する重合反応のことを意味する。
【００７０】
この重合反応では、重合反応終了後でも生成重合体の末端に重合活性を保持しており、ラジカル重合性モノマーを加えると再び重合反応を開始させることができる。また、リビングラジカル重合は、ラジカル重合性モノマーと重合開始剤との濃度比を調節することによって任意の平均分子量をもつ重合体の合成ができ、そして、生成する重合体の分子量分布が極めて狭いなどの特徴がある。
【００７１】
リビングラジカル重合の代表例は、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ：Ａｔｏｍ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｒａｄｉｃａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）である。例えば、重合開始剤の存在下で、ハロゲン化銅／リガンド錯体を用いてラジカル重合性モノマーの原子移動リビングラジカル重合を行う。高分子末端ハロゲンをハロゲン化銅／リガンド錯体が引き抜くことにより可逆的に成長する成長ラジカルにラジカル重合性モノマーが付加して進行し、十分な頻度での可逆的活性化・不活性化により分子量分布が規制される。
【００７２】
リビングラジカル重合に用いられるラジカル重合性モノマーは、有機ラジカルの存在下でラジカル重合を行うことが可能な不飽和結合を有するものであり、例えば、ｔ−ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ｎ−オクチルメタクリレートなどのメタクリレート系モノマー；ｔ−ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、ベンジルアクリレート、ラウリルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレートなどのアクリレート系モノマー；スチレン、スチレン誘導体（例えば、ｏ−、ｍ−、ｐ−メトキシスチレン、ｏ−、ｍ−、ｐ−ｔ−ブトキシスチレン、ｏ−、ｍ−、ｐ−クロロメチルスチレンなど）、ビニルエステル類（例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニルなど）、ビニルケトン類（例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなど）、Ｎ−ビニル化合物（例えば、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドールなど）、（メタ）アクリル酸誘導体（例えば、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、メタクリルアミドなど）、ハロゲン化ビニル類（例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、テトラクロロエチレン、ヘキサクロロプレン、フッ化ビニルなど）などのビニルモノマーが挙げられる。これらの各種ラジカル重合性モノマーは、単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【００７３】
重合開始剤としては、特に限定されず、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。重合開始剤の例としては、ｐ−クロロメチルスチレン、α−ジクロロキシレン、α，α−ジクロロキシレン、α，α−ジブロモキシレン、ヘキサキス（α−ブロモメチル）ベンゼン、塩化ベンジル、臭化ベンジル、１−ブロモ−１−フェニルエタン、１−クロロ−１−フェニルエタンなどのベンジルハロゲン化物；プロピル−２−ブロモプロピオネート、メチル−２−クロロプロピオネート、エチル−２−クロロプロピオネート、メチル−２−ブロモプロピオネート、エチル−２−ブロモイソブチレート（ＥＢＩＢ）などのα位がハロゲン化されたカルボン酸；ｐ−トルエンスルホニルクロリド（ＴｓＣｌ）などのトシルハロゲン化物；テトラクロロメタン、トリブロモメタン、１−ビニルエチルクロリド、１−ビニルエチルブロミドなどのアルキルハロゲン化物；ジメチルリン酸クロリドなどのリン酸エステルのハロゲン誘導体が挙げられる。これらの各種重合開始剤は、単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【００７４】
ハロゲン化銅／リガンド錯体を与えるハロゲン化銅としては、特に限定されず、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。ハロゲン化銅の例としては、ＣｕＢｒ、ＣｕＣｌ、ＣｕＩなどが挙げられる。これらの各種ハロゲン化銅は、単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【００７５】
ハロゲン化銅／リガンド錯体を与えるリガンド化合物としては、特に限定されず、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。リガンド化合物の例としては、トリフェニルホスファン、４，４’−ジノニル−２，２’−ジピリジン（ｄＮｂｉｐｙ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン、１，１，４，７，１０，１０−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミンなどが挙げられる。これらの各種リガンド化合物は、単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
【００７６】
ラジカル重合性モノマー、重合開始剤、ハロゲン化銅及びリガンド化合物の量は、使用する原料の種類に応じて適宜調節すればよいが、一般的に、重合開始剤１ｍｏｌに対して、ラジカル重合性モノマーが５〜１０，０００ｍｏｌ、好ましくは５０〜５，０００ｍｏｌ、ハロゲン化銅が０．１〜１００ｍｏｌ、好ましくは０．５〜１００ｍｏｌ、リガンド化合物が０．２〜２００ｍｏｌ、好ましくは１．０〜２００ｍｏｌである。
【００７７】
リビングラジカル重合は、通常、無溶媒で行うが、リビングラジカル重合で一般的に使用される溶媒を使用してもよい。使用可能な溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトン、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、酢酸エチル、トリフルオロメチルベンゼンなどの有機溶媒；水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、１−メトキシ−２−プロパノールなどの水性溶媒が挙げられる。これらの各種溶媒は、単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。また、溶媒の量は、使用する原料の種類に応じて適宜調節すればよいが、一般的にラジカル重合性モノマー１ｇに対して、溶媒が０．０１〜１００ｍＬ、好ましくは０．０５〜１０ｍＬである。
【００７８】
リビングラジカル重合は、上記の原料を含むポリマーブラシ形成用溶液中に基板１３Ｂを浸漬、または基板１３Ｂに上記の原料を含むポリマーブラシ形成用溶液を塗布し、加熱することによって行うことができる。加熱条件は、特に限定されることはなく、使用する原料などに応じて適宜調節すればよいが、一般的に、加熱温度は６０〜１５０℃、加熱時間は０．１〜１０時間である。この重合反応は、一般的に常圧で行われるが、加圧又は減圧しても構わない。なお、基板１３Ｂは、必要に応じて、ポリマーブラシ２の形成前に洗浄を行ってもよい。
【００７９】
リビングラジカル重合により形成されるポリマーブラシ２の分子量は、反応温度、反応時間や使用する原料の種類や量によって調整可能であるが、一般的に数平均分子量が５００〜１，０００，０００、好ましくは１，０００〜５００，０００のポリマーブラシ２を形成することができる。また、ポリマーブラシ２の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．０５〜１．６０の間に制御することができる。
【００８０】
ポリマーブラシ２は、基板１３Ｂとポリマーブラシ２との間の固着性を高める観点から、必要に応じて、固定化膜を介して基板１３Ｂの表面上に形成してもよい。固定化膜としては、基板１３Ｂ及びポリマーブラシ２との固着性に優れたものであれば特に限定されることはなく、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。固定化膜の例としては、次の一般式（２）で表されるアルコキシシラン化合物から形成される膜が挙げられる。
【００８１】
【化２】
2016170389.tif 000006
【００８２】
一般式（２）において、Ｒ１はそれぞれ独立してＣ１〜Ｃ３のアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基であり、Ｒ２はそれぞれ独立してメチル基又はエチル基であり、Ｘはハロゲン原子、好ましくはＢｒであり、ｎは３〜１０の整数、より好ましくは４〜８の整数である。
【００８３】
固定化膜には、ポリマーブラシ２が共有結合していることが好ましい。固定化膜とポリマーブラシ２とが結合力の強い共有結合で結ばれていれば、ポリマーブラシ２の剥がれを十分に防止することができる。その結果、液晶パネル１１の特性が低下する可能性が低くなり、液晶パネル１１の信頼性が向上する。
【００８４】
固定化膜の形成方法は、特に限定されず、使用する材料に応じて適宜設定すればよい。例えば、固定化膜形成用溶液に基板１３Ｂを浸漬させたり、あるいは、基板１３Ｂに上記の固定化膜形成用溶液を塗布後、乾燥させることによって固定化膜を形成することができる。ここで、所定の部分に固定化膜を形成させるために、固定化膜を形成させない部分にマスキングを施してもよい。また、基板１３Ｂは、必要に応じて、固定化膜の形成前に洗浄を行ってもよい。
【００８５】
基板１３Ａと、ポリマーブラシ２を形成した基板１３Ｂとの間に液晶分子Ｌｐを注入する方法としては、特に限定されず、毛細管現象を利用した真空注入法、液晶滴下注入法（ＯＤＦ：Ｏｎｅ  Ｄｒｏｐ  Ｆｉｌｌｉｎｇ）などの公知の方法を用いることができる。例えば、毛細管現象を利用した真空注入法を用いる場合には、次のようにして行えばよい。
【００８６】
まず、一方の基板１３Ａ上に公知の方法によって電極層１５を形成する。他方の基板１３Ｂ上には、フォトリソグラフィーなどの公知の方法によってスペーサーを形成した後、固定化膜（必要な場合）及びポリマーブラシ２を形成する。ここで、必要に応じて、基板１３Ｂ上（スペーサー部以外）に平坦化膜などを形成することによって平坦化し、その上に固定化膜（必要な場合）及びポリマーブラシ２を形成してもよい。
【００８７】
次に、一方の基板１３Ａを洗浄して乾燥させた後、シール材を塗布し、他方の基板１３Ｂと重ね合わせ、加熱又はＵＶ照射などによってシール材を硬化させて接着する。ここで、シール材の一部には、液晶分子Ｌｐを注入するための注入口を開けておく必要がある。次に、注入口から真空注入法によって基板１３Ａ，１３Ｂの間に液晶分子Ｌｐを注入した後、注入口を封止する。
【００８８】
本発明において用いられる液晶分子Ｌｐとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。その中でも、液晶分子Ｌｐとしては、液晶分子ＬｐのＮＩ点（Ｎ相からＩ相への相転移温度）が共存部４のＴｇよりも高いものが好ましい。
【００８９】
上述したように、液晶パネル１１によれば、バックライトユニット１２と、弱アンカリング配向膜１７が形成された基板１３Ｂと、弱アンカリング配向膜１７との間に間隔を空けて対向配置される強アンカリング配向膜１６が形成された基板１３Ａと、弱アンカリング配向膜１７と強アンカリング配向膜１６との間に配置され、液晶分子Ｌｐが駆動されることによって光を透過又は遮断する液晶層１８と、基板１３Ａおよび基板１３Ｂのいずれか一方に設けられ、液晶分子Ｌｐに電場Ｅを印加する電極層１５と、を備える。更に、弱アンカリング配向膜１７は、電場Ｅを印加したときの液晶分子Ｌｐの配向方向を拘束する拘束力が、強アンカリング配向膜１６よりも小さい。
そして、電場Ｅを印加した状態で、強アンカリング配向膜１６側から弱アンカリング配向膜１７側に向けて、液晶層１８の液晶分子Ｌｐの配向方向の変位角度が漸次大きくなる。
これにより、弱アンカリング配向膜１７側の液晶分子Ｌｐの配向方向を変化させるのに十分な所定の電圧を印加すれば、液晶パネル１１の液晶層１８が駆動され、表示を行うことができる。したがって、低電圧で液晶分子を駆動することが出来る。
また、上記構成によれば、液晶分子Ｌｐの旋光性を利用し、液晶分子Ｌｐを駆動している。このような構成によれば、光が、液晶分子Ｌｐの配向に沿って変化し、透過していくので、透過率の高い表示を行うことが可能となる。
【００９０】
［第２実施形態］
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第２実施形態について説明する。なお、以下に説明する第２実施形態においては、上記第１実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第２実施形態では、上記第１実施形態に対し、電極層１５における電極線２０Ｂの配置が異なる。
図６は、第２実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図７は、前記第２実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【００９１】
図６に示すように、この第２実施形態において、電極層１５は、基板１３Ａの表面に沿って、複数本の電極線２０Ｂが並設されることで形成されている。ここで、各電極線２０Ｂは、その長軸方向を、例えば基板１３Ａに沿った方向Ｙに対して傾斜させて形成されている。電極層１５は、このような電極線２０Ｂが、基板１３Ａに沿った方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。
【００９２】
このような電極層１５においては、互いに隣接する電極線２０Ｂ，２０Ｂ間で、電場Ｅを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Ｌｐは、強アンカリング配向膜１６における配向処理方向（方向Ｙ）に沿って配向されている。
【００９３】
図７に示すように、ポジティブ型の液晶分子Ｌｐは、電場Ｅを印加しても、強アンカリング配向膜１６側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜１６の配向処理方向（方向Ｙ）に沿った初期配向状態を維持する。一方、弱アンカリング配向膜１７側では、印加された電場Ｅにより、液晶分子Ｌｐは基板１３Ｂに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が電場Ｅに平行な方向、すなわち電極線２０Ｂに直交する方向に沿う。
【００９４】
このような電極層１５を備える本実施形態の液晶パネル１１においても、上記第１実施形態と同様、低電圧で液晶分子Ｌｐを駆動することが可能である。また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜１７側の液晶分子Ｌｐの配向方向が電場Ｅに平行となった際、液晶分子Ｌｐの配向方向と偏光板１４Ｂの透過軸方向とが完全に一致しないため、第１実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のＩＰＳ方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。
【００９５】
［第３実施形態］
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第３実施形態について説明する。なお、以下に説明する第３実施形態においては、上記第１、第２実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第３実施形態では、上記第１，第２実施形態に対し、電極層１５における電極線２０Ｃの配置が異なる。
図８は、第３実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図９は、前記第３実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【００９６】
図８に示すように、この第３実施形態において、電極層１５は、基板１３Ａの表面に沿って、複数本の電極線２０Ｃが並設されることで形成されている。ここで、各電極線２０Ｃは、各画素において、基板１３Ａに沿った方向Ｙに対して所定角度αだけ傾斜した第一傾斜部２０ａと、方向Ｙに対し所定角度−αだけ傾斜した第二傾斜部２０ｂとが、長軸方向である方向Ｙにおいて連続する「く」字状をなしている。電極層１５は、このような電極線２０Ｃが、基板１３Ａに沿った方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。
【００９７】
このような電極層１５においては、互いに隣接する電極線２０Ｃ，２０Ｃ間で、電場Ｅを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Ｌｐは、強アンカリング配向膜１６における配向処理方向（方向Ｙ）に沿って配向されている。
【００９８】
図９に示すように、ポジティブ型の液晶分子Ｌｐは、電場Ｅを印加しても、強アンカリング配向膜１６側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜１６の配向処理方向（方向Ｙ）に沿った初期配向状態を維持する。一方、弱アンカリング配向膜１７側では、印加された電場Ｅにより、液晶分子Ｌｐは基板１３Ｂに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が第一傾斜部２０ａ、第二傾斜部２０ｂに直交するように配向される。具体的には、電場Ｅを印加したときに、第一傾斜部２０ａ，２０ａ間では、液晶分子Ｌｐは第一傾斜部２０ａに直交し、第二傾斜部２０ｂ，２０ｂ間では、液晶分子Ｌｐは第二傾斜部２０ｂに直交する。
ここで、電極層１５において、電極線２０Ｃは、各画素において「く」字状に屈曲している。したがって、電場Ｅを印加したときに、方向Ｘに対し、角度αだけ傾斜した液晶分子Ｌｐと、角度−αだけ傾斜した液晶分子Ｌｐとが混在して画像を形成する。その結果、液晶パネル１１を、パネル表面に対して傾斜した斜め方向から見た場合の画像劣化を抑えることができる。
【００９９】
このような電極層１５を備える本実施形態の液晶パネル１１においても、上記第１実施形態と同様、低電圧で液晶分子Ｌｐを駆動することが可能である。また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜１７側の液晶分子Ｌｐの配向方向が電場Ｅに平行となった際、液晶分子Ｌｐの配向方向と偏光板１４Ｂの透過軸方向とが完全に一致しないため、第１実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のＩＰＳ方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。
【０１００】
［第４実施形態］
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第４実施形態について説明する。なお、以下に説明する第４実施形態においては、上記第１〜第３実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第４実施形態では、上記第１実施形態と同様の電極層１５を備え、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎを駆動する。
図１０は、本発明の第４実施形態として示した液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。図１１は、前記第４実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。図１２は、前記第４実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図１３は、前記第４実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
【０１０１】
図１０、図１１に示すように、この実施形態において、偏光板１４Ａと偏光板１４Ｂはクロスニコルに配置され、偏光板１４Ａの透過軸方向が方向Ｘに沿うよう設定され、他方の偏光板１４Ｂの透過軸方向は、方向Ｙに沿うよう設定されている。
【０１０２】
電極層１５は、基板１３Ａの表面に沿って、複数本の電極線２０Ａが並設されることで形成されている。図１２、図１３に示すように、各電極線２０Ａは、その長軸方向が、例えば基板１３Ａの表面に平行な面内で方向Ｙに沿って延びるよう直線状に形成されている。電極層１５は、このような電極線２０Ａが、基板１３Ａの表面に平行な面内で方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、一定間隔ごとに並設されている。
【０１０３】
液晶層１８の液晶分子Ｌｎは、誘電率異方性が負であり、誘電的性質が長軸方向に小さく、長軸方向に直交する方向に大きいネガティブ型である。
図１０、図１２に示すように、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎを用いる場合、電場Ｅを非印加の状態で液晶分子Ｌｎの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜１６の配向処理方向を、各電極線２０Ａの長軸方向と垂直な方向（図１２では方向Ｘ）とする。また、偏光板１４Ａと偏光板１４Ｂをクロスニコルに配置させ、偏光板１４Ａの透過軸方向が、電場Ｅを非印加の状態での液晶分子Ｌｎの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜１６に対する配向処理方向と一致する（図１２では方向Ｘ）ように設定されている。すると、電場Ｅを非印加の状態では、バックライトユニット１２側からの光は透過しない。
【０１０４】
図１１に示すように、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎは、電場Ｅを印加しても、強アンカリング配向膜１６側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜１６の配向処理方向に沿った初期配向状態（方向Ｘ）を維持する。一方、弱アンカリング配向膜１７側では、印加された電場Ｅにより、液晶分子Ｌｎは基板１３Ｂに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が電場Ｅに直交する方向、すなわち基板１３Ｂに平行な方向Ｙに沿う。このようにして、電場Ｅを印加した状態では、強アンカリング配向膜１６側から弱アンカリング配向膜１７側に向けて、液晶層１８の液晶分子Ｌｎの配向方向の変位角度が漸次大きくなる。一定値以上の電場を印加したとき、弱アンカリング配向膜１７側における液晶分子Ｌｎの配向方向（方向Ｙ）は電場Ｅと直交する方向となり、偏光板１４Ｂの透過軸方向と一致するため、バックライトユニット１２側から偏光板１４Ａを通過した光は、液晶分子Ｌｎの配向方向の分布に沿って、偏光面が変化し、反対側の偏光板１４Ｂを通して出射する。
【０１０５】
このように、誘電率異方性が負である液晶を用いる本実施形態の液晶パネル１１においても、低電圧で液晶分子Ｌｎを駆動しつつ、より透過率の高い表示を行うことが可能となる。
【０１０６】
［第５実施形態］
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第５実施形態について説明する。なお、以下に説明する第５実施形態においては、上記第１〜第４実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第５実施形態では、上記第２実施形態と同様の電極層１５を備え、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎを駆動する。
図１４は、第５実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図１５は、前記第５実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【０１０７】
この実施形態において、一方の偏光板１４Ａの透過軸方向は、上記第４実施形態と同様、方向Ｘに沿うよう設定され、他方の偏光板１４Ｂの透過軸方向は、方向Ｙに沿うよう設定されている。
【０１０８】
図１４に示すように、電極層１５は、基板１３Ａの表面に沿って、複数本の電極線２０Ｂが並設されることで形成されている。各電極線２０Ｂは、その長軸方向を、例えば基板１３Ａに沿った方向Ｙに対して傾斜させて形成されている。電極層１５は、このような電極線２０Ｂが、基板１３Ａに沿った方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。
【０１０９】
このような電極層１５においては、互いに隣接する電極線２０Ｂ，２０Ｂ間で、電場Ｅを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎは、強アンカリング配向膜１６における配向処理方向（方向Ｘ）に沿って配向されている。電場Ｅを非印加の状態では、液晶層１８の液晶分子Ｌｎは、方向Ｘに沿うよう配向され、バックライトユニット１２側からの光は透過しない。
【０１１０】
図１５に示すように、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎは、電場Ｅを印加すると、強アンカリング配向膜１６側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜１６の配向処理方向（方向Ｘ）に沿った初期配向状態を維持する。一方、弱アンカリング配向膜１７側では、印加された電場Ｅにより、液晶分子Ｌｎは基板１３Ｂに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が電場Ｅに直交する方向、すなわち電極線２０Ｂに平行な方向に沿う。
【０１１１】
このような電極層１５を備える本実施形態の液晶パネル１１においても、低電圧で液晶分子Ｌｎを駆動することが可能である。また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜１７側の液晶分子Ｌｎの配向方向が電場Ｅに垂直となった際、液晶分子Ｌｎの配向方向と偏光板１４Ｂの透過軸方向とが完全に一致しないため、第４実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のＩＰＳ方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。
【０１１２】
［第６実施形態］
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第６実施形態について説明する。なお、以下に説明する第６実施形態においては、上記第１〜第５実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第６実施形態では、上記第３実施形態と同様の電極層１５を備え、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎを駆動する。
図１６は、第６実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図１７は、前記第６実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
【０１１３】
この実施形態において、一方の偏光板１４Ａの透過軸方向は、上記第４実施形態と同様、方向Ｘに沿うよう設定され、他方の偏光板１４Ｂの透過軸方向は、方向Ｙに沿うよう設定されている。
【０１１４】
図１６に示すように、電極層１５は、基板１３Ａの表面に沿って、複数本の電極線２０Ｃが並設されることで形成されている。各電極線２０Ｃは、各画素において、基板１３Ａに沿った方向Ｙに対して所定角度αだけ傾斜した第一傾斜部２０ａと、方向Ｙに対し所定角度−αだけ傾斜した第二傾斜部２０ｂとが、長軸方向である方向Ｙにおいて連続する「く」字状をなしている。電極層１５は、このような電極線２０Ｃが、基板１３Ａに沿った方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。
【０１１５】
このような電極層１５においては、互いに隣接する電極線２０Ｃ，２０Ｃ間で、電場Ｅを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎは、強アンカリング配向膜１６における配向処理方向（方向Ｘ）に沿って配向されている。電場Ｅを非印加の状態では、液晶層１８の液晶分子Ｌｎは、方向Ｘに沿うよう配向され、バックライトユニット１２側からの光は透過しない。
【０１１６】
図１７に示すように、ネガティブ型の液晶分子Ｌｎは、電場Ｅを印加すると、強アンカリング配向膜１６側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜１６の配向処理方向（方向Ｘ）に沿った初期配向状態を維持する。一方、弱アンカリング配向膜１７側では、印加された電場Ｅにより、液晶分子Ｌｎは基板１３Ｂに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が第一傾斜部２０ａ、第二傾斜部２０ｂに平行となるように配向される。具体的には、電場Ｅを印加したときに、第一傾斜部２０ａ，２０ａ間では、液晶分子Ｌｎは第一傾斜部２０ａに平行となり、第二傾斜部２０ｂ，２０ｂ間では、液晶分子Ｌｎは第二傾斜部２０ｂに平行となる。
ここで、電極層１５において、電極線２０Ｃは、各画素において「く」字状に屈曲している。したがって、電場Ｅを印加したときに、互いに異なる２種類の角度に傾斜した液晶分子Ｌｎが混在して画像を形成する。その結果、液晶パネル１１を、パネル表面に対して傾斜した斜め方向から見た場合の画像劣化を抑えることができる。
【０１１７】
このような電極層１５を備える本実施形態の液晶パネル１１においても、低電圧で液晶分子Ｌｎを駆動することが可能である。また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜１７側の液晶分子Ｌｎの配向方向が電場Ｅに垂直となった際、液晶分子Ｌｎの配向方向と偏光板１４Ｂの透過軸方向とが完全に一致しないため、第４実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のＩＰＳ方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。
【０１１８】
［第７実施形態］
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第７実施形態について説明する。なお、以下に説明する第７実施形態においては、上記第１〜第６実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第７実施形態では、上記第１実施形態に対し、弱アンカリング配向膜１７の構成が異なる。上記第１実施形態では弱アンカリング配向膜１７としてポリマーブラシで形成したものを用いたが、第７実施形態では共重合体で形成したものを用いる。
【０１１９】
図１９は、弱アンカリング配向膜として基板に形成する前の共重合体の例を示す模式図であり、図２０は、弱アンカリング配向膜として基板に形成した後の共重合体の例を示す断面図である。共重合体２１は、一つの分子中に基板と親和性を有する部位（親和性を与える部位）２２と液晶と相溶性を有する部位（相溶性を与える部位）２３とを含む。また、一つの分子中において、液晶と相溶性を有する部位２３の比率が基板と親和性を有する部位２２の比率よりも大きくなっている。弱アンカリング配向膜として基板に形成した後の共重合体基板と親和性を有する部位２２は少なくとも一部が基板１３Ｂと化学結合を形成し基板と密着している。さらに、基板と親和性を有する部位２２の残りの部分については、基板と親和性を有する部位２２同士が結合し、３次元架橋体を形成している。一方、液晶と相溶性を有する部位２３の少なくとも一部は液晶分子Ｌｐと混合されている。また、液晶と相溶性を有する部位２３は、その部位の成分のみからなるポリマー（ホモポリマー）の一般的なＴｇが−５℃以下であるものである。
基板と親和性を有する部位２２は、上記第１実施形態のポリマーブラシ層３の基板との固着部位に相当し、液晶と相溶性を有する部位２３は、上記第１実施形態の共存部４に相当する。
【０１２０】
上記したような共重合体２１を用いることにより、液晶と相溶性を有する部位２３のＴｇ（ガラス転移温度）が、常温よりもかなり低い温度になるので、常温において、液晶と相溶性を有する部位２３の形状を自由に変動させることができる。そのため、液晶と相溶性を有する部位２３と液晶分子Ｌｐとの界面において液晶と相溶性を有する部位２３の状態が変化し、基板１３Ｂに対して水平方向に液晶分子Ｌｐを配向強制しつつ、面内ではいずれの方向にも配向強制力をもたない状態（ゼロ面アンカリング状態）を実現することができる。
【０１２１】
基板表面への共重合体２１の形成方法としては、共重合体２１を有機溶媒に溶解した溶液を基板１３Ｂに塗布し、加熱することにより形成することができる。基板と親和性を有する物質としては、例えば、トリシラノールを用いることができるが特に限定されず、基板と親和性を有する性質を示す物質であれば使用することができる。
また、液晶と相溶性を有する物質としては、例えば、ヘキシルメタクリレート（ＨＭＡ）を用いることができるが特に限定されず、液晶と相溶性を有する性質を示す物質であれば使用することができる。
【０１２２】
基板と親和性を有する物質は、トリシラノールに限らない。加熱等により基板と良好な密着性が得られるものであればよい。
液晶と相溶性を有する物質は、ヘキシルメタクリレート（ＨＭＡ）に限らない。液晶と良好な相溶性を有する物質であればよく、第１実施形態で述べた、リビングラジカル重合に用いられる各種ラジカル重合性モノマーなどが候補として挙げられる。
【０１２３】
弱アンカリング状態（ゼロ面アンカリング状態）を安定的に実現するためには、配向膜として、液晶との相溶性が高く、かつ、基板に強く固着するものを用いる必要がある。また、液晶が基板と接触しない程度に密に界面を覆うことが必要である。このため、上記第１実施形態のポリマーブラシを基板上に形成するためには、基板を重合液に浸漬し、高温で数時間重合する等の必要がある。一方、本実施形態では、共重合体２１を有機溶媒に溶解し、基板に当該溶液を塗布し、加熱することにより、共重合体を基板上に固着することができるので、ポリマーブラシで弱アンカリング配向膜を形成する場合に比べて、簡便、かつ、低コストで形成することが可能となる。
【０１２４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な実施の形態が可能である。
よって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明に含まれる。
【０１２５】
例えば、上記実施形態では、強アンカリング配向膜１６、弱アンカリング配向膜１７について、それぞれ具体的な形成方法を例示したが、これに限らない。すなわち、強アンカリング配向膜１６と弱アンカリング配向膜１７とで、電場Ｅを印加したときの、液晶分子Ｌの配向方向を強制する配向強制力が互いに異なるのであれば、強アンカリング配向膜１６、弱アンカリング配向膜１７は、それぞれ、他のいかなる方法、材料で形成してもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態では、強アンカリング配向膜１６をバックライトユニット１２側に配置し、弱アンカリング配向膜１７をバックライトユニット１２から離間した側に配置したが、これに限らない。強アンカリング配向膜１６をバックライトユニット１２から離間した側に配置し、弱アンカリング配向膜１７をバックライトユニット１２側に配置してもよい。
【０１２７】
電極層１５についても、バックライトユニット１２から離間した側に限らず、その反対側に配置してもよい。
【０１２８】
また、第１〜第６実施形態においては、偏光板１４Ａと偏光板１４Ｂをクロスニコルに配置し、偏光板１４Ａの透過軸方向が、電場Ｅを非印加の状態での液晶分子Ｌの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜１６に対する配向処理方向と、一致する場合の例を示したが、偏光板１４Ａの透過軸方向を、電場Ｅを非印加の状態での液晶分子Ｌの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜１６に対する配向処理方向と、直交させても良い。
【０１２９】
さらに、第１〜第６実施形態において、液晶分子Ｌは、電場Ｅを印加した状態で、強アンカリング配向膜１６側から弱アンカリング配向膜１７側に向けて、初期配向方向に対する配向角度の変位量が漸次大きくなり、螺旋状に捩れた配向状態となる。ここで、液晶分子Ｌは、強アンカリング配向膜１６と弱アンカリング配向膜１７との中間部において、液晶分子Ｌの配向角度の変位量が最大となり、その部分よりも弱アンカリング配向膜１７にわたって、液晶分子Ｌの配向角度の変位量が一様（最大状態）であってもよい。言い換えると、液晶分子Ｌは、電場Ｅを印加した状態で、強アンカリング配向膜１６側から、強アンカリング配向膜１６と弱アンカリング配向膜１７との中間部までの領域で螺旋状に配列し、強アンカリング配向膜１６と弱アンカリング配向膜１７との中間部から弱アンカリング配向膜１７側までの領域では、一様に配列されていてもよい。
【０１３０】
さらには、上記実施形態では、電圧非印加時に表示が暗く、電圧印加時に明るくなる、いわゆる、ノーマリーブラック型の液晶パネル１１について説明を行ったが、これに限らない。液晶パネル１１を、電圧非印加時に表示が明るく、電圧印加時に暗くなる、いわゆる、ノーマリーホワイト型の構成としてもよい。
【０１３１】
（実施例１）
上記第１〜第６実施形態で示した構成について、以下のようにモデル化した液晶パネルを用い、実証実験を行ったので、その結果を以下に示す。
【０１３２】
（液晶パネルの作製）
実施例、比較例として、ＩＴＯ製のくし歯電極（厚み：約５５ｎｍ，電極幅Ｌ／電極間距離Ｓ＝４μｍ／１０μｍ）が形成された基板（以下、電極基板と呼ぶ）とフォトスペーサーが形成された基板（以下、対向基板と呼ぶ）を貼り合わせ、その空隙に液晶を充填した液晶パネルを作製した。
【０１３３】
実施例としての液晶パネルの電極基板上には、配向膜としてＰＨＭＡブラシを重合した。ＰＨＭＡブラシ重合は、表面開始ＡＴＲＰ（原子移動ラジカル重合）によって行った。
まず、基板をアセトンとクロロホルムで１５分ずつ超音波洗浄した後、窒素ガスを吹きかけ乾燥させ、その後、ＵＶ−Ｏ３処理を１５分間行った。この段階でポリマーブラシを形成しない領域（シール材部分）をマスキングテープで保護した。
【０１３４】
次に、開始材：  ２−ｂｒｏｍｏ−２−ｍｅｔｈｙｌ−Ｎ−（３−（ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）  ｐｒｏｐｙｌ）  ｐｒｏｐａｎａｍｉｄｅ  （ＢＰＡ）：０．０５ｇ、エタノール：４．７ｇ、アンモニア水：０．２５ｇを混合した溶液に基板を遮光した状態で一晩浸漬し、基板表面に開始材を固定した。その後、基板をアセトンで１０分間超音波洗浄した後、窒素ガスを吹きかけ乾燥させた。ＰＨＭＡブラシは、ＢＰＡが固定化された基板を凍結脱気処理が為された重合液（モノマー：  ｈｅｘｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ  （ＨＭＡ）／２９．７４ｇ／１７４．７ｍｍｏｌ、開始材：  ｅｔｈｙｌ−２−ｂｒｏｍｏｉｓｏｂｕｔｙｒａｔｅ（ＥＢＩＢ）／６８．７ｍｇ／０．３５ｍｍｏｌ、触媒：  ＣｕＢｒ／１５２．２ｍｇ／１．０６ｍｍｏｌ、リガンド：Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’ ’，Ｎ’ ’−Ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ  （ＰＭＤＥＴＡ）／２４３．８ｍｇ／１．４１ｍｍｏｌ、溶媒：  ａｎｉｓｏｌｅ／  ２９．９７ｇ／２７７ｍｍｏｌ）に浸漬し、７０℃で７時間加熱し、重合した。
同一バッチ内のフリーポリマーをゲル浸透クロマトグラフィーで測定した結果、重合されたＰＨＭＡブラシの分子量と分子量分布はそれぞれ、Ｍｎ＝８８，９００，  Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７４  と見積もられた。ＰＨＭＡブラシの膜厚ｈは、Ｘ線反射率測定（リガク社製・ＵｌｔｉｍａＩＶ）を基に１８．０ｎｍと決定された。又、ＰＨＭＡブラシのグラフト密度σは、ポリマーブラシの密度がバルクのポリマー密度と等しい（ＰＨＭＡの密度として１．００ｇ／ｃｍ３を使用）という仮定の下、σ＝ρｈＮＡ／Ｍ（ρ：バルクのポリマー密度、ｈ：ポリマーブラシの膜厚、ＮＡ：アボガドロ数、Ｍ：ポリマーブラシの分子量）の関係式から０．１２ｃｈａｉｎｓ／ｎｍ２と見積もられた。
【０１３５】
一方、実施例としての液晶パネルの対向基板側には、高さ６μｍのフォトスペーサーを形成した後、配向膜としてＰＩ（ＪＳＲ製ＪＡＬＳ−１６４７０）を製膜した。ＰＩ配向膜表面にはラビング処理を施した。ラビング処理は電極基板と対向基板を貼り合せた際に、対向基板のラビング方向とくし歯電極が平行となる（完成したパネルにおいて、液晶がくし歯電極と平行にホモジニアス配向する）様に行った。電極基板と対向基板はシール材を介して貼り合わせ、加圧しながら窒素雰囲気下で１２０℃×２時間のシール硬化処理を経て、空セルを作製した。その後、真空注入法によって、ネマティック液晶（ＪＣ−５０５１ＸＸ、ネマティック／等方性転移温度：ＮＩ点１１２．７℃、屈折率異方性：Δｎ＝０．０８１）を空セルに注入した後、ＵＶ硬化型の封止材で注入口を封孔した。尚、実施例としての液晶パネルでは、対向基板を下側（バックライト側）に、電極基板を上側に配置した。
【０１３６】
実施例としての液晶パネルのフォトスペーサーの高さは以下の理由で選択した。液晶パネルに電場を印加した際に、ＰＩ界面付近の液晶の配向はラビング方向に固定されるが、ＰＨＭＡブラシ界面の液晶は電場と平行な方向に回転する為、電極基板から対向基板にかけて液晶分子が最大で９０°ツイストすることが想定される。この場合の液晶の配向状態は、ＴＮ型ＬＣＤの電圧非印加時の配向状態と同じであり、実施例としての液晶パネルの電圧印加時の透過率Ｔを最大とする為には、上式（２）が最大値をとる条件、即ち、ｕ＝２Δｎｄ／λ（Δｎ：液晶の誘電率異方性、ｄ：セルギャップ、λ：光の波長）が√３となる（ファーストミニマム条件を満たす）セル厚：６μｍを得る必要がある。この様な背景から、フォトスペーサーの高さとして６μｍを選択した。
このとき、液晶の捩れのピッチＰは４ｄ（２４μｍ）であり、Ｍａｕｇｕｉｎ条件を満たしている為、液晶パネルの光学軸に平行、または垂直に入射した直線偏光は、直線偏光状態を維持したまま、偏光面が回転する（旋光性を示す）ことが期待される。
【０１３７】
比較例としての液晶パネルの設計は、一般的なＩＰＳ−ＬＣＤの設計を踏襲した。
比較例としての液晶パネルの作製手順は以下の通りである。ＩＴＯ製のくし歯電極が形成された電極基板上、及び、高さ３．４μｍのフォトスペーサーが形成された対向基板上に、配向膜としてＰＩ（ＪＳＲ製ＪＡＬＳ−１６４７０）を製膜し、両基板のＰＩ表面にラビング処理を施した。ラビング処理は、完成したパネルにおいて、液晶がくし歯電極から２０°傾いた方向にホモジニアス配向する様に行った。
電極基板と対向基板はシール材を介して貼り合わせ、加圧しながら窒素雰囲気下で１５０℃×３時間のシール硬化処理を経て、空セルを作製した。その後、真空注入法によって、ネマティック液晶（ＪＣ−５０５１ＸＸ）を空セルに注入した後、ＵＶ硬化型の封止材で注入口を封孔した。
【０１３８】
比較例としての液晶パネルでは、上式（１）におけるｓｉｎ２（πΔｎｄ／λ）の項が最大値をとるセル厚３．４μｍを選択した。
なお、比較例としての液晶パネルでは、電極基板を下側（バックライト側）に、対向基板を上側に配置した。
【０１３９】
（各種測定）
次に、実施例としての液晶パネル、比較例としての液晶パネルを用い、偏光顕微鏡観察、Ｖ−Ｔ曲線測定を行った。
偏光顕微鏡観察はオリンパス製ＢＸ５０Ｐによって、Ｖ−Ｔ曲線測定は大塚電子製ＬＣＤ−５２００を用いて行った。Ｖ−Ｔ曲線測定時には、液晶パネルの電極基板と対向基板の裏面に偏光板（日東電工製ＮＰＦ−ＳＥＧ１４２５ＤＵＨＣ）を貼りつけた。偏光板は透過軸方向が互いに直交する（クロスニコル）様に配置し、液晶パネルの初期配向方向と下基板（対向基板）側の偏光板の透過軸が一致する様に貼りつけた。
【０１４０】
（初期配向状態と電圧−透過率曲線測定）
実施例としての液晶パネルを偏光顕微鏡にて観察したところ、液晶はくし歯電極に平行（対向基板のラビング方向）に一様配向していることが確認された。同様に、比較例としての液晶パネルも、ラビング方向（くし歯電極に対し２０°傾いた方向）に均一に配向していた。
【０１４１】
図１８に、２５℃における実施例としての液晶パネルと比較例としての液晶パネルのＶ−Ｔ曲線を示す。
図１８に示すように、実施例としての液晶パネルは、比較例としての液晶パネルに比べ、閾値電圧Ｖｔｈ、最大透過率（Ｔｍａｘ）を与える電圧Ｖｍａｘのいずれも大幅に低下していることが確認できる。閾値電圧Ｖｔｈを、Ｔｍａｘの２％に相当する透過率を実現する電圧（Ｖ２％）と定義すると、実施例としての液晶パネルの電圧Ｖｔｈは１．７Ｖであり、比較例としての液晶パネルの電圧２．６Ｖに比べ、約４９％低減している。電圧Ｖｍａｘについても同様の傾向が見られる。
比較例としての液晶パネルの電圧Ｖｍａｘは８．８Ｖであったが、実施例としての液晶パネルのそれは４．３Ｖであり、比較例としての液晶パネルに対し、約５１％低減している。
【０１４２】
一方、実施例としての液晶パネルのＴｍａｘは比較例としての液晶パネルに比べ、大幅に向上した。光源と受光器間に何も配置しない状態での輝度を透過率１００％とした場合、比較例としての液晶パネルの最大透過率Ｔｍａｘは１８．１％であったのに対し、実施例としての液晶パネルの最大透過率Ｔｍａｘは３３．２％であった。
また、今回の測定に用いた２枚の偏光板を平行ニコル状態で貼り合せた場合の透過率は３８．７％であった（単体透過率は４２．４％）。
【０１４３】
各液晶パネルの最大透過率Ｔｍａｘを透過率の上限値である３８．７％で割った値を液晶パネルの出射効率とすると、比較例としての液晶パネルの出射効率は約４７％であるのに対し、実施例としての液晶パネルのそれは約８６％であり、実施例としての液晶パネルの出射効率が極めて高いことが確認できる。
【０１４４】
また、実施例としての液晶パネルと通常のＩＰＳモード（比較例としての液晶パネル）の電圧非印加時の配向状態は同じであるので、実施例としての液晶パネルの黒輝度は比較例としての液晶パネルと原理的に同等となるはずである。従って、最大透過率の上昇に応じて、実施例としての液晶パネルのコントラストは必然的に向上する。今回の検討では、比較例としての液晶パネルのコントラストが２０８であったのに対し、実施例としての液晶パネルのそれは４８８であった。この様に、実施例としての液晶パネルは、比較例としての液晶パネルに比べ、駆動電圧は半減、最大透過率／コントラストは約１．８倍に向上することが確認された。
【０１４５】
（実施例２）
上記第７実施形態で示した構成について、以下のように液晶セルを作成し、評価を行ったので、その結果を以下に示す。
【０１４６】
（液晶セルの作製）
実施例として、ＩＴＯ製の電極が形成された基板（以下、電極基板と呼ぶ）とフォトスペーサーが形成された基板（以下、対向基板と呼ぶ）とを貼り合わせ、その空隙に液晶を充填した液晶セルを作製した。実施例としての液晶セルの対向基板上には、配向膜として共重合体を形成した。共重合体の形成方法は以下の通りである。
【０１４７】
（溶液の作成）
共重合体を構成する物質のうち、基板と親和性を有する物質としてトリシラノール、液晶と相溶性を有する物質としてヘキシルメタクリレート（ＨＭＡ）を用いた。なお、共重合体の重量平均分子量、数平均分子量、及び、分子量分布はそれぞれ、Ｍｗ＝１４６，０００、  Ｍｎ＝２８，２００、及び  Ｍｗ／Ｍｎ＝５．１７８  と見積もられた。そして、トリシラノールとヘキシルメタクリレート（ＨＭＡ）の組成比率を１０：９０とした固形分を用意し、固形分の濃度が５ｗｔ％になるように、これを有機溶媒に溶解し、溶液を作成した。
【０１４８】
（対向基板への塗布）
最初に、高さ３μｍのフォトスペーサーを形成した対向基板を溶液に浸漬（ディップコーティング）した後、スピンコーターで処理し（１０００ｒｐｍ×１０秒）、溶液の厚さを均一化した。次に、基板をオーブン中で加熱した（１００℃×１５分）。この加熱により化学反応が促進され、トリシラノール部位が基板と化学結合を形成し、基板と密着すると共に、トリシラノール部位同士も結合し、３次元架橋体が形成された。その後、基板をシクロペンタノンでリンスし、未反応の分子、すなわち、化学結合を形成せず、物理的な相互作用で３次元架橋体と密着している分子を除去した。さらに、基板を純水でリンスし、エアーナイフで乾燥した。
【０１４９】
共重合体形成後の対向基板についてエリプソメトリーを用いて、膜厚測定を行った。その結果、膜厚は約１３５ｎｍであった。さらに、基板に純水を滴下し、接触角を測定した。その結果、共重合体形成前の基板の接触角は３８°であったのに対して、共重合体形成後の基板の接触角は９０°前後であった。これらの結果から、基板上に共重合体が結合（塗膜）されていることが確認された。
【０１５０】
（対向基板と電極基板の作製と貼り合わせ）
一方、実施例としての液晶セルの電極基板側には、配向膜としてＰＩ（ＪＳＲ製ＡＬ１６３０１）を製膜した。ＰＩ配向膜表面にはラビング処理を施した。電極基板と対向基板はシール材を介して貼り合わせ、加圧しながら窒素雰囲気下で１２０℃×２時間のシール硬化処理を経て、空セルを作製した。その後、真空注入法によって、ネマティック液晶（ＪＣ−５０５１ＸＸ、ネマティック／等方性転移温度：ＮＩ点１１２．７℃、屈折率異方性：Δｎ＝０．０８１）を空セルに注入した後、ＵＶ硬化型の封止材で注入口を封孔した。
【０１５１】
（液晶セルの評価）
図２１は、実施例で作成した液晶セルの配向状態を示す顕微鏡写真である。本写真は、クロスニコルに配置した２枚の偏光板の間に液晶セルを置き、偏光顕微鏡で観察している。写真を観察した結果、電極基板側の初期配向方向（ラビング方向）に平行な方向に液晶が均一に配向していることが確認された。一方、対向基板表面はラビング処理を行っていないが、強アンカリング面である電極基板側の配向に従い、均一配向を実現していることが確認された。これにより、配向膜として共重合体を用いた場合も、配向膜としてＰＨＭＡブラシを形成した時と、同等程度の弱アンカリング面が実現されていることが確認された。
【符号の説明】
【０１５２】
２  ポリマーブラシ
３  ポリマーブラシ層
４  共存部
７  幾何学的凹凸構造
１０  液晶ディスプレイ
１１  液晶パネル（液晶表示素子）
１１ｆ  表面
１１ｒ  裏面
１２  バックライトユニット
１３Ａ  基板（第二の基板）
１３Ｂ  基板（第一の基板）
１４Ａ，１４Ｂ  偏光板
１５  電極層
１６  強アンカリング配向膜（第二の配向膜）
１７  弱アンカリング配向膜（第一の配向膜）
１８  液晶層
２０Ａ〜２０Ｃ  電極線
２０ａ  第一傾斜部
２０ｂ  第二傾斜部
２１  共重合体
２２  基板と親和性を有する部位
２３  液晶と相溶性を有する部位
Ｅ  電場
Ｌｐ  ポジティブ型の液晶分子
Ｌｎ  ネガティブ型の液晶分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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