JP3199215B2 - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示素子およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ、ワードプロセッサ、アミューズメント機器また
はテレビジョンなどの平面ディスプレイを有する液晶表
示装置や、シャッタ効果を利用した表示板、窓、扉、壁
などに利用することができる液晶表示素子およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、種々の表示モードを利用した液晶
表示素子が実用化されている。例えば、複屈折モードの
電気光学効果を利用した表示素子としてネマティック液
晶を用いたＴＮ（ツイスティッドネマティック）モード
や、ＳＴＮ（スーパーツイスティッドネマティック）モ
ード等が一般的に用いられている。また、最近、Ｓｃ*
相を示す強誘電性液晶を用いた表示モードも提案されて
いる。これらの表示モードは偏光板を要し、配向処理を
も必要とするものである。
【０００３】これらの液晶表示素子は、図１４（ａ）に
示すように初期配向状態においてプレチルトを有してお
り、図１４（ｂ）に示すように液晶セルに電圧を印加し
た時に液晶分子が同方向に立ち上がる。このため、観察
者が異なる視角ＡおよびＢから液晶セルを観察した場
合、見かけ上の屈折率が変化して表示のコントラストが
大きく変化する。さらに、図１４（ｂ）に示すような中
間調状態では、視角により反転現象等が生じる等、表示
品位が著しく低下する。尚、図１４（ｃ）は飽和電圧を
印加した場合である。
【０００４】また、最近、偏光板を要さず、配向処理を
も不要とするものとして、液晶分子の複屈折率を利用し
て、透明または白濁状態を電気的にコントロールする方
法を用いた液晶表示素子が提案されている。この液晶表
示素子は、基本的には液晶分子の常光屈折率と支持媒体
の屈折率とを一致させ、電圧を印加して液晶の配向が揃
う時には透明状態を表示し、電圧無印加時には液晶分子
の配向が乱れて光散乱状態による白濁状態を表示するも
のである。
【０００５】このような表示を行う液晶表示素子の作製
方法として、特表昭５８−５０１６３１号公報には液晶
をポリマーカプセルに包含させる方法が開示され、特表
昭６１−５０２１２８号公報には液晶と光硬化性樹脂ま
たは熱硬化性樹脂とを混合したものから樹脂を硬化させ
ることにより、液晶を析出させて樹脂中に液晶滴を形成
させる方法が開示されている。これらは高分子分散型液
晶表示素子と称されている。
【０００６】また、偏光板を用いて液晶セルの視角特性
を改善する方法として、特開平４−３３８９２３号公報
および特開平４−２１２９２８号公報には、上記高分子
分散型液晶表示素子を直交する２つの偏光板の間に挟ん
だ液晶表示素子が開示されている。この液晶表示素子
は、視野角特性を改善する効果を有しているが、原理的
に散乱による脱偏光を利用しているために液晶セルの明
るさがＴＮモードに比べて１／２と低く、利用価値が低
い。
【０００７】さらに、特開平５−２７２４２号公報に
は、液晶の配向状態を高分子の壁や突起物で乱してラン
ダムドメインを作製し、視野角を改善する方法が開示さ
れている。しかし、この方法ではドメインがランダム
で、かつ、画素部分にも高分子材料が入り込むので電圧
無印加時の光線透過率が低い。また、液晶ドメイン間の
ディスクリネーションラインがランダムに発生し、電圧
印加時においても消滅しないので電圧印加時の黒レベル
が低い。これらの理由により、この液晶表示素子はコン
トラストが低いものになる。
【０００８】一方、本願出願人は、特開平６−３０１０
１５号公報において、液晶と樹脂材料との混合物を注入
した液晶セルに規則的な照度むらを有する紫外線を照射
して、液晶と高分子とを規則的に相分離させることによ
り、高分子壁中で液晶分子を同心円状、放射状または渦
巻状等の軸対称状に配向させた液晶表示素子を提案して
いる。この液晶表示素子においては、図１４（ｄ）に示
すように液晶領域内で液晶分子が軸対称状に配向してい
るので、図１４（ｅ）に示すように液晶セルに電圧を印
加した時に液晶分子が異なる方向に立ち上がる。このた
め、観察者が異なる視角ＡおよびＢから液晶セルを観察
しても表示のコントラストが変化せず、反転現象等も生
じないので、視角特性を著しく改善することができる。
尚、図１４（ｆ）は飽和電圧を印加した場合である。
【０００９】ところで、上述のような高分子と液晶とを
複合した液晶表示素子では、液晶パネルの表示特性に対
する熱安定性の向上という観点から、特に高分子材料の
熱特性が問題となる。このため、例えば、特開平３−２
１９２１１号公報、特開平４−１７２４号公報、または
特開平４−７０７１４号公報には、高分子材料のガラス
転移温度Ｔgについての検討が行われている。本願出願
人も、特開平６−１９４６３６号公報に、液晶−高分子
複合膜の熱物性について、液晶組成物の液晶相−等方性
液体相間の相転移温度ＴCIと複合膜の転移温度Ｔmatrix
との差ΔＴが２５℃以下であり、かつ、高分子のガラス
転移温度Ｔgが６０℃以上とした液晶表示素子を開示し
ている。この液晶表示素子の耐熱性に関しては、使用す
る高分子材料のガラス転移温度Ｔgを一定温度以上に設
定し、かつ、液晶と高分子とから構成される複合膜の熱
的な物性値であるΔＴの値を定めることは、効果的であ
ると考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高分子領域に
囲まれた液晶領域を有し、その液晶領域内で液晶分子が
軸対称状に配向している液晶表示素子については、液晶
分子配向の安定性や液晶表示素子作製時の熱履歴等に関
連した耐熱環境の安定性等を考慮すると、高分子材料の
ガラス転移温度や複合膜の熱的な物性値であるΔＴを規
定するだけでは不十分である。特に、安定な液晶分子配
向を実現するためには、液晶組成物の転移温度幅や相転
移温度等の熱物性と、高分子材料のガラス転移温度Ｔg
等の物性との両者を考慮することが極めて有効であると
考えられる。
【００１１】また、高分子領域に囲まれた液晶領域内
で、液晶分子を軸対称状に配向させて広視野角特性を実
現した液晶表示素子においては、液晶パネルの表示特性
に対する熱安定性の問題だけではなく、動作時の液晶分
子配向の安定性や液晶表示素子作製時の加工性に対し
て、熱環境が及ぼす影響についても考慮する必要があ
る。本発明は、このような従来技術の課題を解決すべく
なされたものであり、動作環境に対する液晶分子配向の
安定性を向上できると共に、液晶表示素子の作製時にお
ける液晶分子の配向性を改善でき、広視野角特性の液晶
表示素子を容易に安定性良く実現できる液晶表示素子お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、少なくとも一方が透明である一対の電極基板間に、
高分子領域に囲まれた液晶領域を有する表示媒体が挟持
されて、複数の画素が形成されている液晶表示素子にお
いて、該一対の電極基板の少なくとも一方の該表示媒体
に面する表面は、該画素となる領域に液晶領域が形成さ
れ、該画素外となる領域に高分子領域が形成されるよう
に、該画素外となる領域の少なくとも一部分の界面自由
エネルギーが該画素となる領域の界面自由エネルギーと
異なっており、該液晶領域を構成する液晶組成物は、液
晶相−等方性液体相間の相転移温度の上限値と下限値と
の差が７．０℃以上であり、そのことにより上記目的が
達成される。
【００１３】前記高分子領域を構成する高分子材料は、
ガラス転移温度Ｔgが５０℃以上の重合体であるのが望
ましい。
【００１４】前記液晶組成物は、ネマティック相または
カイラルネマティック相−等方性液体相間の相転移温度
ＴNIが７０℃以上であるネマティック相またはカイラル
ネマティック相を有するのが望ましい。
【００１５】前記液晶領域は、少なくとも１つ以上の液
晶ドメインから構成されていてもよい。
【００１６】前記液晶領域を構成する液晶ドメイン内
で、液晶分子が軸対称状に配向していてもよい。
【００１７】前記液晶領域は、各画素領域に対応する少
なくとも１つ以上の液晶ドメインから構成されていても
よい。
【００１８】前記一対の電極基板の少なくとも一方の表
示媒体側表面には、前記液晶領域に対応する部分の略中
央部に凹部および凸部の内の少なくとも一方が形成され
ていてもよい。
【００１９】前記一対の電極基板の少なくとも一方の表
示媒体と反対側表面には、偏光板が設けられていてもよ
い。
【００２０】本発明の液晶表示素子の製造方法は、少な
くとも一方が透明である一対の電極基板間に、高分子領
域に囲まれた液晶領域を有する表示媒体が挟持されて、
複数の画素が形成されている液晶表示素子の製造方法に
おいて、該一対の電極基板の少なくとも一方の該表示媒
体に面する表面を、該画素となる領域に液晶領域が形成
され、該画素外となる領域に高分子領域が形成されるよ
うに、該画素外となる領域の少なくとも一部分の界面自
由エネルギーが該画素となる領域の界面自由エネルギー
と異なるようにする工程と、該電極基板間に、少なくと
も液晶相−等方性液体相間の相転移温度の上限値と下限
値との差が７．０℃以上である液晶組成物と、重合性樹
脂材料とを含む混合物を充填する工程と、該重合性樹脂
材料の重合により混合物を相分離させて、高分子領域と
該高分子領域に囲まれた液晶領域とを形成する工程とを
含み、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】前記重合性樹脂材料として２官能以上の多
官能性樹脂を１０重量％以上含む樹脂材料を用いて、ガ
ラス転移温度Ｔgが５０℃以上の重合体からなる高分子
領域を形成するのが望ましい。
【００２２】前記混合物を相分離させる工程において、
該混合物の均一化温度まで加熱してから冷却して液晶組
成物と重合性樹脂材料とに相分離させた後、該重合性樹
脂材料を重合硬化させて液晶領域と高分子領域とを規則
的に分布させてもよい。
【００２３】前記混合物を相分離させる工程において、
該混合物の均一化温度以上の温度で重合性樹脂材料を重
合硬化させて液晶領域と高分子領域とを相分離させた
後、冷却して液晶領域と高分子領域とを規則的に分布さ
せてもよい。
【００２４】また、本発明の他の液晶表示素子の製造方
法は、少なくとも一方が透明である一対の電極基板間
に、少なくとも液晶相−等方性液体相間の相転移温度の
上限値と下限値との差が７．０℃以上である液晶組成物
と、重合性樹脂材料とを含む混合物を充填する工程と、
該一対の電極基板間に電圧および磁場の内の少なくとも
一方を印加しながら、該重合性樹脂材料の重合により混
合物を相分離させて、高分子領域と該高分子領域に囲ま
れた液晶領域とを形成する工程とを含み、そのことによ
り上記目的が達成される。
【００２５】尚、本明細書において、各用語は以下の意
味で用いる。
【００２６】相転移温度ＴCIは、液晶組成物のみにおけ
る液晶相−等方性液体相間の相転移温度を示す。液晶組
成物は、液晶材料と高分子材料からなる表示媒体を構成
する組成物であって、液晶性化合物を主成分とする組成
物のことを言う。より具体的には、主として複数の液晶
性化合物から構成されたものであり、液晶組成物の物性
値を調節するために液晶類似骨格を有する非液晶性化合
物が含まれていてもよい。また、微量のカイラル剤や必
要に応じて２色性色素等が添加されていてもよい。相転
移温度の上限値Ｔ1、下限値Ｔ2およびその差である転移
温度幅δＴCIは、各々、示差走査熱分析（ＤＳＣ）によ
り測定される。具体的には、図１５のサーモグラムに示
すように、液晶組成物の吸熱ピークである相転移温度Ｔ
CIを与えるＤＳＣ量の漸近線ＡおよびＢの交点の内、高
温側を上限値Ｔ1、低温側をＴ2、その差を転移温度幅δ
ＴCIと定義する。
【００２７】ガラス転移温度Ｔgは、重合性樹脂材料の
重合体からなる高分子材料のガラス転移温度を示す。高
分子材料のガラス転移温度は物質固有の値であり、粘弾
性測定等により評価されるが、本発明では、重合性樹脂
材料の重合体からなる高分子フィルムの粘弾性測定によ
り求めた。具体的には、測定周波数１Ｈｚで動的粘弾性
測定を行って、貯蔵弾性率Ｅ’と損失弾性率Ｅ’’の比
で示される損失正接ｔａｎδ（Ｅ’’／Ｅ’）曲線の最
大ピーク値を与える温度をガラス転移温度Ｔｇと定義す
る。
【００２８】ネマティック相またはカイラルネマティッ
ク相−等方性液体相間の相転移温度ＴNIは、転移温度幅
δＴCIと同様に、ＤＳＣにより測定する。
【００２９】以下に、本発明の作用について説明する。
【００３０】本発明の液晶表示素子は、表示媒体は高分
子領域に囲まれた液晶領域を有し、液晶領域を構成する
液晶組成物と、高分子領域を構成する高分子材料とから
なる。
【００３１】液晶領域を構成する液晶組成物は、液晶相
−等方性液体相間の相転移温度ＴCIの上限値Ｔ1と下限
値Ｔ2との差δＴCIが７．０℃以上である。液晶領域内
の液晶分子は、液晶組成物と重合性樹脂との相分離工程
において、例えば同心円状、放射状または渦巻状等の軸
対称状に配向されるが、δＴCIが７．０℃以上と大きい
ので、その加工工程での製造マージンが拡大される。液
晶ドメインの軸対称状配向が安定化されると、広視野角
特性、コントラスト比、ざらつき等の表示品位が良好に
なる。
【００３２】高分子領域を構成する高分子材料として、
ガラス転移温度Ｔgが５０℃以上の重合体を組み合わせ
て用いると、高分子領域の耐熱性を向上でき、高温動作
時の特性が良好である。また、ネマティック相またはカ
イラルネマティック相（コレステリック相）−等方性液
体相間の相転移温度ＴNIが７０℃以上であるネマティッ
ク相またはカイラルネマティック相（コレステリック
相）を有するものを用いると、熱的環境を含む動作環境
に対して液晶分子配向状態の安定性が顕著に向上する。
従って、加工の際の液晶分子配向の制御性や安定性と、
素子の動作時の環境に対する安定性とが飛躍的に向上さ
れ、動作温度環境の拡大と耐熱性を含めた表示品位に対
する信頼性が大きく改善される。
【００３３】上記液晶領域は、単一の液晶ドメインから
構成されていてもよく、複数の液晶ドメインから構成さ
れていてもよい。画素内の液晶ドメインはできるだけ少
ない方が良いが、各画素領域に対応するように単一また
は複数の液晶ドメインを形成しても、表示に対するディ
スクリネーションラインの影響を小さくすることができ
る。高分子領域を画素内に形成して複数の液晶領域で画
素を分断する場合には、各液晶領域内で液晶の配向状態
を制御する必要がある。各液晶ドメイン内では、液晶分
子の軸対称状配向が安定性よく形成される。
【００３４】少なくとも一方の基板の表示媒体側表面に
おける液晶ドメインの略中央部に、凹部および凸部の内
の少なくとも一方を形成すると、液晶と高分子との相分
離工程の際、凹部に液晶が析出し、または凸部を取り囲
むように液晶領域が発達する。よって、この凹部近傍ま
たは凸部近傍を基板に垂直な軸として、液晶が放射状、
同心円状または渦巻状等の軸対称状に配向される。従っ
て凹部および凸部の形成を制御することにより、対称軸
の位置を制御して均一な配向状態を得ることができる。
【００３５】少なくとも一方の基板の表示媒体と反対側
表面に偏光板を設けると、偏光板の偏光軸と画素内に生
じるディスクリネーションラインとを合わせることによ
って、電圧印加時のディスクリネーションラインを見え
難くできる。
【００３６】本発明の液晶表示素子の製造方法は、少な
くとも液晶組成物と重合性樹脂材料とを含む混合物を重
合相分離させて、高分子領域と高分子領域に囲まれた液
晶領域とを形成する。この重合相分離工程においては、
液晶相−等方性液体相間の相転移温度ＴCI近傍での温度
制御が極めて重要である。この重合相分離工程は、例え
ば、混合物の均一化温度まで加熱してから冷却して液晶
組成物と重合性樹脂材料とに相分離させた後、重合性樹
脂材料を重合硬化させることにより、または、混合物の
均一化温度以上の温度で重合性樹脂材料を重合硬化させ
て液晶領域と高分子領域とを相分離させた後、冷却する
ことにより行われる。
【００３７】液晶相−等方性液体相間の相転移温度ＴCI
近傍の温度条件下で液晶相の軸対称制御と、液晶材料と
重合性樹脂材料との相分離とが進められるので、液晶組
成物の液晶相−等方性液体相間の相転移温度ＴCIの上限
値Ｔ1と下限値Ｔ2との差δＴCIを７．０℃以上にするこ
とにより、温度制御マージンが大きくなって液晶分子の
配向性が向上される。
【００３８】また、ガラス転移温度Ｔgが５０℃以上の
重合体からなる高分子領域を形成するためには、重合性
樹脂材料として２官能以上の多官能性樹脂を１０重量％
以上含む樹脂材料を用いることができる。
【００３９】一対の電極基板間に電圧および磁場の内の
少なくとも一方を印加しながら重合相分離工程を行う
と、液晶領域の軸対称状配向の軸が基板に対して垂直に
なり、軸対称状配向を効率良く行える。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【００４１】（液晶表示素子）本発明の液晶表示素子
は、液晶領域を構成する液晶組成物と高分子領域を構成
する高分子材料とからなる。液晶領域には少なくとも１
つ以上の液晶ドメインが形成され、各液晶ドメイン内で
の液晶分子の配向は、例えば、広視野角特性の液晶表示
素子に適した同心円状、放射状または渦巻状等の軸対称
状配向となっている。
【００４２】本発明は、これらの配向状態を安定して形
成し、しかも液晶パネル内の液晶分子の配向状態につい
て熱的環境を含む動作環境に対する環境安定性を向上す
ること、および液晶表示素子の製造工程において液晶領
域内の液晶分子の配向性を向上させることを目的として
いる。
【００４３】この目的を実現するため、本発明において
は、以下に示す、の観点から液晶表示素子を構成す
る材料の熱的な物性値を規定している。
【００４４】液晶パネルの製造時に十分な温度制御マ
ージンを取って、相分離過程の制御を容易にする。
【００４５】液晶分子の配向状態を制御する工程では、
液晶相−等方性液体相間の相転移温度近傍において、液
晶ドメイン内の液晶分子配向を規制するために液晶層に
電界や磁界等のエネルギーを加えたり、温度昇降等の操
作を加えることがある。液晶パネルの製造時に十分な温
度制御マージンが取れない場合には、軸対称状の液晶分
子配向を実現することが不可能になって、液晶パネルの
表示特性が著しく劣化する。
【００４６】液晶表示素子の動作時における液晶分子
の配向状態を安定に保持して、表示特性を向上する。
【００４７】特に、液晶パネルに加わる熱履歴等により
液晶分子の配向が乱れたり、崩壊したりすることが確認
されており、構成材料としては熱安定性の高いものが求
められる。
【００４８】（液晶組成物）液晶領域を構成する液晶組
成物としては、液晶相−等方性液体相間の相転移温度Ｔ
CIの上限値Ｔ1と下限値Ｔ2との差δＴCIが７．０℃以上
のものを用いる。この転移温度幅δＴCIが７．０℃より
も小さな液晶組成物を用いて液晶表示素子を作製する
と、液晶領域内の液晶分子配向を制御する工程におい
て、温度制御マージンが小さくなるので、軸対称状の配
向を十分に実現させることが困難である。このため、広
視野角特性、コントラスト比、ざらつき等の表示品位に
ついても問題が生じる。
【００４９】また、液晶組成物がネマティック相または
カイラルネマティック相（コレステリック相）を有する
場合には、ネマティック相またはカイラルネマティック
相（コレステリック相）−等方性液体相間の相転移温度
ＴNIが７０℃以上であるものを用いるのが好ましい。特
に、ＴNIが８０℃以上であるのが好ましい。尚、ＴNIが
１００℃を越えるようなワイドレンジ型のネマティック
液晶組成物を用いると、液晶領域内の液晶分子の配向を
制御して保持できる温度範囲が増大するので、液晶表示
素子を動作する際の温度域を広くできるという利点があ
る。このＴNIが７０℃よりも小さい液晶組成物を用いて
液晶表示素子を作製すると、実際に液晶表示素子を動作
できる温度域がかなり小さいものとなるので、幅広い用
途に液晶表示素子を利用することが困難である。
【００５０】（高分子材料）高分子領域を構成する高分
子材料としては、ガラス転移温度Ｔgが５０℃以上の重
合体を用いるのが好ましい。ガラス転移温度Ｔgが５０
℃以上の重合体を作製するためには、例えば、２官能以
上の多官能性樹脂を１０重量％以上含む樹脂材料を用い
ることが効果的である。高分子材料のガラス転移温度Ｔ
gが５０℃よりも低い場合には、高分子領域の耐熱性が
不十分であり、高温動作時には特に問題となる。
【００５１】（ドメイン内の液晶分子の配向状態）液晶
領域には少なくとも１つ以上の液晶ドメインが形成され
ており、偏光顕微鏡で観察すると、例えば図１（ａ）に
示すように、高分子領域４内に形成された液晶領域３に
おいて、偏光板の偏光軸方向に十字型の消光模様６が観
察される。これは、液晶分子が液晶領域３の中央部の軸
を中心として放射状に配列し、液晶領域３がモノドメイ
ンとなっていることを示す。また、渦巻状や同心円状に
ついても、液晶領域３の中央部の軸を中心として渦巻状
や同心円状に配列し、液晶領域３がモノドメインとな
る。
【００５２】このような配向状態の液晶ドメインにおい
ては、図１（ｂ）に示すように、電圧印加時にディスク
リネーションライン５が液晶ドメインの周囲に形成さ
れ、液晶ドメイン内部に形成されることは無い。従っ
て、画素外部に意図的にディスクリネーションライン５
を形成することが可能である。さらに、ディスクリネー
ションライン５を遮光層下に形成することにより、液晶
表示素子の黒レベルを向上させてコントラストを改善す
ることができる。さらに、高分子領域４に液晶性重合材
料（重合性官能基を有する液晶化合物）を添加すること
により、ディスクリネーションライン５が全く発生しな
い配向状態とすることもできる。
【００５３】このような配向状態を有する液晶表示素子
に電圧を印加すると、例えば前述した図１４（ｄ）〜
（ｅ）に示すように、基板に対して垂直な方向に平行に
なるように液晶分子が立ち上がって来る。この時、液晶
分子は、初期配向である放射状、同心円状または渦巻状
等の軸対称状配向に従って立ち上がるので、液晶表示素
子の各方向から見た見掛け上の屈折率が均質化され、視
角特性を改善することができる。
【００５４】（画素内のドメイン数）各画素内の液晶ド
メイン数は、できるだけ少ないことが望ましい。図２
（ｂ）に示すように、１画素８内に多数の液晶ドメイン
が存在すると、液晶ドメイン間にディスクリネーション
ラインが発生して表示の黒レベルが低下する。よって、
図２（ａ）に示すように、２つの液晶ドメインで画素８
が形成されているのが望ましい。この場合、図１（ｂ）
に示すように、電圧を印加した時にディスクリネーショ
ンライン５が液晶ドメインの外周近傍に形成されるの
で、画素部分にディスクリネーションライン５が入り込
むことが殆どない。
【００５５】また、図２（ａ）に示すように、長方形の
画素８を有する液晶表示素子の場合、液晶分子が軸対称
状に配列している液晶ドメインが２個以上集まった液晶
領域とすることができる。このような液晶表示素子にお
いても、図１に示したような液晶領域がモノドメインで
ある液晶表示素子と同様に視角特性が優れている。この
場合、１つの画素８に対して複数の液晶ドメインからな
る１つの液晶領域を形成してもよく、または、図２に示
すように、高分子領域４を長方形の画素８内に形成して
モノドメインからなる複数の液晶領域３で画素８を分断
することもできる。
【００５６】さらに、画素８内の複数の液晶ドメインの
境界に形成されるディスクリネーションラインを偏光板
の偏光軸と合わせることにより、電圧印加時にディスク
リネーションラインを見え難くすることができる。
【００５７】このように画素を複数の液晶領域または複
数の液晶ドメインで分断して使用する場合、各液晶領域
または液晶ドメイン内に液晶分子の配向軸を揃える手段
を設ける必要がある。
【００５８】（液晶表示素子の製造方法）本発明の液晶
表示素子の製造方法においては、液晶組成物と重合性樹
脂材料とを少なくとも含む混合物を一対の電極基板間に
充填し、重合性樹脂の重合により混合物を相分離させて
いる。この相分離過程では、以下に詳述する自由エネル
ギーを利用して液晶領域と高分子領域との位置制御およ
び形状制御を行うことができ、また、重合反応に伴う相
分離の際に液晶組成物と樹脂材料との材料分離を行っ
て、両者の材料が互いに相手の領域に溶け込むのを防ぐ
ことができる。
【００５９】このように自由エネルギーを利用して液晶
材料と樹脂材料との分離を行う場合、この工程における
外部温度環境を制御することが重要であり、また、重合
反応に伴う相分離過程においても温度管理が必要であ
る。これらの観点からも、上述の液晶表示素子を構成す
る材料の熱的な物性値は極めて重要である。
【００６０】（液晶−樹脂複合系の相分離と表面張力の
影響）本願出願人は、自由エネルギーの制御を利用した
液晶領域と高分子領域との位置制御について、既に提案
している。これは、自由エネルギーの制御下で混合物を
単一相から相分離させ、所望の位置および形状に相分離
した２相を実現させて固定化することにより、液晶領域
と高分子領域との位置制御および形状制御を行うもので
ある。
【００６１】このように制御できる自由エネルギーとし
ては、界面自由エネルギー等が挙げられる。例えば、液
晶相と等方相とに対する界面自由エネルギーが異なる材
料を予め電極基板に塗布し、これをパターニングするこ
とにより、このパターンに従って液晶相を誘起できる。
【００６２】また、一対の電極基板間の空隙を制御する
ことにより、界面自由エネルギーを制御する方法も考え
られる。即ち、基板間の空隙の違いを利用して、相分離
した２相の界面に、”界面の面積を小さくするような界
面張力”を作用させて、液晶領域と高分子領域との位置
制御および形状制御を行うことができる。
【００６３】本発明においても、基板上に表面張力の異
なる領域をパターン形成し、またはセルギャップの異な
る領域をパターン形成することにより、高分子材料およ
び液晶組成物の親和性の違いを利用して、相分離を効果
的に進行させることができる。即ち、表面張力やセルギ
ャップを異ならせるパターンが形成された領域の液晶相
に対する界面自由エネルギーと、等方相に対する界面自
由エネルギーと、表面張力やセルギャップを異ならせる
パターンが形成されていない領域の液晶相に対する界面
自由エネルギーと、等方相に対する界面自由エネルギー
との４者の関係を制御することにより、液晶領域と高分
子領域との位置制御および形状制御を行うことができ
る。
【００６４】例えば、画素外に形成される絶縁性材料等
について、表面張力等の界面自由エネルギーを調節する
ことにより、表面張力やセルギャップの異なった領域を
形成することができる。また、液晶組成物と重合性樹脂
材料との表面張力の大小、および電極基板と絶縁材料と
の表面張力の大小を調節することで、相分離を効果的に
進行させることが可能となる。特に、比較的重合反応が
遅く、相分離過程において重合性樹脂が十分に移動でき
る場合には、液晶組成物と重合性樹脂材料との内で表面
張力の大きい成分が、電極基板と絶縁材料との内で表面
張力が大きい領域に、また表面張力の小さい成分が表面
張力が小さい領域に優先的に分離して、位置制御および
形状制御を有効に行うことができる。
【００６５】液晶組成物の表面張力γLC＞重合性樹脂
材料の表面張力γMの場合 図３に示すように、電極２が形成された基板１の画素外
の少なくとも一部分に、画素領域よりも表面張力の小さ
い材料で領域１１を形成する。これにより、重合性樹脂
材料が表面張力の小さい領域１１に、液晶組成物ＬＣが
表面張力の大きい領域に各々分離する。これにより、画
素外に高分子領域４が形成され、画素内に液晶領域３が
形成される。
【００６６】特に、樹脂材料中にフッ素原子を有する重
合性樹脂材料を添加すると、重合性樹脂材料の表面張力
が低下するので、相分離の制御を有効に行うことができ
る。また、フッ素原子を有する重合性樹脂材料と液晶組
成物との相溶性は一般的に低いので、相分離された液晶
組成物と樹脂材料とが混在し難くなり、高分子領域４中
に存在する液晶分子の量が少なくなる。このため、印加
電圧に応答しない液晶の割合が低下して、コントラスト
を向上できる。さらに、液晶と高分子との界面にフッ素
原子が分布するため、液晶と高分子とのアンカリング強
度が低下して、駆動電圧を降下させることもできる。
【００６７】液晶組成物の表面張力γLC＜重合性樹脂
材料の表面張力γMの場合：図４に示すように、電極２
が形成された基板１の画素内の少なくとも一部分に、画
素領域よりも表面張力の小さい材料で領域１１を形成す
る。これにより、液晶組成物ＬＣが表面張力の小さい領
域１１に、重合性樹脂材料が表面張力の大きい領域に各
々分離する。これにより、画素内に液晶領域３が形成さ
れ、画素外に高分子領域４が形成される。
【００６８】（液晶分子の配向軸を均一化させる方法）
電極基板の少なくとも一方に、凹部もしくは凸部、また
はその両方をパターン形成することにより、その部分を
対称軸として液晶分子を軸対称状に配向させることがで
きる。
【００６９】例えば、画素内でセルギャップの異なる領
域（画素周辺の壁は除く）が形成されている場合、重合
反応または温度降下により液晶組成物と重合性樹脂材料
（または高分子）との相分離を行うと、これらの均一混
合物から液晶が析出してくる。この時の液晶の析出の仕
方は、以下の、の場合により異なる。
【００７０】相分離時に、画素内で配向軸となる領域
のセルギャップが薄い場合（凸部が形成されている場
合） 重合反応または温度降下により液晶組成物と重合性樹脂
材料（または高分子）とを相分離させる場合、図５
（ａ）および（ｂ）に示すように、電極２および絶縁体
のパターン壁１０が形成された基板１上に凸部１０ｃが
存在すると、その凸部１０ｃが析出用の核の働きをし
て、凸部１０ｃ付近を取り囲むように液晶領域が発達す
る。このため、凸部１０ｃと配向軸とを一致させて、液
晶分子を軸対称状に配向させることができる。従って、
この凸部１０ｃの形成位置により、液晶分子の配向軸位
置を制御することができ、画素に対応して液晶ドメイン
を形成することができる。
【００７１】凸部の高さはセルギャップの１／２以下で
あるのが好ましく、かつ、液晶領域を囲うように画素周
辺に設ける絶縁体のパターン壁１０よりも低くするのが
好ましい。凸部が高すぎると凸部上に高分子柱が形成さ
れ、この高分子柱が大きい場合には配向状態を乱すこと
もある。
【００７２】また、凸部の大きさは、液晶析出の核とな
る程度であればよい。小さいほど好ましく、例えば３０
μｍ以下であるのが好ましい。凸部が大きすぎると凸部
上に高分子層が形成されて電圧降下を起こし、コントラ
スト低下の原因となる。
【００７３】凸部の材質は、本発明では特に限定しない
が、レジスト等の有機材料やＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＩＴ
Ｏ等の無機材料を使用することができる。レジスト材料
を用いると、凸部の形成を簡単に行うことができる。ま
た、透明導電膜であるＩＴＯを用いる場合、凸部を有す
る基板上にＩＴＯ膜からなる画素電極を形成することに
より凸部を形成することができる。さらに、凸部を有す
る基板上に配向膜を形成してもよい。また、このような
凸部を液晶配向軸の中心にするためには、垂直配向性を
有する材料を使用することも好ましい。このような材料
としては、例えばＦ系またはＳｉ系添加剤を加えた感光
性材料等を用いることができ、特に表面自由エネルギー
が３５ｍＮ／ｍ以下であるものが好ましい。さらに、画
素周辺に形成する絶縁体のパターン壁１０と上記凸部と
を異なる材料により形成すると、配向安定性を増す場合
がある。
【００７４】凸部の形状は、本発明では特に限定しない
が、円形、方形、長方形、楕円形、星方、十字型等とす
ることができる。また、凸部は、垂直方向に同一な形状
である必要はなく、断面形状が傾斜を有するものであっ
てもよい。
【００７５】相分離時に画素内で配向軸となる領域の
セルギャップが厚い場合（凹部が形成されている場合） 重合反応または温度降下により液晶と重合性樹脂（また
は高分子）とを相分離させる場合（特に温度降下による
場合）、基板上に凹部が存在すると、相分離してきた液
晶は、凹部で表面張力が最小の球形になって安定化す
る。その結果、凹部で液晶が析出し、凹部付近を取り囲
むように液晶領域が発達する。このため、凹部と配向軸
とを一致させて、液晶分子を軸対称状に配向させること
ができる。従って、この凹部の形成位置により、液晶分
子の配向軸位置を制御することができ、画素に対応して
液晶ドメインを形成することができる。
【００７６】凹部近傍については、本発明では特に限定
しないが、有機材料を用いる場合、絶縁性の大きな材料
を用いる方が電圧降下が少なく、コントラスト低下の原
因となりにくいので好ましい。
【００７７】また、凹部の大きさは、画素の大きさによ
り異なるが、ある程度大きな領域、例えば画素の面積の
４０％程度またはそれ以下であるのが望ましい。凹部の
深さは、上記凸部とは逆の関係となるようにすればよ
い。
【００７８】凹部の形状は、本発明では特に限定しない
が、円形、方形、長方形、楕円形、星方、十字型等とす
ることができる。また、凹部は、垂直方向に同一な形状
である必要はなく、断面形状が傾斜を有するものであっ
てもよい。
【００７９】（高分子材料の配向制御方法） 液晶性重合材料を添加する。
【００８０】高分子領域内の高分子を、電圧印加時に液
晶分子が配向方向を揃えるのに有効にするためには、重
合性樹脂と液晶組成物との混合物に、液晶性を発現する
官能基またはそれに類する官能基を分子内に有する液晶
性重合材料を添加するのが望ましい。
【００８１】相分離時に電圧および磁場の内の少なく
とも一方を印加する。
【００８２】液晶の軸対称状の配向は、画素内で形成す
ることが重要である。図６（ｂ）、（ｄ）に示すよう
に、配向軸が基板に対して大きくずれた配向状態では、
ざらつきが観察されるので、このような配向軸ずれの発
生を抑制する必要がある。なお、図６（ａ）、（ｃ）は
配向軸のずれのない場合を示している。
【００８３】本願出願人は、少なくとも液晶と重合性樹
脂とを含む混合物に電圧または磁場あるいはその両方を
印加しながら液晶組成物と高分子（または重合性樹脂）
とを相分離させることにより、液晶領域の軸対称状配向
の配向軸を基板に対して垂直方向に揃えることができる
ことを見い出した。
【００８４】特に、図７に示すように、液晶が均一相か
ら出現する時の小さなドロップレット状態の時に効果が
大きく、液晶領域が画素全体を覆うまでに成長する前
に、電圧または磁場を弱めてもよい。この電圧および磁
場の強度は、液晶の閾値（ＴＮセル内で評価した値）よ
りも大きければよく、周期的に強度変化するものを用い
てもよい。図７の１０はパターン壁を、１０ｃは凸部を
示す。
【００８５】（重合性樹脂材料）重合性樹脂材料として
は、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることができ
る。
【００８６】光硬化性樹脂を用いる場合は、重合性樹脂
と液晶組成物との相分離を明確にするためには、フッ素
系モノマー、塩素系モノマー、あるいはシリコン系モノ
マー等を用いることができるが、これらと混合して使用
する単官能性樹脂モノマーは、ガラス転移温度Ｔgが１
０℃以上のものが好ましく、特にガラス転移温度Ｔgが
３０℃以上のものが好ましい。また、ガラス転移温度Ｔ
gが０℃前後の単官能性樹脂モノマーであっても多官能
性樹脂モノマーを添加することによりガラス転移温度Ｔ
gを５０℃以上に高めることができる。しかし、ガラス
転移温度が１０℃以下の樹脂モノマーでは、このような
ガラス転移温度向上の効果があまり期待できない。
【００８７】多官能性樹脂モノマーとしては、ガラス転
移温度Ｔgが少なくとも５０℃以上であるものが好まし
い。多官能性樹脂モノマーは、分子中に重合活性点を少
なくとも２ヶ所以上有しており、重合反応により３次元
網目構造を生じるので、物理的強度が高い高分子を形成
し易いという利点がある。さらに、多官能性樹脂モノマ
ーは、一般に単官能性樹脂モノマーに比べて重合反応性
が大きいため、両者の混合率を調整することにより、液
晶組成物と樹脂材料との混合物から効果的に重合相分離
を行うことができる。
【００８８】以下に、高分子領域を構成する高分子材料
のＴgを５０℃以上にするために好適に用いることがで
きる重合性樹脂材料の一例と、上述した樹脂材料の表面
エネルギーを調整したり表示特性を向上させるために用
いることができるフッ素系樹脂材料等の一例とを示す。
【００８９】まず、光重合性材料について説明する。
【００９０】単官能性樹脂モノマーとしては、例えば、
Ｃ３以上の長鎖アルキル基またはベンゼン環を有するア
クリル酸やメタクリル酸、およびそれらのエステル等が
挙げられる。具体的には、シクロヘキシルアクリレート
（Ｔg；１６℃）、ジシクロペンテニロキシエチルアク
リレート（Ｔg；１２℃）、テトラヒドロフルフリール
アクリレート（Ｔg；６０℃）、ジシクロペンテニルア
クリレート（Ｔg；９５℃）、イソボルニルアクリレー
ト（Ｔg；９０〜１００℃）、ｔ−ブチルアミノエチル
メタクリレート（Ｔg；３３℃）、ジシクロペンテニロ
キシエチルメタクリレート（Ｔg；３０℃）、ステアリ
ルメタクリレート（Ｔg；３８℃）、グリシジルメタク
リレート（Ｔg；４１℃）、２−ヒドロキシエチルメタ
クリレート（Ｔg；５５℃）、シクロヘキシルメタクリ
レート（Ｔg；６６℃）、イソボルニルメタクリレート
（Ｔg；１７０℃）等がある。
【００９１】多官能性樹脂モノマーとしては、例えば、
ネオペンチルグリコールジアクリレート（Ｔg；７０
℃）、ビスフェノールＡジエトキシジアクリレート（Ｔ
g；７５℃）、ヘキサンジオールジアクリレート（Ｔg；
８５℃）、トリプロピレングリコールジアクリレート
（Ｔg；９０℃）、Ｒ６８４（Ｔg；２１５℃）、プロポ
キシトリメチロールプロパントリアクリレート（Ｔg；
１２０℃）、ペンタエリスリトールトリアクリレート
（Ｔg＞２５０℃）、トリメチロールプロパントリアク
リレート（Ｔg；＞２５０℃）等が挙げられる。
【００９２】さらに、液晶組成物と重合性樹脂との相分
離を明確にするためには、光重合性樹脂モノマーをハロ
ゲン化、特に塩素化およびフッ素化した樹脂が有効であ
る。例えば、２．２．３．４．４．４−ヘキサフロロブ
チルメタクリレート、２．２．３．４．４．４−ヘキサ
クロロブチルメタクリレート、２．２．３．３−テトラ
フロロプロピルメタクリレート、２．２．３．３−テト
ラフロロプロピルメタクリレート、パーフロロオクチル
エチルメタクリレート、パークロロオクチルエチルメタ
クリレート、パーフロロオクチルエチルアクリレート、
パークロロオクチルエチルアクリレート等が挙げられ
る。
【００９３】その他、下記一般式（１）および（２）
【００９４】
【化１】
【００９５】［式中、Ｒ1はＨ又はＣＨ3を、Ｒ2はＣn1
Ｆ2n1+1（ｎ１は１〜５の整数）を表す。ｍ１は１〜２
１の整数、ｍ２は１〜４の整数、ｍ３は１〜５の整数で
ある。］で表されるようなフッ素系樹脂化合物等が挙げ
られる。
【００９６】熱重合性材料は、単官能性樹脂モノマーと
してビスフェノールＡジグリシジルエーテル（Ｔg；約
８０〜９０℃）、パーフロロオクチルエチルアクリレー
ト等が挙げられ、多官能性樹脂モノマーとしてＲ−６８
４（Ｔg；２１５℃）等が挙げられる。
【００９７】上記樹脂材料は、２官能以上の多官能性樹
脂材料を１０重量％以上含む樹脂組成物とするのが好ま
しく、特に、多官能性樹脂材料を３０重量％以上含む樹
脂組成物がより好ましい。多官能性樹脂材料が１０重量
％より少ない場合には、重合体のガラス転移温度Ｔgを
５０℃以上にするのが困難である。
【００９８】（光重合抑制剤）液晶ドロップレット、即
ち液晶領域の形状を大きくするためには、上記混合物に
重合性樹脂材料以外に重合反応を抑制する化合物を添加
するのが望ましい。例えば、ラジカル生成後に共鳴系で
ラジカルを安定化するようなモノマーおよび化合物等で
あり、具体的にはスチレン、ｐ−クロルスチレン、ｐ−
フェニルスチレン、ｐ−メチルスチレンなどのスチレン
の誘導体などである。
【００９９】（重合開始剤）上記混合物には、さらに重
合開始剤を添加することができる。
【０１００】光重合開始剤としては、例えばＩｒｕｇａ
ｃｕｒｅ１８４、６５１、９０７（チバガイギー製）、
Ｄａｒｏｃｕｒｅ１１７３、１１１６、２９５９（Ｅ，
Ｍｅｒｃ製）などの一般的な光重合開始剤を使用するこ
とができる。また、電圧保持率を向上させるために、低
エネルギーの可視光で重合できるような重合開始剤また
は増感剤等を使用してもよい。
【０１０１】これらの重合開始剤の添加量は、個々の化
合物の反応性により異なるので、本発明では特に限定し
ないが、液晶組成物と光重合性樹脂（後述する液晶性重
合材料を含む）との混合物に対して０．０１〜５％であ
るのが好ましい。０．０１％以下では重合反応が十分に
起こらない。また５％以上では、液晶組成物と高分子と
の相分離速度が速すぎて制御が困難となる。よって、液
晶ドロップレットが小さくなって駆動電圧が高くなり、
また、基板上の配向制御力が弱くなる。しかも、画素内
に液晶領域が少なくなり、画素外に液晶ドロップレット
が形成されてしまうので、表示のコントラストが低下す
る。
【０１０２】また、熱重合開始剤としては、ｔ−ブチル
パーオキサイドやアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢ
Ｎ）等の一般的な熱重合開始剤を使用することができ
る。熱重合開始剤の添加量も、光重合開始剤と同様に、
混合物に対して０．０１〜５％であるのが好ましい。
【０１０３】（液晶材料）液晶材料については、常温付
近で液晶状態を示す有機物混合体であって、ネマチック
液晶（２周波駆動用液晶、Δε＜０の液晶を含む）また
は、コレステリック液晶（特に、可視光に選択反射特性
を有する液晶）、もしくはスメクチック液晶、強誘電性
液晶、デスコチック液晶等が含まれる。
【０１０４】特に、転移温度幅δＴCIを７．０℃以上と
し、またはネマティック相またはカイラルネマティック
相（コレステリック相）−等方性液体相間の相転移温度
ＴNIを７０℃以上とするためには、 幅広い液晶相域を示す液晶性化合物を添加する： 液晶分子のコア骨格を形成するシクロヘキシル環、ベ
ンゼン環等の環状ユニットの導入数が２〜４である液晶
性化合物を混在させて、液晶相幅を拡大する： 液晶化合物と類似の構造を有しながらも液晶相を示さ
ない、非液晶性化合物を添加する： 等の方法を単独または組み合わせて用いて、液晶化合物
を調合した液晶組成物を使用することが有効である。
【０１０５】このような液晶化合物や液晶組成物につい
ての記載は、”第６回液晶セミナー資料３７頁〜５３頁
（メルクジャパン《１９９２年６月》）〜Proc.6th Liq
uidCrystal Seminar,37〜53.,June(1992);Merck Japan
Limited 〜”に認められ、例えば、ＣＣＰ（Ｃｙｃｌｏ
ｈｅｘｙｌ−Ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ−Ｐｈｅｎｙｌ）系
やＢＣＨ（Ｂｉｐｈｅｎｙｌ−Ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ）
系に−ＯＣＨＦ2基や−ＯＣＦ3基等が導入されることで
幅広い液晶相を示すことが知られている。また、これら
を用いた液晶媒体も、特表平５−５０１７３５号公報や
特表平５−５００６８３号公報等に記載されている。こ
うした液晶化合物は、誘電率異方性δεの適性化や幅広
い温度域での低粘度化も実現できることから、低電圧駆
動も可能であり、これらの先行技術に開示された液晶化
合物を添加した液晶組成物を本発明に用いることは、極
めて有効である。
【０１０６】また、液晶分子配向を軸対称状にするため
には、上述のネマチック液晶、コレステリック液晶、も
しくはスメクチック液晶、強誘電性液晶、デスコチック
液晶等やこれらの混合物が好ましく、特に、ネマティッ
ク液晶、またはコレステリック液晶（カイラル剤）が添
加されたネマチック液晶等が好ましい。
【０１０７】さらに、加工時に光重合反応を伴う場合、
耐化学反応性に優れた液晶材料が好ましく、例えば、化
合物中、フッ素原子などの官能基を有する液晶材料が好
ましい。
【０１０８】具体的には、ＺＬＩ−３２７０、ＺＬＩ−
４４７２、ＺＬＩ−５０８０（メルク社製）などの液晶
組成物を用いることができる。
【０１０９】（液晶性重合材料）液晶組成物と重合性樹
脂との混合物に、重合性官能基を有する液晶性化合物
（以下、液晶性重合材料と称する、単体で液晶性を発現
する必要はない）を混合すると、高分子領域中の高分子
を、電圧印加時に液晶分子の配向方向を揃えるために有
効にすることができ、また、液晶領域の周辺部に発生す
るディスクリネーションラインを抑制することができ
る。
【０１１０】液晶材料と液晶性重合材料とを選択する場
合、それぞれの液晶性を発現する部分が類似しているこ
とが望ましい。特に、化学的環境が特異なＦ、Ｃｌ系液
晶材料については、液晶性重合材料についてもＦ、Ｃｌ
系液晶材料であることが好ましい。
【０１１１】本発明では特に限定しないが、使用される
液晶性重合材料は、例えば下記化学式（３）で示される
ような化合物などであり、ホストの液晶分子の液晶性を
乱し難い化合物が好ましい。
【０１１２】Ａ−Ｂ−ＬＣ （３） この化学式（３）中のＡは重合性官能基を示し、ＣＨ2
＝ＣＨ−、ＣＨ2＝Ｃ（ＣＨ3）−ＣＯＯ−、ＣＨ2＝Ｃ
Ｈ−ＣＯＯ−、下記化２などの不飽和結合、または歪み
を持ったヘテロ環構造を持った官能基を示す。
【０１１３】
【化２】
【０１１４】また、化学式（３）中のＢは、重合性官能
基Ａと液晶性化合物ＬＣとを結ぶ連結基であり、具体的
にはアルキル鎖（−（ＣＨ2）n−）、エステル結合（−
ＣＯＯ−）、エーテル結合（−Ｏ−）、ポリエチレング
リコール鎖（−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−）、およびこれらの結合
基を組み合わせた結合基である。液晶性重合材料を液晶
材料と混合した時に液晶性を示すことが好ましいので、
重合性官能基Ａから液晶性化合物ＬＣの剛直部まで６箇
所以上の結合を有する長さを持つ連結基Ｂが特に好まし
い。また、化学式（３）中のＬＣは液晶性化合物を示
し、下記化学式（４）で示される化合物またはコレステ
ロール環およびその誘導体などである。
【０１１５】 Ｄ−Ｅ−Ｇ （４） 上記化学式（４）中のＧは、液晶の誘電率異方性などを
発現させる極性基であり、−ＣＮ、−ＯＣＨ3、−Ｃ
ｌ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＣｌ3、−Ｈ、−Ｒ（Ｒはアルキ
ル基）などの官能基を有するベンゼン環、シクロヘキサ
ン環、パラジフェニル環、フェニルシクロヘキサン環等
である。また、化学式（４）中のＥは、Ｄ、Ｇを連結す
る官能基で、単結合、−ＣＨ2−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−
Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−などである。さら
に、化学式（４）中のＤは、化学式（３）中のＢと結合
する官能基であり、かつ、液晶分子の誘電率異方性、屈
折率異方性の大きさを左右する部分であり、具体的に
は、パラフェニル環、１，１０−ジフェニル環、１，４
−シクロヘキサン環、１，１０−フェニルシクロヘキサ
ン環などである。
【０１１６】（液晶組成物と重合性材料との混合比）液
晶組成物と重合性材料（重合性樹脂および重合性液晶材
料を含む）を混合する重量比は、画素サイズにより異な
るが、液晶材料：重合性材料が５０：５０〜９７：３が
好ましく、さらに好ましくは、７０：３０〜９０：１０
である。液晶材料が５０％を下回ると高分子壁の影響で
セルの駆動電圧が著しく上昇して実用性を失う。また、
液晶材料が９７％を上回ると高分子壁の物理的強度が低
下して安定した性能が得られない。また、液晶性重合材
料と液晶性を有さない重合性材料との重量比は、上記重
量比の範囲内で液晶性重合材料が０．５％以上あればよ
い。
【０１１７】（駆動方法）作製されたセルは、単純マト
リックス駆動、ＴＦＴまたはＭＩＭなどによるアクティ
ブ駆動などの駆動法で駆動でき、本発明では特に限定し
ない。
【０１１８】（基板材料）基板材料としては、可視光が
透過する透明固体であればいずれも用いることができ、
ガラス、石英、プラスチック基板などを用いることがで
きる。特に、プラスチック基板の場合、表面の凹凸をエ
ンボス加工などにより形成するのが可能であるので適し
ている。
【０１１９】以下、本発明の実施例について説明する。
【０１２０】（実施例１）図９（ｂ）に示すように、ガ
ラス基板（１．１ｍｍ厚み）１、１上にＩＴＯ（酸化イ
ンジュウムおよび酸化スズの化合物、厚み５０ｎｍ）か
らなる透明電極２、２が形成された基板を使用した。
【０１２１】まず、一方の基板１の上に、黒色顔料分散
ネガ型レジストＣＦＰＲ−ＢＫ５１０Ｓ（東京応化社
製）をスピンコート法（５００ｒｐｍ．２０ｓｅｃ）で
均一に塗布、焼成した。
【０１２２】その後、図８に示すような遮光領域１２お
よび透光領域１３を有するホトマスク１４ａを用いて、
所定の露光（２００ｍＪ／ｃｍ2）、現像、リンスおよ
び後焼成を経て、図９（ａ）に示すような黒色樹脂層か
らなる第１の絶縁体１０ａを画素周辺にパターン形成し
た。
【０１２３】次に、その基板上に、ネガ型フォトレジス
ト材料ＯＭＲ８３（東京応化社製）中に平均粒系４．５
μｍのプラスティックビーズ（ミクロパール；積水ファ
インケミカル社製）を０．１ｗｔ％混入した絶縁材料を
均一分散した状態でスピンコート法により均一に塗布、
焼成した。
【０１２４】その後、図１０に示すような遮光領域１２
および透光領域１３を有するホトマスク１４ｂを用い
て、所定の露光（２４０ｍＪ／ｃｍ2）、現像、リンス
および後焼成を経て、図９（ａ）に示すようなＬＣＤス
ペーサーとして用いられる柱状の絶縁体１０ｂをパター
ン形成した。
【０１２５】次に、対向基板１上には、シール材（スト
ラクトボンドＸＮ−２１Ｓ、焼成温度１７０℃／２ｈ）
を印刷法でパターニングし、両基板を貼り合わせて液晶
セルを作製した。
【０１２６】得られた基板のＩＴＯ電極２表面とパター
ニングした絶縁体１０ａとの表面自由エネルギーを下記
表１に示す。
【０１２７】
【表１】
【０１２８】作製した液晶セル中に、重合性樹脂材料と
して、単官能性材料であるパーフロロオクチルエチルア
クリレート０．１５ｇ、イソボルニルアクリレート０．
２６ｇ、ｐ−フェニルスチレン０．１９ｇ、２官能性材
料であるＲ−６８４（日本化薬社製）０．１５ｇを単官
能：多官能比８０：２０で混合したものと、液晶組成物
ＺＬＩ−３２７９（メルク社製：Ｓ−８１１を０．４重
量％含有）４．２５ｇと、光重合開始剤Ｉｒｕｇａｃｕ
ｒｅ６５１の０．０２５ｇとを混合した混合物を作製
し、減圧下から真空注入した。
【０１２９】混合物中の液晶材料と重合性樹脂材料との
表面自由エネルギーを下記表２に示す。
【０１３０】
【表２】
【０１３１】その後、温度を混合物の均一化温度以上の
１１０℃に保ち、かつ、液晶セルの透明電極２、２間に
実効電圧が２．５Ｖで６０Ｈｚの電圧を印加しながら、
第１の基板１側から高圧水銀ランプ下１０ｍＷ／ｃｍ2
の所で５分間紫外線を照射して樹脂を硬化させた。その
後、電圧を印加した状態を保ちながら、５時間かけて４
０℃まで徐冷し、さらに室温（２５℃）まで戻してか
ら、同じ紫外線照射装置を用いて後露光を行って重合を
完結させた。
【０１３２】作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察した
ところ、図９（ｃ）に示すように、高分子領域４に囲ま
れた液晶領域３が、１区画毎にモノドメイン状態で形成
され、配向軸がずれない比較的均一な軸対称状に配向し
ていた。また、偏光軸を互いに直行させた２枚の偏光板
を固定して作製した液晶セルを回転させたところ、液晶
領域のシュリーレン模様６の位置が一定で周りの高分子
領域４のみが回転しているように観察された。このこと
から、ほとんどの液晶領域３において軸対称状の配向が
得られていることが分かる。
【０１３３】次に、液晶セルの両面に偏光軸を互いに直
交させた２枚の偏光板を貼り合わせて液晶表示素子を作
製した。
【０１３４】作製した液晶表示素子に電圧を印加しなが
ら偏光顕微鏡で観察したところ、電圧印加時においても
ディスクリネーションラインが発生せず、全体が黒くな
っていくことが確認された。
【０１３５】この液晶表示素子について、液晶組成物の
相転移温度幅δＴCI、相転移温度ＴNIおよび高分子材料
のガラス転移温度Ｔg等の測定値と、液晶セルの電気光
学特性およびざらつきの評価と、この液晶表示素子を７
５℃に１時間保存後、室温下で液晶領域を観察して熱履
歴の有無を評価した結果とについて、下記表３に示す。
【０１３６】
【表３】
【０１３７】尚、表３中、Ｔ0は電圧無印加時の光線透
過率を、ＴV10は電圧１０Ｖ印加時の光線透過率を、Ｖ
90は液晶セルの飽和電圧を示す。また、表３中、中間調
における反転現象は、○印：反転現象が起こらない状
態、×印：容易に反転現象を観察できる状態、△印：辛
うじて反転現象が観察される状態を示している。
【０１３８】この表３に示すように、本実施例１の液晶
表示素子は、中間調での反転現象が起こらず、画素内に
ディスクリネーションラインが発生せず、熱履歴も無
く、中間調においてもパネルざらつきが見られなかっ
た。
【０１３９】また、この液晶表示素子の視角特性を含め
た電気光学特性について、図１１に示す。尚、電気光学
特性は、偏光軸を互いに平行にした２枚の偏光板をブラ
ンク（透過率１００％）として測定した。
【０１４０】図１１に示すように、本実施例１の液晶表
示素子は、通常のＴＮセルに見られるような反転現象が
認められず、電圧飽和時の広視角方向での透過率の増加
も生じなかった。
【０１４１】（実施例２、３および比較例１、２）実施
例１と同様のガラス基板１、１上にＩＴＯからなる透明
電極２、２が形成された基板を使用し、一方の基板１上
に、ネガ型フォトレジスト材料ＯＭＲ８３（東京応化社
製）中に平均粒系５．５μｍのプラスティックビーズ
（ミクロパール；積水ファインケミカル社製）を０．１
ｗｔ％混入した絶縁材料を均一分散した状態でスピンコ
ート法により均一に塗布、焼成した。
【０１４２】その後、図８に示したホトマスク１４ａを
用いて、所定の露光、現像、リンスおよび後焼成を経
て、画素周辺に絶縁体をパターン形成した。この絶縁体
の直下には、Ｍｏ薄膜からなる遮光層を設けた。
【０１４３】次に、対向基板１上には、ポリイミド材料
ＡＬ４５５２（日本合成ゴム社製）を塗布し、ラビング
による配向処理を行わずに絶縁層を全面に形成した。こ
の基板上に、５μｍのファイバスペーサーを混在させた
シール材（ストラクトボンドＸＮ−２１Ｓ、焼成温度１
７０℃／２ｈ）を印刷法でパターニングし、両基板を貼
り合わせて液晶セルを作製した。
【０１４４】作製した液晶セル中に、重合性樹脂材料と
して、単官能性材料であるイソボルニルアクリレート
０．１５ｇ、液晶類似骨格を有する下記式（５）に示す
化合物０．１０ｇ、ｐ−フェニルスチレン０．１５ｇ、
２官能性材料である下記式（６）で示す化合物（Ｔg；
１２０℃、日本化薬社製）０．３５ｇを単官能：多官能
比４０：３５で混合したものと、液晶組成物として、実
施例２ではＺＬＩ−５０８０（メルク社製：Ｓ−８１１
を０．４重量％含有）、実施例３ではＺＬＩ−４４７２
（メルク社製：Ｓ−８１１を０．４重量％含有）、比較
例１ではＺＬＩ−４７９２（メルク社製：Ｓ−８１１を
０．４重量％含有）、また、比較例２ではＺＬＩ−３９
４７（メルク社製：Ｓ−８１１を０．４重量％含有）を
各々４．２５ｇと、光重合開始剤Ｉｒｕｇａｃｕｒｅ６
５１の０．０２５ｇとを混合した混合物を作製し、減圧
下から真空注入した。
【０１４５】
【化３】
【０１４６】その後、実施例１と同様にして、重合性樹
脂の重合および相分離を行った。
【０１４７】作製した液晶セルについて、直交ニコル下
で電気光学特性を観察したところ、実施例２、３の液晶
表示素子は、実施例１と同様に、良好な軸対称状配向を
示していた。しかし、転移温度幅δＴCIが７．０℃より
小さい比較例１、２の液晶表示素子は、図１２に示すよ
うに、液晶パネル作製特に液晶ドメイン内における液晶
分子の軸対称状配向の配向軸が乱れ、液晶パネルでのざ
らつき感も大きなものとなっていた。また、これらの液
晶表示素子を７５℃に１時間保存後、室温下で液晶領域
を観察して熱履歴の有無を評価したところ、ネマティッ
ク相またはカイラルネマティック相（コレステリック
相）−等方性液体相間の相転移温度ＴNIが７０℃より小
さい比較例２の液晶表示素子は、軸対称状配向性が崩壊
していることが確認された。尚、実施例２、３および比
較例１、２の評価結果については、上記表３に同時に示
した。
【０１４８】（実施例４）この実施例４では、図１３
（ａ）および（ｂ）に示すように、画素の中央部に凸部
１０ｃを形成した。
【０１４９】実施例１と同様のガラス基板１、１上にＩ
ＴＯからなる透明電極２、２が形成された基板を使用
し、一方の基板１上に、ネガ型フォトレジスト材料ＯＭ
Ｒ８３（東京応化社製）中に平均粒系５．５μｍのプラ
スティックビーズ（ミクロパール；積水ファインケミカ
ル社製）を０．１ｗｔ％混入した絶縁材料を均一分散し
た状態でスピンコート法により均一に塗布、焼成した。
【０１５０】その後、図８に示したホトマスク１４ａを
用いて、所定の露光、現像、リンスおよび後焼成を経
て、画素周辺に絶縁体１０ａをパターン形成した。
【０１５１】次に、その基板上に、プラスティックビー
ズを含まない同じフォトレジスト材料を均一に塗布し
た。
【０１５２】その後、画素外に透光部を有し、かつ、画
素中央部に１５μｍの島状透光部を有するネガパターン
ホトマスクを用いて、所定の露光、現像、リンスおよび
後焼成を経て、図１３（ａ）および（ｂ）に示すような
画素中央部に凸部１０ｃを有する基板を形成した。ま
た、画素外に形成される絶縁体１０ａの直下には、Ｍｏ
薄膜からなる遮光層を設けた。
【０１５３】次に、対向基板１上に５μｍのファイバス
ペーサーを混在させたシール材（ストラクトボンドＸＮ
−２１Ｓ、焼成温度１７０℃／２ｈ）を印刷法でパター
ニングし、両基板を貼り合わせて液晶セルを作製した。
【０１５４】作製した液晶セル中に、重合性樹脂材料と
して、単官能性材料であるイソボルニルアクリレート
０．２ｇ、ｐ−フェニルスチレン０．１５ｇ、多官能性
材料であるＲ−６８４（日本化薬社製）０．１５ｇ、ト
リメチロールプロパントリアクリレート０．０５ｇを単
官能：多官能比３５：２０で混合したものと、液晶組成
物ＺＬＩ−５０８１（メルク社製：Ｓ−８１１を０．４
重量％含有）４．４５ｇと、光重合開始剤Ｉｒｕｇａｃ
ｕｒｅ６５１の０．０２５ｇとを混合した混合物を作製
し、減圧下から真空注入した。
【０１５５】その後、１００℃の均一等方相状態から５
５℃の液晶相状態の間を５〜１０サイクルで徐冷した。
その後、６７℃で液晶材料と重合性樹脂材料とを熱的に
相分離させ、温度を一定に保ち、かつ、液晶セルの透明
電極２、２間に実効電圧が２．５Ｖで６０Ｈｚの電圧を
印加しながら、第１の基板１側から高圧水銀ランプ下１
０ｍＷ／ｃｍ2の所で５分間紫外線を照射して樹脂を硬
化させた。さらに、電圧を印加した状態を保ちながら室
温（２５℃）まで戻してから、同じ紫外線照射装置を用
いて後露光を行って重合を完結させた。
【０１５６】作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察した
ところ、高分子領域に囲まれた液晶領域が、１区画毎に
モノドメイン状態で形成され、配向軸が画素中央部の凸
部１０ｃに一致して形成され、しかもその位置乱れや配
向乱れが認められずに、均一な軸対称状に配向してい
た。
【０１５７】次に、実施例１と同様に、液晶セルの両面
に偏光軸を互いに直交させた２枚の偏光板を貼り合わせ
て液晶表示素子を作製した。
【０１５８】作製した液晶表示素子に電圧を印加しなが
ら偏光顕微鏡で観察したところ、電圧印加時においても
ディスクリネーションラインが発生せず、全体が黒くな
っていくことが確認された。
【０１５９】この液晶表示素子について、液晶組成物の
相転移温度幅δＴCI、相転移温度ＴNIおよび高分子材料
のガラス転移温度Ｔg等の測定値と、液晶セルの電気光
学特性およびざらつきの評価と、この液晶表示素子を７
５℃に１時間保存後、室温下で液晶領域を観察して熱履
歴の有無を評価した結果とについて、上記表３に同時に
示す。
【０１６０】この表３に示すように、本実施例４の液晶
表示素子は、ＴＮセルで見られるような中間調での反転
現象が起こらず、電圧飽和時の広視角方向での透過率の
増加も見られず、画素内にディスクリネーションライン
が発生せず、熱履歴も無く、中間調においてもパネルざ
らつきが見られなかった。
【０１６１】（実施例５）この実施例では、重合性樹脂
材料として熱重合性樹脂材料を用いた。
【０１６２】実施例２で作製した液晶セル中に、重合性
樹脂材料として、単官能性材料であるビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテル０．２５ｇ、パーフロロオクチル
エチルアクリレート０．１ｇ、多官能性材料であるＲ−
６８４（日本化薬社製）０．２ｇ、トリメチロールプロ
パントリアクリレート０．０５ｇを単官能：多官能比３
５：２０で混合したもの（高分子材料のガラス転移温度
Ｔg；６８℃）と、液晶組成物ＺＬＩ−５０９１（メル
ク社製：Ｓ−８１１を０．３重量％含有、転移温度ＴNI
１００℃、δＴCI１０．５℃）４５０ｇと、熱重合開始
剤ｔ−ブチルパーオキサイド０．０５ｇとを混合した混
合物を注入した。
【０１６３】その後、この液晶セルの透明電極間に実効
電圧が２．５Ｖで６０Ｈｚの電圧を印加しながら、１５
０℃で２時間加熱して、１５０℃から３０℃まで１２時
間かけてゆっくり冷却した。
【０１６４】作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察した
ところ、実施例１と同様に、良好な軸対称配向が確認さ
れた。また、直交ニコル下で偏光板を用いた電気光学特
性の評価においても、視角特性が良好であった。
【０１６５】（参考例１および比較例３）実施例２で作
製した液晶セル中に、重合性樹脂材料として、単官能性
材料であるパーフルオロオクチルエチルアクリレート
０．１５ｇ、２−エチルヘキシルアクリレート（Ｔg；
−５５℃）０．２５ｇ、ｐ−フェニルスチレン０．１０
ｇ、２官能性材料であるＲ−６８４（日本化薬社製）
０．２ｇを単官能：多官能比５０：２０で混合したもの
（高分子材料のＴg；４８℃）と、液晶組成物として、
参考例１ではＺＬＩ−５０８０（メルク社製：Ｓ−８１
１を０．４重量％含有）、比較例３ではＺＬＩ−４７９
２（メルク社製：Ｓ−８１１を０．４重量％含有）を各
々４．２５ｇと、光重合開始剤Ｉｒｕｇａｃｕｒｅ６５
１の０．０２５ｇとを混合した混合物を作製し、減圧下
から真空注入した。
【０１６６】その後、１００℃の均一等方相状態から５
５℃の液晶相状態の間を５〜１０サイクルで除冷した。
その後、参考例１では６９℃、比較例３では３４℃で液
晶材料と重合性樹脂材料とを熱的に相分離させ、温度を
一定に保ち、かつ、液晶セルの透明電極間に実効電圧が
２．５Ｖで６０Ｈｚの電圧を印加しながら、第１の基板
１側から高圧水銀ランプ下１０ｍＷ／ｃｍ2の所で５分
間紫外線を照射して樹脂を硬化させた。さらに、電圧を
印加した状態を保ちながら室温（２５℃）まで戻してか
ら、同じ紫外線照射装置を用いて後露光を行って重合を
完結させた。
【０１６７】作製した液晶セルを直交ニコル下で電気光
学特性を観察したところ、液晶組成物の相転移温度幅δ
ＴCIが７．０℃以上で高分子材料のＴgが４８℃の参考
例１の液晶表示素子は、画素に対応して液晶ドメインが
形成され、実施例と同様に良好な軸対称状配向が得られ
た。一方、液晶組成物の相転移温度幅δＴCIが７．０℃
より低く、高分子材料のＴgが４８℃の比較例３の液晶
表示素子は、作製中に液晶分子配向の乱れが確認され
た。
【０１６８】これらの参考例１および比較例３では、高
分子のＴgが４８℃と比較的低いので、これらの液晶表
示素子を７５℃に１時間保存後、熱履歴が液晶領域の液
晶分子配向に及ぼす影響について、室温下で偏光顕微鏡
により直交ニコル下、偏光顕微鏡で観察したところ、両
者共、軸対称状の配向が崩壊していることが確認され
た。
【０１６９】これらの液晶パネルでは、目的とする広視
野角特性が実現できず、表示特性について大きな問題を
有していた。
【０１７０】（実施例６）この実施例６では、重合性樹
脂材料として、液晶材料の表面自由エネルギーよりも大
きい表面自由エネルギーを有するものを用いた。
【０１７１】実施例１と同様のガラス基板１、１上にＩ
ＴＯからなる透明電極２、２が形成された基板を使用
し、一方の基板１上に、ネガ型感光性ポリイミド”フォ
トニース”ＵＲ−３１４０（東レ社製）をスピンコート
法（３０００ｒｐｍ．２０ｓｅｃ)により均一に塗布、
焼成した。その後、図１０に示したホトマスク１４ｂを
用いて、所定の露光（１５０ｍＪ／ｃｍ2）、現像、リ
ンスおよび後焼成を経て、ＩＴＯ電極２上に最終膜厚
５．３μｍの柱状絶縁膜をパターン形成した。次に、そ
の基板上に、ネガ型フォトレジスト材料ＯＭＲ８３（東
京応化社製）をスピンコート法により均一に塗布、焼成
した。その後、図８に示したホトマスク１４ａの逆パタ
ーンを有するマスク（画素領域が透光部、画素領域外が
遮光部）を用いて、所定の露光、現像、リンスおよび後
焼成を経て、画素内に絶縁体をパターン形成した。
【０１７２】次に、対向基板１上にシール材（ストラク
トボンドＸＮ−２１Ｓ、焼成温度１７０℃／２ｈ）を印
刷法でパターニングし、両基板を貼り合わせて液晶セル
を作製した。
【０１７３】作製した液晶セル中に、重合性樹脂材料と
して、単官能性材料であるｐ−フェニルスチレン０．２
ｇ（Ｔg；９４℃）、多官能性材料であるＲ−６８４
（日本化薬社製）０．４ｇと、液晶組成物ＺＬＩ−４４
７２（ＴNI；９８℃、δＴCI；１３．３℃、メルク社
製：Ｓ−８１１を０．３重量％含有）４．４ｇと、光重
合開始剤Ｉｒｕｇａｃｕｒｅ６５１の０．０２５ｇとを
混合した混合物を注入した。
【０１７４】混合物中の重合性樹脂材料の表面自由エネ
ルギー３９．５ｍＮ／ｍは、液晶材料の表面自由エネル
ギー３１．５ｍＮ／ｍより大きな値であり、実施例１と
逆である。
【０１７５】その後、実施例１と同様にして、重合性樹
脂の重合および相分離を行った。
【０１７６】作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察した
ところ、画素外のＩＴＯ電極上に高分子領域が形成さ
れ、画素内のレジスト材料上に液晶領域が形成されてい
た。また、高分子領域に囲まれた液晶領域が、１区画毎
にモノドメイン状態で形成され、比較的均一な軸対称状
に配向していた。
【０１７７】このように、電極基板上の表面自由エネル
ギーを調節することで、液晶材料と重合性樹脂材料（ま
たは高分子材料）との相分離を位置および形状を制御し
て行うことができる。
【０１７８】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、液晶領域を構成する液晶組成物の液晶相−等方
性液体相間の相転移温度ＴCIの上限値Ｔ1と下限値Ｔ2と
の差δＴCIを７．０℃以上とすることにより、液晶領域
内の同心円状、放射状または渦巻状等の軸対称状の配向
制御工程において、温度製造マージンを拡大して液晶ド
メインの軸対称状配向を安定化し、広視野角特性、コン
トラスト比、ざらつき等の表示品位が良好な液晶表示素
子を安定性よく得ることができる。
【０１７９】また、高分子領域を構成する高分子材料と
して、ガラス転移温度Ｔgが５０℃以上の重合体を組み
合わせて用いたり、ネマティック相またはカイラルネマ
ティック相（コレステリック相）−等方性液体相間の相
転移温度ＴNIが７０℃以上の液晶組成物を用いると、動
作温度環境の拡大と耐熱性を含めた表示品位に対する信
頼性を大きく改善でき、広視野角液晶表示素子の安定性
を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である液晶表示素子の液晶
領域内の配向状態を示す偏光顕微鏡観察図であり、
（ａ）は電源ＯＦＦ時、（ｂ）は電源ＯＮ時を示す。
【図２】本発明の他の実施形態である長方形の画素を有
する液晶表示素子の液晶領域の偏光顕微鏡観察図であ
り、（ａ）は画素に液晶領域が２つ存在する場合、
（ｂ）は画素に液晶領域が多数存在する場合を示す。
【図３】液晶の表面張力＞重合性樹脂材料の表面張力の
場合について、表面張力の異なる領域における液晶材料
と重合性樹脂材料との相分離状態を説明するための図で
ある。
【図４】液晶の表面張力＜重合性樹脂材料の表面張力の
場合について、表面張力の異なる領域における液晶材料
と重合性樹脂材料との相分離状態を説明するための図で
ある。
【図５】本発明の他の実施形態である液晶表示素子の一
方の電極基板を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は断面図である。
【図６】液晶領域内の軸対称配向の配向軸がずれていな
い場合とずれた場合とを示す偏光顕微鏡観察図である。
【図７】画素内に凸部を形成した液晶表示素子の液晶領
域内の配向状態を示す偏光顕微鏡観察図である。
【図８】実施例で使用するホトマスク１４ａを示す図で
ある。
【図９】実施例１の液晶表示素子を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は液晶領域内
の配向状態を示す偏光顕微鏡の観察図である。
【図１０】実施例で使用するホトマスク１４ｂを示す図
である。
【図１１】実施例１の液晶セルの電気光学特性を示す概
略図である。
【図１２】比較例２の液晶セルの液晶領域内の配向状態
を示す偏光顕微鏡の観察図である。
【図１３】実施例４の液晶セルの一方の基板を示す図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）はＴＮモードの液晶表示素子
の視角によるコントラスト変化を説明するための概略図
であり、（ｄ）〜（ｆ）は広視角モードの液晶表示素子
の視角によるコントラスト変化を説明するための概略図
である。
【図１５】液晶組成物の相転移温度幅δＴCIを説明する
ためのサーモグラムである。
【符号の説明】 １ 基板 ２ 電極 ３ 液晶領域 ４ 高分子領域 ５ ディスクリネーションライン ６ 消光模様 ７ スペーサー ８ 画素 １０ 絶縁体のパターン壁 １０ａ、１０ｂ 絶縁体パターン １０ｃ 凸部 １１ 表面張力の小さい領域 １２ 遮光領域 １３ 透光領域 １４ａ、１４ｂ ホトマスク
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−104249（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−120728（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−120729（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−110463（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−250160（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1334

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一方が透明である一対の電極
    基板間に、高分子領域に囲まれた液晶領域を有する表示
    媒体が挟持されて、複数の画素が形成されている液晶表
    示素子において、該一対の電極基板の少なくとも一方の該表示媒体に面す
    る表面は、該画素となる領域に液晶領域が形成され、該
    画素外となる領域に高分子領域が形成されるように、該
    画素外となる領域の少なくとも一部分の界面自由エネル
    ギーが該画素となる領域の界面自由エネルギーと異なっ
    ており、 該液晶領域を構成する液晶組成物は、液晶相−等方性液
    体相間の相転移温度の上限値と下限値との差が７．０℃
    以上である液晶表示素子。
  2. 【請求項２】 前記高分子領域を構成する高分子材料
    は、ガラス転移温度が５０℃以上の重合体である請求項
    １に記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項３】 前記液晶組成物は、ネマティック相また
    はカイラルネマティック相−等方性液体相間の相転移温
    度が７０℃以上であるネマティック相またはカイラルネ
    マティック相を有する請求項１または２に記載の液晶表
    示素子。
  4. 【請求項４】 前記液晶領域は、少なくとも１つ以上の
    液晶ドメインから構成されている請求項１、２または３
    に記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項５】 前記液晶領域を構成する液晶ドメイン内
    で、液晶分子が軸対称状に配向している請求項１、２、
    ３または４に記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項６】 前記液晶領域は、各画素領域に対応する
    少なくとも１つ以上の液晶ドメインから構成されている
    請求項１、２、３、４または５に記載の液晶表示素子。
  7. 【請求項７】 前記一対の電極基板の少なくとも一方の
    表示媒体側表面には、前記液晶領域に対応する部分の略
    中央部に凹部および凸部の内の少なくとも一方が形成さ
    れている請求項１、２、３、４、５または６に記載の液
    晶表示素子。
  8. 【請求項８】 前記一対の電極基板の少なくとも一方の
    表示媒体と反対側表面には、偏光板が設けられている請
    求項１、２、３、４、５、６または７に記載の液晶表示
    素子。
  9. 【請求項９】 少なくとも一方が透明である一対の電極
    基板間に、高分子領 域に囲まれた液晶領域を有する表示
    媒体が挟持されて、複数の画素が形成されている液晶表
    示素子の製造方法において、 該一対の電極基板の少なくとも一方の該表示媒体に面す
    る表面を、該画素となる領域に液晶領域が形成され、該
    画素外となる領域に高分子領域が形成されるように、該
    画素外となる領域の少なくとも一部分の界面自由エネル
    ギーが該画素となる領域の界面自由エネルギーと異なる
    ようにする工程と、 該 電極基板間に、少なくとも液晶相−等方性液体相間の
    相転移温度の上限値と下限値との差が７．０℃以上であ
    る液晶組成物と、重合性樹脂材料とを含む混合物を充填
    する工程と、 該重合性樹脂材料の重合により混合物を相分離させて、
    高分子領域と該高分子領域に囲まれた液晶領域とを形成
    する工程とを含む液晶表示素子の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記重合性樹脂材料として２官能以上
    の多官能性樹脂を１０重量％以上含む樹脂材料を用い
    て、ガラス転移温度が５０℃以上の重合体からなる高分
    子領域を形成する請求項９に記載の液晶表示素子の製造
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記混合物を相分離させる工程におい
    て、 該混合物の均一化温度まで加熱してから冷却して液晶組
    成物と重合性樹脂材料とに相分離させた後、該重合性樹
    脂材料を重合硬化させて液晶領域と高分子領域とを規則
    的に分布させる請求項９または１０に記載の液晶表示素
    子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記混合物を相分離させる工程におい
    て、 該混合物の均一化温度以上の温度で重合性樹脂材料を重
    合硬化させて液晶領域と高分子領域とを相分離させた
    後、冷却して液晶領域と高分子領域とを規則的に分布さ
    せる請求項９または１０に記載の液晶表示素子の製造方
    法
  13. 【請求項１３】 少なくとも一方が透明である一対の電
    極基板間に、少なくとも液晶相−等方性液体相間の相転
    移温度の上限値と下限値との差が７．０℃以上である液
    晶組成物と、重合性樹脂材料とを含む混合物を充填する
    工程と、該一対の電極基板間に電圧および磁場の内の少なくとも
    一方を印加しながら、 該重合性樹脂材料の重合により混
    合物を相分離させて、高分子領域と該高分子領域に囲ま
    れた液晶領域とを形成する工程とを含む液晶表示素子の
    製造方法。
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