JP4617102B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子に関するものである。

液晶表示素子は薄型で低消費電力などといった特徴から、大型ディスプレイから携帯情報端末までその用途を広げており、その開発が活発に行われている。これまで液晶表示素子は、ＴＮ方式、ＳＴＮのマルチプレックス駆動、ＴＮに薄層トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス駆動等が開発され実用化されているが、これらはネマチック液晶を用いているために、液晶材料の応答速度が数ｍｓ〜数十ｍｓと遅く動画表示に充分対応しているとはいえない。

強誘電性液晶（ＦＬＣ）は、応答速度がμｓオーダーと極めて短く、高速デバイスに適した液晶である。しかしながら、強誘電性液晶は、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために配向が難しく、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥と呼ばれる欠陥が発生しやすく、このような欠陥は、光漏れによるコントラスト低下の原因になる。特に、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を経由しない強誘電性液晶は、層法線方向の異なる二つの領域（以下、これを「ダブルドメイン」と称する。）を発生する（図９）。このようなダブルドメインは、駆動時に白黒反転した表示になり、大きな問題となる（図１０）。ダブルドメインを改善する方法として、液晶セルをコレステリック相（Ｃｈ）以上の温度に加熱し、直流電圧を印加したまま徐々に冷却する電界印加徐冷法が知られているが（非特許文献１）、この方法では、再度相転移点以上に温度が上がると配向乱れが生じてしまい、また、画素電極の間の電界が作用しない部分で配向乱れが発生する等の問題がある。

液晶の配向処理技術としては、配向膜を用いるものがあり、その方法としてはラビング法と光配向法とがある。ラビング法は、ポリイミド膜をコートした基板をラビング処理してポリイミド高分子鎖をラビング方向に配向させることによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。ラビング法は、ネマチック液晶の配向制御に優れており、一般に工業的にも用いられている技術である。しかしながら、この方法では静電気や塵の発生、ラビング条件の違いによる配向規制力やチルト角の不均一、大面積処理時のムラなどの問題があり、配向欠陥の生じやすい強誘電性液晶の配向処理法には適していない。

上記ラビング法に代わる非接触配向法として光配向法がある。光配向法は、高分子膜を塗布した基板に偏光を制御した光を照射し、高分子の光励起反応（分解、異性化、二量化）を生じさせて高分子膜に異方性を付与することによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。この方法は、ラビング法の問題点である静電気や塵の発生がなく、定量的な配向処理の制御ができる点で有用である。

一方、近年、液晶表示素子の製造効率の向上が求められており、液晶表示素子の各構成部材、例えば配向膜や偏光板などに対して製造効率の向上が要求されている。上述したように、光配向法は配向処理として有用であるが、偏光を制御した光を照射する必要があり、製造工程が複雑になるという問題がある。

PATEL, J., and GOODBY, J. W., 1986, J. Appl. Phys., 59, 2355.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶の均一な配向を得ることができ、相転移以上に昇温してもその配向を維持することができる配向安定性に優れ、かつ、製造効率のよい液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子を提供することを主目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の上記第１電極層形成側の表面に光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜を形成して第１基板とする第１基板形成工程と、
第２基材、第２電極層および第２偏光層を有する第２偏光層付基材の上記第２電極層形成側の表面に光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第２基材側から光を照射することにより第２光配向膜を形成して第２基板とする第２基板形成工程と、
上記第１基板の第１光配向膜および上記第２基板の第２光配向膜が向かい合うように配置し、上記第１基板および上記第２基板間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層を形成する液晶層形成工程と
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、例えば第１光配向膜を形成する際には、第１基材側から光照射することから、照射された光は第１偏光層を透過する際に偏光され、この偏光した光が光配向膜形成用塗工液に照射されることとなるため、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができ、製造工程を簡略化することができる。また、光二量化反応を利用した光反応型の材料は偏光方向に対して平行に配向し、一方、光異性化型材料は偏光方向に対して垂直に配向することから、第１光配向膜および第２光配向膜の光配向膜形成用塗工液に所定の材料を含有させることにより、第１基板および第２基板を、第１偏光層および第２偏光層の偏光方向が９０°となるように対向するだけで、第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向が平行となる液晶表示素子を製造することができ、製造効率を向上させることが可能となる。さらに、第１光配向膜および第２光配向膜の光配向膜形成用塗工液にそれぞれ異なる材料を用いていることにより、配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができる。特に、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、ダブルドメインの発生を抑制することができる。またこの場合、電界印加徐冷方式によらずに光配向膜を用いて配向処理を行うので、相転移以上に昇温してもその配向を維持し、配向乱れの発生を抑制することができる。

本発明は、また、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の上記第１電極層形成側の表面に、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する第１光配向膜形成用塗工液を塗布して第１基板とする第１基板調製工程と、
第２基材および第２電極層を有する第２電極層付基材の上記第２電極層上に、上記第１光配向膜形成用塗工液に含有される材料と同一の反応系の材料を含有する第２光配向膜形成用塗工液を塗布して第２基板とする第２基板調製工程と、
上記第１基板の第１光配向膜形成用塗工液の塗布面および上記第２基板の第２光配向膜形成用塗工液の塗布面が向かい合うように配置し、上記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜および第２光配向膜を形成する光配向膜形成工程と、
上記第１基板および上記第２基板間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層を形成する液晶層形成工程と
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、光配向膜形成工程において第１基材側から光照射すると、照射された光は第１偏光層を透過する際に偏光され、この偏光した光が第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液に照射されることとなるため、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができ、また、一度の光照射により第１光配向膜および第２光配向膜を同時に形成することができるため、製造工程を簡略化することができる。また、第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液に含有される材料が同一の反応系の材料であることにより、第１基材側から光照射するだけで第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向が平行となる液晶表示素子を製造することができ、製造効率を向上させることが可能となる。

上記発明においては、上記第１光配向膜形成用塗工液および上記第２光配向膜形成用塗工液の固形分組成が、異なることが好ましい。スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、上述した固形分組成が異なることにより、ダブルドメイン等の配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができるからである。さらに、電界印加徐冷方式によらずに光配向膜を用いて配向処理を行うので、相転移以上に昇温してもその配向を維持し、配向乱れの発生を抑制することができるからである。

また本発明においては、上記第１偏光層付基材は、上記第１基材上に上記第１偏光層を形成し、上記第１偏光層上に上記第１電極層を形成することにより形成されることが好ましい。このように第１偏光層を第１基材よりも液晶層側に形成することにより、第１偏光層の反りや剥がれの発生を防止することができるからである。また、例えば第１基材の外側に第１偏光層を形成した場合、液晶層、第１基材および第１偏光層の順に光が出射されるため、第１基材に複屈折があると偏光状態が乱れてしまう可能性があるが、上記の構成とすることにより液晶層、第１偏光層および第１基材の順に光が出射されるため、第１基材の影響を受けることがなく、偏光状態の乱れを抑制でき、また、第１基材の材料の選択肢が広がるという利点を有する。

上記発明においては、上記第１偏光層および上記第２偏光層は、二色性染料を含有する偏光層形成用塗工液を塗布することにより形成されることが好ましい。上記二色性染料を含有することにより、第１偏光層および第２偏光層を容易に形成することができるからである。

また本発明は、２枚の基材間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、上記基材の対向面上にそれぞれ電極層、偏光層および光配向膜が形成されており、一方の光配向膜の構成材料が光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、他方の光配向膜の構成材料が光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。

本発明の液晶表示素子は、上述した液晶表示素子の製造方法により製造することができることから、上述したように光配向膜の形成時に光を照射する際に偏光を制御する必要がないため、製造工程を簡略化することができる。また、光配向膜の構成材料として所定の材料を用いることにより、２枚の基板を上下の偏光層の偏光方向が９０°となるように対向するだけで、上下の光配向膜の配向方向が平行となるので、製造効率のよい液晶表示素子とすることができる。さらに、偏光層を基材よりも液晶層側に設けることにより、偏光層の反りや剥がれの発生を防止することができ、また、液晶層、偏光層および基材の順に光が出射されるため、偏光状態の乱れを抑制でき、基材の材料の選択肢が広がるという利点を有する。また、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、上下の光配向膜にそれぞれ異なる材料を用いることにより、ダブルドメイン等の配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができる。さらにこの場合、電界印加徐冷方式によらずに光配向膜を用いて配向処理を行うものであるので、相転移以上に昇温してもその配向を維持し、配向乱れの発生を抑制することができる。

さらに本発明は、２枚の基材間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、上記基材の対向面上にそれぞれ電極層および光配向膜が形成され、少なくとも一方の基材の対向面側に偏光層が形成されており、上記光配向膜の構成材料は、上記強誘電性液晶を挟んで互いに同一の反応系の材料であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。

本発明の液晶表示素子は、上述した液晶表示素子の製造方法により製造することができることから、製造効率のよい液晶表示素子とすることができる。さらに、偏光層を基材よりも液晶層側に設けることにより、上述したように、偏光層の反りや剥がれの発生を防止することができ、また、偏光状態の乱れを抑制することができ、かつ、基材の材料の選択肢が広がるという利点を有する。

上記発明においては、上記光配向膜の構成材料は、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料、または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であることが好ましい。さらには、上記光配向膜の構成材料は、上記強誘電性液晶を挟んで互いに異なる組成であることが好ましい。スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、上記光配向膜が強誘電性液晶を挟んで互いに異なる組成の材料を用いて構成されていることにより、ダブルドメイン等の配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができるからである。

また本発明においては、上前記偏光層が二色性染料を含有することが好ましい。上記二色性染料を含有することにより、偏光層を容易に形成することができるからである。

さらに本発明においては、上記光反応型の材料が、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリンまたはキノリンのいずれかを有する光二量化反応性化合物を含有することが好ましい。偏光方向に平行に配向したα、β不飽和ケトンの二重結合が反応部位となってラジカル重合することにより、上記光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。

さらにまた、本発明においては、上記光異性化型材料が、分子内にアゾベンゼン骨格を有する光異性化反応性化合物を含有することが好ましい。アゾベンゼン骨格は、光照射によりシス−トランス異性化反応を生じるので、分子内にアゾベンゼン骨格を有する光異性化反応性化合物を含むことにより、上記光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。また、アゾベンゼン骨格を有することにより光配向膜に付与される異方性が、強誘電性液晶の配向制御に特に適しているからである。

本発明においては、偏光層を介して光照射することにより光配向膜を形成することから、偏光を制御する必要がなく、無偏光光を照射することが可能となるため、液晶表示素子の製造効率を向上させることができるという効果を奏する。また、上下の光配向膜に所定の材料を用いることにより、配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができるという効果を有する。

以下、本発明の液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子について詳細に説明する。

Ａ．液晶表示素子の製造方法
まず、本発明の液晶表示素子の製造方法について説明する。本発明においては、光配向膜の形成方法により２つの実施態様に分けることができる。以下、それぞれの実施態様について説明する。

１．第１実施態様
本発明の液晶表示素子の製造方法の第１実施態様は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の上記第１電極層形成側の表面に光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜を形成して第１基板とする第１基板形成工程と、
第２基材、第２電極層および第２偏光層を有する第２偏光層付基材の上記第２電極層形成側の表面に光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第２基材側から光を照射することにより第２光配向膜を形成して第２基板とする第２基板形成工程と、
上記第１基板の第１光配向膜および上記第２基板の第２光配向膜が向かい合うように配置し、上記第１基板および上記第２基板間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層を形成する液晶層形成工程と
を有することを特徴とするものである。

本実施態様の液晶表示素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施態様の液晶表示素子の製造方法の一例を示す工程図である。図１（ａ）に示すように、本実施態様においては、まず、第１基材１ａ上に第１偏光層２ａおよび第１電極層３ａを順次形成することにより、第１偏光層付基材１１を形成する。さらに、第１偏光層付基材１１の第１電極層３ａ上に所定の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、第１基材１ａ側から光２１を照射することにより、第１光配向膜４ａを形成する（図１（ｂ））。これにより、第１基板１３を形成する（第１基板形成工程）。

従来では、光配向膜を形成する際、偏光を制御した光を照射していたが、本実施態様においては、第１光配向膜４ａを形成する際、第１基材１ａ側から光２１を照射するため、照射された光２１は第１偏光層２ａを透過する際に偏光が制御され、この偏光した光が光配向膜形成用塗工液に照射されることとなる。したがって、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができるため、製造工程を簡略化することができる。

次に、本実施態様においては、第２基材１ｂ上に第２偏光層２ｂおよび第２電極層３ｂを順次形成することにより、第２偏光層付基材１２を形成する（図１（ｃ））。さらに、第２偏光層付基材１２の第２電極層３ｂ上に所定の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第２基材１ｂ側から光を照射することにより第２光配向膜４ｂを形成する（図１（ｄ））。これにより、第２基板１４を形成する（第２基板形成工程）。

上述したように、第２基板形成工程においても、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができ、製造工程を簡略化することができる。

最後に、本実施態様においては、上記第１基板１３の第１光配向膜４ａおよび上記第２基板１４の第２光配向膜４ｂが向かい合うように配置し、上記第１基板１３および上記第２基板１４間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層５を形成する液晶層形成工程が行われる（図１（ｅ））。

図２は、図１（ｅ）の液晶表示素子の概略斜視図であり、液晶層は省略している。図２に示すように、本実施態様においては、第１基板１３および第２基板１４は、第１基板１３の第１偏光層の偏光方向２２ａと第２基板１４の第２偏光層の偏光方向２２ｂとが９０°ねじれて配置されるように対向している。第１基板１３の第１光配向膜の構成材料は、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、このような光二量化を利用した光反応型の材料は偏光方向に対して平行に配向することから、第１光配向膜の配向方向２４ａは、第１偏光層の偏光方向２２ａと平行となる。一方、第２基板１４の第２光配向膜の構成材料は、光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であり、このような光異性化型材料は偏光方向に対して垂直に配向することから、第２光配向膜の配向方向２４ｂは、第２偏光層の偏光方向２２ｂと垂直となる。

ここで、液晶として強誘電性液晶を用いた液晶表示素子における上下の配向膜はそれぞれの配向方向が平行となるように配置され、上下の偏光層はそれぞれの偏光方向が９０°となるように配置される。本実施態様においては、第１光配向膜および第２光配向膜の光配向膜形成用塗工液に所定の材料を含有させることにより、第１基板および第２基板を、第１偏光層および第２偏光層の偏光方向が９０°となるように対向するだけで、第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向が平行となる液晶表示素子を製造することができ、製造効率を向上させることが可能となる。

また本実施態様においては、第１光配向膜および第２光配向膜は、互いに異なる材料を含有する光配向膜形成用塗工液を用いて形成されるので、配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができるという効果を奏する。特に、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、ダブルドメインの発生を抑制することができる。さらにこの場合、電界印加徐冷方式によらずに光配向膜を用いて配向処理を行うので、相転移以上に昇温してもその配向を維持し、配向乱れの発生を抑制することができるという利点を有する。
以下、このような液晶表示素子の製造方法の各工程について説明する。

（１）第１基板形成工程
本実施態様の液晶表示素子の製造方法における第１基板形成工程は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の上記第１電極層形成側の表面に光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜を形成して第１基板とする工程である。

本工程は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材を形成する第１偏光層付基材形成工程と、上記第１偏光層付基材の第１電極層形成側の表面に光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜を形成する第１光配向膜形成工程とに分けることができる。以下、このような第１基板形成工程の各工程について説明する。

（ｉ）第１偏光層付基材形成工程
本実施態様における第１偏光層付基材形成工程は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材を形成する工程である。

本実施態様において、第１偏光層付基材は、例えば図３（ａ）に示すように第１基材１ａ上に第１偏光層２ａおよび第１電極層３ａが順次形成されたものであってもよく、図３（ｂ）に示すように第１基材１ａ上に第１電極層３ａおよび第１偏光層２ａが順次形成されたものであってもよく、図３（ｃ）に示すように第１基材１ａの一方の面に第１偏光層２ａが形成され、他方の面に第１電極層３ａが形成されたものであってもよい。上記の中でも、本発明においては、第１基材上に第１偏光層および第１電極層が順次形成されたもの、または第１基材上に第１電極層および第１偏光層が順次形成されたものであることが好ましく、特に第１基材上に第１偏光層および第１電極層が順次形成されたものであることが好ましい。このように第１偏光層を第１基材よりも液晶層側に形成することにより、第１偏光層の反りや剥がれの発生を防止することができるからである。また、第１電極層上に第１偏光層を形成するよりも、第１基材上に第１偏光層を形成する方が容易であるからである。

また、第１偏光層を第１基材の外側に形成した場合、液晶層、第１基材および第１偏光層の順に光が出射されるため、第１基材に複屈折があると偏光状態が乱れてしまう。一方、上述したように第１基材の内側に第１偏光層を形成すると、液晶層、第１偏光層および第１基材の順に光が出射されるため、液晶層を透過した偏光は、その偏光状態を維持したまま第１偏光層を透過する。したがって、第１基材が複屈折を有する場合であっても、この複屈折の影響を受けることなく光が出射されるため、偏光状態の乱れを抑制することができ、また、第１基材の材料の選択肢が広がるという利点を有する。
以下、このような第１偏光層付基材形成工程における第１電極層の形成方法および第１偏光層の形成方法に分けて説明する。

（第１電極層の形成方法）
本実施態様においては、第１電極層および第２電極層の少なくとも一方が透明導電体であることが好ましい。上記透明導電体の形成方法としては、ＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の蒸着方法を用いることができる。

また、本実施態様により製造された液晶表示素子を、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子とする場合には、第１電極層および第２電極層のうち一方を透明導電体からなる全面共通電極とし、他方をマトリックス状に配列したｘ電極とｙ電極とし、ｘ電極とｙ電極で囲まれた部分にＴＦＴ素子および画素電極を形成する。

上記ｘ電極およびｙ電極は、クロム、アルミニウム等の金属の導電膜を上記の蒸着方法により形成し、これをマトリックス状にパターニングすることにより形成することができる。パターニング方法としては、フォトリソグラフィ法等の一般的な方法を用いることができる。

（第１偏光層の形成方法）
本実施態様に用いられる第１偏光層の形成方法としては、第１基材または第１電極層上に偏光層形成用塗工液を塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。

本実施態様に用いられる偏光層形成用塗工液は、偏光させる機能を有する第１偏光層を形成することができる材料を含有するものであれば特に限定はされないが、二色性染料を含有することが好ましい。二色性染料を配向させることで第１偏光層を形成することができるからである。

このような二色性染料としては、例えばアントラキノン系色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、ナフタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、インダンスレン系色素、アクリジン系色素、ペリレン系色素、ピラゾロン系色素、アクリドン系色素、ピランスロン系色素、およびイソビオラントロン系色素からなる群から選択される色素等が挙げられる。これらの二色性染料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

また、上記二色性染料は、偏光層形成用塗工液の塗布後、カラム構造を形成するものであることが好ましい。例えば図４に示すように、二色性染料４２がカラム（筒）状の構造を形成していることにより、塗布方向４３に沿って配向しやすくなるため、偏光特性の良好な第１偏光層を形成することができるからである。

このようなカラム構造を形成する二色性染料としては、例えばスルホン酸基等の親水性基を有する二色性染料、または長鎖のアルキル基等の疎水性基を有する二色性染料が挙げられる。中でも、親水性基を有する二色性染料を用いることが好ましい。親水性基を有する二色性染料は、この親水性基が小さく、隣接するカラム構造同士の距離が近いため、容易にカラム構造を配列させることができるからである。また、塗布、乾燥後にスルホン酸基等の親水部を中和して水に難溶もしくは不溶とすることで固定化処理が容易となるからである。上記親水性基としては、スルホン酸基、スルホン酸ナトリウム基、スルホン酸アンモニウム基、スルホン酸リチウム基、スルホン酸カリウム基等のスルホン酸系の親水性基、カルボキシル基、カルボン酸ナトリウム基、カルボン酸アンモニウム基、カルボン酸リチウム基、カルボン酸カリウム基等のカルボン酸系の親水性基、水酸基、アミノ基などが挙げられる。中でも、スルホン酸系の親水性基であることが好ましい。

ここで、二色性染料がカラム構造を形成しているとは、二色性染料を含有する偏光層形成用塗工液を用いて形成した第１偏光層を、Ｘ線回折装置を用いて測定することにより確認することがきる。

本実施態様に用いられる二色性染料としては、上記の中でも、溶液中でカラム構造を形成し、リオトロピック液晶相を示すものであることが好ましい。このような二色性染料は、溶液中で自己組織化によりカラム構造を形成し、リオトロピック液晶相を示すので、この二色性染料を含有する偏光層形成用塗工液を塗布することにより、塗布方向に沿ってカラム構造を形成した二色性染料を容易に配向させることができ、偏光度の高い第１偏光層を形成することができるからである。

このような溶液中でリオトロピック液晶相を示す二色性染料としては、水溶液中でリオトロピック液晶相を示す二色性染料、または有機溶媒中でリオトロピック液晶相を示す二色性染料が挙げられる。上記の溶液の種類は、上記二色性染料の置換基によって異なるものであり、二色性染料がスルホン酸基等の親水性基を有する場合は水溶液が用いられ、長鎖のアルキル基等の疎水性基を有する場合は有機溶媒が用いられる。本実施態様においては、中でも、水溶液中でリオトロピック液晶相を示す二色性染料を用いることが好ましい。このような二色性染料は、水溶液中でカラム構造を形成し、リオトロピック液晶相を示すので、この二色性染料を含有する偏光層形成用塗工液を塗布することにより、自己組織化を利用してカラム構造を容易に配向させることができるとともに、二色性染料が水溶性であることにより、上記カラム構造を固定化するための固定化処理が容易となるからである。

このような親水性基を有し、水溶液中でリオトロピック液晶相を示す二色性染料として、具体的には下記に示す化学式で表されるような物質が挙げられる。

上記各化学式中のアルキル基は、炭素原子１〜４個を有するものであることが好ましい。また、上記各化学式中のハロゲンとしては、Ｃｌ、Ｂｒであることが好ましい。さらに、上記各化学式中のカチオンとしては、Ｈ^＋、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｓ^＋またはＮＨ_４ ^＋が挙げられる。

本実施態様においては、上記の物質の中でも、上記化学式Ｉ〜Ｖで表される物質が好適に用いられる。

また、上記二色性染料としては、上述したようなリオトロピック液晶相を示すものに限定されるものではなく、サーモトロピック液晶相を示すものであってもよい。

さらに、本実施態様に用いられる偏光層形成用塗工液は、上記二色性染料の他に、液晶材料を含有していてもよい。例えば、二色性染料が配向しにくいものであったとしても、液晶材料を配向させることにより、この液晶材料の配向方向に沿って二色性染料を配向させることができるからである。上記液晶材料としては、一般に偏光層を形成するために用いることができる液晶材料を使用することができる。また、上記液晶材料と二色性染料との液晶組成物は、リオトロピック液晶相を示すものであっても、サーモトロピック液晶相を示すものであってもよいが、通常はサーモトロピック液晶相を示すものが用いられる。

上記偏光層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、上記二色性染料に導入された置換基によって適宜選択される。例えばスルホン酸基等の親水性基が導入されている場合は、溶媒としては水が用いられる。一方、長鎖のアルキル基等の疎水性基が導入されている場合は、有機溶媒が用いられる。このような有機溶媒としては、一般的なものを使用することができる。また、上記偏光層形成用塗工液は、必要に応じて例えばポリエチレングリコール等の界面活性剤等の各種添加剤を含有していてもよい。上記の中でも、本実施態様においては、偏光層形成用塗工液が水系であることが好ましい。本実施態様に用いられる二色性染料として、カラム構造を形成し、親水性基を有しており、水溶液中でリオトロピック液晶相を示すものが好適に用いられるからである。

また、偏光層形成用塗工液の塗布方法としては、上記二色性染料を一定方向に配向させることができる方法であれば特に限定はされないが、例えばマイヤーバーコート、グラビアコート、ダイコート、ディップコート、スプレーコート等の各種塗装方法や、スクリーン印刷法やインクジェット法等を用いることが可能であるが、中でも、マイヤーバーコート、スロットダイコート、スライドコート等のようにせん断応力がかかる塗布方法であることが好ましく、特にスロットダイコートが好ましい。このような方法を用いることにより、容易に二色性染料を一定方向に整列して配向させることができ、偏光特性の良好な第１偏光層を形成することができるからである。

本工程においては、上述したように、せん断応力がかかる塗布方法により偏光層形成用塗工液を塗布することにより、上記二色性染料を配向させることができるものである。上記偏光層形成用塗工液を塗布した後は、その偏光層形成用塗工液中に含有される溶媒を乾燥させる。この溶媒の乾燥方法としては、一般的に溶媒の乾燥に用いられている方法、例えば加熱乾燥、常温乾燥、凍結乾燥、遠赤外乾燥等を用いることができる。

さらに本工程においては、上記偏光層形成用塗工液を乾燥させた後、上記二色性染料の配向状態を固定化することにより、第１偏光層を形成することができる。上記二色性染料の配向状態の固定化方法としては、二色性染料を架橋させる方法を用いることができる。この二色性染料の架橋方法としては、上記二色性染料に導入された置換基によって異なるものである。

上記二色性染料がスルホン酸基等の親水性基を有する場合、この親水性基を疎水化処理する架橋方法が用いられる。上記二色性染料の親水性基を疎水化処理すると、隣接する二色性染料間で架橋が形成され、二色性染料の配向状態が固定化されるのである。上記二色性染料が水溶液中でリオトロピック液晶相を示すものであるときは、このような疎水化処理を行わないと、耐水性が悪く、空気中の湿気等により配向状態が乱れ易く、不安定となる場合がある。

上記疎水化処理の際に用いられる疎水化処理液としては、上記親水性基を疎水化できるものであれば特に限定されるものではなく、用いられる二色性染料の親水性基により異なるものであるが、隣接する二色性染料間で架橋を形成できるものであることが好ましい。例えば２価の金属の塩の水溶液を用いることができる。２価の金属としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム等が挙げられる。具体的には、塩化バリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、塩化カルシウム水溶液等を用いることができる。

隣接する二色性染料が架橋される機構は以下の通りである。例えば、二色性染料がＳＯ_３Ｎａ基を有しており、塩化バリウム水溶液を用いて疎水化処理する場合、二色性染料のＳＯ_３Ｎａ基のＳＯ_３イオンと、塩化バリウム水溶液中のＢａイオンとが結合することにより、隣接する二色性染料が架橋され、配向状態が固定化されるのである。

また、疎水化処理の方法としては、上記親水性の置換基を疎水化できる方法であれば特に限定されるものではなく、上記偏光層形成用塗工液を乾燥させた後、上記疎水化処理液を塗布する方法、上記疎水化処理液に浸漬する方法などが挙げられる。この疎水化処理液の塗布後または浸漬後は、洗浄および乾燥することにより、第１偏光層とすることができる。

一方、上記二色性染料が長鎖のアルキル基等の疎水性基を有する場合、例えば二色性染料のコア部分やアルキル側鎖の一部に重合性基を導入し、この重合性基を重合させることにより、二色性染料を線状または網目状に架橋させ、配向状態を固定化する架橋方法が用いられる。

さらに、上記偏光層形成用塗工液が上述した液晶材料を含有する場合は、この液晶材料を重合させることによっても二色性染料の配向状態を固定化することができる。この場合、上記液晶材料は重合性基を有している必要がある。

なお、第１基材、第１電極層および第１偏光層のその他の点については、後述する「Ｂ．液晶表示素子」の欄に記載するため、ここでの説明は省略する。

（ii）第１光配向膜形成工程
次に、上記第１基板形成工程における第１光配向膜形成工程について説明する。
本実施態様における第１光配向膜形成工程は、例えば図１（ｂ）に示すように、上記第１偏光層付基材１１の第１電極層３ａ形成側の表面に光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、第１基材１ａ側から光２１を照射することにより第１光配向膜４ａを形成する工程である。

本実施態様によれば、第１基材１ａ側から光２１を照射することから、照射された光２１は第１偏光層２ａを透過する際に偏光が制御され、この偏光した光が光配向膜形成用塗工液に照射されることとなるため、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができ、製造工程を簡略化することができる。

本実施態様に用いられる第１光配向膜の構成材料は、光を照射して光二量化反応を生じることにより、強誘電性液晶を配向させる効果（光配列性：ｐｈｏｔｏａｌｉｇｎｉｎｇ）を有するものであれば特に限定されるものではない。ここで、光二量化反応とは、光照射により偏光方向に配向した反応部位がラジカル重合して分子２個が重合する反応をいう。この反応により偏光方向の配向を安定化し、第１光配向膜に異方性を付与することができる。

上記第１光配向膜の構成材料が光二量化反応を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。

また、光二量化反応を利用した光反応型の材料としては、光二量化反応により第１光配向膜に異方性を付与することができる材料であれば特に限定されるものではないが、ラジカル重合性の官能基を有し、かつ、偏光方向により吸収を異にする二色性を有する光二量化反応性化合物を含むことが好ましい。偏光方向に配向した反応部位をラジカル重合することにより、光二量化反応性化合物の配向が安定化し、第１光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。また、光二量化反応性化合物は露光感度が高く、材料選択の幅が広いという利点を有するからである。

このような特性を有する光二量化反応性化合物としては、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリン、キノリンおよびカルコン基から選ばれる少なくとも１種の反応部位を有する二量化反応性ポリマーを挙げることができる。これらのなかでも光二量化反応性化合物としては、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリンまたはキノリンのいずれかを含む二量化反応性ポリマーであることが好ましい。偏光方向に配向したα、β不飽和ケトンの二重結合が反応部位となってラジカル重合することにより、第１光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。

上記側鎖としてケイ皮酸エステルを含む二量化反応性ポリマーは、偏光を照射することにより、例えば、下記式に示すように偏光方向に配向した隣接分子間のケイ皮酸エステルがラジカル重合し、下記式（Ａ）または（Ｂ）のいずれかの二量体が生成される。このようにして、上記二量化反応性ポリマーは偏光方向と平行に配向するようになる。本実施態様においては、第１光配向膜の構成材料として上記の光二量化反応を利用した光反応型の材料を用いることにより、第１光配向膜の配向方向を上記第１偏光層の偏光方向と平行とすることができる。

また、上記二量化反応性ポリマーの主鎖としては、ポリマー主鎖として一般に知られているものであれば特に限定されるものではないが、芳香族炭化水素基などの、上記側鎖の反応部位同士の相互作用を妨げるようなπ電子を多く含む置換基を有していないものであることが好ましい。

上記二量化反応性ポリマーの重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、５，０００〜４０，０００の範囲内であることが好ましく、より好ましくは１０，０００〜２０，０００の範囲内である。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）法により測定することができる。上記二量化反応性ポリマーの重量平均分子量が小さすぎると、第１光配向膜に適度な異方性を付与することができない場合がある。逆に、大きすぎると、光配向膜形成用塗工液の粘度が高くなり、均一な塗膜を形成しにくい場合がある。

二量化反応性ポリマーとしては、下記式（１）で表される化合物を例示することができる。

上記式（１）において、Ｍ^１およびＭ^２は、それぞれ独立して、単重合体または共重合体の単量体単位を表す。例えば、エチレン、アクリレート、メタクリレート、２−クロロアクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、２−クロロアクリルアミド、スチレン誘導体、マレイン酸誘導体、シロキサンなどが挙げられる。Ｍ^２としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メタクリレート、メチルメタクリレート、ヒドロキシアルキルアクリレートまたはヒドロキシアルキルメタクリレートであってもよい。ｘおよびｙは、共重合体とした場合の各単量体単位のモル比を表すものであり、それぞれ、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１であり、かつ、ｘ＋ｙ＝１を満たす数である。ｎは４〜３０，０００の整数を表す。Ｄ^１およびＤ^２は、スペーサー単位を表す。

Ｒ^１は、−Ａ−（Ｚ^１−Ｂ）_ｚ−Ｚ^２−で表される基であり、Ｒ^２は−Ａ−（Ｚ^１−Ｂ）_Ｚ−Ｚ^３−で表される基である。ここで、ＡおよびＢは、それぞれ独立して、共有単結合、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、または置換基を有していてもよい１，４−フェニレンを表す。また、Ｚ^１およびＺ^２は、それぞれ独立して、共有単結合、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＮＲ−、−ＲＮＣＯ−、−ＣＯＯ−または−ＯＯＣ−を表す。Ｒは、水素原子または低級アルキル基であり、Ｚ^３は、水素原子、置換基を有していてもよい、炭素数１〜１２のアルキルまたはアルコキシ、シアノ、ニトロ、ハロゲンである。ｚは、０〜４の整数である。Ｃは、光二量化反応部位を表し、例えば、ケイ皮酸エステル、クマリン、キノリン、カルコン基、シンナモイル基などが挙げられる。ｊおよびｋは、それぞれ独立して、０または１である。

このような二量化反応性ポリマーとして、より好ましくは、下記式で表される化合物を挙げることができる。

上記二量化反応性ポリマーの中でも、下記式で表される化合物１〜４であることが特に好ましい。

上記光二量化反応性化合物の含有量としては、光配向膜形成用塗工液中に０．０５重量％〜１０重量％の範囲内であることが好ましく、０．２重量％〜２重量％の範囲内であることがより好ましい。含有量が上記範囲より小さいと、第１光配向膜に適度な異方性を付与することが困難となり、逆に含有量が上記範囲より大きいと、光配向膜形成用塗工液の粘度が高くなるので均一な塗膜を形成しにくくなるからである。

本工程に用いられる光配向膜形成用塗工液は、第１光配向膜の光配列性を妨げない範囲内で添加剤を含んでいてもよい。上記添加剤としては、重合開始剤、重合禁止剤などが挙げられる。重合開始剤または重合禁止剤は、一般に使用されているものの中から光二量化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。また、重合開始剤または重合禁止剤の含有量は、光二量化反応性化合物に対して０．００１重量％〜２０重量％の範囲内であることが好ましく、０．１重量％〜５重量％の範囲内であることがより好ましい。

また、上記光配向膜形成用塗工液は適当な溶媒に希釈して用いられる。溶媒としては、一般的な有機溶媒を用いることができる。

本工程においては、上記光配向膜形成用塗工液を、第１偏光層付基材の第１電極層形成側の表面に塗布するものである。ここで、第１偏光層付基材の第１電極層形成側とは、第１偏光層付基材の構成により異なるものとなる。例えば、図３（ａ）に示すように第１偏光層付基材１１が第１基材１ａ、第１偏光層２ａおよび第１電極層３ａの順に構成されている場合は、上記光配向膜形成用塗工液は第１電極層３ａ上に塗布する。また、図３（ｂ）に示すように第１偏光層付基材１１が第１基材１ａ、第１電極層３ａおよび第１偏光層２ａの順に構成されている場合は、上記光配向膜形成用塗工液は第１偏光層２ａ上に塗布する。さらに、図３（ｃ）に示すように第１偏光層付基材１１が第１偏光層２ａ、第１基材１ａおよび第１電極層３ａの順に構成されている場合は、上記光配向膜形成用塗工液は第１電極層３ａ上に塗布する。

このような光配向膜形成用塗工液の塗布方法としては、例えばスピンコート、ロールコート、スプレーコート、エアナイフコート、スロットダイコート、フレキソ印刷法などを用いることができる。

また、上記光配向膜形成用塗工液を塗布することにより得られる高分子膜の厚みは、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。高分子膜の厚みが上記範囲より薄いと十分な光配列性を得ることができない可能性があり、逆に厚みが上記範囲より厚いとコスト的に不利になる場合があるからである。

得られた高分子膜は、光を照射することにより、光二量化反応を生じさせて異方性を付与することができる。本実施態様においては、光を照射する際に偏光を制御する必要はなく、無偏光光を照射すればよい。照射する光の波長領域は、第１光配向膜の構成材料に応じて適宜選択すればよいが、紫外光域の範囲内、すなわち１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内である。

本工程において、光は第１基材側から照射されるものであり、第１偏光層を透過して光配向膜形成用塗工液に達するように照射されていれば特に限定はされない。照射された光は、第１偏光層を透過する際に偏光となり、この偏光が光配向膜形成用塗工液に照射されるので、本実施態様においては光を照射する際に偏光を制御する必要がないのである。

（２）第２基板形成工程
次に、本実施態様の液晶表示素子の製造方法における第２基板形成工程について説明する。
本実施態様における第２基板形成工程は、第２基材、第２電極層および第２偏光層を有する第２偏光層付基材の上記第２電極層形成側の表面に光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第２基材側から光を照射することにより第２光配向膜を形成して第２基板とする工程である。

本工程は、第２基材、第２電極層および第２偏光層を有する第２偏光層付基材を形成する第２偏光層付基材形成工程と、上記第２偏光層付基材の第２電極層形成側の表面に光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、上記第２基材側から光を照射することにより第２光配向膜を形成する第２光配向膜形成工程とに分けることができる。以下、このような第２基板形成工程の各工程について説明する。なお、第２偏光層付基材形成工程については、上述した「（１）第１基板形成工程」の第１偏光層付基材形成工程に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

（ｉ）第２光配向膜形成工程
本実施態様において、第２光配向膜形成工程は、第２偏光層付基材の第２電極層形成側の表面に光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、第２基材側から光を照射することにより第２光配向膜を形成する工程である。

本実施態様によれば、第２基材側から光を照射することから、上述したように照射された光は第２偏光層を透過する際に偏光が制御され、この偏光した光が光配向膜形成用塗工液に照射されることとなるため、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができ、製造工程を簡略化することができる。

本実施態様に用いられる第２光配向膜の構成材料は、光を照射して光異性化反応を生じることにより、強誘電性液晶を配向させる効果（光配列性：ｐｈｏｔｏａｌｉｇｎｉｎｇ）を有するものであれば特に限定されるものではない。ここで、光異性化反応とは、光照射により単一の化合物が他の異性体に変化する現象をいう。このような光異性化型材料を用いることにより、光照射により、複数の異性体のうち安定な異性体が増加し、それにより第２光配向膜に容易に異方性を付与することができる。

上記第２光配向膜の構成材料が光異性化反応を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。

光異性化型材料としては、光異性化反応により第２光配向膜に異方性を付与することができる材料であれば特に限定されるものではないが、偏光方向により吸収を異にする二色性を有し、かつ、光照射により異性化反応を生じる光異性化反応性化合物を含むことが好ましい。このような特性を有する光異性化反応性化合物の偏光方向に配向した反応部位の異性化を生じさせることにより、上記第２光配向膜に容易に異方性を付与することができる。

上記光異性化反応性化合物において、上記異性化反応は、シス−トランス異性化反応であることが好ましい。光照射によりシス体またはトランス体のいずれかの異性体が増加し、それにより第２光配向膜に異方性を付与することができるからである。

本実施態様に用いられる光異性化反応性化合物としては、単分子化合物、または、光もしくは熱により重合する重合性モノマーを挙げることができる。これらは、用いられる強誘電性液晶の種類に応じて適宜選択すればよいが、光照射により第２光配向膜に異方性を付与した後、ポリマー化することにより、その異方性を安定化することができることから、重合性モノマーを用いることが好ましい。このような重合性モノマーのなかでも、第２光配向膜に異方性を付与した後、その異方性を良好な状態に維持したまま容易にポリマー化できることから、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマーであることが好ましい。

上記重合性モノマーは、単官能のモノマーであっても、多官能のモノマーであってもよいが、ポリマー化による第２光配向膜の異方性がより安定なものとなることから、２官能のモノマーであることが好ましい。

このような光異性化反応性化合物としては、具体的には、アゾベンゼン骨格やスチルベン骨格などのシス−トランス異性化反応性骨格を有する化合物を挙げることができる。

この場合に、分子内に含まれるシス−トランス異性化反応性骨格の数は、１つであっても２つ以上であってもよいが、強誘電性液晶の配向制御が容易となることから、２つであることが好ましい。

上記シス−トランス異性化反応性骨格は、液晶分子との相互作用をより高めるために置換基を有していてもよい。置換基は、液晶分子との相互作用を高めることができ、かつ、シス−トランス異性化反応性骨格の配向を妨げないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、カルボキシル基、スルホン酸ナトリウム基、水酸基などが挙げられる。これらの構造は、用いられる強誘電性液晶の種類に応じて、適宜選択することができる。

また、光異性化反応性化合物としては、分子内にシス−トランス異性化反応性骨格以外にも、液晶分子との相互作用をより高められるように、芳香族炭化水素基などのπ電子が多く含まれる基を有していてもよく、シス−トランス異性化反応性骨格と芳香族炭化水素基は、結合基を介して結合していてもよい。結合基は、液晶分子との相互作用を高められるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−などが挙げられる。

なお、光異性化反応性化合物として、重合性モノマーを用いる場合には、上記シス−トランス異性化反応性骨格を、側鎖として有していることが好ましい。上記シス−トランス異性化反応性骨格を側鎖として有していることにより、第２光配向膜に付与される異方性の効果がより大きなものとなり、強誘電性液晶の配向制御に特に適したものとなるからである。この場合に、前述した分子内に含まれる芳香族炭化水素基や結合基は、液晶分子との相互作用が高められるように、シス−トランス異性化反応性骨格と共に、側鎖に含まれていることが好ましい。

また、上記重合性モノマーの側鎖には、シス−トランス異性化反応性骨格が配向しやすくなるように、アルキレン基などの脂肪族炭化水素基をスペーサーとして有していてもよい。

上述したような単分子化合物または重合性モノマーの光異性化反応性化合物のなかでも、本実施態様に用いられる光異性化反応性化合物としては、分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物であることが好ましい。アゾベンゼン骨格は、π電子を多く含むため、液晶分子との相互作用が高く、強誘電性液晶の配向制御に特に適しているからである。

アゾベンゼン骨格は、直線偏光紫外光を照射すると、下記式（Ｃ）に示されるように、分子長軸が偏光方向に配向しているトランス体のアゾベンゼン骨格が、シス体に変化する。

アゾベンゼン骨格のシス体は、トランス体に比べて化学的に不安定であるため、熱的にまたは可視光を吸収してトランス体に戻るが、このとき、上記式（Ｃ）の左のトランス体になるか右のトランス体になるかは同じ確率で起こる。そのため、紫外光を吸収し続けると、右側のトランス体の割合が増加し、アゾベンゼン骨格の平均配向方向は第２偏光層の偏光方向に対して垂直になる。このように本実施態様においては、第２光配向膜の構成材料として光異性化型材料を用いることにより、第２光配向膜の配向方向を第２偏光層の偏光方向と垂直とすることができる。

本実施態様においては、上述したように第１光配向膜および第２光配向膜の構成材料として、上述したような所定の材料を用いることにより、例えば図２に示すように、第１基板１３においては第１偏光層の偏光方向２２ａと第１光配向膜の配向方向２４ａとが平行となり、第２基板１４においては第２偏光層の偏光方向２２ｂと第２光配向膜の配向方向２４ｂとが垂直なることから、第１偏光層および第２偏光層の偏光方向が９０°ねじれて配置されるように第１基板および第２基板を対向することにより、第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向が平行となる。したがって、所定の向きで第１基板および第２基板を対向するだけでよく、製造効率を向上させることができる。

本実施態様に用いられる分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物のうち、単分子化合物としては、例えば、下記式で表される化合物を挙げることができる。

また、本実施態様に用いられる分子内にアゾベンゼン骨格を側鎖として有する重合性モノマーとしては、例えば、下記式で表される化合物を挙げることができる。

上記光異性化反応性化合物の含有量は、上述した第１光配向膜形成工程における光二量化反応性化合物の場合と同様とする。

なお、光配向膜形成用塗工液のその他の点については、上述した「（１）第１基板形成工程」の第１光配向膜形成工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

上記の光異性化反応性化合物の中でも重合性モノマーを用いた場合には、光照射を行った後、加熱することにより、ポリマー化し、第２光配向膜に付与された異方性を安定化することができる。

（３）液晶層形成工程
次に、本実施態様の液晶表示素子の製造方法における液晶層形成工程について説明する。
本実施態様における液晶層形成工程は、上記第１基板の第１光配向膜および上記第２基板の第２光配向膜を向かい合うように配置し、上記第１基板および上記第２基板間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層を形成する工程である。

液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができる。例えば、第２基板の第２光配向膜上にスペーサーとしてビーズを分散させ、周囲にシール剤を塗布して、第１基板の第１光配向膜と第２基板の第２光配向膜とが対向するように貼り合わせ、熱圧着させる。そして、注入口からキャピラリー効果を利用し、強誘電性液晶を加熱して等方相またはネマチック相の状態で注入し、注入口を紫外線硬化樹脂等により封鎖する。その後、強誘電性液晶は徐冷することにより配向させることにより、液晶層を形成することができる。

２．第２実施態様
次に、本発明の液晶表示素子の製造方法の第２実施態様について説明する。
本発明の液晶表示素子の製造方法の第２実施態様は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の上記第１電極層形成側の表面に、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する第１光配向膜形成用塗工液を塗布して第１基板とする第１基板調製工程と、
第２基材および第２電極層を有する第２電極層付基材の上記第２電極層上に、上記第１光配向膜形成用塗工液に含有される材料と同一の反応系の材料を含有する第２光配向膜形成用塗工液を塗布して第２基板とする第２基板調製工程と、
上記第１基板の第１光配向膜形成用塗工液の塗布面および上記第２基板の第２光配向膜形成用塗工液の塗布面が向かい合うように配置し、上記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜および第２光配向膜を形成する光配向膜形成工程と、
上記第１基板および上記第２基板間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層を形成する液晶層形成工程と
を有することを特徴とするものである。

本実施態様の液晶表示素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。図５は、本実施態様の液晶表示素子の製造方法の一例を示す工程図である。図５（ａ）に示すように、本実施態様においては、まず、第１基材１ａ上に第１偏光層２ａおよび第１電極層３ａを形成することにより、第１偏光層付基材１１を形成する。さらに、第１偏光層付基材１１の第１電極層３ａ上に、所定の材料を含有する第１光配向膜形成用塗工液３４ａを塗布する（図５（ｂ））。これにより、第１基板１３を調製する（第１基板調製工程）。

次に、本実施態様においては、第２基材１ｂ上に第２電極層３ｂを形成することにより、第２電極層付基材１２を形成する（図５（ｃ））。さらに、第２電極層付基材１２の第２電極層３ｂ上に、所定の材料を含有する第２光配向膜形成用塗工液３４ｂを塗布する（図５（ｄ））。これにより、第２基板１４を調製する（第２基板調製工程）。

さらに、図５（ｅ）に示すように、第１基板１３の第１光配向膜形成用塗工液３４ａの塗布面および第２基板１４の第２光配向膜形成用塗工液３４ｂの塗布面が向かい合うように配置し、第１基材１ａ側から光２１を照射することにより第１光配向膜４ａおよび第２光配向膜４ｂを形成する光配向膜形成工程が行われる。

本実施態様によれば、第１基材１ａ側から光２１を照射することにより、照射された光２１は第１偏光層２ａを透過する際に偏光が制御され、この偏光した光が第１光配向膜形成用塗工液３４ａおよび第２光配向膜形成用塗工液３４ｂに照射されることとなる。したがって、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができ、また、一度の光照射により第１光配向膜および第２光配向膜を同時に形成することができるため、製造工程を簡略化することができる。

最後に、図５（ｆ）に示すように、第１基板１３および第２基板１４間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層５を形成する液晶層形成工程が行われる。

図２は、図５（ｅ）の概略斜視図である。本実施態様において、第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液に含有される材料は、光二量化反応または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する材料であり、それぞれの光配向膜形成用塗工液に用いる材料は同一の反応系の材料である。例えば、第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液が光二量化反応を利用した光反応型の材料を含有する場合、図５（ｅ）に示すように第１基材１ａ側から光２１を照射すると、第１偏光層２ａにより偏光が制御され、光二量化反応を利用した光反応型の材料は、第１偏光層の偏光方向と平行となるように配向する。すなわち、図２に示すように、第１光配向膜の配向方向２４ａおよび第２光配向膜の配向方向２４ｂは、共に第１偏光層の偏光方向２２ａと平行となる。

ここで、液晶として強誘電性液晶を用いた液晶表示素子における上下の配向膜はそれぞれの配向方向が平行となるように配置され、上下の偏光層はそれぞれの偏光方向が９０°となるように配置されるので、第２基板側に第２偏光層を形成してもよい。本実施態様においては、第１光配向膜および第２光配向膜の光配向膜形成用塗工液に所定の材料を含有させ、第１基材側から光照射することにより、第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向を平行とすることができるものである。したがって、第２偏光層の偏光方向は、第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向に影響しないため、第２偏光層は上記第１偏光層の偏光方向と９０°となるように形成すればよい。

また本実施態様においては、上記第１光配向膜形成用塗工液および上記第２光配向膜形成用塗工液の固形分組成が、異なることが好ましい。これにより、強誘電性液晶を配向欠陥が形成されることなく配向させることができるからである。特に、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、ダブルドメインの発生を抑制することができる。さらにこの場合、電界印加徐冷方式によらずに光配向膜を用いて配向処理を行うので、相転移以上に昇温してもその配向を維持し、配向乱れの発生を抑制することができるという利点を有する。
以下、このような液晶表示素子の製造方法の各工程について説明する。なお、液晶層形成工程については、上述した第１実施態様の液晶層形成工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

（１）第１基板調製工程
本実施態様における第１基板調製工程は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の上記第１電極層形成側の表面に、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する第１光配向膜形成用塗工液を塗布して第１基板とする工程である。

本工程は、第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材を形成する第１偏光層付基材形成工程と、上記第１偏光層付基材の第１電極層形成側の表面に、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する第１光配向膜形成用塗工液を塗布する光配向膜形成用塗工液塗布工程とに分けることができる。以下、このような第１基板調製工程における各工程について説明する。なお、第１偏光層付基材形成工程については、上述した第１実施態様の第１偏光層付基材形成工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

（ｉ）光配向膜形成用塗工液塗布工程
本実施態様において、光配向膜形成用塗工液塗布工程は、第１偏光層付基材の第１電極層形成側の表面に、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する第１光配向膜形成用塗工液を塗布する工程である。

本実施態様に用いられる第１光配向膜形成用塗工液は、光二量化反応を利用した光反応型の材料または光異性化型材料のどちらを含有していてもよいが、光二量化反応を利用した光反応型の材料を含有していることが好ましい。光二量化反応を利用した光反応型の材料は、露光感度が高いからである。これにより、後述する光配向膜形成工程において光照射とは反対側の基板に塗布された光配向膜形成用塗工液に含有される材料も、十分に光二量化反応を起こすことができる。

なお、第１光配向膜形成用塗工液、および塗布方法等については、上述した第１実施態様の第１光配向膜形成工程および第２光配向膜形成工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

（２）第２基板調製工程
次に、本実施態様における第２基板調製工程について説明する。
本実施態様において、第２基板調製工程は、第２基材および第２電極層を有する第２電極層付基材の上記第２電極層上に、上記第１光配向膜形成用塗工液に含有される材料と同一の反応系の材料を含有する第２光配向膜形成用塗工液を塗布して第２基板とする工程である。

本工程は、第２基材および第２電極層を有する第２電極層付基材を形成する第２電極層付基材形成工程と、上記第２偏光層付基材の第２電極層上に、上記第１光配向膜形成用塗工液に含有される材料と同一の反応系の材料を含有する第２光配向膜形成用塗工液を塗布する光配向膜形成用塗工液塗布工程とに分けることができる。以下、このような第２基板調製工程の各工程について説明する。

（ｉ）第２電極層付基材形成工程
本実施態様における第２電極層付基材形成工程は、第２基材および第２電極層を有する第２電極層付基材を形成する工程である。

本実施態様においては、後述する光配向膜形成工程の際、第１基材側から光を照射するので、第２基板側には偏光層が形成されていなくてもよいのである。

本実施態様の液晶表示素子の製造方法により製造された液晶表示素子をＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式により駆動させる場合は、第１電極層および第２電極層のうちの一方を全面共通電極とし、他方をマトリックス状のｘ電極、ｙ電極とするが、第１偏光層上にｘ電極、ｙ電極を形成するよりも、共通電極を形成する方が容易であることから、第２電極層をｘ電極、ｙ電極とし、第１電極層を共通電極とすることが好ましい。

なお、第２電極層の形成方法については、上述した第１実施態様の第１偏光層付基材形成工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

（ii）光配向膜形成用塗工液塗布工程
本実施態様において、光配向膜形成用塗工液塗布工程は、第２電極層付基材の第２電極上に、上記第１光配向膜形成用塗工液に含有される材料と同一の反応系の材料を含有する第２光配向膜形成用塗工液を塗布する工程である。

本実施態様に用いられる第２光配向膜形成用塗工液は、上記第１光配向膜形成用塗工液に含有される材料と同一の反応系の材料を含有するものであれば特に限定はされなく、光二量化反応を利用した光反応型の材料または光異性化型材料のどちらを含有していてもよいが、中でも、光二量化反応を利用した光反応型の材料を含有していることが好ましい。光二量化反応を利用した光反応型の材料は、露光感度が高いからである。これにより、後述する光配向膜形成工程において光照射とは反対側の基板に塗布された光配向膜形成用塗工液に含有される材料も、十分に光二量化反応を起こすことができる。

ここで、同一の反応系とは、光励起反応の種類が同じであることを意味するものである。例えば第１光配向膜形成用塗工液が光二量化反応を利用した光反応型の材料を含有する場合は、第２光配向膜形成用塗工液も光二量化反応を利用した光反応型の材料を含有することを意味する。また、光励起反応の種類が同じであればよいので、例えば光二量化反応部位、シス−トランス異性化反応性骨格、置換基などは同一であっても異なっていてもよい。

さらに本実施態様において、第２光配向膜形成用塗工液の固形分組成は、第１光配向膜形成用塗工液と異なる組成であることが好ましい。これにより、配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができるからである。

第２光配向膜形成用塗工液の固形分組成を第１光配向膜形成用塗工液と異なるものとするには、これらの光配向膜形成用塗工液が光二量化反応を利用した光反応型の材料を含有する場合、上述した第１実施態様の第１光配向膜形成工程の欄に記載した光二量化反応性化合物の中から、要求特性に応じて、光二量化反応部位や置換基を種々選択することにより、固形分組成を変化させることができる。この場合に、用いられる光二量化反応性化合物の光二量化反応部位は同じであっても異なっていてもよい。また、光二量化反応性化合物は、２種類以上を組み合わせて用いることもできる。その場合には、それらの組み合わせを変えることによっても、固形分組成を変化させることが可能である。さらに、同一の組み合わせを用いる場合でも、それぞれの光二量化反応性化合物の添加量を変化させることによって固形分組成を異なるものとすることができる。

一方、第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液が光異性化型材料を含有する場合、上述した第１実施態様の第２光配向膜形成工程の欄に記載した光異性化反応性化合物の中から、要求特性に応じて、シス−トランス異性化反応性骨格や置換基を種々選択することにより、固形分組成を変化させることができる。この場合に、用いられる光異性化反応性化合物として、シス−トランス異性化反応性骨格が同一のものを用いてもよいし、異なるものを用いることもできる。また、２種類以上の光異性化反応性化合物を組み合わせて用いることもでき、組み合わせを変えたり、同一の組み合わせであっても組成比を変えたりすることにより、固形分組成を変化させることができる。

また、第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液は、第１光配向膜および第２光配向膜の光配列性を妨げない範囲内で添加剤を含んでいてもよいものである。この場合、添加剤の添加量を変えることによって、第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液の固形分組成を変化させることもできる。

（３）光配向膜形成工程
次に、本実施態様における光配向膜形成工程について説明する。
本実施態様において、光配向膜形成工程は、上記第１基板の第１光配向膜形成用塗工液の塗布面および上記第２基板の第２光配向膜形成用塗工液の塗布面が向かい合うように配置し、上記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜および第２光配向膜を形成する工程である。

本実施態様においては、第１基材側から光照射すると、照射された光は第１偏光層を透過する際に偏光が制御され、この偏光した光が第１光配向膜形成用塗工液および第２光配向膜形成用塗工液に照射されることとなるため、偏光を制御した光を照射する必要がなく、無偏光光を照射することができ、また、一度の光照射により第１光配向膜および第２光配向膜を同時に形成することができ、製造工程を簡略化することが可能となる。

光を照射する方向としては、第１基材側からであればよく、第２基板の表面に塗布されている第２光配向膜形成用塗工液に含まれる材料に光二量化反応または光異性化反応を生じさせることができるように照射されていれば特に限定はされない。

また、第１基板および第２基板間の距離としては、光照射する側と反対の基板に塗布されている光配向膜形成用塗工液に含まれる材料に光二量化反応または光異性化反応を生じさせることができる距離であれば特に限定はされない。中でも、目的とする液晶層の厚みと同一の距離にすることが好ましい。第１基板および第２基板間距離を液晶層の厚みと同一とすることにより、光配向膜を形成した後にそのまま強誘電性液晶を注入すれば液晶層を形成することができるので、製造工程を簡略化することができるからである。

なお、光の照射方法等については、上述した第１実施態様の第１光配向膜形成工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

（４）その他
本実施態様の液晶表示素子の製造方法は、上記第２基板側に第２偏光層を形成する第２偏光層形成工程を有していてもよい。この第２偏光層形成工程は、上記第２電極層付基材形成工程中に行われてもよく、上記第２電極層付基材形成工程後に行われてもよく、上記光配向膜形成工程後に行われてもよく、または上記液晶層形成工程後に行われてもよい。上記第２偏光層形成工程がどの工程で行われるかは、後述する第２偏光層の形成位置によって異なる。

本実施態様において、上記第２偏光層の形成位置としては、第２基材の外側であってもよく、第２基材と第２電極層との間であってもよく、第２電極層と第２光配向膜との間であってもよい。例えば第２偏光層を第２基材と第２電極層との間に形成する場合、第２偏光層形成工程は、上記第２電極層付基材形成工程中に行われる。また、第２偏光層を第２電極層と第２光配向膜との間に形成する場合、第２偏光層形成工程は、上記第２電極層付基材形成工程後に行われる。さらに、第２偏光層を第２基材の外側に形成する場合、上記のいずれの工程で行ってもよい。

上記第２偏光層を形成する際には、その偏光方向が、上記第１偏光層の偏光方向と９０°となるように形成する。これにより、上下の配向膜の配向方向が平行であり、上下の偏光層の偏光方向が９０°とすることができ、強誘電性液晶を用いることが可能な液晶表示素子とすることができる。本実施態様においては、第１光配向膜および第２光配向膜の光配向膜形成用塗工液に所定の材料を含有させ、第１基材側から光照射することにより、第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向を平行とすることができるものである。したがって、第２偏光層の偏光方向は、第１光配向膜および第２光配向膜の配向方向に影響しないため、第２偏光層を形成する際には、第１偏光層の偏光方向のみを考慮すればよいのである。

なお、第２偏光層の形成方法および構成材料については、上述した第１実施態様の第１偏光層付基材形成工程の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

また、第２偏光層を第２基材の外側に形成する場合は、基体上に第２偏光層が形成された第２偏光板を貼付することもできる。この第２偏光板としては、一般に液晶表示素子の偏光板として用いられているものを使用することができる。

Ｂ．液晶表示素子
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。
本発明の液晶表示素子は、光配向膜の構成材料により２つの実施態様に分けることができる。以下、それぞれの実施態様について説明する。

１．第３実施態様
本発明の液晶表示素子の第３実施態様は、２枚の基材間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、上記基材の対向面上にそれぞれ電極層、偏光層および光配向膜が形成されており、一方の光配向膜の構成材料が光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、他方の光配向膜の構成材料が光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であることを特徴とするものである。

本実施態様の液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。図６は、本実施態様の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。図６に示すように、本実施態様の液晶表示素子は、２枚の基板１３、１４を有するものであり、上記基板１３は基材１ａと、この基材１ａ上に形成された偏光層２ａと、この偏光層２ａ上に形成された電極層３ａと、この電極層３ａ上に形成された光配向膜４ａとを有しており、また第２基板１４は第１基板１３と同様の構成となっている。また、このような２枚の基板１３、１４の間に強誘電性液晶を挟持させることにより液晶層５が構成されている。

このような液晶表示素子は、上述した液晶表示素子の製造方法により製造することができることから、上述したように光配向膜の形成時に光を照射する際に偏光を制御する必要がないため、製造工程を簡略化することができる。また、光配向膜の構成材料として所定の材料を用いることにより、２枚の基板を上下の偏光層の偏光方向が９０°となるように対向するだけで、上下の光配向膜の配向方向が平行となるので、製造効率のよい液晶表示素子とすることができる。

また、従来では基材の外側に偏光板が形成されており、光が出射される際には、液晶層、基材、偏光板の順に光が透過するため、基材に複屈折があると偏光状態が乱れる場合がある。これに対し、本実施態様においては、図６に示すように、偏光層２ａは基材１ａおよび液晶層５の間に形成されているので、例えば基材１ａ側から光が出射される場合、液晶層５、偏光層２ａおよび基材１ａの順に光が透過するため、液晶層５を透過した偏光は、その偏光状態を維持したまま偏光層２ａを透過する。したがって、基材が複屈折を有する場合であっても、この複屈折の影響を受けることなく光が出射されるため、偏光状態の乱れを抑制することができ、また、基材の材料の選択肢が広がるという利点を有する。

さらに、従来では基材の外側に偏光板を貼り合わせていたため、特にプラスチック基材を用いた場合には可撓性を有しているために偏光板の反りや剥がれが生じやすいという不具合があったが、本実施態様においては、偏光層２ａ、２ｂを基板１３、１４の外側ではなく内側に形成することにより、偏光層の反りや剥がれの発生を防止することができる。

また、本実施態様の液晶表示素子は、一方の光配向膜の構成材料を光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料とし、他方の光配向膜の構成材料が光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料とすることにより、配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができるという効果を奏する。特に、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、ダブルドメインの発生を抑制することができる。さらにこの場合、電界印加徐冷方式によらずに光配向膜を用いて配向処理を行うので、相転移以上に昇温してもその配向を維持し、配向乱れの発生を抑制することができるという利点を有する。

本実施態様の液晶表示素子では、例えば図２に示すように、基板１３、１４は、それぞれの偏光層の偏光方向２２ａ、２２ｂが９０°ねじれて配置されるように対向している。これにより、電圧非印加状態と印加状態における液晶分子の光軸の方向や複屈折率の大きさを制御し、強誘電性液晶分子を白黒シャッターとして用いることにより、明状態と暗状態をつくることができる。例えば、電圧非印加状態では、基板１３の偏光層を液晶分子の配向と揃うように設置することにより、基板１３の偏光層を透過した光は、偏光方向を９０°回転することができず、基板１４の偏光層により遮断され、暗状態となる。これに対し、電圧印加状態では、電圧により液晶分子の方向が変化し、初期状態から角度θだけ回転することにより、光の偏光方向が９０°ねじれて基板１４の偏光層を透過し、明状態となる。そして、印加電圧により透過光量を制御することにより階調表示が可能となる。このように本実施態様の液晶表示素子は、強誘電性液晶を白黒シャッターとして用いるものであるので、応答速度を速くすることができるという利点を有する。

また、本実施態様の液晶表示素子は、例えば図７に示すように、一方の基板１４を薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）７がマトリックス状に配置されたＴＦＴ基板とし、他方の基板１３を共通電極８ａが全域に形成された共通電極基板として、この２つの基板を組み合わせたものであることが好ましい。このようなＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子について以下に説明する。

図７においては、基板１３は電極層が共通電極８ａであり、共通電極基板となっており、一方、基板１４は電極層がｘ電極８ｂ、ｙ電極８ｃおよび画素電極８ｄから構成され、ＴＦＴ基板となっている。このような液晶表示素子において、ｘ電極８ｂおよびｙ電極８ｃはそれぞれ縦横に配列しているものであり、これらの電極に信号を加えることによりＴＦＴ素子７を作動させ、強誘電性液晶を駆動させることができる。ｘ電極８ｂおよびｙ電極８ｃが交差した部分は、図示しないが絶縁層で絶縁されており、ｘ電極８ｂの信号とｙ電極８ｃの信号とは独立に動作することができる。ｘ電極８ｂおよびｙ電極８ｃにより囲まれた部分は、本実施態様の液晶表示素子を駆動する最小単位である画素であり、各画素には少なくとも１つ以上のＴＦＴ素子７および画素電極８ｄが形成されている。本実施態様の液晶表示素子では、ｘ電極８ｂおよびｙ電極８ｃに順次信号電圧を加えることにより、各画素のＴＦＴ素子７を動作させることができる。なお、図７においては液晶層、光配向膜、および偏光層を省略している。

さらに、本実施態様の液晶表示素子は、上記共通電極８ａと基材１ａとの間にＴＦＴ素子をマトリックス状に配置させたマイクロカラーフィルタを形成し、カラーディスプレイとして用いることもできる。
このような本実施態様の液晶表示素子の各構成部材について以下に詳細に説明する。

（１）光配向膜
まず、本実施態様に用いられる光配向膜について説明する。本実施態様においては、一方の光配向膜の構成材料が光二量化反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、他方の光配向膜の構成材料が光異性化反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であることを特徴とする。

光配向膜は、上述した光配向膜の構成材料を塗布した基板に光を照射し、光二量化反応または光異性化反応を生じさせて得られた膜に異方性を付与することにより、その膜上の液晶分子を配向させるものである。

上述したように、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料は、偏光方向に対して平行に配向し、一方、光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料は、偏光方向に対して垂直に配向する。例えば、図２において基板１３側の光配向膜の構成材料を光二量化反応を利用した光反応型の材料とした場合、基板１３においては偏光層の偏光方向２２ａと光配向膜の配向方向２４ａとが平行となり、基板１４においては偏光層の偏光方向２２ｂと光配向膜の配向方向２４ｂとが垂直なる。したがって、上下の偏光層の偏光方向が９０°ねじれて配置されるように基板１３および１４を対向することにより、上下の光配向膜の配向方向が平行となる。このように本実施態様の液晶表示素子は、偏光層および光配向膜を有する第１基板および第２基板をそれぞれの偏光層の偏光方向が９０°となるように対向するだけで、光配向膜が平行となる液晶表示素子とすることができるので、製造効率がよいという利点を有する。また、上記の構成とすることにより、液晶を白黒シャッターとして用いる液晶表示素子とすることができる。

なお、光配向膜の構成材料等については、上述した「Ａ．液晶表示素子の製造方法」に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

（２）偏光層
次に、本実施態様に用いられる偏光層について説明する。偏光層は、基材上または電極層上に形成されるものである。形成位置としては、基材と電極層との間であってもよく、電極層と光配向膜との間であってもよい。中でも、基材と電極層との間に偏光層が形成されていることが好ましい。電極層上に偏光層を形成するよりも、基材上に偏光層を形成する方が容易であるからである。

また本実施態様においては、偏光層は二色性染料を含有することが好ましい。二色性染料としては、上述した「Ａ．液晶表示素子の製造方法」に記載したものが挙げられる。このような二色性染料を含有することにより、容易に偏光層を形成することができるのである。

なお、偏光層に用いられる材料等については、上述した「Ａ．液晶表示素子の製造方法」に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

上記偏光層の厚みは、上記の二色性染料の種類や目的とする透過率により異なるものであるが、通常２０ｎｍ〜１５００ｎｍとし、中でも１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内とすることが好ましい。

（３）基材
本実施態様に用いられる基材は、一般に液晶表示素子の基材として用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えばガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。また、基材の表面粗さ（ＲＳＭ値）は、１０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以下の範囲内である。なお、上記表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定した値とする。

（４）電極層
本実施態様に用いられる電極層は、一般に液晶表示素子の電極層として用いられているものであれば特に限定されるものではないが、少なくとも一方が透明導電体で形成されることが好ましい。透明導電体材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等が好ましく挙げられる。

本実施態様の液晶表示素子を、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子とする場合には、２枚の基板の電極層のうち、一方を上記透明導電体で形成される全面共通電極とし、他方にはｘ電極とｙ電極をマトリックス状に配列し、ｘ電極とｙ電極で囲まれた部分にＴＦＴ素子および画素電極を配置する。

（５）液晶層
次に、本実施態様に用いられる液晶層について説明する。本実施態様における液晶層は、強誘電性液晶を上記光配向膜により挟持させることにより構成されている。上記液晶層に用いる強誘電性液晶は、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）を発現するものであれば特に限定されるものではないが、強誘電性液晶の相系列が、ネマチック相（Ｎ）−コレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）、またはネマチック相（Ｎ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）と相変化し、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を経由しない材料であることが好ましい。特に、本実施態様の液晶表示素子をフィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させる場合には、ＳｍＡ相を経由しない、単安定性を有する液晶材料を用いることが好ましい。このような材料を用いることにより、電圧変調により階調制御が可能になり、高精細で高品位の表示を実現することができる。

ここで、単安定性とは、電圧非印加時に１つの安定状態のみを有する性質をいう（図８）。強誘電性液晶としては、電圧非印加時に安定状態を二つ有する双安定性のものが広く知られているが（図８）、電圧印加により明状態にした後、電圧をＯＦＦにしてもメモリ性があり、明状態が維持されるため、階調を表現するのが困難である場合がある。これに対し、単安定性を有するものは、電圧変化により液晶のダイレクタ(分子軸の傾き)を連続的に変化させ透過光度をアナログ変調することで階調表示を可能とするものとして注目されている。

このような単安定性を有する液晶材料の中でも、正負いずれかの電圧を印加したときにのみ液晶分子が動作するハーフＶ字駆動するものが、白黒シャッターの開口時間を長くとることができ、明るいカラー表示を実現することができる点で特に好ましい。

また、本実施態様に用いられる強誘電性液晶としては、単一相を構成するものであることが好ましい。ここで単一相を構成するとは、高分子安定化法やポリマー安定化法などのように、ポリマーネットワークが形成されていないことをいう。このように、単一相の強誘電性液晶を用いることにより、製造工程が容易となり、駆動電圧を低くすることができるという利点がある。

本実施態様に用いられる強誘電性液晶としては、例えば、クラリアント社より販売されている「Ｒ２３０１」が挙げられる。

上記強誘電性液晶で構成される液晶層の厚みは、１．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であるのが好ましく、より好ましくは１．３μｍ〜２．５μｍ、さらに好ましくは１．４μｍ〜２．０μｍの範囲内である。液晶層の厚みが薄すぎるとコントラストが低下するおそれがあり、逆に液晶層の厚みが厚すぎると強誘電性液晶が配向しにくくなる可能性があるからである。

（６）液晶表示素子の用途
次に、本実施態様の液晶表示素子の用途について説明する。
本実施態様の液晶表示素子は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式により駆動させることが好ましく、さらにカラーフィルタ方式またはフィールドシーケンシャルカラー方式を採用することによりカラーの液晶表示素子とすることができる。本実施態様においては、ＴＦＴ基板側または共通電極基板側にマイクロカラーフィルタを配置することにより、カラー表示が可能であるが、強誘電性液晶の高速応答性を利用することにより、マイクロカラーフィルタを用いることなく、ＬＥＤ光源と組み合わせてフィールドシーケンシャルカラー方式によるカラー表示が可能になる。また、本実施態様の液晶表示素子を用いたカラーの液晶表示素子は、配向欠陥を生じることなく強誘電性液晶を配向させることができるので、視野角が広く、高速応答性を有し、高精細なカラー表示を実現することができる。

これらのなかでも、本実施態様の液晶表示素子は、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させることが好ましい。

ここで、フィールドシーケンシャルカラー方式とは、バックライトをＲ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・Ｂ…と時間的に切り替え、それに同期させて強誘電性液晶の白黒シャッターを開閉し、網膜の残像効果により色を時間的に混合させ、これによりカラー表示を実現させるものである。このフィールドシーケンシャルカラー方式は、カラーフィルタ方式のように１画素をサブピクセルに形成する必要がないため高精細化が容易であり、また、カラーフィルタによる光の吸収もないため光の利用効率が高く、低消費電力および低コストを実現することができる点で有用である。一方、フィールドシーケンシャルカラー方式は１画素を時間分割するものであるので、良好な動画表示特性を得るためには白黒シャッターとしての液晶が高速応答性を有していることが必要である。この点、本実施態様の液晶表示素子は強誘電性液晶を用いるものであり、応答速度が速く、視野角が広いので動画表示特性が優れており、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させることにより、高精細なカラー表示が可能となる。

この場合に、強誘電性液晶としては、Ｃｈ相からＳｍＡ相を経由しないでＳｍＣ^＊相を発現する、単安定性を有する液晶材料を用いることが好ましく、特に、正負いずれかの電圧を印加したときにのみ液晶分子が動作するハーフＶ字駆動する材料を用いることが好ましい。このようなハーフＶ字駆動する材料を用いることにより、暗部動作時（白黒シャッター閉口時）の光漏れを少なくすることができ、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができる。それにより時間的に切り替えられる各色をより明るく表示することができ、明るいカラーの液晶表示素子を実現することができる。

本実施態様の液晶表示素子は、上記強誘電性液晶が単安定性を示す場合、基本的にはＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式により駆動させるが、セグメント方式による駆動も可能である。

２．第４実施態様
次に、本発明の液晶表示素子の第４実施態様について説明する。
本発明の液晶表示素子の第４実施態様は、２枚の基材間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、上記基材の対向面上にそれぞれ電極層および光配向膜が形成され、少なくとも一方の基材の対向面側に偏光層が形成されており、上記光配向膜の構成材料は、上記強誘電性液晶を挟んで互いに同一の反応系の材料であることを特徴とするものである。

このような液晶表示素子は、上述した液晶表示素子の製造方法により製造することができることから、上述したように光配向膜の形成時に光を照射する際に偏光を制御する必要がなく、また、一度の光照射により上下の光配向膜を同時に形成することができるため、製造効率のよい液晶表示素子とすることができる。

また、偏光層を基材の内側に形成することにより、偏光層の反りや剥がれの発生を防止することができる。さらに、上記の構成とすることにより、出射される光は、基材、偏光層、液晶層、偏光層、基材の順に透過するため、液晶層を透過した偏光はその偏光状態を維持したまま偏光層を透過する。したがって、基材が複屈折を有する場合であっても、この複屈折の影響を受けることなく光が出射されるため、偏光状態の乱れを抑制することができ、また、基材の材料の選択肢が広がるという利点を有する。

また本実施態様においては、上記光配向膜の構成材料は、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料、または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であることが好ましい。さらには、上記光配向膜の構成材料は、強誘電性液晶を挟んで互いに異なる組成であることが好ましい。スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を持たない強誘電性液晶を用いた場合、ダブルドメイン等の配向欠陥の発生を抑制することができるからである。またこの場合、電界印加徐冷方式によらずに光配向膜を用いて配向処理を行うので、相転移以上に昇温してもその配向を維持し、配向乱れの発生を抑制することができるという利点を有する。

本実施態様において、偏光層は少なくとも一方の基材の対向面側に形成されていればよく、片方の基材側のみに形成されていても、両方の基材側に形成されていてもよいが、通常は両方の基材側に形成されているものとする。上記偏光層の形成位置としては、基材と電極層との間であっても、電極層と光配向膜との間であってもよいが、中でも基材と電極層との間に偏光層が形成されていることが好ましい。電極層上に偏光層を形成するよりも、基材上に偏光層を形成する方が容易であるからである。また、両方の基材側に偏光層が形成されている場合、いずれか一方の偏光層は基材の外側に形成されていてもよい。この際、基体上に偏光層が形成された偏光板が基材の外側に貼付されていてもよい。この偏光板としては、一般に液晶表示素子に用いられる偏光板を使用することもできる。

なお、液晶表示素子の各構成部材および用途については、上述した第３実施態様に記載したものと同様であり、また、光配向膜の構成材料、偏光層の構成材料等については、上述した「Ａ．液晶表示素子の製造方法」に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。

［実施例１］
光二量化反応性化合物としては下記の化合物１を用い、光異性化反応性化合物としては下記の化合物５を用いた。

（第１偏光層付基材の形成）
よく洗浄したガラス基板上に、二色性染料を含有するインキ（Ｏｐｔｉｖａ社製 製品名Ｎ０１５）をダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、１５％の塩化バリウム水溶液に約１秒間浸漬させた。さらに洗浄して、再度乾燥し、０．３μｍ厚の第１偏光層を形成した。
上記第１偏光層上に、ＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成して第１電極層とし、これにより第１偏光層付基材を得た。

（第１光配向膜の形成）
上記第１偏光層付基材の第１電極層上に、上記化合物１の濃度が２重量％となるようにシクロペンタノンに溶解させた溶液を、４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。乾燥後、第１基材側から２００ｍＪ／ｃｍ^２の無偏光紫外線を照射し、第１光配向膜を形成した。これにより、第１基板を得た。

（第２基板の形成）
上記第１偏光層付基材の形成と同様にして、第２偏光層付基材を形成した。この第２偏光層付基材の第２電極層上に、上記化合物５の濃度が１重量％となるようにＮ−メチル−２−ピロリジノンおよび２−ｎ−ブトキシエタノール（５０重量％：５０重量％）に溶解させた溶液を、４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。乾燥後、第２基材側から２Ｊ／ｃｍ^２の無偏光紫外線を照射し、第２光配向膜を形成した。これにより、第２基板を得た。

（液晶層の形成）
上記第１基板の第１光配向膜上に１．５μｍ径のビーズスペーサーを散布し、上記第２基板の第２光配向膜上にシールディスペンサーを用いてシール材を塗布し、第１偏光層の偏光方向および第２偏光層の偏光方向が互いに直交し、かつ第１光配向膜および第２光配向膜が向かい合うように第１基板および第２基板を配置して貼り合わせた。１５０℃で約１時間熱圧着を行い、試験用セルを作製した。この試験用セルに、強誘電性液晶（クラリアント社製 Ｒ２３０１）を約１００℃の温度条件で注入し徐冷したところ、モノドメインの均一な配向が得られた。

［実施例２］
光二量化反応性化合物としては、下記の化合物１および化合物２を用いた。

（第１基板の形成）
実施例１と同様にして、第１偏光層付基材を形成した。この第１偏光層付基材の第１電極層上に、上記化合物１の濃度が２重量％となるようにシクロペンタノンに溶解させた溶液を、４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。これにより、第１基板を得た。

（第２基板の形成）
実施例１と同様にして、第２偏光層付基材を形成した。この第２偏光層付基材の第２電極層上に、上記化合物２の濃度が２重量％となるようにシクロペンタノンに溶解させた溶液を、４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。これにより、第２基板を得た。

（光配向膜および液晶層の形成）
上記第１基板の上記溶液の塗布面に１．５μｍ径のビーズスペーサーを散布し、上記第２基板の上記溶液の塗布面にシールディスペンサーを用いてシール材を塗布し、第１偏光層の偏光方向および第２偏光層の偏光方向が互いに直交し、かつそれぞれの溶液の塗布面が向かい合うように第１基板および第２基板を配置して貼り合わせた。１５０℃で約１時間熱圧着を行った後、第１基材側から第１偏光層を通して、２００ｍＪ／ｃｍ^２の無偏光紫外線を照射し、光配向膜を形成して試験用セルを作製した。この試験用セルに、強誘電性液晶（クラリアント社製 Ｒ２３０１）を約１００℃の温度条件で注入し徐冷したところ、モノドメインの均一な配向が得られた。

本発明の液晶表示素子の製造方法の一例を示す工程図である。 偏光層の偏光方向と光配向膜の配向方向との関係を説明するための説明図である。 本発明の液晶表示素子の製造方法に用いられる第１偏光層付基材の一例を示す概略断面図である。 本発明に用いられる二色性染料を説明するための説明図である。 本発明の液晶表示素子の製造方法の他の例を示す工程図である。 本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。 本発明の液晶表示素子の一例を示す概略斜視図である。 強誘電性液晶の印加電圧に対する透過率の変化を示したグラフである。 強誘電性液晶の有する相系列の相違による配向欠陥の違いを示した図である。 強誘電性液晶の配向欠陥であるダブルドメインを示した写真である。

符号の説明

１ａ … 第１基材
１ｂ … 第２基材
２ａ … 第１偏光層
２ｂ … 第２偏光層
３ａ … 第１電極層
３ｂ … 第２電極層
４ａ … 第１光配向膜
４ｂ … 第２光配向膜
５ … 液晶層
１３ … 第１基板
１４ … 第２基板

Claims (12)

1. 第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の前記第１電極層形成側の表面に光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、前記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜を形成して第１基板とする第１基板形成工程と、
   第２基材、第２電極層および第２偏光層を有する第２偏光層付基材の前記第２電極層形成側の表面に光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜形成用塗工液を塗布し、前記第２基材側から光を照射することにより第２光配向膜を形成して第２基板とする第２基板形成工程と、
   前記第１基板の第１光配向膜および前記第２基板の第２光配向膜が向かい合うように配置し、前記第１基板および前記第２基板間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層を形成する液晶層形成工程と
   を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 第１基材、第１電極層および第１偏光層を有する第１偏光層付基材の前記第１電極層形成側の表面に、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する第１光配向膜形成用塗工液を塗布して第１基板とする第１基板調製工程と、
   第２基材および第２電極層を有する第２電極層付基材の前記第２電極層上に、前記第１光配向膜形成用塗工液に含有される材料と同一の反応系の材料を含有する第２光配向膜形成用塗工液を塗布して第２基板とする第２基板調製工程と、
   前記第１基板の第１光配向膜形成用塗工液の塗布面および前記第２基板の第２光配向膜形成用塗工液の塗布面が向かい合うように配置し、前記第１基材側から光を照射することにより第１光配向膜および第２光配向膜を形成する光配向膜形成工程と、
   前記第１基板および前記第２基板間に強誘電性液晶を注入して挟持させることにより液晶層を形成する液晶層形成工程と
   を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
3. 前記第１光配向膜形成用塗工液および前記第２光配向膜形成用塗工液の固形分組成が、異なることを特徴とする請求項２に記載の液表示素子の製造方法。
4. 前記第１偏光層および前記第２偏光層は、二色性染料を含有する偏光層形成用塗工液を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
5. 前記第１偏光層は、二色性染料を含有する偏光層形成用塗工液を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液晶表示素子の製造方法。
6. 前記第１偏光層付基材は、前記第１基材上に前記第１偏光層を形成し、前記第１偏光層上に前記第１電極層を形成することにより形成されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子の製造方法。
7. ２枚の基材間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、前記基材の対向面上にそれぞれ電極層、偏光層および光配向膜が形成されており、一方の光配向膜の構成材料が光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、他方の光配向膜の構成材料が光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であることを特徴とする液晶表示素子。
8. ２枚の基材間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、前記基材の対向面上にそれぞれ電極層および光配向膜が形成され、少なくとも一方の基材の対向面側に偏光層が形成されており、前記光配向膜の構成材料は、前記強誘電性液晶を挟んで互いに同一の反応系の材料であり、かつ、光二量化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料または光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型材料であることを特徴とする液晶表示素子。
9. 前記光配向膜の構成材料は、前記強誘電性液晶を挟んで互いに異なる組成であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示素子。
10. 前記偏光層が二色性染料を含有することを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
11. 前記光反応型の材料が、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリンまたはキノリンのいずれかを有する光二量化反応性化合物を含有することを特徴とする請求項７から請求項１０までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
12. 前記光異性化型材料が、分子内にアゾベンゼン骨格を有する光異性化反応性化合物を含有することを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。

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