WO2006123749A1

WO2006123749A1 - 液晶表示素子

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Publication number: WO2006123749A1
Application number: PCT/JP2006/309959
Authority: WO
Inventors: Masato Okabe; Naoko Sawatari; Hideo Hama
Original assignee: Dai Nippon Printing Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JP5402999B2; KR20080027778A; CN101180567A; EP1890187A1; JP2011248368A; US20090051854A1; US7907247B2; EP1890187A4; CN100565300C; KR101021696B1

Abstract

　本発明は、単安定性を示す強誘電性液晶を用いた液晶表示素子において、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することが可能な液晶表示素子を提供することを主目的とする。　本発明は、第１基材と、上記第１基材上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有する第１配向処理基板、および、第２基材と、上記第２基材上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成された第２配向膜と、上記第２配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とを有する第２配向処理基板を、上記第１配向膜と上記反応性液晶層とが対向するように配置し、上記第１配向膜と上記反応性液晶層との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、上記強誘電性液晶が単安定性を示すものであり、上記第２電極層が負極となるように電圧を印加したときに、上記強誘電性液晶の分子方向が上記第１配向処理基板面に対して平行に上記強誘電性液晶のチルト角の約２倍変化することを特徴とする液晶表示素子を提供することにより、上記目的を達成するものである。

Description

明細書

：液晶表示素子

技術分野

[0001] 本発明は、自発分極を有する単安定型の強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関するものである。

背景技術

[0002] 液晶表示素子は薄型で低消費電力などと!/ヽつた特徴から、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、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!/、るとは、えな!/、。

[0003] 強誘電性液晶（FLC)は、応答速度が μ sオーダーと極めて短ぐ高速デバイスに適した液晶である。強誘電性液晶はクラークおよびラガーゥオルにより提唱された電圧無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 12上段）、明、暗の 2状態でのスイッチングに限られ、メモリー性を有するものの、階調表示ができな!/、と!/、う問題を抱えて!/、る。

[0004] 近年、電圧無印加時の液晶層の状態がひとつの状態で安定ィ匕している（以下、これを「単安定」と称する。）強誘電性液晶が、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 (非特許文献 1参照、図 12下段)。単安定性を示す液晶としては、一般に、降温過程においてコレステリック相（Ch)—カイラルスメタチック C ( SmC*)相と相変化し、スメクチック A (SmA)相を経由しな、強誘電性液晶が用いられる（図 11上段)。

[0005] 一方、強誘電性液晶としては、降温過程にお!ヽてコレステリック相 (Ch)—スメクチック A (SmA)相一カイラルスメタチック C (SmC*)相と相変化し、 SmA相を経由して S mC*相を示す材料がある。現在報告されている強誘電性液晶材料の中では、前者の SmA相を経由しなヽ材料に比べて、後者の SmA相を経由する相系列を持つものが大半である。後者の SmA相を経由する相系列を持つ強誘電性液晶は、通常、 1 層法線に対して二つの安定状態を有し (図 11下段)、双安定性を示すことが知られている。

[0006] また、近年、カラー液晶表示素子の開発が活発に行われている。カラー表示を実現する方法としては、一般にカラーフィルタ方式とフィールドシーケンシャルカラー方式がある。カラーフィルタ方式は、ノックライトとして白色光源を用い、 R'G'Bのマイクロカラーフィルタを各画素に付随させることによりカラー表示を実現させるものである。これに対し、フィールドシーケンシャルカラー方式は、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、 1画素でカラー表示ができ、透過率の低いカラーフィルタを用いなくてすむので、明るく高精細なカラー表示が可能となり、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。

[0007] 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。強誘電性液晶を用いればこの課題を解決することができる。この際に用いられる強誘電性液晶としては、上述したようにアナログ変調による階調表示を可能とし、高精細なカラー表示を実現するために、単安定性を示すものであることが特に望ましい。

[0008] ここで、フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスの概念図を図 13に示す。図 13において、液晶表示素子への印加電圧を 0〜士 V (V )として、プラス極性の電圧でデータ書込み走査を行い、マイナス極性の電圧でデータ消去走査を行うとする。そして、単安定性を示す強誘電性液晶を用いたとする。

[0009] 単安定性を示す強誘電性液晶の応答としては、図 10に例示するように、プラス極性の電圧で応答して明状態となる場合（図 10 (a) )と、マイナス極性の電圧で応答して明状態となる場合（図 10 (b) )とがある。したがって、図 13に示すように、図 10 (a) の応答 (液晶応答 1)を示す強誘電性液晶を用いた場合はプラス極性の電圧を印加したときに明状態となり、図 10 (b)の応答 (液晶応答 2)を示す強誘電性液晶を用いた場合はマイナス極性の電圧を印加したときに明状態となる。

[0010] フィールドシーケンシャルカラー方式では 1ライン毎に走査するので、 1〜Lライン目まで走査する場合、 1ライン目の書込み走査 (プラス極性の電圧印力!])と、 Lライン目の書込み走査 (プラス極性の電圧印加）とが時間的にずれ、同様に 1ライン目の消去走査 (マイナス極性の電圧印力!])と、 Lライン目の消去走査 (マイナス極性の電圧印加 )とが時間的にずれる（図 13の印加電圧（1)および印加電圧 (L) )。

なお、図 13において、 + (R)とは R (赤色）のバックライトに同期させて書込み走査（プラス極性の電圧印カロ）したことを示し、 - (R)とは Rのバックライトに同期させて消去走査 (マイナス極性の電圧印カロ）したことを示す。同様に、 + (G)、一 (G)、 + (B)、 - (B)についても、それぞれ G (緑色）、 B (青色）のノックライトに同期させて走査したことを示す。

[0011] このようにフィールドシーケンシャルカラー方式では、バックライトの R'G'B…の時間的な切り替えに同期させて、書込み走査および消去走査を行い、強誘電性液晶を応答させるので、 Rのバックライトに同期させて走査する際には、液晶応答 1を示す強誘電性液晶を用いた場合は、 1ライン目の書込み走査（+ (R) )および Lライン目の書込み走査（+ (R) )のいずれにおいても、 Rのバックライトの点灯中に明状態となる。一方、液晶応答 2を示す強誘電性液晶を用いた場合は、 1ライン目と Lライン目とで書込み走査（+ (R) )および消去走査（― (R) )が時間的にずれるので、 Rのノックライトに同期させた Lライン目の消去走査（一（R) )によって、 Gのバックライトの点灯時に明状態となってしまう（図 13の太枠)。また、 Gのノックライトに同期させて走査する際には、 Gのノックライトに同期させた Lライン目の消去走査（一（G) )によって、 Bのバックライトの点灯時に明状態となってしまう（図 13の太枠)。

なお、図 13おいて、明（R)とは R (赤色）のノックライトに同期させた走査によって明状態となることを示し、暗とは R (赤色） 'G (緑色） ·Β (青色)のそれぞれのバックライトに同期させた走査によって暗状態となることを示す。また同様に、明（G)、明（B)についても、それぞれ G (緑色）、 B (青色)のバックライトに同期させた走査によって明状態となることを示す。 [0012] 通常、プラス極性の電圧およびマイナス極性の電圧のいずれで、書込み走査を行うか、消去走査を行うかは決まっているので、上述した不具合を回避するには、単安定性を示す強誘電性液晶の応答性が判別できればょ、。この強誘電性液晶の応答性には、強誘電性液晶の自発分極が関係しており、印加電圧の極性により自発分極の向きが変化する。このため、自発分極の向きを知ることができれば、強誘電性液晶の応答性を判別することができる。

[0013] 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い。特に、 SmA相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。）が発生する（図 11上段)。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。このため、様々な配向処理方法が検討されて！ヽる。

[0014] 例えば、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（非特許文献 2参照)。この電界印加徐冷法を用いた場合には、印加する電界の向きにより自発分極の向きを制御することができる。し力しながら、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。

[0015] また例えば、単安定性を有するものではないが、上下の配向膜に光配向処理を施した後、それぞれの配向膜上にネマチック液晶を塗布して配向させ固定ィ匕することによりネマチック液晶層を形成し、このネマチック液晶層を配向膜として作用させることにより、配向欠陥を生じることなく強誘電性液晶を配向させる方法が開示されている（特許文献 1参照)。し力しながら、この方法では、電界を印加せずに強誘電性液晶を配向させるため、自発分極の向きを制御することはできない。

[0016] 特許文献 1 :特表 2002— 532755公報

非特許文献 l :NONAKA, T" LI, J., OGAWA, A" HORNUNG, B" SCHMIDT, W.，

WINGEN, R" and DUBAL, H" 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.

非特許文献 2 : PATEL, J" and GOODBY, J. W" 1986, J. Appl. Phys., 59, 2355. 発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0017] 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、単安定性を示す強誘電性液晶を用いた液晶表示素子において、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することが可能な液晶表示素子を提供することを主目的とする。

課題を解決するための手段

[0018] 本発明は、上記目的を達成するために、第 1基材と、上記第 1基材上に形成された第 1電極層と、上記第 1電極層上に形成された第 1配向膜とを有する第 1配向処理基板、および、第 2基材と、上記第 2基材上に形成された第 2電極層と、上記第 2電極層上に形成された第 2配向膜と、上記第 2配向膜上に形成され、反応性液晶を固定ィ匕してなる反応性液晶層とを有する第 2配向処理基板を、上記第 1配向膜と上記反応性液晶層とが対向するように配置し、上記第 1配向膜と上記反応性液晶層との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、上記強誘電性液晶が単安定性を示すものであり、上記第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、上記強誘電性液晶の分子方向が上記第 1配向処理基板面に対して平行に上記強誘電性液晶のチルト角の約 2倍変化することを特徴とする液晶表示素子を提供する。

[0019] 本発明によれば、反応性液晶が第 2配向膜により配向しており、反応性液晶層は強誘電性液晶を配向させる配向膜として機能する。また、反応性液晶は、強誘電性液晶と構造が比較的類似していることから、強誘電性液晶との相互作用が強ぐ配向膜のみを用いた場合よりも効果的に配向を制御することができる。したがって、上下の配向膜の一方に反応性液晶層を形成することにより、強誘電性液晶の配向の単安定化が可能である。

さらに、反応性液晶層は、一般に液晶表示素子に用いられる配向膜、例えば光配向膜やラビング配向膜等に比べてプラスの極性が強い傾向にあると考えられる。このため、電圧無印加状態では、反応性液晶層側がプラス極性、第 1配向膜側がマイナス極性となるので、強誘電性液晶の自発分極が第 1配向膜側を向くようになる。した力 Sつて本発明においては、強誘電性液晶の自発分極の方向を制御することが可能である。本発明に用いられる強誘電性液晶は、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、液晶分子の方向がチルト角の約 2倍変化するものであるので、本発明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た場合には、液晶分子の自発分極の方向が制御可能であることにより、上述した背景技術の欄に記載したような不具合を回避することができる。

[0020] 上記発明においては、上記反応性液晶がネマチック相を発現するものであることが好ましい。ネマチック相は、液晶相の中でも配向制御が比較的容易であるからである

[0021] また本発明においては、上記反応性液晶が重合性液晶モノマーを含有することが好ましい。重合性液晶モノマーは、他の重合性液晶材料、すなわち重合性液晶オリゴマーや重合性液晶ポリマーと比較して、より低温で配向が可能であり、かつ配向に際しての感度も高ぐ容易に配向させることができるからである。

[0022] この際、上記重合'性液晶モノマー力モノアクリレートモノマーまたはジアタリレートモノマーであることが好まし、。モノアクリレートモノマーまたはジアタリレートモノマーは、配向状態を良好に維持したまま容易に重合させることができる力らである。

[0023] またこの際、上記ジアタリレートモノマー力下記式（1)で表される化合物であることが好ましい。

[0024] [化 1]

[0025] ここで、式中の Z および Z は、各々独立して直接結合している COO—、 -OC O 、一 O—、 -CH CH 一、一 CH = CH 、一 C≡C一、一 OCH —、一 CH O

2 2

―、— CH R³²および R³³は、各々独

立して水素または炭素数 1〜5のアルキルを表し、 kおよび mは 0または 1を表し、 nは

2〜8の範囲内の整数を表す。

[0026] さらに、上記ジアタリレートモノマー力下記式（2)で表される化合物であることも好ましい。

[0027] [化 2]

[0028] ここで、式中の Xは、水素、炭素数 1〜20のアルキル、炭素数 1〜20のァルケ-ル、炭素数 1〜20のアルキルォキシ、炭素数 1〜20のアルキルォキシカルボ-ル、ホルミル、炭素数 1〜20のアルキルカルボ-ル、炭素数 1〜20のアルキルカルボ-ルォキシ、ハロゲン、シァノまたは-トロを表し、 mは 2〜20の範囲内の整数を表す。

[0029] さらに本発明においては、上記第 1配向膜および上記第 2配向膜が、光配向膜であることが好まヽ。光配向処理は非接触配向処理であることから静電気や塵の発生がなぐ定量的な配向処理の制御ができるからである。

[0030] この際、上記光配向膜の構成材料が、光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、または光異性ィヒ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反応性化合物を含む光異性化型の材料であることが好ましい。光反応および光異性化反応を利用することにより、光配向膜への異方性の付与が容易になるからである。

[0031] また本発明においては、上記第 1配向処理基板が、上記第 1基材上に形成された薄膜トランジスタ (TFT)を有する TFT基板であり、上記第 2配向処理基板が、上記第 2電極層が共通電極である共通電極基板であることが好ましい。このような構成とすることにより、 TFT素子のスィッチがオフのときにゲート電極付近で光漏れが発生するのを防ぐことができるからである。

[0032] また本発明の液晶表示素子は、薄膜トランジスタ (TFT)を用いたアクティブマトリツタス方式により駆動させることが好ましい。 TFT素子を用いたアクティブマトリックス方式を採用することにより、目的の画素を確実に点灯、消灯できるため高品質なデイスプレイが可能となる力もである。

[0033] さらに本発明の液晶表示素子は、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のに適して、る。上記強誘電性液晶は単安定性を示すので階調表示が可能であり、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、低消費電力かつ低コストで、視野角が広ぐ明るく高精細なカラー動画表示を実現できる。発明の効果

[0034] 本発明においては、反応性液晶層が第 1配向膜よりもプラスの極性が強い傾向にあることを利用することにより、強誘電性液晶の自発分極の方向を制御することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。

[図 2]強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。

[図 3]液晶分子の挙動を示す模式図である。

[図 4]強誘電性液晶の自発分極を示す説明図である。

[図 5]強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。

[図 6]フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスを示す概念図である。

[図 7]本発明の液晶表示素子の一例を示す概略斜視図である。

[図 8]強誘電性液晶の自発分極を示す説明図である。

[図 9]強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。

[図 10]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。

[図 11]強誘電性液晶の有する相系列の相違による配向の違いを示した図である。

[図 12]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。

[図 13]フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスを示す概念図である。

符号の説明

[0036] la · ·· 第 1基材

lb · ·· 第 2基材

2a · ·· 第 1電極層

2b · ·· 第 2電極層

3a · ·· 第 1配向膜

3b · ·· 第 2配向膜

4 · · - 反応性液晶層 5 … 液晶層

8 … 液晶分子

d … 配向処理方向

z … 層法線

Ps … 自発分極

発明を実施するための最良の形態

[0037] 以下、本発明の液晶表示素子について、詳細に説明する。

本発明の液晶表示素子は、第 1基材と、上記第 1基材上に形成された第 1電極層と、上記第 1電極層上に形成された第 1配向膜とを有する第 1配向処理基板、および、第 2基材と、上記第 2基材上に形成された第 2電極層と、上記第 2電極層上に形成された第 2配向膜と、上記第 2配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とを有する第 2配向処理基板を、上記第 1配向膜と上記反応性液晶層とが対向するように配置し、上記第 1配向膜と上記反応性液晶層との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、上記強誘電性液晶が単安定性を示すものであり、上記第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、上記強誘電性液晶の分子方向が上記第 1配向処理基板面に対して平行に上記強誘電性液晶のチルト角の約 2倍変化することを特徴とするものである。

[0038] 本発明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 1は、本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。図 1に例示する液晶表示素子においては、第 1基材 la上に第 1電極層 2aおよび第 1配向膜 3aが順に形成された第 1配向処理基板 11と、第 2基材 lb上に第 2電極層 2b、第 2配向膜 3b および反応性液晶層 4が順に形成された第 2配向処理基板 12とが対向しており、第 1配向処理基板 11の第 1配向膜 3aと第 2配向処理基板 12の反応性液晶層 4との間には強誘電性液晶が挟持され、液晶層 5が構成されて、る。

[0039] 反応性液晶層 4は第 2配向膜 3b上に形成されることから、反応性液晶層 4を構成する反応性液晶は上記第 2配向膜 3bにより配向しており、この反応性液晶を例えば紫外線により重合させて反応性液晶の配向状態を固定ィ匕することにより反応性液晶層 4が形成される。このように、反応性液晶層 4は反応性液晶の配向状態が固定化されているものであるので、液晶層 5を構成する強誘電性液晶を配向させる配向膜として機能する。さらに、反応性液晶層を構成する反応性液晶は、強誘電性液晶と構造が比較的類似していることから、強誘電性液晶との相互作用が強くなり、配向膜のみを用いた場合よりも効果的に配向を制御することができる。

[0040] 本発明に用いられる強誘電性液晶の配向状態の一例を図 2に示す。一般に、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子では、対向する 2つの配向膜は、それぞれの配向処理方向が平行になるように配置される。よって、図 2 (b)に例示するように、電圧無印加状態では、液晶分子 8は第 1配向膜および第 2配向膜 (反応性液晶層）の配向処理方向 dに沿って配向し、一様な配向状態となる。このように上下の配向膜の一方に反応性液晶層を形成することにより、配向欠陥が形成されることなぐ強誘電性液晶の配向を単安定ィ匕させることができる。すなわち、強誘電性液晶は単安定性を示すのである。また、電界印加徐冷法によらずに、配向膜および反応性液晶層を用いて配向処理を行うものであるので、相転移温度以上に昇温してもその配向を維持し、配向欠陥の発生を抑制することができるという利点を有する。

[0041] 強誘電性液晶においては、図 3に例示するように、液晶分子 8が層法線 zから傾いており、層法線 zに垂直な底面を有する円錐 (コーン）の稜線に沿って回転する。このような円錐 (コーン）において、液晶分子 8の層法線 zに対する傾き角をチルト角 Θという。

[0042] なお、本発明にお、て「単安定性を示す」とは、電圧無印加時の強誘電性液晶の状態がひとつの状態で安定ィ匕している状態をいう。具体的に説明すると、図 3に示すように、液晶分子 8は層法線 zに対しチルト角士 Θだけ傾く二つの状態間をコーン上に動作することができる力電圧無印加時に液晶分子 8が上記コーン上のいずれかひとつの状態で安定化して！/ヽる状態を!ヽぅ。

[0043] また、本発明者らは、印加電圧の極性による強誘電性液晶の自発分極の向きについて調べるため、以下に示す実験を行った。

[0044] まず、光配向膜と反応性液晶層との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製した。光二量ィ匕反応型の光配向膜材料 (Rolic technologies社製、商品名： ROP103)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。ホットプレートで 130°C、 15 分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。さらに、片方のガラス基板に、アタリレートモノマーを含有する反応性液晶（Rolic technologies社製、商品名： ROF-5101)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで 1 OOOmiZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」 (AZ エレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、ォ一ブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高、温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 75%であった。

[0045] また、光配向膜材料および反応性液晶の種類や組み合わせを変えて、上記と同様に光配向膜と反応性液晶層との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製したところ、上記と同様の結果が得られた。

[0046] 次に、一対の光配向膜間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製した。光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP103)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。ホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 μ mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製）を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 1 0°C〜20°C高い温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。片方の電極層が負極になるように電圧を印加すると、一部の強誘電性液晶の分子方向はチルト角の約 2倍変化したが、一部の強誘電性液晶の分子方向は変化しな力つた。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 50%であった。

[0047] また、光配向膜材料の種類や組み合わせを変えて、上記と同様に一対の光配向膜間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製したところ、上記と同様の結果が得られた。

[0048] 上述の実験の結果から、反応性液晶層は、光配向膜に比べてプラスの極性が強、傾向にあることがわ力つた。

[0049] このように、反応性液晶層は、一般に液晶表示素子に用いられる配向膜、例えば光配向処理ゃラビング処理を施した配向膜等に比べてプラスの極性が強、傾向にあると考えられる。このため、図 2 (a)に例示するように、電圧無印加状態では、反応性液晶層 4が第 1配向膜 3aよりもプラスの極性が強いので、液晶分子 8の自発分極 P sは第 1配向膜 3a側を向く。

なお、液晶分子 8の自発分極 Psは、図 4に示すように、矢印の先端がプラスの極性となっている。また、図 2 (a)中、第 1配向処理基板の第 1基材は省略しており、液晶層では液晶分子 8のみを示して、る。

図 2 (b)は、図 2 (a)の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、液晶分子 8の配向状態は一様で、その自発分極 Psは紙面手前から奥方向に向、て、る ( 図 2 (b)中の X印）。

[0050] 本発明における電圧印加時の強誘電性液晶の配向状態の一例を図 5に示す。図 5

(a)に例示するように、第 1電極層 2aが正極（+ )、第 2電極層 2bが負極（-)となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響により、液晶分子 8の自発分極 Psは反応性液晶層 4側を向くようになる。

なお、図 5 (a)中、第 2配向処理基板の第 2基材は省略しており、液晶層では液晶分子 8のみを示している。

図 5 (b)は、図 5 (a)の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、液晶分子 8の配向状態は一様で、その自発分極 Psは紙面奥から手前方向に向、て、る ( 図 5 (b)中の參印）。

[0051] さらに、第 1電極層が負極（-)、第 2電極層が正極（+ )となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響によって、図 2 (a)に例示するように、液晶分子 8の自発分極 Psは第 1配向膜 3a側を向くようになる。この場合、液晶分子は、電圧無印加状態と同様の配向状態になる（図 2 (b) )。

[0052] 電圧無印加状態あるいは第 2電極層へのプラス極性の電圧印加状態（図 2)から、第 2電極層へのマイナス極性の電圧印加状態（図 5)としたとき、この印加電圧のマイナスの極性と、液晶分子の自発分極のマイナス極性との反発によって、図 4に例示するように、液晶分子 8が角度約 2 Θ回転する。すなわち、第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたときに、強誘電性液晶の分子方向が、第 1配向処理基板面に対して平行に、強誘電性液晶のチルト角 Θの約 2倍変化するのである。

[0053] このように本発明においては、反応性液晶層が第 1配向膜よりもプラスの極性が強い傾向にあることを利用して、液晶分子の自発分極の方向を制御することが可能である。

[0054] また、第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化するものが 80%以上存在することが好ましぐより好ましくは 90%以上、最も好ましくは 95%以上である。上記範囲であれば、良好なコントラスト比を得ることができるからである。

[0055] なお、上記の比率は、次のようにして測定することができる。

例えば図 1に示すように、第 1配向処理基板 11および第 2配向処理基板 12の外側に偏光板 6aおよび 6bを設け、偏光板 6a側から光が入射し、偏光板 6b側から光が出射するものとする。 2枚の偏光板 6aおよび 6bは、それぞれの偏光軸が略垂直に、かつ、偏光板 6aの偏光軸と第 1配向膜 3aの配向処理方向（液晶分子の配向方向）とが略平行になるように配置されている。電圧無印加状態では、偏光板 6aを透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とがー致するため、液晶分子の屈折率異方性が発現されず、偏光板 6aを透過した直線偏光はそのまま液晶分子を通過し、偏光板 6bにより遮断され、暗状態となる。一方、電圧印加状態では、液晶分子がコーン上を移動し、偏光板 6aを透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが所定の角度を持つようになるため、偏光板 6aを透過した直線偏光は液晶分子の複屈折により楕円偏光となる。この楕円偏光のうち、偏光板 6bの偏光軸と一致する直線偏光のみが偏光板 6bを透過し、明状態となる。このため、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化すると明状態が得られる。一方、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、例えば強誘電性液晶の分子方向が変化しないものが部分的に存在する場合には、部分的に暗状態が得られる。したがって、電圧印加時に得られる白黒（明暗)表示の白 ·黒の面積比から、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときに強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化するものの比率を算出することができる。

[0056] 本発明においては、上述の図 1に例示するように、第 1配向処理基板 11および第 2 配向処理基板 12の外側には偏光板 6aおよび 6bが設けられていてもよい。これにより入射光が直線偏光となり液晶分子の配向方向に偏光した光のみを透過させることができる。偏光板 6aおよび 6bは、偏光軸が 90° ねじれて配置されている。これにより、電圧無印加状態と電圧印加状態とにおける液晶分子の光軸の方向ゃ複屈折率の大きさを制御し、液晶分子を白黒シャッターとして用いることにより、明状態と暗状態とをつくることができる。例えば、電圧無印加状態では、偏光板 6aの偏光軸を液晶分子の配向方向（第 1配向膜 3aの配向処理方向）と揃うように設置することにより、偏光板 6aを透過した偏光は方向を 90° 回転することができず、偏光板 6b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、液晶分子の配向方向が偏光板 6aおよび 6bの偏光軸に対し角度 0 (望ましくは 0 =45° )を持つようになるので、液晶分子により偏光の方向が回転して偏光板 6bを透過し、明状態となる。このように本発明の液晶表示素子は、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。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。

[0057] このように偏光板が設けられた液晶表示素子においては、電圧無印加状態および第 2電極層へのマイナス極性の電圧印加状態のときに暗状態、第 2電極層へのブラス極性の電圧印加状態のときに明状態となる。したがって、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した場合には、図 6に例示するように、例えば G (緑色）のバックライトの点灯時に R (赤色）のバックライトに同期させた走査によって明状態となるのを回避することが可能である。なお、図 6中の記号等については、図 13に示した記号等と同様である。

[0058] 本発明の液晶表示素子は、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することができる。この場合、第 1配向処理基板が、第 1基材上に形成された TFTを有する TFT基板であり、第 2配向処理基板が、第 2電極層が共通電極である共通電極基板であることが好ま、。図 7に 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の一例を示す概略斜視図を示す。

[0059] 図 7に例示する液晶表示素子 20は、第 1基材 la上に TFT素子 25がマトリックス状に配置された TFT基板 (第 1配向処理基板） 21と、第 2基材 lb上に共通電極 23が形成された共通電極基板 (第 2配向処理基板) 22とを有するものである。共通電極基板 (第 2配向処理基板) 22には、第 2配向膜 3b上に反応性液晶層 4が形成されている。また、 TFT基板 (第 1配向処理基板） 21には、ゲート電極 24x、ソース電極 24yおよび画素電極 24tが形成されて!、る。ゲート電極 24xおよびソース電極 24yはそれぞれ縦横に配列しており、ゲート電極 24xおよびソース電極 24yに信号を加えることにより TFT素子 25を作動させ、強誘電性液晶を駆動させることができる。ゲート電極 24 Xおよびソース電極 24yが交差した部分は、図示しな、が絶縁層で絶縁されており、ゲート電極 24xの信号とソース電極 24yの信号とは独立に動作することができる。ゲート電極 24xおよびソース電極 24yにより囲まれた部分は、本発明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 2 5および画素電極 24tが形成されている。そして、ゲート電極およびソース電極に順次信号電圧を加えることにより、各画素の TFT素子を動作させることができる。なお、図 7において、液晶層および第 1配向膜は省略している。

[0060] 上記の液晶表示素子においては、例えばゲート電極を 30V程度の高電位にすると TFT素子のスィッチがオンになり、ソース電極によって信号電圧が強誘電性液晶に加えられ、ゲート電極を— 10V程度の低電位にすると TFT素子のスィッチがオフになる。スィッチオフ状態では、図 8に例示するように、共通電極 23およびゲート電極 2 4x間には、共通電極 23側が正になるように電圧が印加される。このスィッチオフ状態のとき、強誘電性液晶は動作しないので、その画素は暗状態となる。

本発明においては、上述したように電圧無印加状態では、極性表面相互作用によつて液晶分子の自発分極が第 1配向処理基板側を向く。すなわち、スィッチオフ状態のとき、図 8に例示するように、液晶分子 8の自発分極 Psが TFT基板 (第 1配向処理基板） 21側を向く。したがって、自発分極の向きは、共通電極 23およびゲート電極 2 4x間に印加された電圧の影響を受けることがない。

一方、例えば電圧無印加状態にて自発分極が共通電極基板 (第 2配向処理基板）側を向く場合には、スィッチオフ状態のときに共通電極およびゲート電極間に印加された電圧の影響によって、ゲート電極が設けられて!/ヽる領域付近で自発分極の向きが反転してしまう。そうすると、ゲート電極が設けられている領域付近では、スィッチがオフであるにもかかわらず、強誘電性液晶が動作して光漏れが生じる。

これに対し、上述したように本発明においては、自発分極の向きは、共通電極およびゲート電極間に印加された電圧の影響を受けないので、光漏れが生じることがない。したがって本発明においては、自発分極の向きを制御し、反応性液晶層が形成された第 2配向処理基板を共通電極基板とすることにより、ゲート電極付近の光漏れを防止することができる。

[0061] 以下、本発明の液晶表示素子の各構成部材について詳細に説明する。

[0062] 1.液晶層

本発明に用いられる液晶層は、強誘電性液晶を反応性液晶層および第 1配向膜の間に挟持させることにより構成されている。本発明に用いられる強誘電性液晶としては、単安定性を示すものであり、かつ、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第 1配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約 2倍変化するものであれば、特に限定されるものでない。

[0063] ここで、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第 1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角 Θの約 2倍変化するとは、電圧無印加時に液晶分子がコーン上のひとつの状態で安定ィヒしており、第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたときに、液晶分子が単安定ィ匕状態力もコーン上の一方の側に傾き、第 2電極層が正極となるように電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定化状態を維持するか、または単安定化状態から第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときとは逆側に傾き、第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第 2電極層が正極となるように電圧を印加したときの、液晶分子の単安定ィ匕状態力もの傾斜角よりも大きいことをいう。

[0064] 図 9は、単安定性を示す強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。図 9 (a)は電圧無印加の場合、図 9 (b)は第 2電極層が負極となるように電圧を印加した場合、図 9 (c)は第 2電極層が正極となるように電圧を印加した場合をそれぞれ示す。電圧無印加の場合、液晶分子 8は、コーン上のひとつの状態で安定化している（図 9 (a) )。第 2電極層が負極となるように電圧を印カロした場合、液晶分子 8は、安定化している状態 (破線)から一方の側に傾く（図 9 (b) )。また、第 2電極層が正極となるように電圧を印加したときに、液晶分子 8は、安定ィ匕している状態 (破線)から第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときとは逆側に傾く（図 9 (c) )。このとき、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したときの傾斜角 δは、第 2電極層が正極となるように電圧を印加したときの傾斜角 ωよりも大きい。なお、図 9において、 dは配向処理方向、 zは層法線を示す。

[0065] 第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定ィ匕状態力もコーン上の一方の側に傾く。また、強誘電性液晶においては、図 9 (a)に例示するように、位置 A (液晶分子 8の方向）と、位置 B (配向処理方向 d)と、位置 Cとが、必ずしも一致するわけではない。そのため、図 9 (b)に例示するように、第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたときの最大の傾斜角 δは、チルト角 Θの約 2倍 (角度 2 Θ )となる。

[0066] 例えば図 4に示すように、液晶分子 8の方向は、第 1配向処理基板面に対して平行に、チルト角 Θの約 2倍 (角度 2 Θ )変化するのである力ここでチルト角 Θの約 2倍変化するとは、 2 0 ± 5° 変化する場合をいう。

なお、上記角度は、次のようにして測定した値である。まず、偏光板をクロス-コルに配置した偏光顕微鏡および液晶表示素子を、一方の偏光板の偏光軸と液晶層の液晶分子の配向方向とが平行になるように配置し、この位置を基準とする。電圧を印加すると液晶分子が偏光軸と所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した偏光が他方の偏光板を透過して明状態となる。この電圧を印カロした状態で液晶表示素子を回転させ暗状態にする。そして、このときの液晶表示素子を回転させた角度を測定する。液晶表示素子を回転させた角度が、強誘電性液晶の分子方向が変化した角度である。

[0067] 上述したように、第 2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾くので、実際に液晶表示素子を駆動している際、第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたときに、液晶分子の方向がチルト角の約 2倍変化するわけではない。

[0068] このような強誘電性液晶として具体的には、例えば図 10に示すような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、 half— V shaped switching ( 以下、 HV字型スイッチングと称する。）特性を示す強誘電性液晶が用いられる。このような HV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いると、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、こ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、明るいカラー表示の液晶表示素子を実現することができる。

なお、本発明において「HV字型スイッチング特性」とは、印加電圧に対する光透過率が非対称な電気光学特性をヽぅ。

[0069] 強誘電性液晶の相系列は、カイラルスメタチック 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。例えば、相系列が、ネマチック相（N) —コレステリック相（Ch)—カイラルスメタチック C相（SmC*)と相変化するもの、ネマチック相（N) —カイラルスメタチック C相（SmC*)と相変化するもの、ネマチック相（N)—スメクチック A相 (SmA)一力イラルスメタチック C相（SmC*)と相変化するもの、ネマチック相（ N) —コレステリック相（Ch)—スメタチック A相 (SmA)—カイラルスメタチック C相（Sm C*)と相変化するもの、などを挙げることができる。

[0070] 一般に、図 11下段に例示するような SmA相を経由する相系列を有する強誘電性液晶は、相変化の過程において、スメクチック層の層間隔が縮まり、その体積変化を補償するためにスメクチック層が曲がったシェブロン構造を有し、この曲げの方向によつて液晶分子の長軸方向が異なるドメインが形成され、その境界面にジグザグ欠陥やヘアピン欠陥と呼ばれる配向欠陥が発生しやすい。また一般に、図 11上段に例示するような SmA相を経由しない相系列を有する強誘電性液晶は、層法線方向の異なる二つの領域 (ダブルドメイン）が発生しやすい。本発明においては、このような配向欠陥を生じさせることなぐ強誘電性液晶の配向を単安定ィ匕することができるのである。

[0071] このような強誘電性液晶としては、一般に知られる液晶材料の中力要求特性に応じて種々選択することができる。

[0072] 特に、 Ch相から SmA相を経由しないで SmC*相を発現する液晶材料は、 HV字型スイッチング特性を示すものとして好適である。具体的には、 AZエレクトロニックマテリアルズ社製「R2301」が挙げられる。

[0073] また、 SmA相を経由する液晶材料としては、材料選択の幅が広!ヽことから、 Ch相力 SmA相を経由して SmC*相を発現するものが好ましい。この場合、 SmC*相を示す単一の液晶材料を用いることもできる力低粘度で SmC相を示しやす、ノン力ィラルな液晶（以下、ホスト液晶とする場合がある。 )に、それ自身では SmC相を示さないが大きな自発分極と適当な螺旋ピッチを誘起する光学活性物質を少量添加することにより、上記のような相系列を示す液晶材料が、低粘度であり、より速い応答性を実現できることから好ま、。

[0074] 上記ホスト液晶としては、広い温度範囲で SmC相を示す材料であることが好ましく、一般に強誘電性液晶のホスト液晶として知られて、るものであれば特に限定されることなく使用することができる。例えば、下記一般式：

Ra— Q¹— X¹—（Q²— Y¹) — Q³— Rb

(式中、 Raおよび Rbはそれぞれ、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボ-ル基、アルカノィルォキシ基またはアルコキシカルボ-ルォキシ基であり、 Q\ Q²および Q³はそれぞれ、 1, 4 フエ-レン基、 1, 4ーシクロへキシレン基、ピリジン一 2, 5 ジィル基、ピラジン一 2, 5 ジィル基、ピリダジン一 3, 6 ジィル基、 1, 3 ジォキサン 2, 5 ジィル基であり、これらの基はハロゲン原子、水酸基、シァノ基等の置換基を有していてもよぐ X¹および Y¹はそれぞれ、 COO—、 — OCO—、— CH O—、— OCH―、— CH CH―、— C≡C—または単結合であ

2 2 2 2

り、 mは 0または 1である。）で表される化合物を使用することができる。ホスト液晶としては、上記化合物を 1種単独でも 2種以上を組み合わせて用いることもできる。

[0075] 上記ホスト液晶に添加する光学活性物質としては、自発分極が大きぐ適当な螺旋ピッチを誘起する能力を持った材料であれば特に限定されるものではなぐ一般に S mC相を示す液晶組成物に添加する材料として知られるものを使用することができる。特に少量の添加量で大きな自発分極を誘起できる材料であることが好ましい。このような光学活性物質としては、例えば、下記一般式：

Rc - Q¹ - Za - Q² - Zb - Q³ - Zc - Rd

(式中、 Q Q²、 Q³は上記一般式と同じ意味を表し、 Zaおよび Zbは COO—、 -0 CO—、 -CH O—、 -OCH 一、 -CH CH 一、 C≡C一、 CH = N 、一 N

2 2 2 2

=N 、一 N (→0) =N—、—C ( = 0) S—または単結合であり、 Rcは不斉炭素原子を有していてもよい直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボ-ル基、アルカノィルォキシ基またはアルコキシカルボ-ルォキシ基であり、 R dは不斉炭素原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボ-ル基、アルカノィルォキシ基またはアルコキシカルボ-ルォキシ基であり、 Rcおよび Rdはハロゲン原子、シァノ基、水酸基で置換されていてもよい。）で表される化合物を使用することができる。光学活性物質としては、上記化合物を 1種単独でも 2種以上を組み合わせて用いることもできる。

[0076] SmA相を経由する強誘電性液晶として、具体的には、 AZエレクトロニックマテリアルズ社製「FELIXM4851— 100」などが挙げられる。

[0077] 単安定性を示す強誘電性液晶を用いた液晶表示素子にお!ヽては、透過率は、電圧を印加したときの液晶分子の傾斜角に依存する。正負いずれかの電圧を印加すると液晶分子がコーン上を傾くので、例えば図 10に示すように印加電圧の大きさに応じて液晶分子の傾斜角が変化して透過率が変化する。このとき、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が 45° の場合に透過率が最大になる。

したがって、高い透過率を実現するためには、実際の駆動時に第 2電極層が負極となるように電圧を印加した場合に、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が 45° になり得る強誘電性液晶を用いることが好まし、。

例えば、図 9に示すような液晶分子の単安定状態からの最大の傾斜角 δ力よりも大きい強誘電性液晶を用いた場合には、実際に液晶表示素子を駆動している際

、第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたときに、液晶分子の単安定状態からの傾斜角を 45° とすることができる。上述したように、実際の駆動時に第 2電極層が負極となるように電圧を印カロした場合に、液晶分子の方向がチルト角の約 2倍変化するわけではな!/、からである。

[0078] また本発明におヽては、強誘電性液晶が単安定性を示すものであるので、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る駆動が可能になる。さらに、電圧変調により階調制御が可能になる。これにより、高精細で高品位の表示を実現することができる。

[0079] 上記強誘電性液晶で構成される液晶層の厚みは、 1. 2 m〜3. 0 μ mの範囲内であることが好ましぐより好ましくは 1. ！〜 2. 5 /z m、さらに好ましくは 1. μ τα 〜2. O /z m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。

[0080] 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、あらかじめ第 1配向処理基板および第 2配向処理基板を作製した液晶セルに、上記強誘電性液晶を加温することにより等方性液体とし、キヤピラリー効果を利用して注入し、接着剤で封鎖することにより液晶層を形成することができる。上記液晶層の厚みは、ビーズなどのスぺーサ一により調整することができる。

[0081] 2.第 2配向処理基板

次に、本発明に用いられる第 2配向処理基板について説明する。本発明における第 2配向処理基板は、第 2基材と、第 2基材上に形成された第 2電極層と、第 2電極層上に形成された第 2配向膜と、第 2配向膜上に形成された反応性液晶層とを有するものである。以下、反応性液晶側基板の各構成について説明する。

[0082] (1)反応性液晶層

本発明に用いられる反応性液晶層は、第 2配向膜上に形成され、反応性液晶を固定ィ匕してなるものである。反応性液晶は、第 2配向膜により配向しており、例えば紫外線を照射して反応性液晶を重合させ、その配向状態を固定ィヒすることにより反応性液晶層が形成される。このように反応性液晶層は、反応性液晶の配向状態を固定ィ匕してなるものであるので、強誘電性液晶を配向させるための配向膜として機能する。また、反応性液晶は固定化されているため、温度等の影響を受けないという利点を有する。さらに、反応性液晶は、強誘電性液晶と構造が比較的類似しており、強誘電性液晶との相互作用が強くなるため、配向膜のみを用いた場合よりも効果的に強誘電性液晶の配向を制御することができる。

[0083] 本発明に用いられる反応性液晶としては、ネマチック相を発現するものであることが好ましい。ネマチック相は、液晶相の中でも配向制御が比較的容易であるからである

[0084] また、反応性液晶は、重合性液晶材料を含有することが好まヽ。これにより、反応性液晶の配向状態を固定ィ匕することが可能になるからである。重合性液晶材料としては、重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマー、および重合性液晶ポリマーのいずれかを用いることができるが、中でも、重合性液晶モノマーが好適に用いられる。重合性液晶モノマーは、他の重合性液晶材料、すなわち重合性液晶オリゴマーや重合性液晶ポリマーと比較して、より低温で配向が可能であり、かつ配向に際しての感度も高ぐ容易に配向させることができるからである。

[0085] 上記重合性液晶モノマーとしては、重合性官能基を有する液晶モノマーであれば特に限定されるものではなぐ例えばモノアクリレートモノマー、ジアタリレートモノマー等が挙げられる。また、これらの重合性液晶モノマーは単独で用いてもよぐ 2種以上を混合して用いてもよい。

[0086] モノアクリレートモノマーとしては、例えば下記式で表される化合物を例示することができる。

[0087] [化 3]

[0088] 上記式にお!ヽて、 A、 B、 D、 Eおよび Fはベンゼン、シクロへキサンまたはピリミジンを表し、これらはハロゲン等の置換基を有していてもよい。また、 Aおよび B、あるいは Dおよび Eは、アセチレン基、メチレン基、エステル基等の結合基を介して結合していてもよい。 M¹および M²は、水素原子、炭素数 3〜9のアルキル基、炭素数 3〜9のァルコキシカルボ-ル基、またはシァノ基のいずれであってもよい。さらに、分子鎖末端のアタリロイルォキシ基と Aまたは Dとは、炭素数 3〜6のアルキレン基等のスぺーサ一を介して結合してヽてもよヽ。

[0089] ジアタリレートモノマーとしては、例えば下記式（1)に示すィ匕合物を挙げることができる。

[0090] [化 4]

[0091] 上記式（1)において、 Z および Z は、各々独立して直接結合している COO— 、一 OCO 、一 O 、一 CH CH 一、一 CH = CH―、一 C≡C一、一 OCH —、一

2

CH R³²および R³³は、

各々独立して水素または炭素数 1〜5のアルキルを表す。また、 kおよび mは 0または 1を表し、 nは 2〜8の範囲内の整数を表す。 R³¹、 R³²および R³³は、 k= lの場合、各々独立して炭素数 1〜5のアルキルであり、 k=0の場合、各々独立して水素または炭素数 1〜5のアルキルであることが好ましい。この R³¹、 R³²および R³³は、互いに同じであってもよい。

[0092] また、上記式（1)で表される化合物の具体例としては、下記式に示すィ匕合物を挙げることがでさる。

[0093] [化 5]

[0094] 上記式において、 Z²¹および Z²²は、各々独立して直接結合している COO—、一 OCO 、一 O 、一 CH CH 一、 CH = CH 、一 C≡C一、 OCH —、一 CH

2 2 2 2

O—、— CH CH COO—、 -OCOCH CH—を表す。また、 mは 0または 1を表し、

2 2 2 2

nは 2〜8の範囲内の整数を表す。

[0095] また、ジアタリレートモノマーとしては、例えば下記式（2)および（3)に示す化合物を挙げることができる。

[0096] [化 6]

[0097] 上記式（2)および（3)において、 Xおよび Yは、水素、炭素数 1〜20のアルキル、炭素数 1〜20のァルケ-ル、炭素数 1〜20のアルキルォキシ、炭素数 1〜20のアルキルォキシカルボ-ル、ホルミル、炭素数 1〜20のアルキルカルボ-ル、炭素数 1〜20 のアルキルカルボ-ルォキシ、ハロゲン、シァノまたは-トロを表す。また、 mは 2〜2 0の範囲内の整数を表す。また、上記式（2)において、 Xは、炭素数 1〜20のアルキルォキシカルボ-ル、メチルまたは塩素であることが好ましぐ中でも炭素数 1〜20のアルキルォキシカルボ-ル、特に CH (CH ) OCOであることが好ましい。

3 2 4

[0098] 本発明においては、上記の中でも、上記式（1)および（2)で表される化合物が好ましく用いられる。特に上記式（1)で表される化合物が好適である。具体的には、旭電化工業株式会社製の「アデ力キラコール PLC-7183」、「アデ力キラコール PLC-7209 」などを挙げることができる。

[0099] 本発明においては、重合性液晶モノマーの中でも、ジアタリレートモノマーが好適である。ジアタリレートモノマーは、配向状態を良好に維持したまま容易に重合させることができるカゝらである。

[0100] 上述した重合性液晶モノマーは、それ自体がネマチック相を発現するものでなくてもよい。これらの重合性液晶モノマーは、上述したように 2種以上を混合して用いてもよいものであり、これらを混合した組成物すなわち反応性液晶が、ネマチック相を発現するものであればょ、からである。

[0101] さらに本発明においては、必要に応じて、上記反応性液晶に光重合開始剤や重合禁止剤等を添加してもよい。例えば、電子線照射により重合性液晶材料を重合させる際には、光重合開始剤が不要な場合はあるが、一般的に用いられている例えば紫外線照射による重合の場合においては、通常光重合開始剤が重合促進のために用いられるからである。

[0102] 本発明に用いることができる光重合開始剤としては、例えばべンジル (ビベンゾィルとも言う）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフエノン、ベンゾィル安息香酸、ベンゾィル安息香酸メチル、 4一べンゾィルー 4'ーメチルジフエ-ルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルァミノメチルベンゾェート、 2—n—ブトキシェチルー 4ージメチルァミノべンゾエート、 p ジメチルァミノ安息香酸イソァミル、 3, 3'—ジメチルー 4—メトキシベンゾフエノン、メチ口べンゾィルフォーメート、 2—メチルー 1一（4一（メチルチオ）フエ-ル）一 2 モルフォリノプロパン — 1—オン、 2—ベンジル一 2—ジメチルァミノ一 1— (4—モルフォリノフエ-ル）一ブタン一 1—オン、 1— (4 ドデシルフエ-ル） 2 ヒドロキシ一 2—メチルプロパン一 1—オン、 1—ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、 2—ヒドロキシ一 2—メチル 1 —フエ-ルプロパン一 1—オン、 1— (4—イソプロピルフエ-ル） 2 ヒドロキシ一 2 メチルプロパン 1 オン、 2 クロ口チォキサントン、 2, 4 ジェチルチオキサントン 2, 4 ジイソプロピルチォキサントン、 2, 4 ジメチルチオキサントン、イソプロピルチォキサントン、 1 クロロー 4 プロポキシチォキサントン等を挙げることができる。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。

[0103] このような光重合開始剤の添カ卩量としては、一般的には 0. 01〜20質量％、好ましくは 0. 1〜10質量％、より好ましくは 0. 5〜5質量％の範囲で上記反応性液晶に添カロすることがでさる。

[0104] 反応性液晶層の厚みは、目的とする異方性に応じて適宜調整されるものであり、例えば lnm〜1000nmの範囲内で設定することができ、好ましくは 3nm〜100nmの範囲内である。反応性液晶層の厚みが厚すぎると必要以上の異方性が生じてしまい、また反応性液晶層の厚みが薄すぎると所定の異方性が得られな、場合があるからである。

[0105] 次に、反応性液晶層の形成方法について説明する。反応性液晶層は、第 2配向膜上に上記反応性液晶を含む反応性液晶層形成用塗工液を塗布し、配向処理を行ヽ、上記反応性液晶の配向状態を固定ィ匕することにより形成することができる。

[0106] また、反応性液晶層形成用塗工液を塗布するのではなぐドライフィルム等を予め形成し、これを第 2配向膜上に積層する方法も用いることができる。製造工程の簡便さの観点カゝらは、反応性液晶を溶媒に溶解させて反応性液晶層形成用塗工液を調製し、これを第 1配向膜上に塗布し、溶媒を除去する方法を用いることが好ましい。

[0107] 上記反応性液晶層形成用塗工液に用いる溶媒としては、上記反応性液晶等を溶解することができ、かつ第 2配向膜の配向能を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、 n ブチルベンゼン、ジェチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類;メトキシベンゼン、 1, 2—ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルェチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロへキサノン、 2, 4 ペンタンジオン等のケトン類；酢酸ェチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノェチルエーテルアセテート、 γ ブチロラタトン等のエステル類； 2—ピロリドン

、 Ν—メチル—2—ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルァセトアミド等のアミド系溶媒； _t ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノァセチン、ェチレングリコール、トリエチレングリコール、へキシレングリコール等のアルコール類；フエノール、パラクロロフエノール等のフエノール類；メチルセ口ソルブ、ェチルセ口ソルブ、ブチノレセロソノレブ、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ類;などの 1種または 2種以上が使用可能である。

[0108] また、単一種の溶媒を使用しただけでは、上記反応性液晶等の溶解性が不十分であったり、上述したように第 2配向膜が侵食されたりする場合がある。この場合には、 2 種以上の溶媒を混合使用することにより、この不都合を回避することができる。上記の溶媒のなかにあって、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素類およびグリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合溶媒として好ましいのは、エーテル類またはケトン類と、グリコール系溶媒との混合系である。

[0109] 反応性液晶層形成用塗工液の濃度は、反応性液晶の溶解性や、反応性液晶層の厚みに依存するため一概には規定できないが、通常は 0. 1〜40質量％、好ましくは 1〜20質量％の範囲で調整される。反応性液晶層形成用塗工液の濃度が上記範囲より低いと、反応性液晶が配向しにくくなる場合があり、逆に反応性液晶層形成用塗工液の濃度が上記範囲より高いと、反応性液晶層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場合があるカゝらである。

[0110] さらに、上記反応性液晶層形成用塗工液には、本発明の目的を損なわない範囲内で、下記に示すような化合物を添加することができる。添加できる化合物としては、例えば、多価アルコールと 1塩基酸または多塩基酸を縮合して得られるポリエステルプレポリマーに、（メタ)アクリル酸を反応させて得られるポリエステル (メタ）アタリレート；ポリオール基と 2個のイソシァネート基を持つ化合物を互いに反応させた後、その反応生成物に (メタ)アクリル酸を反応させて得られるポリウレタン (メタ）アタリレート；ビスフエノール A型エポキシ榭脂、ビスフエノール F型エポキシ榭脂、ノボラック型エポキシ榭脂、ポリカルボン酸ポリグリシジルエステル、ポリオ一ルポリグリシジルエーテル、脂肪族または脂環式エポキシ榭脂、ァミンエポキシ榭脂、トリフエノールメタン型ェポキシ榭脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ榭脂等のエポキシ榭脂と、（メタ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ (メタ)アタリレート等の光重合性ィ匕合物；アクリル基やメタクリル基を有する光重合性の液晶性ィ匕合物；などが挙げられる。

上記反応性液晶に対するこれら化合物の添加量は、本発明の目的が損なわれない範囲で選択される。これらの化合物の添加により、反応性液晶の硬化性が向上し、得られる反応性液晶層の機械強度が増大し、またその安定性が改善される。

[0111] このような反応性液晶層形成用塗工液を塗布する方法としては、例えばスピンコート法、ロールコート法、プリント法、ディップコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、ブレードコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、リバースコート法、押し出しコート法等が挙げられる。

[0112] また、上記反応性液晶層形成用塗工液を塗布した後は、溶媒を除去するのである力この溶媒の除去は、例えば、減圧除去もしくは加熱除去、さらにはこれらを組み合わせる方法等により行われる。

[0113] 本発明においては、上述したように塗布された反応性液晶を、第 2配向膜により配向させて液晶規則性を有する状態とする。すなわち、反応性液晶にネマチック相を発現させる。これは、通常は N— I転移点以下で熱処理する方法等の方法により行われる。ここで、 N— I転移点とは、液晶相から等方相へ転移する温度を示すものである

[0114] 上述したように、反応性液晶は重合性液晶材料を有するものであり、このような重合性液晶材料の配向状態を固定ィ匕するには、重合を活性ィ匕する活性放射線を照射する方法が用いられる。ここでいう活性放射線とは、重合性液晶材料に対して重合を起こさせる能力がある放射線をいい、必要であれば重合性液晶材料内に光重合開始剤が含まれていてもよい。

[0115] このような活性放射線としては、重合性液晶材料を重合させることが可能な放射線であれば特に限定されるものではな!/、が、通常は装置の容易性等の観点から紫外光または可視光線が使用され、波長力 Sl50〜500nm、好ましくは 250〜450nm、さらに好ましくは 300〜400nmの照射光が用いられる。

[0116] 本発明においては、光重合開始剤が紫外線でラジカルを発生し、重合性液晶材料がラジカル重合するような重合性液晶材料に対して、紫外線を活性放射線として照射する方法が好まし、方法であると、える。活性放射線として紫外線を用いる方法は、既に確立された技術であることから、用いる光重合開始剤を含めて、本発明への応用が容易であるからである。

[0117] この照射光の光源としては、低圧水銀ランプ (殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ (高圧水銀ランプ、メタルノヽライドランプ)、ショートアーク放電ランプ (超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)などが例示できる。なかでもメタルノヽライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ等の使用が推奨される。また、照射強度は、反応性液晶の組成や光重合開始剤の多寡によって適宜調整されて照射される。

[0118] このような活性照射線の照射は、上記重合性液晶材料が液晶相となる温度条件で行ってもよぐまた液晶相となる温度より低い温度で行ってもよい。ー且液晶相となつた重合性液晶材料は、その後温度を低下させても、配向状態が急に乱れることはないからである。

[0119] なお、重合性液晶材料の配向状態を固定ィ匕する方法としては、上記の活性放射線を照射する方法以外にも、加熱して重合性液晶材料を重合させる方法も用いることができる。この場合に用いられる反応性液晶としては、反応性液晶の N—I転移点以下で、反応性液晶に含有される重合性液晶モノマーが熱重合するものであることが好ましい。

[0120] (2)第 2配向膜

本発明に用いられる第 2配向膜としては、上記反応性液晶を配向させることができ、さらに上記反応性液晶の配向状態を固定ィ匕する際に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されるものではない。例えばラビング処理、光配向処理等を施したものを用いることができる。中でも、光配向処理を施した光配向膜を用いることが好ましい。光配向処理は非接触配向処理であることから静電気や塵の発生がなぐ定量的な配向処理の制御ができる点で有用であるからである。以下、このような光配向膜について説明する。

[0121] (i)光配向膜

光配向膜は、後述する光配向膜の構成材料を塗布した基板に偏光を制御した光を照射し、光励起反応 (分解、異性化、二量化)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。

[0122] 本発明に用いられる光配向膜の構成材料は、光を照射して光励起反応を生じること〖こより、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ぐこのような材料としては、大きぐ光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、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ィ匕型の材料とに分けることができる。

[0123] 光配向膜の構成材料が光励起反応を生じる光の波長領域は、紫外光城の範囲内、すなわち 10nm〜400nmの範囲内であることが好ましぐ 250nm〜380nmの範囲内であることがより好ましい。以下、光反応型の材料および光異性化型の材料について説明する。

[0124] (光反応型）

まず、光反応型の材料について説明する。上述したように、光反応型の材料とは、光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る。本発明に用いられる光反応型の材料としては、このような特性を有するものであれば特に限定されるものではないが、光二量ィ匕反応または光分解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材料であることが好まし、。

[0125] 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、、、この反応により偏光方向の配向を安定ィ匕し、光配向膜に異方性を付与することができるものである。また、光分解反応とは、光照射により偏光方向に配向したポリイミドなどの分子鎖を分解する反応をいい、この反応により偏光方向に垂直な方向に配向した分子鎖を残し、光配向膜に異方性を付与することができるものである。本発明においては、これらの光反応型の材料の中でも、露光感度が高ぐ材料選択の幅が広いことから、光二量ィ匕反応により光配向膜に異方性を付与する材料を用いることがより好まヽ。

[0126] このような光二量ィ匕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、。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、光二量ィ匕反応性ィ匕合物の配向が安定ィ匕し、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。

[0127] 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、側鎖としてケィ皮酸エステル、クマリン、キノリン、カルコン基およびシンナモイル基力選ばれる少なくとも 1種の反応部位を有する二量ィ匕反応性ポリマーを挙げることができる。

[0128] これらの中でも光二量ィ匕反応性ィ匕合物としては、側鎖としてケィ皮酸エステル、クマリンまたはキノリンのいずれかを含む二量ィ匕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 OC、 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、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。 [0129] 上記二量ィ匕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 V、ものであることが好まし!/、。

[0130] 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力 S好ましく、 10, 000〜20, 000の範囲内であることがより好ましい。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーシヨンクロマトダラフィ (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、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、光配向膜形成時の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。

[0131] 二量ィ匕反応性ポリマーとしては、下記式で表される化合物を例示することができる。

[0132] [化 7]

上記式において、 Μ¹¹および Μ¹²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、アタリレート、メタタリレート、 2—クロロアタリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、 2—クロ口アクリルアミド、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。 Μ¹²としては、アクリロニトリル、メタクリロ二トリル、メタタリレート、メチルメタタリレート、ヒドロキシアルキルアタリレートまたはヒドロキシアルキルメタタ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≤l、 0≤y< lであり、かつ、 x+y= lを満たす数である。 nは 4〜30, 000の整数を表す。 D¹および D²は、スぺーサー単位を表す。 [0134] R¹は— A¹— (Z¹— B¹) — Z² で表される基であり、 R²は— A¹— (Z¹— B¹) — Z³— z z で表される基である。ここで、 A¹および B¹は、それぞれ独立して、共有単結合、ピリジン一 2, 5 ジィノレ、ピリミジン一 2, 5 ジィノレ、 1, 4 シクロへキシレン、 1, 3 ジォキサン一 2, 5 ジィル、または置換基を有していてもよい 1, 4 フエ-レンを表す。また、 Z¹および Z²は、それぞれ独立して、共有単結合、—CH—CH —、—CH O

OCH 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、 ΖΊま、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、シァ入ニトロ、ハロゲンである。 z は、 0〜4の整数である。 E¹は、光二量ィ匕反応部位を表し、例えば、ケィ皮酸エステル、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。

[0135] このような二量ィ匕反応性ポリマーとしては、具体的に下記式で表される化合物を挙げることがでさる。

[0136] [化 8]

ン、共有単結合、ピリジン一 2. 5—ジィル、ピリミジン一 2, 5—ジィル、 1 , 4—シクロへキシレン、または 1 , 3—ジォキサン一 2, 5—ジィル

Ζ"および Ζ^{1 2} :— CH₂— CH₂—、—COO—, 一 OOC—、または共有単結合 t:0~4の整数 :低級アルキル

:4〜30, 000の整数

[0137] また、上記二量ィ匕反応性ポリマーとして、より具体的には下記式で表される化合物（ 4)〜（7)を挙げることができる。

[0138] [化 9]

[0139] 本発明においては、光二量ィ匕反応性ィ匕合物として、上述したィ匕合物の中から、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ができる。また、光二量化反応性化合物は、 1種単独でも 2種以上を組み合わせて用いることもできる。

[0140] また、光二量ィ匕反応を利用した光反応型の材料としては、上記光二量化反応性ィ匕合物のほか、光配向膜の光配列性を妨げな、範囲内で添加剤を含んで、てもよ、。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。

[0141] 重合開始剤または重合禁止剤は、一般に公知の化合物の中から、光二量化反応性ィ匕合物の種類によって適宜選択して用いればょヽ。重合開始剤または重合禁止剤の添加量は、光二量化反応性化合物に対し、 0. 001質量％〜20質量％の範囲内であることが好ましぐ 0. 1質量％〜5質量％の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始 (禁止)されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。

[0142] 光分解反応を利用した光反応型の材料としては、例えば日産化学工業 (株)製のポリイミド「RN1199」などを挙げることができる。

[0143] (光異性化型）

次に、光異性化型の材料について説明する。ここでいう光異性ィ匕型の材料とは、上述したように光異性ィ匕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、このような特性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、光異性ィ匕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反応性化合物を含むもの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を含むことにより、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。

[0144] 光異性ィ匕反応性ィ匕合物としては、上記のような特性を有す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、光照射により光異性ィ匕反応を生じるものであることが好ましい。このような特性を有する光異性ィ匕反応性ィ匕合物の偏光方向に配向した反応部位の異性ィ匕を生じさせることにより、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。

[0145] このような光異性ィ匕反応性ィ匕合物が生じる光異性ィ匕反応としては、シス一トランス異性ィ匕反応であることが好まし、。光照射によりシス体またはトランス体の、ずれかの異性体が増加し、それにより光配向膜に異方性を付与することができるからである。

[0146] このような光異性ィ匕反応性ィ匕合物としては、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、その異方性を安定ィ匕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中でも、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力ら、アタリレートモノマー、メタタリレートモノマーであることが好ましい。

[0147] 上記重合 ¾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、。

[0148] このような光異性ィ匕反応性ィ匕合物としては、具体的には、ァゾベンゼン骨格ゃ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。

[0149] この場合に、分子内に含まれるシス—トランス異性ィ匕反応性骨格の数は、 1つであつても 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。

[0150] 上記シストランス異性ィ匕反応性骨格は、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、シストランス異性ィ匕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ぐ例えば、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。

[0151] また、光異性化反応性化合物としては、分子内にシス—トランス異性ィ匕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ぐシストランス異性ィ匕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ぐ例えば、 COO—、一 OCO 、一 Ο 、一 C≡C一、 -CH -CH 一、 -CH O 、一 OCH—などが

2 2 2 2 挙げられる。

[0152] 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 —トランス異性ィ匕反応性骨格を、側鎖として有していることが好ましい。上記シス—トランス異性ィ匕反応性骨格を側鎖として有していることにより、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力である。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、シストランス異性ィ匕反応性骨格と共に、側鎖に含まれていることが好ましい。

[0153] また、上記重合性モノマーの側鎖には、シス—トランス異性ィ匕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ぺーサ一として有していてもよい。 [0154] 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ィ匕反応性ィ匕合物の中でも、本発明に用いられる光異性化反応性化合物としては、分子内にァゾベンゼン骨格を有する化合物であることが好ましい。ァゾベンゼン骨格は、 π電子を多く含むため、液晶分子との相互作用が高ぐ強誘電性液晶の配向制御に特に適しているからである。

[0155] 以下、ァゾベンゼン骨格が光異性ィ匕反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与できる理由について説明する。まず、ァゾベンゼン骨格に、直線偏光紫外光を照射すると、下記式に示されるように、分子長軸が偏光方向に配向しているトランス体のァゾベンゼン骨格が、シス体に変化する。

[0156] [化 10]

トランス体シス体トランス体

[0157] ァ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力このとき、上記式の左のトランス体になる力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、ァゾベンゼン骨格の平均配向方向は紫外光の偏光方向に対して垂直になる。本発明においては、この現象を利用することにより、ァゾベンゼン骨格の配向方向を揃え、光配向膜に異方性を付与し、その膜上の液晶分子の配向を制御することができるのである。

[0158] このような分子内にァ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。

[0159] [化 11]

[0160] 上記式中、 R⁴¹は各々独立して、ヒドロキシ基を表す。 R⁴²は—（A⁴¹— B⁴¹— A⁴¹)

— (D⁴¹) —で表される連結基を表し、 R⁴³は (D⁴¹) — (A⁴¹— B⁴¹— A⁴¹) —で表され n n m

る連結基を表す。ここで、 A⁴¹は二価の炭化水素基を表し、 B⁴¹は— O—、— COO— 、一 OCO—、一 CONH—、一 NHCO—、一 NHCOO—または一 OCONH—を表し、 mは 0〜3の整数を表す。 D⁴¹は、 mが 0のとき二価の炭化水素基を表し、 mが 1〜 3の整数のとき一O—、一COO—、一OCO—、一CONH—、一 NHCO—、一NH COO—または一 OCONH—を表し、 nは 0または 1を表す。 R⁴⁴は各々独立して、ノヽロゲン原子、カルボキシ基、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シァノ基、二トロ基、メトキシ基またはメトキシカルボ二ル基を表す。ただし、カルボキシ基はアル力リ金属と塩を形成していてもよい。 R⁴⁵は各々独立して、カルボキシ基、スルホ基、 -ト口基、アミノ基またはヒドロキシ基を表す。ただし、カルボキシ基またはスルホ基はアルカリ金属と塩を形成して、てもよ、。

[0161] 上記式で表される化合物の具体例としては、下記の化合物を挙げることができる。

[0162] [化 12]

[0163] なお、従来、上記式に示すようなァゾベンゼン骨格を有する単分子化合物は、液晶分子に対する配向規制力が高いため、光配向膜の構成材料として有用であるが、安定性に欠けるという問題点力光配向膜の材料として用いることが困難であった。本発明おいては、上記反応性液晶層を構成する反応性液晶が、ァゾベンゼン骨格を有する単分子化合物を安定化させることができるため、光配向膜上に上記反応性液晶層を積層することにより、光配向膜の構成材料としてァゾベンゼン骨格を有する単分子化合物を安定的に用いることができる。

[0164] また、上記ァ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。

[0165] [化 13]

[0166] 上記式中、 R⁵¹は各々独立して、（メタ)アタリロイルォキシ基、（メタ)アクリルアミド基、ビュルォキシ基、ビュルォキシカルボ-ル基、ビ-ルイミノカルボ-ル基、ビュルイミノカルボ-ルォキシ基、ビュル基、イソプロぺ-ルォキシ基、イソプロべ-ルォキシカルボニル基、イソプロべ-ルイミノカルボ-ル基、イソプロべ-ルイミノカルボ-ルォキシ基、イソプロぺニル基またはエポキシ基を表す。 R⁵²は—（A⁵¹ B⁵¹— A⁵¹) - (D⁵ —で表される連結基を表し、 R⁵³は (D⁵¹) — (A⁵¹— B⁵¹— A⁵¹) —で表される連結 n n m

基を表す。ここで、 A⁵¹は二価の炭化水素基を表し、 B⁵¹は—O—、—COO—、 -OC O 、一CONH 、一 NHCO 、一 NHCOO または OCONH を表し、 mは 0〜3の整数を表す。 D⁵¹は、 mが 0のとき二価の炭化水素基を表し、 mが 1〜3の整数のとき一 O 、一 COO 、一 OCO 、一 CONH 、一 NHCO 、一 NHCOO または OCONH を表し、 nは 0または 1を表す。 R⁵⁴は各々独立して、ハロゲン原子、カルボキシ基、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シァノ基、ニトロ基、メトキシ基またはメトキシカルボ-ル基を表す。ただし、カルボキシ基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。 R⁵⁵は各々独立して、カルボキシ基、スルホ基、ニトロ基、アミノ基またはヒドロキシ基を表す。ただし、カルボキシ基またはスルホ基はアルカリ金属と塩を形成して、てもよ、。

[0167] 上記式で表される化合物の具体例としては、下記の化合物を挙げることができる。

[0168] [化 14]

[0169] 本発明においては、このような光異性ィ匕反応性ィ匕合物の中から、要求特性に応じて、シス—トランス異性ィ匕反応性骨格や置換基を種々選択することができる。なお、これらの光異性化反応性化合物は、 1種単独でも 2種以上を組み合わせて用いることもできる。

[0170] 本発明に用いられる光異性化型の材料としては、上記光異性化反応性化合物のほか、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。上記光異性ィ匕反応性ィ匕合物として重合性モノマーを用いる場合には、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。

[0171] 重合開始剤または重合禁止剤は、一般に公知の化合物の中から、光異性化反応性ィ匕合物の種類によって適宜選択して用いればょヽ。重合開始剤または重合禁止剤の添加量は、光異性化反応性化合物に対し、 0. 001質量％〜20質量％の範囲内であることが好ましぐ 0. 1質量％〜5質量％の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始 (禁止)されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。

[0172] (光配向処理方法）

次に、光配向処理方法について説明する。まず、第 2電極層が設けられた第 2基材の液晶層と対向する面上に、上述の光配向膜の構成材料を有機溶剤で希釈した塗工液を塗布し、乾燥させる。この場合に、塗工液中の光二量ィ匕反応性ィ匕合物または光異性化反応性化合物の含有量は、 0. 05質量％〜 10質量％の範囲内であることが好ましぐ 0. 2質量％〜2質量％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少ないと、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多いと、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力である。

[0173] 塗布法としては、例えばスピンコート法、ロールコート法、ロッドバーコート法、スプレ一コート法、エアナイフコート法、スロットダイコート法、ワイヤーバーコート法などを用いることがでさる。

[0174] 上記構成材料を塗布することにより得られる膜の厚みは、 Inn！〜 lOOOnmの範囲内であることが好ましぐより好ましくは 3nm〜100nmの範囲内である。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。

[0175] 得られた膜は、偏光を制御した光を照射することにより、光励起反応を生じさせて異方性を付与することができる。照射する光の波長領域は、用いられる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 ΙΟΟηπ！〜 40 Onmの範囲内であることが好ましぐより好ましくは 250nm〜380nmの範囲内である。また、偏光方向は、上記光励起反応を生じさせることができるものであれば特に限定されるものではない。

[0176] さらに、光配向膜の構成材料として、上記の光異性ィ匕反応性ィ匕合物の中でも重合性モノマーを用いた場合には、光配向処理を行った後、加熱することにより、ポリマー化し、光配向膜に付与された異方性を安定ィ匕することができる。

[0177] (3)第 2基材本発明に用いられる第 2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ぐ例えばガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。

[0178] (4)第 2電極層

本発明に用いられる第 2電極層は、一般に液晶表示素子の電極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、第 1配向処理基板および第 2配向処理基板の電極層のうち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。本発明の液晶表示素子を、 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、第 1配向処理基板および第 2配向処理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、他方にはゲート電極とソース電極をマトリックス状に配列し、ゲート電極とソース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。

[0179] 第 2電極層は、第 2基材上に例えば化学蒸着 (CVD)法や、スパッタリング法、ィォンプレーティング法、真空蒸着法等の物理蒸着 (PVD)法などにより透明導電膜を形成することができ、これをマトリックス状にパターユングすることによりゲート電極およびソース電極を形成することができる。

[0180] (5)着色層

本発明にお、ては、第 2基材と第 2電極層との間に着色層が形成されて!、てもよ!/ヽ。着色層が形成されている場合には、着色層によりカラー表示を実現することができる。

この着色層は、第 2配向処理基板における第 2基材と第 2電極層との間に形成されていてもよぐあるいは、後述する第 1配向処理基板における第 1基材と第 1電極層との間に形成されてヽてもよ、。

[0181] 本発明に用いられる着色層としては、一般にカラーフィルタの着色層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い。着色層には、例えば、通常の顔料分散法等に用いられる赤、青、または緑の顔料を含有する感光性榭脂組成物を用いることがでさる。 [0182] 3.第 1配向処理基板

本発明に用いられる第 1配向処理基板は、第 1基材と、第 1基材上に形成された第 1電極層と、第 1電極層上に形成された第 1配向膜とを有するものである。

なお、第 1基材、第 1電極層および第 1配向膜については、上記第 2配向処理基板の第 2基材、第 2電極層および第 2配向膜とそれぞれ同様であるため、ここでの説明は省略する。

[0183] 4.偏光板

本発明に用いられる偏光板は、光の波動のうち特定方向のみを透過させるものであれば特に限定されるものではなぐ一般に液晶表示素子の偏光板として用いられて、るものを使用することができる。

[0184] 5.液晶表示素子の駆動方法

本発明の液晶表示素子は、強誘電性液晶の高速応答性を利用することができるので、 1画素を時間分割し、良好な動画表示特性を得るために高速応答性を特に必要とするフィールドシーケンシャルカラー方式による駆動が適して、る。本発明によれば、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させた場合の不具合を回避することが可能である。

[0185] また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、フィールドシーケンシャル方式に限定されるものではなぐ上記着色層を用いてカラー表示を行ってもよい。

[0186] 本発明の液晶表示素子は、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い。 TFT素子を用いたアクティブマトリックス方式を採用することにより、目的の画素を確実に点灯、消灯できるため高品質なディスプレィが可能となるからである。

また、セグメント方式による駆動も可能である。

[0187] 6.液晶表示素子の製造方法

次に、本発明の液晶表示素子の製造方法について説明する。本発明の液晶表示素子は、液晶表示素子の製造方法として一般に用いられる方法により製造することができる。以下、本発明の液晶表示素子の製造方法の一例として、 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の製造方法について説明する。 [0188] まず、第 2基材上に真空蒸着法により透明導電膜を形成し、全面共通電極とする。さらに、共通電極上に光配向膜材料を塗布し、光配向処理を施して第 2配向膜を形成する。この第 2配向膜上に反応性液晶層形成用塗工液を塗布し、反応性液晶を配向させて固定化することにより反応性液晶層を形成し、第 2配向処理基板とする。また、第 1基材上には、透明導電膜をマトリックス上にパターユングすることによりゲート電極およびソース電極を形成し、 TFT素子および画素電極を設置する。さら〖こ、ゲート電極、ソース電極、 TFT素子および画素電極上に光配向膜材料を塗布し、光配向処理を施して第 1配向膜を形成し、第 1配向処理基板とする。次いで、第 1配向処理基板の第 1配向膜上にスぺーサ一としてビーズを分散させ、周囲にシール剤を塗布して第 2配向処理基板の反応性液晶層と第 1配向処理基板の第 1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、注入ロカもキヤピラリー効果を利用して強誘電性液晶を等方性液体の状態で注入し、注入口を紫外線硬化榭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ができる。このようにして得られた液晶セルの上下に偏光板を貼り付けることにより本発明の液晶表示素子を得ることができる。

[0189] 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。

実施例

[0190] 以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

[実施例 1]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP103)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。ホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。さらに、片方のガラス基板に、ァタリレートモノマーを含有する反応性液晶（Rolic technologies社製、商品名： ROF-51 01)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで lOOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシ一ル材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高、温度で注入を行、ゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 75 %であつた。

[0191] [比較例 1]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP103)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。ホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 μ mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製）を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 1 0°C〜20°C高い温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。片方の電極層が負極になるように電圧を印加すると、一部の強誘電性液晶の分子方向はチルト角の約 2倍変化したが、一部の強誘電性液晶の分子方向は変化しな力つた。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 50%であった。

[0192] [実施例 2]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP102)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。ホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。さらに、片方のガラス基板に、ァタリレートモノマーを含有する反応性液晶（Rolic technologies社製、商品名： ROF-51 01)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで lOOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシ一ル材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高、温度で注入を行、ゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 80%であった。

[0193] [比較例 2]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP102)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。ホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 μ mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製）を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 1 0°C〜20°C高い温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。片方の電極層が負極になるように電圧を印加すると、一部の強誘電性液晶の分子方向はチルト角の約 2倍変化したが、一部の強誘電性液晶の分子方向は変化しな力つた。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 50%であった。

[0194] [実施例 3]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP102)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000 rpmで 30秒スピンコーティングした。また、光二量ィ匕反応型の光配向膜材料 (Rolic t echnologies社製、商品名： ROP103)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。両方の基板をホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmJ /cm²露光した。さらに、光配向膜材料 ROP102をコーティングした基板に、アタリレートモノマーを含有する反応性液晶（Rolic technologies社製、商品名： ROF- 5101) の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで lOOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高!、温度で注入を行ヽゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 80%であった。

[実施例 4]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP102)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000 rpmで 30秒スピンコーティングした。また、光二量ィ匕反応型の光配向膜材料 (Rolic t echnologies社製、商品名： ROP103)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。両方の基板をホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmJ /cm²露光した。さらに、光配向膜材料 ROP102をコーティングした基板に、アタリレートモノマーを含有する反応性液晶（Rolic technologies社製、商品名： ROF- 5102) の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで lOOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高!、温度で注入を行ヽゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 88%であった。

[0196] [実施例 5]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP102)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000 rpmで 30秒スピンコーティングした。また、光二量ィ匕反応型の光配向膜材料 (Rolic t echnologies社製、商品名： ROP103)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。両方の基板をホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmJ /cm²露光した。さらに、光配向膜材料 ROP103をコーティングした基板に、アタリレートモノマーを含有する反応性液晶（Rolic technologies社製、商品名： ROF- 5101) の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで lOOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高!、温度で注入を行ヽゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 99. 7%であつた。

[0197] [実施例 6]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP102)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000 rpmで 30秒スピンコーティングした。また、光二量ィ匕反応型の光配向膜材料 (Rolic t echnologies社製、商品名： ROP103)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされたガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。両方の基板をホットプレートで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmJ /cm²露光した。さらに、光配向膜材料 ROP103をコーティングした基板に、アタリレートモノマーを含有する反応性液晶（Rolic technologies社製、商品名： ROF- 5102) の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで lOOOmjZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高!、温度で注入を行ヽゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 92. 8 %であつた。

[0198] [実施例 7]

反応性液晶層の液晶材料としては、下記式で表される化合物 Aを用いた。

[0199] [化 15]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP103)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。オーブンで 180°C、 10分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。さらに、片方の基板に、シクロペンタノンに溶解した 2質量％の化合物 Aの溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコーテイングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで lOOOmjZc m²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレクト口- ックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用 V、て、ネマチック相一等方相転移温度より 10°C〜20°C高、温度で注入を行、ゆつくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 90%であった。

[0201] [実施例 8]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP103)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。オーブンで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。さらに、片方の基板に、アタリレートモノマーを含有する反応性液晶 (旭電化工業株式会社製、商品名：アデ力キラコール PLC-7209)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコ一ティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで 1000m jZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレタトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高、温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 90%であった。

[0202] [実施例 9]

光二量化反応型の光配向膜材料（Rolic technologies社製、商品名： ROP103)の 2 質量％シクロペンタノン溶液を、 ITOでコーティングされた 2枚のガラス基板に回転数 4000rpmで 30秒スピンコーティングした。オーブンで 130°C、 15分間乾燥させた後、偏光紫外線を 25°Cで lOOmjZcm²露光した。さらに、片方の基板に、アタリレートモノマーを含有する反応性液晶 (旭電化工業株式会社製、商品名：アデ力キラコール PLC-7183)の 2質量⁰ /₀シクロペンタノン溶液を、回転数 4000rpmで 30秒スピンコ一ティングして積層し、 55°Cで 3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を 55°Cで 1000m jZcm²露光した。その後、片方の基板に 1. 5 mのスぺーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立て、熱圧着を行った。強誘電性液晶は「R2301」（AZエレタトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相—等方相転移温度より 10°C〜20°C高、温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。反応性液晶層側の電極層が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約 2倍変化したものは全体の約 95 %であつた。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1基材と、前記第 1基材上に形成された第 1電極層と、前記第 1電極層上に形成された第 1配向膜とを有する第 1配向処理基板、および、第 2基材と、前記第 2基材上に形成された第 2電極層と、前記第 2電極層上に形成された第 2配向膜と、前記第 2 配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とを有する第 2配向処理基板を、前記第 1配向膜と前記反応性液晶層とが対向するように配置し、前記第 1配向膜と前記反応性液晶層との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、

前記強誘電性液晶が単安定性を示すものであり、前記第 2電極層が負極となるように電圧を印カロしたときに、前記強誘電性液晶の分子方向が前記第 1配向処理基板面に対して平行に前記強誘電性液晶のチルト角の約 2倍変化することを特徴とする液晶表示素子。

[2] 前記反応性液晶が、ネマチック相を発現するものであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液晶表示素子。

[3] 前記反応性液晶が、重合性液晶モノマーを含有することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の液晶表示素子。

[4] 前記重合'性液晶モノマー力モノアクリレートモノマーまたはジアタリレートモノマーであることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の液晶表示素子。

[5] 前記ジアタリレートモノマーが、下記式（1)で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の液晶表示素子。

[化 1]

(ここで、式中の Z および Z は、各々独立して直接結合している COO—、 -0 CO 、一 O—、 -CH CH 一、一 CH = CH 、一 C≡C一、一 OCH —、一 CH O

2 2

―、— CH R³²および R³³は、各々独

立して水素または炭素数 1〜5のアルキルを表し、 kおよび mは 0または 1を表し、 nは 2〜8の範囲内の整数を表す。）

[6] 前記ジアタリレートモノマーが、下記式（2)で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の液晶表示素子。

[化 2]

(ここで、式中の Xは、水素、炭素数 1〜20のアルキル、炭素数 1〜20のァルケ-ル、炭素数 1〜20のアルキルォキシ、炭素数 1〜20のアルキルォキシカルボ-ル、ホルミル、炭素数 1〜20のアルキルカルボ-ル、炭素数 1〜20のアルキルカルボ-ルォキシ、ハロゲン、シァノまたは-トロを表し、 mは 2〜20の範囲内の整数を表す。 )

[7] 前記第 1配向膜および前記第 2配向膜が、光配向膜であることを特徴とする請求の範囲第 1項力第 6項までのいずれかに記載の液晶表示素子。

[8] 前記光配向膜の構成材料が、光反応を生じることにより前記光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、または光異性ィヒ反応を生じることにより前記光配向膜に異方性を付与する光異性化反応性化合物を含む光異性化型の材料であることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の液晶表示素子。

[9] 前記第 1配向処理基板が、前記第 1基材上に形成された薄膜トランジスタ (TFT)を有する TFT基板であり、前記第 2配向処理基板が、前記第 2電極層が共通電極である共通電極基板であることを特徴とする請求の範囲第 1項力第 8項までのいずれかに記載の液晶表示素子。

[10] 薄膜トランジスタ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を特徴とする請求の範囲第 1項力第 9項までのいずれかに記載の液晶表示素子。

[11] 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ものであることを特徴とする請求の範囲第 1項力も第 10項までのいずれかに記載の液晶表示素子。