(57)【要約】  本発明は液晶バルク層と動的表面ダイレクタ配向層を含む液晶デバイスであって、その液晶バルク層が、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有する液晶材料を含み、表面ダイレクタ配向層がキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含む液晶デバイスに関する。また、本発明はその製造方法にも関する。
2008502014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚の封入基板と、
そのバルク表面に表面ダイレクタを与える液晶バルク層であって、投射表面ダイレクタと呼ばれる前記基板上への前記表面ダイレクタの直交射影が、好ましい面内配向と呼ばれる前記基板に平行な幾何形状面に好ましい配向を与える液晶バルク層と、
前記バルク表面でバルク層と相互作用するように配置されたキラルスメクチック液晶材料を含む表面ダイレクタ配向層であって、前記表面ダイレクタ配向層が、表面ダイレクタ配向層中の面内スイッチングを行い、この面内スイッチング及びバルク表面での相互作用の直接的な結果として、投射表面ダイレクタの前記好ましい面内配向の面内スイッチングを遂行するよう、印加電場によって直接制御することの可能な動的配向層である表面ダイレクタ配向層と
を含む液晶デバイスにおいて、
前記液晶バルク層が、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有する液晶材料を含み、前記表面ダイレクタ配向層が少なくとも１種のキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含むことを特徴とする液晶デバイス。
【請求項２】
前記表面ダイレクタ配向層が、同傾キラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）、反傾キラルスメクチックＣ（ＳｍＣＡ＊）、及びキラルスメクチックＡ（ＳｍＡ＊）からなる群より選択される相構造を示すキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記表面ダイレクタ配向層が同傾キラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）液晶ポリシロキサンを含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記表面ダイレクタ配向層が不規則キラルスメクチックＣ（不規則ＳｍＣ＊）液晶ポリシロキサンを含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記ポリシロキサンが、ポリマー主鎖に結合したフッ素化側鎖を含む、請求項１から４までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記ポリシロキサンが、式Ｉ〜ＩＩＩによる化合物からなる群より選択される、請求項１から４までのいずれか一項に記載のデバイス
【化１】
2008502014.tif 000013
［式中、Ｒ３は脂肪族炭化水素鎖であり、Ｒ４は２〜２０個のメチレン基のアルキレンであり、ｍ及びｎは整数である。］。
【請求項７】
前記ポリシロキサンが式ＩＶによる化合物である、請求項６に記載のデバイス。
【化２】
2008502014.tif 000014
【請求項８】
前記表面ダイレクタ配向層がスメクチック２量体シロキサン化合物を更に含む、請求項１から７までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記スメクチック２量体シロキサン化合物がキラルである、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記キラルスメクチック２量体シロキサン化合物が式Ｖによる化合物である、請求項９に記載のデバイス
【化３】
2008502014.tif 000015
［式中、Ｒ３は脂肪族炭化水素鎖であり、Ｒ４は２〜２０個のメチレン基のアルキレンであり、ｏは整数である。］。
【請求項１１】
前記液晶バルク層がアキラルネマチック液晶材料を含む、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記液晶バルク層が、負の誘電異方性を示すネマチック液晶材料を含む、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記液晶バルク層が、フッ素化ネマチック液晶材料を含む、請求項１から１２までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記フッ素化ネマチック液晶材料が少なくとも１種のフッ化ビフェニル化合物を含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記フッ素化ネマチック液晶材料が少なくとも１種のフッ化ターフェニル化合物を含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記フッ化ビフェニル化合物が式ＶＩによる化合物を含む、請求項１４に記載のデバイス
【化４】
2008502014.tif 000016
［式中、Ｒ１及びＲ２は各々独立に脂肪族炭化水素鎖である。］。
【請求項１７】
前記フッ素化ネマチック液晶材料が、式ＶＩＩ〜ＸＩによる化合物からなる群より選択される１種又は複数種のフッ化ビフェニル化合物を含む、請求項１６に記載のデバイス。
【化５】
2008502014.tif 000017
【請求項１８】
少なくとも１枚の基板の内部表面に少なくとも１種のキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含む動的表面ダイレクタ配向層を用意するステップであって、このようにして用意された表面ダイレクタ配向層が、表面ダイレクタ配向層中の面内スイッチングを行うよう、電場によって直接制御することが可能なものであるステップと、
２枚の基板間に等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有する液晶材料を含む液晶バルク層をサンドイッチし、その少なくとも１層に、前記表面ダイレクタ配向層（単数又は複数）がそのバルク表面で液晶バルク層と相互作用を行うように配置された前記表面ダイレクタ配向層が設けられるステップと
を含むことを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一項に記載の液晶デバイスを製造するための方法。
【請求項１９】
前記基板の内部表面を、光で配向することのできる分子を含む材料でコーティングするステップであって、前記基板表面のコーティングが、その基板上に動的表面ダイレクタ配向層を設ける前に行われるステップと、
前記材料内の前記分子を光に露出することによって好ましい方向に配向するステップと
を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
設けられた動的表面ダイレクタ配向層が光で配向することのできる分子を含み、前記方法が、これらの分子を光に露出することによって前記分子を好ましい方向に配向するステップを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には液晶の分野に関する。より具体的には、本発明は、少なくとも１枚の封入基板と、そのバルク表面に表面ダイレクタを与える液晶バルク層（投射表面ダイレクタと呼ばれる前記基板上への前記表面ダイレクタの直交射影が、好ましい面内配向と呼ばれる前記基板に平行な幾何形状面に好ましい配向を与える）と、前記バルク表面でバルク層と相互作用するように配置されたキラルスメクチック液晶材料を含む表面ダイレクタ配向層（前記表面ダイレクタ配向層は、表面ダイレクタ配向層中の面内スイッチングを行い、この面内スイッチング及びバルク表面での相互作用の直接的な結果として、投射表面ダイレクタの前記好ましい面内配向の面内スイッチングを遂行するよう、印加電場によって直接制御することの可能な動的配向層である）とを含む液晶デバイスに関する。
【０００２】
本発明は前記液晶デバイスの製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
公開された国際特許出願の国際公開第００／０３２８８号は、いわゆるＥＣＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｍａｎｄｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ、電気的に支配された表面）の原理について記載する。
【０００４】
ＥＣＳ原理によれば、キラルスメクチック液晶ポリマー層などの分離した薄い液晶ポリマー層、好ましくは強誘電性（キラルスメクチックＣ相、ＳｍＣ＊）液晶ポリマー層が、従来のサンドイッチセル中に液晶バルク材料を封じ込める基板の１枚又は両方の内部表面にデポジットされる。
【０００５】
キラルスメクチック液晶ポリマー層は、隣接する液晶バルク材料上に面状又は実質的な面状配向を与える表面ダイレクタ配向層として働く。より具体的には、セルに外部電場を印加するとき、及びそれによって表面ダイレクタ配向層に外部電場を印加するとき、分離したキラルスメクチック液晶ポリマー層の分子はスイッチングを行うはずである。電場に応答する動的表面ダイレクタ配向層の変化は、「一次表面スイッチング」と呼ばれる。この一次表面スイッチングは次いで、弾性力（立体結合）によって、基板間に封じ込められた液晶バルク材料のバルク容積内に好ましい分子配向のスイッチングをもたらす。この二次スイッチングは「誘起バルクスイッチング」と呼ばれる。この誘起バルクスイッチングは面内スイッチングである。すなわち、動的表面ダイレクタ配向層中の分子のスイッチングは、分離した表面ダイレクタ配向層とバルク層間の境界での弾性力によってバルク容積中に伝達され、かくして動的表面ダイレクタ配向層により、バルク容積分子の比較的速い面内スイッチングをもたらすことになる。
【０００６】
通常、電場は液晶バルク層を含むセル全体にわたって印加されるが、ＥＣＳ原理の基本的原理に関する限り、液晶バルク層の全体にかかる電場の存在は最重要ではないが、それらの存在が有用である用途もある。
【０００７】
キラルスメクチック液晶ポリマー層、すなわち、動的表面ダイレクタ配向層は、キラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊又はＳｍＣＡ＊）材料又はキラルスメクチックＡ（ＳｍＡ＊）材料とすることができる。したがって、動的表面ダイレクタ配向層の印加電場に対する応答は、それぞれ強誘電性、反強誘電性、又は常誘電性とすることができる。
【０００８】
ＥＣＳ層は非常に薄いことが好ましい（１００〜２００ｎｍ）。更に、ＥＣＳ層及びその動作を完全に保つためには、ＥＣＳ層の材料は液晶バルク材料に不溶性でなければならない。
【０００９】
液晶デバイス中のＥＣＳ層の使用は高速面内スイッチング及び比較的高い像コントラストを提供する。しかし、コントラストは更に向上することが望ましいであろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の概要）
本発明の一般的な目的は改善された液晶デバイスを提供することである。特に、本発明の目的は、高速面内スイッチング及び改善された像コントラストを発揮する液晶デバイスを提供することである。本発明は、ディスプレイを対象とするだけでなく、多くの他の液晶デバイスにも使用可能である。
【００１１】
本発明の第１の見地によれば、少なくとも１枚の封入基板と、そのバルク表面に表面ダイレクタを与える液晶バルク層（投射表面ダイレクタと呼ばれる前記基板上への前記表面ダイレクタの直交する投射は、好ましい面内配向と呼ばれる前記基板に平行な幾何形状面に好ましい配向を与える）と、前記バルク表面でバルク層と相互作用するように配置されたキラルスメクチック液晶材料を含む表面ダイレクタ配向層（前記表面ダイレクタ配向層は、表面ダイレクタ配向層中の面内スイッチングを行い、この面内スイッチング及びバルク表面での相互作用の直接的な結果として、投射表面ダイレクタの前記好ましい面内配向の面内スイッチングを遂行するよう、印加電場によって直接制御することの可能な動的配向層である）とを含み、液晶バルク層が、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有する液晶材料を含み、表面ダイレクタ配向層がキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含む液晶デバイスが提供される。
【００１２】
本発明の第２の見地によれば、液晶デバイスを製造するための方法が提供され、この方法は、少なくとも１枚の基板の内部表面に少なくとも１種のキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含む動的表面ダイレクタ配向層を用意するステップであって、このようにして用意された表面ダイレクタ配向層が、表面ダイレクタ配向層中の面内スイッチングを行うよう、電場によって直接制御することが可能なものであるステップと、２枚の基板間に等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有する液晶材料を含む液晶バルク層をサンドイッチし、その少なくとも１層に、前記表面ダイレクタ配向層（単数又は複数）がそのバルク表面で液晶バルク層と相互作用を行うように配置された前記表面ダイレクタ配向層が設けられるステップとを含む。
【００１３】
本発明の他の特徴及び利点は以下の本発明の説明によって明らかになるであろう。
【００１４】
（発明の詳細な説明）
液晶分子は一般に、いわゆるカラミチック分子と呼ばれる長い棒状の分子であり、ある好ましい方向にその長手軸に沿って整列（配向）する能力がある。分子の平均的な方向はベクトル量で特定され、ダイレクタと呼ばれる。しかし、円板状のいわゆるディスコティック分子である液晶分子も存在することに留意すべきである。
【００１５】
ネマチックは、最も単純な液晶構造、すなわち異方性液体である。ネマチック材料において、分子は空間において特定の方向に向かって配向するが、分子の質量中心は規則正しく配置されていない。
【００１６】
分子が層内に留まるならば、スメクチック液晶構造が形成される、すなわち分子は隣接する複数のスメクチック層に配置される。
【００１７】
スメクチックＡ及びスメクチックＣ相はこれらの「層状」液晶の最も重要な２つの代表例である。
【００１８】
スメクチックＡ相はスメクチック層法線に直角（β＝０°）な分子の平均方向を有する最も単純なスメクチック構造であり、すなわち、分子はスメクチック層の法線に沿って向いている。
【００１９】
スメクチックＣ相構造において、分子はスメクチック層法線に対して角度β（典型的には２２．５°程度）で傾いている。また、スメクチックＣ相構造は傾斜スメクチック相構造とも呼ばれる。
【００２０】
スメクチックＣ相構造には２種類の分子順序がある。すなわち、同傾（ＳｍＣ＊／ＳｍＣ）及び反傾（ＳｍＣＡ＊／ＳｍＣＡ）相構造である。
【００２１】
同傾スメクチックＣ液晶構造においては、２つの隣接層の分子はスメクチック層法線に対して同じ方向に傾く。
【００２２】
反傾スメクチックＣ液晶構造においては、２つの隣接層の分子はスメクチック層法線に対して反対の方向に傾く。
【００２３】
更に、スメクチック液晶はアキラル（例えば、ＳｍＡ、ＳｍＣ、又はＳｍＣＡ）又はキラル（例えば、ＳｍＡ＊、ＳｍＣ＊、又はＳｍＣＡ＊）となり得る。ここで、キラルという用語は鏡像対称性に欠けることを意味する。用語「キラル」が、材料のキラル性の結果として、二次効果として発現し得る、又は発現し得ない、ねじれた又は螺旋状分子配置の形成を指さないことに留意すべきである。
【００２４】
キラルスメクチック液晶は１つのスメクチック層から次の層に及ぶ円錐内で回転するダイレクタを有する。円錐の錐角θ＝２βは典型的には４５°程度とすることができる。それによって、スメクチック層に直角であり、前記円錐の軸に平行な螺旋軸を持つ螺旋状組織が層に形成される。しかし、ダイレクタに結合した局所的自発的分極（Ｐｓ）も同じ周期又はピッチで螺旋状に回転するはずである。局所的分極のこのような螺旋構造は、局所的分極が自己相殺する、すなわち、バルク液晶が巨視的分極を呈さないことを意味する。
【００２５】
さて、同傾スメクチックＣ＊液晶構造に電場が印加されるならば、電場は永久双極子に結合し、それらを電場の方向に整列させるであろう。言い換えれば、印加された電場は螺旋を解き、誘起された巨視的分極をバルク液晶に形成し、印加電場に対する応答はいわゆる強誘電性応答となろう。
【００２６】
反傾スメクチックＣ＊液晶構造においては、隣接層中の自発的分極は反対の方向であり、したがって平均して相殺し、構造全体は巨視的分極を示さないであろう。電場がこの構造に印加されるならば、いわゆる反強誘電性応答が与えられるであろう。しかし、印加電場がある閾値を超えれば、反傾構造は同傾構造に変換される、すなわち、印加電場に対して強誘電性応答が提供されるようになるであろう。
【００２７】
電場がスメクチックＡ＊液晶構造に印加されるならば、印加電場に対する応答はいわゆる常誘電性応答になるであろう。常誘電性応答は電場誘起分極（Ｐｉ）をもたらす電場誘起分子傾斜の結果である。
【００２８】
液晶材料についての共通の相順序は以下の通りである。
【化１】
2008502014.tif 000003
式中、Ｘは結晶相（単数又は複数）を表し、Ｎはネマチック液晶相を表し、Ｉは等方性液体相を表す。
【００２９】
ＳｍＡ／ＳｍＡ＊及びＳｍＣ／ＳｍＣ＊相を示す材料においては、上述のように、分子傾斜は本質的にＳｍＡ／ＳｍＡ＊相においてゼロ度（すなわち、本質的に分子傾斜が存在しない）であり、ＳｍＣ／ＳｍＣ＊相においてゼロ度ではない（すなわち、分子傾斜が存在する）。したがって、ほとんどの場合、スメクチック層厚さの縮小はＳｍＡ／ＳｍＡ＊−ＳｍＣ／ＳｍＣ＊相転移の間に起きる。しかし、分子の傾斜転移と層厚さ変化の間の正確な関係はまだ完全には理解されておらず、この傾斜転移の結果、異なる材料は縮小の程度が変化する。実際に、多数の強誘電性材料は、ＳｍＡ＊からＳｍＣ＊相への転移の間、実質上一定のスメクチック層厚さを呈する。これらの材料のＳｍＡ＊相は不規則ＳｍＣ＊相又は「ｄｅ  Ｖｒｉｅｓ相」と呼ばれる。不規則ＳｍＣ＊相においては、スメクチック層中の分子は傾斜しているが、層ごとのそれらの傾斜方向（Ｃ−方向）は不規則に分布する、すなわち、分子は図３ｂに示すように、大きなしかし相関のない傾斜を有する。比較として、図３ａは、規則性ＳｍＣ＊相を示す。したがって、ｄｅ  Ｖｒｉｅｓ相は光学的に、その光学軸がスメクチック層の法線に沿って向いた単軸として挙動する。不規則な傾斜分布のため、この相はゼロの自発分極を有する。しかし、外部電場を材料に印加すると、不規則に分布した変形がもたらされる、すなわち、若干の規則性が誘起され、これは明らかな傾斜を出現させ、したがって巨視的分極をもたらす。
【００３０】
キラルスメクチックＡ（ＳｍＡ＊）液晶ポリシロキサンなど、本明細書に用いられる用語のキラルスメクチックＡ（ＳｍＡ＊）液晶材料は、不規則キラルスメクチックＣ（不規則ＳｍＣ＊）ポリシロキサンなどの不規則キラルスメクチックＣ（不規則ＳｍＣ＊）液晶材料を含む。
【００３１】
本発明は、少なくとも１枚の封入基板と、そのバルク表面に表面ダイレクタを与える液晶バルク層（投射表面ダイレクタと呼ばれる前記基板上の前記表面ダイレクタの直交射影が、好ましい面内配向と呼ばれる前記基板に平行な幾何形状面に好ましい配向を与える）と、前記バルク表面でバルク層と相互作用するように配置されたキラルスメクチック液晶材料を含む表面ダイレクタ配向層（前記表面ダイレクタ配向層は、表面ダイレクタ配向層中の面内スイッチングを行い、この面内スイッチング及びバルク表面での相互作用の直接的な結果として、投射表面ダイレクタの前記好ましい面内配向の面内スイッチングを遂行するよう、印加電場によって直接制御することの可能な動的配向層である）とを含み、前記液晶バルク層が、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有する液晶材料を含み、表面ダイレクタ配向層がキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含む、液晶デバイスに関する。
【００３２】
液晶バルク層の液晶材料は、１種又は２種、３種、若しくは４種など複数の液晶化合物（すなわち液晶化合物の混合物）を含むことができる。液晶化合物の混合物が用いられるとき、各個々の化合物並びに混合物が、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有することが好ましいことを理解すべきである。
【００３３】
更に、表面ダイレクタ配向層は、１種又は２種、３種など複数のキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含むことができる。
【００３４】
更に、本発明によるデバイスの表面ダイレクタ配向層は、式Ｖによる化合物で以下に例示される、液晶２量体シロキサン化合物など、少なくとも１種の他の（第２）液晶化合物を更に含むことができる。当該他の液晶化合物はそれ自体スメクチックであることもキラルであることも必要ないが、前記キラルスメクチックポリシロキサンと前記他の液晶化合物との混合物はキラルスメクチック相を示さなければならない。しかし、任意選択的な当該他の液晶化合物は好ましくはスメクチック液晶化合物、より好ましくはキラルスメクチック液晶化合物である。
【００３５】
いかなる理論にも拘束されることはないが、ＳｍＣ＊液晶ポリシロキサンなどのキラルスメクチック液晶材料を含む表面ダイレクタ配向層を、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有するネマチック液晶材料の液晶バルク層と接触させるとき、配向層とバルク層間の接触の結果として、ＳｍＡ＊／ＳｍＡ又はＳｍＣＡ＊／ＳｍＣＡなどの第３反強誘電性相が誘起されることはあり得ないと考えられる。
【００３６】
すなわち、前記表面ダイレクタ配向層がＳｍＣ＊液晶ポリシロキサンを含むとき、周囲温度ではＳｍＣ＊／ＳｍＣ相、ネマチック相（Ｎ＊／Ｎ）又はその組み合わせだけが存在することができる。したがって、バルク層及び表面ダイレクタ配向層のそれぞれの初期相がこの場合には保存される。
【００３７】
同じ推論は、ＳｍＡ＊液晶ポリシロキサンを含む表面ダイレクタ配向層を、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有するネマチック液晶材料の液晶バルク層に接触させるときにも当てはまる。すなわち、周囲温度ではＳｍＡ＊／ＳｍＡ相、ネマチック相又はその組み合わせだけが存在することができる。
【００３８】
ＳｍＣＡ＊液晶ポリシロキサンを含む表面ダイレクタ配向層を、等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有するネマチック液晶材料の液晶バルク層と接触させるとき、電場を印加すれば、配向層とバルク層間が接触する結果として、ＳｍＣ＊の第３強誘電性相を誘起することができる。
【００３９】
本発明によるデバイスの表面ダイレクタ配向層は、キラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊又はＳｍＣＡ＊）又はキラルスメクチックＡ（ＳｍＡ＊）液晶ポリシロキサンを含むことができる。
【００４０】
表面ダイレクタ配向層はキラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）液晶ポリシロキサンを含むことが好ましく、同傾キラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）液晶ポリシロキサンを含むことが更に好ましい。
【００４１】
また、表面ダイレクタ配向層中において不規則キラルスメクチックＣ層（不規則ＳｍＣ＊）を示すキラルスメクチックＡ（ＳｍＣ＊）液晶ポリシロキサンを使用することが有利であると考えられる。一般に、不規則キラルスメクチックＣ相中で分子をスイッチングするには比較的低い電圧が必要である。
【００４２】
本発明によるデバイスの表面ダイレクタ配向層中におけるポリシロキサンは、ポリマー主鎖に結合したキラルメソジェニック側鎖を含む。
【００４３】
ポリシロキサンは、それらが高い移動性とポリマー主鎖とメソジェニック側鎖の間にいわゆるミクロ相分離を示すので、本発明によるデバイスにおける表面ダイレクタ配向層に有利である。
【００４４】
本明細書に用いられる用語「メソジェニック」は、分子が液晶の性質を示すために必要な剛性のある構造を有する化学基を指す。メソジェニック側鎖は、例えばビフェニル基を含むことができる。
【００４５】
本明細書に用いられる用語「側鎖」は、ポリマー主鎖などの直鎖分子から分岐する一群の原子を意味する。
【００４６】
前記ポリシロキサンの側鎖、好ましくはメソジェニック側鎖は、フッ素化することができることに留意すべきである。
【００４７】
本発明によるデバイスの表面ダイレクタ配向層は式Ｉ〜ＩＩＩによる化合物を含むことが好ましい。
【化２】
2008502014.tif 000004
式中、Ｒ３は、好ましくは２〜１０個の炭素原子を含む、アルキルなどの、脂肪族炭化水素鎖であり、Ｒ４は、メチレン基２〜２０個、好ましくは５〜１４個のアルキレンである。
【００４８】
式Ｉ〜ＩＩＩによるシロキサンポリマーは、整数ｍ及びｎが大きく変動し得るランダム共重合体と考えられる。ｍ＝０のとき、メソジェニック側鎖を有するホモポリマーが得られる。ホモポリマーのｍ／ｎの比は１５：１の範囲内が適切であり、好ましくは５：１〜１：１、例えば２．７：１である。平均重合度（すなわち、分子当たりのモノマー単位数）は２０〜５０の範囲内であることが好ましい。
【００４９】
本発明によるデバイスの表面ダイレクタ配向層用の好ましいキラルスメクチック液晶ポリシロキサンの具体例は、式ＩＶで与えられる。
【化３】
2008502014.tif 000005
【００５０】
加熱すると、式ＩＶによるポリシロキサンは、
約−５℃から電気光学的スイッチング可能なＳｍＣ＊相、
１０５℃でＳｍＣ＊からＳｍＡへの転移、
１３０℃でＳｍＡから等方相への転移、
を示す。
【００５１】
また、表面ダイレクタ配向層が、好ましくは混合物中に、（ｉ）少なくとも１種のキラルスメクチック液晶ポリシロキサン、及び（ｉｉ）２量体構造を有する少なくとも１種の液晶シロキサン化合物、好ましくはスメクチック液晶２量体シロキサン化合物、更に好ましくはキラルスメクチック液晶２量体シロキサン化合物を含むことが有利な場合もあることが判明した。
【００５２】
前記２量体シロキサン化合物は低分子シロキサン化合物又はポリシロキサンのいずれでもよい。
【００５３】
前記スメクチック２量体シロキサン化合物は、シロキサン主鎖に結合したメソジェニック側鎖を含み、したがってメソジェニック側鎖がシロキサン主鎖の各端部に位置する。
【００５４】
本発明によるデバイスの表面ダイレクタ配向層用の好ましい２量体シロキサン化合物の例は式Ｖに与えられる。
【化４】
2008502014.tif 000006
式中、Ｒ３は、好ましくは２〜１０個の炭素原子を含む、アルキルなどの、脂肪族炭化水素鎖であり、Ｒ４は、メチレン基２〜２０個、好ましくは５〜１４個のアルキレンであり、ｏは好ましくは３〜１５０の整数である。
【００５５】
式Ｖによるシロキサン化合物は、２量体構造を有するシロキサン（又はポリシロキサン）であると考えられる。
【００５６】
本発明によるデバイス中の液晶バルク層は、アキラル又はキラルネマチック液晶材料、好ましくはアキラルネマチック液晶材料を含む。
【００５７】
バルク層のネマチック液晶材料はねじれ又は非ねじれ構造とすることができる。
【００５８】
液晶バルク層は負の誘電異方性（Δε＜０）を示すネマチック液晶材料を含むことが好ましい。
【００５９】
本発明によるデバイス中の液晶バルク層は、フッ素化されたネマチック液晶材料を含むことが好ましい。
【００６０】
フッ素化されたネマチック液晶材料の例は国際公開第８９／０９２０３号及び英国特許第２２４９３０９号に見られる。これらの材料のいくつかは、本発明によるデバイスの液晶バルク層に有利に用いることができる。
【００６１】
前記フッ素化されたネマチック液晶材料は、好ましくはフッ素化されたビフェニル又はターフェニル化合物を含み、更に好ましくはフッ化ビフェニル化合物を含む。
【００６２】
本発明によるデバイス中の液晶バルク層は、式ＶＩによる化合物を含むことが好ましい。
【化５】
2008502014.tif 000007
式中、Ｒ１及びＲ２は各々独立に、好ましくは１〜１５個の炭素原子を含む、アルキルなどの、脂肪族炭化水素鎖である。
【００６３】
本発明によるデバイスにおける液晶バルク層用の好適なネマチック液晶材料の一例は、式ＶＩＩによる化合物である。
【化６】
2008502014.tif 000008
【００６４】
加熱すると、式ＶＩＩによる化合物は１０３℃でネマチック相から等方相への転移を示す。この化合物は潜在的な結晶相を除いて他のいかなる相構造でも存在しないと考えられる（潜在的な結晶層への転移温度は求められていない）。
【００６５】
冷却すると、式ＶＩＩによる化合物のネマチック相は室温で過冷却される。
【００６６】
式ＶＩＩによる化合物は規則相に負の誘電異方性（Δε＜０）を示す。
【００６７】
２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロ−４’−ｎ−オクチルオキシ−ビフェニル−４−イルトランス４−ｎ−ヘプチルシクロヘキサン−１−カルボキシラート（式ＶＩＩ）の調製は国際公開第８９／０９２０３号の例２に記載されている。
【００６８】
本発明によるデバイスに適した液晶バルク層材料の第２の例は、式ＶＩＩＩ、ＩＸ、Ｘによる化合物の混合物、例えば、式ＶＩＩＩの化合物４０重量％、式ＩＸの化合物３０重量％、式Ｘの化合物３０重量％の混合物である。この具体的な混合物は国際公開第８９／０９２０３号（例６）に記載されている。
【化７】
2008502014.tif 000009
【００６９】
加熱すると、式ＶＩＩＩ〜Ｘによる化合物の上述の混合物（４：３：３）は、国際公開第８９／０９２０３号によれば、１０２℃でネマチック相から等方相への転移を示す。当該混合物は、潜在的な結晶相を除いて他のいかなる相構造でも存在しないと考えられる（潜在的な結晶層への転移温度は求められていない）。
【００７０】
冷却すると、式ＶＩＩＩ〜Ｘによる化合物の前記混合物（４：３：３）のネマチック相は室温で過冷却される。
【００７１】
式ＶＩＩＩ〜Ｘによる化合物の前記混合物（４：３：３）の誘電異方性（Δε）は負であり、国際公開第８９／０９２０３号によれば、２０℃でΔε＝−０．５である。
【００７２】
式ＶＩＩＩ〜Ｘによる化合物の前記混合物（４：３：３）の屈折率は、国際公開第８９／０９２０３号によれば、５８９ｎｍ及び２０℃で、ｎｅ＝１．５７２３、及びｎ０＝１．４４９９（Δｎ＝０．１２２４）である。
【００７３】
２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロ−４’−ｎ−ペンチルオキシ−ビフェニル−４−イルトランス４−ｎ−ペンチルシクロヘキサン−１−カルボキシラート（式ＶＩＩＩ）、２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロ−４’−ｎ−ペンチルオキシ−ビフェニル−４−イルトランス４−ｎ−プロピル−シクロヘキサン−１−カルボキシラート（式ＩＸ）、及び２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロ−４’−ｎ−ペンチルオキシ−ビフェニル−４−イルトランス４−ｎ−ヘプチルシクロヘキサン−１−カルボキシラート（式Ｘ）の調製はそれぞれ国際公開第８９／０９２０３号の例２に記載されている。
【００７４】
式ＶＩＩＩによる化合物は、国際公開第８９／０９２０３号によれば、４１．５℃で結晶相からネマチック相への転移を示し、１１２℃でネマチック相から等方相への転移を示す。
【００７５】
式ＩＸによる化合物は、国際公開第８９／０９２０３号によれば、５８．５℃で結晶相からネマチック相への転移を示し、１０５．３℃でネマチック相から等方相への転移を示す。
【００７６】
式Ｘによる化合物は、国際公開第８９／０９２０３号によれば、５９．５℃で結晶相からネマチック相への転移を示し、１０２℃でネマチック相から等方相への転移を示す。
【００７７】
本発明によるデバイスに適した液晶バルク層材料の第３の例は、式ＶＩＩＩの化合物３３．３重量％、式ＩＸの化合物３３．３重量％、式Ｘの化合物３３．３重量％を含む混合物（１：１：１）である。
【００７８】
加熱すると、式ＶＩＩＩ〜Ｘによる化合物のこの混合物（１：１：１）は、２５℃で結晶相からネマチック相への転移を示し、１０６．３℃でネマチック相から等方相への転移を示す。この混合物は他のいかなる相構造でも存在しないと考えられる。
【００７９】
冷却すると、式ＶＩＩＩ〜Ｘによる化合物のこの混合物（１：１：１）のネマチック相は室温で過冷却される。
【００８０】
式ＶＩＩＩ〜Ｘによる化合物のこの混合物（１：１：１）は、規則相において負の誘電異方性（Δε＜０）を示す。
【００８１】
本発明によるデバイスに適した液晶バルク層材料の第４の例は、式ＶＩＩＩの化合物２５重量％、式ＩＸの化合物２５重量％、式Ｘの化合物２５重量％、式ＸＩの化合物２５重量％を含む混合物（１：１：１：１）である。
【００８２】
２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロ−４’−ｎ−ヘプチルオキシ−ビフェニル−４−イルトランス４−ｎ−ペンチルシクロヘキサン−１−カルボキシラート（式ＸＩ）は国際公開第８９／０９２０３号の記載に従って調製することができる。
【００８３】
加熱すると、式ＶＩＩＩ〜ＸＩによる化合物のこの混合物（１：１：１：１）は、２１℃で結晶相からネマチック相への転移を示し、１０４．８℃でネマチック相から等方相への転移を示す。この混合物は他のいかなる相構造でも存在しないと考えられる。
【００８４】
冷却すると、式ＶＩＩＩ〜ＸＩによる化合物のこの混合物（１：１：１：１）のネマチック相は室温で過冷却される。
【化８】
2008502014.tif 000010
【００８５】
式ＶＩＩＩ〜ＸＩによる化合物のこの混合物（１：１：１：１）は、規則相において負の誘電異方性（Δε＜０）を示す。
【００８６】
本発明によるデバイスに適した液晶バルク層材料の第５の例は、式ＶＩＩＩの化合物５０重量％、式ＸＩの化合物５０重量％を含む混合物（１：１）である。
【００８７】
加熱すると、式ＶＩＩＩ及びＸＩによる化合物のこの混合物（１：１）は、３２℃で結晶相からネマチック相への転移を示し、１０５．２℃でネマチック相から等方相への転移を示す。この混合物は他のいかなる相構造でも存在しないと考えられる。
【００８８】
冷却すると、式ＶＩＩＩ及びＸＩによる化合物のこの混合物（１：１）のネマチック相は室温で過冷却される。
【００８９】
式ＶＩＩＩ及びＸＩによる化合物のこの混合物（１：１）は、規則相において負の誘電異方性（Δε＜０）を示す。
【００９０】
また、本発明は、少なくとも１枚の基板の内部表面にキラルスメクチック液晶ポリシロキサンを含む動的表面ダイレクタ配向層を用意するステップであって、このようにして用意された表面ダイレクタ配向層が、表面ダイレクタ配向層中の面内スイッチングを行うよう、電場によって直接制御することが可能なものであるステップと、２枚の基板間に等方相、ネマチック相、及び任意選択的に結晶相（単数又は複数）からなる相順序を有する液晶材料を含む液晶バルク層をサンドイッチし、その少なくとも１層に、前記表面ダイレクタ配向層（単数又は複数）がそのバルク表面で液晶バルク層と相互作用を行うように配置された前記表面ダイレクタ配向層が設けられるステップとを含む、上述の本発明による液晶デバイスの製造方法にも関する。
【００９１】
一般に、前記基板の内部表面は、その上に動的表面ダイレクタ配向層を設ける前に、（受動的な）配向層でコーティングされる。この配向層は動的表面ダイレクタ配向層に初期分子配向を与える。
【００９２】
例えば、摩擦ポリイミド層などの単一方向に摩擦したポリマー層を受動配向層として使用することができる。
【００９３】
代わりに、光で配向することのできる分子を含む材料で基板表面をコーティングすることによって、前記基板の内部表面に配向層を設けるが、前記コーティングはその基板上に動的表面ダイレクタ配向層を設ける前に行われる。次いで、前記材料内の前記分子は、好ましくはその基板上に動的表面ダイレクタ配向層を設ける前又は後に材料を光に露出することによって好ましい方向に配向される。
【００９４】
上述の実施形態における配向層として使用することのできる材料の具体例は式ＸＩＩによる化合物である。
【化９】
2008502014.tif 000011
式中、（ｐ＋ｑ）／ｒ＝４３／１８及びｐ／ｑ＝１である。
【００９５】
光によって配向することのできる分子を含む材料の他の例は、当業者に周知である。
【００９６】
更に他の代替手段は、分子を光に露出することによって配向することのできる分子を含む動的表面ダイレクタ配向層を設けることである。分子は光によって配向することのできるポリシロキサン又は適切なポリシロキサンと相溶性があり光によって配向することのできる他の分子（単数又は複数）とすることができる。
【００９７】
ここで、以下の非限定的な例によって本発明を説明する。
【実施例】
【００９８】
厚さ１．１０ｍｍのガラス基板を用いた。各基板の片側に表面抵抗８０Ω／ｃｍ２の酸化スズインジウム（ＩＴＯ）の透明電極層をコーティングした。アドレス用電極構造は、当業者に既知の慣用のフォトリソグラフィ工程を用いて設けた。
【００９９】
ガラス基板を１４×１２ｍｍのサイズの小片に切断し、端部を研磨した。
【０１００】
その後、各基板のＩＴＯ側にポリイミド溶液をスピンコーティングしてＩＴＯ層上に薄いポリイミド膜を形成した。ポリイミド膜を単一方向に摩擦して配向層を形成した。
【０１０１】
ポリイミド膜の頂部に、強誘電性液晶ポリシロキサン（ＦＬＣＰ）の薄い表面ダイレクタ配向層を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中のＦＬＣＰ０．５％溶液から、スピンコーティング技術によってデポジットした。ＦＬＣＰ層のデポジット後、基板を約１３０℃に加熱して溶媒を除去し、次いで約１０５℃までゆっくり冷却し、この温度で約１５分間保ち、下地の摩擦ポリイミド膜によってキラルスメクチックＦＬＣＰ分子を書棚配置（ｂｏｏｋｓｈｅｌｆ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）に配向した。その後、ＦＬＣＰ分子の更に均一な面状配向を得るために、ＦＬＣＰ層を単一方向に軽く摩擦した。
【０１０２】
２枚のそのようなガラス基板を、１枚の基板は１８０度回転させて研磨方向をセルに反平行とし、ＵＶ硬化接着剤（Ｎｏｒｌａｎｄ  ＮＯＡ６８）を用いて組み立て、それらのＦＬＣＰ層でコーティングされた側が互いに面したサンドイッチセルとした。ガラス基板間の距離はガラススペーサー（２．５μｍ）によって固定した。セルはＵＶ露出ボックス中において１５分間圧力を加えた。
【０１０３】
小さな電気コードをセルの各ＩＴＯ表面に超音波によって半田付けした。
【０１０４】
次いで、等方相であるネマチック液晶を毛細管力によってセル間隙中に導入し（これは真空にしてもしなくても行うことができる）、このようにしてネマチック液晶バルク層を形成した。
【０１０５】
上述のデバイスは比較的簡単な種類のものであることに留意すべきである。デバイスは更に大きなサイズとすることができ、例えばパッシブマトリックス−アドレス型又はアクティブマトリックス−アドレス型を用いることによって、異なる方法でアドレスすることができる。これらの場合、複雑なマイクロエレクトロニクス製造ステップを含むステップが含まれる。
【０１０６】
（実施例１）
上述のようにしてセルを調製した。
【０１０７】
この実施例において、表面ダイレクタ配向層として用いたＦＬＣＰは、式ＩＶによるポリシロキサンであった。
【０１０８】
この実施例において、液晶バルク層材料として用いたネマチック液晶は、式ＶＩＩＩの化合物５０重量％と式ＸＩの化合物５０重量％とを含む上述の混合物（１：１）であった。
【０１０９】
図１は、室温（約２２℃）で周波数２００Ｈｚ、交流電圧５０Ｖを印加したときの上述のセルの電気光学的応答を示す。電場は２枚の基板の内部側にデポジットされた電極の間、すなわち、その間に封じ込められるＦＬＣＰ配向層及び液晶バルク層に印加した。セルは、その光学軸を偏光子に対して２２．５度に初期配向させた２枚の偏光子の間に挿入した。
【０１１０】
図１ａは電気光学的応答が極性であったことを示す。
【０１１１】
図１ｂは前記応答が一次（ｌｉｎｅａｒ）であったことを示す。
【０１１２】
次いで、セルを偏光子間で４５度回転させて、前記応答の相符号を図１ｃに示すように逆転させた。これはセル光学軸のスイッチングがセルの面内にあること（面内スイッチング）を示唆した。
【０１１３】
セルへ電場を印加することによって誘起されたセル光学軸の偏向は、セルを含む液晶ディスプレーデバイスによって表示された像について得ることのできるコントラストのレベルを示す。誘起された偏向が大きいほど、セルを透過した光の強度の変化は大きくなり、像のコントラストは高くなる。
【０１１４】
セルの光学軸の面内誘起偏向（傾斜）の測定方法は、Ｊｏｕｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、６６（１０）、ｐ．４９８３（１９８９）中のＧ  Ａｎｄｅｒｓｏｎ、Ｉ  Ｄａｈｌ、Ｌ  Ｋｏｍｉｔｏｖ、Ｓ  Ｔ  Ｌａｇｅｒｗａｌｌ、Ｋ  Ｓｋａｒｐ、Ｂ  Ｓｔｅｂｌｅｒによる「ソフトモードの電気光学的効果のデバイス物理（Ｄｅｖｉｃｅ  ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｏｆｔ  ｍｏｄｅ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）」に見出される。
【０１１５】
前記方法を用いて、この実施例に説明したセルのセル光学軸の面内偏向は約６〜８°であると概算された。
【０１１６】
（実施例２）
ネマチック液晶バルク層材料として、式ＶＩＩＩの化合物２５重量％、式ＩＸの化合物２５重量％、式Ｘの化合物２５重量％、及び式ＸＩの化合物２５重量％を含む上述の混合物（１：１：１：１）を用いたことを除いて、実施例１に従ってセルを調製した。
【０１１７】
図２はこのセルの電気光学的応答を示す（図１が、実施例１で説明したセルの応答を示しているのと同様である）。
【０１１８】
上述の方法を用いて、この実施例に説明したセルのセル光学軸の面内偏向は約１５〜２０°であると概算された。
【０１１９】
（実施例３）
ネマチック液晶バルク層材料としてＺＬＩ２５８５（Ｍｅｒｃｋ）を用いたことを除き、実施例１に従ってセルを調製した。
【０１２０】
ＺＬＩ２５８５は、−２０℃未満の温度（未測定）で結晶相からネマチック相への転移を示し、７０℃でネマチック相から等方相への転移を示す。この混合物は他のいかなる相構造でも存在しないと考えられる。
【０１２１】
ＺＬＩ２５８５は、規則相中において負の誘電異方性（Δε＜０）を示す。
【０１２２】
このセルの検出された電気光学的応答は実施例１及び２の応答と類似しており、したがって、セル光学軸の面内スイッチングが示された。
【０１２３】
上述の方法を用いて、この実施例に説明したセルのセル光学軸の面内偏向は約３〜６°であると概算された。
【０１２４】
（比較実施例１）
比較として、強誘電ポリアクリレートの表面ダイレクタ配向層及びＺＬＩ２５８５の液晶バルク層を含むセルについて記載している国際公開第００／０３２８８の実施例６を参照する。
【０１２５】
上述の方法を用いて、このセルのセル光学軸の面内偏向は約１〜３°であると概算された。
【０１２６】
（比較実施例２）
比較として、ネマチック液晶バルク層材料として式ＸＩＩＩによる化合物を用いたことを除き、実施例１に従ってセルを調製した。
【化１０】
2008502014.tif 000012
【０１２７】
加熱すると、式ＸＩＩＩによる化合物は、３６．５℃で結晶相からネマチック相への転移を示し、１１１．５℃でネマチック相から等方相への転移を示す。
【０１２８】
冷却すると、式ＸＩＩＩによる化合物は２４．０℃でネマチック相からＳｍＣへの転移を示す。
【０１２９】
式ＸＩＩＩによる化合物は、規則相に負の誘電異方性（Δε＜０）を示す。
【０１３０】
このセルについては一次（ｌｉｎｅａｒ）の電気光学的応答は検出することができなかった。
【０１３１】
本発明をその具体的な実施形態を参照して詳細に説明したが、当業者であれば、その精神と範囲を逸脱することなく様々な変更及び修正がそこに加えることができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１ａ】実施例１に説明した電気光学的応答を示す図である。
【図１ｂ】実施例１に説明した電気光学的応答を示す図である。
【図１ｃ】実施例１に説明した電気光学的応答を示す図である。
【図２ａ】実施例２に説明した電気光学的応答を示す図である。
【図２ｂ】実施例２に説明した電気光学的応答を示す図である。
【図２ｃ】実施例２に説明した電気光学的応答を示す図である。
【図３ａ】規則性ＳｍＣ＊相を示す図である。
【図３ｂ】不規則性ＳｍＣ＊相（Ｄｅ  Ｖｒｉｅｓ）を示す図である。
【図１ａ】
2008502014.tif 000018
【図１ｂ】
2008502014.tif 000019
【図１ｃ】
2008502014.tif 000020
【図２ａ】
2008502014.tif 000021
【図２ｂ】
2008502014.tif 000022
【図２ｃ】
2008502014.tif 000023
【図３ａ】
2008502014.tif 000024
【図３ｂ】
2008502014.tif 000025
【国際調査報告】
2008502014.tif 000026
2008502014.tif 000027
2008502014.tif 000028