(57)【要約】【課題】本発明は、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶の配向制御が可能な強誘電性液晶用配向処理基板および液晶表示素子を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、基材と、上記基材上に形成された電極層と、上記電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンと、上記親液性領域上に形成された配向膜とを有することを特徴とする強誘電性液晶用配向処理基板を提供することにより、上記目的を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に形成された電極層と、前記電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンと、前記親液性領域上に形成された配向膜とを有することを特徴とする強誘電性液晶用配向処理基板。
【請求項２】
前記電極層および前記配向膜の間に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層が形成され、前記濡れ性変化層表面に前記濡れ性変化パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶用配向処理基板。
【請求項３】
前記電極層上の前記配向膜のパターン間に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成され、前記樹脂層表面が前記撥液性領域、前記樹脂層の開口部内の前記電極層表面が前記親液性領域であることを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶用配向処理基板。
【請求項４】
前記撥液性領域が、非表示領域に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板。
【請求項５】
前記撥液性領域に、当該撥液性領域を隔てて隣接する前記親液性領域を連結する微小親液性領域が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板。
【請求項６】
前記配向膜上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板、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配向膜とを有する対向基板を、前記強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および前記対向基板の第２配向膜が対向するように配置し、前記配向膜および前記第２配向膜の間に強誘電性液晶を挟持してなることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項８】
前記対向基板が、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板であり、前記各強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域が互いに向かい合うことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に用いられる強誘電性液晶用配向処理基板、および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。
【０００３】
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。強誘電性液晶はクラークおよびラガーウォルにより提唱された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（図１９上段）。
【０００４】
近年、電圧非印加時の液晶層の状態がひとつの状態で安定化している（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、図１９下段）。単安定性を示す液晶としては、通常、降温過程においてコレステリック（Ｃｈ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化し、スメクチックＡ（ＳｍＡ）相を経由しない強誘電性液晶が用いられる。
【０００５】
また、強誘電性液晶としては、降温過程においてコレステリック（Ｃｈ）相−スメクチックＡ（ＳｍＡ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化し、ＳｍＡ相を経由してＳｍＣ＊相を示す液晶材料がある。現在報告されている強誘電性液晶の中では、前者のＳｍＡ相を経由しない液晶材料に比べて、後者のＳｍＡ相を経由する相系列を持つ液晶材料が大半である。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することが知られている（図２１下段）。
【０００６】
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２１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。一方、ＳｍＡ相を経由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っ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。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。
【０００７】
ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥を改善する方法として、配向膜の一軸配向処理方向に対して略平行に複数の直線状の隔壁を形成し、直線状空間を設ける方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この直線状空間に強誘電性液晶を封じ込めることで、直線状の隔壁の長手方向に対して略平行に液晶分子の流動が誘起される。これにより、強誘電性液晶の配向性が向上し、配向欠陥のないＳｍＣ＊相が形成されるのである。
【０００８】
また、ダブルドメインを改善する方法として、強誘電性液晶の単安定状態における分子方向と隔壁の延設方向とが略同一となるように、基板間に複数の隔壁を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
これらの隔壁を設ける方法によれば、強誘電性液晶の配向制御だけでなく、液晶表示素子の耐衝撃性を高めることができる。ＳｍＣ＊相は外部衝撃に非常に弱いため、耐衝撃性が高いことは強誘電性液晶を用いた液晶表示素子において有用である。
【００１０】
また、液晶の封入方法としては、真空注入方式と、液晶滴下（One Drop Fill：ODF）方式とが知られている。上記特許文献２には、隔壁が設けられた液晶表示素子を作製する際に、強誘電性液晶の封入方法として、真空注入方式および液晶滴下方式のいずれも適用できることが開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１１１８８４号公報
【特許文献２】特開２００６−３９５１９号公報
【非特許文献１】NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような強誘電性液晶を用い、隔壁が設けられた液晶表示素子を、携帯情報端末等の小型ディスプレイに適用しようとすると、隔壁の線幅を比較的細くする必要がある。一般に、隔壁の形成方法としては、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィー法が知られているが、フォトリソグラフィー法により、線幅が非常に細い隔壁を形成するのは困難である。
【００１３】
また、隔壁が設けられた液晶表示素子においては、強誘電性液晶が、隔壁で区切られた空間に封じ込められるため、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張や収縮によりセルギャップが変化し、表示ムラが視認される場合がある。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶の配向制御が可能な強誘電性液晶用配向処理基板および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】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために、基材と、上記基材上に形成された電極層と、上記電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンと、上記親液性領域上に形成された配向膜とを有することを特徴とする強誘電性液晶用配向処理基板を提供する。
【００１６】
本発明によれば、親液性領域上には配向膜が形成され、撥液性領域は露出しているので、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際には、配向膜および撥液性領域の濡れ性の違いを利用して、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と対向基板の配向膜との間に強誘電性液晶を封入し、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶を充填しないことができる。これにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができ、従来の隔壁を設けた場合と同様に、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。
さらに、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子においては、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶が充填されず減圧状態になるので、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張・収縮に対する追従性を高めることができる。また、減圧状態にある減圧部分と、大気圧にある液晶表示素子の外部との気圧差により、両基板間の密着強度を向上させることができる。
【００１７】
上記発明においては、上記電極層および上記配向膜の間に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層が形成され、上記濡れ性変化層表面に上記濡れ性変化パターンが形成されていてもよい。濡れ性変化層はエネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化するものであるので、濡れ性変化層にパターン状にエネルギーを照射することにより、濡れ性変化層表面に容易に濡れ性変化パターンを形成することができるからである。
【００１８】
また上記発明においては、上記電極層上の上記配向膜のパターン間に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成され、上記樹脂層表面が上記撥液性領域、上記樹脂層の開口部内の上記電極層表面が上記親液性領域であってもよい。樹脂層にフッ素化合物を導入ガスとしたプラズマを照射することにより、樹脂層のみにフッ素を含有させることができ、容易に樹脂層表面を撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面を親液性領域とすることができるからである。
【００１９】
さらに本発明においては、上記撥液性領域が、非表示領域に設けられていることが好ましい。上述したように、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶が充填されないので、撥液性領域は画像表示に影響のない非表示領域に設けられていることが好ましいのである。
【００２０】
また本発明においては、上記撥液性領域に、この撥液性領域を隔てて隣接する上記親液性領域を連結する微小親液性領域が形成されていてもよい。微小親液性領域は、親液性領域と同様に、液体との接触角が相対的に小さい領域であり、通常、この微小親液性領域上には配向膜が形成される。微小親液性領域は隣接する親液性領域を連結するものであるので、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際、強誘電性液晶用配向処理基板の親液性領域と対向基板との間に封入された強誘電性液晶を、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に流入させることができる。これにより、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と対向基板の配向膜との間に封入される強誘電性液晶量のバラツキを低減することができる。
【００２１】
さらに本発明においては、上記配向膜上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層が形成されていてもよい。反応性液晶は配向膜により配向しており、その配向状態が固定化されているので、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ことができる。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く、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。
【００２２】
本発明は、また、上述した強誘電性液晶用配向処理基板、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配向膜とを有する対向基板を、上記強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および上記対向基板の第２配向膜が対向するように配置し、上記配向膜および上記第２配向膜の間に強誘電性液晶を挟持してなることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００２３】
本発明によれば、上述した強誘電性液晶用配向処理基板を用いるので、上述したように、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と対向基板の第２配向膜との間に強誘電性液晶を封入し、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶を充填しないことができ、従来の隔壁を設けた場合と同様に、強誘電性液晶を直線状空間に封入して、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。
また上述したように、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶が充填されず減圧状態になるので、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張・収縮に対する追従性を高めることができ、表示ムラの発生を抑制することができる。さらに、減圧状態にある減圧部分と、大気圧にある液晶表示素子の外部との気圧差により、両基板間の密着強度を向上させることができる。
【００２４】
上記発明においては、上記対向基板が、上述した強誘電性液晶用配向処理基板であってもよく、この際、上記各強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域が互いに向かい合うことが好ましい。強誘電性液晶が充填された領域と、強誘電性液晶が充填されていない領域とがより明確になるからである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明においては、濡れ性変化パターンの濡れ性の違いを利用することにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができ、強誘電性液晶の配向性を向上させることができるという効果を奏する。また、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間は、強誘電性液晶が充填されず減圧状態になるので、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張・収縮に対する追従性を高めるとともに、両基板間の密着強度を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板および液晶表示素子について、詳細に説明する。
【００２７】
Ａ．強誘電性液晶用配向処理基板
まず、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板について説明する。
本発明の強誘電性液晶用配向処理基板は、基材と、上記基材上に形成された電極層と、上記電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンと、上記親液性領域上に形成された配向膜とを有することを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の強誘電性液晶用配向処理基板について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の一例を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図１および図２に例示するように、強誘電性液晶用配向処理基板１においては、基材２上に電極層３が形成され、電極層３上に濡れ性変化層４が形成され、この濡れ性変化層４の表面にストライプ状の親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂが交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域５ａ上に配向膜６が形成されている。なお、図１において、基材および電極層は省略されている。
【００２９】
図３は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子の一例を示す断面図である。図３に例示する液晶表示素子３０においては、２枚の強誘電性液晶用配向処理基板１および１´が対向しており、これらの強誘電性液晶用配向処理基板１および１´のそれぞれの配向膜６および６´の間に強誘電性液晶が挟持され、液晶層３１が構成されている。強誘電性液晶用配向処理基板１および１´は、上述したように、それぞれ、基材２、２´上に電極層３、３´および濡れ性変化層４、４´が形成され、この濡れ性変化層４、４´の表面にストライプ状の親液性領域５ａ、５ａ´および撥液性領域５ｂ、５ｂ´が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域５ａ、５ａ´上に配向膜６、６´が形成されたものである。２枚の強誘電性液晶用配向処理基板１および１´は、それぞれの配向膜６および６´、すなわちそれぞれの親液性領域５ａおよび５ａ´が向かい合い、またそれぞれの撥液性領域５ｂおよび５ｂ´が向かい合うように配置されている。また、撥液性領域５ｂおよび５ｂ´の間には、強誘電性液晶が充填されておらず、減圧部分３２になっている。
【００３０】
例えば、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際に、強誘電性液晶用配向処理基板上に強誘電性液晶を滴下する場合、図２に例示するように、強誘電性液晶用配向処理基板１の配向膜６および撥液性領域５ｂ上に強誘電性液晶が滴下されることになる。このとき、撥液性領域５ｂは液体との接触角が相対的に大きい領域であるので、強誘電性液晶は撥液性領域５ｂ上に流入しにくく、配向膜６上を流動する。続いて、強誘電性液晶が滴下された強誘電性液晶用配向処理基板と、他の強誘電性液晶用配向処理基板とを対向させ、減圧下で重ね合わせ、シール材を介して接着させる。この際、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気または大気雰囲気で両基板間を減圧した場合には、両基板を接着させた後には、図３に例示するように、撥液性領域５ｂおよび５ｂ´に挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに、不活性ガスまたは空気が充填され、減圧部分３２となる。またこの際、両基板間を真空に引いた場合には、両基板を接着させた後には、図３に例示するように、撥液性領域５ｂおよび５ｂ´に挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに真空状態となり、真空部分（減圧部分）３２となる。
【００３１】
本発明によれば、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域上にのみ配向膜が形成されており、撥液性領域が露出しているので、配向膜および撥液性領域の濡れ性の違いを利用することにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができる。これにより、従来の隔壁を設けた場合と同様に、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。
また、隔壁を設ける必要がないので、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板は、小型ディスプレイに好適に用いることができる。
【００３２】
また、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域に対応して、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間に減圧部分が設けられるので、強誘電性液晶が温度変化に伴って膨張したり収縮したりしても、減圧部分がこの強誘電性液晶の体積変化に追従することができ、セルギャップを一定に保つことができる。これにより、表示ムラの発生を抑制することが可能である。
【００３３】
さらに、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、減圧状態である減圧部分と、大気圧である液晶表示素子の外部との気圧差により、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間には常に外部から均一に圧力がかかっていることになる。このため、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板の密着強度を高めることができる。
【００３４】
また、本発明によれば、濡れ性変化パターンが形成されているので、この濡れ性変化パターンの親液性領域および撥液性領域の濡れ性の違いを利用して、容易に配向膜をパターン状に形成することができる。
以下、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の各構成について説明する。
【００３５】
１．濡れ性変化パターン
本発明における濡れ性変化パターンは、電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列されたものである。
【００３６】
ここで、撥液性領域とは、親液性領域よりも、液体に対する接触角が大きい領域をいう。具体的には、撥液性領域における液体に対する接触角が、親液性領域における液体に対する接触角よりも１０°以上大きいことが好ましい。
【００３７】
撥液性領域においては、配向膜形成用塗工液が有する表面張力と同等の表面張力の液体に対する接触角が４０°以上大きいことが好ましい。撥液性領域における液体との接触角が小さすぎると、撥液性領域にも配向膜形成用塗工液が付着する可能性があるからである。
【００３８】
また、親液性領域においては、配向膜形成用塗工液が有する表面張力と同等の表面張力の液体に対する接触角が３０°以下であることが好ましく、より好ましくは１０°以下である。親液性領域における液体との接触角が大きすぎると、配向膜形成用塗工液が濡れ広がりにくくなり、配向膜が欠ける等の可能性があるからである。
【００３９】
なお、液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製  ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして求めることができる。この測定に際しては、種々の表面張力を有する液体として、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いることとする。
【００４０】
撥液性領域の形成位置としては、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子における非表示領域であることが好ましい。すなわち、撥液性領域は、非表示領域に設けられていることが好ましい。図３に例示するように、撥液性領域５ｂおよび５ｂ´に挟まれた空間には強誘電性液晶が充填されず、画像を表示することができないため、画像表示に影響のない非表示領域に撥液性領域が設けられていることが好ましいのである。
【００４１】
図４〜図７に、撥液性領域が非表示領域に設けられている場合の例を示す。
図４および図５は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板が、着色層および遮光部を有する場合の例である。図４は平面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。図４および図５に例示する強誘電性液晶用配向処理基板１においては、基材２上に、遮光部１１がマトリクス状に形成され、遮光部１１の開口部に着色層１２が形成され、着色層１２上に電極層３および濡れ性変化層４が形成され、濡れ性変化層４表面に親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂからなる濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域５ａ上に配向膜６が形成されている。この遮光部１１がマトリクス状に設けられている領域は非表示領域１３であり、撥液性領域５ｂは非表示領域１３に設けられている。この場合、撥液性領域は、遮光部上に配置されることが好ましい。
なお、図４において、基材、遮光部、着色層および電極層は省略されている。
【００４２】
図６および図７は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板が、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する場合の例である。図６は平面図であり、図７は図６のＣ−Ｃ線断面図である。図６および図７に例示する強誘電性液晶用配向処理基板１においては、基材２上に、電極層３である画素電極２１と、縦横に配列されたゲート電極２２ａおよびソース電極２２ｂと、画素電極２１に接続されたドレイン電極２２ｃと、スイッチング素子であるＴＦＴ２３とが形成され、画素電極２１等の上に濡れ性変化層４が形成され、濡れ性変化層４表面に親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂからなる濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域５ａ上に配向膜６が形成されている。これらのゲート電極２２ａ、ソース電極２２ｂ、ドレイン電極２２ｃおよびＴＦＴ２３が設けられている領域は非表示領域１３であり、撥液性領域５ｂは非表示領域１３に設けられている。この場合、撥液性領域は、ソース電極上に配置されることが好ましい。
なお、図６において、基材は省略され、濡れ性変化層、濡れ性変化パターンおよび配向膜は一部省略されている。
【００４３】
親液性領域および撥液性領域のパターン形状はストライプ状であり、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域は交互に配列され、通常は、それぞれ等間隔に配列される。
【００４４】
撥液性領域のピッチとしては、非表示領域のピッチ、例えば遮光部のピッチやソース電極のピッチに応じて適宜選択される。具体的には、撥液性領域のピッチは、１ｍｍ〜４ｍｍ程度とすることができ、好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内、さらに好ましくは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内である。撥液性領域のピッチが上記範囲より小さいと、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子において、撥液性領域付近での強誘電性液晶の配向不良によって表示品位が低下するおそれがあるからである。また、撥液性領域のピッチが上記範囲より大きいと、強誘電性液晶の配向制御が困難となる場合があるからである。
なお、撥液性領域のピッチとは、隣接する撥液性領域の中心部から中心部までの距離をいう。
【００４５】
また、撥液性領域の幅としては、非表示領域の幅、例えば遮光部の幅やソース電極の幅に応じて適宜選択される。具体的には、撥液性領域の幅は、３μｍ〜５０μｍ程度とすることができ、好ましくは５μｍ〜２０μｍの範囲内である。
【００４６】
なお、上記撥液性領域のピッチおよび幅は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて確認することができる。
【００４７】
本発明においては、図８に例示するように、撥液性領域５ｂに、この撥液性領域５ｂを隔てて隣接する親液性領域５ａを連結する微小親液性領域８が形成されていてもよい。図示しないが、通常は、この微小親液性領域上に配向膜が形成される。なお、図８において、基材、電極層および配向膜は省略されている。
【００４８】
撥液性領域に微小親液性領域が形成されている場合には、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際に、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域上に形成された配向膜と対向基板との間に、強誘電性液晶を流入させることができる。このため、強誘電性液晶用配向処理基板の親液性領域上に形成された配向膜と対向基板の配向膜との間に封入される強誘電性液晶量にバラツキが生じたとしても、強誘電性液晶が、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に流入することによって、このバラツキを低減することができる。これにより、表示ムラの発生を抑制することができる。
【００４９】
上述したように、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、減圧状態である減圧部分と大気圧である液晶表示素子の外部との気圧差により、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間には常に外部から均一に圧力がかかっていることになる。これにより、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間に封入される強誘電性液晶量を均一に制御することができる。このため、強誘電性液晶を、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に効率的に流入させ、強誘電性液晶量のバラツキを効果的に低減することができるのである。
【００５０】
微小親液性領域の大きさとしては、強誘電性液晶が流通可能なものであればよい。中でも、撥液性領域の長手方向において、撥液性領域の長さに対する、撥液性領域に形成された各微小親液性領域の長さの総和（以下、微小親液性領域の形成比率という場合がある。）が、１％〜３０％程度であることが好ましく、より好ましくは５％〜１５％の範囲内である。上記形成比率が上記範囲よりも大きいと、強誘電性液晶の配列性が損なわれてしまう可能性があるからである。また、上記形成比率が上記範囲よりも小さいと、強誘電性液晶が、微小親液性領域上に形成された配向膜と対向基板との間に流入しにくくなり、強誘電性液晶量のバラツキを低減する効果が十分に得られない場合があるからである。
【００５１】
ここで、微小親液性領域の形成比率とは、図８に例示するように、撥液性領域５ｂの長さＬと、各微小親液性領域８の長さＭ１、Ｍ２、Ｍ３の総和（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）との比率（（（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）／Ｌ）×１００）をいう。
【００５２】
また、撥液性領域の長手方向における微小親液性領域の長さ（例えば図８においては、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）としては、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であることが好ましく、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内である。微小親液性領域の長さが上記範囲よりも長いと、強誘電性液晶の配列性が損なわれてしまう可能性があるからである。また、微小親液性領域の長さが上記範囲よりも短いと、強誘電性液晶が、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に流入しにくくなり、強誘電性液晶量のバラツキを低減する効果が十分に得られない場合があるからである。
【００５３】
さらに、微小親液性領域の数としては、特に限定されるものではなく、各撥液性領域に形成される微小親液性領域の数は１つであってもよく複数であってもよいが、中でも複数であることが好ましい。各撥液性領域に微小親液性領域が複数形成されていることにより、強誘電性液晶量のバラツキを効果的に低減することができるからである。
【００５４】
また、各撥液性領域に形成される微小親液性領域の数は、すべての撥液性領域において同一であってもよく異なっていてもよいが、中でも同一であることが好ましい。これにより、強誘電性液晶量のバラツキをより低減することができるからである。
【００５５】
各撥液性領域に微小親液性領域が複数形成されている場合、微小親液性領域は等間隔に形成されていてもよく、異なる間隔で形成されていてもよいが、中でも等間隔に形成されていることが好ましい。これにより、強誘電性液晶量のバラツキをより低減することができるからである。
【００５６】
また、微小親液性領域が等間隔に形成されている場合、図８に例示するように、すべての撥液性領域５ｂにおいて微小親液性領域８が形成されている位置が同一であってもよく、また図９に例示するように、撥液性領域５ｂ毎に微小親液性領域８が形成されている位置が異なっていてもよい。中でも、すべての撥液性領域において微小親液性領域が形成されている位置が同一であることが好ましい。これにより、強誘電性液晶量のバラツキをより低減することができるからである。
【００５７】
さらに、各撥液性領域に微小親液性領域が複数形成されている場合、微小親液性領域のピッチとしては、特に限定されるものではないが、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度であることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内である。微小親液性領域のピッチが上記範囲であれば、強誘電性液晶量のバラツキを効果的に低減することができるからである。
なお、微小親液性領域のピッチとは、ひとつの撥液性領域において隣接する微小親液性領域の中心部から中心部までの距離をいう。
【００５８】
本発明における濡れ性変化パターンとしては、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列されたものであればよいが、好ましい２つの態様を挙げることができる。一つ目は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層の表面に、濡れ性変化パターンが形成されている場合である。二つ目は、表面にフッ素を含有する樹脂層の表面が撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面が親液性領域となっている場合である。以下、それぞれについて説明する。
【００５９】
（１）濡れ性変化層
本発明においては、図１および図２に例示するように、電極層３と配向膜６との間に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層４が形成され、この濡れ性変化層４表面に、ストライプ状の親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂが交互に配列された濡れ性変化パターンが形成されていてもよい。
【００６０】
濡れ性変化層表面に形成される濡れ性変化パターンにおいては、エネルギー照射部分が親液性領域になり、エネルギー未照射部分が撥液性領域になる。すなわち、親液性領域は、エネルギー照射により液体との接触角が低下する方向に変化した領域となる。
【００６１】
本発明に用いられる濡れ性変化層は、光触媒を含有しないものであってもよく、光触媒を含有するものであってもよい。以下、濡れ性変化層が光触媒を含有しない場合（第１の態様）、および、濡れ性変化層が光触媒を含有する場合（第２の態様）に分けて説明する。
【００６２】
（ｉ）第１の態様
本態様における濡れ性変化層は、基体上に少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層が形成されている光触媒処理層基板を、濡れ性変化層に対して、エネルギー照射に伴う光触媒の作用が及び得る間隙をおいて配置した後、パターン状にエネルギー照射することにより、液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層である。濡れ性変化層自体は、光触媒を含有していない。本態様においては、濡れ性変化層が光触媒を含有しないため、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板が経時的に光触媒の影響を受けることがないという利点を有する。
【００６３】
本態様においては、図１０に例示するように、基材２および電極層３の上に形成された濡れ性変化層４と、基体５２上に光触媒処理層５３が形成された光触媒処理層基板５１とを所定の間隙をおいて配置し、フォトマスク５５を介してエネルギー５６を照射し（図１０（ａ））、濡れ性変化層４表面のエネルギー照射部分の濡れ性を変化させて親液性領域５ａを形成することにより、親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂからなる濡れ性変化パターンを形成することができる（図１０（ｂ））。そして、親液性領域５ａ上に配向膜形成用塗工液を塗布して配向膜６を形成する（図１０（ｃ））。
以下、濡れ性変化層、光触媒処理層基板および濡れ性変化パターンの形成方法について説明する。
【００６４】
（濡れ性変化層）
本態様における濡れ性変化層に用いられる材料としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する材料であれば特に限定されるものではないが、光触媒の作用により劣化、分解されにくい主鎖を有し、光触媒の作用により分解される有機置換基を有するバインダが好ましい。このバインダとしては、例えば、オルガノポリシロキサン等を挙げることができる。中でも、オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
【００６５】
このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等のオルガノポリシロキサンを挙げることができ、特開２０００−２４９８２１号公報や特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を用いることができる。
【００６６】
また、濡れ性変化層は、エネルギー照射部分の濡れ性の変化を起こさせる、あるいは、濡れ性の変化を補助する、界面活性剤、分解物質、その他添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤としては、例えば特開２０００−２４９８２１号公報や特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を用いることができる。
【００６７】
濡れ性変化層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、０．００１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲内である。
【００６８】
（光触媒処理層基板）
本態様における光触媒処理層基板は、基体と、この基体上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層とを有するものである。
【００６９】
光触媒処理層は、光触媒を含有するものである。光触媒処理層としては、光触媒処理層中の光触媒が濡れ性変化層表面の濡れ性を変化させるような構成であれば特に限定されるものではない。光触媒処理層は、例えば、光触媒とバインダとから構成されるものであってもよく、光触媒単体で構成されるものであってもよい。光触媒のみからなる光触媒処理層の場合は、濡れ性変化層表面の濡れ性の変化に対する効率が向上し、処理時間の短縮化等のコスト面で有利である。また、光触媒とバインダとからなる光触媒処理層の場合は、光触媒処理層の形成が容易であるという利点を有する。
【００７０】
本発明に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができる。これらの光触媒は、１種単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００７１】
本発明においては、二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり、いずれも使用することができる。中でも、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【００７２】
アナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製  ＳＴＳ−０２（平均粒径：７ｎｍ）、石原産業（株）製  ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製  ＴＡ−１５（平均粒径：１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【００７３】
粒径が小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので、光触媒の粒径は小さい方が好ましい。具体的には、光触媒の平均粒径は５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下が特に好ましい。
【００７４】
光触媒処理層における、上記二酸化チタンに代表される光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、エネルギーの照射によって光触媒が酸化還元反応を引き起こし、スーパーオキサイドラジカル（・Ｏ２−）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）などの活性酸素種を発生し、この発生した活性酸素種が有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本発明においては、この活性酸素種が、光触媒処理層近傍に配置される濡れ性変化層中の有機物に作用を及ぼしていると思料される。
【００７５】
また、光触媒処理層が光触媒とバインダとからなるものである場合、用いられるバインダとしては、主骨格が光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましい。このようなバインダとしては、例えば、オルガノポリシロキサン、無定形シリカ前駆体を用いることができ、特開２０００−２４９８２１号公報や特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を用いることができる。
【００７６】
光触媒処理層が光触媒とバインダとからなるものである場合、光触媒処理層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％の範囲内で設定することができ、好ましくは２０〜５０重量％の範囲内である。
【００７７】
また、光触媒処理層は、界面活性剤、その他添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤としては、例えば特開２０００−２４９８２１号公報や特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を用いることができる。
【００７８】
光触媒処理層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７９】
また、光触媒処理層表面の濡れ性は、親液性であっても撥液性であってもよい。
【００８０】
光触媒処理層の形成位置としては、例えば、基体上の全面に光触媒処理層が形成されていてもよく、基体上に光触媒処理層がパターン状に形成されていてもよい。光触媒処理層がパターン状に形成されている場合には、光触媒処理層を濡れ性変化層に対して所定の間隙をおいて配置し、エネルギーを照射する際に、フォトマスク等を用いてパターン照射する必要がなく、全面に照射することにより、濡れ性変化層表面の濡れ性を変化させることができる。また、実際に光触媒処理層に面する濡れ性変化層表面のみ、濡れ性が変化するので、エネルギーの照射方向としては、光触媒処理層と濡れ性変化層とが面する部分にエネルギーが照射されれば、いかなる方向であってもよい。さらには、照射されるエネルギーも、平行光等の平行なものに限定されない。
【００８１】
光触媒処理層基板に用いられる基体は、後述するエネルギーの照射方向により透明性が適宜選択される。例えば、電極層が不透明である場合は、エネルギー照射方向は必然的に光触媒処理層基板側からとなる。また例えば、光触媒処理層基板に遮光部がパターン状に形成されており、この遮光部を用いてパターン状にエネルギー照射する場合も、光触媒処理層基板側からエネルギーを照射する必要がある。そのため、これらの場合には、基体は透明性を有する必要がある。
【００８２】
また、基体は、可撓性を有するもの、例えば樹脂製フィルム等であってもよいし、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であってもよい。
【００８３】
基体としては、特に限定されるものではないが、光触媒処理層基板は繰り返し用いられるものであることから、所定の強度を有し、かつその表面が光触媒処理層との密着性が良好であるものが好適に用いられる。具体的には、基体を構成する材料としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができる。
【００８４】
光触媒処理層基板には、遮光部がパターン状に形成されていてもよい。パターン状の遮光部を有する光触媒処理層基板を用いた場合には、エネルギー照射に際して、フォトマスクを用いたり、レーザ光による描画照射を行ったりする必要がない。したがって、この場合には、光触媒処理層基板とフォトマスクとの位置合わせが不要であることから、簡便な工程とすることができ、また描画照射に必要な高価な装置も不要であることから、コスト的に有利となる。
【００８５】
遮光部の形成位置としては、例えば、基体上に遮光部がパターン状に形成され、この遮光部を覆うように光触媒処理層が形成されていてもよく、基体上に光触媒処理層が形成され、この光触媒処理層上に遮光部がパターン状に形成されていてもよく、基体の光触媒処理層が形成されていない側の表面に遮光部がパターン状に形成されていてもよい。
【００８６】
上記の基体上に遮光部が形成されている場合、および、光触媒処理層上に遮光部が形成されている場合は、フォトマスクを用いる場合と比較すると、光触媒処理層と濡れ性変化層とが間隙をおいて配置される部分の近傍に、遮光部が配置されることになるので、基体内等におけるエネルギーの散乱の影響を少なくすることができる。このため、エネルギーのパターン照射を極めて正確に行うことが可能となる。
【００８７】
さらに、光触媒処理層上に遮光部が形成されている場合は、光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隙をおいて配置する際に、この遮光部の膜厚をこの間隙の距離と一致させておくことにより、間隙を一定のものとするためのスペーサとして、遮光部を用いることができる。すなわち、光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隙をおいて配置する際に、遮光部と濡れ性変化層とを密着させた状態で配置することにより、所定の間隙を保つことができる。そして、この状態で光触媒処理層基板からエネルギーを照射することにより、濡れ性変化層表面に濡れ性変化パターンを精度良く形成することができる。
【００８８】
また、基体の光触媒処理層が形成されていない側の表面に遮光部が形成されている場合は、例えばフォトマスクを遮光部の表面に着脱可能な程度に密着させることができるので、液晶表示素子の製造を小ロットで変更するような場合に好適である。
【００８９】
（濡れ性変化パターンの形成方法）
本態様においては、光触媒処理層基板を、濡れ性変化層に対して、エネルギー照射に伴う光触媒の作用が及び得る間隙をおいて配置する。通常は、光触媒処理層基板の光触媒処理層と、濡れ性変化層とを、濡れ性変化層にエネルギー照射に伴う光触媒の作用が及び得る間隙をおいて配置する。なお、間隙とは、光触媒処理層および濡れ性変化層が接触している状態も含むものとする。
【００９０】
光触媒処理層と濡れ性変化層との間隔は、具体的には、２００μｍ以下であることが好ましい。光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隔をおいて配置することにより、酸素、水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやすくなる。光触媒処理層と濡れ性変化層との間隔が上記範囲より広い場合には、光触媒作用により生じた活性酸素種が濡れ性変化層に届き難くなり、濡れ性の変化速度を遅くしてしまう可能性がある。逆に、光触媒処理層と濡れ性変化層との間隔を狭くしすぎると、酸素、水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しにくくなり、結果的に濡れ性の変化速度を遅くしてしまう可能性がある。
【００９１】
上記間隔は、パターン精度が極めて良好であり、光触媒の感度も高く、濡れ性変化の効率が良好である点を考慮すると、０．２μｍ〜２０μｍの範囲内であることがより好ましく、さらに好ましくは１μｍ〜１０μｍの範囲内である。
【００９２】
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍといった大面積の液晶表示素子を製造する場合には、上述したような微細な間隙を光触媒処理層基板と濡れ性変化層との間に設けることは極めて困難である。したがって、比較的大面積の液晶表示素子を製造する場合は、上記間隙は、５μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１０μｍ〜７５μｍの範囲内である。上記間隙を上記範囲とすることにより、パターンがぼやける等のパターン精度の低下を抑制することができ、また光触媒の感度が悪化して濡れ性変化の効率が悪化するのを抑制することができるからである。
【００９３】
また、上記のような比較的大面積に対してエネルギー照射する際には、エネルギー照射装置内の光触媒処理層基板と濡れ性変化層との位置決め装置における間隙の設定を、１０μｍ〜２００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜７５μｍの範囲内に設定することが好ましい。上記間隙の設定値を上記範囲とすることにより、パターン精度の大幅な低下や光触媒の感度の大幅な悪化を招くことなく、かつ光触媒処理層基板と濡れ性変化層とを接触させずに配置することができるからである。
【００９４】
本発明においては、このような間隙をおいた配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。
【００９５】
このような極めて狭い間隙を均一に設けて光触媒処理層と濡れ性変化層とを配置する方法としては、例えばスペーサを用いる方法を挙げることができる。スペーサを用いる方法では、均一な間隙を設けることができると共に、このスペーサが接触する部分は、光触媒の作用が濡れ性変化層表面に及ばないことから、このスペーサを上述した濡れ性変化パターンと同様のパターンを有するものとすることにより、濡れ性変化層表面に所定の濡れ性変化パターンを形成することが可能となる。
【００９６】
本発明においては、スペーサを一つの部材として形成してもよいが、工程の簡略化等のため、光触媒処理層基板の光触媒処理層上にスペーサが形成されていることが好ましい。この場合、上記遮光部の項に記載したような利点を有する。
【００９７】
スペーサは、濡れ性変化層表面に光触媒の作用が及ばないように、濡れ性変化層表面を保護する作用を有していればよい。このため、スペーサは、照射されるエネルギーに対して遮蔽性を有していなくてもよい。
【００９８】
また、光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隙をおいて配置した後は、所定の方向からエネルギーをパターン照射することにより、濡れ性変化層表面に濡れ性変化パターンを形成する。
【００９９】
エネルギー照射に用いる光の波長は、通常、４５０ｎｍ以下の範囲で設定され、好ましくは３８０ｎｍ以下の範囲で設定される。これは、上述したように、光触媒処理層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上記の波長の光が好ましいからである。
【０１００】
エネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。
また、パターン状にエネルギーを照射する方法としては、これらの光源を用い、フォトマスクを介してパターン照射する方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることもできる。
【０１０１】
エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒処理層中の光触媒の作用により濡れ性変化層表面の濡れ性が変化するのに必要な照射量とする。
この際、光触媒処理層を加熱しながらエネルギー照射することが好ましい。感度を上昇させことができ、効率的に濡れ性を変化させることができるからである。具体的には、３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【０１０２】
エネルギー照射方向は、光触媒処理層基板に遮光部が形成されているか否か等により決定される。例えば、光触媒処理層基板に遮光部が形成されており、光触媒処理層基板の基体が透明である場合は、光触媒処理層基板側からエネルギー照射が行なわれる。また、この場合、光触媒処理層上に遮光部が形成されており、この遮光部がスペーサとして機能する場合には、エネルギー照射方向は光触媒処理層基板側からであってもよく基板側からであってもよい。また例えば、光触媒処理層がパターン状に形成されている場合には、エネルギー照射方向は、上述したように、光触媒処理層と濡れ性変化層とが面する部分にエネルギーが照射されれば、いかなる方向であってもよい。同様に、上述したスペーサを用いる場合も、光触媒処理層と濡れ性変化層とが面する部分にエネルギーが照射されれば、エネルギー照射方向はいかなる方向であってもよい。さらに例えば、フォトマスクを用いる場合は、フォトマスクが配置された側からエネルギーが照射される。この場合、フォトマスクが配置された側が透明である必要がある。
【０１０３】
エネルギー照射後は、光触媒処理層基板は、濡れ性変化層から取り外される。
【０１０４】
（ii）第２の態様
本態様における濡れ性変化層は、光触媒を含有し、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層である。本態様においては、濡れ性変化層が光触媒を含有するので、効率的に濡れ性を変化させることができるという利点を有する。
【０１０５】
本態様においては、図１１に例示するように、基材２および電極層３の上に形成された濡れ性変化層４に、フォトマスク５５を介してエネルギー５６を照射し（図１１（ａ））、濡れ性変化層４表面のエネルギー照射部分の濡れ性を変化させて親液性領域５ａを形成することにより、親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂからなる濡れ性変化パターンを形成することができる（図１１（ｂ））。そして、親液性領域５ａ上に配向膜形成用塗工液を塗布して配向膜６を形成する（図１１（ｃ））。
【０１０６】
濡れ性変化層としては、光触媒を含有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光触媒と光触媒の作用により濡れ性が変化する材料とを含有する単一の層であってもよく、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層と光触媒を含有する層とが積層されたものであってもよい。濡れ性変化層が、光触媒と光触媒の作用により濡れ性が変化する材料とを含有する単一の層である場合は、層自体に含有される光触媒の作用により濡れ性が変化することから、より効率的に濡れ性を変化させることができる。また、濡れ性変化層が、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層と光触媒を含有する層とが積層されたものである場合は、光触媒を含有する層と配向膜とを直接接触させないようにすることができるため、配向膜が経時的に光触媒の影響を受けるのを抑制することができる。
【０１０７】
濡れ性変化層が、光触媒と光触媒の作用により濡れ性が変化する材料とを含有する単一の層である場合、この濡れ性変化層に用いられる濡れ性が変化する材料としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する材料であれば特に限定されるものではないが、光触媒の作用により劣化、分解されにくい主鎖を有し、光触媒の作用により分解される有機置換基を有するバインダが好ましい。このバインダとしては、上記第１の態様の濡れ性変化層の項に記載したバインダを用いることができる。
【０１０８】
なお、光触媒については、上記第１の態様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。
【０１０９】
上記濡れ性変化層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％の範囲内で設定することができ、好ましくは２０〜４０重量％の範囲内である。
【０１１０】
また、上記濡れ性変化層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、０．００１μｍ〜１μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲内である。
【０１１１】
一方、濡れ性変化層が、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層と光触媒を含有する層とが積層されたものである場合、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層に用いられる材料としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する材料であれば特に限定されるものではないが、光触媒の作用により劣化、分解されにくい主鎖を有し、光触媒の作用により分解される有機置換基を有するバインダが好ましい。なお、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層については、上記第１の態様の濡れ性変化層と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１２】
また、光触媒を含有する層は、光触媒を含有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光触媒とバインダとから構成されるものであってもよく、光触媒単体で構成されるものであってもよい。なお、光触媒を含有する層については、上記第１の態様の光触媒処理層と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１３】
本態様においては、濡れ性変化層に、所定の方向からエネルギーをパターン照射することにより、濡れ性変化層表面に濡れ性変化パターンを形成する。なお、エネルギー照射等については、上記第１の態様に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１４】
（２）樹脂層
本発明においては、電極層上の配向膜のパターン間に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成され、樹脂層表面が撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面が親液性領域であってもよい。
【０１１５】
図１２および図１３に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成されている場合の例を示す。図１２は平面図、図１３は図１２のＤ−Ｄ線断面図である。図１２および図１３に例示する強誘電性液晶用配向処理基板１においては、基材２上に電極層３が形成され、電極層３上に、表面にフッ素を含有する樹脂層７がストライプ状に形成され、樹脂層７表面が撥液性領域５ｂ、樹脂層７の開口部内の電極層３表面が親液性領域５ａとなっており、ストライプ状の親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂが交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域５ａ上に配向膜６が形成されている。
【０１１６】
本発明においては、樹脂層表面に、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマを照射することにより、樹脂層の表面にフッ素を含有させることができ、樹脂層表面を撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面を親液性領域とすることができる。
【０１１７】
一般的に、電極層には金属や金属酸化物等が用いられる。フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射では、有機物にのみフッ素化合物を導入することができるため、有機物である樹脂から構成される樹脂層に選択的にフッ素を導入することができ、樹脂層表面を撥液性とすることができる。これにより、樹脂層表面における液体との接触角を、電極層表面における液体との接触角よりも相対的に高くすることができる。
【０１１８】
例えば図１４に示すように、基材２および電極層３の上にストライプ状に形成された樹脂層７に、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ５７を照射し（図１４（ａ））、樹脂層７表面にフッ素を導入して撥液性とすることにより、樹脂層７表面を撥液性領域５ｂ、樹脂層７の開口部内の電極層３表面を親液性領域５ａとすることができる（図１４（ｂ））。そして、親液性領域５ａ上に配向膜形成用塗工液を塗布して配向膜６を形成する（図１４（ｃ））。
【０１１９】
樹脂層が形成された電極層の表面に形成される濡れ性変化パターンにおいては、上述したように、樹脂層表面が撥液性領域になり、樹脂層の開口部内の電極層表面が親液性領域になる。すなわち、撥液性領域は、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射により液体との接触角が高くなる方向に変化した領域となる。
【０１２０】
導入ガスとして用いられるフッ素化合物としては、例えば、フッ化炭素（ＣＦ４）、窒化フッ素（ＮＦ３）、フッ化硫黄（ＳＦ６）、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ５Ｆ８等が挙げられる。
【０１２１】
また、導入ガスとして、フッ素化合物と他のガスとを混合して用いてもよい。他のガスとしては、例えば、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム等を挙げることができる。中でも、窒素を用いることが好ましい。窒素を用いる場合、窒素の混合比率は６０％以上であることが好ましい。
【０１２２】
プラズマの照射方法としては、フッ素化合物を導入ガスとして用いてプラズマを照射し、樹脂層表面を撥液性とすることができる方法であれば、特に限定されるものではなく、例えば、減圧下でプラズマ照射してもよく、大気圧下でプラズマ照射してもよい。中でも、大気圧下でプラズマ照射を行うことが好ましい。この場合、減圧用の装置等を要することなく、コストや製造効率等の面で有利だからである。
【０１２３】
また、プラズマの照射条件としては、照射装置等により適宜選択される。大気圧プラズマの照射条件としては、下記のものが例示される。例えば、電源出力としては、一般的なプラズマの照射装置を用いることができる。この際、照射されるプラズマの電極と、樹脂層との距離は、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ程度、中でも１ｍｍ〜５ｍｍ程度であることが好ましい。また、導入ガスとして用いられるフッ素化合物の流量は、１Ｌ／ｍｉｎ〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましく、フッ素化合物と同時に流す窒素の流量は、１Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましい。この際の基板搬送速度としては、０．５ｍ／ｍｉｎ〜２ｍ／ｍｉｎ程度とすることが好ましい。
【０１２４】
樹脂層に導入されたフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy,  ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。）に用いられるＸ線光電子分光分析装置（XPS：ESCALAB  220i-XL）による分析において、樹脂層の表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。この際、樹脂層に導入されるフッ素の割合としては、樹脂層の表面より検出される全元素のうち１０％以上であることが好ましい。
【０１２５】
また、樹脂層は、配向膜形成用塗工液が有する表面張力と同等の表面張力の液体に対する接触角が、プラズマ照射前の樹脂層の上記液体との接触角より１°以上高くなるようにプラズマ照射されることが好ましい。
なお、液体との接触角の測定方法については、上述した通りである。
【０１２６】
樹脂層の高さは、通常、配向膜の厚みと同程度とされ、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度で設定される。
【０１２７】
樹脂層の形成材料としては、樹脂であれば特に限定されるものではないが、中でも感光性樹脂が好ましく用いられる。感光性樹脂はパターニングが容易だからである。感光性樹脂としては、一般に液晶表示素子の部材に用いられるものであれば特に限定されるものではない。
【０１２８】
また、樹脂層の形成方法としては、所定の位置に樹脂層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的なパターニング方法を適用することができる。例えば、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
【０１２９】
２．配向膜
本発明に用いられる配向膜は、親液性領域上に形成されるものであり、強誘電性液晶の配向を制御するものである。
【０１３０】
配向膜としては、強誘電性液晶の配向制御が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ラビング処理を施したラビング配向膜や、光配向処理を施した光配向膜などを用いることができる。中でも、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く、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、光配向膜について説明する。
【０１３１】
（１）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。
【０１３２】
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。このような材料としては、大きく、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化型の材料とに分けることができる。
【０１３３】
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。
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。
【０１３４】
（ｉ）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、これらの中でも、光二量化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い。
【０１３５】
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い、この反応により偏光方向の配向を安定化し、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、露光感度が高く、材料選択の幅が広いことから、光二量化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しい。
【０１３６】
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、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。
【０１３７】
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、カルコン基およびシンナモイル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。
【０１３８】
これらの中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、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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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、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、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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
【化１】
2008256941.tif 000003
【０１４３】
上記式において、Ｍ１１およびＭ１２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。Ｍ１２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。Ｄ１およびＤ２は、結合基単位を表す。
【０１４４】
Ｒ１は−Ａ１−（Ｚ１−Ｂ１）ｚ−Ｚ２−で表される基であり、Ｒ２は−Ａ１−（Ｚ１−Ｂ１）ｚ−Ｚ３−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−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、Ｚ１およびＺ２は、それぞれ独立して、共有単結合、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−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、Ｚ３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。Ｅ１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。
【０１４５】
このような二量化反応性ポリマーとしては、具体的に下記式（1-1）〜（1-4）で表される化合物を挙げることができる。
【０１４６】
【化２】
2008256941.tif 000004
【０１４７】
また、上記二量化反応性ポリマーとして、より具体的には下記式（1-5）〜（1-8）で表される化合物を挙げることができる。
【０１４８】
【化３】
2008256941.tif 000005
【０１４９】
本発明においては、光二量化反応性化合物として、上述した化合物の中から、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。
【０１５０】
また、光二量化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。
【０１５１】
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、光二量化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。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。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。
【０１５２】
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。また、光二量化反応を利用した光反応型の材料としては、例えばRolic technologies社製の「ＲＯＰ１０２」、「ＲＯＰ１０３」などを挙げることができる。
【０１５３】
（ii）光異性化型
次に、光異性化型の材料について説明する。ここでいう光異性化型の材料とは、上述したよう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。
【０１５４】
光異性化反応性化合物としては、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化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。
【０１５５】
また、光異性化反応性化合物が生じる光異性化反応としては、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、それにより光配向膜に異方性を付与することができるからである。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−などが挙げられる。
【０１６２】
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、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。
【０１６３】
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結合基として有していてもよい。
【０１６４】
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。
【０１６５】
以下、アゾベンゼン骨格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できる理由について説明する。まず、アゾベンゼン骨格に、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アゾベンゼン骨格が、シス体に変化する。
【０１６６】
【化４】
2008256941.tif 000006
【０１６７】
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、ア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。
【０１６８】
このような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（２）で表される化合物を挙げることができる。
【０１６９】
【化５】
2008256941.tif 000007
【０１７０】
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）ｍ−（Ｄ４１）ｎ−で表される連結基を表し、Ｒ４３は（Ｄ４１）ｎ−（Ａ４１−Ｂ４１−Ａ４１）ｍ−で表される連結基を表す。ここで、Ａ４１は二価の炭化水素基を表し、Ｂ４１は−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯＯ−または−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−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯＯ−または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｎは０または１を表す。Ｒ４４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、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基またはメトキシカルボニル基を表す。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。Ｒ４５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いてもよい。
【０１７１】
上記式で表される化合物の具体例としては、下記式（2-1）〜（2-4）に示す化合物を挙げることができる。
【０１７２】
【化６】
2008256941.tif 000008
【０１７３】
また、上記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（３）で表される化合物を挙げることができる。
【０１７４】
【化７】
2008256941.tif 000009
【０１７５】
上記式中、Ｒ５１は各々独立して、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリルアミド基、ビニルオキシ基、ビニルオキシカルボニル基、ビニルイミノカルボニル基、ビニルイミノカルボニルオキシ基、ビニル基、イソプロペニルオキシ基、イソプロペニルオキシカルボニル基、イソプロペニルイミノカルボニル基、イソプロペニルイミノカルボニルオキシ基、イソプロペニル基またはエポキシ基を表す。Ｒ５２は−（Ａ５１−Ｂ５１−Ａ５１）ｍ−（Ｄ５１）ｎ−で表される連結基を表し、Ｒ５３は（Ｄ５１）ｎ−（Ａ５１−Ｂ５１−Ａ５１）ｍ−で表される連結基を表す。ここで、Ａ５１は二価の炭化水素基を表し、Ｂ５１は−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−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−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−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、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基またはメトキシカルボニル基を表す。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いてもよい。
【０１７６】
上記式で表される化合物の具体例としては、下記式（3-1）〜（3-4）に示す化合物を挙げることができる。
【０１７７】
【化８】
2008256941.tif 000010
【０１７８】
本発明においては、このような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。
【０１７９】
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、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。
【０１８０】
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、光異性化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。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。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。
【０１８１】
（iii）光配向膜の形成方法
本発明において光配向膜を形成するには、まず光配向膜の構成材料を有機溶剤で希釈した光配向膜形成用塗工液を塗布し、乾燥させる。この場合に、光配向膜形成用塗工液中の光二量化反応性化合物または光異性化反応性化合物の含有量は、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、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。
【０１８２】
光配向膜形成用塗工液の塗布方法としては、光配向膜形成用塗工液を親液性領域上に塗布することが可能な方法であれば特に限定されるものではなく、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、スプレーコート法、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、ディップコート法、ブレードコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。
【０１８３】
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膜の厚みは、１ｎｍ〜２０００ｎｍ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。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。
【０１８４】
得られた膜には光配向処理を施すことによって異方性を付与する。具体的には、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。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。
【０１８５】
さらに、光配向膜の構成材料として、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化することができる。
【０１８６】
３．電極層
本発明に用いられる電極層は、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。電極層は、透明であっても不透明であってもよく、画像表示面に応じて適宜選択される。本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子において、強誘電性液晶用配向処理基板側が画像表示面となる場合は、電極層は透明であることが好ましく、透明導電体で構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。
【０１８７】
例えば、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、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に適用する場合であって、強誘電性液晶用配向処理基板がＴＦＴ基板である場合には、電極層は画素電極とされる。一方、強誘電性液晶用配向処理基板が共通電極基板である場合には、電極層は共通電極とされる。
【０１８８】
電極層の形成方法としては、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）法や、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法などを挙げることができる。
【０１８９】
４．基材
本発明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、透明であっても不透明であってもよい。
例えば、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の透過型液晶表示素子に適用する場合、強誘電性液晶用配向処理基板がＴＦＴ基板および共通電極基板のいずれであっても、基材は透明とされる。また、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の反射型液晶表示素子に適用する場合であって、強誘電性液晶用配向処理基板が共通電極基板である場合も、基材は透明とされる。一方、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の反射型液晶表示素子に適用する場合であって、強誘電性液晶用配向処理基板がＴＦＴ基板である場合、基材には透明性は要求されない。
【０１９０】
基材としては、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。
【０１９１】
５．着色層
本発明においては、基材と電極層との間に着色層が形成されていてもよい。着色層が形成されている場合、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、着色層によりカラー表示を実現することができる。
【０１９２】
着色層は、通常、パターン状に形成され、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンから構成されるものである。各着色パターンの配列としては、各着色パターンが巨視的に見て平均的に配列されていれば特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等が挙げられる。
また、着色層は、通常、後述する遮光部の開口部に形成される。
【０１９３】
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樹脂組成物を用いることができる。
【０１９４】
６．遮光部
本発明においては、非表示領域に遮光部が形成されていてもよい。遮光部は、強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子において、配線近傍からの光漏れを防いだり、外光がＴＦＴに入射することによるオフ時のリーク電流の発生を防いだりするために設けられるものである。
【０１９５】
本発明においては、上述したように、この遮光部上に、撥液性領域が配置されていることが好ましい。
遮光部は、通常、マトリクス状に形成される。マトリクス状の遮光部の縦ラインまたは横ラインのいずれかに対応して、撥液性領域が配置されることが好ましい。
【０１９６】
遮光部の形成材料としては、例えば、黒色着色剤を含有する樹脂、または、クロム、酸化クロム、窒化クロム等の金属もしくは金属化合物が挙げられる。金属もしくは金属化合物を用いた遮光部としては、例えば、ＣｒＯｘ膜（ｘは任意の数）およびＣｒ膜が２層積層されたものであってもよく、また、より反射率を低減させたＣｒＯｘ膜（ｘは任意の数）、ＣｒＮｙ膜（ｙは任意の数）およびＣｒ膜が３層積層されたものであってもよい。
【０１９７】
黒色着色剤を含有する樹脂を用いた遮光部は、黒色着色剤を含有する感光性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、フォトリソグラフィー法を利用してこの塗膜をパターニングすることにより形成することができる。
【０１９８】
また、金属もしくは金属化合物を用いた遮光部は、スパッタリング法や真空蒸着法等により薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法を利用してこの薄膜をパターニングすることにより形成することができる。また、無電界メッキ法や印刷法等を用いて遮光部を形成することもできる。
【０１９９】
遮光部の厚みとしては、スパッタリング法や真空蒸着法を用いる場合には０．２μｍ〜０．４μｍ程度、塗布法や印刷法を用いる場合には０．５μｍ〜２μｍ程度とすることができる。
【０２００】
７．ＴＦＴ
本発明においては、基材上に、ＴＦＴが形成されていてもよい。ＴＦＴは、各画素に少なくとも１つ以上形成される。
【０２０１】
本発明に用いられるＴＦＴは、少なくとも半導体層を有するものである。半導体層は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極と電気的に接続されている。この半導体層としては、一般的にＴＦＴに用いられる半導体層を用いることができ、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコン等が挙げられる。
【０２０２】
半導体層の形成方法としては、ＣＶＤ法、または、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法が挙げられる。
【０２０３】
８．ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極
本発明においては、基材上に、ゲート電極およびソース電極が縦横に形成され、また半導体層と画素電極とを接続するようにドレイン電極が形成されていてもよい。ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極は、信号電圧を加えられることにより、液晶を駆動させるものである。
【０２０４】
本発明においては、上述したように、ソース電極上に、撥液性領域が配置されていることが好ましい。
【０２０５】
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極としては、一般的な金属電極を用いることができる。金属電極としては、例えば、クロム、アルミニウム、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン等が挙げられる。
【０２０６】
また、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の形成方法としては、ＣＶＤ法、または、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法が挙げられる。
【０２０７】
９．反応性液晶層
本発明においては、図１５に例示するように、配向膜６上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層９が形成されていてもよい。反応性液晶は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化することにより反応性液晶層を形成することができる。反応性液晶層は、このように反応性液晶の配向状態を固定化してなるものであるので、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いので、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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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しい。これにより、反応性液晶の配向状態を固定化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く、容易に配向させることができるからである。
【０２１０】
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く、例えばモノアクリレートモノマー、ジアク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く、２種以上を混合して用いてもよい。
【０２１１】
モノアクリレートモノマーとしては、例えば下記式（４）および（５）で表される化合物を例示することができる。
【０２１２】
【化９】
2008256941.tif 000011
【０２１３】
上記式において、Ａ、Ｂ、Ｄ、ＥおよびＦはベンゼン、シクロヘ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のアルコキシカルボニル基、またはシアノ基のいずれであってもよい。さらに、分子鎖末端のアクリロイルオキシ基とＡまたはＤとは、炭素数３〜６のアルキレン基等の結合基を介して結合していてもよい。
【０２１４】
ジアクリレートモノマーとしては、例えば下記式（６）および（７）に示す化合物を挙げることができる。
【０２１５】
【化１０】
2008256941.tif 000012
【０２１６】
上記式において、ＸおよびＹは、水素、炭素数１〜２０のアルキル、炭素数１〜２０のアルケニル、炭素数１〜２０のアルキルオキシ、炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、ホルミル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニルオキシ、ハロゲン、シアノまたはニトロを表す。また、ｍは２〜２０の範囲内の整数を表す。上記式（６）において、Ｘとしては、炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、メチルまたは塩素であることが好ましく、中でも炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、特にＣＨ３（ＣＨ２）４ＯＣＯであることが好ましい。
【０２１７】
また、ジアクリレートモノマーとしては、例えば下記式（８）に示す化合物を挙げることができる。
【０２１８】
【化１１】
2008256941.tif 000013
【０２１９】
上記式において、Ｚ３１およびＺ３２は、各々独立して直接結合している−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ２ＣＨ２−を表し、Ｒ３１、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＝１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。
【０２２０】
上記式（８）で表される化合物の具体例としては、下記式（8-1）に示す化合物を挙げることができる。
【０２２１】
【化１２】
2008256941.tif 000014
【０２２２】
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−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ２ＣＨ２−を表す。また、ｍは０または１を表し、ｎは２〜８の範囲内の整数を表す。
【０２２３】
本発明においては、上記の中でも、上記式（６）および（８）で表される化合物が好適に用いられる。上記式（８）で表される化合物として、具体的には旭電化工業株式会社製の「アデカキラコール PLC-7183」、「アデカキラコール PLC-7209」などを挙げることができる。また、アクリレートモノマーとしては、例えばRolic technologies 社製の「ROF-5101」、「ROF-5102」なども挙げられる。
【０２２４】
また本発明においては、重合性液晶モノマーの中でも、ジアクリレートモノマーが好適である。ジアク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からである。
【０２２５】
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よいからである。
【０２２６】
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。
【０２２７】
本発明に用いることができる光重合開始剤としては、例えばベンジル（ビベンゾイルとも言う）、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、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４´−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３´−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオ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。
【０２２８】
このような光重合開始剤の添加量としては、一般的には０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範囲で上記反応性液晶に添加することができる。
【０２２９】
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１ｎｍ〜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い場合があるからである。
【０２３０】
反応性液晶層は、配向膜上に反応性液晶を含む反応性液晶層形成用塗工液を塗布し、配向処理を行い、上記反応性液晶の配向状態を固定化することにより形成することができる。また、反応性液晶層形成用塗工液を塗布するのではなく、ドライフィルム等を予め形成し、これを配向膜上に積層することにより、反応性液晶層を形成してもよい。製造工程の簡便さの観点からは、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。
【０２３１】
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、ジエチルベンゼン、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、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン等のケトン類；酢酸エチル、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エチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルア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、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール等のアルコール類；フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、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。
【０２３２】
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、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。
【０２３３】
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重量％、好ましくは１〜２０重量％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からである。
【０２３４】
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）アクリレート；ポリオール基と２個のイソシア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）アクリレート；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリグリシジルエステル、ポリオー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樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、（メタ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ（メタ）アクリレート等の光重合性化合物；アクリル基やメタクリル基を有する光重合性の液晶性化合物；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。
【０２３５】
このような反応性液晶層形成用塗工液の塗布方法としては、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。
【０２３６】
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が、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。
【０２３７】
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、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。
【０２３８】
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化するには、重合を活性化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う。
【０２３９】
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いが、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、波長が１５０〜５００ｎｍ、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。
【０２４０】
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い方法であるといえる。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。
【０２４１】
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、メタルハライドランプ）、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。なかでもメタルハライドランプ、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。
【０２４２】
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く、また液晶相となる温度より低い温度で行ってもよい。一旦液晶相となっ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。
【０２４３】
また、重合性液晶材料の配向状態を固定化する方法としては、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。
【０２４４】
１０．用途
本発明の強誘電性液晶用配向処理基板は、例えば、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適用することができる。この場合、強誘電性液晶用配向処理基板は、ＴＦＴ基板であってもよく、共通電極基板であってもよい。
【０２４５】
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、上述した強誘電性液晶用配向処理基板、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配向膜とを有する対向基板を、上記強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および上記対向基板の第２配向膜が対向するように配置し、上記配向膜および上記第２配向膜の間に強誘電性液晶を挟持してなることを特徴とするものである。
【０２４６】
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１６は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図１６に例示する液晶表示素子３０においては、強誘電性液晶用配向処理基板１と対向基板４１とが対向しており、強誘電性液晶用配向処理基板１の配向膜６と対向基板４１の第２配向膜４６との間には強誘電性液晶が挟持され、液晶層３１が構成されている。強誘電性液晶用配向処理基板１は、基材２上に電極層３が形成され、電極層３上に濡れ性変化層４が形成され、濡れ性変化層４表面に、親液性領域５ａおよび撥液性領域５ｂがストライプ状に交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域５ａ上に配向膜６が形成されたものである。また、対向基板４１は、第２基材４２上に第２電極層４３および第２配向膜４６が順に形成されたものである。強誘電性液晶用配向処理基板１の撥液性領域５ｂと、対向基板４１の配向膜４６との間には、強誘電性液晶が充填されておらず、真空状態であるか、あるいは、窒素ガス等の不活性ガスや空気が充填され、減圧部分３２になっている。
【０２４７】
図１６に例示する液晶表示素子は、例えば、強誘電性液晶用配向処理基板の周縁にシール材を塗布し、この強誘電性液晶用配向処理基板を、強誘電性液晶が等方相になる温度まで加熱し、強誘電性液晶を加温して等方性液体とし、加熱された強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜上に強誘電性液晶を等方性液体の状態で滴下し、強誘電性液晶が滴下された強誘電性液晶用配向処理基板と対向基板とを対向させ、両基板間を減圧し、減圧下で両基板を重ね合わせ、シール材を介して両基板を接着させ、常温まで徐冷して封入された強誘電性液晶を配向させることにより、作製することができる。
【０２４８】
本発明の液晶表示素子の製造方法として、上記のような液晶滴下方式を用いる場合、図２に例示する強誘電性液晶用配向処理基板１の配向膜６および撥液性領域５ｂ上に強誘電性液晶が滴下されることになる。このとき、撥液性領域５ｂは液体との接触角が相対的に高い領域であるので、強誘電性液晶は撥液性領域５ｂ上に流入しにくく、配向膜６上を流動する。このため、減圧下で両基板を接着させた後には、図１６に例示するように、強誘電性液晶用配向処理基板１の撥液性領域５ｂと、対向基板４１の配向膜４６とに挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに減圧部分３２となる。
【０２４９】
また、図１６に例示する液晶表示素子は、例えば、あらかじめ強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板を用いて液晶セルを作製し、強誘電性液晶を加温して等方性液体とし、キャピラリー効果を利用して液晶セルに強誘電性液晶を等方性液体の状態で注入し、接着剤で液晶セルを封鎖し、液晶セルを常温まで徐冷して封入された強誘電性液晶を配向させることにより、作製することができる。
【０２５０】
本発明の液晶表示素子の製造方法として、上記のような真空注入方式を用いる場合、図１６に例示する液晶表示素子では、配向膜６と第２配向膜４６とに挟まれた空間、および、撥液性領域５ｂと第２配向膜４６とに挟まれた空間に、強誘電性液晶が注入されることになる。このとき、撥液性領域５ｂは液体との接触角が相対的に高い領域であるので、強誘電性液晶は、撥液性領域５ｂと第２配向膜とに挟まれた空間には流入されにくく、配向膜６と第２配向膜４６とに挟まれた空間に流入される。このため、撥液性領域５ｂと第２配向膜とに挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに、真空状態であるか、あるいは、窒素ガス等の不活性ガスや空気が充填され、減圧部分３２となる。この空間が真空状態でない場合、好ましくは不活性ガスが充填される。
【０２５１】
本発明によれば、上述した強誘電性液晶用配向処理基板を用いるので、親液性領域上に形成された配向膜と撥液性領域との濡れ性の違いを利用することにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができる。これにより、例えば、配向膜の配向処理方向と、ストライプ状の撥液性領域の長手方向とを所定の角度にすることで、強誘電性液晶の配向性を向上させることができ、配向欠陥の発生を抑制することが可能である。
【０２５２】
例えば図１７に示すように、上述したような液晶滴下方式により強誘電性液晶３３を封入する場合であって、ストライプ状の配向膜６の長手方向に沿って強誘電性液晶３３を連続的に滴下する場合は、配向膜６の配向処理方向ｄと、ストライプ状の撥液性領域５ｂの長手方向ｎとを略垂直にすることで、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。ストライプ状の配向膜６の長手方向に沿って強誘電性液晶３３を連続的に滴下した場合、強誘電性液晶３３はストライプ状の配向膜６の幅方向ｐに流動すると想定されるからである。
また例えば、図示しないが、上述したような真空注入方式により強誘電性液晶を封入する場合は、配向膜の配向処理方向と、ストライプ状の撥液性領域の長手方向とを略平行にすることで、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。強誘電性液晶はストライプ状の配向膜の長手方向に沿って注入されると想定されるからである。
【０２５３】
また、上述したように、隔壁を設ける必要がないので、本発明の液晶表示素子は、小型ディスプレイとして好適である。
【０２５４】
本発明においては、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域に対応して、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間に減圧部分が設けられており、この減圧部分が、温度変化に伴う強誘電性液晶の膨張・収縮に追従することができる。これにより、セルギャップを一定に保つことができ、表示ムラの発生を抑制することが可能である。
【０２５５】
また、減圧状態である減圧部分と、大気圧である液晶表示素子の外部との気圧差により、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間には常に外部から均一に圧力がかかっていることになるため、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板の密着強度を高めることができる。
【０２５６】
なお、強誘電性液晶用配向処理基板については、上記「Ａ．強誘電性液晶用配向処理基板」の項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。以下、本発明の液晶表示素子の他の構成について説明する。
【０２５７】
１．液晶層
本発明における液晶層は、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および対向基板の第２配向膜の間に強誘電性液晶を挟持させることにより構成されている。
【０２５８】
本発明に用いられる強誘電性液晶としては、カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相を発現するものであれば特に限定されるものではない。強誘電性液晶の相系列としては、例えば、降温過程において、ネマチック（Ｎ）相−コレステリック（Ｃｈ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、ネマチック（Ｎ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、ネマチック（Ｎ）相−スメクチックＡ（ＳｍＡ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、ネマチック（Ｎ）相−コレステリック（Ｃｈ）相−スメクチックＡ（ＳｍＡ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、などを挙げることができる。
【０２５９】
中でも、強誘電性液晶は、単安定性を示すものであることが好ましい。強誘電性液晶として単安定性を示すものを用いることにより、階調表示が可能となるからである。
【０２６０】
なお、「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化している状態をいう。強誘電性液晶は、図１８に例示するように、液晶分子３５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３５の層法線ｚに対する傾き角をチルト角θという。このように、液晶分子３５は層法線ｚに対しチルト角±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。具体的に説明すると、単安定性を示すとは、電圧無印加時に液晶分子３５がコーン上のいずれかひとつの状態で安定化している状態をいう。
【０２６１】
単安定性を示すものの中でも、例えば図１９下段左に示すような、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。）特性を示すものが特に好ましい。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からである。
なお、「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いう。
【０２６２】
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から要求特性に応じて種々選択することができる。
【０２６３】
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。
【０２６４】
また、ＳｍＡ相を経由する液晶材料としては、材料選択の幅が広いことから、Ｃｈ相から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が、低粘度でＳｍＣ相を示しやすいノンカイラルな液晶（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しい。
【０２６５】
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い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）ｍ−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、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３はそれぞれ、１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基、ピリダジン−３，６−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基であり、これらの基はハロゲン原子、水酸基、シアノ基等の置換基を有していてもよく、Ｘ１およびＹ１はそれぞれ、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、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。
【０２６６】
上記ホスト液晶に添加する光学活性物質としては、自発分極が大きく、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く、一般にＳｍＣ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、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は上記一般式と同じ意味を表し、ＺａおよびＺｂは−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｎ（→Ｏ）＝Ｎ−、−Ｃ（＝Ｏ）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、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、Ｒｄ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、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、ＲｃおよびＲｄはハロゲン原子、シアノ基、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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
本発明における液晶層には、上記の強誘電性液晶以外に他の化合物が含有されていてもよい。他の化合物としては、本発明の液晶表示素子に求められる機能に応じて任意の機能を備えるものを用いることができる。好適に用いられる他の化合物としては、重合性モノマーの重合物を挙げることができる。液晶層中に重合性モノマーの重合物が含有されることにより、強誘電性液晶の配列がいわゆる「高分子安定化」され、優れた配向安定性が得られるからである。
【０２６９】
上記重合性モノマーとしては、重合反応により重合物を生じる化合物であれば特に限定されるものではない。重合性モノマーとしては、加熱処理により重合反応を生じる熱硬化性樹脂モノマー、および活性放射線の照射により重合反応を生じる活性放射線硬化性樹脂モノマーを挙げることができる。中でも、活性放射線硬化性樹脂モノマーを用いることが好ましい。熱硬化性樹脂モノマーを用いる場合は、重合反応を生じさせるために加温処理をすることが必要であるため、このような加温処理により強誘電性液晶の規則的な配列が損なわれたり、相転移が誘起されてしまったりするおそれがある。一方、活性放射線硬化性樹脂モノマーを用いる場合は、このようなおそれがなく、重合反応が生じることによって強誘電性液晶の配列が害されることが少ないからである。
【０２７０】
活性放射線硬化性樹脂モノマーとしては、電子線の照射により重合反応を生じる電子線硬化性樹脂モノマー、および光照射により重合反応を生じる光硬化性樹脂モノマーを挙げることができる。中でも、光硬化性樹脂モノマーを用いることが好ましい。光硬化性樹脂モノマーを用いることにより、製造工程を簡略化できるからである。
【０２７１】
光硬化性樹脂モノマーとしては、波長が１５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内の光を照射することにより、重合反応を生じるものであれば特に限定されるものではない。中でも波長が２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内、特に３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内の光を照射することにより重合反応を生じる紫外線硬化性樹脂モノマーを用いることが好ましい。照射装置の容易性等の面において利点を有するからである。
【０２７２】
紫外線硬化性樹脂モノマーが有する重合性官能基は、上記波長領域の紫外線照射により、重合反応を生じるものであれば特に限定されるものではない。特に、アクリレート基を有する紫外線硬化型樹脂モノマーを用いることが好ましい。
【０２７３】
また、紫外線硬化性樹脂モノマーは、一分子中に一つの重合性官能基を有する単官能性モノマーであってもよく、また、一分子中に二つ以上の重合性官能基を有する多官能性モノマーであってもよい。中でも、多官能性モノマーを用いることが好ましい。多官能性モノマーを用いることにより、液晶層においてより強いポリマーネットワークを形成することができるため、分子間力および配向膜界面におけるポリマーネットワークを強化することができる。これにより、液晶層の温度変化による強誘電性液晶の配列の乱れを抑制することができる。
【０２７４】
多官能性モノマーの中でも、分子の両末端に重合性官能基を有する２官能性モノマーが好ましく用いられる。分子の両端に重合性官能基を有することにより、ポリマー同士の間隔が広いポリマーネットワークを形成することができ、液晶層が重合性モノマーの重合物を含むことによる強誘電性液晶の駆動電圧の低下を防止できるからである。
【０２７５】
また、紫外線硬化性樹脂モノマーの中でも、液晶性を発現する紫外線硬化性液晶モノマーを用いることが好ましい。このような紫外線硬化性液晶モノマーが好ましい理由は次の通りである。すなわち、紫外線硬化性液晶モノマーは液晶性を示すことから、配向膜の配向規制力により規則的に配列することができる。このため、紫外線硬化性液晶モノマーを、規則的に配列した後に重合反応を生じさせることにより、規則的な配列状態を維持したまま固定化することができる。このような規則的な配列状態を有する重合物が液晶層中に存在することにより、強誘電性液晶の配向安定性を向上させることができ、優れた耐熱性および耐衝撃性を得ることができる。
【０２７６】
紫外線硬化性液晶モノマーが示す液晶相としては、特に限定されるものではなく、例えば、Ｎ相、ＳｍＡ相、ＳｍＣ相を挙げることができる。
【０２７７】
本発明に用いられる紫外線硬化性液晶モノマーとしては、例えば、下記式（４）、（５）および（７）に示す化合物を挙げることができる。
【０２７８】
【化１３】
2008256941.tif 000015
【０２７９】
上記式（４）および（５）において、Ａ、Ｂ、Ｄ、ＥおよびＦはベンゼン、シクロヘ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のアルコキシカルボニル基、またはシアノ基のいずれであってもよい。さらに、分子鎖末端のアクリロイルオキシ基とＡまたはＤとは、炭素数３〜６のアルキレン基等の結合基を介して結合していてもよい。
【０２８０】
また、上記式（７）において、Ｙは、水素、炭素数１〜２０のアルキル、炭素数１〜２０のアルケニル、炭素数１〜２０のアルキルオキシ、炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、ホルミル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニルオキシ、ハロゲン、シアノまたはニトロを表す。
【０２８１】
上記の中でも、好適に用いられるものとして、下記式の化合物を例示することができる。
【０２８２】
【化１４】
2008256941.tif 000016
【０２８３】
【化１５】
2008256941.tif 000017
【０２８４】
【化１６】
2008256941.tif 000018
【０２８５】
また、上記重合性モノマーの重合物は、単一の重合性モノマーの重合物であってもよく、２以上の異なる重合性モノマーの重合物であってもよい。２以上の異なる重合性モノマーの重合物とする場合は、例えば、上記式で示される紫外線硬化性液晶モノマーと他の紫外線硬化性樹脂モノマーとの重合物を例示することができる。
【０２８６】
重合性モノマーとして紫外線硬化性液晶モノマーを用いた場合、重合性モノマーの重合物としては、主鎖に液晶性を示す原子団を有することにより主鎖が液晶性を示す主鎖液晶型重合物であってもよく、側鎖に液晶性を示す原子団を有することにより側鎖が液晶性を示す側鎖液晶型重合物であってもよい。中でも、重合性モノマーの重合物が側鎖液晶型重合物であることが好ましい。液晶性を示す原子団が側鎖に存在することにより、この原子団の自由度が高くなるため、液晶層において液晶性を示す原子団が配向しやすくなるからである。また、その結果として強誘電性液晶の配向安定性を向上させることができるからである。
【０２８７】
液晶層中の重合性モノマーの重合物の存在量としては、強誘電性液晶の配向安定性を所望の程度にできる範囲内であれば特に限定されないが、０．５質量％〜３０質量％の範囲内が好ましく、より好ましくは１質量％〜２０質量％の範囲内、さらに好ましくは１質量％〜１０質量％の範囲内である。重合性モノマーの重合物の存在量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶の駆動電圧が増加したり、応答速度が低下したりする場合があるからである。また、重合性モノマーの重合物の存在量が上記範囲よりも少ないと、強誘電性液晶の配向安定性が不十分となり、耐熱性や耐衝撃性が低下する可能性があるからである。
【０２８８】
なお、液晶層中の重合性モノマーの重合物の存在量は、液晶層中の単分子液晶を溶剤で洗い流した後、残存する重合性モノマーの重合物の重量を電子天秤で測量することによって求めた残存量と、液晶層の総質量とから算出することができる。
【０２８９】
強誘電性液晶の封入方法としては、一般な封入方法を用いることができ、例えば、真空注入方式および液晶滴下方式のいずれも適用することができる。
【０２９０】
真空注入方式の場合、例えば、あらかじめ強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板を用いて液晶セルを作製し、強誘電性液晶を加温することにより等方性液体とし、キャピラリー効果を利用して液晶セルに強誘電性液晶を等方性液体の状態で注入し、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。その後、液晶セルを常温まで徐冷することにより、封入された強誘電性液晶を配向させることができる。
【０２９１】
また液晶滴下方式の場合、例えば、強誘電性液晶用配向処理基板の周縁にシール材を塗布し、この強誘電性液晶用配向処理基板を加熱し、強誘電性液晶を加温することにより等方性液体とし、加熱した強誘電性液晶用配向処理基板上に強誘電性液晶を等方性液体の状態で滴下し、強誘電性液晶が滴下された強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板を対向させ、減圧下で重ね合わせ、シール材を介して接着させることにより、液晶層を形成することができる。その後、液晶セルを常温まで徐冷することにより、封入された強誘電性液晶を配向させることができる。
【０２９２】
上記液晶滴下方式の場合、強誘電性液晶の滴下方法としては、封入可能な所定量を滴下することができる方法であれば特に限定されるものではない。例えば、間欠的に滴下する方法であってもよく、連続的に滴下する方法であってもよい。具体的には、強誘電性液晶の滴下方法としては、インクジェット方式、ディスペンサー方式等が挙げられる。
【０２９３】
強誘電性液晶で構成される液晶層の厚みは、１．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であることが好ましく、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。
【０２９４】
また、液晶層の厚みは、ビーズ、カラムスペーサなどのスペーサにより調整することができる。このスペーサは、撥液性領域上に形成されていることが好ましい。すなわち、スペーサは、非表示領域に形成されていることが好ましい。一般に、スペーサ付近では強誘電性液晶の配向不良が生じやすいが、スペーサが非表示領域に形成されていることにより、スペーサ付近での配向不良による画像表示への影響を低減することができるからである。
【０２９５】
２．対向基板
本発明に用いられる対向基板は、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配向膜とを有するものである。
【０２９６】
本発明においては、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と、対向基板の第２配向膜とは、互いに異なる組成を有する材料を用いて構成されていることが好ましい。これにより、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥、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。特に、ダブルドメインの発生を効果的に抑制することができ、モノドメイン配向を得ることができる。配向膜および第２配向膜の構成材料を異なる組成とすることにより良好な配向状態が得られる理由は明らかではないが、配向膜のそれぞれと強誘電性液晶との相互作用の相違によるものと考えられる。また、配向膜および第２配向膜の配向規制力により強誘電性液晶を配向させることができるので、相転移点以上に昇温することによる配向乱れが生じにくく、優れた配向安定性を得ることができる。
【０２９７】
配向膜および第２配向膜の構成材料の組成を異なるものとするには、例えば、配向膜および第２配向膜のいずれか一方を光配向膜、他方をラビング配向膜とすればよい。また、配向膜および第２配向膜の両方をラビング配向膜として、ラビング配向膜の構成材料の組成を異なるものとする、あるいは、両方を光配向膜として、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることによって、配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。
【０２９８】
また、配向膜および第２配向膜の両方が光配向膜である場合、例えば一方の光配向膜に光異性化型の材料を用い、他方の光配向膜に光反応型の材料を用いることにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。
【０２９９】
さらに、配向膜および第２配向膜の両方が光異性化型の材料を用いた光配向膜である場合、上述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、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。さらに、上述した添加剤の添加量を変えることによって、組成を変化させることもできる。
【０３００】
同様に、配向膜および第２配向膜の両方が光反応型の材料を用いた光配向膜である場合、上述した光二量化反応性化合物、例えば光二量化反応性ポリマーを種々選択することにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。さらに、上述した添加剤の添加量を変えることによって、組成を変化させることもできる。
【０３０１】
また、配向膜および第２配向膜のいずれか一方の上に反応性液晶層を形成する、あるいは、配向膜および第２配向膜の両方の上に反応性液晶層を形成して、それぞれの反応性液晶層の構成材料の組成を異なるものとすることによって、強誘電性液晶を挟んで、各基板の最表面に形成された部材の構成材料の組成を異なるものとすることができる。
【０３０２】
本発明に用いられる第２配向膜は、第２基材上の全面に形成されていてもよく、第２基材上にパターン状に形成されていてもよいが、中でも、パターン状に形成されていることが好ましい。この場合、対向基板も、上記強誘電性液晶用配向処理基板であることが好ましい。
【０３０３】
図３に、対向基板が強誘電性液晶用配向処理基板である場合の例を示す。図３に例示する液晶表示素子３０においては、２枚の強誘電性液晶用配向処理基板１および１´が対向しており、これらの強誘電性液晶用配向処理基板１および１´のそれぞれの配向膜６および６´の間に強誘電性液晶が挟持され、液晶層３１が構成されている。強誘電性液晶用配向処理基板１および１´は、それぞれ、基材２、２´上に電極層３、３´および濡れ性変化層４、４´が形成され、この濡れ性変化層４、４´の表面にストライプ状の親液性領域５ａ、５ａ´および撥液性領域５ｂ、５ｂ´が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域５ａ、５ａ´上に配向膜６、６´が形成されたものである。２枚の強誘電性液晶用配向処理基板１および１´は、それぞれの配向膜６および６´、すなわちそれぞれの親液性領域５ａおよび５ａ´が向かい合い、またそれぞれの撥液性領域５ｂおよび５ｂ´が向かい合うように配置されている。また、撥液性領域５ｂおよび５ｂ´の間には、強誘電性液晶が充填されておらず、真空状態であるか、あるいは、窒素ガス等の不活性ガスや空気が充填され、減圧部分３２になっている。
【０３０４】
このように、対向基板が強誘電性液晶用配向処理基板である場合、各強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜同士が向かい合い、各強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域同士が向かい合うように、両基板が配置される。
【０３０５】
なお、第２基材、第２電極層および第２配向膜については、上記「Ａ．強誘電性液晶用配向処理基板」に記載した基材、電極層および配向膜とそれぞれ同様であり、強誘電性液晶用配向処理基板については、上記「Ａ．強誘電性液晶用配向処理基板」に記載したモノと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０３０６】
３．偏光板
本発明においては、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板の外側に偏光板がそれぞれ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。通常、各偏光板は、偏光軸が９０°ねじれて配置される。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や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、強誘電性液晶用配向処理基板側の偏光板の偏光軸を液晶分子の配向方向（配向膜の配向処理方向）と揃うように設置することにより、強誘電性液晶用配向処理基板側の偏光板を透過した偏光は方向を９０°回転することができず、対向基板側の偏光板により遮断され、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各偏光板の偏光軸に対し角度θ（望ましくはθ＝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、偏光が対向基板側の偏光板を透過し、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。
【０３０７】
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く、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。
【０３０８】
４．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いる。
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く、カラーフィルタ方式によりカラー表示を行ってもよい。
【０３０９】
本発明の液晶表示素子は、強誘電性液晶が単安定性を示すので、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イが可能となるからである。さらに、電圧変調により階調制御が可能になる。
【０３１０】
ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の場合、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板のいずれが、ＴＦＴ基板であってもよく、共通電極基板であってもよい。
【０３１１】
図２０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斜視図を示す。図２０に例示する液晶表示素子３０は、強誘電性液晶用配向処理基板１（共通電極基板）と、対向基板４１（ＴＦＴ基板）とを有するものである。強誘電性液晶用配向処理基板１（共通電極基板）は、基材２上に電極層３（共通電極）が形成され、図示しないが濡れ性変化層が形成され、濡れ性変化層表面にストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域上に配向膜６が形成されたものである。また、対向基板４１（ＴＦＴ基板）は、第２基材４２上に画素電極（第２電極層）４３、ゲート電極４４ａ、ソース電極４４ｂおよびＴＦＴ４５が形成され、図示しないがこれらの上に第２配向膜が形成されたものである。ゲート電極４４ａおよびソース電極４４ｂはそれぞれ縦横に配列しており、ゲート電極４４ａおよびソース電極４４ｂに信号を加えることによりＴＦＴ４５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４４ａおよびソース電極４４ｂ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、ゲート電極４４ａの信号とソース電極４４ｂの信号とは独立に動作することができる。ゲート電極４４ａおよびソース電極４４ｂ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ＴＦＴ４５および画素電極（第２電極層）４３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を動作させることができる。なお、図２０において、液晶層、濡れ性変化層、濡れ性変化パターンおよび第２配向膜は省略されている。
【０３１２】
また、本発明の液晶表示素子はセグメント方式による駆動も可能である。
【０３１３】
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】
【０３１４】
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］
まず、イソプロピルアルコール３ｇと、オルガノシロキサン（東芝シリコーン製、ＴＳＬ８１１３）０．４ｇと、フルオロアルコキシシランＭＦ−１６０Ｅ（トーケムプロダクツ製）０．３ｇと、光触媒無機コーティング剤ＳＴ−Ｋ０１（石原産業株式会社製）２ｇとを混合し、溶液を調製した。次に、ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板２枚をよく洗浄し、これらのガラス基板上の全面に上記の溶液を塗布した。得られた塗膜を乾燥し、加水分解、重縮合反応を進行させ、光触媒がオルガノポリシロキサン中に強固に固定された、膜厚０．１μｍの透明な濡れ性変化層を形成した。
【０３１５】
次いで、所定のフォトマスクを用いて、光照射部のパターンがＬ（ライン）／Ｓ（スペース）＝１５００μｍ／１０μｍとなるようにストライプパターン状に濡れ性変化層に紫外線を照射した。紫外線照射は、大日本スクリーン株式会社製ＵＶ露光機ＭＡ−１２００ＤＵＶを用い、２３．６ｍＷ／ｃｍ２の照度で３分間照射した。紫外線の照射により濡れ性変化層の所定の領域に撥液性領域を形成した。
【０３１６】
次に、濡れ性変化層上に、光二量化反応型の光配向膜材料（商品名：ＲＯＰ-１０２、ロリックテクノロジー社製）の２質量％シクロペンタノン溶液をスピンコートし、１３０℃で１０分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約１００ｍＪ／ｃｍ２照射し、配向処理を行い、光配向膜を形成した。また、片方の基板には、光配向膜上にさらに重合性液晶(商品名：ＲＯＦ−５１０１、ロリックテクノロジー社製)をスピンコート法にて積層し、窒素雰囲気下で非偏光光を１Ｊ／ｃｍ２照射し、反応性液晶層を形成した。そして、反応性液晶層上に１．５μｍのビーズスペーサを散布した。
【０３１７】
真空チャンバー内に配置したホットプレートを１００℃に加熱して、このホットプレート上に片方の基板を配置し、１００℃に加熱したインクジェットヘッドを用いて、強誘電性液晶（商品名：Ｒ２３０１、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）を塗布した。次に、もう片方の基板を、吸着プレートで吸着し、２枚の基板をそれぞれの配向処理方向が平行になるように対向させた。そして、真空チャンバー内が１０Ｔｏｒｒになるように排気を行った状態で、両基板を密着させ、一定の圧力をかけた後、真空チャンバー内を常圧に戻した。その後、強誘電性液晶を室温まで徐冷することにより、液晶表示素子を作製した。
その結果、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張や収縮によるセルギャップ変化がなく、表示ムラがないパネルが作成できた。
【０３１８】
［比較例］
まず、ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板２枚をよく洗浄した。
片方のガラス基板上に透明レジスト（商品名：ＮＮ７８０、ＪＳＲ社製）をスピンコートして、減圧乾燥し、９０℃で３分間プリベークを行った。次いで、１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線でマスク露光し、無機アルカリ溶液で現像を行い、２３０℃で３０分間ポストベークを行った。これにより、ストライプ状の高さ１．５μｍ、Ｌ／Ｓ＝１０μｍ／１５００μｍのストライプパターン状の隔壁を形成した。
次に、隔壁が形成された基板上に、光二量化反応型の光配向膜材料（商品名：ＲＯＰ-１０２、ロリックテクノロジー社製）の２質量％シクロペンタノン溶液をスピンコートし、１３０℃で１０分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約１００ｍＪ／ｃｍ２照射し、配向処理を行い、光配向膜を形成した。この光配向膜上に、さらに重合性液晶(商品名：ＲＯＦ−５１０１、ロリックテクノロジー社製)をスピンコート法にて積層し、窒素雰囲気下で非偏光光を１Ｊ／ｃｍ２照射し、反応性液晶層を形成した。
【０３１９】
次に、もう片方のガラス基板上に、光二量化反応型の光配向膜材料（商品名：ＲＯＰ-１０２、ロリックテクノロジー社製）の２質量％シクロペンタノン溶液をスピンコートし、１３０℃で１０分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約１００ｍＪ／ｃｍ２照射し、配向処理を行い、光配向膜を形成した。
【０３２０】
真空チャンバー内に配置したホットプレートを１００℃に加熱して、このホットプレート上に片方の基板を配置し、１００℃に加熱したインクジェットヘッドを用いて、強誘電性液晶（商品名：Ｒ２３０１、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）を塗布した。次に、もう片方の基板を、吸着プレートで吸着し、２枚の基板をそれぞれの配向処理方向が平行になるように対向させた。そして、真空チャンバー内が１０Ｔｏｒｒになるように排気を行った状態で、両基板を密着させ、一定の圧力をかけた後、真空チャンバー内を常圧に戻した。その後、強誘電性液晶を室温まで徐冷することにより、液晶表示素子を作製した。
その結果、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張や収縮によるセルギャップ変化がパネル内で発生し、表示ムラが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０３２１】
【図１】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】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４】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。
【図９】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。
【図１０】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図１１】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１２】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。
【図１３】図１２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１４】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１５】本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略断面図である。
【図１６】本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の液晶表示素子の製造方法における強誘電性液晶の封入方法の一例を示す模式図である。
【図１８】液晶分子の挙動を示す模式図である。
【図１９】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２０】本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略斜視図である。
【図２１】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。
【符号の説明】
【０３２２】
１，１´  …  強誘電性液晶用配向処理基板
２，２´  …  基材
３，３´  …  電極層
４，４´  …  濡れ性変化層
５ａ，５ａ´  …  親液性領域
５ｂ，５ｂ´  …  撥液性領域
６，６´  …  配向膜
７  …  樹脂層
８  …  微小親液性領域
９  …  反応性液晶層
１３  …  非表示領域
３０  …  液晶表示素子
３１  …  液晶層
４１  …  対向基板
４２  …  第２基材
４３  …  第２電極層
４６  …  第２配向膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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