(57)【要約】      （修正有）【課題】方位角アンカリングエネルギー（ＡΦ）の大きい液晶配向膜でも、煩雑な工程なしに信頼性のあるＡΦを高精度に測定できる液晶セル、およびその液晶セルを用いたＡΦの測定方法を提供する。【解決手段】ＡΦを測定する液晶配向膜からなる面ＡＬ−１と、垂直配向膜からなる面ＡＬ−２を同一面内に有する基板Ａ及び基板Ｂを、該配向膜面が内側となるように液晶を介して対向挟持させた液晶セルであり、基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１で挟持されたＴＮ領域と、基板Ａの面ＡＬ−１と基板Ｂの面ＡＬ−２とで挟持された、ハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域１）と、基板Ａの面ＡＬ−２と基板Ｂの面ＡＬ−１とで挟持されたハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域２）とを有する液晶配向膜のＡΦ測定用液晶セル、及び、該液晶セルを使用した液晶配向膜のＡΦの測定方法。【選択図】図１
2007248958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方位角アンカリングエネルギーを測定する液晶配向膜からなる面ＡＬ−１と、実質的に垂直配向（基板と液晶とのなす角が実質的に９０°）能を有する垂直配向膜からなる面ＡＬ−２を同一面内に有する基板Ａ及び基板Ｂを、該配向膜面が内側となるように液晶を介して対向挟持させた液晶セルであり、基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１で挟持された液晶がねじれ構造を形成する領域（ＴＮ領域）と、基板Ａの面ＡＬ−１と基板Ｂの面ＡＬ−２とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域１）と、基板Ａの面ＡＬ−２と基板Ｂの面ＡＬ−１とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域２）とを有することを特徴とする、液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セル。
【請求項２】
前記基板Ａ及び基板Ｂが、透明基板上に方位角アンカリングエネルギーを測定する液晶配向膜を形成した後、該液晶配向膜上の１部分に垂直配向膜を形成したものである、請求項１に記載の液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セル。
【請求項３】
液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギーの測定方法であって、請求項１に記載の液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セル中に、カイラル物質を含まない液晶材料を挟持させる工程と、ＨＢ領域１の配向容易軸の向きの測定から、基板Ａの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ１）を測定する工程と、ＨＢ領域２の配向容易軸の向きの測定から、基板Ｂの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ２）を測定する工程と、ＴＮ領域において、基板Ａの面ＡＬ−１及び基板Ｂの面ＡＬ−１によって形成されるＴＮ配向のねじれ角（Φｔ）を測定する工程と、｜Φｅ２−Φｅ１｜、及び｜Φｔ｜から、配向膜の方位角アンカリングエネルギーを算出する工程を有することを特徴とする、液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギーの測定方法。
【請求項４】
前記液晶材料がネマチック液晶である、請求項３に記載の方位角アンカリングエネルギー測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子の配向界面の評価パラメータである方位角アンカリングエネルギーを測定するための液晶セル、およびその液晶セルを用いた方位角アンカリングエネルギーの測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子内の配向界面を評価する方法としてアンカリングエネルギー測定が知られている。しかし、アンカリングエネルギーには、極角方向と方位角方向があり、それらを定量的に評価することが困難であった。
【０００３】
通常、方位角方向のアンカリングエネルギー（以下、方位角方向のアンカリングエネルギーを「方位角アンカリングエネルギー」という）を測定するには、液晶層に何らかの方法でねじれ変形を与え、設定したねじれ角と実際のねじれ角の差を求める。（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）
【０００４】
液晶分子は、基板界面においてバルクからのトルクと界面の束縛力とがバランスしたところで安定化するため、  配向容易軸からねじれを緩和させる方向にずれる（ここで、基板表面の液晶分子の平均配向方向を表す単位ベクトルを界面ダイレクタと称し、また、液晶に変形応力が全く働いていない時の界面ダイレクタの向きを配向容易軸と称する。）。そのずれ角をΔΦとする。全く同じ条件で処理した２枚の基板を用いてセルを作製した場合、そのときの界面エネルギーを、
【０００５】
【数１】
2007248958.tif 000003
【０００６】
としたとき、  方位角アンカリングエネルギーＡΦは、下記式（２）で表される。
【０００７】
【数２】
2007248958.tif 000004
【０００８】
Φｔ  ：セル内の実際のねじれ角
ΔΦ：基板界面における液晶分子の配向容易軸（ラビング方向）からのずれ角
Ｋ２  ：ツイスト弾性定数
ｄ  ：セルギャップ
【０００９】
ここで設定した交差角をΦｒとすると、ΔΦは、
【００１０】
【数３】
2007248958.tif 000005
【００１１】
で求めることができ、方位角アンカリングエネルギーＡΦを算出できる。
【００１２】
ラビング液晶配向膜においては、方位角アンカリングエネルギーは、ラビング強度に依存することが知られている（例えば、非特許文献２参照）。しかし現行の方法では、ラビング強度の値を変化させたラビング液晶配向膜を使用し、方位角アンカリングエネルギーを測定しても、想定されるような方位角アンカリングエネルギーを算出することができず、信頼性あるデータを得ることが困難であった。
【００１３】
上記方法では、通常交差角Φｒを９０°と設定して方位角アンカリングエネルギーを算出する。その理由は、使用するセルが通常ガラス板上に設けられた液晶配向膜の配向方向、通常はラビングの向きが９０°交差するように対向挟持させて作成しているからである。
しかし、配向容易軸が配向処理の方向と１００％正確に一致している保証はない。バフ布で配向膜をラビングするとき、バフ布の個々の毛先の軌跡は決して一様ではなく、ラビング角度の設定が正しくても、毛先の乱れや癖毛の影響で、配向膜が摩擦された軌跡の平均方向はラビングの設定方向からずれている可能性がある。
さらに、ラビング角度の設定やガラス基板貼り合わせ作業の誤差も存在する。発明者らの経験では、配向容易軸と配向処理方向のずれが大きい場合、１度前後あることが判っている。方位角アンカリングエネルギーの小さい領域（１０−５Ｊ／ｍ２以下）では、ΔΦ自体が大きいので、方位角アンカリングエネルギーの測定精度に対する影響は比較的少ないが、Ａの大きい領域（１０−４Ｊ／ｍ２以上）ではこの影響は無視できなくなる。
【００１４】
上記方法では、式（３）の関係からΔΦを求めている。ΔΦは基板界面における液晶分子の配向容易軸（ラビング方向）からのずれ角（即ち配向容易軸と界面ダイレクタのずれ角）であるから、本来は設定した交差角Φｒ＝９０°ではなく、上下基板の配向容易軸の交差角を正確に求めた交差角Φｅを用いるべきである。しかしながら、未だ、配向容易軸を測定する最良の方法がないため、「配向容易軸は配向処理の方向と一致している」と仮定しているのである。これが、方位角アンカリングエネルギーの大きな領域（１０−４Ｊ／ｍ２以上）ではバラツキが大きくなり再現性のあるデータが得られないという問題の原因である。
【００１５】
これに対し、交差角Φｅが判らなくても方位角アンカリングエネルギーを測定できる方法が開示されている（例えば非特許文献３参照）この方法は、液晶封入前にホモジニアス配向セルを２つに分断し、一方に右回り、他方に左回りのカイラル剤を添加したネマチック液晶を封入し、それぞれのねじれ角を測定するという方法である。分断した二つのセルは配向容易軸の交差角が同等なので、二つのねじれ角を測定することによりその影響が相殺できるとある。しかし該方法は、液晶にカイラル剤を添加しているため、純粋な液晶と配向膜表面との相互作用を反映できない。また、ネマチック液晶に混ぜるべき二種類のカイラル剤濃度を正確に同等にするのは極めて難しい。実際、この方法で測定されたのは方位角アンカリングエネルギーが比較的小さい配向膜で、実測されたＡも１．６〜９．７×１０−５Ｊ／ｍ２の範囲である。
【００１６】
また、直接交差角Φｅを測定して、方位角アンカリングエネルギーを測定する方法が開示されている。（例えば、特許文献２参照）この方法は、ホモジニアス配向セルにカイラル剤を添加したネマチック液晶を封入したときのねじれ角と、同一のセルにカイラル剤を含まないネマチック液晶を封入したときのねじれ角（すなわち交差角Φｅ）とを、それぞれ測定して、方位角アンカリングエネルギーを決定するという方法である。確かに交差角は明らかになる。しかし方位角アンカリングエネルギーを求めるために、カイラル剤を添加したネマチック液晶を封入したときのねじれ角を参照しているため、純粋な液晶と配向膜表面との相互作用を反映できない。その上、同一のセルに二種類の液晶を封入するため、溶媒等でセル内に封入されている液晶を洗い流す煩雑さがある。溶媒による洗浄によって、プレチルト角や配向膜表面のリターデーションに変化が認められる可能性がある。そのため、同一の表面を評価しているとは言え難い。
【００１７】
この様に、従来の方位角アンカリングエネルギーの測定方法では、交差角Φｅの測定精度が不十分なため、そして交差角Φｅを精度良く測定できたとしてもカイラル剤を含まない純粋な液晶と配向膜表面との相互作用を測定していないため、ラビング配向膜のような比較的方位角アンカリングエネルギーの大きい配向膜の方位角アンカリングエネルギーを精度良く測定することができなかった。
【００１８】
【特許文献１】特開平９−８９７６０号公報
【特許文献２】特開平１５−５７１４７号公報
【非特許文献１】第１９回液晶討論会講演予稿集３７８−３７９頁（１９９３）
【非特許文献２】２００３年度日本液晶学会討論会予稿集３１１−３１２頁（２００３）
【非特許文献３】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．  Ｖｏｌ．３９，  ｐｐ．１７４３  （２０００）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明が解決しようとしている課題は、比較的方位角アンカリングエネルギーの大きい液晶配向膜でも、煩雑な工程なしに信頼性のある方位角アンカリングエネルギーを高精度に測定できる液晶セル、およびその液晶セルを用いた方位角アンカリングエネルギーの測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、液晶がねじれ構造を形成する領域（ＴＮ領域）と、液晶がねじれを生じずに、互い違いのハイブリッド構造を形成する２つの領域（ＨＢ領域１及びＨＢ領域２）の、３つの配向の異なる領域を有する液晶セルを使用することで、上記課題を解決した。即ち、カイラル剤を含まない液晶を、液晶がねじれ構造を形成する領域（ＴＮ領域）と、液晶がねじれを生じずに互い違いのハイブリッド構造を形成する２つの領域（ＨＢ領域１及びＨＢ領域２）の、３つの配向の異なる領域を有する液晶セルに挟持させたときの、ＨＢ領域１の方位角Φｅ１及びＨＢ領域２の方位角Φｅ２を直接測定し、該方位角の差の絶対値｜Φｅ２−Φｅ１｜を交差角Φｅとして、上記（２）〜（３）の式に代入することで、カイラル剤を含まない純粋な液晶と配向膜表面との相互作用を反映した方位角アンカリングエネルギーを算出できることを見いだした。
【００２１】
即ち、本発明は、方位角アンカリングエネルギーを測定する液晶配向膜からなる面ＡＬ−１と、実質的に垂直配向（基板と液晶とのなす角が実質的に９０°）能を有する垂直配向膜からなる面ＡＬ−２を同一面内に有する基板Ａ及び基板Ｂを、該配向膜面が内側となるように液晶を介して対向挟持させた液晶セルであり、基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１で挟持された液晶がねじれ構造を形成する領域（ＴＮ領域）と、基板Ａの面ＡＬ−１と基板Ｂの面ＡＬ−２とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域１）と、基板Ａの面ＡＬ−２と基板Ｂの面ＡＬ−１とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域２）とを有する、液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セルを提供する。
【００２２】
また、本発明は、液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギーの測定方法であって、請求項１に記載の液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セル中に、カイラル物質を含まない液晶材料を挟持させる工程と、ＨＢ領域１の配向容易軸の向きの測定から、基板Ａの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ１）を測定する工程と、ＨＢ領域２の配向容易軸の向きの測定から、基板Ｂの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ２）を測定する工程と、ＴＮ領域において、基板Ａの面ＡＬ−１及び基板Ｂの面ＡＬ−１によって形成されるＴＮ配向のねじれ角（Φｔ）を測定する工程と、｜Φｅ２−Φｅ１｜、及び｜Φｔ｜から、配向膜の方位角アンカリングエネルギーを算出する工程を有する液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギーの測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セルは、１つのセル内に、基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１で挟持された液晶がねじれ構造を形成する領域（ＴＮ領域）と、基板Ａの面ＡＬ−１と基板Ｂの面ＡＬ−２とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域１）と、基板Ａの面ＡＬ−２と基板Ｂの面ＡＬ−１とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域２）とを有しており、カイラル剤を含まない液晶材料を挟持させるだけで、１つのセル内の３つの領域の液晶配向膜の方位角を測定するのみで、煩雑な工程なしに信頼性ある方位角アンカリングエネルギーを高精度に測定できる。
また、本発明の液晶配向膜の方位角アンカリングエネルギーの測定方法は、直接測定したＨＢ領域１の方位角Φｅ１及びＨＢ領域２の方位角Φｅ２の差の絶対値｜Φｅ２−Φｅ１｜を交差角Φｅとしているので、液晶本来の交差角Φｅを精度よく測定することができる。カイラル剤を使用しない液晶を使用しているので、カイラル剤を含まない純粋な液晶と配向膜表面との相互作用を反映した方位角アンカリングエネルギーを算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明による方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セルにネマチック液晶を挟持させ、方位角アンカリングエネルギーを測定する方法を、本発明の好ましい態様の１例である図１を元にして説明する。なお、図１で示した態様例はあくまで１例であり、これらに何ら制限されるものではない。
【００２５】
図１において、１及び２はガラス基板を、３及び４は方位角アンカリングエネルギーを測定する液晶配向膜からなる面ＡＬ−１を、５及び６は、実質的に垂直配向（基板と液晶とのなす角が実質的に９０°）能を有する垂直配向膜からなる面ＡＬ−２を表す。１０ａはガラス基板１（上基板）に形成した基板面ＡＬ−１（３）のラビング軸、１０ｂはガラス基板２（下基板）に形成した基板面ＡＬ−１（４）のラビング軸である。
図１の形状を有するセルにネマチック液晶１７を挟持させると、７、８及び９のそれぞれの領域で異なる配向状態を示す。領域７は、基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１で挟持された液晶がねじれ構造を形成する領域（ＴＮ領域）であり、領域８は、基板Ａの面ＡＬ−１と基板Ｂの面ＡＬ−２とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域１）であり、領域９は、基板Ａの面ＡＬ−２と基板Ｂの面ＡＬ−１とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域２）である。
【００２６】
（方位角アンカリングエネルギーの測定方法）
＜Φｅ１、Φｅ２の測定方法＞
前記セルのＨＢ領域１における基板Ａの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ１）と、ＨＢ領域２における基板Ｂの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ２）は、例えば、図２に示す光学測定方法によって求めることができる。
図２において、１１はレーザーを表し、１２は偏光子を表し、１３は光弾性変調器を表し、１４は本発明の方位角アンカリングエネルギー用測定用液晶セル（以下、本発明の測定用液晶セルと略す）を表し、１５は検光子を表し、１６は光検出器を表す。
Φｅ１、Φｅ２の測定においては、光弾性変調器（１３）を光路から取り除いておく。図２における光学測定系から光弾性変調器（１３）を取り除いた系は、光源を単色光とした通常の偏光顕微鏡と同じ光学系である。
偏光子（１２）の透過軸をｘ軸と平行に設置する。次に検光子（１５）の透過軸をｙ軸と平行に設置する。この配置（クロスニコル状態）を保ち、レーザー（１１）から受光器（１６）へ届く透過光強度は最小となる。
偏光子（１２）と検光子（１５）との間に本発明の測定用液晶セル（１４）を配置する。液晶セルはステージに固定してもよい。ステージは二軸のステッピングモーターを用いて、ｘ−ｙ平面内を平行移動が可能であることが望ましい。
偏光子（１２）と検光子（１５）とをクロスニコル状態を保ったまま回転させる。透過光強度が最小になる位置における偏光子（１２）の透過軸に対してｘ軸から回転した角度が、ＨＢ領域１における基板Ａの面ＡＬ−１が有するｘ軸からの方位角（Φｅ１）である。方位角は、ｘ軸方向を０°とし、ｚ軸の正方向へ進むときにｙ軸方向へ回転する方向を正方向とする。方位角を測定する途中、透過光強度の最小値は、方位角がΦｅ１あるいはΦｅ１＋９０度の二つ存在するが、配向膜を配向処理した時点で、同業者から見れば求めるべき容易軸はΦｅ１であることは容易に類推できる。同様の測定方法により、ＨＢ領域２における基板Ｂの面ＡＬ−１が有するｘ軸からの方位角（Φｅ２）も求めることができる。
【００２７】
＜Φｔの測定方法＞
前記セルのＴＮ領域においては、セル内の実際のねじれ角であるΦｔを測定する。測定方法は公知の方法で測定すればよい。例えば、方位角（Φｅ１）あるいは方位角（Φｅ２）を測定したのと同様に、前記図２に示す光学測定方法によって求めることができる。以下に測定例を示す。
図２の各素子において、方位角は、ｘ軸方向を０°とし、ｚ軸の正方向へ進むときにｙ軸方向へ回転する方向を正方向とする。
レーザー（１１）から出射した光を、透過軸を方位角４５°傾けた偏光子（１２）に透過させ直線偏光した後、周波数５０ＫＨｚで変調された光弾性変調器（１３）を透過させ、液晶セル（１４）のＴＮ領域に対して垂直に入射させる。
このときのＴＮ領域の入射側における配向容易軸とｘ軸方向とのなす角をΦｉとする。液晶セル（１４）に入射した光は、液晶分子の光学異方性とねじれ構造により、その偏光状態が変化する。ここで、ＴＮ領域のねじれ角をΦｔとすると、出射側の配向容易軸はΦｏ＝Φｉ＋Φｔと表される。液晶セル（１４）を透過した光は、検光子（１５）を透過後、受光器（１６）でその強度が検知される。
測定は、検光子（１５）の透過軸の方位角θを変化させながら透過光強度を計測する。透過光強度には、ＤＣ成分と光弾性変調器（１３）の周波数と同じ周波数成分（１Ｆ）とその二倍の周波数成分（２Ｆ）等が含まれる。ＤＣ成分はデジタルボルトメーターにより、１Ｆ、２Ｆ成分はロックインアンプにより検出する。図２に示した光学系について、ジョーンズ２×２行列を適用すると、その透過率を計算した結果、次のような関係が成り立つ。
【００２８】
【数４】
2007248958.tif 000006
【００２９】
【数５】
2007248958.tif 000007
【００３０】
ここで、Δｎは液晶の屈折率、ｄはセルギャップ、λはレーザーの波長として、ｋａ＝π（Δｎ）ｄ／λ、α＝（ｋａ２＋Φｔ２）１／２で、Ｊ１、Ｊ２は光弾性変調器の位相差を２．４０５ラジアンと設定したときの１次および２次のベッセル関数である。
式（４）と式（５）と測定結果を比較することで、Φｔ、（Δｎ）ｄ、及びΦｉを決定できる。  
【００３１】
＜方位角アンカリングエネルギーの算出方法＞
前記方法により得られた方位角（Φｅ１）と方位角（Φｅ２）との差の絶対値｜Φｅ２−Φｅ１｜を、式（３）におけるΦｒに代入し、セルにおけるＴＮ領域の実際のねじれ角Φｔを式（３）に代入することで、方位角アンカリングエネルギーＡΦを算出できる。
以下、式（６）は、前記式（２）及び式（３）をまとめ、絶対値｜Φｅ２−Φｅ１｜を代入した式である。
【００３２】
【数６】
2007248958.tif 000008
【００３３】
｜Φｔ｜  ：ＴＮ領域のセル内の実際のねじれ角Φｔ
｜Φｅ２−Φｅ１｜：方位角（Φｅ１）と方位角（Φｅ２）との差の絶対値
Ｋ２  ：ツイスト弾性定数
ｄ  ：セルギャップ
【００３４】
このように、本発明の方位角アンカリングエネルギー測定用液晶セルを使用すれば、液晶を挟持させ、図２に示すような光学測定方法で測定することで、煩雑な工程なしに方位角アンカリングエネルギーを高精度に測定できる。
本発明の方法は、直接測定した交差角Φｅからアンカリングエネルギーを算出しており、交差角Φｅの誤差が生じないので、比較的方位角アンカリングエネルギーの大きい配向膜でも信頼性のあるデータを得ることができる。
【００３５】
（本発明の液晶セルの構成  基板）
本発明で使用する基板は、特に限定はなく、透明性を有する基板であれば使用できる。例えば、ガラス基板、透明性を有するプラスチック基板等が使用可能である。また、膜厚は、通常液晶セルに使用させる範囲の膜厚でよい。通常は０．３〜２ｍｍ程度の膜厚の基板を使用する。
【００３６】
（本発明の液晶セルの構成  液晶配向膜ＡＬ−１）
本発明で、面ＡＬ−１として使用する方位角アンカリングエネルギーを測定可能な液晶配向膜は、水平配向膜ならば特に限定は無く、公知の液晶配向膜を使用することができる。例えば、ポリイミド系のラビング配向膜、ＳｉＯなどの無機配向膜、ポリビニルシンナメートなどの光配向膜が測定可能である。
【００３７】
（本発明の液晶セルの構成  液晶配向膜ＡＬ−２）
また、面ＡＬ−２として使用する、実質的に垂直配向（基板と液晶とのなす角が実質的に９０°）能を有する垂直配向膜は、例えば、ポリイミド系の垂直配向膜、ＤＭＯＡＰ（Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｎ−ｏｃｔａｄｅｃｙｌ−３−  ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ−ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、オクタデシルトリメトキシシラン（ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）のようなシランカップリング剤等を使用することができる。中でも、配向処理を要しないポリイミド系の垂直配向膜が、作成が簡便であり好ましい。
【００３８】
（本発明の液晶セルの構成  面ＡＬ−１及び面ＡＬ−２を同一面内に有する基板Ａ及び基板Ｂの作成方法）
前記面ＡＬ−１及び前記面ＡＬ−２を同一面内に有する基板Ａ及び基板Ｂの作成方法の具体的態様について説明する。
任意（例えば２５ｍｍ×２０ｍｍ×０．７ｍｍ厚）の形状のガラス基板に、方位角アンカリングエネルギーを測定する液晶配向膜を形成する（これが面ＡＬ−１となる）
面ＡＬ−１となる液晶配向膜の形成方法は公知の方法で行うが、該液晶配向膜を実施するときの製造方法と同様とするのが好ましい。塗布方法としては、例えば、スピンコ−ティング法、エクストルージョン法、グラビアコーティング法、ダイコーティング法、バーコーティング法、アプリケータ法などの塗布法やフレキソ法などの印刷法等、公知の方法を使用できる。
配向処理としては、ラビング処理、光配向処理がある。例えば、ラビング処理においては、ラビング強度が実施時と同様になるように処理すべきである。ラビング強度Ｌ（ｃｍ）は次式（７）に示される。
【００３９】
【数７】
2007248958.tif 000009
【００４０】
ここで、Ｎはラビング回数、Ｗはラビングローラーと基板の接触幅（ｃｍ）、ｒはラビングローラーの半径（ｃｍ）、ｎはラビングローラーの回転数（ｒｐｍ）、ｖはラビングステージの速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【００４１】
また、光配向処理についても同様に、実施時と同様の条件で光配向処理を行う。具体的には、使用するランプ、ランプ強度、光照射量、光の偏光度等を同様にすべきである。
光配向処理で使用する、異方性を有する光としては、直線偏光や楕円偏光等の偏光、もしくは面に対して斜めの方向から非偏光があげられる。偏光は直線偏光、楕円偏光のいずれでも良いが、効率よく光配向を行うためには、消光比の高い直線偏光を用いることが好ましい。非偏光を使用する場合は、面に対する入射角が基板法線に対して１０°〜８０°の範囲であることが好ましく、照射面における照射エネルギ−の均一性、得られるプレチルト角、配向効率等を考慮すると、２０°〜６０°の範囲が最も好ましい。
照射する光は、使用する液晶配向膜用材料の、光配向反応を誘発する波長を含む光が好ましく、通常は紫外線を使用する。照射光の光源としては、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＫｒＦ、ＡｒＦ等の紫外光レ−ザ−等が挙げられる。
【００４２】
基板Ａと基板Ｂとは、液晶セルとして組み立てる際には、面ＡＬ−１となる液晶配向膜の配向方向が９０°交差するように対向させるので、面ＡＬ−１となる液晶配向膜の配向方向はこれを考慮して配向処理を行う。
【００４３】
面ＡＬ−１となる液晶配向膜の膜厚は、具体的な厚さは０．１ｎｍ〜３０００ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜２０００ｎｍが最も好ましい。
【００４４】
前記方法で得た面ＡＬ−１の一部分に、面ＡＬ−２として使用する、実質的に垂直配向（基板と液晶とのなす角が実質的に９０°）能を有する垂直配向膜を形成する。面ＡＬ−２となる垂直配向膜は、面ＡＬ−１上に重ねて形成してもよいし、面ＡＬ−１の一部分を剥離し、その剥離した部分に面ＡＬ−２を形成してもよい。面ＡＬ−２の厚さは、特に、面ＡＬ−１上に直接面ＡＬ−２を形成する場合は、面ＡＬ−１の配向能の影響がない厚さを必要とする。具体的な厚さは０．１ｎｍ〜３０００ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜２０００ｎｍが最も好ましい。
【００４５】
基板Ａ及び基板Ｂはそれぞれ、面ＡＬ−１と、面ＡＬ−２を同一面内に有する。具体的には、基板Ａ及び基板Ｂを、面ＡＬ−１及び面ＡＬ−２が内側となるように対向させた時、基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１同士が対向する領域（ＴＮ領域）と、基板Ａの面ＡＬ−１と基板Ｂの面ＡＬ−２とが対向する領域（ＨＢ領域１）と、基板Ａの面ＡＬ−２と基板Ｂの面ＡＬ−１とが対向する領域と（ＨＢ領域２）とを有するように、基板Ａと基板Ｂとを作成するのが好ましい。各々の領域の体積等に特に限定はないが、より簡易で正確な方法としては、基板Ａ及び基板Ｂ用に使用するガラス基板表面を予め３等分し、
基板Ａ及び基板Ｂ全面に、面ＡＬ−１となる測定用の液晶配向膜を（但し配向の向きは、基板Ａ及び基板Ｂとを対向させたとき、面ＡＬ−１となる液晶配向膜の配向方向が９０°交差するようにする）形成した後、３等分した１つの面ＡＬ−１上の、例えば基板Ａは一番端に、基板Ｂは真ん中に、面ＡＬ−２となる垂直配向膜を形成することで、対向させた時に、前記３つの領域を得ることができる。
【００４６】
基板Ａ及び基板Ｂを対向させたときの、基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１の配向方向の向きは、およそ交差軸が９０°となるように、液晶セルを作成する。（本発明のセルを使用したアンカリングエネルギー算出方法は、前述のとおり方位角（Φｅ１）と方位角（Φｅ２）との差の絶対値を使用するので、正確な交差角９０°を要しないが、ＴＮ領域において液晶のねじれ角を測定するのにおよそ交差角９０°であると、液晶のねじれが容易であり好ましい。勿論、交差角を９０°にする必要はなく、使用する液晶に応じて６０°あるいは４５°等でも構わない）
液晶セルの作成方法は公知の方法でよいが、該セルの厚さはアンカリングエネルギーの算出に直接影響するので（式（６）  ｄ：セルギャップ）正確に制御すべきである。通常は使用するシール剤にファイバ等を混在させたり、スペーサーを使用して制御する。セルを作成後、カイラル剤を含まない液晶材料を封入して、本発明の測定用液晶セルが得られる。
【００４７】
＜液晶＞
使用する液晶材料は、カイラル剤を含まないネマチック液晶であれば特に限定は無く使用できる。通常測定は室温で行うことから、室温においてネマチック液晶相を示す液晶が好ましい。また、ＴＮ領域の液晶のねじれ角が小さい場合は、使用する液晶材料の屈折率（Δｎ）や液晶のセル厚（ｄ）で調整することが可能である。
【実施例】
【００４８】
＜実施例１  アンカリングエネルギー測定用液晶セル１の製造方法＞
透明導電膜を付けた二枚のガラス基板の全面に、ポリイミド系水平配向膜ＳＥ７４９２（日産化学工業（株）製）をスピンコート法により塗布し、１８０℃で６０分加熱処理を行った後、一方向にラビングすることで液晶分子の配向処理を行い、面ＡＬ−１を作成した。ラビング強度は５３ｃｍとした。ラビング強度は、下記式により算出した。
【００４９】
【数８】
2007248958.tif 000010
【００５０】
ここで、Ｎはラビング回数、Ｗはラビングローラーと基板の接触幅（ｃｍ）、ｒはラビングローラーの半径（ｃｍ）、ｎはラビングローラーの回転数（ｒｐｍ）、ｖはラビングステージの速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。  
このときの膜厚は、１００ｎｍであった。また二枚の基板上の面ＡＬ−１のラビング方向は、対向させた際にラビング方向の交差角が９０°となるようにした。
続いて、これら二枚の配向処理を行った基板上の、予め３分割した部分の所定の位置に、それぞれポリイミド系垂直配向膜ＳＥ７５１１Ｌ（日産化学工業（株）製）をスピンコート法により塗布し、１８０℃で６０分加熱処理を行い、面ＡＬ−２を作成した。このときの膜厚は、１５０ｎｍであった。
このように、面ＡＬ−１及び面ＡＬ−２を同一面内に有する基板Ａ及び基板Ｂを作成した。
【００５１】
基板Ａ及び基板Ｂを、面ＡＬ−１及び面ＡＬ−２を有する面側を対面させた状態で、スペーサーを介して重ね合わせて、液晶セルを作成した。液晶は、ネマチック液晶ＲＯ−５７１（Δｎ：０．２２、ねじれの弾性定数Ｋ２：４（ｐＮ）、大日本インキ化学工業（株）製）を使用した。セルギャップｄは１０μｍであった。
偏光顕微鏡でこの測定用液晶セル１を観察したところ、ＴＮ領域、ＨＢ領域１、およびＨＢ領域２の３領域があることを確認した。
【００５２】
＜方位角アンカリングエネルギー測定＞
図２の光学測定方法から光弾性変調器（１３）を取り除いて、クロスニコル状態を保った偏光子（１１）と検光子（１５）の間に測定用液晶セル（１４）を設置し、偏光子（１１）と検光子（１５）を回転させた。図２の各素子において示す方位角は、偏光子（１１）の透過軸がｘ軸方向のときを方位角０°とし、ｚ軸の正方向へ進むときにｙ軸方向へ回転する方向を正方向とする。最小となる透過光強度から、ＨＢ領域１における基板Ａの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ１）と、ＨＢ領域２における基板Ｂの面ＡＬ−１が有する方位角（Φｅ２）を測定した。
次に、図２の光学測定方法を使用して、ＴＮ領域のねじれ角Φｔを測定した。
波長が６３２．８ｎｍであるヘリウム−ネオンレーザー（１１）から出射した光を、透過軸を４５°傾けた偏光子（１２）に透過させ直線偏光した後、周波数５０ＫＨｚで変調された光弾性変調器（１３）を透過させ、液晶セル（１４）のＴＮ領域に対して垂直に入射させた。液晶セル（１４）を透過した光は、検光子（１５）を透過後、受光器（１６）でその強度を検知した。
ＴＮ領域の入射側における配向容易軸とｘ軸方向とのなす角をΦｉとし、ＴＮ領域のねじれ角をΦｔとし、出射側の配向容易軸をΦｏ（Φｏ＝Φｉ＋Φｔである）とし、ジョーンズ２×２行列を適用し、下記式により透過率を計算した。
【００５３】
【数９】
2007248958.tif 000011
【００５４】
【数１０】
2007248958.tif 000012
【００５５】
ここで、Δｎは液晶の屈折率、ｄはセルギャップ、λはレーザーの波長として、ｋａ＝π（Δｎ）ｄ／λ、α＝（ｋａ２＋Φｔ２）１／２で、Ｊ１、Ｊ２は光弾性変調器の位相差を２．４０５ラジアンと設定したときの１次および２次のベッセル関数である。
式（４）と（５）と測定結果を比較することで、Φｔを決定した。
【００５６】
前記方位角（Φｅ１）、方位角（Φｅ２）、ＴＮ領域のねじれ角Φｔを、前記式（６）に代入し、方位角アンカリングエネルギーを算出した。結果を表１に示す。
【００５７】
（実施例２）
前記実施例１と全く同様にして測定用液晶セル２を作成し、方位角アンカリングエネルギーを測定した。
【００５８】
（実施例３〜８）
面ＡＬ−１のラビング強度を変化させた以外は、実施例１及び２と同様にして、測定用液晶セル３〜を作成した。測定用液晶セル３及び４のラビング強度は１０６ｃｍ、測定用液晶セル５及び６のラビング強度は２１１ｃｍ、測定用液晶セル７及び８のラビング強度は４２１ｃｍである。結果を表１に示す。
【００５９】
（比較例１〜８）
実施例１〜８において、｜Φｅ２−Φｅ１｜を９０°と固定して前記式（６）に代入し、方位角アンカリングエネルギーを算出した。この結果を表２に示す。
【００６０】
【表１】
2007248958.tif 000013
【００６１】
【表２】
2007248958.tif 000014
【００６２】
表１の実施例の結果より、本発明のアンカリングエネルギー測定方法により測定したアンカリングエネルギーＡΦが、ラビング強度との相関が明確に得られた。
一方、表２の比較例の結果では、ラビング強度とアンカリングエネルギーとの相関が全くとれず、データに信頼性の欠けるものであった。
【００６３】
（実施例９）
使用する液晶を、ネマチック液晶１１−３３２３（Δｎ：０．０７、ねじれの弾性定数Ｋ２：６（ｐＮ）  大日本インキ化学工業（株）製）とし、セルギャップｄを５μｍとした以外は、実施例１〜８と同様にして、測定用液晶セル９〜１６を作成した。実施例１と同様にしてアンカリングエネルギーを算出した。結果を表３に示す。
【００６４】
（比較例９〜１６）
実施例９〜１６において、｜Φｅ２−Φｅ１｜を９０°と固定して前記式（６）に代入し、方位角アンカリングエネルギーを算出した。この結果を表４に示す。
【００６５】
【表３】
2007248958.tif 000015
【００６６】
【表４】
2007248958.tif 000016
【００６７】
表３の実施例の結果より、本発明のアンカリングエネルギー測定方法により測定したアンカリングエネルギーＡΦが、ラビング強度との相関が明確に得られた。
一方、表４の比較例の結果では、ラビング強度とアンカリングエネルギーとの相関が全くとれず、データに信頼性の欠けるものであった。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の本発明のアンカリングエネルギー測定用セルの具体的態様である。
【図２】光学測定方法である。
【符号の説明】
【００６９】
１、２  ガラス基板
３、４  方位角アンカリングエネルギーを測定する液晶配向膜（面ＡＬ−１）
５、６  実質的に垂直配向（基板と液晶とのなす角が実質的に９０°）能を有する垂直配向膜（面ＡＬ−２）
７  基板Ａ及び基板Ｂの面ＡＬ−１で挟持された液晶がねじれ構造を形成する領域（ＴＮ領域）
８  基板Ａの面ＡＬ−１と基板Ｂの面ＡＬ−２とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域１）
９  基板Ａの面ＡＬ−２と基板Ｂの面ＡＬ−１とで挟持された、液晶がねじれを生じずにハイブリッド構造を形成する領域（ＨＢ領域２）
１０ａ  ガラス基板１（上基板）に形成した基板面ＡＬ−１（３）のラビング軸
１０ｂ  ガラス基板２（下基板）に形成した基板面ＡＬ−１（４）のラビング軸
１１  レーザー
１２  偏光子
１３  光弾性変調器
１４  本発明の方位角アンカリングエネルギー用測定用液晶セル
１５  検光子
１６  光検出器
１７  ネマチック液晶
１８  基板Ａ
１９  基板Ｂ
【図１】
2007248958.tif 000017
【図２】
2007248958.tif 000018