(57)【要約】      （修正有）【課題】単安定性を示し、強誘電性液晶を用いても、液晶表示素子駆動時には、印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性を示すものとすることが可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】第１電極層４ａ、第１配向膜３ａを有する第１配向処理基板１１ａと、第２基材、第２電極層４ｂ、第２配向膜３ｂを有する第２配向処理基板１１ｂと、強誘電性液晶を含む液晶層５とを有し、第１および第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有する液晶表示素子であって、強誘電性液晶が単安定性を示し、かつ、第１および第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものとした場合に、液晶表示素子駆動時にＶ字型スイッチング特性を示し、第１および第２配向膜の構成材料を互いに異なる組成を有するものとすることにより、強誘電性液晶を液晶表示素子駆動時にハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることを特徴とする液晶表示素子を提供する。【選択図】図１
2009230069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基材、前記第１基材上に形成された第１電極層、および、前記第１電極層上に形成された第１配向膜を有する第１配向処理基板と、
第２基材、前記第２基材上に形成された第２電極層、および、前記第２電極層上に形成された第２配向膜を有し、前記第１配向処理基板に対して前記第１配向膜および前記第２配向膜が対向するように配置された第２配向処理基板と、
前記第１配向膜および前記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層とを有し、
前記第１配向膜の構成材料および前記第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有するものである液晶表示素子であって、
前記強誘電性液晶が、単安定性を示し、かつ、前記第１配向膜の構成材料および前記第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものとした場合に、前記液晶表示素子駆動時にＶ字型スイッチング特性を示すものであり、
前記第１配向膜の構成材料および前記第２配向膜の構成材料を互いに異なる組成を有するものとすることにより、前記強誘電性液晶を、前記液晶表示素子駆動時にハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第２配向膜が、前記第２基材上に形成された反応性液晶用配向膜と、前記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応液晶を固定化してなる固定化液晶層とからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１配向膜が光配向膜であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第１配向膜が光異性化型材料を用いた光配向膜であり、前記第２配向膜が光二量化型材料を用いた光配向膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１配向膜が光異性化型材料を用いた光配向膜であり、前記第２配向膜がラビング処理された配向膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第１配向膜がラビング処理された配向膜であり、前記第２配向膜が光二量化型材料を用いた光配向膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記ラビング処理された配向膜がポリイミドを含有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記ラビング処理された配向膜がナイロンを含有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことを特徴とする請求項２から請求項８までのいずれか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、自発分極を有する単安定型の強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は薄型で低消費電力などといった特徴から、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無印加時に安定状態を二つ有する双安定性のものが広く知られているが（図１８）、明、暗の２状態でのスイッチングに限られ、メモリー性を有するものの、階調表示ができないという問題を抱えている。
【０００４】
近年、電圧無印加時の液晶層の状態がひとつの状態で安定化している（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１参照、図２および図３）。
【０００５】
単安定性を示す強誘電性液晶には、例えば図２に示すように正負いずれかの電圧を印加したときにのみ液晶分子が動作するような、印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性を示すものと、例えば図３に示すように正負いずれの電圧を印加したときにも液晶分子が動作するような、印加電圧に対する透過光量が対称な電気光学特性を示すものとがある。特に、前者の印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性を示す強誘電性液晶は、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができるという利点を有する。
【０００６】
また、近年、カラー液晶表示素子の開発が活発に行われている。カラー表示を実現する方法としては、一般にカラーフィルタ方式とフィールドシーケンシャルカラー方式がある。カラーフィルタ方式は、バックライトとして白色光源を用い、Ｒ・Ｇ・Ｂのマイクロカラーフィルタを各画素に付随させることによりカラー表示を実現させるものである。これに対し、フィールドシーケンシャルカラー方式は、バックライトをＲ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・Ｂ…と時間的に切り替え、それに同期させて強誘電性液晶の白黒シャッターを開閉し、網膜の残像効果により色を時間的に混合させ、これによりカラー表示を実現させるものである。このフィールドシーケンシャルカラー方式は、１画素でカラー表示ができ、透過率の低いカラーフィルタを用いなくてすむので、明るく高精細なカラー表示が可能となり、低消費電力および低コストを実現することができる点で有用である。
【０００７】
フィールドシーケンシャルカラー方式は１画素を時間分割するものであるので、良好な動画表示特性を得るためには白黒シャッターとしての液晶が高速応答性を有していることが必要である。強誘電性液晶を用いればこの課題を解決することができる。この際に用いられる強誘電性液晶としては、上述したようにアナログ変調による階調表示を可能とし、高精細なカラー表示を実現するために、単安定性を示すものであることが望ましく、さらに、上述したように、単安定性を示す強誘電性液晶のうち、印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性を示すものが特に望ましい。
【０００８】
【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】
【０００９】
印加電圧に対する透過光量が対称な電気光学特性を示す強誘電性液晶を、液晶表示素子駆動時に、印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性を示すものとすることができれば、単安定性を示す強誘電性液晶のいずれを用いても、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができるようになる。
【００１０】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、単安定性を示し、印加電圧に対する透過光量が対称な電気光学特性を示す強誘電性液晶を用いても、液晶表示素子駆動時には、印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性を示すものとすることが可能な液晶表示素子を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、第１基材、上記第１基材上に形成された第１電極層、および、上記第１電極層上に形成された第１配向膜を有する第１配向処理基板と、第２基材、上記第２基材上に形成された第２電極層、および、上記第２電極層上に形成された第２配向膜を有し、上記第１配向処理基板に対して上記第１配向膜および上記第２配向膜が対向するように配置された第２配向処理基板と、上記第１配向膜および上記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層とを有し、上記第１配向膜の構成材料および上記第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有するものである液晶表示素子であって、上記強誘電性液晶が、単安定性を示し、かつ、上記第１配向膜の構成材料および上記第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものとした場合に、上記液晶表示素子駆動時にＶ字型スイッチング特性を示すものであり、上記第１配向膜の構成材料および上記第２配向膜の構成材料を互いに異なる組成を有するものとすることにより、上記強誘電性液晶を、上記液晶表示素子駆動時にハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００１２】
本発明によれば、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有するので、第１配向膜および第２配向膜の表面極性を互いに異ならせることができる。それにより、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が同一の組成を有する場合にはＶ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を、上記液晶表示素子駆動時にハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることが可能である。
【００１３】
上記発明においては、上記第２配向膜が、上記第２基材上に形成された反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応液晶を固定化してなる固定化液晶層とからなることが好ましい。固定化液晶層は、一般に液晶表示素子に用いられる配向膜、例えば光配向膜やラビング処理された配向膜に比べ、正の極性が強い傾向にあると考えられる。そのため、第２配向膜を反応性液晶用配向膜および固定化液晶層が積層されたものとすることにより、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。したがって、効果的に、強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることができる。
【００１４】
上記の場合、上記第１配向膜が光配向膜であることが好ましい。第１配向膜を光配向膜、第２配向膜を反応性液晶用配向膜および固定化液晶層が積層されたものとすることにより、強誘電性液晶の自発分極の向きを効果的に制御することができるからである。
【００１５】
また、本発明においては、上記第１配向膜が光異性化型材料を用いた光配向膜であり、上記第２配向膜が光二量化型材料を用いた光配向膜であることも好ましい。光二量化型材料を用いた光配向膜は、光異性化型材料を用いた光配向膜に比べ、正の極性が強い傾向にあると考えられ、それにより強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。したがって、効果的に、強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることができる。
【００１６】
さらに、本発明においては、上記第１配向膜が光異性化型材料を用いた光配向膜であり、上記第２配向膜がラビング処理された配向膜であることも好ましい。ラビング処理された配向膜は、光異性化型材料を用いた光配向膜に比べ、正の極性が強い傾向にあると考えられ、それにより強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。したがって、効果的に、強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることができる。
【００１７】
また、本発明においては、上記第１配向膜がラビング処理された配向膜であり、上記第２配向膜が光二量化型材料を用いた光配向膜であることも好ましい。光二量化型材料を用いた光配向膜は、ラビング処理された配向膜に比べ、正の極性が強い傾向にあると考えられ、それにより強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。したがって、効果的に、強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることができる。
【００１８】
上記の場合、上記ラビング処理された配向膜がポリイミドを含有することが好ましい。また、上記ラビング処理された配向膜がナイロンを含有することも好ましい。このような構成とすることにより、強誘電性液晶が方位角方向に配向しやすくなるからである。
【００１９】
さらに、本発明においては、上記第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましい。上述したように、第１配向膜および第２配向膜を所定の配向膜とすることにより、第２配向膜を相対的に正の極性が強い傾向にあるものとし、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。このように第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、第２電極層の負の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第２電極層の正の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角よりも大きくなる。したがって、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角がより大きくなる、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましいのである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明においては、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料を互いに異なる組成を有するものとすることにより、これらの構成材料に応じて第１配向膜および第２配向膜の表面極性を異なるものとすることができる。その結果、極性表面相互作用によって強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。したがって、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料を互いに異なる組成を有するものとすることにより、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が同一の組成を有する場合にはＶ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとす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】
【００２１】
以下、本発明の液晶表示素子について、詳細に説明する。
本発明の液晶表示素子は、第１基材、上記第１基材上に形成された第１電極層、および、上記第１電極層上に形成された第１配向膜を有する第１配向処理基板と、第２基材、上記第２基材上に形成された第２電極層、および、上記第２電極層上に形成された第２配向膜を有し、上記第１配向処理基板に対して上記第１配向膜および上記第２配向膜が対向するように配置された第２配向処理基板と、上記第１配向膜および上記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層とを有し、上記第１配向膜の構成材料および上記第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有するものである液晶表示素子であって、上記強誘電性液晶が、単安定性を示し、かつ、上記第１配向膜の構成材料および上記第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものとした場合に、上記液晶表示素子駆動時にＶ字型スイッチング特性を示すものであり、上記第１配向膜の構成材料および上記第２配向膜の構成材料を互いに異なる組成を有するものとすることにより、上記強誘電性液晶を、上記液晶表示素子駆動時にハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図１に例示するように、液晶表示素子１は、第１基材２ａ上に第１電極層３ａおよび第１配向膜４ａが形成された第１配向処理基板１１ａと、第２基材２ｂ上に第２電極層３ｂおよび第２配向膜４ｂが形成された第２配向処理基板１１ｂと、第１配向膜４ａおよび第２配向膜４ｂの間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層５とを有するものである。ここで、第１配向膜４ａと第２配向膜４ｂとは、構成材料の組成が互いに異なっている。
【００２３】
液晶層５に含まれる強誘電性液晶は、単安定性を示し、かつ、図２(a)、(b)に例示するように液晶表示素子駆動時にハーフＶ字型スイッチング特性を示すものである。また、この強誘電性液晶は、図１に例示する液晶表示素子１において、第１配向膜および第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものとした場合に、図３に例示するように液晶表示素子駆動時にＶ字型スイッチング特性を示すものでもある。
【００２４】
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４に例示するように、液晶分子２５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２５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２５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２５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。
【００２５】
また、「ハーフＶ字型スイッチング特性」とは、液晶層に正負の電圧１０Ｖをそれぞれ印加したときの印加電圧に対する透過光量のうち、透過光量が小さい場合の印加電圧の透過光量をＡ、透過光量が大きい場合の印加電圧の透過光量をＢとすると、Ｂ／Ａが２以上となる特性をいう。図２(a)および(b)に例示する電気光学特性を示すものは、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものであるという。
一方、「Ｖ字型スイッチング特性」とは、液晶層に正負の電圧１０Ｖをそれぞれ印加したときの印加電圧に対する透過光量のうち、透過光量が小さい場合の印加電圧の透過光量をＡ、透過光量が大きい場合の印加電圧の透過光量をＢとすると、Ｂ／Ａが１．５以下となる特性をいう。図３に例示する電気光学特性を示すものは、Ｖ字型スイッチング特性を示すものであるという。
【００２６】
Ｖ字型スイッチング特性を示すものは、例えば図５(a)に示すように、電圧無印加時には(i)の配向状態であり、正の電圧印加時には(ii)の配向状態となり、自発分極が紙面奥から手前方向に向き（図５(a)中の●印）、負の電圧印加時には(iii)の配向状態となり、自発分極が紙面手前から奥方向に向く（図５(a)中の×印）。すなわち、電圧無印加時には自発分極が紙面に対して水平方向に向いており、正負の電圧印加時には自発分極が紙面に対して垂直方向に向いている。
一方、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものは、例えば図５(b)に示すように、電圧無印加時には(i)の配向状態であり、自発分極が紙面手前から奥方向に向いており（図５(b)中の×印）、正の電圧印加時には(ii)の配向状態となり、自発分極が紙面奥から手前方向に向き（図５(b)中の●印）、負の電圧印加時にはまた(i)の配向状態となり、自発分極が紙面手前から奥方向に向く（図５(b)中の×印）。すなわち、電圧無印加時および正負の電圧印加時には自発分極が紙面に対して垂直方向に向いている。
【００２７】
本発明においては、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有するものであり、第１配向膜と第２配向膜とでは、強誘電性液晶と第１配向膜表面および第２配向膜表面との相互作用である、極性表面相互作用が異なると考えられる。そのため、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、電圧無印加状態において、図６に例示するように、極性表面相互作用によって、液晶分子２５の自発分極Ｐｓの正の極性が第１配向膜４ａ側を向くと考えられる。一方、第１配向膜と第２配向膜とで、第１配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、電圧無印加状態において、図７に例示するように、極性表面相互作用によって、液晶分子２５の自発分極Ｐｓの正の極性が第２配向膜４ｂ側を向くと考えられる。自発分極の向きがこのような方向になるのは、自発分極の向きが、強誘電性液晶の分極と配向膜の分極とが電気的につり合う方向になり、液晶分子が電気的に安定な状態になるためであると思料される。なお、図６および図７において、強誘電性液晶については液晶分子を示している。
【００２８】
一方、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が同一の組成を有するものである場合には、第１配向膜と第２配向膜とでは表面極性が同じになり、極性表面相互作用が同じになると考えられる。そのため、自発分極が、第１配向膜および第２配向膜の極性表面相互作用によって、いずれかの方向を向きやすくなることはないものと思料される。
【００２９】
したがって、図５(a)に例示する配向状態を示すような、Ｖ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いた場合であって、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が同一の組成を有するものである場合には、第１配向膜および第２配向膜の表面極性が同じになるので、第１配向膜および第２配向膜の極性表面相互作用によって自発分極の向きが制御されることがなく、液晶表示素子駆動時にＶ字型スイッチング特性を示すと考えられる。
【００３０】
これに対し、図５(a)に例示する配向状態を示すような、Ｖ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いた場合であって、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有するものである場合には、第１配向膜および第２配向膜の表面極性が異なるので、極性表面相互作用によって自発分極の向きが制御されることになり、液晶表示素子駆動時にハーフＶ字型スイッチング特性を示すと考えられる。
【００３１】
このように、本発明においては、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料を互いに異なる組成を有するものとすることにより、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものとした場合にＶ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることができるのである。
【００３２】
本発明においては、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましい。
【００３３】
図８は、単安定性を示す強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。図８（a）は電圧無印加の場合、図８(b)は第２電極層に負の電圧を印加した場合、図８(c)は第２電極層に正の電圧を印加した場合をそれぞれ示す。電圧無印加の場合、液晶分子２５は、コーン上のひとつの状態で安定化している（図８(a)）。第２電極層に負の電圧を印加した場合、液晶分子２５は、安定化している状態（破線）から一方の側に傾く（図８(b)）。また、第２電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子２５は、安定化している状態（破線）から第２電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾く（図８(c)）。このとき、第２電極層に負の電圧を印加したときの傾斜角δは、第２電極層に正の電圧を印加したときの傾斜角ωよりも大きい。なお、図８において、ｄは配向処理方向、ｚは層法線を示す。
【００３４】
このように第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、第２電極層の負の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第２電極層の正の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角よりも大きくなる。
このとき、液晶層の第１配向処理基板側および第２配向処理基板側にそれぞれ配置される偏光板においては、それぞれの偏光板の偏光軸が略垂直になり、一方の偏光板の偏光軸と液晶分子の単安定化状態での配向方向とが略平行になるように、偏光板を配置する。
電圧無印加状態では、一方の偏光板を透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが一致するため、液晶分子の屈折率異方性が発現されず、一方の偏光板を透過した直線偏光はそのまま液晶分子を通過し、他方の偏光板により遮断され、暗状態となる。一方、電圧印加状態では、液晶分子がコーン上を移動し、一方の偏光板を透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した直線偏光は液晶分子の複屈折により楕円偏光となる。この楕円偏光のうち、他方の偏光板の偏光軸と一致する直線偏光のみが他方の偏光板を透過し、明状態となる。
上述したように、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、第２電極層の負の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第２電極層の正の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角よりも大きくなる。したがって、第２電極層の負の電圧を印加したときは、第２電極層に正の電圧を印加したときよりも、透過光量が多くなる。すなわち、第２電極層の正の電圧を印加したときは、第２電極層に負の電圧を印加したときよりも、透過光量が少なくなる。そのため、第２電極層の正の電圧を印加したときは、第２電極層に負の電圧を印加したときよりも、表示に不利となる。
したがって、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角がより大きくなる、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましいのである。
【００３５】
なお、「第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行う」とは、電圧無印加時に液晶分子がコーン上のひとつの状態で安定化しており、第２電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が単安定化状態からコーン上の一方の側に傾き、第２電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定化状態を維持するか、または単安定化状態から第２電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、第２電極層に負の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第２電極層に正の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角よりも大きいことをいう。このとき、液晶分子の単安定化状態での配向方向と一方の偏光板の偏光軸とは略平行にされる。
【００３６】
第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、電圧無印加状態では、図６に例示するように、極性表面相互作用によって、液晶分子２５の自発分極Ｐｓが第１配向膜４ａ側を向く傾向にある。また、第２電極層３ｂに負の電圧を印加すると、図７に例示するように、印加電圧の極性の影響により、液晶分子２５の自発分極Ｐｓは第２配向膜４ｂ側を向くようになる。さらに、第２電極層３ｂに正の電圧を印加すると、図６に例示するように、印加電圧の極性の影響によって、液晶分子２５の自発分極Ｐｓは第１配向膜４ａ側を向くようになる。この場合、自発分極の向きは、電圧無印加状態と同様になる。自発分極の向きがこのような方向になるのは、上述したように、自発分極の向きが、強誘電性液晶の分極と配向膜の分極または電圧の極性とが電気的につり合う方向になり、液晶分子が電気的に安定な状態になるためである。
【００３７】
電圧無印加状態あるいは第２電極層への正の電圧印加状態（図６）から、第２電極層への負の電圧印加状態（図７）としたとき、この印加電圧の負の極性と、液晶分子の自発分極の負の極性との反発によって、図９に例示するように、液晶分子２５が角度約２θ回転する。すなわち、第２電極層に負の電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が、第１配向処理基板面に対して平行に、強誘電性液晶のチルト角θの約２倍変化する。
【００３８】
このように、第１配向膜と第２配向膜とで第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第１配向膜側に強誘電性液晶の自発分極が向く傾向にあることを利用して、液晶分子の自発分極の向きを制御することが可能である。
【００３９】
一般に、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子では、対向する２つの配向膜は、それぞれの配向処理方向が平行になるように配置される。例えば図１に示す液晶表示素子においては、電圧無印加状態では、図１０(a)に例示するように液晶分子２５が第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向ｄに沿って配向し、一様な配向状態となる。また、第２電極層に負の電圧を印加すると、図１０(b)に例示するように印加電圧の極性の影響によって自発分極Ｐｓの向きが反転する。この場合も、液晶分子２５は一様な配向状態となる。さらに、第２電極層に正の電圧を印加すると、図１０(a)に例示するように印加電圧の極性の影響によって自発分極Ｐｓの向きが反転する。この場合、液晶分子２５は電圧無印加状態と同様の配向状態となる。なお、図１０(a)は、図６の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、自発分極Ｐｓは紙面手前から奥方向に向いている（図１０(a)中の×印）。また、図１０(b)は、図７の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、自発分極Ｐｓは紙面奥から手前方向に向いている（図１０(b)中の●印）。
【００４０】
第２電極層に負の電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約２倍変化するものは７０％以上存在することが好ましく、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上である。上記範囲であれば、良好なコントラスト比を得ることができるからである。
【００４１】
なお、上記の比率は、次のようにして測定することができる。
例えば図１１に示すように、第１基材２ａ上に第１電極層３ａおよび第１配向膜４ａが積層された第１配向処理基板１１ａと、第２基材２ｂ上に第２電極層３ｂおよび第２配向膜４ｂが積層された第２配向処理基板１１ｂとの間に、強誘電性液晶を含む液晶層５が形成された液晶表示素子１において、第１配向処理基板１１ａおよび第２配向処理基板１１ｂの外側にそれぞれ偏光板１７ａおよび１７ｂを設け、偏光板１７ａ側から光が入射し、偏光板１７ｂ側から光が出射するものとする。２枚の偏光板１７ａおよび１７ｂは、それぞれの偏光軸が略垂直に、かつ、偏光板１７ａの偏光軸と第１配向膜４ａの配向処理方向（液晶分子の配向方向）とが略平行になるように配置されている。
【００４２】
電圧無印加状態では、偏光板１７ａを透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが一致するため、液晶分子の屈折率異方性が発現されず、偏光板１７ａを透過した直線偏光はそのまま液晶分子を通過し、偏光板１７ｂにより遮断され、暗状態となる。一方、電圧印加状態では、液晶分子がコーン上を移動し、偏光板１７ａを透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが所定の角度を持つようになるため、偏光板１７ａを透過した直線偏光は液晶分子の複屈折により楕円偏光となる。この楕円偏光のうち、偏光板１７ｂの偏光軸と一致する直線偏光のみが偏光板１７ｂを透過し、明状態となる。
【００４３】
このため、第２電極層に負の電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約２倍変化すると明状態が得られる。一方、第２電極層に負の電圧を印加したとき、例えば強誘電性液晶の分子方向が変化しないものが部分的に存在する場合には、部分的に暗状態が得られる。したがって、電圧印加時に得られる白黒（明暗）表示の白・黒の面積比から、第２電極層に負の電圧を印加したときに強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約２倍変化するものの比率を算出することができる。
【００４４】
第２電極層に負の電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾く。また、強誘電性液晶では、図８(a)に例示するように、位置Ａ（液晶分子２５の方向）と、位置Ｂ（配向処理方向ｄ）と、位置Ｃとが、必ずしも一致するわけではない。そのため、図８(b)に例示するように、第２電極層に負の電圧を印加したときの最大の傾斜角δは、チルト角θの約２倍となる。
【００４５】
なお、強誘電性液晶の分子方向が第１配向処理基板面に対して平行に変化した角度は、次のようにして測定することができる。まず、偏光板をクロスニコルに配置した偏光顕微鏡および液晶表示素子を、一方の偏光板の偏光軸と液晶層の液晶分子の配向方向とが平行になるように配置し、この位置を基準とする。電圧を印加すると液晶分子が偏光軸と所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した偏光が他方の偏光板を透過して明状態となる。この電圧を印加した状態で液晶表示素子を回転させ暗状態にする。そして、このときの液晶表示素子を回転させた角度を測定する。液晶表示素子を回転させた角度が、強誘電性液晶の分子方向が第１配向処理基板面に対して平行に変化した角度である。
【００４６】
上述したように、第２電極層に負の電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾くので、実際に液晶表示素子を駆動している際、第２電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子の方向がチルト角の約２倍変化するわけではない。
【００４７】
単安定性を示す強誘電性液晶を用いた液晶表示素子においては、透過光量は、電圧を印加したときの液晶分子の傾斜角に依存する。正負いずれかの電圧を印加すると液晶分子がコーン上を傾くので、例えば図２に示すように印加電圧の大きさに応じて液晶分子の傾斜角が変化して透過光量が変化する。このとき、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が４５°の場合に透過光量が最大になる。
したがって、高い透過光量を実現するためには、実際の駆動時に第２電極層に負の電圧を印加した場合に、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が４５°になり得る強誘電性液晶を用いることが好ましい。
例えば、図８に示すような液晶分子の単安定状態からの最大の傾斜角δが４５°よりも大きい強誘電性液晶を用いた場合には、実際に液晶表示素子を駆動している際、第２電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子の単安定状態からの傾斜角を４５°とすることができる。上述したように、実際の駆動時に第２電極層に負の電圧を印加した場合に、液晶分子の方向がチルト角の約２倍変化するわけではないからである。
【００４８】
以下、本発明の液晶表示素子の各構成について説明する。
【００４９】
１．第１配向膜および第２配向膜
本発明においては、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有している。
【００５０】
第１配向膜および第２配向膜は、構成材料が互いに異なる組成を有していればよく、強誘電性液晶を配向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。これらの第１配向膜および第２配向膜としては、例えば、光配向膜、ラビング処理された配向膜、斜方蒸着配向膜、反応性液晶を配向させるための反応性液晶用配向膜と反応性液晶が固定化された固定化液晶層とが積層されたもの、などを挙げることができる。以下、これらの配向膜、ならびに、第１配向膜および第２配向膜の構成材料の組成について説明する。
【００５１】
（１）光配向膜
光配向膜は、後述する光配向性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。光配向膜は、光配向処理が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。
【００５２】
本発明に用いられる光配向性材料は、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膜に異方性を付与する光反応型材料と、光異性化反応を生じることにより膜に異方性を付与する光異性化型材料とに分けることができる。以下、光反応型材料および光異性化型材料に分けて説明する。
【００５３】
（i）光反応型材料
光反応型材料とは、光反応を生じることにより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膜に異方性を付与する材料であることが好ましい。
【００５４】
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、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、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。
【００５５】
本発明に用いられる光二量化型材料としては、光二量化反応により膜に異方性を付与す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、膜に容易に異方性を付与することができるからである。
【００５６】
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。
【００５７】
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、膜に容易に異方性を付与することができるからである。
【００５８】
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。
【００５９】
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、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、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。
【００６０】
二量化反応性ポリマーとしては、特開２００６−３５０３２２号公報、特開２００６−３２３２１４号公報、特開２００５−２５８４２９号公報、特開２００５−２５８４２８号公報等に記載のものと同様である。
【００６１】
光二量化反応性化合物としては、上記化合物の中から、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。
【００６２】
また、光二量化型材料は、上記光二量化反応性化合物のほか、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。
【００６３】
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質量％〜２０質量％の範囲内であることが好ましく、０．１質量％〜５質量％の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始（禁止）されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。
【００６４】
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。
【００６５】
光反応型材料が光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。
【００６６】
次に、光配向処理方法について説明する。まず、第１電極層または第２電極層上に、上述の光反応型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。
【００６７】
光配向膜形成用塗工液中の光二量化反応性化合物の含有量は、０．０５質量％〜１０質量％の範囲内であることが好ましく、０．２質量％〜２質量％の範囲内であることがより好ましい。含有量が上記範囲より少ないと、膜に適度な異方性を付与することが困難となり、逆に含有量が上記範囲より多いと、塗工液の粘度が高くなるので均一な塗膜を形成しにくくなるからである。
【００６８】
光配向膜形成用塗工液の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、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、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。
【００６９】
光配向膜形成用塗工液を塗布して得られた膜は、偏光を制御した光を照射することにより、光反応を生じさせて異方性を付与することができる。偏光方向は、光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。
【００７０】
光配向膜の厚みは、１ｎｍ〜１０００ｎｍ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。光配向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、逆に光配向膜の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。
【００７１】
（ii）光異性化型材料
光異性化型材料とは、光異性化反応を生じることにより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異性化型材料としては、光異性化反応を生じることにより膜に異方性を付与するものであれば特に限定されないが、光異性化反応を生じることにより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、それにより膜に容易に異方性を付与することができるからである。
【００７２】
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、膜に容易に異方性を付与することができるからである。
【００７３】
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、それにより膜に異方性を付与することができるからである。
【００７４】
このような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、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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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、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。
【００８１】
また、上記重合性モノマーの側鎖には、シス−トランス異性化反応性骨格が配向しやすくなるように、アルキレン基などの脂肪族炭化水素基をスペーサーとして有していてもよい。
【００８２】
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。
【００８３】
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、特開２００６−３５０３２２号公報、特開２００６−３２３２１４号公報、特開２００５−２５８４２９号公報、特開２００５−２５８４２８号公報等に記載のものと同様である。
また、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、特開２００６−３５０３２２号公報、特開２００６−３２３２１４号公報、特開２００５−２５８４２９号公報、特開２００５−２５８４２８号公報等に記載のものと同様である。
【００８４】
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。
【００８５】
また、光異性化型材料は、上記光異性化反応性化合物のほか、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。
【００８６】
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質量％〜２０質量％の範囲内であることが好ましく、０．１質量％〜５質量％の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始（禁止）されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。
【００８７】
光異性化型材料が光異性化反応を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
【００８８】
次に、光配向処理方法について説明する。まず、第１電極層または第２電極層上に、上述の光異性化型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。
【００８９】
光配向膜形成用塗工液中の光異性化反応性化合物の含有量は、０．０５質量％〜１０質量％の範囲内であることが好ましく、０．２質量％〜２質量％の範囲内であることがより好ましい。含有量が上記範囲より少ないと、膜に適度な異方性を付与することが困難となり、逆に含有量が上記範囲より多いと、塗工液の粘度が高くなるので均一な塗膜を形成しにくくなるからである。
【００９０】
光配向膜形成用塗工液の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、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、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。
【００９１】
光配向膜形成用塗工液を塗布して得られた膜は、偏光を制御した光を照射することにより、光異性化反応を生じさせて異方性を付与することができる。また、偏光方向は、光異性化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。
【００９２】
さらに、光異性化型材料として、上記の光異性化反応性化合物の中でも重合性モノマーを用いた場合には、光配向処理を行った後、加熱することにより、ポリマー化し、配向膜に付与された異方性を安定化することができる。
【００９３】
光配向膜の厚みは、１ｎｍ〜１０００ｎｍ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。光配向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、逆に光配向膜の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。
【００９４】
（２）ラビング処理された配向膜
ラビング処理された配向膜は、比較的高いプレチルト角を実現することができる点で有用である。
【００９５】
ラビング処理された配向膜に用いられる材料としては、ラビング処理により膜に異方性を付与す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く、例えば、ナイロン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００９６】
中でも、ラビング処理された配向膜が、ナイロンまたはポリイミドを含有することが好ましい。強誘電性液晶が方位角方向に配向しやすくなるからである。すなわち、強誘電性液晶が一定方向に配列しやすくなるのである。
【００９７】
ラビング処理方法としては、第１電極層または第２電極層上に上記の材料を含む膜を形成し、この膜をラビング布で一定方向に擦ることにより膜に異方性を付与する方法を用いることができる。
ラビング布としては、例えば、ナイロン樹脂、ビニル樹脂、レーヨン、綿等の繊維で構成されるものを用いることができる。例えば、このようなラビング布を巻き付けたドラムを回転させながら上記の材料を含む膜の表面に接触させることにより、膜表面に微細な溝が一方向に形成され、膜に異方性が付与される。
【００９８】
ラビング処理された配向膜の厚みは、１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度で設定され、好ましくは５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。
【００９９】
（３）斜方蒸着配向膜
斜方蒸着配向膜は、斜め蒸着法により形成されるものである。斜方蒸着配向膜は、比較的高いプレチルト角を実現することができる点で有用である。
【０１００】
斜方蒸着配向膜としては、強誘電性液晶を配向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。斜方蒸着配向膜の構成材料としては、斜め蒸着法により成膜可能な無機材料が用いられ、例えば、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）等を挙げることができる。中でも、ＳｉＯが好適に用いられる。
【０１０１】
斜方蒸着配向膜は、溝構造および柱状構造を有し、蒸着角度により溝構造および柱状構造が変化し、液晶の配向方向が変化することが知られている。また、基材面の法線に対する蒸着方向の角度によって、柱状の微細構造の角度や密度が変化することが知られている。したがって、液晶分子のプレチルト角を所望の範囲とするには、斜方蒸着配向膜の柱状の微細構造の角度や密度を調整することが重要である。なお、斜方蒸着配向膜については、液晶便覧編集委員会編「液晶便覧」  丸善株式会社  平成１２年１０月３０日  ｐ．２２９−２３０を参照することができる。
【０１０２】
斜方蒸着配向膜は、基材面の法線に対する蒸着方向の角度（蒸着角度）を変えることにより、液晶分子のプレチルト角を制御することができる。この蒸着角度は、４０°〜６０°程度で設定することができ、好ましくは５０°〜６０°程度である。蒸着角度を上記範囲に調整することによって、液晶分子のプレチルト角を所望の範囲に制御することができる。
【０１０３】
斜方蒸着配向膜の形成方法としては、斜め蒸着法が用いられ、例えば第１基材または第２基材面の法線方向が蒸着粒子の入射方向（蒸着方向）に対して所定の角度となるように、蒸着方向に対して第１基材または第２基材を角度α回転させて傾けることで、第１基材または第２基材面に対して斜め方向から斜方蒸着配向膜を形成することができる。
【０１０４】
斜方蒸着配向膜の厚みは、１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度で設定され、好ましくは３０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である。
【０１０５】
（４）反応性液晶用配向膜および固定化液晶層
第１配向膜および第２配向膜の少なくともいずれか一方は、第１基材または第２基材上に形成された反応性液晶用配向膜と、この反応性液晶用配向膜上に形成され、反応液晶を固定化してなる固定化液晶層とからなるものであってもよい。例えば図１２において、第２配向膜４ｂは、反応性液晶用配向膜１４ａと固定化液晶層１４ｂとが積層されたものとなっている。反応性液晶用配向膜上に固定化液晶層を形成する際には、反応性液晶用配向膜によって反応性液晶を配向させ、例えば紫外線を照射して反応性液晶を重合させることにより反応性液晶の配向状態を固定化することができる。そのため、固定化液晶層に反応性液晶用配向膜の配向規制力を付与することができ、固定化液晶層を強誘電性液晶を配向させるための配向膜として作用させることができる。また、反応性液晶は固定化されているため、温度等の影響を受けないという利点を有する。さらに、反応性液晶は、強誘電性液晶と構造が比較的類似しており、強誘電性液晶との相互作用が強くなるため、単一層の配向膜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。以下、反応性液晶用配向膜および固定化液晶層に分けて説明する。
【０１０６】
（i）固定化液晶層
本発明に用いられる固定化液晶層は、反応性液晶用配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなるものである。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
モノアクリレートモノマーおよびジアクリレートモノマーとしては、特開２００６−３５０３２２号公報、特開２００６−３２３２１４号公報、特開２００５−２５８４２９号公報、特開２００５−２５８４２８号公報等に記載のものと同様である。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。光重合開始剤としては、例えば、特開２００５−２５８４２８号公報に記載されているような光重合開始剤を用いることができる。また、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。
【０１１４】
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質量％、好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは０．５〜５質量％の範囲で上記反応性液晶に添加することができる。
【０１１５】
固定化液晶層の厚みは、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。固定化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、また固定化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。
【０１１６】
次に、固定化液晶層の形成方法について説明する。固定化液晶層は、反応性液晶用配向膜上に上記反応性液晶を含む反応性液晶組成物を塗布し、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。
【０１１７】
また、反応性液晶組成物を塗布するのではなく、ドライフィルム等を予め形成し、これを反応性液晶用配向膜上に積層する方法も用いることができる。製造工程の簡便さの観点からは、反応性液晶を溶媒に溶解させて反応性液晶組成物を調製し、これを反応性液晶用配向膜上に塗布し、溶媒を除去する方法を用いることが好ましい。
【０１１８】
上記反応性液晶組成物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、かつ反応性液晶用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。このような溶媒としては、例えば、特開２００５−２５８４２８号公報に記載されているような溶媒を用いることができる。溶媒は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【０１１９】
また、単一種の溶媒を使用しただけでは、上記反応性液晶等の溶解性が不十分であったり、上述したように反応性液晶用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。
【０１２０】
反応性液晶組成物の濃度は、反応性液晶の溶解性や、固定化液晶層の厚みに依存するため一概には規定できないが、通常は０．１〜４０質量％、好ましくは１〜２０質量％の範囲で調整される。反応性液晶組成物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、逆に反応性液晶組成物の濃度が上記範囲より高いと、反応性液晶組成物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。
【０１２１】
さらに、上記反応性液晶組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内で、例えば、特開２００５−２５８４２８号公報に記載されているような化合物を添加することができる。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、得られる固定化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。
【０１２２】
このような反応性液晶組成物を塗布する方法としては、例えばスピンコート法、ロールコート法、プリント法、ディップコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、ブレードコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、リバースコート法、押し出しコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
【０１２３】
また、上記反応性液晶組成物を塗布した後は、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。
【０１２４】
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、反応性液晶用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。
【０１２５】
上述したように、反応性液晶は重合性液晶材料を有するものであり、このような重合性液晶材料の配向状態を固定化するには、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い、必要であれば重合性液晶材料内に光重合開始剤が含まれていてもよい。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
なお、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。
【０１３１】
（ii）反応性液晶用配向膜
本発明に用いられる反応性液晶用配向膜としては、上記反応性液晶を配向させることができ、さらに上記反応性液晶の配向状態を固定化する際に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されるものではない。反応性液晶用配向膜として、例えば、上述の光配向膜、ラビング処理された配向膜、斜方蒸着配向膜等を用いることができる。
【０１３２】
（５）第１配向膜および第２配向膜の構成材料の組成
本発明においては、第１配向膜および第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有している。第１配向膜および第２配向膜を互いに異なる組成を有する材料を用いて形成することにより、それぞれの材料に応じて第１配向膜表面および第２配向膜表面の極性を異ならせることができる。これにより、強誘電性液晶および第１配向膜の極性表面相互作用と、強誘電性液晶および第２配向膜の極性表面相互作用とが異なるものとなるため、第１配向膜および第２配向膜の表面極性を考慮して材料を適宜選択することによって、第１配向膜および第２配向膜の構成材料が同一の組成を有する場合にはＶ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることができる。
【０１３３】
第１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、一方を光配向膜とし、他方をラビング処理された配向膜とする、あるいは、一方を反応性液晶用配向膜と固定化液晶層とが積層されたものとし、他方を光配向膜、ラビング処理された配向膜、または斜方蒸着配向膜とすればよい。また例えば、両方をラビング処理された配向膜として、ラビング処理された配向膜の構成材料の組成を異なるものとする；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；両方を斜方蒸着配向膜として、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとする；あるいは、両方を反応性液晶用配向膜と固定化液晶層とが積層されたものとして、固定化液晶層の構成材料の組成を異なるものとすればよい。
【０１３４】
また、第１配向膜および第２配向膜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材料を用い、他方の光配向膜に光反応型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。
【０１３５】
さらに、第１配向膜および第２配向膜が光異性化型材料を用いた光配向膜である場合、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、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。
【０１３６】
またさらに、第１配向膜および第２配向膜が光二量化型材料を用いた光配向膜である場合、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、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。
【０１３７】
第１配向膜および第２配向膜に用いられる材料の組み合わせとしては、上述の中でも、一方を反応性液晶用配向膜と固定化液晶層とが積層されたものとし、他方を光配向膜、ラビング処理された配向膜、または斜方蒸着配向膜とする；一方を光二量化型材料を用いた光配向膜とし、他方を光異性化型材料を用いた光配向膜とする；一方を光二量化型材料を用いた光配向膜とし、他方をラビング処理された配向膜とする；一方を光異性化型材料を用いた光配向膜とし、他方をラビング処理された配向膜とすることが好ましい。
【０１３８】
固定化液晶層は、光配向膜、ラビング処理された配向膜、または斜方蒸着配向膜よりも相対的に正の極性が強い傾向にある。そのため、この組み合わせの場合には、極性表面相互作用によって、強誘電性液晶の自発分極が、光配向膜、ラビング処理された配向膜、または斜方蒸着配向膜側を向く傾向にある。
また、光二量化型材料を用いた光配向膜は、光異性化型材料を用いた光配向膜よりも相対的に正の極性が強い傾向にあるため、この組み合わせの場合には、極性表面相互作用によって、強誘電性液晶の自発分極が、光異性化型材料を用いた光配向膜側を向く傾向にある。
さらに、光二量化型材料を用いた光配向膜は、ラビング処理された配向膜よりも相対的に正の極性が強い傾向にあるため、極性表面相互作用によって、強誘電性液晶の自発分極が、ラビング処理された配向膜側を向く傾向にある。
また、ラビング処理された配向膜は、光異性化型材料を用いた光配向膜よりも相対的に正の極性が強い傾向にあるため、極性表面相互作用によって、強誘電性液晶の自発分極が、光異性化型材料を用いた光配向膜側を向く傾向にある。
このような組み合わせの場合には、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができるので、第１配向膜および第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものである場合にＶ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものとすることができる。
【０１３９】
本発明においては、上述したように、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましい。
１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合としては、上記の組み合わせが挙げられ、具体的には、第１配向膜を光配向膜、ラビング処理された配向膜、または斜方蒸着配向膜とし、第２配向膜を反応性液晶用配向膜と固定化液晶層とが積層されたものとする；第１配向膜を光異性化型材料を用いた光配向膜とし、第２配向膜を光二量化型材料を用いた光配向膜とする；第１配向膜をラビング処理された配向膜とし、第２配向膜を光二量化型材料を用いた光配向膜とする；あるいは、第１配向膜を光異性化型材料を用いた光配向膜とし、第２配向膜をラビング処理された配向膜とすることが好ましい。
【０１４０】
２．液晶層
本発明における液晶層は、第１配向処理基板の第１配向膜および第２配向処理基板の第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶を含むものである。また、強誘電性液晶は、単安定性を示すものである。さらに、この強誘電性液晶は、第１配向膜の構成材料および第２配向膜の構成材料を同一の組成を有するものとした場合に液晶表示素子駆動時にＶ字型スイッチング特性を示すものであり、かつ、本発明の液晶表示素子駆動にはハーフＶ字型スイッチング特性を示すものである。
【０１４１】
強誘電性液晶の相系列は、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）を発現するものであれば特に限定されるものではない。例えば、相系列が、降温過程において、ネマチック相（Ｎ）−コレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）と相変化するもの、ネマチック相（Ｎ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）と相変化するもの、ネマチック相（Ｎ）−スメクチックＡ相（ＳｍＡ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）と相変化するもの、ネマチック相（Ｎ）−コレステリック相（Ｃｈ）−スメクチックＡ相（ＳｍＡ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）と相変化するもの、などを挙げることができる。
【０１４２】
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。具体的には、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製「Ｒ３２０１」が挙げられる。
【０１４３】
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。上記液晶層の厚みは、ビーズスペーサ、柱状スペーサ、隔壁等により調整することができる。
【０１４４】
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば真空注入方式、液晶滴下方式等を用いることができる。
真空注入方式では、例えばあらかじめ第１配向処理基板および第２配向処理基板を用いて作製した液晶セルに、加温することによって等方性液体とした強誘電性液晶を、キャピラリー効果を利用して注入し、接着剤で封鎖することにより液晶層を形成することができる。
また液晶滴下方式では、例えば第２配向処理基板の第２配向膜上に、加温した強誘電性液晶を滴下し、第１配向処理基板の周縁部にシール剤を塗布し、減圧下で第１配向処理基板および第２配向処理基板を重ね合わせ、シール剤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。
【０１４５】
強誘電性液晶を配向させる際、強誘電性液晶に重合性モノマーが添加されている場合には、強誘電性液晶を配向させた後、重合性モノマーを重合させる。重合性モノマーの重合方法としては、重合性モノマーの種類に応じて適宜選択され、例えば、重合性モノマーとして紫外線硬化性樹脂モノマーを用いた場合は、紫外線照射により重合性モノマーを重合させることができる。
また、重合性モノマーを重合させる際には、強誘電性液晶で構成される液晶層に電圧を印加してもよく電圧を印加しなくてもよいが、中でも、液晶層に電圧を印加しない状態で重合性モノマーを重合させることが好ましい。
【０１４６】
本発明においては、強誘電性液晶が単安定性を示すものであるので、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式による駆動が可能であり、電圧変調により階調制御が可能な液晶表示素子を得ることができる。
【０１４７】
３．第１配向処理基板
本発明に用いられる第１配向処理基板は、第１基材と、この第１基材上に形成された第１電極層と、この第１電極層上に形成された第１配向膜とを有するものである。
なお、第１配向膜については、上述したので、ここでの説明は省略する。以下、第１配向処理基板における他の構成について説明する。
【０１４８】
（１）第１電極層
本発明に用いられる第１電極層は、一般に液晶表示素子の電極として用いられているものであれば特に限定されるものではないが、第１配向処理基板の第１電極層および第２配向処理基板の第２電極層のうち少なくとも一方が透明導電体で形成されることが好ましい。透明導電体材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等が好ましく挙げられる。
【０１４９】
本発明により得られる液晶表示素子を、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式で駆動させる場合には、第１配向処理基板および第２配向処理基板のうち、一方に上記透明導電体で形成される全面共通電極を設け、他方にはゲート電極とソース電極をマトリックス状に配列し、ゲート電極とソース電極で囲まれた部分にＴＦＴ素子および画素電極を設ける。
【０１５０】
第１電極層の形成方法としては、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）法などが挙げられる。
【０１５１】
（２）第１基材
本発明に用いられる第１基材は、一般に液晶表示素子の基材として用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。
【０１５２】
（３）その他の構成
本発明おける第１配向処理基板においては、第１基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。第２配向処理基板において第２基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されている場合には、第１配向処理基板において第１基材上には隔壁または柱状スペーサが形成されない。すなわち、第１配向処理基板に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよく、第２配向処理基板に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。
隔壁および柱状スペーサとしては、一般的な隔壁および柱状スペーサを適用することができる。
【０１５３】
また、本発明における第１配向処理基板おいては、第１基材上に着色層が形成されていてもよい。第２配向処理基板において第２基材上に着色層が形成されている場合には、第１配向処理基板において第１基材上には着色層が形成されない。すなわち、第１配向処理基板に着色層が形成されていてもよく、第２配向処理基板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には、着色層によってカラー表示を実現することができるカラーフィルタ方式の液晶表示素子を得ることができる。
着色層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタにおける着色層を形成する方法を用いることができ、例えば、顔料分散法（カラーレジスト法、エッチング法）、印刷法、インクジェット法などを用いることができる。
【０１５４】
４．第２配向処理基板
本発明に用いられる第２配向処理基板は、第２基材と、この第２基材上に形成された第２電極層と、この第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。
なお、第２配向膜については、上述したので、ここでの説明は省略する。また、第２基材、第２電極層、およびその他の構成については、上記第１配向処理基板における第１基材、第１電極層、およびその他の構成とそれぞれ同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１５５】
５．その他の構成
本発明の液晶表示素子は、図１１に例示するように偏光板を有していてもよい。
本発明に用いられる偏光板としては、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。
【０１５６】
６．液晶表示素子の駆動方法
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、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が適している。
【０１５７】
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、着色層を用いてカラー表示を行う、カラーフィルタ方式であってもよい。
【０１５８】
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式が好ましい。ＴＦＴ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。
【０１５９】
本発明においては、第１配向処理基板がＴＦＴ基板、第２配向処理基板が共通電極基板であってもよく、第１配向処理基板が共通電極基板、第２配向処理基板がＴＦＴ基板であってもよい。中でも、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第１配向処理基板がＴＦＴ基板、第２配向処理基板が共通電極基板であることが好ましい。
【０１６０】
例えば図１３に示す液晶表示素子１において、ゲート電極２６ｘを３０Ｖ程度の高電位にするとＴＦＴ素子２７のスイッチがオンになり、ソース電極２６ｙによって信号電圧が強誘電性液晶に加えられ、ゲート電極２６ｘを−１０Ｖ程度の低電位にするとＴＦＴ素子２７のスイッチがオフになる。スイッチオフ状態では、図１４に例示するように、共通電極（第２電極層３ａ）およびゲート電極２６ｘ間には、共通電極（第２電極層３ａ）側が正になるように電圧が印加される。このスイッチオフ状態のとき、強誘電性液晶は動作しないので、その画素は暗状態となる。
【０１６１】
第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、電圧無印加状態では、極性表面相互作用によって強誘電性液晶の自発分極が第１配向膜側を向く傾向にある。すなわち、スイッチオフ状態のとき、図１４に例示するように、液晶分子２５の自発分極ＰｓがＴＦＴ基板（第１配向処理基板１１ａ）側を向く。したがって、自発分極の向きは、共通電極（第２電極層３ａ）およびゲート電極２６ｘ間に印加された電圧の影響を受けることがない。
【０１６２】
一方、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合であって、第１配向処理基板が共通電極基板、第２配向処理基板がＴＦＴ基板である場合には、電圧無印加状態にて強誘電性液晶の自発分極が共通電極基板（第２配向処理基板）側を向くため、スイッチオフ状態のときに共通電極およびゲート電極間に印加された電圧の影響によって、ゲート電極が設けられている領域付近で自発分極の向きが反転してしまう。そうすると、ゲート電極が設けられている領域付近では、スイッチがオフであるにもかかわらず、強誘電性液晶が動作して光漏れが生じる。
【０１６３】
これに対し、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合であって、第１配向処理基板がＴＦＴ基板、第２配向処理基板が共通電極基板である場合には、自発分極の向きは、共通電極およびゲート電極間に印加された電圧の影響を受けないので、光漏れが生じることがない。したがって、自発分極の向きを制御し、第１配向処理基板をＴＦＴ基板、第２配向処理基板を共通電極基板とすることにより、ゲート電極付近の光漏れを防止することができる。
【０１６４】
上述したように、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましい。すなわち、強誘電性液晶が、第２電極層に負の電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第１配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約２倍変化することが好ましい。
仮に、共通電極に対して、画素電極の電圧が相対的に高い場合を正の極性の電圧印加、画素電極の電圧が相対的に低い場合を負の極性の電圧印加とする。このように定義すると、第１配向処理基板が共通電極基板、第２配向処理基板がＴＦＴ基板である場合には、強誘電性液晶は、共通電極に対して画素電極の電圧が相対的に低い、すなわち負の極性の電圧印加のときに、強誘電性液晶の分子方向が第１配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約２倍変化することになる。また、第１配向処理基板がＴＦＴ基板、第２配向処理基板が共通電極基板である場合には、強誘電性液晶は、共通電極に対して画素電極の電圧が相対的に高い、すなわち正の極性の電圧印加のときに、強誘電性液晶の分子方向が第１配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約２倍変化することになる。
【０１６５】
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、セグメント方式であってもよい。
【０１６６】
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】
【０１６７】
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
［実施例１］
（第１配向処理基板の作製）
ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、このガラス基板上に透明レジスト（ＪＳＲ社製、商品名：ＮＮ７８０）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、高さ１．５μｍの柱状スペーサを形成した。
次いで、柱状スペーサが形成されたガラス基板上に、光配向性材料（ＤＩＣ社製、商品名：ＬＩＡ０１）を回転数１０００ｒｐｍで２０秒間スピンコートし、１００℃で３分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約１０００ｍＪ／ｃｍ2照射し、配向処理を行った。
【０１６８】
（第２配向処理基板の作製）
ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、このガラス基板上に、光配向性材料（ＤＩＣ社製、商品名：ＬＩＡ０１）を回転数１０００ｒｐｍで２０秒間スピンコートし、１００℃で３分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約１０００ｍＪ／ｃｍ2照射し、配向処理を行った。さらに、上記光配向性材料を用いた配向膜上に重合性液晶（ＲＯＬＩＣ  テクノロジー社製、商品名：ＲＯＦ５１０１）を回転数１０００ｒｐｍで２０秒間スピンコートし、１００℃で３分間乾燥した後、非偏光紫外線を約１０００ｍＪ／ｃｍ2照射し、配向処理を行った。
【０１６９】
（液晶表示素子の作製）
第１配向処理基板と第２配向処理基板を、それぞれの配向処理方向が平行になるように組み合わせて、セルを作製した。作製したセルを、強誘電性液晶のネマチック相−等方相の転移温度より１０℃高い温度に加熱し、強誘電性液晶材料(ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製、商品名：Ｒ３２０１)を注入した。
【０１７０】
（評価）
作製した液晶表示素子の液晶駆動特性を測定したところ、駆動特性はハーフＶ字型スイッチング特性を示した。
この液晶表示素子における印加電圧および透過光量の関係を図１５に示す。また、液晶表示素子における強誘電性液晶の配向状態を示す写真を図１６に示す。
【０１７１】
［比較例１］
第２配向処理基板の作製において、光配向性材料を用いた配向膜上に重合性液晶を用いた層を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法で液晶表示素子を作製した。
作製した液晶表示素子の液晶駆動特性を測定したところ、駆動特性はＶ字型スイッチング特性を示した。
この液晶表示素子における印加電圧および透過光量の関係を図１５に示す。また、液晶表示素子における強誘電性液晶の配向状態を示す写真を図１７に示す。
【０１７２】
［実施例２］
第２配向処理基板の作製において、光配向性材料を用いた配向膜および重合性液晶を用いた層を形成する替わりに、下記に示すように配向膜を形成した以外は、実施例１と同様の方法で液晶表示素子を作製した。
ガラス基板上に、光配向性材料（ＲＯＬＩＣ  テクノロジー社製、商品名：ＲＯＰ１０３）を回転数１０００ｒｐｍで２０秒間スピンコートし、１００℃で３分間乾燥した後、偏光紫外線を約１００ｍＪ／ｃｍ2照射し、配向処理を行った。
【０１７３】
作製した液晶表示素子の液晶駆動特性を測定したところ、駆動特性はハーフＶ字型スイッチング特性を示した。
この液晶表示素子における印加電圧および透過光量の関係を図１５に示す。
【０１７４】
［実施例３］
第２配向処理基板の作製において、光配向性材料を用いた配向膜および重合性液晶を用いた層を形成する替わりに、下記に示すように配向膜を形成した以外は、実施例１と同様の方法で液晶表示素子を作製した。
ガラス基板上に、ナイロン６（アルドリッチ社製）の２ｗｔ％トリクロロエタノール溶液を回転数１０００ｒｐｍで２０秒間スピンコートし、１００℃で３分間乾燥した後、ラビング処理を行い、ラビング処理された配向膜を形成した。
作製した液晶表示素子の液晶駆動特性を測定したところ、駆動特性はハーフＶ字型スイッチング特性を示した。
【０１７５】
［実施例４］
第２配向処理基板の作製において、光配向性材料を用いた配向膜および重合性液晶を用いた層を形成する替わりに、下記に示すように配向膜を形成した以外は、実施例１と同様の方法で液晶表示素子を作製した。
ガラス基板上に、（ポリ（塩化トリメリット酸無水物−co−4,4’−メチレンジアニリン）（Poly（trimellitic anhydride chloride-co-4,4’-methylenedianiline）（アルドリッチ社製）の２ｗｔ％Ｎ−メチルピロリジノン溶液を回転数１０００ｒｐｍで２０秒間スピンコートし、１００℃で３分間乾燥し、オーブンで２３０℃で１時間焼成した後、ラビング処理を行い、ラビング処理された配向膜を形成した。
作製した液晶表示素子の液晶駆動特性を測定したところ、駆動特性はハーフＶ字型スイッチング特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】強誘電性液晶の印加電圧に対する透過光量の変化を示したグラフである。
【図３】強誘電性液晶の印加電圧に対する透過光量の変化を示したグラフである。
【図４】液晶分子の挙動を示す模式図である。
【図５】強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。
【図６】強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図７】強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図８】強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図９】強誘電性液晶の自発分極を示す模式図である。
【図１０】強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１５】実施例１，２および比較例１の液晶表示素子の印加電圧に対する透過光量の変化を示したグラフである。
【図１６】実施例１の強誘電性液晶の配向状態を示す写真である。
【図１７】比較例１の強誘電性液晶の配向状態を示す写真である。
【図１８】強誘電性液晶の印加電圧に対する透過光量の変化を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１７７】
１  …  液晶表示素子
２ａ  …  第１基材
２ｂ  …  第２基材
３ａ  …  第１配向膜
３ｂ  …  第２配向膜
４ａ  …  第１電極層
４ｂ  …  第２電極層
５  …  液晶層
１１ａ  …  第１配向処理基板
１１ｂ  …  第２配向処理基板
２５  …  液晶分子
ｚ  …  層法線
Ｐｓ  …  自発分極
【図１】
2009230069.tif 000003
【図２】
2009230069.tif 000004
【図３】
2009230069.tif 000005
【図４】
2009230069.tif 000006
【図５】
2009230069.tif 000007
【図６】
2009230069.tif 000008
【図７】
2009230069.tif 000009
【図８】
2009230069.tif 000010
【図９】
2009230069.tif 000011
【図１０】
2009230069.tif 000012
【図１１】
2009230069.tif 000013
【図１２】
2009230069.tif 000014
【図１３】
2009230069.tif 000015
【図１４】
2009230069.tif 000016
【図１５】
2009230069.tif 000017
【図１８】
2009230069.tif 000018
【図１６】
2009230069.tif 000019
【図１７】
2009230069.tif 000020