JP4679973B2 - Liquid crystal display element - Google Patents
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Description
本発明は、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。 The present invention relates to a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal.
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に薄膜トランジスタ(以下、これを「TFT素子」とする場合がある。)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。 Liquid crystal display elements have been widely used from large displays to portable information terminals because of their thinness and low power consumption, and their development is actively underway. To date, liquid crystal display elements have been developed and put to practical use, such as TN mode, STN multiplex drive, and active matrix drive using a thin film transistor (hereinafter sometimes referred to as a “TFT element”) for TN. However, since these use nematic liquid crystal, the response speed of the liquid crystal material is as slow as several ms to several tens of ms, so it cannot be said that it is sufficiently compatible with moving image display.
一方、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材料として、強誘電性液晶がある。このような強誘電性液晶としては、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が、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。 On the other hand, there is a ferroelectric liquid crystal as a material suitable for a high-speed device because the response speed is as short as μs order. As such a ferroelectric liquid crystal, a bistable one having two stable states when no voltage is applied, which is proposed by Clark and Lagerwol, is widely known, but for switching in two states of light and dark. Although it has limited memory characteristics, it has a problem that gradation display cannot be performed.
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)。 In recent years, the state of a liquid crystal layer when a voltage is not applied has been stabilized in one state (hereinafter referred to as “monostable”). ) Is continuously changed and analog modulation of the transmitted light intensity has been paid attention to enable gradation display (Non-Patent Document 1).
このように強誘電性液晶を単安定化する方法としては、液晶材料中に紫外線硬化型モノマーを添加し、セルに注入後、硬化させて液晶の配向を安定化させる高分子安定化法、または強誘電性液晶を相転移点より高温に昇温した後、徐冷する方法がある。 As a method for monostabilizing the ferroelectric liquid crystal as described above, a polymer stabilization method in which an ultraviolet curable monomer is added to a liquid crystal material, injected into a cell, and then cured to stabilize the alignment of the liquid crystal, or There is a method in which a ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature higher than the phase transition point and then slowly cooled.
しかしながら、上記高分子安定化法ではプロセスが煩雑になり、駆動電圧が高くなる等の問題がある。また、高分子安定化法を用いない後者の方法では、層法線方向の異なる二つのドメイン(以下、「ダブルドメイン」と称する場合がある。)が形成されやすく、駆動時に白黒反転した表示になり大きな問題となる。このダブルドメインは、電圧を印加しながら徐冷する電界印加徐冷法によりモノドメイン化する方法が知られているが(非特許文献2)、強誘電性液晶が再び相転移点より高温になると、配向が乱れてしまうという問題があり、実用性が低い。 However, the polymer stabilization method has problems such as a complicated process and a high driving voltage. In the latter method that does not use the polymer stabilization method, two domains having different layer normal directions (hereinafter sometimes referred to as “double domains”) are easily formed, and the display is reversed in black and white during driving. It becomes a big problem. This double domain is known to be monodomain by an electric field applied slow cooling method that slowly cools while applying a voltage (Non-Patent Document 2). However, when the ferroelectric liquid crystal becomes higher than the phase transition point again, it is aligned. There is a problem that is disturbed, and practicality is low.
また、液晶を配向させる技術としては、ラビング法、光配向法等もある。ラビング法はコーティングしたポリイミド表面を擦ることにより配向能を付与するものであるが、大面積処理時の均一性が難しく、また、静電気や塵埃を発生する等の問題がある。一方、光配向法は、光配向性を有する化合物に紫外線等を照射して分子を特定方向に配列させ、配向能を付与するものであり、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が、露光プロセスが必要なことから装置コストがかかるという問題がある。 In addition, as a technique for aligning liquid crystals, there are a rubbing method, a photo-alignment method, and the like. The rubbing method imparts orientation ability by rubbing the coated polyimide surface, but there are problems such as difficulty in uniformity during large area processing and generation of static electricity and dust. On the other hand, the photo-alignment method irradiates a compound having photo-alignment property with ultraviolet rays and the like to arrange molecules in a specific direction and imparts alignment ability. However, there is a problem that the apparatus cost is increased because an exposure process is required.
一方、このような液晶表示素子は、基材上に電極層および配向層を有してなる2枚の配向基板を、上記配向層が対向するように配置し、上記配向基板間に液晶を充填して構成され、さらに上記基材の外側には、入射する無偏光光を直線偏光に変える偏光板を貼り付けて用いるのが一般的である。 On the other hand, in such a liquid crystal display element, two alignment substrates each having an electrode layer and an alignment layer are arranged on a base material so that the alignment layers face each other, and liquid crystal is filled between the alignment substrates. In general, a polarizing plate that converts incident non-polarized light into linearly polarized light is attached to the outside of the base material.
このように、液晶表示素子は複屈折効果を利用するものであるため、視覚化するためには偏光板を必要とするが、基材の外側に偏光板を貼りつけることにより、基材と偏光板との界面で光の散乱が生じ、光透過率が低下しやすいという問題がある。 As described above, since the liquid crystal display element uses the birefringence effect, a polarizing plate is required for visualization. However, by attaching the polarizing plate to the outside of the base material, There is a problem that light scattering occurs at the interface with the plate, and the light transmittance is likely to decrease.
また近年、特に携帯端末などの用途において小型化の要請があり、液晶表示素子としては薄型かつ軽量であることが要求される。この要請に応えることは、さらには製造コストの削減にもつながり、望ましいものである。 In recent years, there has been a demand for downsizing particularly in applications such as portable terminals, and liquid crystal display elements are required to be thin and lightweight. Responding to this requirement is desirable because it also leads to a reduction in manufacturing costs.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一方の配向層に、強誘電性液晶の配向を制御する配向機能と無偏光光を直線偏光に変える偏向機能とを持たせることにより、偏光板と液晶表示素子との界面で生じる光の散乱を解消して光透過率の低下を抑制し、さらには液晶表示素子の薄型化および軽量化、またさらには製造コストの削減を図ることを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and by providing one alignment layer with an alignment function for controlling the alignment of the ferroelectric liquid crystal and a deflection function for converting non-polarized light into linearly polarized light, To eliminate the light scattering that occurs at the interface between the polarizing plate and the liquid crystal display element, to suppress the decrease in light transmittance, to further reduce the thickness and weight of the liquid crystal display element, and to reduce the manufacturing cost Main purpose.
本発明者等は、上記実情に鑑み鋭意検討した結果、可視光領域に光二色性を有する板状分子の自己組織化を利用することにより、簡便な方法で、配向層に強誘電性液晶の配向を制御する配向機能と無偏光光を直線偏光に変化させる偏向機能とを付与することができ、上記配向層側に偏光板を用いなくても視覚化できることを見いだし、本発明を完成させた。 As a result of intensive investigations in view of the above circumstances, the present inventors have made use of self-organization of plate-like molecules having photodichroism in the visible light region, so that a ferroelectric liquid crystal can be formed on the alignment layer by a simple method. An alignment function for controlling the alignment and a deflection function for changing non-polarized light to linearly polarized light can be imparted, and it can be visualized without using a polarizing plate on the alignment layer side, and the present invention has been completed. .
すなわち、本発明においては、第1基材と、上記第1基材上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成された第1配向層とを有する第1配向基板、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配向層とを有する第2配向基板を、上記第1配向層と上記第2配向層とが対向するように配置し、上記第1配向基板と上記第2配向基板との間に強誘電性液晶を狭持してなる液晶表示素子であって、
上記第1配向層は、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、上記板状分子の法線方向が一定方向を向いて積み重なったカラム構造を有し、かつ、配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層であることを特徴とする液晶表示素子を提供するものである。
That is, in the present invention, a first alignment substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment layer formed on the first electrode layer. And a second alignment substrate having a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment layer formed on the second electrode layer. A liquid crystal display element, wherein the first alignment layer and the second alignment layer are arranged to face each other, and a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment substrate and the second alignment substrate,
The first alignment layer has a column structure in which plate-like molecules having optical dichroism in the visible light region are stacked with the normal direction of the plate-like molecules facing a certain direction, and the alignment function and the polarization function The present invention provides a liquid crystal display element characterized by being a columnar alignment layer having the following.
本発明の液晶表示素子は、第1配向層を、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、上記板状分子の法線方向が一定方向を向いて積み重なったカラム構造を有し、かつ、配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層とするものであるので、第1配向層側に偏光板を用いなくても視覚化することが可能であり、液晶表示素子と偏光板との界面で生じる光の散乱を解消し、光透過率の低下を抑制することができる。また、このように第1配向層側に偏光板を用いる必要がないので、液晶表示素子の薄型化および軽量化を図ることができ、さらには製造コストの削減にもつながるものである。このようなカラムナー配向層は、上記板状分子の自己組織化を利用して形成されるものであるので、ラビング処理や光配向処理などの配向処理を要することなく簡便な方法で形成することができ、実用性も高いものとなる。 The liquid crystal display element of the present invention has a first alignment layer, a column structure in which plate-like molecules having photodichroism in the visible light region are stacked with the normal direction of the plate-like molecules facing a certain direction, In addition, since it is a columnar alignment layer having an alignment function and a polarization function, it can be visualized without using a polarizing plate on the first alignment layer side, and the interface between the liquid crystal display element and the polarizing plate. Scattering of light generated in the above can be eliminated, and a decrease in light transmittance can be suppressed. In addition, since it is not necessary to use a polarizing plate on the first alignment layer side in this way, the liquid crystal display element can be reduced in thickness and weight, and further, the manufacturing cost can be reduced. Since such a columnar alignment layer is formed by utilizing the self-organization of the plate-like molecules, it can be formed by a simple method without requiring an alignment process such as a rubbing process or a photo-alignment process. And practicality is high.
上記発明においては、上記カラムナー配向層は、表面に所定の幅を有する凹部または凸部がパターン状に形成された樹脂層と、上記樹脂層の凹部に沿って形成された上記カラム構造とを有するものであることが好ましい。上記カラム構造が上記樹脂層の凹部に沿って形成されていることにより、カラム構造を一定方向に揃って配列させることができるからである。 In the above invention, the columnar alignment layer has a resin layer in which concave portions or convex portions having a predetermined width are formed in a pattern on the surface, and the column structure formed along the concave portions of the resin layer. It is preferable. This is because the column structure can be arranged in a certain direction by being formed along the concave portion of the resin layer.
また上記発明においては、上記板状分子は、水溶液中でリオトロピック液晶相を示すものであることが好ましい。上記板状分子は、水溶液中で自己組織化によりカラム構造を形成し、リオトロピック液晶相を示すので、このような板状分子を含有するカラムナー配向層形成用塗工液を塗布することにより、カラム構造を容易に配向させることができるからである。また、上記板状分子が水溶性であることにより、上記カラム構造を固定化するための固定化処理が容易となるからである。 In the invention, the plate-like molecule preferably exhibits a lyotropic liquid crystal phase in an aqueous solution. The plate-like molecule forms a column structure by self-organization in an aqueous solution and exhibits a lyotropic liquid crystal phase. Therefore, by applying a columnar alignment layer forming coating solution containing such a plate-like molecule, This is because the structure can be easily oriented. Moreover, it is because the immobilization process for immobilizing the column structure is facilitated because the plate-like molecules are water-soluble.
さらに上記発明においては、上記第2配向層は光配向膜であることが好ましい。第2配向層に光配向膜を用いることにより、静電気や塵などの問題がなく、定量的な配向処理が可能となるからである。 Furthermore, in the above invention, the second alignment layer is preferably a photo-alignment film. This is because by using a photo-alignment film for the second alignment layer, there is no problem of static electricity or dust, and quantitative alignment processing can be performed.
さらにまた上記発明においては、上記強誘電性液晶は、単安定性の駆動特性を示すものであることが好ましい。強誘電性液晶が単安定性の駆動特性を示すものであることにより、階調表示が可能となり、高精細なカラー表示の液晶表示素子を得ることができるからである。 In the above invention, the ferroelectric liquid crystal preferably exhibits monostable driving characteristics. This is because when the ferroelectric liquid crystal exhibits monostable driving characteristics, gradation display is possible and a liquid crystal display element with high-definition color display can be obtained.
さらに上記発明においては、上記強誘電性液晶は、降温過程においてスメクチックA相を経由しない相転移系列を示すものであることが好ましい。このような相転移系列を示す強誘電性液晶は、単安定性の駆動特性を示す傾向にあり、このような強誘電性液晶を用いることにより高精細なカラー表示の液晶表示素子を得ることが容易となるからである。 In the above invention, the ferroelectric liquid crystal preferably exhibits a phase transition series that does not pass through the smectic A phase in the temperature lowering process. Ferroelectric liquid crystals exhibiting such phase transition series tend to exhibit monostable driving characteristics, and by using such ferroelectric liquid crystals, it is possible to obtain a liquid crystal display element with high-definition color display. This is because it becomes easy.
また上記発明は、上記第1電極層または上記第2電極層に薄膜トランジスタ(TFT素子)を有し、アクティブマトリックス駆動するものであることが好ましい。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、一方の基材上にTFT素子をマトリックス状に配置してなるTFT基板と、他方の基材上の表示部全域に共通電極を形成してなる共通電極基板とを組み合わせ、上記共通電極基板の共通電極と基材との間にTFT素子のマトリックス状に配置させたマイクロカラーフィルターを形成し、カラー表示の液晶表示素子として用いることもできる。 In the invention described above, the first electrode layer or the second electrode layer preferably includes a thin film transistor (TFT element) and is driven by an active matrix. This is because by adopting an active matrix system using a TFT element, a target pixel can be reliably turned on and off, and a high-quality display becomes possible. Further, a TFT substrate in which TFT elements are arranged in a matrix on one base material and a common electrode substrate in which a common electrode is formed on the entire display portion on the other base material are combined, and the common electrode substrate A micro color filter arranged in a matrix of TFT elements can be formed between the common electrode and the substrate, and can be used as a liquid crystal display element for color display.
さらに上記発明は、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させるものであることが好ましい。本発明の液晶表示素子は、応答速度が速く、配向欠陥を生じることなく強誘電性液晶を配向させることができるので、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させることにより、低消費電力かつ低コストで、視野角が広く、明るく高精細なカラー動画表示を得ることができるからである。 Further, the above invention is preferably driven by a field sequential color system. Since the liquid crystal display element of the present invention has a high response speed and can align the ferroelectric liquid crystal without causing alignment defects, it can be driven by the field sequential color system, thereby reducing the power consumption and the cost. This is because a wide and bright, high-definition color moving image display can be obtained.
本発明によれば、第1配向層側に偏光板を用いなくても視覚化することが可能であり、液晶表示素子と偏光板との界面で生じる光の散乱を解消し、光透過率の低下を抑制することができる。また、このように第1配向層側に偏光板を用いる必要がないので、液晶表示素子の薄型化および軽量化、さらには製造コストの削減を図ることができる。このようなカラムナー配向層は、上記板状分子の自己組織化を利用して形成されるものであるので、ラビング処理や光配向処理などの配向処理を要することなく簡便な方法で形成することができ、実用性が高い。 According to the present invention, it is possible to visualize without using a polarizing plate on the first alignment layer side, eliminating light scattering occurring at the interface between the liquid crystal display element and the polarizing plate, and reducing the light transmittance. The decrease can be suppressed. Further, since it is not necessary to use a polarizing plate on the first alignment layer side as described above, it is possible to reduce the thickness and weight of the liquid crystal display element and to reduce the manufacturing cost. Since such a columnar alignment layer is formed by utilizing the self-organization of the plate-like molecules, it can be formed by a simple method without requiring an alignment process such as a rubbing process or a photo-alignment process. Can be practical.
以下、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、第1基材と、上記第1基材上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成された第1配向層とを有する第1配向基板、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配向層とを有する第2配向基板を、上記第1配向層と上記第2配向層とが対向するように配置し、上記第1配向基板と上記第2配向基板との間に強誘電性液晶を狭持してなる液晶表示素子であって、上記第1配向層は、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、上記板状分子の法線方向が一定方向を向いて積み重なったカラム構造を有し、かつ、配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層であることを特徴としている。 Hereinafter, the liquid crystal display element of the present invention will be described. The liquid crystal display element of the present invention has a first alignment having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment layer formed on the first electrode layer. A second alignment substrate comprising: a substrate; a second substrate; a second electrode layer formed on the second substrate; and a second alignment layer formed on the second electrode layer. A liquid crystal display element in which a first alignment layer and the second alignment layer are arranged to face each other, and a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment substrate and the second alignment substrate. The first alignment layer has a column structure in which plate-like molecules having photodichroism in the visible light region are stacked such that the normal direction of the plate-like molecules faces a certain direction, and has an alignment function and polarization. It is a columnar alignment layer having a function.
このように本発明の液晶表示素子は、第1配向層を、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、上記板状分子の法線方向が一定方向を向いて積み重なったカラム構造を有し、かつ、配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層とするものであるので、第1配向層側に偏光板を用いなくても視覚化することが可能であり、液晶表示素子と偏光板との界面で生じる光の散乱を解消し、光透過率の低下を抑制することができる。また、このように第1配向層側に偏光板を用いる必要がないので、液晶表示素子の薄型化および軽量化を図ることができ、さらには製造コストの削減にもつながるものである。このようなカラムナー配向層は、上記板状分子の自己組織化を利用して形成されるものであるので、ラビング処理や光配向処理などの配向処理を要することなく簡便な方法で形成することができ、実用性も高いものとなる。 As described above, the liquid crystal display element of the present invention has a column structure in which the first alignment layer is stacked with the plate-like molecules having photodichroism in the visible light region and the normal direction of the plate-like molecules is directed in a certain direction. And a columnar alignment layer having an alignment function and a polarization function, and can be visualized without using a polarizing plate on the first alignment layer side. Scattering of light generated at the interface between the light transmission and the light transmission can be suppressed. In addition, since it is not necessary to use a polarizing plate on the first alignment layer side in this way, the liquid crystal display element can be reduced in thickness and weight, and further, the manufacturing cost can be reduced. Since such a columnar alignment layer is formed by utilizing the self-organization of the plate-like molecules, it can be formed by a simple method without requiring an alignment process such as a rubbing process or a photo-alignment process. And practicality is high.
このような本発明の液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。図1に示すように、第1基材1aと、第1基材1a上に形成された第1電極層2aと、上記第1電極層2a上に形成された第1配向層3aとを有する第1配向基板11が形成されており、また、第2基材1bと、第2基材1b上に形成された第2電極層2bと、上記第2電極層2b上に形成された第2配向層3bとを有する第2配向基板12が形成されており、この第1配向基板11と第2配向基板12は、第1配向層3aと第2配向層3bとが向かい合うように配置されている。また、第1配向層3a、第2配向層3b間には強誘電性液晶が狭持され、液晶層5が構成されている。
Such a liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention. As shown in FIG. 1, it has the 1st base material 1a, the
このような構造を有する本発明の液晶表示素子において、上記第1配向層3aは、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、上記板状分子の法線方向が一定方向を向いて積み重なったカラム構造を有し、かつ、配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層である。このカラムナー配向層について以下に説明する。
In the liquid crystal display element of the present invention having such a structure, the
図2(a)は、本発明に用いられる可視光領域に光二色性を有する板状分子のモデル構造と法線方向を示した図であり、図2(b)は、上記カラムナー配向層の概略斜視図である。図2(b)に示すように、このカラムナー配向層においては、板状分子aは、板状分子aの法線方向nが一定方向を向いて積層してカラム構造bを形成し、このようなカラム構造bが複数配列してカラムナー配向層を構成している。 FIG. 2 (a) is a diagram showing a model structure and normal direction of a plate-like molecule having photodichroism in the visible light region used in the present invention, and FIG. 2 (b) shows the columnar alignment layer. It is a schematic perspective view. As shown in FIG. 2 (b), in this columnar alignment layer, the plate-like molecules a are stacked with the normal direction n of the plate-like molecules a facing a certain direction to form a column structure b. A plurality of column structures b are arranged to form a columnar alignment layer.
本発明においてカラムナー配向層は、このように板状分子aが配列して構成されるものであるため、カラムナー配向層の有する複数のカラム構造bのカラムの軸方向は、一定方向を向くものとなり、これらのカラム構造bと強誘電性液晶との相互作用により強誘電性液晶の配向を制御する配向機能を有するものとなる。 In the present invention, since the columnar alignment layer is configured by arranging the plate-like molecules a in this way, the axial directions of the columns of the plurality of column structures b included in the columnar alignment layer are directed to a certain direction. The column structure b has an alignment function for controlling the alignment of the ferroelectric liquid crystal by the interaction between the ferroelectric liquid crystal and the column structure b.
また、このようにカラムナー配向層の複数のカラム構造bのカラムの軸方向が一定方向に揃うことにより、カラムナー配向層は、カラムの軸方向に沿って異方性を有することとなるが、このカラム構造bを構成する板状分子aは可視光領域に光二色性を有するものであるため、上記カラムナー配向層はさらに偏光機能をも有するものとなる。 Moreover, the columnar alignment layer has anisotropy along the axial direction of the column by aligning the axial direction of the columns of the column structures b of the columnar alignment layer in a certain direction in this way. Since the plate-like molecule a constituting the column structure b has dichroism in the visible light region, the columnar alignment layer further has a polarizing function.
本発明においては、このようにカラムナー配向層が配向機能と偏向機能とを有することにより、2枚の配向基板のうちカラムナー配向層を設ける側には偏光板を設ける必要がなく、界面で生じる光の散乱を解消して光透過率の低下を抑制し、液晶表示素子の薄型化および軽量化、さらには製造コストの削減を可能とするものである。 In the present invention, since the columnar alignment layer has the alignment function and the deflection function in this way, it is not necessary to provide a polarizing plate on the side where the columnar alignment layer is provided on the two alignment substrates, and light generated at the interface. The liquid crystal display element can be made thinner and lighter, and the manufacturing cost can be reduced.
また、このようなカラムナー配向層は、板状分子の有する自己組織化を利用することにより形成されるものであるため、配向処理を要することなく簡便な方法により形成することができ、実用性が高いものとなる。 In addition, since such a columnar alignment layer is formed by utilizing the self-organization of the plate-like molecule, the columnar alignment layer can be formed by a simple method without requiring alignment treatment, and has practicality. It will be expensive.
なお、上述したように液晶表示素子は複屈折効果を利用するものであるため、視覚化するためには上記第2配向基板12に偏光板4bが用いられる。図1において、偏光板4bは第2基材1bの外側に形成されているが、偏光板4bは第2基材1bの内側に形成されていてもよく、その位置は特に限定されるものではないが、第1配向層3aとして用いられるカラムナー配向層を構成する上記板状分子の法線方向と偏光方向が垂直となるように配置される。このように配置することにより、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。
Since the liquid crystal display element uses the birefringence effect as described above, the
このような本発明の液晶表示素子は、例えば図3および図4に示すように、一方の基板をTFT素子がマトリックス状に配置されたTFT基板とし、他方の基板を共通電極が全域に形成された共通電極基板として、これらを組み合わせ、アクティブマトリックス駆動するものであることが好ましい。このように本発明の液層表示素子がアクティブマトリックス駆動するものであることにより、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を得ることができるからである。このようなTFT素子を用いたアクティブマトリックス駆動の液晶表示素子について以下に説明する。 In such a liquid crystal display element of the present invention, for example, as shown in FIGS. 3 and 4, one substrate is a TFT substrate in which TFT elements are arranged in a matrix, and the other substrate is formed over the entire area. In addition, it is preferable that these are combined as the common electrode substrate and driven by an active matrix. As described above, since the liquid layer display element of the present invention is driven by an active matrix, the target pixel can be reliably turned on and off, so that a high-quality display can be obtained. An active matrix driving liquid crystal display element using such a TFT element will be described below.
図3は本発明の液晶表示素子の一例を示す概略斜視図であり、図4はその概略断面図である。図3においては、第1配向基板は第1電極層2aが共通電極であり、共通電極基板となっており、一方、第2配向基板は第2電極層2bがx電極2c、y電極2dおよび画素電極2eから構成され、TFT基板となっている。このような液晶表示素子において、x電極2cおよびy電極2dはそれぞれ縦横に配列しているものであり、これらの電極に信号を加えることによりTFT素子7を作動させ、強誘電性液晶を駆動させることができる。x電極2cおよびy電極2d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、x電極2cの信号とy電極2dの信号は独立に動作することができる。x電極2cおよびy電極2d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つのTFT素子7および画素電極2eが形成されている。本発明の液晶表示素子では、x電極2cおよびy電極2dに順次信号電圧を加えることにより、各画素のTFT素子7を動作させることができる。なお、図3においては液晶層、第1配向層、第2配向層、および偏光板を省略している。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view thereof. In FIG. 3, the first alignment substrate is a common electrode substrate with the
このような本発明の液晶表示素子は、カラーフィルター方式またはフィールドシーケンシャルカラー方式を採用することによりカラー液晶表示素子として用いることができるが、中でもフィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させるものであることが好ましい。フィールドシーケンシャルカラー方式は、赤緑青の三色のLEDの点滅に同期させて液晶をオン・オフさせることで、カラーフィルターを用いないでカラー表示を可能とするものであり、低消費電力かつ低コストで、視野角が広く、明るく高精細なカラー動画表示を実現することができるからである。 Such a liquid crystal display element of the present invention can be used as a color liquid crystal display element by adopting a color filter system or a field sequential color system, and among them, it is preferable that the liquid crystal display element is driven by a field sequential color system. The field sequential color system enables color display without using a color filter by turning on and off the liquid crystal in synchronization with the blinking of the three red, green, and blue LEDs, and has low power consumption and low cost. This is because a bright and high-definition color moving image display with a wide viewing angle can be realized.
この場合に、強誘電性液晶としては、単安定性の駆動特性を示すものであることが好ましいが、特に、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ハーフV字駆動するものであることがより好ましい。強誘電性液晶としてこのような材料を用いることにより、暗部動作時(白黒シャッター閉口時)の光漏れを少なくすることができ、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、そ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、明るいカラー液晶表示素子が得られるからである。 In this case, the ferroelectric liquid crystal preferably exhibits monostable driving characteristics, but in particular, half V-shaped driving in which liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage is applied. More preferably. By using such a material as the ferroelectric liquid crystal, it is possible to reduce light leakage at the time of dark part operation (when the black and white shutter is closed), and it is possible to take a sufficiently long opening time as a black and white shutter. This is because each color that can be switched over time can be displayed brighter, and a bright color liquid crystal display element can be obtained.
一方、カラーフィルター方式を採用することにより、カラー液晶表示素子とする場合には、上記共通電極である第1電極層2aと基板1aとの間にTFT素子7のマトリックス状に配置させたマイクロカラーフィルターを形成すればよい。
On the other hand, when a color liquid crystal display element is adopted by adopting a color filter system, a micro color arranged in a matrix of
このように本発明の液晶表示素子は、第1配向基板と第2配向基板とを対向するように配置し、これらの配向基板間に強誘電性液晶を狭持してなるものである。このような構造を有する本発明の液晶表示素子の各構成部材について以下に説明する。 Thus, the liquid crystal display element of this invention arrange | positions a 1st alignment substrate and a 2nd alignment substrate so as to oppose, and sandwiches a ferroelectric liquid crystal between these alignment substrates. Each component of the liquid crystal display element of the present invention having such a structure will be described below.
(1)第1配向基板
まず、本発明に用いられる第1配向基板について説明する。本発明において、第1配向基板は、第1基材と、上記第1基材上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成された第1配向層とを有するものである。
(1) First Alignment Substrate First, the first alignment substrate used in the present invention will be described. In the present invention, the first alignment substrate has a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment layer formed on the first electrode layer. It is.
a.第1配向層
本発明に用いられる第1配向層は、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、上記板状分子の法線方向が一定方向を向いて積み重なったカラム構造を有し、かつ、配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層である。
a. First Alignment Layer The first alignment layer used in the present invention has a column structure in which plate-like molecules having photodichroism in the visible light region are stacked with the normal direction of the plate-like molecules facing a certain direction. And a columnar alignment layer having an alignment function and a polarization function.
このように本発明に用いられるカラムナー配向層はカラム構造を有するものであり、このカラム構造と強誘電性液晶との相互作用により、強誘電性液晶の配向を制御する配向機能を有している。また、カラム構造を構成する板状分子は、上述したように可視光領域に光二色性を有し、カラムナー配向層はカラムの軸方向に異方性を有するものであるので、偏光機能をも有するものとなる。 As described above, the columnar alignment layer used in the present invention has a column structure, and has an alignment function for controlling the alignment of the ferroelectric liquid crystal by the interaction between the column structure and the ferroelectric liquid crystal. . In addition, since the plate-like molecules constituting the column structure have dichroism in the visible light region as described above, and the columnar alignment layer has anisotropy in the axial direction of the column, it has a polarizing function. It will have.
このようなカラムナー配向層は、上記板状分子の自己組織化を利用して形成されるものであるので、ラビング処理や光配向処理などの配向処理を要することなく、製造プロセスが簡便であり、装置コストがかからないという利点を有するものとなる。例えば、カラムナー配向層形成用塗工液を塗布して塗膜を形成し、この塗膜を乾燥させて固定化することにより、上記カラム構造を有するカラムナー配向層を形成することができる。カラムナー配向層の形成方法については後述において詳しく説明する。 Since such a columnar alignment layer is formed by utilizing the self-organization of the plate-like molecules, the manufacturing process is simple without requiring alignment treatment such as rubbing treatment or photo-alignment treatment, This has the advantage of not incurring device costs. For example, a columnar alignment layer having the above column structure can be formed by applying a coating liquid for forming a columnar alignment layer to form a coating film, and drying and fixing the coating film. The method for forming the columnar alignment layer will be described in detail later.
このように本発明のカラムナー配向層は、上述したようなカラム構造を有しており、配向機能および偏向機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、表面に所定の幅を有する凹部または凸部がパターン状に形成された樹脂層と、上記樹脂層の凹部に沿って形成された上記カラム構造とを有するものであることが好ましい。このようにカラム構造が上記樹脂層の凹部に沿って形成されていることにより、カラム構造が配列しやすくなるからである。以下、このようなカラム構造および樹脂層について説明する。 Thus, the columnar alignment layer of the present invention has the column structure as described above, and is not particularly limited as long as it has an alignment function and a deflection function, but has a predetermined width on the surface. It is preferable to have a resin layer in which concave portions or convex portions are formed in a pattern and the column structure formed along the concave portions of the resin layer. This is because the column structure can be easily arranged by forming the column structure along the concave portion of the resin layer. Hereinafter, such a column structure and a resin layer will be described.
(カラム構造)
まず、カラムナー配向層を構成するカラム構造について説明する。本発明に用いられるカラム構造は、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、その法線方向が一定方向を向いて積層することにより構成されるものである。
(Column structure)
First, the column structure constituting the columnar alignment layer will be described. The column structure used in the present invention is constituted by laminating plate-like molecules having photodichroism in the visible light region with their normal direction facing a certain direction.
なお、ここでいう板状分子とは、少なくとも複数の芳香環構造を有し、分子のコア部分が平面状に配置されているものをいう。 Here, the plate-like molecule means a molecule having at least a plurality of aromatic ring structures and having a core portion of the molecule arranged in a planar shape.
本発明に用いられる板状分子としては、柱状に積層することによりカラム構造を形成するものであれば特に限定されない。 The plate-like molecule used in the present invention is not particularly limited as long as it forms a column structure by stacking in a columnar shape.
このような板状分子としては、例えばスルホン酸基等の親水性基を有する板状分子、または長鎖のアルキル基等の疎水性基を有する板状分子が挙げられる。中でも、親水性基を有する板状分子を用いることが好ましい。親水性基を有する板状分子は、この親水性基が小さく、隣接するカラム構造同士の距離が近いため、容易にカラム構造を配列させることができるからである。また、塗布、乾燥後にスルホン酸基等の親水部を中和して水に難溶もしくは不溶とすることで固定化処理が容易となるからである。 Examples of such a plate-like molecule include a plate-like molecule having a hydrophilic group such as a sulfonic acid group or a plate-like molecule having a hydrophobic group such as a long-chain alkyl group. Among these, it is preferable to use a plate molecule having a hydrophilic group. This is because the plate-like molecule having a hydrophilic group has a small hydrophilic group and the distance between adjacent column structures is short, so that the column structures can be easily arranged. Moreover, it is because the immobilization treatment is facilitated by neutralizing hydrophilic portions such as sulfonic acid groups after application and drying to make them insoluble or insoluble in water.
上記親水性基としては、スルホン酸基、スルホン酸ナトリウム基、スルホン酸アンモニウム基、スルホン酸リチウム基、スルホン酸カリウム基等のスルホン酸系の親水性基、カルボキシル基、カルボン酸ナトリウム基、カルボン酸アンモニウム基、カルボン酸リチウム基、カルボン酸カリウム基等のカルボン酸系の親水性基、水酸基、アミノ基などが挙げられる。これらの中でもスルホン酸系の親水性基が好ましい。 Examples of the hydrophilic group include a sulfonic acid group such as a sulfonic acid group, a sodium sulfonate group, an ammonium sulfonate group, a lithium sulfonate group, and a potassium sulfonate group, a carboxyl group, a sodium carboxylate group, and a carboxylic acid. Examples thereof include carboxylic acid-based hydrophilic groups such as ammonium group, lithium carboxylate group, and potassium carboxylate group, hydroxyl groups, and amino groups. Of these, sulfonic acid-based hydrophilic groups are preferred.
なお、板状分子がカラム構造を形成しているとは、X線回折装置を用いて測定することにより確認することがきる。 In addition, it can be confirmed by measuring using a X-ray-diffraction apparatus that a plate-shaped molecule | numerator forms the column structure.
本発明に用いられる板状分子としては、上記の中でも、溶液中で上記カラム構造を形成し、リオトロピック液晶相を示すものであることが好ましい。このように溶液中でリオトロピック液晶相を示す板状分子は自己組織化力が高いからである。例えば溶液中でリオトロピック液晶相を示す板状分子を含有するカラムナー配向層形成用塗工液を塗布することにより、板状分子の自己組織化を利用してカラム構造を容易に配向させることができる。 Among the above, the plate-like molecules used in the present invention are preferably those that form the column structure in a solution and exhibit a lyotropic liquid crystal phase. This is because the plate-like molecules exhibiting the lyotropic liquid crystal phase in the solution have a high self-organizing power. For example, by applying a coating liquid for forming a columnar alignment layer containing a plate-like molecule exhibiting a lyotropic liquid crystal phase in a solution, the column structure can be easily aligned using self-organization of the plate-like molecule. .
このような溶液中でリオトロピック液晶相を示す板状分子としては、水溶液中でリオトロピック液晶相を示す板状分子、または有機溶媒中でリオトロピック液晶相を示す板状分子が挙げられる。上記の溶液の種類は、上記板状分子の置換基によって異なるものであり、板状分子がスルホン酸基等の親水性基を有する場合は水溶液が用いられ、長鎖のアルキル基等の疎水性基を有する場合は有機溶媒が用いられる。 Examples of the plate-like molecule that exhibits a lyotropic liquid crystal phase in such a solution include a plate-like molecule that exhibits a lyotropic liquid crystal phase in an aqueous solution, or a plate-like molecule that exhibits a lyotropic liquid crystal phase in an organic solvent. The type of the solution differs depending on the substituent of the plate molecule, and when the plate molecule has a hydrophilic group such as a sulfonic acid group, an aqueous solution is used, and a hydrophobic property such as a long chain alkyl group. When it has a group, an organic solvent is used.
中でも、上記板状分子としては、水溶液中でカラム構造を形成し、リオトロピック液晶相を示すものであることが好ましい。このような板状分子は、水溶液中で自己組織化によりカラム構造を形成し、リオトロピック液晶相を示すので、この板状分子を含有するカラムナー配向層形成用塗工液を塗布することにより、カラム構造を容易に配向させることができるからである。さらに、上記板状分子が水溶性であることにより、上記カラム構造を固定化するための固定化処理が容易となるからである。 Among these, the plate-like molecule is preferably one that forms a column structure in an aqueous solution and exhibits a lyotropic liquid crystal phase. Such a plate-like molecule forms a column structure by self-organization in an aqueous solution and exhibits a lyotropic liquid crystal phase. Therefore, by applying a columnar alignment layer-forming coating solution containing this plate-like molecule, This is because the structure can be easily oriented. Furthermore, because the plate-like molecule is water-soluble, an immobilization process for immobilizing the column structure is facilitated.
このような可視光領域に光二色性を有し、水溶液中でリオトロピック液晶相を示す板状分子の具体例としては、下記化学式で示される物質が挙げられる。 Specific examples of such plate-like molecules having photodichroism in the visible light region and exhibiting a lyotropic liquid crystal phase in an aqueous solution include substances represented by the following chemical formula.
上記各化学式中のアルキル基は、炭素原子1〜4個を有するものであることが好ましい。また、上記各化学式中のハロゲンとしては、Cl、Brであることが好ましい。さらに、上記各化学式中のカチオンとしては、H+、Li+、Na+、K+、Cs+またはNH4 +が挙げられる。 The alkyl group in each chemical formula is preferably one having 1 to 4 carbon atoms. The halogen in each chemical formula is preferably Cl or Br. Further, as the cation in the above formula, H +, Li +, Na +, K +, Cs + or NH 4 + and the like.
本発明においては、上記の物質の中でも上記化学式I〜Vで表される物質が好適に用いられる。また、上記物質は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。 In the present invention, among the above substances, substances represented by the above chemical formulas I to V are preferably used. Moreover, the said substance can also be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
さらに、可視光領域に光二色性を有し、水溶液中でリオトロピック液晶相を示す板状分子を含有する材料としては、例えばOptiva社製の「N015」などを挙げることができる。 Furthermore, examples of the material containing plate-like molecules having dichroism in the visible light region and exhibiting a lyotropic liquid crystal phase in an aqueous solution include “N015” manufactured by Optiva.
また、上記板状分子としては、上述したようなリオトロピック液晶相を示すものに限定されるものではなく、サーモトロピック液晶相を示すものであってもよい。 Further, the plate-like molecules are not limited to those showing a lyotropic liquid crystal phase as described above, and may show a thermotropic liquid crystal phase.
(樹脂層)
上記カラム構造は、表面に所定の幅を有する凹部または凸部がパターン状に形成された樹脂層の凹部に沿って形成されることにより、カラム構造を一定方向に揃って配列させることができる。このような凹部または凸部のパターンの形状は、板状分子が上記カラム構造を形成できるものであれば特に限定されるものではないが、中でもストライプ状に一定の間隔で凹部または凸部が規則的に形成されているパターンであることが好ましい。
(Resin layer)
The column structure can be aligned in a certain direction by forming the recesses or protrusions having a predetermined width on the surface along the recesses of the resin layer formed in a pattern. The shape of the pattern of such recesses or projections is not particularly limited as long as the plate-like molecule can form the column structure, but the recesses or projections are regularly arranged at regular intervals in a stripe shape. It is preferable that the pattern is formed automatically.
上記凹部の幅としては、使用される板状分子の種類等により異なるものではあるが、通常0.1μm〜10μmの範囲内、好ましくは0.2μm〜1μmの範囲内、特に0.2μm〜0.4μmの範囲内とすることが好ましい。凹部の幅を上記範囲よりも狭く形成するのは製造法的に困難であり、逆に凹部の幅を広くし過ぎるとカラム構造を配列させることが困難となる場合があるからである。 The width of the concave portion varies depending on the type of plate-like molecule used, but is usually within a range of 0.1 μm to 10 μm, preferably within a range of 0.2 μm to 1 μm, particularly 0.2 μm to 0 μm. It is preferable to be within the range of 4 μm. This is because it is difficult for the manufacturing method to make the width of the concave portion narrower than the above range, and conversely, if the width of the concave portion is too wide, it may be difficult to arrange the column structure.
また、凹部の深さは、0.05μm〜1μmの範囲内、中でも0.1μm〜0.2μmの範囲内であることがより好ましい。凹部の深さが浅すぎるとカラム構造を構成する板状分子を配向させる機能が低くなり、凹部が深すぎると強誘電性液晶の配向に悪影響を及ぼす可能性がある。 The depth of the recess is more preferably in the range of 0.05 μm to 1 μm, and more preferably in the range of 0.1 μm to 0.2 μm. If the depth of the recess is too shallow, the function of aligning the plate-like molecules constituting the column structure is lowered, and if the recess is too deep, the orientation of the ferroelectric liquid crystal may be adversely affected.
ここで上記凹部がストライプ状に形成される際の間隔は、使用される板状分子の種類等により異なるものではあるが、通常、隣接する凹部の端と凹部の端との間隔、すなわち凸部の幅が可視光の波長の半分以下とされ、好ましくは0.05μm〜2μmの範囲内、より好ましくは0.1μm〜1μmの範囲内、特に0.1μm〜0.2μmの範囲内であることが好ましい。隣接する凹部の間隔を狭く形成するのは製造法的に難しく、広くし過ぎるとカラム構造を配列させることが難しくなるからである。また、隣接する凹部の間隔が光の波長に近い値であると、光の回折により、光学的に色付き等の問題がある。 Here, the interval at which the recesses are formed in a stripe shape varies depending on the type of plate-like molecule used, but usually the interval between the ends of the adjacent recesses and the ends of the recesses, that is, the protrusions. Is not more than half of the wavelength of visible light, preferably in the range of 0.05 μm to 2 μm, more preferably in the range of 0.1 μm to 1 μm, especially in the range of 0.1 μm to 0.2 μm. Is preferred. This is because it is difficult to make the interval between adjacent concave portions narrow in terms of the manufacturing method, and if it is too wide, it is difficult to arrange the column structure. Further, if the interval between adjacent concave portions is a value close to the wavelength of light, there is a problem of optical coloring due to light diffraction.
また、上記凹部のピッチとしては、後述する板状分子の種類等により適宜選択されるものであるが、通常0.1μm〜10μmの範囲内、好ましくは0.2μm〜1μmの範囲内、特に0.2μm〜0.4μmの範囲内とすることが好ましい。凹部のピッチを上記範囲よりも狭く形成するのは製造法的に困難であり、逆に凹部のピッチを広くし過ぎるとカラム構造を配列させることが困難となる場合があるからである。ここで、凹部のピッチとは、隣接する凹部の中心から凹部の中心までの距離をいうこととする。 The pitch of the recesses is appropriately selected depending on the type of plate-like molecule described later, but is usually in the range of 0.1 μm to 10 μm, preferably in the range of 0.2 μm to 1 μm, particularly 0. It is preferable to be within the range of 2 μm to 0.4 μm. This is because it is difficult for the manufacturing method to form the pitch of the recesses narrower than the above range, and conversely, if the pitch of the recesses is too wide, it may be difficult to arrange the column structure. Here, the pitch of the recesses means the distance from the center of the adjacent recesses to the center of the recesses.
上記樹脂層の凹部の断面形状としては特に限定されるものではなく、矩形であってもよく、台形等、その他の形状であってもよい。本発明においては、中でも凹部の断面形状が矩形であることが、カラム構造を容易に一定方向に整列して配向させることが可能となる面から好ましい。 The cross-sectional shape of the concave portion of the resin layer is not particularly limited, and may be a rectangle or other shapes such as a trapezoid. In the present invention, it is particularly preferable that the recess has a rectangular cross-sectional shape from the viewpoint that the column structure can be easily aligned and oriented in a certain direction.
このような凹部または凸部を有する樹脂層は、例えば目的とする凹部の形状と対称である凸部を表面に有する凹部形成用基板と、この凹部形成用基板と硬化性樹脂組成物を挟んで硬化させることにより上記樹脂層を形成する凹部形成用基材とを準備し、上記凹部形成用基板と、硬化性樹脂組成物が塗布された上記凹部形成用基材とを、上記硬化性樹脂組成物を挟んで重ね合わせ、上記硬化性樹脂組成物を硬化させた後、上記凹部形成用基板を剥離することにより形成することができる。 The resin layer having such a recess or projection is, for example, a substrate for forming a recess having a projection that is symmetrical to the shape of the target recess, and sandwiching the substrate for forming the recess and the curable resin composition. A recess-forming substrate for forming the resin layer by curing is prepared, and the recess-forming substrate and the recess-forming substrate coated with the curable resin composition are used as the curable resin composition. It can form by peeling the said board | substrate for recessed part formation, after superposing | stacking an object and hardening the said curable resin composition.
このような硬化性樹脂組成物に用いられる硬化性樹脂としては、例えば不飽和ポリエステル、メラミン、エポキシ、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、もしくはトリアジン系アクリレート等の硬化性樹脂を単独または混合して用いることができる。また、上記樹脂組成物は、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂であってもよく、またこれらを組み合わせたものであってもよい。 Examples of the curable resin used in such a curable resin composition include unsaturated polyester, melamine, epoxy, polyester (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, and polyether (meth) acrylate. A curable resin such as polyol (meth) acrylate, melamine (meth) acrylate, or triazine acrylate may be used alone or in combination. The resin composition may be a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin, or may be a combination of these.
また、上記樹脂組成物には、必要に応じて硬化剤や、光重合開始剤等、各種添加剤を加えたものであってもよく、また上記凹部形成用基材に塗布するために、溶剤やモノマー等を用いて粘度を調整したものとしてもよい。 In addition, the resin composition may be added with various additives such as a curing agent and a photopolymerization initiator, if necessary, and a solvent for applying to the substrate for forming a recess. It is also possible to adjust the viscosity using a monomer or the like.
また、上記樹脂層の膜厚としては、通常、凹部が形成されている部分の厚みが1μm以下とされ、好ましくは0.2μm以下とされる。凹部が形成されている部分の厚みが厚すぎると、本発明の液晶表示素子が重厚となる可能性があるからである。また、液晶表示素子の薄型化を考慮すると凹部が形成されている部分の厚みは薄い方が好ましいが、薄すぎるものを形成するのは困難であることから、凹部が形成されている部分の厚みは通常0.1μm以上とされる。 Moreover, as a film thickness of the said resin layer, the thickness of the part in which the recessed part is formed normally shall be 1 micrometer or less, Preferably it shall be 0.2 micrometer or less. It is because the liquid crystal display element of this invention may become heavy when the thickness of the part in which the recessed part is formed is too thick. In consideration of thinning of the liquid crystal display element, it is preferable that the thickness of the portion where the recess is formed is thin. However, since it is difficult to form a too thin portion, the thickness of the portion where the recess is formed. Is usually 0.1 μm or more.
ここで、本発明においては、通常、このような凹凸構造を複製する場合、形成された樹脂層表面は撥水性が高くなる可能性があるが、上記樹脂層上にカラムナー配向層形成用塗工液が塗布されることから、上記樹脂層は親水性であることが好ましい。したがって、上記樹脂層上に親水性層が設けられていてもよく、また上記樹脂層表面が親水化処理されたものであってもよい。上記樹脂層の表面を親液性となるように表面処理する方法としては、アルゴンや水などを利用したプラズマ処理による親液性表面処理等が挙げられ、また樹脂層上に形成する親液性層としては、例えばテトラエトキシシランのゾルゲル法によるシリカ膜等を挙げることができる。 Here, in the present invention, when such a concavo-convex structure is replicated, the surface of the formed resin layer may have high water repellency, but the columnar alignment layer-forming coating is formed on the resin layer. Since the liquid is applied, the resin layer is preferably hydrophilic. Therefore, a hydrophilic layer may be provided on the resin layer, or the surface of the resin layer may be subjected to a hydrophilic treatment. Examples of the surface treatment so as to make the surface of the resin layer lyophilic include lyophilic surface treatment by plasma treatment using argon or water, and the lyophilic property formed on the resin layer. Examples of the layer include a silica film formed by a sol-gel method of tetraethoxysilane.
(カラムナー配向層)
本発明に用いられる上記カラムナー配向層の厚みは、液晶表示素子の要求特性に応じて異なるものであり、また、カラムナー配向層がカラム構造有する単層である場合と、カラム構造および樹脂層を有する場合とによっても異なるものである。例えば、カラムナー配向層がカラム構造を有する単層である場合、このカラムナー配向層の厚みとしては、通常50nm〜2000nmの範囲内が好ましく、100nm〜1000nmの範囲内がより好ましく、200nm〜500nmの範囲内がさらに好ましい。カラムナー配向層の厚みが小さすぎると、強誘電性液晶の配向を十分に制御できない場合がある。一方、厚すぎると、表面近傍で配向乱れを生じる場合があり、コスト的にも好ましくないからである。
(Columnar alignment layer)
The thickness of the columnar alignment layer used in the present invention varies depending on the required characteristics of the liquid crystal display element. In addition, the columnar alignment layer has a column structure and a resin layer. It depends on the case. For example, when the columnar alignment layer is a single layer having a column structure, the thickness of this columnar alignment layer is usually preferably in the range of 50 nm to 2000 nm, more preferably in the range of 100 nm to 1000 nm, and in the range of 200 nm to 500 nm. The inside is more preferable. If the thickness of the columnar alignment layer is too small, the alignment of the ferroelectric liquid crystal may not be sufficiently controlled. On the other hand, if it is too thick, alignment disturbance may occur in the vicinity of the surface, which is not preferable in terms of cost.
また、上記カラムナー配向層の透過率は、全域にわたって、20%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。なお、上記透過率は、紫外可視分光光度計によって測定することができる。 The transmittance of the columnar alignment layer is preferably 20% or more, more preferably 30% or more over the entire region. The transmittance can be measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer.
このようなカラムナー配向層は、上記板状分子を溶媒中に添加してなるカラムナー配向層形成用塗工液中で、上記板状分子からなるカラム構造を形成させ、この塗工液を塗布することで、カラム構造を維持した状態で基板上に形成することができる。 Such a columnar alignment layer forms a column structure composed of the plate-like molecules in a columnar alignment layer-forming coating solution obtained by adding the plate-like molecules in a solvent, and applies this coating solution. Thus, it can be formed on the substrate while maintaining the column structure.
上記カラムナー配向層形成用塗工液は、上記板状分子の他に、液晶材料を含有していてもよい。例えば上記板状分子がカラム構造を形成しにくいものであっても、液晶材料を配向させることにより、この液晶材料の配向方向に沿って上記板状分子を配向させることが可能となるからである。このような液晶材料としては、一般に偏光層を形成するために用いられる液晶材料を使用することができる。また、上記液晶材料と上記板状分子とを含む液晶組成物は、リオトロピック液晶相を示すものであっても、サーモトロピック液晶相を示すものであってもよいが、通常はサーモトロピック液晶のものが用いられる。 The columnar alignment layer-forming coating solution may contain a liquid crystal material in addition to the plate-like molecules. For example, even if the plate-like molecules are difficult to form a column structure, the plate-like molecules can be aligned along the alignment direction of the liquid crystal material by aligning the liquid crystal material. . As such a liquid crystal material, a liquid crystal material generally used for forming a polarizing layer can be used. In addition, the liquid crystal composition containing the liquid crystal material and the plate molecule may be a lyotropic liquid crystal phase or a thermotropic liquid crystal phase, but is usually a thermotropic liquid crystal. Is used.
上記カラムナー配向層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、上記板状分子に導入された置換基によって適宜選択される。例えばスルホン酸基等の親水性基が導入されている場合は、溶媒としては水が用いられる。一方、長鎖のアルキル基等の疎水性基が導入されている場合は、有機溶媒が用いられる。このような有機溶媒としては、必要に応じて例えばポリエチレングリコール等の界面活性剤等の各種添加剤を含有していてもよい。上記の中でも、本発明においては、カラムナー配向層形成用塗工液が水系であることが好ましい。後述する固定化処理が容易となるからである。 The solvent used in the columnar alignment layer forming coating solution is appropriately selected depending on the substituent introduced into the plate molecule. For example, when a hydrophilic group such as a sulfonic acid group is introduced, water is used as the solvent. On the other hand, when a hydrophobic group such as a long-chain alkyl group is introduced, an organic solvent is used. As such an organic solvent, you may contain various additives, such as surfactants, such as polyethyleneglycol, as needed. Among these, in the present invention, the columnar alignment layer forming coating solution is preferably aqueous. This is because the immobilization process described later becomes easy.
上記カラムナー配向層形成用塗工液の塗布方法としては、上記板状分子の法線方向が一定方向に揃うように配列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。例えば、マイヤーバーコート、グラビアコート、ダイコート、ディップコート、スプレーコート等の各種塗装方法や、スクリーン印刷法やインクジェット法等を用いることが可能である。この塗布方法は、カラム構造を平面上に形成するか、上記樹脂層のような凹凸面上に形成するかによって適宜決定することができる。 The method for applying the columnar alignment layer-forming coating solution is not particularly limited as long as the normal direction of the plate-like molecules can be aligned in a certain direction. For example, various coating methods such as Mayer bar coating, gravure coating, die coating, dip coating, and spray coating, screen printing methods, ink jet methods, and the like can be used. This coating method can be appropriately determined depending on whether the column structure is formed on a flat surface or an uneven surface such as the resin layer.
例えば、カラム構造を平面上に形成する場合は、上記の中でもせん断応力がかかる塗布方法を用いることが好ましい。このようにせん断応力がかかる塗布方法を用いることによりカラム構造の形成が容易となるからである。 For example, when the column structure is formed on a plane, it is preferable to use a coating method in which shear stress is applied among the above. This is because the column structure can be easily formed by using a coating method in which shear stress is applied.
せん断応力がかかる塗布方法としては、例えば、マイヤーバーコート、スロットダイコート、スライドコートが挙げられ、中でも、スロットダイコートを用いることが好ましい。 Examples of the coating method in which shear stress is applied include Mayer bar coating, slot die coating, and slide coating. Among these, it is preferable to use slot die coating.
一方、カラム構造を上記樹脂層のような凹凸面上に形成する場合は、せん断応力のかからない塗布方法を用い、樹脂層上の凹凸形状に沿ってカラム構造が形成されることが好ましい。この場合、塗布方法としては、インクジェット法、スプレーコート、ディップコート、フレキソ印刷法を好ましく用いることができ、中でも、インクジェット法がより好ましい。 On the other hand, when the column structure is formed on an uneven surface such as the resin layer, it is preferable that the column structure is formed along the uneven shape on the resin layer using a coating method that does not apply shear stress. In this case, as an application method, an inkjet method, a spray coating, a dip coating, or a flexographic printing method can be preferably used, and among these, an inkjet method is more preferable.
上記カラムナー配向層形成用塗工液を塗布した後は、塗膜中に含有される溶媒を蒸発させて塗膜を乾燥させる。乾燥方法としては、一般的に溶媒の乾燥に用いられている方法、例えば加熱乾燥、常温乾燥、凍結乾燥、遠赤外乾燥等を用いることができる。 After applying the columnar alignment layer forming coating solution, the solvent contained in the coating film is evaporated to dry the coating film. As a drying method, a method generally used for drying a solvent, for example, heat drying, room temperature drying, freeze drying, far infrared drying, or the like can be used.
乾燥後は、上記板状分子の配向状態を固定化する固定化処理を行うことが好ましい。例えば、用いられる板状分子が親水性基を有するものである場合は、疎水化処理を行うことによりカラム構造を安定化し、カラムナー配向層に耐水性を付与することができる。この疎水化処理に用いられる疎水化処理液としては、上記親水性基を例えば架橋させることにより水に不溶もしくは難溶とするものであれば特に限定されるものではなく、用いられる板状分子の親水性基により異なるものである。具体的には、バリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩の水溶液を用いることができ、塩化バリウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、塩化カルシウム水溶液等が挙げられる。例えば板状分子がSO3NH4基を有する場合、このSO3NH4基のスルホン酸イオンと、バリウムイオンとが結合することにより、隣接する板状分子が架橋され、カラム構造が固定化される。 After drying, it is preferable to perform an immobilization treatment for immobilizing the orientation state of the plate-like molecules. For example, when the plate-like molecule to be used has a hydrophilic group, the column structure can be stabilized by applying a hydrophobizing treatment, and water resistance can be imparted to the columnar alignment layer. The hydrophobizing solution used for the hydrophobizing treatment is not particularly limited as long as it makes the hydrophilic group insoluble or hardly soluble in water by crosslinking, for example, and the plate-like molecule used is not limited. It depends on the hydrophilic group. Specifically, an aqueous solution of an alkaline earth metal salt such as a barium salt, a calcium salt, or a magnesium salt can be used, and examples thereof include an aqueous barium chloride solution, an aqueous magnesium chloride solution, and an aqueous calcium chloride solution. For example, when the plate molecule has an SO 3 NH 4 group, the sulfonate ion of this SO 3 NH 4 group and the barium ion are bonded to each other to cross-link adjacent plate molecules and immobilize the column structure. The
疎水化処理方法としては、上記親水性基を疎水化できる方法であれば特に限定されるものではなく、上記カラムナー配向層形成用塗工液を塗布し、乾燥させた後、上記疎水化処理液を塗布する方法、上記疎水化処理液に浸漬する方法などが挙げられる。この疎水化処理液の塗布後または浸漬後は、洗浄および乾燥することにより、カラムナー配向層を得ることができる。 The hydrophobizing treatment method is not particularly limited as long as it is a method capable of hydrophobizing the hydrophilic group, and after applying the columnar alignment layer forming coating solution and drying, the hydrophobizing treatment solution The method of apply | coating and the method of immersing in the said hydrophobic treatment liquid are mentioned. After application or immersion of this hydrophobizing treatment liquid, a columnar alignment layer can be obtained by washing and drying.
一方、板状分子が長鎖のアルキル基等の疎水性基を有する場合は、板状分子のコア部分あるいはアルキル側鎖の一部に重合性基を導入し、この重合性基を重合させることにより、板状分子を線状または網目状に架橋させ、カラム構造を固定化することができる。 On the other hand, when the plate molecule has a hydrophobic group such as a long chain alkyl group, a polymerizable group is introduced into the core portion of the plate molecule or a part of the alkyl side chain, and this polymerizable group is polymerized. Thus, the plate-like molecule can be cross-linked in a linear or network form, and the column structure can be fixed.
さらに、上記カラムナー配向層形成用塗工液が液晶材料を含有する場合、この液晶材料を重合させることによっても板状分子の配向状態を固定化することができる。この場合、上記液晶材料は重合性基を有している必要がある。 Furthermore, when the columnar alignment layer forming coating liquid contains a liquid crystal material, the alignment state of the plate-like molecules can be fixed by polymerizing the liquid crystal material. In this case, the liquid crystal material needs to have a polymerizable group.
このように本発明においてはカラムナー配向層形成用塗工液を塗布し、簡単な後処理を行うだけでカラムナー配向層を形成することができるので、製造コストがかからず、実用性が高いといえる。 Thus, in the present invention, the columnar alignment layer can be formed by simply applying the columnar alignment layer-forming coating solution and performing simple post-treatment. I can say that.
b.第1基材
本発明に用いられる第1基材としては、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。本発明に用いられる基材の表面粗さ(RSM値)は、10nm以下であることが好ましく、より好ましくは3nm以下、さらに好ましくは1nm以下の範囲内である。なお、上記表面粗さは、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定した値とする。
b. 1st base material It will not specifically limit if it is generally used as a base material of a liquid crystal display element as a 1st base material used for this invention, For example, a glass plate, a plastic plate, etc. are mentioned preferably. The surface roughness (RSM value) of the substrate used in the present invention is preferably 10 nm or less, more preferably 3 nm or less, and still more preferably 1 nm or less. The surface roughness is a value measured using an atomic force microscope (AFM).
c.第1電極層
本発明に用いられる第1電極層は、強誘電性液晶に信号電圧を加えることにより、強誘電性液晶を駆動させるものである。
c. First Electrode Layer The first electrode layer used in the present invention drives the ferroelectric liquid crystal by applying a signal voltage to the ferroelectric liquid crystal.
このような第1電極層としては、一般に液晶表示素子の電極層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電極層および第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。 The first electrode layer is not particularly limited as long as it is generally used as an electrode layer of a liquid crystal display element, but at least one of the first electrode layer and the second electrode layer is transparent. It is preferable to form with a conductor. Preferred examples of the transparent conductor material include indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), and the like.
例えば、本発明の液晶表示素子をTFT素子を用いてアクティブマトリックス駆動するものとする場合には、第1電極層および第2電極層のうち一方を上記透明導電体で形成される全面共通電極とし、他方をx電極とy電極をマトリックス状に配列し、x電極とy電極で囲まれた部分にTFT素子および画素電極を配置することが好ましい。 For example, when the liquid crystal display element of the present invention is to be driven by an active matrix using a TFT element, one of the first electrode layer and the second electrode layer is a whole surface common electrode formed of the transparent conductor. On the other hand, it is preferable that the x electrode and the y electrode are arranged in a matrix, and the TFT element and the pixel electrode are arranged in a portion surrounded by the x electrode and the y electrode.
これらの電極のうち全面共通電極とされる透明導電膜は、上記基板上にCVD法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の蒸着方法により形成することができる。また、x電極およびy電極は、クロム、アルミニウム等の金属の導電膜を上記の蒸着方法により形成し、これをマトリックス状にパターニングすることにより形成することができる。パターニング方法としては、フォトリソグラフィ法等の一般的な方法を用いることができる。 Among these electrodes, the transparent conductive film which is used as a common electrode on the entire surface can be formed on the substrate by a vapor deposition method such as a CVD method, a sputtering method, or an ion plating method. Further, the x electrode and the y electrode can be formed by forming a conductive film of a metal such as chromium or aluminum by the above-described vapor deposition method and patterning it in a matrix. As the patterning method, a general method such as a photolithography method can be used.
(2)第2配向基板
次に、本発明に用いられる第2配向基板について説明する。本発明において、第2配向基板は、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配向層とを有するものである。以下、この第2配向基板の各構成部材について説明するが、第2基材および第2電極層については上記第1配向基板の欄において説明したものと同様であるのでここでの説明は省略する。
(2) Second Alignment Substrate Next, the second alignment substrate used in the present invention will be described. In the present invention, the second alignment substrate has a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and a second alignment layer formed on the second electrode layer. It is. Hereinafter, each constituent member of the second alignment substrate will be described. However, the second base material and the second electrode layer are the same as those described in the column of the first alignment substrate, so description thereof will be omitted here. .
a.第2配向層
まず、第2配向層について説明する。本発明に用いられる第2配向層は、強誘電性液晶を配向させる配向機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば光配向膜、ラビング配向膜による配向膜などが挙げられるが、本発明においては、これらの配向膜の中でも光配向膜を用いることが好ましい。光配向膜は、静電気や塵などの問題がなく、定量的な配向処理が可能となるからである。なお、ここでいう光配向膜とは、後述するような光配向膜の構成材料を塗布した基板に光照射を行い、光励起反応を生じさせて異方性を付与した膜であり、この異方性により液晶分子の配向を制御する配向機能を有するものである。
a. Second Alignment Layer First, the second alignment layer will be described. The second alignment layer used in the present invention is not particularly limited as long as it has an alignment function for aligning the ferroelectric liquid crystal, and examples thereof include a photo alignment film and an alignment film formed by a rubbing alignment film. In the present invention, it is preferable to use a photo-alignment film among these alignment films. This is because the photo-alignment film is free from problems such as static electricity and dust, and enables quantitative alignment processing. The photo-alignment film referred to here is a film in which anisotropy is imparted by irradiating light onto a substrate coated with a constituent material of the photo-alignment film as will be described later and causing a photoexcitation reaction. It has an alignment function for controlling the alignment of liquid crystal molecules depending on the property.
本発明に用いられる光配向膜の構成材料としては、このような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を有するものであれば特に限定されるものではなく、この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。 The constituent material of the photo-alignment film used in the present invention is not particularly limited as long as it has an effect of aligning the ferroelectric liquid crystal by causing such a photo-excitation reaction, and causes this excitation reaction. The wavelength region of light is preferably in the ultraviolet light range, that is, in the range of 10 nm to 400 nm, and more preferably in the range of 250 nm to 380 nm.
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異性化型の材料と、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反応型の材料が挙げられる。以下、それぞれについて説明する。 As such materials, photoisomerization type materials that impart anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoreaction and anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoisomerization reaction And photoisomerization reaction type materials. Each will be described below.
(光反応型)
まず、光反応型の構成材料について説明する。上述したように、光反応型の構成材料とは、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構成材料としては、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、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。
(Photoreactive type)
First, a photoreactive component material will be described. As described above, the photoreactive component material is a material that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photoreaction. The photo-reactive constituent material used in the present invention is not particularly limited as long as it has such characteristics, but among them, the photo-alignment film is caused by causing a photodimerization reaction or a photodecomposition reaction. A material that imparts anisotropy is preferred.
ここでいう光二量化反応とは、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個が重合する反応のことであり、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。一方、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うものであり、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。本発明においてはこれらの中でも、光二量化反応を利用した材料を用いることが好ましい。光二量化反応を利用した材料は、露光感度が高く、材料選択の幅が広いからである。 The photodimerization reaction here is a reaction in which the reaction site oriented in the polarization direction by light irradiation is radically polymerized and two molecules are polymerized, and this reaction stabilizes the orientation in the polarization direction, and the photo-alignment film Can be provided with anisotropy. On the other hand, the photodecomposition reaction refers to a reaction that decomposes molecular chains such as polyimide oriented in the polarization direction by light irradiation. This reaction leaves molecular chains aligned in the direction perpendicular to the polarization direction, and photo-alignment. Anisotropy can be imparted to the film. Among these, in the present invention, it is preferable to use a material utilizing a photodimerization reaction. This is because a material using a photodimerization reaction has high exposure sensitivity and a wide range of material selection.
このような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。 The photoreactive material utilizing such a photodimerization reaction is not particularly limited as long as it is a material that can impart anisotropy to the photoalignment film by the photodimerization reaction, but is radically polymerizable. It is preferable that the photodimerization reactive compound which has the dichroism which has the functional group of this and has dichroism which makes absorption different with polarization directions is included. This is because by radical polymerization of the reaction site oriented in the polarization direction, the orientation of the photodimerization reactive compound is stabilized and anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film.
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、およびカルコン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。 Examples of the photodimerization reactive compound having such characteristics include a dimerization reactive polymer having at least one reactive site selected from a cinnamic acid ester, coumarin, quinoline, and chalcone group as a side chain. .
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。 Among these, the photodimerization reactive compound is preferably a dimerization reactive polymer containing cinnamate, coumarin or quinoline as a side chain. This is because anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film by radical polymerization of α and β unsaturated ketone double bonds aligned in the polarization direction as reaction sites.
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。 The main chain of the dimerization reactive polymer is not particularly limited as long as it is generally known as a polymer main chain, but the reaction sites of the side chains such as aromatic hydrocarbon groups are not limited. It is preferable that it does not have a substituent containing a lot of π electrons that hinders the interaction.
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。 The weight average molecular weight of the dimerization reactive polymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 5,000 to 40,000, and is preferably in the range of 10,000 to 20,000. Is more preferable. The weight average molecular weight can be measured by a gel permeation chromatography (GPC) method. If the weight average molecular weight of the dimerization reactive polymer is too small, it may not be possible to impart appropriate anisotropy to the photo-alignment film. On the other hand, if it is too large, the viscosity of the coating liquid at the time of forming the photo-alignment film becomes high and it may be difficult to form a uniform coating film.
二量化反応性ポリマーとしては、下記式で表される化合物を例示することができる。 As a dimerization reactive polymer, the compound represented by a following formula can be illustrated.
上記式において、M1およびM2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。M2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、スペーサー単位を表す。 In the above formula, M 1 and M 2 each independently represent a monomer unit of a homopolymer or a copolymer. Examples thereof include ethylene, acrylate, methacrylate, 2-chloroacrylate, acrylamide, methacrylamide, 2-chloroacrylamide, styrene derivatives, maleic acid derivatives, and siloxane. M 2 may be acrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylate, methyl methacrylate, hydroxyalkyl acrylate or hydroxyalkyl methacrylate. x and y represent the molar ratio of each monomer unit in the case of a copolymer, and are numbers satisfying 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1 and satisfying x + y = 1, respectively. It is. n represents an integer of 4 to 30,000. D 1 and D 2 represent spacer units.
R1は−A−(Z1−B)z−Z2−で表される基であり、R2は−A−(Z1−B)z−Z3−で表される基である。ここで、AおよびB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。 R 1 is a group represented by -A- (Z 1 -B) z -Z 2- , and R 2 is a group represented by -A- (Z 1 -B) z -Z 3- . Here, A and B are each independently a covalent single bond, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,4-cyclohexylene, 1,3-dioxane-2,5- Diyl or 1,4-phenylene which may have a substituent is represented. Z 1 and Z 2 are each independently a covalent single bond, —CH 2 —CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CONR—, —RNCO—, —COO— or — Represents OOC-. R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and Z 3 is a hydrogen atom or an alkyl or alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, which may have a substituent, cyano, nitro, or halogen. z is an integer of 0-4. E 1 represents a photodimerization reaction site, and examples thereof include cinnamic acid ester, coumarin, quinoline, chalcone group and the like. j and k are each independently 0 or 1.
このような二量化反応性ポリマーとして、より好ましくは、下記式で表される化合物を挙げることができる。 As such a dimerization reactive polymer, More preferably, the compound represented by a following formula can be mentioned.
上記二量化反応性ポリマーの中でも、下記式で表される化合物1〜4の少なくとも一つであることが特に好ましい。 Among the dimerization reactive polymers, at least one of compounds 1 to 4 represented by the following formula is particularly preferable.
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。 In the present invention, as the photodimerization reactive compound, various photodimerization reaction sites and substituents can be selected from the above-mentioned compounds according to required characteristics. Moreover, the photodimerization reactive compound can also be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
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。 In addition to the photodimerization reactive compound, the photoreactive material using photodimerization reaction may contain an additive within a range that does not interfere with the photoalignment property of the photoalignment film. Examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.
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。 The polymerization initiator or polymerization inhibitor may be appropriately selected from generally known compounds according to the type of the photodimerization reactive compound. The addition amount of the polymerization initiator or the polymerization inhibitor is preferably in the range of 0.001% by weight to 20% by weight, and in the range of 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the photodimerization reactive compound. It is more preferable that
なお、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」や「ROP103」などを挙げることができる。 In addition, as a photoreactive type material using a photodecomposition reaction, the polyimide "RN1199" by Nissan Chemical Industries Ltd. etc. can be mentioned, for example. Examples of the photoreactive material using photodimerization reaction include “ROP102” and “ROP103” manufactured by Rolic technologies.
次に、上記光反応型の材料を用いた場合の光配向膜の製造方法について説明する。本発明において、光配向膜の製造方法は、光配向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、例えば電極層が設けられた基板の液晶層と対向する面上に、上述した光配向膜の構成材料を有機溶剤で希釈した塗工液をコーティングし、乾燥させ、得られた膜に光配向処理を行うことにより光配向膜を形成することができる。 Next, a method for producing a photo-alignment film when using the photoreactive material will be described. In the present invention, the method for producing the photo-alignment film is not particularly limited as long as it can impart anisotropy to the photo-alignment film. For example, the photo-alignment film is opposed to the liquid crystal layer of the substrate provided with the electrode layer. On the surface to be coated, a coating liquid obtained by diluting the constituent material of the above-described photo-alignment film with an organic solvent is coated, dried, and a photo-alignment film can be formed by performing photo-alignment treatment on the obtained film. .
この場合に、塗工液中の光二量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。光二量化反応性化合物の含有量が小さすぎると、配向膜に適度な異方性を付与することが困難となり、逆に大きすぎると、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。 In this case, the content of the photodimerization reactive compound in the coating liquid is preferably in the range of 0.05% by weight to 10% by weight, and in the range of 0.2% by weight to 2% by weight. More preferably. If the content of the photodimerization reactive compound is too small, it will be difficult to impart adequate anisotropy to the alignment film. Conversely, if the content is too large, the viscosity of the coating solution will increase, and a uniform coating will be formed. Because it becomes difficult to do.
コーティング法としては、スピンコーティング法、ロールコーティング法、ロッドバーコーティング法、スプレーコーティング法、エアナイフコーティング法、スロットダイコーティング法、ワイヤーバーコーティング法などを用いることができる。 As the coating method, a spin coating method, a roll coating method, a rod bar coating method, a spray coating method, an air knife coating method, a slot die coating method, a wire bar coating method, or the like can be used.
上記構成材料をコーティングすることにより得られる高分子膜の厚みは1nm〜200nmの範囲内であることが好ましく、3nm〜100nmの範囲内であることがより好ましい。上記高分子膜の厚みが小さすぎると十分な光配列性が得られない場合があり、逆に厚みがありすぎても液晶分子が配向乱れを生じる場合があり、また、コスト的に好ましくないからである。 The thickness of the polymer film obtained by coating the constituent materials is preferably in the range of 1 nm to 200 nm, and more preferably in the range of 3 nm to 100 nm. If the thickness of the polymer film is too small, sufficient optical alignment may not be obtained. Conversely, if the thickness is too large, liquid crystal molecules may be disturbed in alignment, and this is not preferable in terms of cost. It is.
得られた高分子膜は、偏光を制御した光を照射することにより、光励起反応を生じさせて異方性を付与することができる。照射する光の波長領域は、用いられる光配向膜の構成材料に応じて適宜選択すればよいが、紫外光域の範囲内、すなわち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。 The obtained polymer film can impart anisotropy by causing a photoexcitation reaction by irradiating light with controlled polarization. The wavelength range of the light to be irradiated may be appropriately selected according to the constituent material of the photo-alignment film to be used, but is preferably in the ultraviolet light range, that is, in the range of 100 nm to 400 nm, more preferably 250 nm. Within the range of ˜380 nm.
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が、強誘電性液晶の配向状態を良好なものとすることができることから、基板面に対して略垂直であることが好ましい。 The polarization direction is not particularly limited as long as it can cause the above-described photoexcitation reaction. However, since the alignment state of the ferroelectric liquid crystal can be improved, the polarization direction is substantially the same as the substrate surface. Preferably it is vertical.
(光異性化型)
次に、光異性化型の材料について説明する。本発明において、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より好ましい。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異方性を付与することができるからである。
(Photoisomerization type)
Next, the photoisomerization type material will be described. In the present invention, the photoisomerization type material is a material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoisomerization reaction as described above, and any material having such characteristics can be used. Although not particularly limited, it is more preferable to include a photoisomerization reactive compound that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photoisomerization reaction. By including such a photoisomerization-reactive compound, a stable isomer among a plurality of isomers is increased by light irradiation, whereby anisotropy can be imparted to the photo-alignment film. .
このような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。 Such a photoisomerization-reactive compound is not particularly limited as long as it is a material having the above-mentioned characteristics, but has a dichroism that makes absorption different depending on the polarization direction, and light It is preferable that a photoisomerization reaction is caused by irradiation. This is because anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film by causing isomerization of the reaction site oriented in the polarization direction of the photoisomerization-reactive compound having such characteristics.
このような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。 The photoisomerization reaction that produces such a photoisomerization-reactive compound is preferably a cis-trans isomerization reaction. This is because either the cis isomer or the trans isomer is increased by light irradiation, whereby anisotropy can be imparted to the photo-alignment film.
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。 Examples of such photoisomerization-reactive compounds include monomolecular compounds and polymerizable monomers that are polymerized by light or heat. These may be selected as appropriate according to the type of ferroelectric liquid crystal used, but the anisotropy is imparted to the photo-alignment film by light irradiation, and then the anisotropy is stabilized by polymerizing. Therefore, it is preferable to use a polymerizable monomer. Among such polymerizable monomers, an acrylate monomer and a methacrylate monomer are preferable because anisotropy is imparted to the photo-alignment film and the polymer can be easily polymerized while maintaining the anisotropy in a good state. .
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。 The polymerizable monomer may be a monofunctional monomer or a polyfunctional monomer. However, since the anisotropy of the photo-alignment film due to polymerization becomes more stable, the bifunctional monomer It is preferable that
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。 Specific examples of such a photoisomerization-reactive compound include compounds having a cis-trans isomerization-reactive skeleton such as an azobenzene skeleton or a stilbene skeleton.
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。 In this case, the number of cis-trans isomerization reactive skeletons contained in the molecule may be one or two or more, but the alignment control of the ferroelectric liquid crystal becomes easy. Two are preferable.
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。 The cis-trans isomerization reactive skeleton may have a substituent in order to further enhance the interaction with the liquid crystal molecules. The substituent is not particularly limited as long as it can enhance the interaction with the liquid crystal molecules and does not interfere with the orientation of the cis-trans isomerization reactive skeleton, and examples thereof include a carboxyl group and a sulfonic acid. A sodium group, a hydroxyl group, etc. are mentioned. These structures can be appropriately selected depending on the type of ferroelectric liquid crystal used.
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。 In addition to the cis-trans isomerization reactive skeleton, the photoisomerization reactive compound has many π electrons such as aromatic hydrocarbon groups so that the interaction with the liquid crystal molecules can be further enhanced. It may have an included group, and the cis-trans isomerization reactive skeleton and the aromatic hydrocarbon group may be bonded via a bonding group. The bonding group is not particularly limited as long as it can enhance the interaction with the liquid crystal molecule. For example, —COO—, —OCO—, —O—, —C≡C—, —CH 2 —CH 2- , —CH 2 O—, —OCH 2 — and the like can be mentioned.
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。 In addition, when using a polymerizable monomer as a photoisomerization reactive compound, it is preferable to have the said cis-trans isomerization reactive skeleton as a side chain. By having the cis-trans isomerization reactive skeleton as a side chain, the effect of anisotropy imparted to the photo-alignment film becomes larger, and is particularly suitable for controlling the alignment of ferroelectric liquid crystals Because it becomes. In this case, the aromatic hydrocarbon group or bonding group contained in the molecule is contained in the side chain together with the cis-trans isomerization reactive skeleton so that the interaction with the liquid crystal molecule is enhanced. It is preferable.
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。 Further, the side chain of the polymerizable monomer may have an aliphatic hydrocarbon group such as an alkylene group as a spacer so that the cis-trans isomerization reactive skeleton can be easily oriented.
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強く、強誘電性液晶の配向制御に特に適しているからである。 Among the photoisomerization reactive compounds of the monomolecular compound or polymerizable monomer as described above, the photoisomerization reactive compound used in the present invention is preferably a compound having an azobenzene skeleton in the molecule. This is because the azobenzene skeleton contains a lot of π electrons, and thus has a strong interaction with liquid crystal molecules and is particularly suitable for controlling the alignment of ferroelectric liquid crystals.
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。 Hereinafter, the reason why an anisotropy can be imparted to the photo-alignment film by causing the azobenzene skeleton to undergo a photoisomerization reaction will be described. First, when the azobenzene skeleton is irradiated with linearly polarized ultraviolet light, the trans azobenzene skeleton having the molecular long axis oriented in the polarization direction is changed to a cis isomer as shown in the following formula.
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。 Since the cis isomer of the azobenzene skeleton is chemically unstable compared to the trans isomer, it thermally or absorbs visible light and returns to the trans isomer. Whether to become the right transformer body occurs with the same probability. Therefore, if the ultraviolet light is continuously absorbed, the ratio of the right-side trans isomer increases, and the average orientation direction of the azobenzene skeleton becomes perpendicular to the polarization direction of the ultraviolet light. In the present invention, by utilizing this phenomenon, the alignment direction of the azobenzene skeleton is aligned, anisotropy is imparted to the photo-alignment film, and the alignment of liquid crystal molecules on the film can be controlled.
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、下記式で表される化合物を挙げることができる。 Among such compounds having an azobenzene skeleton in the molecule, examples of the monomolecular compound include compounds represented by the following formula.
上記式中、R21は各々独立して、ヒドロキシ基を表す。R22は−(A21−B21−A21)m−(D21)n−で表される連結基を表し、R23は(D21)n−(A21−B21−A21)m−で表される連結基を表す。ここで、A21は二価の炭化水素基を表し、B21は−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−NHCOO−または−OCONH−を表し、mは0〜3の整数を表す。D21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。R24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。R25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。 In the above formula, each R 21 independently represents a hydroxy group. R 22 is - (A 21 -B 21 -A 21 ) m - (D 21) n - represents a linking group represented by, R 23 is (D 21) n - (A 21 -B 21 -A 21) m represents a linking group represented by-. Here, A 21 represents a divalent hydrocarbon group, B 21 represents —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— or —OCONH—, and m represents Represents an integer of 0 to 3; D 21 represents a divalent hydrocarbon group when m is 0, and —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— when m is an integer of 1 to 3. Alternatively, -OCONH- is represented, and n represents 0 or 1. R 24 each independently represents a halogen atom, a carboxy group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group or a methoxycarbonyl group. However, the carboxy group may form a salt with an alkali metal. R 25 each independently represents a carboxy group, a sulfo group, a nitro group, an amino group or a hydroxy group. However, the carboxy group or the sulfo group may form a salt with the alkali metal.
上記式で表される化合物の具体例としては、下記の化合物を挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by the above formula include the following compounds.
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、下記式で表される化合物を挙げることができる。 Moreover, as a polymerizable monomer which has the said azobenzene skeleton as a side chain, the compound represented by a following formula can be mentioned, for example.
上記式中、R31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。R32は−(A31−B31−A31)m−(D31)n−で表される連結基を表し、R33は(D31)n−(A31−B31−A31)m−で表される連結基を表す。ここで、A31は二価の炭化水素基を表し、B31は−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−NHCOO−または−OCONH−を表し、mは0〜3の整数を表す。D31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。R34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。R35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。 In the above formula, each R 31 is independently (meth) acryloyloxy group, (meth) acrylamide group, vinyloxy group, vinyloxycarbonyl group, vinyliminocarbonyl group, vinyliminocarbonyloxy group, vinyl group, isopropenyloxy. Represents a group, isopropenyloxycarbonyl group, isopropenyliminocarbonyl group, isopropenyliminocarbonyloxy group, isopropenyl group or epoxy group. R 32 is - (A 31 -B 31 -A 31 ) m - (D 31) n - represents a linking group represented by, R 33 is (D 31) n - (A 31 -B 31 -A 31) m represents a linking group represented by-. Here, A 31 represents a divalent hydrocarbon group, B 31 represents —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— or —OCONH—, and m represents Represents an integer of 0 to 3; D 31 represents a divalent hydrocarbon group when m is 0, and —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— when m is an integer of 1 to 3. Alternatively, -OCONH- is represented, and n represents 0 or 1. R 34 each independently represents a halogen atom, a carboxy group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group or a methoxycarbonyl group. However, the carboxy group may form a salt with an alkali metal. Each R 35 independently represents a carboxy group, a sulfo group, a nitro group, an amino group or a hydroxy group. However, the carboxy group or the sulfo group may form a salt with the alkali metal.
上記式で表される化合物の具体例としては、下記の化合物を挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by the above formula include the following compounds.
本発明においては、上記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。また、上記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。 In the present invention, various cis-trans isomerization reactive skeletons and substituents can be selected from the photoisomerization reactive compounds according to required characteristics. Moreover, the said photoisomerization reaction compound can also be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
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他、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。 The photoisomerization type material used in the present invention may contain additives in addition to the photoisomerization reactive compound as long as the optical alignment property of the photoalignment film is not hindered. When a polymerizable monomer is used as the photoisomerization reactive compound, examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.
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。 The polymerization initiator or polymerization inhibitor may be appropriately selected from generally known compounds according to the type of photoisomerization reactive compound. The addition amount of the polymerization initiator or the polymerization inhibitor is preferably in the range of 0.001% by weight to 20% by weight, and in the range of 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the photoisomerization reactive compound. More preferably, it is within.
このような光異性化型の材料を用いた場合の光配向膜の形成は、上記光反応型の材料を用いた場合と同様の方法で行うことができるが、この場合に、塗工液中の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%〜5重量%の範囲内であることがより好ましい。
また、光異性化型の場合には、無偏光紫外線斜方を照射することにより光配向処理を行うこともできる。光の照射方向は、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が、強誘電性液晶の配向状態を良好なものとすることができることから、基板面に対して斜め10°〜45°の範囲内とすることが好ましく、30°〜45°の範囲内とすることがより好ましく、最も好ましくは45°である。
さらに、光異性化反応性化合物として、上述したような重合性モノマーを用いる場合には、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。
Formation of the photo-alignment film when such a photoisomerization type material is used can be performed by the same method as that when the photoreaction type material is used. In this case, in the coating liquid, The content of the photoisomerization reactive compound is preferably in the range of 0.05% by weight to 10% by weight, and more preferably in the range of 0.2% by weight to 5% by weight.
In the case of the photoisomerization type, photo-alignment treatment can also be performed by irradiating non-polarized ultraviolet oblique. The light irradiation direction is not particularly limited as long as it can cause the above-described photoexcitation reaction. However, since the alignment state of the ferroelectric liquid crystal can be made favorable, The angle is preferably within the range of 10 ° to 45 °, more preferably within the range of 30 ° to 45 °, and most preferably 45 °.
Further, when the polymerizable monomer as described above is used as the photoisomerization reactive compound, it is polymerized by heating after the photo-alignment treatment, and the anisotropy imparted to the photo-alignment film is increased. Can be stabilized.
b.偏光板
前述したように上記第2配向基板には偏光板が用いられる。この偏光板は、上記第1配向基板の上記カラムナー配向層を構成する上記板状分子の法線方向と偏光方向が垂直となるように配置される。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公知のものを使用することができる。
b. Polarizing plate As described above, a polarizing plate is used for the second alignment substrate. The polarizing plate is arranged so that the normal direction of the plate-like molecule constituting the columnar alignment layer of the first alignment substrate is perpendicular to the polarization direction. The polarizing plate is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction among the wave of light, and generally known polarizing plates for liquid crystal display elements can be used.
(3)液晶層
次に、本発明に用いられる液晶層について説明する。本発明に用いられる液晶層は、第1配向基板および第2配向基板間に強誘電性液晶を充填させることにより構成されるものである。
(3) Liquid Crystal Layer Next, the liquid crystal layer used in the present invention will be described. The liquid crystal layer used in the present invention is configured by filling a ferroelectric liquid crystal between the first alignment substrate and the second alignment substrate.
(強誘電性液晶)
上記液晶層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く、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*)相と相変化する材料を用いることもでき、Ch相−SmC*相と相変化し、SmA相を経由しない材料を用いることもできる。中でも本発明に用いられる強誘電性液晶としては、後者のSmA相を経由しない相転移系列を示すものであることが好ましい。このような相転移系列を示す強誘電性液晶は、単安定性の駆動特性を示す傾向にあり、このように単安定性の駆動特性を示す材料を用いることにより、階調表示が可能となり、高精細なカラー表示の液晶表示素子を得ることが容易となるからである。
(Ferroelectric liquid crystal)
The ferroelectric liquid crystal used in the liquid crystal layer is not particularly limited as long as it exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase. In the temperature lowering process, a cholesteric (Ch) phase-smectic A (SmA) is used. ) Phase-chiral smectic C (SmC * ) phase and a material that changes phase can be used, and a material that changes phase with Ch-SmC * phase and does not pass through the SmA phase can also be used. Among them, the ferroelectric liquid crystal used in the present invention preferably exhibits a phase transition series that does not pass through the latter SmA phase. Ferroelectric liquid crystals exhibiting such a phase transition series tend to exhibit monostable driving characteristics, and by using a material exhibiting monostable driving characteristics in this way, gradation display becomes possible. This is because it becomes easy to obtain a liquid crystal display element with high-definition color display.
本発明の液晶表示素子を、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させる場合には、強誘電性液晶としては、上記のような単安定性の駆動特性を示す強誘電性液晶の中でも、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ハーフV字駆動する強誘電性液晶を用いることが好ましい。このような特性を有する強誘電性液晶を用いることにより、白黒シャッターの開口時間を長くとることができ、明るいカラー表示の液晶表示素子を得ることができるからである。 When the liquid crystal display element of the present invention is driven by the field sequential color method, the ferroelectric liquid crystal is a positive or negative voltage among the ferroelectric liquid crystals exhibiting monostable driving characteristics as described above. It is preferable to use a ferroelectric liquid crystal that is driven by half V-shape, in which the liquid crystal molecules operate only when the voltage is applied. This is because by using the ferroelectric liquid crystal having such characteristics, the opening time of the black-and-white shutter can be increased, and a bright color liquid crystal display element can be obtained.
さらに、本発明に用いられる強誘電性液晶としては、単一相を構成するものであることが好ましい。ここでいう単一相とは、高分子安定化法などのように、ポリマーネットワークが形成されていないことをいうものである。このように、単一相の強誘電性液晶を用いることにより、製造プロセスが容易となり、駆動電圧を低くすることができる。
なお、後述するように、本発明に用いられる液晶層においては、ポリマーネットワークが形成されていてもよい。
Further, the ferroelectric liquid crystal used in the present invention preferably constitutes a single phase. The term “single phase” as used herein means that a polymer network is not formed as in the polymer stabilization method. Thus, by using a single-phase ferroelectric liquid crystal, the manufacturing process is facilitated and the driving voltage can be lowered.
As will be described later, a polymer network may be formed in the liquid crystal layer used in the present invention.
このような強誘電性液晶の具体例としては、AZエレクトロニックマテリアルズ社より販売されている「R2301」、「FELIX−3206」が挙げられる。 Specific examples of such ferroelectric liquid crystal include “R2301” and “FELIX-3206” sold by AZ Electronic Materials.
(液晶層)
上述したような強誘電性液晶により構成される上記液晶層の厚みは、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。
(Liquid crystal layer)
The thickness of the liquid crystal layer composed of the ferroelectric liquid crystal as described above is preferably in the range of 1.2 μm to 3.0 μm, more preferably 1.3 μm to 2.5 μm, still more preferably 1. Within the range of 4 μm to 2.0 μm. This is because if the thickness of the liquid crystal layer is too thin, the contrast may be lowered. Conversely, if the thickness of the liquid crystal layer is too thick, the ferroelectric liquid crystal may be difficult to align.
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができる。例えば、あらかじめ基板上に電極を形成し、上記光配向膜を設けて作製した液晶セルに、上記強誘電性液晶を加温することにより等方性液体とし、キ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。上記液晶層の厚みは、ビーズなどのスペーサーにより調整することができる。 As a method for forming the liquid crystal layer, a method generally used as a method for manufacturing a liquid crystal cell can be used. For example, an isotropic liquid is formed by heating the ferroelectric liquid crystal into a liquid crystal cell prepared by previously forming an electrode on a substrate and providing the photo-alignment film, and is injected using the capillary effect. A liquid crystal layer can be formed by sealing with an adhesive. The thickness of the liquid crystal layer can be adjusted by a spacer such as beads.
本発明に用いられる液晶層においては、ポリマーネットワークが形成されていてもよい。すなわち、液晶層には、重合性モノマーの重合物が含有されていてもよい。これにより、強誘電性液晶の配列をより安定化することができるからである。 In the liquid crystal layer used in the present invention, a polymer network may be formed. That is, the liquid crystal layer may contain a polymerized polymerizable monomer. This is because the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be further stabilized.
上記重合性モノマーの重合物に用いられる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ない。このような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。なかでも本発明においては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上記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う恐れがある。一方、活性放射線硬化性樹脂モノマーではこのような恐れが無く、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。 The polymerizable monomer used in the polymerized product of the polymerizable monomer is not particularly limited as long as it is a compound that generates a polymer by a polymerization reaction. Examples of such a polymerizable monomer include a thermosetting resin monomer that causes a polymerization reaction by heat treatment, and an actinic radiation curable resin monomer that causes a polymerization reaction by irradiation with actinic radiation. In particular, in the present invention, it is preferable to use an actinic radiation curable resin monomer. Since the thermosetting resin monomer needs to be heated in order to cause a polymerization reaction, such a heating treatment damages the regular alignment of the ferroelectric liquid crystal or causes phase transition. There is a risk of being induced. On the other hand, the active radiation curable resin monomer does not have such a fear, and the alignment of the ferroelectric liquid crystal is rarely damaged by the polymerization reaction.
上記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光硬化性樹脂モノマーを挙げることができる。なかでも本発明においては、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、本発明の液晶表示素子の製造方法を簡略化することができるからである。 Examples of the actinic radiation curable resin monomer include an electron beam curable resin monomer that undergoes a polymerization reaction upon irradiation with an electron beam, and a photocurable resin monomer upon irradiation with light. Among these, in the present invention, it is preferable to use a photocurable resin monomer. It is because the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention can be simplified by using a photocurable resin monomer.
上記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ない。なかでも本発明おいては、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。 The photo-curable resin monomer is not particularly limited as long as it causes a polymerization reaction when irradiated with light having a wavelength in the range of 150 nm to 500 nm. In particular, in the present invention, it is preferable to use an ultraviolet curable resin monomer that undergoes a polymerization reaction when irradiated with light having a wavelength in the range of 250 nm to 450 nm, particularly in the range of 300 nm to 400 nm. This is because it has advantages in terms of the ease of the irradiation apparatus.
上記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ない。本発明においては、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。 The polymerizable functional group possessed by the ultraviolet curable resin monomer is not particularly limited as long as it causes a polymerization reaction when irradiated with ultraviolet rays in the wavelength region. In the present invention, it is preferable to use an ultraviolet curable resin monomer having an acrylate group.
上記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。なかでも本発明においては、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、上記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可能になるため、分子間力および第1配向層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。したがって、多官能性モノマーを用いることにより、液晶層の温度変化によって上記強誘電性液晶の配列が乱れることを抑制することができるからである。 The UV curable resin monomer may be a monofunctional monomer having one polymerizable functional group in one molecule, or a polyfunctional monomer having two or more polymerizable functional groups in one molecule. There may be. In particular, in the present invention, it is preferable to use a polyfunctional monomer. By using a polyfunctional monomer, it becomes possible to form a stronger polymer network in the liquid crystal layer, so that the intermolecular force and the polymer network at the interface of the first alignment layer can be strengthened. Therefore, by using a polyfunctional monomer, it is possible to prevent the alignment of the ferroelectric liquid crystal from being disturbed by the temperature change of the liquid crystal layer.
本発明においては、上記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官能性モノマーであることが好ましい。分子の両端に上記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るため、液晶層に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。 In the present invention, among the polyfunctional monomers, a bifunctional monomer having a polymerizable functional group at both ends of the molecule is preferable. By having the above functional groups at both ends of the molecule, a polymer network with a wide interval between the polymers can be formed, so that the driving voltage of the ferroelectric liquid crystal is reduced by including a polymer of a polymerizable monomer in the liquid crystal layer. It is because it can prevent.
本発明においては、上記紫外線硬化性樹脂モノマーのなかでも、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、上記第1配向層または第2配向層の配向規制力により規則的に配列することができる。したがって、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、上記液晶層中に、規則的な配列状態を維持したまま固定化することが可能になる。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、上記強誘電性液晶の配列安定性を向上することができるため、本発明の液晶表示素子を耐熱性や耐衝撃性に優れたものにできるからである。 In the present invention, among the ultraviolet curable resin monomers, it is preferable to use an ultraviolet curable liquid crystal monomer that exhibits liquid crystallinity. The reason why such an ultraviolet curable liquid crystal monomer is preferable is as follows. That is, since the ultraviolet curable liquid crystal monomer exhibits liquid crystallinity, it can be regularly arranged by the alignment regulating force of the first alignment layer or the second alignment layer. Therefore, after the ultraviolet curable liquid crystal monomer is regularly arranged and then a polymerization reaction is caused, it can be fixed in the liquid crystal layer while maintaining the regular arrangement state. Since the polymer having such a regular alignment state is present in the liquid crystal layer, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal can be improved. It is because it can be made excellent in impact.
上記紫外線硬化性液晶モノマーが示す液晶相としては、特に限定されず、例えばネマチック相、SmA相、SmC相を挙げることができる。 The liquid crystal phase exhibited by the ultraviolet curable liquid crystal monomer is not particularly limited, and examples thereof include a nematic phase, an SmA phase, and an SmC phase.
本発明に用いられる上記紫外線硬化性液晶モノマーとしては、例えば、下記式に示す化合物を挙げることができる。 As said ultraviolet curable liquid crystal monomer used for this invention, the compound shown to a following formula can be mentioned, for example.
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スペーサーを介して結合していてもよい。 In the above formula, A, B, D, E and F represent benzene, cyclohexane or pyrimidine, and these may have a substituent such as halogen. A and B, or D and E may be bonded via a bonding group such as an acetylene group, a methylene group, or an ester group. M 1 and M 2 may be any of a hydrogen atom, an alkyl group having 3 to 9 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 3 to 9 carbon atoms, or a cyano group. Furthermore, the acryloyloxy group at the end of the molecular chain and A or D may be bonded via a spacer such as an alkylene group having 3 to 6 carbon atoms.
上記式において、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。 In the above formula, Y is hydrogen, alkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl having 1 to 20 carbon atoms, alkyloxy having 1 to 20 carbon atoms, alkyloxycarbonyl having 1 to 20 carbon atoms, formyl, 1 to 1 carbon atoms. It represents 20 alkylcarbonyl, C1-20 alkylcarbonyloxy, halogen, cyano or nitro.
上記式で示される化合物のなかでも、本発明において好適に用いられる具体的な化合物としては、下記式の化合物を例示することができる。 Among the compounds represented by the above formula, specific compounds that can be suitably used in the present invention include compounds represented by the following formula.
本発明に用いられる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良く、また2以上の異なる重合性モノマーの重合物であっても良い。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。 The polymer of the polymerizable monomer used in the present invention may be a polymer of a single polymerizable monomer, or may be a polymer of two or more different polymerizable monomers. When it is set as the polymer of two or more different polymerizable monomers, the polymer of the said ultraviolet curable liquid crystal monomer and another ultraviolet curable resin monomer can be illustrated, for example.
重合性モノマーとして上記紫外線硬化性液晶モノマーを用いた場合、本発明に用いられる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良く、また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良い。なかでも本発明においては、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当該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、その結果として液晶層中の強誘電性液晶の配向安定性を向上することができるからである。 When the above-mentioned UV curable liquid crystal monomer is used as the polymerizable monomer, the polymer of the polymerizable monomer used in the present invention has a main chain exhibiting liquid crystallinity by having an atomic group exhibiting liquid crystallinity in the main chain. It may be a chain liquid crystal polymer, or may be a side chain liquid crystal polymer in which the side chain exhibits liquid crystallinity by having an atomic group exhibiting liquid crystallinity in the side chain. Among these, in the present invention, a side chain liquid crystal polymer is preferable. This is because the presence of an atomic group exhibiting liquid crystallinity in the side chain increases the degree of freedom of the atomic group, so that the atomic group exhibiting liquid crystallinity is easily aligned in the liquid crystal layer. Further, as a result, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal in the liquid crystal layer can be improved.
上記液晶層中における重合性モノマーの重合物の存在量は、上記強誘電性液晶の配列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、通常、液晶層中に0.5質量%〜30質量%の範囲内が好ましく、特に1質量%〜20質量%の範囲内が好ましく、中でも1質量%〜10質量%の範囲内であることが好ましい。上記範囲よりも多いと、上記強誘電性液晶の駆動電圧の増加や、応答速度の低下を生じる場合があるからである。また、上記範囲よりも少ないと上記強誘電性液晶の配列安定性が不十分となり、本発明の液晶表示素子の耐熱性や耐衝撃性を損なってしまう可能性があるからである。
ここで、液晶層中における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、上記液晶層の総質量とから算出することができる。
The amount of the polymerized polymerizable monomer in the liquid crystal layer is not particularly limited as long as it is within a range in which the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal can be set to a desired level, but usually 0.5% in the liquid crystal layer. The mass is preferably in the range of 30% by mass to 30% by mass, particularly preferably in the range of 1% by mass to 20% by mass, and particularly preferably in the range of 1% by mass to 10% by mass. This is because if it exceeds the above range, the driving voltage of the ferroelectric liquid crystal may increase or the response speed may decrease. On the other hand, if the amount is less than the above range, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal becomes insufficient, and the heat resistance and impact resistance of the liquid crystal display element of the present invention may be impaired.
Here, the abundance of the polymerizable monomer polymer in the liquid crystal layer is determined by measuring the weight of the remaining polymerizable monomer polymer with an electronic balance after washing the monomolecular liquid crystal in the liquid crystal layer with a solvent. It can be calculated from the obtained remaining amount and the total mass of the liquid crystal layer.
本発明に用いられる液晶層には、本発明の目的を損なわない範囲で他の化合物を含んでもよい。このような他の化合物としては、未反応の重合性モノマー、光重合開始剤、反応開始剤、および反応禁止剤等を挙げることができる。 The liquid crystal layer used in the present invention may contain other compounds as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of such other compounds include unreacted polymerizable monomers, photopolymerization initiators, reaction initiators, and reaction inhibitors.
(4)液晶表示素子の製造方法
次に、本発明の液晶表示素子の製造方法について説明する。本発明の液晶表示素子の製造方法としては、一般に液晶表示素子の製造方法として公知の方法を用いることができ、特に限定されるものではない。
(4) Manufacturing method of liquid crystal display element Next, the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention is demonstrated. As a manufacturing method of the liquid crystal display element of the present invention, a known method can be generally used as a manufacturing method of the liquid crystal display element, and it is not particularly limited.
本発明の液晶表示素子の製造方法の一例として、TFT素子を用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子とする場合を例に挙げて説明する。 As an example of the manufacturing method of the liquid crystal display element of the present invention, a case where an active matrix type liquid crystal display element using a TFT element is used will be described as an example.
まず、第1基材上に上述した蒸着方法により透明導電膜を形成し、全面共通電極とする。一方、第2基材上には、導電膜をマトリックス状にパターニングすることによりx電極、y電極を形成し、スイッチング素子および画素電極を設置する。
このようにして第1基材および第2基材上に形成された電極層上には、上述したようにそれぞれカラムナー配向層または第2配向層を形成する。形成されたカラムナー配向層および第2配向層の一方の表面にスペーサーとしてビーズを分散させ、他方には周囲にシール材を塗布し、第1配向基板と第2配向基板とを、第1配向基板のカラムナー配向層と第2配向基板の第2配向層とが向かい合うように貼り合わせ、熱圧着させる。熱圧着後は、注入口からキャピラリー効果を利用して強誘電性液晶を加熱して等方相またはネマチック相の状態で注入し、注入口を紫外線硬化樹脂等により封鎖する。その後、強誘電性液晶は徐冷することにより配向させて、本発明の液晶表示素子を得ることができる。
First, a transparent conductive film is formed on the first substrate by the above-described vapor deposition method to form a common electrode on the entire surface. On the other hand, an x electrode and a y electrode are formed on the second substrate by patterning a conductive film in a matrix, and a switching element and a pixel electrode are provided.
As described above, the columnar alignment layer or the second alignment layer is formed on the electrode layers formed on the first substrate and the second substrate in this manner. Beads are dispersed as spacers on one surface of the formed columnar alignment layer and the second alignment layer, and a sealant is applied to the other on the other, and the first alignment substrate and the second alignment substrate are connected to the first alignment substrate. The columnar alignment layer and the second alignment layer of the second alignment substrate are bonded together so as to face each other and thermocompression-bonded. After thermocompression bonding, the ferroelectric liquid crystal is heated from the injection port using the capillary effect and injected in an isotropic or nematic phase, and the injection port is sealed with an ultraviolet curable resin or the like. Thereafter, the ferroelectric liquid crystal is aligned by slow cooling to obtain the liquid crystal display element of the present invention.
また本発明においては、高分子安定化法を用いて液晶表示素子を作製することができる。この場合、第1配向基板および第2配向基板間に強誘電性液晶と重合性モノマーとを含む液晶層形成用組成物を封入する液晶封入工程と、強誘電性液晶をカイラルスメクチックC相の状態とする液晶配向工程と、強誘電性液晶がカイラルスメクチックC相の状態で重合性モノマーを重合する重合工程とにより、液晶層を形成することができる。 In the present invention, a liquid crystal display element can be manufactured using a polymer stabilization method. In this case, a liquid crystal sealing step of sealing a liquid crystal layer forming composition containing a ferroelectric liquid crystal and a polymerizable monomer between the first alignment substrate and the second alignment substrate, and the ferroelectric liquid crystal in a chiral smectic C phase state The liquid crystal layer can be formed by the liquid crystal alignment step and the polymerization step of polymerizing the polymerizable monomer in the state where the ferroelectric liquid crystal is in the chiral smectic C phase.
上記液晶封入工程において、強誘電性液晶と重合性モノマーとを含む液晶層形成用組成物を封入する方法としては、特に限定されるものではない。例えば、あらかじめ第1配向基板および第2配向基板を用いて作製した液晶セルに、液晶層形成用組成物を加温することによって液晶層形成用組成物中の強誘電性液晶を等方性液体とし、注入口からキャピラリー効果を利用して注入することにより封入することができる。この場合、注入口は接着剤で封鎖される。
この際、液晶層形成用組成物中に含まれる重合性モノマーの量は、液晶層を形成した後に、強誘電性液晶の配列安定化するのに必要な量に応じて任意に決定すればよい。なかでも本発明においては、液晶層形成用組成物中0.5質量%〜30質量%の範囲内が好ましく、特に1質量%〜20質量%の範囲内が好ましく、なかでも1質量%〜10質量%の範囲内が好ましい。重合性モノマーの含有量が上記範囲よりも多いと、液晶層を形成した後に強誘電性液晶の駆動電圧が高くなってしまい、液晶表示素子の性能を害する可能性があるからである。また、上記範囲よりも低いと、強誘電性液晶の配列安定化が不十分となる結果、液晶表示素子の耐熱性、耐衝撃性等が低下してしまう可能性があるからである。
また、液晶層形成用組成物を封入する際には、強誘電性液晶をカイラルスメクチックC相からネマチック相への転移温度以上に加温する。温度は、カイラルスメクチックC相からネマチック相への転移温度以上であればよいが、通常、強誘電性液晶は等方相またはネマチック相の状態となるように加温される。具体的な温度としては、強誘電性液晶の種類によって異なり、適宜選択される。
In the liquid crystal encapsulating step, the method for encapsulating the liquid crystal layer forming composition containing the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer is not particularly limited. For example, the ferroelectric liquid crystal in the composition for forming a liquid crystal layer is heated by heating the composition for forming a liquid crystal layer in a liquid crystal cell prepared using the first alignment substrate and the second alignment substrate in advance. And can be sealed by injecting from the inlet using the capillary effect. In this case, the inlet is sealed with an adhesive.
At this time, the amount of the polymerizable monomer contained in the composition for forming a liquid crystal layer may be arbitrarily determined according to the amount necessary for stabilizing the alignment of the ferroelectric liquid crystal after the liquid crystal layer is formed. . Especially in this invention, the inside of the range of 0.5 mass%-30 mass% is preferable in the composition for liquid-crystal layer formation, Especially the inside of the range of 1 mass%-20 mass% is preferable, and 1 mass%-10 especially Within the range of mass% is preferable. This is because if the content of the polymerizable monomer is larger than the above range, the driving voltage of the ferroelectric liquid crystal becomes high after the liquid crystal layer is formed, which may impair the performance of the liquid crystal display element. On the other hand, if it is lower than the above range, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal becomes insufficient, and as a result, the heat resistance, impact resistance, etc. of the liquid crystal display element may be lowered.
Further, when the composition for forming a liquid crystal layer is encapsulated, the ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature higher than the transition temperature from the chiral smectic C phase to the nematic phase. The temperature may be equal to or higher than the transition temperature from the chiral smectic C phase to the nematic phase, but usually the ferroelectric liquid crystal is heated so as to be in an isotropic phase or a nematic phase. The specific temperature differs depending on the type of ferroelectric liquid crystal and is appropriately selected.
次に、液晶配向工程においては、封入された強誘電性液晶を冷却する。この際、強誘電性液晶は、通常、室温(25℃程度)になるまで徐冷される。 Next, in the liquid crystal alignment step, the encapsulated ferroelectric liquid crystal is cooled. At this time, the ferroelectric liquid crystal is usually gradually cooled to room temperature (about 25 ° C.).
また、重合工程において、上記重合性モノマーを重合する方法としては、重合性モノマーの種類に応じて任意に決定すればよく、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させることができる。
このような重合性モノマーの重合は、液晶層に電圧を印加した状態で行ってもよく、電圧を印加しない状態で行ってもよいが、本発明においては液晶層に電圧を印加しない状態で行うことが好ましい。電圧を印加しない状態で重合することにより、製造プロセスがより簡略になるからである。
In the polymerization step, the method for polymerizing the polymerizable monomer may be arbitrarily determined according to the type of the polymerizable monomer. For example, when an ultraviolet curable resin monomer is used as the polymerizable monomer, ultraviolet It can be polymerized by irradiation.
Such polymerization of the polymerizable monomer may be performed with a voltage applied to the liquid crystal layer or may be performed without applying a voltage, but in the present invention, it is performed with no voltage applied to the liquid crystal layer. It is preferable. This is because the production process is further simplified by polymerization in the state where no voltage is applied.
(5)液晶表示素子
このようにして得られる本発明の液晶表示素子は、第1配向層として配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層を用いるものであるので、第1配向層側に偏光板を用いなくても視覚化することが可能であり、液晶表示素子と偏光板との界面で生じる光の散乱を解消し、光透過率の低下を抑制することができる。また、このように第1配向層側に偏光板を用いる必要がないので、本発明の液晶表示素子は薄型化および軽量化したものとなり、このような液晶表示素子とすることは製造コストの削減にもつながる。本発明の液晶表示素子に用いられる上記カラムナー配向層は、上記板状分子の自己組織化を利用して形成されるものであるので、ラビング処理や光配向処理などの配向処理を要することなく簡便な方法で形成することができるため、本発明の液晶表示素子の実用性は高いといえる。
(5) Liquid crystal display element Since the liquid crystal display element of the present invention thus obtained uses a columnar alignment layer having an alignment function and a polarization function as the first alignment layer, a polarizing plate is provided on the first alignment layer side. Can be visualized without using the light, and the scattering of light generated at the interface between the liquid crystal display element and the polarizing plate can be eliminated and the decrease in light transmittance can be suppressed. In addition, since it is not necessary to use a polarizing plate on the first alignment layer side as described above, the liquid crystal display element of the present invention is reduced in thickness and weight, and such a liquid crystal display element reduces manufacturing costs. It also leads to. Since the columnar alignment layer used in the liquid crystal display element of the present invention is formed by utilizing the self-organization of the plate-like molecules, it is simple without requiring alignment treatment such as rubbing treatment or photo-alignment treatment. Therefore, it can be said that the liquid crystal display element of the present invention is highly practical.
このような本発明の液晶表示素子は、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じさせることなく強誘電性液晶を配向させることもでき、階調表示を可能とし、高精細なカラー液晶表示素子として用いることもできる。 Such a liquid crystal display element of the present invention can align ferroelectric liquid crystal without causing alignment defects such as double domains, enables gradation display, and is used as a high-definition color liquid crystal display element. You can also.
特に本発明の液晶表示素子は、カラーフィルター方式またはフィールドシーケンシャルカラー方式を採用することによりカラー液晶表示素子として好適である。中でも、本発明の液晶表示素子は、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させるものであることが好ましい。このフィールドシーケンシャルカラー方式は、赤緑青の三色のLEDの点滅に同期させて液晶をオン・オフさせることで、カラーフィルターを用いないでカラー表示を可能とするものであり、低消費電力かつ低コストで、視野角が広く、明るく高精細なカラー動画表示を実現することができるからである。また、強誘電性液晶として、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ハーフV字駆動する材料を用いることにより、暗部動作時(白黒シャッター閉口時)の光漏れを少なくすることができ、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、そ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、明るいカラー液晶表示素子を得ることができるからである。 In particular, the liquid crystal display element of the present invention is suitable as a color liquid crystal display element by adopting a color filter system or a field sequential color system. Among them, the liquid crystal display element of the present invention is preferably driven by a field sequential color method. This field sequential color system enables color display without using a color filter by turning on and off the liquid crystal in synchronization with the blinking of the three colors of red, green, and blue. This is because it is possible to realize a bright and high-definition color moving image display with a wide viewing angle at a low cost. In addition, by using a half-V-driven material in which liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage is applied as a ferroelectric liquid crystal, light leakage during dark portion operation (when the black and white shutter is closed) is reduced. This is because the opening time as a black-and-white shutter can be made sufficiently long, whereby each color that is temporally switched can be displayed brighter, and a bright color liquid crystal display element can be obtained.
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。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下、本発明について実施例を用いてさらに具体的に説明する。
[実施例1]
光二量化反応性化合物としては下記の化合物1を用いた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Example 1]
The following compound 1 was used as the photodimerization reactive compound.
(第1配向基板の作製)
良く洗浄したITO電極付きガラス基板のITO膜上に、可視光領域に光二色性を有する板状分子を含有するインキ(Optiva社製、N015)をダイコーターを用いて塗布し、乾燥後、15%の塩化バリウム水溶液に約1秒間浸漬させた。さらに洗浄して、再度乾燥し、0.3μm厚のカラムナー配向層を有する第1配向基板を得た。
(Preparation of first alignment substrate)
An ink containing plate molecules having photodichroism in the visible light region (Optiva, N015) was applied on a well-cleaned glass substrate with an ITO electrode using a die coater and dried. It was immersed in a 1% barium chloride aqueous solution for about 1 second. Further, it was washed and dried again to obtain a first alignment substrate having a columnar alignment layer having a thickness of 0.3 μm.
(第2配向基板の作製)
良く洗浄したITO電極付きガラス基板のITO膜上に、上記化合物1の濃度が2重量%となるようにシクロペンタノンに溶解させた溶液を、4000rpmで30秒間スピンコーティングした。乾燥後、ガラス基板側から200mJ/cm2の無偏光紫外線を照射し、光配向膜を形成して、第2配向基板を得た。
(Production of second alignment substrate)
A solution prepared by dissolving the compound 1 in cyclopentanone so as to have a concentration of 2% by weight was spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds on a well-cleaned ITO film of a glass substrate with an ITO electrode. After drying, 200 mJ / cm 2 non-polarized ultraviolet rays were irradiated from the glass substrate side to form a photo-alignment film to obtain a second alignment substrate.
(液晶層の形成)
上記第1配向基板のカラムナー配向層上に1.5μm径のビーズスペーサーを散布し、上記第2配向基板の光配向膜上にシールディスペンサーを用いてシール材を塗布し、第1配向基板のカラムナー配向層の偏光方向および第2配向基板の光配向膜の配向の方向が同じになるように、かつカラムナー配向層および光配向膜が向かい合うように、第1配向基板および第2配向基板を配置して貼り合わせた。150℃で約1時間熱圧着を行い、試験用セルを作製した。この試験用セルに、強誘電性液晶(AZエレクトロニックマテリアルズ社製、R2301)を約100℃の温度条件で注入し徐冷したところ、モノドメインの均一な配向が得られた。
(Formation of liquid crystal layer)
A bead spacer having a diameter of 1.5 μm is dispersed on the columnar alignment layer of the first alignment substrate, a sealant is applied on the photo-alignment film of the second alignment substrate using a seal dispenser, and the columner of the first alignment substrate is applied. The first alignment substrate and the second alignment substrate are arranged so that the polarization direction of the alignment layer and the alignment direction of the photo-alignment film of the second alignment substrate are the same, and the columnar alignment layer and the photo-alignment film face each other. And pasted together. Thermocompression bonding was performed at 150 ° C. for about 1 hour to prepare a test cell. When ferroelectric liquid crystal (manufactured by AZ Electronic Materials, R2301) was injected into this test cell under a temperature condition of about 100 ° C. and gradually cooled, uniform monodomain alignment was obtained.
[実施例2]
(凹部パターンの形成)
良く洗浄したITO電極付きガラス基板上に、下記組成の紫外線硬化性アクリレート樹脂をスピンコートし、これに電子ビーム描画法により凹凸を形成した原版を載せ、100kg/cm2の加重を1分間かけた。この状態で、紫外光を100mJ/cm2照射し、さらに原版を剥離した後、紫外光を3000mJ/cm2照射し、幅0.2μm、ピッチ0.4μm、深さ0.2μmの凹部パターンを形成した。これにプラズマ処理を加えることで、表面の親水化処理を行った。
[Example 2]
(Formation of recess pattern)
A UV-curable acrylate resin having the following composition was spin-coated on a well-cleaned glass substrate with an ITO electrode, and an original plate having irregularities formed thereon by an electron beam drawing method was placed thereon, and a weight of 100 kg / cm 2 was applied for 1 minute. . In this state, the ultraviolet light 100 mJ / cm 2 was irradiated, after further stripping the original, ultraviolet light 3000 mJ / cm 2 was irradiated, width 0.2 [mu] m, pitch 0.4 .mu.m, the recess pattern of depth 0.2 [mu] m Formed. The surface was hydrophilized by adding a plasma treatment thereto.
(紫外線硬化性アクリレート樹脂の組成)
・ゴーセラックUV−7500B(日本合成化薬社製) 40重量部
・1,6−ヘキサンジオールアクリレート(日本化薬社製) 35重量部
・ペンタエリスリトールアクリレート(東亜合成化学社製) 21重量部
・1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
(チバスペシャルティケミカルズ社製) 2重量部
・ベンゾフェノン(日本化薬社製) 2重量部
(Composition of UV curable acrylate resin)
・ Goserac UV-7500B (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 40 parts by weight ・ 1,6-hexanediol acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 35 parts by weight ・ Pentaerythritol acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 21 parts by weight -Hydroxycyclohexyl phenyl ketone (Ciba Specialty Chemicals) 2 parts by weight-Benzophenone (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 2 parts by weight
(凹部パターン付き第1配向基板の作製)
上記方法で作製した凹部パターン上に、可視光領域に光二色性を有する板状分子を含有するインキ(Optiva社製、N015)をインクジェットを用いて塗布し、乾燥後、15%の塩化バリウム水溶液に約1秒間浸漬させた。さらに洗浄して、再度乾燥し、カラム構造が形成されている部分の厚みが0.3μmとなるカラムナー配向層を有する第1配向基板を得た。
(Preparation of first alignment substrate with concave pattern)
On the concave pattern produced by the above method, an ink containing plate molecules having photodichroism in the visible light region (manufactured by Optiva, N015) was applied using an inkjet, and after drying, a 15% barium chloride aqueous solution For about 1 second. Further, it was washed and dried again to obtain a first alignment substrate having a columnar alignment layer having a thickness of 0.3 μm at the portion where the column structure is formed.
(液晶層の形成)
上記凹部パターン付き第1配向基板のカラムナー配向層上に1.5μm径のビーズスペーサーを散布し、実施例1で作製した第2配向基板を用い、この第2配向基板の光配向膜上にシールディスペンサーを用いてシール材を塗布し、第1配向基板のカラムナー配向層の偏光方向および第2配向基板の光配向膜の配向の方向が同じになるように、かつカラムナー配向層および光配向膜が向かい合うように、第1配向基板および第2配向基板を配置して貼り合わせた。150℃で約1時間熱圧着を行い、試験用セルを作製した。この試験用セルに、強誘電性液晶(AZエレクトロニックマテリアルズ社製、R2301)を約100℃の温度条件で注入し徐冷したところ、モノドメインの均一な配向が得られた。
(Formation of liquid crystal layer)
A bead spacer having a diameter of 1.5 μm is dispersed on the columnar alignment layer of the first alignment substrate with the concave pattern, and the second alignment substrate prepared in Example 1 is used to seal on the photo-alignment film of the second alignment substrate. The sealant is applied using a dispenser so that the polarization direction of the columnar alignment layer of the first alignment substrate is the same as the alignment direction of the photoalignment film of the second alignment substrate, and the columnar alignment layer and the photoalignment film are The first alignment substrate and the second alignment substrate were arranged and bonded so as to face each other. Thermocompression bonding was performed at 150 ° C. for about 1 hour to prepare a test cell. When ferroelectric liquid crystal (manufactured by AZ Electronic Materials, R2301) was injected into this test cell under a temperature condition of about 100 ° C. and gradually cooled, uniform monodomain alignment was obtained.
[実施例3]
実施例1と同様の条件にて、試験用セルを作製した。この試験用セルに、強誘電性液晶(AZエレクトロニックマテリアルズ社製、R2301)に重合性モノマー(大日本インキ化学工業株式会社製、UCL−001)を5質量%混合した液晶を、約100℃の温度条件で注入し徐冷した。その後、無偏光紫外線を約1000mJ/cm2露光して上記重合性モノマーを重合させた。このようにして得られた液晶表示素子では、モノドメインの均一な配向が得られた。
[Example 3]
A test cell was produced under the same conditions as in Example 1. A liquid crystal prepared by mixing 5% by mass of a polymerizable monomer (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., UCL-001) with a ferroelectric liquid crystal (manufactured by AZ Electronic Materials, R2301) was added to the test cell at about 100 ° C. The mixture was poured and slowly cooled. Thereafter, non-polarized ultraviolet rays were exposed to about 1000 mJ / cm 2 to polymerize the polymerizable monomer. In the liquid crystal display device thus obtained, uniform alignment of monodomains was obtained.
1a … 第1基材
1b … 第2基材
2a … 第1電極層
2b … 第2電極層
2c … x電極
2d … y電極
2e … 画素電極
3a … 第1配向層
3b … 第2配向層
4b … 偏光板
5 … 液晶層
7 … TFT素子
11 … 第1配向基板
12 … 第2配向基板
a … 板状分子
b … カラム構造
n … 法線方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ...
Claims (7)
前記第1配向層は、可視光領域に光二色性を有する板状分子が、前記板状分子の法線方向が一定方向を向いて積み重なったカラム構造を有し、かつ、配向機能および偏光機能を有するカラムナー配向層であり、
前記第2配向層は光配向膜であることを特徴とする液晶表示素子。 A first alignment substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment layer formed on the first electrode layer, and a second substrate A second alignment substrate comprising: a second electrode layer formed on the second substrate; and a second alignment layer formed on the second electrode layer; and the first alignment layer and the second alignment layer. A liquid crystal display element, which is disposed so as to face an alignment layer, and has a ferroelectric liquid crystal sandwiched between the first alignment substrate and the second alignment substrate,
The first alignment layer has a column structure in which plate-like molecules having photodichroism in the visible light region are stacked with the normal direction of the plate-like molecules facing a certain direction, and has an alignment function and a polarization function. A columnar alignment layer having
Liquid crystal display elements you wherein the second alignment layer is a photo alignment layer.
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