JP2006323216A - Liquid crystal display element and method for manufacturing 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り、より詳しくは光配向膜を用いて強誘電性液晶の配向を制御した液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element using ferroelectric liquid crystal, and more particularly to a liquid crystal display element in which the alignment of ferroelectric liquid crystal is controlled using a photo-alignment film.
液晶表示素子は薄型で低消費電力などといった特徴から、大型ディスプレイから携帯情報端末までその用途を広げており、その開発が活発に行われている。これまで液晶表示素子は、ＴＮ方式、ＳＴＮのマルチプレックス駆動、ＴＮに薄層トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス駆動等が開発され実用化されているが、これらはネマチック液晶を用いているために、液晶材料の応答速度が数ｍｓ〜数十ｍｓと遅く動画表示に充分対応しているとはいえない。 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. So far, liquid crystal display elements have been developed and put to practical use, such as TN mode, STN multiplex drive, and active matrix drive using thin layer transistors (TFTs) for TN, but these use nematic liquid crystals. In addition, the response speed of the liquid crystal material is as slow as several ms to several tens of ms, and it cannot be said that it is sufficiently compatible with moving image display.
強誘電性液晶（ＦＬＣ）は、応答速度がμｓオーダーと極めて短く、高速デバイスに適した液晶である。強誘電性液晶はクラークおよびラガーウォルにより提唱された電圧非印加時に安定状態を二つ有する双安定性のものが広く知られているが（図３）、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。 Ferroelectric liquid crystal (FLC) is a liquid crystal suitable for high-speed devices because its response speed is as short as μs order. Ferroelectric liquid crystal is widely known as a bistable one proposed by Clark and Lagerwol, which has two stable states when no voltage is applied (FIG. 3), but is limited to switching in two states, light and dark. However, although it has a memory property, 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、図３）。単安定性を示すことができる強誘電性液晶としては、降温過程においてコレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化し、スメクチックＡ（ＳｍＡ）相を経由しない材料と、降温過程においてＣｈ−ＳｍＡ−ＳｍＣ＊と相変化し、ＳｍＡ相を経由してＳｍＣ＊相を示す材料とがある（図４）。 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 the transmitted light intensity is analog-modulated so that gradation display is possible (Non-Patent Document 1, FIG. 3). Ferroelectric liquid crystals that can exhibit monostability include materials that change phase with the cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C (SmC * ) phase in the temperature lowering process and do not pass through the smectic A (SmA) phase, In the process, there is a material that changes phase with Ch-SmA-SmC * and exhibits the SmC * phase via the SmA phase (FIG. 4).
強誘電性液晶は、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために配向が難しく、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥と呼ばれる欠陥が発生しやすく、このような欠陥は、光漏れによるコントラスト低下の原因になる。また、相系列にＳｍＡ相を有しない強誘電性液晶は、層法線方向の異なる二つの領域（以下、これを「ダブルドメイン」と称する。）を発生する（図４）。このようなダブルドメインは、駆動時に白黒反転した表示になり、大きな問題となる（図５）。一方、相系列にＳｍＡ相を有する強誘電性液晶は、通常、１層法線に対して二つの安定状態を有し、双安定性を示すことが知られているため、単安定の状態を得ることが困難である。 Ferroelectric liquid crystals are difficult to align due to their higher molecular ordering than nematic liquid crystals, and defects such as zigzag defects and hairpin defects are likely to occur. Such defects cause a decrease in contrast due to light leakage. Become. Further, the ferroelectric liquid crystal having no SmA phase in the phase series generates two regions having different layer normal directions (hereinafter referred to as “double domain”) (FIG. 4). Such a double domain causes a black / white reversal display during driving, which is a serious problem (FIG. 5). On the other hand, a ferroelectric liquid crystal having an SmA phase in a phase series usually has two stable states with respect to a single-layer normal, and is known to exhibit bistability. It is difficult to obtain.
一般に、液晶の配向処理技術としては、配向膜を用いるものがあり、その方法としてはラビング法と光配向法とがある。ラビング法は、ポリイミド膜をコートした基板をラビング処理してポリイミド高分子鎖をラビング方向に配向させることによりその膜上の液晶分子を配向させるものであり、ネマチック液晶の配向制御に優れており、一般に工業的にも用いられている技術である。しかしながら、この方法では静電気や塵の発生、ラビング条件の違いによる配向規制力やチルト角の不均一、大面積処理時のムラなどの問題があり、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために配向制御が難しく、配向欠陥の生じやすい強誘電性液晶の配向処理法には適していない。 In general, as an alignment treatment technique for liquid crystals, there is a technique using an alignment film, which includes a rubbing method and a photo alignment method. The rubbing method is to orient the liquid crystal molecules on the film by orienting the polyimide polymer chain in the rubbing direction by rubbing the substrate coated with the polyimide film, and is excellent in the alignment control of the nematic liquid crystal, In general, this technique is also used industrially. However, this method has problems such as generation of static electricity and dust, non-uniform orientation control force and tilt angle due to differences in rubbing conditions, and unevenness during large-area processing, and molecular ordering is higher than nematic liquid crystals. However, it is difficult to control the alignment and is not suitable for the alignment treatment method of the ferroelectric liquid crystal in which alignment defects are likely to occur.
上記ラビング法に代わる非接触配向法として光配向法がある。光配向法は、高分子または単分子に偏光を制御した光を照射し、光励起反応（分解、異性化、二量化）を生じさせて高分子膜または単分子膜に異方性を付与することによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。この方法は、ラビング法の問題点である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。しかしながら、この方法を用いても上記強誘電性液晶を用いて単安定性の動作モードを実現した報告例はこれまでのところ見当たらない。 As a non-contact alignment method replacing the rubbing method, there is a photo alignment method. The photo-alignment method irradiates a polymer or monomolecule with light with controlled polarization and causes photoexcitation reaction (decomposition, isomerization, dimerization) to impart anisotropy to the polymer or monomolecular film. This aligns the liquid crystal molecules on the film. This method is useful in that there is no generation of static electricity or dust, which is a problem of the rubbing method, and it is possible to quantitatively control the alignment treatment. However, no report has been found so far in which a monostable operation mode is realized using the above ferroelectric liquid crystal even when this method is used.
一方、このように強誘電性液晶が単安定性を示す場合にはメモリー性を持たないため、画素ごとにトランジスタやダイオードなどの能動素子を付加したアクティブマトリックス駆動が適している。中でも、能動素子として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と、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点で有用である。 On the other hand, when the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability as described above, it does not have a memory property. Therefore, active matrix driving in which an active element such as a transistor or a diode is added to each pixel is suitable. In particular, the use of an active matrix system using a TFT element as an active element is useful in that a target pixel can be reliably turned on and off, and a high-quality display can be achieved.
また、近年、カラー液晶表示素子の開発が活発に行われている。カラー表示を実現する方法としては、一般にカラーフィルター方式とフィールドシーケンシャルカラー方式がある。カラーフィルター方式は、バックライトとして白色光源を用い、Ｒ・Ｇ・Ｂのマイクロカラーフィルターを各画素に付随させることによりカラー表示を実現させるものである。これに対し、フィールドシーケンシャルカラー方式は、バックライトをＲ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・Ｂ…と時間的に切り替え、それに同期させて強誘電性液晶の白黒シャッターを開閉し、網膜の残像効果により色を時間的に混合させ、これによりカラー表示を実現させるものである。このフィールドシーケンシャルカラー方式は、１画素でカラー表示ができ、透過率の低いカラーフィルターを用いなくてすむので、明るく高精細なカラー表示が可能となり、低消費電力および低コストを実現することができる点で有用である。 In recent years, color liquid crystal display elements have been actively developed. As a method for realizing color display, there are generally a color filter method and a field sequential color method. The color filter system realizes color display by using a white light source as a backlight and attaching R, G, B micro color filters to each pixel. On the other hand, the field sequential color system switches the backlight to R, G, B, R, G, B ... in time, and opens and closes the black and white shutter of the ferroelectric liquid crystal to synchronize with it, and the afterimage effect of the retina Thus, the colors are mixed temporally to realize color display. In this field sequential color system, color display is possible with one pixel, and it is not necessary to use a color filter with low transmittance, so that bright and high-definition color display is possible, and low power consumption and low cost can be realized. Useful in terms.
しかしながら、フィールドシーケンシャルカラー方式は１画素を時間分割するものであるので、良好な動画表示特性を得るためには白黒シャッターとしての液晶が高速応答性を有していることが必要である。強誘電性液晶を用いればこの課題は解決しうるが、上述のように強誘電性液晶は配向欠陥が生じやすいという問題がある。さらに、強誘電性液晶としては、上述したようにアナログ変調による階調表示を可能とし、高精細なカラー表示を実現するために単安定性の動作モードを示すものであることが望ましい。しかしながら、単安定性を示す強誘電性液晶材料は限られており、強誘電性液晶の材料選択の幅が狭く、多様な要求特性に応じることが難しく、実用化には至っていない。
本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子において、強誘電性液晶が単安定化されており、配向安定性に優れる液晶表示素子を提供することを主目的とする。 The main object of the present invention is to provide a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal, in which the ferroelectric liquid crystal is mono-stabilized and has excellent alignment stability.
本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意検討した結果、２枚の基板の対向面上にそれぞれ光配向膜を形成し、上記光配向膜の材料として相互に異なる組成のものを用いることにより、強誘電性液晶が単安定性の動作モードを示すことを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors formed photo-alignment films on the opposing surfaces of the two substrates, respectively, and by using materials having different compositions as the materials of the photo-alignment films, The present inventors have found that a ferroelectric liquid crystal exhibits a monostable operation mode and completed the present invention.
すなわち、本発明は、第１基板と、上記第１基板上に設けられた電極層と、上記電極層上に形成された第１光配向膜とを有する第１光配向処理基板、および、第２基板と、上記第２基板上に設けられた電極層と、上記電極層上に形成された第２光配向膜とを有する第２光配向処理基板を、上記第１光配向膜と上記第２光配向膜とが対向するように配置し、上記第１光配向膜と上記第２光配向膜との間に強誘電性液晶と重合性モノマーの重合物とを含む液晶層を狭持してなる液晶表示素子であって、
上記第１光配向膜および上記第２光配向膜の構成材料が相互に異なる組成を有するものであることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
That is, the present invention provides a first photo-alignment processing substrate having a first substrate, an electrode layer provided on the first substrate, and a first photo-alignment film formed on the electrode layer, A second photo-alignment-treated substrate having two substrates, an electrode layer provided on the second substrate, and a second photo-alignment film formed on the electrode layer, the first photo-alignment film and the first A liquid crystal layer including a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer is sandwiched between the first photo-alignment film and the second photo-alignment film. A liquid crystal display element comprising:
The liquid crystal display element is characterized in that the constituent materials of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film have different compositions.
本発明の液晶表示素子は、第１光配向膜および第２光配向膜が液晶層を挟んで異なる組成を有するものを用いることにより、強誘電性液晶を用いて単安定性の動作モードを実現することができるという効果を奏する。また本発明の液晶表示素子は、上記液晶層に重合性モノマーの重合物を含むことにより、強誘電性液晶の配列が高分子安定化されるため、強誘電性液晶の配列安定性をより優れたものにできる。 The liquid crystal display element of the present invention realizes a monostable operation mode using a ferroelectric liquid crystal by using the first photo-alignment film and the second photo-alignment film having different compositions across the liquid crystal layer. There is an effect that can be done. In addition, the liquid crystal display element of the present invention is more excellent in the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal because the alignment of the ferroelectric liquid crystal is polymer-stabilized by including a polymer of a polymerizable monomer in the liquid crystal layer. Can be
本発明においては、上記重合性モノマーが紫外線硬化性液晶モノマーであることが好ましい。紫外線硬化性液晶モノマーは液晶性を示すことから、上記光配向膜の作用により配列することができる。したがって、上記紫外線硬化性液晶モノマーが配列した状態で重合することにより、強誘電性液晶の配列安定性を向上できる利点を有するからである。また、紫外線硬化性液晶モノマーは紫外線照射により重合反応を生じさせることができるため、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という利点も有する。 In the present invention, the polymerizable monomer is preferably an ultraviolet curable liquid crystal monomer. Since the ultraviolet curable liquid crystal monomer exhibits liquid crystallinity, it can be arranged by the action of the photo-alignment film. Therefore, it is advantageous in that the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal can be improved by polymerizing the ultraviolet curable liquid crystal monomer in an aligned state. Further, since the ultraviolet curable liquid crystal monomer can cause a polymerization reaction by ultraviolet irradiation, it has an advantage that the method for producing the liquid crystal display element of the present invention can be simplified.
上記第１光配向膜および上記第２光配向膜の構成材料は、光反応を生じることにより上記第１光配向膜および第２光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であることが好ましい。このような材料の組み合わせを用いることにより、強誘電性液晶の配向制御能をより高めることができるからである。 The constituent materials of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film are photoreactive materials that impart anisotropy to the first photo-alignment film and the second photo-alignment film by causing a photoreaction. It is preferable. This is because the use of such a combination of materials can further enhance the alignment control ability of the ferroelectric liquid crystal.
上記第１光配向膜の構成材料は、光反応を生じることにより上記第１光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、上記第２光配向膜の構成材料が、光異性化反応を生じることにより上記第２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光異性化型の材料であることが好ましい。このような材料の組み合わせを用いることにより、強誘電性液晶の配向制御能をより高めることができるからである。 The constituent material of the first photo-alignment film is a photoreactive material that imparts anisotropy to the first photo-alignment film by causing a photoreaction, and the constituent material of the second photo-alignment film is an optical material. A photoisomerization type material containing a photoisomerization reactive compound that imparts anisotropy to the second photoalignment film by causing an isomerization reaction is preferable. This is because the use of such a combination of materials can further enhance the alignment control ability of the ferroelectric liquid crystal.
上記光異性化反応性化合物は、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。 The photoisomerization-reactive compound preferably has a dichroism that varies in absorption depending on the polarization direction, and generates a photoisomerization reaction upon irradiation with light. 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.
上記光異性化反応性化合物において、上記光異性化反応はシス−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。 In the photoisomerization reactive compound, the photoisomerization reaction 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.
上記光異性化反応性化合物は、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、光照射によりシス−トランス異性化反応を生じるので、光配向膜の構成材料として、分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物を含むことにより、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。また、アゾベンゼン骨格を有することにより光配向膜に付与される異方性が、強誘電性液晶の配向制御に特に適しているからである。 The photoisomerization reactive compound is preferably a compound having an azobenzene skeleton in the molecule. Since the azobenzene skeleton causes a cis-trans isomerization reaction by light irradiation, anisotropy is easily imparted to the photo-alignment film by including a compound having an azobenzene skeleton in the molecule as a constituent material of the photo-alignment film. Because it can. Further, the anisotropy imparted to the photo-alignment film by having the azobenzene skeleton is particularly suitable for the alignment control of the ferroelectric liquid crystal.
上記光異性化反応性化合物は、下記式で表されるアゾベンゼン骨格を側鎖として有する単分子化合物の少なくとも一つであることが好ましい。 The photoisomerization reactive compound is preferably at least one monomolecular compound having an azobenzene skeleton represented by the following formula as a side chain.
上記式中、Ｒ２１はそれぞれ独立して、ヒドロキシル基を表す。Ｒ２２は、−（α−β−α）ｇ−（γ）ｈ−で表される連結基を表し、Ｒ２３は、−（γ）ｈ−（α−β−α）ｇ−で表される連結基を表す。ここで、αは２価の炭化水素基を表し、βは、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｇは０〜３の整数を表す。γは、ｇが０のとき、二価の炭化水素基を表し、ｇが１〜３の整数のとき、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｈは０または１を表す。Ｒ２４はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、カルボキシル基、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、カルボキシル基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。Ｒ２５は、それぞれ独立して、カルボキシル基、スルホ基、ニトロ基、アミノ基、またはヒドロキシル基を表す。ただし、カルボキシル基、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 hydroxyl group. R 22 represents a linking group represented by-(α-β-α) g- (γ) h- , and R 23 is represented by-(γ) h- (α-β-α) g-. Represents a linking group. Here, α represents a divalent hydrocarbon group, and β represents —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O—, or —OCONH—. And g represents an integer of 0 to 3. γ represents a divalent hydrocarbon group when g is 0, and when g is an integer of 1 to 3, —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O— or —OCONH— is represented, and h represents 0 or 1. R 24 each independently represents a halogen atom, a carboxyl group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group, or a methoxycarbonyl group. However, the carboxyl group may form a salt with an alkali metal. R 25 each independently represents a carboxyl group, a sulfo group, a nitro group, an amino group, or a hydroxyl group. However, the carboxyl group or the sulfo group may form a salt with the alkali metal.
上記光異性化反応性化合物は、アゾベンゼン骨格を側鎖として有する重合性モノマーであることが好ましい。光配向膜の構成材料としてアゾベンゼン骨格を側鎖として有する重合性モノマーを含むことにより、光配向膜に容易に異方性を付与することができ、その異方性を安定化することができるからである。 The photoisomerization reactive compound is preferably a polymerizable monomer having an azobenzene skeleton as a side chain. By including a polymerizable monomer having an azobenzene skeleton as a side chain as a constituent material of the photo-alignment film, anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film, and the anisotropy can be stabilized. It is.
上記光異性化反応性化合物は、下記式で表されるアゾベンゼン骨格を側鎖として有する重合性モノマーの少なくとも一つであることが好ましい。 The photoisomerization reactive compound is preferably at least one polymerizable monomer having an azobenzene skeleton represented by the following formula as a side chain.
上記式中、Ｒ３１はそれぞれ独立して、(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、−（α−β−α）ｇ−（γ）ｈ−で表される連結基を表し、Ｒ３３は、−（γ）ｈ−（α−β−α）ｇ−で表される連結基を表す。ここで、αは２価の炭化水素基を表し、βは、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｇは０〜３の整数を表す。γは、ｇが０のとき、二価の炭化水素基を表し、ｇが１〜３の整数のとき、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｈは０または１を表す。Ｒ３４はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、カルボキシル基、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、カルボキシル基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。Ｒ２５は、それぞれ独立して、カルボキシル基、スルホ基、ニトロ基、アミノ基、またはヒドロキシル基を表す。ただし、カルボキシル基、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 represents a linking group represented by-(α-β-α) g- (γ) h- , and R 33 is represented by-(γ) h- (α-β-α) g-. Represents a linking group. Here, α represents a divalent hydrocarbon group, and β represents —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O—, or —OCONH—. And g represents an integer of 0 to 3. γ represents a divalent hydrocarbon group when g is 0, and when g is an integer of 1 to 3, —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O— or —OCONH— is represented, and h represents 0 or 1. R 34 each independently represents a halogen atom, a carboxyl group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group, or a methoxycarbonyl group. However, the carboxyl group may form a salt with an alkali metal. R 25 each independently represents a carboxyl group, a sulfo group, a nitro group, an amino group, or a hydroxyl group. However, the carboxyl group or the sulfo group may form a salt with the alkali metal.
上記光反応型の材料において、上記光反応は、光二量化反応または光分解反応であることが好ましい。これらの光反応を利用することにより、光配向膜への異方性の付与がより容易となるからである。 In the photoreactive material, the photoreaction is preferably a photodimerization reaction or a photolysis reaction. This is because by using these photoreactions, it becomes easier to impart anisotropy to the photo-alignment film.
上記光二量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反応型の材料が、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、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。 The photoreactive material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing the photodimerization reaction has a dichroism having a radical polymerizable functional group and different absorption depending on the polarization direction. It is preferable to contain the photodimerization reactive compound which has. This is because anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film by radical polymerization of reaction sites oriented in the polarization direction.
上記光二量化反応性化合物は、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。偏光方向に平行に配向した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、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。 The photodimerization reactive compound is preferably a dimerization reactive polymer containing any one of cinnamate ester, coumarin, and 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 parallel to the polarization direction as reaction sites.
上記光二量化反応性化合物は、下記式で表される二量化反応性ポリマーの少なくとも一つであることが好ましい。 The photodimerization reactive compound is preferably at least one of dimerization reactive polymers represented by the following formula.
上記二量化反応性ポリマーは、反応に必要なエネルギーが少なく、Ｒ１１やＲ１２の部分に適した官能基を選択することが可能となるからである。 This is because the dimerization reactive polymer requires less energy for the reaction, and it is possible to select a functional group suitable for the R 11 and R 12 moieties.
上記強誘電性液晶は、単安定性を示すものであることが好ましい。強誘電性液晶として単安定性を示すものを用いることにより、本発明の構成とすることの効果が顕著となるからである。 The ferroelectric liquid crystal preferably exhibits monostability. This is because the use of the ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability makes the effect of the configuration of the present invention remarkable.
上記液晶表示素子は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式により駆動させ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、一方の基板上にＴＦＴ素子をマトリックス状に配置してなるＴＦＴ基板と、他方の基板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板との間に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、カラー液晶表示素子として用いることもできる。 The liquid crystal display element is preferably driven by an active matrix method using a thin film transistor (TFT). This is because by adopting an active matrix system using a TFT element, a target pixel can be reliably turned on and off, so that a high-quality display is possible. Furthermore, a TFT substrate in which TFT elements are arranged in a matrix on one substrate and a common electrode substrate in which a common electrode is formed over the entire display portion on the other substrate are combined, and the common electrode substrate is shared. A micro color filter arranged in a matrix of TFT elements may be formed between the electrode and the substrate, and used as a color liquid crystal display element.
また、上記液晶表示素子は、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。上記液晶表示素子は、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、さらには単安定性の動作モードを示すことから階調表示が可能となる。そのため、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実現できるからである。 The liquid crystal display element is preferably driven by a field sequential color system. The liquid crystal display element has a high response speed, can align the ferroelectric liquid crystal without causing alignment defects, and further exhibits a monostable operation mode, thereby enabling gradation display. For this reason, driving by the field sequential color system can realize bright and high-definition color moving image display with low power consumption and low cost, a wide viewing angle, and the like.
また本発明は、第１基板と、上記第１基板上に設けられた電極層と、上記電極層上に形成された第１光配向膜とを有する第１光配向処理基板、および、第２基板と、上記第２基板上に設けられた電極層と、上記電極層上に形成された第２光配向膜とを有する第２光配向処理基板を、上記第１光配向膜と上記第２光配向膜とが対向するように配置し、上記第１光配向膜と上記第２光配向膜との間に強誘電性液晶と重合性モノマーの重合物とを含む液晶層を狭持してなる液晶表示素子の製造方法であって、
上記液晶層が、上記第１光配向処理基板および上記第２光配向処理基板間に上記強誘電性液晶と上記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、
上記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、
上記強誘電性液晶がカイラルスメクチックＣ相の状態で上記重合性モノマーを重合する重合工程と、により形成されることを特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。
The present invention also provides a first photo-alignment processing substrate having a first substrate, an electrode layer provided on the first substrate, and a first photo-alignment film formed on the electrode layer; A second photo-alignment processing substrate having a substrate, an electrode layer provided on the second substrate, and a second photo-alignment film formed on the electrode layer, the first photo-alignment film and the second photo-alignment film A liquid crystal layer containing a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer is sandwiched between the first photo-alignment film and the second photo-alignment film. A manufacturing method of a liquid crystal display element comprising:
A liquid crystal encapsulating step in which the liquid crystal layer encapsulates a liquid crystal layer forming composition containing the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer between the first photo-alignment processing substrate and the second photo-alignment processing substrate;
A liquid crystal alignment step for bringing the ferroelectric liquid crystal into a chiral smectic C phase;
There is provided a method for producing a liquid crystal display element, characterized in that the ferroelectric liquid crystal is formed by a polymerization step in which the polymerizable monomer is polymerized in a chiral smectic C phase.
本発明によれば、上記第１配向処理基板および上記第２配向処理基板間に上記強誘電性液晶と上記重合性モノマーとを含む液晶層形成用組成物を封入し、上記強誘電性液晶がカイラルスメクチックＣ相の状態で上記重合性モノマーを重合することにより上記液晶層を形成することにより、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥やダブルドメイン等の配向欠陥の発生を抑制し、強誘電性液晶を用いて単安定性の動作モードを実現することができる液晶表示素子を製造することができる。 According to the present invention, a liquid crystal layer forming composition containing the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer is sealed between the first alignment processed substrate and the second alignment processed substrate, and the ferroelectric liquid crystal is By forming the liquid crystal layer by polymerizing the polymerizable monomer in the state of chiral smectic C phase, the occurrence of alignment defects such as zigzag defects, hairpin defects and double domains is suppressed, and ferroelectric liquid crystals are used. A liquid crystal display element capable of realizing a monostable operation mode can be manufactured.
本発明の液晶表示素子は、強誘電性液晶を用いて単安定性の動作モードを実現することができるという効果を奏する。 The liquid crystal display element of the present invention has an effect that a monostable operation mode can be realized using a ferroelectric liquid crystal.
以下、本発明の液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the liquid crystal display element of the present invention and the method for manufacturing the liquid crystal display element will be described in detail.
Ａ．液晶表示素子
まず、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基板と、前記第１基板上に設けられた電極層と、前記電極層上に形成された第１光配向膜とを有する第１光配向処理基板、および、第２基板と、前記第２基板上に設けられた電極層と、前記電極層上に形成された第２光配向膜とを有する第２光配向処理基板を、前記第１光配向膜と前記第２光配向膜とが対向するように配置し、前記第１光配向膜と前記第２光配向膜との間に強誘電性液晶と重合性モノマーの重合物とを含む液晶層を狭持してなる液晶表示素子であって、前記第１光配向膜および前記第２光配向膜の構成材料が相互に異なる組成を有するものであることを特徴とするものである。
A. Liquid Crystal Display Element First, the liquid crystal display element of the present invention will be described. The liquid crystal display element of the present invention includes a first photo-alignment processing substrate having a first substrate, an electrode layer provided on the first substrate, and a first photo-alignment film formed on the electrode layer, and A second photo-alignment-treated substrate having a second substrate, an electrode layer provided on the second substrate, and a second photo-alignment film formed on the electrode layer, and the first photo-alignment film A liquid crystal layer including a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer is narrowed between the first photo-alignment film and the second photo-alignment film. The liquid crystal display element is a liquid crystal display element, wherein the constituent materials of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film have different compositions from each other.
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斜視図であり、図２は概略断面図である。図１および図２に示すように、基板４ａに共通電極３ａが設けられ、対向基板４ｂ上にはｘ電極３ｂ、ｙ電極３ｃ、画素電極３ｄが設けられており、これらの電極が構成する電極層の内側には光配向膜２ａ、２ｂが形成されている。上記光配向膜２ａ、２ｂ間には強誘電性液晶と重合性モノマーの重合物を含む液晶層が狭持されている。なお、図１においては光配向膜２ａ、２ｂを省略している。
Such a liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view. As shown in FIGS. 1 and 2, a
上記基板４ａ、４ｂの外側には偏光板５ａ、５ｂが設けられていてもよく、これにより入射光が直線偏光となり液晶分子の配向方向に偏光した光のみを透過させることができる。上記偏光板５ａと５ｂは、偏光方向が９０°ねじれて配置されている。これにより、電圧非印加状態と印加状態における液晶分子の光軸の方向や複屈折率の大きさを制御し、強誘電性液晶分子を白黒シャッターとして用いることにより、明状態と暗状態をつくることができる。例えば、電圧非印加状態では、偏光板５ａを液晶分子の配向と揃うように設置することにより、偏光板５ａを透過した光は、偏光方向を９０°回転することができず、偏光板５ｂにより遮断され、暗状態となる。これに対し、電圧印加状態では、電圧により液晶分子の方向が変化し、初期状態から角度θだけ回転することにより、光の偏光方向が円偏光となることから、偏光板５ｂを透過し、明状態となる。そして、印加電圧により透過光量を制御することにより階調表示が可能となる。
Polarizing
本発明の液晶表示素子は、このように上下の基板の対向面上にそれぞれ光配向膜を有しており、上記光配向膜が液晶層を挟んで互いに異なる組成の材料を用いて構成されていることにより、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥やダブルドメイン等の配向欠陥の発生を抑制し、強誘電性液晶を用いて単安定性の動作モードを実現することができる。光配向膜の構成材料として異なる組成を用いることにより良好な配向状態が得られる理由は明らかではないが、上下の光配向膜のそれぞれと強誘電性液晶との相互作用の相違によるものと考えられる。このように本発明の液晶表示素子は、強誘電性液晶を白黒シャッターとして用いるものであるので、応答速度を速くすることができるという利点を有する。 The liquid crystal display element of the present invention thus has a photo-alignment film on each of the opposing surfaces of the upper and lower substrates, and the photo-alignment film is composed of materials having different compositions with the liquid crystal layer interposed therebetween. Therefore, the occurrence of alignment defects such as zigzag defects, hairpin defects and double domains can be suppressed, and a monostable operation mode can be realized using ferroelectric liquid crystals. The reason why a good alignment state can be obtained by using different compositions as the constituent material of the photo-alignment film is not clear, but is thought to be due to the difference in interaction between the upper and lower photo-alignment films and the ferroelectric liquid crystal . As described above, the liquid crystal display element of the present invention uses the ferroelectric liquid crystal as a black and white shutter, and thus has an advantage that the response speed can be increased.
また、本発明の液晶表示素子は、例えば図１に示すように、一方の基板を薄膜トランジスタ（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、この２つの基板を組み合わせたものであることが好ましい。このような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について以下に説明する。 In the liquid crystal display element of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, one substrate is a TFT substrate in which thin film transistors (TFT elements) are arranged in a matrix, and the other substrate is formed with a common electrode over the entire area. The common electrode substrate is preferably a combination of these two substrates. An active matrix liquid crystal display element using such a TFT element will be described below.
図１においては、一方の基板は電極が共通電極３ａであり、共通電極基板となっており、一方、対向基板は電極がｘ電極３ｂ、ｙ電極３ｃおよび画素電極３ｄ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３ｂおよびｙ電極３ｃ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３ｂおよびｙ電極３ｃ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３ｂの信号とｙ電極３ｃの信号は独立に動作することができる。ｘ電極３ｂおよびｙ電極３ｃにより囲まれた部分は、本発明の液晶表示素子を駆動する最小単位である画素であり、各画素には少なくとも１つ以上のＴＦＴ素子７および画素電極３ｄが形成されている。本発明の液晶表示素子では、ｘ電極３ｂおよびｙ電極３ｃ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。
In FIG. 1, one of the substrates is a common electrode substrate whose electrode is a
さらに、本発明の液晶表示素子は、上記共通電極３ａと基板４ａとの間にＴＦＴ素子７を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、カラー液晶表示素子として用いることもできる。このような本発明の液晶表示素子の各構成部材について以下に詳細に説明する。
Furthermore, the liquid crystal display element of the present invention can be used as a color liquid crystal display element by forming a micro color filter in which
１．液晶表示素子の構成
（１）光配向膜
光配向膜は、後述する光配向膜の構成材料をコートした基板に偏光を制御した光を照射し、光励起反応（分解、異性化、二量化）を生じさせて得られた膜に異方性を付与することによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。
1. Configuration of liquid crystal display element (1) Photo-alignment film The photo-alignment film irradiates the substrate coated with the constituent material of the photo-alignment film, which will be described later, with light controlled in polarization, and performs photoexcitation reaction (decomposition, isomerization, dimerization). By imparting anisotropy to the resulting film, liquid crystal molecules on the film are aligned.
本発明に用いられる光配向膜の構成材料は、光を照射して光励起反応を生じることにより、強誘電性液晶を配向させる効果（光配列性：ｐｈｏｔｏａｌｉｇｎｉｎｇ）を有するものであれば特に限定されるものではなく、このような材料としては、大きく、分子の形状のみが変化し可逆的な配向変化が可能な光異性化型と、分子そのものが変化する光反応型とに分けることができる。本発明においては、第１光配向膜と第２光配向膜との構成材料の組成が相互に異なるものであれば特に限定されるものではなく、光反応型と光異性化型とを組み合わせてもよいし、光反応型または光異性化型のいずれかの材料を用いて上下の光配向膜の組成を変化させることもできる。 The constituent material of the photo-alignment film used in the present invention is particularly limited as long as it has the effect of aligning the ferroelectric liquid crystal (photo-alignment) by irradiating light and causing a photoexcitation reaction. However, such materials can be broadly divided into photoisomerization types in which only the molecular shape changes and reversible orientation changes are possible, and photoreaction types in which the molecules themselves change. In the present invention, the first photo-alignment film and the second photo-alignment film are not particularly limited as long as the compositions of the constituent materials are different from each other, and the photoreactive type and the photoisomerization type are combined. Alternatively, the composition of the upper and lower photo-alignment films can be changed using either a photoreactive or photoisomerizable material.
これらの中でも、上記第１光配向膜の構成材料が光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反応型の材料であり、上記第２光配向膜の構成材料が、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光異性化型の材料であることが好ましい（第１の態様）。
また、上記第１光配向膜および上記第２光配向膜の構成材料が、光反応を生じることにより上記第１光配向膜および第２光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であってもよい（第２の態様）。これらの材料の組み合わせを用いることにより、強誘電性液晶の配向制御能をより高めることができる。
なお、上記光配向膜の構成材料が光励起反応を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。以下、第１の態様および第２の態様における第１光配向膜と第２光配向膜とについてそれぞれ説明する。
Among these, the constituent material of the first photo-alignment film is a photoreactive material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoreaction, and the constituent material of the second photo-alignment film is A photoisomerization-type material containing a photoisomerization reactive compound that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photoisomerization reaction is preferred (first embodiment).
In addition, the constituent material of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film is a photoreactive material that imparts anisotropy to the first photo-alignment film and the second photo-alignment film by causing a photoreaction. (2nd aspect) may be sufficient. By using a combination of these materials, the alignment control ability of the ferroelectric liquid crystal can be further enhanced.
In addition, the wavelength region of light in which the constituent material of the photo-alignment film causes a photoexcitation reaction is preferably in the ultraviolet light range, that is, in the range of 10 nm to 400 nm, and preferably in the range of 250 nm to 380 nm. More preferred. Hereinafter, the first photo-alignment film and the second photo-alignment film in the first mode and the second mode will be described, respectively.
ａ．第１の態様
第１の態様は、上記第１光配向膜の構成材料が、光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反応型の材料であり、上記第２光配向膜の構成材料が、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光異性化型の材料とする態様である。
a. First Aspect A first aspect is a photoreactive material in which the constituent material of the first photo-alignment film imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoreaction, and the second light In this aspect, the constituent material of the alignment film is a photoisomerization type material containing a photoisomerization reactive compound that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photoisomerization reaction.
（第１光配向膜）
上述したように、本態様に用いられる第１光配向膜は、光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反応型の材料である。
(First photo-alignment film)
As described above, the first photo-alignment film used in this embodiment is a photoreactive material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoreaction.
上記光反応は、光照射により分子そのものが変化し、光配向膜の光配列性に異方性を付与することができるものであれば特に限定されるものではないが、光配向膜への異方性の付与がより容易となることから、光二量化反応または光分解反応であることが好ましい。ここで、光二量化反応とは、光照射により偏光方向に配向した反応部位がラジカル重合して分子２個が重合する反応をいう。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。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。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。上記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。これらの光反応型の材料のうち本態様においては、露光感度が高く、材料選択の幅が広いことから、光二量化反応により光配向膜に異方性を付与する材料を用いることがより好ましい。 The photoreaction is not particularly limited as long as the molecule itself is changed by light irradiation and anisotropy can be imparted to the photoalignment property of the photoalignment film. Since it is easier to impart directionality, it is preferably a photodimerization reaction or a photolysis reaction. Here, the photodimerization reaction refers to a reaction in which two reaction molecules oriented in the polarization direction by light irradiation undergo radical polymerization and two molecules are polymerized. By this reaction, the alignment in the polarization direction can be stabilized and anisotropy can be imparted to the photo-alignment film. On the other hand, the photolysis 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 can provide anisotropy to the photo-alignment film. Examples of the photoreactive material utilizing the photodecomposition reaction include polyimide “RN1199” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Among these photoreactive materials, in this embodiment, it is more preferable to use a material that imparts anisotropy to the photoalignment film by a photodimerization reaction because of high exposure sensitivity and wide selection of materials.
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 the 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 it is a radical polymerizable functional group. It is preferable to include a photodimerization reactive compound having dichroism that has different absorption depending on the polarization direction. 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、カルコン基およびシンナモイル基から選ばれる少なくとも１種の反応部位を有する二量化反応性ポリマーを挙げることができる。 Examples of the photodimerization reactive compound having such characteristics include a dimerization reactive polymer having at least one reactive site selected from cinnamate ester, coumarin, quinoline, chalcone group and cinnamoyl group as a side chain. Can do.
これらのなか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 any one of cinnamate ester, coumarin and 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、より好ましくは１０，０００〜２０，０００の範囲内である。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, more preferably in the range of 10,000 to 20,000. It is. 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（１）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 following formula (1) can be illustrated.
上記式（１）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 (1), 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。Ｅは、光二量化反応部位を表し、例えば、ケイ皮酸エステル、クマリン、キノリン、カルコン基、シンナモイル基などが挙げられる。ｊおよびｋは、それぞれ独立して、０または１である。 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 represents a photodimerization reaction site, and examples thereof include cinnamic acid ester, coumarin, quinoline, chalcone group, cinnamoyl 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.
本態様においては、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 this embodiment, 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質量％〜２０質量％の範囲内であることが好ましく、０．１質量％〜５質量％の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始（禁止）されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。 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 mass to 20% by mass, and in the range of 0.1% by mass to 5% by mass with respect to the photodimerization reactive compound. It is more preferable that This is because if the addition amount of the polymerization initiator or polymerization inhibitor is too small, the polymerization may not be started (prohibited), whereas if too large, the reaction may be inhibited.
次に、光配向処理方法について説明する。まず、電極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、乾燥させる。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質量％〜１０質量％の範囲内であることが好ましく、０．２質量％〜２質量％の範囲内であることがより好ましい。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。 Next, the photo-alignment processing method will be described. First, a coating liquid obtained by diluting the constituent material of the above-described photo-alignment film with an organic solvent is coated on the surface of the substrate provided with the electrodes that faces the liquid crystal layer, and dried. In this case, the content of the photodimerization reactive compound in the coating liquid is preferably in the range of 0.05% by mass to 10% by mass, and in the range of 0.2% by mass to 2% by mass. 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.
（第２光配向膜）
次に、第１の態様に用いられる第２光配向膜について説明する。上述したように、本態様に用いられる第２光配向膜は、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光異性化型の材料である。ここで、光異性化反応とは、光照射により単一の化合物が他の異性体に変化する現象をいう。このような光異性化型の材料を用いることにより、光照射により、複数の異性体のうち安定な異性体が増加し、それにより光配向膜に容易に異方性を付与することができる。
(Second photo-alignment film)
Next, the second photo-alignment film used in the first aspect will be described. As described above, the second photo-alignment film used in this embodiment is a photoisomerization-type material containing a photoisomerization-reactive compound that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoisomerization reaction. It is. Here, the photoisomerization reaction refers to a phenomenon in which a single compound changes to another isomer by light irradiation. By using such a photoisomerization type material, a stable isomer among a plurality of isomers is increased by light irradiation, whereby anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film.
光異性化反応性化合物としては、光異性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、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。 The photoisomerization-reactive compound is not particularly limited as long as it is a material that can impart anisotropy to the photo-alignment film by a photoisomerization reaction. It is preferable that the photoisomerization reaction is caused by light irradiation. 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.
上記光異性化反応性化合物において、上記光異性化反応は、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。 In the photoisomerization reactive compound, the photoisomerization reaction 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.
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なかでも、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 the photoisomerization-reactive compound include a monomolecular compound and a polymerizable monomer that is polymerized by light or heat. These may be appropriately selected according to the type of the ferroelectric liquid crystal to be used. However, the anisotropy is imparted to the photo-alignment film by light irradiation and then polymerized to stabilize the anisotropy. Therefore, it is preferable to use a polymerizable monomer. Among such polymerizable monomers, after anisotropy is imparted to the photo-alignment film, it can be easily polymerized while maintaining the anisotropy in a good state, so that it is an acrylate monomer or a methacrylate monomer. preferable.
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 contains 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、光異性化反応性化合物としては、分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物であることが好ましい。アゾベンゼン骨格は、π電子を多く含むため、液晶分子との相互作用が高く、強誘電性液晶の配向制御に特に適しているからである。 Among the photoisomerization reactive compounds of the monomolecular compound or polymerizable monomer as described above, the photoisomerization reactive compound 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 high interaction with liquid crystal molecules and is particularly suitable for controlling the alignment of ferroelectric liquid crystals.
アゾベンゼン骨格は、直線偏光紫外光を照射すると、下記式（２）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。 When the azobenzene skeleton is irradiated with linearly polarized ultraviolet light, as shown in the following formula (2), the trans azobenzene skeleton in which the molecular long axis is oriented in the polarization direction changes to a cis isomer.
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（２）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、この現象を利用して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。 Since the cis isomer of the azobenzene skeleton is chemically unstable compared to the trans isomer, the cis isomer of the azobenzene skeleton is thermally or absorbs visible light and returns to the trans isomer, but at this time, the left trans isomer of the above formula (2) It becomes with the same probability whether it becomes or the right transformer. 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, this phenomenon is utilized to align the orientation direction of the azobenzene skeleton, impart anisotropy to the photo-alignment film, and control the orientation of liquid crystal molecules on the film.
上記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 the 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はそれぞれ独立して、ヒドロキシル基を表す。Ｒ２２は、−（α−β−α）ｇ−（γ）ｈ−で表される連結基を表し、Ｒ２３は、−（γ）ｈ−（α−β−α）ｇ−で表される連結基を表す。ここで、αは２価の炭化水素基を表し、βは、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｇは０〜３の整数を表す。γは、ｇが０のとき、二価の炭化水素基を表し、ｇが１〜３の整数のとき、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｈは０または１を表す。Ｒ２４はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、カルボキシル基、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、カルボキシル基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。Ｒ２５は、それぞれ独立して、カルボキシル基、スルホ基、ニトロ基、アミノ基、またはヒドロキシル基を表す。ただし、カルボキシル基、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 hydroxyl group. R 22 represents a linking group represented by-(α-β-α) g- (γ) h- , and R 23 is represented by-(γ) h- (α-β-α) g-. Represents a linking group. Here, α represents a divalent hydrocarbon group, and β represents —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O—, or —OCONH—. And g represents an integer of 0 to 3. γ represents a divalent hydrocarbon group when g is 0, and when g is an integer of 1 to 3, —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O— or —OCONH— is represented, and h represents 0 or 1. R 24 each independently represents a halogen atom, a carboxyl group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group, or a methoxycarbonyl group. However, the carboxyl group may form a salt with an alkali metal. R 25 each independently represents a carboxyl group, a sulfo group, a nitro group, an amino group, or a hydroxyl group. However, the carboxyl 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、下記式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 compounds represented by the following formula.
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はそれぞれ独立して、(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、−（α−β−α）ｇ−（γ）ｈ−で表される連結基を表し、Ｒ３３は、−（γ）ｈ−（α−β−α）ｇ−で表される連結基を表す。ここで、αは２価の炭化水素基を表し、βは、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｇは０〜３の整数を表す。γは、ｇが０のとき、二価の炭化水素基を表し、ｇが１〜３の整数のとき、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨＣＯ−Ｏ−、または−ＯＣＯＮＨ−を表し、ｈは０または１を表す。Ｒ３４はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、カルボキシル基、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、カルボキシル基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。Ｒ２５は、それぞれ独立して、カルボキシル基、スルホ基、ニトロ基、アミノ基、またはヒドロキシル基を表す。ただし、カルボキシル基、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 represents a linking group represented by-(α-β-α) g- (γ) h- , and R 33 is represented by-(γ) h- (α-β-α) g-. Represents a linking group. Here, α represents a divalent hydrocarbon group, and β represents —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O—, or —OCONH—. And g represents an integer of 0 to 3. γ represents a divalent hydrocarbon group when g is 0, and when g is an integer of 1 to 3, —O—, —CO—O—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCO—O— or —OCONH— is represented, and h represents 0 or 1. R 34 each independently represents a halogen atom, a carboxyl group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group, or a methoxycarbonyl group. However, the carboxyl group may form a salt with an alkali metal. R 25 each independently represents a carboxyl group, a sulfo group, a nitro group, an amino group, or a hydroxyl group. However, the carboxyl 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、下記式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 compounds represented by the following formula.
本態様においては、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 this embodiment, 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.
本態様に用いられる第２光配向膜の構成材料としては、上記光異性化反応性化合物のほか、光配向膜の光配列性を妨げない範囲内で添加剤を含んでいてもよい。上記光異性化反応性化合物として重合性モノマーを用いる場合には、添加剤としては、重合開始剤、重合禁止剤などが挙げられる。 As a constituent material of the second photo-alignment film used in this embodiment, in addition to the above-mentioned photoisomerization-reactive compound, an additive may be included within a range that does not interfere with the photo-alignment property of the photo-alignment film. 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質量％〜２０質量％の範囲内であることが好ましく、０．１質量％〜５質量％の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始（禁止）されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。 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 mass to 20% by mass, and in the range of 0.1% by mass to 5% by mass with respect to the photoisomerization reactive compound. More preferably, it is within. This is because if the addition amount of the polymerization initiator or polymerization inhibitor is too small, the polymerization may not be started (prohibited), whereas if too large, the reaction may be inhibited.
このような第２光配向膜の光配向処理方法については、上記第１光配向膜において述べた方法と同様にして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質量％〜１０質量％の範囲内であることが好ましく、０．２質量％〜５質量％の範囲内であることがより好ましい。また、第２光配向膜においては、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。 Such a photo-alignment treatment method for the second photo-alignment film can be carried out in the same manner as described in the first photo-alignment film. In this case, the photoisomerization reactivity in the coating liquid is used. The content of the compound is preferably in the range of 0.05% by mass to 10% by mass, and more preferably in the range of 0.2% by mass to 5% by mass. In the second photo-alignment film, the photo-alignment process can also be performed by irradiating non-polarized ultraviolet rays obliquely.
ｂ．第２の態様
第２の態様は、上記第１光配向膜および上記第２光配向膜の構成材料が、光反応を生じることにより上記第１光配向膜および第２光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料である態様である。
b. Second Aspect The second aspect is that the constituent materials of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film are anisotropic to the first photo-alignment film and the second photo-alignment film by causing a photoreaction. This is an embodiment that is a photoreactive material that imparts.
第２の態様において、第１光配向膜および第２光配向膜の構成材料として好適に用いられる光反応型の材料としては、第１の態様の「第１光配向膜」において述べたものと同じであるので、ここでの説明は省略する。本態様においては、第１光配向膜または第２光配向膜のいずれか一方が、光二量化反応を生じることにより異方性を生じる光反応型の材料から構成されていることが好ましい。このような光配向膜の構成を有することにより、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥等の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ため、単安定性の動作モードを示す液晶表示素子とすることができるからである。このような光配向膜の構成としては、例えば、第１光配向膜の構成材料が、光二量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反応型の材料であり、第２光配向膜の構成材料が、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光反応型の材料である構成と、第１光配向膜および第２光配向膜の構成材料が、光二量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反応型の材料である構成を挙げることができる。 In the second aspect, as the photoreactive material suitably used as the constituent material of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film, those described in the “first photo-alignment film” of the first aspect are used. Since it is the same, description here is abbreviate | omitted. In this aspect, it is preferable that either the first photo-alignment film or the second photo-alignment film is made of a photoreactive material that generates anisotropy by causing a photodimerization reaction. By having such a configuration of the photo-alignment film, it is possible to align the ferroelectric liquid crystal without causing alignment defects such as zigzag defects and hairpin defects, and thus a liquid crystal display element exhibiting a monostable operation mode and Because it can be done. As a configuration of such a photo-alignment film, for example, the constituent material of the first photo-alignment film is a photoreactive material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photodimerization reaction. The constitutional material of the two-photoalignment film is a photoreactive material that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photodecomposition reaction, and the constitution of the first photoalignment film and the second photoalignment film An example is a configuration in which the material is a photoreactive material that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photodimerization reaction.
本態様においては、第１光配向膜および第２光配向膜の構成材料が、光二量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反応型の材料である構成とする場合、第１光配向膜と第２光配向膜とに用いられる光二量化反応性化合物の光二量化反応部位は同じであっても異なっていてもよい。また、光二量化反応性化合物として、上記化合物を２種類以上組み合わせて用いることもできる。その場合には、それらの組み合わせを変えることによっても、光配向膜の組成を変化させることが可能である。さらに、同一の組み合わせを用いる場合でも、それぞれの化合物の添加量を変化させること、または添加剤の種類等を変化させることによって上下の光配向膜の組成を異なるものとすることができる。 In this embodiment, the constituent material of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film is a photoreactive material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photodimerization reaction. The photodimerization reactive sites of the photodimerization reactive compounds used for the first photoalignment film and the second photoalignment film may be the same or different. Further, as the photodimerization reactive compound, two or more kinds of the above compounds can be used in combination. In that case, the composition of the photo-alignment film can also be changed by changing the combination thereof. Furthermore, even when the same combination is used, the composition of the upper and lower photo-alignment films can be made different by changing the addition amount of each compound or changing the kind of the additive.
本態様における第１光配向膜および第２光配向膜の形成方法および光配向処理方法は、上記第１の態様の「光配向膜」において述べた事項と同様であるため、ここでの説明は省略する。 The method for forming the first photo-alignment film and the second photo-alignment film and the photo-alignment treatment method in the present embodiment are the same as the matters described in the “photo-alignment film” in the first embodiment, and the explanation here Omitted.
（２）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。本発明における液晶層は、強誘電性液晶と重合性モノマーの重合物とを含み、上記第１光配向膜および上記第２光配向膜により挟持させることにより構成されるものである。
(2) Liquid Crystal Layer Next, the liquid crystal layer used in the present invention will be described. The liquid crystal layer in the present invention includes a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer, and is constituted by being sandwiched between the first photo-alignment film and the second photo-alignment film.
ａ．強誘電性液晶
上記液晶層に用いる強誘電性液晶は、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）を発現するものであれば特に限定されるものではないが、単安定性を示すものであることが好ましい。強誘電性液晶として単安定性を示すものを用いることにより、本発明の構成とすることの効果が顕著となるからである。本発明に用いられる強誘電性液晶は、相系列にスメクチックＡ相（ＳｍＡ）を有さない第１態様の強誘電性液晶と、相系列にスメクチックＡ相（ＳｍＡ）を有する第２態様の強誘電性液晶とに分類できる。以下、各態様の強誘電性液晶について説明する。
なお、ここで、「単安定性を示す」とは、電圧無印加時の強誘電性液晶の状態がひとつの状態で安定化している状態をいう。具体的に説明すると、図６に例示するように、強誘電性液晶Ａは層法線ｚに対しチルト角±θだけ傾く二つの状態間をコーン上に動作することができるが、電圧無印加時に強誘電性液晶Ａが上記コーン上のいずれかひとつの状態で安定化している状態をいう。
a. 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 phase (SmC * ), but preferably exhibits monostability. . This is because the use of the ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability makes the effect of the configuration of the present invention remarkable. The ferroelectric liquid crystal used in the present invention is a ferroelectric liquid crystal of the first mode that does not have a smectic A phase (SmA) in the phase series and a strong mode of the second mode that has a smectic A phase (SmA) in the phase series. It can be classified into dielectric liquid crystals. Hereinafter, the ferroelectric liquid crystal of each aspect will be described.
Here, “showing monostability” means a state in which the state of the ferroelectric liquid crystal when no voltage is applied is stabilized in one state. More specifically, as illustrated in FIG. 6, the ferroelectric liquid crystal A can operate on the cone between two states inclined by a tilt angle ± θ with respect to the layer normal z, but no voltage is applied. Sometimes the ferroelectric liquid crystal A is stabilized in any one state on the cone.
（第１態様の強誘電性液晶）
本態様の強誘電性液晶は、相系列がネマチック相（Ｎ）−コレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）、またはネマチック相（Ｎ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）と相変化し、スメクチックＡ相（ＳｍＡ）を経由しない材料（第１態様）である。
(Ferroelectric liquid crystal of the first embodiment)
In the ferroelectric liquid crystal of this embodiment, the phase series is a nematic phase (N) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC * ), or a nematic phase (N) -chiral smectic C phase (SmC * ). It is a material that changes and does not pass through the smectic A phase (SmA) (first embodiment).
本態様の強誘電性液晶は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式による駆動が可能になり、また、電圧変調により階調制御が可能になる利点を有する。したがって、本態様の強誘電性液晶を用いることにより、高精細で高品位の表示を実現することができる液晶表示素子を得ることができる。また、本態様の強誘電性液晶は、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好適に用いることができる。 The ferroelectric liquid crystal of this embodiment can be driven by an active matrix system using a thin film transistor (TFT), and has an advantage that gradation control is possible by voltage modulation. Therefore, by using the ferroelectric liquid crystal of this embodiment, a liquid crystal display element capable of realizing high-definition and high-quality display can be obtained. The ferroelectric liquid crystal of this embodiment can be suitably used when the liquid crystal display element of the present invention is driven by a field sequential color method.
本態様の強誘電性液晶は、単安定性を有する液晶材料を用いることが好ましい。ここで、単安定性とは、上述したように電圧非印加時に１つの安定状態のみを有する性質をいい、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字駆動するものが、白黒シャッターの開口時間を長くとることができ、明るいカラー表示を実現することができる点で好ましい。 The ferroelectric liquid crystal of this embodiment is preferably a liquid crystal material having monostability. Here, monostable refers to the property of having only one stable state when no voltage is applied as described above, and in particular, half V-shaped driving in which liquid crystal molecules operate only when either positive or negative voltage is applied. This is preferable in that the opening time of the black-and-white shutter can be increased and a bright color display can be realized.
本態様に用いられる強誘電性液晶として、具体的には、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社より販売されている「Ｒ２３０１」が挙げられる。 Specific examples of the ferroelectric liquid crystal used in this embodiment include “R2301” sold by AZ Electronic Materials.
（第２態様の強誘電性液晶）
本態様の強誘電性液晶は、降温過程においてＳｍＡ相を経由してＳｍＣ＊相を発現し、かつ、ＳｍＣ＊相において単安定性を示すことができる材料である。
本態様の強誘電性液晶は、上述した第１態様の強誘電性液晶と同様に、単安定性を有する液晶材料を用いることにより、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式による駆動が可能になる、また、電圧変調により階調制御が可能になり、高精細で高品位の表示を実現することができる。さらに、本態様の強誘電性液晶は、材料の選択の幅が広い点において利点を有する。
(Ferroelectric liquid crystal of the second embodiment)
The ferroelectric liquid crystal of this embodiment is a material that can exhibit the SmC * phase via the SmA phase in the temperature lowering process and can exhibit monostability in the SmC * phase.
The ferroelectric liquid crystal of this embodiment can be driven by an active matrix method using a thin film transistor (TFT) by using a liquid crystal material having monostability like the ferroelectric liquid crystal of the first embodiment described above. In addition, gradation control is possible by voltage modulation, and high-definition and high-quality display can be realized. Furthermore, the ferroelectric liquid crystal of this embodiment has an advantage in that the range of selection of materials is wide.
従来このような相系列を有する強誘電性液晶は、相変化の過程において、スメクチック層の層間隔が縮まり、その体積変化を補償するためにスメクチック層が曲がったシェブロン構造を有し、この曲げの方向によって液晶分子の長軸方向が異なるドメインが形成され、その境界面にジグザグ欠陥やヘアピン欠陥と呼ばれる配向欠陥が発生しやすい問題があった。しかし、本発明によれば、上述した光配向膜を形成することにより、このような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ができるので、光漏れによるコントラストの低下を防止することができるという利点を有する。 Conventionally, a ferroelectric liquid crystal having such a phase series has a chevron structure in which the distance between smectic layers is reduced during the phase change process, and the smectic layer is bent to compensate for the volume change. There is a problem that domains having different major axis directions of liquid crystal molecules are formed depending on the direction, and alignment defects called zigzag defects and hairpin defects are likely to occur at the interface. However, according to the present invention, since the ferroelectric liquid crystal can be aligned without causing such an alignment defect by forming the above-described photo-alignment film, it is possible to prevent a decrease in contrast due to light leakage. Has the advantage of being able to.
本態様の強誘電性液晶は、降温過程においてＳｍＡ相を経由してＳｍＣ＊相を示すものであれば特に限定されるものではなく、これらの液晶相の高温側または低温側に他の液晶相を示すものであってもよい。これらの中でも、材料選択の幅が広いことから、Ｃｈ相からＳｍＡ相を経由してＳｍＣ＊相を発現する材料を用いることが好ましい。このような強誘電性液晶としては、一般に知られる材料の中から要求特性に応じて種々選択することができる。 The ferroelectric liquid crystal of the present embodiment is not particularly limited as long as it exhibits an SmC * phase via the SmA phase in the temperature lowering process, and other liquid crystal phases on the high temperature side or the low temperature side of these liquid crystal phases. May be shown. Among these, since the range of material selection is wide, it is preferable to use a material that expresses the SmC * phase from the Ch phase via the SmA phase. Such a ferroelectric liquid crystal can be variously selected from commonly known materials according to required characteristics.
また、このような強誘電性液晶としては、ＳｍＣ＊相を示す単一の材料を用いることもできるが、低粘度でＳｍＣ相を示しやすいノンカイラルな液晶（以下、ホスト液晶とする場合がある。）に、それ自身ではＳｍＣ相を示さないが大きな自発分極と適当な螺旋ピッチを誘起する光学活性物質を少量添加することにより、上記のような相系列を示す材料が、低粘度であり、より速い応答性を実現できることから好ましい。 In addition, as such a ferroelectric liquid crystal, a single material exhibiting an SmC * phase can be used, but there is a case where a non-chiral liquid crystal (hereinafter referred to as a host liquid crystal) having a low viscosity and easily exhibiting an SmC phase. In addition, by adding a small amount of an optically active substance that does not exhibit an SmC phase by itself but induces large spontaneous polarization and an appropriate helical pitch, a material exhibiting the above phase sequence has a low viscosity, and more It is preferable because fast response can be realized.
上記ホスト液晶としては、広い温度範囲でＳｍＣ相を示す材料であることが好ましく、一般に強誘電性液晶のホスト液晶として知られているものであれば特に限定されることなく使用することができる。例えば、下記一般式：
Ｒａ−Ｑ１−Ｘ１−（Ｑ２−Ｙ１）ｍ’−Ｑ３−Ｒｂ
（式中、ＲａおよびＲｂはそれぞれ、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、Ｑ１、Ｑ２およびＱ３はそれぞれ、１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基、ピリダジン−３，６−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基であり、これらの基はハロゲン原子、水酸基、シアノ基等の置換基を有していてもよく、Ｘ１およびＹ１はそれぞれ、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、ｍ’は０または１である。）で表される化合物を使用することができる。ホスト液晶としては、上記化合物を１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
The host liquid crystal is preferably a material exhibiting an SmC phase in a wide temperature range, and can be used without particular limitation as long as it is generally known as a host liquid crystal of a ferroelectric liquid crystal. For example, the general formula:
Ra-Q 1 -X 1 - ( Q 2 -Y 1) m '-Q 3 -Rb
(In the formula, Ra and Rb are each a linear or branched alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkanoyloxy group or alkoxycarbonyloxy group, and Q 1 , Q 2 and Q 3 are each 1 , 4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrazine-2,5-diyl group, pyridazine-3,6-diyl group, 1,3-dioxane-2,5 -Diyl group, and these groups may have a substituent such as a halogen atom, a hydroxyl group, and a cyano group, and X 1 and Y 1 are each —COO—, —OCO—, —CH 2 O— , —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 —, —C≡C—, or a single bond, and m ′ is 0 or 1.). As the host liquid crystal, the above compounds can be used alone or in combination of two or more.
上記ホスト液晶に添加する光学活性物質としては、自発分極が大きく、適当な螺旋ピッチを誘起する能力を持った材料であれば特に限定されるものではなく、一般にＳｍＣ相を示す液晶組成物に添加する材料として知られるものを使用することができる。特に少量の添加量で大きな自発分極を誘起できる材料であることが好ましい。このような光学活性物質としては、例えば、下記一般式：
Ｒｃ−Ｑ１−Ｚａ−Ｑ２−Ｚｂ−Ｑ３−Ｚｃ−Ｒｄ
（式中、Ｒｄ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は上記一般式と同じ意味を表し、ＺａおよびＺｂは−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｎ（→Ｏ）＝Ｎ−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｓ−または単結合であり、Ｒｃは不斉炭素原子を有していてもよい直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、Ｒｄは不斉炭素原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、ＲｃおよびＲｄはハロゲン原子、シアノ基、水酸基で置換されていてもよい。）で表される化合物を使用することができる。光学活性物質としては、上記化合物を１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
The optically active substance added to the host liquid crystal is not particularly limited as long as it is a material having a large spontaneous polarization and the ability to induce an appropriate helical pitch, and is generally added to a liquid crystal composition exhibiting an SmC phase. Any known material can be used. In particular, a material that can induce large spontaneous polarization with a small addition amount is preferable. Examples of such an optically active substance include the following general formula:
Rc-Q 1 -Za-Q 2 -Zb-Q 3 -Zc-Rd
(In the formula, Rd, Q 1 , Q 2 and Q 3 represent the same meaning as in the above general formula, and Za and Zb are —COO—, —OCO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2, respectively. CH 2 —, —C≡C—, —CH═N—, —N═N—, —N (→ O) ═N—, —C (═O) S— or a single bond, and Rc is asymmetric. A linear or branched alkyl group which may have a carbon atom, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkanoyloxy group or an alkoxycarbonyloxy group, wherein Rd is a linear or branched group having an asymmetric carbon atom; And an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkanoyloxy group or an alkoxycarbonyloxy group, and Rc and Rd may be substituted with a halogen atom, a cyano group or a hydroxyl group. Can be used. As the optically active substance, the above compounds may be used alone or in combination of two or more.
本態様に用いられる強誘電性液晶として、具体的には、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製「ＦＥＬＩＸＭ４８５１−１００」などが挙げられる。 Specific examples of the ferroelectric liquid crystal used in this embodiment include “FELIX M4851-100” manufactured by AZ Electronic Materials.
ｂ．重合性モノマーの重合物
上記液晶層に含まれる重合性モノマーの重合物は、液晶層中における上記強誘電性液晶の配列を安定化させる機能を有するものである。
b. Polymer of Polymerizable Monomer A polymer of a polymerizable monomer contained in the liquid crystal layer has a function of stabilizing the alignment of the ferroelectric liquid crystal in the liquid crystal layer.
（重合性モノマー）
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。
(Polymerizable monomer)
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重合反応を生じる光硬化性樹脂モノマーを挙げることができる。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 that undergoes a polymerization reaction 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、分子間力および光配向膜界面におけるポリマーネットワークを強化することができる。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 photo-alignment film 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、上記光配向膜の配向規制力により規則的に配列することができる。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 photo-alignment film. 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、例えばネマティック相、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.
（重合性モノマーの重合物）
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。
(Polymerized monomer)
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.
ｃ．他の化合物
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良い。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、反応開始剤、および反応禁止剤等を挙げることができる。
c. Other compounds 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, reaction initiators, and reaction inhibitors.
ｄ．液晶層
上記液晶層の厚みは、１．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であるのが好ましく、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。
d. Liquid crystal layer The thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 1.2 μm to 3.0 μm, more preferably 1.3 μm to 2.5 μm, and even more preferably in the range of 1.4 μm to 2.0 μm. is there. 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.
ｅ．液晶層の形成方法
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、後述する「Ｂ．液晶表示素子の製造方法」の項に記載する方法により形成することができる。
e. Formation method of a liquid crystal layer As a formation method of a liquid crystal layer, the method generally used as a preparation method of a liquid crystal cell can be used. For example, it can be formed by the method described in “B. Manufacturing method of liquid crystal display element” described later.
（３）基板
本発明に用いる基板は、一般に液晶表示素子の基板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。上記基板の表面粗さ（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、本発明において上記表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ＡＴＯＭＩＣ ＦＯＲＣＥ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ）により測定することができる。
(3) Substrate The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a substrate for a liquid crystal display element, and preferred examples include a glass plate and a plastic plate. The surface roughness (RSM value) of the substrate is preferably 10 nm or less, more preferably 3 nm or less, and further preferably 1 nm or less. In the present invention, the surface roughness can be measured by an atomic force microscope (AFM: ATOMIC FORCE MICROSCOPE).
（４）電極層
本発明に用いる電極層は、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、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。本発明の液晶表示素子を、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には、上下の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。この場合に、画素電極、ＴＦＴ素子、ｘ電極およびｙ電極により形成される電極層の凹凸部の差は、０．２μｍ以下であることが好ましい。電極層の凹凸部の差が０．２μｍを超えると、配向乱れを生じやすいからである。
(4) Electrode layer Although the electrode layer used for this invention will not be specifically limited if it is generally used as an electrode layer of a liquid crystal display element, At least one may be formed with a transparent conductor. preferable. Preferred examples of the transparent conductor material include indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), and the like. When the liquid crystal display element of the present invention is an active matrix type liquid crystal display element using a TFT element, one of the upper and lower electrode layers is an entire surface common electrode formed of the transparent conductor, and the other is x The 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. In this case, it is preferable that the difference between the uneven portions of the electrode layer formed by the pixel electrode, the TFT element, the x electrode, and the y electrode is 0.2 μm or less. This is because if the difference between the concave and convex portions of the electrode layer exceeds 0.2 μm, alignment disorder is likely to occur.
上記電極層は、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透明導電膜を形成することができ、これをマトリックス状にパターニングすることによりｘ電極およびｙ電極を得ることができる。 As the electrode layer, a transparent conductive film can be formed on the substrate by a vapor deposition method such as a CVD method, a sputtering method, or an ion plating method, and an x electrode and a y electrode are obtained by patterning this in a matrix. be able to.
（５）偏光板
本発明に用いる偏光板は、光の波動のうち特定方向のみを透過させるものであれば特に限定されるものではなく、一般に液晶表示素子の偏光板として用いられているものを使用することができる。
(5) Polarizing plate The polarizing plate used in the present invention is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction in the wave of light, and is generally used as a polarizing plate of a liquid crystal display element. Can be used.
２．液晶表示素子の用途
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。本発明の液晶表示素子を用いたカラー液晶表示素子は、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥などの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、光漏れによるコントラスト比の低下を防止することができる。また、本発明の液晶表示素子において強誘電性液晶は単安定性を示すものであり、アナログ変調による階調表示を可能とし、視野角が広く、高速応答性を有し、高精細なカラー表示を実現することができる。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ことが好ましい。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、低消費電力かつ低コストであり、明るいカラー表示を得ることができるからである。
2. Application of Liquid Crystal Display Element The 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. The color liquid crystal display element using the liquid crystal display element of the present invention can align the ferroelectric liquid crystal without causing alignment defects such as zigzag defects and hairpin defects, thereby preventing a decrease in contrast ratio due to light leakage. be able to. In the liquid crystal display element of the present invention, the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability, enables gradation display by analog modulation, has a wide viewing angle, has high-speed response, and high-definition color display. Can be realized. Especially, it is preferable to drive the liquid crystal display element of this invention by a field sequential color system. This is because by adopting the field sequential color system, it is possible to obtain a bright color display with low power consumption and low cost.
３．液晶表示素子の製造方法
本発明の液晶表示素子の製造方法は特に限定されず、例えば後述する「Ｂ．液晶表示素子の製造方法」の項に記載する方法により製造することができる。
3. Manufacturing method of liquid crystal display element The manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention is not specifically limited, For example, it can manufacture by the method described in the term of the "B. manufacturing method of a liquid crystal display element" mentioned later.
Ｂ．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は、第１基板と、上記第１基板上に設けられた電極層と、上記電極層上に形成された第１光配向膜とを有する第１光配向処理基板、および、第２基板と、上記第２基板上に設けられた電極層と、上記電極層上に形成された第２光配向膜とを有する第２光配向処理基板を、上記第１光配向膜と上記第２光配向膜とが対向するように配置し、上記第１光配向膜と上記第２光配向膜との間に強誘電性液晶と重合性モノマーの重合物とを含む液晶層を狭持してなる液晶表示素子の製造方法であって、
上記液晶層が、上記第１光配向処理基板および上記第２光配向処理基板間に上記強誘電性液晶と上記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、
上記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、
上記強誘電性液晶がカイラルスメクチックＣ相の状態で上記重合性モノマーを重合する重合工程と、により形成されることを特徴とするものである。
B. Next, a method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention will be described. The method for producing a liquid crystal display element according to the present invention includes a first photo-alignment treatment including a first substrate, an electrode layer provided on the first substrate, and a first photo-alignment film formed on the electrode layer. A second photo-alignment-treated substrate having a substrate, a second substrate, an electrode layer provided on the second substrate, and a second photo-alignment film formed on the electrode layer; A liquid crystal that is arranged so that the alignment film and the second photo-alignment film face each other, and includes a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer between the first photo-alignment film and the second photo-alignment film. A method for producing a liquid crystal display element having a sandwiched layer,
A liquid crystal encapsulating step in which the liquid crystal layer encapsulates a liquid crystal layer forming composition containing the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer between the first photo-alignment processing substrate and the second photo-alignment processing substrate;
A liquid crystal alignment step for bringing the ferroelectric liquid crystal into a chiral smectic C phase;
The ferroelectric liquid crystal is formed by a polymerization step in which the polymerizable monomer is polymerized in a chiral smectic C phase.
本発明によれば、上記第１配向処理基板および上記第２配向処理基板間に上記強誘電性液晶と上記重合性モノマーとを含む液晶層形成用組成物を封入し、上記強誘電性液晶がカイラルスメクチックＣ相の状態で上記重合性モノマーを重合することにより上記液晶層を形成することにより、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥やダブルドメイン等の配向欠陥の発生を抑制し、強誘電性液晶を用いて単安定性の動作モードを実現することができる液晶表示素子を製造することができる。
以下、本発明の液晶表示素子の製造方法について詳細に説明する。
According to the present invention, a liquid crystal layer forming composition containing the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer is sealed between the first alignment processed substrate and the second alignment processed substrate, and the ferroelectric liquid crystal is By forming the liquid crystal layer by polymerizing the polymerizable monomer in the state of chiral smectic C phase, the occurrence of alignment defects such as zigzag defects, hairpin defects and double domains is suppressed, and ferroelectric liquid crystals are used. A liquid crystal display element capable of realizing a monostable operation mode can be manufactured.
Hereafter, the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention is demonstrated in detail.
１．液晶封入工程
まず本発明における液晶封入工程について説明する。本発明における液晶封入工程は第１光配向処理基板の第１配向膜および第２光配向処理基板の第２配向膜間に上記強誘電性液晶と上記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工程である。
1. Liquid Crystal Encapsulation Step First, the liquid crystal encapsulation step in the present invention will be described. The liquid crystal encapsulating step in the present invention is a composition for forming a liquid crystal layer comprising the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer between the first alignment film of the first photo-alignment substrate and the second alignment film of the second photo-alignment substrate. This is a process of enclosing an object.
上記第１光配向処理基板は、通常、第１基板上に電極層を形成し、次に上記電極層上に第１配向膜を形成することによって形成する。また、上記第２光配向処理基板は、通常、第２基板上に電極層を形成し、次に上記電極層上に第２配向膜を形成することによって形成される。このような第１光配向処理基板および第２光配向処理基板の形成方法としては、上記「Ａ．液晶表示素子 1．液晶表示素子の構成」の項に記載した方法と同様であるため、ここでの説明は省略する。 The first photo-alignment processing substrate is usually formed by forming an electrode layer on the first substrate and then forming a first alignment film on the electrode layer. The second photo-alignment processed substrate is usually formed by forming an electrode layer on the second substrate and then forming a second alignment film on the electrode layer. The method for forming the first photo-alignment processed substrate and the second photo-alignment processed substrate is the same as the method described in the above section “A. Liquid crystal display element 1. Configuration of liquid crystal display element”. The description in is omitted.
本工程において、上記第１光配向処理基板および上記第２光配向処理基板間に上記強誘電性液晶と上記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、あらかじめ上記第１光配向処理基板および上記第２光配向処理基板を用いて作製した液晶セルに、上記液晶層形成用組成物を加温することによって上記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。 In this step, the method for encapsulating the liquid crystal layer forming composition containing the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer between the first photo-alignment processed substrate and the second photo-alignment processed substrate is particularly limited. It is not something. For example, the liquid crystal layer-forming composition is heated in a liquid crystal cell prepared using the first photo-alignment processing substrate and the second photo-alignment processing substrate in advance, whereby the strength in the liquid crystal layer-forming composition is increased. The dielectric liquid crystal is made an isotropic liquid and can be sealed by injecting it from the injection port using the capillary effect. In this case, the inlet is sealed with an adhesive.
本工程に用いられる液晶層形成用組成物は、強誘電性液晶と重合性モノマーとを含むものである。上記液晶層形成用組成物に用いられる強誘電性液晶および重合性モノマーとしては、上記「Ａ．液晶表示素子 1．液晶表示素子の構成」の項に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。 The composition for forming a liquid crystal layer used in this step contains a ferroelectric liquid crystal and a polymerizable monomer. The ferroelectric liquid crystal and polymerizable monomer used in the liquid crystal layer forming composition are the same as those described in the above section “A. Liquid crystal display element 1. Configuration of liquid crystal display element”. Description of is omitted.
上記液晶層形成用組成物中に含まれる上記重合性モノマーの量は、液晶層を形成した後に、上記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、上記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、本発明により製造される液晶表示素子の性能を害する可能性が有るからである。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、本発明により製造される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。 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 said composition for liquid-crystal layer formation, Especially the inside of the range of 1 mass%-20 mass% is preferable, and especially 1 mass%- A range of 10% by mass is preferable. 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 device manufactured according to the present invention. Because. On the other hand, if it is lower than the above range, the stability of the alignment of the ferroelectric liquid crystal becomes insufficient, and as a result, the heat resistance, impact resistance, etc. of the liquid crystal display device produced according to the present invention may be lowered. Because.
上記液晶層形成用組成物には、光重合開始剤が含まれていても良い。特に上記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る場合には光重合開始剤が含まれていることが好ましい。 The composition for forming a liquid crystal layer may contain a photopolymerization initiator. In particular, when an ultraviolet curable resin monomer is used as the polymerizable monomer, a photopolymerization initiator is preferably contained.
上記液晶層形成用組成物に用いられる光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ社製Ｎ１７１７、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性色素とアスコルビン酸やトリエタノールアミンのような還元剤との組み合わせ等を例示できる。本工程においては、これらの光重合開始剤を１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the photopolymerization initiator used in the liquid crystal layer forming composition include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamine) benzophenone, and α-amino. Acetophenone, 4,4-dichlorobenzophenone, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2 -Methylpropiophenone, p-tert-butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, benzyldimethyl ketal, benzylmethoxy Tilacetal, benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, anthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, β-chloroanthraquinone, anthrone, benzanthrone, dibenzsuberon, methyleneanthrone, 4-azidobenzylacetophenone, 2,6-bis (P-azidobenzylidene) cyclohexane, 2,6-bis (p-azidobenzylidene) -4-methylcyclohexanone, 2-phenyl-1,2-butadion-2- (o-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-propane Dione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, 1,3-diphenyl-propanetrione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-3-ethoxy-propanetrione-2 (O-benzoyl) oxime, Michler's ketone, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) ) -Butanone, naphthalenesulfonyl chloride, quinolinesulfonyl chloride, n-phenylthioacridone, 4,4-azobisisobutyronitrile, diphenyldisulfide, benzthiazole disulfide, triphenylphosphine, camphorquinone, Adeka N1717, four Examples include a combination of a photoreductive dye such as carbon bromide, tribromophenylsulfone, benzoin peroxide, eosin, methylene blue and a reducing agent such as ascorbic acid or triethanolamine. In this step, these photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
さらに、上記光重合開始剤を用いる場合には、光重合開始助剤を併用することができる。このような光重合開始助剤としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン等の３級アミン類や、２−ジメチルアミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミド安息香酸エチル等の安息香酸誘導体を例示することができるが、これらに限られるものではない。 Furthermore, when using the said photoinitiator, a photoinitiator adjuvant can be used together. Examples of such photopolymerization initiation assistants include tertiary amines such as triethanolamine and methyldiethanolamine, and benzoic acid derivatives such as ethyl 2-dimethylaminoethylbenzoate and ethyl 4-dimethylamidebenzoate. Yes, but not limited to these.
２．液晶配向工程
次に、本発明における液晶配向工程について説明する。本発明における液晶配向工程は、上記第１光配向処理基板と上記第２光配向処理基板との間に封入された液晶層形成用組成物中の強誘電性液晶をカイラルスメクチックＣ相の状態とする工程である。本工程において上記強誘電性液晶をカイラルスメクチックＣ相の状態とする方法としては特に限定されないが、通常、上記液晶封入工程前または後に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し、封入された強誘電性液晶を冷却することによりカイラルスメクチックＣ相とする方法が用いられる。
2. Next, the liquid crystal alignment process in the present invention will be described. In the liquid crystal alignment step in the present invention, the ferroelectric liquid crystal in the composition for forming a liquid crystal layer sealed between the first photo-alignment processed substrate and the second photo-alignment processed substrate is converted into a chiral smectic C phase state. It is a process to do. The method for bringing the ferroelectric liquid crystal into a chiral smectic C phase in this step is not particularly limited. Usually, however, the transition temperature from the chiral smectic C phase to the nematic phase is determined before or after the liquid crystal encapsulation step. A method of heating to the above and cooling the encapsulated ferroelectric liquid crystal to form a chiral smectic C phase is used.
このような方法においては、まず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。強誘電性液晶の加温は、上記液晶封入工程前に行われてもよく、液晶封入工程後に行われてもよい。 In such a method, the ferroelectric liquid crystal is first 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. The heating of the ferroelectric liquid crystal may be performed before the liquid crystal sealing step or after the liquid crystal sealing step.
加温された強誘電性液晶の冷却は、通常は室温（２５℃程度）になるまで徐冷される。 The heated ferroelectric liquid crystal is usually gradually cooled to room temperature (about 25 ° C.).
３．重合工程
次に、本発明における重合工程について説明する。本発明における重合工程は、上記強誘電性液晶がカイラルスメクチックＣ相の状態で上記重合性モノマーを重合する工程である。本工程において上記重合性モノマーを重合する方法は、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良く、電圧を印加しない状態で行っても良いが、本工程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。
3. Next, the polymerization process in the present invention will be described. The polymerization step in the present invention is a step of polymerizing the polymerizable monomer in a state where the ferroelectric liquid crystal is in a chiral smectic C phase. The method for polymerizing the polymerizable monomer in this step 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, the polymerization is performed by ultraviolet irradiation. be able to.
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 this step, the voltage is not applied to the liquid crystal layer. It is preferable.
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 substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
実施例および比較例においては、配向膜の構成材料として下記式で示す化合物を用いた。 In Examples and Comparative Examples, a compound represented by the following formula was used as a constituent material of the alignment film.
（実施例１）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物１の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物Ｉの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物１の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物Ｉの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行い、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 1)
A solution of 2% by mass of Compound 1 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by mass of Compound I dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. For a substrate coated with the compound 1 solution, the substrate was dried at 180 ° C. for 10 minutes in an oven and then exposed to polarized ultraviolet light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was performed at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, the temperature was slowly returned to room temperature, and non-polarized ultraviolet rays were irradiated with 1000 mJ to obtain a monodomain phase free from alignment defects.
（比較例１）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物１の溶液をＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。さらに基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立てたこと以外は、上記と同様の方法でセルを組み、液晶を注入し露光したところモノドメイン相は得られず、ダブルドメインやジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥などの配向欠陥が発生した。
(Comparative Example 1)
A solution of 2% by mass of Compound 1 dissolved in cyclopentanone was spin-coated on two glass substrates coated with ITO at a rotational speed of 4000 rpm for 30 seconds. Furthermore, except that the substrate was assembled in a state parallel to the polarized UV irradiation direction, the cells were assembled in the same manner as described above, and when the liquid crystal was injected and exposed, a monodomain phase could not be obtained. Double domains, zigzag defects, hairpins, etc. Alignment defects such as defects occurred.
（比較例２）
Ｎ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した２質量％の化合物２の溶液をＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。さらに基板を偏光紫外線照射方向と平行の状態に組み立てたこと以外は、上記と同様の方法でセルを組み、液晶を注入し露光したところモノドメイン相は得られず、ダブルドメインやジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥などの配向欠陥が発生した。
(Comparative Example 2)
A solution of 2% by mass of compound 2 dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) is spun on two glass substrates coated with ITO at a rotational speed of 4000 rpm for 30 seconds. Coated. Furthermore, except that the substrate was assembled in a state parallel to the polarized UV irradiation direction, the cells were assembled in the same manner as described above, and when the liquid crystal was injected and exposed, a monodomain phase could not be obtained. Double domains, zigzag defects, hairpins, etc. Alignment defects such as defects occurred.
（実施例２）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物２の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物Ｉの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物２の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物Ｉの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 2)
A solution of 2% by mass of Compound 2 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by mass of Compound I dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. The substrate coated with the compound 2 solution was spin-dried in an oven at 180 ° C. for 10 minutes, and then exposed to polarized UV light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2 , and the substrate coated with the compound I solution was spin-coated at 100 ° C. in the oven. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was carried out at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, slowly returned to room temperature, and irradiated with 1000 mJ of non-polarized ultraviolet light, a monodomain phase free from alignment defects was obtained.
（実施例３）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物３の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物Ｉの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物３の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物Ｉの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 3)
A solution of 2% by mass of Compound 3 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by mass of Compound I dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. For the substrate coated with the compound 3 solution, the substrate was dried at 180 ° C. for 10 minutes in an oven, and then exposed to polarized UV light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was carried out at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, slowly returned to room temperature, and irradiated with 1000 mJ of non-polarized ultraviolet light, a monodomain phase free from alignment defects was obtained.
（実施例４）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物４の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物Ｉの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物４の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物Ｉの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 4)
A solution of 2% by mass of Compound 4 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by mass of Compound I dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. For a substrate coated with the compound 4 solution, the substrate was dried at 180 ° C. for 10 minutes in an oven, and then exposed to polarized UV light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2 , and for a substrate coated with the compound I solution at 100 ° C. in an oven. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was carried out at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, slowly returned to room temperature, and irradiated with 1000 mJ of non-polarized ultraviolet light, a monodomain phase free from alignment defects was obtained.
（実施例５）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物１の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物IIの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物１の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物IIの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 5)
A solution of 2% by mass of Compound 1 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by mass of Compound II dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. The substrate coated with the compound 1 solution was spin-dried in an oven at 180 ° C. for 10 minutes and then exposed to polarized UV light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2 , and the substrate coated with the compound II solution was spin-coated at 100 ° C. in the oven. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was carried out at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, slowly returned to room temperature, and irradiated with 1000 mJ of non-polarized ultraviolet light, a monodomain phase free from alignment defects was obtained.
（実施例６）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物１の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物IIIの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物１の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物IIIの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 6)
A solution of 2% by weight of Compound 1 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by weight of Compound III dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. For the substrate coated with the compound 1 solution, the substrate was dried in an oven at 180 ° C. for 10 minutes, and then exposed to polarized UV light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was carried out at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, slowly returned to room temperature, and irradiated with 1000 mJ of non-polarized ultraviolet light, a monodomain phase free from alignment defects was obtained.
（実施例７）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物１の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物IVの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物１の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物IVの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 7)
A solution of 2% by weight of Compound 1 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by weight of Compound IV dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. The substrate coated with the compound 1 solution was dried in an oven at 180 ° C. for 10 minutes, and then exposed to polarized UV light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2 , and the substrate coated with the compound IV solution was spin-coated at 100 ° C. in the oven. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was carried out at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, slowly returned to room temperature, and irradiated with 1000 mJ of non-polarized ultraviolet light, a monodomain phase free from alignment defects was obtained.
（実施例８）
シクロペンタノンに溶解した２質量％の化合物１の溶液とＮ−メチル−２−ピロリジノンと２−ｎ−ブトキシエタノール（５０：５０ｗ％）に溶解した１質量％の化合物Ｖの溶液をそれぞれＩＴＯでコーティングされた２枚のガラス基板に回転数４０００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。化合物１の溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１８０℃、１０分間乾燥後、偏光紫外線を２５℃で１００ｍＪ／ｃｍ２露光し、化合物Ｖの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで１００℃、１分間乾燥させた後、偏光紫外線を２５℃で１０００ｍＪ／ｃｍ２露光した。片方の基板に１．５μｍのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と垂直の状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「Ｒ２３０１」（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）にＵＣＬ００１（大日本インキ化学工業社製)を５質量％混合した物を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より１０℃〜２０℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻し、非偏光紫外線を１０００ｍＪ照射したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
(Example 8)
A solution of 2% by mass of Compound 1 dissolved in cyclopentanone and a solution of 1% by mass of Compound V dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone and 2-n-butoxyethanol (50:50 w%) were each made of ITO. Two coated glass substrates were spin-coated at 4000 rpm for 30 seconds. For a substrate coated with the compound 1 solution, the substrate was dried in an oven at 180 ° C. for 10 minutes, and then exposed to polarized UV light at 25 ° C. for 100 mJ / cm 2. After drying at 1 ° C. for 1 minute, polarized ultraviolet rays were exposed at 25 ° C. for 1000 mJ / cm 2 . A spacer of 1.5 μm was sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. Thereafter, the substrate was assembled in a state perpendicular to the direction of irradiation with polarized ultraviolet rays and thermocompression bonded. The liquid crystal used was a mixture of “R2301” (manufactured by AZ Electronic Materials) and 5% by mass of UCL001 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). Injection was carried out at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature, slowly returned to room temperature, and irradiated with 1000 mJ of non-polarized ultraviolet light, a monodomain phase free from alignment defects was obtained.
１ … 液晶層
２ａ、２ｂ … 光配向膜
３ａ … 共通電極
３ｂ … ｘ電極
３ｃ … ｙ電極
３ｄ … 画素電極
４ａ、４ｂ … 基板
５ａ、５ｂ … 偏光板
７ … ＴＦＴ素子
Ａ … 強誘電性液晶分子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (18)
前記第１光配向膜および前記第２光配向膜の構成材料が相互に異なる組成を有するものであることを特徴とする液晶表示素子。 A first photo-alignment processing substrate having a first substrate, an electrode layer provided on the first substrate, and a first photo-alignment film formed on the electrode layer; a second substrate; A second photo-alignment processing substrate having an electrode layer provided on two substrates and a second photo-alignment film formed on the electrode layer, wherein the first photo-alignment film and the second photo-alignment film are A liquid crystal display device, which is disposed so as to face each other, and sandwiches a liquid crystal layer containing a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer between the first photo-alignment film and the second photo-alignment film. There,
The liquid crystal display element, wherein the constituent materials of the first photo-alignment film and the second photo-alignment film have different compositions.
前記液晶層が、前記第１光配向処理基板および前記第２光配向処理基板間に前記強誘電性液晶と前記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、
前記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、
前記強誘電性液晶がカイラルスメクチックＣ相の状態で前記重合性モノマーを重合する重合工程と、により形成されることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 A first photo-alignment processing substrate having a first substrate, an electrode layer provided on the first substrate, and a first photo-alignment film formed on the electrode layer; a second substrate; A second photo-alignment processing substrate having an electrode layer provided on two substrates and a second photo-alignment film formed on the electrode layer, wherein the first photo-alignment film and the second photo-alignment film are A liquid crystal display device, which is disposed so as to face each other and sandwiches a liquid crystal layer containing a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer between the first photo-alignment film and the second photo-alignment film. A manufacturing method comprising:
A liquid crystal encapsulating step in which the liquid crystal layer encapsulates a liquid crystal layer forming composition containing the ferroelectric liquid crystal and the polymerizable monomer between the first photo-alignment processing substrate and the second photo-alignment processing substrate;
A liquid crystal alignment step for bringing the ferroelectric liquid crystal into a chiral smectic C phase;
A method for producing a liquid crystal display element, wherein the ferroelectric liquid crystal is formed by a polymerization step of polymerizing the polymerizable monomer in a chiral smectic C phase.
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