JP2006323223A - Liquid crystal display element - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal, which element can be driven in a normally white mode. <P>SOLUTION: The liquid crystal display element comprises: a first substrate having a first base, a first electrode layer formed on the first base, and a first alignment layer formed on the first electrode layer; a second substrate having a second base, a second electrode layer formed on the second base, and a second alignment layer formed on the second electrode layer, wherein both substrates are disposed in such a manner that the directions of aligning treatment on the first alignment layer and on the second alignment layer are approximately parallel to each other and that the first alignment layer and the second alignment layer oppose to each other; and a ferroelectric liquid crystal held between the first alignment layer and the second alignment layer. The liquid crystal display element is characterized in that: the ferroelectric liquid crystal shows monostablility; and an angle between the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal when no voltage is applied and the direction of the aligning treatment is about twice as large as the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、強誘電性液晶の配向を制御した液晶表示素子に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display element in which the orientation of ferroelectric liquid crystal is controlled.

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無印加時に安定状態を二つ有する双安定性のものが広く知られているが（図１４上段）、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 crystals proposed by Clark and Lagerwol are widely known as bistable ones having two stable states when no voltage is applied (FIG. 14 top), but for switching in two states of light and dark. Although it has limited memory characteristics, it has a problem that gradation display cannot be performed.

近年、電圧無印加時の液晶層の状態がひとつの状態で安定化している（以下、これを「単安定」と称する。）強誘電性液晶が、電圧変化により液晶のダイレクタ(分子軸の傾き)を連続的に変化させ透過光度をアナログ変調することで階調表示を可能とするものとして注目されている（非特許文献１参照、図１４下段）。このような単安定性を示す液晶としては、一般に、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）相を経由しない強誘電性液晶が用いられる（図６上段）。 In recent years, the state of the liquid crystal layer when no voltage is applied is stabilized in a single state (hereinafter referred to as “monostable”). ) Is continuously changed, and the transmitted light intensity is analog-modulated so that gradation display is possible (see Non-Patent Document 1, lower part of FIG. 14). As such a liquid crystal exhibiting monostability, generally, a ferroelectric liquid crystal that undergoes a phase change with a cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C (SmC ^* ) phase in the temperature lowering process and does not pass through a smectic A (SmA) phase. Used (upper part of FIG. 6).

また、近年、カラー液晶表示素子の開発が活発に行われている。カラー表示を実現する方法としては、一般にカラーフィルタ方式とフィールドシーケンシャルカラー方式がある。カラーフィルタ方式は、バックライトとして白色光源を用い、Ｒ・Ｇ・Ｂのマイクロカラーフィルタを各画素に付随させることによりカラー表示を実現させるものである。これに対し、フィールドシーケンシャルカラー方式は、バックライトをＲ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・Ｂ…と時間的に切り替え、それに同期させて強誘電性液晶の白黒シャッターを開閉し、網膜の残像効果により色を時間的に混合させ、これによりカラー表示を実現させるものである。このフィールドシーケンシャルカラー方式は、１画素でカラー表示ができ、透過率の低いカラーフィルタを用いなくてすむので、明るく高精細なカラー表示が可能となり、低消費電力および低コストを実現することができる点で有用である。   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. In the color filter system, a white light source is used as a backlight, and color display is realized by 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. Therefore, bright and high-definition color display is possible, and low power consumption and low cost can be realized. Useful in terms.

フィールドシーケンシャルカラー方式は１画素を時間分割するものであるので、良好な動画表示特性を得るためには白黒シャッターとしての液晶が高速応答性を有していることが必要である。強誘電性液晶を用いればこの課題を解決することができる。この際に用いられる強誘電性液晶としては、上述したようにアナログ変調による階調表示を可能とし、高精細なカラー表示を実現するために、単安定性を示すものであることが特に望ましい。   In the field sequential color system, one pixel is time-divided, so that a liquid crystal as a black and white shutter needs to have high-speed response in order to obtain good moving image display characteristics. If a ferroelectric liquid crystal is used, this problem can be solved. As the ferroelectric liquid crystal used in this case, it is particularly desirable that the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability in order to enable gradation display by analog modulation as described above and to realize high-definition color display.

一般に、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子においては、２枚の基板間に強誘電性液晶を挟持した液晶セルの外側にそれぞれ偏光板が設けられ、偏光板は、互いの偏光軸が垂直になり、かつ、いずれか一方の偏光板の偏光軸と電圧無印加時の強誘電性液晶の分子長軸方向（配向膜の配向処理方向）とが平行になるように配置される。このような液晶表示素子では、電圧無印加状態では液晶分子の長軸方向が入射側の偏光板の偏光軸と揃っているため、出射側の偏光板を光が透過せず暗状態となる。これに対し、電圧印加状態では液晶分子の長軸方向が入射側の偏光板の偏光軸に対してある角度を持って傾くため、出射側の偏光板を光が透過し明状態となる。このように、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子では、電圧無印加時に黒表示となるノーマリーブラックモードによる駆動が一般的である。   In general, in a liquid crystal display element using ferroelectric liquid crystal, a polarizing plate is provided outside the liquid crystal cell in which the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between two substrates, and the polarizing axes of the polarizing plates are perpendicular to each other. And the polarization axis of one of the polarizing plates and the molecular major axis direction (direction of alignment treatment of the alignment film) of the ferroelectric liquid crystal when no voltage is applied are arranged in parallel. In such a liquid crystal display element, when no voltage is applied, the major axis direction of the liquid crystal molecules is aligned with the polarization axis of the polarizing plate on the incident side, so that light is not transmitted through the polarizing plate on the outgoing side and is in a dark state. On the other hand, when the voltage is applied, the major axis direction of the liquid crystal molecules is inclined with a certain angle with respect to the polarization axis of the polarizing plate on the incident side, so that light is transmitted through the polarizing plate on the outgoing side to be in a bright state. As described above, a liquid crystal display element using ferroelectric liquid crystal is generally driven in a normally black mode in which black display is performed when no voltage is applied.

一方、２枚の偏光板を、互いの偏光軸が垂直になり、一方の偏光板の偏光軸と電圧印加時の強誘電性液晶の分子長軸方向とが平行になるように配置した場合、電圧印加時には液晶分子の長軸方向が入射側の偏光板の偏光軸と揃うようになり暗状態が得られるはずであるが、周囲の温度変化によって電圧印加時の液晶分子の長軸方向が変化するため、駆動時の温度によっては、電圧印加時に光漏れが生じ、コントラストが低下するという問題がある。また、電圧印加時には、液晶分子が基板面に対してある角度を持って少し浮き上がって配向するため、斜め方向の視野角が狭く、光漏れが生じてコントラストが低下し、また色付きが見られるという問題がある。このため、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子をノーマリーホワイトモードにより駆動することは困難であった。   On the other hand, when two polarizing plates are arranged such that the polarization axes of the two polarizing plates are perpendicular to each other, and the polarization axis of one polarizing plate is parallel to the molecular long axis direction of the ferroelectric liquid crystal when a voltage is applied, When a voltage is applied, the long axis direction of the liquid crystal molecules will be aligned with the polarization axis of the polarizing plate on the incident side, and a dark state should be obtained.However, the long axis direction of the liquid crystal molecules changes when the voltage is applied due to changes in ambient temperature. Therefore, depending on the temperature at the time of driving, there is a problem that light leakage occurs at the time of voltage application and the contrast is lowered. In addition, when voltage is applied, the liquid crystal molecules are slightly lifted and aligned at a certain angle with respect to the substrate surface, so that the viewing angle in the oblique direction is narrow, light leakage occurs, contrast is reduced, and coloring is seen. There's a problem. For this reason, it has been difficult to drive a liquid crystal display element using ferroelectric liquid crystal in a normally white mode.

NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、強誘電性液晶を用い、ノーマリーホワイトモードによる駆動が可能な液晶表示素子を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that uses a ferroelectric liquid crystal and can be driven in a normally white mode.

本発明は、上記目的を達成するために、第１基材と、上記第１基材上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有する第１基板、および、第２基材と、上記第２基材上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成された第２配向膜とを有する第２基板を、上記第１配向膜および上記第２配向膜の配向処理方向が略平行になり、上記第１配向膜と上記第２配向膜とが対向するように配置し、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、上記強誘電性液晶が単安定性を示し、電圧無印加状態での上記強誘電性液晶の分子方向と上記配向処理方向とのなす角度が、上記強誘電性液晶のチルト角の約２倍であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention includes a first base material, a first electrode layer formed on the first base material, and a first alignment film formed on the first electrode layer. A second substrate having a first substrate, a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer. The first alignment film and the second alignment film are arranged so that the alignment treatment directions are substantially parallel, and the first alignment film and the second alignment film are opposed to each other. A liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between two alignment films, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability and the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal in a state in which no voltage is applied. Provided is a liquid crystal display element characterized in that an angle formed with the alignment treatment direction is about twice the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal.

本発明の液晶表示素子において、例えば２枚の偏光層を、互いの偏光軸が略垂直になり、一方の偏光層の偏光軸と第１配向膜の配向処理方向とが略平行になるように配置した場合、電圧無印加時には液晶分子が配向処理方向に対して所定の角度を持って配向するので明状態が得られ、電圧印加時には液晶分子が配向処理方向に対して略平行に配向するので暗状態が得られる。このように本発明の液晶表示素子は、ノーマリーホワイトモードにより駆動することが可能である。ノーマリーホワイトモードによる駆動では、バックライトを有効に利用できるので、消費電力を抑えることができるという利点を有する。また、電圧印加時には液晶分子が配向処理方向に沿って配向するので、電圧印加時の配向安定性が向上し、駆動時の温度変化によって光漏れが生じるのを抑制することができ、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。さらに、暗状態となる電圧印加時に、液晶分子が第１基板面および第２基板面に対して略平行に配向するので、視野角特性を改善することができ、コントラストの低下および色付きを防止することができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, for example, two polarizing layers are arranged such that the polarization axes of the two polarizing layers are substantially perpendicular to each other, and the polarization axis of one polarizing layer is substantially parallel to the alignment treatment direction of the first alignment film. When arranged, the liquid crystal molecules are aligned at a predetermined angle with respect to the alignment processing direction when no voltage is applied, so that a bright state is obtained, and when the voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the alignment processing direction. A dark state is obtained. Thus, the liquid crystal display element of the present invention can be driven in a normally white mode. The drive in the normally white mode has an advantage that power consumption can be suppressed because the backlight can be used effectively. In addition, since the liquid crystal molecules are aligned along the alignment processing direction when a voltage is applied, the alignment stability during voltage application is improved, and light leakage due to temperature changes during driving can be suppressed. A decrease in contrast can be prevented. Furthermore, since the liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the first substrate surface and the second substrate surface when a dark voltage is applied, the viewing angle characteristics can be improved, and contrast deterioration and coloring are prevented. be able to.

上記発明においては、正または負のいずれかの電圧を印加した場合にのみ、上記強誘電性液晶の分子方向が上記配向処理方向と略平行になることが好ましい。このような構成とすることにより、液晶分子の白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができ、これにより時間的に切り替えられる各色をより明るく表示することができ、明るいカラー表示の液晶表示素子を実現することができるからである。   In the above invention, it is preferable that the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is substantially parallel to the alignment treatment direction only when a positive or negative voltage is applied. With such a configuration, the opening time of the liquid crystal molecules as a black-and-white shutter can be made sufficiently long, whereby each color that can be temporally switched can be displayed brighter, and the liquid crystal display with bright color display This is because an element can be realized.

また本発明においては、上記強誘電性液晶が、相系列にスメクチックＡ相を持たないものであることが好ましい。単安定性を示し、相系列にスメクチックＡ相を持たない強誘電性液晶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り、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からである。   In the present invention, it is preferable that the ferroelectric liquid crystal does not have a smectic A phase in the phase series. By using a ferroelectric liquid crystal that shows monostability and does not have a smectic A phase in the phase series, it becomes possible to drive by an active matrix method using thin film transistors (TFT), and to control gradation by voltage modulation This is because high-definition and high-quality display can be realized.

また本発明においては、上記第１配向膜および上記第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有することが好ましい。第１配向膜および第２配向膜が、強誘電性液晶を挟んで互いに異なる組成の材料で構成されているので、ダブルドメイン等の配向欠陥が形成されることなく強誘電性液晶を配向させることができ、モノドメイン配向を得ることができるからである。   In the present invention, it is preferable that the constituent materials of the first alignment film and the second alignment film have different compositions. Since the first alignment film and the second alignment film are composed of materials having different compositions across the ferroelectric liquid crystal, the ferroelectric liquid crystal is aligned without forming alignment defects such as double domains. This is because a monodomain orientation can be obtained.

さらに本発明においては、上記第１配向膜および上記第２配向膜の少なくともいずれか一方の上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層が形成されていてもよい。反応性液晶が第１配向膜または第２配向膜により配向しており、その配向状態が固定化されているので、反応性液晶層は強誘電性液晶を配向させる配向膜として機能することができるからである。また、反応性液晶は、強誘電性液晶と構造が比較的類似していることから、強誘電性液晶との相互作用が強く、第１配向膜または第２配向膜のみを用いた場合よりも効果的に配向を制御することができるからである。   Furthermore, in the present invention, a reactive liquid crystal layer formed by fixing a reactive liquid crystal may be formed on at least one of the first alignment film and the second alignment film. Since the reactive liquid crystal is aligned by the first alignment film or the second alignment film and the alignment state is fixed, the reactive liquid crystal layer can function as an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal. Because. In addition, since the reactive liquid crystal has a relatively similar structure to the ferroelectric liquid crystal, the reactive liquid crystal has a strong interaction with the ferroelectric liquid crystal, compared with the case where only the first alignment film or the second alignment film is used. This is because the orientation can be controlled effectively.

また本発明の液晶表示素子は、フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させるものであることが好ましい。上記強誘電性液晶は単安定性を示すので階調表示が可能であり、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 of the present invention is preferably driven by a field sequential color system. The above ferroelectric liquid crystal is monostable, so it can display gray scales, and it can be driven by the field sequential color method to display a bright and high-definition color video with low power consumption, low cost, wide viewing angle, and wide viewing angle. It is because it is realizable.

さらに本発明は、第１基材と、上記第１基材上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有する第１基板、および、第２基材と、上記第２基材上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成された第２配向膜とを有する第２基板を、上記第１配向膜と上記第２配向膜とが対向するように配置し、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子の製造方法であって、上記第１基板および上記第２基板を、上記第１配向膜および上記第２配向膜の配向処理方向が略平行となるように配置する基板配置工程と、単安定性を有する上記強誘電性液晶を、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より高い温度に加温し、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に封入する液晶封入工程と、封入された上記強誘電性液晶を徐冷する第１配向工程と、上記第１配向工程後の上記強誘電性液晶の自発分極の向きを通常方向、上記通常方向の逆向きを反転方向とした場合、上記第１配向工程後に上記強誘電性液晶に自発分極の向きが反転方向となるような電圧を印加し、電圧を印加したまま上記強誘電性液晶をカイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度以上に加温して徐冷する第２配向工程とを有す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。   Furthermore, the present invention provides a first substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment film formed on the first electrode layer, and A second substrate having a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer; and A method of manufacturing a liquid crystal display element, wherein the second alignment film is disposed so as to face the ferroelectric liquid crystal, and the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment film and the second alignment film. A substrate disposing step of disposing one substrate and the second substrate so that alignment processing directions of the first alignment film and the second alignment film are substantially parallel; and the ferroelectric liquid crystal having monostability; It is heated to a temperature higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature, and sealed between the first alignment film and the second alignment film. A liquid crystal enclosing step, a first alignment step of slowly cooling the encapsulated ferroelectric liquid crystal, a direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal after the first alignment step being a normal direction, and a reverse of the normal direction. When the direction is the reversal direction, a voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal so that the direction of spontaneous polarization is the reversal direction after the first alignment step, and the ferroelectric liquid crystal is subjected to a chiral smectic phase while the voltage is applied. A method for producing a liquid crystal display element, comprising: a second alignment step of heating to a temperature above a nematic phase transition temperature and gradually cooling.

本発明によれば、第１配向工程および第２配向工程にて強誘電性液晶の配向処理を行うことにより、ノーマリーホワイトモードによる駆動が可能であり、色付きがなく、高いコントラストが得られる液晶表示素子を製造することができる。   According to the present invention, by performing the alignment process of the ferroelectric liquid crystal in the first alignment process and the second alignment process, the liquid crystal can be driven in a normally white mode, has no color, and has a high contrast. A display element can be manufactured.

本発明の液晶表示素子においては、単安定性を示す強誘電性液晶を用い、電圧無印加状態での強誘電性液晶の分子方向と配向処理方向とのなす角度をチルト角の約２倍とすることにより、ノーマリーホワイトモードによる駆動が可能となり、またコントラストを向上させ、色付きを防ぐことができるという効果を奏する。   In the liquid crystal display device of the present invention, a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability is used, and the angle formed between the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal and the alignment treatment direction when no voltage is applied is about twice the tilt angle. By doing so, it is possible to drive in a normally white mode, and it is possible to improve contrast and prevent coloring.

以下、本発明の液晶表示素子およびそ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 manufacturing method thereof 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基材と、上記第１基材上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有する第１基板、および、第２基材と、上記第２基材上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成された第２配向膜とを有する第２基板を、上記第１配向膜および上記第２配向膜の配向処理方向が略平行になり、上記第１配向膜と上記第２配向膜とが対向するように配置し、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、上記強誘電性液晶が単安定性を示し、電圧無印加状態での上記強誘電性液晶の分子方向と上記配向処理方向とのなす角度が、上記強誘電性液晶のチルト角の約２倍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 substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment film formed on the first electrode layer. And a second substrate having a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer. The alignment film and the second alignment film are arranged so that the alignment treatment directions are substantially parallel, and the first alignment film and the second alignment film are opposed to each other, and the first alignment film and the second alignment film A ferroelectric liquid crystal display element having a ferroelectric liquid crystal sandwiched therebetween, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability, and the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal and the alignment treatment direction in a state where no voltage is applied. And the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal is about twice the tilt angle.

なお、「単安定性を示す」とは、電圧無印加時の強誘電性液晶の状態がひとつの状態で安定化している状態をいう。具体的に説明すると、図１に例示するように、液晶分子８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、電圧無印加時に液晶分子８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。   “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. 1, the liquid crystal molecules 8 can operate on a cone between two states inclined by a tilt angle ± θ with respect to the layer normal z. A state in which the molecule 8 is stabilized in any one state on the cone.

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２は、本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。図２に例示する液晶表示素子１０においては、第１基材１ａ上に第１電極層２ａおよび第１配向膜３ａが順に形成された第１基板１１と、第２基材１ｂ上に第２電極層２ｂおよび第２配向膜３ｂが順に形成された第２基板１２とが対向しており、第１基板１１の第１配向膜３ａと第２基板１２の第２配向膜３ｂとの間には強誘電性液晶が挟持され、液晶層５が構成されている。この第１基板１１および第２基板１２は、第１配向膜３ａおよび第２配向膜３ｂの配向処理方向が略平行となるように配置されている。また、第１基材１ａおよび第２基材１ｂの外側にはそれぞれ第１偏光層６ａおよび第２偏光層６ｂが形成され、第１偏光層６ａおよび第２偏光層６ｂは、互いの偏光軸が略垂直になり、第１偏光層６ａの偏光軸と第１配向膜３ａの配向処理方向とが略平行になるように配置されている。 The liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention. In the liquid crystal display element 10 illustrated in FIG. 2, the first substrate 11 in which the first electrode layer 2a and the first alignment film 3a are sequentially formed on the first base material 1a, and the second substrate 1b on the second base material 1b. The second substrate 12 on which the electrode layer 2b and the second alignment film 3b are sequentially formed is opposed to the first alignment film 3a of the first substrate 11 and the second alignment film 3b of the second substrate 12. A ferroelectric liquid crystal is sandwiched between them to form a liquid crystal layer 5. The first substrate 11 and the second substrate 12 are arranged so that the alignment treatment directions of the first alignment film 3a and the second alignment film 3b are substantially parallel. A first polarizing layer 6a and a second polarizing layer 6b are formed on the outer sides of the first base material 1a and the second base material 1b, respectively, and the first polarizing layer 6a and the second polarizing layer 6b have mutual polarization axes. Are arranged so that the polarization axis of the first polarizing layer 6a and the alignment treatment direction of the first alignment film 3a are substantially parallel.

本発明に用いられる強誘電性液晶の配向状態の一例を図３に示す。電圧無印加時には、図３（ａ）に例示するように液晶分子８が第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向ｄに対してチルト角θの約２倍の角度で、一様に配向している。すなわち、電圧無印加状態での強誘電性液晶の分子方向ｎと配向処理方向ｄとのなす角度がチルト角の約２倍となっている。
なお、「電圧無印加状態での強誘電性液晶の分子方向と配向処理方向とのなす角度がチルト角θの約２倍」であるとは、電圧無印加状態での強誘電性液晶の分子方向と配向処理方向とのなす角度が２θ±５°の範囲をいう。好ましくは２θ±３°の範囲である。また、「強誘電性液晶の分子方向」とは、液晶分子の長軸方向をいう。 An example of the alignment state of the ferroelectric liquid crystal used in the present invention is shown in FIG. When no voltage is applied, as illustrated in FIG. 3A, the liquid crystal molecules 8 are uniformly at an angle about twice the tilt angle θ with respect to the alignment treatment direction d of the first alignment film and the second alignment film. Oriented. That is, the angle formed by the molecular direction n of the ferroelectric liquid crystal and the alignment treatment direction d in the state where no voltage is applied is about twice the tilt angle.
Note that “the angle formed between the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal and the alignment treatment direction when no voltage is applied is about twice the tilt angle θ” means that the molecules of the ferroelectric liquid crystal when no voltage is applied. The angle between the direction and the direction of alignment treatment is in the range of 2θ ± 5 °. The range is preferably 2θ ± 3 °. The “molecular direction of the ferroelectric liquid crystal” refers to the major axis direction of the liquid crystal molecules.

強誘電性液晶は自発分極を有するので、電圧無印加状態では、強誘電性液晶と第１基板および第２基板との極性表面相互作用により、液晶分子が配向する。本来、液晶分子は配向処理方向に沿って配向しやすいという性質を有するが、極性表面相互作用により、上述したように、無電圧印加状態では液晶分子が配向処理方向に対して角度約２θで配向することになる。   Since the ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization, the liquid crystal molecules are aligned by the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal and the first substrate and the second substrate when no voltage is applied. Originally, liquid crystal molecules have the property of being easily aligned along the alignment treatment direction, but due to the polar surface interaction, as described above, the liquid crystal molecules are aligned at an angle of about 2θ with respect to the alignment treatment direction when no voltage is applied. Will do.

一方、電圧を印加すると、極性表面相互作用の影響をなくすことができるので、液晶分子が配向処理方向に沿って配向しやすいという性質が発現し、電圧印加状態では、図３（ｂ）に例示するようにすべての液晶分子８が第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向ｄに沿って一様に配向する。   On the other hand, when a voltage is applied, the influence of the polar surface interaction can be eliminated, so that the property that the liquid crystal molecules are easily aligned along the alignment treatment direction is expressed. In the voltage applied state, an example is shown in FIG. Thus, all the liquid crystal molecules 8 are uniformly aligned along the alignment treatment direction d of the first alignment film and the second alignment film.

図３に示すように応答する強誘電性液晶を、図２に示す液晶表示素子に用いた場合に、第１偏光層６ａ側から光が入射し、第２偏光層６ｂ側から光が出射するものとする。図３において、上述したように第１偏光層の偏光軸ｐ１と第２偏光層の偏光軸ｐ２とが略垂直であり、第１偏光層の偏光軸ｐ１と配向処理方向ｄとが略平行である。電圧無印加状態では、図３（ａ）に示すように第１偏光層を透過した直線偏光（偏光軸ｐ１）と強誘電性液晶の分子方向ｎとが所定の角度を持つため、第１偏光層を透過した直線偏光は液晶分子の複屈折により楕円偏光となる。この楕円偏光のうち、第２偏光層の偏光軸ｐ２と一致する直線偏光のみが第２偏光層を透過し、明状態となる。一方、電圧印加状態では、図３（ｂ）に示すように第１偏光層を透過した直線偏光（偏光軸ｐ１）と強誘電性液晶の分子方向ｎとが一致するため、液晶分子の屈折率異方性が発現されず、第１偏光層を透過した直線偏光はそのまま液晶分子を通過し、第２偏光層により遮断され、暗状態となる。   When the responsive ferroelectric liquid crystal as shown in FIG. 3 is used in the liquid crystal display element shown in FIG. 2, light is incident from the first polarizing layer 6a side and light is emitted from the second polarizing layer 6b side. Shall. In FIG. 3, as described above, the polarization axis p1 of the first polarization layer and the polarization axis p2 of the second polarization layer are substantially perpendicular, and the polarization axis p1 of the first polarization layer and the alignment treatment direction d are substantially parallel. is there. When no voltage is applied, the linearly polarized light (polarization axis p1) transmitted through the first polarizing layer and the molecular direction n of the ferroelectric liquid crystal have a predetermined angle as shown in FIG. The linearly polarized light transmitted through the layer becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal molecules. Of this elliptically polarized light, only the linearly polarized light that coincides with the polarization axis p2 of the second polarizing layer is transmitted through the second polarizing layer, resulting in a bright state. On the other hand, in the voltage application state, as shown in FIG. 3B, the linearly polarized light (polarization axis p1) transmitted through the first polarizing layer coincides with the molecular direction n of the ferroelectric liquid crystal. Anisotropy is not manifested, and linearly polarized light transmitted through the first polarizing layer passes through the liquid crystal molecules as it is, and is blocked by the second polarizing layer, resulting in a dark state.

このように本発明の液晶表示素子は、電圧無印加状態と電圧印加状態とにおける液晶分子の長軸方向や複屈折率の大きさを制御し、液晶分子を白黒シャッターとして用いることにより、明状態と暗状態とをつくることができ、電圧無印加時に明状態となるノーマリーホワイトモードによる駆動が可能である。   As described above, the liquid crystal display element of the present invention controls the liquid crystal molecules in the no-voltage applied state and the voltage applied state in the major axis direction and the birefringence, and uses the liquid crystal molecules as a black-and-white shutter. And a dark state, and can be driven in a normally white mode in which a bright state is obtained when no voltage is applied.

また、電圧印加時には液晶分子が配向処理方向に沿って配向するので、電圧印加状態での配向安定性が向上し、電圧印加時の暗状態のときに駆動時の温度変化によって光漏れが生じるのを抑制することができ、コントラストの低下を防止することができる。さらに、液晶分子が配向処理方向に沿って配向する際には、第１基板面および第２基板面に対して略平行に配向するので、視野角特性を改善することができ、光漏れ、コントラストの低下、および色付きを防止することができる。   In addition, since the liquid crystal molecules are aligned along the alignment processing direction when a voltage is applied, the alignment stability in the voltage application state is improved, and light leakage occurs due to temperature changes during driving in the dark state during voltage application. Can be suppressed, and a reduction in contrast can be prevented. Further, when the liquid crystal molecules are aligned along the alignment processing direction, they are aligned substantially parallel to the first substrate surface and the second substrate surface, so that the viewing angle characteristics can be improved, and light leakage, contrast can be improved. Can be prevented, and coloring can be prevented.

またさらに本発明においては、本来、液晶分子が配向処理方向に沿って配向しやすいという性質を利用し、電圧印加により液晶分子を配向処理方向に沿って配向させるので、従来のノーマリーブラックモードにより駆動させる場合に比べて、駆動電圧を低くすることができる。ノーマリーブラックモードにより駆動させる場合には、例えば液晶分子が配向処理方向に対して角度約２θで配向するように電圧を印加する必要があるのに対し、本発明の液晶表示素子をノーマリーホワイトモードで駆動する場合には、液晶分子が配向しやすい方向（配向処理方向）に沿って配向するように電圧を印加するので、低駆動電圧とすることができるのである。   Furthermore, in the present invention, since the liquid crystal molecules are naturally aligned along the alignment treatment direction by utilizing the property that the liquid crystal molecules are easily aligned along the alignment treatment direction, the conventional normally black mode is used. The driving voltage can be lowered as compared with the case of driving. In the case of driving in the normally black mode, for example, it is necessary to apply a voltage so that the liquid crystal molecules are aligned at an angle of about 2θ with respect to the alignment processing direction, whereas the liquid crystal display element of the present invention is normally white. In the case of driving in the mode, the voltage is applied so that the liquid crystal molecules are aligned along the direction in which the liquid crystal molecules are easily aligned (alignment processing direction), so that a low driving voltage can be achieved.

特に本発明においては、正または負のいずれかの電圧を印加した場合にのみ、強誘電性液晶の分子方向が配向処理方向と略平行になることが好ましい。図４に、強誘電性液晶の印加電圧に対する透過率の変化を示す。
上述の図２に例示する液晶表示素子において、例えば正の電圧を印加したときにのみ、強誘電性液晶の分子方向が配向処理方向と略平行になる場合、図４（ａ）に例示するように、正の電圧（＋Ｖ）を印加すると、液晶分子が配向処理方向に略平行に配向し、第１偏光層を透過した直線偏光は方向を回転することができず第２偏光層により遮断され暗状態（透過率ゼロ）となる。また印加電圧を切断してゼロにすると、液晶分子が配向処理方向に対してチルト角の約２倍の角度で配向し、第１偏光層を透過した直線偏光は方向が回転して第２偏光層を透過し明状態（透過率最大）となる。そして負の電圧（−Ｖ）を印加すると、液晶分子は配向処理方向に対してチルト角の約２倍の角度で配向したままであるので、第１偏光層を透過した直線偏光は方向が回転して第２偏光層を透過し明状態（透過率最大）となる。
一方、上述の図２に例示する液晶表示素子において、例えば負の電圧を印加したときにのみ、強誘電性液晶の分子方向が配向処理方向と略平行になる場合は、図４（ｂ）に例示するように、負の電圧（−Ｖ）印加時に暗状態となり、電圧無印加時および正の電圧（＋Ｖ）印加時に明状態となる。
このように正または負のいずれかの電圧を印加したときにのみ、強誘電性液晶の分子方向が配向処理方向と略平行になる場合には、液晶分子の白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができ、明るい表示の液晶表示素子を実現することができる。 In particular, in the present invention, it is preferable that the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is substantially parallel to the alignment treatment direction only when a positive or negative voltage is applied. FIG. 4 shows the change in transmittance with respect to the applied voltage of the ferroelectric liquid crystal.
In the liquid crystal display element illustrated in FIG. 2 described above, when the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is substantially parallel to the alignment treatment direction only when a positive voltage is applied, for example, as illustrated in FIG. In addition, when a positive voltage (+ V) is applied, the liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the alignment treatment direction, and the linearly polarized light transmitted through the first polarizing layer cannot be rotated and is blocked by the second polarizing layer. It becomes a dark state (zero transmittance). When the applied voltage is cut to zero, the liquid crystal molecules are aligned at an angle that is approximately twice the tilt angle with respect to the alignment treatment direction, and the direction of the linearly polarized light that has passed through the first polarizing layer is rotated to the second polarized light. It passes through the layer and becomes a bright state (maximum transmittance). When a negative voltage (-V) is applied, the liquid crystal molecules remain aligned at an angle that is approximately twice the tilt angle with respect to the alignment processing direction, so the direction of the linearly polarized light transmitted through the first polarizing layer is rotated. Then, the light passes through the second polarizing layer and becomes a bright state (maximum transmittance).
On the other hand, in the liquid crystal display element illustrated in FIG. 2 described above, when the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is substantially parallel to the alignment processing direction only when a negative voltage is applied, for example, FIG. As illustrated, a dark state is obtained when a negative voltage (−V) is applied, and a light state is obtained when no voltage is applied and when a positive voltage (+ V) is applied.
When the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is substantially parallel to the alignment processing direction only when either a positive or negative voltage is applied in this way, the opening time of the liquid crystal molecule as a black and white shutter is sufficient. A liquid crystal display element which can be long and can display a bright display can be realized.

本発明の液晶表示素子は、特に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。このフィールドシーケンシャルカラー方式は、赤緑青の三色のＬＥＤの点滅に同期させて液晶をオン・オフさせることで、カラーフィルタを用いないでカラー表示を可能とするものであり、低消費電力かつ低コストで、視野角が広く、明るく高精細なカラー動画表示を実現することができるからである。   The liquid crystal display element of the present invention is particularly preferably driven by a field sequential color system. This field sequential color system enables color display without using a color filter by turning the liquid crystal on and off in synchronization with the blinking of the three red, green, and blue LEDs, resulting in low power consumption and low power consumption. This is because it is possible to realize a bright and high-definition color moving image display with a wide viewing angle at a low cost.

フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスの概念図を図５に示す。このとき、上述の図４（ａ）に例示するような光学応答を示す強誘電性液晶を用いたとする。この場合、図４（ａ）に例示するように電圧無印加時（印加電圧ゼロ）に明状態（透過率最大）となるので、電圧を切断しておくことにより、図５に示すようにバックライトが赤（Ｒ）点灯・無点灯・緑（Ｇ）点灯・無点灯・青（Ｂ）点灯・無点灯…のように点滅するのに同期して、各画素では赤（Ｒ）・黒・緑（Ｇ）・黒・青（Ｂ）・黒を繰り返し表示することができる。また本発明においては、電圧無印加時に明状態となり、明状態とするために電圧を印加して強誘電性液晶を応答させるものではないので、強誘電性液晶の応答時間を考慮する必要がなく、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の光を全て表示に使用することができ、バックライトを有効に利用することができ、消費電力を抑えることができる。   FIG. 5 shows a conceptual diagram of a driving sequence of a liquid crystal display element by a field sequential color system. At this time, it is assumed that a ferroelectric liquid crystal having an optical response as illustrated in FIG. 4A is used. In this case, as illustrated in FIG. 4A, the light state (transmittance is maximum) when no voltage is applied (zero applied voltage), the back-up as shown in FIG. In sync with the light flashing red (R), no lighting, green (G), no lighting, blue (B), no lighting, etc., each pixel is red (R), black, Green (G), black, blue (B), and black can be displayed repeatedly. In the present invention, a bright state is obtained when no voltage is applied, and the ferroelectric liquid crystal does not respond by applying a voltage in order to obtain a bright state, so there is no need to consider the response time of the ferroelectric liquid crystal. , Red (R), green (G), and blue (B) light can all be used for display, the backlight can be used effectively, and power consumption can be suppressed.

以下、本発明の液晶表示素子の各構成について説明する。   Hereinafter, each structure of the liquid crystal display element of this invention is demonstrated.

１．液晶層
本発明に用いられる液晶層は、強誘電性液晶を第１配向膜および第２配向膜の間に挟持させることにより構成されている。本発明に用いられる強誘電性液晶としては、単安定性を示すものであれば、特に限定されるものでない。 1. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer used in the present invention is configured by sandwiching a ferroelectric liquid crystal between the first alignment film and the second alignment film. The ferroelectric liquid crystal used in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits monostability.

上記強誘電性液晶は、例えば図４に示すような正または負のいずれかの電圧を印加したときにのみ液晶分子が動作する、ｈａｌｆ−Ｖ ｓｈａｐｅｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（以下、ＨＶ字型スイッチングと称する。）特性を示すものであることが好ましい。このようなＨＶ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いると、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができ、これにより時間的に切り替えられる各色をより明るく表示することができ、明るいカラー表示の液晶表示素子を実現することができる。
ここで「ＨＶ字型スイッチング特性」とは、印加電圧に対する光透過率が非対称な電気光学特性をいう。 In the ferroelectric liquid crystal, for example, half-V shaped switching (hereinafter referred to as HV switching) in which liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage as shown in FIG. 4 is applied. It is preferable to exhibit characteristics. When the ferroelectric liquid crystal exhibiting such HV-shaped switching characteristics is used, the opening time as a black and white shutter can be made sufficiently long, whereby each color that can be temporally switched can be displayed brighter. A bright color liquid crystal display element can be realized.
Here, the “HV-shaped switching characteristic” refers to an electro-optical characteristic in which the light transmittance with respect to the applied voltage is asymmetric.

また、強誘電性液晶の相系列としては、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、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）を経由しない液晶材料であることが好ましい。単安定性を示し、スメクチックＡ相を経由しない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り、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からである。 Further, the phase series of the ferroelectric liquid crystal is not particularly limited as long as it exhibits a chiral smectic C phase (SmC ^* ), but a nematic phase (N) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic. A liquid crystal material that changes phase with the C phase (SmC ^* ) or the nematic phase (N) -chiral smectic C phase (SmC ^* ) and does not pass through the smectic A phase (SmA) is preferable. By using a liquid crystal material that shows monostability and does not pass through the smectic A phase, it becomes possible to drive by an active matrix method using a thin film transistor (TFT), and to control gradation by voltage modulation. This is because a fine and high-quality display can be realized.

さらに、上記の中でも、Ｃｈ相からＳｍＡ相を経由しないでＳｍＣ^＊相を発現する液晶材料は、ＨＶ字型スイッチング特性を示すものとして好適である。このような液晶材料としては、例えばＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製「Ｒ２３０１」が挙げられる。 Furthermore, among the above, a liquid crystal material that exhibits an SmC ^* phase from the Ch phase without passing through the SmA phase is suitable as a material exhibiting HV-shaped switching characteristics. An example of such a liquid crystal material is “R2301” manufactured by AZ Electronic Materials.

上記強誘電性液晶で構成される液晶層の厚みは、１．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１．３μｍ〜２．５μｍ、さらに好ましくは１．４μｍ〜２．０μｍの範囲内である。液晶層の厚みが薄すぎるとコントラストが低下するおそれがあり、逆に液晶層の厚みが厚すぎると強誘電性液晶が配向しにくくなる可能性があるからである。上記液晶層の厚みは、ビーズなどのスペーサーにより調整することができる。   The thickness of the liquid crystal layer composed of the ferroelectric liquid crystal is preferably in the range of 1.2 μm to 3.0 μm, more preferably 1.3 μm to 2.5 μm, still more preferably 1.4 μm to 2 μm. Within the range of 0.0 μm. This is because if the thickness of the liquid crystal layer is too thin, the contrast may be lowered. Conversely, if the thickness of the liquid crystal layer is too thick, the ferroelectric liquid crystal may be difficult to align. The thickness of the liquid crystal layer can be adjusted by a spacer such as beads.

２．第１基板
本発明に用いられる第１基板は、第１基材と、上記第１基材上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有するものである。以下、第１基板の各構成について説明する。 2. The first substrate used in the present invention includes a first base material, a first electrode layer formed on the first base material, and a first alignment film formed on the first electrode layer. It is what has. Hereinafter, each configuration of the first substrate will be described.

（１）第１配向膜
本発明に用いられる第１配向膜は、強誘電性液晶の配向制御が可能なものであれば特に限定されるものではない。第１配向膜としては、例えばラビング処理を施したラビング配向膜や、光配向処理を施した光配向膜などを用いることができる。中でも、光配向膜を用いることが好ましい。光配向処理は非接触配向処理であることから静電気や塵の発生がなく、定量的な配向処理の制御ができる点で有用であるからである。以下、光配向膜および第１配向膜のその他の点について説明する。 (1) 1st alignment film The 1st alignment film used for this invention will not be specifically limited if the alignment control of a ferroelectric liquid crystal is possible. As the first alignment film, for example, a rubbing alignment film subjected to a rubbing process, a photo alignment film subjected to a photo alignment process, or the like can be used. Among these, it is preferable to use a photo-alignment film. This is because the photo-alignment process is a non-contact alignment process, which is useful in that it does not generate static electricity or dust and can quantitatively control the alignment process. Hereinafter, other points of the photo-alignment film and the first alignment film will be described.

（ｉ）光配向膜
光配向膜は、後述する光配向膜の構成材料を塗布した基板に偏光を制御した光を照射し、光励起反応（分解、異性化、二量化）を生じさせて得られた膜に異方性を付与することによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。 (I) Photo-alignment film A photo-alignment film is obtained by irradiating a substrate coated with a constituent material of a photo-alignment film, which will be described later, with light whose polarization is controlled to cause a photoexcitation reaction (decomposition, isomerization, dimerization). The liquid crystal molecules on the film are aligned by imparting anisotropy to the film.

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、光反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料と、光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型の材料とに分けることができる。   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 are large, photoreactive materials that impart anisotropy to the photoalignment film by causing a photoreaction, and anisotropic to the photoalignment film by causing a photoisomerization reaction. It can be divided into photoisomerization type materials that impart properties.

光配向膜の構成材料が光励起反応を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
以下、光反応型の材料および光異性化型の材料について説明する。 The wavelength region of light that causes the photoexcitation reaction of the constituent material of the photo-alignment film is preferably in the ultraviolet light range, that is, in the range of 10 nm to 400 nm, and more preferably in the range of 250 nm to 380 nm.
Hereinafter, the photoreactive material and the photoisomerization type material will be described.

（光反応型）
まず、光反応型の材料について説明する。上述したように、光反応型の材料とは、光反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する材料である。本発明に用いられる光反応型の材料としては、このような特性を有するものであれば特に限定されるものではないが、これらの中でも、光二量化反応または光分解反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する材料であることが好ましい。 (Photoreactive type)
First, the photoreactive material will be described. As described above, the photoreactive material is a material that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photoreaction. The photoreactive material used in the present invention is not particularly limited as long as it has such characteristics. Among these, the photo-alignment is caused by causing a photodimerization reaction or a photodecomposition reaction. A material that imparts anisotropy to the film is preferred.

ここで、光二量化反応とは、光照射により偏光方向に配向した反応部位がラジカル重合して分子２個が重合する反応をいい、この反応により偏光方向の配向を安定化し、光配向膜に異方性を付与することができるものである。また、光分解反応とは、光照射により偏光方向に配向したポリイミドなどの分子鎖を分解する反応をいい、この反応により偏光方向に垂直な方向に配向した分子鎖を残し、光配向膜に異方性を付与することができるものである。本発明においては、これらの光反応型の材料の中でも、露光感度が高く、材料選択の幅が広いことから、光二量化反応により光配向膜に異方性を付与する材料を用いることがより好ましい。   Here, the photodimerization reaction refers to a reaction in which a reaction site oriented in the polarization direction by light irradiation undergoes radical polymerization and two molecules are polymerized. This reaction stabilizes the orientation in the polarization direction and makes the photo-alignment film different. It is possible to impart directionality. The photolysis reaction is a reaction that decomposes molecular chains such as polyimide oriented in the polarization direction by light irradiation. This reaction leaves a molecular chain oriented in the direction perpendicular to the polarization direction, and is different from the photo-alignment film. It is possible to impart directionality. In the present invention, among these photoreactive materials, 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 a wide range of material selection. .

このような光二量化反応を利用した光反応型の材料としては、光二量化反応により光配向膜に異方性を付与することができる材料であれば特に限定されるものではないが、ラジカル重合性の官能基を有し、かつ、偏光方向により吸収を異にする二色性を有する光二量化反応性化合物を含むことが好ましい。偏光方向に配向した反応部位をラジカル重合することにより、光二量化反応性化合物の配向が安定化し、光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。   The photoreactive material utilizing such a photodimerization reaction is not particularly limited as long as it is a material that can impart anisotropy to the photoalignment film by the photodimerization reaction, but is radically polymerizable. It is preferable that the photodimerization reactive compound which has the dichroism which has the functional group of this and has dichroism which makes absorption different with polarization directions is included. This is because by radical polymerization of the reaction site oriented in the polarization direction, the orientation of the photodimerization reactive compound is stabilized and anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film.

このような特性を有する光二量化反応性化合物としては、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリン、キノリン、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.

これらの中でも光二量化反応性化合物としては、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリンまたはキノリンのいずれかを含む二量化反応性ポリマーであることが好ましい。偏光方向に配向したα、β不飽和ケトンの二重結合が反応部位となってラジカル重合することにより、光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。   Among these, the photodimerization reactive compound is preferably a dimerization reactive polymer containing cinnamate, coumarin or quinoline as a side chain. This is because anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film by radical polymerization of α and β unsaturated ketone double bonds aligned in the polarization direction as reaction sites.

上記二量化反応性ポリマーの主鎖としては、ポリマー主鎖として一般に知られているものであれば特に限定されるものではないが、芳香族炭化水素基などの、上記側鎖の反応部位同士の相互作用を妨げるようなπ電子を多く含む置換基を有していないものであることが好ましい。   The main chain of the dimerization reactive polymer is not particularly limited as long as it is generally known as a polymer main chain, but the reaction sites of the side chains such as aromatic hydrocarbon groups are not limited. It is preferable that it does not have a substituent containing a lot of π electrons that hinders the interaction.

上記二量化反応性ポリマーの重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、５，０００〜４０，０００の範囲内であることが好ましく、１０，０００〜２０，０００の範囲内であることがより好ましい。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）法により測定することができる。上記二量化反応性ポリマーの重量平均分子量が小さすぎると、光配向膜に適度な異方性を付与することができない場合がある。逆に、大きすぎると、光配向膜形成時の塗工液の粘度が高くなり、均一な塗膜を形成しにくい場合がある。   The weight average molecular weight of the dimerization reactive polymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 5,000 to 40,000, and is preferably in the range of 10,000 to 20,000. Is more preferable. The weight average molecular weight can be measured by a gel permeation chromatography (GPC) method. If the weight average molecular weight of the dimerization reactive polymer is too small, it may not be possible to impart appropriate anisotropy to the photo-alignment film. On the other hand, if it is too large, the viscosity of the coating liquid at the time of forming the photo-alignment film becomes high and it may be difficult to form a uniform coating film.

二量化反応性ポリマーとしては、下記式で表される化合物を例示することができる。   As a dimerization reactive polymer, the compound represented by a following formula can be illustrated.

上記式において、Ｍ^１１およびＭ^１２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。Ｍ^１２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。Ｄ^１およびＤ^２は、スペーサー単位を表す。 In the above formula, M ¹¹ and M ¹² each independently represent a monomer unit of a monopolymer or a copolymer. Examples thereof include ethylene, acrylate, methacrylate, 2-chloroacrylate, acrylamide, methacrylamide, 2-chloroacrylamide, styrene derivatives, maleic acid derivatives, and siloxane. M ¹² 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.

Ｒ^１は−Ａ^１−（Ｚ^１−Ｂ^１）_ｚ−Ｚ^２−で表される基であり、Ｒ^２は−Ａ^１−（Ｚ^１−Ｂ^１）_ｚ−Ｚ^３−で表される基である。ここで、Ａ^１およびＢ^１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、Ｚ^１およびＺ^２は、それぞれ独立して、共有単結合、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−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、Ｚ^３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^１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 ^1- (Z ¹ -B ¹ ) _z -Z ^2- , and R ² is represented by -A ^1- (Z ¹ -B ¹ ) _z -Z ^3-. It is a group. Here, A ¹ and B ¹ are each independently a covalent single bond, pyridine-2,5-diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,4-cyclohexylene, 1,3-dioxane-2, It represents 5-diyl or 1,4-phenylene which may have a substituent. Z ¹ and Z ² are each independently a covalent single bond, —CH ₂ —CH ₂ —, —CH ₂ O—, —OCH ₂ —, —CONR—, —RNCO—, —COO— or — Represents OOC-. R is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and Z ³ is a hydrogen atom or an alkyl or alkoxy having 1 to 12 carbon atoms, which may have a substituent, cyano, nitro, or halogen. z is an integer of 0-4. E ¹ represents a photodimerization reaction site, and examples thereof include cinnamic acid ester, coumarin, quinoline, chalcone group, 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、具体的には下記式で表される化合物を挙げることができる。   Specific examples of such a dimerization reactive polymer include compounds represented by the following formula.

上記二量化反応性ポリマーとして、より具体的には下記式で表される化合物（１）〜（４）を挙げることができる。   More specific examples of the dimerization-reactive polymer include compounds (1) to (4) represented by the following formulas.

本発明においては、光二量化反応性化合物として、上述した化合物の中から、要求特性に応じて光二量化反応部位や置換基を種々選択することができる。また、光二量化反応性化合物は、１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。   In the present invention, as the photodimerization reactive compound, various photodimerization reaction sites and substituents can be selected from the above-mentioned compounds according to required characteristics. Moreover, the photodimerization reactive compound can also be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

また、光二量化反応を利用した光反応型の材料としては、上記光二量化反応性化合物のほか、光配向膜の光配列性を妨げない範囲内で添加剤を含んでいてもよい。上記添加剤としては、重合開始剤、重合禁止剤などが挙げられる。   In addition to the photodimerization reactive compound, the photoreactive material using photodimerization reaction may contain an additive within a range that does not interfere with the photoalignment property of the photoalignment film. Examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.

重合開始剤または重合禁止剤は、一般に公知の化合物の中から、光二量化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量は、光二量化反応性化合物に対し、０．００１重量％〜２０重量％の範囲内であることが好ましく、０．１重量％〜５重量％の範囲内であることがより好ましい。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 weight to 20% by weight, and in the range of 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the photodimerization reactive compound. It is more preferable that 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.

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。   Examples of the photoreactive material utilizing photolysis reaction include polyimide “RN1199” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.

（光異性化型）
次に、光異性化型の材料について説明する。ここでいう光異性化型の材料とは、上述したように光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する材料であり、このような特性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、光異性化反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する光異性化反応性化合物を含むものであることが好ましい。このような光異性化反応性化合物を含むことにより、光照射により、複数の異性体のうち安定な異性体が増加し、それにより光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。 (Photoisomerization type)
Next, the photoisomerization type material will be described. The photoisomerization type material here is a material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoisomerization reaction as described above, and is particularly limited as long as it has such characteristics. However, it is preferable to include a photoisomerization reactive compound that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photoisomerization reaction. By including such a photoisomerization-reactive compound, a stable isomer among a plurality of isomers is increased by light irradiation, so that anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film. It is.

このような光異性化反応性化合物としては、上記のような特性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、偏光方向により吸収を異にする二色性を有し、かつ、光照射により光異性化反応を生じるものであることが好ましい。このような特性を有する光異性化反応性化合物の偏光方向に配向した反応部位の異性化を生じさせることにより、上記光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。   Such a photoisomerization-reactive compound is not particularly limited as long as it is a material having the above-mentioned characteristics, but has a dichroism that makes absorption different depending on the polarization direction, and light It is preferable that a photoisomerization reaction is caused by irradiation. This is because anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film by causing isomerization of the reaction site oriented in the polarization direction of the photoisomerization-reactive compound having such characteristics.

このような光異性化反応性化合物が生じる光異性化反応としては、シス−トランス異性化反応であることが好ましい。光照射によりシス体またはトランス体のいずれかの異性体が増加し、それにより光配向膜に異方性を付与することができるからである。   The photoisomerization reaction that produces such a photoisomerization-reactive compound is preferably a cis-trans isomerization reaction. This is because either the cis isomer or the trans isomer is increased by light irradiation, whereby anisotropy can be imparted to the photo-alignment film.

このような光異性化反応性化合物としては、単分子化合物、または、光もしくは熱により重合する重合性モノマーを挙げることができる。これらは用いられる強誘電性液晶の種類に応じて適宜選択すればよいが、光照射により光配向膜に異方性を付与した後、ポリマー化することにより、その異方性を安定化することができることから、重合性モノマーを用いることが好ましい。このような重合性モノマーの中でも、光配向膜に異方性を付与した後、その異方性を良好な状態に維持したまま容易にポリマー化できることから、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマーであることが好ましい。   Examples of such photoisomerization-reactive compounds include monomolecular compounds and polymerizable monomers that are polymerized by light or heat. These may be selected as appropriate according to the type of ferroelectric liquid crystal used, but the anisotropy is imparted to the photo-alignment film by light irradiation, and then the anisotropy is stabilized by polymerizing. Therefore, it is preferable to use a polymerizable monomer. Among such polymerizable monomers, an acrylate monomer and a methacrylate monomer are preferable because anisotropy is imparted to the photo-alignment film and the polymer can be easily polymerized while maintaining the anisotropy in a good state. .

上記重合性モノマーは、単官能のモノマーであっても、多官能のモノマーであってもよいが、ポリマー化による光配向膜の異方性がより安定なものとなることから、２官能のモノマーであることが好ましい。   The polymerizable monomer may be a monofunctional monomer or a polyfunctional monomer. However, since the anisotropy of the photo-alignment film due to polymerization becomes more stable, the bifunctional monomer It is preferable that

このような光異性化反応性化合物としては、具体的には、アゾベンゼン骨格やスチルベン骨格などのシス−トランス異性化反応性骨格を有する化合物を挙げることができる。   Specific examples of such a photoisomerization-reactive compound include compounds having a cis-trans isomerization-reactive skeleton such as an azobenzene skeleton or a stilbene skeleton.

この場合に、分子内に含まれるシス−トランス異性化反応性骨格の数は、１つであっても２つ以上であってもよいが、強誘電性液晶の配向制御が容易となることから、２つであることが好ましい。   In this case, the number of cis-trans isomerization reactive skeletons contained in the molecule may be one or two or more, but the alignment control of the ferroelectric liquid crystal becomes easy. Two are preferable.

上記シス−トランス異性化反応性骨格は、液晶分子との相互作用をより高めるために置換基を有していてもよい。置換基は、液晶分子との相互作用を高めることができ、かつ、シス−トランス異性化反応性骨格の配向を妨げないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、カルボキシル基、スルホン酸ナトリウム基、水酸基などが挙げられる。これらの構造は、用いられる強誘電性液晶の種類に応じて、適宜選択することができる。   The cis-trans isomerization reactive skeleton may have a substituent in order to further enhance the interaction with the liquid crystal molecules. The substituent is not particularly limited as long as it can enhance the interaction with the liquid crystal molecules and does not interfere with the orientation of the cis-trans isomerization reactive skeleton, and examples thereof include a carboxyl group and a sulfonic acid. A sodium group, a hydroxyl group, etc. are mentioned. These structures can be appropriately selected depending on the type of ferroelectric liquid crystal used.

また、光異性化反応性化合物としては、分子内にシス−トランス異性化反応性骨格以外にも、液晶分子との相互作用をより高められるように、芳香族炭化水素基などのπ電子が多く含まれる基を有していてもよく、シス−トランス異性化反応性骨格と芳香族炭化水素基は、結合基を介して結合していてもよい。結合基は、液晶分子との相互作用を高められるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−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、本発明に用いられる光異性化反応性化合物としては、分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物であることが好ましい。アゾベンゼン骨格は、π電子を多く含むため、液晶分子との相互作用が高く、強誘電性液晶の配向制御に特に適しているからである。   Among the photoisomerization reactive compounds of the monomolecular compound or polymerizable monomer as described above, the photoisomerization reactive compound used in the present invention is preferably a compound having an azobenzene skeleton in the molecule. This is because the azobenzene skeleton contains a lot of π electrons, and thus has a high interaction with liquid crystal molecules and is particularly suitable for controlling the alignment of ferroelectric liquid crystals.

以下、アゾベンゼン骨格が光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与できる理由について説明する。まず、アゾベンゼン骨格に、直線偏光紫外光を照射すると、下記式に示されるように、分子長軸が偏光方向に配向しているトランス体のアゾベンゼン骨格が、シス体に変化する。   Hereinafter, the reason why anisotropy can be imparted to the photo-alignment film by causing the azobenzene skeleton to undergo a photoisomerization reaction will be described. First, when the azobenzene skeleton is irradiated with linearly polarized ultraviolet light, the trans azobenzene skeleton having the molecular long axis oriented in the polarization direction is changed to a cis isomer as shown in the following formula.

アゾベンゼン骨格のシス体は、トランス体に比べて化学的に不安定であるため、熱的にまたは可視光を吸収してトランス体に戻るが、このとき、上記式の左のトランス体になるか右のトランス体になるかは同じ確率で起こる。そのため、紫外光を吸収し続けると、右側のトランス体の割合が増加し、アゾベンゼン骨格の平均配向方向は紫外光の偏光方向に対して垂直になる。本発明においては、この現象を利用することにより、アゾベンゼン骨格の配向方向を揃え、光配向膜に異方性を付与し、その膜上の液晶分子の配向を制御することができるのである。   Since the cis isomer of the azobenzene skeleton is chemically unstable compared to the trans isomer, it thermally or absorbs visible light and returns to the trans isomer. Whether to become the right transformer body occurs with the same probability. Therefore, if the ultraviolet light is continuously absorbed, the ratio of the right-side trans isomer increases, and the average orientation direction of the azobenzene skeleton becomes perpendicular to the polarization direction of the ultraviolet light. In the present invention, by utilizing this phenomenon, the alignment direction of the azobenzene skeleton is aligned, anisotropy is imparted to the photo-alignment film, and the alignment of liquid crystal molecules on the film can be controlled.

このような分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物のうち、単分子化合物としては、例えば、下記式で表される化合物を挙げることができる。   Among such compounds having an azobenzene skeleton in the molecule, examples of the monomolecular compound include compounds represented by the following formula.

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.

本発明においては、このような光異性化反応性化合物の中から、要求特性に応じて、シス−トランス異性化反応性骨格や置換基を種々選択することができる。なお、これらの光異性化反応性化合物は、１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。   In the present invention, various cis-trans isomerization reactive skeletons and substituents can be selected from such photoisomerization reactive compounds according to required characteristics. In addition, these photoisomerization reactive compounds can also be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本発明に用いられる光異性化型の材料としては、上記光異性化反応性化合物のほか、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。   The photoisomerization type material used in the present invention may contain additives in addition to the above-mentioned photoisomerization reactive compound as long as the photoalignment property of the photoalignment film is not hindered. When a polymerizable monomer is used as the photoisomerization reactive compound, examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.

重合開始剤または重合禁止剤は、一般に公知の化合物の中から、光異性化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量は、光異性化反応性化合物に対し、０．００１重量％〜２０重量％の範囲内であることが好ましく、０．１重量％〜５重量％の範囲内であることがより好ましい。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 weight to 20% by weight, and in the range of 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the photoisomerization reactive compound. More preferably, it is within. 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.

（ii）第１配向膜の構成材料の組成
本発明においては、第１配向膜および後述する第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有することが好ましい。一般に、図６上段に例示するようなＳｍＡ相を経由しない相系列を有する強誘電性液晶は、層法線方向の異なる二つの領域（ダブルドメイン）が発生しやすい。本発明においては、第１配向膜および第２配向膜が互いに異なる組成を有する材料を用いて構成されていることにより、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じさせることなく、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることができる。 (Ii) Composition of constituent materials of first alignment film In the present invention, it is preferable that constituent materials of the first alignment film and the second alignment film described later have different compositions. In general, a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence that does not pass through the SmA phase as exemplified in the upper part of FIG. 6 is likely to generate two regions (double domains) having different layer normal directions. In the present invention, the first alignment film and the second alignment film are made of materials having different compositions, so that the monodomain of the ferroelectric liquid crystal is produced without causing alignment defects such as double domains. Orientation can be obtained.

第１配向膜および第２配向膜の構成材料の組成を異なるものとするには、例えば一方を光配向膜、他方をラビング配向膜とすればよい。また、両方をラビング配向膜として、ラビング配向膜の構成材料の組成を異なるものとする、あるいは、両方を光配向膜として、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることもできる。   In order to change the composition of the constituent materials of the first alignment film and the second alignment film, for example, one may be a photo-alignment film and the other may be a rubbing alignment film. Moreover, both can be made into a rubbing alignment film, and the composition of the constituent material of a rubbing alignment film can be made different, or both can be made into a photo-alignment film and the composition of the constituent material of a photo-alignment film can be made different.

また、第１配向膜および第２配向膜が光配向膜である場合、例えば一方の光配向膜に光異性化型の材料を用い、他方の光配向膜に光反応型の材料を用いることにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。   Further, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films, for example, by using a photoisomerization type material for one photo-alignment film and using a photo-reactive type material for the other photo-alignment film The composition of the constituent material of the photo-alignment film can be made different.

さらに、第１配向膜および第２配向膜が光異性化型の材料を用いた光配向膜である場合、上述した光異性化反応性化合物の中から、要求特性に応じて、シス−トランス異性化反応性骨格や置換基を種々選択することにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。さらに、上述した添加剤の添加量を変えることによって、組成を変化させることもできる。   Furthermore, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films using a photoisomerization type material, cis-trans isomerization is selected from the above-mentioned photoisomerization-reactive compounds according to required characteristics. The composition of the constituent material of the photo-alignment film can be made different by selecting various reactive skeletons and substituents. Furthermore, the composition can be changed by changing the amount of the additive described above.

またさらに、第１配向膜および第２配向膜が光反応型の材料を用いた光配向膜である場合、上述した光二量化反応性化合物、例えば光二量化反応性ポリマーを種々選択することにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。さらに、上述した添加剤の添加量を変えることによって、組成を変化させることもできる。   Furthermore, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films using photoreactive materials, various photo-dimerization reactive compounds, for example, photo-dimerization-reactive polymers described above, can be selected. The composition of the constituent material of the alignment film can be different. Furthermore, the composition can be changed by changing the amount of the additive described above.

（２）反応性液晶層
本発明においては、図７に例示するように第１配向膜３ａ上に反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層４が形成されていてもよい。反応性液晶は第１配向膜により配向しており、例えば紫外線を照射して反応性液晶を重合させ、その配向状態を固定化することにより反応性液晶層を形成することができる。反応性液晶層は、このように反応性液晶の配向状態を固定化してなるものであるので、強誘電性液晶を配向させる配向膜として機能する。また、反応性液晶は固定化されているため、温度等の影響を受けないという利点を有する。さらに、反応性液晶は強誘電性液晶と構造が比較的類似しており、強誘電性液晶との相互作用が強いので、第１配向膜のみを用いた場合よりも効果的に強誘電性液晶の配向を制御することができる。 (2) Reactive Liquid Crystal Layer In the present invention, as illustrated in FIG. 7, a reactive liquid crystal layer 4 formed by fixing reactive liquid crystals may be formed on the first alignment film 3a. The reactive liquid crystal is aligned by the first alignment film. For example, the reactive liquid crystal layer can be formed by polymerizing the reactive liquid crystal by irradiating ultraviolet rays and fixing the alignment state. Since the reactive liquid crystal layer is formed by fixing the alignment state of the reactive liquid crystal in this way, it functions as an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal. Further, since the reactive liquid crystal is fixed, it has an advantage that it is not affected by temperature or the like. Further, the reactive liquid crystal is relatively similar in structure to the ferroelectric liquid crystal and has a strong interaction with the ferroelectric liquid crystal, so that the ferroelectric liquid crystal is more effective than when only the first alignment film is used. Can be controlled.

また、第１配向膜上に反応性液晶層が形成されている場合には、異なる組成を有する材料で構成された配向膜（反応性液晶層および第２配向膜）の間に強誘電性液晶が挟持されることになるので、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じさせることなく、強誘電性液晶の配向を単安定化することができる。   Further, when a reactive liquid crystal layer is formed on the first alignment film, a ferroelectric liquid crystal is interposed between alignment films (reactive liquid crystal layer and second alignment film) made of materials having different compositions. Therefore, the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be mono-stabilized without causing alignment defects such as double domains.

本発明に用いられる反応性液晶としては、ネマチック相を発現するものであることが好ましい。ネマチック相は、液晶相の中でも配向制御が比較的容易であるからである。   The reactive liquid crystal used in the present invention preferably exhibits a nematic phase. This is because the nematic phase is relatively easy to control the alignment among the liquid crystal phases.

また、反応性液晶は、重合性液晶材料を含有することが好ましい。これにより、反応性液晶の配向状態を固定化することが可能になるからである。重合性液晶材料としては、重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマー、および重合性液晶ポリマーのいずれかを用いることができるが、中でも、重合性液晶モノマーが好適に用いられる。重合性液晶モノマーは、他の重合性液晶材料、すなわち重合性液晶オリゴマーや重合性液晶ポリマーと比較して、より低温で配向が可能であり、かつ配向に際しての感度も高く、容易に配向させることができるからである。   The reactive liquid crystal preferably contains a polymerizable liquid crystal material. This is because the alignment state of the reactive liquid crystal can be fixed. As the polymerizable liquid crystal material, any of a polymerizable liquid crystal monomer, a polymerizable liquid crystal oligomer, and a polymerizable liquid crystal polymer can be used, and among them, a polymerizable liquid crystal monomer is preferably used. The polymerizable liquid crystal monomer can be aligned at a lower temperature than other polymerizable liquid crystal materials, that is, a polymerizable liquid crystal oligomer and a polymerizable liquid crystal polymer, and has high sensitivity in alignment, and can be easily aligned. Because you can.

上記重合性液晶モノマーとしては、重合性官能基を有する液晶モノマーであれば特に限定されるものではなく、例えばモノアクリレートモノマー、ジアクリレートモノマー等が挙げられる。また、これらの重合性液晶モノマーは単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。   The polymerizable liquid crystal monomer is not particularly limited as long as it is a liquid crystal monomer having a polymerizable functional group, and examples thereof include a monoacrylate monomer and a diacrylate monomer. These polymerizable liquid crystal monomers may be used alone or in combination of two or more.

モノアクリレートモノマーとしては、例えば下記式で表される化合物を例示することができる。   As a monoacrylate monomer, the compound represented, for example by a following formula can be illustrated.

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。Ｍ^１およびＭ^２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.

ジアクリレートモノマーとしては、例えば下記式（５）および（６）に示す化合物を挙げることができる。   Examples of the diacrylate monomer include compounds represented by the following formulas (5) and (6).

上記式（５）および（６）において、ＸおよびＹは、水素、炭素数１〜２０のアルキル、炭素数１〜２０のアルケニル、炭素数１〜２０のアルキルオキシ、炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、ホルミル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニルオキシ、ハロゲン、シアノまたはニトロを表す。また、ｍは２〜２０の範囲内の整数を表す。上記式（５）において、Ｘとしては、炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、メチルまたは塩素であることが好ましく、中でも炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、特にＣＨ_３（ＣＨ_２）_４ＯＣＯであることが好ましい。 In the above formulas (5) and (6), X and Y are hydrogen, alkyl having 1 to 20 carbons, alkenyl having 1 to 20 carbons, alkyloxy having 1 to 20 carbons, or alkyl having 1 to 20 carbons. It represents oxycarbonyl, formyl, alkylcarbonyl having 1 to 20 carbons, alkylcarbonyloxy having 1 to 20 carbons, halogen, cyano or nitro. M represents an integer in the range of 2-20. In the above formula (5), X is preferably alkyloxycarbonyl having 1 to 20 carbon atoms, methyl or chlorine, and especially alkyloxycarbonyl having 1 to 20 carbon atoms, particularly CH ₃ (CH ₂ ) ₄ OCO. It is preferable that

また、ジアクリレートモノマーとしては、例えば下記式（７）に示す化合物を挙げることができる。   Moreover, as a diacrylate monomer, the compound shown, for example in following formula (7) can be mentioned.

上記式（７）において、Ｚ^３１およびＺ^３２は、各々独立して直接結合している−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ_２ＣＨ_２−を表し、Ｒ^３１は水素または炭素数１〜５のアルキルを表す。また、ｋおよびｍは０または１を表し、ｎは２〜８の範囲内の整数を表す。 In the above formula (7), Z ³¹ and Z ³² are each independently directly bonded —COO—, —OCO—, —O—, —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, —C. Represents ≡C—, —OCH ₂ —, —CH ₂ O—, —CH ₂ CH ₂ COO—, —OCOCH ₂ CH ₂ —, and R ³¹ represents hydrogen or alkyl having 1 to 5 carbon atoms. K and m represent 0 or 1, and n represents an integer in the range of 2 to 8.

上記式（７）で表される化合物の具体例としては、下記式に示す化合物を挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the above formula (7) include compounds represented by the following formula.

上記式において、Ｚ^２１およびＺ^２２は、各々独立して直接結合している−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯ−、−ＯＣＯＣＨ_２ＣＨ_２−を表す。また、ｍは０または１を表し、ｎは２〜８の範囲内の整数を表す。 In the above formula, Z ²¹ and Z ²² are each independently directly bonded —COO—, —OCO—, —O—, —CH ₂ CH ₂ —, —CH═CH—, —C≡C—. _{, -OCH 2 -, - CH 2} O -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 - represents a. M represents 0 or 1, and n represents an integer in the range of 2-8.

また、上記式（７）で表される化合物としては、具体的に旭電化工業株式会社製の「アデカキラコール PLC-7183」、「アデカキラコール PLC-7209」などを挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the above formula (7) include “Adeka Kiracol PLC-7183” and “Adeka Kiracol PLC-7209” manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.

本発明においては、上記の中でも、上記式（５）および（７）で表される化合物が好適に用いられる。   In the present invention, among the above, compounds represented by the above formulas (5) and (7) are preferably used.

また本発明においては、重合性液晶モノマーの中でも、ジアクリレートモノマーが好適である。ジアクリレートモノマーは、配向状態を良好に維持したまま容易に重合させることができるからである。   In the present invention, among the polymerizable liquid crystal monomers, diacrylate monomers are preferred. This is because the diacrylate monomer can be easily polymerized while maintaining the orientation state in a good state.

上述した重合性液晶モノマーは、それ自体がネマチック相を発現するものでなくてもよい。これらの重合性液晶モノマーは、上述したように２種以上を混合して用いてもよいものであり、これらを混合した組成物すなわち反応性液晶が、ネマチック相を発現するものであればよいからである。   The polymerizable liquid crystal monomer described above does not have to exhibit a nematic phase. These polymerizable liquid crystal monomers may be used as a mixture of two or more kinds as described above, because the composition in which these are mixed, that is, the reactive liquid crystal may exhibit a nematic phase. It is.

さらに本発明においては、必要に応じて、上記反応性液晶に光重合開始剤や重合禁止剤等を添加してもよい。例えば、電子線照射により重合性液晶材料を重合させる際には、光重合開始剤が不要な場合はあるが、一般的に用いられている例えば紫外線照射による重合の場合においては、通常光重合開始剤が重合促進のために用いられるからである。   Furthermore, in this invention, you may add a photoinitiator, a polymerization inhibitor, etc. to the said reactive liquid crystal as needed. For example, when polymerizing a polymerizable liquid crystal material by electron beam irradiation, a photopolymerization initiator may not be necessary, but in the case of polymerization by, for example, ultraviolet irradiation, usually photopolymerization is started. This is because the agent is used for promoting the polymerization.

本発明に用いることができる光重合開始剤としては、例えばベンジル（ビベンゾイルとも言う）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４´−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３´−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン等を挙げることができる。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。   Examples of the photopolymerization initiator that can be used in the present invention include benzyl (also referred to as bibenzoyl), benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, benzophenone, benzoylbenzoic acid, benzoylmethyl benzoate, and 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl. Sulfide, benzylmethyl ketal, dimethylaminomethylbenzoate, 2-n-butoxyethyl-4-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, 3,3′-dimethyl-4-methoxybenzophenone, methylobenzoylformate, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, 1- (4-dodecylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropyl Phenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone 2,4-diisopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 1-chloro-4- And propoxythioxanthone. In addition to the photopolymerization initiator, it is also possible to add a sensitizer as long as the object of the present invention is not impaired.

このような光重合開始剤の添加量としては、一般的には０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範囲で上記反応性液晶に添加することができる。   The amount of the photopolymerization initiator added is generally 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight. It can be added to the liquid crystal.

反応性液晶層の厚みは、目的とする異方性に応じて適宜調整されるものであり、例えば１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。反応性液晶層の厚みが厚すぎると必要以上の異方性が生じてしまい、また反応性液晶層の厚みが薄すぎると所定の異方性が得られない場合があるからである。   The thickness of the reactive liquid crystal layer is appropriately adjusted according to the target anisotropy, and can be set, for example, within a range of 1 nm to 1000 nm, and preferably within a range of 3 nm to 100 nm. This is because if the reactive liquid crystal layer is too thick, anisotropy more than necessary occurs, and if the reactive liquid crystal layer is too thin, the predetermined anisotropy may not be obtained.

（３）第１電極層
本発明に用いられる第１電極層は、一般に液晶表示素子の電極として用いられているものであれば特に限定されるものではないが、第１電極層および後述する第２電極層のうち少なくとも一方が透明導電体で形成されることが好ましい。透明導電体材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等が好ましく挙げられる。
本発明の液晶表示素子を、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子とする場合には、第１電極層および後述する第２電極層のうち、一方を上記透明導電体で形成される全面共通電極とし、他方には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。 (3) First Electrode Layer The first electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as an electrode of a liquid crystal display element, but the first electrode layer and the first electrode layer described later. It is preferable that at least one of the two electrode layers is formed of a transparent conductor. 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 TFTs, one of the first electrode layer and the second electrode layer to be described later is entirely formed of the transparent conductor. On the other side, an x electrode and a y electrode are arranged in a matrix, and a TFT element and a pixel electrode are arranged in a portion surrounded by the x electrode and the y electrode.

（４）第１基材
本発明に用いられる第１基材は、一般に液晶表示素子の基材として用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えばガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。 (4) 1st base material The 1st base material used for this invention will not be specifically limited if generally used as a base material of a liquid crystal display element, For example, a glass plate, a plastic plate, etc. are mentioned preferably. It is done.

３．第２基板
本発明に用いられる第２基板は、第２基材と、上記第２基材上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成された第２配向膜とを有するものである。
なお、第２基材、第２電極層および第２配向膜については、上記第１基板の第１基材、第１電極層および第１配向膜と同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、第２基板のその他の構成について説明する。 3. Second substrate The second substrate used in the present invention includes a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and a second alignment film formed on the second electrode layer. It is what has.
The second base material, the second electrode layer, and the second alignment film are the same as the first base material, the first electrode layer, and the first alignment film of the first substrate, and the description thereof is omitted here. To do. Hereinafter, other configurations of the second substrate will be described.

（１）反応性液晶層
本発明においては、第２配向膜上に反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層が形成されていてもよい。上述した第１基板の反応性液晶層の欄に記載したように、反応性液晶層を設けることにより、第２配向膜のみを用いた場合よりも効果的に強誘電性液晶の配向を制御することができる。 (1) Reactive liquid crystal layer In the present invention, a reactive liquid crystal layer formed by fixing a reactive liquid crystal on the second alignment film may be formed. As described in the column of the reactive liquid crystal layer of the first substrate described above, by providing the reactive liquid crystal layer, the alignment of the ferroelectric liquid crystal is controlled more effectively than when only the second alignment film is used. be able to.

また、第２配向膜上に反応性液晶層が形成されている場合には、異なる組成を有する材料で構成された配向膜（第１配向膜および反応性液晶層）の間に強誘電性液晶が挟持されることになるので、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じさせることなく、強誘電性液晶の配向を単安定化することができる。さらに、第１配向膜および第２配向膜上に反応性液晶層が形成されている場合には、強誘電性液晶の配向の単安定化のために、各反応性液晶層は互いに異なる組成を有する材料で構成されていることが好ましい。   Further, when a reactive liquid crystal layer is formed on the second alignment film, a ferroelectric liquid crystal is interposed between alignment films (first alignment film and reactive liquid crystal layer) made of materials having different compositions. Therefore, the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be mono-stabilized without causing alignment defects such as double domains. Further, when the reactive liquid crystal layer is formed on the first alignment film and the second alignment film, the reactive liquid crystal layers have different compositions from each other in order to mono-stabilize the alignment of the ferroelectric liquid crystal. It is preferable that it is comprised with the material which has.

（２）その他
本発明において、第１基板および第２基板は、第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向が略平行になるように配置されている。ここで、「略平行」とは、第１配向膜の配向処理方向と第２配向膜の配向処理方向とのなす角度が０°±５°の範囲であることをいい、この角度は０°±１°の範囲であることが好ましい。 (2) Others In the present invention, the first substrate and the second substrate are arranged so that the alignment treatment directions of the first alignment film and the second alignment film are substantially parallel. Here, “substantially parallel” means that the angle formed by the alignment treatment direction of the first alignment film and the alignment treatment direction of the second alignment film is in the range of 0 ° ± 5 °, and this angle is 0 °. A range of ± 1 ° is preferable.

４．偏光層
本発明においては、液晶層の両側にそれぞれ偏光層が形成されていることが好ましい。本発明に用いられる偏光層は、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層として用いられているものを使用することができる。 4). Polarizing layer In the present invention, it is preferable that polarizing layers are respectively formed on both sides of the liquid crystal layer. The polarizing layer used in the present invention is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction in the wave of light, and a polarizing layer generally used as a polarizing layer of a liquid crystal display element may be used. it can.

偏光層の形成位置としては、例えば図２に示すように第１基材１ａおよび第２基材１ｂの外側であってもよく、図示しないが第１基材と第１電極層の間、および第２基材と第２電極層の間であってもよい。   As the formation position of the polarizing layer, for example, as shown in FIG. 2, it may be outside the first base material 1a and the second base material 1b, although not shown, between the first base material and the first electrode layer, and It may be between the second substrate and the second electrode layer.

また、偏光層は、互いの偏光軸が略垂直となり、一方の偏光層の偏光軸と第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向が略平行となるように配置される。ここで、「略垂直」とは、一方の偏光層の偏光軸と他方の偏光層の偏光軸とのなす角度が９０°±５°の範囲であることをいい、この角度は９０°±１°の範囲であることが好ましい。また、「略平行」とは、一方の偏光層の偏光軸と第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向とのなす角度が０°±５°の範囲であることをいい、この角度は０°±１°の範囲であることが好ましい。   The polarizing layers are arranged such that the polarization axes of the polarizing layers are substantially perpendicular, and the polarizing axes of one polarizing layer and the alignment treatment directions of the first alignment film and the second alignment film are approximately parallel. Here, “substantially perpendicular” means that the angle formed by the polarization axis of one polarization layer and the polarization axis of the other polarization layer is in the range of 90 ° ± 5 °, and this angle is 90 ° ± 1. A range of ° is preferable. Further, “substantially parallel” means that an angle formed by the polarization axis of one polarizing layer and the alignment treatment direction of the first alignment film and the second alignment film is in a range of 0 ° ± 5 °. Is preferably in the range of 0 ° ± 1 °.

５．液晶表示素子の駆動方法
本発明の液晶表示素子は、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。 5). Driving Method of Liquid Crystal Display Element The liquid crystal display element of the present invention 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.

本発明のＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子の一例を示す概略斜視図を図８に示す。図８に例示する液晶表示素子２０は、一方の基材２２ａ上にＴＦＴ２５がマトリックス状に配置されたＴＦＴ基板２１ａと、他方の基材２２ｂ上に共通電極２３が形成された共通電極基板２１ｂとを有するものである。ＴＦＴ基板２１ａには、ｘ電極２４ｘ、ｙ電極２４ｙおよび画素電極２４ｔが形成されている。このような液晶表示素子２０において、ｘ電極２４ｘおよびｙ電極２４ｙはそれぞれ縦横に配列しており、これらの電極２４ｘおよび２４ｙに信号を加えることによりＴＦＴ素子２５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２４ｘおよびｙ電極２４ｙ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２４ｘの信号とｙ電極２４ｙの信号とは独立に動作することができる。ｘ電極２４ｘおよびｙ電極２４ｙ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２５および画素電極２４ｔが形成されている。この液晶表示素子２０では、ｘ電極２４ｘおよびｙ電極２４ｙに順次信号電圧を加えることにより、各画素のＴＦＴ素子２５を動作させることができる。
本発明においては、ＴＦＴ基板および共通電極基板のいずれを第１基板または第２基板としてもよい。なお、図８において、液晶層および配向膜は省略している。 FIG. 8 is a schematic perspective view showing an example of an active matrix liquid crystal display element using the TFT of the present invention. The liquid crystal display element 20 illustrated in FIG. 8 includes a TFT substrate 21a in which TFTs 25 are arranged in a matrix on one base material 22a, and a common electrode substrate 21b in which a common electrode 23 is formed on the other base material 22b. It is what has. An x electrode 24x, a y electrode 24y, and a pixel electrode 24t are formed on the TFT substrate 21a. In such a liquid crystal display element 20, the x electrode 24x and the y electrode 24y are arranged vertically and horizontally, respectively, and the TFT element 25 is operated by applying a signal to these electrodes 24x and 24y to drive the ferroelectric liquid crystal. Can be made. A portion where the x electrode 24x and the y electrode 24y intersect with each other is insulated by an insulating layer (not shown), and the signal of the x electrode 24x and the signal of the y electrode 24y can operate independently. A portion surrounded by the x electrode 24x and the y electrode 24y is a pixel which is a minimum unit for driving the liquid crystal display element of the present invention, and at least one TFT element 25 and a pixel electrode 24t are formed in each pixel. ing. In this liquid crystal display element 20, the TFT element 25 of each pixel can be operated by sequentially applying a signal voltage to the x electrode 24x and the y electrode 24y.
In the present invention, either the TFT substrate or the common electrode substrate may be the first substrate or the second substrate. In FIG. 8, the liquid crystal layer and the alignment film are omitted.

さらに本発明の液晶表示素子は、カラーフィルタ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表示が可能な液晶表示素子とすることができる。例えば図８に示す液晶表示素子において、ＴＦＴ基板側または共通電極基板側にマイクロカラーフィルタを配置することにより、カラー表示が可能である。   Furthermore, the liquid crystal display element of the present invention can be a liquid crystal display element capable of color display by adopting a color filter system or a field sequential color system. For example, in the liquid crystal display element shown in FIG. 8, color display is possible by arranging a micro color filter on the TFT substrate side or the common electrode substrate side.

本発明の液晶表示素子は、特に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は、１画素を時間分割するものであり、良好な動画表示特性を得るためには高速応答性を必要とする。本発明においては、強誘電性液晶の高速応答性を利用することにより、マイクロカラーフィルタを用いることなく、ＬＥＤ光源と組み合わせることによってカラー表示が可能になる。また、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、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。   The liquid crystal display element of the present invention is particularly preferably driven by a field sequential color system. In the field sequential color system, one pixel is time-divided, and high-speed response is required to obtain good moving image display characteristics. In the present invention, by using the high-speed response of the ferroelectric liquid crystal, color display is possible by combining with an LED light source without using a micro color filter. In addition, since the ferroelectric liquid crystal can be aligned without causing alignment defects, a wide viewing angle, high-speed response, and high-definition color display can be realized.

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、強誘電性液晶としては、コレステリック相からスメクチックＡ相を経由しないでカイラルスメクチックＣ相を発現する液晶材料を用いることが好ましい。このような液晶材料は、上述したようにＨＶ字型スイッチング特性を示すものであり、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができる。それにより時間的に切り替えられる各色をより明るく表示することができ、明るいフルカラーの液晶表示素子を実現することができる。   When the liquid crystal display element of the present invention is driven by the field sequential color system, it is preferable to use a liquid crystal material that develops a chiral smectic C phase from the cholesteric phase without passing through the smectic A phase. Such a liquid crystal material exhibits HV-shaped switching characteristics as described above, and the opening time as a black and white shutter can be sufficiently long. Accordingly, each color that can be switched over time can be displayed brighter, and a bright full-color liquid crystal display element can be realized.

フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスの概念図を図５および図９に示す。図５は明状態とする場合の駆動シーケンスの概念図であり、図９は暗状態とする場合の駆動シーケンスの概念図である。このとき、図４（ａ）に例示するような光学応答を示す強誘電性液晶を用いたとする。   A conceptual diagram of a driving sequence of the liquid crystal display element by the field sequential color method is shown in FIGS. FIG. 5 is a conceptual diagram of a drive sequence in a bright state, and FIG. 9 is a conceptual diagram of a drive sequence in a dark state. At this time, it is assumed that a ferroelectric liquid crystal having an optical response as illustrated in FIG.

図４（ａ）に例示するように電圧無印加時に明状態となるので、印加電圧をゼロにしておくことにより、図５に示すようにバックライトが赤（Ｒ）点灯・無点灯・緑（Ｇ）点灯・無点灯・青（Ｂ）点灯・無点灯…のように点滅するのに同期して、各画素では赤（Ｒ）・黒・緑（Ｇ）・黒・青（Ｂ）・黒を繰り返し表示することができる。   As illustrated in FIG. 4A, the light state is obtained when no voltage is applied. Therefore, by setting the applied voltage to zero, the backlight is turned on in red (R), not lit, and green (as shown in FIG. 5). G (red), black, green (G), black, blue (B), black for each pixel in synchronization with the blinking of G) ON / OFF / Blue (B) ON / OFF ... Can be displayed repeatedly.

一方、図９において、正極の電圧でデータ書込み走査を行い、負極の電圧でデータ消去走査を行うとする。バックライトは、上述したように赤（Ｒ）点灯・無点灯・緑（Ｇ）点灯・無点灯・青（Ｂ）点灯・無点灯…のように点滅するので、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の点灯時に暗状態とすることができればよい。例えば図９に示すように書込み走査および消去走査を行うことにより、１ライン目においても最終ライン（Ｌライン）目においても、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の点灯時に透過率がゼロになり暗状態とすることができる。   On the other hand, in FIG. 9, it is assumed that data write scanning is performed with a positive voltage and data erasure scanning is performed with a negative voltage. As described above, the backlight blinks like red (R), no lighting, green (G), no lighting, blue (B), no lighting, etc., so red (R), green (G ) · It suffices if it can be in a dark state when blue (B) is lit. For example, by performing writing scanning and erasing scanning as shown in FIG. 9, transmission is performed when red (R), green (G), and blue (B) are turned on in the first line and the last line (L line). The rate becomes zero and it can be in a dark state.

また、本発明の液晶表示素子は、基本的には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が、セグメント方式による駆動も可能である。   The liquid crystal display element of the present invention is basically driven by an active matrix system using TFTs, but can also be driven by a segment system.

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基材と、上記第１基材上に形成された第１電極層と、上記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有する第１基板、および、第２基材と、上記第２基材上に形成された第２電極層と、上記第２電極層上に形成された第２配向膜とを有する第２基板を、上記第１配向膜と上記第２配向膜とが対向するように配置し、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子の製造方法であって、上記第１基板および上記第２基板を、上記第１配向膜および上記第２配向膜の配向処理方向が略平行となるように配置する基板配置工程と、単安定性を有する上記強誘電性液晶を、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より高い温度に加温し、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に封入する液晶封入工程と、封入された上記強誘電性液晶を徐冷する第１配向工程と、上記第１配向工程後の上記強誘電性液晶の自発分極の向きを通常方向、上記通常方向の逆向きを反転方向とした場合、上記第１配向工程後に上記強誘電性液晶に自発分極の向きが反転方向となるような電圧を印加し、電圧を印加したまま上記強誘電性液晶をカイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度以上に加温して徐冷する第２配向工程とを有す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 manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention has a 1st base material, the 1st electrode layer formed on the said 1st base material, and the 1st alignment film formed on the said 1st electrode layer. A second substrate having a first substrate, a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer; A method for manufacturing a liquid crystal display element, wherein the first alignment film and the second alignment film are disposed so as to face each other, and a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment film and the second alignment film. A substrate placement step of placing the first substrate and the second substrate so that the alignment treatment directions of the first alignment film and the second alignment film are substantially parallel; The ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature, and the first alignment film and the first alignment film are heated. Usually, the liquid crystal sealing step for sealing between the alignment films, the first alignment step for gradually cooling the filled ferroelectric liquid crystal, and the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal after the first alignment step are usually set. When the direction opposite to the normal direction is the reversal direction, a voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal so that the direction of spontaneous polarization is the reversal direction after the first alignment step. And a second alignment step in which the dielectric liquid crystal is heated to a temperature above the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature and gradually cooled.

本発明においては、第１基板および第２基板の間に例えば等方性液体の状態で強誘電性液晶を封入した後（液晶封入工程後）、一連の配向工程を行う。図１０は、本発明の液晶表示素子の製造方法における第１配向工程および第２配向工程の一例を示す工程図である。   In the present invention, after the ferroelectric liquid crystal is sealed between the first substrate and the second substrate, for example, in an isotropic liquid state (after the liquid crystal sealing step), a series of alignment steps are performed. FIG. 10 is a process diagram showing an example of a first alignment process and a second alignment process in the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention.

まず、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より高い温度に加温された強誘電性液晶を徐冷することにより、図１０（ａ）に示すように液晶分子８を配向処理方向ｄに沿って一様に配向させる（第１配向工程）。
強誘電性液晶は自発分極を有するので、強誘電性液晶と第１基板および第２基板の表面との相互作用としての極性効果により、図１１（ａ），（ｃ）に例示するように液晶分子８の自発分極Ｐｓは、第１基板１１および第２基板１２に垂直で、第１基板１１側を向く場合（図１１（ａ））と、第２基板１２側を向く場合（図１１（ｃ））とがある。このとき、液晶分子８の方向と、自発分極Ｐｓの向きと、層法線ｚとは、所定の関係にあるので、液晶分子８の方向および自発分極Ｐｓの向きにより、層法線ｚが決まる。したがって、図１１（ｂ），（ｄ）に示すように自発分極Ｐｓの向きによって、層法線ｚが異なるものとなる。なお、図１１（ｂ），（ｄ）は、それぞれ図１１（ａ），（ｃ）の上面図であり、図１１（ｂ）では液晶分子８の自発分極Ｐｓが紙面手前から奥方向に向いており（図１１（ｂ）中の×印）、図１１（ｄ）では液晶分子８の自発分極Ｐｓが紙面奥空手前方向に向いている（図１１（ｄ）中の●印）。 First, by slowly cooling a ferroelectric liquid crystal heated to a temperature higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature, the liquid crystal molecules 8 are aligned along the alignment treatment direction d as shown in FIG. In this way, the first alignment step is performed.
Since the ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (c), the liquid crystal has a polar effect as an interaction between the ferroelectric liquid crystal and the surfaces of the first substrate and the second substrate. The spontaneous polarization Ps of the molecule 8 is perpendicular to the first substrate 11 and the second substrate 12 and faces the first substrate 11 side (FIG. 11A), and faces the second substrate 12 side (FIG. 11 ( c)). At this time, since the direction of the liquid crystal molecules 8, the direction of the spontaneous polarization Ps, and the layer normal z are in a predetermined relationship, the layer normal z is determined by the direction of the liquid crystal molecules 8 and the direction of the spontaneous polarization Ps. . Therefore, as shown in FIGS. 11B and 11D, the layer normal z differs depending on the direction of the spontaneous polarization Ps. 11B and 11D are top views of FIGS. 11A and 11C, respectively. In FIG. 11B, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 is directed from the front side to the back side in the drawing. In FIG. 11 (d), the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 is directed toward the front of the paper (indicated by the mark ● in FIG. 11 (d)).

図１０（ａ）においては、液晶分子８の自発分極Ｐｓが紙面手前から奥方向に向いており（図１０（ａ）中の×印）、図１０（ａ）を図１１（ａ）の第２基板１２側からの上面図とすると、図１０（ａ）と図１１（ａ），（ｂ）とが対応する図となる。   In FIG. 10 (a), the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 is directed from the front side of the paper to the back direction (x mark in FIG. 10 (a)), and FIG. If it is a top view from the 2 board | substrate 12 side, FIG. 10 (a) will become a figure corresponding to FIG. 11 (a), (b).

そして、この第１配向工程後の強誘電性液晶の自発分極の向きを通常方向、通常方向の逆向きを反転方向とする。ここでは、図１０（ａ）と図１１（ａ），（ｂ）とが対応することにしたので、液晶分子８の自発分極Ｐｓが第１基板１１側を向く場合（図１１（ａ））の自発分極Ｐｓの向きが通常方向、液晶分子８の自発分極Ｐｓが第２基板１２側を向く場合（図１１（ｃ））の自発分極Ｐｓの向きが反転方向となる。   Then, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal after the first alignment step is defined as a normal direction, and the reverse direction of the normal direction is defined as an inversion direction. Here, since FIG. 10A corresponds to FIG. 11A and FIG. 11B, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 faces the first substrate 11 side (FIG. 11A). The direction of the spontaneous polarization Ps is the normal direction, and the direction of the spontaneous polarization Ps when the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 faces the second substrate 12 side (FIG. 11C) is the inversion direction.

この場合において、次に、強誘電性液晶に自発分極の向きが反転方向となるような電圧を印加する。例えば図１１（ａ）において第２基板１１側の電極層が負極となるように電圧を印加する。そして、この電圧を印加したまま強誘電性液晶をカイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度以上に加温して徐冷することにより、図１０（ｂ）に示すように液晶分子８を配向処理方向ｄに沿って一様に配向させる（第２配向工程）。強誘電性液晶の自発分極の向きが反転することによって、図１０（ａ），（ｂ）に示すように層法線ｚの方向が異なるモノドメインが得られる。なお、図１０（ｂ）において、液晶分子８の自発分極Ｐｓは紙面奥から手前方向に向いている（図１０（ｂ）中の●印）。また、図１０（ｂ）と図１１（ｃ），（ｄ）とが対応する図となる。   In this case, next, a voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal so that the direction of spontaneous polarization is reversed. For example, in FIG. 11A, a voltage is applied so that the electrode layer on the second substrate 11 side becomes a negative electrode. Then, while applying this voltage, the ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature and gradually cooled, so that the liquid crystal molecules 8 are aligned in the alignment treatment direction d as shown in FIG. (2nd alignment process). By reversing the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal, monodomains having different layer normal z directions can be obtained as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). In FIG. 10B, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 is directed from the back of the page to the front (marked with ● in FIG. 10B). FIG. 10B corresponds to FIGS. 11C and 11D.

このようにして得られた液晶表示素子は、電圧無印加状態では、強誘電性液晶と第１基板および第２基板との極性表面相互作用により、図１２（ａ）に示すように液晶分子８の自発分極Ｐｓが第１基板１１側を向き、通常方向となる。図１２（ｂ）は図１２（ａ）の上面図であり、液晶分子８の自発分極Ｐｓが紙面手前から奥方向に向いている（図１２（ｂ）中の×印）。この際、図１１（ｄ）の状態から図１２（ｂ）の状態となるように、液晶分子８はコーン上を移動する。これにより、図１３に例示するように液晶分子８が配向処理方向ｄに対してチルト角θの約２倍の角度で一様に配向する。なお、図１３において、液晶分子８の自発分極Ｐｓは紙面手前から奥方向に向いている（図１３中の×印）。また、図１３と図１２（ａ），（ｂ）とが対応する図となる。
一方、図１２（ａ）において第２基板１２側の電極層が負極となるように電圧を印加すると、図１２（ｂ）の状態から図１１（ｄ）の状態となるように液晶分子８がコーン上を移動し、電圧印加状態では、図１０（ｂ）に例示するように液晶分子８が配向処理方向ｄに沿って一様に配向する。
このように、上記の液晶表示素子では、電圧無印加状態と電圧印加状態とで液晶分子の方向を制御し、液晶分子を白黒シャッターとして用いることにより、明状態と暗状態とをつくることができる。 The liquid crystal display element obtained in this way has liquid crystal molecules 8 as shown in FIG. 12 (a) due to the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal and the first and second substrates when no voltage is applied. The spontaneous polarization Ps faces the first substrate 11 side and is in the normal direction. FIG. 12B is a top view of FIG. 12A, in which the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 is directed from the front side to the back side of the sheet (x mark in FIG. 12B). At this time, the liquid crystal molecules 8 move on the cone so as to change from the state of FIG. 11D to the state of FIG. Thereby, as illustrated in FIG. 13, the liquid crystal molecules 8 are uniformly aligned at an angle approximately twice the tilt angle θ with respect to the alignment processing direction d. In FIG. 13, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 is directed from the front side of the paper to the back direction (× mark in FIG. 13). FIG. 13 corresponds to FIG. 12A and FIG. 12B.
On the other hand, when a voltage is applied so that the electrode layer on the second substrate 12 side becomes a negative electrode in FIG. 12A, the liquid crystal molecules 8 are changed from the state of FIG. 12B to the state of FIG. 11D. When moving on the cone and applying a voltage, the liquid crystal molecules 8 are uniformly aligned along the alignment processing direction d as illustrated in FIG.
As described above, in the above liquid crystal display element, it is possible to create a bright state and a dark state by controlling the direction of liquid crystal molecules in a voltage non-application state and a voltage application state and using the liquid crystal molecules as a black and white shutter. .

本発明により製造された液晶表示素子において、第１基板および第２基板の外側にそれぞれ偏光層を設け、２枚の偏光層を、互いの偏光軸が略垂直に、一方の偏光層の偏光軸と配向処理方向とが略平行になるように配置した場合、電圧無印加状態では、一方の偏光層の偏光軸に対して液晶分子が角度約２θ（チルト角θの約２倍）で配向するため、一方の偏光層を透過した直線偏光は、液晶分子の複屈折により楕円偏光になり、所定の直線偏光のみが第２偏光層を透過し、明状態となる。一方、電圧印加状態では、液晶分子が配向処理方向に沿って配向し、一方の偏光層の偏光軸と液晶分子の配向方向とが略平行になるので、一方の偏光層を透過した直線偏光は、そのまま通過し、他方の偏光層により遮断され、暗状態となる。したがって本発明においては、ノーマリーホワイトモードによる駆動が可能な液晶表示素子を得ることができる。   In the liquid crystal display device manufactured according to the present invention, a polarizing layer is provided on the outside of each of the first substrate and the second substrate, and the two polarizing layers are arranged so that their polarizing axes are substantially perpendicular to each other, and the polarizing axes of one polarizing layer. When the liquid crystal molecules are arranged so that the alignment treatment direction and the alignment treatment direction are substantially parallel to each other, the liquid crystal molecules are aligned at an angle of about 2θ (about twice the tilt angle θ) with respect to the polarization axis of one polarizing layer when no voltage is applied. Therefore, the linearly polarized light that has passed through one polarizing layer becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal molecules, and only predetermined linearly polarized light passes through the second polarizing layer and becomes a bright state. On the other hand, in the voltage application state, the liquid crystal molecules are aligned along the alignment treatment direction, and the polarization axis of one polarizing layer and the alignment direction of the liquid crystal molecules are substantially parallel, so that the linearly polarized light transmitted through one polarizing layer is , Passes through as it is, is blocked by the other polarizing layer, and enters a dark state. Therefore, in the present invention, a liquid crystal display element that can be driven in a normally white mode can be obtained.

本発明においては、まず第１基材上に第１電極層および第１配向膜を順に形成して、第１基板を作製する（第１基板形成工程）。また、第２基材上に第２電極層および第２配向膜を順に形成して、第２基板を作製する（第２基板形成工程）。次いで、第１基板および第２基板を所定の位置に配置する（基板配置工程）。そして、単安定性を有する強誘電性液晶を所定の温度で加温して、第１基板および第２基板の間に封入する（液晶封入工程）。次いで、上述した一連の配向工程（第１配向工程および第２配向工程）を行い、液晶表示素子を得ることができる。
以下、本発明の液晶表示素子の製造方法の各工程について説明する。 In the present invention, first, a first electrode layer and a first alignment film are formed in this order on a first base material to produce a first substrate (first substrate forming step). In addition, a second electrode layer and a second alignment film are sequentially formed on the second base material to produce a second substrate (second substrate forming step). Next, the first substrate and the second substrate are arranged at predetermined positions (substrate arrangement step). Then, the monostable ferroelectric liquid crystal is heated at a predetermined temperature and sealed between the first substrate and the second substrate (liquid crystal sealing step). Next, the series of alignment steps (first alignment step and second alignment step) described above can be performed to obtain a liquid crystal display element.
Hereinafter, each process of the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention is demonstrated.

１．第１基板形成工程
本発明における第１基板形成工程は、第１基材上に第１電極層を形成する電極層形成工程と、第１電極層上に第１配向膜を形成する配向膜形成工程とを有する。以下、各工程について説明する。 1. First substrate forming step The first substrate forming step in the present invention includes an electrode layer forming step of forming a first electrode layer on a first base material, and an alignment film forming of forming a first alignment film on the first electrode layer. Process. Hereinafter, each step will be described.

（１）電極層形成工程
本発明においては、まず第１基材上に第１電極層を形成する。第１電極層の形成方法としては、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）法や、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法などを挙げることができる。また、第１電極層のパターニング方法としては、一般的な電極のパターニング方法を適用することができる。 (1) Electrode layer formation process In this invention, a 1st electrode layer is first formed on a 1st base material. Examples of the method for forming the first electrode layer include chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) such as sputtering, ion plating, and vacuum deposition. Moreover, as a patterning method of the first electrode layer, a general electrode patterning method can be applied.

なお、第１電極層のその他の点については、上記「Ａ．液晶表示素子」の第１電極層の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the first electrode layer are the same as those described in the column of the first electrode layer of the “A. Liquid crystal display element”, the description thereof is omitted here.

（２）配向膜形成工程
本発明においては、上記第１電極層上に第１配向膜を形成する。上記「Ａ．液晶表示素子」の第１配向膜の欄に記載したように、第１配向膜は強誘電性液晶の配向制御が可能なものであればよいので、本工程においては、ラビング配向膜を形成してもよく、光配向膜を形成してもよい。以下、光配向膜の形成方法について説明する。 (2) Alignment film formation process In this invention, a 1st alignment film is formed on the said 1st electrode layer. As described in the column of the first alignment film of the “A. Liquid crystal display element”, the first alignment film only needs to be capable of controlling the alignment of the ferroelectric liquid crystal. A film may be formed or a photo-alignment film may be formed. Hereinafter, a method for forming the photo-alignment film will be described.

（ｉ）光配向膜の形成方法
本発明において光配向膜を形成するには、まず光配向膜の構成材料を有機溶剤で希釈した光配向膜形成用塗工液を塗布し、乾燥させる。この場合に、光配向膜形成用塗工液中の光二量化反応性化合物または光異性化反応性化合物の含有量は、０．０５重量％〜１０重量％の範囲内であることが好ましく、０．２重量％〜２重量％の範囲内であることがより好ましい。含有量が上記範囲より少ないと、配向膜に適度な異方性を付与することが困難となり、逆に含有量が上記範囲より多いと、光配向膜形成用塗工液の粘度が高くなるので均一な塗膜を形成しにくくなるからである。 (I) Forming method of photo-alignment film In order to form a photo-alignment film in the present invention, first, a photo-alignment film-forming coating solution obtained by diluting a constituent material of the photo-alignment film with an organic solvent is applied and dried. In this case, the content of the photodimerization reactive compound or the photoisomerization reactive compound in the photoalignment film forming coating solution is preferably in the range of 0.05 wt% to 10 wt%. More preferably, it is in the range of 2 wt% to 2 wt%. If the content is less than the above range, it becomes difficult to impart appropriate anisotropy to the alignment film. Conversely, if the content is more than the above range, the viscosity of the photo-alignment film-forming coating solution increases. This is because it becomes difficult to form a uniform coating film.

光配向膜形成用塗工液の塗布方法としては、例えばスピンコート法、ロールコート法、ロッドバーコート法、スプレーコート法、エアナイフコート法、スロットダイコート法、ワイヤーバーコート法などを用いることができる。   As a coating method of the photo-alignment film forming coating solution, for example, 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 and the like can be used. .

上記光配向膜形成用塗工液を塗布することにより得られる膜の厚みは、１ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。膜の厚みが上記範囲より薄いと十分な光配列性を得ることができない可能性があり、逆に厚みが上記範囲より厚いとコスト的に不利になる場合があるからである。   The thickness of the film obtained by applying the coating liquid for forming a photo-alignment film is preferably in the range of 1 nm to 2000 nm, more preferably in the range of 3 nm to 100 nm. This is because if the thickness of the film is thinner than the above range, sufficient optical alignment may not be obtained, and conversely, if the thickness is thicker than the above range, it may be disadvantageous in cost.

得られた膜には光配向処理を施すことによって異方性を付与する。具体的には、偏光を制御した光を照射することにより、光励起反応を生じさせて異方性を付与することができる。照射する光の波長領域は、用いられる光配向膜の構成材料に応じて適宜選択すればよいが、紫外光域の範囲内、すなわち１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内である。   Anisotropy is imparted to the obtained film by performing photo-alignment treatment. Specifically, by irradiating light with controlled polarization, an anisotropy can be imparted by causing a photoexcitation reaction. 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.

光の照射方向は、上記光励起反応を生じさせることができるものであれば特に限定されるものではないが、強誘電性液晶の配向状態を良好なものとすることができることから、基板面に対して略垂直に偏光紫外線を照射することが好ましい。また、光異性化反応を生じさせる場合は、基板面に対して斜め約４５°から無偏光紫外線を照射することもできる。   The light irradiation direction is not particularly limited as long as it can cause the above-described photoexcitation reaction. However, since the alignment state of the ferroelectric liquid crystal can be made favorable, It is preferable to irradiate polarized ultraviolet rays substantially vertically. In addition, when a photoisomerization reaction is caused, unpolarized ultraviolet rays can be irradiated from about 45 ° oblique to the substrate surface.

さらに、光配向膜の構成材料として、光異性化反応性化合物の中でも重合性モノマーを用いた場合には、光配向処理を行った後、加熱することにより、ポリマー化し、光配向膜に付与された異方性を安定化することができる。   Further, when a polymerizable monomer is used as a constituent material of the photo-alignment film, among the photoisomerization-reactive compounds, after photo-alignment treatment, it is polymerized by heating and applied to the photo-alignment film. Anisotropy can be stabilized.

なお、光配向膜のその他の点については、上記「Ａ．液晶表示素子」の第１配向膜の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the photo-alignment film are the same as those described in the column of the first alignment film of “A. Liquid crystal display element”, description thereof is omitted here.

（３）反応性液晶層形成工程
本発明においては、上記第１配向膜上に反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層を形成する反応性液晶層形成工程を行ってもよい。反応性液晶層は、第１配向膜上に反応性液晶を含む反応性液晶層形成用塗工液を塗布し、配向処理を行い、上記反応性液晶の配向状態を固定化することにより形成される。また、反応性液晶層形成用塗工液を塗布するのではなく、ドライフィルム等を予め形成し、これを第１配向膜上に積層することにより、反応性液晶層を形成してもよい。製造工程の簡便さの観点からは、反応性液晶を溶媒に溶解させて反応性液晶層形成用塗工液を調製し、これを反応性液晶層用配向膜上に塗布し、溶媒を除去する方法を用いることが好ましい。 (3) Reactive liquid crystal layer formation process In this invention, you may perform the reactive liquid crystal layer formation process which forms the reactive liquid crystal layer formed by fixing a reactive liquid crystal on the said 1st alignment film. The reactive liquid crystal layer is formed by applying a reactive liquid crystal layer forming coating liquid containing reactive liquid crystal on the first alignment film, performing an alignment treatment, and fixing the alignment state of the reactive liquid crystal. The Further, instead of applying the coating liquid for forming the reactive liquid crystal layer, the reactive liquid crystal layer may be formed by forming a dry film or the like in advance and laminating it on the first alignment film. From the viewpoint of the simplicity of the manufacturing process, a reactive liquid crystal is dissolved in a solvent to prepare a coating liquid for forming a reactive liquid crystal layer, which is applied on the alignment film for the reactive liquid crystal layer, and the solvent is removed. The method is preferably used.

上記反応性液晶層形成用塗工液に用いる溶媒としては、上記反応性液晶等を溶解することができ、かつ第１配向膜の配向能を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｎ−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類；メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン等のケトン類；酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒；ｔ−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール等のアルコール類；フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ類；などの１種または２種以上が使用可能である。   The solvent used in the coating liquid for forming the reactive liquid crystal layer is not particularly limited as long as it can dissolve the reactive liquid crystal and the like and does not inhibit the alignment ability of the first alignment film. . For example, hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, n-butylbenzene, diethylbenzene and tetralin; ethers such as methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene and diethylene glycol dimethyl ether; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2 Ketones such as 1,4-pentanedione; esters such as ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, γ-butyrolactone; 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl Amide solvents such as acetamide; t-butyl alcohol, diacetone alcohol, glycerin, monoacetin, ethylene glycol, triethyleneglycol 1 or 2 types of alcohols such as phenol and hexylene glycol; phenols such as phenol and parachlorophenol; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, and ethylene glycol monomethyl ether acetate; is there.

また、単一種の溶媒を使用しただけでは、上記反応性液晶等の溶解性が不十分であったり、第１配向膜が侵食されたりする場合がある。この場合には、２種以上の溶媒を混合使用することにより、この不都合を回避することができる。上記の溶媒のなかにあって、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素類およびグリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合溶媒として好ましいのは、エーテル類またはケトン類と、グリコール系溶媒との混合系である。   Further, if only a single kind of solvent is used, the solubility of the reactive liquid crystal or the like may be insufficient, or the first alignment film may be eroded. In this case, this inconvenience can be avoided by using a mixture of two or more solvents. Among the above-mentioned solvents, hydrocarbons and glycol monoether acetate solvents are preferable as the sole solvent, and a mixed system of ethers or ketones and glycol solvent is preferable as the mixed solvent. It is.

反応性液晶層形成用塗工液の濃度は、反応性液晶の溶解性や、反応性液晶層の厚みに依存するため一概には規定できないが、通常は０．１〜４０重量％、好ましくは１〜２０重量％の範囲で調整される。反応性液晶層形成用塗工液の濃度が上記範囲より低いと、反応性液晶が配向しにくくなる場合があり、逆に反応性液晶層形成用塗工液の濃度が上記範囲より高いと、反応性液晶層形成用塗工液の粘度が高くなるので均一な塗膜を形成しにくくなる場合があるからである。   The concentration of the coating liquid for forming the reactive liquid crystal layer depends on the solubility of the reactive liquid crystal and the thickness of the reactive liquid crystal layer, but cannot be defined unconditionally, but is usually 0.1 to 40% by weight, preferably It is adjusted in the range of 1 to 20% by weight. When the concentration of the reactive liquid crystal layer forming coating liquid is lower than the above range, the reactive liquid crystal may be difficult to align, and conversely when the concentration of the reactive liquid crystal layer forming coating liquid is higher than the above range, This is because the viscosity of the coating liquid for forming a reactive liquid crystal layer is increased, so that it may be difficult to form a uniform coating film.

さらに、上記反応性液晶層形成用塗工液には、本発明の目的を損なわない範囲内で、下記に示すような化合物を添加することができる。添加できる化合物としては、例えば、多価アルコールと１塩基酸または多塩基酸を縮合して得られるポリエステルプレポリマーに、（メタ）アクリル酸を反応させて得られるポリエステル（メタ）アクリレート；ポリオール基と２個のイソシアネート基を持つ化合物を互いに反応させた後、その反応生成物に（メタ）アクリル酸を反応させて得られるポリウレタン（メタ）アクリレート；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリグリシジルエステル、ポリオールポリグリシジルエーテル、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、（メタ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ（メタ）アクリレート等の光重合性化合物；アクリル基やメタクリル基を有する光重合性の液晶性化合物；などが挙げられる。
上記反応性液晶に対するこれら化合物の添加量は、本発明の目的が損なわれない範囲で選択される。これらの化合物の添加により、反応性液晶の硬化性が向上し、得られる反応性液晶層の機械強度が増大し、またその安定性が改善される。 Furthermore, the following compounds can be added to the reactive liquid crystal layer-forming coating solution as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of compounds that can be added include polyester (meth) acrylate obtained by reacting (meth) acrylic acid with a polyester prepolymer obtained by condensing polyhydric alcohol and monobasic acid or polybasic acid; A polyurethane (meth) acrylate obtained by reacting a compound having two isocyanate groups with each other and then reacting the reaction product with (meth) acrylic acid; bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolak Type epoxy resins, polycarboxylic acid polyglycidyl esters, polyol polyglycidyl ethers, aliphatic or cycloaliphatic epoxy resins, amine epoxy resins, triphenolmethane type epoxy resins, dihydroxybenzene type epoxy resins and the like (meth) Acry Photopolymerizable compound in epoxy (meth) acrylate obtained by reacting an acid; photopolymerizable liquid crystal compound having an acryl group and a methacryl group; and the like.
The amount of these compounds added to the reactive liquid crystal is selected within a range that does not impair the object of the present invention. Addition of these compounds improves the curability of the reactive liquid crystal, increases the mechanical strength of the resulting reactive liquid crystal layer, and improves its stability.

このような反応性液晶層形成用塗工液の塗布方法としては、例えばスピンコート法、ロールコート法、プリント法、ディップコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、ブレードコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、リバースコート法、押し出しコート法等が挙げられる。   Examples of the application method of the coating liquid for forming the reactive liquid crystal layer include spin coating, roll coating, printing, dip coating, die coating, casting, bar coating, blade coating, and spray coating. Method, gravure coating method, reverse coating method, extrusion coating method and the like.

また、上記反応性液晶層形成用塗工液を塗布した後は、溶媒を除去するのであるが、この溶媒の除去は、例えば、減圧除去もしくは加熱除去、さらにはこれらを組み合わせる方法等により行われる。   In addition, the solvent is removed after the reactive liquid crystal layer forming coating solution is applied, and the removal of the solvent is performed by, for example, removal under reduced pressure or removal by heating, or a combination thereof. .

本発明においては、上述したように塗布された反応性液晶を、反応性液晶層用配向膜により配向させて液晶規則性を有する状態とする。すなわち、反応性液晶にネマチック相を発現させる。これは、通常はＮ−Ｉ転移点以下で熱処理する方法等の方法により行われる。ここで、Ｎ−Ｉ転移点とは、液晶相から等方相へ転移する温度を示すものである。   In the present invention, the reactive liquid crystal applied as described above is aligned by the alignment film for the reactive liquid crystal layer to have a liquid crystal regularity state. That is, a nematic phase is developed in the reactive liquid crystal. This is usually performed by a method such as a method of performing a heat treatment below the NI transition point. Here, the NI transition point indicates the temperature at which the liquid crystal phase transitions to the isotropic phase.

反応性液晶は重合性液晶材料を有するものであり、このような重合性液晶材料の配向状態を固定化するには、重合を活性化する活性放射線を照射する方法が用いられる。ここでいう活性放射線とは、重合性液晶材料に対して重合を起こさせる能力がある放射線をいう。   The reactive liquid crystal has a polymerizable liquid crystal material, and in order to fix the alignment state of such a polymerizable liquid crystal material, a method of irradiating actinic radiation that activates polymerization is used. As used herein, active radiation refers to radiation that has the ability to cause polymerization of a polymerizable liquid crystal material.

このような活性放射線としては、重合性液晶材料を重合させることが可能な放射線であれば特に限定されるものではないが、通常は装置の容易性等の観点から紫外光または可視光線が使用され、波長が１５０〜５００ｎｍ、好ましくは２５０〜４５０ｎｍ、さらに好ましくは３００〜４００ｎｍの照射光が用いられる。   The actinic radiation is not particularly limited as long as it is a radiation capable of polymerizing the polymerizable liquid crystal material, but usually ultraviolet light or visible light is used from the viewpoint of the ease of the apparatus. Irradiation light having a wavelength of 150 to 500 nm, preferably 250 to 450 nm, and more preferably 300 to 400 nm is used.

本発明においては、光重合開始剤が紫外線でラジカルを発生し、重合性液晶材料がラジカル重合するような重合性液晶材料に対して、紫外線を活性放射線として照射する方法が好ましい方法であるといえる。活性放射線として紫外線を用いる方法は、既に確立された技術であることから、用いる光重合開始剤を含めて、本発明への応用が容易であるからである。   In the present invention, a method of irradiating ultraviolet rays with active radiation to a polymerizable liquid crystal material in which the photopolymerization initiator generates radicals with ultraviolet rays and the polymerizable liquid crystal material undergoes radical polymerization is a preferable method. . This is because the method using ultraviolet rays as actinic radiation is an already established technique, and therefore it can be easily applied to the present invention including the photopolymerization initiator to be used.

この照射光の光源としては、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、ショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）などが例示できる。なかでもメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ等の使用が推奨される。また、照射強度は、反応性液晶の組成や光重合開始剤の多寡によって適宜調整されて照射される。   As the light source of this irradiation light, low pressure mercury lamp (sterilization lamp, fluorescent chemical lamp, black light), high pressure discharge lamp (high pressure mercury lamp, metal halide lamp), short arc discharge lamp (super high pressure mercury lamp, xenon lamp, mercury xenon) Lamp). In particular, the use of metal halide lamps, xenon lamps, high-pressure mercury lamps, etc. is recommended. The irradiation intensity is appropriately adjusted according to the composition of the reactive liquid crystal and the amount of photopolymerization initiator.

このような活性照射線の照射は、上記重合性液晶材料が液晶相となる温度条件で行ってもよく、また液晶相となる温度より低い温度で行ってもよい。一旦液晶相となった重合性液晶材料は、その後温度を低下させても、配向状態が急に乱れることはないからである。   Such irradiation with active radiation may be performed under a temperature condition in which the polymerizable liquid crystal material becomes a liquid crystal phase, or may be performed at a temperature lower than the temperature at which the liquid crystal phase is formed. This is because the alignment state of the polymerizable liquid crystal material once in the liquid crystal phase is not disturbed suddenly even if the temperature is lowered thereafter.

また、重合性液晶材料の配向状態を固定化する方法としては、上記の活性放射線を照射する方法以外にも、加熱して重合性液晶材料を重合させる方法も用いることができる。この場合に用いられる反応性液晶としては、反応性液晶のＮ−Ｉ転移点以下で、反応性液晶に含有される重合性液晶モノマーが熱重合するものであることが好ましい。   Further, as a method for fixing the alignment state of the polymerizable liquid crystal material, in addition to the method of irradiating the active radiation, a method of polymerizing the polymerizable liquid crystal material by heating can be used. As the reactive liquid crystal used in this case, it is preferable that the polymerizable liquid crystal monomer contained in the reactive liquid crystal is thermally polymerized below the NI transition point of the reactive liquid crystal.

なお、反応性液晶層のその他の点については、上記「Ａ．液晶表示素子」の反応性液晶層の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the reactive liquid crystal layer are the same as those described in the column of the reactive liquid crystal layer in the above “A. Liquid crystal display element”, the description thereof is omitted here.

２．第２基板形成工程
本発明における第２基板形成工程は、第２基材上に第２電極層を形成する電極層形成工程と、第２電極層上に第２配向膜を形成する配向膜形成工程とを有する。
なお、電極層形成工程および配向膜形成工程については、上記第１基板形成工程における電極層形成工程および配向膜形成工程とそれぞれ同様であるので、ここでの説明は省略する。 2. Second substrate forming step The second substrate forming step in the present invention includes an electrode layer forming step of forming a second electrode layer on the second base material, and an alignment film forming of forming a second alignment film on the second electrode layer. Process.
Note that the electrode layer forming step and the alignment film forming step are the same as the electrode layer forming step and the alignment film forming step in the first substrate forming step, respectively, and thus description thereof is omitted here.

３．基板配置工程
本発明における基板配置工程は、第１基板および第２基板を、第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向が略平行となるように配置する工程である。
ここで、「略平行」とは、第１配向膜の配向処理方向と第２配向膜の配向処理方向とのなす角度が０°±５°の範囲であることをいい、この角度は０°±１°の範囲であることが好ましい。 3. Substrate Arrangement Step The substrate arrangement step in the present invention is a step of arranging the first substrate and the second substrate so that the alignment treatment directions of the first alignment film and the second alignment film are substantially parallel.
Here, “substantially parallel” means that the angle formed by the alignment treatment direction of the first alignment film and the alignment treatment direction of the second alignment film is in the range of 0 ° ± 5 °, and this angle is 0 °. A range of ± 1 ° is preferable.

第１基板および第２基板の配置方法としては、所定の位置で配置することが可能であれば特に限定されるものではない。   The arrangement method of the first substrate and the second substrate is not particularly limited as long as it can be arranged at a predetermined position.

４．液晶封入工程
本発明における液晶封入工程は、単安定性を有する上記強誘電性液晶を、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より高い温度に加温し、第１基板の第１配向膜と第２基板の第２配向膜との間に封入する工程である。 4). Liquid Crystal Encapsulation Step In the liquid crystal encapsulation step of the present invention, the ferroelectric liquid crystal having monostability is heated to a temperature higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature, and the first alignment film and the second substrate of the first substrate are heated. This is a step of sealing between the second alignment film of the substrate.

本工程においては、まず強誘電性液晶をカイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より高い温度に加温する。なお、「カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度」とは、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度だけでなく、カイラルスメクチック相−コレステリック相（カイラルネマチック相）転移温度も含まれるものとする。例えば、ネマチック相（Ｎ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）の相系列をもつ強誘電性液晶を用いた場合には、Ｎ相−ＳｍＣ^＊相転移温度より高い温度に設定することができ、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^＊）の相系列をもつ強誘電性液晶を用いた場合には、Ｃｈ相−ＳｍＣ^＊相転移温度より高い温度に設定することができる。温度としては、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より高い温度であれば特に限定されるものではないが、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より１０℃〜２０℃程度高い温度であることが好ましい。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。
またこの際の昇温速度としては、特に限定されるものではない。 In this step, first, the ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature. The "chiral smectic phase-nematic phase transition temperature" includes not only the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature but also the chiral smectic phase-cholesteric phase (chiral nematic phase) transition temperature. For example, when a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence of nematic phase (N) -chiral smectic C phase (SmC ^* ) is used, the temperature can be set higher than the N phase-SmC ^* phase transition temperature. When a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence of nematic phase (N) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC ^* ) is used, the temperature is set higher than the Ch phase-SmC ^* phase transition temperature. be able to. The temperature is not particularly limited as long as it is higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature, but is preferably a temperature that is about 10 ° C. to 20 ° C. higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature. The specific temperature differs depending on the type of ferroelectric liquid crystal and is appropriately selected.
In addition, the temperature rising rate at this time is not particularly limited.

上記強誘電性液晶の封入方法としては、特に限定されるものではない。例えば、あらかじめ第１基板および第２基板を作製した液晶セルに、強誘電性液晶を加温することにより等方性液体とし、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強誘電性液晶を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。   The method for encapsulating the ferroelectric liquid crystal is not particularly limited. For example, a ferroelectric liquid crystal is obtained by heating a ferroelectric liquid crystal into a liquid crystal cell in which a first substrate and a second substrate are preliminarily heated, and injecting the liquid crystal cell from the injection port using a capillary effect. Can be enclosed. In this case, the inlet is sealed with an adhesive.

なお、強誘電性液晶のその他の点については、上記「Ａ．液晶表示素子」の液晶層の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   Since the other points of the ferroelectric liquid crystal are the same as those described in the column of the liquid crystal layer of the “A. Liquid crystal display element”, description thereof is omitted here.

５．第１配向工程
本発明における第１配向工程は、上記液晶封入工程にて封入された強誘電性液晶を徐冷する工程である。本工程においては、強誘電性液晶を徐冷することにより、図１０（ａ）に例示するように液晶分子８が配向処理方向ｄに沿って配向した一様な配向状態を得ることができる。 5). First alignment step The first alignment step in the present invention is a step of gradually cooling the ferroelectric liquid crystal sealed in the liquid crystal sealing step. In this step, by gradually cooling the ferroelectric liquid crystal, a uniform alignment state in which the liquid crystal molecules 8 are aligned along the alignment treatment direction d as illustrated in FIG. 10A can be obtained.

本工程においては、通常、室温（２５℃程度）になるまで強誘電性液晶を徐冷する。この際の冷却速度としては、１℃／分〜５℃／分程度であることが好ましい。   In this step, the ferroelectric liquid crystal is usually slowly cooled to room temperature (about 25 ° C.). The cooling rate at this time is preferably about 1 ° C./min to about 5 ° C./min.

６．第２配向工程
本発明における第２配向工程は、上記第１配向工程後の強誘電性液晶の自発分極の向きを通常方向、通常方向の逆向きを反転方向とした場合、上記第１配向工程後に強誘電性液晶に自発分極の向きが反転方向となるような電圧を印加し、電圧を印加したまま強誘電性液晶をカイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度以上に加温して徐冷する工程である。本工程においては、強誘電性液晶に所定の電圧を印加しながら、所定の温度で加温し、徐冷することにより、図１０（ｂ）に例示するように液晶分子８が配向処理方向ｄに沿って配向した一様な配向状態を得ることができる。 6). Second Alignment Step In the second alignment step of the present invention, the first alignment step is performed when the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal after the first alignment step is the normal direction and the reverse direction of the normal direction is the reverse direction. A process in which a voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal so that the direction of spontaneous polarization is reversed, and the ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature above the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature and gradually cooled while the voltage is applied. It is. In this step, while applying a predetermined voltage to the ferroelectric liquid crystal, heating at a predetermined temperature and slow cooling, the liquid crystal molecules 8 are aligned in the alignment processing direction d as illustrated in FIG. 10B. It is possible to obtain a uniform alignment state aligned along the.

上述したように、強誘電性液晶は自発分極を有するので、強誘電性液晶と第１基板および第２基板の表面との相互作用としての極性効果により、図１１（ａ），（ｃ）に例示するように、液晶分子８の自発分極Ｐｓは第１基板１１および第２基板１２のいずれか一方を向く。この自発分極の向きは、第１基板の第１配向膜および第２基板の第２配向膜の組み合わせ等によって異なる。このため、第１配向工程後の自発分極の向きは一概に決まるものではなく、第１配向工程後の自発分極の向きを確認することによって、自発分極の向きの通常方向および反転方向を決定することができる。   As described above, since the ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization, the polar effect as the interaction between the ferroelectric liquid crystal and the surfaces of the first substrate and the second substrate causes the phenomenon shown in FIGS. As illustrated, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 8 faces one of the first substrate 11 and the second substrate 12. The direction of this spontaneous polarization varies depending on the combination of the first alignment film on the first substrate and the second alignment film on the second substrate. For this reason, the direction of the spontaneous polarization after the first alignment step is not generally determined, and the normal direction and the reversal direction of the spontaneous polarization direction are determined by confirming the direction of the spontaneous polarization after the first alignment step. be able to.

第１配向工程後の自発分極の向きは、正極または負極の電圧を印加することにより確認することができる。例えば図１１（ａ）に示すように自発分極Ｐｓが第１基板１１側を向いているのであれば、第２基板１２の第２電極層が負極となるように電圧を印加することにより自発分極が第２基板側を向き、自発分極の向きが反転する。これに対し、第１基板１１の第１電極層が負極となるように電圧を印加しても自発分極の向きはそのままである。一方、例えば図１１（ｂ）に示すように自発分極Ｐｓが第２基板１２側を向いているのであれば、第１基板１１の第１電極層が負極となるように電圧を印加することにより自発分極が第１基板側を向き、自発分極の向きが反転する。これに対し、第２基板１２の第２電極層が負極となるように電圧を印加しても自発分極の向きはそのままである。このようにして第１配向工程後の自発分極の向きを確認することができ、第１配向工程後の自発分極の向きを通常方向とし、この通常方向の逆向きを反転方向とする。   The direction of spontaneous polarization after the first alignment step can be confirmed by applying a positive or negative voltage. For example, as shown in FIG. 11A, if the spontaneous polarization Ps is directed to the first substrate 11, the spontaneous polarization is applied by applying a voltage so that the second electrode layer of the second substrate 12 is a negative electrode. Faces the second substrate side, and the direction of spontaneous polarization is reversed. On the other hand, even if a voltage is applied so that the first electrode layer of the first substrate 11 is a negative electrode, the direction of spontaneous polarization remains the same. On the other hand, for example, as shown in FIG. 11B, if the spontaneous polarization Ps faces the second substrate 12, the voltage is applied so that the first electrode layer of the first substrate 11 becomes a negative electrode. Spontaneous polarization faces the first substrate side, and the direction of spontaneous polarization is reversed. On the other hand, even if a voltage is applied so that the second electrode layer of the second substrate 12 is a negative electrode, the direction of spontaneous polarization remains the same. Thus, the direction of the spontaneous polarization after the first alignment step can be confirmed, the direction of the spontaneous polarization after the first alignment step is set as the normal direction, and the reverse direction of the normal direction is set as the reverse direction.

本工程においては、強誘電性液晶に自発分極の向きが反転方向となるような電圧を印加する。印加電圧の大きさとしては、自発分極の向きが反転方向となるような大きさであれば特に限定されるものではなく、強誘電性液晶の種類、第１配向膜および第２配向膜の種類等によって異なるものであり適宜選択される。印加電圧の上限は強誘電性液晶の絶縁耐圧によって決まるものであり、絶縁耐圧以上に大きくすることは不要である。通常は、５Ｖ〜１０Ｖ程度であれば十分に一様な配向状態を得ることができる。   In this step, a voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal so that the direction of spontaneous polarization is reversed. The magnitude of the applied voltage is not particularly limited as long as the direction of spontaneous polarization is the reversal direction. The type of ferroelectric liquid crystal, the type of first alignment film, and the type of second alignment film It is different depending on etc. and is appropriately selected. The upper limit of the applied voltage is determined by the withstand voltage of the ferroelectric liquid crystal, and it is not necessary to make it larger than the withstand voltage. Usually, a sufficiently uniform alignment state can be obtained if it is about 5V to 10V.

また本工程においては、上記の電圧を印加したまま強誘電性液晶をカイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度以上に加温する。例えば、ネマチック相（Ｎ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）の相系列をもつ強誘電性液晶を用いた場合には、Ｎ相−ＳｍＣ^＊相の転移温度以上に設定することができ、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^＊）の相系列をもつ強誘電性液晶を用いた場合には、Ｃｈ相−ＳｍＣ^＊相の転移温度以上に設定することができる。温度としては、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度以上であれば特に限定されるものではないが、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より２０℃程度高い温度であることが好ましい。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。
またこの際の昇温速度としては、特に限定されるものではない。 In this step, the ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature while the voltage is applied. For example, when a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence of nematic phase (N) -chiral smectic C phase (SmC ^* ) is used, it can be set higher than the transition temperature of N phase-SmC ^* phase. When a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence of (N) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC ^* ) is used, the transition temperature may be set to be higher than the transition temperature of Ch phase-SmC ^* phase. it can. The temperature is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature, but is preferably about 20 ° C. higher than the chiral smectic phase-nematic phase transition temperature. The specific temperature differs depending on the type of ferroelectric liquid crystal and is appropriately selected.
In addition, the temperature rising rate at this time is not particularly limited.

加温された強誘電性液晶は、通常、室温（２５℃程度）になるまで徐冷される。この際の冷却速度としては、１℃／分〜５℃／分程度であることが好ましい。   The heated ferroelectric liquid crystal is usually gradually cooled to room temperature (about 25 ° C.). The cooling rate at this time is preferably about 1 ° C./min to about 5 ° C./min.

なお、強誘電性液晶の分子方向と配向処理方向とのなす角度については、上記「Ａ．液晶表示素子」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The angle formed between the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal and the alignment treatment direction is the same as that described in the column “A. Liquid crystal display element”, and will not be described here.

７．偏光層形成工程
本発明においては、第１基板または第２基板の外側、第１基材と第１電極層との間および第２基材と第２電極層との間に、偏光層を形成する偏光層形成工程を行うことができる。この際、偏光層は、互いの偏光軸が略垂直となり、一方の偏光層の偏光軸と第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向が略平行となるように配置される。ここで、「略垂直」とは、一方の偏光層の偏光軸と他方の偏光層の偏光軸とのなす角度が９０°±５°の範囲であることをいい、この角度は９０°±１°の範囲であることが好ましい。また、「略平行」とは、一方の偏光層の偏光軸と第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向とのなす角度が０°±５°の範囲であることをいい、この角度は０°±１°の範囲であることが好ましい。 7). In the present invention, a polarizing layer is formed outside the first substrate or the second substrate, between the first base material and the first electrode layer, and between the second base material and the second electrode layer. A polarizing layer forming step can be performed. At this time, the polarizing layers are arranged so that the polarization axes of the polarizing layers are substantially perpendicular to each other, and the polarizing axes of one polarizing layer and the alignment treatment directions of the first alignment film and the second alignment film are approximately parallel. Here, “substantially perpendicular” means that the angle formed by the polarization axis of one polarization layer and the polarization axis of the other polarization layer is in the range of 90 ° ± 5 °, and this angle is 90 ° ± 1. A range of ° is preferable. Further, “substantially parallel” means that an angle formed by the polarization axis of one polarizing layer and the alignment treatment direction of the first alignment film and the second alignment film is in a range of 0 ° ± 5 °. Is preferably in the range of 0 ° ± 1 °.

偏光層の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば第１基板および第２基板の外側に偏光層を貼付する方法、または第１基材および第２基材上に染料等を含有する塗工液を塗布する方法などを用いることができる。本工程は、例えば基板配置工程後に行ってもよく、第２配向工程後に行ってもよく、電極層形成工程前に行ってもよい。   The method for forming the polarizing layer is not particularly limited. For example, a method for attaching the polarizing layer to the outside of the first substrate and the second substrate, or a dye or the like on the first substrate and the second substrate. The method of apply | coating the coating liquid to be used can be used. This step may be performed, for example, after the substrate arranging step, may be performed after the second alignment step, or may be performed before the electrode layer forming step.

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.

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
［実施例１］
（第１基板の作製）
ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、このガラス基板上に透明レジスト（商品名：ＮＮ７８０、ＪＳＲ社製）をスピンコートして、減圧乾燥し、９０℃で３分間プリベークを行い、１００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線でマスク露光し、無機アルカリ溶液で現像を行い、２３０℃で３０分間ポストベークを行った。これにより、高さ１．５μｍの柱状スペーサーを形成した。
この柱状スペーサーが形成されたガラス基板をよく洗浄し、ＩＴＯ電極上に、光二量化反応型の光配向膜材料（商品名：ROP-102、ロリックテクノロジー社製）の２重量％シクロペンタノン溶液をスピンコートし、１３０℃で１０分間乾燥した後、偏光紫外線を約１００ｍＪ／ｃｍ^２照射し、配向処理を行った。 The following examples illustrate the present invention in more detail.
[Example 1]
(Production of the first substrate)
The glass substrate on which the ITO electrode is formed is thoroughly washed, a transparent resist (trade name: NN780, manufactured by JSR) is spin-coated on this glass substrate, dried under reduced pressure, pre-baked at 90 ° C. for 3 minutes, and 100 mJ Mask exposure with UV light of / cm ² , development with an inorganic alkali solution, and post-baking at 230 ° C. for 30 minutes. Thereby, a columnar spacer having a height of 1.5 μm was formed.
The glass substrate on which the columnar spacers are formed is thoroughly washed, and a 2% by weight cyclopentanone solution of a photodimerization reaction type photo-alignment film material (trade name: ROP-102, manufactured by Lorrick Technology) is applied on the ITO electrode. After spin coating and drying at 130 ° C. for 10 minutes, an alignment treatment was performed by irradiating polarized ultraviolet rays with about 100 mJ / cm ² .

（第２基板の作製）
ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、ＩＴＯ電極上に、光二量化反応型の光配向膜材料（商品名：ROP-103、ロリックテクノロジー社製）の２重量％シクロペンタノン溶液をスピンコートし、１３０℃で１０分間乾燥した後、偏光紫外線を約１００ｍＪ／ｃｍ^２照射し、配向処理を行った。
上記光配向膜上に、アクリレートモノマーを含有する反応性液晶材料（商品名：ROF-5101、ロリックテクノロジー社製）の５重量％シクロペンタノン溶液をスピンコートし、６０℃で３分間乾燥した後、紫外線を約１Ｊ／ｃｍ^２露光し、反応性液晶を重合させて固定化した。 (Production of second substrate)
The glass substrate on which the ITO electrode is formed is thoroughly washed, and a 2% by weight cyclopentanone solution of a photodimerization reaction type photo-alignment film material (trade name: ROP-103, manufactured by Lorrick Technology) is spun on the ITO electrode. After coating and drying at 130 ° C. for 10 minutes, an alignment treatment was performed by irradiating polarized ultraviolet rays with about 100 mJ / cm ² .
After spin-coating a 5 wt% cyclopentanone solution of a reactive liquid crystal material (trade name: ROF-5101, manufactured by Rorlic Technology) containing an acrylate monomer on the photo-alignment film and drying at 60 ° C. for 3 minutes. UV light was exposed to about 1 J / cm ² to polymerize and fix the reactive liquid crystal.

（液晶表示素子の作製）
第１基板の周縁部に、紫外線硬化型シール剤（商品名：LCB-610、イーエッチシー社製）を、シールディスペンサーを用いて、液晶の注入口を残して塗布した。次いで、第１基板および第２基板を、配向処理方向が略平行になるように対向させ、重ね合わせた。この状態で、紫外線を照射し、両基板を接着させ、空の液晶セルを作製した。
真空チャンバー内に液晶セルを配置し、真空チャンバー内を十分排気して液晶セル内を減圧にした状態で、１００℃に加熱した強誘電性液晶材料（商品名：R2301、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製）を注入し、毎分２℃で室温まで徐冷し、強誘電性液晶の第１配向処理を行った。
偏光顕微鏡で観察したところ、モノドメイン配向が確認された。また、互いの偏光軸が直交する２枚の偏光板の間に、液晶セルを配置して、一方の偏光板の偏光軸と配向処理方向とを略平行に配置したところ、電圧無印加状態で、液晶セル全体で光を透過せず黒表示が得られた。さらに、矩形電圧に対する駆動特性を測定したところ、第２基板側の電極が負極となるように電圧を印加した場合にのみ液晶が動作するＨＶ字型スイッチング特性を示した。飽和電圧は約５Ｖであった。 (Production of liquid crystal display element)
An ultraviolet curable sealant (trade name: LCB-610, manufactured by EACH Co., Ltd.) was applied to the peripheral edge of the first substrate using a seal dispenser, leaving the liquid crystal injection port. Next, the first substrate and the second substrate were opposed to each other so that the alignment treatment directions were substantially parallel to each other and overlapped. In this state, ultraviolet rays were irradiated to bond both the substrates, and an empty liquid crystal cell was produced.
A ferroelectric liquid crystal material (trade name: R2301, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) heated to 100 ° C in a state where the liquid crystal cell is placed in the vacuum chamber and the inside of the vacuum chamber is sufficiently evacuated to reduce the pressure in the liquid crystal cell. ) And slowly cooled to room temperature at 2 ° C. per minute to perform a first alignment treatment of the ferroelectric liquid crystal.
When observed with a polarizing microscope, monodomain alignment was confirmed. Further, when a liquid crystal cell is arranged between two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other, and the polarization axis of one polarizing plate and the alignment treatment direction are arranged substantially in parallel, the liquid crystal is not applied with a voltage. Black display was obtained without transmitting light throughout the cell. Furthermore, when the drive characteristics with respect to the rectangular voltage were measured, the HV-shaped switching characteristics in which the liquid crystal operates only when the voltage was applied so that the electrode on the second substrate side was a negative electrode were shown. The saturation voltage was about 5V.

次に、第２基板側の電極が負極となるように、５Ｖの直流電圧を印加しながら、１００℃に加熱し、約５分間１００℃で保持した後、毎分２℃で室温まで徐冷し、強誘電性液晶の第２配向処理を行った。
互いの偏光軸が直交する２枚の偏光板の間に、液晶セルを配置して、一方の偏光板の偏光軸と配向処理方向とを略平行に配置したところ、電圧印加状態で、液晶セル全体で光を透過せず黒表示が得られた。また、印加電圧を切断して観察したところ、液晶セル全体で白表示が得られた。 Next, while applying a DC voltage of 5 V so that the electrode on the second substrate side becomes a negative electrode, the electrode is heated to 100 ° C., held at 100 ° C. for about 5 minutes, and then gradually cooled to room temperature at 2 ° C. per minute. Then, the second alignment treatment of the ferroelectric liquid crystal was performed.
A liquid crystal cell is arranged between two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other, and the polarizing axis of one polarizing plate and the alignment treatment direction are arranged substantially in parallel. A black display was obtained without transmitting light. Moreover, when the applied voltage was cut and observed, white display was obtained in the entire liquid crystal cell.

［実施例２］
（第１基板の作製）
実施例１と同様にして第１基板を作製した。 [Example 2]
(Production of the first substrate)
A first substrate was produced in the same manner as in Example 1.

（第２基板の作製）
ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、ＩＴＯ電極上に、光二量化反応型の光配向膜材料（商品名：ROP-103、ロリックテクノロジー社製）の２重量％シクロペンタノン溶液をスピンコートし、１３０℃で１０分間乾燥した後、偏光紫外線を約１００ｍＪ／ｃｍ^２照射し、配向処理を行った。 (Production of second substrate)
The glass substrate on which the ITO electrode is formed is thoroughly washed, and a 2% by weight cyclopentanone solution of a photodimerization reaction type photo-alignment film material (trade name: ROP-103, manufactured by Lorrick Technology) is spun on the ITO electrode After coating and drying at 130 ° C. for 10 minutes, an alignment treatment was performed by irradiating polarized ultraviolet rays with about 100 mJ / cm ² .

（液晶表示素子の作製）
実施例１と同様にして、空の液晶セルを作製し、強誘電性液晶材料を注入して、強誘電性液晶の第１配向処理を行った。
偏光顕微鏡で観察したところ、モノドメイン配向が確認された。また、互いの偏光軸が直交する２枚の偏光板の間に、強誘電性液晶が封入された液晶セルを配置して、一方の偏光板の偏光軸と配向処理方向とを略平行に配置したところ、電圧無印加状態で、液晶セル全体で光を透過せず黒表示が得られた。また、第２基板側の電極が負極となるように、５Ｖの直流電圧を印加したところ、白表示が得られた。一方、第２基板側の電極が正極となるように、５Ｖの直流電圧を印加したところ、黒表示のままであった。さらに、矩形電圧に対する駆動特性を測定したところ、第２基板側の電極が負極となるように電圧を印加した場合にのみ液晶が動作するＨＶ字型スイッチング特性を示した。飽和電圧は約５Ｖであった。 (Production of liquid crystal display element)
In the same manner as in Example 1, an empty liquid crystal cell was prepared, and a ferroelectric liquid crystal material was injected to perform a first alignment process of the ferroelectric liquid crystal.
When observed with a polarizing microscope, monodomain alignment was confirmed. In addition, a liquid crystal cell in which ferroelectric liquid crystal is sealed is disposed between two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other, and the polarization axis of one polarizing plate and the alignment treatment direction are disposed substantially in parallel. When no voltage was applied, the entire liquid crystal cell did not transmit light and a black display was obtained. Further, when a DC voltage of 5 V was applied so that the electrode on the second substrate side was a negative electrode, white display was obtained. On the other hand, when a DC voltage of 5 V was applied so that the electrode on the second substrate side became a positive electrode, the black display remained. Furthermore, when the drive characteristics with respect to the rectangular voltage were measured, the HV-shaped switching characteristics in which the liquid crystal operates only when the voltage was applied so that the electrode on the second substrate side was a negative electrode were shown. The saturation voltage was about 5V.

次に、実施例１と同様にして、強誘電性液晶の第２配向処理を行った。
互いの偏光軸が直交する２枚の偏光板の間に、液晶セルを配置して、一方の偏光板の偏光軸と配向処理方向とを略平行に配置したところ、電圧印加状態で、液晶セル全体で光を透過せず黒表示が得られた。また、印加電圧を切断して観察したところ、液晶セル全体で白表示が得られた。 Next, the second alignment treatment of the ferroelectric liquid crystal was performed in the same manner as in Example 1.
A liquid crystal cell is arranged between two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other, and the polarizing axis of one polarizing plate and the alignment treatment direction are arranged substantially in parallel. A black display was obtained without transmitting light. Moreover, when the applied voltage was cut and observed, white display was obtained in the entire liquid crystal cell.

［実施例３］
実施例１で得られた液晶セルを、互いの偏光軸が直交する２枚の偏光板の間に、液晶セルを配置して、一方の偏光板の偏光軸と配向処理方向とを略平行に配置した。矩形電圧に対する駆動特性を測定したところ、電圧無印加時に白表示となるノーマリーホワイトモードで駆動することができた。また、第２基板側の電極が負極となるように電圧を印加した場合にのみ液晶が動作するＨＶ字型スイッチング特性を示した。飽和電圧は約２Ｖであった。 [Example 3]
In the liquid crystal cell obtained in Example 1, the liquid crystal cell was disposed between two polarizing plates whose polarization axes were orthogonal to each other, and the polarization axis of one polarizing plate and the alignment treatment direction were disposed substantially in parallel. . When the drive characteristics with respect to the rectangular voltage were measured, it was possible to drive in a normally white mode in which white display was obtained when no voltage was applied. In addition, HV-shaped switching characteristics in which the liquid crystal operates only when a voltage is applied so that the electrode on the second substrate side is a negative electrode are shown. The saturation voltage was about 2V.

液晶分子の挙動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the behavior of a liquid crystal molecule. 本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the liquid crystal display element of this invention. 強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the orientation state of a ferroelectric liquid crystal. 強誘電性液晶の印加電圧に対する透過率の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the transmittance | permeability with respect to the applied voltage of a ferroelectric liquid crystal. フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the drive sequence of the liquid crystal display element by a field sequential color system. 強誘電性液晶の有する相系列の相違による配向の違いを示した図である。It is the figure which showed the difference in orientation by the difference in the phase sequence which a ferroelectric liquid crystal has. 本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the liquid crystal display element of this invention. 本発明の液晶表示素子の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of the liquid crystal display element of this invention. フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the drive sequence of the liquid crystal display element by a field sequential color system. 本発明の液晶表示素子の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention. 本発明の液晶表示素子の製造方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention. 強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the orientation state of a ferroelectric liquid crystal. 強誘電性液晶の配向状態の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the orientation state of a ferroelectric liquid crystal. 強誘電性液晶の印加電圧に対する透過率の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the transmittance | permeability with respect to the applied voltage of a ferroelectric liquid crystal.

符号の説明Explanation of symbols

１ａ … 第１基材
１ｂ … 第２基材
２ａ … 第１電極層
２ｂ … 第２電極層
３ａ … 第１配向膜
３ｂ … 第２配向膜
５ … 液晶層
６ａ … 第１偏光層
６ｂ … 第２偏光層
８ … 液晶分子
１０ … 液晶表示素子
１１ … 第１基板
１２ … 第２基板
ｄ … 配向処理方向
ｎ … 強誘電性液晶の分子方向
ｚ … 層法線
ｐ１ … 第１偏光層の偏光軸
ｐ２ … 第２偏光層の偏光軸
Ｐｓ … 自発分極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... 1st base material 1b ... 2nd base material 2a ... 1st electrode layer 2b ... 2nd electrode layer 3a ... 1st alignment film 3b ... 2nd alignment film 5 ... Liquid crystal layer 6a ... 1st polarizing layer 6b ... 2nd Polarization layer 8 ... Liquid crystal molecule 10 ... Liquid crystal display element 11 ... First substrate 12 ... Second substrate d ... Orientation treatment direction n ... Molecular direction of ferroelectric liquid crystal z ... Layer normal p1 ... Polarization axis of first polarization layer p2 … The polarization axis of the second polarizing layer Ps… spontaneous polarization

Claims (7)

第１基材と、前記第１基材上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有する第１基板、および、第２基材と、前記第２基材上に形成された第２電極層と、前記第２電極層上に形成された第２配向膜とを有する第２基板を、前記第１配向膜および前記第２配向膜の配向処理方向が略平行になり、前記第１配向膜と前記第２配向膜とが対向するように配置し、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子であって、
前記強誘電性液晶が単安定性を示し、電圧無印加状態での前記強誘電性液晶の分子方向と前記配向処理方向とのなす角度が、前記強誘電性液晶のチルト角の約２倍であることを特徴とする液晶表示素子。 A first substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, a first alignment film formed on the first electrode layer, and a second substrate; A second substrate having a second electrode layer formed on the second substrate and a second alignment film formed on the second electrode layer, the first alignment film and the second alignment film The alignment treatment direction is substantially parallel, the first alignment film and the second alignment film are arranged to face each other, and a ferroelectric liquid crystal is interposed between the first alignment film and the second alignment film. A liquid crystal display element sandwiched between
The ferroelectric liquid crystal exhibits monostability, and the angle formed by the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal and the alignment treatment direction in a state where no voltage is applied is approximately twice the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal. There is a liquid crystal display element. 正または負のいずれかの電圧を印加した場合にのみ、前記強誘電性液晶の分子方向が前記配向処理方向と略平行になることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。   2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is substantially parallel to the alignment treatment direction only when a positive or negative voltage is applied. 前記強誘電性液晶が、相系列にスメクチックＡ相を持たないものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal does not have a smectic A phase in a phase series. 前記第１配向膜および前記第２配向膜の構成材料が互いに異なる組成を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。   4. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the constituent materials of the first alignment film and the second alignment film have different compositions. 5. 前記第１配向膜および前記第２配向膜の少なくともいずれか一方の上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。   5. A reactive liquid crystal layer formed by fixing a reactive liquid crystal is formed on at least one of the first alignment film and the second alignment film. The liquid crystal display element according to claim 1. 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を特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid crystal display element is driven by a field sequential color system. 第１基材と、前記第１基材上に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成された第１配向膜とを有する第１基板、および、第２基材と、前記第２基材上に形成された第２電極層と、前記第２電極層上に形成された第２配向膜とを有する第２基板を、前記第１配向膜と前記第２配向膜とが対向するように配置し、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子の製造方法であって、
前記第１基板および前記第２基板を、前記第１配向膜および前記第２配向膜の配向処理方向が略平行となるように配置する基板配置工程と、
単安定性を有する前記強誘電性液晶を、カイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度より高い温度に加温し、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に封入する液晶封入工程と、
封入された前記強誘電性液晶を徐冷する第１配向工程と、
前記第１配向工程後の前記強誘電性液晶の自発分極の向きを通常方向、前記通常方向の逆向きを反転方向とした場合、前記第１配向工程後に前記強誘電性液晶に自発分極の向きが反転方向となるような電圧を印加し、電圧を印加したまま前記強誘電性液晶をカイラルスメクチック相−ネマチック相転移温度以上に加温して徐冷する第２配向工程と
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 A first substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, a first alignment film formed on the first electrode layer, and a second substrate; A second substrate having a second electrode layer formed on the second base material and a second alignment film formed on the second electrode layer, the first alignment film and the second alignment film Are arranged so as to face each other, and a method of manufacturing a liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment film and the second alignment film,
A substrate disposing step of disposing the first substrate and the second substrate such that alignment processing directions of the first alignment film and the second alignment film are substantially parallel;
A liquid crystal encapsulating step of heating the ferroelectric liquid crystal having monostability to a temperature higher than a chiral smectic phase-nematic phase transition temperature and encapsulating between the first alignment film and the second alignment film;
A first alignment step of slowly cooling the encapsulated ferroelectric liquid crystal;
When the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal after the first alignment step is a normal direction, and the reverse direction of the normal direction is an inversion direction, the direction of spontaneous polarization in the ferroelectric liquid crystal after the first alignment step And a second alignment step in which the ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature equal to or higher than the chiral smectic-nematic phase transition temperature and gradually cooled while the voltage is applied. A method for manufacturing a liquid crystal display element.

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