JP2014196434A - In-plane switching liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キラル化合物を含有するネマチック液晶組成物を用いた横電界方式液晶表示素子に関するものである。 The present invention relates to a horizontal electric field mode liquid crystal display device using a nematic liquid crystal composition containing a chiral compound.
液晶表示素子は、これまで様々な駆動方式のものが開発され実用化されているが、近年、広視野角を実現できるといった特徴から、横電界方式液晶表示素子が注目されている。一方で、横電界方式液晶表示素子は、電圧印加により基板に対して横方向に電界が発生し、液晶分子が基板面に対して平行に回転することにより駆動するものであり、ＴＮ方式やＶＡ方式等の他の方式の液晶表示素子に比べて駆動電圧が大きく、透過率が低いという欠点を有している。 Various liquid crystal display elements have been developed and put to practical use so far, but in recent years, a horizontal electric field type liquid crystal display element has attracted attention because of its feature of realizing a wide viewing angle. On the other hand, the horizontal electric field type liquid crystal display element is driven by generating an electric field in the horizontal direction with respect to the substrate by applying a voltage and rotating the liquid crystal molecules in parallel with the substrate surface. Compared to other types of liquid crystal display elements such as the method, there are disadvantages that the drive voltage is large and the transmittance is low.
近年、液晶表示素子は薄型および低消費電力等といった特徴から、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の小型の携帯端末に用いられている。小型の携帯端末に用いられる液晶表示素子としては、ＩＣの耐電圧が低いという理由から低電圧駆動が可能であることが求められている。また、一般的に液晶表示素子の消費電力は電圧の二乗に比例するため、消費電力の削減を目的として駆動電圧の低減が求められている。そこで、横電界方式液晶表示素子を小型の携帯端末に用いる際には、駆動電圧を低減させる必要がある。しかしながら、一般的に液晶表示素子においては、駆動電圧を低減させると透過率が低下してしまう。特に、横電界方式液晶表示素子においては透過率の低下が顕著である。 In recent years, liquid crystal display elements have been used for small portable terminals such as mobile phones, smartphones, and tablet terminals because of their thinness and low power consumption. A liquid crystal display element used in a small portable terminal is required to be capable of being driven at a low voltage because the withstand voltage of the IC is low. In general, since the power consumption of the liquid crystal display element is proportional to the square of the voltage, a reduction in drive voltage is required for the purpose of reducing power consumption. Therefore, when the horizontal electric field type liquid crystal display element is used for a small portable terminal, it is necessary to reduce the driving voltage. However, in general, in a liquid crystal display element, when the driving voltage is reduced, the transmittance is lowered. In particular, in the horizontal electric field type liquid crystal display device, the transmittance is remarkably reduced.
横電界方式液晶表示素子における透過率向上の手段としては、例えば、電極のパターン、セルギャップ、液晶の弾性力、液晶および配向膜の種類等を調整する方法が提案されている。例えば特許文献１には、櫛歯電極上のセルギャップを櫛歯電極間のセルギャップよりも大きくすることにより、透過率を向上させる手段が開示されている。また特許文献２には、ＩＰＳモード液晶表示素子において、カイラル剤が添加された液晶を用い、一方の配向膜を水平配向膜とし、他方の配向膜を垂直配向膜とすることにより、駆動電圧を低減し、かつ透過率を向上させる手段が開示されている。
なお、特許文献２に記載されたＩＰＳモード液晶表示素子では、一方の配向膜が水平配向膜、他方の配向膜が垂直配向膜であり、電界無印加時に液晶分子はＴＮ方式のように配向しているが、一般的なＩＰＳモード液晶表示素子においては両方の配向膜が水平配向膜である。
As means for improving the transmittance in the horizontal electric field type liquid crystal display element, for example, a method of adjusting the electrode pattern, the cell gap, the elastic force of the liquid crystal, the type of the liquid crystal and the alignment film, and the like has been proposed. For example,
In the IPS mode liquid crystal display element described in
本発明者は、両方の配向膜が水平配向膜であり、一般的な構成を有する横電界方式液晶表示素子において透過率を向上させる方法について種々検討を行った結果、キラル化合物が添加されたネマチック液晶組成物を用いることにより透過率が向上することを知見した。そして、本発明者は、横電界方式液晶表示素子の透過率向上および駆動電圧低減について検討を重ねたところ、ネマチック液晶組成物にキラル化合物を添加することにより電圧−透過光量特性が変化し、添加するキラル化合物の種類によって電圧−透過光量特性の変化が相違することが判明した。 The present inventor conducted various studies on methods for improving the transmittance in a horizontal electric field mode liquid crystal display device in which both alignment films are horizontal alignment films and have a general configuration. It has been found that the transmittance is improved by using the liquid crystal composition. And when the present inventors repeatedly examined the transmittance improvement and the drive voltage reduction of the horizontal electric field type liquid crystal display device, the addition of the chiral compound to the nematic liquid crystal composition changed the voltage-transmitted light amount characteristics, and the addition It was found that the change in the voltage-transmitted light amount characteristic varies depending on the type of chiral compound to be used.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、キラル化合物を含有するネマチック液晶組成物を用いた横電界方式液晶表示素子において、高透過率および低電圧駆動の横電界方式液晶表示素子を提供することを主目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a horizontal electric field mode liquid crystal display element using a nematic liquid crystal composition containing a chiral compound, a lateral electric field type liquid crystal display element with high transmittance and low voltage driving is provided. The main purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は、第１基材、上記第１基材上に形成された複数の線状電極、および上記第１基材上に上記線状電極を覆うように形成された第１配向膜を有する液晶駆動側基板と、第２基材、および上記第２基材上に形成された第２配向膜を有する対向基板と、上記液晶駆動側基板および上記対向基板の間に形成され、下記一般式（１）で表されるキラル化合物を含有するネマチック液晶組成物を含む液晶層とを有することを特徴とする横電界方式液晶表示素子を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention is formed to cover a first base material, a plurality of linear electrodes formed on the first base material, and the linear electrodes on the first base material. A liquid crystal driving side substrate having the first alignment film, a second base material, a counter substrate having a second alignment film formed on the second base material, and the liquid crystal driving side substrate and the counter substrate. And a liquid crystal layer including a nematic liquid crystal composition containing a chiral compound represented by the following general formula (1).
本発明によれば、ネマチック液晶組成物が上記式（１）で表されるキラル化合物を含有することにより、電圧−透過光量特性が急峻になる傾向があるため、駆動電圧を低減し、透過率を向上させることが可能である。 According to the present invention, since the nematic liquid crystal composition contains the chiral compound represented by the above formula (1), the voltage-transmitted light amount characteristic tends to be steep, so that the driving voltage is reduced and the transmittance is reduced. It is possible to improve.
本発明においては、高透過率および低駆動電圧の横電界方式液晶表示素子を提供することが可能であるという効果を奏する。 In the present invention, there is an effect that it is possible to provide a horizontal electric field mode liquid crystal display element having high transmittance and low driving voltage.
以下、本発明の横電界方式液晶表示素子について詳細に説明する。
本発明の横電界方式液晶表示素子は、第１基材、上記第１基材上に形成された複数の線状電極、および上記第１基材上に上記線状電極を覆うように形成された第１配向膜を有する液晶駆動側基板と、第２基材、および上記第２基材上に形成された第２配向膜を有する対向基板と、上記液晶駆動側基板および上記対向基板の間に形成され、下記一般式（１）で表されるキラル化合物を含有するネマチック液晶組成物を含む液晶層とを有することを特徴とするものである。
Hereinafter, the horizontal electric field type liquid crystal display element of the present invention will be described in detail.
The lateral electric field type liquid crystal display element of the present invention is formed to cover the first substrate, the plurality of linear electrodes formed on the first substrate, and the linear electrodes on the first substrate. The liquid crystal driving side substrate having the first alignment film, the second base material, the counter substrate having the second alignment film formed on the second base material, and the liquid crystal driving side substrate and the counter substrate And a liquid crystal layer containing a nematic liquid crystal composition containing a chiral compound represented by the following general formula (1).
本発明の横電界方式液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の横電界方式液晶表示素子の一例を示す概略断面図であり、ＩＰＳモード液晶表示素子の例である。図１に例示する横電界方式液晶表示素子１においては、液晶駆動側基板１０と対向基板２０との間に、所定のキラル化合物が添加されたネマチック液晶組成物を含む液晶層３０が挟持されている。液晶駆動側基板１０は、第１基材２と、第１基材２上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極３と、第１基材２上に線状電極３を覆うように形成された第１配向膜４とを有している。対向基板２０は、第２基材１１と、第２基材１１上に形成された第２配向膜１２とを有している。第１配向膜４および第２配向膜１２は、いずれもいわゆる水平配向膜であり、ラビング方向等の配向処理方向が略平行になるように配置されている。この横電界方式液晶表示素子１においては、線状電極３に電圧が印加されると、電気力線Ｌで示すように線状電極３間で電界が発生する。
The horizontal electric field type liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a horizontal electric field mode liquid crystal display element of the present invention, which is an example of an IPS mode liquid crystal display element. In the horizontal electric field mode liquid
図２は、本発明の横電界方式液晶表示素子の他の例を示す概略断面図であり、ＦＦＳモード液晶表示素子の例である。図２に例示する横電界方式液晶表示素子１においては、液晶駆動側基板１０と対向基板２０との間に、所定のキラル化合物が添加されたネマチック液晶組成物を含む液晶層３０が挟持されている。液晶駆動側基板１０は、第１基材２と、第１基材２上に形成された全面電極３ａと、全面電極３ａ上に形成された絶縁層５と、絶縁層５上に形成され、櫛歯状に配置された複数の線状電極３ｂと、絶縁層５上に線状電極３ｂを覆うように形成された第１配向膜４とを有している。対向基板２０は、第２基材１１と、第２基材１１上に形成された第２配向膜１２とを有している。第１配向膜４および第２配向膜１２は、いずれも水平配向膜であり、配向処理方向が略平行になるように配置されている。この横電界方式液晶表示素子１においては、全面電極３ａおよび線状電極３ｂに電圧が印加されると、電気力線Ｌで示すように全面電極３ａおよび線状電極３ｂ間で電界が発生する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the horizontal electric field mode liquid crystal display element of the present invention, which is an example of an FFS mode liquid crystal display element. In the horizontal electric field mode liquid
このような横電界方式液晶表示素子において、キラル化合物がネマチック液晶組成物に添加されていることにより、透過率を向上させることができる。キラル化合物の添加により透過率が高くなる理由は明らかではないが、キラル化合物は捩れを生じさせるものであるため、キラル化合物を添加することにより電界印加時に液晶分子が回転しやすくなり、その結果、透過率が向上するものと考えられる。 In such a lateral electric field mode liquid crystal display element, the transmittance can be improved by adding the chiral compound to the nematic liquid crystal composition. The reason why the transmittance increases due to the addition of the chiral compound is not clear, but since the chiral compound causes twisting, the addition of the chiral compound facilitates the rotation of the liquid crystal molecules when an electric field is applied. It is considered that the transmittance is improved.
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の横電界方式液晶表示素子における線状電極の伸長方向ならびに第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向の一例を示す模式図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、横電界方式液晶表示素子においては、一般的に線状電極３の伸長方向と第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向ｄとが交差している。電界無印加時には、図中の破線で示すように、液晶分子３１は配向処理方向ｄに沿って配列する。そして、電界印加時には、線状電極３間に発生した電界Ｅに沿って液晶分子３１が配列しようとするために液晶分子３１が基板面に対して略平行に回転する。このとき、線状電極３の伸長方向に対して配向処理方向ｄが交差する向きによって、液晶分子３１の回転方向が異なる。すなわち、図３（ａ）においては、線状電極３の伸長方向に対して配向処理方向ｄが左回りに交差しており、液晶分子３１は左回りに回転する。一方、図３（ｂ）においては、線状電極３の伸長方向に対して配向処理方向ｄが右回りに交差しており、液晶分子３１は右回りに回転する。
このような横電界方式液晶表示素子において、図３（ａ）に示すように電界Ｅによって液晶分子３１が左回りに回転する場合には、ネマチック液晶組成物に左旋性のキラル化合物が添加されていると、左旋性のキラル化合物は左捩れを生じさせるため、電界印加時に液晶分子３１が左回りに回転しやすくなる。また、図３（ｂ）に示すように電界Ｅによって液晶分子３１が右回りに回転する場合には、ネマチック液晶組成物に右旋性のキラル化合物が添加されていると、右旋性のキラル化合物は右捩れを生じさせるため、電界印加時に液晶分子３１が右回りに回転しやすくなる。
したがって、キラル化合物を添加することにより電界印加時に液晶分子が回転しやすくなり、透過率が向上するものと考えられる。
3A and 3B are schematic views showing an example of the extension direction of the linear electrodes and the alignment treatment directions of the first alignment film and the second alignment film in the lateral electric field type liquid crystal display element of the present invention. As shown in FIGS. 3A and 3B, in the horizontal electric field type liquid crystal display element, generally, the extension direction of the
In such a lateral electric field type liquid crystal display device, when the
Therefore, it is considered that by adding a chiral compound, liquid crystal molecules easily rotate when an electric field is applied, and the transmittance is improved.
また、本発明者は種々のキラル化合物について検討を行った結果、上記式（１）で表されるキラル化合物を用いた場合には、電圧−透過光量特性が急峻となり、駆動電圧が比較的低くとも高い透過率が得られる傾向があることを知見した。 In addition, as a result of studying various chiral compounds, the present inventors have found that when the chiral compound represented by the above formula (1) is used, the voltage-transmitted light amount characteristic becomes steep and the driving voltage is relatively low. In both cases, it was found that high transmittance tends to be obtained.
したがって本発明の横電界方式液晶表示素子においては、ネマチック液晶組成物に上記式（１）で表されるキラル化合物が添加されていることにより、駆動電圧を低減し透過率を向上させることが可能である。 Therefore, in the lateral electric field liquid crystal display device of the present invention, the chiral compound represented by the above formula (1) is added to the nematic liquid crystal composition, so that the driving voltage can be reduced and the transmittance can be improved. It is.
以下、本発明の横電界方式液晶表示素子の各構成について説明する。 Hereinafter, each structure of the horizontal electric field type liquid crystal display element of this invention is demonstrated.
１．ネマチック液晶組成物
本発明に用いられるネマチック液晶組成物は、上記式（１）で表されるキラル化合物を含有するものである。
以下、ネマチック液晶組成物に含まれる各成分について説明する。
1. Nematic liquid crystal composition The nematic liquid crystal composition used in the present invention contains a chiral compound represented by the above formula (1).
Hereinafter, each component contained in the nematic liquid crystal composition will be described.
（１）キラル化合物
本発明に用いられるキラル化合物は、上記式（１）で表される化合物である。
上記式（１）において、Ｒ1は水素原子、シアノ基、炭素数１〜４のアルコキシ基または炭素数１〜４のアルコキシカルボニル基である。なお、アルコキシカルボニル基の炭素数は、アルコキシカルボニル基中のアルキル基の炭素数をいう。アルコキシ基中およびアルコキシカルボニル基中のアルキル基は、直鎖状または分岐状である。また、アルコキシ基中およびアルコキシカルボニル基中のアルキル基は、飽和であっても不飽和であってもよいが、中でも飽和であることが好ましい。環状の不飽和アルカン以外の不飽和アルカンにおいては、不飽和アルカンは飽和アルカンに比べて反応性が高く、長期の保存および駆動や温度変化により材質が変化し、横電界方式液晶表示素子の表示品質が劣化するおそれがあるからである。
(1) Chiral compound The chiral compound used in the present invention is a compound represented by the above formula (1).
In the above formula (1), R 1 is a hydrogen atom, a cyano group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms. The carbon number of the alkoxycarbonyl group refers to the carbon number of the alkyl group in the alkoxycarbonyl group. The alkyl group in the alkoxy group and the alkoxycarbonyl group is linear or branched. The alkyl group in the alkoxy group and the alkoxycarbonyl group may be saturated or unsaturated, but is preferably saturated. In unsaturated alkanes other than cyclic unsaturated alkanes, unsaturated alkanes are more reactive than saturated alkanes, and the material changes due to long-term storage, driving, and temperature changes, and the display quality of the lateral electric field liquid crystal display device This is because there is a risk of deterioration.
上記式（１）において、Ｒ2は炭素数２〜５のアルキル基である。アルキル基は、直鎖状または分岐状である。また、アルキル基は、飽和であっても不飽和であってもよいが、中でも飽和であることが好ましい。 In the above formula (1), R 2 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms. The alkyl group is linear or branched. The alkyl group may be saturated or unsaturated, but is preferably saturated.
上記式（１）で表されるキラル化合物としては、具体的に下記式に示す化合物を挙げることができる。 Specific examples of the chiral compound represented by the above formula (1) include compounds represented by the following formula.
キラル化合物は、公知の合成方法により合成することができる。
キラル化合物は、１種を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 chiral compound can be synthesized by a known synthesis method.
A chiral compound may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
キラル化合物は、液晶性を有するものであってもよく、液晶性を有さないものであってもよい。また、上記キラル化合物が液晶性を有する場合、スメクチック性を有するものであってもよく、スメクチック性を有さないものであってもよい。 The chiral compound may have liquid crystallinity or may not have liquid crystallinity. Moreover, when the said chiral compound has liquid crystallinity, it may have a smectic property and may not have a smectic property.
キラル化合物は、全体として旋光性を示すものであってもよく、または旋光性を示さないラセミ体であってもよい。中でも、キラル化合物が全体として旋光性を示すものであることが好ましい。キラル化合物が全体として旋光性を示すものであることにより透過率をさらに向上させることができるからである。これは、全体として旋光性を示すキラル化合物を添加することにより線状電極の近傍に位置する液晶分子が回転しやすくなるからと考えられる。 The chiral compound may exhibit optical activity as a whole, or may be a racemate that does not exhibit optical activity. Among them, it is preferable that the chiral compound exhibits optical rotation as a whole. This is because the transmittance can be further improved by the chiral compound exhibiting optical rotation as a whole. This is presumably because liquid crystal molecules located in the vicinity of the linear electrode are easily rotated by adding a chiral compound exhibiting optical rotation as a whole.
ここで、「キラル化合物が全体として旋光性を示すものである」とは、１種のキラル化合物のみが添加されている場合には、当該キラル化合物が旋光性を示すことをいい、２種以上のキラル化合物が添加されている場合には、ネマチック液晶組成物に含有される２種以上のキラル化合物の混合物が旋光性を示すことをいう。例えば、２種以上のキラル化合物が含有される場合であって、旋光性が逆方向のキラル化合物、すなわち右旋性を示すキラル化合物および左旋性を示すキラル化合物が含有される場合には、２種以上のキラル化合物からなる混合物が旋光性を示せばよい。 Here, “the chiral compound as a whole exhibits optical rotation” means that when only one kind of chiral compound is added, the chiral compound exhibits optical rotation, and two or more types. Is added, the mixture of two or more chiral compounds contained in the nematic liquid crystal composition exhibits optical rotation. For example, when two or more kinds of chiral compounds are contained and a chiral compound having a reverse optical rotation, that is, a chiral compound exhibiting dextrorotation and a chiral compound exhibiting levorotation are contained, 2 A mixture composed of more than one kind of chiral compound only needs to exhibit optical activity.
また、キラル化合物が全体として旋光性を示す場合、キラル化合物全体の旋光性は、横電界方式液晶表示素子において電界無印加時にネマチック液晶組成物がらせん構造を形成しない程度とする。電界無印加時にネマチック液晶組成物がらせん構造を形成すると、横電界では駆動できなくなる。このため、キラル化合物の添加量は、添加するキラル化合物の旋光性に応じて調整する必要がある。すなわち、旋光性が強いキラル化合物を添加する場合には添加量を少なくすることが好ましい。一方、旋光性が弱いキラル化合物を添加する場合にはある程度の高濃度で添加することができる。中でも、キラル化合物の添加量は、ネマチック液晶組成物がカイラルネマチック相を示さない程度の範囲で、高透過率および低駆動電圧に関して最も大きな効果が得られる量に調整することが好ましい。 Further, when the chiral compound exhibits optical rotation as a whole, the optical rotation of the entire chiral compound is such that the nematic liquid crystal composition does not form a helical structure when no electric field is applied in the transverse electric field type liquid crystal display device. If the nematic liquid crystal composition forms a helical structure when no electric field is applied, it cannot be driven by a lateral electric field. For this reason, it is necessary to adjust the addition amount of a chiral compound according to the optical rotation of the chiral compound to add. That is, when adding a chiral compound having a strong optical rotation, it is preferable to reduce the addition amount. On the other hand, when adding a chiral compound having weak optical activity, it can be added at a certain high concentration. In particular, the amount of the chiral compound added is preferably adjusted to an amount that provides the greatest effect with respect to the high transmittance and the low driving voltage as long as the nematic liquid crystal composition does not exhibit a chiral nematic phase.
ネマチック液晶組成物中のキラル化合物の含有量としては、駆動電圧を低減し、所望の透過率が得られる程度であれば特に限定されるものではなく、具体的には０．５質量％〜５質量％の範囲内であることが好ましい。キラル化合物の含有量が上記範囲よりも少ないと、駆動電圧の低減および透過率向上の効果が十分に得られない場合があり、一方、キラル化合物の含有量が上記範囲よりも多いと、カイラルネマチック相が発現しやすくなり、横電界では駆動できなくなる場合がある。
ここで、上記キラル化合物の含有量は、キラル化合物を１種単独で用いる場合にはそのキラル化合物の含有量を指し、キラル化合物を２種以上用いる場合にはキラル化合物の合計含有量を指す。
The content of the chiral compound in the nematic liquid crystal composition is not particularly limited as long as the driving voltage is reduced and a desired transmittance can be obtained. Specifically, the content is 0.5% by mass to 5%. It is preferable to be within the range of mass%. If the content of the chiral compound is less than the above range, the effect of reducing the driving voltage and improving the transmittance may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the content of the chiral compound is more than the above range, the chiral nematic The phase tends to develop and may not be driven by a lateral electric field.
Here, the content of the chiral compound indicates the content of the chiral compound when one kind of chiral compound is used alone, and indicates the total content of the chiral compound when two or more kinds of chiral compounds are used.
（２）他の成分
本発明に用いられるネマチック液晶組成物は、上記キラル化合物の他に、ネマチック相を示す成分を含有する。ネマチック相を示す成分としては、ネマチック液晶組成物に一般的に用いられるものを使用することができ、特に限定されるものではない。
(2) Other components The nematic liquid crystal composition used in the present invention contains a component exhibiting a nematic phase in addition to the chiral compound. As a component which shows a nematic phase, what is generally used for a nematic liquid crystal composition can be used, and it is not specifically limited.
（３）ネマチック液晶組成物
本発明に用いられるネマチック液晶組成物はネマチック相を示すものであればよく、その特性や相系列等は特に限定されるものではない。
(3) Nematic liquid crystal composition The nematic liquid crystal composition used in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits a nematic phase.
２．液晶層
本発明に用いられる液晶層は、上記ネマチック液晶組成物を含み、液晶駆動側基板および対向基板の間に形成されるものである。
2. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer used in the present invention contains the nematic liquid crystal composition and is formed between the liquid crystal driving side substrate and the counter substrate.
液晶層の厚みとしては、横電界方式の駆動が可能な厚みであれば特に限定されないが、応答速度向上、低駆動電圧のためには比較的薄いことが好ましい。具体的には、液晶層の厚みは１．５μｍ〜５．０μｍの範囲内であることが好ましい。 The thickness of the liquid crystal layer is not particularly limited as long as it can be driven by a lateral electric field method, but is preferably relatively thin in order to improve response speed and low driving voltage. Specifically, the thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 1.5 μm to 5.0 μm.
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば真空注入方式、液晶滴下方式等を用いることができる。 As a method for forming the liquid crystal layer, a method generally used as a method for manufacturing a liquid crystal cell can be used. For example, a vacuum injection method, a liquid crystal dropping method, or the like can be used.
３．液晶駆動側基板
本発明に用いられる液晶駆動側基板は、第１基材と、上記第１基材上に形成された複数の線状電極と、上記第１基材上に上記線状電極を覆うように形成された第１配向膜とを有するものである。
以下、液晶駆動側基板の各構成について説明する。
3. Liquid crystal drive side substrate The liquid crystal drive side substrate used in the present invention comprises a first base material, a plurality of linear electrodes formed on the first base material, and the linear electrodes on the first base material. A first alignment film formed to cover the first alignment film.
Hereinafter, each configuration of the liquid crystal driving side substrate will be described.
（１）線状電極
本発明に用いられる線状電極は、第１基材上に形成されるものである。
線状電極の形状としては、一般的に横電界方式液晶表示素子に用いることが可能な形状であれば特に限定されるものではなく、公知の形状にすることができる。例えば、マルチドメイン駆動の横電界方式液晶表示素子では、線状電極の形状は、屈曲部を有し、マルチドメイン駆動を可能にする形状にすることができ、具体的には「く」の字状等が挙げられる。
線状電極の材料、形成方法および膜厚としては、公知の材料、形成方法および膜厚を適用することができる。
(1) Linear electrode The linear electrode used for this invention is formed on a 1st base material.
The shape of the linear electrode is not particularly limited as long as it is a shape that can be generally used for a horizontal electric field type liquid crystal display element, and can be a known shape. For example, in a horizontal electric field mode liquid crystal display element of multi-domain drive, the shape of the linear electrode can be a shape that has a bent portion and enables multi-domain drive. And the like.
As the material, forming method, and film thickness of the linear electrode, known materials, forming methods, and film thicknesses can be applied.
（２）第１配向膜
本発明に用いられる第１配向膜は、第１基材上に上記線状電極を覆うように形成されるものである。
第１配向膜としては、例えばラビング膜等の水平配向膜が挙げられる。
第１配向膜の材料、形成方法および膜厚としては、公知の材料、形成方法および膜厚を適用することができる。
(2) 1st alignment film The 1st alignment film used for this invention is formed so that the said linear electrode may be covered on a 1st base material.
Examples of the first alignment film include a horizontal alignment film such as a rubbing film.
As the material, the forming method, and the film thickness of the first alignment film, known materials, forming methods, and film thicknesses can be applied.
（３）第１基材
本発明に用いられる第１基材は、上記の線状電極および第１配向膜を支持するものである。第１基材は、一般に横電界方式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、プラスチック板等が挙げられる。
(3) 1st base material The 1st base material used for this invention supports said linear electrode and 1st alignment film. A 1st base material will not be specifically limited if generally used as a base material of a horizontal electric field system liquid crystal display element, For example, a glass plate, a plastic plate, etc. are mentioned.
（４）その他の構成
本発明における液晶駆動側基板の構成は、ＩＰＳモードおよびＦＦＳモードに応じて適宜選択されるものであり、横電界方式液晶表示素子に一般的に使用されるものを適用することができる。例えば、ＦＦＳモード液晶表示素子においては、図２に示すように線状電極３ｂの他に、全面電極３ａが形成される場合がある。
(4) Other Configurations The configuration of the liquid crystal driving side substrate in the present invention is appropriately selected according to the IPS mode and the FFS mode, and the one generally used for a horizontal electric field mode liquid crystal display element is applied. be able to. For example, in the FFS mode liquid crystal display element, the entire surface electrode 3a may be formed in addition to the
４．対向基板
本発明に用いられる対向基板は、上記液晶駆動側基板と対向するものであり、第２基材と、上記第２基材上に形成された第２配向膜とを有するものである。
なお、第２基材および第２配向膜については、上記液晶駆動側基板の第１基材および第１配向膜と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明の横電界方式液晶表示素子において、液晶駆動側基板の第１配向膜と対向基板の第２配向膜とは、ラビング方向等の配向処理方向が略平行になるように配置される。
対向基板の構成はＩＰＳモードおよびＦＦＳモードに応じて適宜選択されるものであり、横電界方式液晶表示素子に一般的に使用されるものを適用することができる。
4). Counter substrate The counter substrate used in the present invention opposes the liquid crystal driving side substrate, and has a second base material and a second alignment film formed on the second base material.
Since the second base material and the second alignment film can be the same as the first base material and the first alignment film of the liquid crystal driving side substrate, description thereof is omitted here.
In the lateral electric field type liquid crystal display element of the present invention, the first alignment film of the liquid crystal driving side substrate and the second alignment film of the counter substrate are arranged so that the alignment treatment direction such as the rubbing direction is substantially parallel.
The configuration of the counter substrate is appropriately selected according to the IPS mode and the FFS mode, and those generally used for a horizontal electric field mode liquid crystal display element can be applied.
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.
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
（ネマチック液晶組成物）
下記に示すキラル化合物Ｉ〜VIIおよびメルク社製のネマチック液晶ＭＬＣ−３０１８を用い、下記表１に示すようにネマチック液晶組成物を準備した。
(Nematic liquid crystal composition)
Nematic liquid crystal compositions were prepared as shown in Table 1 below using chiral compounds I to VII shown below and nematic liquid crystal MLC-3018 manufactured by Merck.
［実施例１］
（ネマチック液晶組成物）
上記のキラル化合物Ｉ〜IVをそれぞれ含有するネマチック液晶組成物を用いた。
（ＩＰＳモード液晶表示素子の作製）
まず、図４に例示するように、ＩＴＯからなる線状電極３が形成されたガラス基板を準備した。図４は平面図である。図４に示すように線状電極３を中央で折れ曲がった形状を有するものとし、線状電極３間に電界が印加されるように電源に接続した。この際、図３（ａ）に例示するように、線状電極３の幅Ｗ１は５μｍ、線状電極３の間隔Ｗ２は１０μｍとした。
この基板上に、Φ５．０μｍの円状で、高さ３．３μｍの樹脂スペーサを０．１ｍｍピッチで形成した。次いで、その上にラビング配向膜材料（ＳＥ６１０：日産化学工業株式会社）を回転数１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで１８０℃、３０分間乾燥後、図４に示すようにラビング処理を行った。線状電極３の伸長方向とラビング処理方向ｄとのなす角度θは５°であった。
また、他のガラス基板上に、ラビング配向膜材料（ＳＥ６１０：日産化学工業株式会社）を回転数１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで１８０℃、３０分間乾燥後、ラビング処理を行った。
次に、基板上に四角い枠状にシール材を塗布した。その基板上に、上記ネマチック液晶組成物を塗布し、二つの基板を互いのラビング処理の方向が平行になるように組み立て圧着を行った。液晶層の厚みは３．３μｍであった。
[Example 1]
(Nematic liquid crystal composition)
A nematic liquid crystal composition containing each of the above chiral compounds I to IV was used.
(Production of IPS mode liquid crystal display element)
First, as illustrated in FIG. 4, a glass substrate on which the
On this substrate, resin spacers having a circular shape of Φ5.0 μm and a height of 3.3 μm were formed at a pitch of 0.1 mm. Subsequently, a rubbing alignment film material (SE610: Nissan Chemical Industries, Ltd.) was spin-coated at a rotation speed of 1500 rpm for 30 seconds. Then, after drying in an oven at 180 ° C. for 30 minutes, rubbing treatment was performed as shown in FIG. The angle θ formed between the extending direction of the
Further, a rubbing alignment film material (SE610: Nissan Chemical Industries, Ltd.) was spin-coated at a rotation speed of 1500 rpm for 30 seconds on another glass substrate. Thereafter, the substrate was dried in an oven at 180 ° C. for 30 minutes, and then rubbed.
Next, a sealing material was applied in a square frame shape on the substrate. The nematic liquid crystal composition was applied onto the substrate, and the two substrates were assembled and pressure-bonded so that the directions of the rubbing treatment were parallel to each other. The thickness of the liquid crystal layer was 3.3 μm.
得られた液晶表示素子においては、電圧無印加状態では図４中の破線で示すように液晶分子３１はラビング処理方向ｄに配向する。線状電極３間に電圧を印加すると、液晶分子３１が回転する。この際、線状電極３の伸長方向とラビング処理方向ｄとのなす角度θに応じて液晶分子３１が回転しやすい方向が決まる。すなわち、図４において、領域Ｌでは液晶分子３１は反時計回りに回転する。一方、領域Ｒでは液晶分子３１は時計回りに回転する。
In the obtained liquid crystal display element, when no voltage is applied, the
［実施例２］
（ネマチック液晶組成物）
上記のキラル化合物ＶまたはVIを含有するネマチック液晶組成物を用いた。
（ＩＰＳモード液晶表示素子の作製）
実施例１において線状電極３の伸長方向とラビング処理方向ｄとのなす角度θを１０°としたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を作製した。
[Example 2]
(Nematic liquid crystal composition)
A nematic liquid crystal composition containing the above chiral compound V or VI was used.
(Production of IPS mode liquid crystal display element)
A liquid crystal display element was produced in the same manner as in Example 1 except that the angle θ formed by the extending direction of the
［比較例１］
（ネマチック液晶組成物）
上記のキラル化合物VIIを含有するネマチック液晶組成物を用いた。
（ＩＰＳモード液晶表示素子の作製）
実施例１において線状電極３の伸長方向とラビング処理方向ｄとのなす角度θを１０°としたこと、および液晶層の厚み３．１μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を作製した。
[Comparative Example 1]
(Nematic liquid crystal composition)
A nematic liquid crystal composition containing the above chiral compound VII was used.
(Production of IPS mode liquid crystal display element)
The liquid crystal was the same as in Example 1 except that the angle θ formed by the extension direction of the
［評価］
液晶表示素子における領域Ｌおよび領域Ｒの透過光量は、光電子倍増管（フォトマル）をオリンパス社の偏光顕微鏡ＢＸ５１に設置し、光の強度を電圧値に変換し、その値を透過光量値（a.u.）として測定した。偏光顕微鏡における２枚の偏光板をクロスニコルの状態に設定し、ネマチック液晶組成物が充填された液晶セルを透過光量が一番少なくなる位置まで回転させた。その状態で矩形波の電圧（±８Ｖ）をかけ、そのときの透過光量を測定した。図５〜図９に電圧−透過光量特性を示す。
[Evaluation]
The amount of transmitted light in the region L and the region R in the liquid crystal display element is obtained by installing a photomultiplier tube (Photomaru) in the polarization microscope BX51 of Olympus, converting the light intensity into a voltage value, and converting the value into the transmitted light amount value (au ). Two polarizing plates in a polarizing microscope were set in a crossed Nicol state, and the liquid crystal cell filled with the nematic liquid crystal composition was rotated to a position where the amount of transmitted light was minimized. In this state, a rectangular wave voltage (± 8 V) was applied, and the amount of transmitted light at that time was measured. 5 to 9 show voltage-transmitted light quantity characteristics.
図５はキラル化合物Iを添加した場合の電圧−透過光量特性を示す。キラル化合物Iの特性により液晶分子が回転しやすい方向があり、領域Ｌのほうが液晶分子が回転しやすいが、領域Ｒでもキラル化合物が無添加の場合よりも透過光量が高くなった。
図６はキラル化合物IIを添加した場合の電圧−透過光量特性を示す。キラル化合物IIの場合、キラル化合物Iの場合と同様に、領域Ｌおよび領域Ｒのいずれもキラル化合物が無添加の場合よりも透過光量が高くなった。
図７はキラル化合物III、IVを添加した場合の電圧−透過光量特性を示す。キラル化合物III、IVの場合、領域Ｌではキラル化合物が無添加の場合よりも透過光量が若干高くなったが、領域Ｒは逆に透過光量が低くなったため、透過光量の平均値についてはそれほど大きな透過光量向上の結果は得られなかった。
図８はキラル化合物V、VIを添加した場合の電圧−透過光量特性を示す。キラル化合物V、VIの場合、キラル化合物Iの場合と同様に、領域Ｌおよび領域Ｒのいずれもキラル化合物が無添加の場合よりも透過光量が高くなった。
図９はキラル化合物VIIを添加した場合の電圧−透過光量特性を示す。キラル化合物VIIの場合、無添加の場合と比較して透過光量にほとんど変化が見られなかった。
FIG. 5 shows the voltage-transmitted light quantity characteristics when chiral compound I is added. There is a direction in which the liquid crystal molecules easily rotate due to the characteristics of the chiral compound I. In the region L, the liquid crystal molecules rotate more easily, but the transmitted light amount in the region R is higher than that in the case where no chiral compound is added.
FIG. 6 shows voltage-transmitted light quantity characteristics when chiral compound II is added. In the case of the chiral compound II, as in the case of the chiral compound I, the amount of transmitted light was higher in both the region L and the region R than when the chiral compound was not added.
FIG. 7 shows the voltage-transmitted light amount characteristics when chiral compounds III and IV are added. In the case of chiral compounds III and IV, the amount of transmitted light was slightly higher in region L than in the case where no chiral compound was added, but the amount of transmitted light was lower in region R. The result of the transmitted light amount improvement was not obtained.
FIG. 8 shows voltage-transmitted light amount characteristics when chiral compounds V and VI are added. In the case of chiral compounds V and VI, as in the case of chiral compound I, the amount of transmitted light was higher in both region L and region R than in the case where no chiral compound was added.
FIG. 9 shows the voltage-transmitted light quantity characteristics when chiral compound VII is added. In the case of chiral compound VII, there was almost no change in the amount of transmitted light compared to the case of no addition.
本発明においては低電圧における透過光量向上を目的としているため、低電圧である５Ｖ印加時の透過光量について、キラル化合物添加による透過光量の増加率を下記式により算出した。
透過光量の増加率（％）＝｛透過光量（キラル化合物あり）／透過光量（キラル化合物なし）−１｝×１００
さらに、領域Ｌおよび領域Ｒの透過光量の増加率の平均値を求めた。透過光量の増加率の平均値が１０％以上である場合を、透過光量向上の効果が得られたと判定した。結果を表２〜表４に示す。
The purpose of the present invention is to improve the amount of transmitted light at a low voltage. Therefore, the increase rate of the amount of transmitted light by adding a chiral compound was calculated from the following formula for the amount of transmitted light when a low voltage of 5 V was applied.
Increase rate of transmitted light amount (%) = {transmitted light amount (with chiral compound) / transmitted light amount (without chiral compound) -1} × 100
Furthermore, the average value of the increasing rate of the transmitted light amount in the region L and the region R was obtained. When the average value of the increase rate of the transmitted light amount was 10% or more, it was determined that the effect of improving the transmitted light amount was obtained. The results are shown in Tables 2-4.
表２〜表４および図５〜図９から、本発明におけるキラル化合物I、II、V、VIが添加されたネマチック液晶組成物を用いた場合には、キラル化合物無添加のネマチック液晶組成物を用いた場合に対して、電圧−透過光量曲線が低電圧側にシフトし、低電圧である５Ｖ印加時の透過光量が高くなり、透過光量向上の効果が得られた。一方、キラル化合物III、IV、VIIの場合には、透過光量向上の効果は確認できなかった。 From Tables 2 to 4 and FIGS. 5 to 9, when the nematic liquid crystal composition to which the chiral compounds I, II, V and VI in the present invention are added is used, the nematic liquid crystal composition to which no chiral compound is added is used. The voltage-transmitted light amount curve shifted to the low voltage side with respect to the case of using, and the transmitted light amount when 5 V, which is a low voltage, was increased, and the effect of improving the transmitted light amount was obtained. On the other hand, in the case of chiral compounds III, IV, and VII, the effect of improving the amount of transmitted light could not be confirmed.
１ … 横電界方式液晶表示素子
２ … 第１基材
３、３ｂ … 線状電極
４ … 第１配向膜
１０ … 液晶駆動側基板
１１ … 第２基材
１２ … 第２配向膜
２０ … 対向基板
３０ … 液晶層
３１ … 液晶分子
DESCRIPTION OF
Claims (1)
第２基材、および前記第２基材上に形成された第２配向膜を有する対向基板と、
前記液晶駆動側基板および前記対向基板の間に形成され、下記一般式（１）で表されるキラル化合物を含有するネマチック液晶組成物を含む液晶層と
を有することを特徴とする横電界方式液晶表示素子。
A counter substrate having a second base material and a second alignment film formed on the second base material;
A liquid crystal layer comprising a nematic liquid crystal composition containing a chiral compound formed between the liquid crystal driving side substrate and the counter substrate and represented by the following general formula (1): Display element.
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