JP2009036861A - Liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、単安定性を示し、ハーフV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いて、極性反転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。
【解決手段】本発明は、第1基材と第1電極層とラビング膜からなる第1配向層とを有する第1配向処理基板、および、第2基材と第2電極層と第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第2配向層とを有する第2配向処理基板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、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであり、上記第1配向パターンが光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、上記第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターン、あるいは、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【選択図】図5An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element capable of polarity inversion driving using a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability and exhibiting half V-shaped switching characteristics.
The present invention provides a first alignment treatment substrate having a first substrate, a first electrode layer, and a first alignment layer made of a rubbing film, and a second substrate, a second electrode layer, and a first alignment. A liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a second alignment treatment substrate having a pattern and a second alignment layer comprising a second alignment pattern, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability. The first alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material, and the second alignment pattern is an alignment for a reactive liquid crystal. Provided is a liquid crystal display element characterized by being a pattern composed of a film and a reactive liquid crystal layer, or a pattern composed of a photo-alignment film containing a photodimerization type material.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、自発分極を有する単安定型の強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display element using monostable ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization.
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と遅く動画表示に十分対応しているとはいえない。 Liquid crystal display elements have been widely used from large displays to portable information terminals because of their thinness and low power consumption, and their development is actively underway. So far, liquid crystal display elements have been developed and put to practical use, such as TN mode, STN multiplex drive, and active matrix drive using thin layer transistors (TFTs) for TN, but these use nematic liquid crystals. In addition, the response speed of the liquid crystal material is as slow as several ms to several tens of ms, and it cannot be said that it is sufficiently compatible with moving image display.
強誘電性液晶(FLC)は、応答速度がμsオーダーと極めて短く、高速デバイスに適した液晶である。強誘電性液晶はクラークおよびラガーウォルにより提唱された電圧非印加時に安定状態を二つ有する双安定性のものが広く知られているが(図25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. 25, upper), but for switching in two states, bright and dark. Although it has limited memory characteristics, it has a problem that gradation display cannot be performed.
近年、電圧非印加時の液晶層の状態がひとつの状態で安定化している(以下、これを「単安定」と称する。)強誘電性液晶が、電圧変化により液晶のダイレクタ(分子軸の傾き)を連続的に変化させ透過光度をアナログ変調することで階調表示を可能とするものとして注目されている(非特許文献1、図25下段)。単安定性を示す液晶としては、通常、コレステリック(Ch)相−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19上段)。
In recent years, the state of a liquid crystal layer when a voltage is not applied has been stabilized in one state (hereinafter referred to as “monostable”). ) Is continuously changed, and the transmitted light intensity is analog-modulated so that gradation display is possible (Non-patent
しかしながら、強誘電性液晶は、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために配向が難しい。特に、SmA相を経由しない強誘電性液晶は、層法線方向の異なる二つの領域(以下、これを「ダブルドメイン」と称する。)を発生する。このようなダブルドメインは、駆動時に白黒反転した表示になり、大きな問題となる。 However, ferroelectric liquid crystals are difficult to align because they have higher molecular ordering than nematic liquid crystals. In particular, a ferroelectric liquid crystal that does not pass through the SmA phase generates two regions having different layer normal directions (hereinafter referred to as “double domain”). Such a double domain becomes a serious problem because black-and-white inversion is displayed during driving.
ダブルドメインを改善する方法としては、液晶セルをCh相以上の温度に加熱し、直流電圧を印加したまま徐々に冷却する電界印加徐冷法が知られている(非特許文献2)。また、強誘電性液晶を単安定化する方法としては、強誘電性液晶に紫外線硬化型液晶性モノマーを混合し、電圧を印加した状態で、紫外線照射を行い、高分子化させることにより安定化させる高分子安定化法がある。 As a method for improving the double domain, an electric field applied slow cooling method is known in which a liquid crystal cell is heated to a temperature equal to or higher than the Ch phase and gradually cooled while a DC voltage is applied (Non-Patent Document 2). In addition, as a method for mono-stabilizing ferroelectric liquid crystal, it is stabilized by mixing ultraviolet light curable liquid crystalline monomer with ferroelectric liquid crystal and applying UV light in a state of applying voltage to make it polymerized. There is a polymer stabilization method.
また、モノドメイン化の方法として、上下の配向膜の一方にラビング処理を施し、他方に光配向処理を施すことにより、強誘電性液晶を配向させる方法が開示されている(特許文献1参照)。さらに、強誘電性液晶を単安定化する方法として、上下の配向膜として光配向膜を用い、これらの光配向膜にそれぞれ異なる組成の材料を用いる方法が開示されている(特許文献2、特許文献3および特許文献4参照)。またさらに、強誘電性液晶を単安定化する方法として、上下の配向膜のいずれか一方に、反応性液晶を塗布して配向させ固定化することにより反応性液晶層を形成し、この反応性液晶層を配向膜として作用させる方法が開示されている(特許文献5参照)。
Moreover, as a method for forming a monodomain, a method of aligning ferroelectric liquid crystal by performing rubbing treatment on one of upper and lower alignment films and applying photoalignment treatment on the other is disclosed (see Patent Document 1). . Furthermore, as a method for monostabilizing the ferroelectric liquid crystal, a method is disclosed in which photo-alignment films are used as upper and lower alignment films, and materials having different compositions are used for these photo-alignment films (
さらに、単安定性を示すものではないが、強誘電性液晶の配向欠陥を改善する方法として、上下の配向膜に光配向処理を施した後、それぞれの配向膜上にネマチック液晶を塗布して配向させ固定化することによりネマチック液晶層を形成し、このネマチック液晶層を配向膜として作用させることにより、強誘電性液晶を配向させる方法が開示されている(特許文献6参照)。 Furthermore, although it does not show monostability, as a method of improving the alignment defect of the ferroelectric liquid crystal, after applying a photo-alignment treatment to the upper and lower alignment films, a nematic liquid crystal is applied on each alignment film. A method of aligning ferroelectric liquid crystal by forming a nematic liquid crystal layer by aligning and fixing, and causing the nematic liquid crystal layer to act as an alignment film is disclosed (see Patent Document 6).
一般に、液晶表示素子では、直流電流を長時間印加すると焼き付きが生じるので、この焼き付きを防ぐために、一定周期で電圧の極性を反転させる極性反転駆動が採用されている。極性反転駆動には、縦または横方向1ライン毎に極性を反転するライン反転駆動や、1ドット(1画素)毎に極性を反転するドット反転駆動がある。 In general, in a liquid crystal display element, burn-in occurs when a direct current is applied for a long time. Therefore, in order to prevent this burn-in, polarity inversion driving that reverses the polarity of voltage at a constant period is adopted. The polarity inversion driving includes line inversion driving for inverting the polarity for each line in the vertical or horizontal direction and dot inversion driving for inverting the polarity for each dot (one pixel).
単安定性を示す強誘電性液晶には、図25下段に示すように、正負いずれかの電圧を印加したときにのみ液晶分子が動作する、half-V shaped switching(以下、「ハーフV字型スイッチング」と称する。)特性を示すものと、正負いずれの電圧を印加したときにも液晶分子が動作する、V shaped switching(以下、「V字型スイッチング」と称する。)特性を示すものとがある。特に、ハーフV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶は、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができるという利点を有する。 As shown in the lower part of FIG. 25, the ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability has a half-V shaped switching (hereinafter referred to as “half-V-shaped”) in which liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage is applied. It is called “switching”.) Some of them show characteristics, and others show V shaped switching (hereinafter referred to as “V-shaped switching”) characteristics in which liquid crystal molecules operate when either positive or negative voltage is applied. is there. In particular, the ferroelectric liquid crystal exhibiting a half V-shaped switching characteristic has an advantage that the opening time as a black and white shutter can be made sufficiently long.
このハーフV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶には、図2に示すように、負の電圧を印加したときに液晶分子が動作するもの(図2(a))と、正の電圧を印加したときに液晶分子が動作するもの(図2(b))とがある。 As shown in FIG. 2, the ferroelectric liquid crystal exhibiting half V-shaped switching characteristics includes a liquid crystal molecule that operates when a negative voltage is applied (FIG. 2A), and a positive voltage. Some liquid crystal molecules operate when applied (FIG. 2B).
上記のハーフV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いた液晶表示素子を、上記の極性反転駆動により駆動するためには、ライン毎、ドット毎等に、負の電圧を印加したときに液晶分子が動作する強誘電性液晶と、正の電圧を印加したときに液晶分子が動作する強誘電性液晶とを交互に配置する必要がある。 In order to drive the liquid crystal display element using the ferroelectric liquid crystal exhibiting the half V-shaped switching characteristic by the above polarity inversion driving, when a negative voltage is applied for each line, each dot, or the like. It is necessary to alternately arrange a ferroelectric liquid crystal in which liquid crystal molecules operate and a ferroelectric liquid crystal in which liquid crystal molecules operate when a positive voltage is applied.
しかしながら、強誘電性液晶は、上述したように配向が難しいため、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子を、上記の極性反転駆動により駆動する試みはなされていなかった。 However, since the ferroelectric liquid crystal is difficult to align as described above, no attempt has been made to drive a liquid crystal display element using the ferroelectric liquid crystal by the polarity inversion driving described above.
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、単安定性を示し、ハーフV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いて、極性反転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 such various points, and provides a liquid crystal display element capable of polarity inversion driving using a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability and exhibiting half V-shaped switching characteristics. The main purpose.
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、ラビング膜からなる第1配向層とを有する第1配向処理基板、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第2配向層とを有する第2配向処理基板を、上記第1配向層および上記第2配向層が対向するように配置し、上記第1配向層および上記第2配向層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、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであり、上記第1配向パターンが、光異性化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、上記第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とからなるパターン、あるいは、光二量化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれか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 provides a first base material, a first electrode layer formed on the first base material, and a first rubbing film formed on the first electrode layer. A first alignment treatment substrate having an alignment layer; a second substrate; a second electrode layer formed on the second substrate; and a first alignment pattern formed on the second electrode layer. A second alignment processing substrate having a second alignment layer having a second alignment pattern is disposed so that the first alignment layer and the second alignment layer face each other, and the first alignment layer and the second alignment layer are arranged. A liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the ferroelectric liquid crystal, the ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability and half V-shaped switching characteristics, and the first alignment pattern. Is a photoisomerization type that imparts anisotropy to the alignment layer by causing a photoisomerization reaction. The second alignment pattern is formed on the reactive liquid crystal alignment film and the reactive liquid crystal alignment film, and the reactive liquid crystal is immobilized on the reactive liquid crystal. A liquid crystal display characterized in that it is either a pattern composed of a liquid crystal layer or a pattern composed of a photo-alignment film containing a photo-dimerization-type material that imparts anisotropy to the alignment film by causing a photo-dimerization reaction An element is provided.
本発明によれば、第1配向層と、第2配向層の第1配向パターンと、第2配向層の第2配向パターンとを所定の組合せとすることにより、極性表面相互作用によって、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。これにより、第2配向層の第1配向パターンまたは第2配向パターンが設けられている領域毎に強誘電性液晶の自発分極の向きを反転させることができ、極性反転駆動が可能となる。また、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができるので、第2配向層の第1配向パターンまたは第2配向パターンが設けられている各領域では、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることが可能である。
また本発明によれば、第1配向層にラビング膜を用いることにより、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥の発生を効果的に抑制することが可能である。
According to the present invention, the first alignment layer, the first alignment pattern of the second alignment layer, and the second alignment pattern of the second alignment layer are combined in a predetermined combination, thereby allowing ferroelectricity to occur by polar surface interaction. It is possible to control the direction of spontaneous polarization of the liquid crystal. As a result, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be reversed for each region where the first alignment pattern or the second alignment pattern of the second alignment layer is provided, and polarity inversion driving is possible. Further, since the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be controlled, the mono-domain alignment of the ferroelectric liquid crystal is performed in each region where the first alignment pattern or the second alignment pattern of the second alignment layer is provided. It is possible to obtain
Moreover, according to this invention, it is possible to suppress effectively generation | occurrence | production of a zigzag defect and a hairpin defect by using a rubbing film | membrane for a 1st orientation layer.
上記発明においては、上記第2電極層と上記第2配向層との間に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層が形成され、上記濡れ性変化層表面に、撥液性領域および親液性領域からなる濡れ性変化パターンが形成され、上記親液性領域上にのみ上記第2配向層が形成されていてもよい。濡れ性変化層表面に形成された濡れ性変化パターンを利用して、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができるからである。 In the above invention, a wettability changing layer in which wettability is changed by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation is formed between the second electrode layer and the second alignment layer, and on the wettability changing layer surface, A wettability change pattern including a liquid repellent region and a lyophilic region may be formed, and the second alignment layer may be formed only on the lyophilic region. This is because the first alignment pattern and the second alignment pattern can be easily and accurately formed using the wettability change pattern formed on the wettability changing layer surface.
上記の場合、上記第2基材と上記濡れ性変化層との間にパターン状の遮光部が形成され、上記撥液性領域が上記遮光部が設けられている領域に配置されていることが好ましい。これにより、撥液性領域での強誘電性液晶の配向乱れによる光漏れを防ぐことができるからである。 In the above case, a pattern-shaped light-shielding portion is formed between the second base material and the wettability changing layer, and the liquid-repellent region is disposed in a region where the light-shielding portion is provided. preferable. This is because light leakage due to disordered alignment of the ferroelectric liquid crystal in the liquid repellent region can be prevented.
また本発明においては、上記第1配向パターンおよび上記第2配向パターンの間に絶縁部が形成され、上記絶縁部表面が撥液性領域、上記絶縁部の開口部内の層表面が親液性領域であり、上記親液性領域上にのみ上記第2配向層が形成されていてもよい。上記の場合と同様に、絶縁部表面の撥液性領域と絶縁部の開口部内の層表面の親液性領域との濡れ性の違いを利用して、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができるからである。 In the present invention, an insulating portion is formed between the first alignment pattern and the second alignment pattern, the surface of the insulating portion is a liquid repellent region, and the layer surface in the opening of the insulating portion is a lyophilic region. The second alignment layer may be formed only on the lyophilic region. As in the case described above, the first alignment pattern and the second alignment pattern are changed using the difference in wettability between the lyophobic region on the surface of the insulating portion and the lyophilic region on the surface of the layer in the opening of the insulating portion. This is because it can be easily formed with high accuracy.
上記の場合、上記絶縁部が遮光部であることが好ましい。これにより、撥液性領域での強誘電性液晶の配向乱れによる光漏れを防ぐことができるからである。 In the above case, the insulating part is preferably a light shielding part. This is because light leakage due to disordered alignment of the ferroelectric liquid crystal in the liquid repellent region can be prevented.
また本発明においては、上記第1配向パターンおよび上記第2配向パターンの間に隔壁が形成されていてもよい。この場合も同様に、隔壁が形成されていることにより、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができるからである。 In the present invention, a partition wall may be formed between the first alignment pattern and the second alignment pattern. Similarly, in this case, since the partition walls are formed, the first alignment pattern and the second alignment pattern can be easily formed with high accuracy.
また本発明は、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第1配向層とを有する第1配向処理基板、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第2配向層とを有する第2配向処理基板を、上記第1配向層の第1配向パターンおよび上記第2配向層の第2配向パターンが対向し、上記第1配向層の第2配向パターンおよび上記第2配向層の第1配向パターンが対向するように配置し、上記第1配向層および上記第2配向層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、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであり、上記第1配向パターンがラビング膜からなるパターンであり、上記第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とからなるパターン、光二量化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、光異性化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかであることを特徴とする液晶表示素子を提供する。 The present invention also provides a first base material, a first electrode layer formed on the first base material, and a first orientation pattern and a second orientation pattern formed on the first electrode layer. A first alignment treatment substrate having an alignment layer; a second substrate; a second electrode layer formed on the second substrate; and a first alignment pattern formed on the second electrode layer. A second alignment treatment substrate having a second alignment layer composed of a second alignment pattern, the first alignment pattern of the first alignment layer and the second alignment pattern of the second alignment layer are opposed to each other, and the first alignment layer A liquid crystal display element in which the second alignment pattern and the first alignment pattern of the second alignment layer are opposed to each other, and a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment layer and the second alignment layer. The ferroelectric liquid crystal exhibits monostability and is half V-shaped. The first alignment pattern is a pattern made of a rubbing film, and the second alignment pattern is formed on the reactive liquid crystal alignment film and the reactive liquid crystal alignment film. A pattern composed of a reactive liquid crystal layer formed by immobilizing a crystalline liquid crystal, a pattern composed of a photo-alignment film containing a photodimerization-type material that gives anisotropy to the alignment film by causing a photodimerization reaction, or photoisomerism Provided is a liquid crystal display element characterized in that it is any one of a pattern made of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material that imparts anisotropy to the alignment film by causing an oxidization reaction.
本発明によれば、第1配向パターンおよび第2配向パターンを所定の組合せとすることにより、極性表面相互作用によって、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができる。これにより、第1配向層の第1配向パターンまたは第2配向パターンが設けられている領域毎に強誘電性液晶の自発分極の向きを反転させることができ、極性反転駆動が可能となる。また、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができるので、第1配向層の第1配向パターンまたは第2配向パターンが設けられている各領域では、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることが可能である。
また本発明によれば、第1配向パターンにラビング膜を用いることにより、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥の発生を効果的に抑制することが可能である。
According to the present invention, the direction of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be controlled by the polar surface interaction by setting the first alignment pattern and the second alignment pattern in a predetermined combination. As a result, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be reversed for each region where the first alignment pattern or the second alignment pattern of the first alignment layer is provided, and polarity inversion driving is possible. In addition, since the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be controlled, the monodomain alignment of the ferroelectric liquid crystal is performed in each region where the first alignment pattern or the second alignment pattern of the first alignment layer is provided. It is possible to obtain
Further, according to the present invention, it is possible to effectively suppress the occurrence of zigzag defects and hairpin defects by using a rubbing film for the first alignment pattern.
上記発明においては、上記第1電極層と上記第1配向層との間、および、上記第2電極層と上記第2配向層と間に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層がそれぞれ形成され、上記濡れ性変化層表面に、撥液性領域および親液性領域からなる濡れ性変化パターンが形成され、上記親液性領域上にのみ上記第1配向層および上記第2配向層が形成されていてもよい。濡れ性変化層表面に形成された濡れ性変化パターンを利用して、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができるからである。 In the said invention, wettability changes by the effect | action of the photocatalyst accompanying energy irradiation between the said 1st electrode layer and the said 1st orientation layer, and between the said 2nd electrode layer and the said 2nd orientation layer. A wettability change layer is formed, and a wettability change pattern including a liquid repellent region and a lyophilic region is formed on the surface of the wettability change layer. The first alignment layer and the wettability change layer are formed only on the lyophilic region. The second alignment layer may be formed. This is because the first alignment pattern and the second alignment pattern can be easily and accurately formed using the wettability change pattern formed on the wettability changing layer surface.
上記の場合、上記第1配向処理基板の第1基材と濡れ性変化層との間、および、上記第2配向処理基板の第2基材と濡れ性変化層との間の少なくともいずれか一方にパターン状の遮光部が形成され、上記撥液性領域が上記遮光部が設けられている領域に配置されていることが好ましい。これにより、撥液性領域での強誘電性液晶の配向乱れによる光漏れを防ぐことができるからである。 In the above case, at least one of the first substrate and the wettability changing layer of the first alignment processing substrate and the second substrate and the wettability changing layer of the second alignment processing substrate. It is preferable that a pattern-shaped light-shielding portion is formed on the liquid-repellent region and the liquid-repellent region is disposed in the region where the light-shielding portion is provided. This is because light leakage due to disordered alignment of the ferroelectric liquid crystal in the liquid repellent region can be prevented.
また本発明においては、上記第1配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンの間、ならびに、上記第2配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンの間に絶縁部がそれぞれ形成され、上記絶縁部表面が撥液性領域、上記絶縁部の開口部内の層表面が親液性領域であり、上記親液性領域上にのみ上記第1配向層および上記第2配向層が形成されていてもよい。上記の場合と同様に、絶縁部表面の撥液性領域と絶縁部の開口部内の層表面の親液性領域との濡れ性の違いを利用して、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができるからである。 In the present invention, insulating portions are respectively formed between the first alignment pattern and the second alignment pattern of the first alignment layer and between the first alignment pattern and the second alignment pattern of the second alignment layer. The surface of the insulating part is a liquid repellent area, the surface of the layer in the opening of the insulating part is a lyophilic area, and the first alignment layer and the second alignment layer are formed only on the lyophilic area. It may be. As in the case described above, the first alignment pattern and the second alignment pattern are changed using the difference in wettability between the lyophobic region on the surface of the insulating portion and the lyophilic region on the surface of the layer in the opening of the insulating portion. This is because it can be easily formed with high accuracy.
上記の場合、上記第1配向処理基板に形成された絶縁部および上記第2配向処理基板に形成された絶縁部の少なくともいずれか一方が遮光部であることが好ましい。これにより、撥液性領域での強誘電性液晶の配向乱れによる光漏れを防ぐことができるからである。 In the above case, it is preferable that at least one of the insulating portion formed on the first alignment processing substrate and the insulating portion formed on the second alignment processing substrate is a light shielding portion. This is because light leakage due to disordered alignment of the ferroelectric liquid crystal in the liquid repellent region can be prevented.
また本発明においては、上記第1配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンの間、あるいは、上記第2配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンの間のいずれかに隔壁が形成されていてもよい。この場合も同様に、隔壁が形成されていることにより、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができるからである。 In the present invention, a partition is formed between the first alignment pattern and the second alignment pattern of the first alignment layer or between the first alignment pattern and the second alignment pattern of the second alignment layer. May be. Similarly, in this case, since the partition walls are formed, the first alignment pattern and the second alignment pattern can be easily formed with high accuracy.
さらに本発明においては、上記ラビング膜がポリイミドを含有することが好ましい。 Furthermore, in the present invention, it is preferable that the rubbing film contains polyimide.
本発明においては、強誘電性液晶を挟んで所定の配向膜の組合せとすることにより、極性表面相互作用によって、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができるという効果を奏する。これにより、第1配向パターンまたは第2配向パターンが設けられている領域毎に強誘電性液晶の自発分極の向きを反転させることができ、極性反転駆動が可能となる。また、片側の配向膜にラビング膜を用いることにより、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥の発生を効果的に抑制することができるという効果を奏する。 In the present invention, the combination of the predetermined alignment films with the ferroelectric liquid crystal sandwiched therebetween has an effect that the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be controlled by the polar surface interaction. As a result, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be reversed for each region in which the first alignment pattern or the second alignment pattern is provided, and polarity inversion driving is possible. In addition, the use of a rubbing film for the alignment film on one side has an effect that the generation of zigzag defects and hairpin defects can be effectively suppressed.
本発明者らは、強誘電性液晶の自発分極の向きについて調べるため、以下に示す実験を行った。 In order to investigate the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal, the inventors conducted the following experiment.
まず、ラビング膜と光二量化型材料を含有する光配向膜との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製した。
ITO電極が形成されたガラス基板上に、ポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)を印刷し、ラビング処理することにより配向膜を形成した。また、ITO電極が形成されたガラス基板上に、光二量化型材料(Rolic technologies 社製、商品名:ROP103)の2質量%シクロペンタノン溶液をスピンコートし、130℃で15分間乾燥させた後、直線偏光紫外線を約100mJ/cm2照射し、配向処理を行った。
First, a liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal was sandwiched between a rubbing film and a photo-alignment film containing a photodimerization type material was produced.
On the glass substrate on which the ITO electrode was formed, polyimide (manufactured by Nissan Chemical Industries, trade name: SE-7492) was printed and rubbed to form an alignment film. Further, a 2% by mass cyclopentanone solution of a photodimerization type material (Rolic technologies, trade name: ROP103) was spin-coated on a glass substrate on which an ITO electrode was formed, and dried at 130 ° C. for 15 minutes. Then, alignment treatment was performed by irradiating with linearly polarized ultraviolet rays of about 100 mJ / cm 2 .
一方の基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、他方の基板にシール剤をシールディスペンサーで塗布した。次いで、両基板をそれぞれの配向処理方向が平行になるように対向させ、熱圧着を行い、空の液晶セルを作製した。
次に、強誘電性液晶(商品名:R2301、AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着させ、オーブンを用いて、N相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行い、ゆっくりと常温に戻した。
One substrate was sprayed with 1.5 μm bead spacers, and a sealant was applied to the other substrate with a seal dispenser. Next, both substrates were made to face each other so that their alignment treatment directions were parallel, and thermocompression bonding was performed to produce an empty liquid crystal cell.
Next, a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, manufactured by AZ Electronic Materials) is used to attach a ferroelectric liquid crystal to the upper portion of the injection port, and an oven is used to obtain an N-phase-isotropic phase transition temperature of 10 Injection was performed at a temperature higher by 20 ° C to 20 ° C, and the temperature was slowly returned to room temperature.
光二量化型材料を含有する光配向膜側の電極が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化したものは全体の約85%であった。 When a voltage was applied so that the electrode on the photo-alignment film side containing the photodimerization type material became a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changed about twice the tilt angle. About 85% of the ferroelectric liquid crystal molecules were changed in molecular direction by about twice the tilt angle.
また、ポリイミドおよび光二量化型材料の種類や組み合わせを変えて、上記と同様に、ラビング膜と光二量化型材料を含有する光配向膜との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製したところ、上記と同様の結果が得られた。 In addition, by changing the types and combinations of polyimide and photodimerization material, a liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a rubbing film and a photoalignment film containing the photodimerization material, as described above. As a result, the same results as described above were obtained.
次に、ラビング膜と反応性液晶層との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製した。
ITO電極が形成されたガラス基板上に、ポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)を印刷し、ラビング処理することにより配向膜を形成した。また、ITO電極が形成されたガラス基板上に、光異性化型材料(DIC社製、商品名:LIA01)の溶液をスピンコートし、100℃で1分乾燥させた後、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2照射し、配向処理を行った。そして、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(Rolic technologies 社製、商品名:ROF-5101)の2質量%シクロペンタノン溶液をスピンコートし、55℃で3分間乾燥させた後、無偏光紫外線を55℃で1000mJ/cm2露光した。
その後、上記と同様にして液晶表示素子を作製した。
Next, a liquid crystal display element in which ferroelectric liquid crystal was sandwiched between the rubbing film and the reactive liquid crystal layer was produced.
On the glass substrate on which the ITO electrode was formed, polyimide (manufactured by Nissan Chemical Industries, trade name: SE-7492) was printed and rubbed to form an alignment film. In addition, a solution of photoisomerizable material (manufactured by DIC, trade name: LIA01) is spin-coated on a glass substrate on which an ITO electrode is formed, dried at 100 ° C. for 1 minute, and then subjected to linearly polarized ultraviolet rays. Irradiation was performed at 1000 mJ / cm 2 to perform alignment treatment. Then, a 2% by mass cyclopentanone solution of reactive liquid crystal containing acrylate monomer (Rolic technologies, trade name: ROF-5101) was spin-coated on the photo-alignment film and dried at 55 ° C. for 3 minutes. After that, non-polarized ultraviolet rays were exposed to 1000 mJ / cm 2 at 55 ° C.
Thereafter, a liquid crystal display element was produced in the same manner as described above.
反応性液晶層側の電極が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化したものは全体の約88%であった。 When a voltage was applied so that the electrode on the reactive liquid crystal layer side became a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changed about twice the tilt angle. About 88% of the ferroelectric liquid crystal molecules were changed in molecular direction by about twice the tilt angle.
また、ポリイミドおよび反応性液晶の種類や組み合わせを変えて、上記と同様に、ラビング膜と反応性液晶層との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製したところ、上記と同様の結果が得られた。 In addition, by changing the type and combination of polyimide and reactive liquid crystal, a liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal was sandwiched between a rubbing film and a reactive liquid crystal layer was produced in the same manner as described above. Results were obtained.
次に、ラビング膜と光異性化型材料を含有する光配向膜との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製した。
ITO電極が形成されたガラス基板上に、ポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)を印刷し、ラビング処理することにより配向膜を形成した。また、ITO電極が形成されたガラス基板上に、光異性化型材料(大日本インキ社製、商品名:LIA01)をスピンコートし、100℃で3分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2照射し、配向処理を行った。
その後、上記と同様にして液晶表示素子を作製した。
Next, a liquid crystal display element in which a ferroelectric liquid crystal was sandwiched between a rubbing film and a photo-alignment film containing a photoisomerizable material was produced.
On the glass substrate on which the ITO electrode was formed, polyimide (manufactured by Nissan Chemical Industries, trade name: SE-7492) was printed and rubbed to form an alignment film. Also, a photoisomerizable material (trade name: LIA01, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) is spin-coated on a glass substrate on which an ITO electrode is formed, dried at 100 ° C. for 3 minutes, and then subjected to linearly polarized ultraviolet rays of about 1000 mJ. / Cm < 2 > was irradiated and alignment treatment was performed.
Thereafter, a liquid crystal display element was produced in the same manner as described above.
ラビング膜側の電極が負極になるように電圧を印加すると、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化した。強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化したものは全体の約70%であった。 When a voltage was applied so that the electrode on the rubbing film side became a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changed about twice the tilt angle. About 70% of the ferroelectric liquid crystal molecules changed in molecular direction about twice the tilt angle.
また、ポリイミドおよび光異性化型材料の種類や組み合わせを変えて、上記と同様に、ラビング膜と光異性化型材料を含有する光配向膜との間に強誘電性液晶が挟持された液晶表示素子を作製したところ、上記と同様の結果が得られた。 In addition, a liquid crystal display in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a rubbing film and a photo-alignment film containing a photoisomerizable material in the same manner as described above by changing the type and combination of polyimide and the photoisomerizable material. When the device was fabricated, the same result as above was obtained.
上述の実験の結果から、電圧無印加状態において、ラビング膜と、光二量化型材料を含有する光配向膜または反応性液晶層とでは、ラビング膜側に強誘電性液晶の自発分極の正極が向く傾向があり、またラビング膜と光異性化型材料を含有する光配向膜とでは、光異性化型材料を含有する光配向膜側に強誘電性液晶の自発分極の正極が向く傾向があるとの知見を得た。これは、強誘電性液晶と各層表面との相互作用である、極性表面相互作用が影響しているものと考えられる。 From the results of the above-described experiment, the positive electrode of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal faces the rubbing film side in the rubbing film and the photo-alignment film or reactive liquid crystal layer containing the photodimerization-type material in the state where no voltage is applied. The rubbing film and the photo-alignment film containing the photoisomerizable material tend to have the spontaneous polarization positive electrode of the ferroelectric liquid crystal facing the photo-alignment film side containing the photoisomerization-type material. I got the knowledge. This is considered to be due to the influence of the polar surface interaction, which is the interaction between the ferroelectric liquid crystal and the surface of each layer.
以下、本発明の液晶表示素子について詳細に説明する。
本発明の液晶表示素子は、第1配向処理基板の第1配向層の構成により2つの実施態様に分けることができる。第1実施態様においては、第1配向処理基板の第1配向層は第1基材全面に形成されており、第2実施態様においては、第1配向処理基板の第1配向層は第1基材上にパターン状に形成され、第1配向パターンおよび第2配向パターンから構成されている。以下、各実施態様の液晶表示素子について、詳細に説明する。
Hereinafter, the liquid crystal display element of the present invention will be described in detail.
The liquid crystal display element of the present invention can be divided into two embodiments according to the configuration of the first alignment layer of the first alignment processing substrate. In the first embodiment, the first alignment layer of the first alignment substrate is formed on the entire surface of the first base material. In the second embodiment, the first alignment layer of the first alignment substrate is the first substrate. It is formed in a pattern on the material and is composed of a first alignment pattern and a second alignment pattern. Hereinafter, the liquid crystal display element of each embodiment will be described in detail.
I.第1実施態様
まず、本発明の液晶表示素子の第1実施態様について説明する。
本実施態様の液晶表示素子は、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、ラビング膜からなる第1配向層とを有する第1配向処理基板、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第2配向層とを有する第2配向処理基板を、上記第1配向層および上記第2配向層が対向するように配置し、上記第1配向層および上記第2配向層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、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであり、上記第1配向パターンが、光異性化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、上記第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とからなるパターン、あるいは、光二量化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかであることを特徴とするものである。
I. First Embodiment First, a first embodiment of the liquid crystal display element of the present invention will be described.
The liquid crystal display element of this embodiment includes a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, a first alignment layer formed on the first electrode layer and made of a rubbing film, A first alignment treatment substrate, a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a first alignment pattern and a second alignment formed on the second electrode layer. A second alignment treatment substrate having a second alignment layer made of a pattern is disposed so that the first alignment layer and the second alignment layer are opposed to each other, and the first alignment layer and the second alignment layer are disposed between the first alignment layer and the second alignment layer. A liquid crystal display element having a ferroelectric liquid crystal sandwiched therebetween, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability and half V-shaped switching characteristics, and the first alignment pattern is a light Includes photoisomerizable materials that impart anisotropy to alignment films by causing isomerization reactions. The second alignment pattern is formed on the reactive liquid crystal alignment film, and the reactive liquid crystal layer is formed by immobilizing the reactive liquid crystal. Or a pattern made of a photo-alignment film containing a photo-dimerization material that imparts anisotropy to the alignment film by causing a photo-dimerization reaction.
なお、「単安定性を示す」とは、電圧無印加時の強誘電性液晶の状態がひとつの状態で安定化している状態をいう。強誘電性液晶は、図1に例示するように、液晶分子LCが層法線zから傾いており、層法線zに垂直な底面を有する円錐(コーン)の稜線に沿って回転する。このような円錐(コーン)において、液晶分子LCの層法線zに対する傾き角をチルト角θという。このように、液晶分子LCは層法線zに対しチルト角±θだけ傾く二つの状態間をコーン上に動作することができる。具体的に説明すると、単安定性を示すとは、電圧無印加時に液晶分子LCがコーン上のいずれかひとつの状態で安定化している状態をいう。 “Showing monostability” means a state in which the state of the ferroelectric liquid crystal when no voltage is applied is stabilized in one state. In the ferroelectric liquid crystal, as illustrated in FIG. 1, the liquid crystal molecules LC are inclined from the layer normal z, and rotate along a cone ridge having a bottom surface perpendicular to the layer normal z. In such a cone, the tilt angle of the liquid crystal molecules LC with respect to the layer normal z is referred to as a tilt angle θ. Thus, the liquid crystal molecules LC can operate on the cone between two states inclined by a tilt angle ± θ with respect to the layer normal z. More specifically, the expression of “monostable” means a state in which the liquid crystal molecules LC are stabilized in any one state on the cone when no voltage is applied.
また、「ハーフV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。具体的には、図2に示すような正負いずれかの電圧を印加したときにのみ液晶分子が動作する特性をいう。 The “half V-shaped switching characteristic” refers to an electro-optical characteristic in which the light transmittance with respect to an applied voltage is asymmetric. Specifically, the liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage as shown in FIG. 2 is applied.
本実施態様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3および図4は、本実施態様の液晶表示素子の一例を示す断面図である。
The liquid crystal display element of this embodiment will be described with reference to the drawings.
3 and 4 are cross-sectional views showing an example of the liquid crystal display element of this embodiment.
図3に例示する液晶表示素子1においては、第1基材2上に第1電極層3およびラビング膜からなる第1配向層4が形成された第1配向処理基板5と、第2基材12上に第2電極層13および第2配向層14が形成された第2配向処理基板15とが対向しており、第1配向処理基板5の第1配向層4と第2配向処理基板15の第2配向層14との間には強誘電性液晶が挟持され、液晶層10が構成されている。第2配向層14は、第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14bからなり、この第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14b間には隔壁16が形成されている。また、第1配向パターン14aは、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、第2配向パターン14bは、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである。
In the liquid
また、図4に例示する液晶表示素子1においては、第1配向パターン14aは、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、第2配向パターン14bは、反応性液晶用配向膜17と、この反応性液晶用配向膜17上に形成された反応性液晶層18とからなるパターンである。なお、他の構成は、図3に示す液晶表示素子と同様である。
In the liquid
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配向層表面および第2配向層表面との相互作用としての極性効果によって自発分極の向きが決まる。
本実施態様においては、第1配向層と、第2配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンとの間に、強誘電性液晶が挟持されている。
Since the ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization, the direction of spontaneous polarization is determined by the polarity effect as the interaction between the ferroelectric liquid crystal and the first alignment layer surface and the second alignment layer surface.
In this embodiment, the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment layer and the first alignment pattern and the second alignment pattern of the second alignment layer.
図3に示す例においては、第1配向層4がラビング膜からなり、第2配向層の第1配向パターン14aが光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、第2配向層の第2配向パターン14bが光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであるので、それぞれの構成材料に応じて、第1配向層と第2配向層の第1配向パターンと第2配向層の第2配向パターンとを互いに異なる極性を有するものとすることができる。これにより、強誘電性液晶と第1配向層との極性表面相互作用、強誘電性液晶と第2配向層の第1配向パターンとの極性表面相互作用、および、強誘電性液晶と第2配向層の第2配向パターンとの極性表面相互作用が互いに異なるものとなる。
In the example shown in FIG. 3, the
上述したように、光二量化型材料を含有する光配向膜は、ラビング膜に比べて相対的に正極性が強い傾向にあり、ラビング膜は、光異性化型材料を含有する光配向膜に比べて相対的に正極性が強い傾向にあると考えられる。そのため、電圧無印加状態において、第1配向層(ラビング膜)と第2配向層の第1配向パターン(光異性化型材料を含有する光配向膜)とでは、ラビング膜側が正極性、光異性化型材料を含有する光配向膜側が負極性となると想定される。したがって、自発分極の正極を第2配向層の第1配向パターン(光異性化型材料を含有する光配向膜)側に向かせることができる。一方、電圧無印加状態において、第1配向層(ラビング膜)と第2配向層の第2配向パターン(光二量化型材料を含有する光配向膜)とでは、光二量化型材料を含有する光配向膜側が正極性、ラビング膜側が負極性となると想定される。したがって、自発分極の正極を第1配向層(ラビング膜)側に向かせることができる。 As described above, the photo-alignment film containing the photodimerization type material tends to have a relatively positive polarity compared to the rubbing film, and the rubbing film is more in comparison with the photo-alignment film containing the photoisomerization type material. Therefore, it is considered that the positive polarity tends to be relatively strong. Therefore, when no voltage is applied, the first alignment layer (rubbing film) and the first alignment pattern of the second alignment layer (photo-alignment film containing a photoisomerizable material) are positive in the rubbing film side. It is assumed that the photo-alignment film side containing the chemical conversion material is negative. Therefore, the spontaneous polarization positive electrode can be directed to the first alignment pattern (photo-alignment film containing photoisomerizable material) side of the second alignment layer. On the other hand, in a state where no voltage is applied, the first alignment layer (rubbing film) and the second alignment pattern of the second alignment layer (photo-alignment film containing a photodimerization-type material) have a photoalignment containing a photodimerization-type material. It is assumed that the film side is positive and the rubbing film side is negative. Therefore, the positive electrode of spontaneous polarization can be directed to the first alignment layer (rubbing film) side.
また、図4に示す例においては、第1配向層4がラビング膜からなり、第2配向層の第1配向パターン14aが光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、第2配向層の第2配向パターン14bが反応性液晶用配向膜17と反応性液晶層18とからなるパターンであるので、それぞれの構成材料に応じて、第1配向層と第2配向層の第1配向パターンと第2配向層の第2配向パターンとを互いに異なる極性を有するものとすることができる。これにより、強誘電性液晶と第1配向層との極性表面相互作用、強誘電性液晶と第2配向層の第1配向パターンとの極性表面相互作用、および、強誘電性液晶と第2配向層の第2配向パターンとの極性表面相互作用が互いに異なるものとなる。
In the example shown in FIG. 4, the
上述したように、反応性液晶層は、ラビング膜に比べて相対的に正極性が強い傾向にあり、ラビング膜は、光異性化型材料を含有する光配向膜に比べて相対的に正極性が強い傾向にあると考えられる。そのため、電圧無印加状態において、第1配向層(ラビング膜)と第2配向層の第1配向パターン(光異性化型材料を含有する光配向膜)とでは、ラビング膜側が正極性、光異性化型材料を含有する光配向膜側が負極性となると想定される。したがって、自発分極の正極を第2配向層の第1配向パターン(光異性化型材料を含有する光配向膜)側に向かせることができる。一方、電圧無印加状態において、第1配向層(ラビング膜)と第2配向層の第2配向パターン(反応性液晶用配向膜および反応性液晶層)とでは、反応性液晶層側が正極性、ラビング膜側が負極性となると想定される。したがって、自発分極の正極を第1配向層(ラビング膜)側に向かせることができる。 As described above, the reactive liquid crystal layer tends to have a relatively positive polarity compared to the rubbing film, and the rubbing film is relatively positive compared to the photo-alignment film containing the photoisomerizable material. It is thought that there is a strong tendency. Therefore, when no voltage is applied, the first alignment layer (rubbing film) and the first alignment pattern of the second alignment layer (photo-alignment film containing a photoisomerizable material) are positive in the rubbing film side. It is assumed that the photo-alignment film side containing the chemical conversion material is negative. Therefore, the spontaneous polarization positive electrode can be directed to the first alignment pattern (photo-alignment film containing photoisomerizable material) side of the second alignment layer. On the other hand, when no voltage is applied, the reactive liquid crystal layer side is positive in the first alignment layer (rubbing film) and the second alignment pattern of the second alignment layer (reactive liquid crystal alignment film and reactive liquid crystal layer). It is assumed that the rubbing film side is negative. Therefore, the positive electrode of spontaneous polarization can be directed to the first alignment layer (rubbing film) side.
すなわち、図5に例示するように、第2配向層の第1配向パターン14aが設けられている領域21では、液晶分子LCの自発分極Psの正極(+)を第2配向層の第1配向パターン14a側に向かせることができる。一方、第2配向層の第2配向パターン14bが設けられている領域22では、液晶分子LCの自発分極Psの正極(+)を第1配向層4側に向かせることができる。
That is, as illustrated in FIG. 5, in the
このように第1配向層、第2配向層の第1配向パターン、および第2配向層の第2配向パターンの表面極性を考慮して、第1配向層、第2配向層の第1配向パターン、および第2配向層の第2配向パターンを所定の組み合わせとすることにより、自発分極の向きを制御することができる。これにより、第2配向層の第1配向パターンまたは第2配向パターンが設けられている領域毎に自発分極の向きを反転させることができ、極性反転駆動が可能となる。 Thus, in consideration of the surface polarity of the first alignment layer, the first alignment pattern of the second alignment layer, and the second alignment pattern of the second alignment layer, the first alignment pattern of the first alignment layer and the second alignment layer. The direction of spontaneous polarization can be controlled by combining the second alignment pattern of the second alignment layer with a predetermined combination. As a result, the direction of spontaneous polarization can be reversed for each region of the second alignment layer where the first alignment pattern or the second alignment pattern is provided, and polarity inversion driving is possible.
また、強誘電性液晶においては、液晶分子の方向と、自発分極の向きと、層法線の方向とは、所定の関係にあるので、液晶分子の方向および自発分極の向きにより、層法線の方向が決まる。例えば図6(a)および(b)に示すように、自発分極Psの向きによって、層法線zの方向が異なるものとなる。なお、図6(a)においては液晶分子LCの自発分極Psが紙面手前から奥方向に向いており(図6(a)中の×印)、図6(b)においては液晶分子LCの自発分極Psが紙面奥空手前方向に向いている(図6(b)中の●印)。 Moreover, in the ferroelectric liquid crystal, the direction of the liquid crystal molecules, the direction of spontaneous polarization, and the direction of the layer normal are in a predetermined relationship, so the layer normal depends on the direction of the liquid crystal molecules and the direction of spontaneous polarization. The direction is determined. For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, the direction of the layer normal z differs depending on the direction of the spontaneous polarization Ps. In FIG. 6A, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules LC is directed from the front to the back of the page (indicated by a cross in FIG. 6A), and in FIG. 6B, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules LC is performed. The polarization Ps is directed toward the back of the paper (the mark ● in FIG. 6B).
本実施態様においては、上述したように、第1配向層、第2配向層の第1配向パターン、および第2配向層の第2配向パターンを所定の組み合わせとすることにより、自発分極の向きを制御することができる。図5に示す例においては、各領域21および22では、図7に例示するように、自発分極Psの向きを一定の方向に揃えることにより、モノドメイン配向を得ることができる。
In this embodiment, as described above, the direction of the spontaneous polarization is changed by combining the first alignment layer, the first alignment pattern of the second alignment layer, and the second alignment pattern of the second alignment layer in a predetermined combination. Can be controlled. In the example shown in FIG. 5, in each of the
図7は、強誘電性液晶の配向状態の一例を示す図であり、図5を上面から見た強誘電性液晶の配向状態を示している。なお、図7における×印および●印については、図6と同様である。
一般に、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子では、対向する2つの配向層は、それぞれの配向処理方向が平行になるように配置される。電圧無印加状態では、強誘電性液晶は、第1配向層および第2配向層の配向処理方向に沿って配向する。
図7に例示するように、無電圧印加状態では、液晶分子LCは第1配向層および第2配向層の配向処理方向dに沿って配向し、一様な配向状態となる。第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域21と、第2配向層の第2配向パターンが設けられている領域22とでは、それぞれ自発分極Psの向きが反転しており、層法線zの方向が異なるが、各領域21および22内では、自発分極Psの向きが一定の方向に揃っているので、モノドメイン配向を得ることができる。領域毎に自発分極の向きを一定の方向に揃えることにより、各領域内にて、配向欠陥の発生を抑制し、強誘電性液晶の配向をモノドメイン化することができるのである。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the alignment state of the ferroelectric liquid crystal, and shows the alignment state of the ferroelectric liquid crystal when FIG. 5 is viewed from above. 7 are the same as those in FIG. 6.
In general, in a liquid crystal display element using ferroelectric liquid crystal, two alignment layers facing each other are arranged so that their alignment processing directions are parallel to each other. When no voltage is applied, the ferroelectric liquid crystal is aligned along the alignment treatment direction of the first alignment layer and the second alignment layer.
As illustrated in FIG. 7, in the state where no voltage is applied, the liquid crystal molecules LC are aligned along the alignment treatment direction d of the first alignment layer and the second alignment layer, and are in a uniform alignment state. In the
また、一般にSmA相を経由する相系列を有する強誘電性液晶は、相変化の過程において、スメクチック層の層間隔が縮まり、その体積変化を補償するためにスメクチック層が曲がったシェブロン構造を有し、この曲げの方向によって液晶分子の長軸方向が異なるドメインが形成され、その境界面にジグザグ欠陥やヘアピン欠陥と呼ばれる配向欠陥が発生しやすい。このジグザグ欠陥やヘアピン欠陥の発生を防ぐためには、プレチルト角を大きくすることが有効である。
ラビング膜では比較的高いプレチルト角を実現することができる。したがって、第1配向層にラビング膜を用いることにより、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥の発生を効果的に抑制することが可能である。
In general, a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence passing through an SmA phase has a chevron structure in which the distance between smectic layers is reduced in the process of phase change and the smectic layer is bent to compensate for the volume change. Depending on the bending direction, domains having different major axis directions of liquid crystal molecules are formed, and alignment defects called zigzag defects or hairpin defects are likely to occur at the boundary surface. In order to prevent the occurrence of zigzag defects and hairpin defects, it is effective to increase the pretilt angle.
With the rubbing film, a relatively high pretilt angle can be realized. Therefore, by using a rubbing film for the first alignment layer, it is possible to effectively suppress the occurrence of zigzag defects and hairpin defects.
以下、本実施態様の液晶表示素子における各構成について説明する。 Hereinafter, each structure in the liquid crystal display element of this embodiment is demonstrated.
1.第1配向処理基板
本実施態様における第1配向処理基板は、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、ラビング膜からなる第1配向層とを有するものである。
以下、第1配向処理基板における各構成について説明する。
1. First alignment processing substrate The first alignment processing substrate in the present embodiment includes a first base material, a first electrode layer formed on the first base material, and a rubbing film formed on the first electrode layer. And a first alignment layer.
Hereinafter, each structure in a 1st orientation processing board | substrate is demonstrated.
(1)第1配向層
本実施態様における第1配向層は、第1電極層上に形成されるものであり、ラビング膜からなるものである。
(1) 1st orientation layer The 1st orientation layer in this embodiment is formed on the 1st electrode layer, and consists of a rubbing film.
ラビング膜に用いられる材料としては、ラビング処理により配向膜に異方性を付与することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The material used for the rubbing film is not particularly limited as long as it can impart anisotropy to the alignment film by rubbing treatment. For example, polyimide, polyamide, polyamideimide, polyetherimide, polyvinyl Examples thereof include alcohol and polyurethane. These may be used alone or in combination of two or more.
中でも、ラビング膜が、ポリイミドを含有することが好ましく、特にポリアミック酸を脱水閉環(イミド化)させたポリイミドを含有することが好ましい。 Especially, it is preferable that a rubbing film | membrane contains a polyimide, and it is especially preferable to contain the polyimide which carried out the dehydration ring closure (imidation) of the polyamic acid.
ポリアミック酸は、ジアミン化合物と酸二無水物とを反応させることにより合成することができる。
ポリアミック酸を合成する際に用いられるジアミン化合物としては、脂環式ジアミン、炭素環式芳香族ジアミン類、複素環式ジアミン類、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミンが例示される。
A polyamic acid can be synthesized by reacting a diamine compound with an acid dianhydride.
Examples of the diamine compound used when synthesizing the polyamic acid include alicyclic diamines, carbocyclic aromatic diamines, heterocyclic diamines, aliphatic diamines, and aromatic diamines.
脂環式ジアミンとしては、例えば、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、4,4´−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4´−ジアミノ−3,3´−ジメチルジシクロヘキサン、イソホロンジアミン等が挙げられる。 Examples of the alicyclic diamine include 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexane, and isophorone diamine. Etc.
炭素環式芳香族ジアミン類としては、例えば、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ジアミノトルエン類(具体的には、2,4−ジアミノトルエン)、1,4−ジアミノ−2−メトキシベンゼン、ジアミノキシレン類(具体的には、1,3−ジアミノ−2,4−ジメチルベンゼン)、1,3−ジアミノ−4−クロロベンゼン、1,4−ジアミノ−2,5−ジクロロベンゼン、1,4−ジアミノ−4−イソプロピルベンゼン、2,2´−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、4,4´−ジアミノジフェニルメタン、2,2´−ジアミノスチルベン、4,4´−ジアミノスチルベン、4,4´−ジアミノジフェニルエーテル、4,4´−ジフェニルチオエーテル、4,4´−ジアミノジフェニルスルホン、3,3´−ジアミノジフェニルスルホン、4,4´−ジアミノ安息香酸フェニルエステル、4,4´−ジアミノベンゾフェノン、4,4´−ジアミノベンジル、ビス(4−アミノフェニル)ホスフィンオキシド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキシルホスフィンオキシド、N,N−ビス(4−アミノフェニル)−N−フェニルアミン、N,N−ビス(4−アミンフェニル)−N−メチルアミン、4,4´−ジアミノジフェニル尿素、1,8−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノアントラキノン、ジアミノフルオレン類(具体的には、2,6−ジアミノフルオレン)、ビス(4−アミノフェニル)ジエチルシラン、ビス(4−アミノフェニル)ジメチルシラン、3,4´−ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジン、2,2´−ジメチルベンジジン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、4,4´−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン等が挙げられる。 Examples of the carbocyclic aromatic diamines include o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, diaminotoluenes (specifically 2,4-diaminotoluene), 1,4-diamino- 2-methoxybenzene, diaminoxylenes (specifically 1,3-diamino-2,4-dimethylbenzene), 1,3-diamino-4-chlorobenzene, 1,4-diamino-2,5-dichlorobenzene 1,4-diamino-4-isopropylbenzene, 2,2′-bis (4-aminophenyl) propane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 2,2′-diaminostilbene, 4,4′-diaminostilbene, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diphenylthioether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, , 3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminobenzoic acid phenyl ester, 4,4'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzyl, bis (4-aminophenyl) phosphine oxide, bis (3-amino Phenyl) sulfone, bis (4-aminophenyl) phenylphosphine oxide, bis (4-aminophenyl) cyclohexylphosphine oxide, N, N-bis (4-aminophenyl) -N-phenylamine, N, N-bis (4 -Aminephenyl) -N-methylamine, 4,4'-diaminodiphenylurea, 1,8-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 1,5-diaminoanthraquinone, diaminofluorenes (specifically, 2 , 6-Diaminofluorene), bis (4-aminophenyl) diethyl Lan, bis (4-aminophenyl) dimethylsilane, 3,4'-diaminodiphenyl ether, benzidine, 2,2'-dimethylbenzidine, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, bis [ 4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 1,4- Examples thereof include bis (4-aminophenoxy) benzene and 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene.
複素環式ジアミン類としては、例えば、2,6−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノ−s−トリアジン、2,5−ジアミノジベンゾフラン、2,7−ジアミノカルバゾール、3,6−ジアミノカルバゾール、3,7−ジアミノフェノチアジン、2,5−ジアミノ−1,3,4−チアジアゾール、2,4−ジアミノ−6−フェニル−s−トリアジン等が挙げられる。 Examples of the heterocyclic diamines include 2,6-diaminopyridine, 2,4-diaminopyridine, 2,4-diamino-s-triazine, 2,5-diaminodibenzofuran, 2,7-diaminocarbazole, 3, Examples include 6-diaminocarbazole, 3,7-diaminophenothiazine, 2,5-diamino-1,3,4-thiadiazole, 2,4-diamino-6-phenyl-s-triazine.
脂肪族ジアミンとしては、例えば、1,2−ジアミノエタン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,8−ジアミノオクタン、1,10−ジアミノデカン、1,3−ジアミノ−2,2−ジメチルプロパン、1,6−ジアミノ−2,5−ジメチルヘキサン、1,5−ジアミノ−2,4−ジメチルヘプタン、1,7−ジアミノ−3−メチルヘプタン、1,9−ジアミノ−5−メチルノナン、2,11−ジアミノドデカン、1,12−ジアミノオクタデカン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン等が挙げられる。 Examples of the aliphatic diamine include 1,2-diaminoethane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,8-diaminooctane, 1,10-diaminodecane, 1,3-diamino-2,2-dimethylpropane, 1,6-diamino-2,5-dimethylhexane, 1,5-diamino-2,4-dimethylheptane, 1,7- Examples include diamino-3-methylheptane, 1,9-diamino-5-methylnonane, 2,11-diaminododecane, 1,12-diaminooctadecane, 1,2-bis (3-aminopropoxy) ethane and the like.
芳香族ジアミンとしては、例えば、下記式の構造で表される長鎖アルキルもしくはパーフルオロ基を有するものなどが挙げられる。 Examples of the aromatic diamine include those having a long-chain alkyl or perfluoro group represented by the structure of the following formula.
ここで、上記式において、R21は、炭素数5以上、好ましくは炭素数5〜20の長鎖アルキル基もしくは長鎖アルキル基もしくはパーフルオロアルキル基を含む1価有機基を示す。 Here, in the above formula, R 21 represents a monovalent organic group containing a long-chain alkyl group, a long-chain alkyl group or a perfluoroalkyl group having 5 or more carbon atoms, preferably 5 to 20 carbon atoms.
また、ポリアミック酸を合成する際に原料として用いられる酸二無水物としては、芳香族酸二無水物、脂環式酸二無水物が例示される。 Examples of the acid dianhydride used as a raw material when synthesizing a polyamic acid include aromatic acid dianhydrides and alicyclic acid dianhydrides.
芳香族酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2´,3,3´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3´,4´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3´,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。 Examples of aromatic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic acid. Dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′- Benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid A dianhydride, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic dianhydride etc. are mentioned.
脂環式酸二無水物としては、例えば、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。 Examples of the alicyclic acid dianhydride include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,4 , 5-tetrahydrofurantetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 3,4-dicarboxy-1-cyclohexylsuccinic dianhydride, 3,4-dicarboxy- Examples include 1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride, bicyclo [3,3,0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic dianhydride, and the like.
これらの酸二無水物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリマーの透明性の観点から、脂環式酸二無水物を用いることが好ましい。 These acid dianhydrides may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of polymer transparency, it is preferable to use an alicyclic acid dianhydride.
また、ポリアミック酸は、上述のジアミン化合物と酸二無水物とを有機溶剤の存在下で、−20℃〜150℃、好ましくは0℃〜80℃において、30分〜24時間、好ましくは1時間〜10時間反応させることによって合成することができる。 The polyamic acid is a mixture of the above diamine compound and acid dianhydride in the presence of an organic solvent at −20 ° C. to 150 ° C., preferably 0 ° C. to 80 ° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 hour. It can synthesize | combine by making it react for 10 hours.
ポリアミック酸を用いてポリイミドの膜を得る方法としては、ポリアミック酸を成膜した後に、加熱もしくは触媒によって全部または部分的に脱水閉環(イミド化)させる方法、あるいは、ポリアミック酸を加熱もしくは触媒によって全部または部分的に脱水閉環(イミド化)させ、可溶性ポリイミドとした後に、この可溶性ポリイミドを成膜する方法が挙げられる。中でも、ポリアミック酸をイミド化して得られる可溶性ポリイミドは保存安定性に優れるため、可溶性ポリイミドを成膜する方法が好ましい。 As a method of obtaining a polyimide film using polyamic acid, after polyamic acid is formed, all or part of the ring is dehydrated (imidized) by heating or a catalyst, or all polyamic acid is heated or by a catalyst. Alternatively, a method of forming a film after forming a soluble polyimide after partially dehydrating and ring-closing (imidizing) to form a soluble polyimide can be mentioned. Especially, since the soluble polyimide obtained by imidizing polyamic acid is excellent in storage stability, the method of forming a film of soluble polyimide is preferable.
ポリアミック酸を可溶性ポリイミドとするためのイミド化反応を行う方法としては、ポリアミック酸溶液をそのまま加熱する熱イミド化、ポリアミック酸溶液に触媒を添加してイミド化を行う化学的イミド化などが挙げられる。中でも、比較的低温でイミド化反応が進行する化学的イミド化の方が、得られる可溶性ポリイミドの分子量低下が起こりにくく好ましい。 Examples of a method for performing an imidization reaction for converting a polyamic acid into a soluble polyimide include thermal imidation in which a polyamic acid solution is heated as it is, and chemical imidation in which a catalyst is added to the polyamic acid solution to perform imidization. . Among these, the chemical imidation in which the imidization reaction proceeds at a relatively low temperature is preferable because the molecular weight of the resulting soluble polyimide is less likely to decrease.
化学的イミド化反応は、ポリアミック酸を有機溶媒中において、アミック酸基の0.5〜30モル倍、好ましくは1〜20モル倍の塩基触媒と、アミック酸基の0.5〜50モル倍、好ましくは1〜30モル倍の酸無水物の存在下で、−20℃〜250℃、好ましくは0℃〜200℃の温度において、1時間〜100時間反応させると好ましい。塩基触媒や酸無水物の量が少ないと反応が十分に進行せず、また多すぎると反応終了後に完全に除去することが困難となるからである。 In the chemical imidization reaction, polyamic acid in an organic solvent is 0.5 to 30 mol times, preferably 1 to 20 mol times the base catalyst of the amic acid group, and 0.5 to 50 mol times of the amic acid group. The reaction is preferably performed in the presence of 1 to 30 moles of acid anhydride at a temperature of -20 ° C to 250 ° C, preferably 0 ° C to 200 ° C for 1 hour to 100 hours. This is because when the amount of the base catalyst or acid anhydride is small, the reaction does not proceed sufficiently, and when the amount is too large, it is difficult to completely remove the reaction after completion of the reaction.
化学的イミド化反応の際に用いる塩基触媒としては、ピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン等が例示できる。中でも、ピリジンは反応を進行させるのに適度な塩基性を持つために好ましい。
また、酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などが例示できる。中でも、無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるために好ましい。
Examples of the base catalyst used in the chemical imidation reaction include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, and trioctylamine. Of these, pyridine is preferable because it has a basicity suitable for advancing the reaction.
Examples of the acid anhydride include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like. Among these, use of acetic anhydride is preferable because purification after completion of the reaction becomes easy.
イミド化反応を行う際の有機溶媒としては、ポリアミック酸合成時に用いる溶媒を使用することができる。 As an organic solvent for performing the imidization reaction, a solvent used at the time of polyamic acid synthesis can be used.
化学的イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度を調節することにより制御することができる。中でも、上記イミド化率は、全ポリアミック酸のモル数の0.1%〜99%が好ましく、5%〜90%がより好ましく、30%〜70%がさらに好ましい。イミド化率が低すぎると保存安定性が悪くなり、高すぎると溶解性が悪く析出してしまう場合があるからである。 The imidization rate by chemical imidation can be controlled by adjusting the amount of catalyst and the reaction temperature. Among these, the imidation ratio is preferably 0.1% to 99%, more preferably 5% to 90%, and further preferably 30% to 70% of the number of moles of all polyamic acids. This is because if the imidization rate is too low, the storage stability is deteriorated, and if it is too high, the solubility is poor and may be precipitated.
また、ラビング膜の材料としては、日産化学工業(株)製の「SE-5291」、「SE-7992」、「SE-7492」が好ましく用いられる。 As the material for the rubbing film, “SE-5291”, “SE-7992”, and “SE-7492” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. are preferably used.
ラビング処理方法としては、第1電極層上に上記の材料を塗布して硬化させ、得られた膜をラビング布で一定方向に擦ることにより配向膜に異方性を付与する方法を用いることができる。 As a rubbing treatment method, it is possible to use a method of applying anisotropy to the alignment film by applying and curing the above-mentioned material on the first electrode layer and rubbing the obtained film with a rubbing cloth in a certain direction. it can.
上記材料の塗布方法としては、例えば、ロールコート法、ロッドバーコート法、スロットダイコート法、ワイヤーバーコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。 Examples of the method for applying the material include a roll coating method, a rod bar coating method, a slot die coating method, a wire bar coating method, an ink jet method, a flexographic printing method, and a screen printing method.
また、ラビング膜の厚みは、1nm〜1000nm程度で設定され、好ましくは50nm〜100nmの範囲内である。 Further, the thickness of the rubbing film is set to about 1 nm to 1000 nm, and preferably in the range of 50 nm to 100 nm.
ラビング布としては、例えば、ナイロン樹脂、ビニル樹脂、レーヨン、綿等の繊維で構成されるものを用いることができる。例えば、このようなラビング布を巻き付けたドラムを回転させながら上記の材料を用いた膜の表面に接触させることにより、膜表面に微細な溝が一方向に形成され、配向膜に異方性が付与される。 As the rubbing cloth, for example, a cloth made of a fiber such as nylon resin, vinyl resin, rayon, or cotton can be used. For example, by rotating a drum wound with such a rubbing cloth and bringing it into contact with the surface of the film using the above material, fine grooves are formed in one direction on the film surface, and the alignment film has anisotropy. Is granted.
(2)第1電極層
本実施態様における第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。第1電極層は、透明であっても不透明であってもよく、画像表示面に応じて適宜選択される。第1配向処理基板側が画像表示面となる場合は、第1電極層は透明であることが好ましく、透明導電体で構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。
(2) 1st electrode layer The 1st electrode layer in this embodiment will not be specifically limited if it is generally used as an electrode of a liquid crystal display element. The first electrode layer may be transparent or opaque and is appropriately selected according to the image display surface. When the first alignment processing substrate side is an image display surface, the first electrode layer is preferably transparent and is preferably composed of a transparent conductor. Preferred examples of the transparent conductor material include indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), and the like.
本発明の液晶表示素子を例えばTFTを用いたアクティブマトリックス方式で駆動する場合に、第1配向処理基板がTFT基板である場合には、第1電極層は画素電極とされる。一方、第1配向処理基板が共通電極基板である場合には、第1電極層は共通電極とされる。 When the liquid crystal display element of the present invention is driven by an active matrix method using TFTs, for example, when the first alignment processing substrate is a TFT substrate, the first electrode layer is a pixel electrode. On the other hand, when the first alignment processing substrate is a common electrode substrate, the first electrode layer is a common electrode.
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。 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.
(3)第1基材
本実施態様における第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、透明であっても不透明であってもよい。第1基材としては、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。
(3) 1st base material The 1st base material in this embodiment will not be specifically limited if generally used as a base material of a liquid crystal display element, Transparent or opaque may be sufficient as it. . As a 1st base material, a glass plate, a plastic plate, etc. are mentioned preferably, for example.
2.第2配向処理基板
本実施態様における第2配向処理基板は、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第2配向層とを有するものである。
なお、第2基材および第2電極層については、上記の第1配向処理基板の第1基材および第1電極層とそれぞれ同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、第2配向処理基板における他の構成について説明する。
2. Second alignment processing substrate The second alignment processing substrate in the present embodiment is formed on the second base material, the second electrode layer formed on the second base material, the second electrode layer, and the first base material. A second alignment layer comprising an alignment pattern and a second alignment pattern.
The second base material and the second electrode layer are the same as the first base material and the first electrode layer of the first alignment processing substrate, respectively, and thus the description thereof is omitted here. Hereinafter, another configuration of the second alignment processing substrate will be described.
(1)第2配向層
本実施態様における第2配向層は、第2電極層上に形成されるものであり、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなるものである。この第1配向パターンは、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである。また、第2配向パターンは、反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成された反応性液晶層とからなるパターン、あるいは、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかである。
以下、第1配向パターン、第2配向パターン、および第2配向層のその他の構成について説明する。
(1) Second alignment layer The second alignment layer in the present embodiment is formed on the second electrode layer, and includes a first alignment pattern and a second alignment pattern. This first alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material. Further, the second alignment pattern is a pattern composed of a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer formed on the reactive liquid crystal alignment film, or a photo alignment film containing a photodimerization type material. Is one of the following patterns.
Hereinafter, other configurations of the first alignment pattern, the second alignment pattern, and the second alignment layer will be described.
(i)第1配向パターン
第2配向層を構成する第1配向パターンは、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである。光異性化型材料を含有する光配向膜は、光異性化型材料を塗布した基板に偏光を制御した光を照射し、光異性化反応を生じさせて得られた膜に異方性を付与することによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。光配向処理は、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。
(I) 1st orientation pattern The 1st orientation pattern which comprises a 2nd orientation layer is a pattern which consists of a photo-alignment film containing a photoisomerization type material. A photo-alignment film containing a photoisomerizable material irradiates the substrate with the photoisomerizable material irradiated with light with controlled polarization to cause anisotropy to the film obtained by causing a photoisomerization reaction. By doing so, the liquid crystal molecules on the film are aligned. Since the photo-alignment process is a non-contact alignment process, it is useful in that there is no generation of static electricity or dust and quantitative alignment control is possible.
光異性化型材料とは、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。 The photoisomerization type material is a material that imparts anisotropy to the photo-alignment film by causing a photoisomerization reaction as described above, and is not 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.
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、光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。 The photoisomerization reactive compound 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 can be irradiated by light irradiation. It is preferable that it causes an isomerization reaction. 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.
また、光異性化反応性化合物が生じる光異性化反応としては、シス−トランス異性化反応であることが好ましい。光照射によりシス体またはトランス体のいずれかの異性体が増加し、それにより配向膜に異方性を付与することができるからである。 Further, the photoisomerization reaction in which the photoisomerization reactive compound is generated is preferably a cis-trans isomerization reaction. This is because isomers of either the cis form or the trans form are increased by light irradiation, whereby anisotropy can be imparted to the alignment film.
光異性化反応性化合物としては、単分子化合物、または、光もしくは熱により重合する重合性モノマーを挙げることができる。これらは用いられる強誘電性液晶の種類に応じて適宜選択すればよいが、光照射により光配向膜に異方性を付与した後、ポリマー化することにより、その異方性を安定化することができることから、重合性モノマーを用いることが好ましい。このような重合性モノマーの中でも、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 the photoisomerization-reactive compound include a monomolecular compound and a polymerizable monomer that is polymerized by light or heat. These may be selected as appropriate according to the type of ferroelectric liquid crystal used, but the anisotropy is imparted to the photo-alignment film by light irradiation, and then the anisotropy is stabilized by polymerizing. Therefore, it is preferable to use a polymerizable monomer. Among such polymerizable monomers, an acrylate monomer and a methacrylate monomer are preferable because anisotropy is imparted to the photo-alignment film and the polymer can be easily polymerized while maintaining the anisotropy in a good state. .
上記重合性モノマーは、単官能のモノマーであっても、多官能のモノマーであってもよいが、ポリマー化による光配向膜の異方性がより安定なものとなることから、2官能のモノマーであることが好ましい。 The polymerizable monomer may be a monofunctional monomer or a polyfunctional monomer. However, since the anisotropy of the photo-alignment film due to polymerization becomes more stable, the bifunctional monomer It is preferable that
このような光異性化反応性化合物としては、具体的には、アゾベンゼン骨格やスチルベン骨格などのシス−トランス異性化反応性骨格を有する化合物を挙げることができる。 Specific examples of such a photoisomerization-reactive compound include compounds having a cis-trans isomerization-reactive skeleton such as an azobenzene skeleton or a stilbene skeleton.
この場合に、分子内に含まれるシス−トランス異性化反応性骨格の数は、1つであっても2つ以上であってもよいが、強誘電性液晶の配向制御が容易となることから、2つであることが好ましい。 In this case, the number of cis-trans isomerization reactive skeletons contained in the molecule may be one or two or more, but the alignment control of the ferroelectric liquid crystal becomes easy. Two are preferable.
上記シス−トランス異性化反応性骨格は、液晶分子との相互作用をより高めるために置換基を有していてもよい。置換基は、液晶分子との相互作用を高めることができ、かつ、シス−トランス異性化反応性骨格の配向を妨げないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、カルボキシル基、スルホン酸ナトリウム基、水酸基などが挙げられる。これらの構造は、用いられる強誘電性液晶の種類に応じて、適宜選択することができる。 The cis-trans isomerization reactive skeleton may have a substituent in order to further enhance the interaction with the liquid crystal molecules. The substituent is not particularly limited as long as it can enhance the interaction with the liquid crystal molecules and does not interfere with the orientation of the cis-trans isomerization reactive skeleton, and examples thereof include a carboxyl group and a sulfonic acid. A sodium group, a hydroxyl group, etc. are mentioned. These structures can be appropriately selected depending on the type of ferroelectric liquid crystal used.
また、光異性化反応性化合物としては、分子内にシス−トランス異性化反応性骨格以外にも、液晶分子との相互作用をより高められるように、芳香族炭化水素基などのπ電子が多く含まれる基を有していてもよく、シス−トランス異性化反応性骨格と芳香族炭化水素基は、結合基を介して結合していてもよい。結合基は、液晶分子との相互作用を高められるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、−COO−、−OCO−、−O−、−C≡C−、−CH2−CH2−、−CH2O−、−OCH2−などが挙げられる。 In addition to the cis-trans isomerization reactive skeleton, the photoisomerization reactive compound 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(1)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 (1).
上記式中、R41は各々独立して、ヒドロキシ基を表す。R42は−(A41−B41−A41)m−(D41)n−で表される連結基を表し、R43は(D41)n−(A41−B41−A41)m−で表される連結基を表す。ここで、A41は二価の炭化水素基を表し、B41は−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−NHCOO−または−OCONH−を表し、mは0〜3の整数を表す。D41は、mが0のとき二価の炭化水素基を表し、mが1〜3の整数のとき−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−NHCOO−または−OCONH−を表し、nは0または1を表す。R44は各々独立して、ハロゲン原子、カルボキシ基、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基またはメトキシカルボニル基を表す。ただし、カルボキシ基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。R45は各々独立して、カルボキシ基、スルホ基、ニトロ基、アミノ基またはヒドロキシ基を表す。ただし、カルボキシ基またはスルホ基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。 In the above formula, R 41 each independently represents a hydroxy group. R 42 is - (A 41 -B 41 -A 41 ) m - (D 41) n - represents a linking group represented by, R 43 is (D 41) n - (A 41 -B 41 -A 41) m represents a linking group represented by-. Here, A 41 represents a divalent hydrocarbon group, B 41 represents —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— or —OCONH—, and m represents Represents an integer of 0 to 3; D 41 represents a divalent hydrocarbon group when m is 0, and —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— when m is an integer of 1 to 3. Alternatively, -OCONH- is represented, and n represents 0 or 1. R 44 each independently represents a halogen atom, a carboxy group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group or a methoxycarbonyl group. However, the carboxy group may form a salt with an alkali metal. R 45 each independently represents a carboxy group, a sulfo group, a nitro group, an amino group or a hydroxy group. However, the carboxy group or the sulfo group may form a salt with the alkali metal.
上記式で表される化合物の具体例としては、下記式(2)〜(5)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 include compounds represented by the following formulas (2) to (5).
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(6)で表される化合物を挙げることができる。 Examples of the polymerizable monomer having the azobenzene skeleton as a side chain include compounds represented by the following formula (6).
上記式中、R51は各々独立して、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルオキシ基、ビニルオキシカルボニル基、ビニルイミノカルボニル基、ビニルイミノカルボニルオキシ基、ビニル基、イソプロペニルオキシ基、イソプロペニルオキシカルボニル基、イソプロペニルイミノカルボニル基、イソプロペニルイミノカルボニルオキシ基、イソプロペニル基またはエポキシ基を表す。R52は−(A51−B51−A51)m−(D51)n−で表される連結基を表し、R53は(D51)n−(A51−B51−A51)m−で表される連結基を表す。ここで、A51は二価の炭化水素基を表し、B51は−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−NHCOO−または−OCONH−を表し、mは0〜3の整数を表す。D51は、mが0のとき二価の炭化水素基を表し、mが1〜3の整数のとき−O−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−NHCOO−または−OCONH−を表し、nは0または1を表す。R54は各々独立して、ハロゲン原子、カルボキシ基、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化メトキシ基、シアノ基、ニトロ基、メトキシ基またはメトキシカルボニル基を表す。ただし、カルボキシ基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。R55は各々独立して、カルボキシ基、スルホ基、ニトロ基、アミノ基またはヒドロキシ基を表す。ただし、カルボキシ基またはスルホ基はアルカリ金属と塩を形成していてもよい。 In the above formula, each R 51 is independently (meth) acryloyloxy group, (meth) acrylamide group, vinyloxy group, vinyloxycarbonyl group, vinyliminocarbonyl group, vinyliminocarbonyloxy group, vinyl group, isopropenyloxy. Represents a group, isopropenyloxycarbonyl group, isopropenyliminocarbonyl group, isopropenyliminocarbonyloxy group, isopropenyl group or epoxy group. R 52 is - (A 51 -B 51 -A 51 ) m - (D 51) n - represents a linking group represented by, R 53 is (D 51) n - (A 51 -B 51 -A 51) m represents a linking group represented by-. Here, A 51 represents a divalent hydrocarbon group, B 51 represents —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— or —OCONH—, and m represents Represents an integer of 0 to 3; D 51 represents a divalent hydrocarbon group when m is 0, and when m is an integer of 1 to 3, —O—, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —NHCOO— Alternatively, -OCONH- is represented, and n represents 0 or 1. R 54 each independently represents a halogen atom, a carboxy group, a halogenated methyl group, a halogenated methoxy group, a cyano group, a nitro group, a methoxy group or a methoxycarbonyl group. However, the carboxy group may form a salt with an alkali metal. R 55 each independently represents a carboxy group, a sulfo group, a nitro group, an amino group or a hydroxy group. However, the carboxy group or the sulfo group may form a salt with the alkali metal.
上記式で表される化合物の具体例としては、下記式(7)〜(10)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 include compounds represented by the following formulas (7) to (10).
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質量%〜20質量%の範囲内であることが好ましく、0.1質量%〜5質量%の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始(禁止)されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。 The polymerization initiator or polymerization inhibitor may be appropriately selected from generally known compounds according to the type of photoisomerization reactive compound. The addition amount of the polymerization initiator or polymerization inhibitor is preferably in the range of 0.001% by mass to 20% by mass, and in the range of 0.1% by mass to 5% by mass with respect to the photoisomerization reactive compound. More preferably, it is within. This is because if the addition amount of the polymerization initiator or polymerization inhibitor is too small, the polymerization may not be started (prohibited), whereas if too large, the reaction may be inhibited.
光異性化型材料が光異性化反応を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち10nm〜400nmの範囲内であることが好ましく、250nm〜380nmの範囲内であることがより好ましい。 The wavelength region of the light that causes the photoisomerization reaction of the photoisomerizable material 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. .
光異性化型材料を含有する光配向膜を形成するには、まず光異性化型材料を有機溶剤で希釈した光配向膜形成用塗工液を塗布し、乾燥させる。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の含有量は、0.05質量%〜10質量%の範囲内であることが好ましく、0.2質量%〜2質量%の範囲内であることがより好ましい。含有量が上記範囲より少ないと、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。 In order to form a photo-alignment film containing a photoisomerizable material, first, a photoalignment film-forming coating solution obtained by diluting the photoisomerizable material with an organic solvent is applied and dried. In this case, the content of the photodimerization reactive compound in the coating liquid for forming a photoalignment film is preferably in the range of 0.05% by mass to 10% by mass, and 0.2% by mass to 2% by mass. % Is more preferable. 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、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。 Examples of the application method of the coating liquid for forming a photo-alignment film include spin coating, roll coating, rod bar coating, spray coating, air knife coating, slot die coating, wire bar coating, ink jet, and flexographic printing. Method, screen printing 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、用いられる光異性化型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。また、偏光方向は、上記光異性化反応を生じさせることができるものであれば特に限定されるものではない。 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 region of the light to be irradiated may be appropriately selected according to the photoisomerization type material to be used, but is preferably in the range of the ultraviolet region, that is, in the range of 100 nm to 400 nm, more preferably 250 nm It is in the range of 380 nm. The polarization direction is not particularly limited as long as it can cause the photoisomerization reaction.
さらに、光異性化型材料として、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。 Furthermore, when a polymerizable monomer is used as a photoisomerization type material among photoisomerization reactive compounds, it is polymerized by heating after photoalignment treatment and applied to the photoalignment film. Anisotropy can be stabilized.
(ii)第2配向パターン
第2配向層を構成する第2配向パターンは、反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成された反応性液晶層とからなるパターン、あるいは、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかである。以下、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、および、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターンについて説明する。
(Ii) Second alignment pattern The second alignment pattern constituting the second alignment layer is a pattern comprising a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer formed on the reactive liquid crystal alignment film, or , Any of a pattern made of a photo-alignment film containing a photodimerization type material. Hereinafter, a pattern composed of a photo-alignment film containing a photodimerization type material and a pattern composed of a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer will be described.
(光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン)
光二量化型材料を含有する光配向膜は、光二量化型材料を塗布した基板に偏光を制御した光を照射し、光二量化反応を生じさせて得られた膜に異方性を付与することによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。光配向処理は、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。また、光二量化型材料は、露光感度が高く、材料選択の幅が広いという利点を有する。
(Pattern consisting of photo-alignment film containing photo-dimerization type material)
A photo-alignment film containing a photo-dimerization type material is obtained by irradiating a substrate coated with the photo-dimerization-type material with light having a controlled polarization, and causing anisotropy to the film obtained by causing a photo-dimerization reaction. The liquid crystal molecules on the film are aligned. Since the photo-alignment process is a non-contact alignment process, it is useful in that there is no generation of static electricity or dust and quantitative alignment control is possible. In addition, the photodimerization type material has the advantages of high exposure sensitivity and a wide range of material selection.
光二量化型材料とは、光二量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る。また、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。 The photodimerization type material is a material that imparts anisotropy to the photoalignment film by causing a photodimerization reaction. The photodimerization reaction is a reaction in which reaction sites aligned in the polarization direction by light irradiation undergo radical polymerization and two molecules are polymerized. This reaction stabilizes the alignment in the polarization direction and is anisotropic to the photo-alignment film. It is possible to impart sex.
光二量化型材料としては、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 photodimerization type material is not particularly limited as long as it is a material that can impart anisotropy to the photo-alignment film by a photodimerization reaction, but has a radical polymerizable functional group and is polarized. It is preferable to include a photodimerization reactive compound having dichroism with different absorption depending on the direction. This is because by radical polymerization of the reaction site oriented in the polarization direction, the orientation of the photodimerization reactive compound is stabilized and anisotropy can be easily imparted to the photo-alignment film.
このような特性を有する光二量化反応性化合物としては、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリン、キノリン、カルコン基およびシンナモイル基から選ばれる少なくとも1種の反応部位を有する二量化反応性ポリマーを挙げることができる。 Examples of the photodimerization reactive compound having such characteristics include a dimerization reactive polymer having at least one reactive site selected from cinnamate ester, coumarin, quinoline, chalcone group and cinnamoyl group as a side chain. Can do.
これらの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(11)で表される化合物を例示することができる。 An example of the dimerization reactive polymer is a compound represented by the following formula (11).
上記式において、M11およびM12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。M12としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メタクリレート、メチルメタクリレート、ヒドロキシアルキルアクリレートまたはヒドロキシアルキルメタクリレートであってもよい。xおよびyは、共重合体とした場合の各単量体単位のモル比を表すものであり、それぞれ、0<x≦1、0≦y<1であり、かつ、x+y=1を満たす数である。nは4〜30,000の整数を表す。D1およびD2は、スペーサー単位を表す。 In the above formula, M 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.
R1は−A1−(Z1−B1)z−Z2−で表される基であり、R2は−A1−(Z1−B1)z−Z3−で表される基である。ここで、A1およびB1は、それぞれ独立して、共有単結合、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、または置換基を有していてもよい1,4−フェニレンを表す。また、Z1およびZ2は、それぞれ独立して、共有単結合、−CH2−CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CONR−、−RNCO−、−COO−または−OOC−を表す。Rは、水素原子または低級アルキル基であり、Z3は、水素原子、置換基を有していてもよい、炭素数1〜12のアルキルまたはアルコキシ、シアノ、ニトロ、ハロゲンである。zは、0〜4の整数である。E1は、光二量化反応部位を表し、例えば、ケイ皮酸エステル、クマリン、キノリン、カルコン基、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は、具体的に下記式(12)〜(15)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 formulas (12) to (15).
また、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(16)〜(19)を挙げることができる。 More specific examples of the dimerization reactive polymer include compounds (16) to (19) represented by the following formulae.
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、光二量化型材料としては、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 photodimerization-type material may contain an additive within a range that does not interfere with the photoalignment property of the photoalignment film. Examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.
重合開始剤または重合禁止剤は、一般に公知の化合物の中から、光二量化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量は、光二量化反応性化合物に対し、0.001質量%〜20質量%の範囲内であることが好ましく、0.1質量%〜5質量%の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始(禁止)されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。 The polymerization initiator or polymerization inhibitor may be appropriately selected from generally known compounds according to the type of the photodimerization reactive compound. The addition amount of the polymerization initiator or the polymerization inhibitor is preferably in the range of 0.001% by mass to 20% by mass, and in the range of 0.1% by mass to 5% by mass with respect to the photodimerization reactive compound. It is more preferable that This is because if the addition amount of the polymerization initiator or polymerization inhibitor is too small, the polymerization may not be started (prohibited), whereas if too large, the reaction may be inhibited.
光二量化型材料としては、例えばRolic technologies社製の「ROP102」、「ROP103」などを挙げることができる。 Examples of the light dimerization type material include “ROP102” and “ROP103” manufactured by Rolic technologies.
光二量化型材料が光二量化反応を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち10nm〜400nmの範囲内であることが好ましく、250nm〜380nmの範囲内であることがより好ましい。 The wavelength region of light that causes the photodimerization reaction of the photodimerization material 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.
なお、光二量化型材料を含有する光配向膜の形成方法としては、上記の光異性化型材料を含有する光配向膜の形成方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。 Note that the method for forming the photo-alignment film containing the photodimerization-type material is the same as the method for forming the photo-alignment film containing the photoisomerization-type material, and the description thereof is omitted here.
(反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターン)
第2配向パターンは、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とにより構成されるものであってもよい。反応性液晶は反応性液晶用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、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。
(Pattern consisting of an alignment film for reactive liquid crystal and a reactive liquid crystal layer)
The second alignment pattern may be composed of an alignment film for reactive liquid crystal and a reactive liquid crystal layer. The reactive liquid crystal is aligned by the alignment film for reactive liquid crystal. 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. In addition, reactive liquid crystals are relatively similar in structure to ferroelectric liquid crystals and have strong interaction with ferroelectric liquid crystals, so that alignment of ferroelectric liquid crystals is more effective than using alignment films alone. Can be controlled.
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 is preferably one that 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(20)および(21)で表される化合物を例示することができる。 Examples of the monoacrylate monomer include compounds represented by the following formulas (20) and (21).
上記式において、A、B、D、EおよびFはベンゼン、シクロヘキサンまたはピリミジンを表し、これらはハロゲン等の置換基を有していてもよい。また、AおよびB、あるいはDおよびEは、アセチレン基、メチレン基、エステル基等の結合基を介して結合していてもよい。M1およびM2は、水素原子、炭素数3〜9のアルキル基、炭素数3〜9のアルコキシカルボニル基、またはシアノ基のいずれであってもよい。さらに、分子鎖末端のアクリロイルオキシ基とAまたはDとは、炭素数3〜6のアルキレン基等のスペーサーを介して結合していてもよい。 In the above formula, A, B, D, E and F represent benzene, cyclohexane or pyrimidine, and these may have a substituent such as halogen. A and B, or D and E may be bonded via a bonding group such as an acetylene group, a methylene group, or an ester group. M 1 and M 2 may be any of a hydrogen atom, an alkyl group having 3 to 9 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 3 to 9 carbon atoms, or a cyano group. Furthermore, the acryloyloxy group at the end of the molecular chain and A or D may be bonded via a spacer such as an alkylene group having 3 to 6 carbon atoms.
ジアクリレートモノマーとしては、例えば下記式(22)および(23)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 (22) and (23).
上記式において、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(22)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CH3(CH2)4OCOであることが好ましい。 In the above formula, X and Y are hydrogen, alkyl having 1 to 20 carbons, alkenyl having 1 to 20 carbons, alkyloxy having 1 to 20 carbons, alkyloxycarbonyl having 1 to 20 carbons, formyl, carbon number 1-20 alkylcarbonyl, C1-C20 alkylcarbonyloxy, halogen, cyano or nitro is represented. M represents an integer in the range of 2-20. In the above formula (22), 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(24)に示す化合物を挙げることができる。 Examples of the diacrylate monomer include a compound represented by the following formula (24).
上記式において、Z31およびZ32は、各々独立して直接結合している−COO−、−OCO−、−O−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCH2−、−CH2O−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−を表し、R31、R32およびR33は、各々独立して水素または炭素数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。R31、R32およびR33は、k=1の場合、各々独立して炭素数1〜5のアルキルであり、k=0の場合、各々独立して水素または炭素数1〜5のアルキルであることが好ましい。このR31、R32およびR33は、互いに同じであってもよい。
In the above formula, Z 31 and Z 32 are each independently 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 —, wherein R 31 , R 32 and R 33 are each independently hydrogen or
上記式(24)で表される化合物の具体例としては、下記式(25)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 (24) include a compound represented by the following formula (25).
上記式において、Z21およびZ22は、各々独立して直接結合している−COO−、−OCO−、−O−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCH2−、−CH2O−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−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 -, -
上記の中でも、上記式(22)および(24)で表される化合物が好適に用いられる。上記式(24)で表される化合物として、具体的には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。また、アクリレートモノマーとしては、例えばRolic technologies 社製の「ROF-5101」、「ROF-5102」なども挙げられる。 Among these, compounds represented by the above formulas (22) and (24) are preferably used. Specific examples of the compound represented by the above formula (24) include “Adeka Kiracol PLC-7183” and “Adeka Kiracol PLC-7209” manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. Examples of the acrylate monomer include “ROF-5101” and “ROF-5102” manufactured by Rolic technologies.
また、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。 Of 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、必要に応じて、上記反応性液晶に光重合開始剤や重合禁止剤等を添加してもよい。例えば、電子線照射により重合性液晶材料を重合させる際には、光重合開始剤が不要な場合はあるが、一般的に用いられている例えば紫外線照射による重合の場合においては、通常光重合開始剤が重合促進のために用いられるからである。光重合開始剤としては、例えば、特開2005−258428号広報に記載されているような光重合開始剤を用いることができる。また、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。 Furthermore, 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. As a photoinitiator, the photoinitiator as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-258428 can be used, for example. Moreover, it is also possible to add a sensitizer other than a photoinitiator in the range which does not impair the objective of this invention.
このような光重合開始剤の添加量としては、一般的には0.01〜20質量%、好ましくは0.1〜10質量%、より好ましくは0.5〜5質量%の範囲で上記反応性液晶に添加することができる。 The amount of the photopolymerization initiator added is generally 0.01 to 20% by mass, preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass. 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.
反応性液晶層は、反応性液晶用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することができる。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、これを反応性液晶用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。 The reactive liquid crystal layer is formed by applying a reactive liquid crystal layer forming coating liquid containing reactive liquid crystal on the alignment film for reactive liquid crystal, performing an alignment treatment, and fixing the alignment state of the reactive liquid crystal. Can be formed. Alternatively, a reactive liquid crystal layer may be formed by forming a dry film or the like in advance and laminating it on the reactive liquid crystal alignment film, instead of applying a reactive liquid crystal layer forming coating solution. Good. From the viewpoint of the simplicity of the manufacturing process, a method of preparing a reactive liquid crystal layer forming coating solution by dissolving a reactive liquid crystal in a solvent, applying the solution on a reactive liquid crystal alignment film, and removing the solvent 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、かつ反応性液晶用配向膜の配向能を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。このような溶媒としては、例えば、特開2005−258428号広報に記載されているような溶媒を用いることができる。溶媒は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The solvent used in the reactive liquid crystal layer forming coating solution 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 reactive liquid crystal alignment film. is not. As such a solvent, for example, a solvent described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-258428 can be used. A solvent may be used independently and may use 2 or more types together.
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、反応性液晶用配向膜が侵食されたりする場合がある。この場合には、2種以上の溶媒を混合使用することにより、この不都合を回避することができる。上記の溶媒のなかにあって、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素類およびグリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合溶媒として好ましいのは、エーテル類またはケトン類と、グリコール系溶媒との混合系である。 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 reactive liquid crystal 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質量%、好ましくは1〜20質量%の範囲で調整される。反応性液晶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 and thus cannot be defined unconditionally, but is usually 0.1 to 40% by mass, preferably It adjusts in the range of 1-20 mass%. 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、例えば、特開2005−258428号広報に記載されているような化合物を添加することができる。上記反応性液晶に対するこれら化合物の添加量は、本発明の目的が損なわれない範囲で選択される。これらの化合物の添加により、反応性液晶の硬化性が向上し、得られる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 reactive liquid crystal layer forming coating solution may be added with a compound as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-258428, within a range not impairing the object of the present invention. 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、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。 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, ink jet method, flexographic printing method, screen printing 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 reactive liquid crystal so as to have liquid crystal regularity. 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.
このような活性放射線の照射は、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 actinic radiation may be performed under a temperature condition where the polymerizable liquid crystal material becomes a liquid crystal phase, or may be performed at a temperature lower than a temperature where the polymerizable liquid crystal material becomes a liquid crystal phase. 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.
反応性液晶用配向膜としては、特に限定されるものではなく、例えば、ラビング膜、光異性化型材料を含有する光配向膜、光二量化型材料を含有する光配向膜などを用いることができる。 The alignment film for reactive liquid crystal is not particularly limited. For example, a rubbing film, a photo-alignment film containing a photoisomerizable material, a photo-alignment film containing a photodimerization material, or the like can be used. .
また、反応性液晶用配向膜は、第1配向パターンを構成する光異性化型材料を含有する光配向膜と同じであってもよく異なっていてもよい。反応性液晶用配向膜が、第1配向パターンを構成する光異性化型材料を含有する光配向膜と同じである場合、図8に例示するように、反応性液晶用配向膜17と第1配向パターン14aとが連続して形成されていてもよく、図4に例示するように、反応性液晶用配向膜17と第1配向パターン14aとが離れて形成されていてもよい。一方、反応性液晶用配向膜が、第1配向パターンを構成する光異性化型材料を含有する光配向膜と異なる場合、通常、反応性液晶用配向膜と第1配向パターンとは離れて形成される。
The alignment film for reactive liquid crystal may be the same as or different from the photo-alignment film containing the photoisomerizable material constituting the first alignment pattern. When the alignment film for reactive liquid crystal is the same as the photo-alignment film containing the photoisomerizable material constituting the first alignment pattern, as illustrated in FIG. 8, the
(iii)第1配向パターンおよび第2配向パターン
本発明における第1配向パターンおよび第2配向パターンの形状としては、一般的に極性反転駆動に適用されるパターン形状であればよく、例えば、ライン状、ドット状等が挙げられる。
(Iii) First alignment pattern and second alignment pattern The shape of the first alignment pattern and the second alignment pattern in the present invention may be a pattern shape generally applied to polarity inversion driving, for example, a line shape , Dot shape and the like.
第1配向パターンおよび第2配向パターンの形成方法としては、所望のパターンが得られる方法であれば特に限定されるものではない。中でも、後述するような、撥液性領域および親液性領域からなる濡れ性変化パターン、あるいは、絶縁部表面の撥液性領域と、絶縁部の開口部内の層表面の親液性領域との濡れ性の違い、あるいは、隔壁を利用することにより、第1配向パターンおよび第2配向パターンを形成する方法が好ましく用いられる。 The formation method of the first alignment pattern and the second alignment pattern is not particularly limited as long as a desired pattern can be obtained. Among them, a wettability change pattern composed of a liquid repellent region and a lyophilic region as described later, or a liquid repellent region on the surface of the insulating portion and a lyophilic region on the surface of the layer in the opening of the insulating portion. A method of forming the first alignment pattern and the second alignment pattern by using a difference in wettability or by using a partition wall is preferably used.
第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とにより構成される場合であって、反応性液晶用配向膜が、第1配向パターンを構成する光異性化型材料を含有する光配向膜と同じである場合には、第2基材全面に光異性化型材料を含有する光配向膜を形成し、その光配向膜全面に反応性液晶層形成用塗工液を塗布し、得られた膜にパターン露光して反応性液晶を部分的に硬化させ、その後、有機溶剤で現像することによって、第1配向パターンおよび第2配向パターンを形成することができる。この場合、図8に例示するように、第1配向パターン14aが光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、第2配向パターン14bが光異性化型材料を含有する光配向膜(反応性液晶用配向膜17)と反応性液晶層18とからなるパターンであり、第1配向パターンと反応性液晶用配向膜とが連続して形成されている第2配向処理基板15を得ることができる。
パターン露光により反応性液晶を部分的に硬化させるには、上記反応性液晶層の項に記載した活性放射線を照射する方法を用いればよい。重合性液晶材料の配向状態の固定化と、パターン露光とを同時に行うことができる。また、現像方法としては、例えば、パターン露光後の膜をMEK等に浸漬する方法などを用いることができる。現像後は、IPA、水等を用いて洗浄することが好ましい。
The second alignment pattern includes a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer, and the reactive liquid crystal alignment film contains a photoisomerizable material that forms the first alignment pattern. If it is the same as the photo-alignment film, a photo-alignment film containing a photoisomerizable material is formed on the entire surface of the second substrate, and a reactive liquid crystal layer-forming coating solution is applied to the entire surface of the photo-alignment film. The obtained film is subjected to pattern exposure to partially cure the reactive liquid crystal, and then developed with an organic solvent, whereby the first alignment pattern and the second alignment pattern can be formed. In this case, as illustrated in FIG. 8, the
In order to partially cure the reactive liquid crystal by pattern exposure, the method of irradiating actinic radiation described in the above-mentioned reactive liquid crystal layer may be used. Fixation of the alignment state of the polymerizable liquid crystal material and pattern exposure can be performed simultaneously. Moreover, as a developing method, the method of immersing the film | membrane after pattern exposure in MEK etc. can be used, for example. After development, washing with IPA, water or the like is preferable.
(2)濡れ性変化層
本実施態様の第2配向処理基板においては、図9に例示するように、第2電極層13と第2配向層14との間に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層25が形成され、この濡れ性変化層25表面に、親液性領域26aおよび撥液性領域26bからなる濡れ性変化パターンが形成されていてもよい。この場合、親液性領域26a上にのみ第2配向層14(第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14b)が形成される。濡れ性変化層が形成されていることにより、濡れ性変化層表面に形成された濡れ性変化パターンを利用して、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができる。
(2) Wettability changing layer In the second alignment treatment substrate of the present embodiment, as illustrated in FIG. 9, the photocatalyst action accompanying energy irradiation is provided between the
濡れ性変化層は、光触媒を含有しないものであってもよく、光触媒を含有するものであってもよい。以下、濡れ性変化層が光触媒を含有しない場合(第1の態様)、および、濡れ性変化層が光触媒を含有する場合(第2の態様)に分けて説明する。 The wettability changing layer may not contain a photocatalyst or may contain a photocatalyst. Hereinafter, the case where the wettability changing layer does not contain a photocatalyst (first aspect) and the case where the wettability changing layer contains a photocatalyst (second aspect) will be described separately.
(i)第1の態様
本態様における濡れ性変化層は、基体上に少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層が形成されている光触媒処理層基板を、濡れ性変化層に対して、エネルギー照射に伴う光触媒の作用が及び得る間隙をおいて配置した後、パターン状にエネルギー照射することにより、液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層である。濡れ性変化層自体は、光触媒を含有していない。本態様においては、濡れ性変化層が光触媒を含有しないため、第2配向処理基板が経時的に光触媒の影響を受けることがないという利点を有する。
(I) 1st aspect The wettability change layer in this aspect is a photocatalyst process layer board | substrate with which the photocatalyst process layer containing a photocatalyst is formed on a base | substrate with energy irradiation with respect to a wettability change layer. It is a layer whose wettability changes so that the contact angle with the liquid is lowered by irradiating energy in a pattern after being arranged with a gap that can act as a photocatalyst. The wettability changing layer itself does not contain a photocatalyst. In this embodiment, since the wettability changing layer does not contain a photocatalyst, there is an advantage that the second alignment treatment substrate is not affected by the photocatalyst over time.
本態様においては、図10に例示するように、第2電極層13上に形成された濡れ性変化層25と、基体52と光触媒処理層53とを有する光触媒含有層基板51とを所定の間隙をおいて配置し、フォトマスク55を介してエネルギー56を照射し(図10(a))、濡れ性変化層25表面のエネルギー照射部分の濡れ性を変化させて親液性領域26aを形成することにより、親液性領域26aおよび撥液性領域26bからなる濡れ性変化パターンを形成することができる(図10(b))。そして、親液性領域26aの所定の部分に第1配向パターン形成用塗工液をインクジェット法等により塗布して第1配向パターン14aを形成し、次いで、親液性領域26aの他の部分に第2配向パターン形成用塗工液をインクジェット法等により塗布して第2配向パターン14bを形成する(図10(c))。
以下、濡れ性変化層、光触媒処理層基板、濡れ性変化パターンの形成方法、および濡れ性変化パターンについて説明する。
In this embodiment, as illustrated in FIG. 10, a
Hereinafter, the wettability changing layer, the photocatalyst processing layer substrate, the wettability changing pattern forming method, and the wettability changing pattern will be described.
(濡れ性変化層)
本態様における濡れ性変化層に用いられる材料としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する材料であれば特に限定されるものではないが、光触媒の作用により劣化、分解されにくい主鎖を有し、光触媒の作用により分解される有機置換基を有するバインダが好ましい。このバインダとしては、例えば、オルガノポリシロキサン等を挙げることができる。中でも、オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
(Wettability change layer)
The material used for the wettability changing layer in this embodiment is not particularly limited as long as the wettability is changed by the action of the photocatalyst upon energy irradiation, but is not easily degraded or decomposed by the action of the photocatalyst. A binder having a chain and an organic substituent that is decomposed by the action of a photocatalyst is preferred. As this binder, organopolysiloxane etc. can be mentioned, for example. Among these, the organopolysiloxane is preferably an organopolysiloxane containing a fluoroalkyl group.
このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、(1)ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、(2)撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等のオルガノポリシロキサンを挙げることができ、特開2000−249821号公報や特開2003−195029号公報に記載されているもの等を用いることができる。 Examples of such an organopolysiloxane include (1) an organopolysiloxane that exerts great strength by hydrolyzing and polycondensing chloro or alkoxysilane by sol-gel reaction or the like, and (2) water repellency and oil repellency. Organopolysiloxanes such as organopolysiloxanes obtained by crosslinking excellent reactive silicones can be used, and those described in JP2000-249821A and JP2003-195029A can be used.
また、濡れ性変化層は、エネルギー照射部分の濡れ性の変化を起こさせる、あるいは、濡れ性の変化を補助する、界面活性剤、分解物質、その他添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤としては、例えば特開2000−249821号公報や特開2003−195029号公報に記載されているもの等を用いることができる。 Further, the wettability changing layer may contain a surfactant, a decomposed substance, and other additives that cause the wettability change of the energy irradiation portion or assist the wettability change. As these additives, for example, those described in JP 2000-249821 A and JP 2003-195029 A can be used.
濡れ性変化層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、0.001μm〜1μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.01μm〜0.1μmの範囲内である。 The thickness of the wettability changing layer is preferably in the range of 0.001 μm to 1 μm, more preferably in the range of 0.01 μm to 0.1 μm, from the relationship of the wettability change rate by the photocatalyst.
(光触媒処理層基板)
本態様における光触媒処理層基板は、基体と、この基体上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層とを有するものである。
(Photocatalyst treatment layer substrate)
The photocatalyst processing layer substrate in this embodiment has a base and a photocatalyst processing layer formed on the base and containing at least a photocatalyst.
光触媒処理層は、光触媒を含有するものである。光触媒処理層としては、光触媒処理層中の光触媒が濡れ性変化層表面の濡れ性を変化させるような構成であれば特に限定されるものではない。光触媒処理層は、例えば、光触媒とバインダとから構成されるものであってもよく、光触媒単体で構成されるものであってもよい。光触媒のみからなる光触媒処理層の場合は、濡れ性変化層表面の濡れ性の変化に対する効率が向上し、処理時間の短縮化等のコスト面で有利である。また、光触媒とバインダとからなる光触媒処理層の場合は、光触媒処理層の形成が容易であるという利点を有する。 The photocatalyst treatment layer contains a photocatalyst. The photocatalyst treatment layer is not particularly limited as long as the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer changes the wettability of the wettability changing layer surface. For example, the photocatalyst treatment layer may be composed of a photocatalyst and a binder, or may be composed of a photocatalyst alone. In the case of a photocatalyst treatment layer composed of only a photocatalyst, the efficiency with respect to the change in wettability of the wettability change layer surface is improved, which is advantageous in terms of cost such as shortening of the treatment time. Moreover, in the case of the photocatalyst processing layer which consists of a photocatalyst and a binder, it has the advantage that formation of a photocatalyst processing layer is easy.
本発明に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる、例えば二酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化タングステン(WO3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、および酸化鉄(Fe2O3)を挙げることができる。これらの光触媒は、1種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 photocatalyst used in the present invention is known as a photo semiconductor, for example, titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ). Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ). These photocatalysts may be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり、いずれも使用することができる。中でも、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が380nm以下にある。 In the present invention, titanium dioxide is preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium dioxide has an anatase type and a rutile type, and both can be used. Among these, anatase type titanium dioxide is preferable. Anatase type titanium dioxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
アナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル(石原産業(株)製 STS−02(平均粒径:7nm)、石原産業(株)製 ST−K01)、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル(日産化学(株)製 TA−15(平均粒径:12nm))等を挙げることができる。 Examples of the anatase type titanium dioxide include hydrochloric acid peptization type anatase type titania sol (STS-02 (average particle size: 7 nm) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., ST-K01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), nitrate peptization type Anatase-type titania sol (TA-15 (average particle diameter: 12 nm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and the like can be mentioned.
粒径が小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので、光触媒の粒径は小さい方が好ましい。具体的には、光触媒の平均粒径は50nm以下であることが好ましく、20nm以下が特に好ましい。 Since the photocatalytic reaction occurs more effectively as the particle size is smaller, it is preferable that the particle size of the photocatalyst is smaller. Specifically, the average particle size of the photocatalyst is preferably 50 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less.
光触媒処理層における、上記二酸化チタンに代表される光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、エネルギーの照射によって光触媒が酸化還元反応を引き起こし、スーパーオキサイドラジカル(・O2 −)やヒドロキシラジカル(・OH)などの活性酸素種を発生し、この発生した活性酸素種が有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本発明においては、この活性酸素種が、光触媒処理層近傍に配置される濡れ性変化層中の有機物に作用を及ぼしていると思料される。 The mechanism of action of the photocatalyst represented by the above titanium dioxide in the photocatalyst treatment layer is not necessarily clear, but the photocatalyst causes an oxidation-reduction reaction by irradiation of energy, and superoxide radical (.O 2 − ) or hydroxy radical It is considered that active oxygen species such as (.OH) are generated and the generated active oxygen species change the chemical structure of the organic matter. In the present invention, it is considered that this active oxygen species acts on the organic matter in the wettability changing layer disposed in the vicinity of the photocatalyst treatment layer.
また、光触媒処理層が光触媒とバインダとからなるものである場合、用いられるバインダとしては、主骨格が光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましい。このようなバインダとしては、例えば、オルガノポリシロキサン、無定形シリカ前駆体を用いることができ、特開2000−249821号公報や特開2003−195029号公報に記載されているもの等を用いることができる。 Further, when the photocatalyst treatment layer is composed of a photocatalyst and a binder, the binder used preferably has a high binding energy such that the main skeleton is not decomposed by photoexcitation of the photocatalyst. As such a binder, for example, an organopolysiloxane or an amorphous silica precursor can be used, and those described in JP 2000-249821 A or JP 2003-195029 A can be used. it can.
光触媒処理層が光触媒とバインダとからなるものである場合、光触媒処理層中の光触媒の含有量は、5〜60質量%の範囲内で設定することができ、好ましくは20〜50質量%の範囲内である。 When the photocatalyst treatment layer is composed of a photocatalyst and a binder, the content of the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer can be set within a range of 5 to 60% by mass, preferably within a range of 20 to 50% by mass. Is within.
また、光触媒処理層は、界面活性剤、その他添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤としては、例えば特開2000−249821号公報や特開2003−195029号公報に記載されているもの等を用いることができる。 Moreover, the photocatalyst processing layer may contain a surfactant and other additives. As these additives, for example, those described in JP 2000-249821 A and JP 2003-195029 A can be used.
光触媒処理層の厚みは、0.05〜10μmの範囲内であることが好ましい。 The thickness of the photocatalyst treatment layer is preferably in the range of 0.05 to 10 μm.
また、光触媒処理層表面の濡れ性は、親液性であっても撥液性であってもよい。 The wettability of the photocatalyst treatment layer surface may be lyophilic or lyophobic.
光触媒処理層の形成位置としては、例えば、基体上の全面に光触媒処理層が形成されていてもよく、基体上に光触媒処理層がパターン状に形成されていてもよい。光触媒処理層がパターン状に形成されている場合には、光触媒処理層を濡れ性変化層に対して所定の間隙をおいて配置し、エネルギーを照射する際に、フォトマスク等を用いてパターン照射する必要がなく、全面に照射することにより、濡れ性変化層表面の濡れ性を変化させることができる。また、実際に光触媒処理層に面する濡れ性変化層表面のみ、濡れ性が変化するので、エネルギーの照射方向としては、光触媒処理層と濡れ性変化層とが面する部分にエネルギーが照射されれば、いかなる方向であってもよい。さらには、照射されるエネルギーも、平行光等の平行なものに限定されない。 As the formation position of the photocatalyst treatment layer, for example, the photocatalyst treatment layer may be formed on the entire surface of the substrate, or the photocatalyst treatment layer may be formed in a pattern on the substrate. When the photocatalyst treatment layer is formed in a pattern, the photocatalyst treatment layer is arranged with a predetermined gap with respect to the wettability changing layer, and when irradiating energy, pattern irradiation is performed using a photomask or the like. The wettability of the wettability changing layer surface can be changed by irradiating the entire surface. In addition, since the wettability changes only on the surface of the wettability change layer that actually faces the photocatalyst treatment layer, the energy irradiation direction is such that energy is applied to the portion where the photocatalyst treatment layer and the wettability change layer face. Any direction is acceptable. Furthermore, the energy to be irradiated is not limited to parallel light such as parallel light.
光触媒処理層基板に用いられる基体は、後述するエネルギーの照射方向により透明性が適宜選択される。例えば、電極層が不透明である場合は、エネルギー照射方向は必然的に光触媒処理層基板側からとなる。また例えば、光触媒処理層基板に遮光部がパターン状に形成されており、この遮光部を用いてパターン状にエネルギー照射する場合も、光触媒処理層基板側からエネルギーを照射する必要がある。そのため、これらの場合には、基体は透明性を有する必要がある。 The substrate used for the photocatalyst processing layer substrate is appropriately selected for transparency depending on the energy irradiation direction described below. For example, when the electrode layer is opaque, the energy irradiation direction is necessarily from the photocatalyst processing layer substrate side. Further, for example, when a light shielding part is formed in a pattern on the photocatalyst processing layer substrate, and energy is irradiated in a pattern using the light shielding part, it is necessary to irradiate energy from the photocatalyst processing layer substrate side. Therefore, in these cases, the substrate needs to have transparency.
また、基体は、可撓性を有するもの、例えば樹脂製フィルム等であってもよいし、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であってもよい。 Further, the base may be flexible, such as a resin film, or may not be flexible, such as a glass substrate.
基体としては、特に限定されるものではないが、光触媒処理層基板は繰り返し用いられるものであることから、所定の強度を有し、かつその表面が光触媒処理層との密着性が良好であるものが好適に用いられる。具体的には、基体を構成する材料としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができる。 Although it does not specifically limit as a base | substrate, Since a photocatalyst processing layer board | substrate is used repeatedly, it has predetermined intensity | strength and the surface has favorable adhesiveness with a photocatalyst processing layer Are preferably used. Specifically, examples of the material constituting the substrate include glass, ceramic, metal, and plastic.
光触媒処理層基板には、遮光部がパターン状に形成されていてもよい。パターン状の遮光部を有する光触媒処理層基板を用いた場合には、エネルギー照射に際して、フォトマスクを用いたり、レーザ光による描画照射を行ったりする必要がない。したがって、この場合には、光触媒処理層基板とフォトマスクとの位置合わせが不要であることから、簡便な工程とすることができ、また描画照射に必要な高価な装置も不要であることから、コスト的に有利となる。 On the photocatalyst processing layer substrate, a light shielding portion may be formed in a pattern. In the case of using a photocatalyst processing layer substrate having a patterned light-shielding portion, it is not necessary to use a photomask or perform drawing irradiation with laser light when irradiating energy. Therefore, in this case, since alignment between the photocatalyst processing layer substrate and the photomask is unnecessary, it can be a simple process, and an expensive apparatus necessary for drawing irradiation is also unnecessary. This is advantageous in terms of cost.
遮光部の形成位置としては、例えば、基体上に遮光部がパターン状に形成され、この遮光部を覆うように光触媒処理層が形成されていてもよく、基体上に光触媒処理層が形成され、この光触媒処理層上に遮光部がパターン状に形成されていてもよく、基体の光触媒処理層が形成されていない側の表面に遮光部がパターン状に形成されていてもよい。 As the formation position of the light shielding portion, for example, the light shielding portion may be formed in a pattern on the substrate, and the photocatalytic treatment layer may be formed so as to cover the light shielding portion, or the photocatalytic treatment layer is formed on the substrate, The light-shielding part may be formed in a pattern on the photocatalyst treatment layer, or the light-shielding part may be formed in a pattern on the surface of the base on which the photocatalyst treatment layer is not formed.
上記の基体上に遮光部が形成されている場合、および、光触媒処理層上に遮光部が形成されている場合は、フォトマスクを用いる場合と比較すると、光触媒処理層と濡れ性変化層とが間隙をおいて配置される部分の近傍に、遮光部が配置されることになるので、基体内等におけるエネルギーの散乱の影響を少なくすることができる。このため、エネルギーのパターン照射を極めて正確に行うことが可能となる。 When the light-shielding part is formed on the substrate and when the light-shielding part is formed on the photocatalyst processing layer, the photocatalyst processing layer and the wettability changing layer are compared with the case of using a photomask. Since the light shielding portion is disposed in the vicinity of the portion disposed with a gap, it is possible to reduce the influence of energy scattering in the substrate or the like. For this reason, it becomes possible to perform pattern irradiation of energy very accurately.
さらに、光触媒処理層上に遮光部が形成されている場合は、光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隙をおいて配置する際に、この遮光部の膜厚をこの間隙の距離と一致させておくことにより、間隙を一定のものとするためのスペーサとして、遮光部を用いることができる。すなわち、光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隙をおいて配置する際に、遮光部と濡れ性変化層とを密着させた状態で配置することにより、所定の間隙を保つことができる。そして、この状態で光触媒処理層基板からエネルギーを照射することにより、濡れ性変化層表面に濡れ性変化パターンを精度良く形成することができる。 Further, when a light shielding part is formed on the photocatalyst processing layer, when the photocatalyst processing layer and the wettability changing layer are arranged with a predetermined gap, the thickness of the light shielding part is set to the distance of the gap. By making them coincide with each other, a light shielding portion can be used as a spacer for making the gap constant. That is, when the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer are arranged with a predetermined gap, the predetermined gap can be maintained by arranging the light shielding part and the wettability changing layer in close contact with each other. . And in this state, a wettability change pattern can be accurately formed on the wettability change layer surface by irradiating energy from the photocatalyst processing layer substrate.
また、基体の光触媒処理層が形成されていない側の表面に遮光部が形成されている場合は、例えばフォトマスクを遮光部の表面に着脱可能な程度に密着させることができるので、液晶表示素子の製造を小ロットで変更するような場合に好適である。 Further, in the case where the light shielding part is formed on the surface of the base on which the photocatalyst treatment layer is not formed, for example, the photomask can be attached to the surface of the light shielding part to the extent that it can be attached and detached. This method is suitable for the case where the manufacturing is changed in a small lot.
(濡れ性変化パターンの形成方法)
本態様においては、光触媒処理層基板を、濡れ性変化層に対して、エネルギー照射に伴う光触媒の作用が及び得る間隙をおいて配置する。通常は、光触媒処理層基板の光触媒処理層と、濡れ性変化層とを、濡れ性変化層にエネルギー照射に伴う光触媒の作用が及び得る間隙をおいて配置する。なお、間隙とは、光触媒処理層および濡れ性変化層が接触している状態も含むものとする。
(Method of forming wettability change pattern)
In this embodiment, the photocatalyst-treated layer substrate is disposed with a gap where the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation can reach the wettability changing layer. Usually, the photocatalyst processing layer of the photocatalyst processing layer substrate and the wettability changing layer are arranged with a gap where the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation can reach the wettability changing layer. The gap includes a state where the photocatalyst processing layer and the wettability changing layer are in contact with each other.
光触媒処理層と濡れ性変化層との間隔は、具体的には、200μm以下であることが好ましい。光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隔をおいて配置することにより、酸素、水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやすくなる。光触媒処理層と濡れ性変化層との間隔が上記範囲より広い場合には、光触媒作用により生じた活性酸素種が濡れ性変化層に届き難くなり、濡れ性の変化速度を遅くしてしまう可能性がある。逆に、光触媒処理層と濡れ性変化層との間隔を狭くしすぎると、酸素、水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しにくくなり、結果的に濡れ性の変化速度を遅くしてしまう可能性がある。 Specifically, the distance between the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer is preferably 200 μm or less. By disposing the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer at a predetermined interval, oxygen, water, and active oxygen species generated by the photocatalytic action are easily desorbed. If the distance between the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer is wider than the above range, the active oxygen species generated by the photocatalytic action may not easily reach the wettability changing layer, and the wettability change rate may be slowed down. There is. Conversely, if the interval between the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer is too narrow, the active oxygen species generated by oxygen, water, and photocatalytic action will be difficult to desorb, resulting in a slow change in wettability. There is a possibility.
上記間隔は、パターン精度が極めて良好であり、光触媒の感度も高く、濡れ性変化の効率が良好である点を考慮すると、0.2μm〜20μmの範囲内であることがより好ましく、さらに好ましくは1μm〜10μmの範囲内である。 In consideration of the fact that the pattern accuracy is very good, the sensitivity of the photocatalyst is high, and the efficiency of wettability change is good, the distance is more preferably in the range of 0.2 μm to 20 μm, and still more preferably. It is in the range of 1 μm to 10 μm.
一方、例えば300mm×300mmといった大面積の液晶表示素子を製造する場合には、上述したような微細な間隙を光触媒処理層基板と濡れ性変化層との間に設けることは極めて困難である。したがって、比較的大面積の液晶表示素子を製造する場合は、上記間隙は、5μm〜100μmの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは10μm〜75μmの範囲内である。上記間隙を上記範囲とすることにより、パターンがぼやける等のパターン精度の低下を抑制することができ、また光触媒の感度が悪化して濡れ性変化の効率が悪化するのを抑制することができるからである。 On the other hand, when manufacturing a liquid crystal display element having a large area of, for example, 300 mm × 300 mm, it is extremely difficult to provide the fine gap as described above between the photocatalyst processing layer substrate and the wettability changing layer. Therefore, when manufacturing a liquid crystal display element having a relatively large area, the gap is preferably in the range of 5 μm to 100 μm, more preferably in the range of 10 μm to 75 μm. By setting the gap to be in the above range, it is possible to suppress a decrease in pattern accuracy such as a blurred pattern, and it is possible to suppress deterioration of the sensitivity of the photocatalyst and deterioration of the wettability change efficiency. It is.
また、上記のような比較的大面積に対してエネルギー照射する際には、エネルギー照射装置内の光触媒処理層基板と濡れ性変化層との位置決め装置における間隙の設定を、10μm〜200μmの範囲内、特に25μm〜75μmの範囲内に設定することが好ましい。上記間隙の設定値を上記範囲とすることにより、パターン精度の大幅な低下や光触媒の感度の大幅な悪化を招くことなく、かつ光触媒処理層基板と濡れ性変化層とを接触させずに配置することができるからである。 In addition, when energy irradiation is performed on a relatively large area as described above, the gap setting in the positioning device between the photocatalyst processing layer substrate and the wettability changing layer in the energy irradiation device is within the range of 10 μm to 200 μm. In particular, it is preferable to set within the range of 25 μm to 75 μm. By setting the set value of the gap within the above range, the photocatalyst-treated layer substrate and the wettability changing layer are arranged without contact with each other without causing a significant decrease in pattern accuracy or a significant deterioration in the sensitivity of the photocatalyst. Because it can.
本発明においては、このような間隙をおいた配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。 In the present invention, such an arrangement state with a gap need only be maintained at least during energy irradiation.
このような極めて狭い間隙を均一に設けて光触媒処理層と濡れ性変化層とを配置する方法としては、例えばスペーサを用いる方法を挙げることができる。スペーサを用いる方法では、均一な間隙を設けることができると共に、このスペーサが接触する部分は、光触媒の作用が濡れ性変化層表面に及ばないことから、このスペーサを上述した濡れ性変化パターンと同様のパターンを有するものとすることにより、濡れ性変化層表面に所定の濡れ性変化パターンを形成することが可能となる。 As a method of arranging such a very narrow gap uniformly and arranging the photocatalyst processing layer and the wettability changing layer, for example, a method using a spacer can be mentioned. In the method using the spacer, a uniform gap can be provided, and the portion where the spacer contacts is not affected by the photocatalyst on the surface of the wettability changing layer. By having this pattern, it becomes possible to form a predetermined wettability change pattern on the wettability change layer surface.
本発明においては、スペーサを一つの部材として形成してもよいが、工程の簡略化等のため、光触媒処理層基板の光触媒処理層上にスペーサが形成されていることが好ましい。この場合、上記遮光部の項に記載したような利点を有する。 In the present invention, the spacer may be formed as a single member, but it is preferable that the spacer is formed on the photocatalyst treatment layer of the photocatalyst treatment layer substrate in order to simplify the process. In this case, there are advantages as described in the section of the light shielding portion.
スペーサは、濡れ性変化層表面に光触媒の作用が及ばないように、濡れ性変化層表面を保護する作用を有していればよい。このため、スペーサは、照射されるエネルギーに対して遮蔽性を有していなくてもよい。 The spacer only needs to have an action of protecting the wettability changing layer surface so that the photocatalytic action does not reach the wettability changing layer surface. For this reason, the spacer does not need to have a shielding property against the irradiated energy.
また、光触媒処理層と濡れ性変化層とを所定の間隙をおいて配置した後は、所定の方向からエネルギーをパターン照射することにより、濡れ性変化層表面に濡れ性変化パターンを形成する。 Further, after the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer are arranged with a predetermined gap, the wettability changing pattern is formed on the surface of the wettability changing layer by pattern irradiation with energy from a predetermined direction.
エネルギー照射に用いる光の波長は、通常、450nm以下の範囲で設定され、好ましくは380nm以下の範囲で設定される。これは、上述したように、光触媒処理層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上記の波長の光が好ましいからである。 The wavelength of light used for energy irradiation is usually set in a range of 450 nm or less, preferably in a range of 380 nm or less. This is because, as described above, the preferred photocatalyst used in the photocatalyst treatment layer is titanium dioxide, and light having the above wavelength is preferred as energy for activating the photocatalytic action by the titanium dioxide.
エネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。
また、パターン状にエネルギーを照射する方法としては、これらの光源を用い、フォトマスクを介してパターン照射する方法の他、エキシマ、YAG等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることもできる。
Examples of light sources that can be used for energy irradiation include mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, excimer lamps, and various other light sources.
In addition, as a method of irradiating energy in a pattern shape, in addition to a method of irradiating a pattern through a photomask using these light sources, a method of irradiating a pattern in a pattern shape using a laser such as an excimer or YAG is used. You can also.
エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒処理層中の光触媒の作用により濡れ性変化層表面の濡れ性が変化するのに必要な照射量とする。
この際、光触媒処理層を加熱しながらエネルギー照射することが好ましい。感度を上昇させことができ、効率的に濡れ性を変化させることができるからである。具体的には、30℃〜80℃の範囲内で加熱することが好ましい。
The energy irradiation amount at the time of energy irradiation is an irradiation amount necessary for changing the wettability of the wettability changing layer surface by the action of the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer.
At this time, it is preferable to irradiate energy while heating the photocatalyst treatment layer. This is because the sensitivity can be increased and the wettability can be changed efficiently. Specifically, it is preferable to heat within a range of 30 ° C to 80 ° C.
エネルギー照射方向は、光触媒処理層基板に遮光部が形成されているか否か等により決定される。例えば、光触媒処理層基板に遮光部が形成されており、光触媒処理層基板の基体が透明である場合は、光触媒処理層基板側からエネルギー照射が行なわれる。また、この場合、光触媒処理層上に遮光部が形成されており、この遮光部がスペーサとして機能する場合には、エネルギー照射方向は光触媒処理層基板側からであってもよく基板側からであってもよい。また例えば、光触媒処理層がパターン状に形成されている場合には、エネルギー照射方向は、上述したように、光触媒処理層と濡れ性変化層とが面する部分にエネルギーが照射されれば、いかなる方向であってもよい。同様に、上述したスペーサを用いる場合も、光触媒処理層と濡れ性変化層とが面する部分にエネルギーが照射されれば、エネルギー照射方向はいかなる方向であっってもよい。さらに例えば、フォトマスクを用いる場合は、フォトマスクが配置された側からエネルギーが照射される。この場合、フォトマスクが配置された側が透明である必要がある。 The energy irradiation direction is determined by whether or not a light shielding portion is formed on the photocatalyst processing layer substrate. For example, when a light shielding part is formed on the photocatalyst processing layer substrate and the base of the photocatalyst processing layer substrate is transparent, energy irradiation is performed from the photocatalyst processing layer substrate side. Further, in this case, when the light shielding portion is formed on the photocatalyst processing layer and this light shielding portion functions as a spacer, the energy irradiation direction may be from the photocatalyst processing layer substrate side or from the substrate side. May be. Also, for example, when the photocatalyst treatment layer is formed in a pattern, the energy irradiation direction can be any as long as the energy is applied to the portion where the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer face as described above. It may be a direction. Similarly, in the case of using the spacer described above, the energy irradiation direction may be any direction as long as energy is irradiated to the portion where the photocatalyst processing layer and the wettability changing layer face. Further, for example, when a photomask is used, energy is irradiated from the side where the photomask is disposed. In this case, the side on which the photomask is arranged needs to be transparent.
エネルギー照射後は、光触媒処理層基板は、濡れ性変化層から取り外される。 After the energy irradiation, the photocatalyst processing layer substrate is removed from the wettability changing layer.
(濡れ性変化パターン)
本態様における濡れ性変化パターンは、濡れ性変化層表面に形成されるものであり、エネルギー照射部分である親液性領域と、エネルギー未照射部分である撥液性領域とからなるものである。
本態様において、親液性領域とは、エネルギー照射部分であり、エネルギー照射により液体との接触角が低下する方向に変化した領域である。また、撥液性領域とは、エネルギー未照射部分であり、親液性領域よりも、液体に対する接触角が大きい領域をいう。
(Wettability change pattern)
The wettability change pattern in this embodiment is formed on the surface of the wettability change layer, and consists of a lyophilic region that is an energy irradiated portion and a liquid repellent region that is an unirradiated portion.
In this embodiment, the lyophilic region is an energy irradiation portion, and is a region that has changed in a direction in which the contact angle with the liquid decreases due to energy irradiation. Further, the liquid repellent region is a non-energy-irradiated portion and refers to a region having a larger contact angle with respect to the liquid than the lyophilic region.
撥液性領域においては、配向層形成用塗工液が有する表面張力と同等の表面張力の液体に対する接触角が60°以上であることが好ましく、より好ましくは80°以上である。撥液性領域における液体との接触角が低すぎると、撥液性領域にも配向層形成用塗工液が付着する可能性があるからである。 In the liquid repellent region, the contact angle to a liquid having a surface tension equivalent to the surface tension of the alignment layer forming coating solution is preferably 60 ° or more, more preferably 80 ° or more. This is because if the contact angle with the liquid in the liquid repellent region is too low, the alignment layer forming coating liquid may adhere to the liquid repellent region.
また、親液性領域においては、配向層形成用塗工液が有する表面張力と同等の表面張力の液体に対する接触角が30°以下であることが好ましく、より好ましくは10°以下、さらに好ましくは5°以下である。親液性領域における液体との接触角が高すぎると、配向層形成用塗工液が濡れ広がりにくくなり、第2配向層(第1配向パターンおよび第2配向パターン)が欠ける等の可能性があるからである。 In the lyophilic region, the contact angle with respect to a liquid having a surface tension equivalent to the surface tension of the coating liquid for forming the alignment layer is preferably 30 ° or less, more preferably 10 ° or less, and still more preferably. 5 ° or less. If the contact angle with the liquid in the lyophilic region is too high, the coating liquid for forming the alignment layer is difficult to spread and the second alignment layer (the first alignment pattern and the second alignment pattern) may be lost. Because there is.
なお、液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器(協和界面科学(株)製 CA−Z型)を用いて測定(マイクロシリンジから液滴を滴下して30秒後)し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして求めることができる。この測定に際しては、種々の表面張力を有する液体として、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いることとする。 The contact angle with the liquid is measured using a contact angle measuring device (Kyowa Interface Science Co., Ltd. CA-Z type) with a liquid having various surface tensions. 30 seconds later), and can be obtained from the result or in the form of a graph. In this measurement, a wetting index standard solution manufactured by Junsei Co., Ltd. is used as the liquid having various surface tensions.
(ii)第2の態様
本態様における濡れ性変化層は、光触媒を含有し、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層である。本態様においては、濡れ性変化層が光触媒を含有するので、効率的に濡れ性を変化させることができるという利点を有する。
(Ii) 2nd aspect The wettability change layer in this aspect is a layer which contains a photocatalyst and wettability changes so that a contact angle with a liquid may fall by the effect | action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. In this embodiment, since the wettability changing layer contains a photocatalyst, there is an advantage that the wettability can be changed efficiently.
本態様においては、図11に例示するように、第2電極層13上に形成された濡れ性変化層25に、フォトマスク55を介してエネルギー56を照射し(図11(a))、濡れ性変化層25表面のエネルギー照射部分の濡れ性を変化させて親液性領域26aを形成することにより、親液性領域26aおよび撥液性領域26bからなる濡れ性変化パターンを形成することができる(図11(b))。そして、親液性領域26aの所定の部分に第1配向パターン形成用塗工液をインクジェット法等により塗布して第1配向パターン14aを形成し、次いで、親液性領域26aの他の部分に第2配向パターン形成用塗工液をインクジェット法等により塗布して第2配向パターン14bを形成する(図11(c))。
In this embodiment, as illustrated in FIG. 11, the
濡れ性変化層としては、光触媒を含有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光触媒と光触媒の作用により濡れ性が変化する材料とを含有する単一の層であってもよく、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層と光触媒を含有する層とが積層されたものであってもよい。濡れ性変化層が、光触媒と光触媒の作用により濡れ性が変化する材料とを含有する単一の層である場合は、層自体に含有される光触媒の作用により濡れ性が変化することから、より効率的に濡れ性を変化させることができる。また、濡れ性変化層が、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層と光触媒を含有する層とが積層されたものである場合は、光触媒を含有する層と第2配向層とを直接接触させないようにすることができるため、第2配向層が経時的に光触媒の影響を受けるのを抑制することができる。 The wettability changing layer is not particularly limited as long as it contains a photocatalyst, and may be, for example, a single layer containing a photocatalyst and a material whose wettability is changed by the action of the photocatalyst. The layer containing a material whose wettability is changed by the photocatalyst and the layer containing the photocatalyst may be laminated. When the wettability changing layer is a single layer containing a photocatalyst and a material whose wettability changes due to the action of the photocatalyst, the wettability changes due to the action of the photocatalyst contained in the layer itself. The wettability can be changed efficiently. Further, when the wettability changing layer is formed by laminating a layer containing a material whose wettability is changed by the photocatalyst and a layer containing the photocatalyst, the layer containing the photocatalyst and the second alignment layer are directly formed. Since it can be made not to contact, it can suppress that the 2nd alignment layer receives the influence of a photocatalyst with time.
濡れ性変化層が、光触媒と光触媒の作用により濡れ性が変化する材料とを含有する単一の層である場合、この濡れ性変化層に用いられる濡れ性が変化する材料としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する材料であれば特に限定されるものではないが、光触媒の作用により劣化、分解されにくい主鎖を有し、光触媒の作用により分解される有機置換基を有するバインダが好ましい。このバインダとしては、上記第1の態様の濡れ性変化層の項に記載したバインダを用いることができる。 When the wettability changing layer is a single layer containing a photocatalyst and a material whose wettability changes due to the action of the photocatalyst, the material that changes the wettability used for this wettability changing layer can be used for energy irradiation. The material is not particularly limited as long as the wettability is changed by the action of the photocatalyst, but has a main chain that is difficult to be degraded and decomposed by the action of the photocatalyst and has an organic substituent that is decomposed by the action of the photocatalyst. A binder is preferred. As this binder, the binder described in the section of the wettability changing layer of the first aspect can be used.
なお、光触媒については、上記第1の態様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。 Note that the photocatalyst is the same as that described in the first aspect, and therefore the description thereof is omitted here.
上記濡れ性変化層中の光触媒の含有量は、5〜60質量%の範囲内で設定することができ、好ましくは20〜40質量%の範囲内である。 Content of the photocatalyst in the said wettability change layer can be set in the range of 5-60 mass%, Preferably it exists in the range of 20-40 mass%.
また、上記濡れ性変化層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、0.001μm〜1μmであることが好ましく、より好ましくは0.01μm〜0.1μmの範囲内である。 Further, the thickness of the wettability changing layer is preferably 0.001 μm to 1 μm, more preferably 0.01 μm to 0.1 μm, in view of the wettability change rate by the photocatalyst.
一方、濡れ性変化層が、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層と光触媒を含有する層とが積層されたものである場合、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層に用いられる材料としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する材料であれば特に限定されるものではないが、光触媒の作用により劣化、分解されにくい主鎖を有し、光触媒の作用により分解される有機置換基を有するバインダが好ましい。なお、光触媒により濡れ性が変化する材料を含有する層については、上記第1の態様の濡れ性変化層と同様であるため、ここでの説明は省略する。 On the other hand, when the wettability changing layer is a laminate of a layer containing a material whose wettability is changed by the photocatalyst and a layer containing a photocatalyst, it is used for a layer containing a material whose wettability is changed by the photocatalyst. The material is not particularly limited as long as the wettability is changed by the action of the photocatalyst associated with energy irradiation, but has a main chain that is not easily degraded or decomposed by the action of the photocatalyst. Binders with organic substituents that are decomposed are preferred. Note that the layer containing a material whose wettability is changed by the photocatalyst is the same as the wettability changing layer of the first aspect, and thus the description thereof is omitted here.
また、光触媒を含有する層は、光触媒を含有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光触媒とバインダとから構成されるものであってもよく、光触媒単体で構成されるものであってもよい。なお、光触媒を含有する層については、上記第1の態様の光触媒処理層と同様であるため、ここでの説明は省略する。 Further, the layer containing the photocatalyst is not particularly limited as long as it contains the photocatalyst. For example, the layer containing the photocatalyst may be composed of a photocatalyst and a binder, or may be composed of a single photocatalyst. There may be. In addition, about the layer containing a photocatalyst, since it is the same as that of the photocatalyst processing layer of the said 1st aspect, description here is abbreviate | omitted.
本態様においては、濡れ性変化層に、所定の方向からエネルギーをパターン照射することにより、濡れ性変化層表面に濡れ性変化パターンを形成する。なお、エネルギー照射等については、上記第1の態様に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
また、濡れ性変化パターンについても、上記第1の態様に記載したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
In this embodiment, the wettability changing layer is irradiated with energy from a predetermined direction to form a wettability changing layer on the wettability changing layer surface. In addition, about energy irradiation etc., since it is the same as that of what was described in the said 1st aspect, description here is abbreviate | omitted.
Also, the wettability change pattern is the same as that described in the first aspect, and the description thereof is omitted here.
(iii)遮光部
本実施態様において、濡れ性変化層が形成されている場合には、図12に例示するように、第2基材12上に遮光部27がパターン状に形成され、濡れ性変化層25の撥液性領域26bが遮光部27上に配置されていることが好ましい。撥液性領域には第2配向層が形成されないために強誘電性液晶が配向しにくいので、光漏れが生じるおそれがあるが、遮光部上に撥液性領域を配置することにより、この光漏れを防ぐことができるからである。
また、図示しないが、上記第1配向処理基板において、第1基材上に遮光部がパターン状に形成され、濡れ性変化層の撥液性領域がその遮光部上に配置されていてもよい。
(Iii) Light-shielding part In this embodiment, when the wettability changing layer is formed, the light-shielding
Although not shown, in the first alignment substrate, the light shielding portion may be formed in a pattern on the first base material, and the liquid repellent region of the wettability changing layer may be disposed on the light shielding portion. .
上記遮光部は、通常、濡れ性変化パターンに対応したパターン状に形成される。
また、上記遮光部の形成材料としては、例えばカーボンブラック等の黒色着色剤を含有する樹脂組成物、あるいは、クロム等の金属または金属酸化物などが挙げられる。
The light shielding portion is usually formed in a pattern corresponding to the wettability change pattern.
Examples of the material for forming the light shielding part include a resin composition containing a black colorant such as carbon black, or a metal or metal oxide such as chromium.
遮光部の形成方法としては、樹脂組成物を用いる場合は例えばフォトリソグラフィー法、印刷法等が挙げられ、金属または金属酸化物を用いる場合は例えば蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、無電界メッキ法等が挙げられる。 Examples of the method for forming the light-shielding portion include a photolithography method and a printing method when using a resin composition. When using a metal or a metal oxide, for example, an evaporation method, an ion plating method, a sputtering method, an electric fieldless method, or the like. The plating method etc. are mentioned.
(3)絶縁部
本実施態様の第2配向処理基板においては、図13に例示するように、第1配向パターン14aと第2配向パターン14bとの間に絶縁部28が形成されており、絶縁部28表面が撥液性領域26b、絶縁部28の開口部内の層表面(第2電極層13表面)が親液性領域26aとなっていてもよい。この場合、親液性領域26a上にのみ第2配向層14(第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14b)が形成される。絶縁部が形成され、絶縁部表面が撥液性領域になっていることにより、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができる。
(3) Insulating portion In the second alignment processing substrate of the present embodiment, as illustrated in FIG. 13, an insulating
絶縁部表面に撥液処理を施すことにより、絶縁部表面を撥液性領域、絶縁部の開口部内の層表面を親液性領域とすることができる。 By subjecting the surface of the insulating portion to a liquid repellent treatment, the surface of the insulating portion can be made a liquid repellent region, and the layer surface in the opening of the insulating portion can be made a lyophilic region.
撥液処理方法としては、絶縁部表面における液体との接触角を、絶縁部の開口部内の層表面における液体との接触角よりも相対的に高くすることができる方法であれば特に限定されるものではない。一般的に、基材にはガラス等が用いられ、電極層には金属や金属酸化物等が用いられることから、絶縁部に有機材料を用いて、絶縁部にフッ素化合物を導入ガスとしたプラズマを照射する方法が好ましく用いられる。フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射では、有機物にのみフッ素化合物を導入することができるため、有機材料を含有する絶縁部に選択的にフッ素を導入することができ、絶縁部表面を撥液性とすることができるからである。 The liquid repellent treatment method is particularly limited as long as the contact angle with the liquid on the surface of the insulating portion can be made relatively higher than the contact angle with the liquid on the surface of the layer in the opening of the insulating portion. It is not a thing. Generally, glass or the like is used for the base material, and metal or metal oxide is used for the electrode layer. Therefore, an organic material is used for the insulating portion, and a plasma using a fluorine compound as an introduction gas for the insulating portion. The method of irradiating is preferably used. In plasma irradiation using a fluorine compound as an introduction gas, a fluorine compound can be introduced only into an organic substance, so that fluorine can be selectively introduced into an insulating part containing an organic material, and the surface of the insulating part is liquid repellent. Because it can be.
例えば図14に示すように、第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14bの間に形成された絶縁部28に、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ57を照射し(図14(a))、絶縁部28表面のプラズマ照射部分を撥液性とすることにより、絶縁部28表面を撥液性領域26b、絶縁部28の開口部内の層表面(第2電極層13表面)を親液性領域26aとすることができる(図14(b))。そして、親液性領域26aの所定の部分に第1配向パターン形成用塗工液をインクジェット法等により塗布して第1配向パターン14aを形成し、次いで、親液性領域26aの他の部分に第2配向パターン形成用塗工液をインクジェット法等により塗布して第2配向パターン14bを形成する(図14(c))。
For example, as shown in FIG. 14, the insulating
導入ガスとして用いられるフッ素化合物としては、例えば、フッ化炭素(CF4)、窒化フッ素(NF3)、フッ化硫黄(SF6)、CHF3、C2F6、C3F8、C5F8等が挙げられる。 Examples of the fluorine compound used as the introduced gas include carbon fluoride (CF 4 ), fluorine nitride (NF 3 ), sulfur fluoride (SF 6 ), CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , and C 5. F 8 etc. are mentioned.
また、導入ガスとして、フッ素化合物と他のガスとを混合して用いてもよい。他のガスとしては、例えば、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム等を挙げることができる。中でも、窒素を用いることが好ましい。窒素を用いる場合、窒素の混合比率は60%以上であることが好ましい。 Moreover, you may mix and use a fluorine compound and other gas as introduction gas. As other gas, nitrogen, oxygen, argon, helium etc. can be mentioned, for example. Among these, nitrogen is preferably used. When nitrogen is used, the mixing ratio of nitrogen is preferably 60% or more.
プラズマの照射方法としては、フッ素化合物を導入ガスとして用いてプラズマを照射し、絶縁部表面を撥液性とすることができる方法であれば、特に限定されるものではなく、例えば、減圧下でプラズマ照射してもよく、大気圧下でプラズマ照射してもよい。中でも、大気圧下でプラズマ照射を行うことが好ましい。この場合、減圧用の装置等を要することなく、コストや製造効率等の面で有利だからである。 The plasma irradiation method is not particularly limited as long as it is a method capable of irradiating plasma using a fluorine compound as an introduction gas and making the surface of the insulating portion liquid-repellent. For example, under reduced pressure Plasma irradiation may be performed, and plasma irradiation may be performed under atmospheric pressure. Among these, it is preferable to perform plasma irradiation under atmospheric pressure. In this case, it is advantageous in terms of cost, production efficiency, etc., without requiring a decompression device or the like.
また、プラズマの照射条件としては、照射装置等により適宜選択される。大気圧プラズマの照射条件としては、下記のものが例示される。例えば、電源出力としては、一般的なプラズマの照射装置を用いることができる。この際、照射されるプラズマの電極と、絶縁部との距離は、0.2mm〜20mm程度、中でも1mm〜5mm程度であることが好ましい。また、導入ガスとして用いられるフッ素化合物の流量は、1L/min〜20L/min程度であることが好ましく、フッ素化合物と同時に流す窒素の流量は、1L/min〜50L/min程度であることが好ましい。この際の基板搬送速度としては、0.5m/min〜2m/min程度とすることが好ましい。 The plasma irradiation conditions are appropriately selected depending on the irradiation apparatus or the like. Examples of the atmospheric pressure plasma irradiation conditions include the following. For example, a general plasma irradiation apparatus can be used as the power output. In this case, the distance between the irradiated plasma electrode and the insulating portion is preferably about 0.2 mm to 20 mm, and more preferably about 1 mm to 5 mm. The flow rate of the fluorine compound used as the introduction gas is preferably about 1 L / min to 20 L / min, and the flow rate of nitrogen flowing simultaneously with the fluorine compound is preferably about 1 L / min to 50 L / min. . The substrate transport speed at this time is preferably about 0.5 m / min to 2 m / min.
絶縁部に導入されたフッ素の存在は、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。)に用いられるX線光電子分光分析装置(XPS:ESCALAB 220i-XL)による分析において、絶縁部の表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。この際、絶縁部に導入されるフッ素の割合としては、絶縁部の表面より検出される全元素のうち10%以上であることが好ましい。 The presence of fluorine introduced into the insulating part is an X-ray photoelectron spectrometer (XPS: ESCALAB) used in X-ray photoelectron spectroscopy (also called ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)). In the analysis by 220i-XL), it can be confirmed by measuring the proportion of fluorine element in all elements detected from the surface of the insulating part. At this time, the proportion of fluorine introduced into the insulating portion is preferably 10% or more of all elements detected from the surface of the insulating portion.
また、絶縁部は、配向層形成用塗工液が有する表面張力と同等の表面張力の液体に対する接触角が、撥液処理前の絶縁部の上記液体との接触角より1°以上高くなるようにプラズマ照射されることが好ましい。特に、絶縁部は、上記液体との接触角が5°以上、中でも10°以上、さらには30°以上となるようにプラズマ照射されることが好ましい。撥液処理後の絶縁部の上記液体との接触角が小さい場合は、配向層形成用塗工液が撥液性領域にも付着する可能性があるからである。
なお、液体との接触角の測定方法については、上記濡れ性変化層の項に記載したものと同様である。
In addition, the insulating portion has a contact angle with a liquid having a surface tension equivalent to the surface tension of the coating liquid for forming the alignment layer that is 1 ° or more higher than the contact angle with the liquid of the insulating portion before the liquid repellent treatment. It is preferable to irradiate with plasma. In particular, the insulating portion is preferably irradiated with plasma so that the contact angle with the liquid is 5 ° or more, especially 10 ° or more, and more preferably 30 ° or more. This is because, when the contact angle of the insulating part after the liquid repellent treatment with the liquid is small, the alignment layer forming coating liquid may adhere to the liquid repellent region.
In addition, about the measuring method of a contact angle with a liquid, it is the same as that of what was described in the term of the said wettability change layer.
絶縁部のパターン形状としては、第1配向パターンおよび第2配向パターンの形状に応じて適宜選択され、例えばライン状、マトリクス状等が挙げられる。また、絶縁部のピッチや幅等は、第1配向パターンおよび第2配向パターンのピッチや幅等に応じて適宜調整される。 The pattern shape of the insulating portion is appropriately selected according to the shapes of the first alignment pattern and the second alignment pattern, and examples thereof include a line shape and a matrix shape. In addition, the pitch, width, etc. of the insulating portions are appropriately adjusted according to the pitch, width, etc. of the first alignment pattern and the second alignment pattern.
絶縁部の形成材料は、絶縁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、上記フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマを照射する場合には、絶縁性を有する有機材料であることが好ましい。この絶縁性を有する有機材料としては、例えば、樹脂を挙げることができ、中でも感光性樹脂が好ましく用いられる。感光性樹脂はパターニングが容易だからである。感光性樹脂としては、一般に液晶表示素子の部材に用いられるものであれば特に限定されるものではない。 The material for forming the insulating portion is not particularly limited as long as it is an insulating material. However, in the case of irradiating plasma using the above fluorine compound as an introduction gas, it may be an organic material having an insulating property. preferable. Examples of the organic material having insulating properties include resins, and among these, photosensitive resins are preferably used. This is because the photosensitive resin is easy to pattern. The photosensitive resin is not particularly limited as long as it is generally used for a member of a liquid crystal display element.
また、絶縁部は遮光部であることが好ましい。撥液性領域には第2配向層が形成されないため、強誘電性液晶の配向が乱れてしまうおそれがあるが、遮光部である絶縁部表面が撥液性領域であることにより、強誘電性液晶の配向乱れによる光漏れを防ぐことができるからである。 The insulating part is preferably a light shielding part. Since the second alignment layer is not formed in the liquid repellent region, the orientation of the ferroelectric liquid crystal may be disturbed. However, since the surface of the insulating portion, which is a light shielding portion, is a liquid repellent region, it is ferroelectric. This is because light leakage due to liquid crystal alignment disorder can be prevented.
絶縁部が遮光部である場合、絶縁部の形成材料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色着色剤を含有する感光性樹脂組成物を用いることができる。 When the insulating part is a light-shielding part, as a forming material of the insulating part, for example, a photosensitive resin composition containing a black colorant such as carbon black or titanium black can be used.
絶縁部の厚みは、特に限定されるものではないが、絶縁部が遮光部である場合には、遮光機能の観点から、1.5μm〜2.0μm程度であることが好ましい。 Although the thickness of an insulating part is not specifically limited, When an insulating part is a light shielding part, it is preferable that it is about 1.5 micrometers-2.0 micrometers from a viewpoint of a light shielding function.
また、絶縁部の形成方法としては、所定の位置に絶縁部を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的なパターニング方法を適用することができる。例えば、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、スクリーン印刷法等が挙げられる。 In addition, the method for forming the insulating portion is not particularly limited as long as the insulating portion can be formed at a predetermined position, and a general patterning method can be applied. For example, a photolithography method, an inkjet method, a screen printing method, and the like can be given.
(4)隔壁
本実施態様の第2配向処理基板においては、図15に例示するように、第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14bを区画するように隔壁16が形成されていてもよい。隔壁が形成されていることにより、第1配向パターンおよび第2配向パターンを精度良く容易に形成することができるからである。
(4) Partition Wall In the second alignment treatment substrate of this embodiment, as illustrated in FIG. 15, the
隔壁のパターン形状としては、第1配向パターンおよび第2配向パターンの形状に応じて適宜選択され、例えばライン状、マトリクス状等が挙げられる。また、隔壁のピッチや幅等は、第1配向パターンおよび第2配向パターンのピッチや幅等に応じて適宜調整される。さらに、隔壁の高さは、通常、液晶層の厚みと同程度とされる。 The pattern shape of the partition is appropriately selected according to the shapes of the first alignment pattern and the second alignment pattern, and examples thereof include a line shape and a matrix shape. In addition, the pitch and width of the partition walls are appropriately adjusted according to the pitch and width of the first alignment pattern and the second alignment pattern. Further, the height of the partition wall is usually set to be approximately the same as the thickness of the liquid crystal layer.
隔壁の形成材料は、一般に液晶表示素子の隔壁として用いられている材料であれば特に限定されるものではない。具体的には樹脂を挙げることができ、中でも感光性樹脂が好ましく用いられる。感光性樹脂はパターニングが容易だからである。感光性樹脂としては、一般に液晶表示素子の隔壁に用いられるものであれば特に限定されるものではない。 The material for forming the partition is not particularly limited as long as it is a material generally used as a partition for a liquid crystal display element. Specific examples include resins, and among these, photosensitive resins are preferably used. This is because the photosensitive resin is easy to pattern. The photosensitive resin is not particularly limited as long as it is generally used for a partition wall of a liquid crystal display element.
また、隔壁の形成方法としては、所定の位置に隔壁を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的なパターニング方法を適用することができる。例えば、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、スクリーン印刷法等が挙げられる。 Further, the method for forming the partition wall is not particularly limited as long as the partition wall can be formed at a predetermined position, and a general patterning method can be applied. For example, a photolithography method, an inkjet method, a screen printing method, and the like can be given.
(5)着色層
本実施態様においては、第2基材と第2電極層との間に着色層が形成されていてもよい。また、上記第1配向処理基板において、第1基材と第1電極層との間に着色層が形成されてもよい。すなわち、第1配向処理基板および第2配向処理基板のいずれか一方に着色層が形成されていてもよい。着色層が形成されている場合、着色層によりカラー表示を実現することができる。
(5) Colored layer In this embodiment, the colored layer may be formed between the 2nd base material and the 2nd electrode layer. In the first alignment treatment substrate, a colored layer may be formed between the first base material and the first electrode layer. That is, a colored layer may be formed on either the first alignment treatment substrate or the second alignment treatment substrate. When a colored layer is formed, color display can be realized by the colored layer.
着色層としては、一般にカラーフィルタの着色層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い。着色層には、例えば、通常の顔料分散法等に用いられる赤、青、または緑の顔料を含有する感光性樹脂組成物を用いることができる。 The colored layer is not particularly limited as long as it is generally used as a colored layer of a color filter. For the colored layer, for example, a photosensitive resin composition containing a red, blue, or green pigment used in a normal pigment dispersion method or the like can be used.
3.液晶層
本実施態様における液晶層は、第1配向処理基板の第1配向層および第2配向処理基板の第2配向層の間に強誘電性液晶を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り、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであれば、特に限定されるものでない。ハーフV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。
3. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer in this embodiment is configured by sandwiching a ferroelectric liquid crystal between the first alignment layer of the first alignment processing substrate and the second alignment layer of the second alignment processing substrate. The ferroelectric liquid crystal used in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits monostability and exhibits half V-shaped switching characteristics. Using a ferroelectric liquid crystal exhibiting a half V-shaped switching characteristic, it is possible to take a sufficiently long opening time as a black and white shutter, whereby each color that can be temporally switched can be displayed brighter, and a bright color A liquid crystal display element for display can be realized.
本実施態様においては、強誘電性液晶は、第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域では、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約2倍変化し、第2配向層の第2配向パターンが設けられている領域では、第1電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約2倍変化するものであることが好ましい。 In this embodiment, the ferroelectric liquid crystal is a ferroelectric liquid crystal when a voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode in the region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided. The first electrode layer is formed in a region where the molecular direction of the first alignment layer is changed approximately twice the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal parallel to the first alignment processing substrate surface and the second alignment pattern of the second alignment layer is provided. When a voltage is applied so as to be a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes approximately twice the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal in parallel to the first alignment treatment substrate surface. preferable.
図16に、第1配向層と、第2配向層の第1配向パターンとの間に挟持された強誘電性液晶の配向状態の一例を示す。
上述したように、電圧無印加状態では、図16(a)に例示するように、極性表面相互作用によって、液晶分子LCの自発分極Psの正極(+)が第2配向層の第1配向パターン14a側(光異性化型材料を含有する光配向膜側)を向く傾向にある。そして、図16(b)に例示するように、第1電極層3が正極(+)、第2電極層13が負極(−)となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響により、液晶分子LCの自発分極Psは第1配向層4側を向くようになる。次いで、第1電極層3が負極(−)、第2電極層13が正極(+)となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響によって、図16(a)に例示するように、液晶分子LCの自発分極Psは第2配向層の第1配向パターン14a側を向くようになる。この場合、自発分極の向きは、電圧無印加状態と同様になる。
FIG. 16 shows an example of the alignment state of the ferroelectric liquid crystal sandwiched between the first alignment layer and the first alignment pattern of the second alignment layer.
As described above, in the state where no voltage is applied, as illustrated in FIG. 16A, the positive polarity (+) of the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules LC becomes the first alignment pattern of the second alignment layer by the polar surface interaction. It tends to face the 14a side (the photo-alignment film side containing the photoisomerizable material). Then, as illustrated in FIG. 16B, when a voltage is applied so that the
一方、第1配向層と、第2配向層の第2配向パターンとの間に挟持された強誘電性液晶の配向状態については図示しないが、上述したように、電圧無印加状態では、極性表面相互作用によって、液晶分子の自発分極の正極が第1配向層側(ラビング膜側)を向く傾向にある。そして、第1電極層が正極、第2電極層が負極となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響により、液晶分子の自発分極は第2配向層の第2配向パターン側を向くようになる。次いで、第1電極層が負極、第2電極層が正極となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響によって、液晶分子の自発分極は第1配向層側を向くようになる。この場合、自発分極の向きは、電圧無印加状態と同様になる。 On the other hand, the orientation state of the ferroelectric liquid crystal sandwiched between the first orientation layer and the second orientation pattern of the second orientation layer is not shown, but as described above, in the voltage-free state, the polar surface Due to the interaction, the positive electrode of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules tends to face the first alignment layer side (rubbing film side). When a voltage is applied so that the first electrode layer is a positive electrode and the second electrode layer is a negative electrode, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules faces the second alignment pattern side of the second alignment layer due to the influence of the polarity of the applied voltage. It becomes like this. Next, when a voltage is applied so that the first electrode layer is a negative electrode and the second electrode layer is a positive electrode, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules comes to the first alignment layer side due to the influence of the polarity of the applied voltage. In this case, the direction of spontaneous polarization is the same as that in the state where no voltage is applied.
自発分極の向きがこのような方向になるのは、自発分極の向きが、強誘電性液晶の分極と配向膜の分極または電圧の極性とが電気的につり合う方向になるため、液晶分子が電気的に安定な状態になるからである。 The direction of spontaneous polarization is such a direction because the direction of spontaneous polarization is the direction in which the polarization of the ferroelectric liquid crystal and the polarization of the alignment film or the polarity of the voltage are electrically balanced. This is because the state becomes stable.
第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域では、電圧無印加状態あるいは第2電極層への正極性の電圧印加状態(図16(a))から、第2電極層への負極性の電圧印加状態(図16(b))としたとき、この印加電圧の負極性と、液晶分子の自発分極の負極性との反発によって、図17に例示するように、液晶分子LCが角度約2θ回転する。すなわち、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が、第1配向処理基板面に対して平行に、強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する。 In the region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided, the negative electrode applied to the second electrode layer from the state where no voltage is applied or the state where a positive voltage is applied to the second electrode layer (FIG. 16A). When a negative voltage application state (FIG. 16B) is established, the repulsion between the negative polarity of the applied voltage and the negative polarity of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules causes the liquid crystal molecules LC to have an angle as illustrated in FIG. Rotate about 2θ. That is, when a voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is approximately parallel to the first alignment processing substrate surface and is approximately equal to the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal. It changes twice.
一方、第2配向層の第2配向パターンが設けられている領域では、図示しないが、電圧無印加状態あるいは第1電極層への正極性の電圧印加状態から、第1電極層への負極性の電圧印加状態としたとき、この印加電圧の負極性と、液晶分子の自発分極の負極性との反発によって、図17に例示するように、液晶分子LCが角度約2θ回転する。すなわち、第1電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が、第1配向処理基板面に対して平行に、強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する。 On the other hand, in the region where the second alignment pattern of the second alignment layer is provided, although not shown in the figure, the negative polarity to the first electrode layer from the voltage non-application state or the positive voltage application state to the first electrode layer. When the voltage is applied, the repulsion between the negative polarity of the applied voltage and the negative polarity of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules causes the liquid crystal molecules LC to rotate by an angle of about 2θ, as illustrated in FIG. That is, when a voltage is applied so that the first electrode layer is a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is parallel to the first alignment substrate surface, and the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal is about It changes twice.
第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域では、第2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化するものは70%以上存在することが好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上である。また、第2配向層の第2配向パターンが設けられている領域では、第1電極層が負極となるように電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化するものは70%以上存在することが好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上である。上述の範囲であれば、良好なコントラスト比を得ることができるからである。 In the region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided, when a voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes about twice the tilt angle. Is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. In addition, in the region where the second alignment pattern of the second alignment layer is provided, when a voltage is applied so that the first electrode layer becomes a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes approximately twice the tilt angle. 70% or more is preferably present, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. This is because a good contrast ratio can be obtained within the above range.
なお、上記の比率は、次のようにして測定することができる。
まず、第1配向処理基板および第2配向処理基板の外側に、それぞれ偏光板をクロスニコルに、かつ、一方の偏光板の偏光軸と液晶層の液晶分子の配向方向とが平行になるように配置する。電圧無印加状態では、一方の偏光板を透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが一致するため、液晶分子の屈折率異方性が発現されず、他方の偏光板を透過した直線偏光はそのまま液晶分子を通過し、他方の偏光板により遮断され、暗状態となる。一方、電圧印加状態では、液晶分子がコーン上を移動し、一方の偏光板を透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した直線偏光は液晶分子の複屈折により楕円偏光となる。この楕円偏光のうち、他方の偏光板の偏光軸と一致する直線偏光のみが他方の偏光板を透過し、明状態となる。
In addition, said ratio can be measured as follows.
First, on the outside of the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate, the polarizing plate is crossed Nicol, and the polarization axis of one polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are parallel to each other. Deploy. When no voltage is applied, the linearly polarized light transmitted through one polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal molecules coincide with each other. Therefore, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules is not expressed, and the linearly polarized light transmitted through the other polarizing plate is As it passes through the liquid crystal molecules, it is blocked by the other polarizing plate and becomes dark. On the other hand, in the voltage application state, the liquid crystal molecules move on the cone, and the linearly polarized light transmitted through one polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal molecules have a predetermined angle, and thus transmitted through one polarizing plate. Linearly polarized light becomes elliptically polarized light due to the birefringence of liquid crystal molecules. Of the elliptically polarized light, only the linearly polarized light that matches the polarization axis of the other polarizing plate is transmitted through the other polarizing plate and becomes a bright state.
このため、第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域では、第2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化すると明状態が得られる。一方、第2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、例えば強誘電性液晶の分子方向が変化しないものが部分的に存在する場合には、部分的に暗状態が得られる。したがって、電圧印加時に得られる白黒(明暗)表示の白・黒の面積比から、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化するものの比率を算出することができる。 For this reason, in a region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided, when a voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is about twice the tilt angle. A bright state is obtained when it changes. On the other hand, when a voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode, for example, when a portion of the ferroelectric liquid crystal whose molecular direction does not change partially exists, a dark state is partially obtained. Therefore, from the white / black area ratio of black and white (bright and dark) display obtained when the voltage is applied, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal when the voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode is about 2 tilt angles. The ratio of what doubles can be calculated.
同様に、第2配向層の第2配向パターンが設けられている領域では、第1電極層が負極となるように電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化すると明状態が得られる。一方、第1電極層が負極となるように電圧を印加したとき、例えば強誘電性液晶の分子方向が変化しないものが部分的に存在する場合には、部分的に暗状態が得られる。したがって、電圧印加時に得られる白黒(明暗)表示の白・黒の面積比から、第1電極層が負極となるように電圧を印加したときに強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化するものの比率を算出することができる。 Similarly, in a region where the second alignment pattern of the second alignment layer is provided, when a voltage is applied so that the first electrode layer becomes a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is about twice the tilt angle. A bright state is obtained when it changes. On the other hand, when a voltage is applied so that the first electrode layer is a negative electrode, for example, when a portion of the ferroelectric liquid crystal whose molecular direction does not change partially exists, a dark state is partially obtained. Therefore, from the white / black area ratio of black and white (bright / dark) display obtained when the voltage is applied, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is about 2 of the tilt angle when the voltage is applied so that the first electrode layer is a negative electrode. The ratio of what doubles can be calculated.
なお、第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域において、「第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する」とは、電圧無印加時に液晶分子がコーン上のひとつの状態で安定化しており、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、液晶分子が単安定化状態からコーン上の一方の側に傾き、第2電極層が正極となるように電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定化状態を維持するか、または単安定化状態から第2電極層が負極となるように電圧を印加したときとは逆側に傾き、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第2電極層が正極となるように電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角よりも大きいことをいう。 In the region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided, “when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is the first alignment processing substrate. “It changes about twice the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal with respect to the surface” means that the liquid crystal molecules are stabilized in one state on the cone when no voltage is applied, and the second electrode layer becomes a negative electrode. When a voltage is applied to the liquid crystal molecule, the liquid crystal molecule is tilted from the mono-stabilized state to one side on the cone, and when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes the positive electrode, the liquid crystal molecule is in the mono-stabilized state. Or when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode, when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode from the mono-stabilized state. The inclination angle from the mono-stabilized state of the liquid crystal molecules is such that the second electrode layer becomes the positive electrode. When a voltage is applied to refers to larger than the inclination angle of the monostable state of the liquid crystal molecules.
図18は、単安定性を示す強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。図18(a)は電圧無印加の場合、図18(b)は第2電極層が負極となるように電圧を印加した場合、図18(c)は第2電極層が正極となるように電圧を印加した場合をそれぞれ示す。電圧無印加の場合、液晶分子LCは、コーン上のひとつの状態で安定化している(図18(a))。第2電極層が負極となるように電圧を印加した場合、液晶分子LCは、安定化している状態(破線)から一方の側に傾く(図18(b))。また、第2電極層が正極となるように電圧を印加したときに、液晶分子LCは、安定化している状態(破線)から第2電極層が負極となるように電圧を印加したときとは逆側に傾く(図18(c))。このとき、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときの傾斜角δは、第2電極層が正極となるように電圧を印加したときの傾斜角ωよりも大きい。なお、図18において、dは配向処理方向、zは層法線を示す。 FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an example of the alignment state of a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability. 18A shows a case where no voltage is applied, FIG. 18B shows a case where a voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode, and FIG. 18C shows a case where the second electrode layer becomes a positive electrode. A case where a voltage is applied is shown. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules LC are stabilized in one state on the cone (FIG. 18A). When a voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode, the liquid crystal molecules LC are tilted from the stabilized state (broken line) to one side (FIG. 18B). In addition, when a voltage is applied so that the second electrode layer becomes a positive electrode, the liquid crystal molecules LC are in a state where a voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode from a stabilized state (broken line). It tilts to the opposite side (FIG. 18 (c)). At this time, the inclination angle δ when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes the negative electrode is larger than the inclination angle ω when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes the positive electrode. In FIG. 18, d indicates the orientation processing direction, and z indicates the layer normal.
第2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾く。また、強誘電性液晶では、図18(a)に例示するように、位置A(液晶分子LCの方向)と、位置B(配向処理方向d)と、位置Cとが、必ずしも一致するわけではない。そのため、図18(b)に例示するように、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときの最大の傾斜角δは、チルト角θの約2倍(角度2θ)となる。 When a voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode, the liquid crystal molecules are tilted from the mono-stabilized state to one side on the cone at an angle corresponding to the magnitude of the applied voltage. In the ferroelectric liquid crystal, as illustrated in FIG. 18A, the position A (the direction of the liquid crystal molecules LC), the position B (the alignment treatment direction d), and the position C do not necessarily match. Absent. Therefore, as illustrated in FIG. 18B, the maximum tilt angle δ when a voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode is about twice the tilt angle θ (angle 2θ).
例えば図17に示すように、液晶分子LCの方向は、第1配向処理基板面に対して平行に、チルト角θの約2倍(角度2θ)変化するのであるが、ここでチルト角θの約2倍変化するとは、2θ〜2θ−5°変化する場合をいう。 For example, as shown in FIG. 17, the direction of the liquid crystal molecules LC changes approximately twice the tilt angle θ (angle 2θ) in parallel to the first alignment processing substrate surface. About 2 times change means the case of 2θ-2θ-5 ° change.
なお、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して平行に変化した角度は、次のようにして測定することができる。まず、偏光板をクロスニコルに配置した偏光顕微鏡および液晶表示素子を、一方の偏光板の偏光軸と液晶層の液晶分子の配向方向とが平行になるように配置し、この位置を基準とする。電圧を印加すると液晶分子が偏光軸と所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した偏光が他方の偏光板を透過して明状態となる。この電圧を印加した状態で液晶表示素子を回転させ暗状態にする。そして、このときの液晶表示素子を回転させた角度を測定する。液晶表示素子を回転させた角度が、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して平行に変化した角度である。 The angle at which the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes in parallel to the first alignment processing substrate surface can be measured as follows. First, a polarizing microscope and a liquid crystal display element in which polarizing plates are arranged in crossed Nicols are arranged so that the polarization axis of one polarizing plate and the alignment direction of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are parallel, and this position is used as a reference. . When a voltage is applied, the liquid crystal molecules come to have a predetermined angle with the polarization axis, so that the polarized light transmitted through one polarizing plate is transmitted through the other polarizing plate to be in a bright state. With this voltage applied, the liquid crystal display element is rotated to a dark state. And the angle which rotated the liquid crystal display element at this time is measured. The angle by which the liquid crystal display element is rotated is an angle at which the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes in parallel to the first alignment processing substrate surface.
上述したように、第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域において、第2電極層が負極となるように電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾くので、実際に液晶表示素子を駆動している際、第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、液晶分子の方向がチルト角の約2倍変化するわけではない。 As described above, when a voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode in the region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided, the liquid crystal molecules correspond to the magnitude of the applied voltage. Since the angle is inclined from the mono-stabilized state to one side on the cone, when the liquid crystal display element is actually driven, when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes the negative electrode, the liquid crystal molecules The direction does not change about twice the tilt angle.
なお、第2配向層の第2配向パターンが設けられている領域において、「第1電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する」については、上記の第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域において、「第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する」ことと同様に考えればよいので、ここでの説明は省略する。 In the region where the second alignment pattern of the second alignment layer is provided, “when the voltage is applied so that the first electrode layer is a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is the first alignment processing substrate. Regarding “changes about twice the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal with respect to the surface”, in the region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided, “the second electrode layer becomes a negative electrode” Thus, when the voltage is applied, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes about twice the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal with respect to the first alignment treatment substrate surface. The description here is omitted.
強誘電性液晶の相系列は、カイラルスメクチックC(SmC*)相を発現するものであれば特に限定されるものではない。例えば、相系列が、ネマチック(N)相−コレステリック(Ch)相−カイラルスメクチックC(SmC*)相と相変化するもの、ネマチック(N)相−カイラルスメクチックC(SmC*)相と相変化するもの、ネマチック(N)相−スメクチックA(SmA)相−カイラルスメクチックC(SmC*)相と相変化するもの、ネマチック(N)相−コレステリック(Ch)相−スメクチックA(SmA)相−カイラルスメクチックC(SmC*)相と相変化するもの、などを挙げることができる。特に、Ch相からSmA相を経由しないでSmC*相に相変化するものは、ハーフV字型スイッチング特性を示すものとして好適である。 The phase series of the ferroelectric liquid crystal is not particularly limited as long as it exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase. For example, the phase sequence changes from a nematic (N) phase to a cholesteric (Ch) phase to a chiral smectic C (SmC * ) phase or from a nematic (N) phase to a chiral smectic C (SmC * ) phase. , Nematic (N) phase-smectic A (SmA) phase-chiral smectic C (SmC * ) phase, nematic (N) phase-cholesteric (Ch) phase-smectic A (SmA) phase-chiral smectic Examples thereof include those that change phase with the C (SmC * ) phase. In particular, a material that changes from the Ch phase to the SmC * phase without passing through the SmA phase is suitable for exhibiting a half V-shaped switching characteristic.
一般に、図19下段に例示するようなSmA相を経由する相系列を有する強誘電性液晶は、相変化の過程において、スメクチック層の層間隔が縮まり、その体積変化を補償するためにスメクチック層が曲がったシェブロン構造を有し、この曲げの方向によって液晶分子の長軸方向が異なるドメインが形成され、その境界面にジグザグ欠陥やヘアピン欠陥と呼ばれる配向欠陥が発生しやすい。また一般に、図19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。本実施態様においては、第1配向層と、第2配向層の第1配向パターンと、第2配向層の第2配向パターンとを所定の組み合わせとすることにより、このような配向欠陥を生じさせることなく、強誘電性液晶の配向を単安定化することができるのである。 In general, a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence passing through an SmA phase as illustrated in the lower part of FIG. 19 has a smectic layer in order to compensate for the volume change because the layer spacing of the smectic layer is reduced during the phase change process. A domain having a bent chevron structure and different major axis directions of the liquid crystal molecules is formed depending on the bending direction, and alignment defects called zigzag defects and hairpin defects are likely to occur at the interface. In general, a ferroelectric liquid crystal having a phase series that does not pass through the SmA phase as exemplified in the upper part of FIG. 19 is likely to generate two regions (double domains) having different layer normal directions. In this embodiment, the first alignment layer, the first alignment pattern of the second alignment layer, and the second alignment pattern of the second alignment layer are combined in a predetermined combination to cause such an alignment defect. Therefore, the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be monostabilized.
このような強誘電性液晶としては、一般に知られる液晶材料の中から要求特性に応じて種々選択することができる。上述したように、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、ハーフV字型スイッチング特性を示すものとして特に好適である。具体的には、AZエレクトロニックマテリアルズ社製「R2301」が挙げられる。 Such a ferroelectric liquid crystal can be variously selected from generally known liquid crystal materials according to required characteristics. As described above, a liquid crystal material that exhibits an SmC * phase from the Ch phase without passing through the SmA phase is particularly suitable as a material that exhibits a half V-shaped switching characteristic. Specifically, “R2301” manufactured by AZ Electronic Materials may be mentioned.
また、SmA相を経由する液晶材料としては、材料選択の幅が広いことから、Ch相からSmA相を経由してSmC*相を発現するものが好ましい。この場合、SmC*相を示す単一の液晶材料を用いることもできるが、低粘度でSmC相を示しやすいノンカイラルな液晶(以下、ホスト液晶とする場合がある。)に、それ自身ではSmC相を示さないが大きな自発分極と適当な螺旋ピッチを誘起する光学活性物質を少量添加することにより、上記のような相系列を示す液晶材料が、低粘度であり、より速い応答性を実現できることから好ましい。 In addition, as the liquid crystal material that passes through the SmA phase, a material that expresses the SmC * phase from the Ch phase through the SmA phase is preferable because of a wide range of material selection. In this case, a single liquid crystal material exhibiting an SmC * phase can be used, but a non-chiral liquid crystal (hereinafter sometimes referred to as a host liquid crystal) having a low viscosity and easily exhibiting an SmC phase is used. By adding a small amount of an optically active substance that does not show large spontaneous polarization and an appropriate helical pitch, the liquid crystal material showing the phase sequence as described above has low viscosity and can realize faster response. preferable.
上記ホスト液晶としては、広い温度範囲でSmC相を示す材料であることが好ましく、一般に強誘電性液晶のホスト液晶として知られているものであれば特に限定されることなく使用することができる。例えば、下記一般式:
Ra−Q1−X1−(Q2−Y1)m−Q3−Rb
(式中、RaおよびRbはそれぞれ、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、Q1、Q2およびQ3はそれぞれ、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピラジン−2,5−ジイル基、ピリダジン−3,6−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基であり、これらの基はハロゲン原子、水酸基、シアノ基等の置換基を有していてもよく、X1およびY1はそれぞれ、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2−、−C≡C−または単結合であり、mは0または1である。)で表される化合物を使用することができる。ホスト液晶としては、上記化合物を1種単独でも2種以上を組み合わせて用いることもできる。
The host liquid crystal is preferably a material exhibiting an SmC phase in a wide temperature range, and can be used without particular limitation as long as it is generally known as a host liquid crystal of a ferroelectric liquid crystal. For example, the general formula:
Ra-Q 1 -X 1 - ( Q 2 -Y 1) m -Q 3 -Rb
(In the formula, Ra and Rb are each a linear or branched alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkanoyloxy group or alkoxycarbonyloxy group, and Q 1 , Q 2 and Q 3 are each 1 , 4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrazine-2,5-diyl group, pyridazine-3,6-diyl group, 1,3-dioxane-2,5 -Diyl group, and these groups may have a substituent such as a halogen atom, a hydroxyl group, and a cyano group, and X 1 and Y 1 are each —COO—, —OCO—, —CH 2 O— , —OCH 2 —, —CH 2 CH 2 —, —C≡C—, or a single bond, and m is 0 or 1.). As the host liquid crystal, the above compounds can be used alone or in combination of two or more.
上記ホスト液晶に添加する光学活性物質としては、自発分極が大きく、適当な螺旋ピッチを誘起する能力を持った材料であれば特に限定されるものではなく、一般にSmC相を示す液晶組成物に添加する材料として知られるものを使用することができる。特に少量の添加量で大きな自発分極を誘起できる材料であることが好ましい。このような光学活性物質としては、例えば、下記一般式:
Rc−Q1−Za−Q2−Zb−Q3−Zc−Rd
(式中、Q1、Q2、Q3は上記一般式と同じ意味を表し、ZaおよびZbは−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2−、−C≡C−、−CH=N−、−N=N−、−N(→O)=N−、−C(=O)S−または単結合であり、Rcは不斉炭素原子を有していてもよい直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、Rdは不斉炭素原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基またはアルコキシカルボニルオキシ基であり、RcおよびRdはハロゲン原子、シアノ基、水酸基で置換されていてもよい。)で表される化合物を使用することができる。光学活性物質としては、上記化合物を1種単独でも2種以上を組み合わせて用いることもできる。
The optically active substance added to the host liquid crystal is not particularly limited as long as it is a material having a large spontaneous polarization and the ability to induce an appropriate helical pitch, and is generally added to a liquid crystal composition exhibiting an SmC phase. Any known material can be used. In particular, a material that can induce large spontaneous polarization with a small addition amount is preferable. Examples of such an optically active substance include the following general formula:
Rc-Q 1 -Za-Q 2 -Zb-Q 3 -Zc-Rd
(In the formula, Q 1 , Q 2 and Q 3 represent the same meaning as in the above general formula, and Za and Zb represent —COO—, —OCO—, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —CH 2 CH 2, respectively. -, -C≡C-, -CH = N-, -N = N-, -N (→ O) = N-, -C (= O) S- or a single bond, and Rc is an asymmetric carbon atom. A linear or branched alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkanoyloxy group or an alkoxycarbonyloxy group, which may have Rd is a linear or branched alkyl group having an asymmetric carbon atom An alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkanoyloxy group or an alkoxycarbonyloxy group, wherein Rc and Rd may be substituted with a halogen atom, a cyano group or a hydroxyl group). can do. As the optically active substance, the above compounds may be used alone or in combination of two or more.
SmA相を経由する強誘電性液晶として、具体的には、AZエレクトロニックマテリアルズ社製「FELIXM4851−100」などが挙げられる。 Specific examples of the ferroelectric liquid crystal passing through the SmA phase include “FELIXM4851-100” manufactured by AZ Electronic Materials.
液晶層には、上記の強誘電性液晶の他に、液晶表示素子に求められる機能に応じて任意の機能を備える化合物が含有されていてもよい。このような化合物としては、重合性モノマーの重合物を挙げることができる。液晶層中にこのような重合性モノマーの重合物が含有されることにより、上記液晶材料の配列がいわゆる「高分子安定化」され、配向安定性に優れた液晶表示素子を得ることができる。 In addition to the ferroelectric liquid crystal, the liquid crystal layer may contain a compound having any function depending on the function required for the liquid crystal display element. Examples of such a compound include a polymerized polymerizable monomer. By containing such a polymerizable monomer polymer in the liquid crystal layer, the alignment of the liquid crystal material is so-called “polymer stabilization”, and a liquid crystal display device excellent in alignment stability can be obtained.
重合性モノマーの重合物に用いられる重合性モノマーとしては、重合反応により重合物を生じる化合物であれば特に限定されるものではなく、加熱処理により重合反応を生じる熱硬化性樹脂モノマー、および活性放射線の照射により重合反応を生じる活性放射線硬化性樹脂モノマーを挙げることができる。中でも、活性放射線硬化性樹脂モノマーを用いることが好ましい。熱硬化性樹脂モノマーを用いる場合は、重合反応を生じさせるために加温処理をすることが必要であるので、このような加温処理により強誘電性液晶の規則的な配列が損なわれたり、相転移が誘起されてしまったりするおそれがある。一方、活性放射線硬化性樹脂モノマーを用いる場合は、このようなおそれがなく、重合反応が生じることによって強誘電性液晶の配列が害されることが少ないからである。 The polymerizable monomer used in the polymerized polymer of the polymerizable monomer is not particularly limited as long as it is a compound that generates a polymer by a polymerization reaction, and a thermosetting resin monomer that generates a polymerization reaction by heat treatment, and actinic radiation. An actinic radiation curable resin monomer that undergoes a polymerization reaction upon irradiation of can be exemplified. Among these, it is preferable to use an actinic radiation curable resin monomer. When a thermosetting resin monomer is used, it is necessary to perform a heating process in order to cause a polymerization reaction. Therefore, the regular arrangement of the ferroelectric liquid crystal is impaired by such a heating process, There is a risk of inducing a phase transition. On the other hand, when the actinic radiation curable resin monomer is used, there is no such fear, and the alignment of the ferroelectric liquid crystal is hardly harmed by the polymerization reaction.
活性放射線硬化性樹脂モノマーとしては、電子線の照射により重合反応を生じる電子線硬化性樹脂モノマー、および光照射により重合反応を生じる光硬化性樹脂モノマーを挙げることができる。中でも、光硬化性樹脂モノマーを用いることが好ましい。光硬化性樹脂モノマーを用いることにより、製造工程を簡略化できるからである。 Examples of the actinic radiation curable resin monomer include an electron beam curable resin monomer that undergoes a polymerization reaction upon irradiation with an electron beam, and a photocurable resin monomer that undergoes a polymerization reaction upon irradiation with light. Among these, it is preferable to use a photocurable resin monomer. It is because a manufacturing process can be simplified by using a photocurable resin monomer.
光硬化性樹脂モノマーとしては、波長が150nm〜500nmの範囲内の光を照射することにより、重合反応を生じるものであれば特に限定されるものではない。中でも波長が250nm〜450nmの範囲内、特に300nm〜400nmの範囲内の光を照射することにより重合反応を生じる紫外線硬化性樹脂モノマーを用いることが好ましい。照射装置の容易性等の面において利点を有するからである。 The photocurable resin monomer is not particularly limited as long as it causes a polymerization reaction when irradiated with light having a wavelength in the range of 150 nm to 500 nm. Among them, it is preferable to use an ultraviolet curable resin monomer that generates a polymerization reaction when irradiated with light having a wavelength in the range of 250 nm to 450 nm, particularly in the range of 300 nm to 400 nm. This is because it has advantages in terms of the ease of the irradiation apparatus.
紫外線硬化性樹脂モノマーが有する重合性官能基は、上記波長領域の紫外線照射により、重合反応を生じるものであれば特に限定されるものではない。特に、アクリレート基を有する紫外線硬化型樹脂モノマーを用いることが好ましい。 The polymerizable functional group possessed by the ultraviolet curable resin monomer is not particularly limited as long as it causes a polymerization reaction upon irradiation with ultraviolet rays in the above wavelength region. In particular, it is preferable to use an ultraviolet curable resin monomer having an acrylate group.
また、紫外線硬化性樹脂モノマーは、一分子中に一つの重合性官能基を有する単官能性モノマーであってもよく、また、一分子中に二つ以上の重合性官能基を有する多官能性モノマーであってもよい。中でも、多官能性モノマーを用いることが好ましい。多官能性モノマーを用いることにより、より強いポリマーネットワークを形成することができるため、分子間力および配向膜界面におけるポリマーネットワークを強化することができる。これにより、温度変化による強誘電性液晶の配列の乱れを抑制することができる。 Further, the UV curable resin monomer may be a monofunctional monomer having one polymerizable functional group in one molecule, or a polyfunctional having two or more polymerizable functional groups in one molecule. It may be a monomer. Among these, it is preferable to use a polyfunctional monomer. By using a polyfunctional monomer, a stronger polymer network can be formed, so that the intermolecular force and the polymer network at the alignment film interface can be strengthened. Thereby, the disorder of the alignment of the ferroelectric liquid crystal due to the temperature change can be suppressed.
多官能性モノマーの中でも、分子の両末端に重合性官能基を有する2官能性モノマーが好ましく用いられる。分子の両端に重合性官能基を有することにより、ポリマー同士の間隔が広いポリマーネットワークを形成することができ、重合性モノマーの重合物を含むことによる強誘電性液晶の駆動電圧の低下を防止できるからである。 Among the polyfunctional monomers, bifunctional monomers having a polymerizable functional group at both ends of the molecule are preferably used. By having a polymerizable functional group at both ends of the molecule, it is possible to form a polymer network with a wide interval between polymers, and to prevent a decrease in driving voltage of the ferroelectric liquid crystal due to the inclusion of a polymer of a polymerizable monomer. Because.
また、紫外線硬化性樹脂モノマーの中でも、液晶性を発現する紫外線硬化性液晶モノマーを用いることが好ましい。このような紫外線硬化性液晶モノマーが好ましい理由は次の通りである。すなわち、紫外線硬化性液晶モノマーは液晶性を示すことから、配向膜の配向規制力により規則的に配列することができる。このため、紫外線硬化性液晶モノマーを、規則的に配列した後に重合反応を生じさせることにより、規則的な配列状態を維持したまま固定化することができる。このような規則的な配列状態を有する重合物が存在することにより、強誘電性液晶の配向安定性を向上させることができ、優れた耐熱性および耐衝撃性を得ることができる。 Of the ultraviolet curable resin monomers, it is preferable to use an ultraviolet curable liquid crystal monomer that exhibits liquid crystallinity. The reason why such an ultraviolet curable liquid crystal monomer is preferable is as follows. That is, since the ultraviolet curable liquid crystal monomer exhibits liquid crystallinity, it can be regularly arranged by the alignment regulating force of the alignment film. For this reason, the ultraviolet curable liquid crystal monomer can be fixed while maintaining the regular alignment state by causing a polymerization reaction after the ultraviolet light curable liquid crystal monomer is regularly arranged. By the presence of the polymer having such a regular alignment state, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal can be improved, and excellent heat resistance and impact resistance can be obtained.
紫外線硬化性液晶モノマーが示す液晶相としては、特に限定されるものではなく、例えば、N相、SmA相、SmC相を挙げることができる。 The liquid crystal phase exhibited by the ultraviolet curable liquid crystal monomer is not particularly limited, and examples thereof include an N phase, an SmA phase, and an SmC phase.
本発明に用いられる紫外線硬化性液晶モノマーとしては、例えば、下記式(20)、(21)、(23)に示す化合物を挙げることができる。 Examples of the ultraviolet curable liquid crystal monomer used in the present invention include compounds represented by the following formulas (20), (21), and (23).
上記式(20)、(21)において、A、B、D、EおよびFはベンゼン、シクロヘキサンまたはピリミジンを表し、これらはハロゲン等の置換基を有していてもよい。また、AおよびB、あるいはDおよびEは、アセチレン基、メチレン基、エステル基等の結合基を介して結合していてもよい。M1およびM2は、水素原子、炭素数3〜9のアルキル基、炭素数3〜9のアルコキシカルボニル基、またはシアノ基のいずれであってもよい。さらに、分子鎖末端のアクリロイルオキシ基とAまたはDとは、炭素数3〜6のアルキレン基等の結合基を介して結合していてもよい。 In the above formulas (20) and (21), 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. Further, the acryloyloxy group at the end of the molecular chain and A or D may be bonded via a bonding group such as an alkylene group having 3 to 6 carbon atoms.
また、上記式(23)おいて、Yは、水素、炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜20のアルケニル、炭素数1〜20のアルキルオキシ、炭素数1〜20のアルキルオキシカルボニル、ホルミル、炭素数1〜20のアルキルカルボニル、炭素数1〜20のアルキルカルボニルオキシ、ハロゲン、シアノまたはニトロを表す。 In the above formula (23), Y is hydrogen, alkyl having 1 to 20 carbons, alkenyl having 1 to 20 carbons, alkyloxy having 1 to 20 carbons, alkyloxycarbonyl having 1 to 20 carbons, It represents formyl, alkylcarbonyl having 1 to 20 carbons, alkylcarbonyloxy having 1 to 20 carbons, halogen, cyano or nitro.
上記の中でも、好適に用いられるものとして、下記式の化合物を例示することができる。 Among the above, the compounds represented by the following formulas can be exemplified as those suitably used.
また、上記重合性モノマーは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2種以上の異なる重合性モノマーを用いる場合には、例えば、上記式で示される紫外線硬化性液晶モノマーと他の紫外線硬化性樹脂モノマーとを用いることができる。 Moreover, the said polymerizable monomer may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. When two or more different polymerizable monomers are used, for example, an ultraviolet curable liquid crystal monomer represented by the above formula and another ultraviolet curable resin monomer can be used.
重合性モノマーとして紫外線硬化性液晶モノマーを用いた場合、重合性モノマーの重合物としては、主鎖に液晶性を示す原子団を有することにより主鎖が液晶性を示す主鎖液晶型重合物であってもよく、側鎖に液晶性を示す原子団を有することにより側鎖が液晶性を示す側鎖液晶型重合物であってもよい。中でも、重合性モノマーの重合物が側鎖液晶型重合物であることが好ましい。液晶性を示す原子団が側鎖に存在することにより、この原子団の自由度が高くなるため、液晶性を示す原子団が配向しやすくなるからである。また、その結果として強誘電性液晶の配向安定性を向上させることができるからである。 When an ultraviolet curable liquid crystal monomer is used as the polymerizable monomer, the polymer of the polymerizable monomer is a main chain liquid crystal type polymer in which the main chain exhibits liquid crystallinity by having an atomic group exhibiting liquid crystallinity in the main chain. It may be a side chain liquid crystal polymer in which the side chain exhibits liquid crystallinity by having an atomic group exhibiting liquid crystallinity in the side chain. Especially, it is preferable that the polymer of a polymerizable monomer is a side chain liquid crystal type polymer. This is because the presence of an atomic group exhibiting liquid crystallinity in the side chain increases the degree of freedom of the atomic group, so that the atomic group exhibiting liquid crystallinity is easily aligned. Further, as a result, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal can be improved.
液晶層中における重合性モノマーの重合物の存在量は、強誘電性液晶の配列安定性を所望の程度にできる範囲内であれば特に限定されないが、通常、液晶層中に0.5質量%〜30質量%の範囲内が好ましく、より好ましくは1質量%〜20質量%、さらに好ましくは1質量%〜10質量%の範囲内である。上記範囲よりも多いと、駆動電圧の増加や、応答速度の低下を生じる場合があるからである。また、上記範囲よりも少ないと強誘電性液晶の配列安定性が不十分となり、液晶表示素子の耐熱性や耐衝撃性を損なってしまう可能性があるからである。
ここで、液晶層中における重合性モノマーの重合物の存在量は、液晶層中の単分子液晶を溶剤で洗い流した後、残存する重合性モノマーの重合物の重量を電子天秤で測量することによって求めた残存量と、上記液晶層の総質量とから算出することができる。
The amount of the polymerized monomer in the liquid crystal layer is not particularly limited as long as the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal is within a desired range, but usually 0.5% by mass in the liquid crystal layer. It is preferably within the range of ˜30% by mass, more preferably within the range of 1% by mass to 20% by mass, and even more preferably within the range of 1% by mass to 10% by mass. This is because if it exceeds the above range, the drive voltage may increase or the response speed may decrease. Further, if the amount is less than the above range, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal becomes insufficient, and the heat resistance and impact resistance of the liquid crystal display element may be impaired.
Here, the abundance of the polymerizable monomer polymer in the liquid crystal layer is determined by measuring the weight of the remaining polymerizable monomer polymer with an electronic balance after washing the monomolecular liquid crystal in the liquid crystal layer with a solvent. It can be calculated from the obtained remaining amount and the total mass of the liquid crystal layer.
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。 The thickness of the liquid crystal layer composed of 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. It is in the range of 0 μm. This is because if the thickness of the liquid crystal layer is too thin, the contrast may be lowered. Conversely, if the thickness of the liquid crystal layer is too thick, the ferroelectric liquid crystal may be difficult to align.
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができる。例えば、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.
真空注入方式では、あらかじめ第1配向処理基板および第2配向処理基板を用いて作製した液晶セルに、強誘電性液晶を加温することにより等方性液体とし、キャピラリー効果を利用して注入し、接着剤で封鎖することにより液晶層を形成することができる。この際、液晶層の厚みは、ビーズなどのスペーサにより調整することができる。 In the vacuum injection method, an isotropic liquid is formed by heating a ferroelectric liquid crystal into a liquid crystal cell prepared using a first alignment treatment substrate and a second alignment treatment substrate in advance, and is injected using the capillary effect. The liquid crystal layer can be formed by sealing with an adhesive. At this time, the thickness of the liquid crystal layer can be adjusted by a spacer such as a bead.
また液晶滴下方式では、第2配向処理基板の第2配向層上に、インクジェット法により強誘電性液晶を等方性液体の状態で吐出する。また、第1配向処理基板の周囲にシール剤を塗布する。次いで、第1配向処理基板および第2配向処理基板を、強誘電性液晶がネマチック相または等方相を示す温度まで加熱し、第1配向層および第2配向層の配向処理方向が略平行になるように対向させ、減圧下で重ね合わせて、シール剤を介して接着させる。これにより液晶層を形成することができる。 In the liquid crystal dropping method, a ferroelectric liquid crystal is discharged in the state of an isotropic liquid onto the second alignment layer of the second alignment processing substrate by an ink jet method. Further, a sealant is applied around the first alignment processing substrate. Next, the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate are heated to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal exhibits a nematic phase or an isotropic phase, and the alignment treatment directions of the first alignment layer and the second alignment layer are substantially parallel. They are made to face each other, overlapped under reduced pressure, and bonded through a sealant. Thereby, a liquid crystal layer can be formed.
4.偏光板
本実施態様においては、第1配向処理基板および第2配向処理基板の外側に偏光板がそれぞれ設けられていてもよい。これにより、入射光が直線偏光となり、液晶分子の配向方向に偏光した光のみを透過させることができる。通常、各偏光板は、偏光軸が90°ねじれて配置される。これにより、電圧無印加状態と電圧印加状態とにおける液晶分子の光軸の方向や複屈折率の大きさを制御し、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。例えば、電圧無印加状態では、第1配向処理基板側の偏光板の偏光軸を液晶分子の配向方向(第1配向層の配向処理方向)と揃うように設置することにより、第1配向処理基板側の偏光板を透過した偏光は方向を90°回転することができず、第2配向処理基板側の偏光板により遮断され、暗状態となる。これに対し、電圧印加状態では、液晶分子の配向方向が各偏光板の偏光軸に対し角度θ(望ましくはθ=45°)を持つようになるので、液晶分子により偏光の方向が回転して、偏光が第2配向処理基板側の偏光板を透過し、明状態となる。このように本発明の液晶表示素子は、強誘電性液晶を白黒シャッターとして用いるものであるので、応答速度を速くすることができるという利点を有する。そして、印加電圧により透過光量を制御することにより階調表示が可能となる。
4). Polarizing plate In this embodiment, polarizing plates may be provided outside the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate, respectively. Thereby, the incident light becomes linearly polarized light, and only light polarized in the alignment direction of the liquid crystal molecules can be transmitted. Usually, each polarizing plate is arranged with the polarization axis twisted by 90 °. As a result, the direction of the optical axis of the liquid crystal molecules and the magnitude of the birefringence of the liquid crystal molecules in the non-voltage applied state and the voltage applied state are controlled, and a bright state and a dark state are created by using the liquid crystal molecules as a monochrome shutter. Can do. For example, in the state where no voltage is applied, the first alignment treatment substrate is disposed by aligning the polarization axis of the polarizing plate on the first alignment treatment substrate side with the alignment direction of the liquid crystal molecules (the alignment treatment direction of the first alignment layer). The polarized light transmitted through the polarizing plate on the side cannot be rotated by 90 °, and is blocked by the polarizing plate on the second alignment processing substrate side, and becomes dark. On the other hand, in the voltage application state, the orientation direction of the liquid crystal molecules has an angle θ (preferably θ = 45 °) with respect to the polarization axis of each polarizing plate. The polarized light is transmitted through the polarizing plate on the second alignment treatment substrate side and becomes a bright state. As described above, the liquid crystal display element of the present invention uses the ferroelectric liquid crystal as a black and white shutter, and thus has an advantage that the response speed can be increased. Then, gradation display is possible by controlling the amount of transmitted light by the applied voltage.
本実施態様に用いられる偏光板は、光の波動のうち特定方向のみを透過させるものであれば特に限定されるものではなく、一般に液晶表示素子の偏光板として用いられているものを使用することができる。 The polarizing plate used in this embodiment is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction among the wave of light, and a polarizing plate generally used as a polarizing plate of a liquid crystal display element should be used. Can do.
5.液晶表示素子の駆動方法
本実施態様の液晶表示素子は、強誘電性液晶の高速応答性を利用することができるので、1画素を時間分割し、良好な動画表示特性を得るために高速応答性を特に必要とするフィールドシーケンシャルカラー方式による駆動が適している。
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、フィールドシーケンシャル方式に限定されるものではなく、カラーフィルタ方式によりカラー表示を行ってもよい。
5). Method for Driving Liquid Crystal Display Element The liquid crystal display element of this embodiment can use the high-speed response of the ferroelectric liquid crystal, so that one pixel is time-divided and high-speed response is obtained in order to obtain good video display characteristics. It is suitable to drive by a field sequential color method that particularly requires the above.
Further, the driving method of the liquid crystal display element of the present invention is not limited to the field sequential method, and color display may be performed by a color filter method.
本実施態様の液晶表示素子は、強誘電性液晶が単安定性を示すので、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。さらに、電圧変調により階調制御が可能になる。 The liquid crystal display element of this embodiment is preferably driven by an active matrix method using TFTs since the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability. 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. Further, gradation control is possible by voltage modulation.
TFTを用いたアクティブマトリックス方式の場合、第1配向処理基板および第2配向処理基板のいずれが、TFT基板であってもよく、共通電極基板であってもよい。 In the case of an active matrix system using TFTs, either the first alignment treatment substrate or the second alignment treatment substrate may be a TFT substrate or a common electrode substrate.
図20に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斜視図を示す。図20に例示するように、液晶表示素子1は、第1基材2上に共通電極(第1電極層3)が形成された共通電極基板(第1配向処理基板5)と、第2基材12上にTFT素子61がマトリックス状に配置され、ゲート電極62x、ソース電極62yおよび画素電極63が形成されたTFT基板(第2配向処理基板15)とを有している。ゲート電極62xおよびソース電極62yはそれぞれ縦横に配列しており、ゲート電極62xおよびソース電極62yに信号を加えることによりTFT素子61を作動させ、強誘電性液晶を駆動させることができる。ゲート電極62xおよびソース電極62y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、ゲート電極62xおよびソース電極62yの信号とは独立に動作することができる。ゲート電極62xおよびソース電極62yにより囲まれた部分は、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61および画素電極63が形成されている。そして、ゲート電極およびソース電極に順次信号電圧を加えることにより、各画素のTFT素子を動作させることができる。なお、図20において、液晶層、第1配向層および第2配向層は省略されている。
FIG. 20 is a perspective view showing an example of an active matrix type liquid crystal display element using TFTs. As illustrated in FIG. 20, the liquid
また、本実施態様の液晶表示素子はセグメント方式による駆動も可能である。 Further, the liquid crystal display element of this embodiment can be driven by a segment system.
6.液晶表示素子の製造方法
本実施態様の液晶表示素子は、液晶表示素子の製造方法として一般に用いられる方法により製造することができる。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。
以下、本実施態様の液晶表示素子の製造方法の一例として、TFT素子を用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子の製造方法について説明する。
6). Manufacturing method of liquid crystal display element The liquid crystal display element of this embodiment can be manufactured by the method generally used as a manufacturing method of a liquid crystal display element. For example, a vacuum injection method, a liquid crystal dropping method, or the like can be used.
Hereinafter, as an example of a method for manufacturing a liquid crystal display element of the present embodiment, a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display element using a TFT element will be described.
真空注入方式では、まず、第1基材上に、ゲート電極およびソース電極をマトリックス状に形成し、さらにTFT素子および画素電極を設置する。次いで、ゲート電極、ソース電極、TFT素子および画素電極上にポリイミドを印刷し、ラビング処理を施してラビング膜を形成する。このようにして得られる基板を第1配向処理基板とする。
次に、第2基材上に真空蒸着法により透明導電膜を成膜し、全面共通電極とする。次いで、共通電極層上に、フォトリソグラフィー法により隔壁をパターン状に形成する。次いで、隔壁で画定される所定の領域に、インクジェット法により光異性化型材料を塗布し、光配向処理を施して、光異性化型材料を含有する光配向膜をパターン状に形成する。次いで、隔壁で画定される所定の領域に、インクジェット法により光二量化型材料を塗布し、光配向処理を施して、光二量化型材料を含有する光配向膜をパターン状に形成する。これにより、光異性化型材料を含有する光配向膜からなる第1配向パターンと、光二量化型材料を含有する光配向膜からなる第2配向パターンとを有する第2配向層が得られる。このようにして得られる基板を第2配向処理基板とする。
次いで、一方の基板の周囲にシール剤を塗布し、第1配向処理基板および第2配向処理基板を、第1配向層および第2配向層の配向処理方向が略平行になるように対向させ、貼り合わせ、熱圧着させる。そして、注入口からキャピラリー効果を利用して強誘電性液晶を等方性液体の状態で注入し、注入口を紫外線硬化樹脂等により封鎖する。その後、強誘電性液晶を徐冷することにより配向させる。
In the vacuum injection method, first, a gate electrode and a source electrode are formed in a matrix on a first substrate, and a TFT element and a pixel electrode are further installed. Next, polyimide is printed on the gate electrode, the source electrode, the TFT element, and the pixel electrode, and a rubbing process is performed to form a rubbing film. The substrate thus obtained is referred to as a first alignment processing substrate.
Next, a transparent conductive film is formed on the second substrate by a vacuum deposition method to form a common electrode on the entire surface. Next, partition walls are formed in a pattern on the common electrode layer by photolithography. Next, a photoisomerizable material is applied to a predetermined region defined by the partition walls by an ink jet method, and a photoalignment treatment is performed to form a photoalignment film containing the photoisomerizable material in a pattern. Next, a photodimerization material is applied to a predetermined region defined by the partition walls by an ink jet method, and a photoalignment treatment is performed to form a photoalignment film containing the photodimerization material in a pattern. Thereby, the 2nd alignment layer which has the 1st alignment pattern which consists of a photo-alignment film containing a photoisomerization-type material, and the 2nd alignment pattern which consists of a photo-alignment film containing a photodimerization-type material is obtained. The substrate thus obtained is referred to as a second alignment processing substrate.
Next, a sealant is applied around one of the substrates, and the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate are opposed so that the alignment treatment directions of the first alignment layer and the second alignment layer are substantially parallel, Bonding and thermocompression bonding. Then, the ferroelectric liquid crystal is injected in an isotropic liquid state using the capillary effect from the injection port, and the injection port is sealed with an ultraviolet curable resin or the like. Thereafter, the ferroelectric liquid crystal is aligned by slow cooling.
また、液晶滴下方式では、まず、第1基材上に、ゲート電極およびソース電極をマトリックス状に形成し、さらにTFT素子および画素電極を設置する。次いで、ゲート電極、ソース電極、TFT素子および画素電極上にポリイミドを印刷し、ラビング処理を施してラビング膜を形成する。このようにして得られる基板を第1配向処理基板とする。
次に、第2基材上に真空蒸着法により透明導電膜を成膜し、全面共通電極とする。次いで、共通電極層上に、フォトリソグラフィー法により隔壁をパターン状に形成する。次いで、隔壁で画定される所定の領域に、インクジェット法により光異性化型材料を塗布し、光配向処理を施して、光異性化型材料を含有する光配向膜をパターン状に形成する。次いで、隔壁で画定される所定の領域に、インクジェット法により光二量化型材料を塗布し、光配向処理を施して、光二量化型材料を含有する光配向膜をパターン状に形成する。これにより、光異性化型材料を含有する光配向膜からなる第1配向パターンと、光二量化型材料を含有する光配向膜からなる第2配向パターンとを有する第2配向層が得られる。このようにして得られる基板を第2配向処理基板とする。
次に、第1配向処理基板を強誘電性液晶が等方相になる温度まで加熱し、この第1配向処理基板の第1配向層上に、インクジェット装置を用いて強誘電性液晶を等方性液体の状態で塗布する。次いで、第1配向処理基板および第2配向処理基板を、第1配向層および第2配向層の配向処理方向が略平行になるように対向させ、減圧下で重ね合わせて、シール剤を介して接着させる。
その後、液晶セルを常温まで徐冷することにより、封入された強誘電性液晶を配向させる。
In the liquid crystal dropping method, first, a gate electrode and a source electrode are formed in a matrix on a first substrate, and a TFT element and a pixel electrode are further installed. Next, polyimide is printed on the gate electrode, the source electrode, the TFT element, and the pixel electrode, and a rubbing process is performed to form a rubbing film. The substrate thus obtained is referred to as a first alignment processing substrate.
Next, a transparent conductive film is formed on the second substrate by a vacuum deposition method to form a common electrode on the entire surface. Next, partition walls are formed in a pattern on the common electrode layer by photolithography. Next, a photoisomerizable material is applied to a predetermined region defined by the partition walls by an ink jet method, and a photoalignment treatment is performed to form a photoalignment film containing the photoisomerizable material in a pattern. Next, a photodimerization material is applied to a predetermined region defined by the partition walls by an ink jet method, and a photoalignment treatment is performed to form a photoalignment film containing the photodimerization material in a pattern. Thereby, the 2nd alignment layer which has the 1st alignment pattern which consists of a photo-alignment film containing a photoisomerization-type material, and the 2nd alignment pattern which consists of a photo-alignment film containing a photodimerization-type material is obtained. The substrate thus obtained is referred to as a second alignment processing substrate.
Next, the first alignment treatment substrate is heated to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal becomes isotropic, and the ferroelectric liquid crystal isotropically is formed on the first alignment layer of the first alignment treatment substrate using an ink jet apparatus. Apply in a liquid state. Next, the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate are opposed to each other so that the alignment treatment directions of the first alignment layer and the second alignment layer are substantially parallel, and are superposed under reduced pressure, via a sealing agent. Adhere.
Thereafter, the encapsulated ferroelectric liquid crystal is aligned by slowly cooling the liquid crystal cell to room temperature.
強誘電性液晶を配向させる際、強誘電性液晶に重合性モノマーが添加されている場合には、強誘電性液晶を配向させた後、重合性モノマーを重合させる。重合性モノマーの重合方法としては、重合性モノマーの種類に応じて適宜選択され、例えば、重合性モノマーとして紫外線硬化性樹脂モノマーを用いた場合は、紫外線照射により重合性モノマーを重合させることができる。
また、重合性モノマーを重合させる際には、強誘電性液晶で構成される液晶層に電圧を印加してもよく電圧を印加しなくてもよいが、中でも、液晶層に電圧を印加しない状態で重合性モノマーを重合させることが好ましい。
When aligning the ferroelectric liquid crystal, if a polymerizable monomer is added to the ferroelectric liquid crystal, the ferroelectric liquid crystal is aligned and then the polymerizable monomer is polymerized. The polymerization method of the polymerizable monomer is appropriately selected according to the type of the polymerizable monomer. For example, when an ultraviolet curable resin monomer is used as the polymerizable monomer, the polymerizable monomer can be polymerized by ultraviolet irradiation. .
Further, when polymerizing the polymerizable monomer, a voltage may or may not be applied to the liquid crystal layer composed of the ferroelectric liquid crystal, but no voltage is applied to the liquid crystal layer. It is preferable to polymerize a polymerizable monomer.
II.第2実施態様
次に、本発明の液晶表示素子の第2実施態様について説明する。
本実施態様の液晶表示素子は、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第1配向層とを有する第1配向処理基板、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第2配向層とを有する第2配向処理基板を、上記第1配向層の第1配向パターンおよび上記第2配向層の第2配向パターンが対向し、上記第1配向層の第2配向パターンおよび上記第2配向層の第1配向パターンが対向するように配置し、上記第1配向層および上記第2配向層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、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであり、上記第1配向パターンがラビング膜からなるパターンであり、上記第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とからなるパターン、光二量化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、光異性化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかであることを特徴とするものである。
II. Second Embodiment Next, a second embodiment of the liquid crystal display element of the present invention will be described.
The liquid crystal display element of this embodiment includes a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment pattern and a second alignment pattern formed on the first electrode layer. A first alignment treatment substrate having a first alignment layer, a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, a second electrode layer formed on the second electrode layer, A second alignment treatment substrate having a first alignment pattern and a second alignment layer comprising a second alignment pattern, the first alignment pattern of the first alignment layer and the second alignment pattern of the second alignment layer are opposed to each other, and The second alignment pattern of the first alignment layer and the first alignment pattern of the second alignment layer are arranged to face each other, and a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment layer and the second alignment layer. A liquid crystal display element, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability and The first alignment pattern is a pattern made of a rubbing film, and the second alignment pattern is formed on the reactive liquid crystal alignment film and the reactive liquid crystal alignment film. A pattern formed from a reactive liquid crystal layer formed by fixing a reactive liquid crystal, a pattern formed from a photo-alignment film containing a photo-dimerization type material that imparts anisotropy to the alignment film by causing a photo-dimerization reaction, Alternatively, the pattern is any one of patterns made of a photo-alignment film containing a photo-isomerization material that imparts anisotropy to the alignment film by causing a photoisomerization reaction.
本実施態様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21および図22は、本実施態様の液晶表示素子の一例を示す断面図である。
The liquid crystal display element of this embodiment will be described with reference to the drawings.
21 and 22 are cross-sectional views showing an example of the liquid crystal display element of this embodiment.
図21に例示する液晶表示素子1においては、第1基材2上に第1電極層3および第1配向層4が形成された第1配向処理基板5と、第2基材12上に第2電極層13および第2配向層14が形成された第2配向処理基板15とが対向しており、第1配向処理基板5の第1配向層4と第2配向処理基板15の第2配向層14との間には強誘電性液晶が挟持され、液晶層10が構成されている。第1配向層4は、第1配向パターン4aおよび第2配向パターン4bからなり、この第1配向パターン4aおよび第2配向パターン4b間には絶縁部28が形成されている。また、第2配向層14は、第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14bからなり、この第1配向パターン14aおよび第2配向パターン14b間にも絶縁部28が形成されている。第1配向パターン4a,14aはラビング膜からなるパターンであり、第2配向パターン4b,14bは、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである。さらに、第1配向層4の第1配向パターン4aと第2配向層14の第2配向パターン14bとが対向し、第1配向層4の第2配向パターン4bと第2配向層14の第1配向パターン14aとが対向している。
In the liquid
また、図22に例示する液晶表示素子1においては、第1配向パターン4a,14aはラビング膜からなるパターンであり、第2配向パターン4b,14bは反応性液晶用配向膜17と反応性液晶層18とからなるパターンである。第1配向処理基板5では、第1電極層3上に隔壁16が形成され、この隔壁16上に第1配向パターン4aおよび反応性液晶用配向膜17が連続して形成され、反応性液晶用配向膜17上に反応性液晶層18が形成されている。また、第2配向処理基板15では、第2電極層13上に第1配向パターン14aおよび反応性液晶用配向膜17が連続して形成され、反応性液晶用配向膜17上に反応性液晶層18が形成されている。なお、他の構成は、図21に示す液晶表示素子と同様である。
In the liquid
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配向層表面および第2配向層表面との相互作用としての極性効果によって自発分極の向きが決まる。
本実施態様においては、第1配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンと、第2配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンとの間に、強誘電性液晶が挟持されている。
Since the ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization, the direction of spontaneous polarization is determined by the polarity effect as the interaction between the ferroelectric liquid crystal and the first alignment layer surface and the second alignment layer surface.
In this embodiment, the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment pattern and the second alignment pattern of the first alignment layer and the first alignment pattern and the second alignment pattern of the second alignment layer. .
図21に示す例においては、第1配向層の第1配向パターンおよび第2配向層の第1配向パターンがラビング膜からなるパターンであり、第1配向層の第2配向パターンおよび第2配向層の第2配向パターンが、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであるので、それぞれの構成材料に応じて、第1配向パターンと第2配向パターンとを異なる極性を有するものとすることができる。
また、図22に示す例においては、第1配向層の第1配向パターンおよび第2配向層の第1配向パターンがラビング膜からなるパターンであり、第1配向層の第2配向パターンおよび第2配向層の第2配向パターンが反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターンであるので、それぞれの構成材料に応じて、第1配向パターンと第2配向パターンとを異なる極性を有するものとすることができる。
これにより、強誘電性液晶と第1配向パターンとの極性表面相互作用、および、強誘電性液晶と第2配向パターンとの極性表面相互作用が異なるものとなる。
In the example shown in FIG. 21, the first alignment pattern of the first alignment layer and the first alignment pattern of the second alignment layer are patterns made of a rubbing film, and the second alignment pattern of the first alignment layer and the second alignment layer The second alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material or a pattern made of a photo-alignment film containing a photodimerization-type material. The first alignment pattern and the second alignment pattern can have different polarities.
In the example shown in FIG. 22, the first alignment pattern of the first alignment layer and the first alignment pattern of the second alignment layer are patterns made of a rubbing film, and the second alignment pattern and the second alignment layer of the first alignment layer are the same. Since the second alignment pattern of the alignment layer is a pattern comprising an alignment film for reactive liquid crystal and a reactive liquid crystal layer, the first alignment pattern and the second alignment pattern have different polarities depending on the respective constituent materials. Can be.
As a result, the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal and the first alignment pattern and the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal and the second alignment pattern are different.
上述したように、光二量化型材料を含有する光配向膜および反応性液晶層は、ラビング膜に比べて相対的に正極性が強い傾向にあると考えられる。そのため、第2配向パターンが光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである場合には、電圧無印加状態において、第1配向パターン(ラビング膜)と第2配向パターン(光二量化型材料を含有する光配向膜)とでは、光二量化型材料を含有する光配向膜側が正極性、ラビング膜側が負極性となると想定される。また、第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターンである場合には、電圧無印加状態において、第1配向パターン(ラビング膜)と第2配向パターン(反応性液晶用配向膜および反応性液晶層)とでは、反応性液晶層側が正極性、ラビング膜側が負極性となると想定される。したがって、これらの場合には、自発分極の正極を第1配向パターン(ラビング膜)側に向かせることができる。
すなわち、図23に例示するように、第1配向層の第1配向パターン4aが設けられている領域23では、液晶分子LCの自発分極Psの正極(+)を第1配向層の第1配向パターン4a側に向かせることができる。一方、第1配向層の第2配向パターン4bが設けられている領域24では、液晶分子LCの自発分極Psの正極(+)を第2配向層の第1配向パターン14a側に向かせることができる。
As described above, it is considered that the photo-alignment film and the reactive liquid crystal layer containing the photodimerization type material tend to have a relatively strong positive polarity as compared with the rubbing film. Therefore, when the second alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photo-dimerization-type material, the first alignment pattern (rubbing film) and the second alignment pattern (the photo-dimerization-type material) are applied in the absence of voltage. It is assumed that the photo-alignment film side containing the photodimerization-type material is positive and the rubbing film side is negative. Further, when the second alignment pattern is a pattern composed of an alignment film for reactive liquid crystal and a reactive liquid crystal layer, the first alignment pattern (rubbing film) and the second alignment pattern (reaction) are applied in the absence of voltage. With respect to the alignment film for reactive liquid crystal and the reactive liquid crystal layer), it is assumed that the reactive liquid crystal layer side is positive and the rubbing film side is negative. Therefore, in these cases, the positive electrode of spontaneous polarization can be directed to the first alignment pattern (rubbing film) side.
That is, as illustrated in FIG. 23, in the
また、上述したように、ラビング膜は、光異性化型材料を含有する光配向膜に比べて相対的に正極性が強い傾向にあると考えられる。そのため、第2配向パターンが光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである場合には、電圧無印加状態において、第1配向パターン(ラビング膜)と第2配向パターン(光異性化型材料を含有する光配向膜)とでは、ラビング膜側が正極性、光異性化型材料を含有する光配向膜側が負極性となると想定される。したがって、自発分極の正極を第2配向パターン(光異性化型材料を含有する光配向膜)側に向かせることができる。
すなわち、図24に例示するように、第1配向層の第1配向パターン4aが設けられている領域23では、液晶分子LCの自発分極Psの正極(+)を第2配向層の第2配向パターン14b側に向かせることができる。一方、第1配向層の第2配向パターン4bが設けられている領域24では、液晶分子LCの自発分極Psの正極(+)を第1配向層の第2配向パターン4b側に向かせることができる。
Further, as described above, it is considered that the rubbing film tends to have a relatively strong positive polarity as compared with the photo-alignment film containing the photoisomerizable material. Therefore, when the second alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material, the first alignment pattern (rubbing film) and the second alignment pattern (photoisomerization) are applied in the absence of voltage. It is assumed that the rubbing film side is positive and the photo alignment film side containing the photoisomerizable material is negative. Therefore, the positive electrode of spontaneous polarization can be directed to the second alignment pattern (photo-alignment film containing photoisomerizable material) side.
That is, as illustrated in FIG. 24, in the
このように第1配向パターンおよび第2配向パターンの表面極性を考慮して、第1配向パターンおよび第2配向パターンを所定の組み合わせとすることにより、自発分極の向きを制御することができる。これにより、第1配向層の第1配向パターンまたは第2配向パターンが設けられている領域毎に自発分極の向きを反転させることができ、極性反転駆動が可能となる。 Thus, the direction of spontaneous polarization can be controlled by considering the surface polarities of the first alignment pattern and the second alignment pattern, and combining the first alignment pattern and the second alignment pattern in a predetermined combination. As a result, the direction of spontaneous polarization can be reversed for each region of the first alignment layer where the first alignment pattern or the second alignment pattern is provided, and polarity inversion driving is possible.
また、強誘電性液晶においては、液晶分子の方向と、自発分極の向きと、層法線の方向とは、所定の関係にあるので、液晶分子の方向および自発分極の向きにより、層法線の方向が決まる。したがって、第1配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンがそれぞれ設けられている領域では、自発分極の向きを一定の方向に揃えることにより、配向欠陥の発生を抑制し、モノドメイン配向を得ることができる。 Moreover, in the ferroelectric liquid crystal, the direction of the liquid crystal molecules, the direction of spontaneous polarization, and the direction of the layer normal are in a predetermined relationship, so the layer normal depends on the direction of the liquid crystal molecules and the direction of spontaneous polarization. The direction is determined. Therefore, in the regions where the first alignment pattern and the second alignment pattern of the first alignment layer are provided, the occurrence of alignment defects is suppressed by aligning the direction of spontaneous polarization in a certain direction, and monodomain alignment is achieved. Obtainable.
さらに、第1配向パターンにラビング膜を用いることにより、ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥の発生を効果的に抑制することが可能である。 Furthermore, by using a rubbing film for the first alignment pattern, it is possible to effectively suppress the occurrence of zigzag defects and hairpin defects.
以下、本実施態様の液晶表示素子における各構成について説明する。なお、偏光板、液晶表示素子の駆動方法、および液晶表示素子の製造方法については、上記第1実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。 Hereinafter, each structure in the liquid crystal display element of this embodiment is demonstrated. Since the polarizing plate, the driving method of the liquid crystal display element, and the manufacturing method of the liquid crystal display element are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.
1.第1配向処理基板
本実施態様における第1配向処理基板は、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第1配向層とを有するものである。第1配向パターンは、ラビング膜からなるパターンであり、第2配向パターンは、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターン、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかである。
1. First alignment treatment substrate The first alignment treatment substrate in the present embodiment is formed on the first base material, the first electrode layer formed on the first base material, the first electrode layer, and the first base material. A first alignment layer comprising an alignment pattern and a second alignment pattern. The first alignment pattern is a pattern made of a rubbing film, the second alignment pattern is a pattern made of a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer, a pattern made of a photo alignment film containing a photodimerization type material, Alternatively, it is one of patterns formed of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material.
なお、第1基材、第1電極層、ラビング膜、反応性液晶用配向膜、反応性液晶層、光二量化型材料を含有する光配向膜、光異性化型材料を含有する光配向膜、第1配向パターンおよび第2配向パターンの形状、ならびに、第1配向パターンおよび第2配向パターンの形成方法等については、上記第1実施態様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 first substrate, the first electrode layer, the rubbing film, the alignment film for reactive liquid crystal, the reactive liquid crystal layer, the photo-alignment film containing the photodimerization type material, the photo-alignment film containing the photoisomerization type material, The shape of the first alignment pattern and the second alignment pattern, and the formation method of the first alignment pattern and the second alignment pattern are the same as those described in the first embodiment. Omitted.
第1配向処理基板においては、第1電極層と第1配向層との間に濡れ性変化層が形成され、この濡れ性変化層表面に、撥液性領域および親液性領域からなる濡れ性変化パターンが形成されていてもよい。この場合、親液性領域上にのみ第1配向層が形成される。
なお、濡れ性変化層については、上記第1実施態様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。
In the first alignment treatment substrate, a wettability changing layer is formed between the first electrode layer and the first alignment layer, and the wettability consisting of a liquid repellent region and a lyophilic region is formed on the surface of the wettability changing layer. A change pattern may be formed. In this case, the first alignment layer is formed only on the lyophilic region.
Since the wettability changing layer is the same as that described in the first embodiment, description thereof is omitted here.
第1電極層と第1配向層との間、および、第2電極層と第2配向層との間に、濡れ性変化層がそれぞれ形成されている場合には、第1配向処理基板の第1基材と濡れ性変化層との間、および、第2配向処理基板の第2基材と濡れ性変化層との間の少なくともいずれか一方に、パターン状の遮光部が形成され、第1配向処理基板および第2配向処理基板の濡れ性変化層の撥液性領域が遮光部が設けられている領域に配置されていることが好ましい。これにより、撥液性領域での強誘電性液晶の配向乱れによる光漏れを防ぐことができるからである。
上記遮光部は、第1配向処理基板または第2配向処理基板のいずれか一方に設けられていてもよく、第1配向処理基板および第2配向処理基板の両方に設けられていてもよい。
When a wettability changing layer is formed between the first electrode layer and the first alignment layer and between the second electrode layer and the second alignment layer, the first alignment treatment substrate A patterned light shielding portion is formed between at least one of the first base material and the wettability changing layer and at least one of the second base material and the wettability changing layer of the second alignment processing substrate. It is preferable that the liquid-repellent region of the wettability changing layer of the alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate is disposed in the region where the light shielding portion is provided. This is because light leakage due to disordered alignment of the ferroelectric liquid crystal in the liquid repellent region can be prevented.
The light shielding portion may be provided on either the first alignment treatment substrate or the second alignment treatment substrate, or may be provided on both the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate.
また、第1配向処理基板においては、第1配向パターンおよび第2配向パターンの間に絶縁部が形成され、この絶縁部表面が撥液性領域、絶縁部の開口部内の層表面が親液性領域となっていてもよい。この場合、親液性領域上にのみ第1配向層が形成される。
なお、絶縁部については、上記第1実施態様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。
Further, in the first alignment processing substrate, an insulating portion is formed between the first alignment pattern and the second alignment pattern, the surface of the insulating portion is a liquid repellent region, and the layer surface in the opening of the insulating portion is lyophilic. It may be an area. In this case, the first alignment layer is formed only on the lyophilic region.
In addition, about an insulation part, since it is the same as that of what was described in the said 1st embodiment, description here is abbreviate | omitted.
第1配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンの間、ならびに、第2配向層の第1配向パターンおよび第2配向パターンの間に絶縁部がそれぞれ形成されている場合には、第1配向処理基板の絶縁部および第2配向処理基板の絶縁部の少なくともいずれか一方が遮光部であることが好ましい。これにより、上述したように、撥液性領域での強誘電性液晶の配向乱れによる光漏れを防ぐことができるからである。
上記絶縁部は、第1配向処理基板または第2配向処理基板のいずれか一方に設けられていてもよく、第1配向処理基板および第2配向処理基板の両方に設けられていてもよい。
In the case where insulating portions are formed between the first alignment pattern and the second alignment pattern of the first alignment layer and between the first alignment pattern and the second alignment pattern of the second alignment layer, respectively, the first It is preferable that at least one of the insulating portion of the alignment treatment substrate and the insulation portion of the second alignment treatment substrate is a light shielding portion. This is because, as described above, it is possible to prevent light leakage due to the alignment disorder of the ferroelectric liquid crystal in the liquid repellent region.
The insulating part may be provided on either the first alignment treatment substrate or the second alignment treatment substrate, or may be provided on both the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate.
さらに、第1配向処理基板においては、第1配向パターンおよび第2配向パターンの間に隔壁が形成されていてもよい。
なお、隔壁については、上記第1実施態様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。
上記隔壁は、第1配向処理基板または第2配向処理基板のいずれかに形成される。
Furthermore, in the 1st orientation processing board | substrate, the partition may be formed between the 1st orientation pattern and the 2nd orientation pattern.
In addition, about a partition, since it is the same as that of what was described in the said 1st embodiment, description here is abbreviate | omitted.
The partition is formed on either the first alignment processing substrate or the second alignment processing substrate.
また、第1配向処理基板においては、第1基材と第1電極層との間に着色層が形成されていてもよい。
なお、着色層については、上記第1実施態様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。
In the first alignment treatment substrate, a colored layer may be formed between the first base material and the first electrode layer.
In addition, about a colored layer, since it is the same as that of what was described in the said 1st embodiment, description here is abbreviate | omitted.
2.第2配向処理基板
本実施態様における第2配向処理基板は、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、第1配向パターンおよび第2配向パターンからなる第2配向層とを有するものである。第1配向パターンは、ラビング膜からなるパターンであり、第2配向パターンは、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターン、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかである。
2. Second alignment processing substrate The second alignment processing substrate in the present embodiment is formed on the second base material, the second electrode layer formed on the second base material, the second electrode layer, and the first base material. A second alignment layer comprising an alignment pattern and a second alignment pattern. The first alignment pattern is a pattern made of a rubbing film, the second alignment pattern is a pattern made of a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer, a pattern made of a photo alignment film containing a photodimerization type material, Alternatively, it is one of patterns formed of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material.
なお、第2配向処理基板の各構成については、上記第1配向処理基板と同様であるので、ここでの説明は省略する。 In addition, about each structure of a 2nd orientation processing board | substrate, since it is the same as that of the said 1st orientation processing board | substrate, description here is abbreviate | omitted.
3.液晶層
本実施態様における液晶層は、第1配向処理基板の第1配向層および第2配向処理基板の第2配向層の間に強誘電性液晶を挟持させることにより構成されている。
3. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer in this embodiment is configured by sandwiching a ferroelectric liquid crystal between the first alignment layer of the first alignment processing substrate and the second alignment layer of the second alignment processing substrate.
本実施態様において、第2配向パターンが、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターンである場合、強誘電性液晶は、第2配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約2倍変化するものであることが好ましい。 In this embodiment, when the second alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photodimerization type material, or a pattern made of a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer, a ferroelectric liquid crystal When the voltage is applied so that the electrode on the second alignment pattern side is a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is parallel to the first alignment processing substrate surface and is about the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal. It is preferable that it changes twice.
上述したように、電圧無印加状態では、極性表面相互作用によって、液晶分子の自発分極の正極が第1配向パターン側(ラビング膜側)を向く傾向にある。そして、第1配向パターン側(ラビング膜側)の電極が正極、第2配向パターン側(光二量化型材料を含有する光配向膜あるいは反応性液晶層側)の電極が負極となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響により、液晶分子の自発分極の正極は第2配向パターン側(光二量化型材料を含有する光配向膜あるいは反応性液晶層側)を向くようになる。次いで、第1配向パターン側(ラビング膜側)の電極が負極、第2配向パターン側(光二量化型材料を含有する光配向膜あるいは反応性液晶層側)の電極が正極となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響によって、液晶分子の自発分極の正極は第1配向パターン側(ラビング膜側)を向くようになる。この場合、自発分極の向きは、電圧無印加状態と同様になる。 As described above, when no voltage is applied, the positive polarity of spontaneous polarization of liquid crystal molecules tends to face the first alignment pattern side (rubbing film side) due to the polar surface interaction. A voltage is applied so that the electrode on the first alignment pattern side (rubbing film side) is a positive electrode and the electrode on the second alignment pattern side (photo-alignment film or reactive liquid crystal layer side containing the photodimerization type material) is a negative electrode. When applied, the positive polarity of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules comes to face the second alignment pattern side (the photo-alignment film containing the photodimerization type material or the reactive liquid crystal layer side) due to the influence of the polarity of the applied voltage. Next, voltage is applied so that the electrode on the first alignment pattern side (rubbing film side) is the negative electrode and the electrode on the second alignment pattern side (photo alignment film or reactive liquid crystal layer side containing the photodimerization type material) is the positive electrode. When applied, the positive polarity of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules comes to face the first alignment pattern side (rubbing film side) due to the influence of the polarity of the applied voltage. In this case, the direction of spontaneous polarization is the same as that in the state where no voltage is applied.
電圧無印加状態あるいは第2配向パターン側の電極への正極性の電圧印加状態から、第2配向パターン側の電極への負極性の電圧印加状態としたとき、この印加電圧の負極性と、液晶分子の自発分極の負極性との反発によって、図17に例示するように、液晶分子LCが角度約2θ回転する。すなわち、第2配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が、第1配向処理基板面に対して平行に、強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する。 When no voltage is applied or when a positive voltage is applied to the electrode on the second alignment pattern side, a negative voltage is applied to the electrode on the second alignment pattern side. Due to the repulsion of the spontaneous polarization of the molecules with the negative polarity, the liquid crystal molecules LC rotate about an angle of about 2θ as illustrated in FIG. That is, when a voltage is applied so that the electrode on the second alignment pattern side is a negative electrode, the tilt direction of the ferroelectric liquid crystal is such that the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is parallel to the first alignment processing substrate surface. It changes about twice as much as θ.
第2配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化するものは70%以上存在することが好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上である。
なお、上記の比率の測定方法については、上記第1実施態様に記載したので、ここでの説明は省略する。
When a voltage is applied so that the electrode on the second alignment pattern side is a negative electrode, it is preferable that there are 70% or more, more preferably 80%, in which the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes about twice the tilt angle. % Or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.
In addition, about the measuring method of said ratio, since it described in the said 1st embodiment, description here is abbreviate | omitted.
また、第2配向パターンが、光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、反応性液晶用配向膜と反応性液晶層とからなるパターンである場合に、「第2配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する」ことについては、上記第1実施態様において、第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域にて、「第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する」ことと同様に考えればよいので、ここでの説明は省略する。 Further, when the second alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photodimerization type material, or a pattern made of a reactive liquid crystal alignment film and a reactive liquid crystal layer, the “second alignment pattern side” When the voltage is applied so that the electrode of the first electrode becomes a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes about twice the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal with respect to the first alignment treatment substrate surface. In the first embodiment, in the region where the first alignment pattern of the second alignment layer is provided, “when the voltage is applied so that the second electrode layer becomes a negative electrode, the molecules of the ferroelectric liquid crystal Since the direction can be considered in the same manner as “the direction changes about twice the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal with respect to the first alignment processing substrate surface”, the description thereof is omitted here.
一方、本実施態様において、第2配向パターンが光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである場合、強誘電性液晶は、第1配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して平行に強誘電性液晶のチルト角の約2倍変化するものであることが好ましい。 On the other hand, in the present embodiment, when the second alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material, the ferroelectric liquid crystal has a voltage so that the electrode on the first alignment pattern side becomes a negative electrode. It is preferable that the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes approximately twice as much as the tilt angle of the ferroelectric liquid crystal in parallel with the first alignment treatment substrate surface.
上述したように、電圧無印加状態では、極性表面相互作用によって、液晶分子の自発分極の正極が第2配向パターン側(光異性化型材料を含有する光配向膜側)を向く傾向にある。そして、第1配向パターン側(ラビング膜側)の電極が負極、第2配向パターン側(光異性化型材料を含有する光配向膜側)の電極が正極となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響により、液晶分子の自発分極の正極は第1配向パターン側(ラビング膜側)を向くようになる。次いで、第1配向パターン側(ラビング膜側)の電極が正極、第2配向パターン側(光異性化型材料を含有する光配向膜側)の電極が負極となるように電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響によって、液晶分子の自発分極の正極は第2配向パターン側(光異性化型材料を含有する光配向膜側)を向くようになる。この場合、自発分極の向きは、電圧無印加状態と同様になる。 As described above, when no voltage is applied, the positive polarity of spontaneous polarization of liquid crystal molecules tends to face the second alignment pattern side (the photo-alignment film-containing photo-alignment film side) due to the polar surface interaction. When a voltage is applied so that the electrode on the first alignment pattern side (rubbing film side) is a negative electrode and the electrode on the second alignment pattern side (photo alignment film side containing the photoisomerizable material) is a positive electrode, Due to the influence of the polarity of the voltage, the positive electrode of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules comes to face the first alignment pattern side (rubbing film side). Next, when a voltage is applied such that the electrode on the first alignment pattern side (rubbing film side) is a positive electrode and the electrode on the second alignment pattern side (photo alignment film side containing the photoisomerizable material) is a negative electrode, Due to the influence of the polarity of the voltage, the positive electrode of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules comes to face the second alignment pattern side (the photo-alignment film side containing the photoisomerizable material). In this case, the direction of spontaneous polarization is the same as that in the state where no voltage is applied.
電圧無印加状態あるいは第1配向パターン側の電極への正極性の電圧印加状態から、第1配向パターン側の電極への負極性の電圧印加状態としたとき、この印加電圧の負極性と、液晶分子の自発分極の負極性との反発によって、図17に例示するように、液晶分子LCが角度約2θ回転する。すなわち、第1配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が、第1配向処理基板面に対して平行に、強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する。 When no voltage is applied or when a positive voltage is applied to the first alignment pattern side electrode, a negative voltage is applied to the first alignment pattern side electrode. Due to the repulsion of the spontaneous polarization of the molecules with the negative polarity, the liquid crystal molecules LC rotate about an angle of about 2θ as illustrated in FIG. That is, when a voltage is applied so that the electrode on the first alignment pattern side is a negative electrode, the tilt direction of the ferroelectric liquid crystal is such that the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is parallel to the first alignment processing substrate surface. It changes about twice as much as θ.
第1配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向がチルト角の約2倍変化するものは70%以上存在することが好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上である。
なお、上記の比率の測定方法については、上記第1実施態様に記載したので、ここでの説明は省略する。
When a voltage is applied so that the electrode on the first alignment pattern side is a negative electrode, it is preferable that 70% or more of the ferroelectric liquid crystal molecules change in molecular direction by about twice the tilt angle, more preferably 80%. % Or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.
In addition, about the measuring method of said ratio, since it described in the said 1st embodiment, description here is abbreviate | omitted.
また、第2配向パターンが光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンである場合に、「第1配向パターン側の電極が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する」ことについては、上記第1実施態様において、第2配向層の第1配向パターンが設けられている領域にて、「第2電極層が負極となるように電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が第1配向処理基板面に対して強誘電性液晶のチルト角θの約2倍変化する」ことと同様に考えればよいので、ここでの説明は省略する。 Further, when the second alignment pattern is a pattern made of a photo-alignment film containing a photoisomerizable material, “when the voltage is applied so that the electrode on the first alignment pattern side becomes a negative electrode, the ferroelectricity Regarding the fact that the molecular direction of the liquid crystal changes about twice the tilt angle θ of the ferroelectric liquid crystal with respect to the surface of the first alignment substrate, in the first embodiment, the first alignment pattern of the second alignment layer is In the region provided, “when the voltage is applied so that the second electrode layer is a negative electrode, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal is tilted with respect to the first alignment substrate surface. Since it may be considered in the same manner as “changes approximately twice θ,” the description thereof is omitted here.
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.
[実施例1]
(第1配向処理基板の作製)
電極が形成された無アルカリガラス基板上にポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)を印刷し、ラビング処理することにより配向膜を形成した。
[Example 1]
(Production of first alignment processing substrate)
On the alkali-free glass substrate on which the electrodes were formed, polyimide (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., trade name: SE-7492) was printed and rubbed to form an alignment film.
(第2配向処理基板の作製)
電極が形成された無アルカリガラス基板上に光異性化型材料(DIC社製、商品名:LIA01)の溶液を回転数1500rpmで15秒スピンコートし、100℃のホットプレート上で1分間乾燥させた。次いで、この配向膜上に、反応性液晶材料(Rolic technologies 社製、商品名:ROF5101)の5質量%シクロペンタノン溶液を回転数1500rpmで15秒間スピンコートし、60℃のホットプレート上で1分間乾燥させた。続いて、得られた反応性液晶膜に、窒素雰囲気下で、マスクを介して紫外線を約1000mJ/cm2照射し、反応性液晶材料を硬化させた。その後、未硬化の反応性液晶材料を、MEKで約2秒間洗い流した後、IPA、水を順に用いて30秒間ずつ洗浄を行った。これにより、配向膜上に、200μm幅のストライプ状の反応性液晶層を200μm幅の間隔をあけて形成した。これにより、第2配向処理基板を得た。
(Preparation of second alignment processing substrate)
A solution of photoisomerizable material (manufactured by DIC, trade name: LIA01) is spin-coated at 1500 rpm for 15 seconds on an alkali-free glass substrate on which an electrode is formed, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute. It was. Next, a 5 mass% cyclopentanone solution of a reactive liquid crystal material (Rolic technologies, trade name: ROF5101) is spin-coated on this alignment film for 15 seconds at a rotation speed of 1500 rpm, and 1% on a hot plate at 60 ° C. Let dry for minutes. Subsequently, the reactive liquid crystal material thus obtained was irradiated with about 1000 mJ / cm 2 of ultraviolet rays through a mask in a nitrogen atmosphere to cure the reactive liquid crystal material. Thereafter, the uncured reactive liquid crystal material was washed with MEK for about 2 seconds, and then washed with IPA and water for 30 seconds each. As a result, stripe-shaped reactive liquid crystal layers having a width of 200 μm were formed on the alignment film with an interval of 200 μm. This obtained the 2nd orientation processing board | substrate.
(液晶表示素子の作製)
一方の配向処理基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、他方の配向処理基板にシール剤をシールディスペンサーで塗布した。次いで、両基板を、それぞれの配向処理方向が平行になるように対向させ、熱圧着を行い、空の液晶セルを作製した。
次に、強誘電性液晶(商品名:R2301、AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着させ、オーブンを用いて、N相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行い、ゆっくりと常温に戻した。
(Production of liquid crystal display element)
One alignment treatment substrate was sprayed with 1.5 μm bead spacers, and a sealant was applied to the other alignment treatment substrate with a seal dispenser. Next, both substrates were made to face each other so that the respective alignment treatment directions were parallel, and thermocompression bonding was performed to produce an empty liquid crystal cell.
Next, a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, manufactured by AZ Electronic Materials) is used to attach a ferroelectric liquid crystal to the upper portion of the injection port, and an oven is used to obtain an N-phase-isotropic phase transition temperature of 10 Injection was performed at a temperature higher by 20 ° C to 20 ° C, and the temperature was slowly returned to room temperature.
得られた液晶セルを、クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に、配向処理方向と一方の偏光板の偏光軸とが一致するように配置した。パルスジェネレーターを用いて、両電極間に、±5V矩形の電圧を周波数1Hzで印加したところ、第2配向処理基板の、配向膜および反応性液晶層が積層されている領域と、配向膜のみが形成されている領域とで、交互に光が透過するのを観察できた。
また、偏光顕微鏡と、フォトダイオードおよびパルスジェネレーターからなる測定装置とを用いて、±5Vの電圧を印加したときの光学応答を測定したところ、配向膜および反応性液晶層が積層されている領域側の電極に負極性の電圧を印加したときに透過率が変化することが観測された。さらに、このとき、液晶分子の方向がチルト角の2倍変化するのが測定された。
この場合の液晶配向については、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥の発生は見られなかった。
The obtained liquid crystal cell was arranged between two polarizing plates arranged in crossed Nicol so that the alignment treatment direction and the polarizing axis of one polarizing plate coincided. Using a pulse generator, a voltage of ± 5 V rectangle was applied between the electrodes at a frequency of 1 Hz. As a result, only the alignment film and the region where the alignment film and the reactive liquid crystal layer were laminated on the second alignment processing substrate It was observed that light was alternately transmitted through the formed area.
Further, when the optical response was measured when a voltage of ± 5 V was applied using a polarizing microscope and a measuring device comprising a photodiode and a pulse generator, the region side where the alignment film and the reactive liquid crystal layer were laminated It was observed that the transmittance changed when a negative voltage was applied to the electrode. Furthermore, at this time, it was measured that the direction of the liquid crystal molecules changed twice the tilt angle.
Regarding the liquid crystal alignment in this case, no zigzag defect or hairpin defect was observed.
[比較例1]
実施例1において、ラビング膜の代わりに、光二量化型材料を含有する光配向膜を用いた以外は、実施例1と同様にして液晶セルを作製した。
[Comparative Example 1]
In Example 1, a liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 1 except that a photo-alignment film containing a photodimerization type material was used instead of the rubbing film.
得られた液晶セルを、クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に、配向処理方向と一方の偏光板の偏光軸とが一致するように配置した。パルスジェネレーターを用いて、両電極間に、±5V矩形の電圧を周波数1Hzで印加したところ、実施例1と同様に、第2配向処理基板の、配向膜および反応性液晶層が積層されている領域と、配向膜のみが形成されている領域とで、交互に光が透過するのを観察できた。
また、偏光顕微鏡と、フォトダイオードおよびパルスジェネレーターからなる測定装置とを用いて、±5Vの電圧を印加したときの光学応答を測定したところ、実施例1と同様に、配向膜および反応性液晶層が積層されている領域側の電極に負極性の電圧を印加したときに透過率が変化することが観測された。さらに、このとき、液晶分子の方向がチルト角の2倍変化するのが測定された。
しかしながら、この場合の液晶配向については、液晶のテクスチャにジグザグ欠陥が発生し、コントラストが103低下した。
The obtained liquid crystal cell was arranged between two polarizing plates arranged in crossed Nicol so that the alignment treatment direction and the polarizing axis of one polarizing plate coincided. When a voltage of ± 5 V rectangle was applied between the electrodes at a frequency of 1 Hz using a pulse generator, the alignment film and the reactive liquid crystal layer of the second alignment processing substrate were laminated as in Example 1. It was observed that light was alternately transmitted through the region and the region where only the alignment film was formed.
Further, when the optical response when a voltage of ± 5 V was applied was measured using a polarizing microscope and a measuring device composed of a photodiode and a pulse generator, the alignment film and the reactive liquid crystal layer were obtained in the same manner as in Example 1. It was observed that the transmittance changed when a negative voltage was applied to the electrode on the side where the layer was laminated. Furthermore, at this time, it was measured that the direction of the liquid crystal molecules changed twice the tilt angle.
However, for the liquid crystal alignment in this case, zigzag defects occurred in the liquid crystal texture, and the contrast was reduced by 103.
[実施例2]
(第1配向処理基板の作製)
電極が形成された無アルカリガラス基板上にポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)を印刷し、ラビング処理することにより配向膜を形成した。
[Example 2]
(Production of first alignment processing substrate)
On the alkali-free glass substrate on which the electrodes were formed, polyimide (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., trade name: SE-7492) was printed and rubbed to form an alignment film.
(第2配向処理基板の作製)
イソプロピルアルコール 3g、オルガノシラン(TSL8113、東芝シリコーン社製)0.4g、フルオロアルキルシラン(MF-160E、トーケムプロダクツ社製)0.04g、および光触媒無機コーティング剤(ST-K01、石原産業社製)1.5gを混合し、攪拌しながら20分間、100℃で加温した。この溶液をスピンコーティング法により、ITO透明電極が形成された無アルカリガラス基板上に塗布し、その基板を150℃の温度で10分間乾燥することにより、加水分解、重縮合反応を進行させ、光触媒がオルガノポリシロキサン中に強固に固定された膜厚0.2μmの濡れ性変化層を得た。
(Preparation of second alignment processing substrate)
3 g of isopropyl alcohol, 0.4 g of organosilane (TSL8113, manufactured by Toshiba Silicone), 0.04 g of fluoroalkylsilane (MF-160E, manufactured by Tochem Products), and a photocatalytic inorganic coating agent (ST-K01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) ) 1.5 g was mixed and heated at 100 ° C. for 20 minutes with stirring. This solution is applied on a non-alkali glass substrate on which an ITO transparent electrode is formed by spin coating, and the substrate is dried at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes to promote hydrolysis and polycondensation reaction. Obtained a 0.2 μm thick wettability changing layer firmly fixed in the organopolysiloxane.
次に、この濡れ性変化層に対し、ネガ型フォトマスクのパターン面を重ねて配置し、フォトマスク側から水銀ランプ(波長365nm)により300mW/cm2の照度で900秒間紫外線露光を行い、濡れ性変化パターンを形成した。濡れ性変化パターンは、20μm幅のストライプ状の撥液性領域と、180μm幅のストライプ状の親液性領域とが交互に形成されたものであった。 Next, the pattern surface of the negative photomask is placed on this wettability changing layer, and UV exposure is performed from the photomask side with a mercury lamp (wavelength 365 nm) at an illuminance of 300 mW / cm 2 for 900 seconds. A sex change pattern was formed. The wettability change pattern was formed by alternately forming stripe-shaped liquid repellent areas having a width of 20 μm and stripe-shaped lyophilic areas having a width of 180 μm.
次に、濡れ性変化層の親液性領域の奇数番目に、インクジェット装置(Dimatix社製、Dimatix SE-128)を用いて、光異性化型材料(DIC社製、商品名:LIA01)の溶液をパターン状に塗布した。この溶液は親液性領域のみに濡れ広がり、100℃で1分間乾燥させ、ストライプ状の第1パターンを得た。続いて、この第1パターンに、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2で、偏光方向がパターンのストライプ方向に垂直になるように照射して配向処理を行った。次に、濡れ性変化層の親液性領域の偶数番目に、上記インクジェット装置を用いて、光二量化型材料(Rolic technologies 社製、商品名:ROP103)の2質量%シクロペンタノン溶液をパターン状に塗布し、130℃で15分間乾燥させ、ストライプ状の第2パターンを得た。この第2パターンに、直線偏光紫外線を約100mJ/cm2で、偏光方向がパターンのストライプ方向と一致するように照射して配向処理を行った。このようにして第1配向パターンおよび第2配向パターンを得た。これにより第2配向処理基板を作製した。 Next, an odd numbered lyophilic region of the wettability changing layer is a solution of a photoisomerizable material (manufactured by DIC, trade name: LIA01) using an ink jet device (Dimatix, Dimatix SE-128). Was applied in a pattern. This solution spreads only in the lyophilic region and was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a striped first pattern. Subsequently, alignment treatment was performed by irradiating the first pattern with linearly polarized ultraviolet rays at about 1000 mJ / cm 2 so that the polarization direction was perpendicular to the stripe direction of the pattern. Next, in the even-numbered lyophilic region of the wettability changing layer, a 2% by mass cyclopentanone solution of a photodimerization material (Rolic technologies, trade name: ROP103) is patterned using the above-described inkjet device. And dried at 130 ° C. for 15 minutes to obtain a striped second pattern. This second pattern was subjected to alignment treatment by irradiating linearly polarized ultraviolet rays at about 100 mJ / cm 2 so that the polarization direction coincided with the stripe direction of the pattern. In this way, a first alignment pattern and a second alignment pattern were obtained. This produced the 2nd alignment processing board | substrate.
(液晶表示素子の作製)
一方の配向処理基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、他方の配向処理基板にシール剤をシールディスペンサーで塗布した。次いで、両基板を、それぞれの配向処理方向が平行になるように対向させ、熱圧着を行い、空の液晶セルを作製した。
次に、強誘電性液晶(商品名:R2301、AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着させ、オーブンを用いて、N相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行い、ゆっくりと常温に戻した。
(Production of liquid crystal display element)
One alignment treatment substrate was sprayed with 1.5 μm bead spacers, and a sealant was applied to the other alignment treatment substrate with a seal dispenser. Next, both substrates were made to face each other so that the respective alignment treatment directions were parallel, and thermocompression bonding was performed to produce an empty liquid crystal cell.
Next, a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, manufactured by AZ Electronic Materials) is used to attach a ferroelectric liquid crystal to the upper portion of the injection port, and an oven is used to obtain an N-phase-isotropic phase transition temperature of 10 Injection was performed at a temperature higher by 20 ° C to 20 ° C, and the temperature was slowly returned to room temperature.
得られた液晶セルを、クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に、配向処理方向と一方の偏光板の偏光軸とが一致するように配置した。パルスジェネレーターを用いて、両電極間に、±5V矩形の電圧を周波数1Hzで印加したところ、第2配向処理基板の、光異性化型材料を用いた第1配向パターンが形成されている領域と、光二量化型材料を用いた第2配向パターンが形成されている領域とで、交互に光が透過するのを観察できた。
また、偏光顕微鏡と、フォトダイオードおよびパルスジェネレーターからなる測定装置とを用いて、±5Vの電圧を印加したときの光学応答を測定したところ、光二量化型材料を用いた第2配向パターンが形成されている領域側の電極に負極性の電圧を印加したときに透過率が変化することが観測された。さらに、このとき、液晶分子の方向がチルト角の2倍変化するのが測定された。
この場合の液晶配向については、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥の発生は見られなかった。
The obtained liquid crystal cell was arranged between two polarizing plates arranged in crossed Nicol so that the alignment treatment direction and the polarizing axis of one polarizing plate coincided. When a voltage of ± 5 V rectangle is applied between the electrodes at a frequency of 1 Hz using a pulse generator, a region where the first alignment pattern using the photoisomerizable material is formed on the second alignment processing substrate; It was observed that light was alternately transmitted through the region where the second alignment pattern using the photodimerization type material was formed.
Further, when the optical response was measured when a voltage of ± 5 V was applied using a polarizing microscope and a measuring device consisting of a photodiode and a pulse generator, a second alignment pattern using a photodimerization type material was formed. It was observed that the transmittance changed when a negative voltage was applied to the electrode on the region side. Furthermore, at this time, it was measured that the direction of the liquid crystal molecules changed twice the tilt angle.
Regarding the liquid crystal alignment in this case, no zigzag defect or hairpin defect was observed.
[実施例3]
(第1配向処理基板の作製)
電極が形成された無アルカリガラス基板上にポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)を印刷し、ラビング処理することにより配向膜を形成した。
[Example 3]
(Preparation of the first alignment processing substrate)
On the alkali-free glass substrate on which the electrodes were formed, polyimide (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., trade name: SE-7492) was printed and rubbed to form an alignment film.
(第2配向処理基板の作製)
下記組成の混合物を90℃に加熱して溶解し、12000rpmで遠心分離を行い、その後、1μmのグラスフィルタでろ過した。得られた水性着色樹脂溶液に、架橋剤として重クロム酸アンモニウムを1質量%添加して、遮光部形成用塗工液を調製した。
<水性着色樹脂溶液の組成>
・カーボンブラック(三菱化学(株)製、#950) 4重量部
・ポリビニルアルコール(日本合成化学(株)製、ゴーセノールAH−26) 0.7重量部
・イオン交換水 95.3重量部
(Preparation of second alignment processing substrate)
A mixture having the following composition was heated to 90 ° C. for dissolution, centrifuged at 12000 rpm, and then filtered through a 1 μm glass filter. To the obtained aqueous colored resin solution, 1% by mass of ammonium dichromate was added as a crosslinking agent to prepare a light shielding part forming coating solution.
<Composition of aqueous colored resin solution>
Carbon black (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., # 950) 4 parts by weight Polyvinyl alcohol (Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Gohsenol AH-26) 0.7 parts by weight Ion-exchanged water 95.3 parts by weight
得られた遮光部形成用塗工液を用いて、次のように遮光部をパターン状に形成し、評価を行った。まず、上記遮光部形成用塗工液をスピンコーターにてITO透明電極が形成された無アルカリガラス基板上に塗布し、ホットプレート上で80℃、1分間乾燥した。乾燥後の遮光膜の膜厚を触針式膜厚計(α−ステップ、テンコール社製)で測定したところ1μmであった。次に、この遮光膜をマスクを介して水銀ランプで像露光した。続いて、温度25℃、濃度0.05%の水酸化カリウムおよび濃度0.1%のノニオン系界面活性剤(エマルゲンA-60、花王社製)を含有する現像液に浸漬現像した。その後、60℃、3分間の乾燥を行い、水銀ランプで露光することにより、塗布した遮光部形成用塗工液を硬化させ、さらに150℃、30分間の加熱処理を施して、遮光部を形成した。遮光部のパターンは、遮光部幅20μm、開口部幅180μmのライン&スペースのパターンであった。 Using the obtained light shielding part forming coating solution, light shielding parts were formed in a pattern as follows and evaluated. First, the said light shielding part formation coating liquid was apply | coated on the alkali free glass substrate in which the ITO transparent electrode was formed with the spin coater, and it dried at 80 degreeC for 1 minute on the hotplate. When the thickness of the light-shielding film after drying was measured with a stylus type film thickness meter (α-step, manufactured by Tencor), it was 1 μm. Next, this light-shielding film was image-exposed with a mercury lamp through a mask. Subsequently, immersion development was performed in a developer containing a temperature of 25 ° C., a potassium hydroxide with a concentration of 0.05% and a nonionic surfactant with a concentration of 0.1% (Emulgen A-60, manufactured by Kao Corporation). Thereafter, drying is performed at 60 ° C. for 3 minutes, and exposure is performed with a mercury lamp, so that the applied coating liquid for forming the light shielding part is cured, and further, heat treatment is performed at 150 ° C. for 30 minutes to form a light shielding part. did. The light shielding part pattern was a line and space pattern with a light shielding part width of 20 μm and an opening width of 180 μm.
次に、下記条件にて、遮光部が形成された基板に大気圧プラズマを2回照射した。これにより、遮光部表面にフッ素が導入された。大気圧プラズマ照射前の遮光部表面の表面張力40mN/mの液体との接触角は20°であったが、大気圧プラズマ照射後の遮光部表面の表面張力40mN/mの液体との接触角は70°となった。この液体との接触角は、接触角測定器(協和界面科学(株)製、CA−Z型)を用いて測定(マイクロシリンジから液滴を滴下して30秒後)した。
<大気圧プラズマ照射条件>
・導入ガス :CF4…12(l/min);N2…20(l/min)
・電極と基板の間隔 :2mm
・電源出力 :190V−4.8A
・搬送速度 :0.5m/min
Next, atmospheric pressure plasma was irradiated twice on the substrate on which the light-shielding portion was formed under the following conditions. Thereby, fluorine was introduced into the surface of the light shielding part. The contact angle with the liquid with a surface tension of 40 mN / m on the surface of the light shielding part before irradiation with atmospheric pressure plasma was 20 °, but the contact angle with the liquid with a surface tension of 40 mN / m on the surface of the light shielding part after irradiation with atmospheric pressure plasma. Became 70 °. The contact angle with this liquid was measured using a contact angle measuring device (Kyowa Interface Science Co., Ltd., CA-Z type) (30 seconds after dropping a droplet from a microsyringe).
<Atmospheric pressure plasma irradiation conditions>
Introducing gas: CF 4 ... 12 (l / min); N 2 ... 20 (l / min)
・ Distance between electrode and substrate: 2 mm
-Power output: 190V-4.8A
・ Conveying speed: 0.5m / min
次に、プラズマ照射された遮光部が形成された基板に、ガラス基板側から超高圧水銀ランプ(照度30mW/cm2)でエネルギー照射を1200秒行い、遮光部に区画された開口部の不純物を除去した。これにより、開口部では、表面張力40mN/mの液体との接触角が10°以下となった。この液体との接触角は、上述した方法により測定した。
このようにして、遮光部表面を撥液性領域、開口部内を親液性領域とした。
Next, energy irradiation is performed for 1200 seconds from the glass substrate side with an ultra-high pressure mercury lamp (illuminance 30 mW / cm 2 ) on the substrate on which the light-shielding portion irradiated with plasma is formed, and impurities in the opening section partitioned by the light-shielding portion are removed. Removed. Thereby, in the opening part, the contact angle with the liquid of surface tension 40mN / m became 10 degrees or less. The contact angle with the liquid was measured by the method described above.
In this way, the surface of the light shielding portion was defined as a liquid repellent region, and the inside of the opening was defined as a lyophilic region.
次に、親液性領域の奇数番目に、インクジェット装置(Dimatix社製、Dimatix SE-128)を用いて、光異性化型材料(DIC社製、商品名:LIA01)の溶液をパターン状に塗布した。この溶液は親液性領域のみに濡れ広がり、100℃で1分間乾燥させ、ストライプ状の第1パターンを得た。続いて、この第1パターンに、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2で、偏光方向がパターンのストライプ方向に垂直になるように照射して配向処理を行った。次に、親液性領域の偶数番目に、上記インクジェット装置を用いて、光二量化型材料(Rolic technologies 社製、商品名:ROP103)の2質量%シクロペンタノン溶液をパターン状に塗布し、130℃で15分間乾燥させ、ストライプ状の第2パターンを得た。この第2パターンに、直線偏光紫外線を約100mJ/cm2で、偏光方向がパターンのストライプ方向と一致するように照射して配向処理を行った。このようにして第1配向パターンおよび第2配向パターンを得た。これにより第2配向処理基板を作製した。 Next, a solution of photoisomerizable material (DIC, trade name: LIA01) is applied in a pattern using an inkjet device (Dimatix SE-128, manufactured by Dimatix) to odd-numbered lyophilic areas. did. This solution spreads only in the lyophilic region and was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a striped first pattern. Subsequently, alignment treatment was performed by irradiating the first pattern with linearly polarized ultraviolet rays at about 1000 mJ / cm 2 so that the polarization direction was perpendicular to the stripe direction of the pattern. Next, a 2% by mass cyclopentanone solution of a photodimerization type material (Rolic technologies, trade name: ROP103) is applied in a pattern to the even-numbered lyophilic region using the above-described ink jet device. The striped second pattern was obtained by drying at a temperature of 15 ° C. for 15 minutes. This second pattern was subjected to alignment treatment by irradiating linearly polarized ultraviolet rays at about 100 mJ / cm 2 so that the polarization direction coincided with the stripe direction of the pattern. In this way, a first alignment pattern and a second alignment pattern were obtained. This produced the 2nd alignment processing board | substrate.
(液晶表示素子の作製)
一方の配向処理基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、他方の配向処理基板にシール剤をシールディスペンサーで塗布した。次いで、両基板を、それぞれの配向処理方向が平行になるように対向させ、熱圧着を行い、空の液晶セルを作製した。
次に、強誘電性液晶(商品名:R2301、AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着させ、オーブンを用いて、N相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行い、ゆっくりと常温に戻した。
(Production of liquid crystal display element)
One alignment treatment substrate was sprayed with 1.5 μm bead spacers, and a sealant was applied to the other alignment treatment substrate with a seal dispenser. Next, both substrates were made to face each other so that the respective alignment treatment directions were parallel, and thermocompression bonding was performed to produce an empty liquid crystal cell.
Next, a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, manufactured by AZ Electronic Materials) is used to attach a ferroelectric liquid crystal to the upper portion of the injection port, and an oven is used to obtain an N-phase-isotropic phase transition temperature of 10 Injection was performed at a temperature higher by 20 ° C to 20 ° C, and the temperature was slowly returned to room temperature.
得られた液晶セルを、クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に、配向処理方向と一方の偏光板の偏光軸とが一致するように配置した。パルスジェネレーターを用いて、両電極間に、±5V矩形の電圧を周波数1Hzで印加したところ、第2配向処理基板の、光異性化型材料を用いた第1配向パターンが形成されている領域と、光二量化型材料を用いた第2配向パターンが形成されている領域とで、交互に光が透過するのを観察できた。 The obtained liquid crystal cell was arranged between two polarizing plates arranged in crossed Nicol so that the alignment treatment direction and the polarizing axis of one polarizing plate coincided. When a voltage of ± 5 V rectangle is applied between the electrodes at a frequency of 1 Hz using a pulse generator, a region where the first alignment pattern using the photoisomerizable material is formed on the second alignment processing substrate; It was observed that light was alternately transmitted through the region where the second alignment pattern using the photodimerization type material was formed.
[実施例4]
(第1配向処理基板の作製)
電極が形成された無アルカリガラス基板上にポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)を印刷し、ラビング処理することにより配向膜を形成した。
[Example 4]
(Preparation of the first alignment processing substrate)
On the alkali-free glass substrate on which the electrodes were formed, polyimide (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., trade name: SE-7492) was printed and rubbed to form an alignment film.
(第2配向処理基板の作製)
電極が形成された無アルカリガラス基板上に隔壁形成用レジスト液(JSR社製、商品名:NN780)を回転数2000pmで15秒スピンコートし、100℃のホットプレート上で3分間乾燥させた。続いて、マスクを介して紫外線を約100mJ/cm2照射し、レジストを硬化させた。その後、未硬化のレジストを、無機アルカリ液で約30秒間洗い流した後、水を用いて30秒間洗浄を行った。これにより、基板上に、20μm幅のストライプ状の隔壁を180μm幅の間隔をあけて形成した。
(Preparation of second alignment processing substrate)
A partition wall forming resist solution (manufactured by JSR, trade name: NN780) was spin-coated at a rotation speed of 2000 pm for 15 seconds on an alkali-free glass substrate on which electrodes were formed, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 3 minutes. Subsequently, the resist was cured by irradiating with ultraviolet rays through a mask at about 100 mJ / cm 2 . Thereafter, the uncured resist was washed with an inorganic alkaline solution for about 30 seconds, and then washed with water for 30 seconds. As a result, stripe-shaped partition walls having a width of 20 μm were formed on the substrate at intervals of a width of 180 μm.
次に、隔壁で区切られたパターンの奇数番目に、インクジェット装置(Dimatix社製、Dimatix SE-128)を用いて、光異性化型材料(DIC社製、商品名:LIA01)の溶液をパターン状に塗布した。この溶液はパターン内のみに濡れ広がり、100℃で1分間乾燥させ、ストライプ状の第1パターンを得た。続いて、この第1パターンに、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2で、偏光方向がパターンのストライプ方向に垂直になるように照射して配向処理を行った。次に、隔壁で区切られたパターンの偶数番目に、上記インクジェット装置を用いて、光二量化型材料(Rolic technologies 社製、商品名:ROP103)の2質量%シクロペンタノン溶液をパターン状に塗布し、130℃で15分間乾燥させ、ストライプ状の第2パターンを得た。この第2パターンに、直線偏光紫外線を約100mJ/cm2で、偏光方向がパターンのストライプ方向と一致するように照射して配向処理を行った。このようにして第1配向パターンおよび第2配向パターンを得た。これにより第2配向処理基板を作製した。これにより、第2配向処理基板を得た。 Next, an odd numbered pattern separated by the partition walls is used to form a pattern of a solution of a photoisomerizable material (DIC, trade name: LIA01) using an inkjet device (Dimatix, Dimatix SE-128). It was applied to. This solution spreads only in the pattern and was dried at 100 ° C. for 1 minute to obtain a striped first pattern. Subsequently, alignment treatment was performed by irradiating the first pattern with linearly polarized ultraviolet rays at about 1000 mJ / cm 2 so that the polarization direction was perpendicular to the stripe direction of the pattern. Next, a 2% by mass cyclopentanone solution of a photodimerization material (Rolic technologies, trade name: ROP103) is applied to the even-numbered patterns separated by the partition walls in the form of a pattern using the inkjet device. And dried at 130 ° C. for 15 minutes to obtain a striped second pattern. This second pattern was subjected to alignment treatment by irradiating linearly polarized ultraviolet rays at about 100 mJ / cm 2 so that the polarization direction coincided with the stripe direction of the pattern. In this way, a first alignment pattern and a second alignment pattern were obtained. This produced the 2nd alignment processing board | substrate. This obtained the 2nd orientation processing board | substrate.
(液晶表示素子の作製)
一方の配向処理基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、他方の配向処理基板にシール剤をシールディスペンサーで塗布した。次いで、両基板を、それぞれの配向処理方向が平行になるように対向させ、熱圧着を行い、空の液晶セルを作製した。
次に、強誘電性液晶(商品名:R2301、AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着させ、オーブンを用いて、N相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行い、ゆっくりと常温に戻した。
(Production of liquid crystal display element)
One alignment treatment substrate was sprayed with 1.5 μm bead spacers, and a sealant was applied to the other alignment treatment substrate with a seal dispenser. Next, both substrates were made to face each other so that the respective alignment treatment directions were parallel, and thermocompression bonding was performed to produce an empty liquid crystal cell.
Next, a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, manufactured by AZ Electronic Materials) is used to attach a ferroelectric liquid crystal to the upper portion of the injection port, and an oven is used to obtain an N-phase-isotropic phase transition temperature of 10 Injection was performed at a temperature higher by 20 ° C to 20 ° C, and the temperature was slowly returned to room temperature.
得られた液晶セルを、クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に、配向処理方向と一方の偏光板の偏光軸とが一致するように配置した。パルスジェネレーターを用いて、両電極間に、±5V矩形の電圧を周波数1Hzで印加したところ、第2配向処理基板の、光異性化型材料を用いた第1配向パターンが形成されている領域と、光二量化型材料を用いた第2配向パターンが形成されている領域とで、交互に光が透過するのを観察できた。 The obtained liquid crystal cell was arranged between two polarizing plates arranged in crossed Nicol so that the alignment treatment direction and the polarizing axis of one polarizing plate coincided. When a voltage of ± 5 V rectangle is applied between the electrodes at a frequency of 1 Hz using a pulse generator, a region where the first alignment pattern using the photoisomerizable material is formed on the second alignment processing substrate; It was observed that light was alternately transmitted through the region where the second alignment pattern using the photodimerization type material was formed.
[実施例5]
(第1配向処理基板の作製)
イソプロピルアルコール 3g、オルガノシラン(TSL8113、東芝シリコーン社製)0.4g、フルオロアルキルシラン(MF-160E、トーケムプロダクツ社製)0.04g、および光触媒無機コーティング剤(ST-K01、石原産業社製)1.5gを混合し、攪拌しながら20分間、100℃で加温した。この溶液をスピンコーティング法により、ITO透明電極が形成された無アルカリガラス基板上に塗布し、その基板を150℃の温度で10分間乾燥することにより、加水分解、重縮合反応を進行させ、光触媒がオルガノポリシロキサン中に強固に固定された膜厚0.2μmの濡れ性変化層を得た。
[Example 5]
(Production of first alignment processing substrate)
3 g of isopropyl alcohol, 0.4 g of organosilane (TSL8113, manufactured by Toshiba Silicone), 0.04 g of fluoroalkylsilane (MF-160E, manufactured by Tochem Products), and a photocatalytic inorganic coating agent (ST-K01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) ) 1.5 g was mixed and heated at 100 ° C. for 20 minutes with stirring. This solution is applied on a non-alkali glass substrate on which an ITO transparent electrode is formed by spin coating, and the substrate is dried at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes to promote hydrolysis and polycondensation reaction. Obtained a 0.2 μm thick wettability changing layer firmly fixed in the organopolysiloxane.
次に、この濡れ性変化層に対し、ネガ型フォトマスクのパターン面を重ねて配置し、フォトマスク側から水銀ランプ(波長365nm)により300mW/cm2の照度で900秒間紫外線露光を行い、濡れ性変化パターンを形成した。濡れ性変化パターンは、20μm幅のストライプ状の撥液性領域と、180μm幅のストライプ状の親液性領域とが交互に形成されたものであった。 Next, the pattern surface of the negative photomask is placed on this wettability changing layer, and UV exposure is performed from the photomask side with a mercury lamp (wavelength 365 nm) at an illuminance of 300 mW / cm 2 for 900 seconds. A sex change pattern was formed. The wettability change pattern was formed by alternately forming stripe-shaped liquid repellent areas having a width of 20 μm and stripe-shaped lyophilic areas having a width of 180 μm.
次に、濡れ性変化層の親液性領域の奇数番目に、インクジェット装置(Dimatix社製、Dimatix SE-128)を用いて、ポリイミド(日産化学工業社製、商品名:SE-7492)の溶液をパターン状に塗布した。この溶液は親液性領域のみに濡れ広がり、100℃で15分間乾燥させ、その後200℃で30分焼成することでストライプ状の第1パターンを得た。この基板をラビング処理し、ストライプ状の第1配向パターンを得た。
次に、濡れ性変化層の親液性領域の偶数番目に、上記インクジェット装置を用いて、光異性化型材料(DIC社製、商品名:LIA01)溶液をパターン状に塗布し、100℃で1分間乾燥させた。続いて、この光異性化型材料に、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2で、偏光方向がパターンのストライプ方向に垂直になるように照射して配向処理を行った。次いで、この光配向膜上に、反応性液晶材料(Rolic technologies 社製、商品名:ROF5101)の5質量%溶液を上記インクジェット装置を用いて、パターン状に塗布した。反応性液晶に窒素雰囲気下で、紫外線を約1000mJ/cm2照射し、反応性液晶材料を硬化させ、ストライプ状の第2配向パターンを得た。
Next, a solution of polyimide (Nissan Chemical Industries, trade name: SE-7492) is used in an odd-numbered lyophilic region of the wettability changing layer by using an inkjet device (Dimatix, Dimatix SE-128). Was applied in a pattern. This solution wets and spreads only in the lyophilic region, is dried at 100 ° C. for 15 minutes, and is then fired at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a striped first pattern. This substrate was rubbed to obtain a striped first alignment pattern.
Next, on the even-numbered lyophilic region of the wettability changing layer, using the above-described ink jet device, a photoisomerization material (manufactured by DIC, product name: LIA01) solution is applied in a pattern, and at 100 ° C. Dry for 1 minute. Subsequently, this photoisomerizable material was subjected to alignment treatment by irradiating linearly polarized ultraviolet rays at about 1000 mJ / cm 2 so that the polarization direction was perpendicular to the stripe direction of the pattern. Next, a 5% by mass solution of a reactive liquid crystal material (Rolic technologies, trade name: ROF5101) was applied onto the photo-alignment film in a pattern using the inkjet apparatus. The reactive liquid crystal was irradiated with ultraviolet rays of about 1000 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere to cure the reactive liquid crystal material, thereby obtaining a striped second alignment pattern.
(第2配向処理基板の作製)
第1配向処理基板の作製と同様にして、第2配向処理基板を作製した。
(Preparation of second alignment processing substrate)
A second alignment treatment substrate was produced in the same manner as the production of the first alignment treatment substrate.
(液晶表示素子の作製)
一方の配向処理基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、他方の配向処理基板にシール剤をシールディスペンサーで塗布した。次いで、両基板を、それぞれの配向処理方向が平行になるように、ラビング膜からなる第1配向パターンと反応性液晶層を有する第2配向パターンとが互いに向かい合うように、対向させ、熱圧着を行い、空の液晶セルを作製した。
次に、強誘電性液晶(商品名:R2301、AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着させ、オーブンを用いて、N相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行い、ゆっくりと常温に戻した。
(Production of liquid crystal display element)
One alignment treatment substrate was sprayed with 1.5 μm bead spacers, and a sealant was applied to the other alignment treatment substrate with a seal dispenser. Next, both substrates are opposed so that the first alignment pattern made of a rubbing film and the second alignment pattern having the reactive liquid crystal layer face each other so that the respective alignment treatment directions are parallel, and thermocompression bonding is performed. An empty liquid crystal cell was prepared.
Next, a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, manufactured by AZ Electronic Materials) is used to attach a ferroelectric liquid crystal to the upper portion of the injection port, and an oven is used to obtain an N-phase-isotropic phase transition temperature of 10 Injection was performed at a temperature higher by 20 ° C to 20 ° C, and the temperature was slowly returned to room temperature.
得られた液晶セルを、クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に、配向処理方向と一方の偏光板の偏光軸とが一致するように配置した。パルスジェネレーターを用いて、両電極間に、±5V矩形の電圧を周波数1Hzで印加したところ、親液性領域の奇数番目と偶数番目とで、交互に光が透過するのを観察できた。
また、偏光顕微鏡と、フォトダイオードおよびパルスジェネレーターからなる測定装置とを用いて、±5Vの電圧を印加したときの光学応答を測定したところ、反応性液晶層を有する第2配向パターンが形成されている領域側の電極に負極性の電圧を印加したときに透過率が変化することが観測された。さらに、このとき、液晶分子の方向がチルト角の2倍変化するのが測定された。
The obtained liquid crystal cell was arranged between two polarizing plates arranged in crossed Nicol so that the alignment treatment direction and the polarizing axis of one polarizing plate coincided. When a voltage of ± 5 V rectangle was applied between the electrodes at a frequency of 1 Hz using a pulse generator, it was observed that light was transmitted alternately at odd and even numbers in the lyophilic region.
Further, when the optical response when a voltage of ± 5 V was applied using a polarizing microscope and a measuring device consisting of a photodiode and a pulse generator was measured, a second alignment pattern having a reactive liquid crystal layer was formed. It was observed that the transmittance changed when a negative voltage was applied to the electrode on the side of the region. Furthermore, at this time, it was measured that the direction of the liquid crystal molecules changed twice the tilt angle.
1 … 液晶表示素子
2 … 第1基材
3 … 第1電極層
4 … 第1配向層
5 … 第1配向処理基板
4a、14a … 第1配向パターン
4b、14b … 第2配向パターン
10 … 液晶層
12 … 第2基材
13 … 第2電極層
14 … 第2配向層
15 … 第2配向処理基板
16 … 隔壁
17 … 反応性液晶用配向膜
18 … 反応性液晶層
25 … 濡れ性変化層
26a … 親液性領域
26b … 撥液性領域
27 … 遮光部
28 … 絶縁部
LC … 液晶分子
Ps … 自発分極
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記強誘電性液晶が、単安定性を示し、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであり、
前記第1配向パターンが、光異性化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンであり、前記第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と、前記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とからなるパターン、あるいは、光二量化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかであることを特徴とする液晶表示素子。 A first alignment treatment substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment layer formed on the first electrode layer and made of a rubbing film; and A second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment layer formed on the second electrode layer and comprising a first alignment pattern and a second alignment pattern. A second alignment treatment substrate having the first alignment layer and the second alignment layer facing each other, and a ferroelectric liquid crystal sandwiched between the first alignment layer and the second alignment layer; A liquid crystal display element,
The ferroelectric liquid crystal exhibits monostability and exhibits half V-shaped switching characteristics,
The first alignment pattern is a pattern composed of a photo-alignment film containing a photoisomerization-type material that imparts anisotropy to the alignment film by causing a photoisomerization reaction, and the second alignment pattern is reactive. A pattern comprising an alignment film for liquid crystal and a reactive liquid crystal layer formed on the alignment film for reactive liquid crystal and immobilizing reactive liquid crystal, or anisotropic to the alignment film by causing a photodimerization reaction A liquid crystal display element, wherein the liquid crystal display element is any one of a pattern made of a photo-alignment film containing a photodimerization-type material that imparts a light.
前記強誘電性液晶が、単安定性を示し、かつハーフV字型スイッチング特性を示すものであり、
前記第1配向パターンがラビング膜からなるパターンであり、
前記第2配向パターンが、反応性液晶用配向膜と、前記反応性液晶用配向膜上に形成され、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層とからなるパターン、光二量化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光二量化型材料を含有する光配向膜からなるパターン、あるいは、光異性化反応を生じることにより配向膜に異方性を付与する光異性化型材料を含有する光配向膜からなるパターンのいずれかであることを特徴とする液晶表示素子。 A first base material; a first electrode layer formed on the first base material; and a first alignment layer formed on the first electrode layer and including a first alignment pattern and a second alignment pattern. From the first alignment pattern and the second alignment pattern, the first alignment processing substrate, the second substrate, the second electrode layer formed on the second substrate, and the second electrode layer. A second alignment treatment substrate having a second alignment layer, wherein the first alignment pattern of the first alignment layer and the second alignment pattern of the second alignment layer face each other, and the second alignment pattern of the first alignment layer And a liquid crystal display element which is arranged so that the first alignment patterns of the second alignment layer face each other, and a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first alignment layer and the second alignment layer,
The ferroelectric liquid crystal exhibits monostability and half V-shaped switching characteristics,
The first alignment pattern is a pattern made of a rubbing film,
The second alignment pattern is formed on the reactive liquid crystal alignment film and the reactive liquid crystal alignment layer formed on the reactive liquid crystal alignment film, and generates a photodimerization reaction. Contains a photo-alignment film that contains a photo-dimerization-type material that imparts anisotropy to the alignment film, or a photoisomerization-type material that imparts anisotropy to the alignment film by causing a photoisomerization reaction A liquid crystal display element, wherein the liquid crystal display element is one of a pattern made of a photo-alignment film.
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