JP2005234550A - 液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、2枚の基板間に強誘電性液晶を狭持してなる液晶表示素子であって、上記基板の対向面上にはそれぞれ電極と光配向膜とが順次形成されており、上記2枚の光配向膜のうち、第1光配向膜の構成材料が、光反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、第2光配向膜の構成材料が、光異性化反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する光異性化反応性化合物を含む光異性化型の材料であることを特徴とする液晶表示素子を提供することにより上記目的を達成するものである。
【選択図】 図5
Description
(1)光配向膜
光配向膜は、高分子膜をコートした基板に偏光を制御した光を照射し、高分子の光励起反応(分解、異性化、二量化)を生じさせて高分子膜に異方性を付与することによりその膜上の液晶分子を配向させるものである。
上述したように、本発明に用いられる第1光配向膜は、光反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であることが好ましい。
次に、本発明に用いられる第2光配向膜について説明する。上述したように、本発明に用いられる第2光配向膜は、光異性化反応を生じることにより上記光配向膜に異方性を付与する光異性化反応性化合物を含む光異性化型の材料であることが好ましい。ここで、光異性化反応とは、光照射により単一の化合物が他の異性体に変化する現象をいう。このような光異性化型の材料を用いることにより、光照射により、複数の異性体のうち安定な異性体が増加し、それにより光配向膜に容易に異方性を付与することができる。
本発明に用いられる液晶層は、強誘電性液晶を上記光配向膜により狭持させることにより構成されている。上記液晶層に用いる強誘電性液晶は、カイラルスメクチックC相(SmC*)を発現するものであれば特に限定されるものではないが、強誘電性液晶の相系列が、コレステリック相(Ch)−カイラルスメクチックC相(SmC*)と相変化し、スメクチックA相(SmA)を経由しない材料であることが好ましい。
本発明に用いる基板は、一般に液晶表示素子の基板として用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えばガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。上記基板の表面粗さ(RSM値)は、10nm以下であることが好ましく、より好ましくは3nm以下、さらに好ましくは1nm以下の範囲内である。なお、本発明において上記表面粗さは、原子間力顕微鏡(AFM:ATOMIC FORCE MICROSCOPE)により測定することができる。
本発明に用いる電極は、一般に液晶表示素子の電極として用いられているものであれば特に限定されるものではないが、少なくとも一方が透明導電体で形成されることが好ましい。透明導電体材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫(ITO)等が好ましく挙げられる。本発明の液晶表示素子を、TFT素子を用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子とする場合には、上下の電極のうち一方を上記透明導電体で形成される全面共通電極とし、他方をx電極とy電極をマトリックス状に配列し、x電極とy電極で囲まれた部分にTFT素子および画素電極を配置する。この場合に、画素電極、TFT素子、x電極およびy電極により形成される電極層の凹凸部の差は、0.2μm以下であることが好ましい。電極層の凹凸部の差が0.2μmを超えると、配向乱れを生じやすいからである。
本発明に用いる偏光板は、光の波動のうち特定方向のみを透過させるものであれば特に限定されるものではなく、一般に液晶表示素子の偏光板として用いられているものを使用することができる。
本発明の液晶表示素子は、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。以下、本発明の液晶表示素子の製造方法の一例として、TFT素子を用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子の製造方法について説明する。まず、一方の基板上に上述した蒸着方法により透明導電膜を形成し、全面共通電極とする。他方の基板上には、透明導電膜をマトリックス状にパターニングすることによりx電極、y電極を形成し、スイッチング素子および画素電極を設置する。
本発明の液晶表示素子は、カラーフィルター方式またはフィールドシーケンシャルカラー方式を採用することによりカラー液晶表示素子として用いることができる。本発明の液晶表示素子を用いたカラー液晶表示素子は、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じることなく強誘電性液晶を配向させることができるので、視野角が広く、高速応答性を有し、高精細なカラー表示を実現することができる。
シクロペンタノンに溶解した2重量%の化合物Aの溶液とN−メチル−2−ピロリジノンと2−n−ブトキシエタノール(50:50w%)に溶解した1重量%の化合物iの溶液をそれぞれITOでコーティングされた2枚のガラス基板に回転数4000rpmで30秒間スピンコーティングした。化合物Aの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで180℃、10分間乾燥後、偏光紫外線を25℃で基板面に対して30°の角度より100mJ/cm2露光し、化合物iの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで100℃、1分間乾燥させた後、偏光紫外線を25℃で1000mJ/cm2露光した。片方の基板に1.5μmのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と平行で且つアンチパラレルの状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「R2301」(クラリアント社製)を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
シクロペンタノンに溶解した2重量%の化合物Aの溶液をITOでコーティングされた2枚のガラス基板に回転数4000rpmで30秒間スピンコーティングした。さらに上記の条件で乾燥し露光処理した後にセルを組み、液晶を注入したところモノドメイン相は得られず、ダブルドメインやジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥などの配向欠陥が発生した。
N−メチル−2−ピロリジノンと2−n−ブトキシエタノール(50:50w%)に溶解した2重量%の化合物iの溶液をITOでコーティングされた2枚のガラス基板に回転数4000rpmで30秒間スピンコーティングした。さらに上記の条件で乾燥し露光処理した後にセルを組み、液晶を注入したところモノドメイン相は得られず、ダブルドメインやジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥などの配向欠陥が発生した。
実施例1における化合物Aの替わりに化合物Bを用いた以外は、実施例1と同様にしたところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
実施例1における化合物Aの替わりに化合物Cを用いた以外は、実施例1と同様にしたところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
実施例1における化合物Aの替わりに化合物Dを用いた以外は、実施例1と同様にしたところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
実施例1における化合物iの替わりに化合物iiを用いた以外は、実施例1と同様にしたところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
シクロペンタノンに溶解した2重量%の化合物Aの溶液とN−メチル−2−ピロリジノンと2−n−ブトキシエタノール(50:50w%)に溶解した1重量%の化合物iiiの溶液をそれぞれITOでコーティングされた2枚のガラス基板に回転数4000rpmで30秒間スピンコーティングした。化合物Aの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで180℃、10分間乾燥後、偏光紫外線を25℃で基板面に対して30°の角度より100mJ/cm2露光し、化合物iiiの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで100℃、1分間乾燥させた後、偏光紫外線を25℃で1000mJ/cm2露光した後、窒素雰囲気下150℃で1時間加熱した。片方の基板に1.5μmのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と平行で且つアンチパラレルの状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「R2301」(クラリアント社製)を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
実施例6における化合物iiiの替わりに化合物ivを用いた以外は、実施例6と同様にしたところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
シクロペンタノンに溶解した2重量%の化合物Aの溶液とN−メチル−2−ピロリジノンと2−n−ブトキシエタノール(50:50w%)に溶解した1重量%の化合物Bの溶液をそれぞれITOでコーティングされた2枚のガラス基板に回転数4000rpmで30秒間スピンコーティングした。化合物Aの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで180℃、10分間乾燥後、偏光紫外線を25℃で基板面に対して30°の角度より100mJ/cm2露光し、化合物Bの溶液をスピンコーティングした基板については、オーブンで100℃、1分間乾燥させた後、偏光紫外線を25℃で1000mJ/cm2露光した後、窒素雰囲気下150℃で1時間加熱した。片方の基板に1.5μmのスペーサーを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。その後、基板を偏光紫外線照射方向と平行で且つアンチパラレルの状態に組み立て、熱圧着を行った。液晶は「R2301」(クラリアント社製)を用い、注入口上部に液晶を付着しオーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行ない、ゆっくりと常温に戻したところ、配向欠陥のないモノドメイン相が得られた。
N−メチル−2−ピロリジノンと2−n−ブトキシエタノール(50:50w%)に溶解した2重量%の化合物Bの溶液をITOでコーティングされた2枚のガラス基板に回転数4000rpmで30秒間スピンコーティングした。さらに上記の条件で乾燥し露光処理した後にセルを組み、液晶を注入したところモノドメイン相は得られず、ダブルドメインやジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥などの配向欠陥が発生した。
2a、2b … 光配向膜
3a … 共通電極
3b … x電極
3c … y電極
3d … 画素電極
4a、4b … 基板
5a、5b … 偏光板
7 … TFT素子
Claims (14)
- 2枚の基板間に強誘電性液晶を狭持してなる液晶表示素子であって、前記基板の対向面上にはそれぞれ電極と光配向膜とが順次形成されており、前記2枚の光配向膜のうち、第1光配向膜の構成材料が、光反応を生じることにより前記光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料であり、第2光配向膜の構成材料が、光異性化反応を生じることにより前記光配向膜に異方性を付与する光異性化反応性化合物を含む光異性化型の材料であることを特徴とする液晶表示素子。
- 前記光反応が、光二量化反応または光分解反応であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
- 前記光反応型の材料が、ラジカル重合性の官能基を有し、かつ、偏光方向により吸収を異にする二色性を有する光二量化反応性化合物を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶表示素子。
- 前記光二量化反応性化合物が、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を特徴とする請求項3に記載の液晶表示素子。
- 前記光異性化反応性化合物が、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を特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- 前記光異性化反応が、シス−トランス異性化反応であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- 前記光異性化反応性化合物が、分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- 前記光異性化反応性化合物が、アゾベンゼン骨格を側鎖として有する重合性モノマーであることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- 前記強誘電性液晶が単安定性を示すものであることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- 前記強誘電性液晶が相系列にスメクチックA相を持たないものであることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- 前記強誘電性液晶が単一相を構成するものであることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- 薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス方式により駆動させるものであることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
- フィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させるものであることを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれかの請求項に記載の液晶表示素子。
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