JP2008256941A - Alignment-treated substrate for ferroelectric liquid crystal, and liquid crystal display element - Google Patents

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Naoko Saruwatari
直子 猿渡
Masahito Okabe
将人 岡部
Makoto Ishikawa
誠 石川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alignment-treated substrate for a ferroelectric liquid crystal, with which alignment of the ferroelectric liquid crystal is controlled without arranging a partition wall, and to provide a liquid crystal display element. <P>SOLUTION: The alignment-treated substrate for the ferroelectric liquid crystal is characteristically provided with: a substrate; an electrode layer formed on the substrate; a stripe shaped wettability changing pattern which is formed on the electrode layer and has alternately arranged lyophilic regions and lyophobic regions; and an alignment layer formed on the lyophilic regions. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に用いられる強誘電性液晶用配向処理基板、および液晶表示素子に関するものである。   The present invention relates to an alignment-treated substrate for a ferroelectric liquid crystal used for a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal, and a liquid crystal display element.

液晶表示素子は薄型で低消費電力などといった特徴から、大型ディスプレイから携帯情報端末までその用途を広げており、その開発が活発に行われている。これまで液晶表示素子は、TN方式、STNのマルチプレックス駆動、TNに薄層トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス駆動等が開発され実用化されているが、これらはネマチック液晶を用いているために、液晶材料の応答速度が数ms〜数十msと遅く動画表示に充分対応しているとはいえない。   Liquid crystal display elements have been widely used from large displays to portable information terminals because of their thinness and low power consumption, and their development is actively underway. So far, liquid crystal display elements have been developed and put to practical use, such as TN mode, STN multiplex drive, and active matrix drive using thin layer transistors (TFTs) for TN, but these use nematic liquid crystals. In addition, the response speed of the liquid crystal material is as slow as several ms to several tens of ms, and it cannot be said that it is sufficiently compatible with moving image display.

強誘電性液晶(FLC)は、応答速度がμsオーダーと極めて短く、高速デバイスに適した液晶である。強誘電性液晶はクラークおよびラガーウォルにより提唱された電圧非印加時に安定状態を二つ有する双安定性のものが広く知られている(図19上段)。   Ferroelectric liquid crystal (FLC) is a liquid crystal suitable for high-speed devices because its response speed is as short as μs order. Ferroelectric liquid crystal is widely known as a bistable one proposed by Clark and Lagerwol and having two stable states when no voltage is applied (upper part of FIG. 19).

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19下段)。単安定性を示す液晶としては、通常、降温過程においてコレステリック(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。 In recent years, the state of a liquid crystal layer when a voltage is not applied has been stabilized in one state (hereinafter referred to as “monostable”). ) Is continuously changed, and the transmitted light intensity is analog-modulated so that gradation display is possible (Non-Patent Document 1, lower part of FIG. 19). As the liquid crystal exhibiting monostability, a ferroelectric liquid crystal that changes phase with the cholesteric (Ch) phase-chiral smectic C (SmC * ) phase in the temperature lowering process and does not pass through the smectic A (SmA) phase is usually used.

また、強誘電性液晶としては、降温過程においてコレステリック(Ch)相−スメクチックA(SmA)相−カイラルスメクチックC(SmC)相と相変化し、SmA相を経由してSmC相を示す液晶材料がある。現在報告されている強誘電性液晶の中では、前者のSmA相を経由しない液晶材料に比べて、後者のSmA相を経由する相系列を持つ液晶材料が大半である。後者のSmA相を経由する相系列を持つ強誘電性液晶は、通常、1層法線に対して二つの安定状態を有することが知られている(図21下段)。 In addition, as the ferroelectric liquid crystal, a liquid crystal exhibiting a phase change between a cholesteric (Ch) phase, a smectic A (SmA) phase, and a chiral smectic C (SmC * ) phase in the temperature lowering process and exhibiting an SmC * phase via the SmA phase. There are materials. Among the ferroelectric liquid crystals currently reported, the liquid crystal material having a phase series that passes through the latter SmA phase is more than the former liquid crystal material that does not pass through the SmA phase. It is known that a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence passing through the latter SmA phase usually has two stable states with respect to a single layer normal (FIG. 21 lower stage).

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。)が発生する(図21上段)。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。一方、SmA相を経由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。このような欠陥は、光漏れによるコントラスト低下の原因になる。   Ferroelectric liquid crystals are difficult to align because they have higher molecular ordering than nematic liquid crystals. In particular, in a ferroelectric liquid crystal that does not pass through the SmA phase, two regions having different layer normal directions (hereinafter referred to as “double domain”) are generated (the upper part of FIG. 21). Such a double domain becomes a serious problem because black-and-white inversion is displayed during driving. On the other hand, the ferroelectric liquid crystal passing through the SmA phase has a chevron structure in which the distance between the smectic layers is reduced in the process of phase change and the smectic layer is bent to compensate for the volume change. As a result, domains having different major axis directions of liquid crystal molecules are formed, and alignment defects called zigzag defects and hairpin defects are likely to occur at the boundary surfaces. Such a defect causes a decrease in contrast due to light leakage.

ジグザグ欠陥やヘアピン欠陥を改善する方法として、配向膜の一軸配向処理方向に対して略平行に複数の直線状の隔壁を形成し、直線状空間を設ける方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この直線状空間に強誘電性液晶を封じ込めることで、直線状の隔壁の長手方向に対して略平行に液晶分子の流動が誘起される。これにより、強誘電性液晶の配向性が向上し、配向欠陥のないSmC相が形成されるのである。 As a method for improving the zigzag defect and the hairpin defect, a method is disclosed in which a plurality of linear partition walls are formed substantially parallel to the uniaxial alignment treatment direction of the alignment film to provide a linear space (for example, Patent Documents). 1). By confining the ferroelectric liquid crystal in this linear space, the flow of liquid crystal molecules is induced substantially parallel to the longitudinal direction of the linear partition. As a result, the orientation of the ferroelectric liquid crystal is improved, and an SmC * phase having no alignment defect is formed.

また、ダブルドメインを改善する方法として、強誘電性液晶の単安定状態における分子方向と隔壁の延設方向とが略同一となるように、基板間に複数の隔壁を形成する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   As a method for improving the double domain, a method is disclosed in which a plurality of partition walls are formed between substrates so that the molecular direction in the monostable state of the ferroelectric liquid crystal and the extending direction of the partition walls are substantially the same. (For example, refer to Patent Document 2).

これらの隔壁を設ける方法によれば、強誘電性液晶の配向制御だけでなく、液晶表示素子の耐衝撃性を高めることができる。SmC相は外部衝撃に非常に弱いため、耐衝撃性が高いことは強誘電性液晶を用いた液晶表示素子において有用である。 According to the method of providing these partition walls, not only the alignment control of the ferroelectric liquid crystal but also the impact resistance of the liquid crystal display element can be improved. Since the SmC * phase is very vulnerable to external impact, the high impact resistance is useful in a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal.

また、液晶の封入方法としては、真空注入方式と、液晶滴下(One Drop Fill:ODF)方式とが知られている。上記特許文献2には、隔壁が設けられた液晶表示素子を作製する際に、強誘電性液晶の封入方法として、真空注入方式および液晶滴下方式のいずれも適用できることが開示されている。   In addition, as a liquid crystal sealing method, a vacuum injection method and a liquid crystal dropping (One Drop Fill: ODF) method are known. Patent Document 2 discloses that both a vacuum injection method and a liquid crystal dropping method can be applied as a method for encapsulating a ferroelectric liquid crystal when a liquid crystal display element provided with a partition wall is manufactured.

特開2000−111884号公報JP 2000-111184 A 特開2006−39519号公報JP 2006-39519 A NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.

このような強誘電性液晶を用い、隔壁が設けられた液晶表示素子を、携帯情報端末等の小型ディスプレイに適用しようとすると、隔壁の線幅を比較的細くする必要がある。一般に、隔壁の形成方法としては、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィー法が知られているが、フォトリソグラフィー法により、線幅が非常に細い隔壁を形成するのは困難である。   When a liquid crystal display element using such a ferroelectric liquid crystal and provided with a partition is applied to a small display such as a portable information terminal, the line width of the partition needs to be relatively narrow. In general, a photolithography method using a photosensitive resin is known as a method for forming a partition, but it is difficult to form a partition with a very narrow line width by the photolithography method.

また、隔壁が設けられた液晶表示素子においては、強誘電性液晶が、隔壁で区切られた空間に封じ込められるため、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張や収縮によりセルギャップが変化し、表示ムラが視認される場合がある。   In the liquid crystal display element provided with the partition walls, the ferroelectric liquid crystal is confined in the space partitioned by the partition walls, so that the cell gap changes due to expansion and contraction accompanying the temperature change of the ferroelectric liquid crystal. Unevenness may be visually recognized.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶の配向制御が可能な強誘電性液晶用配向処理基板および液晶表示素子を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and mainly provides an alignment-treated substrate for a ferroelectric liquid crystal and a liquid crystal display element capable of controlling the alignment of the ferroelectric liquid crystal without providing a partition wall. Objective.

本発明は、上記目的を達成するために、基材と、上記基材上に形成された電極層と、上記電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンと、上記親液性領域上に形成された配向膜とを有することを特徴とする強誘電性液晶用配向処理基板を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a base material, an electrode layer formed on the base material, and a striped lyophilic region and liquid repellent region alternately formed on the electrode layer. There is provided an alignment-treated substrate for a ferroelectric liquid crystal, characterized by having a wettability change pattern arranged on the liquid crystal and an alignment film formed on the lyophilic region.

本発明によれば、親液性領域上には配向膜が形成され、撥液性領域は露出しているので、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際には、配向膜および撥液性領域の濡れ性の違いを利用して、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と対向基板の配向膜との間に強誘電性液晶を封入し、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶を充填しないことができる。これにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができ、従来の隔壁を設けた場合と同様に、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。
さらに、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子においては、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶が充填されず減圧状態になるので、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張・収縮に対する追従性を高めることができる。また、減圧状態にある減圧部分と、大気圧にある液晶表示素子の外部との気圧差により、両基板間の密着強度を向上させることができる。
According to the present invention, since the alignment film is formed on the lyophilic region and the lyophobic region is exposed, a liquid crystal display element is produced using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention. At that time, by utilizing the wettability difference between the alignment film and the liquid repellent region, the ferroelectric liquid crystal is sealed between the alignment film of the alignment substrate for the ferroelectric liquid crystal and the alignment film of the counter substrate, The ferroelectric liquid crystal can not be filled between the liquid-repellent region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate. Thereby, the ferroelectric liquid crystal can be sealed in the linear space without providing the partition, and the orientation of the ferroelectric liquid crystal can be improved as in the case where the conventional partition is provided.
Furthermore, in the liquid crystal display device using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention, the ferroelectric liquid crystal is filled between the liquid repellent region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate. Since the pressure is reduced, the followability to expansion / contraction associated with the temperature change of the ferroelectric liquid crystal can be improved. Further, the adhesion strength between the two substrates can be improved by the pressure difference between the decompressed portion in the decompressed state and the outside of the liquid crystal display element at the atmospheric pressure.

上記発明においては、上記電極層および上記配向膜の間に、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上記濡れ性変化パターンが形成されていてもよい。濡れ性変化層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ものであるので、濡れ性変化層にパターン状にエネルギーを照射することにより、濡れ性変化層表面に容易に濡れ性変化パターンを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 electrode layer and the alignment film, and the wettability changing pattern is formed on the wettability changing layer surface. It may be formed. Since the wettability change layer changes the wettability by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation, the wettability change layer easily irradiates the surface of the wettability change layer by irradiating the wettability change layer with energy in a pattern. It is because it can form.

また上記発明においては、上記電極層上の上記配向膜のパターン間に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成され、上記樹脂層表面が上記撥液性領域、上記樹脂層の開口部内の上記電極層表面が上記親液性領域であってもよい。樹脂層にフッ素化合物を導入ガスとしたプラズマを照射することにより、樹脂層のみにフッ素を含有させることができ、容易に樹脂層表面を撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面を親液性領域とすることができるからである。   Moreover, in the said invention, the resin layer containing a fluorine is formed in the surface between the patterns of the said alignment film on the said electrode layer, The said resin layer surface is the said liquid repellent area | region, and the said opening in the opening part of the said resin layer The electrode layer surface may be the lyophilic region. By irradiating the resin layer with plasma using a fluorine compound as an introduction gas, only the resin layer can contain fluorine. The surface of the resin layer can be easily made liquid-repellent and the electrode layer surface in the opening of the resin layer can be easily formed. This is because it can be a lyophilic region.

さらに本発明においては、上記撥液性領域が、非表示領域に設けられていることが好ましい。上述したように、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶が充填されないので、撥液性領域は画像表示に影響のない非表示領域に設けられていることが好ましいのである。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the liquid repellent area is provided in a non-display area. As described above, since the ferroelectric liquid crystal is not filled between the liquid-repellent region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate, the liquid-repellent region is a non-display region that does not affect the image display. It is preferable that it is provided.

また本発明においては、上記撥液性領域に、この撥液性領域を隔てて隣接する上記親液性領域を連結する微小親液性領域が形成されていてもよい。微小親液性領域は、親液性領域と同様に、液体との接触角が相対的に小さい領域であり、通常、この微小親液性領域上には配向膜が形成される。微小親液性領域は隣接する親液性領域を連結するものであるので、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際、強誘電性液晶用配向処理基板の親液性領域と対向基板との間に封入された強誘電性液晶を、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に流入させることができる。これにより、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と対向基板の配向膜との間に封入される強誘電性液晶量のバラツキを低減することができる。   In the present invention, a minute lyophilic region that connects the lyophilic region adjacent to the lyophobic region across the lyophobic region may be formed. Similar to the lyophilic region, the minute lyophilic region is a region having a relatively small contact angle with the liquid, and usually an alignment film is formed on the minute lyophilic region. Since the minute lyophilic region connects adjacent lyophilic regions, when the liquid crystal display element is produced using the ferroelectric liquid crystal alignment substrate of the present invention, the ferroelectric liquid crystal alignment substrate. The ferroelectric liquid crystal sealed between the lyophilic region and the counter substrate can be allowed to flow between the micro lyophilic region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate. Thereby, the variation in the amount of the ferroelectric liquid crystal sealed between the alignment film of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the alignment film of the counter substrate can be reduced.

さらに本発明においては、上記配向膜上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層が形成されていてもよい。反応性液晶は配向膜により配向しており、その配向状態が固定化されているので、反応性液晶層は強誘電性液晶を配向させる配向膜として機能することができる。また、反応性液晶は、強誘電性液晶と構造が比較的類似していることから、強誘電性液晶との相互作用が強く、配向膜のみを用いた場合よりも効果的に配向を制御することができる。   Furthermore, in the present invention, a reactive liquid crystal layer formed by immobilizing reactive liquid crystals may be formed on the alignment film. Since the reactive liquid crystal is aligned by the alignment film and the alignment state is fixed, the reactive liquid crystal layer can function as an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal. Reactive liquid crystals are relatively similar in structure to ferroelectric liquid crystals, so they interact strongly with ferroelectric liquid crystals and control alignment more effectively than when only an alignment film is used. be able to.

本発明は、また、上述した強誘電性液晶用配向処理基板、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た第2配向膜とを有する対向基板を、上記強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および上記対向基板の第2配向膜が対向するように配置し、上記配向膜および上記第2配向膜の間に強誘電性液晶を挟持してなることを特徴とする液晶表示素子を提供する。   The present invention is also formed on the above-mentioned alignment substrate for ferroelectric liquid crystal, the second base material, the second electrode layer formed on the second base material, and the second electrode layer. The second alignment film is disposed so that the alignment film of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the second alignment film of the counter substrate face each other, and the alignment film and the second alignment film There is provided a liquid crystal display element characterized in that a ferroelectric liquid crystal is sandwiched therebetween.

本発明によれば、上述した強誘電性液晶用配向処理基板を用いるので、上述したように、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と対向基板の第2配向膜との間に強誘電性液晶を封入し、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶を充填しないことができ、従来の隔壁を設けた場合と同様に、強誘電性液晶を直線状空間に封入して、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。
また上述したように、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間には強誘電性液晶が充填されず減圧状態になるので、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張・収縮に対する追従性を高めることができ、表示ムラの発生を抑制することができる。さらに、減圧状態にある減圧部分と、大気圧にある液晶表示素子の外部との気圧差により、両基板間の密着強度を向上させることができる。
According to the present invention, since the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal described above is used, as described above, the ferroelectric is interposed between the alignment film of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the second alignment film of the counter substrate. The liquid crystal is enclosed, and the ferroelectric liquid crystal cannot be filled between the liquid-repellent region of the alignment substrate for the ferroelectric liquid crystal and the counter substrate. The alignment of the ferroelectric liquid crystal can be improved by enclosing the dielectric liquid crystal in a linear space.
Further, as described above, the ferroelectric liquid crystal is not filled between the liquid-repellent region of the alignment substrate for the ferroelectric liquid crystal and the counter substrate, and the pressure is reduced, so that the temperature of the ferroelectric liquid crystal is changed. The followability to expansion / contraction can be improved, and the occurrence of display unevenness can be suppressed. Further, the adhesion strength between the two substrates can be improved by the pressure difference between the decompressed portion in the decompressed state and the outside of the liquid crystal display element at the atmospheric pressure.

上記発明においては、上記対向基板が、上述した強誘電性液晶用配向処理基板であってもよく、この際、上記各強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域が互いに向かい合うことが好ましい。強誘電性液晶が充填された領域と、強誘電性液晶が充填されていない領域とがより明確になるからである。   In the present invention, the counter substrate may be the above-described alignment substrate for ferroelectric liquid crystal. In this case, it is preferable that the liquid-repellent regions of the alignment substrates for ferroelectric liquid crystal face each other. . This is because the region filled with the ferroelectric liquid crystal and the region not filled with the ferroelectric liquid crystal become clearer.

本発明においては、濡れ性変化パターンの濡れ性の違いを利用することにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができ、強誘電性液晶の配向性を向上させることができるという効果を奏する。また、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域と対向基板との間は、強誘電性液晶が充填されず減圧状態になるので、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張・収縮に対する追従性を高めるとともに、両基板間の密着強度を向上させることができるという効果を奏する。   In the present invention, by utilizing the difference in wettability of the wettability change pattern, it is possible to enclose the ferroelectric liquid crystal in a linear space without providing a partition wall, thereby improving the orientation of the ferroelectric liquid crystal. There is an effect that can be made. In addition, since the ferroelectric liquid crystal is not filled between the liquid-repellent region of the alignment substrate for the ferroelectric liquid crystal and the counter substrate, the pressure is reduced, so that the expansion and contraction due to the temperature change of the ferroelectric liquid crystal is prevented. There is an effect that the followability is improved and the adhesion strength between the two substrates can be improved.

以下、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板および液晶表示素子について、詳細に説明する。   Hereinafter, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the liquid crystal display element of the present invention will be described in detail.

A.強誘電性液晶用配向処理基板
まず、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板について説明する。
本発明の強誘電性液晶用配向処理基板は、基材と、上記基材上に形成された電極層と、上記電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンと、上記親液性領域上に形成された配向膜とを有することを特徴とするものである。
A. First, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention will be described.
The alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention comprises a base material, an electrode layer formed on the base material, a striped lyophilic region and a liquid repellent region formed on the electrode layer. It has a wettability change pattern arranged alternately and an alignment film formed on the lyophilic region.

本発明の強誘電性液晶用配向処理基板について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の一例を示す平面図であり、図2は、図1のA−A線断面図である。図1および図2に例示するように、強誘電性液晶用配向処理基板1においては、基材2上に電極層3が形成され、電極層3上に濡れ性変化層4が形成され、この濡れ性変化層4の表面にストライプ状の親液性領域5aおよび撥液性領域5bが交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域5a上に配向膜6が形成されている。なお、図1において、基材および電極層は省略されている。
The alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an example of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As illustrated in FIGS. 1 and 2, in the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal, the electrode layer 3 is formed on the base material 2, and the wettability changing layer 4 is formed on the electrode layer 3. A wettability changing pattern in which stripe-like lyophilic regions 5a and liquid repellent regions 5b are alternately arranged is formed on the surface of the wettability changing layer 4, and an alignment film 6 is formed on the lyophilic region 5a. Yes. In FIG. 1, the base material and the electrode layer are omitted.

図3は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子の一例を示す断面図である。図3に例示する液晶表示素子30においては、2枚の強誘電性液晶用配向処理基板1および1´が対向しており、これらの強誘電性液晶用配向処理基板1および1´のそれぞれの配向膜6および6´の間に強誘電性液晶が挟持され、液晶層31が構成されている。強誘電性液晶用配向処理基板1および1´は、上述したように、それぞれ、基材2、2´上に電極層3、3´および濡れ性変化層4、4´が形成され、この濡れ性変化層4、4´の表面にストライプ状の親液性領域5a、5a´および撥液性領域5b、5b´が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域5a、5a´上に配向膜6、6´が形成されたものである。2枚の強誘電性液晶用配向処理基板1および1´は、それぞれの配向膜6および6´、すなわちそれぞれの親液性領域5aおよび5a´が向かい合い、またそれぞれの撥液性領域5bおよび5b´が向かい合うように配置されている。また、撥液性領域5bおよび5b´の間には、強誘電性液晶が充填されておらず、減圧部分32になっている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display element using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention. In the liquid crystal display element 30 illustrated in FIG. 3, two alignment substrates 1 and 1 ′ for ferroelectric liquid crystal face each other, and each of these alignment substrates 1 and 1 ′ for ferroelectric liquid crystal is opposed. A ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the alignment films 6 and 6 ′ to form a liquid crystal layer 31. As described above, the alignment substrates 1 and 1 ′ for the ferroelectric liquid crystal have the electrode layers 3, 3 ′ and the wettability changing layers 4, 4 ′ formed on the substrates 2, 2 ′, respectively. A wettability changing pattern in which stripe-like lyophilic regions 5a, 5a 'and lyophobic regions 5b, 5b' are alternately arranged is formed on the surface of the property-changing layers 4, 4 ', and the lyophilic regions 5a, Alignment films 6 and 6 'are formed on 5a'. The two alignment processing substrates 1 and 1 'for ferroelectric liquid crystal face the respective alignment films 6 and 6', that is, the respective lyophilic regions 5a and 5a ', and the respective liquid repellent regions 5b and 5b. It is arranged so that ′ faces each other. Further, between the liquid repellent regions 5b and 5b ′, the ferroelectric liquid crystal is not filled, and a decompressed portion 32 is formed.

例えば、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際に、強誘電性液晶用配向処理基板上に強誘電性液晶を滴下する場合、図2に例示するように、強誘電性液晶用配向処理基板1の配向膜6および撥液性領域5b上に強誘電性液晶が滴下されることになる。このとき、撥液性領域5bは液体との接触角が相対的に大きい領域であるので、強誘電性液晶は撥液性領域5b上に流入しにくく、配向膜6上を流動する。続いて、強誘電性液晶が滴下された強誘電性液晶用配向処理基板と、他の強誘電性液晶用配向処理基板とを対向させ、減圧下で重ね合わせ、シール材を介して接着させる。この際、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気または大気雰囲気で両基板間を減圧した場合には、両基板を接着させた後には、図3に例示するように、撥液性領域5bおよび5b´に挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに、不活性ガスまたは空気が充填され、減圧部分32となる。またこの際、両基板間を真空に引いた場合には、両基板を接着させた後には、図3に例示するように、撥液性領域5bおよび5b´に挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに真空状態となり、真空部分(減圧部分)32となる。   For example, when producing a liquid crystal display element using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention, the ferroelectric liquid crystal is dropped on the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal, as illustrated in FIG. In addition, the ferroelectric liquid crystal is dropped on the alignment film 6 and the liquid repellent region 5b of the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal. At this time, since the liquid repellent region 5 b is a region having a relatively large contact angle with the liquid, the ferroelectric liquid crystal hardly flows into the liquid repellent region 5 b and flows on the alignment film 6. Subsequently, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal on which the ferroelectric liquid crystal is dropped and the other alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal are opposed to each other, are superposed under reduced pressure, and are bonded through a sealing material. At this time, when the pressure between the two substrates is reduced in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or the air atmosphere, the liquid-repellent regions 5b and 5b ′ are bonded to each other as illustrated in FIG. The space between the two is filled with an inert gas or air without being filled with the ferroelectric liquid crystal, and becomes a decompressed portion 32. At this time, when the two substrates are evacuated, the space between the liquid-repellent regions 5b and 5b ′ is formed as a ferroelectric layer after the two substrates are bonded, as illustrated in FIG. The liquid crystal is not filled and is in a vacuum state, and a vacuum portion (reduced pressure portion) 32 is formed.

本発明によれば、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域上にのみ配向膜が形成されており、撥液性領域が露出しているので、配向膜および撥液性領域の濡れ性の違いを利用することにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができる。これにより、従来の隔壁を設けた場合と同様に、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。
また、隔壁を設ける必要がないので、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板は、小型ディスプレイに好適に用いることができる。
According to the present invention, the wettability change pattern in which stripe-like lyophilic regions and lyophobic regions are alternately arranged is formed, and the alignment film is formed only on the lyophilic region, and the lyophobic property Since the region is exposed, the ferroelectric liquid crystal can be enclosed in the linear space without providing a partition wall by utilizing the difference in wettability between the alignment film and the liquid repellent region. Thereby, the orientation of the ferroelectric liquid crystal can be improved as in the case where the conventional partition is provided.
In addition, since it is not necessary to provide a partition wall, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention can be suitably used for a small display.

また、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域に対応して、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間に減圧部分が設けられるので、強誘電性液晶が温度変化に伴って膨張したり収縮したりしても、減圧部分がこの強誘電性液晶の体積変化に追従することができ、セルギャップを一定に保つことができる。これにより、表示ムラの発生を抑制することが可能である。   Further, in the liquid crystal display device using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate corresponding to the liquid-repellent region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal. Since a reduced pressure part is provided between them, even if the ferroelectric liquid crystal expands or contracts as the temperature changes, the reduced pressure part can follow the volume change of the ferroelectric liquid crystal, and the cell gap is reduced. Can be kept constant. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of display unevenness.

さらに、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、減圧状態である減圧部分と、大気圧である液晶表示素子の外部との気圧差により、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間には常に外部から均一に圧力がかかっていることになる。このため、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板の密着強度を高めることができる。   Furthermore, in the liquid crystal display element using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention, the alignment for ferroelectric liquid crystal is caused by the pressure difference between the reduced pressure portion in a reduced pressure state and the outside of the liquid crystal display element at atmospheric pressure. A uniform pressure is always applied between the processing substrate and the counter substrate from the outside. For this reason, the adhesion strength between the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate can be increased.

また、本発明によれば、濡れ性変化パターンが形成されているので、この濡れ性変化パターンの親液性領域および撥液性領域の濡れ性の違いを利用して、容易に配向膜をパターン状に形成することができる。
以下、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の各構成について説明する。
Further, according to the present invention, since the wettability change pattern is formed, the alignment film can be easily patterned by utilizing the wettability difference between the lyophilic region and the liquid repellent region of the wettability change pattern. Can be formed.
Hereinafter, each structure of the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention will be described.

1.濡れ性変化パターン
本発明における濡れ性変化パターンは、電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列されたものである。
1. Wettability change pattern The wettability change pattern in the present invention is formed on the electrode layer, and stripe-like lyophilic regions and lyophobic regions are alternately arranged.

ここで、撥液性領域とは、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。具体的には、撥液性領域における液体に対する接触角が、親液性領域における液体に対する接触角よりも10°以上大きいことが好ましい。   Here, the liquid repellent region refers to a region having a larger contact angle with respect to the liquid than the lyophilic region. Specifically, the contact angle with respect to the liquid in the liquid-repellent region is preferably 10 ° or more larger than the contact angle with respect to the liquid in the lyophilic region.

撥液性領域においては、配向膜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40°以上大きいことが好ましい。撥液性領域における液体との接触角が小さすぎると、撥液性領域にも配向膜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, it is preferable that a contact angle with respect to a liquid having a surface tension equivalent to the surface tension of the alignment film forming coating solution is larger by 40 ° or more. This is because if the contact angle with the liquid in the liquid repellent region is too small, the alignment film forming coating liquid may adhere to the liquid repellent region.

また、親液性領域においては、配向膜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°以下である。親液性領域における液体との接触角が大きすぎると、配向膜形成用塗工液が濡れ広がりにくくなり、配向膜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 an alignment film is preferably 30 ° or less, more preferably 10 ° or less. This is because if the contact angle with the liquid in the lyophilic region is too large, the alignment film-forming coating solution is difficult to spread and the alignment film may be lost.

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.

撥液性領域の形成位置としては、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子における非表示領域であることが好ましい。すなわち、撥液性領域は、非表示領域に設けられていることが好ましい。図3に例示するように、撥液性領域5bおよび5b´に挟まれた空間には強誘電性液晶が充填されず、画像を表示することができないため、画像表示に影響のない非表示領域に撥液性領域が設けられていることが好ましいのである。   The formation position of the liquid repellent region is preferably a non-display region in a liquid crystal display element using the ferroelectric liquid crystal alignment substrate of the present invention. That is, the liquid repellent area is preferably provided in the non-display area. As illustrated in FIG. 3, the space between the liquid-repellent regions 5b and 5b ′ is not filled with ferroelectric liquid crystal, and an image cannot be displayed. It is preferable that a liquid repellent region is provided on the surface.

図4〜図7に、撥液性領域が非表示領域に設けられている場合の例を示す。
図4および図5は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板が、着色層および遮光部を有する場合の例である。図4は平面図であり、図5は図4のB−B線断面図である。図4および図5に例示する強誘電性液晶用配向処理基板1においては、基材2上に、遮光部11がマトリクス状に形成され、遮光部11の開口部に着色層12が形成され、着色層12上に電極層3および濡れ性変化層4が形成され、濡れ性変化層4表面に親液性領域5aおよび撥液性領域5bからなる濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域5a上に配向膜6が形成されている。この遮光部11がマトリクス状に設けられている領域は非表示領域13であり、撥液性領域5bは非表示領域13に設けられている。この場合、撥液性領域は、遮光部上に配置されることが好ましい。
なお、図4において、基材、遮光部、着色層および電極層は省略されている。
FIGS. 4 to 7 show examples in which the liquid repellent area is provided in the non-display area.
4 and 5 show examples in which the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention has a colored layer and a light shielding portion. 4 is a plan view, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal exemplified in FIGS. 4 and 5, the light shielding portion 11 is formed in a matrix on the base material 2, and the colored layer 12 is formed in the opening of the light shielding portion 11, The electrode layer 3 and the wettability changing layer 4 are formed on the colored layer 12, and the wettability changing pattern including the lyophilic region 5 a and the liquid repellent region 5 b is formed on the surface of the wettability changing layer 4. An alignment film 6 is formed on 5a. The area where the light shielding portions 11 are provided in a matrix is the non-display area 13, and the liquid repellent area 5 b is provided in the non-display area 13. In this case, the liquid repellent region is preferably disposed on the light shielding portion.
In FIG. 4, the base material, the light shielding portion, the colored layer, and the electrode layer are omitted.

図6および図7は、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板が、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極および薄膜トランジスタ(TFT)を有する場合の例である。図6は平面図であり、図7は図6のC−C線断面図である。図6および図7に例示する強誘電性液晶用配向処理基板1においては、基材2上に、電極層3である画素電極21と、縦横に配列されたゲート電極22aおよびソース電極22bと、画素電極21に接続されたドレイン電極22cと、スイッチング素子であるTFT23とが形成され、画素電極21等の上に濡れ性変化層4が形成され、濡れ性変化層4表面に親液性領域5aおよび撥液性領域5bからなる濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域5a上に配向膜6が形成されている。これらのゲート電極22a、ソース電極22b、ドレイン電極22cおよびTFT23が設けられている領域は非表示領域13であり、撥液性領域5bは非表示領域13に設けられている。この場合、撥液性領域は、ソース電極上に配置されることが好ましい。
なお、図6において、基材は省略され、濡れ性変化層、濡れ性変化パターンおよび配向膜は一部省略されている。
6 and 7 show examples in which the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention has a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and a thin film transistor (TFT). 6 is a plan view, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. In the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal exemplified in FIG. 6 and FIG. 7, the pixel electrode 21 as the electrode layer 3, the gate electrode 22 a and the source electrode 22 b arranged vertically and horizontally on the base material 2, A drain electrode 22c connected to the pixel electrode 21 and a TFT 23 serving as a switching element are formed, the wettability changing layer 4 is formed on the pixel electrode 21 and the like, and the lyophilic region 5a is formed on the wettability changing layer 4 surface. And the wettability change pattern which consists of the liquid repellent area | region 5b is formed, and the alignment film 6 is formed on the lyophilic area | region 5a. The region where the gate electrode 22 a, the source electrode 22 b, the drain electrode 22 c, and the TFT 23 are provided is the non-display region 13, and the liquid repellent region 5 b is provided in the non-display region 13. In this case, the liquid repellent region is preferably disposed on the source electrode.
In FIG. 6, the substrate is omitted, and the wettability changing layer, the wettability changing pattern, and the alignment film are partially omitted.

親液性領域および撥液性領域のパターン形状はストライプ状であり、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域は交互に配列され、通常は、それぞれ等間隔に配列される。   The pattern shape of the lyophilic region and the liquid repellent region is a stripe shape, and the stripe-shaped lyophilic region and the liquid repellent region are alternately arranged and are usually arranged at equal intervals.

撥液性領域のピッチとしては、非表示領域のピッチ、例えば遮光部のピッチやソース電極のピッチに応じて適宜選択される。具体的には、撥液性領域のピッチは、1mm〜4mm程度とすることができ、好ましくは1mm〜3mmの範囲内、さらに好ましくは1.5mm〜2.5mmの範囲内である。撥液性領域のピッチが上記範囲より小さいと、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子において、撥液性領域付近での強誘電性液晶の配向不良によって表示品位が低下するおそれがあるからである。また、撥液性領域のピッチが上記範囲より大きいと、強誘電性液晶の配向制御が困難となる場合があるからである。
なお、撥液性領域のピッチとは、隣接する撥液性領域の中心部から中心部までの距離をいう。
The pitch of the liquid repellent region is appropriately selected according to the pitch of the non-display region, for example, the pitch of the light shielding portion and the pitch of the source electrode. Specifically, the pitch of the liquid repellent region can be about 1 mm to 4 mm, preferably in the range of 1 mm to 3 mm, and more preferably in the range of 1.5 mm to 2.5 mm. If the pitch of the liquid repellent area is smaller than the above range, the display quality of the liquid crystal display element using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention is deteriorated due to poor alignment of the ferroelectric liquid crystal near the liquid repellent area. This is because there is a risk of lowering. Further, if the pitch of the liquid repellent regions is larger than the above range, it may be difficult to control the alignment of the ferroelectric liquid crystal.
The pitch of the liquid repellent area refers to the distance from the center to the center of the adjacent liquid repellent area.

また、撥液性領域の幅としては、非表示領域の幅、例えば遮光部の幅やソース電極の幅に応じて適宜選択される。具体的には、撥液性領域の幅は、3μm〜50μm程度とすることができ、好ましくは5μm〜20μmの範囲内である。   Further, the width of the liquid repellent region is appropriately selected according to the width of the non-display region, for example, the width of the light shielding portion or the width of the source electrode. Specifically, the width of the liquid repellent region can be about 3 μm to 50 μm, and preferably within a range of 5 μm to 20 μm.

なお、上記撥液性領域のピッチおよび幅は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて確認することができる。   The pitch and width of the liquid repellent region can be confirmed using a scanning electron microscope (SEM).

本発明においては、図8に例示するように、撥液性領域5bに、この撥液性領域5bを隔てて隣接する親液性領域5aを連結する微小親液性領域8が形成されていてもよい。図示しないが、通常は、この微小親液性領域上に配向膜が形成される。なお、図8において、基材、電極層および配向膜は省略されている。   In the present invention, as illustrated in FIG. 8, the lyophilic region 5b is formed with a minute lyophilic region 8 connecting the adjacent lyophilic regions 5a across the lyophobic region 5b. Also good. Although not shown, an alignment film is usually formed on this microlyophilic region. In FIG. 8, the base material, the electrode layer, and the alignment film are omitted.

撥液性領域に微小親液性領域が形成されている場合には、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いて液晶表示素子を作製する際に、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域上に形成された配向膜と対向基板との間に、強誘電性液晶を流入させることができる。このため、強誘電性液晶用配向処理基板の親液性領域上に形成された配向膜と対向基板の配向膜との間に封入される強誘電性液晶量にバラツキが生じたとしても、強誘電性液晶が、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に流入することによって、このバラツキを低減することができる。これにより、表示ムラの発生を抑制することができる。   When a liquid-repellent region is formed with a micro-lyophilic region, a ferroelectric liquid crystal alignment substrate is used when a liquid crystal display device is produced using the ferroelectric liquid crystal alignment substrate of the present invention. The ferroelectric liquid crystal can be allowed to flow between the alignment film formed on the minute lyophilic region and the counter substrate. For this reason, even if there is a variation in the amount of ferroelectric liquid crystal sealed between the alignment film formed on the lyophilic region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the alignment film of the counter substrate, strong This variation can be reduced when the dielectric liquid crystal flows between the micro-lyophilic region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate. Thereby, the occurrence of display unevenness can be suppressed.

上述したように、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、減圧状態である減圧部分と大気圧である液晶表示素子の外部との気圧差により、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間には常に外部から均一に圧力がかかっていることになる。これにより、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間に封入される強誘電性液晶量を均一に制御することができる。このため、強誘電性液晶を、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に効率的に流入させ、強誘電性液晶量のバラツキを効果的に低減することができるのである。   As described above, in the liquid crystal display device using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to the present invention, the ferroelectric liquid crystal is caused by the pressure difference between the decompressed portion in the decompressed state and the outside of the liquid crystal display device in the atmospheric pressure. Therefore, a uniform pressure is always applied from the outside between the alignment processing substrate and the counter substrate. Thereby, the amount of ferroelectric liquid crystal sealed between the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate can be controlled uniformly. For this reason, the ferroelectric liquid crystal is efficiently allowed to flow between the micro-lyophilic region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate, and the variation in the amount of ferroelectric liquid crystal is effectively reduced. Can do it.

微小親液性領域の大きさとしては、強誘電性液晶が流通可能なものであればよい。中でも、撥液性領域の長手方向において、撥液性領域の長さに対する、撥液性領域に形成された各微小親液性領域の長さの総和(以下、微小親液性領域の形成比率という場合がある。)が、1%〜30%程度であることが好ましく、より好ましくは5%〜15%の範囲内である。上記形成比率が上記範囲よりも大きいと、強誘電性液晶の配列性が損なわれてしまう可能性があるからである。また、上記形成比率が上記範囲よりも小さいと、強誘電性液晶が、微小親液性領域上に形成された配向膜と対向基板との間に流入しにくくなり、強誘電性液晶量のバラツキを低減する効果が十分に得られない場合があるからである。   The size of the minute lyophilic region may be any size as long as the ferroelectric liquid crystal can be circulated. In particular, in the longitudinal direction of the liquid-repellent region, the total length of each micro-lyophilic region formed in the liquid-repellent region with respect to the length of the liquid-repellent region (hereinafter referred to as the formation ratio of the micro-lyophilic region) Is preferably in the range of about 1% to 30%, more preferably in the range of 5% to 15%. This is because if the formation ratio is larger than the above range, the alignment of the ferroelectric liquid crystal may be impaired. If the formation ratio is smaller than the above range, the ferroelectric liquid crystal is less likely to flow between the alignment film formed on the micro-lyophilic region and the counter substrate, and the amount of the ferroelectric liquid crystal varies. This is because the effect of reducing the effect may not be sufficiently obtained.

ここで、微小親液性領域の形成比率とは、図8に例示するように、撥液性領域5bの長さLと、各微小親液性領域8の長さM1、M2、M3の総和(M1+M2+M3)との比率(((M1+M2+M3)/L)×100)をいう。   Here, as shown in FIG. 8, the formation ratio of the micro-lyophilic region is the sum of the length L of the liquid-repellent region 5b and the lengths M1, M2, and M3 of each micro-lyophilic region 8. The ratio (((M1 + M2 + M3) / L) × 100) with (M1 + M2 + M3).

また、撥液性領域の長手方向における微小親液性領域の長さ(例えば図8においては、M1、M2、M3)としては、0.01mm〜0.3mm程度であることが好ましく、より好ましくは0.05mm〜0.15mmの範囲内である。微小親液性領域の長さが上記範囲よりも長いと、強誘電性液晶の配列性が損なわれてしまう可能性があるからである。また、微小親液性領域の長さが上記範囲よりも短いと、強誘電性液晶が、強誘電性液晶用配向処理基板の微小親液性領域と対向基板との間に流入しにくくなり、強誘電性液晶量のバラツキを低減する効果が十分に得られない場合があるからである。   Further, the length of the micro-lyophilic region in the longitudinal direction of the liquid repellent region (for example, M1, M2, M3 in FIG. 8) is preferably about 0.01 mm to 0.3 mm, more preferably. Is in the range of 0.05 mm to 0.15 mm. This is because if the length of the minute lyophilic region is longer than the above range, the alignment of the ferroelectric liquid crystal may be impaired. Also, if the length of the micro-lyophilic region is shorter than the above range, the ferroelectric liquid crystal is less likely to flow between the micro-lyophilic region of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate, This is because the effect of reducing variation in the amount of the ferroelectric liquid crystal may not be sufficiently obtained.

さらに、微小親液性領域の数としては、特に限定されるものではなく、各撥液性領域に形成される微小親液性領域の数は1つであってもよく複数であってもよいが、中でも複数であることが好ましい。各撥液性領域に微小親液性領域が複数形成されていることにより、強誘電性液晶量のバラツキを効果的に低減することができるからである。   Further, the number of micro-lyophilic regions is not particularly limited, and the number of micro-lyophilic regions formed in each liquid-repellent region may be one or plural. However, it is preferable that there are a plurality of them. This is because variation in the amount of ferroelectric liquid crystal can be effectively reduced by forming a plurality of micro-lyophilic regions in each liquid repellent region.

また、各撥液性領域に形成される微小親液性領域の数は、すべての撥液性領域において同一であってもよく異なっていてもよいが、中でも同一であることが好ましい。これにより、強誘電性液晶量のバラツキをより低減することができるからである。   Further, the number of minute lyophilic regions formed in each lyophobic region may be the same or different in all the lyophobic regions, but is preferably the same among them. This is because variations in the amount of ferroelectric liquid crystal can be further reduced.

各撥液性領域に微小親液性領域が複数形成されている場合、微小親液性領域は等間隔に形成されていてもよく、異なる間隔で形成されていてもよいが、中でも等間隔に形成されていることが好ましい。これにより、強誘電性液晶量のバラツキをより低減することができるからである。   When a plurality of minute lyophilic regions are formed in each lyophobic region, the minute lyophilic regions may be formed at equal intervals or may be formed at different intervals. Preferably it is formed. This is because variations in the amount of ferroelectric liquid crystal can be further reduced.

また、微小親液性領域が等間隔に形成されている場合、図8に例示するように、すべての撥液性領域5bにおいて微小親液性領域8が形成されている位置が同一であってもよく、また図9に例示するように、撥液性領域5b毎に微小親液性領域8が形成されている位置が異なっていてもよい。中でも、すべての撥液性領域において微小親液性領域が形成されている位置が同一であることが好ましい。これにより、強誘電性液晶量のバラツキをより低減することができるからである。   Further, when the minute lyophilic regions are formed at equal intervals, the positions where the minute lyophilic regions 8 are formed in all the liquid repellent regions 5b are the same as illustrated in FIG. Alternatively, as illustrated in FIG. 9, the position where the microlyophilic region 8 is formed may be different for each liquid repellent region 5b. Especially, it is preferable that the position where the microlyophilic region is formed in all the liquid repellent regions is the same. This is because variations in the amount of ferroelectric liquid crystal can be further reduced.

さらに、各撥液性領域に微小親液性領域が複数形成されている場合、微小親液性領域のピッチとしては、特に限定されるものではないが、0.1mm〜5mm程度であることが好ましく、より好ましくは0.5mm〜3mmの範囲内である。微小親液性領域のピッチが上記範囲であれば、強誘電性液晶量のバラツキを効果的に低減することができるからである。
なお、微小親液性領域のピッチとは、ひとつの撥液性領域において隣接する微小親液性領域の中心部から中心部までの距離をいう。
Further, in the case where a plurality of minute lyophilic regions are formed in each lyophobic region, the pitch of the minute lyophilic regions is not particularly limited, but may be about 0.1 mm to 5 mm. More preferably, it exists in the range of 0.5 mm-3 mm. This is because, if the pitch of the minute lyophilic region is within the above range, variation in the amount of ferroelectric liquid crystal can be effectively reduced.
In addition, the pitch of a micro lyophilic area | region means the distance from the center part of the micro lyophilic area | region which adjoins in one lyophobic area | region.

本発明における濡れ性変化パターンとしては、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列されたものであればよいが、好ましい2つの態様を挙げることができる。一つ目は、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濡れ性変化層の表面に、濡れ性変化パターンが形成されている場合である。二つ目は、表面にフッ素を含有する樹脂層の表面が撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面が親液性領域となっている場合である。以下、それぞれについて説明する。   The wettability change pattern in the present invention may be any pattern in which stripe-like lyophilic regions and liquid-repellent regions are alternately arranged, and two preferred embodiments can be mentioned. The first is a case where a wettability change pattern is formed on the surface of the wettability changing layer where the wettability changes due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. The second case is a case where the surface of the resin layer containing fluorine on the surface is a liquid repellent region, and the surface of the electrode layer in the opening of the resin layer is a lyophilic region. Each will be described below.

(1)濡れ性変化層
本発明においては、図1および図2に例示するように、電極層3と配向膜6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4が形成され、この濡れ性変化層4表面に、ストライプ状の親液性領域5aおよび撥液性領域5bが交互に配列された濡れ性変化パターンが形成されていてもよい。
(1) Wettability changing layer In the present invention, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the wettability in which the wettability changes between the electrode layer 3 and the alignment film 6 due to the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation. The change layer 4 may be formed, and a wettability change pattern in which stripe-like lyophilic regions 5 a and liquid repellent regions 5 b are alternately arranged may be formed on the surface of the wettability change layer 4.

濡れ性変化層表面に形成される濡れ性変化パターンにおいては、エネルギー照射部分が親液性領域になり、エネルギー未照射部分が撥液性領域になる。すなわち、親液性領域は、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となる。   In the wettability changing pattern formed on the wettability changing layer surface, the energy irradiated portion becomes a lyophilic region, and the non-energy irradiated portion becomes a liquid repellent region. That is, the lyophilic region is a region that has changed in a direction in which the contact angle with the liquid decreases due to energy irradiation.

本発明に用いられる濡れ性変化層は、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 used in the present invention 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、本発明の強誘電性液晶用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 alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention 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、基材2および電極層3の上に形成された濡れ性変化層4と、基体52上に光触媒処理層53が形成された光触媒処理層基板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4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5aを形成することにより、親液性領域5aおよび撥液性領域5b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5a上に配向膜形成用塗工液を塗布して配向膜6を形成する(図10(c))。
以下、濡れ性変化層、光触媒処理層基板および濡れ性変化パターンの形成方法について説明する。
In this embodiment, as illustrated in FIG. 10, the photocatalyst processing layer substrate 51 in which the wettability changing layer 4 formed on the base material 2 and the electrode layer 3 and the photocatalyst processing layer 53 is formed on the substrate 52. Are arranged with a predetermined gap and irradiated with energy 56 through a photomask 55 (FIG. 10A), and the wettability of the energy irradiated portion on the surface of the wettability changing layer 4 is changed to make it lyophilic. By forming the region 5a, a wettability change pattern including the lyophilic region 5a and the liquid repellent region 5b can be formed (FIG. 10B). Then, an alignment film forming coating solution is applied on the lyophilic region 5a to form the alignment film 6 (FIG. 10C).
Hereinafter, the wettability changing layer, the photocatalyst processing layer substrate, and the wettability changing pattern forming method 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(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化タングステン(WO)、酸化ビスマス(Bi)、および酸化鉄(Fe)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。 As a photocatalyst used in the present invention, 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(・O )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 typified by 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重量%の範囲内で設定することができ、好ましくは20〜50重量%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 weight, and preferably within a range of 20 to 50% by weight. 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 portion 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 in which 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.
Moreover, as a method of irradiating energy in a pattern, using these light sources and irradiating a pattern through a photomask, a method of drawing and irradiating in a pattern 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 above-described spacer, 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.

(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、基材2および電極層3の上に形成された濡れ性変化層4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4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5aを形成することにより、親液性領域5aおよび撥液性領域5b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5a上に配向膜形成用塗工液を塗布して配向膜6を形成する(図11(c))。   In this embodiment, as illustrated in FIG. 11, energy 56 is irradiated to the wettability changing layer 4 formed on the substrate 2 and the electrode layer 3 through the photomask 55 (FIG. 11A). ) By changing the wettability of the energy irradiated portion on the surface of the wettability changing layer 4 to form the lyophilic region 5a, a wettability changing pattern composed of the lyophilic region 5a and the lyophobic region 5b is formed. (FIG. 11 (b)). Then, an alignment film forming coating solution is applied on the lyophilic region 5a to form the alignment film 6 (FIG. 11C).

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配向膜とを直接接触させないようにすることができるため、配向膜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. In addition, 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 alignment film are not brought into direct contact with each other. Therefore, the alignment film can be prevented from being influenced by the photocatalyst over 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重量%の範囲内で設定することができ、好ましくは20〜40重量%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 to 60 weight%, Preferably it exists in the range of 20 to 40 weight%.

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。   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.

(2)樹脂層
本発明においては、電極層上の配向膜のパターン間に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成され、樹脂層表面が撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面が親液性領域であってもよい。
(2) Resin layer In the present invention, a resin layer containing fluorine is formed on the surface between the alignment film patterns on the electrode layer, the resin layer surface is a liquid repellent region, and the electrode layer in the opening of the resin layer The surface may be a lyophilic region.

図12および図13に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成されている場合の例を示す。図12は平面図、図13は図12のD−D線断面図である。図12および図13に例示する強誘電性液晶用配向処理基板1においては、基材2上に電極層3が形成され、電極層3上に、表面にフッ素を含有する樹脂層7がストライプ状に形成され、樹脂層7表面が撥液性領域5b、樹脂層7の開口部内の電極層3表面が親液性領域5aとなっており、ストライプ状の親液性領域5aおよび撥液性領域5bが交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域5a上に配向膜6が形成されている。   12 and 13 show an example in which a resin layer containing fluorine is formed on the surface. 12 is a plan view, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. In the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal exemplified in FIGS. 12 and 13, the electrode layer 3 is formed on the base material 2, and the resin layer 7 containing fluorine on the surface is striped on the electrode layer 3. The surface of the resin layer 7 is a liquid-repellent region 5b, and the surface of the electrode layer 3 in the opening of the resin layer 7 is a lyophilic region 5a. The stripe-shaped lyophilic region 5a and the liquid-repellent region A wettability change pattern in which 5b are alternately arranged is formed, and an alignment film 6 is formed on the lyophilic region 5a.

本発明においては、樹脂層表面に、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマを照射することにより、樹脂層の表面にフッ素を含有させることができ、樹脂層表面を撥液性領域、樹脂層の開口部内の電極層表面を親液性領域とすることができる。   In the present invention, the surface of the resin layer can be made to contain fluorine by irradiating the resin layer surface with plasma using a fluorine compound as an introduction gas. The surface of the electrode layer in the part can be a lyophilic region.

一般的に、電極層には金属や金属酸化物等が用いられる。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、有機物である樹脂から構成される樹脂層に選択的にフッ素を導入することができ、樹脂層表面を撥液性とすることができる。これにより、樹脂層表面における液体との接触角を、電極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。   Generally, a metal, a metal oxide, etc. are used for an electrode layer. In plasma irradiation using a fluorine compound as an introduction gas, a fluorine compound can be introduced only into an organic substance. Therefore, fluorine can be selectively introduced into a resin layer composed of a resin that is an organic substance. It can be liquid repellent. Thereby, the contact angle with the liquid on the resin layer surface can be made relatively higher than the contact angle with the liquid on the electrode layer surface.

例えば図14に示すように、基材2および電極層3の上にストライプ状に形成された樹脂層7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))、樹脂層7表面にフッ素を導入して撥液性とすることにより、樹脂層7表面を撥液性領域5b、樹脂層7の開口部内の電極層3表面を親液性領域5aとすることができる(図14(b))。そして、親液性領域5a上に配向膜形成用塗工液を塗布して配向膜6を形成する(図14(c))。   For example, as shown in FIG. 14, the resin layer 7 formed in a stripe shape on the base material 2 and the electrode layer 3 is irradiated with plasma 57 using a fluorine compound as an introduction gas (FIG. 14 (a)). By introducing fluorine into the surface of the layer 7 to make it liquid repellent, the surface of the resin layer 7 can be made the liquid repellent region 5b, and the surface of the electrode layer 3 in the opening of the resin layer 7 can be made the lyophilic region 5a. (FIG. 14B). Then, an alignment film forming coating solution is applied on the lyophilic region 5a to form the alignment film 6 (FIG. 14C).

樹脂層が形成された電極層の表面に形成される濡れ性変化パターンにおいては、上述したように、樹脂層表面が撥液性領域になり、樹脂層の開口部内の電極層表面が親液性領域になる。すなわち、撥液性領域は、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射により液体との接触角が高くなる方向に変化した領域となる。   In the wettability change pattern formed on the surface of the electrode layer on which the resin layer is formed, as described above, the resin layer surface becomes a liquid repellent region, and the electrode layer surface in the opening of the resin layer is lyophilic. Become an area. That is, the liquid repellent region is a region that has changed in a direction in which the contact angle with the liquid is increased by plasma irradiation using a fluorine compound as an introduction gas.

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(CF)、窒化フッ素(NF)、フッ化硫黄(SF)、CHF、C、C、C等が挙げられる。 Examples of the fluorine compound used as the introduction 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 and the like.

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、樹脂層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 the method can irradiate the plasma using a fluorine compound as an introduction gas and make the resin layer surface 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、樹脂層との距離は、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. At this time, the distance between the irradiated plasma electrode and the resin layer 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.

樹脂層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、樹脂層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、樹脂層に導入されるフッ素の割合としては、樹脂層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 resin layer is the result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS: ESCALAB) used in X-ray photoelectron spectroscopy (also referred to as 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 resin layer. At this time, the proportion of fluorine introduced into the resin layer is preferably 10% or more of all elements detected from the surface of the resin layer.

また、樹脂層は、配向膜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、プラズマ照射前の樹脂層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。
なお、液体との接触角の測定方法については、上述した通りである。
In addition, the resin layer has a contact angle with a liquid having a surface tension equivalent to the surface tension of the alignment film forming coating solution that is 1 ° or more higher than the contact angle with the liquid of the resin layer before plasma irradiation. Plasma irradiation is preferable.
The method for measuring the contact angle with the liquid is as described above.

樹脂層の高さは、通常、配向膜の厚みと同程度とされ、100nm〜1000nm程度で設定される。   The height of the resin layer is usually about the same as the thickness of the alignment film, and is set to about 100 nm to 1000 nm.

樹脂層の形成材料としては、樹脂であれば特に限定されるものではないが、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 resin layer is not particularly limited as long as it is a resin, but among these, a photosensitive resin is 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、樹脂層の形成方法としては、所定の位置に樹脂層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。   The method for forming the resin layer is not particularly limited as long as the resin layer 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.

2.配向膜
本発明に用いられる配向膜は、親液性領域上に形成されるものであり、強誘電性液晶の配向を制御するものである。
2. Alignment film The alignment film used in the present invention is formed on the lyophilic region and controls the alignment of the ferroelectric liquid crystal.

配向膜としては、強誘電性液晶の配向制御が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ラビング処理を施したラビング配向膜や、光配向処理を施した光配向膜などを用いることができる。中でも、光配向膜を用いることが好ましい。光配向処理は非接触配向処理であることから静電気や塵の発生がなく、定量的な配向処理の制御ができる点で有用であるからである。以下、光配向膜について説明する。   The alignment film is not particularly limited as long as the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be controlled. For example, a rubbing alignment film subjected to rubbing treatment, a photo alignment film subjected to photo alignment treatment, or the like is used. Can be used. Among these, it is preferable to use a photo-alignment film. This is because the photo-alignment process is a non-contact alignment process, which is useful in that it does not generate static electricity or dust and can quantitatively control the alignment process. Hereinafter, the photo-alignment film will be described.

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

本発明に用いられる光配向膜の構成材料は、光を照射して光励起反応を生じることにより、強誘電性液晶を配向させる効果(光配列性:photoaligning)を有するものであれば特に限定されるものではない。このような材料としては、大きく、光反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光反応型の材料と、光異性化反応を生じることにより光配向膜に異方性を付与する光異性化型の材料とに分けることができる。   The constituent material of the photo-alignment film used in the present invention is particularly limited as long as it has an effect of aligning ferroelectric liquid crystals (photoalignment) by irradiating light and causing a photoexcitation reaction. It is not a thing. As such materials, there are large photoreactive materials that impart anisotropy to the photoalignment film by causing a photoreaction, and anisotropy is imparted to the photoalignment film by causing a photoisomerization reaction. It can be divided into photoisomerization type materials.

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

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

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

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

このような特性を有する光二量化反応性化合物としては、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリン、キノリン、カルコン基およびシンナモイル基から選ばれる少なくとも1種の反応部位を有する二量化反応性ポリマーを挙げることができる。   Examples of the photodimerization reactive compound having such characteristics include a dimerization reactive polymer having at least one reactive site selected from cinnamate ester, coumarin, quinoline, chalcone group and cinnamoyl group as a side chain. Can do.

これらの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(1)で表される化合物を例示することができる。   As a dimerization reactive polymer, the compound represented by following formula (1) can be illustrated.

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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。DおよびDは、結合基単位を表す。 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 a linking group unit.

は−A−(Z−B−Z−で表される基であり、Rは−A−(Z−B−Z−で表される基である。ここで、AおよびBは、それぞれ独立して、共有単結合、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、または置換基を有していてもよい1,4−フェニレンを表す。また、ZおよびZは、それぞれ独立して、共有単結合、−CH−CH−、−CHO−、−OCH−、−CONR−、−RNCO−、−COO−または−OOC−を表す。Rは、水素原子または低級アルキル基であり、Zは、水素原子、置換基を有していてもよい、炭素数1〜12のアルキルまたはアルコキシ、シアノ、ニトロ、ハロゲンである。zは、0〜4の整数である。Eは、光二量化反応部位を表し、例えば、ケイ皮酸エステル、クマリン、キノリン、カルコン基、シンナモイル基などが挙げられる。jおよびkは、それぞれ独立して、0または1である。 R 1 is a group represented by -A 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(1-1)〜(1-4)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 (1-1) to (1-4).

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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(1-5)〜(1-8)で表される化合物を挙げることができる。   More specific examples of the dimerization reactive polymer include compounds represented by the following formulas (1-5) to (1-8).

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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

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

重合開始剤または重合禁止剤は、一般に公知の化合物の中から、光二量化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量は、光二量化反応性化合物に対し、0.001重量%〜20重量%の範囲内であることが好ましく、0.1重量%〜5重量%の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始(禁止)されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。   The polymerization initiator or polymerization inhibitor may be appropriately selected from generally known compounds according to the type of the photodimerization reactive compound. The addition amount of the polymerization initiator or the polymerization inhibitor is preferably in the range of 0.001% by weight to 20% by weight, and in the range of 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the photodimerization reactive compound. It is more preferable that This is because if the addition amount of the polymerization initiator or polymerization inhibitor is too small, the polymerization may not be started (prohibited), whereas if too large, the reaction may be inhibited.

光分解反応を利用した光反応型の材料としては、例えば日産化学工業(株)製のポリイミド「RN1199」などを挙げることができる。また、光二量化反応を利用した光反応型の材料としては、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 photoreactive material utilizing photolysis reaction include polyimide “RN1199” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Examples of the photoreactive material using photodimerization reaction include “ROP102” and “ROP103” manufactured by Rolic technologies.

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

光異性化反応性化合物としては、上記のような特性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、偏光方向により吸収を異にする二色性を有し、かつ、光照射により光異性化反応を生じるものであることが好ましい。このような特性を有する光異性化反応性化合物の偏光方向に配向した反応部位の異性化を生じさせることにより、上記光配向膜に容易に異方性を付与することができるからである。   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、それにより光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 either the cis isomer or the trans isomer is increased by light irradiation, whereby anisotropy can be imparted to the photo-alignment film.

光異性化反応性化合物としては、単分子化合物、または、光もしくは熱により重合する重合性モノマーを挙げることができる。これらは用いられる強誘電性液晶の種類に応じて適宜選択すればよいが、光照射により光配向膜に異方性を付与した後、ポリマー化することにより、その異方性を安定化することができることから、重合性モノマーを用いることが好ましい。このような重合性モノマーの中でも、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−、−CH−CH−、−CHO−、−OCH−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結合基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 linking group 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 an 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.

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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(2)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 (2).

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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−(D41−で表される連結基を表し、R43は(D41−(A41−B41−A41−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(2-1)〜(2-4)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 (2-1) to (2-4).

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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(3)で表される化合物を挙げることができる。   Moreover, as a polymerizable monomer which has the said azobenzene skeleton as a side chain, the compound represented by following formula (3) can be mentioned, for example.

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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−(D51−で表される連結基を表し、R53は(D51−(A51−B51−A51−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(3-1)〜(3-4)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 (3-1) to (3-4).

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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

本発明に用いられる光異性化型の材料としては、上記光異性化反応性化合物のほか、光配向膜の光配列性を妨げない範囲内で添加剤を含んでいてもよい。上記光異性化反応性化合物として重合性モノマーを用いる場合には、添加剤としては、重合開始剤、重合禁止剤などが挙げられる。   The photoisomerization type material used in the present invention may contain additives in addition to the above-mentioned photoisomerization reactive compound as long as the photoalignment property of the photoalignment film is not hindered. When a polymerizable monomer is used as the photoisomerization reactive compound, examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.

重合開始剤または重合禁止剤は、一般に公知の化合物の中から、光異性化反応性化合物の種類によって適宜選択して用いればよい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量は、光異性化反応性化合物に対し、0.001重量%〜20重量%の範囲内であることが好ましく、0.1重量%〜5重量%の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤または重合禁止剤の添加量が小さすぎると重合が開始(禁止)されない場合があり、逆に大きすぎると、反応が阻害される場合があるからである。   The polymerization initiator or polymerization inhibitor may be appropriately selected from generally known compounds according to the type of photoisomerization reactive compound. The addition amount of the polymerization initiator or the polymerization inhibitor is preferably in the range of 0.001% by weight to 20% by weight, and in the range of 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the photoisomerization reactive compound. More preferably, it is within. This is because if the addition amount of the polymerization initiator or polymerization inhibitor is too small, the polymerization may not be started (prohibited), whereas if too large, the reaction may be inhibited.

(iii)光配向膜の形成方法
本発明において光配向膜を形成するには、まず光配向膜の構成材料を有機溶剤で希釈した光配向膜形成用塗工液を塗布し、乾燥させる。この場合に、光配向膜形成用塗工液中の光二量化反応性化合物または光異性化反応性化合物の含有量は、0.05重量%〜10重量%の範囲内であることが好ましく、0.2重量%〜2重量%の範囲内であることがより好ましい。含有量が上記範囲より少ないと、配向膜に適度な異方性を付与することが困難となり、逆に含有量が上記範囲より多いと、光配向膜形成用塗工液の粘度が高くなるので均一な塗膜を形成しにくくなるからである。
(Iii) Forming method of photo-alignment film In order to form the photo-alignment film in the present invention, first, a photo-alignment film-forming coating solution obtained by diluting the constituent material of the photo-alignment film with an organic solvent is applied and dried. In this case, the content of the photodimerization reactive compound or the photoisomerization reactive compound in the photoalignment film forming coating solution is preferably in the range of 0.05 wt% to 10 wt%. More preferably, it is in the range of 2 wt% to 2 wt%. If the content is less than the above range, it becomes difficult to impart appropriate anisotropy to the alignment film. Conversely, if the content is more than the above range, the viscosity of the photo-alignment film-forming coating solution increases. This is because it becomes difficult to form a uniform coating film.

光配向膜形成用塗工液の塗布方法としては、光配向膜形成用塗工液を親液性領域上に塗布することが可能な方法であれば特に限定されるものではなく、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、ディップコート法、ブレードコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、キャスト法、インクジェット法、LB法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。   The method for applying the photo-alignment film forming coating solution is not particularly limited as long as it is a method capable of applying the photo-alignment film forming coating solution onto the lyophilic region. Coating method, roll coating method, rod bar coating method, spray coating method, air knife coating method, slot die coating method, wire bar coating method, dip coating method, blade coating method, micro gravure coating method, gravure coating method, casting method, inkjet Method, LB method, flexographic printing method, offset 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、用いられる光配向膜の構成材料に応じて適宜選択すればよいが、紫外光域の範囲内、すなわち100nm〜400nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは250nm〜380nmの範囲内である。また、偏光方向は、上記光励起反応を生じさせることができるものであれば特に限定されるものではない。   Anisotropy is imparted to the obtained film by performing photo-alignment treatment. Specifically, by irradiating light with controlled polarization, an anisotropy can be imparted by causing a photoexcitation reaction. The wavelength range of the light to be irradiated may be appropriately selected according to the constituent material of the photo-alignment film to be used, but is preferably in the ultraviolet light range, that is, in the range of 100 nm to 400 nm, more preferably 250 nm. Within the range of ˜380 nm. The polarization direction is not particularly limited as long as it can cause the photoexcitation reaction.

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

3.電極層
本発明に用いられる電極層は、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。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。本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子において、強誘電性液晶用配向処理基板側が画像表示面となる場合は、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。
3. Electrode layer The electrode layer used for this invention will not be specifically limited if it is generally used as an electrode of a liquid crystal display element. The electrode layer may be transparent or opaque, and is appropriately selected according to the image display surface. In the liquid crystal display element using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention, when the alignment substrate side for ferroelectric liquid crystal is the image display surface, the electrode layer is preferably transparent, and is made of a transparent conductor. Preferably it is configured. Preferred examples of the transparent conductor material include indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), and the like.

例えば、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、TFTを用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子に適用する場合であって、強誘電性液晶用配向処理基板がTFT基板である場合には、電極層は画素電極とされる。一方、強誘電性液晶用配向処理基板が共通電極基板である場合には、電極層は共通電極とされる。   For example, when the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal display element using TFT, and the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal is a TFT substrate, The electrode layer is a pixel electrode. On the other hand, when the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal is a common electrode substrate, the electrode layer is a common electrode.

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 electrode layer include chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) such as sputtering, ion plating, and vacuum deposition.

4.基材
本発明に用いられる基材は、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。
例えば、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、TFTを用いたアクティブマトリックス方式の透過型液晶表示素子に適用する場合、強誘電性液晶用配向処理基板がTFT基板および共通電極基板のいずれであっても、基材は透明とされる。また、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、TFTを用いたアクティブマトリックス方式の反射型液晶表示素子に適用する場合であって、強誘電性液晶用配向処理基板が共通電極基板である場合も、基材は透明とされる。一方、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を、TFTを用いたアクティブマトリックス方式の反射型液晶表示素子に適用する場合であって、強誘電性液晶用配向処理基板がTFT基板である場合、基材には透明性は要求されない。
4). Base Material The base material used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a base material for liquid crystal display elements, and may be transparent or opaque.
For example, when the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention is applied to an active matrix type transmissive liquid crystal display element using TFTs, the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal is either a TFT substrate or a common electrode substrate. Even so, the substrate is transparent. Further, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention is applied to an active matrix type reflective liquid crystal display element using TFT, and the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal is a common electrode substrate. In some cases, the substrate is transparent. On the other hand, when the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention is applied to an active matrix type reflective liquid crystal display element using TFT, and the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal is a TFT substrate. The substrate is not required to be transparent.

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。   As a base material, a glass plate, a plastic plate, etc. are mentioned preferably, for example.

5.着色層
本発明においては、基材と電極層との間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、本発明の強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子では、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 the present invention, a colored layer may be formed between the substrate and the electrode layer. When the colored layer is formed, in the liquid crystal display element using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention, color display can be realized by the colored layer.

着色層は、通常、パターン状に形成され、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンから構成されるものである。各着色パターンの配列としては、各着色パターンが巨視的に見て平均的に配列されていれば特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等が挙げられる。
また、着色層は、通常、後述する遮光部の開口部に形成される。
The colored layer is usually formed in a pattern and is composed of a red pattern, a green pattern, and a blue pattern. The arrangement of the colored patterns is not particularly limited as long as the colored patterns are arranged in an average when viewed macroscopically, and examples thereof include a stripe arrangement, a mosaic arrangement, and a delta arrangement.
Moreover, a colored layer is normally formed in the opening part of the light-shielding part mentioned later.

本発明に用いられる着色層としては、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 used in the present invention 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.

6.遮光部
本発明においては、非表示領域に遮光部が形成されていてもよい。遮光部は、強誘電性液晶用配向処理基板を用いた液晶表示素子において、配線近傍からの光漏れを防いだり、外光がTFTに入射することによるオフ時のリーク電流の発生を防いだりするために設けられるものである。
6). Light Shielding Part In the present invention, a light shielding part may be formed in the non-display area. The light-shielding portion prevents light leakage from the vicinity of the wiring in a liquid crystal display element using the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal, and prevents generation of a leakage current when the external light is incident on the TFT. It is provided for this purpose.

本発明においては、上述したように、この遮光部上に、撥液性領域が配置されていることが好ましい。
遮光部は、通常、マトリクス状に形成される。マトリクス状の遮光部の縦ラインまたは横ラインのいずれかに対応して、撥液性領域が配置されることが好ましい。
In the present invention, as described above, it is preferable that a liquid repellent region is disposed on the light shielding portion.
The light shielding portion is usually formed in a matrix. It is preferable that the liquid-repellent region is disposed corresponding to either the vertical line or the horizontal line of the matrix-shaped light shielding portion.

遮光部の形成材料としては、例えば、黒色着色剤を含有する樹脂、または、クロム、酸化クロム、窒化クロム等の金属もしくは金属化合物が挙げられる。金属もしくは金属化合物を用いた遮光部としては、例えば、CrO膜(xは任意の数)およびCr膜が2層積層されたものであってもよく、また、より反射率を低減させたCrO膜(xは任意の数)、CrN膜(yは任意の数)およびCr膜が3層積層されたものであってもよい。 Examples of the material for forming the light shielding part include a resin containing a black colorant, or a metal or a metal compound such as chromium, chromium oxide, or chromium nitride. As the light-shielding part using a metal or a metal compound, for example, a CrO x film (x is an arbitrary number) and a Cr film laminated in two layers may be used, and CrO with a further reduced reflectance. Three layers of an x film (x is an arbitrary number), a CrN y film (y is an arbitrary number), and a Cr film may be laminated.

黒色着色剤を含有する樹脂を用いた遮光部は、黒色着色剤を含有する感光性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、フォトリソグラフィー法を利用してこの塗膜をパターニングすることにより形成することができる。   A light-shielding part using a resin containing a black colorant is formed by applying a photosensitive resin composition containing a black colorant to form a coating film, and patterning the coating film using a photolithography method. Can be formed.

また、金属もしくは金属化合物を用いた遮光部は、スパッタリング法や真空蒸着法等により薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法を利用してこの薄膜をパターニングすることにより形成することができる。また、無電界メッキ法や印刷法等を用いて遮光部を形成することもできる。   The light-shielding portion using a metal or a metal compound can be formed by forming a thin film by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like, and patterning the thin film using a photolithography method. Further, the light shielding portion can be formed by using an electroless plating method, a printing method, or the like.

遮光部の厚みとしては、スパッタリング法や真空蒸着法を用いる場合には0.2μm〜0.4μm程度、塗布法や印刷法を用いる場合には0.5μm〜2μm程度とすることができる。   The thickness of the light shielding portion can be about 0.2 μm to 0.4 μm when a sputtering method or a vacuum deposition method is used, and can be about 0.5 μm to 2 μm when a coating method or a printing method is used.

7.TFT
本発明においては、基材上に、TFTが形成されていてもよい。TFTは、各画素に少なくとも1つ以上形成される。
7). TFT
In the present invention, a TFT may be formed on the substrate. At least one TFT is formed in each pixel.

本発明に用いられるTFTは、少なくとも半導体層を有するものである。半導体層は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極と電気的に接続されている。この半導体層としては、一般的にTFTに用いられる半導体層を用いることができ、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコン等が挙げられる。   The TFT used in the present invention has at least a semiconductor layer. The semiconductor layer is electrically connected to the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode. As this semiconductor layer, a semiconductor layer generally used for a TFT can be used, and examples thereof include amorphous silicon, polysilicon, single crystal silicon, and the like.

半導体層の形成方法としては、CVD法、または、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法が挙げられる。   Examples of the method for forming the semiconductor layer include a CVD method, or a PVD method such as a sputtering method or an ion plating method.

8.ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極
本発明においては、基材上に、ゲート電極およびソース電極が縦横に形成され、また半導体層と画素電極とを接続するようにドレイン電極が形成されていてもよい。ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極は、信号電圧を加えられることにより、液晶を駆動させるものである。
8). Gate electrode, source electrode, and drain electrode In the present invention, the gate electrode and the source electrode may be formed vertically and horizontally on the substrate, and the drain electrode may be formed so as to connect the semiconductor layer and the pixel electrode. . The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are for driving the liquid crystal when a signal voltage is applied.

本発明においては、上述したように、ソース電極上に、撥液性領域が配置されていることが好ましい。   In the present invention, as described above, the liquid repellent region is preferably disposed on the source electrode.

ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極としては、一般的な金属電極を用いることができる。金属電極としては、例えば、クロム、アルミニウム、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン等が挙げられる。   A general metal electrode can be used as the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode. Examples of the metal electrode include chromium, aluminum, tantalum, tungsten, titanium, molybdenum, and the like.

また、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の形成方法としては、CVD法、または、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法が挙げられる。   As a method for forming the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, a CVD method, or a PVD method such as a sputtering method or an ion plating method can be given.

9.反応性液晶層
本発明においては、図15に例示するように、配向膜6上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層9が形成されていてもよい。反応性液晶は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。
9. Reactive Liquid Crystal Layer In the present invention, as illustrated in FIG. 15, a reactive liquid crystal layer 9 formed by fixing reactive liquid crystals may be formed on the alignment film 6. The reactive liquid crystal is aligned by an alignment film. For example, the reactive liquid crystal layer can be formed by polymerizing the reactive liquid crystal by irradiating ultraviolet rays and fixing the alignment state. Since the reactive liquid crystal layer is formed by fixing the alignment state of the reactive liquid crystal in this way, it functions as an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal. Further, since the reactive liquid crystal is fixed, it has an advantage that it is not affected by temperature or the like. 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.

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

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

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

モノアクリレートモノマーとしては、例えば下記式(4)および(5)で表される化合物を例示することができる。   As a monoacrylate monomer, the compound represented by following formula (4) and (5) can be illustrated, for example.

Figure 2008256941
Figure 2008256941

上記式において、A、B、D、EおよびFはベンゼン、シクロヘキサンまたはピリミジンを表し、これらはハロゲン等の置換基を有していてもよい。また、AおよびB、あるいはDおよびEは、アセチレン基、メチレン基、エステル基等の結合基を介して結合していてもよい。MおよびM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 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. 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.

ジアクリレートモノマーとしては、例えば下記式(6)および(7)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 (6) and (7).

Figure 2008256941
Figure 2008256941

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(6)において、Xとしては、炭素数1〜20のアルキルオキシカルボニル、メチルまたは塩素であることが好ましく、中でも炭素数1〜20のアルキルオキシカルボニル、特にCH(CHOCO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 (6), X is preferably an alkyloxycarbonyl having 1 to 20 carbon atoms, methyl or chlorine, and especially an alkyloxycarbonyl having 1 to 20 carbon atoms, especially 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(8)に示す化合物を挙げることができる。   Moreover, as a diacrylate monomer, the compound shown, for example to following formula (8) can be mentioned.

Figure 2008256941
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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−、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCH−、−CHO−、−CHCHCOO−、−OCOCHCH−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 carbon number 1 to 5 Represents alkyl. K and m represent 0 or 1, and n represents an integer in the range of 2 to 8. R 31 , R 32 and R 33 are each independently alkyl having 1 to 5 carbons when k = 1, and each independently being hydrogen or alkyl having 1 to 5 carbons when k = 0. Preferably there is. R 31 , R 32 and R 33 may be the same as each other.

上記式(8)で表される化合物の具体例としては、下記式(8-1)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 (8) include compounds represented by the following formula (8-1).

Figure 2008256941
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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−、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCH−、−CHO−、−CHCHCOO−、−OCOCHCH−を表す。また、mは0または1を表し、nは2〜8の範囲内の整数を表す。 In the above formula, Z 21 and Z 22 are each independently directly bonded —COO—, —OCO—, —O—, —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, —C≡C—. , -OCH 2 -, - CH 2 O -, - CH 2 CH 2 COO -, - OCOCH 2 CH 2 - represents a. M represents 0 or 1, and n represents an integer in the range of 2-8.

本発明においては、上記の中でも、上記式(6)および(8)で表される化合物が好適に用いられる。上記式(8)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。   In the present invention, among the above, compounds represented by the above formulas (6) and (8) are preferably used. Specific examples of the compound represented by the above formula (8) 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.

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

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

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

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

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

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

反応性液晶層は、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 may be formed by applying a reactive liquid crystal layer forming coating liquid containing a reactive liquid crystal on the alignment film, performing an alignment treatment, and fixing the alignment state of the reactive liquid crystal. it can. Further, the reactive liquid crystal layer may be formed by forming a dry film or the like in advance and laminating it on the alignment film, instead of applying the coating liquid for forming the reactive liquid crystal layer. From the viewpoint of simplicity of the manufacturing process, it is possible to prepare a reactive liquid crystal layer-forming coating solution by dissolving reactive liquid crystal in a solvent, apply this onto the alignment film, and use a method of removing the solvent. preferable.

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

また、単一種の溶媒を使用しただけでは、上記反応性液晶等の溶解性が不十分であったり、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 alignment film may be eroded. In this case, this inconvenience can be avoided by using a mixture of two or more solvents. Among the above-mentioned solvents, hydrocarbons and glycol monoether acetate solvents are preferable as the sole solvent, and a mixed system of ethers or ketones and glycol solvent is preferable as the mixed solvent. It is.

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

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

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

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

本発明においては、上述したように塗布された反応性液晶を、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 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 a light source of this irradiation light, a low pressure mercury lamp (sterilization lamp, fluorescent chemical lamp, black light), a high pressure discharge lamp (high pressure mercury lamp, metal halide lamp), a short arc discharge lamp (super high pressure mercury lamp, xenon lamp, mercury xenon). Lamp). In particular, the use of metal halide lamps, xenon lamps, high-pressure mercury lamps, etc. is recommended. The irradiation intensity is appropriately adjusted according to the composition of the reactive liquid crystal and the amount of photopolymerization initiator.

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

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

10.用途
本発明の強誘電性液晶用配向処理基板は、例えば、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に適用することができる。この場合、強誘電性液晶用配向処理基板は、TFT基板であってもよく、共通電極基板であってもよい。
10. Application The alignment substrate for ferroelectric liquid crystal of the present invention can be applied to, for example, an active matrix liquid crystal display element using TFTs. In this case, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal may be a TFT substrate or a common electrode substrate.

B.液晶表示素子
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。
本発明の液晶表示素子は、上述した強誘電性液晶用配向処理基板、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た第2配向膜とを有する対向基板を、上記強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および上記対向基板の第2配向膜が対向するように配置し、上記配向膜および上記第2配向膜の間に強誘電性液晶を挟持してなることを特徴とするものである。
B. Next, the liquid crystal display element of the present invention will be described.
The liquid crystal display element of the present invention includes the above-described alignment substrate for ferroelectric liquid crystal, the second base material, the second electrode layer formed on the second base material, and the second electrode layer. The counter substrate having the formed second alignment film is disposed so that the alignment film of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the second alignment film of the counter substrate face each other, and the alignment film and the second It is characterized in that a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between alignment films.

本発明の液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。
図16は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図16に例示する液晶表示素子30においては、強誘電性液晶用配向処理基板1と対向基板41とが対向しており、強誘電性液晶用配向処理基板1の配向膜6と対向基板41の第2配向膜46との間には強誘電性液晶が挟持され、液晶層31が構成されている。強誘電性液晶用配向処理基板1は、基材2上に電極層3が形成され、電極層3上に濡れ性変化層4が形成され、濡れ性変化層4表面に、親液性領域5aおよび撥液性領域5bがストライプ状に交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域5a上に配向膜6が形成されたものである。また、対向基板41は、第2基材42上に第2電極層43および第2配向膜46が順に形成されたものである。強誘電性液晶用配向処理基板1の撥液性領域5bと、対向基板41の配向膜46との間には、強誘電性液晶が充填されておらず、真空状態であるか、あるいは、窒素ガス等の不活性ガスや空気が充填され、減圧部分32になっている。
The liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention. In the liquid crystal display element 30 illustrated in FIG. 16, the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate 41 are opposed to each other, and the alignment film 6 and the counter substrate 41 of the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal are opposed to each other. A ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the second alignment film 46 and a liquid crystal layer 31 is formed. In the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal, the electrode layer 3 is formed on the substrate 2, the wettability changing layer 4 is formed on the electrode layer 3, and the lyophilic region 5a is formed on the surface of the wettability changing layer 4. In addition, a wettability change pattern in which the liquid repellent regions 5b are alternately arranged in a stripe shape is formed, and the alignment film 6 is formed on the lyophilic region 5a. The counter substrate 41 is obtained by sequentially forming the second electrode layer 43 and the second alignment film 46 on the second base material 42. Between the liquid-repellent region 5b of the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal and the alignment film 46 of the counter substrate 41 is not filled with ferroelectric liquid crystal and is in a vacuum state or nitrogen. An inert gas such as a gas or air is filled to form a decompression portion 32.

図16に例示する液晶表示素子は、例えば、強誘電性液晶用配向処理基板の周縁にシール材を塗布し、この強誘電性液晶用配向処理基板を、強誘電性液晶が等方相になる温度まで加熱し、強誘電性液晶を加温して等方性液体とし、加熱された強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜上に強誘電性液晶を等方性液体の状態で滴下し、強誘電性液晶が滴下された強誘電性液晶用配向処理基板と対向基板とを対向させ、両基板間を減圧し、減圧下で両基板を重ね合わせ、シール材を介して両基板を接着させ、常温まで徐冷して封入された強誘電性液晶を配向させることにより、作製することができる。   In the liquid crystal display element illustrated in FIG. 16, for example, a sealing material is applied to the periphery of a ferroelectric liquid crystal alignment treatment substrate, and the ferroelectric liquid crystal becomes isotropic in the ferroelectric liquid crystal alignment treatment substrate. The liquid crystal is heated to a temperature, and the ferroelectric liquid crystal is heated to become an isotropic liquid, and the ferroelectric liquid crystal is dropped in the state of the isotropic liquid on the alignment film of the heated alignment substrate for the ferroelectric liquid crystal. The alignment substrate for ferroelectric liquid crystal onto which the ferroelectric liquid crystal is dropped and the counter substrate are made to face each other, the pressure between the two substrates is reduced, the two substrates are stacked under reduced pressure, and the two substrates are bonded via a sealing material Then, it can be produced by orienting the ferroelectric liquid crystal sealed by gradually cooling to room temperature.

本発明の液晶表示素子の製造方法として、上記のような液晶滴下方式を用いる場合、図2に例示する強誘電性液晶用配向処理基板1の配向膜6および撥液性領域5b上に強誘電性液晶が滴下されることになる。このとき、撥液性領域5bは液体との接触角が相対的に高い領域であるので、強誘電性液晶は撥液性領域5b上に流入しにくく、配向膜6上を流動する。このため、減圧下で両基板を接着させた後には、図16に例示するように、強誘電性液晶用配向処理基板1の撥液性領域5bと、対向基板41の配向膜46とに挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに減圧部分32となる。   When the liquid crystal dropping method as described above is used as a manufacturing method of the liquid crystal display element of the present invention, the ferroelectric is formed on the alignment film 6 and the liquid repellent region 5b of the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal exemplified in FIG. Liquid crystal is dropped. At this time, since the liquid repellent region 5 b is a region having a relatively high contact angle with the liquid, the ferroelectric liquid crystal hardly flows into the liquid repellent region 5 b and flows on the alignment film 6. For this reason, after bonding both substrates under reduced pressure, the substrate is sandwiched between the liquid repellent region 5b of the alignment substrate 1 for ferroelectric liquid crystal and the alignment film 46 of the counter substrate 41 as illustrated in FIG. The space thus formed becomes the decompression portion 32 without being filled with the ferroelectric liquid crystal.

また、図16に例示する液晶表示素子は、例えば、あらかじめ強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板を用いて液晶セルを作製し、強誘電性液晶を加温して等方性液体とし、キャピラリー効果を利用して液晶セルに強誘電性液晶を等方性液体の状態で注入し、接着剤で液晶セルを封鎖し、液晶セルを常温まで徐冷して封入された強誘電性液晶を配向させることにより、作製することができる。   The liquid crystal display element illustrated in FIG. 16 is, for example, a liquid crystal cell is prepared in advance using a ferroelectric liquid crystal alignment treatment substrate and a counter substrate, and the ferroelectric liquid crystal is heated to form an isotropic liquid. Using the capillary effect, ferroelectric liquid crystal is injected into the liquid crystal cell in the form of an isotropic liquid, the liquid crystal cell is sealed with an adhesive, and the liquid crystal cell is cooled to room temperature and sealed. It can be produced by orientation.

本発明の液晶表示素子の製造方法として、上記のような真空注入方式を用いる場合、図16に例示する液晶表示素子では、配向膜6と第2配向膜46とに挟まれた空間、および、撥液性領域5bと第2配向膜46とに挟まれた空間に、強誘電性液晶が注入されることになる。このとき、撥液性領域5bは液体との接触角が相対的に高い領域であるので、強誘電性液晶は、撥液性領域5bと第2配向膜とに挟まれた空間には流入されにくく、配向膜6と第2配向膜46とに挟まれた空間に流入される。このため、撥液性領域5bと第2配向膜とに挟まれた空間は、強誘電性液晶が充填されずに、真空状態であるか、あるいは、窒素ガス等の不活性ガスや空気が充填され、減圧部分32となる。この空間が真空状態でない場合、好ましくは不活性ガスが充填される。   When the above-described vacuum injection method is used as a method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention, in the liquid crystal display element illustrated in FIG. 16, a space between the alignment film 6 and the second alignment film 46, and The ferroelectric liquid crystal is injected into the space between the liquid repellent region 5 b and the second alignment film 46. At this time, since the liquid repellent region 5b is a region having a relatively high contact angle with the liquid, the ferroelectric liquid crystal flows into the space sandwiched between the liquid repellent region 5b and the second alignment film. It is difficult to flow into the space between the alignment film 6 and the second alignment film 46. Therefore, the space between the liquid repellent region 5b and the second alignment film is not filled with the ferroelectric liquid crystal but is in a vacuum state or filled with an inert gas such as nitrogen gas or air. Thus, the decompression portion 32 is obtained. If this space is not in a vacuum, it is preferably filled with an inert gas.

本発明によれば、上述した強誘電性液晶用配向処理基板を用いるので、親液性領域上に形成された配向膜と撥液性領域との濡れ性の違いを利用することにより、隔壁を設けることなく、強誘電性液晶を直線状空間に封入することができる。これにより、例えば、配向膜の配向処理方向と、ストライプ状の撥液性領域の長手方向とを所定の角度にすることで、強誘電性液晶の配向性を向上させることができ、配向欠陥の発生を抑制することが可能である。   According to the present invention, since the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal described above is used, the partition wall is formed by utilizing the difference in wettability between the alignment film formed on the lyophilic region and the liquid repellent region. The ferroelectric liquid crystal can be sealed in the linear space without providing it. Thereby, for example, by aligning the alignment treatment direction of the alignment film and the longitudinal direction of the stripe-shaped liquid repellent region at a predetermined angle, the alignment property of the ferroelectric liquid crystal can be improved, and the alignment defects can be improved. It is possible to suppress the occurrence.

例えば図17に示すように、上述したような液晶滴下方式により強誘電性液晶33を封入する場合であって、ストライプ状の配向膜6の長手方向に沿って強誘電性液晶33を連続的に滴下する場合は、配向膜6の配向処理方向dと、ストライプ状の撥液性領域5bの長手方向nとを略垂直にすることで、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。ストライプ状の配向膜6の長手方向に沿って強誘電性液晶33を連続的に滴下した場合、強誘電性液晶33はストライプ状の配向膜6の幅方向pに流動すると想定されるからである。
また例えば、図示しないが、上述したような真空注入方式により強誘電性液晶を封入する場合は、配向膜の配向処理方向と、ストライプ状の撥液性領域の長手方向とを略平行にすることで、強誘電性液晶の配向性を向上させることができる。強誘電性液晶はストライプ状の配向膜の長手方向に沿って注入されると想定されるからである。
For example, as shown in FIG. 17, when the ferroelectric liquid crystal 33 is sealed by the liquid crystal dropping method as described above, the ferroelectric liquid crystal 33 is continuously applied along the longitudinal direction of the stripe-shaped alignment film 6. In the case of dripping, the alignment property of the ferroelectric liquid crystal can be improved by making the alignment treatment direction d of the alignment film 6 and the longitudinal direction n of the striped liquid repellent region 5b substantially perpendicular. This is because it is assumed that when the ferroelectric liquid crystal 33 is continuously dropped along the longitudinal direction of the stripe-shaped alignment film 6, the ferroelectric liquid crystal 33 flows in the width direction p of the stripe-shaped alignment film 6. .
For example, although not shown, when the ferroelectric liquid crystal is sealed by the vacuum injection method as described above, the alignment treatment direction of the alignment film and the longitudinal direction of the stripe-shaped liquid repellent region are substantially parallel. Thus, the orientation of the ferroelectric liquid crystal can be improved. This is because the ferroelectric liquid crystal is assumed to be injected along the longitudinal direction of the stripe-shaped alignment film.

また、上述したように、隔壁を設ける必要がないので、本発明の液晶表示素子は、小型ディスプレイとして好適である。   Further, as described above, since it is not necessary to provide a partition wall, the liquid crystal display element of the present invention is suitable as a small display.

本発明においては、強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域に対応して、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間に減圧部分が設けられており、この減圧部分が、温度変化に伴う強誘電性液晶の膨張・収縮に追従することができる。これにより、セルギャップを一定に保つことができ、表示ムラの発生を抑制することが可能である。   In the present invention, a reduced pressure portion is provided between the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate, corresponding to the liquid repellent area of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal, It is possible to follow the expansion / contraction of the ferroelectric liquid crystal accompanying the change. Thereby, the cell gap can be kept constant, and the occurrence of display unevenness can be suppressed.

また、減圧状態である減圧部分と、大気圧である液晶表示素子の外部との気圧差により、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板間には常に外部から均一に圧力がかかっていることになるため、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板の密着強度を高めることができる。   In addition, due to the difference in pressure between the reduced pressure portion in the reduced pressure state and the outside of the liquid crystal display element that is at atmospheric pressure, a uniform pressure is always applied from the outside between the alignment substrate for the ferroelectric liquid crystal and the counter substrate. Therefore, the adhesion strength between the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter substrate can be increased.

なお、強誘電性液晶用配向処理基板については、上記「A.強誘電性液晶用配向処理基板」の項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。以下、本発明の液晶表示素子の他の構成について説明する。   Note that the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal is the same as that described in the section “A. Alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal”, and therefore the description thereof is omitted here. Hereinafter, another configuration of the liquid crystal display element of the present invention will be described.

1.液晶層
本発明における液晶層は、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および対向基板の第2配向膜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。
1. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer in the present invention is configured by sandwiching a ferroelectric liquid crystal between the alignment film of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the second alignment film of the counter substrate.

本発明に用いられる強誘電性液晶としては、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。強誘電性液晶の相系列としては、例えば、降温過程において、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。 The ferroelectric liquid crystal used in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase. As the phase series of the ferroelectric liquid crystal, for example, a phase change between a nematic (N) phase, a cholesteric (Ch) phase, a chiral smectic C (SmC * ) phase, and a nematic (N) phase-chiral smectic in the temperature lowering process. Phase change with 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-What changes phase with chiral smectic C (SmC * ) phase.

中でも、強誘電性液晶は、単安定性を示すものであることが好ましい。強誘電性液晶として単安定性を示すものを用いることにより、階調表示が可能となるからである。   Among these, it is preferable that the ferroelectric liquid crystal is monostable. This is because gradation display is possible by using a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability.

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18に例示するように、液晶分子35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35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35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35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. As illustrated in FIG. 18, the ferroelectric liquid crystal rotates along a cone ridge line in which the liquid crystal molecules 35 are inclined from the layer normal line z and have a bottom surface perpendicular to the layer normal line z. In such a cone, the tilt angle of the liquid crystal molecules 35 with respect to the layer normal z is referred to as a tilt angle θ. Thus, the liquid crystal molecules 35 can operate on the cone between two states inclined by a tilt angle ± θ with respect to the layer normal z. Specifically, the expression of monostability means a state in which the liquid crystal molecules 35 are stabilized in any one state on the cone when no voltage is applied.

単安定性を示すものの中でも、例えば図19下段左に示すような、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、half−V shaped switching(以下、HV字型スイッチングと称する。)特性を示すものが特に好ましい。このようなHV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いると、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができ、これにより時間的に切り替えられる各色をより明るく表示することができ、明るいカラー表示の液晶表示素子を実現することができるからである。
なお、「HV字型スイッチング特性」とは、印加電圧に対する光透過率が非対称な電気光学特性をいう。
Among those exhibiting monostability, liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage is applied as shown in the lower left of FIG. 19, for example, referred to as HV-shaped switching. ) Those exhibiting characteristics are particularly preferred. When the ferroelectric liquid crystal exhibiting such HV-shaped switching characteristics is used, the opening time as a black and white shutter can be made sufficiently long, whereby each color that can be temporally switched can be displayed brighter. This is because a bright color display liquid crystal display element can be realized.
The “HV-shaped switching characteristic” refers to an electro-optical characteristic in which the light transmittance with respect to an applied voltage is asymmetric.

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。   Such a ferroelectric liquid crystal can be variously selected from generally known liquid crystal materials according to required characteristics.

特に、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、HV字型スイッチング特性を示すものとして好適である。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。 In particular, a liquid crystal material that exhibits an SmC * phase from the Ch phase without passing through the SmA phase is suitable as a material that exhibits HV-shaped switching characteristics. 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−Q−X−(Q−Y−Q−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、Q、QおよびQ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、XおよびYはそれぞれ、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CHCH−、−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−Q−Za−Q−Zb−Q−Zc−Rd
(式中、Q、Q、Qは上記一般式と同じ意味を表し、ZaおよびZbは−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CHCH−、−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.

本発明における液晶層には、上記の強誘電性液晶以外に他の化合物が含有されていてもよい。他の化合物としては、本発明の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ものを用いることができる。好適に用いられる他の化合物としては、重合性モノマーの重合物を挙げることができる。液晶層中に重合性モノマーの重合物が含有されることにより、強誘電性液晶の配列がいわゆる「高分子安定化」され、優れた配向安定性が得られるからである。   The liquid crystal layer in the present invention may contain other compounds in addition to the above ferroelectric liquid crystal. As other compounds, those having an arbitrary function can be used depending on the function required for the liquid crystal display element of the present invention. Examples of other compounds that can be suitably used include a polymer of a polymerizable monomer. This is because when the polymer of the polymerizable monomer is contained in the liquid crystal layer, the alignment of the ferroelectric liquid crystal is so-called “polymer stabilization” and excellent alignment stability is obtained.

上記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い。重合性モノマーとしては、加熱処理により重合反応を生じる熱硬化性樹脂モノマー、および活性放射線の照射により重合反応を生じる活性放射線硬化性樹脂モノマーを挙げることができる。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ため、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 is not particularly limited as long as it is a compound that generates a polymer by a polymerization reaction. Examples of the polymerizable monomer include a thermosetting resin monomer that causes a polymerization reaction by heat treatment, and an actinic radiation curable resin monomer that causes a polymerization reaction by irradiation with actinic radiation. 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、液晶層においてより強いポリマーネットワークを形成することができるため、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、液晶層の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 in the liquid crystal layer, so that the intermolecular force and the polymer network at the alignment film interface can be strengthened. Thereby, disorder of the alignment of the ferroelectric liquid crystal due to the temperature change of the liquid crystal layer 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、液晶層が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 polymerizable functional groups at both ends of the molecule, it is possible to form a polymer network in which the distance between the polymers is wide, and the driving voltage of the ferroelectric liquid crystal is reduced due to the liquid crystal layer containing a polymer of a polymerizable monomer. It is because it can prevent.

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液晶層中に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. The presence of the polymer having such a regular alignment state in the liquid crystal layer can improve the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal, and can obtain excellent heat resistance and impact resistance. .

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(4)、(5)および(7)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 (4), (5) and (7).

Figure 2008256941
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上記式(4)および(5)において、A、B、D、EおよびFはベンゼン、シクロヘキサンまたはピリミジンを表し、これらはハロゲン等の置換基を有していてもよい。また、AおよびB、あるいはDおよびEは、アセチレン基、メチレン基、エステル基等の結合基を介して結合していてもよい。MおよびM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 (4) and (5), 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(7)において、Yは、水素、炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜20のアルケニル、炭素数1〜20のアルキルオキシ、炭素数1〜20のアルキルオキシカルボニル、ホルミル、炭素数1〜20のアルキルカルボニル、炭素数1〜20のアルキルカルボニルオキシ、ハロゲン、シアノまたはニトロを表す。   In the above formula (7), 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, formyl Represents alkylcarbonyl having 1 to 20 carbon atoms, alkylcarbonyloxy having 1 to 20 carbon atoms, 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.

Figure 2008256941
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Figure 2008256941
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Figure 2008256941
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また、上記重合性モノマーの重合物は、単一の重合性モノマーの重合物であってもよく、2以上の異なる重合性モノマーの重合物であってもよい。2以上の異なる重合性モノマーの重合物とする場合は、例えば、上記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の重合物を例示することができる。   The polymer of the polymerizable monomer may be a polymer of a single polymerizable monomer or a polymer of two or more different polymerizable monomers. In the case of using a polymer of two or more different polymerizable monomers, for example, a polymer of an ultraviolet curable liquid crystal monomer represented by the above formula and another ultraviolet curable resin monomer can be exemplified.

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、液晶層において液晶性を示す原子団が配向しやすくなるからである。また、その結果として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 the atomic group exhibiting liquid crystallinity in the side chain increases the degree of freedom of the atomic group, and therefore the atomic group exhibiting liquid crystallinity is easily aligned in the liquid crystal layer. Further, as a result, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal can be improved.

液晶層中の重合性モノマーの重合物の存在量としては、強誘電性液晶の配向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、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%の範囲内、さらに好ましくは1質量%〜10質量%の範囲内である。重合性モノマーの重合物の存在量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶の駆動電圧が増加したり、応答速度が低下したりする場合があるからである。また、重合性モノマーの重合物の存在量が上記範囲よりも少ないと、強誘電性液晶の配向安定性が不十分となり、耐熱性や耐衝撃性が低下する可能性があるからである。   The amount of the polymerized polymerizable monomer in the liquid crystal layer is not particularly limited as long as it is within a range in which the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal can be set to a desired level, but is 0.5% by mass to 30% by mass. Within the range, 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 the amount of the polymerized monomer is larger than the above range, the driving voltage of the ferroelectric liquid crystal may increase or the response speed may decrease. Further, when the amount of the polymerizable monomer polymer is less than the above range, the alignment stability of the ferroelectric liquid crystal becomes insufficient, and the heat resistance and impact resistance may be lowered.

なお、液晶層中の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、液晶層の総質量とから算出することができる。   The abundance of the polymerizable monomer polymer in the liquid crystal layer is obtained by washing the monomolecular liquid crystal in the liquid crystal layer with a solvent and then weighing the weight of the remaining polymerizable monomer polymer with an electronic balance. It can be calculated from the remaining amount and the total mass of the liquid crystal layer.

強誘電性液晶の封入方法としては、一般な封入方法を用いることができ、例えば、真空注入方式および液晶滴下方式のいずれも適用することができる。   As a method of encapsulating the ferroelectric liquid crystal, a general encapsulating method can be used, and for example, either a vacuum injection method or a liquid crystal dropping method can be applied.

真空注入方式の場合、例えば、あらかじめ強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板を用いて液晶セルを作製し、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液晶セルに強誘電性液晶を等方性液体の状態で注入し、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。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ことができる。   In the case of the vacuum injection method, for example, a liquid crystal cell is prepared in advance using an alignment treatment substrate for a ferroelectric liquid crystal and a counter substrate, and the ferroelectric liquid crystal is heated to obtain an isotropic liquid, which utilizes the capillary effect. Then, the liquid crystal layer can be formed by injecting the ferroelectric liquid crystal into the liquid crystal cell in an isotropic liquid state and sealing with an adhesive. Thereafter, the encapsulated ferroelectric liquid crystal can be aligned by slowly cooling the liquid crystal cell to room temperature.

また液晶滴下方式の場合、例えば、強誘電性液晶用配向処理基板の周縁にシール材を塗布し、この強誘電性液晶用配向処理基板を加熱し、強誘電性液晶を加温することにより等方性液体とし、加熱した強誘電性液晶用配向処理基板上に強誘電性液晶を等方性液体の状態で滴下し、強誘電性液晶が滴下された強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板を対向させ、減圧下で重ね合わせ、シール材を介して接着させることにより、液晶層を形成することができる。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ことができる。   In the case of the liquid crystal dropping method, for example, a sealing material is applied to the periphery of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal, the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal is heated, and the ferroelectric liquid crystal is heated. A ferroelectric liquid crystal is dropped in the state of an isotropic liquid on a heated alignment substrate for a ferroelectric liquid crystal, and the ferroelectric liquid crystal alignment processing substrate on which the ferroelectric liquid crystal is dropped The liquid crystal layer can be formed by making the substrates face each other, stacking them under reduced pressure, and bonding them with a sealant. Thereafter, the encapsulated ferroelectric liquid crystal can be aligned by slowly cooling the liquid crystal cell to room temperature.

上記液晶滴下方式の場合、強誘電性液晶の滴下方法としては、封入可能な所定量を滴下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。例えば、間欠的に滴下する方法であってもよく、連続的に滴下する方法であってもよい。具体的には、強誘電性液晶の滴下方法としては、インクジェット方式、ディスペンサー方式等が挙げられる。   In the case of the liquid crystal dropping method, the method for dropping the ferroelectric liquid crystal is not particularly limited as long as a predetermined amount that can be sealed can be dropped. For example, a method of dropping intermittently or a method of dropping continuously may be used. Specifically, the dropping method of the ferroelectric liquid crystal includes an ink jet method, a dispenser method, and the like.

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.

また、液晶層の厚みは、ビーズ、カラムスペーサなどのスペーサにより調整することができる。このスペーサは、撥液性領域上に形成されていることが好ましい。すなわち、スペーサは、非表示領域に形成されていることが好ましい。一般に、スペーサ付近では強誘電性液晶の配向不良が生じやすいが、スペーサが非表示領域に形成されていることにより、スペーサ付近での配向不良による画像表示への影響を低減することができるからである。   The thickness of the liquid crystal layer can be adjusted by a spacer such as a bead or a column spacer. This spacer is preferably formed on the liquid repellent region. That is, the spacer is preferably formed in the non-display area. In general, ferroelectric liquid crystal alignment defects are likely to occur in the vicinity of the spacer. However, since the spacer is formed in the non-display region, the influence on the image display due to the alignment defect in the vicinity of the spacer can be reduced. is there.

2.対向基板
本発明に用いられる対向基板は、第2基材と、第2基材上に形成された第2電極層と、第2電極層上に形成された第2配向膜とを有するものである。
2. The counter substrate used in the present invention has a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and a second alignment film formed on the second electrode layer. is there.

本発明においては、強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜と、対向基板の第2配向膜とは、互いに異なる組成を有する材料を用いて構成されていることが好ましい。これにより、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥、ダブルドメイン等の配向欠陥の発生を抑制することができるからである。特に、ダブルドメインの発生を効果的に抑制することができ、モノドメイン配向を得ることができる。配向膜および第2配向膜の構成材料を異なる組成とすることにより良好な配向状態が得られる理由は明らかではないが、配向膜のそれぞれと強誘電性液晶との相互作用の相違によるものと考えられる。また、配向膜および第2配向膜の配向規制力により強誘電性液晶を配向させることができるので、相転移点以上に昇温することによる配向乱れが生じにくく、優れた配向安定性を得ることができる。   In the present invention, it is preferable that the alignment film of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the second alignment film of the counter substrate are made of materials having different compositions. This is because the occurrence of orientation defects such as zigzag defects, hairpin defects, and double domains can be suppressed. In particular, the occurrence of double domains can be effectively suppressed, and monodomain orientation can be obtained. The reason why a good alignment state can be obtained by making the constituent materials of the alignment film and the second alignment film different is not clear, but is thought to be due to the difference in the interaction between each of the alignment films and the ferroelectric liquid crystal. It is done. In addition, since the ferroelectric liquid crystal can be aligned by the alignment regulating force of the alignment film and the second alignment film, alignment disorder due to temperature rise above the phase transition point hardly occurs, and excellent alignment stability is obtained. Can do.

配向膜および第2配向膜の構成材料の組成を異なるものとするには、例えば、配向膜および第2配向膜のいずれか一方を光配向膜、他方をラビング配向膜とすればよい。また、配向膜および第2配向膜の両方をラビング配向膜として、ラビング配向膜の構成材料の組成を異なるものとする、あるいは、両方を光配向膜として、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることによって、配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。   In order to make the composition of the constituent materials of the alignment film and the second alignment film different, for example, one of the alignment film and the second alignment film may be a photo-alignment film and the other may be a rubbing alignment film. Also, both the alignment film and the second alignment film are used as the rubbing alignment film, and the constituent materials of the rubbing alignment film are different, or both are used as the photo-alignment film, and the constituent materials of the photo-alignment film are different. By making it, the composition of the constituent material of the alignment film can be made different.

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

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

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

また、配向膜および第2配向膜のいずれか一方の上に反応性液晶層を形成する、あるいは、配向膜および第2配向膜の両方の上に反応性液晶層を形成して、それぞれの反応性液晶層の構成材料の組成を異なるものとすることによって、強誘電性液晶を挟んで、各基板の最表面に形成された部材の構成材料の組成を異なるものとすることができる。   Further, a reactive liquid crystal layer is formed on one of the alignment film and the second alignment film, or a reactive liquid crystal layer is formed on both the alignment film and the second alignment film, and each reaction is performed. By making the composition of the constituent material of the conductive liquid crystal layer different, the composition of the constituent material of the member formed on the outermost surface of each substrate can be made different from that of the ferroelectric liquid crystal.

本発明に用いられる第2配向膜は、第2基材上の全面に形成されていてもよく、第2基材上にパターン状に形成されていてもよいが、中でも、パターン状に形成されていることが好ましい。この場合、対向基板も、上記強誘電性液晶用配向処理基板であることが好ましい。   The second alignment film used in the present invention may be formed on the entire surface of the second substrate, or may be formed in a pattern on the second substrate. It is preferable. In this case, the counter substrate is also preferably the above-mentioned alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal.

図3に、対向基板が強誘電性液晶用配向処理基板である場合の例を示す。図3に例示する液晶表示素子30においては、2枚の強誘電性液晶用配向処理基板1および1´が対向しており、これらの強誘電性液晶用配向処理基板1および1´のそれぞれの配向膜6および6´の間に強誘電性液晶が挟持され、液晶層31が構成されている。強誘電性液晶用配向処理基板1および1´は、それぞれ、基材2、2´上に電極層3、3´および濡れ性変化層4、4´が形成され、この濡れ性変化層4、4´の表面にストライプ状の親液性領域5a、5a´および撥液性領域5b、5b´が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域5a、5a´上に配向膜6、6´が形成されたものである。2枚の強誘電性液晶用配向処理基板1および1´は、それぞれの配向膜6および6´、すなわちそれぞれの親液性領域5aおよび5a´が向かい合い、またそれぞれの撥液性領域5bおよび5b´が向かい合うように配置されている。また、撥液性領域5bおよび5b´の間には、強誘電性液晶が充填されておらず、真空状態であるか、あるいは、窒素ガス等の不活性ガスや空気が充填され、減圧部分32になっている。   FIG. 3 shows an example in which the counter substrate is a ferroelectric liquid crystal alignment treatment substrate. In the liquid crystal display element 30 illustrated in FIG. 3, two alignment substrates 1 and 1 ′ for ferroelectric liquid crystal face each other, and each of these alignment substrates 1 and 1 ′ for ferroelectric liquid crystal is opposed. A ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the alignment films 6 and 6 ′ to form a liquid crystal layer 31. The alignment substrates 1 and 1 ′ for ferroelectric liquid crystal have electrode layers 3, 3 ′ and wettability changing layers 4, 4 ′ formed on the substrates 2, 2 ′, respectively. A wettability change pattern in which stripe-like lyophilic regions 5a and 5a 'and lyophobic regions 5b and 5b' are alternately arranged is formed on the surface of 4 ', and is oriented on the lyophilic regions 5a and 5a'. Films 6 and 6 'are formed. The two alignment processing substrates 1 and 1 'for ferroelectric liquid crystal face the respective alignment films 6 and 6', that is, the respective lyophilic regions 5a and 5a ', and the respective liquid repellent regions 5b and 5b. It is arranged so that ′ faces each other. Further, the liquid-repellent regions 5b and 5b ′ are not filled with the ferroelectric liquid crystal and are in a vacuum state, or filled with an inert gas such as nitrogen gas or air, and the decompression portion 32. It has become.

このように、対向基板が強誘電性液晶用配向処理基板である場合、各強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜同士が向かい合い、各強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域同士が向かい合うように、両基板が配置される。   Thus, when the counter substrate is a ferroelectric liquid crystal alignment treatment substrate, the alignment films of each ferroelectric liquid crystal alignment treatment substrate face each other, and the liquid repellent regions of each ferroelectric liquid crystal alignment treatment substrate face each other. Both substrates are arranged so that they face each other.

なお、第2基材、第2電極層および第2配向膜については、上記「A.強誘電性液晶用配向処理基板」に記載した基材、電極層および配向膜とそれぞれ同様であり、強誘電性液晶用配向処理基板については、上記「A.強誘電性液晶用配向処理基板」に記載したモノと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The second substrate, the second electrode layer, and the second alignment film are the same as the substrate, electrode layer, and alignment film described in “A. Alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal”, respectively. The alignment substrate for dielectric liquid crystal is the same as that described above in “A. Alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal”, and the description thereof is omitted here.

3.偏光板
本発明においては、強誘電性液晶用配向処理基板および対向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、強誘電性液晶用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(配向膜の配向処理方向)と揃うように設置することにより、強誘電性液晶用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、対向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、偏光が対向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。
3. Polarizing plate In the present invention, polarizing plates may be provided on the outer sides of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the counter 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 ferroelectric liquid crystal is arranged by aligning the polarization axis of the polarizing plate on the alignment substrate for the ferroelectric liquid crystal with the alignment direction of the liquid crystal molecules (the alignment processing direction of the alignment film). The polarized light transmitted through the polarizing plate on the alignment processing substrate side cannot be rotated by 90 °, and is blocked by the polarizing plate on the counter substrate side to be in a dark state. 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 counter 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.

本発明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 the present invention is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction in the wave of light, and a polarizing plate generally used as a polarizing plate of a liquid crystal display element may be used. it can.

4.液晶表示素子の駆動方法
本発明の液晶表示素子は、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。
4). Driving method of liquid crystal display element The liquid crystal display element of the present invention can use the high-speed response of ferroelectric liquid crystal, so that one pixel is time-divided and high-speed response is obtained in order to obtain good video display characteristics. In particular, driving by the required field sequential color method is suitable.
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.

本発明の液晶表示素子は、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 the present invention 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. Furthermore, 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、強誘電性液晶用配向処理基板および対向基板のいずれが、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 the active matrix system using TFTs, either the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal or the counter 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に例示する液晶表示素子30は、強誘電性液晶用配向処理基板1(共通電極基板)と、対向基板41(TFT基板)とを有するものである。強誘電性液晶用配向処理基板1(共通電極基板)は、基材2上に電極層3(共通電極)が形成され、図示しないが濡れ性変化層が形成され、濡れ性変化層表面にストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンが形成され、親液性領域上に配向膜6が形成されたものである。また、対向基板41(TFT基板)は、第2基材42上に画素電極(第2電極層)43、ゲート電極44a、ソース電極44bおよびTFT45が形成され、図示しないがこれらの上に第2配向膜が形成されたものである。ゲート電極44aおよびソース電極44bはそれぞれ縦横に配列しており、ゲート電極44aおよびソース電極44bに信号を加えることによりTFT45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44aおよびソース電極44b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44aの信号とソース電極44bの信号とは独立に動作することができる。ゲート電極44aおよびソース電極44bにより囲まれた部分は、本発明の液晶表示素子を駆動する最小単位である画素であり、各画素には少なくとも1つ以上のTFT45および画素電極(第2電極層)43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を動作させることができる。なお、図20において、液晶層、濡れ性変化層、濡れ性変化パターンおよび第2配向膜は省略されている。   FIG. 20 is a perspective view showing an example of an active matrix type liquid crystal display element using TFTs. A liquid crystal display element 30 illustrated in FIG. 20 includes a ferroelectric liquid crystal alignment processing substrate 1 (common electrode substrate) and a counter substrate 41 (TFT substrate). The alignment substrate 1 (common electrode substrate) for ferroelectric liquid crystal has an electrode layer 3 (common electrode) formed on a base material 2, a wettability changing layer (not shown), and stripes on the wettability changing layer surface. The wettability change pattern in which the lyophilic regions and the liquid repellent regions are alternately arranged is formed, and the alignment film 6 is formed on the lyophilic region. The counter substrate 41 (TFT substrate) includes a pixel electrode (second electrode layer) 43, a gate electrode 44a, a source electrode 44b, and a TFT 45 formed on a second base material 42. An alignment film is formed. The gate electrode 44a and the source electrode 44b are arranged vertically and horizontally, respectively, and by applying a signal to the gate electrode 44a and the source electrode 44b, the TFT 45 can be operated to drive the ferroelectric liquid crystal. A portion where the gate electrode 44a and the source electrode 44b intersect with each other is insulated by an insulating layer (not shown), and the signal of the gate electrode 44a and the signal of the source electrode 44b can operate independently. A portion surrounded by the gate electrode 44a and the source electrode 44b is a pixel which is a minimum unit for driving the liquid crystal display element of the present invention. Each pixel includes at least one TFT 45 and a pixel electrode (second electrode layer). 43 is formed. Then, by sequentially applying a signal voltage to the gate electrode and the source electrode, the TFT of each pixel can be operated. In FIG. 20, the liquid crystal layer, the wettability changing layer, the wettability changing pattern, and the second alignment film are omitted.

また、本発明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。   The liquid crystal display element of the present invention can also be driven by a segment system.

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。
[実施例]
まず、イソプロピルアルコール3gと、オルガノシロキサン(東芝シリコーン製、TSL8113)0.4gと、フルオロアルコキシシランMF−160E(トーケムプロダクツ製)0.3gと、光触媒無機コーティング剤ST−K01(石原産業株式会社製)2gとを混合し、溶液を調製した。次に、ITO電極が形成されたガラス基板2枚をよく洗浄し、これらのガラス基板上の全面に上記の溶液を塗布した。得られた塗膜を乾燥し、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0.1μmの透明な濡れ性変化層を形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
[Example]
First, 3 g of isopropyl alcohol, 0.4 g of organosiloxane (manufactured by Toshiba Silicone, TSL8113), 0.3 g of fluoroalkoxysilane MF-160E (manufactured by Tochem Products), and photocatalyst inorganic coating agent ST-K01 (Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 2 g) and a solution was prepared. Next, two glass substrates on which ITO electrodes were formed were thoroughly washed, and the above solution was applied to the entire surface of these glass substrates. The obtained coating film was dried and subjected to hydrolysis and polycondensation reaction to form a transparent wettability variable layer having a thickness of 0.1 μm in which the photocatalyst was firmly fixed in the organopolysiloxane.

次いで、所定のフォトマスクを用いて、光照射部のパターンがL(ライン)/S(スペース)=1500μm/10μmとなるようにストライプパターン状に濡れ性変化層に紫外線を照射した。紫外線照射は、大日本スクリーン株式会社製UV露光機MA−1200DUVを用い、23.6mW/cmの照度で3分間照射した。紫外線の照射により濡れ性変化層の所定の領域に撥液性領域を形成した。 Next, using a predetermined photomask, the wettability changing layer was irradiated with ultraviolet rays in a stripe pattern so that the pattern of the light irradiation portion was L (line) / S (space) = 1500 μm / 10 μm. Ultraviolet irradiation was performed for 3 minutes at an illuminance of 23.6 mW / cm 2 using a UV exposure machine MA-1200DUV manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd. A liquid repellent region was formed in a predetermined region of the wettability changing layer by irradiation with ultraviolet rays.

次に、濡れ性変化層上に、光二量化反応型の光配向膜材料(商品名:ROP-102、ロリックテクノロジー社製)の2質量%シクロペンタノン溶液をスピンコートし、130℃で10分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約100mJ/cm照射し、配向処理を行い、光配向膜を形成した。また、片方の基板には、光配向膜上にさらに重合性液晶(商品名:ROF−5101、ロリックテクノロジー社製)をスピンコート法にて積層し、窒素雰囲気下で非偏光光を1J/cm照射し、反応性液晶層を形成した。そして、反応性液晶層上に1.5μmのビーズスペーサを散布した。 Next, a 2% by mass cyclopentanone solution of a photodimerization reaction type photo-alignment film material (trade name: ROP-102, manufactured by Roric Technology Co., Ltd.) is spin-coated on the wettability changing layer, and is maintained at 130 ° C. for 10 minutes. After drying, linearly polarized ultraviolet rays were irradiated at about 100 mJ / cm 2 to perform an alignment treatment, and a photo-alignment film was formed. Further, on one substrate, a polymerizable liquid crystal (trade name: ROF-5101, manufactured by Rorlic Technology) is further laminated on the photo-alignment film by a spin coat method, and unpolarized light is 1 J / cm in a nitrogen atmosphere. Two reactive liquid crystal layers were formed by irradiation. Then, 1.5 μm bead spacers were dispersed on the reactive liquid crystal layer.

真空チャンバー内に配置したホットプレートを100℃に加熱して、このホットプレート上に片方の基板を配置し、100℃に加熱したインクジェットヘッドを用いて、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)を塗布した。次に、もう片方の基板を、吸着プレートで吸着し、2枚の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た。そして、真空チャンバー内が10Torrになるように排気を行った状態で、両基板を密着させ、一定の圧力をかけた後、真空チャンバー内を常圧に戻した。その後、強誘電性液晶を室温まで徐冷することにより、液晶表示素子を作製した。
その結果、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張や収縮によるセルギャップ変化がなく、表示ムラがないパネルが作成できた。
A hot plate placed in a vacuum chamber is heated to 100 ° C., one substrate is placed on the hot plate, and a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, AZ) is formed using an inkjet head heated to 100 ° C. Electronic Materials) was applied. Next, the other substrate was adsorbed by an adsorption plate, and the two substrates were opposed to each other so that their alignment processing directions were parallel to each other. Then, the substrates were brought into close contact with each other in a state where evacuation was performed so that the inside of the vacuum chamber became 10 Torr, and after applying a certain pressure, the inside of the vacuum chamber was returned to normal pressure. Thereafter, the ferroelectric liquid crystal was gradually cooled to room temperature to produce a liquid crystal display element.
As a result, it was possible to produce a panel having no display unevenness without cell gap change due to expansion or contraction due to temperature change of the ferroelectric liquid crystal.

[比較例]
まず、ITO電極が形成されたガラス基板2枚をよく洗浄した。
片方のガラス基板上に透明レジスト(商品名:NN780、JSR社製)をスピンコートして、減圧乾燥し、90℃で3分間プリベークを行った。次いで、100mJ/cmの紫外線でマスク露光し、無機アルカリ溶液で現像を行い、230℃で30分間ポストベークを行った。これにより、ストライプ状の高さ1.5μm、L/S=10μm/1500μmのストライプパターン状の隔壁を形成した。
次に、隔壁が形成された基板上に、光二量化反応型の光配向膜材料(商品名:ROP-102、ロリックテクノロジー社製)の2質量%シクロペンタノン溶液をスピンコートし、130℃で10分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約100mJ/cm照射し、配向処理を行い、光配向膜を形成した。この光配向膜上に、さらに重合性液晶(商品名:ROF−5101、ロリックテクノロジー社製)をスピンコート法にて積層し、窒素雰囲気下で非偏光光を1J/cm照射し、反応性液晶層を形成した。
[Comparative example]
First, two glass substrates on which ITO electrodes were formed were thoroughly washed.
A transparent resist (trade name: NN780, manufactured by JSR) was spin-coated on one glass substrate, dried under reduced pressure, and prebaked at 90 ° C. for 3 minutes. Subsequently, it exposed to a mask with 100 mJ / cm 2 ultraviolet rays, developed with an inorganic alkali solution, and post-baked at 230 ° C. for 30 minutes. Thereby, stripe-shaped partition walls having a stripe-shaped height of 1.5 μm and L / S = 10 μm / 1500 μm were formed.
Next, a 2% by mass cyclopentanone solution of a photodimerization reaction type photo-alignment film material (trade name: ROP-102, manufactured by Rorlic Technology Co., Ltd.) is spin-coated on the substrate on which the partition walls are formed at 130 ° C. After drying for 10 minutes, a linearly polarized ultraviolet ray was irradiated at about 100 mJ / cm 2 to perform an alignment treatment to form a photo-alignment film. On this photo-alignment film, a polymerizable liquid crystal (trade name: ROF-5101, manufactured by Rorlic Technology Co., Ltd.) is further laminated by a spin coating method, and irradiated with 1 J / cm 2 of non-polarized light in a nitrogen atmosphere. A liquid crystal layer was formed.

次に、もう片方のガラス基板上に、光二量化反応型の光配向膜材料(商品名:ROP-102、ロリックテクノロジー社製)の2質量%シクロペンタノン溶液をスピンコートし、130℃で10分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約100mJ/cm照射し、配向処理を行い、光配向膜を形成した。 Next, a 2% by mass cyclopentanone solution of a photo-dimerization reaction type photo-alignment film material (trade name: ROP-102, manufactured by Rorlic Technology) is spin-coated on the other glass substrate, and 10% at 130 ° C. After drying for a minute, linearly polarized ultraviolet rays were irradiated at about 100 mJ / cm 2 to perform alignment treatment to form a photo-alignment film.

真空チャンバー内に配置したホットプレートを100℃に加熱して、このホットプレート上に片方の基板を配置し、100℃に加熱したインクジェットヘッドを用いて、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)を塗布した。次に、もう片方の基板を、吸着プレートで吸着し、2枚の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た。そして、真空チャンバー内が10Torrになるように排気を行った状態で、両基板を密着させ、一定の圧力をかけた後、真空チャンバー内を常圧に戻した。その後、強誘電性液晶を室温まで徐冷することにより、液晶表示素子を作製した。
その結果、強誘電性液晶の温度変化に伴う膨張や収縮によるセルギャップ変化がパネル内で発生し、表示ムラが確認された。
A hot plate placed in a vacuum chamber is heated to 100 ° C., one substrate is placed on the hot plate, and a ferroelectric liquid crystal (trade name: R2301, AZ) is formed using an inkjet head heated to 100 ° C. Electronic Materials) was applied. Next, the other substrate was adsorbed by an adsorption plate, and the two substrates were opposed to each other so that their alignment processing directions were parallel to each other. Then, the substrates were brought into close contact with each other in a state where evacuation was performed so that the inside of the vacuum chamber became 10 Torr, and after applying a certain pressure, the inside of the vacuum chamber was returned to normal pressure. Thereafter, the ferroelectric liquid crystal was gradually cooled to room temperature to produce a liquid crystal display element.
As a result, a cell gap change due to expansion and contraction accompanying the temperature change of the ferroelectric liquid crystal occurred in the panel, and display unevenness was confirmed.

本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 図1のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the liquid crystal display element of this invention. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 図4のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 図6のC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の製造方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 図12のD−D線断面図である。It is the DD sectional view taken on the line of FIG. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の製造方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 本発明の強誘電性液晶用配向処理基板の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of this invention. 本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the liquid crystal display element of this invention. 本発明の液晶表示素子の製造方法における強誘電性液晶の封入方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the sealing method of the ferroelectric liquid crystal in the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention. 液晶分子の挙動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the behavior of a liquid crystal molecule. 強誘電性液晶の印加電圧に対する透過率の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the transmittance | permeability with respect to the applied voltage of a ferroelectric liquid crystal. 本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the liquid crystal display element of this invention. 強誘電性液晶の有する相系列の相違による配向の違いを示した図である。It is the figure which showed the difference in orientation by the difference in the phase sequence which a ferroelectric liquid crystal has.

符号の説明Explanation of symbols

1,1´ … 強誘電性液晶用配向処理基板
2,2´ … 基材
3,3´ … 電極層
4,4´ … 濡れ性変化層
5a,5a´ … 親液性領域
5b,5b´ … 撥液性領域
6,6´ … 配向膜
7 … 樹脂層
8 … 微小親液性領域
9 … 反応性液晶層
13 … 非表示領域
30 … 液晶表示素子
31 … 液晶層
41 … 対向基板
42 … 第2基材
43 … 第2電極層
46 … 第2配向膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 '... Orientation processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals 2,2' ... Base material 3,3 '... Electrode layer 4,4' ... Wetting property change layer 5a, 5a '... Lipophilic area | region 5b, 5b' ... Liquid repellent area 6, 6 '... Alignment film 7 ... Resin layer 8 ... Micro lyophilic area 9 ... Reactive liquid crystal layer 13 ... Non-display area 30 ... Liquid crystal display element 31 ... Liquid crystal layer 41 ... Counter substrate 42 ... Second Base material 43 ... Second electrode layer 46 ... Second alignment film

Claims (8)

基材と、前記基材上に形成された電極層と、前記電極層上に形成され、ストライプ状の親液性領域および撥液性領域が交互に配列された濡れ性変化パターンと、前記親液性領域上に形成された配向膜とを有することを特徴とする強誘電性液晶用配向処理基板。   A base material, an electrode layer formed on the base material, a wettability change pattern formed on the electrode layer, in which stripe-shaped lyophilic regions and lyophobic regions are alternately arranged, and the parent An alignment treatment substrate for ferroelectric liquid crystal, comprising an alignment film formed on a liquid region. 前記電極層および前記配向膜の間に、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、前記濡れ性変化層表面に前記濡れ性変化パターンが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の強誘電性液晶用配向処理基板。   Between the electrode layer and the alignment film, a wettability changing layer whose wettability is changed by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation is formed, and the wettability changing pattern is formed on the wettability changing layer surface The alignment processing board | substrate for ferroelectric liquid crystals of Claim 1 characterized by these. 前記電極層上の前記配向膜のパターン間に、表面にフッ素を含有する樹脂層が形成され、前記樹脂層表面が前記撥液性領域、前記樹脂層の開口部内の前記電極層表面が前記親液性領域であることを特徴とする請求項1に記載の強誘電性液晶用配向処理基板。   A resin layer containing fluorine is formed on the surface between the alignment film patterns on the electrode layer, the resin layer surface is the liquid repellent region, and the electrode layer surface in the opening of the resin layer is the parent layer. 2. The alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to claim 1, which is a liquid region. 前記撥液性領域が、非表示領域に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板。   4. The alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to claim 1, wherein the liquid repellent region is provided in a non-display region. 5. 前記撥液性領域に、当該撥液性領域を隔てて隣接する前記親液性領域を連結する微小親液性領域が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板。   5. The lyophilic region is formed with a lyophilic region connecting the lyophilic regions adjacent to each other with the lyophobic region interposed therebetween. An alignment substrate for a ferroelectric liquid crystal according to claim 1. 前記配向膜上に、反応性液晶を固定化してなる反応性液晶層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板。   6. A substrate for aligning a ferroelectric liquid crystal according to claim 1, wherein a reactive liquid crystal layer formed by fixing a reactive liquid crystal is formed on the alignment film. . 請求項1から請求項6までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板、および、第2基材と、前記第2基材上に形成された第2電極層と、前記第2電極層上に形成された第2配向膜とを有する対向基板を、前記強誘電性液晶用配向処理基板の配向膜および前記対向基板の第2配向膜が対向するように配置し、前記配向膜および前記第2配向膜の間に強誘電性液晶を挟持してなることを特徴とする液晶表示素子。   7. The alignment substrate for ferroelectric liquid crystal according to claim 1, a second base, a second electrode layer formed on the second base, and the second A counter substrate having a second alignment film formed on the electrode layer, the alignment film of the alignment substrate for ferroelectric liquid crystal and the second alignment film of the counter substrate facing each other, and the alignment film And a ferroelectric liquid crystal sandwiched between the second alignment films. 前記対向基板が、請求項1から請求項6までのいずれかに記載の強誘電性液晶用配向処理基板であり、前記各強誘電性液晶用配向処理基板の撥液性領域が互いに向かい合うことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示素子。   The counter substrate is the alignment processing substrate for ferroelectric liquid crystal according to any one of claims 1 to 6, wherein the liquid repellent regions of the alignment processing substrates for ferroelectric liquid crystal face each other. The liquid crystal display element according to claim 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011186026A (en) * 2010-03-05 2011-09-22 Sony Corp Liquid crystal display device and method of manufacturing the same
WO2019071717A1 (en) * 2017-10-12 2019-04-18 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 Color film substrate and manufacturing method therefor, and structure for increasing film layer thickness

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