JP2010256496A - Liquid crystal display element - Google Patents

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Naoko Saruwatari
直子 猿渡
Masahito Okabe
将人 岡部
Rei Harada
怜 原田
Makoto Ishikawa
誠 石川
Naoki Saso
直紀 佐相
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element capable of suppressing generation of orientation defects such as zigzag defects to raise contrast, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The liquid crystal display element has: a first substrate; a first electrode layer which is formed on the first substrate; an alignment layer for reactive crystal which is formed on the first electrode layer; a fixed liquid crystal layer side substrate which is formed on the alignment layer for the reactive liquid crystal and has a fixed liquid crystal layer constituted by fixing a hybrid-aligned reactive liquid crystal; a counter substrate which is arranged so as to face the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate; and a ferroelectric liquid crystal layer which is formed between the fixed liquid crystal layer and the counter substrate and includes ferroelectric liquid crystal, wherein the reactive liquid crystal is hybrid-aligned from the side of the alignment layer for the reactive liquid crystal toward the side of the ferroelectric liquid crystal layer so that a tilt angle gradually increases in the thickness direction. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal.

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。特に、カラー表示を実現する方法の一つであるフィールドシーケンシャルカラー方式は、1画素を時間分割するものであるので、良好な動画表示特性を得るためには白黒シャッターとしての液晶が高速応答性を有していることが必要であり、強誘電性液晶が有用である。   Ferroelectric liquid crystal (FLC) is a liquid crystal suitable for high-speed devices because its response speed is as short as μs order. In particular, the field sequential color method, which is one of the methods for realizing color display, divides one pixel in time, so that a liquid crystal as a black-and-white shutter has high-speed response in order to obtain good moving image display characteristics. It is necessary to have a ferroelectric liquid crystal.

一方、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く、ジグザグ欠陥などの配向欠陥が発生しやすく、このような配向欠陥は光漏れによるコントラスト低下の原因になる。   On the other hand, ferroelectric liquid crystals are more difficult to align due to higher molecular ordering than nematic liquid crystals, and alignment defects such as zigzag defects are likely to occur. Such alignment defects cause a decrease in contrast due to light leakage. .

ジグザグ欠陥をなくす方法としては、パネルを端から徐々に冷却する温度勾配法や大きなプレチルト角を与える方法が知られており、大きなプレチルト角を得る方法には斜方蒸着法やラビング法が知られている。
また、ジグザグ欠陥ではないが、所定の相系列を有する強誘電性液晶を用いた場合に観察される配向欠陥の発生を防止する方法として、プレチルト角が4°以上である基板を用いることが提案されている(特許文献1)。
しかしながら、温度勾配法では、パネルを端から徐々に冷却するため、特に大型パネルの場合には製造工程上、生産性に問題がある。また、斜方蒸着法では、真空中での処理が必要であり、生産性に課題があり、コスト的にも問題がある。さらに、ラビング法では、高プレチルト角を広い面積で安定に得ることが困難であり、さらに基板表面に凹凸(段差)がある場合にはラビング処理による配向制御力が弱まりジグザグ欠陥が発生してしまう。
As a method for eliminating zigzag defects, a temperature gradient method for gradually cooling the panel from the edge and a method for giving a large pretilt angle are known, and an oblique vapor deposition method and a rubbing method are known for obtaining a large pretilt angle. ing.
In addition, as a method for preventing the occurrence of alignment defects that are not zigzag defects but are observed when a ferroelectric liquid crystal having a predetermined phase sequence is used, it is proposed to use a substrate having a pretilt angle of 4 ° or more. (Patent Document 1).
However, in the temperature gradient method, since the panel is gradually cooled from the end, there is a problem in productivity in the manufacturing process particularly in the case of a large panel. In addition, the oblique deposition method requires processing in a vacuum, has a problem in productivity, and has a problem in cost. Furthermore, with the rubbing method, it is difficult to stably obtain a high pretilt angle in a wide area. Further, when there are irregularities (steps) on the substrate surface, the alignment control force by rubbing treatment is weakened and zigzag defects are generated. .

特開2001−142098号公報JP 2001-142098 A

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を抑制し、コントラストを向上させることができる液晶表示素子およびその製造方法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 circumstances, and a main object of the present invention is to provide a liquid crystal display element capable of suppressing the occurrence of alignment defects such as zigzag defects and improving the contrast, and a method for manufacturing the same. .

本発明者らは、強誘電性液晶を配向させる配向膜として、反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層を用いることを提案している(例えば特開2005−258428号公報参照)。この固定化液晶層は、ラビング膜や光配向膜などの一般的な配向膜上に反応性液晶組成物を塗布し、反応性液晶を配向させた後、重合させることにより形成される。反応性液晶はラビング膜や光配向膜などの配向規制力によって配向しており、固定化液晶層では反応性液晶の配向状態が固定化されているため、固定化液晶層は強誘電性液晶を配向させる配向膜として作用するのである。   The present inventors have proposed using an immobilized liquid crystal layer formed by immobilizing reactive liquid crystals as an alignment film for aligning ferroelectric liquid crystals (see, for example, JP-A-2005-258428). This fixed liquid crystal layer is formed by applying a reactive liquid crystal composition on a general alignment film such as a rubbing film or a photo-alignment film, aligning the reactive liquid crystal, and then polymerizing it. Reactive liquid crystal is aligned by the alignment regulating force such as rubbing film and photo-alignment film, and the alignment state of reactive liquid crystal is fixed in the fixed liquid crystal layer. It acts as an alignment film for alignment.

そして、本発明者らは、反応性液晶の配向状態とジグザグ欠陥との関係について鋭意検討した結果、厚さ方向にチルト角が徐々に増大するハイブリッド配向をなす反応性液晶を用いることで、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を効果的に抑制できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies on the relationship between the alignment state of the reactive liquid crystal and the zigzag defect, the present inventors have used a reactive liquid crystal having a hybrid alignment in which the tilt angle gradually increases in the thickness direction. It has been found that the occurrence of alignment defects such as defects can be effectively suppressed, and the present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、第1基板、上記第1基板上に形成された第1電極層、上記第1電極層上に形成された反応性液晶用配向膜、および、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、ハイブリッド配向した反応性液晶を固定化してなり、強誘電性液晶に対して配向規制力を有する固定化液晶層を有する固定化液晶層側基板と、上記固定化液晶層側基板の固定化液晶層に対向するように配置された対向基板と、上記固定化液晶層および上記対向基板の間に形成され、強誘電性液晶を含む強誘電性液晶層とを有し、上記反応性液晶が、上記反応性液晶用配向膜側から上記強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向していることを特徴とする液晶表示素子を提供する。   That is, the present invention includes a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, a reactive liquid crystal alignment film formed on the first electrode layer, and the reactive liquid crystal alignment film. A fixed liquid crystal layer side substrate having a fixed liquid crystal layer formed thereon and having a hybrid liquid crystal alignment reactive liquid crystal and having an alignment regulating force for ferroelectric liquid crystal, and the above-mentioned fixed liquid crystal layer side substrate A counter substrate disposed so as to face the fixed liquid crystal layer, and a ferroelectric liquid crystal layer formed between the fixed liquid crystal layer and the counter substrate and including a ferroelectric liquid crystal, and the reaction A liquid crystal display element, wherein the liquid crystal is hybrid-aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side to the ferroelectric liquid crystal layer side provide.

本発明によれば、固定化液晶層にて、反応性液晶が、反応性液晶用配向膜側から強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向しているので、固定化液晶層の強誘電性液晶側でのチルト角を比較的大きくすることができる。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おり、強誘電性液晶との相互作用が強くなるため、強誘電性液晶の配向を効果的に制御することができる。したがって本発明においては、ハイブリッド配向した反応性液晶が固定化された固定化液晶層が強誘電性液晶層に直に接して形成されていることにより、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を抑制し、高コントラストを得ることが可能となる。   According to the present invention, in the fixed liquid crystal layer, the reactive liquid crystal is hybrid aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side to the ferroelectric liquid crystal layer side. Therefore, the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal side can be made relatively large. In addition, the reactive liquid crystal is relatively similar in structure to the ferroelectric liquid crystal, and the interaction with the ferroelectric liquid crystal becomes strong, so that the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be effectively controlled. Therefore, in the present invention, the fixed liquid crystal layer in which the reactive liquid crystal with hybrid alignment is fixed is formed in direct contact with the ferroelectric liquid crystal layer, thereby suppressing the occurrence of alignment defects such as zigzag defects. High contrast can be obtained.

また本発明においては、上記反応性液晶が、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だからである。   In the present invention, the reactive liquid crystal preferably exhibits a nematic phase. This is because the nematic phase is relatively easy to control the alignment among liquid crystal phases.

さらに本発明においては、上記反応性液晶が、重合性液晶モノマーを含有することが好ましい。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。   Furthermore, in the present invention, the reactive liquid crystal preferably contains a polymerizable liquid crystal monomer. 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.

また本発明においては、上記対向基板が、第2基板と、上記第2基板上に形成された第2電極層と、上記第2電極層上に形成された第2配向膜とを有し、上記固定化液晶層および上記第2配向膜の間に上記強誘電性液晶層が形成されていることが好ましい。固定化液晶層および第2配向膜の間に強誘電性液晶が挟持されていることにより、強誘電性液晶の配向を効果的に制御することができるからである。   In the present invention, the counter substrate includes a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer, It is preferable that the ferroelectric liquid crystal layer is formed between the fixed liquid crystal layer and the second alignment film. This is because the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be effectively controlled by sandwiching the ferroelectric liquid crystal between the fixed liquid crystal layer and the second alignment film.

また本発明は、第1電極層および反応性液晶用配向膜が順に形成された第1基板上に、反応性液晶を含有する反応性液晶層を形成し、上記反応性液晶層中の上記反応性液晶を、上記反応性液晶用配向膜側から厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向させ、上記反応性液晶の配向状態を固定化して固定化液晶層を形成する固定化液晶層側基板調製工程と、上記固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布する強誘電性液晶塗布工程と、上記強誘電性液晶が塗布された上記固定化液晶層側基板および対向基板を貼り合せる基板貼り合せ工程と、上記固定化液晶層側基板および上記対向基板の間に挟持された上記強誘電性液晶を、電界印加処理を行うことなく配向させる強誘電性液晶配向工程とを有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。   Moreover, the present invention forms a reactive liquid crystal layer containing reactive liquid crystal on a first substrate on which a first electrode layer and an alignment film for reactive liquid crystal are sequentially formed, and the reaction in the reactive liquid crystal layer is performed. The liquid crystal is hybrid-aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side and the alignment state of the reactive liquid crystal is fixed to form a fixed liquid crystal layer. A liquid crystal layer side substrate preparation step, a ferroelectric liquid crystal application step of applying a ferroelectric liquid crystal on the fixed liquid crystal layer, and the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate coated with the ferroelectric liquid crystal. A substrate bonding step of bonding, and a ferroelectric liquid crystal alignment step of aligning the ferroelectric liquid crystal sandwiched between the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate without performing an electric field application process. Liquid crystal display element characterized by To provide a method of manufacturing.

本発明によれば、反応性液晶を、反応性液晶用配向膜側から厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向させるので、固定化液晶層の強誘電性液晶側でのチルト角を比較的大きくすることができる。また、固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布するので、固定化液晶層の配向規制力が強誘電性液晶の配向に大きく寄与すると考えられる。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くなるため、強誘電性液晶の配向を効果的に制御することができる。したがって本発明においては、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を抑制することが可能となる。
また本発明によれば、上述の効果に加えて、電界印加処理を行うことなく強誘電性液晶を配向させるので、相転移温度以上に昇温してもその配向を維持し、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 reactive liquid crystal is hybrid-aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side, the tilt of the fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal side is tilted. The corner can be made relatively large. Further, since the ferroelectric liquid crystal is applied on the fixed liquid crystal layer, it is considered that the alignment regulating force of the fixed liquid crystal layer greatly contributes to the alignment of the ferroelectric liquid crystal. Furthermore, the reactive liquid crystal is relatively similar in structure to the ferroelectric liquid crystal, and the interaction with the ferroelectric liquid crystal becomes strong, so that the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be effectively controlled. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress the occurrence of alignment defects such as zigzag defects.
Further, according to the present invention, in addition to the above-described effects, the ferroelectric liquid crystal is aligned without performing an electric field application treatment, so that the alignment is maintained even when the temperature is raised above the phase transition temperature, and alignment defects are generated. Can be suppressed.

上記発明においては、上記強誘電性液晶の塗布方法がインクジェット法であることが好ましい。真空注入方式により強誘電性液晶を充填する場合にはジグザグ欠陥が液晶表示素子において部分的に生じやすいのに対して、塗布方式により強誘電性液晶を充填する場合、特にインクジェット法により強誘電性液晶を塗布する場合にはジグザグ欠陥が液晶表示素子において全体的に生じやすい。そのため、インクジェット法により強誘電性液晶を塗布する場合には、本発明の液晶表示素子の製造方法が有用である。   In the above invention, the ferroelectric liquid crystal coating method is preferably an ink jet method. When filling a ferroelectric liquid crystal by a vacuum injection method, zigzag defects are likely to occur partially in the liquid crystal display element, whereas when filling a ferroelectric liquid crystal by a coating method, a ferroelectric property is obtained by an inkjet method in particular. When the liquid crystal is applied, zigzag defects are likely to occur on the entire liquid crystal display element. Therefore, when the ferroelectric liquid crystal is applied by the ink jet method, the method for producing a liquid crystal display element of the present invention is useful.

さらに本発明においては、上記反応性液晶が、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だからである。   Furthermore, in the present invention, the reactive liquid crystal preferably exhibits a nematic phase. This is because the nematic phase is relatively easy to control the alignment among liquid crystal phases.

また本発明においては、上記反応性液晶が、重合性液晶モノマーを含有することが好ましい。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。   In the present invention, the reactive liquid crystal preferably contains a polymerizable liquid crystal monomer. 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.

さらに本発明においては、上記対向基板が、第2基板と、上記第2基板上に形成された第2電極層と、上記第2電極層上に形成された第2配向膜とを有し、上記固定化液晶層および上記第2配向膜の間に上記強誘電性液晶を挟持することが好ましい。固定化液晶層および第2配向膜の間に強誘電性液晶を挟持することにより、強誘電性液晶の配向を効果的に制御することができるからである。   Furthermore, in the present invention, the counter substrate includes a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer, It is preferable to sandwich the ferroelectric liquid crystal between the fixed liquid crystal layer and the second alignment film. This is because the orientation of the ferroelectric liquid crystal can be effectively controlled by sandwiching the ferroelectric liquid crystal between the fixed liquid crystal layer and the second alignment film.

本発明においては、反応性液晶用配向膜側から強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向している反応性液晶が固定化された固定化液晶層が、強誘電性液晶層に直に接して形成されていることにより、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を抑制することができるという効果を奏する。   In the present invention, the reactive liquid crystal in which the hybrid alignment is fixed so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the alignment layer side for the reactive liquid crystal toward the ferroelectric liquid crystal layer side is fixed. Since the liquid crystal layer is formed in direct contact with the ferroelectric liquid crystal layer, it is possible to suppress the occurrence of alignment defects such as zigzag defects.

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. 本発明の液晶表示素子における固定化液晶層の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the fixed liquid crystal layer in the liquid crystal display element of this invention. スメクチック層構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a smectic layer structure. 本発明の液晶表示素子における固定化液晶層の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the fixed liquid crystal layer in the liquid crystal display element of this invention. リバースドメインを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a reverse domain. 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光量の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the transmitted light amount with respect to the applied voltage of a ferroelectric liquid crystal.

以下、本発明の液晶表示素子およびその製造方法について、詳細に説明する。   Hereinafter, the liquid crystal display element of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail.

A.液晶表示素子
まず、本発明の液晶表示素子について説明する。
本発明の液晶表示素子は、第1基板、上記第1基板上に形成された第1電極層、上記第1電極層上に形成された反応性液晶用配向膜、および、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、ハイブリッド配向した反応性液晶を固定化してなり、強誘電性液晶に対して配向規制力を有する固定化液晶層を有する固定化液晶層側基板と、上記固定化液晶層側基板の固定化液晶層に対向するように配置された対向基板と、上記固定化液晶層および上記対向基板の間に形成され、強誘電性液晶を含む強誘電性液晶層とを有し、上記反応性液晶が、上記反応性液晶用配向膜側から上記強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向していることを特徴とするものである。
A. Liquid Crystal Display Element First, the liquid crystal display element of the present invention will be described.
The liquid crystal display element of the present invention includes a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, an alignment film for reactive liquid crystal formed on the first electrode layer, and the reactive liquid crystal A fixed liquid crystal layer-side substrate having a fixed liquid crystal layer formed on an alignment film and having hybrid alignment aligned fixed liquid crystals and having an alignment regulating force for ferroelectric liquid crystals, and the above-mentioned fixed liquid crystal layer A counter substrate disposed to face the fixed liquid crystal layer of the side substrate, and a ferroelectric liquid crystal layer formed between the fixed liquid crystal layer and the counter substrate and including a ferroelectric liquid crystal, The reactive liquid crystal is hybrid-aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side toward the ferroelectric liquid crystal layer side. is there.

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1は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図1に例示するように、液晶表示素子1は、第1基板2上に第1電極層3、反応性液晶用配向膜4および固定化液晶層5が順に形成された固定化液晶層側基板10と、第2基板12上に第2電極層13および第2配向膜14が順に形成された対向基板20と、固定化液晶層5および第2配向膜14の間に形成され、強誘電性液晶を含む強誘電性液晶層11とを有するものである。
The liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the liquid crystal display element 1 is a fixed liquid crystal layer side substrate in which a first electrode layer 3, a reactive liquid crystal alignment film 4, and a fixed liquid crystal layer 5 are sequentially formed on a first substrate 2. 10 is formed between the counter substrate 20 in which the second electrode layer 13 and the second alignment film 14 are sequentially formed on the second substrate 12, and the fixed liquid crystal layer 5 and the second alignment film 14. A ferroelectric liquid crystal layer 11 containing liquid crystal.

図2は、図1に示す液晶表示素子における反応性液晶用配向膜、固定化液晶層および強誘電性液晶層を示す模式図である。図2に例示するように、固定化液晶層5では液晶分子5aが、反応性液晶用配向膜4側から強誘電性液晶層11側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向している。また、固定化液晶層5では、このような反応性液晶の配向状態が固定化されている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an alignment film for reactive liquid crystal, a fixed liquid crystal layer, and a ferroelectric liquid crystal layer in the liquid crystal display element shown in FIG. As illustrated in FIG. 2, in the fixed liquid crystal layer 5, the tilt angle of the liquid crystal molecules 5a gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film 4 side to the ferroelectric liquid crystal layer 11 side. Hybrid orientation. Further, in the fixed liquid crystal layer 5, the alignment state of such reactive liquid crystals is fixed.

固定化液晶層において、反応性液晶が、反応性液晶用配向膜側から強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向するのは、次のような理由による。すなわち、液晶分子は、反応性液晶用配向膜側では反応性液晶用配向膜とのアンカリングエネルギーにより反応性液晶用配向膜に対して水平になるよう配向し、他方、空気界面側(液晶表示素子においては強誘電性液晶層側)ではその表面自由エネルギーを小さくするために液晶分子の一端が内部分子に引きつけられて立ち上がろうとする。その結果、反応性液晶用配向膜側でのチルト角が小さく、空気界面側でのチルト角が大きくなり、反応性液晶用配向膜側および空気界面側の中間に位置する液晶分子は連続弾性体理論に基づき、チルト角を連続的かつ均一な角度差で変化させる。なお、水平配向とは、液晶分子が所定のプレチルト角を有した状態も含むものであり、必ずしも液晶分子の光軸と基板とのなす角度が0°であることを意味するものではない。   In the fixed liquid crystal layer, the reactive liquid crystal is hybrid aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side to the ferroelectric liquid crystal layer side as follows. For a good reason. That is, the liquid crystal molecules are aligned on the reactive liquid crystal alignment film side so as to be horizontal with respect to the reactive liquid crystal alignment film by anchoring energy with the reactive liquid crystal alignment film. In the device, on the ferroelectric liquid crystal layer side), in order to reduce the surface free energy, one end of the liquid crystal molecule is attracted to the internal molecule and tries to stand up. As a result, the tilt angle at the reactive liquid crystal alignment film side is small, the tilt angle at the air interface side is large, and the liquid crystal molecules located between the reactive liquid crystal alignment film side and the air interface side are continuous elastic bodies. Based on the theory, the tilt angle is changed with a continuous and uniform angle difference. The horizontal alignment includes a state in which the liquid crystal molecules have a predetermined pretilt angle, and does not necessarily mean that the angle between the optical axis of the liquid crystal molecules and the substrate is 0 °.

なお、「ハイブリッド配向」とは、固定化液晶層の厚さ方向にチルト角が徐々に変化することをいい、具体的には固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角と固定化液晶層の強誘電性液晶層側(空気界面側)でのチルト角とが異なることをいう。本発明においては、ハイブリッド配向の中でも、固定化液晶層の強誘電性液晶層側(空気界面側)でのチルト角が固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角よりも大きく、反応性液晶用配向膜側から空気界面側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するハイブリッド配向を採用する。
また、「チルト角」とは、液晶分子の光軸と基板表面となす角度をいう。
“Hybrid alignment” means that the tilt angle gradually changes in the thickness direction of the fixed liquid crystal layer. Specifically, the tilt angle on the reactive liquid crystal alignment film side of the fixed liquid crystal layer This means that the tilt angle on the ferroelectric liquid crystal layer side (air interface side) of the fixed liquid crystal layer is different. In the present invention, among the hybrid alignments, the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal layer side (air interface side) is larger than the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side. Hybrid alignment is adopted in which the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side to the air interface side.
The “tilt angle” refers to an angle formed between the optical axis of liquid crystal molecules and the substrate surface.

強誘電性液晶はスメクチック相においてスメクチック層構造を形成し、カイラルスメクチックC(SmC)相において図3に例示するようにシェブロン構造やブックシェルフ構造を形成する。なお、図3において、11bはスメクチック層を示す。シェブロン構造にはC1配向とC2配向とがあり、C1配向とC2配向との境界や、シェブロン構造とブックシェルフ構造との境界において配向欠陥が生じる。例えば、C1配向とC2配向との境界はジグザグ欠陥として観察される。ここで、大きなプレチルト角を付与すると、C1,C2配向のうち、C1配向を形成することができなくなり、C2配向のみが形成されることになる。その結果、ジグザグ欠陥をなくすことができる。 The ferroelectric liquid crystal forms a smectic layer structure in the smectic phase, and forms a chevron structure or a bookshelf structure in the chiral smectic C (SmC * ) phase as illustrated in FIG. In FIG. 3, reference numeral 11b denotes a smectic layer. The chevron structure has a C1 orientation and a C2 orientation, and an alignment defect occurs at the boundary between the C1 orientation and the C2 orientation or at the boundary between the chevron structure and the bookshelf structure. For example, the boundary between the C1 orientation and the C2 orientation is observed as a zigzag defect. Here, when a large pretilt angle is given, it is impossible to form the C1 orientation out of the C1 and C2 orientations, and only the C2 orientation is formed. As a result, zigzag defects can be eliminated.

本発明によれば、固定化液晶層において反応性液晶が反応性液晶用配向膜側から強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向しているので、固定化液晶層の強誘電性液晶側でのチルト角を比較的大きくすることができる。すなわち、比較的大きなプレチルト角を付与することができる。
また、反応性液晶用配向膜上に固定化液晶層を形成する際には、反応性液晶用配向膜によって反応性液晶をハイブリッド配向させ、例えば紫外線を照射して反応性液晶を重合させることにより反応性液晶の配向状態を固定化することができる。それにより、固定化液晶層に強誘電性液晶に対する配向規制力を付与することができる。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くなるため、強誘電性液晶の配向を効果的に制御することができる。
したがって本発明においては、ハイブリッド配向した反応性液晶が固定化された固定化液晶層が強誘電性液晶層に直に接して形成されていることにより、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を抑制し、高コントラストを得ることが可能となる。
According to the present invention, the reactive liquid crystal is hybrid-aligned in the fixed liquid crystal layer so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side to the ferroelectric liquid crystal layer side. Therefore, the tilt angle on the ferroelectric liquid crystal side of the fixed liquid crystal layer can be made relatively large. That is, a relatively large pretilt angle can be given.
In addition, when the fixed liquid crystal layer is formed on the reactive liquid crystal alignment film, the reactive liquid crystal is hybrid-aligned by the reactive liquid crystal alignment film, for example, by irradiating ultraviolet rays to polymerize the reactive liquid crystal. The alignment state of the reactive liquid crystal can be fixed. Thereby, it is possible to impart an alignment regulating force to the ferroelectric liquid crystal to the fixed liquid crystal layer. Further, since the reactive liquid crystal is fixed, it has an advantage that it is not affected by temperature or the like. Furthermore, the reactive liquid crystal is relatively similar in structure to the ferroelectric liquid crystal, and the interaction with the ferroelectric liquid crystal becomes strong, so that the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be effectively controlled.
Therefore, in the present invention, the fixed liquid crystal layer in which the reactive liquid crystal with hybrid alignment is fixed is formed in direct contact with the ferroelectric liquid crystal layer, thereby suppressing the occurrence of alignment defects such as zigzag defects. High contrast can be obtained.

以下、本発明の液晶表示素子の各構成部材について詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the liquid crystal display element of the present invention will be described in detail.

1.固定化液晶層側基板
本発明に用いられる固定化液晶層側基板は、第1基板と、上記第1基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成された反応性液晶用配向膜と、上記反応性液晶用配向膜上に形成され、ハイブリッド配向した反応性液晶を固定化してなり、強誘電性液晶に対して配向規制力を有する固定化液晶層とを有するものである。
以下、固定化液晶層側基板の各構成について説明する。
1. Fixed liquid crystal layer side substrate The fixed liquid crystal layer side substrate used in the present invention includes a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a reaction formed on the first electrode layer. A liquid crystal alignment film, and a fixed liquid crystal layer formed on the reactive liquid crystal alignment film and formed by immobilizing hybrid-aligned reactive liquid crystal and having an alignment regulating force on the ferroelectric liquid crystal. Is.
Hereinafter, each configuration of the fixed liquid crystal layer side substrate will be described.

(1)固定化液晶層
本発明に用いられる固定化液晶層は、反応性液晶用配向膜上に形成され、ハイブリッド配向した反応性液晶を固定化してなり、強誘電性液晶に対して配向規制力を有するものであり、反応性液晶が、反応性液晶用配向膜側から強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向しているものである。
(1) Immobilized liquid crystal layer The immobilized liquid crystal layer used in the present invention is formed on an alignment film for reactive liquid crystal, and is formed by immobilizing hybrid aligned reactive liquid crystal. The reactive liquid crystal is hybrid-aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side to the ferroelectric liquid crystal layer side. .

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だからである。   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 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およびジアクリレートモノマーとしては、特開2006−350322号公報、特開2006−323214号公報、特開2005−258429号公報、特開2005−258428号公報等に記載のものを用いることができる。   As the monoacrylate monomer and diacrylate monomer, those described in JP 2006-350322 A, JP 2006-323214 A, JP 2005-258429 A, JP 2005-258428 A, and the like are used. it can.

また、重合性液晶モノマーとしては、例えば下記一般式(1)で表される化合物や下記一般式(2)で表される化合物も挙げられる。   Examples of the polymerizable liquid crystal monomer also include a compound represented by the following general formula (1) and a compound represented by the following general formula (2).

Figure 2010256496
Figure 2010256496

上記一般式(1)で表される化合物において、Y1およびY2のいずれかまたは両方は、この基を介して重合を引き起こすことのできる反応性不飽和二重結合を含む基である。重合性の観点から、特にビニル基、アクリレート基、アクリロイル基、イソプロペニル基、4−ビニルフェニル基、1−クロロエテニル基、エポキシ基、シアネート基またはイソシアネート基が好ましい。またY1およびY2は互いに同一でも相違してもよい。X1およびX2は、直接結合のほか、エーテル基、エステル基もしくはカーボネート基、またはこれらの少なくとも一つを含む基であり、互いに同一でも相違してもよい。また、中央部のメソゲンを構成する各ベンゼン環には、3個以下の同一または相違する下記の置換基を有していてもよい。この置換基としては、C1〜C20のアルキル基、C1〜C20のアルコキシ基、C1〜C20のアルコキシカルボニル基、C1〜C20のモノアルキルアミノカルボニル基、C1〜C20のアルキルカルボニル基、C1〜C20のアルキルカルボニルオキシ基、C1〜C20のアルキルカルボニルアミノ基、ホルミル基、フッ素基、塩素基、臭素基、シアノ基、ヒドロキシ基またはニトロ基を挙げることができる。 In the compound represented by the general formula (1), either or both of Y 1 and Y 2 is a group containing a reactive unsaturated double bond capable of causing polymerization via this group. From the viewpoint of polymerizability, vinyl group, acrylate group, acryloyl group, isopropenyl group, 4-vinylphenyl group, 1-chloroethenyl group, epoxy group, cyanate group or isocyanate group are particularly preferable. Y 1 and Y 2 may be the same as or different from each other. X 1 and X 2 are a direct bond, an ether group, an ester group or a carbonate group, or a group containing at least one of them, and may be the same or different from each other. In addition, each benzene ring constituting the mesogen in the central part may have 3 or less identical or different substituents described below. Examples of the substituent include a C1-C20 alkyl group, a C1-C20 alkoxy group, a C1-C20 alkoxycarbonyl group, a C1-C20 monoalkylaminocarbonyl group, a C1-C20 alkylcarbonyl group, and a C1-C20 alkyl group. Examples thereof include an alkylcarbonyloxy group, a C1-C20 alkylcarbonylamino group, a formyl group, a fluorine group, a chlorine group, a bromine group, a cyano group, a hydroxy group, and a nitro group.

上記一般式(2)で表される化合物において、R1およびR2はそれぞれ水素またはメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲の広さからR1およびR2は共に水素であることが好ましい。Zは、水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数1〜4のアルキル基、メトキシ基、シアノ基、ニトロ基のいずれであってもよいが、塩素またはメチル基であることが好ましい。また、分子鎖両端の(メタ)アクリロイロキシ基と芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示すaおよびbは、それぞれ個別に2〜12の範囲で任意の整数を取り得るが、4〜10の範囲であることが好ましく、6〜9の範囲であることがさらに好ましい。a=b=0である一般式(2)の化合物は、安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、aおよびbがそれぞれ13以上である一般式(2)の化合物は、等方相転移温度(TI)が低い。そのため、これらの化合物はどちらも液晶性を示す温度範囲が狭くなるので、aおよびbは上記範囲が好ましいのである。 In the compound represented by the general formula (2), R 1 and R 2 each represent hydrogen or a methyl group, but R 1 and R 2 are both hydrogen due to the wide temperature range showing a liquid crystal phase. preferable. Z may be hydrogen, chlorine, bromine, iodine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group, or a nitro group, but is preferably chlorine or a methyl group. Moreover, a and b which show the chain length of the alkylene group which is a spacer of the (meth) acryloyloxy group and aromatic ring of both ends of a molecular chain can take arbitrary integers in the range of 2-12, respectively, The range is preferably 10 and more preferably 6-9. The compound of the general formula (2) in which a = b = 0 is poor in stability, is susceptible to hydrolysis, and has high crystallinity. Further, the compound of the general formula (2) in which a and b are each 13 or more has a low isotropic phase transition temperature (TI). Therefore, both of these compounds have a narrow temperature range exhibiting liquid crystallinity, and therefore a and b are preferably within the above ranges.

一般式(1)で表される化合物の具体例としては、下記に例示する化合物を挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include the compounds exemplified below.

Figure 2010256496
Figure 2010256496

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

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

反応性液晶は、反応性液晶用配向膜側から強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向している。なお、反応性液晶がハイブリッド配向していることは、例えば、固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角と、反応性液晶用配向膜上に固定化液晶層を厚さ1.0μmまたは0.5μmで形成したときの固定化液晶層の強誘電性液晶層側(空気界面側)でのチルト角と、を測定することにより確認することができる。反応性液晶用配向膜上に固定化液晶層を厚さ1.0μmまたは0.5μmで形成したときの固定化液晶層の強誘電性液晶層側(空気界面側)でのチルト角が、固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角よりも大きければ、反応性液晶がハイブリッド配向しているといえる。ここで、反応性液晶用配向膜上に固定化液晶層を厚さ1.0μmまたは0.5μmで形成したときの固定化液晶層の強誘電性液晶層側(空気界面側)でのチルト角を測定するのは、実際の固定化液晶層の強誘電性液晶層側(空気界面側)でのチルト角は、固定化液晶層の膜厚が薄いなどの理由から測定が困難だからである。   The reactive liquid crystal is hybrid aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side to the ferroelectric liquid crystal layer side. Note that the hybrid alignment of the reactive liquid crystal means that, for example, the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side and the thickness of the fixed liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film is 1 This can be confirmed by measuring the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal layer side (air interface side) when formed at 0.0 μm or 0.5 μm. The tilt angle on the ferroelectric liquid crystal layer side (air interface side) of the fixed liquid crystal layer when the fixed liquid crystal layer is formed with a thickness of 1.0 μm or 0.5 μm on the alignment layer for reactive liquid crystal is fixed. If the tilt angle on the reactive liquid crystal alignment film side of the fluorinated liquid crystal layer is larger, it can be said that the reactive liquid crystal is hybrid-aligned. Here, the tilt angle on the ferroelectric liquid crystal layer side (air interface side) of the fixed liquid crystal layer when the fixed liquid crystal layer is formed with a thickness of 1.0 μm or 0.5 μm on the reactive liquid crystal alignment film. This is because the tilt angle of the actual fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal layer side (air interface side) is difficult to measure because the film thickness of the fixed liquid crystal layer is thin.

固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角と、反応性液晶用配向膜上に固定化液晶層を厚さ1.0μmまたは0.5μmで形成したときの固定化液晶層の強誘電性液晶層側でのチルト角とは、シミュレーションによる方法により求めることができる。シミュレーションによる方法について、図4に示す固定化液晶層の模式図を用いて説明する。図4では、上方が空気界面側(強誘電性液晶層側)、下方が反応性液晶用配向膜側である。ここで、固定化液晶層を、同一のチルト角を有する多数の層に厚さ方向に分割(スライス)し、各層におけるチルト角αnと位相差Renとを算出し、これらを合計した位相差量Reを実測値と一致させることにより、未定のパラメータである空気界面側(強誘電性液晶層側)でのチルト角と反応性液晶用配向膜側でのチルト角とを求めることができる。 The tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side, and the fixed liquid crystal layer when the fixed liquid crystal layer is formed with a thickness of 1.0 μm or 0.5 μm on the reactive liquid crystal alignment film. The tilt angle on the ferroelectric liquid crystal layer side can be obtained by a simulation method. A method by simulation will be described with reference to a schematic diagram of an immobilized liquid crystal layer shown in FIG. In FIG. 4, the upper side is the air interface side (ferroelectric liquid crystal layer side), and the lower side is the reactive liquid crystal alignment film side. Here, the fixed liquid crystal layer is divided (sliced) into a plurality of layers having the same tilt angle in the thickness direction, the tilt angle α n and the phase difference Re n in each layer are calculated, and the sum of these is calculated. By matching the phase difference amount Re with the actual measurement value, the tilt angle on the air interface side (ferroelectric liquid crystal layer side) and the tilt angle on the reactive liquid crystal alignment film side, which are undetermined parameters, can be obtained. .

具体的には、図4で固定化液晶層の分割数nを例えば100とし、空気界面側(強誘電性液晶層側)でのチルト角をα1、反応性液晶用配向膜側でのチルト角をα100とすると、上からk番目の層では、チルト角α=α1−(k−1)×(α1−α100)/(100−1)となる。なお、この式は、チルト角α(rad)が連続弾性体理論に基づき、プレチルト角α100から強誘電性液晶層側でのチルト角α1まで連続的かつ均一な角度差で変化すると考えられることに基づく。
このチルト角αをもつk番目の層では、下記式にて表されるSchefferの式に基づき、位相差Rek(nm)が発生する。位相差Rekは上記αと、入射角ψ(rad)の関数である。
Specifically, in FIG. 4, the division number n of the fixed liquid crystal layer is, for example, 100, the tilt angle on the air interface side (ferroelectric liquid crystal layer side) is α 1 , and the tilt on the reactive liquid crystal alignment film side When the angle is α 100 , the tilt angle α = α 1 − (k−1) × (α 1 −α 100 ) / (100−1) is obtained in the k-th layer from the top. In this equation, the tilt angle α (rad) is considered to change with a continuous and uniform angle difference from the pretilt angle α 100 to the tilt angle α 1 on the ferroelectric liquid crystal layer side based on the continuous elastic body theory. Based on that.
In the k-th layer having the tilt angle α, a phase difference Re k (nm) is generated based on the Scheffer equation represented by the following equation. The phase difference Re k is a function of α and the incident angle ψ (rad).

Figure 2010256496
Figure 2010256496

ただし、λは波長(nm),n0は常光屈折率,neは異常光屈折率,dは膜厚(nm)である。なお、n0とneとは固定化液晶層を構成する反応性液晶に固有の値である。 Where λ is the wavelength (nm), n 0 is the ordinary light refractive index, ne is the extraordinary light refractive index, and d is the film thickness (nm). Note that the n 0 and n e is a value specific to the reactive liquid crystal which constitutes the fixed liquid crystal layer.

各層で発生する位相差Rekをk=1〜100まで合計することで固定化液晶層全体の位相差量Reがチルト角αと入射角ψの関数として求まる。この状態から、入射角ψを基板の法線方向から±45°で変化させて、入射角ψと位相差量Reのプロファイルが実測値のそれと良好に一致するものを選び出すことにより、未定のパラメータである空気界面側(強誘電性液晶層側)でのチルト角α1と反応性液晶用配向膜側でのチルト角α100とを決定することができる。 By summing the phase difference Re k generated in each layer from k = 1 to 100, the phase difference amount Re of the entire fixed liquid crystal layer can be obtained as a function of the tilt angle α and the incident angle ψ. From this state, by changing the incident angle ψ by ± 45 ° from the normal direction of the substrate, and selecting the one in which the profile of the incident angle ψ and the phase difference amount Re agrees well with that of the actual measurement value, it is possible to determine the tilt angle alpha 100 at a tilt angle alpha 1 and alignment layer for reactive liquid crystal side at the air interface side (the ferroelectric liquid crystal layer side) is.

また、固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角については、反応性液晶用配向膜のプレチルト角を、固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角とすることもできる。   In addition, regarding the tilt angle of the immobilized liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side, the pretilt angle of the reactive liquid crystal alignment film is defined as the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side. You can also.

固定化液晶層の強誘電性液晶層側(空気界面側)でのチルト角を所定の範囲で任意に調整するに際しては、反応性液晶組成物に対する後述のレベリング剤の添加量(添加しない場合を含む。)を調整したり、反応性液晶組成物を反応性液晶用配向膜上に塗布した後に、反応性液晶の液晶相温度〜等方相温度の範囲でプリベイクする際のプリベイクの温度や時間(プリベイクしない場合を含む。)を調整したり、重合性液晶モノマーの分子量を調整したりすることによって、上記チルト角を制御することができる。   When the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal layer side (air interface side) is arbitrarily adjusted within a predetermined range, the amount of leveling agent to be added to the reactive liquid crystal composition (if not added) The temperature and time of the pre-baking when the pre-baking is performed in the range of the liquid crystal phase temperature to the isotropic phase temperature of the reactive liquid crystal after the reactive liquid crystal composition is applied onto the reactive liquid crystal alignment film. The tilt angle can be controlled by adjusting (including the case of not pre-baking) or adjusting the molecular weight of the polymerizable liquid crystal monomer.

具体的には、レベリング剤の添加量を所定の範囲で多くすることにより、空気界面側でのチルト角を小さくすることができる。一方、レベリング剤を添加しないことにより、空気界面側でのチルト角を大きくすることができる。
また、プリベイクを行うことで、空気界面側でのチルト角を大きくすることができる。
さらに、重合性液晶モノマーの分子量をより低くすることにより、空気界面側でのチルト角をより大きなものとすることができる。
Specifically, the tilt angle on the air interface side can be reduced by increasing the amount of leveling agent added within a predetermined range. On the other hand, the tilt angle on the air interface side can be increased by not adding a leveling agent.
Further, by performing pre-baking, the tilt angle on the air interface side can be increased.
Furthermore, the tilt angle on the air interface side can be increased by lowering the molecular weight of the polymerizable liquid crystal monomer.

さらに具体的には、反応性液晶組成物にレベリング剤を添加することなく、また反応性液晶用配向膜上に塗布された反応性液晶組成物を等方相転移温度〜重合温度の範囲でプリベイクすることで、空気界面側の反応性液晶を比較的大きなチルト角で配向させることができる。このようにして空気界面側の反応性液晶を十分に立たせた後、これを液晶相温度まで冷却し、連続弾性体理論に基づいて空気界面側から反応性液晶用配向膜側まで反応性液晶をハイブリッド配向させる。さらに紫外線照射により、空気界面側でのチルト角の大きなハイブリッド配向状態を固定化することができる。
なお、一般に紫外線重合型の重合性液晶モノマーの反応性不飽和二重結合は、熱によっても重合する。したがって、プリベイクを行う際は重合性液晶モノマーの重合温度以下で行うことが好ましい。
本発明においては、プリベイク温度を、等方相転移温度よりも40℃〜80℃高く、かつ、重合温度よりも70℃〜10℃低い範囲から選択することで、空気界面側で特に大きなチルト角を得ることができる。
More specifically, the reactive liquid crystal composition applied on the reactive liquid crystal alignment film is pre-baked in the range of the isotropic phase transition temperature to the polymerization temperature without adding a leveling agent to the reactive liquid crystal composition. Thus, the reactive liquid crystal on the air interface side can be aligned with a relatively large tilt angle. After the reactive liquid crystal on the air interface side is sufficiently raised in this way, it is cooled to the liquid crystal phase temperature, and the reactive liquid crystal is formed from the air interface side to the reactive liquid crystal alignment film side based on the continuous elastic body theory. Hybrid orientation. Furthermore, a hybrid alignment state having a large tilt angle on the air interface side can be fixed by ultraviolet irradiation.
In general, the reactive unsaturated double bond of the UV-polymerizable polymerizable liquid crystal monomer is also polymerized by heat. Therefore, when performing prebaking, it is preferable to perform it below the polymerization temperature of the polymerizable liquid crystal monomer.
In the present invention, the pre-baking temperature is selected from the range of 40 ° C. to 80 ° C. higher than the isotropic phase transition temperature and 70 ° C. to 10 ° C. lower than the polymerization temperature. Can be obtained.

一方、反応性液晶の重量に対してレベリング剤を0.01質量%〜1質量%の範囲で添加し、反応性液晶組成物を液晶相温度にて維持することにより、空気界面側の反応性液晶を比較的小さなチルト角で配向させることができる。上述のように、レベリング剤の添加量を所定の範囲内で増加させることにより、空気界面側でのチルト角を小さくすることができる。このような状態で紫外線照射を行うことにより、空気界面側でのチルト角の小さなハイブリッド配向状態を固定化することができる。   On the other hand, by adding a leveling agent in the range of 0.01% by mass to 1% by mass with respect to the weight of the reactive liquid crystal and maintaining the reactive liquid crystal composition at the liquid crystal phase temperature, the reactivity on the air interface side is maintained. The liquid crystal can be aligned with a relatively small tilt angle. As described above, the tilt angle on the air interface side can be reduced by increasing the amount of leveling agent added within a predetermined range. By performing ultraviolet irradiation in such a state, a hybrid alignment state with a small tilt angle on the air interface side can be fixed.

このように、レベリング剤の添加量、プリベイクの温度および時間、重合性液晶モノマーの分子量の各パラメータを適宜選択または調整することにより、固定化液晶層の強誘電性液晶層側でのチルト角を容易に増大させ、所望の値に調整することができる。   Thus, the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal layer side can be adjusted by appropriately selecting or adjusting the parameters of the leveling agent addition amount, prebaking temperature and time, and the molecular weight of the polymerizable liquid crystal monomer. It can be easily increased and adjusted to the desired value.

なお、「液晶相温度」とは、反応性液晶組成物が液晶相を示す温度範囲をいい、液晶相転移温度から等方相転移温度までの温度範囲のほか、反応性液晶組成物が液晶相を示す限り過冷却状態や過加熱状態の温度範囲も含むものとする。反応性液晶組成物が等方相を示す温度範囲を意味する「等方相温度」についても同様とする。   The “liquid crystal phase temperature” means a temperature range in which the reactive liquid crystal composition exhibits a liquid crystal phase. In addition to the temperature range from the liquid crystal phase transition temperature to the isotropic phase transition temperature, the reactive liquid crystal composition has a liquid crystal phase. As long as it shows, it shall also include the temperature range of a supercooled state or a superheated state. The same applies to “isotropic phase temperature” which means a temperature range in which the reactive liquid crystal composition exhibits an isotropic phase.

本発明においては、分子量が小さく分子長が短い重合性液晶モノマーを適宜に選択および混合して固定化液晶層を得ることができるので、ハイブリッド配向のチルト角が容易に調整可能である。   In the present invention, a polymerizable liquid crystal monomer having a small molecular weight and a short molecular length can be appropriately selected and mixed to obtain a fixed liquid crystal layer, so that the tilt angle of hybrid alignment can be easily adjusted.

また、固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角は、20°以下であることが好ましく、中でも5°〜15°の範囲内であることが好ましい。上記チルト角が大きすぎると、反応性液晶を均一にハイブリッド配向させることが困難となる場合があるからである。また、上記チルト角が小さすぎると、反応性液晶用配向膜から反応性液晶の立ち上がる向きが局所的に逆転してなるリバースドメインが発生するおそれがあるからである。上記チルト角が所定の値以上であれば、リバースドメインの発生が抑制される。すなわち、図5に例示するように、反応性液晶用配向膜4上の液晶分子5aのもつプレチルト角が0°の場合、液晶分子の光軸は基板に対して完全に水平となるため、液晶分子の両端のいずれを上にして立ち上がるかはランダムとなる。このため、立ち上がり方が逆転する液晶分子同士の間には、リバースドメインの境界にあたるディスクリネーションライン(線欠損)50が形成される。これに対し、上記チルト角を所定の値以上に調整することにより、反応性液晶用配向膜上に塗布された液晶分子はあらかじめ一端が立ち上がった状態にあることから、均一な向きで立ち上がることとなる。上記チルト角を所定の値以上とすることによりリバースドメインの発生が抑えられるという現象、および上記チルト角を所定の値以上に設定することにより得られる上記効果は、特定の反応性液晶または反応性液晶用配向膜の選択により発現するものではなく、反応性液晶がハイブリッド配向により立ち上がろうとする向きを物理的に揃えるという技術に基づくものである。   In addition, the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side is preferably 20 ° or less, and more preferably in the range of 5 ° to 15 °. This is because if the tilt angle is too large, it may be difficult to uniformly hybridize the reactive liquid crystal. Further, if the tilt angle is too small, there is a possibility that a reverse domain in which the rising direction of the reactive liquid crystal from the reactive liquid crystal alignment film is locally reversed may occur. If the tilt angle is equal to or greater than a predetermined value, the occurrence of reverse domain is suppressed. That is, as illustrated in FIG. 5, when the pretilt angle of the liquid crystal molecules 5a on the reactive liquid crystal alignment film 4 is 0 °, the optical axis of the liquid crystal molecules is completely horizontal with respect to the substrate. Which of the ends of the molecule rises up is random. For this reason, a disclination line (line defect) 50 corresponding to the boundary of the reverse domain is formed between the liquid crystal molecules whose rising directions are reversed. On the other hand, by adjusting the tilt angle to a predetermined value or more, the liquid crystal molecules applied on the reactive liquid crystal alignment film are in a state where one end has risen in advance, so that the liquid crystal molecules rise in a uniform direction. Become. The phenomenon that the occurrence of reverse domains can be suppressed by setting the tilt angle to a predetermined value or more, and the effect obtained by setting the tilt angle to a predetermined value or more are specific reactive liquid crystals or reactive properties. It is not manifested by the selection of an alignment film for liquid crystal, but based on a technique in which the direction in which reactive liquid crystals are intended to stand up by hybrid alignment is physically aligned.

固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角を所定の範囲で任意に調整するに際しては、反応性液晶用配向膜の配向特性や反応性液晶に対するアンカリングエネルギーを変化させたり、反応性液晶用配向膜上に反応性液晶組成物を塗布した後に所定の温度および時間にてプリベイクしたりすることで、上記チルト角の調整を好適に行うことができる。   When arbitrarily adjusting the tilt angle on the reactive liquid crystal alignment film side of the fixed liquid crystal layer within a predetermined range, the alignment characteristics of the reactive liquid crystal alignment film and the anchoring energy for the reactive liquid crystal are changed, The tilt angle can be suitably adjusted by applying a reactive liquid crystal composition on the alignment film for reactive liquid crystal and then prebaking at a predetermined temperature and time.

具体的には、反応性液晶用配向膜のアンカリングエネルギーを小さくすることにより、反応性液晶用配向膜側にて液晶分子の一端が表面自由エネルギーによって反応性液晶層内に引き込まれ、より大きなプレチルト角にて立ち上がろうとする。反応性液晶用配向膜の材料をアンカリングエネルギーの大きいものまたは小さいものに適宜選択したり、反応性液晶用配向膜の材料へのフッ素原子の導入を行ったりすることで、アンカリングエネルギーを調整することができる。   Specifically, by reducing the anchoring energy of the alignment film for reactive liquid crystal, one end of the liquid crystal molecules is drawn into the reactive liquid crystal layer by the surface free energy on the side of the alignment film for reactive liquid crystal. Trying to stand up at a pretilt angle. The anchoring energy is adjusted by selecting the material for the alignment film for reactive liquid crystal as appropriate with a large or small anchoring energy, or by introducing fluorine atoms into the material for the alignment film for reactive liquid crystal. can do.

また、反応性液晶を常温以上に加熱(プリベイク)することで、その分子運動が活性化されるため、アンカリングエネルギーに抗ってより大きなプレチルト角にて分子が立ち上がることを可能にする。プリベイクを行う時間を十分に長くとることにより、反応性液晶用配向膜側の表面自由エネルギーによって反応性液晶層内に引き込まれる液晶分子の立ち上がりを十分に促すことができ、プレチルト角をより大きくすることができる。したがって、同一温度に加熱してプリベイクする場合も、その時間を調整することでプレチルト角を所定の範囲で増減させることができる。プリベイクを行う温度としては、液晶相温度または等方相温度の中から選択可能であるが、高温でプリベイクすると固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布するのが困難となる場合があるため、液晶相温度の中でも比較的低温でプリベイクすることが好ましい。   Further, by heating (pre-baking) the reactive liquid crystal to room temperature or higher, the molecular motion is activated, so that the molecules can rise at a larger pretilt angle against the anchoring energy. By making the pre-baking time sufficiently long, the rising of the liquid crystal molecules drawn into the reactive liquid crystal layer by the surface free energy on the reactive liquid crystal alignment film side can be sufficiently promoted, and the pretilt angle is further increased. be able to. Therefore, even when prebaking by heating to the same temperature, the pretilt angle can be increased or decreased within a predetermined range by adjusting the time. The prebaking temperature can be selected from the liquid crystal phase temperature or the isotropic phase temperature, but if prebaked at a high temperature, it may be difficult to apply a ferroelectric liquid crystal on the fixed liquid crystal layer. It is preferable to pre-bake at a relatively low temperature among the liquid crystal phase temperatures.

また、反応性液晶用配向膜がラビング処理された配向膜である場合、基板とラビングロールとの距離(ギャップ)を小さくすることで、ポリイミドやポリアミド等の塗膜表面により深くかつ水平に近いにラビングの溝が形成されるため、プレチルト角をより小さくすることができる。また、ラビングロールの回転速度を速くすることにより、同様にプレチルト角を小さくすることができる。
この他、反応性液晶用配向膜が光配向膜や斜方蒸着配向膜である場合は、照射光の角度や蒸着の角度を調整することにより、プレチルト角を増減させることができる。
In addition, when the alignment film for reactive liquid crystal is a rubbing alignment film, the distance (gap) between the substrate and the rubbing roll is reduced so that the surface of the coating film such as polyimide or polyamide becomes deeper and closer to horizontal. Since the rubbing groove is formed, the pretilt angle can be further reduced. Further, the pretilt angle can be similarly reduced by increasing the rotational speed of the rubbing roll.
In addition, when the reactive liquid crystal alignment film is a photo alignment film or an oblique deposition alignment film, the pretilt angle can be increased or decreased by adjusting the angle of irradiation light or the deposition angle.

このように、反応性液晶用配向膜の配向特性やアンカリングエネルギー、プリベイクの温度や時間を適宜選択または調整することにより、固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角を容易に増大または減少させ、所望の値に調整することができる。   Thus, the tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side can be easily selected by appropriately selecting or adjusting the alignment characteristics, anchoring energy, prebaking temperature and time of the alignment film for reactive liquid crystal. Can be increased or decreased and adjusted to the desired value.

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。光重合開始剤としては、ラジカル重合性開始剤を使用することができる。ラジカル重合性開始剤は、例えば、紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物であって、ベンゾイン、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体またはそれらのエステルなどの誘導体;キサントンまたはオキサントン誘導体;クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物またはクロロメチルベンゾフェノン類などの含ハロゲン化合物;トリアジン類;フルオレノン類;ハロアルカン類;光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類;有機硫黄化合物;過酸化物などが挙げられる。好ましくは、イルガキュア184、イルガキュア369、イルガキュア651、イルガキュア907(いずれもチバスペシャリティケミカルズ社製)、ダロキュアー(メルク社製)、アデカ1717(旭電化工業株式会社製)、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール(黒金化成株式会社製)などのケトン類またはビイミダゾール系化合物等を挙げることができる。また、特開2005−258428号公報に記載されているような光重合開始剤を用いることができる。これらの光重合開始剤を1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。2種以上を併用する場合には、吸収分光特性を阻害しないようにするとよい。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。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質量%〜20質量%、好ましくは0.1質量%〜10質量%、より好ましくは0.5質量%〜5質量%の範囲で上記反応性液晶に添加することができる。
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. An agent is used to promote polymerization. As the photopolymerization initiator, a radical polymerizable initiator can be used. The radical polymerizable initiator is, for example, a compound that generates free radicals by the energy of ultraviolet rays, and is a benzophenone derivative such as benzoin or benzophenone or a derivative thereof such as xanthone or oxanthone derivative; chlorosulfonyl, chloromethyl polynuclear aromatic Halogen-containing compounds such as aromatic compounds, chloromethyl heterocyclic compounds or chloromethylbenzophenones; triazines; fluorenones; haloalkanes; redox couples of photoreducing dyes and reducing agents; organic sulfur compounds; peroxides, etc. Is mentioned. Preferably, Irgacure 184, Irgacure 369, Irgacure 651, Irgacure 907 (all manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Darocur (Merck), Adeka 1717 (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), 2,2′-bis (o Examples include ketones such as -chlorophenyl) -4,5,4'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole (manufactured by Kurokin Kasei Co., Ltd.) or biimidazole compounds. Moreover, a photopolymerization initiator as described in JP-A-2005-258428 can be used. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types together, it is good not to inhibit the absorption spectral characteristics. 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. The addition amount of such a photopolymerization initiator is generally 0.01% by mass to 20% by mass, preferably 0.1% by mass to 10% by mass, more preferably 0.5% by mass to 5% by mass. % Can be added to the reactive liquid crystal.

重合禁止剤としては、例えば、p−ベンゾキノン、ナフトキノン、p−キシロキノン、p−トルキノン、2,6−ジクロロキノン、2,5−ジアセトキシ−p−ベンゾキノン、2,5−ジカプロキシ−p−ベンゾキノン、2,5−ジアエロキシ−p−ベンゾキノン、ヒドロキノン、p−t−ブチルカテコール、2,5−ジブチルヒドロキノン、モノ−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−アミルヒドロキノン、ジ−t−ブチル・パラクレゾール、2,4,6−トリ−t−ブチルフェノール、ヒドロキノンモノメチルエーテル、α−ナフトール、アセトアニジンアセテートなどを用いることができる。重合禁止剤の添加量は、上記反応性液晶の重量に対して好ましくは0.001質量%〜3質量%、より好ましくは0.01質量%〜2質量%の範囲内である。上記範囲を下回ると、光散乱等による低い露光量でも硬化してしまい、またこれを超えると紫外線露光感度が低下する。   Examples of the polymerization inhibitor include p-benzoquinone, naphthoquinone, p-xyloquinone, p-toluquinone, 2,6-dichloroquinone, 2,5-diacetoxy-p-benzoquinone, 2,5-dicaproxy-p-benzoquinone, 2 , 5-diaeroxy-p-benzoquinone, hydroquinone, pt-butylcatechol, 2,5-dibutylhydroquinone, mono-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-amylhydroquinone, di-t-butyl para Cresol, 2,4,6-tri-t-butylphenol, hydroquinone monomethyl ether, α-naphthol, acetanidin acetate and the like can be used. The addition amount of the polymerization inhibitor is preferably 0.001% by mass to 3% by mass, more preferably 0.01% by mass to 2% by mass with respect to the weight of the reactive liquid crystal. If it is below the above range, it is cured even at a low exposure amount due to light scattering or the like, and if it exceeds this range, the ultraviolet exposure sensitivity is lowered.

強誘電性液晶層側でのチルト角を比較的小さくする場合に微量添加するレベリング剤としては、非イオン性またはイオン性の界面活性剤を用いることができる。具体的には、シリコーン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン・ブロック共重合体、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等の非イオン性界面活性剤、または脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物、特殊ポリカルボンサン型高分子界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル等の陰イオン性界面活性剤を好適に用いることができる。レベリング剤の添加量は、上記反応性液晶の重量に対して0.01質量%〜1質量%の範囲内であることが好ましい。   A nonionic or ionic surfactant can be used as a leveling agent to be added in a trace amount when the tilt angle on the ferroelectric liquid crystal layer side is relatively small. Specifically, silicone surfactants, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene derivatives, polyoxyethylene / polyoxypropylene / block copolymers, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene derivatives Nonionic surfactants such as oxyethylene fatty acid esters and polyoxyethylene alkylamines, or fatty acid salts, alkyl sulfate esters, alkylbenzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl sulfosuccinates, alkyl diphenyl ether disulfonates , Alkyl phosphate, polyoxyethylene alkyl sulfate ester salt, naphthalene sulfonic acid formalin condensate, special polycarboxylic sun type polymer surfactant, polyoxyethylene Anionic surfactants such as N'arukirurin ester can be suitably used. The addition amount of the leveling agent is preferably in the range of 0.01% by mass to 1% by mass with respect to the weight of the reactive liquid crystal.

固定化液晶層の厚みは、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。固定化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、また固定化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 fixed 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 fixed liquid crystal layer is too thick, anisotropy more than necessary occurs, and if the fixed liquid crystal layer is too thin, the predetermined anisotropy may not be obtained.

なお、固定化液晶層の形成方法については、後述の「B.液晶表示素子の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。   The method for forming the fixed liquid crystal layer will be described in detail in the section “B. Manufacturing method of liquid crystal display element”, which will be described later.

(2)反応性液晶用配向膜
本発明に用いられる反応性液晶用配向膜としては、上記反応性液晶を配向させることができ、さらに上記反応性液晶の配向状態を固定化する際に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されるものではない。反応性液晶用配向膜として、例えば、ラビング処理された配向膜、光配向処理された光配向膜、斜方蒸着配向膜等を用いることができ、中でも、ラビング処理された配向膜、光配向膜が好ましい。
(2) Alignment film for reactive liquid crystal As the alignment film for reactive liquid crystal used in the present invention, the above-mentioned reactive liquid crystal can be aligned, and there is an adverse effect in fixing the alignment state of the above-mentioned reactive liquid crystal. There is no particular limitation as long as it does not reach. As the alignment film for reactive liquid crystal, for example, a rubbing-treated alignment film, a photo-alignment-treated photo-alignment film, an oblique deposition alignment film, or the like can be used. Among them, a rubbing-treated alignment film, a photo-alignment film, etc. Is preferred.

ラビング処理された配向膜は、比較的高いプレチルト角を実現することができる点で有用である。ラビング処理された配向膜としては、例えば特開2008−129529号公報に記載のものを用いることができる。   The rubbing-treated alignment film is useful in that a relatively high pretilt angle can be realized. As the alignment film subjected to the rubbing treatment, for example, those described in JP-A-2008-129529 can be used.

光配向膜は、光励起反応型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。光配向膜は、光配向処理が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。光配向膜に用いられる光励起反応型材料としては、光異性化反応を生じることにより膜に異方性を付与する光異性化型材料と、光二量化反応を生じることにより膜に異方性を付与する光二量化型材料と、光分解反応を生じることにより膜に異方性を付与する光分解型材料とを挙げることができる。光配向膜としては、例えば特開2006−350322号公報、特開2006−323214号公報、特開2005−258429号公報、特開2005−258428号公報に記載のものを用いることができる。   The photo-alignment film irradiates a substrate coated with a photo-excited reaction type material with light with controlled polarization to cause photo-excited reaction (decomposition, isomerization, dimerization) and to give anisotropy to the obtained film. This aligns the liquid crystal molecules on the film. The photo-alignment film is useful in that since the photo-alignment process is a non-contact alignment process, there is no generation of static electricity or dust, and the quantitative alignment process can be controlled. Photoexcitation materials used for photo-alignment films include photoisomerization materials that impart anisotropy to the film by photoisomerization reaction, and anisotropy to the film by photodimerization reaction. And a photodecomposable material that imparts anisotropy to the film by causing a photodecomposition reaction. As the photo-alignment film, for example, those described in JP-A-2006-350322, JP-A-2006-323214, JP-A-2005-258429, and JP-A-2005-258428 can be used.

斜方蒸着配向膜は、斜め蒸着法により形成されるものである。斜方蒸着配向膜は、比較的高いプレチルト角を実現することができる点で有用である。斜方蒸着配向膜としては、例えば国際公開WO2008/075732号パンフレットに記載のものを用いることができる。   The oblique vapor deposition alignment film is formed by an oblique vapor deposition method. The oblique deposition film is useful in that a relatively high pretilt angle can be realized. As the oblique deposition alignment film, for example, those described in International Publication WO2008 / 075732 Pamphlet can be used.

(3)第1電極層
本発明に用いられる第1電極層は、一般に液晶表示素子の電極として用いられているものであれば特に限定されるものではないが、第1基板の第1電極層および第2基板の第2電極層のうち少なくとも一方が透明導電体で形成されることが好ましい。透明導電体材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫(ITO)等が好ましく挙げられる。
(3) First Electrode Layer The first electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as an electrode of a liquid crystal display element, but the first electrode layer of the first substrate. Preferably, at least one of the second electrode layers of the second substrate is formed of a transparent conductor. Preferred examples of the transparent conductor material include indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), and the like.

本発明の液晶表示素子を、TFTを用いたアクティブマトリックス方式で駆動させる場合には、固定化液晶層側基板および対向基板のうち、一方に上記透明導電体で形成される全面共通電極を設け、他方にはゲート電極とソース電極をマトリックス状に配列し、ゲート電極とソース電極で囲まれた部分にTFT素子および画素電極を設ける。   When the liquid crystal display element of the present invention is driven by an active matrix method using TFTs, an entire common electrode formed of the transparent conductor is provided on one of the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate, On the other side, a gate electrode and a source electrode are arranged in a matrix, and a TFT element and a pixel electrode are provided in a portion surrounded by the gate electrode and the source electrode.

第1電極層の形成方法としては、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)法などが挙げられる。   Examples of the method for forming the first electrode layer include chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) such as sputtering, ion plating, and vacuum deposition.

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

(5)その他の構成
本発明においては、固定化液晶層側基板および対向基板のいずれか一方に、隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。固定化液晶層側基板に隔壁または柱状スペーサが形成されている場合、第1基板上に隔壁または柱状スペーサが形成され、隔壁または柱状スペーサを覆うように反応性液晶用配向膜および固定化液晶層が形成される。
隔壁および柱状スペーサとしては、一般的な隔壁および柱状スペーサを適用することができる。
中でも、後述の「B.液晶表示素子の製造方法」の項に記載するように、固定化液晶層側基板の固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布することが好ましいことから、固定化液晶層側基板に隔壁または柱状スペーサが形成されていることが好ましい。
(5) Other Configurations In the present invention, partition walls or columnar spacers may be formed on either the fixed liquid crystal layer side substrate or the counter substrate. When partition walls or columnar spacers are formed on the fixed liquid crystal layer side substrate, the partition walls or columnar spacers are formed on the first substrate, and the alignment film for reactive liquid crystal and the fixed liquid crystal layer cover the partition walls or columnar spacers. Is formed.
As the partition walls and columnar spacers, general partition walls and columnar spacers can be applied.
Among them, as described in the section “B. Manufacturing method of liquid crystal display element” described later, it is preferable to apply a ferroelectric liquid crystal on the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate. It is preferable that partition walls or columnar spacers are formed on the liquid crystal layer side substrate.

また本発明においては、固定化液晶層側基板および対向基板のいずれか一方に、着色層が形成されていてもよい。着色層が形成されている場合には、着色層によってカラー表示を実現することができるカラーフィルタ方式の液晶表示素子を得ることができる。
着色層としては、一般的なカラーフィルタにおける着色層を適用することができる。
In the present invention, a colored layer may be formed on either the fixed liquid crystal layer side substrate or the counter substrate. When the colored layer is formed, a color filter type liquid crystal display element capable of realizing color display by the colored layer can be obtained.
As the colored layer, a colored layer in a general color filter can be applied.

2.強誘電性液晶層
本発明における強誘電性液晶層は、固定化液晶層側基板の固定化液晶層と対向基板との間に形成され、強誘電性液晶を含むものである。
2. Ferroelectric liquid crystal layer The ferroelectric liquid crystal layer in the present invention is formed between the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate, and includes ferroelectric liquid crystal.

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 C are possible. Phase change with (SmC * ) phase, Nematic (N) phase-Smectic A (SmA) phase-Chiral smectic C (SmC * ) phase, Nematic (N) phase-Cholesteric (Ch) phase- Examples thereof include those that change phase with a smectic A (SmA) phase-chiral smectic C (SmC * ) phase.

また、強誘電性液晶としては、双安定性を示すものおよび単安定性を示すもののいずれも用いることができる。中でも、単安定性を示す強誘電性液晶が好ましい。単安定性を示す強誘電性液晶を用いた場合には、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、階調表示が可能となるからである。
特に、液晶表示素子をフィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させる場合には、単安定性を示す強誘電性液晶を用いることが好ましい。単安定性を示す強誘電性液晶を用いることにより、TFTを用いたアクティブマトリックス方式による駆動が可能になり、また、電圧変調により階調制御が可能になり、高精細で高品位の表示を実現することができるからである。
In addition, as the ferroelectric liquid crystal, either one showing bistability or one showing monostability can be used. Among these, ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability is preferable. When a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability is used, gradation display is possible by continuously changing the director of the liquid crystal (inclination of the molecular axis) by voltage change and analog modulation of the transmitted light intensity. Because it becomes.
In particular, when the liquid crystal display element is driven by a field sequential color system, it is preferable to use a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability. By using a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability, it is possible to drive using an active matrix method using TFTs, and to control gradation by voltage modulation, realizing high-definition and high-quality display. Because it can be done.

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6に例示するように、液晶分子11a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11a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11a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11aがコーン上のいずれかひとつの状態で安定化している状態をいう。   “Showing monostability” means a state in which the state of the ferroelectric liquid crystal when no voltage is applied is stabilized in one state. In the ferroelectric liquid crystal, as illustrated in FIG. 6, the liquid crystal molecules 11 a are tilted from the layer normal z, and rotate along a cone ridge having a bottom surface perpendicular to the layer normal z. In such a cone, the tilt angle of the liquid crystal molecules 11a with respect to the layer normal z is referred to as a tilt angle θ. In this manner, the liquid crystal molecules 11a can operate on the cone between two states inclined by a tilt angle ± θ with respect to the layer normal z. Specifically, showing monostability means a state where the liquid crystal molecules 11a are stabilized in any one state on the cone when no voltage is applied.

単安定性を示す強誘電性液晶の中でも、図7(a)、(b)に例示するような、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、ハーフV字型スイッチング特性を示すものであることが好ましい。このようなハーフV字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶を用いると、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができ、これにより時間的に切り替えられる各色をより明るく表示することができ、明るいカラー表示の液晶表示素子を実現することができるからである。   Among ferroelectric liquid crystals exhibiting monostability, half V-shaped switching characteristics in which liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage is applied, as illustrated in FIGS. 7A and 7B. It is preferable to show this. Using a ferroelectric liquid crystal exhibiting such a half V-shaped switching characteristic, it is possible to take a sufficiently long opening time as a black and white shutter, thereby making it possible to display each color that is temporally switched brighter. This is because a bright color display liquid crystal display element can be realized.

なお、「ハーフV字型スイッチング特性」とは、印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性をいう。具体的には、液晶層に正負の電圧10Vをそれぞれ印加したときの印加電圧に対する透過光量のうち、透過光量が小さい場合の印加電圧の透過光量をA、透過光量が大きい場合の印加電圧の透過光量をBとすると、B/Aが2以上となる特性をいう。   The “half V-shaped switching characteristic” refers to an electro-optical characteristic in which the amount of transmitted light is asymmetric with respect to an applied voltage. Specifically, among the transmitted light amounts with respect to the applied voltage when a positive and negative voltage of 10 V is applied to the liquid crystal layer, A is the transmitted light amount of the applied voltage when the transmitted light amount is small, and the applied voltage is transmitted when the transmitted light amount is large. When the amount of light is B, B / A is 2 or more.

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。特に、Ch相からSmA相を経由しないでSmC相を発現する強誘電性液晶は、ハーフV字型スイッチング特性を示すものとして好適であり、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。また、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。 Such a ferroelectric liquid crystal can be variously selected from generally known liquid crystal materials according to required characteristics. In particular, a ferroelectric liquid crystal that exhibits an SmC * phase from the Ch phase without passing through the SmA phase is suitable as a material exhibiting half V-shaped switching characteristics. Specifically, “R2301” manufactured by AZ Electronic Materials, Inc. ". Specific examples of the ferroelectric liquid crystal via the SmA phase include “FELIXM4851-100” manufactured by AZ Electronic Materials.

強誘電性液晶層には、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、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。強誘電性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。
なお、強誘電性液晶層が強誘電性液晶および重合性モノマーの重合物を含有する場合については、特開2006−323215号公報等に記載のものと同様である。
The ferroelectric liquid crystal layer 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. 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 ferroelectric liquid crystal layer, the alignment of the ferroelectric liquid crystal is so-called “polymer stabilization” and excellent alignment stability is obtained.
The case where the ferroelectric liquid crystal layer contains a ferroelectric liquid crystal and a polymer of a polymerizable monomer is the same as that described in JP-A-2006-323215.

強誘電性液晶層の厚みとしては、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。強誘電性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、また強誘電性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 ferroelectric liquid crystal layer is preferably in the range of 1.2 μm to 3.0 μm, more preferably in the range of 1.3 μm to 2.5 μm, and still more preferably in the range of 1.4 μm to 2.0 μm. It is. This is because if the thickness of the ferroelectric liquid crystal layer is too thin, the contrast may be lowered, and if the thickness of the ferroelectric liquid crystal layer is too thick, the ferroelectric liquid crystal may be difficult to align.

固定化液晶層側基板の固定化液晶層と対向基板との間に強誘電性液晶を挟持させる方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば真空注入方式、塗布方式(滴下方式)等を用いることができる。
なお、強誘電性液晶層の形成方法については、後述の「B.液晶表示素子の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
As a method of sandwiching the ferroelectric liquid crystal between the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate, a method generally used as a manufacturing method of a liquid crystal cell can be used, for example, a vacuum injection method A coating method (dropping method) or the like can be used.
The method for forming the ferroelectric liquid crystal layer is described in detail in the section of “B. Manufacturing method of liquid crystal display element” described later, and thus the description thereof is omitted here.

3.対向基板
本発明に用いられる対向基板は、上記固定化液晶層側基板の固定化液晶層に対向するように配置されるものである。
3. Counter substrate The counter substrate used in the present invention is disposed so as to face the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate.

対向基板は、第2基板と、上記第2基板上に形成された第2電極層と、上記第2電極層上に形成された第2配向膜とを有することが好ましい。この場合、対向基板は、上記固定化液晶層側基板に対して、固定化液晶層側基板の固定化液晶層と対向基板の第2配向膜とが対向するように配置され、固定化液晶層側基板の固定化液晶層と対向基板の第2配向膜との間に強誘電性液晶層が形成される。   The counter substrate preferably includes a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer. In this case, the counter substrate is arranged so that the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate and the second alignment film of the counter substrate face the fixed liquid crystal layer side substrate, and the fixed liquid crystal layer A ferroelectric liquid crystal layer is formed between the fixed liquid crystal layer of the side substrate and the second alignment film of the counter substrate.

なお、第2基板および第2電極層については、上記固定化液晶層側基板の第1基板および第1電極層と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。以下、対向基板の他の構成について説明する。   The second substrate and the second electrode layer can be the same as the first substrate and the first electrode layer of the fixed liquid crystal layer side substrate, and thus description thereof is omitted here. Hereinafter, other configurations of the counter substrate will be described.

(1)第2配向膜
本発明に用いられる第2配向膜としては、強誘電性液晶を配向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く、例えば、ラビング処理された配向膜、光配向処理された光配向膜、斜方蒸着配向膜等を用いることができ、中でも、ラビング処理された配向膜、光配向膜が好ましい。
なお、ラビング処理された配向膜、光配向処理された光配向膜および斜方蒸着配向膜についてはそれぞれ、上記固定化液晶層側基板の反応性液晶用配向膜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。
(1) Second alignment film The second alignment film used in the present invention is not particularly limited as long as the ferroelectric liquid crystal can be aligned. For example, a rubbing alignment film, A photo-alignment film subjected to photo-alignment treatment, an oblique deposition alignment film, or the like can be used. Among these, a rubbing-process alignment film or photo-alignment film is preferable.
The alignment film subjected to the rubbing treatment, the photo-alignment film subjected to the photo-alignment treatment, and the oblique deposition alignment film are the same as those described in the section of the alignment film for reactive liquid crystal of the fixed liquid crystal layer side substrate. Since there is, explanation here is omitted.

(2)好ましい態様
本発明において、強誘電性液晶が降温過程においてスメクチックA(SmA)相を経由せずにカイラルスメクチックC(SmC)相を発現するものである場合、第2配向膜は、ラビング処理された配向膜、光配向処理された光配向膜、斜方蒸着配向膜であることが好ましい。SmA相を経由せずにSmC相を発現する強誘電性液晶は、層法線方向の異なる二つの領域(ダブルドメインと称する。)が発生しやすく、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る。これに対し、固定化液晶層と上記のような第2配向膜との間に強誘電性液晶が挟持されていることにより、ダブルドメインの発生を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。これは、次のような理由によると考えられる。すなわち、固定化液晶層と上記のような第2配向膜とでは、強誘電性液晶と固定化液晶層表面および第2配向膜表面との相互作用である、極性表面相互作用が異なると考えられる。そのため、固定化液晶層と第2配向膜とで固定化液晶層の方が相対的に正の極性が強い傾向にあり、第2配向膜側に強誘電性液晶の自発分極の正極性が向く傾向にあることを利用して、液晶分子の自発分極の向きを制御することができる。そして、液晶分子の自発分極の向きを制御することができるので、SmA相を経由せずにSmC相を発現する強誘電性液晶に特有のダブルドメインを生じることなく、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることができる。
(2) Preferred Embodiment In the present invention, when the ferroelectric liquid crystal exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase without passing through a smectic A (SmA) phase in the temperature lowering process, the second alignment film is A rubbing-treated alignment film, a photo-alignment-treated photo-alignment film, or an oblique deposition alignment film is preferable. A ferroelectric liquid crystal that exhibits the SmC * phase without passing through the SmA phase is likely to generate two regions (referred to as a double domain) having different layer normal directions. Will be displayed. On the other hand, since the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the fixed liquid crystal layer and the second alignment film as described above, the occurrence of double domains can be suppressed and monodomain alignment can be obtained. Can do. This is considered to be due to the following reasons. That is, it is considered that the polar liquid surface interaction, which is the interaction between the ferroelectric liquid crystal, the surface of the fixed liquid crystal layer and the surface of the second alignment film, is different between the fixed liquid crystal layer and the second alignment film as described above. . Therefore, the fixed liquid crystal layer tends to have a relatively positive polarity between the fixed liquid crystal layer and the second alignment film, and the positive polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal is directed to the second alignment film side. By utilizing this tendency, the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be controlled. Further, since the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be controlled, the ferroelectric liquid crystal monolithic material does not generate a double domain peculiar to the ferroelectric liquid crystal that expresses the SmC * phase without passing through the SmA phase. Domain orientation can be obtained.

また、強誘電性液晶が降温過程においてスメクチックA(SmA)相を経由せずにカイラルスメクチックC(SmC)相を発現するものである場合、対向基板は、第2基板と、上記第2基板上に形成された第2電極層とを有することも好ましい。この場合、固定化液晶層側基板の固定化液晶層と対向基板の第2電極層との間に強誘電性液晶が挟持されていることにより、ダブルドメインの発生を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。固定化液晶層と第2電極層とでは、強誘電性液晶と固定化液晶層表面および第2電極層表面との相互作用である、極性表面相互作用が異なると考えられる。そのため、固定化液晶層と第2電極層とで固定化液晶層の方が相対的に正の極性が強い傾向にあり、第2電極層側に強誘電性液晶の自発分極の正極性が向く傾向にあることを利用して、液晶分子の自発分極の向きを制御することができる。そして、液晶分子の自発分極の向きを制御することができるので、SmA相を経由せずにSmC相を発現する強誘電性液晶に特有のダブルドメインを生じることなく、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることができる。 Further, when the ferroelectric liquid crystal exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase without passing through the smectic A (SmA) phase in the temperature lowering process, the counter substrate includes the second substrate and the second substrate. It is also preferable to have a second electrode layer formed thereon. In this case, since the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate and the second electrode layer of the counter substrate, it is possible to suppress the occurrence of double domains. Domain orientation can be obtained. The fixed liquid crystal layer and the second electrode layer are considered to have different polar surface interactions, which are interactions between the ferroelectric liquid crystal and the surfaces of the fixed liquid crystal layer and the second electrode layer. Therefore, the fixed liquid crystal layer tends to have a relatively positive polarity in the fixed liquid crystal layer and the second electrode layer, and the positive polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal is directed to the second electrode layer side. By utilizing this tendency, the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be controlled. Further, since the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be controlled, the ferroelectric liquid crystal monolithic material does not generate a double domain peculiar to the ferroelectric liquid crystal that expresses the SmC * phase without passing through the SmA phase. Domain orientation can be obtained.

さらに、強誘電性液晶が降温過程においてスメクチックA(SmA)相を経由せずにカイラルスメクチックC(SmC)相を発現するものである場合、対向基板は、第2基板と、上記第2基板上に形成された第2電極層と、上記第2電極層上に形成され、分子内にアゾベンゼン骨格を有する光異性化反応性化合物を含有し、配向処理が施されてない未配向処理層とを有することも好ましい。この場合、固定化液晶層側基板の固定化液晶層と対向基板の未配向処理層との間に強誘電性液晶が挟持されていることにより、ダブルドメインの発生を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。固定化液晶層と未配向処理層とでは、強誘電性液晶と固定化液晶層表面および未配向処理層表面との相互作用である、極性表面相互作用が異なると考えられる。そのため、固定化液晶層と未配向処理層とで固定化液晶層の方が相対的に正の極性が強い傾向にあり、未配向処理層側に強誘電性液晶の自発分極の正極性が向く傾向にあることを利用して、液晶分子の自発分極の向きを制御することができる。そして、液晶分子の自発分極の向きを制御することができるので、SmA相を経由せずにSmC相を発現する強誘電性液晶に特有のダブルドメインを生じることなく、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることができる。 Further, when the ferroelectric liquid crystal exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase without passing through the smectic A (SmA) phase in the temperature lowering process, the counter substrate includes the second substrate and the second substrate. A second electrode layer formed on the second electrode layer, a non-oriented treatment layer formed on the second electrode layer, containing a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule and not subjected to an orientation treatment; It is also preferable to have In this case, since the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate and the non-aligned treatment layer of the counter substrate, the occurrence of double domains can be suppressed. Domain orientation can be obtained. The fixed liquid crystal layer and the non-oriented treatment layer are considered to have different polar surface interactions, which are the interactions between the ferroelectric liquid crystal and the surfaces of the fixed liquid crystal layer and the non-oriented treatment layer. For this reason, the fixed liquid crystal layer tends to have a relatively positive polarity between the fixed liquid crystal layer and the non-oriented treatment layer, and the positive polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal is directed to the non-oriented treatment layer side. By utilizing this tendency, the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be controlled. Further, since the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be controlled, the ferroelectric liquid crystal monolithic material does not generate a double domain peculiar to the ferroelectric liquid crystal that expresses the SmC * phase without passing through the SmA phase. Domain orientation can be obtained.

なお、未配向処理層が配向処理が施されていないものであることは、未配向処理層の偏光紫外・可視吸収スペクトルを測定することにより確認することができる。すなわち、紫外可視分光光度計(V7100:日本分光株式会社製)を用いて、未配向処理層に対して偏光紫外線を照射し、紫外線の偏光方向と平行および垂直方向の偏光紫外・可視吸収スペクトルを測定する。垂直方向と水平方向のスペクトルの吸収ピークの比が1.2以下であれば、配向処理が施されていないものであるとする。   In addition, it can confirm that a non-orientation treatment layer is what has not been subjected to the orientation treatment by measuring the polarization ultraviolet-visible absorption spectrum of a non-orientation treatment layer. That is, using a UV-visible spectrophotometer (V7100: manufactured by JASCO Corporation), the non-oriented treatment layer is irradiated with polarized ultraviolet rays, and polarized ultraviolet / visible absorption spectra parallel and perpendicular to the polarization direction of the ultraviolet rays are obtained. taking measurement. If the ratio of the absorption peak of the spectrum in the vertical direction and the horizontal direction is 1.2 or less, it is assumed that the alignment treatment has not been performed.

上記の垂直方向と水平方向のスペクトルの吸収ピークの比は、1.2以下であることが好ましく、より好ましくは1.1以下である。なお、未配向処理層を形成する際の上記材料の塗布方法等によっては未配向処理層が若干の異方性を有するものとなる場合もあることから、上記の垂直方向と水平方向のスペクトルの吸収ピークの比の下限は特に限定されるものではない。   The ratio of the absorption peak of the spectrum in the vertical direction and the horizontal direction is preferably 1.2 or less, more preferably 1.1 or less. Depending on the method of applying the material when forming the unoriented layer, the unoriented layer may have a slight anisotropy. The lower limit of the ratio of absorption peaks is not particularly limited.

なお、分子内にアゾベンゼン骨格を有する光異性化反応性化合物としては、例えば特開2006−350322号公報、特開2006−323214号公報、特開2005−258429号公報、特開2005−258428号公報に記載のものを用いることができる。   Examples of the photoisomerization reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule include, for example, JP 2006-350322 A, JP 2006-323214 A, JP 2005-258429 A, and JP 2005-258428 A. Can be used.

未配向処理層の厚みは、1nm〜1000nm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。未配向処理層の厚みが上記範囲より薄いと十分に強誘電性液晶の自発分極の向きの制御ができない可能性があり、逆に未配向処理層の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 unoriented treatment layer is preferably in the range of 1 nm to 1000 nm, more preferably in the range of 3 nm to 100 nm. If the thickness of the unaligned layer is thinner than the above range, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal may not be sufficiently controlled. Conversely, if the thickness of the unaligned layer is larger than the above range, it is disadvantageous in terms of cost. It is because it may become.

なお、分子内にアゾベンゼン骨格を有する光異性化反応性化合物を含有し、光配向処理が施されていない未配向処理層の形成方法については、例えば特開2006−350322号公報、特開2006−323214号公報、特開2005−258429号公報、特開2005−258428号公報に記載の光配向膜の形成方法において、偏光を制御した光を照射しない以外は同様である。   For example, JP 2006-350322 A, JP 2006-2006 A include a photoisomerization reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule and a method for forming an unoriented treatment layer that has not been subjected to photo-alignment treatment. In the method for forming a photo-alignment film described in Japanese Patent No. 323214, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-258429, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-258428, the same applies except that light with controlled polarization is not irradiated.

(3)その他の構成
本発明における対向基板には、第2基板上に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよく、また第2基板上に着色層が形成されていてもよい。なお、隔壁、柱状スペーサおよび着色層については、上記固定化液晶層側基板の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
(3) Other Configurations In the counter substrate in the present invention, partition walls or columnar spacers may be formed on the second substrate, and a colored layer may be formed on the second substrate. Note that the partition walls, the columnar spacers, and the colored layers are described in the above-mentioned section of the fixed liquid crystal layer side substrate, and thus the description thereof is omitted here.

4.偏光板
本発明の液晶表示素子は、固定化液晶層側基板および対向基板の外側にそれぞれ偏光板を有していてもよい。偏光板としては、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。
4). Polarizing plate The liquid crystal display element of the present invention may have polarizing plates on the outside of the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate, respectively. The polarizing plate is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction in the wave of light, and a polarizing plate that is generally used as a polarizing plate of a liquid crystal display element can be used.

5.液晶表示素子の駆動方法
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、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が適している。
5). Method for Driving Liquid Crystal Display Element As a method for driving the liquid crystal display element of the present invention, the high-speed response of ferroelectric liquid crystal can be used. A field sequential color system that particularly requires high-speed response is suitable.

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、着色層を用いてカラー表示を行う、カラーフィルタ方式であってもよい。   Further, the driving method of the liquid crystal display element of the present invention is not limited to the field sequential method, and may be a color filter method that performs color display using a colored layer.

本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス方式が好ましい。TFT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。   As a driving method of the liquid crystal display element of the present invention, an active matrix system using a thin film transistor (TFT) is preferable. This is because by adopting an active matrix system using TFTs, the target pixel can be reliably turned on and off, and a high-quality display becomes possible.

本発明においては、固定化液晶層側基板がTFT基板、対向基板が共通電極基板であってもよく、固定化液晶層側基板が共通電極基板、対向基板がTFT基板であってもよい。中でも、固定化液晶層側基板がTFT基板、対向基板が共通電極基板であることが好ましい。強誘電性液晶は分子の秩序性が高いために配向が難しく、TFT基板にはTFTなどの突起物が形成されているため、TFT付近で強誘電性液晶の配向不良が起こり、光漏れ(白抜け)が生じる場合がある。これに対し、固定化液晶層側基板がTFT基板である場合には、TFTを覆うように反応性液晶用配向膜および固定化液晶層が形成されていることにより、単にTFTを覆うように配向膜が形成されている場合と比較して、TFTなどの突起物のエッジで強誘電性液晶の配向不良が生じるのを抑制することができる。これは、固定化液晶層が、ラビング膜や光配向膜などの一般的な配向膜と異なり、その形成過程において反応性液晶を配向させる配向処理が行われるものであり、反応性液晶が反応性液晶用配向膜上を流動して液晶相を示す状態となることが、影響しているものと考えられる。よって、固定化液晶層側基板がTFT基板である場合には、TFT付近で強誘電性液晶の配向不良が起こるのを抑制し、光漏れ(白抜け)が生じるのを防ぐことができる。   In the present invention, the fixed liquid crystal layer side substrate may be a TFT substrate and the counter substrate may be a common electrode substrate, the fixed liquid crystal layer side substrate may be a common electrode substrate, and the counter substrate may be a TFT substrate. Among these, the fixed liquid crystal layer side substrate is preferably a TFT substrate, and the counter substrate is preferably a common electrode substrate. Ferroelectric liquid crystals are difficult to align due to their high molecular order, and because TFTs and other projections are formed on the TFT substrate, ferroelectric liquid crystal alignment defects occur near the TFT, causing light leakage (white). Omission) may occur. On the other hand, when the fixed liquid crystal layer side substrate is a TFT substrate, the reactive liquid crystal alignment film and the fixed liquid crystal layer are formed so as to cover the TFT, so that the alignment is simply performed so as to cover the TFT. Compared with the case where a film is formed, it is possible to suppress the occurrence of poor alignment of the ferroelectric liquid crystal at the edge of a projection such as a TFT. This is because the fixed liquid crystal layer is different from general alignment films such as rubbing films and photo-alignment films, and the alignment process is performed to align the reactive liquid crystals during the formation process. The fact that the liquid crystal phase is flowed on the liquid crystal alignment film is considered to have an influence. Therefore, when the fixed liquid crystal layer side substrate is a TFT substrate, it is possible to suppress the alignment failure of the ferroelectric liquid crystal in the vicinity of the TFT and to prevent the occurrence of light leakage (whiteout).

また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、セグメント方式であってもよい。   Further, the driving method of the liquid crystal display element of the present invention may be a segment method.

B.液晶表示素子の製造方法
次に、本発明の液晶表示素子の製造方法について説明する。
本発明の液晶表示素子の製造方法は、第1電極層および反応性液晶用配向膜が順に形成された第1基板上に、反応性液晶を含有する反応性液晶層を形成し、上記反応性液晶層中の上記反応性液晶を、上記反応性液晶用配向膜側から厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向させ、上記反応性液晶の配向状態を固定化して固定化液晶層を形成する固定化液晶層側基板調製工程と、上記固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布する強誘電性液晶塗布工程と、上記強誘電性液晶が塗布された上記固定化液晶層側基板および対向基板を貼り合せる基板貼り合せ工程と、上記固定化液晶層側基板および上記対向基板の間に挟持された上記強誘電性液晶を、電界印加処理を行うことなく配向させる強誘電性液晶配向工程とを有することを特徴とするものである。
B. Next, a method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention will be described.
In the method for producing a liquid crystal display element of the present invention, a reactive liquid crystal layer containing a reactive liquid crystal is formed on a first substrate on which a first electrode layer and an alignment film for reactive liquid crystal are sequentially formed. The reactive liquid crystal in the liquid crystal layer is hybrid aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side, and the alignment state of the reactive liquid crystal is fixed to fix the liquid crystal. A fixed liquid crystal layer side substrate preparation step for forming a layer, a ferroelectric liquid crystal coating step for applying a ferroelectric liquid crystal on the fixed liquid crystal layer, and the fixed liquid crystal layer on which the ferroelectric liquid crystal is applied A substrate bonding step for bonding the side substrate and the counter substrate, and a ferroelectric property for aligning the ferroelectric liquid crystal sandwiched between the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate without performing an electric field application process. Having a liquid crystal alignment step It is an butterfly.

本発明によれば、反応性液晶を、反応性液晶用配向膜側から厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向させるので、固定化液晶層の強誘電性液晶側でのチルト角を比較的大きくすることができる。また、反応性液晶用配向膜上に固定化液晶層を形成する際には、反応性液晶用配向膜によって反応性液晶をハイブリッド配向させ、例えば紫外線を照射して反応性液晶を重合させることにより反応性液晶の配向状態を固定化することができ、固定化液晶層に強誘電性液晶に対する配向規制力を付与することができるとともに、温度等の影響を受けないものとすることができる。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くなるため、強誘電性液晶の配向を効果的に制御することができる。また本発明によれば、固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布するので、固定化液晶層の配向規制力が強誘電性液晶の配向に大きく寄与し、特に強誘電性液晶の初期配向状態に大きく寄与するものと考えられる。したがって本発明においては、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を抑制し、コントラストを向上させることが可能となる。   According to the present invention, since the reactive liquid crystal is hybrid-aligned so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side, the tilt of the fixed liquid crystal layer on the ferroelectric liquid crystal side is tilted. The corner can be made relatively large. In addition, when the fixed liquid crystal layer is formed on the reactive liquid crystal alignment film, the reactive liquid crystal is hybrid-aligned by the reactive liquid crystal alignment film, for example, by irradiating ultraviolet rays to polymerize the reactive liquid crystal. The alignment state of the reactive liquid crystal can be fixed, the alignment liquid crystal layer can be provided with an alignment regulating force for the ferroelectric liquid crystal, and can be made unaffected by temperature or the like. Furthermore, the reactive liquid crystal is relatively similar in structure to the ferroelectric liquid crystal, and the interaction with the ferroelectric liquid crystal becomes strong, so that the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be effectively controlled. According to the present invention, since the ferroelectric liquid crystal is applied on the fixed liquid crystal layer, the alignment regulating force of the fixed liquid crystal layer greatly contributes to the alignment of the ferroelectric liquid crystal, and particularly the initial alignment of the ferroelectric liquid crystal. It is thought to contribute greatly to the condition. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress the occurrence of alignment defects such as zigzag defects and improve the contrast.

また、真空注入方式により強誘電性液晶を充填する場合にはジグザグ欠陥が液晶表示素子において部分的に生じやすいのに対して、塗布方式により強誘電性液晶を充填する場合にはジグザグ欠陥が液晶表示素子において全体的に生じやすいことから、本発明のように強誘電性液晶塗布工程を有する液晶表示素子の製造方法においては、固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布することが有用である。   In addition, when filling the ferroelectric liquid crystal by the vacuum injection method, the zigzag defect is likely to be partially generated in the liquid crystal display element, whereas when filling the ferroelectric liquid crystal by the coating method, the zigzag defect is the liquid crystal. Since it tends to occur entirely in the display element, it is useful to apply a ferroelectric liquid crystal on the fixed liquid crystal layer in the method of manufacturing a liquid crystal display element having a ferroelectric liquid crystal application step as in the present invention. is there.

さらに本発明によれば、電界印加処理を行うことなく、強誘電性液晶を徐冷することのみで、固定化液晶層の配向規制力によって強誘電性液晶を配向させることができる。よって、電界印加処理を行うことなく強誘電性液晶を配向させるので、相転移温度以上に昇温してもその配向を維持し、ジグザグ欠陥等の配向欠陥の発生を抑制することができる。   Furthermore, according to the present invention, the ferroelectric liquid crystal can be aligned by the alignment regulating force of the fixed liquid crystal layer only by slowly cooling the ferroelectric liquid crystal without performing an electric field application process. Therefore, since the ferroelectric liquid crystal is aligned without performing an electric field application treatment, the alignment can be maintained even when the temperature is raised to the phase transition temperature or higher, and the occurrence of alignment defects such as zigzag defects can be suppressed.

以下、本発明の液晶表示素子の製造方法における各工程について説明する。   Hereinafter, each process in the manufacturing method of the liquid crystal display element of this invention is demonstrated.

1.固定化液晶層側基板調製工程
本発明における固定化液晶層側基板調製工程は、第1電極層および反応性液晶用配向膜が順に形成された第1基板上に、反応性液晶を含有する反応性液晶層を形成し、上記反応性液晶層中の上記反応性液晶を、上記反応性液晶用配向膜側から厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向させ、上記反応性液晶の配向状態を固定化して固定化液晶層を形成する工程である。
1. Immobilized liquid crystal layer side substrate preparation step The immobilized liquid crystal layer side substrate preparation step in the present invention is a reaction containing reactive liquid crystal on a first substrate on which a first electrode layer and an alignment film for reactive liquid crystal are sequentially formed. A reactive liquid crystal layer is formed, and the reactive liquid crystal in the reactive liquid crystal layer is hybrid-aligned so that a tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side, and the reactive liquid crystal This is a step of forming an immobilized liquid crystal layer by fixing the alignment state.

なお、第1基板、第1電極層、反応性液晶用配向膜および反応性液晶については、上記「A.液晶表示素子」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。   Since the first substrate, the first electrode layer, the reactive liquid crystal alignment film, and the reactive liquid crystal are described in detail in the section “A. Liquid crystal display element”, the description thereof is omitted here.

反応性液晶層の形成方法としては、反応性液晶用配向膜上に上記反応性液晶を含む反応性液晶組成物を塗布する方法が用いられる。また、反応性液晶組成物を塗布するのではなく、ドライフィルム等を予め形成し、これを第1電極層上に積層する方法も用いることができる。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組成物を調製し、これを反応性液晶用配向膜上に塗布し、溶媒を除去する方法を採用することが好ましい。   As a method for forming the reactive liquid crystal layer, a method in which the reactive liquid crystal composition containing the reactive liquid crystal is applied on the reactive liquid crystal alignment film is used. Further, instead of applying the reactive liquid crystal composition, a method of forming a dry film or the like in advance and laminating it on the first electrode layer can also be used. From the viewpoint of the simplicity of the production process, a reactive liquid crystal composition is prepared by dissolving a reactive liquid crystal in a solvent, and this is applied to an alignment film for reactive liquid crystal, and a method of removing the solvent is adopted. Is preferred.

反応性液晶組成物は、上記反応性液晶および必要に応じて光重合開始剤や重合禁止剤を溶媒に溶解させて調製する。反応性液晶を水平配向させる場合は、反応性液晶組成物に陰イオン性界面活性剤やシリコーン系界面活性剤などのレベリング剤を添加することで反応性液晶を均一に水平配向させることが一般的であるが、本発明においては、このレベリング剤を添加しない、または添加をする場合もレベリング剤の添加を微量に調整することにより、強誘電性液晶層側にて反応性液晶の表面自由エネルギーによってこれを十分に立ち上がらせることができ、全体に均質にハイブリッド配向した固定化液晶層を得ることができる。   The reactive liquid crystal composition is prepared by dissolving the reactive liquid crystal and, if necessary, a photopolymerization initiator and a polymerization inhibitor in a solvent. When horizontally aligning reactive liquid crystals, it is common to uniformly align reactive liquid crystals horizontally by adding leveling agents such as anionic surfactants and silicone surfactants to reactive liquid crystal compositions. However, in the present invention, the leveling agent is not added, or even when it is added, by adjusting the addition of the leveling agent to a very small amount, the surface free energy of the reactive liquid crystal on the ferroelectric liquid crystal layer side is adjusted. This can be raised sufficiently, and an immobilized liquid crystal layer that is homogeneously hybrid-aligned as a whole can be obtained.

上記反応性液晶組成物に用いる溶媒としては、上記反応性液晶等を溶解することができ、かつ反応性液晶用配向膜の配向能を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。このような溶媒としては、例えば、特開2005−258428号公報に記載されているような溶媒を用いることができる。溶媒は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The solvent used in the reactive liquid crystal composition 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 reactive liquid crystal. As such a solvent, for example, a solvent described in JP-A-2005-258428 can be used. A solvent may be used independently and may use 2 or more types together.

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

反応性液晶組成物の濃度は、反応性液晶の溶解性や、固定化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質量%〜40質量%、好ましくは1質量%〜20質量%の範囲で調整される。反応性液晶組成物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、逆に反応性液晶組成物の濃度が上記範囲より高いと、反応性液晶組成物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。   Although the concentration of the reactive liquid crystal composition depends on the solubility of the reactive liquid crystal and the thickness of the immobilized liquid crystal layer, it cannot be defined unconditionally, but is usually 0.1% by mass to 40% by mass, preferably 1% by mass. It adjusts in the range of% -20 mass%. If the concentration of the reactive liquid crystal composition is lower than the above range, the reactive liquid crystal may be difficult to align. Conversely, if the concentration of the reactive liquid crystal composition is higher than the above range, the viscosity of the reactive liquid crystal composition is low. It is because it becomes high and it may become difficult to form a uniform coating film.

さらに、上記反応性液晶組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内で、例えば、特開2005−258428号公報に記載されているような化合物を添加することができる。上記反応性液晶に対するこれら化合物の添加量は、本発明の目的が損なわれない範囲で選択される。これらの化合物の添加により、反応性液晶の硬化性が向上し、得られる固定化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, a compound such as that described in JP-A-2005-258428 can be added to the reactive liquid crystal composition as long as the object of the present invention is not impaired. 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 fixed liquid crystal layer, and improves its stability.

このような反応性液晶組成物を塗布する方法としては、例えばスピンコート法、ロールコート法、プリント法、ディップコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、ブレードコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、リバースコート法、押し出しコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。   Examples of a method for applying such a reactive liquid crystal composition include spin coating, roll coating, printing, dip coating, die coating, casting, bar coating, blade coating, spray coating, and gravure. Examples thereof include a coating method, a reverse coating method, an extrusion coating method, an ink jet method, a flexographic printing method, and a screen printing method.

また、上記反応性液晶組成物を塗布した後は、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 composition 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、反応性液晶層中の反応性液晶を、反応性液晶用配向膜により反応性液晶用配向膜側から厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向させて、液晶規則性を有する状態とする。すなわち、反応性液晶に液晶相を発現させる。これは、通常は等方相温度以下で熱処理する方法等の方法により行われる。具体的には、反応性液晶層を液晶相温度に加熱し、反応性液晶のハイブリッド配向を促す。反応性液晶用配向膜上に塗布された反応性液晶は、液晶相温度に加熱されることにより、反応性液晶用配向膜側では反応性液晶用配向膜とのアンカリングエネルギーにより水平配向し、空気界面側では所定のチルト角をなすハイブリッド配向状態を得ることができる。このハイブリッド配向を促進するため、液晶相温度に加熱された反応性液晶組成物に磁場を印加してもよい。   In the present invention, the reactive liquid crystal in the reactive liquid crystal layer is hybrid-aligned by the reactive liquid crystal alignment film so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the reactive liquid crystal alignment film side. It shall be in a state having regularity. That is, a liquid crystal phase is developed in the reactive liquid crystal. This is usually performed by a method such as a method of heat treatment at or below the isotropic phase temperature. Specifically, the reactive liquid crystal layer is heated to the liquid crystal phase temperature to promote the hybrid alignment of the reactive liquid crystal. The reactive liquid crystal applied on the reactive liquid crystal alignment film is heated to the liquid crystal phase temperature, so that the reactive liquid crystal alignment film is horizontally aligned by the anchoring energy with the reactive liquid crystal alignment film, A hybrid alignment state having a predetermined tilt angle can be obtained on the air interface side. In order to promote this hybrid alignment, a magnetic field may be applied to the reactive liquid crystal composition heated to the liquid crystal phase temperature.

固定化液晶層の空気界面側でのチルト角は、反応性液晶組成物に対する後述のレベリング剤の添加量(添加しない場合を含む。)を調整したり、反応性液晶組成物を反応性液晶用配向膜上に塗布した後に反応性液晶の液晶相温度〜等方相温度の範囲でプリベイクする際の温度や時間(プリベイクしない場合を含む。)を調整したり、重合性液晶モノマーの分子量を調整したりすることにより、制御することができる。
なお、上記チルト角を調整する方法については、上記「A.液晶表示素子」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
The tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the air interface side can be adjusted by adjusting the amount of the leveling agent added to the reactive liquid crystal composition (including the case where it is not added), or by using the reactive liquid crystal composition for the reactive liquid crystal. Adjust the temperature and time (including when not prebaked) when prebaking within the range of the liquid crystal phase temperature to the isotropic phase temperature of the reactive liquid crystal after coating on the alignment film, and adjust the molecular weight of the polymerizable liquid crystal monomer Can be controlled.
The method for adjusting the tilt angle has been described in detail in the section “A. Liquid crystal display element”, and thus the description thereof is omitted here.

固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角は、上記「A.液晶表示素子」の項に記載したように、所定の範囲であることが好ましい。   The tilt angle of the immobilized liquid crystal layer on the reactive liquid crystal alignment film side is preferably within a predetermined range as described in the above section “A. Liquid crystal display element”.

固定化液晶層の反応性液晶用配向膜側でのチルト角は、反応性液晶用配向膜の配向特性や反応性液晶に対するアンカリングエネルギーを調整したり、反応性液晶用配向膜上に反応性液晶組成物を塗布した後にプリベイクする際の温度や時間を調整したりすることにより、制御することができる。
なお、上記チルト角を調整する方法については、上記「A.液晶表示素子」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
The tilt angle of the fixed liquid crystal layer on the alignment layer for reactive liquid crystal adjusts the alignment characteristics of the alignment film for reactive liquid crystal and the anchoring energy for the reactive liquid crystal, and is reactive on the alignment film for reactive liquid crystal. It can be controlled by adjusting the temperature and time for pre-baking after applying the liquid crystal composition.
The method for adjusting the tilt angle has been described in detail in the section “A. Liquid crystal display element”, and thus the description thereof is omitted here.

上述したように、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い、必要であれば重合性液晶材料内に光重合開始剤が含まれていてもよい。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る。なお、活性放射線の照射については、特開2005−258428号公報の記載のものと同様とすることができる。   As described above, 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 active radiation that activates polymerization is used. . The active radiation as used herein refers to radiation capable of causing polymerization of the polymerizable liquid crystal material. If necessary, a photopolymerization initiator may be included in the polymerizable liquid crystal material. 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. The In addition, about irradiation of actinic radiation, it can be made the same as that of description of Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-258428.

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.

なお、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。
また、活性放射線の照射と加熱とを併用してもよい。
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 also 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.
Moreover, you may use together irradiation of actinic radiation, and a heating.

活性放射線照射により固定化した固定化液晶層において、活性放射線のみの硬化では硬化度が不十分である場合は、露光後に併せて加熱処理(ポストベイク)を行い、完全に重合反応を終了させることが好ましい。
ポストベイクの温度は、重合性液晶モノマーの種類によらず170℃以上260℃以下の範囲内で設定することが好ましい。生産において実質的な反応速度を得るためには、170℃以上に加熱して焼成することが好ましい。また、この温度は重合性液晶モノマーが片端または両端に有する不飽和二重結合が開環する温度でもある。一方、加熱温度が高いほど重合性液晶モノマーの重合反応速度は速くなるが、260℃を超える領域では重合性液晶モノマー自身の分解反応が生じ、固定化液晶層自体の劣化が顕著となる。特に、両端に反応性不飽和二重結合を有する重合性液晶モノマーの場合、260℃を超える温度に加熱すると、重合した固定化液晶層が分解するおそれがある。
In the fixed liquid crystal layer fixed by irradiation with actinic radiation, if the degree of curing is insufficient by curing with only actinic radiation, a heat treatment (post-baking) may be performed after the exposure to completely terminate the polymerization reaction. preferable.
The post-baking temperature is preferably set within a range of 170 ° C. or higher and 260 ° C. or lower regardless of the type of polymerizable liquid crystal monomer. In order to obtain a substantial reaction rate in production, it is preferable to heat and bak at 170 ° C. or higher. This temperature is also the temperature at which the unsaturated double bond of the polymerizable liquid crystal monomer at one or both ends opens. On the other hand, the higher the heating temperature, the faster the polymerization reaction rate of the polymerizable liquid crystal monomer. However, in the region exceeding 260 ° C., the decomposition reaction of the polymerizable liquid crystal monomer itself occurs, and the deterioration of the fixed liquid crystal layer itself becomes remarkable. In particular, in the case of a polymerizable liquid crystal monomer having a reactive unsaturated double bond at both ends, when heated to a temperature exceeding 260 ° C., the polymerized immobilized liquid crystal layer may be decomposed.

2.強誘電性液晶塗布工程
本発明における強誘電性液晶塗布工程は、上記固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布する工程である。
2. Ferroelectric liquid crystal application step The ferroelectric liquid crystal application step in the present invention is a step of applying a ferroelectric liquid crystal on the fixed liquid crystal layer.

強誘電性液晶の塗布方法としては、封入可能な所定量を塗布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が、中でも、強誘電性液晶がほとんど流動しないように強誘電性液晶を塗布することができる方法であることが好ましい。固定化液晶層上を強誘電性液晶が等方相の状態で流動したときに、強誘電性液晶の流動距離が長すぎると、流動した強誘電性液晶が接触した界面で配向が乱れるおそれがあるからである。   The method for applying the ferroelectric liquid crystal is not particularly limited as long as it can apply a predetermined amount that can be encapsulated. Among them, the ferroelectric liquid crystal is used so that the ferroelectric liquid crystal hardly flows. It is preferable that it is the method which can apply | coat. When the ferroelectric liquid crystal flows in an isotropic phase on the fixed liquid crystal layer, if the flow distance of the ferroelectric liquid crystal is too long, the orientation may be disturbed at the interface where the flowed ferroelectric liquid crystal contacts. Because there is.

このような塗布方法としては、例えば、インクジェット法やディスペンサー法等の吐出法、バーコート法やスロットダイコート法等のコーティング法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法などが挙げられる。中でも吐出法が好ましく、特にインクジェット法が好ましい。インクジェット法であれば、強誘電性液晶を連点状に塗布することができるので、流動距離が短くなるように強誘電性液晶を塗布することができ、流動した強誘電性液晶の接触界面で配向乱れの発生を防ぐことができるからである。   Examples of such a coating method include a discharge method such as an ink jet method and a dispenser method, a coating method such as a bar coating method and a slot die coating method, a printing method such as a flexographic printing method, a gravure printing method, an offset printing method, and a screen printing method. Law. Of these, the discharge method is preferable, and the inkjet method is particularly preferable. If the inkjet method is used, the ferroelectric liquid crystal can be applied in a continuous manner, so that the ferroelectric liquid crystal can be applied so as to shorten the flow distance, and at the contact interface of the flowed ferroelectric liquid crystal. This is because the occurrence of alignment disorder can be prevented.

中でも、強誘電性液晶を直線状に等間隔の幅で滴下することが好ましい。強誘電性液晶を直線状に等間隔の幅で滴下する場合、強誘電性液晶を間欠的に点状に滴下する場合等と比較して、強誘電性液晶が固定化液晶層上を濡れ広がる距離が短くなるように強誘電性液晶を滴下することができる。そのため、強誘電性液晶が接触し合う部位において配列性が損なわれるのを抑制し、良好な配列状態で強誘電性液晶を固定化液晶層側基板および対向基板間に封入することができる。   Among them, it is preferable to drop the ferroelectric liquid crystal in a straight line with an equal interval. When the ferroelectric liquid crystal is dripped in a straight line at equal intervals, the ferroelectric liquid crystal spreads wet on the fixed liquid crystal layer as compared with the case where the ferroelectric liquid crystal is dropped intermittently in the form of dots. Ferroelectric liquid crystal can be dropped so that the distance becomes shorter. For this reason, it is possible to suppress the alignment property from being lost at the portion where the ferroelectric liquid crystal contacts, and to seal the ferroelectric liquid crystal between the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate in a good alignment state.

また、強誘電性液晶を直線状に滴下する場合、その直線方向が、例えば反応性液晶用配向膜の配向処理方向に対して略平行または略垂直となるように、強誘電性液晶を直線状に滴下することができる。   In addition, when the ferroelectric liquid crystal is dropped linearly, the ferroelectric liquid crystal is linearly arranged so that the linear direction is substantially parallel or substantially perpendicular to the alignment processing direction of the alignment film for reactive liquid crystal, for example. It can be dripped in.

固定化液晶層上に強誘電性液晶する際には、強誘電性液晶を加温してもよく加温しなくてもよい。この強誘電性液晶の温度は、上記の強誘電性液晶の塗布方法によって適宜選択される。   When the ferroelectric liquid crystal is formed on the fixed liquid crystal layer, the ferroelectric liquid crystal may be heated or may not be heated. The temperature of the ferroelectric liquid crystal is appropriately selected depending on the ferroelectric liquid crystal coating method.

例えば、強誘電性液晶の塗布方法として吐出法を用いる場合には、強誘電性液晶をこの強誘電性液晶が等方相またはネマチック相を示す温度まで加温することが好ましく、特に強誘電性液晶が等方相を示す温度まで加温することが好ましい。強誘電性液晶を加温しないと、強誘電性液晶の粘度が高すぎて吐出ノズルがつまってしまい、強誘電性液晶を安定して吐出するのが非常に困難になるからである。   For example, when a discharge method is used as a coating method of the ferroelectric liquid crystal, it is preferable that the ferroelectric liquid crystal is heated to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal exhibits an isotropic phase or a nematic phase, and particularly the ferroelectric property. It is preferable that the liquid crystal is heated to a temperature showing an isotropic phase. This is because if the ferroelectric liquid crystal is not heated, the viscosity of the ferroelectric liquid crystal is too high and the discharge nozzle is clogged, making it very difficult to stably discharge the ferroelectric liquid crystal.

上記の場合、強誘電性液晶の温度としては、強誘電性液晶が等方相またはネマチック相を示す温度に設定する。具体的な温度としては、強誘電性液晶の種類によって異なり、適宜選択される。なお、強誘電性液晶の温度の上限は、強誘電性液晶が劣化するおそれのない温度とされる。通常、強誘電性液晶の温度は、ネマチック相−等方相転移温度付近に設定されるか、あるいは、ネマチック相−等方相転移温度よりも0℃〜10℃高めに設定される。   In the above case, the temperature of the ferroelectric liquid crystal is set to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal exhibits an isotropic phase or a nematic phase. The specific temperature varies depending on the type of ferroelectric liquid crystal and is appropriately selected. Note that the upper limit of the temperature of the ferroelectric liquid crystal is set to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal does not deteriorate. Usually, the temperature of the ferroelectric liquid crystal is set in the vicinity of the nematic phase-isotropic phase transition temperature, or is set to 0 ° C. to 10 ° C. higher than the nematic phase-isotropic phase transition temperature.

一方、強誘電性液晶の塗布方法としてコーティング法や印刷法を用いる場合には、強誘電性液晶を加温しないことが好ましい。コーティング法や印刷法を用いる場合には、塗工性を向上させるために強誘電性液晶を溶剤で希釈した強誘電性液晶溶液を用いることが好ましい。そのため、強誘電性液晶溶液を加温すると、強誘電性液晶溶液中の溶剤が揮発してしまい、強誘電性液晶を塗布するのが非常に困難になるからである。   On the other hand, when a coating method or a printing method is used as a method for applying the ferroelectric liquid crystal, it is preferable that the ferroelectric liquid crystal is not heated. When using a coating method or a printing method, it is preferable to use a ferroelectric liquid crystal solution obtained by diluting a ferroelectric liquid crystal with a solvent in order to improve the coating property. For this reason, when the ferroelectric liquid crystal solution is heated, the solvent in the ferroelectric liquid crystal solution is volatilized and it becomes very difficult to apply the ferroelectric liquid crystal.

また、固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布する際、固定化液晶層側基板を加熱してもよく加熱しなくてもよい。この固定化液晶層側基板の温度は、強誘電性液晶の塗布方法によって適宜選択される。   Further, when the ferroelectric liquid crystal is applied on the fixed liquid crystal layer, the fixed liquid crystal layer side substrate may or may not be heated. The temperature of the fixed liquid crystal layer side substrate is appropriately selected depending on the application method of the ferroelectric liquid crystal.

例えば、強誘電性液晶の塗布方法として吐出法を用いる場合には、固定化液晶層側基板を加熱してもよく加熱しなくてもよい。固定化液晶層側基板を加熱する場合には、この固定化液晶層側基板の温度としては、強誘電性液晶が等方相またはネマチック相を示す温度に設定することが好ましく、特に強誘電性液晶がネマチック相を示す温度に設定することが好ましい。具体的な温度としては、強誘電性液晶の種類によって異なり、適宜選択される。なお、固定化液晶層側基板の温度の上限は、強誘電性液晶が劣化するおそれのない温度とされる。   For example, when a discharge method is used as a ferroelectric liquid crystal coating method, the fixed liquid crystal layer side substrate may or may not be heated. When the fixed liquid crystal layer side substrate is heated, the temperature of the fixed liquid crystal layer side substrate is preferably set to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal exhibits an isotropic phase or a nematic phase. It is preferable to set the temperature at which the liquid crystal exhibits a nematic phase. The specific temperature varies depending on the type of ferroelectric liquid crystal and is appropriately selected. The upper limit of the temperature of the fixed liquid crystal layer side substrate is set to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal does not deteriorate.

一方、強誘電性液晶の塗布方法としてコーティング法や印刷法を用いる場合には、固定化液晶層側基板を加熱しないことが好ましい。固定化液晶層側基板を加熱すると、塗布された強誘電性液晶溶液中の溶剤が揮発してしまい、強誘電性液晶の配向が乱れるおそれがあるからである。   On the other hand, when a coating method or a printing method is used as a method for applying the ferroelectric liquid crystal, it is preferable not to heat the fixed liquid crystal layer side substrate. This is because when the fixed liquid crystal layer side substrate is heated, the solvent in the applied ferroelectric liquid crystal solution volatilizes, and the orientation of the ferroelectric liquid crystal may be disturbed.

3.基板貼り合せ工程
本発明における基板貼り合せ工程は、上記強誘電性液晶が塗布された上記固定化液晶層側基板および対向基板を貼り合せる工程である。
3. Substrate bonding step The substrate bonding step in the present invention is a step of bonding the fixed liquid crystal layer side substrate coated with the ferroelectric liquid crystal and the counter substrate.

固定化液晶層側基板および対向基板を貼り合せる方法としては、一般的な方法を採用することができる。例えば、固定化液晶層側基板または対向基板の少なくともいずれか一方の周縁部にシール剤を塗布し、反応性液晶用配向膜の配向処理方向および第2配向膜の配向処理方向が略平行になるように固定化液晶層側基板および対向基板を対向させ、減圧下で固定化液晶層側基板および対向基板を重ね合わせ、シール剤を硬化させて、固定化液晶層側基板および対向基板を貼り合わせることができる。   A general method can be adopted as a method of bonding the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate. For example, a sealant is applied to at least one peripheral edge of the fixed liquid crystal layer side substrate or the counter substrate, and the alignment treatment direction of the reactive liquid crystal alignment film and the alignment treatment direction of the second alignment film are substantially parallel. The fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate are made to face each other, the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate are stacked under reduced pressure, the sealant is cured, and the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate are bonded together. be able to.

4.強誘電性液晶配向工程
本発明における強誘電性液晶配向工程は、上記固定化液晶層側基板および上記対向基板の間に挟持された上記強誘電性液晶を、電界印加処理を行うことなく配向させる工程である。
4). Ferroelectric liquid crystal alignment step In the ferroelectric liquid crystal alignment step of the present invention, the ferroelectric liquid crystal sandwiched between the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate is aligned without performing an electric field application process. It is a process.

強誘電性液晶を配向させるとは、具体的に、強誘電性液晶をカイラルスメクチックC(SmC)相の状態とすることである。上述したように、強誘電性液晶が加温されて例えばネマチック相または等方相の状態になっているので、この強誘電性液晶を冷却することによりSmC相の状態にすることができる。加温された強誘電性液晶を冷却する際には、通常、室温になるまで強誘電性液晶を徐冷する。本発明においては、強誘電性液晶を配向させるために、電界印加処理を行う必要はなく、徐冷するのみでよいのである。 Aligning the ferroelectric liquid crystal specifically means that the ferroelectric liquid crystal is in a chiral smectic C (SmC * ) phase. As described above, since the ferroelectric liquid crystal is heated to be in a nematic phase or isotropic phase, for example, the ferroelectric liquid crystal can be cooled to be in the SmC * phase. When cooling the heated ferroelectric liquid crystal, the ferroelectric liquid crystal is usually gradually cooled to room temperature. In the present invention, in order to align the ferroelectric liquid crystal, it is not necessary to perform an electric field application treatment, and it is only necessary to cool it slowly.

強誘電性液晶に重合性モノマーが添加されている場合には、強誘電性液晶を配向させた後、重合性モノマーを重合させる。重合性モノマーの重合方法としては、重合性モノマーの種類に応じて適宜選択され、例えば、重合性モノマーとして紫外線硬化性樹脂モノマーを用いた場合は、紫外線照射により重合性モノマーを重合させることができる。   When a polymerizable monomer is added to the ferroelectric liquid crystal, the polymerizable monomer is polymerized after aligning the ferroelectric liquid crystal. The polymerization method of the polymerizable monomer is appropriately selected according to the type of the polymerizable monomer. For example, when an ultraviolet curable resin monomer is used as the polymerizable monomer, the polymerizable monomer can be polymerized by ultraviolet irradiation. .

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
[実施例1]
2枚の表面に酸化インジウムスズ(ITO)薄膜を形成したガラス基板(100mm×100mm×0.7mm)のITO薄膜上に、感光性樹脂材料(JSR(株)製 NN780)をスピンコート法(2000rpm、10秒間)により塗布し、真空乾燥を行い、ホットプレートで90℃、3分間乾燥を行なった。その後、フォトリソグラフィー法により幅10μm、ピッチ1mmのストライプ状にパターニングし、230℃で30分間焼成した。これにより一方の基板に高さ1.5μmの隔壁をガラス基板のITO薄膜上に形成した。
The following examples illustrate the present invention in more detail.
[Example 1]
A photosensitive resin material (NN780 manufactured by JSR Corporation) is spin-coated (2000 rpm) on an ITO thin film of a glass substrate (100 mm × 100 mm × 0.7 mm) having an indium tin oxide (ITO) thin film formed on two surfaces. For 10 seconds), vacuum drying, and drying at 90 ° C. for 3 minutes on a hot plate. Thereafter, patterning was performed in a stripe shape having a width of 10 μm and a pitch of 1 mm by a photolithography method, followed by baking at 230 ° C. for 30 minutes. Thus, a partition having a height of 1.5 μm was formed on one substrate on the ITO thin film of the glass substrate.

次に、両方の基板に光励起反応型材料(ROP−103:ロリックテクノロジー社製)のシクロペンタノン溶液(2質量%)をスピンコート法(1500rpm、15秒間)により塗布し、ホットプレートで130℃、10分間乾燥を行なった。その後、偏光紫外線光で斜め45°より100mJ露光して光配向処理を施し、光配向膜を得た。この光配向膜のプレチルト角は約2°であった。
次いで、片方の基板にはさらにハイブリッド配向の重合性液晶(PLC−7504XL:チッソ株式会社製)をスピンコート法(1500rpm、15秒間)により積層し、ホットプレートで60℃、5分間乾燥を行なった。その後、紫外線光で1000mJ露光して重合処理を施し、厚み100nmの固定化液晶層を得た。
Next, a cyclopentanone solution (2% by mass) of a photoexcited reaction type material (ROP-103: manufactured by Roric Technology) was applied to both substrates by spin coating (1500 rpm, 15 seconds), and 130 ° C. on a hot plate. Drying was performed for 10 minutes. Thereafter, the film was exposed with polarized ultraviolet light at an angle of 45 ° from 100 ° J for a photo-alignment treatment to obtain a photo-alignment film. The pretilt angle of this photo-alignment film was about 2 °.
Subsequently, a hybrid alignment polymerizable liquid crystal (PLC-7504XL: manufactured by Chisso Corporation) was further laminated on one substrate by spin coating (1500 rpm, 15 seconds), and dried on a hot plate at 60 ° C. for 5 minutes. . Thereafter, the film was exposed to 1000 mJ with ultraviolet light and subjected to a polymerization treatment to obtain a fixed liquid crystal layer having a thickness of 100 nm.

次に、固定化液晶層上に強誘電性液晶材料R2301(AZエレクトロニックマテリアルズ社製)をインクジェット法にて液滴間30μmでライン状に滴下し、そのライン間隔は1mmになるように塗布した。この基板にUV硬化シール材(LCB610:EHC社)をシールディスペンサーで塗布した。基板を偏光UV照射方向と平行の状態に組み立て、真空中でネマチック相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で圧力をかけてパネルを作製し、ゆっくりと常温に戻した。   Next, a ferroelectric liquid crystal material R2301 (manufactured by AZ Electronic Materials) was dropped on the fixed liquid crystal layer in a line shape with a droplet distance of 30 μm by an inkjet method, and the line interval was 1 mm. . A UV curable sealant (LCB610: EHC) was applied to the substrate with a seal dispenser. The substrate was assembled in a state parallel to the polarized UV irradiation direction, and a panel was produced by applying pressure at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the nematic phase-isotropic phase transition temperature in vacuum, and slowly returned to room temperature.

このようにして作製した液晶表示素子を偏光顕微鏡で配向状態を確認したところ、ジグザグ欠陥は観察されなかった。   When the alignment state of the liquid crystal display device thus produced was confirmed with a polarizing microscope, no zigzag defects were observed.

[実施例2]
ハイブリッド配向の重合性液晶(PLC−7504XL:チッソ株式会社製)をハイブリッド配向の重合性液晶(PLC−7504XK:チッソ株式会社製)に変更したこと以外は、上記実施例1と同様の方法により液晶表示素子を作製した。
このようにして作製した液晶表示素子を偏光顕微鏡で配向状態を確認したところ、ジグザグ欠陥は観察されなかった。
[Example 2]
A liquid crystal was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hybrid alignment polymerizable liquid crystal (PLC-7504XL: manufactured by Chisso Corporation) was changed to a hybrid alignment polymerizable liquid crystal (PLC-7504XK: manufactured by Chisso Corporation). A display element was produced.
When the alignment state of the liquid crystal display device thus produced was confirmed with a polarizing microscope, no zigzag defects were observed.

[実施例3]
ハイブリッド配向の重合性液晶(PLC−7504XL:チッソ株式会社製)をハイブリッド配向の重合性液晶(PLC−7504XH:チッソ株式会社製)に変更したこと以外は、上記実施例1と同様の方法により液晶表示素子を作製した。
このようにして作製した液晶表示素子を偏光顕微鏡で配向状態を確認したところ、ジグザグ欠陥は観察されなかった。
[Example 3]
A liquid crystal was produced in the same manner as in Example 1 except that the hybrid-aligned polymerizable liquid crystal (PLC-7504XL: manufactured by Chisso Corporation) was changed to a hybrid-aligned polymerizable liquid crystal (PLC-7504XH: manufactured by Chisso Corporation). A display element was produced.
When the alignment state of the liquid crystal display device thus produced was confirmed with a polarizing microscope, no zigzag defects were observed.

[比較例1]
ハイブリッド配向の重合性液晶(PLC−7504XL:チッソ株式会社製)を重合性液晶(ROF−5101:ロリックテクノロジー社製)に変更したこと以外は、上記実施例1と同様の方法により液晶表示素子を作製した。実施例1の光配向膜上にこの重合性液晶を0.5μmの厚みで成膜した場合、最表面のプレチルト角(空気界面側のチルト角)は約2°であった。
このようにして作製した液晶表示素子を偏光顕微鏡で配向状態を確認したところ、ジグザグ欠陥が観察された。
[Comparative Example 1]
A liquid crystal display element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polymerizable liquid crystal (PLC-7504XL: manufactured by Chisso Corporation) was changed to a polymerizable liquid crystal (ROF-5101: manufactured by Roric Technology). Produced. When this polymerizable liquid crystal was formed to a thickness of 0.5 μm on the photo-alignment film of Example 1, the pretilt angle on the outermost surface (tilt angle on the air interface side) was about 2 °.
When the alignment state of the thus produced liquid crystal display element was confirmed with a polarizing microscope, zigzag defects were observed.

[比較例2]
光配向膜を形成する代わりに下記に示すようにラビング処理された配向膜を形成し、固定化液晶層を形成しなかったこと以外は、上記比較例1と同様の方法により液晶表示素子を作製した。ラビング処理された配向膜は、基板上にポリイミド材料(SE−7492:日産化学工業社製)をスピンコート法(1500rpm、15秒間)により塗布し、ホットプレートで200℃、30分間乾燥を行ない、0.15mmの押し込み量でラビング処理を行うことで得た。このラビング処理された配向膜のプレチルト角は約15°であった。
このようにして作製した液晶表示素子を偏光顕微鏡で配向状態を確認したところ、ジグザグ欠陥が観察された。
比較例2では比較的高いプレチルト角であるものの、実施例1〜3ではジグザグ欠陥が観察されなかったのに対し、比較例2ではジグザグ欠陥が観察された。これは、重合性液晶は液晶であり、固定化液晶層はラビング処理された配向膜よりも強誘電性液晶との相互作用が強いので、強誘電性液晶が固定化液晶層のプレチルト角に追随しやすくなるためであると考えられる。それにより、固定化液晶層では、ラビング処理された配向膜に比べて、強誘電性液晶の配向を容易に制御することができるのではないかと考えられる。
[Comparative Example 2]
A liquid crystal display device was prepared by the same method as in Comparative Example 1 except that a rubbing-treated alignment film was formed as shown below and a fixed liquid crystal layer was not formed instead of forming a photo-alignment film. did. The alignment film subjected to the rubbing treatment was applied with a polyimide material (SE-7492: manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) on the substrate by a spin coating method (1500 rpm, 15 seconds), and dried at 200 ° C. for 30 minutes on a hot plate. It was obtained by performing a rubbing treatment with an indentation amount of 0.15 mm. The rubbed alignment film had a pretilt angle of about 15 °.
When the alignment state of the thus produced liquid crystal display element was confirmed with a polarizing microscope, zigzag defects were observed.
Although the comparative example 2 had a relatively high pretilt angle, no zigzag defects were observed in Examples 1 to 3, whereas zigzag defects were observed in Comparative Example 2. This is because the polymerizable liquid crystal is a liquid crystal and the fixed liquid crystal layer has a stronger interaction with the ferroelectric liquid crystal than the rubbed alignment film, so that the ferroelectric liquid crystal follows the pretilt angle of the fixed liquid crystal layer. This is thought to be easier to do. Thereby, it is considered that the alignment of the ferroelectric liquid crystal can be easily controlled in the fixed liquid crystal layer as compared with the alignment film subjected to the rubbing treatment.

[参考例]
強誘電性液晶材料を、固定化液晶層上ではなく、もう片方の基板の光配向膜上に塗布したこと以外は、上記実施例1と同様の方法により液晶表示素子を作製した。
このようにして作製した液晶表示素子を偏光顕微鏡で配向状態を確認したところ、ジグザグ欠陥が観察された。
実施例1および参考例から、固定化液晶層上に強誘電性液晶材料を塗布することで、ジグザグ欠陥の発生を効果的に抑制できることが確認された。
[Reference example]
A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that the ferroelectric liquid crystal material was applied not on the fixed liquid crystal layer but on the photo-alignment film on the other substrate.
When the alignment state of the thus produced liquid crystal display element was confirmed with a polarizing microscope, zigzag defects were observed.
From Example 1 and the reference example, it was confirmed that the generation of zigzag defects can be effectively suppressed by applying a ferroelectric liquid crystal material on the fixed liquid crystal layer.

1 … 液晶表示素子
2 … 第1基板
3 … 第1電極層
4 … 反応性液晶用配向膜
5 … 固定化液晶層
5a … 液晶分子
10 … 固定化液晶層側基板
11 … 強誘電性液晶層
11a … 液晶分子
12 … 第2基板
13 … 第2電極層
14 … 第2配向膜
20 … 対向基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display element 2 ... 1st board | substrate 3 ... 1st electrode layer 4 ... Reactive liquid crystal aligning film 5 ... Immobilization liquid crystal layer 5a ... Liquid crystal molecule 10 ... Immobilization liquid crystal layer side substrate 11 ... Ferroelectric liquid crystal layer 11a ... Liquid crystal molecule 12 ... Second substrate 13 ... Second electrode layer 14 ... Second alignment film 20 ... Counter substrate

Claims (9)

第1基板、前記第1基板上に形成された第1電極層、前記第1電極層上に形成された反応性液晶用配向膜、および、前記反応性液晶用配向膜上に形成され、ハイブリッド配向した反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層を有する固定化液晶層側基板と、
前記固定化液晶層側基板の固定化液晶層に対向するように配置された対向基板と、
前記固定化液晶層および前記対向基板の間に形成され、強誘電性液晶を含む強誘電性液晶層と
を有し、前記反応性液晶が、前記反応性液晶用配向膜側から前記強誘電性液晶層側に向けて厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向していることを特徴とする液晶表示素子。
A first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, a reactive liquid crystal alignment film formed on the first electrode layer, and a hybrid formed on the reactive liquid crystal alignment film An immobilized liquid crystal layer side substrate having an immobilized liquid crystal layer formed by immobilizing aligned reactive liquid crystals;
A counter substrate arranged to face the fixed liquid crystal layer of the fixed liquid crystal layer side substrate;
A ferroelectric liquid crystal layer including a ferroelectric liquid crystal formed between the fixed liquid crystal layer and the counter substrate, and the reactive liquid crystal is formed from the side of the alignment layer for the reactive liquid crystal. A liquid crystal display element, wherein the liquid crystal display element is hybrid-aligned so that a tilt angle gradually increases in a thickness direction toward the liquid crystal layer side.
前記反応性液晶が、ネマチック相を発現するものであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the reactive liquid crystal exhibits a nematic phase. 前記反応性液晶が、重合性液晶モノマーを含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the reactive liquid crystal contains a polymerizable liquid crystal monomer. 前記対向基板が、第2基板と、前記第2基板上に形成された第2電極層と、前記第2電極層上に形成された第2配向膜とを有し、前記固定化液晶層および前記第2配向膜の間に前記強誘電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3までのいずれかに記載の液晶表示素子。   The counter substrate includes a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer, and the fixed liquid crystal layer and 4. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal layer is formed between the second alignment films. 第1電極層および反応性液晶用配向膜が順に形成された第1基板上に、反応性液晶を含有する反応性液晶層を形成し、前記反応性液晶層中の前記反応性液晶を、前記反応性液晶用配向膜側から厚さ方向にチルト角が徐々に増大するようにハイブリッド配向させ、前記反応性液晶の配向状態を固定化して固定化液晶層を形成する固定化液晶層側基板調製工程と、
前記固定化液晶層上に強誘電性液晶を塗布する強誘電性液晶塗布工程と、
前記強誘電性液晶が塗布された前記固定化液晶層側基板および対向基板を貼り合せる基板貼り合せ工程と、
前記固定化液晶層側基板および前記対向基板の間に挟持された前記強誘電性液晶を、電界印加処理を行うことなく配向させる強誘電性液晶配向工程と
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
A reactive liquid crystal layer containing a reactive liquid crystal is formed on a first substrate on which a first electrode layer and an alignment film for reactive liquid crystal are sequentially formed, and the reactive liquid crystal in the reactive liquid crystal layer is Preparation of a fixed liquid crystal layer side substrate by hybrid alignment so that the tilt angle gradually increases in the thickness direction from the alignment layer side for the reactive liquid crystal, and fixing the alignment state of the reactive liquid crystal to form a fixed liquid crystal layer Process,
A ferroelectric liquid crystal coating step of coating a ferroelectric liquid crystal on the fixed liquid crystal layer;
A substrate bonding step of bonding the fixed liquid crystal layer side substrate coated with the ferroelectric liquid crystal and the counter substrate;
A ferroelectric liquid crystal alignment step for aligning the ferroelectric liquid crystal sandwiched between the fixed liquid crystal layer side substrate and the counter substrate without performing an electric field application process. Manufacturing method.
前記強誘電性液晶の塗布方法がインクジェット法であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示素子の製造方法。   6. The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 5, wherein the application method of the ferroelectric liquid crystal is an ink jet method. 前記反応性液晶が、ネマチック相を発現するものであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の液晶表示素子の製造方法。   The method for producing a liquid crystal display element according to claim 5, wherein the reactive liquid crystal exhibits a nematic phase. 前記反応性液晶が、重合性液晶モノマーを含有することを特徴とする請求項5から請求項7までのいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。   The method for producing a liquid crystal display element according to claim 5, wherein the reactive liquid crystal contains a polymerizable liquid crystal monomer. 前記対向基板が、第2基板と、前記第2基板上に形成された第2電極層と、前記第2電極層上に形成された第2配向膜とを有し、前記固定化液晶層および前記第2配向膜の間に前記強誘電性液晶を挟持することを特徴とする請求項5から請求項8までのいずれかに記載の液晶表示素子の製造方法。   The counter substrate includes a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer, and the fixed liquid crystal layer and 9. The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 5, wherein the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the second alignment films.
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