JP5439891B2 - Liquid crystal display element - Google Patents

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本発明は、自発分極を有する単安定型の強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display element using monostable ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization.

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.

強誘電性液晶は、クラークおよびラガーウォルにより提唱された電圧無印加時に安定状態を二つ有する双安定性のものが広く知られているが(図14(a))、明、暗の2状態でのスイッチングに限られ、メモリー性を有するものの、階調表示ができないという問題を抱えている。   Ferroelectric liquid crystal is widely known as a bistable one having two stable states when no voltage is applied, as proposed by Clark and Lagerwol (FIG. 14 (a)). However, there is a problem that gradation display cannot be performed although it has a memory property.

近年、電圧無印加時の液晶層の状態がひとつの状態で安定化している(以下、これを「単安定」と称する。)強誘電性液晶が、電圧変化により液晶のダイレクタ(分子軸の傾き)を連続的に変化させ透過光度をアナログ変調することで階調表示を可能とするものとして注目されている(非特許文献1参照、図14(b)、(c))。単安定性を示す液晶としては、一般に、降温過程においてコレステリック(Ch)相−カイラルスメクチックC(SmC)相と相変化し、スメクチックA(SmA)相を経由しない強誘電性液晶が用いられる(図15上段)。 In recent years, the state of the liquid crystal layer when no voltage is applied is stabilized in a single state (hereinafter referred to as “monostable”). ) Is continuously changed, and the transmitted light intensity is analog-modulated to attract gradation (see Non-Patent Document 1, FIGS. 14B and 14C). As the liquid crystal exhibiting monostability, generally, a ferroelectric liquid crystal that changes phase with the cholesteric (Ch) phase-chiral smectic C (SmC * ) phase in the temperature lowering process and does not pass through the smectic A (SmA) phase is used ( FIG. 15 top).

一方、強誘電性液晶としては、降温過程においてコレステリック(Ch)相−スメクチックA(SmA)相−カイラルスメクチックC(SmC)相と相変化し、SmA相を経由してSmC相を示す材料がある(図15下段)。現在報告されている強誘電性液晶材料の中では、前者のSmA相を経由しない材料に比べて、後者のSmA相を経由する相系列を持つものが大半である。後者のSmA相を経由する相系列を持つ強誘電性液晶は、通常、1層法線に対して二つの安定状態を有し、双安定性を示すことが知られている。 On the other hand, as the ferroelectric liquid crystal, a material that changes in phase from a cholesteric (Ch) phase to a smectic A (SmA) phase to a chiral smectic C (SmC * ) phase in the temperature lowering process and exhibits an SmC * phase via the SmA phase. (The lower part of FIG. 15). Most of the ferroelectric liquid crystal materials currently reported have a phase series that passes through the latter SmA phase compared to the former material that does not pass through the SmA phase. It is known that a ferroelectric liquid crystal having a phase sequence passing through the latter SmA phase usually has two stable states with respect to a single layer normal and exhibits bistability.

フィールドシーケンシャルカラー方式に用いられる強誘電性液晶としては、上述したようにアナログ変調による階調表示を可能とし、高精細なカラー表示を実現するために、単安定性を示すものであることが好ましい。
単安定性を示す強誘電性液晶には、正負両極性の電圧に応答するもの(図14(c))と、正負いずれかの極性の電圧のみに応答するもの(図14(b))がある。中でも、薄膜トランジスタ(TFT)素子を用いて強誘電性液晶を駆動させる場合には、正負いずれかの極性の電圧に応答するもののほうが、自発分極による反転電流の影響が少ないため、特に好ましい。
As described above, the ferroelectric liquid crystal used in the field sequential color system preferably has monostability in order to enable gradation display by analog modulation and realize high-definition color display. .
There are two types of ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability, one that responds to positive and negative voltages (FIG. 14C) and one that responds only to positive and negative voltages (FIG. 14B). is there. In particular, when a ferroelectric liquid crystal is driven using a thin film transistor (TFT) element, it is particularly preferable to respond to a voltage of either positive or negative polarity because the influence of reversal current due to spontaneous polarization is small.

ここで、TFT素子を用いたフィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスの一例を図16に示す。図16において、液晶表示素子への印加電圧を0〜±V(V)として、正の極性の電圧でデータ書込み走査を行い、負の極性の電圧でデータ消去走査を行うとする。そして、単安定性を示し、正負いずれかの極性の電圧にのみ応答する強誘電性液晶を用いたとする。   Here, FIG. 16 shows an example of a driving sequence of a liquid crystal display element by a field sequential color system using TFT elements. In FIG. 16, it is assumed that the voltage applied to the liquid crystal display element is 0 to ± V (V), data writing scanning is performed with a positive polarity voltage, and data erasing scanning is performed with a negative polarity voltage. It is assumed that a ferroelectric liquid crystal that exhibits monostability and responds only to a positive or negative voltage is used.

単安定性を示し、正負いずれかの極性の電圧にのみ応答する強誘電性液晶の応答としては、図11に例示するように、正の極性の電圧で応答して明状態となる場合(図11(a))と、負の極性の電圧で応答して明状態となる場合(図11(b))とがある。したがって、図16に示すように、図11(a)の応答(液晶応答1)を示す強誘電性液晶を用いた場合は正の極性の電圧を印加したときに明状態となり、図11(b)の応答(液晶応答2)を示す強誘電性液晶を用いた場合は負の極性の電圧を印加したときに明状態となる。   As a response of the ferroelectric liquid crystal which shows monostability and responds only to a voltage of either positive or negative polarity, as illustrated in FIG. 11 (a)) and a bright state in response to a negative polarity voltage (FIG. 11 (b)). Therefore, as shown in FIG. 16, when the ferroelectric liquid crystal showing the response (liquid crystal response 1) of FIG. 11 (a) is used, a bright state is obtained when a positive polarity voltage is applied, and FIG. When a ferroelectric liquid crystal exhibiting a response (liquid crystal response 2) is used, a bright state is obtained when a negative polarity voltage is applied.

TFT素子を用いた強誘電性液晶の駆動は、TFT基板に対向する共通電極基板の共通電極に一定の電圧を印加し、TFT基板の各画素の画素電極に電圧を印加することで行う。ここで、共通電極に対して、画素電極の電圧が相対的に高い場合を正の極性の電圧印加、画素電極の電圧が相対的に低い場合を負の極性の電圧印加とする。
強誘電性液晶として、正の極性の電圧のみに応答するものを用いた場合にも電荷のバランスをとるため、正の極性の電圧印加(書き込み)と負の極性の電圧印加(消去)を交互に行う。TFT素子を用いた場合、全ての画素に同時に電圧を書き込むことはできないため、1ライン毎に走査する。そのため、1ライン目の書き込みとLライン目の書き込みはタイミングがずれる。消去についても同様で、図16に示す例では、全てのラインの書き込みが終了した後に、1ライン目から消去を行う。
さらにフィールドシーケンシャルカラー方式では、書き込みと消去をバックライトの点滅に同期させて行う。図16において、+(R)とはR(赤色)のバックライトに同期させて書込み走査(正の極性の電圧印加)したことを示し、−(R)とはRのバックライトに同期させて消去走査(負の極性の電圧印加)したことを示す。同様に、+(G)、−(G)、+(B)、−(B)についても、それぞれG(緑色)、B(青色)のバックライトに同期させて走査したことを示す。
The ferroelectric liquid crystal using the TFT element is driven by applying a constant voltage to the common electrode of the common electrode substrate facing the TFT substrate and applying a voltage to the pixel electrode of each pixel of the TFT substrate. Here, when the pixel electrode voltage is relatively high with respect to the common electrode, a positive polarity voltage application is applied, and when the pixel electrode voltage is relatively low, a negative polarity voltage application is applied.
When using a ferroelectric liquid crystal that responds only to positive polarity voltage, positive polarity voltage application (writing) and negative polarity voltage application (erasing) are alternated to balance the charge. To do. When a TFT element is used, voltage cannot be written to all pixels at the same time, so scanning is performed for each line. Therefore, the writing of the first line and the writing of the L line are out of timing. The same applies to erasure. In the example shown in FIG. 16, erasing is performed from the first line after writing of all lines is completed.
Further, in the field sequential color method, writing and erasing are performed in synchronization with the flashing of the backlight. In FIG. 16, + (R) indicates that writing scanning (application of a positive polarity voltage) is performed in synchronization with the R (red) backlight, and − (R) indicates synchronization with the R backlight. This indicates that erase scanning (application of a negative polarity voltage) was performed. Similarly, + (G), − (G), + (B), and − (B) indicate that scanning is performed in synchronization with the backlights of G (green) and B (blue), respectively.

このようにフィールドシーケンシャルカラー方式では、バックライトのR・G・B…の時間的な切り替えに同期させて、書込み走査および消去走査を行い、強誘電性液晶を応答させるので、Rのバックライトに同期させて走査する際には、液晶応答1を示す強誘電性液晶を用いた場合は、1ライン目の書込み走査(+(R))およびLライン目の書込み走査(+(R))のいずれにおいても、Rのバックライトの点灯中に明状態となる。一方、液晶応答2を示す強誘電性液晶を用いた場合は、1ライン目とLライン目とで書込み走査(+(R))および消去走査(−(R))が時間的にずれるので、Rのバックライトに同期させたLライン目の消去走査(−(R))によって、Gのバックライトの点灯時に明状態となってしまう(図16の太枠)。また、Gのバックライトに同期させて走査する際には、Gのバックライトに同期させたLライン目の消去走査(−(G))によって、Bのバックライトの点灯時に明状態となってしまう(図16の太枠)。
なお、図16おいて、明(R)とはR(赤色)のバックライトに同期させた走査によって明状態となることを示し、暗とはR(赤色)・G(緑色)・B(青色)のそれぞれのバックライトに同期させた走査によって暗状態となることを示す。また同様に、明(G)、明(B)についても、それぞれG(緑色)、B(青色)のバックライトに同期させた走査によって明状態となることを示す。
As described above, in the field sequential color system, the ferroelectric liquid crystal is made to respond by performing the write scan and the erase scan in synchronization with the temporal switching of the backlight R, G, B. When scanning in synchronism, if a ferroelectric liquid crystal showing a liquid crystal response 1 is used, the writing scan of the first line (+ (R)) and the writing scan of the L line (+ (R)) are performed. In any case, a bright state is obtained while the R backlight is lit. On the other hand, when the ferroelectric liquid crystal showing the liquid crystal response 2 is used, the write scan (+ (R)) and the erase scan (− (R)) are shifted in time between the first line and the L line. The L-line erase scan (-(R)) synchronized with the R backlight results in a bright state when the G backlight is turned on (thick frame in FIG. 16). Further, when scanning in synchronization with the G backlight, the L-line erasing scan (-(G)) synchronized with the G backlight results in a bright state when the B backlight is turned on. (Thick frame in FIG. 16).
In FIG. 16, bright (R) indicates a bright state by scanning synchronized with the R (red) backlight, and dark indicates R (red), G (green), and B (blue). ) Indicates a dark state by scanning synchronized with each backlight. Similarly, bright (G) and bright (B) are also shown to be in a bright state by scanning synchronized with G (green) and B (blue) backlights, respectively.

通常の液晶表示装置では、正の極性の電圧および負の極性の電圧のいずれで、書込み走査を行うか、消去走査を行うかは決まっており、容易に変更することはできないので、上述した不具合を回避するには、単安定性を示す強誘電性液晶が応答する電圧の極性を、印加電圧の極性に合わせる必要がある。この強誘電性液晶の応答性は、強誘電性液晶の自発分極の向きで決まるため、自発分極の向きを制御することができれば、強誘電性液晶が応答する電圧の極性を制御することができる。   In a normal liquid crystal display device, it is determined which of the positive polarity voltage and the negative polarity voltage is used for writing scanning or erasing scanning and cannot be easily changed. In order to avoid this, it is necessary to match the polarity of the voltage to which the ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability responds to the polarity of the applied voltage. Since the response of the ferroelectric liquid crystal is determined by the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal, the polarity of the voltage to which the ferroelectric liquid crystal responds can be controlled if the direction of spontaneous polarization can be controlled. .

しかしながら、強誘電性液晶は、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために配向が難しい。特に、SmA相を経由しない強誘電性液晶は、層法線方向の異なる二つの領域(以下、これを「ダブルドメイン」と称する。)が発生する。このようなダブルドメインは、駆動時に白黒反転した表示になり、大きな問題となる。このため、様々な配向処理方法が検討されている。   However, ferroelectric liquid crystals are difficult to align because they have higher molecular ordering than nematic liquid crystals. In particular, in a ferroelectric liquid crystal that does not pass through the SmA phase, two regions having different layer normal directions (hereinafter referred to as “double domain”) are generated. Such a double domain becomes a serious problem because black-and-white inversion is displayed during driving. For this reason, various alignment processing methods have been studied.

例えば、ダブルドメインを改善する方法として、液晶セルをコレステリック相以上の温度に加熱し、直流電圧を印加したまま徐々に冷却する電界印加徐冷法が知られている(非特許文献2参照)。この電界印加徐冷法を用いた場合には、印加する電界の向きにより自発分極の向きを制御することができる。しかしながら、この方法では、再度相転移点以上に温度が上がると配向乱れが生じてしまい、また、製造工程が複雑になり、画素電極の間の電界が作用しない部分で配向乱れが発生する等の問題がある。   For example, as a method for improving the double domain, an electric field applied slow cooling method is known in which a liquid crystal cell is heated to a temperature equal to or higher than the cholesteric phase and gradually cooled while a DC voltage is applied (see Non-Patent Document 2). When this electric field application annealing method is used, the direction of spontaneous polarization can be controlled by the direction of the applied electric field. However, in this method, if the temperature rises again above the phase transition point, alignment disturbance occurs, and the manufacturing process becomes complicated, and alignment disturbance occurs in a portion where the electric field between the pixel electrodes does not act. There's a problem.

そこで、本発明者らは、強誘電性液晶をモノドメイン化する方法として、上下の配向膜として光配向膜を用い、これらの光配向膜にそれぞれ異なる組成の材料を用いる方法を提案している(特許文献1〜3参照)。さらに、本発明者らは、強誘電性液晶をモノドメイン化する他の方法として、上下の配向膜のいずれか一方のみに反応性液晶を塗布して配向させ反応性液晶の配向状態を固定化することにより固定化液晶層を形成し、固定化液晶層を強誘電性液晶の配向膜として作用させる方法、および、上下の配向膜の両方に固定化液晶層を形成し、これらの固定化液晶層にそれぞれ異なる組成の材料を用いる方法を提案している(特許文献4参照)。これらの方法では、電界印加徐冷方式によらずに強誘電性液晶を配向させるので、相転移以上に昇温してもその配向を維持することができる。
なお、上述の方法において、強誘電性液晶の良好な配向状態が得られる理由は明らかではないが、強誘電性液晶に直に接する上下の配向層のそれぞれと強誘電性液晶との相互作用の相違によるものと考えられる。
しかしながら、上述の方法により得られる液晶表示素子では、実際に駆動してみなければ強誘電性液晶の自発分極の向きを知ることができない。
Therefore, the present inventors have proposed a method of using a photo-alignment film as the upper and lower alignment films and using materials having different compositions for these photo-alignment films as a method of mono-domaining the ferroelectric liquid crystal. (See Patent Documents 1 to 3). Furthermore, as another method for making the ferroelectric liquid crystal monodomain, the present inventors fixed the alignment state of the reactive liquid crystal by applying and aligning the reactive liquid crystal on only one of the upper and lower alignment films. Forming a fixed liquid crystal layer, and allowing the fixed liquid crystal layer to act as an alignment film of a ferroelectric liquid crystal, and forming a fixed liquid crystal layer on both the upper and lower alignment films. A method of using materials having different compositions for each layer has been proposed (see Patent Document 4). In these methods, the ferroelectric liquid crystal is aligned without using the electric field applied slow cooling method, so that the alignment can be maintained even if the temperature is increased beyond the phase transition.
In the above method, the reason why a favorable alignment state of the ferroelectric liquid crystal is obtained is not clear, but the interaction between the ferroelectric liquid crystal and each of the upper and lower alignment layers in direct contact with the ferroelectric liquid crystal is not clear. This is probably due to the difference.
However, in the liquid crystal display element obtained by the above-described method, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal cannot be known unless it is actually driven.

この問題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を行い、強誘電性液晶に直に接する上下の配向層の組み合わせを特定することにより、自発分極の向きを制御する方法を提案している(特許文献5〜7参照)。   In order to solve this problem, the present inventors have intensively studied and proposed a method for controlling the direction of spontaneous polarization by specifying the combination of the upper and lower alignment layers in direct contact with the ferroelectric liquid crystal. (See Patent Documents 5 to 7).

特開2005−208353号公報JP 2005-208353 A 特開2005−234549号公報JP 2005-234549 A 特開2005−234550号公報JP 2005-234550 A 特開2005−258428号公報JP 2005-258428 A 特開2006−350322号公報JP 2006-350322 A 特開2008−107634号公報JP 2008-107634 A 特開2008−129529号公報JP 2008-129529 A

NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599. PATEL, J., and GOODBY, J. W., 1986, J. Appl. Phys., 59, 2355.PATEL, J., and GOODBY, J. W., 1986, J. Appl. Phys., 59, 2355.

本発明者らは、ダブルドメインを改善し、かつ、自発分極の向きを制御する方法についてさらなる検討を行った結果、強誘電性液晶に直に接する上下の配向層のうち、いずれか一方の層に配向処理を施さなくても、強誘電性液晶のモノドメイン配向が得られることを見出した。さらに、強誘電性液晶に直に接する配向層および未配向処理層の組み合わせを特定することにより、自発分極の向きを制御することができることを見出した。   As a result of further studies on a method for improving the double domain and controlling the direction of spontaneous polarization, the present inventors have found that either one of the upper and lower alignment layers in direct contact with the ferroelectric liquid crystal It was found that the monodomain alignment of the ferroelectric liquid crystal can be obtained even if the alignment treatment is not performed. Furthermore, it has been found that the direction of spontaneous polarization can be controlled by specifying a combination of an alignment layer and an unaligned treatment layer that are in direct contact with the ferroelectric liquid crystal.

すなわち、本発明は、単安定性を示し、SmA相を経由しない強誘電性液晶を用いた液晶表示素子において、ダブルドメイン等の配向欠陥の発生を抑制し、かつ、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することが可能な新規な液晶表示素子を提供することを主目的とする。   That is, the present invention suppresses the occurrence of alignment defects such as double domains in a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal that exhibits monostability and does not pass through the SmA phase, and spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal. It is a main object to provide a novel liquid crystal display element capable of controlling the orientation of the liquid crystal display.

上記目的を達成するために、本発明は、第1基材、および、上記第1基材上に形成され、配向処理が施されていない未配向処理層を有する第1基板と、第2基材、上記第2基材上に形成された第2電極層、上記第2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、反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層を有し、上記第1基板に対して上記未配向処理層および上記固定化液晶層が対向するように配置された第2基板と、上記未配向処理層および上記固定化液晶層の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層とを有し、上記強誘電性液晶が、降温過程においてSmA相を経由せずにSmC相を発現し、かつ、上記SmC相にて単安定性を示すものであり、さらに、上記強誘電性液晶は、上記第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が上記単安定性を示す状態から一方の側に傾き、上記第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、上記単安定性を示す状態を維持するか、または上記単安定性を示す状態から上記第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、上記第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、上記第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであることを特徴とする液晶表示素子を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention includes a first substrate, a first substrate having an unoriented treatment layer formed on the first substrate and not subjected to an orientation treatment, and a second substrate. Material, a second electrode layer formed on the second substrate, a reactive liquid crystal alignment film formed on the second electrode layer, and a reactive liquid crystal alignment film formed on the reactive liquid crystal alignment film. A second substrate having an immobilized liquid crystal layer formed by immobilizing liquid crystal and disposed so that the unoriented treatment layer and the immobilized liquid crystal layer face the first substrate; and the unoriented treatment layer And a liquid crystal layer including a ferroelectric liquid crystal formed between the fixed liquid crystal layers, and the ferroelectric liquid crystal exhibits an SmC * phase without passing through an SmA phase in a temperature lowering process, and , which shows a single stability in the SmC * phase, further, the ferroelectric liquid crystal, the above When a negative voltage is applied to the two-electrode layer, the liquid crystal molecules tilt to one side from the monostable state, and when a positive voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules Maintaining a state exhibiting monostability, or inclining to the opposite side when a negative voltage is applied to the second electrode layer from the state exhibiting monostability, and applying a negative voltage to the second electrode layer Provided is a liquid crystal display element characterized in that the amount of transmitted light when applied is larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

本発明によれば、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可能である。そして、自発分極の向きを制御することができるので、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じることなく、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることができる。また、強誘電性液晶は、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであるので、本発明の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た場合には、液晶分子の自発分極の方向が制御可能であることにより、上述した背景技術の欄に記載したような不具合を回避することができる。   According to the present invention, it is possible to control the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules by utilizing the fact that the positive polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal tends to be directed to the unaligned treatment layer side. Since the direction of spontaneous polarization can be controlled, the monodomain alignment of the ferroelectric liquid crystal can be obtained without causing alignment defects such as double domains. Further, since the ferroelectric liquid crystal has a larger amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer, it is greater than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer. When the liquid crystal display element is driven by a field sequential color system, the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules can be controlled, so that the problems described in the background art section can be avoided. .

上記発明においては、上記未配向処理層が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、上記第1基材と上記未配向処理層との間に第1電極層が形成されていることが好ましい。アゾベンゼン骨格は、π電子を多く含むため、液晶分子との相互作用が高く、強誘電性液晶の自発分極の向きの制御に特に適しているからである。また、未配向処理層は配向処理が施されていないものであるので、第1基板の製造過程において配向処理を施す必要がなくなる。よって、液晶表示素子の製造工程を簡略化することができる。特に、液晶表示素子を作製する際には大型のマザーガラスが用いられることが多く、このマザーガラスの大型化が年々進んでいることから、光配向処理を施す場合にはより大型のマザーガラスに対応する露光装置を開発する必要があり、マザーガラスの大型化に伴って設備投資が拡大することが近年懸念されているが、配向処理を施す必要がないのでコスト削減が可能となる。   In the above invention, the unoriented treatment layer contains a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule, and a first electrode layer is formed between the first base material and the unoriented treatment layer. It is preferable. This is because the azobenzene skeleton contains a lot of π electrons, and thus has a high interaction with liquid crystal molecules and is particularly suitable for controlling the direction of spontaneous polarization of ferroelectric liquid crystal. In addition, since the unaligned layer is not subjected to the alignment process, it is not necessary to perform the alignment process in the manufacturing process of the first substrate. Therefore, the manufacturing process of the liquid crystal display element can be simplified. In particular, large-sized mother glass is often used when manufacturing liquid crystal display elements, and since the increase in size of this mother glass is progressing year by year, a larger mother glass is used when performing photo-alignment treatment. Although it is necessary to develop a corresponding exposure apparatus and there is a concern in recent years that capital investment will increase with the increase in the size of the mother glass, it is not necessary to perform an alignment treatment, so that the cost can be reduced.

また上記発明においては、上記未配向処理層が導電性を有する無機化合物からなるものであり、上記未配向処理層が第1電極層であることが好ましい。この場合、上記無機化合物が酸化インジウム錫(ITO)または酸化インジウム亜鉛(IZO)であることが好ましい。上記の場合と同様に、第1基板の製造過程において配向処理を施す必要がなく、液晶表示素子の製造工程の簡略化およびコスト削減が可能である。   Moreover, in the said invention, it is preferable that the said non-oriented process layer consists of an inorganic compound which has electroconductivity, and the said non-oriented process layer is a 1st electrode layer. In this case, the inorganic compound is preferably indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). Similar to the above case, it is not necessary to perform the alignment process in the manufacturing process of the first substrate, and the manufacturing process of the liquid crystal display element can be simplified and the cost can be reduced.

さらに、本発明は、第1電極層が形成された第1基材上に、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する未配向処理層を形成し、上記未配向処理層に光配向処理を施すことなく、上記第1基材上に上記第1電極層および上記未配向処理層が順に積層された第1基板を調製する第1基板調製工程と、第2電極層が形成された第2基材上に反応性液晶用配向膜を形成し、上記反応性液晶用配向膜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配向させ、上記反応性液晶の配向状態を固定化し、上記第2基材上に上記第2電極層、上記反応性液晶用配向膜および上記反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層が順に積層された第2基板を調製する第2基板調製工程と、上記第1基板の未配向処理層および上記第2基板の固定化液晶層の間に強誘電性液晶を挟持し、電界印加処理を行うことなく上記強誘電性液晶を配向させ、上記強誘電性液晶を含む液晶層を形成する液晶層形成工程とを有し、上記強誘電性液晶が、降温過程においてSmA相を経由せずにSmC相を発現し、かつ、上記SmC相にて単安定性を示すものであり、さらに、上記強誘電性液晶は、上記第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が上記単安定性を示す状態から一方の側に傾き、上記第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、上記単安定性を示す状態を維持するか、または上記単安定性を示す状態から上記第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、上記第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、上記第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであ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。 Further, according to the present invention, an unoriented treatment layer containing a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule is formed on the first substrate on which the first electrode layer is formed. A first substrate preparation step of preparing a first substrate in which the first electrode layer and the non-orientation treatment layer are sequentially laminated on the first base material without performing a photo-alignment treatment on the first substrate; A reactive liquid crystal alignment film is formed on the formed second substrate, a reactive liquid crystal layer containing a reactive liquid crystal is formed on the reactive liquid crystal alignment film, and the reactive liquid crystal layer includes the reactive liquid crystal layer. Alignment of the reactive liquid crystal, fixing the alignment state of the reactive liquid crystal, and fixing the second electrode layer, the alignment film for reactive liquid crystal, and the reactive liquid crystal on the second substrate A second substrate preparation step of preparing a second substrate on which liquid crystal layers are sequentially laminated; A ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the non-oriented treatment layer and the fixed liquid crystal layer of the second substrate, the ferroelectric liquid crystal is oriented without performing an electric field application treatment, and the liquid crystal containing the ferroelectric liquid crystal A liquid crystal layer forming step of forming a layer, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits an SmC * phase without passing through an SmA phase in a temperature lowering process, and exhibits monostability in the SmC * phase. Further, the ferroelectric liquid crystal is inclined when the negative voltage is applied to the second electrode layer, and the liquid crystal molecules are tilted to one side from the monostable state, and the second electrode layer When a positive voltage is applied to the liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules maintain the monostable state or a negative voltage is applied to the second electrode layer from the monostable state. The amount of transmitted light when tilted to the opposite side and a negative voltage is applied to the second electrode layer is A method of manufacturing a liquid crystal display element, characterized in that the amount of transmitted light is larger than that when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

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, 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. It is possible to suppress.

本発明においては、未配向処理層および固定化液晶層の間に強誘電性液晶を挟持させると、未配向処理層側に、強誘電性液晶の自発分極の正極が向く傾向にあることを利用して、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができるという効果を奏する。   In the present invention, when the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the unaligned treatment layer and the fixed liquid crystal layer, the positive polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal tends to face the unaligned treatment layer side. As a result, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be controlled.

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の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the liquid crystal display element of this invention. 強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the orientation state of a ferroelectric liquid crystal. 強誘電性液晶の配向状態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 orientation state of a ferroelectric liquid crystal. 強誘電性液晶の自発分極を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the spontaneous polarization of a ferroelectric liquid crystal. 強誘電性液晶の配向状態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 orientation state of a ferroelectric liquid crystal. フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the drive sequence of the liquid crystal display element by a field sequential color system. 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. 強誘電性液晶の配向状態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 orientation state of a ferroelectric liquid crystal. 本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the liquid crystal display element of this invention. 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. 本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the liquid crystal display element of this invention. 強誘電性液晶の自発分極を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the spontaneous polarization of a ferroelectric liquid crystal. 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. 強誘電性液晶の有する相系列の相違による配向の違いを示した図である。It is the figure which showed the difference in orientation by the difference in the phase sequence which a ferroelectric liquid crystal has. フィールドシーケンシャルカラー方式による液晶表示素子の駆動シーケンスを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the drive sequence of the liquid crystal display element by a field sequential color system.

以下、本発明の液晶表示素子および液晶表示素子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 method for manufacturing the liquid crystal display element 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基材、および、上記第1基材上に形成され、配向処理が施されていない未配向処理層を有する第1基板と、第2基材、上記第2基材上に形成された第2電極層、上記第2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、反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層を有し、上記第1基板に対して上記未配向処理層および上記固定化液晶層が対向するように配置された第2基板と、上記未配向処理層および上記固定化液晶層の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層とを有し、上記強誘電性液晶が、降温過程においてSmA相を経由せずにSmC相を発現し、かつ、上記SmC相にて単安定性を示すものであり、さらに、上記強誘電性液晶は、上記第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が上記単安定性を示す状態から一方の側に傾き、上記第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、上記単安定性を示す状態を維持するか、または上記単安定性を示す状態から上記第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、上記第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、上記第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであ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 substrate formed on the first substrate and having an unaligned treatment layer that has not been subjected to an alignment treatment, a second substrate, and the first substrate. 2 The second electrode layer formed on the substrate, the alignment film for reactive liquid crystal formed on the second electrode layer, and the reactive liquid crystal formed on the alignment film for reactive liquid crystal A second substrate disposed so that the non-oriented treatment layer and the fixed liquid crystal layer face the first substrate, the non-oriented treatment layer, and the immobilization layer. A liquid crystal layer including a ferroelectric liquid crystal formed between the liquid crystal layers, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits an SmC * phase without passing through an SmA phase in a temperature lowering process, and the SmC * The ferroelectric liquid crystal is formed on the second electrode layer. When the voltage is applied, the liquid crystal molecules are tilted to one side from the state showing the monostability, and when a positive voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules show the monostability. When the negative voltage is applied to the second electrode layer from the state where the state is maintained or the monostable state is exhibited, the transmission is inclined when the negative voltage is applied to the second electrode layer. The amount of light is larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

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10は、第1基材2上に第1電極層3および未配向処理層4が順に形成された第1基板9と、第2基材12上に第2電極層13、反応性液晶用配向膜14および固定化液晶層15が順に形成された第2基板19と、未配向処理層4および固定化液晶層15の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層20とを有するものである。未配向処理層4は、配向処理が施されていないものであり、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するものである。また、固定化液晶層15は、反応性液晶の配向状態が固定化されたものである。
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 10 includes a first substrate 9 in which a first electrode layer 3 and an unoriented treatment layer 4 are sequentially formed on a first substrate 2, and a second substrate 12. It is formed between the second substrate 19 on which the second electrode layer 13, the reactive liquid crystal alignment film 14 and the fixed liquid crystal layer 15 are formed in this order, and the unaligned treatment layer 4 and the fixed liquid crystal layer 15, and is ferroelectric. And a liquid crystal layer 20 containing liquid crystal. The unaligned layer 4 is not subjected to an alignment process, and contains a photoisomerization reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule. The fixed liquid crystal layer 15 is obtained by fixing the alignment state of the reactive liquid crystal.

図2は、本発明の液晶表示素子の他の例を示す断面図である。図2に例示するように、液晶表示素子10は、第1基材2上に未配向処理層4が形成された第1基板9と、第2基材12上に第2電極層13、反応性液晶用配向膜14および固定化液晶層15が順に形成された第2基板19と、未配向処理層4および固定化液晶層15の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層20とを有するものである。未配向処理層4は、配向処理が施されていないものであり、導電性を有する無機化合物からなり、第1電極層3を兼ねるものである。また、固定化液晶層15は、反応性液晶の配向状態が固定化されたものである。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the liquid crystal display element of the present invention. As illustrated in FIG. 2, the liquid crystal display element 10 includes a first substrate 9 in which the non-oriented treatment layer 4 is formed on the first base material 2, a second electrode layer 13 on the second base material 12, and a reaction. A liquid crystal layer 20 including a ferroelectric liquid crystal formed between the second substrate 19 on which the alignment film 14 for the liquid crystal and the fixed liquid crystal layer 15 are sequentially formed, and the non-aligned treatment layer 4 and the fixed liquid crystal layer 15; It is what has. The unoriented treatment layer 4 is not subjected to the orientation treatment, is made of an inorganic compound having conductivity, and also serves as the first electrode layer 3. The fixed liquid crystal layer 15 is obtained by fixing the alignment state of the reactive liquid crystal.

液晶層20に含まれる強誘電性液晶は、降温過程においてSmA相を経由せずにSmC相を発現し、SmC相にて単安定性を示すものである。さらに、強誘電性液晶は、第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が単安定性を示す状態から一方の側に傾き、第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定性を示す状態を維持するか、または単安定性を示す状態から第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものである。 The ferroelectric liquid crystal contained in the liquid crystal layer 20 exhibits an SmC * phase without passing through the SmA phase in the temperature lowering process, and exhibits monostability in the SmC * phase. Further, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the ferroelectric liquid crystal is tilted to one side from a state where the liquid crystal molecules exhibit monostability, and a positive voltage is applied to the second electrode layer. In addition, the liquid crystal molecules maintain a state exhibiting monostability or are tilted to the opposite side to the case where a negative voltage is applied to the second electrode layer from the state exhibiting monostability, and the liquid crystal molecules are negatively applied to the second electrode layer. The amount of transmitted light when the above voltage is applied is larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

図3(a),(b)および図4(a),(b)は、本発明に用いられる強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。なお、図3(a),(b)および図4(a),(b)において、強誘電性液晶については液晶分子を示している。
本発明者らが鋭意検討した結果、例えば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または無機化合物を含有する未配向処理層と固定化液晶層とでは、固定化液晶層のほうが相対的に正の極性が強い傾向にあることが判明した。これは、強誘電性液晶と、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または無機化合物を含有する未配向処理層表面および固定化液晶層表面との相互作用である、極性表面相互作用が影響しているものと考えられる。そのため、図1に例示する液晶表示素子においては、電圧無印加状態では、図3(a)に例示するように、極性表面相互作用によって、液晶分子1の自発分極Psが未配向処理層4側を向く傾向にある。また、図2に例示する液晶表示素子においては、電圧無印加状態では、図4(a)に例示するように、極性表面相互作用によって、液晶分子1の自発分極Psが未配向処理層4側を向く傾向にある。
このとき、図3(b)および図4(b)に例示するように、第1電極層3に正の電圧、第2電極層13に負の電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響により、液晶分子1の自発分極Psは固定化液晶層15側を向くようになる。
一方、第1電極層に負の電圧、第2電極層に正の電圧を印加すると、印加電圧の極性の影響によって、図3(a)および図4(a)に例示するように、液晶分子1の自発分極Psは未配向処理層4側を向くようになる。この場合、自発分極の向きは、電圧無印加状態と同様になる。
自発分極の向きがこのような方向になるのは、自発分極の向きが、強誘電性液晶の分極と強誘電性液晶に直に接する層の分極または電圧の極性とが電気的につり合う方向になるため、液晶分子が電気的に安定な状態になるからである。
FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B are schematic views showing examples of the alignment state of the ferroelectric liquid crystal used in the present invention. In FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, the ferroelectric liquid crystal indicates liquid crystal molecules.
As a result of intensive studies by the present inventors, for example, the fixed liquid crystal layer is more relative to the non-oriented treatment layer and the fixed liquid crystal layer containing a photoisomerization-reactive compound or inorganic compound having an azobenzene skeleton in the molecule. It was found that the positive polarity tends to be strong. This is the interaction between the ferroelectric liquid crystal and the surface of the unaligned treated layer and the immobilized liquid crystal layer that contains a photoisomerization-reactive compound or inorganic compound having an azobenzene skeleton in the molecule. Is considered to have influenced. Therefore, in the liquid crystal display element illustrated in FIG. 1, when no voltage is applied, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 1 is caused to be on the unaligned treatment layer 4 side by the polar surface interaction as illustrated in FIG. Tend to face. Further, in the liquid crystal display element illustrated in FIG. 2, when no voltage is applied, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 1 is caused to be on the unaligned treatment layer 4 side due to the polar surface interaction as illustrated in FIG. Tend to face.
At this time, when a positive voltage is applied to the first electrode layer 3 and a negative voltage is applied to the second electrode layer 13, as illustrated in FIG. 3B and FIG. 4B, due to the influence of the polarity of the applied voltage. The spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 1 comes to face the fixed liquid crystal layer 15 side.
On the other hand, when a negative voltage is applied to the first electrode layer and a positive voltage is applied to the second electrode layer, liquid crystal molecules as shown in FIG. 3A and FIG. 4A due to the influence of the polarity of the applied voltage. 1 spontaneous polarization Ps is directed to the non-oriented treatment layer 4 side. In this case, the direction of spontaneous polarization is the same as that in the state where no voltage is applied.
The direction of spontaneous polarization is in this direction because the direction of spontaneous polarization is such that the polarization of the ferroelectric liquid crystal and the polarization of the layer in direct contact with the ferroelectric liquid crystal or the polarity of the voltage are electrically balanced. This is because the liquid crystal molecules are in an electrically stable state.

電圧無印加状態あるいは第2電極層への正の極性の電圧印加状態(図3(a)および図4(b))から、第2電極層への負の極性の電圧印加状態(図3(b)および図4(b))としたとき、この印加電圧の負の極性と、液晶分子の自発分極の負の極性との反発によって、図5に例示するように、液晶分子1の方向が角度約2θ変化する。すなわち、第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が単安定性を示す状態から一方の側に傾き、第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定性を示す状態を維持するか、または単安定性を示す状態から第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、第2電極層に負の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定性を示す状態からの傾斜角が、第2電極層に正の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定性を示す状態からの傾斜角よりも大きくなる。すなわち、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きくなるのである。   From a state where no voltage is applied or a state where a positive polarity voltage is applied to the second electrode layer (FIGS. 3A and 4B), a state where a negative polarity voltage is applied to the second electrode layer (FIG. 3 ( When the negative polarity of the applied voltage and the negative polarity of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules are repelled by b) and FIG. 4B), the direction of the liquid crystal molecules 1 is changed as illustrated in FIG. The angle changes by about 2θ. That is, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules tilt to one side from a state exhibiting monostability, and when a positive voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules are When the state showing monostability is maintained, or when a negative voltage is applied to the second electrode layer from the state showing monostability and the negative voltage is applied to the second electrode layer The inclination angle from the state showing the monostability of the liquid crystal molecules is larger than the inclination angle from the state showing the monostability of the liquid crystal molecules when a positive voltage is applied to the second electrode layer. That is, the amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer is greater than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

図6(a),(b)は、本発明に用いられる強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。なお、図6(a)は、図3(a)および図4(a)の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、自発分極Psは紙面手前から奥方向に向いている(図6(a)中の×印)。また、図6(b)は、図3(b)および図4(b)の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、自発分極Psは紙面奥から手前方向に向いている(図6(b)中の●印)。
例えば図1および図2に示す液晶表示素子においては、電圧無印加状態では、図6(a)に例示するように液晶分子1が反応性液晶用配向膜の配向処理方向dに沿って配向し、一様な配向状態となる。また、第1電極層に正の電圧、第2電極層に負の電圧を印加すると、図6(b)に例示するように印加電圧の極性の影響によって自発分極Psの向きが反転する。この場合も、液晶分子1は一様な配向状態となる。さらに、第1電極層に負の電圧、第2電極層に正の電圧を印加すると、図6(a)に例示するように印加電圧の極性の影響によって自発分極Psの向きが反転する。この場合、液晶分子1は電圧無印加状態と同様の配向状態となる。
6A and 6B are schematic views showing an example of the alignment state of the ferroelectric liquid crystal used in the present invention. 6A is a schematic diagram showing the alignment state of the liquid crystal molecules from the upper surface of FIGS. 3A and 4A, and the spontaneous polarization Ps is directed from the front side to the back side of the page ( (X mark in Fig.6 (a)). FIG. 6B is a schematic diagram showing the alignment state of the liquid crystal molecules from the upper surface of FIGS. 3B and 4B, and the spontaneous polarization Ps is directed from the back to the front of the page ( (● mark in FIG.6 (b)).
For example, in the liquid crystal display element shown in FIGS. 1 and 2, in the state where no voltage is applied, the liquid crystal molecules 1 are aligned along the alignment treatment direction d of the alignment film for reactive liquid crystal as illustrated in FIG. A uniform orientation state is obtained. Further, when a positive voltage is applied to the first electrode layer and a negative voltage is applied to the second electrode layer, the direction of the spontaneous polarization Ps is reversed due to the influence of the polarity of the applied voltage, as illustrated in FIG. 6B. Also in this case, the liquid crystal molecules 1 are in a uniform alignment state. Furthermore, when a negative voltage is applied to the first electrode layer and a positive voltage is applied to the second electrode layer, the direction of the spontaneous polarization Ps is reversed due to the influence of the polarity of the applied voltage as illustrated in FIG. In this case, the liquid crystal molecules 1 are in the same alignment state as in the voltage-free state.

このように本発明においては、例えば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または無機化合物を含有する未配向処理層側に、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可能である。本発明においては、自発分極の向きを制御することができるので、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じることなく、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることができる。この際、電界印加徐冷法によらずに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できるという利点を有する。   Thus, in the present invention, for example, the positive polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal tends to be directed to the non-aligned treatment layer side containing a photoisomerization reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule or an inorganic compound. By utilizing this, it is possible to control the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules. In the present invention, since the direction of spontaneous polarization can be controlled, the monodomain alignment of the ferroelectric liquid crystal can be obtained without causing alignment defects such as double domains. At this time, since the ferroelectric liquid crystal is aligned without using the electric field applied slow cooling method, there is an advantage that the alignment can be maintained even if the temperature is raised to the phase transition temperature or higher, and the occurrence of alignment defects can be suppressed.

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。そのため、固定化液晶層に反応性液晶用配向膜の配向規制力を付与することができ、固定化液晶層を強誘電性液晶を配向させるための配向膜として作用させることができる。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、強誘電性液晶の自発分極の向きを効果的に制御することができる。   In addition, when the immobilized liquid crystal layer is formed on the reactive liquid crystal alignment film, the reactive liquid crystal is aligned by the reactive liquid crystal alignment film, and the reaction is performed by, for example, irradiating ultraviolet rays to polymerize the reactive liquid crystal. The alignment state of the conductive liquid crystal can be fixed. Therefore, the alignment regulating force of the alignment film for reactive liquid crystal can be imparted to the fixed liquid crystal layer, and the fixed liquid crystal layer can act as an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal. Further, since the reactive liquid crystal is fixed, it has an advantage that it is not affected by temperature or the like. In addition, reactive liquid crystals are relatively similar in structure to ferroelectric liquid crystals, and the interaction with ferroelectric liquid crystals becomes stronger, so that the direction of spontaneous polarization of ferroelectric liquid crystals can be controlled effectively. Can do.

さらに本発明においては、上述したように強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することができ、偏光板を有する液晶表示素子においては、電圧無印加状態および第2電極層への正の極性の電圧印加状態のときに暗状態、第2電極層への負の極性の電圧印加状態のときに明状態となる。したがって、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した場合には、図7に例示するように、例えばG(緑色)のバックライトの点灯時にR(赤色)のバックライトに同期させた走査によって明状態となるのを回避することが可能である。
なお、図7中の記号等については、図16に示した記号等と同様である。
Furthermore, in the present invention, the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal can be controlled as described above. In a liquid crystal display element having a polarizing plate, no voltage is applied and the positive polarity to the second electrode layer When the voltage is applied, a dark state is obtained, and when a negative polarity voltage is applied to the second electrode layer, the light state is obtained. Therefore, when the liquid crystal display element is driven by the field sequential color system, as illustrated in FIG. 7, for example, when the G (green) backlight is turned on, the liquid crystal display element is brightened by scanning synchronized with the R (red) backlight. It is possible to avoid the state.
Note that the symbols and the like in FIG. 7 are the same as the symbols and the like shown in FIG.

また本発明においては、強誘電性液晶が単安定性を示すものであるので、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。すなわち、液晶層中において強誘電性液晶が単安定化されていることによって、電圧変化により液晶のダイレクタを連続的に変化させて透過光度をアナログ変調できるようになり、階調表示が可能となる。   In the present invention, since the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability, gradation control can be performed by voltage modulation, and high-definition and high-quality display can be realized. That is, since the ferroelectric liquid crystal is mono-stabilized in the liquid crystal layer, the transmitted light intensity can be analog-modulated by continuously changing the director of the liquid crystal due to voltage change, and gradation display is possible. .

なお、強誘電性液晶が「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8に例示するように、液晶分子1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1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1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1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。   The phrase “ferroelectric liquid crystal exhibits 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. 8, the liquid crystal molecules 1 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 1 with respect to the layer normal z is referred to as a tilt angle θ. Thus, the liquid crystal molecules 1 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 1 are stabilized in any one state on the cone when no voltage is applied.

「第2電極層に負の電圧を印加」するとは、第1電極層に対して第2電極層の電圧が相対的に低いことをいう。また、「第2電極層に正の電圧を印加」するとは、第1電極層に対して第2電極層の電圧が相対的に高いことをいう。   “Applying a negative voltage to the second electrode layer” means that the voltage of the second electrode layer is relatively lower than that of the first electrode layer. Further, “applying a positive voltage to the second electrode layer” means that the voltage of the second electrode layer is relatively higher than that of the first electrode layer.

「第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が単安定性を示す状態から一方の側に傾き、第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定性を示す状態を維持するか、または単安定性を示す状態から第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きい」とは、電圧無印加時に液晶分子がコーン上のひとつの状態で安定化しており、第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が単安定化状態からコーン上の一方の側に傾き、第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定化状態を維持するか、または単安定化状態から第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいことをいう。   “When a negative voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules are tilted to one side from a state exhibiting monostability, and when a positive voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules are When the negative voltage is applied to the second electrode layer when the negative voltage is applied to the second electrode layer when the negative voltage is applied to the second electrode layer from the state where the stability is maintained “The amount of transmitted light is larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer” means that the liquid crystal molecules are stabilized in one state on the cone when no voltage is applied. When a negative voltage is applied, the liquid crystal molecules tilt from the monostable state to one side on the cone, and when a positive voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules maintain the monostable state. Or when the negative voltage is applied to the second electrode layer from the mono-stabilized state, The amount of transmitted light at the time of applying a negative voltage to the electrode layer, say greater than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

図9(a)〜(c)は、単安定性を示す強誘電性液晶の配向状態の一例を示す模式図である。なお、図9(a)〜(c)において、強誘電性液晶については液晶分子を示している。図9(a)は電圧無印加の場合、図9(b)は第2電極層に負の電圧を印加した場合、図9(c)は第2電極層に正の電圧を印加した場合をそれぞれ示す。
電圧無印加の場合、液晶分子1は、コーン上のひとつの状態で安定化している(図9(a))。第2電極層に負の電圧を印加した場合、液晶分子1は、安定化している状態(破線)から一方の側に傾く(図9(b))。また、第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子1は、安定化している状態(破線)から第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾く(図9(c))。このとき、第2電極層に負の電圧を印加したときの傾斜角δは、第2電極層に正の電圧を印加したときの傾斜角ωよりも大きい。なお、図9(a)〜(c)において、dは反応性液晶用配向膜の配向処理方向、zは層法線を示す。
FIGS. 9A to 9C are schematic views showing an example of the alignment state of the ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability. 9A to 9C, liquid crystal molecules are shown for the ferroelectric liquid crystal. 9A shows the case where no voltage is applied, FIG. 9B shows the case where a negative voltage is applied to the second electrode layer, and FIG. 9C shows the case where a positive voltage is applied to the second electrode layer. Each is shown.
When no voltage is applied, the liquid crystal molecules 1 are stabilized in one state on the cone (FIG. 9A). When a negative voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules 1 are inclined from the stabilized state (broken line) to one side (FIG. 9B). In addition, when a positive voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules 1 are tilted from the stabilized state (broken line) to the opposite side when a negative voltage is applied to the second electrode layer (see FIG. 9 (c)). At this time, the inclination angle δ when a negative voltage is applied to the second electrode layer is larger than the inclination angle ω when a positive voltage is applied to the second electrode layer. 9A to 9C, d represents the alignment treatment direction of the reactive liquid crystal alignment film, and z represents the layer normal.

図9(a)および(b)に例示するように、第2電極層に負の電圧を印加したとき、液晶分子1は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾く。一方、強誘電性液晶では、図9(a)に例示するように、位置A(液晶分子1の方向)と、位置B(反応性液晶用配向膜の配向処理方向d)と、位置Cとが、必ずしも一致するわけではない。そのため、図9(b)に例示するように、第2電極層に負の電圧を印加したときの最大の傾斜角δは、チルト角θの約2倍となる。
なお、第2電極層に負の電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾くことから、実際に液晶表示素子を駆動している際、第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子の方向がチルト角の約2倍変化するわけではない。
As illustrated in FIGS. 9A and 9B, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules 1 are cone-shaped from the mono-stabilized state at an angle according to the magnitude of the applied voltage. Tilt to one side above. On the other hand, in the ferroelectric liquid crystal, as illustrated in FIG. 9A, the position A (the direction of the liquid crystal molecules 1), the position B (the alignment treatment direction d of the alignment film for reactive liquid crystal), the position C, However, they do not necessarily match. Therefore, as illustrated in FIG. 9B, the maximum tilt angle δ when a negative voltage is applied to the second electrode layer is about twice the tilt angle θ.
When a negative voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules are tilted from the mono-stabilized state to one side on the cone at an angle corresponding to the magnitude of the applied voltage. When driving the element, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the direction of the liquid crystal molecules does not change about twice the tilt angle.

ここで、「第2電極層に負の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角」、および、「第2電極層に正の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角」は、次のようにして測定することができる。
すなわち、まず、偏光板をクロスニコルに配置した偏光顕微鏡と液晶表示素子とを、電圧無印加のときに暗状態となるように、一方の偏光板の偏光軸と液晶層の液晶分子の配向方向とが平行になるように配置し、この位置を基準とする。電圧を印加すると液晶分子が偏光軸と所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した偏光が他方の偏光板を透過して明状態となる。この電圧を印加した状態で液晶表示素子を回転させ暗状態にする。そして、このときの液晶表示素子を回転させた角度を測定する。液晶表示素子を回転させた角度が、上記の傾斜角である。
Here, “the tilt angle from the mono-stabilized state of the liquid crystal molecules when a negative voltage is applied to the second electrode layer” and “the liquid crystal molecules when a positive voltage is applied to the second electrode layer” The “inclination angle from the mono-stabilized state” can be measured as follows.
That is, first, the polarization axis of one polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are set so that the polarizing microscope and the liquid crystal display element in which the polarizing plates are arranged in crossed Nicols are dark when no voltage is applied. Are arranged parallel to each other, and this position is used as a reference. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules come to have a predetermined angle with the polarization axis, so that the polarized light transmitted through one polarizing plate is transmitted through the other polarizing plate to be in a bright state. With this voltage applied, the liquid crystal display element is rotated to a dark state. And the angle which rotated the liquid crystal display element at this time is measured. The angle at which the liquid crystal display element is rotated is the tilt angle.

第2電極層に負の電圧を印加したときの傾斜角δは、第2電極層に正の電圧を印加したときの傾斜角ωよりも大きければよいが、中でも、第2電極層に負の電圧10Vを印加したときの傾斜角をδ1、第2電極層に正の電圧10Vを印加したときの傾斜角をω1とすると、δ1/ω1が2以上となることが好ましい。 The inclination angle δ when a negative voltage is applied to the second electrode layer may be larger than the inclination angle ω when a positive voltage is applied to the second electrode layer. If the inclination angle when a voltage of 10 V is applied is δ 1 , and the inclination angle when a positive voltage of 10 V is applied to the second electrode layer is ω 1 , δ 1 / ω 1 is preferably 2 or more.

また、「第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量」、および、「第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量」は、次のようにして測定することができる。
すなわち、まず、偏光板をクロスニコルに配置した偏光顕微鏡と液晶表示素子とを、電圧無印加のときに暗状態となるように、一方の偏光板の偏光軸と液晶層の液晶分子の配向方向とが平行になるように配置し、この位置を基準とする。電圧を印加すると液晶分子が偏光軸と所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した偏光が他方の偏光板を透過して明状態となる。そして、このときの透過光量を測定する。この透過光量が、上記の透過光量である。
Further, “the amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer” and “the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer” can be measured as follows. it can.
That is, first, the polarization axis of one polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are set so that the polarizing microscope and the liquid crystal display element in which the polarizing plates are arranged in crossed Nicols are dark when no voltage is applied. Are arranged parallel to each other, and this position is used as a reference. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules come to have a predetermined angle with the polarization axis, so that the polarized light transmitted through one polarizing plate is transmitted through the other polarizing plate to be in a bright state. Then, the amount of transmitted light at this time is measured. This transmitted light amount is the above-described transmitted light amount.

第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量は、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きければよいが、中でも、第2電極層に正の電圧10Vを印加したときの透過光量をA、第2電極層に負の電圧10Vを印加したときの透過光量をBとすると、B/Aが2以上となることが好ましい。   The amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer need only be larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer, but in particular, a positive voltage of 10 V is applied to the second electrode layer. It is preferable that B / A is 2 or more, where A is the amount of transmitted light when A is applied and B is the amount of transmitted light when a negative voltage of 10 V is applied to the second electrode layer.

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.液晶層
本発明における液晶層は、第1基板の未配向処理層および第2基板の固定化液晶層の間に形成され、強誘電性液晶を含むものである。この強誘電性液晶は、降温過程においてSmA相を経由せずにSmC相を発現し、かつ、SmC相にて単安定性を示すものである。また、強誘電性液晶は、第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が単安定性を示す状態から一方の側に傾き、第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定性を示す状態を維持するか、または単安定性を示す状態から第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものである。
1. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer in the present invention is formed between the non-oriented treatment layer of the first substrate and the fixed liquid crystal layer of the second substrate, and contains a ferroelectric liquid crystal. The ferroelectric liquid crystal, express SmC * phase without passing through the SmA phase in the cooling process, and shows a single stability in SmC * phase. In addition, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the ferroelectric liquid crystal is tilted to one side from a state where the liquid crystal molecules exhibit monostability, and a positive voltage is applied to the second electrode layer. In addition, the liquid crystal molecules maintain a state exhibiting monostability or are tilted to the opposite side to the case where a negative voltage is applied to the second electrode layer from the state exhibiting monostability, and the liquid crystal molecules are negatively applied to the second electrode layer. The amount of transmitted light when the above voltage is applied is larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

強誘電性液晶は、上述したように、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであればよい。
なお、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きくなるものは、液晶表示素子全体において80%以上存在することが好ましく、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上である。上記範囲であれば、良好なコントラスト比を得ることができるからである。
As described above, the ferroelectric liquid crystal is such that the amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer is larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer. Good.
Note that the amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer is greater than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer is 80% or more in the entire liquid crystal display element. Preferably, it is 90% or more, more preferably 95% or more. This is because a favorable contrast ratio can be obtained within the above range.

ここで、上記の比率は、次のようにして測定することができる。
すなわち、例えば図10に示すように、第1基材2上に第1電極層3および未配向処理層4が積層された第1基板9と、第2基材12上に第2電極層13、反応性液晶用配向膜14および固定化液晶層15が積層された第2基板19との間に、強誘電性液晶を含む液晶層10が形成された液晶表示素子において、第1基板9および第2基板19の外側にそれぞれ偏光板21aおよび21bを設け、偏光板21a側から光が入射し、偏光板21b側から光が出射するものとする。2枚の偏光板21aおよび21bは、それぞれの偏光軸が略垂直に、かつ、偏光板21aの偏光軸と液晶分子の配向方向とが略平行になるように配置されている。
Here, the above ratio can be measured as follows.
That is, for example, as shown in FIG. 10, the first substrate 9 in which the first electrode layer 3 and the non-oriented treatment layer 4 are laminated on the first base material 2, and the second electrode layer 13 on the second base material 12. In the liquid crystal display element in which the liquid crystal layer 10 containing ferroelectric liquid crystal is formed between the alignment layer 14 for reactive liquid crystal and the second substrate 19 on which the fixed liquid crystal layer 15 is laminated, the first substrate 9 and It is assumed that polarizing plates 21a and 21b are provided on the outside of the second substrate 19 so that light is incident from the polarizing plate 21a side and light is emitted from the polarizing plate 21b side. The two polarizing plates 21a and 21b are arranged such that their polarization axes are substantially perpendicular, and the polarization axis of the polarizing plate 21a and the alignment direction of the liquid crystal molecules are substantially parallel.

電圧無印加状態では、偏光板21aを透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが一致するため、液晶分子の屈折率異方性が発現されず、偏光板21aを透過した直線偏光はそのまま液晶分子を通過し、偏光板21bにより遮断され、暗状態となる。一方、電圧印加状態では、液晶分子がコーン上を移動し、偏光板21aを透過した直線偏光と液晶分子の配向方向とが所定の角度を持つようになるため、偏光板21aを透過した直線偏光は液晶分子の複屈折により楕円偏光となる。この楕円偏光のうち、偏光板21bの偏光軸と一致する直線偏光のみが偏光板21bを透過し、明状態となる。   When no voltage is applied, the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 21a coincides with the alignment direction of the liquid crystal molecules. Therefore, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules is not exhibited, and the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 21a remains as it is. It passes through the molecules, is blocked by the polarizing plate 21b, and enters a dark state. On the other hand, in the voltage application state, the liquid crystal molecules move on the cone, and the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 21a and the alignment direction of the liquid crystal molecules have a predetermined angle. Therefore, the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 21a. Becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal molecules. Of the elliptically polarized light, only linearly polarized light that coincides with the polarization axis of the polarizing plate 21b is transmitted through the polarizing plate 21b to be in a bright state.

このため、第2電極層に負の電圧を印加したとき、強誘電性液晶の分子方向が変化すると、明状態が得られる。このとき、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きくなるものであれば、すなわち、第2電極層に負の電圧を印加したときの液晶分子の単安定性を示す状態からの傾斜角が、第2電極層に正の電圧を印加したときの液晶分子の単安定性を示す状態からの傾斜角よりも大きくなるものであれば、第2電極層に負の電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が大きく変化する。一方、例えば、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも小さくなるものであれば、すなわち、第2電極層に負の電圧を印加したときの液晶分子の単安定性を示す状態からの傾斜角が、第2電極層に正の電圧を印加したときの液晶分子の単安定性を示す状態からの傾斜角よりも小さくなるものであれば、第2電極層に負の電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が変化しないか、あるいは強誘電性液晶の分子方向がわずかに変化するだけである。よって、例えば、第2電極層に負の電圧を印加したときに、強誘電性液晶の分子方向が変化しないものや、強誘電性液晶の分子方向がわずかにしか変化しないものが部分的に存在する場合には、部分的に暗状態が得られる。したがって、第2電極層に負の電圧を印加したときに得られる白黒(明暗)表示の白・黒の面積比から、第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きくなるものの比率を算出することができる。   For this reason, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, a bright state is obtained if the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes. At this time, if the transmitted light amount when a negative voltage is applied to the second electrode layer is larger than the transmitted light amount when a positive voltage is applied to the second electrode layer, that is, the second electrode layer The tilt angle from the state showing the monostability of the liquid crystal molecules when a negative voltage is applied to the tilt angle from the state showing the monostability of the liquid crystal molecules when a positive voltage is applied to the second electrode layer If it is larger than that, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes greatly when a negative voltage is applied to the second electrode layer. On the other hand, for example, if the transmitted light amount when a negative voltage is applied to the second electrode layer is smaller than the transmitted light amount when a positive voltage is applied to the second electrode layer, that is, the second electrode The tilt angle from the state showing the monostability of the liquid crystal molecules when a negative voltage is applied to the layer is tilted from the state showing the monostability of the liquid crystal molecules when a positive voltage is applied to the second electrode layer If the angle is smaller than the angle, the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal does not change when the negative voltage is applied to the second electrode layer, or the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes only slightly. It is. Thus, for example, there are some cases where the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal does not change when a negative voltage is applied to the second electrode layer, or where the molecular direction of the ferroelectric liquid crystal changes only slightly. In this case, a dark state is partially obtained. Therefore, the amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer is determined from the white / black area ratio of black and white (bright / dark) display obtained when a negative voltage is applied to the second electrode layer. It is possible to calculate the ratio of the amount that is larger than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the electrode layer.

強誘電性液晶の相系列は、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れば特に限定されるものではない。例えば、相系列が、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、などを挙げることができる。 The phase sequence of the ferroelectric liquid crystal is not particularly limited as long as it exhibits the chiral smectic C (SmC * ) phase without passing through the smectic A (SmA) phase in the temperature lowering process. For example, the phase sequence changes in phase with a nematic (N) phase-cholesteric (Ch) phase-chiral smectic C (SmC * ) phase, a nematic (N) phase-chiral smectic C (SmC * ) phase And those that change phase.

また、強誘電性液晶は、SmC相において単安定性を示すものであればよいが、中でも、図11(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。 In addition, the ferroelectric liquid crystal may be any liquid crystal as long as it exhibits monostability in the SmC * phase, but in particular, when either positive or negative voltage as illustrated in FIGS. 11A and 11B is applied. It is preferable that only the liquid crystal molecules operate and exhibit half V-shaped switching characteristics. 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. In addition, 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。図11(a)、(b)に例示する電気光学特性を示すものは、ハーフV字型スイッチング特性を示すものであるという。   “Half V-shaped switching characteristics” refers to electro-optical characteristics in which the amount of transmitted light is asymmetric with respect to the 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. The electro-optical characteristics illustrated in FIGS. 11A and 11B are half V-shaped switching characteristics.

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。具体的には、AZエレクトロニックマテリアルズ社製「R3201」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. Specifically, “R3201” manufactured by AZ Electronic Materials may be mentioned.

液晶層には、上記の強誘電性液晶の他に、液晶表示素子に求められる機能に応じて任意の機能を備える化合物が含有されていてもよい。このような化合物としては、重合性モノマーの重合物を挙げることができる。液晶層中にこのような重合性モノマーの重合物が含有されることにより、上記液晶材料の配列がいわゆる「高分子安定化」され、配向安定性に優れた液晶表示素子を得ることができる。
なお、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。
In addition to the ferroelectric liquid crystal, the liquid crystal layer may contain a compound having any function depending on the function required for the liquid crystal display element. Examples of such a compound include a polymerized polymerizable monomer. By containing such a polymerizable monomer polymer in the liquid crystal layer, the alignment of the liquid crystal material is so-called “polymer stabilization”, and a liquid crystal display device excellent in alignment stability can be obtained.
The case where the 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.

液晶層の厚みは、1.2μm〜3.0μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1.3μm〜2.5μm、さらに好ましくは1.4μm〜2.0μmの範囲内である。液晶層の厚みが薄すぎるとコントラストが低下するおそれがあり、逆に液晶層の厚みが厚すぎると強誘電性液晶が配向しにくくなる可能性があるからである。上記液晶層の厚みは、ビーズスペーサ、柱状スペーサ、隔壁等により調整することができる。   The thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 1.2 μm to 3.0 μm, more preferably 1.3 μm to 2.5 μm, and still more preferably in the range of 1.4 μm to 2.0 μm. This is because if the thickness of the liquid crystal layer is too thin, the contrast may be lowered. Conversely, if the thickness of the liquid crystal layer is too thick, the ferroelectric liquid crystal may be difficult to align. The thickness of the liquid crystal layer can be adjusted by bead spacers, columnar spacers, partition walls, or the like.

本発明においては、強誘電性液晶が単安定性を示すものであるので、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による駆動が可能であり、電圧変調により階調制御が可能な液晶表示素子を得ることができる。   In the present invention, since the ferroelectric liquid crystal exhibits monostability, a liquid crystal display element that can be driven by an active matrix method using a thin film transistor (TFT) and can control gradation by voltage modulation is provided. Can be obtained.

本発明においては、未配向処理層と固定化液晶層とで、固定化液晶層の方が相対的に正の極性が強い傾向にあるので、第2電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましい。
上述したように、第2電極層の負の電圧を印加したときの透過光量は、第2電極層の正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きくなる。すなわち、第2電極層の正の電圧を印加したときは、第2電極層に負の電圧を印加したときよりも、透過光量が少なくなる。そのため、第2電極層の正の電圧を印加したときは、第2電極層に負の電圧を印加したときよりも、表示に不利となる。
したがって、透過光量がより大きくなる、第2電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましいのである。
In the present invention, since the fixed liquid crystal layer tends to have a relatively positive polarity in the non-oriented treatment layer and the fixed liquid crystal layer, when a negative voltage is applied to the second electrode layer It is preferable to perform display.
As described above, the amount of transmitted light when the negative voltage of the second electrode layer is applied is larger than the amount of transmitted light when the positive voltage of the second electrode layer is applied. That is, when a positive voltage is applied to the second electrode layer, the amount of transmitted light is less than when a negative voltage is applied to the second electrode layer. For this reason, when a positive voltage is applied to the second electrode layer, it is more disadvantageous for display than when a negative voltage is applied to the second electrode layer.
Therefore, it is preferable to perform display when a negative voltage is applied to the second electrode layer where the amount of transmitted light is larger.

単安定性を示す強誘電性液晶を用いた液晶表示素子においては、透過光量は、電圧を印加したときの液晶分子の傾斜角に依存する。正負いずれかの電圧を印加すると液晶分子がコーン上を傾くので、例えば図9(a)〜(c)に示すように印加電圧の大きさに応じて液晶分子の傾斜角が変化して透過光量が変化する。このとき、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が45°の場合に透過光量が最大になる。
したがって、高い透過光量を実現するためには、実際の駆動時に第2電極層に負の電圧を印加した場合に、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が45°になり得る強誘電性液晶を用いることが好ましい。
図9(b)に示す例において、液晶分子の単安定状態からの最大の傾斜角δが45°よりも大きい強誘電性液晶を用いた場合には、実際に液晶表示素子を駆動している際、第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子の単安定状態からの傾斜角を45°とすることができる。実際の駆動時に第2電極層に負の電圧を印加した場合に、液晶分子の方向がチルト角の約2倍変化するわけではないからである。
In a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal exhibiting monostability, the amount of transmitted light depends on the tilt angle of liquid crystal molecules when a voltage is applied. When either positive or negative voltage is applied, the liquid crystal molecules tilt on the cone. For example, as shown in FIGS. 9A to 9C, the tilt angle of the liquid crystal molecules changes according to the magnitude of the applied voltage, and the transmitted light amount Changes. At this time, the amount of transmitted light is maximized when the inclination angle of the liquid crystal molecules from the monostable state is 45 °.
Therefore, in order to realize a high amount of transmitted light, a ferroelectric liquid crystal whose tilt angle from a monostable state of liquid crystal molecules can be 45 ° when a negative voltage is applied to the second electrode layer during actual driving. Is preferably used.
In the example shown in FIG. 9B, when a ferroelectric liquid crystal having a maximum tilt angle δ from the monostable state of the liquid crystal molecules is larger than 45 °, the liquid crystal display element is actually driven. At this time, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the tilt angle of the liquid crystal molecules from the monostable state can be set to 45 °. This is because the direction of the liquid crystal molecules does not change approximately twice the tilt angle when a negative voltage is applied to the second electrode layer during actual driving.

2.第1基板
本発明に用いられる第1基板は、第1基材と、上記第1基材上に形成され、配向処理が施されていない未配向処理層とを有するものである。
2. 1st board | substrate The 1st board | substrate used for this invention has a 1st base material and the non-orientation processing layer which is formed on the said 1st base material and the orientation process is not performed.

本発明における第1基板は、未配向処理層の構成により、2つの態様に分けることができる。第1態様は、未配向処理層が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、第1基材と未配向処理層との間に第1電極層が形成されている場合である。第2態様は、未配向処理層が導電性を有する無機化合物からなり、未配向処理層が第1電極層である場合である。以下、各態様に分けて説明する。   The 1st board | substrate in this invention can be divided into two aspects by the structure of an unoriented process layer. In the first aspect, the non-oriented treatment layer contains a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule, and the first electrode layer is formed between the first substrate and the non-oriented treatment layer. It is. A 2nd aspect is a case where an unoriented processing layer consists of an inorganic compound which has electroconductivity, and an unoriented processing layer is a 1st electrode layer. Hereinafter, the description will be made separately for each aspect.

(1)第1態様
本態様の第1基板は、第1基材と、上記第1基材上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、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とを有するものである。
(1) 1st aspect The 1st board | substrate of this aspect is formed on the 1st base material, the 1st electrode layer formed on the said 1st base material, the said 1st electrode layer, and azobenzene in a molecule | numerator. It contains a photoisomerization-reactive compound having a skeleton and an unaligned treatment layer that has not been subjected to photo-alignment treatment.

本態様においては、未配向処理層は光配向処理が施されていないものであるので、本態様の第1基板の製造過程において光配向処理を施す必要がなくなる。よって、液晶表示素子の製造工程を簡略化することができる。特に、液晶表示素子を作製する際には大型のマザーガラスが用いられることが多く、このマザーガラスの大型化が年々進んでいることから、光配向処理を施す場合にはより大型のマザーガラスに対応する露光装置を開発する必要があり、マザーガラスの大型化に伴って設備投資が拡大することが近年懸念されているが、本態様においては光配向処理を施す必要がないのでコスト削減が可能となる。
また、アゾベンゼン骨格は、π電子を多く含むため、液晶分子との相互作用が高く、強誘電性液晶の自発分極の向きの制御に特に適しているという利点も有する。
以下、第1基板の各構成について説明する。
In this aspect, since the unaligned layer is not subjected to the photo-alignment process, it is not necessary to perform the photo-alignment process in the manufacturing process of the first substrate of this aspect. Therefore, the manufacturing process of the liquid crystal display element can be simplified. In particular, large-sized mother glass is often used when manufacturing liquid crystal display elements, and since the increase in size of this mother glass is progressing year by year, a larger mother glass is used when performing photo-alignment treatment. In recent years, it is necessary to develop a corresponding exposure apparatus, and there is a concern that the capital investment will increase as the size of the mother glass increases. In this mode, however, it is not necessary to carry out photo-alignment treatment, so costs can be reduced. It becomes.
Further, since the azobenzene skeleton contains many π electrons, it has an advantage that it has a high interaction with liquid crystal molecules and is particularly suitable for controlling the direction of spontaneous polarization of ferroelectric liquid crystal.
Hereinafter, each configuration of the first substrate will be described.

(i)未配向処理層
本態様に用いられる未配向処理層は、第1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、光配向処理が施されていないものである。
(I) Unoriented treatment layer The unoriented treatment layer used in this embodiment is formed on the first electrode layer, contains a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule, and is subjected to a photoalignment treatment. It is not.

なお、「未配向処理層が光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、光配向処理が施されていないものであるとする。   In addition, it can be confirmed by measuring the polarized ultraviolet / visible absorption spectrum of the non-oriented treatment layer that “the non-oriented treatment layer has not been subjected to the photo-alignment treatment”. 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 photo-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未配向処理層形成用塗工液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. Note that the non-oriented treatment layer may have some anisotropy depending on the application method of the non-oriented treatment layer forming coating liquid when forming the non-oriented treatment layer. The lower limit of the ratio of the absorption peak of the spectrum in the direction and the horizontal direction is not particularly limited.

本態様に用いられる光異性化反応性化合物としては、分子内にアゾベンゼン骨格を有するものであれば特に限定されるものではない。この光異性化反応性化合物が生じる光異性化反応は、シス−トランス異性化反応となる。   The photoisomerization reactive compound used in this embodiment is not particularly limited as long as it has an azobenzene skeleton in the molecule. The photoisomerization reaction in which this photoisomerization reactive compound is generated is a cis-trans isomerization reaction.

上記光異性化反応性化合物としては、単分子化合物、または、光もしくは熱により重合する重合性モノマーを挙げることができる。これらは用いられる強誘電性液晶の種類に応じて適宜選択すればよい。
例えば重合性モノマーを用いた場合には、ポリマー化することにより膜を安定化することができる。また、重合性モノマーの中でも、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマーを用いた場合には、容易にポリマー化できる。上記重合性モノマーは、単官能のモノマーであっても、多官能のモノマーであってもよいが、ポリマー化によって膜がより安定なものとなることから、2官能のモノマーであることが好ましい。
Examples of the photoisomerization-reactive compound include a monomolecular compound or a polymerizable monomer that is polymerized by light or heat. These may be appropriately selected according to the type of ferroelectric liquid crystal used.
For example, when a polymerizable monomer is used, the film can be stabilized by polymerization. Moreover, when an acrylate monomer or a methacrylate monomer is used among the polymerizable monomers, it can be easily polymerized. The polymerizable monomer may be a monofunctional monomer or a polyfunctional monomer, but is preferably a bifunctional monomer because the film becomes more stable by polymerization.

分子内に含まれるアゾベンゼン骨格の数は、特に限定されるものではなく、例えば1つであってもよく2つであってもよい。   The number of azobenzene skeletons contained in the molecule is not particularly limited, and may be one or two, for example.

アゾベンゼン骨格は、液晶分子との相互作用をより高めるために置換基を有していてもよい。置換基は、液晶分子との相互作用を高めることができ、かつ、アゾベンゼン骨格の配向を妨げないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、カルボキシル基、スルホン酸ナトリウム基、水酸基などが挙げられる。これらの構造は、用いられる強誘電性液晶の種類に応じて、適宜選択することができる。   The azobenzene skeleton may have a substituent in order to further enhance the interaction with the liquid crystal molecules. The substituent is not particularly limited as long as it can enhance the interaction with the liquid crystal molecules and does not interfere with the orientation of the azobenzene skeleton, and examples thereof include a carboxyl group, a sodium sulfonate group, and a hydroxyl group. Can be mentioned. These structures can be appropriately selected depending on the type of ferroelectric liquid crystal used.

また、光異性化反応性化合物としては、分子内にアゾベンゼン骨格以外にも、液晶分子との相互作用をより高められるように、芳香族炭化水素基などのπ電子が多く含まれる基を有していてもよく、アゾベンゼン骨格と芳香族炭化水素基は、結合基を介して結合していてもよい。結合基は、液晶分子との相互作用を高められるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、−COO−、−OCO−、−O−、−C≡C−、−CH−CH−、−CHO−、−OCH−などが挙げられる。 In addition to the azobenzene skeleton, the photoisomerization-reactive compound has a group containing many π electrons such as an aromatic hydrocarbon group so that the interaction with the liquid crystal molecule can be further enhanced. The azobenzene skeleton and the aromatic hydrocarbon group may be bonded via a bonding group. The bonding group is not particularly limited as long as it can enhance the interaction with the liquid crystal molecule. For example, —COO—, —OCO—, —O—, —C≡C—, —CH 2 —CH 2- , —CH 2 O—, —OCH 2 — and the like can be mentioned.

光異性化反応性化合物は、上記アゾベンゼン骨格を、主鎖として有していてもよく、側鎖として有していてもよい。なお、光異性化反応性化合物として重合性モノマーを用いる場合であって、上記アゾベンゼン骨格を側鎖として有する場合には、前述した分子内に含まれる芳香族炭化水素基や結合基は、液晶分子との相互作用が高められるように、アゾベンゼン骨格と共に、側鎖に含まれていることが好ましい。またこの場合、上記重合性モノマーの側鎖には、アゾベンゼン骨格が配向しやすくなるように、アルキレン基などの脂肪族炭化水素基をスペーサーとして有していてもよい。   The photoisomerization reactive compound may have the azobenzene skeleton as a main chain or a side chain. In the case where a polymerizable monomer is used as the photoisomerization-reactive compound and has the azobenzene skeleton as a side chain, the aromatic hydrocarbon group or bonding group contained in the molecule described above is a liquid crystal molecule. It is preferable that it is contained in the side chain together with the azobenzene skeleton so as to enhance the interaction with. In this case, the side chain of the polymerizable monomer may have an aliphatic hydrocarbon group such as an alkylene group as a spacer so that the azobenzene skeleton is easily oriented.

分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物のうち、単分子化合物としては、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。
また、アゾベンゼン骨格を側鎖として有する重合性モノマーとしては、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。
Among the compounds having an azobenzene skeleton in the molecule, as monomolecular compounds, JP-A-2006-350322, JP-A-2006-323214, JP-A-2005-258429, JP-A-2005-258428, etc. Those described can be used.
Examples of the polymerizable monomer having an azobenzene skeleton as a side chain include those described in JP-A-2006-350322, JP-A-2006-323214, JP-A-2005-258429, JP-A-2005-258428, and the like. Things can be used.

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

また、未配向処理層は、上記光異性化反応性化合物のほか、添加剤を含んでいてもよい。上記光異性化反応性化合物として重合性モノマーを用いる場合には、添加剤としては、重合開始剤、重合禁止剤などが挙げられる。   Further, the non-oriented treatment layer may contain an additive in addition to the photoisomerization reactive compound. When a polymerizable monomer is used as the photoisomerization reactive compound, examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.

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

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.

(ii)第1電極層
本態様に用いられる第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。
(Ii) First electrode layer The first electrode layer used in this embodiment 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、第1基板および第2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, one of the first substrate and the second substrate is provided with the entire surface common electrode formed of the transparent conductor, and the other is provided with the other. The gate electrode and the 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.

(iii)第1基材
本態様に用いられる第1基材は、一般に液晶表示素子の基材として用いられるものであれば特に限定されるものではなく、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。
(Iii) 1st base material The 1st base material used for this aspect will not be specifically limited if generally used as a base material of a liquid crystal display element, For example, a glass plate, a plastic plate, etc. are preferable. Can be mentioned.

(iv)その他の構成
本態様の第1基板においては、第1基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。第2基板において第2基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されている場合には、第1基板において第1基材上には隔壁または柱状スペーサが形成されない。すなわち、第1基板に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよく、第2基板に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。
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。
(Iv) Other Configurations In the first substrate of this aspect, partition walls or columnar spacers may be formed on the first base material. In the case where the partition walls or columnar spacers are formed on the second base material in the second substrate, the partition walls or columnar spacers are not formed on the first base material in the first substrate. That is, partition walls or columnar spacers may be formed on the first substrate, and partition walls or columnar spacers may be formed on the second substrate.
As the partition walls and columnar spacers, general partition walls and columnar spacers can be applied.

また、本態様の第1基板おいては、第1基材上に着色層が形成されていてもよい。第2基板において第2基材上に着色層が形成されている場合には、第1基板において第1基材上には着色層が形成されない。すなわち、第1基板に着色層が形成されていてもよく、第2基板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。
着色層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタにおける着色層を形成する方法を用いることができ、例えば、顔料分散法(カラーレジスト法、エッチング法)、印刷法、インクジェット法などを用いることができる。
Moreover, in the 1st board | substrate of this aspect, the colored layer may be formed on the 1st base material. When the colored layer is formed on the second base material in the second substrate, the colored layer is not formed on the first base material in the first substrate. That is, a colored layer may be formed on the first substrate, and a colored layer may be formed on the second 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 a method for forming the colored layer, a method for forming a colored layer in a general color filter can be used. For example, a pigment dispersion method (color resist method, etching method), a printing method, an inkjet method, or the like can be used. it can.

(2)第2態様
本態様の第1基板は、第1基材と、上記第1基材上に形成され、導電性を有する無機化合物からなり、配向処理が施されていない未配向処理層とを有し、未配向処理層が第1電極層であるものである。
(2) 2nd aspect The 1st board | substrate of this aspect is a non-orientated treatment layer which is formed on the 1st base material and the said 1st base material, consists of an inorganic compound which has electroconductivity, and the orientation process is not given. And the unoriented treatment layer is the first electrode layer.

本態様においては、未配向処理層は配向処理が施されていないものであるので、本態様の第1基板の製造過程において配向処理を施す必要がなくなる。よって、液晶表示素子の製造工程を簡略化することができる。特に、液晶表示素子を作製する際には大型のマザーガラスが用いられることが多く、このマザーガラスの大型化が年々進んでいることから、配向処理を施す場合にはより大型のマザーガラスに対応する装置を開発する必要がある場合があり、マザーガラスの大型化に伴って設備投資が拡大することが近年懸念されているが、本態様においては配向処理を施す必要がないのでコスト削減が可能となる。   In this embodiment, since the unaligned layer is not subjected to alignment treatment, it is not necessary to perform alignment treatment in the manufacturing process of the first substrate of this embodiment. Therefore, the manufacturing process of the liquid crystal display element can be simplified. In particular, large-sized mother glass is often used when manufacturing liquid crystal display elements. Since this mother glass has been increasing in size year by year, it is compatible with larger mother glass when orientation processing is performed. In recent years, there is a concern that capital investment will increase as the size of the mother glass increases. However, in this mode, it is not necessary to perform orientation treatment, which can reduce costs. It becomes.

なお、第1基材については、上記第1態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、第1基板の他の構成について説明する。   The first base material is the same as that in the first aspect, and the description thereof is omitted here. Hereinafter, other configurations of the first substrate will be described.

(i)未配向処理層
本態様に用いられる未配向処理層は、第1基材上に形成され、導電性を有する無機化合物からなり、配向処理が施されていないものであり、第1電極層を兼ねるものである。
(I) Unoriented processing layer The unoriented processing layer used for this aspect is formed on the 1st substrate, consists of an inorganic compound which has electroconductivity, has not been subjected to orientation processing, and is the 1st electrode. It also serves as a layer.

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、上記第1態様と同様に、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。   In addition, it can be confirmed by measuring the polarized ultraviolet / visible absorption spectrum of the unoriented treatment layer that the “unoriented treatment layer is not subjected to the orientation treatment” as in the first embodiment. it can.

本態様に用いられる無機化合物としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、中でも、未配向処理層が第1電極層を兼ねることから、一般に液晶表示素子の電極に用いられるものを適用することが好ましい。具体的には、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)等が挙げられる。   The inorganic compound used in this embodiment is not particularly limited as long as it has electrical conductivity. However, since the non-oriented treatment layer also serves as the first electrode layer, it is generally used as an electrode of a liquid crystal display element. It is preferable to apply what is used. Specifically, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and the like can be given.

未配向処理層の厚みは、一般的な液晶表示素子の電極の厚みと同様とすることができる。   The thickness of the non-oriented treatment layer can be the same as the thickness of an electrode of a general liquid crystal display element.

(ii)その他の構成
本態様の第1基板においては、第1基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。また、本態様の第1基板おいては、第1基材上に着色層が形成されていてもよい。
なお、これらの部材については、上記第1態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
(Ii) Other Configurations In the first substrate of this aspect, partition walls or columnar spacers may be formed on the first base material. Moreover, in the 1st board | substrate of this aspect, the colored layer may be formed on the 1st base material.
Since these members are the same as those described in the first aspect, description thereof is omitted here.

3.第2基板
本発明に用いられる第2基板は、第2基材と、上記第2基材上に形成された第2電極層と、上記第2電極層上に形成され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、反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層とを有するものである。第2基板は、上記第1基板に対して、第1基板の未配向処理層と第2基板の固定化液晶層とが対向するように配置されている。
3. Second substrate The second substrate used in the present invention includes a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and an alignment for reactive liquid crystal formed on the second electrode layer. A film and a fixed liquid crystal layer formed on the reactive liquid crystal alignment film and formed by fixing the reactive liquid crystal. The second substrate is disposed so that the unoriented processing layer of the first substrate and the fixed liquid crystal layer of the second substrate face the first substrate.

なお、第2基材、第2電極層、およびその他の構成については、上記第1基板における第1基材、第1電極層、およびその他の構成とそれぞれ同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、第2基板の他の構成について説明する。   Note that the second base material, the second electrode layer, and other configurations are the same as the first base material, the first electrode layer, and other configurations of the first substrate, respectively. Omitted. Hereinafter, other configurations of the second 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、反応性液晶を固定化してなるものである。
(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 reactive liquid crystal.

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

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

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

モノアクリレートモノマー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.

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

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

さらに本発明においては、必要に応じて、上記反応性液晶に光重合開始剤や重合禁止剤等を添加してもよい。例えば、電子線照射により重合性液晶材料を重合させる際には、光重合開始剤が不要な場合はあるが、一般的に用いられている例えば紫外線照射による重合の場合においては、通常光重合開始剤が重合促進のために用いられるからである。光重合開始剤としては、例えば、特開2005−258428号公報に記載されているような光重合開始剤を用いることができる。また、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。   Furthermore, in this invention, you may add a photoinitiator, a polymerization inhibitor, etc. to the said reactive liquid crystal as needed. For example, when polymerizing a polymerizable liquid crystal material by electron beam irradiation, a photopolymerization initiator may not be necessary, but in the case of polymerization by, for example, ultraviolet irradiation, usually photopolymerization is started. This is because the agent is used for promoting the polymerization. As the photopolymerization initiator, for example, a photopolymerization initiator described in JP-A-2005-258428 can be used. Moreover, it is also possible to add a sensitizer other than a photoinitiator in the range which does not impair the objective of this invention.

このような光重合開始剤の添加量としては、一般的には0.01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。   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.

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.

(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等を用いることができる。中でも、マザーガラスの大型化に伴う設備投資を考慮すると、ラビング処理された配向膜が好ましく用いられる。
(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, or the like can be used. Among these, in consideration of the capital investment accompanying the increase in size of the mother glass, a rubbing-treated alignment film is preferably used.

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.

4.その他の構成
本発明の液晶表示素子は、図10に例示するように偏光板21a,21bを有していてもよい。
本発明に用いられる偏光板としては、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). Other Configurations The liquid crystal display element of the present invention may have polarizing plates 21a and 21b as illustrated in FIG.
The polarizing plate used in the present invention is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction among the wave of light, and a polarizing plate generally used as a polarizing plate of a liquid crystal display element should be used. Can do.

5.液晶表示素子の駆動方法
本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、第1基板がTFT基板、第2基板が共通電極基板であってもよく、第1基板が共通電極基板、第2基板がTFT基板であってもよい。中でも、未配向処理層と固定化液晶層とで、固定化液晶層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第1基板がTFT基板、第2基板が共通電極基板であることが好ましい。   In the present invention, the first substrate may be a TFT substrate, the second substrate may be a common electrode substrate, the first substrate may be a common electrode substrate, and the second substrate may be a TFT substrate. In particular, in the case where the fixed liquid crystal layer tends to have a relatively positive polarity between the non-oriented treatment layer and the fixed liquid crystal layer, the first substrate is the TFT substrate and the second substrate is the common electrode substrate. It is preferable.

図12にTFTを用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示素子の一例を示す概略斜視図を示す。図12に例示する液晶表示素子10は、第1基材2上にTFT素子31がマトリックス状に配置されたTFT基板9a(第1基板)と、第2基材12上に共通電極32(第2電極層)が形成された共通電極基板19a(第2基板)とを有するものである。TFT基板9a(第1基板)には、ゲート電極33x、ソース電極33yおよび画素電極34(第1電極層)が形成されている。ゲート電極33xおよびソース電極33yはそれぞれ縦横に配列しており、ゲート電極33xおよびソース電極33yに信号を加えることによりTFT素子31を作動させ、強誘電性液晶を駆動させることができる。ゲート電極33xおよびソース電極33yが交差した部分は、図示しないが絶縁層で絶縁されており、ゲート電極33xの信号とソース電極33yの信号とは独立に動作することができる。ゲート電極33xおよびソース電極33yにより囲まれた部分は、本発明の液晶表示素子を駆動する最小単位である画素であり、各画素には少なくとも1つ以上のTFT素子31および画素電極34(第1電極層)が形成されている。そして、ゲート電極およびソース電極に順次信号電圧を加えることにより、各画素のTFT素子を動作させることができる。なお、図12において、液晶層、未配向処理層、反応性液晶用配向膜および固定化液晶層は省略されている。   FIG. 12 is a schematic perspective view showing an example of an active matrix liquid crystal display element using TFTs. The liquid crystal display element 10 illustrated in FIG. 12 includes a TFT substrate 9a (first substrate) in which TFT elements 31 are arranged in a matrix on the first base material 2, and a common electrode 32 (first electrode) on the second base material 12. And a common electrode substrate 19a (second substrate) on which two electrode layers are formed. A gate electrode 33x, a source electrode 33y, and a pixel electrode 34 (first electrode layer) are formed on the TFT substrate 9a (first substrate). The gate electrode 33x and the source electrode 33y are arranged vertically and horizontally, respectively, and by applying a signal to the gate electrode 33x and the source electrode 33y, the TFT element 31 can be operated to drive the ferroelectric liquid crystal. A portion where the gate electrode 33x and the source electrode 33y intersect is insulated by an insulating layer (not shown), and the signal of the gate electrode 33x and the signal of the source electrode 33y can operate independently. A portion surrounded by the gate electrode 33x and the source electrode 33y is a pixel that is a minimum unit for driving the liquid crystal display element of the present invention. Each pixel includes at least one TFT element 31 and a pixel electrode 34 (first electrode). Electrode layer) is formed. Then, by sequentially applying a signal voltage to the gate electrode and the source electrode, the TFT element of each pixel can be operated. In FIG. 12, the liquid crystal layer, the unaligned treatment layer, the reactive liquid crystal alignment film, and the fixed liquid crystal layer are omitted.

上記の液晶表示素子においては、例えばゲート電極を30V程度の高電位にするとTFT素子のスイッチがオンになり、ソース電極によって信号電圧が強誘電性液晶に加えられ、ゲート電極を−10V程度の低電位にするとTFT素子のスイッチがオフになる。スイッチオフ状態では、図13に例示するように、共通電極32(第2電極層)およびゲート電極33x間には、共通電極32(第2電極層)側が正になるように電圧が印加される。このスイッチオフ状態のとき、強誘電性液晶は動作しないので、その画素は暗状態となる。   In the above liquid crystal display element, for example, when the gate electrode is set to a high potential of about 30 V, the TFT element is switched on, a signal voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal by the source electrode, and the gate electrode is set to a low level of about −10 V. When the potential is set, the TFT element is turned off. In the switch-off state, as illustrated in FIG. 13, a voltage is applied between the common electrode 32 (second electrode layer) and the gate electrode 33x so that the common electrode 32 (second electrode layer) side is positive. . Since the ferroelectric liquid crystal does not operate in this switch-off state, the pixel is in a dark state.

本発明においては、上述したように電圧無印加状態では、極性表面相互作用によって液晶分子の自発分極が未配向処理層側(第1基板側)を向く傾向にある。すなわち、スイッチオフ状態のとき、図13に例示するように、液晶分子1の自発分極PsがTFT基板9a(第1基板)側を向く。したがって、自発分極の向きは、共通電極32(第2電極層)およびゲート電極33x間に印加された電圧の影響を受けることがない。   In the present invention, as described above, when no voltage is applied, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules tends to face the unaligned treatment layer side (first substrate side) due to the polar surface interaction. That is, in the switch-off state, as illustrated in FIG. 13, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules 1 faces the TFT substrate 9a (first substrate) side. Therefore, the direction of spontaneous polarization is not affected by the voltage applied between the common electrode 32 (second electrode layer) and the gate electrode 33x.

一方、例えば電圧無印加状態にて自発分極が固定化液晶層側(共通電極基板側)を向く場合には、スイッチオフ状態のときに共通電極およびゲート電極間に印加された電圧の影響によって、ゲート電極が設けられている領域付近で自発分極の向きが反転してしまう。そうすると、ゲート電極が設けられている領域付近では、スイッチがオフであるにもかかわらず、強誘電性液晶が動作して光漏れが生じる。   On the other hand, for example, when the spontaneous polarization is directed to the fixed liquid crystal layer side (the common electrode substrate side) in the state where no voltage is applied, due to the influence of the voltage applied between the common electrode and the gate electrode in the switch-off state, The direction of spontaneous polarization is reversed near the region where the gate electrode is provided. Then, in the vicinity of the region where the gate electrode is provided, the ferroelectric liquid crystal operates and light leakage occurs even though the switch is off.

これに対し、上述したように本発明においては、自発分極の向きは、共通電極およびゲート電極間に印加された電圧の影響を受けないので、光漏れが生じることがない。したがって本発明においては、自発分極の向きを制御し、第2基板を共通電極基板とすることにより、ゲート電極付近の光漏れを防止することができる。   On the other hand, as described above, in the present invention, the direction of spontaneous polarization is not affected by the voltage applied between the common electrode and the gate electrode, so that no light leakage occurs. Therefore, in the present invention, light leakage near the gate electrode can be prevented by controlling the direction of spontaneous polarization and using the second substrate as a common electrode substrate.

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電極層が形成された第1基材上に、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する未配向処理層を形成し、上記未配向処理層に光配向処理を施すことなく、上記第1基材上に上記第1電極層および上記未配向処理層が順に積層された第1基板を調製する第1基板調製工程と、第2電極層が形成された第2基材上に反応性液晶用配向膜を形成し、上記反応性液晶用配向膜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配向させ、上記反応性液晶の配向状態を固定化し、上記第2基材上に上記第2電極層、上記反応性液晶用配向膜および上記反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層が順に積層された第2基板を調製する第2基板調製工程と、上記第1基板の未配向処理層および上記第2基板の固定化液晶層の間に強誘電性液晶を挟持し、電界印加処理を行うことなく上記強誘電性液晶を配向させ、上記強誘電性液晶を含む液晶層を形成する液晶層形成工程とを有し、上記強誘電性液晶が、降温過程においてSmA相を経由せずにSmC相を発現し、かつ、上記SmC相にて単安定性を示すものであり、さらに、上記強誘電性液晶は、上記第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が上記単安定性を示す状態から一方の側に傾き、上記第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、上記単安定性を示す状態を維持するか、または上記単安定性を示す状態から上記第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、上記第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、上記第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであ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, an unoriented treatment layer containing a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule is formed on the first substrate on which the first electrode layer is formed, A first substrate preparation step of preparing a first substrate in which the first electrode layer and the non-oriented treatment layer are sequentially laminated on the first base material without performing a photo-alignment treatment on the non-oriented treatment layer; A reactive liquid crystal alignment film is formed on the second substrate on which the second electrode layer is formed, and a reactive liquid crystal layer containing a reactive liquid crystal is formed on the reactive liquid crystal alignment film. The reactive liquid crystal in the liquid crystal layer is aligned, the alignment state of the reactive liquid crystal is fixed, and the second electrode layer, the reactive liquid crystal alignment film, and the reactive liquid crystal are fixed on the second substrate. Second substrate preparation process for preparing a second substrate in which fixed liquid crystal layers are sequentially laminated And sandwiching a ferroelectric liquid crystal between the unoriented treatment layer of the first substrate and the fixed liquid crystal layer of the second substrate, aligning the ferroelectric liquid crystal without performing an electric field application treatment, and A liquid crystal layer forming step of forming a liquid crystal layer including a dielectric liquid crystal, wherein the ferroelectric liquid crystal exhibits an SmC * phase without passing through an SmA phase in a temperature lowering process, and the SmC * phase Furthermore, the ferroelectric liquid crystal is tilted to one side from a state where the liquid crystal molecules exhibit monostability when a negative voltage is applied to the second electrode layer. When a positive voltage is applied to the second electrode layer, the liquid crystal molecules maintain the monostable state or the negative voltage is applied to the second electrode layer from the monostable state. Was applied to the second electrode layer, and the negative voltage was applied to the second electrode layer. The transmitted light amount is larger than the transmitted light amount when a positive voltage is applied to the second electrode layer.

本発明においては、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する未配向処理層側に、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可能である。そして、自発分極の向きを制御することができるので、ダブルドメイン等の配向欠陥を生じることなく、強誘電性液晶のモノドメイン配向を得ることができる。   In the present invention, by utilizing the fact that the positive polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal tends to be directed to the non-oriented treatment layer side containing the photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule, It is possible to control the direction of spontaneous polarization of the molecule. Since the direction of spontaneous polarization can be controlled, the monodomain alignment of the ferroelectric liquid crystal can be obtained without causing alignment defects such as double domains.

また本発明によれば、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能と、未配向処理層および固定化液晶層の強誘電性液晶への表面極性相互作用とによって、強誘電性液晶を配向させ、自発分極の向きを制御することができる。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、配向欠陥の発生を抑制することができる。   In addition, according to the present invention, only by slowly cooling the ferroelectric liquid crystal without performing an electric field application treatment, the alignment ability of the fixed liquid crystal layer and the ferroelectric liquid crystal of the non-aligned processed layer and the fixed liquid crystal layer can be obtained. Due to the surface polarity interaction, the ferroelectric liquid crystal can be aligned and the direction of spontaneous polarization can be controlled. 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 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.第1基板調製工程
本発明における第1基板調製工程は、第1電極層が形成された第1基材上に、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する未配向処理層を形成し、上記未配向処理層に光配向処理を施すことなく、上記第1基材上に上記第1電極層および上記未配向処理層が順に積層された第1基板を調製する工程である。
1. First substrate preparation step The first substrate preparation step in the present invention is an unoriented treatment layer containing a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule on the first base material on which the first electrode layer is formed. And preparing a first substrate in which the first electrode layer and the non-oriented layer are sequentially laminated on the first base material without subjecting the non-oriented layer to a photo-alignment treatment. .

未配向処理層は、第1電極層が形成された第1基材上に、光異性化反応性化合物を有機溶剤で希釈した未配向処理層形成用塗工液を塗布して乾燥させることにより形成することができる。   The non-oriented treatment layer is formed by applying a non-oriented treatment layer forming coating solution obtained by diluting a photoisomerization reactive compound with an organic solvent onto the first base material on which the first electrode layer is formed, and drying the coating solution. Can be formed.

未配向処理層形成用塗工液中の光異性化反応性化合物の含有量は、0.05質量%〜10質量%の範囲内であることが好ましく、0.2質量%〜2質量%の範囲内であることがより好ましい。含有量が上記範囲より少ないと、強誘電性液晶の自発分極の向きを制御することが困難となり、逆に含有量が上記範囲より多いと、塗工液の粘度が高くなるので均一な塗膜を形成しにくくなるからである。   The content of the photoisomerization-reactive compound in the coating liquid for forming an unoriented treatment layer is preferably in the range of 0.05% by mass to 10% by mass, and is 0.2% by mass to 2% by mass. More preferably within the range. If the content is less than the above range, it becomes difficult to control the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal, and conversely if the content is more than the above range, the viscosity of the coating liquid increases, so that a uniform coating film is obtained. It is because it becomes difficult to form.

未配向処理層形成用塗工液の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、ロッドバーコート法、スプレーコート法、エアナイフコート法、スロットダイコート法、ワイヤーバーコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。   As an application method of the coating liquid for forming the non-oriented treatment layer, for example, spin coating method, roll coating method, rod bar coating method, spray coating method, air knife coating method, slot die coating method, wire bar coating method, ink jet method, A flexographic printing method, a screen printing method, or the like can be used.

さらに、上記の光異性化反応性化合物の中でも重合性モノマーを用いた場合には、塗布後に加熱することにより、ポリマー化し、膜を安定化することができる。   Furthermore, when a polymerizable monomer is used among the above-mentioned photoisomerization-reactive compounds, the film can be polymerized and stabilized by heating after coating.

2.第2基板調製工程
本発明における第2基板調製工程は、第2電極層が形成された第2基材上に反応性液晶用配向膜を形成し、上記反応性液晶用配向膜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配向させ、上記反応性液晶の配向状態を固定化し、上記第2基材上に上記第2電極層、上記反応性液晶用配向膜および上記反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層が順に積層された第2基板を調製する工程である。
2. Second substrate preparation step In the second substrate preparation step in the present invention, a reactive liquid crystal alignment film is formed on the second substrate on which the second electrode layer is formed, and the reactive liquid crystal alignment film is reactive. A reactive liquid crystal layer containing liquid crystal is formed, the reactive liquid crystal in the reactive liquid crystal layer is aligned, the alignment state of the reactive liquid crystal is fixed, and the second electrode layer is formed on the second substrate. This is a step of preparing a second substrate in which the alignment film for reactive liquid crystal and the immobilized liquid crystal layer formed by immobilizing the reactive liquid crystal are sequentially laminated.

反応性液晶用配向膜の形成方法としては、反応性液晶用配向膜の種類に応じて適宜選択される。なお、反応性液晶用配向膜として用いられるラビング処理された配向膜、光配向膜、および斜方蒸着配向膜のそれぞれの形成方法については、上記「A.液晶表示素子」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。   The method for forming the alignment film for reactive liquid crystal is appropriately selected according to the type of alignment film for reactive liquid crystal. In addition, since each formation method of the alignment film by which the rubbing process used as an alignment film for reactive liquid crystals, a photo-alignment film, and an oblique vapor deposition alignment film was described in the above-mentioned "A. liquid crystal display element" section. Explanation here is omitted.

固定化液晶層は、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して反応性液晶層を形成し、この反応性液晶層中の反応性液晶を配向させ、上記反応性液晶の配向状態を固定化することにより形成することができる。   The fixed liquid crystal layer is formed by applying a reactive liquid crystal composition containing the reactive liquid crystal on the reactive liquid crystal alignment film to form a reactive liquid crystal layer, and aligning the reactive liquid crystal in the reactive liquid crystal layer. It can be formed by fixing the alignment state of the reactive liquid crystal.

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、これを反応性液晶用配向膜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用いることが好ましい。   Further, instead of applying the reactive liquid crystal composition, a method of forming a dry film or the like in advance and laminating the film on the reactive liquid crystal alignment film can also be used. From the viewpoint of the simplicity of the manufacturing process, it is possible to prepare a reactive liquid crystal composition by dissolving a reactive liquid crystal in a solvent, apply this onto a reactive liquid crystal alignment film, and use a method of removing the solvent. preferable.

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、上述したように塗布された反応性液晶を、反応性液晶用配向膜により配向させて液晶規則性を有する状態とする。すなわち、反応性液晶にネマチック相を発現させる。これは、通常はN−I転移点以下で熱処理する方法等の方法により行われる。ここで、N−I転移点とは、液晶相から等方相へ転移する温度を示すものである。   In the present invention, the reactive liquid crystal applied as described above is aligned by the alignment film for reactive liquid crystal so as to have liquid crystal regularity. That is, a nematic phase is developed in the reactive liquid crystal. This is usually performed by a method such as a method of performing a heat treatment below the NI transition point. Here, the NI transition point indicates the temperature at which the liquid crystal phase transitions to the isotropic phase.

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。   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.

このような活性放射線としては、重合性液晶材料を重合させることが可能な放射線であれば特に限定されるものではないが、通常は装置の容易性等の観点から紫外光または可視光線が使用され、波長が150nm〜500nm、好ましくは250nm〜450nm、さらに好ましくは300nm〜400nmの照射光が用いられる。   The actinic radiation is not particularly limited as long as it is a radiation capable of polymerizing the polymerizable liquid crystal material, but usually ultraviolet light or visible light is used from the viewpoint of the ease of the apparatus. Irradiation light having a wavelength of 150 nm to 500 nm, preferably 250 nm to 450 nm, more preferably 300 nm to 400 nm is used.

本発明においては、光重合開始剤が紫外線でラジカルを発生し、重合性液晶材料がラジカル重合するような重合性液晶材料に対して、紫外線を活性放射線として照射する方法が好ましい方法であるといえる。活性放射線として紫外線を用いる方法は、既に確立された技術であることから、用いる光重合開始剤を含めて、本発明への応用が容易であるからである。   In the present invention, a method of irradiating ultraviolet rays with active radiation to a polymerizable liquid crystal material in which the photopolymerization initiator generates radicals with ultraviolet rays and the polymerizable liquid crystal material undergoes radical polymerization is a preferable method. . This is because the method using ultraviolet rays as actinic radiation is an already established technique, and therefore it can be easily applied to the present invention including the photopolymerization initiator to be used.

この照射光の光源としては、低圧水銀ランプ(殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト)、高圧放電ランプ(高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ)、ショートアーク放電ランプ(超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)などが例示できる。なかでもメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ等の使用が推奨される。また、照射強度は、反応性液晶の組成や光重合開始剤の多寡によって適宜調整されて照射される。   As the light source of this irradiation light, low pressure mercury lamp (sterilization lamp, fluorescent chemical lamp, black light), high pressure discharge lamp (high pressure mercury lamp, metal halide lamp), short arc discharge lamp (super high pressure mercury lamp, xenon lamp, mercury xenon) Lamp). In particular, the use of metal halide lamps, xenon lamps, high-pressure mercury lamps, etc. is recommended. The irradiation intensity is appropriately adjusted according to the composition of the reactive liquid crystal and the amount of photopolymerization initiator.

このような活性照射線の照射は、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。   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.

3.液晶層形成工程
本発明における液晶層形成工程は、上記第1基板の未配向処理層および上記第2基板の固定化液晶層の間に強誘電性液晶を挟持し、電界印加処理を行うことなく上記強誘電性液晶を配向させ、上記強誘電性液晶を含む液晶層を形成する工程である。
3. Liquid crystal layer forming step In the liquid crystal layer forming step of the present invention, a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the non-oriented treatment layer of the first substrate and the fixed liquid crystal layer of the second substrate, and an electric field application treatment is not performed. In this step, the ferroelectric liquid crystal is aligned to form a liquid crystal layer containing the ferroelectric liquid crystal.

第1基板の未配向処理層および第2基板の固定化液晶層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等を用いることができる。真空注入方式では、例えばあらかじめ第1基板および第2基板を用いて作製した液晶セルに、加温することによって等方性液体とした強誘電性液晶を、キャピラリー効果を利用して注入し、接着剤で封鎖することにより、第1基板および第2基板の間に強誘電性液晶を挟持させることができる。   As a method for sandwiching the ferroelectric liquid crystal between the unaligned treatment layer of the first substrate and the fixed liquid crystal layer of the second substrate, a method generally used as a method for producing a liquid crystal cell can be used. An injection method or the like can be used. In the vacuum injection method, for example, a ferroelectric liquid crystal, which is made an isotropic liquid by heating, is injected into a liquid crystal cell prepared using a first substrate and a second substrate in advance by using the capillary effect and bonded. By blocking with the agent, the ferroelectric liquid crystal can be sandwiched between the first substrate and the second substrate.

第1基板および第2基板の間に強誘電性液晶を挟持させた後は、強誘電性液晶を配向させる。この際、液晶セルを常温まで徐冷することにより、封入された強誘電性液晶を配向させることができる。すなわち、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。   After the ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the first substrate and the second substrate, the ferroelectric liquid crystal is aligned. At this time, the encapsulated ferroelectric liquid crystal can be aligned by slowly cooling the liquid crystal cell to room temperature. That is, in the present invention, in order to align the ferroelectric liquid crystal, it is not necessary to perform an electric field application treatment, and only slow cooling is required.

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]
ITO電極が形成された2枚のガラス基板を洗浄し、一方の基板に未配向処理層を形成し、他方の基板に反応性液晶用配向膜および固定化液晶層を形成した。未配向処理層の材料としては、下記構造式で表される化合物i〜vを用いた。
The following examples illustrate the present invention in more detail.
[Example 1]
The two glass substrates on which the ITO electrodes were formed were washed, an unaligned treatment layer was formed on one substrate, and a reactive liquid crystal alignment film and an immobilized liquid crystal layer were formed on the other substrate. As the material for the unoriented treatment layer, compounds i to v represented by the following structural formula were used.

Figure 0005439891
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(基板1の作製)
化合物i〜vを用いた未配向処理層に関しては下記のように未配向処理層の形成を行った。
ITO電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、このガラス基板上に、N-メチル-2-ピロリジノンに溶解した10質量%の化合物i〜vの溶液をそれぞれ、回転数1000rpmで30秒スピンコーティングした。その後、ホットプレートで100℃、10分間乾燥させた。
(Production of substrate 1)
With respect to the non-oriented treatment layer using the compounds i to v, the non-oriented treatment layer was formed as follows.
The glass substrate on which the ITO electrode is formed is thoroughly washed, and a solution of 10% by mass of compounds iv dissolved in N-methyl-2-pyrrolidinone is spin-coated on the glass substrate for 30 seconds at a rotation speed of 1000 rpm. did. Then, it was dried at 100 ° C. for 10 minutes on a hot plate.

(基板2の作製)
ITO電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、このガラス基板上に、光配向性材料(ROLICテクノロジー社製、商品名:ROP−103)を回転数1000rpmで20秒間スピンコートし、100℃で3分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2照射し、配向処理を行った。さらに、上記光配向性材料を用いた配向膜上に重合性液晶(ROLICテクノロジー社製、商品名:ROF5101)を回転数1000rpmで20秒間スピンコートし、100℃で3分間乾燥した後、非偏光紫外線を約1000mJ/cm2照射し重合させた。
(Preparation of substrate 2)
The glass substrate on which the ITO electrode was formed was thoroughly washed, and on this glass substrate, a photo-alignment material (product name: ROP-103, manufactured by ROLIC Technology Co., Ltd.) was spin-coated for 20 seconds at a rotation speed of 1000 rpm, and at 100 ° C. After drying for 3 minutes, alignment treatment was performed by irradiating with linearly polarized ultraviolet rays of about 1000 mJ / cm 2 . Further, a polymerizable liquid crystal (trade name: ROF5101, manufactured by ROLIC Technology Co., Ltd.) is spin-coated at 1000 rpm for 20 seconds on the alignment film using the photoalignable material, dried at 100 ° C. for 3 minutes, and then non-polarized light. Ultraviolet rays were irradiated at about 1000 mJ / cm 2 for polymerization.

(液晶表示素子の作製)
その後、片方の基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板1と基板2を、基板2のUV偏光照射方向と液晶の注入方向が平行の状態になるように組み立て、熱圧着を行い1インチのテストセルを作製した。強誘電性液晶は「R2301」(クラリアント社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。
(Production of liquid crystal display element)
Thereafter, 1.5 μm bead spacers were sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. The substrate 1 and the substrate 2 were assembled so that the UV polarized light irradiation direction of the substrate 2 and the liquid crystal injection direction were parallel, and thermocompression bonded to produce a 1-inch test cell. The ferroelectric liquid crystal is “R2301” (manufactured by Clariant), the ferroelectric liquid crystal is attached to the upper part of the injection port, and the oven is used at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the nematic phase-isotropic phase transition temperature. Injection was performed and the temperature was slowly returned to room temperature.

(評価)
ダブルドメイン欠陥は、作製したテストセルをクロスニコル下で電圧を5V印加し、観察を行った。この時、光の透過領域(白)と非透過領域(黒)の面積率を計算し、領域の大きい方をパーセンテージで示した。このパーセンテージをモノドメイン率とした。モノドメイン率が100%に近いほどダブルドメイン欠陥が改善されている条件となる。
また、コントラストは作製したテストセルをクロスニコル下で観察し、透過光量の最小値と最大値の比を計算した。
(Evaluation)
The double domain defect was observed by applying a voltage of 5 V to the produced test cell under crossed Nicols. At this time, the area ratios of the light transmission region (white) and the non-transmission region (black) were calculated, and the larger one of the regions was expressed as a percentage. This percentage was taken as the monodomain rate. The closer the monodomain ratio is to 100%, the more the double domain defect is improved.
Contrast was observed under crossed Nicols with the fabricated test cell, and the ratio between the minimum value and maximum value of the amount of transmitted light was calculated.

Figure 0005439891
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[実施例2]
(基板1の作製)
ITO電極またはIZO電極が形成されたガラス基板を洗浄した。
[Example 2]
(Production of substrate 1)
The glass substrate on which the ITO electrode or the IZO electrode was formed was washed.

(基板2の作製)
ITO電極が形成されたガラス基板をよく洗浄し、このガラス基板上に、光配向性材料(ROLICテクノロジー社製、商品名:ROP−103)を回転数1000rpmで20秒間スピンコートし、100℃で3分間乾燥した後、直線偏光紫外線を約1000mJ/cm2照射し、配向処理を行った。さらに、上記光配向性材料を用いた配向膜上に重合性液晶(ROLICテクノロジー社製、商品名:ROF5101)を回転数1000rpmで20秒間スピンコートし、100℃で3分間乾燥した後、非偏光紫外線を約1000mJ/cm2照射し重合させた。
(Preparation of substrate 2)
The glass substrate on which the ITO electrode was formed was thoroughly washed, and on this glass substrate, a photo-alignment material (product name: ROP-103, manufactured by ROLIC Technology Co., Ltd.) was spin-coated for 20 seconds at a rotation speed of 1000 rpm, and at 100 ° C. After drying for 3 minutes, alignment treatment was performed by irradiating with linearly polarized ultraviolet rays of about 1000 mJ / cm 2 . Further, a polymerizable liquid crystal (trade name: ROF5101, manufactured by ROLIC Technology Co., Ltd.) is spin-coated at 1000 rpm for 20 seconds on the alignment film using the photoalignable material, dried at 100 ° C. for 3 minutes, and then non-polarized light. Ultraviolet rays were irradiated at about 1000 mJ / cm 2 for polymerization.

(液晶表示素子の作製)
その後、片方の基板に1.5μmのビーズスペーサを散布し、もう片方の基板にシール材をシールディスペンサーで塗布した。基板1と基板2を、基板2のUV偏光照射方向と液晶の注入方向が平行の状態になるように組み立て、熱圧着を行い1インチのテストセルを作製した。強誘電性液晶は「R2301」(クラリアント社製)を用い、注入口上部に強誘電性液晶を付着し、オーブンを用いて、ネマチック相−等方相転移温度より10℃〜20℃高い温度で注入を行いゆっくりと常温に戻した。
(Production of liquid crystal display element)
Thereafter, 1.5 μm bead spacers were sprayed on one substrate, and a sealing material was applied to the other substrate with a seal dispenser. The substrate 1 and the substrate 2 were assembled so that the UV polarized light irradiation direction of the substrate 2 and the liquid crystal injection direction were parallel, and thermocompression bonded to produce a 1-inch test cell. The ferroelectric liquid crystal is “R2301” (manufactured by Clariant), the ferroelectric liquid crystal is attached to the upper part of the injection port, and the oven is used at a temperature 10 ° C. to 20 ° C. higher than the nematic phase-isotropic phase transition temperature. Injection was performed and the temperature was slowly returned to room temperature.

(評価)
ダブルドメイン欠陥は、作製したテストセルをクロスニコル下で電圧を5V印加し、観察を行った。この時、光の透過領域(白)と非透過領域(黒)の面積率を計算し、領域の大きい方をパーセンテージで示した。このパーセンテージをモノドメイン率とした。モノドメイン率が100%に近いほどダブルドメイン欠陥が改善されている条件となる。
また、コントラストは作製したテストセルをクロスニコル下で観察し、透過光量の最小値と最大値の比を計算した。
(Evaluation)
The double domain defect was observed by applying a voltage of 5 V to the produced test cell under crossed Nicols. At this time, the area ratios of the light transmission region (white) and the non-transmission region (black) were calculated, and the larger one of the regions was expressed as a percentage. This percentage was taken as the monodomain rate. The closer the monodomain ratio is to 100%, the more the double domain defect is improved.
Contrast was observed under crossed Nicols with the fabricated test cell, and the ratio between the minimum value and maximum value of the amount of transmitted light was calculated.

Figure 0005439891
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実施例2では実施例1と同様に高いモノドメイン率が得られた。   In Example 2, as in Example 1, a high monodomain ratio was obtained.

[比較例1]
基板1の作製において、化合物i〜vを用いた膜にラビング処理を行った以外は、実施例1と同様の方法で液晶表示素子を作製した。
[Comparative Example 1]
A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that in the production of the substrate 1, the film using the compounds iv was subjected to a rubbing treatment.

Figure 0005439891
Figure 0005439891

実施例1と比較例1ではモノドメイン率は変わらなかったが、ラビングによるすり傷の為、コントラストの低下が見られた。   In Example 1 and Comparative Example 1, the monodomain ratio did not change, but a decrease in contrast was observed due to scratches caused by rubbing.

[比較例2]
基板1の作製において、化合物i〜vを用いた膜に偏光紫外線を照射して光配向処理を行った以外は、実施例1と同様の方法で液晶表示素子を作製した。
[Comparative Example 2]
A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that in the production of the substrate 1, a film using the compounds i to v was irradiated with polarized ultraviolet rays and subjected to photo-alignment treatment.

Figure 0005439891
Figure 0005439891

実施例1と比較例2ではモノドメイン率とコントラストにほとんど変化がなく、光配向処理を施さなくとも強誘電性液晶の自発分極の向きを制御できることが確認された。
また、実施例および比較例のいずれの結果においても、基板2の電極に負の電圧を印加したときに、液晶分子は傾き光を透過し、基板2の電極に正の電圧を印加したときには、液晶分子はほぼ傾かず黒状態を維持した。
In Example 1 and Comparative Example 2, there was almost no change in the monodomain ratio and contrast, and it was confirmed that the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal could be controlled without performing photo-alignment treatment.
Further, in any of the results of Examples and Comparative Examples, when a negative voltage is applied to the electrode of the substrate 2, the liquid crystal molecules transmit tilted light, and when a positive voltage is applied to the electrode of the substrate 2, The liquid crystal molecules were not tilted and maintained a black state.

1 … 液晶分子
2 … 第1基材
3 … 第1電極層
4 … 未配向処理層
9 … 第1基板
10 … 液晶表示素子
12 … 第2基材
13 … 第2電極層
14 … 反応性液晶用配向膜
15 … 固定化液晶層
19 … 第2基板
20 … 液晶層
z … 層法線
Ps … 自発分極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal molecule 2 ... 1st base material 3 ... 1st electrode layer 4 ... Non-alignment process layer 9 ... 1st board | substrate 10 ... Liquid crystal display element 12 ... 2nd base material 13 ... 2nd electrode layer 14 ... For reactive liquid crystal Alignment film 15 ... immobilized liquid crystal layer 19 ... second substrate 20 ... liquid crystal layer z ... layer normal line Ps ... spontaneous polarization

Claims (2)

第1基材、および、前記第1基材上に形成され、配向処理が施されていない未配向処理層を有する第1基板と、
第2基材、前記第2基材上に形成された第2電極層、前記第2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、反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層を有し、前記第1基板に対して前記未配向処理層および前記固定化液晶層が対向するように配置された第2基板と、
前記未配向処理層および前記固定化液晶層の間に形成され、強誘電性液晶を含む液晶層とを有し、
前記強誘電性液晶が、降温過程においてスメクチックA相を経由せずにカイラルスメクチックC相を発現し、かつ、前記カイラルスメクチックC相にて単安定性を示すものであり、
さらに、前記強誘電性液晶は、前記第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が前記単安定性を示す状態から一方の側に傾き、前記第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、前記単安定性を示す状態を維持するか、または前記単安定性を示す状態から前記第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、前記第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、前記第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであり、
前記未配向処理層が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、前記第1基材と前記未配向処理層との間に第1電極層が形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
A first substrate, and a first substrate having an unoriented treatment layer formed on the first substrate and not subjected to an orientation treatment;
Formed on the second substrate, the second electrode layer formed on the second substrate, the alignment film for reactive liquid crystal formed on the second electrode layer, and the alignment film for reactive liquid crystal A second substrate having an immobilized liquid crystal layer formed by immobilizing a reactive liquid crystal and disposed so that the unaligned treatment layer and the immobilized liquid crystal layer face the first substrate;
A liquid crystal layer formed between the unaligned treatment layer and the fixed liquid crystal layer and containing a ferroelectric liquid crystal;
The ferroelectric liquid crystal exhibits a chiral smectic C phase without passing through a smectic A phase in the temperature lowering process, and exhibits monostability in the chiral smectic C phase,
Further, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the ferroelectric liquid crystal is tilted to one side from a state where the liquid crystal molecules exhibit monostability, and a positive voltage is applied to the second electrode layer. When the liquid crystal molecules maintain a state showing the monostability or when a negative voltage is applied to the second electrode layer from the state showing the monostability, the liquid crystal molecules are inclined to the opposite side. The amount of transmitted light when a negative voltage is applied to the second electrode layer is greater than the amount of transmitted light when a positive voltage is applied to the second electrode layer,
The unoriented treatment layer contains a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule, and a first electrode layer is formed between the first substrate and the unoriented treatment layer. and to that liquid crystal display element.
第1電極層が形成された第1基材上に、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する未配向処理層を形成し、前記未配向処理層に光配向処理を施すことなく、前記第1基材上に前記第1電極層および前記未配向処理層が順に積層された第1基板を調製する第1基板調製工程と、
第2電極層が形成された第2基材上に反応性液晶用配向膜を形成し、前記反応性液晶用配向膜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配向させ、前記反応性液晶の配向状態を固定化し、前記第2基材上に前記第2電極層、前記反応性液晶用配向膜および前記反応性液晶を固定化してなる固定化液晶層が順に積層された第2基板を調製する第2基板調製工程と、
前記第1基板の未配向処理層および前記第2基板の固定化液晶層の間に強誘電性液晶を挟持し、電界印加処理を行うことなく前記強誘電性液晶を配向させ、前記強誘電性液晶を含む液晶層を形成する液晶層形成工程とを有し、
前記強誘電性液晶が、降温過程においてスメクチックA相を経由せずにカイラルスメクチックC相を発現し、かつ、前記カイラルスメクチックC相にて単安定性を示すものであり、
さらに、前記強誘電性液晶は、前記第2電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が前記単安定性を示す状態から一方の側に傾き、前記第2電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、前記単安定性を示す状態を維持するか、または前記単安定性を示す状態から前記第2電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、前記第2電極層に負の電圧を印加したときの透過光量が、前記第2電極層に正の電圧を印加したときの透過光量よりも大きいものであることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
On the first substrate on which the first electrode layer is formed, an unoriented treatment layer containing a photoisomerization-reactive compound having an azobenzene skeleton in the molecule is formed, and the unaligned treatment layer is subjected to a photoalignment treatment. Without preparing a first substrate in which the first electrode layer and the unoriented treatment layer are sequentially laminated on the first base material,
A reactive liquid crystal alignment film is formed on the second substrate on which the second electrode layer is formed, a reactive liquid crystal layer containing a reactive liquid crystal is formed on the reactive liquid crystal alignment film, and the reactivity The reactive liquid crystal in the liquid crystal layer is aligned, the alignment state of the reactive liquid crystal is fixed, and the second electrode layer, the alignment film for reactive liquid crystal, and the reactive liquid crystal are fixed on the second substrate. A second substrate preparation step of preparing a second substrate on which fixed liquid crystal layers formed in order are laminated;
A ferroelectric liquid crystal is sandwiched between an unaligned treatment layer of the first substrate and a fixed liquid crystal layer of the second substrate, and the ferroelectric liquid crystal is oriented without performing an electric field application treatment. A liquid crystal layer forming step of forming a liquid crystal layer containing liquid crystal,
The ferroelectric liquid crystal exhibits a chiral smectic C phase without passing through a smectic A phase in the temperature lowering process, and exhibits monostability in the chiral smectic C phase,
Further, when a negative voltage is applied to the second electrode layer, the ferroelectric liquid crystal is tilted to one side from a state where the liquid crystal molecules exhibit monostability, and a positive voltage is applied to the second electrode layer. When the liquid crystal molecules maintain a state showing the monostability or when a negative voltage is applied to the second electrode layer from the state showing the monostability, the liquid crystal molecules are inclined to the opposite side. A transmitted light amount when a negative voltage is applied to the second electrode layer is larger than a transmitted light amount when a positive voltage is applied to the second electrode layer. Production method.
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