JPH0895012A - Liquid crystal display element and its manufacture - Google Patents

Liquid crystal display element and its manufacture

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JPH0895012A
JPH0895012A JP6233744A JP23374494A JPH0895012A JP H0895012 A JPH0895012 A JP H0895012A JP 6233744 A JP6233744 A JP 6233744A JP 23374494 A JP23374494 A JP 23374494A JP H0895012 A JPH0895012 A JP H0895012A
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liquid crystal
crystal display
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surface free
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Masahiko Kondo
正彦 近藤
Nobuaki Yamada
信明 山田
Shuichi Kanzaki
修一 神崎
Wataru Horie
亘 堀江
Makoto Shiomi
誠 塩見
Masayuki Okamoto
正之 岡本
Koichi Fujimori
孝一 藤森
Tokihiko Shinomiya
時彦 四宮
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Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a liquid crystal display element with clear phase dissociation between liquid crystal material and polymer material and controlled arrangement and size of a liquid crystal area, higher contrast, greatly improved visualization and restricted change in display property against external pressure and the manufacture of the liquid crystal display element with controlled alignment precision during manufacturing and simplified manufacturing processes. CONSTITUTION: Thin films 5, 6 are formed in areas excluding the picture element portions of a pair of substrates 1, 2 opposed each other so that a value for surface free energy in the areas excluding the picture element portions can be smaller than a value in the picture element portions. The thin films allows photopolymerization material to be hardly centralized in the areas excluding the picture element portions than in the picture element portions and so photopolymerizing reaction to proceed in the areas excluding the picture element portions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子及びその
製造方法に関する。更に詳しくは、液晶領域が高分子壁
に囲まれた液晶表示素子及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a liquid crystal region is surrounded by polymer walls and a manufacturing method thereof.

【0002】 液晶領域内の液晶分子が軸対称状に配
向 本素子は、液晶分子の配向状態が軸対称状であるために
液晶表示素子の視野角特性が改善される。具体的には、
広視野角を生かした平面ディスプレー(パーソナルコン
ピュータ、ワードプロセッサ、アミューズメント機器、
テレビジョン受信機等)、シャッタ効果を利用した表示
板、窓、扉、壁等に利用することが出来る。
Liquid crystal molecules in the liquid crystal region are aligned in axial symmetry. In this device, the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device are improved because the alignment state of the liquid crystal molecules is in axial symmetry. In particular,
Flat panel display that utilizes wide viewing angle (personal computer, word processor, amusement equipment,
Television receivers, etc.), display panels using shutter effect, windows, doors, walls, etc.

【0003】 液晶領域内の液晶分子が少なくとも一
方の基板上で一方向に配向 本素子は、従来使用されているTN、STNモードなど
配向膜の配向規制力を使用して液晶分子を一方の基板上
で配向させるモードを高分子壁中に作成して、外圧に対
するセルギャップの変動による表示特性の劣化を防止し
たセルである。本素子の外圧に強い特性を生かし、ペン
入力型表示素子、携帯情報端末素子などに利用できる。
The liquid crystal molecules in the liquid crystal region are aligned in one direction on at least one of the substrates. In this device, the liquid crystal molecules are aligned on one of the substrates by using the alignment regulating force of the alignment film such as TN and STN modes which have been conventionally used. This is a cell in which a mode for orienting above is created in a polymer wall to prevent deterioration of display characteristics due to variation of cell gap with respect to external pressure. It can be used as a pen-input type display element, a mobile information terminal element, etc., by making the most of its strong property against external pressure.

【0004】[0004]

【従来の技術】従来、液晶表示素子としては種々の表示
モードを利用したものが存在する。例えば、電気光学効
果を適用した液晶表示素子では、ネマティック液晶を用
いたツイスティッドネマティック(TN)型やスーパー
ツイスティッドネマティック(STN)型の液晶表示素
子が実用化されており、また、強誘電性液晶(FLC)
を用いた液晶表示素子も提案されている。これらの液晶
表示素子は、偏光板を必要とし、また配向処理をも要す
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are liquid crystal display devices that utilize various display modes. For example, as a liquid crystal display element to which an electro-optical effect is applied, a twisted nematic (TN) type liquid crystal display element using a nematic liquid crystal or a super twisted nematic (STN) type liquid crystal display element has been put into practical use, and the ferroelectric property is also improved. Liquid crystal (FLC)
A liquid crystal display device using is also proposed. These liquid crystal display elements require a polarizing plate and also require an alignment treatment.

【0005】一方、偏光板を必要としない液晶表示素子
としては、動的散乱(DS)効果や相転移(PC)効果
を適用したものがある。これらのセルは、基本的に高分
子壁を表示領域内に持たない構造である。
On the other hand, as a liquid crystal display element which does not require a polarizing plate, there is an element to which a dynamic scattering (DS) effect or a phase transition (PC) effect is applied. These cells basically have a structure having no polymer wall in the display area.

【0006】さらに最近では、偏光板を必要とせず、し
かも液晶の配向処理が不要な液晶表示素子として、液晶
の複屈折性を利用し、透明又は白濁状態を電気的にコン
トロールする方式のものが提案されている。この方式の
液晶表示素子は、2つの対向する基板の間に、液晶滴が
高分子材料中に分散されてなる表示媒体が狭持された構
成であり、所謂高分子分散型の液晶表示素子と称され
る。この高分子分散型の液晶表示素子は、基本的には、
電圧を印加すると液晶分子の配向が一様となって、液晶
分子の常光屈折率と支持媒体である高分子材料(ポリマ
ー)の屈折率とが一致して透明状態を得、電圧を印加し
ないときには液晶分子の配向の乱れにより光散乱状態が
生じて不透明状態を得ることにより表示を行うものであ
る。
More recently, as a liquid crystal display element which does not require a polarizing plate and which does not require liquid crystal alignment treatment, there is a method of electrically controlling a transparent or cloudy state by utilizing the birefringence of the liquid crystal. Proposed. This type of liquid crystal display device has a structure in which a display medium in which liquid crystal droplets are dispersed in a polymer material is sandwiched between two opposing substrates, and is called a polymer dispersion type liquid crystal display device. Is called. This polymer dispersion type liquid crystal display element is basically
When a voltage is applied, the orientation of the liquid crystal molecules becomes uniform, and the ordinary refractive index of the liquid crystal molecules and the refractive index of the polymeric material (polymer) that is the support medium match to obtain a transparent state. When no voltage is applied, Display is performed by obtaining a non-transparent state by causing a light scattering state due to the disorder of the alignment of liquid crystal molecules.

【0007】提案されている製造方法としては、特表昭
58−501631号公報に液晶をポリマーカプセルに
包含する方法、例えば、特表昭61−502128号公
報には、液晶材料と光重合性材料または熱重合性材料か
らなる重合性材料とを混合し、この混合材料中の重合性
材料を硬化させて液晶材料を析出させることにより、高
分子材料中に液晶滴を形成する方法が開示されている。
これらの従来技術は、散乱−透過を電気的に制御して表
示を実現するモードの素子である。
As a proposed manufacturing method, a method of encapsulating a liquid crystal in a polymer capsule is disclosed in JP-A-58-501631, for example, a liquid crystal material and a photopolymerizable material are disclosed in JP-A-61-502128. Alternatively, a method of forming liquid crystal droplets in a polymer material by mixing a polymerizable material composed of a heat-polymerizable material and curing the polymerizable material in the mixed material to precipitate a liquid crystal material is disclosed. There is.
These conventional techniques are elements of a mode in which display is realized by electrically controlling scattering-transmission.

【0008】偏光板を用いる素子で視野角を改善する素
子として特開平4−338923号公報および特開平4
−212928号公報に、上記高分子分散型液晶素子を
直交偏光板中に挟む素子が開示されている。該素子は、
視野角特性を改善する効果は大きいが、原理的に散乱に
よる脱偏光を利用しているために明るさがTNモードに
比べて1/2と低く利用価値が低いという問題点を有し
ている。このような液晶材料と高分子材料との界面で生
じる散乱によるコントラストの低下は、絵素内における
液晶材料と高分子材料との界面をできる限り少なくし、
かつ1絵素に少なくとも1つの液晶領域が存在するよう
に液晶領域の配置および大きさの制御を行うことができ
れば解決することができる。しかし、現状では、液晶領
域の形成に当たって、重合性材料の硬化反応を成り行き
にまかせて行ったり、光の照射強度にむらを設けて照射
することにより行っている。このため、漏れ光などが生
じて高分子材料が絵素内に入り込んでしまい、液晶領域
の配置および大きさを高精度に制御するまでに至ってい
ない。
An element using a polarizing plate to improve the viewing angle is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-338923 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-338923.
JP-A-212928 discloses an element in which the polymer dispersion type liquid crystal element is sandwiched between orthogonal polarizing plates. The element is
Although the effect of improving the viewing angle characteristics is great, there is a problem that the brightness is as low as half that of the TN mode and the utility value is low because depolarization due to scattering is used in principle. . The decrease in contrast due to the scattering that occurs at the interface between the liquid crystal material and the polymer material reduces the interface between the liquid crystal material and the polymer material in the pixel as much as possible,
Moreover, if the arrangement and size of the liquid crystal regions can be controlled so that at least one liquid crystal region exists in one picture element, the problem can be solved. However, at present, the formation of the liquid crystal region is performed by leaving the curing reaction of the polymerizable material to the end or by irradiating the light with uneven irradiation intensity. For this reason, leak light or the like is generated and the polymer material enters the pixel, and the arrangement and size of the liquid crystal region cannot be controlled with high accuracy.

【0009】さらに、液晶材料の配向状態を高分子材料
の壁、突起物により乱し、ランダムドメインを作成し
て、視野角を改善する方法が特開平5−27242号公
報に開示されている。しかし、この方法では、ドメイン
がランダムで且つ絵素部分にも高分子材料が入り込み、
かつ、液晶ドメイン間のディスクリネーションラインが
ランダムに発生し、電圧印加時においても消滅すること
がない。これらの理由により該従来技術の液晶表示素子
は、コントラストが低い。具体的には、電圧無印加時の
光線透過率が低く、また、電圧印加時の黒レベルが低い
という表示上の不具合がある。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 27242/1993 discloses a method in which the orientation state of a liquid crystal material is disturbed by walls and protrusions of a polymer material to create random domains to improve the viewing angle. However, in this method, the domain is random and the polymer material also enters the pixel portion,
Moreover, the disclination lines between the liquid crystal domains are randomly generated and do not disappear even when a voltage is applied. For these reasons, the conventional liquid crystal display device has a low contrast. Specifically, there is a display defect that the light transmittance is low when no voltage is applied and the black level is low when a voltage is applied.

【0010】液晶表示素子の作製を目的に、単一相にあ
る液晶材料と重合性材料(プレポリマー、樹脂材料)の
混合物から素子を作製する事は、従来から行われてい
る。例として、本願の液晶表示モードとはまったく異な
る液晶表示モードである散乱の利用による表示方式を実
現する液晶表示素子において行われている。この従来の
方法は、化学的な重合過程によって、プレポリマー成分
が高分子材料となって除かれることにより、液晶材料
が、基本的にはランダムに析出を開始する。更に、重合
が進むと、残りのプレポリマー成分が高分子材料となっ
て、液晶領域を取り囲む。或いは、液晶材料中に網目状
のネットワークを形成する。このときの液晶領域や高分
子領域の配置や形状は、重合速度と関係はあるが、上記
の制御目的を達成するには不十分である。なぜなら、液
晶材料の析出が開始される核の位置はランダムである。
この核の位置を出発点にして液晶相が成長し、この核の
位置が保たれたまま液晶領域となる。前記核の位置がラ
ンダムであれば、作製後の位置を制御出来ない。更に、
また、表示領域における散乱を防止するために、絵素と
同サイズかその2分の1程度のサイズの独立した液晶領
域を形成する必要がある。重合速度による液晶領域のサ
イズの制御は、液晶領域が大きい場合には、重合速度が
小さい速度領域で制御する必要があり、この為には、混
合物の反応速度を決定するファクターである、基板の温
度、反応熱、材料の混合比や純度等の厳密な管理が必要
になり、製造に極めて手間を要するという問題点を有し
ている。
For the purpose of manufacturing a liquid crystal display device, it has been conventionally practiced to manufacture a device from a mixture of a liquid crystal material and a polymerizable material (prepolymer, resin material) in a single phase. As an example, it is performed in a liquid crystal display element that realizes a display method using scattering, which is a liquid crystal display mode that is completely different from the liquid crystal display mode of the present application. In this conventional method, the prepolymer component is removed as a polymer material by a chemical polymerization process, so that the liquid crystal material basically starts to precipitate at random. Further, as the polymerization proceeds, the remaining prepolymer component becomes a polymeric material and surrounds the liquid crystal region. Alternatively, a mesh network is formed in the liquid crystal material. Although the arrangement and shape of the liquid crystal region and the polymer region at this time are related to the polymerization rate, they are insufficient for achieving the above control purpose. Because, the positions of nuclei at which the precipitation of the liquid crystal material is started are random.
A liquid crystal phase grows from the position of this nucleus as a starting point, and becomes a liquid crystal region while maintaining the position of this nucleus. If the positions of the nuclei are random, the positions after fabrication cannot be controlled. Furthermore,
Further, in order to prevent scattering in the display area, it is necessary to form an independent liquid crystal area having the same size as the picture element or about half the size thereof. When the liquid crystal region is large, the size of the liquid crystal region is controlled by the polymerization rate.In the case where the liquid crystal region is large, it is necessary to control in the velocity region where the polymerization speed is small. Strict control of temperature, heat of reaction, mixing ratio of materials, purity, etc. is required, and there is a problem in that manufacturing is extremely troublesome.

【0011】上述したように液晶領域を分散した高分子
液晶複合体を使用する、高分子分散型の各液晶表示素子
は、その製造法上、液晶領域の形状が均一でなく、かつ
基板表面に沿った方向における液晶領域の位置を正確に
規制することが困難であった。また、液晶領域の位置を
精度よく規制できないために、液晶領域ごとの駆動電圧
が異なり、そのため電気光学特性におけるしきい値に関
する特性変化の急峻性が欠落し、かつ相対的に駆動電圧
が高くなっていた。これにより、表示品位が低くなると
いう問題点がある。
As described above, each polymer dispersion type liquid crystal display device using the polymer liquid crystal composite in which the liquid crystal region is dispersed has a non-uniform shape of the liquid crystal region due to its manufacturing method, and the substrate surface is not uniform. It was difficult to accurately control the position of the liquid crystal region in the direction along the line. In addition, since the position of the liquid crystal region cannot be accurately controlled, the drive voltage differs for each liquid crystal region, and therefore the steepness of the characteristic change related to the threshold value in the electro-optical characteristics is lacking, and the drive voltage becomes relatively high. Was there. As a result, there is a problem that the display quality is lowered.

【0012】また、上述したごとく液晶領域の形状が均
一でなく、かつ基板面に沿った方向における液晶領域の
位置配置を高精度に規制することが難しいため、高精細
な状態で大画面化することが困難であった。加えて、液
晶領域の形状が均一でなく、かつ基板面に沿った方向に
おける液晶領域の位置配置を高精度に規制することが難
しいため、液晶表示素子を駆動させる方式が信号をオ
ン、オフさせて平均化された信号レベルによって駆動さ
せるデューティー駆動方式である場合において、液晶材
料を駆動するための閾値電圧にバラツキが生じ、そのた
め電気光学特性の急峻性が低下することに起因して、そ
のデューティー比を大きくすることが困難であった。
Further, as described above, the shape of the liquid crystal region is not uniform, and it is difficult to regulate the positional arrangement of the liquid crystal region in the direction along the surface of the substrate with high accuracy. Was difficult. In addition, since the shape of the liquid crystal region is not uniform and it is difficult to precisely control the positional arrangement of the liquid crystal region in the direction along the substrate surface, the method of driving the liquid crystal display element turns the signal on and off. In the case of the duty driving method in which the driving is performed by the averaged signal level, the threshold voltage for driving the liquid crystal material varies, and as a result, the steepness of the electro-optical characteristics decreases, and It was difficult to increase the ratio.

【0013】このような問題を有した従来の液晶表示素
子に対して、本件発明者は新たな表示モードの液晶表示
素子を見いだしている。その1つは液晶材料と高分子材
料とをさらに明確に区分し、絵素部に液晶材料、非絵素
部に高分子材料を配置し、またこの高分子材料を対向す
る2枚の基板を連結するような形状に配置し、高分子壁
として一種のスペーサの役目を持たせてパネルの耐衝撃
性を向上させることが可能となる新規液晶素子である。
この表示モードの液晶表示素子を形成する製造方法とし
て、本件発明者は今までに以下の2つの方法を提案して
いる。
The inventor of the present invention has found a liquid crystal display device of a new display mode, in contrast to the conventional liquid crystal display device having such a problem. One is to divide the liquid crystal material and the polymer material more clearly, to arrange the liquid crystal material in the picture element part and the polymer material in the non-picture element part, and to arrange two substrates facing each other. It is a novel liquid crystal element that can be arranged in a shape to be connected to each other and can serve as a kind of spacer as a polymer wall to improve the impact resistance of the panel.
As a manufacturing method for forming the liquid crystal display element of this display mode, the present inventor has proposed the following two methods so far.

【0014】まず1つめの液晶表示素子の製造方法が特
願平5−30996号において提案されている。この提
案の製造方法は、対向配設した一対の基板間に液晶材料
と光重合性材料と光重合開始剤との混合物を注入し、そ
の後に絵素部分が遮光部となるようにフォトマスクを一
方の基板上に被せ、フォトマスク側から紫外線を混合物
に照射することにより、光弱照射領域である絵素部分に
液晶領域が集まり、光強照射領域である絵素以外の部分
に高分子材料が集まるようにし、液晶領域と高分子壁と
からなる表示媒体を有するようにした液晶表示素子の製
造方法である。この提案された液晶表示素子の製造方法
において、フォトマスクを使用して絵素部分を遮光部と
するため、液晶領域を目的とする絵素部分に凝集するこ
とができる。
First, a first method of manufacturing a liquid crystal display device is proposed in Japanese Patent Application No. 5-30996. In the proposed manufacturing method, a mixture of a liquid crystal material, a photopolymerizable material, and a photopolymerization initiator is injected between a pair of substrates arranged facing each other, and then a photomask is formed so that a pixel portion serves as a light-shielding portion. By covering one of the substrates and irradiating the mixture with ultraviolet light from the photomask side, the liquid crystal region gathers in the picture element part that is the weak light irradiation area, and the polymer material in the part other than the picture element that is the strong light irradiation area. In a liquid crystal display device having a display medium composed of a liquid crystal region and a polymer wall. In the proposed method of manufacturing a liquid crystal display element, since the picture element portion is used as the light shielding portion using the photomask, the liquid crystal area can be aggregated into the target picture element portion.

【0015】また、本件発明者は、特願平6−2548
5号において、ITO(インジウム錫酸化物)電極をフ
ォトマスクとするセルフアライメント法を用いた製造方
法を提案している。この提案された技術は、ITO電極
が紫外光を吸収する性質を利用し、ITO電極をフォト
マスクとし、ITO部と非ITO部との紫外線透過率差
を利用して光の強領域と弱領域を形成し、絵素部に液晶
材料を凝集させる製造方法である。
Further, the inventor of the present invention has filed Japanese Patent Application No. 6-2548.
No. 5 proposes a manufacturing method using a self-alignment method using an ITO (indium tin oxide) electrode as a photomask. This proposed technology utilizes the property that the ITO electrode absorbs ultraviolet light, uses the ITO electrode as a photomask, and utilizes the difference in the ultraviolet transmittance between the ITO part and the non-ITO part to make the strong and weak regions of light. Is formed, and the liquid crystal material is aggregated in the picture element portion.

【0016】本件発明者は、絵素部に高分子材料を残さ
ないように完全に相分離を行うこと、つまり液晶領域と
高分子領域(高分子壁)を完全に独立させることを目標
として技術開発を行っているが、実際には液晶材料と高
分子材料とを完全に相分離することには困難さが伴う。
つまり、液晶材料内に高分子材料が取り残されたり、高
分子壁内に液晶材料が取り残されたりする場合が多いか
らである。前者の場合は、取り残された高分子材料は液
晶パネルの開口率を低下させる。また配向膜上に高分子
材料が残ることで配向状態を悪化させ、液晶の光学特
性、つまり応答速度の低下およびコントラストの低下を
招く。一方、後者の場合は、非絵素部で光散乱が生じ、
また高分子壁の機械的強度が低くなり、耐衝撃性の効果
が低下することが懸念されている。このように、液晶材
料と高分子材料との分離性が悪いと上記のような問題が
生じる。
The inventor of the present invention aims to achieve complete phase separation without leaving a polymer material in the pixel portion, that is, to completely separate the liquid crystal region and the polymer region (polymer wall) from each other. Although it is being developed, it is actually difficult to completely separate the phase of the liquid crystal material and the polymer material.
That is, in many cases, the polymer material is left in the liquid crystal material or the liquid crystal material is left in the polymer wall. In the former case, the polymer material left behind reduces the aperture ratio of the liquid crystal panel. In addition, the polymer material remains on the alignment film, which deteriorates the alignment state, resulting in deterioration of optical characteristics of the liquid crystal, that is, response speed and contrast. On the other hand, in the latter case, light scattering occurs in the non-picture element part,
Further, it is feared that the mechanical strength of the polymer wall becomes low and the impact resistance effect is lowered. As described above, if the separability between the liquid crystal material and the polymer material is poor, the above problems occur.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平4−212
928号公報に開示されている製造方法は、相分離を利
用して液晶領域を形成しているので、液晶領域径を精密
に制御したり、平面的な液晶領域の配置を精密に制御す
ることが困難であった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the manufacturing method disclosed in Japanese Patent No. 928, since the liquid crystal region is formed by using phase separation, it is possible to precisely control the diameter of the liquid crystal region or precisely control the arrangement of the planar liquid crystal regions. Was difficult.

【0018】従来の偏光板を利用した液晶表示素子で
は、視野角特性が悪く広角で見る液晶表示素子には向か
なかった。例えば、TN(ツイスティッドネマティッ
ク)液晶表示素子では、図7に示される構成を有してい
る。具体的には、図7(a)に示されるように、基板
1、2の間に初期配向が90゜捩れ、且つ一方向に液晶
分子10がある角度(プレチルト角)をもって立ち上が
っている液晶9が挟まれた構造を有している。交流電源
11による電圧印加時に同一方向に液晶分子10が立ち
上がって、図7(c)に示されるように基板1、2の法
線方向と平行になる場合、その中間段階で同一方向に液
晶分子10が傾くために、図7(b)に示すように矢符
A方向と矢符B方向とから液晶分子10を見た場合、見
かけの屈折率が異なる。このためにそれぞれの方向A、
Bから見た表示のコントラストが大きく異なり、極端な
場合には反転現象などの表示異常が発現する。このよう
に、従来の表示モードでは、視角特性が悪いことが問題
となっている。
A conventional liquid crystal display device using a polarizing plate has poor viewing angle characteristics and is not suitable for a wide-angle viewing liquid crystal display device. For example, a TN (twisted nematic) liquid crystal display device has the configuration shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 7A, the liquid crystal 9 in which the initial alignment is twisted by 90 ° between the substrates 1 and 2 and the liquid crystal molecules 10 rise in one direction at an angle (pretilt angle). Has a structure sandwiched between. When the voltage is applied from the AC power supply 11, the liquid crystal molecules 10 rise in the same direction and become parallel to the normal direction of the substrates 1 and 2 as shown in FIG. 7C. Since the liquid crystal molecules 10 are inclined, the apparent refractive index is different when the liquid crystal molecules 10 are viewed from the arrow A direction and the arrow B direction as shown in FIG. 7B. For this purpose each direction A,
The display contrast seen from B is greatly different, and in an extreme case, a display abnormality such as an inversion phenomenon occurs. As described above, in the conventional display mode, poor viewing angle characteristics pose a problem.

【0019】最近、本発明者らが、特願平5−7837
8号において、液晶セル中の液晶材料と光重合性材料と
の混合物に規則的なUV(紫外線)照射むらを有する紫
外線を照射して、液晶材料と高分子材料を規則的に相分
離させた素子を提案している。本素子は、液晶ドメイ
ン、あるいは液晶分子を軸対称状に配向させることによ
り素子の視角特性を飛躍的に向上させている。
Recently, the present inventors have filed a patent application No. 5-7837.
In No. 8, the mixture of the liquid crystal material and the photopolymerizable material in the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays having regular UV (ultraviolet) irradiation unevenness to regularly phase-separate the liquid crystal material and the polymer material. Proposing an element. In this device, the viewing angle characteristics of the device are dramatically improved by orienting liquid crystal domains or liquid crystal molecules in an axially symmetrical manner.

【0020】本素子では、図8(a)に示されるよう
に、基板1、2の間に高分子壁8に囲まれた液晶領域7
が絵素毎に形成される。基板1、2の前記液晶領域7と
対向する領域には、薄膜13、14が形成される。前記
液晶領域7は、複数のドメイン12を有しており、各ド
メイン12毎に初期配向が90゜捩れ、且つ一方向に液
晶分子10がある角度(プレチルト角)をもって立ち上
がっている構造を有している。交流電源11による電圧
印加時に同一方向に液晶分子10が立ち上がって、図8
(c)に示されるように基板1、2の法線方向と平行に
なる場合、その中間段階で、図8(b)に示すように、
電源11による電圧印加時に、液晶分子10と高分子壁
8との相互作用により液晶分子10が基板1、2に対し
て垂直な成分を有するように立ち上がっていく。このた
めに、見かけ上の屈折率が矢符A方向と矢符B方向の位
置でほぼ同じ状態になり視角特性の改善に大きな効果が
ある。
In this device, as shown in FIG. 8A, the liquid crystal region 7 surrounded by the polymer wall 8 between the substrates 1 and 2.
Is formed for each picture element. Thin films 13 and 14 are formed in regions of the substrates 1 and 2 facing the liquid crystal region 7. The liquid crystal region 7 has a plurality of domains 12, and each domain 12 has a structure in which the initial orientation is twisted by 90 ° and the liquid crystal molecules 10 rise in one direction at an angle (pretilt angle). ing. When a voltage is applied by the AC power supply 11, the liquid crystal molecules 10 rise in the same direction, as shown in FIG.
When it becomes parallel to the normal direction of the substrates 1 and 2 as shown in (c), at the intermediate stage, as shown in FIG.
When a voltage is applied by the power source 11, the liquid crystal molecules 10 rise so as to have a component perpendicular to the substrates 1 and 2 due to the interaction between the liquid crystal molecules 10 and the polymer wall 8. For this reason, the apparent refractive index becomes substantially the same at the positions in the arrow A direction and the arrow B direction, which is very effective in improving the viewing angle characteristics.

【0021】しかし、絵素内の液晶分子10に視角特性
改善に最も効果のある軸対称状の配向を取らせるために
は、絵素の中央部に高分子材料の壁あるいは柱が必要で
あり、事実上液晶領域7が減少し電圧OFF時の光線透
過率が減少する。さらに、液晶ドメイン12間のディス
クリネーションライン15を制御することができず、電
圧印加時においてもディスクリネーションライン15を
消滅させることができず、コントラストが低くなる。
However, in order to make the liquid crystal molecules 10 in the picture element have the axially symmetrical orientation which is most effective in improving the viewing angle characteristics, a wall or column of a polymer material is required in the central portion of the picture element. In fact, the liquid crystal region 7 is reduced and the light transmittance when the voltage is OFF is reduced. Further, the disclination line 15 between the liquid crystal domains 12 cannot be controlled, the disclination line 15 cannot be extinguished even when a voltage is applied, and the contrast becomes low.

【0022】さらに、液晶領域においても図9に示すよ
うに、液晶領域7と各基板1、2との間に、液晶材料と
高分子材料とが混合した領域8aが存在する。この領域
8aに於ける液晶分子は外部電界に応答しない。このた
めに、各基板1、2の電極3、4の間に印加される電圧
が飽和電圧の時であっても、この領域8aにおいて、高
分子材料中に取り込まれた液晶分子の複屈折性のために
光漏れが生じ、液晶表示素子のコントラストの低下の原
因となっていた。
Further, also in the liquid crystal region, as shown in FIG. 9, a region 8a in which a liquid crystal material and a polymer material are mixed exists between the liquid crystal region 7 and each of the substrates 1 and 2. The liquid crystal molecules in this region 8a do not respond to the external electric field. Therefore, even when the voltage applied between the electrodes 3 and 4 of the substrates 1 and 2 is the saturation voltage, the birefringence of the liquid crystal molecules taken into the polymer material in the region 8a is high. As a result, light leakage occurs, which causes a reduction in the contrast of the liquid crystal display element.

【0023】また、マスク露光により液晶材料と高分子
材料を相分離しているため、パターン精度を維持するた
めに平行光源を有する紫外線照射装置を使用する必要が
あり、製造上固定費の上昇につながっていた。
Further, since the liquid crystal material and the polymer material are phase-separated by mask exposure, it is necessary to use an ultraviolet irradiation device having a parallel light source in order to maintain the pattern accuracy, which causes an increase in fixed cost in manufacturing. It was connected.

【0024】以上のように、従来では液晶材料と高分子
材料とを如何に明確に相分離させるかが大きな課題とな
っている。
As described above, how to clearly phase-separate the liquid crystal material and the polymer material has hitherto been a major problem.

【0025】本発明は、上記各従来技術の問題点を解決
すべくなされたものであり、その第1の目的は、液晶材
料と高分子材料との相分離を明確にし、液晶領域の配置
および大きさを制御して、高コントラストで視角特性が
格段に改善され、外圧に対する表示特性変化が抑制され
た液晶表示素子を提供することであり、第2の目的は製
造時の位置合わせ精度を向上でき、かつ製造工程を簡略
化することができる液晶表示素子の製造方法を提供する
ことである。
The present invention has been made to solve the problems of the above-mentioned respective prior arts, and the first object thereof is to clarify the phase separation between the liquid crystal material and the polymer material, and to arrange the liquid crystal region and A second object is to improve the alignment accuracy at the time of manufacturing by controlling the size and providing a liquid crystal display device having a high contrast, a significantly improved viewing angle characteristic and a suppressed change in the display characteristic with respect to an external pressure. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device that can be manufactured and can simplify the manufacturing process.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、表面自由エネルギーが相互に異なる複数の領域が規
則的パターンで形成された少なくとも一つの基板を含む
一対の基板と、該一対の基板に挟まれ、第1の表面自由
エネルギーが定められた一部の複数の領域の上に形成さ
れ、重合性材料が硬化してなる高分子材料からなる高分
子壁と、該一対の基板に挟まれ、第2の表面自由エネル
ギーが定められた他の一部の複数の領域の上に形成さ
れ、該高分子壁に実質的に囲まれた液晶材料からなる複
数の液晶領域とを備え、該一部の複数の領域、該他の一
部の複数の領域、該高分子壁及び該液晶領域は、該第1
の表面自由エネルギーγp、第2の表面自由エネルギー
γE、該液晶材料の表面自由エネルギーγLC、および該
高分子材料の表面自由エネルギーγMが、関係式 (γE−γP)×(γLC−γM)>0 ・・・(1) を満たす組み合せに選ばれており、そのことにより上記
目的が達成される。
A liquid crystal display device of the present invention includes a pair of substrates including at least one substrate in which a plurality of regions having different surface free energies are formed in a regular pattern, and the pair of substrates. Sandwiched between a pair of substrates, and a polymer wall made of a polymer material formed by curing a polymerizable material, the polymer wall being formed on a part of a plurality of regions where the first surface free energy is defined. A plurality of liquid crystal regions formed of a liquid crystal material substantially surrounded by the polymer wall, the liquid crystal regions being formed on the other part of the plurality of regions where the second surface free energy is defined. Some of the plurality of regions, the other of the plurality of regions, the polymer wall and the liquid crystal region are
The surface free energy γ p , the second surface free energy γ E , the surface free energy γ LC of the liquid crystal material, and the surface free energy γ M of the polymer material are expressed by the relational expression (γ E −γ P ) × ( [gamma] LC- [ gamma] M )> 0 ... The combination is selected so as to satisfy (1), and thereby the above object is achieved.

【0027】前記第1の表面エネルギーが、前記第2の
表面自由エネルギーより低くてもよい。
The first surface energy may be lower than the second surface free energy.

【0028】絵素部における前記一対の基板のギャップ
1と、少なくとも該絵素部以外の一部の該一対の基板
のギャップd2とが、d1>d2の関係にあるようにこう
せいしてもよい。
In this way, the gap d 1 between the pair of substrates in the picture element portion and the gap d 2 between the pair of substrates at least a part other than the picture element portion have a relationship of d 1 > d 2. You may.

【0029】前記ギャップd1、d2は、関係 0.1×d1<d2<0.9×d1 ・・・(2) を満足するように選ばれていてもよい。The gaps d 1 and d 2 may be selected so as to satisfy the relationship 0.1 × d 1 <d 2 <0.9 × d 1 (2).

【0030】前記液晶表示素子がアクティブマトリクス
表示素子であって、前記一対の基板のうちアクティブ素
子を有する基板が、前記絵素部以外の部分に遮光領域を
有し、該一対の基板のうちの他方の基板が、少なくとも
該絵素部以外の一部分に紫外線を部分的に透過する領域
を有する構成としてもよい。
The liquid crystal display element is an active matrix display element, and a substrate having an active element of the pair of substrates has a light shielding region in a portion other than the picture element portion, The other substrate may have a structure in which at least a part other than the picture element portion has a region that partially transmits ultraviolet rays.

【0031】また、本発明の液晶表示素子は、対向配設
された一対の基板と、該一対の基板間に設けられ、高分
子壁と該高分子壁に包囲された複数の液晶領域とを有す
る表示媒体と、該一対の基板の少なくとも一方の基板の
該表示媒体側表面における絵素部以外の少なくとも一部
に形成され、該絵素部以外の表面自由エネルギーの値を
該絵素部の表面自由エネルギーの値よりも小さくするた
めの薄膜と、を備えており、そのことにより上記目的が
達成される。
Further, the liquid crystal display device of the present invention comprises a pair of substrates which are arranged to face each other, a polymer wall which is provided between the pair of substrates, and a plurality of liquid crystal regions which are surrounded by the polymer wall. The display medium and the at least one substrate of the pair of substrates are formed on at least a portion other than the picture element portion on the surface of the display medium side, and the value of the surface free energy other than the picture element portion And a thin film for making the value smaller than the surface free energy value, whereby the above object is achieved.

【0032】前記絵素の70%以上が、該絵素の面積の
30%以上の大きさである前記液晶領域を1絵素内に少
なくとも1つ保有してもよい。
70% or more of the picture element may have at least one liquid crystal region having a size of 30% or more of the area of the picture element in one picture element.

【0033】前記絵素部以外の表面自由エネルギーが7
5mN/m以下としてもよい。
The surface free energy other than that of the picture element portion is 7
It may be 5 mN / m or less.

【0034】前記絵素部以外の表面自由エネルギーと前
記絵素部の表面自由エネルギーとの差が、15mN/m
以上としてもよい。
The difference between the surface free energy other than the picture element portion and the surface free energy of the picture element portion is 15 mN / m.
The above may be applied.

【0035】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、少なくとも一方が透光性を有する2枚の基板を有
し、該2枚の基板間に液晶材料と高分子材料で構成され
た空間構造体を有する複合体が挟持された液晶表示素子
の製造方法であって、該液晶表示素子作成時において該
空間構造体を制御する手段として、該素子を構成する系
の自由エネルギーを空間的に制御する手段を用いてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
Further, in the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention, at least one of the two substrates has a light-transmitting property, and a space composed of a liquid crystal material and a polymer material is provided between the two substrates. A method for manufacturing a liquid crystal display element in which a composite having a structure is sandwiched, wherein the free energy of a system constituting the element is spatially spatially controlled as a means for controlling the spatial structure at the time of producing the liquid crystal display element. A means for controlling is used, which achieves the above object.

【0036】前記自由エネルギーを空間的に制御する手
段として、少なくとも一方の前記基板の前記複合体側界
面と、該複合体構成成分の少なくとも1成分との界面自
由エネルギーを制御する手段を用いてもよい。
As means for spatially controlling the free energy, means for controlling the interfacial free energy between the composite-side interface of at least one of the substrates and at least one component of the composite may be used. .

【0037】前記界面自由エネルギーの制御として、感
光性樹脂を用いてもよい。
A photosensitive resin may be used to control the interface free energy.

【0038】前記界面自由エネルギーの制御として、前
記基板の表面改質を行ってもよい。前記自由エネルギー
の空間的な制御として、前記2枚の基板間の空隙の距離
の制御を行って、素子作成時に、制御された秩序構造に
ある場合の前記複合体構成材料の相分離界面の表面積
が、無秩序構造にある場合での該表面積と比較して、小
さくなるように基板を構成し、該相分離界面の界面自由
エネルギーの制御を行ってもよい。
As a control of the interface free energy, the surface of the substrate may be modified. As the spatial control of the free energy, the distance of the void between the two substrates is controlled so that the surface area of the phase-separation interface of the composite-constituting material in the case of having a controlled ordered structure at the time of device production. However, the surface free energy of the phase separation interface may be controlled by configuring the substrate to be smaller than the surface area in the case of the disordered structure.

【0039】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、少なくとも一方の基板が、表面自由エネルギーが相
互に異なる複数の領域を有し、低表面自由エネルギーの
領域の表面自由エネルギーが75mN/m以下である、
あるいは該複数の領域の表面エネルギー差が15mN/
m以上である2枚の基板間に注入された、少なくとも液
晶材料、光重合性材料を含む混合物に、紫外線を照射す
ることにより、重合反応に伴う相分離を起こさせ、規則
的に高分子材料と液晶材料とを分布させる、液晶表示素
子の製造方法。
Further, in the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, at least one of the substrates has a plurality of regions having mutually different surface free energies, and the surface free energy of the region of low surface free energy is 75 mN / m. Is less than
Alternatively, the surface energy difference between the plurality of regions is 15 mN /
By irradiating a mixture containing at least a liquid crystal material and a photopolymerizable material, which is injected between two substrates having a length of m or more, with ultraviolet rays, phase separation accompanying a polymerization reaction is caused, and a polymeric material is regularly formed. And a liquid crystal material are distributed, a method of manufacturing a liquid crystal display device.

【0040】電圧および磁場の少なくとも一方を印加し
ながら液晶材料と高分子材料とを相分離させるようにし
てもよい。
The liquid crystal material and the polymer material may be phase-separated while applying at least one of a voltage and a magnetic field.

【0041】前記光重合性材料が液晶性重合モノマーを
含有するようにしてもよい。
The photopolymerizable material may contain a liquid crystal polymerizable monomer.

【0042】前記光重合性材料の表面自由エネルギーが
40mN/m以下であってもよい。前記液晶材料と前記
光重合性材料との前記混合物の均一化温度(Tiso)以
上からTiso以下に、前記2枚の基板間に該混合物が充
填された液晶セルを徐冷し、該液晶材料が析出してから
該光重合性材料を硬化するようにしてもよい。
The surface free energy of the photopolymerizable material may be 40 mN / m or less. The liquid crystal cell filled with the mixture between the two substrates is gradually cooled to a temperature equal to or higher than the homogenizing temperature (T iso ) of the mixture of the liquid crystal material and the photopolymerizable material to T iso or less, and the liquid crystal The photopolymerizable material may be cured after the material is deposited.

【0043】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、対向配設された一対の基板の間に、高分子壁に包囲
された複数の液晶領域を有する表示媒体が設けられた液
晶表示素子の製造方法において、少なくとも一方の基板
の絵素部以外の少なくとも一部に薄膜を形成する工程
と、該一対の基板を、該薄膜を内側に配し、かつ間隙を
設けて対向させて、貼り合わせる工程と、該間隙に、液
晶材料、光重合性材料および光重合開始剤を少なくとも
含む混合材料を注入する工程と、該混合材料に紫外線を
照射して該高分子壁に包囲された複数の液晶領域からな
る表示媒体を形成する工程とを含み、そのことにより、
上記目的が達成される。
Further, in the method of manufacturing a liquid crystal display element of the present invention, a liquid crystal display element in which a display medium having a plurality of liquid crystal regions surrounded by polymer walls is provided between a pair of substrates which are opposed to each other. And a step of forming a thin film on at least a part of at least one of the substrates other than the picture element portion, and the pair of substrates are arranged so that the thin films are disposed inside and facing each other with a gap therebetween. A step of combining, a step of injecting a mixed material containing at least a liquid crystal material, a photopolymerizable material and a photopolymerization initiator into the gap, and a step of irradiating the mixed material with ultraviolet rays to form a plurality of walls surrounded by the polymer wall. And a step of forming a display medium composed of a liquid crystal region, whereby,
The above object is achieved.

【0044】前記混合材料に紫外線を照射する際に、該
混合材料の前記絵素部に対応する部分をフォトマスクで
覆い、該フォトマスクで覆われた部分の紫外線強度が、
照射される紫外線強度の80%以下となるようにしても
よい。
When irradiating the mixed material with ultraviolet rays, the portion of the mixed material corresponding to the picture element portion is covered with a photomask, and the ultraviolet intensity of the portion covered with the photomask is
You may make it 80% or less of the intensity | strength of the ultraviolet-rays irradiated.

【0045】電圧および磁場の少なくとも一方を印加し
ながら液晶材料と高分子材料とを相分離させるようにし
てもよい。
The liquid crystal material and the polymer material may be phase-separated while applying at least one of a voltage and a magnetic field.

【0046】前記光重合性材料が液晶性重合モノマーを
含有するようにしてもよい。
The photopolymerizable material may contain a liquid crystal polymerizable monomer.

【0047】前記光重合性材料の表面自由エネルギーが
40mN/m以下であってもよい。また、本発明の液晶
表示素子の製造方法は、少なくとも一方の基板が、表面
自由エネルギーが相互に異なる複数の領域を有し、低表
面自由エネルギーの領域の表面自由エネルギーが75m
N/m以下である、あるいは該複数の領域の表面エネル
ギー差が15mN/m以上である2枚の基板間に注入さ
れた、少なくとも液晶材料、熱重合性材料を含む混合物
を加熱することにより、重合反応に伴う相分離を起こさ
せ、規則的に高分子材料と液晶材料とを分布させてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
The surface free energy of the photopolymerizable material may be 40 mN / m or less. Further, in the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention, at least one of the substrates has a plurality of regions having mutually different surface free energies, and the surface free energy of the low surface free energy region is 75 m.
By heating a mixture containing at least a liquid crystal material and a heat-polymerizable material, which is injected between two substrates having a surface energy difference of N / m or less or a surface energy difference of the plurality of regions of 15 mN / m or more, The polymer material and the liquid crystal material are regularly distributed by causing phase separation due to the polymerization reaction, thereby achieving the above object.

【0048】電圧および磁場の少なくとも一方を印加し
ながら液晶材料と高分子材料とを相分離させるようにし
てもよい。
The liquid crystal material and the polymer material may be phase-separated while applying at least one of a voltage and a magnetic field.

【0049】前記熱重合性材料が液晶性重合モノマーを
含有するようにしてもよい。
The thermopolymerizable material may contain a liquid crystal polymerizable monomer.

【0050】前記熱重合性材料の表面自由エネルギーが
40mN/m以下であってもよい。前記液晶材料と前記
熱重合性材料との前記混合物の均一化温度(Tiso)以
上からTiso以下に、前記2枚の基板間に該混合物が充
填された液晶セルを徐冷し、該液晶材料が析出してから
該熱重合性材料を硬化するようにしてもよい。
The surface free energy of the thermopolymerizable material may be 40 mN / m or less. The liquid crystal cell filled with the mixture between the two substrates is gradually cooled to a temperature equal to or higher than the homogenizing temperature (T iso ) of the mixture of the liquid crystal material and the thermopolymerizable material to T iso or less, and the liquid crystal The thermopolymerizable material may be cured after the material is deposited.

【0051】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、電極が形成された少なくとも一方が透明な一対の基
板間に液晶材料と高分子材料が挟持された液晶表示素子
の製造方法において、該液晶材料と該高分子材料からな
る複合膜が接する基板の界面が選択的に改質されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
Further, the method for producing a liquid crystal display element of the present invention is the method for producing a liquid crystal display element in which a liquid crystal material and a polymer material are sandwiched between a pair of substrates on which electrodes are formed and at least one of which is transparent. The interface of the substrate, which is in contact with the liquid crystal material and the composite film made of the polymer material, is selectively modified, thereby achieving the above object.

【0052】前記液晶材料と前記高分子材料からなる前
記複合膜が接する基板の界面に配向膜が形成されていて
もよい。
An alignment film may be formed at the interface of the substrate in contact with the composite film made of the liquid crystal material and the polymer material.

【0053】前記配向膜がラビング処理されていて、前
記電極の高低差によって生じるラビング強度差によって
選択的に配向膜表面の改質が行われていてもよい。
The alignment film may be subjected to a rubbing treatment, and the surface of the alignment film may be selectively modified by a rubbing strength difference caused by a height difference of the electrodes.

【0054】前記配向膜の特定領域に被膜が形成されて
いてもよい。
A coating may be formed on a specific region of the alignment film.

【0055】前記電極が形成された基板上に配向膜を形
成する工程と、該配向膜上の特定領域に被膜を形成する
工程と、該配向膜及び該被膜をラビング処理する工程
と、を含んでもよい。
The method includes the steps of forming an alignment film on the substrate on which the electrodes are formed, forming a film on a specific region of the alignment film, and rubbing the alignment film and the film. But it is okay.

【0056】[0056]

【作用】請求項1の発明によれば、液晶表示素子は一対
の基板を備え、該一対の基板の少なくとも一つの基板に
は、表面自由エネルギーが相互に異なる複数の領域が規
則的パターンで形成されている。前記一対の基板に挟ま
れた重合性材料が硬化してなる高分子壁は、第1の表面
自由エネルギーが定められた一部の複数の領域の上に形
成されている。また、該一対の基板に挟まれた複数の液
晶領域は、第2の表面自由エネルギーが定められた他の
一部の複数の領域の上に形成され、該高分子壁に実質的
に囲まれている。
According to the invention of claim 1, the liquid crystal display device comprises a pair of substrates, and a plurality of regions having mutually different surface free energies are formed in a regular pattern on at least one of the substrates. Has been done. The polymer wall formed by curing the polymerizable material sandwiched between the pair of substrates is formed on a part of a plurality of regions where the first surface free energy is defined. A plurality of liquid crystal regions sandwiched between the pair of substrates are formed on a plurality of other regions where the second surface free energy is determined and are substantially surrounded by the polymer wall. ing.

【0057】ここで、該一部の複数の領域、該他の一部
の複数の領域、該高分子壁及び該液晶領域は、該第1の
表面自由エネルギーγp、第2の表面自由エネルギー
γE、液晶材料の表面自由エネルギーγLC、および重合
性材料の表面自由エネルギーγMが、関係式 (γE−γP)×(γLC−γM)>0 ・・・(1) を満たす組み合せに選ばれている。
Here, the first surface free energy γ p and the second surface free energy of the part of the plurality of regions, the other part of the plurality of regions, the polymer wall and the liquid crystal region are γ E , the surface free energy γ LC of the liquid crystal material, and the surface free energy γ M of the polymerizable material are expressed by the relational expression (γ E −γ P ) × (γ LC −γ M )> 0 (1) Selected as a combination that meets your needs.

【0058】これにより、第2の表面自由エネルギーγ
E>第1の表面自由エネルギーγp、且つ液晶材料の表面
自由エネルギーγLC>重合性材料の表面自由エネルギー
γMが成立する。或いは、第2の表面自由エネルギーγE
<第1の表面自由エネルギーγp、且つ液晶材料の表面
自由エネルギーγLC<重合性材料の表面自由エネルギー
γMが成立する。前記第1の表面自由エネルギーγp、
2の表面自由エネルギーγE、液晶材料の表面自由エネ
ルギーγLC、重合性材料の表面自由エネルギーγMの間
の大小関係が前記2つの場合のいずれであっても、液晶
材料は前記一部の複数の領域に実質的に形成され、高分
子材料は前記他の一部の複数の領域に実質的に形成され
る。従って、前記液晶材料および高分子材料が明瞭に相
分離されることになる。
As a result, the second surface free energy γ
E > first surface free energy γ p , and surface free energy γ LC of liquid crystal material> surface free energy γ M of polymerizable material. Alternatively, the second surface free energy γ E
<First surface free energy γ p and surface free energy γ LC of liquid crystal material <Surface free energy γ M of polymerizable material. In any of the above two cases, the magnitude relation among the first surface free energy γ p, the second surface free energy γ E , the surface free energy γ LC of the liquid crystal material, and the surface free energy γ M of the polymerizable material is one of the two cases. Even so, the liquid crystal material is substantially formed in the plurality of regions of the one portion, and the polymer material is substantially formed in the plurality of regions of the other portion. Therefore, the liquid crystal material and the polymer material are clearly phase-separated.

【0059】請求項2の発明によれば、液晶表示素子2
枚の電極基板を備え、その内の少なくとも一方は透明で
ある。このとき、少なくとも一方の電極基板間には、高
分子材料からなる壁と、前記壁に接触された液晶領域と
を有している。前記少なくとも一方の基板上に表面自由
エネルギーの異なる領域が規則的に配置され、表面自由
エネルギーの低い領域に実質的に高分子壁が形成されて
いる。この場合においても、請求項1の発明と同様に、
液晶材料と高分子壁とが明瞭に相分離される。更に、前
記少なくとも一方の電極基板は透明であり、従って、表
面自由エネルギーに基づく相分離に加えて、前記液晶材
料と高分子材料とに光を照射するなどする相分離処理を
も併せて行うことができる。
According to the invention of claim 2, the liquid crystal display element 2
It comprises a number of electrode substrates, at least one of which is transparent. At this time, a wall made of a polymer material and a liquid crystal region in contact with the wall are provided between at least one of the electrode substrates. Regions having different surface free energies are regularly arranged on the at least one substrate, and polymer walls are formed substantially in the regions having low surface free energy. Also in this case, similarly to the invention of claim 1,
The liquid crystal material and the polymer wall are clearly phase-separated. Further, at least one of the electrode substrates is transparent, and therefore, in addition to the phase separation based on the surface free energy, a phase separation treatment such as irradiating the liquid crystal material and the polymer material with light is also performed. You can

【0060】請求項1の発明によれば、液晶表示素子
は、少なくとも一方が透明である2枚の電極基板の絵素
領域のセルギャップd1と少なくとも絵素領域以外の一
部のセルギャップd2とがd1>d2の関係にある該電極
基板間に形成された高分子材料により形成された壁に接
触している液晶領域を有する場合がある。この場合、前
記セルギャップが相互に異なる複数の領域を、前記少な
くとも一方の電極基板に形成することによっても、セル
ギャップd1、d2を有する各領域の表面自由エネルギー
と液晶材料の表面自由エネルギーと高分子材料の表面自
由エネルギーとが前記式(1)に示される関係を満足す
るようにできる。従って、本発明においても前述したよ
うに、液晶材料と高分子材料との明瞭な相分離を達成す
ることができる。
According to the first aspect of the invention, in the liquid crystal display element, the cell gap d 1 of the picture element region of at least one of the two electrode substrates and the cell gap d of at least a part other than the picture element region are two. 2 may have a liquid crystal region in contact with a wall formed of a polymer material formed between the electrode substrates, which has a relationship of d 1 > d 2 . In this case, the surface free energy of each region having the cell gaps d 1 and d 2 and the surface free energy of the liquid crystal material are also formed by forming a plurality of regions having different cell gaps on the at least one electrode substrate. And the surface free energy of the polymer material can satisfy the relationship represented by the above formula (1). Therefore, also in the present invention, as described above, clear phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be achieved.

【0061】請求項1の発明において、上記セルギャッ
プd1、d2が、関係 0.1×d1<d2<0.9×d1 ・・・(2) を満足するように選ばれている場合がある。セルギャッ
プd1、d2がこのように選ばれた液晶表示素子において
も前述したように、液晶材料と高分子材料との明瞭な相
分離が行われる。
In the invention of claim 1, the cell gaps d 1 and d 2 are selected so as to satisfy the relationship 0.1 × d 1 <d 2 <0.9 × d 1 (2) There is a case. Even in the liquid crystal display device in which the cell gaps d 1 and d 2 are selected as described above, the clear phase separation between the liquid crystal material and the polymer material is performed as described above.

【0062】請求項5の発明に於いて、アクティブ素子
を有する基板側の絵素外の部分が遮光領域であり、対向
基板に少なくとも絵素以外の一部分で紫外線を部分的に
透過する領域が存在する場合、セルギャップによる前記
相分離に加えて、前記遮光領域と紫外線を部分的に透過
する領域とを用いて、紫外線照射による相分離を併せて
行うことができる。
In the invention of claim 5, the portion outside the picture element on the side of the substrate having the active element is a light-shielding area, and the counter substrate has at least a portion other than the picture element, which partially transmits ultraviolet rays. In this case, in addition to the phase separation by the cell gap, the light-shielding region and the region that partially transmits the ultraviolet light can be used to perform the phase separation by the ultraviolet irradiation together.

【0063】請求項6の発明によれば、液晶表示素子
は、対向配設された一対の基板の間に、高分子壁に包囲
された複数の液晶領域を有する表示媒体が設けられた構
成を有している。このとき、少なくとも一方の基板の表
示媒体側表面における絵素部以外の一部または全部に薄
膜が設けられ、絵素部以外の表面自由エネルギーの値が
絵素部の表面自由エネルギーの値よりも小さくされてい
る。
According to the sixth aspect of the present invention, the liquid crystal display element has a structure in which a display medium having a plurality of liquid crystal regions surrounded by polymer walls is provided between a pair of substrates which are arranged to face each other. Have At this time, a thin film is provided on part or all of the surface of the display medium side of at least one of the substrates except the picture element portion, and the value of the surface free energy other than the picture element portion is lower than the value of the surface free energy of the picture element portion. It has been made smaller.

【0064】従って、前記薄膜を設けることにより、基
板の表面に表面自由エネルギーが相互に異なる複数の領
域をそれぞれ設けることができる。これにより、液晶材
料と高分子材料との明瞭な相分離を行うことができる。
Therefore, by providing the thin film, a plurality of regions having mutually different surface free energies can be provided on the surface of the substrate. This allows clear phase separation between the liquid crystal material and the polymer material.

【0065】請求項6の発明に於いて、前記絵素の70
%以上が、該絵素の面積の30%以上の大きさである前
記液晶領域を1絵素内に少なくとも1つ保有する状態で
形成された場合、液晶表示素子の開口率を増大すること
ができ、表示上の明度を増大することができる。
According to a sixth aspect of the invention, the picture element of 70
% Is formed in a state where at least one liquid crystal region having a size of 30% or more of the area of the picture element is held in one picture element, the aperture ratio of the liquid crystal display element can be increased. Therefore, the brightness on the display can be increased.

【0066】請求項6の発明に於いて、表面自由エネル
ギーが低い領域の表面自由エネルギーが75mN/m以
下である場合でも前述したような液晶材料と高分子材料
との明瞭な相分離を行うことができる。
According to the sixth aspect of the invention, even if the surface free energy in the region where the surface free energy is low is 75 mN / m or less, clear phase separation between the liquid crystal material and the polymer material as described above is performed. You can

【0067】また、請求項6の発明に於いて、表面自由
エネルギーが低い領域と、高い領域との表面エネルギー
差が15mN/m以上である場合、この値以上の表面自
由エネルギー差があれば、前述したように液晶材料と高
分子材料との明瞭な相分離を実現することができる。
In the invention of claim 6, when the surface energy difference between the low surface free energy region and the high surface free energy region is 15 mN / m or more, if the surface free energy difference is more than this value, As described above, clear phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be realized.

【0068】請求項10の発明によれば、液晶表示素子
作成時において基板の間の空間構造体を制御する手段と
して、素子作成時または事前に、該素子を構成する系の
自由エネルギーを空間的に制御する手段を用いるように
している。従って、前記液晶材料と高分子材料との明瞭
な相分離を行うことができる。
According to the tenth aspect of the invention, as means for controlling the spatial structure between the substrates at the time of producing the liquid crystal display element, the free energy of the system constituting the element is spatially adjusted at the time of producing the element or in advance. The control means is used. Therefore, clear phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be performed.

【0069】請求項11の発明によれば、前記自由エネ
ルギーの空間的な制御として、少なくとも一方の基板の
前記複合体側界面と、該複合体構成成分の少なくとも1
成分との界面自由エネルギーの制御を用いる場合、前記
少なくとも1成分は予め定められた表面自由エネルギー
を持つ所定の領域に凝集するようにできる。これによ
り、液晶材料と高分子材料との相分離を明瞭に行うこと
ができる。
According to the invention of claim 11, as the spatial control of the free energy, the interface on the composite side of at least one substrate and at least one of the constituent components of the composite are provided.
When using the control of the interfacial free energy with the component, the at least one component may be aggregated in a predetermined region having a predetermined surface free energy. This makes it possible to clearly perform phase separation between the liquid crystal material and the polymer material.

【0070】請求項11の発明に於いて、前記界面自由
エネルギーの制御として、感光性樹脂を基板上に所定の
パターンに形成する場合、液晶材料と高分子材料との相
分離を明瞭に且つ高精度に行うことができる。
In the invention of claim 11, in order to control the interfacial free energy, when a photosensitive resin is formed in a predetermined pattern on a substrate, the phase separation between the liquid crystal material and the polymer material is clearly and high. Can be done with precision.

【0071】請求項11の発明に於いて、前記界面自由
エネルギーの制御として、表面改質を行う場合でも、前
述した液晶材料と高分子材料との相分離を明瞭に行うこ
とができる。
In the eleventh aspect of the present invention, the phase separation between the liquid crystal material and the polymer material described above can be clearly performed even when surface modification is performed to control the interface free energy.

【0072】請求項10の発明において、自由エネルギ
ーの空間的な制御として、2枚の基板間の空隙の距離の
制御を行って、素子作成時に、制御された秩序構造にあ
る場合の前記複合体構成材料の相分離界面の表面積が、
無秩序構造にある場合での該表面積と比較して、小さく
なるように基板を構成する場合、相分離が進行するに従
って、前記複合体構成材料が無秩序構造から制御された
秩序構造に移行する場合、前記相分離界面の表面積が次
第に減少する。従って、このような発明に於いても、前
述したような液晶材料と高分子材料との明瞭な相分離を
行うことができる。
In the tenth aspect of the present invention, as a spatial control of free energy, the distance of the void between the two substrates is controlled so that the composite body has a controlled ordered structure at the time of device fabrication. The surface area of the phase separation interface of the constituent materials is
When the substrate is configured to be smaller than the surface area in the case of the disordered structure, when the composite constituent material shifts from the disordered structure to the controlled ordered structure as the phase separation proceeds, The surface area of the phase separation interface is gradually reduced. Therefore, also in such an invention, it is possible to perform a clear phase separation between the liquid crystal material and the polymer material as described above.

【0073】請求項15の発明によれば、少なくとも一
方の基板が、低エネルギー表面の表面自由エネルギーが
75mN/m以下であるか、或いは低エネルギー領域と
高エネルギー領域の表面エネルギー差が15mN/m以
上のいずれかに選ばれている2枚の基板間に注入された
少なくとも液晶材料、光重合性材料を含む混合物に、紫
外線を照射することにより、重合反応に伴う相分離を起
こさせ、規則的に高分子材料と液晶材料とを分布させて
いる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, at least one of the substrates has a low energy surface having a surface free energy of 75 mN / m or less, or a surface energy difference between the low energy region and the high energy region is 15 mN / m. By irradiating the mixture containing at least the liquid crystal material and the photopolymerizable material injected between the two substrates selected from the above with ultraviolet rays, phase separation caused by the polymerization reaction is caused to occur regularly. A polymer material and a liquid crystal material are distributed in the area.

【0074】この発明によれば、液晶材料と高分子材料
との相分離を行うに際して、前記自由エネルギーの空間
的な制御による相分離と共に、前記紫外線照射による相
分離をも併せて行うことができ、前記相分離を更に明瞭
に行うことができる。
According to the present invention, when the phase separation of the liquid crystal material and the polymer material is performed, the phase separation by the spatial control of the free energy can be performed together with the phase separation by the ultraviolet irradiation. The phase separation can be performed more clearly.

【0075】請求項20の発明によれば、少なくとも一
方の基板の絵素部以外の一部または全部に薄膜を形成
し、両基板を、該薄膜を内側に配し、かつ間隙を設けて
対向させて、貼り合わせる。更に、該間隙に、液晶材
料、光重合性材料および光重合開始剤を少なくとも含む
混合材料を注入し、該混合材料に紫外線を照射して高分
子壁に包囲された複数の液晶領域からなる表示媒体を形
成する。
According to the twentieth aspect of the present invention, a thin film is formed on a part or the whole of at least one of the substrates other than the picture element part, and both substrates are opposed to each other with the thin film provided inside and a gap. Let it stick together. Further, a mixed material containing at least a liquid crystal material, a photopolymerizable material and a photopolymerization initiator is injected into the gap, and the mixed material is irradiated with ultraviolet rays to display a plurality of liquid crystal regions surrounded by polymer walls. Form the medium.

【0076】これにより、前記少なくとも一方の基板に
所定のパターンに形成された薄膜により、各基板表面の
表面自由エネルギーを制御することができ、或いは各基
板間の前述したセルギャップを制御することができる。
従って、前述したように、表面自由エネルギーをの制御
を用いる相分離と共に、前記混合材料への紫外線の照射
による相分離をも併せて行うことができ、前記相分離を
更に明瞭に行うことができる。
As a result, the surface free energy of the surface of each substrate can be controlled by the thin film formed in a predetermined pattern on at least one of the substrates, or the above-mentioned cell gap between the substrates can be controlled. it can.
Therefore, as described above, the phase separation using the control of the surface free energy can be performed together with the phase separation by irradiating the mixed material with ultraviolet rays, and the phase separation can be performed more clearly. .

【0077】請求項20の発明において、前記混合材料
に紫外線を照射する際に、前記混合材料の絵素部に対応
する部分をフォトマスクで覆い、該フォトマスクで覆わ
れた部分の紫外線強度が、照射される紫外線強度の80
%以下となるようにして行う場合、このような強度差を
有する紫外線の強度ムラを用いても、前述した明瞭な相
分離を行うことができる。
In the twentieth aspect of the invention, when the mixed material is irradiated with ultraviolet rays, a portion of the mixed material corresponding to a picture element portion is covered with a photomask, and the ultraviolet intensity of the portion covered with the photomask is changed. , UV intensity of 80
When it is performed so as to be not more than%, the above-mentioned clear phase separation can be performed even by using the intensity unevenness of ultraviolet rays having such an intensity difference.

【0078】請求項25の発明によれば、少なくとも一
方の基板が低エネルギー表面の表面自由エネルギーが7
5mN/m以下であるか、或いは低エネルギー領域と高
エネルギー領域との表面エネルギー差が15mN/m以
上のいずれかに選ばれている2枚の基板間に注入された
少なくとも液晶材料、熱重合性材料を含む混合物に、加
熱することにより、重合反応に伴う相分離を起こさせ、
規則的に高分子材料と液晶材料とを分布させる。これに
より、前記表面自由エネルギーの制御を用いる相分離に
加え、前記加熱により、相分離を更に明瞭にすることが
できる。
According to the invention of claim 25, at least one of the substrates has a low energy surface with a surface free energy of 7
It is 5 mN / m or less, or the surface energy difference between the low energy region and the high energy region is selected to be 15 mN / m or more. At least the liquid crystal material injected between the two substrates and the thermal polymerization property. The mixture containing the materials is heated to cause phase separation accompanying the polymerization reaction,
The polymer material and the liquid crystal material are regularly distributed. Thereby, in addition to the phase separation using the control of the surface free energy, the heating can further clarify the phase separation.

【0079】前記加熱処理に於いて、上記、液晶材料と
重合性材料との混合物の均一化温度(Tiso)以上から
均一化温度Tiso以下に、2枚の基板間に液晶材料と重
合性材料との混合物が充填された液晶セルを徐冷する。
これにより、両者の混合物から液晶材料が析出する。こ
の液晶材料の析出後に重合性材料を硬化させる。これに
より、析出した液晶材料が核となり、液晶材料と高分子
材料との相分離を明瞭に行うことができる。
In the heat treatment, when the mixture of the liquid crystal material and the polymerizable material is equal to or higher than the homogenizing temperature (T iso ) and equal to or lower than the homogenizing temperature T iso , the liquid crystal material and the polymerizing property between the two substrates are increased. The liquid crystal cell filled with the mixture with the materials is gradually cooled.
As a result, the liquid crystal material is precipitated from the mixture of the two. After the deposition of the liquid crystal material, the polymerizable material is cured. As a result, the deposited liquid crystal material serves as a nucleus, and the phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be clearly performed.

【0080】請求項15、20、および25の発明に於
いて、作成時に電圧又はかつ磁場を印加しながら液晶材
料と高分子材料を相分離させる場合、前記電圧又はかつ
磁場の印加により、液晶分子のディレクタが前記電圧ま
たは磁場の方向に揃った状態で前記相分離を行うことが
できる。
In the inventions of claims 15, 20, and 25, when the liquid crystal material and the polymer material are phase-separated while applying a voltage or a magnetic field at the time of preparation, the liquid crystal molecules are applied by applying the voltage or the magnetic field. The phase separation can be performed with the directors aligned in the direction of the voltage or magnetic field.

【0081】請求項15、20、および25の発明に於
いて、重合性材料が液晶性重合モノマーを含有する場合
がある。これにより、前記混合物の相分離の明瞭化を更
に向上することができる。
In the inventions of claims 15, 20 and 25, the polymerizable material may contain a liquid crystal polymerizable monomer. This can further improve the clarity of the phase separation of the mixture.

【0082】請求項15、20、および25の発明に於
いて、重合性材料の表面自由エネルギーが40mN/m
以下である場合、この場合でも、前述した表面自由エネ
ルギーの制御による相分離を行うことができる。
In the inventions of claims 15, 20 and 25, the surface free energy of the polymerizable material is 40 mN / m.
In the case of the following, even in this case, phase separation can be performed by controlling the surface free energy described above.

【0083】請求項30の発明によれば、液晶材料と高
分子材料からなる複合膜が接する基板の界面が選択的に
改質されている。従って、前記基板の界面の選択的な改
質により、選択的に改質された領域と改質されていない
領域とにおいて、各領域の表面自由エネルギーを制御す
ることができ、これにより、液晶材料と高分子材料との
相分離を明瞭に行うことができる。
According to the thirtieth aspect of the invention, the interface of the substrate in contact with the composite film made of the liquid crystal material and the polymer material is selectively modified. Therefore, by selectively modifying the interface of the substrate, it is possible to control the surface free energy of each region in the selectively modified region and the unmodified region. The phase separation between the polymer material and the polymer material can be clearly performed.

【0084】請求項30の発明に於いて、液晶材料と高
分子材料からなる複合膜が接する基板の界面に配向膜が
形成されている場合、該配向膜を前記表面自由エネルギ
ーの選択的制御を行う手段として用いることができる。
これにより、本発明に於いても、前記表面自由エネルギ
ーの制御による液晶材料と高分子材料との相分離を行う
ことができる。
In the thirtieth aspect of the present invention, when an alignment film is formed at the interface of the substrate in contact with the composite film composed of the liquid crystal material and the polymer material, the alignment film is used to selectively control the surface free energy. It can be used as a means to do.
Accordingly, also in the present invention, phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be performed by controlling the surface free energy.

【0085】請求項30の発明において、前記配向膜が
ラビング処理されていて、前記透明電極の高低差によっ
て生じるラビング強度差によって選択的に配向膜表面の
改質が行われる場合、このような配向膜に対するラビン
グの強度を、選択的に変化させることによっても、表面
自由エネルギーの制御による相分離を明瞭に行うことが
できる。
In the thirtieth aspect of the invention, when the alignment film is subjected to rubbing treatment and the surface of the alignment film is selectively modified by the rubbing strength difference caused by the height difference of the transparent electrode, such alignment is performed. By selectively changing the rubbing strength with respect to the film, the phase separation can be clearly performed by controlling the surface free energy.

【0086】請求項31の発明によれば、前記配向膜の
特定領域に被膜が形成されている場合、該被膜を表面自
由エネルギーの選択的な制御を行う手段として用いるこ
とができる。
According to the thirty-first aspect of the invention, when a film is formed on a specific region of the alignment film, the film can be used as a means for selectively controlling the surface free energy.

【0087】請求項30の発明において、前記電極が形
成された基板上に配向膜を形成する工程と、前記配向膜
上の特定領域に被膜が形成される工程と、前記配向膜及
び被膜をラビング処理する工程と、を含む場合、前記被
膜を表面自由エネルギーを制御するための手段として用
いることができると共に、該被膜に対するラビング処理
を行うに際して、ラビング強度を選択的に変化させるこ
とにより、前記ラビング強度の制御による相分離をも併
せて用いることができる。
According to a thirtieth aspect of the invention, a step of forming an alignment film on the substrate having the electrodes formed thereon, a step of forming a film on a specific region of the alignment film, and rubbing the alignment film and the film. In the case of including a treatment step, the coating can be used as a means for controlling the surface free energy, and the rubbing strength can be selectively changed when the rubbing treatment is performed on the coating. Phase separation by controlling the intensity can also be used together.

【0088】高分子壁に包囲された液晶領域を有する液
晶表示素子において、コントラストを向上させるには、
液晶材料と高分子材料との界面をできるだけ少なくし、
かつ1絵素内に少なくとも1つの液晶領域が存在するの
が好ましい。このため、液晶領域の配置および大きさの
制御を行うことが必要である。特に、絵素内の液晶材料
と高分子材料との界面での散乱による表示のコントラス
ト低下を防ぐためには、絵素の内70%以上が、1絵素
内に絵素の大きさの30%以上の大きさの液晶領域を1
つ以上有する状態に制御するのが望ましい。
In order to improve the contrast in a liquid crystal display device having a liquid crystal region surrounded by a polymer wall,
Minimize the interface between liquid crystal material and polymer material,
Moreover, it is preferable that at least one liquid crystal region exists in one picture element. Therefore, it is necessary to control the arrangement and size of the liquid crystal region. Particularly, in order to prevent display contrast reduction due to scattering at the interface between the liquid crystal material and the polymer material in a pixel, 70% or more of the pixel is 30% of the size of the pixel in one pixel. One liquid crystal area of the above size
It is desirable to control the state to have one or more.

【0089】このような高分子壁に包囲された液晶領域
は、重合性材料と液晶材料とを含む混合材料を一対の基
板間隙(セル)に注入し、重合性材料を重合反応させて
液晶材料との相分離を行わせることにより得られる。こ
の重合反応が起こる位置を限定するためには、例えば以
下に示すように、セル内で重合性材料および液晶材料が
各々配置され易い場所を形成する方法が考えられる。
In the liquid crystal region surrounded by such a polymer wall, a mixed material containing a polymerizable material and a liquid crystal material is injected into a pair of substrate gaps (cells), and the polymerizable material is polymerized to cause a liquid crystal material. It is obtained by carrying out phase separation with. In order to limit the position where this polymerization reaction occurs, for example, as shown below, a method of forming a place where the polymerizable material and the liquid crystal material are easily arranged in the cell can be considered.

【0090】(1)重合性材料が集まり易い場所を設け
る。例えば、対向配設される一対の基板の内、少なくと
も一方の基板の絵素部以外の部分に重合性材料の濡れ性
が良くなるような薄膜を形成しておく。このことによ
り、重合性材料は、絵素部よりも絵素部以外の部分に集
まり易くなり、絵素部以外の部分で重合反応を進行させ
ることができる。この場合、(重合性材料の表面自由エ
ネルギー)≒(薄膜の表面自由エネルギー)<(液晶材
料の表面自由エネルギー)となるのが好ましく、このよ
うな関係が成立する時、液晶領域を目的とする位置に作
成することが可能となる。
(1) A place where the polymerizable material is easily collected is provided. For example, a thin film that improves the wettability of the polymerizable material is formed in a portion other than the picture element portion of at least one of the pair of substrates that are opposed to each other. As a result, the polymerizable material is more likely to collect in the portion other than the pixel portion than in the pixel portion, and the polymerization reaction can proceed in the portion other than the pixel portion. In this case, it is preferable that (surface free energy of polymerizable material) ≈ (surface free energy of thin film) <(surface free energy of liquid crystal material). When such a relationship is established, the liquid crystal region is targeted. It is possible to create it at the position.

【0091】(2)液晶材料が集まり易い場所を設け
る。例えば、少なくとも一方の基板の絵素部に液晶の濡
れ性が良くなるような薄膜を形成しておく。このことに
より、絵素部に液晶材料が集まり易くなる。
(2) Provide a place where the liquid crystal material is easily collected. For example, a thin film that improves the wettability of liquid crystal is formed on at least one of the picture element portions of the substrate. This makes it easier for the liquid crystal material to collect in the picture element portion.

【0092】(3)重合性材料が集まり易い場所と液晶
材料が集まり易い場所とを各々設ける。例えば、少なく
とも一方の基板の絵素部に液晶の濡れ性が良くなるよう
な薄膜を、また絵素部以外に重合性材料の濡れ性が良く
なるような薄膜を形成しておく。このことにより、絵素
部に液晶領域が形成され易く、絵素部以外の部分に高分
子領域が形成され易くなって、それぞれの領域を明確化
することができる。
(3) A place where the polymerizable material is easily collected and a place where the liquid crystal material is easily collected are provided. For example, a thin film for improving the wettability of liquid crystal is formed on the picture element portion of at least one of the substrates, and a thin film for improving the wettability of the polymerizable material is formed on the portion other than the picture element portion. As a result, a liquid crystal region is easily formed in the picture element portion, and a polymer region is easily formed in a portion other than the picture element portion, so that each region can be clarified.

【0093】上記(1)〜(3)の内、(2)のように
液晶の濡れ性がITOよりよい薄膜を基板上に作成する
というのは金属薄膜を作成する場合以外はあまり実用的
ではないので、反射型で用いる以外は、(1)重合性材
料の濡れ性が良くなるような薄膜を絵素部以外に形成す
る方法が最も適当である。通常、絵素部にはITO(酸
化インジウムと酸化スズとの混合物)からなる電極が形
成されているため、(1)の場合に形成される薄膜の表
面自由エネルギーは、ITOの表面自由エネルギーより
も小さいことが好ましい。さらに、絵素部(ITO)と
絵素部以外との表面自由エネルギーを大きく異ならせる
ためには、薄膜の表面自由エネルギーを40mN/m以
下にするのが好ましい。
Among the above (1) to (3), forming a thin film having liquid crystal wettability better than ITO as in (2) is not very practical except when forming a metal thin film. Since it is not used as a reflection type, (1) a method of forming a thin film that improves the wettability of the polymerizable material on a portion other than the pixel portion is most suitable. Since an electrode made of ITO (a mixture of indium oxide and tin oxide) is usually formed in the pixel portion, the surface free energy of the thin film formed in the case of (1) is higher than the surface free energy of ITO. Is also preferably small. Further, in order to make the surface free energy of the pixel portion (ITO) and the surface other than the pixel portion largely different, the surface free energy of the thin film is preferably 40 mN / m or less.

【0094】また、紫外線照射を行う際に、上記混合材
料の絵素に対応する部分を覆うようにフォトマスクを形
成し、フォトマスクで覆われた部分に照射される紫外線
強度を他の部分の80%以下にすることもできる。紫外
線強度の強い絵素部以外の部分では光重合反応速度が速
く、液晶材料と高分子材料との相分離速度も速いので高
分子材料が速く形成される。一方、紫外線強度の弱い絵
素部では光重合反応速度が遅い。このため、液晶材料が
絵素部に押し出されて、絵素部に液晶領域が生成する。
このように、フォトマスクを用いると、相分離をより明
確化することが可能となる。
Further, when performing the ultraviolet irradiation, a photomask is formed so as to cover the portion corresponding to the picture element of the above-mentioned mixed material, and the ultraviolet intensity applied to the portion covered with the photomask is adjusted to the other portion. It can be 80% or less. The photopolymerization reaction speed is high in the portion other than the pixel portion where the ultraviolet intensity is strong, and the phase separation speed between the liquid crystal material and the polymer material is also high, so that the polymer material is formed quickly. On the other hand, the photopolymerization reaction rate is slow in the pixel portion where the UV intensity is weak. Therefore, the liquid crystal material is pushed out to the picture element portion, and a liquid crystal region is generated in the picture element portion.
As described above, the use of the photomask makes it possible to further clarify the phase separation.

【0095】さらに、一対の基板の表示媒体と反対側面
に偏光板を形成しておくことにより、従来のTN、ST
N、FLC(SSF)またはECBモードを利用した液
晶表示素子とすることができる。
Further, by forming a polarizing plate on the side opposite to the display medium of the pair of substrates, the conventional TN, ST
A liquid crystal display element using N, FLC (SSF) or ECB mode can be used.

【0096】本件発明者は、基板上に表面自由エネルギ
ーの異なる、あるいは、セルギャップの異なる領域で高
分子材料又は液晶材料の親和性が異なることに着目し新
規な高分子壁のパターン化法を開発した。さらに、重合
性材料が硬化されてなる高分子材料に囲まれた液晶領域
を有する素子で液晶領域内で液晶分子が軸対称状(放射
状を含む)に配置され、且つ、実質的にモノドメイン
(又は、数ドメイン)である液晶表示素子を作成するこ
とによりコントラストを改善されることも見いだした。
以下、本発明について実施例に即して更に詳細に説明す
る。
The inventors of the present invention focused on the fact that a polymer material or a liquid crystal material has different affinities in regions having different surface free energies or different cell gaps on a substrate, and thus a novel method for patterning a polymer wall was proposed. developed. Further, in an element having a liquid crystal region surrounded by a polymer material obtained by curing a polymerizable material, liquid crystal molecules are arranged axially symmetrically (including radially) in the liquid crystal region, and substantially monodomain ( It was also found that the contrast can be improved by producing a liquid crystal display device having several domains).
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0097】[0097]

【実施例】以下に、本発明の実施例の概略について説明
する。
EXAMPLE An outline of an example of the present invention will be described below.

【0098】 (液晶領域と高分子領域(壁)の制御
の必要性) ドットマトリクス方式で画像を表示する場合、一つ一つ
の絵素となり表示に関係する部分は、規則的に並べら
れ、全体で画像を構成する。液晶表示素子では、通常、
単純マトリクス方式や、アクティブマトリクス方式など
の駆動方式によって、これが実現されている。
(Necessity of Control of Liquid Crystal Region and Polymer Region (Wall)) When an image is displayed by the dot matrix method, each pixel becomes a pixel and the portion related to the display is regularly arranged and Configure the image with. In a liquid crystal display device,
This is realized by a driving method such as a simple matrix method or an active matrix method.

【0099】また、本発明の液晶表示素子においては、
高分子材料と液晶材料との複合膜を表示媒体として利用
する。この複合膜を偏光板にて挟む事によって液晶領域
の旋光性、複屈折性を電界によって制御して光線の透過
状態と遮断状態を作り出す。この時、高分子領域は光学
的に等方的でその光学特性が表示に用いる印加電界によ
っては変化しないので、表示における見やすさの指標と
なる透過状態と遮断状態の透過率の比であるコントラス
ト比で十分な値を得る為には、基板上に貼付する偏光板
の配置は、その透過軸が互いに直交するようにするのが
よい。しかし、この偏光板の配置においても液晶領域の
大きさが十分にそろっていないと、透過率のむらとな
り、また、ざらつきの原因をとなる。
In the liquid crystal display element of the present invention,
A composite film of a polymer material and a liquid crystal material is used as a display medium. By sandwiching this composite film between polarizing plates, the optical rotation and birefringence of the liquid crystal region are controlled by an electric field to create a light transmitting state and a light blocking state. At this time, the polymer region is optically isotropic and its optical characteristics do not change depending on the applied electric field used for display. Therefore, the contrast, which is the ratio of the transmittance in the transmission state and the transmittance in the blocking state, which is an index of the visibility in the display. In order to obtain a sufficient value for the ratio, the polarizing plates to be attached on the substrate should be arranged so that their transmission axes are orthogonal to each other. However, even in this arrangement of the polarizing plate, if the liquid crystal regions are not sufficiently aligned, the transmittance becomes uneven and the roughness is caused.

【0100】この各絵素毎の透過率のバラツキを抑制す
る手段として、この絵素一つ一つに含まれる液晶領域の
数を増やし、個々の液晶領域の光学特性のばらつきが絵
素の特性に反映されないようにする方法がある。しか
し、この方法では、必然的に高分子材料が絵素内に形成
されるため、透過率が低下する。表示素子全体の透過率
としては、各絵素の液晶領域は絵素でない部分にくら
べ、集中している事が望ましく、さらに好ましくは、各
絵素は単一の液晶領域によって占められることが望まし
い。
As a means for suppressing the variation in the transmittance of each picture element, the number of liquid crystal regions included in each picture element is increased so that the variation in the optical characteristics of each liquid crystal area causes the characteristic of the picture element. There is a way to prevent it from being reflected in. However, in this method, the polymer material is inevitably formed in the picture element, so that the transmittance is lowered. As for the transmittance of the entire display element, it is desirable that the liquid crystal region of each picture element is concentrated more than the non-picture element portion, and more preferably, each picture element is occupied by a single liquid crystal region. .

【0101】このように液晶領域の形成される位置、そ
の形状を絵素の領域に十分に制御して形成する事は、十
分な透過率の確保、ざらつきの回避の上で重要である。
In this way, it is important to sufficiently control the position where the liquid crystal region is formed and the shape thereof in the pixel region so as to secure a sufficient transmittance and avoid the roughness.

【0102】 (自由エネルギーの制御を利用した素
子の作製) 本発明では、この複合膜における液晶領域と高分子領域
の位置の制御方法として自由エネルギーの制御を行うと
いう手法を提案する。この自由エネルギーの制御下で、
混合物が単一相にある状態から相分離を起こさせ、目的
とする位置、形状に分離した2相を形成させ、これを固
定する事によって、目的とする液晶領域と高分子領域の
位置・形状への制御が実現される。
(Production of Device Utilizing Control of Free Energy) The present invention proposes a method of controlling free energy as a method of controlling the positions of the liquid crystal region and the polymer region in this composite film. Under control of this free energy,
By causing phase separation from the state where the mixture is in a single phase, forming two phases separated into the target position and shape, and fixing them, the position and shape of the target liquid crystal region and polymer region Control is realized.

【0103】素子の作製過程で、液晶領域と高分子領域
とを分離して形成するには、液晶材料と重合性材料(プ
レポリマー)の混合物が単一の相にある状態から、徐々
に温度を下げることによって相分離を起こさせ、この分
離した状態を固定する方法が有る。本発明では、この相
分離している段階での流動性のある異なる2相の物理的
及び、化学的な性質の差、或は、2相の境界をなす界面
の持つ性質を利用して、それぞれの相の位置、形状を制
御する事により、作製された複合膜における液晶領域と
高分子領域の位置、および形状を制御可能とする。
In the process of manufacturing the device, in order to separate the liquid crystal region and the polymer region from each other, the temperature of the mixture of the liquid crystal material and the polymerizable material (prepolymer) is gradually changed from that in a single phase. There is a method of causing phase separation by lowering and fixing the separated state. In the present invention, the difference in the physical and chemical properties of the two phases having different fluidity at the stage of phase separation, or the property of the interface forming the boundary between the two phases is utilized. By controlling the position and shape of each phase, the position and shape of the liquid crystal region and the polymer region in the produced composite film can be controlled.

【0104】これは、上記従来の技術と比較して、液晶
領域と高分子領域の位置を制御する場合に非常に有効な
手法である。この手法においては、プレポリマーの重合
における反応速度の大小が、この液晶表示装置に於ける
液晶領域と高分子領域との位置および形状に大きな影響
を与えない為である。
This is a very effective method in controlling the positions of the liquid crystal region and the polymer region, as compared with the above conventional technique. This is because in this method, the magnitude of the reaction rate in the polymerization of the prepolymer does not significantly affect the positions and shapes of the liquid crystal region and the polymer region in this liquid crystal display device.

【0105】 (制御可能な自由エネルギーの種類) 本発明には、液晶表示素子の基板の内側で、必要な精度
で制御可能な自由エネルギーが適している。この制御可
能な自由エネルギーとしては、界面自由エネルギー、電
界エネルギー、静磁界エネルギーなどが含まれる。
(Type of Controllable Free Energy) Free energy that can be controlled with required accuracy inside the substrate of the liquid crystal display element is suitable for the present invention. The controllable free energy includes interface free energy, electric field energy, static magnetic field energy, and the like.

【0106】 (自由エネルギーの制御による相分離
の制御のメカニズム) 本発明では、基本的には、従来の方法の様な重合性材料
の重合を利用した相分離ではなく、温度の制御に伴う熱
相分離を利用する。このため、相分離の過程において、
その系の振る舞いは熱力学によって記述される。液晶表
示素子の実際の作製過程において、実質的には、物質の
出入りがなく、しかも、基板の熱容量は、液晶材料と高
分子材料とを含む複合膜の熱容量に比べて十分大きいと
みなすことができる。さらに、相分離の起きる時間スケ
ールに比べて、液晶分子やプレポリマー分子が表示素子
の絵素の大きさの距離を熱運動によって進む時間は十分
に短く、実質的には複合膜が熱平衡の系となっていると
考えることができる。このような、閉じており、熱平衡
状態にある熱力学的な系の挙動は、通常、自由エネルギ
ーを用いて記述される。
(Mechanism of Control of Phase Separation by Controlling Free Energy) In the present invention, basically, not the phase separation utilizing the polymerization of the polymerizable material as in the conventional method but the heat caused by the temperature control is used. Use phase separation. Therefore, in the process of phase separation,
The behavior of the system is described by thermodynamics. In the actual manufacturing process of the liquid crystal display element, it can be considered that the substance does not substantially enter and leave and the heat capacity of the substrate is sufficiently larger than the heat capacity of the composite film including the liquid crystal material and the polymer material. it can. Furthermore, compared to the time scale at which phase separation occurs, the time for liquid crystal molecules or prepolymer molecules to travel a distance equivalent to the size of the picture element of the display element due to thermal motion is sufficiently short, and the composite film is essentially a system in thermal equilibrium. Can be considered as. The behavior of such a thermodynamic system, which is closed and in thermal equilibrium, is usually described using free energy.

【0107】一般に、自由エネルギーにはヘルムホルツ
の自由エネルギーと、ギブスの自由エネルギーが、それ
ぞれ、一定体積、一定圧力の場合に用いられる。これら
の区分が必要になるのは、一定体積の条件にくらべ、一
定圧力の条件において、系を支配する自由エネルギーに
対して系外部からの圧力のする仕事を考慮する必要があ
るような場合(気体が系に接している場合など)であ
る。いま考慮する液晶表示素子に関しては、ほぼ剛直な
基板間のスペーサー等によって支持されている空隙とい
う、一定体積に近い条件で、さらに液相(等方相)また
は液晶相といった凝縮系の相のみによって構成されてい
る混合物の相分離挙動が議論されるため、前記自由エネ
ルギーの区分は必要ない。
Generally, free energy of Helmholtz and free energy of Gibbs are used as the free energy in the case of a constant volume and a constant pressure, respectively. These divisions are necessary when the work of pressure from outside the system with respect to the free energy that governs the system needs to be considered under the condition of constant pressure, as compared to the condition of constant volume ( If the gas is in contact with the system). Regarding the liquid crystal display element to be considered now, under the condition that the voids supported by spacers between substrates that are almost rigid are close to a certain volume, and only the condensed phase such as liquid phase (isotropic phase) or liquid crystal phase is used. The division of the free energy is not necessary, since the phase separation behavior of the constituent mixture is discussed.

【0108】この自由エネルギーを制御することによっ
て、人為的に液晶領域と高分子領域の位置や形状を制御
することが可能なことを、以下に説明する。
It will be described below that the position and shape of the liquid crystal region and the polymer region can be artificially controlled by controlling this free energy.

【0109】液晶表示素子の作製過程は、2枚の基板に
液晶材料とプレポリマーの混合物を等方相になるような
温度で注入した後、徐冷によって、等方相と液晶相に分
離させ、これを固定する手段を用いる過程を含むものと
する。このような作製過程においては、液晶相と等方相
の相分離が起きているときに、2相の少なくとも一方
か、あるいは、その相の界面に対する自由エネルギーの
制御を行うことにより、この相分離に関係している系全
体の自由エネルギーが、目的とする液晶領域と高分子領
域の配置・形状が達成された場合に最低になるように制
御する事ができる。この制御の下で実際に実現される液
晶領域の配置、形状は、この制御を行わない場合に比
べ、より目的物に近くなる。
In the manufacturing process of a liquid crystal display element, a mixture of a liquid crystal material and a prepolymer is injected into two substrates at a temperature such that an isotropic phase is obtained, and then slowly cooled to separate the isotropic phase and the liquid crystal phase. , Including the process of using means for fixing this. In such a manufacturing process, when phase separation between a liquid crystal phase and an isotropic phase is occurring, the free energy is controlled for at least one of the two phases or the interface between the phases to achieve this phase separation. It is possible to control the free energy of the entire system related to the above so as to be the minimum when the desired arrangement and shape of the liquid crystal region and the polymer region are achieved. The arrangement and shape of the liquid crystal regions that are actually realized under this control become closer to the object as compared with the case where this control is not performed.

【0110】さらに、この少なくとも一方の相か、ある
いは、その相の界面に対する自由エネルギーの制御を空
間的かつ選択的にパターン化して行うことにより、この
パターンに一致した相の配置が実現される。
Further, by spatially and selectively patterning the control of the free energy with respect to at least one of the phases or the interface of the phase, the phase arrangement conforming to this pattern is realized.

【0111】 (具体的な自由エネルギーの制御とそ
のメカニズム) ここで、より具体的な自由エネルギーの制御手法を用い
た場合の液晶領域の制御メカニズムについて説明する。
(Specific Control of Free Energy and Mechanism Thereof) Here, a control mechanism of the liquid crystal region when a more specific control method of free energy is used will be described.

【0112】(1)(界面自由エネルギーの制御による
相分離方法) 液晶相と等方相に対する界面自由エネルギーの異なる材
料を、予め、基板に塗布しておき、この材料をパターニ
ングし、このパターンに従って液晶相を配置する事がで
きる。これは、この材料が配置されている基板上の部分
の液晶相に対する界面自由エネルギーと、等方相に対す
る界面自由エネルギー、それに、この材料が配置されて
いない基板上の部分の液晶相および等方相に対する各界
面自由エネルギーの4者の関係を後述するように適宜定
めることによって、制御可能となる。このようにして配
置された液晶領域を固定することにより液晶領域を目的
の位置・形状に制御できる。以下、この相分離方法に関
して詳細に説明する。
(1) (Phase Separation Method by Controlling Interface Free Energy) A material having different interface free energies for a liquid crystal phase and an isotropic phase is applied to a substrate in advance, and this material is patterned. A liquid crystal phase can be arranged. This is due to the interfacial free energy for the liquid crystal phase on the substrate where this material is placed, the interfacial free energy for the isotropic phase, and the liquid crystal phase and isotropic for the portion on the substrate where this material is not placed. It can be controlled by appropriately setting the relationship among the four types of interfacial free energy with respect to the phase as described later. By fixing the liquid crystal region thus arranged, the liquid crystal region can be controlled to a desired position / shape. Hereinafter, this phase separation method will be described in detail.

【0113】(a)(液晶材料と高分子材料の相分離
法) 本発明は、液晶材料と重合性材料との均一混合物に於け
る該重合性材料を重合させることにより液晶材料と高分
子材料を相分離させるときに、基板上に表面自由エネル
ギーの異なる又はセルギャップの異なる2種の領域をパ
ターン化して作成することにより、該2種の領域で高分
子材料、液晶材料の親和力が相互に異なることを利用し
て、液晶材料と高分子材料の相分離を行う方法を含んで
いる。
(A) (Phase Separation Method of Liquid Crystal Material and Polymer Material) The present invention relates to a liquid crystal material and a polymer material by polymerizing the polymerizable material in a uniform mixture of the liquid crystal material and the polymerizable material. When phase separation is performed, two types of regions having different surface free energies or different cell gaps are patterned and formed on the substrate, so that the affinity of the polymer material and the liquid crystal material are mutually different in the two types of regions. It includes a method of performing phase separation between a liquid crystal material and a polymer material by utilizing the difference.

【0114】図10に本発明に使用される液晶セルの代
表例を示す。図10(a)は、液晶セルの断面図であ
り、図10(b)は液晶セルの平面図である。本発明の
液晶セルは、一対の基板1、2と、各基板1、2の相互
に対向する表面にそれぞれ形成された電極3、4とを備
える。一対の基板1、2の内、少なくとも一方の基板1
上に、絵素領域外に高分子材料または無機材料で作成さ
れた凸部分16を形成し、絵素領域部分を該凸部分16
で実質的に取り囲ませた構造である。該液晶セルに、液
晶材料と重合性材料との混合物に紫外線(紫外線重合性
材料の場合)又は熱(熱重合性材料の場合)を加え、該
重合性材料を高分子化し、液晶材料と高分子材料の相分
離を行わせる。
FIG. 10 shows a typical example of the liquid crystal cell used in the present invention. 10A is a sectional view of the liquid crystal cell, and FIG. 10B is a plan view of the liquid crystal cell. The liquid crystal cell of the present invention includes a pair of substrates 1 and 2 and electrodes 3 and 4 formed on surfaces of the substrates 1 and 2 facing each other. At least one of the pair of substrates 1 and 2
A convex portion 16 made of a polymer material or an inorganic material is formed outside the picture element region, and the picture element region portion is formed by the convex portion 16.
The structure is substantially surrounded by. To the liquid crystal cell, ultraviolet light (in the case of an ultraviolet polymerizable material) or heat (in the case of a heat polymerizable material) is added to a mixture of a liquid crystal material and a polymerizable material to polymerize the polymerizable material to increase the liquid crystal material Allows phase separation of molecular materials.

【0115】本発明では、樹脂重合速度が樹脂移動速度
より十分遅い場合、基板1上に液晶材料に対する親和性
の異なる表面が存在するために、一部相分離した液晶分
子が親和性のより高い領域に集まり、重合性材料を他方
の領域へと押し出す。又は、セルギャップが小さい領域
のおいては、少量の重合性材料で高分子壁を形成できる
ために、あたかも重合性材料がパターン化されたセルギ
ャップの小さな領域に集まってくる。このため本発明で
は、基板1、2内にパターン化された領域に沿って、高
分子壁8が形成され、液晶領域7が他方の領域に明確に
分離することができる。
In the present invention, when the resin polymerization rate is sufficiently slower than the resin migration rate, the liquid crystal molecules partially phase-separated have a higher affinity because the surface having different affinity for the liquid crystal material exists on the substrate 1. Collect in one area and extrude the polymerizable material into the other area. Alternatively, in the region where the cell gap is small, the polymer wall can be formed with a small amount of the polymerizable material, so that the polymerizable material gathers in the patterned region where the cell gap is small. Therefore, in the present invention, the polymer wall 8 is formed along the patterned region in the substrates 1 and 2, and the liquid crystal region 7 can be clearly separated into the other region.

【0116】この場合、相分離を行うに際して、液晶領
域内の液晶領域と基板材料間に従来の方法で形成されて
いた液晶材料と高分子材料が混合した領域の形成が抑制
され、電圧飽和時に高分子壁内に閉じ込められた液晶分
子による複屈折光の光り漏れが防止できる。
In this case, when the phase separation is performed, the formation of a region in which the liquid crystal material and the polymer material are mixed by the conventional method between the liquid crystal region in the liquid crystal region and the substrate material is suppressed, and the voltage is saturated. It is possible to prevent light leakage of birefringent light due to liquid crystal molecules trapped in the polymer wall.

【0117】この方法では、表面自由エネルギーが異な
る領域をパターン化した基板を、一方だけ使用して、パ
ターン化基板−非パターン化基板の組み合せで使用して
も本発明の効果が十分に得られる。更に、両基板をパタ
ーン化基板でセル化することによっても本発明の効果が
十分に得られる。さらに、両基板をパターン化基板でセ
ル化する場合、両基板のパターンの形状を必ずしも同一
にする必要はなく、例えば、単純マトリックスの場合、
両基板をストライプ状に表面自由エネルギーの異なる領
域を作成し、両基板のパターンを相互に直交させたセル
を使用することにより格子状に高分子壁が形成された液
晶表示素子を作成することができる。
According to this method, the effect of the present invention can be sufficiently obtained even if only one of the substrates having the regions having different surface free energies patterned is used and the substrate is used in the combination of the patterned substrate and the non-patterned substrate. . Further, the effect of the present invention can be sufficiently obtained by forming both substrates into cells using patterned substrates. Furthermore, when both substrates are made into cells with patterned substrates, the shapes of the patterns on both substrates do not necessarily have to be the same.
It is possible to create a liquid crystal display device in which polymer walls are formed in a lattice pattern by using cells in which regions of different surface free energies are formed in stripes on both substrates and the patterns of both substrates are orthogonal to each other. it can.

【0118】(b)(表面自由エネルギーの関係) 本発明は、表面自由エネルギーの違いにより液晶材料と
高分子材料を規則的に分離する方法であり、液晶材料と
硬化性モノマーとの表面自由エネルギーの大小、基板と
パターン領域との表面自由エネルギーの大小の関係が重
要である。
(B) (Relationship between Surface Free Energy) The present invention is a method for regularly separating a liquid crystal material and a polymer material by the difference in surface free energy, and the surface free energy between the liquid crystal material and the curable monomer. Of the surface free energy between the substrate and the pattern region is important.

【0119】i)(液晶材料の表面自由エネルギーγLC
>重合性材料の表面自由エネルギーγMの場合) この場合、図11(a)に示すように、絵素領域以外の
少なくとも一部分の凸部分16の表面を表面自由エネル
ギーの低い部分とすることにより、図11(b)に示す
ように絵素以外の部分に高分子壁8を作成することが可
能となる。
I) (Surface free energy of liquid crystal material γ LC
> Case of Surface Free Energy γ M of Polymerizable Material In this case, as shown in FIG. 11A, the surface of at least a part of the convex portion 16 other than the pixel region is made to have a low surface free energy. As shown in FIG. 11B, it is possible to form the polymer wall 8 on a portion other than the picture element.

【0120】重合性材料中に、F(フッ素)原子を有す
る重合性モノマーを重合性材料組成中に添加することに
より重合性材料の表面自由エネルギーが低下し、本発明
の効果がより顕著に現れより好ましい。さらに、この場
合、F原子を有する重合性モノマーと液晶材料との相溶
性が一般的に低いために、相分離後の液晶モノマーとの
分離が良好になり、高分子壁中への液晶モノマーの溶解
量が減少する。このため、液晶領域内で液晶材料と基板
との界面に存在する高分子材料中に存在する液晶分子の
量が減少し、従来技術の項で説明したような飽和電圧印
加時に、電場に応答しない液晶分子の量が減少し、表示
上のコントラストが向上する。さらに、F原子を有する
重合性モノマーが存在すると、液晶材料と高分子材料の
界面にF原子が偏在して分布するために、液晶材料と高
分子材料のアンカリング強度が低下し、駆動電圧を低下
させる効果がある。
By adding a polymerizable monomer having an F (fluorine) atom to the polymerizable material in the polymerizable material composition, the surface free energy of the polymerizable material is lowered, and the effect of the present invention is more remarkably exhibited. More preferable. Furthermore, in this case, since the compatibility between the polymerizable monomer having an F atom and the liquid crystal material is generally low, the separation of the liquid crystal monomer after the phase separation is good, and the liquid crystal monomer in the polymer wall is separated. The amount of dissolution decreases. For this reason, the amount of liquid crystal molecules existing in the polymer material existing at the interface between the liquid crystal material and the substrate in the liquid crystal region is reduced, and it does not respond to the electric field when the saturation voltage is applied as described in the section of the prior art. The amount of liquid crystal molecules is reduced, and the display contrast is improved. Furthermore, when a polymerizable monomer having an F atom is present, the F atom is unevenly distributed at the interface between the liquid crystal material and the polymer material, so that the anchoring strength of the liquid crystal material and the polymer material is reduced, and the driving voltage is reduced. Has the effect of lowering.

【0121】絵素以外の基板上の部分でパターン化され
た領域に使用する材料としてF原子を含む高分子材料を
使用することにより、表面自由エネルギーを極端に低下
させることが可能となり好ましい。
It is preferable to use a polymer material containing an F atom as a material to be used in a patterned region in a portion other than the picture element on the substrate, since the surface free energy can be extremely lowered.

【0122】絵素部分に、表面自由エネルギーの高い薄
膜を形成することによっても、本発明の効果が得られ
る。
The effect of the present invention can also be obtained by forming a thin film having a high surface free energy on the pixel portion.

【0123】ii)(液晶材料の表面自由エネルギーγ
LC<重合性材料の表面自由エネルギーγMの場合) この場合、図12(a)に示されるように、絵素領域内
の少なくとも一部分に絵素領域以外の領域よりも表面自
由エネルギーが低い領域部分を凸部分16を用いて作成
することにより、絵素以外の部分に高分子壁8を作成す
ることが可能となる。
Ii) (Surface free energy γ of liquid crystal material)
LC <Case of Surface Free Energy of Polymerizable Material γ M ) In this case, as shown in FIG. 12A, in at least a part of the pixel region, the surface free energy is lower than the region other than the pixel region. By forming the portion using the convex portion 16, it is possible to form the polymer wall 8 on the portion other than the picture element.

【0124】このように本発明は、液晶材料の表面自由
エネルギーγLCと重合性材料の表面自由エネルギーγM
との大小関係に関する前記i)およびii)の両方の場
合、片方の基板1上に表面自由エネルギーの異なるパタ
ーンを形成し、いわば表面自由エネルギーの差により液
晶材料を一定の領域に閉じ込めてしまう効果を図るもの
である。このとき、両基板1、2上に表面自由エネルギ
ーが異なる領域をパターニングすれば、上記効果が助長
されより好ましい。この場合、両基板1、2上の表面自
由エネルギーが異なる領域のパターンは、同一である必
要はなく異なっていてもよい。例えば、単純マトリック
ス駆動用セルにおいては、ストライプ状の表面自由エネ
ルギーが異なる領域を作成し上下基板1、2で、各基板
1、2に於ける領域のパターンが互いに直交するように
組み合わせてもよい。
As described above, according to the present invention, the surface free energy γ LC of the liquid crystal material and the surface free energy γ M of the polymerizable material are
In the case of both i) and ii) regarding the magnitude relationship with, the effect of forming a pattern having different surface free energy on one substrate 1 and confining the liquid crystal material in a certain region due to the difference in surface free energy. Is intended. At this time, it is more preferable to pattern regions having different surface free energies on both substrates 1 and 2 because the above effect is promoted. In this case, the patterns of the regions having different surface free energies on both substrates 1 and 2 do not have to be the same and may be different. For example, in a simple matrix driving cell, stripe-shaped regions having different surface free energies may be created and combined so that the patterns of the regions on the upper and lower substrates 1 and 2 are orthogonal to each other. .

【0125】(2)(表面改質の方法) この表面自由エネルギーの制御方法は、上記の様な材料
による方法に代えて、基板の表面の改質を選択的に行う
事によっても実現できる。本発明の液晶表示素子におい
ては、配向膜表面をラビング処理によって選択的に改質
させ、高分子材料と液晶材料とを相分離し、それぞれを
偏在させることを特徴としている。具体的には、電極や
薄膜によって段差を規則的に形成し、ラビング処理によ
るラビング布の毛の当たり具合による方法、配向膜表面
の特定位置にレジスト等の薄膜を更に形成し、そのうえ
からラビング処理する方法が挙げられる。これらの方法
を用いることで、ラビングによって電極部と非電極部と
で配向膜表面を改質することができる。このような改質
を行うことで、配向膜表面に選択的に光学異方性を付与
させたり、電極や配向膜などの段差から得られるセルギ
ャップの違い、ラビング強度の違いからくる配向膜表面
の粗さが異なるために、モノマー重合速度、重合に伴う
液晶材料、高分子材料の移動度を制御することも可能で
ある。このような作用を総合して液晶材料と高分子材料
との相分離を明確に行い、なお且つ、高分子壁のパター
ン化を行うことができる。
(2) (Method of Surface Modification) This method of controlling the surface free energy can be realized by selectively modifying the surface of the substrate instead of the method using the above material. The liquid crystal display element of the present invention is characterized in that the surface of the alignment film is selectively modified by a rubbing treatment to separate the polymer material and the liquid crystal material into phases, and the respective materials are unevenly distributed. Specifically, a step is regularly formed by electrodes and thin films, a method by rubbing treatment of the bristles of the rubbing cloth, a thin film such as a resist is further formed at a specific position on the surface of the alignment film, and then the rubbing treatment is performed. There is a method of doing. By using these methods, it is possible to modify the surface of the alignment film between the electrode portion and the non-electrode portion by rubbing. By carrying out such modification, the alignment film surface can be selectively provided with optical anisotropy, the cell gap obtained from the steps of the electrodes or the alignment film, or the rubbing strength of the alignment film surface. It is also possible to control the rate of monomer polymerization, the mobility of the liquid crystal material and the mobility of the polymer material that accompany polymerization due to the different roughness. By combining such actions, the phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be clearly performed, and the polymer wall can be patterned.

【0126】この具体的な手段としては、ラビングの方
法、グロー放電の方法、エッチングなどの化学処理の方
法、電磁波や放射線などの照射などの方法がある。ラビ
ングの方法は、従来から、液晶分子を特定の方向に配向
させる手段として用いられる。ここでは、このラビング
によって、液晶分子が基板に対して持つ表面自由エネル
ギーがラビングの強度に応じて変化することを利用す
る。
As specific means therefor, there are a rubbing method, a glow discharge method, a chemical treatment method such as etching, and an irradiation method with electromagnetic waves and radiation. The rubbing method has been conventionally used as a means for aligning liquid crystal molecules in a specific direction. Here, it is utilized that the surface free energy of the liquid crystal molecules with respect to the substrate changes according to the rubbing intensity due to the rubbing.

【0127】ラビングは、基板を特定の方向に擦り、こ
の機械的な摩擦によって引き起こされる表面の改質を利
用している。このため、基板上の位置によって、選択的
にラビングの強度を変化させる事によって、表面自由エ
ネルギーを制御できる。このラビングの強度は、上記の
機械的な摩擦における圧力、速度、回数などによって制
御可能であるが、絵素程度の大きさのスケールでの制御
力には、感光性樹脂等のパターニングによる配向膜の保
護によってラビングの強度を選択的に弱めたり、ラビン
グされる配向膜などの表面自体に予め凹凸を設け、この
凹凸によってラビング強度を位置に関して選択的に制御
する方法、あるいは、ラビングする時に用いられる、摩
擦材料によってパターニングする方法などがある。
Rubbing rubs the substrate in a particular direction and utilizes the surface modification caused by this mechanical friction. Therefore, the surface free energy can be controlled by selectively changing the rubbing strength depending on the position on the substrate. The strength of this rubbing can be controlled by the pressure, speed, number of times, etc. in the above mechanical friction, but the control force on the scale of the size of a picture element requires an alignment film formed by patterning a photosensitive resin or the like. Is used to selectively weaken the rubbing strength by protecting the surface, or to provide unevenness on the surface itself such as an alignment film to be rubbed in advance and selectively control the rubbing strength with respect to the position by this unevenness, or used when rubbing There is a method of patterning with a friction material.

【0128】また、グロー放電、エッチング、電磁波や
放射線の照射などの方法によっても、上記に挙げたよう
なラビング強度に関する絵素程度のサイズの位置の選択
実現される。
Further, by the method such as glow discharge, etching, irradiation of electromagnetic waves or radiation, the selection of the position of the size of a picture element related to the rubbing strength can be realized.

【0129】基板を2枚貼り合わせてセルを構成し、液
晶材料と重合性材料との混合材の注入後に相分離を起こ
させた場合に、前述したように液晶相に対して表面自由
エネルギーの低下した領域では液晶相が集中する。この
ため、目的とする位置、形状への液晶領域の配置が可能
となる。
When two cells are bonded together to form a cell and phase separation is caused after injection of a mixture of a liquid crystal material and a polymerizable material, the surface free energy of the liquid crystal phase is increased as described above. The liquid crystal phase concentrates in the lowered region. Therefore, the liquid crystal region can be arranged in a desired position and shape.

【0130】(3)(電界印加の方法) また、外場の一例として電界を印加した状態で相分離を
起こさせ、液晶相と等方相の誘電率の差を利用して、誘
電率の大きい液晶相を電極下に集めることができる。こ
れは、誘電率の大きな物質に電界を印加した場合、そこ
に生じる電束密度と電界によって空間に蓄積される電界
エネルギーが、自由エネルギーを変化させることに起因
する。このとき、熱力学的な平衡に関する議論には、電
源によってなされる仕事も考慮する必要がある。電圧印
加による電源からの電荷の流出にともなって電源の失う
エネルギーは、この空間に蓄積される電界エネルギーの
ちょうど2倍のエネルギーとなり、電源まで含めた系全
体の自由エネルギーは、空間に蓄積した電界エネルギー
の分だけ低下し、このエネルギーは、最終的には熱の形
態で散逸される。このため、この電源によって電界が印
加された空間に存在する物質の誘電率が大きいほど、系
全体の自由エネルギーは低下し、このエネルギーが低下
する方向に系の平衡は変化していく。
(3) (Method of Applying Electric Field) Further, as an example of an external field, phase separation is caused in a state where an electric field is applied, and the difference in dielectric constant between the liquid crystal phase and the isotropic phase is used to change the dielectric constant. Large liquid crystal phases can be collected under the electrodes. This is because when an electric field is applied to a substance having a large dielectric constant, the electric flux density generated therein and the electric field energy accumulated in the space due to the electric field change the free energy. At this time, it is necessary to consider the work done by the power source in the discussion on thermodynamic equilibrium. The energy lost by the power source due to the outflow of electric charges from the power source due to the applied voltage is exactly twice the electric field energy stored in this space, and the free energy of the entire system including the power source is the electric field stored in the space. It is reduced by the amount of energy, which is eventually dissipated in the form of heat. Therefore, the larger the permittivity of the substance existing in the space to which the electric field is applied by the power source, the lower the free energy of the entire system, and the equilibrium of the system changes in the direction of decreasing the energy.

【0131】つまり、液晶相の誘電率が等方相の誘電率
に比べて大きい場合、しかも、電界の印加されている領
域と、印加されていない領域がある場合には、電界の印
加されている領域に液晶相、印加されていない領域に等
方相が分布する。この分布を固定することによって、電
界下に液晶領域を集中させることができる。この電圧の
印加を表示用電極を用いて行った場合、表示に必要な液
晶材料が表示用電極下に集まるだけでなく、液晶領域の
形状も電極の形状に合うため都合がよい。
That is, when the dielectric constant of the liquid crystal phase is larger than that of the isotropic phase, and when there are regions where the electric field is applied and regions where the electric field is not applied, the electric field is not applied. The liquid crystal phase is distributed in the existing area and the isotropic phase is distributed in the non-applied area. By fixing this distribution, the liquid crystal region can be concentrated under the electric field. When this voltage is applied using the display electrode, it is convenient because not only the liquid crystal material necessary for display is collected under the display electrode, but also the shape of the liquid crystal region matches the shape of the electrode.

【0132】(4)(磁界印加の方法) この外場による液晶領域の形成の制御は、電界ではなく
磁界によっても実現できることはいうまでもない。この
場合、液晶相と等方相の各透磁率の差を利用する。基本
的なメカニズムは、電界の場合と同様であるが、電界を
印加する際に用いられる電極によるパターンニングの場
合と異なり、パターニングは、前記混合材料が注入済み
のセルを、透磁率が高くかつ透磁率がパターニングされ
た基板によって挟み、外部から磁界を印加する事によっ
て実現できる。
(4) (Method of applying magnetic field) It goes without saying that the control of the formation of the liquid crystal region by the external field can be realized not by the electric field but by the magnetic field. In this case, the difference in magnetic permeability between the liquid crystal phase and the isotropic phase is used. The basic mechanism is the same as in the case of an electric field, but unlike the case of patterning by an electrode used when applying an electric field, patterning is performed in a cell in which the mixed material has been injected and has a high magnetic permeability and It can be realized by sandwiching between substrates having magnetic permeability and applying a magnetic field from the outside.

【0133】(5)(空隙制御の方法) また、表示素子に用いられる2枚の基板の間の空隙を制
御する方法がある。この方法としては、これらの基板の
貼り合わせ以前に、2枚の基板の内、液晶材料と高分子
材料との複合膜が構成される面の少なくとも一方に、感
光性樹脂などを用いて、凹凸を形成してから2枚の基板
の貼り合わせを行う事などが可能である。この方法で
は、基板間の空隙の大きい領域と小さい領域とが存在す
る。相分離した2相の界面には、界面の面積を小さくす
る様な界面自由エネルギーが作用し、このため、この界
面ができるだけ小さくなるような配置となる。これは、
相分離による界面の発生によって界面の自由エネルギー
が生じ、これによる自由エネルギー増分をなるべく小さ
くするように系の平衡が移動するためである。
(5) (Method of controlling voids) There is also a method of controlling the voids between the two substrates used for the display element. As this method, before bonding these substrates, at least one of the surfaces of the two substrates on which the composite film of the liquid crystal material and the polymer material is formed is made uneven by using a photosensitive resin or the like. It is possible to bond two substrates after forming the substrate. In this method, there are regions with large and small voids between the substrates. Interface free energy that reduces the area of the interface acts on the interface between the two phases that have been phase-separated, so that the interface is arranged to be as small as possible. this is,
This is because the free energy of the interface is generated by the generation of the interface due to the phase separation, and the equilibrium of the system is moved so that the increment of the free energy due to this is minimized.

【0134】本発明では、液晶領域は高分子材料に囲ま
れるように配置するため、この界面によって液晶相が囲
まれた状態となる。従って、相分離後の液晶相および等
方相は、それぞれの体積がほぼ一定の条件で2相の界面
の面積が小さくなるような配置、つまり、液晶相がより
空隙の広い部分に配置され、等方相は、空隙の狭い部分
に配置される。
In the present invention, since the liquid crystal region is arranged so as to be surrounded by the polymer material, the liquid crystal phase is surrounded by this interface. Therefore, the liquid crystal phase and the isotropic phase after the phase separation are arranged such that the area of the interface between the two phases is small under the condition that the respective volumes are substantially constant, that is, the liquid crystal phase is arranged in a portion having a larger void, The isotropic phase is arranged in a narrow space.

【0135】上記のように、基板上の表面自由エネルギ
ーにより、相分離してきた液晶材料を一定領域に閉じ込
める事ができるが、液晶材料と重合性材料の混合比率が
液晶材料に偏っている場合、隣り合った絵素に対応する
液晶領域が結合してしまい部分的に大きな液晶ドメイン
が形成され、表示のざらつきの原因となる場合がある。
本発明では、規則的なパターンの一つ一つで液晶材料と
高分子材料の分離を達成する事により均一な表示特性を
有する液晶表示素子が作成される。従って、物質の移動
をコントロールするために表面自由エネルギー差以外の
方法を併用することが好ましい。
As described above, the surface free energy on the substrate can confine the phase-separated liquid crystal material in a certain region, but when the mixing ratio of the liquid crystal material and the polymerizable material is biased to the liquid crystal material, In some cases, liquid crystal regions corresponding to adjacent picture elements are combined and a large liquid crystal domain is partially formed, which may cause roughness of display.
In the present invention, a liquid crystal display device having uniform display characteristics is produced by achieving the separation of the liquid crystal material and the polymer material in each of the regular patterns. Therefore, it is preferable to use a method other than the difference in surface free energy in order to control the movement of the substance.

【0136】表面自由エネルギー差以外の物質の移動を
コントロールする方法としては、液晶材料の析出する領
域のセルギャップを高分子壁が形成される領域のセルギ
ャップより大きくする方法がある。この場合、素子作成
時の絵素領域のセルギャップd1と、少なくとも絵素領
以外の一部のセルギャップd2(最小値)とが、 0.1×d1≦d2≦0.9×d1 ・・・(3) の関係を満足させることが好ましい。すなわち、セルギ
ャップd2がセルギャップ0.1×d1より小さいとセル
中への真空注入時間が長くなり、また、セルギャップd
2がセルギャップ0.9×d1より大きくなると、セルギ
ャップで液晶材料と高分子材料との分離を明確化する効
果が減少する。
As a method of controlling the movement of substances other than the difference in surface free energy, there is a method of making the cell gap of the region where the liquid crystal material is deposited larger than the cell gap of the region where the polymer wall is formed. In this case, the cell gap d 1 of the picture element region at the time of device production and the cell gap d 2 (minimum value) of at least a part other than the picture element region are 0.1 × d 1 ≦ d 2 ≦ 0.9 It is preferable to satisfy the relationship of xd 1 (3). That is, when the cell gap d 2 is smaller than 0.1 × d 1 , the vacuum injection time into the cell becomes long, and the cell gap d
When 2 is larger than the cell gap of 0.9 × d 1 , the effect of clarifying the separation between the liquid crystal material and the polymer material in the cell gap decreases.

【0137】(6)(液晶材料の相溶化温度TN-I点以
上の温度で重合させその後徐冷する方法) 本発明の液晶表示素子の作成方法としては、液晶材料と
重合性材料との混合物を表面自由エネルギー差を有する
領域をパターン化したセル中に注入後、液晶材料の相溶
化温度TN-I点以上の温度で重合させ、その後徐冷する
ことにより、液晶材料と高分子材料の分離を行うことが
できる。光重合性材料を使用した場合、重合反応時間を
長くすることにより液晶材料と重合性材料の物質移動が
スムーズに行えるため、紫外線強度は50mW/cm2
(波長365nmで測定)以下、好ましくは、10mW
/cm2以下であることが好ましい。また、セル面内で
均一に重合反応を行わせるために、光源の平行度は悪い
ほど好ましい。
(6) (Method of polymerizing at a temperature equal to or higher than the compatibilizing temperature T NI of the liquid crystal material and then gradually cooling) As a method for producing the liquid crystal display element of the present invention, a mixture of a liquid crystal material and a polymerizable material is used. After injecting a region having a surface free energy difference into a patterned cell, the liquid crystal material is separated from the polymer material by polymerizing at a temperature equal to or higher than the compatibilization temperature T NI point of the liquid crystal material and then gradually cooling. be able to. When a photopolymerizable material is used, the ultraviolet intensity is 50 mW / cm 2 because the mass transfer between the liquid crystal material and the polymerizable material can be performed smoothly by lengthening the polymerization reaction time.
(Measured at a wavelength of 365 nm) or less, preferably 10 mW
/ Cm 2 or less is preferable. Moreover, in order to carry out the polymerization reaction uniformly in the cell plane, it is preferable that the parallelism of the light source is poor.

【0138】液晶材料と重合性材料の組合せは、両者の
相溶化温度が30〜120℃であるような組合せが好ま
しい。30℃以下の相溶化温度を有する組み合せでは、
相分離後の液晶領域に重合性材料が混入し、又は高分子
壁に液晶材料がそれぞれ混入する度合いが大きくなる。
前者では、応答速度の低下、リタデーションd・△nの
低下による電圧OFF時の透過率低下につながり、また
後者では、電圧に応答しない液晶材料を含んだ層が形成
されることにより、電圧印加時の黒レベルが低下する。
また、相溶化温度が120℃以上では、製造工程に於け
る加工温度が高くなり材料の分解、重合などの反応を誘
発しやすくなり好ましくない。
The combination of the liquid crystal material and the polymerizable material is preferably such that the compatibilizing temperature of both is 30 to 120 ° C. For combinations with compatibilization temperatures below 30 ° C,
The degree to which the polymerizable material is mixed in the liquid crystal region after the phase separation or the liquid crystal material is mixed to the polymer wall becomes large.
The former leads to a decrease in response speed and a decrease in transmittance due to a decrease in retardation d · Δn when the voltage is turned off. In the latter case, a layer containing a liquid crystal material that does not respond to the voltage is formed, so that a voltage is applied. Black level is reduced.
On the other hand, if the compatibilizing temperature is 120 ° C. or higher, the processing temperature in the manufacturing process becomes high, and reactions such as decomposition and polymerization of the material are likely to occur, which is not preferable.

【0139】(7)(熱的に相分離を行わせてから紫外
線硬化させる方法) より相分離状態を良好にするためには、以下の方法が好
ましい。重合反応で相分離を誘発する前に、液晶材料と
重合性材料の混合物を均一化温度以上の温度から、前記
均一化温度以下の温度に徐冷する。この徐冷によって、
前記混合物に熱的に相分離を起こさせ、液晶材料と重合
性材料との比率に関して液晶材料の比率が高い液晶リッ
チな領域と、前記比率に関して重合性材料の比率が高い
重合性材料リッチな領域とを形成させる。このようにし
て、あらかじめ重合性材料の濃度を高めてから重合反応
を起こさせることにより、相分離を明確に行えるように
なる。この場合、熱的に液晶材料と重合性材料の混合エ
ネルギーが高い、すなわち混合しにくいほど、液晶材料
と重合性材料の分離が明確に行え上記問題がおきにく
い。
(7) (Method of thermally phase-separating and then ultraviolet curing) In order to improve the phase-separated state, the following method is preferable. Before inducing phase separation in the polymerization reaction, the mixture of the liquid crystal material and the polymerizable material is gradually cooled from a temperature equal to or higher than the homogenization temperature to a temperature equal to or lower than the homogenization temperature. By this slow cooling,
The mixture is thermally phase-separated, and a liquid crystal-rich region in which the ratio of the liquid crystal material is high in the ratio of the liquid crystal material and the polymerizable material, and a region in which the polymerizable material is high in the ratio of the polymerizable material is high in the ratio. And form. In this way, by increasing the concentration of the polymerizable material in advance and then causing the polymerization reaction, phase separation can be clearly performed. In this case, the higher the mixing energy of the liquid crystal material and the polymerizable material thermally, that is, the harder they are to mix, the more clearly the liquid crystal material and the polymerizable material can be separated, and the above problems are less likely to occur.

【0140】(8)(複数の方法の組み合わせ) 上記(1)〜(7)に挙げたいくつかの方法を同時に組
み合せて用いる事もできる。このとき、自由エネルギー
の制御を行う手段は、いずれも目的とする液晶領域の配
置を実現するような方向で組み合わせるのが適当な事は
言うまでもない。
(8) (Combination of a plurality of methods) The several methods described in (1) to (7) above may be used in combination at the same time. At this time, it goes without saying that it is appropriate to combine the means for controlling the free energy in such a direction as to achieve the desired arrangement of the liquid crystal regions.

【0141】組み合せの例としては、絵素の領域にのみ
電圧が印加されるような電極構成の基板に、液晶相に対
して小さな表面自由エネルギーを持つような感光性樹脂
をパターニングによってその絵素領域以外の位置に配置
する。このようにして構成された基板2枚をスペーサー
を介して貼り合わせる。貼り合わせて得られたセルに混
合物を注入した後、該セルの絵素電極に電圧を印加しな
がら相分離を起こさせると、界面自由エネルギー、電
界、基板の空隙の制御の3重の制御を施す事になる。こ
れにより、液晶領域のより確実な位置・形状の制御が可
能となる。
As an example of the combination, a photosensitive resin having a small surface free energy with respect to a liquid crystal phase is patterned on a substrate having an electrode structure in which a voltage is applied only to the region of the pixel, to form the pixel. Place it in a position other than the area. The two substrates thus configured are bonded together via a spacer. After injecting the mixture into the cell obtained by pasting and causing phase separation while applying voltage to the pixel electrode of the cell, triple control of control of interfacial free energy, electric field, and substrate void is performed. It will be given. This enables more reliable control of the position and shape of the liquid crystal region.

【0142】 (液晶領域の制御された形状の固定方
法) 制御されて目的とするような形状に相を配置した後、こ
の状態を固定する必要がある。このために等方相のプレ
ポリマーを重合させ、高分子材料とする方法がある。2
枚の基板間に単一の等方相になるような温度で注入した
液晶材料とプレポリマーの混合物を徐冷し、液晶相と等
方相の2つの相に相分離を起こさせると、この2つの相
におけるプレポリマーの分率は異なり、等方相の方が液
晶相に比べて高くなる。このため、重合を開始させれば
等方相側の反応速度が大きいので、表示に関係した絵素
の部分ではなく絵素以外の部分に高分子壁を形成する事
ができる。この重合の開始方法としては、素子の温度が
大きく変化しない方法が望ましい。
(Method of Fixing Controlled Shape of Liquid Crystal Region) It is necessary to fix this state after arranging the phases in a controlled and desired shape. Therefore, there is a method of polymerizing an isotropic phase prepolymer to obtain a polymer material. Two
When a mixture of liquid crystal material and prepolymer injected at a temperature to form a single isotropic phase between the substrates is gradually cooled to cause phase separation into two phases, a liquid crystal phase and an isotropic phase, The prepolymer fractions in the two phases are different and the isotropic phase is higher than the liquid crystal phase. Therefore, since the reaction rate on the isotropic phase side is high when the polymerization is started, it is possible to form the polymer wall not on the pixel portion related to display but on the portion other than the pixel. As a method for initiating this polymerization, a method in which the temperature of the device does not change greatly is desirable.

【0143】以上のように、自由エネルギーの制御によ
って目的とする液晶領域の配置が実現される事がわか
る。
As described above, it is understood that the desired arrangement of the liquid crystal regions is realized by controlling the free energy.

【0144】以下に、相分離された液晶領域に於ける液
晶材料の特性と、本発明に用いられる各種材料等につい
て説明する。
The characteristics of the liquid crystal material in the phase-separated liquid crystal region and various materials used in the present invention will be described below.

【0145】(1)(ドメイン内の液晶分子の配向状
態) 本発明の液晶表示素子内の液晶ドメインは、2種類の方
式に適応できる。
(1) (Alignment State of Liquid Crystal Molecules in Domain) The liquid crystal domain in the liquid crystal display device of the present invention can be applied to two types.

【0146】(a)基板上の配向規制力を利用しない場
合 図13(a)は電圧オフ時の絵素領域の偏光顕微鏡観察
による概念図であり、図13(b)は電圧オン時の絵素
領域の偏光顕微鏡観察による概念図である。この図13
の偏光顕微鏡観察による概念図に示すように、電圧オフ
時には、高分子壁8で囲まれた液晶領域7は1つの液晶
ドメインからなり、この液晶ドメインの中に、偏光板の
偏光軸方向に十字に消光模様17が観察される。このこ
とは、液晶分子が絵素領域中央部のディスクリネーショ
ン点を中心に軸対称状に配列していることを表してい
る。このような配列をしている液晶ドメインでは、図1
3(b)に示されるように、電圧印加時にディスクリネ
ーションライン15がドメインの周囲に形成され、内部
に形成されることはない。従って、絵素の表示領域外に
ディスクリネーションライン15を故意に形成させるこ
とができ、このディスクリネーションライン15を、光
漏れを防ぐために通常基板上の表示領域周辺に形成され
ている遮光層下に形成することにより液晶表示素子の黒
レベルが向上しコントラストが改善される。
(A) When the orientation regulating force on the substrate is not used FIG. 13 (a) is a conceptual diagram of a pixel area observed with a polarization microscope when the voltage is off, and FIG. 13 (b) shows a picture with the voltage on. It is a conceptual diagram by a polarization microscope observation of an elementary region. This FIG.
As shown in the conceptual diagram of observation by a polarization microscope, the liquid crystal region 7 surrounded by the polymer wall 8 is composed of one liquid crystal domain when the voltage is off, and in this liquid crystal domain, a cross is formed in the polarization axis direction of the polarizing plate. The extinction pattern 17 is observed. This means that the liquid crystal molecules are arranged in axial symmetry around the disclination point in the center of the pixel area. In the liquid crystal domain having such an arrangement, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3B, the disclination line 15 is formed around the domain when a voltage is applied, and is not formed inside. Therefore, the disclination line 15 can be intentionally formed outside the display area of the picture element, and the disclination line 15 is normally formed around the display area on the substrate in order to prevent light leakage. By forming it below, the black level of the liquid crystal display device is improved and the contrast is improved.

【0147】このような配列をもった液晶表示素子に電
圧が印加されると液晶分子がセルに対して垂直方向に立
ち上がってくる。このとき、液晶分子の立ち上がり方が
初期配向(電圧オフ時)である軸対称状に起きるため
に、全方向で見かけ上の屈折率が均質化されているため
に視角特性が改善される。
When a voltage is applied to the liquid crystal display element having such an arrangement, the liquid crystal molecules rise in the direction perpendicular to the cell. At this time, the rise of the liquid crystal molecules occurs in an axially symmetrical manner which is the initial alignment (when the voltage is off), and the apparent refractive index is homogenized in all directions, so that the viewing angle characteristics are improved.

【0148】(b)基板上の配向規制力を利用する場合 基板上の配向膜をラビングなどの処理を行った基板を使
用し本発明の方法を適応することにより、高分子壁に実
質的に囲まれ、かつ、基板上の配向規制力に沿って液晶
分子が配向した液晶表示素子を作成することができる。
これらの表示モードしては、TN、STN、FLC、E
CBモードなど一般に液晶表示素子として使用されてい
るモードを適応することができる。この場合、従来の高
分子壁を表示領域内にもたない表示素子に比べて外圧に
対してセル厚変動が少なく、表示特性の変化が少ない特
性をもっている。
(B) Utilizing Orientation Controlling Force on Substrate By applying the method of the present invention using a substrate on which an alignment film on the substrate has been subjected to rubbing or the like, the polymer wall is substantially It is possible to create a liquid crystal display device which is surrounded and in which liquid crystal molecules are aligned along the alignment regulating force on the substrate.
These display modes are TN, STN, FLC, E
A mode generally used as a liquid crystal display device such as a CB mode can be applied. In this case, compared with a conventional display element having no polymer wall in the display area, the cell thickness has less variation with respect to external pressure, and the display characteristics have less variation.

【0149】(2)(絵素内のドメイン数) 絵素内のドメイン数は、出来るだけ少ないことが好まし
い。一絵素内に多数のドメインが存在すると、ドメイン
間にディスクリネーションラインが形成され黒レベルを
低下させる。好ましくは、ドメイン内で液晶分子が軸対
称状に配列している単一のドメインで絵素部分が覆われ
ていることである。この場合、電圧印加時にディスクリ
ネーションラインがドメインの外周上に形成されるため
に絵素部分にディスクリネーションラインが入り込むこ
とがほとんど起こらない。また、図14に示すように長
方形の絵素領域18を有する液晶表示素子で本発明の素
子を作成した場合、ドメイン内で液晶分子が軸対称状に
配列している単一のドメインが少なくとも2個集まって
液晶領域7を形成している素子を使用することができ
る。該素子は上記モノドメインのセルと同様に視角特性
が優れている。さらに、絵素領域18内に形成された十
文字型の消光模様17の図13に於ける上下方向及び左
右方向を一対の偏光板の各偏光軸とそれぞれ合わせるこ
とにより電圧印加時に消光模様17を見えにくくするこ
とができる。
(2) (Number of Domains in Picture Element) It is preferable that the number of domains in a picture element is as small as possible. When a large number of domains exist in one picture element, a disclination line is formed between the domains to lower the black level. It is preferable that the pixel portion is covered with a single domain in which liquid crystal molecules are arranged axially symmetrically within the domain. In this case, since the disclination line is formed on the outer periphery of the domain when the voltage is applied, the disclination line hardly enters the pixel portion. Further, when the device of the present invention is manufactured by a liquid crystal display device having a rectangular picture element region 18 as shown in FIG. 14, at least two single domains in which liquid crystal molecules are arranged in axial symmetry within the domain are formed. It is possible to use the elements that collectively form the liquid crystal region 7. The device has excellent viewing angle characteristics similar to the monodomain cell. Furthermore, the cross-shaped extinction pattern 17 formed in the picture element region 18 is aligned with the vertical and horizontal directions in FIG. 13 with the respective polarization axes of the pair of polarizing plates, so that the extinction pattern 17 can be seen when a voltage is applied. Can be hardened.

【0150】(3)(ディスクリネーションラインを発
生させない方法) 重合性材料中に、以下に例示する液晶分子のメソーゲン
基に類似の分子骨格を有する重合材料(以下、液晶性重
合材料と称す)を添加することによりディスクリネーシ
ョンラインの発生を防止することができる。
(3) (Method of not generating disclination line) Polymerizable material having a molecular skeleton similar to the mesogen group of the liquid crystal molecules exemplified below (hereinafter referred to as liquid crystalline polymer material) It is possible to prevent the occurrence of disclination lines by adding.

【0151】(a)単官能性液晶性重合材料の場合 分子中に重合可能基が1つ存在する分子であり、この分
子を系中に添加することにより液晶領域内にプレチルト
を発生させることができ、このプレチルトにより、ディ
スクリネーションラインの発生しない配向状態となる。
このディスクリネーションラインの発生しない原因とし
ては、以下の通りである。電圧印加時に、液晶領域の周
辺部にディスクリネーションラインが発生するセルで
は、高分子壁付近と液晶領域内部とで液晶分子の立ち上
がる方向が異なるためにリバースチルトとなり、ディス
クリネーションラインとなっていたところが壁付近まで
同一になるためにディスクリネーションラインが発生し
ないものと推定される。
(A) Monofunctional Liquid Crystalline Polymerizable Material A molecule having one polymerizable group in the molecule, and by adding this molecule to the system, pretilt can be generated in the liquid crystal region. This pretilt results in an alignment state in which no disclination line is generated.
The reason why the disclination line does not occur is as follows. In a cell where a disclination line is generated around the liquid crystal region when a voltage is applied, the rise direction of liquid crystal molecules is different between the vicinity of the polymer wall and inside the liquid crystal region, resulting in a reverse tilt and a disclination line. It is presumed that the disclination line does not occur because the location is the same up to the wall.

【0152】(b)2官能性液晶性重合材料の場合 分子中に重合可能基が2つ存在する分子であり、液晶材
料の配向を基板と水平に保つ効果があり、且つ電圧また
は磁場を印加しながら重合性材料を重合させることによ
りディスクリネーションラインを発生させない構造を実
現できる。この材料を使用して作成したセルを偏光顕微
鏡で観察したところ、図15に示されるように、高分子
壁8付近に黒くなっている領域19が存在している。こ
の領域19は、液晶分子のねじれ構造が存在しない領域
であると推定され、この領域を境に液晶分子が右ねじ
れ、左ねじれになっていると推定される。
(B) In the case of bifunctional liquid crystalline polymer material: A molecule having two polymerizable groups in the molecule, which has the effect of keeping the orientation of the liquid crystal material horizontal to the substrate and applying a voltage or magnetic field. However, by polymerizing the polymerizable material, it is possible to realize a structure in which no disclination line is generated. When a cell prepared using this material is observed with a polarizing microscope, a blackened region 19 exists near the polymer wall 8 as shown in FIG. This region 19 is presumed to be a region in which the twisted structure of liquid crystal molecules does not exist, and it is presumed that the liquid crystal molecules are twisted to the right and left at the boundary of this region.

【0153】(4)(軸対称状に液晶分子を配向させる
方法) 液晶分子を軸対称状に配向させるためには、液晶材料と
高分子材料が相分離する過程において、液晶材料のダイ
レクターを一方向(セルに垂直)にそろえる外力を印加
することが好ましい。この外力の印加により、セルから
垂直な方向から観察したときに、図14の偏光顕微鏡写
真に基づく概念図に示される十字の消光模様から理解さ
れるように、液晶分子が軸対称状に配向するようにな
る。
(4) (Method of Aligning Liquid Crystal Molecules Axially Symmetrically) In order to align liquid crystal molecules axially symmetrically, the director of the liquid crystal material is changed in the process of phase separation of the liquid crystal material and the polymer material. It is preferable to apply an external force that aligns in one direction (perpendicular to the cell). When this external force is applied, the liquid crystal molecules are oriented in axial symmetry as can be understood from the cross extinction pattern shown in the conceptual diagram based on the polarization micrograph of FIG. 14 when observed from the direction perpendicular to the cell. Like

【0154】液晶分子のダイレクターを揃えるために
は、液晶分子に電場、磁場、または両者を印加すること
が好ましい。液晶表示装置においては、液晶分子に電圧
を印加するための電極が存在するため電場を用いるのが
より好ましい。印加する外場の強度としては、液晶分子
のダイレクターが揃う程度でよい。
In order to arrange the directors of the liquid crystal molecules, it is preferable to apply an electric field, a magnetic field, or both to the liquid crystal molecules. In a liquid crystal display device, it is more preferable to use an electric field because there are electrodes for applying a voltage to liquid crystal molecules. The strength of the applied external field may be such that the directors of the liquid crystal molecules are aligned.

【0155】(5)(重合性材料) 使用されるポリマー材料は、熱重合性材料又は光重合性
材料等である。光重合性材料としては、例えば、C3以
上の長鎖アルキル基またはベンゼン環を有するアクリル
酸及びアクリル酸エステル、さらに具体的には、アクリ
ル酸イソブチル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラ
ウリル、アクリル酸イソアミル、n−ブチルメタクリレ
ート、n−ラウリルメタクリレート、トリデシルメタク
リレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−ステ
アリルメタアクリレート、シクロヘキシルメタクリレー
ト、ベンジルメタクリレート、2−フェノキシエチルメ
タクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニ
ルメタクリレートさらにポリマーの物理的強度を高める
ために2官能以上の多官能性化合物、例えば、ビスフェ
ノールAジメタクリレート、ビスフェノールAジアクリ
レート、1、4−ブタンジオールジメタクリレート、
1、6−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプ
ロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテト
ラアクリレート、ネオペンチルジアクリレート。
(5) (Polymerizable Material) The polymer material used is a thermopolymerizable material or a photopolymerizable material. Examples of the photopolymerizable material include acrylic acid and acrylic acid ester having a C3 or longer long-chain alkyl group or a benzene ring, and more specifically, isobutyl acrylate, stearyl acrylate, lauryl acrylate, isoamyl acrylate, n-Butyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, 2-phenoxyethyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate and polymer physics. To increase the mechanical strength, a polyfunctional compound having two or more functional groups, for example, bisphenol A dimethacrylate, bisphenol A diacrylate, 1,4-butanediol Methacrylate,
1,6-hexanediol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, neopentyl diacrylate.

【0156】さらに、相分離後の高分子材料中に液晶分
子が混入することを防ぐ効果と駆動電圧、ヒステリシス
など高分子材料表面のアンカリング強度に関する表示特
性を前述したように改善し、さらに、電圧印加時の散乱
を防ぐために、常光の屈折率と高分子材料の屈折率を合
致させるために、液晶材料の屈折率と重合性材料の屈折
率を合致させるための低屈折率体として必要なハロゲン
化特に塩素化、及びフッ素化した光重合性材料、例え
ば、2.2.3.4.4.4−ヘキサフロロブチルメタ
クリレート、2.2.3.4.4.4−ヘキサクロロブ
チルメタクリレート、2.2.3.3−テトラフロロプ
ロピルメタクリレート、2.2.3.3−テトラクロロ
プロピルメタクリレート、パーフロロオクチルエチルメ
タクリレート、パークロロオクチルエチルメタクリレー
ト、パーフロロオクチルエチルアクリレート、パークロ
ロオクチルエチルアクリレートである。
Furthermore, the effect of preventing liquid crystal molecules from being mixed into the polymer material after phase separation and the display characteristics relating to the anchoring strength of the polymer material surface such as driving voltage and hysteresis are improved as described above. In order to prevent scattering when a voltage is applied, it is necessary as a low refractive index material to match the refractive index of the ordinary light and the refractive index of the polymer material, and to match the refractive index of the liquid crystal material and the refractive index of the polymerizable material. Halogenated, especially chlorinated, and fluorinated photopolymerizable materials, such as 2.2.3.3.4.4-hexafluorobutyl methacrylate, 2.2.3.4.4.4-hexachlorobutyl methacrylate, 2.2.3.3-Tetrafluoropropyl methacrylate, 2.2.3.3-Tetrachloropropyl methacrylate, Perfluorooctylethyl methacrylate, Per Rollo octyl methacrylate, perfluorooctyl ethyl acrylate, perchloropentyl acrylate.

【0157】熱重合性材料としては、上記光重合性材料
に熱重合開始剤を混合することにより、使用することも
でき、また、分子中にエポキシ基を有する化合物を使用
することができる。具体的には、例えばビスフェノール
A型エポキシ化合物、ビスフェノールAジグリシジルエ
ーテル、ビスフエノールFジグリシジルエーテル、ヘキ
サヒドロビスフェノールAジグリシジルエーテル、ポロ
ピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチル
グリコールジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジ
ルエステル、トリグリシジルイソシアネート等であり、
これらモノマーは、単独で使用してもよいが2種以上混
合してもよい。
As the heat-polymerizable material, it is possible to use it by mixing the above-mentioned photopolymerizable material with a heat-polymerization initiator, and it is also possible to use a compound having an epoxy group in the molecule. Specifically, for example, bisphenol A type epoxy compound, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, hexahydrobisphenol A diglycidyl ether, poropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, diphthalic acid phthalate. Glycidyl ester, triglycidyl isocyanate, etc.,
These monomers may be used alone or in combination of two or more.

【0158】(6)(光重合抑制剤) 液晶ドロップレットの形状を大きくするために、上記重
合性材料以外に重合反応を抑制する化合物を添加するこ
とが好ましい。光照射後すぐに高分子壁が形成される
と、モノマーや液晶材料の移動し終えるまでに高分子壁
が形成されるために、パターン通りに高分子壁が形成さ
れない。具体的は、ラジカル生成後、共鳴系でラジカル
を安定化するようなモノマー、及び化合物などであり、
具体的には、スチレン、p−クロルスチレン、p−フロ
ロスチレン、p−メチルスチレン、p−フェニルスチレ
ン、ニトロベンゼンなどである。
(6) (Photopolymerization Inhibitor) In order to increase the shape of the liquid crystal droplets, it is preferable to add a compound that inhibits the polymerization reaction, in addition to the above polymerizable material. If the polymer wall is formed immediately after irradiation with light, the polymer wall is not formed according to the pattern because the polymer wall is formed before the movement of the monomer or the liquid crystal material is completed. Specifically, there are monomers and compounds that stabilize radicals in a resonance system after radical generation,
Specifically, it is styrene, p-chlorostyrene, p-fluorostyrene, p-methylstyrene, p-phenylstyrene, nitrobenzene or the like.

【0159】(7)(重合開始剤) 光重合開始剤としては、Irgacure651,18
4,907、Darocure1173、1116、2
959などの一般的な光重合開始剤を使用することがで
きる。また、保持率を向上させるために、可視光で重合
できるような増感剤などを使用してもよい。なお、保持
率は、液晶セル内に蓄積された電荷Coと、16.5m
s間保持した電荷量Cとの割合で定義される。即ち、保
持率=C/Co×100(%)である。
(7) (Polymerization Initiator) As the photopolymerization initiator, Irgacure 651, 18
4,907, Darocure 1173, 1116, 2
Common photoinitiators such as 959 can be used. Further, in order to improve the retention rate, a sensitizer or the like which can be polymerized with visible light may be used. The retention ratio is 16.5 m with the electric charge Co accumulated in the liquid crystal cell.
It is defined by the ratio with the charge amount C held for s. That is, the retention rate = C / Co × 100 (%).

【0160】熱重合開始剤としては、ビフェニル−オキ
サイド、t−ブチルパーオキサイドなどのパーオキサイ
ド、AIBNなどのラジカル発生剤を使用することがで
きる。
As the thermal polymerization initiator, a peroxide such as biphenyl-oxide, t-butylperoxide or the like and a radical generator such as AIBN can be used.

【0161】さらに、これらの重合開始剤の添加量は個
々の化合物の反応性により異なり本発明では特に限定し
ないが、液晶材料と重合性材料(液晶性重合性材料を含
む)の混合物に対して5〜0.01%であることが好ま
しい。5%以上では、液晶材料と高分子材料の相分離速
度が早すぎて制御が困難となり、液晶ドロップレットが
小さくなり駆動電圧が高く、また、基板上の配向膜の配
向制御力が弱くなり、かつ、絵素内に液晶領域が小さく
なり(フォトマスクを使用した場合、遮光部に液晶ドロ
ップレットが形成され)コントラストが低下する。0.
01%以下では、十分に重合性材料を硬化することがで
きない。
Further, the addition amount of these polymerization initiators varies depending on the reactivity of each compound and is not particularly limited in the present invention, but is added to the mixture of the liquid crystal material and the polymerizable material (including the liquid crystal polymerizable material). It is preferably 5 to 0.01%. When it is 5% or more, the phase separation speed of the liquid crystal material and the polymer material is too fast, which makes control difficult, the liquid crystal droplet becomes small, the driving voltage becomes high, and the alignment control force of the alignment film on the substrate becomes weak. In addition, the liquid crystal region becomes small in the picture element (when a photomask is used, liquid crystal droplets are formed in the light shielding part), and the contrast is lowered. 0.
If it is less than 01%, the polymerizable material cannot be sufficiently cured.

【0162】(8)(液晶材料) 液晶材料については、常温付近で液晶状態を示す有機物
混合体であって、ネマチック液晶(2周波駆動用液晶、
誘電率異方性△ε<0の液晶を含む)、コレステリック
液晶(特に、可視光に選択反射特性を有する液晶)、も
しくはスメクチック液晶、強誘電性液晶、デスコチィッ
ク液晶などが含まれる。これらの液晶材料は、混合して
も良く、特にネマチック液晶もしくは、コレステリック
液晶(カイラル剤)の添加されたネマチック液晶が特性
上好ましい。更に好ましくは、加工時に光重合反応を伴
うため耐化学反応性に優れた液晶材料が好ましい。
(8) (Liquid Crystal Material) As for the liquid crystal material, a nematic liquid crystal (liquid crystal for dual frequency drive,
Included are liquid crystals having a dielectric anisotropy Δε <0), cholesteric liquid crystals (particularly liquid crystals having selective reflection characteristics for visible light), smectic liquid crystals, ferroelectric liquid crystals, and discotic liquid crystals. These liquid crystal materials may be mixed, and in particular, nematic liquid crystal or nematic liquid crystal to which a cholesteric liquid crystal (chiral agent) is added is preferable in view of characteristics. More preferably, a liquid crystal material having excellent chemical reaction resistance is preferable because it is accompanied by a photopolymerization reaction during processing.

【0163】具体的には、化合物中、フッ素原子などの
官能基を有する液晶材料である。具体的には、ZLI−
4801−000,ZLI−4792(メルク社製)な
どである。
Specifically, it is a liquid crystal material having a functional group such as a fluorine atom in the compound. Specifically, ZLI-
4801-000, ZLI-4792 (manufactured by Merck & Co., Inc.) and the like.

【0164】(9)(液晶性重合材料) 液晶材料と重合性材料の混合物に液晶状態を持たせたネ
マティック状態で注入固化するためには、両者の性質を
合わせ持つ液晶性重合材料を用いるのが好ましい。これ
らの化合物は、重合性材料の真空注入時の揮発性を低下
させ、(液晶−重合性材料−重合開始剤)の混合物の注
入時の組成変化を抑える効果がある。これらの液晶材料
と分子内に重合性官能基を有する液晶材料を選択するに
あたり、それぞれの液晶特性を発現する部分が類似して
いることが、相溶性の観点から好ましい。特に、化学的
環境が特異なF、Cl系液晶材料については、重合性官
能基を有する液晶材料についてもF、Cl系液晶材料で
あることが好ましい。
(9) (Liquid-Crystalline Polymerization Material) In order to inject and solidify in a nematic state in which a mixture of a liquid crystal material and a polymerizable material has a liquid crystal state, a liquid crystal polymerization material having both properties is used. Is preferred. These compounds have the effects of lowering the volatility of the polymerizable material during vacuum injection and suppressing the composition change during injection of the mixture (liquid crystal-polymerizable material-polymerization initiator). In selecting a liquid crystal material having a polymerizable functional group in the molecule from these liquid crystal materials, it is preferable from the viewpoint of compatibility that the portions exhibiting liquid crystal characteristics are similar. In particular, regarding the F and Cl liquid crystal materials having a unique chemical environment, it is preferable that the liquid crystal material having a polymerizable functional group is also the F and Cl liquid crystal material.

【0165】本発明で特に限定しないが、本発明で使用
される分子内に液晶性官能基を有する化合物とは、下記
化1で示される化合物などであり、ホストの液晶分子の
液晶性を乱しにくい化合物のことである。
Although not particularly limited in the present invention, the compound having a liquid crystalline functional group in the molecule used in the present invention is a compound represented by the following chemical formula 1 or the like, which disturbs the liquid crystallinity of the host liquid crystal molecule. It is a compound that is difficult to do.

【0166】[0166]

【化1】A−B−LC 化学式1中のAとは、重合性官能基を示し、CH2=C
H−,CH2=CH−COO−,CH2=CH−COO
−,
Embedded image A-B-LC A in Chemical Formula 1 represents a polymerizable functional group, and CH 2 ═C
H-, CH 2 = CH-COO- , CH 2 = CH-COO
-,

【0167】[0167]

【化2】 [Chemical 2]

【0168】などの不飽和結合、又は歪みを持ったヘテ
ロ環構造を持った官能基を示す。また、Bは、重合性官
能基と液晶性化合物を結ぶ連結基であり、具体的にはア
ルキル鎖(−(CH2n−)、エステル結合(−COO
−)、エーテル結合(−O−)、ポリエチレングリコー
ル鎖(−CH2CH2O−)、及びこれらの結合基を組み
合わせた結合基であり、液晶材料と混合したときに液晶
性を示すことが好ましいので重合性官能基から液晶分子
の剛直部まで6箇所以上の結合を有する長さを持つ連結
基が特に好ましい。LCは、液晶性化合物を示し、下記
化3で示される化合物又はコレステロール環及びその誘
導体などである。
A functional group having an unsaturated bond such as or a heterocyclic structure having a strain is shown. Moreover, B is a linking group connecting the polymerizable functional group and a liquid crystal compound, specifically an alkyl chain (- (CH 2) n - ), an ester bond (-COO
-), an ether bond (-O-), a polyethylene glycol chain (-CH 2 CH 2 O-), and a linking group formed by combining these linking groups, to exhibit liquid crystallinity when mixed with the liquid crystal material Since it is preferred, a linking group having a length having 6 or more bonds from the polymerizable functional group to the rigid part of the liquid crystal molecule is particularly preferred. LC represents a liquid crystal compound, and is a compound represented by the following chemical formula 3, a cholesterol ring or a derivative thereof, or the like.

【0169】[0169]

【化3】D−E−G 上記化学式中、Gは、液晶の誘電率異方性などを発現さ
せる極性基であり、−CN,−OCH3、−F,−C
l,−OCF3、−OCCl3、−H,−R(R:アルキ
ル基)等の官能基を有するベンゼン環、シクロヘキサン
環、パラジフェニル環、フェニルシクロヘキサン環等で
ある。Eは、D,Gを連結する官能基で、単結合、−C
2−、−CH2CH=、−CH2CH2−、−O−、−C
≡C−、−CH=CH−等である。Dは、化学式1中の
Bと結合する官能基であり、且つ、液晶分子の誘電率異
方性、屈折率異方性の大きさを左右する部分であり、具
体的には、パラフェニル環、1,10−ジフェニル環、
1,4−シクロヘキサン環、1,10−フェニルシクロ
ヘキサン環等である。
Embedded image In the above chemical formula, G is a polar group that causes dielectric anisotropy of liquid crystal and the like, and is —CN, —OCH 3 , —F, —C.
l, -OCF 3, -OCCl 3, -H, -R: benzene ring having a functional group (R alkyl group), a cyclohexane ring, para-diphenyl ring, a phenyl cyclohexane ring. E is a functional group that connects D and G, and is a single bond, -C
H 2 -, - CH 2 CH =, - CH 2 CH 2 -, - O -, - C
≡C-, -CH = CH- and the like. D is a functional group that binds to B in the chemical formula 1 and is a part that influences the magnitude of dielectric anisotropy and refractive index anisotropy of liquid crystal molecules. , 1,10-diphenyl ring,
Examples include 1,4-cyclohexane ring and 1,10-phenylcyclohexane ring.

【0170】(10)(液晶材料と重合性材料の混合
比) 液晶材料と重合性材料を混合する重量比は、絵素サイズ
により異なるが液晶材料:重合性材料が50:50〜9
7:3が好ましく、さらに好ましくは、70:30〜9
5:5である。液晶材料が50%を下回ると高分子壁の
液晶材料に対する相互作用が増大しセルの駆動電圧が著
しく上昇し実用性を失う。さらに、液晶材料が97%を
上回ると高分子壁の物理的強度が低下し安定した性能が
得られない。さらに、液晶性を有する化合物と非液晶性
重合性材料の混合の重合比は、液晶性を有する化合物が
0.5%以上であればよく、特に強誘電性液晶を用いる
場合、液晶性を有する化合物を100%にすることによ
り、低分子液晶と高分子液晶の2つの領域が形成され、
電圧をそれぞれの化合物が駆動する電圧とすることで階
調表示可能な強誘電性液晶表示素子を作成することがで
きる。
(10) (Mixing ratio of liquid crystal material and polymerizable material) The weight ratio of mixing the liquid crystal material and the polymerizable material varies depending on the pixel size, but the liquid crystal material: polymerizable material is 50: 50-9.
It is preferably 7: 3, more preferably 70:30 to 9
It is 5: 5. When the content of the liquid crystal material is less than 50%, the interaction of the polymer wall with the liquid crystal material is increased, the driving voltage of the cell is significantly increased, and the practicality is lost. Further, if the liquid crystal material content exceeds 97%, the physical strength of the polymer wall is lowered and stable performance cannot be obtained. Further, the polymerization ratio of the mixture of the compound having liquid crystallinity and the non-liquid crystalline polymerizable material may be 0.5% or more of the compound having liquid crystallinity, and particularly when the ferroelectric liquid crystal is used, it has liquid crystallinity. By making the compound 100%, two regions of low molecular weight liquid crystal and high molecular weight liquid crystal are formed,
A ferroelectric liquid crystal display device capable of gradation display can be prepared by setting the voltage to a voltage driven by each compound.

【0171】(11)(駆動方法) 作成されたセルは、単純マトリックス駆動、TFT(薄
膜トランジスタ)或いはMIM(金属−絶縁膜−金属構
造のスイッチング素子)などを用いるアクティブ駆動な
どの駆動法で駆動できた。これらの駆動法は、本発明で
は、特に限定しない。
(11) (Driving Method) The prepared cell can be driven by a driving method such as simple matrix driving, active driving using TFT (thin film transistor) or MIM (metal-insulating film-metal structure switching element), or the like. It was These driving methods are not particularly limited in the present invention.

【0172】(12)(基板材料) 光を用いて重合する場合、使用する基板の一方が部分的
に光を透過する材料であればよく、ガラス、石英、透明
プラッスチック材料などが使用できる。また、反射型液
晶表示素子として使用する場合は、反射側の基板として
Si基板などの非透過性基板を使用することができる。
(12) (Substrate Material) In the case of polymerizing using light, one of the substrates to be used may be a material that partially transmits light, and glass, quartz, a transparent plastic material or the like can be used. When used as a reflective liquid crystal display element, a non-transmissive substrate such as a Si substrate can be used as the substrate on the reflection side.

【0173】以下に具体的な実施例、比較例をあげて、
さらに詳細に説明する。
Specific examples and comparative examples will be given below.
It will be described in more detail.

【0174】(実施例1)以下、本発明の実施例につい
て図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限ら
れない。
(Embodiment 1) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this.

【0175】図1は、本発明の実施例1である液晶表示
素子を示す断面図である。図1において、この液晶表示
素子は、ガラス板等からなる一対の基板1、2が対向配
設され、その間に高分子壁8に囲まれた液晶領域7が挟
まれて表示媒体とされている。一方の基板1の表示媒体
側表面には電極3としての電極配線が形成され、他方の
基板2の表示媒体側表面には電極4としての電極配線が
形成されて、電極3および4が対向する部分が絵素とな
っている。一方の基板1の表示媒体側表面における絵素
部以外の部分には薄膜5が形成され、他方の基板2の表
示媒体側表面における絵素部以外の部分には薄膜6が形
成されて、絵素部以外の部分の表面自由エネルギーが絵
素部の表面自由エネルギーよりも低くなっている。
FIG. 1 is a sectional view showing a liquid crystal display element that is Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, this liquid crystal display element is a display medium in which a pair of substrates 1 and 2 made of glass plates or the like are arranged to face each other, and a liquid crystal region 7 surrounded by a polymer wall 8 is sandwiched therebetween. . Electrode wiring as an electrode 3 is formed on the display medium side surface of one substrate 1, and electrode wiring as an electrode 4 is formed on the display medium side surface of the other substrate 2 so that the electrodes 3 and 4 face each other. The part is the picture element. A thin film 5 is formed on a portion of the surface of the substrate 1 on the display medium side other than the picture element portion, and a thin film 6 is formed on a portion of the surface of the other substrate 2 on the display medium side surface other than the picture element portion. The surface free energy of the portion other than the elementary portion is lower than the surface free energy of the picture element portion.

【0176】このような構造を有する液晶表示素子は、
例えば以下のようにして製造することができる。
The liquid crystal display device having such a structure is
For example, it can be manufactured as follows.

【0177】まず、電極3が形成された基板1と、電極
4が形成された基板2との上に、薄膜5および6を形成
する。この薄膜5、6の形成は、PI印刷法で作成する
方法、またはスピンコートで薄膜材料を塗布した後、マ
スクを用いて必要なパターンを得る方法により行うこと
ができる。
First, the thin films 5 and 6 are formed on the substrate 1 having the electrode 3 formed thereon and the substrate 2 having the electrode 4 formed thereon. The thin films 5 and 6 can be formed by a method of forming by a PI printing method or a method of applying a thin film material by spin coating and then obtaining a required pattern by using a mask.

【0178】次に、上記電極3、4および薄膜5、6が
形成された両基板を、図2に示すように、電極3および
4が互いに向かい合うように対向させ、6μmのスペー
サーを介して貼り合わせて液晶セルを作成する。
Next, as shown in FIG. 2, the substrates on which the electrodes 3 and 4 and the thin films 5 and 6 are formed are made to face each other so that the electrodes 3 and 4 face each other, and they are attached via a spacer of 6 μm. A liquid crystal cell is also created.

【0179】上記液晶セルの間隙に、少なくとも液晶材
料、光重合性材料および光重合開始剤を含み、これらが
均一に混合された混合材料を注入する。
A mixed material containing at least a liquid crystal material, a photopolymerizable material, and a photopolymerization initiator and uniformly mixed with each other is injected into the gap of the liquid crystal cell.

【0180】次に、液晶セルの外部から、上記混合材料
に紫外線を照射する。この紫外線照射により、絵素部以
外の薄膜5、6上に集まった光重合性材料が硬化して高
分子材料を形成し、電極3、4上に液晶材料を押し出し
て、液晶材料と高分子材料とが相分離する。その結果、
液晶領域7が高分子壁8によって包囲された表示媒体が
両基板1、2の間に形成される。上記紫外線を照射する
際に、表示媒体の紫外光源側の基板の、内側もしくは外
側に、絵素に対応する部分に遮光部を有するフォトマス
クを形成し、フォトマスク越しに紫外線照射を行うと、
上記液晶材料と高分子材料との相分離をより一層良好に
行うことができる。
Next, the mixed material is irradiated with ultraviolet rays from the outside of the liquid crystal cell. By this ultraviolet irradiation, the photopolymerizable material gathered on the thin films 5 and 6 other than the picture element portion is cured to form a polymer material, and the liquid crystal material is extruded onto the electrodes 3 and 4, and the liquid crystal material and the polymer The material undergoes phase separation. as a result,
A display medium in which the liquid crystal region 7 is surrounded by the polymer wall 8 is formed between the substrates 1 and 2. When irradiating the ultraviolet light, the substrate on the ultraviolet light source side of the display medium, inside or outside, to form a photomask having a light-shielding portion in the portion corresponding to the picture element, and irradiate the ultraviolet light through the photomask,
The phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be more favorably performed.

【0181】液晶材料としては、前述したように常温付
近で液晶状態を示す有機混合体であればいずれも用いる
ことができる。
As the liquid crystal material, any organic mixture which exhibits a liquid crystal state at around room temperature can be used as described above.

【0182】また、上記液晶材料と高分子材料との相分
離を明確にし、液晶表示素子の応答速度を高速化するた
めには、上記混合材料中に液晶性重合材料が添加され
る。この液晶性重合材料とは、分子中にアクリレート
基、メタクリレート基などの光重合性官能基と、剛直な
液晶性を示す官能基とを合わせ持つ化合物である。上記
液晶性重合材料の選択に当たっては、相溶性の観点か
ら、その液晶性を発現する部分が上記液晶材料に類似し
ていることが好ましい。特に、上記液晶材料として化学
的環境が特異なF系やCl系液晶を用いる場合には、液
晶性重合材料としてもF系やCl系の液晶材料を用いる
のが好ましい。また、上記液晶材料として強誘電性液晶
を用いる場合には、安定したスメクティック相を作成す
るためにも、強誘電性液晶を分子内に有する液晶性重合
材料を用いるのが好ましい。
Further, in order to clarify the phase separation between the liquid crystal material and the polymer material and to speed up the response speed of the liquid crystal display device, a liquid crystalline polymer material is added to the mixed material. This liquid crystalline polymer material is a compound having in its molecule both a photopolymerizable functional group such as an acrylate group and a methacrylate group and a functional group exhibiting rigid liquid crystallinity. In selecting the above-mentioned liquid crystalline polymer material, it is preferable that the portion exhibiting liquid crystallinity is similar to the above liquid crystal material from the viewpoint of compatibility. In particular, when F-based or Cl-based liquid crystal having a unique chemical environment is used as the liquid crystal material, it is preferable to use F-based or Cl-based liquid crystal material as the liquid crystalline polymer material. Further, when a ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal material, it is preferable to use a liquid crystalline polymer material having a ferroelectric liquid crystal in its molecule in order to create a stable smectic phase.

【0183】上記混合材料中において、上記液晶性重合
材料と非液晶性の光重合性材料との重量比は、液晶性重
合材料が0.5%以上であればよい。特に、液晶材料と
して強誘電性液晶を用いる場合、液晶性重合材料の重量
比を100%にすることにより、低分子液晶材料からな
る領域と高分子液晶材料からなる領域との2つの領域を
生じさせることができる。この場合、電圧を低分子液晶
材料と高分子液晶材料とのそれぞれを駆動する電圧とす
ることにより、階調表示が可能な強誘電性液晶表示素子
を作成することができる。
In the mixed material, the weight ratio of the liquid crystalline polymer material to the non-liquid crystalline photopolymerizable material may be 0.5% or more of the liquid crystalline polymer material. In particular, when a ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal material, by setting the weight ratio of the liquid crystalline polymer material to 100%, two regions, a region made of a low molecular weight liquid crystal material and a region made of a high molecular weight liquid crystal material, are generated Can be made. In this case, a ferroelectric liquid crystal display element capable of gradation display can be prepared by setting the voltage to a voltage that drives each of the low molecular weight liquid crystal material and the high molecular weight liquid crystal material.

【0184】これら液晶材料と光重合性材料とを混合す
る重量比は、液晶材料:光重合性材料が50:50〜9
7:3であるのが好ましく、さらに好ましくは70:3
0〜95:5である。液晶材料の重量比が50%より少
ない場合には、高分子壁によりセルの駆動電圧が著しく
上昇し、実用性が無くなる。また、液晶材料の重量比が
97%を超える場合には、高分子壁の物理的強度が低下
して安定した性能が得られない。
The weight ratio of mixing the liquid crystal material and the photopolymerizable material is 50:50 to 9 for the liquid crystal material: photopolymerizable material.
It is preferably 7: 3, more preferably 70: 3.
0 to 95: 5. When the weight ratio of the liquid crystal material is less than 50%, the driving voltage of the cell remarkably increases due to the polymer wall, and the practicality is lost. Further, when the weight ratio of the liquid crystal material exceeds 97%, the physical strength of the polymer wall decreases and stable performance cannot be obtained.

【0185】上記光重合開始剤としては、例えばIrg
acure 184,651,907(チバガイギー社
製)およびDarocure 1173,1116,2
959(E.メルク社製)等が挙げられる。
The above photopolymerization initiator is, for example, Irg.
acure 184, 651, 907 (manufactured by Ciba Geigy) and Darocure 1173, 1116, 2
959 (manufactured by E. Merck) and the like.

【0186】上記光重合開始剤は、上記液晶材料と上記
光重合性材料との全体量に対して0.1〜5重量%を用
いるのが好ましい。光重合開始剤が0.1重量%未満の
場合には、光重合反応が充分に起こらない。また、5重
量%を超える場合には、液晶材料と高分子材料の相分離
速度が速くなりすぎて、得られる液晶領域が小さくな
り、セルの駆動電圧が高くなる。
The photopolymerization initiator is preferably used in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total amount of the liquid crystal material and the photopolymerizable material. When the photopolymerization initiator is less than 0.1% by weight, the photopolymerization reaction does not sufficiently occur. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, the phase separation speed between the liquid crystal material and the polymer material becomes too fast, the obtained liquid crystal region becomes small, and the cell driving voltage becomes high.

【0187】上記基板の表示媒体側の表面に設けられる
薄膜の材料としては、一般の高分子材料を用いることが
できる。例えば、OFPR−800(東京応用化学
製)、SE150(日産化学製)、JALS−203,
204(日本合成ゴム製)などのポリイミドや、ポリス
チレン、PMMA、ポリフェニルオキサイド、ポリカー
ボネート等の熱可塑性樹脂、ノボラック樹脂等の縮合型
ポリマー等が挙げられる。また、これら高分子材料の表
面自由エネルギーの値を上記光重合性材料の表面自由エ
ネルギーの値に近付けるために、界面活性剤を添加して
もよい。上記界面活性剤としては、一般に市販されてい
るものを用いることができるが、アニオン系界面活性剤
やカチオン系界面活性剤を用いると、保持率が低下する
おそれがあるので、ノニオン系界面活性剤を用いるのが
望ましい。上記薄膜は、基板の表示媒体側における絵素
部以外の部分の表面自由エネルギーの値を、絵素部の表
面自由エネルギーの値に比べて小さくし、絵素部以外の
部分に上記光重合性材料が集まり易くするために使用す
る。よって、上記高分子材料に限られず、上記重合性材
料の表面自由エネルギーの値に近い表面自由エネルギー
の値を有するものであればいずれの高分子材料も用いる
ことができる。
As a material of the thin film provided on the surface of the substrate on the display medium side, a general polymer material can be used. For example, OFPR-800 (manufactured by Tokyo Applied Chemistry), SE150 (manufactured by Nissan Kagaku), JALS-203,
Examples thereof include polyimide such as 204 (manufactured by Japan Synthetic Rubber), thermoplastic resins such as polystyrene, PMMA, polyphenyl oxide, and polycarbonate, and condensation type polymers such as novolac resin. Further, a surfactant may be added to bring the surface free energy value of these polymer materials close to the surface free energy value of the photopolymerizable material. As the above-mentioned surfactant, those which are generally commercially available can be used. However, when an anionic surfactant or a cationic surfactant is used, the retention rate may decrease, so that a nonionic surfactant is used. It is preferable to use. The thin film, the value of the surface free energy of the portion other than the picture element portion on the display medium side of the substrate is smaller than the value of the surface free energy of the picture element portion, the photopolymerizable to the portion other than the picture element portion. Used to facilitate the gathering of materials. Therefore, the polymer material is not limited to the above-mentioned polymer material, and any polymer material having a surface free energy value close to the surface free energy value of the polymerizable material can be used.

【0188】薄膜の表面自由エネルギーの値が、光重合
性材料の表面自由エネルギーの値に充分近く、液晶セル
に混合材料を注入後、セル内で相分離が生じる場合に
は、そのままの状態で混合材料に紫外線を照射して光重
合性材料を硬化させてもよい。また、必要とされる液晶
領域の径(例えば絵素とほぼ同程度)に応じた規則的な
強弱を、故意に紫外線照射パターンに設けることもでき
る。この場合、光重合反応が生じる位置が規則的になっ
て、均一な形状および大きさの液晶領域を規則的に平面
上に配置することができる。
When the value of the surface free energy of the thin film is sufficiently close to the value of the surface free energy of the photopolymerizable material and phase separation occurs in the liquid crystal cell after injecting the mixed material, the state is kept as it is. The photopolymerizable material may be cured by irradiating the mixed material with ultraviolet rays. Further, it is possible to intentionally provide the ultraviolet irradiation pattern with a regular strength or weakness according to the required diameter of the liquid crystal region (for example, about the same as that of the picture element). In this case, the positions where the photopolymerization reaction occurs are regular, and liquid crystal regions having a uniform shape and size can be regularly disposed on a plane.

【0189】例えば、紫外線照射強度の高い部分では、
光重合性材料の重合速度が速く、液晶材料と高分子材料
との相分離速度が速いので、高分子材料が速く析出して
液晶材料を紫外線照射強度の低い部分へと押し出す。こ
のため、紫外線照射強度の弱い部分に液晶領域が生成
し、均一な形状および大きさの液晶領域を規則的に平面
上に配置することができる。この紫外線照射強度の強い
部分と、上記薄膜の形成部分とを一致させることによ
り、液晶材料と高分子材料との相分離をより一層明確に
することができる。
For example, in the portion where the ultraviolet irradiation intensity is high,
Since the photopolymerizable material has a high polymerization rate and the phase separation rate between the liquid crystal material and the polymer material is high, the polymer material is rapidly deposited and the liquid crystal material is extruded to a portion where the ultraviolet irradiation intensity is low. Therefore, a liquid crystal region is generated in a portion where the ultraviolet irradiation intensity is weak, and liquid crystal regions having a uniform shape and size can be regularly arranged on a plane. The phase separation between the liquid crystal material and the polymer material can be further clarified by matching the portion where the ultraviolet irradiation intensity is strong with the portion where the thin film is formed.

【0190】上記紫外線照射パターンに照度分布を設け
る場合には、フォトマスク、マイクロレンズ、干渉板な
どを用いて規則的な照度分布にするのが望ましい。上記
フォトマスクの位置は、液晶セルの内外(基板の表示媒
体側面または表示媒体と反対側面)のいずれでもよく、
照射される紫外線に規則的な変化を設けることができる
ものであればよい。上記フォトマスクをセルから離す
と、形成されるフォトマスクの像がぼやけて規則的な照
度分布が得られにくい。よって、フォトマスクはできる
だけ液晶材料と光重合性材料とを含む上記混合材料の近
くに設けるのが望ましい。
When providing an illuminance distribution in the ultraviolet irradiation pattern, it is desirable to use a photomask, a microlens, an interference plate, etc. to make a regular illuminance distribution. The position of the photomask may be inside or outside the liquid crystal cell (side surface of the display medium of the substrate or side surface opposite to the display medium),
What is necessary is that the ultraviolet rays to be irradiated can be regularly changed. When the photomask is separated from the cell, the image of the formed photomask is blurred and it is difficult to obtain a regular illuminance distribution. Therefore, it is desirable that the photomask be provided as close as possible to the mixed material containing the liquid crystal material and the photopolymerizable material.

【0191】また、紫外線の光源も、なるべく平行光線
であることが望ましい。但し、強誘電性液晶表示素子に
おいては、耐衝撃性を向上させるため、絵素と同程度の
大きさの液晶領域の周囲に緩衝用としてそれよりも小さ
な液晶領域を配置させる場合がある。その場合には、故
意にフォトマスク等の遮光部分のエッジをぼやけさせた
り、フォトマスクをセル本体から離して設けたり、紫外
線の平行度を落として照射してもよい。フォトマスク等
による紫外線照射強度の強弱は、照射強度の弱い部分で
照射強度の強い部分の80%以下であるようにすればよ
い。
Further, it is desirable that the light source of ultraviolet rays is also parallel rays as much as possible. However, in a ferroelectric liquid crystal display device, in order to improve impact resistance, a liquid crystal region smaller than that may be arranged around a liquid crystal region having a size similar to that of a picture element as a buffer. In that case, the edges of a light-shielding portion such as a photomask may be intentionally blurred, the photomask may be provided away from the cell body, or the parallelism of ultraviolet rays may be lowered to irradiate. The intensity of the ultraviolet irradiation by the photomask or the like may be set to 80% or less of the portion having the weak irradiation intensity and the portion having the strong irradiation intensity.

【0192】本発明者の検討によれば、照度分布を設け
るための遮光部分の大きさが、絵素の大きさの30%以
下であるフォトマスクを使用した場合、絵素の大きさの
30%以下の大きさの液晶領域が得られる。このように
液晶領域の大きさが絵素の大きさの30%以下である場
合、絵素内に液晶材料と高分子材料との界面が多くなっ
て、界面における散乱による表示のコントラスト低下が
著しくなる。これを防ぐために、紫外線を遮光するなど
して照射強度を弱くする部分は、絵素の大きさより大き
くするのが好ましい。具体的には絵素以外の部分にのみ
紫外線照射されるように遮光部が設けられたフォトマス
クを用いるのが好ましい。さらに、高分子材料と液晶材
料との間で生じる散乱を表示に使用しない非散乱モード
の液晶表示素子においては、フォトマスク等により照射
強度が低い部分を設ける場合、その形状は、絵素の30
%以上の部分を覆い、紫外線強度を局部的に低下させる
ものであればよい。
According to the study by the present inventor, when a photomask in which the size of the light-shielding portion for providing the illuminance distribution is 30% or less of the size of the picture element is used, the size of the picture element is 30%. A liquid crystal region having a size of not more than% can be obtained. When the size of the liquid crystal region is 30% or less of the size of the picture element as described above, the number of interfaces between the liquid crystal material and the polymer material increases in the picture element, and the display contrast is significantly reduced due to scattering at the interfaces. Become. In order to prevent this, it is preferable that the portion for weakening the irradiation intensity by blocking ultraviolet rays is made larger than the size of the picture element. Specifically, it is preferable to use a photomask provided with a light-shielding portion so that ultraviolet light is irradiated only to a portion other than the picture element. Furthermore, in a non-scattering mode liquid crystal display element that does not use the scattering generated between the polymer material and the liquid crystal material for display, when a portion with low irradiation intensity is provided by a photomask or the like, its shape is 30 pixels.
%, As long as it covers a portion of not less than 100% and locally reduces the ultraviolet intensity.

【0193】このようにして得られる液晶表示素子は、
基板の表示媒体側と反対側の面に偏光板を設けることに
より、従来のTN、STN、FLC(SSF)、ECB
表示モード等の液晶表示素子に用いられる液晶材料を、
液晶領域として高分子壁の中に閉じ込めた構成の液晶表
示素子とすることができる。また、大画面化およびフィ
ルム化することが可能となり、視野角特性およびコント
ラストの良好な液晶表示素子が得られる。
The liquid crystal display device thus obtained is
By providing a polarizing plate on the surface of the substrate opposite to the display medium side, conventional TN, STN, FLC (SSF), ECB
Liquid crystal materials used for liquid crystal display elements such as display modes
A liquid crystal display device having a structure in which a liquid crystal region is confined in a polymer wall can be used. Further, it is possible to obtain a large screen and a film, and it is possible to obtain a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics and contrast.

【0194】以下、前記実施例1に基づく、具体的な実
施例について説明する。
Specific examples based on the first embodiment will be described below.

【0195】(実施例1a)厚み1.1mmのフリント
ガラス(日本板硝子製)からなる基板1、2の上に、I
TO(酸化インジウムと酸化スズとの混合物)からなる
厚み50nm、幅200μmの電極3、4を50μmの
間隔で200本形成した。このITOの表面自由エネル
ギーの値は、92.8mN/mであった。この基板1、
2において、図2に示す電極3および4が重なりあう部
分(絵素部)以外の部分にOFPR−800(東京応用
化学製)を塗布して薄膜5、6を形成した。この時、絵
素部以外の薄膜5、6が形成された部分の表面自由エネ
ルギーの値は、36mN/mであった。この状態の基板
1、2を、電極3および4が互いに向かい合うように、
かつ薄膜5、6が形成されていない部分同士が向かい合
うように対向させ、間に径6μmのスペーサー(図示せ
ず)を介して貼り合わせて液晶セルを作成した。
(Example 1a) I was placed on substrates 1 and 2 made of flint glass (made by Nippon Sheet Glass) having a thickness of 1.1 mm.
Two hundred electrodes 50 made of TO (mixture of indium oxide and tin oxide) and having a thickness of 50 nm and a width of 200 μm were formed at intervals of 50 μm. The value of the surface free energy of this ITO was 92.8 mN / m. This board 1,
2, thin films 5 and 6 were formed by applying OFPR-800 (manufactured by Tokyo Applied Chemistry) on the portions other than the portion (picture element portion) where the electrodes 3 and 4 shown in FIG. 2 overlap. At this time, the value of the surface free energy of the portion other than the picture element portion where the thin films 5 and 6 were formed was 36 mN / m. Place the substrates 1 and 2 in this state so that the electrodes 3 and 4 face each other.
Moreover, the liquid crystal cell was prepared by making the portions in which the thin films 5 and 6 are not formed face each other so as to face each other and pasting them through a spacer (not shown) having a diameter of 6 μm therebetween.

【0196】この液晶セルに、光重合性材料としてトリ
メチロールプロパントリメタクリレート0.1g、2ー
エチルヘキシルアクリレート0.4gおよびイソボルニ
ルアクリレート0.5gの混合物と、液晶材料としてZ
LI−3700−000(メルク社製)にCN(コレス
テリックノナレート)を0.3w%添加した混合物4g
と、さらに光重合開始剤としてIrgacure 18
4(チバガイギー社製)0.1gとを均一混合した混合
材料を注入した。
In this liquid crystal cell, a mixture of 0.1 g of trimethylolpropane trimethacrylate as a photopolymerizable material and 0.4 g of 2-ethylhexyl acrylate and 0.5 g of isobornyl acrylate, and Z as a liquid crystal material.
4 g of a mixture obtained by adding 0.3 w% of CN (cholesteric nonalate) to LI-3700-000 (manufactured by Merck).
And Irgacure 18 as a photopolymerization initiator
4 (manufactured by Ciba-Geigy) was uniformly mixed and injected.

【0197】次に、平行光線が得られる高圧水銀ランプ
を用いて、上記液晶セルに紫外線を10mW/cm2
10分間照射し、混合材料中に含まれる光重合性材料を
硬化させた。これにより、図1に示すように高分子壁5
で囲まれた液晶領域7が形成された。
Next, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays at 10 mW / cm 2 for 10 minutes using a high-pressure mercury lamp capable of producing parallel rays to cure the photopolymerizable material contained in the mixed material. As a result, as shown in FIG.
A liquid crystal region 7 surrounded by was formed.

【0198】最後に、液晶セルの外側に偏光板を、互い
の偏光軸が直交するように貼り合わせた。
Finally, polarizing plates were attached to the outside of the liquid crystal cell so that their polarization axes were orthogonal to each other.

【0199】以上の工程により、視野角特性の優れた液
晶表示素子が得られた。
Through the above steps, a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics was obtained.

【0200】(実施例1b)実施例1aと同様にして液
晶セルを作成し、この液晶セルに実施例1aと同様の混
合材料を注入した。
Example 1b A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 1a, and the same mixed material as in Example 1a was injected into this liquid crystal cell.

【0201】次に、図3に示す電極3および4が重なり
合う部分(絵素部)に遮光部9を有するフォトマスクを
配置し、平行光線が得られる高圧水銀ランプを用いて、
上記液晶セルにフォトマスク側から紫外線を10mW/
cm2で10分間照射した。
Next, a photomask having a light shielding portion 9 is arranged in a portion (picture element portion) where the electrodes 3 and 4 shown in FIG. 3 overlap each other, and a high pressure mercury lamp capable of obtaining parallel light rays is used.
Ultraviolet rays of 10 mW / from the photomask side to the liquid crystal cell
Irradiation was carried out at cm 2 for 10 minutes.

【0202】最後に、実施例1aと同様に、液晶セルの
外側に偏光板を、互いの偏光軸が直交するように貼り合
わせた。
Finally, as in Example 1a, polarizing plates were attached to the outside of the liquid crystal cell so that their polarizing axes were orthogonal to each other.

【0203】以上の工程により、視野角特性の非常に優
れた液晶表示素子が得られた。
Through the above steps, a liquid crystal display device having an excellent viewing angle characteristic was obtained.

【0204】(比較例1)実施例1aと同様に、厚み
1.1mmのフリントガラス(日本板硝子製)からなる
基板1、2の上に、ITO(酸化インジウムと酸化スズ
との混合物)からなる厚み50nm、幅200μmの電
極3、4を50μmの間隔で200本形成した。この状
態の基板1、2を、電極3および4が互いに向かい合う
ように対向させ、間に6μmのスペーサーを介して貼り
合わせて液晶セルを作成した。
(Comparative Example 1) Similar to Example 1a, ITO (mixture of indium oxide and tin oxide) was formed on substrates 1 and 2 made of flint glass (made by Nippon Sheet Glass) having a thickness of 1.1 mm. 200 electrodes 3 and 4 having a thickness of 50 nm and a width of 200 μm were formed at intervals of 50 μm. The substrates 1 and 2 in this state were made to face each other so that the electrodes 3 and 4 face each other, and they were bonded together with a spacer of 6 μm interposed therebetween to form a liquid crystal cell.

【0205】この液晶セルに、実施例1aと同様の混合
材料を注入した。
The same mixed material as in Example 1a was injected into this liquid crystal cell.

【0206】次に、実施例1aと同様に、平行光線が得
られる高圧水銀ランプを用いて、上記液晶セルに紫外線
を10mW/cm2で10分間照射して、光重合性材料
を硬化した。
Next, as in Example 1a, the liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays at 10 mW / cm 2 for 10 minutes using a high-pressure mercury lamp capable of producing parallel rays to cure the photopolymerizable material.

【0207】最後に、実施例1aと同様に、液晶セルの
外側に偏光板を、互いの偏光軸が直交するように貼り合
わせて液晶表示素子とした。
Finally, in the same manner as in Example 1a, polarizing plates were attached to the outside of the liquid crystal cell so that their polarizing axes were orthogonal to each other to obtain a liquid crystal display element.

【0208】(比較例2)比較例1と同様にして液晶セ
ルを作成し、この液晶セルに実施例1aと同様の混合材
料を注入した。
Comparative Example 2 A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, and the same mixed material as in Example 1a was injected into this liquid crystal cell.

【0209】次に、実施例1bと同様に、図3に示す電
極3および4が重なり合う部分(絵素部)に遮光部9を
有するフォトマスクを配置し、平行光線が得られる高圧
水銀ランプを用いて、上記液晶セルにフォトマスク側か
ら紫外線を10mW/cm2で10分間照射した。
Next, as in Example 1b, a photomask having a light-shielding portion 9 is arranged at a portion (pixel portion) where the electrodes 3 and 4 shown in FIG. 3 overlap, and a high pressure mercury lamp capable of obtaining parallel light rays is obtained. The liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays from the photomask side at 10 mW / cm 2 for 10 minutes.

【0210】最後に、実施例1aと同様に、液晶セルの
外側に偏光板を、互いの偏光軸が直交するように貼り合
わせて液晶表示素子とした。
Finally, in the same manner as in Example 1a, polarizing plates were attached to the outside of the liquid crystal cell so that their polarizing axes were orthogonal to each other to obtain a liquid crystal display element.

【0211】下記の表1に、上記実施例1a、1bおよ
び比較例1、2で得られた液晶表示素子の電気光学特性
を測定した結果を示す。
Table 1 below shows the results of measuring the electro-optical characteristics of the liquid crystal display devices obtained in Examples 1a and 1b and Comparative Examples 1 and 2.

【0212】[0212]

【表1】 [Table 1]

【0213】この表1において、Toffは電圧無印加時
の光透過率を示し、駆動電圧は透過率が90%変化した
時の電圧を示し、応答速度は5V印加時のτr+τdの
値を示す。この表1から、実施例1aの液晶表示素子
は、従来のフォトマスクを使用する方法により作成した
比較例2の液晶表示素子と同程度のコントラストおよび
応答速度であることが理解される。また、実施例1bの
液晶表示素子は、実施例1aの液晶表示素子に比べて製
造工程が増加するが、さらにコントラストおよび応答速
度を良好にすることができることが理解される。
In Table 1, T off represents the light transmittance when no voltage is applied, the driving voltage represents the voltage when the transmittance changes by 90%, and the response speed represents the value of τr + τd when 5 V is applied. . From this Table 1, it is understood that the liquid crystal display element of Example 1a has the same contrast and response speed as the liquid crystal display element of Comparative Example 2 produced by the method using the conventional photomask. Further, it is understood that the liquid crystal display element of Example 1b has more manufacturing steps than the liquid crystal display element of Example 1a, but can further improve the contrast and response speed.

【0214】また、上記実施例1a、1bおよび比較例
1、2で得られた液晶表示素子を分断し、液体窒素中で
セルを剥離し、液晶材料をアセトンで洗い流した。その
後、形成された高分子壁の水平断面をSEM(走査型電
子顕微鏡)で観察したところ、図4(a)〜(d)に示
すような像が得られた。実施例1aの液晶表示素子は、
図4(a)に示すように、従来のフォトマスクを使用す
る方法により作成した比較例2の液晶表示素子(図4
(d))と同程度の規則的なパターンが得られ、絵素内
に高分子材料の入り込みが少ないことが確認された。ま
た、実施例1bの液晶表示素子においては、図4(b)
に示すように、規則的なパターンが得られ、絵素内にさ
らに高分子材料の入り込みが少ないことが確認された。
比較例1の液晶表示素子は、不規則であり、高分子分散
型液晶表示素子の状態になっている。
Further, the liquid crystal display elements obtained in Examples 1a and 1b and Comparative Examples 1 and 2 were divided, the cell was peeled in liquid nitrogen, and the liquid crystal material was rinsed with acetone. After that, when the horizontal cross section of the formed polymer wall was observed with a SEM (scanning electron microscope), the images as shown in FIGS. 4A to 4D were obtained. The liquid crystal display element of Example 1a is
As shown in FIG. 4A, a liquid crystal display device of Comparative Example 2 (FIG.
A regular pattern similar to that of (d)) was obtained, and it was confirmed that the polymer material was less likely to enter the pixel. In addition, in the liquid crystal display element of Example 1b, as shown in FIG.
It was confirmed that a regular pattern was obtained, as shown in Fig. 3, and that the polymer material was less likely to enter the pixel.
The liquid crystal display element of Comparative Example 1 is irregular and is in the state of a polymer dispersion type liquid crystal display element.

【0215】(実施例1c)この実施例では、TFT駆
動により表示が行われる液晶表示素子を作成した。ま
ず、図5および図6に示すように、TFT45および絵
素電極42が形成されたTFT基板40における絵素電
極42以外の部分上と、対向基板41のブラックマスク
43上とに、JALS−204(日本合成ゴム製)にノ
ニオン系界面活性剤としてポリエチレングリコールラウ
リン酸モノエステルを少量添加した薄膜材料をPI印刷
し、薄膜46、47を形成した。この時、薄膜46、4
7が形成された部分(絵素部位外の部分)の表面自由エ
ネルギーの値は、33mN/mであった。薄膜46、4
7を塗布していない部分の表面自由エネルギーは79.
5mN/mであった。この状態の基板40、41を、間
に5μmのスペーサー(図示せず)を介して貼り合わせ
て液晶セルを作成した。なお、ブラックマスク43上に
は、絵素電極42に対する対向電極48が全面に形成さ
れている。
(Example 1c) In this example, a liquid crystal display element in which display is performed by driving a TFT was prepared. First, as shown in FIGS. 5 and 6, JALS-204 is formed on a portion of the TFT substrate 40 on which the TFT 45 and the pixel electrode 42 are formed, other than the pixel electrode 42, and on the black mask 43 of the counter substrate 41. A thin film material obtained by adding a small amount of polyethylene glycol lauric acid monoester as a nonionic surfactant to (manufactured by Japan Synthetic Rubber) was subjected to PI printing to form thin films 46 and 47. At this time, the thin films 46, 4
The value of the surface free energy of the portion where 7 was formed (the portion outside the pixel portion) was 33 mN / m. Thin film 46,4
The surface free energy of the portion where 7 is not applied is 79.
It was 5 mN / m. The substrates 40 and 41 in this state were bonded to each other with a spacer (not shown) of 5 μm interposed therebetween to form a liquid crystal cell. A counter electrode 48 for the pixel electrode 42 is formed on the entire surface of the black mask 43.

【0216】この液晶セルに、光重合性材料としてトリ
メチロールプロパントリメタクリレート0.1g、2ー
エチルヘキシルアクリレート0.35gおよびイソボル
ニルアクリレート0.45gの混合物と、液晶材料とし
てZLI−4792(メルク社製)にCN(コレステリ
ックノナレート)を0.3wt%添加した混合物4g
と、さらに光重合開始剤としてIrgacure 18
4(チバガイギー社製)0.15gとを均一混合した混
合材料を真空注入した。
A mixture of 0.1 g of trimethylolpropane trimethacrylate and 0.35 g of 2-ethylhexyl acrylate and 0.45 g of isobornyl acrylate was added to this liquid crystal cell as a photopolymerizable material, and ZLI-4792 (Merck Co., Ltd.) was used as a liquid crystal material. 4 g of a mixture prepared by adding 0.3 wt% of CN (cholesteric nonalate) to
And Irgacure 18 as a photopolymerization initiator
4 (manufactured by Ciba-Geigy) was uniformly mixed with 0.15 g, and a mixed material was vacuum-injected.

【0217】次に、図6に示すように、遮光部50を有
するフォトマスク49を、絵素電極42に遮光部50の
位置が対応するように設置した。この状態で、液晶セル
にフォトマスク側から紫外線を10mW/cm2で10
分間照射し、光重合性材料を硬化させた。これにより、
高分子壁52で囲まれた液晶領域51が得られた。
Next, as shown in FIG. 6, a photomask 49 having a light shielding portion 50 was placed so that the light shielding portion 50 corresponded to the pixel electrode 42. In this state, the liquid crystal cell was exposed to ultraviolet rays from the photomask side at 10 mW / cm 2 for 10 minutes.
Irradiated for a minute to cure the photopolymerizable material. This allows
A liquid crystal region 51 surrounded by the polymer wall 52 was obtained.

【0218】(比較例3)図5に示すようなTFT基板
40と対向基板41とを、間に5μmのスペーサーを介
して貼り合わせて液晶セルを作成した。
(Comparative Example 3) A liquid crystal cell was prepared by bonding a TFT substrate 40 and a counter substrate 41 as shown in FIG. 5 with a spacer of 5 μm interposed therebetween.

【0219】この液晶セルに、実施例1cと同様の混合
材料を真空注入した。
The same mixed material as in Example 1c was vacuum-injected into this liquid crystal cell.

【0220】次に、実施例1cと同様に、遮光部50を
有するフォトマスク49を、絵素電極42に遮光部50
の位置が対応するように設置し、液晶セルにフォトマス
ク側から紫外線を10mW/cm2で10分間照射し
た。
Next, as in Example 1c, the photomask 49 having the light shielding portion 50 was formed on the pixel electrode 42, and the light shielding portion 50 was formed.
The liquid crystal cell was irradiated with ultraviolet rays at 10 mW / cm 2 for 10 minutes from the photomask side.

【0221】上記実施例1cおよび比較例3で得られた
液晶表示素子の絵素部分について、光学顕微鏡で観察し
たところ、実施例1cの絵素では、比較例3の絵素に比
べて液晶材料と高分子材料との相分離が明確になってお
り、高分子材料の絵素内への入り込みも少なかった。
When the picture elements of the liquid crystal display elements obtained in the above Example 1c and Comparative Example 3 were observed with an optical microscope, the picture element of Example 1c showed a higher liquid crystal material than the picture element of Comparative Example 3. The phase separation between the polymer material and the polymer material was clear, and the polymer material was less likely to enter the picture element.

【0222】また、電気光学特性を測定したところ、実
施例1cの液晶表示素子は、コントラストおよび応答速
度が比較例3の液晶表示素子に比べて良好であった。
Further, when the electro-optical characteristics were measured, the liquid crystal display element of Example 1c had better contrast and response speed than the liquid crystal display element of Comparative Example 3.

【0223】上記実施例1、1a〜1cにおいては、非
散乱モードの液晶表示素子について説明したが、本発明
はこれに限られず、散乱−透過モードの液晶表示素子に
も適用することができる。
Although the non-scattering mode liquid crystal display element has been described in the above-mentioned Examples 1, 1a to 1c, the present invention is not limited to this, and can be applied to a scattering-transmission mode liquid crystal display element.

【0224】上記各実施例では、単純マトリックス駆動
およびTFT(薄膜トランジスタ)駆動により表示が行
われる液晶表示素子について説明したが、MIM(Me
tal Insulator Metal)等を用いたア
クティブ駆動等により表示が行われる液晶表示素子にも
適用することができ、駆動方法については限定されな
い。
In each of the above-described embodiments, the liquid crystal display element in which the display is performed by the simple matrix drive and the TFT (thin film transistor) drive has been described, but the MIM (Me
The present invention can also be applied to a liquid crystal display element in which display is performed by active driving using a Tal Insulator Metal) or the like, and the driving method is not limited.

【0225】また、対向配設される一対の基板として
は、プラスチックフィルム基板等を使用してもよい。
A plastic film substrate or the like may be used as the pair of substrates arranged to face each other.

【0226】(実施例2)以下、本発明の実施例2を示
すが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施
例は前記実施例1、1a〜1cに類似し、対応する部分
には同一の参照符号を付す。
Example 2 Hereinafter, Example 2 of the present invention will be shown, but the present invention is not limited to this. This embodiment is similar to the above-described first embodiment, 1a to 1c, and corresponding parts are designated by the same reference numerals.

【0227】図16(a)に本実施例の基板の断面図を
示し、図16(b)に図16(a)の切断面線A−Aか
ら見た断面図を示す。硝子基板(1.1mm厚)1上に
ITO(酸化インジウムおよび酸化スズの混合物、膜厚
50nm)を透明電極20として有する基板1上にOM
R83(東京応化(株)製)中に2wt%のパーフロロ
オクチルアクリレートをスピンコートで塗布して乾燥
後、フォトマスクを被せて紫外線照射を行い、図16に
示すパターンのレジスト21を有する基板1を作成し
た。作成した基板1のITO20の表面の表面自由エネ
ルギーとレジスト材料の表面自由エネルギーは下記表2
に示す通りであった。
FIG. 16A shows a sectional view of the substrate of this embodiment, and FIG. 16B shows a sectional view taken along the section line AA of FIG. 16A. OM on a substrate 1 having ITO (a mixture of indium oxide and tin oxide, film thickness 50 nm) as a transparent electrode 20 on a glass substrate (1.1 mm thickness) 1.
Substrate 1 having resist 21 having a pattern shown in FIG. 16, which is obtained by applying 2 wt% of perfluorooctyl acrylate by spin coating to R83 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) and drying it, covering it with a photomask and irradiating it with ultraviolet rays. It was created. The surface free energy of the surface of ITO 20 of the substrate 1 and the surface free energy of the resist material thus prepared are shown in Table 2 below.
It was as shown in.

【0228】[0228]

【表2】 [Table 2]

【0229】また、液晶材料と光重合性材料との表面自
由エネルギーは下記表3に示す通りであった。
The surface free energies of the liquid crystal material and the photopolymerizable material were as shown in Table 3 below.

【0230】[0230]

【表3】 [Table 3]

【0231】上記基板と、上記ITO20が形成された
表面を有する基板とを径5.5μmのスペーサーにより
セル厚を保たせて相互に貼り合わせ、液晶セルを構成し
た。作成した液晶セル中に下記化4に示す化合物1の
0.1gと p−フロロスチレン0.2gとβ−(パー
フルオロオクチル)エチルアクリレート0.2gさらに
液晶材料ZLI−4792(メルク社製:S−811
(カイラル剤;メルク社製)0.4重量%含有)4.5
gと光重合開始剤Irgacure651の0.025
gを混合し、下記表4に示す組成を有する混合物を作成
した。
A liquid crystal cell was constructed by bonding the above substrate and the substrate having the surface on which the ITO 20 was formed to each other while keeping the cell thickness with a spacer having a diameter of 5.5 μm. In the prepared liquid crystal cell, 0.1 g of the compound 1 shown in the chemical formula 4 below, 0.2 g of p-fluorostyrene, 0.2 g of β- (perfluorooctyl) ethyl acrylate and further liquid crystal material ZLI-4792 (manufactured by Merck & Co., Inc .: S -811
(Chiral agent; manufactured by Merck & Co.) containing 0.4% by weight) 4.5
g and 0.025 of photoinitiator Irgacure651
g was mixed to prepare a mixture having the composition shown in Table 4 below.

【0232】[0232]

【化4】 [Chemical 4]

【0233】[0233]

【表4】 [Table 4]

【0234】該混合物を作成したセルに注入し、その
後、100℃でパターン側から高圧水銀ランプ下7mW
/cm2のところで8分間紫外線を照射して重合性材料
を硬化させた。なお、逆側から紫外線照射した場合も同
様の結果が得られた。この過程では、基板温度は液晶材
料のアイソトロピック温度(均一化温度Tiso)を越し
ているために液晶分子が析出することはなく、次の徐冷
過程で液晶分子の析出が起こる。さらに、紫外線照射
後、セルに電圧±2.5V(方形波:60Hz)を印加
しながら、100℃から30℃まで12時間かけてゆっ
くり冷却した。
The mixture was poured into the prepared cell, and then at 100 ° C. from the pattern side under a high pressure mercury lamp at 7 mW.
/ Cm 2 was irradiated with ultraviolet rays for 8 minutes to cure the polymerizable material. Similar results were obtained when ultraviolet rays were irradiated from the opposite side. In this process, since the substrate temperature exceeds the isotropic temperature (uniformization temperature T iso ) of the liquid crystal material, the liquid crystal molecules are not deposited, and the liquid crystal molecules are deposited in the subsequent slow cooling process. Furthermore, after irradiation with ultraviolet rays, while applying a voltage of ± 2.5 V (square wave: 60 Hz) to the cell, it was slowly cooled from 100 ° C. to 30 ° C. over 12 hours.

【0235】作成したセルを、偏光顕微鏡で観察したと
ころ、図17に示されるように、ドットパターンと同じ
規則性(絵素と同じ規則性)を有する液晶ドメインDが
観察され、絵素領域18内にほぼ1つの液晶ドメインD
内の液晶分子が軸対称状か同心円状に配向したときに見
られるシュリーレン模様(消光模様)17と、液晶ドメ
インDの高分子壁8付近に図15を参照して説明した暗
いリングを伴った構造が観察された。さらに、作成した
セルを電圧印加しながら、偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、電圧印加に伴ってディスクリネーションラインの発
生が見られなかった。
When the prepared cell was observed with a polarization microscope, as shown in FIG. 17, a liquid crystal domain D having the same regularity as the dot pattern (the same regularity as the pixel) was observed, and the pixel region 18 Almost one liquid crystal domain D in
Accompanied by a schlieren pattern (extinction pattern) 17 observed when the liquid crystal molecules inside are oriented in an axially symmetric or concentric shape, and the dark ring described with reference to FIG. 15 near the polymer wall 8 of the liquid crystal domain D. The structure was observed. Furthermore, when the produced cell was observed with a polarization microscope while applying a voltage, no disclination line was observed with the application of a voltage.

【0236】作成したセルの前後の互いに直交する2枚
の偏光板を貼り合わせて高分子壁8に液晶領域7が囲ま
れた構成の液晶表示素子を作成した。さらに、セルを液
体窒素中で2枚の基板に剥離し、アセトンで液晶材料を
洗い出し、乾燥させた後の基板上の高分子材料をレーザ
ー顕微鏡で観察した。その結果、液晶領域7において
も、0.1μm程度の厚みの高分子材料の付着が観測さ
れた。作成したセルの電気光学特性は、下記表5と図1
8に示した。
Two polarizing plates, which are perpendicular to each other, were attached to the front and rear of the prepared cell to prepare a liquid crystal display element having a structure in which the liquid crystal region 7 was surrounded by the polymer wall 8. Further, the cell was peeled from the two substrates in liquid nitrogen, the liquid crystal material was washed out with acetone, and the polymer material on the substrate after drying was observed with a laser microscope. As a result, adhesion of the polymer material having a thickness of about 0.1 μm was also observed in the liquid crystal region 7. The electro-optical characteristics of the prepared cell are shown in Table 5 below and FIG.
8 shows.

【0237】[0237]

【表5】 [Table 5]

【0238】上記表5中、中間調における反転現象の項
目では、○印:反転現象が起こらない状態、×印:容易
に反転現象を観察できる状態を示している。また、電圧
を印加していくにつれて透過率は変化していく。その透
過率が、変化の全体量に対して90%変わったときの電
圧をV90と定義する。
In Table 5, in the item of the reversal phenomenon in the halftone, ◯ indicates a state in which the reversal phenomenon does not occur, and x indicates a state in which the reversal phenomenon can be easily observed. In addition, the transmittance changes as the voltage is applied. The voltage when the transmittance changes by 90% with respect to the total amount of change is defined as V 90 .

【0239】上記表5、図18から本発明のセルは、後
述する比較例5のTNセル(図19に電気光学特性を示
す)で見られるような反転現象は見られず、電圧飽和時
の広視角方向での透過率の増加も見られない。本測定で
は、偏光軸を互いに平行にした2枚の偏光板をブランク
(透過率100%)として測定した。
From Table 5 and FIG. 18 above, the cell of the present invention does not show the inversion phenomenon as seen in the TN cell of Comparative Example 5 (electro-optical characteristics are shown in FIG. 19) described later, and shows No increase in transmittance is observed in the wide viewing angle direction. In this measurement, two polarizing plates having polarization axes parallel to each other were used as blanks (transmittance 100%).

【0240】(比較例4)実施例2で使用した基板材料
のうち表面自由エネルギーをパターン化した基板1を図
20の平面図及び断面図に示すように、実施例2の場合
と逆のパターンを同じ材料で作成した。該基板1を実施
例2と同様にセル化し、同様の加工条件で液晶表示素子
を作成した。作成したセルを偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ図21に示すように、表面自由エネルギーの低い方形
部の中心付近に重合性材料が集まって高分子化して高分
子領域8を形成し、前記各方形部は液晶領域7で取り囲
まれていた。すなわち、実施例2と比較例4から、この
ように表面自由エネルギーをパターン化した場合、混合
材料中で表面自由エネルギーの低い光重合性材料が表面
自由エネルギーの低い領域に集まり、混合材料中で表面
自由エネルギーの高い液晶材料が表面自由エネルギーの
高い領域に集まりエネルギー的に安定化するためにこの
ような集まり方になる。
(Comparative Example 4) Of the substrate materials used in Example 2, the substrate 1 having the surface free energy patterned is shown in a plan view and a sectional view of FIG. Made of the same material. The substrate 1 was made into cells in the same manner as in Example 2, and a liquid crystal display element was produced under the same processing conditions. When the prepared cell was observed with a polarization microscope, as shown in FIG. 21, the polymerizable material gathered in the vicinity of the center of the rectangular portion having a low surface free energy and polymerized to form a polymer region 8. Was surrounded by a liquid crystal region 7. That is, from Example 2 and Comparative Example 4, when the surface free energy was patterned in this way, the photopolymerizable material having low surface free energy gathered in the mixed material in the region having low surface free energy, and The liquid crystal material having a high surface free energy gathers in a region having a high surface free energy and is energetically stabilized.

【0241】(比較例5)実施例2と同様の基板1に、
配向膜AL−4552(日本合成ゴム社製)をスピンコ
ート法で塗布して焼成後、ナイロン布によりラビング処
理を行い、配向方向が互いに直交状態になるように実施
例2と同様にセルを貼り合わせた。作成したセルに実施
例2と同様の液晶材料ZLI−4792(S−811
0.4重量%含有)を注入し、偏光軸が互いに直交する
2枚の偏光板を作成したセルの前後に貼り合わせて従来
のTN表示素子を作成した。
(Comparative Example 5) On the same substrate 1 as in Example 2,
An alignment film AL-4552 (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied by a spin coating method, baked, and then rubbed with a nylon cloth, and cells were attached in the same manner as in Example 2 so that the alignment directions were orthogonal to each other. I matched it. A liquid crystal material ZLI-4792 (S-811) similar to that of Example 2 was added to the created cell.
0.4 wt% content) was injected, and two polarizing plates whose polarization axes were orthogonal to each other were attached to the front and the back of the cell to prepare a conventional TN display element.

【0242】作成したセルの電気光学特性を表5および
図19に示した。
The electro-optical characteristics of the prepared cell are shown in Table 5 and FIG.

【0243】(実施例3)図22に示すような絵素電極
20の形状のカラーフィルター部22がマトリクス状に
配置され、各カラーフィルター部22の周囲に透明部2
3を有するカラーフィルター24を有する対向電極基板
と、図23の平面図及び断面図に示すように、前記各絵
素電極20に対応する箇所に絵素電極20の形状の透孔
25がそれぞれ形成され、表面にβ−(パーフルオロオ
クチル)エチルアクリレートを含むブラックマトリクス
26を有するTFT基板27でセル厚5.5μmになる
ようにセルを作成した。作成したセルに実施例2と同様
の混合物を注入し、セル中のカラーフィルター24側か
ら紫外線照射を行った。
(Embodiment 3) The color filter portions 22 in the shape of the picture element electrodes 20 as shown in FIG. 22 are arranged in a matrix, and the transparent portion 2 is provided around each color filter portion 22.
As shown in the plan view and the cross-sectional view of FIG. 23, the counter electrode substrate having the color filter 24 having the number 3 is formed, and the through holes 25 having the shape of the pixel electrode 20 are formed at the positions corresponding to the respective pixel electrodes 20. Then, a cell was formed with a TFT substrate 27 having a black matrix 26 containing β- (perfluorooctyl) ethyl acrylate on the surface so as to have a cell thickness of 5.5 μm. The same mixture as in Example 2 was injected into the prepared cell, and UV irradiation was performed from the color filter 24 side in the cell.

【0244】作成したセルを偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、ほとんどの絵素内がモノドメインの液晶領域であ
り、ドメイン内の液晶分子が渦巻き状に配列した構造に
なっていた。作成したセルに偏光軸が互いに直交する2
枚を偏光板をセル前後に貼り合わせて本実施例の液晶表
示素子を作成した。作成したセルの電圧OFF時の光透
過率を上記表5に示した。本測定では、偏光軸を互いに
平行にした2枚の偏光板を貼り付けたセル(液晶材料を
注入しないセル)をブランク(透過率100%)として
測定した。
Observation of the prepared cell with a polarization microscope revealed that most of the picture elements had a monodomain liquid crystal region and the liquid crystal molecules in the domain were arranged in a spiral shape. Polarization axes are perpendicular to each other in the created cell 2
A polarizing plate was attached to the front and the rear of the cell to prepare a liquid crystal display device of this example. The light transmittance of the prepared cell when the voltage is OFF is shown in Table 5 above. In this measurement, a cell in which two polarizing plates having polarization axes parallel to each other (cell in which a liquid crystal material is not injected) was attached was used as a blank (transmittance 100%).

【0245】(実施例4、5)以下の説明では、図16
を併せて参照する。R−684 0.1gとp−フロロ
スチレン0.2gとβ−(パーフルオロオクチル)エチ
ルアクリレート0.2gさらに液晶材料ZLI−479
2(メルク社製:S−811 0.4重量%含有)4.
5gと光重合開始剤Irgacure651 0.02
5gとの混合物を作成した。作成した混合物を実施例2
で作成したセルに注入し該実施例2と同様に加工して本
実施例4の液晶表示素子を作成した。また、上記混合物
を実施例3で作成したセルに注入し、該実施例3と同様
に加工し本実施例5の液晶表示素子を作成した。作成し
た実施例4のセルを用いて偏光顕微鏡で電圧ON,OF
F時の観察を行った。
(Examples 4 and 5) In the following description, FIG.
See also. R-684 0.1 g, p-fluorostyrene 0.2 g, β- (perfluorooctyl) ethyl acrylate 0.2 g, and liquid crystal material ZLI-479.
2 (Merck & Co .: S-811 0.4 wt% content) 4.
5g and photoinitiator Irgacure651 0.02
A mixture with 5 g was made. The mixture prepared was used in Example 2.
The liquid crystal display element of the present Example 4 was produced by injecting it into the cell produced in the above step and processing it in the same manner as in the example 2. Further, the above mixture was poured into the cell prepared in Example 3 and processed in the same manner as in Example 3 to prepare a liquid crystal display device of this Example 5. Using the cell of Example 4 prepared, a voltage was turned on and OF by a polarization microscope.
Observation at F time was performed.

【0246】電圧OFF時では、図24(a)に示すよ
うに、絵素領域18内にほぼ1つの液晶ドメインD内の
液晶分子が中心軸AXに関して軸対称状か同心円状に配
向したときに見られる消光模様17が観察された。
When the voltage is OFF, as shown in FIG. 24 (a), when the liquid crystal molecules in almost one liquid crystal domain D in the pixel region 18 are oriented in axial symmetry or concentric circles with respect to the central axis AX. A visible extinguishing pattern 17 was observed.

【0247】また、この場合、図24(b)に示すよう
に電圧印加時にディスクリネーションライン15が液晶
領域7の周囲の高分子壁8付近に発生した。実施例5の
場合、絵素領域18内にディスクリネーションライン1
5はほとんど観察されず、前記図23に示したブラック
マトリクス26中に隠れているか、或いはディスクリネ
ーションラインが全く形成されていないことが確認され
た。
In this case, as shown in FIG. 24B, the disclination line 15 was generated near the polymer wall 8 around the liquid crystal region 7 when the voltage was applied. In the case of the fifth embodiment, the disclination line 1 is provided in the pixel area 18.
No. 5 was hardly observed, and it was confirmed that it was hidden in the black matrix 26 shown in FIG. 23 or that no disclination line was formed at all.

【0248】(実施例6、7)光重合性材料混合物を上
記表4に示す組成で作成し、実施例2と同様の液晶材料
と共に混合し、実施例2と同様のセルを使用し実施例2
と同様の加工条件で実施例6、7の液晶表示素子をそれ
ぞれ作成した。作成したセルを用いF原子を有するモノ
マーを使用した効果を測定した。
(Examples 6 and 7) A photopolymerizable material mixture was prepared with the composition shown in Table 4 above, mixed with the same liquid crystal material as in Example 2, and the same cells as in Example 2 were used. Two
The liquid crystal display devices of Examples 6 and 7 were prepared under the same processing conditions as described in (1) above. The effect of using a monomer having an F atom was measured using the prepared cell.

【0249】その結果、上記表5に示す通り、F原子を
有するモノマーを添加したセル(実施例2、3、6およ
び10)においては、駆動電圧が低電圧化し、かつ、飽
和電圧印加時の透過率も低い良好な特性となっていた。
As a result, as shown in Table 5 above, in the cells to which the monomer having an F atom was added (Examples 2, 3, 6 and 10), the driving voltage was lowered and the saturation voltage was not applied. It had good characteristics with low transmittance.

【0250】(比較例6)実施例3と同様にセルを作成
し、実施例3と同様の混合物を使用し、セルに該混合物
を注入後、TFT基板27側から紫外線照射を行い、作
成したセルの前後に互いに直交する2枚の偏光板を貼り
合わせ。本比較例では、粒状の液晶領域が形成され、全
体に表示がざらざらした表示のポリマー分散型液晶表示
素子が形成されていた。
(Comparative Example 6) A cell was prepared in the same manner as in Example 3, and the same mixture as in Example 3 was used. After injection of the mixture into the cell, ultraviolet irradiation was performed from the TFT substrate 27 side to prepare a cell. Two polarizing plates that are orthogonal to each other are attached to the front and back of the cell. In this comparative example, a granular polymer liquid crystal region was formed, and a polymer-dispersed liquid crystal display device having a rough display was formed.

【0251】(実施例8)(熱重合性材料の場合) 実施例2と同様のセルを使用し、セル中に、ビスフェノ
ールAジグリシジルエーテル0.1g、イソボルニルア
クリレート0.3g、β−(パーフルオロオクチル)エ
チルアクリレート0.1g、液晶材料ZLI−4792
(メルク社製:S−811 0.4重量%含有)4.5
gと熱重合開始剤t−ブチルパーオキサイド0.05g
を混合した混合物を注入し、電圧(±2.5V(方形
波:60Hz))を印加しながら150℃、2時間加熱
し、150℃から30℃まで12時間かけてゆっくり冷
却した。作成したセルを偏光顕微鏡で観察したところ、
実施例2と同様な配向状態になっており、かつ、互いに
偏光方向が直交する2枚の偏光板に挟んだ時の視角特性
も良好であった。
(Example 8) (In the case of a thermopolymerizable material) Using the same cell as in Example 2, in the cell, 0.1 g of bisphenol A diglycidyl ether, 0.3 g of isobornyl acrylate, β- (Perfluorooctyl) ethyl acrylate 0.1 g, liquid crystal material ZLI-4792
(Merck KK: S-811 0.4 wt% content) 4.5
g and a thermal polymerization initiator t-butyl peroxide 0.05 g
The mixture was mixed and heated at 150 ° C. for 2 hours while applying a voltage (± 2.5 V (square wave: 60 Hz)), and then slowly cooled from 150 ° C. to 30 ° C. over 12 hours. When observing the created cell with a polarizing microscope,
The orientation was the same as in Example 2, and the viewing angle characteristics when sandwiched between two polarizing plates whose polarization directions are orthogonal to each other were also good.

【0252】(実施例9)(熱的にまず相分離させてか
ら紫外線照射する方法) 実施例2と同様のセルを使用し、セル中に、実施例2と
同様の材料を注入し、100℃に加熱して液晶材料を等
方相とし、この後、100℃から徐々に温度を低下させ
50℃で重合性材料と液晶材料を相分離させ、その後、
高圧水銀ランプ下7mW/cm2のところで10分間紫
外線を照射して重合性材料を硬化させた。この場合、あ
らかじめ液晶材料と高分子材料の相分離を行ってから光
重合性材料を硬化しているために、液晶領域内での基板
上への高分子材料の付着がほとんど観察されず、黒レベ
ルが向上した。さらに、液晶領域内の液晶材料の比率を
示す保持率についても、液晶領域内で重合反応が起こり
にくいために97%(25℃)と高い値であった。
(Example 9) (Method of thermally phase-separating first and then irradiating with ultraviolet rays) The same cell as in Example 2 was used, and the same material as in Example 2 was injected into the cell to obtain 100 The liquid crystal material is brought into an isotropic phase by heating to 100 ° C., and then the temperature is gradually lowered from 100 ° C. to phase-separate the polymerizable material and the liquid crystal material at 50 ° C.
The polymerizable material was cured by irradiating it with ultraviolet light for 10 minutes at 7 mW / cm 2 under a high pressure mercury lamp. In this case, since the photopolymerizable material is cured after the phase separation of the liquid crystal material and the polymer material is performed in advance, almost no adhesion of the polymer material on the substrate in the liquid crystal region is observed, and the black Level improved. Furthermore, the retention rate, which indicates the ratio of the liquid crystal material in the liquid crystal region, was a high value of 97% (25 ° C.) because the polymerization reaction was less likely to occur in the liquid crystal region.

【0253】さらに、作成したセルを偏光顕微鏡で観察
したところ、実施例2と同様な配向状態になっており、
かつ、高分子壁が規則的に形成されているために表示の
ざらつきも少ないことが確認された。
Furthermore, when the produced cell was observed with a polarization microscope, it was in the same orientation as in Example 2,
Moreover, it was confirmed that the irregularity of the display was small because the polymer walls were regularly formed.

【0254】また、作成したセルを互いに偏光方向が直
交する2枚の偏光板間に挟んだ時の視角特性も良好であ
った。
Further, the viewing angle characteristics when the produced cell was sandwiched between two polarizing plates whose polarization directions were orthogonal to each other were good.

【0255】(実施例10)(化合物1、2を混合して
使用した場合) 実施例2と同様に作成したセル中に前記化4に示す化合
物1の0.25g、下記化5に示す化合物2の0.17
5g,p−フロロスチレン0.2gと β−(パーフル
オロオクチル)エチルアクリレート0.15gさらに液
晶材料ZLI−4792(メルク社製:S−811
0.4重量%含有)4.5gと光重合開始剤Irgac
ure651の0.025gを混合した混合物を作成し
た。
(Example 10) (When Compounds 1 and 2 are Mixed and Used) In a cell prepared in the same manner as in Example 2, 0.25 g of the compound 1 shown in the chemical formula 4 and the compound shown in the chemical formula 5 below. 2 of 0.17
5 g, 0.2 g of p-fluorostyrene, 0.15 g of β- (perfluorooctyl) ethyl acrylate, and liquid crystal material ZLI-4792 (Merck S-811).
0.4 g by weight) 4.5 g and photoinitiator Irgac
A mixture was prepared by mixing 0.025 g of ure651.

【0256】[0256]

【化5】 [Chemical 5]

【0257】該混合物を作成したセル中に注入し、その
後、実施例9と同様に、セル中の混合物を等方相にし、
その後、徐々に温度を下げ液晶層を析出させてから紫外
線で硬化した。
The mixture was poured into the prepared cell, and then, as in Example 9, the mixture in the cell was brought into an isotropic phase,
Then, the temperature was gradually lowered to deposit a liquid crystal layer, and then the liquid crystal layer was cured with ultraviolet rays.

【0258】作成したセルを偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ。図24に示すような構造であった。但し、実施例2
で作成されたセルで観察された外周のリング状構造は観
察されなかった。この外周のリング状構造は、液晶分子
が絵素領域の中心軸を中心に軸対称に配列していること
を示している。更に、電圧を印加しながら観察した結
果、ディスクリネーションラインの発生は見られなかっ
た。また、作成したセルを互いに偏光方向が直交する2
枚の偏光板間に挟んだ時の視角特性も良好であった。
Observation of the prepared cell with a polarizing microscope. The structure was as shown in FIG. However, Example 2
The ring-shaped structure on the outer periphery observed in the cell prepared in 1. was not observed. The ring-shaped structure on the outer periphery indicates that the liquid crystal molecules are arranged axially symmetrically with respect to the central axis of the pixel region. Further, as a result of observing while applying a voltage, no disclination line was observed. In addition, the polarization directions of the created cells are orthogonal to each other.
The viewing angle characteristics when sandwiched between the polarizing plates were also good.

【0259】(実施例11、12、13、比較例7)
(基板上のレジスト材料) 以下の説明では、図16を参照する。硝子基板(1.1
mm厚)1上にITO(酸化インジュウムおよび酸化ス
ズの混合物、膜厚50nm)を透明電極20として有す
る基板上にOMR83(東京応化(株)社製)中に0w
t%(実施例11)、4wt%(実施例12)のβ−
(パーフルオロオクチル)エチルアクリレートをスピン
コートで塗布乾燥後、フォトマスクを被せて紫外線照射
を行い実施例2と同様のパターンのレジスト21を有す
る基板を作製した。また、OFPR800(東京応化
(株)社製)を用い同様のレジストパターンを有する基
板を作成した(実施例13)。さらに、OFPR800
(東京応化(株)社製)中にエポキシエステル3002
M(共栄社油脂化学工業(株))を2wt%添加したレ
ジスト材料を使用し同様のレジストパターンを有する基
板を作製した(比較例7)。作成したレジスト材料によ
る薄膜の表面自由エネルギーは下記表6に示す通りであ
った。また、ここで用いたITOの表面自由エネルギー
の値は、92.8mN/mであった。上記基板材料で、
実施例2と同様にセルを作成し、同様の材料で液晶−高
分子複合素子を作成した。
(Examples 11, 12, 13 and Comparative Example 7)
(Resist Material on Substrate) In the following description, FIG. 16 will be referred to. Glass substrate (1.1
(mm thickness) 1 on a substrate having ITO (a mixture of indium oxide and tin oxide, film thickness 50 nm) as a transparent electrode 20 and 0 w in OMR83 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.).
t% (Example 11), 4 wt% (Example 12) β-
After (perfluorooctyl) ethyl acrylate was applied by spin coating and dried, it was covered with a photomask and irradiated with ultraviolet rays to produce a substrate having a resist 21 having the same pattern as in Example 2. A substrate having a similar resist pattern was prepared using OFPR800 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) (Example 13). Furthermore, OFPR800
Epoxy ester 3002 in (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.)
A substrate having a similar resist pattern was prepared using a resist material containing 2 wt% of M (Kyoeisha Oil and Fat Chemical Co., Ltd.) (Comparative Example 7). The surface free energies of the thin films formed by the resist material were as shown in Table 6 below. The value of the surface free energy of ITO used here was 92.8 mN / m. With the above substrate material,
A cell was prepared in the same manner as in Example 2, and a liquid crystal-polymer composite element was prepared using the same material.

【0260】[0260]

【表6】 [Table 6]

【0261】実施例2、11〜13で作成されたセルを
偏光顕微鏡で観察したところ、どのセルもレジスト21
上に高分子材料が壁を形成している構造になっていた
が、表面自由エネルギーの差が大きくなるほど高分子壁
の規則性が向上しざらつき感が減少した。特に、前記レ
ジストとITOとの表面自由エネルギー差が14.6m
N/mである比較例7においては、高分子壁の規則性が
ほとんど見られず、液晶領域を絵素の範囲内に個別に作
成する制御性に乏しい。
When the cells prepared in Examples 2, 11 to 13 were observed with a polarization microscope, it was confirmed that all the cells were resist 21.
The structure was such that the polymer material formed a wall on top, but as the difference in surface free energy increased, the regularity of the polymer wall improved and the graininess decreased. Especially, the surface free energy difference between the resist and ITO is 14.6 m.
In Comparative Example 7 where N / m, the regularity of the polymer wall is hardly seen, and the controllability of individually forming the liquid crystal region within the range of the picture element is poor.

【0262】さらに、作成したセルを互いに偏光方向が
直交する2枚の偏光板間に挟んだ時の視角特性を良好で
あった。
Furthermore, the viewing angle characteristics when the produced cell was sandwiched between two polarizing plates whose polarization directions were orthogonal to each other were good.

【0263】(実施例14)(両基板上にパターン化し
た場合) 以下の説明では、図16を併せて参照する。前記実施例
2で作成した表面自由エネルギーの異なる領域を有する
基板を2枚用い、互いのレジスト21のパターンが上下
重なるように各基板を貼り合わせセルを作成した。作成
したセルに実施例9と同様の材料を使用して、同様に液
晶材料と高分子材料の相分離を行った。作成したセルを
偏光顕微鏡で観察したところ、ほぼ完璧なパターンの高
分子壁が形成されていた。
(Embodiment 14) (When patterned on both substrates) In the following description, FIG. 16 is also referred to. Two substrates having regions with different surface free energies prepared in Example 2 were used, and the substrates were bonded to each other so that the patterns of the resist 21 were vertically overlapped with each other to prepare a cell. The same material as in Example 9 was used for the prepared cell, and the liquid crystal material and the polymer material were similarly phase-separated. Observation of the prepared cell with a polarizing microscope revealed that a polymer wall having an almost perfect pattern was formed.

【0264】さらに、作成したセルを互いに偏光方向が
直交する2枚の偏光板間に挟んだ時の視角特性も良好で
あった。
Further, the viewing angle characteristics when the produced cell was sandwiched between two polarizing plates whose polarization directions were orthogonal to each other were good.

【0265】(実施例15、16、17、比較例8)
(セルギャップ) 比較例7と同様の材料で同様のパターンの表面自由エネ
ルギー差を有する領域を有し、この領域の厚みが下記表
7に示すように個別に異なる4枚の基板を作製した(実
施例15、16、17及び比較例8)。作成した各基板
を用い比較例7と同様にセルを作成した。作成した各セ
ルを偏光顕微鏡で観察したところ。実施例15〜17の
セルでは、規則的な高分子壁が形成されていたが、比較
例8では、セルギャップが薄いために混合材料が十分に
セル中に入らず気泡が多数入っていた。
(Examples 15, 16, 17 and Comparative Example 8)
(Cell Gap) Four substrates having regions having the same pattern of surface free energy difference as the material of Comparative Example 7 and having different thicknesses of the regions as shown in Table 7 below were prepared ( Examples 15, 16, 17 and Comparative Example 8). A cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 7 using each of the prepared substrates. Observation of each created cell with a polarizing microscope. In the cells of Examples 15 to 17, regular polymer walls were formed, but in Comparative Example 8, the mixed material did not sufficiently enter the cells and a large number of bubbles were included because the cell gap was thin.

【0266】[0266]

【表7】 [Table 7]

【0267】(実施例18)(ポリマーマトリックスS
TN) 以下の説明では、図16を併せて参照する。硝子基板
(1.1mm厚)1上にITO(50nm)を透明電極
20として有する基板上にポリイミド配向膜(サンエバ
ー150:日産化学(株)社製)を塗布し、その上にO
MR83(東京応化(株)製)中に2wt%のβ−(パ
ーフルオロオクチル)エチルアクリレートをスピンコー
トで塗布乾燥後、フォトマスクを被せて紫外線照射を行
い実施例2と同様のパターンのレジスト21を有する基
板を作製した。作成した基板上を一方向にラビング処理
し配向処理された基板を作製した。対向基板として、ポ
リイミド膜だけを塗布した基板1を上記基板と同様にラ
ビング処理を行った。両基板をラビング方向が互いに2
40゜で交差し、セル厚が9μmになるようにスペーサ
を用いて貼り合わせ、STN用のセルを作成した。作成
したセルに、R684(日本化薬社製)0.2g、p−
フエニルスチレン0.1g、ステアリルアクリレート
0.1g、前記化5で示される化合物2の0.6gと液
晶材料ZLI−4427(S−811(メルク社製)で
ツイスト角を240゜に調整)4g、光重合開始剤Ir
gacure651 0.025gを混合した混合物を
注入し、実施例9と同様にセル内の光重合性材料を硬化
させた。
(Example 18) (Polymer matrix S)
TN) In the following description, FIG. 16 is also referred to. On a glass substrate (1.1 mm thick) 1 having ITO (50 nm) as a transparent electrode 20, a polyimide alignment film (San Ever 150: Nissan Chemical Co., Ltd.) is applied, and O is applied thereon.
2 wt% of β- (perfluorooctyl) ethyl acrylate was applied to MR83 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) by spin coating, dried, and then covered with a photomask and irradiated with ultraviolet rays to form a resist 21 having the same pattern as in Example 2. Was prepared. The substrate thus prepared was rubbed in one direction to prepare an oriented substrate. As the counter substrate, the substrate 1 coated with only the polyimide film was rubbed in the same manner as the above substrate. The rubbing directions of both substrates are 2
A cell for STN was prepared by crossing at 40 ° and pasting using a spacer so that the cell thickness was 9 μm. R684 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 0.2 g, p-
Phenyl styrene 0.1 g, stearyl acrylate 0.1 g, compound 2 shown in Chemical formula 5 above 0.6 g, and liquid crystal material ZLI-4427 (twist angle adjusted to 240 ° with S-811 (manufactured by Merck)) 4 g , Photopolymerization initiator Ir
A mixture prepared by mixing 0.025 g of gacure651 was injected, and the photopolymerizable material in the cell was cured in the same manner as in Example 9.

【0268】作成したセルを偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、図25に示すように、前記各レジスト21にほぼ相
当する領域にSTN配向した液晶領域7がそれぞれ形成
され、また、各液晶領域7を囲むパターン化された高分
子領域8が形成されていた。作成したセルの特性を下記
表8に示す。本素子の表示特性は、比較例9に示す通常
のSTNモードのセルに比較して同等の特性を有し、か
つ、ペンでセルを押したところほとんど表示変化がなか
った。
When the produced cell was observed with a polarization microscope, as shown in FIG. 25, STN-aligned liquid crystal regions 7 were respectively formed in regions substantially corresponding to the resists 21, and each liquid crystal region 7 was surrounded. The patterned polymer region 8 was formed. The characteristics of the prepared cell are shown in Table 8 below. The display characteristics of this element were equivalent to those of the normal STN mode cell shown in Comparative Example 9, and there was almost no display change when the cell was pressed with a pen.

【0269】[0269]

【表8】 [Table 8]

【0270】(比較例9)実施例18の基板で、前記レ
ジスト21を形成せず、表面自由エネルギー差を有する
領域が存在しない基板を用い、通常のSTN配向をした
セルを作成した。液晶材料は、実施例18と同様な材料
を使用した。このセルのコントラスト、応答速度及びペ
ンで表示部を押圧したときの表示変化の有無を上記表8
に示す。この比較例では、前記レジスト21が形成され
ていないので、ペンで表示部を押圧したとき、基板が変
形して表示状態に変化を生じていることが分かる。
(Comparative Example 9) Using the substrate of Example 18 without forming the resist 21 and having no region having a surface free energy difference, a cell having a normal STN orientation was prepared. The same liquid crystal material as in Example 18 was used. Table 8 above shows the contrast of this cell, the response speed, and the presence or absence of display change when the display section is pressed with a pen.
Shown in. In this comparative example, since the resist 21 is not formed, it can be seen that when the display portion is pressed by the pen, the substrate is deformed and the display state is changed.

【0271】(実施例19)(液晶材料と重合性材料の
表面自由エネルギーが逆転している場合) 実施例2で使用したITO20を有する基板1上に、O
MR83(東京応化社製)をスピンコートし、実施例3
で使用した図22に示されるカラーフィルタ24のカラ
ーフィルタ部22と透明部23とが逆になったパターン
のマスクを用いて露光−現象し、実施例3の図23に示
すレジストパターンと逆のレジストパターンを有する基
板を作成した。上記基板と、前記ITO20表面を有す
る基板とを、5.5μmのスペーサーによりセル厚を保
たせて貼り合わせることによりセルを構成した。作成し
たセル中にR684 0.04gとp−フロロスチレン
0.2gさらに液晶材料ZLI−4792(メルク社
製:S−811 0.4重量%含有)4.4gと光重合
開始剤Irgacure651の0.025gを混合し
た混合物を注入して硬化させた。重合性材料材料の表面
自由エネルギーは、39.2mN/mであり、液晶材料
の表面自由エネルギー(32mN/m)より大きな値で
ある。作成された高分子壁と液晶領域とのパターンは、
実施例3と逆のパターンとなっていた。
(Example 19) (When Surface Free Energy of Liquid Crystal Material and Polymerizable Material are Reversed) On the substrate 1 having ITO 20 used in Example 2, O
Example 3 was spin-coated with MR83 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.).
22 is used to expose-phenomenon using a mask having a pattern in which the color filter portion 22 and the transparent portion 23 of the color filter 24 shown in FIG. A substrate having a resist pattern was created. A cell was formed by bonding the above-mentioned substrate and the substrate having the surface of the ITO 20 while keeping the cell thickness with a spacer of 5.5 μm. 0.04 g of R684, 0.2 g of p-fluorostyrene, 4.4 g of a liquid crystal material ZLI-4792 (manufactured by Merck & Co., Inc .: 0.4% by weight of S-811) and 0.4 g of a photopolymerization initiator Irgacure651 were added to the prepared cell. A mixture of 025 g was injected and cured. The surface free energy of the polymerizable material is 39.2 mN / m, which is a value larger than the surface free energy (32 mN / m) of the liquid crystal material. The pattern of the polymer wall and the liquid crystal region created is
The pattern was the reverse of that of Example 3.

【0272】作成したセルから実施例2と同様に表示パ
ネルを作成した。作成した表示パネルを偏光顕微鏡で観
察したところ、ITO上に高分子材料が、レジスト上に
液晶材料が集まっていた。
A display panel was prepared from the prepared cells in the same manner as in Example 2. When the produced display panel was observed with a polarization microscope, the polymer material was gathered on the ITO and the liquid crystal material was gathered on the resist.

【0273】本実施例のように、表面自由エネルギーが
実施例2と逆の場合でも、基板上の表面自由エネルギー
の違う領域を適切に配置することにより、高分子壁と液
晶領域とを意図的に配置することができる。
Even when the surface free energy is opposite to that of the second embodiment as in this embodiment, the polymer wall and the liquid crystal region are intentionally arranged by appropriately arranging the regions having different surface free energies on the substrate. Can be placed at.

【0274】(実施例20)十分に洗浄された1.1m
m厚の硝子基板(コーニング社製#7059)に、透明
電極としてITOを100nm蒸着し、フォトレジスト
のスピンコート、UVによる露光・現像工程、ITOの
エッチング工程・レジスト剥離工程を経て、ピッチ10
0μm(電極部の幅80μm、電極間隔20μm)のス
トライプ状電極を形成した。このようにして作製された
2枚の基板を、基板の電極形成側表面が対向し、かつ各
基板の電極の向きが互いに直交するように各基板を貼り
合わせ、液晶表示素子のセルを作製した。上記二枚の基
板の間隔は、5μmのスペーサーの散布により、一定に
保った。
(Example 20) 1.1 m thoroughly washed
On a glass substrate (thickness # 7059, manufactured by Corning Co., Ltd.) having a thickness of m, 100 nm of ITO is vapor-deposited as a transparent electrode, and a pitch of 10 is obtained through a spin coating of photoresist, a UV exposure / development step, an ITO etching step / resist stripping step.
A stripe-shaped electrode having a width of 0 μm (width of electrode portion: 80 μm, electrode interval: 20 μm) was formed. The two substrates thus produced were attached to each other so that the surfaces of the substrates on which electrodes were formed faced each other and the directions of the electrodes of the respective substrates were orthogonal to each other, to produce a cell of a liquid crystal display element. . The distance between the two substrates was kept constant by spraying spacers of 5 μm.

【0275】この液晶セルに注入する材料は、下記表9
に示した組成比で十分に混合し、紫外線に曝さない状態
を保ちつつ、真空注入法によって注入した。
Materials to be injected into this liquid crystal cell are shown in Table 9 below.
The composition was sufficiently mixed at the composition ratio shown in (1), and injection was performed by the vacuum injection method while keeping the state of not being exposed to ultraviolet rays.

【0276】[0276]

【表9】 [Table 9]

【0277】こうして準備した注入済みのセルの電極に
外部から電圧を印加できるように加工した。その後、恒
温槽にて、セルの温度を100℃にして1時間保持した
後、セルの両側の基板上の電極に60ヘルツの矩形波
(±5ボルト)を印加した。この印加電圧を保ったま
ま、セルを徐冷して74℃にした。この温度は、予め、
この混合物が液晶相と高分子材料の等方相とに相分離す
る事が確かめられている温度である。さらに、印加電圧
およびセルの温度を保ったまま、10分間、高圧水銀灯
によって照度7mW/cm2(365nm)の紫外線を
照射し、前記制御された相分離によって形成された液晶
相と等方相との空間分布を、液晶領域と高分子領域の構
造として固定させた。その後、印加電圧を除去し、セル
の両側基板上に偏光子と検光子とを透過軸が互いに直交
するうように貼付した。このようにして、液晶表示素子
を作製した。このようにして作製した液晶表示素子の偏
光顕微鏡による観察結果を図26に示す。また、本実施
例20の液晶表示素子の観察結果と、後述する比較例1
0の液晶表示素子の観察結果とを下記表10に示す。
[0277] The electrodes of the thus prepared prepared cells were processed so that a voltage could be applied from the outside. Then, the temperature of the cell was kept at 100 ° C. for 1 hour in a constant temperature bath, and then a 60 Hz rectangular wave (± 5 V) was applied to the electrodes on the substrates on both sides of the cell. While maintaining this applied voltage, the cell was gradually cooled to 74 ° C. This temperature is
It is a temperature at which it is confirmed that this mixture undergoes phase separation into a liquid crystal phase and an isotropic phase of a polymer material. Further, while maintaining the applied voltage and the temperature of the cell, ultraviolet rays having an illuminance of 7 mW / cm 2 (365 nm) were irradiated by a high-pressure mercury lamp for 10 minutes to make a liquid crystal phase and an isotropic phase formed by the controlled phase separation. The spatial distribution of was fixed as the structure of the liquid crystal region and the polymer region. After that, the applied voltage was removed, and a polarizer and an analyzer were attached on both substrates of the cell so that their transmission axes were orthogonal to each other. In this way, a liquid crystal display element was produced. FIG. 26 shows the result of observation of the liquid crystal display device thus manufactured with a polarization microscope. In addition, the observation result of the liquid crystal display device of Example 20 and Comparative Example 1 described later.
Table 10 below shows the observation results of the liquid crystal display device of No. 0.

【0278】図26において、符号A1、A2は、前記ス
トライプ状の電極部を示し、符号B1、B2は各電極の間
の非電極部を示す。ここに示したように、液晶領域7
は、電界の印加されている領域によく制御されて配置さ
れており、非電極部には高分子領域8が良好に形成範囲
を制御されて配置されていることが分かる。また、各液
晶領域7に消光模様17が観察されたが、この消光模様
17は前記偏光子と検光子との各透過軸方向にそれぞれ
平行であり、消光模様17による表示パネル品質の低下
は発生しない。
In FIG. 26, reference numerals A 1 and A 2 indicate the striped electrode portions, and reference numerals B 1 and B 2 indicate non-electrode portions between the electrodes. As shown here, the liquid crystal region 7
It can be seen that are well-controlled and arranged in the region to which the electric field is applied, and the polymer region 8 is well-controlled and arranged in the non-electrode portion. An extinction pattern 17 was observed in each liquid crystal region 7. The extinction pattern 17 was parallel to each transmission axis direction of the polarizer and the analyzer, and the extinction pattern 17 deteriorated the display panel quality. do not do.

【0279】この素子では、従来のTNモードの素子の
ような視角特性ではなく、反転の無い、良好な表示が得
られた。さらに、目視観察においても、透過率のむらは
観察されず、セルから10cm離れたところからの観察
においても、ざらつきは観察されなかった。
With this element, a good display without inversion was obtained, instead of the viewing angle characteristics of the conventional TN mode element. Furthermore, the unevenness of the transmittance was not observed even by visual observation, and the roughness was not observed even when observed from a position 10 cm away from the cell.

【0280】[0280]

【表10】 [Table 10]

【0281】(比較例10)実施例20と同様の方法に
よってセルを作製し、同様に、表示用電極に電圧が印加
されるように電極を加工した後、この表示用電極を短絡
し電圧が印加されない状態が保てるようにした。その
後、実施例20と同様の材料を真空注入法によって注入
した。このセルを恒温層中にて100℃に昇温して1時
間保存した。さらに、このセルを徐冷によって74℃に
した。そして、この基板の温度を保ったまま10分間、
高圧水銀灯によって照度7mW/cm2(波長365n
m)の紫外線を照射し、相分離によって形成された、液
晶相と等方相との空間分布を、液晶領域と高分子領域の
構造として固定させた。その後、セルの両側基板上に偏
光フィルムを透過軸が互いに直交するように貼付し、液
晶表示素子を作製した。
(Comparative Example 10) A cell was prepared by the same method as in Example 20, and similarly, after processing the electrodes so that the voltage was applied to the display electrodes, the display electrodes were short-circuited and the voltage was changed. The state where no voltage is applied is maintained. Then, the same material as in Example 20 was injected by the vacuum injection method. This cell was heated to 100 ° C. in a constant temperature layer and stored for 1 hour. Further, the cell was gradually cooled to 74 ° C. Then, while keeping the temperature of this substrate for 10 minutes,
Illuminance 7 mW / cm 2 (wavelength 365n
The spatial distribution of the liquid crystal phase and the isotropic phase formed by phase separation was fixed as the structure of the liquid crystal region and the polymer region by irradiating the ultraviolet ray of m). Then, a polarizing film was attached on both side substrates of the cell so that their transmission axes were orthogonal to each other, to produce a liquid crystal display element.

【0282】このようにして作製した液晶表示素子の偏
光顕微鏡による観察結果を図27に示す。図27に於け
る符号A1、A2、B1、B2は図26と同一の符号であ
る。図27に示したように、本比較例に於いて、液晶領
域の位置、形状は図26に示される実施例20のように
十分には制御されていない。また、大きさもばらついて
いた。
FIG. 27 shows the result of observation of the liquid crystal display element thus manufactured with a polarization microscope. Reference numerals A 1 , A 2 , B 1 and B 2 in FIG. 27 are the same as those in FIG. As shown in FIG. 27, in this comparative example, the position and shape of the liquid crystal region are not sufficiently controlled as in Example 20 shown in FIG. In addition, the size also varied.

【0283】この素子では、従来にTNモードの素子の
ような視角特性ではなく、反転の無い、良好な表示が得
られた。しかし、目視観察においては、上記表10に示
すように透過率にむらが観察され、セルから30cm離
れたところからの観察においても、ざらつきは観察され
た。
With this element, a good display having no viewing angle characteristic as in the conventional TN mode element and no inversion was obtained. However, in visual observation, unevenness in the transmittance was observed as shown in Table 10 above, and roughness was also observed in the observation from a distance of 30 cm from the cell.

【0284】(実施例21)実施例20と同様の方法に
て形成された基板上の電極の面に、ポリイミド系配向膜
をスピンコートにより塗布し、ラビング処理を行った。
この基板2枚をスペーサーを介し、実施例20と同様の
方法で貼り合わせた。ただし、スペーサは6.5μmの
ものを使用した。作製された未注入のセルに下記表11
の材料を十分に混合して得られた混合物を真空注入法に
よって注入した。
Example 21 A polyimide alignment film was applied by spin coating to the surface of an electrode on a substrate formed in the same manner as in Example 20, and a rubbing treatment was performed.
The two substrates were bonded together with a spacer interposed therebetween in the same manner as in Example 20. However, the spacer used was 6.5 μm. Table 11 below shows the cells that were not injected.
The mixture obtained by thoroughly mixing the above materials was injected by a vacuum injection method.

【0285】[0285]

【表11】 [Table 11]

【0286】ここで、液晶材料は、ZLI4427にS
−811を混合し、カイラルピッチpとセルギャップd
とがd/p=0.5となるように予め調整した。その
後、恒温層にて、セルの温度を100度にして1時間保
持した後、セルの両側の基板上の表示用電極に60ヘル
ツの矩形波(±5ボルト)を印加した。この印加電圧を
保ったまま、セルを徐冷して71℃にした。この温度
は、予め、この混合物で液晶相と当方相に相分離しする
事が確かめられている温度である。印加電圧およびセル
の温度を保ったまま、8分間、高圧水銀灯によって照度
7mW/cm2(365nm)の紫外線を照射し、制御
された相分離によって形成された、液晶相と等方相の秩
序構造を、液晶領域と高分子領域の構造として、固定さ
せた。その後、印加電圧を除去し、セルの両側基板上に
偏光子フィルムと検光子フィルムとを貼付した。このよ
うにして、液晶表示素子を作製した。
Here, the liquid crystal material is S based on ZLI4427.
-811 is mixed, the chiral pitch p and the cell gap d are mixed.
Was adjusted in advance so that and became d / p = 0.5. After that, the cell temperature was kept at 100 ° C. for 1 hour in the constant temperature layer, and then a 60 Hz rectangular wave (± 5 V) was applied to the display electrodes on the substrates on both sides of the cell. While maintaining this applied voltage, the cell was gradually cooled to 71 ° C. This temperature is a temperature which has been confirmed in advance that the mixture undergoes phase separation into a liquid crystal phase and an isotropic phase. An ordered structure of a liquid crystal phase and an isotropic phase formed by controlled phase separation by irradiating ultraviolet rays with an illuminance of 7 mW / cm 2 (365 nm) from a high-pressure mercury lamp for 8 minutes while maintaining the applied voltage and cell temperature. Was fixed as the structure of the liquid crystal region and the polymer region. After that, the applied voltage was removed, and the polarizer film and the analyzer film were attached on both side substrates of the cell. In this way, a liquid crystal display element was produced.

【0287】この液晶表示素子の偏光顕微鏡観察の結果
は図29のようになった。液晶領域の光学特性は、通常
のSTNモードのと同様であった。図29に於ける符号
1、A2、B1、B2は図26に於ける符号と同一であ
る。本実施例に於いても、液晶領域7の位置、及び形状
は、前記ストライプ電極による電界が印加されている領
域に良好に制御されて形成されていることが分かる。ま
た、本実施例に於いては、図27等に於いて示されてい
る消光模様も観察されなかった。
The result of observing this liquid crystal display element with a polarization microscope is as shown in FIG. The optical characteristics of the liquid crystal region were similar to those of the normal STN mode. Reference numerals A 1 , A 2 , B 1 and B 2 in FIG. 29 are the same as the reference numerals in FIG. Also in this embodiment, it can be seen that the position and shape of the liquid crystal region 7 are well controlled and formed in the region to which the electric field is applied by the stripe electrode. In addition, in this example, the extinction pattern shown in FIG. 27 and the like was not observed.

【0288】この液晶表示素子においては、従来の液晶
表示素子と異なり、素子の表面に圧力を加えても、表示
の色変化などは観察されなかった。また、表示のムラ、
ざらつきなどは観察されなかった。
In this liquid crystal display element, unlike the conventional liquid crystal display element, no change in display color was observed even when pressure was applied to the surface of the element. In addition, uneven display,
No graininess was observed.

【0289】(実施例22)アクティブマトリクス駆動
に用いるTFT(Thin Film Transis
tor)が形成され、且つ配向膜がそれぞれ形成された
硝子基板と対向基板とを用いて、未注入のセルを作製し
た。ここで、通常のTFTを用いた液晶表示素子の場合
とは異なり、基板の最も液晶層側に配置されている配向
膜には、ラビング処理を施さなかった。この基板の表示
用透明電極部に電圧が印加されるよう、端子電極を加工
し、上記表9の混合物を真空注入法によって注入した。
このセルを恒温層にて、セルの温度を100℃にして1
時間保持した後、セルの両側の基板上の電極に、TFT
を通じて60ヘルツの矩形波(±5ボルト)を印加し
た。この印加電圧を保ったまま、セルを徐冷して74℃
にし、印加電圧およびセルの温度を保ったまま、20分
間、高圧水銀灯によって照度7mW/cm2(365n
m)の紫外線を照射し、制御された相分離によって形成
された、液晶相と等方相の空間構造を、液晶領域と高分
子領域の構造として、固定させた。
(Embodiment 22) A TFT (Thin Film Transistor) used for active matrix driving.
tor) was formed and an alignment film was formed on each of the glass substrate and the counter substrate to prepare an unimplanted cell. Here, unlike the case of a liquid crystal display element using a normal TFT, the alignment film arranged closest to the liquid crystal layer of the substrate was not rubbed. The terminal electrode was processed so that a voltage was applied to the display transparent electrode portion of this substrate, and the mixture of Table 9 was injected by the vacuum injection method.
This cell is in a constant temperature layer, and the temperature of the cell is set to 100 ° C. 1
After holding for a period of time, the TFT on the electrodes on the substrate on both sides of the cell
A 60 Hz square wave (± 5 volts) was applied through. While maintaining this applied voltage, slowly cool the cell to 74 ° C.
With the applied voltage and the cell temperature maintained, the illuminance was 7 mW / cm 2 (365 n
The spatial structure of the liquid crystal phase and the isotropic phase formed by controlled phase separation was fixed as the structure of the liquid crystal region and the polymer region by irradiating the ultraviolet light of m).

【0290】実施例20に比べて照射時間が長いのは、
この紫外線の照射をTFTの形成された基板側から照射
したため、絵素間の駆動用配線によって紫外線が減衰さ
れるためである。
The irradiation time is longer than that in Example 20,
This is because the irradiation of ultraviolet rays is applied from the side of the substrate on which the TFTs are formed, so that the ultraviolet rays are attenuated by the drive wiring between the picture elements.

【0291】その後、印加電圧を除去し、セルの両側基
板上に偏光子フィルムと検光子フィルムとを透過軸が互
いに直交するように貼付した。このようにして、液晶表
示素子を作製した。このようにして作製した液晶表示素
子の偏光顕微鏡による観察結果を図28にしめす。図2
8に示したように、液晶領域7は絵素の位置、形状によ
く制御されて、形成された。また、高分子領域8は、表
示に関係する絵素領域にはほとんど形成されていなかっ
た。
Thereafter, the applied voltage was removed, and a polarizer film and an analyzer film were attached on both side substrates of the cell so that their transmission axes were orthogonal to each other. In this way, a liquid crystal display element was produced. FIG. 28 shows the observation result of the liquid crystal display device thus manufactured by a polarization microscope. Figure 2
As shown in FIG. 8, the liquid crystal region 7 was formed by well controlling the position and shape of the picture element. Further, the polymer region 8 was scarcely formed in the picture element region related to display.

【0292】この素子では、従来のTNモードの素子の
ような視角特性ではなく、反転の無い、良好な表示が得
られた。さらに、目視観察においても、透過率のむらは
観察されず、セルから10cmは成れたところからの観
察においても、ざらつきは観察されなかった。
With this device, good display with no inversion and not with the viewing angle characteristics as in the conventional TN mode device was obtained. Furthermore, no unevenness in transmittance was observed even by visual observation, and no roughness was observed even when observed from a place 10 cm from the cell.

【0293】(実施例23)図30は、本実施例23で
ある液晶表示素子を示す断面図である。図30におい
て、この液晶表示素子は、ガラス板等からなる一対の基
板1、2が対向配設され、その間に高分子壁8に囲まれ
た液晶領域7が挟まれて表示媒体とされている。一方の
基板1の表示媒体側表面には電極3としての電極配線が
形成され、他方の基板2の表示媒体側表面には電極4と
しての電極配線が形成されて、電極3および4が対向す
る部分が絵素となっている。
(Embodiment 23) FIG. 30 is a sectional view showing a liquid crystal display element of the embodiment 23. In FIG. 30, this liquid crystal display element is a display medium in which a pair of substrates 1 and 2 made of a glass plate or the like are arranged to face each other, and a liquid crystal region 7 surrounded by a polymer wall 8 is sandwiched therebetween. . Electrode wiring as an electrode 3 is formed on the display medium side surface of one substrate 1, and electrode wiring as an electrode 4 is formed on the display medium side surface of the other substrate 2 so that the electrodes 3 and 4 face each other. The part is the picture element.

【0294】以下、本実施例の液晶表示素子の製造方法
について説明する。
The method of manufacturing the liquid crystal display element of this embodiment will be described below.

【0295】まず、一対の基板1、2の一方の面にスト
ライプ状のITO電極3、4を膜厚200nmで形成す
る。この上に配向膜を設けるが、ここでは例えばSE−
150(日産化学製)をスピンコート法により50nm
の膜厚で塗布し、焼成する。さらにこの配向膜の面をナ
イロン布で一方向にラビングを行うが、この時、電極部
と非電極部とではラビング布の毛の当り具合、接触の圧
力が異なる。つまり図31のように、表面にラビング布
31が装着されたラビングローラ32を回転させつつ、
電極3と配向膜30とが形成された基板1を矢符方向に
移動させるとき、非電極部より電極部の方が毛が強く当
たっていることが分かる。よって電極部と非電極部では
配向膜30の表面状態が異なったものが形成される。こ
れら一対の基板1、2をスペーサを介し、電極3、4を
対向させながら貼り合わせる。このように形成した基板
1、2間に液晶材料と、光または熱重合性材料と重合開
始剤との混合物を注入して挟持するが、ここでは液晶材
料にZLI−4792(メルク社製)0.612g、光
重合性材料にイソボルニルアクリレート0.03g、β
−(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート0.0
3g、p−フェルニルスチレン0.008g、光重合開
始剤にIrgacure651(チバガイギー製)0.
003gを用いる。
First, stripe-shaped ITO electrodes 3 and 4 are formed with a thickness of 200 nm on one surface of the pair of substrates 1 and 2. An alignment film is provided on this, for example, SE-
150 (manufactured by Nissan Kagaku) 50 nm by spin coating
It is applied with a film thickness of and baked. Further, the surface of the alignment film is rubbed in one direction with a nylon cloth. At this time, the contacting pressure of the rubbing cloth and the contact pressure are different between the electrode portion and the non-electrode portion. That is, as shown in FIG. 31, while rotating the rubbing roller 32 having the rubbing cloth 31 mounted on the surface thereof,
It can be seen that when the substrate 1 on which the electrode 3 and the alignment film 30 are formed is moved in the direction of the arrow, the electrode portion is more strongly in contact with the hair than the non-electrode portion. Therefore, the surface state of the alignment film 30 is different between the electrode portion and the non-electrode portion. The pair of substrates 1 and 2 are bonded together with the electrodes 3 and 4 facing each other through a spacer. A liquid crystal material, a mixture of a photo- or heat-polymerizable material and a polymerization initiator is injected and sandwiched between the substrates 1 and 2 formed in this way. Here, the liquid crystal material is ZLI-4792 (manufactured by Merck) 0 .612 g, isobornyl acrylate 0.03 g, β in photopolymerizable material
-(Perfluorooctyl) ethyl acrylate 0.0
3 g, p-fernylstyrene 0.008 g, and Irgacure 651 (manufactured by Ciba Geigy) as a photopolymerization initiator.
003g is used.

【0296】次に基板を液晶材料が前記等方相を示す9
5℃に加熱し、そのまま保温する。その後、基板に対
し、紫外光照射を行うがここでは10mW/cm2の照
度で約10分間行う。その後、室温まで徐冷するが、徐
冷スピードは約−0.2℃/分で行う。このように等方
相で保温から徐冷への変化を行うことで非絵素部に高分
子材料を凝集させる。次に紫外線光を10mW/cm2
の照度で10分間照射し、高分子壁部を硬化させる。こ
のように作成した液晶表示素子を顕微鏡にて高分子壁の
形成状態を観察したところ、図32のように非絵素部に
高分子壁8が形成されていた。また液晶領域7の相溶化
温度TN-Iを測定したところ86℃(液晶材料のみの場
合、TN-I=90℃)であったので、絵素部はほぼ液晶
材料が占有しており、液晶材料−高分子材料の相分離が
明確に行われていることが分かる。
Next, the substrate is made of a liquid crystal material exhibiting the above isotropic phase 9
Heat to 5 ° C and keep warm. After that, the substrate is irradiated with ultraviolet light, but here, the irradiation is performed with an illuminance of 10 mW / cm 2 for about 10 minutes. After that, the temperature is gradually cooled to room temperature, but the cooling speed is about −0.2 ° C./min. In this way, the polymer material is aggregated in the non-pixel portion by changing the heat retention to the gradual cooling in the isotropic phase. Next, the ultraviolet light is applied at 10 mW / cm 2
Irradiation is performed for 10 minutes to cure the polymer wall. When the state of formation of the polymer wall of the liquid crystal display element thus produced was observed with a microscope, the polymer wall 8 was formed in the non-pixel portion as shown in FIG. Further, the compatibilization temperature T NI of the liquid crystal region 7 was 86 ° C. (T NI = 90 ° C. in the case of only the liquid crystal material), so the liquid crystal material occupies almost the pixel portion, and the liquid crystal material − It can be seen that the phase separation of the polymer material is clearly performed.

【0297】(実施例24)図33は、本実施例24で
ある液晶表示素子の製造工程を示す断面図である。図3
3において、この液晶表示素子は、ガラス板等からなる
一対の基板1の表示媒体側表面には電極3としての電極
配線が形成され、その上に配向膜30が形成されてい
る。配向膜30において、前記電極3の間に相当する凹
所にレジストによる被膜21が形成されている。他方の
基板も基板1と同様な構成を有しており、各基板の電極
が対向する部分が絵素となっている。
(Embodiment 24) FIG. 33 is a cross sectional view showing a manufacturing process of a liquid crystal display element of the embodiment 24. Figure 3
3, in this liquid crystal display element, electrode wirings as electrodes 3 are formed on the display medium side surface of a pair of substrates 1 made of glass plates or the like, and an alignment film 30 is formed thereon. In the alignment film 30, a coating film 21 made of resist is formed in the recesses corresponding to the electrodes 3. The other substrate has the same structure as the substrate 1, and the portions of the electrodes of the respective substrates facing each other are picture elements.

【0298】以下、本実施例の液晶表示素子の製造方法
について説明する。
The method of manufacturing the liquid crystal display element of this embodiment will be described below.

【0299】一対の透明なガラス基板1上にストライプ
状のITO電極3をそれぞれ形成する。その電極3上に
配向膜30としてSE−150(日産化学製)を約50
nmの膜厚で塗布する、その後、電極3の抜け部である
配向膜30の凹所にポジ型ホトレジストOFPR−80
0(東京応化製)21をホトリソ工程により約50nm
の膜厚で形成する。その配向膜30とレジスト21が形
成された面をナイロン布などでラビング処理を行う。こ
のときラビングによってレジスト21は、剥ぎ取っても
よい。このようにして得られた一対の基板1をスペーサ
を介して貼り合わせ、セルを作成する。
Striped ITO electrodes 3 are formed on a pair of transparent glass substrates 1, respectively. Approximately 50 SE-150 (manufactured by Nissan Chemical) as an alignment film 30 is formed on the electrode 3.
Then, the positive photoresist OFPR-80 is applied to the concave portion of the alignment film 30 which is the missing portion of the electrode 3.
0 (manufactured by Tokyo Ohka) 21 is about 50 nm by the photolithography process
It is formed with a film thickness of. The surface on which the alignment film 30 and the resist 21 are formed is rubbed with a nylon cloth or the like. At this time, the resist 21 may be stripped off by rubbing. The pair of substrates 1 thus obtained are bonded together via a spacer to form a cell.

【0300】このように形成した基板1間に液晶材料と
光または熱重合性材料と重合開始剤の混合物を挟持す
る。ここでは液晶材料にZLI−4792(メルク製)
0.612g、光重合性材料にイソボルニルアクリレー
ト0.03g、β−(パーフルオロオクチル)エチルア
クリレート0.03g、p−フェニルスチレン 0.0
08g、光重合開始剤にIrgacure651(チバ
ガイギー製)0.003gを用いる。次に基板1を液晶
材料が等方相を示す95℃に加熱し、そのまま保温す
る。
A mixture of a liquid crystal material, a light- or heat-polymerizable material, and a polymerization initiator is sandwiched between the substrates 1 thus formed. Here, the liquid crystal material is ZLI-4792 (made by Merck).
0.612 g, isobornyl acrylate 0.03 g in photopolymerizable material, β- (perfluorooctyl) ethyl acrylate 0.03 g, p-phenylstyrene 0.0
08 g, and 0.003 g of Irgacure 651 (manufactured by Ciba Geigy) as a photopolymerization initiator. Next, the substrate 1 is heated to 95 ° C. at which the liquid crystal material exhibits an isotropic phase and kept as it is.

【0301】その後、基板1に対し、紫外光照射を行う
が、ここでは10mW/cm2の照度で約10分間行
う。その後、室温まで徐冷するが、徐冷スピードは約−
0.2℃/分で行う。このように等方相で保温から徐冷
を行うことで非絵素部に高分子材料を凝集させる。次に
紫外光を10mW/cm2の照度で10分間室温で照射
し、高分子壁部をさらに硬化させる。このように作成し
た液晶表示素子を顕微鏡にて高分子壁の形成状態を観察
したところイメージ図32のように非絵素部に高分子壁
が形成されていた。また液晶領域の相溶化温度TN-I
測定したところ86℃(液晶材料のみの場合TN-I=9
0℃)であったので、絵素領域はほぼ液晶材料が占有し
ており、液晶材料−高分子材料の相分離が明確に行われ
ていることが分かる。
Thereafter, the substrate 1 is irradiated with ultraviolet light. Here, the irradiation is performed with an illuminance of 10 mW / cm 2 for about 10 minutes. After that, slowly cool to room temperature, but the slow cooling speed is approx.
Perform at 0.2 ° C / min. In this way, the polymer material is aggregated in the non-pixel portions by performing the heat retention and the gradual cooling in the isotropic phase. Next, ultraviolet light is irradiated at room temperature for 10 minutes at an illuminance of 10 mW / cm 2 to further cure the polymer wall. When the state of formation of the polymer wall of the liquid crystal display element thus produced was observed with a microscope, the polymer wall was formed in the non-pixel portion as shown in the image in FIG. Further, the compatibilization temperature T NI of the liquid crystal region was measured to be 86 ° C. (T NI = 9 in the case of the liquid crystal material only)
Since the temperature was 0 ° C.), the liquid crystal material almost occupied the pixel region, and it is clear that the phase separation between the liquid crystal material and the polymer material was clearly performed.

【0302】(実施例25)下記表12に示すように、
光重合性材料の混合物サンプルa〜eを作成した。この
光重合性材料の混合物を1gと、液晶材料E−7(メル
ク社製;S−811を0。4重量%含有)を4gと、更
に光重合開始剤Irgacure184(チバガイギー
社製)を0.025gとを均一に混合して、実施例2と
同様に作成したセルに注入した。高圧水銀ランプ下、7
mW/cm2のところで8分間紫外線を照射して光重合
性材料を硬化させた。
Example 25 As shown in Table 12 below,
Mixture samples a to e of photopolymerizable material were prepared. 1 g of the mixture of the photopolymerizable materials, 4 g of liquid crystal material E-7 (manufactured by Merck & Co .; containing 0.4% by weight of S-811), and further a photopolymerization initiator Irgacure 184 (manufactured by Ciba-Geigy) of 0. 025 g was evenly mixed and poured into a cell prepared in the same manner as in Example 2. 7 under high pressure mercury lamp
The photopolymerizable material was cured by irradiating it with ultraviolet rays for 8 minutes at mW / cm 2 .

【0303】サンプルaおよびbでは、絵素領域にもか
なりの量の高分子材料が入り込んでいたが、サンプル
c、dおよびeでは、絵素領域内には高分子材料は見ら
れなかった。
In samples a and b, a considerable amount of the polymer material also entered the pixel region, but in samples c, d and e, no polymer material was found in the pixel region.

【0304】[0304]

【表12】 [Table 12]

【0305】(実施例26)上記表12に示すように、
光重合性材料の混合物サンプルa〜eを作成した。この
光重合性材料の混合物を1gと、液晶材料E−7(メル
ク社製;S−811を0。4重量%含有)を4gと、更
に熱重合開始剤t−ブチルパーオキサイドを0.025
gとを均一に混合して、実施例2と同様に作成したセル
に注入した。この液晶セルを130゜Cで4時間加熱
し、重合性材料成分を硬化させた。
Example 26 As shown in Table 12 above,
Mixture samples a to e of photopolymerizable material were prepared. 1 g of the mixture of the photopolymerizable materials, 4 g of the liquid crystal material E-7 (manufactured by Merck & Co .; containing 0.4% by weight of S-811), and 0.025% of a thermal polymerization initiator t-butyl peroxide.
g was uniformly mixed and injected into a cell prepared in the same manner as in Example 2. The liquid crystal cell was heated at 130 ° C. for 4 hours to cure the polymerizable material component.

【0306】実施例25と同様に、サンプルaおよびb
では、絵素領域にもかなりの量の高分子材料が入り込ん
でいたが、サンプルc、dおよびeでは、絵素領域内に
は高分子材料は見られなかった。
Samples a and b as in Example 25
In the sample area, a considerable amount of the polymer material also entered, but in the samples c, d, and e, the polymer material was not found in the pixel area.

【0307】(実施例27)上記実施例25と同様の材
料を用いて液晶セルを作成した。これらの液晶セルを一
旦90゜Cまで加熱し、それぞれの均一混合温度より2
度低い温度まで、液晶セルを−0.5゜C/minの割
合で冷却した。その温度に液晶セルを保ったまま、高圧
水銀ランプ下、7mW/cm2のところで8分間紫外線
を照射して光重合性材料を硬化させた。
Example 27 A liquid crystal cell was prepared using the same material as in Example 25 above. These liquid crystal cells are once heated to 90 ° C, and the temperature is adjusted to 2
The liquid crystal cell was cooled to a low temperature at a rate of -0.5 ° C / min. While maintaining the liquid crystal cell at that temperature, ultraviolet rays were irradiated for 8 minutes at 7 mW / cm 2 under a high pressure mercury lamp to cure the photopolymerizable material.

【0308】サンプルaおよびbでは、少しではあるが
絵素領域に高分子材料が入り込んでいた。サンプルc、
dおよびeでは、絵素領域内には高分子材料は見られ
ず、更に高分子壁の領域に入り込む液晶の量も減少して
いた。
In samples a and b, the polymer material entered the pixel region, though a little. Sample c,
In d and e, no polymer material was found in the pixel region, and the amount of liquid crystal entering the polymer wall region was also reduced.

【0309】以上の各実施例に示されている各液晶表示
素子は、以下の特性を有している。 液晶領域内の液晶分子が軸対称状に配向している。
本発明の素子は、液晶分子の配向状態が軸対称状である
ために液晶表示素子の視野角特性が改善される。具体的
には、広視野角を生かした平面ディスプレー(パソコ
ン、ワープロ、アミューズメント機器、テレビ)、シャ
ッタ効果を利用した表示板、窓、扉、壁等に利用するこ
とが出来る。
Each liquid crystal display element shown in each of the above embodiments has the following characteristics. Liquid crystal molecules in the liquid crystal region are oriented in axial symmetry.
In the device of the present invention, the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device are improved because the alignment state of the liquid crystal molecules is axisymmetric. Specifically, it can be used for flat displays (personal computers, word processors, amusement devices, televisions) that make use of a wide viewing angle, display plates that utilize the shutter effect, windows, doors, walls, and the like.

【0310】 液晶領域内の液晶分子が少なくとも一
方の基板上で一方向に配向している。本発明の素子は、
従来使用されているTN、STNモードなど配向膜の配
向規制力を使用して液晶分子を一方の基板上で配向させ
るモードを高分子壁中に作成して、外圧に対するセルギ
ャップの変動による表示特性の劣化を防止したセルであ
る。本素子の外圧に強い特性を生かし、ペン入力型表示
素子、携帯情報端末素子などに利用できる。
Liquid crystal molecules in the liquid crystal region are unidirectionally aligned on at least one of the substrates. The device of the present invention is
Modes for aligning liquid crystal molecules on one substrate using the alignment control force of the alignment film, such as the TN and STN modes that have been used conventionally, are created in the polymer wall, and display characteristics due to changes in cell gap with external pressure It is a cell that prevents deterioration of the cell. It can be used as a pen-input type display element, a mobile information terminal element, etc., by making the most of its strong property against external pressure.

【0311】[0311]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、高分子壁を所望の部分に作成し、液晶材料と
高分子材料との相分離を従来より明確にすることができ
るので、表示のコントラストが高い液晶表示素子が得ら
れる。また、絵素内への高分子材料の入り込みを少なく
することができるので、応答速度も向上させることがで
きる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a polymer wall can be formed at a desired portion, and the phase separation between a liquid crystal material and a polymer material can be made clearer than before. Therefore, a liquid crystal display device having a high display contrast can be obtained. In addition, since the intrusion of the polymer material into the picture element can be reduced, the response speed can be improved.

【0312】偏光板を設けることにより、従来のTN、
STN、FLC(SSF)、ECB表示モード等の液晶
表示素子に適用することができ、視野角特性およびコン
トラストの良好な液晶表示素子が得られる。
By providing a polarizing plate, the conventional TN,
It can be applied to liquid crystal display elements such as STN, FLC (SSF), and ECB display modes, and a liquid crystal display element having good viewing angle characteristics and contrast can be obtained.

【0313】本発明の液晶表示素子の応用範囲は極めて
広く、例えばプロジェクションテレビ、パソコン等の平
面ディスプレイ装置、シャッター効果を利用した表示
板、窓、扉、壁等に利用することができる。また、薄型
基板、フィルム基板等を利用してセルを作成することに
より、薄型の液晶表示素子とすることもできる。
The application range of the liquid crystal display device of the present invention is extremely wide, and it can be used for, for example, a flat panel display device such as a projection television and a personal computer, a display plate utilizing a shutter effect, a window, a door, a wall and the like. In addition, a thin liquid crystal display element can be obtained by forming a cell using a thin substrate, a film substrate, or the like.

【0314】本発明は、1絵素内に液晶分子が絵素の中
心部を中心に軸対称状に配向した液晶表示素子であり、
液晶分子が全方位的に配向するために、従来の液晶表示
素子で問題となっていた視角方向によるコントラストの
悪化を改善することができる。特に、絵素内に高分子材
料の混入が抑えられ、かつ、絵素内の液晶ドメインの個
数が少なく、ディスクリネーションラインの形成が抑え
られる軸対称状に液晶分子が配向した素子においては、
視角特性が改善されると同時に、電圧OFF時の光線透
過率も改善される。
The present invention is a liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are aligned in one pixel in an axially symmetrical manner with the center of the pixel as the center.
Since the liquid crystal molecules are oriented in all directions, it is possible to improve the deterioration of the contrast depending on the viewing angle direction, which is a problem in the conventional liquid crystal display device. In particular, in an element in which liquid crystal molecules are oriented in an axisymmetric manner in which the mixing of the polymer material into the pixel is suppressed, and the number of liquid crystal domains in the pixel is small, and the formation of disclination lines is suppressed,
At the same time that the viewing angle characteristics are improved, the light transmittance when the voltage is OFF is also improved.

【0315】更に、本発明の素子の作成方法は、基板表
面に表面自由エネルギーの異なる領域を作成し、液晶材
料と光重合性材料との表面自由エネルギーの差を利用し
て、高分子壁をパターンニングするものであり、熱重
合、光重合の両方を利用でき、かつ複雑なフォトマスク
の位置合わせなどの操作が省略できる。
Further, in the method for producing an element of the present invention, regions having different surface free energies are formed on the substrate surface, and the difference in surface free energy between the liquid crystal material and the photopolymerizable material is used to form the polymer wall. Patterning is performed, and both thermal polymerization and photopolymerization can be used, and complicated operations such as alignment of the photomask can be omitted.

【0316】本発明で得られた液晶表示素子は、配向膜
表面を選択的に改質することで液晶材料と高分子材料を
相分離し、その凝集する位置を制御したものであり、ま
た、その制御する方法である。上記のように電極の段
差、レジストなどの薄膜によるパターン化によって、選
択的に配向膜表面の改質を行うが、これらの製造方法
は、従来のフォトマスクを基板の外部に固定するマスク
法、ITO電極自身をフォトマスクとなるように紫外線
をとうしにくく形成するITOセルフアライメント法に
比べて、フォトマスクとなり得る構成要素を考慮する必
要がなく、ラビングという従来から用いられている液晶
パネルの製造工程を利用することができ、極めて簡略な
工程となり、その製造法上、極めて有効な手段である。
The liquid crystal display device obtained by the present invention is one in which the liquid crystal material and the polymer material are phase-separated by selectively modifying the surface of the alignment film, and the aggregation position is controlled. That is how to control it. As described above, the steps of the electrodes, patterning with a thin film such as resist, selectively reforms the surface of the alignment film.These manufacturing methods are the mask method of fixing the conventional photomask to the outside of the substrate, Compared with the ITO self-alignment method in which the ITO electrode itself is formed so as not to be exposed to ultraviolet rays so as to serve as a photomask, it is not necessary to consider the constituent elements that can serve as a photomask, and the production of a conventionally used liquid crystal panel called rubbing. The process can be utilized, the process is extremely simple, and it is an extremely effective means in the manufacturing method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1および実施例1aに係る液晶
表示素子の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element according to Examples 1 and 1a of the present invention.

【図2】実施例1の液晶表示素子における電極3および
4を示す平面図である。
2 is a plan view showing electrodes 3 and 4 in the liquid crystal display element of Example 1. FIG.

【図3】実施例1aの液晶表示素子の製造工程を示す平
面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a manufacturing process of the liquid crystal display element of Example 1a.

【図4】実施例1a、1bおよび比較例1、2の液晶表
示素子の高分子壁形成状態をSEMで観察した時に得ら
れる像の模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of an image obtained when observing the polymer wall formation state of the liquid crystal display elements of Examples 1a and 1b and Comparative Examples 1 and 2 with an SEM.

【図5】実施例1cおよび比較例3の液晶表示素子のT
FT基板10および対向基板11を示す平面図である。
5 shows T of the liquid crystal display devices of Example 1c and Comparative example 3. FIG.
FIG. 4 is a plan view showing an FT substrate 10 and a counter substrate 11.

【図6】実施例1cおよび比較例3の液晶表示素子の製
造工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of liquid crystal display elements of Example 1c and Comparative example 3.

【図7】従来例の視覚特性の原理を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of visual characteristics of a conventional example.

【図8】本発明の視角特性の改善の原理を説明する図で
ある。
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of improving the viewing angle characteristics of the present invention.

【図9】液晶−高分子複合素子の液晶領域内で基板上に
高分子材料が付着した領域を説明した断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a region in which a polymer material is attached on a substrate in a liquid crystal region of a liquid crystal-polymer composite element.

【図10】本発明のセルの断面図及び平面図である。FIG. 10 is a sectional view and a plan view of a cell of the present invention.

【図11】表面自由エネルギーの異なる領域で液晶材料
と重合性材料の分離を行う原理の一例を説明する図であ
る。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the principle of separating a liquid crystal material and a polymerizable material in regions having different surface free energies.

【図12】表面自由エネルギーの異なる領域で液晶材料
と重合性材料の分離を行う原理の他の例を説明する図で
ある。
FIG. 12 is a diagram illustrating another example of the principle of separating a liquid crystal material and a polymerizable material in regions having different surface free energies.

【図13】本発明のうち基板上の配向規制力を利用しな
いモードの概略図である。
FIG. 13 is a schematic view of a mode of the present invention in which the orientation regulating force on the substrate is not used.

【図14】絵素中の液晶領域を分割して使用する場合の
絵素を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a picture element when a liquid crystal region in the picture element is divided and used.

【図15】2官能液晶性重合材料を使用した場合の偏光
顕微鏡観察例の平面図である。
FIG. 15 is a plan view of a polarization microscope observation example when a bifunctional liquid crystalline polymer material is used.

【図16】実施例で作成された基板のパターンを説明す
る図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a pattern of a substrate created in an example.

【図17】実施例で作成した液晶表示素子の偏光顕微鏡
観察例の平面図である。
FIG. 17 is a plan view of a polarization microscope observation example of a liquid crystal display element created in an example.

【図18】実施例で作成した液晶表示素子の視角特性を
示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing viewing angle characteristics of the liquid crystal display element created in the example.

【図19】TNセルの視角特性を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing viewing angle characteristics of a TN cell.

【図20】比較例で作成された基板のパターンを示す図
である。
FIG. 20 is a diagram showing a pattern of a substrate created in a comparative example.

【図21】比較例で作成した液晶表示素子の偏光顕微鏡
観察例の平面図である。
FIG. 21 is a plan view of a polarization microscope observation example of a liquid crystal display element created in a comparative example.

【図22】実施例で使用するカラーフィルターの平面図
である。
FIG. 22 is a plan view of a color filter used in the examples.

【図23】実施例で使用するTFT基板の平面図及び断
面図である。
FIG. 23 is a plan view and a cross-sectional view of a TFT substrate used in an example.

【図24】実施例の絵素の観察例の平面図である。FIG. 24 is a plan view of an example of observing picture elements of the example.

【図25】実施例で作成した液晶表示素子の偏光顕微鏡
観察例の平面図である。
FIG. 25 is a plan view of a polarization microscope observation example of the liquid crystal display element created in the example.

【図26】本発明の実施例によって得られた液晶表示素
子の偏光顕微鏡観察の平面図である。
FIG. 26 is a plan view of a liquid crystal display device obtained according to an example of the present invention, which is observed by a polarization microscope.

【図27】本発明における比較例によって得られた液晶
表示素子の偏光顕微鏡観察の平面図である。
FIG. 27 is a plan view of a liquid crystal display element obtained by a comparative example of the present invention, observed by a polarization microscope.

【図28】本発明の実施例によって得られた液晶表示素
子の偏光顕微鏡観察の平面図である。
FIG. 28 is a plan view of a liquid crystal display element obtained according to an example of the present invention, which is observed by a polarization microscope.

【図29】本発明の実施例によって得られた液晶表示素
子の偏光顕微鏡観察の平面図である。
FIG. 29 is a plan view of a liquid crystal display device obtained according to an example of the present invention, which is observed by a polarization microscope.

【図30】本発明の実施例の液晶表示素子の断面図であ
る。
FIG. 30 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element of an example of the present invention.

【図31】本発明の実施例の液晶表示素子の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the liquid crystal display element of the example of the present invention.

【図32】本実施例の液晶表示素子の平面図である。FIG. 32 is a plan view of a liquid crystal display element of this example.

【図33】本発明の実施例の液晶表示素子の製造工程を
示す断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the liquid crystal display element of the example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 基板 3、4 電極 5、6 薄膜 7、51 液晶領域 8、52 高分子壁 9、50 遮光部 15 ディスクリネーションライン 17 消光模様 21 レジスト 30 配向膜 31 ラビング布 32 ラビングローラ 40 TFT基板 41 対向基板 42 絵素電極 43 ブラックマスク 1, 2 substrate 3, 4 electrode 5, 6 thin film 7, 51 liquid crystal region 8, 52 polymer wall 9, 50 light-shielding portion 15 disclination line 17 extinction pattern 21 resist 30 alignment film 31 rubbing cloth 32 rubbing roller 40 TFT substrate 41 counter substrate 42 picture element electrode 43 black mask

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 亘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 塩見 誠 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 岡本 正之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 藤森 孝一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 四宮 時彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Wataru Horie 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Sharp Corporation (72) Makoto Shiomi 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Incorporated company (72) Masayuki Okamoto 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Sharp Corporation (72) Inventor Koichi Fujimori 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture 72) Inventor Tokihiko Shinomiya 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面自由エネルギーが相互に異なる複数
の領域が規則的パターンで形成された少なくとも一つの
基板を含む一対の基板と、 該一対の基板に挟まれ、第1の表面自由エネルギーが定
められた一部の複数の領域の上に形成され、重合性材料
が硬化してなる高分子材料からなる高分子壁と、 該一対の基板に挟まれ、第2の表面自由エネルギーが定
められた他の一部の複数の領域の上に形成され、該高分
子壁に実質的に囲まれた液晶材料からなる複数の液晶領
域とを備え、 該一部の複数の領域、該他の一部の複数の領域、該高分
子壁及び該液晶領域は、該第1の表面自由エネルギーγ
p、第2の表面自由エネルギーγE、該液晶材料の表面自
由エネルギーγLC、および該高分子材料の表面自由エネ
ルギーγMが、関係式 (γE−γP)×(γLC−γM)>0 ・・・(1) を満たす組み合せに選ばれた液晶表示素子。
1. A pair of substrates including at least one substrate in which a plurality of regions having mutually different surface free energies are formed in a regular pattern; and a pair of substrates sandwiched between the pair of substrates to define a first surface free energy. The second surface free energy was defined by being sandwiched between a pair of substrates and a polymer wall formed of a polymer material obtained by curing a polymerizable material, which was formed on some of the plurality of regions that were formed. A plurality of liquid crystal regions formed on the other part of the plurality of regions and substantially surrounded by the polymer wall, the liquid crystal regions being formed of the liquid crystal material; Of the first surface free energy γ.
p , the second surface free energy γ E , the surface free energy γ LC of the liquid crystal material, and the surface free energy γ M of the polymer material are expressed by the relational expression (γ E −γ P ) × (γ LC −γ M )> 0 ... A liquid crystal display element selected as a combination satisfying (1).
【請求項2】 前記第1の表面エネルギーが、前記第2
の表面自由エネルギーより低い、請求項1に記載の液晶
表示素子。
2. The first surface energy is equal to the second surface energy.
The liquid crystal display element according to claim 1, which has a lower surface free energy than that of.
【請求項3】 絵素部における前記一対の基板のギャッ
プd1と、少なくとも該絵素部以外の一部の該一対の基
板のギャップd2とが、d1>d2の関係にある、請求項
1に記載の液晶表示素子。
And wherein the gap d 1 of the pair of substrates in the pixel portion, and the gap d 2 of a portion of the pair of substrates other than at least the picture elements portion, a relationship of d 1> d 2, The liquid crystal display element according to claim 1.
【請求項4】 前記ギャップd1、d2は、関係 0.1×d1<d2<0.9×d1 ・・・(2) を満足するように選ばれている、請求項3に記載の液晶
表示素子。
4. The gaps d 1 and d 2 are selected so as to satisfy the relationship 0.1 × d 1 <d 2 <0.9 × d 1 (2). The liquid crystal display device according to item 1.
【請求項5】 前記液晶表示素子がアクティブマトリク
ス表示素子であって、前記一対の基板のうちアクティブ
素子を有する基板が、前記絵素部以外の部分に遮光領域
を有し、該一対の基板のうちの他方の基板が、少なくと
も該絵素部以外の一部分に紫外線を部分的に透過する領
域を有する、請求項3に記載の液晶表示素子。
5. The liquid crystal display element is an active matrix display element, and a substrate having an active element among the pair of substrates has a light shielding region in a portion other than the pixel portion, 4. The liquid crystal display element according to claim 3, wherein the other substrate of the two has a region that partially transmits ultraviolet rays at least in a part other than the pixel portion.
【請求項6】 対向配設された一対の基板と、 該一対の基板間に設けられ、高分子壁と該高分子壁に包
囲された複数の液晶領域とを有する表示媒体と、 該一対の基板の少なくとも一方の基板の該表示媒体側表
面における絵素部以外の少なくとも一部に形成され、該
絵素部以外の表面自由エネルギーの値を該絵素部の表面
自由エネルギーの値よりも小さくするための薄膜と、 を備えた液晶表示素子。
6. A display medium having a pair of substrates arranged opposite to each other, a display medium provided between the pair of substrates, the display medium having a polymer wall and a plurality of liquid crystal regions surrounded by the polymer wall, It is formed on at least a part other than the picture element portion on the display medium side surface of at least one of the substrates, and the value of the surface free energy other than the picture element portion is smaller than the value of the surface free energy of the picture element portion. A liquid crystal display device comprising:
【請求項7】 前記絵素の70%以上が、該絵素の面積
の30%以上の大きさである前記液晶領域を1絵素内に
少なくとも1つ保有する、請求項6に記載の液晶表示素
子。
7. The liquid crystal according to claim 6, wherein 70% or more of the picture elements have at least one liquid crystal region having a size of 30% or more of the area of the picture element in one picture element. Display element.
【請求項8】 前記絵素部以外の表面自由エネルギーが
75mN/m以下である、請求項6に記載の液晶表示素
子。
8. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the surface free energy other than that of the picture element portion is 75 mN / m or less.
【請求項9】 前記絵素部以外の表面自由エネルギーと
前記絵素部の表面自由エネルギーとの差が、15mN/
m以上である、請求項6に記載の液晶表示素子。
9. The difference between the surface free energy other than the picture element portion and the surface free energy of the picture element portion is 15 mN /
The liquid crystal display element according to claim 6, which is at least m.
【請求項10】 少なくとも一方が透光性を有する2枚
の基板を有し、該2枚の基板間に液晶材料と高分子材料
で構成された空間構造体を有する複合体が挟持された液
晶表示素子の製造方法であって、 該液晶表示素子作成時において該空間構造体を制御する
手段として、該素子を構成する系の自由エネルギーを空
間的に制御する手段を用いる、液晶表示素子の製造方
法。
10. A liquid crystal in which at least one substrate has two translucent substrates, and a composite having a space structure composed of a liquid crystal material and a polymer material is sandwiched between the two substrates. A method of manufacturing a liquid crystal display element, wherein a means for spatially controlling free energy of a system constituting the element is used as a means for controlling the spatial structure when the liquid crystal display element is produced. Method.
【請求項11】 前記自由エネルギーを空間的に制御す
る手段として、少なくとも一方の前記基板の前記複合体
側界面と、該複合体構成成分の少なくとも1成分との界
面自由エネルギーを制御する手段を用いる、請求項10
に記載の液晶表示素子の製造方法。
11. A means for controlling the interfacial free energy between the composite-side interface of at least one of the substrates and at least one of the composite constituent components is used as the means for spatially controlling the free energy. Claim 10
A method for manufacturing a liquid crystal display device according to item 1.
【請求項12】 前記界面自由エネルギーの制御とし
て、感光性樹脂を用いる、請求項11に記載の液晶表示
素子の製造方法。
12. The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 11, wherein a photosensitive resin is used for controlling the interface free energy.
【請求項13】 前記界面自由エネルギーの制御とし
て、前記基板の表面改質を行う、請求項11に記載の液
晶表示素子の製造方法。
13. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 11, wherein the surface of the substrate is modified to control the interface free energy.
【請求項14】 前記自由エネルギーの空間的な制御と
して、前記2枚の基板間の空隙の距離の制御を行って、
素子作成時に、制御された秩序構造にある場合の前記複
合体構成材料の相分離界面の表面積が、無秩序構造にあ
る場合での該表面積と比較して、小さくなるように基板
を構成し、該相分離界面の界面自由エネルギーの制御を
用いる、請求項10に記載の液晶表示素子の製造方法。
14. The spatial control of the free energy is performed by controlling a distance of a void between the two substrates,
When the device is formed, the substrate is configured such that the surface area of the phase separation interface of the composite-constituting material in a controlled ordered structure is smaller than that in a disordered structure, The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 10, wherein control of interfacial free energy of a phase separation interface is used.
【請求項15】 少なくとも一方の基板が、表面自由エ
ネルギーが相互に異なる複数の領域を有し、低表面自由
エネルギーの領域の表面自由エネルギーが75mN/m
以下、あるいは該複数の領域の表面エネルギー差が15
mN/m以上であるで2枚の基板間に注入された、少な
くとも液晶材料、光重合性材料を含む混合物に、紫外線
を照射することにより、重合反応に伴う相分離を起こさ
せ、規則的に高分子材料と液晶材料とを分布させる、液
晶表示素子の製造方法。
15. At least one of the substrates has a plurality of regions having surface free energies different from each other, and the surface free energy of a region having a low surface free energy is 75 mN / m.
Below, or the surface energy difference between the plurality of regions is 15
A mixture containing at least mN / m or more and containing at least a liquid crystal material and a photopolymerizable material, which is injected between the two substrates, is irradiated with ultraviolet rays to cause phase separation accompanying the polymerization reaction, and to regularly A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein a polymer material and a liquid crystal material are distributed.
【請求項16】 電圧および磁場の少なくとも一方を印
加しながら液晶材料と高分子材料とを相分離させる請求
項15に記載の液晶表示素子の製造方法。
16. The method for producing a liquid crystal display element according to claim 15, wherein the liquid crystal material and the polymer material are phase-separated while at least one of a voltage and a magnetic field is applied.
【請求項17】 前記光重合性材料が液晶性重合モノマ
ーを含有する、請求項15に記載の液晶表示素子の製造
方法。
17. The method for producing a liquid crystal display element according to claim 15, wherein the photopolymerizable material contains a liquid crystal polymerizable monomer.
【請求項18】 前記光重合性材料の表面自由エネルギ
ーが40mN/m以下である、請求項15に記載の液晶
表示素子の製造方法。
18. The method for producing a liquid crystal display device according to claim 15, wherein the surface free energy of the photopolymerizable material is 40 mN / m or less.
【請求項19】 前記液晶材料と前記光重合性材料との
前記混合物の均一化温度(Tiso)以上からTiso以下
に、前記2枚の基板間に該混合物が充填された液晶セル
を徐冷し、該液晶材料が析出してから該光重合性材料を
硬化する請求項15に記載の液晶表示素子の製造方法。
19. A liquid crystal cell in which the mixture is filled between the two substrates is gradually heated to a temperature equal to or higher than the homogenizing temperature (T iso ) of the mixture of the liquid crystal material and the photopolymerizable material to T iso or less. The method for producing a liquid crystal display device according to claim 15, wherein the photopolymerizable material is cured after being cooled to deposit the liquid crystal material.
【請求項20】 対向配設された一対の基板の間に、高
分子壁に包囲された複数の液晶領域を有する表示媒体が
設けられた液晶表示素子の製造方法において、 少なくとも一方の基板の絵素部以外の少なくとも一部に
薄膜を形成する工程と、 該一対の基板を、該薄膜を内側に配し、かつ間隙を設け
て対向させて、貼り合わせる工程と、 該間隙に、液晶材料、光重合性材料および光重合開始剤
を少なくとも含む混合材料を注入する工程と、 該混合材料に紫外線を照射して該高分子壁に包囲された
複数の液晶領域からなる表示媒体を形成する工程とを含
む液晶表示素子の製造方法。
20. A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein a display medium having a plurality of liquid crystal regions surrounded by polymer walls is provided between a pair of substrates which are arranged to face each other. A step of forming a thin film on at least a part other than the base portion; a step of arranging the pair of substrates so that the thin films are disposed inside and facing each other with a gap therebetween; and a step of bonding a liquid crystal material to the gap. Injecting a mixed material containing at least a photopolymerizable material and a photopolymerization initiator, and irradiating the mixed material with ultraviolet rays to form a display medium composed of a plurality of liquid crystal regions surrounded by the polymer wall. And a method for manufacturing a liquid crystal display device including
【請求項21】 前記混合材料に紫外線を照射する際
に、該混合材料の前記絵素部に対応する部分をフォトマ
スクで覆い、該フォトマスクで覆われた部分の紫外線強
度が、照射される紫外線強度の80%以下となるように
する、請求項20に記載の液晶表示素子の製造方法。
21. When irradiating the mixed material with ultraviolet rays, a portion of the mixed material corresponding to the picture element portion is covered with a photomask, and the ultraviolet ray intensity of the portion covered with the photomask is irradiated. 21. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 20, wherein the intensity of ultraviolet rays is 80% or less.
【請求項22】 電圧および磁場の少なくとも一方を印
加しながら液晶材料と高分子材料とを相分離させる請求
項25に記載の液晶表示素子の製造方法。
22. The method for producing a liquid crystal display device according to claim 25, wherein the liquid crystal material and the polymer material are phase-separated while at least one of a voltage and a magnetic field is applied.
【請求項23】 前記光重合性材料が液晶性重合モノマ
ーを含有する、請求項20に記載の液晶表示素子の製造
方法。
23. The method for producing a liquid crystal display element according to claim 20, wherein the photopolymerizable material contains a liquid crystal polymerizable monomer.
【請求項24】 前記光重合性材料の表面自由エネルギ
ーが40mN/m以下である、請求項20に記載の液晶
表示素子の製造方法。
24. The method for producing a liquid crystal display device according to claim 20, wherein the surface free energy of the photopolymerizable material is 40 mN / m or less.
【請求項25】 少なくとも一方の基板が、表面自由エ
ネルギーが相互に異なる複数の領域を有し、低表面自由
エネルギーの領域の表面自由エネルギーが75mN/m
以下、あるいは該複数の領域の表面エネルギー差が15
mN/m以上であで2枚の基板間に注入された、少なく
とも液晶材料、熱重合性材料を含む混合物を加熱するこ
とにより、重合反応に伴う相分離を起こさせ、規則的に
高分子材料と液晶材料とを分布させる、液晶表示素子の
製造方法。
25. At least one of the substrates has a plurality of regions having surface free energies different from each other, and the surface free energy of the region having a low surface free energy is 75 mN / m.
Below, or the surface energy difference between the plurality of regions is 15
By heating a mixture containing at least a liquid crystal material and a thermopolymerizable material, which is injected between two substrates at mN / m or more, phase separation due to the polymerization reaction is caused to regularly polymer material. And a liquid crystal material are distributed, a method of manufacturing a liquid crystal display device.
【請求項26】 電圧および磁場の少なくとも一方を印
加しながら液晶材料と高分子材料とを相分離させる請求
項25に記載の液晶表示素子の製造方法。
26. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 25, wherein the liquid crystal material and the polymer material are phase-separated while at least one of a voltage and a magnetic field is applied.
【請求項27】 前記熱重合性材料が液晶性重合モノマ
ーを含有する、請求項25に記載の液晶表示素子の製造
方法。
27. The method for producing a liquid crystal display element according to claim 25, wherein the thermopolymerizable material contains a liquid crystal polymerizable monomer.
【請求項28】 前記熱重合性材料の表面自由エネルギ
ーが40mN/m以下である、請求項25に記載の液晶
表示素子の製造方法。
28. The method for producing a liquid crystal display device according to claim 25, wherein the surface free energy of the thermopolymerizable material is 40 mN / m or less.
【請求項29】 前記液晶材料と前記熱重合性材料との
前記混合物の均一化温度(Tiso)以上からTiso以下
に、前記2枚の基板間に該混合物が充填された液晶セル
を徐冷し、該液晶材料が析出してから該熱重合性材料を
硬化する請求項25に記載の液晶表示素子の製造方法。
29. A liquid crystal cell in which the mixture is filled between the two substrates is gradually heated to a temperature equal to or higher than the homogenizing temperature (T iso ) of the mixture of the liquid crystal material and the thermopolymerizable material to T iso or less. 26. The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 25, wherein the thermopolymerizable material is cured after being cooled to deposit the liquid crystal material.
【請求項30】 電極が形成された少なくとも一方が透
明な一対の基板間に液晶材料と高分子材料が挟持された
液晶表示素子の製造方法において、 該液晶材料と該高分子材料からなる複合膜が接する基板
の界面が選択的に改質されている液晶表示素子の製造方
法。
30. A method for manufacturing a liquid crystal display device, in which a liquid crystal material and a polymer material are sandwiched between a pair of substrates, at least one of which has electrodes formed thereon, is transparent, and a composite film comprising the liquid crystal material and the polymer material. A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein an interface of a substrate in contact with is modified.
【請求項31】 前記液晶材料と前記高分子材料からな
る前記複合膜が接する基板の界面に配向膜が形成されて
いる、請求項30に記載の液晶表示素子の製造方法。
31. The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 30, wherein an alignment film is formed at an interface of a substrate in contact with the composite film made of the liquid crystal material and the polymer material.
【請求項32】 前記配向膜がラビング処理されてい
て、前記電極の高低差によって生じるラビング強度差に
よって選択的に配向膜表面の改質が行われる、請求項3
1に記載の液晶表示素子の製造方法。
32. The alignment film is subjected to rubbing treatment, and the surface of the alignment film is selectively modified by a rubbing strength difference caused by a height difference of the electrodes.
1. The method for manufacturing the liquid crystal display element according to 1.
【請求項33】 前記配向膜の特定領域に被膜が形成さ
れている、請求項31に記載の液晶表示素子の製造方
法。
33. The method of manufacturing a liquid crystal display element according to claim 31, wherein a film is formed on a specific region of the alignment film.
【請求項34】 前記電極が形成された基板上に配向膜
を形成する工程と、 該配向膜上の特定領域に被膜を形成する工程と、 該配向膜及び該被膜をラビング処理する工程と、を含む
請求項30に記載の液晶表示素子の製造方法。
34. A step of forming an alignment film on a substrate on which the electrode is formed, a step of forming a film on a specific region of the alignment film, and a step of rubbing the alignment film and the film. The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 30, comprising:
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5907383A (en) * 1997-03-11 1999-05-25 Sharp Kabushiki Kaisha Method for producing a liquid crystal display device
US6344883B2 (en) 1996-12-20 2002-02-05 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device and method for producing the same
JP2006085068A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Manufacturing method of liquid crystal optical modulator, liquid crystal optical modulator, and liquid crystal display
JP2010286573A (en) * 2009-06-10 2010-12-24 Stanley Electric Co Ltd Electro-optic element
JP2011527106A (en) * 2008-06-30 2011-10-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Method for forming a patterned substrate
US9091888B2 (en) 2007-08-10 2015-07-28 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display device comprising a first thin film having a chemical affinity for a material of a spacer that is greater than for a liquid crystal layer
CN106483720A (en) * 2017-01-03 2017-03-08 京东方科技集团股份有限公司 Display floater and its manufacture method
US11067854B2 (en) 2015-04-06 2021-07-20 Mitsubishi Electric Corporation Method of applying alignment film, and color filter substrate

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344883B2 (en) 1996-12-20 2002-02-05 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device and method for producing the same
US6731356B2 (en) 1996-12-20 2004-05-04 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device and method for producing the same
US5907383A (en) * 1997-03-11 1999-05-25 Sharp Kabushiki Kaisha Method for producing a liquid crystal display device
JP2006085068A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Manufacturing method of liquid crystal optical modulator, liquid crystal optical modulator, and liquid crystal display
JP4511293B2 (en) * 2004-09-17 2010-07-28 日本放送協会 Liquid crystal light modulator manufacturing method, liquid crystal light modulator, and liquid crystal display device
US9091888B2 (en) 2007-08-10 2015-07-28 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display device comprising a first thin film having a chemical affinity for a material of a spacer that is greater than for a liquid crystal layer
US9250482B2 (en) 2007-08-10 2016-02-02 Samsung Display Co., Ltd. Manufacturing method of a liquid crystal display device comprising a liquid crystal polymer composition having greater chemical affinity for a first thin film than for a first alignment layer
JP2011527106A (en) * 2008-06-30 2011-10-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Method for forming a patterned substrate
JP2010286573A (en) * 2009-06-10 2010-12-24 Stanley Electric Co Ltd Electro-optic element
US11067854B2 (en) 2015-04-06 2021-07-20 Mitsubishi Electric Corporation Method of applying alignment film, and color filter substrate
CN106483720A (en) * 2017-01-03 2017-03-08 京东方科技集团股份有限公司 Display floater and its manufacture method
CN106483720B (en) * 2017-01-03 2020-03-13 京东方科技集团股份有限公司 Display panel and method for manufacturing the same

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