JP2006171206A - Liquid crystal alignment substrate and liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高品位な表示を可能とする液晶配向基板及び液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal alignment substrate and a liquid crystal display device that enable high-quality display.
液晶表示装置は、低電圧・低消費電力、薄型・軽量であるという特徴から、パーソナルコンピュータのモニタ等のOA機器やテレビジョン等に広く普及している。液晶表示装置としては、種々の装置が知られており、例えば、2枚の基板間で液晶分子の配向処理方向が90°捻れたツイステッド・ネマチック(TN)液晶表示装置、ネマチック液晶分子が基板に対して垂直配向するバーチカル・アライメント(VA)液晶表示装置、ネマチック液晶分子が基板に対して水平配向するインプレーン・スイッチング(IPS)液晶表示装置等が実用化されている。さらに、カイラルスメクチック液晶分子が基板に対して平行配向する強誘電性液晶表示装置も提案されている。 Liquid crystal display devices are widely used in office automation equipment such as personal computer monitors, televisions, and the like because of their low voltage, low power consumption, thinness, and light weight. Various liquid crystal display devices are known. For example, a twisted nematic (TN) liquid crystal display device in which the alignment treatment direction of liquid crystal molecules is twisted by 90 ° between two substrates, and nematic liquid crystal molecules are attached to the substrate. On the other hand, vertical alignment (VA) liquid crystal display devices that are vertically aligned, in-plane switching (IPS) liquid crystal display devices in which nematic liquid crystal molecules are horizontally aligned with respect to a substrate, and the like have been put into practical use. Furthermore, a ferroelectric liquid crystal display device in which chiral smectic liquid crystal molecules are aligned in parallel to the substrate has been proposed.
これらの液晶表示装置のうち、TN液晶表示装置、IPS液晶表示装置、及び強誘電性液晶表示装置では、配向処理によって液晶分子を所望の方向に配向させ、配向した液晶分子に基づいた光の旋光性又は複屈折性を利用して表示を可能としている。その液晶の配向処理方法としては、電極としての透明導電層が形成された基板上にポリイミド樹脂を塗布、硬化して樹脂層を形成した後に、その樹脂層の表面をラビング布で所望の一方向に擦ることにより配向規制力を付与するというラビング法と、基板上に感光性樹脂層を形成した後に、その感光性樹脂層に偏光光又は非偏光光を照射し、偏光方向又は光入射方向に相関して配向規制力を付与するという光配向法とが知られている。 Among these liquid crystal display devices, in TN liquid crystal display devices, IPS liquid crystal display devices, and ferroelectric liquid crystal display devices, liquid crystal molecules are aligned in a desired direction by an alignment treatment, and light rotation based on the aligned liquid crystal molecules is performed. Display is possible using the property or birefringence. As a method for aligning the liquid crystal, a polyimide resin is applied on a substrate on which a transparent conductive layer as an electrode is formed and cured to form a resin layer, and then the surface of the resin layer is rubbed with a desired direction. And a rubbing method of imparting alignment regulating force by rubbing to the substrate, and after forming a photosensitive resin layer on the substrate, the photosensitive resin layer is irradiated with polarized light or non-polarized light in the polarization direction or the light incident direction. There is known a photo-alignment method in which an alignment regulating force is given in correlation.
しかし、ラビング法は、ナイロン樹脂系やビニル樹脂系の繊維で作製されたラビング布をラビングローラに巻いてそのラビングローラに巻いたラビング布で樹脂層の表面を機械的に擦るために、ラビング布から微小な塵等が発生し、その塵等によって表示品位が低下するという問題がある。特に強誘電性液晶表示装置では、2枚の基板間に封入された強誘電性液晶層の厚さが1μm〜2μmと、ネマチック液晶の場合と比べて2枚の基板間のギャップが狭い、すなわち狭ギャップであることから、ネマチック液晶の場合よりもラビング布から発生した塵等やラビングにより生じた樹脂層の表面の傷が表示に悪影響を及ぼしやすいという問題が生じる。一方、光配向法は、非接触状態でUV照射を行うため、ラビング法のように微小な塵が発生することがないので、良好な表示品位が得られるというメリットがあるが、いまだ実用化の段階に至ってはいない。 However, in the rubbing method, a rubbing cloth made of nylon resin or vinyl resin fibers is wound around a rubbing roller and the surface of the resin layer is mechanically rubbed with the rubbing cloth wound around the rubbing roller. There is a problem that fine dust or the like is generated from the display, and the display quality deteriorates due to the dust or the like. In particular, in the ferroelectric liquid crystal display device, the thickness of the ferroelectric liquid crystal layer sealed between the two substrates is 1 μm to 2 μm, and the gap between the two substrates is narrower than that of the nematic liquid crystal, that is, Because of the narrow gap, there arises a problem that dust or the like generated from the rubbing cloth or a scratch on the surface of the resin layer caused by rubbing tends to adversely affect the display as compared with the case of nematic liquid crystal. On the other hand, the photo-alignment method does not generate fine dust unlike the rubbing method because UV irradiation is performed in a non-contact state, so that there is a merit that a good display quality can be obtained. The stage has not been reached.
また、ラビング法や光配向法の他に、樹脂層の表面に凹凸構造を形成することによって液晶分子を所望の方向に配向する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。特許文献1には、樹脂層の表面に軸方向がほぼ平行な多数の溝を形成することにより、ネマチック液晶分子の配向方向を規制することが開示されている。また、特許文献2には、樹脂層の表面の特定の角度を有する凹凸構造によりカイラルスメクチックC相を有する強誘電性液晶の液晶分子が所望の方向に配向することが開示されている。
前述した特許文献1、2に記載されている方法では、樹脂層の表面に凹凸構造を形成することによって液晶分子を所望の方向に配向することが可能であるが、樹脂層の厚さが厚くなってしまう。すなわち、樹脂層の表面の凹凸構造は、未硬化状態の樹脂層に多数の凸部を備えた型部材を押圧することにより形成されるが、型部材を樹脂層に押圧するときには樹脂層の厚さがある程度ないと型部材の押圧により凹凸構造を形成することができず、それゆえ樹脂層は0.1μm以上の厚さになってしまう。樹脂層の厚さが厚いと、液晶表示装置を構成する2枚の基板に形成された電極に所定の電圧を印加して基板間に挟持された液晶層の分子配列を制御する際に、電圧が液晶層と樹脂層に分圧されることがあり、液晶層に加わる電圧が減少し、コントラストが低下することがあるという問題が生じる。
In the methods described in
特に、強誘電性液晶表示装置は、TFT素子によって液晶層を駆動するが、その駆動の際に樹脂層が一定以上の厚さを有すると、TFT素子のゲート書き込み時間内に液晶層に十分に電圧が加わらずに、コントラストが低下して表示品位が低下することがある。 In particular, a ferroelectric liquid crystal display device drives a liquid crystal layer by a TFT element. If the resin layer has a certain thickness or more during driving, the liquid crystal layer is sufficiently formed within the gate writing time of the TFT element. In some cases, the contrast is lowered and the display quality is lowered without application of voltage.
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであって、その第1の目的は、高品位な表示を可能とする液晶配向基板を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、そうした液晶配向基板を備える液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object thereof is to provide a liquid crystal alignment substrate capable of high-quality display. The second object of the present invention is to provide a liquid crystal display device comprising such a liquid crystal alignment substrate.
本発明者は、液晶配向基板を構成する各種パラメータを考慮しつつ、液晶層を良好に駆動することができる液晶配向基板を検討した結果、導電性樹脂層が所定の厚さにおいて所定の電気抵抗率以下の場合に、液晶表示装置が高コントラストで作動可能であることを見出した。 As a result of studying a liquid crystal alignment substrate that can satisfactorily drive the liquid crystal layer while considering various parameters constituting the liquid crystal alignment substrate, the present inventor has found that the conductive resin layer has a predetermined electric resistance at a predetermined thickness. It has been found that the liquid crystal display device can operate at high contrast when the ratio is less than the ratio.
すなわち、第1の目的を達成する本発明の液晶配向基板は、基板と、該基板上に設けられた透明導電層と、該透明導電層上に設けられ、液晶分子を所定の方向に配向させる導電性樹脂層とを有する液晶配向基板であって、前記導電性樹脂層は、当該導電性樹脂層の厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものであることを特徴とする。 That is, the liquid crystal alignment substrate of the present invention that achieves the first object is a substrate, a transparent conductive layer provided on the substrate, and a liquid crystal molecule provided on the transparent conductive layer to align liquid crystal molecules in a predetermined direction. A liquid crystal alignment substrate having a conductive resin layer, wherein the conductive resin layer has an electrical resistivity ρ AF of 2.4 × when the thickness of the conductive resin layer is in the range of 0.1 μm to 5 μm. 10 8 Ωcm or less.
この発明によれば、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となる導電性樹脂層を有するので、液晶層に電圧が十分に加わり、コントラストの低下が起こり難い。その結果、液晶表示装置を高コントラストで作動させることができ、高品位な表示を行うことができる。 According to the present invention, since the conductive resin layer having an electrical resistivity ρ AF of 2.4 × 10 8 Ωcm or less is provided in the thickness range of 0.1 μm or more and 5 μm or less, a sufficient voltage is applied to the liquid crystal layer. In addition, the contrast is unlikely to decrease. As a result, the liquid crystal display device can be operated with high contrast, and high-quality display can be performed.
本発明の液晶配向基板における導電性樹脂層の表面に、液晶分子を所定の方向に配向させる凹凸構造が形成されていることが好ましい。 It is preferable that an uneven structure for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction is formed on the surface of the conductive resin layer in the liquid crystal alignment substrate of the present invention.
前記第2の目的を達成する本発明の液晶表示装置は、前記の液晶配向基板及び液晶駆動基板の一方又は両方が、基板と、該基板上に設けられた透明導電層と、該透明導電層上に設けられて液晶分子を所定の方向に配向させる導電性樹脂層とを有し、該導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが式1の関係を満たすことを特徴とする。 In the liquid crystal display device of the present invention that achieves the second object, one or both of the liquid crystal alignment substrate and the liquid crystal driving substrate are a substrate, a transparent conductive layer provided on the substrate, and the transparent conductive layer. And a conductive resin layer that aligns liquid crystal molecules in a predetermined direction, and the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer satisfies the relationship of Formula 1.
式1中、εAFは導電性樹脂層の比誘電率で2以上10以下の範囲であり、εLCは液晶層の比誘電率で2以上10以下の範囲であり、dAFは導電性樹脂層の厚さで0.1μm以上5μm以下の範囲であり、dLCは液晶層の厚さで0.5μm以上10μm以下の範囲であり、Lは液晶表示装置の走査線の本数で2400本以下の範囲である。 In Formula 1, ε AF is a range of 2 to 10 in terms of relative dielectric constant of the conductive resin layer, ε LC is in a range of 2 to 10 in terms of relative permittivity of the liquid crystal layer, and d AF is a range of conductive resin. The layer thickness is in the range of 0.1 μm to 5 μm, d LC is the liquid crystal layer thickness in the range of 0.5 μm to 10 μm, and L is the number of scanning lines of the liquid crystal display device of 2400 or less. Range.
この発明によれば、導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが式1の関係を満たすようにしたので、液晶層に電圧が十分に加わり、コントラストの低下が起こり難い。その結果、液晶表示装置を高コントラストで作動させることができ、高品位な表示を行うことができる。 According to the present invention, since the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer satisfies the relationship of Formula 1, a sufficient voltage is applied to the liquid crystal layer, and the contrast is hardly lowered. As a result, the liquid crystal display device can be operated with high contrast, and high-quality display can be performed.
また、導電性樹脂層の表面に、液晶分子を所定の方向に配向させる凹凸構造が形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the concavo-convex structure for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction is formed on the surface of the conductive resin layer.
本発明の液晶配向基板及び液晶表示装置によれば、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となる導電性樹脂層を有するので、液晶層に電圧が十分に加わり、液晶表示装置を高コントラストで作動させることができ、高品位な表示を行うことができる。 According to the liquid crystal alignment substrate and the liquid crystal display device of the present invention, since the electrical resistivity ρ AF is 2.4 × 10 8 Ωcm or less in the thickness range of 0.1 μm or more and 5 μm or less, A voltage is sufficiently applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal display device can be operated with high contrast, and high-quality display can be performed.
以下、本発明の液晶配向基板及び液晶表示装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a liquid crystal alignment substrate and a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
(液晶配向基板)
図1は本発明の液晶配向基板の一例を示す概略断面図である。本発明の液晶配向基板1は、図1に示すように、基板2と、その基板2上に設けられた透明導電層4と、その透明導電層4上に設けられ、液晶分子を所定の方向に配向させる導電性樹脂層3とを少なくとも有し、導電性樹脂層3は、その導電性樹脂層3の厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものであることに特徴がある。この液晶配向基板1を用いて液晶表示装置を構成すれば、その液晶表示装置を高コントラストで作動させることができる。なお、図1において、符号7はカラーフィルタを示しており、本発明の液晶配向基板をカラーフィルタ基板として用いる場合には、図1に示すように、基板2と透明導電層4との間にカラーフィルタ7を設けることができる。一方、本発明の液晶配向基板を液晶駆動基板として用いる場合には、図1に示すようなカラーフィルタ7は必ずしも設ける必要はない。
(Liquid crystal alignment substrate)
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the liquid crystal alignment substrate of the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid crystal alignment substrate 1 of the present invention is provided with a
基板2としては、その基板がカラーフィルタに適用するか液晶駆動基板に適用するかに応じて、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、若しくは合成石英板等の可撓性のないリジッド材、又は、透明樹脂フィルム若しくは光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材等を用いることができ、軽く割れにくい樹脂基板が特に好ましい。樹脂基板としては、シート状のものでもフィルム状のものでもよい。基板2の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、プラスチック基板を製造する場合にはロール法等が挙げられる。基板2の厚さは、液晶配向基板1が装着される液晶表示装置により種々異なるが、例えば、可塑性のない透明なリジット材の場合には0.5〜1.1mm程度であり、可塑性を有する透明な樹脂基板の場合には、0.1mm〜0.7mm程度である。
The
透明導電層4は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等、又はその合金等を用いて形成されている。透明導電層4の厚さは、例えば、0.01μm〜2μm程度、好ましくは0.03μm〜1.5μm程度である。その透明導電層4は、スパタッリング法、真空蒸着法、CVD法等の一般的な成膜方法により形成することができる。
The transparent
また、本発明の液晶配向基板をカラーフィルタ基板として用いる場合には、基板2と透明導電層4との間にカラーフィルタ7を設けてもよい。カラーフィルタ7は、例えば、RGBの光の3原色にあたる光を透過する赤色(R)のカラーレジンによって形成された赤色のカラーフィルタと、緑色(G)のカラーレジンによって形成された緑色のカラーフィルタと、青色(B)のカラーレジンによって形成された青色のカラーフィルタとの3種類を交互にストライプ状に配置することで構成されている。カラーフィルタ7の厚さは、特に限定されないが好ましくは0.5μm〜5μm程度であり、特に好ましくは1μm〜3μm程度である。そのカラーフィルタ7は、顔料分散法、染色法、電着法、印刷法のいずれかの方法等により形成することができる。
When the liquid crystal alignment substrate of the present invention is used as a color filter substrate, a
導電性樹脂層3は、液晶分子を所定の方向に配向させるもので、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものである。導電性樹脂層3の製造方法については特に限定されるものではなく、ラビング法や光配向法等により配向処理された導電性樹脂層を用いてもよいし、疎水性や親水性を利用して液晶分子を所定の方向に配向させる導電性樹脂層を用いてもよいが、凹凸構造が表面に形成されている導電性樹脂層が好ましい。その凹凸構造の形状は、液晶分子を所望の方向に配向できれば特に限定されず、例えば、周期的に一定方向に溝又は壁構造を形成したグレーティングであってもよい。
The
凹凸構造は、液晶分子を所望の方向に配向させ得る条件で形成されている。その条件は、液晶配向基板1が装着される液晶表示装置等により一概には決められないが、例えば、凸部の幅w1が0.1μm〜5μm程度であり、凹部の幅w2が0.1μm〜5μm程度であり、かつ、凸部の幅w1と凹部の幅w2との比(w1/w2)が0.1〜10の範囲であることが好ましい。また、凹部の深さw3が0.1μm〜5μm程度であることが好ましい。凸部の幅w1が0.1μm未満であると、凹凸構造の形成が困難となることがあり、凸部の幅w1が5μmを超えると、液晶配向規制力が働かなくなり液晶分子の配向が乱れることがある。凹部の幅w2が0.1μm未満であると、凹凸構造の形成が困難となることがあり、凹部の幅w2が5μmを超えると、液晶配向規制力が働かなくなり液晶分子の配向が乱れることがある。凸部の幅w1と凹部の幅w2との比(w1/w2)が0.5未満であると、液晶分子の配列が乱れることがあり、その比wが10を超えると、液晶分子の配列が乱れ、均一配向がし難くなることがある。凹部の深さw3が0.1μm未満であると、液晶分子を正しく配向できなくなることがあり、凹部の深さw3が5μmを超えると、導電性樹脂層の厚さが大きくなるため、液晶層に加わる実効的な電圧が小さくなり、明暗コントラストが低下することがある。 The concavo-convex structure is formed under conditions that allow liquid crystal molecules to be aligned in a desired direction. The conditions are not generally determined by the liquid crystal display device or the like on which the liquid crystal alignment substrate 1 is mounted. For example, the width w1 of the convex portion is about 0.1 μm to 5 μm, and the width w2 of the concave portion is 0.1 μm. It is preferable that the ratio (w1 / w2) between the width w1 of the convex portion and the width w2 of the concave portion is in the range of 0.1 to 10. Moreover, it is preferable that the depth w3 of a recessed part is about 0.1 micrometer-5 micrometers. When the width w1 of the convex portion is less than 0.1 μm, it may be difficult to form a concavo-convex structure, and when the width w1 of the convex portion exceeds 5 μm, the liquid crystal alignment regulating force does not work and the alignment of liquid crystal molecules is disturbed. Sometimes. If the width w2 of the recess is less than 0.1 μm, it may be difficult to form a concavo-convex structure, and if the width w2 of the recess exceeds 5 μm, the liquid crystal alignment regulating force does not work and the alignment of liquid crystal molecules may be disturbed. is there. When the ratio (w1 / w2) of the width w1 of the convex portion to the width w2 of the concave portion is less than 0.5, the alignment of the liquid crystal molecules may be disturbed, and when the ratio w exceeds 10, the alignment of the liquid crystal molecules May be disturbed, making uniform alignment difficult. If the depth w3 of the recess is less than 0.1 μm, the liquid crystal molecules may not be correctly aligned. If the depth w3 of the recess exceeds 5 μm, the thickness of the conductive resin layer increases. The effective voltage applied to the light is reduced, and the contrast of light and dark may be lowered.
導電性樹脂層3は、主成分を構成する材料と、導電性を有する導電性材料と、を有し、さらに剥離剤等の添加材料を含有することができる。なお、導電性樹脂層3は、導電性を有する導電性材料を主成分としたものであってもよい。導電性を有さない主成分を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられ、なかでも、紫外線硬化型樹脂が好ましく、特に未硬化状態における凹凸構造の形成がより容易となることから溶媒含有型の紫外線硬化型樹脂が良い。導電性材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマー、微粉状のITO(Indium Tin Oxide)、Sb2O5(Antimony Oxide)、PTO(Phosphorous doped Tin Oxide)、ATO(Antimony doped Tin Oxide)等が挙げられ、なかでも、導電性ポリマー、微粉状のITOが好ましく挙げられる。これらの材料は、例えば、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるように、主成分を構成する材料に配合、混合される。導電性材料の含有量は、主成分を構成する材料や導電性材料に応じて種々の含有量が考えられるが、例えば、導電性樹脂層3全量基準において3%以上であることが好ましい。導電性材料の含有量が3%未満であると、導電性樹脂層3の電気抵抗率ρAFが大きくなりすぎることがある。導電性材料は、例えば、撹拌機等により紫外線硬化型樹脂に分散されて混合される。
The
導電性樹脂層3は、印刷法、転写法等の公知の方法により形成することができる。また、導電性樹脂層3の表面の凹凸構造は、フォトリソプロセス法や型転写等により形成することができる。導電性樹脂層3の形成及びその凹凸構造の形成は、例えば、型転写により行うことができる。
The
次に、導電性樹脂層3及び凹凸構造を型転写により形成する場合、すなわち、本発明の液晶配向基板を形成する場合について詳細に説明する。
Next, the case where the
図2は、本発明の液晶配向基板の形成方法の一例を示す工程図である。図2に示すように、まず、多数の凹部42を備えたマスク版(微細な凹凸構造を有するマスター型部材)41を作製する。また、透明フィルム43上に感光性モノマーの層例えば紫外線硬化型樹脂層44を形成する。マスク版41の凹部42を透明フィルム43の紫外線硬化型樹脂層44に対向させる(図2(a))。マスク版41の作製は電子線照射(EB)法又は光学的法等により行うことができる。具体的には、EB法によるマスク版41の作製は、予め導電性樹脂層3に形成する凹凸構造の凹凸パターンを図形データとして設計、作製しておき、0.1μm〜0.2μmのビーム径を有する電子線描画装置により感光性樹脂に描画して作製することができる。
FIG. 2 is a process diagram showing an example of a method for forming a liquid crystal alignment substrate of the present invention. As shown in FIG. 2, first, a mask plate (a master mold member having a fine uneven structure) 41 having a large number of
次に、マスク版41の凹部42を紫外線硬化型樹脂層44の表面に押圧する。その押圧状態のまま透明フィルム43側から紫外線(UV)を紫外線硬化型樹脂層44に向けて照射し、紫外線硬化型樹脂層44を硬化させる(図2(b))。硬化後、マスク版41を紫外線硬化型樹脂層44(透明フィルム43)から剥離することにより、紫外線硬化型樹脂層44の表面に多数の凸部45が形成された型部材46が形成される(図2(c))。
Next, the
次に、基板2上にカラーフィルタ7及び透明導電層4を順次形成し、その透明導電層4上に溶媒含有型の紫外線硬化型樹脂を塗布して導電性樹脂層3を形成する(図2(d))。その基板2(導電性樹脂層3)を加熱して導電性樹脂層3から溶媒を除去することにより導電性樹脂層3を非流動の未硬化状態とする。そして、その導電性樹脂層3に型部材46を押圧する。その押圧は、紫外線硬化型樹脂層44の凸部45が導電性樹脂層3に当接するように行う。その押圧状態のまま基板2側から紫外線(UV)を導電性樹脂層3に向けて照射し、導電性樹脂層3を完全に硬化させる。硬化後、型部材46を導電性樹脂層3から剥離することにより、導電性樹脂層3の表面に凹部5が形成された(凹凸構造が形成された)本発明の液晶配向基板1が得られる。
Next, the
なお、型部材46はマスク版41を用いて作製したが、これは、導電性樹脂層3と型部材46とをより良好に密着させると共に、1個の液晶配向基板の作製毎にマスク版を洗浄することを不要とするためである。しかし、未硬化状態の導電性樹脂層3が流動性を有している場合には、マスク版41を直接型部材として使用することもできる。また、基板2、透明導電層4、導電性樹脂層3及びカラーフィルタ7の互いの密着性を高めるために、導電性樹脂層3の塗布形成前にシランカップリング剤を予め基板2や透明導電層4等に塗布してもよい。なお、カラーフィルタ7は、RGB各色のLED等のバックライトを色順次に点灯させてフルカラー表示を得ることができる場合等には省略することができる。
The
このように、表面に凹凸構造が形成されている導電性樹脂層3は、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものである。なお、本発明における導電性樹脂層3の厚さは、図1に示す例では透明導電層4に接する表面から凸部6の先端までの長さを意味している。この場合において、導電性樹脂層3の厚さが0.1μm以下であると凹凸構造を形成し難くなることがあり、導電性樹脂層3の厚さが5μmを超えると、導電性樹脂層3の平坦性が失われ液晶分子を所望の方向に配向し難くなることがある。そして、最終的には、導電性樹脂層3の電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcmを超えると、液晶層に加わる電圧が減少し、コントラストが低下することがある。さらに詳しくは、導電性樹脂層3の電気抵抗率ρAFが、上記式1の関係を満たすことが好ましい。ただし、式1中、εAFは導電性樹脂層3の比誘電率であり、εLCは液晶層の比誘電率であり、dAFは導電性樹脂層3の厚さであり、dLCは液晶層の厚さであり、Lは液晶表示装置の走査線の本数である。
Thus, the
図3は、本発明の液晶配向基板を備えた液晶表示装置の等価回路を示す概略図である。上記式1は、基板2、透明導電層4及び導電性樹脂層3を有する液晶配向基板1の等価回路から求めたものである。液晶表示装置を構成する液晶層及び導電性樹脂層は誘電体であり、且つそれらは積層構造を呈するので、液晶層及び導電性樹脂層とは、図3に示すように、静電容量(C)と電気抵抗(R)との並列回路で表される。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an equivalent circuit of a liquid crystal display device provided with the liquid crystal alignment substrate of the present invention. Formula 1 is obtained from an equivalent circuit of the liquid crystal alignment substrate 1 having the
図3の液晶セル等価回路を流れる電流についての回路方程式を解くことにより、液晶層に加わる電圧値VLCは、以下の式2で表すことができる。但し、式2〜式4中、Vは外部駆動回路から供給された電圧であり、定数RLCは液晶層の電気抵抗であり、RAFは導電性樹脂層の電気抵抗であり、CLCは液晶層の静電容量であり、CAFは導電性樹脂層の静電容量であり、t0とt1は等価回路の時定数であり、t0とt1は透明導電層の電気抵抗をRITOとしたときに式3及び式4で表される時定数である。
The voltage value V LC applied to the liquid crystal layer by solving the circuit equation for the current flowing through the liquid crystal cell equivalent circuit of FIG. In
ここで、導電性樹脂層や液晶層等の誘電体の電気抵抗(R)は、誘電体の比抵抗ρ(Ωcm)、膜厚d、面積Sを用いて、R=ρ(d/S)と表されるので、導電性樹脂層3と液晶層との関係は、RAF/RLC=(dAF/dLC)・(ρAF/ρLC)と表される。さらに、導電性樹脂層3の静電容量(CAF)は、CAF=(ε0εAF/dAF)Sで表され、液晶層の静電容量は、CLC=(ε0εLC/dLC)Sで表される。但し、ε0は真空の誘電率でありε0=8.854×10−14(F/cm)、Sは画素面積である。
Here, the electrical resistance (R) of a dielectric such as a conductive resin layer or a liquid crystal layer is obtained by using the specific resistance ρ (Ωcm), the film thickness d, and the area S of the dielectric, R = ρ (d / S) Therefore, the relationship between the
液晶表示装置に用いられる例えばネマチック液晶(例えば、チッソ株式会社製のDP5003)の比抵抗ρLCは1013Ωcm程度であり、そのネマチック液晶からなる液晶層の厚さdLCは5μm程度である。一方、導電性樹脂層3の厚さdAFは1〜3μm程度である。また、液晶層の比誘電率εLCは、以下に説明するように7程度の値であり、導電性樹脂層3の比誘電率εAFは3〜5程度である。
For example, the specific resistance ρ LC of nematic liquid crystal (for example, DP5003 manufactured by Chisso Corporation) used in the liquid crystal display device is about 10 13 Ωcm, and the thickness d LC of the liquid crystal layer made of the nematic liquid crystal is about 5 μm. On the other hand, the thickness d AF of the
図4は、ρLC=1013Ωcm、dLC=5μm、dAF=3μm、εLC=7、εAF=4とし、更にITOの電気抵抗RITO=10Ωとして、ρAFの値が、106Ωcm、108Ωcm及び109Ωcmの各場合の液晶層にかかる電圧比(VLC/V)の時間変化を式2を用いて計算した結果を表す図である。
FIG. 4 shows that ρ LC = 10 13 Ωcm, d LC = 5 μm, d AF = 3 μm, ε LC = 7, ε AF = 4, and ITO electric resistance R ITO = 10Ω, and the value of ρ AF is 10 It is a figure showing the result of having calculated the time change of the voltage ratio (V LC / V) concerning a liquid crystal layer in each case of 6 Ωcm, 10 8 Ωcm, and 10 9
式1及び図4からわかるように、液晶層には印加した電圧が直ちに加わるのではなく、時定数t1及び時定数t0で表される一定の遅延が生じた後に電圧が印加される。一般に時定数t1はITO等の透明導電層4の電気抵抗RITOに依存するが、ITOの電気抵抗率ρITOは1×10-4Ωcm程度と小さいため、時定数t1は10−6秒以下となり、後述する液晶表示装置におけるTFT素子のゲート選択時間tgと比較して短くなる。その結果、時定数t1による遅延が問題になることはない。
As can be seen from Equation 1 and FIG. 4, the applied voltage is not immediately applied to the liquid crystal layer, but is applied after a certain delay represented by the time constant t 1 and the time constant t 0 has occurred. In general, the time constant t 1 depends on the electric resistance R ITO of the transparent
一方、時定数t0は導電性樹脂層3の電気抵抗RAF、静電容量CAF等に依存して決まるので、時定数t0がゲート選択時間tgよりも長い場合は、液晶層に電圧を加えたときに、液晶層には所定の電圧が加わらず、液晶が十分に駆動されないという問題が生じる。この問題を解決するためには、時定数t0をゲート選択時間tgよりも短くすれば良く、このためには式3又は式4からわかるとおり、導電性樹脂層3の静電容量CAFを増大させるか、又は導電性樹脂層3の電気抵抗RAFを減少させるという解決策がある。本発明者は、それらの解決策を検討した結果、導電性樹脂層3の静電容量CAFを増大させることには限界があり、その静電容量CAFを増大させることによっては時定数t0をゲート選択時間tg以下とすることが困難であることから、導電性樹脂層3の電気抵抗RAFを減少させることが現実的な解決策であることを見出した。なお、図3において、VAFは樹脂着色層に加わる電圧を表し、VITOは透明導電層に加わる電圧を表している。
On the other hand, since the time constant t 0 is determined depending on the electric resistance R AF , the capacitance CAF, etc. of the
走査線本数がLの液晶表示素子を60Hzのフレーム周波数で画面書き換えを行う場合には、ゲート選択時間tgは以下の式5で表される。
When the screen rewriting is performed on the liquid crystal display element having the number of scanning lines L at a frame frequency of 60 Hz, the gate selection time tg is expressed by the following
一方、上述したように、時定数t0がゲート選択時間tgより短ければ上記問題を解決できることから、式3で表されるt0が式5で表されるtgよりも小さいという条件を満たせば、液晶層に電圧を加えたときに、その液晶層には所定の電圧が加わり、液晶が十分に駆動されることになる。
On the other hand, as described above, since the above problem can be solved if the time constant t 0 is shorter than the gate selection time t g, the condition that t 0 expressed by
導電性樹脂層3の電気抵抗率ρAFが上記の式1の関係を満たす場合には、時定数t0がゲート選択時間tgよりも短くなり、TFT素子で液晶を十分に駆動できることとなる。式1の右辺より、液晶層の比誘電率εLC及び液晶層の厚さdLCにも依存していることがわかるが、通常のネマチック液晶の比誘電率は2〜10であり、液晶表示装置のネマチック液晶層の厚さは3〜10μm程度である。したがって、この液晶表示装置においては、εLC/dLCは0.2〜3.3(μm-1)の範囲にあるので、ネマチック液晶を用いた場合の導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFの上限値は、式1にてεLC/dLC=0.2とおいた式6で表される。
When the electrical resistivity ρ AF of the
液晶表示装置の走査線の本数L(本)及びその走査線に対応するゲート選択時間tg(式5を参照)は、例えば、NTSC(National TV Standards Committee)方式では31.8μs(走査線数:525本)であり、Q−VGA(Quarter- Video Graphics Array)方式では69.2μs(走査線数:240本)であり、VGA(Video Graphics Array)方式では34.8μs(走査線数:480本)であり、XGA(Extended Graphics Array)方式では21.7μs(走査線数:768本)であり、S−XGA(Super- Extended Graphics Array)方式では16.3μs(走査線数:1024本)であり、HDTV(High Definition Television)方式では14.8μs(走査線数:1125本)である。 The number L (lines) of the scanning lines of the liquid crystal display device and the gate selection time t g (see Equation 5) corresponding to the scanning lines are, for example, 31.8 μs (the number of scanning lines in the NTSC (National TV Standards Committee) system). : 525), 69.2 μs (number of scanning lines: 240) in the Q-VGA (Quarter-Video Graphics Array) system, and 34.8 μs (number of scanning lines: 480) in the VGA (Video Graphics Array) system. This is 21.7 μs (the number of scanning lines: 768) in the XGA (Extended Graphics Array) system, and 16.3 μs (the number of scanning lines: 1024) in the S-XGA (Super-Extended Graphics Array) system. In the HDTV (High Definition Television) system, it is 14.8 μs (the number of scanning lines: 1125).
このような各方式において、導電性樹脂層3の比誘電率εAFを3とし、導電性樹脂層3の厚さdAFを1.5μmとしたとき、上記各方式における電気抵抗率ρAFの上限値、すなわち式6の右辺の計算値は、NTSC方式では1.1×108Ωcmであり、Q−VGA方式では2.4×108 Ωcmであり、VGA方式では1.2×108Ωcmであり、XGA方式では7.5×107Ωcmであり、S−XGA方式では5.6×107Ωcmであり、HDTV方式では5.1×107Ωcmである。
In each of these methods, when the relative dielectric constant ε AF of the
なお、携帯電話、パソコン、TV等の表示素子においては、Q−VGA以上の解像度であれば、鮮明に文字や画像をみることができるので、本発明に係る液晶表示装置においては、Q−VGA以上の解像度が好ましい。 In a display device such as a mobile phone, a personal computer, and a TV, characters and images can be clearly seen if the resolution is higher than Q-VGA. Therefore, in the liquid crystal display device according to the present invention, Q-VGA The above resolution is preferable.
したがって、例えばネマチック液晶を用いたTFT駆動方式の液晶表示装置においては、Q−VGAの解像度の場合は、導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下の場合であれば、ゲート選択時間内に、駆動回路から液晶層に十分充電を行なうことができ、液晶を駆動することができるようになる。なお、導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下の場合であればQ−VGA以下の解像度の場合であっても、Q−VGAの場合と同様に、ゲート選択時間内に、駆動回路から液晶層に十分充電を行なうことができ、液晶を駆動することができるようになる。 Therefore, for example, in a TFT drive type liquid crystal display device using nematic liquid crystal, in the case of Q-VGA resolution, the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer is 2.4 × 10 8 Ωcm or less. For example, the liquid crystal layer can be sufficiently charged from the drive circuit within the gate selection time, and the liquid crystal can be driven. If the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer is 2.4 × 10 8 Ωcm or less, the gate selection is the same as in the case of Q-VGA even if the resolution is Q-VGA or less. The liquid crystal layer can be sufficiently charged from the drive circuit within the time, and the liquid crystal can be driven.
ゲート選択時間とは、TFT素子のゲート電極にTFT素子の閾値電圧以上の電圧を加える期間の長さで定義され、式6の右辺の計算値は、図3に示した液晶等価回路の飽和時間の時定数t0(式3)が、ゲート選択時間tg(式5)と等しくなった時の導電性樹脂層の電気抵抗率の上限値としている。 The gate selection time is defined by the length of a period during which a voltage equal to or higher than the threshold voltage of the TFT element is applied to the gate electrode of the TFT element, and the calculated value on the right side of Equation 6 is the saturation time of the liquid crystal equivalent circuit shown in FIG. Is the upper limit value of the electrical resistivity of the conductive resin layer when the time constant t 0 (Equation 3) becomes equal to the gate selection time t g (Equation 5).
式6において、導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが式1の右辺の計算値を超える場合には、TFT素子のスイッチオンの時、電圧Vは導電性樹脂層3及び液晶層に分圧されて印加されるため、液晶層に加わる電圧が小さくなり、液晶を十分に駆動できないという問題が生じる。さらに、導電性樹脂層3の電気抵抗率ρAFが式6の右辺計算値を超える場合には、TFT素子のスイッチオンによる過渡現象のために、液晶層に加わる電圧が飽和するまでに時間がかかる。その結果、TFT素子の駆動におけるゲート選択時間内に液晶層に加わる電圧が飽和せず、液晶を十分に駆動できないことがある。これに対して、本発明では、導電性樹脂層3が前述した式3の範囲の電気抵抗率を有するので、その問題を解決することができる。
In Equation 6, when the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer exceeds the calculated value on the right side of Equation 1, the voltage V is divided into the
この導電性樹脂層3は、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものであるが、電気抵抗率ρAFが1.5×108Ωcm以下であることがより好ましい。具体的には、導電性樹脂層3は、比誘電率が2以上10以下の範囲にあり、かつ厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが1.5×108Ωcm以下となるものであることが好ましい。この場合において、導電性樹脂層3の比誘電率が2未満であると、導電性が得られ難くなることがあり、比誘電率が10を超えると、液晶層に加わる電圧に遅延が生じ、ライン数が1000本程度の高解像度の液晶表示素子を十分に駆動できなくなることがある。また、導電性樹脂層3の厚さが5μmを超えると、液晶表示素子に必要な光透過率が得られないことがある。そして、導電性樹脂層3の抵抗率ρAFが2.4×108Ωcmを超えると、液晶層に十分に駆動電圧が加わらずに十分な明暗表示ができなくなる(すなわちコントラストが低下する)ことがある。導電性樹脂層3の抵抗率ρAFの下限は特に限定されないが、例えば、従来のITO(インジウムスズ酸化物)の電気抵抗率ρ=1×10−4Ωcm程度を挙げることができる。
The
したがって、導電性樹脂層は、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下であるので、本発明の液晶配向基板を液晶装置に適用した場合には液晶層に電圧が十分に加わり、コントラストの低下が起こり難い。その結果、液晶表示装置を高コントラストで作動させることができ、高品位な表示を行うことができる。 Therefore, the conductive resin layer has an electric resistivity ρ AF of 2.4 × 10 8 Ωcm or less in a thickness range of 0.1 μm to 5 μm, and therefore the liquid crystal alignment substrate of the present invention is applied to a liquid crystal device. In such a case, a sufficient voltage is applied to the liquid crystal layer, and the contrast is hardly lowered. As a result, the liquid crystal display device can be operated with high contrast, and high-quality display can be performed.
(液晶表示装置)
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。
(Liquid crystal display device)
Next, the liquid crystal display device of the present invention will be described.
図5は、本発明の第1の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。この液晶表示装置11は、上記本発明の液晶配向基板1と液晶駆動基板12とを所定の間隔で対向させた間隙に液晶層13が封入されているものである。液晶配向基板1は、基板2と、基板2上に設けられたカラーフィルタ7と、カラーフィルタ7上に設けられた透明導電層4と、透明導電層4上に設けられて液晶分子を所定の方向に配向させる導電性樹脂層3とを有している。一方の液晶駆動基板12は、基板15と、基板15上に設けられたTFT素子17及び画素電極18(透明導電層)と、それらの上に設けられて液晶分子を所定の方向に配向させる導電性樹脂層3とを有している。なお、図示されていないが液晶配向基板1と液晶駆動基板12との外側には、それぞれ偏光板が配設されている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the first liquid crystal display device of the present invention. In this liquid
図5の液晶表示装置11を構成する液晶配向基板1は、上述の本発明の液晶配向基板である。すなわち、この液晶配向基板1の導電性樹脂層3は、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものである。
The liquid crystal alignment substrate 1 constituting the liquid
一方、本発明の液晶表示装置11を構成する液晶駆動基板12は、上述した本発明の液晶配向基板の他の例を示すものである。液晶駆動基板12は、図5に示すように、基板15と、その基板15上に設けられている導電性樹脂層16とを少なくとも有している。基板15は、前述の基板12と同じものである。導電性樹脂層16は、前述の導電性樹脂層3とほぼ同じものであり、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものである。導電性樹脂層16の表面には凹凸構造が形成されているが、薄膜トランジスタ17上の導電性樹脂層16の表面は、図5に示すように、凹凸構造が形成されていなくてもよい。このように、薄膜トランジスタ17上の導電性樹脂層16の表面が凹凸構造に形成されていないと、例えば型転写で凹凸構造を形成する際に薄膜トランジスタ17にかかる押圧力を小さくすることができる。
On the other hand, the liquid
基板15と導電性樹脂層16との間であって、その基板15上には、所定のパターンで形成された薄膜トランジスタ17(TFT素子)が設けられていると共に、所定のパターンで形成された画素電極18が設けられている。この液晶駆動基板12には、薄膜トランジスタ17を開閉するゲート線群(図示せず)、映像信号を供給する信号線群(図示せず)、及び液晶配向基板1の透明導電層4への電圧供給線(図示せず)等が設けられている。これらの線群及び線はリード線によって構成されており、そのリード線はアルミニウム等の金属によって形成されている。リード線は、通常、薄膜トランジスタ17の製造工程で一括して基板15上に設けられる。
A thin film transistor 17 (TFT element) formed in a predetermined pattern is provided between the
画素電極18は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等、又はその合金等を用いて形成されている。画素電極18の厚さは、例えば、0.01μm〜2μm、好ましくは0.03μm〜1.5μm程度である。その画素電極18は、スパタッリング法、真空蒸着法、CVD法等の一般的な成膜方法により形成することができる。
The
液晶層13は、一般に液晶表示装置に使用されている液晶層であれば特に限定されないが、電界印加条件によって液晶の配向状態が変化し、それに伴って屈折率が変化する液晶層が好ましく、例えば、ネマチック液晶層や強誘電性液晶層等が挙げられ、表面安定性、高速応答性、広視野角性等に優れていることから強誘電性液晶層がより好ましい。強誘電性液晶としては、例えば、ホモジニアス配向又はホメオトロピック配向されたキラルスメクチックC相、キラルスメクチックCA相などを有するスメクチック液晶が挙げられる。液晶層の厚さは、0.5μm以上5μm以下であることが好ましい。液晶層の厚さが0.5μm未満であると、パネルギャップを均一に制御することが困難となることがある。液晶層の厚さが5μmを超えると、基板界面の液晶配向規制力が弱くなるために、液晶配向の乱れが生じ易くなることがある。
The
図5中の符号19は、液晶配向基板1と液晶駆動基板12との間の間隔(セルギャップ)が一定の値となるようにするためのスペーサを示している。スペーサ19としては、図5に示すように、ビーズ状のスペーサであってもよいし、また、透明の樹脂等により形成された柱状又は壁状のスペーサであってもよい。ビーズ状のスペーサとしては、プラスチックビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズなどの粒子状のもの等が挙げられる。
図6は、本発明の第2の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。この本発明の液晶表示装置は、本発明の液晶配向基板1と液晶駆動基板22とを所定の間隔で対向させた間隙に液晶層13が封入されているものである。なお、図示されていないが液晶配向基板1と液晶駆動基板22との外側には、それぞれ偏光板が配設されている。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of the second liquid crystal display device of the present invention. In the liquid crystal display device of the present invention, a
図6に示す本発明の液晶表示装置21を構成する液晶配向基板1は、上述した本発明の液晶配向基板である。すなわち、この液晶配向基板1の導電性樹脂層3は、厚さが0.1μm以上5μm以下の範囲において、電気抵抗率ρAFが2.4×108Ωcm以下となるものである。
The liquid crystal alignment substrate 1 constituting the liquid
一方、この本発明の液晶表示装置21を構成する液晶駆動基板22は、導電性樹脂層16の代わりに樹脂配向膜23が設けられている点で液晶駆動基板12と異なる。その他の構成は液晶駆動基板12と同じであるので同一符号を付しその説明を省略する。すなわち、その液晶駆動基板22は、基板15と、基板15上に所定のパターンで形成された薄膜トランジスタ17及び所定のパターンで形成された画素電極18(透明導電層)と、配向処理を施した樹脂配向膜23とを有している。樹脂配向膜23は、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリ尿素系等の有機化合物により形成することができる。樹脂配向膜23の厚さは、0.01μm〜1μm程度である。その樹脂配向膜23は、例えば、種々の印刷法、塗布方法等の公知の方法により形成した後、焼成してからラビングや偏光紫外線照射等の配向処理が行われて形成される。
On the other hand, the liquid
これらの本発明の液晶表示装置11、21の画素電極18に所定の電圧を印加することによって、液晶層13が良好に電界応答する(すなわち液晶層13に十分に駆動電圧が加わる)ので、液晶配向基板1と液晶駆動基板12、22との外側に直交偏光板を備えることによって、十分な明暗の表示を行なうことができる。すなわち、液晶表示装置11、21を高コントラストで作動させることができ、高品位な表示を行うことができる。
Since a predetermined voltage is applied to the
なお、液晶表示装置を構成する液晶駆動基板にのみ本発明の液晶配向基板を用いるようにしてもよい。すなわち、図7に示すように、液晶表示装置31を構成する液晶駆動基板には、第1の液晶表示装置11に用いた液晶駆動基板12と同じものが用いられている。一方、その液晶駆動基板12と対向する配向基板32は、導電性樹脂層7の代わりに樹脂配向膜23とほぼ同じ樹脂配向膜33が設けられている。このようにして本発明の液晶表示装置31を構成しても液晶層13が良好に電界応答し、高品位な表示を行うことができる。
Note that the liquid crystal alignment substrate of the present invention may be used only for the liquid crystal driving substrate constituting the liquid crystal display device. That is, as shown in FIG. 7, the same liquid
以下、実施例を挙げて本発明の液晶表示装置について具体的に説明する。 Hereinafter, the liquid crystal display device of the present invention will be specifically described with reference to examples.
(実施例1)
紫外線硬化型樹脂(大日精化工業製)に微粉状のITOを重量比を種々変えて分散させ、表1に示すA1〜E1の電気抵抗率が異なる5種の紫外線硬化型の導電性樹脂を調整した。次に、厚さが0.7mm、大きさが20mm×20mmの一対の透明導電膜(ITO)付きガラス基板(コーニング社製7059ガラス)表面に、紫外線硬化型の導電性樹脂をスピンコート法にて形成し、90℃で5分間乾燥した。その後、ピッチが5μm、凸部の幅w1が2μm、凹部の幅w2が2μm、凹部の深さw3が2μmのストライプ状のパターンを有する型部材を当該紫外線硬化型の導電性樹脂に押圧しながら、紫外線を照射して紫外線硬化型の導電性樹脂を硬化させた後、型部材を剥離し、150℃で1時間乾燥することによって、表面にストライプ状の微細凹凸構造を有する厚さが3μmの導電性樹脂層を形成した。
Example 1
Five kinds of ultraviolet curable conductive resins having different electrical resistivity of A1 to E1 shown in Table 1 are dispersed in ultraviolet curable resin (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) with various weight ratios dispersed in ITO. It was adjusted. Next, an ultraviolet curable conductive resin is applied to the surface of a pair of transparent conductive film (ITO) glass substrates (Corning 7059 glass) having a thickness of 0.7 mm and a size of 20 mm × 20 mm by spin coating. And dried at 90 ° C. for 5 minutes. Thereafter, a mold member having a stripe pattern having a pitch of 5 μm, a convex width w 1 of 2 μm, a concave width w 2 of 2 μm, and a concave depth w 3 of 2 μm is used as the ultraviolet curable conductive resin. After pressing, the ultraviolet curable conductive resin is cured by irradiating ultraviolet rays, and then the mold member is peeled off and dried at 150 ° C. for 1 hour to obtain a thickness having a striped fine uneven structure on the surface. Formed a 3 μm conductive resin layer.
次に、一対のガラス基板の一方にはビーズ状のスペーサを散布し、他方の基板にはスクリーン印刷法にて所定のパターンでシール材を形成した後、前記のストライプ状のパターン方向が直交するように、これらの2枚の基板を張り合わせギャップが5μmのパネルを作製した。その後、パネル内部を真空脱気した後、注入口を液晶材料(DP−5003、チッソ製)に浸し、大気圧下でパネル全体に液晶を注入し、液晶パネルを作製した。 Next, after spraying bead-like spacers on one of the pair of glass substrates and forming a sealing material in a predetermined pattern on the other substrate by a screen printing method, the stripe pattern directions are orthogonal to each other. As described above, a panel having a gap of 5 μm was produced by laminating these two substrates. Then, after the inside of the panel was vacuum degassed, the inlet was immersed in a liquid crystal material (DP-5003, manufactured by Chisso), and the liquid crystal was injected into the entire panel under atmospheric pressure to produce a liquid crystal panel.
作製した液晶パネルを一対の偏光板下で観察したところ、偏光板が直交配置の場合に光透過による明表示が得られ、偏光板が平行配置の場合に透過光が遮断され暗表示になったことから、これらの液晶配向基板を用いることによって、良好なツイステッド・ネマチック液晶配向が実現していることを確認した。 When the prepared liquid crystal panel was observed under a pair of polarizing plates, a bright display by light transmission was obtained when the polarizing plates were orthogonally arranged, and the transmitted light was blocked and dark display was obtained when the polarizing plates were arranged in parallel. Therefore, it was confirmed that a good twisted nematic liquid crystal alignment was realized by using these liquid crystal alignment substrates.
次に、上記液晶パネルの電圧保持率を、液晶電圧保持率測定装置(東陽テクニカ製VHR−1型)を用いて、ゲート選択時間をQVGA方式に対応したゲート選択時間(69μs)に設定して測定したところ、表1に示したように導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが小さいほど、電圧保持率が高くなった。なお、電圧保持率測定と同時にコントラストの測定も行ったが、導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが小さいほどコントラストも高くなった。 Next, the voltage holding ratio of the liquid crystal panel is set to a gate selecting time (69 μs) corresponding to the QVGA method using a liquid crystal voltage holding ratio measuring device (VHR-1 type manufactured by Toyo Technica). As a result of measurement, as shown in Table 1, the smaller the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer, the higher the voltage holding ratio. Note that the contrast was measured simultaneously with the voltage holding ratio measurement, but the contrast increased as the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer decreased.
したがって、上記導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが小さいほど、パネルに注入された液晶に実効的に大きな電圧がかかり、液晶が十分応答している。表1から、QVGA方式の解像度の場合、サンプルD1において、導電性樹脂層の電気抵抗率が0.9×108Ωcm以下の場合に電圧保持率がおよそ95%以上となるので、各液晶画素をTFT素子により駆動した場合、良好な表示特性を得ることができる。なお、上記液晶材料の比誘電率は7であった。 Therefore, as the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer is smaller, a larger voltage is effectively applied to the liquid crystal injected into the panel, and the liquid crystal responds sufficiently. From Table 1, in the case of the resolution of the QVGA system, in the sample D1, when the electric resistivity of the conductive resin layer is 0.9 × 10 8 Ωcm or less, the voltage holding ratio is about 95% or more. When the TFT is driven by a TFT element, good display characteristics can be obtained. The relative dielectric constant of the liquid crystal material was 7.
また、サンプルD1、E1では上記電圧保持率が95%以上となるが、サンプルD1及びE1における導電性樹脂層の電気抵抗率(ρAF=0.9×108Ωcm)は、式1の右辺の計算値以下となっている。 In the samples D1 and E1, the voltage holding ratio is 95% or more, but the electrical resistivity (ρ AF = 0.9 × 10 8 Ωcm) of the conductive resin layer in the samples D1 and E1 is the right side of the equation 1. Or less than the calculated value.
(実施例2)
紫外線硬化型樹脂(大日精化工業製)に微粉状のITOを重量比を種々変えて分散させ、表2に示す電気抵抗率の異なる5種の紫外線硬化型の導電性樹脂を調整した。次に、実施例1の場合と同様に、一対の厚さが0.7mm、大きさが20mm×20mmの透明導電膜(ITO)付きガラス基板(コーニング社製7059ガラス)表面に、紫外線硬化型の導電性樹脂をスピンコート法にて形成し、90℃で5分間乾燥した。その後、ピッチが3μm、凸部の幅w1が1μm、凹部の幅w2が1μm、凹部の深さw3が0.7μmのストライプ状のパターンを有する型部材を当該紫外線硬化型の導電性樹脂に押圧しながら、紫外線を照射して紫外線硬化型の導電性樹脂を硬化させた後、型部材を剥離し、150℃で1時間乾燥することによって、表面にストライプ状の微細凹凸構造を有する厚さが1.5μmの導電性樹脂層を形成した。
(Example 2)
Five kinds of ultraviolet curable conductive resins having different electrical resistivity shown in Table 2 were prepared by dispersing finely powdered ITO in various weight ratios in an ultraviolet curable resin (manufactured by Dainichi Seika Kogyo). Next, as in the case of Example 1, a pair of thicknesses of 0.7 mm and a size of 20 mm × 20 mm on a glass substrate with transparent conductive film (ITO) (7059 glass manufactured by Corning) was applied to the surface of the ultraviolet curable type. The conductive resin was formed by spin coating and dried at 90 ° C. for 5 minutes. Thereafter, a mold member having a striped pattern with a pitch of 3 μm, a convex portion width w 1 of 1 μm, a concave portion width w 2 of 1 μm, and a concave portion depth w 3 of 0.7 μm is applied to the ultraviolet curable conductive material. After pressing the resin and irradiating ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable conductive resin, the mold member is peeled off and dried at 150 ° C. for 1 hour to have a striped fine uneven structure on the surface. A conductive resin layer having a thickness of 1.5 μm was formed.
次に、一対のガラス基板の一方にはビーズ状のスペーサを散布し、他方の基板にはスクリーン印刷法にて所定のパターンでシール材を形成した後、ストライプ状のパターン方向が直交するように、これらの一対の基板を張り合わせギャップが5μmのパネルを作製した。その後、パネル内部を真空脱気した後、注入口を液晶材料(DP−5003、チッソ製)に浸し、大気圧下でパネル全体に液晶を注入し、液晶パネルを作製した。 Next, bead-shaped spacers are dispersed on one of the pair of glass substrates, and after the seal material is formed in a predetermined pattern on the other substrate by a screen printing method, the stripe pattern directions are orthogonal to each other. A panel having a gap of 5 μm was produced by laminating these pair of substrates. Then, after the inside of the panel was vacuum degassed, the inlet was immersed in a liquid crystal material (DP-5003, manufactured by Chisso), and the liquid crystal was injected into the entire panel under atmospheric pressure to produce a liquid crystal panel.
作製した液晶パネルを一対の偏光板下で観察したところ、偏光板が直交配置の場合に光透過による明表示が得られ、偏光板が平行配置の場合に透過光が遮断され暗表示になったことから、これらの液晶配向基板を用いることによって、良好なツイステッド・ネマチック液晶配向が実現していることを確認した。 When the prepared liquid crystal panel was observed under a pair of polarizing plates, a bright display by light transmission was obtained when the polarizing plates were orthogonally arranged, and the transmitted light was blocked and dark display was obtained when the polarizing plates were arranged in parallel. Therefore, it was confirmed that a good twisted nematic liquid crystal alignment was realized by using these liquid crystal alignment substrates.
次に、上記液晶パネルの電圧保持率を、液晶電圧保持率測定装置(東陽テクニカ製VHR−1型)を用いて、ゲート選択時間をQVGA方式に対応したゲート選択時間(69μs)に設定して測定したところ、実施例1の場合と同様に、表2に示したように導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが小さいほど、電圧保持率が高くなった。なお、電圧保持率測定と同時にコントラストの測定も行ったが、導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが小さいほどコントラストも高くなった。 Next, the voltage holding ratio of the liquid crystal panel is set to a gate selecting time (69 μs) corresponding to the QVGA method using a liquid crystal voltage holding ratio measuring device (VHR-1 type manufactured by Toyo Technica). When measured, as in Example 1, the voltage holding ratio increased as the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer decreased as shown in Table 2. Note that the contrast was measured simultaneously with the voltage holding ratio measurement, but the contrast increased as the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer decreased.
したがって、上記導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが小さいほど、パネルに注入された液晶に実効的に大きな電圧がかかり、液晶が十分応答している。表2から、QVGA方式の解像度の場合、サンプルC2において、導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが1.3×108Ωcm以下の場合に電圧保持率がおよそ95%以上となるので、各液晶画素をTFT素子により駆動した場合、良好な表示特性を得ることができる。また、サンプルC2、D2、E2では上記電圧保持率が93%以上となるが、サンプルC2における導電性樹脂層の電気抵抗率(ρAF=1.3×108Ωcm)は、式1の右辺の計算値以下となることが容易に確かめられることから、当該液晶表示装置の導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが式1及び式6の範囲に入っていることがわかる。 Therefore, as the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer is smaller, a larger voltage is effectively applied to the liquid crystal injected into the panel, and the liquid crystal responds sufficiently. From Table 2, in the case of the resolution of the QVGA method, in sample C2, when the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer is 1.3 × 10 8 Ωcm or less, the voltage holding ratio is about 95% or more. When the liquid crystal pixel is driven by a TFT element, good display characteristics can be obtained. In the samples C2, D2, and E2, the voltage holding ratio is 93% or more, but the electrical resistivity (ρ AF = 1.3 × 10 8 Ωcm) of the conductive resin layer in the sample C2 is the right side of the equation 1. Therefore, it can be easily confirmed that the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer of the liquid crystal display device falls within the ranges of the formulas 1 and 6.
1、32 液晶配向基板
2、15 基板
3、16 導電性樹脂層
4 透明導電層
5 凹部
6 凸部
7 カラーフィルタ
11、21、31 液晶表示装置
12、22 液晶駆動基板
13 液晶層
17 薄膜トランジスタ(TFT素子)
18 画素電極
23、33 樹脂配向膜
DESCRIPTION OF
18
Claims (4)
前記の液晶配向基板及び液晶駆動基板の一方又は両方が、基板と、該基板上に設けられた透明導電層と、該透明導電層上に設けられて液晶分子を所定の方向に配向させる導電性樹脂層とを有し、該導電性樹脂層の電気抵抗率ρAFが式1の関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置(式1中、εAFは導電性樹脂層の比誘電率で2以上10以下の範囲であり、εLCは液晶層の比誘電率で2以上10以下の範囲であり、dAFは導電性樹脂層の厚さで0.1μm以上5μm以下の範囲であり、dLCは液晶層の厚さで0.5μm以上10μm以下の範囲であり、Lは液晶表示装置の走査線の本数で2400本以下の範囲である。)。
One or both of the liquid crystal alignment substrate and the liquid crystal driving substrate are a substrate, a transparent conductive layer provided on the substrate, and a conductive property provided on the transparent conductive layer to align liquid crystal molecules in a predetermined direction. A liquid crystal display device characterized in that the electrical resistivity ρ AF of the conductive resin layer satisfies the relationship of Formula 1 (where ε AF is the relative dielectric constant of the conductive resin layer) 2 or more and 10 or less, ε LC is a range of 2 or more and 10 or less in terms of the dielectric constant of the liquid crystal layer, d AF is a range of 0.1 μm or more and 5 μm or less in terms of the thickness of the conductive resin layer, d LC is the thickness of the liquid crystal layer in the range of 0.5 μm or more and 10 μm or less, and L is the number of scanning lines of the liquid crystal display device in the range of 2400 or less.
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JP2016133628A (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 大日本印刷株式会社 | Liquid crystal cell, dimming material, laminated glass, method for manufacturing liquid crystal cell, method for manufacturing dimming material, and mold for manufacturing laminated glass |
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