JP2008197203A - Liquid crystal device, method for manufacturing the same, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶装置、その製造方法、及び電子機器に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal device, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus.
高速応答で動画表示に適した液晶装置として、OCB(Optical Compensated Bend)モードの液晶装置が知られている。OCBモードの液晶装置では動作開始時に初期状態であるスプレイ配向からベンド配向への配向転移が必要であり、かかる初期配向転移の高速化が望まれる。例えば特許文献1では、液晶層中のスペーサ表面に液晶を配向させることで初期転移核を発生しやすくしている。
しかしながら、特許文献1に記載の液晶装置のように、液晶層中のスペーサを初期転移手段として利用する場合には、初期転移手段であるスペーサの周辺で液晶の配向が乱れ、画質が低下してしまうという問題がある。 However, when the spacer in the liquid crystal layer is used as the initial transition means as in the liquid crystal device described in Patent Document 1, the alignment of the liquid crystal is disturbed around the spacer which is the initial transition means, and the image quality is deteriorated. There is a problem of end.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、液晶層をスプレイ配向からベンド配向へ転移させる初期転移操作を高速に行うことができ、表示品質にも優れた液晶装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can perform an initial transition operation for transitioning a liquid crystal layer from a splay alignment to a bend alignment at high speed, and is excellent in display quality. The purpose is to provide.
本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置であって、前記液晶層がナノカーボン物質を含んでいることを特徴とする。
この構成によれば、初期転移操作時に液晶層に含まれるナノカーボン物質の周辺で初期転移核を発生させることができる。これにより、スペーサ等の初期転移手段を設けることなく高速に初期転移操作を行うことができる。また、微細なナノカーボン物質を初期転移手段として利用するため、初期転移手段を設けることによる透過率の低下や、初期転移手段の周辺で生じる液晶の配向乱れによるコントラスト比の低下を抑えることができ、高画質の表示が可能な液晶装置を実現できる。
In order to solve the above-described problems, the liquid crystal device of the present invention is a liquid crystal device that includes a pair of substrates that sandwich a liquid crystal layer and performs display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment. The liquid crystal layer includes a nanocarbon material.
According to this configuration, initial transition nuclei can be generated around the nanocarbon material contained in the liquid crystal layer during the initial transition operation. Thereby, the initial transfer operation can be performed at high speed without providing an initial transfer means such as a spacer. In addition, since a fine nanocarbon material is used as an initial transition means, it is possible to suppress a decrease in transmittance due to the provision of the initial transition means and a decrease in contrast ratio due to liquid crystal orientation disorder around the initial transition means. A liquid crystal device capable of high-quality display can be realized.
前記液晶層中に前記ナノカーボン物質が分散されている構成であってもよい。このような構成とすれば、液晶材料に対してナノカーボン物質を添加するのみで高速な初期転移操作が可能な液晶装置を得ることができる。 The nanocarbon substance may be dispersed in the liquid crystal layer. With such a configuration, it is possible to obtain a liquid crystal device capable of high-speed initial transition operation only by adding a nanocarbon substance to the liquid crystal material.
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層との当接面に、前記ナノカーボン物質が設けられている構成とすることもできる。このような構成とした場合にも、ナノカーボン物質を液晶層中に分散させたものと同様の作用効果が得られる。 The nanocarbon material may be provided on a contact surface of at least one of the pair of substrates with the liquid crystal layer. Even in such a configuration, the same effect as that obtained by dispersing the nanocarbon substance in the liquid crystal layer can be obtained.
前記ナノカーボン物質がカーボンナノホーン又はカーボンナノチューブであることが好ましい。これらのナノカーボン物質を用いることで、高速な初期転移操作と優れた表示品質とを兼ね備えた液晶装置が得られている。 The nanocarbon material is preferably a carbon nanohorn or a carbon nanotube. By using these nanocarbon materials, a liquid crystal device having both a high-speed initial transition operation and excellent display quality has been obtained.
前記ナノカーボン物質の含有量が、前記液晶層に対して0.00001重量%以上0.1重量%以下であることが好ましい。ナノカーボン物質の添加量を上記範囲とすることで、表示品質を大きく低下させることなく初期転移操作を高速化することができる。 The nanocarbon material content is preferably 0.00001 wt% or more and 0.1 wt% or less with respect to the liquid crystal layer. By making the addition amount of the nanocarbon material within the above range, the initial transfer operation can be speeded up without greatly degrading the display quality.
さらに、前記ナノカーボン物質の含有量が、前記液晶層に対して0.0002重量%以上0.02重量%以下であることが好ましい。ナノカーボン物質の添加量を上記範囲とすることで、優れた表示品質が得られまた高速な初期転移操作が可能な液晶装置を実現できる。 Furthermore, the content of the nanocarbon material is preferably 0.0002 wt% or more and 0.02 wt% or less with respect to the liquid crystal layer. By setting the addition amount of the nanocarbon material in the above range, a liquid crystal device capable of obtaining excellent display quality and performing a high-speed initial transfer operation can be realized.
また本発明の液晶装置は、液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側に、ナノカーボン物質を含む配向膜が形成されていることを特徴とする。
このような構成とした場合にも、配向膜の表層部に位置するナノカーボン物質の周辺に初期転移核を発生させることができるので、初期転移操作を高速化することができる。またナノカーボン物質が微小であることから、表示品質への影響も最小限に抑えることができる。
The liquid crystal device of the present invention is a liquid crystal device that includes a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer and performs display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment. An alignment film containing a nanocarbon material is formed on at least one of the substrates on the liquid crystal layer side.
Even in such a configuration, initial transition nuclei can be generated around the nanocarbon material located in the surface layer portion of the alignment film, so that the initial transition operation can be speeded up. In addition, since the nanocarbon material is minute, the influence on display quality can be minimized.
次に、本発明の液晶装置の製造方法は、液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、ナノカーボン物質を含む液状体を塗布する工程と、前記基板上の前記液状体を乾燥させる工程とを有することを特徴とする。
この製造方法によれば、液晶層の基板と接する位置にナノカーボン物質が配された液晶装置を容易に製造することができる。
Next, a method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal device that includes a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer and performs display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment. And it has the process of apply | coating the liquid body containing a nanocarbon substance on at least one board | substrate among a pair of said board | substrates, and the process of drying the said liquid body on the said board | substrate.
According to this manufacturing method, it is possible to easily manufacture a liquid crystal device in which the nanocarbon material is disposed at a position in contact with the substrate of the liquid crystal layer.
また本発明の液晶装置の製造方法は、液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、配向膜の形成材料とナノカーボン物質とを含む液状体を前記基板の表面に塗布し、前記液状体を固化させて前記ナノカーボン物質を含む前記配向膜を形成することを特徴とする。
この製造方法によれば、配向膜中にナノカーボン物質が分散された配向膜を備える液晶装置を容易に製造することができる。
The method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention is a method for manufacturing a liquid crystal device comprising a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer and performing display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment. The liquid material including the alignment film forming material and the nanocarbon material is applied to the surface of the substrate on at least one of the pair of substrates, and the liquid material is solidified to include the nanocarbon material. The alignment film is formed.
According to this manufacturing method, a liquid crystal device including an alignment film in which a nanocarbon substance is dispersed in the alignment film can be easily manufactured.
本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、初期転移操作に起因する表示不良の発生を効果的に防止でき、高画質で高速応答の表示が可能な表示部を備えた電子機器となる。 An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal device according to the present invention described above. According to this configuration, it is possible to effectively prevent display failure due to the initial transfer operation, and to provide an electronic device including a display unit capable of displaying a high-quality and high-speed response.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In each drawing used in the following description, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size.
(第1の実施形態)
図1(a)は本実施形態の液晶装置を示す平面図、図1(b)は図1(a)のH−H’線に沿う断面図である。図2は液晶装置を示す等価回路図、図3はサブ画素領域の平面構成図、図4は図3のA−A’線に沿う液晶装置の断面図である。図5は液晶分子の配向状態を示す概略図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a plan view showing the liquid crystal device of the present embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing the liquid crystal device, FIG. 3 is a plan view of the subpixel region, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid crystal device along the line AA ′ in FIG. FIG. 5 is a schematic view showing the alignment state of liquid crystal molecules.
本実施形態の液晶装置100は、アクティブマトリクス方式の透過型液晶装置であって、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光に対応する3個のサブ画素で1個の画素を構成するものである。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」、3個のサブ画素により形成される表示領域を「画素領域」と称する。
なお、以下の実施形態では透過型液晶装置を構成する場合について説明するが、本発明は反射型や半透過反射型の液晶装置にも問題なく適用することができる。
The
In the following embodiments, a case where a transmissive liquid crystal device is configured will be described. However, the present invention can also be applied to a reflective or transflective liquid crystal device without any problem.
液晶装置100は、図1に示すように、素子基板(第1の基板)10と、素子基板10に対向配置された対向基板(第2の基板)20と、素子基板10及び対向基板20に挟持された液晶層50とを備えている。また、液晶装置100は、素子基板10及び対向基板20をシール材52によって貼り合わせており、液晶層50をシール材52で区画された領域内に封止している。シール材52の内周に沿って周辺見切り53が形成されており、周辺見切り53に囲まれた平面視(対向基板20側から素子基板10を見た状態)で矩形状の領域を画像表示領域10aとしている。また液晶装置100は、シール材52の外側領域に設けられたデータ線駆動回路101及び走査線駆動回路104と、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104と導通する接続端子102と、走査線駆動回路104同士を接続する配線105とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
液晶装置100の画像表示領域10aには、図2に示すように、複数のサブ画素領域が平面視マトリクス状に配列されている。各々のサブ画素領域に対応して、画素電極9と、画素電極9をスイッチング制御するTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)30とが設けられている。画像表示領域10aにはまた、複数のデータ線6aと走査線3aとが格子状に延びて形成されている。
In the
TFT30のソースにデータ線6aが電気的に接続されており、ゲートには走査線3aが電気的に接続されている。TFT30のドレインは画素電極9と電気的に接続されている。データ線6aは図1に示したデータ線駆動回路101に接続されており、データ線駆動回路101から供給される画像信号S1、S2、…、Snを各サブ画素領域に供給する。走査線3aは図1に示した走査線駆動回路104に接続されており、走査線駆動回路104から供給される走査信号G1、G2、…、Gmを各サブ画素領域に供給する。
データ線駆動回路101からデータ線6aに供給される画像信号S1〜Snは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線6a同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路104は、走査線3aに対して、走査信号G1〜Gmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
The
The image signals S1 to Sn supplied from the data
液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号G1〜Gmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号S1〜Snが、所定のタイミングで画素電極9に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1〜Snは、画素電極9と液晶層50を介して対向配置された後述する共通電極との間で一定期間保持される。
ここで、保持された画像信号S1〜Snがリークするのを防止するため、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量17が接続されている。蓄積容量17は、TFT30のドレインと容量線3bとの間に設けられている。
In the
Here, in order to prevent the held image signals S1 to Sn from leaking, a
次に、液晶装置100の詳細な構成について、図3及び図4を参照して説明する。図3において、平面視でほぼ矩形状のサブ画素領域の長軸方向、画素電極9の長軸方向、並びにデータ線6aの延在方向をX軸方向、サブ画素領域の短軸方向や画素電極9の短軸方向、走査線3a及び容量線3bの延在方向をY軸方向と規定している。
Next, a detailed configuration of the
液晶装置100は、図4に示すように、液晶層50を挟持して対向する素子基板10及び対向基板20と、素子基板10の外側(液晶層50と反対側)に配置された位相差板33及び偏光板36と、対向基板20の外側(液晶層50と反対側)に配置された位相差板34及び偏光板37と、偏光板36の外側に設けられて素子基板10の外面側から照明光を照射する照明装置60とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 4, the
図3に示すように、各々のサブ画素領域には平面視矩形状の画素電極9が形成されている。画素電極9の辺端のうち、長辺の縁に沿ってデータ線6aが延在しており、短辺の縁に沿って走査線3aが延在している。走査線3aの画素電極9側には、走査線3aと平行に延びる容量線3bが形成されている。
As shown in FIG. 3, a
走査線3a上に、スイッチング素子であるTFT30が形成されている。TFT30は、島状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層35と、半導体層35と一部平面的に重なるように配置されたソース電極6b及びドレイン電極32とを備えている。走査線3aは半導体層35と平面的に重なる位置でTFT30のゲート電極として機能する。
A
ソース電極6bは、半導体層35と反対側の端部でデータ線6aと電気的に接続されている。ドレイン電極32は半導体層35と反対側の端部で容量電極31を構成している。容量電極31は容量線3bの平面領域内に配置されており、当該位置に容量電極31と容量線3bとを電極とする蓄積容量17が形成されている。容量電極31の平面領域内に形成された画素コンタクトホール14を介して画素電極9と容量電極31とが電気的に接続されることで、TFT30のドレインと画素電極9とが電気的に導通している。
The source electrode 6 b is electrically connected to the
図4に示す断面構造を見ると、素子基板10と対向基板20との間に封入された液晶層50は、OCBモードで動作する構成となっており、液晶装置100の動作時には、図4及び図5(a)に示すように液晶分子51が概略弓形に配向したベンド配向を呈する。そして、本実施形態の液晶装置では、図4に示すように、液晶層50中にナノカーボン物質54が分散されている。
4, the
ナノカーボン物質54としては、カーボンナノホーン、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、フラーレン、あるいはこれらを複数種類含むものを用いることができる。カーボンナノチューブは単層又は多層のいずれでもよい。これらのうちでも、円錐形状の微細構造を有するカーボンナノホーン、あるいは、管状ないし繊維状の微細構造を有するカーボンナノチューブを用いることが好ましい。
As the
素子基板10は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成された基板本体11を基体として備える。基板本体11の内側(液晶層50側)には、走査線3a及び容量線3bと、走査線3a及び容量線3bを覆うゲート絶縁膜12と、ゲート絶縁膜12を介して走査線3aと対向する半導体層35と、半導体層35と接続されたソース電極6b(データ線6a)、及びドレイン電極32と、ドレイン電極32と接続されるとともにゲート絶縁膜12を介して容量線3bと対向する容量電極31とが形成されている。すなわち、TFT30とこれに接続された蓄積容量17とが基板本体11上に形成されている。
The
TFT30を覆って、TFT30等に起因する基板上の凹凸を平坦化する平坦化膜13が形成されている。平坦化膜13を貫通して容量電極31に達する画素コンタクトホール14が形成されており、画素コンタクトホール14を介して平坦化膜13上に形成された画素電極9と容量電極31とが電気的に接続されている。画素電極9を覆って配向膜18が形成されている。配向膜18は、例えばポリイミドからなるものであり、サブ画素領域の長軸方向(X軸方向)にラビング処理されている。かかる配向膜18により、図3に破線の矢印で示す配向方向18aに沿って液晶分子51が配向するようになっている。
A flattening
対向基板20は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成され基板本体21を基体として備える。基板本体21の内側(液晶層50側)には、各々のサブ画素領域に対応する色種の色材層からなるカラーフィルタ22と、共通電極25と、配向膜29とが積層されている。
The
共通電極25は、ITO等の透明導電材料からなり、複数のサブ画素領域を覆う平面形状である。共通電極25とカラーフィルタ22との間に、カラーフィルタ22上の凹凸を平坦化するための平坦化膜が形成されていてもよい。配向膜29は、例えばポリイミドからなるものであり、共通電極25を覆って形成されている。配向膜29の表面には、図3に実線の矢印29aで示すように、サブ画素領域の長軸方向(X軸方向)にラビング処理されている。かかる配向膜29により、図3に実線の矢印で示す配向方向29aに沿って液晶分子51が配向するようになっている。
The
偏光板36,37は、それらの透過軸が互いにほぼ直交するように配置されている。偏光板36の内面側に設けられた位相差板33、及び偏光板37の内面側に設けられた位相差板34は、透過光に対して略1/4波長の位相差を付与するλ/4位相差板であり、λ/4位相差板とλ/2位相差板とが積層されたものであってもよい。
さらに、偏光板36,37の一方または双方の内側にさらに光学補償フィルムを追加配置してもよい。光学補償フィルムを配置することで、コントラストをさらに向上させることができる。光学補償フィルムとしては、屈折率異方性が負のディスコティック液晶などをハイブリッド配向させた負の一軸性媒体や、屈折率異方性が正のネマチック液晶などをハイブリッド配向させた正の一軸性媒体が挙げられる。さらに、負の一軸性媒体と正の一軸性媒体とを組み合わせたものや、各方向の屈折率がnx>ny>nzである二軸性媒体を用いてもよい。
The
Further, an optical compensation film may be additionally arranged inside one or both of the
以上の構成を備えた本実施形態の液晶装置100では、液晶層50にナノカーボン物質54が分散された構成となっており、かかるナノカーボン物質54がOCBモードの液晶層50における初期配向転移を促進する初期転移手段として機能する。以下に、ナノカーボン物質54が初期転移手段として機能することによる液晶装置100の作用及び効果について説明する。
In the
まず、OCBモードの液晶装置100の初期転移操作について図5を参照して説明する。図5は、OCBモードの液晶分子の配向状態を示す説明図である。
OCBモードの液晶装置では、その初期状態(非動作時)において、図5(b)に示すように液晶分子51がスプレイ状に開いた配向状態(スプレイ配向)になっており、表示動作時には、図5(a)に示すように液晶分子51が弓なりに曲がった配向状態(ベンド配向)になっている。そして、液晶装置100は、表示動作時にベンド配向の曲がり度合いで透過率を変調することで、表示動作の高速応答性を実現する構成となっている。
First, an initial transition operation of the OCB mode
In the OCB mode liquid crystal device, in its initial state (non-operation), the
OCBモードの液晶装置100の場合、電源遮断時における液晶分子の配向状態が図5(b)に示すスプレイ配向であるため、電源投入時にある閾値以上の電圧を液晶分子51に印加することで、図5(b)に示す初期のスプレイ配向から、図5(a)に示す表示動作時のベンド配向に液晶分子の配向状態を転移させる、いわゆる初期転移操作が必要となる。初期転移が十分に行われない場合には、表示不良が生じたり、所望の高速応答性を得られなくなる。
In the case of the
液晶装置100における液晶層50の初期転移操作としては、走査線3aを線順次にONしつつ、画素電極9と共通電極25との間にパルス電圧を印加する方法を用いることができる。
ここで図6は初期転移操作における初期転移手段としてのナノカーボン物質54の作用説明図であり、サブ画素領域のするためのサブ画素領域の平面図である。
As an initial transition operation of the
Here, FIG. 6 is a diagram for explaining the action of the
図4に示したように、本実施形態では、初期転移手段として機能するナノカーボン物質54が液晶層50中に分散されている。かかる液晶装置100において初期転移操作を行うと、図6(a)に示すように、液晶層50中に、局所的に、配向転移の起点となる初期転移核(ベンド核)54bが形成される。初期転移核54bの発生位置は液晶層50中のナノカーボン物質54が存在する位置に対応しており、ナノカーボン物質54の添加量が多くなるほど初期転移核54bの発生数も多くなる。したがって、ナノカーボン物質54は液晶層50中において初期転移核の発生を促進する初期転移手段として機能する。
ナノカーボン物質54の周辺に発生した初期転移核54bからは、図6(b)に示すように、液晶分子がベンド配向したベンド配向領域50bが放射状に周辺に伝播し、やがてサブ画素領域の液晶層全体がベンド配向となって初期転移操作が終了する。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
From the
また、ナノカーボン物質54は微小構造の炭素材料であるため、少量の添加では表示品質にはほとんど影響しない。すなわち、ナノカーボン物質54が不透明であれば表示光が遮光され、またナノカーボン物質54の周辺で液晶の配向乱れが生じることも想定されるが、ナノカーボン物質54のサイズは、初期転移手段として機能させることができるスペーサや電極スリット等に比して極めて小さいため、表示光の損失や、液晶分子の配向乱れによるコントラスト比の低下も抑えることができる。したがって本発明によれば、表示品質を確保しつつ初期転移操作を高速化することができる。また、ナノカーボン物質54は液晶層50中に均一に分散させることができるため、初期転移核を液晶層50中に偏り無く発生させることができ、液晶層50全体を均一に初期転移させることができる。
In addition, since the
なお、ナノカーボン物質54が初期転移手段として機能するのは、以下のような理由によるものと考えられる。
カーボンナノチューブやカーボンナノホーン等のナノカーボン物質54は、個々が微小な構造物であるため、液晶層50中に分散されている状態では、数個から数十個のカーボンナノホーン等が凝集している。このように凝集した構造物と液晶分子51が接すると、構造物中に液晶分子51が取り込まれたり、構造物の周辺で液晶分子51の配向が乱れたりする。そして、このような液晶層50に対して初期転移のために電圧を印加すると、大部分の液晶分子51は画素電極9と共通電極25とが対向する方向(液晶層の厚さ方向)に配向するものの、カーボンナノホーン等が凝集した構造物からなるナノカーボン物質54に取り込まれた液晶分子51はナノカーボン物質54に阻害されて動きにくいため、周囲の液晶分子51との間で配向が乱れ、その結果、ナノカーボン物質54の周囲に初期転移核54bが生成するものと考えられる。また、ナノカーボン物質54の周囲の液晶分子51がランダムに配向しているとすれば、このランダムに配向した部分で初期転移核54bが発生する。
Note that the
Since each of the
[実施例]
本発明者は、上記第1実施形態の構成について実際に液晶装置を作製し、ナノカーボン物質54の添加により初期転移操作が高速化されることを検証した。また、ナノカーボン物質54の添加量に対する初期転移時間と表示品質との関係についても調査した。
[Example]
The inventor actually manufactured a liquid crystal device for the configuration of the first embodiment, and verified that the addition of the
図1から図4に示した本実施形態の液晶装置100は、液晶層50の構成以外は従来から知られているOCBモードの液晶装置と同様であるため、従来公知の製造方法を用いて容易に製造することができる。すなわち、素子基板10と対向基板20とを貼り合わせているシール材52の内側に液晶を注入する際に、液晶中にカーボンナノチューブやカーボンナノホーン等のナノカーボン物質54を分散させたものを注入することで、液晶装置100を製造することができる。
The
本例では、配向膜18が形成された素子基板10及び配向膜29が形成された対向基板20を用意し、これらの配向膜18,29に対して、素子基板10と対向基板20とを貼り合わせたときにラビング方向が同じ方向となるようにラビング処理を施した。その後、素子基板10と対向基板20とをシール材52を介して貼り合わせて空セルを作製した。セルギャップは5.3μmとした。
次に、正の誘電率異方性を有する液晶材料にカーボンナノホーンを0.002重量%分散させたものを用意し、これを上記の空セルに注入して液晶装置100を得た。
本例で作製した液晶装置100は、初期状態で液晶層50がスプレイ配向となっており、画素電極9と共通電極25との間に5Vの電圧を印加したところ、図6(a)に示したように、液晶層50中に分散されたカーボンナノホーン(ナノカーボン物質54)の周辺から初期転移核(ベンド核)54bが発生した。その後、上記電圧をかけた状態で液晶装置100を観察したところ、図6(b)に示したように、初期転移核54bから周辺に初期転移が伝播し、すべてのサブ画素がベンド配向に転移した。以上の初期転移操作に要した時間は5.4秒であった。
In this example, the
Next, a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy prepared by dispersing 0.002% by weight of carbon nanohorns was prepared and injected into the above empty cell to obtain a
In the
次に、ナノカーボン物質54の添加量による初期転移時間と表示品質との関係を検証するために、表1に示すように、カーボンナノホーンの添加量を0重量%から0.2重量%の範囲で変えた8種類の液晶装置を作製し、それぞれの液晶装置について、初期転移操作にかかる時間と、コントラスト比とを測定した。
Next, in order to verify the relationship between the initial transition time depending on the addition amount of the
表1に示すように、液晶層50に対して0.00001重量%のカーボンナノホーンを添加することで、カーボンナノホーンが添加されていない従来構成(濃度0%)の液晶装置に比して、初期転移時間を10秒以上短縮することができる。
またカーボンナノホーンの添加量を増やすほど初期転移時間は短縮されるが、その一方でコントラスト比は低下しており、カーボンナノホーンを0.2重量%添加したものでは、コントラスト比が350を下回っている。このようにコントラスト比が低下するのは、カーボンナノホーンの添加量を多くするほどカーボンナノホーンが凝集しやすくなり、この凝集物の周囲における液晶の配向乱れに起因する光漏れや不透明な凝集物による透過率の低下が生じるためであると考えられる。
したがって、カーボンナノホーンの好適な添加量としては、表1から、0.00001重量%以上0.1重量%以下である。
As shown in Table 1, by adding 0.00001% by weight of carbon nanohorns to the
In addition, the initial transition time is shortened as the amount of carbon nanohorn added is increased, but the contrast ratio is lowered. On the other hand, when 0.2% by weight of carbon nanohorn is added, the contrast ratio is lower than 350. . Thus, the contrast ratio decreases because the carbon nanohorn is more easily aggregated as the amount of carbon nanohorn added is increased, and light leakage caused by disordered liquid crystal alignment around the aggregate and transmission due to opaque aggregates. This is thought to be due to a decrease in rate.
Therefore, the preferred amount of carbon nanohorn added is 0.00001 wt% or more and 0.1 wt% or less from Table 1.
また、カーボンナノホーンの添加量が0.0002重量%以上0.02重量%以下であれば、初期転移操作時間を10秒程度以下とすることができ、かつ400以上のコントラスト比が得られるためより好ましい。
さらに、カーボンナノホーンを0.002重量%添加したものでは、初期転移時間とコントラスト比の双方で良好な結果が得られた。
Further, if the amount of carbon nanohorn added is 0.0002 wt% or more and 0.02 wt% or less, the initial transition operation time can be set to about 10 seconds or less, and a contrast ratio of 400 or more can be obtained. preferable.
Furthermore, when carbon nanohorn was added in an amount of 0.002% by weight, good results were obtained in both initial transition time and contrast ratio.
なお、本例ではナノカーボン物質54としてカーボンナノホーンを用いた場合について説明したが、カーボンナノホーンに代えてカーボンナノチューブを液晶層50に分散させた液晶装置を本実施例に準じた方法で作製したところ、本実施例と同様にカーボンナノチューブの周辺から初期転移核が発生し、これが周囲に伝播して迅速に初期転移操作を行うことができた。
In addition, although the case where carbon nanohorn was used as the
また、カーボンナノチューブの添加量を0.00001重量%から0.2重量%の範囲で変えて複数の液晶装置を作製し、これらの液晶装置の初期転移時間及びコントラスト比を測定したところ、表1に示したものと同様の結果が得られた。すなわち、液晶層にカーボンナノチューブを0.00001重量%添加することで、初期転移時間を10秒程度高速化することができた。
カーボンナノチューブの添加量を増やすほど初期転移時間は短くなるが、その一方でコントラスト比は低下し、カーボンナノチューブの添加量が0.2重量%では350以上のコントラスト比が得られなくなった。
初期転移時間が10秒程度以下であり、かつ400以上のコントラスト比が得られるカーボンナノチューブ添加量の範囲は、カーボンナノホーンの場合と同様に、0.0002重量%以上0.02重量%以下であった。
Further, a plurality of liquid crystal devices were produced by changing the amount of carbon nanotubes added in the range of 0.00001 wt% to 0.2 wt%, and the initial transition time and contrast ratio of these liquid crystal devices were measured. Results similar to those shown in 1 were obtained. That is, by adding 0.00001% by weight of carbon nanotubes to the liquid crystal layer, the initial transition time could be increased by about 10 seconds.
The initial transition time was shortened as the amount of carbon nanotubes added was increased, but the contrast ratio was lowered. On the other hand, when the amount of carbon nanotubes added was 0.2% by weight, a contrast ratio of 350 or more could not be obtained.
The range of the carbon nanotube addition amount with which the initial transition time is about 10 seconds or less and a contrast ratio of 400 or more is obtained is 0.0002 wt% or more and 0.02 wt% or less, as in the case of carbon nanohorn. It was.
以上詳細に説明したように、本実施形態の液晶装置100によれば、液晶層50にナノカーボン物質54を分散させたことで、高速かつ均一な初期転移操作が可能であり、立ち上がり動作が迅速で高画質の液晶装置を実現できる。また、低電圧で初期転移核を容易に形成できるため、TFT30の耐圧や電源構成に変更を加える必要が無く、消費電力も低減できる。また、液晶層50以外は従来公知の構成を用いることができるため、極めて容易に製造することができる。
As described above in detail, according to the
また、素子基板10や対向基板20に初期転移操作を高速化するための初期転移手段を設ける必要がないため、初期転移手段を設けることによる開口率の低下が生じず、明るい表示を得ることができる。
ただし、本発明において他の初期転移手段を設けてもよいのは勿論である。このような初期転移手段としては、液晶層50中に配設されたスペーサ、画素電極9等に形成された電極スリット、初期転移核生成用の電極、サブ画素領域又はその周辺に選択的に形成された配向方向の異なる液晶領域等を用いることができる。
Further, since it is not necessary to provide an initial transfer means for speeding up the initial transfer operation on the
However, it goes without saying that other initial transfer means may be provided in the present invention. As such an initial transition means, a spacer disposed in the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図7及び図8を参照して説明する。
図7は、本実施形態の液晶装置200の概略断面図である。図8は、液晶装置200の製造方法を説明するための工程図である。
なお、本実施形態の液晶装置は、液晶層50におけるナノカーボン物質54の位置が異なる以外は先の第1実施形態と同様の構成である。したがって、図7及び図8において先の第1実施形態と同様の構成要素には共通の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the
The liquid crystal device of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the position of the
図7に示すように、本実施形態の液晶装置200は、素子基板10と対向基板20との間に液晶層50を挟持した構成を備える。そして、本実施形態の液晶装置200では、液晶層50に含まれるナノカーボン物質54が、液晶層50と接する配向膜18,29の表面に付着している。
As shown in FIG. 7, the
このように、ナノカーボン物質54は、配向膜18,29に付着している構成であってもよい。かかる構成においても、画素電極9と共通電極25との間に例えば5Vの電圧を印加すると、ナノカーボン物質54の周辺に初期転移核が発生し、かかる初期転移核を起点として初期転移が周囲に伝播して初期転移操作が成される。
したがって本実施形態の液晶装置200においても、先の第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
As described above, the
Therefore, also in the
本実施形態の液晶装置200を製造する場合、まず、図8(a)に示すように、配向膜18が形成された素子基板10上に、水やアルコール等の分散媒にナノカーボン物質54を分散させた液状体140を塗布する。液状体140の塗布方法は特に限定されず、スピンコート法や印刷法、インクジェット法などを用いることができる。またナノカーボン物質54を分散させる分散媒として、配向膜用の表面処理剤(シランカップリング剤液等)を用いることもできる。
When manufacturing the
そして、図8(b)に示すように、真空乾燥や加熱処理により液状体140から分散媒を除去して乾燥させ、ナノカーボン物質54を配向膜18上に付着させる。また対向基板20についても同様の工程で配向膜29上にナノカーボン物質54を付着させる。
Then, as shown in FIG. 8B, the dispersion medium is removed from the
このようにして得られた素子基板10と対向基板20とをシール材52を介して貼り合わせ、シール材52の内側に液晶を注入することで、図7に示した液晶装置200を製造することができる。本実施形態の場合、配向膜18,29上にあらかじめナノカーボン物質54が配されているので、注入する液晶には通常のものを用いることができる。
7 is manufactured by bonding the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について、図9及び図10を参照して説明する。
図9は、本実施形態の液晶装置300の概略断面図である。図10は、液晶装置300の製造方法を説明するための工程図である。
なお、本実施形態の液晶装置は、液晶層50及び配向膜の構成が異なる以外は先の第1実施形態と同様である。したがって、図9及び図10において先の第1実施形態と同様の構成要素には共通の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the
The liquid crystal device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configurations of the
図9に示すように、本実施形態の液晶装置300は、素子基板10と対向基板20との間に液晶層50を挟持した構成を備える。そして、本実施形態の液晶装置300では、液晶層50と接する配向膜として、ナノカーボン物質54が添加された配向膜18A、配向膜29Aが、素子基板10及び対向基板20上にそれぞれ形成されている。液晶層50を構成する液晶にはナノカーボン物質54は添加されていない。
As shown in FIG. 9, the
このように、ナノカーボン物質54は、配向膜18A,29A中に分散されている構成であってもよい。かかる構成においても、画素電極9と共通電極25との間に例えば5Vの電圧を印加することで、配向膜18A、29Aの表面に露出ないし近接しているナノカーボン物質54の周辺に初期転移核を発生させることができ、かかる初期転移核を起点として初期転移を周囲に伝播させて初期転移操作を行うことができる。
したがって本実施形態の液晶装置300においても、先の第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
As described above, the
Therefore, also in the
本実施形態の液晶装置300を製造する場合、まず、図10(a)に示すように、画素電極9が形成された素子基板10上に、配向膜形成用の液体材料にナノカーボン物質54を分散させた液状体180を塗布する。液状体180の塗布方法は特に限定されず、スピンコート法や印刷法、インクジェット法などを用いることができる。
When manufacturing the
そして、図10(b)に示すように、真空乾燥や加熱処理により液状体180を固化させることで、内部にナノカーボン物質54が分散した配向膜18Aを素子基板10上に形成することができる。また対向基板20についても同様の工程でナノカーボン物質54が分散した配向膜29Aを形成することができる。
Then, as shown in FIG. 10B, the
このようにして得られた素子基板10と対向基板20とをシール材52を介して貼り合わせ、シール材52の内側に液晶を注入することで、図7に示した液晶装置200を製造することができる。本実施形態の場合、配向膜18A,29Aにあらかじめナノカーボン物質54が分散されているので、注入する液晶には通常のものを用いることができる。
7 is manufactured by bonding the
なお、本実施形態では、初期転移手段として機能するのは配向膜18A、29Aの表層部に位置するナノカーボン物質54であるため、配向膜18A、29Aに対するナノカーボン物質54の添加量は、配向膜形成時に表層部に配されるナノカーボン物質54の割合に応じて調整することが好ましい。
In this embodiment, since the
(電子機器)
以上のような構成の本発明に係る液晶装置は、例えば図11に示すような携帯電話機1300の表示部1301として用いることができる。携帯電話機1300は、複数の操作ボタン1302、受話口1303、送話口1304及び上記表示部1301を筐体に備えた構成である。
携帯電話機1300によれば、初期転移操作が短時間で確実に行われるので、表示不良のない高速応答の表示を得ることができるものとなっている。
さらに本発明の液晶装置を備える電子機器としては、携帯電話機に限らず、PDA(Personal Digital Assistant:携帯情報端末機)やパーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、カーナビゲーション装置、ヘッドアップディスプレイ、デジタルビデオカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ページャ、電子手帳、電卓、電子ブックやプロジェクタ、ワードプロセッサ、テレビ電話機、POS端末、タッチパネルを備える機器、照明装置などのような他の電子機器であってもよい。
(Electronics)
The liquid crystal device according to the present invention having the above configuration can be used as a
According to the
Further, the electronic device including the liquid crystal device of the present invention is not limited to a mobile phone, but a PDA (Personal Digital Assistant), a personal computer, a notebook personal computer, a workstation, a digital still camera, an in-vehicle monitor, Car navigation system, head-up display, digital video camera, television receiver, viewfinder type or monitor direct-view type video tape recorder, pager, electronic organizer, calculator, electronic book or projector, word processor, video phone, POS terminal, touch panel It may be another electronic device such as a device including a lighting device or a lighting device.
100,200,300 液晶装置、10 素子基板、20 対向基板、18,18A,29,29A 配向膜、50 液晶層、50b ベンド配向領域、51 液晶分子、54 ナノカーボン物質、54b 初期転移核(ベンド核) 100, 200, 300 liquid crystal device, 10 element substrate, 20 counter substrate, 18, 18A, 29, 29A alignment film, 50 liquid crystal layer, 50b bend alignment region, 51 liquid crystal molecule, 54 nanocarbon material, 54b initial transition nucleus (bend) Nuclear)
Claims (10)
前記液晶層がナノカーボン物質を含んでいることを特徴とする液晶装置。 A liquid crystal device comprising a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and performing display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment,
The liquid crystal device, wherein the liquid crystal layer contains a nanocarbon material.
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側に、ナノカーボン物質を含む配向膜が形成されていることを特徴とする液晶装置。 A liquid crystal device comprising a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and performing display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment,
An alignment film containing a nanocarbon material is formed on at least one of the pair of substrates on the liquid crystal layer side.
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、ナノカーボン物質を含む液状体を塗布する工程と、前記基板上の前記液状体を乾燥させる工程と
を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。 A manufacturing method of a liquid crystal device comprising a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and performing display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment,
A method of manufacturing a liquid crystal device, comprising: applying a liquid material containing a nanocarbon material on at least one of the pair of substrates; and drying the liquid material on the substrate. .
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板上に、配向膜の形成材料とナノカーボン物質とを含む液状体を塗布し、前記液状体を固化させて前記ナノカーボン物質を含む前記配向膜を形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。 A manufacturing method of a liquid crystal device comprising a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and performing display by changing the alignment state of the liquid crystal layer from splay alignment to bend alignment,
A liquid material containing an alignment film forming material and a nanocarbon material is applied on at least one of the pair of substrates, and the liquid material is solidified to form the alignment film containing the nanocarbon material. A method of manufacturing a liquid crystal device.
Priority Applications (1)
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2007
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