JP2009109689A - Semi-transmissive liquid crystal display and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に係り、特に、位相差層を内蔵する半透過型液晶表示装置とその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a transflective liquid crystal display device including a retardation layer and a manufacturing method thereof.
現在、IPS(In Plane Switching)方式やVA(Vertical Alignment)方式等の広視野角の透過型液晶表示装置が各種機器のモニターとして普及しており、応答特性を向上してテレビとしても使われている。その一方で、携帯電話やデジタルカメラを始めとする携帯型の情報機器にも液晶表示装置が普及している。携帯型情報機器は、最近では表示部を角度可変にしたものが増加しており、斜め方向から観察する場合が多いため広視野角が望まれている。 Currently, transmissive liquid crystal display devices with a wide viewing angle such as IPS (In Plane Switching) and VA (Vertical Alignment) are widely used as monitors for various devices, and are used as TVs with improved response characteristics. Yes. On the other hand, liquid crystal display devices are widely used in portable information devices such as mobile phones and digital cameras. Recently, the number of portable information devices with a variable display portion has been increasing, and a wide viewing angle is desired because observation is often performed from an oblique direction.
携帯型情報機器用の表示装置は、晴天時の屋外から暗い室内までを含む多様な環境下で用いられるため、半透過型であることが要求される。半透過型の液晶表示装置は、1画素内に反射表示部と透過表示部を有する。反射表示部は、反射板を用いて周囲から入射する光を反射して表示を行い、周囲の明るさによらずコントラスト比が一定であるため、晴天時の屋外から室内までの比較的明るい環境下で良好な表示が得られる。一方、透過表示部は、バックライトを用いて表示するもので、環境によらず輝度が一定であるため、屋内から暗室までの比較的暗い環境下で高コントラスト比の表示が得られる。この両者を兼ね備えた半透過型液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗い室内までを含む広範な環境下で高コントラスト比の表示が得られる。 A display device for a portable information device is required to be a transflective type because it is used in various environments including outdoors from a sunny day to a dark room. A transflective liquid crystal display device has a reflective display portion and a transmissive display portion in one pixel. The reflective display unit reflects and displays light incident from the surroundings using a reflector, and the contrast ratio is constant regardless of the ambient brightness, so it is a relatively bright environment from outdoor to indoors in fine weather. Good display is obtained below. On the other hand, the transmissive display unit is displayed using a backlight and has a constant luminance regardless of the environment, so that a display with a high contrast ratio can be obtained in a relatively dark environment from indoors to a dark room. A transflective liquid crystal display device having both of these characteristics can display with a high contrast ratio in a wide range of environments including outdoors from a sunny day to a dark room.
従来から、広視野角の透過表示で知られるIPS方式の液晶表示装置を半透過型にすれば、反射表示と広視野角の透過表示が同時に得られるのではないかと期待されてきた。例えば、特許文献1には半透過型IPS方式の液晶表示装置が記載されている。この半透過型IPS方式の液晶表示装置では、二枚の透明基板の間に液晶層を封止してなる液晶パネルの上側と下側の外面の全面に位相差板を配置する。この位相差板には視角依存性がある。そのため、液晶層の法線方向において液晶層と複数の位相差板の位相差を最適化しても、法線方向から離れるにつれて暗表示のための最適条件から急速に外れる。
Conventionally, it has been expected that a reflective display and a transmissive display with a wide viewing angle can be obtained at the same time if the IPS liquid crystal display device known for transmissive display with a wide viewing angle is made to be a transflective type. For example,
また、非特許文献1は、外部設置の位相差板に替えて、液晶パネル内部に位相差板(位相差層)を内蔵させた場合の設置構造と表示特性を開示する。なお、内蔵の位相差層を有する半透過型IPS方式を全透過型IPS方式と同等の広視野角とするための考察を開示したものとしては、特許文献2がある。
Non-Patent
内蔵位相差層は液晶高分子からなるため、有機高分子フイルムを延伸して作製した従来の外付けの位相差板と比較して分子の配向性が高く、位相差層の△nは外付けの位相差板よりもはるかに大きい。そのため、層厚が数十μmもある外付けの位相差板の対し、液晶高分子を用いて内蔵位相差層とすれば層厚を数μmと大幅に減少させることが可能となる。
半透過型液晶表示装置を構成する液晶パネルの位相差層の形成方法として、主に特許文献2と非特許文献1に開示されている方法がある。図8は、特許文献2に開示されている液晶表示装置の第1基板(カラーフィルター基板)の概略断面図である。また、図9は、図8に示した第1基板の製造プロセスを説明する流れ図である。特許文献2に開示された第1基板は、ガラスを好適とする透明な基板31の主面にブラックマトリクス35で区画されたカラーフィルター45と平坦化層36と位相差層用配向膜37と位相差層38からなる。位相差層形成工程は図9のプロセス4(以下、P−4のように表記)からP−8のステップからなる。
As methods for forming a retardation layer of a liquid crystal panel constituting a transflective liquid crystal display device, there are mainly methods disclosed in
まず、位相差層用配向膜37上に液晶モノマーと光重合開始剤を有機溶剤に溶かしたものを塗布し(P−4)、プリベークして溶剤蒸発後(P−5)、マスク露光して、必要な部分のみ硬化させ、液晶分子が配向膜により配向した透明膜(位相差層)を形成する(P−6)。さらに、未硬化の部分を溶かすために有機現像し(P−7)、残留溶剤を蒸発させるためにベークを行う(P−8)。
First, a liquid crystal monomer and a photopolymerization initiator dissolved in an organic solvent are applied on the
図10は、非特許文献1に開示されている液晶表示装置の第1基板(カラーフィルター基板)の概略断面図である。また、図11は、図10に示した第1基板の製造プロセスを説明する流れ図である。非特許文献1の構造は、基板31の主面にはブラックマトリクス35で区画されたカラーフィルター45と平坦化層36と位相差層用配向膜37と位相差層38もしくは位相差機能を消失させた透明層100からなる。位相差層形成工程は図11のP−4からP−6およびP−20のステップからなる。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the first substrate (color filter substrate) of the liquid crystal display device disclosed in Non-Patent
まず、液晶モノマーと光重合開始剤を有機溶剤に溶かしたものを塗布し(P−4)、プリベークして溶剤蒸発後(P−5)、マスク露光して、必要な部分のみ硬化させ、液晶分子が配向膜により配向した透明膜(位相差層)を形成する(P−6)。さらに、液晶分子の液晶相−等方相転移温度以上に加熱し、未硬化部分の液晶モノマーが等方相となった状態で全面露光し、未硬化部分を硬化させ、位相差機能が消失した透明層を形成する(P−20)。 First, a liquid crystal monomer and a photopolymerization initiator dissolved in an organic solvent are applied (P-4), pre-baked and evaporated (P-5), exposed to a mask, and only necessary portions are cured. A transparent film (retardation layer) in which molecules are aligned by the alignment film is formed (P-6). Furthermore, the liquid crystal molecules are heated to a temperature higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature, and the entire surface is exposed in a state where the liquid crystal monomer in the uncured portion is in the isotropic phase, the uncured portion is cured, and the retardation function is lost. A transparent layer is formed (P-20).
開示されている製造方法では、それぞれ上記したようなステップが位相差層形成に必要である。本発明の目的は、位相差材料を改良することで、位相差層形成工程を簡略化した半透過型液晶表示装置を提供することにある。 In the disclosed manufacturing method, the steps as described above are necessary for forming the retardation layer. An object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display device in which a retardation layer forming process is simplified by improving a retardation material.
上記課題を解決するための本発明の手段を典型例で説明すると、以下のとおりである。本発明は、ここで記述される手段に限定されないことはいうまでもない。 A typical example of the means of the present invention for solving the above problems will be described as follows. Of course, the present invention is not limited to the means described herein.
本発明の半透過型液晶表示装置は、遮光パターンと、前記遮光パターン上に形成された位相差用配向膜と、前記位相差用配向膜上に形成された透明有機膜と、前記透明有機膜上に形成された絶縁膜を主面上に形成された第1の基板と、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極を主面上に形成した第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に液晶配向膜を介して挟持される液晶層を備える。 The transflective liquid crystal display device of the present invention includes a light shielding pattern, a retardation alignment film formed on the light shielding pattern, a transparent organic film formed on the retardation film, and the transparent organic film. A first substrate having an insulating film formed thereon formed on a main surface, a thin film transistor, a second substrate having a pixel electrode driven by the thin film transistor formed on the main surface, and the first substrate And a liquid crystal layer sandwiched through a liquid crystal alignment film.
本発明では、上記の透明有機膜が液晶分子であり、かつ該液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された第一領域と、前記位相差用配向膜により配向されない第二領域とに分かれている。この透明有機膜には、ヨードニウム塩とスルホニウム塩とパーオキサイド系の少なくとも一つの化合物もしくは分解物を含ませ、その濃度は透明有機膜に対して、硬化性を確保するために0.05重量%を下限とし、透明有機膜の表面状態や透明性など膜質を維持するために15重量%を上限とするのが望ましい。 In the present invention, the transparent organic film is a liquid crystal molecule, and the liquid crystal molecule is divided into a first region where the liquid crystal molecules are aligned by the retardation film and a second region where the liquid crystal molecules are not aligned by the retardation film. ing. The transparent organic film contains at least one compound or decomposition product of an iodonium salt, a sulfonium salt, and a peroxide, and the concentration thereof is 0.05% by weight to ensure curability with respect to the transparent organic film. In order to maintain the film quality such as the surface state and transparency of the transparent organic film, the upper limit is preferably 15% by weight.
また、上記透明有機膜が、ヨードニウム塩もしくはスルホニウム塩の化合物もしくは分解物を含む場合、透明有機膜中にヨウ素とフッ素、又は硫黄とフッ素の元素が含まれることになる。この化合物の分子量を考慮すると、前記の濃度定義により、透明有機膜は、上記フッ素を250ppm以上且つ16000ppm以下の濃度で含むことが望ましい。また、透明有機膜は、上記ヨウ素を250ppm以上且つ30000ppm以下の濃度で含むことが望ましい。そして、透明有機膜は、上記硫黄元素を150ppm以上且つ20000ppm以下の濃度で含むことが望ましい。 Moreover, when the said transparent organic film | membrane contains the compound or decomposition product of an iodonium salt or a sulfonium salt, the element of iodine and a fluorine or sulfur and a fluorine will be contained in a transparent organic film | membrane. Considering the molecular weight of this compound, the transparent organic film preferably contains the fluorine at a concentration of 250 ppm or more and 16000 ppm or less according to the concentration definition. The transparent organic film preferably contains the iodine at a concentration of 250 ppm to 30000 ppm. The transparent organic film preferably contains the above sulfur element at a concentration of 150 ppm or more and 20000 ppm or less.
本発明の半透過型液晶表示装置の製造方法の典型例は以下のとおりである。すなわち、第1の基板に遮光パターンを形成し、この遮光パターン上に位相差用配向膜を形成する。この位相差用配向膜の上に紫外光照射によって重合開始種を発生する光重合開始剤と加熱によって重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子を含む液膜、もしくは紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子を含む液膜を形成する。 A typical example of the manufacturing method of the transflective liquid crystal display device of the present invention is as follows. That is, a light shielding pattern is formed on the first substrate, and a phase difference alignment film is formed on the light shielding pattern. A liquid film containing a liquid crystal molecule having a reactive site and a photopolymerization initiator that generates a polymerization initiating species by irradiation with ultraviolet light and a polymerization initiating species by heating on the alignment film for retardation, or A liquid film containing liquid crystal molecules having a reactive site and a thermal polymerization initiator that generates a polymerization initiating species by both ultraviolet light irradiation and heating is formed.
上記液膜に選択的に紫外光を照射し、液晶分子が位相差膜用配向膜により配向した透明膜(位相差層)を形成する。その後、液晶性モノマーの液晶相−等方相転移温度よりも高く、かつ重合開始剤が熱によって重合が開始する濃度の重合開始種を発生する温度に基板を加熱して未効果部分の液膜を硬化させ、液晶分子が配向膜により配向していない透明膜を形成する。この透明膜上に絶縁膜を形成する。 The liquid film is selectively irradiated with ultraviolet light to form a transparent film (retardation layer) in which liquid crystal molecules are aligned by the alignment film for retardation film. Thereafter, the substrate is heated to a temperature higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystalline monomer and the polymerization initiator generates a polymerization initiating species at a concentration at which polymerization is initiated by heat, and the liquid film of the ineffective portion Is cured to form a transparent film in which liquid crystal molecules are not aligned by the alignment film. An insulating film is formed on this transparent film.
本発明により、IPS方式やVA方式など液晶駆動方式に係らず、位相差層を内蔵した半透過型液晶表示装置における位相差層の特性が向上し、その形成プロセスが簡略化され、製造コストや製造に伴う環境負荷が低減される。 The present invention improves the characteristics of the retardation layer in the transflective liquid crystal display device incorporating the retardation layer, regardless of the liquid crystal driving method such as the IPS method and the VA method, simplifies the formation process, The environmental burden associated with manufacturing is reduced.
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings of the examples.
図1は、本発明による液晶表示装置の構成する液晶パネルの1画素の概略構成例を説明する平面図である。また、図2は、図1に示した液晶パネルの1画素の概略構成例を説明する図1のA−A’線に沿った断面図である。本実施例の液晶パネルは、第1の基板31と液晶層10と第2の基板32から構成され、第1の基板31と第2の基板32の各主面の対向間隙に液晶層10が扶持される。
FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration example of one pixel of a liquid crystal panel included in a liquid crystal display device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1 for explaining a schematic configuration example of one pixel of the liquid crystal panel shown in FIG. 1. The liquid crystal panel of this embodiment is composed of a
第1の基板31の主面(内面)にはブラックマトリクス35で区画されたカラーフィルター45と平坦化層(第1の保護膜)36と位相差層用配向膜37と位相差層38もしくは位相差機能を消失させた透明層100と位相差層の保護層(第2の保護膜)40、第1の液晶配向膜33を順に積層して有する。
On the main surface (inner surface) of the
位相差層用配向膜37は液晶層組成物からなる位相差層38の形成材料の配向を制御する配向制御能が付与されている。また、第1の液晶配向膜33は表示光制御用の液晶層10の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
The
第2の基板32の主面には、画素を駆動する薄膜トランジスタTFTを有する。薄膜トランジスタTFTは走査配線21と信号配線22および画素電極28に接続されている。この他に共通配線23と共通電極29を有する。ここでは、薄膜トランジスタTFTは逆スタガ型構造であり、そのチャネル部はアモルファスシリコン(a−Si)層25で形成されている。走査配線21と信号配線22は行方向と列方向に交差して二次元のマトリクスを形成しており、薄膜トランジスタTFTは概略その交差部付近に位置している。走査配線23の一部分は、アモルファスシリコン層25の下部に延在し、第1の絶縁層51でアモルファスシリコン層25と隔てられる。この走査配線23の一部分はゲート電極とも呼ばれ、これから第1の絶縁層(ゲート絶縁膜)51を通してアモルファスシリコン層25に電界を印加して、当該アモルファスシリコン層25を流れる電流を制御する。第1の絶縁層は、チャネルを成す半導体材料(本実施例ではシリコン)の酸化膜や窒化膜として形成される。
The main surface of the
共通配線23は走査配線21と平行に配置されており、第2のスルーホール27を通じて共通電極23に接続されている。画素電極28と薄膜トランジスタTFTのソース・ドレイン電極24とは、薄膜トランジスタTFTを覆う第2の絶縁層52を貫いて形成された第1のスルーホール26で結合されている。第2の絶縁層52は、上述した半導体材料の酸化物や窒化物のような無機の絶縁材料、又は樹脂等の有機の絶縁材料で形成される。画素電極28の上には第2の液晶配向膜34があり、液晶層10の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
The
本実施例における第1の基板31は、好適には、イオン性不純物の少ない硼珪酸系ガラスで構成され、厚さは例えば0.5mmである。ブラックマトリクス35で区画されるカラーフィルター45は、赤色、緑色、青色を呈する各部分(カラーサブピクセル)がストライプ状に繰り返して配列されており、各ストライプは信号電極22に平行である。ブラックマトリクス35とカラーフィルター45の形成面の凹凸は樹脂性の平坦化層(第1の保護膜、オーバーコート膜)36で平坦化される。第1の液晶配向膜33は、ポリイミド系ポリマー膜であり、ラビング法で配向処理されている。
The
第2の基板32は、第1の基板31と同様の硼珪酸系ガラスが適しており、厚さは例えば0.5mmである。第2の液晶配向膜34は、第1の液晶配向膜33と同様に、水平配向性のポリイミド系ポリマー膜である。信号配線22と走査配線21と共通配線23は、アルミニウム(Al)やその合金(アルミニウムとネオジムの合金:Al−Nd)、もしくはクロム(Cr)などで形成されており、画素電極28は、インジウムスズ酸化物(インジウム・ティン・オキサイド:ITO)等の透明導電膜が望ましく、共通電極29もITO等の透明導電膜で形成するのが望ましい。
The
画素電極28は走査配線21に対して平行なスリット30を有し、スリット30のピッチは、約4μmである。画素電極28と共通電極29は、層厚が0.5μmの第3の絶縁層53で隔てられており、電圧印加時には画素電極28と共通電極29の間に電界が形成されるが、第3の絶縁層53の影響により電界はアーチ状に歪められて液晶層10中を通過する。このことにより、電圧印加時に液晶層10に配向変化が生じる。上記の数値は本明細書および図面での他の数値も含めてあくまで一例であり、本発明はこの数値に限定されるものではない。第3の絶縁層53も、第2の絶縁層52と同様に、無機又は有機の絶縁材料で形成される。第1乃至第3の絶縁層51〜53は、層間絶縁膜とも呼ばれる。
The
共通配線23は画素電極28と交差する部分で画素電極28内に張り出した構造を有する。図1において、共通配線23が画素電極28と重畳する部分が反射表示部であり、これ以外の画素電極28と共通電極29の重畳部では、バックライトの光を通過して透過表示部となる。図2には、第2の基板32の外側主面(第2の偏光板42が配置される)から液晶パネルに入射し、液晶層10を透過し、且つ第1の基板31の外側主面(第1の偏光板41が配置される)から液晶パネルの外側に出射される「透過光61」の光路と、第1の基板31の外側主面から液晶パネルに入射し、液晶層10を透過して共通配線23の画素電極28の下部に延在した一部分(所謂反射層)で反射されて再び液晶層10を透過し、且つ第1の基板31の外側主面から液晶パネルの外側に出射される「反射光62」の光路が、矢印により夫々例示される。透過表示部と反射表示部では最適な液晶層の層厚が異なるため、境界には段差が生じる。透過表示部と反射表示部の境界を短くするため、境界が画素の短辺に平行になるように透過表示部と反射表示部を配置した。
The
このように、共通配線23等の配線を反射板で兼用すれば製造過程を低減する効果が得られる。共通配線23を高反射率のアルミニウム等で形成すれば、より明るい反射表示が得られる。共通配線23をクロムとし、アルミニウムや銀合金の反射板を別途形成しても同様の効果が得られる。
Thus, if the wiring such as the
液晶層10は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶層組成物である。ここでは、その複屈折は25℃において0.067であり、室温域を含む広い温度範囲においてネマチック相を示す。また、薄膜トランジスタを用いて周波数60Hzで駆動した時の保持期間中において、反射率と透過率を充分に保持してフリッカを生じない高抵抗値を示す。
The
図3は、本発明の実施例1の液晶表示装置を構成する液晶パネルの製造プロセスの説明図である。図3の製造プロセスを図2に示した液晶パネルの構造を参照して説明する。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the liquid crystal panel constituting the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. The manufacturing process of FIG. 3 will be described with reference to the structure of the liquid crystal panel shown in FIG.
第1の基板31の主面にブラックマトリクス35とカラーフィルター45を形成し、その表面を第1の保護膜36で覆って平坦化する(P−1)。
The
次に、位相差層用配向膜37を塗布する(P−2)。
Next, an
次に、位相差層用配向膜37をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する(P−3)。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
Next, the
位相差層用配向膜37は水平配向性であり、位相差層38の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜37の上に、反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーと光重合開始剤および熱重合開始剤を有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する(P−4)。
The retardation
反応性の官能基としてアクリル基(アクリレート)を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例を「化1」「化2」に示す。なお、反応性の官能基はアクリル基でなくとも、重合反応が起こればよいので、エポキシ基などでもよい。
また、光重合開始剤として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製IRGACURE 651、IRGACURE 184、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE 2959、IRGACURE 127、IRGACURE 907、IRGACURE 1300、IRGACURE 369、IRGACURE 379、IRGACURE 1800、IRGACURE 1870、IRGACURE 4265、DAROCUR TPO、IRGACURE 819、IRGACURE 819DW、IRGACURE 784、IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE 754などを挙げることができる。 Further, as photopolymerization initiators, IRGACURE 651, IRGACURE 184, DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE 2959, IRGACURE 127, IRGACURE IR, IRGACURE IR, IRGACURE IR, IRGACURE IR IRGACURE 4265, DAROCUR TPO, IRGACURE 819, IRGACURE 819DW, IRGACURE 784, IRGACURE OX 01, IRGACURE OXE 02, IRGACURE 754, and the like.
また、この位相差材料の有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。 Examples of the organic solvent for the retardation material include propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, methoxybutyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol methyl ethyl ether. be able to.
また、熱重合開始剤の種類として、主に、加熱によってラジカルを発生するものと、加熱によってカチオンを発生するものがある。加熱によってラジカルを発生する熱重合開始剤として、パーオキサイド系の化合物が挙げられる。その例を「化3」に示す。(R1〜R4は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表し、nは1〜10の整数を表す。)
また、加熱によってカチオンを発生する熱重合開始剤として、スルホニウム塩やヨードニウム塩の化合物がある。その例をそれぞれ「化4」「化5」に示す。R1〜R3は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
位相差材料を塗布した後、これを70℃のホットプレートにより3分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する(P−5)。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜37の配向処理方向を向いて配向している。
After applying the phase difference material, it is pre-baked for 3 minutes with a hot plate at 70 ° C. to remove the solvent, thereby forming a transparent liquid film (P-5). This liquid film is oriented in the orientation treatment direction of the retardation
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、前記配向膜により液晶分子が配向した透明膜(位相差層)38を形成する(P−6)。このとき、光重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。一方、露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。また、塗布時の溶液濃度および塗布条件を適宜調整して膜厚を調整し、位相差層38のリタデーションが波長550nmにおいて2分の1波長となるようにする。
The liquid film is selectively irradiated with ultraviolet light using an exposure mask having an opening, and a transparent film (retardation layer) 38 in which liquid crystal molecules are aligned is formed by the alignment film. (P-6). At this time, by irradiating the photopolymerization initiator with ultraviolet light, a polymerization initiating species is generated, the nematic liquid crystal monomer is polymerized and retained while maintaining the alignment, and the liquid crystal molecules are aligned by the alignment film. It becomes a transparent film. On the other hand, the unexposed part maintains the orientation by the orientation control ability of the orientation film and is in an uncured liquid film state. In addition, the film concentration is adjusted by appropriately adjusting the solution concentration and the coating conditions during coating so that the retardation of the
その後、140℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する(P−30)。このときの加熱温度はネマチック液晶モノマーの液晶相‐等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、位相差材料に添加している熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。なお、ラジカルを発生する重合開始剤を用いる時は、窒素雰囲気下などで加熱を行うなど、酸素阻害を受け難い条件下で行うことで、反応性が上がる。 Then, it heats to 140 degreeC or more, the liquid film which was not exposed is hardened, and the transparent film with which the liquid crystal molecule is not oriented is formed (P- 30 ). Since the heating temperature at this time is higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the nematic liquid crystal monomer, the liquid crystal monomer exists in a random orientation without being aligned. At this time, since the heating temperature is equal to or higher than the polymerization start temperature of the thermal polymerization initiator added to the retardation material, a polymerization reaction of the liquid crystal monomer occurs. As a result, the liquid crystal monomer is cured in a random state, so that a transparent film having no phase difference is formed. In addition, when using the polymerization initiator which generate | occur | produces a radical, the reactivity raises by performing on the conditions which are hard to receive oxygen inhibition, such as heating by nitrogen atmosphere.
熱重合開始剤に求められる条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な濃度の重合開始種を発生することが必要になる。また、温度が高すぎると液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。 The conditions required for the thermal polymerization initiator are that the polymerization reaction does not start below the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal monomer, and the concentration required for the polymerization reaction at a temperature above the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature. It is necessary to generate a polymerization initiating species. In addition, since the liquid crystal monomer is decomposed when the temperature is too high, curing must be started at a temperature lower than the decomposition temperature of the liquid crystal monomer.
ここで、図4を用いて熱重合開始剤の半減期について説明する。図4は、重合開始剤の半減期について説明する概略図である。熱重合開始剤は熱エネルギーによって重合開始種を発生する反応を起こす。熱重合開始剤の活性化エネルギーが高いものでも、常温で少しずつ反応する。そのため、重合開始剤の反応性は半減期で表記される。半減期とは初期の分子数に対して、半分の分子が反応するまでの時間のことを示す。たとえば、図4のAの線で示される分子の半減期は10分であり、Bの線で示される分子の半減期は60分である。加熱によって重合開始種が発生する数は、重合開始剤の温度と半減期と濃度などで決まる。 Here, the half-life of the thermal polymerization initiator will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the half-life of the polymerization initiator. The thermal polymerization initiator causes a reaction to generate a polymerization initiating species by thermal energy. Even if the thermal polymerization initiator has a high activation energy, it reacts little by little at room temperature. Therefore, the reactivity of the polymerization initiator is expressed as a half-life. The half-life is the time until half of the molecules react with the initial number of molecules. For example, the half-life of the molecule indicated by the line A in FIG. 4 is 10 minutes, and the half-life of the molecule indicated by the line B is 60 minutes. The number of polymerization initiating species generated by heating is determined by the temperature, half-life and concentration of the polymerization initiator.
本実施例では、70℃のホットプレートで加熱する工程(P−5)で重合反応が開始することを避けるために、熱重合開始剤の70℃での半減期が10分以上であることが望ましい。また、高温にしすぎると液晶分子が分解してしまうので、熱重合開始剤の230℃での半減期が1時間以内であることが望ましい。 In this example, in order to avoid the polymerization reaction starting in the step (P-5) of heating with a hot plate at 70 ° C., the half-life of the thermal polymerization initiator at 70 ° C. should be 10 minutes or more. desirable. Moreover, since liquid crystal molecules are decomposed when the temperature is too high, it is desirable that the half-life of the thermal polymerization initiator at 230 ° C. is within 1 hour.
上記の条件を満たす熱重合開始剤であれば、「化3」「化4」「化5」で示す以外のものでも使用できる。
Any thermal polymerization initiator satisfying the above conditions can be used other than those represented by “
このように、加熱するだけで、未硬化部分を反応させ、位相差機能を持たない透明膜にすることが可能であるので、公知例のように有機現像を行ったり、全面露光をしたりする必要が無く、簡便な装置構成で、簡便なプロセスで行うことができる。 In this way, it is possible to react the uncured portion only by heating to form a transparent film having no retardation function, so that organic development is performed as in known examples, or the entire surface is exposed. This is not necessary, and can be performed with a simple apparatus configuration and with a simple process.
再び、図2及び図3を参照して、液晶パネルの製造プロセスを説明する。位相差層38の上に透明な有機層を塗布して第2の保護層40とする(P−9)。この保護層40は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
Again, with reference to FIG.2 and FIG.3, the manufacturing process of a liquid crystal panel is demonstrated. A transparent organic layer is applied on the
位相差層38に△nが液晶層の2倍よりも大きいものを用いると、位相差層38のリタデーションを2分の1波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層38だけでは反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は4分の1波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に4分の1波長のリタデーション差を確保するために、次に位相差層38上に膜厚調整層39を形成する。第2の保護層40に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層38の上層のみに膜厚調整層39を形成する(P−10)。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する(P−11)。
If the
第1の基板31の主面最上層に第1の液晶配向膜33を、第2の基板32の主面最上層に第2の液晶配向膜34を塗布し、所定の角度でラビング処理(P−12)した後に、第1の基板31と第2の基板32の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層10を封入する(P−13)。
The first liquid
最後に、第1の基板31と第2の基板32の外側に第1の偏光板41と第2の偏光板42をそれぞれ配置する。第1の偏光板41と第2の偏光板42の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する(P−14)。
Finally, the first
本実施例では、第1の偏光板41の粘着層43には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層43を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極28と共通電極29における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層43の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
In this embodiment, the light diffusive pressure-
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第1の偏光板41の透過軸と第2の偏光板42の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型IPS方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型IPS方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
In the transmissive display portion of the transflective liquid crystal panel of the present example produced as described above, the transmission axis of the first
本実施例では、IPS方式の位相差内蔵型半透過型液晶パネルについてのパネル構造や製造プロセスについて述べたが、VA方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵型半透過型液晶パネルにおいても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってTFT構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に適切な熱重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。 In the present embodiment, the panel structure and manufacturing process of the IPS type built-in phase difference type transflective liquid crystal panel have been described. However, the present invention also applies to the VA type and other liquid crystal drive type built-in phase difference type transflective liquid crystal panels. The invention can be used. In this case, the TFT structure, color filter pixel structure, retardation layer retardation value, and other panel configurations may differ depending on the liquid crystal drive method. However, by adding an appropriate thermal polymerization initiator to the retardation material. The process of the present invention can be carried out and the effect is exhibited.
本発明の実施例2の半透過型液晶表示装置の構成は前記した実施例1を説明する図1、図2と同様である。実施例2の製造プロセスの流れを図3を参照して説明する。 The configuration of the transflective liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention is the same as that shown in FIGS. 1 and 2 for explaining the first embodiment. The flow of the manufacturing process of Example 2 will be described with reference to FIG.
第1の基板31の主面にブラックマトリクス35とカラーフィルター45を形成し、その表面を第1の保護膜36で覆って平坦化する(P−1)。
The
次に、位相差層用配向膜37を塗布する(P−2)。
Next, an
次に、位相差層用配向膜37をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する(P−3)。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
Next, the
位相差層用配向膜37は水平配向性であり、位相差層38の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜37の上に、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤及び反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーを有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する(P−4)。
The retardation
反応性の官能基にアクリル基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例は実施例1で「化1」「化2」として示したものと同じである。
Examples of nematic liquid crystal monomers having an acrylic group at the molecular terminal as a reactive functional group are the same as those shown as “
また、この位相差材料の有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。 Examples of the organic solvent for the retardation material include propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, methoxybutyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol methyl ethyl ether. Can be mentioned.
また、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤の種類として、スルホニウム塩の化合物がある。その例は「化5」に示したものと同様である。R1〜R3は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
In addition, as a kind of polymerization initiator that generates a polymerization initiating species by both ultraviolet light irradiation and heating, there is a sulfonium salt compound. The example is the same as that shown in “
位相差材料を塗布した後、これを70℃のホットプレートにより3分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する(P−5)。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜37の配向処理方向を向いて配向している。
After applying the phase difference material, it is pre-baked for 3 minutes with a hot plate at 70 ° C. to remove the solvent, thereby forming a transparent liquid film (P-5). This liquid film is oriented in the orientation treatment direction of the retardation
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜(位相差層)38を形成する(P−6)。重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。 A portion of the liquid film corresponding to the reflective display portion is selectively irradiated with ultraviolet light using an exposure mask having an opening, and a transparent film (retardation layer) 38 in which liquid crystal molecules are aligned by the alignment film is formed. Form (P-6). By irradiating the polymerization initiator with ultraviolet light, a polymerization initiating species is generated, the nematic liquid crystal monomer is polymerized and retained while maintaining the alignment, and the liquid crystal molecules become a transparent film aligned by the alignment film. . The unexposed portion maintains the orientation by the orientation control ability of the orientation film and is in an uncured liquid film state.
図5は、重合開始剤の吸収波長について説明する図である。液晶モノマーの吸収スペクトルを図5のaで示したものとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがbであったとすると、液晶モノマーの吸収波長のほうが長いため、紫外光を照射しても、紫外光が液晶モノマーに吸収されて、重合開始剤は紫外光をほとんど吸収できず、重合開始種が発生しにくい。 FIG. 5 is a diagram for explaining the absorption wavelength of the polymerization initiator. When the absorption spectrum of the liquid crystal monomer is shown by a in FIG. 5 and the absorption spectrum of the polymerization initiator is b, the absorption wavelength of the liquid crystal monomer is longer. Light is absorbed by the liquid crystal monomer, and the polymerization initiator can hardly absorb ultraviolet light, and polymerization initiation species are hardly generated.
一方、液晶モノマーの吸収スペクトルをaで示したものとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがcであったとすると、液晶モノマーより重合開始剤の吸収波長のほうが長いため、紫外光を吸収し、重合開始種を効率的に発生することができる。 On the other hand, when the absorption spectrum of the liquid crystal monomer is indicated by a, and the absorption spectrum of the polymerization initiator is c, the absorption wavelength of the polymerization initiator is longer than that of the liquid crystal monomer, and therefore absorbs ultraviolet light. Polymerization initiating species can be generated efficiently.
そのため、前期の「化5」に示したスルホニウム塩のR1〜R3の部分に芳香族性の置換基や共役系を伸ばした置換基を導入したものなど、使用する液晶モノマーの吸収波長より長波長まで伸びたものを選んだ。さらに、この後の工程(P−30)において、熱エネルギーで重合開始種を発生する必要があるので、後述するような温度範囲で重合反応が起こるような重合開始剤を選んだ。
Therefore, the wavelength longer than the absorption wavelength of the liquid crystal monomer to be used, such as those in which aromatic substituents or substituents obtained by extending a conjugated system are introduced into the R1-R3 portion of the sulfonium salt shown in “
一方で、重合開始剤の吸収波長が可視域まで伸びていると、位相差相が着色してしまうため、カラーフィルターとしての色性能が落ちてしまうので望ましくない。ただし、熱退色(ブリーチング)機能を持つ重合開始剤ならば、可視領域に吸収が加熱することで消えるため、問題なく使用できる。 On the other hand, when the absorption wavelength of the polymerization initiator extends to the visible range, the phase difference phase is colored, which is not desirable because the color performance as a color filter is deteriorated. However, a polymerization initiator having a thermal bleaching (bleaching) function can be used without problems because absorption disappears when heated in the visible region.
また、スルホニウム塩の化合物以外にも、パーオキサイド系やヨードニウム塩などのその他の化合物においても吸収波長を最適化することで、本発明に用いることができる。 In addition to the sulfonium salt compounds, other compounds such as peroxides and iodonium salts can be used in the present invention by optimizing the absorption wavelength.
次に、140℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する(P−20)。このときの加熱温度は液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。 Next, it heats to 140 degreeC or more, the liquid film which was not exposed is hardened, and the transparent film in which the liquid crystal molecule is not oriented is formed (P-20). Since the heating temperature at this time is higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal monomer, the liquid crystal monomer exists in a random orientation without being aligned. At this time, since the heating temperature is equal to or higher than the polymerization start temperature of the thermal polymerization initiator, a polymerization reaction of the liquid crystal monomer occurs. As a result, the liquid crystal monomer is cured in a random state, so that a transparent film having no phase difference is formed.
重合開始剤に求められる熱反応性の条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では、重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な重合開始種を発生することが必要になる。また、あまり高い温度だと、液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。そのため、本実施例においても、実施例1と同様、重合開始剤の半減期は70℃で10分以上であり、230℃で1時間以内であることが望ましい。 The thermal reactivity required for the polymerization initiator is that the polymerization reaction does not start below the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal monomer, and the polymerization reaction occurs at a temperature above the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature. It is necessary to generate the polymerization initiating species necessary for the production. Further, if the temperature is too high, the liquid crystal monomer is decomposed, so that curing must be started at a temperature lower than the decomposition temperature of the liquid crystal monomer. Therefore, also in this example, as in Example 1, the half-life of the polymerization initiator is preferably 10 minutes or longer at 70 ° C. and preferably within 1 hour at 230 ° C.
このように、本実施例では、一種類の重合開始剤を液晶モノマーに添加するだけで、光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生するので、実施例1のように複数の重合開始剤を混ぜる必要が無いため、液晶モノマーに対する重合開始剤の濃度を低く抑えることができる。 As described above, in this example, only by adding one kind of polymerization initiator to the liquid crystal monomer, the polymerization initiating species is generated by either light irradiation or heating. Therefore, a plurality of polymerization initiators are used as in Example 1. Therefore, the concentration of the polymerization initiator with respect to the liquid crystal monomer can be kept low.
次に位相差層38の上に透明な有機層を塗布して第2の保護層40とする(P−9)。この保護層40は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
Next, a transparent organic layer is applied on the
位相差層38に△nが液晶層の2倍よりも大きいものを用いると、位相差層38のリタデーションを2分の1波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層38だけでは、反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は4分の1波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に4分の1波長のリタデーション差を確保するために、次に位相差層38上に膜厚調整層39を形成する。第2の保護層40に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層38の上層のみに膜厚調整層39を形成する(P−10)。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する(P−11)。
If the
第1の基板31の主面最上層に第1の液晶配向膜33を、第2の基板32の主面最上層に第2の液晶配向膜34を塗布し、所定の角度でラビング処理(P−12)した後に、第1の基板31と第2の基板32の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層10を封入する(P−13)。
The first liquid
最後に、第1の基板31と第2の基板32の外側に第1の偏光板41と第2の偏光板42をそれぞれ配置する。第1の偏光板41と第2の偏光板42の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する(P−14)。
Finally, the first
本実施例では、第1の偏光板41の粘着層43には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層43を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極28と共通電極29における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層43の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
In this embodiment, the light diffusive pressure-
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第1の偏光板41の透過軸と第2の偏光板42の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型IPS方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型IPS方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
In the transmissive display portion of the transflective liquid crystal panel of this example manufactured as described above, the transmission axis of the first
本実施例では、IPS方式の位相差内蔵の半透過型液晶表示装置についての液晶表示パネル構造や製造プロセスについて説明したが、VA方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵の半透過型液晶パネルにおいても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってTFT構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する適切な重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。 In this embodiment, the liquid crystal display panel structure and manufacturing process of the IPS type transflective liquid crystal display device with built-in phase difference have been described. However, the transflective liquid crystal panel with built-in phase difference of the VA type and other liquid crystal driving methods. The present invention can also be used in In that case, the TFT structure, the pixel structure of the color filter, the retardation value of the retardation layer, and other panel configurations may differ depending on the liquid crystal drive method, but polymerization will start when the retardation material is irradiated with either ultraviolet light or heating. By adding an appropriate polymerization initiator for generating seeds, the process of the present invention can be carried out, and the effect is exhibited.
本発明の実施例3の半透過型液晶表示装置の平面構成は前記した実施例1、2を説明する図1と同様である。図6は、実施例3の断面構造を説明する図1のA−A’線に沿った断面図である。図7は、実施例3の製造プロセスを説明する流れ図である。 The planar configuration of the transflective liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1 for explaining the cross-sectional structure of the third embodiment. FIG. 7 is a flowchart for explaining the manufacturing process of the third embodiment.
第1の基板31の主面(内面)にはブラックマトリクス35で区画されたカラーフィルター45と位相差層用配向膜37と位相差層38もしくは位相差機能を消失させた透明層100と位相差層の保護層(第2の保護膜)40、第1の液晶配向膜33を順に積層して有する。
On the main surface (inner surface) of the
位相差層用配向膜37は液晶層組成物からなる位相差層38の形成材料の配向を制御する配向制御能が付与されている。また、第1の液晶配向膜33は表示光制御用の液晶層10の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
The
第2の基板32の主面には、画素を駆動する薄膜トランジスタTFTを有する。薄膜トランジスタTFTは走査配線21と信号配線22および画素電極28に接続されている。この他に共通配線23と共通電極29を有する。ここでは、薄膜トランジスタTFTは逆スタガ型構造であり、そのチャネル部はアモルファスシリコン(a−Si)層25で形成されている。走査配線21と信号配線22は行方向と列方向に交差して二次元のマトリクスを形成しており、薄膜トランジスタTFTは概略その交差部付近に位置している。
The main surface of the
共通配線23は走査配線21と平行に配置されており、第2のスルーホール27を通じて共通電極23に接続されている。画素電極28と薄膜トランジスタTFTのソース・ドレイン電極24は、第1のスルーホール26で結合されている。画素電極28の上には第2の液晶配向膜34があり、液晶層10の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
The
本実施例における第1の基板31は、好適には、イオン性不純物の少ない硼珪酸系ガラスで構成され、厚さは例えば0.5mmである。ブラックマトリクス35で区画されるカラーフィルター45は、赤色、緑色、青色を呈する各部分(カラーサブピクセル)がストライプ状に繰り返して配列されており、各ストライプは信号電極22に平行である。第1の液晶配向膜33は、ポリイミド系ポリマー膜であり、ラビング法で配向処理されている。
The
第2の基板32は、第1の基板31と同様の硼珪酸系ガラスが適しており、厚さは例えば0.5mmである。第2の液晶配向膜34は、第1の液晶配向膜33と同様に、水平配向性のポリイミド系ポリマー膜である。信号配線22と走査配線21と共通配線23は、アルミニウム(Al)やその合金(アルミニウムとネオジムの合金:Al−Nd)、もしくはクロム(Cr)などで形成されており、画素電極28は、インジウムスズ酸化物(インジウム・ティン・オキサイド:ITO)等の透明導電膜が望ましく、共通電極29もITO等の透明導電膜で形成するのが望ましい。
The
画素電極28は走査配線21に対して平行なスリット30を有し、スリット30のピッチは、約4μmである。画素電極28と共通電極29は、層厚が0.5μmの第3の絶縁層53で隔てられており、電圧印加時には画素電極28と共通電極29の間に電界が形成されるが、第3の絶縁層53の影響により電界はアーチ状に歪められて液晶層10中を通過する。このことにより、電圧印加時に液晶層10に配向変化が生じる。上記の数値は本明細書および図面での他の数値も含めてあくまで一例であり、本発明はこの数値に限定されるものではない。
The
共通配線23は画素電極28と交差する部分で画素電極28内に張り出した構造を有する。図1において、共通配線23が画素電極28と重畳する部分が反射表示部であり、これ以外の画素電極28と共通電極29の重畳部では、バックライトの光を通過して透過表示部となる。透過表示部と反射表示部では最適な液晶層の層厚が異なるため、境界には段差が生じる。透過表示部と反射表示部の境界を短くするため、境界が画素の短辺に平行になるように透過表示部と反射表示部を配置した。
The
このように、共通配線23等の配線を反射板で兼用すれば製造過程を低減する効果が得られる。共通配線23を高反射率のアルミニウム等で形成すれば、より明るい反射表示が得られる。共通配線23をクロムとし、アルミニウムや銀合金の反射板を別途形成しても同様の効果が得られる。
Thus, if the wiring such as the
液晶層10は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶層組成物である。ここでは、その複屈折は25℃において0.067であり、室温域を含む広い温度範囲においてネマチック相を示す。また、薄膜トランジスタを用いて周波数60Hzで駆動した時の保持期間中において、反射率と透過率を充分に保持してフリッカを生じない高抵抗値を示す。
The
図7は、本発明の液晶表示装置の実施例3の構成する液晶パネルの製造プロセスを説明する流れ図である。図7の製造プロセスを図6の液晶パネルの構造を参照して説明する。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a manufacturing process of a liquid crystal
第1の基板31の主面にブラックマトリクス35とカラーフィルター45を形成する(P−1)。
A
次に、位相差層用配向膜37を塗布する(P−2)。
Next, an
次に、位相差層用配向膜37をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する(P−3)。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
Next, the
位相差層用配向膜37は水平配向性であり、位相差層38の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜37の上に、反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーと光重合開始剤および熱重合開始剤を有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する(P−4)。
The retardation
反応性の官能基としてアクリル基(アクリレート)を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例は前記した「化1」「化2」と同じである。なお、反応性の官能基はアクリル基でなくとも、重合反応が起こればよいので、エポキシ基などでもよい。
Examples of nematic liquid crystal monomers having an acrylic group (acrylate) at the molecular end as a reactive functional group are the same as the above-mentioned “
また、光重合開始剤として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製IRGACURE 651、IRGACURE 184、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE 2959、IRGACURE 127、IRGACURE 907、IRGACURE 1300、IRGACURE 369、IRGACURE 379、IRGACURE 1800、IRGACURE 1870、IRGACURE 4265、DAROCUR TPO、IRGACURE 819、IRGACURE 819DW、IRGACURE 784、IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE 754などを挙げることができる。 Further, as photopolymerization initiators, IRGACURE 651, IRGACURE 184, DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE 2959, IRGACURE 127, IRGACURE IR, IRGACURE IR, IRGACURE IR, IRGACURE IR IRGACURE 4265, DAROCUR TPO, IRGACURE 819, IRGACURE 819DW, IRGACURE 784, IRGACURE OX 01, IRGACURE OXE 02, IRGACURE 754, and the like.
また、この位相差材料の有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。 Examples of the organic solvent for the retardation material include propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, methoxybutyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol methyl ethyl ether. be able to.
また、熱重合開始剤の種類として、主に、加熱によってラジカルを発生するものと、加熱によってカチオンを発生するものがある。加熱によってラジカルを発生する熱重合開始剤として、パーオキサイド系の化合物が挙げられる。その例を前記「化3」に示す。R1〜R4は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表し、nは1〜10の整数を表す。
Moreover, there are mainly types of thermal polymerization initiators that generate radicals by heating and those that generate cations by heating. Examples of the thermal polymerization initiator that generates radicals by heating include peroxide compounds. An example of this is shown in “
また、加熱によってカチオンを発生する熱重合開始剤として、スルホニウム塩やヨードニウム塩の化合物がある。その例をそれぞれ前記「化4」「化5」に示す。R1〜R3は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
In addition, as thermal polymerization initiators that generate cations by heating, there are compounds of sulfonium salts and iodonium salts. Examples thereof are shown in the above “
位相差材料を塗布した後、これを70℃のホットプレートにより3分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する(P−5)。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜37の配向処理方向を向いて配向している。
After applying the phase difference material, it is pre-baked for 3 minutes with a hot plate at 70 ° C. to remove the solvent, thereby forming a transparent liquid film (P-5). This liquid film is oriented in the orientation treatment direction of the retardation
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、前記配向膜により液晶分子が配向した透明膜(位相差層)38を形成する(P−6)。このとき、光重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。一方、露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。また、塗布時の溶液濃度および塗布条件を適宜調整して膜厚を調整し、位相差層38のリタデーションが波長550nmにおいて2分の1波長となるようにする。
The liquid film is selectively irradiated with ultraviolet light using an exposure mask having an opening, and a transparent film (retardation layer) 38 in which liquid crystal molecules are aligned is formed by the alignment film. (P-6). At this time, by irradiating the photopolymerization initiator with ultraviolet light, a polymerization initiating species is generated, the nematic liquid crystal monomer is polymerized and retained while maintaining the alignment, and the liquid crystal molecules are aligned by the alignment film. It becomes a transparent film. On the other hand, the unexposed part maintains the orientation by the orientation control ability of the orientation film and is in an uncured liquid film state. In addition, the film concentration is adjusted by appropriately adjusting the solution concentration and the coating conditions during coating so that the retardation of the
その後、140℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する(P−30)。このときの加熱温度はネマチック液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、位相差材料に添加している熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。なお、ラジカルを発生する重合開始剤を用いる時は、窒素雰囲気下などで加熱を行うなど、酸素阻害を受け難い条件下で行うことで、反応性が上がる。 Then, it heats to 140 degreeC or more, the liquid film which was not exposed is hardened, and the transparent film in which the liquid crystal molecule is not oriented is formed (P-30). Since the heating temperature at this time is higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the nematic liquid crystal monomer, the liquid crystal monomer exists in a random orientation without being aligned. At this time, since the heating temperature is equal to or higher than the polymerization start temperature of the thermal polymerization initiator added to the retardation material, a polymerization reaction of the liquid crystal monomer occurs. As a result, the liquid crystal monomer is cured in a random state, so that a transparent film having no phase difference is formed. In addition, when using the polymerization initiator which generate | occur | produces a radical, the reactivity raises by performing on the conditions which are hard to receive oxygen inhibition, such as heating by nitrogen atmosphere.
熱重合開始剤に求められる条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な濃度の重合開始種を発生することが必要になる。また、温度が高すぎると液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。 The conditions required for the thermal polymerization initiator are that the polymerization reaction does not start below the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal monomer, and the concentration required for the polymerization reaction at a temperature above the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature. It is necessary to generate a polymerization initiating species. In addition, since the liquid crystal monomer is decomposed when the temperature is too high, curing must be started at a temperature lower than the decomposition temperature of the liquid crystal monomer.
ここで、実施例1と同様であるが、図4を用いて熱重合開始剤の半減期について説明する。熱重合開始剤は熱エネルギーによって重合開始種を発生する反応を起こす。熱重合開始剤の活性化エネルギーが高いものでも、常温で少しずつ反応する。そのため、重合開始剤の反応性は半減期で表記される。半減期とは初期の分子数に対して、半分の分子が反応するまでの時間のことを示す。たとえば、図4のAの線で示される分子の半減期は10分であり、Bの線で示される分子の半減期は60分である。加熱によって重合開始種が発生する数は、重合開始剤の温度と半減期と濃度などで決まる。 Here, although it is the same as that of Example 1, the half life of a thermal-polymerization initiator is demonstrated using FIG. The thermal polymerization initiator causes a reaction to generate a polymerization initiating species by thermal energy. Even if the thermal polymerization initiator has a high activation energy, it reacts little by little at room temperature. Therefore, the reactivity of the polymerization initiator is expressed as a half-life. The half-life is the time until half of the molecules react with the initial number of molecules. For example, the half-life of the molecule indicated by the line A in FIG. 4 is 10 minutes, and the half-life of the molecule indicated by the line B is 60 minutes. The number of polymerization initiating species generated by heating is determined by the temperature, half-life and concentration of the polymerization initiator.
本実施例では、70℃のホットプレートで加熱する工程(P−5)で重合反応が開始しないように、熱重合開始剤の70℃での半減期が10分以上であることが望ましい。また、高温にしすぎると液晶分子が分解してしまうので、熱重合開始剤の230℃での半減期が1時間以内であることが望ましい。上記の条件を満たす熱重合開始剤であれば、「化3」「化4」「化5」で示す以外のものでも使用できる。
In this example, it is desirable that the half-life of the thermal polymerization initiator at 70 ° C. is 10 minutes or longer so that the polymerization reaction does not start in the step (P-5) of heating with a 70 ° C. hot plate. Moreover, since liquid crystal molecules are decomposed when the temperature is too high, it is desirable that the half-life of the thermal polymerization initiator at 230 ° C. is within 1 hour. Any thermal polymerization initiator satisfying the above conditions can be used other than those represented by “
このように、加熱するだけで、未硬化部分を反応させ、位相差機能を持たない透明膜にすることが可能であるので、公知例のように有機現像を行ったり、全面露光をしたりする必要が無く、簡便な装置構成で、簡便なプロセスで行うことができる。
次に位相差層38の上に透明な有機層を塗布して第2の保護層40とする(P−9)。この保護層40は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
In this way, it is possible to react the uncured portion only by heating to form a transparent film having no retardation function, so that organic development is performed as in known examples, or the entire surface is exposed. This is not necessary, and can be performed with a simple apparatus configuration and with a simple process.
Next, a transparent organic layer is applied on the
位相差層38に△nが液晶層の2倍よりも大きいものを用いると、位相差層38のリタデーションを2分の1波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層38だけでは、反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は4分の1波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に4分の1波長のリタデーション差を確保するために、次に、位相差層38上に膜厚調整層39を形成する。第2の保護層40に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層38の上層のみに膜厚調整層39を形成する(P−10)。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する(P−11)。
If the
第1の基板31の主面最上層に第1の液晶配向膜33を、第2の基板32の主面最上層に第2の液晶配向膜34を塗布し、所定の角度でラビング処理(P−12)した後に、第1の基板31と第2の基板32の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層10を封入する(P−13)。
The first liquid
最後に、第1の基板31と第2の基板32の外側に第1の偏光板41と第2の偏光板42をそれぞれ配置する。第1の偏光板41と第2の偏光板42の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する(P−14)。
Finally, the first
本実施例では、第1の偏光板41の粘着層43には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層43を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極28と共通電極29における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層43の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
In this embodiment, the light diffusive pressure-
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第1の偏光板41の透過軸と第2の偏光板42の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型IPS方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型IPS方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
In the transmissive display portion of the transflective liquid crystal panel of this example manufactured as described above, the transmission axis of the first
本実施例では、IPS方式の位相差内蔵の半透過型液晶表示装置についての液晶表示パネル構造や製造プロセスについて説明したが、VA方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵の半透過型液晶表示装置に対しても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってTFT構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に適切な熱重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。
In this embodiment, the liquid crystal display panel structure and the manufacturing process of the IPS type transflective liquid crystal display device with a built-in phase difference have been described. The invention can also be used for devices. In this case, the TFT structure, color filter pixel structure, retardation layer retardation value, and other panel configurations may differ depending on the liquid crystal drive method. However, by adding an appropriate thermal polymerization initiator to the retardation material. The process of the present invention can be carried out and the effect is exhibited.
本発明の実施例4を図1の平面図と図6の断面図を用い、図7のプロセスの流れを参照して説明する。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the process flow of FIG. 7 using the plan view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG.
先ず、第1の基板31の主面にブラックマトリクス35とカラーフィルター45を形成する(P−1)。
First, the
次に、位相差層用配向膜37を塗布する(P−2)。
Next, an
次に、位相差層用配向膜37をベーク後、ラビングして配向制御能を付与する(P−3)。ここでは、配向制御能を持たせるためにラビングを用いたが、ラビングではなくとも、光配向膜やイオンビーム配向膜、延伸膜など、次に塗布する液晶モノマーが配向すればよい。
Next, the
位相差層用配向膜37は水平配向性であり、位相差層38の遅相軸方向を定める機能を有する。位相差層用配向膜37の上に、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤及び反応性の官能基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーを有機溶媒に溶かしたものに重合度を制御する重合禁止剤と塗布性を向上させるレベリング剤を添加した位相差材料を塗布する(P−4)。
The retardation
反応性の官能基にアクリル基を分子末端に有するネマチック液晶モノマーの例を前記した「化1」「化2」に示す。
Examples of nematic liquid crystal monomers having an acrylic group at the molecular terminal as a reactive functional group are shown in “
また、この位相差材料の有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを挙げることができる。 Examples of the organic solvent for the retardation material include propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, methoxybutyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol methyl ethyl ether. be able to.
また、紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する重合開始剤の種類として、スルホニウム塩の化合物がある。その例を「化5」に示す。R1〜R3は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などから選ばれる置換基を表す。
In addition, as a kind of polymerization initiator that generates a polymerization initiating species by both ultraviolet light irradiation and heating, there is a sulfonium salt compound. An example is shown in “
位相差材料を塗布した後、これを70℃のホットプレートにより3分プリベークして溶剤を除去することで透明な液膜が形成する(P−5)。この液膜は、未硬化の状態でも位相差層用配向膜37の配向処理方向を向いて配向している。
After applying the phase difference material, it is pre-baked for 3 minutes with a hot plate at 70 ° C. to remove the solvent, thereby forming a transparent liquid film (P-5). This liquid film is oriented in the orientation treatment direction of the retardation
この液膜に対し開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部に対応する部分に選択的に紫外光を照射し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜(位相差層)38を形成する(P−6)。重合開始剤に紫外光が照射されることで、重合開始種が発生し、ネマチック液晶モノマーが配向を保持したまま重合して、硬化し、液晶分子が前記配向膜により配向された透明膜となる。露光されていない部分は、配向膜の配向制御能によって配向を保ち、未硬化の液膜状態である。 A portion of the liquid film corresponding to the reflective display portion is selectively irradiated with ultraviolet light using an exposure mask having an opening, and a transparent film (retardation layer) 38 in which liquid crystal molecules are aligned by the alignment film is formed. Form (P-6). By irradiating the polymerization initiator with ultraviolet light, a polymerization initiating species is generated, the nematic liquid crystal monomer is polymerized and retained while maintaining the alignment, and the liquid crystal molecules become a transparent film aligned by the alignment film. . The unexposed portion maintains the orientation by the orientation control ability of the orientation film and is in an uncured liquid film state.
重合開始剤の吸収波長についての概略を図5で説明する。液晶モノマーの吸収スペクトルを図9のaとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがbであったとすると、液晶モノマーの吸収波長のほうが長いため、紫外光を照射しても、紫外光が液晶モノマーに吸収されて、重合開始剤は紫外光をほとんど吸収できず、重合開始種が発生しにくい。 The outline about the absorption wavelength of a polymerization initiator is demonstrated in FIG. If the absorption spectrum of the liquid crystal monomer is a in FIG. 9 and the absorption spectrum of the polymerization initiator is b, the absorption wavelength of the liquid crystal monomer is longer. The polymerization initiator can hardly absorb ultraviolet light, and polymerization initiation species are hardly generated.
一方、液晶モノマーの吸収スペクトルをaとしたとき、重合開始剤の吸収スペクトルがcであったとすると、液晶モノマーより重合開始剤の吸収波長のほうが長いため、紫外光を吸収し、重合開始種を効率的に発生することができる。 On the other hand, when the absorption spectrum of the liquid crystal monomer is a, and the absorption spectrum of the polymerization initiator is c, the absorption wavelength of the polymerization initiator is longer than that of the liquid crystal monomer. Can be generated efficiently.
そのため、「化5」に示したスルホニウム塩のR1〜R3の部分に芳香族性の置換基や共役系を伸ばした置換基を導入したものなど、使用する液晶モノマーの吸収波長より長波長まで伸びたものを選んだ。さらに、この後の工程(P−30)において、熱エネルギーで重合開始種を発生する必要があるので、後述ような温度範囲で重合反応が起こるような重合開始剤を選んだ。
For this reason, the
一方で、重合開始剤の吸収波長が可視域まで伸びていると、位相差相が着色してしまうため、カラーフィルターとしての色性能が落ちてしまうので望ましくない。ただし、熱退色(ブリーチング)機能を持つ重合開始剤ならば、可視領域に吸収が加熱することで消えるため、問題なく使用できる。 On the other hand, when the absorption wavelength of the polymerization initiator extends to the visible range, the phase difference phase is colored, which is not desirable because the color performance as a color filter is deteriorated. However, a polymerization initiator having a thermal bleaching (bleaching) function can be used without problems because absorption disappears when heated in the visible region.
また、スルホニウム塩の化合物以外にも、パーオキサイド系やヨードニウム塩などのその他の化合物においても吸収波長を最適化することで、本発明に用いることができる。 In addition to the sulfonium salt compounds, other compounds such as peroxides and iodonium salts can be used in the present invention by optimizing the absorption wavelength.
次に、140℃以上に加熱し、未露光であった液膜を硬化させ、液晶分子が配向していない透明膜を形成する(P−30)。このときの加熱温度は液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度より高いため、液晶モノマーは配向せずにランダムな向きで存在する。また、このとき加熱温度は、熱重合開始剤の重合開始温度以上なため、液晶モノマーの重合反応が起こる。その結果、液晶モノマーの向きがランダムな状態で硬化するため、位相差を持たない透明膜が形成される。 Next, it heats to 140 degreeC or more, the liquid film which was not exposed is hardened, and the transparent film in which the liquid crystal molecule is not oriented is formed (P-30). Since the heating temperature at this time is higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal monomer, the liquid crystal monomer exists in a random orientation without being aligned. At this time, since the heating temperature is equal to or higher than the polymerization start temperature of the thermal polymerization initiator, a polymerization reaction of the liquid crystal monomer occurs. As a result, the liquid crystal monomer is cured in a random state, so that a transparent film having no phase difference is formed.
重合開始剤に求められる熱反応性の条件としては、液晶モノマーの液晶相−等方相転移温度以下では、重合反応が開始されず、液晶相−等方相転移温度以上の温度で、重合反応に必要な重合開始種を発生することが必要になる。また、あまり高い温度だと、液晶モノマーが分解してしまうので、液晶モノマーの分解温度より低い温度で硬化が始まらなければならない。そのため、本実施例においても、実施例1と同様、重合開始剤の半減期は70℃で10分以上であり、230℃で1時間以内であることが望ましい。 The thermal reactivity required for the polymerization initiator is that the polymerization reaction is not started at a temperature lower than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal monomer, and the polymerization reaction is performed at a temperature higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature. It is necessary to generate the polymerization initiating species necessary for this. Further, if the temperature is too high, the liquid crystal monomer is decomposed, so that curing must be started at a temperature lower than the decomposition temperature of the liquid crystal monomer. Therefore, also in this example, as in Example 1, the half-life of the polymerization initiator is preferably 10 minutes or longer at 70 ° C. and preferably within 1 hour at 230 ° C.
このように、本実施例では、一種類の重合開始剤を液晶モノマーに添加するだけで、光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生するので、実施例1のように複数の重合開始剤を混ぜる必要が無いため、液晶モノマーに対する重合開始剤の濃度を低く抑えることができる。 As described above, in this example, only by adding one kind of polymerization initiator to the liquid crystal monomer, the polymerization initiating species is generated by either light irradiation or heating. Therefore, a plurality of polymerization initiators are used as in Example 1. Therefore, the concentration of the polymerization initiator with respect to the liquid crystal monomer can be kept low.
次に位相差層38の上に透明な有機層を塗布して第2の保護層40とする(P−9)。この保護層40は位相差層の重合反応時の分解物などを遮断するバリア層の役割も果たしている。
Next, a transparent organic layer is applied on the
位相差層38に△nが液晶層の2倍よりも大きいものを用いると、位相差層38のリタデーションを2分の1波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層38だけでは、反射表示部と透過表示部との間のリタデーションの差は4分の1波長よりも小さくなる。そこで、反射表示部と透過表示部に4分の1波長のリタデーション差を確保するために、次に位相差層38上に膜厚調整層39を形成する。第2の保護層40に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて選択的に紫外光を照射する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層38の上層のみに膜厚調整層39を形成する(P−10)。さらにその上に、液晶層のギャップを保つための柱状スペーサを形成する(P−11)。
If the
第1の基板31の主面最上層に第1の液晶配向膜33を、第2の基板32の主面最上層に第2の液晶配向膜34を塗布し、所定の角度でラビング処理(P−12)した後に、第1の基板31と第2の基板32の表示領域に柱状スペーサを介在し、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層10を封入する(P−13)。
The first liquid
最後に、第1の基板31と第2の基板32の外側に第1の偏光板41と第2の偏光板42をそれぞれ配置する。第1の偏光板41と第2の偏光板42の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する(P−14)。
Finally, the first
本実施例では、第1の偏光板41の粘着層43には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層43を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極28と共通電極29における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層43の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
In this embodiment, the light diffusive pressure-
以上のようにして作製した本実施例の半透過型液晶パネルの透過表示部は、第1の偏光板41の透過軸と第2の偏光板42の透過軸は直交し、かつ後者は液晶配向方向に平行である。これは透過型IPS方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型IPS方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
In the transmissive display portion of the transflective liquid crystal panel of the present example produced as described above, the transmission axis of the first
本実施例では、IPS方式の位相差内蔵型半透過型液晶パネルについてのパネル構造や製造プロセスについて述べたが、VA方式やその他の液晶駆動方式の位相差内蔵型半透過型液晶表示装置の表示パネルにおいても本発明を用いることができる。その場合、液晶駆動方式によってTFT構造、カラーフィルターの画素構造、位相差層のリタデーション値やその他のパネル構成などが異なることが考えられるが、位相差材料に紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する適切な重合開始剤を入れることで、本発明のプロセスが実施でき、効果が発揮される。 In this embodiment, the panel structure and the manufacturing process of the IPS type built-in phase difference type transflective liquid crystal panel have been described. However, the display of the VA type and other liquid crystal driving type built-in phase difference type transflective liquid crystal display device is described. The present invention can also be used in a panel. In this case, the TFT structure, color filter pixel structure, retardation layer retardation value, and other panel configurations may differ depending on the liquid crystal drive system, but the retardation material may be polymerized by either ultraviolet light irradiation or heating. By adding an appropriate polymerization initiator for generating seeds, the process of the present invention can be carried out, and the effect is exhibited.
半透過型液晶パネルについて、内蔵位相差層の形成プロセスが簡略化されて製造コストが低減でき。また、その製造に伴う環境負荷が低減される。 For transflective liquid crystal panels, the process of forming the built-in retardation layer can be simplified and manufacturing costs can be reduced. Moreover, the environmental load accompanying the manufacture is reduced.
10…液晶層、21…走査配線、22…信号配線、23…共通配線、25…アモルファスシリコン層、26…スルーホール、27…スルーホール、28…画素電極、29…共通電極、30…スリット、31…第1の基板、32…第2の基板、33…第1の液晶配向膜
34…第2の液晶配向膜、35…ブラックマトリックス、36…オーバーコート膜、37…位相差層用配向膜、38…位相差層、39…膜厚調整層、40…平坦化層、41…第1の偏光板、42…第2の偏光板、43…粘着層、45…カラーフィルター、51…第1の絶縁層、52…第2の絶縁層、53…第3の絶縁層、61…透過光、62…反射光、100…位相差機能を消失させた透明膜。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極を主面上に形成した第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に液晶配向膜を介して挟持される液晶層を備えた半透過型液晶表示装置であって、
前記透明有機膜は液晶分子からなり、かつ該液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された第一領域と、前記位相差用配向膜により配向されない第二領域とに分かれており、
前記透明有機膜には、ヨードニウム塩とスルホニウム塩とパーオキサイド系の少なくとも一つの化合物もしくは分解物を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置。 A light shielding pattern, an alignment film for retardation formed on the light shielding pattern, a transparent organic film formed on the alignment film for retardation, and an insulating film formed on the transparent organic film on a main surface A first substrate formed on
A second substrate having a thin film transistor and a pixel electrode driven by the thin film transistor formed on a main surface;
A transflective liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate via a liquid crystal alignment film,
The transparent organic film is composed of liquid crystal molecules, and is divided into a first region in which the liquid crystal molecules are aligned by the retardation film and a second region in which the liquid crystal molecules are not aligned by the retardation film,
The translucent liquid crystal display device, wherein the transparent organic film contains an iodonium salt, a sulfonium salt, and a peroxide-based compound or decomposition product.
薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極を主面上に形成した第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に液晶配向膜を介して挟持される液晶層を備えた半透過型液晶表示装置であって、
前記透明有機膜は液晶分子からなり、かつ該液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された第一領域と、前記位相差用配向膜により配向されない第二領域とに分かれており、
前記透明有機膜には、ヨウ素とフッ素、または硫黄とフッ素の元素を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置。 A light shielding pattern, a retardation film formed on the light shielding pattern, a transparent organic film formed on the retardation film, and an insulating film formed on the transparent organic film on a main surface A first substrate formed on
A second substrate having a thin film transistor and a pixel electrode driven by the thin film transistor formed on a main surface;
A transflective liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate via a liquid crystal alignment film,
The transparent organic film is composed of liquid crystal molecules, and is divided into a first region in which the liquid crystal molecules are aligned by the retardation film and a second region in which the liquid crystal molecules are not aligned by the retardation film,
The translucent liquid crystal display device, wherein the transparent organic film contains elements of iodine and fluorine or sulfur and fluorine.
前記第1の基板に遮光パターンを形成する第一ステップと、
前記遮光パターン上に位相差用配向膜を形成する第二ステップと、
前記位相差用配向膜上に、紫外光照射によって重合開始種を発生する光重合開始剤と加熱によって重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子とを含む液膜、もしくは紫外光照射と加熱のどちらでも重合開始種を発生する熱重合開始剤と反応性部位を持つ液晶分子とを含む液膜を形成する第三ステップと、
前記前記液膜に選択的に紫外光照射し、前記液晶分子が前記位相差用配向膜により配向された透明有機膜を形成する第四ステップと、
前記液晶分子の液晶相‐等方相転移温度よりも高く、かつ熱重合開始剤が熱によって重合開始濃度の重合開始種を発生する温度に基板を加熱し、前記液晶分子が前記位相差用配向膜により配向されない透明有機膜を形成する第五ステップと、
前記透明有機膜上に絶縁膜を形成する第六ステップと、
を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。 Method for manufacturing transflective liquid crystal display device including first substrate, second substrate, and liquid crystal layer sandwiched between liquid crystal alignment film between first substrate and second substrate Because
A first step of forming a light shielding pattern on the first substrate;
A second step of forming a retardation film on the light shielding pattern;
On the alignment film for retardation, a liquid film containing a photopolymerization initiator that generates a polymerization initiating species by ultraviolet light irradiation, a thermal polymerization initiator that generates a polymerization initiating species by heating, and a liquid crystal molecule having a reactive site, Alternatively, a third step of forming a liquid film containing a thermal polymerization initiator that generates a polymerization initiating species by either ultraviolet light irradiation or heating and a liquid crystal molecule having a reactive site;
A fourth step of selectively irradiating the liquid film with ultraviolet light to form a transparent organic film in which the liquid crystal molecules are aligned by the retardation film;
The substrate is heated to a temperature higher than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature of the liquid crystal molecules and the thermal polymerization initiator generates a polymerization initiation species having a polymerization initiation concentration by heat, and the liquid crystal molecules are aligned for the retardation. A fifth step of forming a transparent organic film that is not oriented by the film;
A sixth step of forming an insulating film on the transparent organic film;
A method of manufacturing a transflective liquid crystal display device, comprising:
前記熱重合開始剤は、加熱することで重合開始種であるラジカルを発生することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。 In claim 3,
The method for producing a transflective liquid crystal display device, wherein the thermal polymerization initiator generates a radical which is a polymerization initiating species by heating.
前記熱重合開始剤は、パーオキサイド系の化合物であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。 In claim 3 or 4,
The method for producing a transflective liquid crystal display device, wherein the thermal polymerization initiator is a peroxide compound.
前記熱重合開始剤は、加熱することで重合開始種であるカチオンを発生することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。 In claim 3,
The method for producing a transflective liquid crystal display device, wherein the thermal polymerization initiator generates a cation that is a polymerization initiating species by heating.
前記熱重合開始剤は、スルホニウム塩、またはヨードニウム塩のいずれかの化合物であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。 In claim 3 or 6,
The method for producing a transflective liquid crystal display device, wherein the thermal polymerization initiator is a compound of either a sulfonium salt or an iodonium salt.
前記熱重合開始剤の半減期が、70℃で10分以上であり、かつ230℃で1時間以内であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。 In any of claims 3 to 7,
A method for producing a transflective liquid crystal display device, wherein the half-life of the thermal polymerization initiator is 10 minutes or more at 70 ° C. and within 1 hour at 230 ° C.
前記熱重合開始剤の濃度が、前記液晶性モノマーに対して0.05重量%以上15重量%以下であることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。 In any of claims 3 to 8,
A method for producing a transflective liquid crystal display device, wherein the concentration of the thermal polymerization initiator is 0.05 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the liquid crystal monomer.
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2007
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