JP6181396B2 - Liquid crystal composition - Google Patents
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Description
本発明は、液晶組成物、高分子/液晶複合体、液晶素子および液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal composition, a polymer / liquid crystal composite, a liquid crystal element, and a liquid crystal display device.
近年、フラットパネルディスプレイが実用化され、従来のブラウン管を用いたディスプレイからの置き換えが進んでいる。フラットパネルディスプレイには、液晶表示素子を有する液晶表示装置をはじめ、エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)を有するEL表示装置や、プラズマディスプレイなどが存在しており、市場においてはこれらが競合している。現在のところ、様々な技術による欠点の克服、生産コストの抑制などにより、液晶表示装置が市場において優位な立場にある。 In recent years, flat panel displays have been put into practical use, and are replacing conventional displays using cathode ray tubes. Flat panel displays include a liquid crystal display device having a liquid crystal display element, an EL display device having an electroluminescence element (EL element), a plasma display, and the like, and these are competing in the market. At present, liquid crystal display devices are in a dominant position in the market by overcoming the drawbacks of various technologies and controlling production costs.
上述の液晶表示装置が、他のフラットパネルディスプレイと比較して劣っている点の一つに、素子の応答速度(表示の切り替え速度)がある。応答速度の欠点を克服すべく、これまでにも様々な技術が提案されてきた。従来の、いわゆるTN(Twisted Nematic)モードと呼ばれる液晶駆動方式を採用する液晶素子では、その応答速度が10ms程度であったが、OCB(Optical Compensated Bend)モードやFLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モードといった方式を用いることで、1ms程度までの応答速度の向上が実現されている。 One of the points that the above-mentioned liquid crystal display device is inferior to other flat panel displays is the response speed of the element (display switching speed). Various techniques have been proposed so far in order to overcome the drawback of response speed. In a conventional liquid crystal element adopting a so-called TN (twisted nematic) mode liquid crystal driving method, the response speed is about 10 ms. The response speed is improved up to about 1 ms by using.
このような液晶の駆動方式と並んで注目される技術として、ブルー相と呼ばれる状態を液晶表示素子に用いる技術がある。ブルー相は、例えばコレステリック相と等方相との間に出現する液晶相で、極めて応答速度が高いという特徴を備えている。このブルー相を用いることで、液晶表示装置の応答時間を1ms以下とすることが可能である。 As a technique that attracts attention along with such a liquid crystal driving method, there is a technique that uses a state called a blue phase for a liquid crystal display element. The blue phase is, for example, a liquid crystal phase that appears between a cholesteric phase and an isotropic phase, and has a feature that the response speed is extremely high. By using this blue phase, the response time of the liquid crystal display device can be set to 1 ms or less.
ブルー相は、発現する温度範囲の狭さが大きな問題となっているが、ブルー相が発現している液晶組成物中に高分子の三次元網目構造を形成することで、ブルー相の発現温度を拡大する手法が報告されている(たとえば特許文献1)。 In the blue phase, the narrow temperature range is a major problem, but by forming a three-dimensional network structure of the polymer in the liquid crystal composition in which the blue phase is expressed, the temperature at which the blue phase appears Has been reported (for example, Patent Document 1).
特許文献1では、液晶組成物中に高分子の三次元網目構造を形成するために、液晶組成物中に重合性のモノマーを添加し、これに紫外線を照射して重合させている。 In Patent Document 1, in order to form a three-dimensional network structure of a polymer in a liquid crystal composition, a polymerizable monomer is added to the liquid crystal composition, and this is polymerized by irradiation with ultraviolet rays.
しかしながら、紫外線を照射してモノマーを重合させるためには、液晶組成物中に、モノマーの他に、紫外線を吸収しモノマーの重合を開始させる、重合開始剤を別に添加する必要があった。そのため、液晶素子の作製工程が増加していた。 However, in order to polymerize the monomer by irradiating with ultraviolet rays, in addition to the monomer, a polymerization initiator that absorbs ultraviolet rays and initiates polymerization of the monomer needs to be added to the liquid crystal composition. Therefore, the manufacturing process of the liquid crystal element has increased.
上記目的を達成するために、本発明の一態様では、重合開始剤の機能を兼ねたモノマーを用いた、液晶組成物を提供することを目的の一とする。 In order to achieve the above object, an object of one embodiment of the present invention is to provide a liquid crystal composition using a monomer that also functions as a polymerization initiator.
本発明の一態様は、ブルー相を発現する液晶材料、および下記一般式(G1)で示される液晶性モノマーを含む液晶組成物である。
但し、一般式(G1)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、X1、X2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、n、mはそれぞれ独立に2乃至20の整数である。 However, in General Formula (G1), R 1 and R 2 each independently represent either hydrogen or a methyl group. In the general formula (G1), X 1 and X 2 each independently represent either hydrogen or a methyl group. In general formula (G1), n and m are each independently an integer of 2 to 20.
また、本発明の別の一態様は、ブルー相を発現する液晶材料、および下記一般式(G2)で示される液晶性モノマーを含む液晶組成物である。
但し、一般式(G2)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G2)中、n、mはそれぞれ独立に2乃至20の整数である。 However, in the general formula (G2), R 1, R 2 represents any one of the independently hydrogen or a methyl group. In general formula (G2), n and m are each independently an integer of 2 to 20.
また、本発明の別の一態様は、ブルー相を発現する液晶材料、および下記一般式(G3)で示される液晶性モノマーを含む液晶組成物である。
但し、一般式(G3)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。 However, in general formula (G3), R < 1 >, R < 2 > represents either hydrogen or a methyl group each independently.
また、上記一般式(G1)、一般式(G2)または一般式(G3)で示される液晶性モノマーは、下記構造式(100)で示される液晶性モノマーを含む液晶組成物である。
また、上記一般式(G1)、一般式(G2)、一般式(G3)で示される液晶性モノマーは、光の吸収端の波長が320nmより大きいことが好ましく、365nmより大きいことがより好ましい。 In the liquid crystalline monomer represented by the general formula (G1), general formula (G2), or general formula (G3), the wavelength of the light absorption edge is preferably larger than 320 nm, and more preferably larger than 365 nm.
また、上記構造式(100)で示される液晶性モノマーは、光の吸収端の波長を365nmより大きくすることができる。 In addition, the liquid crystalline monomer represented by the structural formula (100) can have a wavelength of light absorption edge larger than 365 nm.
また、本発明の別の一態様は、上記において、非液晶性モノマーを含んでいてもよい。また、カイラル剤を含んでいてもよい。 Another embodiment of the present invention may include a non-liquid crystalline monomer in the above. Moreover, the chiral agent may be included.
また、本発明の別の一態様は、上記の液晶性モノマーと、非液晶性モノマーと、ブルー相を発現する液晶材料と、カイラル剤の混合物からなる液晶組成物であってもよい。 Another embodiment of the present invention may be a liquid crystal composition including a mixture of the above liquid crystal monomer, a non-liquid crystal monomer, a liquid crystal material exhibiting a blue phase, and a chiral agent.
また、本発明の別の一態様は、下記の構造(H1)とブルー相を発現する液晶材料を分子内に含む、高分子/液晶複合体である。 Another embodiment of the present invention is a polymer / liquid crystal composite including in its molecule a liquid crystal material that expresses the following structure (H1) and a blue phase.
また、本発明の別の一態様は、上記の高分子/液晶複合体を用いた液晶表示装置である。 Another embodiment of the present invention is a liquid crystal display device using the above polymer / liquid crystal composite.
本発明の一態様により、重合開始剤の機能を兼ねた液晶性モノマーを用いた、液晶組成物を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, a liquid crystal composition using a liquid crystalline monomer that also functions as a polymerization initiator can be provided.
以下、本発明の実施の態様について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する構成において、同一部分及び同様な機能を有する部分については同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and various changes can be made in form and details without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures described below, the same portions and portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.
また、本明細書等において、液晶表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、コネクター、例えばFPC(Flexibleprinted circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て液晶表示装置に含むものとする。また、本明細書等における液晶表示装置としては、液晶特性を利用した電子機器を全て含むものとし、例えば、表示機能を有していない液晶電気光学装置もその範疇に含むものとする。 In this specification and the like, a liquid crystal display device refers to an image display device, a display device, or a light source (including a lighting device). In addition, a connector, for example, a module with a FPC (Flexible Printed Circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package), a module with a printed wiring board at the end of TCP, or a display element with COG ( It is assumed that the liquid crystal display device includes all modules on which an IC (integrated circuit) is directly mounted by a chip on glass (Chip On Glass) method. The liquid crystal display device in this specification and the like includes all electronic devices using liquid crystal characteristics, and includes, for example, a liquid crystal electro-optical device having no display function.
(実施の形態1)
本実施の形態では、高分子安定化ブルー相を発現する液晶組成物、および該液晶組成物を高分子安定化処理(重合)して得られる高分子/液晶複合体について説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a liquid crystal composition that exhibits a polymer-stabilized blue phase and a polymer / liquid crystal composite obtained by polymer stabilization treatment (polymerization) of the liquid crystal composition will be described.
本実施の形態で示す液晶組成物は、ブルー相を発現する液晶材料、非液晶性モノマーおよび液晶性モノマーを含んで構成される。また、これらに加えてカイラル剤を含んでいてもよい。なおモノマーには、液晶性モノマーと、非液晶性モノマーが含まれる。 The liquid crystal composition described in this embodiment includes a liquid crystal material that exhibits a blue phase, a non-liquid crystal monomer, and a liquid crystal monomer. In addition to these, a chiral agent may be included. The monomer includes a liquid crystal monomer and a non-liquid crystal monomer.
ブルー相は、光を実質的に散乱せず且つ光学的に等方的な相である。ブルー相を発現する液晶材料としては、ネマチック性液晶性化合物、スメクチック性液晶性化合物等が挙げられ、ネマチック性液晶性化合物が好ましい。なお、ネマチック性液晶性化合物としては特に制限されず、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、フェニルシクロヘキシル系化合物、ビフェニルシクロヘキシル系化合物、フェニルビシクロヘキシル系化合物、安息香酸フェニル系化合物、シクロヘキシル安息香酸フェニル系化合物、フェニル安息香酸フェニル系化合物、ビシクロヘキシルカルボン酸フェニル系化合物、アゾメチン系化合物、アゾおよびアゾオキシ系化合物、スチルベン系化合物、ビシクロヘキシル系化合物、フェニルピリミジン系化合物、ビフェニルピリミジン系化合物、ピリミジン系化合物、およびビフェニルエチン系化合物等が挙げられる。 The blue phase is an optically isotropic phase that does not substantially scatter light. Examples of the liquid crystal material exhibiting a blue phase include nematic liquid crystalline compounds and smectic liquid crystalline compounds, and nematic liquid crystalline compounds are preferable. The nematic liquid crystalline compound is not particularly limited, and is a biphenyl compound, a terphenyl compound, a phenylcyclohexyl compound, a biphenylcyclohexyl compound, a phenylbicyclohexyl compound, a phenylbenzoate compound, or a cyclohexylphenylbenzoate compound. Compounds, phenyl benzoic acid phenyl compounds, bicyclohexyl carboxylic acid phenyl compounds, azomethine compounds, azo and azooxy compounds, stilbene compounds, bicyclohexyl compounds, phenyl pyrimidine compounds, biphenyl pyrimidine compounds, pyrimidine compounds, And biphenylethyne compounds.
カイラル剤とは、液晶材料にねじれ構造を生じさせるものである。また、カイラル剤の添加量はブルー相を発現する液晶材料の回折波長に影響する。従って、カイラル剤の添加量は、ブルー相を発現する液晶材料の回折波長が可視領域(380〜750nm)外となるように調整するのが好ましい。カイラル剤としては、S−811(メルク社製)、S−1011(メルク社製)、1,4:3,6−ジアンヒドロ−2,5−ビス[4−(n−ヘキシル−1−オキシ)安息香酸]ソルビトール(略称:ISO−(6OBA)2)(みどり化学株式会社製)などを適宜選択して用いることができる。 A chiral agent is one that causes a twisted structure in a liquid crystal material. The amount of chiral agent added affects the diffraction wavelength of a liquid crystal material that exhibits a blue phase. Therefore, it is preferable to adjust the addition amount of the chiral agent so that the diffraction wavelength of the liquid crystal material expressing the blue phase is outside the visible region (380 to 750 nm). As the chiral agent, S-811 (manufactured by Merck), S-1011 (manufactured by Merck), 1,4: 3,6-dianhydro-2,5-bis [4- (n-hexyl-1-oxy) Benzoic acid] sorbitol (abbreviation: ISO- (6OBA) 2 ) (manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.) and the like can be appropriately selected and used.
なお、当該液晶組成物において、ねじれ力の強いカイラル剤を用いる構成は、共焦点レーザー顕微鏡による撮像データにおいて、高分子/液晶複合体の配向に由来する縞模様が観測され、複数の向きの当該縞模様が境界を介さずに隣接して存在する領域が、15μm×15μmに相当する範囲に少なくとも2箇所以上存在する特徴的なテクスチャ(以下、単に特徴的なテクスチャと示す場合がある)を示し、光漏れの少ない高分子/液晶複合体を与えることができるため、好ましい構成である。 Note that, in the liquid crystal composition, a configuration using a chiral agent having a strong twisting force has a stripe pattern derived from the orientation of the polymer / liquid crystal composite in the imaging data by the confocal laser scanning microscope, and the plurality of orientations of the liquid crystal composition. A characteristic texture (hereinafter sometimes simply referred to as a characteristic texture) in which at least two regions where the stripe pattern exists adjacent to each other without a boundary is present in a range corresponding to 15 μm × 15 μm is shown. This is a preferable structure because it can provide a polymer / liquid crystal composite with little light leakage.
非液晶性モノマーは、液晶性を示さず、光によって重合することができるモノマーであって、棒状の分子構造(例えば、ビフェニル基、又はビフェニルシクロヘキシル基等の末端にアルキル基、シアノ基、フッ素などが存在する分子構造など)を有さないモノマーをいう。具体的には、分子構造中にアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、エポキシ基等の重合性基を含むモノマーが挙げられるが、これらに限られるものではない。 A non-liquid crystalline monomer is a monomer that does not exhibit liquid crystallinity and can be polymerized by light and has a rod-like molecular structure (for example, an alkyl group, a cyano group, fluorine, etc. at the end of a biphenyl group or a biphenylcyclohexyl group) Refers to a monomer having no molecular structure or the like. Specific examples include monomers containing a polymerizable group such as an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, and an epoxy group in the molecular structure, but are not limited thereto.
液晶性モノマーは、液晶性を示し、光によって重合することができるモノマーである。本発明の一態様の液晶組成物における液晶性モノマーは、重合開始剤の機能を兼ねるために、320nm以上、より好ましくは365nm以上の波長の光を吸収する液晶性モノマーとする。 The liquid crystalline monomer is a monomer that exhibits liquid crystallinity and can be polymerized by light. The liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention is a liquid crystalline monomer that absorbs light with a wavelength of 320 nm or more, more preferably 365 nm or more in order to serve as a polymerization initiator.
本発明の一態様の液晶組成物の高分子安定化処理(重合)には、光重合を用いることができる。光重合は、例えば紫外線を照射することにより行うことができる。ただし紫外線のなかでも、365nm以下、特に320nm以下の波長の紫外線は、液晶組成物中の他の材料にダメージを与えるおそれがあり、高分子安定化処理(重合)に適さない。そこで、365nm以下、特に320nm以下の波長の紫外線をカットした紫外線を照射することで、高分子安定化処理(重合)を行う工程が好ましい。 Photopolymerization can be used for the polymer stabilization treatment (polymerization) of the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention. Photopolymerization can be performed, for example, by irradiating with ultraviolet rays. However, among ultraviolet rays, ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm or less, particularly 320 nm or less, may damage other materials in the liquid crystal composition, and are not suitable for polymer stabilization treatment (polymerization). Therefore, it is preferable to perform a polymer stabilization treatment (polymerization) by irradiating ultraviolet rays obtained by cutting ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm or less, particularly 320 nm or less.
そのため、本発明の一態様の液晶組成物に用いる液晶性モノマーを、320nm以上、より好ましくは365nm以上の光を吸収するようにすることで、液晶組成物中の他の材料にダメージを与えずに、高分子安定化処理(重合)を行うことができる。 Therefore, the liquid crystalline monomer used for the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention absorbs light of 320 nm or more, more preferably 365 nm or more, so that other materials in the liquid crystal composition are not damaged. In addition, a polymer stabilization treatment (polymerization) can be performed.
320nm以上、より好ましくは365nm以上の光を吸収させるため、本発明の一態様の液晶組成物における液晶性モノマーは、下記一般式(A)で示す骨格を有する。 In order to absorb light of 320 nm or more, more preferably 365 nm or more, the liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention has a skeleton represented by the following general formula (A).
但し、一般式(A)中、X1、X2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。 However, in general formula (A), X < 1 >, X < 2 > represents either hydrogen or a methyl group each independently.
よって本発明の一態様の液晶組成物における液晶性モノマーは、下記一般式(G1)で示される。 Therefore, the liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention is represented by the following general formula (G1).
但し、一般式(G1)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、X1、X2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、n、mはそれぞれ独立に2乃至20の整数である。 However, in General Formula (G1), R 1 and R 2 each independently represent either hydrogen or a methyl group. In the general formula (G1), X 1 and X 2 each independently represent either hydrogen or a methyl group. In general formula (G1), n and m are each independently an integer of 2 to 20.
また、本発明の一態様の液晶組成物における液晶性モノマーは、下記一般式(G2)で示される。 The liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention is represented by the following general formula (G2).
但し、一般式(G2)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G2)中、n、mはそれぞれ独立に2乃至20の整数である。 However, in the general formula (G2), R 1, R 2 represents any one of the independently hydrogen or a methyl group. In general formula (G2), n and m are each independently an integer of 2 to 20.
また、本発明の一態様の液晶組成物における液晶性モノマーは、下記一般式(G3)で示される。 The liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention is represented by the following general formula (G3).
但し、一般式(G3)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。 However, in general formula (G3), R < 1 >, R < 2 > represents either hydrogen or a methyl group each independently.
一般式(G1)で示される液晶性モノマーの具体例としては、構造式(100)〜構造式(159)で示される液晶性モノマーを挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the liquid crystalline monomer represented by General Formula (G1) include liquid crystalline monomers represented by Structural Formula (100) to Structural Formula (159). However, the present invention is not limited to these.
本発明の一態様の液晶組成物における液晶性モノマーの合成方法としては、種々の反応の適応が可能である。例えば、下記の合成法1乃至合成法4に示す合成反応を行うことによって合成することができる。 As a method for synthesizing a liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention, various reactions can be applied. For example, it can be synthesized by performing a synthesis reaction shown in the following synthesis methods 1 to 4.
≪合成法1≫
本合成法では、下記反応式(g−1)および(g−2)による、一般式(G1)で示される液晶性モノマーの合成法を説明する。
≪Synthesis method 1≫
In this synthesis method, a synthesis method of the liquid crystalline monomer represented by the general formula (G1) according to the following reaction formulas (g-1) and (g-2) will be described.
フェノール誘導体(化合物(p1))と、テレフタル酸誘導体(化合物(p2))との、エステル化反応を行うことにより、テレフタル酸モノエステル(化合物(p3))を得ることができる。(反応式(g−1))。反応式(g−1)において、X1、X2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表し、R1は水素またはメチル基のいずれか一を表し、nは2乃至20の整数を示す。 A terephthalic acid monoester (compound (p3)) can be obtained by conducting an esterification reaction of a phenol derivative (compound (p1)) and a terephthalic acid derivative (compound (p2)). (Reaction formula (g-1)). In Reaction Formula (g-1), X 1 and X 2 each independently represent any one of hydrogen and a methyl group, R 1 represents any one of hydrogen and a methyl group, and n is an integer of 2 to 20 Indicates.
エステル化反応としては、酸触媒を用いた脱水縮合によるエステル化反応(付加脱離反応)が挙げられる。脱水縮合反応を行う場合、硫酸やパラ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いることができる。または、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド・塩酸塩(略称:EDC)やジシクロヘキシルカルボジイミド(略称:DCC)などのジイミド化合物を用いてエステル化することも出来る。EDC又はDCCを用いる場合、副生成物の除去が容易なためEDCを用いる方が好ましい。なお、化合物(p3)の合成はこれらの反応に限られるものではない。 Examples of the esterification reaction include an esterification reaction (addition / elimination reaction) by dehydration condensation using an acid catalyst. When the dehydration condensation reaction is performed, an acid catalyst such as sulfuric acid or para-toluenesulfonic acid can be used. Alternatively, esterification can be performed using a diimide compound such as 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide · hydrochloride (abbreviation: EDC) or dicyclohexylcarbodiimide (abbreviation: DCC). When EDC or DCC is used, it is preferable to use EDC because removal of by-products is easy. The synthesis of compound (p3) is not limited to these reactions.
次いで、反応式(g−1)で得られたテレフタル酸モノエステル(化合物(p3))と、フェノール誘導体(化合物(p4))との、エステル化反応を行うことにより、目的の一般式(G1)で示される液晶性モノマーを得ることができる(反応式(g−2))。反応式(g−2)において、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、X1、X2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、n、mは2乃至20の整数を示す。 Next, an esterification reaction between the terephthalic acid monoester (compound (p3)) obtained in the reaction formula (g-1) and a phenol derivative (compound (p4)) is performed to obtain the target general formula (G1 ) Can be obtained (Reaction Formula (g-2)). In Reaction Formula (g-2), R 1 and R 2 each independently represent either hydrogen or a methyl group. In the general formula (G1), X 1 and X 2 each independently represent either hydrogen or a methyl group. Moreover, in general formula (G1), n and m show the integer of 2 thru | or 20.
エステル化反応としては、酸触媒を用いた脱水縮合によるエステル化反応(付加脱離反応)が挙げられる。脱水縮合反応を行う場合、硫酸やパラ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いることができる。または、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド・塩酸塩(略称:EDC)やジシクロヘキシルカルボジイミド(略称:DCC)などのジイミド化合物を用いてエステル化することも出来る。EDC又はDCCを用いる場合、副生成物の除去が容易なためEDCを用いる方が好ましい。なお、一般式(G1)の合成はこれらの反応に限られるものではない。 Examples of the esterification reaction include an esterification reaction (addition / elimination reaction) by dehydration condensation using an acid catalyst. When the dehydration condensation reaction is performed, an acid catalyst such as sulfuric acid or para-toluenesulfonic acid can be used. Alternatively, esterification can be performed using a diimide compound such as 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide · hydrochloride (abbreviation: EDC) or dicyclohexylcarbodiimide (abbreviation: DCC). When EDC or DCC is used, it is preferable to use EDC because removal of by-products is easy. Note that the synthesis of the general formula (G1) is not limited to these reactions.
以上によって、本発明の一態様の液晶組成物における液晶性モノマーを合成することができる。 Through the above, the liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention can be synthesized.
本発明の一態様である液晶組成物は、以上の材料を含んで構成される。そして、該液晶組成物を高分子安定化処理(重合)することにより、高分子安定化ブルー相を発現することができる。 The liquid crystal composition which is one embodiment of the present invention includes the above materials. Then, by subjecting the liquid crystal composition to polymer stabilization treatment (polymerization), a polymer-stabilized blue phase can be expressed.
液晶組成物の高分子安定化処理(重合)には、前述したように光重合を用いることができ、例えば紫外線を照射することにより行うことができる。なお、重合させる時間については、液晶組成物に含まれる材料に応じて適宜調節すればよい。 Photopolymerization can be used for the polymer stabilization treatment (polymerization) of the liquid crystal composition as described above, and for example, it can be performed by irradiating with ultraviolet rays. In addition, what is necessary is just to adjust suitably about the time to superpose | polymerize according to the material contained in a liquid-crystal composition.
高分子安定化処理(重合)のときの処理温度は、得られる高分子/液晶複合体が、高分子安定化ブルー相を示す温度であることが好ましい。より好ましくは液晶組成物および高分子/液晶複合体が等方相またはブルー相の状態を維持できる温度とするのが好ましい。また、液晶組成物が等方相であっても高分子安定化処理(重合)後の高分子/液晶複合体がブルー相の状態を維持できる温度であればよい。また高分子安定化処理(重合)中において温度を変化させてもよく、この場合、液晶組成物が等方相またはブルー相を発現する温度で重合を開始し、高分子/液晶複合体がブルー相を示すような処理温度であればよい。 The treatment temperature during the polymer stabilization treatment (polymerization) is preferably such that the resulting polymer / liquid crystal composite exhibits a polymer stabilized blue phase. More preferably, the temperature is such that the liquid crystal composition and the polymer / liquid crystal composite can maintain an isotropic or blue phase state. Moreover, even if a liquid crystal composition is an isotropic phase, what is necessary is just the temperature which can maintain the polymer / liquid crystal composite after a polymer stabilization process (polymerization) in the state of a blue phase. Further, the temperature may be changed during the polymer stabilization treatment (polymerization). In this case, the polymerization starts at a temperature at which the liquid crystal composition develops an isotropic phase or a blue phase, and the polymer / liquid crystal composite is blue. Any treatment temperature that exhibits a phase may be used.
重合を行うことで、液晶組成物中の液晶性モノマーと非液晶性モノマーが共重合し、下記の構造(H1)を分子内に有する三次元ネットワークが形成される。これにより、下記の構造記の構造(H1)とブルー相を発現する液晶材料を分子内に含む、高分子/液晶複合体が形成される。 By performing the polymerization, the liquid crystalline monomer and the non-liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition are copolymerized to form a three-dimensional network having the following structure (H1) in the molecule. As a result, a polymer / liquid crystal composite containing the structure (H1) shown below and a liquid crystal material expressing a blue phase in the molecule is formed.
≪合成法2≫
本合成法では、一般式(G2)で示される液晶性モノマーの合成法を説明する。
In this synthesis method, a synthesis method of the liquid crystalline monomer represented by General Formula (G2) will be described.
一般式(G2)で示される液晶性モノマーは、一般式(G1)、反応式(g−1)および(g−2)におけるX1、X2が水素である以外は、合成法1と同様に合成することができる。 The liquid crystalline monomer represented by General Formula (G2) is the same as Synthesis Method 1 except that X 1 and X 2 in General Formula (G1) and Reaction Formulas (g-1) and (g-2) are hydrogen. Can be synthesized.
また、高分子安定化処理(重合)により、液晶組成物中の、一般式(G2)で示される液晶性モノマーと非液晶性モノマーが共重合し、下記の構造(H2)を分子内に有する三次元ネットワークが形成される。これにより、下記の構造記の構造(H2)とブルー相を発現する液晶材料を分子内に含む、高分子/液晶複合体が形成される。 In addition, by the polymer stabilization treatment (polymerization), the liquid crystalline monomer represented by the general formula (G2) and the non-liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition are copolymerized to have the following structure (H2) in the molecule. A three-dimensional network is formed. As a result, a polymer / liquid crystal composite containing the structure (H2) of the following structural description and a liquid crystal material expressing a blue phase in the molecule is formed.
≪合成法3≫
本合成法では、一般式(G3)で示される液晶性モノマーの合成法を説明する。
In this synthesis method, a method for synthesizing the liquid crystalline monomer represented by General Formula (G3) will be described.
一般式(G3)で示される液晶性モノマーは、一般式(G1)、反応式(g−1)および(g−2)におけるX1、X2が水素であり、n、mが6である以外は、合成法1と同様に合成することができる。 In the liquid crystal monomer represented by the general formula (G3), X 1 and X 2 in the general formula (G1), reaction formulas (g-1) and (g-2) are hydrogen, and n and m are 6. Except for the above, it can be synthesized in the same manner as in Synthesis Method 1.
また、高分子安定化処理(重合)により、液晶組成物中の、一般式(G3)で示される液晶性モノマーと非液晶性モノマーが共重合し、下記の構造(H3)を分子内に有する三次元ネットワークが形成される。これにより、下記の構造記の構造(H3)とブルー相を発現する液晶材料を分子内に含む、高分子/液晶複合体が形成される。 In addition, by the polymer stabilization treatment (polymerization), the liquid crystalline monomer represented by the general formula (G3) and the non-liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition are copolymerized to have the following structure (H3) in the molecule. A three-dimensional network is formed. As a result, a polymer / liquid crystal composite including the structure (H3) shown below and a liquid crystal material that develops a blue phase in the molecule is formed.
≪合成法4≫
本合成法では、下記反応式(g−3)による、構造式(100)で示される液晶性モノマーの合成法を説明する。
<< Synthesis Method 4 >>
In this synthesis method, a synthesis method of the liquid crystalline monomer represented by the structural formula (100) according to the following reaction formula (g-3) will be described.
4−(6−アクリロイルオキシ−n−ヘキシル−1−オキシ)フェノールと、テレフタル酸との、エステル化反応を行うことにより、テレフタル酸ビス−[4−(6−アクリロイルオキシ−n−ヘキシル−1−オキシ)フェニル](略称:Dac−PrEPrEP−O6)を得ることができる反応式(g−3)。 By conducting an esterification reaction of 4- (6-acryloyloxy-n-hexyl-1-oxy) phenol with terephthalic acid, bis- [4- (6-acryloyloxy-n-hexyl-1) terephthalate is obtained. -Oxy) phenyl] (abbreviation: Dac-PrEPrEP-O6) is a reaction formula (g-3).
エステル化反応としては、合成例1に記載の方法を適用することができる。 As the esterification reaction, the method described in Synthesis Example 1 can be applied.
また、高分子安定化処理(重合)により、液晶組成物中の、構造式(100)で示される液晶性モノマーと非液晶性モノマーが共重合し、下記の構造(H4)を分子内に有する三次元ネットワークが形成される。これにより、下記の構造記の構造(H4)とブルー相を発現する液晶材料を分子内に含む、高分子/液晶複合体が形成される。 Further, by the polymer stabilization treatment (polymerization), the liquid crystalline monomer represented by the structural formula (100) and the non-liquid crystalline monomer in the liquid crystal composition are copolymerized to have the following structure (H4) in the molecule. A three-dimensional network is formed. As a result, a polymer / liquid crystal composite including the structure (H4) shown below and a liquid crystal material that develops a blue phase in the molecule is formed.
本発明の一態様である液晶組成物を用いることで、重合開始剤の機能を兼ねた液晶性モノマーを用いた液晶組成物とすることができる。そのため、重合開始剤を添加する必要がなく、液晶素子の作製工程を削減できる。 By using the liquid crystal composition which is one embodiment of the present invention, a liquid crystal composition using a liquid crystalline monomer also serving as a polymerization initiator can be obtained. Therefore, it is not necessary to add a polymerization initiator, and the manufacturing process of the liquid crystal element can be reduced.
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 The structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した液晶組成物を適用した液晶素子及び液晶表示装置について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a liquid crystal element and a liquid crystal display device to which the liquid crystal composition described in the above embodiments is applied will be described with reference to drawings.
本実施の形態に係る液晶素子及び液晶表示装置の例を図1(A)及び図1(B)に示す。 Examples of the liquid crystal element and the liquid crystal display device according to this embodiment are illustrated in FIGS.
なお、本明細書等において、液晶素子とは、液晶の光学的変調作用により光の透過または非透過を制御する素子であり、一対の電極層及びその間に挟持された液晶組成物を少なくも含んで構成される。本実施の形態において液晶素子は、少なくとも一対の電極層(電位の異なる画素電極層230及び共通電極層232)の間に、実施の形態1で示したブルー相を発現可能な液晶組成物208を有する。 Note that in this specification and the like, a liquid crystal element is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal, and includes at least a pair of electrode layers and a liquid crystal composition sandwiched therebetween. Consists of. In this embodiment, the liquid crystal element includes the liquid crystal composition 208 capable of expressing the blue phase described in Embodiment 1 between at least a pair of electrode layers (the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232 having different potentials). Have.
図1(A)及び図1(B)は、第1の基板200と第2の基板201とが、ブルー相を発現する液晶組成物208を間に挟持して対向するように配置された液晶表示装置である。図1(A)及び図1(B)の液晶素子及び液晶表示装置は、液晶組成物208に対する画素電極層230及び共通電極層232の配置が異なる例である。 1A and 1B illustrate a liquid crystal in which a first substrate 200 and a second substrate 201 are arranged to face each other with a liquid crystal composition 208 expressing a blue phase interposed therebetween. It is a display device. The liquid crystal element and the liquid crystal display device in FIGS. 1A and 1B are examples in which the arrangement of the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232 with respect to the liquid crystal composition 208 is different.
図1(A)の液晶表示装置は、第1の基板200と液晶組成物208との間に画素電極層230と、共通電極層232が隣接して設けられている。図1(A)の構成により、基板に概略平行(すなわち水平な方向)な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いることができる。 In the liquid crystal display device in FIG. 1A, a pixel electrode layer 230 and a common electrode layer 232 are provided adjacent to each other between a first substrate 200 and a liquid crystal composition 208. With the structure in FIG. 1A, a method can be used in which an electric field substantially parallel (that is, in a horizontal direction) to the substrate is generated and liquid crystal molecules are moved in a plane parallel to the substrate to control gradation. .
このような図1(A)の構成は、本発明の一態様に係る液晶組成物である上述のブルー相を発現する液晶組成物を液晶組成物208に用いる場合に好適に適用することができる。 Such a structure in FIG. 1A can be preferably applied to the case where the above liquid crystal composition that expresses a blue phase, which is a liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention, is used for the liquid crystal composition 208. .
画素電極層230と共通電極層232との間に電界を形成することで、液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を発現する液晶組成物は、高速応答が可能であるため、液晶素子及び液晶表示装置の高性能化が可能になる。また、ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角を拡大することができる。 A liquid crystal is controlled by forming an electric field between the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232. Since a horizontal electric field is formed in the liquid crystal, the liquid crystal molecules can be controlled using the electric field. Since the liquid crystal composition that exhibits a blue phase can respond at high speed, the performance of the liquid crystal element and the liquid crystal display device can be improved. In addition, since the liquid crystal molecules aligned to exhibit a blue phase can be controlled in a direction parallel to the substrate, the viewing angle can be expanded.
例えば、高速応答が可能であるため、バックライト装置にRGBの発光ダイオード(LED)等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法(フィールドシーケンシャル法)や、時分割により左目用の映像と右目用の映像を交互に見るシャッター眼鏡方式による3次元表示方式に好適に採用できる。 For example, since a high-speed response is possible, an RGB light emitting diode (LED) or the like is arranged in the backlight device, and a continuous additive color mixing method (field sequential method) in which color display is performed by time division, or for left eye by time division. The present invention can be suitably applied to a three-dimensional display method using a shutter glasses method in which images and right-eye images are alternately viewed.
図1(B)の液晶素子及び液晶表示装置は、液晶組成物208を挟持して第1の基板200側に画素電極層230、第2の基板201側に共通電極層232が設けられている。図1(B)の構成であると、基板に概略垂直な電界を生じさせて、基板と垂直な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いることができる。また、液晶組成物208と、画素電極層230及び共通電極層232との間に配向膜202a、配向膜202bを設けてもよい。本発明の一態様に係る液晶組成物は、様々な構成の液晶素子、及び様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。 In the liquid crystal element and the liquid crystal display device in FIG. 1B, the pixel electrode layer 230 is provided on the first substrate 200 side and the common electrode layer 232 is provided on the second substrate 201 side with the liquid crystal composition 208 interposed therebetween. . With the structure in FIG. 1B, a method can be used in which a gray scale is controlled by generating an electric field substantially perpendicular to a substrate and moving liquid crystal molecules in a plane perpendicular to the substrate. Further, an alignment film 202 a and an alignment film 202 b may be provided between the liquid crystal composition 208 and the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232. The liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention can be used for liquid crystal elements with a variety of structures and liquid crystal display devices with a variety of display modes.
液晶組成物208を介して隣接する画素電極層230と、共通電極層232との距離は、画素電極層230及び共通電極層232にそれぞれ所定の電圧を印加した時、画素電極層230及び共通電極層232間に介在する液晶組成物208の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。 The distance between the pixel electrode layer 230 adjacent to the liquid crystal composition 208 and the common electrode layer 232 is determined by applying a predetermined voltage to the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232, respectively. It is a distance to which the liquid crystal of the liquid crystal composition 208 interposed between the layers 232 responds. The voltage to be applied is appropriately controlled according to the distance.
液晶組成物208の厚さ(膜厚)の最大値は1μm以上20μm以下とすることが好ましい。 The maximum value of the thickness (film thickness) of the liquid crystal composition 208 is preferably 1 μm or more and 20 μm or less.
液晶組成物208を注入する方法として、ディスペンス法(滴下法)や、第1の基板200と第2の基板201とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。その後、液晶組成物208に光を照射して、重合を行う。 As a method for injecting the liquid crystal composition 208, a dispensing method (a dropping method) or an injection method in which a liquid crystal is injected by using a capillary phenomenon after the first substrate 200 and the second substrate 201 are bonded to each other is used. Can do. Thereafter, the liquid crystal composition 208 is irradiated with light to perform polymerization.
また、図1(A)及び図1(B)では図示しないが、偏光板、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを適宜設けることができる。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライトなどを用いることができる。 Although not illustrated in FIGS. 1A and 1B, an optical film such as a polarizing plate, a retardation plate, or an antireflection film can be provided as appropriate. For example, circularly polarized light using a polarizing plate and a retardation plate may be used. Further, a backlight or the like can be used as the light source.
本明細書では、半導体素子(例えばトランジスタ)、画素電極層、及び共通電極層が形成されている基板を素子基板(第1の基板)といい、該素子基板と液晶組成物を介して対向する基板を対向基板(第2の基板)という。 In this specification, a substrate on which a semiconductor element (eg, a transistor), a pixel electrode layer, and a common electrode layer are formed is referred to as an element substrate (first substrate), and faces the element substrate with a liquid crystal composition interposed therebetween. The substrate is referred to as a counter substrate (second substrate).
本発明の一態様に係る液晶表示装置として、光源の光を透過することによって表示を行う透過型の液晶表示装置、入射する光を反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置、又は透過型と反射型を両方有する半透過型の液晶表示装置を提供することができる。 As a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention, a transmissive liquid crystal display device that performs display by transmitting light from a light source, a reflective liquid crystal display device that performs display by reflecting incident light, or transmission A transflective liquid crystal display device having both a mold and a reflection type can be provided.
透過型の液晶表示装置の場合、光が透過する画素領域に存在する画素電極層、共通電極層、第1の基板、第2の基板、その他の絶縁膜、導電膜などは可視光の波長領域の光に対して透光性とする。図1(A)の構成の液晶表示装置においては、画素電極層、共通電極層は透光性が好ましいが、開口パターンを有する場合は形状によっては金属膜などの非透光性材料を用いてもよい。 In the case of a transmissive liquid crystal display device, a pixel electrode layer, a common electrode layer, a first substrate, a second substrate, other insulating films, a conductive film, and the like that exist in a pixel region through which light is transmitted are in a visible light wavelength region It is made translucent with respect to the light. In the liquid crystal display device having the structure of FIG. 1A, the pixel electrode layer and the common electrode layer are preferably light-transmitting. However, in the case of having an opening pattern, a non-light-transmitting material such as a metal film is used depending on the shape. Also good.
一方、反射型の液晶表示装置の場合、液晶組成物に対して視認側と反対側には液晶組成物を透過した光を反射する反射性の部材(反射性を有する膜や基板など)を設ければよい。よって、視認側より反射性の部材までに設けられ、光が透過する基板、絶縁膜、導電膜は可視光の波長領域の光に対して透光性とする。なお、本明細書で透光性とは少なくとも可視光の波長領域の光を透過する性質をいう。図1(B)の構成の液晶表示装置においては、視認側と反対側の画素電極層又は共通電極層を反射性とし、反射性の部材として用いることができる。 On the other hand, in the case of a reflective liquid crystal display device, a reflective member (such as a reflective film or substrate) that reflects light transmitted through the liquid crystal composition is provided on the side opposite to the viewing side with respect to the liquid crystal composition. Just do it. Therefore, the substrate, the insulating film, and the conductive film which are provided from the viewing side to the reflective member and transmit light are made transparent to light in the visible wavelength range. In this specification, translucency refers to a property of transmitting at least light in the visible wavelength region. In the liquid crystal display device having the structure of FIG. 1B, the pixel electrode layer or the common electrode layer on the side opposite to the viewing side can be made reflective and used as a reflective member.
画素電極層230、共通電極層232は、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウムに酸化亜鉛(ZnO)を混合したインジウム亜鉛酸化物、酸化インジウムに酸化シリコン(SiO2)を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、グラフェン、またはタングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。 The pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232 include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide obtained by mixing zinc oxide (ZnO) with indium oxide, conductive material obtained by mixing silicon oxide (SiO 2) with indium oxide, organic Indium, organic tin, indium oxide including tungsten oxide, indium zinc oxide including tungsten oxide, indium oxide including titanium oxide, indium tin oxide including titanium oxide, graphene, tungsten (W), molybdenum (Mo ), Zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), titanium (Ti), platinum (Pt) ), Metals such as aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), or Alloys, or it can be formed using one or more species from the metal nitride thereof.
第1の基板200、第2の基板201にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、プラスチック基板などを用いることができる。 As the first substrate 200 and the second substrate 201, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a plastic substrate, or the like can be used.
本発明の一態様の液晶組成物を液晶素子又は液晶表示装置に適用することで、作製工程を削減した液晶素子又は液晶表示装置とすることができる。 By applying the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention to a liquid crystal element or a liquid crystal display device, a liquid crystal element or a liquid crystal display device with reduced manufacturing steps can be obtained.
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。 The structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.
(実施の形態3)
本発明の一態様に係る液晶表示装置として、パッシブマトリクス型の液晶表示装置、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供することができる。本実施の形態は、本発明の一態様に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例を、図2及び図3を用いて説明する。
(Embodiment 3)
As a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention, a passive matrix liquid crystal display device and an active matrix liquid crystal display device can be provided. In this embodiment, an example of an active matrix liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図2(A)は液晶表示装置の平面図であり1画素分の画素を示している。図2(B)は図2(A)の線X1−X2における断面図である。 FIG. 2A is a plan view of the liquid crystal display device and shows one pixel. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line X1-X2 in FIG.
図2(A)において、複数のソース配線層(配線層405aを含む)が互いに平行(図中上下方向に延伸)かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層(ゲート電極層401を含む)は、ソース配線層に略直交する方向(図中左右方向)に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。共通配線層408は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向(図中左右方向)に延伸している。ソース配線層と、共通配線層408及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層を駆動するトランジスタ420は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及びトランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。 In FIG. 2A, a plurality of source wiring layers (including the wiring layer 405a) are arranged in parallel to each other (extending in the vertical direction in the drawing) and separated from each other. The plurality of gate wiring layers (including the gate electrode layer 401) extend in a direction substantially orthogonal to the source wiring layer (the left-right direction in the drawing) and are arranged so as to be separated from each other. The common wiring layer 408 is disposed at a position adjacent to each of the plurality of gate wiring layers, and extends in a direction substantially parallel to the gate wiring layer, that is, a direction substantially orthogonal to the source wiring layer (the left-right direction in the drawing). ing. A substantially rectangular space is surrounded by the source wiring layer, the common wiring layer 408, and the gate wiring layer, and the pixel electrode layer and the common electrode layer of the liquid crystal display device are disposed in this space. The transistor 420 for driving the pixel electrode layer is arranged at the upper left corner in the drawing. A plurality of pixel electrode layers and transistors are arranged in a matrix.
図2の液晶表示装置において、トランジスタ420に電気的に接続する第1の電極層447が画素電極層として機能し、共通配線層408と電気的に接続する第2の電極層446が共通電極層として機能する。なお、第1の電極層と共通配線層によって容量が形成されている。共通電極層はフローティング状態(電気的に孤立した状態)として動作させることも可能だが、固定電位、好ましくはデータとして送られる画像信号の中間電位近傍でフリッカーの生じないレベルに設定してもよい。 In the liquid crystal display device in FIG. 2, the first electrode layer 447 electrically connected to the transistor 420 functions as a pixel electrode layer, and the second electrode layer 446 electrically connected to the common wiring layer 408 is a common electrode layer. Function as. Note that a capacitor is formed by the first electrode layer and the common wiring layer. The common electrode layer can be operated in a floating state (electrically isolated state), but may be set to a fixed potential, preferably a level at which no flicker occurs in the vicinity of an intermediate potential of an image signal sent as data.
基板に概略平行(すなわち水平な方向)な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いることができる。このような方式として、図2及び図3に示すようなIPSモードで用いる電極構成が適用できる。 A method can be used in which an electric field substantially parallel (that is, in a horizontal direction) is generated on the substrate and liquid crystal molecules are moved in a plane parallel to the substrate to control gradation. As such a system, an electrode configuration used in the IPS mode as shown in FIGS. 2 and 3 can be applied.
IPSモードなどに示される横電界モードは、液晶組成物の下方に開口パターンを有する第1の電極層(例えば各画素別に電圧が制御される画素電極層)及び第2の電極層(例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層)を配置する。よって第1の基板441上には、一方が画素電極層であり、他方が共通電極層である第1の電極層447及び第2の電極層446が形成され、少なくとも第1の電極層及び第2の電極層の一方が層間膜上に形成されている。第1の電極層447及び第2の電極層446は、平面形状でなく、様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む。第1の電極層447及び第2の電極層446はその電極間に電界を発生させるため、同形状であり且つ重ならない配置とする。 The horizontal electric field mode shown in the IPS mode or the like includes a first electrode layer (for example, a pixel electrode layer whose voltage is controlled for each pixel) and a second electrode layer (for example, all pixels) having an opening pattern below the liquid crystal composition. A common electrode layer to which a common voltage is supplied. Accordingly, a first electrode layer 447 and a second electrode layer 446, one of which is a pixel electrode layer and the other is a common electrode layer, are formed over the first substrate 441, and at least the first electrode layer and the second electrode layer 446 are formed. One of the two electrode layers is formed on the interlayer film. The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 have various opening patterns instead of a planar shape, and include bent portions and branched comb-teeth shapes. The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 are arranged in the same shape and do not overlap with each other in order to generate an electric field between the electrodes.
また、第1の電極層447及び第2の電極層446としてFFSモードで用いる電極構成を適用してもよい。FFSモードに示される横電界モードは、液晶組成物の下方に開口パターンを有する第1の電極層(例えば各画素別に電圧が制御される画素電極層)及びさらにその開口パターンの下方に平板状の第2の電極層(例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層)を配置する。この場合、第1の基板441上には、一方が画素電極層であり、他方が共通電極層である第1の電極層及び第2の電極層が形成され、画素電極層と共通電極層とは絶縁膜(又は層間絶縁層)を介して積層するように配置される。画素電極層及び共通電極層のいずれか一方は、絶縁膜(又は層間絶縁層)の下方に形成され、かつ平板状であり、他方は絶縁膜(又は層間絶縁層)の上方に形成され、かつ様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状とする。第1の電極層447及び第2の電極層446はその電極間に電界を発生させるため、同形状であり且つ重ならない配置とする。 Alternatively, an electrode structure used in an FFS mode may be used as the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446. The transverse electric field mode shown in the FFS mode is a first electrode layer having an opening pattern below the liquid crystal composition (for example, a pixel electrode layer in which voltage is controlled for each pixel) and a flat plate below the opening pattern. A second electrode layer (for example, a common electrode layer to which a common voltage is supplied to all pixels) is disposed. In this case, a first electrode layer and a second electrode layer, one of which is a pixel electrode layer and the other is a common electrode layer, are formed over the first substrate 441. The pixel electrode layer, the common electrode layer, Are arranged so as to be laminated via an insulating film (or an interlayer insulating layer). One of the pixel electrode layer and the common electrode layer is formed below the insulating film (or interlayer insulating layer) and has a flat plate shape, and the other is formed above the insulating film (or interlayer insulating layer), and It has various opening patterns and has a shape including a bent portion and a branched comb-teeth shape. The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 are arranged in the same shape and do not overlap with each other in order to generate an electric field between the electrodes.
液晶組成物444としては、実施の形態1で示した液晶組成物を用いる。また、液晶組成物444には、有機樹脂が含まれてもよい。本実施の形態では、液晶組成物444として、実施の形態1で示したブルー相を発現可能な液晶組成物を用い、高分子安定化処理によって、ブルー相を発現している状態(ブルー相を呈す状態、又はブルー相を示す状態ともいう)で液晶表示装置に設けられる。 As the liquid crystal composition 444, the liquid crystal composition described in Embodiment 1 is used. In addition, the liquid crystal composition 444 may include an organic resin. In this embodiment, as the liquid crystal composition 444, the liquid crystal composition capable of expressing the blue phase described in Embodiment 1 is used, and the blue phase is expressed by polymer stabilization treatment (the blue phase is changed). (Also referred to as a state exhibiting or a blue phase).
画素電極層である第1の電極層447と共通電極層である第2の電極層446との間に電界を形成することで、液晶組成物444の液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。 By forming an electric field between the first electrode layer 447 that is a pixel electrode layer and the second electrode layer 446 that is a common electrode layer, the liquid crystal of the liquid crystal composition 444 is controlled. Since a horizontal electric field is formed in the liquid crystal, the liquid crystal molecules can be controlled using the electric field. Since the liquid crystal molecules aligned to exhibit a blue phase can be controlled in a direction parallel to the substrate, the viewing angle is widened.
第1の電極層447及び第2の電極層446の他の例を図3に示す。図3(A)乃至(D)の上面図に示すように、第1の電極層447a乃至447d及び第2の電極層446a乃至446dが互い違いとなるように形成されており、図3(A)では第1の電極層447a及び第2の電極層446aはうねりを有する波状形状であり、図3(B)では第1の電極層447b及び第2の電極層446bは同心円状の開口部を有する形状であり、図3(C)では第1の電極層447c及び第2の電極層446cは櫛歯状であり一部重なっている形状であり、図3(D)では第1の電極層447d及び第2の電極層446dは櫛歯状であり電極同士がかみ合うような形状である。なお、図3(A)乃至(C)のように、第1の電極層447a、447b、447c、と第2の電極層446a、446b、446cとが重なる場合は、第1の電極層447と第2の電極層446との間には絶縁膜を形成し、異なる膜上に第1の電極層447と第2の電極層446とをそれぞれ形成する。 Another example of the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 is illustrated in FIG. As shown in the top views of FIGS. 3A to 3D, the first electrode layers 447a to 447d and the second electrode layers 446a to 446d are formed to be staggered, and FIG. In FIG. 3B, the first electrode layer 447a and the second electrode layer 446a have wavy shapes, and in FIG. 3B, the first electrode layer 447b and the second electrode layer 446b have concentric openings. In FIG. 3C, the first electrode layer 447c and the second electrode layer 446c are comb-shaped and partly overlapped. In FIG. 3D, the first electrode layer 447d is formed. The second electrode layer 446d is comb-shaped and has a shape in which the electrodes are engaged with each other. 3A to 3C, when the first electrode layers 447a, 447b, and 447c overlap with the second electrode layers 446a, 446b, and 446c, the first electrode layer 447 and An insulating film is formed between the second electrode layer 446 and a first electrode layer 447 and a second electrode layer 446 are formed over different films.
なお、第1の電極層447、第2の電極層446は、開口パターンを有する形状であるために、図2(B)の断面図においては分断された複数の電極層として示されている。これは本明細書の他の図面においても同様である。 Note that the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 have a shape having an opening pattern, and thus are illustrated as a plurality of divided electrode layers in the cross-sectional view of FIG. The same applies to the other drawings of this specification.
トランジスタ420は逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である第1の基板441上に形成され、ゲート電極層401、ゲート絶縁層402、半導体層403、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層405a、405bを含む。 The transistor 420 is an inverted staggered thin film transistor which is formed over a first substrate 441 which is a substrate having an insulating surface and serves as a gate electrode layer 401, a gate insulating layer 402, a semiconductor layer 403, and a source electrode layer or a drain electrode layer. It includes wiring layers 405a and 405b that function.
本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、2つ形成されるダブルゲート構造もしくは3つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。 There is no particular limitation on the structure of the transistor that can be applied to the liquid crystal display device disclosed in this specification. For example, a staggered type or a planar type with a top gate structure or a bottom gate structure can be used. The transistor may have a single gate structure in which one channel formation region is formed, a double gate structure in which two channel formation regions are formed, or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed. Alternatively, a dual gate type having two gate electrode layers arranged above and below the channel region with a gate insulating layer interposed therebetween may be used.
トランジスタ420を覆い、半導体層403に接する絶縁膜407、絶縁膜409が設けられ、絶縁膜409上に層間膜413が積層されている。 An insulating film 407 and an insulating film 409 which cover the transistor 420 and are in contact with the semiconductor layer 403 are provided, and an interlayer film 413 is stacked over the insulating film 409.
第1の基板441と対向基板である第2の基板442とを、液晶組成物444を間に挟持させてシール材で固着する。液晶組成物444を形成する方法として、ディスペンス法(滴下法)や、第1の基板441と第2の基板442とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。 The first substrate 441 and the second substrate 442 which is a counter substrate are fixed to each other with a sealant with the liquid crystal composition 444 interposed therebetween. As a method for forming the liquid crystal composition 444, a dispensing method (a dropping method) or an injection method in which liquid crystal is injected using a capillary phenomenon after the first substrate 441 and the second substrate 442 are bonded to each other is used. Can do.
シール材としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。代表的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。また、光(代表的には紫外線)重合開始剤、熱硬化剤、フィラー、カップリング剤を含んでもよい。 As the sealing material, it is typically preferable to use a visible light curable resin, an ultraviolet curable resin, or a thermosetting resin. Typically, an acrylic resin, an epoxy resin, an amine resin, or the like can be used. Further, it may contain a light (typically ultraviolet) polymerization initiator, a thermosetting agent, a filler, and a coupling agent.
シール材に紫外線などの光硬化樹脂を用い、滴下法で液晶組成物を形成する場合など、高分子安定化処理の光照射工程によってシール材の硬化も行ってもよい。 The sealing material may be cured by a light irradiation process of polymer stabilization treatment, for example, when a photocurable resin such as ultraviolet rays is used for the sealing material and a liquid crystal composition is formed by a dropping method.
本実施の形態では、第1の基板441の外側(液晶組成物444と反対側)に偏光板443aを、第2の基板442の外側(液晶組成物444と反対側)に偏光板443bを設ける。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を完成させることができる。 In this embodiment, a polarizing plate 443a is provided outside the first substrate 441 (on the side opposite to the liquid crystal composition 444), and a polarizing plate 443b is provided outside the second substrate 442 (on the side opposite to the liquid crystal composition 444). . In addition to the polarizing plate, an optical film such as a retardation plate or an antireflection film may be provided. For example, circularly polarized light using a polarizing plate and a retardation plate may be used. Through the above steps, a liquid crystal display device can be completed.
なお、図示しないが、光源としてはバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源は素子基板である第1の基板441側から、視認側である第2の基板442へと透過するように照射される。 Although not shown, a backlight, a sidelight, or the like may be used as the light source. The light source is irradiated so as to transmit from the first substrate 441 side which is an element substrate to the second substrate 442 which is the viewing side.
第1の電極層447、及び第2の電極層446は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、ITO、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、グラフェンなどの透光性を有する導電性材料を用いることができる。 The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 include indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, A light-transmitting conductive material such as ITO, indium zinc oxide, indium tin oxide to which silicon oxide is added, or graphene can be used.
また、第1の電極層447、及び第2の電極層446はタングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。 The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 are formed using tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta). ), Chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), titanium (Ti), platinum (Pt), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), or an alloy thereof, or The metal nitride can be formed using one or more kinds.
また、第1の電極層447、及び第2の電極層446として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。 Alternatively, the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 can be formed using a conductive composition including a conductive high molecule (also referred to as a conductive polymer).
下地膜となる絶縁膜を第1の基板441とゲート電極層401の間に設けてもよい。下地膜は、第1の基板441からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による単層、又は積層構造により形成することができる。ゲート電極層401の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料用いて形成することができる。また、ゲート電極層401としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイドなどのシリサイド膜を用いてもよい。ゲート電極層401は、単層構造としてもよいし積層構造としてもよい。なお、ゲート電極層401に遮光性を有する導電膜を用いると、バックライトからの光(第1の基板441から入射する光)が、半導体層403へ入射することを防止することができる。 An insulating film serving as a base film may be provided between the first substrate 441 and the gate electrode layer 401. The base film has a function of preventing diffusion of an impurity element from the first substrate 441 and is formed using one or a plurality of films selected from a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride oxide film, and a silicon oxynitride film. A single layer or a stacked structure can be used. The material of the gate electrode layer 401 can be formed using a metal material such as molybdenum, titanium, chromium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, neodymium, or scandium, or an alloy material containing any of these materials as its main component. As the gate electrode layer 401, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or a silicide film such as nickel silicide may be used. The gate electrode layer 401 may have a single-layer structure or a stacked structure. Note that when a conductive film having a light-blocking property is used for the gate electrode layer 401, light from the backlight (light which enters from the first substrate 441) can be prevented from entering the semiconductor layer 403.
ゲート絶縁層402は、プラズマCVD法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シリコン膜等を用いて形成することができる。または、ゲート絶縁層402の材料として酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、ハフニウムシリケート(HfSixOy(x>0、y>0))、ハフニウムアルミネート(HfAlxOy(x>0、y>0))、窒素が添加されたハフニウムシリケート、窒素が添加されたハフニウムアルミネートなどのhigh−k材料を用いてもよい。これらのhigh−k材料を用いることでゲートリーク電流を低減できる。なお、ゲート絶縁層402は、単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。 The gate insulating layer 402 is formed using a silicon oxide film, a gallium oxide film, an aluminum oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxynitride film, a silicon nitride oxide film, or the like by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. Can be formed. Alternatively, the material of the gate insulating layer 402 may be hafnium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, hafnium silicate (HfSi x O y (x> 0, y> 0)), hafnium aluminate (HfAl x O y (x> 0, y > 0)), high-k materials such as nitrogen-added hafnium silicate and nitrogen-added hafnium aluminate may be used. The gate leakage current can be reduced by using these high-k materials. Note that the gate insulating layer 402 may have a single-layer structure or a stacked structure.
半導体層403に用いる材料は特に限定されず、トランジスタ420に要求される特性に応じて適宜設定すればよい。半導体層403に用いることのできる材料の例を説明する。 The material used for the semiconductor layer 403 is not particularly limited and may be set as appropriate depending on characteristics required for the transistor 420. Examples of materials that can be used for the semiconductor layer 403 are described.
半導体層403を形成する材料としては、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン等を用いることができる。また、半導体層108としては、酸化物半導体を用いてもよい。該酸化物半導体は、少なくともインジウム(In)、亜鉛(Zn)及びM(Al、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)を含むIn−M−Zn酸化物で表記される層を含むことが好ましい。または、InとZnの双方を含むことが好ましい。 As a material for forming the semiconductor layer 403, for example, amorphous silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, or the like can be used. For the semiconductor layer 108, an oxide semiconductor may be used. The oxide semiconductor is an In-M-Zn oxide containing at least indium (In), zinc (Zn), and M (metal such as Al, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, or Hf). It is preferable to include the indicated layer. Or it is preferable that both In and Zn are included.
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、In−Zn酸化物、Sn−Zn酸化物、Al−Zn酸化物、Zn−Mg酸化物、Sn−Mg酸化物、In−Mg酸化物、In−Ga酸化物、In−Ga−Zn酸化物、In−Al−Zn酸化物、In−Sn−Zn酸化物、Sn−Ga−Zn酸化物、Al−Ga−Zn酸化物、Sn−Al−Zn酸化物、In−Hf−Zn酸化物、In−La−Zn酸化物、In−Ce−Zn酸化物、In−Pr−Zn酸化物、In−Nd−Zn酸化物、In−Sm−Zn酸化物、In−Eu−Zn酸化物、In−Gd−Zn酸化物、In−Tb−Zn酸化物、In−Dy−Zn酸化物、In−Ho−Zn酸化物、In−Er−Zn酸化物、In−Tm−Zn酸化物、In−Yb−Zn酸化物、In−Lu−Zn酸化物、In−Sn−Ga−Zn酸化物、In−Hf−Ga−Zn酸化物、In−Al−Ga−Zn酸化物、In−Sn−Al−Zn酸化物、In−Sn−Hf−Zn酸化物、In−Hf−Al−Zn酸化物を用いることができる。 For example, as an oxide semiconductor, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, In—Zn oxide, Sn—Zn oxide, Al—Zn oxide, Zn—Mg oxide, Sn—Mg oxide, In—Mg oxide In-Ga oxide, In-Ga-Zn oxide, In-Al-Zn oxide, In-Sn-Zn oxide, Sn-Ga-Zn oxide, Al-Ga-Zn oxide, Sn- Al—Zn oxide, In—Hf—Zn oxide, In—La—Zn oxide, In—Ce—Zn oxide, In—Pr—Zn oxide, In—Nd—Zn oxide, In—Sm— Zn oxide, In-Eu-Zn oxide, In-Gd-Zn oxide, In-Tb-Zn oxide, In-Dy-Zn oxide, In-Ho-Zn oxide, In-Er-Zn oxide , In-Tm-Zn oxide, In-Yb-Zn oxidation In-Lu-Zn oxide, In-Sn-Ga-Zn oxide, In-Hf-Ga-Zn oxide, In-Al-Ga-Zn oxide, In-Sn-Al-Zn oxide, In -Sn-Hf-Zn oxide and In-Hf-Al-Zn oxide can be used.
なお、ここで、例えば、In−Ga−Zn酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。 Note that here, for example, an In—Ga—Zn oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn as its main components, and there is no limitation on the ratio of In, Ga, and Zn. Moreover, metal elements other than In, Ga, and Zn may be contained.
なお、半導体層403は一部のみがエッチングされ、溝部(凹部)を有する半導体層である。 Note that the semiconductor layer 403 is a semiconductor layer which is etched only partly and has a groove (concave portion).
ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層405a、405bの材料としては、Al、Cr、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、熱処理を行う場合には、この熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。例えば、Al単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と組み合わせて形成する。Alと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)から選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。 As a material of the wiring layers 405a and 405b functioning as the source electrode layer or the drain electrode layer, an element selected from Al, Cr, Ta, Ti, Mo, and W, or an alloy containing the above-described element as a component, or the above-described element is used. Examples include alloy films combining elements. In the case where heat treatment is performed, it is preferable that the conductive film has heat resistance enough to withstand the heat treatment. For example, Al alone is inferior in heat resistance and easily corroded, so it is formed in combination with a heat resistant conductive material. The heat-resistant conductive material combined with Al is an element selected from titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum (Mo), chromium (Cr), neodymium (Nd), and scandium (Sc). Or an alloy containing the above elements as a component, an alloy film combining the above elements, or a nitride containing the above elements as a component.
トランジスタ420を覆う絶縁膜407、絶縁膜409は、乾式法や湿式法で形成される無機絶縁膜、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、CVD法やスパッタリング法などを用いて得られる窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜などを用いることができる。また、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンケイ酸ガラス)、BPSG(ボロンリンケイ酸ガラス)等を用いることができる。また、絶縁膜407として酸化ガリウム膜を用いてもよい。 As the insulating film 407 and the insulating film 409 which cover the transistor 420, an inorganic insulating film or an organic insulating film formed by a dry method or a wet method can be used. For example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, a tantalum oxide film, or the like obtained by a CVD method, a sputtering method, or the like can be used. Alternatively, an organic material such as polyimide, acrylic, benzocyclobutene resin, polyamide, or epoxy can be used. In addition to the above organic materials, a low dielectric constant material (low-k material), a siloxane resin, PSG (phosphosilicate glass), BPSG (boron phosphosilicate glass), or the like can be used. Alternatively, a gallium oxide film may be used as the insulating film 407.
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜407、絶縁膜409を形成してもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよい。 Note that the insulating film 407 and the insulating film 409 may be formed by stacking a plurality of insulating films formed using these materials. For example, an organic resin film may be stacked on the inorganic insulating film.
以上のように、実施の形態1で示した液晶組成物を液晶表示装置に適用することで、作製工程を削減した液晶表示装置を提供することができる。 As described above, by applying the liquid crystal composition described in Embodiment 1 to a liquid crystal display device, a liquid crystal display device in which a manufacturing process is reduced can be provided.
また、実施の形態1で示したブルー相を発現する液晶組成物を用いた液晶素子は、高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。 In addition, the liquid crystal element including the liquid crystal composition exhibiting a blue phase described in Embodiment Mode 1 can respond at high speed, so that the performance of the liquid crystal display device can be improved.
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適
宜組み合わせて用いることができる。
The structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した液晶組成物を含む液晶表示装置について説明する。液晶表示装置は、トランジスタを画素部、さらには駆動回路に含んで構成される。また、トランジスタを用いて駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a liquid crystal display device including the liquid crystal composition described in the above embodiment will be described. The liquid crystal display device includes a transistor in a pixel portion and further in a driver circuit. In addition, part or the whole of the driver circuit can be formed over the same substrate as the pixel portion by using a transistor, so that a system-on-panel can be formed.
液晶表示装置は表示素子として液晶素子(液晶表示素子ともいう)を含む。 A liquid crystal display device includes a liquid crystal element (also referred to as a liquid crystal display element) as a display element.
また、液晶表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むIC等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに、該液晶表示装置を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極となる導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であっても良いし、あらゆる形態があてはまる。 Further, the liquid crystal display device includes a panel in which the display element is sealed, and a module in which an IC or the like including a controller is mounted on the panel. Furthermore, in the process of manufacturing the liquid crystal display device, an element substrate corresponding to one embodiment before the display element is completed, the element substrate includes means for supplying current to the display element in each of the plurality of pixels. . Specifically, the element substrate may be in a state where only the pixel electrode of the display element is formed, or after the conductive film to be the pixel electrode is formed, the pixel electrode is formed by etching. The previous state may be used, and all forms are applicable.
液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図4を用いて説明する。図4(A1)及び図4(A2)は、第1の基板4001上に形成されたトランジスタ4010、トランジスタ4011、及び液晶素子4013を、第2の基板4006との間にシール材4005によって封止した、パネルの上面図であり、図4(B)は、図4(A1)及び図4(A2)のM−Nにおける断面図に相当する。 The appearance and a cross section of a liquid crystal display panel, which is an embodiment of a liquid crystal display device, will be described with reference to FIGS. 4A1 and 4A2 illustrate that the transistor 4010, the transistor 4011, and the liquid crystal element 4013 which are formed over the first substrate 4001 are sealed with a sealant 4005 between the second substrate 4006. 4B is a top view of the panel, and FIG. 4B corresponds to a cross-sectional view taken along line MN in FIGS. 4A1 and 4A2.
第1の基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004とを囲むようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、走査線駆動回路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、走査線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006とによって、液晶組成物4008と共に封止されている。 A sealant 4005 is provided so as to surround the pixel portion 4002 provided over the first substrate 4001 and the scan line driver circuit 4004. A second substrate 4006 is provided over the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004. Therefore, the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004 are sealed together with the liquid crystal composition 4008 by the first substrate 4001, the sealant 4005, and the second substrate 4006.
また、図4(A1)は第1の基板4001上のシール材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003が実装されている。なお、図4(A2)は信号線駆動回路の一部を第1の基板4001上に設けられたトランジスタで形成する例であり、第1の基板4001上に信号線駆動回路4003bが形成され、かつ別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003aが実装されている。 4A1 is formed using a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film over a separately prepared substrate in a region different from the region surrounded by the sealant 4005 over the first substrate 4001. A signal line driver circuit 4003 is mounted. 4A2 illustrates an example in which part of the signal line driver circuit is formed using a transistor provided over the first substrate 4001. The signal line driver circuit 4003b is formed over the first substrate 4001. In addition, a signal line driver circuit 4003a formed of a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film is mounted on a separately prepared substrate.
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、COG方法、ワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。図4(A1)は、COG方法により信号線駆動回路4003を実装する例であり、図4(A2)は、TAB方法により信号線駆動回路4003を実装する例である。 Note that a connection method of a driver circuit which is separately formed is not particularly limited, and a COG method, a wire bonding method, a TAB method, or the like can be used. 4A1 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is mounted by a COG method, and FIG. 4A2 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is mounted by a TAB method.
また、第1の基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004は、トランジスタを複数有しており、図4(B)では、画素部4002に含まれるトランジスタ4010と、走査線駆動回路4004に含まれるトランジスタ4011とを例示している。トランジスタ4010、トランジスタ4011上には絶縁層4020、層間膜4021が設けられている。 The pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004 provided over the first substrate 4001 include a plurality of transistors. In FIG. 4B, the transistor 4010 included in the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004 are scanned. The transistor 4011 included in the line driver circuit 4004 is illustrated. An insulating layer 4020 and an interlayer film 4021 are provided over the transistors 4010 and 4011.
トランジスタ4010、トランジスタ4011は、実施の形態4に示すトランジスタを適用することができる。 The transistor described in Embodiment 4 can be applied to the transistors 4010 and 4011.
また、層間膜4021、又は絶縁層4020上において、駆動回路用のトランジスタ4011の半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層を設けてもよい。導電層は、電位がトランジスタ4011のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第2のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層の電位がGND、0V、或いは導電層はフローティング状態であってもよい。 Alternatively, a conductive layer may be provided over the interlayer film 4021 or the insulating layer 4020 so as to overlap with a channel formation region of the semiconductor layer of the transistor 4011 for the driver circuit. The potential of the conductive layer may be the same as or different from that of the gate electrode layer of the transistor 4011, and the conductive layer can function as a second gate electrode layer. Further, the potential of the conductive layer may be GND, 0 V, or the conductive layer may be in a floating state.
また、層間膜4021上に画素電極層4030及び共通電極層4031が形成され、画素電極層4030はトランジスタ4010と電気的に接続されている。液晶素子4013は、画素電極層4030、共通電極層4031及び液晶組成物4008を含む。なお、第1の基板4001、第2の基板4006の外側にはそれぞれ偏光板4032a、偏光板4032bが設けられている。 In addition, a pixel electrode layer 4030 and a common electrode layer 4031 are formed over the interlayer film 4021, and the pixel electrode layer 4030 is electrically connected to the transistor 4010. The liquid crystal element 4013 includes a pixel electrode layer 4030, a common electrode layer 4031, and a liquid crystal composition 4008. Note that a polarizing plate 4032a and a polarizing plate 4032b are provided outside the first substrate 4001 and the second substrate 4006, respectively.
液晶組成物4008には、実施の形態1で示した液晶組成物を用いる。画素電極層4030及び共通電極層4031には、上記実施の形態で示したような画素電極層及び共通電極層の構成を適用することができる。 As the liquid crystal composition 4008, the liquid crystal composition described in Embodiment 1 is used. The pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 can have the structure of the pixel electrode layer and the common electrode layer as described in the above embodiment modes.
本実施の形態では、液晶組成物4008はブルー相を発現する液晶組成物を用い高分子安定化処理によって、ブルー相を発現している状態(ブルー相を呈す状態、又はブルー相を示す状態ともいう)で液晶表示装置に設けられる。よって、本実施の形態では、図1(A)、図3で示したような画素電極層4030及び共通電極層4031が開口パターンを有する形状である。 In this embodiment mode, the liquid crystal composition 4008 uses a liquid crystal composition that expresses a blue phase, and is in a state where a blue phase is expressed (a state that exhibits a blue phase or a state that exhibits a blue phase) by polymer stabilization treatment. It is provided in the liquid crystal display device. Therefore, in this embodiment mode, the pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 as illustrated in FIGS. 1A and 3 have a shape having an opening pattern.
画素電極層4030と共通電極層4031との間に電界を形成することで、液晶組成物4008の液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。 By forming an electric field between the pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031, the liquid crystal of the liquid crystal composition 4008 is controlled. Since a horizontal electric field is formed in the liquid crystal, the liquid crystal molecules can be controlled using the electric field. Since the liquid crystal molecules aligned to exhibit a blue phase can be controlled in a direction parallel to the substrate, the viewing angle is widened.
なお、第1の基板4001、第2の基板4006としては、透光性を有するガラス、プラスチックなどを用いることができる。プラスチックとしては、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。 Note that the first substrate 4001 and the second substrate 4006 can be formed using light-transmitting glass, plastic, or the like. As the plastic, an FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a polyester film, or an acrylic resin film can be used. A sheet having a structure in which an aluminum foil is sandwiched between PVF films or polyester films can also be used.
また、柱状のスペーサ4035は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、液晶組成物4008の膜厚(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお、球状のスペーサを用いていても良い。液晶組成物4008を用いる液晶表示装置において液晶組成物の厚さであるセルギャップは1μm以上20μm以下とすることが好ましい。なお、本明細書においてセルギャップの厚さとは、液晶組成物の厚さ(膜厚)の最大値とする。 A columnar spacer 4035 is a columnar spacer obtained by selectively etching an insulating film and is provided to control the film thickness (cell gap) of the liquid crystal composition 4008. A spherical spacer may be used. In a liquid crystal display device using the liquid crystal composition 4008, the cell gap which is the thickness of the liquid crystal composition is preferably 1 μm or more and 20 μm or less. In the present specification, the thickness of the cell gap is the maximum value of the thickness (film thickness) of the liquid crystal composition.
なお、図4は透過型液晶表示装置の例であるが、本実施の形態は半透過型液晶表示装置でも、反射型液晶表示装置でも適用することができる。 Although FIG. 4 shows an example of a transmissive liquid crystal display device, this embodiment can be applied to a transflective liquid crystal display device or a reflective liquid crystal display device.
また、図4の液晶表示装置では、基板の外側(視認側)に偏光板を設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。 4 shows an example in which a polarizing plate is provided on the outer side (viewing side) of the substrate, the polarizing plate may be provided on the inner side of the substrate. What is necessary is just to set suitably according to the material and preparation process conditions of a polarizing plate. Further, a light shielding layer functioning as a black matrix may be provided.
層間膜4021の一部として、カラーフィルタ層や遮光層を形成してもよい。図4においては、トランジスタ4010、4011上方を覆うように遮光層4034が第2の基板4006側に設けられている例である。遮光層4034を設けることにより、さらにコントラスト向上やトランジスタの安定化の効果を高めることができる。 A color filter layer or a light shielding layer may be formed as part of the interlayer film 4021. FIG. 4 illustrates an example in which a light-blocking layer 4034 is provided on the second substrate 4006 side so as to cover the upper portions of the transistors 4010 and 4011. By providing the light-blocking layer 4034, the effects of improving contrast and stabilizing the transistor can be further increased.
トランジスタを保護膜として機能する絶縁層4020で覆う構成としてもよいが、特に限定されない。 The transistor may be covered with an insulating layer 4020 functioning as a protective film, but is not particularly limited.
なお、保護膜は、大気中の有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、スパッタリング法を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積層で形成すればよい。 Note that the protective film is for preventing entry of contaminant impurities such as organic substances, metal substances, and water vapor in the atmosphere, and a dense film is preferable. The protective film is formed by a sputtering method using a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride oxide film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, or an aluminum nitride oxide film, Alternatively, a stacked layer may be formed.
また、平坦化絶縁膜として透光性の絶縁層をさらに形成する場合、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンケイ酸ガラス)、BPSG(ボロンリンケイ酸ガラス)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層を形成してもよい。 In the case where a light-transmitting insulating layer is further formed as the planarizing insulating film, a heat-resistant organic material such as polyimide, acrylic, benzocyclobutene resin, polyamide, or epoxy can be used. In addition to the above organic materials, a low dielectric constant material (low-k material), a siloxane resin, PSG (phosphosilicate glass), BPSG (boron phosphosilicate glass), or the like can be used. Note that the insulating layer may be formed by stacking a plurality of insulating films formed using these materials.
積層する絶縁層の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、スピンコート、ディップ法、スプレー塗布法、液滴吐出法(インクジェット法等)、印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷)、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。 The method of forming the insulating layer to be stacked is not particularly limited, and depending on the material, sputtering method, spin coating, dipping method, spray coating method, droplet discharge method (inkjet method, etc.), printing method (screen printing, offset) Printing), roll coat, curtain coat, knife coat and the like.
画素電極層4030及び共通電極層4031は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、ITO、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、グラフェンなどの透光性を有する導電性材料を用いることができる。 The pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 include indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, ITO, and indium zinc oxide. Further, a light-transmitting conductive material such as an oxide, indium tin oxide to which silicon oxide is added, or graphene can be used.
また、画素電極層4030及び共通電極層4031はタングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。 The pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 include tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr ), Cobalt (Co), nickel (Ni), titanium (Ti), platinum (Pt), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), or a metal thereof, an alloy thereof, or a metal nitride thereof One or a plurality of types can be used.
また、画素電極層4030及び共通電極層4031として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。 The pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 can be formed using a conductive composition including a conductive high molecule (also referred to as a conductive polymer).
また、別途形成された信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004または画素部4002に与えられる各種信号及び電位は、FPC4018から供給されている。 In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the signal line driver circuit 4003 which is formed separately, the scan line driver circuit 4004, or the pixel portion 4002 from an FPC 4018.
また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、ゲート線またはソース線に対して、駆動回路保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。 Further, since the transistor is easily broken by static electricity or the like, it is preferable to provide a protective circuit for protecting the driver circuit over the same substrate for the gate line or the source line. The protection circuit is preferably configured using a non-linear element.
図4では、接続端子電極4015が、画素電極層4030と同じ導電膜から形成され、端子電極4016は、トランジスタ4010、4011のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。 In FIG. 4, the connection terminal electrode 4015 is formed using the same conductive film as the pixel electrode layer 4030, and the terminal electrode 4016 is formed using the same conductive film as the source and drain electrode layers of the transistors 4010 and 4011.
接続端子電極4015は、FPC4018が有する端子と、異方性導電膜4019を介して電気的に接続されている。 The connection terminal electrode 4015 is electrically connected to a terminal included in the FPC 4018 through an anisotropic conductive film 4019.
また、図4においては、信号線駆動回路4003を別途形成し、第1の基板4001に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。 FIG. 4 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is separately formed and mounted on the first substrate 4001; however, the present invention is not limited to this structure. The scan line driver circuit may be separately formed and then mounted, or only part of the signal line driver circuit or part of the scan line driver circuit may be separately formed and then mounted.
以上のように、実施の形態1で示した液晶組成物を液晶表示装置に適用することで、作製工程を削減した液晶表示装置を提供することができる。 As described above, by applying the liquid crystal composition described in Embodiment 1 to a liquid crystal display device, a liquid crystal display device in which a manufacturing process is reduced can be provided.
また、実施の形態1で示したブルー相を発現する液晶組成物を用いた液晶素子は、高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。 In addition, the liquid crystal element including the liquid crystal composition exhibiting a blue phase described in Embodiment Mode 1 can respond at high speed, so that the performance of the liquid crystal display device can be improved.
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適
宜組み合わせて用いることができる。
The structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様を適用した液晶表示装置を用いた電子機器の一例について、図5を用いて説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, examples of electronic devices using a liquid crystal display device to which one embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の液晶表示装置を備える。 The electronic device of this embodiment includes the liquid crystal display device of one embodiment of the present invention in the display portion.
液晶表示装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図5に示す。 As an electronic device to which a liquid crystal display device is applied, for example, a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor for a computer, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (a mobile phone, Large-sized game machines such as portable telephones, portable game machines, portable information terminals, sound reproduction apparatuses, and pachinko machines. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
図5(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7102が組み込まれている。表示部7102では、映像を表示することが可能である。本発明の一態様を適用した液晶表示装置は、表示部7102に用いることができる。また、ここでは、スタンド7103により筐体7101を支持した構成を示している。 FIG. 5A illustrates an example of a television device. In the television device 7100, a display portion 7102 is incorporated in a housing 7101. The display portion 7102 can display an image. A liquid crystal display device to which one embodiment of the present invention is applied can be used for the display portion 7102. Here, a structure in which the housing 7101 is supported by a stand 7103 is shown.
テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7111により行うことができる。リモコン操作機7111が備える操作キーにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7102に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7111に、当該リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。 The television device 7100 can be operated with an operation switch included in the housing 7101 or a separate remote controller 7111. Channels and volume can be operated with operation keys included in the remote controller 7111, and an image displayed on the display portion 7102 can be operated. Further, the remote controller 7111 may be provided with a display unit that displays information output from the remote controller 7111.
なお、テレビジョン装置7100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。 Note that the television device 7100 is provided with a receiver, a modem, and the like. General TV broadcasts can be received by a receiver, and connected to a wired or wireless communication network via a modem, so that it can be unidirectional (sender to receiver) or bidirectional (sender and receiver). It is also possible to perform information communication between each other or between recipients).
図5(B)は、コンピュータの一例を示している。コンピュータ7200は、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様の液晶表示装置をその表示部7203に用いることにより作製される。 FIG. 5B illustrates an example of a computer. A computer 7200 includes a main body 7201, a housing 7202, a display portion 7203, a keyboard 7204, an external connection port 7205, a pointing device 7206, and the like. Note that the computer is manufactured using the liquid crystal display device of one embodiment of the present invention for the display portion 7203.
図5(C)は、携帯型ゲーム機の一例を示している。携帯型ゲーム機7300は、筐体7301a及び筐体7301bの二つの筐体で構成されており、連結部7302により、開閉可能に連結されている。筐体7301aには表示部7303aが組み込まれ、筐体7301bには表示部7303bが組み込まれている。また、図5(C)に示す携帯型ゲーム機は、スピーカ部7304、記録媒体挿入部7305、操作キー7306、接続端子7307、センサ7308(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、LEDランプ、マイクロフォン等を備えている。もちろん、携帯型ゲーム機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7303a、筐体7301bの両方、又は一方に本発明の一態様の液晶表示装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図5(C)に示す携帯型ゲーム機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型ゲーム機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図5(C)に示す携帯型ゲーム機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。 FIG. 5C illustrates an example of a portable game machine. The portable game machine 7300 includes two housings, a housing 7301a and a housing 7301b, which are connected with a joint portion 7302 so that the portable game machine 7300 can be opened and closed. A display portion 7303a is incorporated in the housing 7301a, and a display portion 7303b is incorporated in the housing 7301b. 5C includes a speaker portion 7304, a recording medium insertion portion 7305, operation keys 7306, a connection terminal 7307, and a sensor 7308 (force, displacement, position, speed, acceleration, angular velocity, rotation speed). , Distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell, or infrared) LED lamp, microphone, etc. are provided. Needless to say, the structure of the portable game machine is not limited to the above, and the liquid crystal display device of one embodiment of the present invention may be used for at least one of the display portion 7303a and the housing 7301b, or one of the other accessories. Can be provided as appropriate. The portable game machine shown in FIG. 5C shares the information by reading a program or data recorded in a recording medium and displaying the program or data on a display unit or by performing wireless communication with another portable game machine. It has a function. Note that the function of the portable game machine illustrated in FIG. 5C is not limited to this, and the portable game machine can have a variety of functions.
図5(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、本発明の一態様の液晶表示装置を表示部7402に用いることにより作製される。 FIG. 5D illustrates an example of a mobile phone. A mobile phone 7400 is provided with a display portion 7402 incorporated in a housing 7401, operation buttons 7403, an external connection port 7404, a speaker 7405, a microphone 7406, and the like. Note that the mobile phone 7400 is manufactured using the liquid crystal display device of one embodiment of the present invention for the display portion 7402.
図5(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。 A cellular phone 7400 illustrated in FIG. 5D can input information by touching the display portion 7402 with a finger or the like. In addition, operations such as making a call or creating a mail can be performed by touching the display portion 7402 with a finger or the like.
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの二つのモードが混合した表示+入力モードである。 There are mainly three screen modes of the display portion 7402. The first mode is a display mode mainly for displaying an image. The first is a display mode mainly for displaying images, and the second is an input mode mainly for inputting information such as characters. The third is a display + input mode in which the display mode and the input mode are mixed.
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。 For example, when making a call or creating a mail, the display portion 7402 may be set to a character input mode mainly for inputting characters, and an operation for inputting characters displayed on the screen may be performed.
また、携帯電話機7400内部に、ジャイロセンサ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。 In addition, by providing a detection device having a sensor for detecting inclination, such as a gyro sensor or an acceleration sensor, in the mobile phone 7400, the orientation (vertical or horizontal) of the mobile phone 7400 is determined, and the screen of the display portion 7402 The display can be switched automatically.
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。 Further, the screen mode is switched by touching the display portion 7402 or operating the operation button 7403 of the housing 7401. Further, switching can be performed depending on the type of image displayed on the display portion 7402. For example, if the image signal to be displayed on the display unit is moving image data, the mode is switched to the display mode, and if it is text data, the mode is switched to the input mode.
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。 Further, in the input mode, when a signal detected by the optical sensor of the display unit 7402 is detected and there is no input by a touch operation of the display unit 7402 for a certain period, the screen mode is switched from the input mode to the display mode. You may control.
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。 The display portion 7402 can function as an image sensor. For example, personal authentication can be performed by touching the display portion 7402 with a palm or a finger and capturing an image of a palm print, a fingerprint, or the like. In addition, if a backlight that emits near-infrared light or a sensing light source that emits near-infrared light is used for the display portion, finger veins, palm veins, and the like can be imaged.
図5(E)は、二つ折り可能なタブレット型端末(開いた状態)の一例を示している。タブレット型端末7500は、筐体7501a、筐体7501b、表示部7502a、表示部7502bを有する。筐体7501aと筐体7501bは、軸部7503により接続されており、該軸部7503を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体7501aは、電源7504、操作キー7505、スピーカ7506等を備えている。なお、タブレット型端末7500は、本発明の一態様の液晶表示装置を表示部7502a、表示部7502bの両方、又は一方に用いることにより作製される。 FIG. 5E illustrates an example of a tablet terminal that can be folded in half (opened state). The tablet terminal 7500 includes a housing 7501a, a housing 7501b, a display portion 7502a, and a display portion 7502b. The housing 7501a and the housing 7501b are connected by a shaft portion 7503, and an opening / closing operation can be performed using the shaft portion 7503 as an axis. The housing 7501a includes a power source 7504, operation keys 7505, a speaker 7506, and the like. Note that the tablet terminal 7500 is manufactured using the liquid crystal display device of one embodiment of the present invention for either or both of the display portion 7502a and the display portion 7502b.
表示部7502aや表示部7502bは、少なくとも一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーにふれることでデータ入力をすることができる。例えば、表示部7502aの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部7502bを表示画面として用いることができる。 At least part of the display portion 7502a and the display portion 7502b can be a touch panel region, and data can be input by touching displayed operation keys. For example, keyboard buttons can be displayed on the entire surface of the display portion 7502a to form a touch panel, and the display portion 7502b can be used as a display screen.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be combined with any of the other embodiments as appropriate.
本実施例では、本発明の一態様である液晶組成物に含まれる液晶性モノマーであり、実施の形態1において化学式(100)で表される、テレフタル酸ビス−[4−(6−アクリロイルオキシ−n−ヘキシル−1−オキシ)フェニル](略称:Dac−PrEPrEP−O6)の合成例を例示する。Dac−PrEPrEP−O6の構造式を以下に示す。 In this example, bis- [4- (6-acryloyloxy) terephthalate, which is a liquid crystalline monomer contained in the liquid crystal composition that is one embodiment of the present invention and represented by the chemical formula (100) in Embodiment 1, is used. A synthesis example of (n-hexyl-1-oxy) phenyl] (abbreviation: Dac-PrEPrEP-O6) is illustrated. The structural formula of Dac-PrEPrEP-O6 is shown below.
≪合成例≫
500mLのナスフラスコに2.0g(7.6mmol)の4−(6−アクリロイルオキシ−n−ヘキシル−1−オキシ)フェノールと、0.60g(3.6mmol)のテレフタル酸と、0.28g(2.3mmol)の4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)と、1.5g(7.6mmol)の1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)と、100mLのN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を加え、この溶液を大気下、室温で27時間、攪拌した。薄層クロマトグラフィー(TLC)により反応が終了していることを確認した後、得られた溶液を濃縮し、クロロホルムと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と、飽和食塩水を加えて、有機層を取り出し、水層をクロロホルムで3回抽出した。有機層と抽出液を合わせて、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、この混合物を自然濾過により濾別した。濾液を濃縮し、得られた溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム)により精製し、白色固体物質を得た。得られた白色固体物質を、さらに高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製したところ、白色固体を0.5g、収率22%で得た。この合成スキームを(a−1)に示す。
≪Synthesis example≫
In a 500 mL eggplant flask, 2.0 g (7.6 mmol) of 4- (6-acryloyloxy-n-hexyl-1-oxy) phenol, 0.60 g (3.6 mmol) of terephthalic acid, 0.28 g ( 2.3 mmol) 4-dimethylaminopyridine (DMAP), 1.5 g (7.6 mmol) 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC), 100 mL N, N -Dimethylformamide (DMF) was added and the solution was stirred under air at room temperature for 27 hours. After confirming the completion of the reaction by thin layer chromatography (TLC), the obtained solution was concentrated, chloroform, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine were added, the organic layer was taken out, The layer was extracted 3 times with chloroform. The organic layer and the extract were combined, washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and the mixture was separated by gravity filtration. The filtrate was concentrated, and the resulting solution was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform) to obtain a white solid substance. The obtained white solid material was further purified by high performance liquid chromatography (HPLC) to obtain 0.5 g of white solid in a yield of 22%. This synthesis scheme is shown in (a-1).
≪NMR≫
得られた物質の1H NMRデータを以下に示す。また、1H NMRチャートを図6に示す。
≪NMR≫
1 H NMR data of the obtained substance is shown below. Further, the 1 H NMR chart is shown in FIG.
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=1.45−1.59(m,8H)、1.68−1.87(m,8H)、3.98(t,J=6.3Hz,4H)、4.18(t,J=6.6Hz,4H)、5.82(dd,J1=10.4Hz,J2=1.7Hz,2H)、6.13(dd,J1=10.5Hz,J2=17.4Hz,2H)、6.41(dd,J1=1.4Hz,J2=17.6Hz,2H)、6.94(d,J=6.9Hz、4H)、7.15(d,J=9.3Hz,4H)、8.32(s,4H)。 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz): δ (ppm) = 1.45-1.59 (m, 8H), 1.68-1.87 (m, 8H), 3.98 (t, J = 6) .3 Hz, 4H), 4.18 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 5.82 (dd, J1 = 10.4 Hz, J2 = 1.7 Hz, 2H), 6.13 (dd, J1 = 10.5 Hz, J2 = 17.4 Hz, 2H), 6.41 (dd, J1 = 1.4 Hz, J2 = 17.6 Hz, 2H), 6.94 (d, J = 6.9 Hz, 4H), 7 .15 (d, J = 9.3 Hz, 4H), 8.32 (s, 4H).
≪UV吸収≫
次に、Dac−PrEPrEP−O6の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)を測定した。測定結果を図7(A)および(B)に示す。図7(B)は、図7(A)の縦軸の吸光強度について拡大した図である。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。図7においては、Dac−PrEPrEP−O6のジクロロメタン溶液を石英セルに入れて測定したスペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定したスペクトルを差し引いた吸収スペクトルを示す。
≪UV absorption≫
Next, an ultraviolet-visible absorption spectrum (hereinafter, simply referred to as “absorption spectrum”) of Dac-PrEPrEP-O6 was measured. The measurement results are shown in FIGS. 7 (A) and (B). FIG. 7B is an enlarged view of the light absorption intensity on the vertical axis of FIG. For the measurement of the absorption spectrum, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used. FIG. 7 shows an absorption spectrum obtained by subtracting a spectrum obtained by placing only dichloromethane in a quartz cell from a spectrum obtained by placing a dichloromethane solution of Dac-PrEPrEP-O6 in a quartz cell.
吸収スペクトルにおいて243nmに吸収ピークが見られた。図7(A)および(B)に示すように、Dac−PrEPrEP−O6の吸収端は320nmより長波長であることがわかった。また、特に図7(B)に示すように、Dac−PrEPrEP−O6の吸収端は365nmより長波長であることもわかった。 In the absorption spectrum, an absorption peak was observed at 243 nm. As shown in FIGS. 7A and 7B, it was found that the absorption edge of Dac-PrEPrEP-O6 has a wavelength longer than 320 nm. It was also found that the absorption edge of Dac-PrEPrEP-O6 has a wavelength longer than 365 nm, particularly as shown in FIG.
本実施例では、本発明の一態様である液晶組成物として2種、比較例として1種の液晶組成物を作製し、それらを用いて作製した液晶素子の特性を評価した結果を示す。 In this example, two types of liquid crystal compositions as a liquid crystal composition which is one embodiment of the present invention and one type of liquid crystal composition as a comparative example are manufactured, and the characteristics of a liquid crystal element manufactured using the liquid crystal compositions are evaluated.
本実施例で作製した液晶素子1、液晶素子2および比較液晶素子に用いた、液晶組成物の構成を表1に示す。表1において混合比は重量比で表している。 Table 1 shows the structure of the liquid crystal composition used in the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element manufactured in this example. In Table 1, the mixing ratio is expressed as a weight ratio.
本実施例の液晶素子1、液晶素子2および比較液晶素子では、ブルー相を発現する液晶材料として、混合液晶E−8(株式会社LCC製)、4−(trans−4−n−プロピルシクロヘキシル)−3’,4’−ジフルオロ−1,1’−ビフェニル(略称:CPP−3FF)(大立高分子工業社製)、および4−n−ペンチル安息香酸4−シアノ−3−フルオロフェニル(略称:PEP−5CNF)(大立高分子工業社製)を用いた。また、カイラル剤として1,4:3,6−ジアンヒドロ−2,5−ビス[4−(n−ヘキシル−1−オキシ)安息香酸]ソルビトール(略称:ISO−(6OBA)2)(みどり化学株式会社製)を用いた。また、非液晶性モノマーとして、メタクリル酸ドデシル(略称:DMeAc)を用いた。 In the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element of this example, mixed liquid crystal E-8 (manufactured by LCC Co., Ltd.), 4- (trans-4-n-propylcyclohexyl) is used as a liquid crystal material exhibiting a blue phase. -3 ′, 4′-difluoro-1,1′-biphenyl (abbreviation: CPP-3FF) (manufactured by Taidate Polymer Industries), and 4-cyano-3-fluorophenyl 4-n-pentylbenzoate (abbreviation) : PEP-5CNF) (manufactured by Taidate Polymer Industries Co., Ltd.). Further, 1,4: 3,6-dianhydro-2,5-bis [4- (n-hexyl-1-oxy) benzoic acid] sorbitol (abbreviation: ISO- (6OBA) 2 ) (Midori Chemical Co., Ltd.) as a chiral agent Company). Further, dodecyl methacrylate (abbreviation: DMeAc) was used as the non-liquid crystalline monomer.
また、液晶性モノマーとして、液晶素子1では、実施例1で作製したテレフタル酸ビス−[4−(6−アクリロイルオキシ−n−ヘキシル−1−オキシ)フェニル](略称:Dac−PrEPrEP−O6)を用いた。液晶性モノマーとして、液晶素子2では、実施例1で作製したDac−PrEPrEP−O6と、1,4−ビス[4−(6−アクリロイルオキシ−n−へキシル−1−オキシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM257−O6)を用いた。液晶性モノマーとして、比較液晶素子では、RM257−O6を用いた。 As the liquid crystal monomer, in the liquid crystal element 1, bis- [4- (6-acryloyloxy-n-hexyl-1-oxy) phenyl] terephthalate prepared in Example 1 (abbreviation: Dac-PrEPrEP-O6) Was used. As the liquid crystal monomer, in the liquid crystal element 2, Dac-PrEPrEP-O6 prepared in Example 1 and 1,4-bis [4- (6-acryloyloxy-n-hexyl-1-oxy) benzoyloxy]- 2-methylbenzene (abbreviation: RM257-O6) was used. As a liquid crystal monomer, RM257-O6 was used in the comparative liquid crystal element.
また、重合開始剤として、比較液晶素子では、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(略称:DMPAP)(東京化成工業株式会社製)を用いた。なお、液晶素子1および液晶素子2では重合開始剤であるDMPAPは用いなかった。 As a polymerization initiator, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (abbreviation: DMPAP) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used in the comparative liquid crystal element. In the liquid crystal element 1 and the liquid crystal element 2, DMPAP, which is a polymerization initiator, was not used.
本実施例で用いたブルー相を発現する液晶材料:CPP−3FF及びPEP−5CNF、カイラル剤:ISO−(6OBA)2、非液晶性モノマー:DMeAc、液晶性モノマー:Dac−PrEPrEP−O6およびRM257−O6、重合開始剤:DMPAPの構造式を下記に示す。 Liquid crystal materials that exhibit a blue phase used in this example: CPP-3FF and PEP-5CNF, chiral agent: ISO- (6OBA) 2 , non-liquid crystalline monomer: DMeAc, liquid crystalline monomer: Dac-PrEPrEP-O6 and RM257 -O6, polymerization initiator: Structural formula of DMPAP is shown below.
液晶素子1、液晶素子2及び比較液晶素子は、画素電極層及び共通電極層が図3(C)のように櫛歯状に形成されたガラス基板と、対向基板となるガラス基板とを間に空隙(4μm)を有してシール材によって貼り合わせた後、注入法によって表1で示す各液晶組成物を、等方相の状態で、基板間に注入し作製した。 In the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element, a glass substrate in which a pixel electrode layer and a common electrode layer are formed in a comb shape as shown in FIG. After bonding with a sealing material having a gap (4 μm), each liquid crystal composition shown in Table 1 was injected between substrates in an isotropic phase state by an injection method.
画素電極層及び共通電極層は酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用いてスパッタリング法にて形成した。なお、その膜厚は110nmとし、画素電極層と共通電極層の各幅、及び画素電極層と共通電極層との間隔は5μmとした。また、シール材は紫外線及び熱硬化型シール材を用い、硬化処理として、90秒間の紫外線(放射照度100mW/cm2)照射処理を行い、その後120℃で1時間加熱処理を行った。 The pixel electrode layer and the common electrode layer were formed by sputtering using indium tin oxide containing silicon oxide. The film thickness was 110 nm, the widths of the pixel electrode layer and the common electrode layer, and the distance between the pixel electrode layer and the common electrode layer were 5 μm. Further, as the sealing material, an ultraviolet ray and a thermosetting sealing material were used, and as a curing treatment, an ultraviolet ray (irradiance: 100 mW / cm 2 ) irradiation treatment was performed for 90 seconds, and then a heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour.
また、液晶素子1、液晶素子2及び比較液晶素子それぞれにおいて、ブルー相を発現する温度(液晶素子1と液晶素子2では30℃、比較液晶素子では41℃)において恒温とし、紫外線(光源メタルハライドランプ、波長365nm、放射照度9mW/cm2)を照射することによって高分子安定化処理を行った。なお、光源と液晶素子との間には350nm以下の波長をカットする光学フィルタ(LU0350、朝日分光株式会社製)を設け、液晶素子へ照射される光源からの紫外線を調整した。高分子安定化処理によって、液晶素子1、液晶素子2および比較液晶素子中に含まれるモノマーが重合し、液晶素子1、液晶素子2および比較液晶素子は、高分子/液晶複合体を有する液晶素子となる。 Further, in each of the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element, the temperature is constant at a temperature at which a blue phase is developed (30 ° C. for the liquid crystal element 1 and liquid crystal element 2 and 41 ° C. for the comparative liquid crystal element), and ultraviolet light (light source metal halide lamp) The polymer was stabilized by irradiation with a wavelength of 365 nm and an irradiance of 9 mW / cm 2 . In addition, an optical filter (LU0350, manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd.) that cuts a wavelength of 350 nm or less was provided between the light source and the liquid crystal element, and ultraviolet rays from the light source irradiated to the liquid crystal element were adjusted. By the polymer stabilization treatment, monomers contained in the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element are polymerized, and the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element are liquid crystal elements having a polymer / liquid crystal composite. It becomes.
液晶素子1、液晶素子2及び比較液晶素子に電圧を印加し、印加電圧に対する透過率の特性評価を行った。特性評価は、光源はハロゲンランプ、温度は室温の測定条件で、液晶素子1、液晶素子2及び比較液晶素子をクロスニコルの偏光子で挟んだ状態で行った。 A voltage was applied to the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element, and the transmittance was evaluated for the applied voltage. The characteristic evaluation was performed under the condition where the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element were sandwiched between crossed Nicol polarizers under the measurement condition that the light source was a halogen lamp and the temperature was room temperature.
図8に液晶素子1、液晶素子2及び比較液晶素子の印加電圧と透過率の関係を示す。図8において液晶素子1は黒い菱形のドット、液晶素子2は白い丸印のドット、比較液晶素子はバツ印のドットで示している。 FIG. 8 shows the relationship between the applied voltage and the transmittance of the liquid crystal element 1, the liquid crystal element 2, and the comparative liquid crystal element. In FIG. 8, the liquid crystal element 1 is indicated by black rhombus dots, the liquid crystal element 2 is indicated by white circle dots, and the comparative liquid crystal element is indicated by cross marks.
図8に示すように、重合開始剤を用いた比較液晶素子と同様に、重合開始剤を用いなかった液晶素子1および液晶素子2も良好な素子特性を示した。 As shown in FIG. 8, like the comparative liquid crystal element using the polymerization initiator, the liquid crystal element 1 and the liquid crystal element 2 that did not use the polymerization initiator also showed good element characteristics.
以上の実施例1および実施例2より、液晶素子1および液晶素子2に液晶性モノマーとして用いたDac−PrEPrEP−O6は、重合開始剤の機能を兼ねることができる液晶性モノマーであることがわかった。 From the above Example 1 and Example 2, it is understood that Dac-PrEPrEP-O6 used as the liquid crystal monomer in the liquid crystal element 1 and the liquid crystal element 2 is a liquid crystal monomer that can also function as a polymerization initiator. It was.
これは、Dac−PrEPrEP−O6の光の吸収端の波長が365nmより長波長であり、高分子安定化処理の際に照射される光を吸収できるためだと考えられる。Dac−PrEPrEP−O6の一部が紫外線を吸収し、ラジカルを発生することで、重合開始剤としても機能することで重合が可能となる。 This is considered to be because the wavelength of the light absorption edge of Dac-PrEPrEP-O6 is longer than 365 nm, and the light irradiated during the polymer stabilization treatment can be absorbed. Polymerization is possible because part of Dac-PrEPrEP-O6 absorbs ultraviolet rays and generates radicals, thereby functioning also as a polymerization initiator.
108 半導体層
200 基板
201 基板
202a 配向膜
202b 配向膜
208 液晶組成物
230 画素電極層
232 共通電極層
401 ゲート電極層
402 ゲート絶縁層
403 半導体層
405a 配線層
405b 配線層
407 絶縁膜
408 共通配線層
409 絶縁膜
413 層間膜
420 トランジスタ
441 基板
442 基板
443a 偏光板
443b 偏光板
444 液晶組成物
446 電極層
446a 電極層
446b 電極層
446c 電極層
446d 電極層
447 電極層
447a 電極層
447b 電極層
447c 電極層
447d 電極層
4001 基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4003a 信号線駆動回路
4003b 信号線駆動回路
4004 走査線駆動回路
4005 シール材
4006 基板
4008 液晶組成物
4010 トランジスタ
4011 トランジスタ
4013 液晶素子
4015 接続端子電極
4016 端子電極
4018 FPC
4019 異方性導電膜
4020 絶縁層
4021 層間膜
4030 画素電極層
4031 共通電極層
4032a 偏光板
4032b 偏光板
4034 遮光層
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 スタンド
7111 リモコン操作機
7200 コンピュータ
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7300 携帯型ゲーム機
7301a 筐体
7301b 筐体
7302 連結部
7303a 表示部
7303b 表示部
7304 スピーカ部
7305 記録媒体挿入部
7306 操作キー
7307 接続端子
7308 センサ
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7500 タブレット型端末
7501a 筐体
7501b 筐体
7502a 表示部
7502b 表示部
7503 軸部
7504 電源
7505 操作キー
7506 スピーカ
108 Semiconductor layer 200 Substrate 201 Substrate 202a Alignment film 202b Alignment film 208 Liquid crystal composition 230 Pixel electrode layer 232 Common electrode layer 401 Gate electrode layer 402 Gate insulating layer 403 Semiconductor layer 405a Wiring layer 405b Wiring layer 407 Insulating film 408 Common wiring layer 409 Insulating film 413 Interlayer film 420 Transistor 441 Substrate 442 Substrate 443a Polarizing plate 443b Polarizing plate 444 Liquid crystal composition 446 Electrode layer 446a Electrode layer 446b Electrode layer 446c Electrode layer 446d Electrode layer 447 Electrode layer 447a Electrode layer 447b Electrode layer 447c Electrode layer 447d Electrode Layer 4001 Substrate 4002 Pixel portion 4003 Signal line driver circuit 4003a Signal line driver circuit 4003b Signal line driver circuit 4004 Scan line driver circuit 4005 Sealant 4006 Substrate 4008 Liquid crystal composition 4010 Transition Star 4011 transistor 4013 liquid crystal element 4015 connection terminal electrode 4016 terminal electrode 4018 FPC
4019 Anisotropic conductive film 4020 Insulating layer 4021 Interlayer film 4030 Pixel electrode layer 4031 Common electrode layer 4032a Polarizing plate 4032b Polarizing plate 4034 Light blocking layer 7100 Television apparatus 7101 Housing 7102 Display portion 7103 Stand 7111 Remote control device 7200 Computer 7201 Main body 7202 Case 7203 Display portion 7204 Keyboard 7205 External connection port 7206 Pointing device 7300 Portable game machine 7301a Case 7301b Case 7302 Connection portion 7303a Display portion 7303b Display portion 7304 Speaker portion 7305 Recording medium insertion portion 7306 Operation key 7307 Connection terminal 7308 Sensor 7400 Cellular phone 7401 Housing 7402 Display unit 7403 Operation button 7404 External connection port 7405 Speaker 7406 My 7500 tablet terminal 7501a housing 7501b housing 7502a display unit 7502b display unit 7503 shank 7504 power 7505 operation keys 7506 speaker
Claims (8)
(但し、一般式(G1)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、X1、X2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G1)中、n、mはそれぞれ独立に2乃至20の整数である。) A liquid crystal composition comprising a liquid crystal material exhibiting a blue phase and a liquid crystalline monomer represented by the following general formula (G1).
(In the general formula (G1), R 1 and R 2 each independently represent either hydrogen or a methyl group. In the general formula (G1), X 1 and X 2 are each independently hydrogen or It represents any one of methyl groups, and in the general formula (G1), n and m are each independently an integer of 2 to 20.)
(但し、一般式(G2)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。また、一般式(G2)中、n、mはそれぞれ独立に2乃至20の整数である。) A liquid crystal composition comprising a liquid crystal material exhibiting a blue phase and a liquid crystalline monomer represented by the following general formula (G2).
(In the general formula (G 2 ), R 1 and R 2 each independently represents either hydrogen or a methyl group. In the general formula (G 2 ), n and m are each independently 2 to 2) (It is an integer of 20.)
(但し、一般式(G3)中、R1、R2はそれぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を表す。) A liquid crystal composition comprising a liquid crystal material exhibiting a blue phase and a liquid crystalline monomer represented by the following general formula (G 3 ).
(However, in the general formula (G 3 ), R 1 and R 2 each independently represents either hydrogen or a methyl group.)
前記一般式(G1)、前記一般式(G2)または前記一般式(G3)で示される液晶性モノマーは、下記構造式(100)である液晶組成物。
The liquid crystal monomer represented by the general formula (G1), the general formula (G2), or the general formula (G3) is a liquid crystal composition represented by the following structural formula (100).
前記一般式(G1)、前記一般式(G2)、前記一般式(G3)または前記構造式(100)で示される液晶性モノマーは、光の吸収端の波長が320nmより長波長である液晶組成物。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The liquid crystalline monomer represented by the general formula (G1), the general formula (G2), the general formula (G3), or the structural formula (100) has a light absorption edge wavelength longer than 320 nm. object.
前記一般式(G1)、前記一般式(G2)、前記一般式(G3)または前記構造式(100)で示される液晶性モノマーは、光の吸収端の波長が365nmより長波長である液晶組成物。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The liquid crystalline monomer represented by the general formula (G1), the general formula (G2), the general formula (G3), or the structural formula (100) has a light absorption edge wavelength longer than 365 nm. object.
非液晶性モノマーを含む液晶組成物。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
A liquid crystal composition containing a non-liquid crystalline monomer.
カイラル剤を含む液晶組成物。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
A liquid crystal composition containing a chiral agent.
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