CN102308252A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在绝缘性基板与透明电极之间，设置波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上的紫外线吸收层。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
近年来，利用周围环境的光的反射型的显示装置由于不需要背光源，所以具有低耗电、纤薄、轻巧等特征，特别是作为便携式电话、电子书等的显示装置受到关注。
反射型显示装置之中，广泛使用的是反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置存在以下方式，即，通过使用偏光板和控制通过光的偏振状态的液晶层来实现良好的黑显示的方式，和不利用偏光板，通过使用控制通过光的散射状态的液晶层来实现良好的白显示的方式。
不利用偏光板的方式中，已知有利用由液晶分子的对流引起的散射的动态散射模式(Dynamic Scattering Mode，DSM)方式、利用使液晶滴分散在高分子膜中的结构来实现散射状态的聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)方式和利用在液晶层中形成有高分子网络的结构来实现散射状态的聚合物网络液晶(PolymerNetwork Liquid Crystal，PNLC)方式。
此外，在移动用途下耗电量的降低为一大课题，尝试着对各像素通过设置多个有源元件来安装静态RAM，利用1Hz左右的低频的交流电压来驱动液晶显示装置，以实现超低耗电量。
不过，已知液晶材料会因紫外线而发生分解，并因产生的离子性杂质而导致发生特性的劣化。特别是，公知PDLC方式和PNLC方式中使用的液晶对紫外光很弱。另外，1Hz下的驱动中，同一极性的电压施加的期间与现有的60Hz驱动相比变得较长，容易引起离子性杂质移动和在液晶与取向膜的界面上蓄积，其结果是，由于施加到液晶层的有效电压减少而引起闪烁的产生。因此，在装有静态RAM的PDLC方式和PNLC方式的情况下，特别需要抑制由紫外线导致的劣化。
专利文献1中公开了用于抑制这种因紫外线导致的液晶材料的劣化的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开专利公报“日本特开平06-294957号”
发明内容
发明要解决的问题
一般来说，紫外线指的是波长比可见光短的380nm以下区域的光，对PDLC和PNLC来说，要引起聚合，需要足够强度的波长365nm的紫外线，而具有340nm以下波长的紫外线由于会导致劣化，所以需要有效遮蔽。特别是，由于从荧光灯发射的波长315nm、335nm的紫外线为劣化的一大原因，因此需要遮蔽。不过，专利文献1公开的技术中将紫外线一律遮蔽，对于制造工艺中不可或缺的紫外线和使液晶劣化的应当遮蔽的紫外线没有区分对待。因此，在连必要的紫外线的波长区域都遮蔽的情况下，会产生聚合不充分、不能获得良好的元件特性的问题。而在遮蔽不充分的情况下，存在因工艺中紫外线曝光和搬送中来自荧光灯的照射导致液晶劣化的问题。
本发明的目的在于，提供一种使用了最适于PDLC方式和PNLC方式的紫外线吸收层的液晶显示装置及其制造方法。
用于解决问题的手段
本发明的液晶显示装置的特征在于，在一对形成有电极的基板间，夹持有使液晶滴分散在高分子膜中的结构或在液晶层中形成有高分子网络的结构的液晶，在至少一个基板与电极之间，具有波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上的紫外线吸收层。
通过采用本结构，高分子的聚合反应充分进行，并且液晶的因紫外线导致的劣化得到充分的抑制，能够获得显示品质高的液晶显示装置。
本发明的反射型液晶显示装置的特征在于，依次形成有由多个有源元件构成的存储器、层间绝缘膜和反射电极的第一绝缘性基板，与形成有透明电极的第二绝缘性基板，以反射电极与透明电极相对的方式贴合，并夹持有使液晶滴分散在高分子膜中的结构或在液晶层中形成有高分子网络的结构的液晶，在第二基板与透明电极间具有紫外线吸收层，上述紫外线吸收层的波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上。
此外，本发明的反射型液晶显示装置的特征在于，上述紫外线吸收层的膜厚在1.0μm至3.0μm的范围内。
通过采用使用这种紫外线吸收层的结构，高分子的聚合反应充分进行，并且液晶的因紫外线导致的劣化得到充分的抑制，能够获得显示品质高的液晶显示装置。
此外，本发明的反射型液晶显示装置的制造方法的特征在于，包括以下工序：准备依次形成有由多个有源元件构成的存储器、层间绝缘膜和反射电极的第一绝缘性基板；准备依次形成有波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上的紫外线吸收层、和透明电极的第二绝缘性基板；以反射电极与透明电极相对的方式将第一基板与第二基板贴合；在第一基板与第二基板之间注入液晶、单体和光聚合引发剂；和从第二基板侧照射紫外线，使单体聚合而高分子化，其中，上述紫外线的波长365nm时的液晶面板面的照度为30mW/cm2以上。
此外优选紫外线的波长365nm时的强度(I(365nm))与波长340nm时的强度(I(340nm))的比(I(365nm)/I(340nm))为41以上。
根据本制造方法，高分子的聚合反应充分进行，并且液晶的因紫外线导致的劣化得到充分的抑制，能够获得显示品质高的液晶显示装置。
发明的效果
本发明的液晶显示装置的特征在于，在一对形成有电极的基板间，夹持有使液晶滴分散在高分子膜中的结构或在液晶层中形成有高分子网络的结构的液晶，在至少一个基板与电极之间，具有波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上的紫外线吸收层。
通过采用本结构，聚合所必须的波长365nm的紫外线较少被紫外线吸收层吸收，所以高分子的聚合反应充分进行。由于液晶的因紫外线导致的劣化得到充分的抑制，所以能够获得显示品质高的液晶显示装置。
本发明的反射型液晶显示装置的特征在于，依次形成有由多个有源元件构成的存储器、层间绝缘膜和反射电极的第一绝缘性基板，与形成有透明电极的第二绝缘性基板，以反射电极与透明电极相对的方式贴合，并夹持有使液晶滴分散在高分子膜中的结构或在液晶层中形成有高分子网络的结构的液晶，在第二基板与透明电极间具有紫外线吸收层，上述紫外线吸收层的波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上。
根据本结构，聚合所必须的波长365nm的紫外线较少被紫外线吸收层吸收，所以聚合充分进行。此外由于波长315nm的紫外线被充分遮蔽，所以能够抑制由工序内的荧光灯和曝光器的没有被紫外线截止滤波器完全去除的波长315nm的紫外线导致的液晶材料劣化。因此，反射率的降低受到抑制，对比度提高，且闪烁较少，能够实现高显示品质的显示。
此外，本发明的反射型液晶显示装置的制造方法的特征在于，包括以下工序：准备依次形成有由多个有源元件构成的存储器、层间绝缘膜和反射电极的第一绝缘性基板；准备依次形成有波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上的紫外线吸收层、和透明电极的第二绝缘性基板；以反射电极与透明电极相对的方式将第一基板与第二基板贴合；在第一基板与第二基板之间注入液晶、单体和光聚合引发剂；和从第二基板侧照射紫外线，使单体聚合而高分子化，其中，上述紫外线的波长365nm时的液晶面板面的照度为30mW/cm2以上。
根据本制造方法，高分子开始聚合所必须的波长365nm时的紫外线不会被紫外线吸收层吸收，且液晶面板面的照度为30mW/cm2以上，所以聚合充分进行。此外由于波长315nm时的紫外线被充分遮蔽，所以能够抑制由工序内的荧光灯和曝光器的没有被紫外线截止滤波器完全去除的波长315nm的紫外线导致的液晶材料劣化。因此，反射率的降低受到抑制，对比度提高，且闪烁较少，能够实现高显示品质的显示。另外，显示元件制备后的玻璃的分割、用于使显示元件的厚度变薄的玻璃的蚀刻以及光学薄膜的贴附等能够在荧光灯下进行，所以工艺的自由度变高。
附图说明
图1是表示本发明的反射型液晶显示装置的结构的大致截面图。
图2是表示波长365nm的曝光照度与反射率的关系的图。
图3是表示波长365nm的曝光照度与黑显示时的闪烁的关系的图。
图4是用于说明闪烁的测定方法的图。
图5是表示实施例中使用的电路结构的图。
图6是表示具有紫外线吸收层和没有紫外线吸收层的情况下的反射率的变化的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的反射型液晶显示装置100及其制造方法进行详细说明。
图1表示本发明的反射型液晶显示装置100的截面图。反射型液晶显示装置100具有在形成有TFT元件(有源元件)3、层间绝缘膜4和反射电极5的第一绝缘性基板1与形成有紫外线吸收层6和透明电极7的第二绝缘性基板2之间夹持有液晶层的结构。液晶层为液晶滴10分散在高分子膜9中的结构。此外，第一绝缘性基板与第二绝缘性基板通过密封树脂8贴合。为了保持两片基板的间隔，也可以在密封树脂中或液晶层中放入间隔物。
TFT元件3能够通过公知的方法形成，例如能够利用非晶硅或多晶硅形成。TFT元件的形成所使用的源极电极、漏极电极和配线也能够使用公知的材料形成，例如能够使用钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)等材料。层间绝缘膜4适宜使用具有感光性的有机树脂材料，能够使用丙烯酸酯类树脂、聚酰亚胺类树脂、酚醛清漆(novolac)类树脂等。反射电极5能够使用反射率高的银、铝。
紫外线吸收层6如后文所述，只要是使液晶层的聚合所必须的波长365nm的紫外线透射并吸收使液晶材料劣化的波长340nm以下的紫外线(特别是从荧光灯发射的波长315nm的紫外线)的材料，就能够使用。例如能够使用具有感光性的丙烯酸酯类树脂、环氧类树脂等。
作为透明电极7，能够使用铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)等公知的透明电极材料。
作为紫外线吸收层使用环氧类的树脂，将膜厚从0.5μm变化到6.0μm的情况下的波长400nm、365nm、315nm时的透射率、使用了这些紫外线吸收层的反射型液晶显示装置的荧光灯下放置试验的结果以及目视下白色显示的色感的评价结果表示在表1中。荧光灯下放置试验将反射型液晶显示装置在室内的荧光灯下放置100小时，设反射率下降10％以上的情况为NG。关于色感，在制备完成后立即显示白色，通过目视来评价与白色之间的偏差。
[表1]
  紫外线吸收层膜厚(μm)   0.5   1.0   1.5   3.0   6.0
  400nm时透射率(％)   89.0   88.0   86.0   82.0   74.0
  365nm时透射率(％)   80.0   75.0   70.0   57.0   38.0
  315nm时透射率(％)   24.0   12.0   6.0   1.0   0.1
  透射率的比(T(365nm)/T(315nm))   3.3   6.3   11.7   57.0   380.0
  荧光灯下放置试验的结果   NG   OK   OK   OK   OK
  色感   OK   OK   OK   OK   NG
从表中可以明确，当膜厚为0.5μm时，不能够充足吸收波长315nm的紫外线，波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))小，值为3.3。该条件下，荧光灯下放置试验的结果为，液晶材料发生劣化，发现了反射率降低。
而相对的，在透射率的比为6.3以上，即膜厚为1.0μm以上的情况下，波长315nm的紫外线被有效地吸收，没有发现发射率降低。
当膜厚为6.0μm时，从表中能够明确，波长400nm时的透射率减小，蓝色成分的光减少，所以成为带黄色感的白色。因此，同时满足荧光灯下放置试验和色感的膜厚在1.0μm到3.0μm的范围内。
关于密封树脂8，也能够使用公知的紫外线硬化材料、热硬化材料以及它们的混合材料。
液晶层通过下述方式制作：在将低分子液晶组成物、未聚合预聚合物的混合物相溶，配置在基板间后，使预聚合物聚合。例如，能够使用通过紫外线等活性光线的照射使紫外线硬化性预聚合物与液晶组成物的混合物光硬化而得的硬化物(紫外线硬化液晶)。通过使用紫外线硬化液晶作为高分子分散型液晶，能够在短时间内使液晶聚合。液晶材料的注入能够通过真空注入、滴下注入来进行。
在注入液晶材料后，利用紫外线照射来使预聚合物聚合。此时，为了使聚合充分进行，波长365nm时的紫外线的照度是重要的。
图2表示使高分子聚合时的紫外线照射时的波长365nm时的照度与完成的反射型液晶显示装置的反射率的关系。紫外线的照射中，作为光源使用卤素灯，并使用隔热滤光片(cold filter，CLDF)将波长340nm以下的紫外线尽可能地除去。照射面的照度使用株式会社ORC制的紫外线照度计UV-M10(商品名)，作为受光器使用UV-35(商品名)。反射率的测定使用美能达(minolta)公司制的CM2002(商品名)。从图中可以明确，为了使反射率为50％以上，波长365nm的紫外线的照射量需要为30mW/cm2以上。在照度低的情况下，聚合所必须的基团的产生量少，高分子的聚合变得缓慢，所以液晶滴会生长得大，导致反射率降低。
图3表示使高分子聚合时的紫外线照射时的波长365nm时的照度与完成的反射型液晶显示装置的显示黑色时的反射率的变动幅度的关系。反射率的变动幅度按下述方式测定，即，如图4所示，从相对反射型液晶显示装置100的法线方向设置于30度角度处的光源32照射平行光线30，利用受光器33测定沿法线方向反射的反射光21的强度。作为参照，使用硫酸钡的标准白色板，测定直径为2mmφ。
闪烁的有无通过目视进行评价，当反射率的变动幅度超过0.4％时，能够确认发生闪烁。因此能够确认，为了抑制闪烁的发生，也需要使波长365nm的紫外线的照射量为30mW/cm2以上。
[表2]
  条件1   条件2   条件3   条件4   条件5   条件6   条件7   条件8
  360nm照度(μW/cm2/nm)   2038.0   2250.0   2250.0   822.0   387.0   473.0   1251.0   1251.0
  340nm照度(μW/cm2/nm)   212.0   86.0   86.0   28.0   9.0   7.0   5.0   50
  照度比(I(360nm)/I(340nm))   9.6   26.2   26.2   29.4   43.0   67.6   250.2   250.2
  PNLC劣化的有无   无   无   无   无   有   有   有   有
表2表示使高分子聚合时使用的紫外线的波长365nm时的照度与340nm时的照度的比与液晶材料的劣化的关系。照度使用牛尾(ushio)电机制的分光放射照度计USR-40(商品名)测定。当该比小时，高分子聚合中波长340nm以下的紫外线照射得多，因此液晶材料会发生劣化。从表中可以明确，在照度比为41以上的情况下，液晶材料的劣化得到抑制。
实施例
以下基于实施例对本发明进行详细说明。
作为第一绝缘性基板使用厚度0.7mm的玻璃基板。图5表示本实施例中使用的像素电路的俯视图。由在纵方向和横方向上平行地形成的VLA(与对置电极同相位的像素电压供给线)31包围的部分，构成一个子像素。各子像素中，由12个TFT元件3形成2个静态RAM。本实施例中，在子像素的大致整个面形成有TFT元件3和配线。Vdd33和Vss34是用于供给静态RAM用的电源的配线。GL35、GLB36是地电位的配线。SL37是用于供给像素信号的配线，根据SL37的信号，反射电极与VLA31或VLB(与对置电极相位相反的像素电压供给线)32连接。在与VLA31连接的情况下，反射电极的电位为0V，在与VLB32连接的情况下为5V。此外，各配线、TFT元件3的电极根据需要与连接用通孔38连接。
在形成TFT元件后，以膜厚2.5μm的厚度形成丙烯酸类层间绝缘膜，形成膜厚为100nm的Al作为反射电极。此外，为了制备反射型液晶显示装置，在Al电极上涂布平行取向膜，由此完成第一绝缘性基板。
作为第二绝缘性基板，与第一绝缘性基板同样地使用厚度0.7mm的玻璃基板，利用狭缝式涂布机(slit coater)涂布环氧类的树脂并在200度以上的温度下烧制，来形成紫外线吸收层。形成紫外线吸收层后，形成ITO电极作为透明电极，并进一步与第一绝缘性基板同样地形成平行取向膜。
在第一绝缘性基板的密封部，利用分注器(dispenser)涂布作为紫外线硬化树脂的积水化学制的UV硬化型液晶材料。在密封材料包围的区域内，作为PNLC材料，使用滴下方式注入DIC公司制PNM-170(商品名)，并贴合第二绝缘性基板。此时，以液晶层的厚度为3μm的方式，在基板间配置间隔物。
使用已通过隔热滤光片极力除去波长340nm以下的紫外线的UV曝光机照射紫外线，同时进行聚合物的聚合和密封材料的硬化。曝光使用辐深(Fusion)公司D形灯管(D bulb)的紫外线曝光器进行，曝光条件为照度30mW/cm2，曝光时间为100秒。当然，聚合物的聚合和密封材料的硬化也可以分别进行。之后，进行热处理。通过该热处理，使密封材料完全硬化，能够提高密合性、可靠性。热处理温度随材料不同，但优选120度至180度，热处理时间优选10分钟至120分钟。
通过以上处理，完成本实施例的反射型液晶显示装置。
(比较例)
作为比较例，制作除了没有紫外线吸收层之外，其它与实施例相同的反射型液晶显示装置。
(评价)
将这些反射型液晶显示装置放置在点亮了荧光灯的室内，调查反射率的变化。结果表示在图6中。曲线41表示具有紫外线吸收层的情况，曲线42表示没有紫外线吸收层的情况。具有紫外线吸收层的反射型液晶显示装置即使在放置150小时后，反射率的变化也在10％以内，而相对的，在没有紫外线吸收层的反射型液晶显示装置的情况下，反射率减少25％以上。由此能够确认，从荧光灯发射的波长315nm和335nm的紫外线被紫外线吸收层高效地吸收，因此液晶材料的劣化受到抑制。
另外，本发明的反射型液晶显示装置的制造方法，也可以利用紫外线的照射也同时进行密封材料的硬化，之后在130度的温度下进行1小时热处理。
根据本制造方法，能够抑制工艺数量，高分子的聚合反应充分进行，液晶的因紫外线导致的劣化得到充分抑制，因此，能够以低成本制造显示品质高的反射型液晶显示装置。
工业上的可利用性
本发明在反射型液晶显示装置及其制造方法中有用。
附图标记说明
100 反射型液晶显示装置
1 第一绝缘性基板
2 第二绝缘性基板
3 TFT元件
4 层间绝缘膜
5 反射电极
6 紫外线吸收层
7 透明电极
8 密封树脂
9 高分子膜
10 液晶滴
20 平行光
21 反射光
22 光源
23 受光器
31 VLA
32 VLB
33 Vdd
34 Vss
35 GL
36 GLB
37 SL
38 连接用通孔
41 表示具有紫外线吸收层时的反射率的变化的曲线
42 表示没有紫外线吸收层时的反射率的变化的曲线

Claims (11)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
在一对形成有电极的基板间，夹持有使液晶滴分散在高分子膜中的结构或在液晶层中形成有高分子网络的结构的液晶，
在至少一个基板与电极之间，具有波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上的紫外线吸收层。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶显示装置进行单色显示。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述紫外线吸收层的膜厚在1.0μm至3.0μm的范围内。
4.一种反射型液晶显示装置，其特征在于：
依次形成有由多个有源元件构成的存储器、层间绝缘膜和反射电极的第一绝缘性基板，与形成有透明电极的第二绝缘性基板，以反射电极与透明电极相对的方式贴合，并夹持有使液晶滴分散在高分子膜中的结构或在液晶层中形成有高分子网络的结构的液晶，
在第二基板与透明电极间具有紫外线吸收层，
所述紫外线吸收层的波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上。
5.如权利要求4所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：
所述反射型液晶显示装置进行单色显示。
6.如权利要求4或5所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：
所述紫外线吸收层的膜厚在1.0μm至3.0μm的范围内。
7.一种反射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
准备依次形成有由多个有源元件构成的存储器、层间绝缘膜和反射电极的第一绝缘性基板；
准备依次形成有波长365nm时的透射率(T(365nm))与波长315nm时的透射率(T(315nm))的比(T(365nm)/T(315nm))为6.3以上的紫外线吸收层、和透明电极的第二绝缘性基板；
以反射电极与透明电极相对的方式将第一基板与第二基板贴合；
在第一基板与第二基板之间注入液晶、单体和光聚合引发剂；和
从第二基板侧照射紫外线，使单体聚合而高分子化，其中，
所述紫外线的波长365nm时的液晶面板面的照度为30mW/cm2以上。
8.如权利要求7所述的反射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
紫外线的波长365nm时的强度(I(365nm))与波长340nm时的强度(I(340nm))的比(I(365nm)/I(340nm))为41以上。
9.如权利要求7或8所述的反射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
利用紫外线的照射也同时进行密封材料的硬化，之后进行热处理。
10.如权利要求9所述的反射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
所述热处理的温度为120度至180度。
11.如权利要求9所述的反射型液晶显示装置的制造方法，其特征在于：
所述热处理的时间为10分钟至120分钟。
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