JP2004302261A - Liquid crystal display panel - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビやディスプレイ等の液晶表示パネルに関し、特に重合性材料を含む液晶を滴下注入法によって封入した液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、２枚の基板の間に液晶を封入し、この液晶の電気光学異方性を利用して電気的な刺激を光学的なスイッチンングに利用する表示デバイスである。液晶の有する屈折率異方性を利用し、液晶に電圧を印加することでこの屈折率異方性の軸の向きを変えることにより、液晶パネルの透過光の明るさを制御している。
【０００３】
このような液晶表示パネルにおいては、液晶に電圧が印加されていない状態での液晶分子の並び方を制御することが非常に重要になってくる。初期の並び方が安定していないと、液晶に電圧を印加した際の液晶分子の方向が不安定になり、結果的に屈折率の制御ができなくなる。そのような制御因子の代表的なものとしては、基板表面と液晶との初期形成角度（プレチルト角）の制御やバスラインと画素電極との間に形成される横電界の制御などが挙げられる。
【０００４】
このような液晶表示パネルにおいては、特開２００２−２３１９９号公報や特開２００２−３５７８３０号公報に記載されている如く、液晶に光重合性材料を添加して用いる方法が提案されている。
【０００５】
光重合性材料を添加した液晶を用いる液晶表示パネルの場合、この初期状態の形成を、液晶を封入した後で感光することにより行う。このとき同時に電圧を印加するなどの方法により、初期の配向状態をコントロールすることも提案されている。このような液晶を用いる場合はその添加濃度が配向形成のスピードから重要になってくるが、特に特開２００１−２２２０１７号公報にあるような滴下注入法で用いる場合には、その析出濃度限界がさらに重要なパラメータとなってくる。
【０００６】
通常の注入の場合は、液晶の温度状態は安定しており、加熱をしながら注入することも可能であるため、母液晶に対して添加された光重合性材料は安定に溶けていられる。
【０００７】
しかしながら、滴下注入法の場合には、以下の２つの点で不利である。すなわち、基板上に液晶を滴下した際に、その表面張力の効果で、添加剤の濃度分布が起こることと、高速で真空度を上げるため、チャンバ内や基板表面の温度が下がることである。
【０００８】
そのため、部分的に濃度が濃くなる現象が発生し、添加した光重合性材料の析出がおこり、図１に示すような輝点現象として障害となっていた。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２３１９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５７８３０公報
【特許文献３】
特開２００１−２２２０１７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、滴下注入により液晶を封入した液晶表示パネルにおいて、上記の如き輝点現象の障害を生じることのない液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題を解決するため、滴下注入により液晶が封入された液晶表示パネルにおいて、前記液晶には光または熱で重合するモノマーまたはオリゴマーからなる重合性材料が添加されたおり、前記重合性材料の添加濃度が常温での析出濃度の５５％以下である液晶表示パネルが提供される。
【００１２】
本発明によれば、また、滴下注入により液晶が封入された液晶表示パネルにおいて、前記液晶には光または熱で重合するモノマーまたはオリゴマーからなる重合性材料が添加されており、前記重合性材料の添加濃度が前記液晶の凝固温度まで析出しない濃度である液晶表示パネルが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明における液晶としては、従来用いられている液晶を用いることができ、特に負の誘電率を有する液晶が有用である。かかる液晶の代表例としては、下記の表１に示す物性値を有する液晶があり、これらは何れも本発明に好適に使用することができる。
【００１４】
【表１】
一方、本発明に有用な重合性材料としては、光または熱によって重合するモノマーまたはオリゴマーを用いることができ、特に光重合性のアクリレート等の材料を挙げることができ、特に常温で固体であるものが好ましい。常温で固体であり、光重合性の材料としては、具体的には、約３５０の分子量を有し、融点以上で液晶性を示す液晶性ジアクリレートのほか、ビスフェノールＡジメタクリレート（分子量３６４）、スルホン酸ソーダエトキシアリレート（分子量２０２）、Ｎ−ビニルカプロラクタム（分子量１３９）、トリス（メタクリロキシエチル）イソシアヌレート（分子量４３７）、亜鉛ジアクリレート（分子量２０７）などが挙げられる。
【００１６】
本発明において、常温での析出濃度とは、液晶に重合性材料を添加して混合した後、常温（２５℃）で１０日間放置しても重合性材料の析出が生じない重合性材料の濃度をいう。すなわち、重合性材料の析出濃度については、重合性材料が未添加の液晶に光重合性材料を加え、十分に混合した後で、重合性材料が析出するかどうかで判定することができる。混合の方法としては、例えば、液晶と重合性材料との混合物を加温しながら攪拌する方法がある。また、析出濃度は、具体的には、例えば、上記の方法で析出が確認できる液晶および重合性材料の混合液の上澄み液について、ガスクロマトグラフィ、エキクロマトグラフィ等により成分の定量分析を行い、重合性材料の混合量を求めることにより、決定することができる。
【００１７】
本発明は、液晶と重合性材料からなる液晶組成物を滴下注入により２枚のパネルにより構成されるセル内に封入する際に、添加剤である重合性材料の析出を回避するために、重合性材料の添加量を所定範囲に規定したことを特徴とするものである。本発明者らが行った実験の結果、表２に示すように、液晶に添加した光重合性材料の量により、図１に示す如き輝点現象の発生の有無に差があることが確認された。ここで使用した液晶組成物材料は、母液晶に対して重合性材料が常温（２５℃）で０．５質量％の濃度で溶ける材料系である。添加量がこの濃度の５５％以下（すなわち、０．１質量％や０．２質量％）であれば、重合性材料の析出が生じることなく、液晶組成物をセル内に充填することができる。表３は、この材料系での析出濃度の温度依存性を示している。これによれば母液晶に対して重合性材料の濃度が０．１質量％および０．２質量％のものでは、低温になっても安定に溶けていられることがわかる。なお、本発明者らが行った一連の実験の結果からは、本発明においては、重合性材料の添加濃度は、常温における析出濃度の５〜５０％であるのが好ましく、１０〜４５％であるのが特に好ましいことが認められる。
【００１８】
【表２】
【表３】
また、本発明においては、重合性材料の添加濃度は、用いる液晶の凝固温度まで重合性材料の析出が生じない濃度、すなわち、滴下注入によりセル内に封入される液晶と重合性材料とからなる液晶組成物において液晶が液晶相を維持する間には重合性材料の析出が生じない濃度である。ここで、液晶の凝固温度とは、液晶が液晶相から固体相へと変化するときの温度である。
【００２１】
【実施例】
以下に、実施例により本発明をさらに説明する。
【００２２】
なお、以下の実施例においては、液晶として平均分子量が約３５０であり、誘電率異方性が負のネマティック液晶（表１の液晶Ａ）を用い、また重合性材料として平均分子量が約３５０であり、常温で固体であり、融点以上で液晶性を示す光重合性ジアクリレートを用いた。
【００２３】
実施例１
まず、一方の基板に重合性材料を添加した液晶を滴下する。このとき重合性材料の添加量を、常温で析出する量の５５％以下になるように制限する。滴下する方法としては、１パネルあたり１ポイント、所望の液晶量を滴下するやり方と、複数ポイント滴下するやり方がある。この基板の周辺を真空に排気する。排気した後もう一方の基板を貼り合わせる。このとき上下の基板は、滴下した液晶をぐるりと囲むように形成されたシール剤（接着剤）を挟持した状態で接着される。貼り合わせた後、基板の周辺の環境を真空状態から大気圧に開放し、シール剤の内側の圧力と周辺の圧力の差圧を利用して液晶を押し広げていく。次に、シール剤を熱もしくは光を用いて硬化させる。光を用いて硬化させる場合は、液晶の部分に光が当たらないようにするか、光の波長域を制御するなどの工夫をすることが必要である。その後、液晶部分に光を照射し、液晶の配向状態を規定する。
【００２４】
実施例２
まず、２枚の基板の上に配向膜を形成する。このとき配向膜には垂直配向性を示すポリイミド膜を用いたが、この場合配向膜の材料としては特にポリイミドに限定されるものではなく、垂直配向性を示すものであればいかなる材料であってもよい。
【００２５】
次に、一方の基板に重合性材料を添加した液晶を滴下する。重合性材料の添加濃度を、析出濃度の５５％以下に制限している。
【００２６】
滴下する方法としては、１パネルあたり１ポイント、所望の液晶量を滴下するやり方と、複数ポイント滴下するやり方がある。この基板の周辺を真空に排気する。排気した後もう一方の基板を貼り合わせる。このとき上下の基板は、滴下した液晶をぐるりと囲むように形成されたシール剤（接着剤）を挟持した状態で接着される。貼り合わせた後、基板の周辺の環境を真空状態から大気圧に開放し、シール剤の内側の圧力と周辺の圧力の差圧を利用して液晶を押し広げていく。次に、シール剤を熱もしくは光を用いて硬化させる。光を用いて硬化させる場合は、液晶の部分に光が当たらないようにするか、光の波長域を制御するなどの工夫をすることが必要である。その後液晶部分に光を照射し、液晶の配向状態を規定する。
【００２７】
液晶に光を照射する際に液晶部分に電圧をかけながら行なうこともできる。本実施例では、液晶層に電圧を印加しながら光を照射した。この場合、印加する電圧を、液晶のスイッチング電圧以上の値に設定する。
【００２８】
実施例３
まず、一方の基板に重合性材料を添加した液晶を滴下する。このとき重合性材料の添加量は常温で析出する量の５５％以下になるように制限する。滴下された基板をステージ上で２５℃以上の温度で加温する。この加温のタイミングは、真空排気前であれば重合性材料を滴下する前後のどちらであってもよい。このあと基板の周辺を真空に排気する。排気した後もう一方の基板を貼り合わせる。このとき上下の基板は、滴下した液晶をぐるりと囲むように形成されたシール剤（接着剤）を挟持した状態で接着される。貼り合わせた後、基板の周辺の環境を真空状態から大気圧に開放し、シール剤の内側の圧力と周辺の圧力の差圧を利用して液晶を押し広げていく。次に、シール剤を熱もしくは光を用いて硬化する。光を用いて硬化する場合は、液晶の部分に光が当たらないようにするか、光の波長域を制御するなどの工夫をすることが必要である。その後液晶部分に光を照射し、液晶の配向状態を規定する。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、輝点現象の障害が生じることのない液晶表示パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】重合性材料を添加した液晶を滴下注入によりセル内に封入した従来の液晶表示パネルにおける輝点現象を説明する模式図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display panel such as a television and a display, and more particularly, to a liquid crystal display panel in which liquid crystal containing a polymerizable material is sealed by a drop injection method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A liquid crystal display panel is a display device in which liquid crystal is sealed between two substrates, and an electric stimulus is used for optical switching by using the electro-optical anisotropy of the liquid crystal. By utilizing the refractive index anisotropy of the liquid crystal and applying a voltage to the liquid crystal to change the direction of the axis of the refractive index anisotropy, the brightness of the transmitted light of the liquid crystal panel is controlled.
[0003]
In such a liquid crystal display panel, it is very important to control the arrangement of the liquid crystal molecules when no voltage is applied to the liquid crystal. If the initial arrangement is not stable, the direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied to the liquid crystal becomes unstable, so that the refractive index cannot be controlled. Typical examples of such control factors include control of an initial formation angle (pretilt angle) between the substrate surface and the liquid crystal, control of a horizontal electric field formed between the bus line and the pixel electrode, and the like.
[0004]
For such a liquid crystal display panel, a method has been proposed in which a photopolymerizable material is added to a liquid crystal, as described in JP-A-2002-23199 and JP-A-2002-357830.
[0005]
In the case of a liquid crystal display panel using a liquid crystal to which a photopolymerizable material is added, this initial state is formed by exposing the liquid crystal to light and then exposing the liquid crystal. At this time, it has been proposed to control the initial alignment state by a method such as applying a voltage at the same time. When such a liquid crystal is used, its addition concentration becomes important from the speed of alignment formation. In particular, when the liquid crystal is used in a dropping injection method as disclosed in JP-A-2001-222017, the deposition concentration limit is increased. It becomes an even more important parameter.
[0006]
In the case of ordinary injection, the temperature state of the liquid crystal is stable and injection can be performed while heating, so that the photopolymerizable material added to the mother liquid crystal is stably dissolved.
[0007]
However, the drop injection method is disadvantageous in the following two points. That is, when the liquid crystal is dropped on the substrate, the concentration distribution of the additive occurs due to the effect of the surface tension, and the temperature in the chamber or on the substrate surface decreases in order to increase the degree of vacuum at a high speed.
[0008]
For this reason, a phenomenon in which the concentration is partially increased occurs, and the added photopolymerizable material is precipitated, which is an obstacle as a bright spot phenomenon as shown in FIG.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-23199 [Patent Document 2]
JP 2002-357830 A [Patent Document 3]
JP 2001-22017 A
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display panel in which liquid crystal is sealed by drop injection and which does not suffer from the above-described problem of the bright spot phenomenon.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to solve the above-described problems, in a liquid crystal display panel in which liquid crystal is sealed by drop injection, a polymerizable material including a monomer or oligomer polymerized by light or heat is added to the liquid crystal, A liquid crystal display panel is provided, wherein the addition concentration of the polymerizable material is 55% or less of the deposition concentration at room temperature.
[0012]
According to the present invention, in the liquid crystal display panel in which the liquid crystal is sealed by drop injection, a polymerizable material made of a monomer or oligomer polymerized by light or heat is added to the liquid crystal, and the polymerizable material is There is provided a liquid crystal display panel in which the additive concentration is a concentration that does not precipitate until the solidification temperature of the liquid crystal.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As the liquid crystal in the present invention, a conventionally used liquid crystal can be used, and a liquid crystal having a negative dielectric constant is particularly useful. As a typical example of such a liquid crystal, there is a liquid crystal having physical properties shown in Table 1 below, and any of them can be suitably used in the present invention.
[0014]
[Table 1]
On the other hand, as the polymerizable material useful in the present invention, a monomer or oligomer that polymerizes by light or heat can be used, and particularly, a material such as a photopolymerizable acrylate can be used. Is preferred. As a photopolymerizable material which is solid at ordinary temperature, specifically, a liquid crystalline diacrylate having a molecular weight of about 350 and exhibiting liquid crystallinity at a melting point or higher, bisphenol A dimethacrylate (molecular weight 364), Examples include sodium sulfonate ethoxylate (molecular weight 202), N-vinylcaprolactam (molecular weight 139), tris (methacryloxyethyl) isocyanurate (molecular weight 437), and zinc diacrylate (molecular weight 207).
[0016]
In the present invention, the term “precipitation concentration at room temperature” refers to the concentration of a polymerizable material that does not cause precipitation of the polymerizable material even when the polymerizable material is added to the liquid crystal and mixed, and then left at room temperature (25 ° C.) for 10 days. Say. That is, the deposition concentration of the polymerizable material can be determined based on whether or not the polymerizable material precipitates after the photopolymerizable material is added to the liquid crystal to which no polymerizable material has been added and sufficiently mixed. As a mixing method, for example, there is a method of stirring while heating a mixture of the liquid crystal and the polymerizable material. The precipitation concentration is specifically, for example, by performing a quantitative analysis of components by gas chromatography, exchromatography, etc., for the supernatant of a liquid mixture of a liquid crystal and a polymerizable material in which precipitation can be confirmed by the above method, It can be determined by determining the mixing amount of the materials.
[0017]
The present invention is intended to avoid the deposition of a polymerizable material as an additive when a liquid crystal composition composed of a liquid crystal and a polymerizable material is dropped into a cell constituted by two panels by drop injection. Characterized in that the addition amount of the conductive material is defined within a predetermined range. As a result of an experiment conducted by the present inventors, as shown in Table 2, it was confirmed that there was a difference in the occurrence of the bright spot phenomenon as shown in FIG. 1 depending on the amount of the photopolymerizable material added to the liquid crystal. Was. The liquid crystal composition material used here is a material system in which the polymerizable material dissolves in the mother liquid crystal at a normal temperature (25 ° C.) at a concentration of 0.5% by mass. When the addition amount is 55% or less of this concentration (that is, 0.1% by mass or 0.2% by mass), the liquid crystal composition can be filled in the cell without causing precipitation of the polymerizable material. . Table 3 shows the temperature dependence of the precipitation concentration in this material system. According to this, it is found that when the concentration of the polymerizable material is 0.1% by mass and 0.2% by mass with respect to the base liquid crystal, the polymerizable material can be stably dissolved even at a low temperature. From the results of a series of experiments performed by the present inventors, in the present invention, the concentration of the polymerizable material added is preferably 5 to 50% of the deposition concentration at room temperature, and is preferably 10 to 45%. It is recognized that there is a particular preference.
[0018]
[Table 2]
[Table 3]
In the present invention, the concentration of the polymerizable material added is such that the polymerizable material does not precipitate until the solidification temperature of the liquid crystal to be used, that is, the concentration of the liquid crystal and the polymerizable material enclosed in the cell by drop injection. The concentration is such that the polymerizable material does not precipitate while the liquid crystal maintains the liquid crystal phase in the liquid crystal composition. Here, the solidification temperature of the liquid crystal is a temperature at which the liquid crystal changes from a liquid crystal phase to a solid phase.
[0021]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples.
[0022]
In the following examples, a nematic liquid crystal (liquid crystal A in Table 1) having an average molecular weight of about 350 and a negative dielectric anisotropy is used as a liquid crystal, and an average molecular weight of about 350 is used as a polymerizable material. Yes, a photopolymerizable diacrylate that is solid at room temperature and exhibits liquid crystallinity at or above the melting point was used.
[0023]
Example 1
First, a liquid crystal to which a polymerizable material is added is dropped on one substrate. At this time, the amount of the polymerizable material added is limited so as to be 55% or less of the amount precipitated at room temperature. As a method of dropping, there are a method of dropping a desired amount of liquid crystal at one point per panel, and a method of dropping a plurality of points. The periphery of the substrate is evacuated to a vacuum. After exhausting, the other substrate is bonded. At this time, the upper and lower substrates are bonded while sandwiching a sealant (adhesive) formed so as to surround the dropped liquid crystal. After bonding, the environment around the substrate is released from the vacuum state to atmospheric pressure, and the liquid crystal is spread using the pressure difference between the pressure inside the sealant and the peripheral pressure. Next, the sealant is cured using heat or light. In the case of curing using light, it is necessary to take measures such as preventing light from hitting the liquid crystal portion or controlling the wavelength range of light. Thereafter, the liquid crystal portion is irradiated with light to define the alignment state of the liquid crystal.
[0024]
Example 2
First, an alignment film is formed on two substrates. At this time, a polyimide film showing vertical alignment was used for the alignment film, but in this case, the material of the alignment film is not particularly limited to polyimide, and any material can be used as long as it shows vertical alignment. Is also good.
[0025]
Next, liquid crystal to which a polymerizable material is added is dropped on one of the substrates. The concentration of the polymerizable material added is limited to 55% or less of the deposition concentration.
[0026]
As a method of dropping, there are a method of dropping a desired amount of liquid crystal at one point per panel, and a method of dropping a plurality of points. The periphery of the substrate is evacuated to a vacuum. After exhausting, the other substrate is bonded. At this time, the upper and lower substrates are bonded while sandwiching a sealant (adhesive) formed so as to surround the dropped liquid crystal. After bonding, the environment around the substrate is released from the vacuum state to atmospheric pressure, and the liquid crystal is spread using the pressure difference between the pressure inside the sealant and the peripheral pressure. Next, the sealant is cured using heat or light. In the case of curing using light, it is necessary to take measures such as preventing light from hitting the liquid crystal portion or controlling the wavelength range of light. Thereafter, the liquid crystal part is irradiated with light to define the alignment state of the liquid crystal.
[0027]
Irradiation of light to the liquid crystal can be performed while applying a voltage to the liquid crystal portion. In this embodiment, light was irradiated while applying a voltage to the liquid crystal layer. In this case, the applied voltage is set to a value equal to or higher than the switching voltage of the liquid crystal.
[0028]
Example 3
First, a liquid crystal to which a polymerizable material is added is dropped on one substrate. At this time, the amount of the polymerizable material added is limited to 55% or less of the amount precipitated at room temperature. The dropped substrate is heated on a stage at a temperature of 25 ° C. or higher. The heating may be performed before or after the polymerizable material is dropped as long as it is before evacuation. Thereafter, the periphery of the substrate is evacuated to a vacuum. After exhausting, the other substrate is bonded. At this time, the upper and lower substrates are bonded while sandwiching a sealant (adhesive) formed so as to surround the dropped liquid crystal. After bonding, the environment around the substrate is released from the vacuum state to atmospheric pressure, and the liquid crystal is spread by utilizing the pressure difference between the pressure inside the sealant and the pressure around the substrate. Next, the sealant is cured using heat or light. In the case of curing using light, it is necessary to take measures such as preventing light from shining on the liquid crystal portion or controlling the wavelength range of light. Thereafter, the liquid crystal part is irradiated with light to define the alignment state of the liquid crystal.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display panel that does not cause a problem of a bright spot phenomenon.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view for explaining a bright spot phenomenon in a conventional liquid crystal display panel in which a liquid crystal to which a polymerizable material is added is dropped and injected into a cell.
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