CN102033353A - 液晶显示装置 - Google Patents

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武田新太郎
三上佳朗
荒谷康太郎
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Abstract

一种液晶显示装置，具有：至少一个是透明的一对基片(6，7)；配置在一对基片(6，7)之间的液晶层(LC)；以及在一对基片(6，7)中的至少一个基片上形成且用来向液晶层(LC)施加电场的电极(PX)组，其特征在于：液晶层(LC)包含至少一种液晶性化合物和至少一种手性掺杂物；手性掺杂物的浓度c是比饱和溶解度s低的值；手性掺杂物的浓度c和手性掺杂物的扭力〔HTP〕满足〔HTP〕·c≥5.5(μm-1)的关系。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。
背景技术
作为使用了向列相的IPS(面内切换)-LCD的问题之一，可举出对比度低，已知其主要原因是，由于黑显示时透射率增加，具有单轴各向异性的向列液晶因热而摆动形成取向方向不同的区域，所以折射率在空间和时间上变化，产生散射。于是，研究了没有各向异性的液晶相即光学各向同性的液晶。
另外，作为不需要表面取向处理、动画显示的响应速度显著提高、黑显示时没有光泄漏的(提供暗视野的)液晶显示元件，有由夹在一对透明基片之间的高分子稳定化蓝色相液晶构成的液晶显示元件。使用了高分子稳定化蓝色相液晶的液晶显示元件，通过相对于液晶盒(cell)基片在面内方向上施加电场，表现出大的双折射变化。高分子稳定化蓝色相液晶由可以在胆甾醇相和各向同性相之间出现蓝色相的低分子液晶和在该低分子液晶中形成的高分子网格构成。而且，在国际公开WO 2005/090520号公报中提出了，通过把向液晶中添加的手性(chiral)掺杂物的种类和量最优化得到的黑显示时没有光泄漏的(提供暗视野的)液晶显示元件。
另外，根据日本特开2008-266633号公报可知，开发了这样的高分子/液晶复合材料p以及使用了该材料的高分子稳定化蓝色相液晶显示元件，该高分子/液晶复合材料把特定的多官能性化合物的聚合性单元和单官能性化合物的聚合性单元分散到不具有聚合性基的液晶材料中，以光学各向同性相状态进行聚合，至少一部分来自甲基丙烯酸酯骨架化合物，另外的至少一部分来自丙烯酸酯骨架化合物，来自甲基丙烯酸酯骨架化合物的构成单位的含有率相对于各单元的全部共聚体为1～99质量％，由1～40质量％的共聚体和99～60质量％的在室温下表现出手性向列相或蓝色相的液晶材料构成，针对在无电场施加时表现出光学各向同性的液晶元件等中因反复驱动等造成的光泄漏可以发挥高的耐久性和可靠性，且可以以低驱动电压实现，其高分子含有率低，且相稳定性优良。
发明内容
本发明的目的在于提高液晶显示装置的对比度。
(1).为了解决上述问题，根据本发明的液晶显示装置，其特征在于，具有：至少一个是透明的一对基片；配置在上述一对基片之间的液晶层；以及在上述一对基片中的至少一个基片上形成且用来向上述液晶层施加电场的电极组，上述液晶层包含至少一种液晶性化合物和至少一种手性掺杂物，上述手性掺杂物的浓度c是比饱和溶解度s低的值，上述手性掺杂物的浓度c和上述手性掺杂物的扭力〔HTP〕满足〔HTP〕·c≥5.5(μm-1)的关系。
(2).在(1)所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述手性掺杂物的浓度c和上述手性掺杂物的扭力〔HTP〕满足〔HTP〕·c≥6.0(μm-1)的关系。
(3).在(1)所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：对比度为2000以上；上述液晶层具有布拉格衍射波长时，上述布拉格衍射波长的最长波长为380nm以下。
(4).在(1)所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：对比度为2000以上；上述液晶层具有布拉格衍射波长时，上述布拉格衍射波长的最长波长为345nm以下。
(5).在(1)～(4)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述液晶层含有聚合性单体；上述液晶层的组成比中，聚合性单体的摩尔分数小于液晶性化合物的摩尔分数。
(6).在(1)～(5)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述手性掺杂物是联萘衍生物、松香酸衍生物、异山梨醇衍生物中的任一种。
(7).在(1)所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述液晶层的手性向列相中的手性节距为180nm以下。
(8).在(1)所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述液晶层的手性向列相中的手性节距为160nm以下。
(9).为了解决上述问题，根据本发明的液晶显示装置，其特征在于，具有：至少一个是透明的一对基片；配置在上述一对基片之间的液晶层；以及在上述一对基片中的至少一个基片上形成且用来向上述液晶层施加电场的电极组，上述液晶层包含至少一种液晶性化合物、至少一种手性掺杂物和聚合性单体；正交尼科耳下的上述液晶层的黑显示透射率在400nm以上、750nm以下的波段中为0.05％以下。
(10).在(9)所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述黑显示透射率，在400nm以上、750nm以下的波段中，最大值和最小值的差为0.03％以下。
(11).在(9)～(10)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述液晶层的组成比中，上述聚合性单体的摩尔分数小于上述液晶性化合物的摩尔分数。
(12).鉴于上述问题，根据本发明的液晶显示装置，其特征在于，具有：至少一个是透明的一对基片；配置在上述一对基片之间的液晶层；以及在上述一对基片中的至少一个基片上配置且用来向上述液晶层施加电场的电极组，上述液晶层包含至少一种液晶性化合物和n种手性掺杂物，n是2以上的自然数，上述n种手性掺杂物的浓度c是比上述n种手性掺杂物的饱和溶解度s低的值，上述n种手性掺杂物的浓度c和上述n种手性掺杂物的扭力〔HTP〕满足〔HTP〕·c≥5.5(μm-1)的关系。
(13).在(12)所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述n种手性掺杂物的浓度c和上述n种手性掺杂物的扭力〔HTP〕满足〔HTP〕·c≥6.0(μm-1)的关系。
(14).在(12)～(13)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述n种手性掺杂物的各自的浓度ci比上述n种手性掺杂物的各自的饱和溶解度si低，i是1～n的自然数。
(15).在(12)～(14)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述n种手性掺杂物中的一种或多种手性掺杂物各自的浓度ci与上述一种或多种手性掺杂物中的各个手性掺杂物的扭力〔HTP〕i满足〔HTP〕i·ci＜5.5(μm-1)的关系，i是1～n的自然数。
(16).在(12)～(15)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：上述n种手性掺杂物包含扭转方向彼此相同的两种手性掺杂物。
(17).在(12)～(16)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：正交尼科耳下的上述液晶层的黑显示透射率在400nm以上、750nm以下的波段为0.05％以下。
(18).在(12)～(17)中任一项所述的液晶显示装置中，也可以是，其特征在于：正交尼科耳下的上述液晶层的黑显示透射率在400nm以上、750nm以下的波段为0.03％以下。
根据本发明，可以提高液晶显示装置的对比度。除上述以外的问题、构成和效果可以通过以下的实施方式的说明更清楚地理解。
附图说明
图1A是示出根据本发明的液晶显示装置的概略构成的一例的示意框图。
图1B是示出液晶显示面板的一个像素的电路构成的一例的示意电路图。
图1C是示出液晶显示面板的概略构成的一例的示意平面图。
图1D是示出图1C的A-A线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
图2是示意性示出相对于光源波长的光透射率的谱线图。
图3是示出手性掺杂物的扭力与浓度的积和对比度的关系的图。
图4A是示出实施例1的液晶显示面板中的有源矩阵基片的一个像素的平面构成的一例的示意平面图。
图4B是示出在图4A所示的区域上与对置基片重叠时的平面构成的一例的示意平面图。
图4C是示出图4A和图4B的B-B线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
图4D是示出图4A和图4B的C-C线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
图4E是示出图4A和图4B的D-D线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
图4F是示出图4A和图4B的E-E线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
图5A是示出实施例2的液晶显示面板中的有源矩阵基片的一个像素的平面构成的一例的示意平面图。
图5B是示出图5A的F-F线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
图5C是示出图5A的G-G线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
图6是单元液晶盒的黑显示时的入射光波长与透射率谱线的图。
(附图标记说明)
1：液晶显示面板；2：第一驱动电路；3：第二驱动电路；4：控制电路；5：背光源；6：有源矩阵基片；601：玻璃基片；602：第一绝缘层；603：(TFT元件的)半导体层；604：第二绝缘层；605：第三绝缘层；607：源电极；608：导电层；609：凸起形成部件；609a：(凸起形成部件的)半导体层；609b：(凸起形成部件的)导电层；7：对置基片；701：玻璃基片；702：黑底(black matrix)；703R、703G、703B：滤色片；704：外涂层(overcoat)；8：密封材料；9a、9b：偏振片；10：柱状隔离物；11：液晶分子；12：电场(电力线)；GL：扫描信号线；DL：视频信号线；Tr：TFT元件；PX：像素电极；CT：共用电极；CL：共用化布线；LC：液晶层(液晶材料)
具体实施方式
首先，参照附图详细说明根据本发明的实施方式。不言而喻，本发明在不脱离其技术构思的范围内可以进行适当变更。
另外，在用来说明实施例的全部附图中，对具有相同功能的构成要素赋予相同的附图标记，其重复说明省略。
根据本实施方式的液晶显示装置是例如具有多个切换元件的有源矩阵型液晶显示装置，具有：至少一个是透明的一对基片；配置在上述一对基片之间的液晶层LC；在上述一对基片中的一个基片上形成且用来在上述液晶层上产生具有与该基片面基本上平行的分量的电场的电极结构；在上述一对基片上的与上述液晶层接触的各个面上形成的一对取向控制膜；以及配置成夹着上述一对基片的一对偏振片。
图1A～图1D是示出根据本发明的一实施方式的液晶显示装置的概略构成的示意图。
图1A是示出根据本实施方式的液晶显示装置的概略构成的示意框图。图1B是示出根据本实施方式的液晶显示面板1的一个像素的电路构成的示意电路图。图1C是示出根据本实施方式的液晶显示面板1的概略构成的示意平面图。图1D是示出图1C的A-A线处的剖面构成的示意剖面图。
有源矩阵方式的液晶显示装置，例如，像图1A所示的那样，具有：液晶显示面板1、第一驱动电路2、第二驱动电路3、控制电路4和背光源5。
液晶显示面板1具有多条扫描信号线GL(栅极线)和多条视频信号线DL(漏极线)，视频信号线DL与第一驱动电路2连接，扫描信号线GL与第二驱动电路3连接。另外，液晶显示面板1的显示区DA由多个像素的集合构成，一个像素的电路构成是例如像图1B所示那样的构成，具有用作有源元件的TFT元件Tr、像素电极PX、共用电极CT(也称为对置电极)、液晶层LC(液晶材料)。另外，此时，在液晶显示面板1上设置有例如把多个像素的共用电极CT共用化的共用化布线CL。
而且，液晶显示面板1，例如，像图1C和图1D所示的那样，具有在有源矩阵基片6和对置基片7之间配置了液晶层LC的结构。此时，用在显示区DA的外侧设置的环状密封材料8把有源矩阵基片6和对置基片7粘接起来，把液晶层LC密封在由有源矩阵基片6、对置基片7和密封材料8包围的空间中。另外，此时，具有背光源5的液晶显示装置的液晶显示面板1具有夹着有源矩阵基片6、液晶层LC和对置基片7相对置地配置的一对偏振片9a、9b。
另外，在根据本实施方式的液晶显示装置中，也可以在密封有液晶层LC的空间中设置例如多个用来使各像素中的液晶层LC的厚度(也称为液晶盒间隙)均匀化的柱状隔离物10。
本发明涉及上述那样的有源矩阵方式的液晶显示装置中的液晶显示面板1的液晶层LC的材料组成。因此，对于与本发明没有直接关系的第一驱动电路2、第二驱动电路3、控制电路4和背光源5的构成，省略详细说明。
在根据本实施方式的液晶显示装置中，像图1B所示的那样，向扫描信号线GL施加电压时，TFT元件Tr成为ON状态，向视频信号线DL施加的电压通过TFT元件Tr施加到像素电极PX上，在像素电极PX与共用电极CT之间产生的电位差作为驱动电压施加到液晶层LC上。此时，具有光学各向同性的液晶层LC表现出光学各向异性，可以改变光透射率。但是，在使用了蓝色相或高分子稳定化蓝色相时，由于具有相结构特有的布拉格衍射光(Bragg衍射光)，在可见光波段(380nm以上、750nm以下)出现布拉格衍射光，且液晶层LC中使用的材料析出，所以相结构破坏、产生光泄漏等，由此对比度降低。
于是，为了提高对比度，布拉格衍射波长必须在除可见光波段以外的区域。图2示出高分子稳定化蓝色相液晶面板的透射率谱线的示意图。发明人进行了认真研究，结果发现蓝色相1使布拉格衍射波长移动到红外区，蓝色相2、蓝色相3使蓝色相的衍射波长移动到308nm以下。像蓝色相1的谱线那样，在红外波段出现布拉格衍射光时，在可见光区出现高次的衍射波长。因此认为，如果布拉格衍射波长像蓝色相2、蓝色相3那样为紫外区(380nm以下)，优选地，如果考虑了谱线分布的影响而为345nm以下，则对比度的提高是有效的。在此，布拉格衍射波长λ1用液晶层的平均折射率n、蓝色相的晶格尺寸a(μm)、米勒指数h、k、l以式(1)表示：
λ 1 = 2 na h 2 + k 2 + 1 2 · · · ( 1 )
因此，可以看出，可以通过减小晶格尺寸a把衍射波长移动到短波长侧。而且，已知，晶格尺寸a(μm)与手性向列相的液晶性化合物的节距长度P(μm)大致相等。在此，节距长度P可以像下式(2)所示的那样，利用添加的手性掺杂物的扭力(Helical Twisting Power，HTP(μm-1))与浓度c的积来求出。另外，下式(2)中的手性掺杂物的浓度c用摩尔分数(被混合的一种或几种手性掺杂物的物质量/液晶整体的物质量)表示。液晶层LC中包含至少一种液晶性化合物和至少一种手性掺杂物，在此液晶整体的物质量指它们的合计的物质量。液晶层LC也可以还包含聚合性单体，此时聚合性单体的物质量也包含在液晶整体的物质量中。在包含聚合性单体时，聚合性单体的摩尔分数小于液晶性化合物的摩尔分数。
1/P＝[HTP]·c    …(2)
另外，用下式(3)求节距长度P。
λ2＝n·P    …(3)
λ2是手性向列相的选择反射波长的中心。
以下，描述λ2的求出方法。首先，制作向与液晶层LC使用的组成比同样的液晶与单体的混合物中同样地添加了液晶层LC使用的手性掺杂物得到的溶液，封入涂敷了平行取向膜的单元液晶盒。然后制作手性向列相的平坦(planar)状态，通过测定光的透射谱线或反射谱线得到λ2。但是，手性掺杂物的扭力随温度不同而变化。蓝色相液晶，随着温度上升而从手性向列相向蓝色相转变，从蓝色相向各向同性相转变，各转变温度因蓝色相液晶的组成不同而不同，在高分子稳定化蓝色相中出现蓝色相的温度范围变大。因此，作为手性掺杂物的扭力，优选地，在从手性向列相向蓝色相(手性掺杂物的浓度低时，从手性向列相向各向同性相)转变的温度以下10℃以内或者在出现蓝色相的温度范围内评价。即，通过在评价手性掺杂物的扭力的温度下测量上述λ2和n，可以求出节距长度P，进而从式(2)求出手性掺杂物的扭力〔HTP〕。另外，由于已知手性向列相的节距长度P与蓝色相I的晶格尺寸a相当，所以也可以在蓝色相I的温度范围内求出晶格尺寸a，评价扭力〔HTP〕。已知蓝色相I是晶格常数为几百nm级别的体心立方结构，在(110)面、(200)面、(211)面等处观测布拉格衍射。例如，通过测定蓝色相I的透射谱线或反射谱线，用来自在最长波长侧出现的(110)面的峰值波长λ1′、平均折射率n，从下式(4)求出蓝色相I的晶格尺寸a。
λ1′＝21/2na  …(4)
在测定透射谱线或反射谱线时，可以使用例如分光光度计U-3500(日立公司制)和分光显微镜LVmicro III(Lambda Vision公司制)。
另外，通过在基片上涂敷液晶材料测定折射率而得到n。在测定时，可以使用例如棱镜耦合器、阿贝(Abbe)折射率计。
图3示出手性掺杂物的扭力与浓度的积和对比度的关系的评价结果。在此所说的对比度是指，使液晶显示装置的整个画面白显示时的亮度(色调值为255色调的亮度)除以整个画面黑显示时的亮度(色调值为0色调的亮度)得到的值，在黑显示时与白显示时同样地点亮背光源。由于手性掺杂物的扭力随温度不同而变化，所以在从手性向列相向蓝色相(或者从手性向列相向各向同性相)转变的温度以下10℃以内或者在出现蓝色相的温度范围内评价。另外，由于已知手性向列相的扭力的一个周期与蓝色相I的晶格尺寸相当，所以也可以在蓝色相I的温度范围内求晶格尺寸，评价扭力。为了比较，评价了封入了向列相的液晶显示装置的对比度，为2000以下。因此认为，为了与向列相的液晶显示装置相比提高对比度，手性掺杂物的扭力〔HTP〕与浓度c的积为5.5(μm-1)以上，而且为了大幅度提高对比度为6.0(μm-1)以上。
但是，对于手性掺杂物的浓度，在液晶中的溶解量是有极限的。即，由饱和溶解度决定溶解量的上限值，在液晶显示装置的使用温度(在本实施方式中是0度～70度)下，如果添加到饱和溶解度以上则会析出。因此，必须使手性掺杂物的添加浓度为饱和溶解度以下。另外，在本说明书中，手性掺杂物的浓度和饱和溶解度，除非特别指明，是用摩尔分数表示的。
可以根据例如浓度已知的基准溶液与饱和溶液的液体色谱(HPLC)峰强度的比较，求出饱和溶解度。向与液晶层LC使用的组成比同样的液晶和单体的混合物中同样地添加液晶层LC使用的手性掺杂物，制作浓度已知的基准溶液和饱和溶液。通过向称量后的上述液晶与单体的混合物中同样地添加称量后的手性掺杂物，制成基准溶液。为了制作液晶显示装置的使用温度的最下限温度(具体地说，0度)下的饱和溶液，向上述液晶与单体的混合物中添加手性掺杂物直到手性掺杂物析出，把溶液与处理器具一起放置在使用温度的最下限温度的恒温槽中几个小时。在恒温槽内取出溶液的上清液，制成使用温度的最下限温度的饱和溶液。
从以上可知，通过添加手性掺杂物的扭力与饱和溶解度的积为5.5以上、优选为6.0以上的手性掺杂物，可以提高对比度。另外，作为向液晶性化合物中添加手性掺杂物或者进而包含聚合性单体的液晶层中的手性向列相的节距长度P(手性节距)，为180nm以下，优选为160nm以下。在上述日本特开2008-266633号公报中使用无电场施加时表现出光学各向同性的液晶元件，但在本实施方式中不限于此，例如，液晶层LC也可以是无电场施加时不表现出严格的光学各向同性的液晶层。
在此，对液晶材料中包含多种(以下也称为n种，其中n是2以上的自然数)手性掺杂物时的情形进行说明。多种手性掺杂物(即多种混合后的手性掺杂物)的浓度c是多种混合后的手性掺杂物的饱和溶解度s以下。在此，n种手性掺杂物中各手性掺杂物的浓度为浓度ci(i是1以上、n以下的自然数)。另外，各手性掺杂物的浓度ci优选为各手性掺杂物各自的饱和溶解度si以下。另外，针对各手性掺杂物，蓝色相的布拉格衍射光的峰值波长优选为380nm以下，更优选为345nm以下。
于是，通过使多种混合后的手性掺杂物的扭力〔HTP〕和多种混合后的手性掺杂物的浓度c满足〔HTP〕·c≥5.5(μm-1)，可以提高对比度。通过满足〔HTP〕·c≥6.0(μm-1)，可以进一步提高对比度。
另外，如果各手性掺杂物的扭力为〔HTP〕i，n种手性掺杂物中也可以有不满足〔HTP〕i·si≥5.5(μm-1)的手性掺杂物。另外，即使n种手性掺杂物全都不满足〔HTP〕i·si≥5.5(μm-1)也可以。
如上所述，通过使用多种手性掺杂物，可以提高对比度。还可以提供比使用一种手性掺杂物时相稳定性提高、温度依赖性小的液晶显示装置。
另外，在使用多种手性掺杂物时，如果同时包含旋光性表现为正的手性掺杂物和表现为负的手性掺杂物，则扭力相抵消。因此，为了使蓝色相的布拉格衍射光的波长为380nm以下，与只使用一种手性掺杂物或混合使用旋光性相等的两种以上的手性掺杂物时相比，同时包含表现为正旋光性和负旋光性的手性掺杂物时更容易需要增大手性掺杂物的添加量。但是，从提高相稳定性、减小温度依赖性的角度出发是有效的。另外，作为多种手性掺杂物的扭力〔HTP〕，与上述说明的同样地制作溶液，通过测定光的透射谱线或反射谱线，在从手性向列相向蓝色相转变的温度以下10℃以内或者在出现蓝色相的温度范围内评价。另外，多种手性掺杂物的饱和溶解度s可以与上述同样地从浓度已知的基准溶液和饱和溶液的液体色谱(HPLC)峰强度的比较求出。通过一边维持各手性掺杂物的比率一边添加要使用的多种手性掺杂物直到析出，放置几个小时而求出。即，对于多种手性掺杂物，把该多种手性掺杂物当作以一定的组成比混合的一种手性掺杂物处理，用与求一种手性掺杂物的扭力〔HTP〕与饱和溶解度s的方法同样的方法，求混合后的多种手性掺杂物的扭力〔HTP〕和饱和溶解度s。
另外，在评价各手性掺杂物的扭力〔HTP〕i时，除了只添加多种手性掺杂物中的一种手性掺杂物以外，与评价多种手性掺杂物的扭力〔HTP〕时同样地制作溶液，进行评价。针对添加各手性掺杂物的各个溶液，在从手性向列相向蓝色相转变的温度以下10℃以内或者在出现蓝色相的温度范围内评价〔HTP〕i。另外，各手性掺杂物的饱和溶解度si，除了只添加一种手性掺杂物以外，与求出多种手性掺杂物的饱和溶解度时同样地制作基准溶液，通过添加该一种手性掺杂物直到析出，放置几个小时而求出。
以下，描述用来解决上述问题的具体实施例。
(实施例1)
图4A～图4F是示出根据本发明的实施例1的IPS方式液晶显示面板的概略构成的一例的示意图。
图4A是示出实施例1的液晶显示面板中的有源矩阵基片的一个像素的平面构成的一例的示意平面图。图4B是示出在图4A所示的区域上与对置基片重叠时的平面构成的一例的示意平面图。图4C是示出图4A和图4B的B-B线处的剖面构成的一例的示意剖面图。图4D是示出图4A和图4B的C-C线处的剖面构成的一例的示意剖面图。图4E是示出图4A和图4B的D-D线处的剖面构成的一例的示意剖面图。图4F是示出图4A和图4B的E-E线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
另外，图4A中的B-B线、C-C线、D-D线和E-E线分别是把图4B中的B-B线、C-C线、D-D线和E-E线投影到有源矩阵基片6上得到的线。另外，图4F只示出液晶层LC和其附近的有源矩阵基片6和对置基片7的剖面构成。
在实施例1中，作为根据本发明的液晶显示面板1的一例，举出作为横电场驱动方式的IPS方式的液晶显示面板。此时，液晶显示面板1中的一个像素及其周边的构成是例如像图4A～图4F所示的那样的构成。
有源矩阵基片6在玻璃基片601等的绝缘基片的表面上形成扫描信号线GL和共用化布线CL以及覆盖它们的第一绝缘层602。
在第一绝缘层602上形成TFT元件Tr的半导体层603、视频信号线DL和像素电极PX、以及覆盖它们的第二绝缘层604。半导体层603配置在扫描信号线GL上，扫描信号线GL中的位于半导体层603下部的部分用作TFT元件Tr的栅电极。另外，半导体层603通过例如在由第一非晶硅构成的有源层(沟道形成层)上，层叠由杂质种类和浓度与第一非晶硅不同的第二非晶硅构成的源扩散层和漏扩散层而构成。另外，此时，视频信号线DL的一部分和像素电极PX的一部分分别跨越半导体层603，该跨越半导体层603的部分用作TFT元件Tr的漏电极和源电极。
另外，TFT元件Tr的源极和漏极因偏置关系即TFT元件Tr成为接通时像素电极PX的电位与视频信号线DL的电位的高低关系的变化而交替。但是，在本说明书中的以下的说明中，把与视频信号线DL连接的电极称为漏电极，把与像素电极连接的电极称为源电极。
在第二绝缘层604上形成表面被平坦化了的第三绝缘层605(外涂层)。
在第三绝缘层605上形成共用电极CT、以及覆盖共用电极CT和第三绝缘层605的透明层610。共用电极CT通过贯通第一绝缘层602、第二绝缘层604和第三绝缘层605的接触孔CH(通孔)与共用化布线CL连接。另外，共用电极CT形成为例如在图4A所示的平面上与像素电极PX的间隙Pg(参照图4C)为7(μm)左右。
在实施例1中，液晶显示面板1中的液晶层LC由液晶和手性掺杂物构成，由手性掺杂物的扭力〔HTP〕与饱和溶解度s的积为5.5(μm-1)以上、优选为6.0(μm-1)以上的蓝色相液晶或高分子稳定化蓝色相液晶构成。另外，在此所说的饱和溶解度s是液晶显示装置的使用温度的最下限温度下的饱和溶解度，在此所说的HTP是在从手性向列相向蓝色相(或者从手性向列相向各向同性相)转变的温度以下10℃以内或者在出现蓝色相的温度范围内评价得到的值。
在实施例1中，用以下的方法评价了手性掺杂物的扭力和饱和溶解度。扭力的评价方法是，在液晶成分中溶解手性掺杂物，测定手性向列相的平坦状态的特性反射，评价了节距长度。根据手性掺杂物的浓度c和节距长度的倒数1/P求扭力〔HTP〕。但是，由于节距长度P随温度变化而变化，所以使用从手性向列相向蓝色相转变的转变温度附近的节距尺寸。在此所说的转变温度附近是指比转变温度低5度的温度。作为评价〔HTP〕的温度，特别优选地，在比从手性向列相向蓝色相转变的转变温度低5度的温度下评价。另一方面，饱和溶解度是，向液晶成分添加手性掺杂物，用在使用温度的最下限温度下放置12个小时以上的过饱和状态溶液的上清液求出了饱和溶解度。
为了使作为对比度低的原因的布拉格衍射峰波长在380nm以下出现，可以降低黑显示时的透射率。而且，由于可以使向液晶添加的手性掺杂物的添加量为饱和溶解度以下，形成没有手性掺杂物析出的稳定的蓝色相，所以抑制了光泄漏的产生。通过使用具有这样的液晶层LC的液晶显示面板，可以提高对比度。
希望液晶层LC中包含的手性掺杂物的分子结构具有轴不齐和与液晶类似的结构。作为手性掺杂物，也可以使用例如联萘(ビナフチル，binaphtyl)衍生物、松香酸(アビエチン酸，abietic acid)衍生物、异山梨醇(イソソルビド，isosorbide)衍生物等的具有环结构的光学活性部位的手性(chiral)化合物。
另一方面，对置基片7在玻璃基片701等的绝缘基片的表面上形成黑底702和滤色片703R、703G、703B以及覆盖它们的外涂层704。黑底702是例如用来在显示区DA上设置像素单位的开口区域的格子状的遮光膜。另外，滤色片703R、703G、703B是只透过例如来自背光源5的白色光中的特定波段(颜色)的光的膜，在液晶显示装置与RGB方式的彩色显示对应时，配置透过红色光的滤色片703R、透过绿色光的滤色片703G、和透过蓝色光的滤色片703B。外涂层704的表面被平坦化。
在外涂层704上形成有多个柱状隔离物10。柱状隔离物10是例如顶上部是平坦的截顶锥(也称为台形旋转体)，在与有源矩阵基片6的扫描信号线GL中的、除配置TFT元件Tr的部分和与视频信号线DL交叉的部分以外的部分重叠的位置上形成。
然后，如果将TFT元件Tr接通，把向视频信号线DL施加的色调电压写入像素电极PX，产生像素电极PX与共用电极CT之间的电位差，则产生像图4B和图4C所示的那样的以面内方向分量为主的电场(电力线)12，向液晶层LC施加与像素电极PX与共用电极CT的电位差对应的强度的电场12。此时，由于液晶层LC具有的介电各向异性与电场12的相互作用，液晶层LC的折射各向异性发生变化。另外，此时，折射率各向异性的大小取决于施加的电场12的强度(像素电极PX与共用电极CT的电位差的大小)。因此，在液晶显示装置中，通过例如固定共用电极CT的电位，针对各像素控制在像素电极PX上施加的色调电压，改变各像素中的光透射率，可以进行视频、图像的显示。
以下，说明实施例1的液晶显示面板1的制造方法的一例。另外，在实施例1的液晶显示面板1的制造方法中，对于可以以与现有的液晶显示面板的制造方法相同的步骤进行的工序，省略其详细说明。
实施例1的液晶显示面板1的制造方法大致分为：形成有源矩阵基片6的工序；形成对置基片7的工序；以及把有源矩阵基片6与对置基片7贴合起来而封入液晶材料(液晶层LC)的工序。
形成有源矩阵基片6的工序用例如厚0.7mm的研磨了表面的玻璃基片601进行。然后，首先在玻璃基片601的表面上形成扫描信号线GL和共用化布线CL。通过例如，在玻璃基片601的整个表面上形成铬膜(Cr膜)等的金属膜后蚀刻该金属膜，形成扫描信号线GL和共用化布线CL。
然后，形成第一绝缘层602。通过例如在玻璃基片601的整个表面上形成厚0.3(μm)左右的氮化硅膜，形成第一绝缘层602。
然后，形成TFT元件Tr的半导体层603所用的岛状半导体膜。通过例如在第一绝缘层602的整个表面上形成非晶硅膜后蚀刻该非晶硅膜，形成岛状半导体膜。此时，非晶硅膜形成为具有例如在第一非晶硅层上层叠了导电类型、或杂质的种类、浓度与第一非晶硅层不同的第二非晶硅层的构成。另外，形成岛状半导体膜时，例如，在扫描信号线GL与视频信号线DL相交叉的区域夹着的短路防止层等也同时形成。
然后，形成视频信号线DL和像素电极PX。通过例如在第一绝缘层602上形成铬膜等的金属膜后蚀刻该金属膜，形成视频信号线DL和像素电极PX。此时，视频信号线DL成为具有跨越岛状半导体膜的部分即用作TFT元件Tr的漏电极的部分的形状。另外，此时，像素电极PX成为具有跨越岛状半导体膜的部分即用作TFT元件的源电极的部分的形状。
然后，如果掩蔽视频信号线DL和像素电极PX，蚀刻岛状半导体膜的第二非晶硅层而分离成漏扩散层和源扩散层，则得到TFT元件Tr的半导体层603。
然后，形成第二绝缘层604和第三绝缘层605。通过例如形成厚0.3(μm)左右的氮化硅膜，形成第二绝缘层604。通过例如涂敷未硬化状态的丙烯酸系树脂后，以预定的条件例如在温度220℃下加热1小时使其硬化，而形成第三绝缘层605。另外，第三绝缘层605也可以用例如绝缘性、透明性优良的环氧丙烯酸系树脂或聚酰亚胺系树脂等的热硬化性树脂形成。另外，第三绝缘层605还可以用例如光硬化性的透明树脂形成，也可以用聚硅氧烷等无机系的材料形成。
然后，在共用化布线CL中的预定区域上形成贯通第一绝缘层602、第二绝缘层604和第三绝缘层605的接触孔CH。通过蚀刻第一绝缘层602、第二绝缘层604和第三绝缘层605而形成接触孔CH。
然后，形成共用电极CT。通过例如在第三绝缘层605上以约50nm的厚度形成ITO膜等的透明导电膜后，蚀刻该透明导电膜，形成共用电极CT。
另一方面，实施例1的形成液晶显示面板1的对置基片7的工序可以与现有的步骤相同，所以省略说明。
把用上述步骤形成的有源矩阵基片6与对置基片7贴合起来而封入液晶材料的工序是例如在对置基片7的显示区DA的外周部涂敷环状的密封材料8，向被该密封材料8包围的区域滴下液晶材料后，贴合有源矩阵基片6。
本实施例中的液晶层LC的液晶材料是以等摩尔混合向列相液晶JC1041XX(チツソ公司制)和4-戊基-4′-氰基联苯(4-pentyl-4′-cyanobiphenyl，5CB)(Aldrich公司制)，作为手性掺杂物添加了用化学式(1)表示的联萘衍生物。在此，对其中以用来提高对比度的不同浓度调整了的三种液晶材料进行说明。
Figure BSA00000253294600171
利用添加的联萘衍生物的浓度控制了布拉格衍射波长。液晶材料A添加了2.4(摩尔％)联萘衍生物以使布拉格衍射波长为380nm，液晶材料B添加了2.6(摩尔％)联萘衍生物以使布拉格衍射波长为345nm，液晶材料C添加了2.8(摩尔％)联萘衍生物以使布拉格衍射波长为321nm。其中，作为交联剂，调整加入6.3(摩尔％)的以7∶3混合了2-丙烯酸乙己酯(2-ethylhexyl acrylate，EHA)(Aldrich公司制)、RM257(Merck公司制)后得到的混合单体，作为光聚合开始剂加入相对于单体量为10wt％的2，2-二甲氧基苯基苯乙酮(2，2-dimethoxyphenylacetophenone，DMPAP)(Aldrich公司制)，加热，使其均匀。通过相对于液晶减少单体的添加量，可以形成高分子稳定化蓝色相。
通过在混合液晶出现蓝色相I的温度区域内把面板的温度保持恒定，照射强度为1.8mWcm-2(365nm)的紫外光，形成了高分子稳定化蓝色相。另外，此时，把有源矩阵基片6和对置基片7贴合起来，使得液晶层LC的厚度为(液晶盒间隙)与柱状隔离物10的高度大致相同的值，例如25(μm)。通过增大液晶层LC的层厚，制作了不易受迟滞影响的面板。但是，虽然在本实施例中液晶层LC的层厚为25(μm)，但也可以更薄。
在把有源矩阵基片6和对置基片7贴合起来而封入液晶材料后，例如，切断除去玻璃基片601、701外周的不需要的部分(余白部分)，贴合偏振片9a、9b。在贴合偏振片9a、9b时，使一个偏振片的偏振透射轴与另一个偏振片的偏振透射轴正交。然后，如果把第一驱动电路2、第二驱动电路3、控制电路4、背光源5等连接而形成模块，则得到具有实施例1的液晶显示面板1的液晶显示装置。另外，实施例1的液晶显示面板1具有在像素电极PX和共用电极CT的电位差小时成为暗显示(低亮度)、在像素电极PX和共用电极CT的电位差大时成为明显示(高亮度)的常关(normally close)特性。
确认了本实施例中的联萘衍生物的扭力与饱和溶解度的积为28.7(μm-1)，液晶材料A、液晶材料B、液晶材料C的扭力与浓度的积分别为5.5(μm-1)、6.0(μm-1)、6.5(μm-1)。另外，在显微镜观测下确认了面板稳定性。稳定性是指，把液晶层LC的液晶材料A、B、C分别溶解后在室温下放置10天以上，确认了没有材料析出。另外，用目视观测使用了液晶材料A、B、C的液晶显示面板时，确认了把液晶材料A封入玻璃坯料的单元液晶盒中，在正交尼科耳下透射谱线在380nm以下出现峰值。虽然受谱线分布的影响，但对比度表现为2000以上，是向列以上的值。用同样的方法对345nm以下的液晶材料B、C进行了目视观测、透射谱线测定，没有显示颜色，在可见光区出现了布拉格衍射峰。而且，可以确认这些液晶显示面板的对比度大幅度提高。
评价了具有实施例1的液晶显示面板1的液晶显示装置的对比度。像图3所示的那样，确认了本实施例中的液晶显示面板1的对比度比向列相高，为2000以上。但是，在使用了液晶材料A时，黑显示呈现紫色，为了大幅度提高对比度，优选为液晶材料B、C。另外，可以看出，作为手性掺杂物，〔HTP〕·c为5.5(μm-1)以上，而为了进一步增大，优选为〔HTP〕·c为6.0(μm-1)以上。
另外，在实施例1中，例举了具有像图4A～图4F所示那样的构成的像素的横电场方式的液晶显示面板1，但像素的构成例如TFT元件Tr、像素电极PX和共用电极CT的平面形状(平面布局)等，当然不限于此，可以适当变更。
另外，像图4A～图4C所示的TFT元件Tr是在扫描信号线GL上配置半导体层603的底栅结构，但当然不限于此，也可以是在玻璃基片601与扫描信号线GL之间配置半导体层603的顶栅结构。另外，也可以在有源矩阵基片6和对置基片7的液晶层LC侧形成取向膜等的膜。虽然像本实施例那样即使没有取向膜也可以制作蓝色相液晶，但也可以与使用现有向列相时同样地，用加热聚酰胺酸得到的聚酰亚胺树脂形成取向膜，进行用来向表面赋予液晶取向能的摩擦处理来制作蓝色相液晶。
(实施例2)
图5A～图5C是示出根据本发明的实施例2的FFS方式液晶显示面板的概略构成的一例的示意图。
图5A是示出实施例2的液晶显示面板1中的有源矩阵基片6的一个像素的平面构成的一例的示意平面图。图5B是示出图5A的F-F线处的剖面构成的一例的示意剖面图。图5C是示出图5A的G-G线处的剖面构成的一例的示意剖面图。
另外，图5B和图5C把位于有源矩阵基片6上的液晶层LC(液晶材料)和对置基片7一并示出。
在实施例2中，作为适用本发明的液晶显示面板1的一例，举出横电场驱动方式的液晶显示面板。另外，在实施例2中，液晶显示面板1中的一个像素及其周边的构成，举出例如像图5A～图5C所示的那样的构成的情形。
有源矩阵基片6是在玻璃基片601等的绝缘基片的表面上形成共用电极CT、扫描信号线GL和共用化布线CL以及覆盖它们的第一绝缘层602。
在第一绝缘层602上形成有TFT元件Tr的半导体层603、视频信号线DL和源电极607、以及覆盖它们的第二绝缘层604。此时，视频信号线DL的一部分和源电极607的一部分分别跨越了半导体层603，该跨越了半导体层603的部分用作TFT元件Tr的漏电极和源电极。
另外，在实施例2的液晶显示面板1中，不形成第三绝缘层605，在第二绝缘层604上形成像素电极PX。像素电极PX通过贯通第二绝缘层604的接触孔CH(通孔)与源电极607连接。
此时，在玻璃基片601的表面上形成的共用电极CT在由相邻的两条扫描信号线GL与相邻的两条视频信号线DL包围的区域(开口区)上形成平板状，在该平板状的共用电极CT上层叠具有多个缝隙(在图5A中是4个缝隙)的像素电极PX。另外，此时，在扫描信号线GL的延伸方向上并排的像素的共用电极CT通过共用化布线CL被共用。
另一方面，实施例2的液晶显示面板1中的对置基片7是与实施例1的液晶显示面板1的对置基片7相同的构成。因此，省略与对置基片7的构成有关的详细说明。
在形成实施例2的液晶显示面板1的有源矩阵基片6时，首先，在玻璃基片601的表面上形成共用电极CT、扫描信号线GL和共用化布线CL。通过形成例如厚0.05(μm)左右的ITO膜后蚀刻该ITO膜，形成共用电极CT。通过例如，形成0.4(μm)左右的铬膜后蚀刻该铬膜，形成扫描信号线GL和共用化布线CL。
在用上述那样的步骤形成共用电极CT、扫描信号线GL和共用化布线CL时，在蚀刻ITO膜时，希望在形成共用电极CT的同时形成夹在玻璃基片601与扫描信号线GL之间的导电层608。但是，在像上述那样共用电极CT的膜厚与扫描信号线GL的膜厚相比足够薄时，也可以不形成导电层608。
另外，图5B和图5C示出在蚀刻ITO膜而形成了共用电极CT后，进行铬膜的形成和蚀刻而形成了扫描信号线GL和共用化布线CL时的剖面构成。但是，在形成共用电极CT、扫描信号线GL和共用化布线CL时，并不仅限于此，例如，也可以连续地形成ITO膜和铬膜，在蚀刻ITO膜和铬膜而形成了共用电极CT和导电层608后，只蚀刻铬膜而形成扫描信号线GL和共用化布线CL。
然后，形成第一绝缘层602。通过形成例如厚0.2(μm)左右的氮化硅膜，形成第一绝缘层602。此时，第一绝缘层602通常用CVD等的成膜法形成。因此，在第一绝缘层602的表面上产生反映了扫描信号线GL、共用电极CT和共用化布线CL的平面形状、厚度的台阶(凹凸)。
然后，形成TFT元件Tr的半导体层603、视频信号线DL和源电极607。半导体层603、视频信号线DL和源电极607的形成步骤也可以是与在实施例1中说明过的半导体层603、视频信号线DL和像素电极PX的形成步骤是同样的步骤。即，在形成由第一非晶硅层和第二非晶硅层层叠而成的岛状半导体层后，进行铬膜的形成和蚀刻而形成视频信号线DL和源电极607，接着蚀刻岛状半导体层的第二非晶硅层而形成半导体层603。
然后，形成第二绝缘层604。通过形成例如厚0.3(μm)左右的氮化硅膜，形成第二绝缘层604。此时，第二绝缘层604通常用CVD等的成膜法形成。因此，在第二绝缘层604的表面上产生第一绝缘层602的表面的凹凸、以及反映了半导体层603、视频信号线DL和源电极607的平面形状、厚度的台阶(凹凸)。此时，第二绝缘层604在例如扫描信号线GL与共用化布线CL(共用电极CT)之间产生沿着扫描信号线GL的延伸方向的坑洼(凹部)。
然后，在源电极607中的预定区域上形成贯通第二绝缘层604的接触孔。
然后，形成像素电极PX。通过形成例如厚0.05(μm)左右的ITO膜后蚀刻该ITO膜，形成像素电极PX。此时，像素电极PX形成为具有多个缝隙的平面形状。
另外，实施例2的形成液晶显示面板1的对置基片7的工序可以与现有的步骤相同，所以省略说明。
把用上述步骤形成的有源矩阵基片6与对置基片7贴合起来、封入液晶材料的工序是例如在对置基片7的显示区DA的外周部涂敷环状的密封材料8，向被该密封材料8包围的区域滴下液晶材料后，贴合有源矩阵基片6。
本实施例中的液晶层LC的液晶材料是以30/30/40(摩尔％)混合向列液晶JC1041XX、5CB和ENDF(セイミケミカル公司制)、作为手性掺杂物以不同浓度添加了用上述化学式(1)表示的联萘衍生物而制作的四种液晶材料(液晶材料A1、B1、C1、D1)。为了使布拉格衍射波长成为420nm、385nm、345nm、325nm而估计添加的联萘衍生物的浓度分别如下：液晶材料A1为2.4(摩尔％)、液晶材料B1为2.7(摩尔％)、液晶材料C1为3.0(摩尔％)、液晶材料D1为3.1(摩尔％)。另外，作为交联剂，以7∶3混合2-丙烯酸乙己酯(EHA)(Aldrich公司制)、RM257(Merck公司制)后得到的混合单体，将其调整为6.3(摩尔％)，作为光聚合开始剂加入相对于单体量为10wt％的2，2-二甲氧基苯基苯乙酮(DMPAP)(Aldrich公司制)，加热，使其均匀。
通过在混合液晶出现蓝色相的温度区域内把面板的温度保持恒定，照射强度为1.8mWcm-2、365(nm)的紫外光，形成了高分子稳定化蓝色相。另外，此时，把有源矩阵基片6和对置基片7贴合起来，使得液晶层LC的厚度成为(液晶盒间隙)与柱状隔离物10的高度大致相同的值例如25(μm)。通过增大液晶层LC的膜厚，制作了不易受迟滞影响的面板。
图6示出本发明人对封入了实施例2的四种液晶材料A1、B1、C1、D1的四台液晶显示装置的液晶层LC，测定正交尼科耳下的透射率的结果。
在图6所示的液晶层LC的黑显示透射率的测定中，使显示区DA的整个区域为黑显示，使用了分光放射亮度计SR-3L1(トプコン公司制)。在测定液晶层LC的黑显示透射率时，考虑具有以交叉尼科耳方式配置的两个偏振片的液晶显示面板的透射率、具有滤色片的对置基片7单独的透射率、有源矩阵基片6单独的透射率。作为背光源，以只有不夹持液晶显示面板的偏振片9a、9b的正交尼科耳下的亮度为基准(即透射率0％的亮度)，以对液晶显示面板的光源(背光源)的亮度为参考，把该亮度作为光的透射率100％的亮度。在测定液晶层LC的透射率时，首先测定液晶显示面板的透射率TLCD。然后去除滤色片基片，在无偏振片的状态下测定对置基片7的透射率TCF和有源矩阵基片6的透射率TTFT。无偏振片的状态下的背景设为亮度计的亮度，参考值设为光源的亮度。由于通过考虑各部件的透射率的积和各部件的光泄漏率可以求面板透射率TLCD，所以通过测定这些值可以求液晶层的透射率T。但是，液晶层LC的透射率T是还包含液晶层LC的光泄漏率的值。另外，在该图6中，为了比较示出了平行取向的现有的向列相的测定结果。如上所述，从黑显示时液晶显示面板的透射率减去对置基片7和有源矩阵基片6的透射率而求出在图6中示出的黑显示透射率。
像从图6看出的那样，液晶材料A1、B1的布拉格衍射波长像假设的那样约为420nm、385nm。可以看出，因该布拉格衍射峰的影响液晶材料A1、B1在可见光波段(380nm以上、750nm以下)，光的透射率比液晶材料C1、D1大。但是，另一方面，可以确认，液晶材料C1、D1在可见光波段有与向列相相比足够小的透射率，可以得到良好的黑显示。从这两个透射率测定结果可知，由于布拉格衍射峰与液晶的吸收峰重叠而不能观测到。但是，由于在前面的A1、B1中得到像估计的那样的布拉格衍射波长，所以认为在C1、D1中能够得到像估计的那样的布拉格衍射波长。可以确认液晶材料C1在400nm附近受谱线分布的影响，但透射率小到0.05％以下。而且，液晶材料C1、D1在400nm以上、750nm以下的波段中的透射率为0.05％以下或0.03％以下，最大值和最小值的差为0.03％以下，非常小，可以得到良好的黑显示。
另外，在实施例2中，例举了具有像图5A～图5C所示那样的构成的像素的横电场方式的液晶显示面板1，但当然地，像素的构成例如TFT元件、像素电极和共用电极的平面形状(平面布置)等，当然不限于此，可以适当变更。另外，也可以在有源矩阵基片6和对置基片7的液晶层LC侧形成取向膜等的膜。
(实施例3)
在本实施例中，在实施例2的液晶显示面板1中，作为液晶层LC的液晶，使用了以50/40/10(摩尔％)混合JC1041XX、5CB和T15(Merck公司制)得到的液晶。制作了使用了使联萘衍生物的浓度与实施例1同样地变化而添加了三种液晶材料的液晶显示装置。本实施例除了上述不同点之外，与实施例2同样地制作了液晶显示装置。
本发明人用由上述液晶材料构成的玻璃坯料的单元液晶盒，与实施例2同样地进行了正交尼科耳下的透射率测定，确认了表现出0.05％以下的非常小的透射率。另外，进行了室温下的稳定性评价，确认了没有手性掺杂物、单体、聚合开始剂以及作为液晶组成物的JC1041XX、5CB、T15等液晶层LC的材料的析出。
(实施例4)
在实施例4中，除了在实施例1的液晶显示面板1中，作为液晶层LC中包含的手性掺杂物添加使用了4.0(摩尔％)联萘衍生物、0.5(摩尔％)R811(Merck公司制)以外，与实施例1同样地，制作了液晶显示装置。这两种手性掺杂物是表现出相反扭转的手性掺杂物。
本发明人用由上述液晶材料构成的玻璃坯料的单元液晶盒，与实施例2同样地进行了正交尼科耳下的黑显示透射率测定，确认了在400nm以上、750nm以下的波段中表现出0.05％以下的非常小的黑显示的透射率。另外，进行了室温下的稳定性评价，确认了没有手性掺杂物、单体、聚合开始剂以及作为液晶组成物的JC1041XX、5CB等液晶层LC的材料的析出。
通过使用扭转彼此相反的手性掺杂物，可以提供相稳定性提高的蓝色相液晶的液晶显示面板1。
(实施例5)
在实施例5中，除了在实施例1的液晶显示面板1中，作为液晶层LC中包含的手性掺杂物添加使用了3.0(摩尔％)由化学式(2)表示的联萘衍生物、2.0(摩尔％)S811以外，与实施例1同样地制作了液晶显示装置。化学式(2)表示的联萘衍生物的〔HTP〕·s为28(μm-1)。
Figure BSA00000253294600251
本发明人用由上述液晶材料构成的玻璃坯料的单元液晶盒，与实施例2同样地进行了正交尼科耳下的黑显示透射率测定，确认了在400nm以上、750nm以下的波段中表现出0.03％以下的非常小的透射率。另外，进行了室温下的稳定性评价，确认了没有手性掺杂物、单体、聚合开始剂以及作为液晶组成物的JC1041XX、5CB等液晶层LC的材料的析出。
通过在作为即使是一种也可以降低黑显示的透射率的手性掺杂物的、由化学式(2)表示的联萘衍生物中添加其它手性掺杂物，减小温度依赖性，一种成分不会过多，所以可以提供相稳定性更高的蓝色相液晶的液晶显示面板1。
(实施例6)
在实施例6中，在实施例1的液晶显示面板1中，作为液晶层LC中包含的手性掺杂物使用了ZLI4572(Merck公司制)、BDH1281(Merck公司制)、S811(Merck公司制)。各手性掺杂物的〔HTP〕i·si分别为2.6(μm-1)、1.9(μm-1)、4.8(μm-1)，用一种难以降低黑透射率。在各手性掺杂物的饱和溶解度si以下，使用了各手性掺杂物。实施例6中，除了以3.0(摩尔％)ZLI4572、1.4(摩尔％)BDH1281、30(摩尔％)S811混合使用了多种手性掺杂物以外，与实施例1同样地制作了液晶显示装置。使用了把它们混合的手性掺杂物的液晶材料的〔HTP〕·c≥5.5(μm-1)。
另外，本发明人用由上述液晶材料构成的玻璃坯料的单元液晶盒，与实施例2同样地进行了正交尼科耳下的黑显示透射率测定，确认了表现出0.05％以下的非常小的透射率。另外，进行了室温下的稳定性评价，确认了没有手性掺杂物、单体、聚合开始剂以及作为液晶组成物的JC1041XX、5CB等液晶层LC的材料的析出。
即使是用一种成分不能实现稳定且正交尼科耳下的透射率低的蓝色相液晶的液晶显示面板1那样的系统，也确认了可以通过使用多种手性掺杂物来降低正交尼科耳下的透射率。还可以提供温度依赖性小、稳定的蓝色相液晶的液晶显示面板1。
(比较例1)
在本比较例中，除了在实施例1的液晶显示面板1中，使用向液晶层LC的液晶材料中的液晶添加的手性掺杂物即联萘衍生物的添加量为2.0(摩尔％)的液晶材料D、2.2(摩尔％)的液晶材料E以外，与实施例1同样地制作了液晶显示装置。此时扭力与溶解度的积分别为4.6(μm-1)和5.1(μm-1)。
本发明人对具有比较例1的液晶显示面板1的液晶显示装置，与实施例1同样地评价了对比度，为2000以下，与向列液晶时同样地低，没能提高对比度。
(比较例2)
在本比较例中，除了在实施例1的液晶显示面板1中，向液晶层LC的液晶材料中的液晶添加的手性掺杂物为5.0(摩尔％)ZLI4572以外，与实施例1同样地制作了液晶显示装置。确认了向JC1041XX和5CB添加的ZLI4572的扭力与浓度的积为3.9(μm-1)，比扭力与饱和溶解度的积2.6(μm-1)大。
本发明人对具有比较例2的液晶显示面板1的液晶显示装置进行了室温下的稳定性评价，确认有手性掺杂物析出。
虽然已经描述了一些现在认为是本发明的实施方式的内容，但应当理解，可以做出各种变更，所附权利要求书应当覆盖所有不脱离本发明的精神和范围的变更。

Claims (18)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，具有：
至少一个是透明的一对基片；
配置在上述一对基片之间的液晶层；以及
在上述一对基片中的至少一个基片上形成且用来向上述液晶层施加电场的电极组，
上述液晶层包含至少一种液晶性化合物和至少一种手性掺杂物，
上述手性掺杂物的浓度c是比饱和溶解度s低的值，
上述手性掺杂物的浓度c和上述手性掺杂物的扭力HTP满足HTP·c≥5.5μm-1的关系。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述手性掺杂物的浓度c和上述手性掺杂物的扭力HTP满足HTP·c≥6.0μm-1的关系。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
对比度为2000以上；
上述液晶层具有布拉格衍射波长时，上述布拉格衍射波长的最长波长为380nm以下。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
对比度为2000以上；
上述液晶层具有布拉格衍射波长时，上述布拉格衍射波长的最长波长为345nm以下。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述液晶层含有聚合性单体；
上述液晶层的组成比中，聚合性单体的摩尔分数小于液晶性化合物的摩尔分数。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述手性掺杂物是联萘衍生物、松香酸衍生物、异山梨醇衍生物中的任一种。
7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述液晶层的手性向列相中的手性节距为180nm以下。
8.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述液晶层的手性向列相中的手性节距为160nm以下。
9.一种液晶显示装置，其特征在于，具有：
至少一个是透明的一对基片；
配置在上述一对基片之间的液晶层；以及
在上述一对基片中的至少一个基片上形成且用来向上述液晶层施加电场的电极组，
上述液晶层包含至少一种液晶性化合物、至少一种手性掺杂物和聚合性单体，
正交尼科耳下的上述液晶层的黑显示透射率在400nm以上、750nm以下的波段中为0.05％以下。
10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述黑显示透射率在400nm以上、750nm以下的波段中最大值和最小值的差为0.03％以下。
11.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述液晶层的组成比中，上述聚合性单体的摩尔分数小于上述液晶性化合物的摩尔分数。
12.一种液晶显示装置，其特征在于，具有：
至少一个是透明的一对基片；
配置在上述一对基片之间的液晶层；以及
在上述一对基片中的至少一个基片上配置且用来向上述液晶层施加电场的电极组，
上述液晶层包含至少一种液晶性化合物和n种手性掺杂物，n是2以上的自然数，
上述n种手性掺杂物的浓度c是比上述n种手性掺杂物的饱和溶解度s低的值，
上述n种手性掺杂物的浓度c和上述n种手性掺杂物的扭力HTP满足HTP·c≥5.5μm-1的关系。
13.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述n种手性掺杂物的浓度c和上述n种手性掺杂物的扭力HTP满足HTP·c≥6.0μm-1的关系。
14.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述n种手性掺杂物的各自的浓度ci比上述n种手性掺杂物的各自的饱和溶解度si低，i是1～n的自然数。
15.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述n种手性掺杂物中的一种或多种手性掺杂物各自的浓度ci与上述一种或多种手性掺杂物中的各个手性掺杂物的扭力HTPi满足HTPi·ci＜5.5μm-1的关系，i是1～n的自然数。
16.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述n种手性掺杂物包含扭转方向彼此相同的两种手性掺杂物。
17.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于：
正交尼科耳下的上述液晶层的黑显示透射率在400nm以上、750nm以下的波段为0.05％以下。
18.如权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于：
正交尼科耳下的上述液晶层的黑显示透射率在400nm以上、750nm以下的波段为0.03％以下。
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