CN102422211A - 液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够抑制暗线消失后产生局部明亮的部分的液晶显示装置。本发明是一种液晶显示装置,其包括:相互相对配置的一对基板;和被夹持在上述一对基板之间的液晶层,上述一对基板中的一个基板,在像素中具有各自具有梳齿的一对电极,上述一对电极中的一个电极的梳齿和上述一对电极的另一个电极的梳齿相互咬合,上述液晶层含有p型向列型液晶,并且由上述一对电极之间产生的电场驱动,上述p型向列型液晶,在无施加电压时,与上述一对基板面垂直地取向,在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔为10μm以下,上述p型向列型液晶的旋转粘度为130mPa·s以上。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。更详细地说,涉及适用于横向弯曲取向(TBA:Transverse Bend Alignment)模式的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置具有薄型、轻量和耗电低的特征,被广泛使用于各种领域。而且,其显示性能伴随时间的推移有着显著的进步,现在已达到超过CRT(阴极射线管)的程度。
液晶显示装置的显示方式是由在单元内使液晶以何种方式取向来决定的。在现有技术中,作为液晶显示装置的显示方式,已知例如TN(Twisted Nematic:扭转向列)模式、MVA(Multi-domain verticalAlignment:多畴垂直取向)模式、IPS(In-plane Switching:面内开关)模式、OCB(Optically Self-Compensated Birefringence:光学自补偿双折射)模式等。
而且,使用这些显示方式的液晶显示装置正被大量生产。其中,例如TN模式的液晶显示装置被广泛地普遍使用。但是,TN模式的液晶显示装置,在响应迟缓、视野角狭窄等方面存在改善的余地。
与此相对,MVA模式是如下模式:在有源矩阵基板的像素电极设置狭缝,并且在对置基板的对置电极设置液晶分子取向控制用的突起(肋),通过由它们形成的边缘场(Fringe Field)使液晶分子的取向方向分散为多个方向。而且,MVA模式通过将施加电压时液晶分子倾倒的方向分割为多个畴(Multi-domain)来实现广视野角。另外,MVA模式是垂直取向模式,因此具有与TN、IPS和OCB的各模式相比,能够得到高对比度的特征。但是,不仅制造工序复杂,还与TN模式一样,在反应迟缓方面存在改善的余地。
关于MVA模式和IPS模式的液晶显示装置,公开有以下液晶显示装置用基板,该液晶显示装置用基板包括:与相对配置的对置基板一起夹持液晶的基板;形成于上述基板的总线;与上述总线连接的开关元件;和与上述开关元件连接且与所述总线平行地连续设置的条纹状电极和空间,并且上述液晶显示装置用基板具有上述总线附近的上述条纹状电极的电极宽度形成为窄于与其相比靠近内侧的电极的宽度的像素电极(例如,参照专利文献1)。
另外,对于MVA模式的工艺方面的问题,提案有作为垂直取向模式的横向弯曲取向(TBA:Transverse Bend Alignment)模式。在TBA模式中,使用p型向列型液晶作为液晶材料。另外,使用梳齿状电极等至少两种电极来产生横向电场,通过由横向电场驱动该液晶来规定该液晶的取向方位。在TBA模式中,能够保持因垂直取向而获得的高对比度性。另外,TBA模式由于不需要基于突起物的取向控制,像素结构简单。而且,具有优秀的视野角特性。
此外,在TBA模式中,施加电压时,在两种电极之间的大致中央,存在在与基板面垂直的方向上取向的液晶分子。因此,从面板正面观察时,该区域作为暗的线条(暗线)被看见。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-177418号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,当从外部向TBA模式的液晶显示装置的面板面局部施加压力时,例如,当用手指压面板面时,暗线消失而能看到局部明亮的部分(以下,将该部分称作“指压区域”)。另外,该指压区域,在施加电压的过程中不会消失,通过断开施加电压而开始消失。
关于该现象发生的理由,能够进行说明如下。即,如图11(a)所示,施加电压时,在产生了暗线8的区域中,液晶分子4是在与基板面垂直的方向上取向的状态。但是,通过从外部向面板面施加压力,如图11(b)所示,垂直方向的液晶分子4倾倒,成为在横方向(水平方向、与基板面平行的方向)上取向的状态,暗线消失。其结果,可以认为产生局部明亮的部分。
另外,由于在电极之间的大致中央产生横方向(水平方向、与基板面平行的方向)的电场,一旦倾倒的液晶分子,在施加电压的过程中,维持倾倒的状态。而且,该液晶分子通过断开施加电压而开始恢复垂直取向。因此,可以考虑为:指压区域,在施加电压的过程中继续产生,通过断开施加电压才消失。
本发明是鉴于上述现状而完成的,其目的在于,提供能够抑制暗线消失后产生局部明亮的部分的液晶显示装置。
用于解决课题的手段
本发明者们,在对能够抑制暗线消失后产生局部明亮部分的液晶显示装置进行各种研究的过程中,着眼于电极图案和液晶材料的旋转粘度。而且,发现:使电极的间隔、或电极的间隔一定的区域的长度为规定大小以下,并且使液晶材料的旋转粘度为规定大小以上,由此例如即使从外部向面板面施加压力也能够抑制暗线部分的液晶分子倾倒,想到能够很好地解决上述课题的方法,进而完成本发明。
即,本发明是一种液晶显示装置(以下称作“本发明的第一液晶显示装置”),其特征在于:上述液晶显示装置包括:相互相对配置的一对基板;和被夹持在上述一对基板之间的液晶层,上述一对基板中的一个基板,在像素中具有各自具有梳齿的一对电极,上述一对电极中的一个电极的梳齿和上述一对电极中的另一个电极的梳齿相互相对配置,上述液晶层含有p型向列型液晶,并且由上述一对电极之间产生的电场驱动,上述p型向列型液晶,在无施加电压时,与上述一对基板面垂直地取向,在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔为10μm以下,上述p型向列型液晶的旋转粘度为130mPa·s以上。
在本发明的第一液晶显示装置中,在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔超过10μm或上述旋转粘度不足300mPa·s的情况下,产生指压区域。
作为本发明的第一液晶显示装置的结构,只要以这样的结构要素为必须要素而形成即可,对其它结构要素没有特别限定。
关于本发明的第一液晶显示装置的优选方式,以下进行详细说明。并且,以下所示的各方式,可以适当组合。
在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔可以为9.5μm以下,也可以为9μm以下,也可以为8.5μm以下,也可以为8μm以下。
上述旋转粘度可以为140mPa·s以上,也可以为145mPa·s以上,也可以为150mPa·s以上,也可以为155mPa·s以上。
优选在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔为6μm(更加优选为5μm,进一步优选为4.5μm,特别优选为4μm)以下。由此,能够可靠地抑制指压区域的产生。
优选上述旋转粘度为300mPa·s(更加优选为340mPa·s,进一步优选为360mPa·s,特别优选为370mPa·s)以上。由此,能够可靠地抑制指压区域的产生。
也可以为:上述液晶显示装置具有上述一对电极的除去部,该除去部与上述一对电极中的至少一个电极的梳齿相邻,上述除去部位于与该除去部相邻的梳齿的短边方向上,上述除去部包括等间隔部,该等间隔部的在与该除去部相邻的梳齿的短边方向上的长度一定。
并且,在本发明的第一液晶显示装置中,在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔足够小,另外,上述p型向列型液晶的旋转粘度足够高。因此,上述梳齿的长度(更详细地说,上述梳齿的在长边方向上的长度)和上述等间隔部的长度(更详细地说,上述等间隔部的在与上述除去部相邻的梳齿的长边方向上的长度),不影响指压区域的产生。因此,上述梳齿的长度和上述等间隔部的长度没有特别限定,能够分别适当设定。
本发明还是一种液晶显示装置(以下称作“本发明的第二液晶显示装置”),其特征在于:包括相互相对配置的一对基板和被夹持在上述一对基板之间的液晶层,上述一对基板中的一个基板,在像素中具有各自具有梳齿的一对电极,上述一对电极中的一个电极的梳齿和上述一对电极中的另一个电极的梳齿相互相对配置,上述液晶层含有p型向列型液晶,并且由上述一对电极之间产生的电场驱动,上述p型向列型液晶,在无施加电压时,与上述一对基板面垂直地取向,上述液晶显示装置具有上述一对电极的除去部,该除去部与上述一对电极中的至少一个电极的梳齿相邻,上述除去部位于与该除去部相邻的梳齿的短边方向上,上述除去部包括等间隔部,该等间隔部的在与该除去部相邻的梳齿的短边方向上的长度一定,上述等间隔部的在与上述除去部相邻的梳齿的长边方向上的长度为10μm以下,上述p型向列型液晶的旋转粘度为130mPa·s以上。
在本发明的第二液晶显示装置中,上述等间隔部的在与上述除去部相邻的梳齿的长边方向上的长度超过10μm或上述p型向列型液晶的旋转粘度不足130mPa·s的情况下,可能产生指压区域。
作为本发明的第二液晶显示装置的结构,只要是以这样的结构要素为必须要素而形成即可,对其它结构要素没有特别限定。
关于本发明的第二液晶显示装置的优选方式,以下进行详细说明。并且,以下所示的各方式,可以适当组合。
上述等间隔部的在与上述除去部相邻的梳齿的长边方向上的长度,可以为9μm以下,也可以为8μm以下,也可以为7.5μm以下,也可以为7μm以下。
上述旋转粘度可以为140mPa·s以上,也可以为145mPa·s以上,也可以为150mPa·s以上,也可以为155mPa·s以上。
优选上述等间隔部的在与上述除去部相邻的梳齿的长边方向上的长度为6μm(更加优选为5.5μm,进一步优选为5.3μm,特别优选为5μm)以下。由此,能够可靠地抑制指压区域的产生。
优选上述旋转粘度为300mPa·s(更加优选为340mPa·s,进一步为360mPa·s,特别优选为370mPa·s)以上。由此,能够可靠地抑制指压区域的产生。
也可以为:在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔为8μm(更加优选为10μm,进一步优选为11μm,特别优选为11.5μm,最优选为12μm)以上。
优选在上述一对电极的梳齿的短边方向上,上述一对电极的间隔为16μm(更加优选为14μm,进一步优选为13μm,特别优选为12.5μm,最优选为12μm)以下。
本发明者们,还着眼于各自具有梳齿的一对电极的形状,发现:通过使电极间隔在梳齿的长边方向上的至少2个部位变窄,能够由电极的间隔窄的2个部分(第二部分和第三部分)夹着电极间隔宽的部分(第一部分),因此,由于位于电极间隔窄的部分的垂直取向的液晶分子的影响,即使例如向面板面施加压力,位于电极的间隔宽的部分的暗线上的液晶分子也不容易倾倒,想到能够完全解决上述问题的办法。
像这样,本发明还是一种液晶显示装置(以下称作“本发明的第三液晶显示装置”),其特征在于:包括相互相对配置的一对基板和被夹持在上述一对基板之间的液晶层,上述一对基板中的一个基板,在像素中具有分别具有梳齿的一对电极,上述一对电极中的一个电极的梳齿和上述一对电极中的另一个电极的梳齿相互相对配置,上述液晶层含有p型向列型液晶,并且由上述一对电极之间产生的电场驱动,上述一对电极的间隔,在上述一对电极的梳齿的长边方向上产生变化,上述一对电极具有:以第一间隔相对的第一部分;以比上述第一间隔窄的第二间隔相对的第二部分;和以比上述第一间隔窄的第三间隔相对的第三部分,上述第二部分、上述第一部分和上述第三部分,在上述一对电极的梳齿的长边方向上依次相邻。
作为本发明的第三液晶显示装置的结构,只要是以这样的结构要素为必须要素而形成即可,对其它结构要素没有特别限定。
关于本发明的第三液晶显示装置的优选方式,以下进行详细说明。并且,以下所示的各方式,可以适当组合。
也可以为:上述一对电极,在上述第二部分、上述第一部分和上述第三部分,相互平行地相对。
也可以为:上述第二间隔和上述第三间隔相等。
本发明的第一~第三液晶显示装置,可以适当组合。另外,关于各发明中说明的各方式,也可以适当组合。
其中,优选本发明的第三液晶显示装置适用于本发明的第一液晶显示装置或第二液晶显示装置。
具体而言,优选本发明的第一液晶显示装置具有上述一对电极的除去部,该除去部与上述一对电极中的至少一个电极的梳齿相邻,上述除去部位于与该除去部相邻的梳齿的短边方向上,上述除去部包括等间隔部,该等间隔部的在与该除去部相邻的梳齿的短边方向上的长度一定,上述一对电极的间隔,在上述一对电极的梳齿的长边方向上变化,上述一对电极具有:以第一间隔相对的第一部分;以比上述第一间隔窄的第二间隔相对的第二部分;和以比上述第一间隔窄的第三间隔相对的第三部分,上述第二部分、上述第一部分和上述第三部分,在上述一对电极的梳齿的长边方向上依次相邻,上述等间隔部是与上述第一部分相邻的部分。
另外,在本发明的第二液晶显示装置中,优选上述一对电极的间隔,在上述一对电极的梳齿的长边方向上变化,上述一对电极具有:以第一间隔对置的第一部分;以比上述第一间隔窄的第二间隔对置的第二部分;和以比上述第一间隔窄的第三间隔对置的第三部分,上述第二部分、上述第一部分和上述第三部分,在上述一对电极的梳齿的长边方向上依次相邻,上述等间隔部是与上述第一部分相邻的部分。
另外,在本发明的第一液晶显示装置和第二液晶显示装置中,也可以为:上述一对电极,在上述第二部分、上述第一部分和上述第三部分,相互平行地相对。
而且,在本发明的第一液晶显示装置和第二液晶显示装置中,也可以为:上述第二间隔和上述第三间隔相等。
并且,在本发明的第一~第三液晶显示装置中,“垂直”只要在能够作为TBA模式的液晶显示装置起作用的范围内即可,不需要严密地垂直。
另外,在本发明的第一~第三液晶显示装置中,“一定”,可以是实质上一定,包括大致一定。
而且,在本发明的第一~第三液晶显示装置中,“相等”,也可以是实质上相等。
并且,在本发明的第一~第三液晶显示装置可以是彩色液晶显示装置,上述像素可以是图像元素(子像素)。
发明效果
根据本发明的液晶显示装置,能够抑制暗线消失后产生局部明亮的部分。
附图说明
图1是实施方式1的液晶显示装置的无施加电压时的截面示意图。
图2是实施方式1的液晶显示装置的平面示意图。
图3是实施方式1的液晶显示装置的施加电压时的截面示意图。
图4是实施方式1的液晶显示装置的光学显微镜照片。
图5是实施方式1的液晶显示装置的施加电压时的截面示意图,相当于图6中的X1-X2线的截面图。
图6是实施方式1的液晶显示装置的平面示意图。
图7是实施方式1的液晶显示装置的平面示意图。
图8是实施方式1的液晶显示装置的施加电压时的截面示意图,相当于图6中的Y1-Y2线的截面图。
图9是用于评价试验的液晶显示面板的平面示意图。
图10是用于评价试验的液晶显示面板的平面示意图。
图11(a)和(b)是比较方式的TBA模式的液晶显示装置的施加电压时的截面示意图。
具体实施方式
以下揭示实施方式,参照附图更一步详细地对本发明进行说明,本发明不仅仅限定于这些实施方式。
此外,在以下的各实施方式中,设俯视液晶显示面板时的3点方向、12点方向、9点方向和6点方向分别为0°方向(方位)、90°方向(方位)、180°方向(方位)和270°方向(方位),设通过3点和9点的方向为左右方向,设通过12点和6点的方向为上下方向。
另外,在以下说明的图中,虽然只图示有一个或多个图像元素(子像素),但在各实施方式的液晶显示装置的显示区域(图像显示区域)中,多个图像元素呈矩阵状设置。
另外,在本说明书中,旋转粘度通过日本特开2007-3224号公报中记载的测定方法来测定。并且,日本特开2007-3224号公报中的旋转粘度系数γ1相当于本说明书中的旋转粘度。
(实施方式1)
本实施方式的液晶显示装置是采用横向电场方式中被称作TBA方式(TBA模式)的方式的透过型液晶显示装置,该横向电场方式中,使基板面方向(水平方向、与基板面平行的方向)的电场(横向电场)对液晶层起作用,通过控制液晶取向来进行图像显示。
如图1所示,本实施方式的液晶显示装置包括液晶显示面板100,该液晶显示面板100具有:作为相对配置的一对基板的有源矩阵基板(阵列基板)1和对置基板2;和被夹持在它们之间的液晶层3。
在阵列基板1和对置基板2的外主面上(与液晶层3相反的一侧),设置有一对直线偏光板。阵列基板1一侧的直线偏光板的吸收轴被配置在45°方向上,对置基板2一侧的直线偏光板的吸收轴被配置在135°方向上。像这样,两直线偏光板正交尼克耳配置。另外,两吸收轴具有与后述的像素电极20的梳齿22和共用电极30的梳齿32的长边方向成45°的角。
阵列基板1和对置基板2,隔着塑料珠等隔离物,通过以包围显示区域的方式设置的密封剂粘合。而且,通过在阵列基板1和对置基板2之间的空隙中,封入液晶材料作为构成光学调制层的显示用介质,形成液晶层3。
液晶层3包括具有正的介电各向异性的向列型液晶材料(p型向列型液晶材料)。p型向列型液晶材料的液晶分子4,由于在阵列基板1和对置基板2的液晶层3一侧的表面设置的垂直取向膜的取向限制力,在无施加电压时(在后述的像素电极20与共用电极30之间未产生电场时),呈垂直取向。更具体而言,液晶分子4的长轴,在无施加电压时,分别具有与阵列基板1和对置基板2成88°以上(更加优选89°以上)的角。
面板延迟dΔn(单元间隙d与液晶材料的双折射率Δn的积),优选为275~460nm,更加优选为280~400nm。像这样,dΔn的下限,由于模式的关系,优选为绿(550nm)的半波长以上,dΔn的上限优选为在能够以负C板(单层)的法线方向的延迟Rth进行补偿的范围内。负C板是为了补偿在黑显示时从斜方向观察的情况下发生的泛白而设置的。虽然也可以考虑通过层叠负C板来获得更多的Rth,但由于费用变高,所以不优选。
液晶材料的介电常数Δε优选为10~25,更加优选为15~25。Δε的下限,从白电压(白显示时的电压)变为高电压的角度考虑,优选为10(更加优选为15)左右以上。由于Δε越大越能够使施加电压低压化,所以优选Δε大,现在当以使用容易得到的材料为前提时,如上所述Δε的上限优选为25以下。
对置基板2,在无色透明的绝缘基板40的液晶层3一侧的主面上,具有:将各图像元素之间遮蔽的黑色矩阵(BM)层41;设置在各图像元素的多个色层(彩色滤光片);和以覆盖这些结构的方式设置在液晶层3一侧的表面的垂直取向膜44。BM层41,由Cr等不透明的金属、含有碳的丙烯酸树脂等不透明的有机膜等形成,形成在相邻的图像元素的边界。另一方面,色层是用于进行彩色显示的,由含有颜色的丙烯酸树脂等的透明的有机膜等形成,主要形成在图像元素区域中。
像这样,本实施方式的液晶显示装置是在对置基板2上具备色层的彩色液晶显示装置(彩色显示的有源矩阵型液晶显示装置),一个像素包括输出R(红)、G(绿)、B(蓝)各色光的3个图像元素。此外,构成各像素的图像元素的颜色种类和数量没有特别限定,能够适当设置。即,在本实施方式的液晶显示装置中,各像素也可以包括例如青色、品红色和黄色这3色的图像元素,也可以包括4色以上的图像元素。
另一方面,如图1、2所示,阵列基板(TFT阵列基板)1,在无色透明的绝缘板10的液晶层3一侧的主面上,具有:栅极总线11;Cs总线12;源极总线13;作为开关元件且在各图像元素中各设置一个的TFT14;与各TFT14连接的漏极配线(漏极电极)15;在各图像元素独立设置的像素电极20;在各图像元素中共用设置的共用电极30;和以覆盖这些结构的方式设置在液晶层3一侧的表面的垂直取向膜16。
TFT14设置在栅极总线11和源极总线13的交叉部附近,包括半导体层17。
半导体层17隔着栅极绝缘膜在栅极总线11上形成为岛状,由非晶态硅膜形成。
垂直取向膜16、44,通过涂敷聚酰亚胺等周知的取向膜材料而形成。垂直取向膜16、44,通常不被摩擦处理,但在无施加电压时,能够使液晶分子4与膜表面大致垂直地取向。
在液晶层3一侧的阵列基板1上,如图2所示,与各图像元素对应设置有像素电极20,并且对相邻的全部图像元素设置有连续地形成的共用电极30。
通过作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)14,从源极总线13(宽度例如5μm)向像素电极20供给像素信号(图像信号)。像这样,根据图像信号来向像素电极20施加矩形波。各像素电极20,通过设置在层间绝缘膜的接触孔19与漏极配线15电连接。另外,向共用电极30供给对各图像元素共用的共用信号。进一步,共用电极30通过Cs总线12与共用电压产生电路连接,并且被设定为规定的电位(以0V为代表)。
此外,源极总线13,在相邻的图像元素之间在上下方向上延伸,与源极驱动(数据线驱动电路)连接。另外,栅极总线11(宽度例如5μm),在相邻的图像元素之间的左右方向上延伸,与栅极驱动(扫描线驱动电路)连接。栅极总线11也作为TFT14的栅极起作用。从栅极驱动以规定的定时以脉冲的方式供给到栅极总线11的扫描信号,以线顺序被施加到TFT14。TFT14由于扫描信号的输入在一定期间变为导通状态。在TFT14为导通状态的期间,从源极总线13以规定的定时向像素电极20供给图像信号。由此,将图像信号写入液晶层3。
另外,图像信号被写入液晶层3后,在施加有图像信号的像素电极20和与该像素电极20相对的共用电极30之间保持一定期间。即,在这些电极之间,在一定期间形成有电容(液晶电容)。另外,为了防止保持的图像信号泄漏,与液晶电容并联地形成保持电容。在各图像元素中,保持电容形成在TFT14的漏极配线15和与栅极总线11平行设置的Cs总线12(电容保持配线,宽度例如5μm)之间。
像素电极20由ITO、IZO等透明导电膜、铝、铬等金属膜等形成。俯视液晶显示面板100时的像素电极20的形状是梳齿状。更加具体而言,像素电极20具有:以上下分割图像元素区域的方式设置在图像元素区域的大致中央的岛状的主干部(连接部)21;和与主干部21连接且设置在90°或270°方向上的俯视时呈直线状的梳齿22。
共用电极30也由ITO、IZO等透明导电膜和铝等金属膜等形成,并且在各图像元素内,具有俯视时呈梳齿状的形状。更加具体而言,共用电极30具有:以俯视时与栅极总线11和源极总线13重叠的方式配置在上下左右方向的格子状的主干部(连接部)31;和与主干部31连接且设置在270°或90°方向上的俯视时呈直线状的梳齿32。
像这样,像素电极20和共用电极30在图像元素内在俯视时相互相对配置。另外,像素电极20的梳齿22和共用电极30的梳齿32具有互补的平面形状,并且以具有某种一定的间隔的方式交错配置。即,像素电极20的梳齿22和共用电极30的梳齿32在同一平面内相互平行地对峙配置。而且,梳齿状的像素电极20和梳齿状的共用电极30以梳齿22、32相互咬合的方式相对配置。另外,像素电极20和共用电极30在层间绝缘膜上的相同层配置。由此,在像素电极20和共用电极30之间,能够高密度地形成横向电场,能够更加高精度地控制液晶层3。
从增大透过率的观点看,像素电极20和共用电极30的宽度(像素电极20的梳齿22和共用电极30的梳齿32的宽度),优选尽可能细、在现在的工序规则中,优选设定为1~5μm(更加优选1.5~4μm)左右。
像素电极20和共用电极30的间隔S没有特别限定,优选1~20μm(更加优选2~20μm)。像素电极20和共用电极30的间隔S,更加详细地说,是在梳齿22和梳齿32的短边方向上的像素电极20和共用电极30(通常,梳齿22和梳齿32)的间隔(以下,简单称作“电极间隔S”。)。电极间隔S,当超过20μm时,存在以下情况:反应速度变得极其慢,并且电压(V)-透过率(T)特性大幅地向高电压一侧移动而超出驱动电压范围。另一方面,当1μm不足时,存在通过光刻法不能够形成电极的情况。
并且,本实施方式的液晶显示装置,如图3所示,通过TFT14向像素电极20施加图像信号(电压),在像素电极20和共用电极30之间产生基板1和2的主面方向的电场(横向电场5),通过该横向电场5驱动液晶层3,使各图像元素的透过率变化来进行图像显示。
更加详细地说,本实施方式的液晶显示装置,通过施加电压在液晶层3内形成电场强度的分布,利用由此产生的液晶分子4的排列的变形使液晶层3的延迟变化。进一步,液晶层3的初始取向状态是垂直取向,通过向梳齿状的像素电极20和共用电极30施加电压,使液晶层3内产生横向电场5,由此形成弯曲状的电场。其结果,彼此的指向矢方向相差180°的2个区域在两电极20、30之间形成。另外,在各区域内,向列型液晶材料的液晶分子4表现出弯曲状的液晶排列(弯曲取向)。
而且,在与2个区域相邻的区域(通常,像素电极20和共用电极30的间隙的中心线上),液晶分子4与施加电压值无关地总是垂直取向。像素电极20和共用电极30附近的液晶分子,沿着横向电场5的等电位线取向,因此向倾斜方向倾倒。但是,像素电极20和共用电极30之间的中央附近的液晶分子不能够倾倒。其原因是,其它液晶分子从像素电极20和共用电极30一侧倾倒过来。因此,像素电极20和共用电极30之间的中央附近的液晶分子,与施加电压的大小无关总是向垂直方向取向。因此,在该区域,如图3、4所示,与施加电压的大小无关地总是产生暗的线条(暗线8)。
此外,在梳齿22和梳齿32上也一样,液晶分子4,与施加电压的大小无关地总是垂直取向,与施加电压的大小无关地总是产生暗的线条(暗线9)。
但是,在像这样的TBA模式的液晶显示装置中,如使用图11所说明的那样,有时产生指压区域。特别是,在电极间隔S均匀且宽的情况下,向液晶层3施加的电压变小,容易产生指压区域。
与此相对,如图5所示,通过使电极间隔S变窄,向液晶层3施加的电压变大,能够使在垂直方向上取向的液晶分子4受到来自外部的压力也不容易倾倒。即,即使向面板面施加来自外部的压力,也能够防止暗线8消失。
只不过,在单纯地使电极间隔S变窄的情况下,一个图像元素中的梳齿22和梳齿32的根数变多。另外,由于在梳齿22和梳齿32上也产生暗线9,导致透过率低下。
此处,如图6和图7所示,通过以电极间隔S局部变窄的方式,改变像素电极20和共用电极30的形状,能够实现透过率不会很大地下降而液晶分子受到来自外部的压力也不容易倾倒(指压区域不容易产生)的结构。
更加详细地说,在梳齿22和梳齿32的长边方向上,电极间隔S在至少2个部位变窄。即,像素电极20和共用电极30,具有在梳齿22和梳齿32的长边方向上依次相邻的第二部分、第一部分和第三部分,第二部分和第三部分的电极间隔S2,比第一部分的电极间隔S1狭窄。并且,在图6、7中,虽然第二部分的电极间隔和第三部分的电极间隔相等,但他们的间隔可以不同。
通过设置成这样的电极形状,具有宽的电极间隔S1的电极的除去部(以下,也称作宽间隔部)26,在梳齿22和梳齿32的长边方向上,被夹在具有狭窄电极间隔S2的2个电极的除去部(以下,也称作窄间隔部)25之间(与除去部25相邻)。并且,电极的除去部是没有电极的区域,即电极的开口部。
S1、S2没有特别地限定,从与上述像素电极20和共用电极30的电极间隔的情况相同的观点出发,优选S1为1~20μm(更加优选为2~12μm)。
优选S2为1~9.5μm(更加优选为2~8μm)。当超过9.5μm时可能产生指压区域。另一方面,当不足1μm时,存在通过光刻法不能形成像素电极20和共用电极30之间的间隙(除去部)的情况。
另外,像素电极20和共用电极30,在各第一~第三部分,相互平行地相对。因此,宽间隔部26和窄间隔部25的梳齿22和梳齿32的短边方向上的长度各自一定。
另外,作为指压区域的对策,如图8所示,也可以缩短梳齿22和梳齿32的长度(窄间隔部25彼此的间距)。此时,位于窄间隔部25的液晶分子4n,如上上述,受到来自外部的压力也不容易倾倒。因此,位于宽间隔部26且处于像素电极20和共用电极30之间的中央附近的液晶分子4w,受到位于窄间隔部25的液晶分子4n的影响,容易向垂直方向取向。即,能够在抑制透过率下降的同时,也抑制指压区域的产生。
并且,在图6的Y1-Y2线上实际上不存在梳齿22和梳齿32,但为了说明,在图8中图示梳齿22和梳齿32。
进一步,关于使用的液晶材料,通过增大液晶粘度,能够抑制向与基板1和2的主面垂直的方向取向的液晶分子由于来自外部的压力而倾倒。即,能够使指压区域不容易产生。
以上,根据本实施方式的液晶显示装置,能够抑制指压区域的产生。
此外,关于在梳齿22和梳齿32上垂直取向的液晶分子,由于不施加横向电场,通过垂直取向膜16、44而向与基板1和2的主面垂直的方向取向,因此即使施加来自外部的压力也不会倾倒。因此,即使施加来自外部的压力,暗线9通常也不会消失。
另外,本实施方式的液晶显示装置,可以是反射型,也可以是半透过型(反射透过两用型)。
(评价试验)
制作在图9、10中所示的具有图像元素图案的液晶显示面板,对有无产生指压区域进行了调查。
首先,在厚度700μm的玻璃基板上,依次形成栅极总线11和Cs总线12、包括非晶态硅的半导体层、包括氮化硅的栅极绝缘膜、源极总线13和漏极配线15。TFT14是在将源极总线13和漏极配线15分离时也稍微蚀刻半导体层的制造方法制造的沟道蚀刻型,并且是栅极设置在源极总线13和漏极配线15的下方(玻璃基板一侧)的底栅型。
接着,通过CVD法,形成包括氮化硅的膜厚330nm的无机绝缘膜。接着,在该无机绝缘膜上通过旋涂法形成膜厚2.7μm的感光性的丙烯酸树脂。而且,按照所希望的图形对该树脂膜进行曝光,利用碱性溶液进行显影处理,由此利用碱性溶液仅将曝光的部分蚀刻。进一步,将被蚀刻的丙烯酸树脂膜下的无机绝缘膜(更加详细地说,无机绝缘膜的露出部)蚀刻,形成贯通无极绝缘膜和树脂膜的接触孔19。
接着,通过溅射法,形成包括IZO的膜厚10nm的透明导电膜后,通过将该透明导电膜图案化成图9、10所示那样,来形成像素电极20和共用电极30。在图9所示的液晶显示面板中,像素电极20的梳齿22和共用电极30的梳齿32,分别沿45°或134°方向形成。
另外,在厚度700μm的另一个玻璃基板上,依次形成:包括含有碳的丙烯酸树脂的膜厚1.0μm的BM层41;包括含有颜料的丙烯酸的R、G、B的色层(R的膜厚=1.7μm、G的膜厚=1.7μm、B的膜厚=1.7μm);和包括树脂的膜厚1.5μm的覆盖层。并且,在与BM层41重叠的区域,形成包括感光性树脂的高3.5μm的感光间隔物。
接着,在这些基板上使用印刷法涂敷含有聚酰亚胺的取向膜材料后,经过烧制工序,形成膜厚800nm的垂直取向膜16、44。作为取向膜的材料,使用JSR公司制造的AL61960。
接着,隔着感光间隔物将这些基板粘合,制作未注入液晶的空单元。此外,单元间隔d设定为3.5μm。
接着,向该单元注入介电常数各向异性为正的向列型液晶材料。作为液晶材料,使用旋转粘度为155mPa·s、197mPa·s或372mPa·s的3种液晶材料。另外,对于任一液晶材料,Δn=0.1、Δε=22。
最后,通过在这些基板的外主面上分别粘贴直线偏光板,制作出液晶显示面板。此外,关于图9所示的液晶显示面板,以一个偏光板的吸收轴朝向上下方向、另一个偏光板的吸收轴朝向左右方向的方式粘贴偏光板。
并且,在点亮状态下用手指按压液晶显示面板的显示面后,通过光学显微镜观察,针对图9、10所示的电极图案A~F,确认有无产生指压区域(暗线8的消失)。其结果如下述表1、2所示。
此外,向像素电极20施加了AC电压(振幅60V、频率30Hz),向共用电极30施加了相对于像素电极30的Vc(振幅中心)的相对电位为0V的DC电压。
另外,当对各图案进行说明时,图案A~D、F是梳齿22和梳齿32相互平行地相对配置的图案,图案E是梳齿22和主干部31相互平行地相对配置的图案。
在图案A中,梳齿22和梳齿32的间隔被设定为等间隔。即,与梳齿22和梳齿32在它们的短边方向上相邻的电极的除去部是等间隔部。
此外,等间隔部是指,在梳齿22和梳齿32中的至少一个的短边方向上的长度被设置成一定的电极的除去部。
而且,图案A的等间隔部的电极间隔SA是4μm,图案A的等间隔部的梳齿22和梳齿32的长边方向上的长度LA是25μm。
另一方面,在图案B~D、F中,梳齿22和梳齿32的间隔,局部变窄。即,与梳齿22和梳齿32在它们的短边方向上相邻的电极的除去部,包括宽间隔部和夹着宽间隔部的2个窄间隔部。
另外,在图案E中,梳齿22和主干部31的间隔,也局部变窄。即,与梳齿22在其短边方向上相邻的电极的除去部,包括宽间隔部和夹着宽间隔部的2个窄间隔部。
另外,在图案B~F中,宽间隔部和窄间隔部各自的在梳齿22(和梳齿32)的短边方向上的长度一定。即,图案B~F的宽间隔部和窄间隔部分别是等间隔部。
并且,图案B的宽间隔部的电极间隔SB是8μm,图案B的宽间隔部的梳齿22和梳齿32的长边方向上的长度LB是25μm。
另外,图案C的宽间隔部的电极间隔SC是12μm,图案C的宽间隔部的梳齿22和梳齿32的长边方向上的长度LC是25μm。
另外,图案D的宽间隔部的电极间隔SD是12μm,图案D的宽间隔部的梳齿22和梳齿32的长边方向上的长度LD是5μm。
另外,图案E的宽间隔部的电极间隔SE是12μm,图案E的宽间隔部的梳齿22的长边方向上的长度LE是7μm。
另外,图案F的宽间隔部的电极间隔SF是12μm,图案F的宽间隔部的梳齿22和梳齿32的长边方向上的长度LF是15μm。
并且,图案B~F的窄间隔部的电极间隔全部是4μm。
[表1]
[表2]
其结果,从表1可知:通过使等间隔部的电极间隔S为10μm以下(例如8μm),使液晶材料的旋转粘度为130mPa·s以上(例如155mPa·s),能够抑制指压区域的产生。
其中,可知:通过使等间隔部的电极间隔S为6μm以下(例如4μm),能够更加可靠地抑制指压区域的产生。
另外,还可知:通过使液晶材料的旋转粘度为300mPa·s以上(例如372mPa·s),能够更加可靠地抑制指压区域的产生。
进一步,此时,在图案B中,宽间隔部由于被2个窄间隔部夹着,所以抑制指压区域的产生的效果高。
另外,从表2可知:通过设置等间隔部(宽间隔部)的梳齿22(和梳齿32)的长边方向上的长度在10μm以下(例如7μm),设置液晶材料的旋转粘度在130mPa·s以上(例如155mPa·s),能够抑制指压区域的产生。
其中,可知:通过使等间隔部(宽间隔部)的梳齿22(和梳齿32)的长边方向上的长度为6μm以下(例如5μm),能够更加可靠地抑制指压区域的产生。
另外,还可知:通过使液晶材料的旋转粘度为300mPa·s以上(例如372mPa·s),能够更加可靠地抑制指压区域的产生。
而且,这时,在图案D、E中,宽间隔部由于被窄间隔部夹着,所以抑制指压区域的产生的效果高。
本申请以在2009年5月28日申请的日本专利申请2009-129515号为基础,主张基于巴黎条约乃至进入国的法规的优先权。在本申请中作为参照包括该申请的内容的全部。
附图标记说明
100:液晶显示面板
1:有源矩阵基板(阵列基板)
2:对置基板
3:液晶层
4、4n、4w:液晶分子
5:横向电场
8、9:暗线
10:绝缘基板
11:栅极总线
12:Cs总线
13:源极总线
14:TFT
15:漏极配线
16:垂直取向层
17:半导体层
19:接触孔
20:像素电极
21:主干部
22:梳齿
25:窄间隔部
26:宽间隔部
30:共用电极
31:主干部
32:梳齿
40:绝缘基板
41:BM层
44:垂直取向层
Claims (18)
1.一种液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶显示装置包括:相互相对配置的一对基板;和被夹持在所述一对基板之间的液晶层,
所述一对基板中的一个基板,在像素中具有各自具有梳齿的一对电极,
所述一对电极中的一个电极的梳齿和所述一对电极中的另一个电极的梳齿相互相对配置,
所述液晶层含有p型向列型液晶,并且由所述一对电极之间产生的电场驱动,
所述p型向列型液晶,在无施加电压时,与所述一对基板面垂直地取向,
在所述一对电极的梳齿的短边方向上,所述一对电极的间隔为10μm以下,
所述p型向列型液晶的旋转粘度为130mPa·s以上。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
在所述一对电极的梳齿的短边方向上,所述一对电极的间隔为6μm以下。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述旋转粘度为300mPa·s以上。
4.如权利要求1~3中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶显示装置具有所述一对电极的除去部,该除去部与所述一对电极中的至少一个电极的梳齿相邻,
所述除去部位于与该除去部相邻的梳齿的短边方向上,
所述除去部包括等间隔部,该等间隔部的在与该除去部相邻的梳齿的短边方向上的长度一定。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述一对电极的间隔,在所述一对电极的梳齿的长边方向上变化,
所述一对电极具有:以第一间隔相对的第一部分;以比所述第一间隔窄的第二间隔相对的第二部分;和以比所述第一间隔窄的第三间隔相对的第三部分,
所述第二部分、所述第一部分和所述第三部分,在所述一对电极的梳齿的长边方向上依次相邻,
所述等间隔部是与所述第一部分相邻的部分。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述一对电极,在所述第二部分、所述第一部分和所述第三部分,相互平行地相对。
7.如权利要求5或6所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述第二间隔和所述第三间隔相等。
8.一种液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶显示装置包括:相互相对配置的一对基板;和被夹持在所述一对基板之间的液晶层,
所述一对基板中的一个基板,在像素中具有各自具有梳齿的一对电极,
所述一对电极中的一个电极的梳齿和所述一对电极中的另一个电极的梳齿相互相对配置,
所述液晶层含有p型向列型液晶,并且由所述一对电极之间产生的电场驱动,
所述p型向列型液晶,在无施加电压时,与所述一对基板面垂直地取向,
所述液晶显示装置具有所述一对电极的除去部,该除去部与所述一对电极中的至少一个电极的梳齿相邻,
所述除去部位于与该除去部相邻的梳齿的短边方向上,
所述除去部包括等间隔部,该等间隔部的在与该除去部相邻的梳齿的短边方向上的长度一定,
所述等间隔部的在与所述除去部相邻的梳齿的长边方向上的长度为10μm以下,
所述p型向列型液晶的旋转粘度为130mPa·s以上。
9.如权利要求8所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述等间隔部的在与所述除去部相邻的梳齿的长边方向上的长度为6μm以下。
10.如权利要求8或9所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述旋转粘度为300mPa·s以上。
11.如权利要求8~10中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
在所述一对电极的梳齿的短边方向上,所述一对电极的间隔为8μm以上。
12.如权利要求8~11中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
在所述一对电极的梳齿的短边方向上,所述一对电极的间隔为16μm以下。
13.如权利要求8~12中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述一对电极的间隔,在所述一对电极的梳齿的长边方向上变化,
所述一对电极具有:以第一间隔相对的第一部分;以比所述第一间隔窄的第二间隔相对的第二部分;和以比所述第一间隔窄的第三间隔相对的第三部分,
所述第二部分、所述第一部分和所述第三部分,在所述一对电极的梳齿的长边方向上依次相邻,
所述等间隔部是与所述第一部分相邻的部分。
14.如权利要求13所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述一对电极,在所述第二部分、所述第一部分和所述第三部分,相互平行地相对。
15.如权利要求13或14所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述第二间隔和所述第三间隔相等。
16.一种液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶显示装置包括:相互相对配置的一对基板;和被夹持在所述一对基板之间的液晶层,
所述一对基板中的一个基板,在像素中具有各自具有梳齿的一对电极,
所述一对电极中的一个电极的梳齿和所述一对电极中的另一个电极的梳齿相互相对配置,
所述液晶层含有p型向列型液晶,并且由所述一对电极之间产生的电场驱动,
所述一对电极的间隔,在所述一对电极的梳齿的长边方向上变化,
所述一对电极具有:以第一间隔相对的第一部分;以比所述第一间隔窄的第二间隔相对的第二部分;和以比所述第一间隔窄的第三间隔相对的第三部分,
所述第二部分、所述第一部分和所述第三部分,在所述一对电极的梳齿的长边方向上依次相邻。
17.如权利要求16所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述一对电极,在所述第二部分、所述第一部分和所述第三部分,相互平行地相对。
18.如权利要求16或17所述的液晶显示装置,其特征在于:
所述第二间隔和所述第三间隔相等。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150401 Termination date: 20200218 |