CN110554540A - 液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度大、寿命长之类的特性的液晶显示元件。本发明的液晶显示元件在第一基板与第二基板之间具有液晶层,在第一基板上具有第一电极部,第一电极部包括至少一个基本电极部,基本电极部包括第一基本电极部及第二基本电极部,第一基本电极部包括在沿基板面的第一方向上延伸且在与第一方向正交的第二方向上隔开的一对第一导电部,第二基本电极部包括自第一基本电极部的开口部的附近沿第一方向延伸的第三导电部,液晶层中所含的液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示元件。
背景技术
在液晶显示元件中,基于液晶分子的动作模式的分类为相变(phase change,PC)、扭曲向列(twisted nematic,TN)、超扭曲向列(super twisted nematic,STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence,ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensated bend,OCB)、面内切换(in-plane switching,IPS)、垂直取向(verticalalignment,VA)、边缘场切换(fringe field switching,FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment,FPA)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix,PM)与有源矩阵(active matrix,AM)。PM被分类为静态式(static)与多路复用式(multiplex)等,AM被分类为薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal,MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型与低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光两者的半透过型。
液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。所述液晶组合物具有适当的特性。通过提升所述液晶组合物的特性,可获得具有良好的特性的AM元件。将这些特性中的关联汇总于下述表1中。基于市售的AM元件来进一步说明液晶组合物的特性。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关。向列相的优选的上限温度为约70℃以上,并且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。液晶组合物的粘度与元件的响应时间相关。为了在元件中显示动态影像,优选响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因此,优选组合物的粘度小。更优选低温下的粘度小。
[表1]
表1:组合物的特性与AM元件的特性
液晶组合物的光学各向异性与元件的对比度相关。对应于元件的模式,需要大的光学各向异性或小的光学各向异性,即适当的光学各向异性。液晶组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的乘积(Δn×d)是以使对比度变成最大的方式设计。乘积的适当值依存于动作模式的种类。VA模式的元件中,所述值为约0.30μm~约0.40μm的范围,IPS模式或FFS模式的元件中,所述值为约0.20μm~约0.30μm的范围。在这些情况下,在单元间隙小的元件中,优选具有大的光学各向异性的液晶组合物。液晶组合物的介电常数各向异性大有助于元件的阈值电压低、消耗电力小与对比度大。因此,优选介电常数各向异性大。液晶组合物的比电阻大有助于元件的电压保持率大与对比度大。因此,优选在初始阶段中具有大的比电阻的液晶组合物。优选在长时间使用后具有大的比电阻的液晶组合物。液晶组合物对紫外线或热的稳定性与元件的寿命相关。当所述稳定性高时,元件的寿命长。此种特性对于液晶监视器、液晶电视机等中所使用的AM元件而言优选。
在具有TN模式的AM元件中,可使用具有正的介电常数各向异性的组合物。在具有VA模式的AM元件中,可使用具有负的介电常数各向异性的组合物。在具有IPS模式或FFS模式的AM元件中,可使用具有正或负的介电常数各向异性的组合物。另外,在高分子稳定取向(polymer sustained alignment,PSA)型AM元件中,可使用具有正或负的介电常数各向异性的组合物。
液晶显示元件中,作为横电场型,有IPS(In-Plane-Switching)模式(也称为IPS方式)或FFS(Fringe Field Switching)模式(也称为FFS方式)等,与纵电场型相比,横电场型在视角的广度或开口率(一像素区域中对显示有效的区域的面积率)等方面有利。
IPS方式及FFS方式均被分类为横电场型,IPS方式中,通常将共用电极与像素电极形成在相同的层而形成横电场,与此相对,FFS方式中,将共用电极与像素电极夹隔绝缘膜而设置在不同的层,成为上层侧的电极呈狭缝状,准确的说是包含横电场与纵电场两成分的斜向电场(边缘电场)。
并且,FFS方式的液晶显示元件中,存在电极结构复杂的问题,因此,专利文献1中提出有一种实现开口率高且明亮的显示但不会使构成复杂的FFS方式的液晶显示元件。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2008-52161号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而,关于液晶显示元件的性能改善,不仅是电极结构,如上所述包含液晶层中使用的液晶组合物在内,仍有改善的余地,依然要求具有响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度大、寿命长之类的特性的液晶显示元件。
本发明是鉴于所述情况而成,其目的在于提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度大、寿命长之类的特性的液晶显示元件。
[解决问题的技术手段]
本发明的液晶显示元件,
在相向的第一基板与第二基板之间具有液晶层,
在第一基板上具有第一电极部,
第一电极部包括至少一个基本电极部,
基本电极部包括第一基本电极部及第二基本电极部,
第一基本电极部包括在沿基板面的第一方向上延伸且在与第一方向正交的第二方向上隔开的一对第一导电部,
第二基本电极部包括自第一基本电极部的开口部的附近向第一方向延伸的第三导电部,
液晶层中所含的液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。
式(1)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基;环A及环B为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;a为1、2或3。
另外,本发明的另一液晶显示元件包括:
液晶层,在相向的第一基板与第二基板之间;
第一电极部,设置在第一基板上,具有至少一个第一基本电极部;以及
第二电极部,设置在第一基板上,具有至少一个第二基本电极部;且
第一基本电极部包括在沿基板面的第一方向上延伸且在与第一方向正交的第二方向上隔开的一对第一导电部,
第二基本电极部包括自第一基本电极部的开口部的附近向第一方向延伸的第三导电部,
液晶层中所含的液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。
式(1)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基;环A及环B为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;a为1、2或3。
[发明的效果]
根据本发明,可提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度大、寿命长之类的特性的液晶显示元件。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的液晶显示元件的局部剖面图。
图2是用于说明本发明的第一实施方式的液晶显示元件的电极结构的平面图。
图3是表示本发明的第一实施方式的第一电极部的平面图。
图4(a)是表示本发明的第一实施方式的第一电极部的连接导电部的变形例的平面图。
图4(b)是表示本发明的第一实施方式的第一电极部的连接导电部的变形例的平面图。
图5是对应于图3的第一电极部的平面图,且是用于说明表示模拟结果的图7~图12的图表中所使用的参数等的图。
图6是用于说明图7~图9的响应时间的定义的图。
图7是表示与本发明的第一实施方式的响应时间相关的模拟结果的第一图表。
图8是表示与本发明的第一实施方式的响应时间相关的模拟结果的第二图表。
图9是表示与本发明的第一实施方式的响应时间相关的模拟结果的第三图表。
图10是表示与本发明的第一实施方式的透过率相关的模拟结果的第一图表。
图11是表示与本发明的第一实施方式的透过率相关的模拟结果的第二图表。
图12是表示与本发明的第一实施方式的透过率相关的模拟结果的第三图表。
图13是表示比较用的现有FFS方式的像素电极的一例的图。
图14是表示作为本发明的第一实施方式的变形例的像素电极的例子的图。
图15是用于说明在本发明的第一实施方式的第一电极部与第二电极部之间产生电位差,且产生边缘电场时的液晶分子的状态的图。
图16是本发明的第二实施方式的液晶显示元件的局部剖面图。
图17是用于说明本发明的第二实施方式的液晶显示元件的电极结构的平面图。
图18是示意性表示在各多个像素区域的单位或所有像素区域的单位设置本发明的第二实施方式的第一电极部的情况的平面图。
图19是用于说明本发明的第三实施方式的液晶显示元件的电极结构的平面图。
[符号的说明]
1:液晶显示元件
10:第一基板
11:第一偏振片(偏振器)
12:第二电极部
13:数据线
14:薄膜晶体管
15:栅极线
16:共用电极线
17、18:绝缘层
19:第一取向膜
20:第二基板
21:第二偏振片(检偏器)
22:色层
23:黑色矩阵
24:平坦化膜
25:第二取向膜
30:液晶层
40:第一电极部
41:基本电极部
42:第一基本电极部
42A:第一导电部
42AA:其中一端
42B:第二导电部
42B1、42B2:边
42BA:弯曲部
42BB:另一端
42C:第六导电部
43:第二基本电极部
43A:第三导电部
43AA:其中一端
43AB:另一端
43AD:附加电极部
43B:第四导电部
43BA:其中一端
43C:第五导电部
43CA:弯曲部
43CB:另一端
44:第四导电部
45:连接导电部
45A:第一边
45B:连接部
100:导电部
110:导电部
D1、D2:距离
f1、f2:细箭头
L1、L2、L3:长度
Lx:虚线
W1、W2:宽度
OP:开口部
R:粗箭头
S:虚线的圆圈部分
T1、T2:响应时间
VH:通孔
X:第1方向
Y:第2方向
Z:厚度方向
θ、δ:角度
具体实施方式
以下,参照附图来对本发明的实施方式进行详细说明。
此外,贯穿整个实施方式的说明中,对相同的要素附注相同的编号或符号。
(液晶组合物)
对本发明的液晶显示元件的液晶层中所含的液晶组合物进行说明。
此外,本说明书中的用语的使用方法如下所述。有时将“液晶组合物”及“液晶显示元件”的用语分别简称为“组合物”及“元件”。“液晶显示元件”是液晶显示面板以及液晶显示模块的总称。“液晶性化合物”是具有向列相、层列相这样的液晶相的化合物,以及不具有液晶相但出于调节像向列相的温度范围、粘度、介电常数各向异性那样的特性的目的混合至组合物中的化合物的总称。所述化合物例如具有像1,4-亚环己基或1,4-亚苯基那样的六元环,其分子(液晶分子)为棒状(rod like)。“聚合性化合物”是出于使组合物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物就所述含义而言并不分类为聚合性化合物。
液晶组合物可通过将多种液晶性化合物加以混合而制备。视需要向所述液晶组合物中添加光学活性化合物或聚合性化合物这样的添加物。即使在添加有添加物的情况下,液晶性化合物的比例也由基于不含添加物的液晶组合物的质量的质量百分率(质量%)来表示。添加物的比例由基于不含添加物的液晶组合物的质量的质量百分率(质量%)来表示。即,液晶性化合物或添加物的比例是基于液晶性化合物的总质量而算出。
有时将“向列相的上限温度”简称为“上限温度”。有时将“向列相的下限温度”简称为“下限温度”。“提升介电常数各向异性”的表述是指当组合物的介电常数各向异性为正时其值正向地增加,当组合物的介电常数各向异性为负时其值负向地增加。“电压保持率大”是指元件在初始阶段中不仅在室温下而且在接近上限温度的温度下也具有大的电压保持率,并且在长时间使用后不仅在室温下而且在接近上限温度的温度下也具有大的电压保持率。有时通过经时变化试验来研究组合物或元件的特性。
以所述化合物(1z)为例进行说明。式(1z)中,由六边形包围的α及β的记号分别对应于环α及环β,表示六元环、稠环之类的环。当下标‘x’为2时,存在两个环α。两个环α所表示的两个基可相同或也可不同。当下标‘x’大于2时,所述规则也适用于任意的两个环α。所述规则也适用于像键结基Z这样的其他记号。将环β的一边横切的斜线表示环β上的任意的氢可经取代基(-Sp-P)取代。下标‘y’表示经取代的取代基的个数。当下标‘y’为0时,没有此种取代。当下标‘y’为2以上时,在环β上存在多个取代基(-Sp-P)。所述情况下也适用“可相同或也可不同”的规则。此外,所述规则也适用于将Ra的记号用于多种化合物的情况。
式(1z)中,例如“Ra及Rb为烷基、烷氧基或烯基”这样的表述是指Ra及Rb独立地选自烷基、烷氧基及烯基的群组中。此处,Ra所表示的基与Rb所表示的基可相同或也可不同。所述规则也适用于将Ra的记号用于多种化合物的情况。所述规则也适用于将多个Ra用于一种化合物的情况。
有时将选自式(1z)所表示的化合物中的至少一种化合物简称为“化合物(1z)”。“化合物(1z)”是指式(1z)所表示的一种化合物、两种化合物的混合物、或三种以上的化合物的混合物。由其他式所表示的化合物也同样如此。“选自式(1z)及式(2z)所表示的化合物中的至少一种化合物”的表述是指选自化合物(1z)及化合物(2z)的群组中的至少一种化合物。
“至少一个‘A’”的表述是指‘A’的个数为任意。关于“至少一个‘A’可经‘B’取代”的表述,当‘A’的个数为一个时,‘A’的位置为任意,当‘A’的个数为两个以上时,这些的位置也可无限制地选择。有时使用“至少一个-CH2-可由-O-取代”的表述。所述情况下,-CH2-CH2-CH2-也可通过由-O-来取代不邻接的-CH2-而转变为-O-CH2-O-。然而,邻接的-CH2-不会由-O-取代。其原因在于:所述取代中生成-O-O-CH2-(过氧化物)。
液晶性化合物的烷基为直链状或分支状,不含环状烷基。直链状烷基优于分支状烷基。这些情况对于烷氧基、烯基这样的末端基而言也相同。对于与1,4-亚环己基有关的立体构型(configuration),为了提高上限温度,反式优于顺式。2-氟-1,4-亚苯基为左右非对称,因此存在左向(L)及右向(R)。
四氢吡喃-2,5-二基这样的二价基中也同样如此。此外,为了提高上限温度,优选的四氢吡喃-2,5-二基为右向(R)。羰氧基这样的键结基(-COO-或-OCO-)中也同样如此。
按以下顺序对本发明的液晶组合物进行说明。第一,对组合物中的成分化合物的构成进行说明。第二,对成分化合物的主要特性、以及所述化合物对组合物及元件所带来的主要效果进行说明。第三,对组合物中的成分的组合、成分的优选的比例及其根据进行说明。第四,对成分化合物的优选的形态进行说明。第五,示出优选的成分化合物。第六,对可添加至组合物中的添加物进行说明。第七,对成分化合物的合成法进行说明。最后,对组合物的用途进行说明。
第一,对组合物的构成进行说明。所述组合物含有多种液晶性化合物。所述组合物也可含有添加物。添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。就液晶性化合物的观点而言,所述组合物被分类为组合物A与组合物B。组合物A除了含有选自化合物(1)、化合物(2)及化合物(3)中的液晶性化合物以外,也可进而含有其他液晶性化合物、添加物等。“其他液晶性化合物”是与化合物(1)、化合物(2)及化合物(3)不同的液晶性化合物。此种化合物是出于进一步调整特性的目的而混合至组合物中。
组合物B实质上仅包含选自化合物(1)、化合物(2)及化合物(3)中的液晶性化合物。“实质上”表示组合物B虽可含有添加物,但不含其他液晶性化合物。与组合物A相比,组合物B的成分的数量少。就降低成本这一观点而言,组合物B优于组合物A。就可通过混合其他液晶性化合物来进一步调整特性这一观点而言,组合物A优于组合物B。
-第一成分-
首先,对组合物的第一成分进行说明。
本发明的液晶显示元件的液晶层中所含的液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分。
式(1)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基;环A及环B为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;a为1、2或3。
作为第一成分,优选为含有选自式(1-1)~式(1-13)所表示的化合物中的至少一种化合物。
式(1-1)~式(1-13)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基。
液晶组合物中的第一成分的比例优选为10质量%~90质量%的范围。
-第二成分-
其次,对第二成分进行说明。
本发明的液晶组合物也可含有选自式(2)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第二成分。
式(2)中,R3为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数2~12的烯基;环C为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基;Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基;X1及X2独立地为氢或氟;Y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1~12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1~12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯氧基;b为1、2、3或4。
作为第二成分,优选为含有选自式(2-1)~式(2-35)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(2-1)~式(2-35)中,R3为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、或碳数2~12的烯基。
液晶组合物中的第二成分的比例优选为10质量%~85质量%的范围。
-第三成分-
其次,对第三成分进行说明。
本发明的液晶组合物也可含有选自式(3)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第三成分。
式(3)中,R4及R5为氢、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或碳数2~12的烯氧基;环D及环F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色满-2,6-二基、或至少一个氢经氟或氯取代的色满-2,6-二基;环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色满-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基;Z3及Z4为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;c为0、1、2或3,d为0或1,并且c及d的和为3以下。
作为第三成分,优选为含有选自式(3-1)~式(3-35)所表示的化合物中的至少一种化合物。
式(3-1)~式(3-35)中,R4及R5为氢、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或碳数2~12的烯氧基。
第三成分的比例优选为10质量%~90质量%的范围。
第二,对成分化合物的主要特性、以及所述化合物对组合物或元件所带来的主要效果进行说明。基于本发明的效果,将成分化合物的主要特性汇总于表2中。在表2的记号中,L表示大或高,M表示中等程度,S表示小或低。记号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类,0(零)表示小于S。
[表2]
表2.液晶性化合物的特性
特性 | 化合物(1) | 化合物(2) | 化合物(3) |
上限温度 | S~L | S~L | S~L |
粘度 | S~M | M~L | M~L |
光学各向异性 | S~L | M~L | M~L |
介电常数各向异性 | 0 | S~L<sup>1)</sup> | M~L<sup>2)</sup> |
比电阻 | L | L | L |
1)介电常数各向异性为正,记号表示绝对值的大小。
2)介电常数各向异性为负,记号表示绝对值的大小。
成分化合物的主要效果如下所述。化合物(1)降低粘度或提高上限温度。化合物(2)提升介电常数各向异性。化合物(3)提升介电常数各向异性,并且降低下限温度。
第三,对组合物中的成分的组合、成分化合物的优选的比例及其根据进行说明。组合物中的成分的优选组合为化合物(1)+化合物(2)、化合物(1)+化合物(3)、或化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)。更优选的组合为化合物(1)+化合物(2)或化合物(1)+化合物(3)。
为了提高上限温度、或为了降低粘度,化合物(1)的优选的比例为约10质量%以上,为了提升介电常数各向异性,化合物(1)的优选的比例为约90质量%以下。更优选的比例为约20质量%~约80质量%的范围。特别优选的比例为约30质量%~约70质量%的范围。
为了提升介电常数各向异性,化合物(2)的优选的比例为约10质量%以上,为了降低下限温度、或为了降低粘度,化合物(2)的优选的比例为约85质量%以下。更优选的比例为约20质量%~约80质量%的范围。特别优选的比例为约30质量%~约70质量%的范围。
为了提升介电常数各向异性,化合物(3)的优选的比例为约10质量%以上,为了降低下限温度,化合物(3)的优选的比例为约90质量%以下。更优选的比例为约20质量%~约80质量%的范围。特别优选的比例为约30质量%~约70质量%的范围。
第四,对成分化合物的优选的形态进行说明。
式(1)、式(2)及式(3)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基。为了降低粘度,优选的R1或R2为碳数2~12的烯基,为了提高稳定性,优选的R1或R2为碳数1~12的烷基。R3为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数2~12的烯基。为了提高稳定性,优选的R3为碳数1~12的烷基。R4及R5为氢、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基或碳数2~12的烯氧基。为了提高稳定性,优选的R4或R5为碳数1~12的烷基,为了提升介电常数各向异性,优选的R4或R5为碳数1~12的烷氧基。
优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。为了降低粘度,更优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。
优选的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基。为了降低粘度,更优选的烷氧基为甲氧基或乙氧基。
优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基或5-己烯基。为了降低粘度,更优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基或3-戊烯基。这些烯基中的-CH=CH-的优选的立体构型依存于双键的位置。就为了降低粘度等而言,在1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基这样的烯基中优选反式。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基这样的烯基中优选顺式。
优选的烯氧基为乙烯基、烯丙氧基、3-丁烯氧基、3-戊烯氧基或4-戊烯氧基。为了降低粘度,更优选的烯氧基为烯丙氧基或3-丁烯氧基。
至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选的例子为氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基、7-氟庚基或8-氟辛基。为了提升介电常数各向异性,更优选的例子为2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基或5-氟戊基。
至少一个氢经氟或氯取代的烯基的优选的例子为2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基或6,6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度,更优选的例子为2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
环A及环B为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基。为了降低粘度,或为了提高上限温度,优选的环A或环B为1,4-亚环己基,为了降低下限温度,优选的环A或环B为1,4-亚苯基。
环C为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基。为了提高上限温度,优选的环C为1,4-亚环己基,为了提升光学各向异性,优选的环C为1,4-亚苯基,为了提升介电常数各向异性,优选的环C为2,6-二氟-1,4-亚苯基。四氢吡喃-2,5-二基为
优选为
环D及F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色满-2,6-二基、或至少一个氢经氟或氯取代的色满-2,6-二基。四氢吡喃-2,5-二基为
优选为
环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色满-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基(FLF4)、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基(DBFF2)、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基(DBTF2)或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基(InF4)。
为了降低粘度,优选的环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基,为了降低光学各向异性,优选的环E为2-氯-3-氟-1,4-亚苯基,为了提升介电常数各向异性,优选的环E为7,8-二氟色满-2,6-二基。
Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基。为了降低粘度,优选的Z1为单键。Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基。为了降低粘度,优选的Z2为单键,为了提升介电常数各向异性,优选的Z2为二氟亚甲氧基。Z3及Z4为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基。为了降低粘度,优选的Z3或Z4为单键,为了降低下限温度,优选的Z3或Z4为亚乙基,为了提升介电常数各向异性,优选的Z3或Z4为亚甲氧基。
a为1、2或3。为了降低粘度,优选的a为1,为了提高上限温度,优选的a为2或3。b为1、2、3或4。为了提升介电常数各向异性,优选的b为2或3。c为0、1、2或3,d为0或1,并且c及d的和为3以下。为了降低粘度,优选的c为1,为了提高上限温度,优选的c为2或3。为了降低粘度,优选的d为0,为了降低下限温度,优选的d为1。
第五,对优选的成分化合物进行说明。
优选的化合物(1)为所述化合物(1-1)~化合物(1-13)。这些化合物中,第一成分的至少一种优选为化合物(1-1)、化合物(1-3)、化合物(1-5)、化合物(1-6)或化合物(1-8)。第一成分的至少两种优选为化合物(1-1)及化合物(1-3)、化合物(1-1)及化合物(1-5)、或化合物(1-1)及化合物(1-6)的组合。
优选的化合物(2)为所述化合物(2-1)~化合物(2-35)。这些化合物中,第二成分的至少一种优选为化合物(2-4)、化合物(2-12)、化合物(2-14)、化合物(2-15)、化合物(2-17)、化合物(2-18)、化合物(2-23)、化合物(2-24)、化合物(2-27)、化合物(2-29)或化合物(2-30)。第二成分的至少两种优选为化合物(2-12)及化合物(2-15)、化合物(2-14)及化合物(2-27)、化合物(2-18)及化合物(2-24)、化合物(2-18)及化合物(2-29)、化合物(2-24)及化合物(2-29)、或化合物(2-29)及化合物(2-30)的组合。
优选的化合物(3)为所述化合物(3-1)~化合物(3-35)。这些化合物中,第三成分的至少一种优选为化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-6)、化合物(3-8)、化合物(3-10)、化合物(3-14)或化合物(3-16)。第三成分的至少两种优选为化合物(3-1)及化合物(3-8)、化合物(3-1)及化合物(3-14)、化合物(3-3)及化合物(3-8)、化合物(3-3)及化合物(3-14)、化合物(3-3)及化合物(3-16)、化合物(3-6)及化合物(3-8)、化合物(3-6)及化合物(3-10)、化合物(3-6)及化合物(3-16)、化合物(3-10)及化合物(3-16)的组合。
第六,对可添加至组合物中的添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。出于诱发液晶分子的螺旋结构而赋予扭曲角的目的,将光学活性化合物添加至组合物中。此种化合物的例子为化合物(4-1)~化合物(4-5)。光学活性化合物的优选的比例为约5质量%以下。更优选的比例为约0.01质量%~约2质量%的范围。
为了防止由大气中的加热所引起的比电阻的下降、或为了在长时间使用元件后不仅在室温下而且在接近上限温度的温度下也维持大的电压保持率,也可进而将化合物(5-1)~化合物(5-3)这样的抗氧化剂添加至组合物中。
化合物(5-2)由于挥发性小,因此对于在长时间使用元件后不仅在室温下,而且在接近上限温度的温度下也维持大的电压保持率而言有效。为了获得所述效果,抗氧化剂的优选的比例为约50ppm以上,为了不降低上限温度、或为了不提高下限温度,抗氧化剂的优选的比例为约600ppm以下。更优选的比例为约100ppm~约300ppm的范围。
紫外线吸收剂的优选的例子为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外,像位阻胺那样的光稳定剂也优选。光稳定剂的优选的例子为化合物(6-1)~化合物(6-16)等。为了获得所述效果,这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约50ppm以上,为了不降低上限温度、或为了不提高下限温度,这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约10000ppm以下。更优选的比例为约100ppm~约10000ppm的范围。
消光剂是接收液晶化合物所吸收的光能并转换为热能,由此而防止液晶化合物的分解的化合物。消光剂的优选的例子为化合物(7-1)~化合物(7-7)等。为了获得所述效果,这些消光剂剂的优选的比例为约50ppm以上,为了不提高下限温度,这些消光剂的优选的比例为约20000ppm以下。更优选的比例为约100ppm~约10000ppm的范围。
为了适合于宾主(guest host)模式的元件,而将偶氮系色素、蒽醌系色素等这样的二色性色素(dichroic dye)添加于组合物中。色素的优选的比例为约0.01质量%~约10质量%的范围。为了防止起泡,将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂添加至组合物中。为了获得所述效果,消泡剂的优选的比例为约1ppm以上,为了防止显示不良,消泡剂的优选的比例为约1000ppm以下。更优选的比例为约1ppm~约500ppm的范围。
为了适合于高分子稳定取向(PSA)型元件而使用聚合性化合物。此种聚合性化合物的优选的例子为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等化合物。更优选的例子为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。基于聚合性化合物的总质量,优选的比例为10质量%以上。更优选的比例为50质量%以上。特别优选的比例为80质量%以上。最优选的比例为100质量%。
聚合性化合物通过紫外线照射而聚合。也可以在光聚合引发剂等适当的引发剂的存在下进行聚合。用来进行聚合的适当的条件、引发剂的适当的类型、及适当的量已为本领域技术人员所知,且在文献中有记载。例如作为光引发剂的艳佳固(Irgacure)651(注册商标;巴斯夫(BASF)制造)、艳佳固(Irgacure)184(注册商标;巴斯夫(BASF)制造)或达罗卡(Darocur)1173(注册商标;巴斯夫(BASF)制造)适合于自由基聚合。基于聚合性化合物的总质量,光聚合引发剂的优选的比例为约0.1质量%~约5质量%的范围。更优选的比例为约1质量%~约3质量%的范围。
当保管聚合性化合物时,为了防止聚合也可添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制剂的状态添加于组合物中。聚合抑制剂的例子为对苯二酚、像甲基对苯二酚这样的对苯二酚衍生物、4-叔丁基邻苯二酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪等。
极性化合物是具有极性的有机化合物。此处,不含具有离子键的化合物。氧、硫及氮这样的原子更为电负性,且有具有部分负电荷的倾向。碳及氢为中性,或者有具有部分正电荷的倾向。极性是因在化合物中的不同种类的原子间部分电荷不均等地分布而产生。例如,极性化合物具有-OH、-COOH、-SH、-NH2、>NH、>N-这样的部分结构的至少一种。
第七,对成分化合物的合成法进行说明。这些化合物可通过已知的方法来合成。例示合成法。化合物(1-1)是利用日本专利特开昭59-176221号公报中记载的方法来合成。化合物(2-4)是利用日本专利特开平10-204016中记载的方法来合成。化合物(3-1)是利用日本专利特开2000-053602号公报中记载的方法来合成。抗氧化剂已有市售。化合物(5-1)可自西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich Corporation)获得。化合物(5-2)等是通过美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。
未记载合成法的化合物可通过《有机合成(Organic Syntheses)》(约翰威利父子公司(John Wiley&Sons,Inc.))、《有机反应(Organic Reactions)》(约翰威利父子公司(John Wiley&Sons,Inc.))、《综合有机合成(Comprehensive Organic Synthesis)》(培格曼出版社(Pergamon Press))、《新实验化学讲座》(丸善)等成书中记载的方法来合成。组合物是通过公知的方法自以所述方式获得的化合物而制备。例如,将成分化合物混合,并且通过加热使其相互溶解。
最后,对组合物的用途进行说明。所述组合物主要具有约-10℃以下的下限温度、约70℃以上的上限温度,并且具有约0.07~约0.20的范围的光学各向异性。也可通过控制成分化合物的比例、或通过混合其他液晶性化合物,而制备具有约0.08~约0.25的范围的光学各向异性的组合物。也可通过试错法而制备具有约0.10~约0.30的范围的光学各向异性的组合物。含有所述组合物的元件具有大的电压保持率。所述组合物适合于AM元件。所述组合物特别适合于透过型AM元件。所述组合物可用作具有向列相的组合物,且可通过添加光学活性化合物而用作光学活性组合物。
所述组合物可用于AM元件。进而也可以用于PM元件。所述组合物可用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特别优选用于具有TN模式、OCB模式、IPS模式或FFS模式的AM元件。在具有IPS模式或FFS模式的AM元件中,当未施加电压时,相对于玻璃基板,液晶分子的排列可为平行或也可为垂直。这些元件可为反射型、透过型或半透过型。优选用于透过型元件。还能够用于非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件。还可用于将所述组合物加以微胶囊化而制作的向列型曲线排列相(nematic curvilinearaligned phase,NCAP)型元件、或使组合物中形成三维网眼状高分子的聚合物分散(polymer dispersed,PD)型元件。
(制备例)
其次,对本发明的液晶组合物的制备例进行说明。此外,液晶组合物并不限定于以下制备例。所合成的化合物是通过核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析等方法进行鉴定。化合物、组合物及元件的特性是通过下述记载的方法进行测定。
NMR分析:测定时使用布鲁克拜厄斯宾(Bruker BioSpin)公司制造的DRX-500。在1H-NMR的测定中,使试样溶解于CDCl3等氘化溶剂中,在室温下,以500MHz、累计次数16次的条件来进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。在19F-NMR的测定中,使用CFCl3作为内部标准,以累计次数24次来进行。核磁共振波谱的说明中,s是指单峰(singlet),d是指双重峰(doublet),t是指三重峰(triplet),q是指四重峰(quartet),quin是指五重峰(quintet),sex是指六重峰(sextet),m是指多重峰(multiplet),br是指宽峰(broad)。
气相色谱分析:测定时使用岛津制作所制造的GC-14B型气相色谱仪。载气为氦气(2mL/min)。将试样气化室设定为280℃,将检测器(火焰离子侦测器(Flame IonizationDetector,FID))设定为300℃。在成分化合物的分离中,使用安捷伦科技有限公司(AgilentTechnologies Inc.)制造的毛细管柱DB-1(长度为30m,内径为0.32mm,膜厚为0.25μm;固定液相为二甲基聚硅氧烷;无极性)。将所述管柱在200℃下保持2分钟后,以5℃/min的速度升温至280℃为止。将试样制备成丙酮溶液(0.1质量%)后,将其1μL注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型色谱仪元件(Chromatopac)或其同等品。所获得的气相色谱图显示出与成分化合物相对应的峰值的保持时间及峰值的面积。
稀释试样用的溶剂可使用氯仿、己烷等。为了分离成分化合物,也可以使用以下的毛细管柱。安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的HP-1(长度为30m,内径为0.32mm,膜厚为0.25μm),瑞斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度为30m,内径为0.32mm,膜厚为0.25μm),SGE国际公司(SGE International Pty.Ltd)制造的BP-1(长度为30m,内径为0.32mm,膜厚为0.25μm)。也可出于防止化合物峰值的重叠的目的而使用岛津制作所制造的毛细管柱CBP1-M50-025(长度为50m,内径为0.25mm,膜厚为0.25μm)。
组合物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下方法来算出。利用气相色谱法(火焰离子侦测器(Flame Ionization Detector,FID))来分析液晶性化合物的混合物。气相色谱图中的峰值的面积比相当于液晶性化合物的比例。当使用以上所记载的毛细管柱时,可将各种液晶性化合物的校正系数视为1。因此,液晶性化合物的比例(质量%)可根据峰值的面积比来算出。
测定试样:当测定组合物或元件的特性时,将组合物直接用作试样。当测定化合物的特性时,通过将所述化合物(15质量%)混合至母液晶(85质量%)中来制备测定用试样。根据通过测定所获得的值,利用外推法来算出化合物的特性值。(外推值)={(试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。当在所述比例下,层列相(或结晶)在25℃下析出时,将化合物与母液晶的比例依次变更为10质量%:90质量%、5质量%:95质量%、1质量%:99质量%。利用所述外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度、及介电常数各向异性的值。
使用下述母液晶。成分化合物的比例以质量%表示。
测定方法:利用下述方法来进行特性的测定。这些方法大多为由一般社团法人电子信息技术产业协会(Japan Electronics and Information Technology IndustriesAssociation;称为JEITA)所审议制定的JEITA规格(JEITA ED-2521B)中所记载的方法、或对其加以修饰的方法。用于测定的TN元件中未安装薄膜晶体管(TFT)。
对于具有正的介电常数各向异性的液晶组合物,使用以下所记载的(1)~(15)的测定方法。
(1)向列相的上限温度(NI;℃):将试样置于具备偏振光显微镜的熔点测定装置的热板上,以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分自向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为“上限温度”。
(2)向列相的下限温度(TC;℃):将具有向列相的试样放入玻璃瓶,在0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷冻器中保管10天后,观察液晶相。例如,当试样在-20℃下保持向列相、且在-30℃下变化为结晶或层列相时,记载为TC<-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。
(3)粘度(本体粘度(bulk viscosity);η;在20℃下测定;mPa·s):测定时使用东京计器股份有限公司制造的E型旋转粘度计。
(4)粘度(旋转粘度;γ1;在25℃下测定;mPa·s):根据M.今井(M.Imai)等人的《分子晶体与液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)》(Vol.259,37(1995))中所记载的方法进行测定。在扭转角为0度,并且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的TN元件中放入试样。对所述元件在16V至19.5V的范围内以0.5V为单位阶段性地施加电压。在未施加电压0.2秒后,以仅施加1个矩形波(矩形脉冲;0.2秒)与未施加(2秒)的条件反复施加电压。测定通过所述施加而产生的暂态电流(transient current)的峰值电流(peakcurrent)与峰值时间(peak time)。根据这些测定值与M.今井等人的论文中的第40页所记载的计算式(10)而获得旋转粘度的值。所述计算中所需的介电常数各向异性的值是使用测定所述旋转粘度的元件,利用以下所记载的方法来求出。
(5)光学各向异性(折射率各向异性;Δn;在25℃下测定):使用波长589nm的光,通过在目镜上安装有偏振片的阿贝折射计来进行测定。对主棱镜的表面朝一个方向进行摩擦后,将试样滴加到主棱镜上。当偏振光的方向与摩擦的方向平行时测定折射率n∥。当偏振光的方向与摩擦的方向垂直时测定折射率n⊥。光学各向异性的值是根据Δn=n∥-n⊥的式子来计算。
(6)介电常数各向异性(Δε;在25℃下测定):在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm,并且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(10V,1kHz),2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。对所述元件施加正弦波(0.5V,1kHz),2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。介电常数各向异性的值是根据Δε=ε∥-ε⊥的式子来计算。
(7)阈值电压(Vth;在25℃下测定;V):测定时使用大塚电子股份有限公司制造的液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)5100型亮度计。光源为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为0.45/Δn(μm)、扭转角为80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对所述元件施加的电压(32Hz,矩形波)是自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至10V为止。此时,对元件自垂直方向照射光,并测定透过元件的光量。制作所述光量达到最大时透过率为100%、所述光量达到最小时透过率为0%的电压-透过率曲线。阈值电压是以透过率达到90%时的电压来表示。
(8)电压保持率(VHR-1;在25℃下测定;%):用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜,并且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。所述元件在加入试样后利用通过紫外线而硬化的粘接剂来密封。对所述TN元件施加脉冲电压(1V、60微秒)来充电。利用高速电压计在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压,求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率由面积A相对于面积B的百分率表示。
(9)电压保持率(VHR-2;在60℃下测定;%):除了在60℃下进行测定来代替在25℃下进行测定以外,以与所述(8)相同的流程测定电压保持率。以VHR-2来表示所获得的值。
(10)电压保持率(VHR-3;在60℃下测定;%):在照射紫外线后测定电压保持率,并评价对紫外线的稳定性。用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜,并且单元间隙为5μm。在所述元件中注入试样,照射5mW/cm2的紫外线167分钟。光源为艾古非(Eyegraphics)股份有限公司制造的黑光(black light)、F40T10/BL(峰值波长369nm),元件与光源的间隔为5mm。在VHR-3的测定中,在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-3的组合物对紫外线具有大的稳定性。
(11)电压保持率(VHR-4;在60℃下测定;%):将注入有试样的TN元件在120℃的恒温槽内加热20小时后,测定电压保持率,并评价对热的稳定性。在VHR-4的测定中,在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-4的组合物对热具有大的稳定性。
(12)响应时间(τ;在25℃下测定;ms):测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)设定为5kHz。在本发明的元件中放入试样。将电压(32Hz、矩形波)自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至10V而施加至所述元件。此时,对元件自垂直方向照射光,并测定透过元件的光量。当将所述光量达到最大时的透过率设为100%时,将透过率达到90%时的电压设为V90。对所述元件施加矩形波(60Hz,V90,0.5秒)。此时,对元件自垂直方向照射光,并测定透过元件的光量。当所述光量达到最大时视作透过率为100%,当所述光量最小时视作透过率为0%。上升时间(τr:risetime;毫秒)是透过率自10%变化为90%所需要的时间。下降时间(τf:fall time;毫秒)是透过率自90%变化为10%所需要的时间。响应时间是由以所述方式求出的上升时间与下降时间的和来表示。
(13)弹性常数(K;在25℃下测定;pN):测定时使用横河惠普(Yokogawa Hewlett-Packard)股份有限公司制造的HP4284A型LCR计。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的水平取向元件中放入试样。对所述元件施加0伏特至20伏特电荷,测定静电电容及施加电压。使用《液晶器件手册(liquid crystal device handbook)》(日刊工业新闻社)第75页记载的式(2.98)、式(2.101),将所测定的静电电容(C)与施加电压(V)的值进行拟合(fitting),由式(2.99)获得K11及K33的值。继而,将以前所求出的K11及K33的值用于《液晶器件手册》第171页中的式(3.18)中来算出K22。弹性常数由以所述方式求出的K11、K22、及K33的平均值来表示。
(14)比电阻(ρ;在25℃下测定;Ωcm):在具备电极的容器中注入1.0mL的试样。对所述容器施加直流电压(10V),测定10秒后的直流电流。根据下式来算出比电阻。
(比电阻)={(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
(15)短轴方向上的介电常数(ε⊥;在25℃下测定):在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm,并且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(0.5V,1kHz),2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。
对于具有负的介电常数各向异性的液晶组合物,使用以下所记载的(16)~(28)的测定方法。
(16)向列相的上限温度(NI;℃):将试样置于具备偏振光显微镜的熔点测定装置的热板上,以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分自向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为“上限温度”。
(17)向列相的下限温度(TC;℃):将具有向列相的试样放入玻璃瓶,在0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷冻器中保管10天后,观察液晶相。例如,当试样在-20℃下保持向列相、且在-30℃下变化为结晶或层列相时,记载为TC<-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。
(18)粘度(本体粘度;η;在20℃下测定;mPa·s):测定时使用东京计器股份有限公司制造的E型旋转粘度计。
(19)粘度(旋转粘度;γ1;在25℃下测定;mPa·s):测定时使用东阳特克尼卡(TOYO Corporation)股份有限公司的旋转粘性率测定系统LCM-2型。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为10μm的VA元件中注入试样。对所述元件施加矩形波(55Hz,1ms)。测定通过所述施加而产生的暂态电流(transient current)的峰值电流(peak current)与峰值时间(peak time)。使用这些测定值及介电常数各向异性而获得旋转粘度的值。介电常数各向异性是利用测定(6)中所记载的方法进行测定。
(20)光学各向异性(折射率各向异性;Δn;在25℃下测定):使用波长589nm的光,通过在目镜上安装有偏振片的阿贝折射计来进行测定。对主棱镜的表面朝一个方向进行摩擦后,将试样滴加到主棱镜上。当偏振光的方向与摩擦的方向平行时测定折射率n∥。当偏振光的方向与摩擦的方向垂直时测定折射率n⊥。光学各向异性的值是根据Δn=n∥-n⊥的式子来计算。
(21)介电常数各向异性(Δε;在25℃下测定):介电常数各向异性的值是根据Δε=ε∥-ε⊥的式子来计算。介电常数(ε∥及ε⊥)以如下方式进行测定。
1)介电常数(ε∥)的测定:在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器使玻璃基板旋转后,在150℃下加热1小时。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中放入试样,利用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz),2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。
2)介电常数(ε⊥)的测定:在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺溶液。对所述玻璃基板进行煅烧后,对所得的取向膜进行摩擦处理。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(0.5V,1kHz),2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。
(22)阈值电压(Vth;在25℃下测定;V):测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm,且摩擦方向为反向平行的常黑模式(normally black mode)的VA元件中放入试样,利用通过紫外线而硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加的电压(60Hz、矩形波)是自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至20V为止。此时,对元件自垂直方向照射光,并测定透过元件的光量。制作所述光量达到最大时透过率为100%、所述光量达到最小时透过率为0%的电压-透过率曲线。阈值电压是以透过率达到10%时的电压来表示。
(23)电压保持率(VHR-9;在25℃下测定;%):用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜,并且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。所述元件在放入试样后利用通过紫外线而硬化的粘接剂来密封。对所述TN元件施加脉冲电压(1V、60微秒)来充电。利用高速电压计在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压,求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率由面积A相对于面积B的百分率表示。
(24)电压保持率(VHR-10;在60℃下测定;%):除了在60℃下进行测定来代替在25℃下进行测定以外,以与所述(23)相同的流程测定电压保持率。以VHR-10来表示所获得的值。
(25)电压保持率(VHR-11;在60℃下测定;%):在照射紫外线后测定电压保持率,并评价对紫外线的稳定性。用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜,并且单元间隙为5μm。在所述元件中注入试样,照射5mW/cm2的紫外线167分钟。光源为艾古非(Eyegraphics)股份有限公司制造的黑光、F40T10/BL(峰值波长369nm),元件与光源的间隔为5mm。在VHR-11的测定中,在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-11的组合物对紫外线具有大的稳定性。
(26)电压保持率(VHR-12;在60℃下测定;%):将注入有试样的TN元件在120℃的恒温槽内加热20小时后,测定电压保持率,并评价对热的稳定性。在VHR-12的测定中,在166.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-12的组合物对热具有大的稳定性。
(27)响应时间(τ;在25℃下测定;ms):测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。将低通滤波器(Low-pass filter)设定为5kHz。在本发明的元件中放入试样。将电压(32Hz、矩形波)自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至10V而施加至所述元件。此时,对元件自垂直方向照射光,并测定透过元件的光量。当将所述光量达到最大时的透过率设为100%时,将透过率达到90%时的电压设为V90。对所述元件施加矩形波(60Hz,V90,0.5秒)。此时,对元件自垂直方向照射光,并测定透过元件的光量。当所述光量达到最大时视作透过率为100%,当所述光量最小时视作透过率为0%。上升时间(τr:rise time;毫秒)是透过率自10%变化为90%所需要的时间。下降时间(τf:fall time;毫秒)是透过率自90%变化为10%所需要的时间。响应时间由以所述方式求出的上升时间与下降时间的和来表示。
(28)比电阻(ρ;在25℃下测定;Ωcm):在具备电极的容器中注入1.0mL的试样。对所述容器施加直流电压(10V),测定10秒后的直流电流。根据下式来算出比电阻。
(比电阻)={(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}
组合物中的液晶性化合物是基于下述表3的定义由记号来表示。表3中,与1,4-亚环己基有关的立体构型为反式构型。位于记号后的括号内的编号对应于化合物的编号。(-)的记号表示其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于液晶组合物的质量的质量百分率(质量%)。最后,将组合物的特性值进行汇总。
[表3]
表3使用记号的化合物的表述法
R-(A1)-Z1-·····-Zn-(An)-R'
以下,示出组合物的制备例。
[组合物M1]
NI=77.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.101;Δε=5.8;Vth=1.88V;η=13.7mPa·s;γ1=61.3mPa·s.
[组合物M2]
NI=78.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.095;Δε=3.4;Vth=1.50V;η=8.4mPa·s;γ1=54.2mPa·s.
[组合物M3]
NI=90.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.088;Δε=5.4;Vth=1.69V;η=13.7mPa·s;γ1=60.6mPa·s.
[组合物M4]
NI=78.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.094;Δε=5.9;Vth=1.25V;η=12.8mPa·s;γ1=61.9mPa·s.
[组合物M5]
NI=76.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.088;Δε=5.5;Vth=1.81V;η=12.1mPa·s;γ1=60.2mPa·s.
[组合物M6]
NI=82.7℃;Tc<-20℃;Δn=0.085;Δε=5.1;Vth=1.70V;η=8.0mPa·s;γ1=53.9mPa·s.
[组合物M7]
NI=81.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.109;Δε=4.8;Vth=1.75V;η=13.3mPa·s;γ1=57.4mPa·s.
[组合物M8]
NI=78.1℃;Tc<-20℃;Δn=0.100;Δε=6.6;Vth=1.50V;η=16.2mPa·s;γ1=61.8mPa·s.
[组合物M9]
NI=74.3℃;Tc≦-20℃;Δn=0.111;Δε=3.0;Vth=2.39V;η=11.0mPa·s;γ1=44.5mPa·s.
[组合物M10]
NI=87.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.126;Δε=-4.5;η=25.3mPa·s.
[组合物M11]
NI=81.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.107;Δε=-3.2;η=15.5mPa·s.
[组合物M12]
NI=88.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.115;Δε=-2.1;η=18.3mPa·s.
[组合物M13]
NI=89.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.122;Δε=-4.2;η=23.4mPa·s.
[组合物M14]
NI=77.1℃;Tc<-20℃;Δn=0.101;Δε=-3.0;η=13.9mPa·s.
[组合物M15]
NI=93.0℃;Tc<-20℃;Δn=0.124;Δε=-4.5;η=25.0mPa·s.
[组合物M16]
NI=87.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.100;Δε=-3.4;η=18.9mPa·s.
[组合物M17]
NI=76.4℃;Tc<-20℃;Δn=0.104;Δε=-3.2;η=15.6mPa·s.
[组合物M18]
NI=78.3℃;Tc<-20℃;Δn=0.103;Δε=-3.2;η=17.7mPa·s.
[组合物M19]
NI=75.9℃;Tc<-20℃;Δn=0.114;Δε=-3.9;η=24.7mPa·s.
[组合物M20]
NI=72.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.105;Δε=-2.5;η=15.7mPa·s.
[组合物M21]
NI=82.8℃;Tc<-20℃;Δn=0.118;Δε=-4.4;η=22.5mPa·s.
[组合物M22]
NI=78.1℃;Tc<-20℃;Δn=0.107;Δε=-3.2;η=15.9mPa·s.
[组合物M23]
NI=88.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.108;Δε=-3.8;η=24.6mPa·s.
[组合物M24]
NI=71.8℃;Tc<-20℃;Δn=0.103;Δε=-2.5;η=14.2mPa·s.
[组合物M25]
NI=98.8℃;Tc<-20℃;Δn=0.111;Δε=-3.2;η=23.9mPa·s.
[组合物M26]
NI=77.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.084;Δε=-2.6;η=22.8mPa·s.
[组合物M27]
NI=70.6℃;Tc<-20℃;Δn=0.129;Δε=-4.3;η=27.0mPa·s.
[组合物M28]
NI=73.5℃;Tc<-20℃;Δn=0.106;Δε=-2.7;η=17.0mPa·s.
[组合物M29]
NI=86.0℃;Tc<-20℃;Δn=0.110;Δε=-3.8;η=22.9mPa·s.
[组合物M30]
NI=80.2℃;Tc<-20℃;Δn=0.100;Δε=6.8;η=10.8mPa·s.
[组合物M31]
NI=74.4℃;Tc<-20℃;Δn=0.101;Δε=5.3;η=25.3mPa·s.
通过将以上所说明的液晶组合物用于液晶显示元件的液晶层,而可制成具有响应时间短、电压保持率大、阈值电压低、对比度大、寿命长之类的特性的液晶显示元件。
而且,也可通过液晶显示元件的电极结构来实现透过光量或响应时间的提升,因此,以下包括优选的电极结构等在内,对液晶显示元件的构成以第一实施方式~第三实施方式进行详细说明。
其中,以下所示的实施方式是对优选的液晶显示元件的一例进行说明,将以上所说明的液晶组合物用于液晶层的液晶显示元件并不限定于以下所说明的第一实施方式~第三实施方式的液晶显示元件。
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式的液晶显示元件1的局部剖面图,图2是用于说明本发明的第一实施方式的液晶显示元件1的电极结构的平面图。
此外,图1及图2是与液晶显示元件1的像素RGB中的一个的一部分所对应的子像素相对应的图,图1是图2的A-A线所对应的位置的液晶显示元件1的剖面图。
另外,图2中,仅以框线来表示第二电极部12的范围,为便于理解构成,还图示出位于第二电极部12的下侧的部分。
并且,液晶显示元件1在面内,在纵向及横向上设置有多个稍后参照图1及图2进行说明的电极结构,在纵向或横向上排列形成的三个电极结构对应于一个像素。
如图1所示,液晶显示元件1包括:当用于液晶显示装置中时位于背光侧的第一基板10、与第一基板10相向配置的第二基板20、以及设置在第一基板10与第二基板20之间的液晶层30。
第一基板10及第二基板20是由可透过来自背光的光的材料所形成,例如,第一基板10及第二基板20可使用玻璃基板。
另外,液晶显示元件1包括:设置在远离液晶层30一侧的第一基板10上、作为偏振器的第一偏振片11;以及设置在远离液晶层30一侧的第二基板20上、作为检偏器的第二偏振片21。
并且,第一偏振片11是沿透过轴(以下也称为第一透过轴)沿着第一基板10及第二基板20的平面的图1及图2所示的X轴(以下也称为第一方向X)而配置。
另外,第二偏振片21是沿透过轴(以下也称为第二透过轴)沿着与X轴正交的第一基板10及第二基板20的平面的Y轴(以下也称为第二方向Y)而配置。
即,第一偏振片11与第二偏振片21配置为正交尼科耳。
其中,只要第一偏振片11与第二偏振片21配置为正交尼科耳(cross Nicol)即可,也可以第一偏振片11的第一透过轴沿第二方向Y设置的方式来设置第一偏振片11,以第二偏振片21的第二透过轴沿第一方向X设置的方式来设置第二偏振片21。
进而,液晶显示元件1包括设置在液晶层30侧的第一基板10上、用于控制液晶层的液晶分子的取向方向的电极结构等(第一电极部40、第二电极部12、数据线13、薄膜晶体管14(参照图2)、栅极线15(参照图2)及共用电极线16(参照图2)等)。
具体而言,如图1所示,液晶显示元件1包括:形成于第一基板10上的数据线13、薄膜晶体管14(参照图2)、栅极线15(参照图2)及共用电极线16(参照图2)等的层;形成于其上的作为保护层及平坦化层发挥功能的绝缘层17;形成于绝缘层17上的作为整体电极的第二电极部12;以覆盖第二电极部12的方式形成的绝缘层18;以及形成于绝缘层18上的第一电极部40。
本实施方式中为如下情况:第一电极部40为像素电极,以介隔绝缘层18而与第一电极部40绝缘的方式较第一电极部40更靠第一基板10侧设置的第二电极部12为共用电极。
其中,还能够像稍后作为第二实施方式所说明那样,将第一电极部40作为共用电极,将第二电极部12作为像素电极。
此外,本实施方式中,示出在子像素所对应的区域分别设置作为整体电极的第二电极部12的情况,但第二电极部12为共用电极,因此也可为在各单个像素区域的单位、各多个像素区域的单位及所有像素区域的单位(此时第二电极部12为一个整体电极)等更广范围内所形成的整体电极。
因此,如图2所示,作为像素电极的第一电极部40经由通孔(via hole)VH而电连接于薄膜晶体管14的漏极电极,并且栅极线15电连接于薄膜晶体管14的栅极电极,数据线13电连接于薄膜晶体管14的源极电极。
另一方面,作为共用电极的第二电极部12电连接于共用电极线16。
此外,当将液晶显示元件1用于液晶显示装置时,栅极线15连接于液晶显示装置的栅极驱动器,数据线13连接于数据驱动器。
第一电极部40及第二电极部12是由导电性且透过光的材料所形成。
例如,形成第一电极部40及第二电极部12的材料可优选地使用氧化铟锡(indiumtin oxide,ITO)或氧化铟氧化锌(indium zinc oxide,IZO)等。
另外,如图1所示,液晶显示元件1包括以覆盖第一电极部40的方式设置在绝缘层18上的第一取向膜19,对于所述第一取向膜19的液晶层30侧的表面,以液晶层30的液晶的取向方向朝向规定的方向的方式实施摩擦处理。
此外,作为液晶层30的液晶,可使用具有正的介电常数各向异性的液晶组合物(以下也简称为正型液晶),也可使用具有负的介电常数各向异性的液晶组合物(以下也简称为负型液晶),并使用上文所说明的液晶组合物。然而,就电压保持率的观点而言,含有具有氰基的液晶性化合物的液晶组合物欠佳。
例如,在液晶层30的液晶为正型液晶的情况下,当呈在第一电极部40与第二电极部12之间未产生电位差的状态(未产生边缘电场的状态)时,以对照后述第一电极部40的图案而液晶分子沿第一方向X取向的方式实施摩擦处理。
此外,本实施方式中,液晶层30中使用正型液晶,图1中示出未产生边缘电场的状态,因此图示为自正面观察液晶分子所得的圆形形状的分子形状,但若产生边缘电场,则液晶分子在由X轴与Y轴所规定的平面内旋转,而会观察到沿Y轴的棒状的形状。
反之,在液晶层30的液晶为负型液晶的情况下,当呈未产生边缘电场的状态时,以对照后述第一电极部40的图案而液晶分子沿第二方向Y取向的方式实施摩擦处理。
另一方面,液晶显示元件1包括:直接设置在液晶层30侧的第二基板20上的色层22(彩色层)及黑色矩阵(black matrix)23;以覆盖色层22及黑色矩阵23的方式设置的平坦化膜24;以及设置在平坦化膜24上的第二取向膜25。
色层22是对应于RGB的彩色层,例如,在图1及图2所示的子像素所对应的部分对应于RGB的R的情况下,色层22呈红色,对应于G的情况下,色层22呈绿色,对应于B的情况下呈蓝色。
此外,如上所述,液晶显示元件1中设置有与多个子像素相对应的构成,因此色层22以与各个子像素相对应的方式在第二基板20上呈矩阵状设置。
为了减少子像素间的串扰(crosstalk),黑色矩阵23为对应于各子像素的外周而设置的格子状的框,是由遮光性的材料所形成。
并且,第二取向膜25与第一取向膜19同样地,以液晶层30的液晶的取向方向朝向规定的方向的方式对液晶层30侧的表面实施摩擦处理。
所述第二取向膜25的摩擦处理也与第一取向膜19的摩擦处理相同,在液晶层30的液晶为正型液晶的情况下,当呈未产生边缘电场的状态时,以对照后述第一电极部40的图案而液晶分子沿第一方向X取向的方式实施摩擦处理。
反之,在液晶层30的液晶为负型液晶的情况下,当呈未产生边缘电场的状态时,以对照后述第一电极部40的图案而液晶分子沿第二方向Y取向的方式实施摩擦处理。
其次,参照作为第一电极部40的平面图的图3来对第一电极部40进行更详细的说明。
此外,图3所示的X轴(第一方向X)、Y轴(第二方向Y)及Z轴与图1及图2中所示相同。
第一电极部40包括基本电极部41,所述基本电极部41为基本的电极图案,包括第一基本电极部42及第二基本电极部43。
第一基本电极部42包括在沿第一基板10(参照图1)的基板面的第一方向X上延伸且在与第一方向X正交的第二方向Y上隔开的一对第一导电部42A。
另外,第一基本电极部42包括<字形状的第二导电部42B,所述第二导电部42B具有与一对第一导电部42A的各自的其中一端42AA连接的一对另一端42BB,且在第一导电部42A的延伸方向的相反方向上具有作为<字形状的一端的弯曲部42BA。
另一方面,第二基本电极部43包括第三导电部43A,所述第三导电部43A自作为第一基本电极部42的开口侧的开口部OP的附近向第一方向X延伸。
此外,图3中,第三导电部43A以第三导电部43A的其中一端43AA在第一方向X上与开口部OP略微隔开的方式设置,第三导电部43A也可以第三导电部43A的其中一端43AA较开口部OP而略微位于开口部OP内(靠近第一基板电极部42)的方式设置。
本实施方式中,第一电极部40在第一方向X上包括多个基本电极部41,并且在第二方向Y上也包括多个基本电极部41。
具体而言,以在第一方向X及第二方向Y上,分别排列有两个基本电极部41的方式设置。
并且,从第一方向X上任意的相邻的基本电极部41彼此来看,基本电极部41在第三导电部43A的另一端43AB与第二导电部42B的弯曲部42BA连接(参照虚线的圆圈部分S)。
另外,从第二方向Y上任意的相邻的基本电极部41彼此来看,基本电极部41共有一对第一导电部42A中位于基本电极部41之间的第一导电部42A(参照斜线阴影部分)。
进而,本实施方式中,配置于末端的第一基本电极部42(参照图左侧的基本电极部41)还包括自第二导电部42B的弯曲部42BA向第一方向X的相反方向延伸的第四导电部44。
除此之外,本实施方式中还包括:设置在配置于末端的第二基本电极部43(参照图右侧的基本电极部41)的第一方向X上,且使第二导电部42B的弯曲部42BA与配置于末端的第二基本电极部43(参照图右侧的基本电极部41)的第三导电部43A的另一端43AB连接的第一基本电极部42(参照二点划线的包围部分)。
并且,第一电极部40包括形成外周的矩形形状的连接导电部45,所述连接导电部45将由第一导电部42A、第二导电部42B、第三导电部43A及第四导电部44所形成的导电图案电连接。
另外,连接导电部45包括连接部45B,所述连接部45B自位于第一方向X的相反侧的一端侧、即第一边45A向第一方向X的相反侧延伸。
并且,像上文参照图2所说明那样,所述连接部45B经由通孔VH而电连接于薄膜晶体管14的漏极电极。
此外,第一电极部40只要具有至少一个基本电极部41即可,在第一方向X及第二方向Y上设置几个基本电极部41只要根据子像素所要求的面积来决定即可。
另外,图3中示出连接导电部45形成矩形形状的框的情况,连接导电部45只要可将由第一导电部42A、第二导电部42B、第三导电部43A及第四导电部44所形成的导电图案电连接即可,因此也可像图4(a)及图4(b)所示的变形例那样,未形成为框的形状。
进而,连接导电部45的连接部45B是根据与薄膜晶体管14的漏极电极的位置的关系而设置,因此并非一定要以自作为一端侧的第一边45A向第一方向X的相反侧延伸的方式设置,只要对应于薄膜晶体管14的漏极电极的位置来设置即可(参照图4(b))。
其次,关于如上所述的第一电极部40,一边说明表示模拟结果的图7~图12等,一边对第一电极部40的各部的尺寸等进行更详细的说明。
首先,最初对图7~图12中记载的L1、L2、L3、θ、响应时间及透过率进行简单说明后,对第一电极部40的各部的尺寸等进行说明。
图5是对应于图3的第一电极部40的平面图,且是用于说明表示模拟结果的图7~图12的图表中所使用的参数等的图。
图7~图12的图表中记载的L1是指图5所示的第三导电部43A及第四导电部44的沿第一方向X的长度,图7~图12的图表中记载的L2是指第一导电部42A的沿第一方向X的长度。
另外,图7~图12的图表中记载的L3是指自图5所示的作为第二导电部42B的一端侧的弯曲部42BA至位于第一方向X侧的另一端42BB的长度,即,使<字形状的第二导电部42B成对的其中一边及另一边的长度。
此外,使第一导电部42A、第二导电部42B成对的其中一边及另一边、第三导电部43A及第四导电部44的宽度均设为2.50μm。
其中,若使第一导电部42A、第二导电部42B成对的其中一边及另一边、第三导电部43A及第四导电部44的宽度变粗,则第一电极部40的未设置导电图案的部分的比例变少,有透过率下降之虞,因此宽度优选1.00μm~4.00μm左右。
进而,图7~图12的图表中记载的θ是指第二导电部42B的<字形状的打开角度的一半的角度。
即,在θ=30度的情况下,表示<字形状的打开角度为60度。
图6是用于说明图7~图9的响应时间的定义的图,纵轴表示透过液晶显示元件1的光量(归一化光量),横轴表示经过时间。
此外,所谓归一化光量,是以将透过液晶显示元件1的光的光量稳定的状态(参照平稳时光量QL的线)设为100%的方式归一化的光量。
图6所示的透过液晶显示元件1的光量的变化中示出开始边缘电场的施加,并在透过液晶显示元件1的光量达到稳定的状态(参照平稳时光量QL的线)后,停止边缘电场的施加,直至所透过的光量变少的状态。
并且,一般而言,响应时间多是以透过液晶显示元件1的光量稳定的状态(平稳时光量QL)为基准,由平稳时光量QL自10%变化为90%之间所需的时间来进行评价,因此图7~图9的响应时间也是据此进行评价。
具体而言,如图6所示,电场施加时的响应时间T1是将开始边缘电场的施加,而透过液晶显示元件1的光量达到平稳时光量QL的10%(参照平稳时光量QL的10%线)时作为动作起始点,将达到平稳时光量QL的90%(参照平稳时光量QL的90%线)时作为动作结束点,动作起始点至动作结束点的经过时间。
另外,电场停止时的响应时间T2是将停止边缘电场的施加,而透过液晶显示元件1的光量达到平稳时光量QL的90%(参照平稳时光量QL的90%线)时作为动作起始点,将达到平稳时光量QL的10%(参照平稳时光量QL的10%线)时作为动作结束点,动作起始点至动作结束点的经过时间。
并且,如图6所示,电场施加时的响应时间T1与电场停止时的响应时间T2不同,因此,图7~图9中记载的响应时间设为将所述响应时间T1与响应时间T2合计所得的响应时间(=响应时间T1+响应时间T2)。
另一方面,图10~图12的透过率表示自液晶显示元件1出射的光的出射光强度相对于入射至液晶显示元件1的光的入射光强度的百分比。
其次,参照表示模拟结果的图7~图9来对响应时间与第一电极部40的各部的尺寸等的关系进行说明。
图7是表示与响应时间相关的模拟结果的第一图表,将L1及L3固定为8.00μm,将纵轴设为L2/L1比,将横轴设为θ来表示响应时间。
此外,由于L1=8.00μm,因此纵轴表示由L2变化而得出的L2/L1比,纵轴的最下方为0.75,最上方为1.25。
如图7所示,可知不论L2/L1比如何变化,在任一L2/L1比的位置均有若θ变小则响应时间变短的倾向。
例如,图13中示出比较用的现有FFS方式的像素电极的一例,所述像素电极中,在将<字形状的各导电部100的宽度W1设为2.50μm,并且将导电部100间的隔开距离D1设为4.00μm的情况下,响应时间为26.00ms以上。
并且,如图7所示,当L2/L1比为0.75~1.25的范围且θ为60度以下时,响应时间大致处于20.50ms以内,因此,可知与比较用的现有FFS方式的像素电极的情况相比,响应时间改善了20%以上。
图8是表示与响应时间相关的模拟结果的第二图表,将L2/L1比固定为1.00,将纵轴设为L1及L3的长度,将横轴设为θ来表示响应时间。
此外,L2/L1比为1.00,因此纵轴表示L1、L2及L3的长度。
如图8所示,可知不论L1、L2及L3的长度如何变化,在任一L1、L2及L3的长度的位置均有若θ变小则响应时间变短的倾向。
另外,可知不论θ如何,在任一θ的位置均有若L1、L2及L3的长度变小则响应时间变短的倾向。
并且,当L1、L2及L3的长度为10.00μm以下的范围且θ为60度以下时,响应时间大致处于20.00ms以内,因此,可知与比较用的现有FFS方式的像素电极的情况相比,响应时间改善了20%以上。
图9是表示与响应时间相关的模拟结果的第三图表,将θ固定为45度,将纵轴设为L2/L1比,将横轴设为L1及L3的长度来表示响应时间。
此外,纵轴的最下方为0.75,最上方为1.25。
如图9所示,在θ为45度的情况下,当L2/L1比为0.75~1.25的范围且L1及L3的长度为6.00μm~10.00μm的范围时,响应时间大致处于19.75ms以内,因此,可知与比较用的现有FFS方式的像素电极的情况相比,响应时间改善了24%以上。
并且,如上文所见而可知,有若θ变小则响应时间变短的倾向,另外,有若L1、L2及L3的长度变小则响应时间变短的倾向。
因此,可知若L2/L1比为1.25以下,L1及L3的长度为10.00μm以下及θ为45度以下,则与比较用的现有FFS方式的像素电极的情况相比,可获得24%以上的响应时间的改善。
根据以上所述,从响应时间的方面来看,L1、L2及L3分别优选10.00μm以下,更优选9.50μm以下,进而优选9.00μm以下。
另外,从响应时间的方面来看,L2/L1比优选1.25以下,更优选1.20以下,进而优选1.10以下。
进而,从响应时间的方面来看,θ优选60度以下,更优选45度以下,进而优选35度以下。
其次,参照表示模拟结果的图10~图12来对透过率与第一电极部40的各部的尺寸等的关系进行说明。
图10是表示与透过率相关的模拟结果的第一图表,将L1及L3固定为8.00μm,将纵轴设为L2/L1比,将横轴设为θ来表示透过率。
此外,由于L1=8.00μm,因此纵轴表示由L2变化而得出的L2/L1比,纵轴的最下方为0.75,最上方为1.25。
如图10所示,可知不论L2/L1比如何变化,在任一L2/L1比的位置均有若θ变小则透过率变高的倾向。
另一方面,将作为本实施方式的变形例的像素电极的例子示于图14。
根据图14可知,所述变形例的像素电极中,以下方面也相同,即,包括:与上文所说明的第一实施方式的第一基本电极部42所具有的、在沿第一基板10(参照图1)的基板面的第一方向X上延伸且在与第一方向X正交的第二方向Y上隔开的一对第一导电部42A相对应的部分;以及与第一实施方式的第二基本电极部43所具有的、自作为第一基本电极部42的开口侧的开口部OP的附近向第一方向X延伸的第三导电部43A相对应的部分。
例如,若作为具体的维度(dimension)的一例而将各导电部110的宽度W2(参照图14)设为2.50μm,并且将导电部110间的隔开距离D2(参照图14)设为4.00μm,则所述图14所示的变形例的像素电极中,就响应时间的方面而言也可获得较图13所示的比较用的现有FFS方式的像素电极更短的响应时间。
其中,如图14所示,在第一实施方式的第二导电部42B所对应的部分呈直线状的情况下,透过率为20%以下,在像第一实施方式那样包括<字形状的第二导电部42B的情况下,可获得更高的透过率,因此,从透过率的观点来看,更优选像第一实施方式那样包括<字形状的第二导电部42B。
以下,对第一实施方式的包括<字形状的第二导电部42B的情况下可获得哪种程度的透过率等进行具体说明。
如图10所示,可知当L2/L1比为0.75~1.25的范围且θ为60度以下时,透过率为大致40%以上,可获得高透过率。
另外,图11是表示与透过率相关的模拟结果的第二图表,将L2/L1比固定为1.00,将纵轴设为L1及L3的长度,将横轴设为θ来表示透过率。
此外,L2/L1比为1.00,因此纵轴表示L1、L2及L3的长度。
如图11所示,可知L1、L2及L3的长度长且θ小则有透过率变高的倾向。
另外,可知在图11所示的L1、L2及L3的长度为6.00μm~10.00μm且θ为30度~60度的范围内,透过率仍为大致40%以上,可获得高透过率。
进而,图12是表示与透过率相关的模拟结果的第三图表,将θ固定为45度,将纵轴设为L2/L1比,将横轴设为L1及L3的长度来表示透过率。
此外,纵轴的最下方为0.75,最上方为1.25。
根据图12可知,在θ为45度的情况下,在L1及L3的长度为8.00μm~9.50μm的范围,且L2/L1比为1.00~1.20的范围内有透过率变高的范围。
其中,若结合图11所示的透过率的倾向来考虑,则认为若θ变小,则所述透过率变高的范围在L1、L2及L3的长度变长的方向上发生位移。
另外,根据图12可理解到:即使L1及L3短至6.00μm且L2/L1比小至0.75,L2短至4.50μm(=6.00μm×0.75),透过率依然超过40%,可知可获得高透过率。
根据以上所述,从透过率的方面来看,L1、L2及L3分别优选6.00μm以上,更优选7.00μm以上,进而优选8.00μm以上。
其中,根据图12的倾向,认为若L1及L3为15.00μm左右,则预测呈与L1及L3为6.00μm的情况相同的状态,因此宜将L1及L3设为15.00μm以下。
另外,根据图12的倾向,认为若L2/L1比超过1.40,则预测呈与L2/L1比为0.75以下的情况相同的状态,因此宜将L2/L1比设为1.40以下。
此外,图12的L2/L1比是以L1的长度为基准而使L2的长度变化时的比,首先,像根据图12的倾向所说明那样,认为若L2/L1比的范围为0.75~1.40,则可获得良好的结果。
并且,在L2/L1比为0.75的情况下,L2短于L1及L3的长度,在L2/L1比为1.40的情况下,L2长于L1及L3的长度,若考虑在所述情况下也可获得良好的结果,则使L2至少为与L1及L3中良好的长度相同的范围便无问题。
因此,认为将L2也设为15.00μm以下便足够。
另一方面,关于θ,呈与响应时间时相同的倾向,因此,从透过率的方面来看,θ优选60度以下,更优选45度以下,进而优选35度以下。
若考虑如上的第一电极部40的各部的尺寸等与响应时间及透过率的关系,则就响应时间的观点而言,L1、L2及L3的各自的长度的上限优选10.00μm以下,更优选9.50μm以下,进而优选9.00μm以下。
另一方面,就透过率的观点而言,L1、L2及L3的各自的长度的下限优选6.00μm以上,更优选7.00μm以上,进而优选8.00μm以上。
另外,关于θ,就响应时间及透过率的两观点而言呈相同的倾向,优选60度以下,更优选45度以下,进而优选35度以下。
其中,当θ过小时,若考虑一对第一导电部42A间的隔开距离消失,则作为下限,优选预先设为20度以上。
其次,当施加边缘电场时,根据液晶层30的液晶分子以哪种方式旋转等来对响应时间及透过率进行说明。
图15是用于说明在第一电极部40与第二电极部12之间产生电位差,且产生边缘电场时的液晶分子的状态的图。
图15中,以细箭头f1及细箭头f2来表示产生边缘电场时的电场的状态,并以粗箭头R来表示当产生边缘电场时液晶层30的液晶分子沿由X轴及Y轴所规定的平面转动的方向。
此外,箭头f1、箭头f及箭头R仅在一部分图示,其他部分也相同。
如图15所示,由第二方向Y的一对第一导电部42A及与所述一对第一导电部42A相连的<字形状的第二导电部42B所包围的区域中,以沿着穿过第二导电部42B的弯曲部42BA的第一方向X的直线(参照虚线Lx)为基准,第二方向Y侧的区域及第二方向Y的相反侧的区域的液晶分子如粗箭头R所示,均以向沿着穿过第二导电部42B的弯曲部42BA的第一方向X的直线(参照虚线Lx)侧转动的方式活动。
因此,相对流动方向成为相同的方向,因而液晶分子间的摩擦电阻变小。
另外,从第二方向Y的一对第三导电部43A侧来看,由第二方向Y的一对第三导电部43A、与位于第三导电部43A的第一方向X侧且在第二方向Y上邻接的第二导电部42B的其中一边42B1及第二导电部42B的另一边42B2所包围的区域中,在第二方向Y侧(下侧)的区域及第二方向Y的相反侧(上侧)的区域,液晶分子仍然如粗箭头R所示,相对流动方向成为相同的方向,因而液晶分子间的摩擦电阻变小。
如上所述,本实施方式中,主要从液晶分子转动的各部分来看,液晶分子间的摩擦电阻变小,因而液晶分子可顺利地旋转,响应时间变短。
另一方面,箭头f2所示的电场是通过第二方向Y的一对第一导电部42A中产生的电场及与所述一对第一导电部42A相连的<字形状的第二导电部42B中产生的电场的合成来决定方向,如图15所示,朝向使液晶分子更大幅旋转的方向。
因此,可使液晶分子大幅旋转,因而能够提高透过率。
此外,通过此种<字形状的第二导电部42B的作用,可使液晶分子的指向性的一致度也变佳,而能够更进一步提高透过率。
另外,第二方向Y的一对第三导电部43A侧的箭头f2所示的电场也是通过第二方向Y的一对第三导电部43A中产生的电场、与位于与其相连的第三导电部43A的第一方向X侧且在第二方向Y上邻接的第二导电部42B的其中一边42B1及第二导电部42B的另一边42B2中产生的电场的合成来决定方向,如图15所示,朝向使液晶分子更大幅旋转的方向。
因此,可使液晶分子大幅旋转,因而能够提高透过率。
另外,在第二方向Y上邻接的第二导电部42B的其中一边42B1及第二导电部42B的另一边42B2构成与将第二方向Y上的一对第三导电部43A相连的第二导电部42B的朝向为反方向的反<字形状的导电部,通过此种反<字形状的导电部的作用,可使液晶分子的指向性的一致度也变佳,而能够更进一步提高透过率。
例如,在不仅利用<字形状的第二导电部42B,而且利用沿第二方向Y的直线来连结第二方向Y上的一对第一导电部42A的各自的其中一端42AA的情况下,箭头f2所示的电场的方向相对于第一导电部42A的角度δ为45度左右。
但是,若像本实施方式这样,利用<字形状的第二导电部42B来连结第二方向Y上的一对第一导电部42A的各自的其中一端42AA,则由箭头f2所表示的电场的方向可具有大于45度的角度δ,因此可使液晶分子大幅旋转,可获得高透过率。
此外,关于第二方向Y上的一对第三导电部43A中的由箭头f2所表示的电场,也同样如此。
并且,<字形状的第二导电部42B的打开角度越小,所述角度δ便可越大,因此,像上文所述的模拟那样,θ越小则可使透过率越高。
如上所述,若为本实施方式的第一电极部40,则可获得较现有FFS方式的像素电极更短的响应时间,并且可获得高透过率。
[实施例]
其次,将上文所说明的组合物M30与组合物M31实际应用于液晶层30中来实测响应时间,并在下文中将所得的结果记载为第一实施例及第二实施例。
此外,像参照图6所说明那样,将电场施加时的响应时间设为响应时间T1,将电场停止时的响应时间设为响应时间T2,将它们的合计简称为响应时间(=响应时间T1+响应时间T2)。
[第一实施例]
在液晶层30使用组合物M30,且将第一电极部40(参照图1~图3)作为像素电极的本实施方式的液晶显示元件1的情况下,电场施加时的响应时间T1为4.25ms,电场停止时的响应时间T2为3.46ms,它们合计的响应时间(=响应时间T1+响应时间T2)为7.71ms。
另一方面,在为了进行比较而将像素电极变更为图13所示的现有FFS方式的像素电极,除此以外相同的液晶显示元件的情况下,电场施加时的响应时间T1为10.84ms,电场停止时的响应时间T2为9.53ms,它们合计的响应时间(=响应时间T1+响应时间T2)为20.37ms。
[第二实施例]
在液晶层30使用组合物M31,且将第一电极部40(参照图1~图3)作为像素电极的本实施方式的液晶显示元件1的情况下,电场施加时的响应时间T1为2.69ms,电场停止时的响应时间T2为3.47ms,它们合计的响应时间(=响应时间T1+响应时间T2)为6.16ms。
另一方面,在为了进行比较而将像素电极变更为图13所示的现有FFS方式的像素电极,除此以外相同的液晶显示元件的情况下,电场施加时的响应时间T1为31.78ms,电场停止时的响应时间T2为24.81ms,它们合计的响应时间(=响应时间T1+响应时间T2)为56.59ms。
并且,像根据第一实施例及第二实施例的结果可知那样,在实际的实测值中同样可知,若为本实施方式的液晶显示元件1的电极结构,则与现有FFS方式的电极结构的情况相比,响应时间(电场施加时的响应时间T1、电场停止时的响应时间T2及它们合计的响应时间)大幅变短,性能提升。
(第二实施方式)
第一实施方式中,对第一电极部40为像素电极,第二电极部12为共用电极的情况进行了说明,第二实施方式中,对第一电极部40为共用电极,第二电极部12为像素电极的情况进行说明。
第二实施方式中,基本构成也与第一实施方式相同,因此省略对与第一实施方式相同的部分的说明,主要对不同的部分进行说明。
图16是本发明的第二实施方式的液晶显示元件1的局部剖面图,是对应于图1的图。
图17是用于说明本发明的第二实施方式的液晶显示元件1的电极结构的平面图,是对应于图2的图。
此外,图16及图17与图1及图2同样地是与液晶显示元件1的像素RGB中的一个的一部分所对应的子像素相对应的图,图16是图17的A-A线所对应的位置的液晶显示元件1的剖面图。
第二实施方式中,如图16所示,将位于靠近第一基板10侧的第二电极部12作为像素电极,因此,如图17所示,第二电极部12电连接于薄膜晶体管14的漏极电极。
并且,所述情况下,即使不设置通孔VH(参照图2),也能够将第二电极部12电连接于薄膜晶体管14的漏极电极,因此省略通孔VH。
另一方面,第二实施方式中,如图17所示,将第一电极部40作为共用电极且电连接于共用电极线16,在此情况下同样地,不设置通孔VH而只要在进行电连接的位置设置共用电极线16即可,因此不需要通孔VH。
并且,像第二实施方式这样,在将第一电极部40作为共用电极,将第二电极部12作为像素电极的情况下,所产生的边缘电场的状态也与第一实施方式相同,因此可发挥与第一实施方式相同的效果。
而且,像第一实施方式中所述那样,无需在每个子像素设置共用电极。
因此,可将第一电极部40设置在各单个像素区域的单位,或如图18所示,设置在各多个像素区域的单位或所有像素区域的单位(此时第一电极部40为一个)。
如上所述,在第一电极部40与第二电极部12在自第一基板10向液晶层30侧的Z轴方向、即液晶显示元件1的厚度方向(以下也称为厚度方向Z)上隔开而层叠的构成中,只要第一电极部40及第二电极部的其中一个为像素电极,另一个为共用电极即可。
(第三实施方式)
所述第一实施方式及第二实施方式中,对第一电极部40与第二电极部12在厚度方向Z上隔开的情况进行了说明。
但是,无需限定为第一电极部40与第二电极部12在厚度方向Z上隔开,也可在第一方向X上隔开。
因此,第三实施方式中,对使第一电极部40与第二电极部12在第一方向X上隔开的情况进行说明。
此外,第三实施方式中,整体构成也与第一实施方式及第二实施方式相同,因此省略对与第一实施方式及第二实施方式相同的方面的说明,主要是仅对不同点进行说明。
第一实施方式及第二实施方式中,如图1及图16所示,在绝缘层17上设置第二电极部12,以覆盖所述第二电极部12的方式设置绝缘层18,在所述绝缘层18上设置第一电极部40,进而以覆盖第一电极部40的方式设置第一取向膜19。
但是,第三实施方式中,如上所述,使第一电极部40及第二电极部12在第一方向X上隔开而配置,因此无需在厚度方向Z上隔开来配置第一电极部40与第二电极部12。
因此,第三实施方式中为如下构成,即,在图1及图16所示的绝缘层17上设置第一电极部40及第二电极部12,并且以覆盖所述第一电极部40及第二电极部12的方式设置第一取向膜19,省略了绝缘层18,从这点来看,在厚度方向Z上观察时不同。
并且,若以在第一方向X上排列的方式配置第一电极部40及第二电极部12,则成为IPS方式的横电场,而非FFS方式的横电场(边缘电场)。
但是,只要在第一电极部40与第二电极部12至少形成与第一实施方式及第二实施方式的基本电极部41类似的导电图案,而不将第二电极部12设为整体电极,便可使对液晶层30的液晶分子施加的电场的状态与第一实施方式及第二实施方式类似,因此可发挥与第一实施方式及第二实施方式相同的效果。
以下,对第一电极部40及第二电极部12进行具体说明。
图19是用于说明本发明的第三实施方式的液晶显示元件1的电极结构的平面图。
如图19所示,第一电极部40具有至少一个第一基本电极部42,第二电极部具有至少一个第二基本电极部43。
并且,第一基本电极部42与第一实施方式及第二实施方式同样地,包括在沿第一基板10(参照图1及图16)的基板面的第一方向X上延伸且在与第一方向X正交的第二方向Y上隔开的一对第一导电部42A。
另外,第一基本电极部42与第一实施方式及第二实施方式同样地,包括<字形状的第二导电部42B,所述第二导电部42B具有与一对第一导电部42A的各自的其中一端42AA连接的一对另一端42BB,且在第一导电部42A的延伸方向的相反方向上具有作为<字形状的一端的弯曲部42BA。
此外,与第一实施方式中所述同样地,第二导电部42B优选为<字形状,但并不限定于此。
另一方面,第二基本电极部43与第一实施方式及第二实施方式同样地,包括第三导电部43A,所述第三导电部43A自作为第一基本电极部42的开口侧的开口部OP的附近向第一方向X延伸。
此外,图19中,第三导电部43A以第三导电部43A的其中一端43AA较开口部OP而略微位于开口部OP内(靠近第一基板电极部42)的方式设置,关于这一点,如第一实施方式中所述,第三导电部43A也可以第三导电部43A的其中一端43AA在第一方向X上与开口部OP略微隔开的方式设置。
另外,本实施方式中,第一电极部40在第二方向Y上包括多个第一基本电极部42(具体而言为三个第一基本电极部42),第二方向Y上任意的相邻的第一基本电极部42共有一对第一导电部42A中位于第一基本电极部42之间的第一导电部42A(参照斜阴影部分),这一点也与第一实施方式及第二实施方式相同。
另一方面,从第二电极部12来看,本实施方式中,第二电极部12也在第二方向Y上包括与第一基本电极部42相对应的多个第二基本电极部43(具体而言为三个第二基本电极部43的第三导电部43A),与第一实施方式及第二实施方式的第二基本电极部43的第三导电部43A为相同的构成。
进而,第二基本电极部43包括与第一基本电极部42为相同构成的附加电极部43AD。
具体而言,附加电极部43AD包括一对第四导电部43B以及与第一基本电极部43的第二导电部42B相同的<字形状的第五导电部43C,所述一对第四导电部43B设置在第三导电部43A的第一方向X侧,且与第一基本电极部42的第一导电部42A同样在第二方向Y上隔开,所述第五导电部43C具有与一对第四导电部43B的各自的其中一端43BA连接的一对另一端43CB,且在第一方向X的相反方向上具有供第三导电部43A的另一端43AB连接的作为<字形状的一端的弯曲部43CA。
此外,第五导电部43C也优选为<字形状,但并不限定于此。
并且,在附加电极部43AD在第二方向Y上存在多个的情况(图19中为存在三个的情况)下,与第一基本电极部42同样地,第二方向Y上任意的相邻的附加电极部43AD共有一对第四导电部43B中位于附加电极部43AD之间的第四导电部43B(参照交叉线阴影部)。
另一方面,从第一电极部40来看,本实施方式中,第一基本电极部42包括第六导电部42C,所述第六导电部42C与自第二导电部42B的弯曲部42BA向第一方向X的相反方向延伸的第一实施方式及第二实施方式的第四导电部44相同。
并且,本实施方式中,以使第二基本电极部43位于其间的方式在第一方向X上重复设置第一基本电极部42。
此外,图19中,示出第一基本电极部42重复一次的情况,所述重复数只要根据子像素所要求的面积来决定即可。
另外,第一电极部40只要具有至少一个具有一对第一导电部42A及一个第二导电部42B的第一基本电极部42即可,且第二电极部12只要具有与第一基本电极部42相对应的第二基本电极部43的第三导电部43A即可,在第二方向Y上设置几个只要根据子像素所要求的面积来决定即可。
其中,当第二基本电极部43的第三导电部43A在第二方向Y上存在多个时,为了将这些第三导电部43A电连接,只要设置第五导电部43C即可。
并且,第一电极部40包括L字形状的连接导电部45,所述连接导电部45将由第一导电部42A、第二导电部42B及第六导电部42C所形成的导电图案电连接。
另外,连接导电部45包括自作为一端侧的第一边45A向第一方向X的相反侧延伸的连接部45B,所述连接部45B电连接于薄膜晶体管14的漏极电极,由此第一电极部40为像素电极。
另一方面,第二电极部12电连接于共用电极线16,由此第二电极部12为共用电极。
在为如上所述的构成的情况下,因第一电极部40与第二电极部12之间的电位差而产生的横电场呈与参照图15而说明的第一实施方式的电场类似的状态,可发挥与第一实施方式及第二实施方式相同的效果。
此外,本实施方式中,示出第一电极部40为像素电极且第二电极部12为共用电极的情况,将第一电极部40作为共用电极,将第二电极部12作为像素电极时,所产生的横电场的状态也与本实施方式相同,因此可发挥与第一电极部40为像素电极且第二电极部12为共用电极的情况相同的效果。
因此,只要使第一电极部40或第二电极部12的其中一个为像素电极,且使第一电极部40或第二电极部12的另一个为共用电极即可。
以上基于具体的实施方式对本发明的液晶显示元件1进行了说明,但本发明并不限定于具体的实施方式,适当实施变形或改良者也包含于本发明的技术范围内,本领域技术人员可通过权利要求中的记载而明确所述情况。
Claims (22)
1.一种液晶显示元件,其特征在于:
在相向的第一基板与第二基板之间具有液晶层,
在所述第一基板上具有第一电极部,
所述第一电极部包括至少一个基本电极部,
所述基本电极部包括第一基本电极部及第二基本电极部,
所述第一基本电极部包括在沿基板面的第一方向上延伸且在与第一方向正交的第二方向上隔开的一对第一导电部,
所述第二基本电极部包括自所述第一基本电极部的开口部的附近向第一方向延伸的第三导电部,
所述液晶层中所含的液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分,
式(1)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基;环A及环B为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;a为1、2或3。
2.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第一基本电极部包括<字形状的第二导电部,所述第二导电部具有与所述一对第一导电部的各自的其中一端连接的一对另一端,且在所述第一导电部的延伸方向的相反方向上具有弯曲部。
3.根据权利要求2所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第一电极部在第一方向上包括多个所述基本电极部,
第一方向上任意的相邻的所述基本电极部在所述第三导电部的另一端与所述第二导电部的所述弯曲部连接。
4.根据权利要求2所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第一电极部在第二方向上包括多个所述基本电极部,
第二方向上任意的相邻的所述基本电极部共有所述一对第一导电部中位于所述基本电极部之间的所述第一导电部。
5.根据权利要求2所述的液晶显示元件,其特征在于:配置于末端的所述第一基本电极部还包括第四导电部,所述第四导电部自所述第二导电部的所述弯曲部向第一方向的相反方向延伸。
6.根据权利要求2所述的液晶显示元件,其特征在于,还包括:设置在配置于末端的所述第二基本电极部的第一方向上,且使所述第二导电部的所述弯曲部与配置于末端的所述第二基本电极部的所述第三导电部的另一端连接的所述第一基本电极部。
7.根据权利要求2所述的液晶显示元件,其特征在于:包括第二电极部,所述第二电极部是介隔绝缘层而较所述第一电极部更靠第一基板侧设置的整体电极,且
所述第一电极部及所述第二电极的其中一个为像素电极,另一个为共用电极。
8.一种液晶显示元件,其特征在于,包括:
液晶层,在相向的第一基板与第二基板之间;
第一电极部,设置在所述第一基板上,具有至少一个第一基本电极部;以及
第二电极部,设置在所述第一基板上,具有至少一个第二基本电极部;且
所述第一基本电极部包括在沿基板面的第一方向上延伸且在与第一方向正交的第二方向上隔开的一对第一导电部,
所述第二基本电极部包括自所述第一基本电极部的开口部的附近向第一方向延伸的第三导电部,
所述液晶层中所含的液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分,
式(1)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基;环A及环B为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基或2,5-二氟-1,4-亚苯基;Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;a为1、2或3。
9.根据权利要求8所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第一基本电极部包括<字形状的第二导电部,所述第二导电部具有与所述一对第一导电部的各自的其中一端连接的一对另一端,且在第一方向的相反方向上具有弯曲部。
10.根据权利要求9所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第一电极部在第二方向上包括多个所述第一基本电极部,
所述第二电极部在第二方向上包括与所述第一基本电极部相对应的多个所述第二基本电极部,
第二方向上任意的相邻的所述第一基本电极部共有所述一对第一导电部中位于所述第一基本电极部之间的所述第一导电部。
11.根据权利要求9所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第二基本电极部包括附加电极部,
所述附加电极部包括一对第四导电部以及<字形状的第五导电部,
所述第四导电部设置在所述第三导电部的第一方向侧,且在第二方向上隔开,
所述第五导电部具有与所述一对第四导电部的各自的其中一端连接的一对另一端,且在第一方向的相反方向上具有供所述第三导电部的另一端连接的弯曲部,
当所述附加电极部在第二方向上存在多个时,第二方向上任意的相邻的所述附加电极部共有所述一对第四导电部中位于所述附加电极部之间的所述第四导电部。
12.根据权利要求11所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第一基本电极部包括第六导电部,所述第六导电部自所述第二导电部的所述弯曲部向第一方向的相反方向延伸。
13.根据权利要求12所述的液晶显示元件,其特征在于:以使所述第二基本电极部位于其间的方式在第一方向上重复设置所述第一基本电极部。
14.根据权利要求10所述的液晶显示元件,其特征在于:所述第一电极部或所述第二电极部的其中一个为像素电极,
所述第一电极部及所述第二电极的另一个为共用电极。
15.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其特征在于:含有选自式(1-1)~式(1-13)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分,
式(1-1)~式(1-13)中,R1及R2为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯基。
16.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其特征在于:第一成分的比例为10质量%~90质量%的范围。
17.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其特征在于:含有选自式(2)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第二成分,
式(2)中,R3为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数2~12的烯基;环C为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基或四氢吡喃-2,5-二基;Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基、羰氧基或二氟亚甲氧基;X1及X2独立地为氢或氟;Y1为氟、氯、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1~12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1~12的烷氧基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2~12的烯氧基;b为1、2、3或4。
18.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其特征在于:含有选自式(2-1)~式(2-35)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第二成分,
式(2-1)~式(2-35)中,R3为碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、或碳数2~12的烯基。
19.根据权利要求17所述的液晶显示元件,其特征在于:第二成分的比例为10质量%~85质量%的范围。
20.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其特征在于:含有选自式(3)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第三成分,
式(3)中,R4及R5为氢、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或碳数2~12的烯氧基;环D及环F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色满-2,6-二基、或至少一个氢经氟或氯取代的色满-2,6-二基;环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色满-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基;Z3及Z4为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲氧基或羰氧基;c为0、1、2或3,d为0或1,并且c及d的和为3以下。
21.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其特征在于:含有选自式(3-1)~式(3-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分,
式(3-1)~式(3-35)中,R4及R5为氢、碳数1~12的烷基、碳数1~12的烷氧基、碳数2~12的烯基、或碳数2~12的烯氧基。
22.根据权利要求20所述的液晶显示元件,其特征在于:第三成分的比例为10质量%~90质量%的范围。
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