TWI411844B - Liquid crystal display device - Google Patents

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TWI411844B
TWI411844B TW099127935A TW99127935A TWI411844B TW I411844 B TWI411844 B TW I411844B TW 099127935 A TW099127935 A TW 099127935A TW 99127935 A TW99127935 A TW 99127935A TW I411844 B TWI411844 B TW I411844B
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Mika Oiwa
Shintaro Takeda
Yoshiro Mikami
Kotaro Araya
Yasushi Tomioka
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Hitachi Displays Ltd
Panasonic Liquid Crystal Displ
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於液晶顯示裝置。
使用向列相之IPS(In Plane Switching)-LCD之課題之一，就是低對比。其原因在於，黑顯示時之透射率的增加，因為具有單軸各向異性之向列液晶會因熱而形成擾動定向方向不同之區域，故折射率發生空間的‧時間的變化而產生光散射。所以，針對無異向性之液晶相的光學等向性液晶進行檢討。
此外，無需表面定向處理、動畫顯示之回應速度明顯提高著向上、黑顯示時無漏光(產生暗視野)液晶顯示元件，例如，由夾於一對透明基板之高分子安定化藍相液晶所構成之液晶顯示元件。使用高分子安定化藍相液晶之液晶顯示元件，對單元基板施加面內方向之電場可使其產生較大之雙折射變化。高分子安定化藍相液晶，係由於膽固醇相及等方相之間可以發現藍色相之低分子液晶、及形成於該低分子液晶中之聚合物網狀結構所構成。此外，藉由添加於液晶之對掌性摻雜物之種類及量的最佳化，黑顯示時無漏光之(產生暗視野)之液晶顯示元件，已於國際公開WO2005/090520號公報被提案。
此外，依據日本特開2008-266633號公報，使特定多官能性化合物之聚合性單元、及單官能性化合物之聚合性單元分散於不具聚合性基之液晶材料中，於光學等方相狀態聚合，至少一部分緣自甲基丙烯酸酯主幹化合物，其他之至少一部分則緣自丙烯酸酯主幹化合物，緣自甲基丙烯酸酯主幹化合物之構成單位的含有率，相對於各單元之共聚合物整體為1～99質量%，共聚合物為1～40質量%，室溫下，對掌性向列相或藍相之液晶材料為99～60質量%，未施加電場時，相對於光學等向性之液晶元件等之重複驅動等所導致之漏光，可以發揮高耐久性及信賴性發揮，且可達成低驅動電壓，進而開發低高分子含有率且相安定性優良之高分子/液晶複合材料p及利用該材料之高分子安定化藍相液晶顯示元件。
本發明之目的，係在提高液晶顯示裝置之對比。
(1)為了解決上述課題，本發明之液晶顯示裝置之特徵，係具有：至少一方為透明之一對基板、配置於前述一對基板間之液晶層、以及配置於前述一對基板之至少一方基板用以對前述液晶層施加電場之電極群，前述液晶層，含有：至少1種液晶性化合物、及至少1種對掌性摻雜物，前述對掌性摻雜物之濃度c，係低於飽和溶解度s之值，前述對掌性摻雜物之濃度c及前述對掌性摻雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]‧c≧5.5(μm-1 )之關係。
(2)如(1)項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述對掌性摻雜物之濃度c及前述對掌性摻雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]‧c≧6.0(μm-1 )之關係。
(3)如(1)項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為對比為2000以上，前述液晶層具有布雷格折射波長時，前述布雷格折射波長之最長波長為380nm以下。
(4)如(1)項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為對比為2000以上，前述液晶層具有布雷格折射波長時，前述布雷格折射波長之最長波長為345nm以下。
(5)如(1)至(4)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述液晶層含有聚合性單體，前述液晶層之組成比，聚合性單體之莫耳分數小於液晶性化合物。
(6)如(1)至(5)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述對掌性摻雜物為聯萘、松脂酸衍生物、異山梨醇衍生物之任一。
(7)如(1)項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述液晶層之對掌性向列相之對掌性間距為180nm以下。
(8)如(1)項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述液晶層之對掌性向列相之對掌性間距為160nm以下。
(9)為了解決上述課題，本發明之液晶顯示裝置之特徵，係具有：至少一方為透明之一對基板、配置於前述一對基板間之液晶層、以及配置於前述一對基板之至少一方基板用以對前述液晶層施加電場之電極群，前述液晶層，含有：至少1種液晶性化合物、至少1種對掌性摻雜物、以及聚合性單體，正交偏光鏡下之前述液晶層的黑顯示透射率，於400nm以上、750nm以下之波長域為0.05%以下。
(10)如(9)項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述黑顯示透射率，於400nm以上、750nm以下之波長域，最大值及最小值之差為0.03%以下。
(11)如(9)至(10)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述液晶層之組成比，前述聚合性單體之莫耳分數少於前述液晶性化合物。
(12)有鑑於上述課題，本發明之液晶顯示裝置的特徵，係具有：至少一方為透明之一對基板、配置於前述一對基板間之液晶層、以及配置於前述一對基板之至少一方基板用以對前述液晶層施加電場之電極群，前述液晶層，含有：至少1種液晶性化合物、及n種(n為2以上之自然數)對掌性摻雜物，前述n種對掌性摻雜物之濃度c，係低於前述n種對掌性摻雜物之飽和溶解度s的值，前述n種對掌性摻雜物之濃度c及前述n種對掌性摻雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]‧c≧5.5(μm-1 )之關係。
(13)如(12)項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述n種對掌性摻雜物之濃度c及前述n種對掌性摻雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]‧c≧6.0(μm-1 )之關係。
(14)如(12)至(13)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述n種對掌性摻雜物之各濃度ci (i為1～n之自然數)，低於前述n種對掌性摻雜物之各飽和溶解度si 。
(15)如(12)至(14)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述n種對掌性摻雜物之其中之一或複數種對掌性摻雜物之各濃度ci (i為1～n之自然數)、及前述1或複數種對掌性摻雜物之各對掌性摻雜物之扭力[HTP]i ，為[HTP]i ‧ci <5.5(μm-1 )。
(16)如(12)至(15)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為前述n種對掌性摻雜物，含有互相相同之扭轉方向的2種對掌性摻雜物。
(17)如(12)至(16)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為正交偏光鏡下之前述液晶層之黑顯示透射率，於400nm以上、750nm以下之波長域為0.05%以下。
(18)如(12)至(17)之任一項所記載之液晶顯示裝置之特徵，亦可以為正交偏光鏡下之前述液晶層之黑顯示透射率，於400nm以上750nm以下之波長域為0.03%以下。
本發明可以提高液晶顯示裝置之對比。上述以外之課題、構成、及效果，由以下實施形態之說明可以了解。
首先，參照圖式，針對本發明之實施形態進行詳細說明。本發明，在未背離其技術思想之範圍內，可以進行適度變更。
此外，以說明實施例之前提下，具有相同機能者，賦予相同符號，並省略其重複說明。
本實施形態之液晶顯示裝置，例如，係具有複數開關切換元件之主動矩陣型液晶顯示裝置，具有：至少一方為透明之一對基板；配置於前述一對基板間之液晶層LC；形成於前述一對基板之一方基板，用以對前述液晶層發生相對於該基板面為具有支配性平行成份之電場的電極構造；以接觸前述一對基板上之前述液晶層而形成於各面上之一對定向控制膜；以及夾持前述一對基板而配置之一對偏光板。
第1A圖至第1D圖係本發明一實施形態之液晶顯示裝置的概略構成模式圖。
第1A圖係本實施形態之液晶顯示裝置之概略構成模式方塊圖。第1B圖係本實施形態之液晶顯示面板1之1個像素之電路構成模式電路圖。第1C圖係本實施形態之液晶顯示面板1之概略構成模式平面圖。第1D圖係第1C圖之A-A線剖面構成模式剖面圖。
主動矩陣方式之液晶顯示裝置，例如，如第1A圖所示，具有液晶顯示面板1、第1驅動電路2、第2驅動電路3、控制電路4、以及背光5。
液晶顯示面板1，具有複數條掃描信號線GL(閘極線)及複數條影像信號線DL(汲極線)，影像信號線DL連結於第1驅動電路2，掃描信號線GL連結於第2驅動電路3。此外，液晶顯示面板1之顯示區域DA，係由多數像素集合所構成，1個像素之電路構成，例如，為第1B圖所示之構成，具有發揮主動元件之機能的TFT元件Tr、像素電極PX、共用電極CT(亦稱為相對電極)、以及液晶層LC(液晶材料)。此外，此時，於液晶顯示面板1，例如，配設著使複數像素共用電極CT共用化之共用化配線CL。
此外，液晶顯示面板1，例如，如第1C圖及第1D圖所示，係於主動矩陣基板6及相對基板7之間配置著液晶層LC之構造。此時，主動矩陣基板6及相對基板7，係以配設於顯示區域DA外側之環狀密封材8進行接著，液晶層LC被密封於主動矩陣基板6、相對基板7、及密封材8所環繞之空間。此外，此時，具有背光5之液晶顯示裝置的液晶顯示面板1，具有主動矩陣基板6、液晶層LC、以及夾著相對基板7而相對配置之一對偏光板9a、9b。
此外，本實施形態之液晶顯示裝置時，於液晶層LC被密封之空間，例如，亦可配設著複數以各像素之液晶層LC厚度(亦稱為單元間隙)均一化為目的之柱狀間隔件10。
本發明，係與如上面所述之主動矩陣方式液晶顯示裝置當中之液晶顯示面板1之液晶層LC材料組成相關。所以，省略了與本發明無直接關係之第1驅動電路2、第2驅動電路3、控制電路4、及背光5之構成的詳細說明。
本實施形態之液晶顯示裝置時，如第1B圖所示，對掃描信號線GL施加電壓時，TFT元件Tr為ON狀態，施加於影像信號線DL之電壓介由TFT元件Tr而施加於像素電極PX，產生於像素電極PX及共用電極CT間之電位差則成為驅動電壓而施加於液晶層LC。此時，具有光學等向性之液晶層LC，呈現光學異向性，而可改變光透射率。然而，使用藍相及高分子安定化藍相時，具有相構造特有之Bragg折射光(布雷格折射光)，Bragg折射光呈現於可見波長域(380nm以上、750nm以下)，此外，因為使用於液晶層LC之材料析出而破壞相構造，進而發生漏光等導致對比降低。
所以，為了提高對比，必須使Bragg折射波長位於可見波長域以外之區域。第2圖係高分子安定化藍相液晶面板之透射率光譜的模式圖。發明者等，審慎地進行檢討後，結果，發現藍相1係將Bragg折射波長偏移至紅外區域者，藍相2、藍相3係將藍相之折射波長偏移成380nm以下者。如藍相1之光譜，紅外波長域出現Bragg折射光時，高次之折射波長出現於可見區域。所以，Bragg折射波長，如藍相2及藍相3，應為紫外區域(380nm以下)，最好考慮光譜分佈之影響而為345nm以下者，可有效地提高對比。此處，Bragg折射波長λ1 ，係利用液晶層之平均折射率n、藍相之晶格大小a(μm)、米勒指數h、k、l而以式(1)來表示。
[數式1]
所以可以得知，藉由使晶格大小a較小，可以使折射波長朝短波長側偏移。此外，已知晶格大小a(μm)與對掌性向列相之液晶性化合物之間距長度P(μm)大致相等。此處，間距長度P如下述式(2)所示，以添加之對掌性摻雜物之扭力(Helical Twisting Power；HTP(μm-1 ))及濃度c之積來求取。此外，下述式(2)之對掌性摻雜物之濃度c，係以莫耳分數(混合1或複數種對掌性摻雜物之物質量/液晶整體之物質量)來表示。液晶層LC，含有至少1種液晶性化合物及至少1種對掌性摻雜物，此處之液晶整體之物質量，係該等合計之物質量。液晶層LC，可以更含有聚合性單體，此時，聚合性單體之物質量亦包含於液晶整體之物質量。含有聚合性單體時，聚合性單體之莫耳分數應小於液晶性化合物。
[數式2]
1/P=[HTP]‧c　‧‧‧(2)
此外，間距長度P以下式(3)求取。
[數式3]
λ2 =n‧P　‧‧‧(3)
λ2 係對掌性向列相之選擇反射波長中心。
以下，陳述λ2 之求取方法。首先，於與液晶層LC所使用之組成比相同之液晶及單體之混合物，添加同樣為液晶層LC所使用之對掌性摻雜物，來製作溶液，將其封入至塗佈著平行定向膜之單位晶胞。其次，製作對掌性向列相之平面(planar)狀態，測量光透射光譜或反射光譜而得到λ2 。但是，對掌性摻雜物之扭力係隨著溫度而變化。藍相液晶，隨著溫度上昇，從對掌性向列相轉移成藍相，從藍相轉移成等方相(等向相)，各轉移溫度隨著藍相液晶組成而不同，高分子安定化藍相時，發現藍相之溫度範圍較寬廣。所以，對掌性摻雜物之扭力，應在從對掌性向列相轉移至藍相(對掌性摻雜物濃度較低時，從對掌性向列相轉移至等方相)之溫度以下10℃以內，或者，發現藍相之溫度範圍進行評估。亦即，評估對掌性摻雜物之扭力的溫度時，可以計測上述λ2 及n來求取間距長度P，此外，以式(2)求取對掌性摻雜物之扭力[HTP]。此外，因為大家皆知對掌性向列相之間距長度P相當於藍相I之晶格大小a，亦可以藍相I之溫度範圍來求取晶格大小a，進行扭力[HTP]之評估。藍相I，係眾所皆知之數百nm等級之晶格常數的體心立方結構，此外，於(110)面、(200)面、(211)面等，觀察到布雷格折射。藍相I之晶格大小a，例如，可以藉由藍相I之透射光譜或反射光譜測量，利用出現於最長波長側之(110)面的峰值波長λ1 '、平均折射率n，以下式(4)來求取。
λ1 ’=21/2 na‧‧‧(4)
透射光譜或反射光譜測量，例如，可以使用分光光度計U-3500(日立公司製)及分光顯微鏡LVmicroIII(Lambda Vision公司製)。
此外，n可以將液晶材料塗佈於基板並測量基板而得到。測量，例如，可以使用稜鏡耦合儀(prism coupler)及abbe折射率計。
第3圖係對掌性摻雜物之扭力及濃度之積、與對比的關係評估結果。此處之對比，係以畫面整體為黑顯示時之亮度(灰階值為0灰階之亮度)除以液晶顯示裝置之畫面整體為白顯示時之亮度(灰階值為255灰階之亮度)的值，黑顯示時，與白顯示時相同，為背光亮起者。因為對掌性摻雜物之扭力隨著溫度而變化，於從對掌性向列相轉移至藍相(此外，從對掌性向列相轉移至等方相)之溫度以下10℃以內，或，發現藍相之溫度範圍進行評估。此外，因為已知對掌性向列相之扭轉1周期相當於藍相I之晶格大小，亦可以藍相I之溫度範圍求取晶格大小，來評估扭力。評估以比較為目的而封入著向列相之液晶顯示裝置的對比時，為2000以下。所以，可以得知，為了使對比高於向列相之液晶顯示裝置，對掌性摻雜物之扭力[HTP]及濃度c之積應為5.5(μm-1 )以上，若要更為提高，則應為6.0(μm-1 )以上。
但是，對掌性摻雜物之濃度，相對於液晶，溶解量有其限界。亦即，飽和溶解度決定溶解量之上限值，液晶顯示裝置之使用溫度(本實施形態為0度～70度)下，添加飽和溶解度以上時會出現析出。所以，對掌性摻雜物之添加濃度，必須為飽和溶解度以下。此外，本說明書時，對掌性摻雜物之濃度及飽和溶解度，未特別註明時，係以莫耳分數來表示者。
飽和溶解度，例如，可以利用濃度已知之基準溶液及飽和溶液之液體層析圖(HPLC)峰值強度之比較來求取。將液晶層LC所使用之對掌性摻雜物添加於與液晶層LC所使用之組成比相同之液晶及單體之混合物，製作濃度已知之基準溶液及飽和溶液。基準溶液，係於經過量秤之前述液晶及單體混合物添加同樣經過量秤之對掌性摻雜物來製作。為了製作液晶顯示裝置之使用溫度之最下限濕度(具體而言，0度)的飽和溶液，飽和溶液，應於前述液晶及單體混合物添加對掌性摻雜物直到對掌性摻雜物析出為止，與處理溶液之器具一起放置於使用溫度之最下限溫度的恆溫槽數小時。取得恆溫槽內溶液之上澄液來製作使用溫度之最下限溫度的飽和溶液。
由以上可知，藉由添加對掌性摻雜物之扭力及飽和溶解度之積為5.5以上、最好為6.0以上之對掌性摻雜物，可以追求高對比化。此外，於液晶性化合物添加對掌性摻雜物，或者，含有聚合性單體之液晶層之對掌性向列相的間距長度P(對掌性間距)應為180nm以下，最好為160nm以下。此外，上述日本特開2008-266633號公報顯示，未施加電場時，使用光學等向性之液晶元件，然而，本實施形態未受限於此，例如，液晶層LC，於未施加電場時，亦可以為不具嚴格之光學等向性。
此處，係針對液晶材料含有複數種(以下，亦稱為n種。但是，n為2以上之自然數)對掌性摻雜物時進行說明。複數種對掌性摻雜物(亦即，混合複數種之對掌性摻雜物)之濃度c，為混合複數種之對掌性摻雜物的飽和溶解度s以下。此處，n種對掌性摻雜物之各對掌性摻雜物之濃度為濃度ci (i為1～n之自然數)。此外，各對掌性摻雜物之濃度ci 應為各對掌性摻雜物之各飽和溶解度si 以下。此外，針對各對掌性摻雜物，藍相之Bragg折射光的峰值波長應為380nm以下，最好為345nm以下。
其次，利用複數種混合對掌性摻雜物之扭力[HTP]及複數種混合對掌性摻雜物之濃度c，可以滿足[HTP]‧c≧5.5(μm-1 )來提高對比。此外，藉由滿足[HTP]‧c≧6.0(μm-1 )，可以更進一步提高對比。
此外，若各對掌性摻雜物之扭力為[HTP]i ，則n種對掌性摻雜物當中，亦可以有未滿足[HTP]i ‧si ≧5.5(μm-1 )者。此外，有時亦可以n種對掌性摻雜物全部未滿足[HTP]i ‧si ≧5.5(μm-1 )。
依據以上所述，藉由使用複數種對掌性摻雜物可以提高對比。此外，相較於使用1種對掌性摻雜物時，可提高相之安定性而提供溫度依賴性較小之液晶顯示裝置。
此外，使用複數種對掌性摻雜物而同時含有旋光性為正之對掌性摻雜物及旋光性為負之對掌性摻雜物時，扭力相抵銷。所以，因為藍相之Bragg折射光之波長為380nm以下，同時含有正旋光性及負旋光性之對掌性摻雜物時，相較於只使用一種對掌性摻雜物、或混合使用2種以上旋光性相等之對掌性摻雜物時，更容易成為需要添加較多之對掌性摻雜物添加量。然而，於相之安定性、溫度依賴性較小之方面，係有效的方法。此外，複數種對掌性摻雜物之扭力[HTP]，製作與上述說明相同之溶液，於對掌性向列相轉移成藍相之溫度以下10℃以內、或發現藍相之溫度範圍，進行光之透射光譜或反射光譜的測量來進行評估。此外，複數種對掌性摻雜物之飽和溶解度s，與上述相同，可以濃度已知之基準溶液及飽和溶液之液體層析圖(HPLC)之峰值強度之比較來求取。在維持各對掌性摻雜物之比率下直到析出為止，添加所使用之複數種對掌性摻雜物，並放置數小時來求取。亦即，係將複數種對掌性摻雜物當做以一定組成比混合該複數種對掌性摻雜物之1種對掌性摻雜物來處理，經過混合之複數種對掌性摻雜物之扭力[HTP]及飽和溶解度s，以與求取1種對掌性摻雜物之[HTP]扭力及飽和溶解度s相同的方法來求取。
此外，評估各對掌性摻雜物之扭力[HTP]i 時，除了只添加複數種對掌性摻雜物之其中一種對掌性摻雜物以外，製作評估複數種對掌性摻雜物之扭力[HTP]時所使用者相同之溶液來進行評估。[HTP]i ，係針對添加著各對掌性摻雜物之各溶液，於對掌性向列相轉移成藍相之溫度以下10℃以內、或發現藍相之溫度範圍進行評估。此外，各對掌性摻雜物之飽和溶解度si ，除了只添加1種對掌性摻雜物以外，製作與求取複數種對掌性摻雜物之飽和溶解度時相同之基準溶液，直到其中1種對掌性摻雜物析出為止進行添加並放置數小時來求取。
以下，針對解決上述課題之具體實施例進行陳述。
[實施例1]
第4A圖至第4F圖係本發明之實施例1之IPS方式液晶顯示面板之概略構成之一例的模式圖。
第4A圖係實施例1之液晶顯示面板主動矩陣基板之1個像素之平面構成之一例的模式平面圖。第4B圖係於第4A圖所示之區域之上重疊相對基板時之平面構成之一例的模式平面圖。第4C圖係第4A圖及第4B圖之B-B線剖面構成之一例的模式剖面圖。第4D圖係第4A圖及第4B圖之C-C線剖面構成之一例的模式剖面圖。第4E圖係第4A圖及第4B圖之D-D線剖面構成之一例的模式剖面圖。第4F圖係第4A圖及第4B圖之E-E線剖面構成之一例的模式剖面圖。
此外，第4A圖之B-B線、C-C線、D-D線、及E-E線，係分別將第4B圖之B-B線、C-C線、D-D線、及E-E線投影於主動矩陣基板6之線。此外，第4F圖，只圖示著液晶層LC及其附近之主動矩陣基板6及相對基板7之剖面構成。
實施例1係本發明之液晶顯示面板1之一例，例如，平面轉換(In-Plane Switching)方式之IPS方式液晶顯示面板。此時，液晶顯示面板1之1個像素及其周邊之構成，例如，如第4A圖至第4F圖所示之構成。
主動矩陣基板6，係於玻璃基板601等之絕緣基板表面，形成有掃描信號線GL、共用化配線CL、以及覆蓋該等之第1絕緣層602。
於第1絕緣層602上，形成有TFT元件Tr之半導體層603、影像信號線DL、像素電極PX、以及覆蓋該等之第2絕緣層604。半導體層603，係配置於掃描信號線GL上，位於掃描信號線GL當中之半導體層603下部的部分，係具有TFT元件Tr之閘極電極的機能。此外，半導體層603之構成，例如，於由第1非晶矽所構成之活性層(通道形成層)上，層合著由與第1非晶矽之雜質種類及濃度不同之第2非晶矽所構成之源極擴散層及汲極擴散層。此外，此時，影像信號線DL之一部分及像素電極PX之一部分，分別位於半導體層603之上，位於該半導體層603之上的部分，具有TFT元件Tr之汲極及源極的機能。
然而，TFT元件Tr之源極及汲極，係依偏壓關係，亦即，TFT元件Tr為啟動時之像素電極PX電位及影像信號線DL電位之高低關係而替換。然而，本說明書之以下說明時，將連結於影像信號線DL之電極稱為汲極，而將連結於像素電極之電極稱為源極。
於第2絕緣層604上，形成有表面平坦化之第3絕緣層605(過塗層)。
於第3絕緣層605上，形成有共用電極CT、共用電極CT、以及覆蓋第3絕緣層605之透明層610。共用電極CT，介由第1絕緣層602、第2絕緣層604、以及貫通第3絕緣層605之接觸孔CH(穿孔)連結於共用化配線CL。此外，共用電極CT，例如，以第4A圖所示之平面之與像素電極PX之間隙Pg(參照第4C圖)為7(μm)程度來形成。
實施例1時，液晶顯示面板1之液晶層LC，應由液晶及對掌性摻雜物所形成，對掌性摻雜物之扭力(Helical Twisting Power；HTP)及飽和溶解度s之積為5.5(μm-1 )以上，最好由6.0(μm-1 )以上之藍相液晶或高分子安定化藍相液晶所形成。此外，此處之飽和溶解度s，係液晶顯示裝置之使用溫度之最下限溫度者，此處之HTP，係於對掌性向列相轉移成藍相(或者，對掌性向列相轉移成等方相)之溫度以下10℃以內、或發現藍相之溫度範圍所評估之值。
實施例1時，係以下述方法評估對掌性摻雜物之扭力及飽和溶解度。扭力之評估方法，係使對掌性摻雜物溶解於液晶成份，測量對掌性向列相之平面狀態的特性反射，來評估間距長度。以對掌性摻雜物之濃度c及間距長度之倒數1/P來求取扭力[HTP]。但是，因為間距長度P隨溫度而變化，使用對掌性向列相轉移成藍相之溫度附近之間距大小。此處之轉移溫度附近，係比轉移溫度低5度之溫度。評估[HTP]之溫度，最好以比對掌性向列相轉移成藍相之溫度低5度之溫度來評估。另一方面，飽和溶解度，係以於液晶成份添加對掌性摻雜物，使用於使用溫度範圍之最下限溫度放置12小時以上之過飽和狀態溶液之上澄液液來求取飽和溶解度。
因為對比降低原因之Bragg折射峰值波長出現於380nm以下，可以降低黑顯示之透射率。此外，添加於液晶之對掌性摻雜物之添加量為飽和溶解度以下，因為可以形成對掌性摻雜物未析出之安定藍相而抑制漏光的發生。藉由利用具有此種液晶層LC之液晶面板，可以追求高對比化。
液晶層LC所含有之對掌性摻雜物的分子構造，應具有類似高度鏡像對映結構(enantioselective)及液晶之構造。對掌性摻雜物，例如，亦可使用具有聯萘、松脂酸衍生物、異山梨醇衍生物等環構造之光學活性部位的對掌性化合物。
另一方面，相對基板7，於玻璃基板701等絕緣基板之表面，形成有黑矩陣702及濾色器703R、703G、703B、以及覆蓋該等之過塗層704。黑矩陣702，例如，係用以於顯示區域DA配設像素單位之開口區域的格子狀遮光膜。此外，濾色器703R、703G、703B，例如，係使只有來自背光5之白色光當中之特定波長域(色)的光透射之膜，液晶顯示裝置對應RGB方式之顏色顯示時，配置著透射紅色光的濾色器703R、透射綠色光的濾色器703G、及透射藍色光的濾色器703B。此外，過塗層704，表面為平坦化。
於過塗層704上，形成有複數柱狀間隔件10。柱狀間隔件10，例如，頂部為平坦圓錐梯形(亦稱為梯形旋轉體)，重疊於主動矩陣基板6之掃描信號線GL當中之配置著TFT元件Tr之部分及影像信號線DL之交叉部分以外之部分的位置來形成。
其次，TFT元件Tr啟動時，將施加於影像信號線DL之灰階電壓寫入像素電極PX，像素電極PX及共用電極CT之間若發生電位差，如第4B圖及第4C圖所示，發生電場(電力線)12，對應像素電極PX及共用電極CT之電位差的強度之電場12被施加於液晶層LC。此時，在液晶層LC具有之介電各向異性及電場12之相互作用下，液晶層LC之折射異向性產生變化。此外，此時，折射率異向性之大小由所施加之電場12強度(像素電極PX及共用電極CT之電位差大小)決定。所以，液晶顯示裝置，例如，固定共用電極CT之電位，對各像素控制加於像素電極PX之灰階電壓，可以改變各像素之光透射率，而可進行影像及圖像之顯示。
以下，針對實施例1之液晶顯示面板1之製造方法之一例進行說明。此外，實施例1之液晶顯示面板1之製造方法，對於可以與傳統液晶顯示面板之製造方法相同程序實施之製程，省略其詳細說明。
實施例1之液晶顯示面板1的製造方法，大致分成用以形成主動矩陣基板6之製程、用以形成相對基板7之製程、以及貼合主動矩陣基板6及相對基板7並封入液晶材料(液晶層LC)之製程的3個製程。
用以形成主動矩陣基板6之製程，例如，使用厚度0.7mm之表面經過研磨之玻璃基板601來實施。其次，首先，於玻璃基板601表面，形成掃描信號線GL及共用化配線CL。掃描信號線GL及共用化配線CL，例如，於玻璃基板601表面整體，形成鉻膜(Cr膜)等之金屬膜後，蝕刻該金屬膜而形成。
其次，形成第1絕緣層602。第1絕緣層602，例如，於玻璃基板601表面整體，實施厚度0.3(μm)程度之氮化矽膜之成膜而形成。
其次，形成使用於TFT元件Tr之半導體層603的島狀半導體膜。島狀半導體膜，例如，於第1絕緣層602之表面整體，形成非晶矽膜後，蝕刻該非晶矽膜而形成。此時，非晶矽膜，例如，係以於第1非晶矽層之上層合與第1非晶矽層為不同導電型、或雜質種類及濃度之第2非晶矽層的構成來形成。此外，形成島狀半導體膜時，例如，亦同時形成介設於掃描信號線GL及影像信號線DL之交叉區域的防止短路層等。
其次，形成影像信號線DL及像素電極PX。影像信號線DL及像素電極PX，例如，於第1絕緣層602之上形成鉻膜等金屬膜後，蝕刻該金屬膜而形成。此時，影像信號線DL，係具有跨上島狀半導體膜之部分，亦即，具有做為TFT元件Tr之汲極機能之部分的形狀。此外，此時，像素電極PX，具有跨上島狀半導體膜之上之部分，亦即，具有做為TFT元件之源極機能之部分的形狀。
其次，以影像信號線DL及像素電極PX做為遮罩，蝕刻島狀半導體膜之第2非晶矽層而使汲極擴散層及源極擴散層分離，得到TFT元件Tr之半導體層603。
其次，形成第2絕緣層604及第3絕緣層605。第2絕緣層604，例如，係實施厚度0.3(μm)程度之氮化矽膜之成膜而形成。第3絕緣層605，例如，例塗佈未硬化狀態之丙烯酸系樹脂後，以特定條件，例如，溫度220℃、1小時加熱並硬化而形成。此外，第3絕緣層605，例如，亦可以使用絕緣性、透明性優良之環氧丙烯酸系樹脂或聚醯亞胺系樹脂等熱硬化性樹脂來形成。此外，第3絕緣層605，例如，可以使用光硬化性之透明樹脂來形成，亦可以使用聚矽氧烷等無機系材料來形成。
其次，於共用化配線CL當中之特定區域上，形成貫通第1絕緣層602、第2絕緣層604、及第3絕緣層605之接觸孔CH。接觸孔CH，係蝕刻第1絕緣層602、第2絕緣層604、及第3絕緣層605來形成。
其次，形成共用電極CT。共用電極CT，例如，係於第3絕緣層605之上實施ITO膜等透明導電膜之約50nm厚度之成膜後，蝕刻該透明導電模來形成。
另一方面，實施例1之液晶顯示面板1之形成相對基板7的製程，可以與傳統程序相同者來實施，故省略其說明。
貼合以上述程序形成之主動矩陣基板6及相對基板7並封入液晶材料之製程，例如，於相對基板7之顯示區域DA外周部塗佈環狀密封材8，將液晶材料滴於該密封材8所圍繞之區域後，貼合主動矩陣基板6。
本實施例之液晶層LC的液晶材料，以等莫耳混合向列液晶JC1041XX(chisso公司製)及4-pentyl-4'-cyanobiphenyl(5CB)(Aldrich公司製)等，添加化學式(1)所示之聯萘做為對掌性摻雜物。此處，針對其中之以高對比化為目的之不同濃度進行調整之3種液晶材料進行說明。
[化學式1]
以添加之聯萘的濃度，控制Bragg折射波長。液晶材料A，以使Bragg折射波長成為380nm而添加2.4(mol%)，液晶材料B，以使Bragg折射波長成為345nm而添加2.6(mol%)，液晶材料C，以使Bragg折射波長成為321nm而添加2.8(mol%)。所以，架橋劑係將2-ethylhexyl acrylate(EHA)(Aldrich公司製)及RM257(Merck公司製)以7：3混合之混合單體調整成6.3(mol%)，光聚合初始劑，係相對於單體量，添加10wt%之2,2-dimethoxypheny lacetophenone(DMPAP)(Aldrich公司製)進行加熱來使其均一。相對於液晶，單體之添加量較少，可以形成高分子安定化藍相。
使面板之溫度保持一定於混合液晶發現藍相I之溫度區域，照射照射強度1.8mWcm-2 (365nm)之紫外光，形成高分子安定化藍相。此外，此時，主動矩陣基板6及相對基板7，液晶層LC之厚度(單元間隙)與柱狀間隔件10之高度為大致同值，例如，以成為25(μm)之方式貼合。藉由使液晶層LC之層厚較厚，可以製作不易受阻滯影響之面板。但是，本實施例時，液晶層LC之層厚為25(μm)，然而，亦可以較薄。
貼合主動矩陣基板6及相對基板7並封入液晶材料後，例如，裁除玻璃基板601、701外周之不要部分(多餘部分)，貼合偏光板9a、9b。貼合偏光板9a、9b時，使一方偏光板之偏光透射軸及另一方偏光板之偏光透射軸垂直相交。其後，連結第1驅動電路2、第2驅動電路3、控制電路4、以及背光5等使其模組化，得到具有實施例1之液晶顯示面板1的液晶顯示裝置。此外，實施例1之液晶顯示面板1，於像素電極PX及共用電極CT之電位差較小時為暗顯示(低亮度顯示)，於像素電極PX及共用電極CT之電位差較大時為明顯示(高亮度顯示)，而為常閉特性。
經過確認，本實施例之聯萘之扭力及飽和溶解度之積為28.7(μm-1 )，液晶材料A、液晶材料B、液晶材料C之扭力及濃度之積，分別為5.5(μm-1 )、6.0(μm-1 )、6.5(μm-1 )。此外，於顯微鏡下觀測，確認到面板安定性。安定性，係分別溶解液晶層LC之液晶材料A、B、C後，放置於室溫、10日以上，確認沒有材料之析出。此外，以目視觀察使用液晶材料A、B、C之液晶面板，確認到，將液晶材料A封入素玻璃之單位晶胞，於正交偏光鏡下之透射光譜380nm以下出現峰值。雖然受到光譜分佈之影響，然而，對比為2000以上及向列以上之值。此外，以相同方法進行345nm以下之液晶材料B、C的目視觀察，進行透射光譜測量，未著色，可見區域未出現Bragg折射峰值。此外，確認該液晶面板之對比大幅提升。
對具有實施例1之液晶顯示面板1之液晶顯示裝置進行對比評估。如第3圖所示，本實施例之液晶顯示面板1之對比，高於向列相，確認為2000以上。但是，使用液晶材料A時，黑顯示，著色成紫色，為了大幅提升對比，以液晶材料B及C為佳。此外，可以得知，對掌性摻雜物時，[HTP]‧c應為5.5(μm-1 )以上，且[HTP]‧c為愈大之6.0(μm-1 )更佳。
此外，實施例1時，係以具有第4A圖至第4F圖所示之構成之像素的平面轉換方式液晶顯示面板1為例，然而，像素之構成，例如，並未限制為TFT元件Tr、像素電極PX、及共用電極CT之平面形狀(平面佈局)等，當然可以適度地變更。
此外，第4A圖及第4C圖所示之TFT元件Tr，係於掃描信號線GL上配置著半導體層603之底部閘極構造，然而，並未受限於此，當然亦可以為於玻璃基板601及掃描信號線GL之間配置著半導體層603之頂部閘極構造。此外，亦可以於主動矩陣基板6及相對基板7之液晶層LC側形成定向膜等之膜。藍相液晶，如本實施例時，無定向膜亦可製作，然而，與使用現行向列相時相同，定向膜係以加熱聚醯胺酸而得到之聚醯亞胺樹脂來形成，亦可以實施對表面賦予液晶定向能力之摩擦(rubbing)處理來製作。
[實施例2]
第5A圖至第5C圖係本發明之實施例2之FFS方式液晶顯示面板之概略構成之一例的模式圖。
第5A圖係實施例2之液晶顯示面板1之主動矩陣基板6之1個像素之平面構成之一例的模式平面圖。第5B圖係第5A圖之F-F線剖面構成之一例的模式剖面圖。第5C圖係第5A圖之G-G線剖面構成之一例的模式剖面圖。
此外，第5B圖及第5C圖，一併圖示著主動矩陣基板6上之液晶層LC(液晶材料)及相對基板7。
實施例2時，適用本發明之液晶顯示面板1係以平面轉換方式之液晶顯示面板為例。此外，實施例2時，液晶顯示面板1之1個像素及其周邊之構成，例如，係以第5A圖至第5C圖所示之構成為例。
主動矩陣基板6，係於玻璃基板601等絕緣基板表面，形成著共用電極CT、掃描信號線GL、共用化配線CL、以及覆蓋該等之第1絕緣層602。
於第1絕緣層602上，形成有TFT元件Tr之半導體層603、影像信號線DL、源極607、以及覆蓋該等之第2絕緣層604。此時，影像信號線DL之一部分及源極607之一部分，分別跨於半導體層603之上，該跨於半導體層603上之部分，係具有TFT元件Tr之汲極及源極的機能。
此外，實施例2之液晶顯示面板1時，未形成第3絕緣層605，而於第2絕緣層604上形成像素電極PX。像素電極PX係介由貫通第2絕緣層604之接觸孔CH(穿孔)與源極607連結。
此時，形成於玻璃基板601表面之共用電極CT，係形成於鄰接之2條掃描信號線GL及鄰接之2條影像信號線DL所圍繞之區域(開口區域)而為平板狀，於該平板狀之共用電極CT上，層合著具有複數縫隙(第5A圖4條縫隙)之像素電極PX。此外，此時，併列於掃描信號線GL之延伸方向之像素的共用電極CT，係利用共用化配線CL而共用化。
另一方面，實施例2之液晶顯示面板1的相對基板7，係與實施例1之液晶顯示面板1的相對基板7相同之構成。所以，省略了相對基板7之構成相關的詳細說明。
形成實施例2之液晶顯示面板1的主動矩陣基板6時，首先，於玻璃基板601表面形成共用電極CT、掃描信號線GL、及共用化配線CL。共用電極CT，例如，係於厚度0.05(μm)程度之ITO膜之成膜後，蝕刻該ITO膜而形成。掃描信號線GL及共用化配線CL，例如，係於厚度0.4(μm)程度之鉻膜之成膜後，蝕刻該鉻膜而形成。
以如上所述之程序形成共用電極CT、掃描信號線GL、及共用化配線CL時，蝕刻ITO膜時，應與共用電極CT同時形成介在於玻璃基板601及掃描信號線GL之間的導電層608。然而，如上面所述，共用電極CT之膜厚相較於掃描信號線GL之膜厚為十分薄時，亦可以不形成導電層608。
此外，第5B圖及第5C圖係進行ITO膜之蝕刻而形成共用電極CT後，進行鉻膜之成膜及蝕刻來形成掃描信號線GL及共用化配線CL時之剖面構成。然而，形成共用電極CT、掃描信號線GL、及共用化配線CL時，並未受限於此，例如，亦可以持續進行ITO膜及鉻膜之成膜，進行鉻膜及ITO膜之蝕刻而形成共用電極CT及導電層608後，只進行鉻膜之蝕刻來形成掃描信號線GL及共用化配線CL。
其次，形成第1絕緣層602。第1絕緣層602，例如，係進行厚度0.2(μm)程度之氮化矽膜之成膜而形成。此時，第1絕緣層602，通常，係以CVD法等之成膜法來形成。所以，於第1絕緣層602表面，形成著反映掃描信號線GL、共用電極CT、及共用化配線CL之平面形狀及厚度之段差(凹凸)。
其次，形成TFT元件Tr之半導體層603、影像信號線DL、及源極607。半導體層603、影像信號線DL、及源極607之形成程序，可以為與實施例1說明之半導體層603、影像信號線DL、及像素電極PX之形成程序相同之程序。亦即，形成層合著第1非晶矽層及第2非晶矽層之島狀半導體層後，進行鉻膜之成膜及蝕刻來形成影像信號線DL及源極607，接著，進行島狀半導體層之第2非晶矽層之蝕刻而形成半導體層603。
其次，形成第2絕緣層604。第2絕緣層604，例如，係進行厚度0.3(μm)程度之氮化矽膜之成膜而形成。此時，第2絕緣層604，通常，係以CVD法等之成膜法來形成。所以，於第2絕緣層604表面，形成著反映第1絕緣層602表面之凹凸、半導體層603、影像信號線DL、及源極607之平面形狀及厚度的段差(凹凸)。此時，第2絕緣層604，例如，於掃描信號線GL及共用化配線CL(共用電極CT)之間，形成沿著掃描信號線GL延伸方向之坑洞(凹部)。
其次，於源極607當中之特定區域上，形成貫通第2絕緣層604之接觸孔。
其次，形成像素電極PX。像素電極PX，例如，係進行厚度0.05(μm)程度之ITO膜之成膜後，蝕刻該ITO膜而形成。此時，像素電極PX，係形成為具有複數縫隙之平面形狀。
此外，形成實施例2之液晶顯示面板1之相對基板7的製程，因為與傳統程序相同即可，故省略說明。
貼合以上述程序形成之主動矩陣基板6及相對基板7並封入液晶材料之製程，例如，於相對基板7之顯示區域DA外周部塗佈環狀密封材8，將液晶材料滴於該密封材8所圍繞之區域後，貼合主動矩陣基板6。
本實施例之液晶層LC的液晶材料，係以30/30/40(mol%)混合向列液晶JC1041XX及5CB及ENDF(SEMI CHEMICAL公司製)並添加上述化學式(1)所示之聯萘做為對掌性摻雜物，製作4種濃度不同者(液晶材料A1、B1、C1、D1)。以使Bragg折射波長成為420nm、385nm、345nm、325nm之方式，預估添加之聯萘之濃度，分別為液晶材料A1為2.4(mol%)、液晶材料B1為2.7(mol%)、液晶材料C1為3.0(mol%)、液晶材料D1為3.1(mol%)。所以，將2-ethylhexyl acrylate(EHA)(Aldrich公司製)、RM257(Merck公司製)以7：3混合成混合單體做為架橋劑並調整成6.3(mol%)，相對於單體量，添加10wt%之2,2-dimethoxypheny lacetophenone(DMPAP)(Aldrich公司製)做為光聚合初始劑進行加熱使其均一。
使面板溫度保持一定於以混合液晶發現藍相之溫度區域，照射照射強度1.8(mWcm-2 )、365(nm)之紫外光而形成高分子安定化藍相。此外，此時，主動矩陣基板6及相對基板7，以液晶層LC之厚度(單元間隙)與柱狀間隔件10之高度大致同值，例如，以25(μm)之方式進行貼合。藉由使液晶層LC之膜厚變厚，製作不易受阻滯影響之面板。
本專利發明者等，針對封入實施例2之4種液晶材料A1、B1、C1、D1之4台液晶顯示裝置之液晶層LC，進行正交偏光鏡下之透射率測量，結果如第6圖所示。
第6圖之液晶層LC之黑顯示透射率的測量時，使顯示區域DA之全域進行黑顯示，使用分光輻射計SR-3L1(TOPCOM公司製)。液晶層LC之黑顯示透射率測量時，考慮具有配置於正交偏光鏡之2個偏光板之液晶顯示面板的透射率、具有濾色器之相對基板7的單獨透射率、主動矩陣基板6單獨之透射率。背景，以只有未夾持液晶顯示面板之偏光板9a、9b之正交偏光鏡下之亮度做為基準(亦即，透射率0%之亮度)，基準為相對於液晶顯示面板之光源(背光)亮度，以該亮度做為光透射率100%之亮度。液晶層LC之透射率測量時，首先，測量液晶顯示面板之透射率TLCD 。其次，剝離濾色器基板，以無偏光板之狀態測量相對基板7之透射率TCF 及主動矩陣基板6之透射率TTFT 。無偏光板之狀態之背景係亮度計之亮度，基準值係光源之亮度。因為面板透射率TLCD ，可以考慮各構件之透射率之積及各構件之漏光率來求取，藉由測量該等值，可以求取液晶層之透射率T。但是，液晶層LC之透射率T，係包含著液晶層LC之漏光率之值。此外，該第6圖中，為了進行比較，列示著平行定向之傳統向列相的測量結果。如上面所述，第6圖所示之黑顯示透射率，係從黑顯示時之液晶顯示面板之透射率減去相對基板7及主動矩陣基板6之透射率來求取。
由第6圖可以得知，液晶材料A1、B1之Bragg折射波長，如預估大約為420nm、385nm。液晶材料A1、B1，因為該Bragg折射峰值之影響而為可見波長域(380nm以上、750nm以下)，可知其光透射率大於液晶材料C1、D1。然而，另一方面，液晶材料C1、D1，可確認到，於可見波長域，因為向列相而為非常小之透射率，可以得到良好的黑。從該等2個透射率測量結果，因為與液晶之吸收峰值重疊而無法觀察到Bragg折射峰值。然而，因為以前面之A1、B1可以得到預期之Bragg折射波長，故應該可以得到預期之Bragg折射波長。液晶材料C1，於400nm附近，確認到光譜分佈之影響，然而，透射率為較小之0.05%以下。此外，液晶材料C1、D1之400nm以上、750 nm以下之波長域之透射率為0.05%以下、或0.03%以下，最大值及最小值之差為非常小之0.03%以下，而可得到良好的黑。
此外，實施例2時，係以具有第5A圖至第5C圖所示之構成之像素的平面轉換方式液晶顯示面板1為例，然而，像素之構成，例如，TFT元件、像素電極、及共用電極之平面形狀(平面佈局)等，並未受限於此，當然可以適度變更。此外，亦可以於主動矩陣基板6及相對基板7之液晶層LC側形成定向膜等之膜。
[實施例3]
本實施例時，係使用混合著JC1041XX、5CB、及T15(Merck公司製)50/40/10(mol%)之液晶做為實施例2之液晶顯示面板1之液晶層LC之液晶。其次，利用以實施例1之方式變化聯萘之添加濃度而成之3種液晶材料來製作液晶顯示裝置。本實施例，除了上述點以外，製作與實施例2相同之液晶顯示裝置。
本專利發明者等，利用由上述液晶材料所構成之素玻璃之單位晶胞，與實施例2相同，實施正交偏光鏡下之透射率測量，確認為非常小之0.05%以下的透射率。此外，進行室溫之安定性評估，可以確認無對掌性摻雜物及單體、聚合初始劑、或液晶組成物之JC1041XX及5CB、T15等液晶層LC材料之析出。
[實施例4]
實施例4時，除了添加4.0(mol%)之聯萘、0.5(mol%)之R811(Merck)做為實施例1之液晶顯示面板1之液晶層LC所含有之對掌性摻雜物以外，與實施例1相同，製作液晶顯示裝置。該2種對掌性摻雜物係互相逆扭轉之對掌性摻雜物。
本專利發明者等，利用由上述液晶材料所構成之素玻璃之單位晶胞，與實施例2相同，實施正交偏光鏡下之黑顯示透射率之測量，確認於400nm以上、750nm以下之波長域，為非常小之0.05%以下的黑顯示透射率。此外，進行室溫之安定性評估，確認無對掌性摻雜物及單體、聚合初始劑、或液晶組成物之JC1041XX及5CB等液晶層LC材料之析出。
藉由使用互相逆扭轉之對掌性摻雜物，可以提供相安定性獲得提升之藍相液晶之液晶顯示面板1。
[實施例5]
實施例5時，除了添加3.0(mol%)之以化學式(2)表示之聯萘、2.0(mol%)之S811做為實施例1之液晶顯示面板1之液晶層LC所含有之對掌性摻雜物以外，與實施例1相同，製作液晶顯示裝置。化學式(2)所示之聯萘之[HTP]‧s為28(μm-1 )。
[化學式2]
本專利發明者等，利用由上述液晶材料所構成之素玻璃之單位晶胞，與實施例2相同，實施正交偏光鏡下之黑顯示之透射率測量，於400nm以上、750nmn以下之波長域，確認為非常小之0.03%以下的透射率。此外，進行室溫之安定性評估行，確認無對掌性摻雜物及單體、聚合初始劑、或液晶組成物之JC1041XX及5CB等液晶層LC材料之析出。
即使於可減少黑顯示透射率之對掌性摻雜物之以化學式(2)表示之聯萘，只添加1種其他對掌性摻雜物來使用，可以降低溫度依賴性，因為1成份不會過多，故可提供相安定性更高之藍相液晶之液晶顯示面板1。
[實施例6]
實施例6時，使用ZLI4572(Merck)、BDH1281(Merck)、S811(Merck)做為實施例1之液晶顯示面板1之液晶層LC所含有之對掌性摻雜物。各對掌性摻雜物之[HTP]i ‧si 分別為2.6(μm-1 )、1.9(μm-1 )、4.8(μm-1 )，以1種類難以降低黑透射率。各對掌性摻雜物，係於各對掌性摻雜物之飽和溶解度si 以下使用。實施例6係以3.0(mol%)之ZLI4572、1.4(mol%)之BDH1281、30(mol%)之S811來混合使用複數對掌性摻雜物以外，與實施例1相同，製作液晶顯示裝置。使用混合著該等對掌性摻雜物之液晶材料，[HTP]‧c≧5.5(μm-1 )。
此外，本專利發明者等，利用由上述液晶材料所構成之素玻璃之單位晶胞，與實施例2相同，實施正交偏光鏡下之黑顯示透射率之測量，確認為非常小之0.05%以下的透射率。此外，進行室溫之安定性評估，確認無對掌性摻雜物及單體、聚合初始劑、或液晶組成物之JC1041XX及5CB等液晶層LC材料之析出。
即使為一成份無法實現安定且正交偏光鏡下之透射率較低之藍相液晶的液晶顯示面板1系，藉由使用複數對掌性摻雜物，確認可以降低正交偏光鏡下之透射率。此外，可以提供溫度依賴性較小、安定藍相液晶之液晶顯示面板1。
[比較例1]
本比較例時，除了添加於實施例1之液晶顯示面板1之液晶層LC液晶材料當中之液晶的對掌性摻雜物之聯萘之添加量採用2.0(mol%)之液晶材料D、2.2(mol%)之液晶材料E以外，其餘與實施例1相同，製作液晶顯示裝置。此時扭力及溶解度之積分別為4.6(μm-1 )及5.1(μm-1 )。
本專利發明者，針對比較例1之具有液晶顯示面板1之液晶顯示裝置，實施與實施例1相同之對比評估，與2000以下及向列液晶時相同，對比較低，無法提高對比。
[比較例2]
本比較例時，除了添加於實施例1之液晶顯示面板1之液晶層LC之液晶材料當中之液晶的對掌性摻雜物，使用5.0(mol%)之ZLI4572以外，其餘與實施例1相同，製作液晶顯示裝置。添加於JC1041XX及5CB之ZLI4572之扭力及濃度之積為3.9(μm-1 )，確認大於扭力及飽和溶解度之積之2.6(μm-1 )。
本專利發明者等，針對比較例2之具有液晶顯示面板1之液晶顯示裝置，進行室溫之安定性評估，確認到對掌性摻雜物之析出。
1．．．液晶顯示面板
2．．．第1驅動電路
3．．．第2驅動電路
4．．．控制電路
5．．．背光
6．．．主動矩陣基板
601．．．玻璃基板
602．．．第1絕緣層
603．．．(TFT元件之)半導體層
604．．．第2絕緣層
605．．．第3絕緣層
607．．．源極
608．．．導電層
609．．．突起形成構件
609a．．．(突起形成構件之)半導體層
609b．．．(突起形成構件之)導電層
7．．．相對基板
701．．．玻璃基板
702．．．黑矩陣
703R、703G、703B．．．濾色器
704．．．過塗層
8．．．密封材
9a、9b．．．偏光板
10．．．柱狀間隔件
11．．．液晶分子
12．．．電場(電力線)
GL．．．掃描信號線
DL．．．影像信號線
Tr．．．TFT元件
PX．．．像素電極
CT．．．共用電極
CL．．．共用化配線
LC．．．液晶層(液晶材料)
第1A圖係本發明之液晶顯示裝置之概略構成之一例的模式方塊圖。
第1B圖係液晶顯示面板之1個像素之電路構成之一例的模式電路圖。
第1C圖係液晶顯示面板之概略構成之一例的模式平面圖。
第1D圖係第1C圖之A-A線剖面構成之一例的模式剖面圖。
第2圖係相對於光源波長之光透射率的模式光譜。
第3圖係對掌性摻雜物之扭力及濃度之積、與對比之關係圖表。
第4A圖係實施例1之液晶顯示面板之主動矩陣基板之1個像素之平面構成之一例的模式平面圖。
第4B圖係將相對基板重疊於第4A圖所示區域上時之平面構成之一例的模式平面圖。
第4C圖係第4A圖及第4B圖之B-B線剖面構成之一例的模式剖面圖。
第4D圖係第4A圖及第4B圖之C-C線剖面構成之一例的模式剖面圖。
第4E圖係第4A圖及第4B圖之D-D線剖面構成之一例的模式剖面圖。
第4F圖係第4A圖及第4B圖之E-E線剖面構成之一例的模式剖面圖。
第5A圖係實施例2之液晶顯示面板之主動矩陣基板之1個像素之平面構成之一例的模式平面圖。
第5B圖係第5A圖之F-F線剖面構成之一例的模式剖面圖。
第5C圖係第5A圖之G-G線剖面構成之一例的模式剖面圖。
第6圖係單位晶胞之黑顯示入射光波長及透射率光譜之圖。
6．．．主動矩陣基板
7．．．相對基板
9a．．．偏光板
9b．．．偏光板
12．．．電場(電力線)
601．．．玻璃基板
602．．．第1絕緣層
603．．．(TFT元件之)半導體層
604．．．第2絕緣層
605．．．第3絕緣層
610．．．透明層
701．．．玻璃基板
702．．．黑矩陣
703G．．．濾色器
704．．．過塗層

Claims (18)

  1. 一種液晶顯示裝置，其特徵為具有：一對基板，至少一方為透明；液晶層，配置於前述一對基板之間；以及電極群，形成於前述一對基板之至少一方基板，用以對前述液晶層施加電場；且前述液晶層係含有至少1種液晶性化合物、及至少1種對掌性摻雜物之藍相液晶，前述對掌性摻雜物之濃度c為低於飽和溶解度s之值，前述對掌性摻雜物之濃度c及前述對掌性摻雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]．c≧5.5(μm-1 )之關係。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之液晶顯示裝置，其中前述對掌性摻雜物之濃度c及前述對掌性摻雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]．c≧6.0(μm-1 )之關係。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之液晶顯示裝置，其中對比為2000以上，前述液晶層具有布雷格折射波長時，前述布雷格折射波長之最長波長為380nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之液晶顯示裝置，其 中對比為2000以上，前述液晶層具有布雷格折射波長時，前述布雷格折射波長之最長波長為345nm以下。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之液晶顯示裝置，其中前述液晶層含有聚合性單體，前述液晶層之組成比，聚合性單體之莫耳分數小於液晶性化合物。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之液晶顯示裝置，其中前述液晶層，係包含聯萘、松脂酸衍生物、異山梨醇衍生物之中之至少一種對掌性摻雜物。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之液晶顯示裝置，其中前述液晶層之對掌性向列(chiral nematic)相之對掌性間距(chiral pitch)為180nm以下。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之液晶顯示裝置，其中前述液晶層之對掌性向列相之對掌性間距為160nm以下。
  9. 一種液晶顯示裝置，其特徵為具有：一對基板，至少一方為透明；液晶層，配置於前述一對基板之間； 電極群，形成於前述一對基板之至少一方基板，用以對前述液晶層施加電場；前述液晶層係含有：至少1種液晶性化合物、至少1種對掌性摻雜物、及聚合性單體之藍相液晶，正交偏光鏡下之前述液晶層的黑顯示透射率，於400nm以上、750nm以下之波長域為0.05%以下。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之液晶顯示裝置，其中前述黑顯示透射率，於400nm以上、750nm以下之波長域，最大值及最小值之差為0.03%以下。
  11. 如申請專利範圍第9項所記載之液晶顯示裝置，其中前述液晶層之組成比，前述聚合性單體之莫耳分數小於前述液晶性化合物。
  12. 一種液晶顯示裝置，其特徵為具有：一對基板，至少一方為透明；液晶層，配置於前述一對基板之間；以及電極群，配置於前述一對基板之至少一方基板，用以對前述液晶層施加電場；且前述液晶層係含有至少1種液晶性化合物、及n種類(n為2以上之自然數)之對掌性摻雜物之藍相液晶，前述n種對掌性摻雜物之濃度c為低於前述n種對掌性摻雜物之飽和溶解度s之值，前述n種對掌性摻雜物之濃度c及前述n種對掌性摻 雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]．c≧5.5(μm-1 )之關係。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載之液晶顯示裝置，其中前述n種對掌性摻雜物之濃度c及前述n種對掌性摻雜物之扭力[HTP]，滿足[HTP]．c≧6.0(μm-1 )之關係。
  14. 如申請專利範圍第12項所記載之液晶顯示裝置，其中前述n種對掌性摻雜物之各濃度ci (i為1~n之自然數)，低於前述n種對掌性摻雜物之各飽和溶解度si 。
  15. 如申請專利範圍第12項所記載之液晶顯示裝置，其中前述n種對掌性摻雜物之其中之一或複數種對掌性摻雜物之各濃度ci (i為1~n之自然數)、及前述一或複數種對掌性摻雜物之各對掌性摻雜物之扭力[HTP]i 為[HTP]i ．ci <5.5(μm-1 )。
  16. 如申請專利範圍第12項所記載之液晶顯示裝置，其中前述n種對掌性摻雜物，含有互相相同扭轉方向之2種類對掌性摻雜物。
  17. 如申請專利範圍第12項所記載之液晶顯示裝置，其中正交偏光鏡下之前述液晶層的黑顯示透射率，於400 nm以上、750nm以下之波長域為0.05%以下。
  18. 如申請專利範圍第12項所記載之液晶顯示裝置，其中正交偏光鏡下之前述液晶層的黑顯示透射率，於400nm以上、750nm以下之波長域為0.03%以下。
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