TWI428431B - A liquid crystal display element and a liquid crystal display device - Google Patents

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Description

液晶顯示元件及液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示元件及具備其之液晶顯示裝置。
近年來，由於藉由驅動液晶顯示元件而進行影像顯示之液晶顯示裝置，具有薄型、輕量且消耗電力小之特徵，因此廣泛用於電視機或監視器等圖像顯示裝置，或數位攝影機、行動電話等資訊終端等。於上述液晶顯示裝置中，作為液晶顯示元件之液晶顯示方式，已知有使用向列型液晶之扭轉向列型(TN；Twisted Nematic)模式、垂直配向(VA；Vertical Alignment)模式、橫向電場(IPS；In Plane Switching)模式、或邊緣電場切換(FFS；Fringe Field Switching)模式(參照專利文獻1。)。又，此外，亦已知有使用鐵電性液晶或反鐵電性液晶之顯示模式等。
圖5表示普通VA模式之液晶顯示元件之剖面構成。於該液晶顯示元件中，驅動基板200與對向基板300之間密封有液晶層500，液晶層500中含有液晶分子500A。於驅動基板200與對向基板300之各對向面上，設置有電極202、302，及互不對向之線狀突起410，以及覆蓋彼等之配向膜400。該VA模式中，於未施加電壓之狀態下，液晶分子500A大致垂直配向於配向膜400之面。由此，液晶分子500A呈現如下姿勢：於線狀突起410周圍之區域內，稍微傾斜於驅動基板200及對向基板300之表面(即，賦予傾斜角)，另一 方面，於除此以外之區域內，大致垂直於驅動基板200及對向基板300之表面。若對該狀態之液晶層500施加電壓，則以呈現如下姿勢之方式進行響應：線狀突起410周圍之液晶分子500A之傾斜依序傳播至其他液晶分子500A，彼等液晶分子500A大致水平倒向驅動基板200及對向基板300之表面。藉此，調變所入射之光。其原因在於：VA模式之液晶分子具有負介電各向異性、即分子之長軸方向的介電常數小於短軸方向之性質。
然而，存在如下問題：於垂直配向於驅動基板200及對向基板300之表面之液晶分子500A，對電壓之施加作出響應而傾倒之速度與線狀突起410周圍之液晶分子500A傾倒之速度間產生差異，從而電壓施加時液晶分子500A總體響應速度變慢。尤其是，自黑色向中間色之灰階變化中，因所施加之電壓的變化量小，故響應速度變得更慢。又，藉由縮短線狀突起410間之距離，可提高響應速度，但由於線狀突起410之上部無助於液晶顯示元件之透射率，因此若突起所占之比例增加，則存在透射率下降且損害顯示特性之問題。
因此，於專利文獻2中提出有一種技術，其係如上所述之VA模式中，利用高分子材料，使液晶分子自基板法線稍微傾斜並保持，藉此賦予傾斜角。具體而言，係一種藉由如下方式而形成之技術：將添加具有光聚合性之單體所組成之液晶層密封於基板間後，於施加電壓而賦予液晶分子以傾斜角之狀態下，進行曝光而使單體聚合。由此，於 未施加電壓之狀態下，可預先規定液晶分子傾倒之方向，故可提高響應速度。
[專利文獻1]日本專利特開平06－160878號公報 [專利文獻2]日本專利特開2002－357830號公報
然而，於上述專利文獻2之構成中，使單體完全聚合並不容易，只要殘留些許未反應之單體，便存在液晶材料之電壓保持性惡化，損害顯示特性之虞。
本發明係鑒於該問題點而成者，其目的在於提供一種可維持良好的顯示特性並且提高響應特性之液晶顯示元件及具備其之液晶顯示裝置。
本發明之第一液晶顯示元件，具有對向配置之一對基板、設置於該一對基板間之電極及液晶層，液晶層係由含有表現向列型液晶相之液晶分子、及賦予該液晶分子以傾斜角之分子的液晶材料構成。其中，所謂傾斜角，意指液晶分子相對於配向方向之傾斜角度。即，所謂賦予液晶分子以傾斜角，意指改變該液晶分子相對於配向方向之傾斜角度。
本發明之第二液晶顯示元件，具有對向配置之一對基板、設置於該一對基板間之電極及液晶層，液晶層係由含有表現向列型液晶相之液晶分子、及具有偶極矩之化1所示之彎曲型分子的液晶材料構成，液晶材料係順電體。
(A係2價基團。W1及W2係1價基團，分別可相同亦可不同。其中，W1－A－W2之鍵角可未滿180°。其中，所謂W1－A－W2之鍵角係指由W1－A鍵及W2－A鍵所形成之角度，所謂該鍵角可未滿180°係指時間平均之鍵角未滿180°。)
本發明之液晶顯示裝置，具備具有對向配置之一對基板、設置於該一對基板間之電極及液晶層的液晶顯示元件，液晶層係由含有表現向列型液晶相之液晶分子、及賦予該液晶分子以傾斜角之分子的液晶材料構成。
於本發明之第一及第二液晶顯示元件及液晶顯示裝置中，液晶層含有賦予液晶分子以傾斜角之分子，或具有偶極矩之化1所示之彎曲型分子，藉此不會損害透射率及液晶分子之電壓保持性，並賦予液晶分子以傾斜角。
根據本發明之第一及第二液晶顯示元件及液晶顯示裝置，因液晶層含有賦予液晶分子以傾斜角之分子，或具有偶極矩之化1所示之彎曲型分子，故可賦予液晶分子以傾斜角，並可維持良好的顯示特性且提高響應特性。
以下，參照圖式對本發明之實施形態加以詳細說明。
[第一實施形態]
圖1係本發明之第一實施形態之液晶顯示裝置中所搭載 的液晶顯示元件之剖面模式圖，圖1(A)表示未施加驅動電壓之狀態，圖1(B)表示施加驅動電壓之狀態。該液晶顯示元件之顯示模式係所謂的垂直配向(VA)模式。
該液晶顯示元件，例如，如圖1所示具備：於相互對向配置之一對偏光板10之間，經相互對向配置之像素電極基板20及透明電極基板30，以覆蓋像素電極基板20及透明電極基板30之各相互對向面之方式設置之配向膜40，介隔配向膜40封入至像素電極基板20與透明電極基板30間之液晶層50。即，該液晶顯示元件具有如下構成：於一對偏光板10之間設置有像素電極基板20及透明電極基板30，於像素電極基板20與透明電極基板30之間，以被配向膜40夾持之方式設置有液晶層50。本實施形態之液晶顯示元件係所謂的透射型液晶顯示元件。
偏光板10係具有對入射光透射特定偏光成分之功能的光學部件，並係控制光之振動方向者。
像素電極基板20具有如下構成：於形成有含有驅動元件之驅動電路的透明基板21之一面上，設置有像素電極22。透明基板21例如由玻璃或塑膠等透明(透光性)材料構成。
像素電極22係用以對液晶層50施加電壓之一側電極。又，像素電極22例如存在多個，並形成矩陣狀之排列圖案。即，各像素電極22可獨立個別地供給電位。像素電極22係例如具有透光性之透明電極，例如由氧化銦錫(ITO；Indium Tin Oxide)等透明電極材料構成。
透明電極基板30具有如下構成：於透明基板31上，設置 有例如紅(R)、綠(G)、藍(B)之濾光片被設置成條狀之彩色濾光片(未圖示)，以及跨於有效顯示區域之大致整面的條狀透明電極32。
透明基板31例如由玻璃或塑膠等透明(透光性)材料構成。透明電極32係用以對液晶層50施加電壓之另一側電極，例如由氧化銦錫等透明電極材料構成。
配向膜40係使液晶層50中所含之液晶分子50A配向成特定配向狀態者。該配向膜40係如上所述，覆蓋像素電極基板20及透明電極基板30之各內側面，即鄰接於液晶層50之側的面。更具體而言，配向膜40係覆蓋像素電極基板20中之像素電極22及其周邊基板11，並覆蓋透明電極基板30中之透明電極32。配向膜40係例如由聚醯亞胺等有機材料構成，並使液晶分子50A相對於基板面而成垂直方向配向的垂直配向膜。進而可對配向膜40實施摩擦等限制配向方向之處理。
液晶層50係由含有具有負介電各向異性並且表現向列型液晶相之液晶分子50A、及賦予該液晶分子50A以傾斜角之分子50B的液晶材料構成。於該液晶層50中，如圖1(A)所示，於未施加驅動電壓之狀態下，液晶分子50A呈現大致垂直於像素電極基板20及透明電極基板30之表面的姿勢，但由於含有分子50B，故賦予分子50B周圍之液晶分子50A以傾斜角。藉此，與未賦予液晶分子以傾斜角之情形相比，可縮短響應時間。由此，藉由含有賦予傾斜角之分子50B，可提高響應速度，並獲得優異之響應特性。
液晶材料較好的是不具有自發極化(自發極化實質上為0)。其原因在於：若具有自發極化，則液晶材料之配向易被擾亂，切換性易於下降。以下，具體加以說明。若具有自發極化，則於液晶層內形成自電場，從而使存在於液晶材料中之離子移動至液晶層內以中和該自電場，藉此存在於液晶層與基板間之絕緣層(配向膜等)上聚集有電荷。若於該狀態下施加驅動電壓進行切換，則隨著液晶材料之配向方向之變化，產生極化(之方向)之反轉，聚集於絕緣層之電荷之電容被分割到液晶材料與絕緣層中。因此，若返回至未施加驅動電壓之狀態，則於液晶層中會誘發逆方向之電場(以下，稱作逆電場)。該逆電場係根據由液晶層與絕緣層之並列電路所決定之時間常數而衰減，成為擾亂液晶材料之配向，易於降低切換性之原因。因該逆電場與液晶材料之自發極化之大小成比例，故若自發極化為0，則因逆電場而導致之液晶材料之配向擾亂不會產生，因而不會損害切換性。再者，作為測定自發極化之方法，存在利用熱電性之方法，或利用D－E遲滯之方法，或觀測極化反轉電流之方法等。
所謂具有自發極化者，係指例如即便於未施加電場之狀態下，分子之永久偶極矩亦一致，或者各原子或離子亦自對稱性平衡位置偏離，藉此而具有宏觀極化之物質。作為具有自發極化且表現液晶相之物質，例如可列舉鐵電性液晶(表現液晶相之鐵電體)或次鐵電性液晶(表現液晶相之次鐵電體)。所謂鐵電體，係指具有自發極化者中，可藉由 來自外部之電場，而使極化方向反轉者。所謂次鐵電體，係指構成自身之分子之偶極排列成相互相對的方向(排列成抵消相互之矩之方向)，但因順方向之偶極矩大小不同於逆方向之偶極矩大小，故具有宏觀極化者。如已述，該等鐵電性液晶或次鐵電性液晶，因擔心切換性下降，故不期望用作構成液晶層50之液晶材料。
另一方面，所謂不具有自發極化者，係指例如將其本身(物質)視作分子之集合體之情形時，即便彼等分子具有偶極矩，彼等亦朝向相互無規則之方向，並整體相抵(抵消)，而不具有宏觀極化者。或者，係指將該物質視作原子或分子等排列而成之固體之情形時，各原子或分子或者構成彼等之離子等位於對稱性平衡位置，而不具有極化者。作為不具有上述自發極化之物質，例如可列舉順電體。順電體係偶極方向與特定方向不一致，且雜亂排列偶極之(合計之偶極矩為0)介電體。
再者，與次鐵電體相同地，作為分子偶極排列成相互相對之方向的介電體，有反鐵電體。該反鐵電體係因順方向之偶極矩大小相等於逆方向之偶極矩大小，故不具有自發極化，但施加特定臨限值以上之電壓而產生電場之情形時，全部偶極朝向電場方向，因此表現鐵電相(產生自反鐵電相向鐵電相之相變)。採用上述反鐵電體作為液晶材料，進行強制性相變而使用之情形時，存在因伴隨條狀區域沿著液晶層之面內方向條狀生長，而導致對比度不良之虞。因此，雖然反鐵電性液晶(表現液晶相之反鐵電體)不 具有自發極化，但不適合用作液晶層50中所使用之液晶材料。
液晶分子50A，如已述具有負介電各向異性，因此可獲得高開口率，並且可獲得優異之響應特性。再者，介電各向異性(△ε)係根據△ε＝ε1－ε2而求出。所謂ε1係指液晶分子之長軸方向之介電常數，所謂ε2係指液晶分子之短軸方向之介電常數。該介電常數ε可根據ε＝Cpd/S(Cp表示液晶之靜電電容。d表示液晶層之厚度。S表示2片基板電極之重疊部分之面積。)而求出。
分子50B係具有偶極矩者，較理想的是表現層列型液晶相或向列型液晶相等液晶相者，尤其是為了提高與液晶分子50A之相溶性，較好的是表現向列型液晶相者。
液晶材料中之分子50B之含量，較好的是0.5重量%以上且未滿50重量%。其原因在於：若為0.5重量%以上，則易於獲得充分之效果。又，其原因在於：若為未滿50重量%，則可獲得良好之透射率，即便於分子50B表現液晶相之情形時，亦無液晶層50之液晶材料產生自發極化之虞。
作為分子50B，例如可使用化2所示之彎曲型分子。
(A係2價基團。W1及W2係1價基團，分別可相同亦可不同。其中，W1－A－W2之鍵角可未滿180°。)
由於該彎曲型分子可取得彎曲結構，因此易於對位於該 彎曲型分子周圍之液晶分子50A，賦予傾斜角。再者，彎曲型分子之W1－A－W2之鍵角，較好的是可為90°以上，尤其好的是可為120°以上且未滿155°。
作為化2所示之A，例如可列舉化3所示之2價基團等。
(X係氫基(－H)、氯基(－Cl)、溴基(－Br)、氟基(－F)、硝基(－NO2 )或氰基(－CN)。n係1以上之整數。)
又，化2所示之W1及W2中之至少一個，可為化4所示之基團，作為該化4所示之B，例如可列舉化5所示之基團等，作為化4所示之R1，例如可列舉化6所示之基團等。
(B係具有環狀結構之2價基團。R1係由自碳(C)、氫(H)、氧(O)及氮(N)所組成之群中所選擇的元素所構成之2價基團。n係1以上之整數。其中，n為2以上之情形時，B及R1分別可相同亦可不同。R2係碳數為1以上且20以下之烷基或烷氧基。)
(X係氫基(－H)、氯基(－Cl)、溴基(－Br)、氟基(－F)、硝基(－NO2 )或氰基(－CN)。)
作為上述彎曲型分子之一例，可列舉化7或化8所示之化合物等。
再者，若為化2所示之彎曲型分子，則不言而喻並不限定於化7及化8所示之化合物。又，若為賦予液晶分子50A以傾斜角之分子，則亦同樣不限定於化2所示之彎曲型分子。
繼而，參照圖2，對具備上述液晶顯示元件之液晶顯示裝置之構成加以說明。圖2表示具備圖1所示之液晶顯示元件之液晶顯示裝置的電路構成。
液晶顯示裝置，例如，如圖2所示，含有如下部分而構成：顯示區域60、設置於顯示區域60內之多個像素G，設置於該顯示區域60周圍之源極驅動器61及閘極驅動器62，控制源極驅動器61及閘極驅動器62之時序控制器63，以及 對源極驅動器61及閘極驅動器62供給電力之電源電路64。
顯示區域60係顯示影像之區域，係藉由多個像素G排列成矩陣狀，而構成為可顯示影像之區域。再者，圖2中，除了表示含有多個像素G之顯示區域60以外，另擴大表示對應於四個像素G之區域。
於該顯示區域60中，列方向上排列有多個源極線71，並且行方向上排列有多個閘極線72，於彼等源極線71及閘極線72相互交叉之位置上分別配置有像素G。各像素G含有像素電極22及液晶層50，並含有電晶體121及電容器122而構成。於各電晶體121中，源電極連接於源極線71，閘電極連接於閘極線72，汲電極連接於電容器122及像素電極22。各源極線71連接於源極驅動器61，可自該源極驅動器61供給圖像信號，並且各閘極線72連接於閘極驅動器62，可自該閘極驅動器62依序供給掃描信號。
源極驅動器61及閘極驅動器62，自多個像素G中選擇特定像素G。
時序控制器63，例如將圖像信號(例如，對應於紅、綠、藍之RGB之各影像信號)，及用以控制源極驅動器61之動作的源極驅動器控制信號輸出至源極驅動器61。又，時序控制器63，例如將用以控制閘極驅動器62之動作的閘極驅動器控制信號輸出至閘極驅動器62。作為源極驅動器控制信號，例如可列舉水平同步信號、開始脈衝信號或者源極驅動器用時脈信號等。作為閘極驅動器控制信號，例如可列舉垂直同步信號或閘極驅動器用時脈信號等。
繼而，參照圖1及圖2，對液晶顯示裝置之動作加以說明。
於該液晶顯示裝置中，根據下述要領對像素電極22與透明電極32之間施加驅動電壓，藉此顯示影像。具體而言，源極驅動器61根據來自時序控制器63之源極驅動器控制信號之輸入，又基於自時序控制器63輸入之圖像信號，對特定源極線71供給個別圖像信號，並且閘極驅動器62根據來自時序控制器63之閘極驅動器控制信號之輸入，以特定時序對閘極線72依序供給掃描信號。藉此，選擇位於供給圖像信號之源極線71與供給掃描信號之閘極線72之交叉點的像素G，並對該像素G施加驅動電壓。
被選擇之像素G中，若施加驅動電壓，則液晶層50中所含之液晶分子50A之配向狀態，對應於像素電極22與透明電極32間之電位差，而自圖1(A)變化為圖1(B)所示之狀態。具體而言，於液晶層50中，自圖1(A)所示之驅動電壓施加前之狀態，藉由施加驅動電壓，而使因位於分子50B周圍而被賦予傾斜角之液晶分子50A倒向自身傾斜方向，且，該動作傳播至其他液晶分子50A。其結果，如圖1(B)所示，大部分液晶分子50A以呈現出大致水平(平行)於像素電極基板20及透明電極基板30的姿勢之方式進行響應。藉此，液晶層50之光學特性產生變化，入射至液晶顯示元件之入射光成為經調變之射出光，基於該射出光顯現灰階，藉此顯示影像。再者，分子50B表現液晶相之情形時，如圖1(B)所示，分子50B自發呈現沿著像素電極基板 20及透明電極基板30之表面延伸之姿勢。其中，即便分子50B不表現液晶相之情形時，分子50B亦會隨著液晶分子50A之姿勢的變化，而呈現出沿著像素電極基板20及透明電極基板30之表面延伸的姿勢。
如此，根據本實施形態之液晶顯示元件及液晶顯示裝置，藉由使液晶層50含有分子50B，而於施加驅動電壓前之階段(預先)賦予液晶分子50A以傾斜角，因此與不含有上述分子50B之情形相比，響應特性(響應速度)提高。進而，不會產生如下問題：於電極表面等設置線狀突起時所擔心之透射率下降，或者藉由使單體聚合而得之高分子材料賦予傾斜角時所擔心之液晶材料的電壓保持性惡化等。由此，亦可維持良好之顯示特性。此外，與設置線狀突起或者於施加電壓之狀態下使單體聚合之情形相比，亦可簡化製造步驟。
又，根據本實施形態，若使用幾乎不具有自發極化，尤其是自發極化實質上為0之順電性液晶來作為液晶材料，則與使用具有自發極化之鐵電性液晶等之情形相比，可獲得更好之切換性，有利於提高響應特性。進而，藉由將液晶材料中之分子50B之含量設為0.5重量%以上且未滿50重量%之範圍內，則預料可確保更好之顯示特性，並進一步提高響應特性。
又，使用表現液晶相者中之表現向列型液晶相或層列型液晶相者來作為分子50B，藉此可增加與液晶分子50A之相溶性，因此對提高響應特性及維持顯示特性較有效。
再者，於上述第一實施形態中，對VA模式進行說明，該VA模式係使用具有負介電各向異性之液晶分子來作為液晶層50中所含之液晶分子50A，但不言而喻的是即便對於使用具有正介電各向異性之液晶分子之液晶顯示元件，亦可藉由使液晶層50含有賦予傾斜角之分子50B，而獲得相同之作用、效果。
繼而，說明本發明之其他實施形態(第二實施形態)，對與第一實施形態共用之構成要素，附上相同符號而省略說明。又，與第一實施形態相同之作用及效果亦作適當省略。
[第二實施形態]
圖3係作為第二實施形態之液晶顯示裝置所搭載之液晶顯示元件的剖面模式圖，圖4係圖3之平面模式圖。圖3(A)及圖4(A)表示未施加驅動電壓之狀態，圖3(B)及圖4(B)表示施加驅動電壓之狀態。圖3及圖4所示之液晶顯示元件之顯示模式係所謂的橫向電場(IPS)模式。該液晶顯示元件，例如，如圖3所示具有如下構成：於相互對向配置之一對偏光板10之間，具備相互對向配置之電極基板80及透明基板90，於電極基板80設置有像素電極82及透明電極83。再者，圖4中，為了簡化，省略圖3所示之各基板之具體構成。
電極基板80具有如下構成：於形成有含有驅動元件之驅動電路的透明基板81之一面上，以特定間隔平行配置有像素電極82及透明電極83。透明基板81例如由玻璃或塑膠等 透明(透光性)材料構成。
像素電極82及透明電極83係用以對液晶層50施加電壓之電極。像素電極82及透明電極83係例如具有透光性之透明電極，由氧化銦錫等透明電極材料構成。
透明基板90設置有例如紅(R)、綠(G)、藍(B)之濾光片配置成條狀之彩色濾光片(未圖示)，由玻璃或塑膠等透明(透光性)材料構成。
配向膜100係使液晶層110中所含之液晶分子110A配向成特定配向狀態者。該配向膜100覆蓋電極基板80及透明基板90之各內側面，即鄰接於液晶層110之側的面。進而可對配向膜100實施摩擦等限制配向方向之處理。
液晶層110係由含有具有正介電各向異性且表現向列型液晶相之液晶分子110A，及賦予該液晶分子110A以傾斜角之分子110B的液晶材料構成。於該液晶層110中，如圖3(A)及圖4(A)所示，於未施加驅動電壓之狀態下，液晶分子110A呈現出傾斜(45°左右)於像素電極82及透明電極83，並大致水平於電極基板80及透明基板90之表面的姿勢，但由於含有分子110B，從而賦予分子110B周圍之液晶分子110A以傾斜角。藉此，與未賦予液晶分子以傾斜角之情形相比，可縮短響應時間。由此，藉由含有分子110B，可提高響應速度，並獲得優異之響應特性。
液晶材料與第一實施形態同樣，較好的是幾乎不具有自發極化，較好的是實質上為0。又，液晶材料較好的是順電體。賦予傾斜角之分子110B之構成與第一實施形態相 同。
具備該液晶顯示元件之液晶顯示裝置之電路構成，與第一實施形態相同。
於該液晶顯示元件中，若施加驅動電壓，則液晶層110中所含之液晶分子110A之配向狀態，對應於像素電極82與透明電極83間之電位差，自圖3(A)及圖4(A)變化為圖3(B)及圖4(B)所示之狀態。具體而言，於液晶層110中，自圖3(A)及圖4(A)所示之驅動電壓施加前之狀態，藉由施加驅動電壓，而使因位於分子110B周圍而被賦予傾斜角之液晶分子110A向自身傾斜方向旋轉，且，該動作傳播至其他液晶分子110A。其結果，如圖3(B)及圖4(B)所示，大部分液晶分子110A以呈現出大致正交於像素電極82及透明電極83，並大致水平於電極基板80及透明基板90之表面的姿勢之方式進行響應。再者，位於像素電極80及透明電極90上之液晶分子110A，即便於施加驅動電壓之情形時，亦幾乎不進行動作。又，於分子110B表現液晶相之情形時，如圖3(B)及圖4(B)所示，分子110B自發呈現出大致正交於像素電極82及透明電極83，並沿著電極基板80及透明基板90之表面延伸的姿勢。其中，即便於分子110B不表現液晶相之情形時，分子110B亦會隨著液晶分子110A之姿勢的變化，而呈現出大致正交於像素電極82及透明電極83，並沿著電極基板80及透明基板90之表面延伸的姿勢。
根據本實施形態之液晶顯示元件及液晶顯示裝置，藉由使液晶層110含有分子110B，而於施加驅動電壓前之階段 (預先)賦予液晶分子110A以傾斜角，因此與不含有上述分子110B之情形相比，可提高響應特性。由此，亦可維持良好之顯示特性。
再者，於上述第二實施形態中，對IPS模式進行說明，該IPS模式係使用具有正介電各向異性之液晶分子，來作為液晶層110中所含之表現向列型液晶相之液晶分子110A，但不言而喻的是即便於使用具有負介電各向異性之液晶分子之情形時，亦可藉由含有賦予傾斜角之分子110B，而獲得相同之作用、效果。
[實施例]
繼而，對本發明有關之實施例加以說明。
(實施例1)
根據以下順序製作圖1所示之第一實施形態之液晶顯示元件(VA模式)。即，首先，準備於玻璃製透明基板21上設置有由ITO所形成之像素電極22的像素電極基板20，及於玻璃製透明基板31上設置有由ITO所形成之透明電極32的透明電極基板30。繼而，分別於像素電極基板20及透明電極基板30上形成配向膜40。繼而，以使配向膜40彼此對向之方式，使像素電極基板20及透明電極基板30相互對向後，以使彼等基板間之單元間隙為4 μm之方式，介隔塑膠珠粒利用密封材料進行密封。繼而，將液晶材料封入至單元間隙，該液晶材料含有作為具有負介電各向異性並表現向列型液晶相之液晶分子50A的MLC－7026(默克(merck)公司製造)，作為賦予傾斜角之分子50B的化7(1)所示之化合 物。此時，設定液晶材料中之化7(1)所示之化合物的含量為1重量%。最後，將偏光板10，以其吸收軸正交之方式貼附於透明基板21、31之外側，即介隔透明基板21或透明基板31而與形成配向膜40之面對向之位置。藉此，製作透射型液晶顯示元件。
(比較例1)
除了液晶材料中不含有化7(1)所示之化合物之方面以外，經由與實施例1相同之順序。
對上述實施例1及比較例1，調查響應特性。至於響應特性，係於室溫下，對自驅動電壓未施加狀態開始，直至施加臨限值以上之驅動電壓時之液晶分子傾斜結束為止之時間(響應時間)進行測定。
測定響應時間之結果，實施例1中為33毫秒，比較例1中為40毫秒。即，可確認，於VA模式之液晶顯示元件中，藉由使液晶層50含有對具有負介電各向異性之液晶分子50A賦予傾斜角之分子50B(化2所示之彎曲型分子)，而可提高響應特性。又，因化7(1)所示之化合物表現液晶相且表現層列型液晶相，故可確認，作為賦予傾斜角之分子，較好的是表現液晶相者，就與液晶分子50A之相溶性之觀點而言，較好的是表現向列型液晶相者。再者，上述液晶材料之自發極化為0，不言而喻係順電體。進而，化7(1)所示之化合物的相當於化2所示之W1－A－W2之鍵角的鍵角，可為90°以上且未滿180°之範圍內，進而可為120°以上且155°以下之範圍內，因此確認上述鍵角之範圍為適當範 圍。
(實施例2)
繼而，根據以下順序製作圖3及圖4所示之第二實施形態之液晶顯示元件(IPS模式)。即，首先，準備於玻璃製透明基板81之一面上設置有由ITO所形成之像素電極82、及由ITO所形成之透明電極83的電極基板80，以及玻璃製透明基板90。繼而，分別於電極基板80及透明基板90上形成配向膜100。繼而，以使配向膜100彼此對向之方式，使電極基板80及透明基板90相互對向後，以使彼等基板間之單元間隙為4 μm之方式，介隔塑膠珠粒利用密封材料進行密封。繼而，將液晶材料封入至單元間隙，該液晶材料含有作為具有正介電各向異性並表現向列型液晶相之液晶分子110A的MLC－15900(默克公司製造)，作為賦予傾斜角之分子110B的化7(1)所示之化合物。此時，設定液晶材料中之化7(1)所示之化合物的含量為1重量%。最後，將偏光板10，以其吸收軸正交之方式貼附於透明基板81、90之外側，即介隔透明基板81或透明基板90而與形成配向膜100之面對向之位置。藉此，製作透射型液晶顯示元件。
(比較例2)
除了液晶材料中不含有化7(1)所示之化合物之方面以外，經由與實施例2相同之順序。
以與上述實施例1及比較例1相同之方式，對實施例2及比較例2調查響應特性。
測定響應時間之結果，實施例2中為43毫秒，比較例2中 為52毫秒。即，可確認，於IPS模式之液晶顯示元件中，藉由使液晶層110含有對具有正介電各向異性之液晶分子110A賦予傾斜角之分子110B(化2所示之彎曲型分子)，而可提高響應特性。因化7(1)所示之化合物表現液晶相且表現層列型液晶相，故可確認，作為賦予傾斜角之分子，較好的是表現液晶相者，就與液晶分子110A之相溶性之觀點而言，較好的是表現向列型液晶相者。再者，上述液晶材料之自發極化為0，不言而喻係順電體。進而，化7(1)所示之化合物的相當於化2所示之W1－A－W2之鍵角的鍵角，可為90°以上且未滿180°之範圍內，進而可為120°以上且155°以下之範圍內，因此可明確上述鍵角之範圍為適當範圍。
又，根據實施例1、2及比較例1、2之結果，可確認不論液晶材料中所含之液晶分子之介電各向異性為正或負，只要液晶材料中含有賦予該液晶分子以傾斜角之分子，即可提高響應特性。其中，VA模式之液晶顯示元件與IPS模式之液晶顯示元件相比，響應時間較短，因此確認可獲得更高效果。
以上，列舉幾個實施形態及實施例，對本發明之液晶顯示元件及搭載其之液晶顯示裝置進行說明，但本發明並不限定於上述實施形態及實施例中所說明之態樣。
具體而言，例如於上述實施形態及實施例中，製成VA模式及IPS模式之液晶顯示元件，但本發明未必限定於此，亦可製成TN模式或FFS模式等之液晶顯示元件。
又，於上述實施形態及實施例中，對透射型液晶顯示元 件及搭載其之液晶顯示裝置進行說明，但本發明未必限定於此，例如亦可製成反射型者。製成反射型之情形時，像素電極由鋁等具有光反射性之電極材料構成。
10‧‧‧偏光板
20‧‧‧像素電極基板
21、31、81、90‧‧‧透明基板
22、82‧‧‧像素電極
30‧‧‧透明電極基板
32、83‧‧‧透明電極
40、100‧‧‧配向膜
50、110‧‧‧液晶層
50A、110A‧‧‧液晶分子
50B、110B‧‧‧分子
60‧‧‧顯示區域
61‧‧‧源極驅動器
62‧‧‧閘極驅動器
63‧‧‧時序控制器
64‧‧‧電源電路
71‧‧‧源極線
72‧‧‧閘極線
圖1(A)、(B)係表示本發明之第一實施形態之液晶顯示裝置所搭載的液晶顯示元件之構成之剖面圖。
圖2係表示搭載有圖1所示之液晶顯示元件之液晶顯示裝置的電路構成之圖。
圖3(A)、(B)係表示本發明之第二實施形態之液晶顯示裝置所搭載的液晶顯示元件之構成之剖面圖。
圖4(A)、(B)係表示圖3所示之液晶顯示元件之平面構成之圖。
圖5係用以說明先前之液晶顯示元件之剖面圖。
10‧‧‧偏光板
20‧‧‧像素電極基板
21、31‧‧‧透明基板
22‧‧‧像素電極
30‧‧‧透明電極基板
32‧‧‧透明電極
40‧‧‧配向膜
50‧‧‧液晶層
50A‧‧‧液晶分子
50B‧‧‧分子

Claims (16)

  1. 一種液晶顯示元件，其特徵在於：具有對向配置之一對基板、設置於上述一對基板間之電極及液晶層，上述液晶層係由含有表現向列型液晶相之液晶分子，及賦予該液晶分子傾斜角之化1所示之彎曲型分子的液晶材料構成， (A係2價基團，W1及W2係1價基團，其中，W1-A-W2之鍵角為未滿180°)。
  2. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述液晶材料之自發極化為0。
  3. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述液晶材料表現液晶相，且係順電體。
  4. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述賦予傾斜角之分子表現液晶相。
  5. 如請求項4之液晶顯示元件，其中上述賦予傾斜角之分子表現向列型液晶相。
  6. 如請求項4之液晶顯示元件，其中上述賦予傾斜角之分子表現層列型液晶相。
  7. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述液晶分子具有負介電各向異性。
  8. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述電極分別形成於 上述一對基板上。
  9. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述液晶分子具有正介電各向異性。
  10. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述電極形成於上述一對基板之任一片上，且產生具有平行於上述基板表面之成分的橫向電場。
  11. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述化1所示之彎曲型分子之W1-A-W2之鍵角為90°以上。
  12. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述化1所示之彎曲型分子之W1-A-W2之鍵角為120°以上且155°以下。
  13. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述賦予傾斜角之分子於上述液晶材料中之含量為0.5重量%以上且未滿50重量%。
  14. 如請求項1之液晶顯示元件，其中上述化1所示之W1及W2中之至少一個係化2所示之基團， (B係具有環狀結構之2價基團，R1係由自碳(C)、氫(H)、氧(O)及氮(N)所組成之群中所選擇的元素所構成之2價基團，n係1以上之整數，R2係碳數為1以上且20以下之烷基或烷氧基)。
  15. 一種液晶顯示元件，其特徵在於：具有對向配置之一對 基板、設置於上述一對基板間之電極及液晶層，上述液晶層係由含有表現向列型液晶相之液晶分子、及具有偶極矩之化3所示之彎曲型分子的液晶材料構成，上述液晶材料係順電體， (A係2價基團，W1及W2係1價基團，其中，W1-A-W2之鍵角為未滿180°)。
  16. 一種液晶顯示裝置，其特徵在於：具備液晶顯示元件，該液晶顯示元件具有對向配置之一對基板、設置於上述一對基板間之電極及液晶層，上述液晶層係由含有表現向列型液晶相之液晶分子，及賦予該液晶分子傾斜角之化1所示之彎曲型分子的液晶材料構成， (A係2價基團，W1及W2係1價基團，其中，W1-A-W2之鍵角為未滿180°)。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009161631A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Sony Corp 液晶材料、液晶表示素子および液晶表示装置
KR101965167B1 (ko) * 2012-05-21 2019-04-03 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
WO2016017570A1 (ja) * 2014-07-28 2016-02-04 Dic株式会社 液晶表示素子
CN110286510B (zh) * 2019-07-10 2020-10-16 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种多信号hva模式液晶显示面板
CN116997635A (zh) * 2022-02-08 2023-11-03 京东方科技集团股份有限公司 液晶组合物及其制备方法、显示面板

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2940354B2 (ja) 1992-09-18 1999-08-25 株式会社日立製作所 液晶表示装置
JP3982146B2 (ja) 1999-03-26 2007-09-26 セイコーエプソン株式会社 液晶装置及びその製造方法並びにそれを用いた電子機器
JP2002023199A (ja) * 2000-07-07 2002-01-23 Fujitsu Ltd 液晶表示装置およびその製造方法
JP2002161277A (ja) 2000-11-28 2002-06-04 Rikogaku Shinkokai 液晶および液晶ディスプレイ
JP2002357839A (ja) 2001-05-31 2002-12-13 Miyota Kk 液晶電気光学装置の製造方法
US6924009B2 (en) * 2001-10-26 2005-08-02 Kent State University Electro-optical devices from banana-shaped liquid crystals
JP2005200500A (ja) 2004-01-14 2005-07-28 Seiko Epson Corp 液晶添加物、液晶組成物、液晶装置、投射型表示装置
JP4027939B2 (ja) * 2004-01-15 2007-12-26 シャープ株式会社 表示素子および表示装置
JP4260752B2 (ja) 2004-01-15 2009-04-30 シャープ株式会社 表示素子および表示装置

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