專利名稱：光學上具有各向同性性質(zhì)的液晶材料、使用了該液晶材料的液晶顯示面板以及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學上具有各向同性的液晶材料的構(gòu)成，尤其是 涉及一種使用了該液晶材料的液晶顯示面板以及液晶顯示裝置的構(gòu) 成。
背景技術(shù)：
近年來，由于液晶面板制造技術(shù)的進步，作為現(xiàn)有的陰極射線管 占據(jù)優(yōu)勢的電視機用顯示器，現(xiàn)在正在使用液晶顯示元件。目前，作
為液晶顯示元件，已知的是扭曲向列型(TN)顯示方式，但就該方式 而言，存在對比度及視場角特性、響應(yīng)特性提高的問題。特別是在電 視機用途方面，由于上述特性對于陰極射線管來說明顯較差，所以強 烈希望這些方面的改善。作為用于改善上述對比度和視場角特性的液 晶顯示元件的方式，例如已知的是平面轉(zhuǎn)換(橫電場)顯示方式(下 文稱作"IPS方式，，)及多疇垂直配向方式(下文稱作"VA方式")。 這些方式相比于TN方式，能夠大幅度地改善視場角和對比度。
但是，在IPS、 VA方式中，液晶層由于在光學性上是單軸性的介 質(zhì)，所以照原樣使用的話就會在透射率上產(chǎn)生視場角的依賴性。再者， 如下述非專利文獻1所述，向列液晶材料顯示出由分子的熱振動引起 的光散射。在IPS、 VA方式中，由于不施加電壓時顯示黑，所以即使 是黑顯示，在原理上也不能避免因該光散射引起的光漏泄進而引起的 對比度的下降。這些這樣的光學各向異性及光散射的課題是使用了向 列液晶材料的顯示器件固有的問題。
對此，近年來已知的有在光學的三維或者二維上具有各向同性的 液晶(下文稱作"各向同性液晶")的材料。該各向同性液晶，在對
液晶層不施加電壓時，液晶分子的排列在光學的三維或二維方向是各 向同性的，具有通過施加電壓在施加電壓方向感應(yīng)雙折射性的性質(zhì)。 近年來見諸報告的各向同性液晶的材料，其中作為在三維方向具有各 向同性的材料，有近晶藍相、膽齒型藍相。而作為在二維方向具有各
向同性的材料，有彎曲剛性核(bent-core)構(gòu)造。彎曲剛性核構(gòu)造是 相對于基板將液晶化合物進行了垂直定向的構(gòu)造，在不施加電壓時， 在液晶層的面內(nèi)具有各向同性。除此之外，已知有立方相、近晶Q相、 膠束離子相、反束態(tài)離子相、或者海綿相等。
下述非專利文獻2、非專利文獻3中，對現(xiàn)有溫度范圍非常窄， 難以對器件實用的藍色相的溫度范圍擴大進行了記載。另外，下述非 專利文獻4中，對彎曲剛性核構(gòu)造的光學雙軸性等各向同性液晶材料 及其性質(zhì)進行了記栽。另外，下述非專利文獻5、非專利文獻6中， 對使用了各向同性液晶的顯示器件進行了記載，下述非專利文獻7中， 對各向同性液晶所必需的電場強度進行了記載。
再者，在下述專利文獻l中對使用了各向同性液晶的液晶面板的 具體的電極構(gòu)造進行了公開。
專利文獻l:特開2006 —3840號公報
非專利文獻l: W. H.de Jeu著，石井力、小林駿介譯液晶O物 理，90—94頁
非專利文獻2: Harry J.Coles、凈>f f々-、436巻，997—1000 頁，2005年
非專利文獻3:吉澤篤等，(〉'弋一大A、才7'、 7^!J7VI^;C、 少《義卜y — ) 、 15巻，3285 — 3290頁，2005年
非專利文獻4: Bharat R. Acharya等，《LIQUID CRYSTALS T0DAY》 VOL. 13， No. 1， 1 — 4, 2004年
非專利文獻5:菊池裕嗣，《7卜"《》義卜'、7^!J7Vl^;0〉， 17巻，96—98頁，2005年
非專利文獻6:竹添秀男等，《日本應(yīng)用物理學會志》，45巻， L282 — 284頁，2006年
非專利文獻7: M.Manai等，《74-力B》，368巻，168 — 178 頁，2005年
如上所述，對于各向同性液晶而言，雖然已經(jīng)公開其具有不同于 現(xiàn)有的液晶的性質(zhì)，但是對應(yīng)用了該液晶材料的器件的構(gòu)造還缺乏深 入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)用于以各向同性液晶作為器件有效地活 用的最佳的電極構(gòu)造、像素設(shè)計等。 本申請的發(fā)明例如如下實現(xiàn)。
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置的構(gòu)成，其具有第一基板、第二 基板、配備于所述第一基板和所述第二基板上的偏光板、配置于所述 第一基板和所述第二基板之間的液晶層、配備于所述第一基板的像素 電極和公共電極，所述液晶層具有通過施加電壓而從光學的各向同性 狀態(tài)產(chǎn)生各向異性的性質(zhì)，所述像素電極及所述公共電極之一梳齒狀 地形成，另一個平板狀地形成，利用所述像素電極和所述公共電極之 間產(chǎn)生的電位差給所述液晶層施加電場。另外，提供一種液晶顯示裝 置的構(gòu)成，所述第一基板具有矩陣狀配置的多個像素，對所述多個像 素的每一個都配置所述像素電極、所述公共電極以及薄膜晶體管。另 外，提供一種液晶顯示裝置的構(gòu)成，所述第一基板具有保護膜，所述 保護膜配置在所述第一基板上配置的電極中最接近所述液晶層的電極 和所述液晶層之間。另外，提供一種液晶顯示裝置的構(gòu)成，在所述第 一基板上配置表面膜，所述表面膜以與所述液晶層的面相接的方式配 置，所述表面膜具有400nm以下大小的周期性構(gòu)造。另外，提供一種 液晶顯示裝置的構(gòu)成，所述像素電極梳齒狀地形成，所述公共電極平 板狀地形成，在所述多個像素的每一個上，所述像素電極具有88度~ 92度方向的不同的兩個梳齒形狀。再有，提供一種液晶顯示裝置的構(gòu) 成，所述液晶層通過熱交聯(lián)反應(yīng)得到。
通過使用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)使用了各向同性液晶的高品質(zhì)的液晶
顯示面板以及液晶顯示裝置。


圖1是表示本發(fā)明的[器件的基本構(gòu)成]的圖。
圖2是表示本發(fā)明的[器件的基本構(gòu)成]的圖。
圖3是表示本發(fā)明的[保護膜的構(gòu)成]的圖。
圖4是表示本發(fā)明的[具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]的圖。
圖5是表示本發(fā)明的[具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]的圖。
圖6是表示本發(fā)明的[具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]的圖。
圖7是表示本發(fā)明的[具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]的圖。
圖8是表示本發(fā)明的[具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]的圖。
圖9是表示本發(fā)明的[具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]的圖。
圖IO是表示本發(fā)明的[具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]的圖。
圖ll是表示本發(fā)明的[電極形狀的構(gòu)成]的圖。
圖12是表示本發(fā)明的[電極形狀的構(gòu)成]的圖。
圖13是表示本發(fā)明的[電極形狀的構(gòu)成]的圖。
圖14是表示本發(fā)明的[電極形狀的構(gòu)成]的圖。
圖15是表示本發(fā)明的[電極形狀的構(gòu)成]的圖。
圖16是表示本發(fā)明的[多疇的構(gòu)成]的圖。
圖17是表示本發(fā)明的[多疇的構(gòu)成]的圖。
圖18是表示本發(fā)明的[多疇的構(gòu)成]的圖。
圖19是表示本發(fā)明的[多疇的構(gòu)成]的圖。
圖20是表示本發(fā)明的[多疇的構(gòu)成]的圖。
圖21是表示本發(fā)明的[多疇的構(gòu)成]的圖。
圖22是表示本發(fā)明的[多疇的構(gòu)成]的圖。
圖23是表示本發(fā)明的[液晶材料的構(gòu)成]的圖。
圖24是表示本發(fā)明的[液晶材料的構(gòu)成]的圖。
符號說明 PX:像素電極，CT:公共電極，CL:公共信號線，GL:柵極信號 線，TFT:薄膜晶體管，DL:圖像信號線，CF:濾色板，BM:黑矩陣， SUB1、 SUB2:基板，PL1、 PL2:偏光板，GI:絕緣膜，PAS1、 PAS2: 保護膜，EL:電場，LC:液晶層，SL:表面膜，M0:模型，DI:不良 部，UL:照射光，S:縫隙，UV:紫外線，P0:聚酰亞胺薄膜。
具體實施例方式
下面，依次說明適于各向同性液晶的構(gòu)成。 [器件的基本構(gòu)成〗
首先，說明使用了各向同性液晶時的基本器件構(gòu)造。 液晶顯示裝置是使配置于夾著液晶的基板上的像素電極和公共電 極之間產(chǎn)生電場，通過使該電場強度變化來控制液晶層的光學特性的 裝置。在此，各向同性液晶在不施加電壓時光學上是各向同性的，通 過施加電壓，在電壓施加方向感應(yīng)雙折射性。根據(jù)該性質(zhì)，為了控制 各向同性液晶的透射率，而必須將上下偏光板配置在正交偏光位置 (cross nicol )上，施加液晶面板的面內(nèi)方向(橫向)的電場。因此， 在使用了各向同性液晶的顯示面板中，可以說是基本上應(yīng)用了 IPS方 式的電極構(gòu)造。
其次，就現(xiàn)有的使用了 IPS方式的向列液晶而言，通過對液晶層 施加大約數(shù)伏特/um左右的電場強度，就可以顯示。另一方面，如上 述非專利文獻7所述，必須對各向同性液晶施加數(shù)十伏特/]Lim或數(shù)十 伏特/pm以上的強電場。因此，為了使用各向同性液晶進行良好的顯 示，就必須對普通的IPS方式的電極構(gòu)造進行改良，做成產(chǎn)生更強的 電場的元件構(gòu)造。
根據(jù)這種觀點，圖1、圖2表示適用于各向同性液晶的器件構(gòu)造。 圖1表示顯示元件內(nèi)的像素組的構(gòu)成中的一例。圖像信號線DL 的視頻信號通過由柵極信號線GL控制的薄膜晶體管TFT提供給像素電 極PX。在該像素電極PX和公共電極CT之間形成電場，并通過驅(qū)動液 晶層進行顯示。
圖2表示沿圖1中A-A，線的剖面圖。在具有濾色板CF的上側(cè) 基板SUB2上配置黑矩陣BM以阻止無謂的光泄漏。另外，濾色板CF 由于在橫向相鄰的像素彼此之間的顏色互不相同，所以分別為不同的 顏色。另一方面，下側(cè)基板SUB1在每個像素上具有形成于平板上的公 共電極CT。在公共電極CT上設(shè)置絕緣膜GIl，以對應(yīng)于各像素的公共 電極CT之間的方式設(shè)置圖像信號線DL。再在該圖像信號線上設(shè)置保 護膜PAS，并在其上配置像素電極PX。公共電極CT在作透明顯示用的 元件時由例如ITO那樣的透明電極形成，在作反射用途時，使用金屬 層。像素電極PX形成于保護膜PAS上，在作透射顯示用的元件時由例 如ITO那樣的透明電極形成。另外， 一對基板SUB1、 SUB2分別具有偏 光板PL1、 PL2，而且偏光板PL1和偏光板PL2的吸收軸(透射軸)以 彼此為垂直棱鏡的方式配置。利用該構(gòu)造，在不施加電壓時，液晶層 是各向同性的，所以成為黑顯示。在施加電壓時，沿電壓施加方向感 應(yīng)雙折射性，所以成為白顯示。需要說明的是，在橫向架構(gòu)型芯構(gòu)造 的二維各向同性液晶的情況下，作為初期定向，相對于基板具有縱向 定向，但由于三維的各向同性液晶不具有初期定向，所以不必在液晶 層的兩面配置定向膜。
上面，對圖1、圖2所示的像素構(gòu)造中，將像素電極PX和公共電 極CT配置在下側(cè)基板SUB1上，利用該像素電極PX和公共電極CT之 間的電位差可對液晶層施加保持橫向成分的電場EL。此處，像素電極 PX梳齒狀(指狀)地形成，公共電極CT平板狀(平面狀)形成。在 從剖面看到的圖2中，像素電極PX具有多個線狀部分，其間成為公共 電極CT從像素電極PX上露出的區(qū)域。由此，形成從像素電極PX發(fā)出 的電場在公共電極CT作終端的回路的電場EL,通過利用該電場驅(qū)動 液晶層的液晶分子，實現(xiàn)像素顯示。通過使用這種電極構(gòu)造，與將像 素電極和公共電極都做成梳齒狀的電極構(gòu)造相比較，通?？煽s短兩電 極之間的電場距離。如上所述，在各向同性液晶中，雖然需要比現(xiàn)有 的向列液晶更強的電場，但是利用該電極構(gòu)造能夠增強施加相同的電 壓的電場，可進行各向同性液晶的控制。[保護膜的構(gòu)成]
利用上述構(gòu)成就能夠?qū)Ω飨蛲砸壕┘訌婋妶?。但是，在使?了三維的各向同性液晶的情況下，由于不需要定向膜，故最表面的電 極和液晶層直接接觸。在利用該構(gòu)成對液晶層施加強電場的情況下， 液晶中的雜質(zhì)偏在于電極和液晶界面上，有可能引起保持性降低及由 此造成的閃爍等顯示不良。
為了解決該問題，本研究中釆用圖3的構(gòu)成。圖3中，和圖2的 相同之處在于，在具有濾色板CF的基板SUB2、和具有像素電極PX和 公共電極CT的基板SUB1之間配置液晶層LC。另一方面，和圖2的構(gòu) 成的不同之處在于，在像素電極PX和液晶層LC之間設(shè)置保護膜PAS2。 下面，詳細地說明本研究。
作為基板SUB1和基板SUB2，使用厚度為0. 7mm、對表面進行了研 磨的玻璃基板。在基板SUB1上形成薄膜晶體管，并配置像素電極PX、 公共電極CT和圖像信號線DL。像素電極PX、公共電極CT是對IT0 進行構(gòu)圖而形成的。絕緣膜GI由氮化硅構(gòu)成，膜厚做成0.3ym。與 上述"裝置的基本構(gòu)成"的項目相同，將像素電極PX構(gòu)圖為梳齒狀， 該縫隙的間隔為5 jLim。在此，在形成像素電極PX的過程中，形成了 電極厚度(x)約70nm的電極薄膜。將這種像素構(gòu)成為由1024 x 3 (與 R、 G、 B相對應(yīng))條像素電極和768條掃描電極組成的陣列形狀，就 形成了 1024 x 3 x 768個主動矩陣(active matrix)基板。同樣，在 形成有另一濾色板CF的基板SUB1的表面，用光刻蝕、蝕刻處理形成 由樹脂構(gòu)成的柱狀隔板(spacer)。
接著，在這兩張基板SUB1、 SUB2中形成了 SUB1的像素電極PX 的面上，利用CVD法形成由氮化硅構(gòu)成的膜厚250nm的保護膜PAS2。 需要說明的是，保護膜PAS2也可以用其它的無機膜或者有機膜做成。 保護膜PAS2的膜厚必須作成可防止與液晶導通的厚度。將這樣作成的 一對基板SUB1、 SUB2相對置，周圍涂敷密封劑，組裝液晶晶格。作為 封入到液晶晶格的液晶層LC的材料，使用了將非專利文獻2記載的構(gòu) 造1所示的化合物中間隔基烷基鏈長n= 7、 9、 ll的三種分別按l:1.15: 1的比率作成的混合物。作為手性材料，將少A夕y^力》社 制的BDH1281以由螺旋構(gòu)造得到的選擇反射中心波長做成紫外線波長 區(qū)域的方式按百分比混合。利用該材料，可得到在室溫附近的寬溫度 范圍內(nèi)顯示光學各向同性的(膽甾型液晶分子藍相)的各向同性液晶。 另外，在真空下將液晶組成物封入晶格中，用含紫外線固化型樹脂的 密封劑進行密封，由此制作液晶面板，此時的液晶層LC的厚度在液晶 密封狀態(tài)下為IO微米。需要說明的是，作為此時使用的液晶材料，并 非局限于本次使用的液晶材料。也可以使用例如非專利文獻5中記載 的液晶組成物中記載的含f少乂社制的液晶材料JC - 1041XX、 7VU K 卩、7 f社制的液晶材料4-cyano-4， - pentylblphenyl (5CB)和> 》夕社制的手性材料ZLI- 4572的液晶組成物這樣的表現(xiàn)光學各向同 性的藍相的液晶材料。除該材料以外，只要是在不施加電壓時具有光 學各向同性，在施加電壓時表現(xiàn)出光學各向異性的介質(zhì)，就可以同樣 地使用。
通過做成以上的構(gòu)成，使用了三維各向同性液晶的液晶器件構(gòu)成， 就能夠抑制保持率降低、防止閃爍等顯示不佳。 [具有周期性構(gòu)造的表面膜的構(gòu)成]
已知三維各向同性液晶在不施加電壓時具有各向同性的三維周期 性構(gòu)造。該周期構(gòu)造，從在通常的結(jié)晶構(gòu)造的晶格常數(shù)程度看，是可 見光的波長程度，可以說是一種結(jié)晶的狀態(tài)。如果對這種構(gòu)造的液晶 局部施加強電場，則認為是，會引起周期構(gòu)造畸變、從磁滯狀態(tài) (hysteresis)光泄漏、對比度降低。即，利用上述"器件的基本構(gòu) 造，，中的電極構(gòu)造，可對各向同性液晶施加強電場，但在施加電場時 由于對液晶層施加部分的強電場，從而使周期性構(gòu)造畸變，在不施加 電壓的狀態(tài)時，液晶層有時難以復原到各向同性的狀態(tài)。為了解決這 種問題，本研究中采用如圖4所示的構(gòu)成。圖4中，除形成表面膜SL 以代替圖3的保護膜PAS2之外，用和上述"絕緣膜的構(gòu)成"項目相同 的工序制成了液晶顯示裝置。
此處，表面膜SL以與液晶層LC的下面抵接的方式配置，優(yōu)選作
成在表面具有周期性構(gòu)造的膜。 一般認為，液晶層LC中在接近像素電 極PX的區(qū)域，各向同性液晶的周期構(gòu)造的畸變特別嚴重。但是，如本 研究所示，通過配置具有周期性構(gòu)造的表面膜SL，表面膜SL和液晶 層LC的界面的相互作用能夠提高各向同性液晶的周期構(gòu)造的保持力、 且能夠降低定向不佳。
作為各向同性保持膜AL的具體例，考慮用于向列液晶的定向膜這 樣的東西。在本研究中，通過Si02斜方蒸鍍形成表面膜SL,但也可以 形成聚酰亞胺膜，使其經(jīng)摩擦處理而形成。這種情況下，在像素電極 PX上印刷形成聚酰胺酸漆的水溶液，經(jīng)220X:下30分鐘燒結(jié)，形成約 100nm的聚酰亞胺膜。然后進行摩擦操作，通過在聚酰亞胺膜的表面 設(shè)置周期構(gòu)造，完成表面膜SL。另外，也可以不進行摩擦處理而是通 過光照射在膜上設(shè)置周期構(gòu)造。需要說明的是，具有該周期性構(gòu)造的 表面膜SL與向列液晶的情況不同，不是用于使液晶層具備初期定向的 膜。因此，不必在液晶層的上下界面雙方都配置膜，而是只在下部的 基板SUB1上設(shè)置即可。
由于采用上述的構(gòu)成，與液晶層LC下部的界面抵接的表面膜SL 具有輔助保持各向同性液晶的周期構(gòu)造的作用，能夠防止光泄漏、對 比度下降。需要說明的是，圖4中，在像素電極PX上直接形成表面膜 SL，但如圖5所示，也可以夾隔保護膜PAS2形成表面膜SL。
圖6~圖IO中，表示使用了熱可塑性樹脂P醒A作為各向同性保 持膜AL的情況的構(gòu)成。在該構(gòu)成中，按照圖6~圖8的順序制作各向 同性保持膜AL。首先，在設(shè)置于基板SUB1的絕緣膜GI2上涂敷P固A。 然后加熱到200X:，使P腿A軟化，用電子束描畫技術(shù)將通過其它途徑 制作的模制MO接觸并加壓，使PMMA膜變形，在該狀態(tài)下冷卻，放置 直至P固A硬化。然后，剝離模制MO，在P醒A表面形成直徑70nm、 高200nm的柱狀物(柱狀構(gòu)造)，制作出各向同性保持膜AL。
為了防止因光的干涉造成的著色，各向同性保持膜AL的周期構(gòu) 造，優(yōu)選用可見光波長以下(400nm以下)的周期由支柱(pillar) 或棱(rib)(壁構(gòu)造)形成，其部件只要是熱塑性樹脂、熱固性樹脂、
光固性樹脂等樹脂就沒有任何限制。而作為各向同性保持膜AL的表面 周期性構(gòu)造，如圖9所示，有凹凸在一方向凹凸相連的形狀，尤其是 有四棱柱構(gòu)造。另外，還有如圖IO所示的圓柱構(gòu)造，柱狀物的形狀即 使是圓柱、三棱柱、四棱柱，或者圓錐、三棱錐、四棱錐等形狀，或 半球狀，只要這些構(gòu)造體在可見光波長以下按周期性秩序形成即可。 [電極形狀的構(gòu)成]
在上述"各向同性保持膜的構(gòu)成"項目中，作為對表面膜SL賦予 周期性構(gòu)造的方法，上文陳述了摩擦處理或者光照處理。但是，在將 表面膜SL配置于像素電極PX的正上方的情況下，有必要研究與摩擦 及光照射處理相伴隨的保留不良。圖ll是將圖4的保護膜PAS、像素 電極PX、表面膜SL局部放大表示的圖。此處，若像素電極PX的端部 的角度e過大，則端部附近的表面膜SL不能進行均勻的摩擦處理，就 會形成沒有被添加周期性構(gòu)造的不良部DI。像素電極PX端部附近的
區(qū)域，角度e大時電場易于密集，表面膜SL的作用就尤為重要。因此，
由于產(chǎn)生不良部DI，液晶層恢復到光學各向同性狀態(tài)的難度就部分地 不能改善。為了解決該問題，如圖12所示，只要將像素電極PX的端 部加工成推形形狀即可。即，通過使端部的角度平緩，改善摩擦的均 勻性，進而改善端部附近的電場密集，取得降低對各向同性液晶施加
局部強電場的效果。 一般認為，通過使端部的角度e在o。 <e<45 。的范圍，就能有效地發(fā)揮這種效果。
另一方面，在光照射表面膜SL的情況下，如圖13或者圖14所示， 在像素電極PX的端部對照射光UL進行反射，可以認為該反射光照射 在各向同性保持膜的表面。這種情況下，接受了反射光的區(qū)域就成了
受到直接照射的照射光UL和雙重照射，變成形成周期性構(gòu)造散亂的不
良部di。為了防止這種雙重照射，在設(shè)像素電極px的端部角度為e 、
設(shè)像素電極PX的高度為x、設(shè)表面膜SL的厚度為y的情況下，設(shè)定 6、 x、 y以滿足y〉x/2sin26 (45。 < 6 <90° )的關(guān)系即可。通過 這樣來規(guī)定，如圖15所示，可避免因圖13、圖14兩種圖案引起的雙 重照射，且可很好地發(fā)揮各向同性保持膜的功能。[多疇的構(gòu)成]
對本發(fā)明中使用了各向同性液晶的液晶器件的多疇構(gòu)造進行說明。
單軸性光學各向異性介質(zhì)具有滯后的角度依賴性。因此，在液晶 顯示裝置的法線方向即使顯示呈白色的情況下，在傾斜方向也會有因 滯后增大而看到黃色的方位，或者因滯后減少而看到藍色的方位。因
此，如圖16所示，在設(shè)置于一個像素內(nèi)的像素電極PX的梳齒方向(縫 隙S的方向)單一的情況下，存在因觀看方向而產(chǎn)生著色的問題。為 了改善這種視角特性， 一種技術(shù)是設(shè)計像素電極以使在施加電場時形 成定向方向不同的兩個部分(磁疇)。 一旦在施加電場時一個像素內(nèi) 形成定向方向不同的兩個磁疇，則由于在視角方向的著色被加法混色 而均勻化，藍色和黃色互補而近于白色。為了形成這樣的兩個磁疇， 如圖17所示，只要設(shè)置縫隙S方向不同的兩個區(qū)域即可。利用這種設(shè) 計，是因為能夠形成在像素電極PX和公共電極CT之間所施加的電場 方向不同的兩個區(qū)域。此處，在兩個》茲疇的定向方向成90度的情況下 最易使著色均勻化，就消除了視場角依賴性。另一方面，使用了現(xiàn)有 的向列液晶的情況下，考慮到液晶層初期定向的影響及液晶分子的旋 轉(zhuǎn)方向，縫隙S的方向設(shè)置成從像素電極PX的短軸方向(像素的短軸 方向)錯開不超過IO度的方向。即，使與各磁疇相對應(yīng)的縫隙S的方 向成相互錯開不超過20度的方向。
另一方面，考慮到各向同性液晶，雖然不施加電壓時在三維或者 二維空間具有光學上的各向同性，但是若施加電壓，則具有只沿其方 向產(chǎn)生雙折射的性質(zhì)。因此，施加電壓時就表現(xiàn)為光學上的單軸性， 和向列液晶一樣在透射率上產(chǎn)生視場角的依賴性。尤其是，各向同性 液晶由于不存在有光學上的各向異性的初期定向，所以在沿電場方向 被定向這一 點上有別于向列液晶。
從上述觀點看，借助附圖18 ~圖22說明了最適于各向同性液晶 的多疇構(gòu)造。圖18表示一個像素內(nèi)的像素電極PX和公共電極CT的構(gòu) 成。在該構(gòu)成中， 一個像素內(nèi)具有兩個磁疇，而且兩個磁疇的梳齒(縫
隙S )的方向，是以相對于像素電極PX的短軸方向(像素的短軸方向) 使其錯開45度方向、135度方向的形式而設(shè)計的。這樣，通過以使兩 個縫隙S的方向互成90度的形式來規(guī)定，在錯開了 90度的梳齒狀的 像素電極PX和公共電極CT之間施加電場，就可以將兩個磁疇的各向 同性液晶做成互相錯開90度的定向方向。另外，對于設(shè)置在液晶面板 的上下的偏光板而言，必須使其垂直各個透射軸方向，而且使各個透 射軸方向從縫隙S的方向錯開45度或者135度來設(shè)定。
需要說明的是，在實際的電極設(shè)計上雖然產(chǎn)生些許誤差，但縫隙 S的方向只要保持在互相成88度以上92度以下的范圍內(nèi)(其它角度 的規(guī)定也同樣是只要保持在±2度的范圍內(nèi))就能取得基本相同的效 果。
另一方面，在上述構(gòu)成中，由于在像素電極PX內(nèi)配置傾斜45度、 135度方向的縫隙S，所以尤其是在像素電極PX的角部附近不能充分 地形成長的縫隙S結(jié)構(gòu)，從而又產(chǎn)生不能有效活用像素內(nèi)部這一問題。 為了改善這個問題，可以是如圖19所示的像素構(gòu)造。在該構(gòu)造中，一 個像素內(nèi)，通過使像素電極PX或者公共電極CT的所有的長邊、短邊 形成平行的縫隙S，實現(xiàn)了多疇構(gòu)造。這樣，將兩個磁疇的各向同性 液晶的定向方向規(guī)定為90度的同時，能夠做成有效活用像素內(nèi)部的梳 齒形狀。再者，在該構(gòu)成中，兩個磁疇的液晶定向方向，相對于像素
另外，作為圖18、圖19的構(gòu)成的變形例，也可以考慮圖20的像 素構(gòu)造。在圖20中，將像素電極PX自身的形狀折彎成V字型，形成 與在45度方向和135度方向設(shè)定的縫隙S的形狀相對應(yīng)的形狀。通過 做成這樣的像素電極PX的形狀，與圖18的構(gòu)成相比較，縫隙S不會 做成有短的區(qū)域，能夠有效活用像素內(nèi)部。而與圖19的構(gòu)成相比，其 優(yōu)點在于，能夠減少像素電極PX內(nèi)縫隙S的端部。由于在縫隙S的端 部不能產(chǎn)生均勻的橫電場，所以產(chǎn)生和偏光板的吸收軸方向平行的定 向成分，不能在透射率變化上利用定向變化，是透射率低的原因。因 此，利用消除了造成不利影響的縫隙S的端部的構(gòu)成，就能夠提高透
射率。另外，在圖21的構(gòu)成中，相對于圖20的構(gòu)成，采用將像素電 極PX和縫隙S的折彎部分做成了彎曲的構(gòu)造。認為作為各向同性液晶 的性質(zhì)，顯示彈性體的特性。因此若在兩個磁疇的邊界部非連續(xù)地產(chǎn) 生定向方向變化，則有產(chǎn)生向錯的可能性。為了抑制該向錯的產(chǎn)生， 在圖21上將像素電極PX和縫隙S的V字型折彎部做成連續(xù)的彎曲形 狀，就能夠使定向方向的變化連續(xù)。需要說明的是，在圖20、圖21 的構(gòu)成中，采用伴隨著將像素電極PX做成V字型的折彎形狀，也將公 共電極CT做成V字型的折彎形狀的構(gòu)成。但是，在中小型用的液晶顯 示裝置的情況等，使公共電極不離開每個像素的構(gòu)成當中，公共電極 就不釆用折彎構(gòu)造。另外，在圖21的構(gòu)成上，通過也將公共電極CT 的V字型折彎部分做成彎曲形狀，能夠進一步提高效率。
圖22表示使用了圖20或者圖21的電極構(gòu)造時的顯示元件內(nèi)的像 素組的構(gòu)成。圖像信號線DL的視頻信號經(jīng)由受柵極信號線GL控制的 薄膜晶體管TFT送到像素電極PX。通過在該像素電極PX和公共電極 CT之間形成電場驅(qū)動液晶層而進行顯示。此處，像素電極PX以及公 共電極CT由于被加工成V字型彎曲形狀，所以優(yōu)選將圖像信號線DL 也按照沿像素電極PX和公共電極CT的形狀做成彎曲形狀。通過做成 這種形狀，能夠?qū)崿F(xiàn)形成像素間無間隔的顯示元件。
在本研究中，說明對液晶裝置適應(yīng)性高的各向同性液晶材料的構(gòu) 成以及使用了該材料的裝置構(gòu)造。
各向同性液晶材料中，作為不施加電壓時在三維空間成為光學各 向同性的材料，已知的是高分子穩(wěn)定化藍相。作為高分子穩(wěn)定化藍相， 已知的方法是，使用如化學式1~化學式3所示的非液晶單體、如化 學式4所示的液晶型單體、以及如化學式5所示的交聯(lián)劑、如化學式 6所示的光聚合引發(fā)劑，對其進行紫外線(UV)照射，通過使其進行 光交聯(lián)得到最終的各向同性液晶材料。[化學式1]
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化學式2<formula>formula see original document page 17</formula> 或/及
化學式3<formula>formula see original document page 17</formula><formula>formula see original document page 17</formula>
<formula>formula see original document page 18</formula> 化學式5
<formula>formula see original document page 18</formula> 化學式6
但是，考慮這種液晶材料應(yīng)用于液晶器件的情況時，會產(chǎn)生問題。 圖23表示將上述化學式1~化學式6的材料進行混合，封入液晶晶格 后的顯示元件。液晶層LC配置在具有濾色板CF的基板SUB2、和具有 公共電極CT、像素電極PX的基板SUB1之間。此處，為將液晶層LC 進行光交聯(lián)，而需要從基板SUB1或者基板SUB2 —側(cè)照射紫外線UV， 但由于濾色板CF等不能透過紫外線，故其存在的問題是，在液晶晶格 的整體或者一部分，紫外線UV不能到達液晶層LC。
為了解決此問題，考慮如下地構(gòu)成各向同性液晶材料。 在本研究中，使用如化學式7~化學式9所示的非液晶性單體、 化學式10所示的液晶性單體，以及化學式11所示的環(huán)氧類熱交聯(lián)材 料，采用通過熱交聯(lián)得到的化學式12~化學式16所示的各向同性液 晶材料的構(gòu)成。
化學式7<formula>formula see original document page 19</formula> 或/及
化學式8<formula>formula see original document page 19</formula> 或/及
化學式9<formula>formula see original document page 19</formula>
化學式1 0<formula>formula see original document page 19</formula><formula>formula see original document page 19</formula>
n=1 3
化學式1 2
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化學式1 3 或/及
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化學式1 4
化學式1 5 H<formula>formula see original document page 20</formula>
氧基；
x-氫、氟、甲基、乙基、氰基、甲氧基、乙酰基、羧酸基中的任
意 一種以及它們的混合物； 或/及
R， -CmH (2m+l) ， m=5~10。
首先，將上述化學式7~化學式9、化學式IO所示的化合物進行 混合，封入液晶晶格，接著，封入化合物11所示的熱交聯(lián)材料。其后， 通過約50攝氏度、2個小時的加熱進行熱交聯(lián)，可得到化學式12~化 學式16。通過釆用該構(gòu)成，不進行光照射就可以生成各向同性液晶材 料，從而能夠得到顯示性能高的液晶器件構(gòu)造。
再者，在使用如本研究的熱交聯(lián)性液晶材料的情況下，在夾著液 晶材料的基板上用聚酰亞胺樹脂形成薄膜，由此熱交聯(lián)分子被牢牢地 固定在基板上，能夠制造出減少了圖像停留的液晶裝置，圖24顯示該 構(gòu)成。圖24中，液晶層LC配置在具有濾色板CF的基板SUB2、和具 有公共電極CT、像素電極PX的基板SUB1之間，這一點是一樣的，而 不同之處在于，在上下基板和液晶層LC相接的面上配置聚酰亞胺樹脂 薄膜PO。
通過采用該構(gòu)成，可得到降低因圖像的停留、殘余圖像引起的顯 示不均的效果。
權(quán)利要求
1、一種液晶顯示裝置，其特征在于，具有第一基板、第二基板、配備于所述第一基板和所述第二基板上的偏光板、配置于所述第一基板和所述第二基板之間的液晶層、配備于所述第一基板的像素電極和公共電極，所述液晶層具有通過施加電壓而從光學各向同性狀態(tài)產(chǎn)生光學各向異性的性質(zhì)，所述像素電極及所述公共電極之一梳齒狀地形成，另一個平板狀地形成，利用所述像素電極和所述公共電極之間產(chǎn)生的電位差給所述液晶層施加電場。
2、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中， 所述第 一基板具有矩陣狀配置的多個像素，對所述多個像素的每一個都配置所述像素電極、所述公共電極以 及薄膜晶體管。
3、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中， 所述第一基板具有保護膜，所述保護膜配置在所述第一基板上配置的電極中最接近所述液晶 層的電極和所述液晶層之間。
4、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中， 在所述第一基板上配置表面膜， 所述表面膜以與所述液晶層的面相接的方式配置， 所述表面膜具有400nm以下大小的周期性結(jié)構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其中， 所述像素電極梳齒狀地形成，所述公共電極平板狀地形成， 在所述多個像素的每一個上，所述像素電極具有88度~92度方 向的不同的兩個梳齒形狀。
6、如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中， 所述液晶層通過熱交聯(lián)反應(yīng)得到。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)以各向同性液晶作器件有效活用的最佳的電極構(gòu)造、像素設(shè)計。本發(fā)明的顯示裝置的構(gòu)成是，具有第一基板、第二基板、配置于所述第一基板和所述第二基板上的偏光板、配置于所述第一基板和所述第二基板之間的液晶層、設(shè)于所述第一基板的像素電極和公共電極，所述液晶層具有通過施加電壓而從光學的各向同性狀態(tài)產(chǎn)生各向異性的性質(zhì)，所述像素電極及所述公共電極之一梳齒狀形成，另一個平板狀形成，利用所述像素電極和所述公共電極之間產(chǎn)生的電位差給所述液晶層施加電場。
文檔編號G02F1/133GK101101418SQ200710112290
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者伊東理, 松森正樹, 武田新太郎 申請人:株式會社日立顯示器