专利名称：液晶显示装置和具有该液晶显示装置的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置，特别涉及具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的液晶显示装置。此外，本发明还涉及具有这样的液晶显示装置的电子设备。
背景技术：
近年来，在液晶显示装置中显示运动图像信息的需求急剧增加。为了用液晶显示装置以高质量显示运动图像，需要缩短液晶层的响应时间(加快响应速度)，要求在1个垂直扫描期间(典型的为1帧)内达到规定的灰度等级。
作为改善液晶显示装置的响应特性的技术之一，已提出使用粘性低的液晶材料的方法。粘性低的液晶材料，例如在专利文献1中已公开。
专利文献1特开平10-292173号公报但是，在现有的液晶显示装置中，当使用粘性低的液晶材料时，存在使用中的电压保持率降低、产生显示不均匀的问题。因此，使用粘性低的液晶材料的液晶显示装置缺乏可靠性，没有达到实用化。
发明内容
本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于提高具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的液晶显示装置的可靠性。
本发明的液晶显示装置，包括照明装置和使用从上述照明装置射出的光进行显示的液晶面板，其中，上述液晶面板包括一对基板、和设置在上述一对基板之间的液晶层，上述液晶层由包含具有碳-碳三键和多环基中的至少一个的分子的液晶材料形成，上述照明装置包括在用于显示的光中至少第一次产生蓝色光的光源，由此实现上述目的。
在某个优选的实施方式中，上述液晶材料在20℃的旋转粘性率γ1为120mPa·s以下。
在某个优选的实施方式中，上述液晶材料中包含的上述分子具有用下述式中的任一个表示的基本骨架[化学式1] (其中，上述式中的n为2以上的整数，上述式中的环状骨架中包含的氢原子可以分别独立地取代为卤素原子、氰基、异氰基)。
在某个优选的实施方式中，上述液晶材料包含25质量％以上的具有上述基本骨架的上述分子。
在某个优选的实施方式中，上述光源发出的蓝色光的光谱的峰值波长为380nm以上。
在某个优选的实施方式中，上述光源实质上不产生紫外区域内的光。
在某个优选的实施方式中，上述光源为发光二极管。
在某个优选的实施方式中，上述光源为电致发光元件。
在某个优选的实施方式中，上述光源为放电管。
在某个优选的实施方式中，上述液晶面板以垂直取向模式进行显示。
在某个优选的实施方式中，上述液晶面板以共面转换模式(In-Plane Switching mode)进行显示。
在某个优选的实施方式中，上述液晶面板还包括各自能够对从上述照明装置射出的光进行调制的多个像素区域；和设置在上述多个像素区域的各个中的开关元件。
本发明的电子设备包括具有上述结构的液晶显示装置。
在某个优选的实施方式中，本发明的电子设备还包括接收电视广播的电路。
本发明的液晶显示装置所具有的照明装置，包括在用于显示的光中至少第一次产生蓝色光的光源，因此，液晶材料中包含的分子因紫外光而引起的分解被抑制。因此，根据本发明，能够提高具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的液晶显示装置的可靠性，从而能够提供能够长时间进行高质量显示的液晶显示装置。
图1是示意性地表示本发明的优选实施方式的液晶显示装置的截面图。
图2是示意性地表示本发明的优选实施方式的液晶显示装置的截面图。
图3是示意性地表示VA模式的液晶显示装置中使用的有源矩阵基板的俯视图。
图4是示意性地表示赋予取向膜的预倾方向与液晶分子的倾斜方向的关系的图。
图5是示意性地表示IPS模式的液晶显示装置中使用的有源矩阵基板的俯视图。
图6是示意性地表示IPS模式的液晶显示装置中使用的有源矩阵基板的俯视图。
图7是表示试制例的液晶显示装置中使用的蓝色LED#1的发光光谱的图。
图8是表示试制例的液晶显示装置中使用的蓝色LED#2的发光光谱的图。
图9是表示试制例的液晶显示装置中使用的蓝色LED#3的发光光谱的图。
图10是表示试制例的液晶显示装置中使用的蓝色LED#4的发光光谱的图。
图11(a)和(b)是表示比较例的液晶显示装置中使用的冷阴极管(CCFL)的发光光谱的图。
图12是表示VA模式的液晶显示装置的电压透过率曲线的图。
图13是表示VA模式的液晶显示装置的电压透过率曲线的图，是将纵轴的透过率取对数而得到的图。
图14是表示TN模式的液晶显示装置的电压透过率曲线的图。
图15是表示TN模式的液晶显示装置的电压透过率曲线的图，是将纵轴的透过率取对数而得到的图。
图16是表示含有紫外线吸收剂的TAC薄膜的吸收光谱的图。
符号说明10A、10B照明装置12 发光二极管12R 红色发光二极管12G 绿色发光二极管12B 蓝色发光二极管20 液晶面板20a、20b基板21 液晶层21a 液晶分子22a、22b取向膜23 扫描配线24 信号配线25 TFT26 像素电极27 共用电极28 共用配线29 辅助电容电极30 扩散片具体实施方式
本申请的发明人详细分析了在使用粘性低的液晶材料的液晶显示装置中产生上述问题的原因。
液晶显示装置由于是非发光型的显示元件，所以具有照明装置，通过利用液晶面板对来自照明装置的光进行调制从而进行显示。本申请的发明人查明如后所述从照明装置射出有微量的紫外光。另外，本申请发明人还查明，在粘性低的液晶材料中大多含有容易因紫外光而分解(对紫外光不稳定)的分子，并发现由于这样的分子因来自照明装置的紫外光而被分解，从而发生取向紊乱和电压保持率降低。
在通常的液晶显示装置的照明装置中，使用冷阴极管作为光源。在冷阴极管中，首先，通过放电激发密封在管内的水银，发出紫外光，该紫外光激发密封在管内的荧光体，发出用于显示的可见光(典型的是包括红色光、绿色光和蓝色光的光)。即，冷阴极管第一次产生紫外光，第二次利用该紫外光产生可见光。
从水银发出的紫外光，不是全部用于激发荧光体，其一部分射出到管外，到达液晶面板。射出到管外的紫外光是用一般的照度计几乎检测不到的微量，但由于长期向液晶面板照射，液晶材料中的分子的分解向前发展，引起上述的问题。
近年来，液晶显示装置被用于放映电视广播的图像的液晶电视。液晶电视设置在起居室等中，设想可以使用非常长的时间。因此，对于液晶电视，需要能够进行大约4万小时(10小时/天×365天×10年)左右稳定的显示的可靠性。在这样长时间的使用中，因来自照明装置的紫外光造成的分子的分解，成为大问题。
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明不限定于以下的实施方式。
图1表示本实施方式中的液晶显示装置100。液晶显示装置100包括照明装置10A、和使用从照明装置10A射出的光进行显示的液晶面板20。在照明装置10A与液晶面板20之间，设置有使来自照明装置10A的光扩散的扩散片30。
液晶面板20包括一对基板(例如玻璃基板)20a和20b；设置在它们之间的液晶层21；以及设置在一对基板20a和20b的液晶层21侧的一对取向膜22a和22b。在此，虽然没有图示，但在基板20a和20b上形成有用于向液晶层21施加电压的电极。
照明装置10A是具有呈矩阵状排列的多个发光二极管(LED)作为光源的LED阵列。具体地说，照明装置10A包括红色LED12R、绿色LED12G和蓝色LED12B。
红色LED12R、绿色LED12G和蓝色LED12B通过在沿顺方向施加偏压的pn结中产生的电子与空穴的复合，分别发出红色光、绿色光和蓝色光。即，红色LED12R、绿色LED12G和蓝色LED12B，第一次分别产生红色光、绿色光和蓝色光，将包括这些光的白色光照射到液晶面板20上，用于彩色显示。
如上所述，液晶显示装置100的照明装置10A具有第一次(即直接)产生显示用的光的光源，因此，即使为了提高响应特性而由粘性低的液晶材料形成液晶层21，也难以引起因紫外光造成的分子的分解。因此，难以发生因液晶层中的分子的分解而引起的取向紊乱和电压保持率降低，能够长时间进行高质量的显示。
此外，图1中例示了包括红色LED12R、绿色LED12G和蓝色LED12B的照明装置10A，但本发明不限定于此。也可以使用包括蓝色LED和吸收来自蓝色LED的光而发出更长波长域的光的荧光体的照明装置。例如，可以使用包括蓝色LED和红色LED、以及吸收蓝色光而发出绿色光的绿色荧光体的照明装置；或者包括蓝色LED、绿色荧光体和吸收蓝色光而发出红色光的红色荧光体的照明装置。通过使用包括在显示用的光中至少第一次发出蓝色光的光源的照明装置，能够抑制液晶层中的分子的分解。
此外，图1所示的照明装置10A是LED在液晶面板20的正下方呈矩阵状排列的正下方型的照明装置，但也可以使用其他方式的照明装置。例如，也可以是像图2所示的照明装置10B那样，在设置在液晶面板20背面侧的导光板14的端面上配置LED12，利用导光板14将来自LED12的光导向液晶面板20的侧灯型的照明装置。
本发明能够适用于各种显示模式的液晶显示装置。例如，能够适用于扭转向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式、共面转换(IPS)模式的液晶显示装置。
在此，对VA模式的液晶显示装置进行说明。在图3中示意性地表示VA模式的液晶面板的有源矩阵基板20a。在有源矩阵基板20a上形成有相互大致平行地延伸的多根扫描配线23、在与扫描配线23交叉的方向延伸的多根信号配线24、与对应的扫描配线23和信号配线24电连接的TFT25、以及与TFT25电连接的像素电极26。TFT25和像素电极26设置在呈矩阵状排列的多个像素区域的各个中。在有源矩阵基板20a上还形成有用于构成辅助电容的辅助电容配线23’。
在图3所示的有源矩阵基板20a的表面上形成有具有垂直取向性的取向膜22a。取向膜22a已被实施了规定的取向处理，利用该取向膜22a规定液晶分子的预倾角和预倾方向。此外，“预倾角”是由取向膜表面的取向限制力限制了取向的液晶分子的长轴与基板表面所成的角度。此外，“预倾方向”是由取向膜表面的取向限制力限制了取向的液晶分子的长轴取得的方位角方向。液晶分子的预倾方向由取向膜的取向限制力规定，因此，在本申请说明书中，也使用“预倾方向”的用语表示取向膜的取向限制力的方向。如图3中的左下方的像素所示，取向膜22a的预倾方向(图中的实线的箭头)在像素区域内的4个区域中各不相同。
在与有源矩阵基板20a相对的滤色片基板20b的表面上，也形成有具有垂直取向性的取向膜22b。如图3所示，取向膜22b的预倾方向(图中的虚线的箭头)，在像素区域内的4个区域中各不相同，如图3和图4所示，设定成与有源矩阵基板20a侧的取向膜22a的预倾方向相反。
在VA模式的液晶显示装置中，液晶层21中包含的液晶分子21a具有负介电各向异性，在施加电压时，具有负介电各向异性的液晶分子21a从大致垂直的状态倾斜。因为取向膜22a和22b的预倾方向如上述那样设定，所以，在施加电压时，液晶层21形成液晶分子21a的取向方向各不相同的4个液晶畴。即，各像素区域被取向分割为液晶分子的倾斜方向不同的4个区域(4个分割取向)。因此，显示的视角依赖性降低，视角特性提高。
接着，对IPS模式的液晶显示装置进行说明。在图5中示意性地表示IPS模式的液晶面板的有源矩阵基板20a。在有源矩阵基板20a上形成有相互大致平行地延伸的多根扫描配线23、在与扫描配线23交叉的方向延伸的多根信号配线24、与对应的扫描配线23和信号配线24电连接的TFT25、以及与TFT25电连接的像素电极26。像素电极26形成为与信号配线24大致平行地延伸的梳齿状。
在有源矩阵基板20a上还设置有形成为与像素电极26大致平行的梳齿状的共用电极27。共用电极27从与扫描配线23大致平行地形成的共用配线28延伸设置。共用配线28通过绝缘膜(未图示)，与由与像素电极26相同的导电层形成的辅助电容电极29相对，构成辅助电容。
在图5所示的有源矩阵基板20a的表面上形成有具有水平取向性的取向膜22a。另外，在与有源矩阵基板20a相对的滤色片基板20b的表面上，也形成有具有水平取向性的取向膜22b。
在IPS模式的液晶显示装置中，液晶层21中包含的液晶分子具有正介电各向异性，在施加电压时，利用在像素电极26与共用电极27之间生成的横向电场(与液晶层的层面平行的电场)，使其取向方向变化。在IPS模式的液晶显示装置中，由于液晶分子的取向方向在与液晶层21平行的面内变化，所以可以实现良好的视角特性。
此外，在IPS模式中，当从倾斜方向(从基板面法线方向倾斜的方向)观察时，存在产生着色现象的问题。具体地说，当从液晶分子的长轴方向观察时，光带有蓝色，当从液晶分子的短轴方向观察时，光带有黄色。即，会发生倾斜地(从层法线方向倾斜的方向)通过液晶层的光带有蓝色或黄色。这是由于液晶分子的延迟具有波长分散性(波长依赖性)。
为了抑制上述的着色现象，可以采用图6所示的结构。图6所示的有源矩阵基板20a包括多次弯曲的形状(之字形)的信号配线24、以及以与信号配线24大致平行的方式弯曲的形状(く字形)的像素电极26和共用电极27。
因为像素电极26和共用电极27具有如上所述弯曲的形状，所以，在各像素区域中，当施加电压时，形成液晶分子的取向方向不同的2个区域。因此，当从某个倾斜方向看时，使光的波长域转移到各区域相互具有补色关系的颜色，所以着色现象被抑制。
接着，对含有对紫外光不稳定的分子的粘性低的液晶材料具体地进行说明。此外，液晶材料通常是多种分子(化合物)的混合物，构成液晶材料的分子不一定限于以单体显示液晶性。
当在液晶材料中混入具有碳-碳三键和多环基中的至少一个的分子时，液晶材料的粘性降低，因此，能够提高液晶显示装置的响应特性。具有碳-碳三键和多环基中的至少一个的分子，对紫外光的稳定性低，但根据本发明，能够抑制这样的分子的分解，从而能够防止电压保持率降低和产生显示不均匀。特别地，当使用在20℃的旋转粘性率γ1为120mPa·s以下的液晶材料的情况下，容易发生电压保持率降低和显示不均匀，因此，使用本发明的意义非常大。此外，在本申请说明书中，“多环基”是指非缩合多环基和缩合多环基两者。
作为具有碳-碳三键和多环基中的至少一个的分子，例如可以举出具有用下述式中的任一个表示的基本骨架的分子。通过在液晶材料中混入这样的分子，能够容易地使液晶材料的20℃的旋转粘性率γ1为120mPa·s以下。此外，下述式中的n为2以上的整数，下述式中的环状骨架中包含的氢原子可以分别独立地取代为卤素原子、氰基、异氰基。
通过在液晶材料中混入25质量％以上的具有上述基本骨架的分子，液晶材料的粘性充分降低，能够得到高速响应性。具体地说，能够实现大致1帧以内的响应时间，从而能够得到液晶电视所要求的水平的运动图像性能。
具有上述基本骨架的分子中，具有二苯乙炔基的分子(包含用下述的[化学式5]所示的式子表示的结构的分子，作为具体的例子，是用式(I)、(VI)表示的分子)的粘性降低效果大，另一方面，因为是三键，所以对紫外线的稳定极低，本发明的效果表现得最显著。
以下，进一步具体地对液晶材料和其构成分子的例子进行说明。
作为粘性低的液晶材料，例如可以使用含有用下述式(I)表示的分子的液晶材料。此外，在式(I)中，m、n为1以上的整数。含有用式(I)表示的分子的液晶材料，例如在IDW’00，p.77中已公开，在20℃下能够具有111～114mPa·s左右的旋转粘性率γ1。
此外，可以使用含有用下述式(II)表示的分子的液晶材料。其中，在式(II)中，A和B各自独立地为亚环己基、亚苯基、一部分H被取代为F的亚苯基、或至少一个H被取代为D的亚环己基，Z1、Z2的至少一个为-C≡C-，R1为烷基、烯基、氧杂烷基或烷氧基(优选C的个数为1以上10以下)，X1、X2、X3为H或F。典型地，X2为F，X1和X3中的至少一个为F。
含有用式(II)表示的分子的液晶材料，例如在特开平10-292173号公报中已公开，在20℃下能够具有28mPa·s以下的旋转粘性率γ1。用式(II)表示的分子例如包含用下述式表示的结构。
此外，可以使用含有用下述式(III)、(IV)和(V)表示的分子的液晶材料。其中，在式(III)、(IV)和(V)中，R为烷基、烯基、氧杂烷基或烷氧基，X1、X2、X3和X4各自独立地为H或F。Y为F、-CF3、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F、或R。含有用式(III)、(IV)和(V)表示的分子的液晶材料，例如在特开2002-38154号公报中已公开。
[化学式7] [化学式8] 此外，能够将含有用下述式(VI)表示的分子的液晶材料用于IPS模式的液晶显示装置(例如具有图5和图6所示的有源矩阵基板20a)。其中，在式(VI)中，m、n为1以上的整数。
含有用式(VI)表示的分子的液晶材料，例如在特开平7-316556号公报中已公开。如该公报中作为实施例3公开的那样，将用式(VI)表示的分子和用下述式(VII)表示的分子混合后的液晶材料，在20℃下具有20mPa·s的旋转粘性率γ1。
另外，能够将含有用下述式(VIII)、(IX)和(X)表示的分子的液晶材料用于VA模式的液晶显示装置(例如具有图3所示的有源矩阵基板20a)。其中，在式(VIII)、(IX)和(X)中，X1～X6各自独立地为氢原子、卤素原子、氰基或异氰基。其中，优选X1、X2和X3中的至少一个、X4和X5中的至少一个、以及X6不是氢原子。此外，X1～X6中不是氢原子的，优选为卤素原子，更优选为氟原子。
[化学式12] [化学式13] 含有用式(VIII)、(IX)和(X)表示的分子的液晶材料，例如在特开2002-69449号公报中已公开。在该公报中作为实施例1公开的液晶材料具有负介电各向异性，能够用于VA模式的液晶显示装置。
接着，说明对实际试制出的液晶显示装置的可靠性进行评价的结果。本申请发明人实际试制出了液晶显示装置，该液晶显示装置具备具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的液晶面板、和包括第一次产生显示用的光的光源的照明装置，对其可靠性进行了评价。
首先，用公知的方法制作出图3所示的VA模式用的有源矩阵基板20a和滤色片基板20b。在有源矩阵基板20a和滤色片基板20b的表面上，涂敷主骨架为聚酰亚胺、具有诱发垂直取向性的侧链和由查耳酮基构成的光反应性侧链的取向膜材料，形成取向膜，从相对于基板面法线方向倾斜的方向对该取向膜照射偏振的紫外光。将这样做成的有源矩阵基板和滤色片基板贴合，在它们的间隙中注入液晶材料，做成了液晶面板。作为液晶材料，使用了包含具有萘基的分子的液晶材料。
做成多个上述的液晶面板，在这些液晶面板的背面侧，设置具有红色LED、绿色LED和蓝色LED的照明装置#1～#4，做成液晶显示装置(试制例1～4)。此外，在上述液晶面板的背面侧，设置具有冷阴极管(CCFL)的照明装置#5，做成液晶显示装置(比较例1)。将照明装置#1～#4中使用的蓝色LED#1～#4的发光光谱示于图7～图10，将照明装置#5中使用的冷阴极管(CCFL)的发光光谱示于图11(a)和(b)。此外，图11(b)是将图11(a)的纵轴扩大到10倍后的图。另外，将蓝色LED#1～#4的峰值波长示于表1。
观察了试制例1～4的液晶显示装置和比较例1的液晶显示装置随时间的变化。但是，为了进行加速试验，将光源的亮度设定为通常亮度的10倍。
在试制例1～4的液晶显示装置中，即使经过500小时后，也完全没有发生变化，而在比较例1的液晶显示装置中，经过500小时后，取向方向(预倾方向)开始发生变化，还发现电压保持率降低。
此外，在比较例1的液晶显示装置中，经过1000小时后，取向方向的变化变得更大，观察到明显的显示不均匀。与此相对，在试制例1～4的液晶显示装置中，对于试制例1发现电压保持率稍稍降低，但对于试制例2～4完全没有发现变化。
比较例1的液晶显示装置中的取向方向的变化和电压保持率的降低，由照明装置#5的冷阴极管发出的紫外光引起。如图11(a)和(b)所示，在冷阴极管的发光光谱中，发现313nm(j线)和365nm(i线)的峰。这些峰与水银发光中特有的亮线对应，理论上存在于冷阴极管的发光光谱中。这些亮线成为引起分子的劣化、使可靠性降低的原因。
特别地，313nm的峰附近的光，对液晶层中的分子的分解的贡献很大。将其原因说明如下。
因为碳-碳(C-C)键、碳-氢(C-H)键、苯的吸收波长带位于比300nm短的波长侧，所以这些键难以被水银发光切断。可是，当分子中存在共轭体系时，吸收波长向长波长侧转移。此外，其转移量依赖于共轭体系的数量和长度。例如，苯的吸收波长为261nm，而萘的吸收波长为312nm、蒽的吸收波长为375nm，转移到长波长侧。
对于在提高液晶显示装置的响应特性中有作用的具有降低粘度特性的化合物、即已经叙述过的具有萘基、联苯基、碳-碳三键这样的共轭体系的化合物，吸收波长仍然转移到300nm以上。因此，在水银发出的光中，对分子的分解的影响最大的是313nm(j线)的光，其次影响大的是365nm(i线)的光。
此外，对于转移量大、例如在365nm(i线)附近有吸收峰的化合物，365nm(i线)的光成为影响最大的光，在这种情况下，吸收端达到可视区域，吸收少许的蓝色光，因此，化合物本身带有黄色，从显示特性的观点出发，不优选。结果，在将粘性和颜色两者最优化的液晶材料中，对分子的分解影响最大的是313nm(j线)的光，其次影响大的是365nm(i线)的光。
与此相对，蓝色LED#1～#4第一次产生蓝色光，因此，如图7～图10所示，蓝色LED#1～#4的发光光谱至少在313nm附近没有峰。因此，蓝色LED#1～#4发出的光难以将液晶层中的分子分解。
如上所述，可以确认通过使用包括在显示用的光中至少第一次产生蓝色光的光源的照明装置，具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的液晶显示装置的可靠性提高。
此外，从发现在试制例1中经过1000小时后，电压保持率稍稍降低可知，从进一步提高可靠性的观点出发，优选光源发出的蓝色光的光谱如试制例2～4的蓝色LED#2～#4那样，峰值波长为380nm以上(即，位于可视区域内)。此外，更优选如蓝色LED#3和#4那样，峰值波长为400nm以上，进一步优选如蓝色LED#4那样，实质上不产生紫外区域内的光。其原因是有机化合物的吸收端存在扩展(吸收光谱的下部宽)，因此，即使是接近可视区域的区域的(即比j线或i线高的波长侧的)紫外光，也稍微有助于分子的分解，在液晶电视的使用时间(例如40000小时)的期间，其能量被累计，表现出影响。
接下来，用公知的方法制作出图5所示的IPS模式用的有源矩阵基板20a和滤色片基板20b。在有源矩阵基板20a和滤色片基板20b的表面上，涂敷具有水平取向性(几乎不产生预倾)的取向膜材料，形成取向膜，从基板面法线方向对该取向膜照射偏振的紫外光。将这样做成的有源矩阵基板和滤色片基板贴合，在它们的间隙中注入液晶材料，做成了液晶面板。作为液晶材料，使用了包含具有二苯乙炔基的分子的液晶材料。
做成多个上述的液晶面板，在这些液晶面板的背面侧，设置具有红色LED、绿色LED和蓝色LED的照明装置#1～#4，做成液晶显示装置(试制例5～8)。此外，在上述液晶面板的背面侧，设置具有冷阴极管(CCFL)的照明装置#5，做成液晶显示装置(比较例2)。
观察了试制例5～8的液晶显示装置和比较例2的液晶显示装置随时间的变化。但是，为了进行加速试验，将光源的亮度设定为通常亮度的10倍。
在试制例5～8的液晶显示装置中，即使经过500小时后，也完全没有发生变化，而在比较例2的液晶显示装置中，经过500小时后，取向方向(预倾方向)开始发生变化，还发现电压保持率降低。
此外，在比较例2的液晶显示装置中，经过1000小时后，取向方向的变化变得更大，观察到明显的显示不均匀。与此相对，在试制例5～8的液晶显示装置中，对于试制例5发现电压保持率稍稍降低，但对于试制例6～8完全没有发现变化。
如上所述，可以确认通过使用包括在显示用的光中至少第一次产生蓝色光的光源的照明装置，具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的IPS模式的液晶显示装置的可靠性提高。
此外，本发明能够用于各种显示模式的液晶显示装置，不限定于上述的VA模式和IPS模式，例如也能够用于TN模式的液晶显示装置。
但是，与在TN模式中相比，在VA模式中提高可靠性的效果更高。参照图12～图15对其理由进行说明。图12和图13是表示VA模式的液晶显示装置的电压透过率曲线的图，图14和图15是表示TN模式的液晶显示装置的电压透过率曲线的图。图12和图13所示的5根曲线从上侧开始依次表示预倾角为87.9°、88.4°、88.9°、89.4°、和89.9°的情况，图14和图15所示的5根曲线从上侧开始依次表示预倾角为0.1°、0.6°、1.1°、1.6°、和2.1°的情况。
从图12和图13与图14和图15的比较，特别是将纵轴的透过率取对数而得到的图13与图15的比较，可以看出，与TN模式相比，VA模式在黑灰度等级～低亮度的中间灰度等级(图13和图15中的用虚线包围的部分)中，电压透过率曲线陡峭，相对于预倾角的变化的透过率的变化量大。此外，灰度等级与透过率具有指数函数的关系，例如在256灰度等级显示中的n灰度等级的透过率Tn用Tn＝(n/255)2.2表示。因此，要讨论灰度等级与透过率的关系，优选如图13和图15那样，采用半对数作图。
如上所述，在VA模式中，相对于预倾角的变化的透过率的变化量大，因此，在VA模式中，即使当因液晶层中的分子的分解而引起预倾角很少的变化时，也会发生显示不均匀。因此，本发明的提高可靠性的效果高。此外，在进行取向分割的情况下，当预倾角变化时，各畴之间的边界的位置变化，有时会观察到显示的不光滑。因此，在进行取向分割的VA模式中，提高可靠性的效果特别高。
此外，本发明在IPS模式中提高可靠性的效果也高。在IPS模式中，使用梳齿状的电极产生横向电场，由此进行显示，但由于在电极上不产生横向电场，所以形成有电极的部分无助于显示。因此，有效的开口率比TN模式和VA模式低，典型地，为TN模式和VA模式的一半左右。因此，为了得到与TN模式和VA模式相同的亮度，需要使光源的亮度为大约2倍，在像以往那样使用包括冷阴极管的照明装置的情况下，容易引起液晶层中的分子的分解。因此，本发明的提高可靠性的效果高。
此外，对于与IPS模式同样地使用横向电场控制水平取向型液晶层的取向状态的FFS(fringe-field switching边缘场开关)模式，也可以显著地得到本发明的提高可靠性的效果。
本发明既可以适用于无源矩阵型的液晶显示装置，又可以适用于有源矩阵型的液晶显示装置，特别是在有源矩阵型的液晶显示装置中能获得显著的效果。在各像素具有开关元件(例如TFT)的有源矩阵型的液晶显示装置中，需要将充电至像素电容中的电荷保持1帧的期间，但当液晶层中的分子因紫外光而被分解时，电压保持率降低，显示质量下降。根据本发明，能够抑制这样的电压保持率的降低，因此能够适合于进行有源矩阵驱动。
此外，有时从外部入射到液晶面板20的光含有紫外光，蓝色LED发出的光中也稍稍含有紫外区域的光。因此，为了更可靠地抑制因紫外光造成的分子的分解，可以在液晶层21的照明装置侧或观察者侧设置吸收紫外光的部件，也可以由吸收紫外光的材料形成位于液晶层21的照明装置侧或观察者侧的部件。
但是，在具备包括冷阴极管的照明装置的液晶显示装置中，即使设置吸收紫外光的部件，也会发生液晶层中的分子的分解。在上述的试制例和比较例的液晶显示装置中，使用了带有含有紫外线吸收剂的TAC(三醋酸纤维素)薄膜的偏振板，而与此无关，在比较例中还是发生分子的分解。这是因为，即使是吸收紫外光的部件，也不能吸收在发光时理论上产生的全部紫外光。
图16表示含有紫外线吸收剂的TAC薄膜的吸收光谱。从图16可知，该TAC薄膜具有对波长400nm以下的光的吸收能。但是，OD(Optical Density光学浓度)值为1～4左右，不能完全吸收紫外光。因此，可以认为，即使是过于微弱、用照度计无法检测的程度的紫外光，通过长时间向液晶层照射，其累积能量也会达到使分子分解的程度。
在本实施方式中，例示了以LED作为光源，但不限于此，可以广泛使用至少第一次产生蓝色光的光源。例如，可以使用电致发光(EL)元件。此外，LED由于也利用电致发光进行发光，所以有时也被称为EL元件(广义的EL元件)，但在本申请说明书中，在没有特别说明的情况下，“EL元件”是指所谓的有机EL元件和无机EL元件等真正的EL元件，而不是指发光二极管(LED)那样的注入型的EL元件。可以使用包括红色EL元件、绿色EL元件和蓝色EL元件的照明装置，也可以使用包括蓝色EL元件和通过吸收来自蓝色EL元件的光而发出更长的波长域的光的荧光体的照明装置。另外，也可以使用包括红色、绿色和蓝色的发光层重叠形成的白色EL元件的照明装置。
此外，作为放电管，只要第一次不产生紫外光、而是第一次产生显示用的光的像封入有稀有气体的氖管那样的放电管，就能够使用。例如，如果是封入有氖的氖管，则第一次能够发出橙红色的光，如果是封入有氩的氩管，则第一次能够发出深绿色的光，因此，例如将氖管、氩管、和用于调整颜色平衡的滤色片组合，可以得到白色光源。
产业上的可利用性根据本发明，能够提高具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的液晶显示装置的可靠性，从而可提供能够长时间进行高质量显示的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置适合用于设想长时间使用的各种电子设备。例如适合用于具有接收电视广播的电路的液晶电视。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括照明装置和使用从所述照明装置射出的光进行显示的液晶面板，其特征在于所述液晶面板包括一对基板、和设置在所述一对基板之间的液晶层，所述液晶层由包含具有碳-碳三键和多环基中的至少一个的分子的液晶材料形成，所述照明装置包括在用于显示的光中至少第一次产生蓝色光的光源。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述液晶材料在20℃的旋转粘性率γ1为120mPa·s以下。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于所述液晶材料中包含的所述分子具有用下述式中的任一个表示的基本骨架，-C≡C- 其中，上述式中的n为2以上的整数，上述式中的环状骨架中包含的氢原子可以分别独立地取代为卤素原子、氰基、异氰基。
4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶材料包含25质量％以上的具有所述基本骨架的所述分子。
5.如权利要求1至4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述光源发出的蓝色光的光谱的峰值波长为380nm以上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述光源实质上不产生紫外区域内的光。
7.如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述光源为发光二极管。
8.如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述光源为电致发光元件。
9.如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述光源为放电管。
10.如权利要求1至9中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述液晶面板以垂直取向模式进行显示。
11.如权利要求1至9中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述液晶面板以共面转换模式进行显示。
12.如权利要求1至11中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶面板还包括各自能够对从所述照明装置射出的光进行调制的多个像素区域；和设置在所述多个像素区域的各个中的开关元件。
13.一种电子设备，其特征在于包括权利要求1至12中任一项所述的液晶显示装置。
14.如权利要求13所述的电子设备，其特征在于还包括接收电视广播的电路。
全文摘要
本发明的目的在于提高具有由粘性低的液晶材料形成的液晶层的液晶显示装置的可靠性。本发明的液晶显示装置包括照明装置和使用从照明装置射出的光进行显示的液晶面板。液晶面板包括一对基板、和设置在它们之间的液晶层。液晶层由包含具有碳－碳三键和多环基中的至少一个的分子的液晶材料形成，照明装置包括在用于显示的光中至少第一次产生蓝色光的光源。
文档编号G02F1/1335GK101040216SQ20058003476
公开日2007年9月19日 申请日期2005年11月7日 优先权日2004年11月15日
发明者宫地弘一 申请人:夏普株式会社