液晶面板和液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶面板和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶面板和液晶显示装置，更详细而言，涉及通过施加电压来使液晶 层弯曲变形从而控制光的透过的液晶面板和液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示以薄型、轻量、低耗电量为特征，广泛应用在各种领域。液晶显示装置的 显示性能随着时间的推移取得显著的进步，如今已达到几乎超越CRT(阴极射线管)的程度。液晶显示装置的显示方式由液晶在液晶单元内怎样排列来决定。一直以 来，作为液晶显示装置的显示方式，例如已知TNCTwisted Nematic，扭转向列)模式、 MVA (Multi-domain Vertical Alignment,多畴垂直取向)模式、IPS Qn-Plain Switching, 面内开关型)模式、OCB(Optically Compensated Birefringence，光学补偿双折射)模式 等各种显示方式。一直以来，使用这样的显示方式的液晶显示装置已得到大量生产。日本国公开专利公报“特开昭57-618号公报(1982年1月5日公开)” 日本国公开专利公报“特开平10-186351号公报(1998年7月14日日本国公开专利公报“特开平10-333171号公报(1998年12月18日日本国公开专利公报“特开平11-24068号公报(1999年1月四日公日本国公开专利公报“特开2000-275682号公报(2000年10月6日日本国公开专利公报“特开2002-55357号公报(2002年2月20日公专利文献1专利文献2公开)”专利文献3公开)”专利文献4开)”专利文献5公开)”专利文献6开)”非专利文献 1 K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki, and Y. Koike, "Development of Super-High-Image-Quality Vertical-Alignment-Mode LCD，，，SID 1997 Digest,No. 33. 3, p.845-848，1997.2 :H. Yoshida, T. Kamada, K. Ueda, R. Tanaka, Y. Koike, K. Okamoto, P.L.Chen and J. Lin,"Multi-domain Vertically Aligned LCDs with Super-wide Viewing Range for Gray-scale Images，，，Asia Display/IMID' 04 Digest, No. 12. 2, (2004).非专利文献3 :R. A. Soref,“Field Effects in Nematic Liquid Crystals Obtained with Interdigital Electrodes", J. Appl. Phys. , Vol. 45,No. 12,p.5466-5468, 1974.非专利文献4 :R. Kiefer, B. Weber, F. ffindschield, and G. Baur, " In-Plane Switching of Nematic Liquid Crystals",Proc. The 12th Int'1 Disp. Res. Conf. (JapanDisplay，92)，No. P2-30，p. 547-550，1992.##^0^:^5 :P. L. Bos and J. A. Rahman,"An Optically "SeIf-Compensating^ Iectro-Optical Effect with Wide Angle of View", Technical Digest of SID Symp., p. 273-276，1993.6 :Y. Yamaguchi, T. Miyashita, and T. Uchida, “Wide—Viewing—Angle Display Mode for the Active-Matrix LCD Using Bend-Alignment Liquid-Crystal Cell”，Technical Digest of SID Symp. ，p.277—280，1993.

发明内容
在上述各种显示方式中，例如TN模式的液晶显示装置被普遍广泛使用。但是，TN模式的液晶显示装置具有响应迟缓、视角(视野角)狭窄等缺点。而在MVA模式(例如参照非专利文献1 2、中，在有源矩阵基板的像素电极设置 隙缝，并在对置基板的对置电极设置液晶分子取向控制用的突起(肋)，利用由此形成的边 缘场(Fringe Field，也称为散射场)将液晶分子的取向方向设置为多个方向。MVA模式的液晶显示装置，通过将电压施加时液晶分子倒向的方向分割 (Multi-domain)为多种方向来实现广视角。另外，由于是垂直取向模式，所以与TN模式、 IPS模式、OCB模式等各模式相比能够获得高对比度。不过其制造工序复杂，并与TN模式同 样地具有响应迟缓的缺点。IPS模式(例如参照非专利文献3 4)作为上述各种显示方式中以更为简单的结 构实现广视角的显示方式为人所知。IPS模式中由于使液晶分子在面内开关，因此视角非常 广。不过，IPS模式也与TN模式、MVA模式同样地具有响应迟缓的缺点。另外，并不适用于 要求低温下的高速性的便携式设备、车载设备。另一方面，在上述各种显示方式中，OCB模式(例如参照非专利文献5 6)是唯 一能够仅以在平行地进行了取向处理的两片基板间挟持向列型液晶的简单结构来实现高 速响应的显示方式。因此，在低温的响应特性成为问题的车载用途等中，OCB模式尤其受到关注。不过，OCB模式虽然表现出高速的响应性，但在电源接通时需要进行从作为初始取 向的展曲取向(splay alignment)向驱动时的弯曲取向转移的操作。因此，除了通常的驱 动电路外还需要初始转移用电路，所以本身就存在成本上升的因素。另外，还具有视角特性 比MVA模式、IPS模式差的问题。另外，作为上述以外的显示方式，提出有下述显示方式，S卩，为了解决MVA模式的 工艺课题，在垂直取向模式中使用P型向列型液晶作为液晶材料，利用横向电场进行驱动 (例如，参照专利文献1 6)。在上述显示方式中，通过在保持由垂直取向带来的高对比度性的同时利用横向电 场进行驱动来限定液晶分子的取向方向。在上述显示方式中，因为不需要MVA模式那样的 利用突起物进行的取向控制，所以像素结构简单，具有出色的视角特性。另外，在上述专利文献3和专利文献4中公开有下述内容，即，通过施加电压形成 弯曲状的电场，形成液晶指向矢(director)的方向相差180度的两个畴，并随之获得广视 角特性。
不过，上述显示方式虽然如上所述实现高对比度且具有出色的视角特性，但却具 有驱动电压较高、光透过率较低这样的大问题。另外，与MVA模式同样，其响应特性也不能 说能够充分应对动态画面显示。因此至今未实用化。因此，能够同时实现高速响应性、广视角特性、高对比度特性的液晶面板和液晶显 示装置还尚未得知。本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供能够同时实现高速响应性、 广视角特性、高对比度特性的实用的液晶面板和液晶显示装置。在上述状况之下，本申请的申请人经过专心研究发现，能够通过使面板结构和液 晶材料的物理参数为合适的条件来控制弯曲排列的程度(弯曲排列的P型液晶分子的弯曲 程度)，并能够通过控制弯曲排列的程度来以实用的驱动电压获得较高的光透过率，由此完 成本发明。为了解决上述课题，本发明的液晶面板的特征在于包括挟持在一对基板之间的 液晶材料和对上述液晶材料施加与基板面平行的电场的电极，上述液晶材料包含P型液 晶材料，在无电场施加时上述P型液晶材料与基板面垂直地取向，上述电极的电极宽度为 5μπι以下，电极间隔为15μπι以下，上述ρ型液晶材料的介电常数各向异性Δ ε与折射率 各向异性Δη的积(Δ ε · Δη)为1. 3以上、3. 1以下。另外，在本发明中，“施加与基板面平行的电场”表示“至少施加具有与基板面平行 的成分的电场”。而“上述P型液晶材料与基板面垂直地取向”表示“上述P型液晶材料至 少具有与基板面垂直的取向成分”。S卩，上述“平行”和“垂直”也包含“大致平行”、“大致垂直”。上述液晶面板由于在保持基于垂直取向的高对比度性的同时利用与基板面平行 的所谓横向电场进行驱动，所以能够以简单的像素结构实现广视角特性和高对比度特性。 另外，不需要初始弯曲转移操作，能够实现实用的弯曲取向。在上述液晶面板中，与OCB模式同样地，在液晶分子要发生运动时，在协助液晶分 子的运动的方向上液晶分子的流动发生作用，因此能够实现高速响应。这样的高速响应性 与弯曲排列的程度相对应。在上述液晶面板中，弯曲排列的程度依赖于液晶材料的物理属 性(特别是Δ ε ·Δη)，但也会随着上述电极的电极宽度、电极间隔而变化。若使它们的值 在上述范围内，则能够获得液晶排列的变形程度比现有结构大的液晶面板。而且，尤其是通过使上述电极的电极宽度为5 μ m以下、电极间隔为15 μ m以下，能 够在实用的驱动电压下获得高透过率。另外，通过使上述Δ ε · Δη在1.3以上、3.1以下 的范围内，能够实用地获得高透过率和高响应性。于是，通过上述结构，能够提供一种实用 的液晶面板，该实用的液晶面板能够同时实现与MVA模式、IPS模式同等的广视角特性；与 OCB模式相当或其以上的高速响应性；及高对比度特性。在上述液晶面板中，上述液晶材料的层厚d与折射率各向异性Δη的积(And)优 选为0. 3μπι以上、0. 7μπι以下。存在随上述And变大而最大透过率变大的倾向。不过，液晶单元面内存在相位差 分布，在And超过半波长的区域中，存在随着液晶材料的层厚d的增加而透过率降低的倾 向。因此，通过使上述And处于上述范围内，能够更可靠地实现高透过率、高速响应。另外，上述液晶材料的弹性常数k33优选为15pN以上。5
为使下降在1帧内完成，需要使下降响应大约为IOms以下。通过使用上述的弹性 常数k33为15pN以上的液晶材料，能够在1帧内完成下降。于是，能够同时满足透过率和 下降响应速度。另外，上述液晶材料优选包含四环类液晶材料10%以上。上述液晶材料包含四环类液晶材料，由此使得上述液晶材料的弹性常数k33变 大。特别是，通过使上述液晶材料包含四环类液晶材料10%以上，能够在1帧内完成下降。 于是，通过上述结构，能够实现实用价值极高的液晶面板。作为上述液晶面板，具体来说能够列举下述液晶面板上述P型液晶材料是P型向 列型液晶材料，上述电极是设置在上述一对基板中的至少一个基板上的梳齿形电极，上述P 型向列型液晶材料在无电场施加时垂直取向(homeotropic alignment，也称为垂面取向)。另外，上述液晶材料优选包含具有烯(alkenyl)基的化合物。具有烯基的化合物是Δ ε约为0的材料，可作为降粘剂发挥功能。于是，通过使 上述液晶材料包含具有烯基的化合物，能够降低上述液晶材料的粘性，能够大幅降低响应 时间。另外，上述液晶面板优选在上述一对基板中的至少一个基板的与包含上述液晶材 料的液晶层相对的面，具有包含硅氧烷(Siloxane)类无机材料的取向膜。包含硅氧烷类无机材料的取向膜与聚酰亚胺类取向膜等有机类取向膜相比，膜电 阻较低，电荷容易逃逸。因此，即使在上述液晶材料中使用离子性杂质的含有比例相对较 高、容易发生残影(即残像)、介电常数各向异性Δ ε较高的液晶材料的情况下，也能够抑 制残影的产生。另外，上述液晶面板优选在上述一对基板中的一个基板设置有上述电极，并且在 另一个基板上设置有覆盖整个显示区域的电极膜。像这样，在与设置有电极的基板相对的基板，设置有覆盖整个显示区域的电极膜， 由此，与未设置该电极膜的情况相比，能够提高电压一透过率特性，其中，该电极用于对上 述液晶材料施加与基板面平行的电场。因此，通过上述结构，能够以比不设置电极膜的情况 低的电压获得与不设置上述电极膜的情况相同的透过率。于是能够降低驱动电压。另外，为解决上述课题，本发明的液晶显示装置的特征在于，具有本发明的上述液 晶面板。于是，通过本发明，可提供能够同时实现高速响应性、广视角特性、高对比度特性 的实用的显示装置。发明的效果如上所述，本发明的液晶面板和液晶显示装置由于在保持由垂直取向带来的高对 比度性的同时利用与基板面平行的所谓横向电场进行驱动，所以能够以简单的像素结构实 现广视角特性和高对比度特性。另外，不需要初始弯曲转移操作，能够实现实用的弯曲取 向。而且，尤其是在上述液晶面板和液晶显示装置中，通过使电极的电极宽度为5μπι 以下、电极间隔为15μπι以下，能够在实用的驱动电压下获得高透过率。另外，通过使上述 Δ ε · Δη在1.3以上、3.1以下的范围内，能够实用地获得高透过率和高响应性。于是，根 据本发明具有下述效果，即，可提供能够同时实现与MVA模式、IPS模式同等的广视角特性、和与OCB模式相当或其以上的高速响应性、及高对比度特性的实用的液晶面板。


图1是示意地表示本发明的一实施方式涉及的液晶面板的主要部分的概略结构 的分解立体图。图2是示意地表示图1所示的液晶面板的主要部分的概略结构的截面图。图3是示意地表示本发明的一实施方式涉及的液晶显示装置的概略结构的分解 截面图。图4是表示图1所示的液晶面板的偏光板的透过轴方向与电场施加方向的关系的 图。图5(a)、(b)是表示图1所示的液晶面板中的ρ型液晶分子的旋转的状态(样子) 的图，其中，(a)是无电场施加时上述液晶面板的主要部分的立体图，(b)是电场施加时上 述液晶面板的主要部分的立体图。图6是表示本发明的一实施方式涉及的液晶单元的等电位曲线的图表。图7是表示图6所示的液晶单元内的ρ型液晶分子的指向矢分布的图。图8是表示本发明的一实施方式涉及的液晶单元内的ρ型液晶分子的指向矢分布 的图。图9是表示图8中使用的液晶单元内的透过率分布的图表。图10是表示本发明的一实施方式涉及的单元内的透过率分布与相位差分布的图表。图11是表示电极间隔与图10不同的液晶单元内的透过率分布与相位差分布的图表。图12是表示实施例1中制作的液晶面板的电压一透过率特性的图表。图13是表示实施例1中制作的液晶面板的响应特性的温度依赖性的图表。图14是表示实施例1中制作的液晶面板中的液晶层中的液晶分子的流动的图。图15是表示实施例5中制作的液晶面板的最大透过率与下降响应时间的关系的 图表。图16是表示实施例6中制作的液晶面板中的四环类液晶材料的含有率与下降响 应时间的关系的图表。图17(a)是示意地表示残影(burn-in)评价中使用的测试单元的主要部分(主要 部位)的概略结构的截面图，(b)是示意地表示(a)所示的测试单元的主要部分的概略结 构的平面图。图18是示意地表示本发明的其它实施方式涉及的液晶显示装置所使用的液晶单 元的主要部分的概略结构的截面图。图19是表示实施例9中制作的液晶面板的电压一透过率特性的图表。图20是表示对实施例9中制作的液晶面板施加7V的电压时的液晶单元内的电场 分布和液晶指向矢分布的图。图21是示意地表示本发明的另一实施方式涉及的液晶面板的主要部分的概略结 构的截面图。
附图标记说明1液晶显示装置2液晶面板3驱动电路4背光源5液晶单元5A测试单元10 基板11玻璃基板12取向膜13梳齿形电极(电极)14梳齿形电极(电极)20 基板21玻璃基板22取向膜30液晶层31 ρ型液晶分子33间隔物34密封剂35偏光板36偏光板37相位差板38相位差板40 基板41 电极42电介质层51电介质层具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行详细说明。(实施方式1)以下，基于图1至图17(a)、(b)说明本发明的一个实施方式。图3是示意地表示本实施方式涉及的液晶显示装置的概略结构的分解截面图。如图3所示，本实施方式的液晶显示装置1具有液晶面板2、驱动电路3和背光源 4(照明装置)。上述驱动电路3和背光源4的结构与现有技术相同。因此对它们的结构省 略说明。作为本实施方式的上述液晶面板2的一例，图1和图2表示典型的面板结构。图1是示意地表示上述液晶面板2的主要部分的概略结构的分解立体图。而图2 是示意地表示上述液晶面板2的主要部分的概略结构的截面图。
另外，在以下的说明中，以显示面侧(观察者侧的基板)为上侧的基板，以另一基 板为下侧的基板进行说明。如图1 图3所示，本实施方式的液晶面板2具有相互相对设置的一对基板10、20 作为电极基板(阵列基板、元件基板)和对置基板。在这一对基板10、20之间，夹持着包含 P型液晶材料的液晶层30作为显示用的介质层。上述一对基板10、20中至少一个基板具有玻璃基板等透明基板。另外，在上述一 对基板10、20的与另一基板相对的对置面，分别设置有被称作所谓垂直取向膜的取向膜12,22ο垂直取向膜是使液晶层的液晶分子在无电场施加时垂直于基板面取向的取向膜。 其中，上述“垂直”也包含“大致垂直”。因此，如图1所示，上述液晶层30中的ρ型液晶分子31在无电场施加时表现为垂直取向。另外，上述基板10、20中的一个基板具有用于对上述液晶层30施加被称作横向电 场的与基板面平行的电场的电场施加机构。其中，上述“平行”也包含“大致平行”。在本实施方式中，上述基板10、20分别具有玻璃基板11、21。其中，在上述基板10 的玻璃基板11上，设置有一对梳齿形电极13、14(像素电极、共用电极)作为上述电场施加 机构。上述梳齿形电极13、14例如既可以由ITO(铟锡氧化物)等透明电极材料形成，也 可以由铝等金属形成。上述梳齿形电极13、14的材料并没有特别限定。取向膜12以覆盖上述梳齿形电极13、14的方式设置。另外，上述取向膜12、22的 材料和形成方法并没有特别限定。上述取向膜12、22例如能够通过在上述梳齿形电极13、 14上涂敷具有垂直取向限制力的公知的取向膜材料来形成。另外，作为上述电极基板和对置基板，例如能够使用TFT阵列基板等阵列基板、彩 色滤光片基板等，但本实施方式对此并没有限定。另外，如图1 图3所示，在这一对基板10、20的与上述液晶层30相对的相对面 的相反侧的面，分别设置有偏光板35、36。另外，如图3所示，在上述基板10、20与偏光板35、36之间，按照需要分别设置有 相位差板37、38。不过，上述相位差板37、38也可以只在上述液晶面板2的一个面设置。另 外，在只利用正面透过光的显示装置的情况下，相位差板37、38并不是必须的。例如，如图2所示，上述液晶面板2的液晶单元5按下述方法形成将上述基板10 和基板20隔着间隔物33利用密封剂34贴合，并在两基板10、20之间的空隙中，封入包含ρ 型液晶材料作为液晶材料的介质。作为上述P型液晶材料，例如能够列举P型向列型液晶 材料。上述液晶面板2通过对液晶单元5如上所述地贴合相位差板37、38和偏光板35、 36而形成。图4表示上述偏光板35、36的透过轴方向与电场施加方向的关系。如图4所示， 上述偏光板35、36按照上述偏光板35、36的透过轴方向相互正交，且与电场施加方向成45 度的方式配置。接着，对上述液晶面板2的显示方式(以下记为“主模式”)进行说明。
在图5(a)、(b)中，利用液晶指向矢的方向表示电场施加引起的ρ型液晶分子31 的旋转(转动)的状态。图5 (a)是无电场施加时上述液晶面板2的主要部分的立体图，图 5(b)是电场施加时上述液晶面板2的主要部分的立体图。如上所述，主模式是通过使用梳齿形电极13、14来施加与基板面平行的电场的显 示方式的一种。主模式中，如图5(a)所示，在无电场施加时，ρ型液晶分子31与基板面垂直地取 向。另一方面，在施加电场时，梳齿形电极13、14间的电力线呈半圆状弯曲，ρ型液晶分子 31如图5(b)所示，在基板厚度方向弯曲排列成弓形。其结果为，对在与基板面垂直的方向 上行进的光表现出双折射性。像这样，主模式通过在保持由垂直取向带来的高对比度性的同时实施横向电场驱 动，限制P型液晶分子31的取向方向。因此，不需要利用MVA模式那样的突起物来进行取 向控制，以简单的像素结构实现出色的视角特性。另外，如上所述，通过在垂直取向模式中使用ρ型液晶材料并进行横向电场驱动， 能够通过施加电场来形成弯曲状(弓状)的电场，形成指向矢方向(方位)相互相差180 度的两个畴，并随之获得广视角特性。本发明基于以下发现，S卩，通过变更面板结构和所使用的液晶材料的物理属性 (physical property，也称为物性或物理性能)，能够任意地控制上述弯曲排列的程度。其 中，上述“弯曲排列的程度”表示如图5(b)所示弯曲排列的ρ型液晶分子31的弯曲的程度 (以下记为“曲率”)。根据本发明，能够增大弯曲排列的程度，能够获得高的光透过率。另外，根据本发 明，因为如上所述能够任意地控制弯曲排列的程度，所以能够与OCB模式同样地利用流动 效应实现高速响应特性。因此，本发明的实用价值极高。在OCB模式，以比临界驱动电压稍高的电压从展曲取向向弯曲取向转移(转变)。 这时的弯曲取向表现出最大的曲率。因此，在OCB模式，在该表现出最大的曲率的弯曲取向 与施加高电压时平缓的弯曲取向之间进行灰度等级显示。而在主模式中，在施加高电压时的曲率大的弯曲取向与无电压施加时的垂直取向 之间进行灰度等级显示。这时的最大曲率依赖于施加电压，电场强度越大则曲率越大。即， 弯曲排列的程度及其最大曲率能够通过电极宽度L、电极间隔(电极间距离)S、单元间隙 (液晶材料的层厚、液晶层30的厚度)d来任意控制，能够获得OCB模式以上的最大曲率，能 够实现OCB模式以上的高速响应。图6表示对梳齿形电极13、14的电极宽度L = 3 μ m、电极间隔S = 4μπι、单元间 隙d = 4μ m的液晶单元5施加7V的电压时的液晶单元5的等电位曲线。即，图6表示在 上述梳齿形电极13、14之间施加7V的电压(矩形波)时的液晶单元5的等电位曲线。这时，上述ρ型液晶分子31按照该电场强度分布和来自界面的约束力进行排列。 图7表示这时的上述液晶单元5内的ρ型液晶分子31的指向矢分布。由于电压的施加，液 晶分子从垂直取向向弯曲取向连续变化。即，在通常的驱动下，液晶层30通常呈弯曲排列， 能够以灰度等级间响应实现高速响应。另外，根据图7可知，与梳齿形电极13、14上相比，不存在梳齿形电极13、14的区 域中弯曲变形的程度更大，光调制率更大。以下更详细地进行研究。
图8表示对梳齿形电极13、14的电极宽度L = 2. 6 μ m、电极间隔S = 7. 8 μ m、单 元间隙d = 4 μ m的液晶单元5施加3. 5V的电压时的液晶单元内5的ρ型液晶分子31的 指向矢分布。其中，上述P型液晶材料使用介电常数各向异性(Δ ε) =20. 8、折射率各向 异性(Δη) = 0. 14的ρ型液晶材料。如图8所示，主模式与施加平行于基板面的电场的IPS模式、OCB模式等其它显示 模式的最大不同点在于，电极中央及电极间的中央的P型液晶分子31总垂直地进行取向。另外，图9表示对图8中所使用的液晶单元5施加6V的电压时的液晶单元5内的 透过率分布。这里，图9表示与图8所示的区域相同的区域中的透过率分布。此外，在以下 的各图和各表中，透过率表示的是以无电压施加时液晶面板2的光透过率为透过率100%、 并以透过率100%为1 (基准)时的透过率。如图9所示，虽然按照液晶单元5内的位置的不同能够获得90%以上的透过率， 但光在电极中央和电极间中央不透过。因此，液晶单元5整体只能够获得65%左右的透过率。图10是表示使用“MLC-6262”(商品名，默克公司制，Δ ε = 18. 5, Δη = 0. 1450) 作为P型液晶材料，对电极宽度L = 4 μ m、电极间隔S = 4 μ m、单元间隙d = 4 μ m的液晶 单元5施加电场时的液晶单元5内的透过率分布和相位差分布的图表。而图11是表示在 除电极间隔S= 12 μ m之外与图10相同的条件下测定得到的液晶单元5内的透过率分布 和相位差分布的图表。另外，在这些测定中，使用波长550nm的测定光，在梳齿形电极13、14之间施加12V 的电压。另外，在图10和图11中，由双点划线表示相对于测定位置的梳齿形电极13、14的位置。如图10和图11所示，由于电压的施加，相位差(And)变大，透过率也上升。不过， 在相位差超过入/2(本测定中相当于27511111)的部分，透过率减小。根据以上的结果可知，为了提高透过率，需要通过电压的施加使相位差尽可能变 大，但若使相位差过大则会超过λ/2，反过来导致透过率降低。相位差由于液晶分子因电压的施加进行转动而产生。不过，如上所述，相位差存在 最佳的范围意味着液晶的物理参数(具体来说指△ ε、Δη)也存在最佳的范围。对图10和图11进行比较可知，光透过率会因增大电极间隔S而提高。不过，由于 电场强度变小，因此响应特性降低。另外，因为主模式本身是高速显示模式，实用上需要考 虑响应特性与透过率的平衡来决定电极宽度L和电极间隔S。以下使用实施例进行具体验 证。(实施例1)首先，在设置有电极宽度L = 4μπι、电极间隔S = 4 μ m、电极厚度=1000A的ITO 制的梳齿形电极13、14的玻璃基板11上，利用旋转涂敷法(即旋涂法)涂敷JSR公司 制的取向膜涂料“JALS-204”(商品名，5wt. % (固体含量solid content), γ-丁内酯 (Gamma-Butyrolactone)溶液)。之后通过在200°C进行2小时烧制来形成基板10。获得 的取向膜12的膜厚为600A (60nm)。接着，除了未设置上述梳齿形电极13、14外，与上述基板10相同地在玻璃基板21 上形成了与上述取向膜12相同的取向膜22。由此形成了基板20。11
之后，使直径4 μ m的树脂珠“彡夕π “ — ^ (Micro-Pearl) SP”(商品名，积水化 学工业株式会社制)作为间隔物33在上述基板10上分散。另一方面，在基板20上印刷密 封树脂“7卜，夕卜# > F (STRUCT B0ND)XN-21-S”(商品名，三井东压化学工业公司(三 井化学工業株式会社)制)作为密封剂34。接着，将上述基板10、20贴合，并在250°C烧制3小时，由此制作液晶单元5。然后，利用真空注入法向上述液晶单元5内封入“ZLI_2^3”(商品名，默克公司 制，P型向列型液晶材料，Δ ε = 10, Δη = 0. 136)作为液晶材料，由此形成液晶层30。接 着，在液晶单元5的表面和背面分别贴合偏光板35、36，制作了具有图2所示的结构的液晶 面板2。此时的电场施加方向与偏光板35、36的透过轴方向的关系如图4所示。图12表示如此制作的上述液晶面板2在室温(25°C )的电压一透过率特性。根据图12可知，上述液晶面板2的最大透过率(Tmax)超过0. 5 (即50% )，与现 有技术(例如专利文献4)相比，能够以实用的电压大幅度提高透过率。S卩，在专利文献4中，例如在40V时只能获得约14%的透过度(透过率)(参照专 利文献4的图10)。而如图12所示，利用上述液晶面板2，在约6V IOV能够获得约50% 的透过率，并且在约7V 8V能够获得超过50 %的最大透过率(Tmax)。另外，如上所述，在横向电场驱动中，目前最普遍使用6V 7V的驱动电压。若驱 动电压超过9V，则需要耐压较高的驱动器。因此实用上驱动电压优选不足9V，适宜为7V 以下。于是，本实施方式因为能在实用的电压获得高的光透过率，所以驱动电压优选为约 6V 7V。另外，在以下的各测定中，只要未特别提及，测定均在室温(25°C )进行，在表现出 最大透过率Tmax的情况下，响应时间表示如后所述在表现出最大透过率Tmax的驱动电压 (实质上为7V)的响应时间，在没有特别提及的情况下，从最大透过率的观点出发，施加7V 的驱动电压。另外，上述液晶面板2基本上不需要取向控制，不需要在为垂直取向模式的例如 MVA模式中历来使用的突起(肋)。因此能够提高开口率。另外，图13表示对上述液晶面板2施加7V的电压时的响应特性的温度依赖性。另 外，图13中τ rise表示上升，Tdecey表示下降。根据图13能够明确，上述液晶面板2在低温时也能够表现出高速响应，其实用价 值极大。另外，上述液晶面板2表现出高速响应的原因如下。当利用上述梳齿形电极13、14对上述液晶材料施加横向电场时，上述液晶材料进 行转动和弯曲变形。这时如图14所示，液晶层30中产生液晶分子的流动(flow)，但会发生 以向错线(Disclination Line)对称的逆转的转动，相同方向的扭矩(力矩)在向错线附 近产生作用。S卩，在上述液晶面板2中，液晶层中的流动不会像TN模式和MVA模式那样阻碍彼 此的运动。相反，如图14所示，与OCB模式同样，在液晶分子要发生运动时，液晶分子的流 动在协助该液晶分子的运动的方向上发生作用，因此能够实现高速的响应。这种高速响应性与弯曲的程度(曲率)对应。该弯曲的程序依赖于液晶材料的物 理属性(介电常数各向异性△ ε与折射率各向异性Δη的积，弹性常数k3!3)，但也会根据12梳齿形电极13、14的电极宽度L、电极间隔S或单元间隙d而变化。S卩，根据上述液晶面板2，能够通过上述液晶单元5内的电场强度的分布来任意地 控制弯曲的程度，能够实现OCB模式以上的高速响应。另外，在显示原理上，能够实现与IPS 模式同等的广视角特性。(实施例2)在实施例1中，使用“MLC-6269-000” (商品名，默克公司制，ρ型向列型液晶材料， Δ ε = 17.7, Δη = 0. 0984)作为液晶材料，并对电极宽度L、电极间隔S、单元间隙d进行 了各种变更，除此之外与实施例1同样地制作了具有图2所示的结构的40个液晶面板2。接着，在25°C，一面使施加电压从OV变化到20V，一面测定上述各液晶面板2的电 压一透过率特性。在上述测定中，施加30Hz的矩形波，测定光波长为550nm。另外，此时的 电场施加方向与偏光板35、36的透过轴方向的关系如图4所示。将单元间隙d = 4μπι的 液晶面板2的电极宽度L、电极间隔S和最大透过率Tmax的关系汇总(整理)表示在表1 中。另外，将单元间隙d = 6 μ m的液晶面板2的电极宽度L、电极间隔S和最大透过率Tmax 的关系汇总表示在表2中。[表1]
权利要求
1.一种液晶面板，其特征在于包括挟持在一对基板之间的液晶材料和对所述液晶材料施加与基板面平行的电场的 电极，所述液晶材料包含P型液晶材料，在无电场施加时所述P型液晶材料与基板面垂直地 取向，所述电极的电极宽度为5 μ m以下，电极间隔为15 μ m以下，所述P型液晶材料的介电常数各向异性Δ ε与折射率各向异性Δη的积为1. 3以上、 3. 1以下。
2.如权利要求1所述的液晶面板，其特征在于所述液晶材料的层厚d与折射率各向异性Δ η的积为0. 3 μ m以上、0. 7 μ m以下。
3.如权利要求1或2所述的液晶面板，其特征在于所述液晶材料的弹性常数k33为15pN以上。
4.如权利要求1 3中任一项所述的液晶面板，其特征在于所述液晶材料包含四环类液晶材料10%以上。
5.如权利要求1 4中任一项所述的液晶面板，其特征在于所述P型液晶材料是P型向列型液晶材料，所述电极是在所述一对基板中的至少一个 基板设置的梳齿形电极，所述P型向列型液晶材料在无电场施加时进行垂直取向。
6.如权利要求1 5中任一项所述的液晶面板，其特征在于所述液晶材料包含具有烯基的化合物。
7.如权利要求1 6中任一项所述的液晶面板，其特征在于在所述一对基板中的至少一个基板的、与包含所述液晶材料的液晶层相对的面，具有 包含硅氧烷类无机材料的取向膜。
8.如权利要求1 7中任一项所述的液晶面板，其特征在于在所述一对基板中的一个基板设置有所述电极，并且在另一个基板设置有覆盖整个显 示区域的电极膜。
9.一种液晶显示装置，其特征在于包括权利要求1 8中任一项所述的液晶面板。
全文摘要
本发明提供一种液晶面板，其是能够同时实现高速响应性、广视野角特性和高对比度特性的实用的液晶面板。液晶面板(2)包括挟持在一对基板(10、20)之间的p型液晶材料和对p型液晶材料施加与基板面平行的电场的梳齿形电极(13、14)。p型液晶材料在无电场施加时与基板面垂直地取向。梳齿形电极(13、14)的电极宽度为5μm以下，电极间隔为15μm以下，p型液晶材料的介电常数各向异性Δε与折射率各向异性Δn的积为1.3以上、3.1以下。
文档编号G02F1/139GK102047175SQ20098011908
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者樱井猛久, 石原将市, 神崎修一 申请人:夏普株式会社