CN102122103A - 液晶显示元件及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可在确保应答特性的同时使对比度提高的液晶显示元件及液晶显示装置。该液晶显示元件包括具有设有多个狭缝(21)的像素电极(20B)的TFT基板(20)、含有呈现负介电各向异性的液晶分子(41)的液晶层(40)、在隔着液晶层(40)与TFT基板(20)相对的同时具有设置在与像素电极(20B)相对的整体区域中的对置电极(30B)的CF基板(30)。位于CF基板(30)侧的液晶分子(41B)与位于TFT基板(20)侧的液晶分子(41A)相比,具有更大的预倾角。

Description

液晶显示元件及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种在VA模式下进行显示的液晶显示元件及包含该液晶显示元件的液晶显示装置。
背景技术
近年来,作为液晶电视、笔记本型电脑、汽车导航仪等的显示监控器,大多使用液晶显示器(LCD;Liquid Crystal Display(液晶显示器))。液晶显示器根据在其面板基板之间的分子排列被分类为各种显示模式(方式),例如,公知有不施加电压状态下的液晶分子扭转取向而成的TN(TwistedNematic;扭转向列)模式。在该TN模式中,液晶分子具有正介电各向异性、即分子的长轴方向的介电常数比短轴方向大的特性,形成为使液晶分子的取向方位在相对于基板面平行的面内依次旋转同时在相对于基板面垂直的方向上定向的结构。
在该方面上,不施加电压状态下的液晶分子相对于基板面垂直取向而成的VA(Vertical Alignment:垂直取向)模式尤被关注。在垂直取向型的VA模式中,液晶分子具有负介电各向异性、即分子的长轴方向的介电常数比短轴方向小的特性,与TN模式相比能够实现广视角。
在这样的VA模式的液晶显示器中,构成为当施加有电压时,相对于基板垂直取向的液晶分子通过负介电各向异性,以向相对于基板平行的方向上倒下(立起)的方式应答,从而使光透射。不过,由于相对于基板在垂直方向上取向的液晶分子的倒下方向为任意的,所以由于电压施加导致液晶分子的取向紊乱,从而成为对电压的应答特性劣化的主要原因。
因此,作为对电压应答而倒下的倒下方向的限制单元,披露有这样的技术,即,在基板的相对面侧形成具有规定结构的聚合物,使液晶分子从与基板垂直的方向向指定方向倾斜取向(赋予所谓的预倾角)(例如,参照日本专利文献1)。通过这样的构成,能够预先规定施加电压时的液晶分子的倒下方向,并能够提高对电压的应答特性。
日本专利文献1:日本特开2003-177408号公报
不过,在上述日本专利文献1的构成中,由于即使在未驱动的(黑显示)状态下液晶分子也相对于基板法线稍倾斜取向,所以虽然改进了对电压的应答速度,但是在黑显示时透射了少许光,从而存在对比度下降的问题。因此,期望实现一种能够在良好地维持对电压的应答速度的同时使对比度提高的液晶显示元件。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种能够在确保应答特性的同时使对比度提高的液晶显示元件及液晶显示设备。
本发明涉及的液晶显示元件,包括具有第一电极的第一基板;含有呈现负介电各向异性的液晶分子的液晶层;以及第二基板,隔着液晶层与第一基板相对,并具有与第一电极相对的第二电极;在液晶显示元件中,只在第一电极或在第一电极及第二电极两个上设有使电场发生歪斜的结构,位于第二基板侧的液晶分子与位于第一基板侧的液晶分子相比,具有更大的预倾角,液晶显示元件以垂直取向模式进行显示。并且,本发明的液晶显示装置使用与上述的本发明的液晶显示元件同样的元件。
另外,“使电场发生歪斜的结构”是如下的结构,即,当在两电极间施加有电压时,至少在设置有该结构的电极的附近,通过在相对于基板面平行的方向上产生电位强度的不均匀分布,从而产生歪斜的电场。并且,“预倾角”就是在对液晶层未施加电场的状态下,成为液晶分子的基准的轴方向相对于基板的法线的角度。
在本发明的液晶显示元件或液晶显示装置中,只在第一电极或在第一电极及第二电极两个上设有使电场发生歪斜的结构。通过这样,当在两电极间施加有驱动电压时,只在第一基板侧或第一及第二基板侧两个中在相对于该基板面平行的方向上产生电位的不均匀的分布,从而产生电场歪斜。其结果,包含相对于基板面倾斜方向上的成分的电场施加给液晶层。这时,在液晶层中,由于至少位于第二基板侧的液晶分子具有比0°大的预倾角,所以提高液晶分子对驱动电压的应答速度。并且并且,在液晶层中,由于位于第一基板侧的液晶分子具有比位于第二基板侧的液晶分子小的预倾角,所以减少在非驱动状态(黑显示状态)下的光的透射量。
在本发明的液晶显示元件中,可以只在第一电极或在第一电极及第二电极两个上设有多个狭缝。或者,只有第一电极或第一电极及第二电极两个均具有导电体层及设置在导电体层的液晶层侧的面上且由电介质构成的多个突起。
根据本发明的液晶显示元件或液晶显示装置,只在第一电极或在第一电极及第二电极两个上设有使电场发生歪斜的结构结构。并且,位于第二基板侧的液晶分子具有与位于第一基板侧的液晶分子相比更大的预倾角。通过这样,例如,与位于两个基板侧的液晶分子的预倾角为0°时或位于两个基板侧的液晶分子的预倾角为比0°大且相同大的情况下相比较,能够在确保应答特性的同时使对比度提高。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的液晶显示元件的截面示意图;
图2是示出图1所示的像素电极的平面构成的示意图;
图3是用于说明液晶分子的预倾角的示意图;
图4是用于说明图1所示的液晶显示元件的制造方法的流程图;
图5是用于说明图1所示的液晶显示元件的制造方法的截面示意图;
图6是用于说明接着图5的工序的截面示意图;
图7是具备图1所示的液晶显示元件的液晶显示装置的电路构成图;
图8是示出在沿图2的VIII-VIII线的截面中液晶层所产生的电位分布的示意图;
图9是第一实施方式中的液晶显示元件的其他的截面示意图;
图10是示出图9所示的像素电极及对置电极的平面构成的示意图;
图11是图9的其他构成例所涉及的液晶显示元件的截面示意图;
图12是第二实施方式所涉及的液晶显示元件的截面示意图;
图13是示出图12所示的像素电极的平面构成的示意图;
图14是示出在沿图13的XIV-XIV线的截面中液晶层所产生的电位的分布的示意图;
图15是图12的其他构成例所涉及的液晶显示元件的截面示意图(A)及其像素电极的平面示意图(B);
图16是第二实施方式中的液晶显示元件的其他的截面示意图;
图17是示出实施例1、2及比较例1~4中的施加电压和应答时间的关系的特性图;
图18是示出实施例1、2及比较例1~4中的对比度的特性图;
图19是表示实施例3、4及比较例5、6中的应答时间的特性图;
图20是用于说明现有的液晶显示元件中的狭缝电极附近的液晶分子的动作的立体图;
图21是示出实施例10~15及比较例7~12中的施加电压和上升应答时间的关系的特性图;
图22是示出实施例10~15及比较例7~12中的施加电压和下降应答时间的关系的特性图;以及
图23是示出实施例10~15及比较例7~12中的施加电压和对比度的关系的特性图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外,按以下的顺序进行说明。
1.第一实施方式(VA模式的液晶显示元件及液晶显示装置的一例)
(1-1)液晶显示元件的构成
(1-2)液晶显示元件的制造方法
(1-3)液晶显示装置的构成
(1-4)液晶显示元件的其他构成等
2.第二实施方式(其他液晶显示元件及液晶显示装置的例子)
(2-1)液晶显示元件的构成等
(2-2)液晶显示元件的其他构成等
3.变形例
<1.第一实施方式(VA模式的液晶显示元件及液晶显示装置的一例)>
[(1-1)液晶显示元件的构成]
图1示意性地示出了本发明的第一实施方式所涉及的液晶显示元件的截面,图2示意性地示出了在图1中的像素电极的平面构成。另外,图1与沿图2中的I-I线的截面对应。该液晶显示元件的显示模式是垂直取向(VA)模式。该液晶显示元件具有多个像素10,并在TFT(Thin FilmTransistor:薄膜晶体管)基板20和CF(Color Filter:彩色滤光片)基板30之间通过取向薄膜22、32设置有包含液晶分子41的液晶层40。该液晶显示元件为所谓的透射式,在图1中,示出未施加有驱动电压的非驱动状态。
TFT基板20在玻璃基板20A的与CF基板30相对一侧的表面上,诸如每个像素10矩阵状地配置有多个像素电极20B。而且,在TFT基板20上设置有用于分别驱动多个像素电极20B的TFT开关元件、与这些TFT开关元件连接的栅极线及源极线等(未图示)。
像素电极20B例如由ITO(铟锡氧化物)等的具有透明性的材料构成。如图2所示,像素电极20B在各像素内以规定的图案设置有多个狭缝21(未形成电极的部分),作为使向液晶层40施加的电场发生歪斜的结构。通过多个狭缝21,像素电极20B由基部20B1和一端与基部20B1连接的同时向TFT基板20的面内方向延设(延伸设置)的多个线状部分20B2构成,并具有所谓的鱼骨状结构。通过设置有这样的多个狭缝21,当施加驱动电压时,则只从基部20B1及线状部分20B2产生电场,所以如后所述,在相对于玻璃基板20A面平行的方向上产生电位不均匀分布从而在电场中产生歪斜。通过这样,由于将倾斜的电场赋予液晶分子41的长轴方向,并在像素10内形成取向方向不同的区域(取向分割),所以提高视角特性。也就是说,通过像素电极20B产生的电场的歪斜能够限制在施加驱动电压时的液晶分子41的取向。另外,在图2的像素电极20B中,通过基部20B1被分割了的四个区域在施加驱动电压时的液晶分子41的取向方位不同。
作为狭缝21的形成图案,诸如是条状或V字状等任意形状,像素电极20B所设置的狭缝21的宽度S及其数量或线状部分20B2的宽度L等可任意地设定。其中,优选狭缝21的宽度S在为大于等于1μm小于等于20μm的同时,线状部分20B2的宽度L为大于等于1μm小于等于20μm。通过这样,由于在施加有驱动电压时,容易赋予用于良好地取向液晶分子41整体的倾斜电场,而且,像素电极20B变得容易加工,所以能够确保充分的成品率。具体地说,当宽度S及宽度L比1μm窄时,则像素电极20B的形成变得很难,从而很难确保充分的成品率。另一方面,当宽度S及宽度L比20μm宽时,则在施加了驱动电压时,在像素电极20B和对置电极30B之间很难产生有良好的倾斜电场,从而液晶分子41整体的取向容易变得稍紊乱。尤其,优选在宽度S为大于等于2μm小于等于10μm的同时,宽度L为大于等于2μm小于等于10μm,更加优选为宽度S及宽度L为4μm。这是因为,在确保充分的成品率的同时,在施加了驱动电压时的液晶分子41整体的取向变得更好。
CF基板30在玻璃基板30A的与TFT基板20相对的一侧的表面上,配置有条状地设置有例如,红(R)、绿(G)、蓝(B)的滤光片的彩色滤光片(未图示)和跨越有效显示区域的大致整个面的对置电极30B。也就是说,对置电极30B设置在CF基板30的与像素电极20B(包含狭缝21的形成区域)相对的整个区域上。因此,当施加驱动电压时,在液晶层40的对置电极30B附近,电位大致均匀分布地产生,所以电场几乎很难产生歪斜。对置电极30B与像素电极20B同样,由例如ITO等的具有透明性的材料构成。
取向膜22以在TFT基板20的液晶层40侧的表面上覆盖像素电极20B及狭缝21的方式设置。取向膜32以在CF基板30的液晶层40侧的表面上覆盖对置电极30B的方式设置。这些取向膜22、32用于限制液晶分子41的取向,通过这样,液晶分子41作为整体以其长轴方向(导向偶极子(director))与玻璃基板20A、30A大致垂直的方式取向。
取向膜22使其附近的液晶分子41(41A)相对于基板面在垂直方向上取向。也就是说,取向膜22是垂直取向膜,并由垂直取向剂构成。作为该垂直取向剂诸如列举有聚酰亚胺或聚硅氧烷等的高分子化合物,这些高分子化合物例如如后所述,包含使液晶分子41相对于基板面在垂直方向上取向的结构(以下,称为垂直取向诱发结构部)。另外,这里的“垂直方向”不排除包含相对于基板面稍倾斜的方向,除与基板面成90°的方向外,还包含大体垂直方向或大致垂直方向的意思。
取向膜32也与取向膜22同样,用于限制液晶分子41的取向,在这里,具有赋予其附近的液晶分子41(41B)比0°大的预倾角的功能。取向膜32包含一种或二种以上具有架桥性(交联)官能团、聚合性官能团或感光性官能团(以下称为架桥性官能团等)的高分子化合物通过这些官能团进行反应(架桥、聚合或感光)而得的化合物(以下称为取向处理后化合物)。在这里,架桥性官能团意思是可形成架桥结构(桥结构)的基团,更具体地说,诸如是可进行二聚的基团。聚合性官能团意思是两个以上的官能团可依次聚合的基团。感光性官能团意思是可吸收能量线的基团,其能量线诸如是紫外线、X射线或电子束等。取向处理后化合物在包含具有主链及侧链的高分子化合物的一种或二种以上的状态下形成取向膜32之后,设置液晶层40,接着,通过边施加电场或磁场边使侧链所包含的架桥性官能团等反应(架桥等)而生成。通过这样生成的取向处理后化合物包含在取向膜32中,能够赋予取向膜32附近的液晶分子41(41B)比0°大的预倾角,所以提高应答速度并提高显示特性。
作为具有反应(架桥、聚合或感光)前主链及侧链的高分子化合物、即具有架桥性官能团、聚合性官能团或感光性官能团的高分子化合物(以下,称为取向处理前化合物),优选包含主链为耐热性高的结构的化合物。通过这样,即使液晶显示元件被曝露在高温环境下,也由于取向膜32中的取向处理后化合物保持对液晶分子41的取向限制能力,所以良好地维持对比度等的显示特性及应答特性,从而确保可靠性。因此,作为主链在重复单元中优选包含酰亚胺键。作为在主链中包含酰亚胺键的取向处理前化合物,例如列举有包含以式(1)表示的聚酰亚胺结构的高分子化合物。在包含式(1)所示的聚酰亚胺结构的高分子化合物中,既可以由式(1)所示的聚酰亚胺结构的中的一种构成,又可以随机连接的方式包含多种,还可以除式(1)所示的结构外包含其他结构。
[化学式1]
Figure BDA0000035803190000081
其中,R1是四价的有机基团,R2是二价的有机基团。n1是大于等于1的整数。
在式(1)中已说明的R1及R2只要为包含碳而构成的四价或二价基团,则为任意的,但在R1及R2中的任意一个中,优选包含作为侧链的架桥性官能团或聚合性官能团。是因为在取向处理后化合物中,容易获得充分的取向限制能力。
并且,在取向处理前化合物中,侧链在主链上结合多个,只要该多个侧链中的至少一个包含架桥性官能团或聚合性官能团,则侧链为任意的。也就是说,取向处理前化合物除具有架桥性等的侧链外,也可以包含不示出架桥性等的侧链。包含架桥性官能团等的侧链既可以为一种,又可以为多种。架桥性官能团或聚合性官能团在形成了液晶层40之后,只要是可架桥反应或聚合反应的官能团,则为任意的,既可以是通过光反应形成架桥结构等的基团,又可以是通过热反应形成架桥结构等的基团。其中,优选通过光反应形成架桥结构等的光反应性的架桥性官能团等。是因为容易将液晶分子41的取向限制在规定的方向上,从而使具有良好的显示特性的液晶显示元件的制造变容易。
光反应性的架桥性官能团为具有感光性的感光基团,诸如是光二聚感光基团。作为该光反应性的架桥性官能团,诸如列举有包含查耳酮、肉桂酸酯、肉桂酰基,香豆素、马来酰亚胺、二苯甲酮、降冰片烯或谷维素中的任一种的结构的基团。在这些中,作为含有查耳酮、肉桂酸酯或肉桂酰基的结构的基团,例如列举有以式(2)所示的基团。当具有包含式(2)所示的基团的侧链的取向处理前化合物进行架桥时,则例如形成有式(3)所示的结构。也就是说,从包含式(2)所示的基团的高分子化合物生成的取向处理后化合物包含具有环丁烷骨架的式(3)所示的结构。另外,例如,马来酰亚胺等的光反应性的架桥性官能团根据情况,不仅光二聚反应,也示出聚合反应。因此,针对取向处理后化合物,对是具有架桥性官能团或聚合性官能团的高分子化合物进行架桥等而得的化合物的情况进行说明。
[化学式2]
Figure BDA0000035803190000091
其中,R3是包含芳香环的二价基团,R4是包含环结构的一价基团,R5是氢基或烷基或其衍生物。
[化学式3]
Figure BDA0000035803190000101
其中,R3是包含芳香环的二价基团,R4是包含环结构的一价基团,R5是氢基或烷基或其衍生物。
在式(2)中已说明的R3只要为包含苯环等芳香环的二价基团,则为任意的,并除芳香环外,也可以包含羰基、醚键、酯键或烃基。并且,在式(2)中已说明的R4只要为包含环结构的一价基团,则为任意的,并除环结构外,也可以包含羰基、醚键、酯键、烃基或卤基等。作为R4所具有的环结构,只要是包含碳作为构成骨架的元素的环,则为任意的,作为其环结构,诸如列举有芳香环、杂环或脂肪环或是这些的连接或缩聚的环结构等。在式(2)中已说明的R5只要为氢基、或是烷基或其衍生物,则为任意的。在这里的“衍生物”就是通过卤基等的取代基取代了烷基所具有的氢基的一部分或全部的基团。并且,作为R5引入的烷基,其碳数为任意。作为R5优选氢基或甲基。是因为能够获得良好的架桥反应性。
在式(3)中已说明的R3彼此既可以为相互相同,又可以不同。该方式对式(3)中的R4彼此及R5彼此也是同样的。作为式(3)中的R3、R4及R5,诸如可列举与上述式(2)中的R3、R4及R5同样的基团。
作为式(2)所示的基团,诸如可列举式(2-1)至式(2-31)所示的基团。另外,只要是具有式(2)所示的结构的基团,则不限定于式(2-1)至式(2-31)所示的基团。
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
Figure BDA0000035803190000131
[化学式7]
Figure BDA0000035803190000141
优选取向处理前化合物包含垂直取向诱发结构部。是因为取向膜32与取向处理后化合物不同,即使不包含具有垂直取向诱发结构部的化合物(所谓的通常的垂直取向剂),也可限制作为液晶分子41整体的取向。而且,还因为与另外包含具有垂直取向诱发结构部的化合物的情况相比,容易形成能更均匀地发挥对液晶层40的取向限制功能的取向膜32。垂直取向诱发结构部在取向处理前化合物中,既可以包含在主链中,又可以包含在侧链中,也可以包含在主链和侧链的两个中。并且,在取向处理前化合物包含上述的式(1)所示的聚酰亚胺结构时,优选包含作为R2包含垂直取向诱发结构部的结构(重复单元)和作为R2包含架桥性官能团的结构(重复单元)的两种结构。是因为可容易取得。另外,垂直取向诱发结构部如包含在取向处理前化合物中,则也包含在取向处理后化合物中。
作为垂直取向诱发结构部诸如列举有碳数10以上的烷基、碳数10以上的卤代烷基、碳数10以上的烷氧基、碳数10以上的卤代烷氧基或包含环结构的有机基团等。具体地说,作为包含垂直取向诱发结构部的结构诸如列举有以式(4-1)至式(4-6)表示的结构等。
[化学式8]
Figure BDA0000035803190000151
其中,Y1是碳数10以上的烷基、碳数10以上的烷氧基或包含环结构的一价的有机基团。Y2~Y15是氢基、碳数10以上的烷基、碳数10以上的烷氧基或包含环结构的一价的有机基团,在Y2及Y3中的至少一个、在Y4~Y6中的至少一个、在Y7及Y8中的至少一个、在Y9~Y12中的至少一个、及在Y13~Y15中的至少一个是碳数10以上的烷基、碳数10以上的烷氧基或包含环结构的一价的有机基团。其中,Y11及Y12也可以聚合而形成环结构。
并且,作为包含作为垂直取向诱发结构部的环结构的一价有机基团,诸如列举有以式(5-1)~式(5-23)表示的基团等。作为包含作为垂直取向诱发结构部的环结构的二价有机基团,诸如列举有以式(6-1)~式(6-7)表示的基团等。
[化学式9]
Figure BDA0000035803190000161
其中,a1~a3是大于等于0小于等于21的整数。
[化学式10]
··
[化学式11]
Figure BDA0000035803190000191
其中,a1是大于等于0小于等于21的整数。
[化学式12]
另外,垂直取向诱发结构部如包含具有使液晶分子41相对于基板面在垂直方向上排列的功能的结构,则不限定上述的基团。
取向处理前化合物除架桥性官能团或聚合性官能团外,还优选具有以式(7)表示的基团。是因为由于式(7)所示的基团能够以沿液晶分子41的方式动作,所以在取向处理前化合物进行架桥等时,式(7)所示的基团在沿液晶分子41的取向方向的状态下与架桥性官能团等一起被固定。根据该被固定的式(7)所示的基团,更容易将液晶分子41的取向限制在规定方向,所以能够使具有良好的显示特性的液晶显示元件的制造变得更容易。
··R11··R12··R13……(7)
其中,R11是在碳数为1以上的同时包含醚基或酯基的直链状或分支状的二价的有机基团,并与取向处理前化合物或取向处理后化合物的主链结合。或者,R11是醚、酯、醚酯、缩醛、缩酮、半缩醛及半缩酮中的至少一种的结合基团,并与取向处理前化合物或取向处理或化合物的主链结合。R12是包含多个环结构的二价的有机基团,在构成其环结构的原子中的一个与R11结合。R13具有氢基、卤基、烷基、烷氧基或碳酸酯基的一价的基团或这些的衍生物。
式(7)中的R11是用于作为间隔(spacer)部分而发挥功能的部位,该间隔部分用于在将R12及R13固定在主链上的同时,使R12及R13以沿液晶分子41的方式容易地自由活动,作为R11诸如列举有亚烃基等。该亚烃基可以在中间的碳原子间具有醚键,具有该醚键的地方可以为一处,也可以为两处以上。并且,R11也可以具有羰基或碳酸酯基。R11的碳数最好优选为6以上。是因为由于式(7)所示的基团与液晶分子41进行相互作用,所以容易沿着其液晶分子41。优选该碳数以R11的长度与液晶分子41的末端链的长度大致同等的方式决定。式(7)中的R12是沿通常的向列型液晶分子所包含的环结构(核心区)的部分。作为R12诸如列举有具有1,4-亚苯基、1,4-环己撑(Cyclohexylene)基、嘧啶-2,5-二基、1,-萘基、类固醇骨架的二价基团或这些的衍生物等与液晶分子所包含的环结构同样的基团或骨架。在这里的“衍生物”就是向上述的一连串的基团引入有一个或两个以上的取代基的基团。式(7)中的R13是沿液晶分子的末端链的部分,作为R13例如列举有亚烃基(alkylene)或卤代亚烃基等。但是,在卤代亚烃基中,只要在亚烃基中的至少一个的氢基被卤基取代就可以,其卤基的种类为任意。亚烃基或卤代亚烃基可以在中间的碳原子间具有醚键,具有其醚键的地方可以为一处,也可以为两处以上。并且,R13可以具有羰基或碳酸酯基。R13的碳数根据与R11同样的原因,最好优选为6以上。
具体地说,作为式(7)所示的基团,例如列举有以式(7-1)至式(7-12)表示的一价基团等。
[化学式13]
Figure BDA0000035803190000221
[化学式14]
Figure BDA0000035803190000231
另外,式(7)所示的基团如能以沿液晶分子41的方式动作,则不限定于上述的基团。
并且,上述的架桥性官能团也可以是以式(8)表示的基团。是因为由于除进行架桥的部位外,具有沿着液晶分子41的部位和能自由地活动的部位,所以架桥性官能团的沿液晶分子41的部位能够在更加沿着液晶分子41的状态下固定。通过这样,由于更加容易将液晶分子41的取向限制在规定的方向,所以能够使具有良好的显示特性的液晶显示元件的制造更容易。
··R21··R22··R23··R24……(8)
其中,R21是碳数为大于等于1小于等于20,最好是在大于等于3小于等于12的同时,包含醚基或酯基的直链状或分支状的二价的有机基团,并与取向处理前化合物或取向处理后化合物的主链结合。或者,R21是在醚、酯、醚酯、缩醛、缩酮、半缩醛及半缩酮中的至少一种的结合基团,并与取向处理前化合物或取向处理后化合物的主链结合。R22是包含在查耳酮、肉桂酸酯、肉桂酰基、香豆素、马来酰亚胺、二苯甲酮、降冰片烯、谷维素、壳聚糖、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、环氧基及环氧丙烷(oxetane)中的任一种的结构的二价基团或亚乙炔(Ethynylene)基。R23是包含多个环结构的二价的有机基团。R24是具有氢基、卤基、烷基、烷氧基或碳酸酯基的一价基团或这些的衍生物。)··
式(8)中的R21是能自由活动的结构部,作为其R21例如列举有对在式(7)中的R11已说明的基团。由于在式(8)所示的基团中,R22~R24以R21为轴容易活动,所以R23及R24容易沿着液晶分子41。R21的碳数最好优选为大于等于6小于等于10。优选该碳数以R21的长度与液晶分子41的末端链的长度大致同等的方式决定。式(8)中的R22是具有架桥性官能团的结构部。如上所述,该架桥性官能团既可以为通过光反应形成架桥结构的基团,又可以为通过热反应形成架桥结构的基团。式(8)中的R23是能沿液晶分子41的核心区的结构部,作为其R23例如列举有对在式(7)中的R12已说明的基团等。在式(8)中的R24是沿液晶分子41的末端链的部位,作为其R24例如列举有在对在式(7)中的R13已说明的基团等。
具体地说,作为式(8)所示的基团,例如列举有以式(8-1)~式(8-11)表示的一价基团等。
[化学式15]
Figure BDA0000035803190000251
其中,n是大于等于3小于等于20的整数。
[化学式16]
Figure BDA0000035803190000261
另外,式(8)所示的基团如具有上述的四个结构部(R21~R24),则不限定于上述的基团。
取向处理后化合物虽然也可以包含未反应的架桥性官能团等,但是由于在驱动中进行反应时,存在有发生弄乱液晶分子41的取向的危险,所以优选未反应的架桥性官能团等较少为好。取向处理后化合物是否包含未反应的架桥性官能团等,诸如能够通过拆卸液晶显示元件,用透射式或反射式的FT-IR(傅里叶变换红外光谱)分析取向膜32进行确认。具体地说,首先,拆卸液晶显示元件,通过有机溶剂等洗净取向膜32的表面。在此之后,用FT-IR分析取向膜32,例如如在取向膜32中余留有形成在式(2)中所示的架桥结构等的双键,则能够通过获得来自其双键的吸收光谱进行确认。
并且,取向膜32除上述的取向处理后化合物外,可以包含其他的垂直取向剂。作为其他的垂直取向剂列举有与具有垂直取向诱发结构部的聚酰亚胺或具有垂直取向诱发结构部的聚硅氧烷等构成取向膜22的垂直取向剂相同的垂直取向剂等。
液晶层40包含垂直取向型的液晶分子41。液晶分子41诸如是分别以相互正交的长轴及短轴为中心轴成旋转对称的形状,并示出负介质各向异性的液晶分子。另外,介质各向异性(Δε)由Δε=ε//··ε⊥求出。ε//就是液晶分子41的长轴方向的介电常数,ε⊥就是液晶分子41的短轴方向的介电常数。
液晶分子41可以分类成在与取向膜22的界面附近被取向膜22保持的液晶分子41A、在与取向膜32的界面附近被取向膜32保持的液晶分子41B及除这些以外的液晶分子41C。液晶分子41C位于液晶层40的厚度方向的中间区域,并在驱动电压处于截止状态下,以液晶分子41C的长轴方向(导向偶极子)与玻璃基板20A、30A大致垂直的方式排列。在这里,当驱动电压导通时,则液晶分子41C的导向偶极子以与玻璃基板20A、30A平行的方式倾斜取向。这样的举动是由于在液晶分子41C中具有长轴方向的介电常数ε//比短轴方向的介电常数ε⊥小的性质的原因引起的。由于液晶分子41A、41B也具有同样的性质,所以根据驱动电压的导通、截止的状态变化,通常示出与液晶分子41C同样的举动。但是,在驱动电压处于截止的状态下,液晶分子41A通过取向膜22其导向偶极子采取向与玻璃基板20A、30A的法线方向相同方向的姿势。也就是说,液晶分子41A通过取向膜22预倾角θ1为0°。另一方面,液晶分子41B在驱动电压处于截止的状态下通过取向膜32赋予有比0°大的预倾角θ2。通过这样,液晶分子41B从像素电极20B的中心向外侧朝向基部20B1及线状部分20B2的延设方向,其导向偶极子成为从玻璃基板20A、30A的法线方向倾斜的姿势。另外,这里称的“被保持”就是表示取向膜22、32和液晶分子41A、41B不固定,而限制液晶分子41的取向的情况。并且,“预倾角θ(θ1、θ2)”就是如图3所示,当在玻璃基板20A、30A的表面上将垂直的方向(法线方向)视为Z时,在驱动电压处于截止的状态下,液晶分子(41A~41C)的导向偶极子D相对于Z方向的角度,其角度包含0°。
也就是说,在液晶层40中,液晶分子41B的预倾角θ2比液晶分子41A的预倾角θ1大,在这里,预倾角θ1具有0°,预倾角θ2具有比0°大的值。通过这样,与在预倾角θ1、θ2的两个为0°时或在预倾角θ1比0°大、且预倾角θ2为0°时相比,在提高对施加驱动电压的应答速度的同时,获得与预倾角θ1、θ2的两个为0°时大致同等的对比度。而且,获得与预倾角θ1、θ2的两个为比0°大的角度(θ1、θ2>0°)时同等的应答速度。因而,在提高应答特性的同时,降低黑显示时的光的透射量,所以能够使对比度提高。在这种情况下,最好优选预倾角θ2为大于0°小于等于10°。是因为在获得充分的应答特性的同时,更进一步提高对比度。其中,优选预倾角θ2为大于等于1°小于等于4°。通过这样,在确保卓越的应答特性的同时,特别提高对比度。具体地说,根据预倾角θ2在上述的范围内,与预倾角θ2为不足1°时相比,在施加了驱动电压时的液晶分子41的应答速度(在处于驱动状态下时的应答速度=上升的应答速度)变快。并且,与预倾角θ2超过4°相比,在施加了驱动电压后在处于非驱动状态下时的液晶分子41的应答速度(下降的应答速度)变快,而且,进一步降低黑显示时的光的透射量。
[(1-2)液晶显示元件的制造方法]
接着,参照图4所示的流程图及图5、图6所示的截面示意图,对上述的液晶显示元件的制造方法进行说明。另外,在图5、图6中,因简单化而只示出像素10的一部分。
最初,在TFT基板20的表面上形成取向膜22,而且,在CF基板30的表面上形成取向膜32(步骤S101)。
具体地说,首先,通过在玻璃基板20A的表面上,将形成有规定的狭缝21的图案的像素电极20B设置为例如矩阵状,从而制作TFT基板20。接着,以覆盖像素电极20B及狭缝21的方式,将包含溶解或分散于溶剂中的垂直取向剂的取向材料涂敷或印刷在TFT基板20上之后,进行加热处理。通过这样,蒸发已涂敷或印刷的取向材料所包含的溶剂,形成取向膜22。在此之后,根据需要,也可以实施研磨(rubbing)等的处理。
并且,通过在形成有彩色滤光片的玻璃基板30A的彩色滤光片上设置对置电极30B,从而造成CF基板30。接着,例如通过混合取向处理前化合物或成为取向处理前化合物的高分子化合物前躯体、溶剂及根据需要的垂直取向剂,调制液状的取向材料。
作为高分子化合物前躯体,例如在具有架桥性官能团或聚合性官能团作为侧链的高分子化合物包含式(1)所示的聚酰亚胺结构时,可以列举具有架桥性官能团或聚合性官能团的聚酰胺酸。作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸例如使二胺化合物和四羧酸二酐反应而合成。在这里使用的二胺化合物及四羧酸二酐的至少一个具有架桥性官能团或聚合性官能团。作为二胺化合物例如列举有具有以式(A-1)~式(A-21)表示的架桥性官能团的化合物,作为四羧酸二酐列举有具有式(A-22)~式(A-31)表示的架桥性官能团的化合物。
[化学式17]
[化学式18]
Figure BDA0000035803190000311
其中,X1~X4是单键或二价的有机基团。
[化学式19]
其中,X5~X7是单键或二价的有机基团。
[化学式20]
[化学式21]
[化学式22]
Figure BDA0000035803190000351
并且,在以取向处理前化合物包含垂直取向诱发结构部的方式,合成作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸时,除具有上述的架桥性官能团的化合物外,可以使用作为二胺化合物的具有以式(B-1)~式(B-36)表示的垂直取向诱发结构部的化合物及作为四羧酸二酐的具有以式(B-37)~式(B-39)表示的垂直取向诱发结构部的化合物。
[化学式23]
Figure BDA0000035803190000361
[化学式24]
Figure BDA0000035803190000371
[化学式25]
Figure BDA0000035803190000381
其中,a4~a6是大于等于0小于等于21的整数。
[化学式26]
Figure BDA0000035803190000391
其中,a4是大于等于0小于等于21的整数。
[化学式27]
Figure BDA0000035803190000401
其中,a4是大于等于0小于等于21的整数。
[化学式28]
Figure BDA0000035803190000411
[化学式29]
Figure BDA0000035803190000421
并且,在以取向处理前化合物与架桥性官能团同时具有式(7)所示的基团的方式,合成作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸时,除具有上述的架桥性官能团的化合物外,可以使用作为二胺化合物的具有以式(C-1)~式(C-24)表示的能沿液晶分子41的基团的化合物。
[化学式30]
Figure BDA0000035803190000431
[化学式31]
Figure BDA0000035803190000441
[化学式32]
Figure BDA0000035803190000451
[化学式33]
Figure BDA0000035803190000461
并且,在以取向处理前化合物具有式(8)所示的基团的方式合成作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸时,替代具有上述的架桥性官能团的化合物,可以使用作为二胺化合物的具有以式(D-1)~式(D-12)表示的能沿液晶分子41的架桥性官能团的化合物。
[化学式34]
[化学式35]
Figure BDA0000035803190000481
其中,n是大于等于3小于等于20的整数。
而且,在以取向处理前化合物包含作为式(1)中的R2包含垂直取向诱发结构部的结构和包含架桥性官能团的结构两种结构的方式,合成作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸时,例如选择如下那样的二胺化合物及四羧酸二酐。也就是说,使用具有式(A-1)~式(A-21)所示的架桥性官能团的化合物中的至少一种、具有式(B-1)~式(B-39)所示的垂直取向诱发结构部的化合物中的至少一种、以式(E-1)~式(E-28)表示的四羧酸二酐中的至少一种。另外,式(E-23)中的R31及R32既可以为相同的基团,又可以为不同的基团。并且,卤基的种类为任意。
[化学式36]
[化学式37]
Figure BDA0000035803190000501
[化学式38]
Figure BDA0000035803190000511
其中,R31、R32是烷基、烷氧基或卤基。
并且,在以取向处理前化合物包含作为式(1)中的R2包含式(7)所示的基团的结构和包含架桥性官能团的结构的两种结构的方式,合成作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸时,例如,选择如下所示的二胺化合物及四羧酸二酐化合物。也就是说,使用式(A-1)~式(A-21)所示的具有架桥性官能团的化合物中的至少一种、式(C-1)~式(C-24)所示的化合物中的至少一种、式(E-1)~式(E-28)所示的四羧酸二酐中的至少一种。
并且,在以取向处理前化合物包含作为式(1)中的R2包含式(8)所示的基团的结构的方式,合成作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸时,例如,选择如下所示的二胺化合物及四羧酸二酐。也就是说,使用式(D-1)~式(D-12)所示的具有架桥性官能团的化合物中的至少一种、以式(E-1)~式(E-28)表示的四羧酸二酐中的至少一种。
在取向材料中的取向处理前化合物或高分子化合物前躯体的含量优选为大于等于1%小于等于30%,最好优选为大于等于3%小于等于10%。并且,在取向材料中,根据需要可以混合光聚合引发剂等。
接着,将已调整的取向材料以覆盖对置电极30B的方式涂敷或印刷在CF基板30上之后,进行加热处理。加热处理的温度优选为80℃以上,最好优选为大于等于150℃小于等于200℃。并且,加热处理也可以使加热温度阶段地变化。通过这样,蒸发已涂敷或印刷的取向材料所包含的溶剂,形成有包含具有架桥性官能团作为侧链的高分子化合物(取向处理前化合物)的取向膜32。在此之后,可以根据需要实施研磨等的处理。
接着,以取向膜22和取向膜32进行相对的方式配置TFT基板20和CF基板30,并在取向膜22和取向膜32之间,密封包含液晶分子41的液晶层40(步骤S102)。具体地说,在向TFT基板20或CF基板30中的一个的取向膜22、32形成的面散布用于确保晶粒间隙(cell gap)的间隔突起物、例如塑料珠等的同时,例如通过丝网印刷法使用环氧粘结剂等,印刷密封部。在此之后,如图5所示,以取向膜22、32进行相对的方式通过间隔突起物及密封部粘接TFT基板20和CF基板30,并注入包含液晶分子41的液晶材料。之后,通过进行加热等进行密封部的硬化,从而在TFT基板20和CF基板30之间密封液晶材料。图5示出在取向膜22及取向膜32之间所密封的液晶层40的截面构成。
接着,如图6(A)所示,在像素电极20B和对置电极30B之间使用电压施加单元1施加电压V1(步骤S103)。电压V1例如以5至40(V)的大小进行施加。通过这样,能够对玻璃基板20A、30A的表面产生有成规定角度的方向的电场,液晶分子41从玻璃基板20A、30A的垂直方向向规定方向倾斜取向。由于这时的电压V1的大小和在后述的工序中赋予液晶分子41B的预倾角θ2相关,所以可通过适当调节电压V1的大小,控制液晶分子41B的预倾角θ2的大小。
而且,如图6(B)所示,在一直处于施加电压V1的状态下,通过例如从TFT基板20的外侧向取向膜32照射紫外线UV,使取向膜32中的高分子化合物所具有的架桥性官能团反应,从而使高分子化合物架桥(步骤S104)。其结果,在取向膜32中形成有取向处理后化合物,并在非驱动状态下,对在液晶层40中的位于与取向膜32的界面附近的液晶分子41B,赋予比0°大的预倾角θ2。作为紫外线UV,优选包含较多波长300nm~365nm左右的光成分的紫外线。是因为当使用包含较多短波区域的光成分的紫外线时,则液晶分子41进行光解,从而存在有劣化的危险。另外,在这里,虽然从TFT基板20的外侧照射了紫外线UV,但是也可以从CF基板30的外侧照射,还可以从TFT基板20及CF基板30的两个基板的外侧照射。在这种情况下,优选从透射率高的一个基板侧照射紫外线UV。并且,在从CF基板30的外侧照射紫外线UV时,由于因紫外线UV的波长区被彩色滤光片吸收从而存在有很难架桥反应的危险,所以优选从TFT基板20的外侧进行照射。
通过以上的工序,完成图1所示的液晶显示元件。
[(1-3)液晶显示装置的构成]
接着,参照图7,对具有上述的液晶显示元件的液晶显示装置的构成进行说明。图7示出具有图1所示的液晶显示元件的液晶显示装置的电路构成。
图7的液晶显示装置包含在显示区域60内所设置的具有多个像素10的液晶显示元件而构成。在该液晶显示装置中,在显示区域60的周围,设置有源极驱动器61及栅极驱动器62、控制源极驱动器61及栅极驱动器62的时序控制器63、向源极驱动器61及栅极驱动器62供给电力的电源电路64。
显示区域60是显示影像的区域,并是通过多个像素10排列成矩阵状,可显示地构成影像的区域。另外,在图7中,除示出包含多个像素10的显示区域60外,还另外放大示出了与四个像素10对应的区域。
在显示区域60中,在行方向上排列有多个源极线71的同时,在列方向上排列有多个栅极线72,在这些源极线71及栅极线72相互交叉的位置上分别配置有像素10。各像素10在包括像素电极20B及液晶层40的同时,包括晶体管121及电容器122而构成。在各晶体管121中,源电极与源极线71连接,栅电极与栅极线72连接,漏电极与电容器122及像素电极20B连接。各源极线71与源极驱动器61连接,并从其源极驱动器61供给有图像信号。各栅极线72与栅极驱动器62连接,并从其栅极驱动器62顺序供给有扫描信号。
源极驱动器61及栅极驱动器62从多个像素10中选择指定的像素10。
时序控制器63诸如向源极驱动器61输出图像信号(例如,与红、绿、蓝对应的RGB的各视频信号)和用于控制源极驱动器61的动作的源极驱动器控制信号。并且,时序控制器63例如向栅极驱动器62输出用于控制栅极驱动器62的动作的栅极驱动器控制信号。作为源极驱动器控制信号,例如列举有水平同步信号、启动脉冲信号或源极驱动器用的时钟信号等。作为栅极控制信号,例如列举有垂直同步信号、栅极驱动器用的时钟信号等。
在该液晶显示装置中,用以下的要领,通过在像素电极20B和对置电极30B之间施加驱动电压,显示影像。具体地说,源极驱动器61通过来自时序控制器63的源极驱动器控制信号的输入,又基于从时序控制器63输入的图像信号,向规定的源极线71供给个别的图像信号。与此同时,栅极驱动器62通过来自时序控制器63的栅极驱动器控制信号的输入,以规定的定时向栅极线72顺序供给扫描信号。通过这样,能够选择位于被供给有图像信号的源极线71和被供给有扫描信号的栅极线72之间的交叉点的像素10,并对其像素10施加有驱动电压。
在已选择的像素10中,当施加有驱动电压时,则在像素电极20B和对置电极30B之间产生有例如如图8所示的电位差。图8示意地示出在沿图2中的VIII-VIII线的截面中在施加驱动电压时的液晶层40的电位分布。详细地说,在像素电极20B侧,由于从基部20B1及线状部分20B2产生有电场,所以通过多个狭缝21在与玻璃基板20A面平行方向上电位(电场)的强度产生有不均匀的分布。也就是说,在像素电极20B侧,通过狭缝21电场发生有歪斜。由于在与该基板面平行方向上的像素电极20B侧的电位的不均匀的强度分布设置在对置电极30B与像素电极20B相对的整个区域,所以随着靠近对置电极30B侧,电位的分布不均匀性变小,在对置电极30B附近,其分布大致均匀。根据该像素电极20B侧的电位的不均匀的强度分布,包含相对于玻璃基板20A、30A面倾斜方向的成分的电场能够被施加在液晶层40上。
根据这样的像素电极20B和对置电极30B之间的电位差,液晶层40所包含的液晶分子41的取向状态进行变化。具体地说,在液晶层40中,从图1所示的施加驱动电压前的状态,通过施加驱动电压,其他的液晶分子41A、41C与位于取向膜32的附近的液晶分子41B的一起向液晶分子41B的倾斜方向倒下。其结果,液晶分子41以采取与TFT基板20及CF基板30大致成水平(平行)的姿势的方式进行应答。通过这样,液晶层40的光学特性进行变化,向液晶显示元件的入射光变成被调制的射出光,基于其射出光通过被灰度表现,从而显示有影像。
接着,对本实施方式的液晶显示元件及液晶显示装置的作用效果与现有的液晶显示元件及液晶显示装置相比较,进行说明。
在完全未实施用于赋予比0°大的预倾角的处理(以下,只称为预倾角处理)的现有的液晶显示元件及具有其的液晶显示装置中,即使使用具有与上述的像素电极20B同样地设置有用于通过电场的歪斜限制液晶分子的取向的狭缝的电极(以下,称为狭缝电极)的基板,当施加驱动电压时,相对于基板在垂直方向上取向的液晶分子的导向偶极子也以在基板的面内方向上向任意的方位的方式倒下。
具体地说,如图20所示,狭缝电极200附近的液晶分子410被分类成狭缝210附近的液晶分子410A和狭缝电极200的线状部分200A附近的液晶分子410B,当施加驱动电压时,则液晶分子410A、410B分别朝向不同的方位倒下。狭缝210附近的液晶分子410A通过从线状部分200A的边缘部E产生的倾斜电场,向狭缝210的宽度方向(方向S1、S2)倒下。这时,线状部分200A附近的液晶分子410B沿线状部分200A的延设方向(方向L1)倒下,其导向偶极子以沿方向L1的状态进行取向。在此之后,向方向S1、S2倒下的液晶分子410A以与液晶分子410B的取向一致的方式进行旋转并进行取向,以使其导向偶极子与方向L1平行。也就是说,当施加驱动电压时,则线状部分200A附近的液晶分子410B以其导向偶极子与方向L1平行的方式倒下从而进行取向,另一方面,狭缝210附近的液晶分子410A以其导向偶极子与方向L1平行的方式,边扭转旋转边倒下从而进行取向。另外,与本实施方式的液晶显示元件同样,在使像素电极是狭缝电极、使对置电极是未形成有狭缝的电极(以下,称为固体电极)时,由于在对置电极侧,电场倾斜成分较少,所以其附近的液晶分子在以导向偶极子朝向任意方位的方式倒下之后,能够向狭缝电极的线状部分的延设方向(与图20所示的L1方向对应)进行取向。这样,在应答了驱动电压的液晶分子中,在各液晶分子的导向偶极子的方位处于晃动的状态下,作为整体的取向发生紊乱。通过这样,由于液晶分子在取得与驱动电压对应的规定取向前的应答速度变低,所以显示性劣化,其结果,使应答特性恶化。
并且,在其他的现有液晶显示元件及液晶显示装置中,对位于两基板的附近的液晶分子以相同角度赋予比0°大的预倾角。通过实施预倾角处理,与未实施预倾角处理的现有的液晶显示元件相比较,由于作为应答驱动电压的液晶分子整体的取向的紊乱被抑制,所以使应答速度提高。不过,在该液晶显示元件中,由于即使在非驱动状态(黑显示状态)下,液晶分子也与基板法线稍倾斜取向,所以在改进应答速度的同时,在黑显示时稍透射有光,从而对比度下降。并且,在该液晶显示元件的制造方法中,在使用包含具有光聚合性的单体等的液晶材料形成液晶层之后,在包含了其单体的状态下,在使液晶层中的液晶分子成为规定的取向的同时,进行光照射从而使单体聚合。通过这样形成的聚合物对液晶分子赋予比0°大的预倾角。不过,在已制造的液晶显示元件中,未反应的光聚合性的单体余留在液晶层中,使可靠性降低。并且,为了使未反应的单体减少,需要加长光照射时间,从而制造所需的时间(生产节拍)变长。
针对于此,在本实施方式的液晶显示元件及液晶显示装置中,TFT基板20具有设置有作为使电场发生歪斜的结构的多个狭缝21的像素电极20B,CF基板30具有与像素电极20B相对的整体区域所设置的对置电极30B。位于TFT基板20侧的液晶分子41A相对于玻璃基板20A、30A在垂直方向上取向,位于CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(θ2>0°)。通过液晶分子41B具有预倾角θ2,提高对驱动电压的应答速度,通过液晶分子41A相对于玻璃基板20A、30A在垂直方向上取向,在黑显示状态中的光的透射量被降低。因而,与未实施预倾角处理的现有的液晶显示元件及向位于两基板附近的液晶分子赋予比0°大的预倾角的其他现有的液晶显示元件相比较,能够在确保应答特性的同时,使对比度提高。
这时,取向膜32包含具有架桥性官能团作为侧链的高分子化合物已架桥等而得的取向处理后化合物,通过该取向处理后化合物,向液晶分子41B赋予预倾角θ2。因此,如上所述,即使不使用添加单体的液晶材料形成液晶层40,也由于取向膜32能够对液晶分子41B赋予预倾角θ2,所以能够使可靠性提高。而且,也能够抑制生产节拍变长。而且,即使不使用研磨处理等的对液晶分子赋予预倾角的现有技术,也能够良好地对液晶分子41B赋予预倾角θ2。因此,不产生有作为研磨处理的间题点的因对取向膜损伤的研磨伤导致的对比度下降、因在研磨时的静电导致的配线断线及因异物导致的可靠性降低等。
在这里,作为参考例,说明了如下液晶显示元件,在该液晶显示元件中,对位于具有设置有多个狭缝的像素电极(狭缝电极)的基板侧的液晶分子赋予有比0°大的预倾角,位于具有与该像素电极相对的整体区域所设置的对置电极(固定电极)的基板侧的液晶分子相对于基板面垂直取向。在参考例的液晶显示元件中,由于位于像素电极附近的液晶分子被赋予有比0°大的预倾角,所以与未实施预倾角处理时(上述的现有的液晶显示元件)相比较,对驱动电压的应答速度变快。不过,考虑该像素电极附近的液晶分子即使赋予有比0°大的预倾角,当施加驱动电压时也与图20所示的情况同样地进行动作。其结果,在应答了驱动电压的液晶分子中,由于作为整体的取向发生有紊乱,所以很难获得充分的应答速度。作为在施加该驱动电压时的液晶分子整体的取向紊乱,尤其在施加了高驱动电压时明显地产生。并且,在参考例的液晶显示元件中,例如,即使使用上述的取向膜32的取向材料与本实施方式同样地,对像素电极附近的液晶分子实施预倾角处理,也由于在狭缝附近和像素电极的线状部分附近液晶分子的倒下动作不同,所以其预倾角的倾斜方向也容易向任意方向。据此,在很难获得充分的应答特性上,由于在黑显示状态中的液晶分子整体的取向紊乱成为主要原因,所以对比度下降。
针对于此,在本实施方式中,对位于CF基板30侧的液晶分子41B,取向膜32赋予预倾角θ2。通过这样,由于液晶分子41B的预倾角θ2的倾斜方向容易一致,所以与参考例相比较,在施加驱动电压时及在非驱动时的作为液晶分子41整体的取向的紊乱很难发生,从而能够使应答特性及对比度提高。尤其,由于与对液晶分子41A赋予比0°大的预倾角相比,对液晶分子41B赋予预倾角θ2容易较强地发挥对液晶分子41B的锚定(anchoring)效果,所以在施加了驱动电压之后,在处于非驱动状态时的液晶分子41的应答速度(下降的应答速度)也变快。
[(1-4)液晶显示元件的其他构成]
图9示出本实施方式所涉及的液晶显示元件的其他构成,并示出与图1对应的截面。图10示意地示出图9中的像素电极(A)及对置电极(B)的主要部的平面构成。另外,图9与沿图10(A)、图10(B)中的IX-IX线的截面对应。该液晶显示元件除了TFT基板20所设置的像素电极20B及CF基板30所设置的对置电极30B的构成不同外,具有与图1所示的液晶显示元件同样的构成。在这里,不仅在像素电极20B上设置有狭缝21,还在对置电极30上设置有狭缝31。
如图10(A)所示,像素电极20B在各像素内设置有在TFT基板20的面内在倾斜方向(相对于长边方向倾斜的方向)延设的多个狭缝21。在多个狭缝21中,一部分的狭缝21的形成图案为V字状,除此之外的狭缝21与V字状的狭缝21平行地排列。其中,在像素电极20B中,在V字状的狭缝21的内侧设置有用于控制液晶分子41的取向的凹部22。这样,通过设置有多个狭缝21,如上所述,当施加有驱动电压时则电场发生歪斜。另外,狭缝21的宽度S及其数量或像素电极20B(未设置有狭缝21的部分)的宽度L等可任意地设定。其中,优选宽度S为大于等于2μm小于等于10μm的同时,宽度L为大于等于30μm小于等于180μm。
如图10(B)所示,对置电极30B在各像素内设置有在CF基板30的面内向倾斜方向延设的多个的狭缝31。该狭缝31的形成图案(包含狭缝31的宽度S)例如与像素电极20B所设置的狭缝21的形成图案相同。与此同时,取向膜32在CF基板30的液晶层40侧的表面上以覆盖对置电极30B及狭缝31的方式被设置。
像素电极20B所设置的狭缝21与对置电极30B所设置的狭缝31的位置关系不被特别地限定。也就是说,如图9及图10所示,狭缝21、31的位置既可以在TFT基板20及CF基板30的基板面内偏离,又可以一致。是因为只要存在有狭缝21、31,则不论狭缝21、30的位置关系,电场都发生歪斜。另外,狭缝21、31的位置偏离意思就是狭缝21、31彼此通过液晶层40不相对。另一方面,狭缝21、31的位置一致意思就是狭缝21、31彼此通过液晶层40相对。
其中,如图9及图10所示,优选狭缝21、31的位置偏离。是因为由于电场容易发生歪斜,所以对液晶分子41的长轴方向容易赋予倾斜的电场。另外,在图10(A)中,以虚线示出对置电极30B所设置的狭缝31,而且,在图10(B)中,以虚线示出像素电极20B所设置的狭缝21。在图10(A)、图10(B)中,阴影区表示像素电极20B(设置有狭缝21的部分)和对置电极30B(未设置有狭缝31的部分)重合的区域。
另外,优选在狭缝21、31的位置一致时,狭缝21的宽度S和狭缝31的宽度S不同。是因为由于在像素电极20B及对置电极30B中的端部(边缘)彼此的位置偏离,所以容易向液晶分子41赋予倾斜的电场。在这种情况下,狭缝21的宽度S既可以比狭缝31的宽度S宽,又可以与其相反,也可以两种方式混在一起。其中,如图11所示,优选狭缝21、31彼此的宽度S的大小关系为交替颠倒。是因为容易对液晶分子31均等地赋予有倾斜的电场。
该液晶显示元件,除了使用图9及图10所示的像素电极20B及对置电极30B,替代图1及图2所示的像素电极20B及对置电极30B外,在能够与图1所示的液晶显示元件同样地进行制造的同时,能够适用于图7所示的液晶显示装置。
在该液晶显示元件及液晶显示装置中,TFT基板20具有设置有作为使电场发生歪斜的结构的多个狭缝21的像素电极20B,CF基板30同样地具有设置有多个狭缝31的对置电极30B。位于TFT基板20侧的液晶分子41A相对于玻璃基板20A、30A在垂直方向上取向,位于CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(θ2>0°)。通过这样,与只在像素电极20B上设置有多个狭缝21的情况同样,在提高对驱动电压的应答速度的同时,降低在黑显示状态中的光的透射量。因而,在确保应答特性的同时,能够使对比度提高。
尤其,由于不仅在像素电极20B上设置有多个狭缝21,还在对置电极30B上设置有多个狭缝31,所以与只在像素电极20B上设置有多个狭缝21的情况相比,容易对液晶分子41赋予有倾斜的电场。因而,能够使应答特性进一步提高。
在这里,与已说明的液晶显示元件及液晶显示装置有关的上述以外的作用及效果与只在像素电极20B上设置有多个狭缝21的情况相同。
接着,虽然对本发明的其他实施方式及变形例进行说明,但是对与上述第一实施方式共同的构成要素,附加相同符号并省略说明。
<2.第二实施方式(其他的液晶显示元件及液晶显示装置的例子)>
[(2-1)液晶显示元件的构成等]
图12示意地示出本发明的第二实施方式所涉及的液晶显示元件的截面构成,图13示意地示出图12所示的像素电极的平面构成。另外,图12与沿图13中的XII-XII线的截面对应。图14示意地示出在沿图13中的XIV-XIV线的截面中在施加驱动电压时的液晶层的电位分布。在本实施方式中,除了TFT基板50所设置的像素电极50B的构成不同外,具有与上述的实施方式同样的构成。
TFT基板50在玻璃基板50A的与CF基板30相对的一侧的表面上,例如对应每个像素10矩阵状地配置有多个像素电极50B。而且,TFT基板50与TFT基板20同样,设置有用于分别驱动多个像素电极50B的TFT开关元件、与这些TFT开关元件连接的栅极线及源极线等(未图示)。
像素电极50B从玻璃基板50A侧按顺序具有在各像素10内大致全面地设置的导电层50B1、以用规定的图案部分覆盖导电层50B1的方式设置的多个突起50B2。导电层50B1由ITO等的具有透明性的导电材料构成,突起50B2由一种或两种以上的电介质构成。通过这样,当施加驱动电压时,由于在导电层50B1的露出面(未被突起50B2覆盖的区域)产生有比在被突起50B2覆盖的区域强的电场,所以在像素电极50B附近,在相对于玻璃基板50A面平行方向上产生电位的强度不均匀的分布,从而电场产生有歪斜。通过该电场的歪斜,向液晶分子41的长轴方向赋予有倾斜的电场。
突起50B2的形成图案并不特别地被限定。例如,各突起50B2的宽度方向的截面形状既可以为三角形,又可以为矩形,还可以截面的轮廓带有圆形。并且,例如,各突起50B2的平面形状既可以为直线状,又可以为V字状。而且,例如,多个突起50B2也可以配置成条状或从导电层50B1的中心向相对于其表面平行的方向成放射状。在图13中,各突起50B2在其宽度方向的截面形状为三角形的同时,在导电层50B1的液晶层40侧的表面上以平面形状V字状的方式延设,多个突起50B2各自分离并以规定的间隔S10配置。通过这样,由于导电层50B1的露出面的长边方向形成有不同的四个区域,所以形成有在施加驱动电压时的液晶分子41的取向不同的区域。也就是说,通过像素电极50B产生的电场的歪斜,也能够限制在施加驱动电压时的液晶分子41的取向。
突起50B2的宽度L10及高度、其数量或突起50B2的间隔(导电层50B1的露出面的宽度)S10可任意设定。其中,优选突起50B2的宽度L10为大于等于1μm小于等于20μm的同时,突起50B2的间隔为大于等于1μm小于等于20μm。通过这样,由于在施加了驱动电压时,容易赋予有液晶分子41整体良好地取向用的倾斜电场,而且,突起50B2的加工变得容易,所以能够确保充分的成品率。具体地说,当宽度L10及间隔S10比1μm狭窄时,则突起50B2的形成变困难,很难确保充分的成品率。另一方面,当宽度L10及间隔S10比20μm宽时,则在施加了驱动电压时,在像素电极50B和对置电极30B之间很难产生有良好的倾斜电场,液晶分子41整体的取向变得稍紊乱。尤其,优选宽度L10为大于等于2μm小于等于10μm的同时,间隔S10为大于等于2μm小于等于10μm,最好优选宽度L10及间隔S10为4μm。是因为在确保充分的成品率时,在施加了驱动电压时的液晶分子41整体的取向变更良好。
并且,优选突起50B2的高度为大于等于0.2μm小于等于1μm。是因为在其范围内能够获得更卓越的应答特性及对比度。具体地说,当突起50B2的高度为不足0.2μm时,则与大于等于0.2μm时相比较,在施加驱动电压时很难充分地产生电场的歪斜,应答特性变得容易下降。并且,当突起50B2的高度为超过1μm时,则与小于等于1μm时相比较,在取向膜22的表面上容易产生有较大的凹凸,液晶分子41A的预倾角θ1容易变得比0°大,所以存在有在黑显示时的光的透射量较多的危险,从而对比度变得容易下降。
虽然突起50B2由电介质构成,但是只要突起50B2具有作为电介质的功能(即,只要具有绝缘性),则可以包含除电介质外的物质。作为突起50B2所包含的电介质,例如列举有无机绝缘材料及有机绝缘材料等。这些材料既可以为多孔结构(有孔结构),又可以不是多孔结构。作为无机材料,例如列举有以下的材料。二氧化硅(SiO2(相对介电常数··4~5、耐热温度>1000℃))、含氟氧化硅(SiOF:FSG(相对介电常数=3.4~3.6、耐热温度>750℃))、氮化硅(Si3 N4(相对介电常数··6))、硼硅玻璃(SiO2-B2O3~SiOB:BSG(相对介电常数=3.5~3.7))、含Si-H氧化硅(HSQ(相对介电常数=2.8~3.0或<2.0、耐热温度··400℃))或多孔硅(含碳氧化硅(相对介电常数<3.0))等。作为有机材料例如列举有以下材料。含碳氧化硅(SiOC(相对介电常数=2.7~2.9、耐热温度··700℃)、甲基含有氧化硅(MSQ(相对介电常数=2.7~2.9、耐热温度··700℃))或甲基含多孔氧化硅(多孔MSQ(相对介电常数=2.4~2.7))等的氧化硅为基础的材料、聚四氟乙烯等的氟树脂(相对介电常数=2.0~2.4)、聚酰亚胺(相对介电常数=3.0~3.5、耐热温度··450℃)、聚烯丙基醚(相对介电常数··2.8、耐热温度>400℃)或聚对二甲苯基聚合物(相对介电常数=2.7~3.0、耐热温度··400℃)等的有机高分子材料及掺杂氟的无定形碳(相对介电常数<2.5)等。并且,电介质也可以是光阻材料或防染印花材料。
作为更具体的电介质,列举有以下材料。作为含碳氧化硅例如列举有日立化学有限公司制的HSG-R7(非介电常数=2.8、耐热温度=650℃)、Applied Materials Inc(应用材料)公司制的Black Diamond(黑钻石)(相对介电常数=2.4~3.0、耐热温度=450℃)、日立发展有限公司制的p-MTES(相对介电常数=3.2)、Novellus Systems Inc公司制的CORAL(相对介电常数=2.4~2.7、耐热温度=500℃)或日本ISM有限式制的Aurora(相对介电常数=2.7、耐热温度=450℃)等。作为甲基含有氧化硅,例如列举有东京应用化学工业有限公司制的OCDT-9(相对介电常数=2.7、耐热温度=600℃)、JSR有限公司制的LKD-T200(相对介电常数=2.5~2.7、耐热温度=450℃)、Honeywell Electronic Materials公司制的HOSP(相对介电常数=2.5、耐热温度=550℃)、日立化学工业有限公司制的HSG-RZ25(相对介电常数=2.5、耐热温度=650℃)、东京应用化学工业有限公司制的OCLT-31(相对介电常数=2.3、耐热温度=500℃)或JSR有限公司制的LKD-T400(相对介电常数=2.0~2.2、耐热温度=450℃)等。作为甲基含有多孔氧化硅,例如列举有日立化学工业有限公司制的HSG-6211X(相对介电常数=2.4、耐热温度=650℃)或HSG-6210X(相对介电常数=2.1、耐热温度=650℃)、旭化成工业有限公司制的ALCAP-S(相对介电常数=1.8~2.3、耐热温度=450℃)、东京应用化学工业有限公司制的OCLT-77(相对介电常数=1.9~2.2、耐热温度=600℃)或神户有限公司制钢所制的silica aerogel(相对介电常数=1.1~1.4)等。作为有机高分子材料,例如列举有The Dow Chemical Co公司制的SiLK(非介电常数=2.7、耐热温度>490℃、击穿电压=4.0~5.0MV/Mm)或HoneywellElectronic Materials公司制的FLARE(聚烯丙基醚材料、非介电常数=2.8、耐热温度>400℃)等。作为多孔有机材料,除上述之外,也列举有AirProductsand Chemicals Inc公司制的PolyELK(相对介电常数<2、耐热温度=490℃)等。
构成突起50B2的电介质优选具有比在液晶分子41整体中的介电常数ε⊥小的介电常数的电介质。是因为在施加驱动电压时液晶分子41的取向更良好,并获得更卓越的应答特性。具体地说,当电介质的介电常数为大于等于液晶分子41的介电常数ε⊥时,则在施加驱动电压时液晶分子41的取向容易发生紊乱。
并且,优选构成突起50B2的电介质为光阻材料或防染印花材料。是因为能够将制造工序简略化。而且,由于能够将用于确保晶粒间隙的间隔突起一起形成,所以能够进一步将制造工序简略化。在将突起50B2和间隔突起一起形成时,优选电介质为正感光树脂。
本实施方式的液晶显示元件除了TFT基板50的形成方法不同外,在能够与第一实施方式的液晶显示元件同样地进行制造的同时,能够适用于液晶显示装置。
在形成TFT基板50时,首先,例如,在玻璃基板50A的表面上,例如矩阵状地设置导电层50B1。接着,通过涂敷法及热CVD(chemical vapordeposition:化学气相沉积)法或等离子体CVD法,以覆盖导电层50B1的方式形成电介质膜。接着,在电介质膜上通过光刻法等形成规定的抗蚀图案之后,将其抗蚀图案作为掩膜,诸如通过进行离子蚀刻,选择地除去电介质膜。最后,通过除去抗蚀图案,形成有多个突起50B2,TFT基板50被制成。
即使在本实施方式中,也用与第一实施方式同样的要领选择像素10。在已被选择的像素10中,当施加驱动电压时,则在像素电极50B和对置电极30B之间产生有例如像图14所示的电位差。详细地说,在像素电极50B侧,从导电层50B1发出的电场通过多个突起50B2,在相对于玻璃基板50A面平行方向上电位的强度产生有不均匀的分布。也就是说,在像素电极50B侧,通过由电介质构成导电层50B1的液晶层侧所设置的突起50B2,从而电场发生歪斜。在与该基板面平行方向上的像素电极50B侧的电位的不均匀的强度分布也设置在对置电极30B与像素电极50B相对的整体区域,所以随着靠近对置电极30B侧,电位的强度分布的不均匀变小,在对置电极30B附近,电位大致均匀地分布。根据该像素电极50B侧的不均匀的电位的分布,包含相对于玻璃基板50A、30A的面内方向倾斜的方向的成分的电场能够被施加在液晶层40上。
根据这样的像素电极50B和对置电极30B之间的电位差,液晶层40所包含的液晶分子41的取向状态与第一实施方式同样地变化,向液晶显示元件的入射光成为被调制的射出光,基于其射出光通过灰度表现,从而显示有影像。
在本实施方式的液晶显示元件及液晶显示装置中,TFT基板50设置具有作为使电场发生歪斜的结构的导电层50B上所设置的多个突起50B2的像素电极50B,CF基板30具有设置在与像素电极50B相对的整体区域的对置电极30B。位于TFT基板50侧的液晶分子41A相对于玻璃基板50A、30A在垂直方向上取向。位于CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(θ2>0°)。通过液晶分子41B具有预倾角θ2,提高对驱动电压的应答速度,通过液晶分子41A相对于玻璃基板50A、30A在垂直方向上取向,降低在黑显示状态中的光的透射量。因而,根据本实施方式,与第一实施方式同样,与未实施预倾角处理的现有的液晶显示元件及向位于两基板的附近的液晶分子赋予比0°大的预倾角的其他的现有的液晶显示元件相比较,能够在确保应答特性的同时,使对比度提高。本实施方式中的其他的作用效果与第一实施方式相同。
另外,在本实施方式中,虽然各突起50B2在其宽度方向的截面形状为三角形的同时,在导电层50B1的液晶层40侧的表面上平面形状延设成V字状,多个突起50B2各个分离并以规定的间隔S10被配置,但是并不限定于此。例如,如图15(A)、图15(B)所示,各突起50B3也可以在其宽度方向的截面形状为矩形的同时,在导电层50B1的液晶层40侧的表面上,平面形状延设成直线状,多个突起50B3各个分离并以规定的间隔S10配置成条状。即使在这种情况下,也能够获得与本实施方式同样的作用效果。另外,图15(A)示意地示出图12所示的液晶显示元件的变形例的截面构成,图15(B)示意地示出图15(A)所示的像素电极的平面构成。
[(22)液晶显示元件的其他构成等]
图16示出本实施方式所涉及的液晶显示元件的其他构成,并示出与图12对应的截面。该液晶显示元件除了设置CF基板80替代CF基板30外,具有与图12所示的液晶显示元件同样的构成。在这里,CF基板80与TFT基板50同样,从玻璃基板30A侧按顺序具有导电层80B1及多个突起80B2。
CF基板80所具有的导电层80B1及多个突起80B2分别具有与TFT基板50所具有的导电层50B1及多个突起80B2同样的构成。通过这样,如上所述,由于当施加驱动电压时则电场发生歪斜,所以向液晶分子41的长轴方向赋予有倾斜的电场。另外,突起80B2的形成图案不被特别地限定,诸如为与突起50B2的形成图案同样(图13所示的V字状)。随之,取向膜32以覆盖导电层80B1及多个突起80B2的方式设置在CF基板80的液晶层40侧的表面上。
像素电极50B所具有的多个突起50B2和对置电极80B所具有的多个突起80B2的位置关系不被特别地限定。也就是说,突起50B2、80B2的位置既可以在TFT基板20及CF基板30的基板面内偏离,又可以一致。是因为不论突起50B2、80B2的位置关系,电场都发生歪斜。
其中,如图16所示,优选突起50B2、80B2的位置为偏离。是因为由于与在上述的实施方式中错开狭缝21、31的位置的情况同样,电场容易发生歪斜,所以容易向液晶分子41的长轴方向赋予倾斜的电场。
该液晶显示元件除了使用图16所示的CF基板80替代图12所示的CF基板30外,在能够与图12所示的液晶显示元件同样地进行制造的同时,能够适用于图7所示的液晶显示装置。
在该液晶显示元件及液晶显示装置中,TFT基板50具有作为使电场发生歪斜的结构的设置在导电层50B1上的多个突起50B2的像素电极50B。CF基板80与TFT基板50同样,具有设置在导电层80B1上的具有多个突起80B2的对置电极80B。位于TFT基板80侧的液晶分子41A相对于玻璃基板50A、30A在垂直方向上取向。位于CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(θ2>0°)。通过这样,与只在像素电极50B具有导电层50B1及多个突起50B2的情况同样,在提高对驱动电压的应答速度的同时,降低在黑显示状态中的光的透射量。因而,能够在确保应答特性的同时,使对比度提高。
尤其,由于不仅像素电极50B具有导电层50B1及多个突起50B2,对置电极80B也具有导电层80B1及多个突起80B2,所以与前者相比,后者对液晶分子41容易赋予有倾斜的电场。因而,能够进一步提高应答特性。
除与在这里已说明的液晶显示元件及液晶显示装置有关的上述以外的作用及效果与只在像素电极50B具有导电层50B1及多个突起50B2的情况相同。
<3.变形例>
(3-1.变形例1)
在上述的第一实施方式及第二实施方式中,虽然液晶分子41A的预倾角视为θ1视为0°,但是预倾角θ1只要比液晶分子41B的预倾角θ2小就可以。在这种情况下,液晶显示元件例如可以象以下那样的进行制造。首先,在上述的步骤S101中,使用与在形成取向膜32时所用的取向材料同样的材料,形成取向膜22。接着,在液晶层40中,例如包含紫外线吸收剂并进行密封。接着,在像素电极20B(50B)和对置电极30B之间施加规定的电压,从TFT基板20(50)侧照射紫外线从而使取向膜22中的取向处理前化合物架桥。这时,通过在液晶层40中包含有紫外线吸收剂,从TFT基板20(50)侧入射的紫外线被在液晶层40中的紫外线吸收剂吸收,从而几乎不能到达CF基板30侧。因此,在取向膜22中,生成有取向处理后化合物。接着,上述的规定电压就是将不同的电压施加在像素电极20B(50B)和对置电极30B之间,并从CF基板30侧照射紫外线使取向膜32中的取向处理前化合物反应,从而形成取向处理后化合物。通过这样,根据从TFT基板20(50)侧照射紫外线时进行施加的电压和从CF基板30侧照射紫外线时进行施加的电压,可设定位于取向膜22、32的附近的液晶分子41A、41B的预倾角θ1、θ2。因而,能够使预倾角θ1比0°大,并比预倾角θ2小。即使在这种情况下,与在未施加预倾角处理的情况、在对位于两基板的附近的液晶分子赋予有相同大小的预倾角的情况及在预倾角θ1比预倾角θ2大的情况相比较,也能够在确保应答特性的同时,使对比度提高。
(3-2.变形例2)
并且,在第一实施方式、第二实施方式及变形例1中,虽然使用具有彩色滤光片的CF基板30,作为具有像素电极20B(50B)的TFT基板20(50)的对置基板,但是也可以在TFT基板20(50)上设置TFT开关等的同时设置彩色滤光片,将在玻璃基板30A上设置对置电极30B的基板作为对置基板。通过这样,由于使具有对置电极30B的基板的形成工序变简单,所以能够抑制制造成本使其变低。并且,在使在取向膜32中的取向处理前化合物反应来对液晶分子41B赋予预倾角θ2时,如从具有对置电极30B的基板一侧照射紫外线,则能够抑制采用CF基板30时的由彩色滤光片的紫外线的吸收及从TFT基板20(50)的外侧照射紫外线时的由TFT开关元件等的未照射区域的产生。因而,由于能够使在取向膜32中的未反应的架桥性官能团变少,所以能够进一步使可靠性提高。
(3-3.变形例3)
而且,在第一实施方式、第二实施方式及变形例1、变形例2中,虽然主要对使用含具有包含聚酰亚胺构成的主链的取向处理前化合物的取向膜32的情况,进行了说明,但是取向处理前化合物所具有的主链并不限定于包含聚酰亚胺结构。例如,主链也可以包含聚硅氧烷结构、聚丙烯酸酯结构、聚甲基丙烯酸酯结构、马来酰亚胺聚合物结构、苯乙烯聚合物结构、苯乙烯/马来酰亚胺聚合物结构、多糖结构或聚乙烯醇结构等。其中,优选具有包含聚硅氧烷结构的主链的取向处理前化合物。是因为能够获得与包含上述的聚酰亚胺结构的高分子化合物同样的效果。作为具有包含聚硅氧烷结构的主链的取向处理前化合物,例如列举有包含以式(9)表示的聚硅烷结构的高分子化合物。虽然在式(9)中已说明的R40及R41只要是包含碳构成的一价基团,则为任意的,但是优选在R40及R41中的一个包含作为侧链的架桥性官能团。是因为在取向处理后化合物中,容易获得充分的取向限制能力。作为这时的架桥性官能团,列举有上述的式(2)所示的基团等。
[化学式39]
Figure BDA0000035803190000691
其中,R40及R41是一价的有机基团。m1是大于等于1的整数。
(实施例)
下面,对本发明的具体实施例进行说明。
(实施例1)
通过按以下的次序,制成图1所示的液晶显示元件。
首先,准备TFT基板20及CF基板30。作为TFT基板20,采用在厚度0.7mm的玻璃基板20A的一表面侧形成有像素电极20B的基板,其中,像素电极20B具有狭缝21宽度10μm、线状部分20B2宽度10μm的狭缝图案且由ITO构成,作为CF基板30,采用在形成有彩色滤光片的厚度0.7mm的玻璃基板30A的彩色滤光片上形成有由ITO构成的对置电极30B的基板。接着,在TFT基板20上形成3.5μm的间隔突起物。
接着,在TFT基板20的像素电极20B侧的表面上,使用旋涂机涂敷包含垂直取向剂的取向材料(JSR有限公司生成的AL1H659)之后,用80℃的热板使涂敷膜干燥80秒。接着,用在氮气雾下200℃的烤箱对TFT基板20加热1小时。通过这样,形成了取向膜22。
并且,形成取向膜32。这时,先调制取向材料。使最初作为二胺化合物的具有式(D-6)所示的架桥性官能团的化合物、式(F-1)所示的化合物、式(E-2)所示的四羧酸二酐以摩尔比(式(D-6))∶式(F-1)∶式(E-1)为25∶25∶50的方式,溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中。接着,以60℃使该溶液反应6小时之后,向反应后的溶液注入大量过剩的蒸馏水,使反应生成物沉淀。接着,在分离已沉淀的固形物之后,用纯水洗涤,并使其以在减压下40℃干燥15小时,通过这样,合成作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸。最后,在使已获得的聚酰胺酸溶解到N-甲基-2-吡咯烷酮中之后,用0.2μm的过滤器过滤聚酰胺酸溶液。
[化学式40]
Figure BDA0000035803190000701
接着,在CF基板30的对置电极30B侧的表面上,使用旋涂机涂敷已调整的取向材料之后,通过干燥及加热涂敷膜,形成取向膜32。这时,涂敷膜的干燥条件及加热条件与形成取向膜22时的条件相同。
接着,通过在CF基板30上的像素部周边涂敷紫外线固化树脂,形成密封部,并向被其包围的部分滴注由作为负型液晶的MLC-7029(默克公司制:ε⊥=7.2、ε//=3.6)构成的液晶材料。在此之后,以像素电极20B和对置电极30B进行相对的方式粘接TFT基板20和CF基板30,使密封部硬化。接着,用120℃的烤箱加热1小时,使密封部完全硬化。通过这样,液晶层40被封闭,液晶单元完成。
接着,在对液晶单元施加了执行值电压20V的矩形波的交流电场(60Hz)的状态下,从TFT基板20的外侧用20mW/cm2照射波长300nm的紫外线,使取向膜32中的取向处理前化合物反应。通过这样,在CF基板30上形成了包含取向处理后化合物的取向膜32。根据以上,完成TFT基板20侧的液晶分子41A相对于基板面垂直取向(预倾角θ1=0°)且CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2的图1所示的液晶显示元件。最后,在液晶显示元件的外侧以吸收轴进行正交的方式粘贴一对偏振片。
在这里,对已完成的液晶显示元件,使用倾角测定装置(大冢电子有限公司生产:RETS-100),测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=0°、θ2=1±0.3°。
(实施例2)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除了使执行值电压为40V外,经过与实施例1相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例1同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=0°、θ2=1.5±0.3°。
(比较例1)
在形成取向膜22时,使用包含具有上述架桥性官能团的高分子化合物前驱体的取向材料,而且,在形成取向膜32时除了使用包含上述垂直取向剂的取向材料外,经过与实施例1相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例1同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=1±0.3°、θ2=0°。
(比较例2)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除使执行值电压为40V外,经过与实施例1相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例1同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=1.5±0.3°、θ2=0°。
(比较例3)
在形成取向膜22时,除使用包含具有上述架桥性官能团的高分子化合物前驱体的取向材料替代包含垂直取向剂的取向材料外,经过与实施例1相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例1同样,测定出预倾角θ1、θ2,均为1±0.3°(=θ1=θ2)。
(比较例4)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除使执行值电压为40V外,经过与比较例3相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例1同样,测定出预倾角θ1、θ2,均为1.5±0.3°(=θ1=θ2)。
对这些实施例1、2及比较例1~4的液晶显示元件,测定出对驱动电压的应答时间及对比度。图17示出应答时间的结果、图18示出对比度的结果。
在测定应答时间时,使用LCD 5200(大冢电子有限公司制)作为测定装置,在像素电极20B和对置电极30B之间施加驱动电压(4V~7.5V),测定出从10%亮度直到变为与该驱动电压相应灰度的90%的亮度的时间。
在测定对比度时,在暗室内从液晶显示元件的TFT基板20的外侧照射白光,并测定出射出到无施加驱动电压时及施加驱动电压7.5V时的CF基板30侧的光的亮度。通过这样,计算出对比度=(无施加驱动电压时的亮度(暗状态))/(施加驱动电压7.5V时的亮度(明状态))。在测定亮度时,作为测定装置,使用了CS-2000(柯尼卡美能达有限公司制)。
如图17及图18所示,实施例1、2与比较例1、2比较,对6.5V以上的驱动电压的应答时间明显变短,对比度变高。并且,实施例1、2与比较例3、4比较,对驱动电压的应答时间大致相等,但对比度明显变高。
这些结果在具备具有设置有多个狭缝21的像素电极20B的TFT基板20及具有未形成有狭缝的对置电极30B(固体电极)的CF基板30的VA模式的液晶显示元件中,表示如下。也就是说,通过TFT基板20侧的液晶分子41A相对于基板面垂直取向(预倾角θ1=0°),而且,CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(>0°),与预倾角θ1、θ2比0°大的相同角度相比较,在非驱动状态(黑显示时)下,能够降低光的透射率。并且,与预倾角θ1比0°大、预倾角θ2为0°的情况相比较,能够抑制作为在施加驱动电压时及黑显示时的液晶分子41整体的取向紊乱。
据此,在本实施例的VA模式的液晶显示元件中,通过TFT基板20侧的液晶分子41A相对于基板面垂直取向(预倾角θ1=0°),而且,CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(>0°),确认了有不依存预倾角θ2的大小而能够在确保应答特性的同时使对比度提高的情况。
(实施例3)
除了使用TFT基板50替代TFT基板20外,通过与实施例1的同样的次序,在制成了图15所示的液晶显示元件之后,在液晶显示元件的外侧以吸收轴进行正交的方式粘贴一对偏振片。在制作TFT基板50时,在厚度0.7mm玻璃基板50A的一表面侧矩阵状地形成了由ITO构成的导电层50B1。接着,在导电层50B1上用作为电介质的希普利公司制的光阻S1808(介电常数约=4),以间隔S10=4μm条状形成厚度0.2μm、宽度L10=4μm的突起50B3。
对该液晶显示元件也与实施例1同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=0°、θ2=1±0.3°。
(实施例4)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除了使执行值电压为40V外,经过与实施例3相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例3同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=0°、θ2=1.5±0.3°。
(比较例5)
除了在形成取向膜22时使用包含具有上述架桥性官能团的高分子化合物前驱体的取向材料,而且,在形成取向膜33时使用包含上述垂直取向剂的取向材料外,经过与实施例3相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例3同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=1±0.3°、θ2=0°
(比较例6)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除使执行值电压为40V外,经过了与比较例5相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例3同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=1.5±0.3°、θ2=0°。
对这些实施例3、4及比较例5、6的液晶显示元件,与实施例1、2同样测定出在施加了7.5V的驱动电压时的应答时间,并获得图19所示的结果。
如图19所示,实施例3、4与比较例5、6相比较,对7.5V的驱动电压的应答时间明显缩短。其结果示出在具有设置有作为使电场发生歪斜的结构的多个突起50B3的像素电极50B的液晶显示元件中,也获得与具有设置有多个狭缝21的像素电极20B的液晶显示元件同样的特性。
据此,在本实施例的VA模式的液晶显示元件中,通过TFT基板50侧的液晶分子41A相对于基板面垂直取向(预倾角θ1=0°),而且,CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(>0°),确认了有不依存预倾角θ2的大小就能够在确保应答特性的同时使对比度提高的情况。
(实施例5~9)
除了使用具有表1所示的介电常数的材料作为构成突起50B3的电介质外,经过了与实施例3同样的步骤。这时,作为电介质,使用作为光阻材料的JSR有限公司制LKD-T400(实施例5)、日立开发有限公司制p-MTES(实施例6)或希普利公司制S1808(实施例7)。并且,使用作为无机材料的氧化硅(SiO2)(实施例8)或氮化硅(Si3N4)(实施例9)。另外,在实施例8、9中,在导电层50B1上通过等离子CVD法(SiH4-NH3系统:实施例8)或热CVD法(SiH4-NH3系统:实施例9)形成电介质膜之后,进行蚀刻而图案形成与实施例3同样的突起50B3。
对这些实施例5~9的液晶显示元件,评价了施加驱动电压时的液晶的取向,获得了表1所示的结果。在评价液晶的取向时,使驱动电压从0V逐步上升到5V及7V,观察液晶的取向,并在因像素内的取向不良的原因导致的暗线几乎未被观察出时评价为“AA”、在其暗线极其稍微被观察出时评价为“A”、在其暗线稍微被观察出时评价为“B”。
表1
  突起的介电常数   液晶分子的取向
 实施例5   2   AA
 实施例6   3   AA
 实施例7   4   AA
 实施例8   5   A
 实施例9   6   B
如表1所示,在用比液晶分子41整体的介电常数ε⊥小的介电常数的电介质形成突起50B3的实施例5~9中,施加驱动电压时的液晶分子41的取向为良好。其中,实施例5~8比实施例9,液晶分子41的取向良好。
据此,在本实施例的VA模式的液晶显示元件中,通过构成突起50B3的电介质具有比液晶分子41整体的介电常数ε⊥小的介电常数,获得有更卓越的液晶的取向性,所以确认了有获得卓越的应答特性的情况。
(实施例10)
通过下面的步骤制作了图9所示的液晶显示元件。
首先,准备了TFT基板20及CF基板30。作为TFT基板20,使用了在厚度0.7mm的玻璃基板20A的一面侧形成有像素电极20B(未设置有狭缝21的部分的宽度60μm)的基板,其中,像素电极20B具有狭缝21的宽度及间距分别为5μm及65μm的狭缝图案且由ITO构成。并且,作为CF基板30,使用了在形成有彩色滤光片的厚度0.7mm的玻璃基板30A的彩色滤光片上形成有对置电极30B(未设置有狭缝31的部分的宽度60μm)的基板,该对置电极30B具有狭缝31的宽度及间距分别为5μm及65μm的狭缝图案且由ITO构成。接着,在TFT基板20上形成3.5μm的间隔突起物。
接着,在TFT基板20的像素电极20B侧的表面上用旋涂机涂敷包含垂直取向剂的取向材料(JSR有限公司制的AL1H659)之后,用80℃的加热板使涂敷膜干燥80秒。接着,用在氮气气雾下200℃的烤箱将TFT基板20加热1小时。通过这样,形成了取向膜22。
并且,形成了取向膜32。这时,首先调制取向材料。使最初作为二胺化合物的具有式(A-6)所示的架桥性官能团的化合物、具有式(B-4)所示的垂直取向有机结构部的化合物、式(E-2)所示的四羧酸二酐、式(F-1)所示的化合物,以摩尔比(式(A-6)∶式(B-4)∶式(E-2)∶式(F-1))为25∶5∶50∶20的方式,溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中。接着,在以60℃使该溶液反应6小时之后,向反应后的溶液注入大量过剩纯水使反应生成物沉淀。接着,在分离已沉淀的固体之后,用纯水洗净,并使其以在减压下40℃干燥15小时,通过这样,合成了作为高分子化合物前躯体的聚酰胺酸。最后,在使已获得的聚酰胺酸溶解到N-甲基-2-吡咯烷酮中之后(固形物浓度以重量计3%),用0.2μm的过滤器过滤聚酰胺酸溶液。
接着,在CF基板30的对置电极30B侧的表面上用旋涂机涂敷已调整的取向材料之后,通过干燥及加热涂敷膜形成取向膜32。这时,涂膜的干燥条件及加热条件与形成取向膜22时的条件相同。
接着,通过在CF基板30上的像素部周边涂敷紫外线硬化树脂形成密封部,并向被其围绕的部分滴注由作为负型液晶的MLC-7029(默克公司制:ε⊥=7.2,ε//=3.6)构成的液晶材料。在此之后,以像素电极20B和对置电极30B进行相对的方式粘合TFT基板20和CF基板30,并使密封部硬化。接着,在120℃的烤箱中加热1小时,使密封部完全硬化。通过这样,液晶层40被密封,液晶单元完成。
接着,在对液晶单元施加执行值电压10V的矩形波的交流电场(60Hz)的状态下,从TFT基板20的外侧以500mJ照射波长365nm的紫外线,并使取向膜32中的取向处理前化合物反应。通过这样,在CF基板30上形成包含取向处理后化合物的取向膜32。根据以上,完成TFT基板20侧的液晶分子41A相对于基板面垂直取向(预倾角θ1=0°)且CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2的图9所示的液晶显示元件。最后,在液晶显示元件的外侧以吸收轴进行正交的方式粘合一对偏振片。
在这里,用倾斜角测量装置(大冢电子有限公司制:RETS-100)对已完成的液晶显示元件测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=0°、θ2=1±0.3°。
(实施例11)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除了使执行值电压为20V外,经过了与实施例10相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例10同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=0°、θ2=1.5±0.3°
(实施例12)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除了使执行值电压为30V外,经过与实施例10相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例10同样,测定出预倾角θ1、θ2,为θ1=0°、θ2=2.5±0.3°。
(比较例7)
在形成取向膜22时,除使用包含具有上述架桥性官能团的高分子化合物前驱体的取向材料替代包含垂直取向剂的取向材料外,经过了与实施例10相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例10同样,测定出预倾角θ1、θ2,均为1±0.3°(=θ1=θ2)
(比较例8)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除了使执行值电压为20V外,经过了与比较例7相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例10同样,测定出预倾角θ1、θ2,均为1.5±0.3°(=θ1=θ2)。
(比较例9)
在对液晶单元施加矩形波的交流电场时,除了使执行值电压为30V外,经过了与比较例7相同的步骤。对该液晶显示元件也与实施例10同样,测定出预倾角θ1、θ2,均为2.5±0.3°(=θ1=θ2)。
(实施例13~15)
除了变更了处理取向膜32的形成材料外,经过了与实施例10~12相同的步骤。在形成取向膜32时,使具有式(A-20)所示的架桥性官能团的化合物、具有(B-4)所示的垂直取向有机结构部的化合物、式(C-1)所示的化合物、式(E-2)所示的四羧酸二酐、式(F-1)所示的化合物,以摩尔比(式(A-20)∶式(B-4)∶式(C-1)∶式(E-2)∶式(F-1))为15∶5∶10∶50∶20的方式,溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中。除此之外的步骤与实施例10~12相同。测定出预倾角θ1、θ2,在实施例13中,为θ1=0°、θ2=1±1.3°,在实施例14中,θ1=0°、θ2=1.6±0.3°,在实施例15中,为θ1=0°、θ2=2.7±0.3°。
(比较例10~12)
除了形成与实施例13~15同样的取向膜32外,经过了与比较例7~9相同的步骤。测定出预倾角θ1、θ2,在比较例10中为θ1=θ2=1±0.3°,在比较例11中为θ1=θ2=1.6±0.3°,在比较例12中为θ1=θ2=2.7±0.3°。
对这些实施例10~15及比较例7~12的液晶显示元件,测定出对驱动电压的应答时间(上升应答时间及下降应答时间)及对比度。图21示出上升应答时间的结果、图22示出下降应答时间的结果、图23示出对比度的结果。应答时间及对比度的测定方法与实施例1~9及比较例1~6相同。另外,在实施例1~4及比较例1~6中测定出的应答时间是上升应答时间和下降时间之和。
如图21~23所示,实施例10~15与比较例7~12相比,上升应答时间几乎一直维持、下降应答时间明显缩短,而且,对比度变高。
这些结果示出即使当在像素电极20B上设置有多个狭缝21,而且,在对置电极30B上设置有多个狭缝31时,也获得与只在像素电极20B上设置有多个狭缝21时同样的优点的情况。也就是说,通过TFT基板20侧的液晶分子41A相对于基板面垂直取向(预倾角θ1=0°),而且,CF基板30侧的液晶分子41B具有预倾角θ2(>0°),在能够在非驱动状态(黑显示时)下降低光的透射率的同时,能够抑制在施加驱动电压时及在黑显示时的作为液晶分子41整体的取向的紊乱。因而,确认有了在确保应答特性的同时,使对比度提高。
以上,虽然列举实施方式、其变形例及实施例对本发明进行了说明,但是本发明不限定与这些实施方式等,可以有各种变形。例如,虽然在上述实施方式等中,对透射型的液晶显示元件及装载其的液晶显示装置进行说明,但是在本发明中未必限定于此,例如,也可以为反射型的。当作为反射型时,像素电极由铝等的具有光反射性的电极材料构成。
符号说明
1  电压施加单元            10  像素
20、50  TFT基板            30  CF基板
20A、30A、50A  玻璃基板
20B、50B、80B  像素电极
20B1  基部                 20B2  线状部分
30B  对置电极              21、31  狭缝
22、32  取向膜             40  液晶层
41(41A、41B、41C)  液晶分子
50B1、80B1  导电层         50B2、50B3、80B2  突起
60  显示区域               61  源极驱动器
62  栅极驱动器             63  时序控制器
64  电源电路               71  源极线
72  栅极线

Claims (20)

1.一种液晶显示元件,包括:
具有第一电极的第一基板;
含有呈现负介电各向异性的液晶分子的液晶层;以及
第二基板,隔着所述液晶层与所述第一基板相对,并具有与所述第一电极相对的第二电极,
在所述液晶显示元件中,只在所述第一电极或在所述第一电极及所述第二电极两个上设有使电场发生歪斜的结构,
位于所述第二基板侧的液晶分子与位于所述第一基板侧的液晶分子相比,具有更大的预倾角,
所述液晶显示元件以垂直取向模式进行显示。
2.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其中,
只在所述第一电极或在所述第一电极及所述第二电极两个上设有多个狭缝。
3.根据权利要求2所述的液晶显示元件,其中,
在所述第一电极及所述第二电极两个上设置有多个狭缝,
设置在所述第一电极上的狭缝的位置和设置在所述第二电极上的狭缝的位置在所述第一基板及所述第二基板的基板面内错开。
4.根据权利要求2所述的液晶显示元件,其中,
只在所述第一电极上设置有多个狭缝,
所述第二电极被设置在与包含所述狭缝的形成区域在内的所述第一电极相对的整个区域上。
5.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其中,
位于所述第一基板侧的液晶分子相对于基板面垂直取向。
6.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其中,
所述第一基板具备彩色滤光片及驱动所述第一电极的半导体元件。
7.根据权利要求5所述的液晶显示元件,其中,
在所述第一基板及所述第二基板与所述液晶层之间具有一对取向膜,
所述第二基板侧的取向膜包含具有架桥性官能团、聚合性官能团或感光性官能团作为侧链的高分子化合物通过这些架桥性官能团、聚合性官能团或感光性官能团反应而得的化合物,
所述反应而得的化合物将预倾角赋予位于所述第二基板侧的液晶分子。
8.根据权利要求7所述的液晶显示元件,其中,
所述高分子化合物在主链的重复单元中包含酰亚胺键。
9.根据权利要求7所述的液晶显示元件,其中,
所述高分子化合物具有诱发液晶分子垂直取向的基团。
10.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其中,
位于所述第二基板侧的所述液晶分子的预倾角为大于0°小于等于10°。
11.根据权利要求1所述的液晶显示元件,其中,
只有所述第一电极或所述第一电极及所述第二电极两个均具有导电体层及设置在所述导电体层的所述液晶层侧的面上且由电介质构成的多个突起。
12.根据权利要求11所述的液晶显示元件,其中,
在所述第一电极及所述第二电极两个上设置有所述导电体层及所述多个突起,
设置在所述第一电极上的突起的位置和设置在所述第二电极上的突起的位置在所述第一基板及所述第二基板的基板面内错开。
13.根据权利要求11所述的液晶显示元件,其中,
只在所述第一电极上设置有所述导电体层及所述多个突起,
所述第二电极设置在与所述第一电极相对的整个区域上。
14.根据权利要求11所述的液晶显示元件,其中,
所述多个突起彼此间隔地延设在所述导电体层上。
15.根据权利要求11所述的液晶显示元件,其中,
所述电介质具有比所述液晶分子的介电常数ε⊥小的介电常数。
16.根据权利要求11所述的液晶显示元件,其中,
位于所述第一基板侧的液晶分子相对于基板面垂直取向。
17.根据权利要求11所述的液晶显示元件,其中,
所述第一基板具备彩色滤光片和驱动所述第一电极的半导体元件。
18.一种液晶显示装置,包括:
液晶显示元件,包括具有第一电极的第一基板、含有呈现负介电各向异性的液晶分子的液晶层以及隔着所述液晶层与所述第一基板相对并具有与所述第一电极相对的第二电极的第二基板,所述液晶显示元件以垂直取向模式进行显示,
在所述液晶显示装置中,只在所述第一电极或在所述第一电极及所述第二电极两个上设有使电场发生歪斜的结构,
位于所述第二基板侧的液晶分子与位于所述第一基板侧的液晶分子相比,具有更大的预倾角。
19.根据权利要求18所述的液晶显示装置,其中,
只在所述第一电极或在所述第一电极及所述第二电极两个上设置有多个狭缝。
20.根据权利要求18所述的液晶显示装置,其中,
只有所述第一电极或所述第一电极及所述第二电极两个均具有导电体层及设置在所述导电体层的所述液晶层侧的面上且由电介质构成的多个突起。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364996A (zh) * 2012-03-30 2013-10-23 索尼公司 液晶显示装置及其制造方法
CN105388670A (zh) * 2015-12-24 2016-03-09 上海天马微电子有限公司 液晶面板及其制作方法、包含其的显示装置
CN105404060A (zh) * 2014-09-12 2016-03-16 群创光电股份有限公司 液晶显示面板
CN105511131A (zh) * 2015-12-01 2016-04-20 友达光电股份有限公司 液晶显示面板
CN105954934A (zh) * 2015-03-09 2016-09-21 三星显示有限公司 具有不同的上部和下部定向层的液晶显示器
CN106707634A (zh) * 2016-12-23 2017-05-24 深圳市华星光电技术有限公司 一种液晶显示面板及液晶显示装置
CN111752051A (zh) * 2019-03-29 2020-10-09 夏普株式会社 液晶显示面板及其制造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013011755A (ja) * 2011-06-29 2013-01-17 Sony Corp 液晶表示装置及びその製造方法
JP6003192B2 (ja) 2012-04-27 2016-10-05 ソニー株式会社 液晶表示装置
US9170460B2 (en) * 2012-06-15 2015-10-27 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. In-plane-switching mode liquid crystal panel, manufacturing process and display device thereof
US10126602B2 (en) 2014-03-20 2018-11-13 Samsung Display Co., Ltd. Curved display device and fabricating method thereof
EP2963489B1 (en) 2014-06-30 2019-06-19 Samsung Display Co., Ltd. Curved display device
US10379408B2 (en) 2014-11-05 2019-08-13 Samsung Display Co., Ltd. Curved display device
KR20160108718A (ko) 2015-03-05 2016-09-20 삼성디스플레이 주식회사 곡면 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR102363825B1 (ko) 2015-03-05 2022-02-16 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20160113423A (ko) * 2015-03-19 2016-09-29 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
KR20170136029A (ko) 2016-05-30 2017-12-11 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법
DE102018112069A1 (de) * 2018-05-18 2019-11-21 Schott Ag Verwendung eines Flachglases in elektronischen Bauteilen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1677198A (zh) * 2002-02-20 2005-10-05 富士通显示技术株式会社 液晶显示装置及其制造方法
CN1740853A (zh) * 2004-08-25 2006-03-01 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 半穿透半反射式液晶显示装置
CN101055379A (zh) * 2007-06-08 2007-10-17 友达光电股份有限公司 液晶显示面板、光电装置及其制造方法
TWI303735B (en) * 2003-03-18 2008-12-01 Sharp Kk Liquid crystal display and method of manufacturing the same
JP2009092815A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Sony Corp 液晶表示素子
US20090237605A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Seiko Epson Corporation Liquid crystal device and electronic apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8029A (en) * 1851-04-08 Kellogg
US20030067579A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-10 Fujitsu Limited Liquid crystal display device and method of fabricating the same
JP4197404B2 (ja) 2001-10-02 2008-12-17 シャープ株式会社 液晶表示装置およびその製造方法
US8094284B2 (en) * 2007-06-01 2012-01-10 Au Optronics Corporation Liquid crystal display panel including patterned pixel electrodes having micro slits, electronic apparatus and manufacturing method thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1677198A (zh) * 2002-02-20 2005-10-05 富士通显示技术株式会社 液晶显示装置及其制造方法
TWI303735B (en) * 2003-03-18 2008-12-01 Sharp Kk Liquid crystal display and method of manufacturing the same
CN1740853A (zh) * 2004-08-25 2006-03-01 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 半穿透半反射式液晶显示装置
CN101055379A (zh) * 2007-06-08 2007-10-17 友达光电股份有限公司 液晶显示面板、光电装置及其制造方法
JP2009092815A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Sony Corp 液晶表示素子
US20090237605A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Seiko Epson Corporation Liquid crystal device and electronic apparatus

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364996B (zh) * 2012-03-30 2017-04-12 索尼公司 液晶显示装置及其制造方法
CN103364996A (zh) * 2012-03-30 2013-10-23 索尼公司 液晶显示装置及其制造方法
CN105404060A (zh) * 2014-09-12 2016-03-16 群创光电股份有限公司 液晶显示面板
CN105404060B (zh) * 2014-09-12 2019-03-19 群创光电股份有限公司 液晶显示面板
CN109613765A (zh) * 2014-09-12 2019-04-12 群创光电股份有限公司 液晶显示面板
CN109613765B (zh) * 2014-09-12 2021-09-28 群创光电股份有限公司 液晶显示面板
CN105954934B (zh) * 2015-03-09 2020-11-17 三星显示有限公司 具有不同的上部和下部定向层的液晶显示器
CN105954934A (zh) * 2015-03-09 2016-09-21 三星显示有限公司 具有不同的上部和下部定向层的液晶显示器
CN105511131A (zh) * 2015-12-01 2016-04-20 友达光电股份有限公司 液晶显示面板
CN105388670A (zh) * 2015-12-24 2016-03-09 上海天马微电子有限公司 液晶面板及其制作方法、包含其的显示装置
CN106707634A (zh) * 2016-12-23 2017-05-24 深圳市华星光电技术有限公司 一种液晶显示面板及液晶显示装置
CN111752051A (zh) * 2019-03-29 2020-10-09 夏普株式会社 液晶显示面板及其制造方法
CN111752051B (zh) * 2019-03-29 2023-12-19 夏普株式会社 液晶显示面板及其制造方法

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Publication number Publication date
US8830428B2 (en) 2014-09-09
CN102122103B (zh) 2015-04-29
JP2012032752A (ja) 2012-02-16
US20110134382A1 (en) 2011-06-09

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