CN102692767A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示装置及其制造方法。液晶显示装置包括：第一和第二衬底以及像素，像素具有：第一电极，其设置在第一衬底上并面向第二衬底；第一配向控制部分，其设置在第一电极中；第一配向膜，其覆盖第一电极、第一配向控制部分和第一衬底；第二电极，其设置在第二衬底上并面向第一衬底；第二配向控制部分，其设置在第二电极中；第二配向膜，其覆盖第二电极、第二配向控制部分和第二衬底；和液晶层，其设置在第一配向膜和第二配向膜之间、并包括液晶分子。在上述装置中，液晶层还包括聚合的高分子化合物，并且通过与配向膜接触的聚合的高分子化合物来向液晶分子提供预倾角。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及包括液晶显示元件的液晶显示装置和用于制造液晶显示装置的方法，其中，液晶层被密封在一对衬底之间，该一对衬底在它们的面对表面上具有各自的配向膜。
背景技术
近年来，对于液晶电视、笔记本个人计算机、汽车导航装置等的显示监视器，经常使用很多液晶显示器(LCD)。该液晶显示器根据在衬底之间设置的液晶层中包含的液晶分子的分子排列(配向)而分成各种显示模式(方法)。作为显示模式，例如，TN(扭曲向列)模式是很普遍的，其中在没有施加电压的状态下液晶分子被扭曲以进行配向。在TN模式中，液晶分子各自具有正介电各向异性，即，每个液晶分子在长轴方向上的介电常数高于在其短轴方向上的介电常数。因此，液晶分子构造成在与衬底表面平行的平面中在液晶分子的配向方向依次旋转的同时、被配向在与衬底表面垂直的方向上。
另一方面，其中在没有施加电压的状态下液晶分子配向成与衬底表面垂直的VA(垂直配向)模式越来越受关注。在VA模式中，液晶分子各自具有负介电各向异性，即，每个液晶分子在长轴方向上的介电常数低于在其短轴方向上的介电常数，并且可以实现比在TN模式中更宽的视角。
上述VA模式液晶显示器具有这样的结构，其中当施加电压时，沿与衬底垂直的方向配向的液晶分子作出响应，使得由于负各向异性而向与衬底平行的方向倒下，从而使得光从中穿过。但是，因为沿与衬底垂直的方向配向的液晶分子各自向任意方向倒下，电压的施加使液晶分子的配向变混乱，因此相对于电压的响应特性由此降低。
因此，为了改进响应特性，已经研究了对液晶分子响应于电压施加而倒下的方向进行限制的技术。具体地，例如，可以提到通过使用相对于衬底表面沿着倾斜方向照射线偏振的紫外光而形成的配向膜、来向液晶分子提供预倾角的技术(光配向技术)。作为光配向技术，例如，存在这样的技术，即，通过相对于衬底表面沿着倾斜方向将线偏振的紫外光照射到由包括查尔酮(chalcone)结构的聚合物形成的膜以使其中的双键部分交联来形成配向膜(参见日本未审查专利申请公开No.10-087859、No.10-252646和No.2002-082336)。此外，除了上述技术之外，存在通过使用肉桂酸乙烯酯衍生聚合物和聚酰亚胺的混合物来形成配向膜的技术(参见日本未审查专利申请公开No.10-232400)。此外，例如，还存在通过将具有254nm波长的线偏振光照射到包含聚酰亚胺的膜以使聚酰亚胺的一部分分解来形成配向膜的技术(参见日本未审查专利申请公开No.10-073821)。此外，作为与光配向技术相关的周边技术，存在这样的技术，即，通过在包含二色光反应性结构单元的聚合物(例如，偶氮苯衍生物)膜上形成由液晶聚合化合物制成的、用线偏振光或斜射光进行照射的膜来形成液晶配向膜的技术(参见日本未审查专利申请公开No.11-326638)。
发明内容
但是，在上述光配向技术中，尽管与现有的MVA模式和PVA模式相比改进了响应特性，但是还存在这样的问题：当形成配向膜时，会需要大规模光照射装置(例如，相对于衬底表面沿着倾斜方向照射线偏振光的装置)。此外，当制造具有多象限(domain)的液晶显示器以实现更宽的视角时，其中通过在像素中设置多个子像素而将液晶分子的配向分成多象限，除了上述需要大规模装置的问题之外，制造过程不利地变复杂。具体地，在具有多象限的液晶显示器中，配向膜形成为向各个子像素提供不同的预倾斜。因此，当使用上述光配向技术来制造具有多象限的液晶显示器时，因为光将被照射到各个子像素，所以需要用于各个子像素的掩模图案，此外光照射装置的规模不可避免地增大。
因此，期望提供可以容易地改进响应特性而不使用任何大规模装置的液晶显示装置和用于制造液晶显示装置的方法。
根据本发明的实施例，提供液晶显示装置，其包括：第一衬底；第二衬底；和多个排列像素，其包括：第一电极，其设置在第一衬底的面向第二衬底的面对表面上；第一配向控制部分，其设置在第一电极中；第一配向膜，其覆盖第一电极、第一配向控制部分和第一衬底的面对表面；第二电极，其设置在第二衬底的面向第一衬底的面对表面上；第二配向控制部分，其设置在第二电极中；第二配向膜，其覆盖第二电极、第二配向控制部分和第二衬底的面对表面；和液晶层，其设置在第一配向膜和第二配向膜之间，并包括液晶分子。在上述液晶显示装置中，液晶层还包括聚合的高分子化合物(在下文中，在某些情况下称作“高分子聚合化合物”)，与配向膜膜接触的聚合的高分子化合物(高分子聚合化合物)向液晶分子提供预倾角。
根据本发明的实施例，提供用于制造液晶显示装置的方法(包括制造液晶显示元件的方法，在下文中，这一方法包括在如上所述制造液晶显示装置的方法中)，该液晶显示装置具有：第一衬底；第二衬底；和多个排列像素，其包括：第一电极，其设置在第一衬底的面向第二衬底的面对表面上；第一配向控制部分，其设置在第一电极中；第一配向膜，其覆盖第一电极、第一配向控制部分和第一衬底的面对表面；第二电极，其设置在第二衬底的面向第一衬底的面对表面上；第二配向控制部分，其设置在第二电极中；第二配向膜，其覆盖第二电极、第二配向控制部分和第二衬底的面对表面；和液晶层，其设置在第一配向膜和第二配向膜之间、并包括液晶分子。上述用于制造液晶显示装置的方法包括：在第一衬底上形成第一配向膜；在第二衬底上形成第二配向膜；将第一衬底和第二衬底布置成使得第一配向膜和第二配向膜彼此面对；在第一配向膜和第二配向膜之间密封预液晶层，预液晶层包括液晶分子和可聚合的化合物(可聚合低分子化合物或可聚合高分子化合物，在下文中在某些情况下称作“未聚合的化合物”)；以及，使化合物(未聚合的化合物)聚合，以由预液晶层形成液晶层，并且向液晶分子提供预倾角。
在根据本发明的实施例的用于制造液晶显示装置的方法中，在通过将预定电场施加到预液晶层来对液晶分子进行配向的同时，可以通过照射能量射线来使化合物(未聚合的化合物)聚合，或者，在通过将预定电场施加到预液晶层来对液晶分子进行配向的同时，可以通过加热来使化合物(未聚合的化合物)聚合。在这种情况下，例如，紫外线、X射线、和电子射线可以作为能量射线。
在根据本发明的优选形式的液晶显示装置或用于制造液晶装置的方法中，在其中由每个第一电极的边界和每个第一配向控制部分所围绕的区域的投影像与由每个第二电极的边界和每个第二配向控制部分所围绕的区域的投影像彼此重叠的每个像素中的重叠区域的中心区域中，液晶层中的液晶分子群组的长轴可以近似地定位在相同的虚拟平面中。在这种情况下，沿着第二衬底的法线方向观察重叠区域的中心区域时，沿着第二衬底的法线方向占据重叠区域的中心区域的液晶分子群组(更具体地，占据从第一衬底到第二衬底的微小柱状区域的液晶分子)的长轴近似地定位在相同的虚拟平面中。
“重叠区域的中心区域”表示具有与重叠区域的中心重合的中心、与重叠区域的形状类似的形状、以及与重叠区域的面积的25％相对应的面积的区域。此外，“液晶层中的液晶分子群组的长轴近似地定位在相同的虚拟平面中”表示在虚拟平面和液晶分子群组的长轴之间所形成的夹角在±5°之内。也就是说，液晶分子群组的方位角(偏向角)的变化在±5°之内。此外，当像素由多个子像素形成时，子像素各自可以看做是像素。
如上所述，在上述每个像素中的重叠区域的中心区域中，因为液晶层中的液晶液晶分子群组的长轴近似地定位在相同的虚拟平面中(即，因为在重叠区域的中心区域中，液晶层中的液晶分子群组并未处于使液晶分子群组的长轴从一个电极侧向另一电极侧扭曲的状态(扭曲状态))，所以当在一对电极之间施加电压时，不需要花时间来消除液晶分子群组的长轴的扭曲，并且可以在相同的平面中实现响应，从而进一步改进响应特性。
此外，作为用于对虚拟平面和液晶分子群组的长轴之间所形成的夹角的变化、和/或液晶分子群组的方位角(偏向角)的变化进行测量的方法，例如，可以提到衰减全反射振动方法(也称作衰减全反射方法)或延迟测量方法。衰减全反射振动方法是用于测量试样表面的吸收光谱的方法，并且在该方法中，在将试样贴附到高折射率介质(棱镜)之后，对从棱镜略微露出并被反射的全反射光进行测量。此外，在该方法中，通过使该试样的方法旋转，获得与液晶和配向膜之间的界面相距约100nm附近的分子的吸收的信息(配向方向)。此外，延迟测量方法是这样的方法，其中在液晶单元以期望角度倾斜的状态下、在通过RETS100(由Otsuka ElectronicsCo.，Ltd.制造)测量延迟之后，预先计算在提供预倾斜的理想配向状态下的延迟，并执行拟合以通过计算获得预倾斜。此外，通过使试样在试样平面中旋转，可以获得具有预倾斜的方位角。
在根据本发明的上述优选形式的液晶显示装置或用于制造液晶装置的方法中，液晶分子可以构造成具有负介电各向异性。
此外，在根据本发明的上述优选形式和结构的液晶显示装置或用于制造液晶装置的方法中，高分子化合物可以由包括从丙烯酸基团、甲基丙烯酸基团、乙烯基团、乙烯氧基团、丙烯醚基团、环氧基团、环氧丙烷基团、和苯乙烯基团中选出的至少一种基团的高分子化合物形成，或者高分子化合物(高分子聚合化合物)可以由具有介晶基团的高分子化合物形成。
下列示出未聚合的化合物的通用分子式。
A1-S1-P1-(S2-P2)n-S3-A2    (1)
基团A1和基体A2是相同的可聚合官能团或不同的可聚合官能团。具体地，例如，可以提到基础团(radical group)；适合聚合反应(例如，离子型聚合、加聚、或缩聚)的基团；适合聚合物类似反应(例如，利用聚合物主链的加成或缩合，这对于链式聚合是优选的)的基团，并且具体地，该基团是具有C＝C双键或C≡C三键的基团；以及适合氧杂环丁烷基团、环氧化物基团等的开环聚合的基团。
更具体地，对于基团A1或A2，例如，可以提到从由下列基团组成的群组选出的官能团：
Figure BSA00000689507900061
CH2＝CX1-COO-、CH2＝CX1-CO-、CH2＝CX2-(O)n-、CX1＝CH-CO-(O)n-、CX1＝CH-CO-NH-、CH2＝CX1-CO-NH-、CH3-CH＝CH-O-、(CH2＝CH)2CH-OCO-、(CH2＝CH-CH2)2CH-OCO-、(CH2＝CH)2CH-O-、(CH2＝CH-CH2)2N-、(CH2＝CH-CH2)2N-CO-、HO-CX2X3-、HS-CX2X3-、HX2N-、HO-CX2X3-NH-、CH2＝CH-(COO)n-Ph-(O)n-、CH2＝CH-(CO)n-、Ph-(O)n-、Ph-CH＝CH-、HOOC-、OCN-和X4X5X6Si-。
此外，X1表示H、F、Cl、CN、CF3、苯基或具有1至5个碳原子的羟基，并且特别优选的表示H、F、Cl或甲基。
X2和X3各自独立地表示H或具有1至5个碳原子的羟基，并且特别优选地表示H、甲基、乙基或n-丙基。
X4、X5和X6各自独立地表示Cl、具有1至5个碳原子的氧杂烷基(oxaalkyl group)或具有1至5个碳原子的氧杂羟基烷基(oxacarbonylalkyl group)。
X7和X8各自独立地表示H、Cl或具有1至5个碳原子的烷基。
Ph表示：苯环；或用F、Cl和CN中的至少一者取代的苯环；和/或用各自具有带1至12个碳原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烯基、炔基、烷基羟基、烷氧羟基、烷基羟氧基、或烷氧基羟氧基中的至少一者取代的苯环；和可以用至少一个氟原子取代的苯环。
此外，n表示0或1。
基团S1和基团S3各自用作间隔段，并且各自从分子式S′-X′中选择，以使得上述分子式(1)的基团A-S-的“S”与其中一个分子式S′-X′相对应。
在这种情况下，S′表示具有1-20个碳原子(优选是1-12个碳原子)的亚烷基，亚烷基可以用F、Cl、Br、I或CN中的至少一者进行取代。此外，除了上述条件之外，不彼此相邻的一个或两个或更多个-CH2-可以独立地用-O-、-S-、-NH-、-NR0-、-SiR1R2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-NR2-CO-O-、-O-CO-NR2-、-NR2-CO-NR2-、-CH＝CH-或-C≡C-进行取代，以使得O原子和/或S原子不直接彼此键合。
X′表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR2-、-NR2-CO-、-NR2-CO-NR2-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH＝N-、-N＝CH-、-N＝N-、-CH＝CR0-、-CY2＝CY3-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-或单键。
在这种情况下，R0、R1和R2各自独立地表示H或具有1至12个碳原子的烷基。
此外，Y2和Y3各自独立地表示H、F、Cl或CN。
基团S2还用作间隔段，并表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n1-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n1-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-、-CR1R2-或单键，并且当使用多个基团S2时，可以从以上所述任意选择相同的基团或不同的基团。此外，R1和R2各自独立地表示H或具有1至12个碳原子的烷基，n1表示1、2、3或4。
基团P1和基团P2各自独立地表示各自具有4至25个环原子的芳香基团、芳香杂环基团、脂环基、或杂环基，并且可以包括稠环，并且可以用基团A-S-、H、OH、CH2OH、卤素、SF5、NO2、碳基或碳水化合物基中的至少一者进行取代。此外，基团P1和基团P2更优选地表示1，4-亚苯基(至少一个-CH-可以用N进行取代)、萘-1，4-二基(至少一个-CH-可以用N进行取代)、萘-2，6-二基(至少一个-CH-可以用N进行取代)、菲2，7-二基(至少一个-CH-)可以用N进行取代、蒽-2，7-二基(至少一个-CH-可以用N进行取代)、芴-2，7-二基(至少一个-CH-可以用N进行取代)、香豆素(至少一个-CH-可以用N进行取代)、黄酮(至少一个-CH-可以用N进行取代)、环己烷-1，4-二基(彼此不相邻的一个或两个或更多个-CH2-可以用O和/或S进行取代)、1，4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1，3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1，4-二基、螺环[3.3]庚烷-2，6-二基、哌啶-1，4-二基、十氢化萘-2，6-二基、1，2，3，4-四氢化萘-2，6-二基、茚满-2，5-二基、或八氢-4，7-甲撑茚满(methanoindan)-2，5-二基。但是，所有上述基团可以不进行取代或者可以用至少一种下面提到的取代基进行取代。对于取代基，可以提到基团A；基团A-S-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(＝O)N(Rx)2、-C(＝O)Y1、-C(＝O)Rx、-N(Rx)2；可以进行取代的甲硅烷基；具有6至20个碳原子并且可以进行取代的芳基；或者各自具有带1至25个碳原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烷基羟基、烷氧羟基、烷基羟氧基和烷氧基羟氧基中的一者。但是，此外，至少一个H原子可以用F、Cl、P或基团A-S进行取代。此外，基团A表示基团A1和基团A2中的一者，基团S表示基团S1、基团S2和基团S3中的一者。
Y1表示卤素。
Rx表示基团A、基团A-S-、H、卤素、直链或支链状具有1至25个碳原子的环状烷基(但是，此外，彼此不相邻的一个或两个或更多个-CH2-可以用-O-、-S-、-CO-、-COO-、-O-CO-和/或-O-CO-O-进行取代以使得O原子和/或S原子不直接彼此键合，和/或至少一个H原子可以用F、Cl、P或基团A-S-进行取代)、各自可以进行取代并且具有6至40个碳原子的芳基或芳氧基、或各自可以进去取代并具有2至40个碳原子的芳杂环基或杂芳氧基。
具体地，对于未聚合的化合物，举例提及下列化合物。
Figure BSA00000689507900091
Figure BSA00000689507900101
Figure BSA00000689507900111
可以从用于形成垂直配向膜的公知材料中适当地选择形成第一配向膜和第二配向膜的材料。
在根据本发明的上述优选形式和结构的液晶显示装置或用于制造液晶装置的方法中(在下文中，在某些情况下这些可以共同简称为“本发明”)，第一配向膜和第二配向膜可以构造成具有1nm或更小的表面粗糙度Ra。在这种情况下，表面粗糙度Ra由JIS B 0601：2001规定。
在本发明中，结构可以形成为使得第一配向控制部分是在第一电极中形成的第一狭缝部分，第二配向控制部分是在第二电极中形成的第二狭缝部分，第一狭缝部分的宽度和第二狭缝部分的宽度各自在2至小于10μm的范围内，第一狭缝部分的节距和第二狭缝部分的节距各自在10至180μm的范围内(优选在30至180μm的范围内，更优选地在60至180μm的范围内)。
一对衬底由具有像素电极的衬底和具有对向电极的衬底形成。即，可以形成第一衬底用作具有像素电极的衬底且第二衬底用作具有对向电极的衬底的结构、或者第二衬底用作具有像素电极的衬底且第一衬底用作具有对向电极的衬底的结构。在这种情况下，优选从具有像素电极的衬底一侧照射能量射线。因为彩色滤光片通常形成在具有对向电极的衬底一侧上，所以当该彩色滤光片吸收能量射线时，在某些情况下很难使化合物(未聚合的化合物)聚合；因此，优选从具有像素电极的衬底没有形成彩色滤光片的一侧照射能量射线。此外，当彩色滤光片形成在具有像素电极的衬底一侧时，可以从衬底具有彩色滤光片的一侧照射能量射线。
尽管高分子化合物(高分子聚合化合物)使液晶分子相对于一对衬底(即，不仅相对于第一衬底，还相对于第二衬底)沿预定方向配向，向在第一配向膜附近的液晶分子提供的第一预倾角θ1可以与向在第二配向膜附近的液晶分子提供的第二预倾角θ2相同或不同。基本上，由电场的强度和方向、第一配向控制部分和第二配向控制部分中每一者的组成和结构来指定在提供预倾斜时每个液晶分子的方位角(偏向角)，由电场的强度来指定极角(天顶角)。当使得第一预倾角θ1和第二预倾角θ2彼此不同时，例如，可以使得第一配向控制部分的组成和结构与第二配向控制部分的组成和结构不同。
在根据本发明的实施例的液晶显示装置及其制造方法中，通过与配向膜接触的高分子化合物(高分子聚合化合物)来向液晶分子提供预倾斜，或者通过使化合物(未聚合的化合物)聚合来向液晶分子提供预倾斜。此外，因为在对液晶分子进行配向的状态下使化合物聚合，所以可以在不需要在密封预液晶层之前用线偏振光或沿倾斜方向的光照射配向膜并且不需要使用大规模装置的状态下，向液晶分子提供预倾斜。此外，因为分别在第一电极和第二电极中形成第一配向控制部分和第二配向控制部分，所以当在像素电极和对向电极之间施加电场时，每个液晶分子的长轴相对于衬底表面沿着预定方向作出响应，并且响应速度可以提高，从而可以确保优异的显示特性。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的液晶显示装置的示意性部分截面图；
图2A是当从上方观察一个像素时第一电极、第一狭缝部分、第二电极和第二狭缝部分的示意图；
图2B是当从上方观察一个像素时第二电极和第二狭缝部分的示意图；
图3A是当从上方观察一个像素时第一电极、第一狭缝部分、第二电极和第二狭缝部分的修改形式的示意图；
图3B是当从上方观察一个像素时第二电极和第二狭缝部分的修改形式的示意图；
图4A是当从上方观察一个像素时第一电极、第一狭缝部分、第二电极和第二狭缝部分的另一修改形式的示意图；
图4B是当从上方观察一个像素时第二电极和第二狭缝部分的另一修改形式的示意图；
图5A和5B是各自示出液晶分子群组的长轴的扭曲状态的示意图；
图6是示出液晶分子的预倾斜的示意图；
图7是示出用于制造图1所示的液晶显示装置的方法的衬底等的示意性部分截面图；
图8是示出图7所示的步骤之后的步骤的衬底等的示意性部分截面图；
图9是示出图8所示的步骤之后的步骤的衬底等的示意性部分截面图；
图10是图1所示的液晶显示装置的电路构造图；
图11是示出有序参数(order parameter)的示意性截面图；以及
图12是对比示例1的液晶显示装置的第一电极的示意图。
具体实施方式
在下文中，参照附图，将使用实施例和示例来描述本发明；但是，本发明不限于此，实施例和示例中的各种值和材料仅仅作为例示。此外，将以下列顺序进行描述。
1.[对根据本发明的实施例的液晶显示装置的共同构成和结构的描述]
2.[对根据本发明的实施例的液晶显示装置及其制造方法的描述]
3.[对根据本发明的示例的液晶显示装置及其制造方法的描述及其他方面]
[对根据本发明的实施例的液晶显示装置的共同构成和结构的描述]
图1是根据本发明的实施例的液晶显示装置(或液晶显示元件)的示意性部分截面图。该液晶显示装置具有多个像素10(10A、10B、10C等)。此外，在该液晶显示装置(液晶显示元件)中，包括液晶分子41的液晶层40设置在薄膜晶体管(TFT)衬底20和彩色滤光片(CF)衬底30之间，配向膜22和32分别设置在液晶层40与衬底20之间、以及液晶层40与衬底30之间。该液晶显示装置(液晶显示元件)是所谓的透射型，显示模式时垂直配向(VA)模式。图1示出没有施加驱动电压的非驱动状态。此外，例如，像素10各自实际上由显示红色图像的子像素、显示绿色图像的子像素和显示蓝色图像的子像素形成。
在这种情况下，TFT衬底20对应于第一衬底，CF衬底30对应于第二衬底。此外，设置在第一衬底(TFT衬底)20上的像素电极20B和配向膜22分别对应于第一电极和第一配向膜，设置在第二衬底(CF衬底)30上的对向电极30B和配向膜32分别对应于第二电极和第二配向膜。
即，该液晶显示装置包括第一衬底(TFT衬底)20、第二衬底(CF衬底)30和多个排列像素10，该多个排列像素10包括：第一电极(像素电极)20B，其形成在第一衬底20的面向第二衬底30的面对表面上；第一配向控制部分21，其设置在第一电极(像素电极)20B中；第一配向膜22，其覆盖第一电极(像素电极)20B、第一配向控制部分21和第一衬底(TFT衬底)20的面对表面；第二电极(对向电极)30B，其形成在第二衬底(CF衬底)30的面向第一衬底(TFT衬底)20的面对表面上；第二配向控制部分31，其设置在第二电极(对向电极)30B中；第二配向膜32，其覆盖第二电极(对向电极)30B、第二配向控制部分31和第二衬底(CF衬底)30的面对表面；以及液晶层40，其设置在第一配向膜22和第二配向膜32之间并包括液晶分子41。
在由玻璃制成的TFT衬底20的、面对由玻璃制成的CF衬底30的表面上，例如，以矩阵形式布置像素电极20B。此外，例如，还提供驱动各个像素电极20B的TFT转换元件以及连接到TFT转换元件的源极线和漏极线，每个TFT转换元件具有栅极、源极和漏极等(图中未示出上述这些元件和线)。像素电极20B设置在由像素隔离部分52电隔离开的每个像素中，并且由具有透明性的材料(例如氧化铟锡(ITO))制成。在每个像素中，具有条形或V形图案的第一狭缝部分21(在每个第一狭缝部分21中不形成电极)设置在像素电极20B中。因此，当施加驱动电压时，施加向液晶分子41的长轴方向倾斜的电场，在像素中形成具有不同配向方向的区域(配向分隔)；因此，可以改进视角特性。即，为了确保优异的显示特性，第一狭缝部分21是用于控制液晶层40中所有液晶分子41的配向的第一配向控制部分，在这种情况下，通过该第一狭缝部分21，在施加驱动电压时控制液晶分子41的配向方向。如上所述，根本上，通过电场的强度和方向以及第一狭缝部分21和第二狭缝部分31中每一个的组成和结构，来指定提供预倾斜时每个液晶分子的方位角，并通过配向控制部分来确定电场的方向。
几乎在有效显示区域的整个表面上，由红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)条状滤光片形成的彩色滤光片(未示出)和对向电极30B布置在CF衬底30的面对TFT衬底20的表面上。如在像素电极20B的情况下，例如，对向电极30B由具有透明性的材料(例如ITO)形成。在对向电极30B中，例如，在每个像素中设置具有条形或V形图案的第二狭缝部分31(在每个第二狭缝部分31中不形成电极)。因此，当施加驱动电压时，施加向液晶分子41的长轴方向倾斜的电场，在像素中形成具有不同配向方向的区域(配向分隔)；因此，也可以改进视角特性。即，为了确保优异的显示特性，第二狭缝部分31是用于控制液晶层40中所有液晶分子41的配向的第二配向控制部分，同样在这种情况下，通过该第二狭缝部分31，也在施加驱动电压时控制液晶分子41的配向方向。
第二狭缝部分31布置成在衬底之间不面对第一狭缝部分21。更具体地，第一狭缝部分21设置成彼此平行，第二狭缝部分31也设置成彼此平行。此外，在一个像素中，第一狭缝部分21在彼此正交的两个方向上延伸，如上述情况一样，第二狭缝部分31在彼此正交的两个方向上延伸。此外，第一狭缝部分21设置成平行于与上述第一狭缝部分21相对应的第二狭缝部分31，一个第一狭缝部分21的投影像位于两个第二狭缝部分31之间的对称线的投影像上，一个第二狭缝部分31的投影像位于两个第一狭缝部分21之间的对称线的投影像上。图2A和2B中分别示出各自在从上方观察一个像素(子像素)时获得的第一电极(像素电极)20B、第一狭缝部分21、第二电极(对向电极)30B和第二狭缝部分31的布置，以及第二电极(对向电极)30B和第二狭缝部分31的布置。此外，图3A和4A中示出第一狭缝部分21的外形和第二狭缝部分31的外形的修改示例，图3B和4B中示出第二狭缝部分31的外形的修改示例。此外，在图2A、3A和4A中，第一电极(像素电极)20B的边界和第一配向控制部分(第一狭缝部分21)各自由实线示出，各自定位在上方的第二配向控制部分(第二狭缝部分31)各自由虚线示出。此外，用斜线在重叠区域50上画影线，在每个重叠区域50中由第一电极(像素电极)20B的边界和第一配向控制部分(第一狭缝部分21)所围绕的区域的投影像与由第二电极(对向电极)30B的边界和第二配向控制部分(第二狭缝部分31)所围绕的区域的投影像重叠，此外，中心区域51各自由点划线围绕并且也用斜线画上影线。为方便起见，图3A和4A中只示出一个重叠区域50和一个中心区域51。此外，在图2B、3B和4B中，每个像素中第二电极(对向电极)30B的边界由虚线示出，第二配向控制部分(第二狭缝部分31)各自由实线示出。第一配向控制部分(第一狭缝部分21)的形状可以由第二配向控制部分(第二狭缝部分31)的形状替换，第二配向控制部分(第二狭缝部分31)的形状可以由第一配向控制部分(第一狭缝部分21)的形状替换。
配向膜22设置在TFT衬底20在液晶层40一侧的表面上，以覆盖像素电极20B和第一狭缝部分21。配向膜32设置在CF衬底30在液晶层40一侧的表面上，以覆盖对向电极30B。配向膜22和32控制液晶分子41的初始配向状态，并且配向膜22和32不仅具有使液晶分子41沿着与衬底表面垂直的方向配向的功能，还具有在预液晶层(之后将描述)中包含的化合物(未聚合的化合物)聚合之前、使衬底附近的液晶分子41(41A和41B)沿与衬底表面垂直的方向配向的功能。
在这种情况下，具体地，第一狭缝部分21的宽度和第二狭缝部分31的宽度都为5μm，第一狭缝部分21的间距和第二狭缝部分31的间距都是113μm。
此外，在每个像素(子像素)中，在其中由第一电极(像素电极)20B的边界和第一配向控制部分(第一狭缝部分21)所围绕的区域的投影像与由第二电极(对向电极)30B的边界和第二配向控制部分(第二狭缝部分31)所围绕的区域的投影像彼此重叠的重叠区域的中心区域中，液晶层40中的液晶分子群组的长轴近似地定位在相同的虚拟平面中。即，液晶层40中的液晶分子群组的方位角(偏向角)的变化在±5°内。
图10是图1所示的液晶显示装置的电路构造图。
如图10所示，液晶显示装置形成为包括液晶显示元件，该液晶显示元件具有设置在显示区域60中的像素10。在该液晶显示装置中，沿着显示区域60的周边，设置了：源极驱动器61和栅极驱动器62；控制源极驱动器61和栅极驱动器62的时序控制器63；以及向源极驱动器61和栅极驱动器62提供电功率的电源电路64。
显示区域60是其中显示图像并且像素10以矩阵形式排列以显示图像的区域。此外，在图10中，除了包括像素10的显示区域60之外，与四个像素10相对应的区域还单独由放大视图示出。
在显示区域60中，源极线71布置在行方向上，此外栅极线72布置在列方向上，在源极线71和栅极线72彼此相交的点上，布置像素10。每个像素10包括晶体管121和电容器122，以及像素电极20B和液晶层40。在每个晶体管121中，源极电极连接到源极线71，栅极电极连接到栅极线72，漏极电极连接到电容器122和像素电极20B。每个源极线71连接到源极驱动器61，从源极驱动器61提供图像信号。每个栅极线72连接到栅极驱动器62，从栅极驱动器62提供扫描信号。
源极驱动器61和栅极驱动器62在像素10当中选择特定像素10。
例如，时序控制器63向源极驱动器61输出图像信号(例如，与红色、绿色和蓝色相对应的RGB的每个图像信号)，以及用于控制源极驱动器61的操作的源极驱动器控制信号。此外，例如，时序控制器63向栅极驱动器62输出用于控制栅极驱动器62的操作的栅极驱动器控制信号。作为源极驱动器控制信号，例如，可以提到水平同步信号、开始脉冲信号、或用于源极驱动器的时钟信号。作为栅极驱动器控制信号，例如，可以提到垂直同步信号或用于栅极驱动器的时钟信号。
在该液晶显示装置中，当通过下列过程在第一电极(像素电极)20B和第二电极(对向电极)30B之间施加驱动电压时，显示图像。具体地，当从时序控制器63输入源极驱动器控制信号时，根据从相同的时序控制器63输入的图像信号，源极驱动器61向预定源极线71提供特定图像信号。此外，当从时序控制器63输入栅极驱动器控制信号时，栅极驱动器62在预定时刻顺序地向栅极线72提供扫描信号。相应地，选择定位在被提供图像信号的源极线71和被提供扫描信号的栅极线72之间的交叉点上的像素10，并向该像素10提供驱动电压。
在下文中，将参照实施例和示例描述本发明。
[实施例1]
将描述根据本发明的实施例1的VA模式的液晶显示装置(或液晶显示元件)和用于制造液晶显示装置(或液晶显示元件)的方法。在实施例1中，液晶层40包括液晶分子41并且还包括聚合的高分子化合物(高分子聚合物化合物)。此外，通过与配向膜22和32接触的聚合的高分子化合物(高分子聚合物化合物)向液晶分子41提供预倾斜。在这种情况下，在第一配向膜22形成在第一衬底20上并且第二配向膜32形成在第二衬底30上之后，第一衬底20和第二衬底30布置成使得第一配向膜22和第二配向膜32彼此面对，然后将包括液晶分子41和可聚合化合物(可聚合的低分子化合物或可聚合的高分子化合物，即，未聚合的化合物)的预液晶层40密封在第一配向膜22和第二配向膜32之间，使化合物(未聚合的化合物)聚合以由预液晶层40形成液晶层40并向液晶分子41提供预倾斜。更具体地，在通过将预定电场或磁场施加到预液晶层来对液晶分子进行配向的同时，照射能量射线(例如紫外线)，以使得化合物(未聚合的化合物)聚合。结果，液晶分子41可以相对于这一对衬底(具体是，TFT衬底20和CF衬底30)沿预定方向(具体是，倾斜方向)配向。此外，如上所述，因为可以向配向膜22和32附近的液晶分子41提供预倾斜，并且此外，第一狭缝部分21和第二狭缝部分31分别形成在第一电极20B和第二电极30B中，所以响应速度提高，并改进了显示特性。
此外，在重叠区域50的中心区域51中，液晶层40中的液晶分子群组不处于扭曲状态。因此，当将电压施加到这一对衬底20B和30B时，不需要花时间来消除液晶分子群组的长轴的扭曲，可以进一步改进响应特性。
液晶层40包括各自具有负介电各向异性的液晶分子41。例如，液晶分子41具有相对于作为中心轴的长轴和短轴中的每一者具有旋转对称形状，并且具有负介电各项异性，其中长轴和短轴彼此正交。
液晶分子41可以分成在与第一配向膜22的界面附近的由第一配向膜22保持的液晶分子41A，在与第二配向膜32的界面附近的由第二配向膜32保持的液晶分子41B，以及除了上述这些液晶分子之外的液晶分子41C。液晶分子41C定位在沿着液晶层40的厚度方向的中间区域中，并且当驱动电压处于关闭状态时，液晶分子41C的长轴方向(指向矢(director))近似地布置成与第一衬底20和第二衬底30垂直。在这种情况下，当驱动电压打开时，液晶分子41C倾斜地配向，以使得液晶分子41C的指向矢与第一衬底20和第二衬底30平行。上述行为来源于在液晶分子41C中沿长轴方向的介电常数小于沿短轴方向的介电常数这一特性。因为液晶分子41A和41B也具有与上述类似的特性，基本上，按照驱动电压在打开和关闭状态之间的改变实现与液晶分子41C类似的行为。但是，当驱动电压处于关闭状态时，由高分子聚合化合物向液晶分子41A提供第一预倾角θ1，液晶分子41A的指向矢从第一衬底20和第二衬底30的法线方向倾斜。如上述情况一样，还由高分子聚合化合物向液晶分子41B提供第二预倾角θ2，液晶分子41B的指向矢从第一衬底20和第二衬底30的正常方向倾斜。此外，“保持”表示配向膜22和32并不分别紧密地粘附到液晶分子41A和41C，但是控制液晶分子41A和41C的配向的状态。此外，如果与第一衬底20的表面和第二衬底30的表面垂直的方向(法线方向)由Z表示，则如图6所示，当驱动电压处于关闭状态时，“预倾角θ(θ1，θ2)”表示液晶分子41(41A，41B)的指向矢D相对于Z方向的倾斜角。
在液晶层40中，预倾角θ1和θ2都大于0°。在该液晶层40中，尽管预倾角θ1与预倾角θ2可以相等(θ1＝θ2)或者可以不同(θ1≠θ2)，但是具体地，预倾角θ1优选与预倾角θ2不同。因此，与预倾角θ1和θ2都为0°的情况相比，对驱动电压施加的响应速度提高，此外，还可以获得与预倾角θ1和θ2都为0°时获得的对比度近似相等的对比度。因此，在响应速度提高的同时，当执行黑色显示时光的透过量会降低，对比度会提高。当使得预倾角θ1与预倾角θ2不同时，预倾角θ1或预倾角θ2(以较大者为准)更优选的是在1°至4°的范围内。当较大的预倾角θ设置在上述范围内时，可以获得特别高的效果。
然后，将参考图7、8和9中所示的液晶显示装置等的示意性部分截面视图来描述用于制造上述液晶显示装置(液晶显示元件)的方法。为简化起见，在图7、8和9中，只示出一个像素区域。
首先，第一配向膜22形成在第一衬底(TFT衬底)20的表面上，第二配向膜32也形成在第二衬底(CF衬底)30的表面上。
具体地，首先，具有预定第一狭缝部分21的像素电极20B例如以矩阵形式设置在第一衬底20的表面上，以形成TFT衬底20。此外，具有预定第二狭缝部分31的对向电极30B设置在形成于第二衬底30上的彩色滤光片上，以形成CF衬底30。
然后，在将配向膜材料涂覆或印刷在TFT衬底20和CF衬底30上以分别覆盖像素电极20B、第一狭缝部分21、对向电极30B和第二狭缝部分31之后，执行热处理。对于热处理的温度，可以在考虑要使用的配向膜材料的情况下选择最佳温度条件。随后，如有必要，还可以执行诸如摩擦等处理。因此，可以获得各自作为垂直配向膜的第一配向膜22和第二配向膜32。
然后，TFT衬底20和CF衬底30布置成使得配向膜22和配向膜33彼此面对，包括液晶分子41的预液晶层40被密封在配向膜22和配向膜32之间。具体地，在TFT衬底20或CF衬底30的分别形成有配向膜22或32的一个表面上，散布用于确保单元间隙(cell gap)的隔离物突起(例如塑料珠)，还例如通过丝网印刷方法使用环氧粘合剂等来印刷密封部分。随后，如图7所示，TFT衬底20和CF衬底30在隔离物突起和密封部分设置在TFT衬底20和CF衬底30之间的状态下彼此粘结，以使得配向膜22和32彼此面对，并且包括液晶分子41的液晶材料被充填到上述两个衬底之间。然后，通过加热等使密封部分固化，以使得液晶材料被密封在TFT衬底20和CF衬底30之间。图7示出密封在配向膜22和配向膜32之间的预液晶层40的截面结构。
然后，如图8所示，使用电源施加装置将电压V1施加在像素电极20B和对向电极30B之间。电压V1例如是3至30伏特。结果，在相对于第一衬底20的表面和第二衬底30的表面具有预定角度的方向上产生电场，并且液晶分子41沿着从第一衬底20的法线方向和第二衬底30的法线方向倾斜的预定方向倾斜地配向。即，由电场的强度和方向并且还由第一狭缝部分21和第二狭缝部分31中每一者的组成和结构来指定在这个阶段每个液晶分子41的方位角(偏向角)，由电场的强度以及第一狭缝部分21和第二狭缝部分31中每一者的组成和结构来指定极角(天顶角)。此外，分别向在与第一配向膜22的界面附近的液晶分子41A提供的由第一配向膜22保持的预倾角θ1和向在与第二配向膜32的界面附近的液晶分子41B提供的由第二配向膜32保持的预倾角θ2近似彼此相等。因此，可以通过适当地调节电压V1来控制液晶分子41A和41B各自的预倾角θ1和θ2。
此外，如图9所示，在施加电压V1的状态下，例如，能量射线(具体是，紫外线)被从TFT衬底20的外侧照射到预液晶层40。即，在施加电场或磁场时将紫外线照射到预液晶层，以使液晶分子41配向在相对于衬底20和30的表面的倾斜方向上。因此，使包括在预液晶层40中的化合物(未聚合的化合物)聚合，向液晶分子41提供预倾斜。如上所述，由高分子聚合化合物记忆液晶分子41应当响应的的方向，并且向配向膜22和32附近的液晶分子41提供了预倾斜。此外，结果，在非驱动状态下，由高分子聚合化合物分别向液晶层40中的定位在与配向膜22和32的界面附近的液晶分子41A和41B提供预倾角θ1和θ2。对于紫外线，优选的是包括具有在约295至365nm范围内的波长的很多光成分的紫外线。其原因是当使用包括比上述波长更短的波长区域中的很多光成分的紫外线时，在某些情况下液晶分子41会由于光致分解而劣化。在本实施例中，尽管从TFT衬底20的外侧照射紫外线，但是可以从CF衬底30的外侧执行照射，并且还可以从TFT衬底20的外侧和CF衬底30的外侧执行照射。在这种情况下，优选从具有更高透过率的衬底一侧照射紫外线。此外，当从CF衬底30的外侧照射紫外线时，根据紫外线的波段，因为紫外线由彩色滤光片吸收，所以在某些情况下不容易执行聚合反应。为此，优选从TFT衬底20的外侧(具有像素电极的衬底一侧)执行照射。
此外，为了使预液晶层40中所包括的化合物(未聚合的化合物)完全聚合并将剩余未聚合的化合物的量减小到尽可能小，优选将能量射线(具体是，紫外线)的照射时间设置成充分长。具体地，对于向包括在预液晶层40中的化合物(未聚合的化合物)的紫外线照射量，作为示例可以提及1至20J(优选5至10J)。当紫外线照射量过大时，在某些情况下预液晶层和其他有机物质会受到损坏。
通过上述步骤，可以完成图1所示的液晶显示装置(液晶显示元件)。
在液晶显示装置(液晶显示元件)的工作期间，当施加驱动电压时，在所选择的像素10中，液晶层40中包括的液晶分子41的配向状态根据像素电极20B和对向电极30B之间的电势的差而改变。具体地，在液晶层40中，当在图1所示的没有施加驱动电压的状态下施加驱动电压时，分别位于配向膜22和32附近的液晶分子41A和41B向它们自己的倾斜方向倒下，此外，它们的行为被传导至其他液晶分子41C。结果，液晶分子41作出响应以相对于TFT衬底20和CF衬底30近似水平(平行)。因此，液晶层40的光学特性改变，液晶显示元件上的入射光改变成经调制的发射光，并且根据该发射光执行梯度表示，从而显示图像。
在没有执行预倾斜处理的液晶显示元件以及包括该液晶显示元件的液晶显示装置中，即使提供了用于控制液晶分子的配向的配向控制部分(例如狭缝部分)，当施加驱动电压时，在远离配向控制部分的区域中，在与衬底垂直的方向上配向的液晶分子倒下，以使得指向矢沿着衬底的面内方向中的任意方向配向。在如上所述对驱动电压作出响应的液晶分子中，液晶分子的指向矢的方向被置于无序状态，并且配向在整体上是混乱的。因此，响应速度降低，响应特性劣化，结果，显示特性不利地劣化。此外，当执行驱动以使得初始驱动电压设置成高于显示状态的驱动电压(过载驱动)时，在初始驱动电压施加中，对此作出响应的液晶分子和几乎不作出响应的液晶分子都存在，并且在上述两种类型的液晶分子之间，产生指向矢的倾斜的大差异。当接着在显示状态下施加驱动电压时，在初始电压驱动施加中作出响应的液晶分子中，在该液晶分子的行为几乎没有传导至其他液晶分子之前，指向矢根据在显示状态下的驱动电压而倾斜，并且该倾斜传导至其他液晶分子。结果，对于整个像素，尽管在初始驱动电压施加中获得显示状态下的亮度，但是随后，亮度降低并再次达到显示状态下的亮度。即，当执行过载驱动时，与不执行过载驱动的情况相比，明显响应速度提高；但是，还存在不容易获得充分显示质量的问题。此外，因为上述这些问题在IPS模式或FFS模式的液晶显示元件中几乎不产生，确信上述问题是VA模式液晶显示元件中特有的。
另一方面，在实施例1的液晶显示装置(液晶显示元件)和用于制造该液晶显示装置的方法中，上述高分子聚合化合物向液晶分子41A和41B分别提供预定预倾角θ1和θ2。因此，不可能产生在不执行预倾斜处理的情况中的问题，对驱动电压的响应速度显著提高，过载驱动中的显示质量也提高。此外，因为在TFT衬底20和CF衬底30中分别设置用于控制液晶分子41的配向的第一狭缝部分21和第二狭缝部分31，第一狭缝部分21和第二狭缝部分31中的每一者都用作配向控制部分，所以确保了显示特性(例如视角特性)；因此，在维持优异的显示特性的同时，改善了响应特性，响应速度显著提高。此外，在重叠区域50的中心区域51中，液晶层40中的液晶分子群组不处于扭曲状态。因此，当在电极20B和30B之间施加电压时，不需要花时间来消除液晶分子群组的长轴的扭曲，因此，可以进一步改进响应特性。此外，图5A和5B示意性示出液晶分子群组的长轴被扭曲的状态。在图5A和5B中每一者的顶部位置处示出的液晶分子41B表示位于第二衬底附近的液晶分子，在图5A和5B中每一者的底部位置处示出的液晶分子41A表示位于第一衬底附近的液晶分子，在图5A和5B中每一者的中间位置处示出的液晶分子41表示位于第一衬底和第二衬底之间的中间位置上的液晶分子。此外，与每个液晶分子相交的虚线表示液晶分子的长轴。在图5A所示的状态中，液晶层40中的液晶分子群组没有处于扭曲状态。另一方面，在图5B所示的状态中，液晶层40中的液晶分子群组处于扭曲状态。
此外，在用于制造液晶分子显示器的相关方法(光配向技术)中，用线偏振光或在与衬底表面倾斜的方向上的光(在下文中，称作“倾斜光”)对设置在衬底表面上的包括预定高分子材料的前驱体膜进行照射，来形成配向膜，因此执行预倾斜处理。因此，当形成配向膜时，存在需要大规模光照射装置(例如，沿着倾斜方向照射线偏振光的平行束的装置)的问题。此外，为形成具有多象限的像素以实现更宽的视角，需要掩模，此外，制造过程不利地变复杂。具体地，当使用倾斜光来形成配向膜时，如果在衬底上存在结构材料(例如，隔离物)或不规则物，则由于结构材料等形成的阴影而产生倾斜光未到达的区域，并且在上述区域中，很难执行对液晶分子的期望配向控制。在这种情况下，例如，当使用光掩模来照射倾斜光以在像素中提供多象限时，会需要可以适当地引导光的像素设计。即，当使用倾斜光来形成配向膜时，存在很难执行高分辨率像素的形成的问题。
此外，当使用可交联的高分子化合物作为相关光配向技术中的高分子材料时，因为前驱体膜中的可交联高分子化合物中包括的可交联官能团或可聚合官能团由于热运动而被引导朝向随机方向，所以减小可交联官能团之间或可聚合官能团之间的物理距离的可能性降低。此外，当照射随机光(非偏振光)时，尽管因为可交联官能团之间或可聚合官能团之间的物理距离减小而发生反应，但是在用线偏振光进行照射时反应的可交联官能团或可聚合官能团中，偏振光方向和反应部位的方向需要配向在预定方向上。此外，与竖直光相比，在倾斜光的情况下，每单位面积的照射量对应于照射面积的减小而降低。即，可交联官能团和可聚合官能团由线偏振光或倾斜光引起反应的速率小于沿着与衬底表面垂直的方向照射随机光(非偏振光)的情况。因此，在所形成的配向膜中的交联密度(交联度)倾向于为低。
另一方面，在实施例1中，在预液晶层40中包括未聚合的化合物的状态下，预液晶层40被密封在配向膜22和配向膜32之间。随后，通过将电压施加到预液晶层40，液晶分子41沿预定方向配向，并且同时，在由液晶分子41指定侧链的端部结构部分向衬底或电极的方向时，预液晶层40中的未聚合的化合物发生聚合。如上所述，可以通过高分子聚合化合物分别向液晶分子41A和41B提供预倾角θ1和θ2。即，根据实施例1的液晶显示装置(液晶显示元件)及其制造方法，可以不使用大规模装置的情况下，可以容易地改进响应特性。此外，当使未聚合的化合物聚合时，因为可以向液晶分子41提供预倾角θ而不需要依赖紫外线的照射方向，所以可以实现形成高分辨率像素。此外，即使长时间执行驱动，因为在驱动过程中不可能新形成聚合物结构，所以液晶分子41A和41B的预倾角θ1和θ2分别保持为制造状态中的预倾角，因此还可以提高可靠性。
此外，在其中在密封预液晶层40之后，通过对预液晶层40中包括的未聚合的化合物进行聚合来执行预倾斜处理的实施例1中，通过用于控制配向膜22和32附近的液晶分子41的配向的第一狭缝部分21和第二狭缝部分31，在驱动中根据液晶分子41的配向方向来提供预倾斜。因此，如图11所示，因为可能对液晶分子41的预倾斜的方向进行，所以有序参数增大(接近1)。因此，当驱动液晶显示元件时，因为液晶分子41均匀地作出反应，所以透过率连续增大。
此外，在示例1中，尽管通过提供第一狭缝部分21和第二狭缝部分31进行配向分隔来改进视角特性，但是示例1不限于此。例如，代替提供第一狭缝部分21，各自用作配向控制部分的突起可以设置在像素电极20B上。通过如上所述提供突起，也可以获得与通过提供第一狭缝部分21获得的效果类似的效果。此外，各自用作配向控制部分的突起还可以设置在CF衬底30上的对向电极30B上。在这种情况下，TFT衬底20上的突起和CF衬底30上的突起设置成在衬底之间并不彼此面对。此外，通过如上所述提供突起，也可以获得与上述类似的效果。
[示例1]
本发明的示例1涉及液晶显示装置(液晶显示元件)及其制造方法。在示例1中，通过下列过程来形成图1所示的液晶显示装置(液晶显示元件)。
首先，准备TFT衬底20和CF衬底30。对于TFT衬底20，使用由0.7mm厚的玻璃衬底20A和ITO的像素电极20B形成的衬底，每个像素电极20B具有设置在其一个表面上的狭缝图案。在狭缝图案中，第一狭缝部分21的宽度和节距分别是5μm和65μm，形成有第一狭缝部分21的第一衬底20B的宽度为60μm，第一电极20B之间的间隔是5μm。此外，对于对向电极30B，使用由0.7mm厚的玻璃衬底30A和ITO的对向电极30B形成的衬底，每个对向电极30B具有设置在其上的狭缝图案。在狭缝图案中，第二狭缝部分31的宽度和节距分别为5μm和65μm，形成有第二狭缝部分31的第二电极30B的宽度是60μm，第二电极30B之间的间隔是5μm。通过在像素电极20B和对向电极30B中形成狭缝图案，在TFT衬底20和CF衬底30之间施加倾斜电场。随后，在TFT衬底20上形成3.5μm的隔离物突起。此外，对于狭缝图案，使用图3A和3B所示的狭缝图案。
随后，在使用旋转涂布机将可商购的垂直配向膜材料(由JSR Corp.制造的AL1H659)涂覆到TFT衬底20和CF衬底30中每一者之后，使用加热板在80℃下对涂覆膜干燥达80秒。然后，在炉中在氮气氛围中在200℃下对TFT衬底20和CF衬底30加热达1小时。因此，分别在像素电极20B和对向电极30B上形成各自具有90nm厚度的配向膜22和32。
然后，沿着CF衬底30的像素部分的周边涂布包括具有3.5μm颗粒直径的二氧化硅颗粒的紫外线可固化树脂，以形成密封部分，并且在由此围绕的区域中，通过滴注来装载由MLC-7029(由Merck KGaA制造)形成的液体材料(作为负型液晶)与由丙烯酸单体LC242[由分子式(1-6)所示]形成的未聚合的化合物的混合物。此外，混合物中液晶材料/未聚合的化合物的质量比设置成100/0.3。随后，将TFT衬底20和CF衬底30彼此粘结，以使得像素电极20B的中心线和对向电极30B的第二狭缝部分31彼此面对，然后对密封部分进行固化。然后，使用炉在120℃下执行加热达1小时，以使得密封部分完全固化。从而，预液晶层40被密封，完成液晶单元。
然后，在将具有4伏特有效电压的方波交变电场(60Hz)施加到如此形成的液晶单元的状态下，照射(在365nm波长下测量的)500mJ的均匀紫外线，使液晶层40中包括的未聚合的化合物聚合，从而形成高分子聚合化合物。因此，完成图1所示的液晶显示装置(液晶显示元件)，其中分别位于TFT衬底20一侧和CF衬底30一侧的液晶分子41A和41B具有预倾斜。最后，将一对偏振器贴附到液晶显示装置的外侧，以使得它们的吸收轴彼此正交。
如上所述获得的液晶显示装置称作示例1A的液晶显示装置。
除了使用由分子式(1-1)所示的未聚合的化合物之外，还以与示例1相似的方式形成液晶显示装置。如此获得的液晶显示装置称作示例1B的液晶显示装置。
作为对比示例1，如图12所示，制造液晶显示装置，其中第一衬底(TFT衬底)的第一电极(像素电极)具有主干电极部分和分支线部分，主干电极部分具有8μm的宽度，分支线部分(宽度：4μm，分支线部分之间的间隔：4μm)从主干电极部分沿着倾斜向上方向延伸，其中在第二衬底(CF衬底)的第二电极(对向电极)中不设置狭缝部分，即，形成实体电极。此外，除了第一电极和第二电极每一者的组成和结构之外，液晶显示装置的组成和结构与示例1A相同。
对示例1A、示例1B、对比示例1、和之后将描述的示例2的液晶显示装置(液晶显示元件)中的每一者的响应时间、第一预倾角θ1和第二预倾角θ2进行测量。尽管下列表中示出结果，第一预倾角θ1等于第二第二预倾角θ2。因此，在表中，第一预倾角θ1和第二预倾角θ2共同显示为预倾角θ。当测量响应时间时，通过使用LCD5200(由Otsuka Electronics Co.，Ltd.制造)作为测量装置，在像素电极20B和对向电极30B之间施加驱动电压(7.5伏特)，对与驱动电压从10％至90％相对应的改变亮度分级所需要的时间进行测量。此外，当研究液晶分子41的预倾角θ时，根据公知方法(T.J.Scheffer等人的方法，在1980年的J.Appl.Phys.第19卷第2013页中)，通过使用He-Ne激光束的晶体旋转方法来执行测量。此外，如上所述并如图6所示，当与每个玻璃衬底20A和30A的表面垂直的方向(法线方向)由Z表示时，预倾角θ是当驱动电压处于关闭状态时液晶分子41(41A、41B)的指向矢D相对于Z方向的倾斜角。
表
  预倾角θ(°)   响应时间(ms)
  示例1A   2.0   7.4
  示例1B   2.7   3.2
  对比示例1   2.1   18.7
  示例2   3.0   12.1
如上所述，在示例1中，在设置预液晶层40的状态下，使预液晶层40中包括的化合物聚合，以使得液晶层40中包括的高分子聚合化合物向该高分子聚合化合物附近的液晶分子41提供预倾角θ。此外，因为分别在第一电极20B和第二电极30B中形成第一狭缝部分21和第二狭缝部分31，响应速度可以显著提高。在这种情况下，可以确认，尽管不使用大规模装置，但是也可以向液晶分子41A和41B提供预倾斜。此外，在重叠区域50的中心区域51中，液晶层40中的液晶分子群组的长轴近似地定位在相同的虚拟平面中。也就是说，液晶层40中的液晶分子群组的方位角(偏向角)的变化为±5°。即，在重叠区域50的中心区域51中，液晶层40中的液晶分子群组不是处于扭曲状态。因此，当将电压施加到一对电极20B和30B时，不需要花时间来消除液晶分子群组的长轴的扭曲，因此可以进一步改进响应特性。此外，因为液晶层40中的液晶分子群组的方位角(偏向角)的变化在±5°之内，所以可以控制由各种线(源极线、栅极线等)引起的配向混乱(即，可以抑制配向的混乱)，并且可以提高透过率。
[示例2]
示例2是示例1的修改形式。在示例1中，在通过将预定电场施加到预液晶层来对液晶分子进行配向时，通过照射能量射线，使化合物(未聚合的化合物)聚合。另一方面，在示例2中，在通过将预定电场施加到预液晶层来对液晶分子进行配向时，通过加热来使化合物(未聚合的化合物)聚合。
在示例2中，使用由分子式(1-19)所示的未聚合的化合物。除了上述这点之外，以与示例1相似的方式形成液晶显示装置。表中示出如此获得的液晶显示装置的响应时间、第一预倾角θ1和第二预倾角θ2的测量结果。
尽管参照优选实施例和示例描述了本发明，但是本发明不需要限于这些实施例等，可以对本发明进行各种修改，此外，可以适当地修改第一配向控制部分和第二配向控制部分中每一者的组成、结构和布置。例如，在实施例和示例中，尽管描述了VA模式液晶显示装置(液晶显示元件)，但是本发明不限于此，并且本发明还可以应用于其他显示模式，例如，ECB模式(正型液晶没有扭曲结构的水平配向模式)、IPS(平面内转换)模式、FFS(边缘场转换)模式和OCB(光学补偿弯曲)模式。在这种情况下，也可以获得与上述类似的效果。但是，与不执行预倾斜处理的情况相比，在本发明中，在VA模式中可以比在IPS模式和FFS模式中获得明显更高的响应特性改进效果。
此外，在实施例和示例中，尽管仅仅描述了透射型液晶显示装置(液晶显示元件)，但是本发明不需要限于透射型，本发明还可以应用于反射型。当形成反射型时，由具有高反射率的电极材料(例如，铝)形成像素电极。
本申请包含与2011年3月23日递交于日本特许厅的日本在先专利申请JP 2011-063674中公开的内容相关的主题，上述专利申请的全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应当理解，只要在权利要求书的范围或其等价的范围内，根据设计需要和其他因素可以产生各种修改、组合、变形和替换。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，其包括：
第一衬底；
第二衬底；和
多个排列像素，其包括：
第一电极，其设置在所述第一衬底的面向所述第二衬底的面对表面上；
第一配向控制部分，其设置在所述第一电极中；
第一配向膜，其覆盖所述第一电极、所述第一配向控制部分和所述第一衬底的面对表面；
第二电极，其设置在所述第二衬底的面向所述第一衬底的面对表面上；
第二配向控制部分，其设置在所述第二电极中；
第二配向膜，其覆盖所述第二电极、所述第二配向控制部分和所述第二衬底的面对表面；和
液晶层，其设置在所述第一配向膜和所述第二配向膜之间，并包括液晶分子，
其中，所述液晶层还包括聚合的高分子化合物，并且
与所述第一配向膜和所述第二配向膜接触的所述聚合的高分子化合物向所述液晶分子提供预倾角。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
其中，在每个像素中，在其中由第一电极的边界和第一配向控制部分所围绕的区域的投影像与由第二电极的边界和第二配向控制部分所围绕的区域的投影像彼此重叠的重叠区域的中心区域中，所述液晶层中的液晶分子群组的长轴近似地定位在相同的虚拟平面中。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
其中，所述液晶分子具有负的介电各向异性。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
其中，所述高分子化合物包括含有从由丙烯酸基团、甲基丙烯酸基团、乙烯基团、乙烯氧基团、丙烯醚基团、环氧基团、环氧丙烷基团、和苯乙烯基团组成的群组中选出的至少一种基团的高分子化合物。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
其中，所述高分子化合物包括含有介晶基团的高分子化合物。
6.一种用于制造液晶显示装置的方法，所述液晶显示装置包括：
第一衬底；
第二衬底；和
多个排列像素，其包括：
第一电极，其设置在所述第一衬底的面向所述第二衬底的面对表面上；
第一配向控制部分，其设置在所述第一电极中；
第一配向膜，其覆盖所述第一电极、所述第一配向控制部分和所述第一衬底的面对表面；
第二电极，其设置在所述第二衬底的面向所述第一衬底的面对表面上；
第二配向控制部分，其设置在所述第二电极中；
第二配向膜，其覆盖所述第二电极、所述第二配向控制部分和所述第二衬底的面对表面；和
液晶层，其设置在所述第一配向膜和所述第二配向膜之间，并包括液晶分子，所述方法包括如下步骤：
在所述第一衬底上形成所述第一配向膜；
在所述第二衬底上形成所述第二配向膜；
将所述第一衬底和所述第二衬底布置成使得所述第一配向膜和所述第二配向膜彼此面对；
在所述第一配向膜和所述第二配向膜之间密封包括可聚合的化合物和所述液晶分子的预液晶层；以及
使所述可聚合的化合物聚合，来向所述液晶分子提供预倾角。
7.根据权利要求6所述的用于制造液晶显示装置的方法，
其中，在通过将预定电场施加到所述预液晶层来对所述液晶分子进行配向的同时，通过照射能量射线来使所述化合物聚合。
8.根据权利要求6所述的用于制造液晶显示装置的方法，
其中，在通过将预定电场施加到所述预液晶层来对所述液晶分子进行配向的同时，通过加热来使所述化合物聚合。
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