液晶显示元件的制作方法

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液晶显示元件
1.关联申请的相互参照
2.本技术基于2020年4月2日提出申请的日本专利申请编号2020-67028号，将其记载内容引用于本技术中。
技术领域
3.本公开涉及一种液晶显示元件。

背景技术：

4.在液晶显示面板中，通过将一个像素分割为多个取向区域，并在多个取向区域中使液晶分子的取向方位不同来实现视角的提高。另一方面，在液晶分子的取向方位不同的取向区域的边界部分、或像素的各边的周缘部，有时会因液晶分子的取向混乱而产生暗线。所述像素内所产生的暗线会导致面板透过率的下降。
5.因此，以往提出了各种在进行了取向分割的液晶显示面板中用于抑制像素内的暗线的产生的技术(例如，参照专利文献1及专利文献2)。在专利文献1中公开了一种液晶显示面板：在一个像素内，沿着像素的长边方向配置液晶分子的倾斜方位相互不同的四个取向区域，在俯视液晶显示面板时，在这些四个取向区域的各者中，液晶分子的扭转角实质上为0度。另外，在专利文献2中公开了一种液晶显示面板：在沿着像素的长边方向配置的四个取向区域的各者中，液晶分子的扭转角实质上设为45度以下。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：国际公开第2017/057210号
9.专利文献2：国际公开第2017/073496号

技术实现要素：

10.发明所要解决的问题
11.近年来，从至今为止的高清(像素数1920
×
1080)逐渐实现了更高精细的4k(像素数3840
×
2160)或8k(像素数7680
×
4320)。然而，在4k或8k的液晶显示面板中，由于布线数量或开关元件的增加等，面板透过率处于下降的倾向。若面板透过率下降，则背光的光利用效率下降，因此会导致消耗电力的增大。因此，期望尽可能地抑制作为透过率下降的主要原因的像素内的暗线的产生。
12.本公开是鉴于所述课题而成，目的之一是提供一种可抑制像素内的暗线的产生且透过率高的液晶显示元件。
13.解决问题的技术手段
14.根据本公开，提供了以下手段。
15.[1]一种液晶显示元件，包括：第一基板；第二基板，配置成与所述第一基板相向；以及液晶层，配置在所述第一基板与所述第二基板之间，且包含具有负的介电常数各向异
性的液晶分子，所述液晶显示元件具有多个像素，在所述第一基板及所述第二基板中的至少一者形成有光取向膜，或者在所述第一基板与所述液晶层的边界部分及所述第二基板与所述液晶层的边界部分具有通过光聚合性单体的聚合而形成的高分子层，所述多个像素中的各像素具有液晶分子的取向方位不同的多个取向区域，所述液晶层包含手性试剂，所述液晶分子在被施加电压的状态下在所述第一基板与所述第二基板之间扭转取向，且所述多个取向区域中的所述液晶分子的扭转方向相同。
[0016]
[2]根据所述[1]所述的液晶显示元件，其中在将所述液晶层的厚度设为d、且将所述液晶的折射率各向异性设为δn时，d
·
δn为405nm以上。
[0017]
[3]根据所述[1]或[2]所述的液晶显示元件，其中在将所述液晶层的厚度设为d、将所述液晶的折射率各向异性设为δn、将所述液晶的手性间距设为p、将1/(p/d)设为x、且将d
·
δn设为y时，满足下述数式(1)。
[0018]
y≥4661.2x
2-2431.5x+723.0
…
(1)
[0019]
[4]根据所述[1]至[3]中任一项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的各者上形成有光取向膜，由形成于所述第一基板的光取向膜规定的预倾角及由形成于所述第二基板的光取向膜规定的预倾角分别小于90度，在对所述液晶层施加了电压的状态下的所述液晶分子的扭转角为60度～120度，在所述多个像素的各像素中，将存在于所述液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子的长轴向投影到所述第一基板上的方位相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向为
±
15度，或者相对于所述显示面的上下方向为
±
15度。
[0020]
[5]根据所述[1]至[4]中任一项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中的至少一者形成有光取向膜，由形成于所述第一基板的液晶取向膜规定的预倾角及由形成于所述第二基板的液晶取向膜规定的预倾角中的其中一者小于90度且另一者实质上为90度，存在于预倾角小于90度的取向膜附近的液晶分子的取向方位相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向为30度～60度。
[0021]
[6]根据所述[5]所述的液晶显示元件，其中在所述多个像素的各像素中，将存在于所述液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子的长轴向投影到所述第一基板上的方位相对于所述显示面的水平方向为
±
15度，或者相对于所述显示面的上下方向为
±
15度。
[0022]
[7]根据所述[1]至[6]中任一项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中的至少一者形成有光取向膜，所述多个取向区域沿着规定方向排列设置成一列。
[0023]
[8]根据所述[1]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的各者上形成有光取向膜，
[0024]
所述多个取向区域中的一部分取向区域中，由形成于所述第一基板的光取向膜规定的预倾角小于90度，且由形成于所述第二基板的光取向膜规定的预倾角实质上为90度，剩余的取向区域中，由形成于所述第一基板的光取向膜规定的预倾角实质上为90度，且由形成于所述第二基板的光取向膜规定的预倾角小于90度。
[0025]
[9]根据所述[8]所述的液晶显示元件，其中存在于预倾角小于90度的取向膜附近的液晶分子的取向方位相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向为
±
50度。
[0026]
[10]根据所述[8]或[9]所述的液晶显示元件，其中在将所述液晶层的厚度设为d、
且将所述液晶的折射率各向异性设为δn时，d
·
δn为370nm以上。
[0027]
[11]根据所述[8]至[10]中任一项所述的液晶显示元件，其中在将存在于预倾角小于90度的取向膜附近的液晶分子的、相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向而言的取向方位的偏移角设为v(其中，对于所述第一基板侧，将向规定的旋转方向的偏移角设为正值，对于所述第二基板侧，将向与所述规定的旋转方向相反的方向的偏移角设为正值)、将所述液晶层的厚度设为d、将所述液晶的手性间距设为p、且将360/(p/d)设为w时，满足下述数式(7)。
[0028]
0.0263w
2-4.2945w+151.89≤v≤-0.0337w2+4.8753w-123.82
…
(7)
[0029]
[12]根据所述[8]至[11]中任一项所述的液晶显示元件，其中所述多个取向区域沿着规定方向排列设置成一列。
[0030]
[13]根据所述[1]至[12]中任一项所述的液晶显示元件，其中所述多个像素配置成包含多个行及多个列的矩阵状，所述多个像素中的各像素显示与所述像素对应的颜，相同颜的所述像素配置成在行方向或列方向上延伸的条纹状。
[0031]
发明的效果
[0032]
根据本公开的液晶显示元件，通过设为如下结构，可抑制像素内的暗线的产生，所述结构包括包含具有负的介电常数各向异性的液晶分子的液晶层，且多个像素中的各像素具有液晶分子的取向方位不同的多个取向区域，所述结构中，液晶层包含具有负的介电常数各向异性的液晶分子以及手性试剂，液晶分子在被施加电压的状态下在第一基板与第二基板之间扭转取向，且多个取向区域中的所述液晶分子的扭转方向相同。由此，可提高液晶显示元件的透过率。
附图说明
[0033]
[图1]图1是表示第一实施方式的液晶显示元件的概略结构的示意图。
[0034]
[图2]图2是表示像素的配置及电极结构的示意图。
[0035]
[图3]图3是表示像素的配置及曝光方位的示意图。
[0036]
[图4]图4是表示通过模拟来分析暗线的产生状态的结果的图。
[0037]
[图5]图5是表示d
·
δn与1/(p/d)的关系的图。
[0038]
[图6]图6是表示第五实施方式的液晶显示元件的概略结构的图。
[0039]
[图7]图7是表示第六实施方式的像素的配置及电极结构的示意图。
[0040]
[图8]图8是表示第六实施方式的像素的配置及曝光方位的示意图。
[0041]
[图9]图9是表示通过模拟来分析第六实施方式的暗线的产生状态的结果的图。
[0042]
[图10]图10是表示第六实施方式中的d
·
δn与透过率的关系的图。
[0043]
[图11]图11是对第六实施方式的液晶方位偏移角进行说明的图。
[0044]
[图12]图12是表示第六实施方式中的360/(p/d)及液晶方位偏移角与透过率特性的关系的图。
[0045]
[图13]图13是表示第六实施方式中的360/(p/d)及液晶方位偏移角与透过率特性的关系的图。
具体实施方式
[0046]
(第一实施方式)
[0047]
以下，参照附图对第一实施方式进行说明。再者，在以下的各实施方式中，对于彼此相同或均等的部分，在图中附注相同的符号，且关于符号相同的部分引用其说明。在以下的说明中，为了方便，以从正面观察液晶显示元件的显示区域时的方向为基准来示出上下及左右。
[0048]
本说明书中，所谓“像素”是指表述显示中各的浓淡(灰阶)的最小单位，例如在彩滤光片方式的显示元件中，相当于表述红(r)、绿(g)及蓝(b)等各灰阶的单位。因此，在表述为“像素”时，是指r像素、g像素及b像素的各像素，而非组合r像素、g像素及b像素的彩显示像素(像点)。即，在彩液晶显示元件的情况下，一个像素对应于彩滤光片的任一。所谓“预倾角”是指在不对液晶层施加电压的状态下，取向膜表面与取向膜附近的液晶分子的长轴向所成的角度。
[0049]
所谓“方位”，是指基板面或与基板面平行的平面上的朝向。其中，方位未考虑基板面相对于法线方向的倾斜角。在未对基准进行特别说明的情况下，0度～360度所表示的方位以显示面的水平方向(即显示面的左右方向，也称为“像素水平方向”)中的x轴向的方位角为基准方位(0度)，将逆时针方向设为正角度。所谓“液晶层的取向方位”，是指以存在于液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子(更详细而言为存在于各像素的液晶层中的层面内的中央附近且液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子)中的配置有像素电极的基板(第一基板)侧的长轴端部为起点且以另一基板(第二基板)侧的长轴端部为终点的方向。因此，所谓“将存在于液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子的长轴向投影到第一基板的方位”是指以存在于液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子中的第一基板侧的长轴端部为起点且以第二基板侧的长轴端部为终点的方向投影到第一基板的方向。所谓“液晶分子的取向方位”是指由液晶取向膜控制的液晶分子的方位，是指在未施加电压的状态下以存在于取向膜附近的液晶分子的所述取向膜侧的长轴端部为起点且以与取向膜为相反的一侧的长轴端部为终点的方位。本说明书中，在不特别示出视觉方向的情况下，表示正面观察(即，从显示面法线方向观察时)的显示状态。
[0050]
(液晶显示元件)
[0051]
液晶显示元件10是薄膜晶体管(tft：thin film transistor)型液晶显示装置，在显示图像的显示区域29中多个像素30配置成矩阵状。如图1所示，液晶显示元件10包括：一对基板，包含第一基板11及第二基板12；以及液晶层13，配置于第一基板11与第二基板12之间。再者，本实施方式中，对应用于tft型的液晶显示装置的情况进行了说明，但也可将本公开应用于其他驱动方式(例如无源矩阵(passive matrix)方式、等离子体选址(plasma address)方式等)。
[0052]
第一基板11是如下tft基板：在包含玻璃或树脂等的透明基板14的液晶层13侧的表面上配置有包含氧化铟锡(indium tin oxide，ito)等透明导电体的像素电极15、作为开关元件的tft、扫描线或信号线等各种配线。第二基板12是如下相向基板(彩滤光片(color filter，cf)基板)：在包含玻璃或树脂等的透明基板16的液晶层13侧的表面上设置有黑矩阵17、彩滤光片18、包含透明导电体的相向电极19。像素电极15及相向电极19是未形成狭缝的面状电极(整面电极)(参照图2的(i))。相向电极19是所有像素电极15共用的
共用电极。
[0053]
在第一基板11及第二基板12，分别形成有使基板面附近的液晶分子相对于基板面(即电极配置面)在规定方位上取向的液晶取向膜。液晶取向膜是在未施加电压时以液晶分子的长轴向相对于基板面实质上为垂直方向的方式使液晶分子取向的垂直取向膜。液晶显示元件10包括形成于第一基板11的电极配置面上的第一取向膜22、以及形成于第二基板12的电极配置面上的第二取向膜23作为液晶取向膜。
[0054]
本实施方式中，第一取向膜22及第二取向膜23是光取向膜。光取向膜通过使用含有具有光取向性基的聚合物的聚合物组合物(液晶取向剂)来对形成于基板上的涂膜进行光取向处理而形成。作为具有光取向性基的聚合物，并无特别限定，可使用现有的聚合物，例如可列举具有肉桂酸结构或偶氮苯结构、香豆素结构、查耳酮结构、环丁烷结构的聚合物(例如，聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚有机硅氧烷、马来酰亚胺系聚合物、苯乙烯-马来酰亚胺系聚合物等)。
[0055]
第一基板11及第二基板12是以第一基板11的电极配置面与第二基板12的电极配置面相向的方式，介隔间隔物24且设置规定的间隙(单元间隙)而配置。再者，图1中，示出了使间隔物24为柱状间隔物的情况，也可为珠状间隔物等其他液晶装置用间隔物。相向配置的第一基板11及第二基板12在其周缘部中介隔密封构件25而贴合。在由第一基板11、第二基板12及密封构件25所包围的空间填充液晶组合物。由此，在第一基板11与第二基板12之间形成有液晶层13。在液晶层13填充有包含具有负的介电常数各向异性的液晶及手性试剂的液晶组合物。
[0056]
作为液晶，可使用具有负的介电常数各向异性的现有的液晶材料。液晶的折射率各向异性δn可适宜设定成由液晶的折射率各向异性δn与液晶层13的厚度d的积所表示的延迟(d
·
δ)成为所期望的值。作为手性试剂，并无特别限定，可使用现有的手性试剂。作为所使用的手性试剂，例如可列举s-811、r-811、cb-15(以上为默克(merck)公司制造)等。相对于具有负的介电常数各向异性的液晶的总量，手性试剂的添加量例如为0.1质量％～10质量％。
[0057]
在第一基板11及第二基板12的外侧分别配置有偏光板。偏光板包括设置于第一基板11侧的第一偏光板27、以及设置于第二基板12侧的第二偏光板28。在液晶显示元件10中，第一偏光板27及第二偏光板28配置成彼此的透过轴正交。本实施方式中，第一偏光板27及第二偏光板28配置成第一偏光板27的透过轴在水平方向上延伸，第二偏光板28的透过轴在上下方向上延伸。在第一基板11的外缘部设置有端子区域。通过在所述端子区域连接用于驱动液晶的驱动器集成电路(integrated circuits，ic)等来驱动液晶显示元件10。
[0058]
多个像素30配置成包含多个行及多个列的矩阵状。在本实施方式中，多个像素30设置成像素30的短边方向(像素水平方向)与第一偏光板27的透过轴的轴向平行，且像素30的长边方向(像素上下方向)与第二偏光板28的透过轴的轴向平行。液晶显示元件10采用条纹配置作为彩滤光片18的排列图案。因此，多个像素30以相同颜的像素在行方向及列方向中的其中一个方向上延伸的方式配置成条纹状，且以不同颜的像素沿着另一个方向邻接的方式配置。作为一例，彩滤光片18通过按照每列以红(r)、绿(g)、蓝(b)的顺序配置而构成。
[0059]
(像素结构)
[0060]
其次，使用图2及图3来对液晶显示元件10的像素结构进行说明。再者，图3中的箭头表示光取向处理的曝光方位(即，液晶分子的取向方位)。对于第一基板11(tft基板)，示出从光取向膜的形成面侧正面观察第一基板11时的曝光方位，对于第二基板12(相向基板)，示出从与光取向膜的形成面相反的一侧正面观察第二基板12时的曝光方位。
[0061]
如图2及图3所示，像素30具有液晶分子的取向方位不同的多个取向区域(以下，也称为“液晶域”)。由此，补偿液晶显示元件10的视角特性。本实施方式中，在各像素30中，通过基于光取向的取向分割，在半个像素中形成有四个液晶域。
[0062]
具体而言，像素30包括具有第一域31～第四域34此四个液晶域的半个像素，这些多个液晶域在像素区域的上下方向上排列成一列来配置(参照图3的(i))。在各域中，由第一取向膜22及第二取向膜23规定取向膜附近的液晶分子的取向方位。取向膜附近的液晶分子的取向方位优选为相对于显示面的水平方向为30度～60度。再者，在将液晶分子的取向方位以相对于显示面的水平方向的角度、即液晶分子的取向方位与显示面的水平方向所成的角度来表示的情况下，所述角度是指成为锐角的一侧的角度。
[0063]
在将相对于显示面的水平方向的逆时针方向表示为正值的情况下，第一基板11侧的取向膜及第二基板12侧的取向膜中的各域的曝光方位优选为相对于显示面的水平方向(即，第一偏光板27的透过轴的轴向)为45度
±
15度，或者相对于显示面的上下方向(即，第二偏光板28的透过轴的轴向)为45度
±
15度。本实施方式中，如图3的(i)所示，各域的曝光方位是相对于第一偏光板27的透过轴及第二偏光板28的透过轴的各自的轴向大致呈45度的方位。具体而言，各域的曝光方位相对于基准方位(0度)的角度在第一域31中为大致-45度(＝大致315度)，在第二域32中为大致45度，在第三域33中为大致225度，在第四域34中为大致135度。另外，第一基板11侧的曝光方位与第二基板12侧的曝光方位相互相差大致90度(参照图2的(i))。图中，符号39表示信号线。
[0064]
通过由第一取向膜22及第二取向膜23控制取向膜附近的液晶分子的取向方位，在任意的两个液晶域之间，液晶层13的取向方位相差90度的整数倍。各液晶域中的液晶层13的取向方位优选为相对于显示面的水平方向为
±
15度，或者相对于显示面的上下方向为
±
15度，更优选为相对于显示面的水平方向为
±
5度，或者相对于显示面的上下方向为
±
5度。本实施方式中，液晶层13的取向方位相对于基准方位(0度)的角度在第一域31中为大致0度，在第二域32中为大致90度，在第三域33中为大致270度，在第四域34中为大致180度。
[0065]
由第一取向膜22规定的预倾角(以下，也称为“第一倾斜角θ1”)及由第二取向膜23规定的预倾角(以下，也称为“第二倾斜角θ2”)分别小于90度。就抑制液晶分子的响应延迟的观点而言，第一倾斜角θ1及第二倾斜角θ2优选为89.9度以下，更优选为89.5度以下，进而优选为89.0度以下。另外，就抑制液晶显示元件10的对比度下降的观点而言，第一倾斜角θ1及第二倾斜角θ2优选为81.0度以上，更优选为83.0度以上，进而优选为84.0度以上。第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2可相同，也可不同。
[0066]
对第一取向膜22及第二取向膜23实施光取向处理，以使在第一基板11与第二基板12相向配置的状态下彼此的曝光方位以规定角度交叉(优选为正交)。另外，液晶层13中含有手性试剂。由此，液晶层13中的液晶分子在施加电压的状态下在第一基板11与第二基板12之间扭转取向。此时，以液晶分子的扭转方向在多个液晶域之间成为相同方向的方式，设定各液晶域的曝光方位。在对液晶层13施加电压的状态下的液晶分子的扭转角优选为设定
为60度～120度的范围内。本实施方式中，液晶分子的扭转角设定为大致90度。再者，本说明书中的“正交”是指只要实质上正交即可，具体而言，是指形成80度～100度的角度，优选为形成85度～95度的角度。
[0067]
考虑到由手性试剂表现的液晶的扭转状态下的旋光的影响，由液晶的折射率各向异性δn与液晶层13的厚度d的积所表示的延迟(d
·
δn)优选为较高。具体而言，就获得透过率充分高的液晶显示元件的观点而言，优选为405nm以上，更优选为415nm以上。因此，优选为根据液晶层13的厚度d来选择液晶，以使延迟为所述范围内。再者，本说明书中，折射率各向异性δn的测定波长为546nm附近(更详细而言，为546nm～550nm的范围内的波长)。所谓“液晶的手性间距”是液晶分子在液晶层13的厚度方向上扭转一个周期(360度)时的距离。可通过调整添加到液晶中的手性试剂的量而将手性间距p调整为所期望的值。
[0068]
(液晶显示元件的作用)
[0069]
其次，对所述液晶显示元件10的作用进行说明。在液晶显示元件10的液晶层13中，向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂。通过添加所述手性试剂，可抑制像素内的暗线的产生，从而可获得透过率特性优异的液晶显示元件。
[0070]
图4中示出在如下情况下、即、使用向具有负的介电常数各向异性的液晶添加了手性试剂的液晶组合物而形成液晶层13的情况下、以及使用在具有负的介电常数各向异性的液晶中未添加手性试剂的液晶组合物而形成液晶层13的情况下通过模拟来分析像素内的暗线的产生的结果。再者，图4中的(i)是与本实施方式的液晶显示元件10的像素结构(参照图2的(i)及图3的(i))对应的模拟结果。
[0071]
在图2的(i)及图3的(i)的像素结构中，在具有负的介电常数各向异性的液晶中不添加手性试剂的情况下，在液晶显示元件10的白显示时，如图4的下段(比较例)所示，在取向分割的边界部生成沿着所述边界部延伸的暗线dl1(更详细而言，在各域邻接的部分中在a方向上延伸的暗线dll)，且在各域的其中一个端部生成在与边界部正交的方向上延伸的暗线dl2(更详细而言，在各域中的a方向的两端部中的其中一者中在b方向上延伸的暗线dl2)。与此相对，通过向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂，如图4的上段(实施例)所示，暗线dl1、暗线dl2消失，像素区域内的白显示部分的面积增大。由此，每一个像素的光的透过率提高，其结果，可获得透过率特性优异的液晶显示元件10。
[0072]
关于液晶显示元件10，将通过模拟分析而得的延迟(d
·
δn)、与手性间距(p)相对于液晶层13的厚度(d)的值的倒数所表示的1/(p/d)的关系示于图5中。图5中，曲线a是在将使用向具有负的介电常数各向异性的液晶中不调配手性试剂的液晶组合物而形成液晶层13的液晶显示元件的透过率作为基准透过率的情况下，透过率相对于基准透过率的增加率为约3.0％的函数，由下述数式(3)表示。另外，曲线b是透过率相对于基准透过率的增加率为约6.0％的函数，由下述数式(4)表示。再者，计算出基准透过率的液晶显示元件的延迟已经最优化，以使透过率达到最大。透过率的增加率δq(％)通过下述数式(5)计算出。再者，在下述数式(3)～数式(5)中，d
·
δn的单位为nm，1/(p/d)的p及d的单位为μm。
[0073]
y＝4661.2x
2-2431.5x+723.0
…
(3)
[0074]
y＝5140.4x
2-2758.3x+787.1
…
(4)
[0075]
(数式(3)及数式(4)中，x表示1/(p/d)，y表示d
·
δn)
[0076]
δq＝((q2-q1)/q1)
×
100
…
(5)
[0077]
(数式(5)中，q1表示基准透过率，q2表示使用向具有负的介电常数各向异性的液晶添加了手性试剂的液晶组合物而形成液晶层13的液晶显示元件的透过率)
[0078]
根据所述图5，可以说通过在具有负的介电常数各向异性的液晶中调配手性试剂，并且将液晶显示元件10的d、δn及p设定为d
·
δn满足下述数式(1)，可实现透过率的进一步提高。就进一步提高透过率的观点而言，更优选为设定d、δn及p以满足下述数式(2)。再者，在下述数式(1)及数式(2)中，d
·
δn的单位为nm，1/(p/d)的p及d的单位为μm。
[0079]
y≥4661.2x
2-2431.5x+723.0
…
(1)
[0080]
y≥5140.4x
2-2758.3x+787.1
…
(2)
[0081]
(数式(1)及数式(2)中，x表示1/(p/d)，y表示d
·
δn)
[0082]
如此获得的液晶显示元件10可有效地应用于各种用途。液晶显示元件10例如可作为钟表、便携式游戏机、字处理器、笔记型个人计算机(note type personal computer)、汽车导航系统、摄录机(camcorder)、个人数字助理(personal digital assistant，pda)、数字照相机(digital camera)、移动电话、智能手机(smartphone)、各种监视器、液晶电视、信息显示器等的各种显示装置来使用。
[0083]
(第二实施方式)
[0084]
其次，以与第一实施方式的不同点为中心对第二实施方式进行说明。在所述第一实施方式中，使用整面电极作为像素电极15及相向电极19。与此相对，本实施方式中，将形成有多个线状的狭缝的狭缝电极用作像素电极15且将整面电极用作相向电极19，在这一点上与第一实施方式不同。
[0085]
将像素电极为狭缝电极时的像素结构的一例示于图2的(ii)及图3的(ii)中。在图2的(ii)所示的像素30中，在邻接的两个域之间狭缝的延伸方向不同的八个液晶域(具体而言，具有四个液晶域的半个像素为两个)沿着显示面的上下方向(图2的b方向)排列。在狭缝电极中，显示面的水平方向(图2中的a方向)与狭缝延伸的方向所成的角度优选为30度～60度，更优选为40度～50度。本实施方式中，将显示面的水平方向与狭缝延伸的方向所成的角度设为大致45度。
[0086]
(第三实施方式)
[0087]
其次，以与第一实施方式的不同点为中心对第三实施方式进行说明。在本实施方式的液晶显示元件中，由第一取向膜22规定的预倾角(第一倾斜角θ1)及由第二取向膜23规定的预倾角(第二倾斜角θ2)中的其中一者小于90度且另一者实质上为90度，在这一点上与所述第一实施方式不同。
[0088]
图3的(iii)中示出本实施方式的液晶显示元件10的各像素30中的第一取向膜22及第二取向膜23的曝光方位。如图3的(iii)所示，第一基板11侧的液晶取向膜(第一取向膜22)是通过光取向处理被取向分割的光取向膜，第一倾斜角θ1小于90度。与此相对，第二基板12侧的液晶取向膜(第二取向膜23)并未进行分割曝光。本实施方式中，对与第一取向膜22相同的使用聚合物组合物形成的涂膜不照射光而直接用作第二取向膜23。第二倾斜角θ2实质上为90度。
[0089]
再者，也可不使用光掩模而从基板法线方向对第二取向膜23的整个面进行非偏光曝光来代替对第二取向膜23不进行光照射的结构。在所述情况下，对第二基板12的曝光可为平行光，也可为扩散光。本说明书中，所谓“实质上为90度”，是指90度
±
0.5度的范围。由
第二取向膜23规定的预倾角θ2优选为90度
±
0.2度，更优选为90度
±
0.1度。
[0090]
就抑制液晶分子的响应延迟的观点而言，第一倾斜角θ1优选为89.0度以下，更优选为88.5度以下。另外，就抑制液晶显示元件10的对比度下降的观点而言，第一倾斜角θ1优选为81.0度以上，更优选为83.0度以上，进而优选为84.0度以上。
[0091]
存在于第一取向膜22附近的液晶分子的取向方位优选为相对于显示面的水平方向的角度(即，存在于第一取向膜22附近的液晶分子的取向方位与显示面的水平方向所成的角度)为30度～60度。若将相对于显示面的水平方向的逆时针方向表示为正值，则存在于第一取向膜22附近的液晶分子的取向方位优选为相对于显示面的水平方向为45度
±
15度或者相对于显示面的上下方向为45度
±
15度，更优选为相对于显示面的水平方向为45度
±
5度或者相对于显示面的上下方向为45度
±
5度。本实施方式中，如图3的(iii)所示，各域的曝光方位是相对于第一偏光板27的透过轴及第二偏光板28的透过轴的各自的轴向大致呈45度的方位。具体而言，各域的曝光方位相对于基准方位(0度)的角度在第一域31中为大致-45度(＝大致315度)，在第二域32中为大致45度，在第三域33中为大致225度，在第四域34中为大致135度。在第一域～第四域中的任意两个液晶域之间，液晶层13的取向方位相差90度的整数倍。再者，在所述情况下，存在于第一取向膜22附近的液晶分子的取向方位与显示面的水平方向所成的角度为45度。
[0092]
在各像素30中，将存在于液晶层13的厚度方向的中央附近的液晶分子的长轴向投影到第一基板11上的方位(即，液晶层13的取向方位)优选为相对于显示面的水平方向为
±
15度，或者相对于显示面的上下方向为
±
15度。
[0093]
在本实施方式的液晶显示元件10中，由于进行取向分割的基板可仅为一者即可，因此在制造液晶显示元件10时可减少取向处理次数。因此，可在实现制造工艺的效率化的同时，获得在像素区域中的暗线的产生得到抑制的液晶显示元件。
[0094]
(第四实施方式)
[0095]
其次，以与第三实施方式的不同点为中心对第四实施方式进行说明。在所述第三实施方式中，使用整面电极作为像素电极15及相向电极19。与此相对，本实施方式中，将形成有多个狭缝的狭缝电极用作像素电极15，在这一点上与第三实施方式不同。
[0096]
将像素电极为狭缝电极时的像素结构的一例示于图2的(iv)及图3的(iv)中。图2的(iv)所示的像素30使用与第二实施方式相同结构的狭缝电极作为像素电极。相向电极19是整面电极。关于所述实施方式的液晶显示元件10，由于进行了取向分割的基板可仅为一者，因此在制造液晶显示元件10时也可减少取向处理次数。因此，可在实现制造工艺的效率化的同时，获得在像素区域中的暗线的产生得到抑制的液晶显示元件。
[0097]
(第五实施方式)
[0098]
其次，以与第一实施方式的不同点为中心对第五实施方式进行说明。在第一实施方式中，对具有光取向膜的垂直取向型液晶显示元件10进行说明。与此相对，本实施方式的液晶显示元件10是使用聚合物稳定取向(polymer sustained alignment，psa)技术而获得的垂直取向型液晶显示元件，在这一点上与第一实施方式不同。
[0099]
图6中示出本实施方式的液晶显示元件10的概略结构。图6中，液晶显示元件10在第一基板11与液晶层13的边界部分、以及第二基板12与液晶层13的边界部分具有通过光聚合性单体的聚合而形成的高分子层21。高分子层21通过使用含有具有负的介电常数各向异
性的液晶、手性试剂、以及光聚合性单体的液晶组合物来配置包含液晶组合物的层，且在液晶单元的构筑后使液晶分子预倾斜取向的状态下进行光聚合，从而与液晶层13一起形成。通过所述高分子层21来对液晶层13中的液晶分子的初始取向进行控制。第一取向膜22及第二取向膜23不对使用液晶取向剂而形成的涂膜进行取向处理，而直接使用所述涂膜。
[0100]
将图6的液晶显示元件10的像素结构示于图2的(v)及图3的(v)中。如图2的(v)所示，像素电极15是狭缝电极，相向电极19是整面基板。像素电极15构成为将半个像素分割为2行2列4个取向区域，狭缝延伸的方向在邻接的2个域之间具有不同的8个域。在狭缝电极中，显示面的水平方向(图2中的a方向)与狭缝延伸的方向所成的角度优选为30度～60度，更优选为40度～50度。本实施方式中，将显示面的水平方向与狭缝延伸的方向所成的角度设为大致45度。
[0101]
在图6的psa方式的液晶显示元件10中，通过向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂，也可抑制像素内的暗线的产生。关于这一点，基于根据图4的模拟所得的分析结果进行说明。图4中的(v)是对应于本实施方式的液晶显示元件10的模拟结果。
[0102]
在图2的(v)及图3的(v)的像素结构中，在具有负的介电常数各向异性的液晶中不添加手性试剂的情况下，在液晶显示元件10的白显示时，如图4的(v)的下段(比较例)所示，在取向分割的边界部生成沿着边界部延伸的暗线dl3(更详细而言，沿着b方向延伸的暗线dl3)、以及在从像素30的各边朝向像素30的内侧的方向上延伸的暗线dl4(更详细而言，沿着构成像素30的四个边延伸、且从各边朝向半个像素的中央部在倾斜方向上延伸的暗线dl4)。与此相对，通过向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂，如图4的(v)的上段(实施例)所示，暗线dl3、暗线dl4消失，白显示部分的面积增大。由此，每一个像素的光的透过率提高，可获得透过率特性优异的液晶显示元件10。
[0103]
(第六实施方式)
[0104]
其次，以与第一实施方式的不同点为中心对第六实施方式进行说明。本实施方式的液晶显示元件中，第一取向膜22及第二取向膜23均为光取向膜。另外，像素30包括的多个取向区域(第一域31～第四域34)中的一部分取向区域由形成于第一基板11(tft基板)的光取向膜规定的预倾角小于90度，且由形成于第二基板12(相向基板)的光取向膜规定的预倾角实质上为90度，剩余的取向区域中，由形成于第一基板11(tft基板)的光取向膜规定的预倾角实质上为90度，且由形成于第二基板12(相向基板)的光取向膜规定的预倾角小于90度，在这一点上与所述第一实施方式不同。
[0105]
图7中示出本实施方式的液晶显示元件10的电极结构，图8中示出本实施方式的液晶显示元件10的各像素30中的第一取向膜22及第二取向膜23的曝光方位。图7及图8中，(i)是将曝光方位设为像素水平方向的情况，(ii)是将曝光方位设为相对于像素水平方向而为规定角度α的情况。如图7所示，像素30具有的像素电极15及相向电极19是未形成狭缝的面状电极(整面电极)。相向电极19是所有像素电极15共用的共用电极。
[0106]
如图8所示，第一基板11侧的液晶取向膜(第一取向膜22)是通过光取向处理进行了取向分割的光取向膜。具体而言，在第一域31～第四域34中，第二域32及第四域34被实施了光取向处理，第一域31及第三域33未被实施光取向处理。由此，在第一基板11侧，存在于第二域32及第四域34的第一取向膜附近的液晶分子的倾斜角小于90度，存在于第一域31及第三域33的第一取向膜附近的液晶分子的倾斜角实质上为90度。
[0107]
第二基板12侧的液晶取向膜(第二取向膜23)也与第一取向膜22同样地为通过光取向处理进行了取向分割的光取向膜。其中，在第一取向膜22与第二取向膜23中，实施了光取向处理的取向域不同。具体而言，在第二基板12侧，第一域31～第四域34中，第一域31及第三域33被实施了光取向处理，第二域32及第四域34未被实施光取向处理。由此，在第二基板12侧，存在于第一域31及第三域33的第二取向膜附近的液晶分子的倾斜角小于90度，存在于第二域32及第四域34的第二取向膜附近的液晶分子的倾斜角实质上为90度。
[0108]
就抑制液晶分子的响应延迟的观点而言，实施了光取向处理的取向域中，由第一取向膜22规定的预倾角(第一倾斜角θ1)及由第二取向膜23规定的预倾角(第二倾斜角θ2)优选为89.0度以下，更优选为88.5度以下。另外，就抑制液晶显示元件10的对比度的下降的观点而言，第一倾斜角θ1优选为81.0度以上，更优选为83.0度以上，进而优选为84.0度以上。
[0109]
在第一取向膜22及第二取向膜23中，存在于预倾角小于90度的取向区域附近的液晶分子的取向方位优选为相对于显示面的水平方向的角度(即，取向膜附近的液晶分子的取向方位与显示面的水平方向所成的角度)为0度以上且50度以下。若将其相对于显示面的水平方向而言的逆时针方向表示为正值，则存在于预倾角小于90度的取向区域附近的液晶分子的取向方位优选为相对于显示面的水平方向为
±
50度。
[0110]
在具有图8的(i)所示的像素结构的液晶显示元件中，各域的曝光方位是与第一偏光板27的透过轴及第二偏光板28的透过轴中的任一者的轴向平行的方位。具体而言，各域的曝光方位相对于基准方位(0度)的角度在第一基板11中的第二域32中为大致180度，在第四域34中为大致0度，在第二基板12中的第一域31中为大致0度，在第三域33中为大致180度。再者，在所述情况下，存在于第一取向膜22的附近的液晶分子的取向方位与显示面的水平方向所成的角度为0度。
[0111]
另外，在具有图8的(ii)所示的像素结构的液晶显示元件中，各域的曝光方位是相对于第一偏光板27的透过轴及第二偏光板28的透过轴中的任一者的轴向呈15度的方位。具体而言，各域的曝光方位相对于基准方位(0度)的角度在第一基板11中的第二域32中为大致195度，在第四域34中为大致15度，在第二基板12中的第一域31中为大致-15度(＝大致345度)，在第三域33中为大致165度。再者，在所述情况下，存在于第一取向膜22附近的液晶分子的取向方位与显示面的水平方向所成的角度为15度。
[0112]
就进一步提高透过率特性的观点而言，在第一取向膜22及第二取向膜23中，存在于预倾角小于90度的取向区域附近的液晶分子的取向方位与显示面的水平方向所成的角度更优选为0度以上且40度以下，进而优选为0度以上且30度以下。
[0113]
就获得透过率充分高的液晶显示元件的观点而言，由液晶的折射率各向异性δn与液晶层13的厚度d的积所表示的延迟(d
·
δn)优选为370nm以上，更优选为400nm以上。
[0114]
在液晶显示元件10的液晶层13中，向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂。通过添加所述手性试剂，可抑制像素内的暗线的产生，从而可获得透过率特性优异的液晶显示元件。特别是，在本实施方式的液晶显示元件10中，能够将存在于液晶层13的厚度方向的中央附近的液晶分子的取向方位(即，液晶层13的取向方位)相对于第一偏光板27的透过轴及第二偏光板28的透过轴为45度附近。由此，能够实现相对于在旋光模式下透过率最大的偏光板透过轴的液晶取向。
[0115]
另外，为了通过对tft基板及相向基板中的一者的曝光处理，获得使存在于液晶层13的厚度方向的中央附近的液晶分子的取向方位相对于第一偏光板27的透过轴及第二偏光板28的透过轴为45度附近的多个取向区域，需要使欲使液晶分子取向的方向(曝光方向)与曝光中的扫描方向(基板的移动方向)正交，在所述情况下，难以应用以往的曝光装置。因此，开发新颖的曝光机，而导致制造成本的增加。与此相对，在本实施方式中，通过对tft基板及相向基板各自的一部分取向区域进行曝光处理，能够在欲使液晶分子取向的方向(曝光方向)与曝光中的扫描方向(基板的移动方向)不正交的情况下形成多个取向区域。其结果，能够在不增加制造成本的情况下实现透过率的改善。
[0116]
此外，本实施方式中，能够消除沿着取向分割的边界部延伸的暗线及从像素各边向像素内侧的方向延伸的暗线，且与具有相同的d
·
δn的实施方式1～实施方式5相比，能够改善白显示部分的透过率。
[0117]
(其他实施方式)
[0118]
本公开并不限定于所述实施方式，例如也可以如下方式实施。
[0119]
·
在所述第三实施方式及第四实施方式中，将由第一取向膜22规定的预倾角设为小于90度，将由第二取向膜23规定的预倾角实质上设为90度，但也可将由第二取向膜23规定的预倾角设为小于90度，将由第一取向膜22规定的预倾角实质上设为90度。
[0120]
·
在所述第二实施方式、第四实施方式及第五实施方式中，对使用在像素区域的整个面上形成有狭缝的狭缝电极作为像素电极的情况进行说明，但也可使用仅在像素区域的一部分(例如，邻接的两个域的边界部、或像素30的上下方向及左右方向中的任一方向的外缘部分)形成有狭缝的狭缝电极作为像素电极。
[0121]
·
像素的取向分割的数量或像素的形状并不限定于所述实施方式的结构。例如，可在将一个像素取向分割成两个区域的液晶显示元件中应用本公开，或者在将一个像素取向分割成四个区域的液晶显示元件中应用本公开。另外，可在液晶显示元件中应用本公开，所述液晶显示元件包括如下像素：像素的各边包含在上下方向上延伸的短边部与在左右方向上延伸的长边部，并且多个取向区域在短边方向上被配置成一列。
[0122]
·
所述实施方式中，在第二基板12设置彩滤光片，但也可在第一基板11设置彩滤光片。
[0123]
实施例
[0124]
以下，基于实施例对实施方式进行说明，但并不由以下的实施例而对本公开限定性地解释。
[0125]
《液晶取向剂的制备》
[0126]
1.聚合物的合成
[0127]
[合成例1]
[0128]
在氮气下，在100ml二口烧瓶中加入下述(mi-1)所表示的化合物5.00g(8.6mmol)、4-乙烯基苯甲酸0.64g(4.3mmol)、4-(2，5-二氧代-3-吡咯啉-1-基)苯甲酸2.82g(13.0mmo1)及4-(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯3.29g(17.2mmol)、作为自由基聚合引发剂的2，2
′‑
偶氮双(2，4-二甲基戊腈)0.31g(1.3mmol)、作为链转移剂的2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯0.52g(2.2mmol)、以及作为溶媒的四氢呋喃25ml，在70℃下聚合5小时。在正己烷中再沉淀后，对沉淀物进行过滤，在室温下真空干燥8小时，由此获得苯乙烯-马来酰亚胺系聚合
物(将其设为“聚合物(pm-1)”)。通过凝胶渗透谱法(gel permeation chromatography，gpc)以聚苯乙烯换算而测定出的重量平均分子量mw为30000，分子量分布mw/mn为2.0。
[0129]
[化1]
[0130][0131]
聚合物的重量平均分子量mw及数量平均分子量mn是利用以下条件通过gpc测定的聚苯乙烯换算值。
[0132]
管柱：东曹(tosoh)(股)制造，tskgelgrcxlii
[0133]
溶剂：四氢呋喃
[0134]
温度：40℃
[0135]
压力：68kgf/cm2[0136]
[合成例2]
[0137]
将1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐13.8g(70.0mmol)、2，2
′‑
二甲基-4，4
′‑
二氨基联苯基16.3g(76.9mmol)溶解于n-甲基-2-吡咯烷酮(n-methyl-2-pyrrolidone，nmp)170g中，在25℃下进行3小时反应，由此获得含有10质量％的聚酰胺酸的溶液。继而，将所述聚酰胺酸溶液注入至大量过剩的甲醇中，使反应生成物沉淀。利用甲醇对所得的沉淀物进行清洗，在减压下在40℃下干燥15小时，由此获得聚酰胺酸(将其设为“聚合物(paa-1)”)。
[0138]
2.液晶取向剂的制备
[0139]
在聚合物(pm-1)10质量份及聚合物(paa-1)100质量份中加入n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)及丁基溶纤剂(butyl cellosolve，bc)，而制成溶媒组成为nmp/bc＝50/50(质量比)、固体成分浓度为4.0质量％的溶液。利用孔径为1μm的过滤器对所述溶液进行过滤，由此制备液晶取向剂(al-1)。
[0140]
《添加手性试剂所带来的效果》
[0141]
[实施例1]
[0142]
1.液晶显示元件的制造
[0143]
使用tft基板及相向基板制造液晶显示元件。作为tft基板的像素电极及相向基板的电极，使用未形成狭缝的整面电极(参照图2的(i))。首先，通过旋转浇铸法在tft基板及相向基板的各电极配置面涂布液晶取向剂(al-1)。将其在80℃下进行1分钟预烘烤，之后，在230℃下进行40分钟后烘烤，形成膜厚为120nm的涂膜。
[0144]
接着，对形成于tft基板的涂膜进行扫描曝光。如图3的(i)所示，扫描曝光是通过以20mj/cm2的强度照射313nm的直线偏振光来进行，使得曝光方位在邻接的2个域之间相差90度的整数倍的8个域沿着一个像素的长边方向(图3的b方向)排列，并且各域的曝光方位相对于一个像素的短边方向(图3的a方向)为45度。另外，对于形成于相向基板上的涂膜，也与tft基板同样地进行扫描曝光，形成光取向膜。
[0145]
接着，在tft基板的光取向膜的形成面滴加液晶组合物。液晶组合物通过在具有负的介电常数各向异性的向列液晶中添加手性试剂(制品名“s-811”，默克(merck)公司制造)来制备。在制备液晶组合物时，以手性间距为18μm的方式调整手性试剂的添加量。所使用的
液晶的折射率各向异性(δn)为0.127。
[0146]
接着，在相向基板的外缘部配置热硬化性环氧树脂作为密封材，以tft基板、相向基板的取向膜面彼此位于内侧的方式进行贴合后，在130℃下加热1小时而使环氧树脂硬化，从而获得液晶层的厚度(单元厚度d)为4.5μm的液晶单元。进而，为了去除液晶注入时的流动取向，将液晶单元在150℃下加热后缓冷至室温。其次，在液晶单元的基板外侧的两面，将偏光板以其透过轴在像素的长边方向及短边方向上分别平行且彼此正交的方式贴合，从而获得液晶显示元件。所得的液晶显示元件的预倾角在tft基板侧及相向基板侧均为88.0度。再者，预倾角是使用信科(shintech)公司制造的opti-pro而测定出的值(以下相同)。
[0147]
2.透过率特性评价
[0148]
(1)透过率的计算
[0149]
使用林克环球(linkglobal)21公司制造的爱派特(expert)液晶显示器(liquid crystal display，lcd)并通过模拟而算出所述1的液晶显示元件的透过率。作为计算条件，应用液晶物性：δε＝3.0、δn＝0.127、单元间隙：4.5μm、预倾角：测量值(实施例1中，tft基板侧及相向基板侧均为88.0
°
)、施加电压：6v。在所述实施例中，光透过率为0.296。
[0150]
(2)基于像素透过图的暗线抑制的评价
[0151]
对于所述1的液晶显示元件，使用林克环球(linkglobal)21公司制造的爱派特(expert)lcd并通过模拟而分析像素内的暗线的产生状态。将一个像素的透过图示于图4的(i)中。如图4的(i)所示，在所述实施例中，在像素内几乎未确认到暗线。
[0152]
[实施例2]
[0153]
除了使用图2的(ii)所示的狭缝电极作为像素电极这一点以外，与实施例1同样地制造液晶显示元件。关于狭缝电极的线与空间(line and space，l/s)，设为l/s＝3.5μm/2.5μm(以下相同)。再者，光取向处理根据图3的(ii)所示的曝光方位进行。另外，对于所制造的液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述实施例中，透过率为0.292。另外，在像素内几乎未确认到暗线(参照图4的(ii))。
[0154]
[实施例3]
[0155]
除了不对相向基板侧的液晶取向膜进行光取向处理这一点以外，与实施例1同样地制造液晶显示元件(参照图2的(iii)及图3的(iii))。另外，对于所制造的液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述实施例中，透过率为0.296。另外，在像素内几乎未确认到暗线(参照图4的(iii))。
[0156]
[实施例4]
[0157]
除了不对相向基板侧的液晶取向膜进行光取向处理这一点以外，与实施例2同样地制造液晶显示元件(参照图2的(iv)及图3的(iv))。另外，对于所制造的液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述实施例中，透过率为0.287。另外，在像素内几乎未确认到暗线(参照图4的(iv))。
[0158]
[实施例5]
[0159]
与实施例1同样地通过模拟而对图6的psa方式的液晶显示元件的透过率特性进行分析。tft基板的像素电极设为图2的(v)所示的8分割狭缝电极，相向基板的电极设为整面电极。实施例5的像素结构通过所述电极结构而成为呈4行2列的矩阵状进行取向分割的结构。再者，在所述实施例中，不对tft基板侧的取向膜及相向基板侧的取向膜进行取向处理。
作为液晶组合物，应用了在具有负的介电常数各向异性的向列液晶中添加手性试剂(制品名“s-811”，默克(merck)公司制造)及光聚合性单体且以手性间距为18μm的方式调整手性试剂的添加量而成者。作为计算条件，应用液晶物性：δε＝3.0、δn＝0.127、单元间隙：4.5μm、预倾角：测量值(实施例5中，tft基板侧及相向基板侧均为90.0
°
)、施加电压：6v。通过模拟而算出的结果是所述实施例的液晶显示元件的光透过率为0.286。另外，在像素内几乎未确认到暗线(参照图4的(v))。
[0160]
[比较例1]
[0161]
除了在液晶材料中未添加手性试剂这一点、将液晶的折射率各向异性δn设为0.100这一点、将单元厚度d设为3.2μm这一点、以及将相向基板侧的光取向膜的曝光方位设为相对于tft基板侧的光取向膜的曝光方位为反平行这一点以外，与实施例1同样地制造液晶显示元件。再者，比较例1中，为了实现透过率的最优化，将延迟(d
·
δn)设为320nm。通常，在垂直取向型液晶显示元件中，已知以d
·
δn：320nm～340nm左右使用。tft基板侧的光取向膜的曝光方位设为与实施例1相同。
[0162]
对于比较例1的液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述例子中，透过率为0.216。另外，在基于模拟的像素内的暗线的分析结果中，如图4的(i)所示，确认到在邻接的域之间的边界部生成在像素的短边方向上延伸的暗线(图4中的dl1)、及在像素内的其中一个端部生成在像素的长边方向上延伸的暗线(图4中的dl2)。
[0163]
[比较例2]
[0164]
除了在液晶材料中未添加手性试剂这一点、将d
·
δn设为320nm这一点、以及将相向基板侧的光取向膜的曝光方位设为相对于tft基板侧的光取向膜的曝光方位为反平行这一点以外，与实施例2同样地制造液晶显示元件。对于所述液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。再者，tft基板侧的光取向膜的曝光方位设为与实施例2相同。其结果，在所述例子中，透过率为0.234。另外，在基于模拟的像素内的暗线的分析结果中，如图4的(ii)所示，确认到与比较例1相同形状的暗线。
[0165]
[比较例3]
[0166]
除了在液晶材料中未添加手性试剂这一点、以及将d
·
δn设为320nm这一点以外，与实施例3同样地制造液晶显示元件。对于所述液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述例子中，透过率为0.192。另外，在基于模拟的像素内的暗线的分析结果中，如图4的(iii)所示，确认到与比较例1相同形状的暗线。
[0167]
[比较例4]
[0168]
除了在液晶材料中未添加手性试剂这一点、以及将d
·
δn设为320nm这一点以外，与实施例4同样地制造液晶显示元件。对于所述液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述例子中，透过率为0.219。另外，在基于模拟的像素内的暗线的分析结果中，如图4的(iv)所示，确认到与比较例1相同形状的暗线。
[0169]
[比较例5]
[0170]
除了在液晶材料中未添加手性试剂这一点、以及将d
·
δn设为320nm这一点以外，与实施例5同样地制造液晶显示元件。对于所述液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述例子中，透过率为0.219。另外，在基于模拟的像素
内的暗线的分析结果中，如图4的(v)所示，确认到在取向分割的边界部生成沿着边界部延伸的暗线dl3，并且生成在从像素30的各边朝向像素的内侧的方向上延伸的暗线dl4。
[0171]
将实施例1～5及比较例1～5的液晶显示元件的各条件及透过率的计算结果汇总于下述表1中。再者，关于实施例1～5，将相对于比较例1而言的透过率的增加率δq一并示于表1中。
[0172][0173]
如表1及图4所示，在向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂的实施例
1～5中，在像素区域中未发现暗线，显示出高透过率。与此相对，在向具有负的介电常数各向异性的液晶中未添加手性试剂的比较例1～5中，在像素区域明确可见暗线，透过率也显示出比实施例低的值。根据这些结果而明确，通过向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂，可抑制像素区域中的暗线的产生。
[0174]
《伴随着手性试剂的添加的d
·
δn及p与透过率特性的关系》
[0175]
[实施例6～15]
[0176]
其次，为了进一步验证伴随着暗线产生的抑制而带来的透过率提高的效果，对于实施例1的像素结构(图2的(i)的电极结构及图3的(i)的曝光方位)的液晶显示元件，使延迟(d
·
δn)及手性间距(p)发生变化，并调查对透过率带来的影响。在各实施例中，变更d
·
δn、p，使用林克环球(linkglobal)21公司制造的爱派特(expert)lcd并通过模拟而算出液晶显示元件的光透过率。另外，对于各实施例，计算出手性间距(p)相对于单元厚度(d)的值的倒数(1/(p/d))。将模拟的结果示于表2中。
[0177]
[表2]
[0178][0179]
进而，关于表2的各实施例，将横轴绘制成1/(p/d)，将纵轴绘制成d
·
δn，结果可知1/(p/d)、d
·
δn与透过率之间存在图5所示的关系。图5中，曲线a是相对于比较例1的透过率而言透过率的增加率δq为约3.0％的函数，由下述数式(3)表示。曲线b是相对于比较例1的透过率而言透过率的增加率δq为约6.0％的函数，由下述数式(4)表示。图5中的空心圆标记是对实施例6～10的结果进行绘制者，涂黑圆标记是对实施例11～15的结果进行绘制者，涂黑三角标记是对实施例1～5的结果进行绘制者。再者，实施例1～5均为相同坐标。曲线a及曲线b分别通过多项式近似而求出。
[0180]
y＝4661.2x
2-2431.5x+723.0
…
(3)
[0181]
y＝5140.4x
2-2758.3x+787.1
…
(4)
[0182]
(数式(3)及数式(4)中，x表示1/(p/d)，y表示d
·
δn)
[0183]
根据图5可以说，若1/(p/d)及d
·
δn为位于包含曲线a的边界线的上侧区域内(y≥4661.2x
2-2431.5x+723.0)的坐标，则可充分地抑制像素区域中的暗线的产生，从而获得透过率特性优异的液晶显示元件。进而，可以说若1/(p/d)及d
·
δn为位于包含曲线b的边界线的上侧的区域内(y≥5140.4x
2-2758.3x+787.1)的坐标，则可获得透过率特性更优异的液晶显示元件。
[0184]
[实施例16]
[0185]
除了对tft基板在第二域32及第四域34进行光取向处理且对相向基板在第一域31
及第三域33进行光取向处理这一点以及将曝光方位设为像素水平方向这一点以外，与实施例1同样地制造液晶显示元件(参照图7的(i)及图8的(i))。另外，对于所制造的液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述实施例中，透过率为0.296。另外，像素内几乎未确认到暗线(参照图9的(i))。
[0186]
[实施例17]
[0187]
除了对tft基板在第二域32及第四域34进行光取向处理且对相向基板在第一域31及第三域33进行光取向处理这一点、以及在光取向处理时，以存在于tft基板的附近的液晶分子及存在于相向基板的附近的液晶分子从像素水平方向以
±
15
°
取向的方式对tft基板及相向基板进行曝光以外，与实施例1同样地制造液晶显示元件(参照图7的(ii)及图8的(ii))。另外，对于所制造的液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述实施例中，透过率为0.299。另外，像素内几乎未确认到暗线(参照图9的(ii))。
[0188]
[比较例6]
[0189]
除了在液晶材料中未添加手性试剂这一点、以及将d
·
δn设为320nm这一点以外，与实施例16同样地制造液晶显示元件。对于所述液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述例子中，透过率低至0.135。另外，在基于模拟的像素分析结果中，如图9的(i)所示，明确确认到暗线。
[0190]
[比较例7]
[0191]
除了在液晶材料中未添加手性试剂这一点、以及将d
·
δn设为320nm这一点以外，与实施例17同样地制造液晶显示元件。对于所述液晶显示元件，与实施例1同样地通过模拟进行透过率特性的评价。其结果，在所述例子中，透过率低至0.191。另外，在基于模拟的像素分析结果中，如图9的(ii)所示，明确确认到暗线。
[0192]
如以上所述，在向具有负的介电常数各向异性的液晶添加手性试剂的实施例16、实施例17中，在像素区域中未发现暗线，显示出高透过率。与此相对，在向具有负的介电常数各向异性的液晶中未添加手性试剂的比较例6、比较例7中，在像素区域中明确发现暗线，透过率也显示出比实施例低的值。从这些结果可知，通过在具有负的介电常数各向异性的液晶中添加手性试剂，可抑制像素区域中的暗线的产生。另外，在实施例16、实施例17的液晶显示元件10中，可使液晶层13的取向方位相对于第一偏光板27的透过轴及第二偏光板28的透过轴为45度附近，可实现相对于在旋光模式下透过率最大的偏光板透过轴的液晶取向。
[0193]
[实施例18～20]
[0194]
其次，为了进一步验证伴随着暗线产生的抑制而带来的透过率提高的效果，对于实施例16的像素结构(图7的(i)的电极结构及图8的(i)的曝光方位)的液晶显示元件，使延迟(d
·
δn)及手性间距(p)发生变化，并调查对透过率带来的影响。在各实施例中，变更延迟(d
·
δn)、手性间距(p)，使用林克环球(linkglobal)21公司制造的爱派特(expert)lcd并通过模拟而算出液晶显示元件的光透过率。将液晶显示元件的各条件及模拟的结果示于表3中。再者，对于实施例16～20，将相对于比较例1而言的透过率的增加率δq一并示于表3中。
[0195][0196]
关于表3的各实施例16、18～20，将横轴绘制为d
·
δn、且将纵轴绘制为透过率而得的结果示于图10中。图10中的空心圆标记中的实16、实18～实20是分别绘制了实施例16、
实施例18～实施例20的结果的图。根据表3及图10的结果，可以说对于具有实施例16的像素结构的液晶显示元件而言，若为d
·
δn≥370nm，则相对于比较例1而言的透过率的增加率δq为3.0％以上，透过率的改善效果高，透过率特性优异。进而，可以说若d
·
δn≥380nm，则可获得透过率特性更优异的液晶显示元件。
[0197]
《伴随着手性试剂的添加的液晶的扭曲角及液晶方位偏移角与透过率特性的关系》
[0198]
[实施例21～46]
[0199]
除了将单元厚度(d)、液晶的折射率各向异性(δn)、手性间距(p)及液晶方位偏移角(v)如表4记载那样变更以外，与实施例16、实施例17同样地制造液晶显示元件(参照图7及图8)。另外，对于各实施例的液晶显示元件，与实施例16同样地通过模拟进行透过率特性的评价。将其结果示于表4中。
[0200]
使用图11对液晶方位偏移角v进行说明。图11(a)中示出在tft基板上形成的光取向膜侧，图11(b)中示出在相向基板上形成的光取向膜。图11(a)中，(a-1)表示一个像素，(a-2)及(a-3)是(a-1)中的x的放大图。图11(b)中，(b-1)表示一个像素，(b-2)及(b-3)是(b-1)中的x的放大图。(a-2)、(a-3)、(b-2)及(b-3)中的箭头表示液晶分子的取向方位。
[0201]
如图11所示，液晶方位偏移角v表示在tft基板及相向基板上形成的光取向膜中，存在于预倾角小于90度的取向膜附近的液晶分子中的、取向方位相对于像素水平方向的偏移角。对于液晶方位偏移角v，本实施例中，关于tft基板侧，如图11(a)所示，用正值表示向逆时针方向的偏移量，关于相向基板侧，如图11(b)所示，用正值表示向顺时针方向的偏移量。例如，实施例16的液晶方位偏移角v为0度，实施例17的液晶方位偏移角v为+15度。再者，tft基板侧的液晶方位偏移角v与相向基板侧的液晶方位偏移角v是相同的值。
[0202]
[表4]
[0203] p(μm)w：360/(p/d)v：液晶方位偏移角透过率增加率δq实施例2128.84020.00.2306.3％实施例2225.64518.00.2348.2％实施例2323.0503.20.2306.3％实施例2423.0505.00.2358.6％实施例2523.05030.00.2338.0％实施例2623.05032.60.2296.0％实施例2719.260-6.90.2306.3％实施例2819.260-6.20.2348.1％实施例2919.26034.10.2348.3％实施例3016.570-17.80.2306.4％实施例3114.480-25.70.2306.4％实施例3214.48039.00.2348.4％实施例3314.48047.10.2306.3％实施例3412.890-25.00.2306.2％实施例3512.890-19.50.2348.3％实施例3612.89038.70.2348.2％
实施例3712.89044.20.2296.0％实施例3811.5100-11.70.2348.1％实施例3911.510030.00.2348.3％实施例4011.510033.50.2306.2％实施例4110.71082.30.2348.2％实施例4210.511000.2296.0％实施例4311.5100-30.00.2233.2％实施例4412.890500.2243.8％实施例4516.580-300.2253.8％实施例4628.840300.2233.4％
[0204]
进而，关于表4所示的实施例21～42，将横轴绘制为360/(p/d)、且将纵轴绘制为液晶方位偏移角v(参照图12及图13)。再者，图12中的方形标记绘制了实施例21～42的结果中透过率改善效果为约6％的结果，圆形标记绘制了实施例43～46的结果。实施例43～36是透过率的增加率δq小于6％的例子。另外，图13中的方形标记绘制了实施例21～42的结果中透过率改善效果为约8％的结果。此处，“360/(p/d)”表示液晶的扭曲角。如上所述绘制的结果，可知在360/(p/d)与液晶方位偏移角之间存在图12、图13所示的关系。
[0205]
图12所示的曲线p1、曲线p2是相对于比较例1的透过率而言透过率的增加率δq为约6.0％的函数，由下述数式(5)及数式(6)表示。再者，曲线p1、曲线p2分别通过多项式近似求出。
[0206]
v＝0.0263w
2-4.2945w+151.89
…
(5)
[0207]
v＝-0.0337w2+4.8753w-123.82
…
(6)
[0208]
(数式(5)及数式(6)中，w表示360/(p/d)，v表示液晶方位偏移角)
[0209]
根据图12，可以说若360/(p/d)及液晶方位偏移角v是位于包含曲线p1、曲线p2的边界线的内侧的区域内(即，满足下述数式(7)的区域内)的坐标，则可充分地抑制像素区域中的暗线，从而获得透过率特性优异的液晶显示元件。
[0210]
0.0263w
2-4.2945w+151.89≤v≤-0.0337w2+4.8753w-123.82
…
(7)
[0211]
另外，图13所示的曲线r1、曲线r2是相对于比较例1的透过率而言透过率的增加率δq为约8.0％的函数，由下述数式(9)及数式(10)表示。
[0212]
v＝0.0306w
2-4.9416w+177.88
…
(9)
[0213]
v＝-0.0309w2+4.5561w-124.28
…
(10)
[0214]
(数式(9)及数式(10)中，w表示360/(p/d)，v表示液晶方位偏移角)
[0215]
根据图13，可以说若360/(p/d)及液晶方位偏移角v是位于包含曲线r1、曲线r2的边界线的内侧的区域内(即，满足下述数式(11)的区域内)的坐标，则可进一步抑制像素区域中的暗线，从而获得透过率特性更优异的液晶显示元件。
[0216]
0.0306w
2-4.9416w+177.88≤v≤-0.0309w2+4.5561w-124.28
…
(11)
[0217]
符号的说明
[0218]
10：液晶显示元件
[0219]
11：第一基板
[0220]
12：第二基板
[0221]
13：液晶层
[0222]
15：像素电极
[0223]
19：相向电极
[0224]
22：第一取向膜
[0225]
23：第二取向膜
[0226]
30：像素

技术特征：

1.一种液晶显示元件，包括：第一基板；第二基板，配置成与所述第一基板相向；以及液晶层，配置在所述第一基板与所述第二基板之间，且包含具有负的介电常数各向异性的液晶分子，所述液晶显示元件具有多个像素，在所述第一基板及所述第二基板中的至少一者形成有光取向膜，或者在所述第一基板与所述液晶层的边界部分及所述第二基板与所述液晶层的边界部分具有通过光聚合性单体的聚合而形成的高分子层，所述多个像素中的各像素具有液晶分子的取向方位不同的多个取向区域，所述液晶层包含手性试剂，所述液晶分子在被施加电压的状态下在所述第一基板与所述第二基板之间扭转取向，且所述多个取向区域中的所述液晶分子的扭转方向相同。2.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其中在将所述液晶层的厚度设为d、且将所述液晶的折射率各向异性设为δn时，d
·
δn为405nm以上。3.根据权利要求1或2所述的液晶显示元件，其中在将所述液晶层的厚度设为d、将所述液晶的折射率各向异性设为δn、将所述液晶的手性间距设为p、将1/(p/d)设为x、且将d
·
δn设为y时，满足下述数式(1)，y≥4661.2x
2-2431.5x+723.0
ꢀ…
(1)。4.根据权利要求1至3中任一项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的各者上形成有光取向膜，由形成于所述第一基板的光取向膜规定的预倾角及由形成于所述第二基板的光取向膜规定的预倾角分别小于90度，在对所述液晶层施加了电压的状态下的所述液晶分子的扭转角为60度～120度，在所述多个像素的各像素中，将存在于所述液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子的长轴向投影到所述第一基板上的方位相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向为
±
15度，或者相对于所述显示面的上下方向为
±
15度。5.根据权利要求1至3中任一项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中的至少一者形成有光取向膜，由形成于所述第一基板的液晶取向膜规定的预倾角及由形成于所述第二基板的液晶取向膜规定的预倾角中的其中一者小于90度且另一者实质上为90度，存在于预倾角小于90度的取向膜附近的液晶分子的取向方位相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向为30度～60度。6.根据权利要求5所述的液晶显示元件，其中在所述多个像素的各像素中，将存在于所述液晶层的厚度方向的中央附近的液晶分子的长轴向投影到所述第一基板上的方位相对于所述显示面的水平方向为
±
15度，或者相对于所述显示面的上下方向为
±
15度。7.根据权利要求1至6中任一项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中的至少一者形成有光取向膜，所述多个取向区域沿着规定方向排列设置成一列。
8.根据权利要求1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的各者上形成有光取向膜，所述多个取向区域中的一部分取向区域中，由形成于所述第一基板的光取向膜规定的预倾角小于90度，且由形成于所述第二基板的光取向膜规定的预倾角实质上为90度，剩余的取向区域中，由形成于所述第一基板的光取向膜规定的预倾角实质上为90度，且由形成于所述第二基板的光取向膜规定的预倾角小于90度。9.根据权利要求8所述的液晶显示元件，其中存在于预倾角小于90度的取向膜附近的液晶分子的取向方位相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向为0度以上且50度以下。10.根据权利要求8或9所述的液晶显示元件，其中在将所述液晶层的厚度设为d、且将所述液晶的折射率各向异性设为δn时，d
·
δn为370nm以上。11.根据权利要求8至10中任一项所述的液晶显示元件，其中在将存在于预倾角小于90度的取向膜附近的液晶分子的、相对于所述液晶显示元件的显示面的水平方向而言的取向方位的偏移角设为v(其中，对于所述第一基板侧，将向规定的旋转方向的偏移角设为正值，对于所述第二基板侧，将向与所述规定的旋转方向相反的方向的偏移角设为正值)、将所述液晶层的厚度设为d、将所述液晶的手性间距设为p、且将360/(p/d)设为w时，满足下述数式(7)，0.0263w
2-4.2945w+151.89≤v≤-0.0337w2+4.8753w-123.82
…
(7)。12.根据权利要求8至11中任一项所述的液晶显示元件，其中所述多个取向区域沿着规定方向排列设置成一列。13.根据权利要求1至12中任一项所述的液晶显示元件，其中所述多个像素配置成包含多个行及多个列的矩阵状，所述多个像素中的各像素显示与所述像素对应的颜，相同颜的所述像素配置成在行方向或列方向上延伸的条纹状。

技术总结

液晶显示元件10包括：第一基板11；第二基板12，配置成与第一基板11相向；以及液晶层13，配置在第一基板11与第二基板12之间，且包含具有负的介电常数各向异性的液晶分子。液晶显示元件10具有多个像素30。液晶显示元件10具有光取向膜或高分子层。各像素30具有液晶分子的取向方位不同的多个取向区域。液晶层13包含手性试剂，液晶分子在被施加电压的状态下在第一基板11与第二基板12之间扭转取向，且多个取向区域中的液晶分子的扭转方向相同。域中的液晶分子的扭转方向相同。域中的液晶分子的扭转方向相同。