[发明专利]液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种以垂直取向模式实施驱动的液晶显示元件。

背景技术

近年来，液晶显示器(LCD)技术发展迅猛。从移动设备用的小型显示器到个人电脑用的监视器以及液晶电视机等领域，液晶显示器技术都已得到广泛普及。随着上述液晶显示器技术的迅猛发展，也同时要求实现高响应速度和高对比度。

在各种液晶显示模式中，在原理上可实现高对比度的模式为垂直取向模式，这种垂直取向模式采用了负介电各向异性的液晶。通过正交尼科耳棱镜(cross Nicols)观察可知：在垂直取向模式的液晶显示器件中，在未施加电场的状态下，被夹持在一对基板之间的液晶分子的长轴方向垂直于基板，从而使液晶显示器件处于暗态；另一方面，在施加垂直于基板的电场时，液晶分子的长轴方向由垂直于基板的方向转变为平行于基板的方向，从而使液晶显示器件处于亮态。

另外，垂直取向模式中的取向膜采用垂直取向膜，该垂直取向膜用于使液晶分子的长轴方向在未施加电场时近似地垂直于基板。但是，垂直取向膜在电场施加状态下一般不具备控制液晶分子倾斜方向的能力。因此，如果使用垂直取向膜，那么，在施加电场后，液晶分子就会在任意的方向上扭曲，产生向错(disclination)从而损害液晶显示器的显示亮度。以往，人们为解决这个问题曾经提出了各种方法，例如：在一对基板之间配置构造物以规制液晶分子在施加电压时的扭曲方向的方法；通过添加手性剂(chiral material)来规制液晶分子以使其在施加电压时沿一定方向转动并扭曲的方法；摩擦垂直取向膜以规制液晶分子在施加电场时的扭曲方向的方法，等等。

另外，在垂直取向模式中有一种所谓的“扭曲垂直取向模式”，即：在施加电压时，液晶分子出现扭曲取向(一个基板附近的液晶分子的取向矢量不同于另一个基板附近的液晶分子的取向矢量的取向状态)。作为这种扭曲取向，例如，液晶分子在基板之间取向方向可以扭曲90°。这种扭曲垂直取向模式是可得到更高对比度的显示模式。

非专利文献1涉及垂直取向扭曲向列相液晶(nematic liquid crystal)显示元件，并揭示了一种仅对一侧的取向膜实施摩擦取向处理的液晶显示元件。在上述垂直取向扭曲向列相液晶显示元件中，负介电各向异性液晶以垂直取向模式进行动作，在对液晶层施加电压后，液晶分子发生扭曲。所谓垂直取向模式是指，液晶分子在近似地垂直于液晶显示元件的显示屏面的方向上取向的模式。

非专利文献1：T.Takahashi et al.“Electrooptical Properties ofVertically Aligned Twisted Nematic Cells with Negative DielectricAnisotropy(具有负介电各向异性的垂直取向扭曲向列相液晶盒的光电特性)”，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)Part 1，No.6A，June 1997，p.3531-3536。

发明内容

但是，在诸如上述扭曲垂直取向模式等的垂直取向模式下，在对取向膜实施单轴取向处理(例如，摩擦取向处理)时，基板附近的液晶分子在相对于和基板垂直的方向稍微倾斜的状态下进行取向。另外，在整个基板面上，上述液晶分子对基板平面的倾斜角(预倾角)存在某种程度的差异。

即，在对取向膜实施单轴取向处理时，取向膜表面在整体上存在某种程度的不均匀，并非被完全均匀地实施单轴取向处理而形成均匀规整的表面。所以，在表面形成有上述取向膜的一对基板之间夹持液晶分子时，在整个基板平面上，液晶分子对基板平面的预倾角存在某种程度的差异。

当预倾角不同时，液晶分子在施加电压时的扭曲方式会出现差异。当液晶分子在施加电压时的扭曲方式出现差异时，液晶层的延迟量(retardation)会出现差异。液晶层的延迟量出现差异时，液晶显示元件的透光量就会发生变化。结果，当预倾角不同时，液晶显示元件的透光量就会发生变化。

即，在一对基板之间夹持液晶分子时存在的预倾角差异(取向膜附近部分的预倾角大小不均匀)将导致液晶显示元件的透光量差异，其中，在一对基板的表面分别形成有已被实施单轴取向处理的取向膜并且该取向膜彼此对置。当存在透光量差异时，基板表面的透光量就会发生变化，从而导致出现显示光斑。

例如，如果预倾角存在3°左右的差异，液晶显示元件的透光量就会变化60％左右。如果透光量变化60％左右，这种透光量变化就会导致显示光斑的发生。