[发明专利]液晶显示元件

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示元件。

背景技术

已公开有具有良好的显示对比度和宽广的有效视角范围的扭曲向列(twisted nematic；TN)型液晶显示元件的发明(例如参照专利文献1)。专利文献1中记载的液晶显示元件具有这样的特征：在与被在夹持液晶层的一对透明电极基板上施加的取向处理的方向的组合所限制的液晶分子的回转方向(第一回转方向)相反的方向(第二回转方向)上使液晶分子扭转排列，以及进行一对透明电极基板的取向处理，使与各透明电极基板连接的液晶分子的预倾角相互不同

在专利文献1记载的液晶显示元件中，实现了电气光学特性的提高，即使在把关于第一回转方向的回转(扭曲)设定为91～100°的范围的情况下，通过逆扭转排列的效果，也能够得到与通过90°摩擦法的TN型液晶显示元件同样的电气光学特性。另外，因为使与基板连接的液晶分子的预倾角相互不同，所以能够防止由于各液晶分子的取向不完备引起的向错的发生，能够得到良好的显示等级。

在添加了手性(chiral)材料的向列液晶层中，公开了通过取向膜诱发的90°以下的扭转方向和液晶材料的扭转方向成为相反方向的液晶装置的发明(例如参照专利文献2)。该结构的液晶装置能够降低驱动电压。

公知有能够大幅降低驱动电压的液晶元件的发明(例如参照专利文献3)。作为本申请的发明人们的研究成果之一的专利文献3中记载的液晶元件，以使由一组取向膜的取向处理方向和预倾角的组合所决定的液晶材料的扭转方向、和通过手性材料诱发的液晶材料的扭转方向成为相反方向的方式制作。由取向处理方向和预倾角的组合所规定的液晶分子的排列状态称为逆扭曲(均匀扭曲)结构，由于手性材料的影响力而产生的液晶分子的排列状态称为喷溅扭曲(spray twist)结构。

喷溅扭曲结构仅在未施加电压的状态下稳定，而在施加电压的状态下逆扭曲结构稳定。因此，通过施加电压能够使从喷溅扭曲结构转移到逆扭曲结构。一旦转移到逆扭曲结构后，在停止施加电压后数分钟到数十分钟的期间，也能够稳定地维持逆扭曲结构。液晶分子能够在逆扭曲结构的状态下使用，用低电压驱动。

但是，专利文献3记载的液晶分子，清晰度(sharpness)(对于施加电压的透光率的变化的急剧性)与通常的TN型液晶显示元件相同或者略优，在应用于简单矩阵驱动的情况下存在难于使显示容量变大的问题。

已知有关于把液晶分子的扭转角做成比TN型液晶显示元件中的扭转角大，改善清晰度，是简单矩阵驱动但同时能够实现大容量显示的超扭曲向列(super twisted nematic；STN)型液晶显示元件的发明(例如参照专利文献4)。在专利文献4记载的发明中，为应对通过双重折射引起的着色的问题，公开了将补偿着色的液晶单元层叠，实现黑白显示的方法。

但是如果使用补偿单元，则液晶单元的制造成本以及液晶显示元件的厚度和重量都将成为约两倍。

虽然能够代替补偿单元而使用光学补偿膜，但是光学补偿膜不便宜。再有，在液晶显示元件的显示环境温度变化了的情况下，因为即使驱动单元内的液晶层的延迟伴随此而变化，光学补偿膜的延迟也几乎不变化，所以不能进行最优的补偿，存在发生着色或显示对比度降低这样的问题。

另外在专利文献4记载的发明中，也存在STN型液晶显示元件中共同的问题。STN型的液晶显示元件的显示性能对于液晶单元的间隙或者预倾角的变化的依存性高，容易由于微小的单元厚度不匀或者预倾角的不同而发生显示的不均匀。因此，制造过程的管理严格(制造余量小)，成品率低。在STN型液晶显示元件中，需要5～9°左右的高的预倾角，获得均匀的预倾角也困难，尤其摩擦工序的管理是重要的。

再有，STN型液晶显示元件中显示的视角依存性大，微小地改变视角方向就会使显示变化，特别是存在在上下方向上改变视角时显示反转这样的问题。此外，STN型液晶显示元件与TN型液晶显示元件相比，需要响应时间。例如室温下的TN型液晶显示元件的响应时间是30msec左右，而STN型液晶显示元件的响应时间是200msec左右。

专利文献1：日本特许2510150号公报

专利文献2：日本特开2000-199903号公报

专利文献3：日本特开2007-293278号公报

专利文献4：日本特开平03-111812号公报

发明内容

本发明的目的是提供具有优良的清晰度的液晶显示元件。