CN108020973B

CN108020973B - 液晶显示元件、显示装置

Info

Publication number: CN108020973B
Application number: CN201711052125.9A
Authority: CN
Inventors: 黄名鸿; 简孜洁; 斋藤将之; 陈佳勲
Original assignee: JNC Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: JP2018077452A; JP2018205760A; CN108020973A; JP6409920B2; TW201816490A; KR20190010411A; TWI745463B

Abstract

本发明为一种提高透过率的液晶显示元件及显示装置。本发明的液晶显示元件包括：第1基板；第2基板，与所述第1基板相对向；液晶层，密封于所述第1基板与所述第2基板之间，并含有液晶组合物；以及第2电极，在所述第2基板的对向面与所述液晶层之间层叠多层；所述液晶组合物具有负的介电各向异性。本发明的液晶显示元件通过包括多层第2电极，可增强电场，使液晶化合物的取向均匀。

Description

液晶显示元件、显示装置

该申请基于2016年10月28日在日本提出申请的日本专利特愿2016-212356号、及2017年7月20日在日本提出申请的日本专利特愿2017-141160号，其内容作为本申请的内容而形成本申请的内容的一部分。

技术领域

本发明涉及一种液晶显示元件及显示装置。特别是涉及一种含有介电各向异性为负的液晶组合物，且具有IPS、VA、FFS、FPA等模式的液晶显示元件。本发明也涉及一种聚合物稳定取向型的液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件中，基于液晶分子的运作模式的分类为相变(phase change，PC)、扭转向列(twisted nematic，TN)、超扭转向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(opticallycompensated bend，OCB)、面内切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(verticalalignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)、紫外线感应多域垂直取向(ultra-violet induced multidomain vertical alignment，UV2A)等模式。基于元件的驱动方式的分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，AM)。PM被分类为静态式(static)、多路复用式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型与低温型。基于光源的分类为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光与背光两者的半透过型。

液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物。该组合物具有适当的特性。通过提高该组合物的特性，可获得具有良好的特性的AM元件。将两种特性中的关联汇总于下述表1中。基于市售的AM元件来进一步说明组合物的特性。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了在元件中显示动态影像，优选响应时间短。响应时间即使只减短1毫秒也好。因而，优选为组合物的粘度小。进而优选为低温下的粘度小。

表1.组合物与AM元件的特性

组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。根据元件的模式，而需要光学各向异性大或光学各向异性小，即光学各向异性适当。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类。VA模式的元件中，该值为约0.30μm至约0.40μm的范围，IPS模式或FFS模式的元件中，该值为约0.20μm至约0.30μm的范围。这些情况下，对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。组合物的大的介电各向异性有助于元件的低阈电压、小的电力消耗与大的对比度。因而，优选为大的介电各向异性。组合物的大的比电阻有助于元件的大的电压保持率与大的对比度。因而，优选为在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后，不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻的组合物。组合物对紫外线及热的稳定性与元件的寿命相关联。当所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视等中所使用的AM元件而言优选。

在聚合物稳定取向(polymer sustained alignment，PSA)型的液晶显示元件中，可使用含有聚合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。其次，一边对该元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。聚合性化合物进行聚合而在组合物中生成聚合物的网状结构。该组合物中，可利用聚合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得到改善。在具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之类的模式的元件中可期待聚合物的此种效果。

具有TN模式的AM元件中，可使用具有正的介电各向异性的组合物。具有VA模式的AM元件中，可使用具有负的介电各向异性的组合物。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，可使用具有正或负的介电各向异性的组合物。聚合物稳定取向型的AM元件中，可使用具有正或负的介电各向异性的组合物。

如此，液晶显示元件的技术的发展是通过所含有的液晶组合物的改良或液晶显示元件的驱动方式的改良等来进行。液晶显示元件的技术中，液晶的美观、性能对透过率的贡献大。在专利文献1中揭示一种铁电性液晶组合物，其在用于液晶显示元件的情况下显示出优异的耐冲击性，可增大液晶分子的倾角而提高透过率(专利文献1，摘要)。在专利文献2中揭示一种透过率高且取向性高的液晶取向剂(专利文献2、摘要)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2014-234477号公报

[专利文献2]日本专利特开2014-205659号公报

液晶显示元件的技术的发展理想的是不仅可通过所含有的液晶组合物的改良或液晶显示元件的驱动方式的改良来达成，而且也可通过液晶显示元件的结构来达成。特别是若不仅可在液晶组合物或液晶显示元件的驱动方式中，而且也可在元件的结构中提高透过率，则可与液晶组合物或液晶显示元件的驱动方式所带来的效果协同作用来大幅度地发展液晶的美观、性能。

另外，在近年来的高分辨率(4K、8K)液晶显示面板中，由数据线与栅极线的增加而引起的背光透过率的大幅度下降成为问题，期望透过率的提高。

发明内容

[发明所要解决的课题]

本发明的一个目的为一种提高透过率的液晶显示元件。另一目的为一种含有液晶组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物在向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中，充分满足至少一种特性。另一目的为一种含有液晶组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物在至少两种特性之间具有适当的平衡。又一目的为一种AM元件，其具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长等特性。

[解决课题的技术手段]

本发明者等人为了解决所述课题，对液晶显示元件的结构进行了研究，结果发现，若以利用其他电极等填补电极间的狭缝区域的方式构成电极，则可明显提高透过率，从而完成了本发明。

本发明为一种液晶显示元件，其包括：第1基板；第2基板，与所述第1基板相对向；液晶层，密封于所述第1基板与所述第2基板之间，并含有液晶组合物；以及第2电极，在所述第2基板的对向面与所述液晶层之间层叠多层；所述液晶组合物具有负的介电各向异性。

在所述第2电极的层间可存在其他层(绝缘层或非绝缘层)，或者也可不存在。例如，所述第2电极可介隔绝缘层而层叠多层。或者，所述第2电极的至少两层也可一体地进行层叠。

[发明的效果]

本发明的优点为一种透过率优异的液晶显示元件。通过提高透过率，可提高亮度，或者可实现低电压化。通过实现低电压化而可使单元间隙变薄，可加快元件的响应速度。进而，本发明的优点为一种含有液晶组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物在向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等特性中，充分满足至少一种特性。另一优点为一种含有液晶组合物的液晶显示元件，所述液晶组合物在至少两种特性之间具有适当的平衡。又一优点为一种AM元件，其具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长等特性。

附图说明

图1为表示本发明的第1实施形态的液晶显示元件1的构成的概略图。

图2为表示本发明的第2实施形态的液晶显示元件2的构成的概略图。

图3为表示现有的液晶显示元件4的构成的概略图。

图4(a)为例示第2电极a的像素氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)图案的俯视图。

图4(b)为例示第2电极b的ITO(无图案)的俯视图。

图5(a)为表示使用图1的液晶显示元件时的液晶性化合物的取向的影像图。

图5(b)为表示使用图3的液晶显示元件时的液晶性化合物的取向的影像图。

图6(a)为表示第2电极(最上层的电极)的测定位置、即电极所存在的区域(ITO)与狭缝区域(Slit)的各6个部位的图；图6(b)为表示图3的液晶显示元件中的0Vpp下的第2电极22的ITO区域与狭缝区域的预倾角(Pre Tilt Angle)的差的图表；图6(c)为表示图1的液晶显示元件中的0Vpp下的第2电极22a的ITO区域与狭缝区域的预倾角的差的图表。

图7(a)为表示第2电极(最上层的电极)的测定位置的图；图7(b)为表示图3的液晶显示元件中的15Vpp下的第2电极22的倾角(Tilt Angle)的图表；图7(c)为表示图1的液晶显示元件中的15Vpp下的第2电极22a的倾角的图表。

图8为像素电极层的俯视图(top-view)。

图9(a)～图9(c)为图8的A-A'区域的剖面图(cross-section view)。

图10(d)～图10(f)为图8的A-A'区域的剖面图(cross-section view)。

图11(a)～图11(c)为底部栅极TFT且为Top-ITO设计的元件的概略图。图11(a)为图1所示的元件，图11(b)为图2所示的元件，图11(c)为图3所示的元件。

图12为表示改变第2电极a的厚度(ITO的槽的深度)与第2电极b的厚度(下部ITO的厚度)时的亮度的仿真结果的等高线图。

图13为表示比较亮度的仿真结果的图表。

图14为表示电压-亮度曲线的仿真结果的图表。

图15为表示响应时间的仿真结果的图表。

图16(a)为表示本发明的第3实施形态的液晶显示元件3的构成(新型ITO图案)的概略图。图16(b)为表示现有的液晶显示元件5的构成(现有ITO图案)的概略图。

图17为表示电压-透过率曲线的仿真结果的图表。

图18为表示图16(a)、图16(b)所示的结构的ITO掩模的图。

图19(a)为表示第2电极的ITO图案的图，图19(b)为表示各图案的透过率的仿真结果的图。

图20(a)为新型ITO图案P4及现有ITO图案的俯视图，图20(b)为表示这些的透过率的仿真结果的图。

图21(a)～图21(c)为表示图案的位置与透过率的仿真结果的关系的图。

图22(a)、图22(b)为表示“S_d-ITO”、“比率(Ratio)1”、“比率(Ratio)2”、“比率(Ratio)3”的定义的图。

图23(a)为表示改变S_d-ITO与比率(Ratio)1时的透过率的仿真结果的等高线图。图23(b)为表示改变S_d-ITO与比率(Ratio)2时的透过率的仿真结果的等高线图。

图24为对现有ITO图案与新型ITO图案比较响应时间的仿真结果的图表。

[符号的说明]

1、2、3：本发明的液晶显示元件

4、5：现有的液晶显示元件

11：第1基板

12、12'：第1电极

21：第2基板

22：第2电极

22a：第2电极a

22b：第2电极b

22b'：第2电极b'

23：绝缘层

31：液晶层

41：基板

42：栅极绝缘层

43：保护层

44：像素电极

45：光致抗蚀剂

51：ITO区域

52：狭缝区域

53：图案像素ITO

54：Down ITO

61：栅极

62：SiNx

63：源极电极

64：n+a-Si

65：a-Si

66：漏极电极

67：接触孔

68：像素开口部

A-A'：区域

A1、A2、A3：区域

B：长方形的区域

C：去除图案ITO后的区域

R：电场增加区域

具体实施方式

本发明可通过以下的详细说明而进一步完全理解。本发明的进一步的应用范围通过以下的详细说明而显而易见。然而，详细的说明及特定的实例为本发明的理想的实施形态，仅以说明为目的进行记载。其原因在于，对本领域技术人员来说显而易见的是根据该详细的说明的各种变更、改变为本发明的精神与范围内。申请人并非意图对公众呈现所记载的任一实施形态，改变、替换案中的可能在用语方面不包含于权利要求书中者也设为均等理论下的发明的一部分。

以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。此外，在各附图中对相互相同或者相当的部分标注相同或类似的符号，并省略重复的说明。另外，本发明并不限制于以下的实施形态。

该说明书中的用语的使用方法如下所述。有时将“液晶组合物”及“液晶显示元件”的用语分别简称为“组合物”及“元件”。“液晶显示元件”为液晶显示面板以及液晶显示模块的统称。“液晶性化合物”为具有向列相、层列相等液晶相的化合物，以及虽不具有液晶相但出于调节向列相的温度范围、粘度、介电各向异性之类的特性的目的而混合于组合物中的化合物的统称。该化合物具有例如1,4-亚环己基或1,4-亚苯基之类的六员环，其分子结构为棒状(rod like)。“聚合性化合物”是出于使组合物中生成聚合物的目的而添加的化合物。有时将选自式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物简称为“化合物(1)”。“化合物(1)”是指式(1)所表示的一种化合物或者两种以上的化合物。对于其他式所表示的化合物也相同。与“取代”相关的“至少一个的”是指不仅位置，而且其个数也可无限制地选择。

液晶组合物是通过将多种液晶性化合物混合来制备。出于进一步调整物性的目的而在该组合物中添加添加物。视需要而可添加光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物之类的添加物。液晶性化合物或添加物是以此种顺序进行混合。即便在添加有添加物的情况下，液晶性化合物的比例(含量)也是由基于不含添加物的液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)所表示。添加物的比例(添加量)是与液晶性化合物的比例同样地，由基于不含添加物的液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)所表示。有时也使用重量百万分率(ppm)。聚合引发剂及聚合抑制剂的比例是例外地基于聚合性化合物的重量来表示。

有时将“向列相的上限温度”简称为“上限温度”。有时将“向列相的下限温度”简称为“下限温度”。“比电阻大”是指组合物在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻，而且在长时间使用后，不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的比电阻。“电压保持率大”是指元件在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的电压保持率，而且在长时间使用后，不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下也具有大的电压保持率。关于“提高介电各向异性”的表述，当介电各向异性为正的组合物时，是指其值正向地增加，当介电各向异性为负的组合物时，是指其值负向地增加。

有时将式(1)所表示的化合物简称为“化合物(1)”。有时将选自式(2)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物简称为化合物(2)。“化合物(1)”是指式(1)所表示的一种化合物、两种化合物的混合物或三种以上化合物的混合物。对于其他式所表示的化合物也相同。“至少一个‘A’”的表述是指‘A’的数量为任意。“至少一个‘A’可经‘B’取代”的表述是指当‘A’的数量为一个时，‘A’的位置为任意，当‘A’的数量为两个以上时，它们的位置也可无限制地选择。该规则也适用于“至少一个‘A’经‘B’取代”的表述。

成分化合物的化学式中，将末端基R¹的记号用于多种化合物。这些化合物中，任意的两个R¹所表示的两个基可相同，或者也可不同。例如，有化合物(1-1)的R¹为乙基，且化合物(1-2)的R¹为乙基的情况。也有化合物(1-1)的R¹为乙基，而化合物(1-2)的R¹为丙基的情况。该规则也适用于其他末端基等的记号。式(1)中，a为2时，存在两个环A。该化合物中，两个环A所表示的两个环可相同，或者也可不同。当a大于2时，该规则也适用于任意的两个环A。该规则也适用于Z¹、环D等记号。该规则也适用于化合物(3-27)中的两个-Sp²-P⁵之类的情况。

由六边形包围的A、B、C等记号分别与环A、环B、环C等六员环或缩合环对应。将该六边形横切的斜线表示环上的任意氢可经-Sp¹-P¹等基取代。e等下标表示所取代的基的数量。当下标为0时，无此种取代。当e为2以上时，在环F上存在多个-Sp¹-P¹。-Sp¹-P¹所表示的多个基可相同，或者也可不同。

2-氟-1,4-亚苯基是指下述两种二价基。化学式中，氟可为朝左(L)，也可为朝右(R)。该规则也适用于四氢吡喃-2,5-二基之类的由环所衍生的左右非对称的二价基。该规则也适用于羰基氧基(-COO-或-OCO-)之类的二价键结基。

本发明为下述项等。

项1.一种液晶显示元件，其包括：

第1基板；

第2基板，与所述第1基板相对向；

液晶层，密封于所述第1基板与所述第2基板之间，并含有液晶组合物；以及

第2电极，在所述第2基板的对向面与所述液晶层之间层叠多层；且

所述液晶组合物具有负的介电各向异性。

项2.根据项1所述的液晶显示元件，其中

运作模式为VA模式、UV2A模式、FFS模式、或FPA模式，

驱动方式为有源矩阵方式。

项3.根据项1或项2所述的液晶显示元件，其包括绝缘层；且

所述第2电极介隔所述绝缘层而层叠多层。

项4.根据项3所述的液晶显示元件，其包括：

所述第1基板；

彩色滤光片，形成于所述第1基板的对向面侧；

第1电极，形成于所述彩色滤光片；

所述第2基板；

第2电极b，其为形成于所述第2基板的对向面侧的所述第2电极中的一电极；

所述绝缘层，形成于所述第2电极b；以及

第2电极a，其作为像素电极且为形成于所述绝缘层的所述第2电极中的一电极。

项5.根据项4所述的液晶显示元件，其中

所述第2电极b具有狭缝。

项6.根据项4所述的液晶显示元件，其为聚合物稳定取向型，

所述液晶组合物含有聚合性化合物作为添加物，且

所述聚合性化合物进行聚合。

项7.根据项1所述的液晶显示元件，其中

所述第2电极的至少两层一体地进行层叠。

项8.根据项7所述的液晶显示元件，其包括：

所述第1基板；

彩色滤光片，形成于所述第1基板的对向面侧；

第1电极，形成于所述彩色滤光片；

所述第2基板；

第2电极b，其为形成于所述第2基板的对向面侧的所述第2电极的至少两层中的一电极；以及

第2电极a，其作为像素电极且为形成于所述第2电极b的所述第2电极的至少两层中的一电极；

所述液晶显示元件为聚合物稳定取向型，所述液晶组合物含有聚合性化合物作为添加物，且

所述聚合性化合物进行聚合。

项9.根据项6或项8所述的液晶显示元件，其中

所述液晶组合物含有选自式(3)所表示的聚合性化合物的群组中的至少一种化合物作为所述添加物。

式(3)中，环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；Z⁴及Z⁵独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，该亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH₂CH₂-可经-CH＝CH-、-C(CH₃)＝CH-、-CH＝C(CH₃)-、或-C(CH₃)＝C(CH₃)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；Sp¹、Sp²、及Sp³独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，该亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，而且至少一个-CH₂CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；d为0、1、或2；e、f、及g独立地为0、1、2、3、或4，而且e、f、及g的和为1以上。

项10.根据项9所述的液晶显示元件，其中

式(3)中，P¹、P²、及P³独立地为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群组中的基。

式(P-1)至式(P-5)中，M¹、M²、及M³独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。

项11.根据项9或项10所述的液晶显示元件，其中

所述添加物为选自式(3-1)至式(3-27)所表示的聚合性化合物的群组中的至少一种化合物。

式(3-1)至式(3-27)中，P⁴、P⁵、及P⁶独立地为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群组中的基，

此处，M¹、M²、及M³独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；Sp¹、Sp²、及Sp³独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，该亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH₂CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。

项12.根据项6、项8至项11中任一项所述的液晶显示元件，其中

所述添加物的比例为0.03重量％至10重量％的范围。

项13.根据项1至项12中任一项所述的液晶显示元件，其中

所述液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第一成分。

式(1)中，R¹及R²独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基；环A及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、或者四氢吡喃-2,5-二基；环B为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或7,8-二氟色原烷-2,6-二基；Z¹及Z²独立地为单键、亚乙基、羰基氧基、或亚甲基氧基；a为1、2、或3，b为0或1，而且a与b的和为3以下。

项14.根据项13所述的液晶显示元件，其中

所述液晶组合物含有选自式(1-1)至式(1-22)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为所述第一成分。

式(1-1)至式(1-22)中，R¹及R²独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基。

项15.根据项13或项14所述的液晶显示元件，其中

所述第一成分的比例为10重量％至90重量％的范围。

项16.根据项1至项15中任一项所述的液晶显示元件，其中

所述液晶组合物含有选自式(2)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第二成分。

式(2)中，R³及R⁴独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环D及环E独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或2,5-二氟-1,4-亚苯基；Z³为单键、亚乙基、羰基氧基、或亚甲基氧基；c为1、2、或3。

项17.根据项16所述的液晶显示元件，其中

所述液晶组合物含有选自式(2-1)至式(2-13)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为所述第二成分。

式(2-1)至式(2-13)中，R³及R⁴独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。

项18.根据项16或项17所述的液晶显示元件，其中

所述第二成分的比例为10重量％至90重量％的范围。

项19.根据项1至项18中任一项所述的液晶显示元件，其中

所述第1基板及所述第2基板均为透明。

项20.一种显示装置，其包括：

根据项1至项19中任一项所述的液晶显示元件；以及

背光。

本发明的项1的实施方式的液晶显示元件通过包括多层第2电极，可增强电场。特别是如图1所示，在电极间具有狭缝的情况下(22a)，通过介隔绝缘层(23)而进一步设置电极(22b)，可强化狭缝区域的电场。因此，可提高元件的透过率。或者，如图2所示，在电极间具有狭缝的情况下(22a)，通过与其正下方的平板状的电极(22b)一体地形成，可强化狭缝区域的电场。因此，可提高元件的透过率。

本发明的项2的实施方式的液晶显示元件可在各运作模式下提高元件的透过率。

本发明的项4及项8的实施方式的液晶显示元件可成为纵向电解法式的液晶显示元件。

本发明的项6及项8的实施方式的液晶显示元件可使利用液晶显示元件的图像显示装置显示彩色图像。进而，所述液晶显示元件为聚合物稳定取向(PSA)型，可在驱动后增大液晶的倾倒角度，大幅度地改善取向的均匀性。

本发明的项19的实施方式的液晶显示元件中，若为透明性高的基板，则画面变得明亮，可显示细致的图像。

本发明也包括下列项。(a)一种元件，其含有所述组合物，所述组合物进而含有光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂等添加物的至少一种。(b)一种AM元件，其含有所述组合物。(c)一种聚合物稳定取向(PSA)型的AM元件，其含有所述组合物，所述组合物进而含有聚合性化合物。(d)一种聚合物稳定取向(PSA)型的AM元件，其含有所述组合物，且该组合物中的聚合性化合物进行聚合。(e)一种元件，其含有所述组合物，而且具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、或FPA的模式。(f)一种透过型的元件，其含有所述组合物。(g)一种元件，其将所述组合物用作具有向列相的组合物。(h)一种元件，通过向所述组合物中添加光学活性化合物而用作光学活性的组合物。

[液晶组合物]

按以下顺序对本发明的元件中使用的组合物进行说明。第一，对组合物中的成分化合物的构成进行说明。第二，对成分化合物的主要特性、以及该化合物给组合物所带来的主要效果进行说明。第三，对组合物中的成分的组合、成分的优选的比例及其根据进行说明。第四，对成分化合物的优选的形态进行说明。第五，示出优选的成分化合物。第六，对可添加至组合物中的添加物进行说明。第七，对成分化合物的合成法进行说明。最后，对组合物的用途进行说明。

第一，对组合物中的成分化合物的构成进行说明。本发明的组合物被分类为组合物A与组合物B。组合物A除了含有选自化合物(1)及化合物(2)中的液晶性化合物以外，也可进而含有其他液晶性化合物、添加物等。“其他液晶性化合物”是与化合物(1)及化合物(2)不同的液晶性化合物。此种化合物是出于进一步调整特性的目的而混合至组合物中。添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂等。

组合物B实质上仅包含选自化合物(1)及化合物(2)中的液晶性化合物。“实质上”是指组合物虽可含有添加物，但不含有其他液晶性化合物。与组合物A相比，组合物B的成分的数量少。就降低成本这一观点而言，组合物B优于组合物A。就可通过混合其他液晶性化合物来进一步调整特性这一观点而言，组合物A优于组合物B。

第二，对成分化合物的主要特性、以及该化合物给组合物的特性所带来的主要效果进行说明。基于本发明的效果，将成分化合物的主要特性汇总于表2中。表2的记号中，L是指大或高，M是指中等程度的，S是指小或低。记号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类，0(零)是指值为零、或值接近零。

表2.化合物的特性

1)介电各向异性的值为负，记号表示绝对值的大小

当将成分化合物混合至组合物中时，成分化合物给组合物的特性所带来的主要效果如下述般。化合物(1)提高介电各向异性，而且降低下限温度。化合物(2)提高上限温度，或者降低粘度。化合物(3)通过聚合而提供聚合物，该聚合物缩短元件的响应时间，而且改善图像的残像。

第三，对组合物中的成分的组合、成分的优选的比例及其根据进行说明。组合物中的成分的优选的组合为化合物(1)+化合物(2)、化合物(1)+化合物(3)、化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)。进而优选的组合为化合物(1)+化合物(2)+化合物(3)。

为了提高介电各向异性，化合物(1)的优选的比例为约10重量％以上，为了降低下限温度，化合物(1)的优选的比例为约90重量％以下。进而优选的比例为约20重量％至约85重量％的范围。特别优选的比例为约30重量％至约85重量％的范围。

为了降低粘度，化合物(2)的优选的比例为约10重量％以上，为了提高介电各向异性，化合物(2)的优选的比例为约90重量％以下。进而优选的比例为约15重量％至约65重量％的范围。特别优选的比例为约20重量％至约60重量％的范围。

化合物(3)是出于适合于聚合物稳定取向型的元件的目的而添加至组合物中。为了使液晶分子取向，该添加物的优选的比例为约0.03重量％以上，为了防止元件的显示不良，该添加物的优选的比例为约10重量％以下。进而优选的比例为约0.1重量％至约2重量％的范围。特别优选的比例为约0.2重量％至约1.0重量％的范围。

第四，对成分化合物的优选的形态进行说明。式(1)及式(2)中，R¹及R²独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基。为了提高对紫外线或热的稳定性，优选的R¹或R²为碳数1至12的烷基，为了提高介电各向异性，优选的R¹或R²为碳数1至12的烷氧基。R³及R⁴独立地为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。为了降低粘度，优选的R³或R⁴为碳数2至12的烯基，为了提高对紫外线或热的稳定性，优选的R³或R⁴为碳数1至12的烷基。烷基为直链状或分支状，不含环状烷基。直链状烷基优于分支状烷基。这些情况对于烷氧基、烯基等末端基也相同。

优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或辛基。为了降低粘度，进而优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、或戊基。

优选的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或庚氧基。为了降低粘度，进而优选的烷氧基为甲氧基或乙氧基。

优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、或5-己烯基。为了降低粘度，进而优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。这些烯基中的-CH＝CH-的优选的立体构型取决于双键的位置。就为了降低粘度等而言，在1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之类的烯基中，优选为反式构型。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中，优选为顺式构型。

至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选的例子为氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基、7-氟庚基、或8-氟辛基。为了提高介电各向异性，进而优选的例子为2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、或5-氟戊基。

至少一个氢经氟或氯取代的烯基的优选的例子为2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基、或6,6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度，进而优选的例子为2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。

环A及环C独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、或者四氢吡喃-2,5-二基。为了降低粘度，优选的环A或环C为1,4-亚环己基，为了提高介电各向异性，优选的环A或环C为四氢吡喃-2,5-二基，为了提高光学各向异性，优选的环A或环C为1,4-亚苯基。四氢吡喃-2,5-二基为

或

优选为

环B为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、或7,8-二氟色原烷-2,6-二基。为了降低粘度，优选的环B为2,3-二氟-1,4-亚苯基，为了降低光学各向异性，优选的环B为2-氯-3-氟-1,4-亚苯基，为了提高介电各向异性，优选的环B为7,8-二氟色原烷-2,6-二基。

环D及环E独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、或2,5-二氟-1,4-亚苯基。为了降低粘度，或为了提高上限温度，优选的环D或环E为1,4-亚环己基，为了降低下限温度，优选的环D或环E为1,4-亚苯基。为了提高上限温度，与1,4-亚环己基相关的立体构型是反式构型优于顺式构型。

Z¹及Z²独立地为单键、亚乙基、羰基氧基、或亚甲基氧基。为了降低粘度，优选的Z¹或Z²为单键，为了降低下限温度，优选的Z¹或Z²为亚乙基，为了提高介电各向异性，优选的Z¹或Z²为亚甲基氧基。Z³为单键、亚乙基、羰基氧基、或亚甲基氧基。为了降低粘度，优选的Z³为单键，为了降低下限温度，优选的Z³为亚乙基，为了提高上限温度，优选的Z³为羰基氧基。

a为1、2、或3，b为0或1，而且a与b的和为3以下。为了降低粘度，优选的a为1，为了提高上限温度，优选的a为2或3。为了降低粘度，优选的b为0，为了降低下限温度，优选的b为1。c为1、2、或3。为了降低粘度，优选的c为1，为了提高上限温度，优选的c为2或3。

式(3)中，P¹、P²、及P³独立地为聚合性基。优选的P¹、P²、或P³为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的基的群组中的聚合性基。进而优选的P¹、P²、或P³为式(P-1)、式(P-2)、或式(P-3)所表示的基。特别优选的P¹、P²、或P³为式(P-1)或式(P-2)所表示的基。最优选的P¹、P²、或P³为式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的优选的基为-OCO-CH＝CH₂或-OCO-C(CH₃)＝CH₂。式(P-1)至式(P-5)的波形线表示键结的部位。

式(P-1)至式(P-5)中，M¹、M²、及M³独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。为了提高反应性，优选的M¹、M²、或M³为氢或甲基。进而优选的M¹为氢或甲基，进而优选的M²或M³为氢。

Sp¹、Sp²、及Sp³独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，该亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Sp¹、Sp²、或Sp³为单键、-CH₂-CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OCO-、-CO-CH＝CH-、或-CH＝CH-CO-。进而优选的Sp¹、Sp²、或Sp³为单键。

环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环F或环I为苯基。环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代。优选的环G为1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基。

Z⁴及Z⁵独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，该亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH₂-CH₂-可经-CH＝CH-、-C(CH₃)＝CH-、-CH＝C(CH₃)-、或-C(CH₃)＝C(CH₃)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Z⁴或Z⁵为单键、-CH₂-CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、或-OCO-。进而优选的Z⁴或Z⁵为单键。

d为0、1、或2。优选的d为0或1。e、f、及g独立为0、1、2、3、或4，e、f、及g的和为1以上。优选的e、f、或g为1或2。

第五，示出优选的成分化合物。优选的化合物(1)为项14所述的化合物(1-1)至化合物(1-22)。这些化合物中，优选为第一成分的至少一种为化合物(1-1)、化合物(1-3)、化合物(1-4)、化合物(1-6)、化合物(1-8)、或化合物(1-10)。优选为第一成分的至少两种为化合物(1-1)及化合物(1-6)、化合物(1-1)及化合物(1-10)、化合物(1-3)及化合物(1-6)、化合物(1-3)及化合物(1-10)、化合物(1-4)及化合物(1-6)、或化合物(1-4)及化合物(1-8)的组合。

优选的化合物(2)为项17所述的化合物(2-1)至化合物(2-13)。这些化合物中，优选为第二成分的至少一种为化合物(2-1)、化合物(2-3)、化合物(2-5)、化合物(2-6)、化合物(2-8)、或化合物(2-9)。优选为第二成分的至少两种为化合物(2-1)及化合物(2-3)、化合物(2-1)及化合物(2-5)、或化合物(2-1)及化合物(2-6)的组合。

优选的化合物(3)为项11所述的化合物(3-1)至化合物(3-27)。这些化合物中，优选为添加物成分的至少一种为化合物(3-1)、化合物(3-2)、化合物(3-3)、化合物(3-18)、化合物(3-24)、或化合物(3-25)。优选为添加物成分的至少两种为化合物(3-1)及化合物(3-2)、化合物(3-1)及化合物(3-18)、化合物(3-1)及化合物(3-25)、化合物(3-2)及化合物(3-25)、化合物(3-2)及化合物(3-26)、化合物(3-18)及化合物(3-24)、或化合物(3-25)及化合物(3-26)的组合。

第六，对可添加至组合物中的添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、色素、消泡剂、聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂等。出于引起液晶分子的螺旋结构来赋予扭转角(torsion angle)的目的，而将光学活性化合物添加至组合物中。此种化合物的例子为化合物(4-1)至化合物(4-5)。光学活性化合物的优选的比例为约5重量％以下。进而优选的比例为约0.01重量％至约2重量％的范围。

为了防止由大气中的加热所引起的比电阻的降低，或者为了在长时间使用元件后，不仅在室温下，而且在接近上限温度的温度下也维持大的电压保持率，而将抗氧化剂添加至组合物中。抗氧化剂的优选的例子是n为1至9的整数的化合物(5)等。

化合物(5)中，优选的n为1、3、5、7、或9。进而优选的n为7。n为7的化合物(5)由于挥发性小，因此对于在长时间使用元件后，不仅在室温下，而且在接近上限温度的温度下也维持大的电压保持率而言有效。为了获得所述效果，抗氧化剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不降低上限温度或为了不提高下限温度，抗氧化剂的优选的比例为约600ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约300ppm的范围。

紫外线吸收剂的优选的例子为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。另外，具有立体阻碍的胺之类的光稳定剂也优选。为了获得所述效果，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不降低上限温度或为了不提高下限温度，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约10000ppm以下。进而优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。

为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，而将偶氮系色素、蒽醌系色素等之类的二色性色素(dichroic dye)添加至组合物中。色素的优选的比例为约0.01重量％至约10重量％的范围。为了防止起泡，而将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂添加至组合物中。为了获得所述效果，消泡剂的优选的比例为约1ppm以上，为了防止显示不良，消泡剂的优选的比例为约1000ppm以下。进而优选的比例为约1ppm至约500ppm的范围。

为了适合于聚合物稳定取向(PSA)型的元件，而使用聚合性化合物。化合物(3)适合于该目的。也可将化合物(3)以及与化合物(3)不同的聚合性化合物一起添加至组合物中。也可代替化合物(3)而将与化合物(3)不同的聚合性化合物添加至组合物中。此种聚合性化合物的优选的例子为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等化合物。进而优选的例子为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的衍生物。基于聚合性化合物的总重量，化合物(3)的优选的比例为约10重量％以上。进而优选的比例为约50重量％以上。特别优选的比例为约80重量％以上。特别优选的比例也为100重量％。通过改变化合物(3)的种类，或者通过以适当的比将其他聚合性化合物与化合物(3)组合，可调整聚合性化合物的反应性或液晶分子的预倾角。通过将预倾角最佳化，可达成元件的短的响应时间。液晶分子的取向稳定化，因此可达成大的对比度或长寿命。

化合物(3)之类的聚合性化合物通过紫外线照射而聚合。也可在光聚合引发剂等适当的引发剂存在下进行聚合。用以进行聚合的适当条件、引发剂的适当类型、及适当的量已为本领域技术人员所知，且记载于文献中。例如作为光聚合引发剂的艳佳固(Irgacure)651(注册商标；巴斯夫(BASF))、艳佳固(Irgacure)184(注册商标；巴斯夫(BASF))、或德牢固(Darocur)1173(注册商标；巴斯夫(BASF))适合于自由基聚合。基于聚合性化合物的总量，光聚合引发剂的优选的比例为约0.1重量％至约5重量％的范围。进而优选的比例为约1重量％至约3重量％的范围。

保管化合物(3)之类的聚合性化合物时，为了防止聚合，也可添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制剂的状态添加至组合物中。聚合抑制剂的例子为对苯二酚、甲基对苯二酚之类的对苯二酚衍生物、4-叔丁基邻苯二酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪等。

第七，对成分化合物的合成法进行说明。这些化合物可利用已知的方法来合成。例示合成法。化合物(1-1)是利用日本专利特表平2-503441号公报中记载的方法来合成。化合物(2-5)是利用日本专利特开昭57-165328号公报中记载的方法来合成。化合物(3-18)是利用日本专利特开平7-101900号公报中记载的方法来合成。抗氧化剂已有市售。式(5)的n为1的化合物可自西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)获取。n为7的化合物(5)等是利用美国专利3660505号说明书中记载的方法来合成。

未记载合成法的化合物可利用以下成书中记载的方法来合成：《有机合成(Organic Syntheses)》(约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.))、《有机反应(Organic Reactions)》(约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.))、《综合有机合成(Comprehensive Organic Synthesis)》(培格曼出版公司(Pergamon Press))、《新实验化学讲座》(丸善)等。组合物是利用公知的方法，由以所述方式获得的化合物来制备。例如，将成分化合物混合，然后通过加热而使其相互溶解。

最后，对组合物的用途进行说明。大部分的组合物具有约-10℃以下的下限温度、约70℃以上的上限温度、及约0.07至约0.20的范围的光学各向异性。也可通过控制成分化合物的比例、或通过混合其他的液晶性化合物，来制备具有约0.08至约0.25的范围的光学各向异性的组合物。进而，也可利用该方法来制备具有约0.10至约0.30的范围的光学各向异性的组合物。含有该组合物的元件具有大的电压保持率。该组合物适合于AM元件。该组合物特别适合于透过型的AM元件。该组合物可用作具有向列相的组合物，且可通过添加光学活性化合物而用作光学活性的组合物。

该组合物可用于AM元件。进而也可用于PM元件。该组合物可用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特别优选为用于具有VA模式、OCB模式、IPS模式或FFS模式的AM元件。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，当未施加电压时，液晶分子的排列可为与玻璃基板平行，或者也可为垂直。这些元件可为反射型、透过型或半透过型。优选为用于透过型的元件。也可用于非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件。也可用于将该组合物进行微胶囊化而制作的向列曲线排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型的元件、或使组合物中形成有三维网状高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型的元件。

[液晶显示元件]

本发明为具有下述结构的液晶显示元件。

参照图1对本发明的第1实施形态的液晶显示元件的结构进行说明。液晶显示元件1包括：第1基板11；第2基板21，与第1基板11相对向；液晶层31，密封于第1基板11与第2基板21之间，并含有液晶组合物；第1电极12，配置于第1基板11的对向面与液晶层31之间；以及第2电极22a、22b，在第2基板21的对向面与液晶层31之间介隔绝缘层23层叠多层。如此，本发明的液晶显示元件包括多层第2电极22。例如，如图1所示，可为第2电极a(22a)、第2电极b(22b)这两层，也可为第2电极a、第2电极b、第2电极c这三层，抑或可为四层以上。如此，通过重复层叠绝缘层与第2电极来提高液晶显示元件的透过率。此外，根据元件的驱动模式或驱动方式等而适宜地包括液晶显示元件的其他构成要素、例如使液晶组合物中的液晶分子在规定的方向上取向的取向膜、彩色滤光片、偏光板等(未图示)。

参照图2对本发明的第2实施形态的液晶显示元件的结构进行说明。液晶显示元件2包括：第1基板11；第2基板21，与第1基板11相对向；液晶层31，密封于第1基板11与第2基板21之间，并含有液晶组合物；第1电极12，配置于第1基板11的对向面与液晶层31之间；以及第2电极22a、22b，在第2基板21的对向面与液晶层31之间层叠多层。如此，本发明的液晶显示元件包括多层第2电极22。其中，在本实施形态中，如图2所示，形状不同的第2电极22a(有狭缝)与22b(无狭缝)这两层可一体地形成。通过层叠多层第2电极来提高液晶显示元件的透过率。此外，本说明书中在统称第2电极的情况下，表示为第2电极，当指第2电极的各层时，不管是否为一体，表示为第2电极a、第2电极b…。

第2电极中位于最上方且作为像素电极的第2电极a(22a)通常进行图案化，在电极间具有狭缝。第2电极优选为以利用更下层的电极填补狭缝等电极间的间隙的方式并以多层构成。图4(a)为例示第2电极a(22a)的像素ITO图案的俯视图。配置于下层的第2电极b(22b)可为如图4(b)所示的连续的电极。或者，也可为不连续且以填补第2电极a的狭缝间的方式配置的电极。即，本发明的液晶显示元件中，第2电极a与第2电极b分别具有不连续部分与连续部分，可以其中一透明电极的不连续部分与另一透明电极的连续部分重叠的方式形成。

如图1、图2所示，通过在第1电极12与第2电极22之间形成电位差，在液晶层31的厚度方向产生电场。通过以多层构成第2电极22，如下述的实施例所示，可明显提高液晶显示元件的透过率。认为这是因为第2电极a(22a)的狭缝区域的电场通过位于下层的第2电极b(22b)而增加，从而使液晶性化合物的上升(液晶性化合物的取向)更均匀。图5(a)表示在图1所示的本发明的构成的液晶显示元件中，狭缝区域的液晶性化合物与其他区域同样地进行均匀取向时的影像图。另一方面，图5(b)表示在图3所示的现有的构成的液晶显示元件中，狭缝区域的液晶性化合物未以与其他区域相比而最佳的角度进行取向时的影像图。

作为一例，下述对Top-ITO型的薄膜晶体管-液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)元件的制造方法进行说明。此外，下述制造方法为用以说明本发明者，本发明的制造方法并不限定于下述。本领域技术人员能够进行基于本发明的概念的制造方法的修正或置换，但并不脱离本发明的概念。另外，本发明为相对于像素(Pixel)电极的改良，TFT元件的设计与制作是使用现有技术。

[具有图1的结构的液晶显示元件]

TFT基板制作：

1.通过微刻(microlithography)工艺而在透明基板上制作栅极线电极(Gateline electrode)。

2.通过微刻工艺而以绝缘层覆盖栅极线电极。例如使用氮化硅(siliconnitride，SiNx)。

3.通过微刻工艺而在栅极线绝缘层的适当的位置制作半导体层。

4.通过微刻工艺而在栅极线绝缘层与半导体层的适当的位置制作数据线电极(Data line electrode)、源极电极(Source electrode)及漏极电极(Drain electrode)。

5.通过微刻工艺而制作第一保护层(passivation layer)。例如使用氧化硅(silicon oxide，SiOx)。然后，去除源极电极或漏极电极的保护层，从而制作适当大小的接触孔(Contact hole)。

6.通过微刻工艺而制作像素开口部与接触孔，并以透明电极覆盖。该透明电极的例子为ITO或IZO电极，在本发明中相当于Down ITO电极(在图1中为22b)。

7.通过微刻工艺而以第二保护层覆盖Down ITO电极的无接触孔的区域。

8.通过微刻工艺而在Down ITO保护层制作像素电极(pixel electrode)。该电极是以根据液晶的取向模式而图案设计不同的方式制作。例如，在聚合物稳定取向(polymer-stabilized alignment，PSA)模式图案或PVA模式图案中，像素电极为对液晶的倾倒方向进行规定的电极，相当于本发明的图案像素ITO(在图1中为22a)。

单元(Cell)制作：

1.使用TFT基板、CF基板或对电极(Counter electrode)的某基板等来制作单元(Cell)。单元(Cell)可使用现有的方法来制作。

[具有图2的结构的液晶显示元件]

在具有图2的结构的元件中，通过在所期望的厚度的像素电极上形成成为狭缝的所期望的深度的槽，从而一体地形成形状不同的两层。

TFT基板制作：

1.～5.与所述相同。

6.通过微刻工艺而在包含接触孔的第一保护层上制作透明像素电极层(pixelelectrode layer)。电极图案是以根据液晶的取向模式而图案设计不同的方式制作。

例如，在聚合物稳定取向(polymer-stabilized alignment，PSA)模式图案或PVA模式图案中，像素电极为对液晶分子的倾斜方向进行规定的电极，相当于本发明的图案像素ITO。

7.ITO的成为狭缝的槽是使用半色调掩模或灰色调掩模来制作。下述为使用已知的半色调掩模的制造工艺。其中，并不限定于此。

7.1利用所述6.制作像素电极层。此处，以ITO为例进行说明。将光致抗蚀剂(photoresist)涂布于基板上。将元件的俯视图(top-view)示于图8。长方形的B区域、C的去除图案ITO后的区域中的ITO电极变得更薄。

将A-A'区域的剖面图(cross-section view)示于图9(a)～图9(c)、图10(d)～图10(f)中。进行设置图案的使用半色调掩模的曝光/显影/烘烤(Baking)工艺，在一个基板上以硬化抗蚀剂层为3层的厚度制作硬化抗蚀剂层(图9(b))。在A1区域中，UV曝光可完全地透过掩模，因此在曝光/显影工艺后，抗蚀剂层完全地剥离。A2区域为掩模遮光部，因此UV光被掩模遮蔽，抗蚀剂层较厚。A3区域的一部分未被掩模遮蔽，因此抗蚀剂层的一部分进行剥离而变得更薄。

此外，为了减少多余的寄生电容，需要去除像素开口部以外的区域的ITO层，因此，将像素开口部以外的区域定义为A1区域，通过曝光/显影/蚀刻工艺来去除ITO电极(图10(f))。维持着ITO电极的厚度的区域被定义为A2区域。使ITO电极更薄的区域被定义为A3区域。

7.2通过已知的干式蚀刻工艺或湿式蚀刻工艺对所述基板的ITO层进行蚀刻。优选为干式蚀刻。如图9(c)般，去除一部分ITO层(变薄)。

7.3针对所述基板，通过已知的等离子体灰化工艺，以A3区域的ITO表面可露出的方式剥离硬化抗蚀剂，从而使A2区域的抗蚀剂层变薄(图10(d))。

7.4通过已知的干式蚀刻工艺或湿式蚀刻工艺对所述基板的ITO层进行再次蚀刻。优选为干式蚀刻。将A1区域的ITO层全部去除，并去除一部分A3区域的ITO层而使其变薄。如图10(e)所示，在ITO制作槽(groove)。

7.5通过已知的抗蚀剂剥离(strip)工艺自所述基板将残留的硬化抗蚀剂全部去除，如图10(f)所示，根据特定的位置而使ITO像素电极的厚度不同。

单元(Cell)制作：

1.与所述相同。

作为例子，图11(a)～图11(c)表示作为底部栅极TFT的Top-ITO设计的元件。

图11(a)为图1所示的元件，制作隔开图案像素ITO 53与Down ITO 54的第二保护层(在图1中为绝缘层23)。其中，为了对图案像素ITO 53与Down ITO 54施加电压，第二保护层未遮挡接触孔。

图11(b)为图2所示的元件，未利用第二保护层将图案像素ITO与Down ITO隔开而一体地制作。成为狭缝区域52的槽的下部也存在ITO，不需要第一保护层露出。掩模的所需片数少于图11(a)的元件，可以与现有的元件(图11(c))相同的数量进行制作，因此可避免制造成本的增加。

图11(c)为图3所示的现有的元件(PSA/PVA的子像素)，将电压自源极/漏极电极经由接触孔而供给至ITO。对狭缝区域52的ITO进行蚀刻以使下部的保护层露出。

基板可列举可设置有氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)电极等电极或彩色滤光片等的玻璃制的基板。液晶层密封于以一对基板的其中一基板的形成有取向膜的面朝向另一基板的方式对向的一对基板间的间隙，且由所述的液晶组合物形成。电极可使用形成于玻璃制基板的ITO电极。绝缘层只要为绝缘性的材料，则并无特别限定。例如可使用有机绝缘膜或SiO₂、SiNx等的无机绝缘膜。取向膜为用以使液晶层中的液晶组合物在特定的方向上进行取向的层，利用取向剂来制备。目前，主要使用的取向剂为使聚酰胺酸或可溶性聚酰亚胺溶解于有机溶媒中而成的溶液。取向膜可通过将此种溶液涂布于基板上后利用加热等方法进行成膜来形成。其他构成要素的材料可使用公知的材料。

本发明的液晶显示元件可通过以下方式制造：在一对基板上形成取向膜，使取向膜朝内并经由间隔物使所获得的一对基板对向，将液晶组合物封入至形成在基板间的间隙中来形成液晶层。在本发明的液晶显示元件的制造时，视需要也可包括将偏光膜贴附于基板等进一步的步骤。第1电极、第2电极、绝缘层可利用公知的方法来层叠。可为蒸镀也可为涂布。此外，第1电极的厚度、第2电极的各层的厚度为20nm至120nm，优选为40nm至100nm，特别优选为50nm至80nm。第2电极的各层的厚度可相同也可不同。绝缘层的厚度为300nm至450nm，优选为300nm至420nm，特别优选为300nm至390nm。若单元间隙相同，则绝缘层的厚度越薄越可增加电场的强度，因此优选为更薄。

当使液晶组合物所含有的聚合性化合物进行聚合时，通常可使用紫外线或可见光线。用于光照射的光的波长为150nm至500nm，优选为250nm至450nm，更优选为300nm至400nm的范围。作为光照射的光源，例如可列举：低压水银灯(杀菌灯、荧光化学灯、黑光灯)、高压放电灯(高压水银灯、金属卤化物灯)及短弧放电灯(超高压水银灯、氙灯、水银氙灯)等。这些中，优选为金属卤化物灯、氙灯及高压水银灯。

关于源自所述光源的光，也可设置滤光片等而仅通过特定的波长区域，由此来选择照射光源的波长区域。自光源照射的光量为1,000mJ/cm²至100,000mJ/cm²，优选为2,000mJ/cm²至50,000mJ/cm²，更优选为5,000mJ/cm²至30,000mJ/cm²的范围。

本发明的液晶显示元件可形成各种电场方式用的元件。此种电场方式用的液晶显示元件如图1及图2所示，可列举：电极在相对于基板表面而垂直的方向上对液晶层施加电压的纵向电场方式用的液晶显示元件、或电极在相对于基板表面而水平的方向上对液晶层施加电压的横向电场方式用的液晶显示元件。横向电场(与液晶层的厚度方向正交的方向的电场)例如通过对第2电极a与作为较绝缘层更下层的电极的第2电极b间施加交流电压而产生。

本发明的液晶显示元件可为AM元件，进而也可为PM元件。这些元件也可为具有PC、TN、ECB、FFS、FPA、VA、UV2A等模式的AM元件及PM元件。这些元件也可为反射型、透过型或半透过型。优选为透过型的元件。也可为非晶硅-TFT元件或多晶硅-TFT元件。

本发明的液晶显示元件在液晶层被划分而形成为多个像素的VA型显示元件中优选，特别优选为使用狭缝型电极的VA元件用途及PSA元件用途。本发明的适当且优选的元件的结构当然可适用于例如现有技术中列举的元件结构，但本发明并不受这些结构限制，可适用于各种VA型显示元件。

本发明的液晶显示元件也可适用于不具有聚酰亚胺之类的取向膜的元件。

[实施例]

通过实施例而更详细地对本发明进行说明。本发明并不受这些实施例限制。

首先，对用于本发明的元件中的液晶组合物进行说明。本发明包含实施例1的组合物与实施例2的组合物的混合物。本发明也包含将实施例的组合物的至少两种混合而成的混合物。所合成的化合物通过核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)分析等方法来鉴定。化合物、组合物及元件的特性通过下述记载的方法来测定。

NMR分析：测定时使用布鲁克拜厄斯宾(Bruker BioSpin)公司制造的DRX-500。在¹H-NMR的测定中，使试样溶解于CDCl₃等氘化溶媒中，在室温下，以500MHz、累计次数16次的条件来进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。在¹⁹F-NMR的测定中，使用CFCl₃作为内部标准，以累计次数24次来进行。核磁共振波谱的说明中，s是指单峰(singlet)，d是指双重峰(doublet)，t是指三重峰(triplet)，q是指四重峰(quartet)，quin是指五重峰(quintet)，sex是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指宽峰(broad)。

气相色谱分析：测定时使用岛津制作所制造的GC-14B型气相色谱仪。载气为氦气(2mL/min)。将试样气化室设定为280℃，将检测器(火焰离子侦测器(Flame IonizationDetector，FID))设定为300℃。在成分化合物的分离中，使用安捷伦科技有限公司(AgilentTechnologies Inc.)制造的毛细管柱DB-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm；固定液相为二甲基聚硅氧烷；无极性)。将该管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/min的比例升温至280℃为止。将试样制备成丙酮溶液(0.1重量％)后，将其1μL注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型色谱仪元件(Chromatopac)或其同等品。所获得的气相色谱图显示出对应于成分化合物的峰值的保持时间及峰值的面积。

用以稀释试样的溶媒可使用氯仿、己烷等。为了分离成分化合物，也可使用以下的毛细管柱。安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的HP-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)，瑞斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)，SGE国际公司(SGE International Pty.Ltd)制造的BP-1(长度为30m，内径为0.32mm，膜厚为0.25μm)。出于防止化合物峰值重叠的目的，也可使用岛津制作所制造的毛细管柱CBP1-M50-025(长度为50m，内径为0.25mm，膜厚为0.25μm)。

组合物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下方法来算出。利用气相色谱仪(FID)来检测液晶性化合物的混合物。气相色谱图中的峰值的面积比相当于液晶性化合物的比例(重量比)。当使用以上所记载的毛细管柱时，可将各种液晶性化合物的校正系数视为1。因而，液晶性化合物的比例(重量％)可根据峰值的面积比来算出。

测定试样：当测定组合物及元件的特性时，将组合物直接用作试样。当测定化合物的特性时，通过将该化合物(15重量％)混合至母液晶(85重量％)中来制备测定用试样。根据通过测定而获得的值，利用外推法来算出化合物的特性值。(外推值)＝{(试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。当在该比例下，层列相(或结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例依次变更为10重量％：90重量％、5重量％：95重量％、1重量％：99重量％。利用该外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度、及介电各向异性的值。

使用下述母液晶。成分化合物的比例以重量％表示。

测定方法：利用下述方法来进行特性的测定。这些方法大多为由社团法人电子信息技术产业协会(Japan Electronics and Information Technology IndustriesAssociation，以下称为JEITA)所审议制定的JEITA规格(JEITA·ED-2521B)中记载的方法、或对其加以修饰的方法。在用于测定的TN元件中未安装薄膜晶体管(TFT)。

(1)向列相的上限温度(NI；℃)：将试样置于具备偏光显微镜的熔点测定装置的加热板上，以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分从向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为“上限温度”。

(2)向列相的下限温度(T_C；℃)：将具有向列相的试样放入玻璃瓶，并在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷冻器中保管10天后，观察液晶相。例如，当试样在-20℃下保持向列相、且在-30℃下变化为结晶或层列相时，记载为T_C＜-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。

(3)粘度(体积粘度；η；在20℃下测定；mPa·s)：测定时使用东京计器股份有限公司制造的E型旋转粘度计。

(4)粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mPa·s)：根据M.今井(M.Imai)等人的《分子晶体与液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)》,Vol.259,37(1995)中记载的方法来进行测定。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的VA元件中放入试样。对该元件在39伏特至50伏特的范围内以1伏特为单位阶段性地施加电压。0.2秒未施加后，以仅一个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)及未施加(2秒)的条件反复施加。对因所述施加而产生的暂态电流(transient current)的峰值电流(peak current)及峰值时间(peak time)进行测定。根据这些测定值及M.今井等人的论文40页的计算式(8)而获得旋转粘度的值。该计算所需的介电各向异性是在(6)项中测定。

(5)光学各向异性(折射率各向异性；Δn；在25℃下测定)：使用波长589nm的光，利用在接目镜上安装有偏光板的阿贝折射计来进行测定。对主棱镜的表面朝一方向进行摩擦后，将试样滴加至主棱镜上。当偏光的方向与摩擦的方向平行时测定折射率n∥。当偏光的方向与摩擦的方向垂直时测定折射率n⊥。光学各向异性的值是根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算。

(6)介电各向异性(Δε；在25℃下测定)：介电各向异性的值是根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算。介电常数(ε∥及ε⊥)以如下方式进行测定。

1)介电常数(ε∥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器使玻璃基板旋转后，在150℃下加热1小时。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中放入试样，利用通过紫外线而硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。

2)介电常数(ε⊥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺溶液。对该玻璃基板进行煅烧后，对所获得的取向膜进行摩擦处理。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中放入试样。对该元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。

(7)透过率(T；在25℃下测定；％)：测定时使用拓普康(TOPCON)股份有限公司制造的BM-5AS亮度计。在测定亮度之前，首先，打开背光模块的电源，并预热30分钟。使用BM-5AS来测定背光模块的亮度值。在背光模块上安装偏光元件、注入组合物的元件、分析器、亮度计。在不施加电压的状态下，以成为最小光量的方式调整偏光元件与分析器的相对旋转角度，从而固定偏光元件与分析器的角度。使用波形发生器，使充电时间为0.1sec.以0.2V(peak to peak)为单位自0V增加至15V(peak to peak)，对元件重复进行电压施加。使用亮度计来测定各电压下的透过元件的光量。使用所述获得的亮度值并根据以下的式子来算出各施加电压下的透过率。(透过率)＝{(透过元件的光量)/(背光模块的亮度值)}×100。

(8)阈电压(Vth；在25℃下测定；V)：所述(7)中以光量达到最大时的透过率为100％、且以光量为最小时的透过率为0％而制成电压-透过率曲线。阈电压是由电压-透过率曲线中透过率成为10％时的电压来表示。

(9)电压保持率(VHR-1；在25℃下测定；％)：用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，并且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。该元件是在放入试样后以通过紫外线而硬化的粘接剂来密封。对该TN元件施加脉冲电压(5V、60微秒)来充电。利用高速电压计在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率是由面积A相对于面积B的百分率来表示。

(10)电压保持率(VHR-2；在80℃下测定；％)：除了在80℃下进行测定来代替在25℃下进行测定以外，以与所述相同的顺序测定电压保持率。由VHR-2来表示所获得的值。

(11)电压保持率(VHR-3；在25℃下测定；％)：在照射紫外线后测定电压保持率，并评价对紫外线的稳定性。用于测定的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且单元间隙为5μm。将试样注入至该元件中，照射光20分钟。光源为超高压水银灯USH-500D(牛尾(Ushio)电机制造)，元件与光源的间隔为20cm。在VHR-3的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-3的组合物对紫外线具有大的稳定性。VHR-3优选为90％以上，进而优选为95％以上。

(12)电压保持率(VHR-4；在25℃下测定；％)：将注入有试样的TN元件在80℃的恒温槽内加热500小时后，测定电压保持率，并评价对热的稳定性。在VHR-4的测定中，在16.7毫秒的期间内测定衰减的电压。具有大的VHR-4的组合物对热具有大的稳定性。

(13)响应时间(τ；在25℃下测定；ms)：测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。将低通滤波器(Low-pass filter)设定为5kHz。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm，且摩擦方向为反向平行的常黑模式(normally blackmode)的VA元件中放入试样。使用通过紫外线而硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加矩形波(60Hz、10V、0.5秒)。此时，自垂直方向对元件照射光，测定透过元件的光量。当该光量达到最大时视作透过率为100％，当该光量为最小时视作透过率为0％。响应时间是由透过率自90％变化至10％所需的时间(下降时间；fall time；毫秒)来表示。

(14)比电阻(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：在具备电极的容器中注入1.0mL的试样。对该容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。根据以下的式子来算出比电阻。(比电阻)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。

实施例中的化合物是基于下述表3的定义，由记号来表示。表3中，与1,4-亚环己基相关的立体构型为反式构型。位于记号后的括号内的编号对应于化合物的编号。(-)的记号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)。最后，将组合物的特性值进行汇总。

表3.使用记号的化合物的表述法

R-(A₁)-Z₁-.....-Z_n-(A_n)-R’

在以下的实施例中，使用聚合物稳定取向(polymer sustained alignment，PSA)型的元件。然而，本发明的液晶显示元件并不限定于PSA型的元件。实施例中记载的透过率(T)为利用所述测定方法(7)中记载的方法而测定的15V(peak to peak)下的透过率。

[比较例1]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-1-1)。

NI＝75.7℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.103；Δε＝-3.9；η＝19.4mPa·s.

使用所述液晶组合物来制作图3所示的结构的液晶显示元件，并测定阈电压(Vth)及透过率(T)。

Vth＝2.78V；T＝15.6％.

[实施例1]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-1-1)。

NI＝75.7℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.103；Δε＝-3.9；η＝19.4mPa·s.

使用所述液晶组合物来制作图1所示的结构的液晶显示元件，并测定阈电压(Vth)及透过率(T)。

Vth＝2.66V；T＝19.3％.

[比较例2]

以0.32重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-25-1)。

NI＝74.8℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.089；Δε＝-3.6；η＝18.2mPa·s.

Vth＝2.82V；T＝14.3％.

[实施例2]

以0.32重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-25-1)。

NI＝74.8℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.089；Δε＝-3.6；η＝18.2mPa·s.

Vth＝2.66V；T＝18.9％.

在实施例1与比较例1中，实施例1的透过率相对地提高24％。进而，与比较例1相比，实施例1实现低电压化。在实施例2与比较例2中，实施例2的透过率相对地提高32％。进而，与比较例2相比，实施例2实现低电压化。

[实施例3]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-25-1)。

NI＝73.2℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.113；Δε＝-4.0；η＝22.6mPa·s；Vth＝2.65V；T＝19.8％.

[实施例4]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-24-1)。

NI＝82.8℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.118；Δε＝-4.4；η＝22.5mPa·s；Vth＝2.66V；T＝20.3％.

[实施例5]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-24-1)。

NI＝76.7℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.109；Δε＝-3.7；η＝18.3mPa·s；Vth＝2.73V；T＝18.4％.

[实施例6]

以0.2重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-25-1)。

NI＝88.5℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.108；Δε＝-3.8；η＝24.6mPa·s；Vth＝2.75V；T＝18.7％.

[实施例7]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-3-1)

NI＝81.1℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.119；Δε＝-4.5；η＝31.4mPa·s；Vth＝2.63V；T＝20.8％.

[实施例8]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-2-1)。

NI＝86.7℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.102；Δε＝-3.6；η＝22.6mPa·s；Vth＝2.75V；T＝18.9％.

[实施例9]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-18-1)。

NI＝74.6℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.087；Δε＝-3.3；η＝26.4mPa·s；Vth＝2.75V；T＝18.6％.

[实施例10]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-24-1)。

NI＝70.6℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.129；Δε＝-4.3；η＝27.0mPa·s；Vth＝2.62V；T＝20.5％.

[实施例11]

以0.5重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-1-1)。

NI＝93.0℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.123；Δε＝-4.0；η＝29.6mPa·s；Vth＝2.75V；T＝18.6％.

[实施例12]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-18-1)。

NI＝87.6℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.126；Δε＝-4.5；η＝25.3mPa·s；Vth＝2.61V；T＝20.9％.

[实施例13]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-2-1)。

NI＝93.0℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.124；Δε＝-4.5；η＝25.0mPa·s；Vth＝2.65V；T＝20.8％.

[实施例14]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-25-1)。

NI＝75.4℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.105；Δε＝-3.5；η＝17.5mPa·s；Vth＝2.75V；T＝18.9％.

[实施例15]

以0.2重量％、0.2重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-1-1)、化合物(3-25-1)。

NI＝77.3℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.104；Δε＝-3.5；η＝19.3mPa·s；Vth＝2.75V；T＝18.5％.

[实施例16]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-24-1)。

NI＝80.2℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.108；Δε＝-3.4；η＝16.9mPa·s；Vth＝2.74V；T＝18.6％.

[实施例17]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-25-1)。

NI＝83.9℃；Tc＜-30℃；Δn＝0.117；Δε＝-3.5；η＝23.8mPa·s；Vth＝2.73V；T＝18.4％.

[实施例18]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-25-1)。

NI＝89.9℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.122；Δε＝-4.2；η＝23.4mPa·s；Vth＝2.69V；T＝20.0％.

[实施例19]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-1-1)。

NI＝75.1℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.104；Δε＝-3.6；η＝17.3mPa·s；Vth＝2.72V；T＝19.2％.

[实施例20]

以0.3重量％的比例向所述组合物中添加化合物(3-24-1)。

NI＝75.9℃；Tc＜-20℃；Δn＝0.114；Δε＝-3.9；η＝24.7mPa·s；Vth＝2.66V；T＝18.9％.

比较例1的元件的阈电压(Vth)及透过率(T)分别为2.78V、15.6％。另外，比较例2的元件的阈电压(Vth)及透过率(T)分别为2.82V、14.3％。另一方面，实施例1至实施例20的元件的阈电压(Vth)及透过率(T)分别为2.61V至2.75V、18.2％至20.9％。如上所述，通过本发明的液晶显示元件而可达成透过率的提高及阈电压的降低。通过提高透过率而亮度提高。或者通过提高透过率而可实现驱动电压的低电压化。若可实现低电压化，则可使单元间隙变薄。若可使单元间隙变薄，则可加快响应速度。另外，通过提高透过率而可削减背光的电力消耗。

进而，图6(a)～图6(c)为关于图1、图3所示的结构的液晶显示元件而表示新型PSA单元与现有PSA单元的电极设计中的预倾角的均匀性的检验结果的图。关于形成狭缝的第2电极(最上方电极，在图1中为22a)，表示存在电极的区域(ITO)与不存在电极的区域(狭缝，Slit)的预倾角(PTA)的差。以驱动电压0V，如图6(a)所示，对同一像素中的6个部位(针孔尺寸：3μm)分别进行测定。图6(b)为图3所示的结构的液晶显示元件的测定结果，图6(c)为图1所示的结构的液晶显示元件的测定结果。图6(b)的ITO与狭缝的PTA差大(约0.3度)，相对于此，图6(c)的ITO与狭缝的PTA差小(约0.1度)。由此可知，在本发明的新型PSA单元中，电极设计的适用在像素内有助于预倾角及亮度的均匀性的提高。

图7(a)～图7(c)为关于图1、图3所示的结构的液晶显示元件而表示新型PSA单元与现有PSA单元的电极设计中的预倾角的均匀性的检验结果的图。关于形成狭缝的第2电极(最上方电极，在图1中为22a)，表示存在电极的区域(ITO)与不存在电极的区域(狭缝，Slit)的倾角(Tilt Angle)。以驱动电压15V(peak to peak)，如图7(a)所示，对同一像素中的3个部位(针孔尺寸：20μm)进行测定。图7(b)为图3所示的结构的液晶显示元件的测定结果，图7(c)为图1所示的结构的液晶显示元件的测定结果。图7(b)的图表中的倾角小，相对于此，图7(c)的图表中的倾角大约4度。由此可知，在本发明的新型PSA单元中，在像素内电场增强所带来的效果有助于液晶分子更水平地倾倒(延迟的增加)。

进而，图12为关于图2所示的结构的PSA元件而以等高线图表示改变ITO的槽的深度(第2电极a的厚度)与下部ITO的厚度(第2电极b的厚度)时的亮度的仿真结果的图。条件范围为将ITO的槽的深度设为0.075μm以下且将下部ITO的厚度设为0.035μm以上。优选为槽的深度为0.055μm以下且下部的厚度为0.055μm以上。特别优选为槽的深度为0.035μm以下且下部的厚度为0.075μm以上。此外，仿真时使用尚科(Shintec)(股)制造的软件“LCDMaster 3D ver.8”(以下相同)。

图13为关于图2所示的结构的PSA元件而表示比较图1所示的结构的PSA元件及图3所示的结构的PSA元件的亮度的仿真结果的图表。关于图2的元件，数值(0.035-0.075等)表示“槽的深度-下部的厚度(μm)”。与现有的图3所示的结构的元件相比，图2的元件的亮度最大提高40％。

图14为关于图2所示的结构的PSA元件而表示电压-亮度曲线的仿真结果的图表。关于图2的元件，数值(0.035-0.075等)表示“槽的深度-下部的厚度(μm)”。与图1所示的结构的PSA元件及图3所示的结构的PSA元件相比，曲线的弯曲处向更左处偏移。即，图2的元件可降低液晶显示元件的操作电压。

图15为关于图2所示的结构的PSA元件而表示响应时间的仿真结果的图表。关于图2的元件，数值(0.02-0.06等)表示“槽的深度-下部的厚度(μm)”。与图3所示的结构的PSA元件相比，图1及图2所示的结构的PSA元件中的曲线的弯曲处向更左处偏移，可看到上升时间(Ton)的显著的改善。将上升时间(Ton)的改善幅度示于下述表4.中。

表4.Ton改善幅度

对图16(a)～图16(b)所示的结构的PVA元件进行说明。图16(a)为本发明的具有新型ITO图案的元件，图16(b)为具有现有的ITO图案的元件。图16(a)所示的结构的PVA元件包括介隔绝缘层23而层叠多层的第2电极(22a、22b')，第2电极b'(22b')具有狭缝。

图17为表示图16(a)所示的结构的PVA元件与图16(b)所示的结构的PVA元件的电压-透过率曲线的仿真结果的图表。与现有的ITO图案(T％＝59.6％)相比，新型ITO图案(T％＝64.8％)中透过率明显提高，且有低电压化的倾向。

图18表示用以说明图16(a)、图16(b)所示的结构的PVA元件的ITO图案的ITO掩模。图18所示的第2电极b'的ITO掩模在ITO电极部的中央在图的纵向具有狭缝部。

图19(a)表示第2电极的ITO图案。新型ITO图案(P1～P4)与第2电极a的ITO图案及第2电极b'的ITO图案重叠。进而，图19(b)表示关于各图案而表示透过率(T)、与以现有ITO图案为基准的透过率的改善率的仿真结果的图表。新型ITO图案(P1～P4)中透过率显而易见地提高。特别是P4的透过率提高约9％。

图20(a)表示新型ITO图案P4及现有ITO图案的俯视图。图20(b)表示关于这些图案、及条件与新型ITO图案P4不同的新型ITO图案P4-1而表示透过率(T)、与以现有ITO图案为基准的透过率的改善率的仿真结果的图表。P4与P4-1的条件如下述表5.般。新型ITO图案中透过率提高。P4的改善率为约9％，P4-1的改善率进一步提高而为约15％。

表5.新型ITO图案条件

图案	S<sub>d-ITO</sub>(μm)	比率(Ratio)1	比率(Ratio)2	比率(Ratio)3
					新型ITO图案P4	5	4.3	0.95	0.75
新型ITO图案P4-1	3	4.6	1.325862	0.65

图21(a)～图21(c)关于新型ITO图案P4及现有ITO图案(图21(b))而表示图案的位置与透过率的仿真结果的关系。图21(a)表示透过率相对于俯视图的纵向位置的变化。新型ITO图案中具有第2电极b'，因此第2电极a的梳型ITO及狭缝边缘的明暗分布比较均匀，处于整体的透过率也高的倾向。图21(c)表示透过率相对于俯视图的横向位置的变化。具有第2电极b'，因此狭缝部的电场增加，暗线区域的透过率提高，由此元件整体的透过率变高。

关于新型ITO图案P4(图22(a))，使用DOE法并设定各影响因素的条件范围，因此图22(b)表示“S_d-ITO”、“比率(Ratio)1”、“比率(Ratio)2”、“比率(Ratio)3”的定义。

图23(a)以等高线图表示改变S_d-ITO与比率(Ratio)1时的透过率的仿真结果。如图23(a)所示，S_d-ITO越小，透过率越高。图23(b)以等高线图表示改变S_d-ITO与比率(Ratio)2时的透过率的仿真结果。图23(b)中透过率变得更高的范围为Sd＞6及Sd＜4。因而，条件范围如下述般。

1.条件范围

1.S_d-ITO＜6μm

2.4.0≤比率(Ratio)1≤4.6

3.比率(Ratio)2≥0.95

2.优选的条件范围

1.S_d-ITO＜5μm

2.4.0≤比率(Ratio)1≤4.6

3.比率(Ratio)2≥1.05

3.特别优选的条件范围

1.S_d-ITO＜4μm

2.4.0≤比率(Ratio)1≤4.6

3.1.10≤比率(Ratio)2≤1.30

综上所述，最优选的条件应为S_d-ITO＜4.1、1.10＜比率(Ratio)2＜1.30的范围。

图24为对现有ITO图案与新型ITO图案P4比较响应时间的仿真结果的图表。将测定结果示于下述表6.中。较现有ITO图案而言，新型ITO图案的上升(Ton)更快。关于下降(Toff)，现有ITO图案与新型ITO图案中并无显著的差别。在新型ITO图案中，电场密度变大，液晶迅速倾倒，因此响应时间(RTon)提高。

表6.响应时间

图案	Ton(ms)	改善率(％)
			现有ITO图案	8.63	0
新型ITO图案	5.13	～40％

如上所述，本发明在聚合物稳定取向(PSA)型的TFT基板侧增加ITO电极(隔着绝缘层而追加或与Top ITO一体化地追加)，增大由液晶分子的电压驱动而引起的倾倒角度，由此可改善液晶性化合物的取向的均匀性，提高狭缝区域的透过率，从而提高面板整体的透过率。

[产业上的可利用性]

用于本发明的液晶显示元件的液晶组合物在上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等特性中，充分满足至少一种特性，或者关于至少两种特性具有适当的平衡。含有该组合物的液晶显示元件具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长等特性，因此可用于液晶投影仪、液晶电视等。进而，本发明的液晶显示元件通过增加亮度，也可在高分辨率液晶显示装置中大幅度地提高其亮度。另一方面，可减少发光二极管(LightEmitting Diode，LED)芯片与背光模块的光学膜的数量，最终实现模块化的成本降低。通过增加亮度，可实现低电压化的设计，并可延长充电制品的使用时间。通过增加亮度，可减小单元间隙，可有助于提高响应速度。因此，可改善动态画面的流畅性，从而提高3D效果。

进而，为了例如将PSA模式或PVA模式与所述的液晶组合物组合而提高透过率，一般的作法为修正电极宽/狭缝(Slit)宽的比(L/S比)，增加电场的强度，也减少暗线，由此可改善5％左右。其中，为了使液晶分子倾倒，对电极的L/S比施加一定的限制，无法使电极图案完全消失(若使电极图案完全消失，则液晶分子的倾倒的方向会紊乱)。

本发明可通过导向另一次元，并在不同的平面设计电极来克服问题。关于提高透过率，一般认为要增强电场，但在不同的平面追加电极的作法特别是在PSA/PVA模式中至今为止并未出现，且其效果显著。

将本说明书中引用的包含刊物、专利申请及专利的所有文献以与分别具体地示出各文献并加以参照而编入的情况以及在本说明书中叙述其全部内容的情况相同程度地进行参照而编入至本说明书中。

与本发明的说明相关联(特别是与以下的权利要求相关联)而使用的名词及相同的指示语的使用只要未在本说明书中特别指出或显而易见地与上下文相矛盾，则解释为涉及单个及多个这两者。词语“包括”、“具有”、“含有”及“包含”只要未特别说明，则解释为开放式术语(open end term)(即是指“不限定包含～”)。本说明书中的数值范围的详细解说只要未在本说明书中特别指出，则旨在仅单纯发挥作为用以分别提及相当于所述范围内的各值的略记法的作用，将各值如在本说明书中分别列举般，编入至说明书中。本说明书中应说明的方法只要未在本说明书中特别指出或显而易见地与上下文相矛盾，则可以所有适当的顺序进行。本说明书中使用的所有例子或例示的措词(例如“等”)只要未特别主张，则旨在仅单纯更好地说明本发明，并非设置相对于本发明的范围的限制。说明书中的任何的措词对于本发明的实施来说也是不可或缺的，不应解释为表示未记载于权利要求中的要素。

在本说明书中，包含为了实施本发明而本发明者所熟知的最佳的形态在内，对本发明的优选的实施形态进行说明。对于本领域技术人员来说熟读所述说明后，这些的优选的实施形态的变形便显而易见了。本发明者预料熟练者适宜地适用此种变形，预定可利用本说明书中具体说明的以外的方法来实施本发明。因而，本发明如准据法中所容许般，包含所有的随附于本说明书中的权利要求中记载的内容的变更及均等物。进而，只要未在本说明书中特别指出或显而易见地与上下文相矛盾，则所有的变形中的所述要素的任一组合也包含在本发明中。

Claims

1.一种液晶显示元件，其特征在于，包括：

第1基板；

第2基板，与所述第1基板相对向；

所述液晶组合物具有负的介电各向异性，

所述多层的至少两层一体地形成，

所述两层为具有狭缝的第2电极a与所述第2电极a的正下方的平板状的第2电极b，

所述液晶显示元件更包括：

彩色滤光片，形成于所述第1基板的对向面侧；

第1电极，形成于所述彩色滤光片，

所述第2电极b，形成于所述第2基板的对向面侧，

所述第2电极a，作为像素电极且形成于所述第2电极b。

2.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其特征在于，

所述聚合性化合物进行聚合。

3.根据权利要求2所述的液晶显示元件，其特征在于：

所述液晶组合物含有选自式(3)所表示的聚合性化合物的群组中的至少一种化合物作为所述添加物，

式(3)中，环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基取代；Z⁴及Z⁵独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH₂CH₂-可经-CH＝CH-、-C(CH₃)＝CH-、-CH＝C(CH₃)-、或-C(CH₃)＝C(CH₃)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；Sp¹、Sp²、及Sp³独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，而且至少一个-CH₂CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；d为0、1、或2；e、f、及g独立地为0、1、2、3、或4，而且e、f、及g的和为1以上。

4.根据权利要求3所述的液晶显示元件，其特征在于：

式(3)中，P¹、P²、及P³独立地为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群组中的基，

5.根据权利要求3所述的液晶显示元件，其特征在于：

所述添加物为选自式(3-1)至式(3-27)所表示的聚合性化合物的群组中的至少一种化合物，

此处，M¹、M²、及M³独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；Sp¹、Sp²、及Sp³独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH₂-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH₂CH₂-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的液晶显示元件，其特征在于：

所述添加物的比例为0.03重量％至10重量％的范围。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶显示元件，其特征在于：

所述液晶组合物含有选自式(1)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物作为第一成分，