專利名稱：液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制了強介電性液晶的取向的液晶顯示元件。
背景技術(shù)：
液晶顯示元件由于其薄形、消耗電能低等特征，因而從大型顯示器到攜帶信息終端，得到廣泛的應用，對于其開發(fā)正在積極地進行之中。迄今為止，液晶顯示元件已經(jīng)開發(fā)出并實用化了TN方式、STN的多元驅(qū)動、在TN中使用了薄層晶體管(TFT)的有源矩陣驅(qū)動等，然而它們由于使用向列型液晶，因此液晶材料的響應速度慢，為數(shù)ms～數(shù)十ms，無法充分地適應動畫顯示。
強介電性液晶(FLC)的響應速度極快，為μs量級，是適于高速設(shè)備的液晶。對于強介電性液晶，由Clark和Lagerwall提出的在無電壓施加時具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)性的理論已被廣泛知曉(圖3)，然而僅限于明、暗兩個狀態(tài)下的開關(guān)，雖然具有記憶性，然而仍有無法實現(xiàn)灰度顯示的問題。
近年來，無電壓施加時的液晶層的狀態(tài)在一個狀態(tài)下穩(wěn)定化的(以下，將其稱作「單穩(wěn)態(tài)」。)強介電性液晶作為如下的材料受到關(guān)注，即，利用電壓變化使液晶的指向(分子軸的斜度)連續(xù)地變化，通過對透光度進行模擬變頻，就可以實現(xiàn)灰度顯示(非專利文獻1、圖3)。作為此種顯示單穩(wěn)態(tài)性的液晶，通常來說，使用發(fā)生膽甾相(Ch)-手性近晶C相(SmC*)的相變而不經(jīng)過近晶A相(SmA)的強介電性液晶。
另一方面，由于強介電性液晶與向列型液晶相比，分子的有序性更高，因此難以取向，容易產(chǎn)生被稱作鋸齒(zigzag)缺陷或發(fā)夾(hair-pin)缺陷的缺陷，此種缺陷成為導致由光泄漏造成的對比度降低的原因。特別是，不經(jīng)過SmA相的強介電性液晶產(chǎn)生層法線方向不同的兩個區(qū)域(以下，將其稱作「雙疇」。)(圖4)。此種雙疇在驅(qū)動時變?yōu)楹诎追崔D(zhuǎn)的顯示，導致很大的問題(圖5)。作為消除雙疇的方法，已知有電場施加慢冷法，即，將液晶盒加熱到Ch相以上的溫度，在施加了直流電壓的狀態(tài)下，慢慢地冷卻(非專利文獻2)，然而該方法中，當溫度再次上升到相轉(zhuǎn)移點以上時，則會產(chǎn)生取向紊亂，另外，還有在象素電極之間的電場不發(fā)生作用的部分產(chǎn)生取向紊亂等問題。
作為液晶的取向處理技術(shù)，有使用取向膜的技術(shù)，而作為其方法，有摩擦法和光取向法。摩擦法是如下的方法，即，對涂覆了聚酰亞胺膜的基板進行摩擦處理，通過使聚酰亞胺高分子鏈沿摩擦方向取向而將該膜上的液晶分子取向。摩擦法在向列型液晶的取向控制方面優(yōu)良，是一般也在工業(yè)上被應用的技術(shù)。另外，光取向法是如下的方法，即，對高分子或單分子照射控制了偏振光的光，產(chǎn)生光激發(fā)反應(分解、異構(gòu)化、二聚作用)，對高分子膜賦予各向異性從而將該膜上的液晶分子取向。即使使用該方法，也難以抑制雙疇的產(chǎn)生，難以得到單疇取向。
作為不是具有單穩(wěn)態(tài)性的液晶，但作為改善強介電性液晶的取向缺陷的方法，在專利文獻1中記載有如下的方法，即，通過對上下取向膜的一方實施光取向處理之后在各自的取向膜上涂敷向列型液晶使其取向并固定化，形成向列型液晶層，且使該向列型液晶層作為取向膜起作用，由此，使強介電性液晶取向。但是，這些方法都不抑制具有單穩(wěn)態(tài)性的強介電性液晶取向缺陷的產(chǎn)生，對改善雙疇的方法也沒有敘述。
另一方面，近年來，正在積極地進行彩色液晶顯示元件的開發(fā)。作為實現(xiàn)彩色顯示的方法，一般有濾色片方式和場序彩色(field sequentialcolour)方式。濾色片方式是使用白色光源作為背光燈，通過使各象素附帶R·G·B的微濾色片而實現(xiàn)彩色顯示的方式。與之不同，場序彩色方式是如下的方式，即，將背光燈隨時間切換為R·G·B·R·G·B…，與之同步地開閉強介電性液晶的黑白快門，利用視網(wǎng)膜的余像效應而將顏色隨時間混合，由此來實現(xiàn)彩色顯示。由于該場序彩色方式可以用1個象素來進行彩色顯示，可以不使用透過率低的濾色片，因此能夠形成高精細的彩色顯示，可以實現(xiàn)低消耗電能和低成本，在這一點上是有用的。但是，場序彩色方式由于是對1個象素進行時間分割的方式，因此為了獲得良好的動畫顯示特性，作為黑白快門的液晶需要具有高速響應性。如果使用強介電性液晶，雖然能夠解決該問題，然而如上所述，強介電性液晶有容易產(chǎn)生取向缺陷的問題，還未達到實用化。
專利文獻1特表2002-532755號公報非專利文獻1NONAKA，T.，LI，J.，OGAWA，A.，HORNUNG，B.，SCHMIDT，W.，WINGEN，R.，and DUBAL，H.，1999，Liq.Cryst.，26，1599.
非專利文獻2PATEL，J.，and GOODBY，J.W.，1986，J.Appl.Phys.，59，2355.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種取向穩(wěn)態(tài)性優(yōu)良的液晶顯示元件，是使用了強介電性液晶的液晶顯示元件，可以在不形成雙疇等取向缺陷的情況下獲得強介電性液晶的單疇取向，即使升溫到相轉(zhuǎn)移點以上，也難以產(chǎn)生取向的紊亂。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種液晶顯示元件，其特征在于，反應性液晶側(cè)基板和對置基板被配置成，所述反應性液晶側(cè)基板的反應性液晶層和所述對置基板的第2取向膜相面對，且在所述反應性液晶側(cè)基板和所述對置基板間夾持強介電性液晶而形成的；其中所述反應性液晶側(cè)基板具有第1基板、在所述第1基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第1取向膜、和在所述第1取向膜上形成且將反應性液晶固定化而形成的反應性液晶層，所述對置基板具有第2基板、在所述第2基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第2取向膜。
根據(jù)本發(fā)明，由于反應性液晶層是通過第1取向膜將取向的反應性液晶固定化形成的，故可以起到用于使強介電性液晶取向的取向膜的作用。另外，反應性液晶層，由于其構(gòu)造與強介電性液晶比較相似，故與強介電性液晶的相互作用變強，與單獨使用取向膜時相比可以更有效地控制強介電性液晶的取向。因此，通過在第1取向膜上形成反應性液晶層，可以抑制雙疇等取向缺陷的產(chǎn)生，可以得到強介電性液晶的單疇取向。另外，由于不通過電壓施加慢冷方式、使用取向膜及反應性液晶層進行取向處理，故具有如下優(yōu)點即使升溫至相轉(zhuǎn)變溫度以上，也能維持其取向，能夠抑制雙疇等取向缺陷的產(chǎn)生。
另外，在本發(fā)明中，在上述第2取向膜上，可以形成固定化反應性液晶而成的第2反應性液晶層，此時，構(gòu)成上述反應性液晶層的反應性液晶及構(gòu)成第2反應性液晶層的反應性液晶，優(yōu)選為不同的組成。這是因為如上所述，與單獨使用取向膜時相比，反應性液晶可以有效地控制強介電性液晶的取向的緣故。另外，原因還在于，通過構(gòu)成上述反應性液晶層的反應性液晶及構(gòu)成上述第2反應性液晶層的反應性液晶為不同的組成，可以抑制雙疇等取向缺陷的產(chǎn)生，可以得到強介電性液晶的單疇取向。
在上述發(fā)明中，上述反應性液晶層優(yōu)選是向列相的液晶層。因為在液晶相中，對向列相比較容易進行取向控制。
另外，在上述發(fā)明中，上述反應性液晶優(yōu)選含有聚合性液晶單體。其原因在于，聚合性液晶單體與其他聚合性液晶材料，即與聚合性液晶低聚物或聚合性液晶聚合物相比，在更低溫度下可以取向，并且在取向時的靈敏度也高，可以使其容易地取向。
而且，在上述發(fā)明中，上述聚合性液晶單體優(yōu)選為一丙烯酸酯單體或二丙烯酸酯單體。這是因為，一丙烯酸酯單體或二丙烯酸酯單體能夠在良好地維持取向狀態(tài)的情況下容易地聚合。
而且還有在上述發(fā)明中，上述二丙烯酸酯單體優(yōu)選用下述式(1)表示的化合物。
在此，式中的X表示氫、碳原子數(shù)1～20的烷基、碳原子數(shù)1～20的鏈烯基、碳原子數(shù)1～20的烷氧基、碳原子數(shù)1～20的烷氧基羰基、甲酰基、碳原子數(shù)1～20的烷基羰基、碳原子數(shù)1～20的烷基羰基氧基、鹵素、氰基或硝基，m表示2～20范圍內(nèi)的整數(shù)。
另外，在上述發(fā)明中，上述二丙烯酸酯單體優(yōu)選用下述式(2)表示的化合物。
在此，式中的Z21及Z22各自獨立地表示直接結(jié)合的-COO-、-OCO-、-O-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-OCH2-、-CH2O、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-，m表示0或1，n表示2～8范圍內(nèi)的整數(shù)。
另外，在本發(fā)明中，上述第1取向膜及上述第2取向膜優(yōu)選光取向膜。這是因為，形成光取向膜時的光取向處理，由于其為非接觸取向處理，不產(chǎn)生靜電或塵埃，在能夠控制定量的取向處理方面有用。
而且，在本發(fā)明中，上述強介電性液晶優(yōu)選表示單穩(wěn)態(tài)性的液晶。這是因為，通過使用表示單穩(wěn)態(tài)性的液晶作為強介電性液晶，可以有效地用于各種用途。
另外，在本發(fā)明中，所述強介電性液晶優(yōu)選在相系列中不具有近晶A相的液晶。這是因為，如上所述，雖然在相系列中不具有近晶A相的強介電性液晶容易產(chǎn)生雙疇等取向缺陷，然而通過在反應性液晶層和第2取向膜之間夾持強介電性液晶，就可以抑制雙疇等取向缺陷的產(chǎn)生，通過在本發(fā)明中使用產(chǎn)生顯著的效果。
所述強介電性液晶優(yōu)選構(gòu)成單一相的液晶。本發(fā)明的液晶顯示元件即使使用單一相的強介電性液晶也可以獲得良好的取向，為了控制取向，不需要使用高分子穩(wěn)定化法等方法，具有制造過程變得容易，可以降低驅(qū)動電壓的優(yōu)點。
另外，本發(fā)明的液晶顯示元件優(yōu)選利用使用了薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣方式來驅(qū)動的元件。這是因為，通過采用使用了TFT元件的有源矩陣方式，就可以可靠地將目的象素點亮、熄滅，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的顯示。另外，還可以將在一方的基板上將TFT元件成矩陣狀配置而成的TFT基板、在另一方的基板上的顯示部全部區(qū)域形成公共電極而成的公共電極基板組合，形成在所述公共電極基板的公共電極和基板之間矩陣狀地配置了TFT元件的微濾色片，作為彩色液晶顯示元件使用。
另外，本發(fā)明的液晶顯示元件優(yōu)選利用場序彩色方式驅(qū)動的元件。這是因為，由于所述液晶顯示元件響應速度快，可以不產(chǎn)生取向缺陷地將強介電性液晶取向，因此通過利用場序彩色方式驅(qū)動，就可以實現(xiàn)視角寬、高精細的彩色動畫顯示。
本發(fā)明的液晶顯示元件可以不形成鋸齒缺陷、發(fā)夾缺陷或雙疇等取向缺陷地將強介電性液晶取向，可以獲得即使升溫到相轉(zhuǎn)移點以上也難以產(chǎn)生取向的紊亂的取向穩(wěn)定性優(yōu)良的液晶顯示元件。


圖1是表示本發(fā)明的液晶顯示元件的一個例子的概略剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的液晶顯示元件的一個例子的概略立體圖。
圖3是表示了強介電性液晶的相對于施加電壓的透過率的變化的圖表。
圖4是表示了由強介電性液晶所具有的相系列的差異造成的取向缺陷的區(qū)別的圖。
圖5是表示了作為強介電性液晶的取向缺陷的雙疇的照片。
符號的說明1a...第1基板1b...第2基板2a、2b...電極層3a...第1取向膜3b...第2取向膜4...反應性液晶層5...液晶層6a、6b...偏振片11...反應性液晶側(cè)基板12...對置基板
具體實施例方式
下面，對本發(fā)明的液晶顯示元件作以詳細的說明。
本發(fā)明的液晶顯示元件的特征在于反應性液晶側(cè)基板和對置基板被配置成，所述反應性液晶側(cè)基板的反應性液晶層和所述對置基板的第2取向膜相面對，且在所述反應性液晶側(cè)基板和所述對置基板間夾持強介電性液晶而形成的；其中所述反應性液晶側(cè)基板具有第1基板、在所述第1基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第1取向膜、和在所述第1取向膜上形成且將反應性液晶固定化而形成的反應性液晶層，所述對置基板具有第2基板、在所述第2基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第2取向膜。
對這種本發(fā)明的液晶顯示元件邊參照附圖邊進行說明。圖1為表示本發(fā)明的液晶顯示元件之一例的概略剖面圖。如圖1所示，本發(fā)明的液晶顯示元件包括反應性液晶側(cè)基板11和對置基板12，其中，反應性液晶側(cè)基板11具有第1基板1a、在該第1基板1a上形成的電極層2a、在該電極層2a上形成的第1取向膜3a、在該取向膜3a上形成的反應性液晶層4；對置基板12具有第2基板1b、在該第2基板1b上形成的電極層2b、在該電極層2b上形成的第2取向膜3b。而且，在反應性液晶側(cè)基板11的反應性液晶層4和對置基板12的第2取向膜3b之間夾持著強介電性液晶，構(gòu)成液晶層5。
另外，由于反應性液晶層4在第1取向膜3a上形成，故構(gòu)成反應性液晶層4的反應性液晶通過上述第1取向膜3a取向，例如利用紫外線使該反應性液晶聚合、將反應性液晶的取向狀態(tài)固定化，從而形成反應性液晶層4。這樣，因為反應性液晶層4是反應性液晶的取向狀態(tài)固定化的液晶層，故具有作為使構(gòu)成液晶層5的強介電性液晶取向的取向膜的作用。而且，構(gòu)成反應性液晶層的反應性液晶，由于其與強介電性液晶構(gòu)造比較類似，所以與強介電性液晶的相互作用變強，因此與單獨使用取向膜的情況相比，可以更有效地控制取向。
本發(fā)明的液晶顯示元件通過如上所述在上下取向膜的一方形成反應性液晶層，起到如下效果可以在不形成雙疇等的取向缺陷的情況下，使強介電性液晶取向。另外，具有以下優(yōu)點因為不通過電壓施加緩冷方式，而是使用取向膜及反應性液晶層進行取向處理，故即使升溫至相轉(zhuǎn)變溫度以上，也可以維持該取向，可以抑制雙疇等取向缺陷的產(chǎn)生。
另外，本發(fā)明的液晶顯示元件，如圖1所示，在第1基板1a及第2基板1b的外側(cè)可以設(shè)有偏振片6a、6b，通過該偏振片，入射光變?yōu)橹本€偏振光，而可以僅使沿液晶分子的取向方向偏振的光透過。所述偏振片5a和5b配置成偏振方向扭轉(zhuǎn)90°。這樣，通過控制無電壓施加狀態(tài)和施加狀態(tài)中的液晶分子的光軸的方向、雙折射率的大小，將強介電性液晶分子作為黑白快門使用，就可以制出明狀態(tài)和暗狀態(tài)。例如，在無電壓施加狀態(tài)下，通過將偏振片6a與液晶分子的取向一致地設(shè)置，透過了偏振片6a的光無法將偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，而被偏振片5b阻斷，成為暗狀態(tài)。與之不同，在電壓施加狀態(tài)下，通過將液晶分子的取向設(shè)置成相對偏振片6a、6b具有角度θ(優(yōu)選θ＝45°)，由于液晶分子，光的偏振方向扭轉(zhuǎn)90°來透過偏振片6b，成為明狀態(tài)。這樣，本發(fā)明的液晶顯示元件，由于使用強介電性液晶作為黑白快門，故具有可以加快響應速度這樣的優(yōu)點。
另外，本發(fā)明的液晶顯示元件優(yōu)選，如圖2所示，將對置基板12作為薄膜晶體管(TFT)7設(shè)置成矩陣狀的TFT基板，將反應性液晶側(cè)基板11作為公共電極8a在全部區(qū)域形成的公共電極基板，將這兩個基板組合使用。下面，對使用這種TFT的有源矩陣方式的液晶顯示元件作以說明。
在圖2中，反應性液晶側(cè)基板11，其電極層為公共電極8a，成為公共電極基板，另一方面，對置電極12，其電極層由x電極8b、y電極8c及象素電極8d構(gòu)成，成為TFT基板。在這種液晶顯示元件中，x電極8b及y電極8c分別沿縱橫排列，通過在這些電極施加信號，可以使TFT元件7工作，驅(qū)動強介電性液晶。x電極8b及y電極8c交叉的部分雖然未圖示，然而被用絕緣層絕緣，因而x電極8b的信號和y電極8c的信號可以獨立地動作。由x電極8b及y電極8c包圍的部分是作為驅(qū)動本發(fā)明的液晶顯示元件的最小單位的象素，在各象素中形成有至少一個以上的TFT元件7及象素電極8d。本發(fā)明的液晶顯示元件中，通過向x電極8b及y電極8c依次施加信號電壓，就可以使各象素的TFT元件7工作。另外，在圖2中省略了液晶層及第2取向膜。
另外，本發(fā)明的液晶顯示元件也可以形成在所述公共電極8a和基板4a之間矩陣狀地配置了TFT元件的微濾色片，作為彩色液晶顯示元件使用。
在圖2中，以形成有公共電極8a的一側(cè)作為反應性液晶側(cè)基板11、以形成有TFT元件7或象素電極8d等的一側(cè)作為對置電極12。但本發(fā)明的液晶顯示元件并不限定于這樣的構(gòu)成，也可以以形成有公共電極的一側(cè)作為對置基板，以形成有TFT元件或象素電極等的一側(cè)作為反應性液晶側(cè)基板。
下面，對這種本發(fā)明的液晶顯示元件的各構(gòu)成部件作以詳細的說明。
1、液晶顯示元件的構(gòu)成部件(1)、反應性液晶側(cè)基板首先，對反應性液晶側(cè)基板作以說明。本發(fā)明中的反應性液晶側(cè)基板具有第1基板、在該第1基板上形成的電極層、在該電極層上形成的第1取向膜、在該取向膜上形成的反應性液晶層。下面，對這種反應性液晶側(cè)基板的各構(gòu)成作以說明。
(i)反應性液晶層本發(fā)明中使用的反應性液晶層，是形成在第1取向膜上的將反應性液晶固定化而成的層。反應性液晶通過第1取向膜取向，例如，照射紫外線使反應性液晶聚合，通過固定化該取向狀態(tài)形成反應性液晶層。這樣，在本發(fā)明中，由于反應性液晶層是將反應性液晶的取向狀態(tài)固定化而成的，故可以具有作為用于使強介電性液晶取向的取向膜的功能。另外，由于反應性液晶被固定化，故具有不受溫度等的影響這樣的優(yōu)點。而且，反應性液晶，由于其與強介電性液晶的構(gòu)造比較類似，因此與強介電性液晶的相互作用變強，故與單獨使用取向膜的情況相比，可以更有效地控制強介電性液晶的取向。
作為這種反應性液晶，優(yōu)選向列相的液晶。這是因為在液晶相中，向列相的取向控制比較容易。
另外，反應性液晶優(yōu)選含有聚合性液晶材料。由此可以將反應性液晶的取向狀態(tài)固定化。作為聚合性液晶材料，可以使用聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚物及聚合性液晶聚合物中的任意一種，但在本發(fā)明中適合使用聚合性液晶單體。這是因為，聚合性液晶單體，與其他的液晶材料即聚合性液晶低聚物及聚合性液晶聚合物比較，可以在更低溫度下取向，且取向時的靈敏度也高，可以容易地使其取向。
作為上述聚合性液晶單體，只要是具有聚合性官能團的液晶單體就沒有特別限定，例如有一丙烯酸酯聚合物、二丙烯酸酯聚合物等。另外，這些聚合性液晶單體可以單獨使用，也可以將兩種以上混合使用。
作為一丙烯酸酯聚合物，例如可以例示用下述式表示的化合物。
在上述式中，A、B、D、E及F表示苯、環(huán)己烷或嘧啶，它們可以有鹵素等的取代基。另外，A及B，或D及E，也可以通過乙炔基、亞甲基、酯基等的結(jié)合基進行結(jié)合。M1及M2，可以是氫原子、碳原子數(shù)3～9的烷基、碳原子數(shù)3～9的烷氧基羰基、或氰基中的任意基團。而且，分子鏈末端的丙烯酰氧基和A或D，也可以通過碳原子數(shù)3～6的亞烷基等的間隔基結(jié)合。
另外，作為二丙烯酸酯單體，例如有如在下述式中表示的化合物。
[化5] 在上述式中，X及Y，表示氫、碳原子數(shù)1～20的烷基、碳原子數(shù)1～20的鏈烯基、碳原子數(shù)1～20的烷氧基、碳原子數(shù)1～20的烷氧基羰基、甲?；?、碳原子數(shù)1～20的烷基羰基、碳原子數(shù)1～20的烷基羰基氧基、鹵素、氰基或硝基。另外，m表示2～20范圍內(nèi)的整數(shù)。
而且，作為二丙烯酸酯單體，例如有如在下述式中表示的化合物。
在上述式中，Z21及Z22，各自獨立地表示直接結(jié)合的-COO-、-OCO-、-O-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-OCH2-、-CH2O、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-，m表示0或1，n表示2～8范圍內(nèi)的整數(shù)。
在本發(fā)明中，其中用上述式(1)及上述式(2)表示的化合物適合使用。另外，在上述式(1)中表示的化合物的情況下，作為X，優(yōu)選碳原子數(shù)1～20的烷氧基羰基、甲基或氯，其中優(yōu)選碳原子數(shù)1～20的烷氧基羰基，特別優(yōu)選CH3(CH2)4OCO。
本發(fā)明中使用的聚合性液晶單體在上述中優(yōu)選二丙烯酸酯單體。這是因為二丙烯酸酯單體可以在良好地維持取向狀態(tài)下容易地聚合。
上述聚合性液晶單體，也可以不是其自身呈現(xiàn)向列相的物質(zhì)。這是因為在本發(fā)明中，這些聚合性液晶單體，是如上所述可以將2種以上混合使用的物質(zhì)，且這些物質(zhì)混合而成的組成物即反應性液晶，只要是呈現(xiàn)向列相就可以。
而且，在本發(fā)明中，根據(jù)需要在上述反應性液晶中可以添加光聚合引發(fā)劑、阻聚劑。這是因為，例如，在通過電子線照射使聚合性液晶材料進行聚合時，盡管有的情況不需要光聚合引發(fā)劑，但在一般使用的例如通過紫外線照射進行聚合的情況下，通常光聚合引發(fā)劑用于加速聚合。
作為在本發(fā)明中可以使用的光聚合引發(fā)劑，例如有芐基(也稱為聯(lián)苯酰)、苯偶姻異丁基醚、苯偶姻異丙基醚、苯酰苯、苯酰安息香酸、苯酰安息香酸甲酯、4-苯酰-4′-甲基二苯基硫化物、芐基甲基酮縮醇、二甲基氨基甲基苯甲酸酯、2-正丁氧基乙基-4-二甲基氨基苯甲酸酯、對-二甲基氨基安息香酸異戊基、3，3′-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、羥甲基苯酰甲酸酯、2-甲基-1-(4-(甲基硫)苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2-氯噻噸酮、2，4-二乙基噻噸酮2，4-二異丙基噻噸酮、2，4-二甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、1-氯-4-丙氧基噻噸酮等。另外，除光聚合引發(fā)劑以外，在本發(fā)明的目的不受損的范圍內(nèi)，也可以添加增感劑。
作為這種光聚合引發(fā)劑的添加量，一般來講可以在0.01～20重量％、優(yōu)選0.1～10重量％、更優(yōu)選0.5～5重量％的范圍內(nèi)，添加在上述反應性液晶中。
在本發(fā)明中使用的反應性液晶層的厚度，優(yōu)選1nm～1000nm的范圍，更優(yōu)選3nm～100nm的范圍，這是因為，當反應性液晶層超出上述范圍變厚時，則產(chǎn)生必需以上的各向異性，另外，當比上述范圍薄時，則有時不能得到規(guī)定的各向異性。因此，反應性液晶層的厚度，根據(jù)需要的各向異性決定即可。
以下，對反應性液晶層的形成方法作以說明。反應性液晶層，可以在第1取向膜上涂敷含有上述反應性液晶的反應性液晶層用涂敷液，進行取向處理，通過固定化上述反應性液晶的取向狀態(tài)而形成。
另外，也可以使用不涂敷反應性液晶層用涂敷液，預先形成干膜等，使其層積在第1取向膜上的方法，但在本發(fā)明中，優(yōu)選使用的方法是，在溶劑中溶解反應性液晶，配制反應性液晶層用涂敷液，將其涂敷在第1取向膜上，除去溶劑。這是因為該方法工藝上比較簡便。
作為上述反應性液晶層用涂敷液中使用的溶劑，可以溶解上述反應性液晶等，且只要是不抑制第1取向膜的取向能的物質(zhì)就沒有特別限定。例如苯、甲苯、二甲苯、正丁基苯、二乙基苯、四氫化萘等烴類；甲氧基苯、1，2-二甲氧基苯、二甘醇二甲基醚等的醚類；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、2，4-戊二酮等酮類；醋酸乙酯、丙二醇單甲基醚醋酸酯、丙二醇單乙基醚醋酸酯、γ-丁內(nèi)酯等酯類；2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺類溶劑；叔丁醇、雙丙酮醇、甘油、甘油醋酸酯、乙二醇、三甘醇、己二醇等醇類；苯酚、對氯苯酚等酚類；甲基溶纖素、乙基溶纖素、丁基溶纖素、乙二醇單甲基醚醋酸酯等的溶纖素類等中的1種或兩種以上可以使用。
另外，只使用單一種類的溶劑時，有上述反應性液晶等的溶解性不充分，或如上述那樣第1取向膜被侵蝕的情況。但是，通過混合使用2種以上的溶劑，可以避免這種不合適。在上述溶劑中，作為單獨溶劑優(yōu)選的是烴類和乙二醇單醚醋酸酯類溶劑，作為混合溶劑，優(yōu)選的是醚類或酮類和乙二醇類溶劑的混合體系。反應性液晶層用涂敷液的濃度，由于依賴于反應性液晶的溶解性及要形成的反應性液晶層的厚度，故不能一概規(guī)定，但通常在0.1～40重量％、優(yōu)選在1～20重量％的范圍內(nèi)調(diào)整。這是因為，當反應性液晶層用涂敷液的濃度比上述范圍低時，反應性液晶可能變得難以取向，相反，當反應性液晶層用涂敷液的濃度比上述范圍高時，由于反應性液晶層用涂敷液的黏度升高，故有時難以形成均勻的涂膜。
而且，在上述反應性液晶層用涂敷液中，在使本發(fā)明的目的不受損的范圍內(nèi)，可以添加如下所述的化合物。作為可以添加的化合物，例如有使多元醇和1元酸或多元酸進行縮合得到的聚酯預聚體，與(甲基)丙烯酸反應而得到的聚酯(甲基)丙烯酸酯；在具有多醇基和2個異氰酸酯基的化合物相互反應后，使該反應生成物與(甲基)丙烯酸反應而得到的聚尿烷(甲基)丙烯酸酯；雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、聚羧酸聚縮水甘油酯、聚醇聚縮水甘油醚、脂肪族或脂環(huán)式環(huán)氧樹脂、胺環(huán)氧樹脂、三苯酚甲烷型環(huán)氧樹脂、二羥基苯型環(huán)氧樹脂等的環(huán)氧樹脂，與(甲基)丙烯酸反應而得到的環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯等的光聚合性化合物；具有丙烯?；蚣谆；墓饩酆闲缘囊壕曰衔锏?。相對于上述反應性液晶的這些化合物的添加量，可以在本發(fā)明的目的不受損的范圍內(nèi)選擇。通過添加這些化合物，提高反應性液晶的硬化性，得到的反應性液晶層的機械強度增大，另外其穩(wěn)態(tài)性得以改善。
作為涂敷這種反應性液晶層用涂敷液的方法，例如有旋涂法、輥涂法、印刷法、浸漬涂敷法，幕式涂敷法(模涂法)、流延法、棒涂法、板涂法、噴霧涂敷法、凹板涂敷法、倒轉(zhuǎn)涂敷法、擠壓涂敷法等。
另外，在涂敷上述反應性液晶層用涂敷液后，除去溶劑，但該溶劑的除去，通過例如減壓除去或加熱除去、進一步將這兩種方法組合使用的方法等進行。
在本發(fā)明中，將如上所述涂敷成的反應性液晶，利用第1取向膜進行取向作成具有液晶規(guī)則性的狀態(tài)。即使反應性液晶中呈現(xiàn)向列相。其通常利用在N-I轉(zhuǎn)變點以下進行熱處理的方法等的方法進行。在此，所謂N-I轉(zhuǎn)變點，是指由液晶相向各向同性相轉(zhuǎn)變的溫度。
如上所述，反應性液晶是具有聚合性液晶材料的液晶。在將這種聚合性液晶材料的取向狀態(tài)固定化時，使用照射活性放射線的方法，該活性放射線將聚合活性化。在此所述的活性放射線，是指對于聚合性液晶材料具有引起聚合能力的放射線，如果需要，在聚合性液晶材料內(nèi)也可以含有光聚合引發(fā)劑。
作為這樣的活性放射線，只要是可以使聚合性液晶材料進行聚合的放射線就沒有特別限定，但通常從裝置的容易性等觀點考慮，可使用紫外線或可見光線，且使用波長為150～500nm，優(yōu)選為250～450nm，進一步優(yōu)選為300～400nm的照射光。
在本發(fā)明中可以說，對于光引發(fā)劑通過紫外線產(chǎn)生游離基、聚合性液晶材料進行游離基聚合的聚合性液晶材料來講，以紫外線作為活性放射線進行照射的方法是優(yōu)選的方法。這是因為，使用紫外線作為活性放射線的方法，由于是已經(jīng)被確立的技術(shù)，故包含使用的光聚合引發(fā)劑，容易應用于本發(fā)明。
作為該照射的光源，可以例示低壓水銀燈(殺菌燈、熒光化學燈、黑光燈)、高壓放電燈(高壓水銀燈、金屬鹵化物燈)、短弧光放電燈(超高水銀燈、氙燈、水銀氙燈)等。其中，推薦使用金屬鹵化物燈、氙燈、高壓水銀燈等。另外，照射強度，根據(jù)反應性液晶的組成及光聚合引發(fā)劑的多少，適當?shù)卣{(diào)整照射強度進行照射。
這種活性照射線的照射，可以在上述聚合性液晶材料成為液晶相的溫度條件下進行，另外，也可以在比成為液晶相的溫度低的溫度下進行。這是因為，一旦成為液晶相的聚合性液晶材料，即使之后使溫度下降，也不會發(fā)生取向狀態(tài)的急劇紊亂。
另外，作為將聚合性液晶材料的取向狀態(tài)進行固定化的方法，除照射上述的活性放射線的方法以外，也可以使用加熱使聚合性液晶材料進行聚合反應的方法。作為這種情況中使用的反應性液晶，優(yōu)選在反應性液晶的N-I轉(zhuǎn)變點以下，反應性液晶中含有的聚合性液晶單體進行熱聚合的物質(zhì)。
(ii)第1取向膜以下，對在本發(fā)明中使用的第1取向膜作以說明。作為在本發(fā)明中使用的第1取向膜，只要是可以使上述反應性液晶取向、而且在將上述反應性液晶的取向狀態(tài)進行固化時不產(chǎn)生惡劣影響的取向膜，就沒有特別限定。例如，可以使用施行摩擦處理、光取向處理過的，但在本發(fā)明中優(yōu)選使用施行過光取向處理的光取向膜。這是因為，由于光取向處理為非接觸取向處理，故不產(chǎn)生靜電或塵埃，在可以定量控制取向處理方面是有用的。
另外，關(guān)于光取向膜的構(gòu)成材料及光取向處理方法等，由于在后述的對置基板的第2取向膜的欄中記載，故在此省略說明。
(iii)第1基板以下，對在本發(fā)明中的第1基板進行說明。在本發(fā)明中使用的第1基板，只要是一般地作為液晶顯示元件的基板而使用的就沒有特別的限定，例如優(yōu)選玻璃板、塑料板等。上述第1基板的表面粗度(RSM值)優(yōu)選為10nm以下，更優(yōu)選為3nm以下，進一步優(yōu)選為1nm以下的范圍。需要說明的是，在本發(fā)明中，表面粗糙度可以利用原子間力顯微鏡(AFMATOMIC FORCE MICROSCOPE)測定。
(iv)電極層以下，對本發(fā)明中使用的電極層作以說明。本發(fā)明中使用的電極層，只要是一般地作為液晶顯示元件的電極而使用的就沒有特別的限定，但優(yōu)選反應性液晶側(cè)基板及對置基板的電極層中至少一方由透明導電體形成。作為透明導電體材料，例如優(yōu)選氧化銦、氧化錫、氧化銦錫(ITO)等。在以本發(fā)明的液晶顯示元件作為使用了TFT的有源矩陣方式的液晶顯示元件時，反應性液晶側(cè)基板及對置基板的電極層中，將一方作為由上述透明導電體形成的全面公共電極，在另一方中將x電極和y電極排列成矩陣狀，且在由x電極和y電極包圍的部分配置TFT元件及象素電極。在這種情況下，由象素電極、TFT元件、x電極及y電極形成的電極層的凹凸部的差，優(yōu)選為0.2μm以下。這是因為當電極層的凹凸部的差超過0.2μm時，則容易產(chǎn)生取向紊亂。
關(guān)于上述電極層，在上述第1基板上可以利用CVD法、濺射法、離子鍍法等蒸鍍方法形成透明導電膜，通過將其構(gòu)圖為矩陣狀，可以形成x電極及y電極。
(2)對置基板以下，對在本發(fā)明中使用的對置基板作以說明。本發(fā)明中的對置基板，具有第2基板和在該第2基板形成的電極層和在該電極層上形成的第2取向膜。下面，對這種對置基板的各構(gòu)成作以說明。需要說明的是，關(guān)于第2基板，由于與在上述反應性液晶側(cè)基板的第1基板的欄中記載的相同，關(guān)于電極層，由于與上述反應性液晶側(cè)基板的電極層的欄中記載的相同，故在此的說明省略。
(i)第2取向膜作為在本發(fā)明中被使用的第2取向膜，只要是可以使強介電性液晶取向就沒有特別限定，例如可以使用經(jīng)過摩擦處理、光取向處理等的膜，但在本發(fā)明中，優(yōu)選使用經(jīng)過光取向處理的光取向膜。這是因為，由于光取向處理為非接觸取向處理，故不產(chǎn)生靜電或塵埃，在可以控制定量性的取向處理的方面是有用的。下面，對這種光取向膜作以說明。
(光取向膜)光取向膜是通過向涂覆了后述的光取向膜構(gòu)成材料的基板照射控制了偏振的光，產(chǎn)生光激發(fā)反應(分解、異構(gòu)化、二聚化)，通過對得到的膜賦予各向異性，從而使該膜上的液晶分子取向的膜。
本發(fā)明中所用的光取向膜的構(gòu)成材料只要是具有通過照射光而產(chǎn)生光激發(fā)反應，使強介電性液晶取向的效果(光排列性photo aligning)的材料，就沒有特別限定，作為此種材料，大致上可以分為僅分子的形狀變化而能夠?qū)崿F(xiàn)可逆的取向變化的光異構(gòu)化型、分子本身變化的光反應型。
在此，所謂光異構(gòu)化反應，是指通過光照射，單一的化合物變成其他的異構(gòu)體的現(xiàn)象。通過使用這種光異構(gòu)化型材料，通過光照射，在多個異構(gòu)體中穩(wěn)定的異構(gòu)體增加，由此可以容易地對光取向膜賦予各向異性。
另外，上述光反應，只要是通過光照射，分子本身發(fā)生變化，可以對光取向膜的光排列性賦予各向異性的反應就可以，但由于對光取向膜賦予各向異性更容易，故優(yōu)選光二聚或光分解反應。在此，所謂光二聚，是指通過光照射，沿偏振光方向取向的反應部位進行游離基聚合，2個分子進行聚合的反應。通過該反應使偏振光方向的取向穩(wěn)定化，可以賦予光取向膜以各向異性。另一方面，所謂光分解反應，是指通過光照射使沿偏振光方向取向的聚酰亞胺等分子鏈分解的反應。通過該反應，在與偏振光方向垂直的方向取向的分子鏈殘留，可以對光取向膜賦予各向異性。
在本發(fā)明中，作為光取向膜的構(gòu)成材料，上述構(gòu)成材料中優(yōu)選使用通過產(chǎn)生光二聚或光分解反應，對光取向膜賦予各向異性的光反應型材料。
上述光取向膜的構(gòu)成材料產(chǎn)生光激發(fā)反應的光波長范圍，優(yōu)選在紫外線區(qū)域范圍內(nèi)，即在10nm～400nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在250nm～380nm的范圍內(nèi)。
作為光異構(gòu)化型材料，只要是通過光異構(gòu)化反應可以對光取向膜賦予各向異性的材料就沒有特別限定，然而優(yōu)選含有如下的光異構(gòu)化反應性化合物，即，具有根據(jù)偏振方向而使吸收不同的二色性并且通過光照射產(chǎn)生異構(gòu)化反應。通過使具有這種特性的光異構(gòu)化反應性化合物的沿偏振光方向取向的反應部位產(chǎn)生異構(gòu)化，可以容易地對上述光取向膜賦予各向異性。
在上述光異構(gòu)化反應性化合物中，上述異構(gòu)化反應優(yōu)選順-反異構(gòu)化反應。這是因為通過光照射順式體或反式體中的任意一種異構(gòu)體增加，由此可以對光取向膜賦予各向異性。
作為在本發(fā)明中使用的光異構(gòu)化反應性化合物，例如有單分子化合物或通過光或熱進行聚合的聚合性單體。這些根據(jù)使用的強介電性液晶的種類適宜地選擇即可，但由于通過光照射對光取向膜賦予異構(gòu)性后，通過進行聚合物化，可以使其各向異性穩(wěn)定化，故優(yōu)選使用聚合性單體。在這種聚合性單體中，優(yōu)選丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸酯單體，是因為對光取向膜賦予各向異性后，可以將該各向異性維持在良好的狀態(tài)下容易地進行聚合物化。
作為這種光異構(gòu)化反應性化合物，具體地來講，可以列舉具有偶氮苯骨架或茋骨架等順-反異構(gòu)化反應性骨架的化合物。
在上述的單分子化合物或聚合性單體的光異構(gòu)化反應性化合物中，作為可在本發(fā)明中使用的光異構(gòu)化反應性化合物，優(yōu)選在分子內(nèi)具有偶氮苯骨架的化合物。這是因為，偶氮苯骨架由于含有較多的π電子，所以與液晶分子的相互作用強，故特別適合于強介電性液晶的取向控制。
另外，作為利用光二聚反應的光反應型材料，只要是通過光二聚反應能夠賦予光取向膜各向異性的材料就沒有特別限定。優(yōu)選含有如下的光二聚反應性化合物，即，具有游離基聚合性的官能基，并且具有根據(jù)偏振方向而使吸收不同的二色性。這是因為，通過對沿偏振方向取向的反應部位進行游離基聚合，就可以使光二聚反應性化合物的取向穩(wěn)定化，可以容易地對光取向膜賦予各向異性。
作為具有這種特性的光二聚反應性化合物，可以列舉含有選自肉桂酸酯、香豆素、喹啉、芳烯丙酰芳烴基及肉桂?；械闹辽?種反應部位作為側(cè)鏈的二聚反應性聚合物。其中，作為二聚反應性化合物，優(yōu)選含有肉桂酸酯、香豆素或喹啉中的任意作為側(cè)鏈的二聚反應性聚合物。這是因為，通過沿偏振光方向取向的α、β不飽和酮的雙鍵成為反應部位而進行游離基聚合，就可以容易地對光取向膜賦予各向異性。
作為上述二聚反應性聚合物的主鏈，一般來講只要是已知的作為聚合物主鏈的物質(zhì)，就沒有特別限定，但優(yōu)選芳香族烷基等的、不具有含較多妨礙上述側(cè)鏈的反應部位之間相互作用的π電子的取代基的主鏈。
而且，作為利用光分解反應的光反應型的材料，例如有日產(chǎn)化學工業(yè)(株)制的聚酰亞胺「RN1199」等。
另外，本發(fā)明中使用的光取向膜的構(gòu)成材料，在不妨礙光取向膜的光排列性的范圍內(nèi)可以含有添加劑。作為上述添加劑，例如有聚合引發(fā)劑、阻聚劑等。
以下，對光取向處理方法作以說明。首先，在與設(shè)有電極層的第2基板的液晶層對置的面上，涂敷將上述的光取向膜的構(gòu)成材料用有機溶劑稀釋成的涂敷液，使其干燥。此時，涂敷液中的光二聚反應性化合物或光異構(gòu)化反應性化合物的含量，優(yōu)選為0.05重量％～10重量％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為0.2重量％～2重量％的范圍內(nèi)。這是因為，當含量比上述范圍小時，難以賦予光取向膜適當程度的各向異性，相反，當含量比上述范圍大時，因為涂敷液的黏度升高，故難以形成均勻的涂膜。
作為涂敷法，可以使用旋涂法、輥涂法、棒涂法、噴霧涂敷法、氣刀式涂敷法，縫口模頭涂敷法、金屬絲棒涂法等。
通過涂敷上述構(gòu)成材料得到的膜厚度，優(yōu)選為1nm～1000nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為3nm～100nm的范圍內(nèi)。這是因為，當膜厚度比上述范圍小時，則可能不能得到充分的光排列性，相反，當膜厚度比上述范圍大時，則出現(xiàn)在成本方面不利的情況。
得到的膜，通過照射控制偏振光的光，可以產(chǎn)生光激發(fā)反應，賦予各向異性。照射的光波長范圍，根據(jù)使用的光取向膜的構(gòu)成材料可以適當?shù)倪x擇，但優(yōu)選為紫外光區(qū)域的范圍內(nèi)，即100nm～400nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選為250nm～380nm的范圍內(nèi)。
偏振光方向，只要是能產(chǎn)生上述光激發(fā)反應的就沒有特別限定，但由于可以把強介電性液晶的取向狀態(tài)成為良好的狀態(tài)，故優(yōu)選設(shè)定第1取向膜及第2取向膜都相對基板面傾斜為0°～45°的范圍，更優(yōu)選為20°～45°的范圍。
而且，作為光取向膜的構(gòu)成材料，在上述的光異構(gòu)化反應性化合物中使用聚合性單體時，通過在實施光取向處理后進行加熱，聚合物化，可以使對光取向膜所賦予的各向異性穩(wěn)定化。
(ii)第2反應性液晶層在本發(fā)明中，在上述第2取向膜上，可以形成固定化反應性液晶而成的第2反應性液晶層。此時，構(gòu)成上述反應性液晶側(cè)基板的反應性液晶層的反應性液晶和構(gòu)成對置基板的第2反應性液晶層的反應性液晶，優(yōu)選為不同的組成。這是因為，如上所述，反應性液晶，與單獨使用取向膜的情況相比可以更有效地控制強介電性液晶的取向。另外，這是因為，通過構(gòu)成上述反應性液晶層的反應性液晶及構(gòu)成上述第2反應層的反應性液晶為不同的組成，可以抑制雙疇等取向缺陷的產(chǎn)生，可以得到強介電性液晶的單疇取向。
需要說明的是，關(guān)于在第2反應性液晶層中使用的反應性液晶及第2反應性液晶層的形成方法等，與上述的「(1)反應性液晶側(cè)基板(i)反應性液晶層」欄中記載的相同。
在本發(fā)明中，通過選擇各種上述的聚合性單體的聚合性官能團或取代基，可以使構(gòu)成上述反應性液晶層的反應性液晶及構(gòu)成上述第2反應性液晶層的反應性液晶的組成為不同的組成。此時，在上述2個反應性液晶中使用的聚合性單體的聚合性官能團可以相同，也可以不同。另外，在本發(fā)明中，可以組合使用2種以上聚合性單體，通過改變它們的組合，也可以使組成發(fā)生變化。而且，在使用相同的組合時，通過使各聚合性單體的含量發(fā)生變化，也可以使組成為不同的組成。
(3)液晶層以下，對本發(fā)明中使用的液晶層作以說明。本發(fā)明中的液晶層，通過由上述反應性液晶層及上述第2取向膜夾持強介電性液晶而構(gòu)成。在上述液晶層中使用的強介電性液晶，只要是呈現(xiàn)出手性近晶C相(SmC*)的液晶，就沒有特別限定，然而優(yōu)選強介電性液晶的相系列發(fā)生向列相(N)－膽甾相(Ch)－手性近晶C相(SmC*)或向列相(N)－手性近晶C相(SmC*)的相變而不經(jīng)過近晶A相(SmA)的材料。
在采用場序彩色方式來驅(qū)動本發(fā)明的液晶顯示元件的情況下，優(yōu)選使用不經(jīng)過SmA相的具有單穩(wěn)態(tài)性的液晶材料。這里，所謂單穩(wěn)態(tài)性如上所述，是指在無電壓施加時僅具有1個穩(wěn)定狀態(tài)的性質(zhì)，特別是，僅在施加了正負任意一種電壓時液晶分子才動作的半V形驅(qū)動的材料可以延長黑白快門的開口時間，可以實現(xiàn)明亮的彩色顯示，在這一點上是理想的。
另外，在本發(fā)明中，通過使用不經(jīng)過近晶A相的、具有單穩(wěn)態(tài)性的材料，可利用使用了薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣方式驅(qū)動，另外，通過電壓調(diào)制可以進行灰度控制，可以實現(xiàn)高精細、高質(zhì)量的顯示。
另外，作為在本發(fā)明中使用的強介電性液晶，優(yōu)選構(gòu)成單一相的。在此，所謂構(gòu)成單一相，是指不像高分子穩(wěn)態(tài)化法或聚合物穩(wěn)定化法等那樣形成聚合物網(wǎng)絡。像這樣，通過使用單一相的強介電性液晶，就會有制造過程變得容易，可以降低驅(qū)動電壓的優(yōu)點。
由上述強介電性液晶構(gòu)成的液晶層的厚度，優(yōu)選為1.2μm～3.0μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為1.3μm～2.5μm，進一步優(yōu)選為1.4μm～2.0μm的范圍內(nèi)。這是因為，當液晶層的厚度過薄時，對比度可能會下降，相反，當液晶層的厚度過厚時，強介電性液晶可能難以取向。
作為液晶層的形成方法，可以使用一般被作為液晶盒的制作方法所使用的方法。例如，可以向預先形成了反應性液晶側(cè)基板和對置基板的液晶盒中，利用毛細管效應注入通過將所述強介電性液晶加溫而形成的各向同性液體，通過用粘接劑密封而形成液晶層。所述液晶層的厚度可以利用珠子等間隔物來調(diào)整。
(4)偏振片以下，對在本發(fā)明中使用的偏振片作以說明。本發(fā)明中的偏振片，只要是僅使光波當中的特定方向的部分透過的材料，就沒有特別限定，可以使用一般被作為液晶顯示元件的偏振片使用的材料。
2、液晶顯示元件的制造方法以下，對本發(fā)明的液晶顯示元件的制造方法作以說明。本發(fā)明的液晶顯示元件，通過作為液晶顯示元件的制造方法一般所使用的方法可以制造。作為本發(fā)明的液晶顯示元件的制造方法之一例，對使用TFT元件的有源矩陣方式的液晶顯示元件的制造方法作以說明。
首先，在第1基板上，通過上述的蒸鍍方法形成透明導電膜，作為全面公共電極。進而，在公共電極上涂敷光取向膜材料，施行光取向處理形成第1取向膜。在該第1取向膜上涂敷反應性液晶層用涂敷液，通過使反應性液晶取向、固定化而形成反應性液晶層，作為反應性液晶側(cè)基板。另外，在第2基板上，通過將透明導電膜以矩陣狀構(gòu)圖，形成x電極、y電極，設(shè)置開關(guān)元件及象素電極。而且，在x電極、y電極、開關(guān)元件及象素電極上涂敷光取向膜材料，施行光取向處理形成第2取向膜，作為對置基板。這樣，在形成的對置基板的第2取向膜上，作為間隔物分散珠子，在周圍涂布密封劑，使反應性液晶側(cè)基板的反應性液晶層和對置基板的光取向膜相面對地將2張基板貼合，將其熱壓接。此后，利用毛細管效應，從注入口將強介電性液晶以各向同性液體的狀態(tài)注入，利用紫外線固化樹脂等將注入口封堵。其后，通過將強介電性液晶緩慢冷卻而可以使之取向。通過在如此得到的液晶盒的上下貼附偏振片，就可以得到本發(fā)明的液晶顯示元件。
3、液晶顯示元件的用途以下，對本發(fā)明的液晶顯示元件的用途作以說明。本發(fā)明的液晶顯示元件，優(yōu)選通過使用了薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣方式驅(qū)動，進一步通過采用濾色片方式或場序彩色方式，可以作為彩色液晶顯示元件使用。在本發(fā)明中，通過在TFT基板側(cè)或公共電極基板側(cè)配置微，可以進行彩色顯示，但通過利用強介電性液晶的高速響應性，在不使用微濾色片的情況下，與LED光源組合，可以進行場序彩色方式的彩色顯示。另外，使用了本發(fā)明的液晶顯示元件的彩色液晶顯示元件，由于可以不產(chǎn)生取向缺陷地將強介電性液晶取向，因此視角寬，具有高速響應性，可以實現(xiàn)高精細的彩色顯示。
它們當中，本發(fā)明的液晶顯示元件優(yōu)選利用場序彩色方式來驅(qū)動。這是因為，如上所述，場序彩色方式是將1個象素進行時間分割的方式，為了獲得良好的動畫顯示特性，特別需要高速響應性。
該情況下，作為強介電性液晶，優(yōu)選使用從Ch相不經(jīng)過SmA相而呈現(xiàn)SmC*相的具有單穩(wěn)態(tài)性的液晶材料，這種材料，在施加正電壓時和施加負電壓時液晶分子的長軸方向的傾斜為相同方向，顯示相對于施加電壓的透光率為非對稱的電光學特性。在本申請說明書中，將該特性稱為half-V shaped switching(HV字型開關(guān))。通過使用這種顯示HV字型開關(guān)特性的材料，可以充分地延長作為白黑開關(guān)的開口時間。這樣就可以將隨時間被切換的各色更為明亮地顯示，可以實現(xiàn)明亮的全彩色液晶顯示元件。
上述強介電性液晶顯示單穩(wěn)態(tài)性時，本發(fā)明的液晶顯示元件，基本上通過使用TFT的有源矩陣方式進行驅(qū)動，但也可以通過分段方式進行驅(qū)動。
需要說明的是，本發(fā)明不限于上述實施方式。上述實施方式是例示，實質(zhì)上與本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍中記載的技術(shù)思想具有相同的構(gòu)成，且產(chǎn)生同樣的作用效果的，無論何種方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍中。
實施例下面，對本發(fā)明使用實施例作以具體的說明。
作為取向膜的材料，使用用下述式I表示的化合物A，作為反應性液晶層的液晶材料，使用用下述式II表示的化合物B。
將溶解于環(huán)戊酮中的2重量％的化合物A溶液，在被用ITO涂覆了的2張玻璃基板上以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆。在烘箱中、在180℃下進行10分鐘干燥后，在25℃下以相對于基板面30°的角度進行了100mJ/cm2偏振紫外線的曝光。而且，在一方的基板上，將溶解在環(huán)戊酮中的2重量％的化合物B溶液以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆、層疊，在55℃下干燥3分鐘后，在55℃下進行了1000mJ/cm2無偏振紫外線的曝光。然后，在一方的基板上撒布1.5μm的間隔物，在另一方的基板上用密封給料器涂布了密封材料。其后，將基板以與偏振紫外線照射方向平行并且反平行的狀態(tài)組裝，進行了熱壓接。液晶使用「R2301」(Clariant公司制)，在注入口上部附著液晶，使用烘箱，以比向列相—各向同性相轉(zhuǎn)移溫度高10℃～20℃的溫度進行注入，在慢慢地回到常溫，結(jié)果得到了沒有取向缺陷的單疇取向。
作為反應性液晶層材料，使用用下述式II表示的化合物B。
將日產(chǎn)化學工業(yè)(株)制的聚酰亞胺「RN1199」，在被用ITO涂覆了的2張玻璃基板上以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆。在烘箱中、在180℃下進行10分鐘干燥后，在25℃下進行了100mJ/cm2偏振紫外線的曝光。而且，在一方的基板上，將溶解在環(huán)戊酮中的2重量％的化合物B溶液以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆、層疊，在55℃下干燥3分鐘后，在55℃下進行了1000mJ/cm2無偏振紫外線的曝光。然后，按照上述的方法組裝液晶盒，結(jié)果得到了沒有取向缺陷的單疇取向。
作為取向膜的材料，使用用下述式I表示的化合物A，作為反應性液晶層的液晶材料，使用用下述式III表示的化合物C。
將溶解于環(huán)戊酮中的2重量％的化合物A溶液，在被用ITO涂覆了的2張玻璃基板上以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆。在烘箱中、在180℃下進行10分鐘干燥后，在25℃下以相對于基板面30°的角度進行了100mJ/cm2偏振紫外線的曝光。而且，在一方的基板上，將溶解在環(huán)戊酮中的2重量％的化合物C溶液以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆、層疊，在55℃下干燥3分鐘后，在55℃下進行了1000mJ/cm2無偏振紫外線的曝光。然后，按照上述的方法組裝液晶盒，結(jié)果得到了沒有取向缺陷的單疇取向。
作為反應性液晶層材料，使用用下述式III表示的化合物C。
將日產(chǎn)化學工業(yè)(株)制的聚酰亞胺「RN1199」，在被用ITO涂覆了的2張玻璃基板上以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆。在烘箱中、在180℃下進行10分鐘干燥后，在25℃下進行了100mJ/cm2偏振紫外線的曝光。而且，在一方的基板上，將溶解在環(huán)戊酮中的2重量％的化合物C的溶液以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆、層疊，在55℃下干燥3分鐘后，在55℃下進行了1000mJ/cm2無偏振紫外線的曝光。然后，按照上述的方法組裝液晶盒，結(jié)果得到了沒有取向缺陷的單疇取向。
作為取向膜的材料，使用用下述式I表示的化合物A，作為反應性液晶層的液晶材料，使用用下述式II表示的化合物B，及用下述式III表示的化合物C。
將溶解于環(huán)戊酮中的2重量％的化合物A的溶液，在被用ITO涂覆了的2張玻璃基板上以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆。在烘箱中、在180℃下進行10分鐘干燥后，在25℃下以相對于基板面30°的角度進行了100mJ/cm2偏振紫外線的曝光。而且，在一方的基板上，將溶解在環(huán)戊酮中的2重量％的化合物B的溶液以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆、層疊，在55℃下干燥3分鐘后，在55℃下進行了1000mJ/cm2無偏振紫外線的曝光。然后，按照上述的方法組裝液晶盒，結(jié)果得到了沒有取向缺陷的單疇取向。
作為取向膜材料，使用用上述式I表示的化合物A。
將溶解于環(huán)戊酮中的2重量％的化合物A的溶液在被用ITO涂覆了的2張玻璃基板上以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆。繼而，按照上述的方法組裝液晶盒，注入了液晶，結(jié)果未得到單疇相，產(chǎn)生了雙疇或鋸齒缺陷、發(fā)夾缺陷等取向缺陷。
作為取向膜的材料，使用日產(chǎn)化學工業(yè)(株)制的聚酰亞胺「RN1199」，將該材料在被用ITO涂覆了的2張玻璃基板上以轉(zhuǎn)速4000rpm進行了30秒的旋轉(zhuǎn)涂覆。在烘箱中、在180℃下進行10分鐘干燥后，在25℃下進行了100mJ/cm2偏振紫外線的曝光。然后，按照上述的方法組裝液晶盒，注入了液晶，結(jié)果未得到單疇相，產(chǎn)生了雙疇或鋸齒缺陷、發(fā)夾缺陷等取向缺陷。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示元件，其特征在于，反應性液晶側(cè)基板和對置基板被配置成所述反應性液晶側(cè)基板的反應性液晶層和所述對置基板的第2取向膜相面對，且所述液晶顯示元件是在所述反應性液晶側(cè)基板和所述對置基板間夾持強介電性液晶而形成的；其中所述反應性液晶側(cè)基板具有第1基板、在所述第1基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第1取向膜、和在所述第1取向膜上形成且將反應性液晶固定化而形成的反應性液晶層，所述對置基板具有第2基板、在所述第2基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第2取向膜。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其特征在于，在所述第2取向膜上形成有將反應性液晶固定化而成的第2反應性液晶層，構(gòu)成所述反應性液晶層的反應性液晶及構(gòu)成所述第2反應性液晶層的反應性液晶，為不同的組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述反應性液晶為呈現(xiàn)向列相的液晶。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述反應性液晶含有聚合性液晶單體。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述聚合性液晶單體為一丙烯酸酯單體或二丙烯酸酯單體。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述二丙烯酸酯單體為用下述式(1)表示的化合物，[化1] (在此，式中的X表示氫、碳原子數(shù)1～20的烷基、碳原子數(shù)1～20的鏈烯基、碳原子數(shù)1～20的烷氧基、碳原子數(shù)1～20的烷氧羰基、甲?；?、碳原子數(shù)1～20的烷基羰基、碳原子數(shù)1～20的烷基羰基氧基、鹵素、氰基或硝基，m表示2～20范圍內(nèi)的整數(shù)。)
7.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述二丙烯酸酯單體為用下述式(2)表示的化合物，[化2] (在此，式中的Z21及Z22各自獨立地表示直接結(jié)合的-COO-、-OCO-、-O-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-OCH2-、-CH2O-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-，m表示0或1，n表示2～8范圍內(nèi)的整數(shù))。
8.如權(quán)利要求1～7任一項所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述第1取向膜及所述第2取向膜為光取向膜。
9.如權(quán)利要求1～8的任一項所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述強介電性液晶為顯示單穩(wěn)態(tài)性的液晶。
10.如權(quán)利要求1～9任一項所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述強介電性液晶為在相系列中不具有近晶A相的液晶。
11.如權(quán)利要求1～10任一項所述的液晶顯示元件，其特征在于，所述強介電性液晶為構(gòu)成單一相的液晶。
12.如權(quán)利要求1～11任一項所述的液晶顯示元件，其特征在于，通過使用了薄膜晶體管的有源矩陣方式驅(qū)動。
13.如權(quán)利要求1～12任一項所述的液晶顯示元件，其特征在于，通過場序彩色方式驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種液晶顯示元件，該液晶顯示元件使用了強介電性液晶，能夠在不形成雙疇等取向缺陷的情況下得到強介電性液晶的單疇取向，即使升溫至相轉(zhuǎn)變溫度以上，也難以產(chǎn)生取向的紊亂，在取向穩(wěn)態(tài)性方面優(yōu)良。本發(fā)明通過提供如下液晶顯示元件實現(xiàn)上述目的，該液晶顯示元件的特征在于反應性液晶側(cè)基板和對置基板被配置成，所述反應性液晶側(cè)基板的反應性液晶層和所述對置基板的第2取向膜相面對，且在所述反應性液晶側(cè)基板和所述對置基板間夾持強介電性液晶而形成的；其中所述反應性液晶側(cè)基板具有第1基板、在所述第1基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第1取向膜、和在所述第1取向膜上形成且將反應性液晶固定化而形成的反應性液晶層，所述對置基板具有第2基板、在所述第2基板上形成的電極層、在所述電極層上形成的第2取向膜。
文檔編號C09K19/38GK1918507SQ20058000439
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者猿渡直子, 岡部將人 申請人:大日本印刷株式會社