CN103160288B

CN103160288B - 液晶组合物、液晶元件及液晶显示装置

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Publication number: CN103160288B
Application number: CN201210541219.3A
Authority: CN
Inventors: 新仓泰裕; 石谷哲二; 田村智宏
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP2013144787A; US8758870B2; JP6009335B2; CN103160288A; KR20130069420A; US20130155368A1

Abstract

本发明的一个方式提供一种能够用于多种液晶装置的新颖的液晶组合物。通过使用该新颖的液晶组合物，可以提供驱动电压低且抗物理冲击性强的稳定的液晶元件。通过使用该液晶元件，提供耗电量低且能够保持高质量的显示特性的可靠性高的液晶显示装置。一种呈现蓝相的液晶组合物，该液晶组合物包含：向列液晶；作为第一手性试剂的由下述结构式（100）表示的1,4：3,6-二脱水-2,5-双[4-（正己基-1-氧基）苯甲酸]山梨醇（简称：ISO-（6OBA）₂）；以及作为第二手性试剂的由下述结构式（101）表示的（4R,5R）-4,5-双[羟基-二（菲-9-基）甲基]-2,2-二甲基-1,3-二氧戊环（简称：R-DOL-Pn）。

Description

液晶组合物、液晶元件及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物、液晶元件、液晶显示装置及它们的制造方法。

背景技术

近年来，液晶被应用于多种装置，尤其是具有薄型且轻量的特征的液晶显示装置（液晶显示器）被应用于各种领域的显示器。

为了实现更大且更高清晰度的显示画面，需要使液晶的响应速度高速化，因此对其进行加速开发（例如，参照专利文献1）。

作为能够进行高速响应的液晶的显示模式，可以举出使用呈现蓝相（blue phase）的液晶的显示模式。使用呈现蓝相的液晶的模式不但能够实现高速响应且不需要取向膜并能够实现广视角化，因此进一步展开迈向实用化的研究（例如，参照专利文献2）。

现有技术文献

[专利文献1] 日本专利申请公开2008-303381号公报

[专利文献2] 国际专利申请公开第2005-090520号。

发明内容

本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够用于多种液晶装置的新颖的液晶组合物。

另外，液晶元件适当地用于触摸显示画面来进行操作的触摸屏、便携移动装置、室外大型显示屏幕。在这样使用的情况下，通常液晶元件受到物理冲击，因此要求液晶元件的抗物理冲击性强。

本发明的一个方式的目的之一是通过使用该新颖的液晶组合物提供驱动电压低且抗物理冲击性强的稳定的液晶元件。

本发明的一个方式的目的之一是通过使用该液晶元件提供耗电量低且能够保持高质量的显示特性的可靠性高的液晶显示装置。

本发明的一个方式提供如下呈现蓝相的液晶组合物，该液晶组合物包含：向列液晶；作为第一手性试剂的由下述结构式（100）表示的1,4：3,6-二脱水（dianhydro）-2,5-双[4-（正己基-1-氧基（oxy））苯甲酸]山梨醇（简称：ISO-（6OBA）₂）；以及作为第二手性试剂的由下述结构式（101）表示的（4R,5R）-4,5-双[羟基-二（菲-9-基）甲基]-2,2-二甲基-1,3-二氧戊环（简称：R-DOL-Pn）。

蓝相呈现于扭曲力（twisting power）强的液晶组合物并具有双扭转结构。该液晶组合物根据条件而呈现胆甾相、胆甾蓝相、各向同性相等。

蓝相的胆甾蓝相从低温侧呈现蓝相I、蓝相II、蓝相III三种结构。蓝相的胆甾蓝相具有光学各向同性，而蓝相I具有体心立方对称性，蓝相II具有简单立方对称性。蓝相I及蓝相II在紫外至可见光区中呈现布拉格衍射。

作为扭曲力强度的指标，可以举出螺距、选择反射波长、HTP（Helical Twisting Power；螺旋扭曲力）、衍射波长。螺旋扭曲力（HTP）高的液晶组合物是扭曲力高的液晶组合物。

当液晶组合物的扭曲力强时，可以将没有电压施加时（施加电压为0V时）的液晶组合物的透过率抑制为较低，由此使用该液晶组合物的液晶表示装置可以具有高对比度。

手性试剂用来引起液晶组合物的扭曲并使液晶组合物取向为螺旋结构而呈现蓝相。作为手性试剂，使用具有手性中心的化合物，该化合物与液晶组合物的相容性良好且扭曲力强。此外，手性试剂是光学活性物质，其光学纯度越高越好，最优选为99%以上。

由于R-DOL-Pn为扭曲力强的手性试剂，所以可以降低包含于液晶组合物中的手性试剂的比例。当为了提高液晶组合物的扭曲力而添加大量的手性试剂时，会导致用来驱动液晶组合物的驱动电压上升。如果能够如上述液晶组合物那样降低所添加的手性试剂的量，可以将驱动电压抑制得较低，从而可以实现低耗电量化。

另外，使用作为手性试剂包含ISO-（6OBA）₂的液晶组合物的液晶元件具有耐冲压力性及耐电压性，并能够稳定地保持呈现蓝相的状态。例如，该液晶元件具有强的抗物理冲击性，并在高压力下也能够保持呈现蓝相的状态。

具有如下液晶组合物的液晶元件的可靠性高且耗电量低，该液晶组合物作为手性试剂使用赋予稳定性的ISO-（6OBA）₂及赋予高扭曲力的R-DOL-Pn。

本发明的一个方式提供螺旋扭曲力是80μm^-1以上的液晶组合物。

本发明的一个方式提供含有聚合性单体和聚合引发剂的液晶组合物。

本发明的一个方式提供呈现蓝相的温度的范围大于3.9℃且小于5.1℃的液晶组合物。

本发明的一个方式提供在冲压力为3N的情况下保持蓝相的液晶元件。

本发明的一个方式提供使用上述液晶组合物的液晶元件、液晶表示装置或电子设备。

本发明的一个方式可以提供呈现蓝相的新颖的液晶组合物，该液晶组合物包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn。

本发明的一个方式可以使用该液晶组合物提供实现低驱动电压并具有高稳定性的液晶元件或液晶表示装置。因此，可以提供耗电量低且能够保持高质量的显示特性的可靠性高的液晶显示装置。可以提供实现更低电压驱动化及更低耗电量化的可靠性高的液晶元件、液晶显示装置或电子设备。

附图说明

图1是说明液晶组合物的示意图；

图2A和图2B是说明液晶显示装置的一个方式的图；

图3A至图3D是说明液晶显示装置的电极结构的一个方式的图；

图4A1、图4A2及图4B是说明液晶显示模块的图；

图5A至图5F是说明电子设备的图；

图6是示出实施例1中的液晶组合物的螺旋扭曲力的图；

图7是示出实施例2中的液晶组合物的蓝相呈现温度范围的图；

图8A和图8B是示出实施例3中的液晶元件3-1的耐冲压力试验（pressing force endurance test）的结果的光学照片；

图9A和图9B是示出实施例3中的液晶元件3-2的耐冲压力试验的结果的光学照片。

具体实施方式

参照附图对实施方式以及实施例进行详细说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是本发明可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在下面所示的实施方式以及实施例所记载的内容中。注意，在以下说明的结构中，在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示同一部分或具有同一功能的部分，而省略其重复说明。

注意，为方便起见，附加了第一、第二或第三序数词，而其并不表示工序顺序或叠层顺序。此外，本说明书中的序数词不表示特定发明的事项的固有名称。

实施方式1

下面，参照图1对根据本发明的一个方式的液晶组合物、使用该液晶组合物的液晶元件或液晶显示装置进行说明。图1是液晶元件或液晶显示装置的截面图。

根据本发明的一个方式的液晶组合物是如下呈现蓝相的液晶组合物，该液晶组合物包含：向列液晶；作为第一手性试剂的由下述结构式（100）表示的ISO-（6OBA）₂；以及作为第二手性试剂的由下述结构式（101）表示的R-DOL-Pn。

对向列液晶没有特别的限制，可以使用联苯类化合物（biphenyl-based compound）、联三苯基类化合物（terphenyl-based compound）、苯基环己基类化合物（phenylcyclohexyl-based compound）、联苯环己基类化合物（biphenylcyclohexyl-based compound）、苯基二环己基类化合物（phenylbicyclohexyl-based compound）、苯甲酸苯基类化合物（benzoic acid phenyl-based compound）、环己基苯甲酸苯基类化合物（cyclohexyl benzoic acid phenyl-based compound）、苯基苯甲酸苯基类化合物（phenyl benzoic acid phenyl-based compound）、二环己基羧酸苯基类化合物（bicyclohexyl carboxylic acid phenyl-based compound）、偶氮甲碱类化合物（azomethine-based compound）、偶氮类化合物（azo-based compound）、氧化偶氮基类化合物（azoxy-based compound）、二苯乙烯类化合物（stilbene-based compound）、二环己基类化合物（bicyclohexyl-based compound）、苯基嘧啶类化合物（phenylpyrimidine-based compound）、联苯嘧啶类化合物（biphenylpyrimidine-based compound）、嘧啶类化合物（pyrimidine-based compound）以及联苯乙炔类化合物（biphenyl ethyne-based compound）等。

因为蓝相在光学上具有各向同性，所以没有视角依赖性，不需要形成取向膜，因此可以实现显示图像质量的提高及成本的削减。

在液晶显示装置中，为了扩大呈现蓝相的温度范围，优选对液晶组合物添加聚合性单体（polymerizable monomer），并进行高分子稳定化处理。作为聚合性单体，例如可以使用：通过热进行聚合的热聚合性（热固化性）单体；通过光进行聚合的光聚合性（光固化性）单体；或者通过热及光进行聚合的聚合性单体等。另外，也可以对液晶组合物添加聚合引发剂。

聚合性单体可以是诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等单官能团单体；诸如二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯等多官能团单体；以及上述物质的混合物。另外，聚合性单体也可以具有液晶性或非液晶性，或者两者兼具。

作为聚合引发剂，可以使用：由光的照射产生自由基的自由基聚合引发剂；产生酸的酸产生剂；以及产生碱的碱产生剂。

例如，可以对上述液晶组合物添加光聚合性单体及光聚合引发剂，照射光聚合性单体与光聚合引发剂起反应的波长的光而进行高分子稳定化处理。作为光聚合性单体，典型地可以使用紫外线聚合性单体。当作为光聚合性单体使用紫外线聚合性单体时，对液晶组合物照射紫外线即可。

高分子稳定化处理既可以对呈现各向同性相的液晶组合物进行，又可以对在温度控制下呈现蓝相的液晶组合物进行。另外，将当升温时从蓝相转变到各向同性相的温度或者当降温时从各向同性相转变到蓝相的温度称为蓝相和各向同性相之间的相转变温度。作为高分子稳定化处理的一个实例，可以将添加有光聚合性单体的液晶组合物加热到呈现各向同性相，然后使温度逐渐降低以相转变为蓝相，在保持呈现蓝相的温度的状态下照射光。

图1示出根据本发明的一个方式的液晶元件及液晶显示装置的实例。

根据本发明的一个方式的液晶元件具有呈现蓝相的液晶组合物208，该液晶组合物208在一对电极层（电位不同的像素电极层230和公共电极层232）之间至少包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn。

图1示出一种液晶显示装置，其中第一衬底200和第二衬底201以在其间夹持液晶组合物208而对置的方式配置，该液晶组合物208包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn。

在图1所示的液晶元件及液晶显示装置中，在第一衬底200与液晶组合物208之间，相邻地设置有像素电极层230和公共电极层232。当采用图1所示的结构时，可以采用通过产生大致平行于衬底（即，水平方向）的电场来在平行于衬底的面内移动液晶分子以控制灰度的方式。

当将根据本发明的一个方式的呈现蓝相的如下液晶组合物用于液晶组合物208时，能够适当地采用图1所示的结构，上述液晶组合物包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn。作为液晶组合物208设置的该液晶组合物也可以包含有机树脂。

通过在像素电极层230与公共电极层232之间形成电场，来控制液晶。由于在液晶中形成水平方向的电场，因此可以使用该电场来控制液晶分子。呈现蓝相的液晶组合物能够进行高速响应，因此可以实现液晶元件及液晶显示装置的高性能化。

例如，由于呈现蓝相的液晶组合物能够进行高速响应，所以可以适当地应用于在背光灯装置中配置RGB的发光二极管（LED）等并以时间分割的方式进行彩色显示的继时加法混色法（successive additive color mixing method）（场序制方法）或采用以时间分割的方式交替看左眼用图像和右眼用图像的阻挡眼镜方式的三维显示方式。

隔着液晶组合物208相邻的像素电极层230与公共电极层232之间的距离是指：当对像素电极层230及公共电极层232分别施加规定的电压时被夹在像素电极层230与公共电极层232之间的液晶组合物208的液晶响应的距离。或者，根据该距离适当地控制所施加的电压。

液晶组合物208的厚度（膜厚度）的最大值优选为1μm以上且20μm以下。

作为形成液晶组合物208的方法，可以使用分配器法（滴落法）或在将第一衬底200与第二衬底201贴合之后利用毛细现象等注入液晶的注入法。

另外，虽然在图1中未图示，但是适当地设置偏振片、相位差板、抗反射膜等的光学薄膜等。例如，也可以利用使用偏振片及相位差板的圆偏振光。此外，可以使用背光灯等作为光源。

在本说明书中，将形成有半导体元件(例如晶体管)或像素电极层的衬底称为元件衬底(第一衬底)，而将隔着液晶组合物与该元件衬底对置的衬底称为对置衬底(第二衬底)。

作为根据本发明的一个方式的液晶显示装置，可以提供透过来自光源的光来进行显示的透过型液晶显示装置、通过反射入射光来进行显示的反射型液晶显示装置或具有透过型和反射型的双方的半透射型液晶显示装置。

当使用透过型液晶显示装置时，存在于透过光的像素区中的像素电极层、公共电极层、第一衬底、第二衬底、其他绝缘膜、导电膜等对可见光的波长区中的光具有透光性。在图1所示的结构的液晶显示装置中，像素电极层和公共电极层优选具有透光性，但是，在具有开口图案的情况下根据其形状也可以使用金属膜等的非透光材料。

另一方面，当使用反射型液晶显示装置时，对于液晶组合物，在与可见侧相反的一侧设置反射透过液晶组合物的光的反射性构件（具有反射性的膜或衬底等）即可。因此，设置在可见侧与反射性构件之间且透过光的衬底、绝缘膜、导电膜对可见光的波长区中的光具有透光性。注意，在本说明书中透光性是指至少透过可见光的波长区中的光的性质。

像素电极层230和公共电极层232可以使用选自如下物质中的一种或多种材料来形成：铟锡氧化物、将氧化锌（ZnO）混入到氧化铟中而成的导电材料、将氧化硅（SiO₂）混入到氧化铟中而成的导电材料、有机铟、有机锡、包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物；石墨烯；诸如钨（W）、钼（Mo）、锆（Zr）、铪（Hf）、钒（V）、铌（Nb）、钽（Ta）、铬（Cr）、钴（Co）、镍（Ni）、钛（Ti）、铂（Pt）、铝（Al）、铜（Cu）或银（Ag）等的金属；上述金属的合金；以及上述金属的氮化物。

作为第一衬底200和第二衬底201可以使用如硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃等的玻璃衬底、石英衬底或者塑料衬底等。另外，当使用反射型液晶显示装置时，作为与可见侧相反的一侧的衬底也可以使用铝衬底或不锈钢衬底等金属衬底。

由此，可以提供呈现蓝相的如下液晶组合物，该液晶组合物包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn。

通过使用该液晶组合物，可以提供实现低驱动电压并具有高稳定性的液晶元件或液晶显示装置。因此，可以提供一种耗电量低且可靠性高的液晶显示装置。

本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。

实施方式2

作为根据本发明的一个方式的液晶显示装置，可以提供被动矩阵型液晶显示装置和主动矩阵型液晶显示装置。在本实施方式中，参照图2A至图3D对根据本发明的一个方式的主动矩阵型液晶显示装置的实例进行说明。

图2A是液晶显示装置的平面图，并且表示一个像素。图2B是沿着图2A的线X1-X2的截面图。

在图2A中，多个源极布线层（包括布线层405a）以互相平行（在图中，在上下方向上延伸）且互相分离的状态配置。多个栅极布线层（包括栅电极层401）配置为在与源极布线层大致正交的方向（图中的左右方向）上延伸且彼此分离。公共布线层408配置在与多个栅极布线层的每一个相邻的位置上，并在大致平行于栅极布线层的方向，即，与源极布线层大致正交的方向（图中的左右方向）上延伸。由源极布线层、公共布线层408及栅极布线层围绕为大致矩形的空间，并且在该空间中配置有液晶显示装置的像素电极层以及公共电极层。驱动像素电极层的晶体管420配置在图中的左上角。多个像素电极层和多个晶体管配置为矩阵状。

在图2A和图2B的液晶显示装置中，与晶体管420电连接的第一电极层447用作像素电极层，并且与公共布线层408电连接的第二电极层446用作公共电极层。注意，由第一电极层和公共布线层形成电容。虽然公共电极层能在浮置状态（电绝缘状态）下工作，但可以将公共电极层设定为固定电位，优选设定为作为数据传输的图像信号的中间电位近旁的不产生闪烁的电平。

可以采用通过产生大致平行于衬底（即，水平方向）的电场来在平行于衬底的面内移动液晶分子以控制灰度的方式。对于这样的方法，可以采用如图2A至图3D所示的用于IPS模式的电极结构。

作为如IPS模式等示出的横向电场模式，在液晶组合物的下方配置具有开口图案的第一电极层（例如，根据每个像素分别控制电压的像素电极层）以及第二电极层（例如，将共同电压提供给所有像素的公共电极层）。由此，在第一衬底441上形成一方为像素电极层而另一方为公共电极层的第一电极层447以及第二电极层446，并且至少第一电极层和第二电极层中的一方形成在绝缘膜上。第一电极层447及第二电极层446不是平面形状，而具有各种开口图案，包括弯曲部分或分叉的梳齿状。为了在第一电极层447和第二电极层446之间产生电场，避免采用以相同的形状而完全重叠的配置。

另外，作为第一电极层447及第二电极层446，也可以采用用于FFS模式的电极结构。在以FFS模式为典型的横向电场模式中，在液晶组合物的下方配置具有开口图案的第一电极层（例如，根据每个像素分别控制电压的像素电极层）并在该开口图案的下方配置平板形状的第二电极层（例如，将共同电压提供给所有像素的公共电极层）。此时，在第一衬底441上形成一方为像素电极层而另一方为公共电极层的第一电极层及第二电极层，并且像素电极层和公共电极层以隔着绝缘膜（或层间绝缘层）层叠的方式配置。像素电极层和公共电极层中的任一方形成在绝缘膜（或层间绝缘层）的下方，并且具有平板形状，像素电极层和公共电极层中的另一方形成在绝缘膜（或层间绝缘层）的上方，并且具有各种开口图案，包括弯曲部分或分叉的梳齿状。为了在第一电极层447和第二电极层446之间产生电场，避免采用以相同的形状而完全重叠的配置。

作为液晶组合物444，使用实施方式1所示的呈现蓝相的液晶组合物，该液晶组合物包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn。此外，液晶组合物444也可以包含有机树脂。在本实施方式中，对液晶组合物444进行高分子稳定化处理来将该液晶组合物444在呈现蓝相的状态（也称为显示蓝相的状态）下设置在液晶显示装置中。

通过在作为像素电极层的第一电极层447与作为公共电极层的第二电极层446之间形成电场，控制液晶组合物444的液晶。由于在液晶中形成水平方向的电场，因此可以使用该电场控制液晶分子。由于可以在平行于衬底的方向上控制被取向为呈现蓝相的液晶分子，因此能够扩大视角。

图3A至图3D示出第一电极层447及第二电极层446的其他实例。如图3A至图3D的俯视图所示，第一电极层447a至447d以及第二电极层446a至446d交替地形成，在图3A中第一电极层447a及第二电极层446a为具有起伏的波浪形状，在图3B中第一电极层447b以及第二电极层446b为具有同心圆状的开口部的形状，在图3C中第一电极层447c以及第二电极层446c为其一部分彼此层叠的梳齿状,在图3D中第一电极层447d及第二电极层446d为电极彼此啮合的梳齿状。另外，如图3A至3C所示，当第一电极层447a、447b、447c与第二电极层446a、446b、446c重叠时，在第一电极层447与第二电极层446之间形成绝缘膜，并在不同的膜上分别形成第一电极层447以及第二电极层446。

注意，因为第一电极层447、第二电极层446为具有开口图案的形状，所以在图2B的截面图中将它们表示为被分断的多个电极层。本说明书的其他附图也同样。

晶体管420是反交错型的薄膜晶体管，其形成在具有绝缘表面的第一衬底441上，并包括栅电极层401、栅极绝缘层402、半导体层403、用作源电极层或漏电极层的布线层405a、405b。

对可以应用于本说明书所公开的液晶显示装置的晶体管的结构没有特别的限定，例如可以使用顶栅结构或者底栅结构的交错型和平面型等。另外，晶体管可以具有形成有一个沟道形成区的单栅极结构、形成有两个沟道形成区的双栅极结构或形成有三个沟道形成区的三栅极结构。此外，也可以是具有隔着栅极绝缘层配置在沟道区上下的两个栅电极层的双栅型结构。

以覆盖晶体管420的方式设置有接触于半导体层403的绝缘膜407、绝缘膜409，并且在绝缘膜409上层叠有层间膜413。

对层间膜413的形成方法没有特别的限制，可以根据其材料利用旋涂、浸渍、喷涂、液滴喷射法（喷墨法）、丝网印刷、胶版印刷、辊涂、幕涂、刮刀涂布等。

将第一衬底441与作为对置衬底的第二衬底442以在两者之间夹着液晶组合物444的方式用密封剂固定。作为形成液晶组合物444的方法，可以使用分配器法（滴落法）或在将第一衬底441与第二衬底442贴合之后利用毛细现象等来注入液晶的注入法。

作为密封剂，优选典型地使用可见光固化树脂、紫外线固化树脂、热固化树脂。典型的是，可以使用丙烯酸树脂、环氧树脂、胺树脂等。此外，也可以包括光（典型为紫外线）聚合引发剂、热固化剂、填料、耦合剂。

通过将含有光聚合引发剂、聚合性单体、向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn的液晶组合物用于液晶组合物444，可以通过照射光进行高分子稳定化处理。

在将该液晶组合物充填于第一衬底441与第二衬底442之间的空隙中之后，照射光进行高分子稳定化处理，从而形成液晶组合物444。作为所照射的光，采用用作液晶组合物444的液晶组合物所包含的聚合性单体以及光聚合引发剂起反应的波长的光。通过利用该光照射的高分子稳定化处理，可以使液晶组合物444呈现蓝相的温度范围扩大。

当使用如紫外线固化树脂等的光固化树脂作为密封剂并利用滴落法形成液晶组合物等时，也可以通过高分子稳定化处理的光照射工序进行密封剂的固化。

在本实施方式中，在第一衬底441的外侧（与液晶组合物444相反的一侧）上设置偏振片443a，而在第二衬底442的外侧（与液晶组合物444相反的一侧）上设置偏振片443b。另外，除了设置偏振片之外还可以设置相位差板、抗反射膜等的光学薄膜等。例如，也可以使用利用偏振片及相位差板的圆偏振光。根据上述工序可以完成液晶显示装置。

另外，当使用大型的衬底制造多个液晶显示装置（即，将一个衬底分割成多个面板）时，可以在进行高分子稳定化处理之前或者在设置偏振片之前进行该分割步骤。考虑到分割步骤对液晶组合物的影响（由于进行分割步骤时的施力等而引起的取向混乱等），优选在将第一衬底和第二衬底贴合之后且在进行高分子稳定化处理之前进行分割步骤。

虽然未图示，但是可以使用背光灯、侧光灯等作为光源。光源以从作为元件衬底的第一衬底441一侧向可见侧的第二衬底442透过的方式进行照射。

作为第一电极层447、第二电极层446，可以使用具有透光性的导电材料诸如包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物、石墨烯等。

另外，可以使用选自钨（W）、钼（Mo）、锆（Zr）、铪（Hf）、钒（V）、铌（Nb）、钽（Ta）、铬（Cr）、钴（Co）、镍（Ni）、钛（Ti）、铂（Pt）、铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）等的金属、以上金属的合金和以上金属的氮化物中的一种或多种形成第一电极层447及第二电极层446。

此外，第一电极层447、第二电极层446可以使用包含导电高分子（也称为导电聚合物）的导电组合物形成。使用导电组合物形成的像素电极的薄层电阻优选为10000Ω/□以下，并且其波长为550nm时的透光率优选为70%以上。此外，包含在导电组合物中的导电高分子的电阻率优选为0.1Ω·cm以下。

作为导电高分子，可以使用所谓的π电子共轭类导电高分子。例如，可以举出：聚苯胺或其衍生物；聚吡咯或其衍生物；聚噻吩或其衍生物；或者由苯胺、吡咯和噻吩中的两种以上而成的共聚物或其衍生物等。

也可以在第一衬底441与栅电极层401之间设置用作基底膜的绝缘膜。基底膜具有防止杂质元素从第一衬底441扩散的功能，而且该绝缘膜可以使用选自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一种膜或多种膜的单层结构或叠层结构形成。栅电极层401可以通过使用钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕、钪等的金属材料或以这些金属材料为主要成分的合金材料的单层或叠层形成。此外，作为栅电极层401，也可以使用以掺杂磷等杂质元素的多晶硅膜为代表的半导体膜、镍硅化物等硅化物膜。当将具有遮光性的导电膜用作栅电极层401时，可以防止来自背光灯的光（从第一衬底441入射的光）入射到半导体层403中。

例如，作为栅电极层401的双层的叠层结构，优选采用：在铝层上层叠有钼层的双层结构；在铜层上层叠有钼层的双层结构；在铜层上层叠有氮化钛层或氮化钽层的双层结构；或者层叠有氮化钛层和钼层的双层结构。作为三层结构，优选采用层叠钨层或氮化钨层、铝和硅的合金层或铝和钛的合金层与氮化钛层或钛层的叠层结构。

通过利用等离子体CVD法或溅射法等并使用氧化硅膜、氧化镓膜、氧化铝膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧氮化铝膜或氮氧化硅膜等，可以形成栅极绝缘层402。或者，作为栅极绝缘层402的材料､也可以使用氧化铪、氧化钇、氧化镧、硅酸铪（HfSi_xO_y（x>0、y>0））、铝酸铪（HfAl_xO_y（x>0、y>0））、添加有氮的硅酸铪、添加有氮的铝酸铪等high-k材料。通过使用这些high-k材料，可以降低栅极泄漏电流。

另外，也可以通过使用有机硅烷气体的CVD法形成氧化硅层作为栅极绝缘层402。作为有机硅烷气体，可以使用如四乙氧基硅烷（TEOS：化学式为Si（OC₂H₅）₄）、四甲基硅烷（TMS：化学式为Si（CH₃）₄）、四甲基环四硅氧烷（TMCTS）、八甲基环四硅氧烷（OMCTS）、六甲基二硅氮烷（HMDS）、三乙氧基硅烷（SiH（OC₂H₅）₃）、三（二甲基氨基）硅烷（SiH（N（CH₃）₂）₃）等的含硅化合物。另外，栅极绝缘层402可以为单层结构或者叠层结构。

对用于半导体层403的材料没有特别的限制，根据晶体管420所需的特性而适当地设定，即可。以下对可用于半导体层403的材料的实例进行说明。

作为形成半导体层403的材料，可以使用如下材料：通过使用以硅烷或锗烷为代表的半导体材料气体的化学气相淀积法或溅射法等物理气相淀积法制造的非晶（亦称为无定形）半导体；通过利用光能或热能使该非晶半导体结晶化而形成的多晶半导体；混合有微细的结晶相与非晶相的微晶半导体等。通过溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法等可以形成半导体层。

作为非晶半导体，可以典型地举出氢化非晶硅等。作为结晶半导体，可以典型地举出多晶硅等。多晶硅包括：使用通过800℃以上的工艺温度形成的多晶硅作为主要材料的所谓高温多晶硅；使用通过600℃以下的工艺温度形成的多晶硅作为主要材料的所谓低温多晶硅；以及使用促进结晶化的元素等使非晶硅结晶化而成的多晶硅等。当然，如上所述，也可以使用微晶半导体或在半导体层的一部分包含结晶相的半导体。

另外，也可以使用氧化物半导体，作为氧化物半导体可以使用：氧化铟、氧化锡、氧化锌；二元金属氧化物的In-Zn类氧化物、Sn-Zn类氧化物、Al-Zn类氧化物、Zn-Mg类氧化物、Sn-Mg类氧化物、In-Mg类氧化物、In-Ga类氧化物；三元金属氧化物的In-Ga-Zn类氧化物（也称为IGZO）、In-Al-Zn类氧化物、In-Sn-Zn类氧化物、Sn-Ga-Zn类氧化物、Al-Ga-Zn类氧化物、Sn-Al-Zn类氧化物、In-Hf-Zn类氧化物、In-La-Zn类氧化物、In-Ce-Zn类氧化物、In-Pr-Zn类氧化物、In-Nd-Zn类氧化物、In-Sm-Zn类氧化物、In-Eu-Zn类氧化物、In-Gd-Zn类氧化物、In-Tb-Zn类氧化物、In-Dy-Zn类氧化物、In-Ho-Zn类氧化物、In-Er-Zn类氧化物、In-Tm-Zn类氧化物、In-Yb-Zn类氧化物、In-Lu-Zn类氧化物；四元金属氧化物的In-Sn-Ga-Zn类氧化物、In-Hf-Ga-Zn类氧化物、In-Al-Ga-Zn类氧化物、In-Sn-Al-Zn类氧化物、In-Sn-Hf-Zn类氧化物、In-Hf-Al-Zn类氧化物。此外，也可以使用使上述氧化物半导体含有In、Ga、Sn、Zn以外的元素如SiO₂而得到的氧化物半导体。

在此，例如In-Ga-Zn类氧化物半导体是指具有铟（In）、镓（Ga）、锌（Zn）的氧化物半导体，对其组成没有限制。

此外，氧化物半导体层可以使用由化学式InMO₃（ZnO）_m（m>0）表示的薄膜。这里，M表示选自Ga、Al、Mn和Co中的一种或多种金属元素。例如，作为M，有Ga、Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。

此外，当作为氧化物半导体使用In-Sn-Zn-O类材料时，将所使用的靶材中的金属元素的原子数比设定为In:Sn:Zn=1:2:2、In:Sn:Zn=2:1:3、In:Sn:Zn=1:1:1等，即可。

另外，当作为氧化物半导体使用In-Zn-O类的材料时，将原子数比设定为In/Zn=0.5至50，优选设定为In/Zn=1至20，更优选设定为In/Zn=1.5至15。通过将Zn的原子数比设定为优选的上述范围，可以提高晶体管的场效应迁移率。在此，当化合物的原子数比为In:Zn:O=X:Y:Z时，满足Z>1.5X+Y的关系。

作为氧化物半导体层，可以使用既不为完全的单晶也不为完全的非晶的状态的具有c轴取向的结晶氧化物半导体（C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor；也称为CAAC-OS）。

在形成半导体层和布线层的制造工序中，使用蚀刻工序来将薄膜加工成所希望的形状。作为蚀刻工序，可以使用干蚀刻或湿蚀刻。

根据材料适当地调节蚀刻条件（诸如蚀刻液、蚀刻时间以及温度等），以蚀刻为所希望的形状。

作为用作源电极层或漏电极层的布线层405a、405b的材料，可以举出：选自Al、Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素；以上述元素为成分的合金；组合上述元素的合金膜等。另外，当进行热处理时，优选使该导电膜具有承受该热处理的耐热性。例如，因为Al单质有耐热性低并且容易腐蚀等的问题，所以将Al与耐热性导电材料组合而形成导电膜。作为与Al组合的耐热导电材料，使用选自钛（Ti）、钽（Ta）、钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钕（Nd）、钪（Sc）中的元素、以上述元素为成分的合金、组合上述元素的合金膜或者以上述元素为成分的氮化物。

也可以以不接触于大气的方式连续地形成栅极绝缘层402、半导体层403、用作源电极层或漏电极层的布线层405a、405b。通过不接触于大气地连续进行成膜，可以在不被大气成分或浮游在大气中的污染杂质元素污染的状态下形成各叠层界面，因此，可以降低晶体管的特性的不均匀性。

另外，半导体层403被部分地蚀刻，而具有槽部（凹部）。

覆盖晶体管420的绝缘膜407、绝缘膜409可以使用利用干法或湿法形成的无机绝缘膜或有机绝缘膜。例如，可以使用利用CVD法或溅射法等获得的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化铝膜、氧化钽膜等。另外，可以使用如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、苯并环丁烯类树脂、聚酰胺或环氧树脂等有机材料。另外，除了使用上述有机材料之外，还可以使用低介电常数材料（low-k材料）、硅氧烷类树脂、PSG（磷硅玻璃）、BPSG（硼磷硅玻璃）等。此外，作为绝缘膜407也可以使用氧化镓膜。

另外，硅氧烷类树脂相当于以硅氧烷类材料为起始材料而形成的包含Si-O-Si键的树脂。硅氧烷类树脂也可以使用有机基（例如烷基或芳基）或氟基作为取代基。此外，有机基也可以包括氟基团。硅氧烷类树脂通过涂敷法形成并通过焙烧而可以用作绝缘膜407。

另外，也可以通过层叠多个由这些材料形成的绝缘膜来形成绝缘膜407、绝缘膜409。例如，还可以采用在无机绝缘膜上层叠有机树脂膜的结构。

另外，通过使用由多级灰度掩模形成的具有多种（典型的是两种）厚度的区域的抗蚀剂掩模，可以缩减光掩模数，因而可以实现工序的简化及低成本化。

如上所述，通过使用包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn并呈现蓝相的液晶组合物，可以提供实现低驱动电压并具有高稳定性的液晶元件或液晶显示装置。因此，可以提供耗电量低且可靠性高的液晶显示装置。

另外，由于包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn并呈现蓝相的液晶组合物能够进行高速响应，因此可以实现液晶显示装置的高性能化。

实施方式3

通过制造晶体管并将该晶体管用于像素部及驱动电路，可以制造具有显示功能的液晶显示装置。此外，将使用晶体管的驱动电路的一部分或整个部分与像素部一体形成在同一衬底上，来可以形成系统整合型面板（system-on-panel）。

液晶显示装置包括作为显示元件的液晶元件（也称为液晶显示元件）。

另外，液晶显示装置包括密封有显示元件的面板和在该面板中安装有包括控制器的IC等的模块。再者，对于相当于制造该液晶显示装置的过程中的显示元件完成之前的一个方式的元件衬底，该元件衬底在多个像素的每一个中分别具备用来将电流供给到显示元件的单元。具体而言，元件衬底既可以是只形成有显示元件的像素电极的状态，又可以是形成成为像素电极的导电膜之后且通过蚀刻形成像素电极之前的状态，可以采用所有方式。

注意，本说明书中的液晶显示装置是指图像显示装置、显示装置、或光源（包括照明装置）。另外，液晶显示装置还包括安装有连接器诸如FPC（Flexible printed circuit：柔性印刷电路）、TAB（Tape Automated Bonding：载带自动键合）带或TCP（Tape Carrier Package：载带封装）的模块；将印刷线路板设置于TAB带或TCP端部的模块；通过COG（Chip On Glass：玻璃上芯片）方式将IC（集成电路）直接安装到显示元件上的模块。

参照图4A1、图4A2和图4B说明相当于液晶显示装置的一个方式的液晶显示面板的外观及截面。图4A1和图4A2是使用密封剂4005将形成在第一衬底4001上的晶体管4010、4011以及液晶元件4013密封在第二衬底4006与第一衬底4001之间的面板的俯视图，图4B相当于沿着图4A1和图4A2的线M-N的截面图。

以围绕设置在第一衬底4001上的像素部4002和扫描线驱动电路4004的方式设置有密封剂4005。此外，在像素部4002和扫描线驱动电路4004上设置有第二衬底4006。因此，像素部4002和扫描线驱动电路4004与液晶组合物4008一起由第一衬底4001、密封剂4005以及第二衬底4006密封。

此外，在图4A1中，在第一衬底4001上的与由密封剂4005围绕的区域不同的区域中安装有信号线驱动电路4003，该信号线驱动电路4003使用单晶半导体膜或多晶半导体膜形成在另行准备的衬底上。另外，图4A2是使用设置在第一衬底4001上的晶体管形成信号线驱动电路的一部分的实例，其中在第一衬底4001上形成有信号线驱动电路4003b，并且在另行准备的衬底上安装有由单晶半导体膜或多晶半导体膜形成的信号线驱动电路4003a。

另外，对于另行形成的驱动电路的连接方法没有特别的限制，而可以采用COG方法、引线接合方法或TAB方法等。图4A1是通过COG方法安装信号线驱动电路4003的实例，而图4A2是通过TAB方法安装信号线驱动电路4003的实例。

此外，设置在第一衬底4001上的像素部4002和扫描线驱动电路4004包括多个晶体管。在图4B中例示像素部4002所包括的晶体管4010和扫描线驱动电路4004所包括的晶体管4011。在晶体管4010、4011上设置有绝缘层4020、层间膜4021。

晶体管4010、4011可以应用实施方式2或实施方式3所示的晶体管。

此外，也可以在层间膜4021或者绝缘层4020上的与用于驱动电路的晶体管4011的半导体层的沟道形成区重叠的位置设置导电层。导电层的电位可以与晶体管4011的栅电极层的电位相同或者不同，并且也可以用作第二栅电极层。此外，导电层的电位也可以是GND，或者导电层可以处于浮动状态。

此外，在层间膜4021上形成像素电极层4030及公共电极层4031，像素电极层4030与晶体管4010电连接。液晶元件4013包括像素电极层4030、公共电极层4031以及液晶组合物4008。注意，在第一衬底4001及第二衬底4006的外侧分别设置有偏振片4032a、4032b。

作为液晶组合物4008，使用实施方式1所示的呈现蓝相的如下液晶组合物，该液晶组合物包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn。作为像素电极层4030和公共电极层4031，可以应用实施方式1或实施方式2所示那样的像素电极层及公共电极层的结构。

在本实施方式中，液晶组合物4008使用包含向列液晶、作为第一手性试剂的ISO-（6OBA）₂及作为第二手性试剂的R-DOL-Pn并呈现蓝相的液晶组合物，并且对液晶组合物4008进行高分子稳定化处理来将液晶组合物4008在呈现蓝相的状态（也称为显示蓝相的状态）下设置在液晶显示装置中。因此，在本实施方式中，如实施方式1中的图1、实施方式2中的图3A至图3D所示那样，像素电极层4030和公共电极层4031具有开口图案。

通过在像素电极层4030与公共电极层4031之间形成电场，控制液晶组合物4008的液晶。由于在液晶中形成水平方向的电场，因此可以使用该电场控制液晶分子。由于可以在平行于衬底的方向上控制被取向为呈现蓝相的液晶分子，因此能够扩大视角。

另外，作为第一衬底4001、第二衬底4006可以使用具有透光性的玻璃、塑料等。作为塑料，可以使用PVF（聚氟乙烯）薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸树脂薄膜。此外，也可以采用由PVF薄膜或聚酯薄膜夹有铝箔的薄片或FRP（Fiberglass-Reinforced Plastics；纤维增强塑料）板。

另外，附图标记4035是通过对绝缘膜选择性地进行蚀刻而得到的柱状间隔物，并且是为控制液晶组合物4008的厚度（单元间隙）而设置的。另外，还可以使用球状的间隔物。在使用液晶组合物4008的液晶显示装置中，优选将液晶组合物的厚度的单元间隔设定为1μm以上且20μm以下。注意，在本说明书中，单元间隙的厚度是指液晶组合物的最厚部分的厚度（膜厚度）。

另外，虽然图4A1、图4A2和图4B示出透过型液晶显示装置的实例，但本发明也可以应用于半透射型液晶显示装置或反射型液晶显示装置。

另外，在图4A1、图4A2和图4B的液晶显示装置中，虽然示出在衬底的外侧（可见侧）设置偏振片的实例，但也可以将偏振片设置在衬底的内侧。根据偏振片的材料或制造工序的条件适当地进行设定即可。另外，还可以设置用作黑矩阵的遮光层。

也可以作为层间膜4021的一部分形成滤色层或遮光层。在图4A1、图4A2和图4B中示出遮光层4034以覆盖晶体管4010、4011上方的方式设置在第二衬底4006一侧的实例。通过设置遮光层4034可以进一步提高对比度及薄膜晶体管的稳定性。

晶体管还可以采用由用作保护膜的绝缘层4020覆盖的结构，但没有特别的限制。

另外，因为保护膜用来防止大气中的有机物、金属物、水蒸气等的污染杂质的侵入，所以优选采用致密的膜。使用溅射法并利用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜或氮氧化铝膜的单层或叠层而形成保护膜，即可。

另外，当还形成具有透光性的绝缘层作为平坦化绝缘膜时，可以使用具有耐热性的有机材料如聚酰亚胺、丙烯酸树脂、苯并环丁烯类树脂、聚酰胺或环氧树脂等。另外，除了上述有机材料之外，还可以使用低介电常数材料（low-k材料）、硅氧烷类树脂、PSG（磷硅玻璃）、BPSG（硼磷硅玻璃）等。另外，也可以通过层叠多个由这些材料形成的绝缘膜，来形成绝缘层。

对层叠的绝缘层的形成方法没有特别的限制，可以根据其材料利用溅射法、旋涂、浸渍法、喷涂法、液滴喷射法（喷墨法）、丝网印刷、胶版印刷、辊涂、幕涂、刮刀涂布等。

作为像素电极层4030及公共电极层4031，可以使用具有透光性的导电材料诸如包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物、石墨烯等。

此外，像素电极层4030及公共电极层4031可以使用选自如下材料中的一种或多种来形成：钨（W）、钼（Mo）、锆（Zr）、铪（Hf）、钒（V）、铌（Nb）、钽（Ta）、铬（Cr）、钴（Co）、镍（Ni）、钛（Ti）、铂（Pt）、铝（Al）、铜（Cu）以及银（Ag）等的金属；上述金属的合金；和上述金属的氮化物。

此外，像素电极层4030及公共电极层4031可以使用包含导电高分子（也称为导电聚合物）的导电组合物形成。

此外，供给到另行形成的信号线驱动电路4003、扫描线驱动电路4004或像素部4002的各种信号及电位是从FPC4018供给的。

此外，因为晶体管容易由于静电等发生损坏，所以优选将栅极线或源极线与驱动电路保护用的保护电路设置在同一衬底上。保护电路优选使用非线性元件构成。

在图4A1、图4A2和图4B中，连接端子电极4015由与像素电极层4030相同的导电膜形成，并且端子电极4016由与晶体管4010、4011的源电极层和漏电极层相同的导电膜形成。

连接端子电极4015通过各向异性导电膜4019电连接到FPC 4018所具有的端子。

此外，虽然在图4A1、图4A2以及图4B中示出另行形成信号线驱动电路4003并将它安装在第一衬底4001的实例，但是不局限于该结构。既可以另行形成扫描线驱动电路而安装，又可以另行仅形成信号线驱动电路的一部分或扫描线驱动电路的一部分而安装。

实施方式4

可将本说明书中公开的液晶显示装置应用于多种电子设备（包括游戏机）。作为电子设备，例如可以举出电视装置(也称为电视或电视接收机)、用于计算机等的监视器、数码相机、数码摄像机等影像拍摄装置、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、移动信息终端、声音回放装置、弹子机等大型游戏机等。

图5A示出笔记本型个人计算机，该笔记本型个人计算机由主体3001、框体3002、显示部3003以及键盘3004等构成。通过将实施方式1至3中的任一个所示的液晶显示装置应用于显示部3003，可以提供耗电量低且可靠性高的笔记本个人计算机。

图5B示出便携式信息终端（PDA），在主体3021中设置有显示部3023、外部接口3025以及操作按钮3024等。另外，作为操作用附属部件，有触屏笔3022。通过将实施方式1至3中的任一个所示的液晶显示装置应用于显示部3023，可以提供耗电量低且可靠性高的便携式信息终端（PDA）。

图5C示出电子书阅读器，该电子书阅读器由两个框体，即框体2701及框体2703构成。框体2701及框体2703由轴部2711形成为一体，且可以以该轴部2711为轴进行开闭工作。通过采用这种结构，可以进行如纸的书籍那样的工作。

框体2701组装有显示部2705，而框体2703组装有显示部2707。显示部2705及显示部2707的结构既可以是显示连屏画面的结构，又可以是显示不同的画面的结构。通过采用显示不同的画面的结构，例如在右边的显示部（图5C中的显示部2705）中可以显示文章，而在左边的显示部（图5C中的显示部2707）中可以显示图像。通过将实施方式1至3中的任一个所示的液晶显示装置应用于显示部2705、显示部2707，可以提供耗电量低且可靠性高的电子书阅读器。当作为显示部2705使用半透射型或反射型液晶显示装置时，预料在较明亮的情况下的使用，因此可以设置太阳能电池而进行利用太阳能电池的发电及利用电池的充电。另外，当作为电池使用锂离子电池时，有可以实现小型化等的优点。

此外，在图5C中示出框体2701具备操作部等的实例。例如，在框体2701中具备电源开关2721、操作键2723、扬声器2725等。利用操作键2723可以翻页。注意，在与框体的显示部相同的平面上可以设置键盘、定位装置等。另外，也可以采用在框体的背面或侧面具备外部连接端子（耳机端子、USB端子等）、记录介质插入部等的结构。再者，电子书阅读器也可以具有电子词典的功能。

此外，电子书阅读器也可以采用能够以无线的方式收发信息的结构。还可以采用以无线的方式从电子书服务器购买所希望的书籍数据等，然后下载的结构。

图5D示出移动电话，该移动电话由框体2800及框体2801的两个框体构成。框体2801具备显示面板2802、扬声器2803、麦克风2804、定位装置2806、影像拍摄用透镜2807、外部连接端子2808等。此外，框体2800具备对移动电话进行充电的太阳能电池2810、外部储存槽2811等。另外，在框体2801内部收藏有天线。通过将实施方式1至3中的任一个所示的液晶显示装置应用于显示面板2802，可以提供耗电量低且可靠性高的移动电话。

另外，显示面板2802具备触摸屏，图5D使用虚线示出作为图像而被显示出来的多个操作键2805。另外，还安装有用来将由太阳能电池2810输出的电压升压到各电路所需的电压的升压电路。

显示面板2802根据使用方式适当地改变显示的方向。另外，由于在与显示面板2802同一面上设置影像拍摄用透镜2807，所以可以实现可视电话。扬声器2803及麦克风2804不局限于音频通话，还可以进行可视通话、录音、回放等。再者，滑动框体2800和框体2801而可以处于如图5D那样的展开状态和重叠状态，所以可以实现适于携带的小型化。

外部连接端子2808可以与AC适配器及各种电缆如USB电缆等连接，并可以进行充电及与个人计算机等的数据通信。另外，通过将记录媒体插入外部储存槽2811中，可以对应于更大量数据的保存及移动。

另外，除了上述功能以外，移动电话还可以具有红外线通信功能、电视接收功能等。

图5E示出数码摄像机，该数码摄像机由主体3051、显示部A 3057、取景器3053、操作开关3054、显示部B 3055以及电池3056等构成。通过将实施方式1至3中的任一个所示的液晶显示装置应用于显示部A 3057及显示部B 3055，可以提供耗电量低且可靠性高的数码摄像机。

图5F示出电视装置，该电视装置由框体9601、显示部9603等构成。利用显示部9603可以显示图像。此外，在此示出利用支架9605支撑框体9601的结构。通过将实施方式1至3中的任一个所示的液晶显示装置应用于显示部9603，可以提供耗电量低且可靠性高的电视装置。

可以通过利用框体9601所具备的操作开关或另行提供的遥控操作机进行电视装置的操作。或者，也可以采用在遥控操作机中设置显示部的结构，该显示部显示从该遥控操作机输出的信息。

另外，电视装置采用具备接收机、调制解调器等的结构。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，从而也可以进行单向（从发送者到接收者）或双向（在发送者和接收者之间或在接收者之间等）的信息通信。

实施例1

在本实施例中，制造本发明的一个方式的液晶组合物并对其特性进行了评价。

表1示出在本实施例中制造的液晶组合物1-1至1-7的结构。另外，在表1中，全部以重量%表示混合比。另外，液晶组合物1-1至1-7的手性试剂的种类及比率彼此不同，使用本发明的样品是液晶组合物1-2至1-6。

[表1]

。

在液晶组合物1-1至1-7中，液晶1使用混合液晶E-8（日本株式会社LCC制造），液晶2使用4-（反式-4-正丙基环己基）-3’,4’-二氟-1，1’-联苯（简称：CPP-3FF）（台湾大立高分子工业股份有限公司制造），液晶3使用4-正戊基苯甲酸4-氰-3-氟苯基（简称：PEP-5CNF）（台湾大立高分子工业股份有限公司制造）。以下示出在本实施例中使用的CPP-3FF（简称）及PEP-5CNF（简称）的结构式。

在液晶组合物1-1至1-7中，作为第一手性试剂使用由结构式（100）表示的ISO-（6OBA）₂（简称）（日本绿化学株式会社（Midori Kagaku Co., Ltd）制造），并作为第二手性试剂使用由结构式（101）表示的R-DOL-Pn（简称）。

在室温下通过Grandjean-Cano wedge cell法测量液晶组合物1-1至1-7的螺旋扭曲力（HTP）。图6示出测量结果。另外，在图6中，横轴示出手性试剂（第一手性试剂和第二手性试剂）中的第二手性试剂R-DOL-Pn（简称）的含有率（重量），而纵轴示出螺旋扭曲力（HTP）。在只使用ISO-（6OBA）₂（简称）的液晶组合物1-1中，螺旋扭曲力大致是63μm^-1，随着R-DOL-Pn（简称）的含有率增加，螺旋扭曲力逐渐增加，从而可以确认到80μm^-1，甚至超过110μm^-1的高螺旋扭曲力。

因此，使用本发明的液晶组合物是螺旋扭曲力大的液晶组合物，通过使用该液晶组合物可以实现液晶显示装置的高对比度化。

实施例2

在本实施例中，制造本发明的一个方式的液晶组合物及使用该液晶组合物的液晶元件，并测量呈现蓝相的温度范围。

表2示出在本实施例中制造的液晶组合物2-1至2-5的结构。另外，在表2中，全部以重量%表示混合比。另外，液晶组合物2-1至2-5的手性试剂的种类及比率彼此不同，使用本发明的样品是液晶组合物2-2至2-4。

[表2]

。

本实施例的液晶组合物2-1至2-5是除了实施例1所示的液晶组合物所使用的液晶、手性试剂以外还添加有聚合性单体、聚合引发剂的液晶组合物。另外，与实施例1同样，作为液晶使用液晶1（E-8），液晶2（CPP-3FF（简称））、液晶3（PEP-5CNF（简称）），并且作为手性试剂使用第一手性试剂（ISO-（6OBA）₂（简称））、第二手性试剂（R-DOL-Pn（简称））。

作为聚合性单体使用1,4-双-[4-（6-丙烯酰氧基-正己基-1-氧基）苯甲酰氧基]-2-甲苯（简称：RM257-O6）（SYNTHON Chemicals GmbH & Co. KG制造）、甲基丙烯酸正十二烷基酯（简称：DMeAc）（日本东京化成工业株式会社制造），并且作为聚合引发剂使用2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（简称：DMPAP）（日本东京化成工业株式会社制造）。

另外，以下示出在本实施例中使用的RM257-O6（简称）、DMeAc（简称）及DMPAP（简称）的结构式。

另外，如表2所示的那样，在对液晶组合物2-1至2-5的每一个添加了聚合性单体（RM257-O6（简称）、DMeAc（简称））及聚合引发剂（DMPAP（简称））而成的液晶组合物中，液晶组合物2-1至2-5是91.7wt%，RM257-O6（简称）是4wt%，DMeAc（简称）是4wt%，并且DMPAP（简称）是0.3wt%。

在使用液晶组合物2-1至2-5的液晶元件的状态下进行液晶组合物2-1至2-5的呈现蓝相的温度范围的测量。以下示出使用液晶组合物2-1至2-5的液晶元件的制造工序。使用液晶组合物2-1至2-5的液晶元件通过如下步骤来制造：将形成有如图3D所示那样的梳齿状的像素电极层及公共电极层的玻璃衬底与成为对置衬底的玻璃衬底以其间具有空隙（4μm）的方式用密封剂贴合，然后利用注入法在衬底之间注入在各向同性相的状态下搅拌的以表2所示的材料和比率混合而成的各液晶组合物2-1至2-5。

像素电极层及公共电极层利用溅射法使用包含氧化硅的铟锡氧化物形成。此外，将其厚度设定为110nm，将像素电极层及公共电极层的各宽度以及像素电极层与公共电极层之间的间隔设定为2μm。此外，作为密封剂使用紫外线及热固化型密封剂，作为固化处理利用紫外线（辐照度为100mW/cm²）进行90秒的照射处理，然后以120℃进行1小时的加热处理。

在将各液晶元件的液晶组合物2-1至2-5设定为各向同性相之后，使用温度控制器以每分钟降温1.0℃的条件下使用偏光显微镜进行观察，来测量液晶组合物2-1至2-5呈现蓝相的温度范围。测量使用偏光显微镜（奥林巴斯株式会社（Olympus Corporation）制造的MX61L）以及温度控制器（Instec,Inc.制造的HCS302-MK1000）。

以下示出上述观察的测量条件：在偏光显微镜中，测量模式为反射，偏振器为交叉尼克耳，并且倍率为200倍。

表3示出液晶组合物2-1至2-5的呈现蓝相的温度的测定结果。

[表3]

。

只使用ISO-（6OBA）₂（简称）的液晶组合物2-1中的呈现蓝相的温度的上限是40.6℃，下限是35.5℃，温度范围是5.1℃。R-DOL-Pn（简称）的含有率为0.25（ISO-（6OBA）₂（简称）: R-DOL-Pn（简称）=1:1）的液晶组合物2-2中的呈现蓝相的温度的上限是42.4℃，下限是37.6℃，温度范围是4.8℃。R-DOL-Pn（简称）的含有率为0.5（ISO-（6OBA）₂（简称）: R-DOL-Pn（简称）=1:1）的液晶组合物2-3中的呈现蓝相的温度的上限是45.0℃，下限是40.7℃，温度范围是4.3℃。R-DOL-Pn（简称）的含有率为0.75（ISO-（6OBA）₂（简称）: R-DOL-Pn（简称）=1:1）的液晶组合物2-4中的呈现蓝相的温度的上限是46.0℃，下限是41.9℃，温度的范围是4.1℃。只使用R-DOL-Pn（简称）的液晶组合物2-5中的呈现蓝相的温度的上限是47.3℃，下限是43.4℃，温度的范围是3.9℃。

图7示出手性试剂（第一手性试剂和第二手性试剂）中的第二手性试剂R-DOL-Pn（简称）的含有率（重量）与呈现蓝相的温度的范围的关系。另外，在图7中，横轴示出手性试剂（第一手性试剂和第二手性试剂）中的第二手性试剂R-DOL-Pn（简称）的含有率（重量），而纵轴示出呈现蓝相的温度的范围。

在只使用R-DOL-Pn（简称）的液晶组合物2-5中，虽然呈现蓝相的温度的范围是3.9℃，但是随着ISO-（6OBA）₂（简称）的含有率增加，呈现蓝相的温度的范围也逐渐增加，如4.1℃、4.3℃、4.8℃，从而能够确认到宽广的呈现蓝相的温度的范围。

据此，能够确认到：在使用本发明的一个方式的本实施例的新颖的液晶组合物的液晶元件中，呈现蓝相的温度的范围广。

实施例3

在本实施例中，制造本发明的一个方式的液晶组合物及使用该液晶组合物的液晶元件，并通过耐冲压力试验（pressing force endurance test）进行评价。

表4示出在本实施例中制造的液晶组合物3-1及液晶组合物3-2的结构。另外，在表4中，全部以重量%表示混合比。另外，液晶组合物3-1是比较例，而使用本发明的样品是液晶组合物3-2。

[表4]

。

本实施例的液晶组合物3-1及液晶组合物3-2是添加有实施例2所示的液晶组合物所使用的液晶、手性试剂、聚合性单体及聚合引发剂的液晶组合物。另外，与实施例2同样，作为液晶使用液晶1（E-8），液晶2（CPP-3FF（简称））、液晶3（PEP-5CNF（简称）），作为手性试剂使用第一手性试剂（ISO-（6OBA）₂（简称））、第二手性试剂（R-DOL-Pn（简称）），作为聚合性单体使用RM257-O6（简称）、DMeAc（简称）），并且作为聚合引发剂使用DMPAP（简称）。

在本实施例中，与实施例2同样，使用液晶组合物3-1及液晶组合物3-2制造液晶元件，并对各液晶元件进行耐冲压力试验。以下示出制造方法。

使用液晶组合物3-1及液晶组合物3-2的液晶元件通过如下步骤来制造：将形成有如图3D所示那样的梳齿状的像素电极层及公共电极层的玻璃衬底（厚度为0.7mm）与成为对置衬底的玻璃衬底（厚度为0.7mm）以其间具有空隙（4μm）的方式用密封剂贴合，然后利用注入法在衬底之间分别注入在各向同性相的状态下搅拌的以表4所示的比率和材料混合而成的液晶组合物3-1及液晶组合物3-2。

另外，分别在使用液晶组合物3-1及液晶组合物3-2的液晶元件的每一个中，在将温度设定为从呈现蓝相的最高温度高3℃的温度（最高温度+3℃）至呈现蓝相的最低温度的范围内的任意温度的恒定温度的情况下，通过进行30分钟的紫外线（光源Handy UV灯，波长365nm，辐照度0.5mW/cm²）的照射来进行高分子稳定化处理。另外，在光源和液晶元件之间设置遮断350nm以下的波长的光学滤波器（日本朝日分光株式会社制造的LU0350），调节照射到液晶元件的来自光源的紫外线。通过高分子稳定化处理使包含在液晶组合物3-1及液晶组合物3-2中的聚合性单体聚合，由此使利用液晶组合物3-1及液晶组合物3-2的液晶元件成为具有包含有机树脂的液晶组合物的液晶元件。

通过该高分子稳定化处理，使液晶组合物3-1及液晶组合物3-2在呈现蓝相的状态下固化（固定），由此使利用液晶组合物3-1及液晶组合物3-2的液晶元件成为在呈现蓝相的状态下经保持的液晶元件。

接着，对使用在呈现蓝相的状态下经保持的液晶组合物3-1及液晶组合物3-2的液晶元件进行耐冲压力试验。使用岛津小型台式试验机（compact table-top universal tester）（日本株式会社岛津制作所制造），以3N的冲压力进行大约3秒的耐冲压力试验。另外，在耐冲压力试验中，以将直径为0.5mm的半球的曲面按在液晶元件的衬底上的方式对液晶元件施加力。

图8A至图9B示出耐冲压力试验的结果。图8A示出使用液晶组合物3-1的液晶元件的试验前的光学显微镜照片，图8B示出其试验后的光学显微镜照片。图9A示出使用本发明的液晶组合物3-2的液晶元件的试验前的光学显微镜照片，图9B示出其试验后的光学显微镜照片。在观察中，使用光学显微镜（奥林巴斯株式会社制造的MX50），采用如下测定条件：曝光时间是300ms；并且倍率是50倍。

在利用只使用R-DOL-Pn（简称）的液晶组合物3-1来呈现蓝相的液晶元件中，如图8B所示的那样，由冲压力破坏所呈现的蓝相。另一方面，在利用使用本发明的一个方式的混合有ISO-（6OBA）₂（简称）、R-DOL-Pn（简称）的液晶组合物3-2来呈现蓝相的液晶元件中，如图9B所示的那样，所呈现的蓝相不被冲压力破坏而在试验后也被保持。

另外，在以5N的冲压力、然后以10N的冲压力对使用液晶组合物3-2的液晶元件进行大致3秒的耐冲压力试验之后，使用液晶组合物3-2的液晶元件也保持呈现蓝相的状态。

可以确认到：利用使用本发明的液晶组合物的液晶元件具有耐冲压力性，能够稳定地保持呈现蓝相的状态。因此，通过使用该液晶元件，可以提供抗物理冲击性强且可靠性高的液晶显示装置。

实施例4

在本实施例中示出在实施例1至实施例3中使用的由结构式（101）表示的（4R,5R）-4,5-双[羟基-二（菲-9-基）甲基]-2,2-二甲基-1,3-二氧戊环（简称：R-DOL-Pn）的合成实例。

（4R,5R）-4,5-双[羟基-二（菲-9-基）甲基]-2,2-二甲基-1,3-二氧戊环（简称：R-DOL-Pn）的合成方法

在下述（L-1）中示出由结构式（101）表示的R-DOL-Pn（简称）的合成方案。

将2.3g（95mmol）的镁放入200mL的三口烧瓶，并且对该烧瓶内进行氮气置换。并对该混合物加入50mL的无水四氢呋喃及0.5mL的二溴乙烷并进行搅拌。边维持回流边利用滴液漏斗向该混合物中缓慢加入将25g（97mmol)的9-溴菲溶于50mL的无水四氢呋喃中而成的溶液。进行完滴液后，在氮气流下，以80℃回流该混合物2小时。经过规定时间后将该混合物恢复到室温。边维持回流边利用滴液漏斗向该混合物中缓慢加入将3.6mL（20mmol）的（R,R）-2,3-O-异亚丙基-L-酒石酸二甲酯溶于10mL的无水四氢呋喃中而成的溶液。在进行完滴液后，在氮气流下，以80℃回流该混合物1小时。在经过规定时间后，依次对该混合物加入甲醇、水、稀盐酸，并利用甲苯萃取所得到的混合物的水层。混合获得了的萃取液和有机层，使用饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水洗涤之后，使用硫酸镁干燥。通过自然过滤滤过该混合物，并且浓缩滤液以得到黄色油状物。通过利用硅胶柱层析法（展开溶剂：甲苯）精制该油状物。浓缩所获得的馏分而获得黄色油状物。通过利用高效液相层析法（HPLC）（展开溶剂：氯仿）精制该油状物而获得黄色固体。通过使用甲苯使该固体重结晶，以58%的收率获得收量10g的目的物的白色固体。

符号说明

200 第一衬底

201 第二衬底

208 液晶组合物

230 像素电极层

232 公共电极层

401 栅电极层

402 栅极绝缘层

403 半导体层

405a 布线层

405b布线层

407 绝缘膜

408 公共电极层

409 绝缘膜

413 层间膜

420 晶体管

441 第一衬底

442第二衬底

443a 偏振片

443b 偏振片

444 液晶组合物

446 第二电极层

446a第二电极层

446b第二电极层

446c第二电极层

446d第二电极层

447 第一电极层

447a第一电极层

447b第一电极层

447c第一电极层

447d第一电极层

2701框体

2703框体

2705显示部

2707显示部

2711 轴部

2721 电源开关

2723 操作键

2725 扬声器

2800 框体

2801 框体

2802 显示面板

2803 扬声器

2804 麦克风

2805 操作键

2806 定位装置

2807 影像拍摄用透镜

2808 外部连接端子

2810 太阳能电池

2811 外部储存槽

3001 主体

3002 框体

3003 显示部

3004 键盘

3021 主体

3022 触屏笔

3023 显示部

3024 操作按钮

3025 外部接口

3051 主体

3053 取景器

3054 操作开关

3056 电池

4001 第一衬底

4002 像素部

4003 信号线驱动电路

4003a 信号线驱动电路

4003b 信号线驱动电路

4004 扫描线驱动电路

4005 密封剂

4006 第二衬底

4008 液晶组合物

4010 晶体管

4011 晶体管

4013 液晶元件

4015 连接端子电极

4016 端子电极

4018 FPC

4019 各向异性导电膜

4020 绝缘膜

4021 层间膜

4030 像素电极层

4031 公共电极层

4032a 偏振片

4032b偏振片

4034 遮光层

9601 框体

9603 显示部

9605 支架。

Claims

1.一种液晶组合物，包括：

液晶；

作为第一手性试剂的由结构式（100）表示的1,4：3,6-二脱水-2，5-双[4-（正己基-1-氧基）苯甲酸]山梨醇；

作为第二手性试剂的由结构式（101）表示的（4R,5R）-4,5-双[羟基-二（菲-9-基）甲基]-2,2-二甲基-1,3-二氧戊环，以及

聚合性单体和聚合引发剂

。

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，该液晶组合物呈现蓝相。

3.根据权利要求1所述的液晶组合物，该液晶组合物呈现蓝相的温度的范围大于3.9℃且小于5.1℃。

4.根据权利要求1所述的液晶组合物，该液晶组合物的螺旋扭曲力是80μm^-1以上。

5.一种液晶元件，包括：

彼此对置的第一衬底与第二衬底；

在所述第一衬底与所述第二衬底之间施加电场的一对电极；

所述第一衬底与所述第二衬底之间的液晶组合物，该液晶组合物包括：

　　液晶；

　　作为第一手性试剂的由结构式（100）表示的1,4：3,6-二脱水-2,5-双[4-（正己基-1-氧基）苯甲酸]山梨醇；以及

包含于所述液晶组合物中的聚合物

。

6.根据权利要求5所述的液晶元件，其中所述液晶组合物呈现蓝相。

7.根据权利要求5所述的液晶元件，其中所述液晶组合物呈现蓝相的温度的范围大于3.9℃且小于5.1℃。

8.根据权利要求5所述的液晶元件，其中所述液晶组合物的螺旋扭曲力是80μm^-1以上。

9.根据权利要求5所述的液晶元件，其中在以3N的力将直径为0.5mm的半球的曲面按在所述衬底中的一方3秒之后，仍然呈现蓝相。

10.根据权利要求5所述的液晶元件，其中在以10N的力将直径为0.5mm的半球的曲面按在所述衬底中的一方3秒之后，仍然呈现蓝相。

11.一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括根据权利要求5所述的液晶元件。

12.一种液晶显示模块，包括：

彼此对置的第一衬底与第二衬底；

包括一对电极的像素部，所述一对电极在所述第一衬底与所述第二衬底之间施加电场；

驱动所述像素部的驱动电路；

将所述驱动电路连接到外部电路的连接器；

　　液晶；

包含于所述液晶组合物中的聚合物

。

13.根据权利要求12所述的液晶显示模块，其中所述液晶组合物呈现蓝相。

14.根据权利要求12所述的液晶显示模块，其中所述液晶组合物呈现蓝相的温度的范围大于3.9℃且小于5.1℃。

15.根据权利要求12所述的液晶显示模块，其中所述液晶组合物的螺旋扭曲力是80μm^-1以上。

16.根据权利要求12所述的液晶显示模块，其中在以3N的力将直径为0.5mm的半球的曲面按在所述衬底中的一方3秒之后，仍然呈现蓝相。

17.根据权利要求12所述的液晶显示模块，其中在以10N的力将直径为0.5mm的半球的曲面按在所述衬底中的一方3秒之后，仍然呈现蓝相。

18.一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括根据权利要求12所述的液晶显示模块。