201131264 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種TN型液晶 元件及其製造方法 〇 【先前技術】 近年來，從用於行動電話之小型液晶元件，到用於液 晶電視之大型液晶元件’液晶元件的市場不斷擴大。 此液晶元件’係以被稱為扭轉向列 ’ TN)型之液晶元件為中心而發展起來，這種液晶元件具 有上下基板的配向處理方向呈扭轉9〇度之結構，但是，於 大型電視等特別要求視角之領域中，多象限垂直配向（
Multi domain vertical Aligned’ MVA )、共平面切換（In piane
Switching ’ IPS )等方式正逐漸成為主流。然而，TN方式 相較於其他方式’具有相對於晶粒厚度（cell thickness ) 變化之透過率變化（間隙斑（Gap variati〇n))較小等優點， 從而可用於個人電腦等並不特別嚴格要求視角之用途。 進而，近年來’藉由與可擴大TN型液晶的視角之被稱 為廣視角膜（wide view film)之光學薄膜組合，而使TN型 液晶元件可用於不超過26 n寸左右之電視中，大小不超過26 吋之液晶電視中’ 80%已採用TN型液晶。 通常’用於電視之液晶元件尤其要求高速響應性。TN 型液晶的響應速度藉由下述式（1)、（2)表示。 [數式1] 201131264 e0As(V-Vth) 此處，r。„係表示上升（從不施加電壓之狀態至施加 電麗之狀態之響應）響應時間〜表示下降（從施加電 壓之狀態至不施加電壓之狀態之響應）響應時間。 又，r !係表不液晶材料的旋轉黏性，ε。係表示真空 介電常數，△ ε係表示介電常數異向性，⑽表示液晶層的 厚度’ V係表不施加電壓’ Vth係表示臨限電壓，κ係表示液 晶材料的彈性率。KTN型液晶中，K = K" — 〇 5K22 + 〇·25Κ33 ’ Κ"、Κ；22、Κ：33係分別表示喷射變形、扭轉變形及 •彎曲變形之相關彈性率。 由上述式（1)可知，上升響應速度會依據施加電壓， 因此，可透過施加電壓之施加方式來實現高速化。另一方 面，下降響應速度並不會依據施加電壓，因此，無法透過 k號電壓來實現高速化。因此，相較於上升響應速度，液 晶元件更要求實現下降響應速度之高速化。 於根據上述式（2)實現下降響應速度之高速化時，可 以考慮減少r i (旋轉黏性）、提高κ (彈性率）等自材料方 面來改良之改良方式、以及使d(液晶層的厚度）變薄等自 裝置方面來改良之改良方式。其中關於液晶層的厚度，已 知於TN型液晶之情形下，必須滿足△ n · 〇 5〇 ("爪）（ △ η係液晶材料的折射率異向性）^於不滿足此條件之情形 下’液晶元件的透過率會減小。於現有的液晶材料中， 201131264 將△«==〇.25作為極限，因此，可以考慮將d=2 ( 作 為極限。關於液晶材料，其旋轉黏性、彈性率之改善存在 極限。因此，TN型液晶的下降響應速度難以根據上述式（ 2)之關係做較大改善。 作為上述式（1)、（2)中未表現之方法，已知有下述 方法：藉由將稱為手性劑（對掌性劑（chiral agent))之光 學活性物質添加至液晶材料中等，來減小液晶材料的手性 間距（chiral pitch) p與液晶層厚度d之比（p/d)，以提升下 降響應速度。關於此方法，目前有下述報告。 於專利文獻1、2中，揭示有下述技術，其藉由使液晶 層厚度為0.5〜3 ，並且使p/d之值未達15，而使液晶元 件實現尚速化。 於專利文獻3中，揭示有下述技術，其於〇.25<d/p< 1 (亦即1 < p/d< 4 )之範圍内實現7]^型液晶之高速化。於此 專利文獻3中，揭示有自d/p = 〇.〇4 ( p/d= 25 )至d/p = 1 ( p/d 1)之下降響應速度的模擬值。又，作為實際實驗資 料’揭示有d/p= 0.5 1 ( p/d= 2.0 )之資料。 於專利文獻4中，揭示有於縮短液晶材料手性間距時， 下降響應速度可實現高速化之情形。並且揭示有藉由增大 配向膜的預傾角，即便使用短間距的液晶材料，亦可使杻 轉9〇度之狀態穩定化之情形。具體而言，係藉由使預傾角 為13.6度，而能夠使本來於液晶元件内為扭轉21〇度之狀態 之液晶材料，亦可保持扭轉9〇度之狀態。再者，扭轉2ι〇 度之狀態相當於p/d= 1.7。 201131264 於非專利文獻1中’揭示有下述情形：於1 2 " m厚的 液晶層中’藉由使液晶材料的手性間距自7〇 μ m ( p/d = 5 )縮短至25 y m ( p/d= 2·1 ) ’而將下降響應速度自400 ms 改善至200 ms。 [先前技術文獻] (專利文獻） 專利文獻1 :日本專利特開2007-193362號公報 專利文獻2 :曰本專利特開2008-176343號公報 專利文獻3 :曰本專利特開2003-1 6 1962號公報 專利文獻4 :曰本專利特開2〇〇〇_ 199901號公報 [非專利文獻] 非專利文獻 1 : S. Aftergut and H. S. Cole Jr·, J. Appl. Phys. Lett·, 30 ( 8)，p.363，（ 1977 ) 非專利文獻2 :神崎、市村、船田、石井、松浦，夏普 技報（Sharp Technical Journal)，39 ( 35 )，（ 1988 ) 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 如上所述，藉由減小p/d之值可以實現下降響應速度之 问速化。然而，已知於液晶層的扭轉角為α (度）之情形 下，若進行短間距化，扭轉角將轉移為α + 18〇 (度）（參 照非專利文獻2)。因此，於扭轉角為9〇度之ΤΝ型液晶之情 形下，若進行短間距化，將形成扭轉角為27〇度之超扭轉^ 列（Super Twisted Nematic ’ STN )型液晶。再者，於非專 6 201131264 利文獻2中，p/d=2為下限。 於上述專利文獻3中，揭示有i < p/d< 4之範圍内的液 晶7L件的模擬結果，但是，此結果不過為模擬計算的結果 ，並非實際測量所得。作為實際測量過之值，最小為p/d = 2.0。 此處，如上述專利文獻4所揭示，藉由增大配向膜的預 傾角，即便使用短間距的液晶材料，亦可使扭轉9〇度之狀 態穩定化。然而，即使增大預傾角，可能實現之p/d之值亦 存在極限，於專利文獻4中亦僅揭示有p/d=丨7。又可以 預想到此種狀態之TN型液晶並不穩定，即便一度形成，亦 可ab由於/凰度變化、施加應力及振動等而轉移為型液 晶。 本發明係鑒於此種課題而完成，其目的在於提供一種 於TN型液晶之狀態下較穩定，並且已實現下降響應速度之 高速化之TN型液晶元件及其製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發月者們為了解決上述課題而反復努力研究。結果 發現’即便在減小p/d之值，而相較於扭轉角為“（度）之 ™型液晶，扭轉角為α +18G (度）之㈣型液晶更為穩定 之情形中，於STN型液晶為喷射結構般之條件下，若施加 電壓’喷射結構會被解除，而暫時保持扭轉角為“（度） 之狀態。it而發現，利用在液晶材料中添加光硬化性單體 ’於暫時處於扭轉角為α(度）之狀態τ，使光硬化性單 體光硬化’可以使液晶層以扭轉角“（度）實現高分子穩 201131264 定化。本發明係基於此種認識而完成，更為具體之情形如 下所述。 (1 ) 一種TN型液晶顯示元件’其特徵在於具備： 一組基板’其被配置為大致平行，且至少一者為透明 基板； 一組配向膜，其被設置於上述一組基板的相對向面， 並於表面實施配向處理以使液晶材料中的液晶分子朝向相 同方向；及 液晶層，其被配置於上述一組配向膜之間，含有液晶 材料及手性劑；並且 上述一組配向膜的配向處理方向所呈之角“為7〇〜 π〇度，而且，該配向處理方向係於上述液晶層僅扭轉上 述所呈之角α之情形下形成均勻扭轉結構之方向， 於無電場狀態下穩定之扭轉角為α +18〇(度）之 型液晶，係作為扭轉角為α (度）之TN型液晶而實現高 分子穩定化。 (2)如上述（〇所述之TN型液晶顯示元件，其中， 於相同液晶顯示元件中，扭轉角為α + 18〇 (度）之stn 型液晶的自由能’低於扭轉角為α (度）之^型液晶的 自由能，並且 上述液晶層係以扭轉角為α(度）來實現高分子穩定 化0 (3 )如上述（1 )或者（2 )所述之ΤΝ型液晶元件， 其中’於上述液晶層的厚度$ d，上述液晶材料的手性間 201131264 距為 p 時，0.5$ p/d$ 1.6。 (4 )如上述（1 )至（3 )中任一 J T任項所述之TN型液晶 元件，其中’上述配向膜的預傾角為5度以下。 (5) —種TN型液晶元件的製造方法，其特徵在於具 備： 分別於至少一者為透明之一 έ日其is μ 工⑴ ^ ^組暴扳的一面形成配向膜 之步驟； 於一組上述配向膜的表面實施配向處理以使液晶材料 中的液晶分子朝向相同方向之步驟； 以一組上述配向膜為相對向之方式配置上述一組基板 之步驟； 於一組上述配向膜之間填充含有手性劑和光硬化性單 體之液晶材料，從而形成液晶層之步驟； 對上述一組基板之間施加電壓之步驟；以及 於停止或者減少電壓之施加後，使上述光硬化性單體 光硬化之步驟；並且 一組上述配向膜的配向處理方向所呈之角^為7〇〜 u〇度，而且，該配向處理方向係於上述液晶層僅扭轉上 述所呈之角α之情形下形成均勻扭轉結構之方向， 於上述施加電壓之步驟中，藉由施加電壓而使上述液 曰曰層進入垂直配向狀態後’藉由停止或者減少電壓之施 加’而使上述液晶層暫時自扭轉角為α + 180 (度）之sTN 型液晶’轉移至扭轉角為α (度）之TN型液晶， 於上述光硬化步驟中，藉由使上述光硬化性單體光硬 201131264 α(度）纟實現高分子穩 型液晶元件的製造方法， ，上述液晶材料的手性間 化’而使上述液晶層以扭轉角為 定化。 (6)如上述（5)所述之ΤΝ 其中，於上述液晶層的厚度為d 距為 p 時，0.5 S p/dS 1.6。 [功效] 若根據本發明，則可以提供一種於丁^^型液晶之狀態下 較穩定，並且已實現下降響應速度之高速化之TN型液2元 件及其製造方法。 日日疋 【實施方式】 以下’ -邊參照圖式，-邊詳細地說明本發明的 實施形態。 、 於以下說明中，f先，輯成液晶層之液晶材料進行 說明，繼而，對本發明之TN型液晶元件的製造方法進= 說明，最後對本發明之TN型液晶元件進行說明。 仃 〔液晶材料〕 於本發明中構成液晶層之液晶材料，包含手性劑和 硬化性單體。 口光 作為液晶材料，係使用向列液晶。其種類並無特别阳 定，但考慮到上述關於下降響應逮度之< (2)，*佳是： 轉黏性更低，彈性率更大之液晶材料。 疋熒 作為手性劑，並無特別限定，可以使用先前公知 〈手 201131264 性劑。作為一例，可以列舉：s_8 i i、R8 u、CB_ i 5、MLC6247、 MLC6248、Rl〇U及S1〇n (均為默克公司⑽心& c〇，
Inc.)製造）等。藉由調整此手性劑的含量，可調整液晶材 料的手性間距。 作為光硬化性單體，並無特別限定。作為一例，可以 列舉’（甲基）丙烯酸乙醋、（曱基）丙稀酸丁酯、（甲基） 丙烯酸-2-乙基己酯、（甲基）丙烯酸異辛酯、（曱基）丙烯 酸十二基烷酯、（甲基）丙烯酸十八烷基酯、（甲基）丙烯 酸異十四烷基酯、（甲基）丙烯酸異十八烷基酯、（甲基） 丙浠酸曱氡基乙酯、（曱基）丙稀酸乙氧基乙酯、甲基卡必 醇（曱基）丙烯酸酯、乙基卡必醇（曱基）丙烯酸酯、（甲 基）丙稀酸環己酯、（甲基）丙烯酸異冰片酯、（甲基）丙 烯酸2-羥乙酯、（甲基）丙烯酸苯氧酯、曱氧基二丙二醇（甲 基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸三氟乙酯、（曱基）丙烯酸 二甲基氨基酯、（曱基）丙烯酸嗎琳基乙酯、（曱基）丙烯 酸全氟烴酯、聚乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、聚丙二醇二 (甲基）丙烯酸酯、聚丁二醇二（甲基）丙烯酸酯、脂肪 族二（曱基）丙烯酸酯、表氯醇改性1，6-己二醇二（曱基） 丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸二環戊烯酯、雙紛A二（甲基） 丙婦酸醋、表氯醇改性雙酚A二（甲基）丙烯酸酯、環氧 乙烷改性雙酚A二（曱基）丙烯酸酯、環氧丙烷改性雙酚 A二（曱基）丙烯酸酯、環氧丁烷改性雙酚a二（甲基） 丙烯酸酯、3,3-二羥曱基戊烷二（甲基）丙烯酸酯、3,3_二 輕甲基庚烧二（曱基）丙烯酸醋、己内g旨改性二季戊四醇 201131264 六（f基）丙婦酸酿、季戍 # # , 却一（甲基）丙烯酸酯、季 戍四醇四（f基）丙烯酸酿、_ 手 舻妒、-乐〇·、 —季戍四醇四（F基）丙烯 酉文g日、一季戍四醇六（尹其')Λ ㈣酸醋、尿基）丙 烯酸I曰、N，N-:f基丙烯醯胺、 稀醯胺等。 ，·一 F基氨基丙基丙 入 性單體 Γ 單體，較佳是顯示液晶性的光硬化 於顯示液晶性的光硬化性單體例如於日本 專利特開平8-3111號公郝、n 士由 曰本專利特開2000-178233號 公報、日本專利制2__119222號公報日 2000-327632 號公部、n 士宙& 報曰本專利特開2002-22^^號公報、 曰本專利特開2〇〇3_55661號公報及曰本專利特開 2003-12762號公報等中有所揭示。 光硬化性單體的含量，會因光硬化性單體的種類或配 向，的預傾角而不同，較佳是相對於液晶材料& Mi 質量更佳是〇·5〜10質量％。藉由使含量為(M質量％ 以上，而能夠充分獲得後述之高分子穩定化之效果。又， 藉由使含量為15質量％以下，而能夠抑止液晶元件的驅動 電壓升高，或者抑止對比度降低。 〔TN型液晶元件的製造方法〕 本發明之TN型液晶元件的製造方法，其特徵在於具 備·分別於至少一者為透明之一組基板的一個面上形成配 向膜之步驟；於一組上述配向膜的表面實施配向處理以使 液晶材料中的液晶分子朝向相同方向之步驟；以一組上述 配向膜為相對向之方式配置上述一組基板之步驟；於一組 12 201131264 上述配向膜之間，填充含有手性劑和光硬化性單體之液晶 材料，從而形成液晶層之步驟；對上述一組基板之間施加 電壓之步驟；以及於停止或者減少電壓之施加後，使上述 光硬化性單體光硬化之步驟；並且，一組上述配向膜的配 向處理方向所呈之角7〇〜11〇度，而且，該配向處理 方向係於上述液晶層僅扭轉上述所呈之角α之情形下形成 均勻扭轉結構之方向，於上述施加電壓之步驟中，藉由施 加電壓而使上述液晶層進入垂直配向狀態後，藉由停止或 者減少電壓之施加，而使上述液晶層暫時自扭轉角為α + 1 8〇 (度）之STN型液晶變化為扭轉角為α (度）之ΤΝ型 液晶，於上述光硬化步驟中，藉由使上述光硬化性單體光 硬化，而使上述液晶層以扭轉角為α (度）來實現高分子 穩定化。 以下，一邊適當地參照第丨圖，一邊詳細地說明本發 明之TN型液晶元件的製造方法的一例。第丨圖係將TN型 液晶元件的製造流程分為各個步驟來表示之圖。 首先’將至少一者為透明之一組基板的表面洗淨並乾 燥（步驟S10、S11 )。繼而’分別於上述一組基板的一面 塗佈聚醯亞胺，藉由乾燥及焙燒而形成配向膜（聚醯亞胺 膜）（步驟S12、S13 )。並且’於各配向膜的表面實施摩擦 處理（配向處理）’以使液晶材料中的液晶分子朝向相同方 向（步驟S14)。 於第2圖中概念性地表示配向處理方向和液晶分子上 升方向。若在配向膜100的表面實施配向處理，則配向膜 13 201131264 表面的液晶分+ 101，於包含圖中箭頭所示之配向處理方 向和垂直於配向膜100之方向的面内，相對於該配向處理 方向呈某個角度θ地傾斜上升。此角0被稱為預傾角。 較佳是本發明中的配向膜的預傾角為5度以下。藉由 使預傾角A 5度以下，可以使下降響應速度更加高速化。 繼而，將摩擦處理後的基板洗淨並乾燥之後（步驟 S15)’散佈間隔物（步驟S16)。繼而，於基板的周邊塗佈 封止劑並使其乾燥（步驟S17)。此時，在封口上預先形成 用於注入液晶材料之注入口和排氣口。 繼而，於組裝上述一組基板之後（步驟S18)，加熱封 止劑使其硬化，密封液晶元件的外周部（步驟si9)。於組 裝時，以一組上述配向膜為相對向之方式配置上述一組基 板。但是，兩配向膜的配向處理方向所呈之角α為7〇〜ιι〇 度。當所呈之角α未達70度或者超過u〇時，在顯示黑色 時會發生漏光，從而對比度降低。又，在顯示黑色時根據 所觀察之方向不同，光透會增大。再者，藉由使所呈之角 α為80〜1〇〇度，可進一步提升對比度和視角依存性。 又，兩配向膜的配向處理方向，係於液晶層僅扭轉上 述所呈之角α之情形下形成均勻扭轉結構之方向。 此處考慮的是向配向處理方向所呈之角^為9〇度之 一組配向膜之間填充液晶材料之狀況。於第3圖中，液晶 刀子112’自上配向膜11〇和下配向膜^丨僅傾斜預傾角0 而上升。並且，於上下配向膜之間，在保持此預傾角0之 狀態下，自上配向膜110至下配向膜lu，向右旋轉（順時 14 201131264 針旋轉）地扭轉90度而配列。 另—方面’於第4圖中，液晶分子122，自上配向膜 120和下配向膜121僅傾斜預傾角0而上升。並且，於上 下配向膜之間’液晶分子的極角（液晶分子與配向膜所呈 之角）自預傾角連續變化，於上配向膜處呈Θ，於中央部 呈0度（平行於基板），於下配向膜處呈0。在垂直於基板 之方向，伴隨著此種扭轉，自上配向膜11()至下配向膜 1Η ’向左旋轉（逆時針旋轉）地扭轉9〇度而配列。將如 第4圖所示之此種結構稱為喷射結構。 如第4圖所示之喷射結構，液晶分子於上下方向均扭 轉，因此自由能較高。故而，於液晶材料不含手性劑且不 具有固有的扭轉之情形下，液晶材料會自發向右旋轉地扭 轉90度。再者，當於液晶材料中添加有誘發向右旋轉之扭 轉之手性劑時’亦會如第3圖所示般向右旋轉地扭轉度。 也就是說’若為如第3圖所示之配向處理方向，則於 上述液晶材料僅扭轉上述所呈之角。之情形下，不會形成 喷射結構，而是形成均句扭轉結構。相對於此，於上下配 向膜中的-者的配向處理方向為逆向之狀況下，當使用了 與上述相同之液晶材料時，會形成喷射結構。再者，即便 =二的ΓΓ方向’當於液晶材料中添加有誘發向 左㈣之扭轉之手性劑時，亦會形成喷射結構。 再者，如帛3 ®所示之配向處理方向 誘發向右旋轉之扭轉之手性劑等方法而液 變為270度時，將形成噴射結構。 中’若藉由添加 晶材料的扭轉角 15 201131264 繼而，於-組上述配向膜之間，注入含有上述手性劑 ♦光硬化!生單體之液晶材料，從而形成液晶層（步驟㈣)， 並對注入口和排氣口進行封口（步驟S2U。如上所述’可 以藉由調整手性劑的含量來調整液晶材料的手性間距。於 本發明中，為了實現下降響應速度之高速化，較佳是使液 晶材料的手性間距P與液晶層的厚度d之比（p/d)為〇.5 $ p/d$ 1,6，更佳是 1.0客 p/ds 1.6。 此處，於本發明中，扭轉角為α +180(度）之STN 里液曰曰於無電場狀態下較穩定。亦即，於相同之液晶顯示 疋件中’係扭轉角為α + 18〇 (度）之STN型液晶的自由 能低於扭轉角為。（度）之™型液晶的自由能之狀態。 所謂「相同液晶顯示元件」，係指液晶材料及其手性間 距、液晶層厚度或者配向膜的材料、摩擦方向及摩擦強度 等影響液晶元件性能的全部要素均相同之液晶顯示元件。 又’所謂「扭轉角為α +18〇 (度）之⑽型液晶的 自由能’低於扭轉角為^ (度）之™型液晶的自由能」， 係指既可能成為扭轉角為α (度）之TN型液晶，亦可能 成為扭轉角為α+180(度）之⑽型液晶，但扭轉角為 Η刚（度）之STN型液晶的自由能更低。然而，由於
難以求出嚴格意義上的自由能，因此，具體而言，所謂「STN 型液晶的自由能更低」，係指藉由放置於室溫下，經過一定 的時間（幾秒〜幾小時）而自TN型液晶轉移為stn型液 晶之情形。 於如上述般使p/d之值為〇.5sp/d^l 6之範圍内之情 16 201131264 況下’藉由經過一定的時間而自TN型液晶轉移為STN型 液晶（如有需要請參照非專利文獻2 )。這是因為STN型液 晶的自由能低於TN型液晶的自由能。也就是說，〇.5 $ p/d ^ 1 ·6之範圍，係「於相同液晶顯示元件中，扭轉角為^ + 1 80 (度）之STN型液晶的自由能低於扭轉角為〇 (度） 之ΤΝ型液晶的自由能」之狀態。 繼而，對基板之間施加電壓（步驟S22 )。具體而言， 於施加電壓使液晶層進入垂直配向狀態之後，藉由停止或 者減少電壓之施加’而使液晶層暫時自扭轉角為α + 18〇 (度）之STN型液晶轉移為扭轉角為α (度）之τν型液 晶°再者’減少電壓時之減少程度，只要低到足夠使液晶 層自垂直配向狀態變化為扭轉角為α (度）之扭轉狀態之 程度即可。 如上所述’於本發明中’在相同液晶顯示元件中，係 扭轉角為α + 180 (度）之STN型液晶的自由能低於扭轉 角為α (度）之ΤΝ型液晶的自由能之狀態，因此，藉由 經過一定的時間，會自ΤΝ型液晶轉移為STN型液晶。然 而，藉由施加與飽和電壓相比足夠高之電壓，可以暫時自 STN型液晶轉移為ΤΝ型液晶。其原因可認為是：於STN 型液晶之狀態下’液晶層形成噴射結構，但是，藉由施加 與飽和電壓相比足夠高之電壓’噴射結構會被解除，從而 成為均勻的扭轉結構。 要施加的電壓因液晶材料的種類等而不同，但較佳是 飽和電壓的1.5〜5倍。又，施加時間較佳是幾十秒〜幾分 17 201131264
繼而，用紫外線照射液晶材料中的光硬化性單體以進 打光硬化，藉此使液晶層以扭轉角為α (度）來實現高分 子穩疋化（步驟S23 )。藉由如此般實現高分子穩定化，即 便於如上述般使p/d之值為〇.5Sp/d$丨6之範圍内之情形 下，亦可以抑止自TN型液晶轉移為STN型液晶。 再者，液晶層保持為扭轉角為α (度）之扭轉狀態之 時間，亦因液晶材料的種類或配向膜的預傾角不同而有所 差異》若預傾角增大，則扭轉角為α (度）之ΤΝ型液晶 變得更為穩定，因此，保持為扭轉角為α (度）之扭轉狀 態之時間加長。 〔ΤΝ型液晶元件〕 本發明之ΤΝ型液晶元件，其特徵在於具備：一組基 板’其被配置為大致平行，且至少—者為透明基板；一組 配向膜，其被設置於上述一組基板的相對向面，並於表面 實施配向處理以使液晶材料中的液晶分子朝向相同方向； 及液晶層，其被配置於上述一組配向膜之間，含有液晶材 料和手性劑；並且，上述一組配向膜的配向處理方向所呈 之角α為70〜110纟’而且，該配向處理方向，係於上述 液晶層僅扭轉上述所呈之角α之情形下形成均勻扭轉結構 之方向，於無電場狀態下穩定之扭轉角為α+ΐ8〇(度）之 s™型液晶，係作為扭轉角為α (幻之τν型液晶來實 現向分子穩定化。 此™型液晶元件係根據上述ΤΝ$液晶元件的製造方 18 201131264 法製造而成’因此’省略詳細說明。 由於此種TN型液晶元件可以將p/d之值作在〇 5各 S 1.6之範圍内，因此，此種TN型液晶元件比通常之tn 型液晶元件更能實現下降響應速度之高速化。 此處，將使用液晶分子配列模擬器LCD主控器（lcD maSter)(日本信越公司（Shintech，Inc )製造）而得之模擬結 果示於第5圖。第5圖係表示於使用液晶材料ZL卜斗乃汉默 克公司製造）的參數，使配向膜的預傾角為2〇度，配向膜 之間的距離（亦即液晶層的厚度）為5μηι，來使液晶材料 的手性間距變化時的下降響應時間^的變化。此r係 為：自施加會使透過率成為相對於不施加電壓時的透過率 的50%之電壓之狀態開始，使電壓降回〇v，並假設不施加 電壓時的透過率為100,透過率為5〇%之電壓為〇,此時’ 透過率自10變化至90所需之時間。由第5圖可知，液晶 材料的手性間距越小，則下降響應時間r w越短。藉此， 可以理解到藉由將P/d之值作成先前難以實現# 0.5^p/d S 1.6之圍内，而能夠使液晶元件的下降響應速度相較於 先前更為高速化’從而提升動態圖像特性。 【實施例】 以下，說明本發明的實施例，但本發明的範圍並不限 定於此等實施例。 〔實施例1、比較例1〕 於大小為2 cmx2 cmxl.l cm之玻璃基板上，形成j 19 201131264 cmx 1 cm之透明電極以及用於將電極取出 r 之電極部 分。於如此般準備之玻璃基板上，以約〇丨之厚产 佈按45 : 55之比例將智索石油化學 勺 C Chisso
Petrochemical Corporation) 製造的液晶配向臈用聚醯亞胺 也就是 PIA- X 768-01 X 與 PiA- X 359-01 x :早人工丄 λ屁合而成之混合 物，從而形成配向膜。使用棉花製造的絨布對此配向膜實 施摩擦處理。摩擦處理的方向（配向處理方向）如第6圖 所示。此外’配向膜的預傾角為21度。 繼而，於一配向膜上散佈直徑為5 μιη的氧化矽製成之 間隔物（hype silica u F 5微米，宇部日東化成公司 (Ube-Nitt〇KaSeiC〇.，Ltd.)製造）’之後，於周邊塗佈環氧 系封止劑，並於15(TC下加熱1小時使其硬化。於封口上 製作用於注入液晶材料之注入口和排氣口之兩個孔。 繼而，向由環氧系封止劑所密封之空間内注入液晶材 料。液晶材料，係藉由以下方法製備而成：將27mg之光 硬化性單體UCL-003(大日本油墨化學工業公司（Dainipp〇n Ink and Chemicals Incorporated ’ DIC)製造），添加至 475邮 之藉由添加手性劑來向左旋轉手性間距，而將手性間距調 整為7.5μιη之ZU_4792US123(默克公司製造），並於1〇〇 C的加熱板上加熱3分鐘。此液晶材料具有向左旋轉之7.5 Km之間距長。亦即p/d= 15。使此液晶材料附著於注入口， 利用毛細現象將液晶材料注入至液晶元件的全表面。 注入液晶材料後，進行慢冷卻，繼而使用偏光顯微鏡 觀察液晶的配向狀態，發現液晶的配向全部均勻。將兩張 20 201131264 偏光板組裝成吸收軸正交之所謂的正交偏光鏡（crossed Nicols)，以偏光板的透過軸平行於摩擦方向之方式，將液 晶元件配置於兩張偏光板之間，並進行觀察，發現全部著 色為青色。於液晶層在基板之間扭轉9〇度之情形下，在此 時之觀察中不會產生著色現象，而應為白色狀態。因此， 可以考慮此狀態為液晶層於基板之間扭轉270度之狀態。 繼而’對液晶元件的電極施加20V之矩形波，使液晶 層進入垂直配向狀態，保持此狀態5分鐘。用偏光顯微鏡 觀察此期間的變化時’發現自均勻狀態（第7(a)圖）開始， 不同的液晶配列逐漸以點狀出現（第7( b )圖）。繼而，此 液晶配列逐漸擴展（第7(c)圖、第7(d)圖），最終，新產生 的液晶配列形成為全部均勻（第7(e)圖）。此變化可認為是 於扭轉角為270度之STN型液晶之狀態中，出現了扭轉角 為90度之TN型液晶之狀態。 為了對此進行確認，將兩張偏光板組裝成正交偏光 鏡，以偏光板的透過軸平行於摩擦方向之方式，將液晶元 件配置於兩張偏光板之間，繼而進行觀察時，發現到，相 對於在施加電壓前全部著色為青色之情況，於藉由施加電 壓而產生之液晶配列中未觀察到著色現象。藉此，可確認 施加電壓前的液晶配列與扭轉角為27〇度之STN型液晶對 應，藉由施加電壓而產生之液晶配列與扭轉角為9〇度之 TN型液晶對應。 停止施加電壓後，立即經由L〇ngUfe (注冊商標）濾 色器（美國sp公司（Spectroline)製造）照射波長為365 nm 21 201131264 之紫外線5分鐘’使光硬化性單體光硬化。紫外線照射後， 以此狀態放置30天’但能保持扭轉角為9〇度之TN型液 晶狀態。再者’雖未顯示具體資料，但是，於停止施加電 壓後’即便不照射紫外線，亦可於幾分鐘〜幾小時内保持 扭轉角為90度之TN型液晶狀態。 根據上述方法’製作實施例1的5個TN型液晶元件。 又’徐了於液晶材料中不添加手性劑和光硬化性單體 之外’均與實施例1相同地製作比較例1的5個TN型液 晶元件。 對所製作之實施例1、比較例1的5個TN型液晶元件， 分別使用液晶元件電光學特性測量裝置LCD5200 (大塚電 子公司（Otsuka Electronics Co.，Ltd.)製造），求出於 25°C 時 之下降響應時間。具體而言，係對於將不施加電壓之狀態 的透過率設為100%’並將正交偏光鏡的偏光板的透過率 設為〇%時能夠獲得50%、10%之透過率之施加電壓v5〇、 V10 ’測量自施加V50、V10之電壓之狀態下切斷電壓時的 響應時間（r )。此r w係於將不施加電壓時的透過率設 為100%，並將各施加電壓時的透過率設為〇%時，透過率 自1 〇%變化至90%所需的時間。將實施例1、比較例i各 自的5個TN型液晶元件的測量值平均值和2 σ值示於下述 表1。又，將於施加電壓為V10之情形下之測量值示於第8 圖的箱形圖中。 [表 1] " 22 201131264 於25°c時之下降時間（ms) 施加電壓V 5 0 施加電壓V1 0 實施例1 9.29±1.90 11.00+1.90 比較例1 35.00±2.00 33.00±2.00 由表1和第8圖可知，添加手性劑而使p/d = 1.5，並 且，於扭轉角為90度之TN型液晶狀態下高分子穩定化之 貫施例1的TN塑液晶元件’與未添加手性劑和光硬化性 單體之比較例1的TN型液晶元件相比，下降響應速度顯 著高速化。 使在實施例1中製作的5個TN型液晶元件（元件1 〜5 )於20 ms之時刻成為施加V50之電壓之狀態，並於 520 ms之時刻成為不施加電壓之狀態，將此情形中之於25 °C時的透過率的時間變化表示於第9圖《又，將第9圖的 下降部分（自510 ms之時刻至570 ms之時刻）擴大地示 於第10圖。 由第9圖、第10圖可知，上升、下降的響應特性具有 再現性。並且可知由於響應速度處於高速狀態，因此TN 型液晶狀態被固定。 又’對所製作之實施例1、比較例1的5個TN型液晶 元件，分別使用液晶元件電光學特性測量裝置LCD520〇(大 塚電子公司製造），求出於-20 °C時之下降響應時間。具體 而言’係測量自施加V10之電壓之狀態下切斷電塵時之響 應時間（r off)。將實施例1、比較例1各自的5個TN型 23 201131264 液晶元件的測量值平均值和2σ值示於下述表2。又，將於 施加電壓為V10之情形下之測量值示於第u圖的箱形圖 中0 [表2] 於-20°C時之下降時間（ms) 施加電壓V10 實施例 比較例1
由表2和第11圖可知，添加手性劑使p/d=〗5，並且， 於扭轉角為90度之TN型液晶狀態下高分子穩定化之實施 例1的TN型液晶元件，即使於_2〇。〇之低溫下，與未添加 手性劑和光硬化性單體之比較例丨的TN型液晶元件相 比’下降響應速度亦顯著高速化。 〔實施例2〕 除了使配向膜的預傾角為3度，並使光硬化性單體 UCL-003 (大日本油墨化學卫業公司製造）的添加量改為 52.8 mg之外，與實施例！相同地製作實施例2的$個 型液晶元件。 對這5個TN型液晶元件，使用液晶元件電光學特性 測量裝置LCD5200 (大塚電子公司製造），求出於25t時 之下降響應時間。具體而言，係測量自施加V50、V1 0之 電壓之狀態下切斷電壓時之響應時間（r w)。將5個TN 型液晶元件的測量值平均值和2σ值示於下述表3。再者， 24 201131264 亦-併將實施例！❸5個TN型液晶元件的測量值示於表 3，以供參考。 [表3] ------- — 於25°C時之下降時間（ms) 施加電壓V50 施加電壓VI〇 實施例2 --- 5.23+1.50 9.40±1.49 實施例1 9.29+1.90 11.00±1.90 由表3可知，預傾角為3度之實施例2的型液晶 元件’與預傾角為21度之實施例1的TN型液晶元件相比， 下降響應速度顯著高速化。 〔實施例3〕 除了使用以下之液晶材料：將57mg之光硬化性單體 UCL 003 (大日本油墨化學卫業公司製造），添加至 之藉由添加手性劑來向左旋轉手性間距，而將手性間距調 整為5.0 4爪之ZLI_4792US184(默克公司製造），其他均 與實施例1相同地製造實施例3的4個TN型液晶元件( =1 ·0 ) 〇 對k 4個TN型液晶元件，使用液晶元件電光學特性 測ΐ裝置LCD5200 (大琢電子公司製造），求出於25。〇時 之下降響應時間。具體而言，係測量自施加V5〇之電壓之 狀L下切斷電壓時的響應時間（τ。”）。將4個型液晶 元件的測量值平均值和2σ值示於下述表〇再者，亦一併 將實施例i的5個ΤΝ型液晶元件的測量值示於表4，以供 25 201131264 參考 [表41 於25°C時之下降時間（ms) 施加電壓V50 實施例3 0.98±0.14 實施例1 -------- 9.29±1.90 由表4可知，p/d= l.o之實施例3的TN型液晶元件， 與p/d= 1.5之實施例1的TN型液晶元件相比，下降響應 速度顯著高速化。 〔參考例1、2〕 除了於液晶材料中不添加光硬化性單體之外，與實施 例1相同地製作參考例i的5個TN型液晶元件（p/d= 1_5)。又，除了於液晶材料中不添加光硬化性單體，並且， 變更手性劑的含量來使液晶材料的間距長為10 μιη之外， 與實施例U目同地製作參考例2的5個™型液晶元件(p/d = 2.0)。，然後’於自扭轉角為9G度之頂型液晶轉移為扭 轉角為270度之STN型液晶之期間，與實施例同地求 出於25。(：時之下降響應時間。參考例i、參考例：的$個 TN型液晶元件的測量值平均值和2σ值示於下述表5。 [表5] 於25 c時之下降時間（ms) 施加電壓V50 _ 施加電壓VI0 參考例1 11.7±1.90 13.7±3.50 26 201131264 參考例2 由表5的參考例1可知’即便於不添加光硬化性單體 之情形下，只要是自ΤΝ型液晶轉移為STN型液晶之期間， 相較於比較例1’更能實現下降響應速度之高速化。然而， 相較於實施例1，響應速度較為遲緩，因此可知亦可藉由 高分子穩定化實現下降響應速度之高速化。又，由參考例 1、參考例2可確認，藉由使液晶材料短間距化，可以實現 下降響應速度之高速化。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本發明之TN型液晶元件的製造方法的 一例之圖。 第2圖係概念性地表示配向處理方向及液晶分子上升 方向之圖。 第3圖係概念性地表示液晶分子向左旋轉地扭轉而配 列之情況之圖。 第4圖係概念性地表示液晶分子向右旋轉地扭轉而配 列之情況之圖。 第5圖係表示使液晶材料的手性間距變化時之下降響 應時間τ off的模擬結果之圖。 第6圖係表示實施例1中的上下配向膜的配向處理方 向之圖。 第7圖係表示對在實施例1中製作的液晶元件施加電 27 201131264 壓時所觀察到的液晶層變化之圖。 第8圖係表示對在實施例1中製作的5個TN型液晶 元件（元件1〜5 )，測量於25°C下自施加V10之電壓之狀 態下切斷電壓時之下降響應時間r所得之結果的箱形 圖。 第9圖係表示使在實施例1中製作的5個TN型液晶 元件（元件1〜5 )，使其於20 ms之時刻成為施加V50之 電壓之狀態’並於520 ms之時刻成為不施加電壓狀態時之 透過率的時間變化之圖。 第1〇圖係放大表示第9圖的510 ms之時刻至570 ms 之時刻之圖。 第11圖係表示對在實施例1中製作的5個TN型液晶 元件（元件1〜5 )，測量於一20°C下自施加V10之電壓之 狀態下切斷電壓時之下降響應時間r off所得之結果的箱形 圖。 【主要元件符號說明】 100 配向膜 101、112、122 液晶分子 110、120 上配向膜 111 ' 121 下配向膜 S10〜S23 步驟 28