TW201602319A - 液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種高速響應性優異之液晶顯示元件。本發明提供一種液晶顯示元件，其於夾持在至少一者具有電極之兩片透明基板間之液晶組成物中含有聚合物或共聚物，聚合物或共聚物之含量為液晶組成物與聚合物或共聚物之合計質量的1質量%以上且未達40質量%。本發明之液晶顯示元件可應用於TN、STN、ECB、VA、VA-TN、IPS、FFS、π單元、OCB、膽固醇狀液晶等各種運作模式。

Description

液晶顯示元件
本發明係關於一種液晶顯示元件。
無需濾色片之場序全彩顯示方式之特徵在於使用按「紅→綠→藍」之順序依序點亮之背光裝置。通常之CRT或液晶顯示器之框時間為16.7ms，但對於場序全彩顯示方式要求框時間為5.6ms之高速響應性。
作為顯示出高速響應性之指標，可列舉τ d與τ r之和。τ d為液晶之下降響應時間，τ r為液晶之上升響應時間。為了滿足場序全彩顯示方式中之高速響應性，期望τ d與τ r之和未達1.5ms。
目前，市場上稱為向列型液晶之液晶材料通常用於電視、監視器、行動電話、智慧型手機、平板終端等平板顯示器。但是，向列型液晶由於響應速度較慢，約為十數毫秒至數毫秒，因此期望加以改善。響應速度於較大程度上受到液晶之旋轉黏性γ 1及彈性常數之影響，因此藉由新穎化合物之開發或組成之最佳化而研究改良，但改善之進展緩慢。相對於此，使用層列型液晶之鐵電性液晶(FLC)可實現數百微秒之高速響應。但是，由於僅為明與暗兩狀態，故而不易實現全彩顯示所需之中間階度顯示，而採用面積階度等方法。
於FLC內，由FLC與單體之混合物構成之聚合物穩定V型鐵電液晶(PSV-FLC，Polymer Stabilized V shaped-FLC)元件於鐵電性液晶內形成有微細之聚合物網路，除作為FLC之優點之高速響應性以外，亦可實現中間階度顯示，又，耐衝擊性亦較先前之FLC有所提高(例如參照專利文獻1)。
又，關於向列型液晶與高分子之複合材料，若對向列型液晶介質添加70質量%以上之聚合性化合物，則可獲得數十微秒之高速響應，但驅動電壓超過約80V而不適合實用，且實效之雙折射率較所使用之液晶雙折射率降低了1位數以上，因此導致元件透射率下降。另一方面，提出有如下PS(polymer-stabilised：高分子穩定化)或PSA(polymer-sustained alignment：高分子維持配向)顯示器，該等係對液晶介質添加0.3質量%以上且未達1質量%之1種以上之聚合性化合物，施加或不施加電壓，藉由UV光聚合，於玻璃基板界面上形成藉由聚合或交聯所獲得之微細突起構造物而主要誘導預傾斜(pretilt)(例如參照專利文獻2~6)。
然而，該等元件就高速響應性之觀點而言亦存在改良餘地。尤其關於液晶顯示裝置之上升速度之高速響應化，液晶組成物之低黏性化、高介電常數化、低彈性常數化或預傾角(pretilt angle)之賦予、或超速驅動法等驅動方法之改善等各種方法已實用化，但關於下降速度，現狀為除液晶組成物之低黏性化以外未發現有效方法，期望得到改善。
[專利文獻1]日本特開2002-31821號公報
[專利文獻2]日本特表2013-536271號公報
[專利文獻3]日本特表2013-538249號公報
[專利文獻4]日本特表2012-527495號公報
[專利文獻5]日本特表2012-513482號公報
[專利文獻6]日本特開2012-219270號公報
本發明所欲解決之課題在於藉由抑制驅動電壓上升、抑制雙折射率降低而改善透射率、並改善液晶之下降時間，從而提供一種高透射率且高速響應性優異之液晶顯示元件。
本發明人著眼於含有液晶組成物及聚合性化合物之聚合性液晶組成物中之聚合性化合物之最佳含有率，以於液晶單元整體中形成具有折射率各向異性且具有配向功能之聚合物網路而謀求高速響應，從而完成本發明。
[1]一種液晶顯示元件，其中，夾持於至少一者具有電極之兩片透明基板間之液晶組成物中含有聚合物或共聚物，聚合物或共聚物之含量為液晶組成物與聚合物或共聚物之合計質量的1質量%以上且未達40質量%。
[2]如上述[1]記載之液晶顯示元件，其中，液晶組成物中具有聚合物網路作為聚合物或共聚物，透明基板上具有用以使液晶組成物配向之配向層。
[3]如上述[2]記載之液晶顯示元件，其中，聚合物網路具有單軸性折射率各向異性，聚合物網路之光軸方向或易配向軸方向與低分子液晶之易配向軸方向為同一方向。
[4]如上述[1]至[3]中任一項記載之液晶顯示元件，其係以低分子液晶之液晶分子相對於透明基板形成0~90°之預傾角的方式形成。
[5]如上述[2]至[4]中任一項記載之液晶顯示元件，其中，形成有於單元剖面方向上至少為單元厚度之0.5%以上之厚度的聚合物網路層。
[6]如上述[1]至[5]中任一項記載之液晶顯示元件，其係藉由一面使液晶層成為-50℃~30℃一面照射能量線，使夾持於至少一者具有電極之兩片透明基板間之液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合，獲得液晶組成物中之具有折射率各向異性或易配向軸方向的聚合物而成。
[7]如上述[1]至[6]中任一項記載之液晶顯示元件，其係藉由一面施加使能量線照射前之預傾角成為0.1~30度之電壓一面照射能量線，使夾持於至少一者具有電極之兩片透明基板間之液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合，獲得液晶組成物中之具有折射率各向異性或易配向軸方向的聚合物而成。
[8]如上述[6]或[7]記載之液晶顯示元件，其係藉由使用選自下述通式(V)及通式(VI)所表示之化合物中之1種或2種以上作為聚合性化合物而獲得，
(式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基(alkylene group)或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)， U表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)或環狀取代基取代，k表示1~5之整數；式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被取代為-CH3、-OCH3、氟原子或氰基)
(式中，X3表示氫原子或甲基，Sp3表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)t-(式中，t表示2~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，V表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)或環狀取代基取代，W表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~15之烷基；式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被取代為-CH3、-OCH3、氟原子或氰基)。
[9]如上述[8]記載之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之Sp1及Sp2相同之通式(V)所表示的化合物作為聚合性化合物而獲得。
[10]如上述[9]記載之液晶顯示元件，其係藉由使用Sp1及Sp2相同之以通式(V)表示且Sp1與Sp2互不相同的2種以上化合物作為聚合性化合物而獲得。
[11]如上述[1]至[10]中任一項記載之液晶顯示元件，其係藉由使用含有下述通式(LC)所表示之液晶化合物者作為液晶組成物而獲得，
(通式(LC)中，RLC表示碳原子數1~15之烷基；該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被取代為鹵素原子；ALC1及ALC2各自獨立地表示選自由下述基(a)、基(b)及基(c)所組成之群中之基：(a)反式-1,4-伸環己基(該基中所存在之1個CH2基或不鄰接之2個以上之CH2基亦可被氧原子或硫原子取代)、(b)1,4-伸苯基(該基中所存在之1個CH基或不鄰接之2個以上之CH基亦可被氮原子取代)、(c)1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或二氫苯并哌喃-2,6-二基；上述基(a)、基(b)或基(c)所含之1個或2個以上之氫原子亦可分別被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代；ZLC表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-； YLC表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基及碳原子數1~15之烷基；該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被鹵素原子取代；a表示1~4之整數；於a表示2、3或4而通式(LC)中存在複數個ALC1之情形時，所存在之複數個ALC1可相同亦可不同，於存在複數個ZLC之情形時，所存在之複數個ZLC可相同亦可不同)。
[12]如上述[6]至[11]中任一項記載之液晶顯示元件，其中，使用含有1質量%以上且未達10質量%之聚合性化合物之聚合性液晶組成物而形成有具有折射率各向異性或易配向軸方向之聚合物網路。
[13]如上述[6]至[11]中任一項記載之液晶顯示元件，其中，使用含有10質量%以上且未達40質量%之聚合性化合物之聚合性液晶組成物而形成有具有折射率各向異性或易配向軸方向之聚合物網路。
[14]如上述[6]至[13]中任一項記載之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之下述通式(X1b)所表示之化合物作為聚合性化合物而獲得，
(式中，A8表示氫原子或甲基，6員環T1、T2及T3各自獨立地表示
中之任一者(其中，m表示1~4之整數)，q表示0或1，Y1及Y2各自獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-(CH2)4-、-CH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2-、-CH2=CHCH2CH2-或-CH2CH2CH=CH-，Y3及Y4各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基(該伸烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該伸烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被氟原子、甲基或乙基取代)，B8表示氫原子、氰基、鹵素原子或碳原子數1~12之烷基、或者末端具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基之伸烷基)。
[15]如上述[6]至[14]中任一項記載之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之下述通式(X1a)所表示之化合物作為聚合性化合物而獲得，
(式中，A1表示氫原子或甲基，A2表示單鍵或碳原子數1~8之伸烷基(該伸烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該伸烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被氟原子、甲基或乙基取代)，A3及A6各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~14之烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~17之烷基取代)，A4及A7各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~10之烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~9之烷基取代)，p表示0~10，B1、B2及B3各自獨立地表示氫原子、碳原子數1~10之直鏈狀或支鏈狀烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷 基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數3~6之三烷氧基矽基取代))。
[16]如上述[6]至[15]中任一項記載之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之下述通式(Vb)所表示之化合物作為聚合性化合物而獲得，
(式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或單鍵，C表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被氟原子取代)。
[17]如上述[6]至[16]中任一項記載之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之具有光配向功能之化合物作為聚合性化合物而獲得。
[18]如上述[17]記載之液晶顯示元件，其中，具有光配向功能之化合物 之至少1種為顯示出光異構化之化合物。
[19]如上述[1]至[18]中任一項記載之液晶顯示元件，其特徵在於：單元構造為VA模式、IPS模式、FFS模式、VA-TN模式、TN模式、ECB模式。
[20]一種聚合性液晶組成物，其係上述[1]至[19]中記載者。
根據本發明，藉由抑制驅動電壓上升、抑制雙折射率降低而改善透射率、並改善液晶之下降時間，從而提供一種高透射率且高速響應性優異之液晶顯示元件。
1‧‧‧偏光板
2‧‧‧第一透明絕緣基板
3‧‧‧電極層
4‧‧‧配向膜
4a‧‧‧配向方向
5‧‧‧液晶層
5a‧‧‧無電壓施加時之液晶分子
5b‧‧‧電壓施加時之液晶分子
6‧‧‧濾色片
7‧‧‧第二透明絕緣基板
8‧‧‧偏光板
9‧‧‧連續或不連續之聚合物網路
10‧‧‧液晶顯示元件
11‧‧‧閘極電極
12‧‧‧閘極絕緣層
13‧‧‧半導體層
14‧‧‧保護層
15‧‧‧歐姆接觸層
16‧‧‧汲極電極
17‧‧‧源極電極
18‧‧‧絕緣保護層
21‧‧‧像素電極
22‧‧‧共用電極
23‧‧‧儲存電容器
24‧‧‧閘極配線
25‧‧‧資料配線
26‧‧‧汲極電極
27‧‧‧源極電極
28‧‧‧閘極電極
29‧‧‧共用線
100‧‧‧偏光板
110‧‧‧閘極電極
120‧‧‧閘極絕緣層
130‧‧‧半導體層
140‧‧‧保護層
160‧‧‧汲極電極
190b‧‧‧有機絕緣膜
200‧‧‧第一基板
210‧‧‧像素電極
220‧‧‧儲存電容器
230‧‧‧汲極電極
240‧‧‧資料配線
250‧‧‧閘極配線
260‧‧‧源極電極
270‧‧‧閘極電極
300‧‧‧薄膜電晶體層
400‧‧‧配向膜
500‧‧‧液晶層
510‧‧‧液晶顯示裝置
512‧‧‧像素電極
512a‧‧‧像素幹部電極
512b‧‧‧像素枝部電極
512c‧‧‧像素狹縫
516‧‧‧掃描配線
517‧‧‧信號配線
600‧‧‧共用電極
700‧‧‧濾色片
800‧‧‧第二基板
900‧‧‧偏光板
1000‧‧‧液晶顯示元件
1400‧‧‧透明電極(層)
PX‧‧‧像素
PE‧‧‧像素電極
PA‧‧‧主像素電極
PB‧‧‧副像素電極
CE‧‧‧共用電極
CA‧‧‧主共用電極
CAL‧‧‧左側主共用電極
CAR‧‧‧右側主共用電極
CB‧‧‧副共用電極
CBU‧‧‧上側副共用電極
CBB‧‧‧下側副共用電極
AL1‧‧‧第1配向膜
PD1‧‧‧第1配向處理方向
AL2‧‧‧第2配向膜
PD2‧‧‧第2配向處理方向
E‧‧‧橫向邊緣電場
G‧‧‧第一基板與第二基板之距離(單元間隙/液晶配向膜間之最短間隔距離)
R‧‧‧像素電極與共用電極間之電極間距離(最小間隔距離)
l‧‧‧像素電極梳狀部分之電極寬度
m‧‧‧像素電極梳狀部分之間隙之寬度
n‧‧‧共用電極之電極寬度
圖1係本發明之液晶顯示元件之模式圖。
圖2係圖1之部分放大圖。
圖3係本發明之液晶顯示元件之剖面圖。
圖4係圖1之部分放大圖。
圖5係本發明之液晶顯示元件之剖面圖。
圖6係本發明之液晶顯示元件之模式圖。
圖7係圖6之部分放大圖。
圖8係本發明之液晶顯示元件之剖面圖。
圖9係表示實施例中之電壓-透射率特性之結果。
圖10係實施例中之響應時間之測定結果。
圖11係表示實施例中之電壓-透射率特性之結果。
圖12係實施例中之響應時間之測定結果。
圖13係實施例中之響應時間之測定結果。
圖14係表示實施例中之電壓-透射率特性之結果。
圖15係實施例中之響應時間之測定結果。
圖16係利用偏光顯微鏡觀察實施例中之配向聚合相分離結構所獲得之照片及其說明圖。
圖17係表示本發明中之VA型液晶顯示裝置之液晶分子排列及聚合物網路結構之模式圖。
圖18係表示本發明中之斜向電場方式液晶顯示裝置之電極構造及液晶分子排列之模式圖。
圖19係表示本發明中之分割成8個部分之斜向電場方式液晶顯示裝置之電極構造之模式圖。
圖20係本發明中之VA-TN液晶單元之液晶分子之分子排列之模式圖。
圖21係實施例中之魚骨型VA液晶單元之電極構造之模式圖。
圖22係實施例中之斜向電場測試單元電極構造之平面圖與液晶分子運動之模式圖。
圖23係實施例及比較例之電壓-透射率特性之測定結果。
圖24係實施例及比較例之響應速度之測定結果。
圖25係表示本發明所使用之經配向分割之IPS模式用測試單元之電極構造之平面圖與液晶分子之行為的模式圖。
圖26係本發明所使用之經配向分割之FFS模式測試單元之電極構造之平面圖。
圖27係本發明之V-T特性之單體濃度依存性之測定結果。
圖28係本發明之響應時間之單體濃度依存性之測定結果。
圖29係使用本發明之P型液晶組成物之FFS模式之響應速度之電壓依存性測定結果。
<液晶組成物>
[液晶化合物]
作為本發明所使用之液晶組成物，較佳為含有通式(LC)所表示之液晶化合物。
通式(LC)中，RLC表示碳原子數1~15之烷基。該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被取代為鹵素原子。RLC之烷基分別可為支鏈狀基，亦可為直鏈狀基，較佳為直鏈狀基。
通式(LC)中，ALC1及ALC2各自獨立地表示選自由下述基(a)、基(b)及基(c)所組成之群中之基。
(a)反式-1,4-伸環己基(該基中所存在之1個CH2基或不鄰接之2個以上之CH2基亦可被氧原子或硫原子取代)、 (b)1,4-伸苯基(該基中所存在之1個CH基或不鄰接之2個以上之CH基亦可被氮原子取代)、(c)1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或二氫苯并哌喃-2,6-二基。
上述基(a)、基(b)或基(c)所含之1個或2個以上之氫原子亦可分別被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代。
通式(LC)中，ZLC表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。
通式(LC)中，YLC表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基及碳原子數1~15之烷基。該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被鹵素原子取代。
通式(LC)中，a表示1~4之整數。於a表示2、3或4而通式(LC)中存在複數個ALC1之情形時，所存在之複數個ALC1可相同亦可不同，於ZLC存在複數個之情形時，所存在之複數個ZLC可相同亦可不同。
上述通式(LC)所表示之化合物較佳為選自下述通式(LC1)及通式(LC2)所表示之化合物群中之1種或2種以上之化合物。
通式(LC1)或(LC2)中，RLC11及RLC21各自獨立地表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被鹵素原子取代。作為通式(LC1)或(LC2)所表示之化合物，RLC11及RLC21較佳為各自獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，更佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基、碳原子數2~5之烯基，進而較佳為直鏈狀，作為烯基，最佳為表示下述結構。
(式中，右端鍵結於環結構上)
通式(LC1)或(LC2)中，ALC11及ALC21各自獨立地表示下述任一結構。該結構中，伸環己基中之1個或2個以上之CH2基亦可被氧原子取代，1,4-伸苯基中之1個或2個以上之CH基亦可被氮原子取代，又，該結構中之1個或2個以上之氫原子可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3 取代。
作為通式(LC1)或(LC2)所表示之化合物，ALC1及ALC21較佳為各自獨立為下述任一結構。
通式(LC1)或(LC2)中，XLC11、XLC12、XLC21~XLC23各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3，YLC11及YLC21各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、氰基、-CF3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3。作為通式(LC1)或(LC2)所表示之化合物，YLC11及YLC21較佳為各自獨立為氟原子、氰基、-CF3或-OCF3，更佳為氟原子或-OCF3，尤佳為氟原子。
通式(LC1)或(LC2)中，ZLC11及ZLC21各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。作為通式(LC1)或(LC2)所表示之化合物，ZLC11及ZLC21較佳為各自獨立為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2 -或-CF2O-，更佳為單鍵、-CH2CH2-、-OCH2-、-OCF2-或-CF2O-，進而較佳為單鍵、-OCH2-或-CF2O-。
通式(LC1)或(LC2)中，mLC11及mLC21各自獨立地表示1~4之整數。作為通式(LC1)或(LC2)所表示之化合物，mLC11及mLC21較佳為各自獨立為1、2或3，於重視低溫下之保存穩定性、響應速度之情形時，更佳為1或2，於改善向列相上限溫度之上限值之情形時，更佳為2或3。通式(LC1)或(LC2)中，ALC11、ALC21、ZLC11及ZLC21於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同。
作為通式(LC1)所表示之化合物，較佳為選自由下述通式(LC1-a)~通式(LC1-c)所表示之化合物所組成之群中之1種或2種以上之化合物。
通式(LC1-a)~(LC1-c)中，RLC11、YLC11、XLC11及XLC12 各自獨立地表示與上述通式(LC1)中之RLC11、YLC11、XLC11及XLC12相同之含義。作為通式(LC1-a)~通式(LC1-c)所表示之化合物，RLC11較佳為各自獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，更佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基、碳原子數2~5之烯基。又，XLC11及XLC12較佳為各自獨立為氫原子或氟原子，YLC11較佳為各自獨立為氟原子、-CF3或-OCF3。
通式(LC1-a)~(LC1-c)中，ALC1a1、ALC1a2及ALC1b1表示反式-1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基。又，通式(LC1-a)~(LC1-c)中，XLC1b1、XLC1b2、XLC1c1~XLC1c4各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3。作為通式(LC1-a)~通式(LC1-c)所表示之化合物，XLC1b1、XLC1b2、XLC1c1~XLC1c4較佳為各自獨立為氫原子或氟原子。
又，通式(LC1)亦較佳為選自由下述通式(LC1-d)~通式(LC1-p)所表示之化合物所組成之群中之1種或2種以上之化合物。
通式(LC1-d)~(LC1-p)中，RLC11、YLC11、XLC11及XLC12各自獨立地表示與上述通式(LC1)中之RLC11、YLC11、XLC11及XLC12相同之含義。作為通式(LC1-d)~(LC1-p)所表示之化合物，RLC11較佳為各自獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，更佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基、碳原子數2~5之烯基。又，XLC11及XLC12較佳為各自獨立為氫原子或氟原子。YLC11較佳為各自獨立為氟原子、-CF3或-OCF3。
通式(LC1-d)~(LC1-p)中，ALC1d1、ALC1f1、ALC1g1、ALC1j1、ALC1k1、ALC1k2、ALC1m1~ALC1m3各自獨立地表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基或1,3-二烷-2,5-二基。
通式(LC1-d)~(LC1-p)中，XLC1d1、XLC1d2、XLC1f1、XLC1f2、XLC1g1、XLC1g2、XLC1h1、XLC1h2、XLC1i1、XLC1i2、XLC1j1~XLC1j4、XLC1k1、XLC1k2、XLC1m1及XLC1m2各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3。作為通式(LC1-d)~(LC1-p)所表示之化合物，XLC1d1~XLC1m2較佳為各自獨立為氫原子或氟原子。
通式(LC1-d)~(LC1-p)中，ZLC1d1、ZLC1c1、ZLC1j1、ZLC1k1、ZLC1m1各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。作為通式(LC1-d)~(LC1-p)所表示之化合物，ZLC1d1~ZLC1m1較佳為各自獨立為單鍵、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCH2-。
作為通式(LC1-d)~(LC1-p)所表示之化合物，較佳為選自由下述通式(LC1-1)~通式(LC1-45)所表示之化合物所組成之群中之1種或2種以上之化合物。通式(LC1-1)~通式(LC1-45)中，RLC11各自獨立地表示碳原子數1~7之烷基。
通式(LC2)較佳為選自由下述通式(LC2-a)~通式(LC2-g)所表示之化合物所組成之群中之1種或2種以上之化合物。
通式(LC2-a)~(LC2-g)中，RLC21、YLC21、XLC21~XLC23各自獨立地表示與上述通式(LC2)中之RLC21、YLC21、XLC21~XLC23相同之含義。作為通式(LC2-a)~(LC2-g)所表示之化合物，RLC21較佳為各自 獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，更佳為碳原子數1~5之烷基、碳原子數1~5之烷氧基、碳原子數2~5之烯基。又，XLC21~XLC23較佳為各自獨立為氫原子或氟原子，YLC21較佳為各自獨立為氟原子、-CF3或-OCF3。
通式(LC2-a)~(LC2-g)中，XLC2d1~XLC2d4、XLC2e1~XLC2e4、XLC2f1~XLC2f4及XLC2g1~XLC2g4各自獨立地表示氫原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3。作為通式(LC2-a)~(LC2-g)所表示之化合物，XLC2d1~XLC2g4較佳為各自獨立為氫原子或氟原子。
通式(LC2-a)~(LC2-g)中，ZLC2a1、ZLC2b1、ZLC2c1、ZLC2d1、ZLC2e1、ZLC2f1及ZLC2g1各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。作為通式(LC2-a)~(LC2-g)所表示之化合物，ZLC2a1~ZLC2g1較佳為各自獨立為-CF2O-或-OCH2-。
上述通式(LC)所表示之化合物亦較佳為選自下述通式(LC3)~通式(LC5)所表示之化合物群中之1種或2種以上之化合物。
(式中，RLC31、RLC32、RLC41、RLC42、RLC51及RLC52各自獨立地表示碳原子數1~15之烷基，該烷基中之1個或2個以上之-CH2-可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被鹵素原子取代，ALC31、ALC32、ALC41、ALC42、ALC51及ALC52各自獨立地表示下述結構
(該結構中伸環己基中之1個或2個以上之-CH2-可被氧原子取代，1,4-伸苯基中之1個或2個以上之-CH-可被氮原子取代，又，該結構中之1個或2個以上之氫原子可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代)中之任一者，ZLC31、ZLC32、ZLC41、ZLC42、ZLC51及ZLC52各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，Z5表示-CH2-或氧原子，XLC41 表示氫原子或氟原子，mLC31、mLC32、mLC41、mLC42、mLC51及mLC52各自獨立地表示0~3，mLC31+mLC32、mLC41+mLC42、及mLC51+mLC52為1、2或3，ALC31~ALC52、ZLC31~ZLC52於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同)
RLC31~RLC52較佳為各自獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，作為烯基，最佳為表示下述結構，
(式中，右端鍵結於環結構上)
ALC31~ALC52較佳為各自獨立為下述結構，
ZLC31~ZLC51較佳為各自獨立為單鍵、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-或-OCH2-。
作為通式(LC3)、通式(LC4)、及通式(LC5)所表示之化合物，較佳為含有選自通式(LC3-1)、通式(LC4-1)及通式(LC5-1)所表示之化合物群中之至少1種化合物。
(式中，R31~R33表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基，R41~R43表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基，Z31~Z33表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，X41表示氫原子或氟原子，Z34表示-CH2-或氧原子)
通式(LC3-1)~通式(LC5-1)中，R31~R33表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基，較佳為表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基，更佳為表示碳原子數2~5之烷基或碳原子數2~4之烯基，進而較佳為表示碳原子數3~5之烷基或碳原子數2之烯基，尤佳為表示碳原子數3之烷基。
R41~R43表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基，較佳為表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之烷氧基或者碳原子數4~8之烯基或碳原子數3~8之烯氧基，更佳為表示碳原子數1~3之烷基或碳原子數1~3之烷氧基，進而較佳為表示碳原子數3之烷基或碳原子數2之烷氧基，尤佳為表 示碳原子數2之烷氧基。
Z31~Z33表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，較佳為表示單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，更佳為表示單鍵或-CH2O-。
液晶組成物中，較佳為含有選自通式(LC3-1)、通式(LC4-1)及通式(LC5-1)所表示之化合物群中之化合物5質量%~50質量%，較佳為含有5質量%~40質量%，更佳為含有5質量%~30質量%，更佳為含有8質量%~27質量%，進而較佳為含有10質量%~25質量%。
通式(LC3-1)所表示之化合物具體而言較佳為以下記載之通式(LC3-11)~通式(LC3-15)所表示之化合物。
(式中，R31表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基，R41a表示碳原子數1~5之烷基)
通式(LC4-1)所表示之化合物具體而言較佳為以下記載之通式(LC4-11)~通式(LC4-14)所表示之化合物。
(式中，R32表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基，R42a表示碳原子數1~5之烷基，X41表示氫原子或氟原子)
通式(LC5-1)所表示之化合物具體而言較佳為以下記載之通式(LC5-11)~通式(LC5-14)所表示之化合物。
(式中，R33表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基，R43a表示碳原子數1~5之烷基，Z34表示-CH2-或氧原子)
通式(LC3-11)、通式(LC3-13)、通式(LC4-11)、通式(LC4-13)、通式(LC5-11)及通式(LC5-13)中，R31~R33之較佳實施態樣與通式(LC3-1)~通式(LC5-1)中之相同。R41a~R41c較佳為碳原子數1~3之烷基，更佳為碳原子數1或2之烷基，尤佳為碳原子數2之烷基。
通式(LC3-12)、通式(LC3-14)、通式(LC4-12)、通式(LC4-14)、通式(LC5-12)及通式(LC5-14)中，R31~R33之較佳實施態樣與通式(LC3-1)~通式(LC5-1)中之相同。R41a~R41c較佳為碳原子數1 ~3之烷基，更佳為碳原子數1或3之烷基，尤佳為碳原子數3之烷基。
通式(LC3-11)~通式(LC5-14)之中，為了增大介電各向異性之絕對值，較佳為通式(LC3-11)、通式(LC4-11)、通式(LC5-11)、通式(LC3-13)、通式(LC4-13)及通式(LC5-13)，更佳為通式(LC3-11)、通式(LC4-11)、通式(LC5-11)。
本發明之液晶顯示元件中之液晶層較佳為含有1種或2種以上之通式(LC3-11)~通式(LC5-14)所表示之化合物，更佳為含有1種或2種，尤佳為含有1種或2種通式(LC3-1)所表示之化合物。
又，作為通式(LC3)、通式(LC4)及通式(LC5)所表示之化合物，較佳為含有選自通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)所表示之化合物群中之至少1種化合物。
(式中，R51~R53表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基，R61~R63表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或 碳原子數2~8之烯氧基，B1~B3表示可經氟取代之1,4-伸苯基或反式-1,4-伸環己基，Z41~Z43表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，X42表示氫原子或氟原子，Z44表示-CH2-或氧原子)
通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)中，R51~R53表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基，較佳為表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基，更佳為表示碳原子數2~5之烷基或碳原子數2~4之烯基，進而較佳為表示碳原子數3~5之烷基或碳原子數2之烯基，尤佳為表示碳原子數3之烷基。
R61~R63表示碳原子數1~8之烷基、碳原子數2~8之烯基、碳原子數1~8之烷氧基或碳原子數2~8之烯氧基，較佳為表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數1~5之烷氧基或者碳原子數4~8之烯基或碳原子數3~8之烯氧基，更佳為表示碳原子數1~3之烷基或碳原子數1~3之烷氧基，進而較佳為表示碳原子數3之烷基或碳原子數2之烷氧基，尤佳為表示碳原子數2之烷氧基。
B31~B33表示可經氟取代之1,4-伸苯基或反式-1,4-伸環己基，較佳為未經取代之1,4-伸苯基或反式-1,4-伸環己基，更佳為反式-1,4-伸環己基。
Z41~Z43表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，較佳為表示單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-CH2O -、-OCF2-或-CF2O-，更佳為表示單鍵或-CH2O-。
通式(LC3-2)、通式(LC3-3)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)所表示之化合物較佳為於液晶組成物中含有10~60質量%，更佳為含有20~50質量%，更佳為含有25~45質量%，更佳為含有28~42質量%，進而較佳為含有30~40質量%。
通式(LC3-2)所表示之化合物具體而言較佳為以下記載之通式(LC3-21)~通式(LC3-29)所表示之化合物。
又，作為通式(LC3-3)所表示之化合物，亦較佳為以下記載之通式(LC3-31)~通式(LC3-33)所表示之化合物。
(式中，R51表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之 烯基，R61a表示碳原子數1~5之烷基，較佳實施態樣與通式(LC3-2)中之R51及R61相同)
通式(LC4-2)所表示之化合物具體而言較佳為以下記載之通式(LC4-21)~通式(LC4-26)所表示之化合物。
(式中，R52表示碳原子1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基，R62a表示碳原子數1~5之烷基，X42表示氫原子或氟原子，較佳為實施態樣與通式(LC4-2)中之R52及R62相同)
通式(LC5-2)所表示之化合物具體而言較佳為以下記載之通式(LC5-21)~通式(LC5-26)所表示之化合物。
(式中，R53表示碳原子數1~5之烷基或碳原子數2~5之烯基，R63a表示碳原子數1~5之烷基，W2表示-CH2-或氧原子，較佳實施態樣為通與式(LC5-2)中之R53及R63相同)
通式(LC3-21)、通式(LC3-22)、通式(LC3-25)、通式(LC4-21)、通式(LC4-22)、通式(LC4-25)、通式(LC5-21)、通式(LC5-22)及通式(LC5-25)中，R51~R53之較佳實施態樣與通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)中之相同。R61a~R63a較佳為碳原子數1~3之烷基，更佳為碳原子數1或2之烷基，尤佳為碳原子數2之烷基。
通式(LC3-23)、通式(LC3-24)及通式(LC3-26)、通式(LC4-23)、通式(LC4-24)及通式(LC4-26)、通式(LC5-23)、通式(LC5 -24)及通式(LC5-26)中，R51~R53之較佳實施態樣與通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)中之相同。R61a~R63a較佳為碳原子數1~3之烷基，更佳為碳原子數1或3之烷基，尤佳為碳原子數3之烷基。
通式(LC3-21)~通式(LC5-26)中，為了增大介電各向異性之絕對值，較佳為通式(LC3-21)、通式(LC3-22)及通式(LC3-25)，通式(LC4-21)、通式(LC4-22)及通式(LC4-25)，通式(LC5-21)、通式(LC5-22)及通式(LC5-25)。
通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)所表示之化合物可含有1種或2種以上，較佳為含有B1~B3表示1,4-伸苯基之化合物及B1~B3表示反式-1,4-伸環己基之化合物各至少1種以上。
又，作為通式(LC3)所表示之化合物，另外較佳為選自下述通式(LC3-a)及通式(LC3-b)所表示之化合物群中之1種或2種以上之化合物。
(式中，RLC31、RLC32、ALC31及ZLC31各自獨立地表示與上述通式(LC3)中之RLC31、RLC32、ALC31及ZLC31相同之含義，XLC3b1~XLC3b6表示氫原子或氟原子，XLC3b1及XLC3b2或XLC3b3及XLC3b4中之至少一組合均表示氟原子， mLC3a1為1、2或3，mLC3b1表示0或1，ALC31及ZLC31於存在複數各之情形時，該等可相同亦可不同)
RLC31及RLC32較佳為各自獨立地表示碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子2~7之烯基或碳原子數2~7之烯氧基。
ALC31較佳為表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基，更佳為表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基。
ZLC31較佳為表示單鍵、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-，更佳為表示單鍵。
作為通式(LC3-a)，較佳為表示下述通式(LC3-a1)。
(式中，RLC31及RLC32各自獨立地表示與上述通式(LC3)中之RLC31及RLC32相同之含義)
RLC31及RLC32較佳為各自獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，更佳為RLC31表示碳原子數1~7之烷基且RLC32表示碳原子數1~7之烷氧基。
作為通式(LC3-b)，較佳為表示下述通式(LC3-b1)~通式(LC3-b12)，更佳為表示通式(LC3-b1)、通式(LC3-b6)、通式(LC3-b8)、通式(LC3-b11)，進而較佳為表示通式(LC3-b1)及通式(LC3-b6)，最佳為表示通式(LC3-b1)。
(式中，RLC31及RLC32各自獨立地表示與上述通式(LC3)中之RLC31及RLC32相同之含義)
RLC31及RLC32較佳為各自獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，更佳為RLC31表示碳原子數2或3之烷基且RLC32表示碳原子數2之烷基。
又，通式(LC4)所表示之化合物較佳為下述通式(LC4-a)~通式(LC4-c)所表示之化合物，通式(LC5)所表示之化合物較佳為下述通式(LC5-a)~通式(LC5-c)所表示之化合物。
(式中，RLC41、RLC42及XLC41各自獨立地表示與上述通式(LC4)中之RLC41、RLC42及XLC41相同之含義，RLC51及RLC52各自獨立地表示與上述通式(LC5)中之RLC51及RLC52相同之含義，ZLC4a1、ZLC4b1、ZLC4c1、ZLC5a1、ZLC5b1及ZLC5c1各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-)
RLC41、RLC42、RLC51及RLC52較佳為各自獨立地表示碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基或碳原子數2~7之烯氧基。
ZLC4a1~ZLC5c1較佳為各自獨立地表示單鍵、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-，更佳為表示單鍵。
上述通式(LC)所表示之化合物亦較佳為選自下述通式(LC6)所表示之化合物(其中，通式(LC1)~通式(LC5)所表示之化合物除外)中之1種或2種以上之化合物。
通式(LC6)中，RLC61及RLC62各自獨立地表示碳原子數1~15之烷基。該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被鹵素原子取代。作為通式(LC6)所表示之化合物，RLC61及RLC62較佳為各自獨立為碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基，作為烯基，最佳為表示下述任一結構。
(式中，右端鍵結於環結構上)
通式(LC6)中，ALC6~ALC63各自獨立地表示下述任一結構。該結構中，伸環己基中之1個或2個以上之CH2CH2基可被-CH=CH-、- CF2O-、-OCF2-取代，1,4-伸苯基中1個或2個以上之CH基亦可被氮原子取代。
作為通式(LC6)所表示之化合物，ALC61~ALC63較佳為各自獨立為下述任一構造。
通式(LC6)中，ZLC61及ZLC62各自獨立地表示單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，mLC61表示0~3。作為通式(LC6)所表示之化合物，ZLC61及ZLC62較佳為各自獨立為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-。
作為通式(LC6)所表示之化合物，較佳為選自由下述通式(LC6-a)~通式(LC6-p)所表示之化合物所組成之群中之1種或2種以上之化合物。通式(LC6-a1)~通式(LC6-p1)之式中，RLC61及RLC62各自獨立地表示碳原子數1~7之烷基、碳原子數1~7之烷氧基、碳原子數2~7之烯基或碳原子數2~7之烯氧基。
[聚合性化合物]
作為本發明之聚合性化合物，可列舉：具有一個反應性基之單官能性聚合性化合物、及二官能或三官能等具有兩個以上之反應性基之多官能性聚合性化合物。具有反應性基之聚合性化合物可含有或不含液晶原基(mesogen)性部位。
於具有反應性基之聚合性化合物中，反應性基較佳為具有光聚合性之取代基。尤其於垂直配向膜係藉由熱聚合而形成時，可抑制具有反應性基之聚合性化合物於垂直配向膜材料之熱聚合時發生反應，因此反應性基尤佳為具有光聚合性之取代基。
作為本發明之聚合性化合物，較佳為以下之通式(P)：
(上述通式(P)中，Zp1表示氟原子、氰基、氫原子、氫原子可被取代為鹵素原子之碳原子數1~15之烷基、氫原子可被取代為鹵素原子之碳原子數1~15之烷氧基、氫原子可被取代為鹵素原子之碳原子數1~15之烯基、氫原子可被取代為鹵素原子之碳原子數1~15之烯氧基或-Spp2-Rp2，Rp1及Rp2各自獨立地表示以下之式(R-I)至式(R-IX)中之任一者：
上述式(R-I)~(R-IX)中，R2~R6相互獨立為氫原子、碳原子數1~5個之烷基或碳原子數1~5個之鹵化烷基，W為單鍵、-O-或亞甲基，T為單鍵或-COO-，p、t及q各自獨立地表示0、1或2，Spp1及Spp2表示間隔基，Spp1及Spp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，Lp1及Lp2各自獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRa-、-NRa-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRa-COO-、-CH=CRa-OCO-、-COO-CRa=CH-、-OCO-CRa=CH-、-COO-CRa=CH-COO-、-COO-CRa=CH-OCO-、-OCO-CRa=CH-COO-、-OCO-CRa=CH-OCO-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中，Ra各自獨立地表示氫原子或碳原子數1~4 之烷基，上述式中，z表示1~4之整數)，Mp2表示1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、二氫茚-2,5-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，Mp2可未經取代或者經碳原子數1~12之烷基、碳原子數1~12之鹵化烷基、碳原子數1~12之烷氧基、碳原子數1~12之鹵化烷氧基、鹵素原子、氰基、硝基或-Rp1取代，Mp1表示以下之式(i-11)~(ix-11)中之任一者：
(式中，以★與Spp1鍵結，以★★與Lp1或Lp2鍵結)
Mp3表示以下之式(i-13)~(ix-13)中之任一者：
(式中，以★與Zp1鍵結，以★★與Lp2鍵結)
mp2~mp4各自獨立地表示0、1、2或3，mp1及mp5各自獨立地表示1、2或3，Zp1於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Rp1於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Rp2於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Spp1於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Spp2於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Lp1於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Mp2於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同)所表示之化合物。又，該聚合性化合物較佳為含有1種或2種以上。
本發明之通式(P)中，較佳為Zp1為-Spp2-Rp2，較佳為R11及R12各自獨立為式(R-1)~式(R-3)中之任一者。又，上述通式(P)中，較佳為mp1+mp5為2以上。
又，上述通式(P)中，較佳為Lp1為單鍵、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O) -(CH2)z-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-OCF2-或-C≡C-，Lp2為-OCH2CH2O-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-、-C2H4OCO-或-C2H4COO-，上述式中之z為1~4之整數。
又，較佳為上述通式(P)之Lp1及Lp2之至少一者為選自由-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-及-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-所組成之群中之至少1種。又，更佳為上述通式(P)中之Rp1及Rp2各自獨立為以下之式(R-1)~式(R-15)中之任一者。
又，較佳為上述通式(P)之mp3表示0、1、2或3，於mp3為1之情形時，Lp1為單鍵，於mp3為2或3之情形時，所存在之複數個Lp1 中之至少1個為單鍵。
又，較佳為上述通式(P)之mp3表示0、1、2或3，於mp3為1之情形時，Mp2為1,4-伸苯基，於mp3為2或3之情形時，所存在之複數個Mp2中之至少經由Lp1與Mp1鄰接之Mp2為1,4-伸苯基。
進而，較佳為上述通式(P)之mp3表示0、1、2或3，Mp2中之至少1個為經1個或2個以上之氟取代之1,4-伸苯基。
進而，較佳為上述通式(P)之mp4表示0、1、2或3，Mp3中之至少1個為經1個或2個以上之氟取代之1,4-伸苯基。
又，作為上述通式(P)中之間隔基(Spp1、Spp2、Spp4)，較佳為單鍵、-OCH2-、-(CH2)zO-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-(CH2)z-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-O-(CH2)z-O-、-OCF2-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-、-OCOCH=CH-或-C≡C-，該z較佳為1以上且10以下之整數。
本發明之通式(P)之聚合性化合物較佳為選自由通式(P-a)、通式(P-b)、通式(P-c)及通式(P-d)所表示之化合物所組成之群中之至少1種化合物。
上述通式(P-a)~通式(P-d)中，Rp1及Rp2各自獨立地表示以下之式(R-I)~式(R-IX)中之任一者：
上述式(R-I)~(R-IX)中，R2~R6各自獨立為氫原子、碳原子數1~5個之烷基或碳原子數1~5個之鹵化烷基，W為單鍵、-O-或亞甲基，T為單鍵或-COO-，p、t及q各自獨立地表示0、1或2，環A及環B各自獨立地表示1,4-伸苯基、1,4-伸環己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、二氫茚-2,5-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二 基，較佳為未經取代或者經碳原子數1~12之烷基、碳原子1~12之鹵化烷基、碳原子數1~12之烷氧基、碳原子數1~12之鹵化烷氧基、鹵素原子、氰基、硝基或-Rp1取代，環C表示以下之式(c-i)~(c-ix)中之任一者：
(式中，以★與Spp1鍵結，以★★與Lp5或Lp6鍵結)
Spp1及Spp4表示間隔基，Xp1及Xp4較佳為各自獨立地表示氫原子或鹵素原子，Lp4、Lp5及Lp6較佳為各自獨立為單鍵、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CH=CH-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(=O)-O-、-(CH2)z-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH2)z-、-(C=O)-O-(CH2)z-、-O-(CH2)z-O-、-OCF2-、-CH=CHCOO-、-COOCH=CH-、-OCOCH=CH-或-C≡C-，上述式中之z較佳為1~4 之整數。
Lp3較佳為-CH=CHCOO-、-COOCH=CH-或-OCOCH=CH-。
上述通式(P-a)所表示之化合物中，mp6及mp7較佳為各自獨立地表示0、1、2或3。又，更佳為mp6+mp7=2~5。
上述通式(P-d)所表示之化合物中，mp12及mp15各自獨立地表示1、2或3，mp13較佳為表示0、1、2或3，mp14較佳為表示0或1。又，更佳為mp12+mp15=2~5。Rp1於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Rp1於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Rp2於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Spp1於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Spp4於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，Lp4及Lp5於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同，環A~環C於存在複數個之情形時，該等可相同亦可不同。
以下例示本發明之通式(P-a)~通式(P-d)所表示之化合物之較佳結構。
作為本發明之通式(P-a)所表示之化合物之較佳例，可列舉下述式(P-a-1)~式(P-a-31)所表示之聚合性化合物。
作為本發明之通式(P-b)所表示之化合物之較佳例，可列舉下述式(P-b-1)~式(P-b-34)所表示之聚合性化合物。
作為本發明之通式(P-c)所表示之化合物之較佳例，可列舉下述式(P-c-1)~式(P-c-52)所表示之聚合性化合物。
本發明之通式(P-d)所表示之化合物較佳為以下之通式(P-d')所表示之化合物。
(上述通式(P-d')所表示之化合物中，mp10更佳為表示2或3。其他符號與上述通式(P-d)中相同，因此省略)
作為本發明之通式(P-d)所表示之化合物之較佳例，可列舉下述式(P-d-1)~式(P-d-31)所表示之聚合性化合物。
本發明之「碳原子數1~15個之烷基」較佳為直鏈狀或支鏈狀烷基，更佳為直鏈狀烷基。又，上述通式(1)中，R1及R2各自獨立為碳原子數1~15個之烷基，R1及R2較佳為各自獨立為碳原子數1~8個之烷基， 更佳為碳原子數1~6個之烷基。
作為本發明之「碳原子數1~15個之烷基」之例，可列舉：甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、異丁基、第三丁基、3-戊基、異戊基、新戊基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十五烷基等。再者，於本說明書中，烷基之例為共通，根據各烷基之碳原子數之數量適當自上述例示中進行選擇。
本發明之「碳原子數1~15個之烷氧基」之例較佳為該取代基中之至少1個氧原子存在於與環結構直接鍵結之位置，更佳為甲氧基、乙氧基、丙氧基(正丙氧基、異丙氧基)、丁氧基、戊氧基、辛氧基、癸氧基。再者，於本說明書中，烷氧基之例為共通，根據各烷氧基之碳原子數之數量適當自上述例示中進行選擇。
作為本發明之「碳原子數2~15個之烯基」之例，可列舉：乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、異丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1,3-丁二烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、2-己烯基等。又，本發明中之更佳之烯基係以下述記載之式(i)(乙烯基)、式(ii)(1-丙烯基)、式(iii)(3-丁烯基)及式(iv)(3-戊烯基)表示，
(上述式(i)~(iv)中，*表示於環結構上之鍵結部位)
於本案發明之液晶組成物含有聚合性單體之情形時，較佳為式(ii)及式(iv)所表示之結構，更佳為式(ii)所表示之結構。
再者，於本說明書中，烯基之例為共通，根據各烯基之碳原子數之數 量適當自上述例示中進行選擇。
又，本發明中之聚合性化合物中，作為對提高與低分子液晶之溶解性而抑制結晶化較佳的具有單官能性反應基之聚合性化合物，較佳為下述通式(VI)所表示之聚合性化合物。
(式中，X3表示氫原子或甲基，Sp3表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)t-(式中，t表示2~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，V表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)或環狀取代基取代，W表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~15之烷基。式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被取代為-CH3、-OCH3、氟原子或氰基)
上述通式(VI)中，X3表示氫原子或甲基，於重視反應速度之情形時，較佳為氫原子，於重視減少反應殘留量之情形時，較佳為甲基。
上述通式(VI)中，Sp3表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或一O-(CH2)t-(式中，t表示2~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，由於碳鏈之長度會對Tg造成影響，故而於聚合性化合物含量未達10重量%之情形時，較佳為不甚長，較佳為單鍵或碳原子數1~5之伸烷基，於聚合性化合物含量未達6重量%之情形時，更佳為單鍵或碳原子數1 ~3之伸烷基。於聚合性化合物含量為10重量%以上之情形時，較佳為碳數5~10之伸烷基。又，於Sp3表示-O-(CH2)t-之情形時亦t較佳為1~5，更佳為1~3。進而，由於碳原子數會對預傾角造成影響，故而較佳為視需要以可獲得所需預傾角之方式將Sp3之碳原子數不同之複數種聚合性化合物混合使用。
上述通式(VI)中，V表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)或環狀取代基取代，較佳為被2個以上之環狀取代基取代。
通式(VI)所表示之聚合性化合物更具體而言可列舉通式(X1a)所表示之化合物。
(式中，A1表示氫原子或甲基，A2表示單鍵或碳原子數1~8之伸烷基(該伸烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該伸烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被氟原子、甲基或乙基取代)，A3及A6各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~10之烷基(該 烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~17之烷基取代)，A4及A7各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~10之烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~9之烷基取代)，p表示0~10，B1、B2及B3各自獨立地表示氫原子、碳原子數1~10之直鏈狀或支鏈狀烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數3~6之三烷氧基矽基取代)
上述通式(X1a)較佳為通式(II-b)所表示之化合物。
通式(II-b)所表示之化合物具體而言較佳為下述式(II-q)~(II-z)、(II-aa)~(II-a1)所表示之化合物。
上述通式(VI)、通式(X1a)及通式(II-b)所表示之化合物可僅為1種，亦可為2種以上。
又，作為通式(VI)所表示之聚合性化合物，亦可列舉通式(X1b)所表示之化合物。
(式中，A8表示氫原子或甲基，6員環T1、T2及T3各自獨立地表示
中之任一者(其中，m表示1~4之整數)，q表示0或1，Y1及Y2各自獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、COO-、-OCO-、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-(CH2)4-、-CH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2-、-CH2=CHCH2CH2-或-CH2CH2CH=CH-，Y3及Y4各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基(該伸烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該伸烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被氟原子、甲基或乙基取代)，B8表示氫原子、氰基、鹵素原子或碳原子數1~8之烷基、或者末端具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基之伸烷基)
作為例示化合物，示於以下，但並不限定於該等。
進而，通式(VI)所表示之聚合性化合物具體而言亦可列舉通式(X1c)所表示之化合物。
(式中，R70表示氫原子或甲基，R71表示具有縮合環之烴基)
作為例示化合物，示於以下，但並不限定於該等。
又，本發明中之聚合性化合物中，作為對提高與低分子液晶之溶解性而抑制結晶化較佳的具有多官能性反應基之聚合性化合物，較佳為下述通式(V)所表示之聚合性化合物。
(式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，U表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)或環狀取代基取代，k表示1~5之整數；式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被取代為-CH3、-OCH3、氟原子或氰基)
上述通式(V)中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，於重視反應速度之情形時，較佳為氫原子，於重視減少反應殘留量之情形時，較佳為甲基。
上述通式(V)中，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，本發明之液晶顯示元件中之預傾角會受到該碳原子數、與液晶之含量、所使用之配向膜之種類或配向處理條件所影響。因此，雖然未必受到限定，但例如於使預傾角成為5度左右之情形時，較佳為碳鏈不甚長，更佳為單鍵或碳原子數1~5之伸烷基，進而較佳為單鍵或碳原子數1~3之伸烷基。進而，為了使預傾角成為約2度以內，較佳為使用碳原子數為6~12之聚合性化合物，更佳為碳原子數為8~10。又，於Sp1 及Sp2表示-O-(CH2)s-之情形時亦會對預傾角造成影響，故而較佳為視需要適當調整Sp1及Sp2之長度而使用，為了增大預傾角，s較佳為1~5，更佳為1~3。為了減小預傾角，s較佳為6~10。又，較佳為Sp1及Sp2之至少一者為單鍵，其原因在於藉此表現出分子之非對稱性，從而誘導預傾斜。
又，亦較佳為上述通式(V)中Sp1及Sp2相同之化合物，較佳為使用2種以上之Sp1及sp2相同之化合物。於該情形時，更佳為使用Sp1與Sp2互不相同之2種以上。
上述通式(V)中，U表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)、環狀取代基取代，較佳為被2個以上之環狀取代基取代。
上述通式(V)中，U具體而言較佳為表示以下之式(Va-1)~式(Va-13)。為了提高錨定(anchoring)力，較佳為直線性較高之聯苯等，較佳為表示式(Va-1)~式(Va-6)。又，表示式(Va-6)~式(Va-11)之結構就與液晶之溶解性較高之方面而言較佳，較佳為與式(Va-1)~式(Va-6)組合使用。
(式中，兩端鍵結於Sp1或Sp2。Zp1及Zp2各自獨立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或單鍵。式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被取代為-CH3、-OCH3、氟原子或氰基。又，伸環己基中之1個或2個以上之CH2CH2基可被-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-取代)
於U具有環結構之情形時，上述Sp1及Sp2較佳為至少一者表示-O-(CH2)s-(式中，s表示1~7之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，亦較佳為兩者均為-O-(CH2)s-。
上述通式(V)中k表示1~5之整數，較佳為k為1之二官能化合物或k為2之三官能化合物，更佳為二官能化合物。
上述通式(V)所表示之化合物具體而言較佳為以下之通式(Vb)所表示之化合物。
(式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~7之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-(Y1及Y2各自獨立地表示氫原子或氟原子)、-C≡C-或單鍵，C表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被氟原子取代)
上述通式(Vb)中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，較佳為兩者均表示氫原子之二丙烯酸酯衍生物或兩者均具有甲基之二甲基丙烯酸脂衍生物，亦較佳為一者氫表示原子且另一者表示甲基之化合物。關於該等化合物之聚合速度，二丙烯酸酯衍生物最快，二甲基丙烯酸脂衍生物較慢，非對稱化合物居中，可根據其用途而採用較佳態樣。
上述通式(Vb)中，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-，較佳為至少一者為-O-(CH2)s-，更佳為兩者表示-O-(CH2)s-之態樣。於該情形時，s較佳為1~6。
上述通式(Vb)中，Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO -、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-(Y1及Y2各自獨立地表示氫原子或氟原子)、-C≡C-或單鍵，較佳為-OCH2-、CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或單鍵，更佳為-COO-、-OCO-或單鍵，尤佳為單鍵。上述通式(Vb)中，C表示任意氫原子亦可被氟原子取代之1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，較佳為1,4-伸苯基或單鍵。於C表示單鍵以外之環結構之情形時，Z1亦較佳為單鍵以外之連結基，於C為單鍵之情形時，Z1較佳為單鍵。
根據以上，較佳為上述通式(Vb)中C表示單鍵且環結構係由兩個環形成之情形，作為具有環結構之聚合性化合物，具體而言較佳為以下之通式(V-1)~(V-6)所表示之化合物，尤佳為通式(V-1)~(V-4)所表示之化合物，最佳為通式(V-2)所表示之化合物。
又，上述通式(Vb)中，就提高與液晶組成物之溶解性之方面而言，較佳為以下之通式(V1-1)~(V1-5)所表示之化合物，尤佳為通式(V1-1)所表示之化合物。
又，上述通式(Vb)係由三個環結構所形成之情形時亦可較佳地使用，就提高與液晶組成物之溶解性之方面而言，較佳為通式(V1-6)~(V1-13)所表示之化合物。進而，對液晶之錨定力較強之通式(V-1)~(V-6)所表示之化合物亦較佳為同錨定力較弱且與液晶組成物之相溶性良好之通式(V1-1)~(V1-5)所表示之化合物混合使用。
(式中，q1及q2各自獨立地表示1~12之整數，R3表示氫原子或甲基)
作為上述通式(V)所表示之化合物，具體而言下述通式(Vc)所表示之化合物就提高反應速度之方面而言較佳，又，由於使預傾角實現熱穩定化故而較佳。進而，視需要亦可調整Sp1、Sp2及Sp3之碳原子數而獲得所需之預傾角。預傾斜與該碳原子數之關係表現出與官能基為2個之情形時相同之傾向。
(式中，X1、X2及X3各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1、Sp2及Sp3各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2~7之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，Z11表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或單鍵，J表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被氟原子取代)
作為聚合性化合物，亦較佳為使用具有光配向功能之化合物。其中，較佳為使用顯示出光異構化之化合物。
作為具有光配向功能之聚合性化合物，具體而言，較佳為如下化合物：通式(Vb)中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~8之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~7之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，Z1表示-N=N-，C表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基(任意之氫原子可被氟原子取代)或單鍵。
其中，較佳為以下之通式(Vn)所表示之化合物。
(式中，Rn1及Rn2各自獨立地表示氫原子或甲基，式中，pn及qn各自獨立地表示1~12之整數)
[聚合起始劑]
作為本發明所使用之聚合性化合物之聚合方法，可使用自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合等，較佳為藉由自由基聚合進行聚合，更佳為藉由光弗里斯重排進行之自由基聚合、藉由光聚合起始劑進行之自由基聚合。
作為自由基聚合起始劑，可使用熱聚合起始劑、光聚合起始劑，較佳為光聚合起始劑。具體而言較佳為以下之化合物。
較佳為二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、二苯乙二酮二甲基縮酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-丙基)酮、1-羥基環己基-苯基酮、2-甲基-2-嗎福林基(4-硫甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎福林基苯基)-丁酮、4'-苯氧基苯乙酮、4'-乙氧基苯乙酮等苯乙酮系；安息香、安息香異丙醚、安息香異丁醚、安息香甲醚、安息香乙醚等安息香系；2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦等醯基氧化膦系；二苯乙二酮、苯甲醯甲酸甲酯系； 二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、羥基二苯甲酮、4-苯甲醯基-4'-甲基-二苯硫醚、丙烯基化二苯甲酮、3,3',4,4'-四(第三丁基過氧化羰基)二苯甲酮、3,3'-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、2,5-二甲基二苯甲酮、3,4-二甲基二苯甲酮等二苯甲酮系；2-異丙基9-氧硫、2,4-二甲基9-氧硫、2,4-二乙基9-氧硫、2,4-二氯9-氧硫等9-氧硫系；米其勒酮、4,4'-二乙基胺基二苯甲酮等胺基二苯甲酮系；10-丁基-2-氯吖啶酮、2-乙基蒽醌、9,10-菲醌、樟腦醌等。其中最佳為二苯乙二酮二甲基縮酮。
又，亦較佳為考慮到自由基之壽命或反應性而使用複數種聚合起始劑。
進而，關於不使用上述聚合起始劑而藉由光弗里斯重排進行之自由基聚合，亦可含有具有吸收紫外線之共軛系結構之聚合性液晶化合物而進行聚合。例如使用通式(X1c-1)~(X1c-4)所表示之具有共軛系結構之聚合性液晶化合物代替聚合起始劑而並不會降低液晶元件之電壓保持率，故而較佳。又，為了促進聚合，亦較佳為將該等與聚合起始劑併用。
[聚合性液晶組成物]
本發明所使用之聚合性液晶組成物較佳為含有上述所例示之液晶組成物與上述所例示之1質量%以上且未達10質量%之聚合性化合物，聚合性化合物之含量之下限值較佳為2質量%以上，上限值較佳為未達9質量%，更佳為未達7質量%，更佳為未達5質量%，更佳為未達4質量%。又，本發明所使用之聚合性液晶組成物亦較佳為含有上述所例示之液晶組成物與上述所例示之10質量%以上且未達40質量%之聚合性化合物，該情形時之聚合性化合物之含量之下限值較佳為9質量%以上，更佳為10質量%以上，上限值較佳為未達30%質量，更佳為未達25%質量，更佳為未達20%質量，更佳為未達15%質量。進而，本發明所使用之聚合性液晶組成物較佳為含有上述所例示之液晶組成物與上述所例示之5質量%以上且未達15質量%之聚合性化合物，更佳為含有7質量%以上且未達12%之聚合性化合物。本 發明所使用之聚合性液晶組成物較佳為藉由含有1質量%以上且未達40質量%之聚合性化合物而形成具有單軸性光學各向異性或單軸性折射率各向異性或易配向軸方向之聚合物網路，更佳為以該聚合物網路之光學軸或易配向軸與低分子液晶之易配向軸大體一致之方式形成。
再者，該聚合物網路中亦包含由複數個聚合物網路集合而形成高分子薄膜而成之聚合物黏合劑。聚合物黏合劑之特徵在於：具有表現單軸配向性之折射率各向異性，該薄膜中分散有低分子液晶，該薄膜之單軸性光學軸與低分子液晶之光學軸向大致同一方向對齊。因此，藉此不同於作為光散射型液晶之高分子分散型液晶或聚合物網路型液晶，其特徵在於：於不發生光散射而使用偏光之液晶元件中獲得高對比度之顯示，且縮短下降時間而提高液晶元件之響應性。進而，本發明所使用之聚合性液晶組成物係於液晶元件整體形成聚合物網路層，不同於在液晶元件基板上形成聚合物薄膜層而誘導預傾斜之PSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶組成物。
無論於何種濃度之情形時，均較佳為含有Tg不同之至少兩種以上之聚合性化合物並視需要調整Tg。Tg較高之作為聚合物前驅物之聚合性化合物較佳為具有交聯密度變高之分子結構之聚合性化合物且官能基數為2以上。又，Tg較低之聚合物前驅物較佳為官能基數為1，或者官能基數2以上且官能基間具有作為間隔基之伸烷基等而延長分子長度之結構。於為了應對聚合物網路之熱穩定性或耐衝擊性提高而製備聚合物網路之Tg之情形時，較佳為適當調整多官能單體與單官能單體之比率。又，Tg亦關係到聚合物網路之主鏈及側鏈中之分子級別之熱運動性，亦會影響電 光學特性。例如若提高交聯密度，則主鏈之分子運動性下降，與低分子液晶之錨定力提高，驅動電壓變高，並且下降時間變短。另一方面，若減小交聯密度以使Tg下降，則因聚合物主鏈之熱運動性提昇而表現出與低分子液晶之錨定力減小、驅動電壓下降、下降時間變長之傾向。聚合物網路界面處之錨定力除上述Tg以外亦受到聚合物側鏈之分子運動性之影響，聚合物界面之錨定力會因使用具有多價支鏈伸烷基及多價烷基之聚合性化合物而減小。又，具有多價支鏈伸烷基及多價烷基之聚合性化合物對於誘導預傾角有效，且作用於降低極角方向之錨定力之方向。
於聚合性液晶組成物顯示出液晶相之狀態下，使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物進行聚合，藉此聚合性化合物之分子量增加而使液晶組成物與聚合性化合物發生相分離。分離為二相之形態於較大程度上根據所含有之液晶化合物之種類或聚合性化合物之種類而有所不同。可藉由雙節分解(binodal decomposition)而形成相分離結構，亦可藉由旋節分解(spinodal decomposition)而形成相分離結構，該雙節分解係於液晶相中產生無數個島狀之聚合性化合物相之核並使之成長，該旋節分解係由液晶相與聚合性化合物相之濃度波動而引起相分離。為了形成由雙節分解引起之聚合物網路，較佳為將低分子液晶之含量設為至少85質量%以上，藉由使用聚合性化合物之反應速度較快之化合物而產生無數個尺寸小於可見光波長之聚合性化合物之核，從而形成奈米級之相分離結構，故而較佳。其結果為，於聚合性化合物相中之聚合進行時，依存於相分離結構而形成空隙間隔小於可見光波長之聚合物網路，另一方面，聚合物網路之空隙係由低分子液晶相之相分離所引起者，若該空隙之尺寸小於可見光波長，則無光 散射性而為高對比度，且源自聚合物網路之錨定力之影響增強，下降時間縮短，而獲得高速響應之液晶顯示元件，故而尤佳。雙節分解時之聚合性化合物相之核生成會受到根據化合物種類或組合之不同所產生之相溶性變化、或者反應速度、溫度等參數的影響，較佳為視需要適當進行調整。關於反應速度，於紫外線聚合之情形時取決於聚合性化合物之官能基或光起始劑之種類及含量、紫外線曝光強度，只要適當調整紫外線曝光條件以促進反應性即可，較佳為至少20mW/cm2以上之紫外線曝光強度。
於低分子液晶為85質量%以上時較佳為利用由旋節分解所引起之相分離結構而形成聚合物網路，於旋節分解時由於可獲得由具有週期性之兩相之濃度波動所引起之相分離微細結構，故而易於形成小於可見光波長且均勻之空隙間隔，因而較佳。較佳為以聚合物網路之形態形成。於聚合性化合物之比例未達15質量%時較佳為形成由雙節分解所引起之相分離結構，於15質量%以上時較佳為形成由旋節分解所引起之相分離結構。若聚合性化合物含量增加，則存在低分子液晶相與聚合性化合物相於溫度之影響下發生兩相分離之相轉變溫度。若在高於兩相分離轉變溫度之溫度下則呈現各向同性相，若低於該溫度則雖發生分離但無法獲得均勻之相分離結構，從而欠佳。於基於溫度之兩相分離之情形時，較佳為在高於兩相分離溫度之溫度下形成相分離結構。無論於上述何種情形時均一面保持與低分子液晶之配向狀態相同之配向狀態一面形成聚合物網路。所形成之聚合物網路以仿照低分子液晶之配向之方式顯示出光學各向異性。
作為聚合物網路中之液晶層之形態，可列舉：於聚合物之三維網狀結構中液晶組成物形成連續層之結構、液晶組成物之微滴分散於聚 合物中之結構、或兩者混合存在之結構、進而以兩基板面為起點而存在聚合物網路層且於與對面基板之中心附近僅存在液晶層的結構。無論為何種結構均較佳為藉由聚合物網路之作用而誘導相對於液晶元件基板界面呈0~90°之預傾角。所形成之聚合物網路較佳為具有使共存之低分子液晶沿液晶單元之配向膜所呈現之配向方向配向的功能，進而亦較佳為具有使低分子液晶相對於聚合物界面方向發生預傾斜之功能。若導入會使低分子液晶相對於聚合物界面發生預傾斜之聚合性化合物，則對降低液晶元件之驅動電壓有用，從而較佳。又，關於可具有折射率各向異性、使液晶沿配向方向配向之功能，較佳為使用具有液晶原基之聚合性化合物。
對於VA模式等之垂直配向單元，亦可使用不具有液晶原基而具有多價烷基或多價支鏈伸烷基之誘導垂直配向之聚合性化合物，亦與具有液晶原基之聚合性化合物併用。於使用上述聚合性液晶組成物藉由相分離聚合而於垂直配向單元內形成聚合物網路之情形時，較佳為沿與低分子液晶垂直於液晶單元基板之方向大致相同之方向形成纖維狀或柱狀聚合物網路。又，於使用垂直配向膜而對位於單元基板表面之垂直配向膜實施摩擦(rubbing)處理等以誘導液晶傾斜配向從而誘導預傾角之情形時，較佳為使纖維狀或柱狀聚合物網路呈與預傾斜而配向之低分子液晶沿相同方向傾斜之狀態形成。
進而，關於一面施加電壓一面誘導預傾角之方法，若一面於較聚合性液晶組成物之閥值電壓低0.9V左右之電壓~高2V左右之電壓的範圍內施加電壓一面進行聚合，則纖維狀或柱狀聚合物網路呈以誘導所需預傾角、較佳為0.1~30°預傾角之程度傾斜之狀態形成，因而更佳。
無論利用何種方法所形成之纖維狀或柱狀聚合物網路之均具有將兩片單元基板間連結之特徵。藉此，預傾角之熱穩定性提高而提昇液晶顯示元件之可靠性。
另外，作為藉由使纖維狀或柱狀聚合物網呈傾斜配向狀態形成而誘導低分子液晶之預傾角的方法，可列舉將位於官能基與液晶原基間之伸烷基之碳原子數為6以上且預傾角之誘導角度較小的二官能丙烯酸酯和位於官能基與液晶原基間之伸烷基之碳原子數為5以上且預傾角之誘導角度較大的二官能丙烯酸酯組合使用之方法。可藉由調整該等化合物之摻合比而誘導所需之預傾角。
進而，可列舉於至少0.01%以上且1%以下之範圍內添加具有可逆性光配向功能之聚合性化合物而形成纖維狀或柱狀聚合物網路的方法。於該情形時，反式體時成為與低分子液晶相同之棒狀形態而影響低分子液晶之配向狀態。關於本發明之聚合性液晶組成物所含有之該反式體，於將紫外線自單元上表面作為平行光進行曝光時，該棒狀之分子長軸方向統一變得平行於紫外線行進方向，低分子液晶亦同時以向該反式體之分子長軸方向對齊之方式配向。於對單元傾斜地曝光紫外線時，該反式體之分子長軸朝向傾斜方向而使液晶沿紫外線之傾斜方向配向。即，誘導預傾角而顯示出光配向功能。若於該階段使聚合性化合物交聯，則所誘導之預傾角因由聚合相分離所形成之纖維狀或柱狀聚合物網路而得到固定。
因此，關於VA模式中重要之預傾角之誘導，視需要採用一面施加電壓一面進行聚合相分離之方法、添加複數種所誘導之預傾角不同之聚合性化合物而進行聚合相分離之方法、利用具有可逆性光配向功能之 聚合性化合物所顯示出之光配向功能而使低分子液晶及聚合性液晶化合物沿紫外線行進方向配向並進行聚合相分離之方法，從而可製作本發明之液晶元件。
具有光配向功能之聚合性化合物較佳為吸收紫外線而成為反式體之光異構化合物，進而，較佳為具有光配向功能之聚合性化合物之反應速度慢於具有光配向功能之聚合性化合物以外的聚合性化合物之反應速度。於曝光於UV下時，若具有光配向功能之聚合性化合物立即變為反式體而沿光行進方向配向，則周圍之包含聚合性化合物之液晶化合物亦沿相同方向配向。此時，聚合相分離進行，低分子液晶長軸方向與聚合物網路之易配向軸方向朝向與具有光配向功能之聚合性化合物之易配向軸相同的方向對齊而沿UV光行進方向誘導預傾角。
進而，關於IPS或FFS模式等之平行配向單元，使用聚合性液晶組成物藉由相分離聚合而形成纖維狀或柱狀聚合物網路，且低分子液晶沿與位於液晶單元基板面之配向膜之配向方向平行之方式發生配向，較佳為所形成之纖維狀或柱狀聚合物網路之折射率各向異性或易配向軸方向與低分子液晶之配向方向為大致相同之方向。進而，更佳為單元整體中除分散有低分子液晶之空隙以外大體上均存在纖維狀或柱狀聚合物網路。
為了相對於聚合物界面方向誘導該預傾角，較佳為使用不具有液晶原基而具有多價烷基或多價伸烷基之聚合性化合物與具有液晶原基之聚合性化合物。
進而，電光學特性會受到聚合物網路界面之表面積及聚合物網路之空隙間隔的影響，重要的是不會發生光散射，較佳為使平均空隙間 隔小於可見光波長。例如有為了擴大該界面之表面積且縮小該空隙間隔而增加單體組成物含量之方法。藉此，聚合相分離結構發生變化，該空隙間隔變得微細，從而所形成之聚合物網路中該界面之表面積增大，驅動電壓降低，下降時間變短。聚合相分離結構亦受到聚合溫度之影響。
於本發明中，較佳為藉由於加快相分離速度之情況下進行聚合而獲得具有微細空隙之相分離結構。相分離速度於較大程度上受到低分子液晶與聚合性化合物之相溶性或聚合速度之影響。由於在較大程度上取決於化合物之分子結構或含量，故而較佳為適當調整組成而使用。於該相溶性較高之情形時，較佳為使用該聚合速度較快之聚合性化合物，於紫外線聚合之情形時，較佳為提高紫外線強度。又，亦較佳為增加聚合性液晶組成物中之聚合性化合物之含量。
於相溶性較低之情形時，相分離速度充分變快，因此有益於製作本發明之液晶元件。作為降低相溶性之方法，可列舉於低溫下聚合之方法。若處於低溫下，則液晶之配向秩序度提昇，液晶與單體之相溶性下降，因此可加快聚合相分離速度。進而，作為其他方法，亦可列舉使聚合性液晶組成物成為呈過冷卻狀態之溫度而進行聚合之方法。於該情形時，只要稍低於聚合性液晶組成物之熔點即可，因此即便僅降低數度溫度，亦可加快相分離，從而較佳。藉由該等，形成相當於將數十%含量之單體組成物添加於液晶中之情形時之聚合相分離結構，即，作為發揮使下降時間變短之作用之結構的聚合物網路界面之表面積增大且該空隙間隔較微細之聚合物網路結構。因此，本發明之聚合性液晶組成物較佳為考慮到配向功能、交聯密度、錨定力、空隙間隔而適當調整聚合性液晶組成以使下降時間變 短。
關於使用本發明之聚合性液晶組成物之液晶元件，為了獲得高對比度之顯示所必需的是不會發生光散射，重要的是考慮到上述方法以獲得目標電壓-透射率特性及切換特性之方式控制相分離結構而形成適宜之聚合物網路層結構。若具體地說明聚合物網路層結構則如下所述。
<聚合物網路層連續結構>
較佳為於液晶相中於液晶顯示元件整個面形成有聚合物網路層而液晶相連續之結構、且聚合物網路之易配向軸或單軸之光學軸與低分子液晶之易配向軸為大致同一方向，較佳為以誘導低分子液晶之預傾角之方式形成聚合物網路，較佳為將聚合物網路之平均空隙間隔設為小於可見光波長之大小，其原因在於藉由設為至少小於450nm而不會發生光散射。進而，為了利用聚合物網路與低分子液晶之相互作用效果(錨定力)而使響應之下降時間短於低分子液晶單體之響應時間，較佳為設為50nm~450nm之範圍。為了使液晶之單元厚度對下降時間之影響較小而即便單元厚度較厚亦表現出一般薄厚時之下降時間，較佳為使平均空隙間隔處於下限至少為200nm附近且上限為450nm附近之範圍。若減小平均空隙間隔則存在驅動電壓增大之課題，但只要使平均空隙間隔處於250nm附近~450nm之範圍以於將驅動電壓之增加抑制於25V以下之情況下縮短下降響應時間即可，下降響應時間可改善至約5msec~約1msec之範圍，因而較佳。
又，為了將驅動電壓之增加抑制於5V左右以內，較佳為使平均空隙間隔處於300nm附近~450nm之範圍。進而，亦可控制聚合物網路之平均空隙間隔而使下降響應時間成為1msec以下之高速響應。存在驅 動電壓增加至30V以上之情況，但只要使平均空隙間隔處於50nm附近~250nm附近之間即可，較佳為處於50nm附近~200nm附近以使下降響應時間成為0.5msec以下。聚合物網路之平均直徑與平均空隙間隔相反，較佳為處於20nm~700nm之範圍。若聚合性化合物之含量增加，則平均直徑存在增大之傾向。若提高反應性而加快聚合相分離速度則聚合物網路之密度增大而聚合物網路之平均直徑減小，因此只要視需要調整相分離條件即可。於聚合性化合物含量為10%以下之情形時，較佳為平均直徑處於20nm~160nm，於平均空隙間隔處於200nm~450nm範圍時，較佳為平均直徑為40nm~160nm之範圍。若聚合性化合物含量大於10%，則較佳為50nm~700nm之範圍，更佳為50nm~400nm之範圍。
<聚合物網路層不連續結構>
相對於在液晶顯示元件整個面上形成有聚合物網路層而液晶相連續之結構，若聚合性化合物含量變低而不足以使聚合物網路層被覆單元整體，則聚合物網路層不連續地形成。若聚醯亞胺配向膜等基板表面之極性較高，則聚合性化合物易聚集於液晶單元基板界面附近，聚合物網路自基板表面成長而以附著於基板界面之方式形成聚合物網路層，以自單元基板表面起依序積層有聚合物網路層、液晶層、聚合物網路層、對向基板之方式形成。若形成有呈現聚合物網路層/液晶層/聚合物網路層之積層結構且於單元剖面方向上至少為單元厚度之0.5%以上、較佳為1%以上、更佳為5%以上之厚度的聚合物網路層，則利用聚合物網路與低分子液晶之錨定力作用而表現出下降時間變短之效果，顯示出較佳之傾向。其中，於因單元厚度之影響變大故而若增加單元厚度則下降時間變長之情形時，只要視需 要增加聚合物網路層厚度即可。關於聚合物網路層中之聚合物網路之結構，只要其易配向軸或單軸之光學軸與低分子液晶之該等軸會向大致相同之方向對齊即可，只要以誘導低分子液晶形成預傾角之方式形成即可。平均空隙間隔較佳為90nm至450nm之範圍。
例如於將聚合性化合物含量設為1質量%~6質量%之情形時，較佳為使用錨定力較高之具有液晶原基之二官能單體，較佳為使用具有官能基間距離較短之結構且聚合速度較快之二官能單體，較佳為會於0℃以下之低溫下形成聚合相分離結構。於將聚合性化合物含量設為6質量%至未達10質量%之情形時，較佳為該二官能單體與錨定力較弱之單官能單體之組合，較佳為視需要於25℃~-20℃之範圍內形成聚合相分離結構。進而，於該熔點為室溫以上時，若設為較該熔點低5℃左右則獲得與低溫聚合相同之效果，故而較佳。於將聚合性化合物含量設為10質量%至40質量%之情形時，由於聚合物黏合劑或聚合物網路會對低分子液晶之配向或驅動電壓產生較大影響而增大驅動電壓，故而較佳為使用具有低分子液晶配向功能且錨定力相對較弱之具有液晶原基之聚合性化合物。例如關於錨定力較弱之具有液晶原基之聚合性化合物，有效的是增加位於官能基與液晶原基間之伸烷基之碳數，碳數較佳為5~10。又，若聚合性化合物超過30質量%，則亦存在成為於聚合物黏合劑中分散有液晶滴之狀態之情況，於該情形時亦較佳為具有折射率各向異性之聚合物黏合劑，且基板面之配向膜所顯示之配向方向與聚合物黏合劑之光軸方向一致。
聚合性液晶組成物中之聚合性化合物之濃度越高，則液晶組成物與聚合物界面之錨定力越大，τ d越高速化。另一方面，若液晶組成物 與聚合物界面之錨定力變大，則τ r低速化。為了使τ d與τ r之和成為未達1.5ms，聚合性液晶組成物中之聚合性化合物之濃度為1質量%以上且未達40質量%，較佳為2質量%以上且15質量%以下，更佳為3質量%以上且8質量%以下。
於用於TFT驅動液晶顯示元件之情形時，必須提高有關抑制閃爍(flicker)、燒附(burn-in)引起殘像等方面之可靠性，電壓保持率成為重要特性。認為導致電壓保持率降低之原因在於聚合性液晶組成物內所含有之離子性雜質。尤其可動離子會對電壓保持率造成較強之影響。因此，較佳為以可獲得至少1014Ω．cm以上之電阻率之方式實施精製處理等而去除可動離子。又，於藉由自由基聚合而形成聚合物網路時存在因光聚合起始劑等所產生之離子性雜質導致電壓保持率降低之情況，較佳為選定有機酸或低分子之副產物生成量較少之聚合起始劑。
[液晶顯示元件]
本發明之液晶顯示元件於液晶組成物中含有聚合物或共聚物，聚合物或共聚物之含量為液晶組成物與聚合物或共聚物之合計質量的1質量%以上且未達40質量%，除此以外，具有與先前技術之液晶顯示元件相同之構造。即，本發明之液晶顯示元件具有於至少一者具有電極之兩片透明基板間夾持有液晶層之構造。並且，本發明之液晶顯示元件較佳為於至少一片透明基板上具有用以使液晶組成物配向之配向層。對該設置於基板上之配向層與設置於基板上之電極施加電壓而控制液晶分子之配向。較佳為聚合物網路或聚合物黏合劑具有單軸性折射率各向異性或易配向軸方向，且聚合物網路或聚合物黏合劑之光軸方向或易配向軸方向與低分子液晶之易配 向軸方向為同一方向。
就該方面而言不同於不具有單軸性折射率各向異性或易配向軸方向之光散射型聚合物網路液晶或高分子分散型液晶。進而，較佳為配向層之易配向軸方向與聚合物網路或聚合物黏合劑之易配向軸方向相同。藉由具備偏光板、相位差膜等而利用該配向狀態進行顯示。作為液晶顯示元件，可應用TN、STN、ECB、VA、VA-TN、IPS、FFS、π單元、OCB、膽固醇狀液晶等運作模式。其中，尤佳為VA、IPS、FFS、VA-TN、TN、ECB。再者，本發明之液晶顯示元件就液晶組成物中含有聚合物或共聚物之方面而言不同於配向膜上具有聚合物或共聚物之PSA(Polymer Sustained Alig nment)型液晶顯示元件。
本發明之液晶顯示元件之基板間距離(d)較佳為2~5μm之範圍，更佳為3.5μm以下。一般而言，以液晶組成物之雙折射率與單元厚度之積成為0.275左右之方式調整雙折射率，但由於本發明之聚合性液晶組成物會於聚合相分離後形成聚合物網路，故而電場施加時之液晶顯示元件之雙折射率因聚合物網路之錨定力作用與聚合物網路之光學性質而變低，因此關於液晶組成物及聚合組成物或聚合性液晶組成物所含之液晶組成物之雙折射率(△n)與基板間距離(d)的積，若驅動電壓因形成聚合物網路而有5V左右以內之增加則尤佳為0.3~0.4μm之範圍，若有3V左右以內之增加則較佳為0.30~0.35μm之範圍，若驅動電壓有1V以內之增加則尤佳為0.29~0.33μm之範圍。藉由使液晶顯示元件之基板間距離(d)、及液晶組成物之雙折射(△n)與基板間距離(d)之積分別成為上述範圍內，透射率較高而可匹敵僅有低分子液晶之情形，可獲得高速響應 且色再現性較佳之顯示。較佳為以使單元厚度(d)與雙折射率(△n)之積成為0.275之1~1.9倍之方式設定聚合性液晶組成物所使用之液晶組成物之雙折射率。
本發明之液晶顯示元件之驅動電壓並非僅取決於液晶組成物之介電各向異性或彈性常數，於較大程度上受到於液晶組成物與聚合物界面之間發揮作用之錨定力的影響。
例如作為關於高分子分散型液晶顯示元件之驅動電壓之記述，日本特開平6-222320號公報中揭示下式之關係。
(Vth表示閾值電壓，1Kii及2Kii表示彈性常數，i表示1、2或3，△ε表示介電各向異性，<r>表示透明性高分子物質界面之平均空隙間隔，A表示透明性高分子物質對液晶組成物之錨定力，d表示具有透明性電極之基板間之距離)
據此，光散射型液晶顯示元件之驅動電壓取決於透明性高分子物質界面之平均空隙間隔、基板間之距離、液晶組成物之彈性常數或介電各向異性、以及液晶組成物與透明性高分子物質間之錨定能。
其中，可藉由本發明之液晶顯示元件進行控制之參數為液晶物性與聚合物間之錨定力。由於錨定力於較大程度上取決於該聚合物之分子結構及低分子液晶之分子結構，故而只要選定錨定力較強之聚合性化合物則可將 響應時間縮短至1.5ms以下，但同時驅動電壓會增加至30V以上，故而較佳為以驅動電壓成為30V以下且響應速度成為1.5ms以下之方式適當選定液晶化合物及聚合性化合物並調整組成。
較佳為適當摻合錨定力較強之聚合物前驅物與錨定力較弱之聚合物前驅物並以驅動電壓與響應速度達到平衡之方式調整組成。另一方面，作為降低驅動電壓所要求之液晶組成物之物性，尤佳為若為P型液晶則使介電各向異性成為6以上，若為N型液晶則使介電各向異性成為-3以下。又，較佳為使雙折射率成為0.09以上。進而，若使液晶組成物之雙折射率與纖維狀或柱狀聚合物網路之折射率儘可能地接近而消除光散射則更佳。其中，聚合物前驅物濃度會影響液晶元件之延遲(retardation)，故而較佳為以可獲得所需延遲之方式適當增減液晶組成物之雙折射率而使用。
本發明之液晶顯示元件較佳為一面使上述液晶組成物成為-50℃~30℃一面照射能量線而使聚合性化合物聚合而於液晶組成物中形成具有折射率各向異性或易配向軸方向之聚合物網路所獲得者。聚合溫度之上限為30℃，較佳為20℃~-10℃。如以下實施例所述，本發明者發現取決於聚合性化合物組成，藉由低溫聚合及常溫聚合而進一步實現τ d之高速化。認為其理由在於：1)於液晶分子之配向度因低溫而上升之狀態下進行聚合；2)藉由進行低溫聚合而聚合之聚合物與液晶組成物之相溶性下降，藉此相分離變得容易，聚合相分離速度加快，聚合物網路之空隙間隔變得微細；3)即便使用錨定力相對較弱之聚合性化合物，亦因空隙間隔較微細而形成如錨定力之影響力變強之折射率各向異性聚合物網路等。
進而，本發明之液晶顯示元件較佳為呈具有單軸性折射率各 向異性或易配向軸方向之聚合物網路或聚合物黏合劑之光軸方向或易配向軸方向相對於透明基板形成預傾角的狀態形成；並且較佳為藉由調整電場強度而控制低分子液晶配向以使之相對於基板面傾斜並藉由一面對上述液晶層施加電壓一面照射能量線，從而使聚合性化合物高分子化而於液晶組成物中獲得具有折射率各向異性或易配向軸方向之聚合物而成的構成。於垂直配向之VA模式中，藉由於以相對於基板法線方向預傾角成為20度以內之方式施加電壓之狀態下進行聚合，不僅具有相當於目前VA模式單元所用之突起(protrusion)等或PSA液晶之微細聚合物突起的效果，並且顯示出PSA所無法實現之高速響應，因此尤佳。又，藉由於自複數個方向施加電場之狀態下進行高分子化而可形成多疇(multidomain)，可提高視野角，因而更佳。
進而，為了誘導低分子液晶相對於基板界面垂直配向膜界面形成預傾角而對該配向膜實施光配向處理或摩擦配向處理等，藉此規定低分子液晶配向之傾斜方向，抑制於切換時產生配向缺陷，從而較佳，亦較佳為以向複數個方向傾斜之方式實施該配向處理。關於上述液晶層，對含有聚合性化合物之液晶組成物適當於-50℃~30℃之溫度範圍內施加交流電場並且照射紫外線或電子束，藉此使具有折射率各向異性之聚合物網路以其光軸方向相對於基板面形成預傾角之狀態形成於液晶中。若於利用低分子液晶之介電各向異性藉由施加電場而誘導出預傾角之配向狀態下進行聚合相分離，則可獲得聚合後之聚合物網路之光軸相對於基板面而傾斜之液晶元件，更佳為使上述聚合性化合物實現高分子化之構成。
本發明之液晶顯示元件所使用之兩片基板可採用玻璃或塑 膠之類的具有柔軟性之透明材料。具有透明電極層之透明基板例如可藉由於玻璃板等透明基板上濺鍍銦錫氧化物(ITO)而獲得。
濾色片例如可藉由顏料分散法、印刷法、電鍍法或染色法等製作。若以藉由顏料分散法之濾色片製作方法為一例進行說明，則將濾色片用硬化性著色組成物塗佈於該透明基板上，實施圖案化處理，繼而藉由加熱或光照射進行硬化。針對紅、綠、藍三種顏色分別進行該步驟，藉此可製成濾色片用像素部。另外亦可於該基板上設置設有TFT、薄膜二極體等主動元件之像素電極。
使上述基板以透明電極層成為內側之方式相對向。此時可經由間隔件而調整基板之間隔。此時較佳為以使所獲得之調光層之厚度成為1~100μm之方式進行調整。更佳為1.5~10μm，於使用偏光板之情形時，較佳為以對比度成為最大之方式調整液晶之折射率各向異性△n與單元厚度d之積並根據顯示模式而設為550nm之1/2或1/4。又，於存在兩片偏光板之情形時，亦可調整各偏光板之偏光軸而將視野角或對比度調整為良好。進而，亦可使用旨在擴寬視野角之相位差。作為間隔件，例如可列舉玻璃粒子、塑膠粒子、氧化鋁粒子、由光阻材料等所構成之柱狀間隔件等。其後，將環氧系熱硬化性組成物等密封劑以設置成液晶注入口之形狀網版印刷於該基板，使該基板彼此貼合，加熱而使密封劑熱硬化。
使聚合性液晶組成物夾持於兩片基板間之方法可採用通常之真空注入法或ODF法等。關於ODF法之液晶顯示元件製造步驟，使用分注器將環氧系光熱併用硬化性等之密封劑呈閉環堤壩狀繪於底板或前板任一基板上，對其中於脫氣下滴下規定量之聚合性液晶組成物後，將前板與 底板接合，藉此可製造液晶顯示元件。本發明所使用之聚合性液晶組成物由於ODF步驟中之液晶-單體複合材料之滴下可穩定地進行，故而可較佳地使用。
作為使聚合性化合物聚合之方法，由於期望適度之聚合速度以獲得液晶之良好配向性能，故而較佳為藉由單一或併用或依序照射作為活性能量線之紫外線或電子束而進行聚合之方法。於使用紫外線之情形時，可使用偏光光源，亦可使用非偏光光源。又，於聚合性液晶組成物被夾持於兩片基板間之狀態下進行聚合之情形時，必須至少照射面側之基板對活性能量線具有適度透明性。又，較佳為對含有聚合性化合物之液晶組成物於聚合性液晶組成物為-50℃~20℃之溫度範圍內施加交流電場，並且照射紫外線或電子束。所施加之交流電場較佳為頻率10Hz~10kHz之交流，更佳為頻率100Hz~5kHz，電壓係取決於液晶顯示元件所需之預傾角而選擇。即，可藉由所施加之電壓而控制液晶顯示元件之預傾角。於橫向電場型MVA模式之液晶顯示元件中，就配向穩定性及對比度之觀點而言，較佳為將預傾角控制於80度~89.9度。
照射時之溫度較佳為聚合性液晶組成物為-50℃~30℃之溫度範圍。作為產生紫外線之燈，可採用金屬鹵化物燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈等。又，作為所照射之紫外線之波長，較佳為照射並非液晶組成物吸收波長域之波長區域之紫外線，較佳為視需要將未達365nm之紫外線截止後使用。所照射之紫外線之強度較佳為0.1mW/cm2~100W/cm2，更佳為2mW/cm2~50W/cm2。所照射之紫外線之能量可適當調整，較佳為10mJ/cm2~500J/cm2，更佳為100mJ/cm2~200J/cm2。照射紫外線 時可變化強度。照射紫外線之時間根據所照射之紫外線強度而適當選擇，較佳為10秒~3600秒，更佳為10秒~600秒。
(橫向電場型)
首先，一面參照圖式一面說明本發明之一實施形態之液晶顯示元件。圖1係表示本發明之液晶顯示元件之一例之概略剖面圖。本發明之一實施形態之液晶顯示元件10具備：第一基板2，其於表面形成有配向層4；第二基板7，其遠離上述第一基板設置且於表面形成有光配向層；及液晶層5，其填充於上述第一基板2與第二基板7間且與上述一對配向層抵接；並且於上述配向層4(4a、4b)與上述第一基板2間具有包含作為主動元件之薄膜電晶體、共用電極22及像素電極之電極層3。
圖1係模式性地表示液晶顯示元件之構成之圖。圖1中為方便說明將各構成要素隔開記載。本發明之一實施形態之液晶顯示元件10之構成如圖1所記載般係具有夾持於對向配置之第一透明絕緣基板2與第二透明絕緣基板7間之聚合性液晶組成物(或液晶層5)的橫向電場方式(圖中一例為作為IPS之一形態的FFS模式)之液晶顯示元件。第一透明絕緣基板2於液晶層5側之面形成有電極層3。又，於液晶層5與第一透1明絕緣基板2間及液晶層5與第二透明絕緣基板7間分別具有與構成液晶層5之聚合性液晶組成物直接接觸而誘導水平配向之一對配向膜4(4a、4b)，該聚合性液晶組成物中之液晶分子於無電壓施加時以與上述基板2、7大致平行之方式配向。如圖1及圖3所示，上述第二基板7與上述第一基板2亦可經一對偏光板1、8夾持。進而於圖1中對上述第二基板7與配向膜4間設置有濾色片6。再者，作為本發明之液晶顯示元件之形態，亦可為所謂 整合式濾色片(COA)，可於包含薄膜電晶體之電極層與液晶層之間設置濾色片或於該包含薄膜電晶體之電極層與第二基板之間設置濾色片。
即，本發明之一實施形態之液晶顯示元件10係依序積層第一偏光板1、第一基板2、包含薄膜電晶體之電極層3、配向膜4、包含聚合性液晶組成物之液晶層5、配向膜4、濾色片6、第二基板7及第二偏光板8而成之構成。
第一基板2與第二基板7可使用玻璃或塑膠之類的具有柔軟性之透明材料，其中一者亦可為矽等不透明材料。兩片基板2、7係由配置於周邊區域之環氧系熱硬化性組成物等密封(seal)材及密封材進行貼合，其間亦可配置例如玻璃粒子、塑膠粒子、氧化鋁粒子等粒狀間隔物或藉由光微影法所形成之由樹脂構成之間隔柱以保持基板間距離。
圖2係將圖1中形成於基板2上之電極層3之由II線所圍成之區域放大所得的平面圖。圖3係沿圖2中III-III線方向切割圖1所示之液晶顯示元件所獲得之剖面圖。如圖2所示，形成於第一基板2表面之包含薄膜電晶體之電極層3中，用以供給掃描信號之複數根閘極配線24與用以供給顯示信號之複數根資料配線25相互交叉地呈矩陣狀配置。再者，圖2中僅顯示一對閘極配線24及一對資料配線25。
以由複數根閘極配線24與複數根資料配線25所圍成之區域形成液晶顯示裝置之單元像素，該單元像素內形成有像素電極21及共用電極22。於閘極配線24與資料配線25相互交叉之交叉部附近設置有包含源極電極27、汲極電極26及閘極電極28之薄膜電晶體。該薄膜電晶體作為對像素電極21供給顯示信號之開關元件而與像素電極21連結。又，與閘極 配線24平行地設置共用線(未作圖示)。該共用線與共用電極22連結以向共用電極22供給共用信號。
薄膜電晶體結構之一較佳態樣例如於圖3中所示具有：閘極電極11，其形成於基板2表面；閘極絕緣層12，其係以被覆該閘極電極11且被覆上述基板2大致整個面之方式設置；半導體層13，其形成於上述閘極絕緣層12之表面而與上述閘極電極11相對向；保護層14，其係以被覆上述半導體層13之一部分表面之方式設置；汲極電極16，其係以被覆上述保護層14及上述半導體層13之一側端部且與形成於上述基板2表面之上述閘極絕緣層12接觸之方式設置；源極電極17，其係以被覆上述保護層14及上述半導體層13之另一側端部且與形成於上述基板2表面之上述閘極絕緣層12接觸之方式設置；及絕緣保護層18，其係以被覆上述汲極電極16及上述源極電極17之方式設置。亦可於閘極電極11之表面形成陽極氧化被膜(未作圖示)以消除與閘極電極之段差等。
上述半導體層13中儘管可使用非晶矽、多晶矽等，但若使用ZnO、IGZO(In-Ga-Zn-O)、ITO等之透明半導體膜，則可抑制由光吸收產生之光載子之危害，就增大元件開口率之觀點而言亦較佳。
進而，為了減小肖特基能障之寬度或高度而亦可於半導體層13與汲極電極16或源極電極17之間設置歐姆接觸層15。歐姆接觸層中可使用n型非晶矽或n型多晶矽等高濃度地添加有磷等雜質之材料。
閘極配線26或資料配線25、共用線29較佳為金屬膜，更佳為Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或其合金，尤佳為使用Al或其合金之配線之情形。又，絕緣保護層18係具有絕緣功能之層，由氮化矽、二氧化矽、 氮氧化矽膜等所形成。
於圖2及圖3所示之實施形態中，共用電極22係形成於閘極絕緣層12大致整個面上之平板狀電極，另一方面，像素電極21係形成於被覆共用電極22之絕緣保護層18上之梳形電極。即，共用電極22被配置於較像素電極21更靠第一基板2之位置，該等電極介隔絕緣保護層18相互重合地配置。像素電極21與共用電極22係由例如ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)等透明導電性材料所形成。由於像素電極21與共用電極22係由透明導電性材料形成，故而單元像素面積中之開口之面積變大，開口率及透射率增大。
又，關於像素電極21與共用電極22，為了於該等電極間形成橫向邊緣電場，而將像素電極21與共用電極22間之電極間距離(亦稱為最小間隔距離)：R形成為小於第一基板2與第二基板7之距離：G。此處，電極間距離：R表示各電極間之基板上之水平方向之距離。圖3中，平板狀之共用電極22與梳形之像素電極21重合，因此表示電極間距離：R=0之例，由於最小間隔距離：R小於第一基板2與第二基板7之距離(即單元間隙)：G，故而形成橫向邊緣電場E。因此，FFS型液晶顯示元件可利用沿與像素電極21之形成梳形之線垂直之方向所形成之水平方向電場、及拋物線狀電場。像素電極21梳狀部分之電極寬度：l及像素電極21梳狀部分之間隙之寬度：m較佳為形成為所產生之電場可使液晶層5內之液晶分子整體被驅動之程度之寬度。又，像素電極與共用電極之最小間隔距離R可作為閘極絕緣層12之(平均)膜厚進行調整。又，本發明之液晶顯示元件亦可不同於圖3而以像素電極21與共用電極22間之電極間距離(亦稱為最小間 隔距離)：R大於第一基板2與第二基板7之距離：G的方式形成(IPS方式)。於該情形時，可列舉例如梳狀之像素電極與梳狀之共用電極於大致同一面內交替設置之構成等。
本發明之液晶顯示元件之一較佳形態為利用橫向邊緣電場之FFS方式液晶顯示元件，若共用電極22與像素電極21之鄰接之最短間隔距離d短於配向膜4彼此(基板間距離)之最短間隔距離D，則可於共用電極與像素電極間形成橫向邊緣電場，高效利用液晶分子之水平方向及垂直方向之配向。於本發明之FFS方式液晶顯示元件之情形時，若對呈長軸方向與配向層之配向方向平行之狀態配置之液晶分子施加電壓，則於像素電極21與共用電極22間，拋物線形電場之等電位線一直形成至像素電極21與共用電極22之上部，液晶層5內之液晶分子之長軸沿所形成之電場進行排列。因此，即便介電各向異性較低，液晶分子亦可驅動。
本發明之濾色片6就防止漏光之觀點而言，較佳為於與薄膜電晶體及儲存電容器23對應之部分形成黑矩陣(未作圖示)。又，濾色片6通常由R(紅)G(綠)B(藍)3種濾光像素構成影像或圖像之1個點，例如該等3種濾光片沿閘極配線之延伸方向排列。該濾色片6可藉由例如顏料分散法、印刷法、電著法或染色法等製作。以藉由顏料分散法之濾色片製作方法為一例進行說明，將濾色片用硬化性著色組成物塗佈於該透明基板上，實施圖案化處理，繼而藉由加熱或光照射而進行硬化。針對紅、綠、藍三種顏色分別進行該步驟，藉此可製作濾色片用像素部。另外亦可為於該基板上設置設有TFT、薄膜二極體等主動元件之像素電極之所謂整合式濾色片。
電極層3及濾色片6上設置有與構成液晶層5之聚合性液晶組成物直接接觸而誘導水平配向之一對配向膜4。
又，偏光板1及偏光板8可調整各偏光板之偏光軸而使視野角或對比度成為良好，較佳為具有相互垂直之透射軸而於常黑(normally black)模式下作動。較佳為尤其偏光板1與偏光板8中之任一者以具有與液晶分子之配向方向平行之透射軸之方式配置。又，較佳為以對比度成為最大之方式調整液晶之折射率各向異性△n與單元厚度d之積。進而，亦可使用旨在擴大視野角之相位差膜。
又，作為其他液晶顯示元件之實施形態，於IPS方式之情形時為鄰近之共用電極與像素電極間之最短間隔距離d大於液晶配向膜間之最短間隔距離G的條件，例如可列舉於共用電極與像素電極形成於同一基板上且該共用電極與該像素電極交替配置之情況下鄰近之共用電極與像素電極間之最短間隔距離d大於液晶配向膜間之最短間隔距離G的構造等。
本發明之液晶顯示元件之製造方法中，較佳為於具有電極層之基板及/或基板表面形成被膜後，以該被膜成為內側之方式使一對基板對向相隔後，於基板間填充液晶組成物。此時，較佳為經由間隔件調整基板間隔。
上述基板間之距離(所獲得之液晶層之平均厚度，亦稱為被膜間之間隔距離)較佳為調整為1~100μm。上述被膜間之平均間隔距離更佳為1.5~10μm。
本發明中，關於為了調整基板間距離所使用之間隔件，例如可列舉玻璃粒子、塑膠粒子、氧化鋁粒子、由光阻材料等所構成之柱狀間 隔件等。
使用圖1~圖3所說明之FFS型液晶顯示元件為一例，只要未脫離本發明之技術思想則亦可為其他之各種形態實施。
使用圖4及圖5，於以下說明本發明之液晶顯示元件之另一實施形態。例如圖4係將圖1中形成於基板2上之電極層3之由II線所圍成之區域放大所得的平面圖之另一實施形態。如圖4所示，像素電極21亦可設為具有狹縫之構成。又，亦可以相對於閘極配線24或資料配線25具有傾斜角之方式形成狹縫之圖案。
該圖4所示之像素電極21係對近似長方形平板體之電極切出近似矩形框狀之切口部而成之形狀。又，該像素電極21之背面介隔絕緣保護層18(未作圖示)而於一面形成有梳齒狀之共用電極22。並且，於鄰接之共用電極與像素電極之最短間隔距離R小於配向層彼此之最短間隔距離G之情形時成為FFS方式，於R大於G之情形時成為IPS方式。又，上述像素電極之表面較佳為被保護絕緣膜及配向膜層所被覆。再者，亦可與上述同樣地於由上述複數根閘極配線24與複數根資料配線25所圍成之區域中設置將經由資料配線25所供給之顯示信號加以保存之儲存電容器23。再者，切口部之形狀並無特別限制，不僅為圖4所示之近似矩形，亦可使用橢圓、圓形、長方形、菱形、三角形或平行四邊形等公知形狀之切口部。又，於鄰接之共用電極與像素電極之最短間隔距離R大於配向層彼此之最短間隔距離G之情形時成為IPS方式之顯示元件。
圖5有別於圖3之實施形態，為沿圖2中III-III線方向切割圖1所示之液晶顯示元件所獲得之剖面圖之另一例。表面形成有配向層4 及包含薄膜電晶體20之電極層3的第一基板2、與表面形成有配向層4之第二基板8以配向層彼此相對之方式隔開規定間隔D，對該空間內填充包含液晶組成物之液晶層5。於第一基板2表面之一部分依序積層有閘極絕緣層12、共用電極22、絕緣保護層18、像素電極21及配向層4。又，亦如圖4所示，像素電極21係於平板體之中央部及兩端部切出三角形之切口部、進而於其餘區域切出長方形之切口部而成的形狀，且共用電極22係與上述像素電極21之近似橢圓形之切口部大致平行地且較上述像素電極更靠第一基板側地配置梳齒狀之共用電極而成之構造。
於圖5所示之例中，使用梳形或具有狹縫之共用電極22，像素電極21與共用電極22之電極間距離R=α(再者，圖5中為方便起見將電極間距離之水平成分記為R)。進而，圖3表示於閘極絕緣層12上形成有共用電極22之例，亦可如圖5所示般於第一基板2上形成共用電極22，介隔閘極絕緣層12設置像素電極21。像素電極21之電極寬度：l、共用電極22之電極寬度：n及電極間距離：R較佳為適當調整為所產生之電場可使液晶層5內之液晶分子整體被驅動之程度之寬度。於鄰接之共用電極與像素電極之最短間隔距離R小於配向層彼此之最短間隔距離G之情形時成為FFS方式，於R大於G之情形時成為IPS方式。進而，圖5中像素電極21與共用電極22於厚度方向上之位置不同，亦可將兩電極於厚度方向上之位置設為相同或將共用電極設置於液晶層5側。
(垂直電場型)
本發明之另一較佳實施形態係使用液晶組成物之垂直電場型液晶顯示元件。圖6係模式性地表示垂直電場型液晶顯示元件之構成之圖。又，圖6 中為方便說明將各構成要素隔開記載。圖7係將該圖6中形成於基板上之包含薄膜電晶體之電極層300(或亦稱為薄膜電晶體層300)之由VII線所圍成之區域放大所得的平面圖。圖8係沿圖7中VIII-VIII線方向切割圖6所示之液晶顯示元件所獲得之剖面圖。以下參照圖6~9說明本發明之垂直電場型液晶顯示元件。
本發明之液晶顯示元件1000之構成如圖6所記載般係具有第二基板800、第一基板200及夾持於上述第一基板200與第二基板800間之聚合性液晶組成物(或液晶層500)且該聚合性液晶組成物中之液晶分子於無電壓施加時之配向與上述基板200、800大致垂直的液晶顯示元件，上述第二基板800具備由透明導電性材料所構成之透明電極(層)600(或亦稱為共用電極600)，上述第一基板200包含薄膜電晶體層300，該薄膜電晶體層300形成有由透明導電性材料所構成之像素電極及對各像素所具備之上述像素電極進行控制之薄膜電晶體。又，如圖6及圖8所示，上述第二基板800與上述第一基板200亦可經一對偏光板100、900夾持。進而，圖6中於上述第一基板200與共用電極600間設置有濾色片700。又，進而於透明電極(層)600、1400表面以與本發明之液晶層500鄰接且與構成該液晶層500之聚合性液晶組成物直接接觸之方式形成有一對配向膜400。即，本發明之液晶顯示元件1000係依序積層第一偏光板100、第一基板200、包含薄膜電晶體之電極層(或亦稱為薄膜電晶體層)300、光配向膜400、包含液晶組成物之層500、配向膜400、共用電極600、濾色片700、第二基板800及第二偏光板900而成的構成。再者，配向膜400較佳為光配向膜。
圖17係表示本發明中之VA模式液晶顯示裝置之一態樣之 剖面模式圖，顯示對配向膜實施配向處理(遮罩摩擦(mask rubbing)或光配向)所製造之液晶單元之液晶層內所形成之聚合物網路結構及液晶分子排列結構。於液晶單元之透明電極之內側(液晶層側)形成有自玻璃基板法線方向稍有傾斜(0.1~5.0°)之垂直配向膜，垂直配向膜及液晶分子於上下基板間具有大致90°之扭轉結構。
聚合性單體受到垂直配向膜之配向限制力而沿垂直方向排列，聚合性單體於UV光照射下進行聚合並固定化而形成聚合物網路。推測如此所形成之聚合物網路大體具有如下4種結構：(V1)橫跨上下基板而形成聚合物網路、(V2)自上(下)基板朝向液晶方向直至中央部間形成聚合物網路、(V3)僅於配向膜之表面附近形成聚合物網路(主要為單官能單體之情形)、(V4)液晶層內聚合物網路彼此鍵結(不浮動(Floating))。
認為如此所形成之具有各向異性之聚合物網路與液晶層大致完全分離，液晶分子於該等高分子網路間配向排列。明顯不同於液晶分子與高分子網路混合存在而於無電壓施加時發生光散射之所謂聚合物網路型液晶之分子排列結構，又，具有亦與PSA等所採用之偏靠於配向膜附近之配向維持層之結構全然不同之結構。
作為例示，揭示了使用配向膜之方法獲得之聚合物網路與液晶分子排列結構，但即便於具有阻隔壁或狹縫等構造物之所謂MVA方式中，基板界面附近之聚合物網路或液晶分子之預傾斜根據經由構造物或狹縫所施加之斜向電場強度等而稍有不同，推測本質上具有如上圖之結構。
具有上述聚合物網路與液晶分子之液晶分子排列之VA型液晶顯示裝置藉由無電壓施加時對液晶分子之錨定力和液晶配向膜與聚合物網路所具 有之錨定力協同作用而發揮更強效用，結果可加快電壓OFF時之響應速度。
(橫向/斜向電場型)
作為不對配向膜進行遮罩摩擦或光罩曝光等繁雜之步驟而可藉由僅致力於電極構造之簡便方法對液晶顯示區域進行配向分割之新顯示技術，提出有使斜向電場與橫向電場作用於液晶層之方法。
圖18係概略表示使用上述技術之TFT液晶顯示元件之一像素PX之最小單元構成體的平面圖。以下簡單說明橫向/斜向電場模式液晶顯示裝置之構造及運作。
像素電極PE具有主像素電極PA及副像素電極PB。該等主像素電極PA及副像素電極PB相互電性連接，該等主像素電極PA及副像素電極PB均被設置於陣列基板AR中。主像素電極PA沿第2方向Y延伸，副像素電極PB沿與第2方向Y不同之第1方向X延伸。於所圖示之例中，像素電極PE形成為近似十字狀。副像素電極PB結合於主像素電極PA之大致中央部，自主像素電極PA向其兩側、即像素PX之左側及右側延伸。該等主像素電極PA及副像素電極PB相互大致垂直。像素電極PE與像素電極PB中省略圖式之開關元件電性連接。
共用電極CE具有主共用電極CA及副共用電極CB，該等主共用電極CA及副共用電極CB相互電性連接。共用電極CE與像素電極PE電性絕緣。共用電極CE中，主共用電極CA及副共用電極CB之至少一部分被設置於對向基板CT中。主共用電極CA沿第2方向Y延伸。該主共用電極CA被配置於隔著主像素電極PA之兩側。此時，於X-Y平面內，主共用電極CA均不與主像素電極PA重合，主共用電極CA各自與主像素電 極PA間形成大致等長之間隔。即，主像素電極PA位於鄰接之主共用電極CA之大致中間位置。副共用電極CB沿第1方向X延伸。副共用電極CB被配置於隔著副像素電極PB之兩側。此時，於X-Y平面內，副共用電極CB均不與副像素電極PB重合，副共用電極CB各自與副像素電極PB間形成大致等長之間隔。即，副像素電極PB位於鄰接之副共用電極CB之大致中間位置。
於所圖示之例中，主共用電極CA沿第2方向Y呈直線延伸而形成為帶狀。副共用電極CB沿第1方向X呈直線延伸而形成為帶狀。再者，主共用電極CA沿第1方向X隔開間隔地兩兩平行排列，以下為了區別該等而將圖中左側之主共用電極稱為CAL，將圖中右側之主共用電極稱為CAR。又，副共用電極CB沿第2方向Y隔開間隔地兩兩平行排列，以下為了區別該等而將圖中上側之副共用電極稱為CBU，將圖中下側之副共用電極稱為CBB。主共用電極CAL及主共用電極CAR與副共用電極CBU及副共用電極CBB為同電位。於所圖示之例中，主共用電極CAL及主共用電極CAR與副共用電極CBU及副共用電極CBB分別連結。
主共用電極CAL及主共用電極CAR分別被配置於該像素PX與左右鄰接之像素間。即，主共用電極CAL跨過所圖示之該像素PX與其左側之像素(未作圖示)的邊界而配置，主共用電極CAR跨過所圖示之該像素PX與其右側之像素(未作圖示)的邊界而配置。副共用電極CBU及主共用電極CBB分別配置於該像素PX與上下鄰接之像素間。即，副共用電極CBU跨過所圖示之該像素PX與其上側之像素(未作圖示)的邊界而配置，副共用電極CBB跨過所圖示之該像素PX與其下側之像素(未作 圖示)的邊界而配置。
於所圖示之例中，一像素PX中，由像素電極PE與共用電極CE劃分成之4個區域主要作為有助於顯示之開口部或透射部而形成。於該例中，液晶分子LM之初期配向方向為與第2方向Y大致平行之方向。第1配向膜AL1係配置於陣列基板AR之與對向基板CT相對向之面，遍及大致整個主動區域ACT而延伸。該第1配向膜AL1被覆像素電極PE，亦配置於第2層間絕緣膜13之上。此種第1配向膜AL1係由顯示出水平配向性之材料所形成。再者，陣列基板AR有時亦進而具備作為共用電極之一部分的第1主共用電極及第1副共用電極。
圖19係分割成8個部分之斜向電場模式液晶單元之電極構造之模式圖。如此，藉由將1個像素分割成8個部分可實現進一步之廣視野角化。
其次，對上述構成之液晶顯示面板之運作進行說明。於未對液晶層施加電壓之狀態、即像素電極PE與共用電極CE間未形成電場之無電場時(OFF時)，如圖18中虛線所示，液晶層LQ之液晶分子LM以其長軸朝向第1配向膜AL1之第1配向處理方向PD1及第2配向膜AL2之第2配向處理方向PD2的方式配向。此種OFF時相當於初期配向狀態，OFF時之液晶分子LM之配向方向相當於初期配向方向。嚴格而言，液晶分子LM並非僅平行於X-Y平面配向，多數情況下發生預傾斜。因此，液晶分子LM於嚴格意義上之初期配向方向係將OFF時之液晶分子LM之配向方向正投影至X-Y平面上所獲得之方向。
第1配向處理方向PD1及第2配向處理方向PD2均為與第2方向Y大致平行之方向。於OFF時，液晶分子LM如圖18中虛線所示般以其長軸朝 向與第2方向Y大致平行之方向之方式進行初期配向。即，液晶分子LM之初期配向方向與第2方向Y平行(或相對於第2方向Y呈0°)。
如所圖示之例般於第1配向處理方向PD1與第2配向處理方向PD2平行且朝向相同之情形時，液晶層LQ之剖面中，液晶分子LM於液晶層LQ之中間部附近大致水平(預傾角約為零)配向，以此處為邊界，於第1配向膜AL1之附近及第2配向膜AL2之附近以具有如對稱之預傾角之方式配向(擴散配向(splay alignment))。如此於液晶分子LM擴散配向之狀態下，即便於自基板法線方向傾斜之方向上亦利用第1配向膜AL1之附近之液晶分子LM與第2配向膜AL2之附近之液晶分子LM進行光學補償。因此，於第1配向處理方向PD1與第2配向處理方向PD2相互平行且朝向相同之情形時，黑顯示時漏光較少，可實現高對比率，可提高顯示品質。再者，於第1配向處理方向PD1與第2配向處理方向PD2相互平行且朝向相反之情形時，液晶層LQ之剖面中，液晶分子LM於第1配向膜AL1之附近、第2配向膜AL2之附近及液晶層LQ之中間部以具有大致均勻之預傾角之方式配向(水平配向)。來自背光裝置4之背光裝置光之一部分透過第1偏光板PL1入射至液晶顯示面板LPN。入射至液晶顯示面板LPN之光為與第1偏光板PL1之第1偏光軸AX1正交之直線偏光。此種直線偏光之偏光狀態於通過OFF時之液晶顯示面板LPN時幾乎無變化。因此，透過液晶顯示面板LPN之直線偏光被與第1偏光板PL1呈正交偏光位置關係之第2偏光板PL2吸收(黑顯示)。
另一方面，於對液晶層LQ施加電壓之狀態、即像素電極PE與共用電極CE間形成有電位差之狀態下(ON時)，像素電極PE與共用電 極CE間形成與基板大致平行之橫向電場(或斜向電場)。液晶分子LM受到電場之影響而其長軸如圖中實線所示般於與X-Y平面大致平行之平面內旋轉。
於圖18所示之例中，像素電極PE與主共用電極CAL間之區域中，下半側區域內之液晶分子LM相對於第2方向Y沿順時針方向旋轉而朝向圖中之左下方配向，又，上半側區域內之液晶分子LM相對於第2方向Y沿逆時針方向旋轉而朝向圖中之左上方配向。像素電極PE與主共用電極CAR間之區域中，下半側區域內之液晶分子LM相對於第2方向Y沿逆時針方向旋轉而朝向圖中之右下方配向，上半側區域內之液晶分子LM相對於第2方向Y沿順時針方向旋轉而朝向圖中之右上方配向。如此，各像素PX中，於像素電極PE與共用電極CE間形成有電場之狀態下，液晶分子LM之配向方向以與像素電極PE重合之位置為邊界而分成複數個方向，於各配向方向上形成疇(domain)。即，一像素PX中形成複數個疇。
於上述ON時，與第1偏光板PL1之第1偏光軸AX1正交之直線偏光入射至液晶顯示面板LPN，其偏光狀態於通過液晶層LQ時對應於液晶分子LM之配向狀態而發生變化。於此種ON時，通過液晶層LQ之光之至少一部分透過第2偏光板PL2(白顯示)。根據上述構造，可於一像素內形成4個疇，因此可於4方向上對視野角進行光學補償而實現廣視野角化。因此，可實現無階度顛倒且高透射率之顯示，可提供顯示品質良好之液晶顯示裝置。又，藉由將一像素內由像素電極PE與共用電極CE所劃分成之4個區域各開口部之面積設定為大致相同，可使各區域之透射率大致等同，透過各開口部之光相互進行光學補償而於整個廣視野角範圍內實 現均勻之顯示。
[實施例]
以下列舉實施例更詳細地說明本發明，但本發明並不限定於該等實施例。又，以下之實施例及比較例之組成物中之「%」意指「質量%」。
[實施例1]
製備下述(LCP-1)所表示之組成物(△n：0.103，黏性η：20mPa．s，Vth：1.72Vrms)作為P型液晶組成物。使用下述式(V1-1-1)所表示之化合物作為聚合性化合物。
製備P型液晶組成物(LCP-1)100~97%、聚合性化合物(V1-1-1)1.96~2.94%、聚合光起始劑Irgacure651相對於聚合性化合物(V1-1-1)為2%之聚合性液晶組成物(LCM-1)。將固態之聚合性化合物(V1-1-1)加熱至60℃而使之溶解至液晶(LCP-1)中之後，利用偏光顯微鏡確認到於室溫下聚合性化合物(V1-1-1)均勻溶解而呈現向列型液晶相。
為了獲得液晶之單軸配向(水平配向)，使用單元間隙3μm之塗佈有聚醯亞胺配向膜且附ITO之平行摩擦配向之單元。將聚合性液晶組成物(LCM-1)藉由真空注入法注入至玻璃單元內。
注入後取出玻璃單元，將注入口利用封口劑3026E(Three Bond公司製造)進行密封。於25℃下照射通過紫外線截止濾光鏡L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司製造)後之照射強度為15mW/cm2之紫外線300秒。藉此使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物進行聚合而獲得ECB模式之液晶顯示元件。於正交之兩片偏光板間以摩擦處理方向與偏光軸方向成為一致之方式放置所製作之單元時成為暗視野而確認獲得單軸 配向。
施加60Hz之矩形波而測定電壓-透射率特性，結果顯示出圖9所示之電壓-透射率特性。如圖9所示，隨著聚合性液晶組成物中聚合性化合物濃度上升而驅動電壓增加，由此確認利用聚合所獲得之液晶性高分子之錨定力所產生之配向穩定化作用。
繼而，檢測ECB模式中之響應時間。將結果示於圖10。如圖10所示，確認隨著聚合性液晶組成物中之聚合性化合物濃度上升，τ d實現自5ms至2ms之高速化。另一方面，確認隨著聚合性液晶組成物中之聚合性化合物濃度上升，儘管同一驅動電壓下之τr可觀察到稍有變慢之傾向，但τ r+τ d整體之響應變快。
若比較τ d與τ r，則確認τ d受到錨定力之支配，相對於此，τ r受 到電場與錨定力之差之支配。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例2]
製備含有P型液晶組成物(LCP-1；△n0.103、黏性η 20mPa．s)95%、聚合性化合物(V1-1-1)5%及相對於聚合性化合物(V1-1-1)為2%之聚合光起始劑Irgacure651的聚合性液晶組成物(LCM-1)。
為了獲得液晶之單軸配向(水平配向)，使用單元間隙3.5μm之塗佈有聚醯亞胺配向膜且附ITO之平行摩擦配向之單元。將聚合性液晶組成物(LCM-1)加熱至60℃而使之溶解至LCP-1中，藉由真空注入法注入至玻璃單元內。
注入後取出玻璃單元，將注入口利用封口劑3026E(Three Bond公司製造)進行密封。於25℃或-10℃下照射通過紫外線截止濾光鏡L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司製造)後之照射強度為15mW/cm2之紫外線300秒。藉此使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合而獲得ECB模式之液晶顯示元件。
對於25℃或-10℃下聚合所獲得之液晶顯示元件施加60Hz之矩形波而測定電壓-透射率特性，結果顯示圖11所示之電壓-透射率特性。如圖11所示，確認低溫聚合致使驅動電壓增加。
繼而，檢測ECB模式中之響應時間。將結果示於圖12。如圖12所示，確認τ d因低溫聚合而實現高速化。另一方面，同一驅動電壓下之τ r因聚合溫度引起之差異較小。於-10℃下聚合所獲得之液晶顯示元件之響應速 度與於25℃下聚合之情形相比快出一位數。
[實施例3]
製備下述(LCN-1)所表示之組成物(△n0.102，黏性η 16.8，△ε-3.8)作為N型液晶組成物。使用式(V1-1-2)所表示之化合物作為聚合性化合物。
製備含有N型液晶組成物(LCN-1；△n0.102，黏性η 16.8，△ε-3.8)96%、聚合性化合物(V1-1-2)4%及相對於聚合性化合物(V1-1-2)為2%之聚合光起始劑Irgacure651的聚合性液晶組成物(LCM-2)。
為了獲得液晶之垂直配向(homeotropic alignment)，使用單元間隙3μm、塗佈聚醯亞胺配向膜後以相對於基板面法線方向形成1°~2°預傾角之方式實施摩擦配向處理且附ITO之平行摩擦配向之單元。將固態之聚合性化合物(V1-1-2)加熱至60℃而使之溶解至液晶(LCN-1)中後，利用偏光顯微鏡確認到於室溫下聚合性化合物(V1-1-2)均勻溶解而呈現向列型液晶相。將聚合性液晶組成物(LCM-2)加熱至60℃，藉由真空注入法注入至玻璃單元內。
注入後取出玻璃單元，將注入口利用封口劑3026E(Three Bond公司製造)進行密封。於25℃或-10℃下照射通過紫外線截止濾光鏡L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司製造)後之照射強度為15mW/cm2之紫外線300秒。藉此聚合性液晶組成物之聚合性化合物進行聚合而獲得VA模式之液晶顯示元件。於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時變黑，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野亦無變化，從而確認聚合物網路之光軸方向與液晶易配向軸方向為同一方向。
施加60Hz之矩形波而測定電壓-透射率特性及響應時間。將結果示於圖13。如圖13所示，確認τ d因低溫聚合而實現高速化。
直至真空注入為止之步驟與上述相同，製作液晶單元，一面施加100Hz、2.5V之矩形波一面以上述方法照射UV。根據延遲測定，確認液晶以相對於基板面法線方向形成3°預傾角之狀態配向。關於響應時間亦同樣地確認到τ d為0.9msec而實現高速化。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例4]
將聚合溫度設為-10℃、0℃、10℃、25℃進行聚合，除此以外，以與 實施例3相同之方法獲得VA模式之液晶顯示元件。
施加60Hz之矩形波而測定電壓-透射率特性，結果顯示圖14所示之驅動電壓V90(v)。如圖14所示，確認驅動電壓隨著聚合溫度之下降而增加。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
繼而檢測VA模式中之響應時間。將結果示於圖15。如圖15所示，確認τ d因低溫聚合而實現高速化。又，以頻率60Hz為間隔，使閘極處於ON狀態，對單元施加1V電壓16.6毫秒，閘極OFF後，測定單元所保持之電壓而求出電壓保持率。25℃之電壓保持率為99.5%，70℃之電壓保持率為93%。
[實施例5~16、比較例1~12]
表示功能有別之聚合性化合物之濃度、溫度及組合變化之情況。確認顯示出下降時間1msec以下之高速響應係在於溫度、及濃度、組合之差異。施加60Hz之矩形波而測定電壓-透射率特性及響應速度。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例17~22、比較例13~14]
使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，如下述表3所示般添加(V1-1-3)所表示之化合物作為聚合性化合物，以相對於聚合性化合物(V1-1-3)成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。以與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶單元。
藉此使聚合性液晶組成物之聚合性化合物聚合而於整個單元內形成相分離結構，獲得VA模式之液晶顯示元件。使用偏光顯微鏡，於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時成為暗視野，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野之黑色水準亦無變化，呈垂直配向，從而確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向垂直於單元面之方式形成。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
對所製作之VA模式單元施加60Hz之矩形波，測定電壓-透射率特性及響應時間。將結果示於表3。表3之比較例13表示於液晶組成物(LCN-1)100%之情形時之驅動電壓V90、下降時間、上升時間。比較例14之添加有0.5%之聚合性化合物(V1-1-3)之情形時，下降時間較比較例13變長而未見響應時間之改善，但對比較例13於1%~3%之範圍內少量添加聚合性化合物(V1-1-3)時，下降時間、上升時間變短，響應性提高。確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。
進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。下降時間於較大程度上受到液晶之旋轉黏性及彈性常數之影響，但若於液 晶中形成具有光學各向異性之聚合物網路，則利用來自聚合物網路之錨定力而使下降時間變短，可用於響應性良好之顯示器之顯示材料。於聚合性化合物濃度未達1%時，聚合物網路形成於基板界面附近，幾乎未對下降時間發揮作用，但若聚合性化合物濃度為1%以上，則具有光學各向異性之聚合物網路形成於兩片基板間，對下降時間之影響呈現影響力與聚合性化合物濃度成比例地變大傾向。
[實施例23~25]
實施例23~24中，使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，添加下述式(V1-1-4)所表示之化合物1.5%或10%作為聚合性化合物，以相對於聚合性化合物(V1-1-4)成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。又，實施例25中，對上述(LCN-1)添加作為聚合性化合物之下述式(V1-1-5)所表示之化合物20%， 以相對於聚合性化合物(V1-1-5)成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。藉由與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶單元。
與實施例17~25之結果同樣地，於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時成為暗視野，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野之黑色水準亦無變化，呈垂直配向，從而確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向垂直於單元面之方式形成。
對所製作之VA模式單元施加60Hz之矩形波，測定電壓-透射率特性及響應時間。將結果示於上表。確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間 變短。進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例26]
使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，對(LCN-1)添加作為聚合性化合物之下述式(V1-1-6)所表示之化合物8%與上述式(V1-1-1)所表示之化合物2%，以相對於聚合性化合物總量成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。藉由與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶單元。
對所製作之VA模式單元施加60Hz之矩形波，測定響應時間。V90為26.4V，下降時間為0.9msec，上升時間為0.9msec。使用偏光顯微鏡，於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時成為暗視野，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野之黑色水準亦無變化，呈垂直配向，從而確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向垂直於單元面之方式形成。
確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例27]
使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，對(LCN-1)添加作為聚合性化合物之下述式(V1-1-7)所表示之化合物4%與上述式(V1-1-1)所表示之化合物6%，以相對於聚合性化合物總量成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。藉由與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶單元。
對所製作之VA模式單元施加60Hz之矩形波，測定電壓-透射率特性及響應時間。V90為36.6V，下降時間為0.8msec，上升時間為0.2msec。使用偏光顯微鏡，於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時成為暗視野，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野之黑色水準亦無變化，呈垂直配向，從而確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向垂直於單元面之方式形成。確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例28]
使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，對(LCN-1)添加作為配向功能二官能單體之上述式(V1-1-4)所表示之化合物5%與上述式(V1 -1-3)所表示之化合物5%作為聚合性化合物，以相對於聚合性化合物總量成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。藉由與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶單元。
對所製作之VA模式單元施加60Hz之矩形波，測定電壓-透射率特性及響應時間。V90為23.6V，下降時間為0.8msec，上升時間為0.9msec。於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時成為暗視野，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野之黑色水準亦無變化，呈垂直配向，從而確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向垂直於單元面之方式形成。
進而，一面施加電壓15V一面進行UV曝光，除此以外，以與實施例3相同之方法製作液晶單元。於未施加電壓之狀態下使用偏光顯微鏡觀察液晶配向狀態，於使單元向方位角方向旋轉時出現明視野，於旋轉至偏光方向與摩擦方向重合時出現暗視野，從而判明呈水平配向。確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向平行於單元面之方式形成。若於明視野狀態下加熱至液晶成為各向同性相之溫度85℃，則液晶部分成為暗狀態，觀察到顯示出光學各向異性之聚合物網路之形態。
圖16表示使用偏光顯微鏡觀察對垂直配向單元施加電壓而使液晶成為水平配向狀態並進行UV曝光(3mW/cm2，60秒)之情形時之配向聚合相分離結構所獲得之照片與對照片之說明圖。由於聚合物網路顯示出光學各向異性，故而與各向同性相液晶部分之間獲得明暗對比度，觀察到聚合相分離結構。於使聚合物網路之光學軸朝向偏光方向重合時成為暗視野，從而判明聚合物網路顯示出光學各向異性。圖16之偏光顯微鏡照片中顯示出水平配向，對無電壓施加下經UV曝光所獲得之單元藉由相同方 法觀察聚合相分離結構，即，對垂直配向單元亦藉由相同方法進行觀察時，與聚合物網路無折射率差而成為暗視野，從而表示於與平行之兩片單元基板面垂直之方向上形成有聚合物網路。
[實施例29~32]
使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，使用作為配向功能二官能單體之上述式(V1-1-1)與下述式(V1-1-9)所表示之化合物作為聚合性化合物，以相對於聚合性化合物總量成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。以預傾角成為7°之方式進行摩擦處理，除此以外，利用與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶單元。於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時成為暗視野，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野之黑色水準亦無變化，呈垂直配向，從而確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向垂直於單元面之方式形成。
對所製作之VA模式單元施加60Hz之矩形波，測定電壓-透射率特性及響應時間。將結果示於下表。確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。
利用旋轉檢偏元件(rotating analyzer)進行延遲之角度依存性測定，由此確認於改變聚合性化合物(V1-1-1)與(V1-1-9)之摻合比率時預傾角發生變化。
進而，藉由調整聚合性化合物(V1-1-1)與(V1-1-9)之摻合比率而獲得下降時間較液晶單體時變短且驅動電壓V90之增加得以抑制之液晶顯示元件。將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週， 確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例33~35]
使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，使用作為光配向功能二官能單體之下述式(Vn-1-1)所表示之化合物與作為配向功能二官能單體之下述式(V1-1-10)所表示之聚合性化合物或上述式(V1-1-9)所表示之聚合性化合物作為聚合性化合物，以相對於聚合性化合物總量成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651，而製備聚合性液晶組成物。除UV曝光條件與對N型組成物(LCN-1)以預傾角成為8°之方式實施摩擦處理以外，利用與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶單元。關於UV曝光條件，於實施例33中沿單元法線方向照射UV光，於實施例34~35中相對於單元法線方向而向摩擦方向傾斜30°地照射平行UV光。
對所製作之VA模式單元施加60Hz之矩形波，測定電壓-透射率特性及響應時間。將結果示於下表。確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。
沿單元法線方向進行UV曝光之實施例33中，預傾角與液晶單體之情形(比較例19)相同。呈30°傾斜進行UV曝光之實施例34中，預傾角變化至10°。確認向UV曝光方向誘導預傾角之(Vn-1-1)之光配向功能發揮了作用。實施例35表示將聚合性化合物之含量增加至10%之情形，於該情形時，向UV曝光方向所誘導之預傾角增大，T100(最大透射率)較比較例19之不含具有光配向功能之二官能單體之情形有大幅提高。利用具有光配向功能之二官能單體之作用使聚合物網路之配向性得以增強且可提高T100。
將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。
[實施例36~45、比較例20~21]
於形成有ITO電極之一對玻璃基板之接觸液晶側由Shipley(股)製造之resist LC-200以間隔37.5μm之方式交替設置高度1.5μm、寬度10μm之堤(突起)，製作單元間隙3.5μm之MVA模式液晶面板。為了獲得液晶之垂直配向(垂直配向)，於塗佈聚醯亞胺配向膜後進行燒成而形成垂直配向膜。驅動模式係配置於上下玻璃基板外側之偏光子呈正交偏光之常黑模式。
使用上述(LCN-1)作為N型液晶組成物，添加式(V1-1-1)、式(1-1-2)、式(1-1-3)所表示之化合物作為聚合性化合物，而製備聚合性液晶組成物。將聚合性液晶組成物加熱至60℃，藉由真空注入法注入至玻璃單元內後，取出液晶單元，利用封口劑3026E(Three Bond公司製造)對注入口進行密封。繼而，於對液晶層施加閥值電壓以下(1V)之64Hz之交流矩形波電壓之狀態下，於25℃下照射通過紫外線截止濾光鏡L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司製造)後之照射紫外(UV)強度為20mW/cm2之紫外線60秒，使光聚合性單體聚合而製作聚合物網路 型之具有MVA構造之如下表所示之實施例36~實施例45之液晶面板。對所製作之面板施加60Hz之矩形波，測定電壓-透射率特性及響應時間。關於下降時間τ d、上升時間τ r，施加可提供V90之60Hz矩形波電壓進行測定。
又，將不含二官能單體之僅上述(LCN-1)之液晶面板作為比較例20，以與上述相同之方式測定電壓-透射率特性及響應時間。進而，將上述(LCN-1)中僅含二官能單體(V1-1-1)0.5%之液晶組成物藉由真空注入法注入至液晶單元內，一面施加100Hz、2.5V之矩形波電壓一面照射20mW/cm2之紫外線60秒，製作比較例21之液晶面板，以與實施例36相同之方式測定電壓-透射率特性及響應時間。
將結果示於上表。上述表之比較例20表示液晶(LCN-1)100%之情形時之驅動電壓V90、下降時間、上升時間。比較例21之添加有式(V1-1-1)所表示之化合物0.5%之情形時，下降時間較比較例20變長 而未見響應時間之改善，但對比較例20於1%~3%範圍內少量添加式(V1-1-1)所表示之化合物時，下降時間變短而響應性提高。確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。下降時間於較大程度上受到液晶之旋轉黏性及彈性常數之影響，若於液晶中形成具有光學各向異性之聚合物網路，則利用來自聚合物網路之錨定力而使下降時間變短，可用於響應性良好之顯示器之顯示材料。
於聚合性化合物濃度未達1%時，聚合物網路形成於基板界面附近，幾乎未對下降時間發揮作用，但若聚合性化合物濃度為1%以上，則具有光學各向異性之聚合物網路形成於兩片基板間，對下降時間之影響呈現影響力與聚合性化合物濃度成比例地變大傾向。於添加有式(V1-1-1)所表示之化合物2%之實施例39中，τ d為2.4ms，τ r為1.4ms，於添加3%之實施例42中，τ r為1.5ms，τ d為0.5ms，從而明瞭響應時間隨著添加量之增加而變快。該等實施例之聚合溫度為25℃，於-10℃下聚合之實施例40與實施例39相比，τ r及τ d分別成為1ms、0.4ms，實施例43中τ r及τ d分別成為0.3ms、0.5ms，實現了非常快速之響應，從而可確認低溫下之聚合反應對響應速度之加快大有助益。又，關於如實施例44所示般使用有式(V1-1-2)所表示之化合物之聚合性液晶組成物，τ r、τ d藉由10%之單體添加量而分別成為0.7ms、0.3ms，亦可確認即便於25℃下聚合時亦顯示出與使用式(V1-1-1)之單體於-10℃下進行聚合反應所獲得者大致同等之特性。
實施例45中使添加有式(V1-1-3)之單體20%之聚合性液晶組成物於室溫下進行聚合，但亦獲得與實施例44大致同等之特性。
將如此所製成之聚合物網路型之具有MVA構造之液晶面板置於兩片偏光子正交之偏光顯微鏡間時觀測到黑顯示，即便使單元向方位角方向旋轉，黑色水準亦無變化，從而確認聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向為同一方向。
對該液晶面板一面施加閥值電壓以上之電壓一面以與上述相同之方式於正交偏光間利用偏光顯微鏡進行觀察時，觀察到於認為進行有配向分割之配向之邊界區域出現4根向錯線(disclination line)。由於向錯線之產生原因在於液晶分子排列之雜亂，故而由此可確認1個像素被分割成了4個部分。
確認以光軸方向與液晶易配向軸方向垂直於單元面之方式形成。確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。對於一側之基板設置突起(rib)構造並於相對向基板側設置ITO之狹縫構造的單元亦進行相同之評價，關於顯示特性觀測到較大差異。
[實施例46~53、比較例22]
藉由旋轉塗鑄法對第1基板及第2基板塗佈具有4-查耳酮基之光配向膜塗佈溶液後，於180℃下燒成60分鐘而形成配向膜。繼而，沿圖20所示之配向方位，對配向膜以40度之入射角於3mW/cm2之強度下照射波長365nm之P偏光400秒而藉由進行光照射實施配向處理。
測定預傾角，結果第1配向膜附近及第2配向膜附近之液晶分子之預傾角為88.5°。配向膜之構成分子於高分子鏈之側鏈具有4-查耳酮光官能基(感光性基)，藉由該光配向處理，光官能基利用二聚化反應而形成二聚物，形成交聯結構。再者，於本實施例中，第1基板之各像素內分成2個配向處理區域，相互自相反方向進行光照射。又，第2基板之各像素內亦同樣地分成2個配向處理區域，相互自相反方向進行光照射。並且，經過密封形成、間隔件散佈等後，於基板貼合步驟中，將第1基板與第2基板以配向處理方向正交之方式貼合。藉此，於各像素內形成液晶分子之扭轉方向不同之4個疇區域。
以與實施例36~45相同之方式對N型液晶組成物(LCN-1)添加上述式(V1-1-1)、(1-1-2)、(1-1-3)所表示之化合物而製備下表所示之聚合性液晶組成物。繼而，以與實施例36~45相同之方式將聚合性液晶組成物注入至液晶面板內並加以密封後，進行UV光照射，製作實施例46~53之藉由光配向處理之VATN型聚合物網路液晶顯示面板。單元間隙為3.5μm。又，將僅封入有不含二官能單體之液晶組成物(LCN-1)之VATN液晶面板作為比較例22。對所獲得之液晶面板以與實施例36~45相同之方式測定電壓-透射率特性及響應速度。將該等之測定結果記載於下表。
實施例46~53中下降時間均實現高速化。於聚合性單體之添加量為1%~3%之區域內，下降時間隨著單體添加量之增加而高速化，另一方面，上升時間受到V90電壓(飽和電壓)上升之影響而存在稍變慢之傾向，但於2%以上之添加量時，液晶分子排列結構整齊，因此上升響應速度亦逐漸高速化。於添加量進一步增大而成為10%左右時，聚合物網路之配向限制力之影響顯著顯現，實施例52中下降速度為0.7ms，成為無聚合性單體添加時之4.2ms之約1/6，獲得極高速之下降響應時間。
關於上升時間，儘管亦有驅動電壓變高之影響，但0.7ms較無聚合性單體添加時亦可達成4倍以上之高速化，上升時間與下降時間之合計(τ r+τ d)=1.4ms，此為無聚合性單體添加時之7.2ms之5倍以上之速度，可確認實現了高速響應。
將所製作之單元置於正交之兩片偏光板間時觀測到黑顯示，即便使單元向方位角方向旋轉，黑色水準亦無變化，從而確認聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向為同一方向。對該液晶面板一面施加閥 值電壓以上之電壓一面與上述同樣地於正交偏光間插入1片λ/4波長板而進行旋轉時，觀測到於一次旋轉中濃淡狀態以濃-淡-濃-淡之順序依序出現4次，從而確認1個像素被整齊分割成4個部分。
[實施例54~56、比較例23]
製作具備上下基板之ITO透明電極具有互不相同之狹縫構造之PVA電極構造的VA型液晶單元。形成狹縫間隔與電極寬度分別為5μm之電極構造。使用印刷法於該等基板上形成垂直配向膜(聚醯亞胺材料)，於180℃下進行60分鐘之熱處理。將該兩片玻璃基板介隔直徑3.5μm之間隔件進行貼合而製作空單元。使用上述式(LCN-1)作為N型液晶組成物，添加式(V1-1-1)、式(V1-1-2)所表示之化合物作為聚合性化合物而製備如下表之聚合性液晶組成物，以與實施例36~45相同之方式製作具有聚合物網路結構之實施例54~56之PVA液晶面板。又，製作注入有未添加聚合性單體之式(LCN-1)之VATN液晶面板，作為比較例23。對所獲得之液晶面板以與實施例36~45相同之方式測定電壓-透射率特性及響應時間。將該等之測定結果記載於下表。
明瞭實施例54~56之下降時間均實現高速化。又，於添加 有聚合性單體10%之實施例55中，雖然可觀察到驅動電壓之上升，但不僅下降速度，上升速度亦高速化，確認到τ r+τ d=1.0ms之極高速響應速度。將所製作之面板置於正交之兩片偏光板間時觀測到黑顯示，即便將面板向方位角方向旋轉，黑色水準亦無變化，從而確認聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向為同一方向。
對該液晶面板一面施加閥值電壓以上之電壓一面以與上述相同之方式於正交偏光間利用偏光顯微鏡進行觀察時，觀察到於認為進行有配向分割之配向之邊界區域出現4根向錯線。由於向錯線產生之原因在於液晶分子排列之雜亂(邊界)，故而由此確認1個像素被分割成了4個部分。
[實施例57、比較例24]
製作具有圖21所記載之魚骨型電極構造之測試單元。
圖21中，於隔著規定單元間隙相對向之狀態下經貼合之兩片玻璃基板間密封有液晶層。於對向之兩片基板之對向面分別形成有由ITO所構成之透明電極。使用厚度0.7mm之玻璃基板，於對向基板上形成共用電極。對透明電極設置有將電極材料(ITO)之一部分挖去而成之狹縫部512c。利用連結長方形單元各對向邊中點之十字狀而使寬度5μm之狹縫部512c作為配向限制用構造物發揮功能，以間距8μm沿自狹縫部512c傾斜45°方向延伸而形成複數個寬度5μm之狹縫部512c，該等作為抑制傾斜時方位角方向雜亂之輔助性配向控制因子發揮功能。顯示用像素電極之寬度為3μm。像素幹部電極512a與像素枝部電極512b具有兩者間呈45度角度且枝部電極沿以像素中央為對稱中心而每隔90度不同之4個方向延伸的構造。使用 印刷法於該等基板上形成垂直配向膜(聚醯亞胺材料)，於180℃下進行60分鐘之熱處理。將該兩片玻璃基板介隔直徑3.5μm之間隔件進行貼合，製作液晶未注入狀態之空單元。
使用上述式(LCN-1)作為N型液晶組成物，添加式(V1-1-2)所表示之化合物20%而製備聚合性液晶組成物，以與實施例36~45相同之方式製作具有聚合物網路結構之實施例57之魚骨型VA液晶面板。又，將注入有未添加聚合性單體之式(LCN-1)之魚骨型VA液晶面板作為比較例4。測定所獲得之液晶面板之電壓-透射率特性及響應速度。將該等之測定結果記載於下表。
實施例57中下降時間、上升時間均較短，可獲得具有τ r+τ d=1.3ms之極高速響應性之液晶顯示裝置。將所製作之單元置於正交之兩片偏光板間時觀測到黑顯示，即便使單元向方位角方向旋轉，黑色水準亦無變化，從而確認聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向為同一方向。
對該液晶面板一面施加閥值電壓以上之電壓一面以與上述相同之方式於正交偏光間利用偏光顯微鏡進行觀察時，觀察到於認為進行有配向分割之配向之邊界區域出現4根向錯線。向錯線產生之原因在於液 晶分子排列之雜亂，因此可確認1個像素被配向分割成4個區域。
[實施例58~59、比較例25]
製作圖22所示之可於橫/斜向電場模式下作動之測試用液晶單元，評價各種電光學特性。
使用藉由濺鍍法形成有厚度0.7mm之ITO透明電極層之透明玻璃基板，利用光蝕刻法製作電極寬度10μm之窗框狀透明電極基板。對下側第1玻璃基板與上側第2玻璃基板之形成有窗框狀ITO電極之玻璃基板塗佈聚醯亞胺配向膜並進行燒成後，實施摩擦配向處理。
第1玻璃基板之摩擦係沿圖中自下朝上之方向進行，對向配置之第2玻璃基板側亦沿相同方向(圖中自下朝上)進行摩擦，從而形成平行配向。藉由上述配向處理法，液晶分子取得擴散配向狀態。
繼而，使下側第1玻璃基板之黑格子部之ITO透明電極與上側第2玻璃基板側之斜線格子部之ITO透明電極以恰好錯開半個間距而成為25μm間距之方式對向配置，介隔3.5μm之球狀間隔件並使用熱硬化性接著劑進行貼合。
利用上述電極之組合，黑格子之電極作為如將斜線部之電極之中央部十字分割成4個部分之主像素電極、副像素電極發揮功能，斜線部作為分別對應於像素電極、副像素電極之主共用電極、副共用電極發揮功能，藉此分割成具有15μm×15μm顯示區域之4個顯示區域。
對上述式(LCP-1)所表示之P型液晶組成物(△n=0.103，黏性η=20mPa．s，△ε=7.5)98重量%添加式(V1-1-1)所表示之化合物2.0重量%，進而添加相對於式(V1-1-1)所表示之化合物為2.0重 量%之聚合光起始劑Irgacure651，加熱至60℃而使之溶解至液晶組成物中，而製備聚合性液晶組成物。將所獲得之聚合性液晶組成物藉由真空注入法注入至液晶單元內。注入液晶後，取出液晶單元，將注入口利用封口劑3026E(Three Bond公司製造)進行密封。於25℃下照射通過紫外線截止濾光鏡L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司製造)後之照射強度為15mW/cm2之紫外線300秒，使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合而獲得實施例58之斜向電場模式之液晶顯示元件。又，將式(V1-1-1)所表示之化合物之添加量設為3.0重量%，除此以外以相同之方式獲得實施例59之斜向電場模式之液晶顯示元件。將注入有不含光聚合性單體之液晶組成物之液晶顯示元件作為比較例25。
使用安裝有光電子倍增管(PMT)之偏光顯微鏡而測定來自液晶單元之透射光強度之變化，評價響應特性及電壓-透射率特性。關於透射率，將兩片偏光子之偏光方向成為平行之平行偏光之情形時之透射率定義為100%，將兩片偏光子之偏光方向成為正交之正交偏光時之透射率定義為0%。關於響應時間，於對液晶單元施加100Hz之突發(burst)波而將光開關響應波形之最大透射率設為100%之情形時，將自透射率10%至90%之變化定義為上升時間(τ r)，將自透射率90%至10%之變化定義為下降時間(τ d)而進行評價。
將實施例58、59及比較例25之液晶單元於無電壓施加狀態下沿摩擦處理方向與偏光軸方向成為一致之方向放置於正交偏光狀態之偏光顯微鏡之載物台上時成為暗視野(常黑)，從而確認獲得單軸配向性。
圖23表示測定實施例58、59及比較例25之電壓-透射率特性所獲得 之結果。將該等之閥值電壓與飽和電壓示於下表。
若光聚合性單體之添加量增加，則閥值電壓、飽和電壓均上升，但尤其飽和電壓之上升幅度變大，電壓-透射率特性之上升較緩慢。確認添加有光聚合性單體3%之液晶單元之飽和電壓自無添加時之3.29V變為5.47V，向高電壓側位移了2V以上。然而，實際上例如液晶TV之情形時之最大驅動電壓為15V左右，只要液晶顯示元件之飽和電壓於此以下則不會特別成為問題。由下表可明瞭的是隨著聚合性單體之添加量之增加，τ r、τ d均成為高速響應，可獲得適於動作較激烈之動畫等活動圖像或動作電影、運動節目之高速響應顯示。只要液晶顯示元件之飽和電壓為15V以下，聚合性官能基之添加量稍變多亦無妨，高速度就顯示方面而言可享受較大優勢。
其次，將響應速度之測定結果示於圖24。上升之響應速度τ r可觀察到若光聚合性單體之添加量增加則稍變慢之傾向，但認為係於顯示特性上無任何問題之程度。另一方面，下降速度τ d隨著光聚合性單體之添加量變多而呈高速響應化，無添加時為5~6ms，於2重量%添加時變為3~4ms，於3重量%添加時變為2~3ms，約縮短了1/2之時間，可確認藉由光照射而沿與初期配向膜大致相同方向所形成之聚合物網路之錨定力之作用使高速響應化得以實現。
確認將實施例58、59、比較例25中所使用之液晶單元於無電壓施加狀態下沿正交偏光狀態之偏處理方向與偏光軸方向成為一致之方向放置時成為常黑後，施加飽和電壓而觀測液晶單元。對偏光顯微鏡設置X-Y載物台，分別觀察所配向分割出之4個顯示區域，於光學上等效而完全無區別。即便施加閥值與飽和電壓之中間電壓，亦為光學上完全等效之狀態。繼而，選擇4個顯示區域中之1個區域，一面施加上述中間電壓一面旋轉偏光顯微鏡之載物台以尋找變得最暗之位置，將該角度固定。於此種狀態下，一面使X-Y載物台沿X方向、Y方向移動，一面觀察其他3個不同之區域。於與初始設定之區域相差180度之區域觀測到大致同等暗度之狀態，於與初始設定之區域相差90度之區域觀測到灰色狀態。藉此可確認於與所固定之區域至少相差90度或相差270度之區域內液晶分子之排列方向不同，可確認進行有整齊之配向分割。
又，本實施例中所使用之液晶單元係實施有平行配向處理者，液晶分子呈現擴散配向狀態。因此取得液晶層中央之分子因電壓施加而大致平行於液晶基板配向並受到斜向電場影響而一面旋轉一面以中央部為分界向上下方向擴展之液晶分子排列，因而可確認恰好如雙STN面板般使相位差完全得到補償，消除了視野角依存性。
本實施例中，使用介電各向異性為正之液晶組成物，利用圖22所示之液晶單元對其運作及電光學特性進行評價、確認，於實際之TFT液晶顯示面板之情形時，於TFT基板側介隔1層絕緣膜形成像素電極與共用電極之一部分或全部，於對向基板側形成共用電極之一部分或全部，斜向電場效應與橫向電場效應同時作用於液晶分子，因此即便使用具有負介 電各向異性之液晶組成物，亦會獲得與本實施例同樣之效果。作為該情形時之配向處理方向，可為反平行配向、平行配向中之任一者。
又，於本實施例中，使用摩擦法作為配向處理方法，但由於TFT基板側之電極構造或配線構造極複雜且段差較多，故而利用摩擦法難以於配向膜整個面均勻獲得同樣之表面配向性，且由於因摩擦所產生之污物、細毛及因摩擦時之帶電所導致產生之TFT之破壞等，故而尤佳為光配向處理法。作為光配向處理法，較佳為使用利用254nm附近之UV光之光分解型聚醯亞胺，或使用具有桂皮酸或香豆素等光官能基而利用313nm附近之光會發生光二聚化之聚合物，或使用利用365nm附近之光而會發生光異構化之偶氮系光配向聚合物等。
如上所述，可確認無論具有何種構造之橫向電場方式(IPS模式、FFS模式)之液晶顯示裝置，藉由於具有正或負介電各向異性之液晶組成物中添加二官能單體並照射UV光而誘導奈米級相分離反應，沿與利用液晶配向膜之初期配向之平行配向方向大致相同的方向形成聚合物網路，利用該聚合物網路之錨定力與初期垂直配向之錨定力之協同作用而使橫向電場方式液晶顯示裝置之響應速度、尤其液晶之下降時之響應速度實現高速響應化。
[實施例60~61、比較例26]
圖25係表示用於確認本發明效果之IPS模式評價用測試單元之電極構造之平面圖及表示液晶分子排列之模式平面圖。於厚度0.7mm之玻璃基板上將ITO成膜後，隔開10μm之間隔自基板之上下方向藉由蝕刻形成以中央部為中間軸而左右相反方向對稱之“ㄑ”字型之寬度10μm之短條狀電 極。共用電極與像素電極形成於同一基板平面上，共用電極部分係以中空表示，像素電極部分係以斜線表示。共用電極與像素電極形成彼此交互配置之梳齒電極構造，梳齒電極相對於紙面之上下方向，分別向左右方向傾斜15度，於第1象限~第4象限之4個區域具有經配向分割之梳齒電極構造，將其作為第1基板。(L/s=10μm/10μm)
於與上述第1基板介隔3.5μm之球狀間隔件而對向配置之玻璃厚0.7mm且無透明電極之第2基板上(未作圖示)，塗佈聚醯亞胺配向膜並經過燒成後，進行摩擦配向處理。第1基板之摩擦係沿圖中自下朝上之方向進行，對向配置之第2基板側沿相反方向(圖中自上朝下)進行摩擦，從而形成反平行配向。將2個梳齒電極群與摩擦配向方向所成之角度設為15度。將偏光子與檢光子呈正交偏光狀態配置於測試單元之外側，將偏光子之透射軸或偏光軸配置成與液晶分子之初期配向方向平行或呈直角。其結果為，該測試單元於無電壓施加時呈常黑狀態。
根據上文，用以確認本發明效果之測試單元於無電壓施加時4個顯示區域均成為常黑顯示，於閥值電壓以上之電壓施加時4個顯示區域成為經配向分割而成之視野角方向不同之白(灰)顯示。於液晶分子呈如上所述之初期配向狀態、偏光子與檢光子正交偏光且初期配向方向與偏光子之透射軸或偏光軸平行或正交的情形時，無電壓施加時自不必說，即便於電壓施加時亦於光學上等效，難以辨別其差別。然而，利用4個顯示區域中之任一個梳齒電極群，對旋轉之液晶顯示區域保持正交偏光狀態，使偏光子之透射軸或偏光軸一致，藉此該梳齒電極群所對應之液晶顯示區域成為大致黑狀態，相反方向之梳齒電極群所對應之液晶顯示區域成為灰狀 態，如此可判別是否進行有整齊之配向分割。藉由使用該測試單元，不僅可觀測一般之顯示元件之電光學效應，且亦可觀測利用配向分割所發揮之視野角改善效果。
塗黑顯示之液晶分子表示初期配向方向或無電壓施加時之液晶分子配向方向，該等受到配向控制而自於第1象限至第4象限內完全同樣地朝向初期配向方向對齊。若對該等4個梳齒電極群施加閥值電壓以上之電壓，則如中空顯示之液晶分子般沿各方向進行旋轉運動。
觀察圖25得知，液晶分子於第1象限區域向左旋轉，於第2象限向右旋轉，於第3象限向左旋轉，於第4象限向右旋轉，從而排列成規定位置。於偏光子與檢光子呈正交偏光配置且偏光子之透射軸或偏光軸與初期配向方向平行或正交之狀態下，發生旋轉之液晶分子之光學特性完全等效，觀察圖而可容易地理解，處於4個象限之液晶分子分別沿不同之方向排列，進行了完全之配向分割。
圖26係表示具有“ㄑ”字型像素電極之FFS模式用測試單元之電極構造之平面圖。於0.7mm之玻璃基板上配置ITO之平面電極，於其上設置SiN等透明絕緣層，於其上濺鍍成膜ITO透明電極層，藉由蝕刻而形成像素電極。像素電極係以20μm間隔形成寬度10μm之短條型形狀，將形成於絕緣膜下層部之平面電極作為共用電極，將此作為第1基板。於與上述第1基板介隔3.5μm之球狀間隔件而對向配置之玻璃厚0.7mm之第2基板上(未作圖示)，塗佈聚醯亞胺配向膜並經過燒成後，進行摩擦配向處理。第1基板之摩擦係沿圖中自下朝上之方向進行，對向配置之第2基板側沿相反方向(圖中自上朝下)進行摩擦，從而形成反平行配向。將2 個梳齒電極群與摩擦配向方向所成之角度設為15°。
得知該情形時亦與使用圖25進行說明之情形完全同樣地，液晶顯示區域被配向分割成第1象限~第4象限之4個區域，獲得具有各不相同之旋轉方向之液晶分子排列。進而，IPS模式時，IPS之像素電極與共用電極上之液晶分子未被施加電壓，開口率變低，FFS模式時，共用電極部區域之液晶分子亦被施加電壓而使液晶分子進行旋轉運動，因此液晶面板之開口率提高30%左右。
圖25、圖26之說明中記載了摩擦法作為配向處理方法，但如上所述，由於橫向電場方式之TFT基板側之電極構造或配線構造極複雜且段差較多，故而利用摩擦法難以於配向膜整個面均勻獲得同樣之表面配向性，且由於因摩擦所產生之污物、細毛及因摩擦時之帶電所導致產生之TFT之破壞等，故而尤佳為光配向處理法。又，於光配向處理法之情形時，預傾角幾乎為0°，就視野角依存性之觀點而言亦優於摩擦法(摩擦法時之預傾角為0.5~2°左右)。作為光配向處理法，較佳為使用利用254nm附近之UV光之光分解型聚醯亞胺，或使用具有桂皮酸或香豆素等光官能基而利用313nm附近之光會發生光二聚化之聚合物，或使用利用365nm附近之光而會發生光異構化之偶氮系光配向聚合物等。根據光配向膜材料或光照射方向，所獲得之光配向方向不同，於使用具有正介電各向異性之液晶組成物之情形時，必須與摩擦時同樣地將初期配向方向設定為紙面之上下方向。於使用具有負介電各向異性之液晶組成物之情形時，於電極構造與圖25、圖26為相同方向之情況下，較佳為沿與上述相差90°之方向進行初期配向(沿紙面之左右方向進行水平配向)。
對具有如圖25所示之電極構造之第1基板及無電極之第2基板塗佈聚醯亞胺溶液並經過燒成後進行摩擦處理，使用3.5μm之球狀二氧化矽間隔件，對向配置而貼合，製成反平行配向之IPS模式用測試單元。再者，摩擦方向設為紙面之左右方向(水平方向)。將對上述式(LCN-1)所表示之液晶組成物98.0重量%混合式(V1-1-1)所表示之化合物2.0重量%而成者、及對式(LCN-1)所表示之液晶組成物96.0重量%混合式(V1-1-1)所表示之化合物4.0重量%而成者分別加熱至60℃而使式(V1-1-1)所表示之化合物溶解至液晶組成物中後，藉由真空注入法注入至液晶單元內。再者，含有相對於聚合性化合物(V1-1-1)為2.0重量%之聚合光起始劑Irgacure651。
注入液晶後，將注入口利用封口劑3026E(Three Bond公司製造)進行密封。於25℃下照射通過紫外線截止濾光鏡L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司製造)後之照射強度為15mW/cm2之紫外線300秒而使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合，獲得FFS模式之液晶顯示元件。將混合式(V1-1-1)所表示之化合物2.0重量%所製作之液晶單元作為實施例60，將混合4.0重量%之液晶單元作為實施例61。對真空注入有不含光聚合性組成物之液晶組成物之液晶單元未進行光照射，將其作為比較例26。
將實施例60、61及比較例26之液晶單元於無電壓施加狀態下沿摩擦處理方向與偏光軸方向成為一致之方向放置於正交偏光狀態之偏光顯微鏡之載物台上時成為暗視野(常黑)，從而確認獲得單軸配向性。
使用安裝有光電子倍增管(PMT)之偏光顯微鏡而測定來自 液晶單元之透射光強度之變化，評價響應特性及電壓-透射率特性。關於透射率，將兩片偏光子之偏光方向成為平行之平行偏光之情形時之透射率定義為100%，將兩片偏光子之偏光方向成為正交之正交偏光時之透射率定義為0%。關於響應時間，於對液晶單元施加100Hz之突發波而將光開關響應波形之最大透射率設為100%之情形時，將自透射率10%至90%之變化定義為上升時間(τ r)，將自透射率90%至10%之變化定義為下降時間(τ d)而進行評價。將電壓-透射率特性評價之結果示於圖27，將響應特性評價之結果示於圖28。由圖28可容易地明瞭，隨著聚合性單體之含有率之增加，驅動電壓較比較例1向高電側位移了50%~100%，但τ r、τ d均於高速響應化方面有大幅提昇。
為了對響應時間之速度差異進行合理比較，對實施例60、61、比較例26之液晶單元分別施加對應於各液晶單元之飽和電壓，藉此測定τ r、τ d。將其結果示於下表。
關於τ r，比較例26中為29.5ms，實施例60中為16.3ms而成為55%左右之響應時間，實施例61中為7.0ms而改善為1/3以下之響應速度。關於τ d亦同樣地可確認實現高速響應化，比較例26中為17.1ms， 實施例60中為11.1ms而成為65%左右，實施例61中為4.6ms而響應速度快至成為比較例26之27%。於其他驅動電壓區域、即中間調顯示時，亦可確認τ r、τ d較比較例26顯示出高速響應性。
於具有較小之負介電各向異性之液晶組成物之系統中由光聚合性單體形成聚合物網路結構而導致閥值電壓或飽和電壓大幅上升，存在最佳驅動電壓變高之傾向，但藉由施加變高之飽和電壓而使液晶分子快速進行旋轉運動，τ r實現高速響應化。另一方面，τ d藉由如下力之作用而可高速作動，該力係瞬間解除高電壓後利用配向膜之初期配向之錨定力與藉由光聚合反應所形成之聚合物網路之錨定力使液晶分子強烈趨於恢復初期配向方向的力。
確認將實施例60、61中所使用之液晶單元於無電壓施加之狀態下沿配向處理方向與偏光軸方向成為一致之方向放置於正交偏光狀態之偏光板間時成為常黑後，施加飽和電壓而觀測液晶單元。對偏光顯微鏡設置X-Y載物台，分別觀察所配向分割出之4個顯示區域，於光學上等效而完全無區別。即便施加閥值與飽和電壓之中間電壓，亦為光學上完全等效之狀態。
繼而，選擇4個顯示區域中之1個區域，一面施加上述中間電壓一面旋轉偏光顯微鏡之載物台以尋找變得最暗之位置，將該角度固定。於此種狀態下，一面使X-Y載物台沿X方向、Y方向移動，一面觀察其他3個不同之區域。於與初始設定之區域相差180度之區域觀測到大致同等暗度之狀態，於與其相差90度之區域觀測到灰色狀態。藉此可確認於與最初所固定之區域至少相差90度或相差270度之區域內液晶分子之排列 方向不同，可確認進行有整齊之配向分割。
[實施例62、比較例27]
對具有如圖26所示之電極構造之第1基板及無電極之第2基板塗佈聚醯亞胺溶液並經過燒成後進行摩擦處理，使用3.5μm之球狀二氧化矽間隔件，對向配置而貼合，製成反平行配向之FFS模式用測試單元。(L/s=10μm/30μm)
將式(V1-1-1)所表示之化合物2.0重量%混合於上述式(LCP-1)所表示之P型液晶組成物98重量%，加熱至60℃而使之溶解至液晶組成物中後，藉由真空注入法注入至液晶單元內。再者，含有相對於式(V1-1-1)所表示之化合物為2.0%之聚合光起始劑Irgacure651。注入液晶後，將注入口利用封口劑3026E(Three Bond公司製造)進行密封。於25℃下照射通過紫外線截止濾光鏡L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司製造)後之照射強度為15mW/cm2之紫外線300秒而使聚合性液晶組成物中之聚合性化合物聚合，製作FFS模式之液晶顯示元件，將其作為實施例62。將注入有不含光聚合性單體之液晶組成物之液晶單元作為比較例27。
將所製作之液晶單元沿摩擦處理方向與偏光軸方向成為一致之方向放置於正交偏光狀態之偏光板間時成為暗視野(常黑)，從而確認獲得單軸配向性。使用所獲得之液晶單元，分別測定電壓-響應特性。將其結果示於下表。
比較例27之閥值電壓為2.5V、飽和電壓為4.5V。施加飽和電壓之情形時之透光率為70%。另一方面，實施例62之閥值電壓為2.5V而與比較例27大致相同，但飽和電壓為6.5V，較比較例27之飽和電壓約上升了2V。
本實施例中，無論有無利用光聚合所形成之聚合物網路結構，比較例27與實施例62之閥值電壓均顯示大致相同之值。認為其中一原因在於如本實施例之材料組成系之情形時，閥值附近之電壓驅動區域中之低分子液晶之旋轉角度並非那麼大，因此旋轉運動不易受到聚合物網路結構之阻礙或錨定力之影響。又，認為所使用之P型液晶組成物之介電各向異性為7.5而較大，顯示模式亦為FFS，因此共用電極與像素電極之間隔較IPS模式變窄而可高效地施加橫向電場。然而，確認一般而言存在隨著光聚合性單體添加量之增加而閥值電壓亦變高之傾向。
另一方面，於高電壓施加時，液晶分子之旋轉角度變大，聚合物網路結構或錨定力對旋轉運動造成阻礙，結果飽和電壓上升，其上升幅度大於 閥值電壓之上升幅度，因此與未形成聚合物網路者相比存在電壓-透射率特性較緩慢之傾向。
其次，使用所獲得之液晶單元，分別測定上升響應時間τ r、下降時間τ d之電壓依存性。將測定結果示於圖29。圖29之τ r(0%)、τ d(0%)表示使用不含光聚合性單體(V1-1-1)之液晶組成物之液晶單元的對應於施加電壓之響應時間，τ r(2%)、τ d(2%)表示使用含有光聚合性單體(V1-1-1)2重量%之液晶組成物之液晶單元的對應於施加電壓之響應時間。
對比較例27之液晶單元施加4.5V飽和電壓時之τ r為1.0ms，τ d為11.4ms，本發明之實施例62之飽和電壓變高至6.5V，施加飽和電壓6.5V時之τ r、τ d分別為0.9ms、5.4ms。可確認：關於τ r，無論聚合物網路形成與否均為大致相同之響應時間，關於τ d，藉由聚合物網路之形成而獲得大幅度改善，成為一半以下之時間。
利用光聚合反應而形成聚合物網路，因此使橫向電場模式之電壓施加時之液晶分子之旋轉運動受到阻礙而飽和電壓變高，但即便如此，於液晶組成物中占98%之低分子液晶組成物之物性值(液晶組成物之介電各向異性或彈性常數、黏性係數等)之變化較微小，可預測施加飽和電壓附近之電壓之情形時之液晶分子之上升響應時間和聚合物網路形成與否無關而顯示大致相同之值。若於本實施例與比較例中亦對電壓-透射率特性之飽和電壓附近之上升響應時間τ r進行比較，則於單獨為液晶組成物時為1.0ms(4.5V)，藉由聚合物網路結構體之形成而成為0.8ms(6.5V)。可確認即便形成聚合物網路結構體，飽和電壓附近之上升響應時間亦無較 大差異。
若對閥值電壓附近之上升響應時間τ r進行比較，則單獨為液晶組成物之情形時為90ms(2.5V)，但於形成有聚合物網路結構體之情形時為15ms(2.5V)而實現高速響應化。認為其中一原因在於藉由形成聚合物網路結構而將液晶界面附近之預傾角及預傾斜方位穩定地固定成統一，藉此液晶之旋轉運動一致且易於進行。
關於下降之響應速度τ d，於單獨為液晶組成物之情形時為10.0ms(2.5V)，相對於此，於形成有聚合物網路結構體之情形時縮短至1/3以下之時間而成為3.5ms，推測聚合物網路結構體之錨定力之效果顯著體現。
根據以上之實驗事實，確認藉由使液晶組成物中所含有之光聚合性單體沿與對液晶分子賦予初期配向狀態之配向處理方向大致相同之方向進行聚合而形成聚合物網路結構，不僅藉由飽和電壓附近之電壓施加而提供高亮度之高階度區域且中間階度顯示時τ r、τ d亦均獲得改善。尤其關於τ d，縮短至未形成聚合物網路時之1/2以下之時間，認為藉由光聚合所形成之聚合物網路與初期配向限制力之協同效果極有效果地發揮作用。
確認將實施例62所使用之液晶單元於無電壓施加狀態下沿配向處理方向與偏光軸方向成為一致之方向放置於正交偏光狀態之偏光板間時成為常黑後，施加飽和電壓而觀測液晶單元。對偏光顯微鏡設置X-Y載物台，分別觀察所配向分割出之4個顯示區域，於光學上等效而完全無區別。即便施加閥值與飽和電壓之中間電壓，亦為於光學上完全等效之狀態。
繼而，選擇4個顯示區域中之1個區域，一面施加上述中間 電壓一面旋轉偏光顯微鏡之載物台以尋找變得最暗之位置，將該角度固定。於此種狀態下，一面使X-Y載物台沿X方向、Y方向移動，一面觀察其他3個不同之區域。於與初始設定之區域相差180度之區域觀測到大致同等暗度之狀態，於與其相差90度之區域觀測到灰色狀態。藉此可確認於與最初所固定之區域至少相差90度或相差270度之區域內液晶分子之排列方向不同，可確認進行有整齊之配向分割。
如上所述，可確認無論具有何種構造之橫向電場方式(IPS模式、FFS模式)或斜向電場模式、VA模式之液晶顯示裝置，藉由於具有正或負介電各向異性之液晶組成物中添加聚合性液晶化合物並照射UV光而誘導奈米級相分離反應，沿與利用液晶配向膜之初期配向方向大致相同的方向形成聚合物網路，利用該聚合物網路之錨定力與初期配向之錨定力之協同作用，響應速度、尤其OFF時之響應速度實現高速響應化。
進而亦可確認較於室溫下聚合，於低溫(-10℃左右)下聚合而實現聚合物網路化者更有利於高速響應化。藉由於運用上述高速響應化技術之同時併用橫向電場方式之用以擴大液晶視野角之各種配向分割處理，成功實現不僅正面視野角特性優異且斜方向γ視野角特性亦優異之具有超高速響應特性之橫向電場方式液晶顯示裝置。
該等技術不僅可用於具有高速響應性之TV等活動圖像顯示裝置，亦可用於無需濾色片之場序方式。又，期待於近年來急速受到關注之超大型高精細4K×2K-TV或4K×8K-TV等中之應用發展。
[實施例63~86、比較例28~29]
製備下述(LCN-2)所表示之組成物(△n0.12，黏性η 19mPa．s， △ε-3.3)及(LCN-3)所表示之組成物(△n0.11，黏性η 17mPa．s，△ε-3.2)作為N型液晶組成物。使用式(V1-1-4)、(V1-1-9)、(V1-1-11)、(V1-1-12)、(V1-1-13)、(V1-1-14)、(V1-1-15)及(V1-1-16)所表示之化合物作為聚合性化合物，相對於上述聚合性化合物成為2%之方式添加聚合光起始劑Irgacure651。
如下表所示般製備實施例63~86、比較例28~29之聚合性液晶組成物。以與實施例3相同之方法製作VA模式之液晶顯示元件。其中，實施例63~82及比較例28中之單元厚度為3.2μm，實施例83~86及比較例29中之單元厚度為3.6μm。使用偏光顯微鏡，於正交之兩片偏光板間放置所製作之單元時成為暗視野，即便使單元向方位角方向旋轉，暗視野之黑色水準亦無變化，呈垂直配向，從而確認以聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸方向為同一方向且垂直於單元面之方式形成。對該液晶顯示元件施加60Hz之矩形波，檢測VA模式中之電壓-透射率特性及響應時間。將結果示於下表。
比較例28中使用雙折射率大於對單元厚度3.2μm而言為最佳之雙折射率0.086的液晶，因此透射率T100變低。實施例63~80中儘管單元厚度為3.2μm，但於聚合後因形成聚合物網路之影響而使元件所顯示出之雙折射率較實際液晶之值有所減小，因此藉由使用雙折射率0.12之液晶而接近元件所需之最佳雙折射率，透射率得以改善。又，關於響應時間，確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力之效果而使下降時間變短。進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。
比較例29中使用雙折射率大於對單元厚度3.6μm而言為最佳之雙折射率0.077的液晶，因此透射率T100變低。實施例83~86中儘管單元厚度為3.6μm，但於聚合後因形成聚合物網路之影響而使元件所顯示出之雙折射率較實際液晶之值有所減小，藉由使用雙折射率0.11之液晶而接近元件所需之最佳雙折射率，透射率得以改善。又，關於響應時間，確認利用以使聚合物網路光軸方向與液晶易配向軸成為一致之方式所形成之聚合物網路之錨定力效果而使下降時間變短。進而，隨著驅動電壓之增加，上升時間亦變短，響應性提高。將製作單元時所使用之聚合性液晶組成物於20℃下放置1週，確認無因聚合性化合物引起之結晶化。

Claims (20)

  1. 一種液晶顯示元件，其於夾持在至少一者具有電極之兩片透明基板間之液晶組成物中含有聚合物或共聚物，聚合物或共聚物之含量為液晶組成物與聚合物或共聚物之合計質量的1質量%以上且未達40質量%。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示元件，其中，液晶組成物中具有聚合物網路作為聚合物或共聚物，於透明基板上具有用以使液晶組成物配向之配向層。
  3. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示元件，其中，聚合物網路具有單軸性折射率各向異性，聚合物網路之光軸方向或易配向軸方向與低分子液晶之易配向軸方向為同一方向。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示元件，其係以低分子液晶之液晶分子相對於透明基板形成0~90°之預傾角(pretilt angle)的方式形成。
  5. 如申請專利範圍第2或3項之液晶顯示元件，其中，形成有於單元剖面方向上至少為單元厚度之0.5%以上之厚度的聚合物網路層。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示元件，其係藉由一面使液晶層成為-50℃~30℃一面照射能量線，使夾持於至少一者具有電極之兩片透明基板間之液晶組成物中的聚合性化合物進行聚合，獲得液晶組成物中之具有折射率各向異性或易配向軸方向的聚合物而成。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示元件，其係藉由一面施加使能量線照射前之預傾角成為0.1~30度之電壓一面照射能量線，使夾持於至少一者具有電極之兩片透明基板間之液晶組成物中的聚合 性化合物進行聚合，獲得液晶組成物中之具有折射率各向異性或易配向軸方向的聚合物而成。
  8. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件，其係藉由使用選自下述通式(V)及通式(VI)所表示之化合物中之1種或2種以上作為聚合性化合物而獲得， (式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基(alkylene group)或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，U表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)或環狀取代基取代，k表示1~5之整數；式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被取代為-CH3、-OCH3、氟原子或氰基) (式中，X3表示氫原子或甲基，Sp3表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)t-(式中，t表示2~11之整數，氧原子係設為 鍵結於芳香環者)，V表示碳原子數2~20之直鏈或支鏈多價伸烷基或者碳原子數5~30之多價環狀取代基，多價伸烷基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代，亦可被碳原子數5~20之烷基(基中之伸烷基亦可於氧原子不鄰接之範圍內被氧原子取代)或環狀取代基取代，W表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~15之烷基；式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被取代為-CH3、-OCH3、氟原子或氰基)。
  9. 如申請專利範圍第8項之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之Sp1及Sp2相同之通式(V)所表示的化合物作為聚合性化合物而獲得。
  10. 如申請專利範圍第9項之液晶顯示元件，其係藉由使用Sp1及Sp2相同之以通式(V)表示且Sp1與Sp2互不相同的2種以上化合物作為聚合性化合物而獲得。
  11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示元件，其係藉由使用含有下述通式(LC)所表示之液晶化合物者作為液晶組成物而獲得， (通式(LC)中，RLC表示碳原子數1~15之烷基；該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被取代為鹵素原子；ALC1及ALC2 各自獨立地表示選自由下述基(a)、基(b)及基(c)所組成之群中之基；(a)反式-1,4-伸環己基(該基中所存在之1個CH2基或不鄰接之2個以上之CH2基亦可被氧原子或硫原子取代)、(b)1,4-伸苯基(該基中所存在之1個CH基或不鄰接之2個以上之CH基亦可被氮原子取代)、(c)1,4-雙環(2.2.2)伸辛基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基或二氫苯并哌喃-2,6-二基；該基(a)、基(b)或基(c)所含之1個或2個以上之氫原子亦可分別被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代；ZLC表示單鍵、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-；YLC表示氫原子、氟原子、氯原子、氰基及碳原子數1~15之烷基；該烷基中之1個或2個以上之CH2基可以氧原子不直接鄰接之方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可任意地被鹵素原子取代；a表示1~4之整數；於a表示2、3或4而通式(LC)中存在複數個ALC1之情形時，所存在之複數個ALC1可相同亦可不同，於存在複數個ZLC之情形時，所存在之複數個ZLC可相同亦可不同)。
  12. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件，其中，使用含有1質量%以上 且未達10質量%之聚合性化合物之聚合性液晶組成物而形成有具有折射率各向異性或易配向軸方向之聚合物網路。
  13. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件，其中，使用含有10質量%以上且未達40質量%之聚合性化合物之聚合性液晶組成物而形成有具有折射率各向異性或易配向軸方向之聚合物網路。
  14. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之下述通式(X1b)所表示之化合物作為聚合性化合物而獲得， (式中，A8表示氫原子或甲基，6員環T1、T2及T3各自獨立地表示 中之任一者(其中，m表示1~4之整數)，q表示0或1，Y1及Y2各自獨立地表示單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、- (CH2)4-、-CH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2-、-CH2=CHCH2CH2-或-CH2CH2CH=CH-，Y3及Y4各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基(該伸烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該伸烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被氟原子、甲基或乙基取代)，B8表示氫原子、氰基、鹵素原子或碳原子數1~8之烷基、或者末端具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基之伸烷基)。
  15. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之下述通式(X1a)所表示之化合物作為聚合性化合物而獲得， (式中，A1表示氫原子或甲基，A2表示單鍵或碳原子數1~8之伸烷基(該伸烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該伸烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被氟原子、甲基或乙基取代)，A3及A6各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~14之烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結 之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~17之烷基取代)，A4及A7各自獨立地表示氫原子、鹵素原子或碳原子數1~10之烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數1~9之烷基取代)，p表示0~10，B1、B2及B3各自獨立地表示氫原子、碳原子數1~10之直鏈狀或支鏈狀烷基(該烷基中之1個或2個以上之亞甲基亦可以氧原子不相互直接鍵結之方式各自獨立地被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代，該烷基中之1個或2個以上之氫原子亦可各自獨立地被鹵素原子或碳原子數3~6之三烷氧基矽基取代))。
  16. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之下述通式(Vb)所表示之化合物作為聚合性化合物而獲得， (式中，X1及X2各自獨立地表示氫原子或甲基，Sp1及Sp2各自獨立地表示單鍵、碳原子數1~12之伸烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1~11之整數，氧原子係設為鍵結於芳香環者)，Z1表示-OCH2-、 -CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1=CY2-(Y1及Y2各自獨立地表示氫原子或氟原子)、-C≡C-或單鍵，C表示1,4-伸苯基、反式-1,4-伸環己基或單鍵，式中之全部1,4-伸苯基中之任意氫原子亦可被氟原子取代)。
  17. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示元件，其係藉由使用1種或2種以上之具有光配向功能之化合物作為聚合性化合物而獲得。
  18. 如申請專利範圍第17項之液晶顯示元件，其中，具有光配向功能之化合物之至少1種為顯示出光異構化之化合物。
  19. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示元件，其中，單元構造為VA模式、IPS模式、FFS模式、VA-TN模式、TN模式、ECB模式。
  20. 一種聚合性液晶組成物，其係申請專利範圍第1至19項中記載者。
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