TWI525178B - 可聚合之單體化合物、液晶組成物及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Description

可聚合之單體化合物、液晶組成物及液晶顯示裝置
本說明書所公開的發明係關於一種聚合性單體化合物、包含聚合性單體化合物的液晶組成物及包含聚合性單體化合物的液晶顯示裝置以及其製造方法。
近年來，實現平板顯示器(flat panel display)的實用化，正在進行從習知的使用顯像管的顯示器到平板顯示器的代替。平板顯示器包括具有液晶元件的液晶顯示裝置、具有電致發光元件(EL元件)的EL顯示裝置、電漿顯示器等，這些裝置在市場上相互競爭。由於利用各種技術克服缺點並抑制生產成本等，所以液晶顯示裝置在市場上佔優勢。
作為用於液晶顯示裝置的液晶組成物的材料中之一，使用聚合性單體化合物。例如，在高分子分散型液晶(PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal，也稱為高分子分散液晶、聚合物分散型液晶)或高分子網路型液晶(PNLC：Polymer Network Liquid Crystal)中，具有在形成高分子網路的高分子層中分散有液晶微粒的結構，採用利用液晶所引起的散射光進行白色顯示(明亮顯示)的模式，並且作為高分子層的材料，使用聚合性單體化合物。
另外，在將使用呈現藍相的液晶的模式應用於液晶的表示模式時也有時使用聚合性單體化合物。已有如下報告 (例如，參照專利文獻1)：藉由對包含呈現藍相的液晶材料和聚合性單體化合物的液晶組成物進行聚合聚合性單體化合物的高分子穩定化處理，使藍相的呈現溫度範圍擴大。
另外，聚合性單體化合物也用作以液晶顯示裝置的顯示部中的視角的擴大或對比度的提高等為目的地設置的光學薄膜的材料(例如，參照專利文獻2)。
[專利文獻1]國際專利申請公開第2005/090520號
[專利文獻2]日本專利申請公開第2008-50440號公報
本發明的目的之一是提供一種能夠用於多種液晶裝置的新穎的聚合性單體化合物。
另外，本發明的目的之一是提供一種包含該新穎的聚合性單體化合物的新穎的液晶組成物，或者，使用該液晶組成物製造的液晶顯示裝置。
本發明的一個方式是以下述通式(G1)表示的聚合性單體(polymerizable monomer)化合物。
但是，在通式(G1)中，n及m分別獨立地是1至20中的整數。另外，R1和R2分別獨立地表示氫或甲基。
另外，本發明的另一個方式是以下述通式(G2)表示 的聚合性單體化合物。
但是，在通式(G2)中，n及m分別獨立地是1至20中的整數。
另外，本發明的另一個方式是以下述通式(G3)表示的聚合性單體化合物。
但是，在通式(G3)中，n及m是1至20中的整數，並滿足n=m。另外，R1和R2分別獨立地表示氫或甲基。
另外，本發明的另一個方式是以下述通式(G4)表示的聚合性單體化合物。
但是，在通式(G4)中，n及m是1至20中的整數，並滿足n=m。
另外，本發明的另一個方式含有上述聚合性單體化合物中的任一個形成的液晶組成物。
另外，本發明的另一個方式含有上述聚合性單體化合物中的任一個、向列液晶化合物及手性試劑的液晶組成物。
另外，上述液晶組成物也可以呈現藍相。
另外，本發明的另一個方式是使用上述液晶組成物中的任一個的液晶顯示裝置。
本發明可以提供新穎的聚合性單體化合物。另外，本發明可以提供包含該新穎的聚合性單體化合物的新穎的液晶組成物。
另外，本發明可以提供使用上述液晶組成物製造的液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置可以進行低電壓驅動，從而可以實現耗電量低的液晶顯示裝置。
下面，對本發明的實施方式將參照圖式給予說明。應當注意，本發明不限於下文的描述並且可以用多種方式修改本發明的模式和細節而不偏離本發明的目的和範圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定於以下所示的實施方式的記載內容中。注意，在以下說明的結構中，在不同的圖式之間共同使用同一元件符號來表示同一部分及具有同一功能的部分，而省略其重複說明。
另外，在本說明書等中，液晶顯示裝置指的是影像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明設備)。另外，液晶顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC(Flexible Printed Circuit；撓性印刷電路)、TAB(Tape Automated Bonding；捲帶自動接合)帶或TCP(Tape Carrier Package；載帶封裝)的模組；將印刷線路板設置於TAB帶或TCP端部的模組；藉由COG(Chip On Glass；玻璃上晶片)方式將IC(積體電路)直接安裝到顯示元件上的模組。另外，在本說明書等中，液晶顯示裝置全部包括利用液晶特性的電子裝置，例如，不具有顯示功能的液晶電光學裝置也包括在其範疇內。
實施方式1
在本實施方式中，說明本發明的一個方式的新穎的聚合性單體化合物。
本發明的一個方式的聚合性單體化合物是以下述通式(G1)表示的聚合性單體化合物。
但是，在通式(G1)中，n及m分別獨立地是1至20中的整數。n和m既可以相同又可以不同。另外，R1和R2分別獨立地表示氫或甲基。
另外，本發明的一個方式是以下述通式(G2)表示的聚合性單體化合物。
但是，在通式(G2)中，n及m分別獨立地是1至20中的整數。n和m既可以相同又可以不同。
另外，本發明的一個方式是以下述通式(G3)表示的聚合性單體化合物。
但是，在通式(G3)中，n及m是1至20中的整數，並滿足n=m。另外，R1和R2分別獨立地表示氫或甲基。
另外，在通式(G3)中，當R1和R2是氫時容易進行合成，所以是較佳的。即，本發明的一個方式是以下述通式(G4)表示的聚合性單體化合物。
但是，在通式(G4)中，n及m是1至20中的整數，並滿足n=m。
作為以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的具體例子，可以舉出以結構式(100)至結構式(144)表示的聚合性單體化合物。但是，本發明不侷限於此。
作為本實施方式的聚合性單體化合物的合成方法，可以應用各種反應。例如，藉由進行下述合成方法1或合成方法2所示的合成反應，可以合成本實施方式的聚合性單體化合物。
〈合成方法1〉
在本合成方法1中，對參照下述反應式(A-1)及(A-2)的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的合成方法進行說明。
藉由進行1,4-苯二酚(化合物1)與苯甲酸衍生物(化合物2)的酯化反應，可以得到羥基苯基衍生物(化合物3)(反應式(A-1))。在反應式(A-1)中，n及m分別獨立地表示1至20中的整數，R1和R2分別獨立地表示氫或甲基。
作為酯化反應可以舉出使用酸催化劑的利用脫水縮合的酯化反應(附加脫離反應)。當進行脫水縮合反應時，可以使用：濃硫酸、對甲苯磺酸等酸催化劑；1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺．鹽酸鹽(簡稱：EDC)； 以及二環己基碳二亞胺(簡稱：DCC)。當使用EDC或DCC時，較佳為使用EDC，因為容易除去副生成物。另外，化合物3的合成不侷限於這些反應。
接著，藉由進行反應式(A-1)所得到的羥基苯基衍生物(化合物3)與苯甲酸衍生物(化合物4)的酯化反應，可以得到目的的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物(反應式(A-2))。在反應式(A-2)中，n及m分別獨立地表示1至20中的整數，R1和R2分別獨立地表示氫或甲基。
作為酯化反應可以舉出使用酸催化劑的利用脫水縮合的酯化反應(附加脫離反應)。當進行脫水縮合反應時，可以使用：濃硫酸、對甲苯磺酸等酸催化劑；1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺．鹽酸鹽(簡稱：EDC)；以及二環己基碳二亞胺(簡稱：DCC)。當使用EDC或DCC時，較佳為使用EDC，因為容易除去副生成物。另外 ，以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的合成不侷限於這些反應。
〈合成方法2〉
在本合成方法2中，說明本發明的一個方式的聚合性單體化合物的合成方法，該聚合性單體化合物在通式(G1)中n和m是彼此相等的整數且R1和R2是彼此相同的取代基。
藉由進行1,4-苯二酚(化合物1)1當量與苯甲酸衍生物(化合物2)2當量的酯化反應，可以得到目的的以通式(G5)表示的聚合性單體化合物(反應式(B-1))。在反應式(B-1)中，n表示1至20中的整數，R1表示氫或甲基。
作為酯化反應可以舉出使用酸催化劑的利用脫水縮合的酯化反應(附加脫離反應)。當進行脫水縮合反應時，可以使用：濃硫酸、對甲苯磺酸等酸催化劑；1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺．鹽酸鹽(簡稱：EDC)；以及二環己基碳二亞胺(簡稱：DCC)。當使用EDC或 DCC時，較佳為使用EDC，因為容易除去副生成物。另外，以通式(G5)表示的聚合性單體化合物的合成不侷限於這些反應。
藉由上述製程，可以合成包含在本實施方式的聚合性單體化合物。
本實施方式所示的聚合性單體化合物可以應用於液晶組成物的材料。另外，藉由應用包含本實施方式的聚合性單體化合物的液晶組成物，可以製造各種液晶顯示裝置。
注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
實施方式2
在本實施方式中，說明包含實施方式1所示的聚合性單體化合物的液晶組成物，尤其是，說明包含實施方式1所示的聚合性單體化合物並呈現藍相的液晶組成物。
本實施方式所示的液晶組成物含有向列液晶化合物、實施方式1所示的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物及手性試劑構成。
對向列液晶化合物沒有特別的限制，可以使用聯苯基類化合物(biphenyl-based compound)、三聯苯基類化合物(terphenyl-based compound)、苯基環己基類化合物(phenylcyclohexyl-based compound)、聯苯基環己基類化合物(biphenylcyclohexyl-based compound)、苯基二環己基類化合物(phenylbicyclohexyl-based compound)、 苯甲酸苯基類化合物(benzoic acid phenyl-based compound)、環己基苯甲酸苯基類化合物(cyclohexyl benzoic acid phenyl-based compound)、苯基苯甲酸苯基類化合物(phenyl benzoic acid phenyl-based compound)、二環己基羧酸苯基類化合物(bicyclohexyl carboxylic acid phenyl-based compound)、偶氮甲鹼基類化合物(azomethine-based compound)、偶氮基及氧化偶氮基類化合物(azo and azoxy based compound)、二苯乙烯類化合物(stilbene-based compound)、二環己基類化合物(bicyclohexyl-based compound)、苯基嘧啶類化合物(phenylpyrimidine-based compound)、聯苯基嘧啶類化合物(biphenylpyrimidine-based compound)、嘧啶類化合物(pyrimidine-based compound)以及聯苯基乙炔類化合物(biphenyl ethyne-based compound)等。
本實施方式的液晶組成物包含實施方式1所示的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物構成。另外，可以包含以通式(G1)表示的聚合性單體化合物中的一種或兩種以上構成。
另外，例如，如實施方式1的結構式101、結構式121、結構式143等所述那樣，在將以通式(G1)表示的聚合性單體化合物中的n及m為2以上且20以下的偶數的聚合性單體化合物用於液晶組成物時，在進行藍相的高分子穩定化處理時可以使配向狀態穩定化的處理溫度範圍擴大，或者容易得到剩餘雙折射少且對連續的電壓施加的 可靠性高的高分子穩定化藍相，所以是較佳的。
另外，本實施方式所示的液晶組成物除了以通式(G1)表示的聚合性單體化合物之外，還可以包含其他聚合性單體化合物。作為所使用的聚合性單體化合物可以是諸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等單官能團單體；諸如二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯等多官能團單體；或者上述物質的混合物。另外，本實施方式所示的液晶組成物也可以具有液晶性或非液晶性，或者兩者兼具。另外，也可以對液晶組成物添加聚合引發劑。
雖然作為聚合反應可以進行光聚合反應或熱聚合反應，但是較佳為進行光聚合反應，特別較佳為進行利用紫外線的光聚合反應。從而，作為聚合引發劑，適當地選擇而使用例如苯乙酮、二苯甲酮、苯偶姻、苯偶醯、米氏酮、苯偶姻烷基醚(benzoin alkyl ether)、苯偶醯二甲基縮酮(benzil dimethylketal)及噻噸酮等。另外，聚合引發劑在高分子穩定化處理之後的高分子和液晶的複合體中成為對液晶顯示裝置的工作沒有貢獻的雜質，由此較佳的是，聚合引發劑根據需要儘量少。例如，較佳為液晶組成物的0.5wt%以下。
另外，本實施方式所示的液晶組成物除了上述向列液晶化合物、以通式(G1)表示的聚合性單體化合物、聚合引發劑之外，還可以包含手性試劑。手性試劑用來引起液晶組成物的扭曲並使液晶組成物配向為螺旋結構而呈現藍相。作為手性試劑，使用具有手性中心的化合物，該化合 物與液晶組成物的相容性良好且扭曲力強。此外，手性試劑是光學活性物質，其光學純度越高越好，最較佳為99%以上。
手性試劑的添加量影響到呈現藍相的液晶材料的繞射波長。從而，較佳的是，藉由調整手性試劑的添加量，使呈現藍相的液晶材料的繞射波長處於可見區(380nm至750nm)的外部。作為手性試劑，可以適當地選擇而使用S-811(默克公司製造)、S-1011(默克公司製造)、1,4：3,6-二脫水(dianhydro)-2,5-雙[4-(n-己基-1-氧基(oxy))苯甲酸]山梨醇(簡稱：ISO-(6OBA)2)(日本綠化學株式會社(Midori Kagaku Co.,Ltd)製造)等。
本發明的一個方式的液晶組成物包含上述材料構成。注意，本發明的一個方式的液晶組成物的範疇內也包括包含上述材料並進行高分子穩定化處理的高分子與液晶的複合物。
高分子穩定化處理既可以對呈現各向同性相的液晶組成物進行，又可以對在溫度控制下呈現藍相的液晶組成物進行。另外，將當升溫時從藍相轉變到各向同性相的溫度或者當降溫時從各向同性相轉變到藍相的溫度稱為藍相和各向同性相之間的相轉變溫度。作為高分子穩定化處理的一個例子，可以將液晶組成物加熱到其呈現各向同性相，然後將溫度逐漸降低以使相位轉變為藍相，在保持呈現藍相的溫度的狀態下照射光。
藉由將本實施方式所示的液晶組成物應用於液晶元件 ，可以製造能夠進行低電壓驅動的液晶元件。另外，藉由將該液晶元件用於液晶顯示裝置，可以實現液晶顯示裝置的低耗電量化。
以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
實施方式3
在本實施方式中，參照圖式對應用上述實施方式所示的聚合性單體化合物或包含該聚合性單體化合物的液晶組成物的液晶元件及液晶顯示裝置進行說明。
圖1A及圖1B示出本實施方式的液晶元件及液晶顯示裝置的例子。
注意，在本說明書等中，液晶元件是利用液晶的光學調變作用來控制光的透過或非透過的元件，是至少包含一對電極層及夾在其間的液晶組成物構成的。在本實施方式中，液晶元件至少在一對電極層(電位不同的像素電極層230和共用電極層232)之間具有包含實施方式1所示的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的液晶組成物208。在本實施方式中，作為液晶組成物208，使用實施方式2所示的可以呈現藍相的液晶組成物。
圖1A和圖1B示出一種液晶顯示裝置，其中第一基板200和第二基板201以在其間夾持使用呈現藍相的液晶組成物的液晶組成物208而對置的方式配置。圖1A和圖1B所示的液晶元件及液晶顯示裝置是對於液晶組成物208的 像素電極層230和共用電極層232的配置不同的例子。
在圖1A所示的液晶顯示裝置中，在第一基板200與液晶組成物208之間，相鄰地設置有像素電極層230和共用電極層232。當採用圖1A所示的結構時，可以採用藉由產生大致平行於基板(即，水平方向)的電場來在平行於基板的面內移動液晶分子以控制灰階的方式。
當將包含本發明的一個方式的液晶組成物的呈現藍相的上述液晶組成物用於液晶組成物208時，可以適當地應用這種圖1A所示的結構。作為液晶組成物208設置的該液晶組成物也可以包含有機樹脂。
藉由在像素電極層230與共用電極層232之間形成電場，來控制液晶。由於在液晶中形成水平方向的電場，因此可以使用該電場來控制液晶分子。呈現藍相的液晶組成物能夠進行高速回應，因此可以實現液晶元件及液晶顯示裝置的高性能化。此外，由於可以在平行於基板的方向上控制配向為呈現藍相的液晶分子，因此可以擴大視角。
例如，由於呈現藍相的液晶組成物能夠進行高速回應，所以可以適當地應用於在背光裝置中配置RGB的發光二極體(LED)等，並以時間分割的方式進行彩色顯示的繼時加法混色法(場序方法)或採用以時間分割的方式交替看左眼用影像和右眼用影像的阻擋眼鏡方式的三維顯示方式。
在圖1B所示的液晶元件及液晶顯示裝置中，夾持液晶組成物208而在第一基板200一側設置有像素電極層 230，且在第二基板201一側設置有共用電極層232。當採用圖1B所示的結構時，可以採用藉由產生大致垂直於基板的電場來在垂直於基板的面內移動液晶分子以控制灰階的方式。另外，也可以在液晶組成物208與像素電極層230之間設置配向膜202a並在液晶組成物208與共用電極層232之間設置配向膜202b。本發明的一個方式的液晶組成物可以用於各種結構的液晶元件以及各種顯示模式的液晶顯示裝置。
隔著液晶組成物208相鄰的像素電極層230與共用電極層232之間的距離是指：當對像素電極層230及共用電極層232分別施加規定的電壓時被夾在像素電極層230與共用電極層232之間的液晶組成物208的液晶回應的距離。根據該距離適當地控制所施加的電壓。
液晶組成物208的厚度(膜厚度)的最大值較佳為1μm以上且20μm以下。
作為形成液晶組成物208的方法，可以使用分配器法(滴落法)或在使第一基板200與第二基板201彼此貼合之後利用毛細現象等注入液晶的注入法。
另外，雖然在圖1A和圖1B中未圖示，但是適當地設置偏光板、相位差板、抗反射膜等的光學薄膜等。例如，也可以利用使用偏光板及相位差板的圓偏振。此外，可以使用背光等作為光源。或者，作為光學薄膜，也可以使用包含實施方式1所示的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的光學薄膜。
在本說明書中，將形成有半導體元件(例如電晶體)、像素電極層及共用電極層的基板稱為元件基板(第一基板)，而將隔著液晶組成物與該元件基板對置的基板稱為對置基板(第二基板)。
作為本發明的一個方式的液晶顯示裝置，可以提供藉由透過來自光源的光來進行顯示的透過型液晶顯示裝置、藉由反射入射光來進行顯示的反射型液晶顯示裝置或具有透過型和反射型的兩者的半透過型液晶顯示裝置。
當使用透過型液晶顯示裝置時，存在於透過光的像素區中的像素電極層、共用電極層、第一基板、第二基板、其他絕緣膜、導電膜等對可見光波長區中的光具有透光性。在圖1A所示的結構的液晶顯示裝置中，像素電極層和共用電極層較佳為具有透光性，但是，在具有開口圖案的情況下根據其形狀也可以使用金屬膜等的非透光材料。
另一方面，當使用反射型液晶顯示裝置時，在與液晶組成物的可見側相反一側設置反射透過液晶組成物的光的反射性構件(具有反射性的膜或基板等)即可。因此，設置在可見側與反射性構件之間且透過光的基板、絕緣膜、導電膜對可見光的波長區中的光具有透光性。注意，在本說明書中透光性是指至少透過可見光的波長區中的光的性質。在圖1B所示的結構的液晶顯示裝置中，可以使與可見側相反一側的像素電極層或共用電極層具有反射性而將其用作反射性構件。
像素電極層230和共用電極層232可以使用選自如下 物質中的一種或多種材料來形成：氧化銦錫(ITO)、將氧化鋅(ZnO)混入到氧化銦中而成的氧化銦鋅、將氧化矽(SiO2)混入到氧化銦中而成的導電材料、有機銦、有機錫、包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫；石墨烯；諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)等的金屬；上述金屬的合金；以及上述金屬的氮化物。
作為第一基板200和第二基板201可以使用如硼矽酸鋇玻璃或硼矽酸鋁玻璃等的玻璃基板、石英基板或者塑膠基板等。
藉由將包含本發明的一個方式的聚合性單體化合物的液晶組成物應用於液晶元件或液晶顯示裝置，可以實現能夠進行低電壓驅動的液晶元件或液晶顯示裝置。因此，可以實現液晶顯示裝置的低耗電量化。
以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
實施方式4
作為本發明的一個方式的液晶顯示裝置，可以提供被動矩陣型液晶顯示裝置和主動矩陣型液晶顯示裝置。在本實施方式中，參照圖2A和圖2B及圖3A至圖3D對本發明的一個方式的主動矩陣型液晶顯示裝置的例子進行說明 。
圖2A是液晶顯示裝置的平面圖，並且表示一個像素。圖2B是沿著圖2A的線X1-X2的剖面圖。
在圖2A中，多個源極佈線層(包括佈線層405a)以互相平行(在圖中，在上下方向上延伸)且互相分離的狀態配置。多個閘極佈線層(包括閘極電極層401)配置為在與源極佈線層大致正交的方向(圖中，左右方向)上延伸且彼此分離。公共佈線層408配置在與多個閘極佈線層的每一個相鄰的位置，並在大致平行於閘極佈線層的方向，即，與源極佈線層大致正交的方向(圖中，左右方向)上延伸。由源極佈線層、公共佈線層408及閘極佈線層圍繞為大致矩形的空間，並且在該空間中配置有液晶顯示裝置的像素電極層以及共用電極層。驅動像素電極層的電晶體420配置在圖中的左上角。多個像素電極層和多個電晶體以矩陣來配置。
在圖2A和圖2B的液晶顯示裝置中，與電晶體420電連接的第一電極層447用作像素電極層，並且與公共佈線層408電連接的第二電極層446用作共用電極層。注意，電容器由第一電極層和公共佈線層形成。雖然共用電極層能在浮置狀態(電絕緣狀態)下工作，但可以將共用電極層的電位設定為固定電位，較佳為設定為處於不產生閃爍的電平的公共電位附近的電位(作為資料傳輸的影像信號的中間電位)。
可以採用藉由產生大致平行於基板(即，水平方向) 的電場來在平行於基板的面內移動液晶分子以控制灰階的方式。對於這樣的方法，可以採用如圖2A和圖2B及圖3A至圖3D所示的用於IPS模式的電極結構。
作為如IPS模式等示出的橫向電場模式，在液晶組成物的下方配置具有開口圖案的第一電極層(例如，電壓根據每個像素被控制的像素電極層)以及第二電極層(例如，共同電壓被提供給所有像素的共用電極層)。由此，在第一基板441上形成一方為像素電極層而另一方為共用電極層的第一電極層447以及第二電極層446，並且至少第一電極層和第二電極層之一形成在層間膜上。第一電極層447及第二電極層446不是平面形狀，而具有各種開口圖案，包括彎曲部分或分叉的梳齒狀。由於第一電極層447以及第二電極層446在其電極層間產生電場，所以它們是彼此相同的形狀，並且不使它們重疊。
另外，作為第一電極層447及第二電極層446，也可以應用用於FFS模式的電極結構。作為如FFS模式示出的的橫向電場模式，在液晶組成物的下方配置具有開口圖案的第一電極層(例如，電壓根據每個像素被控制的像素電極層)以及該開口圖案的下方的平板形狀的第二電極層(例如，共同電壓被提供給所有像素的共用電極層)。此時，在第一基板441上形成一方為像素電極層而另一方為共用電極層的第一電極層以及第二電極層，並且像素電極層和共用電極層配置為隔著絕緣膜(或層間絕緣層)層疊。像素電極層和共用電極層中的一方形成在絕緣膜(或層間 絕緣層)的下方，並且具有平板形狀，像素電極層和共用電極層中的另一方形成在絕緣膜(或層間絕緣層)的上方，並且具有各種開口圖案，包括彎曲部分或分叉的梳齒狀。由於第一電極層447以及第二電極層446在其電極層間產生電場，所以它們是彼此相同的形狀，並且不使它們重疊。
作為液晶組成物444，使用實施方式1所示的含有以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的液晶組成物。此外，液晶組成物444也可以包含有機樹脂。在本實施方式中，作為液晶組成物444使用實施方式2所示的可以呈現藍相的液晶組成物，並在藉由高分子穩定化處理呈現藍相的狀態(也稱為顯示藍相的狀態)下設置在液晶顯示裝置中。
藉由在像素電極層的第一電極層447與共用電極層的第二電極層446之間形成電場，控制液晶組成物444的液晶。由於在液晶中形成水平方向的電場，因此可以使用該電場控制液晶分子。由於可以在平行於基板的方向上控制被配向為呈現藍相的液晶分子，因此能夠擴大視角。
圖3A至圖3D示出第一電極層447及第二電極層446的其他例子。如圖3A至圖3D的俯視圖所示，第一電極層447a至447d以及第二電極層446a至446d交替地形成，在圖3A中第一電極層447a及第二電極層446a為具有起伏的波浪形狀，在圖3B中第一電極層447b以及第二電極層446b為具有同心圓狀的開口部的形狀，在圖3C中第 一電極層447c以及第二電極層446c為其一部分彼此層疊的梳齒狀，在圖3D中第一電極層447d及第二電極層446d為電極彼此嚙合的梳齒狀。另外，如圖3A至3C所示，當第一電極層447a、447b、447c與第二電極層446a、446b、446c重疊時，在第一電極層447與第二電極層446之間形成絕緣膜，並在不同的膜上分別形成第一電極層447以及第二電極層446。
注意，第一電極層447、第二電極層446為具有開口圖案的形狀，在圖2B的剖面圖中將它們表示為被分離的多個電極層。這是與本說明書的其他圖式同樣。
電晶體420是反交錯型的薄膜電晶體，其形成在具有絕緣表面的基板的第一基板441上，並包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、半導體層403、用作源極電極層或汲極電極層的佈線層405a、405b。
對可以應用於本說明書所公開的液晶顯示裝置的電晶體的結構沒有特別的限定，例如可以使用頂閘極結構或者底閘極結構的交錯型和平面型等。另外，電晶體可以具有形成有一個通道形成區的單閘極結構、形成有兩個通道形成區的雙閘極結構或形成有三個通道形成區的三閘極結構。此外，也可以是具有隔著閘極絕緣層配置在通道區上下的兩個閘極電極層的雙閘型結構。
以覆蓋電晶體420並接觸於半導體層403的方式設置有絕緣膜407、絕緣膜409，並且在絕緣膜409上層疊有層間膜413。
對層間膜413的形成方法沒有特別的限制，可以根據其材料利用：旋塗、浸漬、噴塗、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網印刷、膠版印刷)、輥塗、幕塗、刮刀塗佈等。
將第一基板441與對置基板的第二基板442以在兩者之間夾著液晶組成物444的方式用密封材料固定。作為形成液晶組成物444的方法，可以使用分配器法(滴落法)或在將第一基板441與第二基板442貼合之後利用毛細現象等來注入液晶的注入法。
作為密封材料，較佳為典型地使用可見光固化性樹脂、紫外線固化性樹脂、熱固化性樹脂。典型的是，可以使用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、胺樹脂等。此外，也可以包括光(典型為紫外線)聚合引發劑、熱固化劑、填料、耦合劑。
在本實施方式中，為了藉由光照射對液晶組成物444進行高分子穩定化處理，作為包含實施方式1所示的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物並呈現藍相的液晶組成物，使用添加有光聚合引發劑的液晶組成物。
將該液晶組成物在第一基板441與第二基板442之間的空隙充填之後，照射光進行高分子穩定化處理，從而形成液晶組成物444。作為所照射的光採用用作液晶組成物444的液晶組成物所包含的光聚合性單體以及光聚合引發劑起反應的波長的光。藉由利用該光照射的高分子穩定化處理，可以改善液晶組成物444呈現藍相的溫度範圍以使 其擴大。
另外，在以通式(G1)表示的聚合性單體化合物中，當將n及m是2以上且20以下的偶數的聚合性單體化合物用於液晶組成物時，容易進行高分子穩定化處理時的聚合反應，所以是較佳的。
當使用如紫外線固化性樹脂等的光固化性樹脂作為密封材料並利用滴落法形成液晶組成物時，還可以藉由高分子穩定化處理的光照射製程進行密封材料的固化。
在本實施方式中，在第一基板441的外側(與液晶組成物444相反一側)上設置偏光板443a，而在第二基板442的外側(與液晶組成物444相反一側)上設置偏光板443b。另外，除了設置偏光板之外還可以設置相位差板、抗反射膜等的光學薄膜等。例如，也可以使用利用偏光板及相位差板的圓偏振。或者，作為光學薄膜，也可以使用包含實施方式1所示的以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的光學薄膜。根據上述製程可以完成液晶顯示裝置。
另外，當使用大型的基板製造多個液晶顯示裝置(即，將一個基板分割成多個面板)時，可以在進行高分子穩定化處理之前或者在設置偏光板之前進行分割步驟。考慮到分割步驟對液晶組成物的影響(由於進行分割步驟時的施力等而引起的配向混亂等)，較佳為在進行第一基板和第二基板的貼合之後且在進行高分子穩定化處理之前進行分割步驟。
另外，雖然未圖示，但是可以使用背光、側光燈等作 為光源。光源以從元件基板的第一基板441一側向可見側的第二基板442透過的方式進行照射。
作為第一電極層447、第二電極層446，可以使用具有透光性的導電材料諸如包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、ITO、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物、石墨烯等。
另外，可以使用選自鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)等的金屬、以上金屬的合金和以上金屬的氮化物中的一種或多種形成第一電極層447及第二電極層446。
此外，第一電極層447、第二電極層446可以使用包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組成物形成。
作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導電高分子。例如，可以舉出：聚苯胺或其衍生物；聚吡咯或其衍生物；聚噻吩或其衍生物；或者由苯胺、吡咯和噻吩中的兩種以上而成的共聚物或其衍生物等。
也可以在第一基板441與閘極電極層401之間設置用作基底膜的絕緣膜。基底膜用於防止雜質元素從第一基板441擴散，而且可以使用選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜以及氧氮化矽膜中的一種膜或多種膜形成具有單層結構或疊層結構的基底膜。閘極電極層401可以藉由使用 鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等的金屬材料或以這些金屬材料為主要成分的合金材料來形成。此外，作為閘極電極層401，也可以使用以摻雜磷等雜質元素的多晶矽膜為代表的半導體膜、鎳矽化物等矽化物膜。閘極電極層401既可以是單層結構，又可以是疊層結構。另外，當將具有遮光性的導電膜用作閘極電極層401時，可以防止來自背光的光(從第一基板441入射的光)入射到半導體層403中。
例如，作為閘極電極層401的雙層的疊層結構，較佳為採用：在鋁層上層疊有鉬層的雙層結構；在銅層上層疊有鉬層的雙層結構；在銅層上層疊有氮化鈦層或氮化鉭層的雙層結構；或者層疊有氮化鈦層和鉬層的雙層結構。作為三層結構，較佳為採用層疊鎢層或氮化鎢層、鋁和矽的合金層或鋁和鈦的合金層與氮化鈦層或鈦層的疊層結構。
藉由利用電漿CVD法或濺射法等並使用氧化矽膜、氧化鎵膜、氧化鋁膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氧氮化鋁膜或氮氧化矽膜等，可以形成閘極絕緣層402。或者，藉由作為閘極絕緣層402的材料也可以使用如下high-k材料：氧化鉿；氧化釔；氧化鑭；矽酸鉿(HfSixOy(x>0、y>0))；鋁酸鉿(HfAlxOy(x>0、y>0))；添加有氮的矽酸鉿、添加有氮的鋁酸鉿等。藉由使用這些high-k材料，可以降低閘極漏電流。
另外，作為閘極絕緣層402，還可以藉由使用有機矽烷氣體的CVD法而形成氧化矽層。作為有機矽烷氣體， 可以使用如正矽酸乙酯(TEOS：化學式為Si(OC2H5)4)、四甲基矽烷(TMS：化學式為Si(CH3)4)、四甲基環四矽氧烷(TMCTS)、八甲基環四矽氧烷(OMCTS)、六甲基二矽氮烷(HMDS)、三乙氧基矽烷(SiH(OC2H5)3)、三(二甲基氨基)矽烷(SiH(N(CH3)2)3)等的含矽化合物。另外，閘極絕緣層402可以為單層結構或者疊層結構。
對用於半導體層403的材料沒有特別的限制，根據電晶體420所需的特性而適當地設定，即可。以下對可用於半導體層403的材料的例子進行說明。
作為形成半導體層403的材料，可以使用如下材料：藉由利用使用以矽烷或鍺烷為代表的半導體材料氣體的化學氣相沉積法，或者利用濺射法等物理氣相沉積法製造的非晶半導體；藉由利用光能或熱能使該非晶半導體結晶化而形成的多晶半導體；混合微細的結晶相與非晶相的微晶半導體等。可以藉由濺射法、LPCVD法或電漿CVD法等形成半導體層。
作為非晶半導體，可以典型地舉出氫化非晶矽等。作為結晶半導體，可以典型地舉出多晶矽等。多晶矽包括：使用藉由800℃以上的製程溫度形成的多晶矽作為主要材料的所謂高溫多晶矽；使用藉由600℃以下的製程溫度形成的多晶矽作為主要材料的所謂低溫多晶矽；以及使用促進結晶化的元素等使非晶矽結晶化而成的多晶矽等。當然，如上所述，也可以使用微晶半導體或在半導體層的一部分包含結晶相的半導體。
另外，也可以使用氧化物半導體，作為氧化物半導體，例如使用含有選自In、Ga、Zn和Sn中的兩種以上的元素的金屬氧化物材料，即可。另外，使用如下材料，即可：四元金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O類材料；三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O類材料、In-Sn-Zn-O類材料、In-Al-Zn-O類材料、Sn-Ga-Zn-O類材料、Al-Ga-Zn-O類材料、Sn-Al-Zn-O類材料、Hf-In-Zn-O類材料；二元金屬氧化物的In-Zn-O類材料、Sn-Zn-O類材料、Al-Zn-O類材料、Zn-Mg-O類材料、Sn-Mg-O類材料、In-Mg-O類材料、In-Ga-O類材料；In-O類材料；Sn-O類材料；Zn-O類材料等。此外，也可以使上述氧化物半導體包含In、Ga、Sn及Zn以外的元素諸如SiO2。
在此，例如In-Ga-Zn類氧化物半導體是指具有銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的氧化物半導體，對其成分比沒有限制。
此外，氧化物半導體層可以使用由化學式InMO3(ZnO)m(m>0)表示的薄膜。這裏，M表示選自Zn、Ga、Al、Mn及Co中的一種或多種金屬元素。例如，作為M，有Ga、Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。
此外，當作為氧化物半導體使用In-Sn-Zn-O類材料時，將所使用的靶材的成分比的原子數比設定為In：Sn：Zn=1：2：2、In：Sn：Zn=2：1：3、In：Sn：Zn=1：1：1等，即可。
另外，當作為氧化物半導體使用In-Zn-O類材料時， 將所使用的靶材的成分比設定為使原子數比為In：Zn=50：1至1：2(換算為莫耳數比則為In2O3：ZnO=25：1至1：4)，較佳為設定為In：Zn=20：1至1：1(換算為莫耳數比則為In2O3：ZnO=10：1至1：2)，更佳為In：Zn=15：1至1.5：1(換算為莫耳數比則為In2O3：ZnO=15：2至3：4)。例如，作為用於形成In-Zn-O類氧化物半導體的靶材，當原子數比為In：Zn：O=X：Y：Z時，Z>1.5X+Y。
作為氧化物半導體層，也可以使用具有不是完全的單晶也不是完全的非晶的結構的CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向結晶氧化物半導體)膜。CAAC-OS膜是在非晶相中具有結晶部及非晶部的結晶-非晶混合相結構的氧化物半導體膜。在CAAC-OS膜所包含的結晶部中，c軸在與CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或表面的法線向量平行(包括-5°以上且5°以下的範圍)的方向上一致，當從垂直於ab面的方向看時具有三角形狀或六角形狀的原子排列，並且當從垂直於c軸(包括85°以上且95°以下的範圍)的方向看時金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。另外，不同結晶部的a軸及b軸的方向也可以彼此不同。
在形成半導體層和佈線層的製造製程中，使用蝕刻製程來將薄膜加工成所希望的形狀。作為蝕刻製程，可以使用乾蝕刻或濕蝕刻。
根據材料適當地調節蝕刻條件(諸如蝕刻劑、蝕刻時間以及溫度等)，以蝕刻為所希望的形狀。
作為用作源極電極層或汲極電極層的佈線層405a、405b的材料，可以舉出：選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素；以上述元素為成分的合金；組合上述元素的合金膜等。另外，當進行熱處理時，較佳為使該導電膜具有承受該熱處理的耐熱性。例如，因為Al單體有耐熱性低並且容易腐蝕等的問題，所以將Al與耐熱性導電材料組合而形成導電膜。作為與Al組合的耐熱導電材料，使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素、以上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金膜或者以上述元素為成分的氮化物，而形成導電膜。
可以在不接觸於大氣的情況下連續地形成閘極絕緣層402、半導體層403、用作源極電極層或汲極電極層的佈線層405a、405b。藉由不接觸於大氣地連續進行成膜，可以在不被大氣成分或浮游在大氣中的污染雜質元素污染的狀態下形成各疊層介面，因此，可以降低電晶體的特性的不均勻性。
另外，半導體層403僅被部分性地蝕刻，而具有槽部(凹部)。
覆蓋電晶體420的絕緣膜407、絕緣膜409可以使用利用乾處理或濕處理形成的無機絕緣膜或有機絕緣膜。例如，可以使用利用CVD法或濺射法等形成的氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等。另外，可以使用如聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、苯並環丁烯類樹脂、 聚醯胺或環氧樹脂等有機材料。另外，除了使用上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(low-k材料)、矽氧烷類樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。此外，作為絕緣膜407也可以使用氧化鎵膜。
另外，矽氧烷類樹脂相當於以矽氧烷類材料為起始材料而形成的包含Si-O-Si鍵的樹脂。矽氧烷類樹脂還可以使用有機基(例如烷基或芳基)或氟基作為取代基。此外，有機基也可以包括氟基團。矽氧烷類樹脂藉由塗敷法形成膜並藉由焙燒而可以用作絕緣膜407。
另外，還可以藉由層疊多個由這些材料形成的絕緣膜來形成絕緣膜407、絕緣膜409。例如，還可以採用在無機絕緣膜上層疊有機樹脂膜的結構。
另外，藉由使用由多色調掩模形成的具有多種(典型的是兩種)厚度的區域的光阻掩罩，可以縮減光掩模數，因而可以實現製程的簡化及低成本化。
如上所述，藉由將含有以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的液晶組成物應用於液晶顯示裝置，可以提供一種能夠進行低電壓驅動的液晶顯示裝置。因此，可以提供一種實現低耗電量化的液晶顯示裝置。
另外，由於包含以通式(G1)表示的聚合性單體化合物並呈現藍相的液晶組成物能夠進行高速回應，因此可以實現液晶顯示裝置的高性能化。
以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
實施方式5
在本實施方式中，說明包含上述實施方式所示的液晶組成物的液晶顯示裝置。液晶顯示裝置將電晶體包括在像素部中構成，還包括在驅動電路中構成。此外，可以藉由將使用電晶體的驅動電路的一部分或整個部分一起形成在與像素部同一基板上來形成系統整合型面板(system-on-panel)。
液晶顯示裝置包括作為顯示元件的液晶元件(也稱為液晶顯示元件)。
另外，液晶顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC等的模組。再者，在相當於製造該液晶顯示裝置的過程中的顯示元件完成之前的一個方式的元件基板中，多個像素的每一個分別具備用來將電流供給到顯示元件的單元。明確而言，元件基板既可以是只形成有顯示元件的像素電極的狀態，又可以是形成成為像素電極的導電膜之後且藉由蝕刻形成像素電極之前的狀態，可以採用所有方式。
參照圖4A1、圖4A2和圖4B說明相當於液晶顯示裝置的一個方式的液晶顯示面板的外觀及剖面。圖4A1和圖4A2是使用密封材料4005將形成在第一基板4001上的電晶體4010、電晶體4011以及液晶元件4013密封在第二基板4006與第一基板4001之間的面板的俯視圖，圖4B相當於沿著圖4A1和圖4A2的線M-N的剖面圖。
以圍繞設置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004的方式設置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置有第二基板4006。因此，像素部4002和掃描線驅動電路4004與液晶組成物4008一起由第一基板4001、密封材料4005以及第二基板4006密封。
此外，在圖4A1中，在第一基板4001上的與由密封材料4005圍繞的區域不同的區域中安裝有信號線驅動電路4003，該信號線驅動電路4003使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另行準備的基板上。另外，圖4A2是使用設置在第一基板4001上的電晶體形成信號線驅動電路的一部分的例子，其中在第一基板4001上形成有信號線驅動電路4003b，並且在另行準備的基板上安裝有由單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的信號線驅動電路4003a。
另外，對於另行形成的驅動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以採用COG方法、引線接合方法或TAB方法等。圖4A1是藉由COG方法安裝信號線驅動電路4003的例子，而圖4A2是藉由TAB方法安裝信號線驅動電路4003的例子。
此外，設置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004包括多個電晶體。在圖4B中例示像素部4002所包括的電晶體4010和掃描線驅動電路4004所包括的電晶體4011。在電晶體4010、電晶體4011上設置有絕緣層4020、層間膜4021。
電晶體4010、電晶體4011可以使用實施方式4所示的電晶體。
此外，導電層也可以在層間膜4021或者絕緣層4020上設置，使得與用於驅動電路的電晶體4011的半導體層的通道形成區重疊。導電層可以具有與電晶體4011的閘極電極層相同的電位或者不同的電位，並且可以用作第二閘極電極層。此外，導電層的電位可以是GND、0V，或者導電層可以處於浮動狀態中。
此外，在層間膜4021上形成像素電極層4030及共用電極層4031，像素電極層4030與電晶體4010電連接。液晶元件4013包括像素電極層4030、共用電極層4031以及液晶組成物4008。注意，在第一基板4001及第二基板4006的外側分別設置有偏光板4032a、偏光板4032b。
作為液晶組成物4008，使用實施方式1所示的含有以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的液晶組成物。作為像素電極層4030和共用電極層4031，可以應用上述實施方式所示那樣的像素電極層及共用電極層的結構。
在本實施方式中，液晶組成物4008包含以通式(G1)表示的聚合性單體化合物，使用呈現藍相的液晶組成物，並在藉由高分子穩定化處理呈現藍相的狀態(也稱為顯示藍相的狀態)下設置在液晶顯示裝置中。從而，在本實施方式中，圖1A和圖3A至圖3D所示那樣的像素電極層4030和共用電極層4031具有開口圖案的形狀。
藉由在像素電極層4030與共用電極層4031之間形成 電場，可以控制液晶組成物4008的液晶。由於在液晶中形成水平方向的電場，因此可以使用該電場控制液晶分子。由於可以在平行於基板的方向上控制被配向為呈現藍相的液晶分子，因此能夠擴大視角。
再者，在以通式(G1)表示的聚合性單體化合物中，n及m是2以上且20以下的偶數的聚合性單體化合物容易進行高分子穩定化處理時的聚合反應，所以是較佳的。
另外，作為第一基板4001、第二基板4006可以使用具有透光性的玻璃、塑膠等。作為塑膠，可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics；纖維增強塑膠)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，也可以採用由PVF薄膜或聚酯薄膜夾有鋁箔的薄片。
另外，元件符號4035是藉由選擇性地蝕刻絕緣膜而得到的柱狀間隔物，並且是為控制液晶組成物4008的厚度(單元間隙)而設置的。另外，還可以使用球狀的間隔物。使用液晶組成物4008的液晶顯示裝置較佳為將液晶組成物的厚度的單元間隔設定為1μm以上且20μm以下。注意，在本說明書中，單元間隙的厚度是指液晶組成物的最厚部分的厚度(膜厚度)。
另外，雖然圖4A1、圖4A2和圖4B示出透過型液晶顯示裝置的例子，但本實施方式也可以應用於半透過型液晶顯示裝置或反射型液晶顯示裝置。
另外，在圖4A1、圖4A2和圖4B的液晶顯示裝置中，雖然示出在基板的外側(可見側)設置偏光板的例子， 但也可以將偏光板設置在基板的內側。根據偏光板的材料或製造製程的條件適當地進行設定即可。另外，還可以設置用作黑矩陣的遮光層。
也可以作為層間膜4021的一部分形成濾色層或遮光層。在圖4A1、圖4A2和圖4B中示出遮光層4034以覆蓋電晶體4010、4011上方的方式設置在第二基板4006一側的例子。藉由設置遮光層4034可以進一步地提高對比度及薄膜電晶體的穩定性。
電晶體還可以採用由用作保護膜的絕緣層4020覆蓋的結構，但沒有特別的限制。
另外，因為保護膜用來防止浮游在大氣中的有機物、金屬物、水蒸氣等的污染雜質的侵入，所以較佳為採用緻密的膜。使用濺射法並利用氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊層而形成保護膜，即可。
另外，當形成具有透光性的絕緣層作為平坦化絕緣膜時，可以使用具有耐熱性的有機材料如聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、苯並環丁烯類樹脂、聚醯胺或環氧樹脂等。另外，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(low-k材料)、矽氧烷類樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。另外，也可以藉由層疊多個由這些材料形成的絕緣膜，來形成絕緣層。
對層疊的絕緣層的形成方法沒有特別的限制，可以根據其材料利用：濺射法、旋塗、浸漬法、噴塗法、液滴噴 射法(噴墨法等)、印刷法(絲網印刷、膠版印刷)、輥塗、幕塗、刮刀塗佈等。
作為像素電極層4030及共用電極層4031，可以使用具有透光性的導電材料諸如包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、ITO、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物、石墨烯等。
此外，像素電極層4030及共用電極層4031可以使用選自：鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)以及銀(Ag)等的金屬；上述金屬的合金；和上述金屬的氮化物中的一種或多種來形成。
此外，像素電極層4030及共用電極層4031可以使用包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組成物形成。
此外，供給到另行形成的信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004或像素部4002的各種信號及電位是從FPC4018供給的。
此外，因為電晶體容易由於靜電等發生損壞，所以較佳為將閘極線或源極線與驅動電路保護用的保護電路設置在同一基板上。保護電路較佳為使用非線性元件構成。
在圖4A1、圖4A2和圖4B中，連接端子電極4015由與像素電極層4030相同的導電膜形成，並且端子電極 4016由與電晶體4010、4011的源極電極層和汲極電極層相同的導電膜形成。
連接端子電極4015藉由各向異性導電膜4019電連接到FPC4018所具有的端子。
此外，雖然在圖4A1、圖4A2以及圖4B中示出另行形成信號線驅動電路4003並將它安裝在第一基板4001的例子，但是不侷限於該結構。既可以另行形成掃描線驅動電路而安裝，又可以另行僅形成信號線驅動電路的一部分或掃描線驅動電路的一部分而安裝。
如上所述，藉由將含有以通式(G1)表示的聚合性單體化合物的液晶組成物應用於液晶顯示裝置，可以提供一種能夠進行低電壓驅動的液晶顯示裝置。因此，可以提供一種實現低耗電量化的液晶顯示裝置。
另外，由於包含以通式(G1)表示的聚合性單體化合物並呈現藍相的液晶組成物能夠進行高速回應，因此可以實現液晶顯示裝置的高性能化。
以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
實施方式6
可將本說明書中公開的液晶顯示裝置應用於多種電子裝置(包括遊戲機)。作為電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的監視器、數位相機、數位攝像機等影像拍攝裝置、數位相框、行動 電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、移動資訊終端、音頻再生裝置、彈子機等大型遊戲機等。
圖5A示出筆記本型個人電腦，由主體3001、外殼3002、顯示部3003以及鍵盤3004等構成。藉由將上述實施方式中的任一個所示的液晶顯示裝置應用於顯示部3003，可以提供能夠進行低電壓驅動而實現低耗電量化的膝上型個人電腦。
圖5B示出可攜式資訊終端(PDA)，在主體3021中設置有顯示部3023、外部介面3025以及操作按鈕3024等。另外，作為操作用附屬部件，有觸控筆3022。藉由將上述實施方式中的任一個所示的液晶顯示裝置應用於顯示部3023，可以提供能夠進行低電壓驅動而實現低耗電量化的可攜式資訊終端(PDA)。
圖5C示出電子書閱讀器，該電子書閱讀器由兩個外殼，即外殼2701及外殼2703構成。外殼2701及外殼2703由軸部2711形成為一體，且可以以該軸部2711為軸進行開閉工作。藉由採用這種結構，可以進行如紙的書籍那樣的工作。
外殼2701組裝有顯示部2705，而外殼2703組裝有顯示部2707。顯示部2705及顯示部2707的結構既可以是顯示連屏畫面的結構，又可以是顯示不同的畫面的結構。藉由採用顯示不同的畫面的結構，例如在右邊的顯示部(圖5C中的顯示部2705)中可以顯示文章，而在左邊的顯示 部(圖5C中的顯示部2707)中可以顯示影像。藉由將上述實施方式中的任一個所示的液晶顯示裝置應用於顯示部2705和顯示部2707，可以提供能夠進行低電壓驅動而實現低耗電量化的電子書閱讀器。當作為顯示部2705使用半透過型或反射型液晶顯示裝置時，預料在較明亮的情況下的使用，因此可以設置太陽能電池而進行利用太陽能電池的發電及利用電池的充電。另外，當作為電池使用鋰離子電池時，有可以實現小型化等的優點。
此外，在圖5C中示出外殼2701具備操作部等的例子。例如，在外殼2701中具備電源開關2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁。注意，在與外殼的顯示部相同的平面上可以設置鍵盤、指向裝置等。另外，也可以採用在外殼的背面或側面具備外部連接端子(耳機端子、USB端子等)、記錄媒體插入部等的結構。再者，電子書閱讀器也可以具有電子詞典的功能。
此外，電子書閱讀器也可以採用能夠以無線的方式收發資訊的結構。還可以採用以無線的方式從電子書伺服器購買所希望的書籍資料等，然後下載的結構。
圖5D示出行動電話，該行動電話由外殼2800及外殼2801的兩個外殼構成。外殼2801具備顯示面板2802、揚聲器2803、麥克風2804、指向裝置2806、影像拍攝用透鏡2807、外部連接端子2808等。此外，外殼2800具備對行動電話進行充電的太陽能電池2810、外部儲存槽2811等。另外，在外殼2801內組裝有天線。藉由將上述實施 方式中的任一個所示的液晶顯示裝置應用於顯示面板2802，可以提供能夠進行低電壓驅動而實現低耗電量化的行動電話。
另外，顯示面板2802具備觸摸屏，圖5D使用虛線示出作為影像而被顯示出來的多個操作鍵2805。另外，還安裝有用來將由太陽能電池2810輸出的電壓升壓到各電路所需的電壓的升壓電路。
顯示面板2802根據使用方式適當地改變顯示的方向。另外，由於在與顯示面板2802同一面上設置影像拍攝用透鏡2807，所以可以實現可視電話。揚聲器2803及麥克風2804不侷限於音頻通話，還可以進行可視通話、錄音、再生等。再者，滑動外殼2800和外殼2801而可以處於如圖5D那樣的展開狀態和重疊狀態，所以可以實現適於攜帶的小型化。
外部連接端子2808可以與AC適配器及各種電纜如USB電纜等連接，並可以進行充電及與個人電腦等的資料通訊。另外，藉由將記錄媒體插入外部儲存槽2811中，可以對應於更大量資料的保存及移動。
另外，除了上述功能以外，行動電話還可以具有紅外線通信功能、電視接收功能等。
圖5E示出數位攝像機，該數位攝像機由主體3051、顯示部A3057、取景器3053、操作開關3054、顯示部B3055以及電池3056等構成。藉由將上述實施方式中的任一個所示的液晶顯示裝置應用於顯示部A3057及顯示部 B3055，可以提供能夠進行低電壓驅動而實現低耗電量化的數位攝像機。
圖5F示出電視機，該電視機由外殼9601和顯示部9603等構成。利用顯示部9603可以顯示影像。此外，在此示出利用支架9605支撐外殼9601的結構。藉由將上述實施方式中的任一個所示的液晶顯示裝置應用於顯示部9603，可以提供能夠進行低電壓驅動而實現低耗電量化的電視機。
可以藉由利用外殼9601所具備的操作開關或另行提供的遙控器進行電視機的操作。或者，也可以採用在遙控器中設置顯示部的結構，該顯示部顯示從該遙控器輸出的資訊。
另外，電視機採用具備接收機、數據機等的結構。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者，藉由數據機連接到有線或無線方式的通信網路，從而也可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(在發送者和接收者之間或在接收者之間等)的資訊通信。
以上，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他實施方式所示的結構、方法等適當地組合而使用。
實施例1
在本實施例中，示出在實施方式1中以結構式(105)表示的1,4-雙-[4-(6-丙烯醯氧基(Acryloyloxy)-n-己基-1-氧基(oxy))-2-氟苯甲醯氧(Fluorobenzoyloxy)] 苯(簡稱：Dac-PEPEP-F-O6)的合成例子。
在下述(E1-1)中示出以結構式(105)表示的1,4-雙-[4-(6-丙烯醯氧基-n-己基-1-氧基)-2-氟苯甲醯氧]苯(簡稱：Dac-PEPEP-F-O6)的合成圖解。
將1.3g(4.1mmol)的4-(6-丙烯醯氧基-n-己基-1-氧基)-2-氟-苯甲酸、0.18g(1.7mmol)的1,4-苯二酚、100mL的丙酮、50mL的二氯甲烷放在300mL茄形燒瓶中，在該溶液中加入76mg(0.62mmol)的4-二甲基氨基吡啶，並在大氣氛圍下攪拌。在該溶液中加入0.79g(4.1mmol)的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)，在大氣室溫下將該溶液攪拌41小時。然後，藉由利用矽膠薄層層析(TLC)，確認到反應的結束。
濃縮所得到的溶液，加入氯仿、飽和碳酸氫鈉水溶液、飽和食鹽水，然後使用氯仿萃取水層三次。混合有機層和萃取液，使用硫酸鎂乾燥，並藉由自然過濾分離該混合物。濃縮濾液，藉由利用矽膠柱層析法(展開劑：氯仿)精製所得到的固體。濃縮所獲得的餾分而得到白色固體物 質。藉由利用高效液相層析法(HPLC)精製所得到的白色固體物質，以61%的收率得到0.70g的白色固體。
藉由核磁共振法(NMR)，確認到上述化合物是目的物的1,4-雙-[4-(6-丙烯醯氧基-n-己基-1-氧基)-2-氟苯甲醯氧]苯(簡稱：Dac-PEPEP-F-O6)。另外，圖6A至圖6C示出1H NMR圖。此外，圖6B是在圖6A中的5.5ppm至8.5ppm的範圍的放大圖。另外，圖6C是圖6A中的1.5ppm至4.5ppm的範圍的放大圖。
以下示出所得到的物質的1H NMR資料。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ(ppm)=1.47-1.51(m，8H)，1.68-1.87(m，8H)，4.03(t，J=6.3Hz，4H)，4.19(t，J=6.6Hz，4H)，5.83(dd，J1=10.5Hz，J2=1.8Hz，2H)，6.13(dd，J1=10.5Hz，J2=17.4Hz，2H)，6.41(dd，J1=1.5Hz，J2=17.1Hz，2H)，6.69(dd，J1=2.6Hz，J2=12.8Hz，2H)，6.77(dd，J1=2.4Hz，J2=8.7Hz，2H)，7.27(s，4H)，8.02-8.08(m，2H)。
另外，圖7示出1,4-雙-[4-(6-丙烯醯氧基-n-己基-1-氧基)-2-氟苯甲醯氧]苯(簡稱：Dac-PEPEP-F-O6)的二氯甲烷溶液的吸收光譜。當測量吸收光譜時，使用紫外可見分光光度計(日本分光株式會社製造，V550型)。圖7示出從將Dac-PEPEP-F-O6的二氯甲烷溶液放在石英皿中而進行測量的測量值減去只將二氯甲烷放在石英皿中而進行測量的測量值的吸收光譜。在圖7中，橫軸表示波長( nm)，縱軸表示強度(任意單位)。在使用二氯甲烷溶液時，在260nm附近觀察到吸收。
實施例2
在本實施例中示出：使用包含實施例1所示的本發明的一個方式的聚合性單體化合物的液晶組成物製造的液晶元件的特性評價結果。
表1示出用於在本實施例中製造的液晶元件的液晶組成物的結構。在表1中，混合比都是重量比。
在本實施例的液晶元件中，作為液晶1使用混合液晶E-8(LCC公司製造)，作為液晶2使用4-(反式-4-n-丙基環己基)-3’,4’-二氟-1,1’-聯苯(簡稱：CPP-3FF)(臺灣大立高分子工業股份有限公司製造)，作為液晶3使用4-n-正戊基苯甲酸4-氰-3-二氟苯基(簡稱：PEP-5CNF)(臺灣大立高分子工業股份有限公司製造)，作為手性試 劑使用1,4：3,6-二脫水(dianhydro)-2,5-雙[4-(n-己基-1-氧基)苯甲酸]山梨醇(簡稱：ISO-(6OBA)2)(日本綠化學株式會社(Midori Kagaku Co.,Ltd)製造)，作為聚合性單體化合物使用非液晶性紫外線聚合的聚合性單體化合物的甲基丙烯酸十二烷基酯(簡稱：DMeAc)(日本東京化成工業株式會社製造)和液晶性紫外線聚合的聚合性單體化合物的實施例1所製造的本發明的一個方式的1,4-雙-[4-(6-丙烯醯氧基-n-己基-1-氧基)-2-氟苯甲醯氧]苯(簡稱：Dac-PEPEP-F-O6)，作為聚合引發劑使用DMPAP(簡稱)(日本東京化成工業株式會社製造)。
另外，以下示出在本實施例中使用的液晶材料：CPP-3FF(簡稱)及PEP-5CNF(簡稱)、手性試劑：ISO-(6OBA)2(簡稱)、聚合性單體化合物：甲基丙烯酸十二烷基酯(DMeAc)(簡稱)及Dac-PEPEP-F-O6(簡稱)以及聚合引發劑：DMPAP(簡稱)的結構式。
本實施例的液晶元件藉由如下步驟來製造：在將像素電極層及共用電極層如圖3D所示那樣形成為梳齒狀的玻璃基板與成為對置基板的玻璃基板之間具有空隙(4 μm)並使用密封材料貼合之後，利用注入法在基板之間注入在各向同性相的狀態下攪拌的以表1所示的比率混合表1所示的材料的各液晶組成物。
像素電極層及共用電極層利用濺射法使用包含氧化矽的銦錫氧化物(ITSO)形成。此外，將其厚度設定為110nm，將像素電極層及共用電極層的各個寬度以及像素 電極層與共用電極層之間的距離設定為2μm。此外，作為密封材料使用紫外線及熱固化型密封材料，作為固化處理進行90秒的紫外線(放射照度為100mW/cm2)照射處理，然後在120℃下進行1小時的加熱處理。
此外，在本實施例的液晶元件中，在如下條件下進行高分子穩定化處理：在呈現藍相的溫度範圍的任意溫度下將液晶元件1及比較液晶元件設定為恆溫；照射30分鐘紫外線(光源為金屬鹵化物燈，波長為365nm，放射照射為8mW/cm2)。
對所製造的液晶元件施加電壓，並對施加電壓的透過率的特性進行評價。在如下測定條件下進行特性評價：使用液晶評價裝置(LCD-7200日本大塚電子株式會社製造)；光源是鹵燈；溫度是室溫；將液晶元件處於夾在正交尼科耳的偏振器之間的狀態。
圖8示出液晶元件的施加電壓與透過率的關係。注意，透過率是指光源為100%時的透過率。如圖8所示那樣，本實施例的液晶元件在施加電壓低時示出高透過率，因此可以確認到該液晶元件可以進行低電壓驅動。
從此可知，本實施例的新穎的聚合性單體化合物或使用包含該聚合性單體化合物的液晶組成物的液晶元件可以進行低電壓驅動。從而，使用該液晶元件的液晶顯示裝置或電子裝置也可以進一步實現低耗電量化。
200‧‧‧基板
201‧‧‧基板
202a‧‧‧配向膜
202b‧‧‧配向膜
208‧‧‧液晶組成物
230‧‧‧像素電極層
232‧‧‧共用電極層
401‧‧‧閘極電極層
402‧‧‧閘極絕緣層
403‧‧‧半導體層
404a‧‧‧非晶氧化物半導體層
405a‧‧‧佈線層
405b‧‧‧佈線層
407‧‧‧絕緣膜
408‧‧‧公共佈線層
409‧‧‧絕緣膜
413‧‧‧層間膜
420‧‧‧電晶體
441‧‧‧基板
442‧‧‧基板
443a‧‧‧偏光板
443b‧‧‧偏光板
444‧‧‧液晶組成物
446‧‧‧電極層
446a‧‧‧電極層
446b‧‧‧電極層
446c‧‧‧電極層
446d‧‧‧電極層
447‧‧‧電極層
447a‧‧‧電極層
447b‧‧‧電極層
447c‧‧‧電極層
447d‧‧‧電極層
2701‧‧‧外殼
2703‧‧‧外殼
2705‧‧‧顯示部
2707‧‧‧顯示部
2711‧‧‧軸部
2721‧‧‧電源開關
2723‧‧‧操作鍵
2725‧‧‧揚聲器
2800‧‧‧外殼
2801‧‧‧外殼
2802‧‧‧顯示面板
2803‧‧‧揚聲器
2804‧‧‧麥克風
2805‧‧‧操作鍵
2806‧‧‧指向裝置
2807‧‧‧影像拍攝用透鏡
2808‧‧‧外部連接端子
2810‧‧‧太陽能電池
2811‧‧‧外部儲存槽
3001‧‧‧主體
3002‧‧‧外殼
3003‧‧‧顯示部
3004‧‧‧鍵盤
3021‧‧‧本體
3022‧‧‧觸控筆
3023‧‧‧顯示部
3024‧‧‧操作按鈕
3025‧‧‧外部介面
3051‧‧‧本體
3053‧‧‧取景器
3054‧‧‧操作開關
3055‧‧‧顯示部(B)
3056‧‧‧電池
3057‧‧‧顯示部(A)
4001‧‧‧基板
4002‧‧‧像素部
4003‧‧‧信號線驅動電路
4003a‧‧‧信號線驅動電路
4003b‧‧‧信號線驅動電路
4004‧‧‧掃描線驅動電路
4005‧‧‧密封材料
4006‧‧‧基板
4008‧‧‧液晶組成物
4010‧‧‧電晶體
4011‧‧‧電晶體
4013‧‧‧液晶元件
4015‧‧‧連接端子電極
4016‧‧‧端子電極
4018‧‧‧FPC
4019‧‧‧各向異性導電膜
4020‧‧‧絕緣層
4021‧‧‧層間膜
4030‧‧‧像素電極層
4031‧‧‧共用電極層
4032a‧‧‧偏光板
4032b‧‧‧偏光板
4034‧‧‧遮光層
9601‧‧‧外殼
9603‧‧‧顯示部
9605‧‧‧支架
在圖式中：圖1A和圖1B是說明液晶性化合物及液晶組成物的概念圖；圖2A和圖2B是說明液晶顯示裝置的一個方式的圖；圖3A至圖3D是說明液晶顯示裝置的電極結構的一個方式的圖；圖4A1、圖4A2及圖4B是說明液晶顯示模組的圖；圖5A至圖5F是說明電子裝置的圖；圖6A至圖6C是Dac-PEPEP-F-O6的1H NMR圖；圖7示出Dac-PEPEP-F-O6的二氯甲烷溶液的吸收光譜；圖8是說明實施例2的液晶元件中的施加電壓與透過率的關係的圖。
200‧‧‧基板
201‧‧‧基板
202a‧‧‧配向膜
202b‧‧‧配向膜
208‧‧‧液晶組成物
230‧‧‧像素電極層
232‧‧‧共用電極層

Claims (10)

  1. 一種以下述通式(G1)表示的聚合性單體化合物： 其中，n及m分別獨立地是1至20中的整數，且R1及R2分別獨立地表示氫或甲基。
  2. 一種以下述通式(G2)表示的聚合性單體化合物： 其中，n及m分別獨立地是1至20中的整數。
  3. 一種以下述通式(G3)表示的聚合性單體化合物： 其中，n及m分別獨立地是1至20中的整數且該n及該m是彼此相等，並且，R1及R2分別獨立地表示氫或甲基。
  4. 一種以下述通式(G4)表示的聚合性單體化合物： 其中，n及m分別獨立地是1至20中的整數，且該n及該m是彼此相等。
  5. 一種包含根據申請專利範圍第1至4項中任一項之聚合性單體化合物的液晶組成物。
  6. 一種液晶組成物，其包括：根據申請專利範圍第1至4項中任一項之聚合性單體化合物；向列液晶化合物；以及手性試劑。
  7. 根據申請專利範圍第5項之液晶組成物，其中該液晶組成物呈現藍相。
  8. 根據申請專利範圍第6項之液晶組成物，其中該液晶組成物呈現藍相。
  9. 一種包含根據申請專利範圍第5項之液晶組成物的液晶顯示裝置。
  10. 一種包含根據申請專利範圍第6項之液晶組成物的液晶顯示裝置。
TW101115450A 2011-05-09 2012-05-01 可聚合之單體化合物、液晶組成物及液晶顯示裝置 TWI525178B (zh)

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