TWI608078B - 液晶組成物、聚合物－液晶複合物、液晶元件及液晶顯示裝置 - Google Patents

液晶組成物、聚合物－液晶複合物、液晶元件及液晶顯示裝置 Download PDF

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Description

液晶組成物、聚合物-液晶複合物、液晶元件及液晶顯示裝置
本發明係關於一種實現聚合物穩定化藍相的液晶組成物、藉由使液晶組成物之聚合物穩定化來得到的聚合物-液晶複合物、液晶元件以及液晶顯示裝置。
近年來，隨著平板顯示器(flat panel display)的實用化，平板顯示器取代習用之使用陰極射線管的顯示器。平板顯示器包括具有液晶顯示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、及電漿顯示器等，這些顯示裝置在市場上相互競爭。目前利用各種技術克服缺點並抑制生產成本的液晶顯示裝置在市場上佔優勢。
然而上述液晶顯示裝置與其他平板顯示器相比處於劣勢的是元件的回應速度(顯示切換速度)。至今為止已有各種用於克服回應速度的缺點之提案。習知的利用所謂的TN(Twisted Nematic，扭曲向列)模式之液晶驅動方式的液晶元件的回應速度為約10ms，但是藉由利用OCB(Optical Compensated Bend，光學補償彎曲)模式或FLC(Ferroelectric Liquid Crystal，鐵電性液晶)模式等的方式實現了將回應速度提高到約1ms。
其他與這種液晶的驅動方式同樣地引人注目的技術為將被稱為藍相的狀態用於液晶顯示元件的技術(例如，參照專利文獻1)。藍相是一種出現在膽固醇相與各向同性相 之間的液晶相，其具有回應速度極高的特徵。藉由利用該藍相可以將液晶顯示裝置的回應速度提高到1ms或更短。
已經有報導指出藍相僅在幾℃的很窄溫度範圍內能維持配向狀態，但是藉由使用使包含呈現藍相的液晶材料及聚合性單體的液晶組成物聚合而得到之聚合物-液晶複合物，可以改善藍相的呈現溫度範圍(例如，參照專利文獻2)。
[專利文獻1]PCT國際專利公開案WO2005/090520號
[專利文獻2]日本專利申請公開案第2003-327966號
然而已知當為了得到聚合物-液晶複合物而藉由聚合物穩定化處理以使包含呈現藍相的液晶材料及聚合性單體之液晶組成物聚合時，有時不能維持藍相的配向狀態。這些配向缺陷的產生導致利用由聚合物-液晶複合物得到的聚合物穩定化藍相的液晶元件之缺陷或使用該液晶元件的顯示面板(例如液晶面板)之缺陷，因此可能會導致產率的降低等。
鑒於上述問題，本發明的一個實施態樣提供一種液晶組成物，而該液晶組成物能夠降低呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物中的配向缺陷的產生。另外，本發明提供一種液晶元件，而該液晶元件具有藉由使上述液晶組成物聚合而得到之呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物。另外，本發明提供一種液晶顯示裝置，而該液 晶顯示裝置具有藉由使上述液晶組成物聚合而得到之呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物。
本發明的一個實施態樣是一種至少包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體的液晶組成物。在液晶性單體中，由下述通式(G1)中的Y表示的氧化烯基(oxyalkylene group)的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為n(n大於或等於2且小於或等於11)，並且，該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)低於氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n-1)的液晶性單體及氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n+1)的液晶性單體。另外，液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
在通式(G1)中，X表示介晶骨架(mesogenic skeleton)。另外，在通式(G1)中，Y表示氧化烯基(含有碳及氧)。Y的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為能夠維持液晶性且不會降低液晶性單體與呈現藍相的液晶材料之間的相容性的長度，即大於或等於2且小於或等於11。另外，Y具有氫或氟。另外，在通式(G1)中，Z1及Z2分別獨立表示丙烯醯基或甲基丙烯醯基。
另外，本發明的另一個實施態樣是一種至少包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體的液晶組成物。在液晶性單體中，下述通式(G1-1)中的氧化烯基((-O-(CH2)m-)，m為 整數)的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為n(n=m+1，且n為大於或等於2且小於或等於11)，並且，該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)低於氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n-1)的液晶性單體及氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n+1)的液晶性單體。另外，液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
另外，在通式(G1-1)中，X表示介晶骨架。另外，在通式(G1-1)中，m為能夠維持液晶性且不會降低液晶性單體與呈現藍相的液晶材料之間的相容性的長度，即大於或等於1且小於或等於10。另外，在通式(G1-1)中，R1及R2分別獨立表示氫或甲基。
另外，在上述結構中，通式(G1)或通式(G1-1)中的X由下述結構式(s11)至(s18)中的任一者表示。
另外，結構式(s11)中的R3至R6、結構式(s12)中的R7至R10、結構式(s13)中的R11至R14、及結構式(s15)中的R15至R18分別獨立表示氫、甲基和氟中的任一者。
另外，在上述各結構中，由通式(G1)或通式(G1-1)表示的液晶性單體具有由下述結構式(104)表示的結構。
另外，在上述各結構中，由通式(G1)或通式(G1-1)表示的液晶性單體具有由下述結構式(102)表示的結構。
另外，在本發明的一個實施態樣中，作為包含在液晶組成物中的液晶性單體，使用由上述通式(G1)或上述通式(G1-1)表示的液晶性單體進行聚合物穩定化處理(聚合處理)，在該液晶性單體中，氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為n(n大於或等於2且小於或等於11)，並且，該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)低於氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n-1)的液晶性單體及氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n+1)的液晶性單體。
作為由上述通式(G1)或上述通式(G1-1)表示的液晶性單體，較佳使用氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為n(n為大於或等於2且小於或等於11)且鏈長(碳原子和氧原子的總和)為奇數的液晶性單體進行聚合物穩定化處理(聚合處理)，這是因為：氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原 子的總和)為奇數的液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)低於氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為偶數的液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)。
在本說明書中，“呈現藍相的液晶組成物”是指一種具有光學調變作用的組成物，且當不施加電壓時該液晶具有光學各向同性，反之當施加電壓時則其配向序列發生變化因而該液晶變成光學各向異性。
在上述結構中，作為包含在液晶組成物中的呈現藍相的液晶材料，可以舉出向列(nematic)液晶化合物及近晶(smectic)液晶化合物，使用向列液晶化合物是較佳的。另外，對向列液晶化合物沒有特別的限制，其範例是聯苯類化合物(biphenyl-based compound)、聯三苯類化合物(terphenyl-based compound)、苯基環己基類化合物(phenylcyclohexyl-based compound)、聯苯環己基類化合物(biphenylcyclohexyl-based compound)、苯基雙環己基類化合物(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)、雙環己基羧酸苯基類化合物(bicyclohexyl carboxylic acid phenyl-based compound)、偶氮甲亞胺類化合物(azomethine-based compound)、偶氮基及氧化偶氮類化合物(azo and azoxy based compound)、二苯乙烯 類化合物(stilbene-based compound)、雙環己基類化合物(bicyclohexyl-based compound)、苯基嘧啶類化合物(phenylpyrimidine-based compound)、聯苯嘧啶類化合物(biphenylpyrimidine-based compound)、嘧啶類化合物(pyrimidine-based compound)以及聯苯乙炔類化合物(biphenyl ethyne-based compound)。
在上述結構中，作為包含在液晶組成物中的非液晶性單體，可以舉出在分子結構中包含例如丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基、環氧基、富馬酸基(fumarate group)、肉桂醯基等可聚合基團(polymerizable group)的單體。
在上述結構中，作為包含在液晶組成物中的聚合引發劑，可以例舉出苯乙酮、二苯甲酮、苯偶姻、苯偶醯、米氏酮(Michler’s ketone)、苯偶姻烷基醚(benzoin alkyl ether)、苯偶醯二甲基縮酮(benzil dimethylketal)及噻噸酮。
本發明的另一個實施態樣是一種使用包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體的液晶組成物形成的聚合物-液晶複合物。另外，此液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
本發明的另一個實施態樣是一種使用包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體的液晶組成物所形成之液晶元件。另外，此液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
本發明的另一個實施態樣是一種液晶元件，而該液晶元件具有藉由使包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體的 液晶組成物聚合而得到的聚合物-液晶複合物。另外，此液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
本發明的另一個實施態樣是一種使用包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體的液晶組成物所形成之液晶顯示裝置。另外，此液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
本發明的另一個實施態樣是一種液晶顯示裝置，而該液晶顯示裝置具有藉由使包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體的液晶組成物聚合而得到的聚合物-液晶複合物。另外，此液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
根據本發明的一個實施態樣可以提供一種液晶組成物，而該液晶組成物能夠降低呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物中的配向缺陷的產生。另外，可以提供一種液晶元件，而該液晶元件具有藉由使上述液晶組成物聚合而得到之呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物。另外，可以提供一種液晶顯示裝置，而該液晶顯示裝置具有藉由使上述液晶組成物聚合而得到之呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物。另外，藉由使用本發明的一個實施態樣的液晶組成物，可以降低液晶元件的驅動電壓，由此可以降低液晶顯示裝置的驅動電壓。
以下，參照圖式詳細地說明本發明的實施態樣和實施 例。但是，本發明不侷限於以下說明，在不脫離本發明的宗旨及其範圍的條件下可以進行各種各樣的變化和改良。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施態樣和實施例所記載的內容中。
另外，本說明書中說明的液晶顯示裝置是指影像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明裝置)。另外，液晶顯示裝置的種類還包括安裝有連接器諸如FPC(Flexible Printed Circuit，撓性印刷電路)或TCP(Tape Carrier Package，載帶封裝)的模組；將印刷線路板設置於TCP端部的模組；藉由COG(Chip On Glass，玻璃覆晶封裝)方式將IC(積體電路)直接安裝到顯示元件上的模組。
實施態樣1
在本實施態樣中，說明呈現聚合物穩定化藍相的液晶組成物及藉由對該液晶組成物進行聚合物穩定化處理(聚合處理)而得到的聚合物-液晶複合物。
本實施態樣所示的液晶組成物包含呈現藍相的液晶材料、液晶性單體、非液晶性單體及聚合引發劑。
呈現藍相的液晶材料是指一種能夠呈現實質上不散射光且為光學各向同性之所謂的藍相之液晶材料。作為呈現藍相的液晶材料，可以舉出向列液晶化合物及近晶液晶化合物等，以向列液晶化合物為較佳的。另外，對向列液晶化合物沒有特別的限制，其範例是聯苯類化合物、聯三苯類化合物、苯基環己基類化合物、聯苯環己基類化合物、 苯基雙環己基類化合物、苯甲酸苯基類化合物、環己基苯甲酸苯基類化合物、苯基苯甲酸苯基類化合物、雙環己基羧酸苯基類化合物、偶氮甲亞胺類化合物、偶氮基及氧化偶氮類化合物、二苯乙烯類化合物、雙環己基類化合物、苯基嘧啶類化合物、聯苯嘧啶類化合物、嘧啶類化合物以及聯苯乙炔類化合物等。
液晶性單體是呈現液晶性且可例如藉由光聚合或熱聚合而聚合的單體。明確而言，液晶性單體具有如圖1A所示之包含介晶骨架101及位其兩側的氧化烯基102的結構。另外，本說明書中的介晶骨架是指具有兩個或多個例如的芳香環的環之高剛性的單元。另外，在圖1A中，n表示氧化烯基102的鏈長。
藉由使圖1A所示的液晶性單體聚合而得到的聚合物例如具有圖1B所示的結構。因此，當使液晶性單體100a與液晶性單體100b聚合時，液晶性單體100a的介晶骨架101a與液晶性單體100b的介晶骨架101b之間的長度(r)由2n表示。
在本實施態樣中，當進行液晶組成物的聚合物穩定化處理(聚合處理)時，將包含在液晶組成物中的液晶性單體的聚合時的介晶骨架之間的長度(r)設定在一定範圍內是較佳的。換言之，較佳的是將液晶性單體的側鏈的氧化烯基102的鏈長設定在一定範圍內。這是因為如下緣故：當液晶性單體的側鏈的氧化烯基102的鏈長較長時，液晶組成物的黏度下降，因而更容易發生液晶組成物內的相分離； 另外，在聚合物穩定化處理(聚合處理)的聚合過程中，當介晶骨架之間的長度(r)過短時，由於因介晶骨架之間的分子相互作用，液晶性單體的聚合時的黏度增高，因而較不容易發生相分離，因此導致難以實現聚合物穩定化。反之，當被聚合的介晶骨架之間的長度(r)過長時，例如，還產生液晶性單體與液晶材料之間的相容性的降低的問題。再者，在本發明的一個實施態樣的液晶性單體中，側鏈的氧化烯基102的鏈長每增加一個，由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)交替地增高及降低，並且在由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)高的情況下，也與上述同樣地受到分子相互作用的影響而難以實現聚合物穩定化。
如上所述，為了將液晶性單體的聚合時的介晶骨架之間的長度(r)設定在一定範圍內，將側鏈的氧化烯基102的鏈長(n)設定在一定範圍內，並且，使用包含由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)低之液晶性單體的液晶組成物，由此，當進行聚合物穩定化處理(聚合處理)時，防止介晶骨架之間的分子相互作用，因而容易進行液晶組成物內的相分離，且可以降低呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物中的配向缺陷的產生。
另外，上述本發明的一個實施態樣的液晶組成物至少包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體。在液晶性單體中，由下述通式(G1)中的Y表示的氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為n(n為大於或等於2且小於或等於11)。該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度 (TNI)低於氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n-1)和(n+1)的液晶性單體。另外，該液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
另外，在通式(G1)中，X表示介晶骨架。另外，在通式(G1)中，Y表示氧化烯基(含有碳及氧)，Y的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為能夠維持液晶性且不會降低液晶性單體與呈現藍相的液晶材料之間的相容性的長度，即大於或等於2且小於或等於11。另外，Y包括氫或氟。另外，在通式(G1)中，Z1及Z2分別獨立表示丙烯醯基或甲基丙烯醯基。
另外，通式(G1)中的由X表示的介晶骨架的結構的具體例子為下述結構式(s1)至(s8)。
另外，結構式(s1)至(s8)中的(Y)表示與通式(G1)中的Y結合的部位。另外，結構式(s1)中的R3至R6、結構式(s2)中的R7至R10、及結構式(s3)中的R11至R14分別獨立表示氫、甲基和氟中的任一者。
另外，通式(G1)中的由Y表示的氧化烯基的結構的具體例子為下述結構式(t1)至(t9)。
另外，結構式(t1)至(t9)中的(X)表示與通式(G1)中的X結合的部位。另外，結構式(t1)至(t9)中的(Z)表示與通式(G1)中的Z1或Z2結合的部位。另外，由結構式(t1)至(t9)表示的氧化烯基的(Z)可結合至由(X)表示的部位，並且(X)可結合至由(Z)表示的部位。
另外，通式(G1)中的由Z1及Z2表示的結構的具體例子為下述結構式(u1)和(u2)等。
另外，上述本發明的一個實施態樣的液晶組成物至少包含呈現藍相的液晶材料及液晶性單體。在液晶性單體中 ，下述通式(G1-1)中的氧化烯基((-O-(CH2)m-)，m為整數)的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為n(n=m+1，且n為大於或等於2且小於或等於11)。該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)低於氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n-1)和(n+1)的液晶性單體。另外，該液晶組成物還可以包含非液晶性單體及聚合引發劑。
在通式(G1-1)中，X表示介晶骨架。另外，在通式(G1-1)中，m為能夠維持液晶性且不會降低液晶性單體與呈現藍相的液晶材料之間的相容性的長度，即大於或等於1且小於或等於10。另外，在通式(G1-1)中，R1及R2分別獨立表示氫或甲基。
另外，通式(G1-1)中的由X表示的結構的具體例子為下述結構式(s11)至(s18)。
另外，結構式(s11)中的R3至R6、結構式(s12)中的R7至R10、結構式(s13)中的R11至R14、及結構式(s15)中的R15至R18分別獨立表示氫、甲基和氟中的任一者。
由通式(G1)或通式(G1-1)表示的液晶性單體的具體例子為由結構式(100)至結構式(109)表示的液晶性單體。然而，本發明並不侷限於這些結構。
另外，結構式(100)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為3的液晶性單體，即1,4-雙[4-(2-甲基丙烯醯氧基乙基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：MeRM-O2)。
結構式(101)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為4的液晶性單體，即1,4-雙[4-(3-丙烯醯氧基丙基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O3)。
結構式(102)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為5的液晶性單體，即1,4-雙[4-(4-丙烯醯氧基丁基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O4)。
結構式(103)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的 總和)n為6的液晶性單體，即1,4-雙[4-(5-丙烯醯氧基戊基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O5)。
結構式(104)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為7的液晶性單體，即1,4-雙[4-(6-丙烯醯氧基己基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O6)。
結構式(105)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為8的液晶性單體，即1,4-雙[4-(7-丙烯醯氧基庚基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O7)。
結構式(106)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為9的液晶性單體，即1,4-雙[4-(8-丙烯醯氧基辛基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O8)。
結構式(107)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為10的液晶性單體，即1,4-雙[4-(9-丙烯醯氧基壬基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O9)。
結構式(108)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為11的液晶性單體，即1,4-雙[4-(10-丙烯醯氧基癸基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O10)。
結構式(109)表示氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)n為7的液晶性單體，即4,4’-雙(6-丙烯醯氧基己基-1-氧基)-1,1’-聯苯(簡稱：Dac-PP-O6)。
非液晶性單體是不呈現液晶性，藉由光聚合或熱聚合等能夠聚合，並且不具有棒狀的分子結構(例如，烷基、氰基、氟等接合於聯苯基或聯苯環己基等的末端的分子結構)的單體。明確而言，可以舉出包含例如丙烯醯基、甲 基丙烯醯基、乙烯基、環氧基、富馬酸基、肉桂醯基等可聚合基團的單體，但是非液晶性單體不侷限於這些例子。
雖然可以採用光聚合反應或熱聚合反應作為聚合反應，但是較佳的是採用光聚合反應。特別佳的是利用紫外線的光聚合反應。從而，作為聚合引發劑，例如可以適當地使用苯乙酮、二苯甲酮、苯偶姻、苯偶醯、米氏酮(Michler’s ketone)、苯偶姻烷基醚、苯偶醯二甲基縮酮或噻噸酮等。另外，聚合引發劑在聚合物穩定化處理之後的聚合物-液晶複合物中成為不有助於液晶顯示裝置的工作的雜質；因此，較佳的是根據需要使用儘量少的聚合引發劑。例如，將液晶組成物中的聚合引發劑的含量為小於或等於0.5wt%是較佳的。
另外，上述液晶組成物除了上述呈現藍相的液晶材料、液晶性單體、非液晶性單體及聚合引發劑之外還可以包含掌性材料。掌性材料是在液晶材料中產生扭曲(twist)結構的材料。另外，掌性材料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，藉由調整掌性材料的添加量來使呈現藍相的液晶材料的繞射波長處於可見光區(380 nm至750 nm)之外。作為掌性材料，可以適當地使用S-811(默克公司(Merck Ltd.)製造)、S-1011(默克公司製造)或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)等。
本發明的一個實施態樣的液晶組成物包含上述材料。 此外，藉由對該液晶組成物進行聚合物穩定化處理(聚合處理)，可以得到呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物。
另外，當液晶組成物的聚合物穩定化處理(聚合處理)係利用光聚合反應時，處理溫度較佳為藉由聚合物穩定化處理(聚合處理)得到的聚合物-液晶複合物呈現聚合物穩定化藍相的溫度。特別地，更佳的是液晶組成物及聚合物-液晶複合物能夠維持各向同性相或藍相的溫度。另外，處理溫度為即使液晶組成物處於各向同性相，聚合物穩定化處理(聚合處理)之後的聚合物-液晶複合物仍能夠維持藍相的溫度。另外，也可以在聚合物穩定化處理(聚合處理)中改變處理溫度。在此情況下，採用在液晶組成物呈現各向同性相或藍相的溫度下開始聚合且聚合物-液晶複合物呈現藍相的溫度。
在上述溫度範圍內，照射紫外線等來進行光聚合反應。另外，聚合時間根據包含在液晶組成物中的材料適當地調節即可。
藉由使用本發明的一個實施態樣的液晶組成物，可以降低呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物中的配向缺陷的產生。
上述本實施態樣所示的方法、結構等可以與其他實施態樣所示的方法、結構等適當地組合而實施。
實施態樣2
在本實施態樣中，參照圖2說明使用藉由使實施態樣1所說明的液晶組成物聚合來得到的聚合物-液晶複合物的液晶元件的一個例子。圖2是液晶元件的剖面圖。
在圖2中，在第一基板200與第二基板201之間設置有液晶層202，並且液晶層202是使用實施態樣1所說明的聚合物-液晶複合物。另外，在第一基板200上以彼此鄰近的方式設置有像素電極層203及共用電極層204。
在本實施態樣中，採用藉由產生實質上平行於基板(即水平方向)的電場並在平行於基板(即水平方向)的平面內移動液晶分子來控制灰階的方式。
另外，隔著液晶層202彼此相鄰的像素電極層203與共用電極層204之間的距離a(如圖2中所示)為當對像素電極層203及共用電極層204分別施加指定的電壓時，包含在液晶層202中且介於像素電極層203與共用電極層204之間的液晶回應的距離。另外，根據距離a的長度適當地控制所施加的電壓。
作為第一基板200及第二基板201，可以使用由硼矽酸鋇玻璃或硼矽酸鋁玻璃等製的玻璃基板、石英基板、塑膠基板等。
另外，像素電極層203及共用電極層204分別可以使用選自如下材料中的一或多者形成：氧化銦錫(ITO)、將氧化鋅(ZnO)混入到氧化銦中而成的導電材料(indium zinc oxide：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；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)和銀(Ag)的金屬；上述金屬的合金；以及上述金屬的氮化物。
另外，液晶層202可以藉由如下步驟得到，即利用液晶滴落法(ODF,one drop fill)或液晶注入法等將實施態樣1所示的液晶組成物設置在第一基板200與第二基板201之間，然後使其聚合形成聚合物-液晶複合物。另外，所得到的液晶層202的厚度(膜厚度)較佳為大於或等於1 μm且小於或等於20 μm。
另外，在上述液晶元件中，由於像素電極層203與共用電極層204之間形成水平方向的電場，所以可以在與第一基板201水平的方向上控制液晶層202中的液晶分子。
本實施態樣所示的液晶元件為能夠呈現聚合物穩定化藍相的液晶元件。此外藉由將聚合物-液晶複合物用於液晶元件的液晶層202，能夠進行高速回應並提供高對比度。
另外，本實施態樣所示的液晶元件可以適當地與偏光板、相位差板、防反射膜等光學薄膜等組合使用。例如，也可以使用利用偏光板及相位差板的圓偏振。此外，可以使用背光作為光源等。
另外，本實施態樣所示的液晶元件可以應用於藉由透射來自光源的光而進行顯示的透射型液晶顯示裝置、藉由反射入射光而進行顯示的反射型液晶顯示裝置、或組合透 射型和反射型的兩者之半透射型液晶顯示裝置。
實施態樣3
在本實施態樣中，說明將本發明的一個實施態樣的液晶組成物用於液晶層的液晶顯示裝置。另外，本實施態樣所示的液晶顯示裝置包括實施態樣2所說明的液晶元件(亦稱為液晶顯示元件)作為顯示元件。另外，可以使用被動矩陣型液晶顯示裝置和主動矩陣型液晶顯示裝置作為液晶顯示裝置，在本實施態樣中，參照圖3A和圖3B，對將上述液晶元件用於主動矩陣型液晶顯示裝置的情況進行說明。
圖3A是液晶顯示裝置的平面圖，且表示一個像素。另外，圖3B示出沿著圖3A的點劃線X1-X2切開的剖面圖。
在圖3A中，多個源極佈線層305(包括佈線層305a)以彼此平行(在圖3A中在上下的方向上延伸)且彼此相隔的狀態配置。多個閘極佈線層301(包括閘極電極層301a)以在與源極佈線層305垂直或實質上垂直的方向(在圖3A中水平的方向)上延伸且彼此相隔的狀態配置。另外，多個公共佈線層308以與相對應的閘極佈線層301相鄰的方式配置，並在平行於該閘極佈線層301的方向上延伸，即在與源極佈線層305實質上垂直的方向(在圖3A中水平的方向)上延伸。另外，在由源極佈線層305、公共佈線層308及閘極佈線層301圍繞的空間中配置有液晶顯示裝置 的像素電極層347及共用電極層346。另外，像素電極層347與電晶體320電連接，並且電晶體320配置在每一個像素中。
另外，在圖3A的液晶顯示裝置中，電容器由像素電極層347及公共佈線層308形成。雖然公共佈線層308能在浮置狀態(電絕緣狀態)下工作，但也可以將公共佈線層308的電位設定為固定電位，較佳的是設定為公共電位(以資料形式傳輸的影像信號的中間電位)附近之不產生閃爍的程度的電位。
圖3A和圖3B所示的液晶顯示裝置的電極結構中，與基板同一面內形成有像素電極層347及共用電極層346係形成於與基板平行的平面內。並且該電極結構可以應用藉由在與基板水平的方向上產生電場並在平行於基板的平面內移動液晶分子來控制灰階的方式(即IPS模式)。
接著，對圖3B所示的液晶顯示裝置的剖面結構進行說明。在圖3B所示的液晶顯示裝置的結構中，在具有電晶體320、像素電極層347及共用電極層346等的第一基板341與第二基板342之間夾有液晶層344。另外，以分別接觸於第一基板341和第二基板342的方式設置有偏光板343a和343b。
另外，電晶體320是反交錯型的薄膜電晶體，其中在具有絕緣表面的基板的第一基板341上，形成有閘極電極層301a、閘極絕緣層302、半導體層303、和用作源極電極層和汲極電極層的佈線層305a和305b。
對可以應用於本實施態樣所示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底閘極結構的交錯型電晶體和平面型電晶體。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(double-gate)結構或形成有三個通道形成區的三閘極(triple-gate)結構。或者，也可以具有隔著閘極絕緣層配置在通道區上方和下方的兩個閘極電極層的雙閘(dual-gate)結構。
在圖3B中，在第一基板341上形成有閘極電極層301a。閘極電極層301a可以藉由使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、和鈧等金屬材料或以這些金屬材料為主要成分的合金材料的單層或疊層形成。當將具有遮光性的導電膜用作閘極電極層301a時，可以防止來自背光的光(從第一基板341入射的光)入射到半導體層303中。
另外，閘極電極層301a也可以具有疊層結構。例如，當閘極電極層301a為雙層疊層結構時，較佳的是採用：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。當閘極電極層301a採用三層疊層結構時，較佳的是採用層疊有鎢層或氮化鎢層、鋁和矽的合金層或鋁和鈦的合金層、以及氮化鈦層或鈦層的疊層結構。
另外，也可以將由絕緣膜形成的基底膜設置在第一基板341與閘極電極層301a之間。基底膜具有防止雜質元 素從第一基板341擴散的功能，而且該基底膜可以使用選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜和氧氮化矽膜中的一或多者形成的單層結構或疊層結構。
閘極絕緣層302可以藉由利用電漿CVD法或濺射法等並使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層或氮氧化矽層而形成的單層或疊層結構。或者，作為閘極絕緣層302，還可以使用利用有機矽烷氣體並藉由CVD法形成的氧化矽層。作為有機矽烷氣體，可以使用例如矽酸乙酯(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(二甲基胺基)矽烷(SiH(N(CH3)2)3)等的含矽化合物。
對用於半導體層303的材料沒有特別的限制，根據電晶體320所需的特性而適當地選用。作為可用於半導體層303的材料，可以使用如下材料：利用以矽烷或鍺烷為代表的半導體來源氣體並藉由濺射法或氣相生長法製造的非晶(amorphous)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；微晶半導體；或氧化物半導體等。
作為非晶半導體的範例，可以典型地舉出氫化非晶矽，而作為結晶半導體的範例，可以典型地舉出多晶矽。多晶矽(多晶狀矽)的範例包括：含有在800℃或更高的製程溫度下形成的多晶矽作為主要成份的高溫多晶矽；含有在 600℃或更低的製程溫度下形成的多晶矽作為主要成份的低溫多晶矽；以及使用促進結晶的元素而使非晶矽結晶而形成的多晶矽等。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，作為氧化物半導體，可以使用四元金屬氧化物例如In-Sn-Ga-Zn類氧化物半導體；三元金屬氧化物例如In-Ga-Zn類氧化物半導體、In-Sn-Zn類氧化物半導體、In-Al-Zn類氧化物半導體、Sn-Ga-Zn類氧化物半導體、Al-Ga-Zn類氧化物半導體、Sn-Al-Zn類氧化物半導體；或二元金屬氧化物例如In-Zn類氧化物半導體、Sn-Zn類氧化物半導體、Al-Zn類氧化物半導體、Zn-Mg類氧化物半導體、Sn-Mg類氧化物半導體、In-Mg類氧化物半導體、In-Ga類氧化物半導體；In類氧化物半導體、Sn類氧化物半導體、Zn類氧化物半導體。此外，也可以使上述氧化物半導體包含SiO2。在此，例如In-Ga-Zn類氧化物半導體是指至少包含In、Ga及Zn的氧化物，對其組成沒有特別的限制。此外，In-Ga-Zn類氧化物半導體也可以包含In、Ga及Zn以外的元素。
此外，氧化物半導體可以使用由化學式InMO3(ZnO)m(m>0)表示的薄膜。這裏，M表示選自Ga、Al、Mn和Co中的一或多者的金屬元素。例如，M可為：Ga；Ga及Al；Ga及Mn；或Ga及Co。另外，作為氧化物半導體，可以使用既不是單晶結構又不是非晶結構之具有C軸配向的結晶氧化物半導體(亦稱為C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor,CAAC-OS)。
另外，半導體層303可以藉由濺射法、LPCVD法或電漿CVD法等形成。另外，在將半導體層303加工為所希望的形狀的蝕刻製程中，可以使用乾蝕刻法或濕蝕刻法。
另外，作為用於乾蝕刻的蝕刻裝置，可以使用如下裝置：利用反應性離子蝕刻法(RIE法)的蝕刻裝置；利用ECR(Electron Cyclotron Resonance，電子迴旋加速器共振)或ICP(Inductively Coupled Plasma，感應偶合電漿)等高密度電漿源的乾蝕刻裝置。此外，作為與ICP蝕刻裝置相比可以在更寬廣的區域上獲得均勻的放電的乾蝕刻裝置，可以舉出ECCP(Enhanced Capacitively Coupled Plasma，增強型電容偶合電漿)模式的蝕刻裝置，其中上部電極接地，並且下部電極連接到13.56MHz的高頻電源，並且將下部電極連接到3.2MHz的低頻電源。該ECCP模式蝕刻裝置也可以應用於例如使用尺寸超過3m的第十代基板的情況。
作為用作電晶體320的源極電極層和汲極電極層的佈線層305a和305b的材料，可以舉出：選自鋁(Al)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、銅(Cu)、和鎂(Mg)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，較佳的是使導電膜具有承受該熱處理的耐熱性。例如，因為當單獨使用鋁(Al)時產生耐熱性低、容易腐蝕等的問題，所以將鋁(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，可使用：選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)的元素；以上述元素為成分的合金；組合上述元素的合金膜；或以上述元素中之任一者為成分的氮化物。
另外，也可以在不接觸於空氣的狀態下連續地形成閘極絕緣層302、半導體層303、及佈線層305a和305b。藉由在不接觸於大氣的狀態下連續地進行成膜，可以以不被大氣成分或懸浮在空氣中的污染雜質元素污染的方式形成各疊層介面。因此，可以降低電晶體的特性的偏差。
作為絕緣膜307和絕緣膜309，可以使用利用乾處理法或濕處理法形成的無機絕緣膜或有機絕緣膜。例如，可以使用利用CVD法或濺射法等獲得的氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、或氧化鉭膜等。或者，可以使用例如聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、苯並環丁烯、聚醯胺或環氧樹脂等有機材料。或者，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(低-k材料)、矽氧烷類樹脂、PSG(磷矽酸玻璃)、BPSG(硼磷矽酸玻璃)等。另外，也可以使用氧化鎵膜作為絕緣膜307。
另外，矽氧烷類樹脂相當於以矽氧烷類材料為起始材料形成之包含Si-O-Si鍵的樹脂。矽氧烷類樹脂也可以具有有機基(例如烷基或芳基)或氟基作為取代基。矽氧烷類樹脂藉由塗敷法而施加並焙燒，如此而形成用作絕緣膜307和絕緣膜309。
另外，也可以藉由層疊多個由上述材料形成的絕緣膜 來形成絕緣膜307和絕緣膜309。例如，還可以採用在無機絕緣膜上層疊有機樹脂膜的結構。
層間膜313可以使用與上述絕緣膜307和絕緣膜309同樣的材料。對層間膜313的形成方法沒有特別的限制，根據材料可以利用旋塗法、浸塗法、噴塗法、液滴噴射法(例如噴墨法)、印刷法(例如絲網印刷法或膠版印刷法)、輥塗法、幕塗法、刮刀塗佈法等。
另外，作為像素電極層347及公共佈線層308，可以使用具有透光性的導電材料諸如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、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅、或添加有氧化矽的氧化銦錫。或者，像素電極層347及公共佈線層308可以使用下列材料中之一或多者形成：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)和銀(Ag)的金屬、其合金或其金屬氮化物。
或者，像素電極層347及公共佈線層308還可以使用包含導電性巨分子(導電性聚合物)的導電性組成物形成。使用導電性組成物形成的像素電極的薄層電阻較佳為10000 Ω/□或更小，並且波長550 nm的光的透光率較佳為70%或更高。另外，導電性組成物中所包含的導電性巨分子的電阻率較佳為低於或等於0.1 Ω．cm。另外，作為導電性巨分子，可以使用所謂的π電子共軛類導電性巨分子。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；含有苯胺、吡咯和噻吩中二或多者的共聚物或其衍生物等。
液晶層344使用本發明的一個實施態樣的液晶組成物。另外，液晶組成物包含呈現藍相的液晶材料、液晶性單體、非液晶性單體及聚合引發劑。液晶層344使用藉由對該液晶組成物進行聚合物穩定化處理(聚合處理)來得到的聚合物-液晶複合物。
另外，在第一基板341和對置基板的第二基板342之間夾持形成液晶層344的液晶組成物之後，利用密封材料(未示於圖)固定第一基板341和第二基板342。將液晶組成物夾持於第一基板341和第二基板342之間的方法，可以使用液晶滴落法(ODF)或者將第一基板341與第二基板342貼合在一起並利用毛細現象等注入液晶組成物的液晶注入法。
另外，作為密封材料，較佳的是典型地使用可見光固化性樹脂、紫外線固化性樹脂、或熱固化性樹脂。典型的是，可以使用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、胺樹脂等。此外，密封材料還可以包含光聚合引發劑(典型為紫外線聚合引發劑)、熱固化劑、填料、或偶合劑。
另外，在將液晶組成物充填於第一基板341與第二基板342之間之後，利用照射光以進行聚合物穩定化處理(聚合處理)，由此形成液晶層344。將照射的光的波長設定為包含在液晶組成物中的液晶性單體、非液晶性單體及聚合引發劑發生反應的波長。藉由利用該光照射的聚合物穩 定化處理(聚合處理)，可以得到液晶層344。另外，在將光固化性樹脂用作密封材料的情況下，可以在進行聚合物穩定化處理的同時亦進行密封材料的固化。
另外，在本實施態樣所示的液晶顯示裝置的電極結構中，包含在液晶層344中的液晶分子被水平方向的電場控制。另外，聚合物-液晶複合物以呈現藍相的方式進行配向，因此可以在平行於基板的方向上控制聚合物-液晶複合物，從而可以擴大視角。
在本實施態樣中，在第一基板341的外側(與液晶層344相反一側)設置偏光板343a，而在第二基板342的外側(與液晶層344相反一側)設置偏光板343b。另外，除了偏光板之外，也可以使用例如相位差板或防反射膜的光學薄膜。例如，也可以使用利用偏光板及相位差板的圓偏振。
此外，未示於圖，作為本實施態樣所示的液晶顯示裝置的光源，可以使用背光或側光燈等。另外，來自光源的光以從第一基板341一側發射通過位於觀察側的第二基板342的方式照射。
另外，當使用大型基板製造多個液晶顯示裝置(即所謂的多重面板法)時，可以在進行聚合物穩定化處理之前或者在設置偏光板之前進行分割步驟。然而，考慮到分割步驟對液晶層造成的影響(例如由於進行分割步驟時的施力而引起的配向狀態混亂)，較佳的是在進行第一基板341和第二基板342的貼合之後且在進行聚合物穩定化處理之前進行分割步驟。
在本實施態樣所示的液晶顯示裝置中，藉由使用本發明的一個實施態樣的液晶組成物，可以降低呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物中的配向缺陷的產生。由此，可以降低液晶顯示裝置中的面板的缺陷，所以可以提高液晶顯示裝置的產率。另外，使用本發明的一個實施態樣的液晶組成物亦可以降低液晶元件的驅動電壓，由此可以降低液晶顯示裝置的驅動電壓。
另外，在本實施態樣所示的液晶顯示裝置中，聚合物-液晶複合物能夠呈現聚合物穩定化藍相，所以能夠提供高對比度，由此可以提供可見度良好且影像品質高的液晶顯示裝置。另外，使用藍相的液晶元件能夠進行高速回應，從而可以提高液晶顯示裝置的性能。
本實施態樣可以與其他實施態樣所記載的任何結構適當地組合而實施。
實施態樣4
在本實施態樣中，說明將本發明的一個實施態樣的液晶組成物用於液晶層的液晶顯示裝置。另外，本實施態樣所示的液晶顯示裝置包括如實施態樣2所說明的液晶元件(亦稱為液晶顯示元件)作為顯示元件。
參照圖4A1、圖4A2和圖4B說明液晶顯示裝置的一個實施態樣的液晶顯示面板的外觀及剖面。圖4A1和圖4A2是一種面板的俯視圖，其中使用密封材料4005將形成在第一基板4001上的電晶體4010、電晶體4011及液晶 元件4013密封在第一基板4001與第二基板4006之間。圖4B是沿著圖4A1和圖4A2的M-N切斷的剖面圖。
以圍繞設置在第一基板4001上的像素部4002及掃描線驅動電路4004的方式設置有密封材料4005。此外，在像素部4002及掃描線驅動電路4004上設置有第二基板4006。從而，像素部4002及掃描線驅動電路4004與液晶層4008一起由第一基板4001、密封材料4005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使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另外準備的基板上的信號線驅動電路4003。另外，圖4A2是由設置在第一基板4001上的電晶體形成信號線驅動電路的一部分的例子，在第一基板4001上形成信號線驅動電路4003b，並且在另外準備的基板上安裝有使用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，對另外形成的驅動電路的連接方法沒有特別的限制，可以採用COG方法、打線接合方法或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，圖4A2是藉由TAB方法安裝信號線驅動電路4003a和4003b的例子。
此外，設置在第一基板4001上的像素部4002及掃描線驅動電路4004具有多個電晶體。在圖4B中例示出像素部4002所包含的電晶體4010及掃描線驅動電路4004所 包含的電晶體4011。在電晶體4010及電晶體4011上設置有絕緣層4020及層間膜4021。
作為電晶體4010及電晶體4011可以使用已知結構的電晶體。
此外，可以在層間膜4021或絕緣層4020上以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的方式設置導電層。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，導電層的電位也可以為GND或0V，或者導電層也可以處於浮動狀態。
此外，在層間膜4021上形成有像素電極層4030及共用電極層4031，並且像素電極層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以及液晶層4008。另外，在第一基板4001及第二基板4006的外側分別設置有偏光板4032a和偏光板4032b。
液晶層4008使用實施態樣1所示的液晶組成物。
另外，藉由在像素電極層4030與共用電極層4031之間形成電場，控制液晶層4008的液晶分子。由於在液晶層4008中形成水平方向的電場，因此液晶分子可被該電場控制。實施態樣1所示的液晶組成物藉由聚合物穩定化處理(聚合處理)成為聚合物-液晶複合物，並且包含在聚合物-液晶複合物中的液晶以呈現藍相的方式進行配向，且可以在平行於基板的方向上控制液晶，從而可以擴大視角。
另外，作為第一基板4001和第二基板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，還可以使用具有將鋁箔夾在PVF薄膜或聚酯薄膜之間的結構的薄片。
此外，藉由對絕緣層選擇性地進行蝕刻，可以形成柱狀間隔物4035。該柱狀間隔物4035為了控制液晶層4008的厚度(單元間隙)而設置。或者，也可以使用球狀間隔物。在液晶顯示裝置中，作為液晶層4008的厚度的單元間隙較佳為大於或等於1 μm且小於或等於20 μm。另外，在本說明書中，單元間隙是指液晶層4008的厚度(膜厚度)的最大值。
圖4A1、圖4A2和圖4B所示的液晶顯示裝置為透射型液晶顯示裝置，但本發明中的液晶顯示裝置也可以是半透射型液晶顯示裝置或反射型液晶顯示裝置。
另外，圖4A1、圖4A2和圖4B示出在基板的外側(觀察側)設置偏光板之液晶顯示裝置的例子，但也可以將偏光板設置在基板的內側。偏光板的位置可根據偏光板的材料或製程的條件適當地決定。另外，還可以設置用作黑矩陣的遮光層。
另外，也可以形成濾色層或遮光層以作為層間膜4021的一部分。在圖4A1、圖4A2和圖4B中，以覆蓋電晶體4010及電晶體4011的方式在第二基板4006一側設置有遮光層4034。另外，藉由設置遮光層4034，可以實現對比 度的改善及電晶體的穩定化。
也可以設置絕緣層4020並將其用作電晶體的保護膜，但是本實施態樣並不特別限於此。此時的保護膜是用來防止懸浮在大氣中的有機物、金屬物、水蒸氣等的污染雜質的侵入的膜，所以較佳的是採用緻密的膜。保護膜可以藉由濺射法形成單層或疊層結構，包含氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜和氮氧化鋁膜中任一者。
另外，當還形成透光性絕緣層以作為平坦化絕緣膜時，可以使用例如聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、苯並環丁烯、聚醯胺或環氧樹脂等具有耐熱性的有機材料以形成透光性絕緣層。另外，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(低-k材料)、矽氧烷類樹脂、PSG(磷矽酸玻璃)、BPSG(硼磷矽酸玻璃)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。
另外，對具有疊層結構的絕緣層的形成方法沒有特別的限制，根據材料可以利用下列方法：濺射法、旋塗法、浸塗法、噴塗法、液滴噴射法(例如噴墨法)、印刷法(例如絲網印刷法或膠版印刷法)、輥塗法、幕塗法、刮刀塗佈法等。
另外，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形成，諸如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、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅、或添加有氧 化矽的氧化銦錫。或者，像素電極層4030及共用電極層4031可以使用下列材料中之一或多者形成：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)和銀(Ag)的金屬、其合金或其金屬氮化物。
或者，像素電極層4030及共用電極層4031還可以使用包含導電性巨分子(亦稱為導電性聚合物)的導電性組成物形成。
此外，供應給另外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，因為電晶體容易因靜電等而損壞，所以較佳的是將用來保護驅動電路的保護電路設置在與閘極線或源極線同一基板上。使用非線性元件形成保護電路是較佳的。
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及電晶體4011的源極電極層及汲極電極層相同的導電膜形成。另外，連接端子電極4015藉由各向異性導電膜4019與FPC 4018所具有的端子電連接。
此外，雖然在圖4A1、圖4A2和圖4B中示出了另外形成信號線驅動電路4003並將它安裝在第一基板4001上的例子，但是本發明之實施態樣並不侷限於該結構。既可以另外形成掃描線驅動電路而安裝，又可以僅另外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。
在本實施態樣所示的液晶顯示裝置中，藉由使用本發明的一個實施態樣的液晶組成物，可以降低呈現聚合物穩定化藍相的聚合物-液晶複合物中的配向缺陷的產生。由此，可以降低液晶顯示裝置中的面板的缺陷，所以可以提高液晶顯示裝置的產率。另外，藉由使用本發明的一個實施態樣的液晶組成物，亦可以降低液晶元件的驅動電壓，由此可以降低液晶顯示裝置的驅動電壓。
另外，在本實施態樣所示的液晶顯示裝置中，聚合物-液晶複合物能夠呈現聚合物穩定化藍相，所以能夠提供高對比度，由此可以提供可見度良好且影像品質高的液晶顯示裝置。另外，使用藍相的液晶元件能夠進行高速回應，從而可以提高液晶顯示裝置的性能。
本實施態樣可以與其他實施態樣所記載的任何結構適當地組合而實施。
實施態樣5
本說明書所揭示的液晶顯示裝置可以應用於各種電子裝置(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、相機(例如數位相機或數位攝影機)、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、可攜式資訊終端機、音頻錄放裝置、彈子機等大型遊戲機等。
圖5A示出電子書閱讀器(也稱為E-book)，可以具有外殼5000、顯示部5001、操作鍵5002、太陽能電池5003 以及充放電控制電路5004。圖5A所示的電子書閱讀器可以具有如下功能：顯示各種各樣的資訊(例如靜態影像、動態影像、和文字影像)；將日曆、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的資訊進行操作或編輯；藉由各種各樣的軟體(程式)控制處理等。另外，在圖5A中，作為充放電控制電路5004的一例，示出具有電池5005和DCDC轉換器(以下簡稱為轉換器)5006的結構。藉由將實施態樣3或實施態樣4所示的液晶顯示裝置應用於顯示部5001，可以提供具有高對比度及良好的可見度並能夠實現高速回應、高性能及低電壓驅動的電子書閱讀器。
藉由採用圖5A所示的結構，在將半透射型液晶顯示裝置或反射型液晶顯示裝置用於顯示部5001的情況下，可以預料電子書閱讀器在較明亮的環境下也被使用，所以可以高效地進行利用太陽能電池5003產生電力以及利用電池5005的充電，所以是較佳的。由於將太陽能電池5003適當地設置在外殼5000的空餘空間(表面或背面)，可以高效地對電池5005進行充電，所以是較佳的。另外，當使用鋰離子電池作為電池5005時，可以得到實現小型化等的優點。
此外，參照圖5B所示的方塊圖說明圖5A所示的充放電控制電路5004的結構及操作。圖5B示出太陽能電池5003、電池5005、轉換器5006、轉換器5007、開關SW1至SW3、及顯示部5001，並且，電池5005、轉換器5006、轉換器5007及開關SW1至SW3是相當於充放電控制電 路5004的部分。
在此，說明利用外部光源由太陽能電池5003產生電力時的操作的例子。利用轉換器5006對太陽能電池5003所產生的電力的電壓進行升壓或降壓以使其具有用於對電池5005進行充電的電壓。並且，當利用太陽能電池5003所產生的電力以操作顯示部5001時，使打開開關SW1並利用轉換器5007將該電力的電壓升壓或降壓到顯示部5001所需要的電壓。此外，當不進行顯示部5001上的顯示時，可以關閉開關SW1並打開開關SW2以對電池5005進行充電。
接著，說明當不進行利用外部光源由太陽能電池5003產生電力時的操作的例子。藉由打開開關SW3並且利用轉換器5007對電池5005所蓄的電力的電壓進行升壓或降壓。並且，當操作顯示部5001時，利用來自電池5005的電力。
注意，雖然示出太陽能電池5003作為充電裝置的一例，但是也可以利用其他裝置對電池5005進行充電。此外，也可以組合使用太陽能電池5003與其他充電裝置進行充電。
圖6A示出膝上型個人電腦，其包括主體6101、外殼6102、顯示部6103以及鍵盤6104等。藉由將實施態樣3或實施態樣4所示的液晶顯示裝置應用於顯示部6103，可以提供具有高對比度及良好的可見度並能夠實現高速回應、高性能及低電壓驅動的膝上型個人電腦。
圖6B示出個人數位助理(PDA)，在主體6201中設置有顯示部6202、外部介面6203以及操作按鈕6204等。此外，還具備觸控筆6205作為操作副件。藉由將實施態樣3或實施態樣4所示的液晶顯示裝置應用於顯示部6202，可以提供具有高對比度及良好的可見度並能夠實現高速回應、高性能及低電壓驅動的個人數位助理(PDA)。
圖6C示出行動電話，其包括外殼6301及外殼6302的兩個外殼。外殼6301具備顯示面板6303、揚聲器6304、麥克風6305、指向裝置6306、相機鏡頭6307、外部連接端子6308等。此外，外殼6302具備對行動電話進行充電的太陽能電池6309、外部記憶體插槽6310等。此外，在外殼6301內組裝有天線。藉由將實施態樣3或實施態樣4所示的液晶顯示裝置應用於顯示面板6303，可以提供具有高對比度及良好的可見度並能夠實現高速回應、高性能及低電壓驅動的行動電話。
此外，顯示面板6303具備觸控螢幕，圖6C使用虛線示出以影像形式顯示出來的多個操作鍵6311。另外，還安裝有用來將由太陽能電池6309輸出的電壓升壓至高足以適合各電路的電壓之升壓電路。
顯示面板6303根據使用方式適當地改變顯示的方向。此外，由於在與顯示面板6303同一面上設置有相機鏡頭6307，所以行動電話可以用作視訊電話。揚聲器6304及麥克風6305並不侷限於音頻通話，還可以進行視訊通話、錄放聲音等。再者，外殼6301和外殼6302而可以從 如圖6C所示的展開狀態經由滑動而變成重疊狀態；如此，可以縮小行動電話的尺寸，使得行動電話適合於攜帶。
外部連接端子6308可以與AC轉接器及各種電纜如USB電纜等連接，並且可以進行充電及與個人電腦等的資料通訊。此外，藉由將儲存媒體插入外部記憶體插槽6310中，可以保存及移動大量資料。
此外，行動電話也可以除了上述功能以外還具有紅外線通信功能、電視接收功能等。
圖6D示出數位攝影機，其包括主體6401、顯示部A 6402、取景器6403、操作開關6404、顯示部B 6405以及電池6406等。藉由將實施態樣3或實施態樣4所示的液晶顯示裝置應用於顯示部A 6402、顯示部B 6405，可以提供具有高對比度及良好的可見度並能夠實現高速回應、高性能及低電壓驅動的數位攝影機。
圖6E示出電視機的一例。在電視機6501中，外殼6502組裝有顯示部6503。顯示部6503可以顯示影像。此外，在此示出利用支架6504支撐外殼6502的結構。藉由將實施態樣3或實施態樣4所示的液晶顯示裝置應用於顯示部6503，可以提供具有高對比度及良好的可見度並能夠實現高速回應、高性能及低電壓驅動的電視機6501。
可以藉由利用外殼6502所具備的操作開關或另行提供的遙控器進行電視機6501的操作。此外，也可以在遙控器中設置顯示部以顯示從該遙控器輸出的資訊。
另外，電視機6501具備接收機、數據機等。可以藉 由利用接收機接收一般的電視廣播。再者，電視機6501藉由數據機連接到有線或無線通信網路，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。
圖7A和圖7B是能夠進行折疊的平板終端機。圖7A是打開的狀態，並且平板終端機具有外殼7000、顯示部7001a、顯示部7001b、顯示模式切換按鈕7004、電源按鈕7005、省電模式切換按鈕7006、卡子7003以及操作按鈕7008。此外，將發光裝置用於顯示部7001a和顯示部7001b中的一者或兩者來製造該平板終端機。
在顯示部7001a中，可以將其一部分用作觸控螢幕的區域7002a，在此區域內可以藉由接觸所顯示的操作鍵7007來輸入資料。在圖7A中，顯示部7001a的一半僅具有顯示的功能，而另一半具有觸控螢幕的功能。但是本發明的實施態樣並不侷限於此結構，也可以顯示部7001a的整個區域具有觸控螢幕的功能。例如，可以使顯示部7001a的全部區域顯示鍵盤而將其用作觸控螢幕，並且將顯示部7001b用作顯示螢幕。
此外，與顯示部7001a同樣，也可以將顯示部7001b的一部分用作觸控螢幕的區域7002b。此外，藉由使用手指或觸控筆等接觸觸控螢幕上的鍵盤顯示切換按鈕7009，可以在顯示部7001b上顯示鍵盤。
此外，也可以對觸控螢幕的區域7002a和觸控螢幕的區域7002b同時進行觸控輸入。
另外，顯示模式切換按鈕7004能夠切換橫幅模式和豎幅模式、及切換彩色顯示和黑白顯示等。根據藉由平板終端機所內置的光感測器所檢測的使用時的外部光源的光量，省電模式切換按鈕7006可以將顯示的亮度設定為最適合的亮度。平板終端機除了光感測器以外，還可以例如內置例如陀螺儀或加速度感測器以檢測傾斜度的感測器的其他檢測裝置。
此外，圖7A示出顯示部7001b的顯示面積與顯示部7001a的顯示面積相同的例子，但是本發明實施態樣並不侷限於此。顯示部7001a和顯示部7001b可有不同的面積或不同的顯示品質。例如顯示部7001a和7001b中的一方可以具有較高清晰度影像。
圖7B是疊合狀態的平板終端機，其具有外殼7000、太陽能電池7103、充放電控制電路7104、電池7105以及DCDC轉換器7106。此外，圖7B示出具有電池7105和DCDC轉換器7106作為充放電控制電路7104的一個例子。
此外，平板終端機能夠進行折疊，因此不使用時可以合上外殼7000。因此，可以保護顯示部7001a和顯示部7001b，而可以提供一種具有良好的耐久性且從長期使用的觀點來看具有良好的可靠性的平板終端機。
此外，圖7A和圖7B所示的平板終端機還可以具有如下功能：顯示各種各樣的資訊(例如靜態影像、動態影像、和文字影像)；將日曆、日期或時刻等顯示在顯示部上；藉由觸控輸入對顯示在顯示部上的資訊進行操作或編輯 的觸控輸入；藉由各種各樣的軟體(程式)控制處理。
藉由利用安裝在平板終端機的表面的太陽能電池7103，可以將電力供應到觸控螢幕、顯示部、影像信號處理部等。此外，可以將太陽能電池7103設置在外殼7000的一個面或兩面上，由此可以高效地對電池7105進行充電。另外，當使用鋰離子電池作為電池7105時，可以得到實現小型化等的優點。
另外，參照圖7C所示的方塊圖而對圖7B所示的充放電控制電路7104的結構和操作進行說明。圖7C示出太陽能電池7103、電池7105、DCDC轉換器7106、轉換器7107、開關SW1至SW3以及顯示部7001。電池7105、DCDC轉換器7106、轉換器7107、及開關SW1至SW3是相當於圖7B所示的充放電控制電路7104的部分。
首先，說明在利用外部光源由太陽能電池產生電力時的操作的例子。利用DCDC轉換器7106對太陽能電池7103所產生的電力的電壓進行升壓或降壓以使具有用於對電池7105進行充電的電壓。並且，當利用太陽能電池7103所產生的電力以操作顯示部7001(7001a、7001b)時，打開開關SW1並利用轉換器7107將該電力的電壓升壓或降壓到操作顯示部7001所需要的電壓。另外，當不進行顯示部7001上的顯示時，可以關閉開關SW1並打開開關SW2以對電池7105進行充電。
注意，雖然示出太陽能電池7103作為充電裝置的一個例子，但是充電裝置並不侷限於此，也可以使用壓電元 件(piezoelectric element)或熱電轉換元件(珀耳帖元件(Peltier element))等其他裝置進行電池7105的充電。例如，也可以使用以無線(不接觸)方式收發電力而進行充電的非接觸式電力傳輸模組或組合其他充電裝置進行電池7105的充電。
另外，如果具備上述實施態樣所說明的顯示部，則本發明的實施態樣當然不侷限於圖7A至圖7C所示的電子裝置。
本實施態樣可以與其他實施態樣所記載的任何結構適當地組合而實施。
實施例1
本實施例示出在本說明書中對通式(G1)或通式(G1-1)所示的五種液晶性單體進行評價和測定的結果以及對分別使用上述五種液晶性單體製造的本發明的一個實施態樣的五種液晶組成物進行評價和測定的結果。
以下示出在本實施例中使用的五種液晶性單體的結構式。
首先，測定上述五種液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)(也稱為澄清點或NI點)。
另外，利用差示掃描量熱儀(DSC,Differential Scanning Calorimeter；Perkin Elmer Co.,Ltd.製造；Pyris 1 DSC)測定由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)。在下列條件下進行測量：對上述五種液晶性單體分別添加0.5wt%之作為聚合抑制劑的氫醌，並從-10℃以10℃/min進行升溫，將從向列相轉變到各向同性相的吸熱峰的上升的溫度看作由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)。另外，圖8 示出由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)的測定結果。
由圖8的測定結果可知，液晶性單體示出如下特性：通式(G1)及通式(G1-1)中的氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)每增加一個，由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)交替地增高及降低的特性，即對氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)的奇偶性(parity)。
接著，製造分別含有上述五種液晶性單體的五種液晶組成物。以下示出這些液晶組成物的聚合物穩定化時的情況。
在調製本實施例中的五種液晶組成物時，使用E-8(簡稱)(LCC公司製造)、4-(反式-4丙基環己基)-3’,4’-二氟-1,1’-聯苯(簡稱：CPP-3FF)、和4-正戊基苯甲酸-4-氰基-3-氟苯酯(簡稱：PEP-5CNF)作為呈現藍相的液晶材料；使用甲基丙烯酸十二烷酯(簡稱：DMeAc)(日本東京化成工業株式會社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd)製造)作為非液晶性單體；使用DMPAP(簡稱)(日本東京化成工業株式會社製造)作為聚合引發劑；及使用1,4：3,6-二脫水(dianhydro)-2,5-雙[4-(正己基-1-氧基)苯甲酸]山梨醇酯(簡稱：ISO-(6OBA)2)(日本綠化學株式會社(Midori Kagaku Co.,Ltd)製造)作為掌性試劑。並且，於5種液晶組成物中，分別使用上述結構式示出的五種材料作為液晶性單體。另外，以下示出液晶性單體以外的上述物質的結構式。
另外，在本實施例中，以表1示出製造五種液晶組成物之混合比，並進行聚合物穩定化處理。混合比都以重量比(wt%)表示。
在本實施例中，製造設置有表1示出的液晶組成物的液晶盒並進行聚合物穩定化處理。另外，液晶盒藉由如下方法形成：在一對玻璃基板之間以具有間隔(4μm)的方式塗敷紫外線及熱固化性密封材料，對其照射紫外線(輻射照度100mW/cm2)90秒，然後以120℃加熱1小時進行貼合，然後將以表1示出的比率混合的液晶組成物注入到基板之間。
表2示出用於各個液晶盒(液晶盒1至液晶盒5)的液晶性單體。
接著，對各液晶盒中的液晶組成物進行聚合物穩定化處理。在本實施例中，藉由對各個液晶盒進行加熱直到各個液晶盒中的液晶組成物示出各向同性相的溫度為止，並分別在各向同性相的狀態下及在藍相的狀態下各照射紫外線(波長為365nm，輻射照度為8mW/cm2)6分鐘來進行聚合物穩定化處理。另外，關於各個液晶盒中的液晶組成物，表3示出由各向同性相至藍相的相轉變溫度、在各向同 性相的狀態下進行聚合物穩定化處理時的處理溫度(在表3中記載為“各向同性相狀態下的穩定化處理溫度”)、以及在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理時的處理溫度(在表3中記載為“藍相狀態下的穩定化處理溫度”)。
接著，對各個液晶盒的聚合物穩定化處理之後的織構(也稱為光學組織或利用顯微鏡進行觀察時觀察到的紋理)進行觀察。織構的觀察使用偏光顯微鏡(MX-50，奧林巴斯公司(Olympus Corporation)製造)。
使用偏光顯微鏡進行觀察時的測定條件如下：測定模式為透射模式；偏振器採用正交尼科耳(crossed nicols)；倍率為500倍；在室溫下進行測定。
圖9A1、圖9A2、圖9B1、圖9B2、圖9C1、圖9C2、圖9D1、圖9D2、圖9E1和圖9E2示出在各個液晶盒(液晶盒1至液晶盒5)中分別進行聚合物穩定化處理並使其呈現聚合物穩定化藍相時的織構。另外，表4示出各個液晶盒(液晶盒1至液晶盒5)、包含在各個液晶盒 中的液晶性單體的氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)以及圖9A1、圖9A2、圖9B1、圖9B2、圖9C1、圖9C2、圖9D1、圖9D2、圖9E1和圖9E2所示的織構。
由圖9A1、圖9A2、圖9B1、圖9B2、圖9C1、圖9C2、圖9D1、圖9D2、圖9E1和圖9E2所示的結果可知：當氧化烯基的鏈長為偶數(明確而言，鏈長為4、6、或8)且在各向同性相的狀態下進行聚合物穩定化處理時，如圖9A1、圖9C1及圖9E1所示，在藍相中觀察到較多的缺陷；當氧化烯基的鏈長為偶數(明確而言，鏈長為4、6、或8)且在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理時，如圖9A2、圖9C2及圖9E2所示，在藍相中觀察到具有邊界的小板狀(platelet)織構(小板狀織構)。
另一方面，當氧化烯基的鏈長為奇數(明確而言，鏈長為5或7)時，在各向同性相的狀態下進行聚合物穩定化處理的情況(圖9B1及圖9D1)下及在藍相的狀態下進行聚 合物穩定化處理的情況(圖9B2及圖9D2)下，都觀察到不示出明確的小板狀態的織構。
如此，當使用包含氧化烯基的鏈長為偶數(明確而言，鏈長為4、6、或8)的液晶性單體的液晶組成物時，藉由在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理可以得到配向缺陷的產生被降低之聚合物穩定化藍相。反之，當使用包含氧化烯基的鏈長為奇數(明確而言，鏈長為5或7)的液晶性單體的液晶組成物時，在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理或在各向同性相的狀態下進行聚合物穩定化處理都能得到配向缺陷的產生被降低之聚合物穩定化藍相。
實施例2
在本實施例中，製造如下面板：使用用於實施例1中的液晶盒4的包含氧化烯基的鏈長為奇數(明確而言，鏈長為7)的液晶性單體(RM-O6)的液晶組成物且在各向同性相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到的液晶面板；使用上述液晶組成物且在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到的液晶面板；以及使用用於實施例1中的液晶盒1的包含氧化烯基的鏈長為偶數(明確而言，鏈長為4)的液晶性單體(RM-O3)的液晶組成物且在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到的液晶面板。
首先，說明使用包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7的液晶性單體(RM-O6)的液晶組成物且在各向同性相的狀態下進行聚合物穩定化處理來製造液晶面板 的方法。
在用作第一基板的5英寸玻璃基板上形成高度為4μm的由樹脂構成的間隙間隔物及光熱固化型密封材料(SD-25，日本積水化學工業株式會社(Sekisui Chemical Co.,Ltd.)製造)。此外，在用作第二基板的5英寸玻璃基板上形成包含例如電晶體的電路，而該電晶體具有用來驅動液晶層的電極層。
接著，藉由對形成有密封材料的第一基板照射紫外線(輻射照度為11mW-cm2)，以使密封材料暫時固化。
接著，將用於實施例1中的液晶盒4的液晶組成物(包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7的液晶性單體(RM-O6))滴落到第一基板上的密封材料的內側。此時，液晶組成物的溫度設定為呈現各向同性相的70℃，將約14mg的該液晶組成物滴落到密封材料的內側。
接著，貼合第一基板與第二基板。在此，利用靜電吸盤以形成有例如包括電極層的電晶體的電路的面朝下的方式將第二基板固定在處理室內的上側，並以設置有液晶組成物的面朝上的方式將第一基板設置在處理室內的下側。然後將處理室內減壓到100Pa以貼合第一基板與第二基板。然後，將處理室暴露於大氣。
接著，藉由將貼合第一基板與第二基板而成的基板設置在具有熱源的載物臺上，並將含有液晶組成物(包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7的液晶性單體(RM-O6))的液晶層加熱到70℃，來使其呈現各向同性相。
接著，在以-5℃/min將呈現各向同性相的液晶層迅速冷卻到38℃。之後，將溫度保持為各向同性相遍及整個液晶層的38℃，並且利用吸收350nm或更短的波長的短波長吸收濾光片，以365nm為主波長的紫外線(11mW/cm2)照射液晶層6分鐘，來進行聚合物穩定化處理。由此，呈現各向同性相的液晶層相轉變到藍相，從而得到呈現聚合物穩定化藍相的液晶層。
在此狀態下對基板進行熱處理(120℃，1小時)，由此使密封材料完全固化。藉由上述步驟，使用包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7的液晶性單體(RM-O6)的液晶組成物且在各向同性相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到液晶面板。圖10A示出所得到的液晶面板的外觀照片。
另外，與上述同樣地，將在由第一基板、第二基板及密封材料(暫時固化)圍繞的空間中設置液晶層而構成的基板設置在具有熱源的載物臺上，而該液晶層包括用於實施例1中的液晶盒4的液晶組成物(包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7的液晶性單體(RM-O6))。接著，將該液晶層加熱到70℃來使其呈現各向同性相。然後從70℃以-1℃/min進行降溫來使呈現各向同性相的液晶層相轉變到藍相。接著，將溫度保持為藍相遍及整個液晶層的溫度(在此為34℃)。並且利用吸收350nm或更短的波長的短波長吸收濾光片，以365nm為主波長的紫外線(8mW/cm2)照射液晶層6分鐘，來進行聚合物穩定化處理。
接著，對基板進行熱處理(120℃，1小時)，由此使密封材料完全固化。藉由上述步驟，使用包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7的液晶性單體(RM-O6)的液晶組成物且在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到的液晶面板。圖10B示出所得到的液晶面板的外觀照片。
此外，對在由在第一基板、第二基板及密封材料(暫時固化)圍繞的空間中設置液晶層而構成的基板也在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理，而該液晶層包括用於實施例1中的液晶盒1的液晶組成物(包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為4的液晶性單體(RM-O3))。圖10C示出所得到的液晶面板的外觀照片。
由上述結果可知，在圖10C所示的使用包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為4(即偶數)的液晶性單體(RM-O3)的液晶組成物且在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到的液晶面板中，在整個顯示區內產生由於發生相轉變至膽固醇相而導致的漏光。
然而，在圖10A所示的使用包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7(即奇數)的液晶性單體(RM-O6)的液晶組成物且在各向同性相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到的液晶面板中，在液晶面板的顯示區中幾乎觀察不到配向缺陷，由此可知配向缺陷的產生可被抑制。另外，在圖10B所示的使用包含氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為7(即奇數)的液晶性單體(RM-O6)的液晶組成物且在藍相的狀態下進行聚合物穩定化處理而得到的 液晶面板中，雖然出現液晶面板周圍的液晶層收縮的傾向，但是在液晶面板的顯示區中的配向缺陷減小。
由上可知，藉由使用包含如下液晶性單體的液晶組成物，可以在進行聚合物穩定化時抑制配向缺陷的產生：在該液晶性單體中，由通式(G1)中的Y表示的氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為n(n為大於或等於2且小於或等於11)，並且，該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)低於氧化烯基的鏈長(碳原子和氧原子的總和)為(n-1)和(n+1)的液晶性單體，即在此氧化烯基的鏈長為奇數者。
參考例
在本參考例中，對包含在本發明的一個實施態樣的液晶組成物中的液晶性單體，即由實施態樣1中的結構式(105)表示的1,4-雙[4-(7-丙烯醯氧基庚基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O7)的合成方法進行具體的說明。
[步驟1：4-(7-羥基庚基-1-氧基)苯甲酸乙酯的合成]
將3.5g(21mmol)4-羥基苯甲酸乙酯、4.9g(25mmol)7-溴-1-庚醇、1.0g(25mmol)氫氧化鈉、3.2g(21mmol)碘化鈉及120mL 2-丁酮放入200mL茄形燒瓶中，在氮氣流下於60℃攪拌該混合物11小時。然後，利用TLC(Thin-Layer Chromatography，薄層層析法)確認反應結束，然後對所得到的混合物進行自然過濾，將殘餘物溶解於水，使用甲苯進行三次萃取，混合萃取液和濾液並利用硫酸鎂進行乾燥。對該混合物進行自然過濾，濃縮得到的濾液，得到白色固體。
利用矽膠柱層析法(使用1000mL展開溶劑，乙酸乙酯：己烷=1：2)純化所得到的固體。濃縮包含所得到的目的物之餾分，以85%的產率得到5.0g無色油狀物質。
[步驟2：4-(7-羥基庚基-1-氧基)苯甲酸的合成]
將5.0g(18mmol)4-(7-羥基庚基-1-氧基)苯甲酸乙酯及 150mL氫氧化鉀水溶液(0.5mol-L)放入500mL茄形燒瓶中，在氮氣流下於100℃攪拌該混合物10小時。然後，利用TLC確認反應結束。在所得到的溶液中加入二乙醚及稀鹽酸，用二乙醚萃取三次水層。混合有機層和萃取液並利用硫酸鎂進行乾燥。對該混合物進行自然過濾，濃縮濾液，以73%的粗產率得到3.3g目的物的淡黃色固體。
[步驟3：4-(7-丙烯醯氧基庚基-1-氧基)苯甲酸的合成]
將3.3g(13mmol)4-(7-羥基庚基-1-氧基)苯甲酸及100mL 1,4-二噁烷、1.9g(16mmol)N,N-二甲基苯胺放入500mL茄形燒瓶中並攪拌。在該溶液中緩慢加入1.4g(15mmol)丙烯醯氯，然後在氮氣流下於60℃攪拌該溶液4小時。然後，利用TLC確認反應結束。將所得到的溶液緩慢加至約800mL的水中，白色固體析出。藉由抽濾收集白色固體並乾燥，以88%的粗產率得到3.5g目的物的白色固體。
[步驟4：1,4-雙[4-(7-丙烯醯氧基庚基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(RM-O7)的合成]
將3.5g(11mmol)4-(7-丙烯醯氧基庚基-1-氧基)苯甲酸、0.71g(5.7mmol)甲基氫醌、0.21g(1.7mmol)4-(N,N-二甲基)胺基吡啶(DMAP)、80mL的丙酮及40mL的二氯甲烷放在300mL茄形燒瓶中，並在大氣下攪拌混合物。在該混合物中加入2.2g(11mmol)1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)，使所有的材料都溶化而成溶液。在大氣下在室溫下攪拌該溶液20小時。
然後，利用TLC確認反應結束。在該溶液中加入約40mL的氯仿。將該溶液濃縮到約60mL，在所得到的溶液中加入飽和碳酸氫鈉水溶液及飽和食鹽水。用氯仿萃取三次該混合物的水層。混合有機層和萃取液並利用硫酸鎂進行乾燥。對該混合物進行自然過濾，濃縮濾液來得到油狀物質。
藉由利用矽膠柱層析法(使用700mL展開溶劑，乙酸乙酯：己烷=1：1)純化該油狀物質。濃縮包含所得到的目的物之餾分以得到無色油狀物質。利用HPLC(High Performance Liquid Chromatography，高效液相層析法，展開溶劑為氯仿)純化所得到的無色油狀物質，以14%的 產率得到0.38g目的物的白色固體。
藉由核磁共振(NMR)，確認到上述化合物是1,4-雙[4-(7-丙烯醯氧基庚基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(RM-O7)。
以下示出所獲得的化合物的1H NMR資料。
1H NMR(CDCl3，300 MHz)：δ(ppm)=1.38-1.51(m，12H)，1.68-1.86(m，8H)，2.24(s，3H)，4.05(t，J=5.4 Hz，4H)，4.17(t，J=6.6 Hz，4H)，5.82(dd，J1=10 Hz，J2=1.5 Hz，2H)，6.13(dd，J1=10 Hz，J2=17 Hz，2H)，6.41(dd，J1=1.5 Hz，J2=17 Hz，2H)，6.95-7.00(m，4H)，7.06-7.19(m，3H)，8.12-8.18(m，4H)。
另外，1,4-雙[4-(5-丙烯醯氧基戊基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O5)的合成係由下列方法進行：在本參考例所示的RM-O7(簡稱)的合成中的由反應式(A-1)表示的步驟中，使用5-溴-1-戊醇代替7-溴-1-庚醇，並進行相當於反應式(A-2)至(A-4)的反應，以得到RM-O5。
另外，關於實施態樣1所示的1,4-雙[4-(2-甲基丙烯醯氧基乙基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：MeRM-O2)及1,4-雙[4-(4-丙烯醯氧基丁基-1-氧基)苯甲醯氧基]-2-甲苯(簡稱：RM-O4)的合成，在本參考例所示的RM-O7(簡稱)的合成中的由反應式(A-4)表示的步驟中，分別使用4-(2-甲基丙烯醯氧基-1-氧基)苯甲酸和4-(4-丙烯醯氧基丁基-1-氧基)苯甲酸代替4-(7-丙烯醯氧基庚基-1-氧基)苯甲酸，如此得到MeRM-O2和RM-O4。
本案係基於2011年10月31日向日本專利局提出申 請的日本專利申請案2011-238282號，其內容以引用的方式併入本文。
100‧‧‧液晶性單體
100a、100b‧‧‧液晶性單體
101‧‧‧介晶骨架
101a、101b‧‧‧介晶骨架
102‧‧‧氧化烯基
102a、102b‧‧‧氧化烯基
200‧‧‧第一基板
201‧‧‧第二基板
202‧‧‧液晶層
203‧‧‧像素電極層
204‧‧‧共用電極層
301‧‧‧閘極佈線層
301a‧‧‧閘極電極層
302‧‧‧閘極絕緣層
303‧‧‧半導體層
305‧‧‧源極佈線層
305a、305b‧‧‧佈線層
307‧‧‧絕緣膜
308‧‧‧公共佈線層
309‧‧‧絕緣膜
313‧‧‧層間膜
320‧‧‧電晶體
341‧‧‧第一基板
342‧‧‧第二基板
343a、343b‧‧‧偏光板
344‧‧‧液晶層
346‧‧‧共用電極層
347‧‧‧像素電極層
4001‧‧‧第一基板
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‧‧‧第二基板
4008‧‧‧液晶層
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、4032b‧‧‧偏光板
4034‧‧‧遮光層
4035‧‧‧間隔物
5000‧‧‧外殼
5001‧‧‧顯示部
5002‧‧‧操作鍵
5003‧‧‧太陽能電池
5004‧‧‧充放電控制電路
5005‧‧‧電池
5006‧‧‧轉換器
5007‧‧‧轉換器
6101‧‧‧主體
6102‧‧‧外殼
6103‧‧‧顯示部
6104‧‧‧鍵盤
6201‧‧‧主體
6202‧‧‧顯示部
6203‧‧‧外部介面
6204‧‧‧操作按鈕
6205‧‧‧觸控筆
6301‧‧‧外殼
6302‧‧‧外殼
6303‧‧‧顯示面板
6304‧‧‧揚聲器
6305‧‧‧麥克風
6306‧‧‧指向裝置
6307‧‧‧相機鏡頭
6308‧‧‧外部連接端子
6309‧‧‧太陽能電池
6310‧‧‧外部記憶體插槽
6311‧‧‧操作鍵
6401‧‧‧主體
6402‧‧‧顯示部A
6403‧‧‧取景器
6404‧‧‧操作開關
6405‧‧‧顯示部B
6406‧‧‧電池
6501‧‧‧電視機
6502‧‧‧外殼
6503‧‧‧顯示部
6504‧‧‧支架
7000‧‧‧外殼
7001‧‧‧顯示部
7001a‧‧‧顯示部
7001b‧‧‧顯示部
7002a‧‧‧區域
7002b‧‧‧區域
7003‧‧‧卡子
7004‧‧‧顯示模式切換按鈕
7005‧‧‧電源按鈕
7006‧‧‧省電模式切換按鈕
7007‧‧‧操作鍵
7008‧‧‧操作按鈕
7009‧‧‧按鈕
7103‧‧‧太陽能電池
7104‧‧‧充放電控制電路
7105‧‧‧電池
7106‧‧‧DCDC轉換器
7107‧‧‧轉換器
圖1A和圖1B是說明液晶性單體的圖；圖2是示出液晶元件的一個態樣的圖；圖3A和圖3B是示出液晶顯示裝置的態樣的圖；圖4A1、圖4A2和圖4B是示出液晶顯示裝置的態樣的圖；圖5A和圖5B是示出液晶顯示裝置的應用例子的圖；圖6A至圖6E是示出液晶顯示裝置的應用例子的圖；圖7A至圖7C是示出液晶顯示裝置的應用例子的圖；圖8是示出液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度(TNI)之測定結果的圖；圖9A1、圖9A2、圖9B1、圖9B2、圖9C1、圖9C2、圖9D1、圖9D2、圖9E1和圖9E2是示出聚合物穩定化藍相的織構的圖；圖10A至圖10C是液晶顯示裝置的外觀照片。
100‧‧‧液晶性單體
101‧‧‧介晶骨架
102‧‧‧氧化烯基

Claims (10)

  1. 一種液晶組成物，其包括呈現藍相的液晶材料及由通式(G1-1)表示的液晶性單體， 其中X係由下述結構式(s11)表示， 其中該結構式(s11)中的R3至R6分別表示氫、甲基和氟中的任一者，其中R1及R2分別表示氫或甲基，其中該通式(G1-1)中的氧化烯基的碳原子和氧原子的總和為n，其中n=m+1，m為4或6且n為5或7，及其中該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度低於該氧化烯基的碳原子和氧原子的總和為(n-1)的液晶性單體及該氧化烯基的碳原子和氧原子的總和為(n+1)的液晶性單體。
  2. 一種液晶組成物，其包括呈現藍相的液晶材料及由通式(G1-1)表示的液晶性單體， 其中X係由下述結構式(s13)、(s15)、和(s17)中的任一者表示， 其中該結構式(s13)中的R11至R14及該結構式(s15)中的R15至R18分別表示氫、甲基和氟中的任一者，其中R1及R2分別表示氫或甲基，其中該通式(G1-1)中的氧化烯基的碳原子和氧原子的總和為n，其中n=m+1，n為2或更大且11或更小，及其中該液晶性單體之由向列相至各向同性相的相轉變溫度低於該氧化烯基的碳原子和氧原子的總和為(n-1)的液晶性單體及該氧化烯基的碳原子和氧原子的總和為(n+1)的液晶性單體。
  3. 根據申請專利範圍第1項之液晶組成物，其中，該由通式(G1-1)表示的液晶性單體具有由下述結構式(104)表示的結構，
  4. 根據申請專利範圍第1項之液晶組成物，其中，該由通式(G1-1)表示的液晶性單體具有由下述結構式(102)表示的結構，
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之液晶組成物，其另外包括非液晶性單體及聚合引發劑。
  6. 一種包括根據申請專利範圍第1或2項之液晶組成物的聚合物-液晶複合物。
  7. 一種包括根據申請專利範圍第1或2項之液晶組成物的液晶元件。
  8. 一種包括根據申請專利範圍第6項之聚合物-液晶複合物的液晶元件。
  9. 一種包括根據申請專利範圍第7項之液晶元件的液晶顯示裝置。
  10. 一種包括根據申請專利範圍第8項之液晶元件的液晶顯示裝置。
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WO2011089653A1 (ja) * 2010-01-25 2011-07-28 株式会社 東芝 液晶/高分子複合体、それを用いた液晶表示装置、液晶/高分子複合体の製造方法。

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