液晶显示元件制造技术

本发明专利技术提供一种液晶显示元件，其不需要表面取向处理，动画显示的响应速度显著提高，并且黑显示时没有光泄漏（产生暗视野）。该液晶显示元件是由被一对透明基板夹持的高分子稳定化蓝相液晶构成。使用了高分子稳定化蓝相液晶的液晶显示元件通过对槽池基板沿面内方向施加电场而显示出大的双折射变化。高分子稳定化蓝相液晶由在胆甾相和各向同性相之间可以显现蓝色相的低分子液晶和在该低分子液晶中形成的高分子网络构成。另外，通过将添加至液晶中的手性掺杂剂的种类和量最佳化而可以制成在黑显示时没有光泄漏（产生暗视野）的液晶显示元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该专利技术涉及以同一面内开关(IPS)方式使用了高分子稳定化蓝相液晶的液晶显示元件。
技术介绍
液晶显示元件被广泛地用于光信息处理领域。以前的液晶显示方式有TN、STN、IPS、VA(MVA)、OCB等，在通常情况下所有这些方式均通过施加电场而使被预先控制的液晶分子的取向变化成不同的取向状态，使透过的光的偏振方向和偏振状态变化，并将该变化通过偏振片等变换成明暗的对比而进行显示。这些以前的液晶显示方式均需要用于控制液晶分子的取向的表面取向处理。除了特别是VA(MVA)之外的方式需要摩擦处理。摩擦处理是用布等对涂布在与液晶接触的基板表面上的取向膜表面进行摩擦的操作，其成为与成品率降低相伴随的成本高和显示品质降低的原因。而且，上述所有的方式因为使用向列型液晶，所以响应时间短，为10毫秒左右，在电视的动画显示方面受到限制。近年来，作为液晶显示元件用的液晶，开发了手性向列型液晶(例如专利文献1、2等)。本专利技术者们为了解决上述课题，开发了高分子稳定化蓝相液晶以代替以往的向列型液晶(专利文献3)。该高分子稳定化蓝相液晶是在不损失具有蓝相的高速响应性的情况下通过高分子显著地提高了其显现温度范围的新型材料。由于高分子稳定化蓝相在未施加电场的状态下为光学各向同性，所以不需要控制取向。是以利用在电场为零的情况下双折射为零、在施加电场的情况下双折射得以诱发的现象的新型方式进行显示。因为其响应时间为100微秒左右，所以与以往的液晶显示元件相比具有特别快的响应。另一方面，为了与液晶画面的大型化和高品质化相对应，开发了同一面内开关(IPS)方式(非专利文献1、专利文献4等)。该方式是在基板上对平衡面施加电场的方式，并且一直在寻找适用于该方式的液晶材料。专利文献1特开2003-295225专利文献2特开2001-316346专利文献3特开2003-327966专利文献4特开平9-269497非专利文献1Appl.Phys.Lett.67(26)，395-3897(1995)
技术实现思路
本专利技术提供一种液晶显示元件，其是与同一面内开关(IPS)方式对应的液晶显示元件，不需要表面取向处理，可以显著地提高在以前的液晶显示元件中在动画显示方面不足的响应速度。而且，在应用高分子稳定化蓝相液晶(BP)作为LCD元件时，由BP的结构引起的在可见光波长区域的选择反射成为黑显示时的光泄漏的原因。本专利技术提供在黑显示时没有光泄漏(产生暗视野)的液晶显示元件。本专利技术者们发现，使用了高分子稳定化蓝相液晶(专利文献2)的液晶显示元件通过对槽池基板沿面内方向施加电场而显示大的双折射变化，作为显示元件具有大的可能性；另外，还发现，通过将添加至液晶中的手性掺杂剂的种类和量最佳化而可以制成在黑显示时没有光泄漏(产生暗视野)的液晶显示元件，由此完成了本专利技术。本专利技术的液晶显示元件适用于在同一面内开关(IPS)方式中对应液晶画面的大型化和高品质化。而且，因为使用了高分子稳定化蓝相液晶，所以不需要用于取向控制的表面取向处理，可以完全地省略对于以前的显示元件来说不可欠缺的向基板表面进行的取向膜的涂布-干燥-热固化-摩擦等的取向处理-洗涤-干燥这样的工艺，可以避免由该工艺所引起的灰尘和微粒等异物的混入、静电的发生、损伤的发生等所引起的合格率的降低或显示功能的降低。而且，对于现有的液晶显示元件来说，因为以向列型液晶的取向状态的变化为基本原理，所以本质上在响应时间方面受到限制，而与作为竞合技术的等离子体面板和EL等相比动画显示功能差，但高分子稳定化蓝相可以具有100微秒左右的响应，所以该问题也可以解决。而且，通过将添加至液晶中的手性掺杂剂的种类和量最佳化，可以将液晶的折射波长控制在可见光区域(380～750纳米)之外，其结果，使用了这样的高分子稳定化蓝相液晶的液晶显示元件可以在黑显示时没有光泄漏(产生暗视野)。即本专利技术提供一种液晶显示元件，其特征在于，是由被一对透明基板夹持的高分子稳定化蓝相液晶构成的液晶显示元件，其中该高分子稳定化蓝相液晶由在胆甾相和各向同性相之间可以显现蓝色相的低分子液晶和在该低分子液晶中形成的高分子网络构成，并且与该基板平行地施加电场。该电场是通过交互插入至一个基板表面中的栉齿型的两个电极而施加的。实际上实用的方法是，将前述两个电极中的一个作为薄膜晶体管(TFT)的源极，而将另一个电极作为共用电极，通过TFT动作对前述电场进行开-关。也就是说，优选的是，在一个基板表面内插入TFT和共用电极，通过所述TFT的开-关而在TFT电极和共用电极之间以与输入信号对应的电场的形式施加所述电场。另外，优选的是，在该液晶显示元件中，前述高分子稳定化蓝相液晶包含手性掺杂剂，相对于该高分子稳定化蓝相液晶的手性掺杂剂的量被调整成，使得该高分子稳定化蓝相液晶的折射波长在可见区域(380～750纳米)之外。另外，本专利技术还提供一种高分子稳定化蓝相液晶，其特征在于，其是由在胆甾相和各向同性相之间可以显现蓝色相的低分子液晶和在该低分子液晶中形成的高分子网络构成的复合类液晶组合物的蓝色相所构成的高分子稳定化蓝相液晶，所述高分子网络是由非液晶性的单体和交联剂一起聚合而形成的，其中该高分子稳定化蓝相液晶包含手性掺杂剂，且相对于该高分子稳定化蓝相液晶的手性掺杂剂的量被调整成，使得该高分子稳定化蓝相液晶的折射波长在可见区域(380～750纳米)之外。附图说明图1是显示作为手性掺杂剂的ZLI-4572以及CB15的化学结构的图。图2是显示作为手性掺杂剂的具有糠基呋喃结构的衍生物的化学结构的图。图3是本专利技术的光学调制元件的结构的一个例子的图。图4是显示电场对光学延迟的影响的图。图5是显示温度对响应时间的影响的图。图6是显示高分子稳定化BP(α＝6.5摩尔％)在电场存在下的反射光谱的图(实施例1)。BP光栅的(110)衍射峰在480纳米附近观测到。图7是显示(光聚合性单体/液晶)复合体系中的反射光谱的温度依赖性的图(实施例2)。图8是显示制备的(高分子网络/液晶)复合体系中的反射光谱的温度依赖性的图(实施例2)。图9是显示制备的高分子稳定化BP在电场施加前后的偏光显微镜观察图像的图(实施例2)。(a)0Vμm-1，(b)4.9Vμm-1。图10是将使用单色光源(530纳米)测定的延迟对施加电场的平方作图而得到的图(实施例2)。图11是显示在293K观测的高分子稳定化BP的光开关曲线的图(实施例2)。具体实施例方式本专利技术的光学调制元件由被一对透明基板夹持的高分子稳定化蓝相液晶构成。作为透明基板，可以使用玻璃、塑料薄膜、光学晶体等。这一对基板之间的距离通常是2～100微米。施加的电场通常是1000～100000V/cm。电场基本上与基板平行(或者与显示方向垂直)即可。电场的施加方法没有特别的限制，但在一个基板表面中交互地插入栉齿型的两个电极的结构是简便的。优选的是，相对于每个该栉齿型电极，栉齿的数目为约2～100个，长度为约1～10000微米，宽度为约1～50微米，栉齿之间的距离为约1～100微米。本专利技术的光学调制元件的结构的一个例子示于图3中。在该结构中，在基板上以交互插入至同一面内的方式带有栉齿型的两个电极，通过对它们施加电压而使得与栉齿垂直地、或者与基板表面平行地施加电场。另一个基板是没有电极的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示元件，其特征在于，其是由被一对透明基板夹持的高分子稳定化蓝相液晶构成的液晶显示元件，其中该高分子稳定化蓝相液晶由在胆甾相和各向同性相之间可以显现蓝色相的低分子液晶和在该低分子液晶中形成的高分子网络构成，并且与该基板平行地施加电场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊池裕嗣，梶山千里，长村利彦，久门义明，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]