專(zhuān)利名稱(chēng)：顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減小驅(qū)動(dòng)時(shí)必要的外場(chǎng)強(qiáng)度、具有高速應(yīng)答特性和廣視野角特性的顯 示元件和顯示裝置，以及顯示元件的制造方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示元件在各種顯示元件中具有厚度薄、重量輕和消耗電力少的優(yōu)點(diǎn)。因此， 廣泛用于包括電視或顯示器等圖像顯示裝置，和文字處理器、個(gè)人電腦等辦公自動(dòng)化(OA) 設(shè)備、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話(huà)等信息終端等的圖像顯示裝置中。作為液晶顯示元件的液晶顯示方式，以往，使用向列型液晶的扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式 或使用鐵電液晶(FLC)或反鐵電液晶(AFLC)的顯示模式、高分子分散型顯示模式等都是已 知的。在這些液晶顯示方式中，例如TN模式的液晶顯示元件已經(jīng)實(shí)用化了。但是，在 使用TN模式的液晶顯示元件中，具有響應(yīng)緩慢、視野角狹窄等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)對(duì)于其超過(guò) CRT(陰極射線(xiàn)管)造成很大的妨礙。使用FLC或AFLC的顯示模式具有響應(yīng)迅速、視野角廣闊的優(yōu)點(diǎn)，可是在耐沖擊性 能和溫度特性等方面存在著很大的缺點(diǎn)，使之不能廣泛地實(shí)用化。利用光散射的高分子分散型液晶顯示模式，無(wú)須偏光板就有可能進(jìn)行高輝度的顯 示，但由于實(shí)質(zhì)上不能通過(guò)相位片進(jìn)行視角控制，在響應(yīng)特性上具有問(wèn)題，相對(duì)于TN模式 的優(yōu)勢(shì)不大。這些顯示方式中的任何一種，由于在液晶分子處于一定方向整齊排列的狀態(tài)下， 從相對(duì)于液晶分子不同角度的觀(guān)察都是不同的，所以其視角是有限制的。而這些顯示方式 中的任何一種，都利用通過(guò)施加電場(chǎng)使液晶分子旋轉(zhuǎn)的性能，由于液晶分子保持排列一齊 旋轉(zhuǎn)，所以響應(yīng)是需要時(shí)間的。在使用FLC或AFLC的顯示模式情況下，在響應(yīng)速度或視野 角方面是有利的，但通過(guò)外力對(duì)取向產(chǎn)生不可逆的破壞成為問(wèn)題。另外，與利用通過(guò)施加電壓使液晶分子旋轉(zhuǎn)的顯示方式不同，提出過(guò)利用二次電 光效應(yīng)的電子極化的顯示方式。所謂電光效應(yīng)是物質(zhì)的折射率受到外部電場(chǎng)的影響而變化的現(xiàn)象。在電光效應(yīng) 中，有與電場(chǎng)的一次方成比例的效應(yīng)和與二次方成比例的效應(yīng)，分別稱(chēng)為Pockels效應(yīng)和 Kerr效應(yīng)。特別是作為二次電光效應(yīng)的Kerr效應(yīng)，在高速光學(xué)光閘中的應(yīng)用很早已取得了 迅速的進(jìn)展，在特殊的計(jì)量設(shè)備中已經(jīng)實(shí)用化。 Kerr效應(yīng)是J. Kerr在1875年發(fā)現(xiàn)的，迄今為止，作為顯示出Kerr效應(yīng)的材料，已 知有硝基苯或二硫化碳等有機(jī)液體。這些材料應(yīng)用于比如上述的光學(xué)光間、光調(diào)諧元件、光 偏振元件或電力電纜等高電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)定等。
其后，液晶材料顯示出具有比較大的Kerr常數(shù)，對(duì)在光調(diào)諧元件、光偏振元件，特 別是在光集成電路中的應(yīng)用進(jìn)行了基礎(chǔ)的研究，已經(jīng)報(bào)告了顯示出超過(guò)硝基苯200倍Kerr 常數(shù)的液晶化合物。在這樣的狀況下，開(kāi)始對(duì)Kerr效應(yīng)在顯示裝置中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。由于Kerr 效應(yīng)是與電場(chǎng)的二次方成比例的，與和電場(chǎng)的一次方成比例的Pockels效應(yīng)相比，能夠預(yù) 見(jiàn)在相對(duì)低電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且實(shí)質(zhì)上顯示出幾個(gè)微秒到幾個(gè)毫秒的響應(yīng)特性，所以預(yù)期 在高速響應(yīng)的顯示裝置上具有應(yīng)用。由于Kerr效應(yīng)在顯示元件上展開(kāi)了應(yīng)用，在實(shí)用上的一個(gè)大問(wèn)題是其驅(qū)動(dòng)電壓 要高于現(xiàn)有的液晶顯示元件。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，在比如日本專(zhuān)利公報(bào)中的特開(kāi)2001-249，363 號(hào)公報(bào)(
公開(kāi)日期2001年9月14日)中，提出了在基板表面上預(yù)先施加取向處理，制成容 易顯現(xiàn)Kerr效應(yīng)的方法。在日本專(zhuān)利特開(kāi)平11-183,937 (
公開(kāi)日期1999年7月9日)中，提出將高分子構(gòu) 成的液晶材料分割為小的區(qū)域，用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速、廣視野角的液晶光學(xué)開(kāi)關(guān)元件的方法。在上 述特開(kāi)平11-183，937號(hào)公報(bào)中，提出了將液晶材料分割為平均直徑0. 1 u m以下的小區(qū)域， 對(duì)在不施加電壓時(shí)顯示出光學(xué)各向同性的液晶，抑制其Kerr常數(shù)對(duì)溫度依存性的方法。但是，在上述專(zhuān)利中公開(kāi)的方式中，容易顯示Kerr效應(yīng)的范圍僅限于基板界面的 附近。這就是說(shuō)，在上述專(zhuān)利的技術(shù)中，只是在施加取向處理的基板界面附近的分子發(fā)生取 向。因此，在上述專(zhuān)利的技術(shù)中，只能降低少許驅(qū)動(dòng)電壓。這是由于通過(guò)施加電場(chǎng)發(fā)生的分子取向，即由于Kerr效應(yīng)造成的分子取向，其遠(yuǎn) 距離的秩序是很小的。也就是說(shuō)，在比如TN模式等的液晶顯示裝置中，在基板的法線(xiàn)方向 上，幾乎全部的液晶分子的取向方向都變化了，而在使用Kerr效應(yīng)的液晶顯示裝置中，在 基板附近的分子取向秩序很難向單元(cell)內(nèi)部(主體(bulk)區(qū)域)內(nèi)傳播。因此，按照上述專(zhuān)利的方式得到的降低驅(qū)動(dòng)電壓的效果，還不能解決實(shí)用上的問(wèn) 題。在使通過(guò)在基板法線(xiàn)方向上產(chǎn)生電場(chǎng)而具有負(fù)型液晶性的分子取向的顯示元件 中，在適用上述專(zhuān)利技術(shù)的情況下，在主體區(qū)域，分子長(zhǎng)軸的方向不能定在一個(gè)方向上就是 個(gè)問(wèn)題。這就是說(shuō)，在實(shí)施摩擦處理的基板附近，由于施加電場(chǎng)使液晶分子在摩擦方向上取 向，但在遠(yuǎn)離基板的主體區(qū)域內(nèi)，分子的長(zhǎng)軸方向的方位向著基板面內(nèi)的所有方向。這是由 于，雖然分子的極化被取向，極化大致是存在于分子的短軸方向上的。這就是說(shuō)，即使通過(guò) 施加電場(chǎng)使極化取向，當(dāng)從正面方向(基板面法線(xiàn)方向)觀(guān)察主體區(qū)域時(shí)，在光學(xué)上為各向 同性，無(wú)助于光學(xué)響應(yīng)。從而，即使對(duì)此顯示元件使用上述專(zhuān)利的技術(shù)，以實(shí)用水平的電壓 得到的光學(xué)響應(yīng)也只是在基板附近，除非施加遠(yuǎn)高于實(shí)用水平的驅(qū)動(dòng)電壓，否則在主體區(qū) 域就不能得到光學(xué)響應(yīng)。在使正型液晶取向的顯示元件中，通過(guò)基板面內(nèi)方向上的電場(chǎng)在主體區(qū)域的取向 方向，與電場(chǎng)方向幾乎在同一方向上。但是，在使正型液晶取向的顯示元件中，即使使用上 述專(zhuān)利的技術(shù)，通過(guò)取向處理而造成取向低電壓化的區(qū)域，也只是在基板界面的附近，仍然 不能把驅(qū)動(dòng)電壓降低到實(shí)用的水平。在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)的技術(shù)中，由于添加的單體和交聯(lián)劑的比例高達(dá) 16wt 40wt%，會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電壓的增大。在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中敘述了，被分割的小區(qū)域也可以不一定完全分割。但是，在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中，當(dāng)用分割為 小區(qū)域的材料，覆蓋住幾乎在各個(gè)小區(qū)域中的整個(gè)液晶材料，形成微膠囊，而不分割為獨(dú)立 的各個(gè)小區(qū)域時(shí)，小區(qū)域的平均直徑必然加大，在沒(méi)有施加電壓時(shí)，不顯示出光學(xué)的各向同 性。因此，有必要用高分子等覆蓋住幾乎整個(gè)小區(qū)域，致使單體的添加量必然增多。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的課題，本發(fā)明的目的是提供一種顯示元件和顯示裝置，以及此顯示元 件的制造方法，該顯示元件通過(guò)施加外場(chǎng)造成光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化，而且驅(qū)動(dòng)電 壓低(或者驅(qū)動(dòng)必需的外場(chǎng)的強(qiáng)度低)。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的顯示元件，包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上 述兩基板之間夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)而進(jìn)行顯示，其特征在于，上述 物質(zhì)層由通過(guò)施加外場(chǎng)而造成光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)構(gòu)成，而且在上述物質(zhì) 層中形成取向輔助材料。上述外場(chǎng)只要使上述媒質(zhì)的光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化即可，沒(méi)有特別的限 制，但可以使用比如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光等。所謂取向輔助材料，是使主體區(qū)域的分子取向穩(wěn)定化的材料，或者是使主體區(qū)域 的分子容易取向的材料(促進(jìn)取向的材料)。只要能起到這樣的作用，上述取向輔助材料的 形狀就沒(méi)有特別的限制。從而，上述取向輔助材料也可以不是在比如上述特開(kāi)平11-183937 號(hào)公報(bào)中所述的幾乎完全覆蓋各個(gè)小區(qū)域?qū)⒁壕Р牧戏指顬樾^(qū)域的材料。在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了也可以不必完全獨(dú)立地分割為小區(qū)域。 但是，在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)的技術(shù)中，當(dāng)通過(guò)用分割為小區(qū)域的材料覆蓋幾乎 整個(gè)液晶材料的各個(gè)小區(qū)域成為微膠囊的形式，而不獨(dú)立地分割各個(gè)小區(qū)域時(shí)，小區(qū)域的 平均直徑必然變大，不能顯示出光學(xué)各向同性。這就是說(shuō)，在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào) 的技術(shù)中，有必要幾乎完全覆蓋各個(gè)小區(qū)域。在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中敘述的將液晶分割為小區(qū)域的材料，只是以抑 制Kerr常數(shù)的溫度依存性為目的。與此相反，在本發(fā)明中的取向輔助材料，則以在媒質(zhì)中 光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化時(shí)，使分子的取向穩(wěn)定化或促進(jìn)此取向?yàn)槟康?。因此，在上?特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中，完全沒(méi)有談到如本發(fā)明之類(lèi)的取向輔助材料。也就是說(shuō)，在沿著取向輔助材料構(gòu)成媒質(zhì)的分子(比如液晶分子)或分子集合體 排列的情況下，它們的取向方向在一定程度上反映了取向輔助材料的結(jié)構(gòu)。比如，在取向輔 助材料的取向方向是單軸的情況下，構(gòu)成媒質(zhì)的分子或分子集合體的取向也顯示出一定程 度單軸的傾向。另外，在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中，液晶分子的取向方向一致的球狀 微小區(qū)域，在不施加電壓和施加電壓時(shí)都是存在的。因此，這些微小區(qū)域是以減小溫度依存 性為目的形成的，而不是在光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化時(shí)，以使分子或分子集合體的取向 穩(wěn)定化或促進(jìn)取向?yàn)槟康牡摹０凑丈鲜鼋Y(jié)構(gòu)，由于取向輔助材料使得主體區(qū)域的分子取向穩(wěn)定化或者促進(jìn)了主 體區(qū)域的分子取向，因此伴隨著施加外場(chǎng)，取向輔助材料能夠有助于使物質(zhì)層中的光學(xué)各 向異性的程度發(fā)生變化。由此，就有可能降低在該顯示元件中用來(lái)顯示所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。上述物質(zhì)層，由在施加外場(chǎng)和不施加外場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化的媒質(zhì)構(gòu)成。在此，所謂光學(xué)各向異性程度的變化，意味著折射率橢圓體的形狀發(fā)生變化。這就是 說(shuō)，本發(fā)明的顯示元件，利用在施加外場(chǎng)和不施加外場(chǎng)時(shí)折射率橢圓體的變化，實(shí)現(xiàn)不同的 顯示狀態(tài)。另一方面，在現(xiàn)有的液晶顯示元件中，為了進(jìn)行顯示要在媒質(zhì)上施加電場(chǎng)。因此， 在施加電場(chǎng)和不施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的橢圓不變，其長(zhǎng)軸的方向發(fā)生變化。這就是 說(shuō)，在現(xiàn)有的液晶顯示元件中，在施加電場(chǎng)和不施加電場(chǎng)時(shí)，通過(guò)折射率橢圓體長(zhǎng)軸方向變 化，實(shí)現(xiàn)不同的顯示狀態(tài)。從而，本發(fā)明的顯示元件和現(xiàn)有的液晶顯示元件在顯示的原理上 是有很大差別的。如此一來(lái)，由于在現(xiàn)有的液晶顯示元件中，是利用液晶分子取向方向的變化，液晶 的固有粘度對(duì)響應(yīng)速度有很大的影響。與此相反，在上述的結(jié)構(gòu)中，是使用在媒質(zhì)中光學(xué)各 向異性的程度的變化來(lái)進(jìn)行顯示的。從而，按照上述結(jié)構(gòu)，就沒(méi)有像在現(xiàn)有的液晶顯示元件 中那樣的，液晶的固有粘度會(huì)嚴(yán)重影響響應(yīng)速度的問(wèn)題，就能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)。由于本發(fā)明 的顯示元件具有高速響應(yīng)性，因此可以用于比如場(chǎng)序制彩色顯示裝置中。在現(xiàn)有的利用電光效應(yīng)的液晶顯示元件中，驅(qū)動(dòng)溫度的范圍被限制在液晶相的相 轉(zhuǎn)移點(diǎn)附近，要求極其高精度的溫度控制，這就成為問(wèn)題。與此相反，按照上述的結(jié)構(gòu)，只要 保持在上述媒質(zhì)上施加外場(chǎng)成為光學(xué)各向異性發(fā)生變化狀態(tài)的溫度就可以了，可以很容易 地進(jìn)行溫度控制?，F(xiàn)有的利用電光效應(yīng)的液晶顯示元件，在顯示出高速響應(yīng)特性和廣視野角特性?xún)?yōu) 點(diǎn)的反面，有著驅(qū)動(dòng)電壓非常高的問(wèn)題。與此相反，按照上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)取向輔助材料可使 構(gòu)成媒質(zhì)的分子取向穩(wěn)定化，或者能夠促進(jìn)主體區(qū)域的分子取向。由此，在更小的外場(chǎng)下， 就能夠產(chǎn)生光學(xué)各向異性程度的變化，在實(shí)用水平的外場(chǎng)強(qiáng)度下就能夠動(dòng)作，所以能夠?qū)?現(xiàn)具有高速響應(yīng)特性和廣視野角特性的顯示元件。由于在如上所述的結(jié)構(gòu)中，使用在媒質(zhì)中光學(xué)各向異性的程度的變化進(jìn)行顯示， 與改變液晶分子的取向方向進(jìn)行顯示的現(xiàn)有的液晶顯示元件相比，更能夠?qū)崿F(xiàn)廣視野角的 特性。本發(fā)明的顯示元件包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上述兩基板之間夾持的 物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示；上述物質(zhì)層由通過(guò)施加外場(chǎng)造成光學(xué)各 向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)組成，而且其結(jié)構(gòu)中還可以含有氫鍵結(jié)合體、微粒、聚合性化 合物和多孔結(jié)構(gòu)體中的任何一種。按照如上所述的結(jié)構(gòu)，通過(guò)上述氫鍵結(jié)合體，或者微粒，或者聚合性化合物，或者 多孔結(jié)構(gòu)體，能夠促進(jìn)通過(guò)上述施加外場(chǎng)造成的光學(xué)各向異性程度的變化。為了解決上述的課題，本發(fā)明顯示裝置的特征在于，包括上述任何一種顯示元件。按照如上所述的結(jié)構(gòu)，具有通過(guò)施加外場(chǎng)造成光學(xué)各向異性程度變化的顯示元 件，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小的顯示元件。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)用來(lái)顯示所必需外場(chǎng)強(qiáng)度小 的顯示裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明顯示元件的制造方法是一種包括至少一個(gè)是透明的一 對(duì)基板和在上述兩基板之間夾持的物質(zhì)層、通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示 元件的制造方法，其特征在于，該方法包括在上述物質(zhì)層中，封裝通過(guò)施加外場(chǎng)造成光學(xué)各 向異性程度發(fā)生變化的媒質(zhì)的媒質(zhì)封裝工序；在上述物質(zhì)層中封裝的媒質(zhì)中產(chǎn)生液晶相的
7液晶相產(chǎn)生工序；和在上述媒質(zhì)中產(chǎn)生液晶相的狀態(tài)下，在上述物質(zhì)層中形成取向輔助材 料的取向輔助材料形成工序。按照上述制造方法，在使液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下，構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子，可以加大上 述取向輔助材料沿著取向方向部分的比例。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)包括取向輔助材料的顯示元件， 使得在施加外場(chǎng)時(shí)，構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子，在與上述液晶相狀態(tài)中的取向方向相同的方向 進(jìn)行取向，而取向輔助材料能夠促進(jìn)該分子的取向，或者使在主體區(qū)域中分子的取向固定 化。從而，按照上述的制造方法，能夠制造通過(guò)施加外場(chǎng)造成光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化的 顯示元件和驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小的顯示元件。按照上述制造方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在小的外場(chǎng)強(qiáng)度就能夠產(chǎn)生光學(xué)各向異性程度的變 化、在實(shí)用水平強(qiáng)度的外場(chǎng)下就能夠動(dòng)作、具有高速響應(yīng)特性和廣視野角特性的顯示元件。本發(fā)明的顯示元件制造方法，其特征在于，在包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和 在上述兩基板之間夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)而進(jìn)行顯示的顯示元件 中，包含在通過(guò)施加外場(chǎng)而產(chǎn)生光學(xué)各向異性程度變化的媒質(zhì)中添加取向輔助材料或可成 為取向輔助材料的材料的添加工序。作為取向輔助材料或可成為取向輔助材料的材料，可 以舉出氫鍵結(jié)合材料、微粒、可成為多孔結(jié)構(gòu)體的材料、聚合性化合物等。按照上述制造方法，能夠制造出一種顯示元件，在該元件中，通過(guò)取向輔助材料能 夠促進(jìn)由于外場(chǎng)造成構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子的分子取向，或者使在主體區(qū)域的分子取向固定 化。從而能夠制造出通過(guò)施加外場(chǎng)可造成光學(xué)各向異性程度變化的顯示元件和驅(qū)動(dòng)所需外 場(chǎng)強(qiáng)度小的顯示元件。本發(fā)明的顯示元件制造方法是包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上述兩基板 之間夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)而進(jìn)行顯示的顯示元件的制造方法，該 方法包括在通過(guò)施加外場(chǎng)造成光學(xué)各向異性程度變化的媒質(zhì)中添加聚合性化合物的添加 工序；在上述物質(zhì)層中封裝上述媒質(zhì)的封裝工序；和使在上述媒質(zhì)中添加的聚合性化合物 聚合的工序。按照上述制造方法，能夠制造出一種顯示元件，在該元件中，通過(guò)上述聚合性化合 物能夠促進(jìn)由于外場(chǎng)造成構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子的分子取向，或者使在主體區(qū)域的分子取向 固定化。從而，能夠制造出通過(guò)施加電壓光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的顯示元件，而且驅(qū) 動(dòng)所需外場(chǎng)強(qiáng)度小的顯示元件。通過(guò)如下所述的敘述可充分明了本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)參照附圖 和下面的說(shuō)明，可以明白本發(fā)明的有利點(diǎn)。


圖1是表示涉及本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件大致結(jié)構(gòu)的截面模式圖；圖2是表示在涉及本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件中，取向膜的摩擦方向和偏光 板吸收軸方向的說(shuō)明圖；圖3(a) 圖3(c)是用來(lái)說(shuō)明在比較用顯示元件中施加電壓和透過(guò)率之間關(guān)系的 說(shuō)明圖；圖3(a)表示在沒(méi)有施加電壓的狀態(tài)；圖3(b)表示在兩個(gè)電極之間施加VI電壓的 狀態(tài)；圖3(c)表示在兩個(gè)電極之間施加電壓V2( > VI)的狀態(tài)；圖4是用來(lái)說(shuō)明在比較用顯示元件中，在兩基板之間施加電壓V2的情況下，分子取向方向的說(shuō)明圖；圖5是各種液晶相的結(jié)構(gòu)模型；圖6是立方晶相的結(jié)構(gòu)模型(棒狀網(wǎng)絡(luò)模型)；圖7是立方晶相的結(jié)構(gòu)模型；圖8是用來(lái)說(shuō)明在涉及本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件中，在物質(zhì)層中封入 BABH8的情況下，與現(xiàn)有的液晶顯示元件的顯示原理不同的說(shuō)明圖；圖9是表示液晶微乳液結(jié)構(gòu)的模式圖；圖10是表示液晶微乳液結(jié)構(gòu)的模式圖；圖11是溶致型液晶(lyotropic)相的分類(lèi)圖；圖12是表示在涉及本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件中，取向膜的摩擦方向和 偏光板的吸收軸方向的說(shuō)明圖；圖13是表示涉及本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件大致結(jié)構(gòu)的截面模式圖；圖14是表示在涉及本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件中，偏光板的吸收軸方向、 取向膜的摩擦方向和電場(chǎng)施加方向的說(shuō)明圖；圖15是表示膽留藍(lán)相和在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中固定化機(jī)理的說(shuō)明圖；圖16是表示在涉及本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件中，由電壓-透過(guò)率特性估計(jì) 的在透過(guò)率最大時(shí)的電壓值、折射率各向異性An和介電常數(shù)A e之積(AnX A e )之間 關(guān)系的圖；圖17是表示涉及本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件的大致結(jié)構(gòu)的截面模式圖；圖18(a)是表示在圖17中所示的顯示元件中未施加電場(chǎng)時(shí)，分子取向狀態(tài)的截面 模式圖；圖18(b)是表示在圖17中所示的顯示元件中，在施加電場(chǎng)時(shí)，分子取向狀態(tài)的截面 模式圖；圖19 (a)是表示在膽甾藍(lán)相中相對(duì)于手性節(jié)距(chiral pitch) p和溫度的相變的 圖；圖19(b)是表示在膽甾藍(lán)相中形成的雙扭圓柱體(Double Twist Cylinder, DTC)結(jié)構(gòu) 的說(shuō)明圖；圖20是示意性地表示光學(xué)活性的機(jī)理的說(shuō)明圖；圖21是表示使用涉及本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的顯示元件的顯示裝置主要部分大致 結(jié)構(gòu)的圖；圖22是表示在圖21中所示的顯示裝置中使用的顯示元件周?chē)笾陆Y(jié)構(gòu)的模式 圖。
具體實(shí)施例方式[實(shí)施方式1]基于

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。在本說(shuō)明書(shū)的各個(gè)實(shí)施方式中，主要是說(shuō) 明使用電場(chǎng)作為使媒質(zhì)的光學(xué)各向異性程度變化的手段的情況，但本發(fā)明并不限于此，比 如也可以使用磁場(chǎng)或光等其它外場(chǎng)。在本實(shí)施方式中，使用在施加電場(chǎng)(外場(chǎng))或不施加 電場(chǎng)(外場(chǎng))時(shí)顯示出光學(xué)各向同性(從宏觀(guān)上看，具體地以可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)域，即可見(jiàn)光波 長(zhǎng)尺度、或更大的尺度來(lái)看是各向同性也是可以的)的媒質(zhì)進(jìn)行顯示的情況為中心進(jìn)行說(shuō) 明，但本發(fā)明并不限于此。這就是說(shuō)，并非必須使用在施加電場(chǎng)(外場(chǎng))或不施加電場(chǎng)(外
9場(chǎng))時(shí)顯示光學(xué)各向同性的媒質(zhì)，也可使用在不施加電場(chǎng)(外場(chǎng))時(shí)顯示光學(xué)各向異性，通 過(guò)施加電場(chǎng)(外場(chǎng))造成光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化的媒質(zhì)。圖1是涉及本實(shí)施方式的顯示元件(本顯示元件)的大致結(jié)構(gòu)的截面模式圖。本 顯示元件與驅(qū)動(dòng)電路或信號(hào)線(xiàn)(數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn))、掃描線(xiàn)(掃描信號(hào)線(xiàn))、開(kāi)關(guān)元件等一起包 括在顯示裝置中。本顯示元件使用在不施加電場(chǎng)時(shí)顯示出各向同性的相，而通過(guò)施加電場(chǎng) 顯示出光學(xué)各向異性的媒質(zhì)進(jìn)行顯示。圖21是表示使用本顯示元件的顯示裝置主要部分大致結(jié)構(gòu)的圖，圖22是表示在 如圖21中所示的顯示裝置中使用的本顯示元件(顯示元件10)周?chē)笾陆Y(jié)構(gòu)的模式圖。如在圖21中所示，涉及本實(shí)施方式的顯示裝置100包括將像素110…配制成矩陣 狀的顯示面板102、作為驅(qū)動(dòng)電路的源極驅(qū)動(dòng)器103、柵極驅(qū)動(dòng)器104、和電源電路106等。如在圖22中所示，在上述各像素110中，設(shè)有本顯示元件(顯示元件10)和開(kāi)關(guān) 元件21。在上述顯示面板102上，設(shè)有多根數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)SL1 SLn(n表示2以上的任意整 數(shù))和與各數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)SL1 SLn分別交叉的多根掃描信號(hào)線(xiàn)GL1 GLm(m表示2以上的 任意整數(shù))，在每一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)SL1 SLn和掃描信號(hào)線(xiàn)GL1 GLm的組合上設(shè)置上述像 素110…。上述電源電路106供給上述源極驅(qū)動(dòng)器103和柵極驅(qū)動(dòng)器104電壓，使其在上述 顯示面板102上進(jìn)行顯示，由此，上述源極驅(qū)動(dòng)器103驅(qū)動(dòng)上述顯示面板102的數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn) SL1 SLn，柵極驅(qū)動(dòng)器104驅(qū)動(dòng)顯示面板102的掃描信號(hào)線(xiàn)GL1 GLm。作為上述開(kāi)關(guān)元件21，使用比如FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或TFT (薄膜晶體管)，上述 開(kāi)關(guān)元件21的柵極電極22連接著掃描信號(hào)線(xiàn)GLi，漏極電極23連接著數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)SLi，進(jìn) 而源極電極24連接著顯示元件10。在顯示元件10的另一端連接著在圖中未顯示的全體像 素110…共用電極線(xiàn)。由此，在上述各個(gè)像素110中，當(dāng)選擇掃描信號(hào)線(xiàn)GLi (i表示1以上 的任意整數(shù))時(shí)，開(kāi)關(guān)元件21導(dǎo)通，基于由圖中未顯示的控制器輸入的顯示數(shù)據(jù)信號(hào)決定 的信號(hào)電壓，由源極驅(qū)動(dòng)器103經(jīng)由數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)SLi(i表示1以上的任意整數(shù))施加到顯 示元件10上。顯示元件10，在上述掃描信號(hào)線(xiàn)GLi選擇期間終止而遮斷開(kāi)關(guān)元件21的期 間，在理想上要繼續(xù)保持遮斷時(shí)的電壓。如在圖1中所示，本顯示元件，在相對(duì)的兩塊透明基板(基板1和基板2)之間夾 持著作為光學(xué)調(diào)制層的物質(zhì)層3。在基板1和基板2中，在兩基板的相對(duì)的面(內(nèi)側(cè))上， 分別配置用來(lái)作為給物質(zhì)層3施加電場(chǎng)的電場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)的電極(透明電極)4和5。而在 電極4和5的內(nèi)側(cè)，裝有取向膜8和9。在基板1和2當(dāng)中，在與兩基板相對(duì)的面相反的面 (外側(cè))上，分別裝有偏光板6和7?；?和2由玻璃基板構(gòu)成。在本顯示元件中，兩基板的間隔，即物質(zhì)層3的厚度 是5 ii m。電極4和5由IT0 (銦錫氧化物)構(gòu)成。圖2表示取向膜(水平取向膜)8和9的摩擦方向和偏光板6和7的吸收軸方向。 如圖所示，取向膜8和9被實(shí)施水平摩擦處理(摩擦處理)使其摩擦方向互相反平行(平 行且相反)。取向膜8和9是由聚酰亞胺制造的。如圖所示，偏光板6和7的吸收軸彼此正交，偏光板6和7的吸收軸與取向膜8和 9的摩擦方向互相成45°角配置。
如在圖1中所示，物質(zhì)層3包括含有分子12的負(fù)型液晶混合物(媒質(zhì))和高分子 鏈(取向輔助材料)11。此負(fù)型液晶混合物由如下的化合物(l)(30wt% (重量％))、化合 物(2) (40wt% )和化合物(3) (30wt% )組成。
而高分子鏈11是使光聚合性單體(聚合性化合物)聚合(固化)的產(chǎn)物。 由如下結(jié)構(gòu)式(4)
比如， 表示的化合物(液晶(甲基)丙烯酸酯，聚合性化合物)聚合得到。在上述結(jié)構(gòu)式(4)中，X表示氫原子或甲基。n是0或1的整數(shù)。6元環(huán)A、B、C表 示1，4-亞苯基或1，4-反式亞環(huán)己基(trans-1，4-cyclohexylene)等6元環(huán)結(jié)構(gòu)的取代基。 但是，6元環(huán)A、B、C不限于這些取代基，在具有如下結(jié)構(gòu)的取代基中，具有任何一種都可以， 而無(wú)論彼此相同還是不同。在上述取代基中，m表示1 4的整數(shù)。
在上述結(jié)構(gòu)式(4)中，Y1和Y2彼此獨(dú)立地表示單鍵、-CH2CH2-、-CH20-、-0CH2-、-0 CO-、-coo-、-CH = CH-、-c = c-、-CF = CF_、- (CH2) 4-、_CH2CH2CH20_、_0CH2CH2CH2_、_CH = CHCH2CH20-、_CH2CH2CH = CH-。這就是說(shuō)，Y1和Y2只要具有上述任何一種結(jié)構(gòu)即可，可以彼
11此相同，也可以彼此不同。Y3表示單鍵、-0-、-0C0-、-C00-。而R表示氫原子、鹵素原子、氰基、碳原子數(shù)1 20的烷基、烯基、烷氧基。此化合物在接近室溫的溫度下顯示出液晶相，給予取向限制力很 高，作為封入物質(zhì)層3的媒質(zhì)是合適的。作為光聚合單體(聚合性化合物)，不限于上述非手性的物質(zhì)，也可以使用手性物 質(zhì)。作為顯示出手性的光聚合單體，可以使用由比如如下結(jié)構(gòu)式(5)組成的聚合性化合物。 在上述結(jié)構(gòu)式(5)中，X表示氫原子或甲基。n是0或1的整數(shù)。6元環(huán)A、B、C表 示具有1，4-亞苯基1，4-反式亞環(huán)己基(trans-l，4-cyclohexylene)等6元環(huán)結(jié)構(gòu)的取代 基。但是，6元環(huán)A、B、C并不限于這些取代基，具有如下結(jié)構(gòu)的取代基中，具有任何一種取 代基都是可以的，可以彼此相同，也可以彼此不同。在上述取代基中，m表示1 4的整數(shù)。 在上述結(jié)構(gòu)式(5)中的Y1和Y2各自獨(dú)立地是具有直至10個(gè)碳原子的直鏈 或支鏈烷基或烯基，在此基團(tuán)中存在的一個(gè)CH2基團(tuán)或不相鄰的兩個(gè)CH2基團(tuán)，也可以 被-0-、-s-、-C0-0-和(或)-0-C0-取代，還可以包括單鍵、-ch2ch2-、-ch2o-、-och2-、-oc 0-、-coo-、-CH = CH-、-c = c-、-CF = CF_、_(CH2)4_、_CH2CH2CH20_、_0CH2CH2CH2_、_CH = CHCH2CH20-、_CH2CH2CH = CH-?？梢园ㄊ中蕴迹部梢圆话?。這就是說(shuō)Y1和Y2只要具 有如上任何一種結(jié)構(gòu)，可以是相同的，也可以是不同的。Y3表示單鍵、-0-、-0C0-、_C00_。R1表示具有手性碳而且含有支鏈結(jié)構(gòu)的碳原子 數(shù)3 20的烷基。R2表示碳原子數(shù)1 20的烷基，可以含有手性碳，也可以不包括。由于 這些化合物顯示出液晶相，具有高的取向限制力，作為封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)是合適的。作 為這樣的化合物，可以舉出比如如下的化合物(6)。 此外，該化合物(6)在69°C至97°C的范圍內(nèi)顯示膽甾相。在物質(zhì)層3中添加作為使聚合迅速進(jìn)行的引發(fā)劑(聚合引發(fā)劑，圖中未顯示)的 過(guò)氧化丁酮。在此說(shuō)明本顯示元件的制造方法。首先在基板1和2的表面上形成電極4和5。兩個(gè)電極4和5的形成方法，可以使用適合于在現(xiàn)有的液晶顯示裝置中適用的方法。然后，在基板1上形成取向膜8，使之覆蓋住電極4。在基板2上形成取向膜9，使 之覆蓋住電極5。對(duì)取向膜8和9預(yù)先進(jìn)行摩擦處理。取向膜8和9的摩擦方向彼此是反 平行的。在基板1和2形成電極4和5的面相反的面上貼合上偏光板6和7。此時(shí)，偏光板 6和7的吸收軸互相正交，同時(shí)偏光板6和7的吸收軸與取向膜8和9的摩擦方向成45° 角地貼合。然后，使用塑料珠等間隔件(圖中未顯示)將基板1和2的間隔(即物質(zhì)層3的 厚度)調(diào)節(jié)為5 ym，用密封材料封住周?chē)怪潭?。此時(shí)，在成為以后要注入媒質(zhì)(比如介 電性液體)的注入口(圖中未顯示)處的部分不進(jìn)行密封，形成開(kāi)口。對(duì)間隔件和密封材 料都沒(méi)有特別的限制，可以使用在現(xiàn)有的液晶顯示裝置中使用的材料。然后在兩基板之間注入上述媒質(zhì)，即在由化合物⑴(30wt% )、化合物⑵ (40wt% )和化合物(3) (30wt% )組成的負(fù)型液晶混合物中添加作為光聚合性單體的上述 液晶(甲基)丙烯酸酯和作為聚合引發(fā)劑的過(guò)氧化丁酮的混合物。在此，光聚合性單體的 添加量是0.05wt% 15wt%。而聚合引發(fā)劑的添加量在10wt%以下。然后，在由外部加熱裝置(圖中未顯示)保持兩基板的溫度在100°C的狀態(tài)下，在 此單元(本顯示元件)上照射紫外線(xiàn)。由此使注入到物質(zhì)層3中的光聚合性單體聚合(固 化)，形成高分子鏈11。上述負(fù)型液晶混合物，在不到113°C時(shí)顯示出負(fù)型向列液晶相，在此 溫度以上，顯示出各向同性相。這就是說(shuō)，在本實(shí)施方式中，在封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)中使 液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下，使光聚合性單體聚合，形成高分子鏈11。如此在封入物質(zhì)層3的媒質(zhì)顯現(xiàn)液晶相的狀態(tài)下，在此媒質(zhì)中的液晶分子(分子 12)，受到取向膜8和9上所受摩擦的影響，沿著摩擦方向進(jìn)行取向。從而，通過(guò)在此狀態(tài)下 使光聚合性單體聚合，使得通過(guò)聚合得到的高分子鏈11沿著分子12的取向方向的比例增 大(參照?qǐng)D1)。即高分子鏈11向著受到摩擦影響而取向的分子12的取向方向的比例增 大，具有結(jié)構(gòu)上的各向異性。如此得到的本顯示元件，在由外部加熱裝置保持向列各向同性的相轉(zhuǎn)移點(diǎn)以上附 近的溫度(比相轉(zhuǎn)移溫度稍高的溫度，比如高0. 1K)，在兩個(gè)電極4、5之間施加電壓(電 場(chǎng))，使透過(guò)率發(fā)生變化。這就是說(shuō)，將封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)保持在比該媒質(zhì)的液晶相-各 向同性相轉(zhuǎn)移點(diǎn)稍高的溫度下使之處于各向同性狀態(tài)，通過(guò)在兩個(gè)電極4、5之間施加電壓 (電場(chǎng))，就能夠使物質(zhì)層3的透過(guò)率發(fā)生變化。在本顯示元件中，在兩個(gè)電極之間施加110V 時(shí)可得到最大的透過(guò)率。另外，為了與本顯示元件進(jìn)行比較，準(zhǔn)備除了不添加光聚合性單體和引發(fā)劑和不 進(jìn)行紫外線(xiàn)照射以外，在與本顯示元件同樣的條件下制造的比較用單元(比較用顯示元 件)。然后，將此比較用顯示元件與本顯示元件一樣，保持向列-各向同性的相轉(zhuǎn)移點(diǎn)以上 附近的溫度，在兩個(gè)電極之間施加電壓(電場(chǎng))。在此情況下，在兩個(gè)電極之間施加的電壓 為150V時(shí)能夠得到最大的透過(guò)率。圖3(a) 圖3(c)是用來(lái)說(shuō)明在比較用顯示元件中，施加電壓和透過(guò)率之間關(guān)系 的說(shuō)明圖。圖3(a)表示沒(méi)有施加電壓(電場(chǎng))的狀態(tài)；圖3(b)表示在兩個(gè)電極4、5之間 施加電壓VI的狀態(tài)；圖3(c)表示在兩個(gè)電極4、5之間施加電壓(電場(chǎng))V2(> VI)的狀態(tài)。如圖3(b)中所示，在兩基板4、5之間施加電壓VI的情況下，位于物質(zhì)層3中基板 附近(區(qū)域A)的分子沿著在取向膜8和9上施加的摩擦的方向上取向。但是，在主體區(qū)域 (區(qū)域B)中分子的取向方向沒(méi)有變化。這就是說(shuō)，通過(guò)界面的取向處理(摩擦處理)的效 果，由于降低了使界面附近分子取向的電壓，在區(qū)域A中的分子就沿著摩擦方向取向。但 是，由于分子間的相互作用沒(méi)有達(dá)到主體區(qū)域，在區(qū)域B分子的取向方向沒(méi)有變化。另外，如在圖3(C)中所示，在兩基板4、5之間施加電壓V2的情況下，不僅是區(qū)域 A，就是區(qū)域B的分子取向也發(fā)生了變化。但是，區(qū)域B的分子幾乎無(wú)助于光學(xué)響應(yīng)。關(guān)于 其原因，用圖4來(lái)說(shuō)明。圖4是用來(lái)說(shuō)明在兩基板4、5之間施加電壓V2的情況下，在區(qū)域A和區(qū)域B中分 子取向方向的說(shuō)明圖。圖4的上半部分表示從與基板平行的方向觀(guān)察的情況下分子的取向 方向及其極化方向，下半部分表示在從基板面的法線(xiàn)方向(電場(chǎng)方向)觀(guān)察的情況下的分 子取向方向和雙偶極方向(極化方向)。如在此圖中所示，在兩基板4、5之間施加電壓V2的情況下，在區(qū)域A由于電場(chǎng)使 分子的極化與電場(chǎng)方向相一致，而由于界面取向處理的效果，分子處于沿著摩擦方向取向 的取向a的狀態(tài)。另外，在區(qū)域B，分子的極化與電場(chǎng)方向相一致，但由于分子之間幾乎沒(méi)有 相互作用，取向處理的效果達(dá)不到區(qū)域B。因此，分子的取向方向向著基板面內(nèi)方向(與基 板面平行的方向)的所有方向(取向b的狀態(tài))。因此，區(qū)域B是光學(xué)各向同性的，無(wú)助于 光學(xué)的響應(yīng)。在這樣的比較用顯示元件中，通過(guò)在兩基板4、5之間施加電壓V2，在物質(zhì)層3中的 所有區(qū)域(區(qū)域A和區(qū)域B)都施加電場(chǎng)，但有助于光學(xué)響應(yīng)的只是在基板附近(區(qū)域A)。 為了擴(kuò)大有助于光學(xué)響應(yīng)的區(qū)域，必須提高兩基板4、5之間施加的電壓。因此就提高了比 較用顯示元件的驅(qū)動(dòng)電壓。另外，如圖1中所示的模式圖所示，本顯示元件在單元內(nèi)形成鏈狀高分子(高分子 鏈11)。此高分子鏈11是通過(guò)預(yù)先降低媒質(zhì)(比如介電性液體)的溫度使之顯現(xiàn)向列相， 在此狀態(tài)下使聚合性單體發(fā)生反應(yīng)而形成的。因此，此高分子鏈11與向列相分子取向的方 向大致平行存在的部分的比例增多。將具有這種狀態(tài)的本顯示元件保持在向列-各向同性的相轉(zhuǎn)移點(diǎn)附近的溫度下， 使之處于液體狀態(tài)(各向同性態(tài))，當(dāng)在兩個(gè)電極4、5之間施加電壓VI時(shí)，不僅在界面附 近，在包括主體區(qū)域的全部區(qū)域內(nèi)分子都開(kāi)始取向。當(dāng)再升高電壓時(shí)，在物質(zhì)層3的所有區(qū) 域中分子取向的秩序上升，得到很大的光學(xué)響應(yīng)。這是由于，與在比較用顯示元件中，僅施加于基板表面(取向膜8和9)的取向處 理承擔(dān)分子取向的作用相反，在本顯示元件中，在原先希望的取向方向形成的高分子鏈11， 在單元內(nèi)的所有區(qū)域里都存在。這就是說(shuō)，在本顯示元件中，除了對(duì)取向膜8和9實(shí)施了摩 擦處理以外，形成的高分子鏈?zhǔn)寡刂四Σ练较蛉∠虿糠值谋壤龆啵袚?dān)了促進(jìn)分子在 摩擦方向上取向的作用。由此，本顯示元件在比比較用顯示元件更低的電壓下就得到了最 大的透過(guò)率。如上所述，與在不施加電場(chǎng)時(shí)處于各向同性狀態(tài)的媒質(zhì)相反，本顯示元件通過(guò)施 加電場(chǎng)使構(gòu)成媒質(zhì)的分子取向來(lái)進(jìn)行顯示，而通過(guò)在媒質(zhì)中形成的聚合性化合物(取向輔助材料)促進(jìn)施加電場(chǎng)時(shí)分子的取向。此聚合性化合物(取向輔助材料)，是在媒質(zhì)中使液 晶相顯現(xiàn)，即構(gòu)成媒質(zhì)的分子顯示光學(xué)各向異性的取向狀態(tài)形成的。在這樣的狀態(tài)下形成 的聚合性化合物(取向輔助材料)，在對(duì)顯示各向同性狀態(tài)的媒質(zhì)上施加電場(chǎng)時(shí)，構(gòu)成媒質(zhì) 的分子促進(jìn)了分子的取向，成為形成聚合性化合物(取向輔助材料)時(shí)的取向狀態(tài)(液晶 相的取向狀態(tài))。從而，本顯示元件通過(guò)此聚合性化合物(取向輔助材料)的作用，能夠在 低電壓下驅(qū)動(dòng)。在本實(shí)施方式中，作為在形成聚合性化合物(取向輔助材料)時(shí)顯現(xiàn)液晶相的方 法，是在低溫下顯現(xiàn)出向列相，但并不限于此方法。比如，即使不是在低溫下，通過(guò)施加在通 常顯示中不使用的高電壓，即比本顯示元件的驅(qū)動(dòng)電壓高得多的電壓，使分子被強(qiáng)制取向 來(lái)顯示液晶也是可以的。這就是說(shuō)，為了使液晶相顯現(xiàn)，溫度(典型是低溫)或施加電場(chǎng)等 外場(chǎng)都是可以的。用于顯示液晶所給予的外場(chǎng)，優(yōu)選取與顯示時(shí)不同的環(huán)境。在形成聚合性化合物(取向輔助材料)時(shí)顯示的液晶相也并不限于向列相。通過(guò) 給予與顯示元件的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)不同的外場(chǎng)，顯示出光學(xué)各向異性也是可以的，比如，也可以是 近晶液晶相、結(jié)晶相等。但是，為了形成良好的聚合性化合物(取向輔助材料)，更希望如比 如向列相或近晶A相那樣，在取向時(shí)具有柔軟性，而且不容易發(fā)生取向缺陷。作為封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，優(yōu)選是具有負(fù)的介電各向異性的媒質(zhì)，比如，在特 開(kāi)2001-249363號(hào)公報(bào)中所述的液晶物質(zhì)中，3HPFF、5HPFF和7HPFF的混合物(由1，2_ 二 氟-4-[反式-4-(反式-4-正丙基環(huán)己基)環(huán)己基]苯、1，2_二氟-4-[反式-4-(反式-4-正 戊基環(huán)己基)環(huán)己基]苯和1，2_ 二氟-4-[反式-4-(反式-4-正戊基環(huán)己基)環(huán)己基] 苯等形成的混合物)等都是適用的。封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)并不限于具有介電性的媒質(zhì)，也可以是通過(guò)施加外場(chǎng)使其 光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)。典型地是在不施加電場(chǎng)(外場(chǎng))時(shí)是大致光學(xué)各向 同性的，通過(guò)施加電場(chǎng)(外場(chǎng))引起光學(xué)調(diào)制的媒質(zhì)。這就是說(shuō)，典型地也可以是伴隨著施 加電場(chǎng)(外場(chǎng))使分子或分子集合體(簇)的取向秩序的程度上升的物質(zhì)。作為封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以是比如具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的秩序結(jié)構(gòu)的，在光 學(xué)上可以觀(guān)察到各向同性的液晶相，介電各向異性可適用負(fù)型的?；蛘?，還可以使用由液 晶分子在不足光線(xiàn)波長(zhǎng)的尺寸下呈放射狀取向的集合體填充的、在光學(xué)上是各向同性的系 統(tǒng)。可通過(guò)在其上面施加電場(chǎng)，使分子或集合體的微細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，從而引起光學(xué)調(diào)制。 即使在使用此類(lèi)媒質(zhì)的情況下，由于能夠通過(guò)形成聚合性化合物(取向輔助材料)促進(jìn)分 子的取向，就能夠在低電壓(低強(qiáng)度外場(chǎng))下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。作為這樣的媒質(zhì)，可以使用比如3HPFF、5HPFF和7HPFF的混合系統(tǒng)。此混合系統(tǒng) 具有負(fù)的介電各向異性。如上所述，3HPFF、5HPFF和7HPFF的混合系統(tǒng)，由于其秩序結(jié)構(gòu)不到光學(xué)波長(zhǎng)，所 以是透明的。這就是說(shuō)，在不施加電場(chǎng)的情況下，顯示出光學(xué)各向同性。從而，在本顯示元 件中使用此混合系統(tǒng)的情況下，在正交的尼科耳棱鏡片之下能夠進(jìn)行良好的黑顯示。另外，將上述混合系統(tǒng)控制在不施加電場(chǎng)時(shí)顯示出光學(xué)各向同性的溫度范圍內(nèi)， 而在電極4、5之間施加電場(chǎng)時(shí)，在顯示光學(xué)各向同性的結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生變形，顯現(xiàn)出光學(xué)各向 異性。這就是說(shuō)，上述混合系統(tǒng)，在不施加電場(chǎng)的狀態(tài)下是光學(xué)各向同性的，通過(guò)施加電場(chǎng) 顯現(xiàn)出光學(xué)的各向異性。
如此，在上述結(jié)構(gòu)的本顯示元件中，通過(guò)施加電場(chǎng)在顯示光學(xué)各向同性的結(jié)構(gòu)上 產(chǎn)生變形，發(fā)生了雙折射，所以能夠進(jìn)行良好的白顯示。而發(fā)生雙折射的方向是一定的，其 大小隨著施加的電場(chǎng)而變化。表示在電極4、5之間施加的電壓(電場(chǎng))和透過(guò)率之間關(guān)系 的電壓透過(guò)率曲線(xiàn)成為穩(wěn)定的曲線(xiàn)。這就是說(shuō)，在上述結(jié)構(gòu)的本顯示裝置中，在不施加電場(chǎng) 時(shí)顯示出光學(xué)各向同性的溫度范圍內(nèi)，能夠得到穩(wěn)定的電壓透過(guò)率曲線(xiàn)，溫度的控制是極 其容易的。在此說(shuō)明了在使用如上混合系統(tǒng)的通過(guò)施加電場(chǎng)使分子的光學(xué)各向異性發(fā)生變 化的媒質(zhì)的情況下，本顯示元件和現(xiàn)有顯示方式的液晶顯示元件在顯示原理上的不同之 處。圖8是用來(lái)說(shuō)明使用上述混合系統(tǒng)的本顯示元件和現(xiàn)有顯示方式的液晶顯示元 件，在顯示原理上的不同之處的說(shuō)明圖，示意性地表示了施加電場(chǎng)時(shí)和不施加電場(chǎng)時(shí)折射 率橢圓體的形狀和方向。在圖8中，表示了作為現(xiàn)有顯示方式的TN方式、VA(Vertical Alignment，垂直取向)方式、IPS(In Plane Switchig，平面內(nèi)響應(yīng))方式的顯示原理。如在此圖中所示，TN方式的液晶顯示元件，是在相對(duì)的基板間夾持著液晶層，在兩 基板上分別包括了透明電極(電極)而構(gòu)成的。在不施加電場(chǎng)時(shí)，液晶層中的液晶分子，其 長(zhǎng)軸方向扭轉(zhuǎn)為螺旋狀取向，但在施加電場(chǎng)時(shí)，液晶分子的長(zhǎng)軸方向就沿著電場(chǎng)取向。在此 情況下，平均折射率橢圓體如在圖8中所示，在不施加電場(chǎng)時(shí)的長(zhǎng)軸方向向著與基板面相 平行的方向，而在施加電場(chǎng)時(shí)，長(zhǎng)軸方向向著基板面的法線(xiàn)方向。這就是說(shuō)，在不施加電場(chǎng) 時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的形狀都是橢圓形，由于施加了電場(chǎng)，其長(zhǎng)軸方向發(fā)生了變 化(折射率橢圓體旋轉(zhuǎn))。而在不施加電場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)的折射率橢圓體的形狀則幾乎 沒(méi)有變化。VA方式的液晶顯示元件，與TN方式是一樣的，在相對(duì)的基板間夾持著液晶層， 在兩基板上分別形成透明電極(電極)。但是，在VA方式的液晶顯示元件中，在不施加電 場(chǎng)時(shí)，液晶層中的液晶分子，其長(zhǎng)軸方向相對(duì)于基板面大致垂直的方向取向，而在施加電場(chǎng) 時(shí)，液晶分子的長(zhǎng)軸方向在與電場(chǎng)相垂直的方向上取向。在此情況下的平均折射率橢圓體， 如在圖8中所示，在不施加電場(chǎng)時(shí)，長(zhǎng)軸方向向著基板面法線(xiàn)，而在施加電場(chǎng)時(shí)，長(zhǎng)軸方向 向著與基板面平行的方向。這就是說(shuō)，在不施加電場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的形狀 都是橢圓形，通過(guò)施加電場(chǎng)使其長(zhǎng)軸方向(折射率橢圓體的方向)發(fā)生變化(折射率橢圓 體旋轉(zhuǎn))。而在不施加電場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的形狀則幾乎沒(méi)有變化。IPS方式的液晶顯示元件，在一個(gè)基板上設(shè)置了一對(duì)相對(duì)的電極，在兩個(gè)電極之間 的區(qū)域內(nèi)形成液晶層。通過(guò)施加電場(chǎng)使液晶分子的取向方向發(fā)生變化，在不施加電場(chǎng)時(shí)和 施加電場(chǎng)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的顯示狀態(tài)。從而，在IPS方式的液晶顯示元件中，也是如在圖8 中所示，在不施加電場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的形狀都是橢圓形，其長(zhǎng)軸方向發(fā)生 變化(折射率橢圓體旋轉(zhuǎn))。而在不施加電場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的形狀是幾乎 不變化的。因此，在現(xiàn)有顯示方式的液晶顯示元件中，在不施加電場(chǎng)時(shí)，液晶分子向著某些方 向(典型是一個(gè)方向)取向，通過(guò)施加電場(chǎng)，使各個(gè)分子的取向方向處于一致的狀態(tài)，其取 向方向同時(shí)發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行顯示(透過(guò)率調(diào)制)。在不施加電場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，折射率 橢圓體的形狀幾乎不發(fā)生變化。這就是說(shuō)，在現(xiàn)有顯示方式的液晶顯示元件中，在不施加電 場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的形狀是橢圓形，通過(guò)施加電場(chǎng)，利用其長(zhǎng)軸方向的變化(折射率橢圓體旋轉(zhuǎn))進(jìn)行顯示。因此，折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向，相對(duì)于電場(chǎng)施加的方向 是垂直還是平行并沒(méi)有限制。與此相反，在本顯示元件中，如在下面所敘述的，折射率橢圓 體的方向，相對(duì)于電場(chǎng)施加的方向是垂直的或者是平行的。如此，在現(xiàn)有顯示方式的液晶顯示元件中，液晶分子在可見(jiàn)光以上的取向有序度 是幾乎一定的，通過(guò)取向方向的變化進(jìn)行顯示。與此顯示方式相反，在使用3HPFF、5HPFF和7HPFF混合系統(tǒng)的本顯示元件中，在不 施加電場(chǎng)時(shí)，分子向著所有的方向。但是，由于這樣的分子具有小于光波波長(zhǎng)尺度(scale) 的有序性(有序結(jié)構(gòu)和取向有序性)，并不顯現(xiàn)出光學(xué)的各向異性(在可見(jiàn)光尺度上的取向 有序度 0)，如在圖8中所示，折射率橢圓體與現(xiàn)有的液晶顯示元件不同，是球形的。然而，當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)，由于各個(gè)分子具有負(fù)的介電各向異性，取向狀態(tài)向著基板面 內(nèi)的方向(與基板面平行的方向)變化。此時(shí)，在小于光波波長(zhǎng)的有序結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生變形，顯 示出光學(xué)的各向異性(在可見(jiàn)光以上尺度的取向有序度>0)，折射率橢圓體變成橢圓。此 時(shí)，折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向垂直于電場(chǎng)方向。更詳細(xì)說(shuō)，在封入物質(zhì)層3的媒質(zhì)的介電各 向異性是負(fù)的情況下，折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向，垂直于電場(chǎng)方向，在封入物質(zhì)層3中的媒 質(zhì)的介電各向異性是正的情況下，折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向平行于電場(chǎng)方向。這就是說(shuō)，在 使用上述混合系統(tǒng)的本顯示元件中，在不施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體的形狀是各向同性的 (nx = Iiy = nz)，通過(guò)施加電場(chǎng)，在折射率橢圓體的形狀中顯現(xiàn)出各向異性(nx > ny)。在 此，nx, ny和nz分別表示與基板面平行而且在圖8的左右方向、與基板面平行而且在圖8 的縱深方向、以及相對(duì)于基板面垂直的方向的折射率。所謂在可見(jiàn)光以上的取向有序度近似于0(幾乎沒(méi)有取向有序度)，意味著在小于 可見(jiàn)光的尺度下觀(guān)察的情況下，液晶分子等在某一個(gè)方向上并行的比例比較大(有取向有 序性)，但在大于可見(jiàn)光的尺度下觀(guān)察時(shí)，取向方向被平均化，取向有序度消失。這就是說(shuō)，在本發(fā)明中，所謂在可見(jiàn)光波長(zhǎng)以上的尺度下，取向有序度近似于0，表 示取向有序度對(duì)可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)以及對(duì)大于可見(jiàn)光波長(zhǎng)的光線(xiàn)，小到?jīng)]有任何影響的程度。 比如，在交叉尼科耳棱鏡下表現(xiàn)出實(shí)現(xiàn)黑顯示的狀態(tài)。另外，在本發(fā)明中，所謂在可見(jiàn)光波 長(zhǎng)以上的尺度下取向有序度>0，表示在可見(jiàn)光波長(zhǎng)以上的尺度下，取向有序度大于幾乎為 0的狀態(tài)，比如表示在交叉尼科耳棱鏡下實(shí)現(xiàn)白顯示的狀態(tài)(在此情況下，也包括表示灰度 等級(jí)中的灰色)。此外，在本實(shí)施方式的顯示元件中，由于物質(zhì)層3具有負(fù)的介電各向異性，上述在 施加電場(chǎng)時(shí)折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向，一直是垂直于電場(chǎng)施加方向的(再有，在物質(zhì)層3具 有正的介電各向異性時(shí)，折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向，平行于電場(chǎng)方向)。與此相反，在現(xiàn)有的 液晶顯示元件中，由于是通過(guò)施加電場(chǎng)使折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行顯示的，折 射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向并不限于要一直垂直于電場(chǎng)方向。這樣一來(lái)，在使用3HPFF、5HPFF和7HPFF混合系統(tǒng)的本顯示元件中，光學(xué)各向異性 的方向是一定的(電場(chǎng)的施加方向不變化)，通過(guò)對(duì)在可見(jiàn)光以上的取向有序度進(jìn)行調(diào)制 來(lái)進(jìn)行顯示。這就是說(shuō)，在使用上述混合系統(tǒng)的本顯示元件中，媒質(zhì)本身的光學(xué)各向異性 (或在可見(jiàn)光以上的取向有序性)的程度發(fā)生變化。從而，使用上述混合系統(tǒng)的本顯示元件 的顯示原理與其它顯示方式的液晶顯示元件有很大的不同。在使用上述混合系統(tǒng)的本顯示元件中，由于是使用在顯示光學(xué)各向同性的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變形，即在媒質(zhì)中光學(xué)各向異性的程度變化進(jìn)行顯示的，比起使液晶分子取向方向 的變化進(jìn)行顯示的現(xiàn)有顯示方式的液晶顯示裝置，更能夠?qū)崿F(xiàn)廣視野角的特性。特別是，在 使用上述混合系統(tǒng)的本顯示裝置中，發(fā)生雙折射的方向是一定的，光軸的方向不發(fā)生變化， 就更能夠?qū)崿F(xiàn)廣視野角的特性。在使用上述混合系統(tǒng)的本顯示裝置中，使用通過(guò)微小區(qū)域的結(jié)構(gòu)(結(jié)晶狀晶格) 的變形顯現(xiàn)的各向異性進(jìn)行顯示。因此，沒(méi)有如在現(xiàn)有的顯示原理那樣的液晶固有粘度對(duì) 響應(yīng)速度產(chǎn)生很大影響的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)Ims程度的高速響應(yīng)。這就是說(shuō)，由于在現(xiàn)有方 式的顯示原理中利用了液晶分子取向方向的變化，液晶的固有粘度對(duì)響應(yīng)速度有很大的影 響，而在使用上述混合系統(tǒng)的本顯示裝置中，由于利用的是微小區(qū)域結(jié)構(gòu)的變形，液晶的固 有粘度的影響變小，能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)。從而，由于本顯示元件具有高速響應(yīng)性，適合于用 在比如場(chǎng)序制彩色方式的顯示裝置中。被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以是在單一化合物時(shí)顯示液晶性的物質(zhì)，也可以是 多種物質(zhì)混合呈現(xiàn)液晶性的物質(zhì)?；蛘呤窃谥刃蛭镔|(zhì)中混入其它非液晶性物質(zhì)得到的物 質(zhì)。在本顯示元件中，用玻璃基板構(gòu)成基板1和2，但并不限于此。在本顯示元件中兩 基板之間的間隔取為5μπι，但也并不限于此，可以任意地設(shè)定。電極4和5是用ITO構(gòu)成 的，但也并不限于此，只要其中之一是透明的電極材料即可。在本顯示元件中，使用了由聚酰亞胺制造的取向膜8和9，但并不限于此。比如，使 用由聚酰胺酸構(gòu)成的取向膜也是可以的。或者還可以使用聚乙烯醇、硅烷偶聯(lián)劑、聚肉桂酸 乙;I；希酉旨(Polyvinyl cinnamate)等。在使用聚酰胺酸或聚乙烯醇的情況下，只要在基板上涂布這些材料形成取向膜以 后，進(jìn)行摩擦處理即可。在使用硅烷偶聯(lián)劑的情況下，可以像LB膜那樣通過(guò)提拉法制造。 而在使用聚肉桂酸乙烯酯的情況下，只要在基板上涂布聚肉桂酸乙烯酯以后進(jìn)行UV(紫外 線(xiàn))照射即可。在本顯示元件中，對(duì)取向膜8和9進(jìn)行的摩擦方向是相互反平行的，但并不限于 此。比如，兩者的摩擦方向可以的平行而且同方向的，或者兩者的摩擦方向是不同方向也是 可以的。還可以只摩擦任何一方。在本實(shí)施方式中，作為取向膜8和9，使用進(jìn)行了摩擦處理的水平取向膜，但也并 不限于此。比如使用實(shí)施了光照射的水平取向膜也是可以的。在此情況下，照射光線(xiàn)可以進(jìn) 行偏振光照射，也可以從斜處進(jìn)行非偏振光照射。而且并不限于水平取向膜，比如使用垂直 取向膜也是可以的。但是，在使用水平取向膜的情況下，具有在現(xiàn)有的液晶顯示元件等當(dāng)中 使用的實(shí)績(jī)，而且能夠原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)用與液晶材料具有非常好相容性的取向膜材料。垂直 取向膜則不同，能夠利用水平取向膜賦予液晶分子的在基板面內(nèi)方向很強(qiáng)的取向限制力， 能夠更加促進(jìn)在施加電場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性的顯現(xiàn)。光聚合性單體(聚合性化合物)并不限于上述化合物，比如，也可以是在分子內(nèi)具 有液晶骨架和聚合性官能團(tuán)的以外的液晶(甲基)丙烯酸酯。作為液晶性(甲基)丙烯酸 酯，為了既有利于顯示中間色調(diào)又有利于低電壓驅(qū)動(dòng)，優(yōu)選在液晶骨架和聚合性官能團(tuán)之 間不具有亞甲基間隔的單官能液晶性丙烯酸酯。這就是說(shuō)，優(yōu)選具有以含兩個(gè)或三個(gè)6元 環(huán)的液晶骨架作為部分結(jié)構(gòu)的化合物丙烯酸或丙烯酸酯來(lái)作為單官能(甲基)丙烯酸酯寸。這樣的單官能(甲基)丙烯酸酯((met^acrylate)，在(甲基)丙烯酰氧基 (acryloyl oxy group)和液晶骨架之間沒(méi)有亞烷基或氧化烯基等柔性連接基團(tuán)。因此，以 這種單官能(甲基)丙烯酸酯聚合得到的聚合物主鏈，不通過(guò)連接基團(tuán)直接連接在剛性的 液晶骨架上，由于液晶骨架的熱運(yùn)動(dòng)受到高分子主鏈的限制，使得由此主鏈所影響的液晶 分子，其取向更加穩(wěn)定化。作為在封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)中添加的光聚合性單體，可以使用環(huán)氧丙烯酸酯。 作為環(huán)氧丙烯酸酯，可以使用比如雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯、溴化雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯、線(xiàn) 形酚醛環(huán)氧丙烯酸酯等。環(huán)氧丙烯酸酯，在一個(gè)分子中同時(shí)具有由光照射進(jìn)行聚合的丙烯 ?；陀杉訜徇M(jìn)行聚合的羰基和羥基。因此，可以同時(shí)使用光照射法和加熱法作為固化方 法。在此情況下，就提高了至少任何一個(gè)官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)而聚合(固化)的可能性。從而， 未反應(yīng)部分變少，能夠進(jìn)行充分的聚合。在此情況下，并非必須同時(shí)使用光照射法和加熱法，使用任何一種方法都是可以 的。這就是說(shuō)，本顯示元件并不限于通過(guò)紫外線(xiàn)(光)使光聚合性單體聚合來(lái)形成聚合性 化合物(取向輔助材料)的方法，只要符合使用的聚合性化合物(取向輔助材料)的特性， 就可以對(duì)聚合方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。換句話(huà)說(shuō)，在本顯示元件中用來(lái)形成聚合性化合物 (取向輔助材料)而在媒質(zhì)中添加的聚合性單體，并不限于由光照射進(jìn)行聚合的光聚合性 單體，用光照射以外的方法進(jìn)行聚合的聚合性單體也是可以的。作為在封入物質(zhì)層3的媒質(zhì)中添加的聚合性單體，除此以外可以使用丙烯酸酯 單體(比如Aldrich公司制造的EHA、TMHA)和二丙烯酸酯單體(比如Merck公司制造的 RM257)的混合物等。在使用上述任何一種聚合性化合物的情況下，聚合性化合物的添加量?jī)?yōu)選在 0. 05wt% 15wt%的范圍內(nèi)。這是由于在固化部分的濃度不到0. 05wt%時(shí)，這會(huì)降低作為 取向輔助材料的功能(減弱取向限制力)，而多于15wt%時(shí)，在取向輔助材料上施加的電場(chǎng) 的比例增大，使驅(qū)動(dòng)電壓增大。在本實(shí)施方式中，形成了作為聚合性化合物(取向輔助材料)的高分子鏈(鏈狀 高分子)11，但并不限于此。只要通過(guò)施加電場(chǎng)(外場(chǎng))能夠輔助(促進(jìn))使分子取向即 可，比如也可以使用網(wǎng)狀高分子(材料)和環(huán)狀高分子(材料)等。取向輔助材料也不一定非要由聚合性化合物形成。比如，可以使用多孔無(wú)機(jī)材料 作為取向輔助材料。在此情況下，可以在被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)(比如介電性液體)中預(yù) 先加入比如鈦酸鋇等溶膠凝膠材料(多孔無(wú)機(jī)材料)。作為另外的例子，可以用聚苯乙烯粒 子和SiO2粒子制造多孔無(wú)機(jī)層。比如，在混合分散了粒子直徑IOOnm的聚苯乙烯粒子和粒 子直徑5 μ m的SiO2粒子的水溶液中，浸漬裝有帶狹縫透明電極的玻璃基板，通過(guò)提拉法利 用混合微粒自聚集的現(xiàn)象制成幾個(gè)Pm的厚度，然后在高溫下燒結(jié)，使聚苯乙烯粒子氣化， 就能夠得到具有形成IOOnm的孔隙的微孔逆卵狀結(jié)構(gòu)的多孔無(wú)機(jī)層。然后，將此基板相對(duì) 制成室狀，在其中注入媒質(zhì)，通過(guò)將媒質(zhì)充滿(mǎn)孔隙制成單元體。在使用這樣的多孔無(wú)機(jī)材料 的情況下，能夠得到與使用由高分子鏈11 (聚合性化合物)得到的取向輔助材料同樣的效^ ο作為在物質(zhì)層3中形成的取向輔助材料，能夠使用氫鍵結(jié)合網(wǎng)絡(luò)(氫鍵結(jié)合體、氫鍵結(jié)合性材料)。在此，所謂氫鍵結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，意味著不使用化學(xué)鍵而是使用氫鍵形成的結(jié)合 體。這樣的氫鍵結(jié)合網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)在封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)中混合凝膠化劑(氫鍵結(jié)合 性材料)而得到的。所謂凝膠化劑，優(yōu)選含有酰胺基團(tuán)的凝膠化劑，更優(yōu)選在一個(gè)分子內(nèi)至 少含有兩個(gè)酰胺基團(tuán)的凝膠化劑、尿素系、蓖麻堿系(ricin)凝膠化劑等。比如可以使用由 如下結(jié)構(gòu)式(7)和(8)構(gòu)成的凝膠化劑(凝膠化劑A或凝膠化劑B)。
這樣的凝膠化劑，可以在液晶性物質(zhì)等介電性物質(zhì)中混入少量凝膠化劑而使之凝
比 如 在 Norihiro Mizoshita, Kenji Hanabusa, Takashi Kata,“ Fast and High-Contrast Electro-optical Switching of 1iquid-Cristalling Physical Gels Formation of Oriented Microphase-Separated Structures，，，AdvancedFunctional Materials, APRIL 2003，Vol. 13，No. 4，p. 314. Fig. 2中敘述的凝膠化材料(氫鍵結(jié)合性材 料)是通過(guò)在封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)里混合0. 15mol%的Lys 18(參照(9)結(jié)構(gòu)式)得到 的。
這就是說(shuō)，可以使用通過(guò)在媒質(zhì)中混合0. 15mol%的Lys 18而制造的，如 Norihiro Mizoshita, Kenji Hanabusa, Takashi Kata,“ Fast and High-Contrast Electro-optical Switching of Iiquid-Cristalling Physical Gels :Formation of Oriented Microphase-Separated Structures，，，Advanced Functional Materials, APRIL 2003，Vol. 13，No. 4，p. 314. Fig. 1之類(lèi)的顯示凝膠狀的氫鍵結(jié)合網(wǎng)絡(luò)作為取向輔助材料。 在使用這樣的氫鍵結(jié)合網(wǎng)絡(luò)作為取向輔助材料的情況下，得到與使用通過(guò)聚合性化合物聚 合得到的取向輔助材料同樣的效果。在使用高分子網(wǎng)絡(luò)的情況下，會(huì)產(chǎn)生所謂紫外線(xiàn)照射 的處理過(guò)程的延長(zhǎng)，基于紫外線(xiàn)照射的材料的老化，基于未反應(yīng)基團(tuán)的可靠性下降的懸念， 而在這樣的凝膠化劑的情況下，則不會(huì)發(fā)生，此為有利之處。
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也可以使用微粒作為取向輔助材料，在物質(zhì)層3中分散了微粒的系統(tǒng)中，液晶分 子等介電性物質(zhì)受到微粒界面的影響而取向。因此，在分散有微粒的系統(tǒng)中，由于此分散狀 態(tài)使得介電性物質(zhì)的取向狀態(tài)穩(wěn)定化。在此情況下，物質(zhì)層3被封入液晶性物質(zhì)等的介電性材料和微粒。介電性物質(zhì)和 微粒，各由一種或兩種以上構(gòu)成。由于在介電性材料中分散了微粒，希望在物質(zhì)層中的微粒 呈分散的形態(tài)。在此情況下，優(yōu)選使用平均粒徑02 μ m以下的微粒。由于使用平均粒徑0. 2 μ m以 下微小尺度的微粒，使得在物質(zhì)層3內(nèi)的分散性穩(wěn)定化，即使經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間微粒也不會(huì)凝 集而互相分離。從而，能夠充分抑制由于微粒沉淀造成的局部微粒不均勻，從而導(dǎo)致的顯示 元件產(chǎn)生的不均勻。各個(gè)微粒的粒子間距離優(yōu)選在200nm以下，更優(yōu)選在190nm以下。當(dāng)光線(xiàn)射入三維分布的粒子中時(shí)，在一定的波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生衍射。如果能夠抑制此衍 射光的產(chǎn)生，就能夠提高光學(xué)的各向同性，提高顯示元件的對(duì)比度。三維分布的粒子的衍射光線(xiàn)依存于入射的角度，而衍射光線(xiàn)的波長(zhǎng)λ可以由λ =2d大致給出。在此d是粒子之間的距離。在此，如果衍射光線(xiàn)的波長(zhǎng)在400nm以下，人的眼鏡幾乎察覺(jué)不到。因此，優(yōu)選 λ彡400nm，在此情況下，粒子間距離d可以在200nm以下。特別是國(guó)際照明委員會(huì)CIE(CommissionInternationaledel'Eclairage)將人類(lèi) 眼睛不能識(shí)別的波長(zhǎng)定為380nm以下。因此，特別優(yōu)選λ彡380nm，在此情況下，粒子間距 離d在190nm以下。當(dāng)延長(zhǎng)粒子間距離時(shí)，由于粒子間的相互作用不夠充分，很難顯示膠束相、海綿 狀相、立方晶相和逆膠束相等相，由此觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，粒子間距離優(yōu)選在200nm以下，更優(yōu)選在 190nm以下。在物質(zhì)層3中微粒的濃度(含量)，相對(duì)于此微粒和被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)的 總重量，優(yōu)選為0. 05wt% 20wt%。通過(guò)將物質(zhì)層3中的微粒的濃度調(diào)節(jié)在0. 05wt% 20wt %之間，就能夠抑制微粒凝結(jié)。被封入物質(zhì)層3中的微粒沒(méi)有特別的限制，可以是透明的，也可以是不透明的。此 微?？梢允歉叻肿拥扔袡C(jī)微粒，也可以是無(wú)機(jī)微?；蚪饘傥⒘！Ｔ谑褂糜袡C(jī)微粒的情況下，優(yōu)選使用比如聚苯乙烯珠、聚甲基丙烯酸甲酯珠、聚羥 基丙烯酸酯珠、聚乙烯基苯珠等聚合物珠形態(tài)的微粒。這些微?？梢允墙宦?lián)的，也可以是未 交聯(lián)的。在使用無(wú)機(jī)微粒的情況下，優(yōu)選使用玻璃珠或二氧化硅珠。在使用金屬微粒的情況下，優(yōu)選堿金屬、堿土金屬、過(guò)渡金屬、稀土類(lèi)金屬。比如， 優(yōu)選使用氧化鈦、氧化鋁、鈀、銀、金、銅或者這些金屬的氧化物構(gòu)成的微粒?？梢灾挥眠@些 金屬微粒中的一種，也可以形成兩種以上金屬的合金、復(fù)合物。比如可以將銀粒子周?chē)采w 上氧化鈦或鈀，當(dāng)只用銀構(gòu)成微粒時(shí)，有由于銀氧化而使顯示元件的特性變化的危險(xiǎn)，通過(guò) 在表面上覆蓋鈀等金屬來(lái)防止銀的氧化。珠狀的金屬微粒可以原封不動(dòng)使用，也可以進(jìn)行 熱處理或在珠的表面上賦上有機(jī)物后使用。作為被賦予的有機(jī)物優(yōu)選顯示出液晶性。通過(guò) 在珠的表面賦上呈現(xiàn)液晶性的有機(jī)物，使得周?chē)拿劫|(zhì)(介電性物質(zhì))容易沿著液晶性分 子取向。這就是說(shuō)，提高了作為取向輔助材料的機(jī)能(取向限制力加強(qiáng))。
比如，優(yōu)選由如下結(jié)構(gòu)式(10)表示的化合物t
(10)在此，η是0 2的整數(shù)。6元環(huán)A優(yōu)選是任何一個(gè)如下的官能團(tuán), 而6元環(huán)B和C表示具有1，4-亞苯基或反式，4_亞環(huán)己基等6元環(huán)結(jié)構(gòu)的取 代基。但是，6元環(huán)B、C不僅限定為上述例子的取代基，可以具有如下所示當(dāng)中的任何一種 取代基。 在上述取代基中，m表示1 4的整數(shù)。而6元環(huán)B、C不管它們是相同還是不同 的均可。在上述結(jié)構(gòu)式(10)中的Y1、Y2和Y3分別是具有直至10個(gè)碳原子的直鏈 或分支的烷基或烯基，在這些基團(tuán)中存在的一個(gè)CH2基或不相鄰的兩個(gè)CH2基，可以 被-0-、-S-、-C0-0-和 / 或-0-C0-取代，還可以包括單鍵、-CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -OC 0-、-COO-, -CH = CH-、-C = C-、-CF = CF-、- (CH2) 4_、-CH2CH2CH2O-, -OCH2CH2CH2-, -CH = chch2CH2O-、-CH2CH2CH = CH-?？梢院惺中蕴迹部梢圆缓?。只要具有如上所述任何一種 結(jié)構(gòu)，Y1、Y2和Υ3可以相同，也可以不同。在上述結(jié)構(gòu)式(10)中，R表示氫原子、鹵素原子、氰基、碳原子數(shù)1 20的烷基、 烯基、烷氧基中的任何一種。而賦予金屬微粒表面的有機(jī)物，相對(duì)于Imol的金屬，優(yōu)選在Imol以上，在50mol 以下的比例。上述賦予了有機(jī)物的金屬微粒，是通過(guò)比如將金屬離子溶解或分散于溶劑，與上述有機(jī)物混合，再將其還原而得到的。作為上述溶劑，可以使用水、醇類(lèi)、醚類(lèi)等。作為被分散的微粒，也可以使用由富勒烯和/或碳納管形成的微粒。作為富勒烯， 只要是碳原子配置在球殼狀上即可，比如優(yōu)選碳原子數(shù)η是24 96的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。作為這 樣的富勒烯，可以舉出比如由60個(gè)碳原子構(gòu)成的C60球狀閉殼碳分子群。而作為碳納管， 優(yōu)選比如使厚度為幾個(gè)原子層的石墨狀碳原子面變圓的圓筒狀的納米管。微粒的形狀沒(méi)有特別的限制，可以是比如球狀、橢圓體狀、塊狀、柱狀、錐狀或在這 些形狀上具有突起的形狀、在這些形狀上開(kāi)孔的形狀都是可以的。至于微粒的表面形態(tài)也 沒(méi)有特別的限制，可以是平滑的，也可以具有凹凸或孔、槽。相對(duì)于微粒和介電性物質(zhì)的總重量，微粒的含量?jī)?yōu)選為0. 05wt% 20wt%。在不 到0. 05wt%時(shí)，由于微粒的混合比比較小，難以充分發(fā)揮微粒作為取向輔助材料的效果，而 當(dāng)超過(guò)20wt%時(shí)，微粒的混合比例過(guò)大會(huì)使微粒凝集，由此造成不能發(fā)揮作為取向輔助材 料的作用，而且會(huì)造成光線(xiàn)的散射。在本實(shí)施方式中，添加了聚合引發(fā)劑，但有時(shí)在由聚合性化合物形成取向輔助材 料，此時(shí)就不一定添加聚合引發(fā)劑。但是，為了使聚合性化合物通過(guò)比如光或熱聚合成高分 子，優(yōu)選添加聚合弓I發(fā)劑。通過(guò)添加聚合弓I發(fā)劑能夠迅速地進(jìn)行聚合。在本實(shí)施方式中，使用過(guò)氧化丁酮作為聚合引發(fā)劑，但并不限于此。作為聚合引發(fā) 劑，除了過(guò)氧化丁酮以外，可以使用比如過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化羥基異丙苯、過(guò)氧化叔丁基、 過(guò)氧化二枯基或苯甲?；榛严?、苯乙酮系、苯甲酮系、咕噸酮系、苯偶因醚系、芐基縮酮 系聚合引發(fā)劑等。在商品中可以原封不動(dòng)地使用Merck公司制造的darocure 1173,1116, chibachemical 公司制造的 irugacure 184、369、651、907、日本化藥社制造的 cayacure DETX、EPA、ITA ；Aldrich公司制造的DMPAP等(都是注冊(cè)商標(biāo))或者適當(dāng)混合使用。聚合引發(fā)劑的用量，優(yōu)選是相對(duì)聚合性化合物為10wt%以下。當(dāng)添加多于10wt% 時(shí)，聚合引發(fā)劑就起著雜質(zhì)的作用，會(huì)降低顯示元件的比電阻。本實(shí)施方式的顯示元件，以在基板面的法線(xiàn)方向施加電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)(縱向電場(chǎng))、使 用負(fù)型液晶作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)的結(jié)構(gòu)(負(fù)型液晶)、使在兩基板上具有的取向膜 的摩擦方向平行的結(jié)構(gòu)(平行摩擦)、在物質(zhì)層3中形成取向輔助材料以輔助取向的結(jié)構(gòu) (聚合物固定)等作為基本結(jié)構(gòu)，都是可以顯示的。由于本發(fā)明適合于利用Kerr效應(yīng)的顯示裝置，能夠得到利用顯示高速響應(yīng)特性 的Kerr效應(yīng)的顯示裝置。在此情況下，能夠大幅度降低驅(qū)動(dòng)電壓，其實(shí)用價(jià)值極高。本發(fā) 明的目的就是提供由于Kerr效應(yīng)而將驅(qū)動(dòng)電壓降低到實(shí)用水平的顯示元件，并使之能夠 顯現(xiàn)。通過(guò)形成使用本顯示元件的顯示裝置，能夠提供在實(shí)用水平的驅(qū)動(dòng)電壓(外場(chǎng)強(qiáng) 度)下就能夠動(dòng)作，具有高速響應(yīng)特性和廣視野角特性的顯示裝置。在如上所述的制造方法中，在基板1和2相對(duì)的面上形成電極4和5、取向膜8和 9，在與基板1和2上形成電極4和5的面相反的面上貼合上偏光板6和7，在兩基板之間封 入添加了光聚合性單體和聚合引發(fā)劑的媒質(zhì)以后，通過(guò)照射紫外線(xiàn)使光聚合性單體聚合， 但并不限于這些。比如，也可以在基板2上貼上彩色濾光片，在基板1上形成TFT (薄膜晶體管)的 狀態(tài)下進(jìn)行紫外線(xiàn)照射。但是，在此情況下，由于是在面板的表側(cè)(貼上彩色濾光片的基板2側(cè))進(jìn)行曝光(照射紫外線(xiàn))，而且彩色濾光片吸收了相當(dāng)一部分紫外線(xiàn)，就不能有效地 進(jìn)行光聚合。因此，與沒(méi)有彩色濾光片的情況相比，需要更強(qiáng)的紫外線(xiàn)，這就成為很大的問(wèn) 題。由于彩色濾光片由于像素而具有紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域，而在紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域各 自的紫外線(xiàn)透過(guò)率有很大差別，通過(guò)彩色濾光片照射紫外線(xiàn)進(jìn)行光聚合時(shí)，在像素上會(huì)產(chǎn) 生很大的偏差。因此，也可以從面板的背側(cè)(形成TFT的基板1 一側(cè))進(jìn)行曝光。然而，在從面板 的背側(cè)進(jìn)行曝光的情況下，存在信號(hào)線(xiàn)、掃描線(xiàn)。TFT(薄膜晶體管)等遮光部分。這些部 分難以用透明電極(透明材料)形成。由于ITO等透明電極的電阻比鋁或銅、鉭等金屬高， 不適合在信號(hào)線(xiàn)或掃描線(xiàn)中使用。特別是在液晶電視等大型大畫(huà)面的顯示元件的情況下， 信號(hào)線(xiàn)或掃描線(xiàn)都很大，使它們透明化是不合適的。從而，在從面板的背側(cè)進(jìn)行曝光的情況 下，在信號(hào)線(xiàn)、掃描線(xiàn)、TFT上的區(qū)域就成為了遮光部分，這些區(qū)域的媒質(zhì)不能進(jìn)行光聚合。 因此，信號(hào)線(xiàn)、掃描線(xiàn)、TFT的修邊部分，有必要用遮光膜進(jìn)行覆蓋，成為開(kāi)口率降低的原因。 特別是由于在遮光部分中未反應(yīng)的光聚合性單體或引發(fā)劑成為電壓保持率降低等可靠性 劣化的原因，優(yōu)選沒(méi)有未反應(yīng)部分。為了解決此問(wèn)題，也可以在TFT基板(形成TFT的基板1) 一側(cè)形成彩色濾光片和 遮光膜的同時(shí)，從反對(duì)側(cè)的基板(基板2) —側(cè)進(jìn)行曝光。由此因?yàn)闊o(wú)須經(jīng)過(guò)TFT(開(kāi)關(guān)元 件)、彩色濾光片、遮光膜進(jìn)行光照射，能夠在物質(zhì)層3的更廣泛的區(qū)域進(jìn)行曝光。從而，由 于沒(méi)有遮光部分，能夠使物質(zhì)層3全面曝光。因此就無(wú)須用遮光膜覆蓋如上所述的修邊部 分，也就提高了開(kāi)口率。由于不殘留未反應(yīng)的聚合性單體和引發(fā)劑等，就能夠防止可靠性劣 化。在此情況下，優(yōu)選用透明材料形成反對(duì)側(cè)的基板(原來(lái)貼上彩色濾光片的基板2) 和在反對(duì)側(cè)的基板上形成的電極5。由此能夠削減紫外線(xiàn)的照射量。[實(shí)施方式2]基于

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。出于說(shuō)明上的方便，對(duì)于涉及實(shí)施方式 1的顯示元件同樣的結(jié)構(gòu)和具有同樣功能的部件給予同樣的符號(hào)，省略了對(duì)其的說(shuō)明。施加本實(shí)施方式的顯示元件，是在涉及實(shí)施方式1的顯示元件中，在取向膜8和9 上施加摩擦的方向不同的顯示元件。這就是說(shuō)，涉及本實(shí)施方式的顯示元件，除了取向膜8 和9的摩擦方向不同以外，包括與涉及實(shí)施方式1的顯示元件同樣的結(jié)構(gòu)。涉及本實(shí)施方 式的顯示元件，可以使用在實(shí)施方式1中所述的各種媒質(zhì)中介電各向異性為負(fù)的媒質(zhì)作為 封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)。在顯示裝置100中，以本實(shí)施方式的顯示元件代替比如實(shí)施方式 1的顯示元件。圖12是說(shuō)明在涉及本實(shí)施方式的顯示元件中取向膜8和9的摩擦方向和偏光板 6和7的吸收軸方向的說(shuō)明圖。如在此圖中所示，取向膜8和9的摩擦方向是互相正交的。 而在基板1一側(cè)的取向膜8上施加摩擦的方向是與偏光板6的吸收軸方向平行的。在基板 2一側(cè)的取向膜9上施加摩擦的方向是與偏光板7的吸收軸方向平行的。而偏光板6的吸 收軸方向與偏光板7的吸收軸方向是正交的。在各個(gè)取向膜上的摩擦方向并不限于此。比如取向膜8的摩擦方向可以與偏光板 6的吸收軸方向正交，而取向膜9的摩擦方向可以與偏光板7的吸收軸方向正交。取向膜8 和9的摩擦方向不一定非要正交，彼此的方向不同即可。
涉及本實(shí)施方式的顯示元件制造方法，除了如上所述取向膜8和9的摩擦方向互 相正交以外，都與涉及實(shí)施方式1的顯示元件制造方法一樣。因此，在兩基板1、2上分別具有的取向膜8和9的摩擦方向不同的情況下，將封入 物質(zhì)層3中的媒質(zhì)保持在顯現(xiàn)液晶相的溫度下，能夠使在物質(zhì)層3中的分子取向成為扭轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)。這就是說(shuō)，在施加電場(chǎng)(外場(chǎng))時(shí)，分子的長(zhǎng)軸方向向著與基板面平行的方向的同時(shí)， 從一方的基板側(cè)向著另一方的基板側(cè)依次扭轉(zhuǎn)著取向。然后，在保持這樣的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下，使光聚合性單體聚合(固化)時(shí)，高分子 鏈11沿著分子取向方向的部分的比例加大。這就是說(shuō)，高分子鏈11的縱向沿著分子取向 方向的部分的比例加大，具有了結(jié)構(gòu)的各向異性。如此得到的顯示元件，與涉及實(shí)施方式1的顯示元件同樣，通過(guò)外部的加熱裝置 保溫，使之處于在液晶相-各向同性相的相轉(zhuǎn)移點(diǎn)以上附近顯示出各向同性的溫度下，通 過(guò)在兩個(gè)電極4和5之間施加電場(chǎng)，能夠使透過(guò)率發(fā)生變化。在此情況下，在維持扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 的狀態(tài)下，形成的高分子鏈11沿著分子取向方向部分的比例增大，從而擔(dān)當(dāng)了促進(jìn)分子取 向的任務(wù)。因此，在涉及本實(shí)施方式的顯示元件中，能夠制成通過(guò)施加電場(chǎng)而扭轉(zhuǎn)分子取向 方向的結(jié)構(gòu)。從而，涉及本實(shí)施方式的顯示元件，與涉及實(shí)施方式1的顯示元件一樣，在低電壓 下就能夠得到最大的透過(guò)率。因此，涉及實(shí)施方式1的顯示元件，是分子在一個(gè)方向上取向的均相結(jié)構(gòu)。在此情 況下，有可能由于媒質(zhì)(比如介電性液體)的波長(zhǎng)分散而引起顯色。與此相反，涉及本實(shí)施 方式的顯示元件，分子取向成為如上所述的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。因此發(fā)揮了緩和由于波長(zhǎng)分散造成 的顯色的現(xiàn)象。上述扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)存在有左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)兩種，形成多區(qū)域(domain)。因此，在區(qū)域的邊界 上有透過(guò)率下降的可能性。封入物質(zhì)層3的媒質(zhì)中，也可以預(yù)先添加手性試劑。通過(guò)如此在媒質(zhì)中添加手性 試劑，由于只取左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)中的任何一種，所以能夠提高透過(guò)率。作為封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)(比如介電性液體)，該媒質(zhì)本身也可使用具有手性的 媒質(zhì)(手性物質(zhì))。在此情況下，可以只是取向輔助材料(例如聚合性化合物或氫鍵結(jié)合 體)具有手性，或者只是取向輔助材料(例如聚合性化合物或氫鍵結(jié)合體)以外的物質(zhì)具 有手性，也可以它們兩者都具有手性。作為取向輔助材料(例如聚合性化合物或氫鍵結(jié)合 體)本身顯示出手性的物質(zhì)，可以舉出如下的化合物(5) 由于手性光聚合性單體自身是手性的，成為自發(fā)扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)光聚合使 此狀態(tài)固定化，就能夠形成具有右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的取向輔助材料。如香蕉型(彎曲型)液晶那樣，含有不具備非對(duì)稱(chēng)碳(分子自身不具有手性)，但由于分子形狀的各向異性和堆積(packing)結(jié)構(gòu)使整個(gè)系統(tǒng)顯現(xiàn)手性的分子的媒質(zhì)也是 可以的。作為香蕉型(彎曲型)液晶，可以舉出比如P8PIMB(參照下述的結(jié)構(gòu)式(11))。
作為香蕉型(彎曲型)液晶，并不限定在P8PIMB。比如在化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的彎曲部 分，也可以是亞苯基等苯環(huán)，或者還可以是萘環(huán)或亞甲基鏈結(jié)合的結(jié)構(gòu)。作為這樣的香蕉型 (彎曲型)液晶，可以舉出比如如下所述的結(jié)構(gòu)式(12) (15)中所示的化合物。 也可以使用含有偶氮基的香蕉型(彎曲型)液晶。作為這樣的香蕉型(彎曲型) 液晶，可以舉出如在下面的結(jié)構(gòu)式(16)中所示的化合物等。 上述香蕉型(彎曲型)液晶，具有在結(jié)合部分左右對(duì)稱(chēng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但也可以在結(jié) 合部分(彎曲部分)的左右具有非對(duì)稱(chēng)化學(xué)結(jié)構(gòu)。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可 以舉出如下結(jié)構(gòu)式(17)中所示的化合物。 如上所述的香蕉型(彎曲型)液晶分子不含有手性碳，但也并不限于此，也可以含 有一個(gè)或多個(gè)手性碳。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可以舉出比如如下結(jié)構(gòu)式(18) 的化合物。
在使用這樣的香蕉型(彎曲型)液晶分子的情況下，能夠誘發(fā)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)中任何 一種扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，從而能夠提高透過(guò)率。在物質(zhì)層3中所含的媒質(zhì)中，分子取向的方向成為一個(gè)方向的掌性，即成為右轉(zhuǎn) 或左轉(zhuǎn)當(dāng)中任何一種的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的情況下，各個(gè)扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)即使與彼此的方位不相關(guān)也具有 一定的旋光性。因此，作為物質(zhì)層整體能夠顯現(xiàn)出很大的旋光性。由此就能夠在低電壓下 得到最大的透過(guò)率，能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)電壓降低到可實(shí)用的水平。在物質(zhì)層3中形成了在施加電 場(chǎng)時(shí)促進(jìn)光學(xué)各向異性的取向輔助材料，通過(guò)施加電場(chǎng)有助于上述媒質(zhì)中的分子取向，這 就能夠更有效地顯現(xiàn)光學(xué)的各向異性。涉及本實(shí)施方式的顯示元件，可以取在基板面法線(xiàn)方向施加電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)(縱向電 場(chǎng))、使用負(fù)型液晶作為被封入物質(zhì)層3中媒質(zhì)的結(jié)構(gòu)(負(fù)型液晶)、在兩基板上具有的取 向膜的摩擦方向不同的結(jié)構(gòu)(扭轉(zhuǎn)摩擦)、在物質(zhì)層3中形成取向輔助材料以輔助分子取向的同時(shí)，通過(guò)在物質(zhì)層3中添加手性試劑，使分子的取向方向的扭轉(zhuǎn)只是左右任一個(gè)的結(jié) 構(gòu)(聚合物固定(+手性))作為基本結(jié)構(gòu)，它們都可以進(jìn)行顯示。通過(guò)使用涉及本實(shí)施方式的顯示元件形成顯示裝置，能夠以實(shí)用水平的驅(qū)動(dòng)電壓 (外場(chǎng))進(jìn)行動(dòng)作，也就能夠提供具有高速響應(yīng)特性和廣視野角特性，特別是緩和了顯色現(xiàn) 象的顯示裝置。涉及本實(shí)施方式的顯示元件，與實(shí)施方式1同樣，可以在TFT基板(形成TFT的基 板1) 一側(cè)形成彩色濾光片和遮光膜的同時(shí)，使反對(duì)側(cè)的基板(以前貼上彩色濾光片的基板 2)透明化，從此反對(duì)側(cè)的基板(基板2)進(jìn)行曝光。[實(shí)施方式3]基于

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。出于說(shuō)明上的方便，對(duì)于涉及實(shí)施方式 1的顯示元件同樣的結(jié)構(gòu)和具有同樣功能的部件給予同樣的符號(hào)，省略了對(duì)其的說(shuō)明。圖13是表示涉及本實(shí)施方式的顯示元件(顯示元件30)的大致結(jié)構(gòu)截面模式圖。 在顯示裝置100中包括顯示元件30，代替比如涉及實(shí)施方式1的顯示元件。如在此圖中所 示，顯示元件30，是在相對(duì)的兩基板(基板1和2)之間夾持作為光學(xué)調(diào)制層的物質(zhì)層3構(gòu) 成的。在基板1中與基板2相對(duì)的面上，相對(duì)地配置用來(lái)給物質(zhì)層3施加電場(chǎng)的作為電場(chǎng)施 加機(jī)構(gòu)的梳齒電極(梳齒狀電極)4a和電極5a，使得電場(chǎng)施加方向向著基板面內(nèi)方向(與 基板平行的方向)。在基板1和2的相對(duì)的面上，形成取向膜8和9。形成基板1側(cè)的取向 膜8，使得覆蓋住在基板1上形成的電極4a和5a。在基板1和2中，在與兩基板相對(duì)面的 反對(duì)側(cè)的面上，分別裝有偏光板6和7。基板1和2由玻璃基板構(gòu)成，但并不限于此，只要其中之一是透明基板即可。兩基 板之間的間隔是10 μ m，但也不限于此，也可以任意地設(shè)定。電極4a和電極5a互相相對(duì)地配置在基板1的與基板面2相對(duì)的面上。使用 ITO (銦錫氧化物)作為電極4a和5a的材料，但并不限于此，可以使用歷來(lái)公知的各種材料 作為電極材料。圖14是表示在顯示元件30中偏光板6和7的吸收軸方向、取向膜8和9的摩擦 方向和電場(chǎng)施加方向的說(shuō)明圖。如在此圖中所示，在顯示元件30中，偏光板6和7的吸收 軸方向是互相正交的。在取向膜8和9中的摩擦方向是互相反平行的同時(shí)，與偏光板6和 7的吸收軸方向成45°的角度。由電極4a和5a施加電場(chǎng)的方向與取向膜6和7的摩擦方 向平行，與偏光板8和9的吸收軸方向成45°的角度。作為取向膜8和9的材料，可以使用 與涉及實(shí)施方式1的顯示元件同樣的材料。在物質(zhì)層3中封入由如下結(jié)構(gòu)式(19)組成的正型液晶化合物(媒質(zhì))。此正型液 晶性化合物，在不到33. 3°C時(shí)顯示出向列相。 在顯示元件30的物質(zhì)層3中，與在實(shí)施方式1的物質(zhì)層3中一樣，形成由高分子 鏈組成的取向輔助材料(圖中未顯示)。在封入上述物質(zhì)層3中的上述正型液晶性化合物 中，添加作為使聚合迅速進(jìn)行的聚合引發(fā)劑過(guò)氧化丁酮。
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下面說(shuō)明顯示元件30的制造方法。首先，在基板1的表面上形成電極4a和5a。其形成方法可以使用與歷來(lái)的液晶顯 示元件同樣的形成方法。然后，在基板1上形成取向膜8，使之覆蓋住電極4a和5a。在基板2上形成取向 膜9。在取向膜8和9上預(yù)先實(shí)施了摩擦處理。取向膜8和9的摩擦方向是互相反平行的。在與基板1和2的相對(duì)面相反的面上，貼合上偏光板6和7。在此，如在圖14中所 示，偏光板6和7的吸收軸在互相正交的同時(shí)，偏光板6和7的吸收軸方向與取向膜8和9 的摩擦方向成45°角貼合。然后，經(jīng)過(guò)塑料件等間隔件(圖中未顯示)將基板1和基板2兩者之間的間隔(物 質(zhì)層3的厚度)調(diào)節(jié)到5μπι，用密封材料(圖中未顯示)將周?chē)忾]固定。此時(shí)，在以后要 成為注入媒質(zhì)(比如介電性液體)的注入口(圖中未顯示)部分不進(jìn)行密封，形成開(kāi)口。此 間隔件和密封材料沒(méi)有特別的限制，可以使用在歷來(lái)的液晶顯示元件中使用的各種材料。然后，在兩基板之間，在由上述正型液晶性化合物構(gòu)成的媒質(zhì)中注入添加了作為 聚合引發(fā)劑的過(guò)氧化丁酮，作為光聚合性單體的液晶(甲基)丙烯酸酯。在此，光聚合性單 體的添加量取0. 05wt% 15wt%，聚合引發(fā)劑的添加量在10wt%以下。然后，在用外部加熱裝置(圖中未顯示)保持兩基板的溫度為25°C的狀態(tài)下，用 紫外線(xiàn)照射此顯示元件30。由此使注入到物質(zhì)層3中的光聚合性單體聚合，形成高分子鏈 (圖中未顯示)。上述正型液晶性混合物，在不到33. 3°C時(shí)顯示向列相，而在此溫度以上則 顯示出各向同性。這就是說(shuō)，在被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下，使光聚 合性單體聚合，形成高分子鏈。這樣一來(lái)，在被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下，在此媒質(zhì)中的 分子，受到在取向膜8和9上實(shí)施的摩擦的影響，沿著摩擦方向取向。從而，通過(guò)使在此狀 態(tài)下的光聚合性單體聚合，使得通過(guò)聚合得到的高分子鏈，沿著分子取向方向部分的比例 增大。這就是說(shuō)，由于在縱向摩擦的影響，高分子鏈向著分子取向方向而取向的比例增大， 具有結(jié)構(gòu)上的各向異性。如此得到的顯示元件30，通過(guò)外部加熱裝置保持在向列相-各向同性相的相轉(zhuǎn)移 溫度以上附近顯示出各向同性的溫度，通過(guò)施加電場(chǎng)能夠使其透過(guò)率發(fā)生變化。這就是說(shuō)， 通過(guò)將被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)保持在比該媒質(zhì)的液晶相-各向同性相的相轉(zhuǎn)移點(diǎn)稍高的 溫度下而成為各向同性狀態(tài)，通過(guò)在兩個(gè)電極4a和5a之間施加電場(chǎng)，可以使物質(zhì)層3的透 過(guò)率變化。在顯示元件30中，在兩個(gè)電極之間施加60V的電壓時(shí)能夠得到最大的透過(guò)率。另外，為了與顯示元件30進(jìn)行比較，準(zhǔn)備除了不添加光聚合性單體和引發(fā)劑，也 不實(shí)施紫外線(xiàn)照射的工序以外，在與顯示元件30同樣的條件下制造的比較用元件，此比較 用元件與顯示元件30的情況一樣，被保持在比向列相-各向同性相的相轉(zhuǎn)移點(diǎn)稍高的溫度 下，在兩個(gè)電極之間施加電場(chǎng)。在此情況下，在兩個(gè)電極之間的電壓是90V時(shí)能夠得到最大 的透過(guò)率。如此，顯示元件30在比比較用顯示元件更低的電壓下得到最大透過(guò)率的原因，與 實(shí)施方式1是同樣的。這就是說(shuō)，在比較用顯示元件中，在基板界面上的取向處理只促進(jìn)分 子取向，在低電壓下分子的取向只是在基板附近。而在顯示元件30中，除了由于基板界面 的取向處理促進(jìn)了分子取向以外，由高分子鏈促進(jìn)了整個(gè)區(qū)域內(nèi)的分子取向。這就是說(shuō)，由于高分子鏈和分子的相互作用，使得在低電壓下使分子取向的效果在整個(gè)區(qū)域內(nèi)有效地顯 示出來(lái)。因此，顯示元件30在比比較用顯示元件更低的電壓下能夠得到最大透過(guò)率。在如上所述的制造方法中，在基板1的表面上，形成電極4a和5a，以及取向膜8， 在基板2的表面上形成取向膜9，在與基板1和基板2的形成取向膜8和9的面的反對(duì)側(cè)的 面上，分別貼合上偏光板6和7，在兩基板之間封入添加了光聚合性單體和聚合引發(fā)劑的媒 質(zhì)以后，照射紫外線(xiàn)使光聚合性單體聚合，但也并不限于這些。比如，可以在基板1上形成TFT，在基板2上貼上彩色濾光片的狀態(tài)下，進(jìn)行紫外線(xiàn) 照射。但是，在此情況下，當(dāng)從面板的表側(cè)(貼上彩色濾光片的基板2—側(cè))進(jìn)行曝光時(shí)， 彩色濾光片會(huì)吸收相當(dāng)一部分的紫外線(xiàn)，不能有效地進(jìn)行光聚合。因此，與不使用彩色濾光 片的情況相比，必須使用更強(qiáng)的紫外線(xiàn)，這就成為一個(gè)很大的問(wèn)題。彩色濾光片按照像素有 紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)域，但由于紅色、綠色和藍(lán)色各個(gè)區(qū)域?qū)ψ贤饩€(xiàn)的透過(guò)率有很大差別， 通過(guò)彩色濾光片照射紫外線(xiàn)進(jìn)行光聚合時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的偏差。從而使從面板的表側(cè)進(jìn)行曝 光是不合適的。因此，也可以從面板的背側(cè)(形成TFT的基板1 一側(cè))曝光。但是，當(dāng)從面板背側(cè) 曝光時(shí)，會(huì)由于電極4a和5a(像素電極和對(duì)向電極)遮擋紫外線(xiàn)，使得不能在電極4a和5a 附近曝光。因此，在電極4a和5a處的感光性單體不能聚合。而由于不能聚合的區(qū)域不能 使膽甾藍(lán)相(cholesteric blue phase)穩(wěn)定化，膽甾藍(lán)相只能在很窄的溫度范圍顯現(xiàn)。結(jié) 果，沒(méi)有經(jīng)過(guò)電極4a或5a進(jìn)行光照射區(qū)域的媒質(zhì)在很寬的溫度范圍內(nèi)顯示膽留藍(lán)相，而沒(méi) 有進(jìn)行光照射的電極4a或5a的媒質(zhì)顯示出非膽留藍(lán)相的膽留相等液晶相。在膽留藍(lán)相和 膽甾相邊界處的取向狀態(tài)有缺陷而成為漏光等的原因。這就是說(shuō)，成為在不同區(qū)域顯示出 不同取向狀態(tài)的顯示元件。因此，在如上所述形成的顯示元件中，在作為使用膽留藍(lán)相的顯 示元件的情況下，不僅在電極4a或5a處，在其修邊部分也有必要用遮光膜遮蔽，使開(kāi)口率 降低。因此，可以將電極4a或5a制成透明的。這就是說(shuō)，如果用ITO(銦錫氧化物)等 透明電極形成電極4a和5a，就能夠在這些電極上區(qū)域進(jìn)行紫外線(xiàn)照射?？墒牵趶拿姘灞硞?cè)進(jìn)行曝光的情況下，除了電極4a和電極5a外，還有信號(hào)線(xiàn)、掃 描線(xiàn)、TFT(薄膜晶體管)等遮光部分。這些部分與電極4a或5a不同，很難由透明電極形 成。ITO等透明電極的阻抗比鋁、銅或鉭等金屬要高，所以不適宜用于信號(hào)線(xiàn)或掃描線(xiàn)。特 別是在液晶電視等大型、大畫(huà)面顯示元件的情況下，由于信號(hào)線(xiàn)或掃描線(xiàn)很大，不宜將它們 透明化。在從面板背側(cè)進(jìn)行曝光的情況下，信號(hào)線(xiàn)上、掃描線(xiàn)上和TFT上的區(qū)域成為遮光部 分，這些區(qū)域的媒質(zhì)不能進(jìn)行光聚合。因此，與電極4a和電極5a的情況一樣，信號(hào)線(xiàn)、掃描 線(xiàn)和TFT的修邊部分有必要用遮光膜覆蓋，成為開(kāi)口率降低的原因。由于在遮光部分的區(qū) 域未反應(yīng)光聚合單體或引發(fā)劑成為電壓保持率降低等可靠性劣化的原因，此未反應(yīng)部分是 不優(yōu)選的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在TFT基板(形成TFT的基板1) 一側(cè)形成彩色濾光片、遮光 膜的同時(shí)，要使反對(duì)側(cè)的基板(以往是貼上彩色濾光片的基板2)透明化，可以從此反對(duì)側(cè) 的基板(基板2)曝光。在此情況下，由于沒(méi)有遮光部分，能夠?qū)⑽镔|(zhì)層3全面曝光。從而， 由于沒(méi)有必要用遮光膜覆蓋如上所述的邊緣部分，就提高了開(kāi)口率。特別是由于沒(méi)有殘留 未反應(yīng)的聚合性單體和聚合引發(fā)劑等，就防止了可靠性劣化。
作為在物質(zhì)層3中形成的聚合性化合物(取向輔助材料)，并不限于液晶(甲基) 丙烯酸酯，可以使用與在實(shí)施方式1中所述同樣的材料。與實(shí)施方式1同樣，光聚合性單體 的添加量，優(yōu)選為0. 05wt% 15wt%。在使用由光聚合性單體形成聚合性化合物(取向輔助材料)的情況下使用的聚合 引發(fā)劑，并不限于過(guò)氧化丁酮，可以使用與在實(shí)施方式1中所述的同樣材料。與實(shí)施方式1 同樣，聚合引發(fā)劑并非必須使用，在使用的情況下，其添加量?jī)?yōu)選在10wt%以下。在本實(shí)施方式中被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，并不限于如上所述的化合物，只要是 介電各向異性為正的媒質(zhì)即可。被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，典型是在不施加電場(chǎng)時(shí)大致是光學(xué)各向同性，而通過(guò) 施加電場(chǎng)能夠誘發(fā)光學(xué)調(diào)制的媒質(zhì)。這就是說(shuō)，典型是伴隨著施加電場(chǎng)使分子或分子集合 體(簇)的取向有序性上升的物質(zhì)。在本實(shí)施方式中作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，是比如具有不足光學(xué)波長(zhǎng)的有序 結(jié)構(gòu)(取向有序性)，在光學(xué)上見(jiàn)到各向同性的液晶相，可使用介電各向異性是正的物質(zhì)。 或者可以使用由液晶分子在不足光線(xiàn)波長(zhǎng)的尺寸下呈放射狀取向的集合體填充的、可見(jiàn)到 光學(xué)上是各向同性的系統(tǒng)。通過(guò)在這上面施加電場(chǎng)，賦予分子或分子集合體的微細(xì)結(jié)構(gòu)以 變形，就能夠誘發(fā)光學(xué)調(diào)制。在使用這樣的媒質(zhì)的情況下，通過(guò)形成聚合性化合物(取向輔 助材料)能夠促進(jìn)分子取向，所以能夠在低電壓下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。作為媒質(zhì)例，下面敘述這些媒質(zhì)的例子。但是如下所述的媒質(zhì)例只是可能利用的 媒質(zhì)的一個(gè)例子，在本顯示元件中能夠利用的媒質(zhì)并不限于這些。[媒質(zhì)例1]作為封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以使用由比如不足光學(xué)波長(zhǎng)(不足可見(jiàn)光波長(zhǎng)) 尺度的、具有立方晶型對(duì)稱(chēng)性的有序結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，顯示出立方晶相的媒質(zhì)。作為這樣的媒質(zhì)，是在米谷慎，“用分子模擬研究液晶相納米結(jié)構(gòu)”，液晶，第7卷， 第 3 號(hào)，p238-245，2003 年以及“Handbook of Liquid Cristals”，Vol. 2B, p887 = 900， Wiley-VCH，19986中敘述的BABH8。此BABH8用如下結(jié)構(gòu)式(20)表示。
此BABH8在136. 7°C以上和161°C以下，表現(xiàn)由不足光學(xué)波長(zhǎng)(不足可見(jiàn)光波長(zhǎng)) 尺度的有序結(jié)構(gòu)組成的立方晶相。在“用分子模擬研究液晶相納米結(jié)構(gòu)”中，顯示出如圖 5 圖7的立方晶相模型。如上所述，BABH8由于晶格常數(shù)為大約6nm，比光學(xué)波長(zhǎng)小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，其有 序結(jié)構(gòu)(取向有序性)不到光學(xué)波長(zhǎng)，所以是透明的。這就是說(shuō)，在上述溫度范圍內(nèi)，在不 施加電場(chǎng)時(shí)顯示出光學(xué)各向同性。從而，在本顯示元件中使用BABH8的情況下，在正交尼科 耳棱鏡下，可以進(jìn)行良好的黑顯示。另外，當(dāng)一邊將物質(zhì)層3的溫度控制在136.7°C以上和161°C以下，同時(shí)在電極4、 5之間施加電場(chǎng)時(shí)，在具有立方對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生變形，顯現(xiàn)出光學(xué)各向異性。這就是說(shuō)，在上述溫度范圍內(nèi)，BABH8在不施加電場(chǎng)的狀態(tài)下是光學(xué)各向同性的，而通過(guò)施加電場(chǎng)顯現(xiàn) 出光學(xué)各向異性。如此，在如上結(jié)構(gòu)的本顯示裝置中，由于通過(guò)施加電場(chǎng)，在具有立方對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu) 中產(chǎn)生變形，從而產(chǎn)生雙折射，所以能夠進(jìn)行良好的白顯示。雙折射發(fā)生的方向是一定的， 其程度隨著施加的電場(chǎng)而變化。此外，表示在電極4、5之間所施加的電壓和透過(guò)率之間關(guān) 系的電壓-透過(guò)率曲線(xiàn)，在如上所述的溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的曲線(xiàn)。這就是說(shuō)，在上述結(jié)構(gòu)的 本顯示裝置中，在136.7°C以上和161°C以下的大約20K的溫度范圍內(nèi)能夠得到穩(wěn)定的電 壓_透過(guò)率曲線(xiàn)，使溫度極容易控制。在使用BABH8的本顯示元件中，使用在具有立方對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變形，即 利用在媒質(zhì)中光學(xué)各向異性的程度的變化來(lái)進(jìn)行顯示，與歷來(lái)的由液晶分子取向方向變化 進(jìn)行顯示的歷來(lái)的顯示方式的液晶顯示裝置相比，能夠?qū)崿F(xiàn)廣視野角的特性。特別是，在使 用BABH8的本顯示裝置中，發(fā)生雙折射的方向是一定的，光軸的方向沒(méi)有變化，所以能夠?qū)?現(xiàn)很廣的視野角特性。在使用BAH8的本顯示裝置中，使用由于微小區(qū)域的結(jié)構(gòu)(結(jié)晶之類(lèi)的晶格)的變 形產(chǎn)生的各向異性進(jìn)行顯示。因此，就沒(méi)有如現(xiàn)有的顯示原理那樣的液晶的固有粘度對(duì)響 應(yīng)速度有很大影響的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)Ims程度的高速響應(yīng)。這就是說(shuō)，在現(xiàn)有方式的顯示原 理中，利用的是液晶分子取向方向的變化，因此液晶固有粘度對(duì)響應(yīng)速度有很大影響，而在 使用BABH8的本顯示裝置中，利用的是在微小區(qū)域中結(jié)構(gòu)的變形，這就減小了液晶固有粘 度的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)。另外，由于本顯示元件具有高速響應(yīng)性，所以能夠適用于比 如場(chǎng)序制彩色方式的顯示裝置中。[媒質(zhì)例2]作為封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以使用由顯示作為液晶相一種的近晶D相(SmD) 分子組成的媒質(zhì)。作為顯示近晶D相的液晶性物質(zhì)，存在有比如ANBC16。關(guān)于ANBC16，在齊藤一彌、 徂徠道夫，“光學(xué)各向同性的獨(dú)特的熱變性液晶的熱力學(xué)”，液晶，第五卷，第一號(hào)，P. 21，圖 1 構(gòu)造 l(n= 16)，或 “Handbook of Liquid Crystals", Vol. 2B, ffiley-VCH, 1998, p. 888, Tablel，化合物(compound no.) 1、化合物la、化合物la_l)中有所敘述。其分子結(jié)構(gòu)如在
下面所示。 4，-正烷氧基-3，-硝基聯(lián)苯-4-羧酸(4，-alkoxy-3'-nitro-biphenyl-4-carbo xylic acids)n-15, Cr 127 SmC 187 Cub 198 SmA 204 I此液晶性物質(zhì)(ANBC16，在上述化學(xué)結(jié)構(gòu)式(21)中，η = 16)，在171. O 197. 2V 的溫度范圍內(nèi)顯示出近晶D相。近晶D相是多數(shù)分子形成如jungle gym(注冊(cè)商標(biāo))之樣 的三維晶格，其晶格常數(shù)在幾十個(gè)nm以下，不到光學(xué)波長(zhǎng)。這就是說(shuō)，近晶D相具有分子排列顯示出立方對(duì)稱(chēng)性的有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)。上述ANBC16的晶格常數(shù)為大約6nm。因 此，近晶D相顯示出光學(xué)各向同性。在ANBC16顯示近晶D相的上述溫度范圍內(nèi)，如果在ANBC16組成的物質(zhì)層3上施加 電場(chǎng)，由于在分子自身上存在著介電各向異性，使得分子向著電場(chǎng)方向在晶格中產(chǎn)生變形。 這就是說(shuō)，在物質(zhì)層3中顯示出光學(xué)各向異性。從而，適合將ANBC16作為封入顯示元件的物質(zhì)層3中的媒質(zhì)。但并不限于ANBC16。 只要是顯示出近晶D相的物質(zhì)，在施加電場(chǎng)時(shí)和不施加電場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性程度的發(fā)生變 化，就適合于作為封入本顯示元件物質(zhì)層3中的媒質(zhì)。[媒質(zhì)例3]作為封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以使用液晶微乳液。在此，所謂“液晶微乳液”是 由山本等命名的、將0/W型微乳液(由表面活性劑將水以水滴的形式溶解在油中的系統(tǒng)，油 成為連續(xù)相)的油分子被向熱型液晶分子取代的系統(tǒng)(混合體系)的總稱(chēng)(參照山本潤(rùn)， “液晶微乳液”，液晶第四卷，第三號(hào)，P. 248-254,2000年)。作為液晶微乳液的具體例子，是在上述“液晶分子模擬”中敘述的作為顯示向列液 晶相的向熱型液晶(溫度轉(zhuǎn)移型液晶)的戊基氰基聯(lián)苯(PentylcyanobiphenyUCB)和作 為顯示逆膠束相的溶致液晶(lyotropic liquid crystal，濃度轉(zhuǎn)移型液晶)的二(十二烷 基)溴化銨(Didodecyl ammonium bromide,DDAB)的水溶液混合體系。此混合體系具有如 圖9和圖10中所示的模式圖表示的結(jié)構(gòu)。此混合體系，典型的逆膠束直徑為50A的程度，而逆膠束之間的距離是2()()1的程 度。此尺度比光學(xué)波長(zhǎng)小一個(gè)數(shù)量級(jí)。這就是說(shuō)，上述混合體系(液晶微乳液)具有不到 光學(xué)波長(zhǎng)的有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)。而逆膠束是在三維空間中隨機(jī)存在的，各個(gè)逆膠束在 中心的5CB呈放射狀取向。從而，上述混合體系顯示出光學(xué)各向同性。而如果在由上面的混合體系構(gòu)成的媒質(zhì)上施加電場(chǎng)，由于5CB中存在著介電各向 異性，分子自身向著電場(chǎng)方向。這就是說(shuō)，在由于逆膠束在中心呈放射狀取向而在光學(xué)上具 有各向同性的體系中，顯現(xiàn)出取向的各向異性，也就呈現(xiàn)出光學(xué)的各向異性。因此，可將上 述混合體系作為封入本顯示元件的物質(zhì)層3中的媒質(zhì)使用。并不限于上述的混合體系。只 要是在施加電場(chǎng)時(shí)和不施加電場(chǎng)時(shí)有光學(xué)各向異性程度變化的液晶微乳液，就適合于作為 封入本顯示元件物質(zhì)層3中的媒質(zhì)。[媒質(zhì)例4]作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以使用具有特定相的溶致液晶。在此，所謂“溶 致液晶”意味著將一般形成液晶的主要分子，溶解于具有其它性質(zhì)的溶劑(水或有機(jī)溶劑) 中形成的其它成分系的液晶。作為上述特定相，是在施加電場(chǎng)時(shí)和不施加電場(chǎng)時(shí)，其光學(xué)各 向異性的程度發(fā)生變化的相。作為這樣的特定相，有比如在例如有山本潤(rùn)，“液晶科學(xué)實(shí)驗(yàn) 講座第一次液晶相的鑒定(4)溶致液晶”，液晶，第6卷，第一號(hào)，p. 72-82中敘述的膠束 相、海綿相、立方晶相、逆膠束相等。圖11表示溶致液晶的分類(lèi)圖。在作為親水親油性物質(zhì)的表面活性劑中，有呈現(xiàn)膠束相的物質(zhì)。比如，作為離子性 表面活性劑的十二烷基硫酸鈉水溶液或棕櫚酸鉀水溶液等就形成球狀的膠束。而在作為非 離子性表面活性劑的聚氧亞乙基壬基酚醚(polyoxyethylenenonylphenylether)和水的 混合物中，壬基酚基(nonylphenyl)起著疏水基團(tuán)的作用，而聚氧亞乙基鏈起著親水基團(tuán)
33的作用，由此形成膠束。另外，苯乙烯-環(huán)氧乙烷嵌段共聚物的水溶液也會(huì)形成膠束。比如，球狀膠束顯示出分子在空間的各個(gè)方位上堆積(形成分子集合體)的球狀。 而由于球狀膠束的尺寸不到光學(xué)波長(zhǎng)，在光學(xué)波長(zhǎng)的范圍內(nèi)不能顯示出各向異性。這就是 說(shuō)，球狀膠束具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)。但是，如果在這樣的球狀膠束 上施加電場(chǎng)，由于球狀膠束產(chǎn)生變形而顯現(xiàn)出各向異性。由此，可以將顯示球狀膠束的溶致 液晶作為被封入本顯示裝置的物質(zhì)層3中的媒質(zhì)加以使用。當(dāng)然并不限于球狀膠束，也可 以將顯示其它形狀的膠束相，即帶狀膠束相、橢圓形膠束相、棒狀膠束相等的溶致液晶封入 物質(zhì)層3中，能夠得到大致同樣的效果。一般已知，由于濃度、溫度、表面活性劑的條件等不同會(huì)形成親水基團(tuán)和疏水基團(tuán) 互換的逆膠束。這樣的逆膠束在光學(xué)上顯示出與膠束同樣的效果。因此，通過(guò)將顯示逆膠 束相的溶致液晶作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，能夠起到與使用顯示膠束相的溶致液晶時(shí) 同樣的效果。在媒質(zhì)例2中說(shuō)明的液晶微乳液就是顯示逆膠束相(逆膠束結(jié)構(gòu))的溶致液 晶的一個(gè)例子。而在非離子性表面活性劑季戊四醇十二烷基醚(Pentaethylenglychol-dodecyle ther, C12E5)的水溶液中，如在圖11中所示，存在著顯示海綿相或立方晶相的濃度和溫度區(qū) 域。由于這樣的海綿相或立方晶相具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序性(有序結(jié)構(gòu)、取向有序性)， 在光學(xué)波長(zhǎng)區(qū)域是透明的物質(zhì)。這就是說(shuō)，由這樣的相構(gòu)成的媒質(zhì)，顯示出光學(xué)各向同性。 而在由這些相構(gòu)成的媒質(zhì)上施加電場(chǎng)時(shí)，在有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)中產(chǎn)生變形而呈現(xiàn)出 光學(xué)各向異性。從而，顯示海綿相或立方晶相的溶致液晶也作為封入本顯示元件物質(zhì)層3 中的媒質(zhì)使用。[媒質(zhì)例5]作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以使用膠束相、海綿相、立方晶相、逆膠束相等 在施加電場(chǎng)時(shí)和不施加電場(chǎng)時(shí)顯示出光學(xué)各向異性程度變化的液晶相微粒分散系。在此， 所謂“微粒分散系”是微粒混合在溶劑(液晶)中的混合體系。作為這樣的液晶微粒分散系，比如是在非離子性表面活性劑季戊四醇十二烷基醚 (Pentaethylenglychol-dodecylether，C12E5)的水溶液中，混入表面被硫酸基團(tuán)改性的直 徑100人左右的膠乳粒子形成的液晶微粒分散體系。在這樣的液晶微粒分散系中，顯現(xiàn)出海 綿相。而海綿相的有序性結(jié)構(gòu)(取向有序性)是不到光學(xué)波長(zhǎng)的。從而，與上述媒質(zhì)例3 同樣，上述液晶微粒分散系作為被封入本顯示裝置物質(zhì)層3中的媒質(zhì)使用。通過(guò)用如上所述的乳膠粒子與媒質(zhì)例2的液晶微乳液中的DDAB置換，能夠得到與 媒質(zhì)例2的液晶微乳液同樣的取向結(jié)構(gòu)。[媒質(zhì)例6]作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以使用枝狀聚合物(dendrimer)(樹(shù)枝狀分子)。 在此，所謂“枝狀聚合物”是按各單體單元分支的三維高支化聚合物。由于枝狀聚合物具有很多分支，當(dāng)在一定程度以上的分子量時(shí)就成為球狀結(jié)構(gòu)。 由于此球狀結(jié)構(gòu)具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序性(有序結(jié)構(gòu)、取向有序性)，所以在光學(xué)波長(zhǎng) 區(qū)域是透明物質(zhì)，而通過(guò)施加電場(chǎng)能夠發(fā)生取向有序性程度的變化，顯現(xiàn)出光學(xué)各向異性 (光學(xué)各向異性程度變化)。從而，可將枝狀聚合物作為封入本顯示元件物質(zhì)層3中的媒質(zhì) 使用。
通過(guò)將上述媒質(zhì)例2的液晶微乳液中的DDAB置換為枝狀聚合物，能夠得到與上述 媒質(zhì)例2的液晶微乳液同樣的取向結(jié)構(gòu)，可作為封入本顯示元件物質(zhì)層3中的媒質(zhì)使用。[媒質(zhì)例7]作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以使用由顯示膽留藍(lán)相的分子構(gòu)成的媒質(zhì)。在 圖5和圖15中顯示了膽甾藍(lán)相的大致結(jié)構(gòu)。如在圖5和圖15中所示，膽甾藍(lán)相具有很高對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)。而由于膽甾藍(lán)相具 有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序性(有序結(jié)構(gòu)、取向有序性)，在光學(xué)波長(zhǎng)的范圍內(nèi)是大致透明的物 質(zhì)，通過(guò)施加電場(chǎng)能夠使取向有序性的程度發(fā)生變化而顯現(xiàn)出光學(xué)的各向異性(光學(xué)各向 異性的程度變化)。這就是說(shuō)，由于施加電場(chǎng)使液晶分子朝向電場(chǎng)方向發(fā)生晶格變形，從而 顯示出各向異性。由此，適合于將由顯示膽留藍(lán)相的分子組成的媒質(zhì)作為封入本顯示裝置 的物質(zhì)層3中的媒質(zhì)。作為顯示膽甾藍(lán)相的物質(zhì)，是比如由48. 2mol %的JC1041xx(向列 液晶混合物，CHISSO公司制造)、47. 4mol %的5CB(4-氰基_4’ -戊基聯(lián)苯 (4-cyano-4，-pentylbiphenyl)，向列相液晶，Aldrich 公司制造)和 4. 4mol % ZLI-4572 (手性試劑，Merck公司制造)的混合物。此物質(zhì)在從330. 7K至331. 8K的溫度范 圍內(nèi)顯示膽留藍(lán)相。在此混合物中，可以加入聚合性單體或者同時(shí)加入聚合性單體和聚合引發(fā)劑。這 就是說(shuō)，通過(guò)取向輔助材料(聚合性化合物)，使得在物質(zhì)層內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)域(微細(xì)區(qū))， 從而使構(gòu)成由上述混合物組成媒質(zhì)的分子取向有序結(jié)構(gòu)固定化。但是，通過(guò)聚合性化合物 等將媒質(zhì)分割為微膠囊式的小區(qū)域，所以不是優(yōu)選的。這就是說(shuō)，當(dāng)制成的結(jié)構(gòu)使用聚合性 化合物等獨(dú)立地覆蓋住各個(gè)小區(qū)域中的液晶分子時(shí)，會(huì)擾亂膽留藍(lán)相的結(jié)構(gòu)，不能被固定 化。在此情況下，也可以作為在將此媒質(zhì)封入本顯示裝置的物質(zhì)層3中以后，即使在物質(zhì)層 3上不施加電場(chǎng)時(shí)也使分子取向有序結(jié)構(gòu)固定化的結(jié)構(gòu)。這就是說(shuō)，可以通過(guò)取向輔助材料 (聚合性化合物)使不施加電場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向同性的有序結(jié)構(gòu)(在不施加電場(chǎng)時(shí)被封入物質(zhì) 層3中的媒質(zhì)的有序結(jié)構(gòu))穩(wěn)定化。按照上述的結(jié)構(gòu)，由取向輔助材料(聚合性化合物)可以使不施加電場(chǎng)時(shí)光學(xué)各 向同性的有序結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化。由此，即使使用由于驅(qū)動(dòng)電壓顯示出很大的溫度依存性，而在實(shí) 用的溫度范圍內(nèi)在實(shí)質(zhì)上低電壓下不能驅(qū)動(dòng)的媒質(zhì)(在低電壓下能夠驅(qū)動(dòng)的溫度范圍很 窄，沒(méi)有取向輔助材料(聚合性化合物)就不能實(shí)用的媒質(zhì))的情況下，由于使用了取向輔 助材料(聚合性化合物)就能夠很寬的溫度范圍內(nèi)，使驅(qū)動(dòng)電壓低電壓化。從而，由于能夠 在低電壓下顯示光學(xué)各向異性(光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化)，能夠制造在實(shí)用水平的 驅(qū)動(dòng)電壓下可以動(dòng)作，而且具有高速響應(yīng)特性和廣視野角特性的顯示元件。比如，可以按照如下所示的分量比加入作為光聚合性單體的EHA(丙烯酸2-乙 基己酯(2-ethylhexyl acrylate)，Aldrich公司制造)和RM257 (二丙烯酸酯單體 (diacrylate monomer)，Merck公司制造)和作為光聚合引發(fā)劑的DMPAP (2，2-二甲氧 基-2-苯基苯乙酮(2，2-dimethoxy-2-phenyl acetophenon)，Aldrich 公司制造)。EHA4. Omol % (2. 4wt% )RM2572. 61mol% (5. Owt % )DMPAP0. 33mol% (0. 27wt% )
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JC-1041xx44. 73mol% (46. 93wt% )5CB43. 43mol% (35. Iwt% )ZLI-45724. 9mol% (10. 3wt% )按照上述的分量比混合以后，調(diào)節(jié)溫度使混合物一直處于膽留藍(lán)相，同時(shí)不施加 電場(chǎng)進(jìn)行紫外線(xiàn)照射得到媒質(zhì)，此媒質(zhì)在326. 4 260K以下顯示出穩(wěn)定的膽留藍(lán)相。這就 是說(shuō)能夠?qū)囟确秶鷱默F(xiàn)有的1. IK大幅度地?cái)U(kuò)大。由此，能夠使具有比液體相更低的驅(qū)動(dòng) 電壓，沒(méi)有實(shí)用的溫度范圍的相的溫度范圍飛躍地?cái)U(kuò)大。這樣的膽甾藍(lán)相，能夠驅(qū)動(dòng)比如圖 13中所示的電極結(jié)構(gòu)，作為顯示元件能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)以低電壓驅(qū)動(dòng)。圖15表示膽 甾藍(lán)相和固定化的機(jī)理。各個(gè)物質(zhì)的分量比并不限于如上所示。但是，當(dāng)光聚合性單體(單體)的含量減 小時(shí)，不能使顯示膽甾藍(lán)相的溫度范圍變寬。比如在以45. lmol%的JC1041XX、45.8mol% 的 5CB、5. lmol% 的 ZLI-4572、2. 4mol% (1. 4wt% )的 EHA、1.5mol% (2. 9wt% )的 RM257 和0. 2mol%的DMPAP的分量比(組成)進(jìn)行混合的情況下(在此情況下光反應(yīng)性單體含 量是3. 9mol% (4. 3wt% ))、膽甾藍(lán)相的范圍是326. 3K 319. 5K，溫度比上述混合比的例 子更窄。而在增大單體含量時(shí)，在作為顯示元件使用時(shí)，與不施加電場(chǎng)時(shí)相比，施加電場(chǎng)時(shí) 有助于光學(xué)各向異性變化的部分變小，使驅(qū)動(dòng)電壓升高。因此，光聚合性單體(光反應(yīng)性單 體)的含量，優(yōu)選在0.05重量％以上和15重量％以下。優(yōu)選在2mol% 20mol%的范圍 內(nèi)，較優(yōu)選在3mol % 15mol %的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在5mol % 1 Imol %的范圍內(nèi)。通過(guò)添加單體和用紫外線(xiàn)(UV)照射，使各向同性相_液晶相的相轉(zhuǎn)移溫度降低。 因此，含有單體以前的液晶混合物的各向同性相_液晶相的相轉(zhuǎn)移溫度優(yōu)選在55°C以上， 以使作為顯示元件使用時(shí)的使用溫度的范圍不過(guò)窄。這就是說(shuō)，決定上述混合物的分量比 優(yōu)選使得含有單體以前的液晶混合物的各向同性相_液晶相的相轉(zhuǎn)移溫度在55°C以上。在實(shí)際上將顯示元件應(yīng)用在電視等商品中使用的情況下，只要在含有單體前， 液晶混合物的各向同性-液晶相相轉(zhuǎn)移溫度在55°C以上，就不會(huì)有問(wèn)題。比如，在按 照 48. 2mol % 的 JC1041xx、47. 4mol % 的 5CB 和 4. 4mol % 的 ZLI-4572 的組成配制以后 用紫外線(xiàn)照射的情況下，各向同性_液晶相的相轉(zhuǎn)移溫度是如上所述的331. 8K，而在按 照 44. 73mol % 的 JC1041xx、43. 43mol % 的 5CB、4. 9mol % 的 ZLI_4572、4mol % 的 EHA、 2. 6Imol %的RM257和0. 33mol %的DMPAP的組成配制以后、用紫外線(xiàn)照射的情況下，各向同 性_液晶相的相轉(zhuǎn)移溫度降低到326. 4K。液晶相-固體相的相轉(zhuǎn)移溫度優(yōu)選在-10°C以下，更優(yōu)選在-30°C以下。這就是 說(shuō)，決定上述混合物的分量比優(yōu)選使得液晶相-固體相的相轉(zhuǎn)移溫度在-10°C以下，更優(yōu)選 在-30°C以下。作為光聚合性單體(光反應(yīng)性單體)，優(yōu)選使用丙烯酸酯系的單體。特別優(yōu)選 液晶性二丙烯酸酯單體和非液晶性丙烯酸酯單體的混合體系。這是由于在液晶性二丙 烯酸酯單體和液晶性丙烯酸酯單體混合體系的情況下，顯示膽留藍(lán)相溫度范圍擴(kuò)大的幅 度變小。比如在按照 46. 2mol % 的 JC1041xx、44. 7mol % 的 5CB、5. Omol % 的 ZLI-4572, 2.8mol%的6CBA(液晶性丙烯酸酯單體，丙烯酸6-(4’ -氰基聯(lián)苯-4-基氧)己酯 (6-4' -cyanobiphenyl-4-yloxy)hexyl acrylate))>1. Imol % 的 RM257 禾口 0. 2mol % 的 DMPAP組成進(jìn)行配制的情況下，顯示膽留藍(lán)相的溫度范圍變?yōu)?29. 8 327. 7K。
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作為液晶性單體，希望使用在主骨架上具有兩個(gè)或三個(gè)6元環(huán)的二丙烯酸酯化合 物。這樣的化合物顯示出液晶性，賦予取向限制力的能力高。作為這樣的液晶性單體，可以 舉出比如下面的化合物(22)。 在上述化合物(22)中，R3表示不含手性碳的碳原子數(shù)1 20的烷基。作為非液晶性單體，優(yōu)選是在分子結(jié)構(gòu)中含有丙烯?；蚣谆；谋┧?酯系單體，特別作為側(cè)鏈優(yōu)選是具有烷基的分支結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯系單體。作為烷基，優(yōu)選是 碳原子數(shù)1 4的烷基。優(yōu)選每個(gè)單體單位具有至少一個(gè)以上由這樣的烷基構(gòu)成的側(cè)鏈的 化合物。作為這樣的單體，除了上述的EHA以外，還可以舉出比如TMHA(丙烯酸3，5，5-三 甲基己酯(3,5,5-trimetthylhexyl acrylate)，Aldrich 公司制造)。用不具有分支結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯系單體進(jìn)行聚合時(shí)，膽甾藍(lán)相溫度范圍的擴(kuò)大幅 度變小。比如，在按照 44. Imol % 的 JC1041xx、44. 3mol % 的 5CB、5. 2mol % 的 ZLI-4572、 4. Omol %的HA(不具有分支結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯系單體，丙烯酸正己酯(n-hexyl acrylate), Aldrich公司制造)、2. Omol %的RM257和0. 3mol %的DMPAP的組成進(jìn)行配制的情況下，顯 示膽甾藍(lán)相的溫度范圍成為326. 2 318. 0K。但是，即使在使用不具有分支結(jié)構(gòu)的丙烯酸 酯系單體(比如HA)的情況下，如果增加此丙烯酸酯系單體的比例，也能夠增加膽留藍(lán)相溫 度范圍的擴(kuò)大幅度。在使用不具有分支結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯系單體的情況下，優(yōu)選使用烷基鏈 長(zhǎng)的單體。如果使用這樣的丙烯酸酯單體，可以起到與具有分支結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯幾乎同樣 的效果。作為不具有分支結(jié)構(gòu)，但烷基鏈比較長(zhǎng)的丙烯酸酯單體，可以舉出比如丙烯酸正辛 酉旨(n-octyl acrylate, Aldrich 公司制造)。作為光反應(yīng)性單體，不止限于如上所述的手性物質(zhì)，也可以使用手性的光反應(yīng)性 單體。作為顯示手性的光反應(yīng)性單體，可以舉出比如下面的化合物(5)。 手性光聚合性單體，由于其自身的手性而自發(fā)地采取彎曲結(jié)構(gòu)，與膽甾藍(lán)相的扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有良好的相容性，提高了穩(wěn)定性。在上述說(shuō)明中，說(shuō)明了由光聚合性的聚合性化合物(取向輔助材料)使構(gòu)成媒質(zhì) 的分子取向有序結(jié)構(gòu)固定化的情況，但本發(fā)明的聚合性化合物(取向輔助材料)的結(jié)構(gòu)，并 不限于這些。比如，也可以使用通過(guò)加熱而聚合的熱反應(yīng)單體、通過(guò)光照射和加熱而聚合的單體?？梢允擎湢罡叻肿樱部梢允蔷W(wǎng)狀高分子(網(wǎng)狀高分子材料)或環(huán)狀高分子(環(huán)狀高 分子材料)。取向輔助材料不一定都由聚合性化合物構(gòu)成，比如也可以使用如上所述的氫鍵 結(jié)合網(wǎng)絡(luò)(氫鍵結(jié)合體)、微粒、多孔結(jié)構(gòu)體(例如，多孔無(wú)機(jī)材料)。作為多孔結(jié)構(gòu)體也可以使用膜片過(guò)濾器等微孔薄膜。作為微孔薄膜，可以使用比 如Nucl印ore (野村Micro Science社制造)、Isopore (日本彡'J水° 7社制造)、Hipore (旭 化成社制造)、Millipore (Japan mi Iipore社制造)、Hipore (宇部興產(chǎn)制造)等。作為微孔薄膜的材質(zhì)，優(yōu)選聚碳酸酯、聚烯烴、纖維素混合醚、醋酸纖維素、聚偏氟 乙烯、乙?；w維素、醋酸纖維素和硝酸纖維素的混合物等、與封入微孔薄膜中的媒質(zhì)(比 如液晶性物質(zhì)等介電性物質(zhì))不起反應(yīng)的材質(zhì)。為了在封入媒質(zhì)時(shí)能夠看到各向同性，同 時(shí)可以實(shí)現(xiàn)能夠?qū)⒚劫|(zhì)固定化的體系，微孔的尺寸(直徑)優(yōu)選在可見(jiàn)光波長(zhǎng)的1/4以下， 特別優(yōu)選在50nm以下。由此，該物質(zhì)層對(duì)可見(jiàn)光能夠顯現(xiàn)出透明的狀態(tài)。而微孔薄膜的厚 度優(yōu)選在50 μ m以下，更優(yōu)選在10 μ m以下。在上面的說(shuō)明中，說(shuō)明了在顯示膽留藍(lán)相的媒質(zhì)中將分子的取向有序結(jié)構(gòu)固定化 的結(jié)構(gòu)，但固定化的媒質(zhì)并不限于此。也可以在使用本說(shuō)明書(shū)中敘述的以外的媒質(zhì)(顯示 具有其它有序結(jié)構(gòu)相的媒質(zhì))的情況下，使分子的取向有序結(jié)構(gòu)固定化。由此，就能夠飛躍 地?cái)U(kuò)大作為顯示元件而使用時(shí)的使用溫度范圍。在使用這樣的媒質(zhì)的情況下，在這些物質(zhì) 被封入本顯示裝置的物質(zhì)層3中以后，即使在沒(méi)有施加電場(chǎng)的情況下，也可以成為使分子 的取向有序結(jié)構(gòu)固定化的結(jié)構(gòu)。作為微孔薄膜的結(jié)構(gòu)，可以是螺旋狀的結(jié)晶等、具有扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。比如可以舉出 聚烯烴系統(tǒng)的薄膜或多肽系的薄膜。作為具有扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的多肽系薄膜，優(yōu)選能夠形成螺旋 結(jié)構(gòu)，即α-螺旋的某些合成多肽。作為能夠形成α-螺旋的某些合成多肽，可以舉出聚 L-谷氨酸-Y-芐基酯、聚-L-谷氨酸-Y-甲酯、聚-L-谷氨酸-Y-乙酯等聚谷氨酸衍生物、 聚-L-天門(mén)冬氨酸-β -芐酯等聚天門(mén)冬氨酸衍生物、聚-L-亮氨酸、聚-L-丙氨酸等。這 些合成多肽，可以原樣使用市售的商品或者按照文獻(xiàn)中敘述的方法制造的產(chǎn)物，也可以使 用不溶于水的螺旋溶劑，比如1，2_ 二氯乙烷、二氯甲烷等稀釋以后使用。作為市售的能夠 形成α-螺旋的合成多肽，可以舉出比如ajicoat A-2000、XB-900 [味 素(株)制造]、 PLG-10、-20、-30 [協(xié)和發(fā)酵工業(yè)(株)制造]等聚-谷氨酸-Y-甲酯。在使用具有螺旋結(jié)構(gòu)的薄膜的情況下，當(dāng)媒質(zhì)顯示出手性時(shí)，由于其媒質(zhì)的螺旋 結(jié)構(gòu)和薄膜的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較接近的情況下不會(huì)產(chǎn)生大的變形，提高了媒質(zhì)的穩(wěn)定性。而在 媒質(zhì)不顯示手性的情況下，由于媒質(zhì)沿著薄膜的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)取向，媒質(zhì)就顯示出與顯示手性 時(shí)相近似是性質(zhì)。作為顯示膽甾藍(lán)相的其它物質(zhì)，也可以使用比如將67. Imol %的ZLI_2293(混合 液晶，Merck公司制造)、15wt %的P8PIMB (二 [4- (4-8-烷基苯基亞氨基甲基-苯甲酸)]-1， 3-亞苯基酯(4-(4-8-alkylphenyliminomethyl-benzoate)，香蕉型(彎曲型)液晶，參照 下面的結(jié)構(gòu)式(11))和17.9wt%&MLC-6248(手性試劑，Merck公司制造)混合的物質(zhì)。 此物質(zhì)在77. 2°C 82. 1°C的溫度范圍內(nèi)顯示膽留藍(lán)相。也可以將上述各物質(zhì)適當(dāng)變更混 合比來(lái)使用。比如將 69.ZLI-2293、15wt%& P8PIBM 和 15.MLC-6248 (手 性試劑)混合得到的物質(zhì)，在80. 8 81. 6°C的溫度范圍內(nèi)顯示膽甾藍(lán)相。
38 作為顯示膽甾藍(lán)相的其它物質(zhì)，可以使用比如將67. 1襯％的ZLI_2293(混合液 晶，Merck公司制造)、15mol%的MHP0BC(4’ -辛基羧基聯(lián)苯-4-羧酸4_(1_甲基庚基氧羰 基)苯基酉旨(4-(1-methylheptyloxycarbonyl)phenyl-4'-octylcarboxybiphenyl-4-carb oxy late)，線(xiàn)形液晶，參照如下結(jié)構(gòu)式(23))和17. 9wt%的MLC-6248 (手性試劑，Merck公 司制造)混合得到的物質(zhì)。此物質(zhì)在83. 6 87. 9°C的溫度范圍內(nèi)顯示膽留藍(lán)相。也可以 使用變更了各物質(zhì)混合比例的上述物質(zhì)。比如，將69. 7襯％的ZLI-2293、15wt%& MHPOBC 和15. 3%的MLC-6248 (手性試劑)混合得到的物質(zhì)，在87. 8 88. 4°C的溫度范圍內(nèi)顯示 膽甾藍(lán)相。 只是混合ZLI-2293和MLC-6248不能顯示膽留藍(lán)相，但通過(guò)添加制成香蕉型(彎 曲型)液晶的P8PIBM或線(xiàn)形液晶MHPOBC就顯示出膽甾藍(lán)相。在上面的例子中，使用外消旋體為線(xiàn)形液晶，但也不一定限定為消旋體，也可以使 用手性體。在使用線(xiàn)形液晶的情況下，優(yōu)選使用如線(xiàn)形液晶MHPOBC那樣具有逆步結(jié)構(gòu)(向 著完全不同的方向)的物質(zhì)。所謂線(xiàn)形液晶，是表示在化學(xué)結(jié)構(gòu)式中橫向長(zhǎng)幾乎為直線(xiàn)的液晶分子而使用的總 稱(chēng)，實(shí)際上的立體配置并不限于像化學(xué)結(jié)構(gòu)式那樣在一個(gè)平面內(nèi)，不用說(shuō)彎曲的結(jié)構(gòu)也是 可以的。所謂香蕉型(彎曲型)液晶，是表示在化學(xué)結(jié)構(gòu)式中具有彎曲部分的液晶分子的 總稱(chēng)。并不限定于P8PIBM。比如，在化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的彎曲部分，可以是用亞苯基等苯環(huán)，或 者是萘環(huán)或亞甲基鏈等結(jié)合的分子。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可以舉出比如如 下結(jié)構(gòu)式(12) (15)中所示的化合物。
(15)還可以使用含有偶氮基的香蕉型(彎曲型)液晶，作為這樣的香蕉型(彎曲型) 液晶，可以舉出比如在下面的結(jié)構(gòu)式(16)中所示的化合物。
(16)上述香蕉型(彎曲型)液晶，在結(jié)合部分具有左右對(duì)稱(chēng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但在結(jié)合部分 (彎曲部分)具有非對(duì)稱(chēng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)也是可以的。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可以 舉出比如在如下結(jié)構(gòu)式(17)中所示的化合物。 上面的香蕉型(彎曲型)液晶分子不含有手性碳，但也并不限定為此，也可以具有 一個(gè)或幾個(gè)手性碳。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可以舉出用如下結(jié)構(gòu)式(18)表示 的化合物。 如上所述，由于適合于本發(fā)明的膽留藍(lán)相具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的缺陷有序性，在光 學(xué)波長(zhǎng)的范圍內(nèi)大致是透明的，顯示出大致的光學(xué)各向同性。在此，所謂顯示出大致的光學(xué) 各向同性，意味著膽留藍(lán)相呈現(xiàn)出反映液晶的螺旋間距的顏色，而除了此由螺旋間距所呈 現(xiàn)的顏色以外，顯示出光學(xué)各向同性。選擇性地反射反映螺旋間距波長(zhǎng)的光線(xiàn)的現(xiàn)象就叫 做選擇反射。在此選擇反射的波段不在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的情況下，就不呈現(xiàn)出顏色(呈現(xiàn)的 顏色不能被人的視覺(jué)辨認(rèn))，而在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，就呈現(xiàn)出對(duì)應(yīng)其波長(zhǎng)的顏色。在此，在具有400nm以上的選擇反射波段或螺旋間距的情況下，在膽甾藍(lán)相(藍(lán) 相)中，就呈現(xiàn)反映此螺旋間距的顏色。這就是說(shuō)，由于反射的是可見(jiàn)光，由此呈現(xiàn)的顏色 是人的視覺(jué)可以識(shí)別的。因此，在用本發(fā)明的顯示元件實(shí)現(xiàn)彩色顯示而用于電視的情況下， 其反射峰優(yōu)選不在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)。選擇反射的波長(zhǎng)，取決于向上述媒質(zhì)所具有的螺旋軸入射的角度。因此，當(dāng)上述媒 質(zhì)的結(jié)構(gòu)不是一維時(shí)，即如膽甾藍(lán)相那樣具有三維結(jié)構(gòu)的情況下，光相對(duì)于螺旋軸的入射 角是具有分布的。因此選擇反射波長(zhǎng)的寬度也可是具有分布的。因此，藍(lán)相的選擇反射波長(zhǎng)或螺旋間距，優(yōu)選在可見(jiàn)光區(qū)域以下，即在400nm以 下。如果藍(lán)相的選擇反射波段或螺旋間距在400mn以下，那么如上所述呈現(xiàn)的顏色是人類(lèi) 的視覺(jué)幾乎不能識(shí)別的。國(guó)際照明委員會(huì)CIE(Commission Internationale de 1，Eclairage)將人類(lèi)視覺(jué) 不能識(shí)別的波長(zhǎng)定為380nm以下。所以，藍(lán)相的選擇反射波段或螺旋間距優(yōu)選在380nm以 下。在此情況下，就能夠防止如上所述呈現(xiàn)的顏色被人類(lèi)的視覺(jué)識(shí)別。如上所述呈現(xiàn)顏色不僅與螺旋間距、入射角有關(guān)，與媒質(zhì)的平均折射率也有關(guān)系。 此時(shí)，呈現(xiàn)顏色的光線(xiàn)，是以波長(zhǎng)λ =ηΡ為中心，波長(zhǎng)的寬度Δ λ =ΡΔη的光線(xiàn)。在此 η是平均折射率，P是螺旋間距，而η是折射率的各向異性。
Δη隨物質(zhì)不同而異，但在使用比如液晶性物質(zhì)作為被封入物質(zhì)層3中的物質(zhì)的 情況下，液晶性物質(zhì)的平均折射率在1.5左右，Δη為0. 1左右，此時(shí)，為使所呈現(xiàn)的顏色不 在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)，在λ = 400時(shí)，螺旋間距P取P = 400/1. 5 = 267nm。而Δ λ為Δ λ =0. 1X267 = 26. 7。因此，為使上述所呈現(xiàn)的顏色是人類(lèi)的視覺(jué)不能識(shí)別的，只要上述媒 質(zhì)的螺旋間距從267nm當(dāng)中減掉26. 7nm的大約一半，即13. 4nm，得到253nm即可。這就是 說(shuō)，為了防止如上所述的呈現(xiàn)顏色，上述媒質(zhì)的螺旋間距優(yōu)選在253nm以下。在上面的說(shuō)明中，在λ =ηΡ的關(guān)系式中，取λ為400nm，但在國(guó)際照明委員會(huì)CIE 將人類(lèi)的視覺(jué)不能識(shí)別的波長(zhǎng)定為380nm的情況下，用于使所呈現(xiàn)的顏色在可見(jiàn)光的范圍 以外的螺旋間距為240nm以下。這就是說(shuō)，通過(guò)將上述媒質(zhì)的螺旋間距取在240nm以下，就 能夠可靠地防止如上所述的呈現(xiàn)顏色。比如，按照50. Owt %的JC1041 (混合液晶，午、”社制造)、38. 5wt%的5CB (4_氰 基-4’-戊基聯(lián)苯(4-cyano-4’-pentylbiphenyl)，向列液晶)和 11. 5wt% 的 ZLI-4572 (手 性摻雜劑，Merck公司制造)的組成混合(配制)的試樣，在大約53°C以下由液體各向同性 相轉(zhuǎn)移為光學(xué)各向同性，螺旋間距大約是220nm，由于在可見(jiàn)光區(qū)域以下，所以不呈現(xiàn)出顏 色。將87. Iwt %的上述混合試樣與5. 4wt %的TMPTA (三丙烯酸三羥甲基丙烷酯 (trimethylolpropane triacrylate), Aldrich 公司制造)、7. Iwt % 的 RM257、0. 4wt % 的 DMPA (2，2- 二 甲氧基-2-苯基苯乙酮(2，2-dimethoxy-2-phenyl-acetopfenone))混合，在 將膽留藍(lán)相保持在膽留相-膽留藍(lán)相相轉(zhuǎn)移溫度附近的同時(shí)，用紫外線(xiàn)照射，制成使光反 應(yīng)性單體聚合的試樣。此試樣顯示膽留藍(lán)相的溫度范圍要比上述混合試樣更寬。作為另外一個(gè)例子，將如下結(jié)構(gòu)式(24) (28)的各個(gè)化合物，以在各個(gè)結(jié)構(gòu)式 右邊所示的比例(即對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)式(24) (28)所示的化合物，分別是17. 5wt%U7. 5wt%, 17. 5wt%U7. 5襯％和30wt% )混合成為試樣，這些試樣在大約20°C以下從各向同性相相 轉(zhuǎn)移到藍(lán)相，但由于螺旋間距在可見(jiàn)光區(qū)域以下，所以不呈現(xiàn)顏色。在此混合體系中，如下 結(jié)構(gòu)式(28)中所示，混合30wt%的手性試劑。
42 如上所述，適合于本發(fā)明的膽留藍(lán)相具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的缺陷有序性。由于缺陷 結(jié)構(gòu)起因于相鄰分子的大的扭轉(zhuǎn)，為了將顯示膽留藍(lán)相的媒質(zhì)顯示出大扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，顯現(xiàn) 出手性是有必要的。為了使大扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)，優(yōu)選如在上述媒質(zhì)例中所示，在媒質(zhì)中加入 手性試劑。手性試劑的濃度，根據(jù)手性試劑所具有的扭轉(zhuǎn)力不同，優(yōu)選在8襯％或4!1101%以 上。在意圖擴(kuò)大由高分子網(wǎng)絡(luò)(使光反應(yīng)性單體光聚合)而顯示出膽留藍(lán)相的溫度范圍的 情況下，如果手性試劑占媒質(zhì)的比例在8襯％或4!1101%以上，膽留藍(lán)相的溫度范圍就變成 大約1°C以上。在手性試劑的比例不到8襯％或4!1101%的情況下，膽甾藍(lán)相的溫度范圍變 窄，光聚合時(shí)的溫度調(diào)節(jié)就很困難。手性試劑的濃度在11.5wt%以上是更優(yōu)選的。在手性試劑的濃度添加到 11. 5襯％的情況下，螺旋間距變成大約220nm，就不會(huì)呈現(xiàn)顏色。手性試劑的濃度，更優(yōu)選在15wt%以上。在通過(guò)添加香蕉型(彎曲型)液晶或具 有逆步結(jié)構(gòu)的線(xiàn)形液晶而顯現(xiàn)膽留藍(lán)相的情況下，如果手性試劑的濃度在15襯％以上，膽 甾藍(lán)相的溫度范圍成為大約1°C。將手性試劑的濃度增加到17.9wt%或更多，膽甾藍(lán)相的 溫度范圍就更寬。手性試劑的濃度更優(yōu)選在30wt%以上。用上述結(jié)構(gòu)式(24) (28)表示的化合 物以在右面所示的比例進(jìn)行混合的情況下(當(dāng)用結(jié)構(gòu)式(28)表示的手性試劑的濃度在 30襯％時(shí))，由于螺旋間距在可見(jiàn)光區(qū)域以下，膽留藍(lán)相不會(huì)呈現(xiàn)顏色。據(jù)認(rèn)為，這是由于含有比較多的手性試劑，使螺旋間距變短的緣故。由于在膽留藍(lán)相中呈現(xiàn)出反映其螺旋間距的顏色，所以在將其用于實(shí)現(xiàn)全彩色顯 示的電視等的情況下，其反射峰在可見(jiàn)光區(qū)域不為優(yōu)選。而手性試劑的濃度從30wt%開(kāi)始 減少時(shí)，膽甾藍(lán)相的溫度范圍就變窄。但是，當(dāng)手性試劑的添加量過(guò)多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生物質(zhì)層3的整體液晶性降低的問(wèn)題。液 晶性的欠缺是與施加電場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性發(fā)生的程度有關(guān)，導(dǎo)致其作為顯示元件性能的降 低。由于液晶性降低，相應(yīng)膽留藍(lán)相的穩(wěn)定性也就降低，就不能期望膽留藍(lán)相溫度范圍的擴(kuò) 大程度?；谏鲜鲈騺?lái)決定手性試劑添加濃度的上限，按照本發(fā)明人的分析可以看出，其 上限的濃度為80wt%。這就是說(shuō)，手性試劑的濃度優(yōu)選在80wt%以下。在本實(shí)施方式中，作為手性試劑，使用了 ZLI-4572或MLC-6248，但并不限于這些。 作為一個(gè)例子，也可以使用S811 (E.Merck公司制造)等市售的商品。也可以使用軸不齊的 手性試劑。作為軸不齊的手性試劑，可以使用比如軸不齊聯(lián)二萘衍生物(參照如下化合物 (29))。 在此，η是4 14的整數(shù)。此化合物(29)在η是奇數(shù)時(shí)單獨(dú)顯示藍(lán)相。比如在η = 7的情況下，在從大約 103°C至大約94°C的范圍內(nèi)顯示藍(lán)相。即使在η = 9和η = 11時(shí)，也顯示藍(lán)相(但是，在η =9和n= 11的情況下，與η = 7時(shí)相比，藍(lán)相的溫度范圍變窄)。因此，在此化合物(29) 單獨(dú)顯示藍(lán)相(存在液晶性)的情況下，作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，可以單獨(dú)使用此化 合物(29)。化合物(29)也可以被用作手性試劑。如此一來(lái)，當(dāng)手性試劑的濃度高時(shí)，容易顯示膽留藍(lán)相，而由于具有膽留藍(lán)相的螺 旋間距變短，所以是優(yōu)選的。在上面的說(shuō)明中，敘述了通過(guò)在膽留藍(lán)相中添加手性試劑的效果，但由于添加手 性試劑所得到的效果并不限定在膽留藍(lán)相中，在近晶藍(lán)相或向列相等液晶相的媒質(zhì)中，能 夠得到大致同樣的效果。通過(guò)添加手性試劑，使手性試劑所具有的扭轉(zhuǎn)力(Helical twist power)有效地 發(fā)生作用，能夠產(chǎn)生分子間的短程相互作用(short-range-order)。也就是說(shuō)，在不施加電 場(chǎng)時(shí)具有各向同性的媒質(zhì)中，通過(guò)施加電場(chǎng)能夠使媒質(zhì)中的分子以小集團(tuán)(簇)的形式予 以響應(yīng)。由此能夠在本來(lái)僅在比較窄的溫度范圍內(nèi)顯現(xiàn)光學(xué)各向異性的媒質(zhì)中，通過(guò)添加手性試劑，而擴(kuò)大了顯現(xiàn)光學(xué)各向異性的溫度范圍。在添加了手性試劑的媒質(zhì)中，通過(guò)向起因于手性試劑自發(fā)扭轉(zhuǎn)的方向扭轉(zhuǎn)，使入 射的光線(xiàn)產(chǎn)生旋光性，就能夠有效地取出光線(xiàn)。[媒質(zhì)例8]作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，適合使用由顯示近晶藍(lán)相(Smectic blue phase, BPsm)的分子構(gòu)成的媒質(zhì)。近晶藍(lán)相與膽留藍(lán)相一樣，具有高對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)。由于具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序 性(有序結(jié)構(gòu)、取向有序性)，在光學(xué)波長(zhǎng)的區(qū)域內(nèi)是透明的物質(zhì)，通過(guò)施加電場(chǎng)使取向有 序性的程度發(fā)生變化，顯示出各向異性(光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化)，這就是說(shuō)，近晶藍(lán) 相大致顯示出光學(xué)的各向同性，而通過(guò)施加電場(chǎng)使液晶分子朝向電場(chǎng)方向，使晶格產(chǎn)生變 形，顯現(xiàn)出各向異性。由此，由顯示近晶藍(lán)相的分子構(gòu)成的媒質(zhì)，可以作為封入本顯示元件 的物質(zhì)層3中的媒質(zhì)使用。作為顯示近晶藍(lán)相的物質(zhì)，有比如在Eric Grelet、另外三人“Structural Investigations on Smectic Blue Phases，，，PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, 23 APRIL 2001，VOLUME 86，NUMBER17, p. 3791-3794 中所述的 FH/FH/ HH-14BTMHC。此物質(zhì)在74. 4 73. 2°C，顯示出BPsm3相，在73. 2 72. 3°C，顯示出BPsm2相， 在72. 3 72. 1°C，顯示出BPsmI相。在使用顯示近晶藍(lán)相的媒質(zhì)的情況下，與使用膽留藍(lán)相的情況相同，藍(lán)相的選擇 反射波段或螺旋間距優(yōu)選在400nm以下，更優(yōu)選在380nm以下。而螺旋間距優(yōu)選在253nm 以下，更優(yōu)選在240nm以下。作為在本顯示元件的物質(zhì)層3中使用的媒質(zhì)，只要是具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序結(jié) 構(gòu)(取向有序性)，通過(guò)施加電場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)即可，也可以是具 有與近晶藍(lán)相或膽留藍(lán)相相類(lèi)似相的物質(zhì)。作為顯示出與近晶藍(lán)相或膽甾藍(lán)相相類(lèi)似的相的物質(zhì)，可以舉出比如如下的化合 物(30)和(31)的混合物。
在此，L表示2 10的任何一個(gè)整數(shù)，m表示2 14中任何一個(gè)整數(shù)，η表示0 6中任何一項(xiàng)整數(shù)。在將化合物(30)和化合物(31)混合的情況下，優(yōu)選使混合滿(mǎn)足2 X (n+1) = m的 關(guān)系。而化合物(30)與化合物(31)混合的比例，適當(dāng)進(jìn)行設(shè)定即可。在比如L = 6、m = 6、n = 2的情況下，將化合物(30)與化合物(31)等量混合時(shí)，在從大約143°C至大約130°C 的范圍內(nèi)顯示出與近晶藍(lán)相相類(lèi)似的相(具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)的
45相)。而在L = 6，m = 6，η = 2的情況下，當(dāng)以化合物(30)為30%、化合物(31)為70% 的比例混合時(shí)，在從大約132°C至大約120°C的范圍內(nèi)顯示出具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序結(jié) 構(gòu)(取向有序性)。在介電性物質(zhì)(被封入物質(zhì)層3中的物質(zhì))的向列相狀態(tài)下，取在550nm時(shí)的折 射率各向異性為Δη，在IkHz時(shí)的介電常數(shù)各向異性為Δ ε，那么優(yōu)選ΔηΧΔ ε在2. 6 以上。在此，當(dāng)取施加電場(chǎng)時(shí)的橢圓(折射率橢圓體)的主軸方向(即光波的偏振光成 分的方向)的折射率(異常光折射率)為ne，垂直于上述橢圓主軸方向的折射率(正常光 折射率)為no時(shí)，折射率的各向異性(Δη)，用An = ne-no表示。這就是說(shuō)，在本發(fā)明中， 上述折射率各向異性(Δη)顯示出用Δη = ne-no (ne是異常光折射率，no是正常光折射 率)表示的雙折射變化。介電常數(shù)各向異性(介電常數(shù)變化)(△ ε )表示介電常數(shù)的各向異性，在取液晶 分子長(zhǎng)軸方向的介電常數(shù)為ε e，液晶分子短軸方向的介電常數(shù)為ε ο時(shí)，其值用△ ε = ε e- ε ο表示。下面說(shuō)明針對(duì)在物質(zhì)層3中封入上述媒質(zhì)例5的液晶微粒分散系的本顯示元件進(jìn) 行的驅(qū)動(dòng)電壓測(cè)定的結(jié)果。使用上述化合物(2)作為溶劑。此介電性物質(zhì)(液晶微粒分散系)的ΔηΧ Δ ε 為大約2. 2。物質(zhì)層3的厚度為10 μ m，梳型電極4和5的電極間距離是3. 3 μ m。使用阿貝 折光儀(ATAG0制造“4T”(商品名))在550nm的波長(zhǎng)下測(cè)定上述折射率各向異性Δη。使 用阻抗分析儀(東洋技術(shù)公司制造“SI1260(商品名)”)在IkHz的頻率下測(cè)定上述介電常 數(shù)各向異性Δ ε。對(duì)于如此形成的本顯示元件，在改變驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)測(cè)定透過(guò)率時(shí)，透過(guò)率最大時(shí)的 驅(qū)動(dòng)電壓是大約28V(參照?qǐng)D16)。因此，按照“Handbook of Liquid Crystals", Vol. 1, p. 484-485, ffiley-VCH, 1998，，可以用Δ η (E) = ABE2來(lái)描述通過(guò)施加電場(chǎng)而產(chǎn)生的雙折射Δ η (E)。在此，λ是波長(zhǎng)，B是Kerr常數(shù)， E是施加的電場(chǎng)強(qiáng)度。由于雙折射變化使透過(guò)率按照如下公式發(fā)生變化。T = sin2 (π X Δ η (E) X d/ λ ) = sin2 (π BE2 d)在此，d是物質(zhì)層3的厚度。因此，由上式可知，使透過(guò)率最大的情況是在π BE2d = π /2時(shí)。由上式得到，ΔΒ= Δη(Ε)/λΕ2= AnQ (E)/λ E20此處Q(E)是取向有序性參數(shù)。按照“Handbook of Liquid Crystals", Vol. 1, p. 484-485, ffiley-VCH, 1998,, Q κ Λ ε XE2。因此，當(dāng)取梳型電極4和5的電極間距離為S時(shí)，使透過(guò)率最大的驅(qū)動(dòng)電壓V就等 于V = ES = SXsqrt(l/(2XBXd)) SX sqrt (1/( Δ ηΧ Δ ε ) Xd)基于上述結(jié)果，圖16表示將上述介電性物質(zhì)封入本顯示元件中測(cè)定的電壓-透過(guò)率特性以及由上述驅(qū)動(dòng)電壓和ΔηΧ Δ ε關(guān)系式估計(jì)的、使透過(guò)率最大的電壓值(V(V))和 ΔηΧ Δ ε的關(guān)系。如在圖16中所示，在使用折射率各向異性Δη和介電常數(shù)各向異性Δ ε的乘積 (ΔηΧ Δ ε)為2. 6以上的介電性物質(zhì)，物質(zhì)層3的厚度為10 μ m，梳型電極4、5的電極間 距離為3. 3 μ m的情況下，透過(guò)率最大時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓是24V。在本顯示元件使用于有源矩陣驅(qū)動(dòng)的顯示裝置的情況下，使用了將在梳型電極4、 5上施加的電場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)/關(guān)切換的開(kāi)關(guān)元件(TFT元件)。在將開(kāi)關(guān)元件(TFT元件)的柵極 的膜厚和膜質(zhì)進(jìn)行最優(yōu)化的情況下，在測(cè)定可在柵極上施加的耐壓(電壓)時(shí)，最大是63V。 因此，由此耐壓得到，在高柵極電位(即柵極處于“開(kāi)”)時(shí)的電壓是10V，在低柵極電位(即 柵極處于“關(guān)”)時(shí)的電壓是-5V，相減得到48Vpp (63-10-5 = 48Vpp(峰-峰(peak-to-peak) 電壓))，這是在物質(zhì)層3上能夠施加的最大限度的電壓。此電壓值按有效值(均方根值: root-mean-square)說(shuō)是 士24V。因此，在物質(zhì)層3的厚度是ΙΟμπι，梳型電極4、5的電極間距離是3. 3 μ m的情況 下，使用折射率各向異性Δη和介電常數(shù)各向異性Δ ε的乘積(ΔηΧ Δ ε)為2. 9以上的 介電性物質(zhì)，在開(kāi)關(guān)元件的耐壓范圍內(nèi)能夠使透過(guò)率最大。作為ΔηΧ Δ ε在2. 9以上的介電性物質(zhì)，可以舉出比如化合物(32)。 在梳型電極結(jié)構(gòu)的本顯示元件中，為了降低使透過(guò)率最大時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓，考慮要 使梳型電極間的間隔變窄，但由于制造上精度或加工裕量、制造成本等的限制，梳型電極電 極間間隔的變窄是有限度的。在梳型電極結(jié)構(gòu)的本顯示元件中，為了降低驅(qū)動(dòng)電壓，還考慮進(jìn)一步加厚物質(zhì)層3 的厚度。但是，即使單純地加厚物質(zhì)層的厚度，被施加電場(chǎng)的厚度也未必隨著物質(zhì)層厚度的 增加而增加。因此，物質(zhì)層3的厚度從10 μ m即使進(jìn)一步增加也沒(méi)有降低驅(qū)動(dòng)電壓的效果。在本實(shí)施方式中所述的媒質(zhì)例1 8當(dāng)中，對(duì)于具有負(fù)的介電各向異性的媒質(zhì)，可 使用于實(shí)施方式1和2，以及下面敘述的實(shí)施方式4的顯示元件。涉及本實(shí)施方式的顯示元件，以在基板面的平行方向施加電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)(橫向電 場(chǎng))、使用正型液晶作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)的結(jié)構(gòu)(正型液晶)、在兩基板上形成的 取向膜的摩擦方向平行的結(jié)構(gòu)(平行摩擦)、在物質(zhì)層3中形成取向輔助材料以輔助分子的 取向的結(jié)構(gòu)(聚合物-固定)作為基本結(jié)構(gòu)，也可以表現(xiàn)為這些結(jié)構(gòu)。并不限于如上所述這些媒質(zhì)例，即使是有序結(jié)構(gòu)的尺寸太大，難以使用于本申請(qǐng) 的發(fā)明的媒質(zhì)，只要通過(guò)取向輔助材料在微小區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)制的固定化，也能夠使用于本申 請(qǐng)的顯示元件。比如，如果在媒質(zhì)中形成由如上所述的高分子網(wǎng)絡(luò)、凝膠化劑、微孔薄膜等 構(gòu)成的取向輔助材料(微細(xì)結(jié)構(gòu))，即使在向列相或膽留相，也都幾乎能夠成為光學(xué)的各向同性狀態(tài)。作為高分子網(wǎng)絡(luò)，可以使用比如在5CB中混入丙烯酸酯單體，然后在各向同性下 進(jìn)行紫外線(xiàn)照射，在各向同性相中形成的微細(xì)高分子網(wǎng)絡(luò)。在形成這樣的高分子網(wǎng)絡(luò)以后， 通過(guò)降低溫度使向列相析出時(shí)，就由微細(xì)的高分子網(wǎng)絡(luò)成為整個(gè)的取向缺陷。這就是說(shuō)，如 果形成的高分子網(wǎng)絡(luò)處于不到光學(xué)波長(zhǎng)的尺度，就不會(huì)成為通常的單軸取向的向列取向， 能夠得到在光學(xué)上各向同性的向列相。而在不能得到完全的光學(xué)各向同性相，而使光線(xiàn)稍 微散射的情況下，可以預(yù)先混入手性試劑。由此，由于在上述高分子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)形成的微小區(qū)域 中能夠誘發(fā)扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所以能夠降低微小區(qū)域的光學(xué)各向異性。結(jié)果就能夠抑制光的散射。[實(shí)施方式4]基于

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。為了說(shuō)明上的方便，對(duì)于與涉及實(shí)施方 式1的顯示元件同樣的結(jié)構(gòu)或具有同樣功能的部件，賦予同樣的符號(hào)，省略了對(duì)其的說(shuō)明。涉及本實(shí)施方式的顯示元件，是在涉及實(shí)施方式1的顯示元件中，在變更了被封 入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)的同時(shí)，還在此媒質(zhì)中添加了手性試劑。圖17是涉及本實(shí)施方式的顯 示元件10的截面圖。在此圖中，省略了取向輔助材料11。在本實(shí)施方式中，使用JSR(株)制造的水平取向膜JALS_1048(聚酰亞胺)作為 取向膜8和9。在涉及本實(shí)施方式的顯示元件中，兩基板之間的間隔，即物質(zhì)層3的厚度取 1. 3 μ m。物質(zhì)層3含有由負(fù)型液晶混合物構(gòu)成的媒質(zhì)。圖17示意性地表示構(gòu)成此負(fù)型液晶 混合物的液晶分子12的取向狀態(tài)。此負(fù)型液晶混合物，可以通過(guò)如下所述的液晶材料(33) 和(34)的混合物等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 此負(fù)型液晶材料在向列相狀態(tài)下的折射率各向異性Δη是0. 14，介電常數(shù)各向異 性Δ ε是-14，向列相-各向同性相的相轉(zhuǎn)移溫度(Tni)是62°C。在本實(shí)施方式中，在上述液晶材料中添加手性試劑。手性試劑具有的結(jié)構(gòu)，使得通 過(guò)扭轉(zhuǎn)力使構(gòu)成液晶性物質(zhì)的液晶分子互相結(jié)合，在液晶分子排列的每個(gè)平面上，使分子 的長(zhǎng)軸變形扭轉(zhuǎn)(螺旋)，能夠形成膽留相。在本實(shí)施方式中，使用如下的結(jié)構(gòu)式(35)表示 的手性試劑S811 (E. Merck公司制造)作為手性試劑。 48 手性試劑S811和上述負(fù)型液晶混合物的混合物(添加了手性試劑的液晶材料) 被調(diào)節(jié)到使手性試劑S811的重量％濃度c為30wt%。在此，在手性試劑S811和上述負(fù)型 液晶材料的混合物中，當(dāng)測(cè)定向列相-各向同性相的相轉(zhuǎn)移溫度(Tni)時(shí)，此溫度為38°C。 由于只是上述負(fù)型液晶材料時(shí)是62°C，據(jù)認(rèn)為添加手性試劑引起凝固點(diǎn)降低，使相轉(zhuǎn)移溫 度下降。在此情況下，在物質(zhì)層3中，在Tni溫度(38°C)以下就變成膽甾液晶相(手性向 列液晶相)。上述添加手性試劑的液晶材料，其自發(fā)扭轉(zhuǎn)量(自然手性螺旋間距)P，在將添 加了手性試劑的液晶材料注入楔形室中用外插法估計(jì)時(shí)，P = 0. 59 μ m。確認(rèn)是在可見(jiàn)光波 長(zhǎng)的程度。在此，一般已知螺旋間距P和手性試劑濃度c符合如下公式1的關(guān)系。ρ = 1/Ac(式 1)A是比例常數(shù)，是表示手性試劑的所謂HTP (Helical twist power，扭轉(zhuǎn)力)的指 標(biāo)。這就是說(shuō)可以看出，在增大手性試劑的添加濃度時(shí)，手性(螺旋)間距就要縮短。A的 值是根據(jù)手性試劑而不同的材料固有值，隨著混合的對(duì)象的液晶材料(主液晶材料)而不 同。通過(guò)外部加熱裝置(圖中未顯示)將涉及本實(shí)施方式的顯示元件10加熱到比Tni 稍高的溫度，在此保持在T = Tni+0. IK的溫度下在基板的法線(xiàn)方向上施加電場(chǎng)(縱向電 場(chǎng))。當(dāng)在上述物質(zhì)層3中添加負(fù)型液晶材料和手性試劑時(shí)，通過(guò)在上述基板的界面上形 成水平取向膜，使在顯示元件10中的液晶分子，在比較低的電壓下產(chǎn)生分子簇(分子小集 團(tuán))，在施加電場(chǎng)時(shí)，這種分子簇具有如在圖17中所示的右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的一個(gè)方向掌性的扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)?？梢钥闯觯肿哟氐某叽缇褪锹菪g距的程度。在如上所述涉及本實(shí)施方式的顯示元件10中，作為在比較低的電壓下顯現(xiàn)具有 單方向掌性扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的原因，據(jù)認(rèn)為是在顯示元件10中在基板界面上預(yù)先設(shè)置了水平取 向膜。如在圖18中示意性地顯示，在不施加電場(chǎng)時(shí)，物質(zhì)層3作為整體呈現(xiàn)光學(xué)各向同性， 而基板界面的分子，由于水平取向膜8、9的取向限制力而在基板面內(nèi)的方向上取向，或者 說(shuō)被吸附。此界面的分子層與整個(gè)室的厚度相比是非常薄的，完全不會(huì)影響整個(gè)單元的光 學(xué)特性。而在施加電場(chǎng)時(shí)，如在同一個(gè)圖中所示，由在界面上被取向或吸附的分子層起始， 在單元內(nèi)的分子就有效地在基板面內(nèi)方向上取向，同時(shí)受手性試劑的掌性影響而顯現(xiàn)扭轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)。結(jié)果，在比較低的電壓下，在本顯示元件中就顯示光學(xué)的各向異性。在本實(shí)施方式的顯示元件中，使用施加縱向電場(chǎng)(基板法線(xiàn)方向的電場(chǎng))的平板 透明電極的結(jié)構(gòu)是個(gè)前提，但在施加橫向電場(chǎng)的梳型電極結(jié)構(gòu)(Inter-digital electrode stucture)中，也能夠在比不添加手性試劑時(shí)有更低的驅(qū)動(dòng)電壓。通過(guò)本發(fā)明人的研討可以 明白，在此情況下，正如涉及本實(shí)施方式的顯示元件10那樣，所謂在基板的法線(xiàn)方向施加 電場(chǎng)的單元，驅(qū)動(dòng)電壓和顯現(xiàn)光學(xué)各向異性的閾值電壓不能是同樣的，但維持與不添加手 性試劑時(shí)的大小關(guān)系或定性的關(guān)系。在除了不添加手性試劑以外，與涉及本實(shí)施方式的顯示元件10同樣形成的比較 用顯示元件中，測(cè)定顯示元件的溫度和閾值(在到達(dá)最大透過(guò)率5%時(shí)的電壓)時(shí)，閾值相對(duì)于溫度變化為平坦的區(qū)域是完全不存在的。另外，在涉及本實(shí)施方式的顯示元件10中， 在相轉(zhuǎn)移點(diǎn)以上大約0. 5K的溫度范圍內(nèi)，閾值幾乎是平的。也就是說(shuō)，在涉及本實(shí)施方式 的顯示元件10中，30襯％地大量添加手性試劑能夠?qū)崿F(xiàn)溫度范圍的擴(kuò)大，在多量添加手性 試劑時(shí)，在不施加電場(chǎng)時(shí)顯示光學(xué)各向同性的媒質(zhì)中，通過(guò)施加電場(chǎng)能夠有效地顯示出光 學(xué)的各向異性。這暗示著，添加手性試劑，在光學(xué)各向同性的媒質(zhì)中通過(guò)施加電場(chǎng)形成了手性試 劑的扭轉(zhuǎn)力能夠達(dá)到的區(qū)域(分子簇)，認(rèn)為這些分子簇相對(duì)于溫度上升是比較穩(wěn)定的存 在，與在更寬的溫度范圍內(nèi)能夠顯現(xiàn)光學(xué)的各向異性是有關(guān)的。已經(jīng)確認(rèn)，此閾值平的溫度范圍是手性試劑的添加量增加時(shí)進(jìn)一步變寬。可以看 出，為了使溫度范圍變寬，手性試劑的添加濃度的下限是30wt%。比如，在★ ^ > F 7 -fc 力著，木村初男，山下護(hù)共譯，“液晶物理學(xué)(原書(shū)第二版)，1996，吉岡書(shū)店，p330”非專(zhuān) 利文獻(xiàn)12中敘述了在添加多量的手性試劑的液晶材料中，呈現(xiàn)出膽留藍(lán)相。圖19(a)和圖19(b)是用來(lái)說(shuō)明膽甾藍(lán)相的說(shuō)明圖，圖19(a)是表示相狀態(tài)相 對(duì)于手性間距P和溫度而變化的圖，圖19(b)是表示在膽留藍(lán)相中形成的雙扭轉(zhuǎn)圓柱體 (Double Twist Cylinder, DTC)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。如在圖19(a)中所示，膽甾藍(lán)相是作為在各向同性相和膽甾相之間的相而顯現(xiàn) 的。對(duì)于此顯現(xiàn)，手性試劑具有很大的關(guān)系，從顯示各向同性相開(kāi)始，手性螺旋間距P減小， 到達(dá)某個(gè)臨界螺旋間距以下時(shí)，膽留藍(lán)相就顯現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于藍(lán)相在學(xué)術(shù)上已經(jīng)有了眾多的分析，但其未知部分還是很多的。據(jù)報(bào)道在膽 甾藍(lán)相中也還有幾個(gè)相存在。從低溫開(kāi)始它們被稱(chēng)為BPI相、BPII相和BPIII相。在膽甾 藍(lán)相中，由于手性試劑附近的扭轉(zhuǎn)力，在其扭轉(zhuǎn)力所及的區(qū)域內(nèi)具有被稱(chēng)為Double Twist Cylinder(DTC)結(jié)構(gòu)的筒狀結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D19(b))。此筒狀結(jié)構(gòu)是由于手性試劑的扭轉(zhuǎn)力和 與液晶分子的連續(xù)取向有關(guān)的連續(xù)彈性性質(zhì)的抵抗而產(chǎn)生的。在此筒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)，是手 性試劑的扭轉(zhuǎn)力不能達(dá)到的區(qū)域，其中存在著取向缺陷(Disclination，向錯(cuò))。由X射線(xiàn)分 析可以知道，此筒狀結(jié)構(gòu)在藍(lán)相中具有體心立方結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D15中央表示缺陷位置的圖) 或面心立方結(jié)構(gòu)的三維周期結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式的顯示元件10中，還沒(méi)有對(duì)相的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地分析，而是認(rèn)為如 在上述文獻(xiàn)中所述的那樣呈現(xiàn)出膽留藍(lán)相。此膽留藍(lán)相是在某個(gè)溫度范圍內(nèi)顯現(xiàn)的相，預(yù) 想在此溫度范圍內(nèi)顯示出一定的光學(xué)特性(比如閾值是一定的或者到達(dá)最大透過(guò)率的電 壓是一定的等)。本發(fā)明的顯示元件，只要在很寬的溫度范圍得到如上所述的光學(xué)特性即 可，而即使這樣的光學(xué)特性的起因是膽留藍(lán)相也無(wú)關(guān)系。也就是說(shuō)，被封入物質(zhì)層3中的媒 質(zhì)可是膽留藍(lán)相，或者是在上述近晶相中顯示近晶藍(lán)相都是可以的。上述光學(xué)特性，也可以 是如在前面所敘述的，起因于多量添加手性試劑而形成分子簇。從上面的結(jié)果看，在涉及本實(shí)施方式的顯示元件10中，在能夠低電壓驅(qū)動(dòng)的同 時(shí)，還能夠提高光的利用率實(shí)現(xiàn)明亮的顯示。涉及本實(shí)施方式的顯示元件10，即在使用由 手性試劑S811和上述負(fù)型液晶材料組合而成的媒質(zhì)的情況下，如果手性試劑的添加濃度 為至少30wt%以上，就能夠在低電壓下驅(qū)動(dòng)，提高光的利用率，實(shí)現(xiàn)明亮的顯示。這是由于 在涉及本實(shí)施方式的顯示元件10的情況下，手性試劑的添加濃度在30襯％以上，手性螺旋 間距至少等于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，或者在其以下的緣故。因此，在本實(shí)施方式中使用的手性試劑S811和上述負(fù)型液晶材料進(jìn)行組合時(shí)，在手性試劑的添加濃度在30襯％以上得到所謂優(yōu) 選的結(jié)果，但更為重要的是，作為最終的添加了手性試劑的液晶，其手性(螺旋)間距在可 見(jiàn)光波長(zhǎng)或在其以下的范圍內(nèi)。在制造這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，即使使用手性試劑S811和上述負(fù)型 液晶材料組合以外的媒質(zhì)，也能夠如在本實(shí)施方式那樣，實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)，而且光的利用率 優(yōu)異的顯示元件。下面，本發(fā)明人進(jìn)行有關(guān)在涉及本實(shí)施方式的顯示元件10中取出光線(xiàn)的理由。正 如在涉及本實(shí)施方式的顯示元件10中作為媒質(zhì)使用的，添加了多量手性試劑的液晶材料 一般被稱(chēng)為光學(xué)活性物質(zhì)(參照物理學(xué)辭典編集委員會(huì)編，“物理學(xué)辭典”，1992，培風(fēng)館， P631參照)。圖20是示意性地說(shuō)明光學(xué)活性機(jī)理的說(shuō)明圖。如在此圖中所顯示的，考慮使直線(xiàn) 偏振光入射的情況。直線(xiàn)偏振光能夠分解為相位和振幅都一致的左右圓偏振光。當(dāng)其入射 到光學(xué)活性物質(zhì)中時(shí)，由于光學(xué)活性物質(zhì)自身固有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)或扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，對(duì)于左右圓偏 振光的折射率是不同的。在圖20中，為了簡(jiǎn)化右轉(zhuǎn)的圓偏振光的折射率表示為n+，左轉(zhuǎn)的 圓偏振光的折射率表示為n-，這樣，當(dāng)從光學(xué)活性物質(zhì)射出時(shí)，n+和η—折射率之差，就成為 由光學(xué)活性物質(zhì)的厚度d等決定的量，左右圓偏振光的相位被互相錯(cuò)開(kāi)。因此當(dāng)射出時(shí)的 左右圓偏振光被合成時(shí)，與入射時(shí)直線(xiàn)偏振光的偏振方位相比，就成為偏振方位剛好旋轉(zhuǎn) 某個(gè)角度的直線(xiàn)偏振光。結(jié)果，如涉及本實(shí)施方式的顯示元件10那樣，當(dāng)將上下偏光板6、 7正交配置(交叉尼科耳配置)時(shí)，光線(xiàn)透過(guò)。在涉及本實(shí)施方式的顯示元件10中，由于如 上所述的機(jī)理，本發(fā)明人明白了取出光線(xiàn)的過(guò)程。作為光學(xué)活性物質(zhì)，有比如蔗糖或樟腦的 溶液、與光軸垂直切開(kāi)的水晶平行平面板、螫合物型金屬絡(luò)合物、具有非對(duì)稱(chēng)碳的有機(jī)化合 物、具有螺旋結(jié)構(gòu)的生物高分子、膽留醇液晶、(四水)酒石酸鉀鈉、硒或碲等具有螺旋結(jié)構(gòu) 的結(jié)晶、酒石酸、葡萄糖溶液等。在涉及本實(shí)施方式的顯示元件10的物質(zhì)層3中，除上述負(fù)型液晶混合物之外，預(yù) 先添加適量的光聚合性單體(聚合性化合物)和聚合引發(fā)劑，在液晶混合物處于向列相狀 態(tài)下照射紫外線(xiàn)(UV)，在單元內(nèi)形成高分子鏈(取向輔助材料)11。在此情況下，由于液晶混合物是在呈現(xiàn)向列相的狀態(tài)下進(jìn)行照射，沿著取向膜8、9 的界面取向方向的液晶分子，一直到單元的內(nèi)部，按照手性試劑扭轉(zhuǎn)的方向，在同樣扭轉(zhuǎn)取 向的狀態(tài)下被固定化。也就是說(shuō)，高分子鏈11被形成為三維的壁狀，將扭轉(zhuǎn)取向的液晶分 子包圍在某一尺寸的區(qū)域中。在此，被高分子鏈11包圍的區(qū)域(膠囊)的尺寸由光聚合性 單體的添加量或UV光的照射能來(lái)決定，而為了防止由于高分子折射率和液晶分子折射率 的不匹配而產(chǎn)生光散射，致使對(duì)比度降低，膠囊的尺寸優(yōu)選在可見(jiàn)光波長(zhǎng)以下。如此一來(lái)，當(dāng)比如由向列相對(duì)被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)的取向狀態(tài)實(shí)施固定化， 并將其加熱到作為涉及本實(shí)施方式的顯示元件10的驅(qū)動(dòng)溫度區(qū)域的向列相-各向同性相 相轉(zhuǎn)移點(diǎn)(Tni點(diǎn))以上的各向同性相時(shí)，各個(gè)膠囊中的液晶就相轉(zhuǎn)移到各向同性相。在不 實(shí)施這樣的固定化的顯示元件中，在各向同性相的液晶上施加電場(chǎng)時(shí)，顯現(xiàn)光學(xué)各向異性 的溫度范圍非常窄(比如IK的程度)。但是，由于像涉及本實(shí)施方式的顯示元件10那樣， 將高分子膠囊化或網(wǎng)絡(luò)化，使得液晶分子在顯示各向同性的狀態(tài)下也能夠有效地起到高分 子的壁的效果(高分子壁的固定效果)，從而就能夠擴(kuò)大溫度范圍。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)在很寬 的溫度范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)的顯示元件。
如上所述，作為使被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)進(jìn)行取向狀態(tài)固定化的取向輔助材料 (固定化輔助材料)，可以使用在實(shí)施方式1 3中所述的各種取向輔助材料。涉及本實(shí)施 方式的顯示元件10的制造方法，使用與在實(shí)施方式1中所述的方法大致相同的方法。被封入涉及本實(shí)施方式的顯示元件10中的媒質(zhì)，并不限于如上所述的例子。作為手性試劑的添加濃度在30wt%以上的另外的例子，也可以使用在下面的結(jié)構(gòu) 式(36)中所示的BDH公司的向列液晶E8中添加42. 5wt%如下結(jié)構(gòu)式(37)中所示的手性 試劑CB15得到的材料體系。此材料體系的手性間距是0. 53 μ m,即在可見(jiàn)光波長(zhǎng)的范圍內(nèi) 在上面的說(shuō)明中，主要敘述了當(dāng)準(zhǔn)備顯示單方向掌性的媒質(zhì)時(shí)，在成為主體的液 晶材料中添加手性物質(zhì)(手性試劑)的系統(tǒng)，但并不限于這些系統(tǒng)。比如，也可以使用其媒 質(zhì)自身具有手性的物質(zhì)(手性物質(zhì))。還可以使用的媒質(zhì)包括像香蕉型(彎曲型)之類(lèi)的 不具有非對(duì)稱(chēng)碳原子(分子自身不具有手性)，而由于分子形狀的各向異性和層疊結(jié)構(gòu)而 產(chǎn)生手性的分子。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可以舉出比如如下所述結(jié)構(gòu)式(11) 中所示的P8P1MB。
也可以使用上述P8PIMB以外的香蕉型(彎曲型)液晶。比如，彎曲部分不僅由亞 苯基等苯環(huán)結(jié)合，也可以由萘環(huán)或亞甲基鏈結(jié)合。也可以使用比如在如下結(jié)構(gòu)式(12) (15)中所示的化合物。
還可以使用含有偶氮基的香蕉型(彎曲型)液晶。作為這樣的香蕉型(彎曲型) 液晶，可以舉出比如如下結(jié)構(gòu)式(16)的化合物。 上述各種香蕉型(彎曲型)液晶在結(jié)合部分的左右具有對(duì)稱(chēng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但在結(jié) 合部分的左右也可以具有非對(duì)稱(chēng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可以舉 出比如如下結(jié)構(gòu)式(17)的化合物。 上述香蕉型(彎曲型)液晶分子不含手性碳，但也不必限定于此，可以含有一個(gè)或 幾個(gè)手性碳。作為這樣的香蕉型(彎曲型)液晶，可以舉出比如如下結(jié)構(gòu)式(18)的化合物。 涉及本實(shí)施方式的顯示元件，采取在基板面的法線(xiàn)方向施加電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)(施加縱 向電場(chǎng)結(jié)構(gòu))、使用添加了手性試劑的負(fù)型液晶作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)的結(jié)構(gòu)、在兩 基板面上配置取向膜的結(jié)構(gòu)、在物質(zhì)層3中形成取向輔助材料并輔助施加電場(chǎng)時(shí)的分子取 向的結(jié)構(gòu)、或者將物質(zhì)層3封閉到小區(qū)域中的結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)，來(lái)進(jìn)行顯示?；蛘撸婕氨緦?shí)施方式的顯示元件，也可以表現(xiàn)為在基板面法線(xiàn)方向上施加電場(chǎng) 的結(jié)構(gòu)(施加縱向電場(chǎng)的結(jié)構(gòu))和使用添加了手性物質(zhì)的負(fù)型液晶作為被封入物質(zhì)層3中 的媒質(zhì)的結(jié)構(gòu)。[實(shí)施方式5]基于

本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方式。為了說(shuō)明的方便，與涉及上述各個(gè)實(shí) 施方式的顯示元件同樣的結(jié)構(gòu)或具有同樣功能的部件，賦予同樣的符號(hào)，其說(shuō)明予以省略。涉及本實(shí)施方式的顯示元件，是在涉及實(shí)施方式3的顯示元件30中，變更了被封 入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)以及基板1和基板2之間間隔的顯示元件。
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這就是說(shuō)，在涉及本實(shí)施方式的顯示元件中，將在透明的介電性物質(zhì)4’ _正烷 氧基 _3，_石肖基聯(lián)苯 _4_ 幾酸(4' -n-alkoxy-3' -nitrobiphenyl-4-carboxylic acids, ANBC-22)中加入0. 05wt%以上，0. 以下的有機(jī)微粒制成的物質(zhì)作為封入物質(zhì)層3中 的媒質(zhì)。ANBC-22的化學(xué)結(jié)構(gòu)式(21)如下所述。在化學(xué)結(jié)構(gòu)式(21)中，η = 22。 對(duì)于基板1和基板2使用玻璃基板，兩基板的間隔，由預(yù)先散布的珠子調(diào)節(jié)到4 μ m 左右。這就是說(shuō)，物質(zhì)層3的厚度是4 μ m。梳型電極4a、5a是由ITO構(gòu)成的透明電極。在兩個(gè)電極的內(nèi)側(cè)(相對(duì)的面)上形 成進(jìn)行了摩擦處理的由聚酰亞胺形成的取向膜。摩擦方向與在實(shí)施方式3中的圖14顯示 的摩擦方向是同樣的。摩擦方向并不限于此，但在被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)顯示近晶C相 時(shí)，希望是成為亮狀態(tài)的方向，典型希望與偏光板的軸向成45°的角度。對(duì)于基板1側(cè)的取 向膜，要覆蓋在梳型電極4a、5a上。如在圖14中所示，偏光板6、7分別設(shè)置在基板1和基板2的外側(cè)(相對(duì)面相反的 面上)，它們的吸收軸互相正交，同時(shí)在各偏光板中的吸收軸和梳型電極4a、5a軸梳齒部分 的電極伸長(zhǎng)方向成大約45°的角度。如此得到的顯示元件，在比近晶C相-立方晶相相轉(zhuǎn)移溫度更低的溫度下，就成為 近晶C相。近晶C相在不施加電場(chǎng)的狀態(tài)下顯示出光學(xué)各向異性。因此，通過(guò)外部加熱裝置將此顯示元件保持在近晶C相-立方晶相相轉(zhuǎn)移溫度附 近的溫度下(由上述相轉(zhuǎn)移溫度至低溫側(cè)IOK左右的溫度)，在梳型電極4a、5a之間施加電 場(chǎng)(電壓50V左右的交流電場(chǎng)，頻率大于O至幾百kHz)，就能夠使透過(guò)率發(fā)生變化。這就是 說(shuō)，在不施加電場(chǎng)時(shí)是顯示光學(xué)各向異性的近晶C相(亮狀態(tài))，通過(guò)施加電場(chǎng)可以變化為 各向同性的立方晶相(暗狀態(tài))。這就是說(shuō)，此顯示元件在不施加電場(chǎng)時(shí)顯示出光學(xué)各向異 性，通過(guò)施加電場(chǎng)顯示出光學(xué)的各向同性。此時(shí)，折射率橢圓體從橢圓變成球形。各個(gè)偏光板的吸收軸和梳型電極構(gòu)成的角度并不限于45°，可以在O 90°的所 有角度進(jìn)行顯示。這是由于在不施加電場(chǎng)時(shí)實(shí)現(xiàn)亮狀態(tài)，即由于在兩取向膜上施加的摩擦 方向和兩偏光板的吸收軸方向的關(guān)系實(shí)現(xiàn)了亮狀態(tài)。在此顯示元件中，暗狀態(tài)是通過(guò)施加電場(chǎng)，使媒質(zhì)發(fā)生電場(chǎng)誘發(fā)相轉(zhuǎn)移到光學(xué)各 向同性而實(shí)現(xiàn)的。因此，各個(gè)偏光板的吸收軸只要彼此正交即可，各個(gè)偏光板吸收軸和各個(gè) 梳型電極方向的關(guān)系無(wú)助于顯示。因此，取向處理(摩擦處理)并非必要的，即使在無(wú)定形的取向狀態(tài)(隨機(jī)取向狀 態(tài))下也能夠進(jìn)行顯示。在基板1和基板2上分別設(shè)置電極，在基板面的法線(xiàn)方向產(chǎn)生電場(chǎng)，在基板1上設(shè) 有梳型電極4a、5a的情況下，得到幾乎同樣的結(jié)果。這就是說(shuō)，即使電場(chǎng)方向不在基板面的 水平方向上，在基板面取法線(xiàn)方向的情況下，也能夠得到幾乎同樣的結(jié)果。如此，可以使用在不施加電場(chǎng)時(shí)具有光學(xué)各向異性，而通過(guò)施加電場(chǎng)使光學(xué)各向異性消失顯示出光學(xué)各向同性的媒質(zhì)，作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)。也可以通過(guò)取向輔助材料在物質(zhì)層3內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)域(微小區(qū)域)，使在施加 電場(chǎng)時(shí)構(gòu)成封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)(由上述混合物構(gòu)成的媒質(zhì))分子的的取向有序結(jié)構(gòu)固 定化。另外，可以在被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)中加入比如聚合性單體(比如丙烯酸酯系單 體等光聚合性單體)或聚合性單體和聚合引發(fā)劑使之聚合。也就是說(shuō)，通過(guò)聚合性化合物 (取向輔助材料)使在施加電場(chǎng)時(shí)的光學(xué)各向同性的有序結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化。另外，電場(chǎng)施加時(shí)的 光學(xué)光學(xué)同性的有序結(jié)構(gòu)可通過(guò)微粒、多孔結(jié)構(gòu)體、氫鍵結(jié)合體等取向輔助材料穩(wěn)定化。在本實(shí)施方式中，作為被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，使用了 ANBC-22和有機(jī)微粒的混 合物，但并不限于此。只要是在不施加電場(chǎng)時(shí)具有光學(xué)各向異性，而通過(guò)施加電場(chǎng)使光學(xué)各 向異性消失顯示出光學(xué)各向同性的媒質(zhì)，就能夠得到與使用上述混合物的情況大致同樣的 結(jié)果。被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，只要是在不施加電場(chǎng)時(shí)具有光學(xué)各向異性，通過(guò)施加電場(chǎng) 使光學(xué)各向異性消失，顯示出光學(xué)各向同性的媒質(zhì)，就沒(méi)有必要是混合物。在涉及本實(shí)施方式的顯示元件中的物質(zhì)層3中使用的媒質(zhì)，可以具有正的介電各 向異性，也可以具有負(fù)的介電各向異性。比如在上述各個(gè)實(shí)施方式中敘述的各種媒質(zhì)都是 可以使用的。在使用具有正的介電各向異性的媒質(zhì)時(shí)，有必要用與基板大致平行的電場(chǎng)驅(qū) 動(dòng)，而在使用于具有負(fù)的介電各向異性媒質(zhì)的情況下，就并不限于此。比如，可以以與基板 傾斜的電場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，也可以以垂直的電場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在此情況下，在相對(duì)的一對(duì)基板(基 板1和基板2)的雙方上都具有電極，通過(guò)在兩基板上具有的電極之間施加電場(chǎng)就變成在物 質(zhì)層3上施加電場(chǎng)。在與基板面平行的方向上施加電場(chǎng)是可以的，或者垂直于基板面的方向或相對(duì)于 基板面傾斜的方向上施加電場(chǎng)都是可以的，只要適當(dāng)?shù)刈兏姌O的形狀、材質(zhì)、電極數(shù)和配 置的位置即可。比如如果在使用透明電極的基板面施加垂直的電場(chǎng)，在開(kāi)口率這一點(diǎn)上是 有利的。本發(fā)明的顯示裝置的特征在于，包括了如上任何一種顯示元件。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)用 來(lái)顯示的必要驅(qū)動(dòng)電壓低電壓化的顯示裝置，而且能夠?qū)崿F(xiàn)寬溫度范圍的顯示裝置。在上述各個(gè)實(shí)施方式中，主要舉例說(shuō)明了以施加電場(chǎng)作為使上述媒質(zhì)的光學(xué)各向 異性程度發(fā)生變化的機(jī)構(gòu)，但本發(fā)明并不限于此，通過(guò)施加電場(chǎng)以外的外場(chǎng)，在施加外場(chǎng)和 不施加外場(chǎng)時(shí)，也可以使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化。這就是說(shuō)，本發(fā)明是包括至少一 方透明的一對(duì)基板和在上述兩基板之間夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)(電 場(chǎng))進(jìn)行顯示的顯示元件，上述物質(zhì)層由通過(guò)施加外場(chǎng)(電場(chǎng))使光學(xué)各向異性的程度發(fā) 生變化的媒質(zhì)構(gòu)成，而且，本發(fā)明也可以是在上述物質(zhì)層中形成取向輔助材料的結(jié)構(gòu)，由此 能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小的顯示元件。比如，也可以施加磁場(chǎng)代替施加電場(chǎng)。在此情況下，通過(guò)使用媒質(zhì)的磁各向異性， 在施加磁場(chǎng)時(shí)和不施加磁場(chǎng)時(shí)媒質(zhì)的光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化。因此，優(yōu)選以磁化率 的各向異性大的材料作為媒質(zhì)。在有機(jī)分子的情況下，由于對(duì)磁化率做出貢獻(xiàn)的大多取決于反磁性磁化率，在磁 場(chǎng)的變化能夠使η電子在分子內(nèi)作環(huán)狀運(yùn)動(dòng)的情況下，其絕對(duì)值變大。因此，比如在分子 內(nèi)有芳香環(huán)的情況下，在芳香環(huán)垂直地向著磁場(chǎng)方向時(shí)，磁化率的絕對(duì)值就變大。在此情況 下，由于芳香環(huán)水平面方向上磁化率的絕對(duì)值要比在垂直方向上小，磁化率的各向異性就變大。由此，媒質(zhì)優(yōu)選是在分子內(nèi)具有6元環(huán)等環(huán)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。為了提高磁化率的各向異性，優(yōu)選使媒質(zhì)中的電子自旋配置排列。通過(guò)在分子中 導(dǎo)入N或0或NO游離基的電子自旋，能夠使分子具有穩(wěn)定的自旋。為了平行地排列自旋， 可以通過(guò)比如將平面上的共軛分子重疊來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，將中心的核心部分重疊排成列而形 成的膽留相液晶就是合適的。作為用來(lái)使上述媒質(zhì)的光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的外場(chǎng)，也可以使用光。在 此情況下，作為外場(chǎng)使用的光，其波長(zhǎng)沒(méi)有特別的限制，但通過(guò)比如Nd: YAG激光器發(fā)射 532nm的光線(xiàn)照射媒質(zhì)，就能夠使媒質(zhì)的光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化。在此情況下使用的媒質(zhì)，沒(méi)有特別的限制，只要是通過(guò)光照射能夠使光學(xué)各向異 性的程度發(fā)生變化即可。比如，可以使用與使用上述電場(chǎng)情況下的各個(gè)媒質(zhì)例同樣的媒質(zhì)。 作為一個(gè)例子，可以使用如上所述的戊基氰基聯(lián)苯(PentylcyanobiphenyUCB)。在使用光線(xiàn)作為外場(chǎng)的情況下，在媒質(zhì)中優(yōu)選含有少量色素，由于添加了少量的 色素，與不添加色素的情況相比，增大了光學(xué)各向異性程度的變化。在媒質(zhì)中色素的含量?jī)?yōu) 選在0.01wt%以上，而不到5%。不足0.01%時(shí)，由于色素的量太少，幾乎無(wú)助于光學(xué)各向 異性程度的變化，而在5%以上時(shí)，色素會(huì)吸收激發(fā)的光線(xiàn)。比如可以將戊基氰基聯(lián)苯(5CB)原封不動(dòng)地作為媒質(zhì)使用，但也可以在此物質(zhì)中 添加色素作為媒質(zhì)使用。作為加入的色素沒(méi)有特別的限制，但優(yōu)選色素的吸收帶包含激發(fā) 光線(xiàn)的波長(zhǎng)。比如可以加入1AAQ(1-氨基-蒽醌(1-amino-anthroquinone) ,Aldrich公司
制造，參照以下化學(xué)結(jié)構(gòu)式)。 通過(guò)在戊基氰基聯(lián)苯(5CB)中加入0. 03%的1AAQ，使得由于光激發(fā)引起的光學(xué)各 向異性程度的變化，比加入IAAQ之前大10倍左右。在上述顯示元件中，作為產(chǎn)生上述光學(xué)各向異性的手段，可以舉出如上所述的比 如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光線(xiàn)等，而在這些當(dāng)中，由于電場(chǎng)使上述顯示元件容易設(shè)計(jì)和容易驅(qū)動(dòng)控制， 是優(yōu)選的。因此，上述顯示元件可以包括比如電極等施加電場(chǎng)的機(jī)構(gòu)或電磁鐵等施加磁場(chǎng)的 機(jī)構(gòu)作為施加外場(chǎng)的機(jī)構(gòu)，作為上述施加外場(chǎng)的機(jī)構(gòu)，從上述顯示元件的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)控制 的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選是電場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明中，作為上述施加外場(chǎng)的機(jī)構(gòu)，只要是在外場(chǎng)施加前后能夠使上述媒質(zhì) 的光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化即可沒(méi)有特別的限定，作為上述施加外場(chǎng)的機(jī)構(gòu)，除了電極等施加電場(chǎng)的機(jī)構(gòu)或電磁體等施加磁場(chǎng)的機(jī)構(gòu)以外，可以使用激光裝置，比如上述 Nd: YAG激光器等光照射機(jī)構(gòu)(激發(fā)光線(xiàn)生成機(jī)構(gòu))等。由此，在本發(fā)明中，上述施加外場(chǎng)的機(jī)構(gòu)，可以是上述顯示元件本身具有，也可以 在上述顯示元件之外設(shè)置。也就是說(shuō)，涉及本發(fā)明的顯示裝置，可以包括設(shè)置了上述外場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)的顯示元 件，也可以在上述顯示元件以外的設(shè)置上述外場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)。換句話(huà)說(shuō)，上述顯示裝置，可以 具有包括本發(fā)明的上述顯示元件和對(duì)該顯示元件中的媒質(zhì)施加外場(chǎng)的外場(chǎng)施加機(jī)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)。在上述各實(shí)施方式中，被封入物質(zhì)層3中的媒質(zhì)，只要是通過(guò)施加外場(chǎng)會(huì)使光學(xué) 各向異性的程度發(fā)生變化即可。因此，在本發(fā)明的顯示元件中，作為光學(xué)各向異性的程度發(fā) 生變化的媒質(zhì)，可以使用比如通過(guò)施加外場(chǎng)使有序結(jié)構(gòu)(取向有序性)發(fā)生變化，致使光學(xué) 各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)。比如，可以使用在不施加外場(chǎng)時(shí)顯示光學(xué)各向同性，通過(guò)施加外場(chǎng)顯示出光學(xué)各 向異性的媒質(zhì)。也就是說(shuō)，可以使用在不施加外場(chǎng)時(shí)具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序結(jié)構(gòu)，通過(guò)施 加外場(chǎng)使有序結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致光學(xué)各向異性程度變化的媒質(zhì)。在此情況下，在不施加外場(chǎng)時(shí)， 折射率橢圓體的形狀是球狀的，在施加外場(chǎng)時(shí)變?yōu)闄E圓形。也可以使用在不施加外場(chǎng)時(shí)顯示光學(xué)各向異性，通過(guò)施加外場(chǎng)顯示出光學(xué)各向同 性的媒質(zhì)。也就是說(shuō)，可以使用在不施加外場(chǎng)時(shí)具有顯示光學(xué)各向異性的有序結(jié)構(gòu)，通過(guò)施 加外場(chǎng)使此有序結(jié)構(gòu)變化顯示出光學(xué)各向同性的媒質(zhì)。在此情況下，在不施加外場(chǎng)時(shí)，折射 率橢圓體的形狀是橢圓形的，通過(guò)施加外場(chǎng)變?yōu)榍驙?。還可以使用在不施加外場(chǎng)時(shí)顯示光學(xué)各向異性，通過(guò)施加外場(chǎng)在顯現(xiàn)光學(xué)各向異 性的狀態(tài)下，使其光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)。也就是說(shuō)，可以使用在不施加外場(chǎng) 時(shí)具有顯示光學(xué)各向異性的有序結(jié)構(gòu)，通過(guò)施加外場(chǎng)，使有序結(jié)構(gòu)變化，致使光學(xué)各向異性 的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)。在此情況下，在施加外場(chǎng)的前后，折射率橢圓體的形狀，是長(zhǎng)軸和 短軸的比例發(fā)生變化(作為上述橢圓，可以為大致球狀)。因此，本發(fā)明的顯示元件是通過(guò)在至少一方透明的一對(duì)基板之間夾持著的媒質(zhì)上 施加外場(chǎng)而進(jìn)行顯示的顯示元件，上述媒質(zhì)可以是通過(guò)施加外場(chǎng)使有序結(jié)構(gòu)變化致使光學(xué) 各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)。在本發(fā)明中，所謂通過(guò)施加外場(chǎng)使媒質(zhì)的光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化，如上所 述表示伴隨著施加外場(chǎng)，折射率橢圓體的形狀發(fā)生變化。比如，在如上所述不施加外場(chǎng)時(shí) 顯示光學(xué)各向同性，通過(guò)施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的情況下，即通過(guò)施加 外場(chǎng)而顯現(xiàn)光學(xué)各向異性的情況下，通過(guò)施加外場(chǎng)，使折射率橢圓體的形狀由球狀變成橢 圓。而在不施加外場(chǎng)時(shí)上述媒質(zhì)顯示光學(xué)各向異性，在施加外場(chǎng)時(shí)顯示光學(xué)各向同性的情 況下，通過(guò)施加外場(chǎng)，折射率橢圓體的形狀，從橢圓變成球狀。而在不施加外場(chǎng)時(shí)上述媒質(zhì) 顯示光學(xué)各向異性，通過(guò)施加外場(chǎng)，使得光學(xué)各向異性的程度比施加外場(chǎng)以前更大，或者更 小的情況下，折射率橢圓體的長(zhǎng)軸或短軸方向的長(zhǎng)度，通過(guò)施加外場(chǎng)而伸縮，在施加外場(chǎng)的 前后，長(zhǎng)軸和短軸的比例發(fā)生變化(結(jié)果是曲率變化)。由此，比如在施加外場(chǎng)以后光學(xué)各 向異性的程度變得更大的情況下，通過(guò)施加外場(chǎng)，使得成為長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度對(duì)短軸方向的 長(zhǎng)度之比比施加外場(chǎng)以前更大的橢圓。在施加外場(chǎng)以后光學(xué)各向異性的程度變得更小的情況下，通過(guò)施加外場(chǎng)，使得成為長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度對(duì)短軸方向的長(zhǎng)度之比比施加外場(chǎng)以前更 小的橢圓(也就是說(shuō)，上述比值接近于1 (包括幾乎是球狀))。在此情況下，由于不會(huì)像利用液晶分子取向方向的變化的現(xiàn)有的液晶顯示元件那 樣液晶的固有粘度對(duì)響應(yīng)速度有很大的影響，所以能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有的液晶顯示元件更為高 速的響應(yīng)。在此情況下，由于將上述媒質(zhì)保持在成為施加外場(chǎng)時(shí)和不施加外場(chǎng)時(shí)表現(xiàn)預(yù)定的 有序結(jié)構(gòu)狀態(tài)(通過(guò)施加外場(chǎng)使有序結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，使光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化的狀 態(tài))的溫度下，所以能夠很容易地進(jìn)行溫度控制。也就是說(shuō)，比如在上述特開(kāi)2001-249363 中所述，在利用施加電場(chǎng)使極性分子中的電子偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)有的電光效應(yīng)的顯示裝置中，驅(qū)動(dòng) 溫度的范圍被限制在液晶相相轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度下，必須要求極高精確度的溫度控制而 成為問(wèn)題。與此相反，按照如上所述的結(jié)構(gòu)，只要將上述媒質(zhì)保持在施加外場(chǎng)時(shí)和不施加外 場(chǎng)時(shí)能夠顯示預(yù)定的有序結(jié)構(gòu)的狀態(tài)的溫度即可，能夠很容易地進(jìn)行溫度控制。在本發(fā)明的顯示元件中使用的媒質(zhì)，只要是通過(guò)施加外場(chǎng)會(huì)使光學(xué)各向異性的程 度發(fā)生變化即可，并不一定是顯示Kerr效應(yīng)的媒質(zhì)，也就是無(wú)須是折射率要隨著電場(chǎng)的二 次方變化的媒質(zhì)。本發(fā)明的顯示元件，為了解決上述課題，是包括至少一方透明的一對(duì)基板和在上 述兩基板之間夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件，其特征 在于，上述物質(zhì)層由通過(guò)施加外場(chǎng)使其光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)構(gòu)成，而且在 上述物質(zhì)層中形成取向輔助材料。上述外場(chǎng)，只要是會(huì)使上述媒質(zhì)的光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化即可，沒(méi)有特別 的限制，但可以使用比如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光等。而作為取向輔助材料，是使主體區(qū)域的分子取向穩(wěn)定化，或者使主體區(qū)域的分子 容易取向(促進(jìn)取向)的材料。只要具有這樣的機(jī)能，對(duì)上述取向輔助材料的形狀沒(méi)有特 別的限制。因此，上述取向輔助材料，也可以如同在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中所述的 將液晶材料分割為小區(qū)域，并不完全覆蓋住各個(gè)小區(qū)域。在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中記載的是小區(qū)域也未必要完全獨(dú)立地分割。但 是，在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)的技術(shù)中，在用分割為小區(qū)域的材料幾乎完全覆蓋液 晶材料的各個(gè)小區(qū)域使其像是微膠囊的樣子，而不是獨(dú)立地分割各個(gè)小區(qū)域時(shí)，小區(qū)域的 平均直徑必然增大，不顯示出光學(xué)各向同性。這就是說(shuō)，在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)的 技術(shù)中，有必要幾乎完全覆蓋各個(gè)小區(qū)域。在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中所述的將液晶分割為小區(qū)域的材料，只是以抑 制Kerr常數(shù)的溫度依存性為目的的。與此相反，在本發(fā)明中的取向輔助材料，是以在媒質(zhì) 中光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化時(shí)，使分子取向穩(wěn)定化或促進(jìn)此取向?yàn)槟康牡?。因此，在?述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中，完全沒(méi)有涉及到如本發(fā)明那樣的取向輔助材料。也就是說(shuō)，在構(gòu)成媒質(zhì)的分子(比如液晶分子)或分子集合體沿著取向輔助材料 排列的情況下，其取向方向在某種程度上反映了取向輔助材料的結(jié)構(gòu)。比如，在取向輔助材 料的取向方向是單軸的情況下，構(gòu)成媒質(zhì)的分子或分子集合體的取向也在一定程度上傾向 于單軸的。另外，在上述特開(kāi)平11-183937號(hào)公報(bào)中，在施加電壓時(shí)和不施加電壓時(shí)都存在 著液晶分子的取向方向一致的球狀微小區(qū)域。因此，此微小區(qū)域是以減小其溫度依存性為目的而形成的，而不是以在光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化時(shí)，使分子或分子集合體中的取 向穩(wěn)定化或促進(jìn)此取向?yàn)槟康牡?。按照上述結(jié)構(gòu)，由于取向輔助材料使主體區(qū)域中分子的取向穩(wěn)定化，或者促進(jìn)了 主體區(qū)域中分子的取向，由此伴隨著施加外場(chǎng)，能夠輔助物質(zhì)層中光學(xué)各向異性程度的變 化。由此，就能夠減小用來(lái)在該顯示元件中進(jìn)行顯示所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。上述物質(zhì)層，由在施加外場(chǎng)時(shí)和不施加外場(chǎng)時(shí)，光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的 媒質(zhì)構(gòu)成。在此，所謂“光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化”意味著折射率橢圓體的形狀發(fā)生變 化。這就是說(shuō)，本發(fā)明的顯示元件，利用了在不施加外場(chǎng)時(shí)和施加外場(chǎng)時(shí)折射率橢圓體的變 化，實(shí)現(xiàn)不同的顯示狀態(tài)。另外，在現(xiàn)有的液晶顯示元件中，為了進(jìn)行顯示，要在媒質(zhì)上施加電場(chǎng)。因此，在施 加電場(chǎng)時(shí)和不施加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢圓體還是橢圓，只是其長(zhǎng)軸方向改變。這就是說(shuō)，在現(xiàn) 有的液晶顯示元件中，在不施加電場(chǎng)時(shí)和施加電場(chǎng)時(shí)，通過(guò)折射率橢圓體的長(zhǎng)軸方向發(fā)生 改變，以實(shí)現(xiàn)不同的顯示狀態(tài)。因此，本發(fā)明的顯示元件和現(xiàn)有的顯示元件，在顯示原理上 是有很大差異的。如此，由于在現(xiàn)有的顯示元件中，是利用液晶分子取向方向的變化，所以液晶的固 有粘度對(duì)響應(yīng)速度有很大的影響。與此相反，在上述結(jié)構(gòu)中，利用媒質(zhì)中光學(xué)各向異性程度 的變化進(jìn)行顯示。因此，按照上述結(jié)構(gòu)，由于沒(méi)有如現(xiàn)有的液晶顯示元件那樣液晶的固有粘 度對(duì)響應(yīng)速度有很大影響的問(wèn)題，就能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)。由于本發(fā)明的顯示元件具有高速 響應(yīng)性，能夠用于比如場(chǎng)序制彩色式的顯示裝置中。在現(xiàn)有的利用電光效應(yīng)的顯示元件中，驅(qū)動(dòng)溫度的范圍限制在液晶相相轉(zhuǎn)移溫度 附近的溫度，存在必須進(jìn)行極其高精度的溫度控制的問(wèn)題。與此相反，按照上述結(jié)構(gòu)，只要 將上述媒質(zhì)保持在成為通過(guò)施加外場(chǎng)光學(xué)各向異性發(fā)生變化的狀態(tài)的溫度下，能夠很容易 地進(jìn)行溫度控制?，F(xiàn)有的利用電光效應(yīng)的液晶顯示元件，在顯示高速響應(yīng)特性和廣視野角特性?xún)?yōu)點(diǎn) 的反面，存在非常高的驅(qū)動(dòng)電壓的問(wèn)題。與此相反，按照上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)取向輔助材料，使構(gòu) 成媒質(zhì)的分子取向穩(wěn)定化，或者能夠促進(jìn)主體區(qū)域的分子取向。因此，由于在更小的外場(chǎng)下 就有可能使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化，能夠在實(shí)用水平的外場(chǎng)強(qiáng)度下發(fā)生動(dòng)作，能夠 實(shí)現(xiàn)具有高速響應(yīng)特性和廣視野角的特性。在上述結(jié)構(gòu)中，由于利用媒質(zhì)中光學(xué)各向異性程度的變化進(jìn)行顯示，與使液晶分 子取向方向發(fā)生變化進(jìn)行顯示的現(xiàn)有的液晶顯示元件相比，能夠?qū)崿F(xiàn)廣視野角的特性。上述取向輔助材料，也可以是促進(jìn)通過(guò)外場(chǎng)造成的光學(xué)各向異性程度變化的材 料。由此能夠減小用于顯示所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。上述取向輔助材料，也可以是使上述媒質(zhì)的有序結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化的材料。由此能夠使 上述媒質(zhì)在顯示光學(xué)各向同性或光學(xué)各向異性時(shí)的有序結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，能夠減小用于顯示所 必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。上述取向輔助材料也可以具有結(jié)構(gòu)上的各向異性。按照這樣的結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)和 上述取向輔助材料的分子間的相互作用促進(jìn)上述分子取向方向的變化。從而，具有結(jié)構(gòu)各 向異性的取向輔助材料，適合于用來(lái)促進(jìn)施加外場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性程度的變化。在上述物質(zhì)層中，封入顯示液晶性的媒質(zhì)，上述取向輔助材料可是以在上述媒質(zhì)中顯示出液晶相的狀態(tài)下形成的。按照上述結(jié)構(gòu)，上述取向輔助材料，沿著上述媒質(zhì)顯現(xiàn)液晶相的狀態(tài)下的構(gòu)成上 述媒質(zhì)的分子的取向方向的部分的比例增大。由此，通過(guò)上述取向輔助材料，能夠促進(jìn)分子 的取向，使得在施加外場(chǎng)時(shí)，構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子與在上述液晶相狀態(tài)下取向的同一方向 上取向。因此，能夠確實(shí)地促進(jìn)在施加外場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性程度的變化。上述取向輔助材料，優(yōu)選在施加外場(chǎng)時(shí)和不施加外場(chǎng)時(shí)都是光學(xué)各向同性的。按 照這樣的結(jié)構(gòu)，由于上述取向輔助材料至少在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)是光學(xué)各向同性 的，在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)上述媒質(zhì)的透過(guò)率不會(huì)降低，能夠進(jìn)行良好的顯示。上述取向輔助材料，還可以將上述物質(zhì)層分割為多個(gè)小區(qū)域，使構(gòu)成上述媒質(zhì)的 分子的取向有序結(jié)構(gòu)固定化。按照上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)上述取向輔助材料，在物質(zhì)層內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)域，使構(gòu)成被封 入上述物質(zhì)層中的媒質(zhì)的分子的取向有序結(jié)構(gòu)固定化。由此，在上述物質(zhì)層中不施加外場(chǎng) 的狀態(tài)下或施加外場(chǎng)的狀態(tài)下，能夠使上述物質(zhì)層處于光學(xué)各向同性的狀態(tài)。此外，可使上 述物質(zhì)層顯示光學(xué)各向同性的狀態(tài)的溫度范圍廣。由此，即使是在實(shí)用的溫度范圍內(nèi)以小 的外場(chǎng)強(qiáng)度不能驅(qū)動(dòng)的媒質(zhì)中，由于能夠以小的外場(chǎng)強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)的溫度范圍可以被擴(kuò)大，因 此能夠飛躍地提高實(shí)用性能。本發(fā)明的顯示元件，也可以是包括至少一方透明的一對(duì)基板和在上述兩基板之間 夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件，上述物質(zhì)層由通過(guò)施 加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)組成，而且含有氫鍵結(jié)合體。按照上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)上述氫鍵結(jié)合體，能夠促進(jìn)通過(guò)施加上述外場(chǎng)造成的光學(xué)各 向異性程度的變化。本發(fā)明的顯示元件，也可以是包括至少一方透明的一對(duì)基板和在上述兩基板之間 夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件，上述物質(zhì)層由通過(guò)施 加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)組成，而且還含有微粒。在物質(zhì)層中使微粒分散的系統(tǒng)中，構(gòu)成媒質(zhì)的分子受到微粒的影響而取向。因此， 在分散了微粒的系統(tǒng)中，由于使起因于分散狀態(tài)的構(gòu)成媒質(zhì)的分子的取向狀態(tài)穩(wěn)定化，就 能夠促進(jìn)由于上述施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性程度的變化。在此情況下，上述微粒的平均粒徑優(yōu)選在0.2μπι以下。通過(guò)使用平均粒徑在 0. 2 μ m以下的微小微粒，使物質(zhì)層內(nèi)的分散性穩(wěn)定化，即使經(jīng)過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間，微粒也不會(huì)凝集 而分離出相。因此，能夠充分抑制由于微粒沉淀產(chǎn)生的局部微粒不均勻而造成的顯示元件 上產(chǎn)生的不均勻。上述微粒的含量，相對(duì)于該微粒和被封入上述物質(zhì)層中媒質(zhì)的總重量，可以為 0. 05重量％ 20重量％。通過(guò)以0. 05重量％ 20重量％的物質(zhì)層中微粒的含量進(jìn)行配 制，就能夠抑制微粒的凝集。本發(fā)明的顯示元件，可以是包括至少一方為透明的一對(duì)基板和在上述兩基板之間 夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件，上述物質(zhì)層由通過(guò)施 加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)組成，而且還含有聚合性化合物。上述聚合性化合物的含量，相對(duì)于該聚合性化合物和構(gòu)成上述物質(zhì)層媒質(zhì)的總重 量，可以在0. 05重量％以上，15重量％以下。通過(guò)配制使上述物質(zhì)層中聚合性化合物的含量在0. 05重量％ 15重量％，就能夠促進(jìn)通過(guò)施加外場(chǎng)造成的光學(xué)各向異性程度的變化。 在添加的聚合性化合物的濃度不到0. 05wt%的情況下，使得作為取向輔助材料的機(jī)能降低 (取向限制力變?nèi)?。而在超過(guò)15襯％的情況下，使在取向輔助材料上施加外場(chǎng)的比例變 大，增大了驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。上述聚合性化合物，可以是鏈狀高分子、網(wǎng)狀高分子、環(huán)狀高分子等高分子材料。 上述聚合性化合物(取向輔助材料)可以具有結(jié)構(gòu)的各向異性。在此情況下，能夠通過(guò)和上 述聚合性化合物(取向輔助材料)的分子間的相互作用促進(jìn)上述分子的取向方向的變化， 或者能夠使主體區(qū)域內(nèi)分子的取向穩(wěn)定化。因此，具有結(jié)構(gòu)各向異性的取向輔助材料，適合 于用來(lái)促進(jìn)施加外場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性程度的變化。在上述物質(zhì)層中封入顯示液晶性的媒質(zhì)，上述聚合性化合物可以在上述媒質(zhì)中使 液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下進(jìn)行聚合。按照上述結(jié)構(gòu)，上述聚合性化合物(取向輔助材料)，在上述媒質(zhì)使液晶相顯現(xiàn)的 狀態(tài)下，增大構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子沿著取向方向部分的比例。因此，通過(guò)上述聚合性化合物 (取向輔助材料)，能夠促進(jìn)分子的取向，使得在施加外場(chǎng)時(shí)構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子在與上述 液晶相狀態(tài)中的取向方向相同的方向上取向。因此，能夠確實(shí)地促進(jìn)在施加外場(chǎng)時(shí)光學(xué)各 向異性程度的變化。上述聚合性化合物，優(yōu)選在施加外場(chǎng)大或不施加外場(chǎng)時(shí)都是各向同性的。按照這 樣的結(jié)構(gòu)，由于至少在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)是光學(xué)各向同性的，在施加外場(chǎng)時(shí)或不 施加外場(chǎng)時(shí)不會(huì)降低上述媒質(zhì)的透過(guò)率，能夠進(jìn)行良好的顯示。上述聚合性化合物，也可以將上述物質(zhì)層分割為多個(gè)小區(qū)域，使構(gòu)成上述媒質(zhì)的 分子的取向有序結(jié)構(gòu)固定化。按照上述結(jié)構(gòu)，由上述聚合性化合物在物質(zhì)層內(nèi)形成多個(gè)小區(qū)域，使構(gòu)成被封入 上述物質(zhì)層中的媒質(zhì)的取向有序結(jié)構(gòu)固定化。由此在上述物質(zhì)層中，在不施加外場(chǎng)的狀態(tài) 或施加外場(chǎng)的狀態(tài)下，可以使上述物質(zhì)層處于光學(xué)各向同性的狀態(tài)。此外，使上述物質(zhì)層顯 示光學(xué)各向同性的溫度范圍變寬。由此，即使在實(shí)用的溫度范圍內(nèi)在小的外場(chǎng)強(qiáng)度下不能 驅(qū)動(dòng)的媒質(zhì)中，由于擴(kuò)大了在小強(qiáng)度外場(chǎng)下能夠驅(qū)動(dòng)的溫度范圍，就能夠飛躍地提高實(shí)用 性。本發(fā)明的顯示元件，可以是包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上述兩基板之 間夾持的物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件，上述物質(zhì)層由通過(guò) 施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)組成，而且在上述物質(zhì)層中形成多孔結(jié)構(gòu) 體。按照上述結(jié)構(gòu)，能夠促進(jìn)由于上述施加外場(chǎng)造成的光學(xué)各向異性程度的變化。上述多孔結(jié)構(gòu)體可以是多孔的無(wú)機(jī)材料，也可以是微孔薄膜。在此，所謂微孔薄 膜，是具有可見(jiàn)光波長(zhǎng)的1/4以下直徑的孔的薄膜。按照上述結(jié)構(gòu)，能夠使構(gòu)成被封入物質(zhì)層中的媒質(zhì)的分子取向有序結(jié)構(gòu)固定化， 能夠促進(jìn)上述通過(guò)施加外場(chǎng)造成的光學(xué)各向異性程度的變化。上述多孔結(jié)構(gòu)體也可以具有結(jié)構(gòu)上的各向異性。按照上述結(jié)構(gòu)，能夠使構(gòu)成被封入物質(zhì)層中的媒質(zhì)的分子取向有序結(jié)構(gòu)固定化， 能夠促進(jìn)上述通過(guò)施加外場(chǎng)造成的光學(xué)各向異性程度的變化。
上述多孔結(jié)構(gòu)體，在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)，優(yōu)選是光學(xué)各向同性的。在此情況下，上述多孔結(jié)構(gòu)體，由于至少在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)是光學(xué)各 向同性的，在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)不會(huì)降低上述媒質(zhì)的透過(guò)率，能夠進(jìn)行良好的顯示。在上述各種顯示元件中，上述光學(xué)各向異性程度的變化，可以是通過(guò)構(gòu)成上述媒 質(zhì)的分子取向方向變化而顯現(xiàn)的。在此情況下，通過(guò)上述取向輔助材料、氫鍵結(jié)合體、微粒、 聚合性化合物、多孔結(jié)構(gòu)體促進(jìn)了構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子取向方向的變化，從而促進(jìn)了上述 光學(xué)各向異性程度的變化。因此，在上述各種顯示元件中，就能夠減小用來(lái)進(jìn)行顯示所必需 的外場(chǎng)強(qiáng)度。上述媒質(zhì)優(yōu)選是通過(guò)施加電場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)。這就是 說(shuō)，作為用來(lái)使上述媒質(zhì)的光學(xué)各向異性程度發(fā)生變化的外場(chǎng)，從顯示元件的設(shè)計(jì)和容易 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用電場(chǎng)。在使用電場(chǎng)作為外場(chǎng)的情況下，可以在上述物質(zhì)層中封入折射率與電場(chǎng)的二次方 成比例變化的媒質(zhì)。這樣的顯示出與電場(chǎng)的二次方成比例的折射率的變化，有所謂響應(yīng)速度快的優(yōu) 點(diǎn)。因此，按照上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高速響應(yīng)性的顯示元件。而由于此顯示元件具有高 速響應(yīng)性，所以能夠在比如場(chǎng)序制彩色方式的顯示裝置中利用。在使用電場(chǎng)作為外場(chǎng)的情況下，在上述物質(zhì)層中也可以封入含有極性分子。按照 上述結(jié)構(gòu)，由于施加電場(chǎng)使上述極性分子顯現(xiàn)極化。此時(shí)，通過(guò)上述取向輔助材料、氫鍵結(jié) 合體、微粒、聚合性化合物、多孔結(jié)構(gòu)體能夠促進(jìn)上述極性分子的取向，能夠在小強(qiáng)度的外 場(chǎng)下造成光學(xué)各向異性程度的變化，所以能夠減小驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。上述物質(zhì)層也可以在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)都顯示出光學(xué)各向同性。按照上述結(jié)構(gòu)，在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)都顯示出光學(xué)各向同性的顯示元件 中，通過(guò)形成取向輔助材料、氫鍵結(jié)合體、微粒、聚合性化合物、多孔結(jié)構(gòu)體中的任何一種， 能夠促進(jìn)由于外場(chǎng)變化造成的光學(xué)各向異性程度的變化。因此，能夠在小強(qiáng)度的外場(chǎng)下使 光線(xiàn)的各向異性程度發(fā)生變化，能夠減小用于顯示所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子，在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)都具有不到光學(xué)波長(zhǎng)的有序 結(jié)構(gòu)，也可以通過(guò)施加外場(chǎng)而改變有序結(jié)構(gòu)。上述媒質(zhì)還可以具有400nm以下的選擇反射波段或螺旋間距。在上述媒質(zhì)的螺旋間距在400nm以上的情況下，有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出反映此螺旋間距的 顏色。這樣的對(duì)反映螺旋間距波長(zhǎng)的光線(xiàn)進(jìn)行選擇性反射的現(xiàn)象被稱(chēng)為選擇反射。因此， 由于使上述媒質(zhì)的選擇反射波長(zhǎng)或螺旋間距在400nm以下，就能夠防止如此呈現(xiàn)顏色。上述媒質(zhì)可以具有顯示立方對(duì)稱(chēng)性的有序結(jié)構(gòu)。上述媒質(zhì)也可以是由顯示立方晶 相或近晶D相的分子構(gòu)成的。上述媒質(zhì)還可以是由液晶微乳液構(gòu)成的。上述媒質(zhì)還可以是 由顯示膠束相、逆膠束相、海綿相、立方晶相中任何一種的溶致液晶構(gòu)成的。上述媒質(zhì)還可 以是由顯示膠束相、逆膠束相、海綿相、立方晶相中任何一種液晶微粒分散系統(tǒng)構(gòu)成的。上 述媒質(zhì)也可由枝狀聚合物構(gòu)成的。上述媒質(zhì)還可以是由顯示膽留藍(lán)相的分子構(gòu)成的。上述 媒質(zhì)還可以是由顯示近晶藍(lán)相的分子構(gòu)成的。按照上述任何一種結(jié)構(gòu)，通過(guò)施加外場(chǎng)，使構(gòu)成被封入上述物質(zhì)層中的媒質(zhì)的分子的有序結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，能夠使該媒質(zhì)的光學(xué)各向異性發(fā)生變化。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)與在不施 加外場(chǎng)時(shí)和施加外場(chǎng)時(shí)不同的顯示狀態(tài)。在上述任何一種結(jié)構(gòu)中，是利用構(gòu)成媒質(zhì)的分子的光學(xué)各向異性程度的變化進(jìn)行 顯示的。因此，由于液晶的固有粘度對(duì)響應(yīng)速度的影響很小，就能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)。而由上 述任何一種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的顯示元件，因?yàn)榫哂懈咚夙憫?yīng)性，所以能夠用于場(chǎng)序制彩色方式的 顯示裝置中。通過(guò)施加外場(chǎng)在分子的有序結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變形受溫度的影響很小，使溫度控制變 得很容易。在上述結(jié)構(gòu)中，由于是利用媒質(zhì)中分子有序結(jié)構(gòu)的變形造成的光學(xué)各向異性程 度的變化進(jìn)行顯示，比使液晶分子的取向方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)行顯示的情況相比，更能夠?qū)崿F(xiàn)廣視 野角的特性。在使用電場(chǎng)作為外場(chǎng)的情況下，也可以在上述物質(zhì)層中封入顯示負(fù)型向列液晶相 的媒質(zhì)。在使用電場(chǎng)作為外場(chǎng)的情況下，還可以在上述物質(zhì)層中封入顯示正型向列液晶相 的媒質(zhì)。按照上述任何一種結(jié)構(gòu)，通過(guò)施加電場(chǎng)，能夠使上述媒質(zhì)中的光學(xué)各向異性的程 度發(fā)生變化?？梢栽谏鲜鲆粚?duì)基板中的至少一個(gè)基板上，形成用來(lái)使構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子在所 需方向上取向的上述取向膜。按照上述結(jié)構(gòu)，能夠在與上述物質(zhì)層的上述取向膜的界面附近，將上述分子的取 向方向規(guī)定在所需的方向。按照上述結(jié)構(gòu)，在上述媒質(zhì)中顯現(xiàn)液晶相的狀態(tài)下，能夠使構(gòu)成 上述媒質(zhì)的分子在所需方向上取向。從而，能夠形成上述取向輔助材料或上述聚合性化合 物，使它們?cè)谘刂璺较虻牟糠值谋壤龃?。由此，通過(guò)上述取向輔助材料或上述聚合性 化合物，能夠促進(jìn)該分子的取向，使得構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子在施加電場(chǎng)時(shí)朝著所希望的方 向取向。從而，能夠確實(shí)而適當(dāng)?shù)卮龠M(jìn)在施加外場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性程度的變化。上述取向膜可以是水平取向膜。按照上述結(jié)構(gòu)，可以原封不動(dòng)地將歷來(lái)液晶顯示 元件使用的，而且與液晶材料相容性非常好的取向膜材料拿來(lái)轉(zhuǎn)用。而與使用垂直取向膜 的情況不同，可以利用水平取向膜賦予液晶分子在基板面內(nèi)方向的很強(qiáng)的取向限制力，能 夠更加促進(jìn)施加外場(chǎng)時(shí)光學(xué)各向異性程度的變化。上述取向膜可以是進(jìn)行了摩擦處理或光照射處理的取向膜。按照這樣的結(jié)構(gòu)，在 上述物質(zhì)層與上述取向膜界面附近，能夠確實(shí)地將上述分子的取向方向規(guī)定在所希望的方 向上。在上述媒質(zhì)中顯現(xiàn)液晶相的狀態(tài)下，能夠確實(shí)地將構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子在所希望的 方向上取向。按照上述結(jié)構(gòu)，能夠使由于上述取向膜產(chǎn)生的取向限制力更加強(qiáng)固。也可以在上述兩基板上分別形成取向膜，對(duì)它們實(shí)施摩擦處理，使它們的摩擦方 向彼此相反。按照上述結(jié)構(gòu)，能夠在施加外場(chǎng)時(shí)，使構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子形成扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)而進(jìn)行 取向。這就是說(shuō)，能夠使上述分子取向，使得分子的長(zhǎng)軸方向向著與基板面平行的方向，同 時(shí)從一方的基板側(cè)向另一方的基板側(cè)，在與基板面平行的方向上依次扭轉(zhuǎn)著取向，成為扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。由此，能夠緩和由于媒質(zhì)波長(zhǎng)分散造成的顯色現(xiàn)象。也可以在上述兩基板的基板面法線(xiàn)方向裝有產(chǎn)生電場(chǎng)的電極。按照上述結(jié)構(gòu)，并不限于在上述物質(zhì)層中與兩基板的界面附近，由于即使在遠(yuǎn)離兩基板的區(qū)域內(nèi)，也能夠促進(jìn)光學(xué)各向異性程度的變化，所以能夠減小驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。在采用兩基板的基板面法線(xiàn)方向產(chǎn)生電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)的情況下，只在上述一對(duì)基板中 的一個(gè)上形成開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片和遮光膜，在上述物質(zhì)層中，可以形成通過(guò)光照射而聚 合的聚合性化合物。按照上述結(jié)構(gòu)，只在一個(gè)基板上形成開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片、遮光膜。因此，通過(guò)從 另一方的基板側(cè)照射的光線(xiàn)使上述聚合性化合物聚合，從而擴(kuò)大了可以給上述物質(zhì)層曝光 的區(qū)域，由于沒(méi)有殘留未反應(yīng)的聚合性化合物，能夠防止顯示元件的可靠性劣化。而由于只 在一方的基板上形成遮光膜，所以能夠提高開(kāi)口率。與形成上述開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片和遮光膜的基板相對(duì)的另一個(gè)基板，以及在該 基板上形成的電極，也都可以是透明的。由此就能夠削減光線(xiàn)的照射量。而在此情況下，在 從形成上述電極的基板一側(cè)進(jìn)行上述光照射的情況下，即使在上述電極上的區(qū)域內(nèi)也能夠 照射紫外線(xiàn)。從而能夠提高顯示元件的開(kāi)口率。而由于能夠削減未反應(yīng)的聚合性化合物， 就能夠防止電壓保持率降低等可靠性劣化。也可以在至少一個(gè)基板上形成在基板面平行的方向上產(chǎn)生電場(chǎng)的電極。按照上述結(jié)構(gòu)，并不限于在上述物質(zhì)層與基板的界面附近，即使在遠(yuǎn)離基板的區(qū) 域，由于也能夠促進(jìn)光學(xué)各向異性程度的變化，所以能夠減小驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度。在此情況下，可以在上述物質(zhì)層中形成通過(guò)光照射而聚合的聚合性化合物，上述 電極也可以是透明的。由此就能夠削減光的照射量。在此情況下，即使在從形成上述電極 的基板一側(cè)進(jìn)行上述光照射的情況下，在上述電極上的區(qū)域內(nèi)也能夠照射紫外線(xiàn)。因此，能 提高顯示元件的開(kāi)口率。由于削減了未反應(yīng)的聚合性化合物，能夠防止電壓保持率降低等 可靠性的劣化。在上述物質(zhì)層中，形成由于光照射而聚合的聚合性化合物，上述電極可以在形成 開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片和遮光膜的基板上形成。由此，就能夠削減光的照射量。而由于只在 一方的基板上形成開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片、遮光膜和電極，從另一方的基板側(cè)照射光使上述 聚合性化合物聚合，這就擴(kuò)大了使上述物質(zhì)層能夠曝光的區(qū)域，而且沒(méi)有殘留的未反應(yīng)聚 合性化合物。由此就能夠防止顯示元件可靠性的劣化，而由于只在一方的基板上形成遮光 膜，能夠提高開(kāi)口率。與形成上述開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片和遮光膜的基板相對(duì)的基板可以是透明的。由 此，就能夠削減光的照射量。在上述物質(zhì)層中，可以封入添加了手性試劑的媒質(zhì)。或者，在上述物質(zhì)層中可以封 入顯示手性的媒質(zhì)。作為顯示手性的媒質(zhì)，可以是其自身具有手性的媒質(zhì)，也可以是含有不 具有如香蕉型(彎曲型)液晶那樣的不對(duì)稱(chēng)碳原子(分子本身不具有手性)但由于分子形 狀的各向異性或由于其堆積(packing)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生手性的分子的媒質(zhì)。按照上述任何一種結(jié)構(gòu)，都能夠?qū)?gòu)成上述媒質(zhì)的分子形成只向左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)的 任何一個(gè)方向的掌性扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。為此，就沒(méi)有如在左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)兩種扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多區(qū)域 存在的情況下使區(qū)域的邊界透過(guò)率降低的問(wèn)題，從而能夠提高透過(guò)率。構(gòu)成被封入上述物質(zhì)層中媒質(zhì)的分子，其處于顯示光學(xué)各向異性狀態(tài)的取向方 向，可以構(gòu)成為僅單方向掌性的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
按照上述結(jié)構(gòu)，在上述物質(zhì)層中所含媒質(zhì)中的分子，其取向方向?yàn)閱畏较蛘菩裕?成為右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)中任何一個(gè)方向的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。從而，各種扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有與彼此的方位無(wú)關(guān) 的一定的旋光性。因此，作為整個(gè)物質(zhì)層能夠顯示出很大的旋光性。由此就能夠在低強(qiáng)度 的外場(chǎng)下得到最大透過(guò)率，能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度降低到可能的實(shí)用水平之下。按照上述結(jié)構(gòu)，形成了在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)時(shí)用來(lái)促進(jìn)光學(xué)各向異性程度變 化的取向輔助材料、氫鍵結(jié)合體、微粒、聚合性化合物、多孔結(jié)構(gòu)體中的任何一種，通過(guò)施加 外場(chǎng)可幫助(輔助)上述媒質(zhì)中分子的取向，所以能夠更有效地使光學(xué)各向異性的程度發(fā) 生變化。從而，在能夠以低強(qiáng)度的外場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)提高光的利用效率的明亮 的顯示。在上述物質(zhì)層中，可以封入添加了 8重量％以上濃度的手性試劑的媒質(zhì)。而在上 述物質(zhì)層中封入了添加手性試劑的媒質(zhì)，添加了上述手性試劑的媒質(zhì)的手性間距可以等于 可見(jiàn)光波長(zhǎng)或在可見(jiàn)光波長(zhǎng)以下。按照這樣的結(jié)構(gòu)，能夠在低強(qiáng)度外場(chǎng)下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠提高光的利用效率，實(shí)現(xiàn)明 亮的顯示。上述取向輔助材料或者上述氫鍵結(jié)合體或者上述微粒或者上述聚合性化合物或 者上述多孔結(jié)構(gòu)體，都可以將被封入上述物質(zhì)層中的媒質(zhì)分割為多個(gè)小區(qū)域。按照上述結(jié)構(gòu)，由于上述媒質(zhì)的分子被封閉到微小的區(qū)域中，能夠?qū)⒏鱾€(gè)小區(qū)域 中媒質(zhì)的取向狀態(tài)固定，就能夠?qū)崿F(xiàn)在寬的溫度范圍內(nèi)通過(guò)施加外場(chǎng)而使光學(xué)各向異性的 程度發(fā)生變化。上述被分割的各個(gè)小區(qū)域的尺寸，可以在可見(jiàn)光波長(zhǎng)以下。按照上述結(jié)構(gòu)，由于上述小區(qū)域的尺寸在可見(jiàn)光波長(zhǎng)以下，就能夠抑制由于與上 述將物質(zhì)層分割為多個(gè)小區(qū)域的取向輔助材料或者上述氫鍵結(jié)合體或者上述微?；蛘呱?述聚合性化合物或者上述多孔結(jié)構(gòu)體與上述媒質(zhì)的折射量不一致而發(fā)生的光散射，能夠?qū)?現(xiàn)高對(duì)比度的顯示。本發(fā)明的顯示裝置，以包括用來(lái)解決上述課題的上述任何一種顯示元件為其特 征。按照上述結(jié)構(gòu)，包括通過(guò)施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的顯示元件， 其驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小。從而就能夠?qū)崿F(xiàn)用于顯示所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小的顯示裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明的顯示元件的制造方法，是制造包括至少一個(gè)是透明 的一對(duì)基板和在上述兩基板之間夾持著物質(zhì)層，通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的 顯示元件的方法，其特征在于，該方法包括在上述物質(zhì)層中封入通過(guò)施加外場(chǎng)光學(xué)各向異 性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)的媒質(zhì)封入工序、在封入上述物質(zhì)層中的媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)的 液晶相顯現(xiàn)工序、和顯示上述媒質(zhì)中的液晶相的狀態(tài)下，在上述物質(zhì)層中形成取向輔助材 料的取向輔助材料形成工序。按照上述制造方法，能夠增大上述取向輔助材料沿著構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子在使液 晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下進(jìn)行取向的方向的部分的比例。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)包括了取向輔助材料的 顯示元件，此取向輔助材料在施加外場(chǎng)時(shí)能夠促進(jìn)該分子的取向，使得構(gòu)成上述媒質(zhì)的分 子與在上述液晶相的狀態(tài)下取向的方向同樣方向上進(jìn)行取向。因此，按照上述制造方法，能 夠制造通過(guò)施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的、制造驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小的
66顯示元件。按照上述制造方法，能夠在低強(qiáng)度外場(chǎng)下使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化，能夠 在實(shí)用水平的強(qiáng)度的外場(chǎng)下動(dòng)作，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高速響應(yīng)特性和廣視野角特性的顯示元 件。本發(fā)明顯示元件的制造方法是制造包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上述兩 基板之間夾持著物質(zhì)層、通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件的方法，該方 法包括在通過(guò)施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)中添加氫鍵結(jié)合性材料的工序。按照上述制造方法，能夠制造出通過(guò)上述氫鍵結(jié)合性材料可以促進(jìn)構(gòu)成上述媒質(zhì) 的分子的、通過(guò)外場(chǎng)造成的取向方向的變化的顯示元件。因此，能夠制造出由于施加外場(chǎng)使 光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的、驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小的顯示元件。本發(fā)明顯示元件的制造方法是制造包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上述兩 基板之間夾持著物質(zhì)層、通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件的方法，該方 法包括在通過(guò)施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)中添加微粒的工序。按照上述制造方法，能夠制造出通過(guò)上述微?？梢源龠M(jìn)構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子的、 通過(guò)外場(chǎng)造成的取向方向的變化或者使主體區(qū)域中的分子取向固定化的顯示元件。因此， 能夠制造出由于施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的、驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng)度小的 顯示元件。本發(fā)明顯示元件的制造方法是制造包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上述兩 基板之間夾持著物質(zhì)層、通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件的方法，該方 法包括在通過(guò)施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)中添加多孔結(jié)構(gòu)體的工序。按照上述制造方法，能夠制造出由于上述多孔結(jié)構(gòu)體可以促進(jìn)構(gòu)成上述媒質(zhì)的分 子的、通過(guò)外場(chǎng)造成的取向方向的變化或者使在主體區(qū)域中的分子取向固定化的顯示元 件。因此，能夠制造出由于施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的、驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng) 強(qiáng)度小的顯示元件。本發(fā)明顯示元件的制造方法是制造包括至少一個(gè)是透明的一對(duì)基板和在上述兩 基板之間夾持著物質(zhì)層、通過(guò)在上述物質(zhì)層上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示的顯示元件的方法，該方 法包括在通過(guò)施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)中添加聚合性化合物的工序。按照上述制造方法，能夠制造出通過(guò)上述聚合性化合物可以促進(jìn)構(gòu)成上述媒質(zhì)的 分子通過(guò)外場(chǎng)造成的取向方向的變化或者使在主體區(qū)域中的分子取向固定化的顯示元件。 因此，能夠制造出由于施加外場(chǎng)使光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的、驅(qū)動(dòng)所必需的外場(chǎng)強(qiáng) 度小的顯示元件?？梢允褂猛ㄟ^(guò)照射光而聚合的物質(zhì)作為上述聚合性化合物，在上述聚合性化合物 進(jìn)行聚合的工序中，可以通過(guò)用光線(xiàn)照射上述聚合性化合物的光照射法使上述聚合性化合 物聚合?；蛘呤褂猛ㄟ^(guò)加熱而進(jìn)行聚合的物質(zhì)作為上述聚合性化合物，在使上述聚合性化 合物聚合的工序中，通過(guò)加熱上述聚合性化合物的加熱法，使上述聚合性化合物聚合。按照此制造方法，能夠很容易地使上述聚合性化合物聚合?？梢允褂镁哂型ㄟ^(guò)光照射而進(jìn)行聚合的官能團(tuán)和通過(guò)加熱而進(jìn)行聚合的官能團(tuán)的化合物作為上述聚合性化合物，在使上述聚合性化合物聚合的工序中，可以通過(guò)同時(shí)使 用光照射法和加熱法進(jìn)行上述聚合性化合物的聚合。按照上述制造方法，在通過(guò)光照射進(jìn)行聚合的官能團(tuán)和通過(guò)加熱進(jìn)行聚合的官能 團(tuán)當(dāng)中，至少一種官能團(tuán)的反應(yīng)聚合的可能性高。因此，就能夠進(jìn)行充分的聚合，使未反應(yīng) 的部分更少。進(jìn)一步還包括在被封入上述物質(zhì)層中的媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)的液晶相顯現(xiàn)工序， 可在上述媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下實(shí)施上述聚合性化合物聚合的工序。在此情況下，在使媒質(zhì)中液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下，能夠很容易地形成上述聚合性化 合物?？梢栽谏鲜雒劫|(zhì)中進(jìn)一步添加聚合引發(fā)劑，以使上述聚合性化合物迅速地進(jìn)行聚 合。由此能夠使上述聚合性物質(zhì)迅速地進(jìn)行聚合。在上述液晶相顯現(xiàn)工序中，通過(guò)使上述物質(zhì)層為比該顯示元件進(jìn)行顯示時(shí)的溫度 更低的溫度，使上述媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)，或者在上述液晶相顯現(xiàn)工序中，通過(guò)在上述物質(zhì) 層上施加電壓，使在上述媒質(zhì)中顯現(xiàn)液晶相。按照上述任何一種制造方法，能夠簡(jiǎn)單可靠地在上述媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)。有時(shí) 使用電場(chǎng)作為使上述媒質(zhì)顯現(xiàn)光學(xué)各向異性的機(jī)構(gòu)，而且，在通過(guò)施加電壓使在上述媒質(zhì) 中顯現(xiàn)液晶相的情況下，用于顯現(xiàn)液晶相所必需的電壓，優(yōu)選大于用于顯示媒質(zhì)的光學(xué)各 向異性的電壓。還可以包括取向膜形成工序，在上述一對(duì)基板中至少一個(gè)基板上該取向膜使構(gòu)成 封入上述物質(zhì)層的媒質(zhì)的分子在所希望的方向上取向。上述媒質(zhì)是顯示手性的媒質(zhì)，或者是添加了手性試劑的媒質(zhì)，或者是在構(gòu)成該媒 質(zhì)的分子顯示各向異性的狀態(tài)下，其取向方向成為單方向掌性的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的媒質(zhì)，可以包 括在上述一對(duì)基板中的至少一個(gè)基板上形成取向膜，使構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子在所希望的方 向上取向的工序。按照上述制造方法，在上述媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下，能夠使構(gòu)成上述媒質(zhì) 的分子在所希望的方向上取向。從而，能夠形成上述取向輔助材料或聚合性化合物，使其沿 著所希望的方向部分的比例增大。由此就能夠制造出由于上述取向輔助材料和聚合性化合 物能夠促進(jìn)構(gòu)成上述媒質(zhì)的分子取向，使得該分子在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)向著所希 望的方向取向的顯示元件。從而能夠?qū)崿F(xiàn)在施加外場(chǎng)時(shí)能夠適當(dāng)而可靠地促進(jìn)光學(xué)各向異 性程度變化的顯示元件。在使用光照射法進(jìn)行聚合的聚合性化合物的情況下，可以使用只在上述一對(duì)基板 中的一個(gè)上形成開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片和遮光膜的基板，在另外的基板上使用透明基板，在 使上述聚合性化合物聚合的工序中，從上述透明基板一側(cè)對(duì)上述聚合性化合物進(jìn)行光照 射，使上述聚合性化合物聚合。按照上述方法，只在一個(gè)基板上形成開(kāi)關(guān)元件、彩色濾光片、遮光膜和電極，在另 一個(gè)基板上使用透明基板。因此，從另一個(gè)基板一側(cè)進(jìn)行光照射使上述聚合性化合物聚合， 由于使上述物質(zhì)層可曝光的區(qū)域變寬，不會(huì)殘留未反應(yīng)的聚合性化合物，就能夠防止顯示 元件可靠性劣化。而由于只在一方基板上形成遮光膜，從而能夠提高開(kāi)口率。本發(fā)明的顯示裝置能夠廣泛地應(yīng)用于電視或顯示器等圖像顯示裝置或文字處理器或個(gè)人電腦等辦公自動(dòng)化(OA)設(shè)備，或者攝象機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話(huà)等信息終端中所 包括的圖像顯示裝置。 本發(fā)明并不限于上述各個(gè)實(shí)施方式，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各式各樣的變 更，在不同的實(shí)施方式中分別適當(dāng)組合已經(jīng)公開(kāi)的技術(shù)機(jī)構(gòu)所得到的實(shí)施方式，都包括在 本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種顯示元件(10、30)，包括至少一方透明的一對(duì)基板(1、2)和夾持著所述兩基板(1、2)之間的物質(zhì)層(3)，通過(guò)在所述物質(zhì)層(3)上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示，其特征在于，所述物質(zhì)層(3)由通過(guò)施加外場(chǎng)光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)構(gòu)成，而且，包含氫鍵結(jié)合體。
2.—種顯示元件(10、30)，包括至少一方透明的一對(duì)基板(1、2)和夾持著所述兩基板 (1、2)之間的物質(zhì)層(3)，通過(guò)在所述物質(zhì)層(3)上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示，其特征在于，所述物質(zhì)層(3)由通過(guò)施加外場(chǎng)光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)構(gòu)成，而且包含 微粒。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示元件(10、30)，其特征在于， 所述微粒的平均粒徑在0. 2 μ m以下。
4.如權(quán)利要求2所述的顯示元件(10、30)，其特征在于，所述微粒的含量相對(duì)于該微粒和構(gòu)成所述物質(zhì)層(3)的媒質(zhì)的總重量，是0.05重量％ 20重量％。
5.一種顯示元件(10、30)，包括至少一方透明的一對(duì)基板(1、2)和夾持著所述兩基板 (1、2)之間的物質(zhì)層(3)，通過(guò)在所述物質(zhì)層(3)上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示，其特征在于，所述物質(zhì)層(3)由通過(guò)施加外場(chǎng)光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)構(gòu)成，而且包含 聚合性化合物(11)。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示元件(10、30)，其特征在于，所述聚合性化合物(11)的含量，相對(duì)于該聚合性化合物(11)和構(gòu)成所述物質(zhì)層(3) 的媒質(zhì)的總重量，在0. 05重量％以上，15重量％以下。
7.如權(quán)利要求5所述的顯示元件(10、30)，其特征在于， 所述聚合性化合物(11)由高分子(11)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示元件(10、30)，其特征在于，所述高分子(11)由鏈狀高分子(11)、網(wǎng)狀高分子、環(huán)狀高分子中的任何一種構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求5所述的顯示元件(10、30)，其特征在于， 所述聚合性化合物(11)具有結(jié)構(gòu)上的各向異性。
10.如權(quán)利要求5所述的顯示元件(10、30)，其特征在于， 在所述物質(zhì)層(3)中封入顯示液晶性的媒質(zhì)，所述聚合性化合物(11)是在所述媒質(zhì)中使液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下聚合的。
11.如權(quán)利要求5所述的顯示元件(10、30)，其特征在于，所述聚合性化合物(11)，在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)是光學(xué)各向同性的。
12.如權(quán)利要求5所述的顯示元件(10、30)，其特征在于，所述聚合性化合物(11)，將所述物質(zhì)層(3)分割為多個(gè)小區(qū)域，使構(gòu)成所述媒質(zhì)的分 子的取向有序結(jié)構(gòu)固定化。
13.—種顯示元件(10、30)，包括至少一方透明的一對(duì)基板(1、2)和夾持著所述兩基板 (1、2)之間的物質(zhì)層(3)，通過(guò)在所述物質(zhì)層(3)上施加外場(chǎng)進(jìn)行顯示，其特征在于，所述物質(zhì)層(3)由通過(guò)施加外場(chǎng)光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化的媒質(zhì)構(gòu)成，而且在所 述物質(zhì)層上形成多孔結(jié)構(gòu)體。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示元件(10、30)，其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)體由多孔無(wú)機(jī)材料構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求13所述的顯示元件(10、30)，其特征在于， 所述多孔結(jié)構(gòu)體是微孔薄膜。
16.如權(quán)利要求13所述的顯示元件(10、30)，其特征在于， 所述多孔結(jié)構(gòu)體具有結(jié)構(gòu)上的各向異性。
17.如權(quán)利要求13所述的顯示元件(10、30)，其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)體在施加外場(chǎng)時(shí)或不施加外場(chǎng)時(shí)是光學(xué)各向同性的。
全文摘要
在兩基板中的一個(gè)的面上，分別設(shè)置電極和進(jìn)行了摩擦處理的取向膜，在兩基板的另一個(gè)的面上，設(shè)有偏光板。形成有兩基板的取向膜的面相對(duì)放置，在夾持在兩基板間而成的區(qū)域的介電性物質(zhì)層中，注入在負(fù)型液晶性化合物中添加了光聚合性單體和聚合引發(fā)劑的媒質(zhì)。然后，將此媒質(zhì)保持在使液晶相顯現(xiàn)的狀態(tài)下，通過(guò)照射紫外線(xiàn)，使光聚合性單體聚合，形成高分子鏈。由此實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)必要的電場(chǎng)(外場(chǎng))小的顯示元件，其通過(guò)施加電場(chǎng)(外場(chǎng))光學(xué)各向異性的程度發(fā)生變化。
文檔編號(hào)G02F1/07GK101923241SQ20101021530
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
發(fā)明者井上威一郎, 宮地弘一, 小出貴子, 石原將市, 芝原靖司 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社