CN103226263A - 液晶元件、液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供液晶元件、液晶显示装置，提高利用了两个取向状态间的转移的液晶元件的正面方向的对比度。液晶元件具有：在各自一面实施了取向处理的第1基板和第2基板、使用介电常数各向异性为负的液晶材料设置在第1基板的一面与第2基板的一面之间的液晶层。第1基板和第2基板的取向处理的方向设定成使得液晶层的液晶分子产生在第1方向上以大致90°的扭曲角扭曲的第1取向状态，液晶层含有使液晶分子产生在与第1方向相反的第2方向上以大致90°的扭曲角扭曲的第2取向状态的性质的手性材料。

Description

液晶元件、液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶元件和液晶显示装置中的电光特性的改良技术。

背景技术

在日本特开2011-203547号公报（专利文献1）中，公开有利用两个取向状态间的转移的新的液晶显示元件（反向TN型液晶元件）。该现有例的液晶显示元件具有进行了取向处理的第1基板、第2基板以及配置在它们之间而进行扭曲取向的液晶层，在液晶层中含有手性材料。并且，在液晶层中，当在不含有手性材料时将液晶分子扭曲的回旋方向作为第1回旋方向时，手性材料向液晶分子赋予针对与第1回旋方向相反的第2回旋方向的回旋性。另外，第1基板和第2基板被取向处理成分别表现出20°以上45°以下的预倾角。在第1基板和第2基板上，设置有能够在液晶层的层厚方向和与层厚方向正交的方向分别产生电场的电极。根据该结构，能够得到具有能够维持显示状态的记忆性且得到高对比度的显示品质优秀的液晶显示元件。

但是，上述现有例的液晶显示元件不是在相对于基板面的法线方向（即、正面方向）上，而是在从该法线方向倾斜了40°左右的方向上得到最大的对比度。这样的对比度特性虽然在例如作为反射型显示器的用途中比较适合，但是在作为透射型显示器的用途中不是很适合。因此，希望提高正面方向的对比度。

专利文献1：日本特开2011-203547号公报

发明内容

本发明的具体方式的一个目的在于，提供能够提高利用两个取向状态间的转移的液晶元件的正面方向的对比度的技术。

本发明的具体方式的一个目的在于，提供能够提高使用液晶元件的液晶显示装置的正面方向的对比度的技术，其中，该液晶元件利用两个取向状态间的转移。

本发明的一方式的液晶元件，包括：（a）第1基板和第2基板，它们在各自的一面上实施了取向处理，并被相对配置；以及（b）液晶层，其使用介电常数各向异性为负的液晶材料，被设置在第1基板的一面与第2基板的一面之间，（c）第1基板和第2基板的取向处理的方向设定成使得液晶层的液晶分子产生在第1方向上以大致90°的扭曲角扭曲的第1取向状态，（d）液晶层含有使液晶分子产生在与第1方向相反的第2方向上以大致90°的扭曲角扭曲的第2取向状态的性质的手性材料。

根据上述的结构，能够提高利用两个取向状态间的转移的液晶元件中的正面方向的对比度。

在上述的液晶元件中，优选添加手性材料使得手性节距相对于液晶层的层厚d的比d/p为0.3以上且0.9以下。另外，在上述的液晶元件中，优选第1基板和第2基板各自与液晶层之间的界面处的各预倾角为70°以上且小于90°。

通过满足这些条件中的至少一方，能够进一步提高对比度。

在上述的液晶元件中，优选第1基板与液晶层之间的界面处的预倾角与第2基板与液晶层之间的界面处的预倾角不同。

由此，能够进一步延长液晶层的状态转移后的取向状态的保持时间。

上述的液晶元件优选还包括电场施加单元，该电场施加单元对于液晶层选择性地施加下述电场中的任意一方：与第1基板和第2基板的各一面大致垂直的方向的电场以及与第1基板和第2基板的各一面大致平行的方向的电场。

由此，能够利用电场容易地产生第1取向状态与第2取向状态的转移。

本发明的一方式的液晶显示装置具有多个像素部，该多个像素部分别使用上述本发明的液晶元件来构成。

根据上述的结构，通过利用液晶元件的两个取向状态的双稳态特性（记忆性），从而能够得到电力消耗少，特别是正面方向的对比度高的液晶显示装置。

附图说明

图1是概略地示出反向TN型液晶元件的动作的示意图。

图2是示出反向TN型液晶元件的构成例的剖视图。

图3是说明使用各电极对液晶层施加的电场的示意性剖视图。

图4是示意地示出液晶显示装置的构成例的图。

图5（A）是示意地示出实施例1的液晶元件的构造的俯视图，图5（B）是示出各摩擦方向与液晶层的取向状态之间的关系的图。

图6是示出在实施例1的液晶元件上使用的取向膜材料与预倾角的关系的图。

图7是示出在实施例2的液晶元件上使用的取向膜材料的烧结温度与预倾角的关系的图。

图8（A）是示意地示出实施例3的液晶元件的构造的俯视图，图8（B）是示出各摩擦方向与液晶层的取向状态之间的关系的图。

标号说明

1：上侧基板

2：下侧基板

3：液晶层

51：第1基板

52：第1电极

53、57：取向膜

54：第2基板

55：第2电极

56：绝缘膜

58：第3电极

59：第4电极

60：液晶层

61：第1偏光板

62：第2偏光板

71、72、73：驱动器

74：像素部

A1～An、B1～Bm、C1～Cn、D1～Dn：控制线

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。

图1是概略地示出反向TN型液晶元件的动作的示意图。作为反向TN型液晶元件的基本结构，具有相对配置的上侧基板1和下侧基板2、以及设置在它们之间的液晶层3。在上侧基板1和下侧基板2各自的表面上实施了摩擦处理等取向处理。上侧基板1与下侧基板2被相对配置成使得这些取向处理的方向（图中用箭头表示）以90°左右的角度彼此交叉。液晶层3通过将向列型液晶材料注入到上侧基板1与下侧基板2之间来形成。在该液晶层3中使用添加了产生使液晶分子在其方位角方向上在特定方向（在图1的例子中右回旋方向）扭曲的作用的手性材料的液晶材料。在如上所述的反向TN型液晶元件中，当使用具有负的介电常数各向异性的液晶材料来形成液晶层3，且将预倾角设定为接近垂直的大角度（例如70°～90°）时，在初始状态成为液晶层3的液晶分子向左回旋方向扭曲的反向扭曲状态（均匀扭曲（uniform twist）状态），该状态非常稳定。另外，当在该反向扭曲状态的液晶层3的层厚方向上施加超过饱和电压的电压时，液晶层3的液晶分子转移到一边向产生由手性材料的作用引起的扭曲力的右回旋方向展曲（spray）取向一边扭曲的展曲扭曲状态，该状态变得比较稳定。而且，当向与展曲扭曲状态的液晶层3的层厚方向正交的方向（与基板面水平的方向）施加电压时，液晶层3再次向反向扭曲状态转移。由此，为了在反向TN型液晶元件中自由地在两个取向状态间转移，需要产生对于液晶层的层厚方向的电场（纵电场）和与此正交的方向的电场（横电场）。以下举出具体例对用于自由地提供这些纵电场和横电场的元件构造进行说明。

图2是示出反向TN型液晶元件的构成例的剖视图。图2所示的本实施方式的液晶元件具有使液晶层60介于第1基板（上侧基板）51与第2基板（下侧基板）54之间的基本结构。在第1基板51的外侧配置有第1偏光板61，在第2基板54的外侧配置有第2偏光板62。以下，进一步详细地说明液晶元件的构造。另外，对于密封液晶层60周围的密封材料等部件省略图示和说明。

第1基板51和第2基板54分别例如是玻璃基板、塑料基板等透明基板。如图所示，第1基板51和第2基板54是将相互的一面相对并设置预定的间隙（例如数μm）而贴合在一起。另外，虽然省略了特别的图示，但是也可以在任意一个基板上形成有薄膜晶体管等开关元件。

第1电极52设置在第1基板51的一面侧上。另外，第2电极55设置在第2基板54的一面侧上。第1电极52和第2电极55是分别通过例如对铟锡氧化物（ITO）等透明导电膜进行适当图案化来构成的。

绝缘膜（绝缘层）56在第2基板54上设置成覆盖第2电极55。该绝缘膜56例如是氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜或它们的层叠膜等无机绝缘膜、或有机绝缘膜（例如丙烯酸类有机绝缘膜）。

第3电极58、第4电极59分别设置在第2基板54上的上述的绝缘膜56上。本实施方式中的第3电极58和第4电极59是分别具有多个电极枝的梳齿状电极，以彼此的电极枝交替排列的方式配置（参照后述的图4）。第3电极58和第4电极59是分别通过例如对铟锡氧化物（ITO）等透明导电膜进行适当的图案化来构成的。第3电极58、第4电极59的各个电极枝具有例如20μm宽度，将电极间隔设定为20μm来配置。

取向膜53在第1基板51的一面侧上以覆盖第1电极52的方式来设置。另外，取向膜57在第2基板54的一面侧上以覆盖第3电极58和第4电极59的方式来设置。在各取向膜53、57上实施了预定的取向处理（例如摩擦处理），各个取向处理的方向构成的角度例如被设定为90°左右。

液晶层60设置在第1基板51与第2基板54彼此之间。构成液晶层60的液晶材料的介电常数各向异性Δε为负（Δε<0）。在液晶层60上图示的粗线示意地示出在液晶层60上没有施加电压的初始状态下的液晶分子的取向方位。

第1偏光板61配置在第1基板51的外侧。在本实施方式中由利用者从该第1偏光板61侧进行视辨。第2偏光板62配置在第2基板54的外侧。这些第1偏光板61和第2偏光板62例如使彼此的透射轴大致正交来配置（正交尼科耳配置）。

图3是说明使用各电极对液晶层施加的电场的示意性剖视图。图3（A）是在俯视视图中示出第1～第4电极的配置的示意图。图3（B）～图3（D）是以截面来示出第1～第4电极的配置的示意图。第1电极52与第2电极55彼此相对配置，在两者重叠的区域内，配置有第3电极58和第4电极59。另外，第3电极58的多个电极枝和第4电极59的多个电极枝是以逐个交替重复的方式配置的。

如图3（B）所示，通过在第1电极52与第2电极55之间施加电压，从而能够使两电极间产生电场。此时的电场如图所示，成为沿着第1基板51和第2基板54的厚度方向（单元厚度方向）的电场（纵电场）。

另外，如图3（C）所示，通过在第3电极58与第4电极59之间施加电压，从而能够使两电极间产生电场。此时的电场如图所示成为与第1基板51和第2基板54的各一面大致平行的方向的电场（横电场）。以后，有时将使用如上所述电场的模式称为“IPS模式”。

另外，如图3（D）所示，通过在夹着绝缘膜56而相对配置的第2电极55与第3电极58以及第4电极59之间施加电压，从而能够使两电极间产生电场。此时的电场如图所示成为沿着与第1基板51和第2基板54的各一面大致平行的方向的电场（横电场）。以后，有时还将使用如上所述电场的模式称为“FFS模式”。

本实施方式的液晶元件例如在初始状态中液晶层60的液晶分子被取向为反向扭曲状态。相对于此，当如上所述使用第1电极52和第2电极55来产生纵电场时，液晶层60的液晶分子的取向状态向展曲扭曲状态转移。之后，当使用第3电极58和第4电极59来产生横电场时（IPS模式），液晶层60的取向状态向反向扭曲状态转移。另外，即使在使用第2电极55、第3电极58、第4电极59来产生横电场时（FFS模式），同样地液晶层60的取向状态从展曲扭曲状态向反向扭曲状态转移。与IPS模式相比较，FFS模式使液晶层60的取向状态更均匀地转移。这是因为，在第3电极58、第4电极59的各电极上也施加有横电场。因此，从开口率（透射率、对比度）方面考虑时可以说FFS模式更合适。

接着，对液晶元件的制造方法的一例进行详细说明。

通过对附有ITO膜的玻璃基板的ITO膜进行图案化，从而制作具有第1电极52的第1基板51。此处能够通过一般的光刻技术来进行ITO膜的图案化。作为ITO蚀刻方法使用湿蚀刻（氯化铁）。在此处的第1电极52的形状图案中，在引出电极部分和与显示的像素相抵的部分上残留ITO膜。同样地，通过对附有ITO膜的玻璃基板的ITO膜进行图案化，从而制作具有第2电极55的第2基板54。

接着，在第2基板54的第2电极55上形成绝缘膜56。此时，需要不在引出电极部分上形成绝缘膜56的工夫。作为其方法，可以例举提前在引出电极部分形成抗蚀剂而在形成绝缘膜56之后剥离的方法、和在通过金属掩模等遮挡了引出电极部分的状态下通过溅射法等形成绝缘膜56的方法等。另外，作为绝缘膜56，可以例举有机绝缘膜、或氧化硅膜或氮化硅膜等无机绝缘膜以及将这些的组合等。此处，将丙烯酸类有机绝缘膜与氧化硅膜（SiO₂膜）的层叠膜使用为绝缘膜56。

在引出电极部分（端子部分）上粘贴有耐热性的薄膜（聚酰亚胺胶带），在该状态下旋涂有机绝缘膜的材料液。例如，在以2000rpm旋转30秒钟的条件下，得到膜厚1μm。利用无尘烤箱对其进行烧结（例如，220℃、1小时）。在粘贴了耐热性的薄膜的状态下通过溅射法（交流放电）形成SiO₂膜。例如，以80℃进行基板加热，形成1000

。此处，当剥离了耐热性的薄膜时，能够将有机绝缘膜、SiO₂膜都干净地剥离。之后，利用无尘烤箱进行烧结（例如，220℃、1小时）。这是为了提高SiO₂膜的绝缘性和透明性。虽然没有必要一定要形成SiO₂膜，但是为了通过形成SiO₂膜而提高形成在其上的ITO膜的密合性和图案化特性，优选形成SiO₂膜。另外，绝缘性也提高。另一方面，可以考虑不形成有机绝缘膜而仅利用SiO₂膜来得到绝缘性的方法，此时由于SiO₂膜容易变成多孔质，因此优选将膜厚确保为4000～8000

左右。另外，也可以是与SiNx的层叠膜。另外，虽然作为无机绝缘膜的形成方法叙述了溅射法，但是也可以使用真空蒸镀、离子束法、CVD法（化学气相沉积法）等形成方法。

接着，在绝缘膜56上形成第3电极58和第4电极59。具体地讲，首先通过溅射法（交流放电）在绝缘膜56上形成ITO膜。将基板加热到例如100℃，在整个面上形成约1200

程度的ITO膜。通过一般的光刻技术对该ITO膜进行图案化。作为此时的光掩模，使用具有与上述的图4所示的梳齿状电极对应的遮光部分的掩模。作为梳齿状的电极，例如使用电极枝的宽度为20μm或30μm这2种类、电极间隔为20μm、30μm、50μm、100μm、200μm这5种类。另外，由于当在上述的引出电极部分上也没有图案时，通过蚀刻来将下侧的ITO膜也去除，因此使用在引出电极部分上也形成有图案的光掩模。

对如上所述制作的第1基板51和第2基板54进行清洗。具体地讲，首先进行水洗（刷子清洗或喷射清洗、纯水清洗），除去水分之后进行UV清洗，最后进行IR干燥。

接着，在第1基板51、第2基板54上分别形成取向膜53、57。作为取向膜53、57，例如使用将水平取向膜材料和垂直取向膜材料以适当的比例混合的取向膜材料，或者使用极角方向的取向限制力比较弱的垂直取向膜材料。将取向膜的材料液（取向材料）分别涂布在第1基板51、第2基板54各自的一面上，利用无尘烤箱对这些进行烧结。作为取向膜的材料液的涂布方法，使用柔性印刷、喷墨印刷、或旋涂。虽然此处使用旋涂，但是即使使用其他的方式结果也同样。取向膜53、57的膜厚例如成为500～800

。接着，对于各取向膜53、57进行作为取向处理的摩擦处理。摩擦时的压入量例如被设定为0.3～1.2mm。由此，各取向膜53、57对于液晶分子能够表现出70°～90°左右的预倾角。

接着，使第1基板51与第2基板54贴合。在第1基板51上预先散布间隔物材料，而且印刷密封材料。作为间隔物材料，例如使用粒径为4μm的材料。在进行第1基板51与第2基板54的贴合时，使得对于各基板的摩擦处理的方向彼此以90°左右的范围的角度来交叉。之后，通过在基板间注入液晶材料来形成液晶层60。在该液晶材料上添加手性材料。适当地设定手性材料的添加量（对于合适的一例将在后面叙述）。

之后，分别安装第1偏光板61、第2偏光板62。第1偏光板61和第2偏光板62以使各自的透射轴与摩擦方向平行或正交的方式来配置，且两者成为正交尼科耳配置。由此，完成本实施方式的液晶元件。

接着，对能够进行利用了上述液晶元件具有的记忆性的低消耗电力驱动的液晶显示装置的构成例进行说明。

图4是示意地表示液晶显示装置的构成例的图。图4所示的液晶显示装置是将多个像素部74排列成矩阵状来构成的单纯矩阵型的液晶显示装置，作为各像素部74使用上述的液晶元件。具体地讲，液晶显示装置构成为包含：在X方向延伸的m根控制线B1～Bm；对这些控制线B1～Bm施加控制信号的驱动器71；分别与控制线B1～Bm交叉并在Y方向延伸的n根控制线A1～An；对这些控制线A1～An施加控制信号的驱动器72；分别与控制线B1～Bm交叉并在Y方向延伸的n根控制线C1～Cn和D1～Dn；对这些控制线C1～Cn和D1～Dn施加控制信号的驱动器73；以及设置在控制线B1～Bm与控制线A1～An的各交点上的像素部74。

各控制线B1～Bm、A1～An、C1～Cn和D1～Dn例如由形成为条纹状的ITO等透明导电膜构成。控制线B1～Bm与A1～An交叉的部分作为上述的第1电极52和第2电极55发挥功能（图2参照）。另外，关于控制线C1～Cn，设置在与各像素部74相当的区域，与作为第3电极58的梳齿状的电极枝（在图4中省略图示）连接。同样地，关于控制线D1～Dn，设置在与各像素部74相当的区域，与作为第4电极59的梳齿状的电极枝（在图4中省略图示）连接。

作为图4所示的结构的液晶显示装置的驱动法考虑各种方法。例如，按照控制线B1、B2、B3…，按照每条线进行显示改写的方法（线依次驱动法）进行说明。此时，只要在想要进行相对明亮的显示的像素部74上施加纵电场，在想要进行相对暗的显示的像素部74上施加横电场即可。

例如，在控制线B1上施加不产生取向状态的转移的程度的矩形波电压（例如5V左右、150Hz），在控制线A1～An、C1～Cn以及D1～Dn上施加与其同步、或偏移半周期的阈值电压程度的矩形波电压（例如5V左右、150Hz）。

详细地讲，在控制线A1～An中的、与想要进行明亮的显示的像素部74对应的控制线上，施加与施加在控制线B1上的矩形波电压偏移了半周期的矩形波电压。此时在控制线C1～Cn以及D1～Dn上不施加电压。由此，成为在像素部74的液晶元件上有效地施加了10V左右的电压（纵电场）的状态。如果该电压为饱和电压以上，则在液晶层60产生取向状态的转移，能够使该像素部74的透射率变化。另一方面，在控制线A1～An中的、与没有必要改变显示的像素部74对应的控制线上，施加与施加在控制线B1上的矩形波电压同步的矩形波电压。此时，在控制线C1～Cn以及D1～Dn上不施加电压。由此，成为在该像素部74中没有有效地施加电压的状态。因此，在液晶层60不产生取向状态的转移，透射率不会变化。

另外，在控制线C1～Cn以及D1～Dn中的、与想要进行明亮的显示的像素部74对应的控制线上，施加与施加在控制线B1上的矩形波电压偏移了半周期的矩形波电压。此时在控制线A1～An上不施加电压。由此，成为在像素部74的液晶元件上有效地施加10V程度的电压（横电场）的状态。如果该电压为饱和电压以上，则在液晶层60产生取向状态的转移，能够使该像素部74的透射率变化。另一方面，在控制线C1～Cn以及D1～Dn中的、与没有必要改变显示的像素部74对应的控制线上，施加有与施加在控制线B1上的矩形波电压同步的矩形波电压。此时在控制线A1～An上不施加电压。由此，成为在该像素部74中没有有效地施加电压的状态。因此，在液晶层60不产生取向状态的转移，透射率不会变化。

按照控制线B2、B3…的顺序执行如上所述的驱动从而能够进行点矩阵显示。通过如上所述的驱动而改写的显示状态能够半永久地保持。为了改写该显示，只要再次从控制线B1执行上述的控制即可。另外，虽然此处示出了对于所谓的单纯矩阵型的液晶显示装置应用了本发明的例子，但是也可以对使用了薄膜晶体管等的有源矩阵型的液晶显示装置应用本发明。在有源矩阵型的液晶显示装置的情况下，由于没有必要对控制线B1等的每个线进行改写，因此能够缩短改写时间。另外，由于能够施加相对于阈值2倍以上的电压，因此能够更高速地进行改写。但是，由于在单侧的基板上存在横电场用和纵电场用的电极，因此每1个像素需要两个薄膜晶体管等。

接着，对一些实施例进行说明。

（实施例1）

图5（A）是示意地示出实施例1的液晶元件的构造的俯视图。实施例1的液晶元件是具有上述的图2所示的截面构造的液晶元件，在第1基板（上侧基板）和第2基板（下侧基板）上分别实施了摩擦处理。针对第1基板的摩擦方向R_U在图中为向下方向，针对第2基板的摩擦方向R_L在图中为向右，两者彼此正交（扭曲角

）。图5（B）是示出各摩擦方向与液晶层的取向状态之间的关系的图。另外，各偏光板以使彼此的透射轴A、P正交，且各透射轴与摩擦方向偏移±45°的方式配置（参照图5（A））。

在实施例1中，使用混合了水平取向膜材料和垂直取向膜材料的材料在第1基板和第2基板上分别形成取向膜。将取向膜材料的烧结温度设定为220℃，使烧结时间为60分钟。各取向膜的膜厚为500

～800

。关于摩擦处理，使摩擦时的压入量为0.3mm、辊转速为1000rpm、台移动速度为7.56mm/秒。作为液晶材料，使用具有负的介电常数各向异性的液晶材料，以使手性节距p成为12.12μm的方式添加了手性材料。图6是示出在实施例1的液晶元件中使用的取向膜材料与预倾角的关系的图。另外，此处所述的预倾角是将基板面作为基准（0°）来规定的。在实施例1中，为了控制成相对于基板面接近垂直的预倾角，相对于规定的水平取向膜材料以3、5、7、10wt%的各比例混合了规定的垂直取向膜材料。作为其结果，得到了70°、84°、87°、89°的预倾角。另外，在实施例1中，在大于0μm且小于等于12μm之间调整第1基板和第2基板的相互间隔（单元厚度），制作了几个单元厚度的液晶元件。另外，关于预倾角，也适当地选择了上述的一些值。以下，对以一些条件来制作的液晶元件进行说明。

首先，对于第1基板、第2基板的预倾角都设定为87°且适当设定了单元（cell）厚度的液晶元件，观察透射光的状态（显示状态）。在各液晶元件中，由于在初始状态中液晶层为反向扭曲状态、液晶层内的液晶分子为接近垂直的取向，因此显示状态成为暗状态（黑状态）。但是，关于将单元厚度设定得大、将单元厚度与手性节距的比d/p设定为0.9以上的液晶元件，在初始状态中显示状态成为明状态（白状态），如果对其进行显微镜观察则会观察到指纹（finger print）取向。另外，通过对各液晶元件施加纵电场，从而显示状态成为明状态（白状态）。在断开该纵电场之后，在d/p被设定为0.7～0.8的范围的液晶元件中，显示状态一直维持明状态。即，确认了记忆性。在断开该纵电场之后的记忆状态中也能够得到非常高的对比度。另外，从断开纵电场开始经过1分钟之后只有一小部分维持记忆状态。

另外，对于将第1基板的预倾角设定为87°，将第2基板的预倾角设定为84°、适当设定了单元厚度的液晶元件，观察透射光的状态（显示状态）。与上述同样，在各液晶元件中，由于初始状态中液晶层为反向扭曲状态、液晶层内的液晶分子为接近垂直的取向，因此显示状态成为暗状态（黑状态）。但是，关于将单元厚度设定得大、将单元厚度与手性节距的比d/p设定为0.8以上的液晶元件，在初始状态中显示状态成为明状态（白状态），如果对其进行显微镜观察则会观察到指纹取向。另外，通过对各液晶元件施加纵电场，从而显示状态成为明状态（白状态）。在断开了该纵电场之后，在d/p被设定为0.6～0.8范围的液晶元件中，显示状态一直维持明状态。即，确认了记忆性。在断开了该纵电场之后的记忆状态中，也能够得到非常高的对比度。而且，在从断开纵电场开始经过20分钟左右之后也维持了记忆状态。由此，可知通过使第1基板和第2基板各自的预倾角成为不同的大小，从而得到了使记忆状态的保持时间提高的效果。

（实施例2）

实施例2的液晶元件的构造与上述实施例1同样，扭曲角φ成为反向扭曲状态（对称（シンメトリック）取向）的90°（参照图5）。在实施例2中，使用极角方向的取向限制力弱的垂直取向膜材料在第1基板和第2基板上分别形成了取向膜。各取向膜的膜厚为500～800

。关于摩擦处理，使摩擦时的压入量为0.3mm、辊转速为1000rpm、台移动速度为7.56mm/sec。作为液晶材料，使用具有负的介电常数各向异性的液晶材料，以使手性节距p成为12.12μm的方式添加了手性材料。图7是示出在实施例2的液晶元件中使用的取向膜材料的烧结温度与预倾角的关系的图。此处所说的预倾角是将基板面作为基准（0°）进行规定的。在实施例2中，为了控制成相对于基板面接近垂直的预倾角，将取向膜材料的烧结温度分别设定为190℃、210℃、230℃、250℃，烧结时间都是60分钟。作为其结果，得到了88°、79°、73°、26°的预倾角。另外，在实施例2中，在大于0μm且小于等于12μm之间调整第1基板与第2基板的相互间隔（单元厚度），制作了几个单元厚度的液晶元件。但是，在使第1基板和第2基板的预倾角分别与88°相同时，看不到在对于使一方成为88°且另一方成为79°时等各条件下制作的液晶元件的任意一个施加电场时会引起的显示状态的变化，也观察不到记忆状态。

（实施例3）

图8（A）是示意地示出实施例3的液晶元件的构造的俯视图。实施例3的液晶元件是具有上述的图2所示的截面构造的液晶元件，在第1基板（上侧基板）和第2基板（下侧基板）上分别实施了摩擦处理。针对第1基板的摩擦方向R_U在图中为向上方向，针对第2基板的摩擦方向R_L在图中为向右，两者彼此正交。扭曲角

成为展曲扭曲状态（反对称（アンチシンメトリック）取向）的90°。图8（B）是示出各摩擦方向与液晶层的取向状态的关系的图。另外，各偏光板以彼此的透射轴A、P正交、且各透射轴与摩擦方向偏移±45°的方式配置（参照图8（A））。在实施例3中，与上述实施例2同样使用极角方向的取向限制力弱的垂直取向膜材料来形成了取向膜（参照图7）。各取向膜的膜厚为500

～800

。关于摩擦处理，使摩擦时的压入量为0.3mm、辊转速为1000rpm、台移动速度为7.56mm/sec。作为液晶材料，使用具有负的介电常数各向异性的液晶材料，以使手性节距p成为12.12μm的方式添加了手性材料。在实施例3中，在比大于0μm且小于等于12μm之间调整第1基板与第2基板的相互间隔（单元厚度），制作了几个单元厚度的液晶元件。另外，关于预倾角，也适当选择了上述的一些值。以下，对在一些条件下制作的液晶元件进行说明。

首先，关于第1基板、第2基板的预倾角都设定为88°（烧结温度190℃），适当设定了单元厚度的液晶元件，观察了透射光的状态（显示状态）。在各液晶元件中，由于在初始状态中液晶层为反向扭曲状态、液晶层内的液晶分子是接近垂直的取向，因此显示状态成为暗状态（黑状态）。但是，对于将单元厚度设定得大、单元厚度与手性节距的比d/p设定为0.9以上的液晶元件，在初始状态中显示状态成为明状态（白状态），如果对它们进行显微镜观察则会观察到指纹取向。另外，通过对各液晶元件施加纵电场，从而显示状态成为明状态（白状态）。在断开了该纵电场之后，在d/p被设定为0.3～0.7范围的液晶元件中，显示状态一直维持了明状态。即，确认了记忆性。在断开了该纵电场之后的记忆状态中也得到了非常高的对比度。另外，从断开纵电场开始经过了1分钟之后，只有一小部分维持了记忆状态。

另外，关于将第1基板的预倾角设定为79°、将第2基板的预倾角设定为73°，适当设定了单元厚度的液晶元件，观察了透射光的状态（显示状态）。与上述同样，在各液晶元件中，由于在初始状态中液晶层为反向扭曲状态、液晶层内的液晶分子是接近垂直的取向，因此显示状态成为暗状态（黑状态）。但是，对于将单元厚度设定得大，将单元厚度与手性节距的比d/p设定为0.8以上的液晶元件，在初始状态中显示状态成为明状态（白状态），如果对它们进行显微镜观察则会观察到指纹取向。另外，通过对各液晶元件施加纵电场，从而显示状态成为明状态（白状态）。在断开了该纵电场之后，在d/p被设定为0.3～0.7范围的液晶元件中，显示状态一直维持了明状态。即，确认了记忆性。在断开了该纵电场之后的记忆状态中也得到了非常高的对比度。而且，从断开纵电场开始经过了20分钟左后之后也维持了记忆状态。从以上的结果可知通过使第1基板和第2基板各自的预倾角成为不同的大小，从而能够得到使记忆状态的保持时间提高的效果。另外，可知通过使初始状态成为展曲扭曲状态（反对称取向）的90°，从而维持记忆状态的d/p范围变大为0.3～0.7。另外，通过使预倾角变小从而提高了记忆状态的保持时间。这可以认为是通过使液晶分子的取向方向接近水平从而向方位角方向的扭曲的影响增强，保持了稳定状态。

如上所述，根据本实施方式和各实施例，能够简单地实现对比度高的明显示状态、暗显示状态的双稳定显示。特别是能够实现暗显示的透射率低、从正面观察时也清楚的显示。

另外，液晶元件的制造工程基本上与一般的液晶元件的制造工程完全相同，不同的是取向膜材料、摩擦条件（压入量）、烧结条件等，但是这些是在一般的制造工程中也可以管理的条件，因此导致成本上升的因素很少。即，能够通过与一般的液晶元件相同的制造技术来便宜地制造。

另外，在本实施方式等的液晶元件中，由于在显示状态中具有记忆性，因此电力消耗少且能够进行低耗电驱动，能够实现在透射型显示器、透反显示器、反射型显示器中的任意一方的情况下也合适的显示器。特别是在应用到反射型显示器时优点大。

另外，由于能够应用利用了取向状态的记忆性的驱动方法（线依次改写法等），因此能够不使用薄膜晶体管等开关元件而通过单纯矩阵显示来进行大容量的点矩阵显示。因此，能够以低成本来进行大容量显示。

另外，本发明不限定于上述实施方式的内容，在本发明的要旨的范围内能够进行各种变形来实施。例如，虽然在上述中对使各偏光板的透射轴大致正交的常白型进行了说明，但是也可以是常黑型。但是，常白型更容易得到更高的对比度。

Claims (6)

1.一种液晶元件，其包括：

第1基板和第2基板，它们在各自的一面上实施了取向处理，并被相对配置；以及

液晶层，其使用介电常数各向异性为负的液晶材料，被设置在所述第1基板的一面与所述第2基板的一面之间，

所述第1基板和所述第2基板的所述取向处理的方向设定成使得所述液晶层的液晶分子产生在第1方向上以大致90°的扭曲角扭曲的第1取向状态，

所述液晶层含有使所述液晶分子产生在与所述第1方向相反的第2方向上以大致90°的扭曲角扭曲的第2取向状态的性质的手性材料。

2.根据权利要求1所述的液晶元件，其中，

添加所述手性材料使得手性节距相对于所述液晶层的层厚d的比d/p为0.3以上且0.9以下。

3.根据权利要求1或2所述的液晶元件，其中，

所述第1基板和所述第2基板各自与所述液晶层之间的界面处的各预倾角为70°以上且小于90°。

4.根据权利要求3所述的液晶元件，其中，

所述第1基板与所述液晶层之间的界面处的预倾角与所述第2基板与所述液晶层之间的界面处的预倾角不同。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的液晶元件，其中，

所述液晶元件还包括电场施加单元，该电场施加单元对于所述液晶层选择性地施加下述电场中的任意一方：与所述第1基板和所述第2基板的各一面大致垂直的方向的电场以及与所述第1基板和所述第2基板的各一面大致平行的方向的电场。

6.一种液晶显示装置，其具有多个像素部，该多个像素部各自使用权利要求1～5中的任意一项所述的液晶元件来构成。

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