CN107924089A - 液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高速响应性优异的液晶显示元件。本发明提供一种液晶显示元件，在夹持于至少一者具有电极的两片透明基板间的含有1种或2种以上的液晶化合物的液晶组合物中，含有共聚物，该共聚物为含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物的固化物，使用1种或2种以上的聚合性光取向功能性化合物(Vn)作为上述聚合性化合物，该聚合性组合物与该液晶组合物的总重量中的该聚合性组合物的含量为1质量％以上且小于40质量％。本发明的液晶显示元件可应用于TN、STN、ECB、VA、VA‑TN、IPS、FFS、π单元、OCB、胆固醇型液晶等各种运作模式。

Description

液晶显示元件
技术领域
本发明涉及一种液晶显示元件。
背景技术
无需滤色器的场序全彩显示方式具有如下特征：使用按“红→绿→蓝”的顺序依次亮灯的背光装置。通常的CRT、液晶显示器中，帧时间为16.7ms，但场序全彩显示方式中，要求帧时间为5.6ms的高速响应性。
作为表示高速响应性的指标，可列举τd与τr之和。τd为液晶的下降响应时间，τr为液晶的上升响应时间。为了满足场序全彩显示方式的高速响应性，期望τd与τr之和小于1.5ms。
目前，市场上被称为向列型液晶的液晶材料通常被用于电视、监视器、移动电话、智能型手机、平板终端等平板显示器。但是，向列型液晶由于响应速度较慢，约为十几毫秒至几毫秒，因此期望加以改善。响应速度在较大程度上受到液晶的旋转粘性γ1及弹性常数的影响，因此通过新的化合物的开发或组成的优化而研究了改良，但改善的进展缓慢。相对于此，使用了近晶型液晶的铁电性液晶(FLC)能够实现几百微秒的高速响应。但是，由于仅为明与暗两种状态，因此不易实现全彩显示所需的中间灰度显示，采用的是面积灰度等方法。
在FLC内，由FLC与单体的混合物构成的聚合物稳定V型铁电液晶(PSV-FLC，Polymer Stabilized V shaped-FLC)元件在铁电性液晶内形成有微细的聚合物网络，除了作为FLC的优点的高速响应性以外，还可实现中间灰度显示，另外，耐冲击性也较先前的FLC有所提高(例如参照专利文献1)。
另外，关于向列型液晶与高分子的复合材料，若对向列型液晶介质添加70质量％以上的聚合性化合物，则虽然获得了数十微秒的高速响应，但驱动电压超过约80V而不适合实际使用，且实效的双折射率较所使用的液晶双折射率低1位数以上，因此会导致元件透射率下降。另一方面，提出了如下的PS(polymer-stabilised，高分子稳定化)或PSA(polymer-sustained alignment，高分子维持取向)显示器：对液晶介质添加0.3质量％以上且小于1质量％的1种以上的聚合性化合物，施加或不施加电压，通过UV光聚合，将聚合或交联所得到的微细突起结构物形成于玻璃基板界面上而主要诱发预倾斜(例如参照专利文献2～6)。然而，这些元件就高速响应性的观点而言也存在改良余地。尤其关于液晶显示装置的上升速度的高速响应化，液晶组合物的低粘性化、高介电常数化、低弹性常数化、预倾角的赋予、或过驱动(over drive)法等驱动方法的改善等各种方法已实用化，但关于下降速度，现状为除液晶组合物的低粘性化以外未发现有效方法，期望得到改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-31821号公报
专利文献2：日本特表2013-536271号公报
专利文献3：日本特表2013-538249号公报
专利文献4：日本特表2012-527495号公报
专利文献5：日本特表2012-513482号公报
专利文献6：日本特开2012-219270号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明所要解决的课题在于通过抑制驱动电压上升、抑制双折射率降低而改善透射率，并改善液晶的下降时间，从而提供一种高透射率且高速响应性优异的液晶显示元件。
解决课题的技术手段
本发明人着眼于在液晶组合物及含有聚合性化合物的聚合性组合物中使用聚合性光取向功能性化合物，以在液晶单元整体中形成具有折射率各向异性且具有取向功能的取向秩序度高的聚合物网络而谋求高速响应与透射率提高，从而完成本发明。
[1]一种液晶显示元件，在夹持于至少一者具有电极的两片透明基板间的含有1种或2种以上的液晶化合物的液晶组合物中，含有共聚物，该共聚物为含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物的固化物，使用1种或2种以上的聚合性光取向功能性化合物(Vn)作为上述聚合性化合物，该聚合性组合物与该液晶组合物的总重量中的该聚合性组合物的含量为1质量％以上且小于40质量％。
[2]如上述[1]的液晶显示元件，其中，液晶组合物中的该共聚物形成聚合物网络，在透明基板上具有用于使液晶组合物取向的取向层。
[3]如上述[2]的液晶显示元件，其中，该聚合物网络具有单轴性折射率各向异性，该聚合物网络的光轴方向或易取向轴方向与该液晶组合物的易取向轴方向为同一方向。
[4]如上述[1]至[3]中任一项的液晶显示元件，其中，该液晶组合物相对于透明基板的法线方向形成了0～90°的预倾角。
[5]如上述[2]至[4]中任一项的液晶显示元件，其形成有在单元截面方向上至少为单元厚度的0.5％以上的厚度的聚合物网络层。
[6]如上述[2]至[5]中任一项所述的液晶显示元件，其中，该聚合物网络的光轴方向或易取向轴方向相对于透明基板的法线方向或水平方向形成了0.1～30.0°的预倾角。
[7]如上述[1]至[6]中任一项的液晶显示元件，其使用选自下述通式(Vn-1)所表示的聚合性光取向功能性化合物中的1种或2种以上作为聚合性光取向功能性化合物(Vn)，
[化1]
(式中，X11表示氢原子或甲基，
Sp11表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s1-，式中，s1表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上，
n表示1～3的整数，
Z11表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-C≡C-、单键、-CY1＝CY2-(Y1及Y2各自独立地表示氢原子或氟原子)、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-；存在多个Z11的情况下它们可相同也可不同，但至少1个Z11表示-CH＝CH-、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-，
R11表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、氰基、硝基、异氰基、硫代异氰基、或者1个-CH2-或非邻接的2个以上的-CH2-可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代的碳原子数1～12的直链或支链烷基，或者表示式(Vn-1-1)所表示的基团，
[化2]
(式(Vn-1-1)中，X21表示氢原子或甲基，Sp21表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环))
式中所存在的全部的1,4-亚苯基中的任意的氢原子可被氟原子、氟代甲基、氟代甲氧基、碳原子数1～2的烷基、或式(Vn-1-1)所表示的基团取代，
存在多个X21及Sp21的情况下，它们分别可相同也可不同)。
[8]如上述[7]的液晶显示元件，其使用相对于所使用的聚合性化合物、聚合性光取向功能性化合物及液晶组合物的合计量为0.005质量％以上～小于1.0质量％的上述通式(Vn-1)所表示的聚合性光取向功能性化合物。
[9]如上述[1]至[8]中任一项的液晶显示元件，其含有选自下述通式(P)所表示的化合物中的1种或2种以上的化合物作为聚合性化合物，
[化3]
(式中，Zp1表示氟原子、氰基、氢原子、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烷基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烷氧基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烯基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烯氧基或-Spp2-Rp2，
Rp1及Rp2各自独立地表示以下的式(R-I)～式(R-IX)中的任一者，
[化4]
上述式(R-I)～(R-IX)中，R2～R6相互独立地为氢原子、碳原子数1～5个的烷基或碳原子数1～5个的卤代烷基，W为单键、-O-或亚甲基，T为单键或-COO-，p、t及q各自独立地表示0、1或2，
Spp1及Spp2表示间隔基团，Spp1及Spp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环)，
Lp1及Lp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRa-、-NRa-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH＝CRa-COO-、-CH＝CRa-OCO-、-COO-CRa＝CH-、-OCO-CRa＝CH-、-COO-CRa＝CH-COO-、-COO-CRa＝CH-OCO-、-OCO-CRa＝CH-COO-、-OCO-CRa＝CH-OCO-、-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH2)z-、-(C＝O)-O-(CH2)z-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中，Ra各自独立地表示氢原子或碳原子数1～4的烷基，所述式中，z表示1～4的整数)，
Mp2表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，Mp2可未被取代或者被碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的卤代烷基、碳原子数1～12的烷氧基、碳原子数1～12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基或-Rp1取代，
Mp1表示以下的式(i-11)～(ix-11)中的任一者，
[化5]
(式中，以★与Spp1键结，以★★与Lp1或Lp2键结)
Mp3表示以下的式(i-13)～(ix-13)中的任一者，
[化6]
(式中，以★与Zp1键结，以★★与Lp2键结)
mp2～mp4各自独立地表示0、1、2或3，mp1及mp5各自独立地表示1、2或3，存在多个Zp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp2的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp2的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Lp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Mp2的情况下，它们可相同也可不同)。
[10]如上述[1]至[9]中任一项的液晶显示元件，其含有下述通式(LC)所表示的液晶化合物作为液晶组合物，
[化7]
(通式(LC)中，RLC表示碳原子数1～15的烷基；该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被取代为卤素原子；ALC1及ALC2各自独立地表示选自由下述基团(a)、基团(b)及基团(c)组成的组中的基团。
(a)反式-1,4-亚环己基(该基团中所存在的1个CH2基或非邻接的2个以上的CH2基可被氧原子或硫原子取代)，
(b)1,4-亚苯基(该基团中所存在的1个CH基或非邻接的2个以上的CH基可被氮原子取代)，
(c)1,4-双环(2.2.2)亚辛基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或色满-2,6-二基；
所述基团(a)、基团(b)或基团(c)所含的1个或2个以上的氢原子可分别被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代；
ZLC表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-；
YLC表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、及碳原子数1～15的烷基；该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被卤素原子取代；
a表示1～4的整数；a表示2、3或4从而通式(LC)中存在多个ALC1的情况下，所存在的多个ALC1可相同也可不同，存在多个ZLC的情况下，所存在的多个ZLC可相同也可不同)。
[11]如上述[1]至[10]中任一项的液晶显示元件，其单元结构为VA模式、IPS模式、FFS模式、VA-TN模式、TN模式、ECB模式。
[12]一种液晶显示元件，在夹持于至少一者具有电极的两片透明基板间的含有1种或2种以上的液晶化合物的液晶组合物中，含有共聚物，该共聚物为含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物的固化物，使用1种或2种以上的聚合性光取向功能性化合物(Vn)作为所述聚合性化合物，该聚合性组合物与该液晶组合物的总重量中的该聚合性组合物的含量为1质量％以上且小于40质量％，该液晶显示元件是通过照射能量射线使组合物中的聚合性化合物进行聚合而成的。
[13]如上述[12]的液晶显示元件，其是通过在-50℃～30℃的温度照射能量射线使该组合物中的聚合性化合物进行聚合而成的。
[14]如上述[12]或[13]的液晶显示元件，其是通过一边施加使能量射线照射前相对于透明基板的法线方向或水平方向的预倾角成为0.1～30°的电压一边照射能量射线，使该组合物中的聚合性化合物进行聚合而成的。
发明的效果
根据本发明，通过抑制驱动电压上升、抑制双折射率降低而改善透射率，并改善液晶的下降时间，从而提供一种高透射率且高速响应性优异的液晶显示元件。
附图说明
图1是液晶显示元件的示意图。
图2是图1的局部放大图。
图3是液晶显示元件的截面图。
图4是图1的局部放大图。
图5是液晶显示元件的截面图。
图6是液晶显示元件的示意图。
图7是图6的局部放大图。
图8是液晶显示元件的截面图。
图9是利用偏光显微镜观察取向聚合相分离结构所获得的照片及其说明图。
图10是表示VA型液晶显示装置的液晶分子排列及聚合物网络结构的示意图。
图11是表示斜向电场方式液晶显示装置的电极结构及液晶分子排列的示意图。
图12是表示分割成8个部分的斜向电场方式液晶显示装置的电极结构的示意图。
图13是VA-TN液晶单元的液晶分子的分子排列的示意图。
图14是鱼骨型VA液晶单元的电极结构的示意图。
图15是斜向电场测试单元电极结构的俯视图与液晶分子运动的示意图。
图16是表示被取向分割的IPS模式用测试单元的电极结构的俯视图与液晶分子的行为的示意图。
图17是被取向分割的FFS模式测试单元的电极结构的俯视图。
具体实施方式
＜液晶组合物＞
[液晶化合物]
作为使用于本发明的液晶组合物，优选含有通式(LC)所表示的液晶化合物。
[化8]
通式(LC)中，RLC表示碳原子数1～15的烷基。该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被取代为卤素原子。RLC的烷基分别可为支链状的基团，也可为直链状的基团，优选为直链状的基团。
通式(LC)中，ALC1及ALC2各自独立地表示选自由下述基团(a)、基团(b)及基团(c)组成的组中的基团。
(a)反式-1,4-亚环己基(该基团中所存在的1个CH2基或非邻接的2个以上的CH2基可被氧原子或硫原子取代)，
(b)1,4-亚苯基(该基团中所存在的1个CH基或非邻接的2个以上的CH基可被氮原子取代)，
(c)1,4-双环(2.2.2)亚辛基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或色满-2,6-二基。
上述基团(a)、基团(b)或基团(c)所含的1个或2个以上的氢原子可分别被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代。
通式(LC)中，ZLC表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。
通式(LC)中，YLC表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、及碳原子数1～15的烷基。该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被卤素原子取代。
通式(LC)中，a表示1～4的整数。a表示2、3或4从而通式(LC)中存在多个ALC1的情况下，所存在的多个ALC1可相同也可不同，存在多个ZLC的情况下，所存在的多个ZLC可相同也可不同。
上述通式(LC)所表示的化合物优选为选自下述通式(LC1)及通式(LC2)所表示的化合物组中的1种或2种以上的化合物。
[化9]
通式(LC1)或(LC2)中，RLC11及RLC21各自独立地表示碳原子数1～15的烷基，该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被卤素原子取代。作为通式(LC1)或(LC2)所表示的化合物，RLC11及RLC21优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，更优选为碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、碳原子数2～5的烯基，进一步优选为直链状，作为烯基，最优选表示下述结构。
[化10]
(式中，右端键结于环结构上)
通式(LC1)或(LC2)中，ALC11及ALC21各自独立地表示下述任一结构。该结构中，亚环己基中的1个或2个以上的CH2基可被氧原子取代，1,4-亚苯基中的1个或2个以上的CH基可被氮原子取代，另外，该结构中的1个或2个以上的氢原子可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代。
[化11]
作为通式(LC1)或(LC2)所表示的化合物，ALC11及ALC21优选各自独立地为下述任一结构。
[化12]
通式(LC1)或(LC2)中，XLC11、XLC12、XLC21～XLC23各自独立地表示氢原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3，YLC11及YLC21各自独立地表示氢原子、氯原子、氟原子、氰基、-CF3、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3。作为通式(LC1)或(LC2)所表示的化合物，YLC11及YLC21优选各自独立地为氟原子、氰基、-CF3或-OCF3，更优选为氟原子或-OCF3，特别优选为氟原子。
通式(LC1)或(LC2)中，ZLC11及ZLC21各自独立地表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。作为通式(LC1)或(LC2)所表示的化合物，ZLC11及ZLC21优选各自独立地为单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，更优选为单键、-CH2CH2-、-OCH2-、-OCF2-或-CF2O-，进一步优选为单键、-OCH2-或-CF2O-。
通式(LC1)或(LC2)中，mLC11及mLC21各自独立地表示1～4的整数。作为通式(LC1)或(LC2)所表示的化合物，mLC11及mLC21优选各自独立地为1、2或3，重视低温下的保存稳定性、响应速度的情况下，更优选为1或2，改善向列相上限温度的上限值的情况下，更优选为2或3。通式(LC1)或(LC2)中存在多个ALC11、ALC21、ZLC11及ZLC21的情况下，它们可相同也可不同。
作为通式(LC1)所表示的化合物，优选为选自由下述通式(LC1-a)～通式(LC1-c)所表示的化合物组成的组中的1种或2种以上的化合物。
[化13]
通式(LC1-a)～(LC1-c)中，RLC11、YLC11、XLC11及XLC12各自独立地表示与上述通式(LC1)中的RLC11、YLC11、XLC11及XLC12相同的含义。作为通式(LC1-a)～通式(LC1-c)所表示的化合物，RLC11优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，更优选为碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、碳原子数2～5的烯基。另外，XLC11及XLC12优选各自独立地为氢原子或氟原子，YLC11优选各自独立地为氟原子、-CF3或-OCF3。
通式(LC1-a)～(LC1-c)中，ALC1a1、ALC1a2及ALC1b1表示反式-1,4-亚环己基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基。另外，通式(LC1-a)～(LC1-c)中，XLC1b1、XLC1b2、XLC1c1～XLC1c4各自独立地表示氢原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3。作为通式(LC1-a)～通式(LC1-c)所表示的化合物，XLC1b1、XLC1b2、XLC1c1～XLC1c4优选各自独立地为氢原子或氟原子。
另外，通式(LC1)也优选为选自由下述通式(LC1-d)～通式(LC1-p)所表示的化合物组成的组中的1种或2种以上的化合物。
[化14]
[化15]
[化16]
[化17]
通式(LC1-d)～(LC1-p)中，RLC11、YLC11、XLC11及XLC12各自独立地表示与上述通式(LC1)中的RLC11、YLC11、XLC11及XLC12相同的含义。作为通式(LC1-d)～(LC1-p)所表示的化合物，RLC11优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，更优选为碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、碳原子数2～5的烯基。另外，XLC11及XLC12优选各自独立地为氢原子或氟原子。YLC11优选各自独立地为氟原子、-CF3或-OCF3。
通式(LC1-d)～(LC1-p)中，ALC1d1、ALC1f1、ALC1g1、ALC1j1、ALC1k1、ALC1k2、ALC1m1～ALC1m3各自独立地表示1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基、四氢吡喃-2,5-二基或1,3-二烷-2,5-二基。
通式(LC1-d)～(LC1-p)中，XLC1d1、XLC1d2、XLC1f1、XLC1f2、XLC1g1、XLC1g2、XLC1h1、XLC1h2、XLC1i1、XLC1i2、XLC1j1～XLC1j4、XLC1k1、XLC1k2、XLC1m1及XLC1m2各自独立地表示氢原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3。作为通式(LC1-d)～(LC1-m)所表示的化合物，XLC1d1～XLC1m2优选各自独立地为氢原子或氟原子。
通式(LC1-d)～(LC1-p)中，ZLC1d1、ZLC1e1、ZLC1j1、ZLC1k1、ZLC1m1各自独立地表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。作为通式(LC1-d)～(LC1-p)所表示的化合物，ZLC1d1～ZLC1m1优选各自独立地为单键、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCH2-。
作为通式(LC1-d)～(LC1-p)所表示的化合物，优选为选自由下述通式(LC1-1)～通式(LC1-45)所表示的化合物组成的组中的1种或2种以上的化合物。通式(LC1-1)～通式(LC1-45)中，RLC11各自独立地表示碳原子数1～7的烷基。
[化18]
[化19]
[化20]
[化21]
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
[化33]
[化34]
通式(LC2)优选为选自由下述通式(LC2-a)～通式(LC2-g)所表示的化合物组成的组中的1种或2种以上的化合物。
[化35]
通式(LC2-a)～(LC2-g)中，RLC21、YLC21、XLC21～XLC23各自独立地表示与上述通式(LC2)中的RLC21、YLC21、XLC21～XLC23相同的含义。作为通式(LC2-a)～(LC2-g)所表示的化合物，RLC21优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，更优选为碳原子数1～5的烷基、碳原子数1～5的烷氧基、碳原子数2～5的烯基。另外，XLC21～XLC23优选各自独立地为氢原子或氟原子，YLC21优选各自独立地为氟原子、-CF3或-OCF3。
通式(LC2-a)～(LC2-g)中，XLC2d1～XLC2d4、XLC2e1～XLC2e4、XLC2f1～XLC2f4及XLC2g1～XLC2g4各自独立地表示氢原子、氯原子、氟原子、-CF3或-OCF3。作为通式(LC2-a)～(LC2-g)所表示的化合物，XLC2d1～XLC2g4优选各自独立地为氢原子或氟原子。
通式(LC2-a)～(LC2-g)中，ZLC2a1、ZLC2b1、ZLC2c1、ZLC2d1、ZLC2e1、ZLC2f1及ZLC2g1各自独立地表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-。作为通式(LC2-a)～(LC2-g)所表示的化合物，ZLC2a1～ZLC2g4优选各自独立地为-CF2O-或-OCH2-。
上述通式(LC)所表示的化合物也优选为选自下述通式(LC3)～通式(LC5)所表示的化合物组中的1种或2种以上的化合物。
[化36]
(式中，RLC31、RLC32、RLC41、RLC42、RLC51及RLC52各自独立地表示碳原子数1～15的烷基，该烷基中的1个或2个以上的-CH2-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被卤素原子取代，ALC31、ALC32、ALC41、ALC42、ALC51及ALC52各自独立地表示下述任一结构，
[化37]
(该结构中亚环己基中的1个或2个以上的-CH2-可被氧原子取代，1,4-亚苯基中的1个或2个以上的-CH-可被氮原子取代，另外，该结构中的1个或2个以上的氢原子可被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代)，ZLC31、ZLC32、ZLC41、ZLC42、ZLC51及ZLC51各自独立地表示单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，Z5表示-CH2-或氧原子，XLC41表示氢原子或氟原子，mLC31、mLC32、mLC41、mLC42、mLC51及mLC52各自独立地表示0～3，mLC31+mLC32、mLC41+mLC42及mLC51+mLC52为1、2或3，存在多个ALC31～ALC52、ZLC31～ZLC52的情况下，它们可相同也可不同)。
RLC31～RLC52优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，作为烯基，最优选表示下述结构，
[化38]
(式中，右端键结于环结构上)
ALC31～ALC52优选各自独立地为下述结构，
[化39]
ZLC31～ZLC51优选各自独立地为单键、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-或-OCH2-。
优选含有选自通式(LC3-1)、通式(LC4-1)及通式(LC5-1)所表示的化合物组中的至少1种化合物作为通式(LC3)、通式(LC4)及通式(LC5)所表示的化合物。
[化40]
(式中，R31～R33表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，R41～R43表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，Z31～Z33表示单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，X41表示氢原子或氟原子，Z34表示-CH2-或氧原子)。
通式(LC3-1)～通式(LC5-1)中，R31～R33表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，优选表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，更优选表示碳原子数2～5的烷基或碳原子数2～4的烯基，进一步优选表示碳原子数3～5的烷基或碳原子数2的烯基，特别优选表示碳原子数3的烷基。
R41～R43表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，优选表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数1～5的烷氧基、或者碳原子数4～8的烯基或碳原子数3～8的烯氧基，更优选表示碳原子数1～3的烷基或碳原子数1～3的烷氧基，进一步优选表示碳原子数3的烷基或碳原子数2的烷氧基，特别优选表示碳原子数2的烷氧基。
Z31～Z33表示单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，优选表示单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，更优选表示单键或-CH2O-。
液晶组合物中优选含有选自通式(LC3-1)、通式(LC4-1)及通式(LC5-1)所表示的化合物组中的化合物5质量％～50质量％，优选含有5质量％～40质量％，更优选含有5质量％～30质量％，更优选含有8质量％～27质量％，进一步优选含有10质量％～25质量％。
通式(LC3-1)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(LC3-11)～通式(LC3-15)所表示的化合物。
[化41]
(式中，R31表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，R41a表示碳原子数1～5的烷基)
通式(LC4-1)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(LC4-11)～通式(LC4-14)所表示的化合物。
[化42]
(式中，R32表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，R42a表示碳原子数1～5的烷基，X41表示氢原子或氟原子)
通式(LC5-1)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(LC5-11)～通式(LC5-14)所表示的化合物。
[化43]
(式中，R33表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，R43a表示碳原子数1～5的烷基，Z34表示-CH2-或氧原子)
通式(LC3-11)、通式(LC3-13)、通式(LC4-11)、通式(LC4-13)、通式(LC5-11)及通式(LC5-13)中，优选R31～R33在通式(LC3-1)～通式(LC5-1)中相同的实施方式。R41a～R41c优选为碳原子数1～3的烷基，更优选为碳原子数1或2的烷基，特别优选为碳原子数2的烷基。
通式(LC3-12)、通式(LC3-14)、通式(LC4-12)、通式(LC4-14)、通式(LC5-12)及通式(LC5-14)中，优选R31～R33在通式(LC3-1)～通式(LC5-1)中相同的实施方式。R41a～R41c优选为碳原子数1～3的烷基，更优选为碳原子数1或3的烷基，特别优选为碳原子数3的烷基。
通式(LC3-11)～通式(LC5-14)中，为了增大介电常数各向异性的绝对值，优选为通式(LC3-11)、通式(LC4-11)、通式(LC5-11)、通式(LC3-13)、通式(LC4-13)及通式(LC5-13)，更优选为通式(LC3-11)、通式(LC4-11)、通式(LC5-11)。
本发明的液晶显示元件中的液晶层优选含有1种或2种以上的通式(LC3-11)～通式(LC5-14)所表示的化合物，更优选含有1种或2种，特别优选含有1种或2种通式(LC3-1)所表示的化合物。
另外，优选含有选自通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)所表示的化合物组中的至少1种化合物作为通式(LC3)、通式(LC4)及通式(LC5)所表示的化合物。
[化44]
(式中，R51～R53表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，R61～R63表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，B1～B3表示可被氟取代的1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，Z41～Z43表示单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，X42表示氢原子或氟原子，Z44表示-CH2-或氧原子)。
通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)中，R51～R53表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，优选表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，更优选表示碳原子数2～5的烷基或碳原子数2～4的烯基，进一步优选表示碳原子数3～5的烷基或碳原子数2的烯基，特别优选表示碳原子数3的烷基。
R61～R63表示碳原子数1～8的烷基、碳原子数2～8的烯基、碳原子数1～8的烷氧基或碳原子数2～8的烯氧基，优选表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数1～5的烷氧基、或者碳原子数4～8的烯基或碳原子数3～8的烯氧基，更优选表示碳原子数1～3的烷基或碳原子数1～3的烷氧基，进一步优选表示碳原子数3的烷基或碳原子数2的烷氧基，特别优选表示碳原子数2的烷氧基。
B31～B33表示可被氟取代的1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，优选为未被取代的1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，更优选为反式-1,4-亚环己基。
Z41～Z43表示单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，优选表示单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，更优选表示单键或-CH2O-。
通式(LC3-2)、通式(LC3-3)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)所表示的化合物优选在液晶组合物中含有10～60质量％，更优选含有20～50质量％，更优选含有25～45质量％，更优选含有28～42质量％，进一步优选含有30～40质量％。
通式(LC3-2)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(LC3-21)～通式(LC3-29)所表示的化合物。
另外，作为通式(LC3-3)所表示的化合物，也优选为以下记载的通式(LC3-31)～通式(LC3-33)所表示的化合物。
[化45]
(式中，R51表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，R61a表示碳原子数1～5的烷基，优选为与通式(LC3-2)中的R51及R61相同的实施方式)
通式(LC4-2)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(LC4-21)～通式(LC4-26)所表示的化合物。
[化46]
(式中，R52表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，R62a表示碳原子数1～5的烷基，X42表示氢原子或氟原子，优选为与通式(LC4-2)中的R52及R62相同的实施方式)
通式(LC5-2)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(LC5-21)～通式(LC5-26)所表示的化合物。
[化47]
(式中，R53表示碳原子数1～5的烷基或碳原子数2～5的烯基，R63a表示碳原子数1～5的烷基，W2表示-CH2-或氧原子，优选为与通式(LC5-2)中的R53及R63相同的实施方式)
通式(LC3-21)、通式(LC3-22)、通式(LC3-25)、通式(LC4-21)、通式(LC4-22)、通式(LC4-25)、通式(LC5-21)、通式(LC5-22)及通式(LC5-25)中，R51～R53优选为通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)中相同的实施方式。R61a～R63a优选为碳原子数1～3的烷基，更优选为碳原子数1或2的烷基，特别优选为碳原子数2的烷基。
通式(LC3-23)、通式(LC3-24)及通式(LC3-26)、通式(LC4-23)、通式(LC4-24)及通式(LC4-26)、通式(LC5-23)、通式(LC5-24)及通式(LC5-26)中，R51～R53优选为通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)中相同的实施方式。R61a～R63a优选为碳原子数1～3的烷基，更优选为碳原子数1或3的烷基，特别优选为碳原子数3的烷基。
通式(LC3-21)～通式(LC5-26)中，为了增大介电常数各向异性的绝对值，优选为通式(LC3-21)、通式(LC3-22)及通式(LC3-25)、通式(LC4-21)、通式(LC4-22)及通式(LC4-25)、通式(LC5-21)、通式(LC5-22)及通式(LC5-25)。
通式(LC3-2)、通式(LC4-2)及通式(LC5-2)所表示的化合物可含有1种或2种以上，优选分别含有B1～B3表示1,4-亚苯基的化合物及B1～B3表示反式-1,4-亚环己基的化合物各至少1种以上。
另外，作为通式(LC3)所表示的化合物，另外优选为选自下述通式(LC3-a)及通式(LC3-b)所表示的化合物组中的1种或2种以上的化合物，
[化48]
(式中，RLC31、RLC32、ALC31及ZLC31各自独立地表示与上述通式(LC3)中的RLC31、RLC32、ALC31及ZLC31相同的含义，XLC3b1～XLC3b6表示氢原子或氟原子，XLC3b1及XLC3b2或XLC3b3及XLC3b4中的至少一对组合均表示氟原子，mLC3a1为1、2或3，mLC3b1表示0或1，存在多个ALC31及ZLC31的情况下，它们可相同也可不同)。
RLC31及RLC32优选各自独立地表示碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基或碳原子数2～7的烯氧基。
ALC31优选表示1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二烷-2,5-二基，更优选表示1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基。
ZLC31优选表示单键、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-，更优选表示单键。
作为通式(LC3-a)，优选表示下述通式(LC3-a1)。
[化49]
(式中，RLC31及RLC32各自独立地表示与上述通式(LC3)中的RLC31及RLC32相同的含义)
RLC31及RLC32优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，更优选RLC31表示碳原子数1～7的烷基且RLC32表示碳原子数1～7的烷氧基。
作为通式(LC3-b)，优选表示下述通式(LC3-b1)～通式(LC3-b12)，更优选表示通式(LC3-b1)、通式(LC3-b6)、通式(LC3-b8)、通式(LC3-b11)，进一步优选表示通式(LC3-b1)及通式(LC3-b6)，最优选表示通式(LC3-b1)。
[化50]
(式中，RLC31及RLC32各自独立地表示与上述通式(LC3)中的RLC31及RLC32相同的含义)
RLC31及RLC32优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，更优选RLC31表示碳原子数2或3的烷基且RLC32表示碳原子数2的烷基。
另外，通式(LC4)所表示的化合物优选为下述通式(LC4-a)～通式(LC4-c)所表示的化合物，通式(LC5)所表示的化合物优选为下述通式(LC5-a)～通式(LC5-c)所表示的化合物。
[化51]
(式中，RLC41、RLC42及XLC41各自独立地表示与上述通式(LC4)中的RLC41、RLC42及XLC41相同的含义，RLC51及RLC52各自独立地表示与上述通式(LC5)中的RLC51及RLC52相同的含义，ZLC4a1、ZLC4b1、ZLC4c1、ZLC5a1、ZLC5b1及ZLC5c1各自独立地表示单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-)
RLC41、RLC42、RLC51及RLC52优选各自独立地表示碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基或碳原子数2～7的烯氧基。
ZLC4a1～ZLC5c1优选各自独立地表示单键、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-，更优选表示单键。
上述通式(LC)所表示的化合物也优选为选自下述通式(LC6)所表示的化合物(其中，通式(LC1)～通式(LC5)所表示的化合物除外)中的1种或2种以上的化合物。
[化52]
通式(LC6)中，RLC61及RLC62各自独立地表示碳原子数1～15的烷基。该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被取代为卤素。作为通式(LC6)所表示的化合物，RLC61及RLC62优选各自独立地为碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基，作为烯基，最优选表示下述任一结构。
[化53]
(式中，右端键结于环结构上)
通式(LC6)中，ALC61～ALC63各自独立地表示下述任一结构。该结构中，亚环己基中的1个或2个以上的CH2CH2基可被-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-取代，1,4-亚苯基中1个或2个以上的CH基可被氮原子取代。
[化54]
作为通式(LC6)所表示的化合物，ALC61～ALC63优选各自独立地为下述任一结构。
[化55]
通式(LC6)中，ZLC61及ZLC62各自独立地表示单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-，mLC61表示0～3。作为通式(LC6)所表示的化合物，ZLC61及ZLC62优选各自独立地为单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-或-CF2O-。
作为通式(LC6)所表示的化合物，优选为选自由下述通式(LC6-a)～通式(LC6-v)所表示的化合物组成的组中的1种或2种以上的化合物。通式(LC6-a1)～通式(LC6-p1)的式中，RLC61及RLC62各自独立地表示碳原子数1～7的烷基、碳原子数1～7的烷氧基、碳原子数2～7的烯基或碳原子数2～7的烯氧基。
[化56]
[化57]
[化58]
[化59]
[聚合性化合物]
作为本发明的聚合性化合物，可列举具有一个反应性基的单官能性聚合性化合物、及二官能或三官能等具有两个以上的反应性基的多官能性聚合性化合物。具有反应性基的聚合性化合物可含有或不含介晶(mesogen)性部位。
具有反应性基的聚合性化合物中，反应性基优选为具有光聚合性的取代基。尤其在垂直取向膜通过热聚合而形成时，反应性基特别优选为具有光聚合性的取代基，其原因在于可抑制具有反应性基的聚合性化合物在垂直取向膜材料的热聚合时发生反应。
作为本发明的聚合性化合物，优选为以下的通式(P)所表示的化合物。另外，该聚合性化合物优选含有1种或2种以上。
[化60]
(上述通式(P)中，Zp1表示氟原子、氰基、氢原子、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烷基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烷氧基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烯基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烯氧基或-Spp2-Rp2，
Rp1及Rp2各自独立地表示以下的式(R-I)～式(R-IX)中的任一者，
[化61]
上述式(R-I)～(R-IX)中，R2～R6相互独立地为氢原子、碳原子数1～5个的烷基或碳原子数1～5个的卤代烷基，W为单键、-O-或亚甲基，T为单键或-COO-，p、t及q各自独立地表示0、1或2，
Spp1及Spp2表示间隔基团，Spp1及Spp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，
Lp1及Lp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRa-、-NRa-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH＝CRa-COO-、-CH＝CRa-OCO-、-COO-CRa＝CH-、-OCO-CRa＝CH-、-COO-CRa＝CH-COO-、-COO-CRa＝CH-OCO-、-OCO-CRa＝CH-COO-、-OCO-CRa＝CH-OCO-、-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH2)z-、-(C＝O)-O-(CH2)z-、-CF＝CF-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-(式中，R各自独立地表示氢原子或碳原子数1～4的烷基，上述式中，z表示1～4的整数)，
Mp2表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，Mp2可未被取代或者被碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的卤代烷基、碳原子数1～12的烷氧基、碳原子数1～12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基或-Rp1取代，
Mp1表示以下的式(i-11)～(ix-11)中的任一者，
[化62]
(式中，以★与Spp1键结，以★★与Lp1或Lp2键结)
Mp3表示以下的式(i-13)～(ix-13)中的任一者，
[化63]
(式中，以★与Zp1键结，以★★与Lp2键结)中的任一者，
mp2～mp4各自独立地表示0、1、2或3，mp1及mp5各自独立地表示1、2或3，存在多个Zp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp2的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp2的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Lp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Mp2的情况下，它们可相同也可不同)
本发明的通式(P)中，Zp1优选为-Spp2-Rp2，R11及R12优选各自独立地为式(R-1)～式(R-3)中的任一者。
另外，上述通式(P)中，优选mp1+mp5为2以上。
另外，上述通式(P)中，优选Lp1为单键、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH2)z-、-CH＝CH-COO-、-COO-CH＝CH-、-OCOCH＝CH-、-(C＝O)-O-(CH2)z-、-OCF2-或-C≡C-，Lp2为-OCH2CH2O-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH2)z-、-(C＝O)-O-(CH2)z-、-CH＝CH-COO-、-COO-CH＝CH-、-OCOCH＝CH-、-C2H4OCO-或-C2H4COO-，上述式中的z优选为1～4的整数。
另外，优选上述通式(P)的Lp1及Lp2的至少任一者为选自由-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-及-O-(C＝O)-(CH2)z-、-(C＝O)-O-(CH2)z-组成的组中的至少1种。
另外，上述通式(P)中，Rp1及Rp2更优选各自独立地为以下的式(R-1)～式(R-15)中的任一者。
[化64]
另外，优选：上述通式(P)的mp3表示0、1、2或3，mp2为1的情况下LP1为单键，mp2为2或3的情况下所存在的多个LP1中的至少1个为单键。
另外，优选：上述通式(P)的mp3表示0、1、2或3，mp3为1的情况下Mp2为1,4-亚苯基，mp3为2或3的情况下所存在的多个Mp2中至少经由LP1与Mp1邻接的Mp2为1,4-亚苯基。
进一步，优选：上述通式(P)的mp3表示0、1、2或3，Mp2中的至少1个为被1个或2个以上的氟取代的1,4-亚苯基。
进一步，优选：上述通式(P)的mp4表示0、1、2或3，Mp3中的至少1个为被1个或2个以上的氟取代的1,4-亚苯基。
另外，作为上述通式(P)中的间隔基团(Spp1、Spp2、Spp4)，优选为单键、-OCH2-、-(CH2)zO-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-(CH2)z-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH2)z-、-(C＝O)-O-(CH2)z-、-O-(CH2)z-O-、-OCF2-、-CH＝CH-COO-、-COO-CH＝CH-、-OCOCH＝CH-或-C≡C-，该z优选为1以上且10以下的整数。
本发明的通式(P)的聚合性化合物优选为选自由通式(P-a)、通式(P-b)、通式(P-c)及通式(P-d)所表示的化合物组成的组中的至少1种化合物。
[化65]
上述通式(P-a)～通式(P-d)中，Rp1及Rp2各自独立地表示以下的式(R-I)～式(R-IX)中的任一者，
[化66]
上述式(R-I)～(R-IX)中，R2～R6相互独立地为氢原子、碳原子数1～5个的烷基或碳原子数1～5个的卤代烷基，W为单键、-O-或亚甲基，T为单键或-COO-，p、t及q各自独立地表示0、1或2，
环A及环B各自独立地表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，优选未被取代或者被碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的卤代烷基、碳原子数1～12的烷氧基、碳原子数1～12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基或-Rp1取代，
环C表示以下的式(c-i)～(c-ix)中的任一者，
[化67]
(式中，以★与Spp1键结，以★★与Lp5或Lp6键结)
Spp1及Spp4优选表示间隔基团，Xp1～Xp4优选各自独立地表示氢原子或卤素原子，
Lp4、Lp5及Lp6优选各自独立地为单键、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-COOC2H4-、-OCOC2H4-、-C2H4OCO-、-C2H4COO-、-CF2-、-CF2O-、-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH2)z-、-(C＝O)-O-(CH2)z-、-O-(CH2)z-O-、-OCF2-、-CH＝CHCOO-、-COOCH＝CH-、-OCOCH＝CH-或-C≡C-，上述式中的z优选为1～4的整数。
Lp3优选为-CH＝CHCOO-、-COOCH＝CH-或-OCOCH＝CH-。
上述通式(P-a)所表示的化合物中，mp6及mp7优选各自独立地表示0、1、2或3。另外，更优选mp6+mp7＝2～5。
上述通式(P-d)所表示的化合物中，mp12及mp15各自独立地表示1、2或3，mp13优选表示0、1、2或3，mp14优选表示0或1。另外，更优选mp12+mp15＝2～5。存在多个Rp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp2的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp4的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Lp4及Lp5的情况下，它们可相同也可不同，存在多个环A～环C的情况下，它们可相同也可不同。
以下例示本发明的通式(P-a)～通式(P-d)所表示的化合物的优选结构。
作为本发明的通式(P-a)所表示的化合物的优选例，可列举下述式(P-a-1)～式(P-a-31)所表示的聚合性化合物。
[化68]
[化69]
[化70]
[化71]
作为本发明的通式(P-b)所表示的化合物的优选例，可列举下述式(P-b-1)～式(P-b-34)所表示的聚合性化合物。
[化72]
[化73]
[化74]
作为本发明的通式(P-c)所表示的化合物的优选例，可列举下述式(P-c-1)～式(P-c-52)所表示的聚合性化合物。
[化75]
[化76]
[化77]
本发明的通式(P-d)所表示的化合物优选为以下的通式(P-d')所表示的化合物。
[化78]
(上述通式(P-d')所表示的化合物中，mp10更优选表示2或3。其他符号与上述通式(P-d)中相同，因此省略)
作为本发明的通式(P-d)所表示的化合物的优选例，可列举下述式(P-d-1)～式(P-d-31)所表示的聚合性化合物。
[化79]
[化80]
[化81]
[化82]
[化83]
[化84]
[化85]
本发明的“碳原子数1～15个的烷基”优选为直链状或支链状烷基，更优选为直链状烷基。另外，上述通式(1)中，R1及R2各自独立地为碳原子数1～15个的烷基，R1及R2优选各自独立地为碳原子数1～8个的烷基，更优选为碳原子数1～6个的烷基。
作为本发明的“碳原子数1～15个的烷基”的例子，可列举：甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基、叔丁基、3-戊基、异戊基、新戊基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十五烷基等。需要说明的是，本说明书中，烷基的例子为通用，根据各烷基的碳原子数的数量而适当自上述例示中进行选择。
本发明的“碳原子数1～15个的烷氧基”的例子优选该取代基中的至少1个氧原子存在于与环结构直接键结的位置，更优选为甲氧基、乙氧基、丙氧基(正丙氧基、异丙氧基)、丁氧基、戊氧基、辛氧基、癸氧基。需要说明的是，本说明书中，烷氧基的例子为通用，根据各烷氧基的碳原子数的数量而适当自上述例示中进行选择。
作为本发明的“碳原子数2～15个的烯基”的例子，可列举：乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、异丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1,3-丁二烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、2-己烯基等。另外，作为本发明中的更优选的烯基，由下述记载的式(i)(乙烯基)、式(ii)(1-丙烯基)、式(iii)(3-丁烯基)及式(iv)(3-戊烯基)表示：
[化86]
(上述式(i)～(iv)中，＊表示环结构上的键结部位)
但本申请发明的液晶组合物含有聚合性单体的情况下，优选为式(ii)及式(iv)所表示的结构，更优选为式(ii)所表示的结构。需要说明的是，本说明书中，烯基的例子为通用，根据各烯基的碳原子数的数量而适当自上述例示中进行选择。
另外，本发明中的聚合性化合物中，作为有益于提高与低分子液晶的溶解性而抑制结晶化的具有单官能性反应基的聚合性化合物，优选为下述通式(VI)所表示的聚合性化合物。
[化87]
(式中，X3表示氢原子或甲基，Sp3表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)t-(式中，t表示2～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，V表示碳原子数2～20的直链或支链多价亚烷基或者碳原子数5～30的多价环状取代基，多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代，也可被碳原子数5～20的烷基(基团中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被氧原子取代)或环状取代基取代，W表示氢原子、卤素原子或碳原子数1～15的烷基。式中的全部1,4-亚苯基中的任意氢原子可被取代为-CH3、-OCH3、氟原子或氰基)
上述通式(VI)中，X3表示氢原子或甲基，重视反应速度的情况下，优选为氢原子，重视减少反应残留量的情况下，优选为甲基。
上述通式(VI)中，Sp3表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)t-(式中，t表示2～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，由于碳链的长度会对Tg产生影响，因此在聚合性化合物含量小于10重量％的情况下，优选不太长，优选为单键或碳原子数1～5的亚烷基，聚合性化合物含量小于6重量％的情况下，更优选为单键或碳原子数1～3的亚烷基。聚合性化合物含量为10重量％以上的情况下，优选为碳数5～10的亚烷基。另外，在Sp3表示-O-(CH2)t-的情况下也t优选为1～5，更优选为1～3。进一步，由于碳原子数会对预倾角产生影响，因此优选视需要以获得想要的预倾角的方式将Sp3的碳原子数不同的多种聚合性化合物混合使用。
上述通式(VI)中，V表示碳原子数2～20的直链或支链多价亚烷基或者碳原子数5～30的多价环状取代基，多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被取代为氧原子，也可被取代为碳原子数5～20的烷基(基团中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被取代为氧原子)或环状取代基，优选被取代为2个以上的环状取代基。
通式(VI)所表示的聚合性化合物更具体而言可列举通式(X1a)所表示的化合物。
[化88]
(式中，A1表示氢原子或甲基，
A2表示单键或碳原子数1～8的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的亚甲基可以以氧原子不相互直接键结的方式各自独立地被取代为氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-，该亚烷基中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被取代为氟原子、甲基或乙基)，
A3及A6各自独立地表示氢原子、卤素原子或碳原子数1～10的烷基(该烷基中的1个或2个以上的亚甲基可以以氧原子不相互直接键结的方式各自独立地被取代为氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被取代为卤素原子或碳原子数1～17的烷基)，
A4及A7各自独立地表示氢原子、卤素原子或碳原子数1～10的烷基(该烷基中的1个或2个以上的亚甲基可以以氧原子不相互直接键结的方式各自独立地被取代为氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被取代为卤素原子或碳原子数1～9的烷基)，
p表示0～10，
B1、B2及B3各自独立地表示氢原子、碳原子数1～10的直链状或支链状烷基(该烷基中的1个或2个以上的亚甲基可以以氧原子不相互直接键结的方式各自独立地被取代为氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被卤素原子或碳原子数3～6的三烷氧基甲硅烷基取代)
上述通式(X1a)优选为通式(II-b)所表示的化合物。
[化89]
通式(II-b)所表示的化合物具体而言优选为下述式(II-q)～(II-z)、(II-aa)～(II-al)所表示的化合物。
[化90]
[化91]
[化92]
上述通式(VI)、通式(XaI)及通式(II-b)所表示的化合物可仅为1种，也可为2种以上。
另外，作为通式(VI)所表示的聚合性化合物，也可列举通式(X1b)所表示的化合物。
[化93]
(式中，A8表示氢原子或甲基，6元环T1、T2及T3各自独立地表示以下的任一者，
[化94]
(其中，q表示1～4的整数)，
q表示0或1，
Y1及Y2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C≡C-、-CF＝CF-、-(CH2)4-、-CH2CH2CH2O-、-OCH2CH2CH2-、-CH＝CHCH2CH2-或-CH2CH2CH＝CH-，
Y3及Y4各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基(该亚烷基中的1个或2个以上的亚甲基可以以氧原子不相互直接键结的方式各自独立地被取代为氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-，该亚烷基中的1个或2个以上的氢原子可各自独立地被取代为氟原子、甲基或乙基)，
B8表示氢原子、氰基、卤素原子或碳原子数1～8的烷基、或者末端具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的亚烷基)
作为例示化合物，示于以下，但并不限定于这些。
[化95]
[化96]
[化97]
[化98]
[化99]
[化100]
[化101]
进一步，通式(VI)所表示的聚合性化合物具体而言也可列举通式(X1c)所表示的化合物。
[化102]
(式中，R70表示氢原子或甲基，R71表示具有缩合环的烃基)
作为例示化合物，示于以下，但并不限定于这些。
[化103]
[化104]
[化105]
[化106]
另外，本发明中的聚合性化合物中，作为有益于提高与低分子液晶的溶解性而抑制结晶化的具有多官能性反应基的聚合性化合物，优选为下述通式(V)所表示的聚合性化合物。
[化107]
(式中，X1及X2各自独立地表示氢原子或甲基，Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，U表示碳原子数2～20的直链或支链多价亚烷基或者碳原子数5～30的多价环状取代基，多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被取代为氧原子，也可被取代为碳原子数5～20的烷基(基团中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被取代为氧原子)或环状取代基，k表示1～5的整数。式中的全部1,4-亚苯基中的任意氢原子可被取代为-CH3、-OCH3、氟原子或氰基)
上述通式(V)中，X1及X2各自独立地表示氢原子或甲基，重视反应速度的情况下，优选为氢原子，重视减少反应残留量的情况下，优选为甲基。
上述通式(V)中，Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，本发明的液晶显示元件的预倾角会受到该碳原子数、与液晶的含量、以及所使用的取向膜的种类、取向处理条件的影响。因此，虽然未必受到限定，但例如在使预倾角成为5度左右的情况下，优选碳链不太长，更优选为单键或碳原子数1～5的亚烷基，进一步优选为单键或碳原子数1～3的亚烷基。进一步，使预倾角成为2度左右以内时，优选使用碳原子数为6～12的聚合性化合物，更优选碳原子数为8～10。另外，Sp1及Sp2表示-O-(CH2)s-的情况下也会对预倾角产生影响，因此优选视需要适当调整Sp1及Sp2的长度而使用，为了增大预倾角，s优选为1～5，更优选为1～3。为了减小预倾角，s优选为6～10。另外，Sp1及Sp2的至少一者为单键时，表现出分子的非对称性，从而诱发预倾斜，因此优选。
另外，也优选上述通式(V)中Sp1与Sp2相同的化合物，优选使用2种以上的Sp1与Sp2相同的化合物。该情况下，更优选使用Sp1及Sp2互不相同的2种以上。
上述通式(V)中，U表示碳原子数2～20的直链或支链多价亚烷基或者碳原子数5～30的多价环状取代基，多价亚烷基中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被取代为氧原子，也可被取代为碳原子数5～20的烷基(基团中的亚烷基可在氧原子不邻接的范围内被取代为氧原子)、环状取代基，优选被2个以上的环状取代基取代。
上述通式(V)中，U具体而言优选表示以下的式(Va-1)～式(Va-13)。为了提高锚定力，优选为直线性高的联苯等，优选表示式(Va-1)～式(Va-6)。另外，就与液晶的溶解性高的方面而言，优选为式(Va-6)～式(Va-11)所表示的结构，优选与式(Va-1)～式(Va-6)组合使用。
[化108]
[化109]
[化110]
[化111]
[化112]
[化113]
[化114]
[化115]
[化116]
[化117]
[化118]
[化119]
[化120]
[化121]
(式中，两端键结于Sp1或Sp2。Zp1及Zp2各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键。式中的全部1,4-亚苯基中的任意氢原子可被取代为-CH3、-OCH3、氟原子或氰基。另外，亚环己基中的1个或2个以上的CH2CH2基可被取代为-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-)
U具有环结构的情况下，优选上述Sp1及Sp2中的至少一者表示-O-(CH2)s-(式中，s表示1～7的整数，氧原子键结于芳香环上)，也优选两者均为-O-(CH2)s-。
上述通式(V)中，k表示1～5的整数，优选k为1的二官能化合物或k为2的三官能化合物，更优选为二官能化合物。
上述通式(V)所表示的化合物具体而言优选为以下的通式(Vb)所表示的化合物。
[化122]
(式中，X1及X2各自独立地表示氢原子或甲基，Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示1～7的整数，氧原子键结于芳香环上)，Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1＝CY2-(Y1及Y2分别表示氟原子)、-C≡C-或单键，C表示1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基或单键，式中的全部1,4-亚苯基中的任意氢原子可被氟原子取代)
上述通式(Vb)中，X1及X2各自独立地表示氢原子或甲基，优选两者均表示氢原子的二丙烯酸酯衍生物或两者均具有甲基的二甲基丙烯酸脂衍生物，也优选一者表示氢原子另一者表示甲基的化合物。关于这些化合物的聚合速度，二丙烯酸酯衍生物最快，二甲基丙烯酸脂衍生物较慢，非对称化合物为其中间，可根据其用途而采用优选方式。
上述通式(Vb)中，Sp1及Sp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-，优选至少一者为-O-(CH2)s-，更优选两者均表示-O-(CH2)s-的方式。该情况下，s优选为1～6。
上述通式(Vb)中，Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CY1＝CY2-(Y1及Y2分别表示氟原子)、-C≡C-或单键，优选为-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-或单键，更优选为-COO-、-OCO-或单键，特别优选为单键。上述通式(Vb)中，C表示任意的氢原子可被取代为氟原子的1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基或单键，优选为1,4-亚苯基或单键。C表示单键以外的环结构的情况下，Z1也优选为单键以外的连结基，C为单键的情况下，Z1优选为单键。
综上，优选上述通式(Vb)中C表示单键且环结构由两个环形成的情形，作为具有环结构的聚合性化合物，具体而言优选为以下的通式(V-1)～(V-6)所表示的化合物，特别优选为通式(V-1)～(V-4)所表示的化合物，最优选为通式(V-2)所表示的化合物。
[化123]
另外，上述通式(Vb)中，就提高与液晶组合物的溶解性的方面而言，优选以下的通式(V1-1)～(V1-5)所表示的化合物，特别优选为通式(V1-1)所表示的化合物。
另外，上述通式(Vb)由三个环结构所形成的情况下也可优选地使用，就提高与液晶组合物的溶解性的方面而言，优选为通式(V1-6)～(V1-13)所表示的化合物。进一步，也优选将与液晶的锚定力较强的通式(V-1)～(V-6)所表示的化合物同锚定力较弱且与液晶组合物的相溶性良好的通式(V1-1)～(V1-5)所表示的化合物混合使用。
[化124]
[化125]
[化126]
[化127]
[化128]
[化129]
[化130]
[化131]
[化132]
(式中，q1及q2各自独立地表示1～12的整数，R3表示氢原子或甲基)
作为上述通式(V)所表示的化合物，具体而言下述通式(Vc)所表示的化合物就提高反应速度的方面而言优选，另外，使预倾角实现热稳定化，因此优选。进一步，视需要也可调整Sp1、Sp2及Sp3的碳原子数而获得想要的预倾角。预倾斜与该碳原子数的关系呈现与官能团为2个的情况下同样的倾向。
[化133]
(式中，X1、X2及X3各自独立地表示氢原子或甲基，Sp1、Sp2及Sp3各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-(式中，s表示2～7的整数，氧原子键结于芳香环上)，Z11表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键，J表示1,4-亚苯基、反式-1,4-亚环己基或单键，式中的全部1,4-亚苯基中的任意氢原子可被氟原子取代)
[聚合性光取向功能性化合物]
液晶的取向由于会受到位于液晶单元基板面的取向膜的表面物性非常大的影响，因此紫外线聚合前的液晶及聚合性化合物会因来自取向膜的取向限制力而一致地取向。若对其进行紫外线曝光，则会发生聚合相分离而形成聚合物网络，但在形成过程中存在因交联等导致聚合性化合物所具有的介晶基的取向秩序度变乱的倾向，因此存在随着聚合性化合物含量增加而交联点密度增大，使取向秩序度降低的倾向。另外，在自基板面形成聚合物网络的过程中，构成聚合物网络的介晶基在取向膜附近其取向秩序度高，但若聚合物网络层的厚度增大，则取向膜产生的影响变弱，聚合物网络的取向秩序度降低。为了提升形成聚合物网络的介晶基的取向秩序度，只要使聚合相分离时的聚合性化合物的介晶基的方向性统一即可，通过使用具有光取向功能的化合物，即便在取向膜的影响较弱的部位，也能够使液晶及聚合性化合物取向，液晶整体中聚合物网络的取向秩序度提高，从而优选。作为光取向功能化合物，可列举光分解型、反式-顺式光异构化型、光环加成型、光弗里斯转变型。可适当使用这些以获得目标取向状态。另外，关于紫外线聚合时进行曝光的紫外线，视需要使用平行光的无偏光紫外线、直线偏光紫外线、圆偏光紫外线等。平行光的无偏光紫外线曝光优选用于垂直取向，若相对于单元基板法线方向进行倾斜曝光，则能够赋予预倾角，从而特别优选。直线偏光紫外线曝光可用于获得水平取向，优选用于IPS模式或FFS模式。圆偏光紫外线曝光优选用于TN模式等扭转取向的显示模式。
本发明的液晶显示元件中，为了提高聚合物网络的取向性，使用1种或2种以上的具有光取向功能的聚合性光取向功能性化合物(Vn)作为聚合性化合物。其中，优选使用显示出光异构化的聚合性光取向功能性化合物。
使用于本发明的聚合性光取向功能性化合物由聚合性官能团、介晶基、及位于介晶基与聚合性官能团之间的亚烷基等间隔基团构成，该介晶基优选使用具有二色性、且具有进行再取向以使光的行进方向上的二色性的吸收变少的性质的化合物。间隔基团优选为碳数3～10的范围，为了增强锚定力，优选为碳数3～8的范围。介晶基为二环的情形时，由于熔点较低，因此即便增加含量也不会发生析出，因此优选。为三环的情况下，通过使共轭系沿介晶基长轴方向延长而使二色性比变高，取向秩序度提高，因此优选。若进行平行光的紫外线曝光，则根据该性质，光取向功能性化合物的介晶基长轴方向会平行于光的行进方向而取向，被两片透明性基板夹持的低分子液晶、及上述聚合性化合物中的聚合性液晶化合物以聚合性液晶化合物及低分子液晶所具有的介晶基的长轴方向朝着光取向功能性化合物的介晶基长轴方向对齐的方式再取向，并且发生聚合相分离而在液晶中形成聚合物网络。与未使用聚合性光取向功能性化合物(Vn)的情形相比，此时所形成的聚合物网络中的介晶基的长轴的取向秩序度提高，显示出进一步向曝光的平行紫外线的行进方向对齐的方向性，光学各向异性的光学轴与液晶的易取向轴大体成为一致。若自单元法线方向进行平行光紫外线曝光，则聚合物网络的光学轴的平均方向大致相对于单元基板在法线方向对齐。若倾斜地进行平行光紫外线曝光，则该反式体的分子长轴朝向倾斜方向而使液晶向紫外线的倾斜方向取向，若通过聚合相分离而形成聚合物网络，则聚合物网络的光学轴方向大致相对于单元基板面法线方向倾斜而诱发预倾角。由此，ON状态的透射率进一步提高，响应也获得改善。另外，关于透射率得到改善的单元的液晶的取向状态，若施加电压等而使其成为水平取向，则利用偏光显微镜观察单轴取向状态时观察到暗视野。取向混乱的情况下，无法获得完全的暗视野，利用偏光显微镜会观察到白点形式的点状漏光部分。仅使用聚合性化合物与液晶的情况下，与透射率成反比例地观察到大量点状漏光，但若使用聚合性光取向功能化合物，则形成聚合物网络的介晶基的取向秩序度提高，点状漏光减少或消失，透射率大幅提高，因此优选。显示出可逆性的光异构化的情况下，存在顺式体及反式体，但聚合性光取向功能性化合物优选为吸收紫外线而成为反式体的光异构性化合物，在反式体时成为与低分子液晶同样的棒状形态，获得反式状态的介晶基长轴方向与低分子液晶的长轴方向朝着大致相同方向对齐的取向状态。进一步，通过聚合性光取向功能性化合物的交联迟于聚合性化合物的交联，从而在聚合性光取向功能性化合物的介晶基交联前的取向状态得以维持的状态下聚合性化合物先进行交联，因此可提高聚合性化合物的介晶基的取向秩序度，因此优选聚合性光取向功能性化合物的反应速度慢于聚合性化合物的反应速度。在聚合性化合物的官能团为丙烯酰基的情况下，若将聚合性光取向功能性化合物的官能团设为甲基丙烯酰基，则聚合性光取向功能性化合物的交联延迟，因此优选。若进行交联，则聚合性光取向功能性化合物以反式体的状态形成与聚合性化合物的共聚物，且以聚合物网络光轴方向或易取向轴方向与液晶易取向轴一致的方式形成。聚合物网络形成后，受到周围环境的影响欲自反式体转变为顺式体而使聚合物网络变形，但如果聚合性光取向功能性化合物相对于聚合性化合物与聚合性光取向功能性化合物的总量为1％以下程度，则聚合性化合物大量存在，因此未发现聚合物网络的变形，从而优选。进一步，若聚合性光取向功能性化合物的分子与聚合性化合物交联而被封闭于几乎不能发生自反式体向顺式体的变形的空间内，则即便受到热等的影响而欲向顺式体转变，也难以变形为立体的顺式体，维持近似反式体的分子的立体配置，从而优选。该状态受到交联间密度的影响，因此通过适当选择聚合性化合物的种类，可获得长期保存稳定的特性，从而优选。
关于使用于本发明的聚合性光取向功能性化合物的含量，若含量为0.001质量％以下，则再取向力较弱，提高透射率的效果几乎不可见。另外，若设为1质量％以上，则因二色性比的影响而导致着色的可能性变高。因此，优选为1质量％以下，优选下限为0.005质量％以上且上限为1质量％以下。相对于制造本发明的液晶显示元件时使用的由聚合性化合物及聚合性光取向功能性化合物构成的聚合性组合物与含有1种或2种以上的液晶化合物的液晶组合物的总重量，优选在0.005质量％以上且1质量％以下的范围内添加，就再取向力与非着色性的方面而言，更优选在0.005质量％以上且0.5质量％以下的范围内添加，特别优选在0.01质量％以上且0.3质量％以下的范围内添加，其原因在于二色性的紫外线吸收不会对聚合产生影响。通过在上述范围内添加聚合性光取向功能性化合物，聚合性组合物中所含有的聚合性液晶化合物及低分子液晶进行再取向并发生聚合相分离，因此能够形成取向性高的聚合物网络。
作为聚合性光取向功能性化合物，优选使用选自下述通式(Vn-1)所表示的聚合性光取向化合物中的1种或2种以上。
[化134]
(式中，X11表示氢原子或甲基，
Sp11表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s1-(式中，s1表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，
n表示1～3的整数，
Z11表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-C≡C-、单键、-CY1＝CY2-(Y1及Y2各自独立地表示氢原子或氟原子)、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-，存在多个Z11的情况下它们可相同也可不同，但至少1个Z11表示-CH＝CH-、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-，
R11表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、氰基、硝基、异氰基、硫代异氰基、或者1个-CH2-或非邻接的2个以上的-CH2-可各自独立地被取代为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-的碳原子数1～12的直链或支链烷基，或者表示式(I-1-1)所表示的基团，
[化135]
(式(Vn-1-1)中，X21表示氢原子或甲基，Sp21表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上))
式中所存在的全部的1,4-亚苯基中的任意的氢原子可被氟原子、氟代甲基、氟代甲氧基、碳原子数1～2的烷基、或式(Vn-1-1)所表示的基团取代，
存在多个X21及Sp21的情况下，它们分别可相同也可不同)
通式(Vn-1)中，更优选使用选自R11表示式(Vn-1-1)所表示的基团的通式(Vn-2)所表示的聚合性光取向化合物中的1种或2种以上。
[化136]
(式中，n、X11、X21、Sp11、Sp21及Z11分别表示与通式(Vn-1)中所定义者相同的基团)
通式(Vn-2)中，就提高取向性的方面而言，优选n＝1的介晶基为二环的通式(Vn-2-1)所表示的聚合性光取向功能性化合物。
[化137]
(式中，X11、X21、Sp11及Sp21分别表示与通式(Vn-1)中所定义者相同的基团，Z111表示-CH＝CH-、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-)
通式(Vn-2-1)中，Z111更优选表示-CH＝CH-或-N＝N-，Z111特别优选表示-N＝N-。
通式(Vn-2-1)中，Sp11及Sp21更优选各自独立地表示碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，特别优选表示-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)。
通式(Vn-2-1)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(Vn-2-1-1)～通式(Vn-2-1-8)所表示的化合物。
[化138]
通式(Vn-2)中，优选n＝2的介晶基为三环的通式(Vn-2-2)所表示的聚合性光取向功能性化合物，其原因在于使二色比增大而有助于高感度化，且通过提高二色比而可提高取向秩序度。
[化139]
(式中，X11、X21、Sp11及Sp21分别表示与通式(Vn-1)中所定义者相同的基团，Z121表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-C≡C-、单键、-CY1＝CY2-(Y1及Y2各自独立地表示氢原子或氟原子)、-CH＝N、-N＝CH-或-N＝N-，Z122表示-CH＝CH-、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-)
通式(Vn-2-2)中，Z121更优选表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、单键、-CH＝CH-或-N＝N-，Z121特别优选表示-COO-、-OCO-、单键、-CH＝CH-或-N＝N-。
通式(Vn-2-2)中，Z122更优选表示-CH＝CH-或-N＝N-，Z122特别优选表示-N＝N-。
通式(Vn-2-2)中，Sp11及Sp21更优选各自独立地表示碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，特别优选表示-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)。
通式(Vn-2-2)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(Vn-2-2-1)～通式(Vn-2-2-11)所表示的化合物。
[化140]
通式(Vn-2)中，优选n＝3的介晶基为三环的通式(Vn-2-3)所表示的聚合性光取向功能性化合物，其原因在于由于可延长官能团间的距离，因此能够减小聚合时的交联间密度，并且二色比变高而光感度提高，且由于为三环介晶基因此可提高液晶性及取向秩序度。另外，由于锚定力上升，因此对改善下降时间有用，因此优选。与三环介晶基相比，四环介晶基可进一步实现交联间密度减小、二色比提高、锚定力增加、液晶性及取向秩序度的增强，因此优选。
[化141]
(式中，X11、X21、Sp11及Sp21分别表示与通式(Vn-1)中所定义者相同的基团，Z131及Z132各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-C≡C-、单键、-CY1＝CY2-(Y1及Y2各自独立地表示氢原子或氟原子)、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-，Z133表示-CH＝CH-、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-)
通式(Vn-2-3)中，Z131及Z132更优选各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、单键、-CH＝CH-或-N＝N-，Z131及Z132进一步优选各自独立地表示-COO-、-OCO-、单键、-CH＝CH-或-N＝N-，Z131特别优选表示-CH＝CH-或-N＝N-。
通式(Vn-2-3)中，Z133更优选表示-CH＝CH-或-N＝N-，Z133特别优选表示-N＝N-。
通式(Vn-2-3)中，Sp11及Sp21更优选各自独立地表示碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)，特别优选表示-O-(CH2)s2-(式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上)。
通式(Vn-2-3)所表示的化合物具体而言优选为以下记载的通式(Vn-2-3-1)～通式(Vn-2-3-10)所表示的化合物。
[化142]
更优选使用选自上述通式(Vn-2-1)～通式(Vn-2-3)所表示的聚合性光取向化合物中的1种或2种以上，三环化合物由于结晶性高，因此存在析出之虞，因此通过将二环化合物与三环化合物并用而改善溶解性，从而优选。特别优选使用选自通式(Vn-2-1)～通式(Vn-2-2)所表示的聚合性光取向化合物中的1种或2种以上。
[聚合引发剂]
作为本发明所使用的聚合性化合物的聚合方法，可使用自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等，优选通过自由基聚合进行聚合，更优选通过光弗里斯转变进行的自由基聚合、通过光聚合引发剂进行的自由基聚合。
作为自由基聚合引发剂，可使用热聚合引发剂、光聚合引发剂，优选为光聚合引发剂。具体而言优选为以下的化合物。
优选为：二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、苯偶酰二甲基缩酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基-苯基酮、2-甲基-2-吗啉基(4-硫代甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮、4'-苯氧基苯乙酮、4'-乙氧基苯乙酮等苯乙酮系；
苯偶姻、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚、苯偶姻甲醚、苯偶姻***等苯偶姻系；
2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等酰基氧化膦系；
苯偶酰、苯甲酰甲酸甲酯系；
二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4'-甲基-二苯硫醚、丙烯酰基化二苯甲酮、3,3',4,4'-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、3,3'-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、2,5-二甲基二苯甲酮、3,4-二甲基二苯甲酮等二苯甲酮系；
2-异丙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮等噻吨酮系；
米氏酮、4,4'-二乙基氨基二苯甲酮等氨基二苯甲酮系；
10-丁基-2-氯吖啶酮、2-乙基蒽醌、9,10-菲醌、樟脑醌等。其中最优选为苯偶酰二甲基缩酮。
另外，考虑到自由基的寿命、反应性，也优选使用多种聚合引发剂。
进一步，作为不使用上述聚合引发剂而通过光弗里斯转变进行的自由基聚合，也可含有具有吸收紫外线的共轭系结构的聚合性液晶化合物而进行聚合。例如通过使用通式(X1c-1)～(X1c-4)所表示的具有共轭系结构的聚合性液晶化合物代替聚合引发剂而不会降低液晶元件的电压保持率，因此优选。另外，为了促进聚合，也优选将它们与聚合引发剂并用。
[化143]
[聚合性组合物]
使用于本发明的聚合性组合物优选含有上述例示的含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物与液晶组合物的总重量中的1质量％以上且小于10质量％的聚合性组合物，更优选含有1质量％以上且小于8质量％的聚合性组合物，聚合性组合物的含量的下限值优选为2质量％以上，上限值优选为小于9质量％，更优选为小于7质量％，更优选为小于5质量％，更优选为小于4质量％。需要说明的是，本发明的聚合性组合物优选由1种或2种以上的聚合性化合物及1种或2种以上的聚合性光取向功能性化合物构成。
另外，使用于本发明的聚合性组合物也优选含有上述例示的含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物与液晶组合物的总重量中的10质量％以上且小于40质量％的聚合性组合物，该情况下聚合性组合物的含量的下限值优选为9质量％以上，更优选为10质量％以上，上限值优选为小于30％质量，更优选为小于25％质量，更优选为小于20％质量，更优选为小于15％质量。进一步，本发明所使用的聚合性组合物优选含有上述例示的含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物与液晶组合物的总重量中的5质量％以上且小于15质量％的聚合性组合物，更优选含有7质量％以上且小于12％的聚合性组合物。使用于本发明的聚合性组合物优选通过含有1质量％以上且小于40质量％的聚合性化合物而形成具有单轴性光学各向异性或单轴性折射率各向异性或易取向轴方向的聚合物网络，更优选以该聚合物网络的光学轴或易取向轴与低分子液晶的易取向轴大体一致的方式形成。
需要说明的是，该聚合物网络中也包含通过多个聚合物网络集合而形成有高分子薄膜的聚合物粘合剂。聚合物粘合剂具有如下特征：具有表现出单轴取向性的折射率各向异性，该薄膜中分散有低分子液晶，该薄膜的单轴性光学轴与低分子液晶的光学轴向大致同一方向对齐。因此，由此具有如下特征：不同于作为光散射型液晶的高分子分散型液晶或聚合物网络型液晶，不会发生光散射，在使用偏光的液晶元件中可获得高对比度的显示，且缩短下降时间而提高液晶元件的响应性。进一步，本发明所使用的聚合性液晶组合物在液晶元件整体中形成聚合物网络层，不同于在液晶元件基板上形成聚合物的薄膜层而诱发预倾斜的PSA(Polymer Sustained Alignment)型液晶组合物。
无论在何种浓度的情况下，均优选含有Tg不同的至少两种以上的聚合性化合物而视需要调整Tg。作为Tg高的聚合物前驱物的聚合性化合物优选为具有交联密度变高的分子结构的聚合性化合物且官能团数为2以上。另外，Tg低的聚合物前驱物优选为官能团数为1，或者官能团数为2以上且官能团间具有作为间隔基团的亚烷基等而延长了分子长度的结构。在调整聚合物网络的Tg以应对聚合物网络的热稳定性、耐冲击性提高的情况下，优选适当调整多官能单体与单官能单体的比率。另外，Tg也关系到聚合物网络的主链及侧链中的分子级别的热运动性，也会影响到电光学特性。例如若提高交联密度，则主链的分子运动性降低，与低分子液晶的锚定力提高，驱动电压变高，并且下降时间变短。另一方面，若减小交联密度以使Tg下降，则因聚合物主链的热运动性提升而表现出与低分子液晶的锚定力减小、驱动电压下降、下降时间变长的倾向。聚合物网络界面处的锚定力除上述Tg以外也会受到聚合物侧链的分子运动性的影响，通过使用具有多价支链亚烷基及多价烷基的聚合性化合物而会使聚合物界面的锚定力减小。另外，具有多价支链亚烷基及多价烷基的聚合性化合物对于诱发预倾角有效，作用于降低极角方向的锚定力的方向。
在聚合性液晶组合物显示出液晶相的状态下，使聚合性液晶组合物中的聚合性化合物进行聚合，由此聚合性化合物的分子量增加而使液晶组合物与聚合性化合物发生相分离。分离为二相的形态在较大程度上根据所含有的液晶化合物的种类、聚合性化合物的种类而有所不同。可通过双节分解(binodal decomposition)而形成相分离结构，也可通过旋节分解(spinodal decomposition)而形成相分离结构，该双节分解是在液晶相中产生无数个岛状核形式的聚合性化合物相并使其生长，该旋节分解是由液晶相与聚合性化合物相的浓度波动而引起相分离。为了形成由双节分解引起的聚合物网络，优选至少将低分子液晶的含量设为85质量％以上，通过使用聚合性化合物的反应速度较快的化合物而产生无数个尺寸小于可见光波长的聚合性化合物的核，从而形成纳米级的相分离结构，因此优选。其结果为，在聚合性化合物相中的聚合进行时，依赖相分离结构而形成空隙间隔短于可见光波长的聚合物网络，另一方面，聚合物网络的空隙由低分子液晶相的相分离所引起，若该空隙的尺寸小于可见光波长，则无光散射性而为高对比度，且源自聚合物网络的锚定力的影响增强，下降时间缩短，从而可获得高速响应的液晶显示元件，因此特别优选。双节分解时的聚合性化合物相的核生成会受到基于化合物的种类、组合的相溶性的变化、或者反应速度、温度等参数的影响，优选视需要适当进行调整。关于反应速度，在紫外线聚合的情况下取决于聚合性化合物的官能团或光引发剂的种类及含量、紫外线曝光强度，只要以促进反应性的方式适当调整紫外线曝光条件即可，优选为至少20mW/cm2以上的紫外线曝光强度。在低分子液晶为85质量％以上时优选利用由旋节分解所引起的相分离结构而形成聚合物网络，在旋节分解时可获得由具有周期性的两相的浓度波动所引起的相分离微细结构，因此易于形成小于可见光波长且均匀的空隙间隔，因此优选。优选由聚合物网络形成。在聚合性化合物的比例小于15质量％时，优选形成由双节分解所引起的相分离结构，为15质量％以上时，优选形成由旋节分解所引起的相分离结构。若聚合性化合物含量增加，则存在低分子液晶相与聚合性化合物相在温度的影响下发生两相分离的相转变温度。若为高于两相分离转变温度的温度，则呈现各向同性相，若低于该温度，则会发生分离，无法获得均匀的相分离结构，从而欠佳。当因温度而导致两相分离的情况下，优选在高于两相分离温度的温度形成相分离结构。无论在上述何种情况下，均一边保持与低分子液晶的取向状态同样的取向状态，一边形成聚合物网络。所形成的聚合物网络以仿照低分子液晶的取向的方式显示出光学各向异性。作为聚合物网络中的液晶层的形态，可列举：在聚合物的三维网络结构中液晶组合物形成连续层的结构、液晶组合物的微滴分散于聚合物中的结构、或两者混合存在的结构、进一步以两基板面为起点而存在聚合物网络层且在与对面基板的中心附近仅存在液晶层的结构。无论为何种结构均优选通过聚合物网络的作用而诱发液晶组合物相对于液晶元件基板的法线方向形成0～90°的预倾角。所形成的聚合物网络优选具有使所共存的低分子液晶沿液晶单元的取向膜所呈现的取向方向进行取向的功能，进一步也优选具有使低分子液晶相对于聚合物界面方向发生预倾斜的功能。若导入会使低分子液晶相对于聚合物界面发生预倾斜的聚合性化合物，则对降低液晶元件的驱动电压有用，从而优选。另外，关于可具有折射率各向异性、使液晶沿取向方向取向的功能，优选使用具有介晶基的聚合性化合物。
对于VA模式等的垂直取向单元，可使用不具有介晶基而具有多价烷基或多价支链亚烷基的诱发垂直取向的聚合性化合物，也优选与具有介晶基的聚合性化合物并用。在使用上述聚合性液晶组合物通过相分离聚合而在垂直取向单元内形成聚合物网络的情况下，优选沿与低分子液晶垂直于液晶单元基板的方向大致相同的方向形成有纤维状或柱状的聚合物网络。另外，在使用对位于单元基板表面的垂直取向膜以诱发液晶倾斜取向的方式实施摩擦处理等而诱发预倾角的垂直取向膜的情况下，优选沿与预倾斜而取向的低分子液晶相同的方向倾斜地形成有纤维状或柱状的聚合物网络。
进一步，关于一边施加电压一边诱发预倾角的方法，若一边在较聚合性液晶组合物的阀值电压低0.9V左右的电压～高2V左右的电压的范围内施加电压一边进行聚合，则以诱发想要的预倾角，优选在VA型等垂直取向的情况下以聚合物网络的光轴方向或易取向轴方向相对于能量射线照射前的透明基板的法线方向诱发优选为0.1～30.0°、更优选为0.1～10.0°、进一步优选为0.1～5.0°、特别优选为0.1～3.0°的预倾角的方式，另外，在TN型等水平取向的情况下以聚合物网络的光轴方向或易取向轴方向相对于能量射线照射前的透明基板的平行方向诱发0.1～30°、优选为0.1～10.0°、更优选为0.1～5.0°、进一步优选为0.1～3.0°、特别优选为0.1～2.0°的预倾角的方式倾斜地形成纤维状或柱状的聚合物网络，因此更优选。无论利用何种方法所形成的纤维状或柱状的聚合物网络，均具有将两片单元基板间连接的特征。由此，预倾角的热稳定性提高从而提升液晶显示元件的可靠性。
另外，作为通过以倾斜取向的状态形成纤维状或柱状的聚合物网络而诱发低分子液晶的预倾角的方法，可列举将位于官能团与介晶基之间的亚烷基的碳原子数为6以上且预倾角的诱发角度较小的二官能丙烯酸酯和位于官能团与介晶基之间的亚烷基的碳原子数为5以上且预倾角的诱发角度较大的二官能丙烯酸酯组合使用的方法。可通过调整这些化合物的调配比而诱发想要的预倾角。
关于VA模式中重要的预倾角的诱发，可以视需要采用如下方法来制作本发明的液晶元件，即：一边施加电压一边进行聚合相分离的方法、添加多种所诱发的预倾角不同的聚合性化合物并进行聚合相分离的方法、利用具有可逆性光取向功能的聚合性化合物所显示出的光取向功能而使低分子液晶及聚合性液晶化合物沿紫外线行进方向取向并进行聚合相分离的方法。
进一步，在IPS、FFS模式等平行取向单元中，使用聚合性液晶组合物通过相分离聚合而形成有纤维状或柱状的聚合物网络，低分子液晶沿液晶单元基板面所具有的取向膜的取向方向进行平行取向，但优选所形成的纤维状或柱状的聚合物网络的折射率各向异性或易取向轴方向与低分子液晶的取向方向为大致同一方向。进一步，更优选单元整体中除分散有低分子液晶的空隙以外大体上均存在纤维状或柱状的聚合物网络。为了相对于聚合物界面方向诱发该预倾角，优选使用不具有介晶基而具有多价烷基或多价亚烷基的聚合性化合物与具有介晶基的聚合性化合物。
进一步，电光学特性会受到聚合物网络界面的表面积及聚合物网络的空隙间隔的影响，但重要的是不会发生光散射，优选使平均空隙间隔小于可见光波长。例如存在增加单体组合物含量以扩大该界面的表面积并缩小该空隙间隔的方法。由此，聚合相分离结构发生变化，该空隙间隔变得微细，从而以该界面的表面积增大的方式形成聚合物网络，驱动电压降低，下降时间缩短。聚合相分离结构也受到聚合温度的影响。
本发明中，优选通过加快相分离速度进行聚合而获得具有微细空隙的相分离结构。相分离速度会受到低分子液晶与聚合性化合物的相溶性、聚合速度非常大的影响。由于在较大程度上取决于化合物的分子结构、含量，因此优选适当调整组成而使用。该相溶性高的情况下，优选使用该聚合速度快的聚合性化合物，紫外线聚合的情况下，优选提高紫外线强度。另外，也优选增加聚合性液晶组合物中的聚合性化合物的含量。相溶性较低的情况下，相分离速度充分变快，因此有益于制作本发明的液晶元件。作为降低相溶性的方法，可列举低温聚合的方法。若处于低温，则液晶的取向秩序度提升，液晶与单体的相溶性下降，因此可加快聚合相分离速度。进一步，作为其他方法，也可列举使聚合性液晶组合物成为呈现过冷却状态的温度而聚合的方法。该情况下，只要稍低于聚合性液晶组合物的熔点即可，因此仅将温度降低数度则也可加快相分离，从而优选。由此，可形成相当于向液晶中添加含量数十％的单体组合物的情况的聚合相分离结构，即，作为以缩短下降时间的方式发挥作用的结构的聚合物网络界面的表面积多且该空隙间隔较微细的聚合物网络结构。因此，本发明的聚合性液晶组合物优选考虑到取向功能、交联密度、锚定力、空隙间隔而适当调整聚合性液晶组成以缩短下降时间。
关于使用本发明的聚合性液晶组合物的液晶元件，为了获得高对比度的显示而必须不会发生光散射，考虑到上述方法，重要的是以获得目标电压-透射率特性及开关特性的方式控制相分离结构而形成适宜的聚合物网络层结构。若具体地说明聚合物网络层结构，则如下所述。
＜聚合物网络层连续结构＞
优选：为液晶相中在液晶显示元件整个面形成有聚合物网络层且液晶相连续的结构，并且聚合物网络的易取向轴或单轴的光学轴与低分子液晶的易取向轴为大致同一方向，优选以诱发低分子液晶的预倾角的方式形成聚合物网络，通过将聚合物网络的平均空隙间隔设为小于可见光波长的尺寸且至少小于450nm而不会发生光散射，因此优选。进一步，为了利用聚合物网络与低分子液晶的相互作用效果(锚定力)而使响应的下降时间短于低分子液晶单体的响应时间，优选设为50nm～450nm的范围。为了使液晶单元厚度对下降时间的影响较小从而即便单元厚度较厚也表现出一般薄厚时的下降时间，优选至少使平均空隙间隔落入下限为200nm左右且上限为450nm左右的范围。若减小平均空隙间隔则存在驱动电压增大的课题，为了将驱动电压的增加抑制为25V以下而缩短下降响应时间，只要使平均空隙间隔落入250nm左右～450nm的范围即可，下降响应时间能够改善为约5msec～约1msec的范围，因而优选。另外，为了将驱动电压的增加抑制为5V左右以内，优选使平均空隙间隔处于300nm左右～450nm的范围。进一步，也可控制聚合物网络的平均空隙间隔而实现下降响应时间为1msec以下的高速响应。存在驱动电压增加至30V以上的情况，但只要使平均空隙间隔处于50nm左右～250nm左右之间即可，优选处于50nm左右～200nm左右以使下降响应时间成为0.5msec以下。聚合物网络的平均直径与平均空隙间隔相反，优选处于20nm～700nm的范围。若聚合性化合物的含量增加，则平均直径存在增大的倾向。若提高反应性而加快聚合相分离速度，则聚合物网络的密度增大而聚合物网络的平均直径减小，因此只要视需要调整相分离条件即可。聚合性化合物含量为10％以下的情况下，优选平均直径处于20nm～160nm，平均空隙间隔处于200nm～450nm范围时，优选平均直径为40nm～160nm的范围。若聚合性化合物含量大于10％，则优选为50nm～700nm的范围，更优选为50nm～400nm的范围。
＜聚合物网络层不连续结构＞
以单元厚度(d)与液晶的实效双折射率(Δn)的乘积(延迟)成为0.275～0.33程度的方式决定两片对向基板间的距离d，在聚合性化合物含量充足的情况下为在液晶显示元件整个面上形成有聚合物网络层从而液晶相连续的结构，相对于此，若聚合性化合物含量变低而不足以使聚合物网络层被覆单元整体，则聚合物网络层不连续地形成。若聚酰亚胺取向膜等基板表面的极性高，则聚合性化合物易聚集于液晶单元基板界面附近，聚合物网络自基板表面生长而以附着于基板界面的方式形成聚合物网络层，以自单元基板表面起依次层叠有聚合物网络层、液晶层、聚合物网络层、对向基板的方式形成。进一步，若形成有呈现聚合物网络层/液晶层/聚合物网络层的层叠结构且在单元截面方向上至少为单元厚度的0.5％以上、优选为1％以上、更优选为5％以上的厚度的聚合物网络层，则利用聚合物网络与低分子液晶的锚定力作用而表现出下降时间缩短的效果，显示出优选倾向。其中，在因单元厚度的影响变大因此若增加单元厚度则下降时间变长的情况下，只要视需要增加聚合物网络层厚度即可。关于聚合物网络层中的聚合物网络的结构，只要易取向轴或单轴的光学轴与低分子液晶向大致同一方向对齐即可，只要以诱发低分子液晶形成预倾角的方式形成即可。平均空隙间隔优选为90nm～450nm的范围。
例如在将含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物与液晶组合物的总重量中的聚合性化合物含量设为1质量％～6质量％的情况下，优选使用锚定力高的具有介晶基的二官能单体，优选使用官能团间距离较短的结构且聚合速度较快的二官能单体，优选在0℃以下的低温形成聚合相分离结构。将含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组成物与液晶组合物的总重量中的聚合性化合物含量设为6质量％～小于10质量％的情况下，优选为该二官能单体与锚定力较弱的单官能单体的组合，优选视需要在25℃～-20℃的范围内形成聚合相分离结构。进一步，如果该熔点为室温以上，则设为较该熔点低5℃左右时可获得与低温聚合同样的效果，因此优选。将含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物与液晶组合物的总重量中的聚合性化合物含量设为10质量％～40质量％的情况下，由于聚合物粘合剂或聚合物网络会对低分子液晶的取向或驱动电压产生较大影响而增大驱动电压，因此优选使用具有低分子液晶取向功能且锚定力相对较弱的具有介晶基的聚合性化合物。例如关于锚定力较弱的具有介晶基的聚合性化合物，有效的是增加位于官能团与介晶基之间的亚烷基的碳数，碳数优选为5～10。另外，若聚合性化合物超过30质量％，则有时也成为在聚合物粘合剂中分散有液晶滴的状态，在该情况下也优选为具有折射率各向异性的聚合物粘合剂，且基板面的取向膜所显示的取向方向与聚合物粘合剂的光轴方向一致。
聚合性液晶组合物中的聚合性化合物的浓度越高，则液晶组合物与聚合物界面的锚定力越大，τd越高速化。另一方面，若液晶组合物与聚合物界面的锚定力变大，则τr低速化。为了使τd与τr之和成为小于1.5ms，含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物与液晶组合物的总重量中的聚合性组合物的浓度为1质量％以上且小于40质量％，优选为2质量％以上且15质量％以下，更优选为3质量％以上且8质量％以下。
用于TFT驱动液晶显示元件的情况下，必须提高有关闪烁抑制、烧屏残像等方面的可靠性，电压保持率成为重要特性。认为导致电压保持率降低的原因在于聚合性液晶组合物内所含有的离子性杂质。尤其是可动离子会对电压保持率产生较强影响。因此，优选以至少可获得1014Ω·cm以上的电阻率的方式实施精制处理等而去除可动离子。另外，若通过自由基聚合而形成聚合物网络，则存在因自光聚合引发剂等产生的离子性杂质导致电压保持率降低的情况，优选选定有机酸或低分子的副产物生成量少的聚合引发剂。
[液晶显示元件]
本发明的液晶显示元件在液晶组合物中含有共聚物，共聚物的含量为液晶组合物与共聚物的合计质量的1质量％以上且小于40质量％，除此以外，具有与基于先前技术的液晶显示元件相同的结构。即，本发明的液晶显示元件具有在至少一者具有电极的两片透明基板间夹持有液晶层的结构。并且，本发明的液晶显示元件优选在至少一片透明基板上具有用于使液晶组合物取向的取向层。对该设置于基板上的取向层与设置于基板上的电极施加电压而控制液晶分子的取向。优选聚合物网络或聚合物粘合剂具有单轴性折射率各向异性或易取向轴方向，且聚合物网络或聚合物粘合剂的光轴方向或易取向轴方向与低分子液晶的易取向轴方向为同一方向。就该方面而言不同于不具有单轴性折射率各向异性或易取向轴方向的光散射型聚合物网络液晶、高分子分散型液晶。进一步，优选取向层的易取向轴方向与聚合物网络或聚合物粘合剂的易取向轴方向相同。关于上述液晶层，通过对含有聚合性化合物的液晶组合物在-50℃～30℃的温度范围内施加交流电场并照射紫外线或电子射线，从而在液晶中以光轴方向相对于基板面形成预倾角的方式形成具有折射率各向异性的聚合物网络。通过具备偏光板、相位差膜等，从而利用该取向状态进行显示。作为液晶显示元件，可应用TN、STN、ECB、VA、VA-TN、IPS、FFS、π单元、OCB、胆固醇型液晶等运作模式。其中，特别优选为VA、IPS、FFS、VA-TN、TN、ECB。其中，本发明的液晶显示元件就液晶组合物中含有聚合物或共聚物的方面而言不同于取向膜上具有聚合物或共聚物的PSA(PolymerSustained Alignment)型液晶显示元件。
本发明的液晶显示元件的基板间距离(d)优选为2～5μm的范围，进一步优选为3.5μm以下。一般而言，以液晶组合物的双折射率与单元厚度的乘积成为0.275左右的方式调整双折射率，但由于本发明的聚合性液晶组合物会在聚合相分离后形成聚合物网络，因此电场施加时的液晶显示元件的双折射率会因聚合物网络的锚定力作用与聚合物网络的光学性质而变低，因此关于液晶组合物及聚合组合物或聚合性液晶组合物所含的液晶组合物的双折射率(Δn)与基板间距离(d)的乘积，若驱动电压因聚合物网络形成而有5V左右以内的增加则特别优选为0.3～0.4μm的范围，若有3V左右以内的增加则进一步优选为0.30～0.35μm的范围，若驱动电压有1V以内的增加则特别优选为0.29～0.33μm的范围。通过使液晶显示元件的基板间距离(d)、及液晶组合物的双折射(Δn)与基板间距离(d)的乘积分别成为上述范围内，透射率高而可匹敌仅有低分子液晶的情形，可获得高速响应且色再现性优选的显示。优选以使单元厚度(d)与双折射率(Δn)的乘积成为0.275的1～1.9倍的方式设定聚合性液晶组合物所使用的液晶组合物的双折射率。进一步，优选以单元厚度(d)与液晶的实效双折射率(Δn)的乘积(延迟)成为0.275～0.35程度的方式决定两片对向基板间的距离d。
本发明的液晶显示元件的驱动电压并非仅取决于液晶组合物的介电常数各向异性、弹性常数，其在较大程度上还受到在液晶组合物与聚合物界面之间发挥作用的锚定力的影响。
例如作为关于高分子分散型液晶显示元件的驱动电压的记述，日本特开平6-222320号公报中揭示了下式的关系。
[数1]
(Vth表示阈值电压，1Kii及2Kii表示弹性常数，i表示1、2或3，Δε表示介电常数各向异性，＜r＞表示透明性高分子物质界面的平均空隙间隔，A表示透明性高分子物质对液晶组合物的锚定力，d表示具有透明性电极的基板间的距离)
据此，光散射型液晶显示元件的驱动电压取决于透明性高分子物质界面的平均空隙间隔、基板间的距离、液晶组合物的弹性常数、介电常数各向异性、以及液晶组合物与透明性高分子物质间的锚定能。
其中，可通过本发明的液晶显示元件进行控制的参数为液晶物性与聚合物间的锚定力。由于锚定力在较大程度上取决于该聚合物的分子结构及低分子液晶的分子结构，因此只要选定锚定力较强的聚合性化合物则可将响应时间缩短至1.5ms以下，但同时驱动电压会增加至30V以上，因此优选以驱动电压成为30V以下且响应速度成为1.5ms以下的方式适当选定液晶化合物及聚合性化合物并调整组成。优选适当调配锚定力较强的聚合物前驱物与锚定力较弱的聚合物前驱物并以驱动电压与响应速度达到平衡的方式调整组成。另一方面，作为降低驱动电压所要求的液晶组合物的物性，特别优选若为P型液晶则使介电常数各向异性成为6以上，若为N型液晶则使介电常数各向异性成为-3以下。另外，优选使双折射率成为0.09以上。进一步，若使液晶组合物的双折射率与纤维状或柱状的聚合物网络的折射率尽可能地接近而消除光散射，则更优选。其中，聚合物前驱物的浓度会影响液晶元件的延迟，因此优选以可获得所需延迟的方式适当增减液晶组合物的双折射率而使用。
本发明的液晶显示元件优选通过一边使上述液晶组合物成为-50℃～30℃一边照射能量射线而使聚合性化合物聚合，从而在液晶组合物中形成具有折射率各向异性或易取向轴方向的聚合物网络而获得。聚合温度的上限为30℃，优选为20℃～-10℃。如以下实施例所述，本发明人发现，根据聚合性化合物组成，通过低温聚合及常温聚合，τd会进一步高速化。认为其理由在于：1)在液晶分子的取向度因低温而上升的状态下进行聚合；2)通过进行低温聚合而聚合的聚合物与液晶组合物的相溶性下降，由此相分离变得容易，聚合相分离速度加快，聚合物网络的空隙间隔变得微细；3)即便使用锚定力相对较弱的聚合性化合物，也因空隙间隔较微细而形成锚定力的影响力变强那样的折射率各向异性聚合物网络等。
进一步，本发明的液晶显示元件优选以具有单轴性折射率各向异性或易取向轴方向的聚合物网络或聚合物粘合剂的光轴方向或易取向轴方向相对于透明基板形成预倾角的方式形成，优选为通过调整电场强度而控制低分子液晶取向以使其相对于基板面倾斜，一边对上述液晶层施加电压一边照射能量射线，从而使聚合性化合物高分子化而在液晶组合物中获得具有折射率各向异性或易取向轴方向的聚合物而成的构成。例如垂直取向的VA-TN型中，在垂直取向的VA模式中，通过在以相对于基板法线方向的预倾角成为20度以内的方式施加电压的状态下进行聚合，不仅具有相当于目前VA模式单元所采用的***(protrusion)等或PSA液晶的微细聚合物突起的效果，并且显示出PSA所无法实现的高速响应，因此特别优选。另外，通过在自多个方向施加电场方向的状态下进行高分子化，可形成多畴，能够提高视野角，因而更优选。进一步，在基板界面垂直取向膜界面，为了诱发低分子液晶形成预倾角而对该取向膜实施光取向处理、摩擦取向处理等，由此可规定低分子液晶取向的倾斜方向，可抑制在切换时产生取向缺陷，从而优选，也优选以向多个方向倾斜的方式实施该取向处理。关于上述液晶层，通过对含有聚合性化合物的液晶组合物适当在-50℃～30℃的温度范围内施加交流电场并且照射紫外线或电子射线，从而在液晶中以光轴方向相对于基板面形成预倾角的方式形成具有折射率各向异性的聚合物网络。若在该利用低分子液晶的介电常数各向异性通过施加电场而诱发预倾角的取向状态下进行聚合相分离，则可获得使聚合后的聚合物网络的光轴相对于基板面倾斜的液晶元件，更优选为上述聚合性化合物被高分子化后的构成。
本发明的液晶显示元件所使用的两片基板可采用玻璃或塑料之类的具有柔软性的透明材料。具有透明电极层的透明基板例如可通过在玻璃板等透明基板上溅射铟锡氧化物(ITO)而获得。
滤色器例如可通过颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等制作。若以通过颜料分散法的滤色器制作方法为一例进行说明，则将滤色器用固化性着色组合物涂布于该透明基板上，实施图案化处理，继而通过加热或光照射而使其固化。针对红、绿、蓝三种颜色分别进行该工序，由此可制成滤色器用像素部。另外也可在该基板上设置设有TFT、薄膜二极管等有源元件的像素电极。
使上述基板以透明电极层成为内侧的方式相对向。此时可经由间隔件调整基板的间隔。此时优选以所获得的调光层的厚度成为1～100μm的方式进行调整。进一步优选为1.5～10μm，使用偏光板的情况下，优选以对比度成为最大的方式调整液晶的折射率各向异性Δn与单元厚度d的乘积并根据显示模式而设为550nm的1/2或1/4。另外，存在两片偏光板的情况下，也可调整各偏光板的偏光轴而将视野角或对比度调整为良好。进一步，也可使用用于扩宽视野角的相位差膜。作为间隔件，例如可列举玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子、由光致抗蚀剂材料等构成的柱状间隔件等。其后，将环氧系热固化性组合物等密封剂以设置液晶注入口的形式丝网印刷至该基板，使该基板彼此贴合，进行加热而使密封剂热固化。
使聚合性液晶组合物夹持于两片基板间的方法可采用通常的真空注入法或ODF法等。关于ODF法的液晶显示元件制造工序，使用点胶机将环氧系光热并用固化性等的密封剂呈闭环堤坝状绘于背板或前板的任一基板上，对其中于脱气下滴下预定量的聚合性液晶组合物后，将前板与背板接合，由此可制造液晶显示元件。本发明所使用的聚合性液晶组合物由于ODF工序中的液晶-单体复合材料的滴下能够稳定地进行，因此可适合地使用。
作为使聚合性化合物聚合的方法，由于期望适度的聚合速度以使液晶获得良好取向性能，因此优选通过单一或并用或依次照射作为活性能量射线的紫外线或电子射线而进行聚合的方法。使用紫外线的情况下，可使用偏光光源，也可使用非偏光光源。另外，在聚合性液晶组合物被夹持于两片基板间的状态下进行聚合的情况下，必须至少照射面侧的基板对活性能量射线具有适度透明性。另外，对于含有聚合性化合物的液晶组合物，优选对聚合性液晶组合物在-50℃～20℃的温度范围内施加交流电场并且照射紫外线或电子射线。所施加的交流电场优选为频率10Hz～10kHz的交流，更优选为频率100Hz～5kHz，电压是取决于液晶显示元件想要的预倾角而选择。即，可通过所施加的电压而控制液晶显示元件的预倾角。在横向电场型MVA模式的液晶显示元件中，就取向稳定性及对比度的观点而言，优选将预倾角控制于80度～89.9度。
照射时的温度优选聚合性液晶组合物为-50℃～30℃的温度范围。作为产生紫外线的灯，可采用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等。另外，作为所照射的紫外线的波长，优选照射并非液晶组合物吸收波长域的波长区域的紫外线，优选视需要将小于365nm的紫外线截止后使用。所照射的紫外线的强度优选为0.1mW/cm2～100W/cm2，更优选为2mW/cm2～50W/cm2。所照射的紫外线的能量可适当调整，优选为10mJ/cm2～500J/cm2，更优选为100mJ/cm2～200J/cm2。照射紫外线时可改变强度。照射紫外线的时间根据所照射的紫外线强度而适当选择，优选为10秒～3600秒，更优选为10秒～600秒。
(横向电场型)
首先，一边参照附图一边说明本发明的一实施方式的液晶显示元件。图1是表示本发明的液晶显示元件的一例的概略截面图。本发明的一实施方式的液晶显示元件10具备：第一基板2，其在表面形成有取向层4；第二基板7，其与上述第一基板分开设置且在表面形成有光取向层；及液晶层5，其填充于上述第一基板2与第二基板7之间且与上述一对取向层抵接；并且在上述取向层4(4a、4b)与上述第一基板2之间具有包含作为有源元件的薄膜晶体管、共享电极22及像素电极的电极层3。
图1是示意性地表示液晶显示元件的构成的图。图1中为方便说明将各构成要素隔开记载。本发明的一实施方式的液晶显示元件10的构成如图1所记载，是具有夹持于对向配置的第一透明绝缘基板2与第二透明绝缘基板7之间的聚合性液晶组合物(或液晶层5)的横向电场方式(图中一例为作为IPS的一形态的FFS模式)的液晶显示元件。第一透明绝缘基板2在液晶层5侧的面形成有电极层3。另外，在液晶层5与第一透明绝缘基板2之间及液晶层5与第二透明绝缘基板7之间分别具有与构成液晶层5的聚合性液晶组合物直接抵接而诱发水平取向的一对取向膜4(4a、4b)，该聚合性液晶组合物中的液晶分子在无电压施加时以与上述基板2、7大致平行的方式取向。如图1及图3所示，上述第二基板7与上述第一基板2也可被一对偏光板1、8夹持。进一步，图1中在上述第二基板7与取向膜4之间设置有滤色器6。需要说明的是，作为本发明的液晶显示元件的形态，也可为所谓的整合式滤色器(COA)，可在包含薄膜晶体管的电极层与液晶层之间设置滤色器，或也可在该包含薄膜晶体管的电极层与第二基板之间设置滤色器。
即，本发明的一实施方式的液晶显示元件10是依次层叠第一偏光板1、第一基板2、包含薄膜晶体管的电极层3、取向膜4、包含聚合性液晶组合物的液晶层5、取向膜4、滤色器6、第二基板7及第二偏光板8而成的构成。
第一基板2与第二基板7可使用玻璃或塑料之类的具有柔软性的透明材料，其中一者也可为硅等不透明材料。两片基板2、7是由配置于周边区域的环氧系热固化性组合物等密封材及密闭材进行贴合，其间也可配置例如玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子等粒状间隔物或通过光刻法所形成的包含树脂的间隔柱以保持基板间距离。
图2是将图1中形成于基板2上的电极层3的由II线所围成的区域放大所获得的俯视图。图3是沿图2中的III-III线方向切割图1所示的液晶显示元件所获得的截面图。如图2所示，形成于第一基板2表面的包含薄膜晶体管的电极层3中，用于供给扫描信号的多根栅极配线24与用于供给显示信号的多根数据配线25相互交叉地呈矩阵状配置。需要说明的是，图2中仅显示了一对栅极配线24及一对数据配线25。
以由多根栅极配线24与多根数据配线25所围成的区域形成液晶显示装置的单元像素，该单元像素内形成有像素电极21及共享电极22。在栅极配线24与数据配线25相互交叉的交叉部附近设置有包含源电极27、漏电极26与栅电极28的薄膜晶体管。该薄膜晶体管作为对像素电极21供给显示信号的开关元件而与像素电极21连结。另外，与栅极配线24平行地设置共享线(未作图示)。该共享线与共享电极22连结以向共享电极22供给共享信号。
薄膜晶体管结构的一优选方式例如在图3中所示具有：栅电极11，其形成于基板2表面；栅极绝缘层12，其以被覆该栅电极11且被覆上述基板2大致整个面的方式设置；半导体层13，其形成于上述栅极绝缘层12的表面而与上述栅电极11相对向；保护层14，其以被覆上述半导体层13的一部分表面的方式设置；漏电极16，其以被覆上述保护层14及上述半导体层13的一侧端部且与形成于上述基板2表面的上述栅极绝缘层12接触的方式设置；源电极17，其以被覆上述保护层14及上述半导体层13的另一侧端部且与形成于上述基板2表面的上述栅极绝缘层12接触的方式设置；及绝缘保护层18，其以被覆上述漏电极16及上述源电极17的方式设置。也可在栅电极11的表面形成阳极氧化被膜(未作图示)以消除与栅电极的段差等。
上述半导体层13可使用非晶硅、多晶硅等，但若使用ZnO、IGZO(In-Ga-Zn-O)、ITO等透明半导体膜，则可抑制由光吸收引起的光载流子的危害，就增大元件开口率的观点而言也优选。
进一步，为了减小肖特基能障的宽度、高度，也可在半导体层13与漏电极16或源电极17之间设置欧姆接触层15。欧姆接触层可使用n型非晶硅、n型多晶硅等高浓度地添加有磷等杂质的材料。
栅极配线26、数据配线25、共享线29优选为金属膜，更优选为Al、Cu、Au、Ag、Cr、Ta、Ti、Mo、W、Ni或其合金，特别优选使用Al或其合金的配线的情形。另外，绝缘保护层18是具有绝缘功能的层，由氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅膜等所形成。
图2及图3所示的实施方式中，共享电极22是形成于栅极绝缘层12上的大致整个面的平板状电极，另一方面，像素电极21是形成于被覆共享电极22的绝缘保护层18上的梳形电极。即，共享电极22被配置于较像素电极21更靠第一基板2的位置，这些电极隔着绝缘保护层18相互重合地配置。像素电极21与共享电极22由例如ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)等透明导电性材料所形成。由于像素电极21与共享电极22由透明导电性材料形成，因此单元像素面积中开口的面积变大，开口率及透射率增大。
另外，关于像素电极21与共享电极22，为了在这些电极间形成边缘电场，将像素电极21与共享电极22之间的电极间距离(也称为最小间隔距离)：R形成为小于第一基板2与第二基板7的距离：G。此处，电极间距离：R表示各电极间的基板上的水平方向的距离。图3中，平板状的共享电极22与梳形的像素电极21重合，因此表示电极间距离：R＝0的例子，由于最小间隔距离：R小于第一基板2与第二基板7的距离(即单元间隙)：G，因此形成边缘电场E。因此，FFS型液晶显示元件可利用沿与像素电极21的形成梳形的线垂直的方向所形成的水平方向电场、及抛物线状电场。像素电极21的梳状部分的电极宽度：l及像素电极21的梳状部分的间隙的宽度：m优选形成为利用所产生的电场能够使液晶层5内的液晶分子全部被驱动的程度的宽度。另外，像素电极与共享电极的最小间隔距离R可作为栅极绝缘层12的(平均)膜厚进行调整。另外，本发明的液晶显示元件也可不同于图3而以像素电极21与共享电极22之间的电极间距离(也称为最小间隔距离)：R大于第一基板2与第二基板7的距离：G的方式形成(IPS方式)。该情况下，可列举例如梳状的像素电极与梳状的共享电极在大致同一面内交替设置的构成等。
本发明的液晶显示元件的一优选形态优选为利用边缘电场的FFS方式液晶显示元件，若共享电极22与像素电极21的邻接的最短间隔距离d短于取向膜4彼此(基板间距离)的最短间隔距离D，则可在共享电极与像素电极之间形成边缘电场，能够高效利用液晶分子的水平方向及垂直方向的取向。本发明的FFS方式液晶显示元件的情况下，若对长轴方向与取向层的取向方向平行地配置的液晶分子施加电压，则在像素电极21与共享电极22之间，抛物线形电场的等电位线一直形成至像素电极21与共享电极22的上部，液晶层5内的液晶分子的长轴沿所形成的电场进行排列。因此，即便介电常数各向异性较低，液晶分子也可驱动。
就防止漏光的观点而言，本发明的滤色器6优选在与薄膜晶体管及储存电容器23对应的部分形成黑矩阵(未作图示)。另外，滤色器6通常由R(红)G(绿)B(蓝)3种滤光像素构成影像、图像的1个点，例如这些3种滤光片沿栅极配线的延伸方向排列。该滤色器6可通过例如颜料分散法、印刷法、电沉积法或染色法等制作。以通过颜料分散法的滤色器制作方法为一例进行说明，将滤色器用固化性着色组合物涂布于该透明基板上，实施图案化处理，继而通过加热或光照射而进行固化。针对红、绿、蓝三种颜色分别进行该工序，由此可制作滤色器用像素部。另外也可为在该基板上设置设有TFT、薄膜二极管等有源元件的像素电极的所谓整合式滤色器。
在电极层3及滤色器6上设置有与构成液晶层5的聚合性液晶组合物直接抵接而诱发水平取向的一对取向膜4。
另外，关于偏光板1及偏光板8，可调整各偏光板的偏光轴而将视野角、对比度调整为良好，它们的透射轴优选具有相互垂直的透射轴以在常黑模式下工作。优选尤其偏光板1与偏光板8中的任一者以具有与液晶分子的取向方向平行的透射轴的方式配置。另外，优选以对比度成为最大的方式调整液晶的折射率各向异性Δn与单元厚度d的乘积。进而，也可使用用于扩大视野角的相位差膜。
另外，作为其他液晶显示元件的实施方式，在IPS方式的情况下为邻近的共享电极与像素电极的最短间隔距离d大于液晶取向膜间的最短间隔距离G的条件，例如可列举在共享电极与像素电极形成于同一基板上且该共享电极与该像素电极交替配置的情况下邻近的共享电极与像素电极的最短间隔距离d大于液晶取向膜间的最短间隔距离G的结构等。
本发明的液晶显示元件的制造方法中，优选在具有电极层的基板及/或基板表面形成被膜后，以该被膜成为内侧的方式使一对基板对向相隔后，在基板间填充液晶组合物。此时，优选经由间隔件调整基板间隔。
上述基板间的距离(为所获得的液晶层的平均厚度，也称为被膜间的间隔距离)优选调整为1～100μm。上述被膜间的平均间隔距离进一步优选为1.5～10μm。
本发明中，关于为了调整基板间距离所使用的间隔件，例如可列举玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子、由光致抗蚀剂材料等构成的柱状间隔件等。
使用图1～图3所说明的FFS型液晶显示元件为一例，只要未脱离本发明的技术思想则也可以其他的各种形态实施。
使用图4及图5，以下说明本发明的液晶显示元件的另一实施方式。
例如图4是将图1中形成于基板2上的电极层3的由II线所围成的区域放大所获得的俯视图的另一实施方式。如图4所示，像素电极21也可设为具有狭缝的构成。另外，也可以相对于栅极配线24或数据配线25具有倾斜角的方式形成狭缝的图案。
该图4所示的像素电极21是对近似长方形的平板体的电极切出近似矩形框状的切口部而成的形状。另外，在该像素电极21的背面隔着绝缘保护层18(未作图示)而在一面形成有梳齿状的共享电极22。并且，在邻接的共享电极与像素电极的最短间隔距离R小于取向层彼此的最短间隔距离G的情况下成为FFS方式，在R大于G的情况下成为IPS方式。另外，上述像素电极的表面优选被保护绝缘膜及取向膜层所被覆。需要说明的是，也可与上述同样地在由上述多根栅极配线24与多根数据配线25所围成的区域中设置将经由数据配线25所供给的显示信号加以保存的储存电容器23。需要说明的是，切口部的形状并无特别限制，不仅为图4所示的近似矩形，也可使用椭圆、圆形、长方形、菱形、三角形或平行四边形等公知形状的切口部。另外，在邻接的共享电极与像素电极的最短间隔距离R大于取向层彼此的最短间隔距离G的情况下成为IPS方式的显示元件。
图5为有别于图3的实施方式，为沿图2中的III-III线方向切割图1所示的液晶显示元件所获得的截面图的另一例。表面形成有取向层4及包含薄膜晶体管20的电极层3的第一基板2、与表面形成有取向层4的第二基板8以取向层彼此相对的方式隔开预定的间隔D，对该空间内填充有包含液晶组合物的液晶层5。在第一基板2表面的一部分依次层叠有栅极绝缘层12、共享电极22、绝缘保护层18、像素电极21及取向层4。另外，也如图4所示，像素电极21是在平板体的中央部及两端部切出三角形的切口部、进一步在其余区域切出长方形的切口部而成的形状，且共享电极22是与上述像素电极21的近似椭圆形的切口部大致平行地且较上述像素电极更靠第一基板侧地配置梳齿状的共享电极而成的结构。
图5所示的例子中，使用梳形或具有狭缝的共享电极22，像素电极21与共享电极22的电极间距离R＝α(需要说明的是，图5中为方便起见将电极间距离的水平成分记为R)。进一步，图3表示在栅极绝缘层12上形成有共享电极22的例子，也可如图5所示在第一基板2上形成共享电极22，隔着栅极绝缘层12设置像素电极21。像素电极21的电极宽度：l、共享电极22的电极宽度：n及电极间距离：R优选适当调整为利用所产生的电场能够使液晶层5内的液晶分子全部被驱动的程度的宽度。在邻接的共享电极与像素电极的最短间隔距离R小于取向层彼此的最短间隔距离G的情况下成为FFS方式，在R大于G的情况下成为IPS方式。进一步，图5中像素电极21与共享电极22在厚度方向上的位置不同，也可将两电极在厚度方向上的位置设为相同或将共享电极设置于液晶层5侧。
(垂直电场型)
本发明的另一优选实施方式是使用液晶组合物的垂直电场型液晶显示元件。图6是示意性地表示垂直电场型液晶显示元件的构成的图。另外，图7中为方便说明将各构成要素隔开记载。图7是将该图6中形成于基板上的包含薄膜晶体管的电极层300(或也称为薄膜晶体管层300)的由VII线所围成的区域放大所获得的俯视图。图8是沿图7中的VIII-VIII线方向切割图6所示的液晶显示元件所获得的截面图。以下参照图6～9说明本发明的垂直电场型液晶显示元件。
本发明的液晶显示元件1000的构成如图6所记载是具有第二基板800、第一基板200及夹持于上述第一基板200与第二基板800之间的聚合性液晶组合物(或液晶层500)且该聚合性液晶组合物中的液晶分子在无电压施加时的取向与上述基板200、800大致垂直的液晶显示元件，上述第二基板800具备由透明导电性材料构成的透明电极(层)600(或也称为共享电极600)，上述第一基板200包含薄膜晶体管层300，该薄膜晶体管层300形成有由透明导电性材料构成的像素电极及对各像素所具备的上述像素电极进行控制的薄膜晶体管。另外，如图6及图8所示，上述第二基板800与上述第一基板200也可被一对偏光板100、900夹持。进一步，图6中在上述第一基板200与共享电极600之间设置有滤色器700。另外，进一步在透明电极(层)600、1400表面以与本发明的液晶层500邻接且与构成该液晶层500的聚合性液晶组合物直接接触的方式形成有一对取向膜400。
即，本发明的液晶显示元件1000是依次层叠第一偏光板100、第一基板200、包含薄膜晶体管的电极层(或也称为薄膜晶体管层)300、光取向膜400、包含液晶组合物的层500、取向膜400、共享电极600、滤色器700、第二基板800及第二偏光板900而成的构成。需要说明的是，取向膜400优选为光取向膜。
图10是表示本发明中的VA模式液晶显示装置的一方式的截面示意图，显示了对取向膜实施取向处理(屏蔽摩擦(mask rubbing)或光取向)所制造的液晶单元的液晶层内所形成的聚合物网络结构及液晶分子排列结构。在液晶单元的透明电极的内侧(液晶层侧)形成有自玻璃基板法线方向稍倾斜(0.1～5.0°)的垂直取向膜，垂直取向膜及液晶分子在上下基板间具有大致90°的扭转结构。
聚合性单体受到垂直取向膜的取向限制力而沿垂直方向排列，通过UV光照射使聚合性单体进行聚合并固定化而形成聚合物网络。推测如此所形成的聚合物网络大体具有如下4种结构：(V1)横跨上下基板而形成聚合物网络、(V2)自上(下)基板朝向液晶方向形成聚合物网络直至中央部、(V3)仅在取向膜的表面附近形成聚合物网络(主要为单官能单体的情形)、(V4)在液晶层内聚合物网络彼此键结(不浮动(Floating))。
认为如此所形成的具有各向异性的聚合物网络与液晶层大致完全分离，液晶分子在这些高分子网络之间取向排列。具有如下结构：明显不同于液晶分子与高分子网络混合存在而在无电压施加时发生光散射的所谓聚合物网络型液晶的分子排列结构，另外，也与PSA等所采用的偏集于取向膜附近的取向维持层的结构全然不同。
作为例示，示出了通过使用取向膜的方法所获得的聚合物网络与液晶分子排列结构，但推测即便在具有凸缘、狭缝等结构物的所谓MVA方式中，也仅基板界面附近的聚合物网络或液晶分子的预倾斜根据经由结构物、狭缝所施加的斜向电场强度等而稍有不同，本质上具有如上图的结构。
在具有这样的聚合物网络与液晶分子所进行的液晶分子排列的VA型液晶显示装置中，无电压施加时对液晶分子的锚定力通过液晶取向膜与聚合物网络所具有的锚定力的协同作用而发挥更强效用，结果能够加快电压OFF时的响应速度。
(横向/斜向电场型)
作为能够通过不对取向膜进行屏蔽摩擦或掩模曝光等繁杂工序而仅利用电极结构的简便方法来实现液晶显示区域的取向分割的新显示技术，提出了使斜向电场与横向电场作用于液晶层的方法。
图11是概略地表示使用上述技术的TFT液晶显示元件的一像素PX中的最小单元构成体的俯视图。以下简单说明横向/斜向电场模式液晶显示装置的结构及运作。
像素电极PE具有主像素电极PA及副像素电极PB。这些主像素电极PA及副像素电极PB相互电连接，这些主像素电极PA及副像素电极PB均被设置于阵列基板AR中。主像素电极PA沿第2方向Y延伸，副像素电极PB沿与第2方向Y不同的第1方向X延伸。所图示的例子中，像素电极PE形成为近似十字状。副像素电极PB结合于主像素电极PA的大致中央部，自主像素电极PA向其两侧、即像素PX的左侧及右侧延伸。这些主像素电极PA及副像素电极PB相互大致正交。像素电极PE与像素电极PB中省略附图的开关元件电连接。
共享电极CE具有主共享电极CA及副共享电极CB，这些主共享电极CA及副共享电极CB相互电连接。共享电极CE与像素电极PE电绝缘。共享电极CE中，主共享电极CA及副共享电极CB的至少一部分被设置于对向基板CT中。主共享电极CA沿第2方向Y延伸。该主共享电极CA被配置于隔着主像素电极PA的两侧。此时，在X-Y平面内，主共享电极CA均不与主像素电极PA重合，在主共享电极CA各自与主像素电极PA之间形成有大致等长的间隔。即，主像素电极PA位于邻接的主共享电极CA的大致中间。副共享电极CB沿第1方向X延伸。副共享电极CB被配置于隔着副像素电极PB的两侧。此时，在X-Y平面内，副共享电极CB均不与副像素电极PB重合，副在共享电极CB各自与副像素电极PB之间形成有大致等长的间隔。即，副像素电极PB位于邻接的副共享电极CB的大致中间。
所图示的例子中，主共享电极CA沿第2方向Y线性延伸而形成为带状。副共享电极CB沿第1方向X线性延伸而形成为带状。需要说明的是，主共享电极CA沿第1方向X隔开间隔地两两平行排列，以下为了区别它们而将图中左侧的主共享电极称为CAL，将图中右侧的主共享电极称为CAR。另外，副共享电极CB沿第2方向Y隔开间隔地两两平行排列，以下为了区别它们而将图中上侧的主共享电极称为CBU，将图中下侧的主共享电极称为CBB。主共享电极CAL及主共享电极CAR与副共享电极CBU及副共享电极CBB为同电位。所图示的例子中，主共享电极CAL及主共享电极CAR与副共享电极CBU及副共享电极CBB分别连结。
主共享电极CAL及主共享电极CAR分别被配置于该像素PX与左右邻接的像素之间。即，主共享电极CAL跨过所图示的该像素PX与其左侧的像素(未作图示)的边界而配置，主共享电极CAR跨过所图示的该像素PX与其右侧的像素(未作图示)的边界而配置。副共享电极CBU及主共享电极CBB分别配置于该像素PX与上下邻接的像素之间。即，副共享电极CBU跨过所图示的该像素PX与其上侧的像素(未作图示)的边界而配置，副共享电极CBB跨过所图示的该像素PX与其下侧的像素(未作图示)的边界而配置。
在所图示的例子中，一像素PX中，由像素电极PE与共享电极CE划分成的4个区域主要作为有助于显示的开口部或透射部而形成。在该例中，液晶分子LM的初期取向方向为与第2方向Y大致平行的方向。第1取向膜AL1配置于阵列基板AR的与对向基板CT相对向的面，遍及大致整个有源区域ACT而延伸。该第1取向膜AL1被覆像素电极PE，也配置于第2层间绝缘膜13上。这样的第1取向膜AL1由显示出水平取向性的材料所形成。需要说明的是，阵列基板AR有时也进一步具备作为共享电极的一部分的第1主共享电极及第1副共享电极。
图12是分割成8个部分的斜向电场模式液晶单元的电极构造的示意图。如此，通过将1个像素分割成8个部分而能够进一步实现广视野角化。
其次，对上述构成的液晶显示面板的运作进行说明。在未对液晶层施加电压的状态、即像素电极PE与共享电极CE之间未形成电场的无电场时(OFF时)，如图11中虚线所示，液晶层LQ的液晶分子LM以其长轴朝向第1取向膜AL1的第1取向处理方向PD1及第2取向膜AL2的第2取向处理方向PD2的方式取向。这样的OFF时相当于初期取向状态，OFF时的液晶分子LM的取向方向相当于初期取向方向。严格而言，液晶分子LM并不限于仅平行于X-Y平面而取向，多数情况下发生预倾斜。因此，严格意义上的液晶分子LM的初期取向方向是将OFF时的液晶分子LM的取向方向正投影至X-Y平面上所获得的方向。
第1取向处理方向PD1及第2取向处理方向PD2均为与第2方向Y大致平行的方向。在OFF时，液晶分子LM如图11中虚线所示以其长轴朝向与第2方向Y大致平行的方向的方式进行初期取向。即，液晶分子LM的初期取向方向与第2方向Y平行(或相对于第2方向Y呈0°)。
如所图示的例子那样在第1取向处理方向PD1与第2取向处理方向PD2平行且朝向相同的情况下，液晶层LQ的截面中，液晶分子LM在液晶层LQ的中间部附近大致水平(预倾角约为零)取向，以此为边界，在第1取向膜AL1的附近及第2取向膜AL2的附近以具有对称的预倾角的方式取向(扩散取向(splay alignment))。如此在液晶分子LM扩散取向的状态下，即便在自基板法线方向倾斜的方向上也利用第1取向膜AL1的附近的液晶分子LM与第2取向膜AL2的附近的液晶分子LM进行光学补偿。因此，在第1取向处理方向PD1与第2取向处理方向PD2相互平行且朝向相同的情况下，黑显示时漏光较少，能够实现高对比度比，能够提高显示质量。需要说明的是，在第1取向处理方向PD1与第2取向处理方向PD2相互平行且朝向相反的情况下，液晶层LQ的截面中，液晶分子LM在第1取向膜AL1的附近、第2取向膜AL2的附近及液晶层LQ的中间部以具有大致均匀的预倾角的方式取向(水平取向)。来自背光装置4的背光的一部分透过第1偏光板PL1入射至液晶显示面板LPN。入射至液晶显示面板LPN的光为与第1偏光板PL1的第1偏光轴AX1正交的直线偏光。这样的直线偏光的偏光状态在通过OFF时的液晶显示面板LPN时几乎无变化。因此，透过液晶显示面板LPN的直线偏光被与第1偏光板PL1呈正交偏光位置关系的第2偏光板PL2吸收(黑显示)。
另一方面，在对液晶层LQ施加电压的状态、即像素电极PE与共享电极CE之间形成有电位差的状态下(ON时)，在像素电极PE与共享电极CE之间形成与基板大致平行的横向电场(或斜向电场)。液晶分子LM受到电场的影响而其长轴如图中的实线所示在与X-Y平面大致平行的平面内旋转。
图11所示的例子中，在像素电极PE与主共享电极CAL之间的区域中，下半侧区域内的液晶分子LM相对于第2方向Y沿顺时针方向旋转而朝向图中的左下方取向，另外，上半侧区域内的液晶分子LM相对于第2方向Y沿逆时针方向旋转而朝向图中的左上方取向。在像素电极PE与主共享电极CAR之间的区域中，下半侧区域内的液晶分子LM相对于第2方向Y沿逆时针方向旋转而朝向图中的右下方取向，上半侧区域内的液晶分子LM相对于第2方向Y沿顺时针方向旋转而朝向图中的右上方取向。如此，各像素PX中，在像素电极PE与共享电极CE之间形成有电场的状态下，液晶分子LM的取向方向以与像素电极PE重合的位置为边界而分成多个方向，在各取向方向上形成畴(domain)。即，在一像素PX形成多个畴。
在这样的ON时，与第1偏光板PL1的第1偏光轴AX1正交的直线偏光入射至液晶显示面板LPN，其偏光状态在通过液晶层LQ时对应于液晶分子LM的取向状态而发生变化。在此种ON时，通过液晶层LQ的至少一部分光透过第2偏光板PL2(白显示)。根据上述结构，能够在一像素内形成4个畴，因此可在4方向上对视野角进行光学补偿而能够实现广视野角化。因此，可实现无色调颠倒且高透射率的显示，能够提供显示质量良好的液晶显示装置。另外，通过将一像素内由像素电极PE与共享电极CE所划分的4个区域各开口部的面积设定为大致相同，能够使各区域的透射率大致等同，透过各开口部的光相互进行光学补偿而能够在整个广视野角范围内实现均匀的显示。
实施例
以下列举实施例而更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。另外，以下的实施例及比较例的组合物中的“％”意指“质量％”。
[实施例1～21、参考例1～4]
作为N型液晶组合物，制备下述(LCN-1)所表示的液晶组合物(Δn0.103，粘性η15.1，Δε-3.8)、(LCN-2)所表示的液晶组合物(Δn0.12，粘性η19mPa·s，Δε-3.3)、(LCN-3)所表示的液晶组合物(Δn0.11，粘性η17mPa·s，Δε-3.2)。
作为聚合性液晶化合物，使用式(V1-1-1)～式(V1-1-8)所表示的化合物。
聚合性光取向功能性化合物是使用式(Vn-2-1-1)～式(Vn-2-1-6)、式(Vn-2-2-1)～式(Vn-2-2-6)所表示的化合物，以聚合性光取向功能性化合物的调配量相对于聚合性液晶化合物与聚合性光取向功能性化合物的总量为1质量％以下的方式少量添加。
聚合光引发剂Irgacure651是以相对于聚合性液晶化合物与聚合性光取向功能性化合物的总量含有2％的方式进行制备的。表中的聚合性化合物与聚合性光取向功能性化合物的调配比表示含有聚合光引发剂2％的数值。
[化144]
[化145]
[化146]
[化147]
[化148]
[化149]
[化150]
(实施例1)
依据下述表的比例使用作为N型液晶组合物的上述LCN-2(Δn0.102，粘性η16.8，Δε-3.8)所表示的液晶组合物、作为聚合性化合物的上述式(V1-1-7)所表示的化合物、作为聚合性光取向功能性化合物的式(Vn2-1-2)所表示的化合物。另外，制备除此以外还含有相对于聚合性化合物(V1-1-7)及聚合性光取向功能性化合物(Vn2-1-2)的总量为2％的聚合光引发剂Irgacure651的聚合性液晶组合物。
关于液晶单元，为了获得液晶的垂直取向(homeotropic alignment)，使用单元间隙3μm的涂布聚酰亚胺取向膜后以相对于基板面法线方向的预倾角成为5°的方式实施摩擦取向处理且带有ITO的平行摩擦取向的单元。关于聚合性液晶组合物，将固态的聚合性液晶化合物加热至60℃而使其溶解至向列型液晶组合物中后，利用偏光显微镜确认到在室温下聚合性液晶化合物均匀溶解而呈现出向列型液晶相。通过真空注入法将所制备的聚合性液晶组合物注入至玻璃单元内。
注入后取出玻璃单元，将注入口利用封口剂3026E(Three Bond公司制造)进行密封。从液晶单元基板法线方向隔着紫外线截止滤光镜L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司制造)以照射强度15mW/cm2照射平行光紫外线80秒。由此使聚合性液晶组合物中所溶解的聚合性化合物进行聚合而获得VA模式的液晶显示元件。在正交的两片偏光板之间放置所制作的单元时变黑，即便将单元向方位角方向旋转，暗视野也无变化，从而确认到聚合物网络的光轴方向与液晶易取向轴方向为同一方向。利用偏光显微镜对施加了10V电压的状态进行观察时，确认到成为单轴取向。
对所制作的单元的VA模式施加60Hz的矩形波，测定电压-透射率特性、预倾角及响应时间。电压-透射率特性中，V90表示驱动电压，为相对于透射率总变化量，透射率变化总变化量中的90％所需的电压。To表示最小透射率下的显示黑度。T100表示最大透射率下的显示亮度。上升时间表示自OFF状态变为ON状态所需的时间，下降时间表示自ON状态变回OFF状态的时间，各响应时间是对施加V90的100Hz矩形波的脉冲波1秒的情况下的透射率变化进行测定。另外，将偏光板呈平行偏光的情形设为透射率100％，将使偏光板呈正交偏光的情况下的透光强度设为0％。将结果示于下述表。
预倾角根据利用旋转检偏器法进行的延迟的角相依性测定而确认。将用于制作单元的聚合性液晶组合物在20℃放置1周，确认无由聚合性化合物引起的结晶化。将用于制作单元的聚合性液晶组合物在20℃放置1周，确认无由聚合性化合物引起的结晶化。
(实施例2～21、参考例1～4)
依据下述表中记载的比例使用下述表中记载的N型液晶组合物、聚合性化合物、聚合性光取向功能性化合物，并将摩擦取向处理设为下述表中记载的预倾角，除此以外，在与实施例1相同的条件下制作实施例2～21、参考例1～4的VA模式的液晶显示元件。对所制作的单元的VA模式施加60Hz的矩形波而测定电压-透射率特性及响应时间。将结果示于下述表。
[表1]
[表2]
确认到：通过以聚合物网络光轴方向与液晶易取向轴成为一致的方式形成的聚合物网络的锚定力的效果，下降时间变短。在对透射率为70％以上的单元施加10V电压的状态下，转动偏光显微镜的旋转台以获得暗视野，从而确认利用偏光显微镜观察时成为单轴取向的暗视野。若透射率小于70％，则在单轴取向的暗视野内观察到大小为1μm左右的白点状漏光部分，从而确认在所形成的聚合物网络中液晶的取向混乱。
[实施例22、23]
依据下述表的比例使用作为N型液晶组合物的上述LCN-3(Δn0.11，粘性η17mPa·s，Δε-3.2)所表示的液晶组合物、作为聚合性化合物的上述式(V1-1-7)所表示的化合物、作为聚合性光取向功能性化合物的式(Vn2-1-2)所表示的化合物。另外，制备除此以外还含有相对于聚合性化合物(V1-1-7)及聚合性光取向功能性化合物(Vn2-1-2)的总量为2％的聚合光引发剂Irgacure651的聚合性液晶组合物。
关于液晶单元，为了获得液晶的垂直取向(homeotropic alignment)，使用单元间隙3μm的涂布聚酰亚胺取向膜后以相对于基板面法线方向的预倾角成为5°的方式实施摩擦取向处理且带有ITO的平行摩擦取向的单元。关于聚合性液晶组合物，将固态的聚合性液晶化合物加热至90℃而使其溶解至向列型液晶组合物中后，利用偏光显微镜确认到在室温下聚合性液晶化合物均匀溶解而呈现出向列型液晶相。通过真空注入法将所制备的聚合性液晶组合物注入至玻璃单元内。
注入后取出玻璃单元，将注入口利用封口剂3026E(Three Bond公司制造)进行密封。从自液晶单元基板法线方向倾斜25度的方向隔着紫外线截止滤光镜L-37(HOYA CANDEOOPTRONICS公司制造)以照射强度2mW/cm2照射平行光紫外线600秒(实施例22)。另外，实施例23中，从液晶单元基板法线方向隔着紫外线截止滤光镜L-37(HOYA CANDEO OPTRONICS公司制造)以照射强度2mW/cm2照射平行光紫外线600秒。由此使聚合性液晶组合物中所溶解的聚合性化合物进行聚合而获得VA模式的液晶显示元件。在正交的两片偏光板之间放置所制作的单元时变黑，即便将单元向方位角方向旋转，暗视野也无变化，从而确认聚合物网络的光轴方向与液晶易取向轴方向为同一方向。
对所制作的单元的VA模式施加60Hz的矩形波而测定电压-透射率特性及响应时间。将结果示于下述表。
[表3]
根据上述实施例的结果，确认通过以聚合物网络光轴方向与液晶易取向轴成为一致的方式形成的聚合物网络的锚定力的效果，下降时间变短。利用偏光显微镜对施加了10V电压的状态进行观察时，确认成为单轴取向。
从单元法线方向进行UV曝光(实施例23)时，聚合后的预倾角与液晶单元通过取向处理所诱发的预倾角5°大致一致。(实施例22)由于相对于单元基板法线方向倾斜25°地进行UV曝光，因此预倾角变为7.1°，由于利用电场规定了液晶分子倾斜的方向，因此透射率T100也提高。
将用于制作单元的聚合性液晶组合物在20℃放置1周，确认无由聚合性化合物引起的结晶化。
符号说明
1：偏光板；2：第一透明绝缘基板；3：电极层；4：取向膜；4a：取向方向；5：液晶层；5a：无电压施加时的液晶分子；5b：施加电压时的液晶分子；6：滤色器；7：第二透明绝缘基板；8：偏光板；9：连续或不连续的聚合物网络；10：液晶显示元件；11：栅电极；12：栅极绝缘层；13：半导体层；14：保护层；15：欧姆接触层；16：漏电极；17：源电极；18：绝缘保护层；21：像素电极；22：共享电极；23：储存电容器；24：栅极配线；25：数据配线；26：漏电极；27：源电极；28：栅电极；29：共享线；100：偏光板；110：栅电极；120：栅极绝缘层；130：半导体层；140：保护层；160：漏电极；190b：有机绝缘膜；200：第一基板；210：像素电极；220：储存电容器；230：漏电极；240：数据配线；250：栅极配线；260：源电极；270：栅电极；300：薄膜晶体管层；400：取向膜；500：液晶层；510：液晶显示装置；512：像素电极；512a：像素干部电极；512b：像素枝部电极；512c：像素狭缝；516：扫描配线；517：信号配线；600：共享电极；700：滤色器；800：第二基板；900：偏光板；1000：液晶显示元件；1400：透明电极(层)；PX：像素；PE：像素电极；PA：主像素电极；PB：副像素电极；CE：共享电极；CA：主共享电极；CAL：左侧主共享电极；CAR：右侧主共享电极；CB：副共享电极；CBU：上侧副共享电极；CBB：下侧副共享电极。

Claims (14)

1.一种液晶显示元件，在夹持于至少一者具有电极的两片透明基板间的含有1种或2种以上的液晶化合物的液晶组合物中，含有共聚物，该共聚物为含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物的固化物，使用1种或2种以上的聚合性光取向功能性化合物Vn作为所述聚合性化合物，该聚合性组合物与该液晶组合物的总重量中的该聚合性组合物的含量为1质量％以上且小于40质量％。
2.根据权利要求1所述的液晶显示元件，其中，液晶组合物中的该共聚物形成聚合物网络，在透明基板上具有用于使液晶组合物取向的取向层。
3.根据权利要求2所述的液晶显示元件，其中，该聚合物网络具有单轴性折射率各向异性，该聚合物网络的光轴方向或易取向轴方向与该液晶组合物的易取向轴方向为同一方向。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的液晶显示元件，其中，该液晶组合物相对于透明基板的法线方向形成了0～90°的预倾角。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的液晶显示元件，其形成有在单元截面方向上至少为单元厚度的0.5％以上的厚度的聚合物网络层。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的液晶显示元件，其中，该聚合物网络的光轴方向或易取向轴方向相对于透明基板的法线方向或水平方向形成了0.1～30.0°的预倾角。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的液晶显示元件，其使用选自下述通式(Vn-1)所表示的聚合性光取向功能性化合物中的1种或2种以上作为聚合性光取向功能性化合物Vn，
[化1]
式中，X11表示氢原子或甲基，
Sp11表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s1-，式中，s1表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上，
n表示1～3的整数，
Z11表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-C≡C-、单键、-CY1＝CY2-、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-，Y1及Y2各自独立地表示氢原子或氟原子；存在多个Z11的情况下它们可相同也可不同，但至少1个Z11表示-CH＝CH-、-CH＝N-、-N＝CH-或-N＝N-，
R11表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、五氟硫烷基、氰基、硝基、异氰基、硫代异氰基、或者1个-CH2-或非邻接的2个以上的-CH2-可各自独立地被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-CH＝CH-、-CF＝CF-或-C≡C-取代的碳原子数1～12的直链或支链烷基，或者表示式(Vn-1-1)所表示的基团，
[化2]
式(Vn-1-1)中，X21表示氢原子或甲基，Sp21表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s2-，式中，s2表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上，
式中所存在的全部的1,4-亚苯基中的任意的氢原子可被氟原子、氟代甲基、氟代甲氧基、碳原子数1～2的烷基、或式(Vn-1-1)所表示的基团取代，
存在多个X21及Sp21的情况下，它们分别可相同也可不同。
8.根据权利要求7所述的液晶显示元件，相对于所使用的聚合性化合物、聚合性光取向功能性化合物及液晶组合物的合计量，使用0.005质量％以上～小于1.0质量％的上述通式(Vn-1)所表示的聚合性光取向功能性化合物。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的液晶显示元件，其含有选自下述通式(P)所表示的化合物中的1种或2种以上的化合物作为聚合性化合物，
[化3]
式中，Zp1表示氟原子、氰基、氢原子、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烷基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烷氧基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烯基、氢原子可被取代为卤素原子的碳原子数1～15的烯氧基或-Spp2-Rp2，
Rp1及Rp2各自独立地表示以下的式(R-I)～式(R-IX)中的任一者，
[化4]
所述式(R-I)～(R-IX)中，R2～R6相互独立地为氢原子、碳原子数1～5个的烷基或碳原子数1～5个的卤代烷基，W为单键、-O-或亚甲基，T为单键或-COO-，p、t及q各自独立地表示0、1或2，
Spp1及Spp2表示间隔基团，Spp1及Spp2各自独立地表示单键、碳原子数1～12的亚烷基或-O-(CH2)s-，式中，s表示1～11的整数，氧原子键结于芳香环上，
Lp1及Lp2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRa-、-NRa-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH＝CRa-COO-、-CH＝CRa-OCO-、-COO-CRa＝CH-、-OCO-CRa＝CH-、-COO-CRa＝CH-COO-、-COO-CRa＝CH-OCO-、-OCO-CRa＝CH-COO-、-OCO-CRa＝CH-OCO-、-(CH2)z-C(＝O)-O-、-(CH2)z-O-(C＝O)-、-O-(C＝O)-(CH2)z-、-(C＝O)-O-(CH2)z-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或-C≡C-，式中，Ra各自独立地表示氢原子或碳原子数1～4的烷基，所述式中，z表示1～4的整数，
Mp2表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、蒽-2,6-二基、菲-2,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或1,3-二烷-2,5-二基，Mp2可未被取代或者被碳原子数1～12的烷基、碳原子数1～12的卤代烷基、碳原子数1～12的烷氧基、碳原子数1～12的卤代烷氧基、卤素原子、氰基、硝基或-Rp1取代，
Mp1表示以下的式(i-11)～(ix-11)中的任一者，
[化5]
式中，以★与Spp1键结，以★★与Lp1或Lp2键结；
Mp3表示以下的式(i-13)～(ix-13)中的任一者，
[化6]
式中，以★与Zp1键结，以★★与Lp2键结，
mp2～mp4各自独立地表示0、1、2或3，mp1及mp5各自独立地表示1、2或3，存在多个Zp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Rp2的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Spp2的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Lp1的情况下，它们可相同也可不同，存在多个Mp2的情况下，它们可相同也可不同。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的液晶显示元件，其含有下述通式(LC)所表示的液晶化合物作为液晶组合物，
[化7]
通式(LC)中，RLC表示碳原子数1～15的烷基；该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-或-C≡C-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被取代为卤素原子；ALC1及ALC2各自独立地表示选自由下述基团(a)、基团(b)及基团(c)组成的组中的基团；
(a)反式-1,4-亚环己基，该基团中所存在的1个CH2基或非邻接的2个以上的CH2基可被氧原子或硫原子取代，
(b)1,4-亚苯基，该基团中所存在的1个CH基或非邻接的2个以上的CH基可被氮原子取代，
(c)1,4-双环(2.2.2)亚辛基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基或色满-2,6-二基；
所述基团(a)、基团(b)或基团(c)所含的1个或2个以上的氢原子可分别被氟原子、氯原子、-CF3或-OCF3取代；
ZLC表示单键、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-COO-或-OCO-；
YLC表示氢原子、氟原子、氯原子、氰基、及碳原子数1～15的烷基；该烷基中的1个或2个以上的CH2基可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-、-CH＝CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-取代，该烷基中的1个或2个以上的氢原子可任意地被卤素原子取代；
a表示1～4的整数；a表示2、3或4从而通式(LC)中存在多个ALC1的情况下，所存在的多个ALC1可相同也可不同，存在多个ZLC的情况下，所存在的多个ZLC可相同也可不同。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的液晶显示元件，其单元结构为VA模式、IPS模式、FFS模式、VA-TN模式、TN模式、ECB模式。
12.一种液晶显示元件，在夹持于至少一者具有电极的两片透明基板间的含有1种或2种以上的液晶化合物的液晶组合物中，含有共聚物，该共聚物为含有2种以上的聚合性化合物的聚合性组合物的固化物，使用1种或2种以上的聚合性光取向功能性化合物Vn作为所述聚合性化合物，该聚合性组合物与该液晶组合物的总重量中的该聚合性组合物的含量为1质量％以上且小于40质量％，该液晶显示元件是通过照射能量射线使组合物中的聚合性化合物进行聚合而成的。
13.根据权利要求12所述的液晶显示元件，其是通过在-50℃～30℃的温度照射能量射线使该组合物中的聚合性化合物进行聚合而成的。
14.根据权利要求12或13所述的液晶显示元件，其是通过一边施加使在能量射线照射前相对于透明基板的法线方向或水平方向的预倾角成为0.1～30°的电压一边照射能量射线，使该组合物中的聚合性化合物进行聚合而成的。
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