專利名稱：：液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種使用膽甾型液晶的液晶顯示元件。技術(shù)背景近年來，電子紙在商業(yè)組織和大學(xué)中日益蓬勃發(fā)展。對于預(yù)期的電子紙應(yīng)用市場，提出了各種應(yīng)用形式，包括以目錄作為標題的電子書、用于移動終端的子顯示器、用于IC卡的顯示部件等。電子紙最有前途的模式之一是使用膽甾型液晶的模式。膽甾型液晶具有優(yōu)異的特性，如半永久顯示保持功能(存儲功能)、明亮的彩色顯示、高對比度和高分辨率。膽甾型液晶有時被稱為手性(chiral)向列液晶。通過在向列液晶中添加相對大量(例如，重量百分比為百分之幾十)的手性添加劑(還稱為手性劑)，使向列晶體分子成為強螺旋纏繞狀態(tài)(也稱為膽甾相)，從而反射和干涉入射光，由此獲得膽甾型液晶。使用膽甾型液晶的液晶顯示元件的顯示和驅(qū)動原理如下所示。通過液晶分子的對準狀態(tài)來控制膽甾型液晶進行的顯示。在膽甾型液晶的對準狀態(tài)下，有反射入射光1的平面狀態(tài)2和透射入射光1的焦點圓錐狀態(tài)3，如圖l所示。在不施加電場的情況下它們穩(wěn)定地存在。被反射的光4進入人眼5。在平面狀態(tài)下，其波長與液晶分子的螺距相對應(yīng)的光被反射。反射最大的波長X在下面的公式中用平均折射率n和液晶的螺距p表示。反射帶是在橫坐標繪制波長且在縱坐標繪制光反射率時在反射率峰值半高處的峰寬度值，反射帶A人隨著液晶的折射率各向異性An的增加而變大。即，An越大，顯示越亮。相比之下，在焦點圓錐狀態(tài)下，光通過膽甾型液晶。因此，通過在液晶層的背面設(shè)置光吸收層，可以防止光反射，以便顯示黑色。圖2A、圖2B是使用膽甾型液晶的液晶顯示元件的驅(qū)動實例。當強電場施加于膽甾型液晶時，液晶分子的螺旋結(jié)構(gòu)變得完全松散，從而處于垂直(homeotropic)狀態(tài)，其中所有的分子都沿著電場方向。在這個操作中，施加交流電，如圖2A中的標記21所示，以便防止液晶的退化。這些電壓是用以獲得平面狀態(tài)的驅(qū)動電壓。當從垂直狀態(tài)電位急劇地變?yōu)榱銜r(在圖2A的情況中由標記22所示)，液晶的螺旋軸變得垂直于電極，并且形成對應(yīng)于螺距而選擇性地反射光的平面狀態(tài)。這里，應(yīng)該指出的是，盡管在這幅圖中的所有情況下都使用了矩形波，但是波形不限于此，可以組合使用各種形狀。另一方面，當施加弱電壓(如圖2B中的標記23所示)以致膽甾型液晶的液晶分子的螺旋結(jié)構(gòu)不會變得松散(這些電壓是用于獲得焦點圓錐狀態(tài)的驅(qū)動電壓)，然后消除這些電壓(如圖2B中的標記24所示)時，或者當施加大電壓，然后使電壓逐漸減小時，液晶的螺旋軸變得平行于電極，形成焦點圓錐狀態(tài)而透射入射光。此外，當施加中間值電壓，然后急劇地消除電壓時，存在平面狀態(tài)和焦點圓錐狀態(tài)的混合狀態(tài)，從而可以顯示中間色調(diào)。使用膽甾型液晶并利用這些現(xiàn)象，進行信息顯示。己知液晶的響應(yīng)速度越大，液晶的粘度越小，或者液晶厚度(或單元間隙)越小。而且，在膽甾型液晶的情況下，粘度越小，當施加電壓時，對垂直狀態(tài)的響應(yīng)越快。即，隨著粘度變小，平面狀態(tài)可能以較短的脈寬(脈沖施加時間)實現(xiàn)，從而使驅(qū)動電壓下降。相反，當粘度變大時，變?yōu)榇怪睜顟B(tài)的時間變長。因此，為了實現(xiàn)平面狀態(tài)，必須施加更長時間的電壓，或者施加更高電壓。當粘度變得甚至更高時，難以實現(xiàn)完全焦點圓錐狀態(tài)，從而使透射率減小和光的散射增加。由于這些情況，在低溫下驅(qū)動液晶顯示元件時有時不能得到所需的對比度。液晶成分的粘度一般隨著溫度降低而升高，因此從驅(qū)動和顯示質(zhì)量的角度考慮，抑制粘度盡可能小幅度地升高也是很重要的。圖3表示在從初始平面狀態(tài)向焦點圓錐狀態(tài)的過渡期間用實線表示的電壓響應(yīng)特性。橫坐標軸表示在施加驅(qū)動電壓、然后停止施加電壓的一組操作(如圖2A、圖2B中的標記21、23所示)中驅(qū)動電壓的絕對值。例如，當驅(qū)動電壓是+32V和-32V的組合時，絕對值是32V。下面，有時將驅(qū)動電壓的絕對值簡單地稱為驅(qū)動電壓。液晶在初始平面狀態(tài)區(qū)31中反射光。之后，當脈沖電壓的絕對值(即驅(qū)動電壓)從0V升高時，它通過過渡狀態(tài)區(qū)32進入焦點圓錐狀態(tài)區(qū)33，并在該值進一步升高時，經(jīng)過過渡狀態(tài)區(qū)34進入平面狀態(tài)區(qū)31。相比之下，當液晶從初始焦點圓錐狀態(tài)變?yōu)槠矫鏍顟B(tài)時，如圖3中的虛線所示，液晶在初始焦點圓錐狀態(tài)區(qū)35中透射光。之后，當脈沖電壓的絕對值升高時，它通過過渡狀態(tài)區(qū)36進入平面狀態(tài)區(qū)31。還應(yīng)該注意到，如果膽甾型液晶的厚度(或單元間隙)為2pm或更大，則它提供一定的亮度值，因此平面狀態(tài)下的亮度隨著厚度增加而提高。為此，較厚的單元間隙一般是優(yōu)選的。使用膽甾型液晶的液晶顯示元件在實踐中具有以下所述的一些問題。(1)液晶顯示元件的驅(qū)動電壓液晶顯示元件的驅(qū)動電壓可以分為使液晶處于平面狀態(tài)的驅(qū)動電壓、使液晶處于焦點圓錐狀態(tài)的驅(qū)動電壓、以及使液晶處于過渡狀態(tài)的驅(qū)動電壓。然而，在不限制的情況下使用驅(qū)動電壓這一術(shù)語時，是指這些當中最大的，即，使液晶處于平面狀態(tài)的驅(qū)動電壓。使用膽甾型液晶的模式一般采用比其它模式更高的驅(qū)動電壓，如用在電子紙中的電泳方法，即，在35-60V的范圍內(nèi)。由于這個原因，用于驅(qū)動電路的部件成本也高。為了克服液晶顯示元件用LCD驅(qū)動器的通用IC的成本問題，35V或35V以下的驅(qū)動電壓是必須的，并且如果考慮余量，將驅(qū)動電壓減小到32V或32V以下是很重要的。(2)電功耗由于近年來RF-ID(射頻識別使用電波進行識別/通信的無接觸獨立識別技術(shù))已經(jīng)快速地流行起來，所以對于其中可以經(jīng)RF(射頻波)驅(qū)動液晶顯示元件的顯示器件的需求也日益增加。為了將膽甾型液晶應(yīng)用于這種RF-ID，除了上述減小驅(qū)動電壓之外，減小電功耗是非常重要的。為此，除了盡可能防止經(jīng)過較大液晶電阻的漏電流之外，調(diào)節(jié)介電常數(shù)以將電容減小到合適的值也是必須的。(3)顯示保持溫度顯示保持溫度表示即使在持續(xù)長時間之后液晶也可以保持在平面狀態(tài)或焦點圓錐狀態(tài)的溫度。在目前的水平上，一般在大約-10'C到6(TC范圍內(nèi)的溫度下，至少在幾天之后可以保持平面狀態(tài)或焦點圓錐狀態(tài)，并且希望顯示保持溫度進一步擴大。例如，對于車輛用元件，希望顯示保持溫度在大約-20。C到90。C這樣寬的范圍內(nèi)。
發(fā)明內(nèi)容如上所述，為了實現(xiàn)液晶顯示元件的降低的驅(qū)動電壓、擴大的操作溫度范圍、減小的電功耗以及寬范圍的顯示保持溫度，有很多問題有待于解決。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供一種液晶顯示元件，包括一組或多組以下組合一對基板，具有一對電極，所述一對基板中至少一個基板是透光的；液晶層，置于一對基板之間并包含表現(xiàn)膽甾相的液晶成分；以及至少一層絕緣薄膜，用于使液晶層與電極相絕緣，其中絕緣薄膜具有不大于10pF的靜電電容；液晶層具有在2-5jim范圍內(nèi)的層厚；并液晶成分具有在20-50范圍內(nèi)的介電各向異性。通過本發(fā)明的這個方案，可以獲得使用膽留型液晶的液晶顯示元件，該膽甾型液晶具有如半永久顯示保持功能(存儲功能)、明亮的彩色顯示、高對比度和高分辨率等特性，其中可以實現(xiàn)降低的驅(qū)動電壓、擴大的操作溫度范圍、減小的電功耗以及寬范圍的顯示保持溫度中的一個或多個特性。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供一種使用根據(jù)上述方案的液晶顯示元件的電子紙。作為電子紙的具體類型，優(yōu)選進行無接觸識別和無接觸通信中的至少一種的電子書和器件。圖1是用于解釋膽甾型液晶的平面狀態(tài)2和焦點圓錐狀態(tài)3的概念圖；圖2A是表示用于獲得平面狀態(tài)而如何施加驅(qū)動電壓的示意圖；圖2B是表示用于獲得焦點圓錐狀態(tài)而如何施加驅(qū)動電壓的示意圖；圖3是表示在從初始平面狀態(tài)向焦點圓錐狀態(tài)、以及從初始焦點圓錐狀態(tài)向平面狀態(tài)的過渡期間光反射率變化的曲線；圖4是表示本發(fā)明液晶顯示元件的一個實例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖5表示實例1中使用的手性劑的化學(xué)式；圖6是表示驅(qū)動電壓的溫度相關(guān)性的曲線圖；圖7是表示驅(qū)動電壓的AW粘度相關(guān)性的曲線圖；圖8是表示對比度的粘度相關(guān)性的曲線圖；圖9是表示如何施加STN驅(qū)動器的輸入驅(qū)動電壓的示意圖；圖IO是本發(fā)明的驅(qū)動電路的方框圖；圖11是用于解釋驅(qū)動電壓中的直流偏置的示意圖；圖12是典型的多色顯示器件的示意剖面圖；圖13是表示向列液晶實例的圖表；和圖14是表示向列液晶實例的另一圖表。具體實施方式下面參照附圖、表格、公式和實例介紹本發(fā)明的實施例。這些附圖、表格、公式、實例以及文字說明都是用于表示本發(fā)明，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。當然，其它實施例也屬于本發(fā)明的范疇，只要它們符合本發(fā)明的基本特性。附圖中的相同元件用相同的參考標記表示。本發(fā)明的液晶顯示元件包括一組或多組以下組合一對基板，具有一對電極，其中至少一個基板是透光的；液晶層，置于一對基板之間并由表現(xiàn)膽甾相的液晶成分構(gòu)成；以及至少一層絕緣薄膜，用于使液晶層與電極相絕緣。在液晶顯示元件的操作期間，絕緣薄膜的靜電電容不大于lOpF;液晶層的層厚在2-5pm范圍內(nèi)；液晶成分的介電各向異性在20-50范圍內(nèi)。在這些條件下，可以實現(xiàn)具有降低的驅(qū)動電壓、減小的電功耗以及其它優(yōu)異性能的液晶顯示元件。當液晶成分在平面狀態(tài)下反射可見光時，人們可以用肉眼看見顯示內(nèi)容。應(yīng)該注意的是，如果驅(qū)動電壓降低到35V或35V以下，優(yōu)選32V或32V以下，通用IC(它們都具有35V的耐電壓性)可以用于液晶顯示元件的驅(qū)動電路，從而提供節(jié)約成本的方案。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在2-5pm范圍內(nèi)的液晶層厚度可以充分確保驅(qū)動電壓余量，實現(xiàn)明亮的顯示和低電壓驅(qū)動。小于2pm的液晶層厚度在平面狀態(tài)下提供不充分的亮度并具有較窄的驅(qū)動電壓余量(換言之，具有較窄的驅(qū)動電壓范圍來實現(xiàn)焦點圓錐狀態(tài))，并且由溫度變化引起的驅(qū)動電壓余量的波動導(dǎo)致不穩(wěn)定顯示的問題變得更顯著。如果液晶層厚度超過5pm，盡管可以充分地確保驅(qū)動電壓余量，但是將出現(xiàn)需要高驅(qū)動電壓來變?yōu)槠矫鏍顟B(tài)的問題。液晶層厚度優(yōu)選調(diào)節(jié)到大約4fam，或者在4士0.5^im的范圍內(nèi)。應(yīng)該指出的是，驅(qū)動電壓余量表示例如在圖3中由標記33所示的電壓寬度。如果絕緣薄膜具有不大于10pF的靜電電容，則可以適當?shù)匾种圃隍?qū)動期間液晶顯示元件的充電/放電電荷量，并限制電功耗。還可以提高液晶的絕緣特性，從而提供穩(wěn)定的操作。如果有兩個絕緣膜，不大于10pF的條件就是適用于這兩個絕緣膜的靜電電容總和的條件。如果沒有絕緣膜，則將發(fā)生由于漏電流增加而導(dǎo)致無線驅(qū)動困難以及液晶的壽命縮短的問題。靜電電容可以通過根據(jù)絕緣膜的介電常數(shù)、施加面積和厚度進行計算來獲得。不小于20的值A(chǔ)s增寬可以在低驅(qū)動電壓下使用的手性劑的選擇范圍。低于這個范圍的值將使驅(qū)動電壓升高，而高于這個范圍的值將降低元件的穩(wěn)定性和可靠性，從而容易產(chǎn)生缺陷圖像和圖像噪聲。值A(chǔ)e是導(dǎo)向器方向(液晶分子的主軸的平均方向)上的介電常數(shù)和其垂直分量的介電常數(shù)之間的差異。例如，通過測量以水平對準引入液晶的單元的靜電電容以及以垂直對準引入液晶的單元的靜電電容，可以確定值A(chǔ)"Tc是液晶成分的其它特性中重要的。當液晶成分的溫度超過Tc時，液晶從膽甾相向各向同性相轉(zhuǎn)變，從而不可能進行顯示。因此，溫度越高，越優(yōu)選，因為可以實現(xiàn)更寬的顯示保持溫度范圍。具體地說，不小于80°C的Tc是優(yōu)選的。對上限沒有特別限制。從材料的角度考慮，好像一般大約130°C是上限。通過加熱單元中處于平面狀態(tài)的液晶成分以確定反射率急劇減小的溫度，可以很容易地確定Tc。本發(fā)明對于液晶成分沒有特別限制，只要它表現(xiàn)膽甾相即可。可以從已知的材料中選擇。一般使用包含向列液晶和手性劑的那些液晶成分。在這種情況下，優(yōu)選手性劑的Ae在20-70范圍內(nèi)，Tc在80-13(TC范圍內(nèi)。在同一成分中可以包含兩種或更多種類型的手性劑。在這種情況下，這些范圍適用于這些混合物的Ae和Tc。當手性劑的As處于這個范圍內(nèi)時，可以很容易將液晶成分的As控制到上述范圍。這種情形對于Tc也是一樣的。此外，己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當使用具有為液晶成分特殊設(shè)計的特性的兩種或更多種類型的手性劑時，很容易實現(xiàn)上述性能。例如，當液晶成分包括具有在20-70范圍內(nèi)的Ae的手性劑以及具有在80-130°C范圍內(nèi)的Tc的手性劑時，很容易實現(xiàn)上述性能。采用手性劑A和手性劑B的混合物，例如，具有高于20(例如25)的As和低于8(TC(例如75°C)的Tc的手性劑以及具有低于20(例如15)的As和高于80。C(例如90。C)的的Tc的手性劑的組合，能夠作為整體手性劑提供在20-70范圍內(nèi)的As和不低于80°C的Tc。優(yōu)選地，使用的至少一種手性劑的分子中具有多個非對稱碳。通過分子中具有多個非對稱碳，螺旋扭曲功率(HTP;用于扭曲向列液晶的功率)升高，從而可以添加少量的手性劑來反射可見光。這提供了限制粘度增加的優(yōu)點。液晶成分一般包含重量百分比為15-40%的手性劑。在這個范圍以下波長比可見光長的紅外光可以被反射，而在這個范圍之上波長比可見光短的紫外光可以被反射。本發(fā)明對向列液晶不特別限制，可以從已知材料中選取。優(yōu)選具有在20-50范圍內(nèi)的As和在80-130°C范圍內(nèi)的Tc的向列液晶。在同一成分中可以含有兩種或更多種類型的向列液晶。在這種情況下，這些范圍適用于這些混合物的A^和Tc。當一種或多種向列液晶的As處于這個范圍內(nèi)時，可以很容易地將液晶成分的Ae控制到上述范圍。這種情形對于Tc也是一樣的。關(guān)于本發(fā)明液晶成分的粘度，如前面已經(jīng)說明的，它越低，越容易在低溫下控制驅(qū)動電壓的增加和對比度的降低。在驅(qū)動時(即，在0-5(TC的范圍內(nèi))，粘度優(yōu)選在20-1200mPa's范圍內(nèi)。在這個范圍以上，驅(qū)動電壓的升高和對比度的降低將變得明顯。這些問題特別容易在低溫下發(fā)生。在這個范圍以下，存儲功能可能降低。通過市售的粘度計可確定粘度。通過采用這些條件，可以擴大驅(qū)動溫度范圍，從而對于低驅(qū)動電壓覆蓋寬溫度范圍。通過將液晶的相對介電常數(shù)和比電阻(specificresistance)調(diào)節(jié)到預(yù)定范圍，可以進一步降低電功耗。與上述方式相同，不是很高的相對介電常數(shù)在無線驅(qū)動時對于降低電功耗是有效的。具體地說，在5-15范圍內(nèi)的相對介電常數(shù)el對于液晶成分的平面狀態(tài)是優(yōu)選的。在10-25范圍內(nèi)的相對介電常數(shù)對于焦點圓錐狀態(tài)是優(yōu)選的。如果相對介電常數(shù)小于這個范圍，則驅(qū)動電壓的升高將變大。如果可以使相對介電常數(shù)小于該上限，則當施加/釋放電壓時，可以限制電流量，從而限制電功耗。此外，通過使液晶成分的比電阻保持在10^10^'cm的高值，可以限制由于液晶中的電離材料的移動等導(dǎo)致的電功耗損失，并且可以提供改進的電壓穩(wěn)定性，這不僅對于延長液晶的壽命是有效的，而且可以使用微弱的電磁波作為電源來實現(xiàn)穩(wěn)定的無線驅(qū)動。作為液晶成分的組分的液晶和手性劑的選擇對于調(diào)節(jié)相對介電常數(shù)和比電阻是有效的。液晶成分優(yōu)選具有在0.15-0.25范圍內(nèi)的折射率各向異性。在這個范圍以下容易發(fā)生暗顯示的問題。由于隨著液晶的折射率各向異性An增大，折射帶A入一般變得更大，因此優(yōu)選較大的值。然而，由于上述范圍以上的值導(dǎo)致焦點圓錐狀態(tài)下光散射增加，從而導(dǎo)致昏暗，因此對比度容易下降。液晶成分的折射率各向異性是在入射光處于平行于導(dǎo)向器方向的方向上時的折射率，與入射光處于垂直于導(dǎo)向器方向的方向上時的折射率之間的差異。例如，使用市售的Abbe折射計可以確定液晶成分的折射率各向異性。用于實現(xiàn)平面狀態(tài)和焦點圓錐狀態(tài)的驅(qū)動電壓優(yōu)選處于交流脈沖形式，基本上沒有直流偏置。這里，直流偏置是指如圖11所示可選脈沖(例如，圖11中的Vl-V2)的絕對電位值之間的差異。當存在直流偏置時，液晶退化，導(dǎo)致降低的液晶可靠性和較短的液晶壽命。而且，通過將向平面狀態(tài)的過渡中和向焦點圓錐狀態(tài)的過渡中的電壓脈沖施加時間調(diào)節(jié)到0.5-50毫秒范圍內(nèi)，并且將重寫頻率調(diào)節(jié)到不大于50Hz的范圍內(nèi)，由此限制保持將電場施加于液晶的電場施加時間，可以限制由于作為高Ac液晶的相關(guān)原因、即與周邊材料反應(yīng)或電離分解而導(dǎo)致的退化，從而可以限制電功耗。這里，電壓脈沖施加時間表示在圖2A和2B的情況下標記21或23的周期。而且，本發(fā)明的重寫頻率表示每秒重寫液晶顯示元件的次數(shù)。當上述脈沖施加時間比上述范圍短時，不可能獲得所希望的亮度和對比度。當上述脈沖施加時間比上述范圍長時，電功耗將增加。當上述重寫頻率大于上述范圍時，電功耗將增加，這對于無線驅(qū)動是不利的。例如，還可以通過將一對電極的重疊面積限制到不大于100cn^來減小電功耗，所述重疊面積是從與液晶顯示元件的顯示屏垂直的方向看到的一對電極的重疊面積。通過組合上述條件，可以顯著減小電功耗。具體地說，在沒有電池的情況下和在幾mW電功耗的情況下，可以對液晶顯示元件進行穩(wěn)定的無線驅(qū)動。例如，通過在液晶顯示元件附近的電磁波能量，在驅(qū)動時可以產(chǎn)生電壓脈沖，從而在沒有電源的情況下液晶顯示元件的顯示可以變化。這可有利地適用于RF-ID用途。利用本發(fā)明的液晶顯示元件可以進行單色顯示和多色顯示。如上所述的這樣一組足以用于單色顯示?？梢赃x擇任何己知的技術(shù)用于多色顯示。當具有如上所述的這樣兩組或更多組時，通過使每組實現(xiàn)獨立的顏色，可以實現(xiàn)多色顯示。作為用于實現(xiàn)多色顯示的方法，可以采用任何種類的方法。例如，有一種方法是通過如圖12所示疊加多組以混合各組的顏色，從而用于實現(xiàn)多色顯示。每組的顏色可以通過選擇液晶的類型以提供具有合適波長的反射波來實現(xiàn)。在這種情況下，通過在一組的液晶成分中添加吸收單獨顏色的顏料，還可以限制被該組反射的波的波長范圍。例如，通過在反射紅顏色光的液晶成分中混合吸收藍顏色的顏料和吸收綠顏色的顏料，可以進一步提高紅顏色的純度。當具有多個上述組時，任一組都可以選擇作為包括用于混合顏料的液晶成分的一組。然而，如果被顏料吸收的波長范圍與一組的液晶成分的反射波的波長范圍重疊且該組位于包括添加有顏料的液晶成分的一組后面時，當從顯示一側(cè)觀看時，反射波的波長被該顏料吸收，對此必須加以注意?？梢允褂脼V色器來代替添加顏料。作為用于這些濾色器層的材料，可以列舉以下材料通過在無色透明材料中添加顏料獲得的材料、在不添加顏料的情況下處于固有著色狀態(tài)的材料、以及以與顏料相同的方式起作用的某些物質(zhì)的薄膜。通過用濾色層材料來取代透明基板本身，而不是放置濾色器層，也可以獲得相同的效果。在這種情況下，從降低成本的角度考慮，優(yōu)選地，選擇每個液晶成分的粘度和Tc，使得上述兩組或更多組中的每一組可以通過同一驅(qū)動電路來驅(qū)動。具體地說，便于將每個值調(diào)節(jié)在平均值的±10%范圍內(nèi)。接著，下面使用圖4示例性地解釋本發(fā)明的液晶顯示元件的結(jié)構(gòu)。圖4是表示本發(fā)明液晶顯示元件實例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。這個液晶顯示元件具有存儲功能，這是由于它使用表示膽甾相的膽甾型液晶成分，并且即使在停止施加脈沖電壓之后還能保持平面狀態(tài)和焦點圓錐狀態(tài)。圖4中，透光基板41、42上的條形電極43、44將具有液晶成分的液晶層45夾在中間，并且彼此相對，從而當從垂直于基板的方向觀看時，這些電極條互相交叉。通過間隔器(未示出)來確保液晶層45中的間隙。間隔器的材料可采用樹脂材料的或無機材料的球體。表面涂覆有熱塑型樹脂的固定設(shè)置間隔器也可以得到有利地利用。優(yōu)選地，至少用絕緣薄膜涂覆電極，以使液晶層與電極和/或?qū)士刂颇?未示出)絕緣，從而促進液晶在界面附近朝向平面狀態(tài)或焦點圓錐狀態(tài)對準。絕緣薄膜經(jīng)常具有氣體阻擋特性，這是優(yōu)選的。根據(jù)情況，絕緣薄膜和對準控制膜可以只位于一個電極上。絕緣薄膜還用作對準控制膜。當對準控制膜必須設(shè)置成與液晶層相接觸時，絕緣薄膜可以與任一層接觸，只要它位于電極與液晶層之間，但除了絕緣薄膜還用作對準控制膜的位置之外。如果需要的話，在基板的與入射光進入的表面相反的外表面(背面)上設(shè)置可見光吸收層48。液晶層45的液晶成分用密封材料46、47密封。當前的液晶顯示元件是由施加脈沖形式特定電壓的脈沖電源49進行驅(qū)動。本實例中基板41、42都是透光的。然而，用于本發(fā)明液晶顯示元件的一對基板中至少一個透光是必須的，而兩個基板都透光不總是必須的。以如上所述的方式，根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)采用膽甾型液晶的液晶顯示元件，其具有如半永久顯示保持功能(存儲功能)、明亮的彩色顯示、高對比度和高分辨率等特性，其中實現(xiàn)了降低的驅(qū)動電壓、擴大的操作溫度范圍、減少的電功耗和寬范圍的顯示保持溫度中的一個或多個特性，從而顯著擴大液晶顯示元件的通用性。通過這些效果，例如，上述液晶顯示元件優(yōu)選用于電子紙用途。特別是，上述液晶顯示元件作為進行無接觸通信或無接觸通信/識別的器件，可以有利地用于電子書和RF-ID用途。這里，通信是指在當前器件與附近的器件之間交換信息，識別是指附近的器件通過所述通信來識別當前器件(從而，識別當前器件的載體)。下面介紹本發(fā)明的部件材料。玻璃基板是用于本發(fā)明基板的實例。除了玻璃基板之外，還可以使用薄膜基板如PET薄膜基板和PC薄膜基板。不透明基板可用作位于顯示側(cè)的另一側(cè)(與透射入射光的基板相反的一側(cè))的基板。ITO(氧化銦錫)是用于本發(fā)明具有透光特性的電極的典型材料。除此之外，還可以采用由IZO(氧化銦鋅)等材料構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜、由鋁和硅等材料構(gòu)成的金屬電極、或者由非晶硅和BSO(氧化鉍硅)等材料構(gòu)成的光電導(dǎo)膜。位于顯示側(cè)的相反側(cè)上的電極不必是透光的，只要其表面可以吸收光即可，并且可采用常用金屬，例如銅和鋁及其合金。例如，本發(fā)明的向列液晶還可以選自圖13和圖14中所示的液晶及其混合物。任何已知的手性劑都可用作本發(fā)明的手性劑。圖5是一個實例。其物理特性在實例1中示出。除了上述向列液晶和手性劑以外，本發(fā)明的液晶成分還可包含顏料。對于這種顏料，可以使用各種慣用的已知顏料。與液晶具有良好兼容性的顏料是優(yōu)選的。例如，可使用含氮化合物、苯醌化合物、蒽醌化合物或者二色性顏料?？梢允褂盟鼈冎械亩喾N。當液晶成分和手性劑的總量是100重量份時，添加的量優(yōu)選不大于3重量份。本發(fā)明的絕緣薄膜具有至少比液晶的體積電阻大的體積電阻(ACM)。無機材料膜如氧化硅以及有機材料膜如聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂為實例。作為本發(fā)明的對準控制膜，有機材料膜如聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚乙烯基丁縮醛樹脂和丙烯酸樹脂以及無機材料膜如氧化硅和氧化鋁為實例。<實例>下面參照附圖詳細解釋本發(fā)明的實例。采用下面的評估方法。(液晶顯示元件的反射率和對比度)關(guān)于下述各個實例中的液晶顯示元件，當它們處于平面狀態(tài)時，可實現(xiàn)高反射率狀態(tài)，而當它們處于焦點圓錐狀態(tài)時，可實現(xiàn)低反射率狀態(tài)。反射率是作為視覺識別反射率(Y值)而使用反射型分光計來確定的。當彩色顯示截止時Y值越小，黑色顯示更透明且更好。當彩色顯示導(dǎo)通時Y值越大，彩色顯示越好。對比度由(平面狀態(tài)的Y值/焦點圓錐狀態(tài)的Y值)確定。(比電阻和相對介電常數(shù))將液晶成分灌入具有l(wèi)cmXlcm顯示面積的玻璃制測試單元中之后，通過市售的LCR儀確定這些值。(驅(qū)動電壓)在室溫或在特定溫度下，將如圖2A所示脈寬為50毫秒的矩形波形式的電壓施加于液晶顯示元件，以確定在完全平面狀態(tài)下獲得的最小電壓。(顯示保持溫度)在室溫下使液晶顯示元件處于平面狀態(tài)或焦點圓錐狀態(tài)之后，使其在特定溫度下保持大約100小時。然后，觀看是否保持原始狀態(tài)。以5。C的間隔研究保持原始狀態(tài)的溫度值，以發(fā)現(xiàn)用于平面狀態(tài)和焦點圓錐狀態(tài)的上限和下限。[實例1]通過在設(shè)置于聚碳酸酯(PC)薄膜基板上的兩個ITO透明電極上進行刻蝕，以0.24mm的間距形成條形圖案，所述基板具有12x10cm的切割尺寸，以便可以表示具有640x480像素(dot)的VGA顯示。當從與液晶顯示元件的顯示屏垂直的方向觀看時，由這些對電極的重疊形成的面積為135cm2。之后，通過旋涂，將聚酰亞胺對準控制膜材料施加于兩個基板的透明電極上，其厚度大約為700埃(轉(zhuǎn)換值大約為70nm)。然后，在90°C的爐子中進行焙燒處理1小時，以形成對準控制膜。然后計算每個對準控制膜的靜電電容為大約2.5pF，并且總和為大約5pF。這個對準控制膜具有大約1016Q，CM的體積電阻值。這被認為是本發(fā)明的絕緣薄膜。接著，用分散器(dispenser)向一個基板的周邊部分施加環(huán)氧密封劑，從而形成具有特定高度的壁。然后，在另一基板的對準控制膜上分散直徑為4(xm的間隔器(SekisuiFineChemical的產(chǎn)品)。之后，將上述基板接合在一起，并在160"C下加熱1小時，從而使密封劑固化。接下來，在通過以大約1:1的比例(重量比)混合市售的向列液晶A(在室溫下，折射率各向異性An為0.24，As為6.5，粘度為28mPa's，Tc為10rC)和市售的向列液晶B(在室溫下，折射率各向異性An為0.20，Ae為34.3，粘度為77mPa's，Tc為82°C)形成的向列液晶C(在室溫下，折射率各向異性An為0.22，Ae為20.4，粘度為53mPa，s，Tc為92°C)中，添加都是市售的并具有圖5所示結(jié)構(gòu)(圖5中的R是烴基并含有多個非對稱碳)的手性劑A(As為22，Tc為60。C)和手性劑B(A^為26，Tc為118。C)，其添加量為向列液晶成分和手性劑總和的28%的重量，由此制備液晶成分X，其中反射光的峰值波長選擇為560nm或其附近。手性劑A和手性劑B的混合物的A^為24，其Tc為85"C。上述28%的重量是由20%重量的手性劑A和其余8%重量的手性劑B構(gòu)成的。因此，向列液晶C構(gòu)成72X重量。手性劑A和手性劑B在常溫下是固體。在0-50°C的溫度范圍內(nèi)，液晶成分X的折射率各向異性An和As分別是0.21和22。Tc是92。C。常溫下粘度大約為120mPa's，在50°C時粘度大約為30mPa，s，在0。C時粘度大約為600mPa's。由于這個原因，發(fā)現(xiàn)在至少0-50。C的寬溫度范圍內(nèi)可以進行驅(qū)動，在這個寬溫度范圍內(nèi)可以保持良好的對比度。液晶成分X的比電阻為1.22xl()U&cm，并且在平面狀態(tài)下相對介電常數(shù)為9.0，在焦點圓錐狀態(tài)下相對介電常數(shù)為23.5。然后，利用真空填充方法將液晶成分X灌入上述基板之間的空間中，然后用環(huán)氧密封劑密封填充端口，從而形成液晶單元。此外，在位于入射光進入的一側(cè)(顯示側(cè))的相反側(cè)的基板上設(shè)置黑色光吸收層。在這種液晶顯示元件中，當在室溫下在電極之間的每條線上施加沒有直流偏置和具有50毫秒的有效脈沖施加時間值(有效時間)的28V復(fù)位脈沖電壓和重寫脈沖電壓時，提供反射被選可見光的狀態(tài)(平面狀態(tài))，并且當施加沒有直流偏置和具有50毫秒的有效時間的19V脈沖電壓時，提供良好的透光狀態(tài)(焦點圓錐狀態(tài))。這些驅(qū)動電壓在0-5(TC的寬溫度范圍下接近于常數(shù)。關(guān)于顯示保持溫度，在特定溫度下將液晶單元保持在恒定溫度容器中100小時，然后觀察其狀態(tài)。己確認制備的液晶在高達9(TC和低到-2(rC的溫度下保持顯示狀態(tài)(平面狀態(tài)、焦點圓錐狀態(tài))。接著，在TCP(帶載封裝)和四個S1D17A04(240輸出)上使用一個通用STN(超扭曲向列)驅(qū)動器(由EPSON制造、S1D17A03(160輸出)}在這種液晶顯示元件上進行VGA顯示。需要時，可使用通用操作放大器和齊納二極管來使輸入到驅(qū)動器的電壓穩(wěn)定化。而且，如果需要，可以在操作放大器前面的一級上使用用于響應(yīng)像素數(shù)據(jù)來切換輸出電壓的模擬開關(guān)。在STN驅(qū)動器的共用側(cè)(掃描側(cè))和分割側(cè)(數(shù)據(jù)側(cè))控制電壓，從而產(chǎn)生如圖9所示的輸出。通過從ON(導(dǎo)通)分割線的輸出電壓減去被選共用線的輸出電壓來獲得用于移動到平面狀態(tài)而施加電壓的變化(+32V/-32V和0V的組合)。通過從OFF(關(guān)斷)分割線的輸出電壓減去被選共用線的輸出電壓來獲得用于移動到焦點圓錐狀態(tài)而施加電壓的變化(+24￥/-24￥和0V的組合)。通過從ON分隔線的輸出電壓減去未選共用線的輸出電壓，可以具有+4V、-4V和0V的組合，這可以將施加電壓的變化限制到不改變已經(jīng)顯示的平面狀態(tài)或焦點圓錐狀態(tài)的水平上。通過從OFF分隔線的輸出電壓減去未選共用線的輸出電壓，也可以具有-4V、+4￥和0￥的組合。隨后，將高頻電源、控制電路和備有天線的驅(qū)動器IC安裝在如圖10所示的元件上，從而以大約10mW的電波輸出進行短距離無線通信。在沒有電池的情況下，可以在預(yù)定電壓下進行所希望的顯示。[實例2]制備使用3pm直徑的間隔器的液晶顯示元件(其它條件與實例1相同)，其尺寸大約為2xlcm，作為用于IC卡的顯示部件。圖6中示出了結(jié)果。圖6的橫坐標表示在驅(qū)動時的溫度，縱坐標表示驅(qū)動電壓。在連接用A標記表示的數(shù)據(jù)的線上或上方的驅(qū)動電壓指的是可以實現(xiàn)完全平面狀態(tài)的驅(qū)動電壓，連接用隨標記表示的數(shù)據(jù)的線與連接用令標記表示的數(shù)據(jù)的線之間的驅(qū)動電壓指的是可以實現(xiàn)完全焦點圓錐狀態(tài)的驅(qū)動電壓。從圖6可以理解，在這種液晶顯示元件中，當在0-5(TC范圍內(nèi)的溫度下施加具有14V驅(qū)動電壓和50毫秒有效時間的脈沖電壓時，獲得反射光的被選狀態(tài)(平面狀態(tài))，當施加具有9-10V電壓和50毫秒有效時間的脈沖電壓時，獲得良好的透光狀態(tài)(焦點圓錐狀態(tài))。由于這個原因，可以使用通用IC，因此可以實現(xiàn)成本降低。而且，在這種情況下可以確定，以與實例1相同的方式，在90°C的高溫和-6(TC的低溫下顯示狀態(tài)(平面狀態(tài)、焦點圓錐狀態(tài))保持不變。接著，在液晶顯示元件上安裝高頻電源、控制電路和備有天線的驅(qū)動器IC，從而以大約10mW的電波輸出進行短距離的無線通信。在沒有電池的情況下，可以在預(yù)定電壓下進行所希望的顯示。這種液晶顯示元件的電功耗(不包括驅(qū)動電路的電功耗)極小，不大于lmW。盡管單元間隙小到3pm，也可以將亮度的減小限制到最小值。通過這種方式，小單元間隙可以實現(xiàn)14V驅(qū)動，并且進一步使用成本低的IC。[實例3]在下面的實驗中，如實例1中那樣制備液晶顯示元件，除了不同地改變液晶和手性劑的組合。圖7是表示本發(fā)明液晶成分的As/粘度與驅(qū)動電壓之間的關(guān)系的曲線圖。應(yīng)該理解，不大于32V的驅(qū)動電壓的條件通過220和粘度《1200mPa-s來滿足，如本發(fā)明那樣。圖8是表示粘度與對比度之間的關(guān)系的曲線圖。它表示在低溫下粘度大于1200mPa.s、焦點圓錐狀態(tài)的透光率下降(即，散射增加)和對比度急劇下降時的情況。除了這一點之外，當液晶的比電阻小于1(T時，驅(qū)動時的電功耗顯著增加，并且無線驅(qū)動變得不穩(wěn)定。此外，觀察到顯示質(zhì)量如顯示老化特性退化。此外，當相對介電常數(shù)e在平面狀態(tài)下在5-15范圍以下或者在焦點圓錐狀態(tài)下在10-25范圍以下時，As也下降，從而導(dǎo)致驅(qū)動電壓升高，難以使用通用IC，并且使無線驅(qū)動難以進行。另一方面，當相對介電常數(shù)在上述范圍以上時，驅(qū)動時的液晶顯示元件的電荷充電/放電量變大，并且電功耗增加，從而使無線驅(qū)動不穩(wěn)定。[實例4]接著，表l表示通過改變添加的手性劑的條件進行評估的實例。驅(qū)動電壓是在室溫下的驅(qū)動電壓。使用與實例1相同的向列液晶。作為常規(guī)手性劑，使用Ac為大約O(零)且Tc為大約5(TC的手性劑。在通過只使用手性劑A而將液晶成分調(diào)節(jié)成其反射波的被選峰值波長在560nm附近的情況下，Tc下降，并且顯示保持溫度的上限下降到大約70°C。此外，在通過只使用手性劑B而將液晶成分調(diào)節(jié)成其反射波的被選峰值波長在560nm附近的情況下，在常溫下驅(qū)動電壓為32V，并且顯示保持溫度在-2(TC到95。C的范圍內(nèi)，這優(yōu)于在最左列的常規(guī)手性劑的情況。然而，在不大于l(TC的低溫下粘度增加到不小于1200mPa>s，從而導(dǎo)致在低溫下驅(qū)動電壓的顯著增加和對比度的顯著下降。相比之下，在實例1(最右列)的液晶顯示元件的情況下，發(fā)現(xiàn)通過使用適量的手性劑A和B，可以滿足低驅(qū)動電壓、寬操作溫度范圍、寬顯示保持溫度、低電功耗等所有重要特征。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>[工業(yè)實用性]根據(jù)本發(fā)明，使用膽甾型液晶可以提高液晶顯示元件的性能。權(quán)利要求1、一種液晶顯示元件，包括一組或多組以下組合一對基板，具有一對電極，所述一對基板中至少一個基板是透光的；液晶層，包含表現(xiàn)膽甾相的液晶成分，所述液晶層設(shè)置在所述一對基板之間；以及至少一層絕緣薄膜，用于使所述液晶層與電極相絕緣，其中所述絕緣薄膜具有不大于10μF的靜電電容；所述液晶層具有在2-5μm范圍內(nèi)的層厚；并且所述液晶成分具有在20-50范圍內(nèi)的介電各向異性。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶成分具有不小于8(TC的各向同性相變溫度。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶成分包括向列液晶和手性劑，所述手性劑具有在20-70范圍內(nèi)的介電各向異性和在80-130°C范圍內(nèi)的各向同性相變溫度。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示元件，其中所述手性劑包括具有在20-70范圍內(nèi)的介電各向異性的手性劑和具有在80-13(TC范圍內(nèi)的各向同性相變溫度的手性劑。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶成分包括向列液晶以及一種或多種手性劑，所述一種或多種手性劑的分子中具有多個非對稱碳。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述向列液晶具有在20-50范圍內(nèi)的介電各向異性和在80-130°C范圍內(nèi)的各向同性相變溫度。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶成分在所述液晶顯示元件驅(qū)動時具有在20-1200mPa's范圍內(nèi)的粘度。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶成分具有10^10"Q'cm的比電阻、在平面狀態(tài)下具有5-15的相對介電常數(shù)H以及在焦點圓錐狀態(tài)下具有10-25的相對介電常數(shù)s2。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶成分被具有交流脈沖形式且基本沒有直流偏置的驅(qū)動電壓，驅(qū)動至平面狀態(tài)和焦點圓錐狀態(tài)。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示元件，其中每個所述交流脈沖具有在0.5-50毫秒范圍內(nèi)的脈沖施加時間和不大于5次/秒的重寫頻率。11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶成分具有在0.15-0.25范圍內(nèi)的折射率各向異性。12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述液晶顯示元件具有驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路具有耐受電壓不大于35V的IC。13、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中當在與所述液晶顯示元件的屏幕垂直的方向觀看時，所述一對電極具有不大于100cn^的重疊面積。14、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述元件能夠無線驅(qū)動。15、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，其中所述組為兩組或更多組，以進行多色顯示。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示元件，其中所述多色顯示是通過所述組的各個反射顏色的顏色混合來實現(xiàn)的。17、根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示元件，其中所述兩組或更多組的每個液晶成分的介電各向異性、粘度和各向同性相變溫度被選擇為使得所述兩組或更多組中的每組都能夠用同一驅(qū)動電路來驅(qū)動。18、一種電子紙，使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件。19、一種器件，使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示元件，進行無接觸識別和無接觸通信中的至少一種。全文摘要本發(fā)明的液晶顯示元件包括一組或多組以下組合一對基板；液晶層，包含表現(xiàn)膽甾相的液晶成分，并設(shè)置在所述一對基板之間；以及至少一層絕緣薄膜，用于使液晶層與電極相絕緣，其中絕緣薄膜具有不大于10μF的靜電電容；液晶層具有在2-5μm范圍內(nèi)的層厚；并且液晶成分具有在20-50范圍內(nèi)的介電各向異性。本發(fā)明在具有半永久顯示保持功能(存儲功能)的液晶顯示元件中可以實現(xiàn)降低的驅(qū)動電壓、放大的操作溫度范圍、電功耗的降低和寬顯示保持溫度范圍至少其中之一。文檔編號G02F1/13GK101120283SQ200580048278公開日2008年2月6日申請日期2005年2月21日優(yōu)先權(quán)日2005年2月21日發(fā)明者富田順二,能勢將樹申請人:富士通株式會社