JP5715876B2 - 化合物、液晶組成物および液晶表示装置 - Google Patents

Description

液晶組成物、液晶表示装置及びその作製方法に関する。

薄型、軽量化を図った表示装置（所謂フラットパネルディスプレイ）には液晶素子を有する液晶表示装置、自発光素子を有する発光装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などが競合し、開発されている。

液晶表示装置においては、液晶分子の応答速度の高速化が求められている。液晶の表示モードは種々あるが、中でも高速応答可能な液晶モードとしてＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ブルー相を発現する液晶を用いるモードがあげられる。

特にブルー相を発現する液晶を使用するモードは配向膜が不要であり、かつ広視野角化が得られるので、実用化に向けてより研究が行われている（例えば特許文献１参照。）。特許文献１は、ブルー相の出現する温度範囲を広げるために、液晶に高分子安定化処理を行う報告である。

国際公開第２００５−０９０５２０号

よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物を提供することを目的の一とする。

より高コントラスト化を達成する液晶表示装置を提供することを目的の一とする。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、下記構造式（１００）で表される化合物を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物である。本明細書では、下記構造式（１００）で表される化合物を４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸４−シアノ−３，５−ジフルオロフェニル（略称：ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ）という。

本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、下記構造式（１００）で表される化合物を含むネマティック液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を有しブルー相を発現する液晶組成物である。

ブルー相を発現する液晶組成物として液晶及びカイラル剤を含む。カイラル剤は、液晶を螺旋構造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。例えば、液晶組成物に５重量％以上のカイラル剤を混合させればよい。

カイラル剤は、液晶に対する相溶性が良く、かつ捩れ力の強い材料を用いる。また、Ｒ体、Ｓ体のどちらか片方の材料が良く、Ｒ体とＳ体の割合が５０：５０のラセミ体は使用しない。

ブルー相を発現する液晶組成物は、条件により、コレステリック相、コレステリックブルー相、等方相等を示す。

ブルー相であるコレステリックブルー相は、螺旋ピッチが５００ｎｍ以下とピッチの比較的短いコレステリック相を有する液晶組成物にみられる。液晶の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有しているため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じる。ブルー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良いため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。

また、ブルー相は狭い温度範囲でしか発現が難しく、温度範囲を広く改善するために液晶組成物に、光硬化樹脂及び光重合開始剤を添加し、高分子安定化処理を行う。高分子安定化処理は、液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶組成物に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して行う。

例えば、液晶組成物の温度を制御し、ブルー相を発現した状態で液晶組成物に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移する温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移させ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。また、液晶組成物に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。

上記ブルー相を発現する液晶組成物を液晶表示装置の液晶層に用いることができる。ブルー相を発現する液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。

該ブルー相を発現する液晶組成物を液晶層に用いて、より高いコントラスト化を達成する液晶表示装置を提供することができる。

液晶組成物を説明する概念図。 液晶表示装置の一形態を説明する図。 液晶表示装置の電極構成の一形態を説明する図。 液晶表示装置の一形態を説明する図。 液晶表示装置の電極構成の一形態を説明する図。 液晶表示装置の一形態を説明する図。 液晶表示モジュールを説明する図。 電子機器を説明する図。 電子機器を説明する図。 液晶素子における印加電圧と透過率の関係を説明する図。 液晶素子における印加電圧とコントラスト比の関係を説明する図。 ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦの^１Ｈ ＮＭＲチャート図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明に限定されず、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

なお、第１、第２、又は第３として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。

（実施の形態１）
本明細書で開示する発明の構成の一形態である液晶組成物、及び該液晶組成物を用いた液晶表示装置を、図１を用いて説明する。図１は液晶表示装置の断面図である。

本実施の形態に係る液晶組成物は、下記構造式（１００）で表される化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物である。

本実施の形態に係る液晶組成物は、下記構造式（１００）で表される化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を有しブルー相を発現する液晶組成物である。

ブルー相を発現する液晶組成物として液晶及びカイラル剤を含む。カイラル剤は、液晶を螺旋構造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。液晶組成物に数重量％、例えば５重量％以上のカイラル剤を混合させればよい。

カイラル剤は、液晶に対する相溶性が良く、かつ捩れ力の強い材料を用いる。また、Ｒ体、Ｓ体のどちらか片方の材料が良く、Ｒ体とＳ体の割合が５０：５０のラセミ体は使用しない。

ブルー相を発現する液晶組成物は、条件により、コレステリック相、コレステリックブルー相、等方相等を示す。

ブルー相であるコレステリックブルー相は、螺旋ピッチが５００ｎｍ以下とピッチの比較的短いコレステリック相を有する液晶組成物にみられる。液晶の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有しているため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じる。ブルー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良いため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。

また、ブルー相は狭い温度範囲でしか発現が難しく、温度範囲を広く改善するために液晶組成物に、光硬化樹脂及び光重合開始剤を添加し、高分子安定化処理を行う。高分子安定化処理は、液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶組成物に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して行う。

例えば、液晶組成物の温度を制御し、ブルー相を発現した状態で液晶組成物に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移する温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移させ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。また、液晶組成物に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。

光硬化樹脂は、アクリレート、メタクリレートなどの単官能モノマーでもよく、ジアクリレート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマーでもよく、これらを混合させたものでもよい。また、液晶性のもの（液晶性モノマー）（液晶性単官能モノマー、液晶性多官能モノマー）でも非液晶性のもの（非液晶性モノマー）（非液晶性単官能モノマー、非液晶性多官能モノマー）でもよく、両者を混合させてもよい。光硬化樹脂は、用いる光重合開始剤の反応する波長の光で硬化する樹脂を選択すれば良く、代表的には紫外線硬化樹脂を用いることができる。

光重合開始剤は、光照射によってラジカルを発生させるラジカル重合開始剤でもよく、酸を発生させる酸発生剤でもよく、塩基を発生させる塩基発生剤でもよい。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。よって、該液晶組成物は温度変化の伴う多様な用途に用いても、特性変化が生じにくく安定であるため、信頼性も高い。

本明細書に開示するブルー相を発現する液晶組成物は、液晶表示装置の液晶層に用いることができる。本明細書に開示するブルー相を発現する液晶組成物を液晶表示装置の液晶層として用いる例を図１に示す。

図１は、第１の基板２００と第２の基板２０１とが、ブルー相を発現する液晶組成物を用いた液晶層２０８を間に挟持して対向するように配置された液晶表示装置である。第１の基板２００と液晶層２０８との間には画素電極層２３０と、共通電極層２３２が隣接して設けられている。

ブルー相を発現する液晶組成物を用いた液晶層を含む液晶表示装置において、基板に概略平行（すなわち水平な方向）な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いることができる。

液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２との距離は、画素電極層２３０及び共通電極層２３２にそれぞれ所定の電圧を印加した時、画素電極層２３０及び共通電極層２３２間に介在する液晶層２０８の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。

液晶層２０８の厚さ（膜厚）の最大値は１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。

液晶層２０８を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、第１の基板２００と第２の基板２０１とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。

液晶層２０８に、化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を用いる。また、該液晶組成物には、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が含まれてもよい。

画素電極層２３０と共通電極層２３２との間に電界を形成することで、液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。また、ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。よって、該液晶組成物は温度変化の伴う多様な用途に用いても、特性変化が生じにくく安定であるため、該液晶組成物を液晶層に用いた液晶表示装置は高信頼性とすることができる。

また、ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は液晶層に用いると、高いコントラストを付与することができるため、視認性のよい高画質な液晶表示装置を提供することができる。

また、ブルー相を発現する液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。

例えば、高速応答が可能であるため、バックライト装置にＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）や、時分割により左右の映像を交互に見るシャッター眼鏡方式による３次元表示方式に好適に採用できる。

また、図１では図示しないが、偏光板、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどは適宜設ける。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライトなどを用いることができる。

本明細書では、半導体素子（例えばトランジスタ）、画素電極層、及び共通電極層が形成されている基板を素子基板（第１の基板）といい、該素子基板と液晶層を介して対向する基板を対向基板（第２の基板）という。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を液晶表示装置に用いて、光源の光を透過することによって表示を行う透過型の液晶表示装置、入射する光を反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置、又は透過型と反射型を両方有する半透過型の液晶表示装置を提供することができる。

透過型の液晶表示装置の場合、光が透過する画素領域に存在する第１の基板、第２の基板、その他の絶縁膜、導電膜などは可視光の波長領域の光に対して透光性とする。画素電極層、共通電極層においては透光性が好ましいが、開口パターンを有する場合は形状によっては金属膜などの非透光性材料を用いてもよい。

一方反射型の液晶表示装置の場合、液晶層に対して視認側と反対側には液晶層を透過した光を反射する反射性の部材（反射性を有する膜や基板など）を設ければよい。よって、視認側より反射性の部材までに設けられ、光が透過する基板、絶縁膜、導電膜は可視光の波長領域の光に対して透光性とする。なお、本明細書で透光性とは少なくとも可視光の波長領域の光を透過する性質をいう。

画素電極層２３０、共通電極層２３２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、またはタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。

第１の基板２００、第２の基板２０１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、プラスチック基板などを用いることができる。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。

該ブルー相を発現する液晶組成物を液晶層に用いて、より高いコントラスト化を達成する液晶表示装置を提供することができる。

（実施の形態２）
本明細書に開示する発明は、パッシブマトリクス型の液晶表示装置でもアクティブマトリクス型の液晶表示装置にも適用することができる。本実施の形態は、本明細書に開示する発明を適用したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例を、図２及び図３を用いて説明する。

図２（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。

図２（Ａ）において、複数のソース配線層（配線層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。共通配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、共通配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通配線層が配置されている。画素電極層を駆動するトランジスタ４２０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及びトランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。

図２の液晶表示装置において、トランジスタ４２０に電気的に接続する第１の電極層４４７が画素電極層として機能し、共通配線層４０８と電気的に接続する第２の電極層４４６が共通電極層として機能する。なお、第１の電極層と共通配線層によって容量が形成されている。共通電極層はフローティング状態（電気的に孤立した状態）として動作させることも可能だが、固定電位、好ましくはコモン電位（データとして送られる画像信号の中間電位）近傍でフリッカーの生じないレベルに設定してもよい。

基板に概略平行（すなわち水平な方向）な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いることができる。このような方式として、図２及び図３に示すようなＩＰＳモードで用いる電極構成が適用できる。

ＩＰＳモードなどに示される横電界モードは、液晶層の下方に開口パターンを有する第１の電極層（例えば各画素別に電圧が制御される画素電極層）及び第２の電極層（例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層）を配置する。よって第１の基板４４１上には、一方が画素電極層であり、他方が共通電極層である第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６が形成され、少なくとも第１の電極層及び第２の電極層の一方が層間膜上に形成されている。第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６は、平面形状でなく、様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む。第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６はその電極間に電界を発生させるため、同形状で重ならない配置とする。

液晶層４４４に、実施の形態１で示した化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を用いる。また、該液晶組成物には、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が含まれてもよい。液晶層４４４は高分子安定化処理によって、ブルー相を発現している状態（ブルー相を呈す状態、又はブルー相を示す状態ともいう）で液晶表示装置に設けられる。

画素電極層である第１の電極層４４７と共通電極層である第２の電極層４４６との間に電界を形成することで、液晶層４４４の液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。

第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６の他の例を図３に示す。図３（Ａ）乃至（Ｄ）の上面図に示すように、第１の電極層４４７ａ乃至４４７ｄ及び第２の電極層４４６ａ乃至４４６ｄが互い違いとなるように形成されており、図３（Ａ）では第１の電極層４４７ａ及び第２の電極層４４６ａはうねりを有する波状形状であり、図３（Ｂ）では第１の電極層４４７ｂ及び第２の電極層４４６ｂは同心円状の開口部を有する形状であり、図３（Ｃ）では第１の電極層４４７ｃ及び第２の電極層４４６ｃは櫛場状であり一部重なっている形状であり、図３（Ｄ）では第１の電極層４４７ｄ及び第２の電極層４４６ｄは櫛場状であり電極同士がかみ合うような形状である。なお、図３（Ａ）乃至（Ｃ）のように、第１の電極層４４７ａ、４４７ｂ、４４７ｃ、と第２の電極層４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃとが重なる場合は、第１の電極層４４７と第２の電極層４４６との間には絶縁膜を形成し、異なる膜上に第１の電極層４４７と第２の電極層４４６とが形成する。

なお、第１の電極層４４７、第２の電極層４４６は、開口パターンを有する形状であるために、図２（Ｂ）の断面図においては分断された複数の電極層として示されている。これは本明細書の他の図面においても同様である。

トランジスタ４２０は逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１上に形成され、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂを含む。

本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、２つ形成されるダブルゲート構造もしくは３つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。

トランジスタ４２０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７、絶縁膜４０９が設けられ、絶縁膜４０９上に層間膜４１３が積層されている。

層間膜４１３の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。

第１の基板４４１と対向基板である第２の基板４４２とを、液晶層４４４を間に挟持させてシール材で固着する。液晶層４４４を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、第１の基板４４１と第２の基板４４２とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。

シール材としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。代表的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。また、光（代表的には紫外線）重合開始剤、熱硬化剤、フィラー、カップリング剤を含んでもよい。

液晶層４４４に、実施の形態１で示した化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を用いる。また、該液晶組成物には、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が含まれてもよい。

該液晶組成物を第１の基板４４１と第２の基板４４２の間の間隙に充填後、光を照射して高分子安定化処理を行い、液晶層４４４を形成する。光は、液晶層に含まれる光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射による高分子安定化処理により、液晶層４４４がブルー相を発現する温度範囲を広く改善することができる。

さらに、ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。よって、該液晶組成物は温度変化の伴う多様な用途に用いても、特性変化が生じにくく安定であるため、該液晶組成物を液晶層に用いた液晶表示装置は高信頼性とすることができる。

シール材に紫外線などの光硬化樹脂を用い、滴下法で液晶層を形成する場合など、高分子安定化処理の光照射工程によってシール材の硬化も行ってもよい。

本実施の形態では、第１の基板４４１の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａを、第２の基板４４２の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ｂを設ける。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を完成させることができる。

また、大型の基板を用いて複数の液晶表示装置を作製する場合（所謂多面取り）、その分断工程は、高分子安定化処理の前か、偏光板を設ける前に行うことができる。分断工程による液晶層への影響（分断工程時にかかる力などによる配向乱れなど）を考慮すると、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた後、高分子安定化処理の前が好ましい。

図示しないが、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源は素子基板である第１の基板４４１側から、視認側である第２の基板４４２へと透過するように照射される。

第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４６は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。

また、第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４６はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。

また、第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４６として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。

導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体等が挙げられる。

下地膜となる絶縁膜を第１の基板４４１とゲート電極層４０１の間に設けてもよい。下地膜は、第１の基板４４１からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による単層、又は積層構造により形成することができる。ゲート電極層４０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。ゲート電極層４０１に遮光性を有する導電膜を用いると、バックライトからの光（第１の基板４４１から入射する光）が、半導体層４０３へ入射することを防止することができる。

例えば、ゲート電極層４０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した２層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した２層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した２層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウムとチタンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層構造とすることが好ましい。

ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層して形成することができる。また、ゲート絶縁層４０２として、有機シランガスを用いたＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成することも可能である。有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ_３）_４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。

半導体層４０３に用いる材料は特に限定されず、トランジスタ４２０に要求される特性に応じて適宜設定すればよい。半導体層４０３に用いることのできる材料の例を説明する。

半導体層４０３を形成する材料としては、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質（アモルファスともいう。）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。

アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には、８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリコンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。

また、酸化物半導体を用いてもよく、酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などを用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ_２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。

また、酸化物半導体層は、化学式ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。

また、酸化物半導体としてＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系の材料を用いる場合、原子数比で、Ｉｎ／Ｚｎ＝０．５〜５０、好ましくはＩｎ／Ｚｎ＝１〜２０、さらに好ましくはＩｎ／Ｚｎ＝１．５〜１５とする。Ｚｎの原子数比を好ましい前記範囲とすることで、トランジスタの電界効果移動度を向上させることができる。ここで、化合物の原子数比がＩｎ：Ｚｎ：Ｏ＝Ｘ：Ｙ：Ｚのとき、Ｚ＞１．５Ｘ＋Ｙとする。

半導体層、配線層の作製工程において、薄膜を所望の形状に加工するためにエッチング工程を用いる。エッチング工程は、ドライエッチングやウエットエッチングを用いることができる。

ドライエッチングに用いるエッチング装置としては、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いたエッチング装置や、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。また、ＩＣＰエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエッチング装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電源を接続し、さらに下部電極に３．２ＭＨｚの低周波電源を接続したＥＣＣＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）モードのエッチング装置がある。このＥＣＣＰモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第１０世代の３ｍを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。

所望の加工形状にエッチングできるように、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。

所望の加工形状にエッチングできるように、材料に合わせてエッチング条件（エッチング液、エッチング時間、温度等）を適宜調節する。

ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂの材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、熱処理を行う場合には、この熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。例えば、Ａｌ単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と組み合わせて形成する。Ａｌと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。

ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂを大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく連続成膜することで、大気成分や大気中に浮遊する汚染不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。

なお、半導体層４０３は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する半導体層である。

トランジスタ４２０を覆う絶縁膜４０７、絶縁膜４０９は、乾式法や湿式法で形成される無機絶縁膜、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法などを用いて得られる窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜などを用いることができる。また、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。また、絶縁膜４０７として酸化ガリウム膜を用いてもよい。

なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。シロキサン系樹脂は塗布法により成膜し、焼成することによって絶縁膜４０７として用いることができる。

なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜４０７、絶縁膜４０９を形成してもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよい。

また、多階調マスクにより形成した複数（代表的には二種類）の厚さの領域を有するレジストマスクを用いると、レジストマスクの数を減らすことができるため、工程簡略化、低コスト化が図れる。

以上のように、ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は液晶層に用いると、高いコントラストを付与することができるため、視認性のよい高画質な液晶表示装置を提供することができる。

また、ブルー相を発現する液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。

（実施の形態３）
本明細書に開示する発明を適用したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の他の例を、図４及び図５を用いて説明する。

図４（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図４（Ｂ）は図４（Ａ）の線Ｘ３−Ｘ４における断面図である。

図４（Ａ）において、複数のソース配線層（配線層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。共通配線層（共通電極層）は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、共通配線層（共通電極層）及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層を駆動するトランジスタ４３０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及びトランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。

図４の液晶表示装置において、トランジスタ４３０に電気的に接続する第１の電極層４４７が画素電極層として機能し、共通配線層と電気的に接続する第２の電極層４４６が共通電極層として機能する。なお、図４に示すように第２の電極層４４６は画素において、共通配線層も兼ねており、隣り合う画素間は共通電極層４１９によって電気的に接続されている。なお、画素電極層と共通電極層によって容量が形成されている。共通電極層とはフローティング状態（電気的に孤立した状態）として動作させることも可能だが、固定電位、好ましくはコモン電位（データとして送られる画像信号の中間電位）近傍でフリッカーの生じないレベルに設定してもよい。

基板に概略平行（すなわち水平な方向）な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いる。このような方式として、図４及び図５に示すようなＦＦＳモードで用いる電極構成が適用できる。

ＦＦＳモードなどに示される横電界モードは、液晶層の下方に開口パターンを有する第１の電極層（例えば各画素別に電圧が制御される画素電極層）及びさらにその開口パターンの下方に平板状の第２の電極層（例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層）を配置する。よって第１の基板４４１上には、一方が画素電極層であり、他方が共通電極層である第１の電極層及び第２の電極層が形成され、画素電極層と共通電極層とは絶縁膜（又は層間絶縁層）を介して積層するように配置される。画素電極層及び共通電極層のいずれか一方は、下方に形成され、かつ平板状であり、他方は上方に形成され、かつ様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６はその電極間に電界を発生させるため、同形状で重ならない配置とする。

本実施の形態では、画素電極層である第１の電極層４４７を開口パターン（スリット）を有する電極層とし、共通電極層である第２の電極層４４６を平板状の電極層とする例を示す。

第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６はその電極間に電界を発生させるため、平板状の第２の電極層４４６と、第１の電極層４４７の開口パターン（スリット）とは重なる配置とする。

液晶層４４４に、実施の形態１で示した化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を用いる。また、該液晶組成物には、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が含まれてもよい。

第１の電極層４４７と第２の電極層４４６との間に電界を形成することで、液晶層４４４の液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。よって、該液晶組成物は温度変化の伴う多様な用途に用いても、特性変化が生じにくく安定であるため、該液晶組成物を液晶層に用いた液晶表示装置は高信頼性とすることができる。

第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６の例を図５に示す。図５（Ａ）乃至（Ｄ）のように、第１の電極層４４７ｅ乃至４４７ｈと第２の電極層４４６ｅ乃至４４６ｈとは重なるように配置され、第１の電極層４４７ｅ乃至４４７ｈと第２の電極層４４６ｅ乃至４４６ｈとの間には絶縁膜を形成し、異なる膜上に第１の電極層４４７ｅ乃至４４７ｈと第２の電極層４４６ｅ乃至４４６ｈとをそれぞれ形成する。

図５（Ａ）乃至（Ｄ）の上面図に示すように、第２の電極層４４６ｅ乃至４４６ｈ上に様々なパターンに形成された第１の電極層４４７ｅ乃至４４７ｈが形成されており、図５（Ａ）では第２の電極層４４６ｅ上の第１の電極層４４７ｅは屈曲したくの字形状であり、図５（Ｂ）では第２の電極層４４６ｆ上の第１の電極層４４７ｆは同心円状の形状であり、図５（Ｃ）では第２の電極層４４６ｇ上の第１の電極層４４７ｇは櫛歯状で電極同士がかみ合うような形状であり、図５（Ｄ）では第２の電極層４４６ｈ上の第１の電極層４４７ｈは櫛歯状の形状である。

トランジスタ４３０は逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース領域又はドレイン領域４０４ａ、４０４ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂを含む。第１の電極層４４７は第１の基板４４１上にゲート電極層４０１と同レイヤーに形成され、画素において平板状の電極層である。

トランジスタ４３０のように半導体層４０３とソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂとの間にソース領域又はドレイン領域４０４ａ、４０４ｂを設ける構成としてもよい。ソース領域又はドレイン領域４０４ａ、４０４ｂは半導体層４０３より低抵抗な半導体層などを用いることができる。

トランジスタ４３０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上に層間膜４１３が設けられ、層間膜４１３上に、画素において平板状の第２の電極層４４６が設けられ、第２の電極層４４６上に絶縁膜４５０を介して開口パターンを有する第１の電極層４４７が形成されている。よって、第１の電極層４４７と第２の電極層４４６とは間に絶縁膜４５０を挟んで重なるように配置されている。

なお、本実施の形態において、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６を透光性の電極層とすると透過型の液晶表示装置とすることができる。また、平板状の第２の電極層４４６を反射性の電極層とし、反射型の液晶表示装置とすることもできる。

以上のように、ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は液晶層に用いると、高いコントラストを付与することができるため、視認性のよい高画質な液晶表示装置を提供することができる。

また、ブルー相を発現する液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。

（実施の形態４）
本明細書に開示する発明は、パッシブマトリクス型の液晶表示装置でもアクティブマトリクス型の液晶表示装置にも適用することができる。パッシブマトリクス型の液晶表示装置の例を、図６を用いて説明する。液晶表示装置の上面図を図６（Ａ）に、図６（Ａ）における線Ｇ−Ｈの断面図を図６（Ｂ）に示す。また、図６（Ａ）には、液晶層１７０３、対向基板である基板１７１０、偏光板１７１４ｂなどは省略され図示されていないが、図６（Ｂ）で示すようにそれぞれ設けられている。

図６（Ａ）（Ｂ）は、偏光板１７１４ａが設けられた基板１７００と偏光板１７１４ｂが設けられた基板１７１０とが、化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を用いた液晶層１７０３を間に挟持して対向するように配置された液晶表示装置である。基板１７００と液晶層１７０３との間には、共通電極層１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃ、絶縁膜１７０７、及び画素電極層１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃが設けられている。

画素電極層１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、及び共通電極層１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃは開口パターンを有する形状であり、液晶素子１７１３の画素領域において長方形の開口（スリット）を有している。

液晶層１７０３に、実施の形態１で示した化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を用いる。また、該液晶組成物には、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が含まれてもよい。

画素電極層１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃと共通電極層１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃとの間に電界を形成することで、液晶層１７０３の液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。よって、該液晶組成物は温度変化の伴う多様な用途に用いても、特性変化が生じにくく安定であるため、該液晶組成物を液晶層に用いた液晶表示装置は高信頼性とすることができる。

また、カラーフィルタとして機能する着色層を設けてもよく、カラーフィルタは基板１７００及び基板１７１０の液晶層１７０３に対して内側に設けてもよいし、基板１７１０と偏光板１７１４ｂの間、又は基板１７００と偏光板１７１４ａの間に設けてもよい。

カラーフィルタは、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、着色層を無くす、もしくは少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。なお、バックライト装置にＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合もある。

画素電極層１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、共通電極層１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化珪素（ＳｉＯ_２）を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、またはタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。

以上のように、ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は液晶層に用いると、高いコントラストを付与することができるため、視認性のよい高画質な液晶表示装置を提供することができる。

また、ブルー相を発現する液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態５）
実施の形態１乃至４のいずれかで示す液晶表示装置に遮光層（ブラックマトリクス）を設ける構成とすることができる。なお、実施の形態１乃至４と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。

遮光層は、液晶層を挟持して固着される一対の基板の内側（液晶層側）に設けてもよいし、基板の外側（液晶層と反対側）に設けてもよい。

液晶表示装置において一対の基板の内側に遮光層を設ける場合、遮光層は画素電極層が設けられる素子基板側に形成してもよいし、対向基板側に形成してもよい。遮光層は別途独立して設けてもよいし、実施の形態２又は実施の形態３のようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、素子基板上に設けられる層間膜として作り込むこともできる。例えば、実施の形態２の図４の液晶表示装置であれば、層間膜４１３の一部に、遮光層を用いる構成とすればよい。

遮光層は、光を反射、又は吸収し、遮光性を有する材料を用いる。例えば、黒色の有機樹脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また、遮光性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、コバルト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。

遮光層の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの乾式法、又はスピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、必要に応じてエッチング法（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。

遮光層を層間膜４１３の一部として用いる場合、黒色の有機樹脂を用いることが好ましい。

層間膜の一部として遮光層として直接素子基板側に形成する場合、遮光層と画素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、より精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。

素子基板上に遮光層を作り込む液晶表示装置の構成であると、液晶層への高分子安定化のための光照射時に、遮光層によって対向基板側から照射される光が吸収、遮断されることがないために、液晶層全体に均一に照射することができる。よって、光重合の不均一による液晶の配向乱れやそれに伴う表示ムラなどを防止することができる。

遮光層は液晶表示装置において、トランジスタの半導体層や、コンタクトホールと重畳する場所、又は画素間などに設けるとよい。

このように、遮光層を設けると、遮光層は、トランジスタの半導体層への光の入射を遮断することができるため、光の入射によるトランジスタの電気特性の変動を抑制し、安定化することができる。また、遮光層は隣り合う画素への光漏れの防止や、コンタクトホール上に発生しやすい液晶の配向欠陥による光漏れ等の表示むらを隠すことができる。よって、液晶表示装置の高精細化、高信頼性化を図ることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態６）
本実施の形態では、カラー表示を行う液晶表示装置の例を示す。実施の形態１乃至５のいずれかで示す液晶表示装置にカラーフィルタを設けてカラー表示を行うことができる。なお、実施の形態１乃至５と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。

カラーフィルタは、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈する材料から形成すればよく、モノクロ以外のモノカラー表示とする場合、少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。

具体的には、液晶表示装置にカラーフィルタ層として機能する着色層を設ける。カラーフィルタ層は、液晶層を挟持して固着される一対の基板の内側（液晶層側）に設けてもよいし、基板の外側（液晶層と反対側）に設けてもよい。

まず、液晶表示装置において一対の基板の内側にカラーフィルタ層を設ける場合を説明する。カラーフィルタ層は画素電極層が設けられる素子基板側に形成してもよいし、対向基板側に形成してもよい。カラーフィルタ層は別途独立して設けてもよいし、実施の形態２又は実施の形態３のようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、素子基板上に設けられる層間膜として作り込むこともできる。例えば、実施の形態２の図２の液晶表示装置であれば、層間膜４１３に、カラーフィルタ層として機能する有彩色の透光性樹脂層を用いる構成とすればよい。

層間膜をカラーフィルタ層として直接素子基板側に形成する場合、カラーフィルタ層と画素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、より精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程簡略化、低コスト化といった利点もある。

また、素子基板上にカラーフィルタ層を作り込む液晶表示装置の構成であると、液晶層への高分子安定化のための光照射時に、カラーフィルタ層によって対向基板側から照射される光が吸収されることがないために、液晶層全体に均一に照射することができる。よって、光重合の不均一による液晶の配向乱れやそれに伴う表示ムラなどを防止することができる。

カラーフィルタ層として用いることのできる有彩色の透光性樹脂としては、感光性、非感光性の有機樹脂を用いることができる。感光性の有機樹脂層を用いるとレジストマスク数を削減することができるため、工程が簡略化し好ましい。

有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、着色層はカラーフィルタとして機能させるため、その着色された有彩色の光のみを透過する材料で形成される。有彩色としては、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼンダ、イエロー（黄）などを用いてもよい。着色された有彩色の光のみを透過するとは、着色層において透過する光は、その有彩色の光の波長にピークを有するということである。

カラーフィルタ層は、含ませる着色材料の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚を適宜制御するとよい。

有彩色の色によって有彩色の透光性樹脂層の膜厚が異なる場合や、遮光層、トランジスタに起因する凹凸を有する場合は、可視光領域の波長の光を透過する（いわゆる無色透明）絶縁層を積層し、平坦化してもよい。平坦性を高めるとその上に形成される画素電極層などの被覆性もよく、かつ液晶層のギャップ（膜厚）を均一にすることができるため、より液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化が可能になる。

カラーフィルタを基板の外側に設ける場合は、接着層などによってカラーフィルタを基板に接着して設けることができる。カラーフィルタを対向基板の外側に設ける場合工程順として、光照射によるブルー相の高分子安定化を行った後に対向基板の外側にカラーフィルタを設ける。

光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源はカラーフィルタを通過して視認側へ照射されることによって、カラー表示を行うことができる。光源として、冷陰極管や白色のダイオードを用いることができる。また、反射板、拡散板、偏光板、位相差板などの光学部材を設けてもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

よって、高コントラストで低消費電力な液晶表示装置において、カラー表示機能を付与することができる。

（実施の形態７）
トランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、トランジスタを用いて駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。

液晶表示装置は表示素子として液晶素子（液晶表示素子ともいう）を含む。

また、液晶表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに、該液晶表示装置を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極となる導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であっても良いし、あらゆる形態があてはまる。

なお、本明細書中における液晶表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て液晶表示装置に含むものとする。

液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図７を用いて説明する。図７（Ａ１）（Ａ２）は、第１の基板４００１上に形成されたトランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの上面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。

第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶層４００８と共に封止されている。

また、図７（Ａ１）は第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。なお、図７（Ａ２）は信号線駆動回路の一部を第１の基板４００１上に設けられたトランジスタで形成する例であり、第１の基板４００１上に信号線駆動回路４００３ｂが形成され、かつ別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３ａが実装されている。

なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図７（Ａ１）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図７（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。

また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、トランジスタを複数有しており、図７（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示している。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、層間膜４０２１が設けられている。

トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態２又は実施の形態３のいずれかに示すトランジスタを適用することができる。

また、層間膜４０２１、又は絶縁層４０２０上において、駆動回路用のトランジスタ４０１１の半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層を設けてもよい。導電層は、電位がトランジスタ４０１１のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。

また、層間膜４０２１上に画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１が形成され、画素電極層４０３０はトランジスタ４０１０と電気的に接続されている。液晶素子４０１３は、画素電極層４０３０、共通電極層４０３１及び液晶層４００８を含む。なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６の外側にはそれぞれ偏光板４０３２ａ、４０３２ｂが設けられている。また、本実施の形態では、実施の形態２において図２で示したような画素電極層４０３０及び共通電極層が開口パターンを有する形状であるが、実施の形態３のように画素電極層及び共通電極層のどちらか一方が平板状の電極層とした構成であってもよい。実施の形態２乃至４のいずれかで示したような画素電極層及び共通電極層の構成を適用することができる。

液晶層４００８に、実施の形態１で示した化合物（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称））を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物を用いる。また、該液晶組成物には、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が含まれてもよい。

画素電極層４０３０と共通電極層４０３１との間に電界を形成することで、液晶層４００８の液晶を制御する。液晶には水平方向の電界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を呈するように配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。

ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は、よりブルー相の発現する温度範囲の広い液晶組成物である。よって、該液晶組成物は温度変化の伴う多様な用途に用いても、特性変化が生じにくく安定であるため、該液晶組成物を液晶層に用いた液晶表示装置は高信頼性とすることができる。

なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性を有するガラス、プラスチックなどを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。

また４０３５は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、液晶層４００８の膜厚（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。液晶層４００８を用いる液晶表示装置において液晶層の厚さであるセルギャップは１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。なお、本明細書においてセルギャップの厚さとは、液晶層の厚さ（膜厚）の最大値とする。

なお図７は透過型液晶表示装置の例であるが、本発明は半透過型液晶表示装置でも、反射型液晶表示装置でも適用できる。

また、図７の液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。

層間膜４０２１の一部としてカラーフィルタ層や遮光層を形成してもよい。図７においては、トランジスタ４０１０、４０１１上方を覆うように遮光層４０３４が第２の基板４００６側に設けられている例である。遮光層４０３４を設けることにより、さらにコントラスト向上やトランジスタの安定化の効果を高めることができる。

トランジスタの保護膜として機能する絶縁層４０２０で覆う構成としてもよいが、特に限定されない。

なお、保護膜は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、スパッタリング法を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積層で形成すればよい。

また、平坦化絶縁膜として透光性の絶縁層をさらに形成する場合、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層を形成してもよい。

積層する絶縁層の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。

画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。

また、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。

また、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。

また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４または画素部４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。

また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、ゲート線またはソース線に対して、駆動回路保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。

図７では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。

接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。

また図７においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。

以上のように、ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶及びカイラル剤を有しブルー相を発現する液晶組成物は液晶層に用いると、高いコントラストを付与することができるため、視認性のよい高画質な液晶表示装置を提供することができる。

また、ブルー相を発現する液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態８）
本明細書に開示する液晶表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。

図８（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。図８（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお、図８（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を有する構成について示している。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６３１に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な電子書籍とすることができる。

図８（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として半透過型、又は反射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けることができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。

また図８（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図８（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図８（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。

まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池９６３３で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。

次いで外光により太陽電池９６３３により発電がされない場合の動作の例について説明する。バッテリー９６３５に蓄電された電力は、スイッチＳＷ３をオンにすることでコンバータ９６３７により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作にバッテリー９６３５からの電力が用いられることとなる。

なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。

図９（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体３００１、筐体３００２、表示部３００３、キーボード３００４などによって構成されている。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３００３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、信頼性の高いノート型のパーソナルコンピュータとすることができる。

図９（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０２１には表示部３０２３と、外部インターフェイス３０２５と、操作ボタン３０２４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス３０２２がある。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３０２３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、信頼性の高い携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。

図９（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。

筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図９（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図９（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部２７０５、表示部２７０７に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、信頼性の高い電子書籍２７００とすることができる。

また、図９（Ｃ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカー２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。

また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。

図９（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成されている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカー２８０３、マイクロフォン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端子２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯電話の充電を行う太陽電池セル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２８０１内部に内蔵されている。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示パネル２８０２に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、信頼性の高い携帯電話とすることができる。

また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図９（Ｄ）には映像表示されている複数の操作キー２８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル２８１０で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。

表示パネル２８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカー２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、図９（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。

外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。

また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。

図９（Ｅ）は、デジタルビデオカメラであり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５７、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６などによって構成されている。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部（Ａ）３０５７、表示部（Ｂ）３０５５に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、信頼性の高いデジタルビデオカメラとすることができる。

図９（Ｆ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６０３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、信頼性の高いテレビジョン装置９６００とすることができる。

テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。

なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

本実施例では、本発明の一形態の液晶素子と、比較例として本発明を適用しない比較液晶素子とを作製し、それぞれの特性の評価を行った。

本実施例で作製した液晶素子に用いた液晶組成物の構成を表１に示す。また、比較液晶素子に用いた液晶組成物の構成を表２に示す。表１及び表２では、混合比は全て重量比で表している。

液晶素子及び比較液晶素子では、液晶１としてＭＤＡ−００−３５０６（メルク株式会社製）、液晶２としてＮＥＤＯ ＬＣ−Ｃ（メルク株式会社製）、液晶３としてＣＰＰ−３ＦＦ（略称）、液晶４としてＰＥＰ−５ＣＮＦ（略称）、カイラル剤としてＩＳＯ−（６ＯＢＡ）_２（略称）、液晶性紫外線硬化樹脂としてＲＭ２５７（メルク株式会社製）、非液晶性紫外線硬化樹脂としてメタクリル酸ドデシル（（ＤＭｅＡｃ）（略称）（東京化成工業株式会社製））、及び重合開始剤としてＤＭＰＡＰ（略称）（東京化成工業株式会社製）を用いた。なお、本実施例で用いた液晶３：ＣＰＰ−３ＦＦ（略称）、液晶４：ＰＥＰ−５ＣＮＦ（略称）、カイラル剤：ＩＳＯ−（６ＯＢＡ）_２（略称）、液晶性紫外線硬化樹脂：ＲＭ２５７（メルク株式会社製）、非液晶性紫外線硬化樹脂：メタクリル酸ドデシル（（ＤＭｅＡｃ）（略称）（東京化成工業株式会社製））、及び重合開始剤：ＤＭＰＡＰ（略称）（東京化成工業株式会社製）の構造式を下記に示す。

また、表１に示す液晶素子においては、さらに液晶５として下記構造式（１００）で表される化合物であるＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶を有する液晶組成物を用いた。

液晶素子及び比較液晶素子は、画素電極層及び共通電極層が図３（Ｄ）のように櫛歯状に形成されたガラス基板と、対向基板となるガラス基板とを間に空隙（４μｍ）を有してシール材によって貼り合わせた後、注入法によって表１、又は表２に示す各液晶組成物を基板間に注入し作製した。画素電極層及び共通電極層は酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、画素電極層と共通電極層の各幅、及び画素電極層と共通電極層との間隔は２μｍとした。また、シール材は紫外線及び熱硬化型シール材を用い、硬化処理として、９０秒間の紫外線（放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２）照射処理を行い、その後１２０℃で１時間加熱処理を行った。

液晶素子及び比較液晶素子の高分子安定化評価を行った。高分子安定化評価には、偏光顕微鏡（ＭＸ−５０ オリンパス株式会社製）及び温調器（ＭＫ１０００ ＩＮＳＴＥＣ社製）を用いた。

液晶素子及び比較液晶素子の液晶組成物を等方相とした後、温調機によって毎分１．０℃で降温させながら偏光顕微鏡にて観察を行い、液晶組成物がブルー相を発現する温度範囲の測定を行った。

また、液晶素子及び比較液晶素子それぞれにおいて、ブルー相を発現する温度範囲の任意の温度において恒温とし、紫外線（波長３６５ｎｍ、放射照度１．５ｍＷ／ｃｍ^２）を、３０分間照射することによって高分子安定化処理を行った。

上記観察の測定条件は、偏光顕微鏡において、測定モードは反射、偏光子はクロスニコル、倍率は２００倍であった。

高分子安定化処理前のブルー相の発現する温度範囲は、液晶素子においては上限４９．６℃、下限４１．８℃であったが、高分子安定化処理後のブルー相の発現する温度範囲は、上限が６５．２℃まで上昇しており、かつ１０℃においてもブルー相が確認できた。よって、液晶素子では高分子安定化処理によって、大きくブルー相の発現する温度範囲が拡大できることが確認できた。

一方比較液晶素子においては、高分子安定化処理前のブルー相の発現する温度範囲は、上限３４．０℃、下限２６．３℃であり、高分子安定化処理後のブルー相の発現する温度範囲は、１０℃においてブルー相が確認できたものの、上限は４２．５℃とあまり上昇せず、ブルー相の発現する温度範囲は液晶素子より拡大されなかった。

よって、本発明の一形態である本実施例の液晶素子は、広いブルー相の発現する温度範囲を付与されていることがわかる。

また、液晶素子及び比較液晶素子に電圧を印加し、印加電圧に対する透過率、及びコントラストの特性評価を行った。特性評価は、液晶評価装置（ＬＣＤ−７２００ 大塚電子株式会社製）を用い、光源はハロゲンランプ、温度は室温の測定条件で、液晶素子及び比較液晶素子をクロスニコルの偏光子で挟んだ状態で行った。

図１０に液晶素子及び比較液晶素子の印加電圧と透過率の関係を示し、図１１に液晶素子及び比較液晶素子の印加電圧とコントラスト比の関係を示す。図１１の印加電圧に対するコントラスト比は、図１０の透過率より算出した。具体的には印加電圧０Ｖのコントラスト比を１とし、各印加電圧における透過率を印加電圧０Ｖの透過率で割ることによってコントラスト比を算出した。なお、図１０及び図１１において液晶素子は白丸のドットで示し、比較液晶素子は白い四角形のドットで示している。

図１０に示すように、液晶素子は比較液晶素子と比べて印加電圧に対する透過率が高い。さらに、液晶素子は比較液晶素子と比べて印加電圧０Ｖの透過率が低い。これは図１１のコントラスト比においてさらに顕著な違いとなって現れており、同印加電圧において、液晶素子は比較液晶素子より高いコントラスト比を示している。

以上より、本実施例のＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）を含むネマティック液晶を有する液晶組成物は、より広いブルー相の発現する温度範囲を有することが確認できた。

また、本実施例の液晶組成物を含む液晶素子は高いコントラスト化を有しており、該液晶素子を用いた液晶表示装置も、より高コントラスト化を達成できる。

実施例１で使用した４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸４−シアノ−３，５−ジフルオロフェニル（略称：ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ）の合成方法を以下に記載する。

＜４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸４−シアノ−３，５−ジフルオロフェニル（略称：ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ）の合成方法＞

構造式（１００）で表されるＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ（略称）の合成スキームを下記（Ａ−１）に示す。

２．３ｇ（８．６ｍｍｏｌ）の４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸と、１．３ｇ（８．４ｍｍｏｌ）の２，６−ジフルオロ−４−ヒドロキシベンゾニトリルと、０．１６ｇ（１．３ｍｍｏｌ）の４−ジメチルアミノピリジンと、８．６ｍＬのジクロロメタンを５０ｍＬのナスフラスコに加え、攪拌した。この混合物に１．８ｇ（９．４ｍｍｏｌ）の１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）を加え、この混合物を大気下、室温で１８時間攪拌した。所定時間経過後、得られた混合物に水を加え、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し、濾液を濃縮して淡褐色固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；トルエン）により精製した。得られたフラクションを濃縮して白色固体を得た。この固体を高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）（展開溶媒；クロロホルム）により精製した。得られたフラクションを濃縮して、目的物である白色固体を２．７ｇ、収率７９％で得た。

得られた白色固体２．７ｇを蒸留により精製したところ、目的物の白色固体を収量２．５ｇ、回収率９３％で得た。

核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この化合物が目的物である４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）安息香酸４−シアノ−３，５−ジフルオロフェニル（ＰＰＥＰ−５ＦＣＮＦ）であることを確認した。

得られた物質の^１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。
^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３、３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝０．８９（ｔ、３Ｈ）、１．３０−１．３４（ｍ、８Ｈ）、１．６３−１．６９（ｍ、２Ｈ）、２．６７（ｔ、２Ｈ）、７．０９（ｄ、２Ｈ）、７．３１（ｄ、２Ｈ）、７．５８（ｄ、２Ｈ）、７．７５（ｄ、２Ｈ）、８．２０（ｄ、２Ｈ）。また、^１Ｈ ＮＭＲチャートを図１２に示す。なお、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）における６．５ｐｐｍ〜８．５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。なお、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）における０．０ｐｐｍ〜３．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。

Claims (9)

1. 式（１００）で表される化合物。
   
2. 式（１００）で表される化合物を含む液晶組成物。
   
3. 式（１００）で表される化合物を含むネマティック液晶を有することを特徴とする液晶組成物。
   
4. 式（１００）で表される化合物を含むネマティック液晶と、
   カイラル剤と、
   を有することを特徴とする液晶組成物。
   
5. 式（１００）で表される化合物を含むネマティック液晶と、
   カイラル剤と、
   モノマーと、
   重合開始剤と、
   を有することを特徴とする液晶組成物。
   
6. 請求項５において、
   前記モノマーは、単官能モノマー又は多官能モノマーであることを特徴とする液晶組成物。
7. 請求項５又は請求項６において、
   前記モノマーは、液晶性モノマー又は非液晶性モノマーであることを特徴とする液晶組成物。
8. 請求項２至７のいずれか一に記載の液晶組成物を液晶層に有する液晶表示装置。
9. 式（１００）で表される化合物を含むネマティック液晶と、
   カイラル剤と、
   高分子と、
   を有する液晶層を有する液晶表示装置。