(57)【要約】【課題】液晶表示装置のコントラストを向上させる。【解決手段】少なくとも一方が透明な一対の基板６，７と、一対の基板６，７間に配置された液晶層ＬＣと、一対の基板６，７の少なくとも一方の基板に形成されて液晶層ＬＣに電界を印加するための電極ＰＸ群と、を有し、液晶層ＬＣは、少なくとも１種類の液晶性化合物と、少なくとも１種類のキラルドーパントとを含み、キラルドーパントの濃度ｃは、飽和溶解度ｓよりも低い値であって、キラルドーパントの濃度ｃとキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］とは、［ＨＴＰ］・ｃ≧５．５（μｍ−１）である関係を満たす、ことを特徴とする。【選択図】図４Ｃ
2011090278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
前記一対の基板間に配置された液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成されて前記液晶層に電界を印加するための電極群と、を有し、
前記液晶層は、少なくとも１種類の液晶性化合物と、少なくとも１種類のキラルドーパントとを含み、
前記キラルドーパントの濃度ｃは、飽和溶解度ｓよりも低い値であって、
前記キラルドーパントの濃度ｃと前記キラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］とは、
［ＨＴＰ］・ｃ≧５．５（μｍ−１）である関係を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記キラルドーパントの濃度ｃと前記キラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］とは、
［ＨＴＰ］・ｃ≧６．０（μｍ−１）である関係を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
コントラストが２０００以上であり、
前記液晶層がブラッグ回折波長を有する場合に、前記ブラッグ回折波長の最長波長が３８０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
コントラストが２０００以上であり、
前記液晶層がブラッグ回折波長を有する場合に、前記ブラッグ回折波長の最長波長が３４５ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶層は、重合性モノマーを含有し、
前記液晶層の組成比は、液晶性化合物よりも重合性モノマーが少ないモル分率である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記キラルドーパントは、ビナフチル誘導体、アビエチン酸誘導体、イソソルビド誘導体のいずれかである、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記液晶層のカイラルネマティック相におけるカイラルピッチは、１８０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記液晶層のカイラルネマティック相におけるカイラルピッチは、１６０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
前記一対の基板間に配置された液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成されて前記液晶層に電界を印加するための電極群と、を有し、
前記液晶層は、少なくとも１種類の液晶性化合物と、少なくとも１種類のキラルドーパントと、重合性モノマーとを含み、
直交ニコル下の前記液晶層の黒表示透過率は、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域で０．０５％以下となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液晶表示装置において、
前記黒表示透過率は、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域において、最大値と最小値の差が０．０３％以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１０乃至１１のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記液晶層の組成比は、前記液晶性化合物よりも前記重合性モノマーが少ないモル分率である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記液晶層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
前記一対の基板間に配置された液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置されて前記液晶層に電界を印加するための電極群と、を有し、
前記液晶層は、少なくとも１種類の液晶性化合物と、ｎ種類（ｎは２以上の自然数）のキラルドーパントを含み、
前記ｎ種類のキラルドーパントの濃度ｃは、前記ｎ種類のキラルドーパントの飽和溶解度ｓよりも低い値であって、
前記ｎ種類のキラルドーパントの濃度ｃと前記ｎ種類のキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］とは、
［ＨＴＰ］・ｃ≧５．５（μｍ−１）である関係を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の液晶表示装置において、
前記ｎ種類のキラルドーパントの濃度ｃと前記ｎ種類のキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］とは、
［ＨＴＰ］・ｃ≧６．０（μｍ−１）である関係を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１４乃至１５のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記ｎ種類のキラルドーパントのそれぞれの濃度ｃｉ（ｉは１〜ｎの自然数）は、前記ｎ種類のキラルドーパントのそれぞれの飽和溶解度ｓｉよりも低い、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記ｎ種類のキラルドーパントのうちの１又は複数種類のキラルドーパントのそれぞれの濃度ｃｉ（ｉは１〜ｎの自然数）と、前記１又は複数種類のキラルドーパントのそれぞれのキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］ｉは、
［ＨＴＰ］ｉ・ｃｉ＜５．５（μｍ−１）となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項１４乃至１７のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記ｎ種類のキラルドーパントは、互いに同じ捩れ方向となる２種類のキラルドーパントを含む、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１４乃至１８のいずれかに記載の液晶表示装置において、
直交ニコル下の前記液晶層の黒表示透過率は、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域で０．０５％以下となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２０】
請求項１４乃至１８のいずれかに記載の液晶表示装置において、
直交ニコル下の前記液晶層の黒表示透過率は、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域で０．０３％以下となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネマティック相を用いたＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）−ＬＣＤの課題の１つとして低コントラストが挙げられる。この要因は、黒表示時における透過率の増加であり、一軸異方性を有するネマティック液晶が熱によって揺らぎ配向方向の異なる領域ができることから、空間的・時間的に屈折率が変化し、光散乱が生じるためであることが判っている。そこで、異方性のない液晶相である光学的等方性液晶が検討されている。
【０００３】
また、表面配向処理を不要とし、動画表示の応答速度が著しく向上し、黒表示時に光漏れのない（暗視野を与える）液晶表示素子として、一対の透明基板に挟持された高分子安定化ブルー相液晶から成る液晶表示素子がある。高分子安定化ブルー相液晶を用いた液晶表示素子は、セル基板に対して面内方向に電界を印加することによって大きな複屈折変化を示す。高分子安定化ブルー相液晶は、コレステリック相と等方相の間で青色相を発現し得る低分子液晶と、該低分子液晶中に形成された高分子ネットワークとから成る。更に液晶に添加するカライルドーパントの種類と量を最適化することにより黒表示時に光漏れのない（暗視野を与える）液晶表示素子が、特許文献１に提案されている。
【０００４】
また、特許文献２により、特定の多官能性化合物の重合性ユニットと、単官能性化合物の重合性ユニットとを、重合性基を持たない液晶材料中に分散して、光学的等方相状態で重合し、少なくとも一部がメタクリレート骨格化合物に由来し、他方の少なくとも一部がアクリレート骨格化合物に由来し、メタクリレート骨格化合物に由来する構成単位の含有率が各ユニットの共重合体全体に対して１〜９９質量％で、共重合体１〜４０質量％、室温でカイラルネマティック相又はブルー相を示す液晶材料９９〜６０質量％からなり、電界無印加時に光学的に等方性を示す液晶素子等における繰り返し駆動等による光漏れに対して高い耐久性及び信頼性を発揮させることができ、且つ低駆動電圧が達成でき、低い高分子含有率でありながら相安定性に優れる高分子／液晶複合材料及び該材料を用いた高分子安定化ブルー相液晶表示素子が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０９０５２０号公報
【特許文献２】特開２００８−２６６６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は液晶表示装置のコントラストを向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置されて前記液晶層に電界を印加するための電極群と、を有し、前記液晶層は、少なくとも１種類の液晶性化合物と、少なくとも１種類のキラルドーパントとを含み、前記キラルドーパントの濃度ｃは、飽和溶解度ｓよりも低い値であって、前記キラルドーパントの濃度ｃと前記キラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］とは、［ＨＴＰ］・ｃ≧５．５（μｍ−１）である関係を満たす、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により液晶表示装置のコントラストを向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明に係る液晶表示装置の概略構成の一例を示す模式ブロック図である。
【図１Ｂ】液晶表示パネルの１つの画素の回路構成の一例を示す模式回路図である。
【図１Ｃ】液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式平面図である。
【図１Ｄ】図１ＣのＡ−Ａ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図２】光源波長に対する光の透過率を模式的に示したスペクトルである。
【図３】キラルドーパントの捩り力と溶解度の積と、コントラストとの関係を示したグラフである。
【図４Ａ】実施例１の液晶表示パネルにおけるアクティブマトリクス基板の１つの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した領域の上に対向基板を重ねたときの平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図４Ｃ】図４Ａおよび図４ＢのＢ−Ｂ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図４Ｄ】図４Ａおよび図４ＢのＣ−Ｃ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図４Ｅ】図４Ａおよび図４ＢのＤ−Ｄ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図４Ｆ】図４Ａおよび図４ＢのＥ−Ｅ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図５Ａ】実施例２の液晶表示パネルにおけるアクティブマトリクス基板の１つの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＦ−Ｆ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図５Ｃ】図５ＡのＧ−Ｇ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図６】ユニットセルの黒表示における入射光波長と透過率スペクトルの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、本発明にかかる実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、その技術的思想を逸脱しない範囲内において、適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００１１】
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
本実施形態にかかる液晶表示装置は、例えば、複数のスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層ＬＣと、前記一対の基板の一方の基板に形成され、この基板面に対して支配的に平行な成分を持った電界を前記液晶層に発生させるための電極構造と、前記一対の基板上の前記液晶層に接触するそれぞれの面上に形成された一対の配向制御膜と、前記一対の基板を挟むように配置された一対の偏光板を有する。
【００１３】
図１Ａ乃至図１Ｄは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す模式図である。
【００１４】
図１Ａは、本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す模式ブロック図である。図１Ｂは、本実施形態に係る液晶表示パネル１の１つの画素の回路構成を示す模式回路図である。図１Ｃは、本実施形態に係る液晶表示パネル１の概略構成を示す模式平面図である。図１Ｄは、図１ＣのＡ−Ａ線における断面構成を示す模式断面図である。
【００１５】
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、たとえば、図１Ａに示すように、液晶表示パネル１、第１の駆動回路２、第２の駆動回路３、制御回路４、およびバックライト５を有する。
【００１６】
液晶表示パネル１は、複数本の走査信号線ＧＬ（ゲート線）および複数本の映像信号線ＤＬ（ドレイン線）を有し、映像信号線ＤＬは第１の駆動回路２に接続しており、走査信号線ＧＬは第２の駆動回路３に接続している。また、液晶表示パネル１の表示領域ＤＡは、多数の画素の集合で構成されており、１つの画素の回路構成は、たとえば、図１Ｂに示すような構成になっており、アクティブ素子として機能するＴＦＴ素子Ｔｒ、画素電極ＰＸ、共通電極ＣＴ（対向電極と呼ぶこともある）、液晶層ＬＣ（液晶材料）を有する。またこのとき、液晶表示パネル１には、たとえば、複数の画素の共通電極ＣＴを共通化する共通化配線ＣＬが設けられている。
【００１７】
さらに、液晶表示パネル１は、たとえば、図１Ｃおよび図１Ｄに示すように、アクティブマトリクス基板６と対向基板７の間に液晶層ＬＣを配置した構造になっている。このとき、アクティブマトリクス基板６と対向基板７とは、表示領域ＤＡの外側に設けられた環状のシール材８で接着されており、液晶層ＬＣは、アクティブマトリクス基板６、対向基板７、およびシール材８で囲まれた空間に密封されている。またこのとき、バックライト５を有する液晶表示装置の液晶表示パネル１は、アクティブマトリクス基板６、液晶層ＬＣ、および対向基板７を挟んで対向配置させた一対の偏光板９ａ，９ｂを有する。
【００１８】
また、本実施形態に係る液晶表示装置では、液晶層ＬＣが密封された空間に、たとえば、それぞれの画素における液晶層ＬＣの厚さ（セルギャップということもある）の均一化するための柱状スペーサ１０が複数設けられてもよい。
【００１９】
本発明は、上記のようなアクティブマトリクス方式の液晶表示装置のうち液晶表示パネル１の液晶層ＬＣの材料組成に関する。そのため、本発明には直接関係しない第１の駆動回路２、第２の駆動回路３、制御回路４、およびバックライト５の構成についての詳細な説明は省略する。
【００２０】
本実施形態に係る液晶表示装置では、図１Ｂに示すように、走査信号線ＧＬに電圧が印加された際にＴＦＴ素子ＴｒがＯＮ状態となり、映像信号線ＤＬに印加された電圧がＴＦＴ素子Ｔｒを介して画素電極ＰＸに印加され、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの間に生じた電位差が液晶層ＬＣに駆動電圧となって印加される。このとき、光学的等方性を有する液晶層ＬＣは光学的異方性を示し、光透過率を変化させることが可能となる。しかし、ブルー相や高分子安定化ブルー相を用いた場合には相構造特有のＢｒａｇｇ回折光（ブラッグ回折光）を有し、Ｂｒａｇｇ回折光が可視波長領域（３８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下）に現れること、また液晶層ＬＣに用いている材料が析出することにより相構造が壊れて光漏れが生じることなどによりコントラストが低下する。
【００２１】
そこで、コントラストの向上を図るためには、Ｂｒａｇｇ回折波長が可視波長領域を除く領域であることが必要である。図２に高分子安定化ブルー相液晶パネルの透過率スペクトルの模式図を示す。発明者らが鋭意検討した結果、ブルー相１は、赤外領域にＢｒａｇｇ回折波長をシフトさせたもの、ブルー相２、ブルー相３はブルー相の回折波長が３８０ｎｍ以下になるようにシフトさせたものである。ブルー相１のスペクトルのように、赤外波長領域にＢｒａｇｇ回折光が現れる場合、高次の回折波長が可視領域に現れる。よって、Ｂｒａｇｇ回折波長はブルー相２やブルー相３のように、紫外領域（３８０ｎｍ以下）、好ましくはスペクトル分布の影響を考慮した上で３４５ｎｍ以下であるとコントラストの向上に効果的であることが判った。ここで、Ｂｒａｇｇ回折波長λ１は、液晶層の平均屈折率ｎ、ブルー相の格子サイズａ（μｍ）、ミラー指数ｈ、ｋ、ｌを用いて式（１）で表される。
【００２２】
【数１】
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よって、格子サイズａを小さくすることにより、回折波長を短波長側へシフト可能であることが分かる。さらに、格子サイズａ（μｍ）はカイラルネマティック相の液晶性化合物のピッチ長Ｐ（μｍ）にほぼ等しいことが知られている。ここで、ピッチ長Ｐは下記式（２）に示すように、添加するキラルドーパントの捩り力（Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ；ＨＴＰ（μｍ−１））と濃度ｃの積により求められる。なお、下記式（２）におけるキラルドーパントの濃度ｃは、モル分率（混合される１又は複数種類のキラルドーパントの物質量／液晶全体の物質量）で表される。液晶層ＬＣには、少なくとも１種類の液晶性化合物および少なくとも１種類のキラルドーパントが含まれ、ここでいう液晶全体の物質量とは、これらの合計による物質量であって、さらに重合性モノマーを含む物質量であってもよい。重合性モノマーを含む場合には、液晶性化合物よりも重合性モノマーが少ないモル分率になるようにする。
【００２３】
【数２】
2011090278.tif 000004
【００２４】
また、ピッチ長Ｐは下式（３）により求められる。
【００２５】
【数３】
2011090278.tif 000005
【００２６】
λ２はカイラルネマティック相の選択反射波長の中心である。
【００２７】
以下にλ２の求め方を記す。まず、液晶層ＬＣで使用された組成比と同様の液晶と、モノマーの混合物に、同じく液晶層ＬＣで使用されたキラルドーパントを添加した溶液を作製し、平行配向膜を塗布したユニットセルに封入した。次にカイラルネマティック相のプラナー状態を作製し、光の透過スペクトルもしくは反射スペクトルを測定することによりλ２が得られる。ただし、キラルドーパントの捩り力は温度によって変化する。ブルー相液晶は、温度が上昇するにつれて、カイラルネマティック相からブルー相に、ブルー相から等方相（アイソトロピック相）に転移するものであり、ブルー相液晶の組成によって各転移温度は異なり、高分子安定化ブルー相では、ブルー相が発現する温度範囲が広くなっている。このため、キラルドーパントの捩り力としては、カイラルネマティック相からブルー相（キラルドーパントの濃度が低い場合には、カイラルネマティック相から等方相）に転移する温度以下１０℃以内、あるいは、ブルー相が発現する温度範囲で評価するのが好ましい。すなわち、キラルドーパントの捩り力を評価する温度において、上記のλ２とｎとを計測することでピッチ長Ｐを求めることが出来、さらに、式（２）からキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］が求められる。また、カイラルネマティック相のピッチ長Ｐはブルー相Ｉの格子サイズａに相当することが知られていることから、ブルー相Ｉの温度範囲で格子サイズａを求め、捩り力［ＨＴＰ］を評価してもよい。ブルー相Ｉは、数百ｎｍオーダーの格子定数の体心立方構造であることが知られており、（１１０）面、（２００）面、（２１１）面等にブラッグ回折が観測される。ブルー相Ｉの格子サイズａは、例えば、ブルー相Ｉの透過スペクトルもしくは反射スペクトル測定により、最長波長側に現れる（１１０）面からのピーク波長λ１’、平均屈折率ｎを用いて下式（４）より求めることができる。
【００２８】
【数４】
2011090278.tif 000006
透過スペクトルもしくは反射スペクトル測定には、例えば、分光光度計Ｕ−３５００（日立社製）と分光顕微鏡ＬＶｍｉｃｒｏIII（Ｌａｍｂｄａ  Ｖｉｓｉｏｎ社製）を使用することができる。
【００２９】
また、ｎは液晶材料を基板に塗布し屈折率を測定することにより得られる。測定には、例えば、プリズムカプラやアッベ屈折率計を使用することができる。
【００３０】
図３にキラルドーパントの捩り力と濃度の積と、コントラストの関係を評価した結果を示す。ここでいうコントラストとは、液晶表示装置の画面全体を黒表示させた際の輝度（階調値としては０階調となる輝度）を、画面全体を白表示させた際の輝度（階調値としては２５５階調となる輝度）で除した値であり、黒表示させる際には、白表示させる際と同様にバックライトが点灯しているものとする。キラルドーパントの捩り力は温度によって変化するため、カイラルネマティック相からブルー相（または、カイラルネマティック相から等方相）に転移する温度以下１０℃以内、もしくは、ブルー相が発現する温度範囲で評価する。また、カイラルネマティック相の捩れ１周期はブルー相Ｉの格子サイズに相当することが知られていることから、ブルー相Ｉの温度範囲で格子サイズを求め、捩り力を評価してもよい。比較のためネマティック相を封入した液晶表示装置のコントラストを評価したところ２０００以下であった。したがって、ネマティック相の液晶表示装置よりもコントラストを向上させるためには、キラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］と濃度ｃの積が５．５（μｍ−１）以上、さらに飛躍的に向上させるためには６．０（μｍ−１）以上であることが判った。
【００３１】
ただし、キラルドーパントの濃度は、液晶に対して溶解量に限界がある。すなわち飽和溶解度によって溶解量の上限値が決まっており、液晶表示装置の使用温度（本実施形態では０度〜７０度）において飽和溶解度以上に添加すると析出してしまう。よって、キラルドーパントの添加濃度は飽和溶解度以下である必要がある。なお、本明細書においては、キラルドーパントの濃度や飽和溶解度は、特に断りがない限りは、モル分率で示すものとする。
【００３２】
飽和溶解度は、例えば、濃度既知の基準溶液と飽和溶液の液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）ピーク強度の比較から求めることができる。液晶層ＬＣで使用した組成比と同様の液晶とモノマーの混合物に同じく液晶層ＬＣで使用したキラルドーパントを添加し、濃度既知の基準溶液と飽和溶液を作製する。基準溶液は秤量した前記液晶とモノマー混合物に、同じく秤量したキラルドーパントを添加することにより作製した。液晶表示装置の使用温度の最下限温度（具体的には、０度）における飽和溶液を作製するためには、飽和溶液は前記液晶とモノマー混合物にキラルドーパントを、キラルドーパントが析出するまで添加し、溶液を取り扱う器具とともに使用温度の最下限温度の恒温槽で数時間放置する。恒温槽内で溶液の上澄みをとり使用温度の最下限温度の飽和溶液を作製した。
【００３３】
以上から、キラルドーパントの捩り力と飽和溶解度の積が５．５以上、好ましくは６．０以上となるキラルドーパントを添加することによって高コントラスト化を図ることが可能である。また、液晶性化合物にキラルドーパントが添加され、あるいは、さらに重合性モノマーを含む液晶層におけるカイラルネマティック相のピッチ長Ｐ（カイラルピッチ）としては、１８０ｎｍ以下、好ましくは１６０ｎｍ以下である。
【００３４】
ここで、液晶材料に複数種類（以下ｎ種類ともいう。ただしｎは２以上の自然数）のキラルドーパントが含まれる場合について説明する。複数種類のキラルドーパント（すなわち、複数種類を混合したキラルドーパント）の濃度ｃは、複数種類を混合したキラルドーパントの飽和溶解度ｓ以下とする。ここで、ｎ種類のキラルドーパントのそれぞれのキラルドーパントの濃度を濃度ｃｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）とする。また、各キラルドーパントの濃度ｃｉは、各キラルドーパントのそれぞれの飽和溶解度ｓｉ以下であることが好ましい。また、各キラルドーパントについて、ブルー相のＢｒａｇｇ回折光のピーク波長が３８０ｎｍ以下であることが好ましく、３４５ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３５】
そして、複数種類混合したキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］と複数種類混合したキラルドーパントの濃度ｃとを用いて、［ＨＴＰ］・ｃ≧５．５（μｍ−１）を満たすことによりコントラストを向上させることができる。また、［ＨＴＰ］・ｃ≧６．０（μｍ−１）を満たすことにより、さらにコントラストを向上させることができる。
【００３６】
また、各キラルドーパントの捩り力を［ＨＴＰ］ｉとすると、ｎ種類のキラルドーパントのうち、［ＨＴＰ］ｉ・ｓｉ≧５．５（μｍ−１）を満たさないものがあっても良い。また、ｎ種類のキラルドーパントのうちの全てが、［ＨＴＰ］ｉ・ｓｉ≧５．５（μｍ−１）を満たさない場合であっても良い。
【００３７】
以上により、キラルドーパントを複数種類用いることによりコントラストを向上させることができる。また、キラルドーパント１種類を用いた時に比べて相の安定性が向上し、温度依存性の小さい液晶表示装置を提供できる。
【００３８】
なお、複数種類のキラルドーパントを用いる場合において、旋光性が正を示すキラルドーパントと負を示すキラルドーパントが共に含まれていると、捩り力が相殺される。そのため、ブルー相のＢｒａｇｇ回折光の波長を３８０ｎｍ以下にするためには、一種類のみのキラルドーパント、もしくは旋光性の等しい２種類以上のキラルドーパントを混合して用いる場合よりも、キラルドーパントの添加量を多くすることが必要となりやすい。しかし、相の安定性、温度依存性を小さくする点において有効である。なお、複数種類のキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］としては、上記で説明したのと同様に溶液を作製し、カイラルネマティック相からブルー相に転移する温度以下１０℃以内、或いは、ブルー相が発現する温度範囲で、光の透過スペクトルもしくは反射スペクトルを測定することにより評価する。また、複数種類のキラルドーパントの飽和溶解度ｓは、上記と同様に、濃度既知の基準溶液と飽和溶液の液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）ピーク強度の比較から求めることができる。使用される複数種類のキラルドーパントを、各キラルドーパントの比率を維持しながら析出するまで添加し、数時間放置することにより求める。すなわち、複数種類のキラルドーパントは、当該複数種類のキラルドーパントを一定の組成比で混合した１種類のキラルドーパントとして扱い、混合された複数種類のキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］および飽和溶解度ｓは、１種類のキラルドーパントの［ＨＴＰ］の捩り力および飽和溶解度ｓを求める方法と同様の方法で求める。
【００３９】
なお、各キラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］ｉを評価する際には、複数種類のキラルドーパントのうちの１種類のキラルドーパントのみが添加される以外は、複数種類のキラルドーパントの捩り力［ＨＴＰ］を評価する際に用いたのと同様に溶液を作製して評価する。［ＨＴＰ］ｉは、各キラルドーパントが添加されたそれぞれの溶液について、カイラルネマティック相からブルー相に転移する温度以下１０℃以内、或いは、ブルー相が発現する温度範囲で評価する。また、各キラルドーパントの飽和溶解度ｓｉは、１種類のキラルドーパントのみが添加される以外は、複数種類のキラルドーパントの飽和溶解度を求める場合と同様の基準溶液を作成して、その１種類のキラルドーパントが析出するまで添加し、数時間放置することにより求める。
【００４０】
以下、上述の課題を解決するための具体的な実施例について記述する。
【実施例１】
【００４１】
図４Ａ乃至図４Ｆは、本発明にかかる実施例１のＩＰＳ方式液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。
【００４２】
図４Ａは、実施例１の液晶表示パネルにおけるアクティブマトリクス基板の１つの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図４Ｂは、図４Ａに示した領域の上に対向基板を重ねたときの平面構成の一例を示す模式平面図である。図４Ｃは、図４Ａおよび図４ＢのＢ−Ｂ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図４Ｄは、図４Ａおよび図４ＢのＣ−Ｃ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図４Ｅは、図４Ａおよび図４ＢのＤ−Ｄ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図４Ｆは、図４Ａおよび図４ＢのＥ−Ｅ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【００４３】
なお、図４ＡにおけるＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、およびＥ−Ｅ線は、それぞれ、図４ＢにおけるＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、およびＥ−Ｅ線をアクティブマトリクス基板６に投影した線である。また、図４Ｆは、液晶層ＬＣおよびその近傍のアクティブマトリクス基板６および対向基板７の断面構成のみを示している。
【００４４】
実施例１では、本発明にかかる液晶表示パネル１の一例として、横電界駆動方式であるＩＰＳ方式の液晶表示パネルを挙げる。このとき、液晶表示パネル１における１つの画素およびその周辺の構成は、たとえば、図４Ａ乃至図４Ｆに示すような構成になっている。
【００４５】
アクティブマトリクス基板６は、ガラス基板６０１などの絶縁基板の表面に、走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬと、それらを覆う第１の絶縁層６０２が形成されている。
【００４６】
第１の絶縁層６０２の上には、ＴＦＴ素子Ｔｒの半導体層６０３、映像信号線ＤＬ、および画素電極ＰＸと、それらを覆う第２の絶縁層６０４が形成されている。半導体層６０３は、走査信号線ＧＬの上に配置されており、走査信号線ＧＬのうちの半導体層６０３の下部に位置する部分がＴＦＴ素子Ｔｒのゲート電極として機能する。また、半導体層６０３は、たとえば、第１のアモルファスシリコンからなる能動層（チャネル形成層）の上に、第１のアモルファスシリコンとは不純物の種類や濃度が異なる第２のアモルファスシリコンからなるソース拡散層およびドレイン拡散層が積層された構成になっている。またこのとき、映像信号線ＤＬの一部分および画素電極ＰＸの一部分は、それぞれ、半導体層６０３に乗り上げており、当該半導体層６０３に乗り上げた部分がＴＦＴ素子Ｔｒのドレイン電極およびソース電極として機能する。
【００４７】
ところで、ＴＦＴ素子Ｔｒのソースとドレインは、バイアスの関係、すなわちＴＦＴ素子Ｔｒがオンになったときの画素電極ＰＸの電位と映像信号線ＤＬの電位との高低の関係によって入れ替わる。しかしながら、本明細書における以下の説明では、映像信号線ＤＬに接続している電極をドレイン電極といい、画素電極に接続している電極をソース電極という。
【００４８】
第２の絶縁層６０４の上には、表面が平坦化された第３の絶縁層６０５（オーバーコート層）が形成されている。
【００４９】
第３の絶縁層６０５の上には、共通電極ＣＴと、共通電極ＣＴおよび第３の絶縁層６０５を覆う透明層６１０が形成されている。共通電極ＣＴは、第１の絶縁層６０２、第２の絶縁層６０４、および第３の絶縁層６０５を貫通するコンタクトホールＣＨ（スルーホール）を介して共通化配線ＣＬと接続している。また、共通電極ＣＴは、たとえば、図４Ａに示した平面における画素電極ＰＸとの間隙Ｐｇ（図４Ｃ参照）が、７（μｍ）程度になるように形成されている。
【００５０】
実施例１では、液晶表示パネル１における液晶層ＬＣは、液晶とキラルドーパントからなり、キラルドーパントの捩り力（Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ；ＨＴＰ）と飽和溶解度ｓの積が５．５（μｍ−１）以上、より好ましくは６．０（μｍ−１）以上であるブルー相液晶または高分子安定化ブルー相液晶より成る。なお、ここでいう飽和溶解度ｓは、液晶表示装置の使用温度の最下限温度におけるものであり、ここでいうＨＴＰは、カイラルネマティック相からブルー相（または、カイラルネマティック相から等方相）に転移する温度以下１０℃以内、もしくは、ブルー相が発現する温度範囲で評価された値である。
【００５１】
実施例１では、キラルドーパントの捩り力および飽和溶解度を以下の方法で評価した。捩り力の評価方法は、液晶成分にキラルドーパントを溶解し、カイラルネマティック相のプラナー状態の特性反射を測定し、ピッチ長を評価した。キラルドーパントの濃度ｃとピッチ長の逆数１／Ｐから捩り力［ＨＴＰ］を求めた。ただし、ピッチ長Ｐは温度により変化するため、カイラルネマティック相からブルー相への転移温度付近のピッチサイズを使用した。ここでいう転移温度付近とは、転移温度よりも５度低い温度である。［ＨＴＰ］を評価する温度としては、カイラルネマティック相からブルー相への転移温度よりも５度低い温度で評価するのが特に好ましい。一方、飽和溶解度は液晶成分にキラルドーパントを添加し、使用温度範囲の最下限温度で１２時間以上放置した過飽和状態の溶液の上澄み液を用いて飽和溶解度を求めた。
【００５２】
コントラスト低下の原因となるＢｒａｇｇ回折ピーク波長が３８０ｎｍ以下に現れるため、黒表示における透過率を低減することができる。さらに液晶に加えるキラルドーパントの添加量が飽和溶解度以下であり、キラルドーパントの析出のない安定なブルー相を形成することができるため光漏れを生じることがない。このような液晶層ＬＣを有する液晶パネルを用いることにより、高コントラスト化を図ることが出来る。
【００５３】
液晶層ＬＣに含まれるキラルドーパントの分子構造は軸不斉および液晶に類似の構造を有することが望ましい。キラルドーパントとしては、例えば、ビナフチル誘導体やアビエチン酸誘導体、イソソルビド誘導体等の環構造の光学活性部位を有するキラル化合物を用いてもよい。
【００５４】
一方、対向基板７は、ガラス基板７０１などの絶縁基板の表面に、ブラックマトリクス７０２およびカラーフィルタ７０３Ｒ，７０３Ｇ，７０３Ｂと、それらを覆うオーバーコート層７０４が形成されている。ブラックマトリクス７０２は、たとえば、表示領域ＤＡに画素単位の開口領域を設けるための格子状の遮光膜である。また、カラーフィルタ７０３Ｒ，７０３Ｇ，７０３Ｂは、たとえば、バックライト５からの白色光のうちの特定の波長領域（色）の光のみを透過する膜であり、液晶表示装置がＲＧＢ方式のカラー表示に対応している場合は、赤色の光を透過するカラーフィルタ７０３Ｒ、緑色の光を透過するカラーフィルタ７０３Ｇ、および青色の光を透過するカラーフィルタ７０３Ｂが配置される。また、オーバーコート層７０４は、表面が平坦化されている。
【００５５】
オーバーコート層７０４の上には、複数の柱状スペーサ１０が形成されている。柱状スペーサ１０は、たとえば、頂上部が平坦な円錐台形（台形回転体ということもある）であり、アクティブマトリクス基板６の走査信号線ＧＬのうちの、ＴＦＴ素子Ｔｒが配置されている部分および映像信号線ＤＬと交差している部分を除く部分と重なる位置に形成されている。
【００５６】
そして、ＴＦＴ素子Ｔｒをオンにして映像信号線ＤＬに加えられている階調電圧を画素電極ＰＸに書き込み、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの間の電位差が生じると、図４Ｂおよび図４Ｃに示したような電界（電気力線）１２が発生し、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの電位差に応じた強度の電界１２が液晶層ＬＣに印加される。このとき、液晶層ＬＣが持つ誘電異方性と電界１２との相互作用により、液晶層ＬＣの屈折異方性が変化する。またこのとき、屈折率異方性の大きさが印加する電界１２の強度（画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの電位差の大きさ）によって決まる。したがって、液晶表示装置では、たとえば、共通電極ＣＴの電位を固定しておき、画素電極ＰＸに加える階調電圧を画素毎に制御して、それぞれの画素における光透過率を変化させることで、映像や画像の表示を行うことができる。
【００５７】
以下に、実施例１の液晶表示パネル１の製造方法の一例を説明する。なお、実施例１の液晶表示パネル１の製造方法において、従来の液晶表示パネルの製造方法と同じ手順で行うことが可能な工程については、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
実施例１の液晶表示パネル１の製造方法は、アクティブマトリクス基板６を形成する工程と、対向基板７を形成する工程と、アクティブマトリクス基板６と対向基板７とを貼り合わせて液晶材料（液晶層ＬＣ）を封入する工程の３つの工程に大別される。
【００５９】
アクティブマトリクス基板６を形成する工程は、たとえば、厚さが０．７ｍｍの、表面を研磨したガラス基板６０１を用いて行う。そして、まず、ガラス基板６０１の表面に、走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬを形成する。走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬは、たとえば、ガラス基板６０１の表面全体にクロム膜（Ｃｒ膜）などの金属膜を形成した後、当該金属膜をエッチングして形成する。
【００６０】
次に、第１の絶縁層６０２を形成する。第１の絶縁層６０２は、たとえば、ガラス基板６０１の表面全体に、厚さ０．３（μｍ）程度の窒化シリコン膜を成膜して形成する。
【００６１】
次に、ＴＦＴ素子Ｔｒの半導体層６０３に用いる島状半導体膜を形成する。島状半導体膜は、たとえば、第１の絶縁層６０２の表面全体にアモルファスシリコン膜を形成した後、当該アモルファスシリコン膜をエッチングして形成する。このとき、アモルファスシリコン膜は、たとえば、第１のアモルファスシリコン層の上に、第１のアモルファスシリコン層とは導電型、または不純物の種類や濃度が異なる第２のアモルファスシリコン層が積層された構成になるように形成する。また、島状半導体膜を形成するときには、たとえば、走査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬとが交差する領域に介在させる短絡防止層なども同時に形成する。
【００６２】
次に、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸを形成する。映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸは、たとえば、第１の絶縁層６０２の上にクロム膜などの金属膜を形成した後、当該金属膜をエッチングして形成する。このとき、映像信号線ＤＬは、島状半導体膜に乗り上げる部分、すなわちＴＦＴ素子Ｔｒのドレイン電極として機能させる部分を有する形状にする。またこのとき、画素電極ＰＸは、島状半導体膜に乗り上げる部分、すなわちＴＦＴ素子のソース電極として機能させる部分を有する形状にする。
【００６３】
次に、映像信号線ＤＬおよび画素電極ＰＸをマスクにして島状半導体膜の第２のアモルファスシリコン層をエッチングしてドレイン拡散層とソース拡散層とに分離すると、ＴＦＴ素子Ｔｒの半導体層６０３が得られる。
【００６４】
次に、第２の絶縁層６０４および第３の絶縁層６０５を形成する。第２の絶縁層６０４は、たとえば、厚さ０．３（μｍ）程度の窒化シリコン膜を成膜して形成する。第３の絶縁層６０５は、たとえば、未硬化状態のアクリル系樹脂を塗布した後、所定の条件、たとえば、温度２２０℃で１時間加熱し、硬化させて形成する。また、第３の絶縁層６０５は、たとえば、絶縁性、透明性に優れるエポキシアクリル系樹脂またはポリイミド系樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて形成してもよい。またさらに、第３の絶縁層６０５は、たとえば、光硬化性の透明な樹脂を用いて形成してもよいし、ポリシロキサンなど無機系の材料を用いて形成してもよい。
【００６５】
次に、共通化配線ＣＬのうちの所定の領域の上に、第１の絶縁層６０２、第２の絶縁層６０４、および第３の絶縁層６０５を貫通するコンタクトホールＣＨを形成する。コンタクトホールＣＨは、第１の絶縁層６０２、第２の絶縁層６０４、および第３の絶縁層６０５をエッチングして形成する。
【００６６】
次に、共通電極ＣＴを形成する。共通電極ＣＴは、たとえば、第３の絶縁層６０５の上にＩＴＯ膜などの透明導電膜を約５０ｎｍの厚みで成膜した後、当該透明導電膜をエッチングして形成する。
【００６７】
一方、実施例１の液晶表示パネル１の対向基板７を形成する工程は、従来の手順と同じでよいので、説明を省略する。
【００６８】
上記の手順で形成したアクティブマトリクス基板６と対向基板７とを貼り合わせて液晶材料を封入する工程は、たとえば、対向基板７の表示領域ＤＡの外周部に環状のシール材８を塗布し、当該シール材８で囲まれた領域に液晶材料を滴下した後、アクティブマトリクス基板６を貼り合わせる。
【００６９】
本実施例における液晶層ＬＣの液晶材料は、ネマティック液晶ＪＣ１０４１ＸＸ（チッソ社製）と４−ｐｅｎｔｙｌ−４’−ｃｙａｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ（５ＣＢ）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を等モルで混合し、キラルドーパントとして化学式（１）に示すビナフチル誘導体を添加した。ここではそのうち高コントラスト化のための異なる濃度で調整した３種類の液晶材料について説明する。
【００７０】
【化１】
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【００７１】
添加したビナフチル誘導体の濃度により、Ｂｒａｇｇ回折波長を制御した。液晶材料Ａは、Ｂｒａｇｇ回折波長が３８０ｎｍとなるように２．４（ｍｏｌ％）添加し、液晶材料ＢはＢｒａｇｇ回折波長が３４５ｎｍとなるように２．６（ｍｏｌ％）添加し、液晶材料ＣはＢｒａｇｇ回折波長が３２１ｎｍとなるように２．８（ｍｏｌ％）添加した。そこに、架橋剤として２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ（ＥＨＡ）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）、ＲＭ２５７（Ｍｅｒｃｋ社製）を７：３で混合した混合モノマーを６．３（ｍｏｌ％）調整し、光重合開始剤として２，２−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ（ＤＭＰＡＰ）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）をモノマー量に対して１０ｗｔ％加え加熱し、均一にした。液晶に対してモノマーの添加量を少なくすることで高分子安定化ブルー相を形成することができる。
【００７２】
パネルの温度を混合液晶がブルー相Ｉを発現する温度領域で一定に保持し、照射強度１．８ｍＷｃｍ−２（３６５ｎｍ）の紫外光を照射することで高分子安定化ブルー相を形成した。またこのとき、アクティブマトリクス基板６と対向基板７は、液晶層ＬＣの厚み（セルギャップ）が柱状スペーサ１０の高さとほぼ同じ値、たとえば、２５（μｍ）になるように貼り合わせる。液晶層ＬＣの層厚を厚くすることにより、リタデーションの影響を受けにくいパネルを作製した。ただし、本実施例では液晶層ＬＣの層厚を２５（μｍ）としたが、薄くてもよい。
【００７３】
アクティブマトリクス基板６と対向基板７とを貼り合わせて液晶材料を封入したら、たとえば、ガラス基板６０１，７０１の外周の不要な部分（余白部分）を切断除去し、偏光板９ａ，９ｂを貼り合わせる。偏光板９ａ，９ｂを貼り合わせるときには、一方の偏光板の偏光透過軸と他方の偏光板の偏光透過軸を直交するようにする。その後、第１の駆動回路２、第２の駆動回路３、制御回路４、バックライト５などを接続してモジュール化すると、実施例１の液晶表示パネル１を有する液晶表示装置が得られる。なお、実施例１の液晶表示パネル１は、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの電位差が小さい場合は暗表示（低輝度表示）になり、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの電位差が大きい場合は明表示（高輝度表示）になるノーマリークローズ特性にしている。
【００７４】
本実施例におけるビナフチル誘導体の捩り力と飽和溶解度の積は２８．７（μｍ−１）であり、液晶材料Ａ、液晶材料Ｂ、液晶材料Ｃの捩り力と濃度の積はそれぞれ５．５（μｍ−１）、６．０（μｍ−１）、６．５（μｍ−１）であることを確認した。また顕微鏡観測下で、パネル安定性を確認した。安定性は、液晶層ＬＣの液晶材料Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ溶解した後室温にて１０日以上放置し、材料の析出がないことを確認した。また、液晶材料Ａ、Ｂ、Ｃを用いた液晶パネルを目視にて観測したところ、液晶材料Ａを素ガラスのユニットセルに封入し、直交ニコル下での透過スペクトルは３８０ｎｍ以下にピークが現れることを確認した。スペクトル分布の影響を受けるものの、コントラストは２０００以上とネマティック以上の値を示した。また、３４５ｎｍ以下である液晶材料Ｂ，Ｃを同様の方法で目視による観測、透過スペクトル測定を行ったところ、呈色がなく、可視領域にＢｒａｇｇ回折ピークは現れなかった。さらに、これらの液晶パネルのコントラストは飛躍的に向上することを確認できた。
【００７５】
実施例１の液晶表示パネル１を有する液晶表示装置のコントラストを評価した。図３に示すように、本実施例における液晶表示パネル１のコントラストはネマティック相に比べて高く、２０００以上であることを確認した。ただし、液晶材料Ａを用いた場合には、黒表示は、紫色に呈色しており、コントラストを飛躍的に向上するためには液晶材料ＢやＣが好ましい。そのようなキラルドーパントとしては、［ＨＴＰ］・ｃが５．５（μｍ−１）以上であり、さらに大きくなるように、［ＨＴＰ］・ｃが６．０（μｍ−１）であることが好ましいのが分かった。
【００７６】
また、実施例１では、図４Ａ乃至図４Ｆに示したような構成の画素を有する横電界方式の液晶表示パネル１を例に挙げたが、画素の構成、たとえば、ＴＦＴ素子Ｔｒ、画素電極ＰＸ、および共通電極ＣＴの平面形状（平面レイアウト）などは、これに限らず、適宜変更可能であることはもちろんである。
【００７７】
また、図４Ａおよび図４Ｃに示したＴＦＴ素子Ｔｒは、走査信号線ＧＬの上に半導体層６０３が配置されているボトムゲート構造であるが、これに限らず、ガラス基板６０１と走査信号線ＧＬとの間に半導体層６０３が配置されているトップゲート構造であってもよいことはもちろんである。また、アクティブマトリクス基板６と対向基板７の液晶層ＬＣ側に配向膜などの膜を形成してもよい。ブルー相液晶は本実施例のように配向膜がなくても作製可能であるが、現行ネマティック相を使用する際同様、配向膜はポリアミド酸を加熱して得られるポリイミド樹脂で形成され、表面に液晶配向能を付与するためのラビング処理を施しても作製可能である。
【実施例２】
【００７８】
図５Ａ乃至図５Ｃは、本発明の実施例２にかかるＦＦＳ方式液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式図である。
【００７９】
図５Ａは、実施例２の液晶表示パネル１におけるアクティブマトリクス基板６の１つの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＦ−Ｆ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。図５Ｃは、図５ＡのＧ−Ｇ線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【００８０】
なお、図５Ｂおよび図５Ｃは、アクティブマトリクス基板６の上にある液晶層ＬＣ（液晶材料）および対向基板７も併せて示している。
【００８１】
実施例２では、本発明を適用した液晶表示パネル１の一例として、横電界駆動方式の液晶表示パネルを挙げる。また、実施例２では、液晶表示パネル１における１つの画素およびその周辺の構成が、たとえば、図５Ａ乃至図５Ｃに示すような構成になっている場合を挙げる。
【００８２】
アクティブマトリクス基板６は、ガラス基板６０１などの絶縁基板の表面に、共通電極ＣＴ、走査信号線ＧＬ、および共通化配線ＣＬと、それらを覆う第１の絶縁層６０２が形成されている。
【００８３】
第１の絶縁層６０２の上には、ＴＦＴ素子Ｔｒの半導体層６０３、映像信号線ＤＬ、およびソース電極６０７と、それらを覆う第２の絶縁層６０４が形成されている。このとき、映像信号線ＤＬの一部分およびソース電極６０７の一部分は、それぞれ、半導体層６０３に乗り上げており、当該半導体層６０３に乗り上げた部分がＴＦＴ素子Ｔｒのドレイン電極およびソース電極として機能する。
【００８４】
また、実施例２の液晶表示パネル１では、第３の絶縁層６０５が形成されておらず、第２の絶縁層６０４の上に画素電極ＰＸが形成されている。画素電極ＰＸは、第２の絶縁層６０４を貫通するコンタクトホールＣＨ（スルーホール）を介してソース電極６０７と接続している。
【００８５】
このとき、ガラス基板６０１の表面に形成された共通電極ＣＴは、隣接する２本の走査信号線ＧＬと隣接する２本の映像信号線ＤＬで囲まれた領域（開口領域）に平板状に形成されており、当該平板状の共通電極ＣＴの上に、複数のスリット（図５Ａでは４つのスリット）を有する画素電極ＰＸが積層されている。またこのとき、走査信号線ＧＬの延在方向に並んだ画素の共通電極ＣＴは、共通化配線ＣＬによって共通化されている。
【００８６】
一方、実施例２の液晶表示パネル１における対向基板７は、実施例１の液晶表示パネル１の対向基板７と同じ構成である。そのため、対向基板７の構成に関する詳細な説明は省略する。
【００８７】
実施例２の液晶表示パネル１のアクティブマトリクス基板６を形成するときには、まず、ガラス基板６０１の表面に、共通電極ＣＴと、走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬと、を形成する。共通電極ＣＴは、たとえば、厚さ０．０５（μｍ）程度のＩＴＯ膜を成膜した後、当該ＩＴＯ膜をエッチングして形成する。走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬは、たとえば、厚さ０．４（μｍ）程度のクロム膜を成膜した後、当該クロム膜をエッチングして形成する。
【００８８】
上記のような手順で共通電極ＣＴと、走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬとを形成するときには、ＩＴＯ膜をエッチングする際に、共通電極ＣＴとともにガラス基板６０１と走査信号線ＧＬの間に介在される導電層６０８を形成するのが望ましい。しかしながら、上記のように共通電極ＣＴの膜厚が走査信号線ＧＬの膜厚に比べて十分に薄い場合は、導電層６０８を形成しなくてもよい。
【００８９】
また、図５Ｂおよび図５Ｃは、ＩＴＯ膜のエッチングをして共通電極ＣＴを形成した後、クロム膜の成膜およびエッチングをして走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬを形成した場合の断面構成を示している。しかしながら、共通電極ＣＴと、走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬとを形成するときには、これに限らず、たとえば、ＩＴＯ膜およびクロム膜を続けて成膜し、クロム膜およびＩＴＯ膜のエッチングをして共通電極ＣＴおよび導電層６０８を形成した後、クロム膜のみをエッチングして走査信号線ＧＬおよび共通化配線ＣＬを形成してもよい。
【００９０】
次に、第１の絶縁層６０２を形成する。第１の絶縁層６０２は、たとえば、厚さ０．２（μｍ）程度の窒化シリコン膜を成膜して形成する。このとき、第１の絶縁層６０２は、通常、ＣＶＤ法などの成膜法で形成する。そのため、第１の絶縁層６０２の表面には、走査信号線ＧＬ、共通電極ＣＴ、および共通化配線ＣＬの平面形状や厚さを反映した段差（凹凸）が生じる。
【００９１】
次に、ＴＦＴ素子Ｔｒの半導体層６０３、映像信号線ＤＬ、およびソース電極６０７を形成する。半導体層６０３、映像信号線ＤＬ、およびソース電極６０７の形成手順は、実施例１で説明した半導体層６０３、映像信号線ＤＬ、および画素電極ＰＸの形成手順と同様の手順でよい。すなわち、第１のアモルファスシリコン層および第２のアモルファスシリコン層が積層された島状半導体層を形成した後、クロム膜の成膜およびエッチングをして映像信号線ＤＬおよびソース電極６０７を形成し、続けて島状半導体層の第２のアモルファスシリコン層をエッチングして半導体層６０３を形成する。
【００９２】
次に、第２の絶縁層６０４を形成する。第２の絶縁層６０４は、たとえば、厚さ０．３（μｍ）程度の窒化シリコン膜を成膜して形成する。このとき、第２の絶縁層６０４は、通常、ＣＶＤ法などの成膜法で形成する。そのため、第２の絶縁層６０４の表面には、第１の絶縁層６０２の表面の凹凸と、半導体層６０３、映像信号線ＤＬ、およびソース電極６０７の平面形状や厚さを反映した段差（凹凸）が生じる。このとき、第２の絶縁層６０４は、たとえば、走査信号線ＧＬと共通化配線ＣＬ（共通電極ＣＴ）との間に、走査信号線ＧＬの延在方向に沿ったくぼみ（凹部）が生じる。
【００９３】
次に、ソース電極６０７のうちの所定の領域の上に、第２の絶縁層６０４を貫通するコンタクトホールを形成する。
【００９４】
次に、画素電極ＰＸを形成する。画素電極ＰＸは、たとえば、厚さ０，０５（μｍ）程度のＩＴＯ膜を製膜した後、当該ＩＴＯ膜をエッチングして形成する。このとき、画素電極ＰＸは、複数のスリットを有する平面形状になるように形成する。
【００９５】
また、実施例２の液晶表示パネル１の対向基板７を形成する工程は、従来の手順と同じでよいので、説明を省略する。
【００９６】
上記の手順で形成したアクティブマトリクス基板６と対向基板７とを貼り合わせて液晶材料を封入する工程は、たとえば、対向基板７の表示領域ＤＡの外周部に環状のシール材８を塗布し、当該シール材８で囲まれた領域に液晶材料を滴下した後、アクティブマトリクス基板６を貼り合わせる。
【００９７】
本実施例における液晶層ＬＣの液晶材料は、ネマティック液晶ＪＣ１０４１ＸＸと５ＣＢおよびＥＮＤＦ（セイミケミカル社製）を３０／３０／４０（ｍｏｌ％）で混合し、キラルドーパントとして上記の化学式（１）に示すビナフチル誘導体を濃度違いで添加したものを４種類作製した（液晶材料Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）。Ｂｒａｇｇ回折波長を４２０ｎｍ、３８５ｎｍ、３４５ｎｍ、３２５ｎｍとなるように見積り添加したビナフチル誘導体の濃度は、それぞれ液晶材料Ａ１は２．４（ｍｏｌ％）、液晶材料Ｂ１は２．７（ｍｏｌ％）、液晶材料Ｃ１は３．０（ｍｏｌ％）、液晶材料Ｄ１は３．１（ｍｏｌ％）とした。そこに、架橋剤として２―ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ（ＥＨＡ）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）、ＲＭ２５７（Ｍｅｒｃｋ社製）を７：３で混合した混合モノマーを６．３（ｍｏｌ％）調整し、光重合開始剤として２，２―ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ（ＤＭＰＡＰ）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）をモノマー量に対して１０ｗｔ％加え加熱し、均一にした。
【００９８】
パネルの温度を混合液晶がブルー相を発現する温度領域で一定に保持し、照射強度１．８（ｍＷｃｍ−２）、３６５（ｎｍ）の紫外光を照射することで高分子安定化ブルー相を形成した。またこのとき、アクティブマトリクス基板６と対向基板７は、液晶層ＬＣの厚み（セルギャップ）が柱状スペーサ１０の高さとほぼ同じ値、たとえば、２５（μｍ）になるように貼り合わせる。液晶層ＬＣの膜厚を厚くすることにより、リタデーションの影響を受けないパネルを作製した。
【００９９】
本願発明者らが、実施例２の４種の液晶材料Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を封入した４台の液晶表示装置の液晶層ＬＣに対して、直交ニコル下における透過率を測定した結果を図６に示す。
【０１００】
図６において示される液晶層ＬＣの黒表示透過率の測定には、表示領域ＤＡの全域を黒表示して、分光放射輝度計ＳＲ−３Ｌ１（トプコン社製）を用いた。液晶層ＬＣの黒表示透過率を測定する上では、クロスニコルに配置された２つの偏光板を有する液晶表示パネルの透過率と、カラーフィルタを有する対向基板７単独での透過率と、アクティブマトリクス基板６単独での透過率とを考慮する。バックグランドとしては、液晶表示パネルを挟持しない偏光板９ａ，９ｂのみの直交ニコル下の輝度を基準（すなわち透過率０％の輝度）とし、リファレンスは液晶表示パネルに対する光源（バックライト）の輝度とし、当該輝度を光の透過率１００％の輝度とした。液晶層ＬＣの透過率測定の際には、まず、液晶表示パネルの透過率ＴＬＣＤを測定した。次にカラーフィルタ基板をはがし、偏光板のない状態で対向基板７の透過率ＴＣＦおよびアクティブマトリクス基板６の透過率ＴＴＦＴを測定した。偏光板のない状態におけるバックグランドは輝度計の輝度、リファレンスの値は光源の輝度とした。パネル透過率ＴＬＣＤは、各部材の透過率の積とそれぞれの部材の光漏れ率を考慮することにより求めることができるため、これらの値を測定することにより液晶層の透過率Ｔを求めることができる。ただし、液晶層ＬＣの透過率Ｔには、液晶層ＬＣの光漏れ率も含んだ値とした。また同図６中には、比較のため平行配向した従来のネマティック相の測定結果を示す。上述したように、図６において示される黒表示透過率は、黒表示時の液晶表示パネルの透過率から、対向基板７およびアクティブマトリクス基板６の透過率を差し引いて求められる。
【０１０１】
図６からわかるように、液晶材料Ａ１、Ｂ１のＢｒａｇｇ回折波長は、想定通りおよそ４２０ｎｍ、３８５ｎｍであった。液晶材料Ａ１、Ｂ１は、このＢｒａｇｇ回折ピークの影響により可視波長領域（３８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下）で、液晶材料Ｃ１、Ｄ１よりも光の透過率が大きくなっていることが分かる。しかし、一方、液晶材料Ｃ１、Ｄ１は、可視波長領域でネマティック相より非常に小さい透過率であることが確認でき、良好な黒を得ることができた。これら２つの透過率測定結果からは、Ｂｒａｇｇ回折ピークは液晶の吸収ピークと重なることから観測はできなかった。しかし、先のＡ１、Ｂ１で見積り通りのＢｒａｇｇ回折波長が得られたことから、見積り通りのＢｒａｇｇ回折波長を得られていると考えられる。液晶材料Ｃ１は４００ｎｍ付近にスペクトル分布の影響が確認できるが、透過率は０．０５％以下と小さい。さらに、液晶材料Ｃ１，Ｄ１の４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域における透過率の最大値と最小値の差が０．０３％以下と非常に小さく良好な黒を得ることができた。
【０１０２】
また、実施例２では、図５Ａ乃至図５Ｃに示したような構成の画素を有する横電界方式の液晶表示パネル１を例に挙げたが、画素の構成、たとえば、ＴＦＴ素子、画素電極、および共通電極の平面形状（平面レイアウト）などは、これに限らず、適宜変更可能であることはもちろんである。また、アクティブマトリクス基板６と対向基板７の液晶層ＬＣ側に配向膜などの膜を形成してもよい。
【実施例３】
【０１０３】
本実施例では、実施例２の液晶表示パネル１において、液晶層ＬＣの液晶としてＪＣ１０４１ＸＸ、５ＣＢおよびＴ１５（Ｍｅｒｃｋ社製）を５０／４０／１０（ｍｏｌ％）を混合した液晶を用いた他は実施例１と同様に、ビナフチル誘導体の濃度を変化させて添加した３種類の液晶材料を用いた液晶表示装置を作製した。
【０１０４】
本願発明者らが、上記液晶材料からなる素ガラスのユニットセルを用いて、実施例２と同様にして直交ニコル下における透過率測定を実施したところ、０．０５％以下と非常に小さな透過率を示すことを確認した。また、室温における安定性評価を行ったところ、キラルドーパントおよびモノマーや重合開始剤、また液晶組成物であるＪＣ１０４１ＸＸや５ＣＢ、Ｔ１５など液晶層ＬＣの材料の析出がないことを確認できた。
【実施例４】
【０１０５】
実施例４では、実施例１の液晶表示パネル１において、液晶層ＬＣに含まれるキラルドーパントとしてビナフチル誘導体を４．０（ｍｏｌ％）、Ｒ８１１（Ｍｅｒｃｋ）を０．５（ｍｏｌ％）添加して用いた他は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。この２種類のキラルドーパントは、互いに逆捩れを示すキラルドーパントである。
【０１０６】
本願発明者らが、上記液晶材料からなる素ガラスのユニットセルを用いて、実施例２と同様にして直交ニコル下における黒表示透過率の測定を実施したところ、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域で０．０５％以下と非常に小さな黒表示の透過率を示すことを確認した。また、室温における安定性評価を行ったところ、キラルドーパントおよびモノマーや重合開始剤、また液晶組成物であるＪＣ１０４１ＸＸや５ＣＢなど、液晶層ＬＣの材料の析出がないことを確認できた。
【０１０７】
互いに逆捩れとなるキラルドーパントを用いることにより、相の安定性が向上したブルー相液晶の液晶表示パネル１を提供することが出来た。
【実施例５】
【０１０８】
実施例５では、実施例１の液晶表示パネル１において、液晶層ＬＣに含まれるキラルドーパントとして化学式（２）に示すビナフチル誘導体を３．０（ｍｏｌ％）、Ｓ８１１を２．０（ｍｏｌ％）添加して用いた他は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。化学式（２）に示すビナフチル誘導体の［ＨＴＰ］・ｓは２８（μｍ−１）である。
【０１０９】
【化２】
2011090278.tif 000008
【０１１０】
本願発明者らが、上記液晶材料からなる素ガラスのユニットセルを用いて、実施例２と同様にして直交ニコル下における黒表示の透過率測定を実施したところ、４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域で０．０３％以下と非常に小さな透過率を示すことを確認した。また、室温における安定性評価を行ったところ、キラルドーパントおよびモノマーや重合開始剤、また液晶組成物であるＪＣ１０４１ＸＸや５ＣＢなど液晶層ＬＣの材料の析出がないことを確認できた。
【０１１１】
１種類でも黒表示の透過率を低減可能なキラルドーパントである化学式（２）に示すビナフチル誘導体に、他のキラルドーパントを添加して用いることにより、温度依存性が小さく、１成分が過多にならないことから、より相の安定性が高いブルー相液晶の液晶表示パネル１を提供することが出来た。
【実施例６】
【０１１２】
実施例６では、実施例１の液晶表示パネル１において、液晶層ＬＣに含まれるキラルドーパントとしてＺＬＩ４５７２（Ｍｅｒｃｋ）、ＢＤＨ１２８１（Ｍｅｒｃｋ）、Ｓ８１１（Ｍｅｒｃｋ）を用いた。各キラルドーパントの［ＨＴＰ］ｉ・ｓｉはそれぞれ２．６（μｍ−１）、１．９（μｍ−１）、４．８（μｍ−１）であり、１種類では黒透過率を低減することが困難である。各キラルドーパントは、各キラルドーパントの飽和溶解度ｓｉ以下で用いた。実施例４は、ＺＬＩ４５７２を３．０（ｍｏｌ％）、ＢＤＨ１２８１を１．４（ｍｏｌ％）、Ｓ８１１を３０（ｍｏｌ％）で複数のキラルドーパントを混合して用いた他は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。これらを混合したキラルドーパントを用いた液晶材料は［ＨＴＰ］・ｃ≧５．５（μｍ−１）となった。
【０１１３】
また、本願発明者らが、上記液晶材料からなる素ガラスのユニットセルを用いて、実施例２と同様にして直交ニコル下における黒表示透過率の測定を実施したところ、０．０５％以下と非常に小さな透過率を示すことを確認した。また、室温における安定性評価を行ったところ、キラルドーパントおよびモノマーや重合開始剤、また液晶組成物であるＪＣ１０４１ＸＸや５ＣＢなど液晶層ＬＣの材料の析出がないことを確認できた。
【０１１４】
一成分では、安定かつ直交ニコル下における透過率が低いブルー相液晶の液晶表示パネル１が実現できないような系でも、複数のキラルドーパントを用いることにより、直交ニコル下における透過率が低減できることが確認できた。また温度依存性が小さく、安定なブルー相液晶の液晶表示パネル１を提供することが出来た。
【０１１５】
［比較例１］
本比較例では、実施例１の液晶表示パネル１において、液晶層ＬＣの液晶材料のうち液晶に添加するキラルドーパントであるビナフチル誘導体の添加量が２．０（ｍｏｌ％）の液晶材料Ｄ、２．２（ｍｏｌ％）の液晶材料Ｅを用いた他は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。このとき捩り力と溶解度の積はそれぞれ４．６と５．１であった。
【０１１６】
本願発明者らが、比較例１の液晶表示パネル１を有する液晶表示装置に対して、実施例１と同様にしてコントラストを評価したところ、２０００以下とネマティック液晶の場合よりコントラストが低く、コントラストを向上できなかった。
【０１１７】
［比較例２］
本比較例では、実施例１の液晶表示パネル１において、液晶層ＬＣの液晶材料のうち液晶に添加するキラルドーパントをＺＬＩ４５７２、５．０（ｍｏｌ％）とした他は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。ＪＣ１０４１ＸＸと５ＣＢに添加したＺＬＩ４５７２の捩り力と濃度の積は３．９であり、捩り力と飽和溶解度の積である２．６よりも大きいことを確認した。
【０１１８】
本願発明者らが、比較例２の液晶表示パネル１を有する液晶表示装置に対して、室温にて安定性の評価を行ったところ、キラルドーパントの析出が確認された。
【符号の説明】
【０１１９】
１  液晶表示パネル、２  第１の駆動回路、３  第２の駆動回路、４  制御回路、５  バックライト、６  アクティブマトリクス基板、６０１  ガラス基板、６０２  第１の絶縁層、６０３  （ＴＦＴ素子の）半導体層、６０４  第２の絶縁層、６０５  第３の絶縁層、６０７  ソース電極、６０８  導電層、６０９  突起形成部材、６０９ａ  （突起形成部材の）半導体層、６０９ｂ  （突起形成部材の）導電層、７  対向基板、７０１  ガラス基板、７０２  ブラックマトリクス、７０３Ｒ，７０３Ｇ，７０３Ｂ  カラーフィルタ、７０４  オーバーコート層、８  シール材、９ａ，９ｂ  偏光板、１０  柱状スペーサ、１１  液晶分子、１２  電界（電気力線）、ＧＬ  走査信号線、ＤＬ  映像信号線、Ｔｒ  ＴＦＴ素子、ＰＸ  画素電極、ＣＴ  共通電極、ＣＬ  共通化配線、ＬＣ  液晶層（液晶材料）。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2011090278.tif 000016
【図４Ｃ】
2011090278.tif 000017
【図４Ｄ】
2011090278.tif 000018
【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
2011090278.tif 000021
【図５Ｂ】
2011090278.tif 000022
【図５Ｃ】
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【図６】
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