(57)【要約】【課題】多様な液晶デバイスに適用することが可能な新規有機化合物、又は該新規有機化合物を含有する液晶組成物を提供する。【解決手段】一般式（Ｇ１）で表される有機化合物を提供する。又、該有機化合物を含む新規液晶組成物を提供する。但し、一般式（Ｇ１）において、Ａｒ１は置換若しくは無置換の炭素数６乃至１２のアリール基、置換若しくは無置換の炭素数４乃至１２のシクロアルキル基、又は、置換若しくは無置換の炭素数４乃至１２のシクロアルケニル基のいずれかを表す。また、ｍは１以上３以下の整数である。また、Ｒ１は置換又は無置換の炭素数１乃至１１のアルキレン基を表す。 2015044794.tif 000018【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物。
【化１】
2015044794.tif 000017
（一般式（Ｇ１）中、Ａｒ１は置換若しくは無置換の炭素数６乃至１２のアリール基、置換若しくは無置換の炭素数４乃至１２のシクロアルキル基、又は、置換若しくは無置換の炭素数３乃至１２のシクロアルケニル基のいずれかを表す。また、ｍは１以上３以下の整数である。また、Ｒ１は置換又は無置換の炭素数１乃至１１のアルキレン基を表す。）
【請求項２】
請求項１に記載の有機化合物を含有する液晶組成物。
【請求項３】
請求項１に記載の有機化合物及びカイラル剤を含有し、ブルー相を発現する液晶組成物。
【請求項４】
請求項３において、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下である液晶組成物。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一に記載の液晶組成物を用いる液晶素子。
【請求項６】
請求項２乃至４のいずれか一に記載の液晶組成物を用いる液晶表示装置。
【請求項７】
請求項６において、前記液晶組成物は、有機樹脂を含む液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。また、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、新規有機化合物、該新規有機化合物を含む液晶組成物、液晶素子、及び液晶表示装置、並びにこれらの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶は多様なデバイスに応用されており、特に薄型、軽量の特徴を持つ液晶表示装置（液晶ディスプレイ）は幅広い分野のディスプレイにおいて用いられている。
【０００３】
動画解像度を向上させ、いわゆる動作ボケの少ない液晶表示装置を可能とするため、液晶の応答速度の高速化が求められており、開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
高速応答可能な液晶の表示モードとして、ブルー相を発現する液晶を用いる表示モードが挙げられる。ブルー相を発現する液晶を使用するモードは、高速応答が図れるうえ、配向膜が不要であり、且つ広視野角化が可能であるため、実用化に向けてより研究がおこなわれている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０３３８１号公報
【特許文献２】国際公開第２００５−０９０５２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の一態様は、多様な液晶デバイスに用いることができる新規有機化合物を提供することを課題の一とする。
【０００７】
または、該新規有機化合物を含む液晶組成物を提供することを課題の一とする。または、該新規有機化合物を含み、ブルー相を発現可能な液晶組成物を提供することを課題の一とする。
【０００８】
または、該新規有機化合物を含む液晶組成物を用いた液晶素子を提供することを課題の一とする。
【０００９】
または、該新規有機化合物を含む液晶組成物を用いた液晶表示装置を提供することを課題の一とする。または、該新規有機化合物を含む液晶組成物を用い、コントラストの高い液晶表示装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。また、上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物である。
【００１２】
【化１】
2015044794.tif 000002
【００１３】
一般式（Ｇ１）において、Ａｒ１は置換若しくは無置換の炭素数６乃至１２のアリール基、置換若しくは無置換の炭素数３乃至１２のシクロアルキル基、又は、置換若しくは無置換の炭素数３乃至１２のシクロアルケニル基のいずれかを表す。また、ｍは１以上３以下の整数である。また、Ｒ１は置換又は無置換の炭素数１乃至１１のアルキレン基を表す。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、上記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物を含有する液晶組成物である。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物及びカイラル剤を含有し、ブルー相を発現する液晶組成物である。なお、ブルー相は、捩れ力の強い液晶組成物で発現し、二重捩れ構造を有する。また、ブルー相を発現可能な液晶組成物は、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。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記液晶組成物としてブルー相を発現し、且つ反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下である液晶組成物である。
【００１７】
回折波長はブルー相を発現する温度にて液晶組成物の反射スペクトルを測定し、回折波長が短波長にあるほど、ブルー相の結晶格子が小さく、捩れ力が強い液晶組成物ということを意味する。液晶組成物の捩れ力が強いと、電圧無印加時（印加電圧が０Ｖのとき）における液晶組成物の透過率を低く抑えることができるため該液晶組成物を用いた液晶表示装置の高コントラスト化が可能となる。
【００１８】
なお、液晶組成物の捩れ力の強さの指標としては、螺旋ピッチ、選択反射波長、ＨＴＰ（Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）、回折波長が挙げられるが、このうち螺旋ピッチ、選択反射波長、ＨＴＰはコレステリック相での評価となる。一方、回折波長はブルー相でのみ評価可能であるため、ブルー相の捩れ力の評価に有効である。
【００１９】
また、本発明の他の一態様は、上記液晶組成物を用いる液晶素子である。
【００２０】
また、本発明の他の一態様は、上記液晶組成物を用いる液晶表示装置である。なお、該液晶表示装置は、有機樹脂を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一態様により、液晶デバイスに適用可能な新規有機化合物を提供することができる。
【００２２】
または、本発明の一態様により、新規有機化合物を含む液晶組成物を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規有機化合物を含み、ブルー相を発現可能な液晶組成物を提供することができる。
【００２３】
または、該新規有機化合物を含む液晶組成物を用いた液晶素子を提供することができる。
【００２４】
または、該新規有機化合物を含む液晶組成物を用いた液晶表示装置を提供することができる。または、該新規有機化合物を含む液晶組成物を用い、コントラストの高い液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】液晶素子及び液晶表示装置の一態様を説明する図。
【図２】液晶表示装置の一態様を説明する図。
【図３】液晶表示装置の電極構成の一態様を説明する図。
【図４】液晶表示モジュールを説明する図。
【図５】電子機器を説明する図。
【図６】ＢＭ−３−ＥＰＰＦＦＦの１Ｈ  ＮＭＲチャート図。
【図７】ＢＭ−５−ＥＰＰＦＦＦの１Ｈ  ＮＭＲチャート図。
【図８】実施例で作製した液晶素子の波長と反射光強度の関係を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、開示する発明の実施の形態及び実施例について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本明細書に開示する発明は、以下の説明に限定されず、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。また、本明細書に開示する発明は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、同一部分又は同様の機能を有する部分について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。
【００２７】
また、本明細書等において、液晶表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、若しくは光源（照明装置を含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、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。また、本明細書等における液晶表示装置としては、液晶特性を利用した電子機器を全て含むものとし、例えば、表示機能を有していない液晶電気光学装置もその範疇に含むものとする。
【００２８】
なお、以下において、「第１」、「第２」等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。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
【００２９】
なお、本明細書において、反射スペクトルにおける回折波長のピークとは、最も長波長側のピークの最大値（ピークの頂点における値）を指す。よって、反射スペクトルに複数のピークを有する場合は最も長波長側に出現するピークの最大値を回折波長のピークとし、肩（ショルダー）を有する（段差や小さなピークを有する）ピークであっても該ピークの最大値を回折波長のピークとする。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る新規有機化合物について説明する。
【００３１】
本発明の一態様に係る新規有機化合物は、下記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物である。
【００３２】
【化２】
2015044794.tif 000003
【００３３】
一般式（Ｇ１）中、Ａｒ１は置換若しくは無置換の炭素数６乃至１２のアリール基、置換若しくは無置換の炭素数４乃至１２のシクロアルキル基、又は、置換若しくは無置換の炭素数３乃至１２のシクロアルケニル基のいずれかを表す。また、ｍは１以上３以下の整数である。また、Ｒ１は置換又は無置換の炭素数１乃至１１のアルキレン基を表す。
【００３４】
一般式（Ｇ１）において、Ａｒ１又はＲ１に結合可能な置換基としては、例えば、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、塩素（Ｃｌ）、ヨウ素（Ｉ）、シアノ基（ＣＮ）、トリフルオロメチル基（ＣＦ３）、トリフルオロメチルスルホニル基（ＳＯ２ＣＦ３）、ニトロ基（ＮＯ２）、イソチオシアネート基（ＮＣＳ）、チオシアネート基（ＳＣＮ）、及びペンタフルオロスルファニル基（ＳＦ５）等の電子吸引性の置換基が挙げられる。
【００３５】
一般式（Ｇ１）で表される有機化合物の具体例としては、構造式（１００）〜構造式（１０９）で表される構造を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【００３６】
【化３】
2015044794.tif 000004
【００３７】
【化４】
2015044794.tif 000005
【００３８】
本実施の形態の一般式（Ｇ１）で表される有機化合物の合成方法としては、種々の反応の適用が可能である。
【００３９】
例えば、下記合成スキーム（Ａ−１）によって、一般式（Ｇ１）に係る有機化合物を合成することができる。
【００４０】
【化５】
2015044794.tif 000006
【００４１】
合成スキーム（Ａ−１）に示すように、アルカンジカルボン酸（化合物１）とヒドロキシアリール誘導体（化合物２）とのエステル化反応を行うことにより、本発明の一態様の一般式（Ｇ１）で表される有機化合物を合成することができる。
【００４２】
エステル化反応としては、酸触媒を用いた脱水縮合によるエステル化反応（付加脱離反応）が挙げられる。脱水縮合反応を行う場合、濃硫酸やパラ−トルエンスルホン酸等の酸触媒や、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（略称：ＥＤＣ）や、ジシクロヘキシルカルボジイミド（略称：ＤＣＣ）を用いることができる。
【００４３】
合成スキーム（Ａ−１）中、Ａｒ１は置換若しくは無置換の炭素数６乃至１２のアリール基、置換若しくは無置換の炭素数３乃至１２のシクロアルキル基、又は、置換若しくは無置換の炭素数３乃至１２のシクロアルケニル基のいずれかを表す。また、ｍは１以上３以下の整数である。また、Ｒ１は置換又は無置換の炭素数１乃至１１のアルキレン基を表す。
【００４４】
以上によって得られる本実施の形態の一般式（Ｇ１）で表される有機化合物は、液晶組成物の材料として適用することが可能である。
【００４５】
本発明の一態様の液晶組成物は、一般式（Ｇ１）で表される有機化合物に加えてカイラル剤を含有してなるものである。また、一般式（Ｇ１）で表される有機化合物に加えて、他の液晶性化合物、及び／又は非液晶性化合物を含有してもよい。
【００４６】
また、本発明の一態様の液晶組成物は、一般式（Ｇ１）で表される有機化合物に加えてカイラル剤を含有してなり、ブルー相を発現するものである。
【００４７】
カイラル剤は、液晶組成物の捩れを誘起し、液晶組成物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。カイラル剤は、不斉中心を有する化合物であり、液晶組成物に対する相溶性が良く、かつ捩れ力の強い化合物を用いる。また、カイラル剤は光学活性体であり、光学純度が高いほど好ましく９９％以上が最も好ましい。
【００４８】
一般式（Ｇ１）で表される有機化合物を含有する液晶組成物は、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下と短波長にすることが可能であり、捩れ力が強い。したがって、添加するカイラル剤の量を低減することができる。
【００４９】
以上、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。
【００５０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表される有機化合物、又は該有機化合物を含有する液晶組成物を適用した液晶素子及び液晶表示装置について、図面を参照して説明する。
【００５１】
本発明の一態様に係る液晶組成物は、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表される有機化合物及びカイラル剤を含み、ブルー相を発現する液晶組成物である。
【００５２】
上記液晶組成物は反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下であり、捩れ力が強い液晶組成物である。液晶組成物の捩れ力が強いと、電圧無印加時（印加電圧が０Ｖ時）における液晶組成物の透過率を低く抑えることができるため、該液晶組成物を用いた液晶表示装置の高コントラスト化が可能となる。
【００５３】
本実施の形態に係る液晶組成物は、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下と短波長であり、捩れ力が強いため、添加するカイラル剤の量を低減することができる。例えば、カイラル剤が上記液晶組成物中に含まれる割合を１０ｗｔ％以下とすればよい。液晶組成物の捩れ力を向上させるためにカイラル剤を多量に添加すると、液晶組成物を駆動するための駆動電圧が上昇してしまう。添加するカイラル剤の量が低減できると、駆動電圧を低く抑えることができるため、低消費電力化が可能となる。
【００５４】
本発明の一態様に係る液晶素子及び液晶表示装置の例を図１に示す。
【００５５】
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組成物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と液晶組成物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。
【００５６】
ブルー相を発現する液晶組成物を用いた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。
【００５７】
なお、本明細書等において、液晶素子とは、液晶の光学的変調作用により光の透過または非透過を制御する素子であり、一対の電極層及びその間に挟持された液晶組成物を少なくとも含んで構成される。本実施の形態において液晶素子は、少なくとも一対の電極層（電位の異なる画素電極層２３０及び共通電極層２３２）の間に、一般式（Ｇ１）で表される有機化合物及びカイラル剤を含有し、ブルー相を発現可能な液晶組成物２０８を有する。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。
【００５８】
液晶組成物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。
【００５９】
液晶組成物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。
【００６０】
なお、液晶表示装置において、ブルー相の発現する温度範囲を広くするために、液晶組成物に、重合性モノマーを添加し、高分子安定化処理を行うことが好ましい。重合性モノマーとしては、ビニルモノマーのみならず、例えば、熱により重合が進行する熱重合性（熱硬化性）オリゴマー、光により重合が進行する光重合性（光硬化性）オリゴマーなどを用いることができる。
【００６１】
重合性ビニルモノマーは、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、液晶性のものでも非液晶性のものでもよく、両者を混合させてもよい。
【００６２】
高分子安定化の際、液晶組成物へ重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤は、光照射あるいは加熱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。
【００６３】
例えば、液晶組成物に、重合性モノマー、及び光重合開始剤を添加し、光を照射して高分子安定化処理を行うことができる。
【００６４】
高分子安定化処理は、等方相を示す状態で行ってもよいし、温度制御してブルー相を発現した状態で行ってもよい。なお、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ブルー相と等方相間の相転移温度という。高分子安定化処理の一例としては、光重合性モノマーを添加した液晶組成物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して行うことができる。
【００６５】
高分子安定化処理後の液晶組成物２０８は、ポリマーを含有する。換言すると、本発明の一態様に係る液晶組成物には、有機樹脂が含まれてもよい。
【００６６】
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。
【００６７】
本実施の形態で示す上記液晶組成物は反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下であり、捩れ力が強い液晶組成物である。液晶組成物の捩れ力が強いと、電圧無印加時（印加電圧が０Ｖ時）における液晶組成物の透過率を低く抑えることができるため、該液晶組成物を用いた液晶表示装置は高コントラストとすることができる。高いコントラスト化により、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。
【００６８】
また、ブルー相を発現する液晶組成物は、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。
【００６９】
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、時分割により左目用の映像と右目用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。
【００７０】
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。
【００７１】
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、該素子基板と液晶組成物を介して対向する基板を対向基板（第２の基板）という。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
一方反射型の液晶表示装置の場合、液晶組成物に対して視認側と反対側には液晶組成物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。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。
【００７５】
画素電極層２３０、共通電極層２３２は、インジウム錫酸化物、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した導電材料、酸化インジウムに酸化シリコン（ＳｉＯ２）を混合した導電材料、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、グラフェン、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。
【００７６】
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。
【００７７】
本発明の一態様のブルー相を発現する液晶組成物を用いて、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。
【００７８】
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。
【００７９】
（実施の形態３）
本発明の一形態に係る液晶表示装置として、パッシブマトリクス型の液晶表示装置、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を提供することができる。本実施の形態は、本発明の一形態に係る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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
ＩＰＳモードなどに示される横電界モードは、例えば、液晶組成物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の電極層の一方が絶縁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、様々な形状を有し、例えば開口部、屈曲部、枝分かれした部分、あるいは櫛歯状の部分を含む。第１の電極層４４７と第２の電極層４４６の間に基板に概略平行な電界を発生させるため、同形状で、かつ完全に重なる配置は避ける。
【００８５】
また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６としてＦＦＳモードで用いる構成を適用してもよい。ＦＦＳモードに示される横電界モードは、液晶組成物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。この場合、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、絶縁膜（又は層間絶縁層）の下方に形成され、かつ平板状であり、他方は絶縁膜（又は層間絶縁層）の上方に形成され、かつ様々な形状を有する。たとえば開口部、屈曲部、枝分かれした部分、あるいは櫛歯状の部分を含む。第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６はその電極間に基板に対して斜め方向の電界を発生させるため、同形状で完全に重なる配置は避ける。
【００８６】
液晶組成物４４４に、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表される有機化合物を含有する液晶組成物を用いる。好ましくは、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）とカイラル剤を含み、ブルー相を発現する液晶組成物を用いる。より好ましくは、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）とカイラル剤を含み、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下であり、ブルー相を発現する液晶組成物を用いる。また、液晶組成物４４４には、有機樹脂が含まれてもよい。本実施の形態では、液晶組成物４４４はブルー相を発現している状態で高分子安定化処理を行うことによって形成することができる。
【００８７】
第１の電極層４４７と第２の電極層４４６との間に水平方向の電界を形成することで、液晶組成物４４４の液晶を制御する。
【００８８】
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は波状の開口部を有しており、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は櫛歯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は櫛歯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とをそれぞれ形成する。
【００８９】
なお、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。
【００９０】
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、配線層４０５ｂを含む。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
第１の基板４４１と対向基板である第２の基板４４２とを、液晶組成物４４４を間に挟持させてシール材で固着する。液晶組成物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。
【００９５】
シール材としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性又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、フィラー、カップリング剤を含んでもよい。
【００９６】
液晶組成物がブルー相を発現する場合、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、液晶組成物４４４を形成することが好ましい。光は、液晶組成物４４４として用いられる液晶組成物に含まれる重合性モノマー、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、液晶組成物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。
【００９７】
シール材に紫外線などの光硬化樹脂を用い、滴下法で液晶組成物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。
【００９８】
本実施の形態では、第１の基板４４１の外側（液晶組成物４４４と反対側）に偏光板４４３ａを、第２の基板４４２の外側（液晶組成物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板を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を完成させることができる。
【００９９】
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組成物への影響（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。
【０１００】
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設置される。
【０１０１】
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、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、グラフェン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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
また、第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４６として、導電性ポリマー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。
【０１０４】
導電性高分子としては、いわゆるπ共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリン又はその誘導体、ポリピロール又はその誘導体、ポリチオフェン又はその誘導体、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などがあげられる。
【０１０５】
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。また、ゲート電極層４０１としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイドなどのシリサイド膜を用いてもよい。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。
【０１０６】
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、又は銅層上にモリブデン層を積層した２層構造、又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、タングステン層又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層又はアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層又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。
【０１０７】
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、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化シリコン膜等を用いて形成することができる。又は、ゲート絶縁層４０２の材料として酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、ハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフニウムシリケート、窒素が添加されたハフニウムアルミネートなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いてもよい。これらのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでゲートリーク電流を低減できる。
【０１０８】
酸化シリコン膜は、有機シランガスを用いたＣＶＤ法により形成することも可能である。有機シランガスとしては、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）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（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。なお、ゲート絶縁層４０２は、単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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た化学気相成長法やスパッタリング法等の物理気相成長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、或いは微細な結晶相とアモルファス相が混在した微結晶半導体などを用いることができる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
また、半導体層４０３として酸化物半導体膜を用いてもよく、酸化物半導体膜としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）、特にＩｎと亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体膜を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてジルコニウム（Ｚｒ）を有することが好ましい。
【０１１３】
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
【０１１４】
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｉｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【０１１５】
なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【０１１６】
また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない）で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示す。また、酸化物半導体として、Ｉｎ２ＳｎＯ５（ＺｎＯ）ｎ（ｎ＞０、且つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。
【０１１７】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５の原子数比のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
【０１１８】
しかし、酸化物半導体は、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値、ばらつき等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０１１９】
例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしながら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低くすることにより移動度を上げることができる。
【０１２０】
以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。
【０１２１】
酸化物半導体膜は、単結晶酸化物半導体膜と非単結晶酸化物半導体膜とに大別される。非単結晶酸化物半導体膜とは、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、多結晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜などをいう。
【０１２２】
非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶成分を有さない酸化物半導体膜である。微小領域においても結晶部を有さず、膜全体が完全な非晶質構造の酸化物半導体膜が典型である。
【０１２３】
微結晶酸化物半導体膜は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の大きさの微結晶（ナノ結晶ともいう。）を含む。従って、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも原子配列の規則性が高い。そのため、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低いという特徴がある。
【０１２４】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つであり、ほとんどの結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさの場合も含まれる。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低いという特徴がある。以下、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について詳細な説明を行う。
【０１２５】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０１２６】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略平行な方向からＴＥＭによって観察（断面ＴＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【０１２７】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略垂直な方向からＴＥＭによって観察（平面ＴＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０１２８】
断面ＴＥＭ観察および平面ＴＥＭ観察より、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部は配向性を有していることがわかる。
【０１２９】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に概略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０１３０】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、ｃ軸に概略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化物半導体膜であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面に帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の場合は、２θを５６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
【０１３１】
以上のことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜では、異なる結晶部間ではａ軸およびｂ軸の配向は不規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に配列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。
【０１３２】
なお、結晶部は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を行った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
【０１３３】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部が、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
【０１３４】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０１３５】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
【０１３６】
なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０１３７】
なお、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【０１３８】
また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す。
【０１３９】
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、配線層４０５ｂの材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、又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、又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、又は上述した元素を成分とする窒化物で形成する。
【０１４０】
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、配線層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含まれる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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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、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。また、ポリイミド、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂等の有機材料を用いることができる。
【０１４３】
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）やフッ素を用いても良い。また、有機基はフッ素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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
以上のように、一般式（Ｇ１）で表される有機化合物及びカイラル剤を有する液晶組成物は、ブルー相を発現可能であるため、該液晶組成物を用いた液晶表示装置は、高速応答及び広視野角化が可能である。また、本発明の一態様に係る液晶組成物は、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下である、ブルー相を発現する液晶組成物とすることが可能である。該液晶組成物を用いた液晶表示装置は、高いコントラスト化が可能であるため、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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
（実施の形態４）
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、駆動回路の一部又は全体を、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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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よいし、あらゆる形態があてはまる。
【０１５１】
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４を用いて説明する。図４（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４（Ｂ）は、図４（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０１５２】
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、液晶組成物４００８と共に封止されている。
【０１５３】
また、図４（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４（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。
【０１５４】
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４（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４（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。
【０１５５】
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４（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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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及び液晶組成物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、偏光板４０３２ｂが設けられている。
【０１５８】
液晶組成物４００８に、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表される有機化合物を含む液晶組成物を用いる。また、液晶組成物４００８として設けられる該液晶組成物には、有機樹脂が含まれてもよい。
【０１５９】
画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１には、実施の形態２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。
【０１６０】
本実施の形態では、液晶組成物４００８は実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表される有機化合物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。よって、本実施の形態では、実施の形態２の図１、実施の形態３の図３で示したような画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１が開口パターンを有する形状である。
【０１６１】
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、液晶組成物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。
【０１６２】
液晶組成物４００８は反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下であることが好ましい。このような液晶組成物は、捩れ力が強い液晶組成物である。液晶組成物の捩れ力が強いと、電圧無印加時（印加電圧が０Ｖ時）における液晶組成物の透過率を低く抑えることができるため、該液晶組成物を液晶組成物４００８に用いた液晶表示装置の高コントラスト化が可能となる。
【０１６３】
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、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又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や、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板を用いることもできる。
【０１６４】
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、液晶組成物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。液晶組成物４００８を用いる液晶表示装置において液晶組成物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、液晶組成物の厚さ（膜厚）の最大値とする。
【０１６５】
なお図４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。
【０１６６】
また、図４の液晶表示装置では、第１の基板４００１と第２の基板４００６の外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。
【０１６７】
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４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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
なお、保護膜は、大気中の有機物や金属物、水蒸気などの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。
【０１７０】
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系樹脂、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（リンケイ酸ガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンケイ酸ガラス）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。
【０１７１】
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、ディップ法、スプレー塗布法、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。
【０１７２】
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、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、グラフェン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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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又は画素部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。
【０１７６】
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、ゲート線又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。
【０１７７】
図４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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
また図４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又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。
【０１８０】
以上のように、一般式（Ｇ１）で表される有機化合物及びカイラル剤を有する液晶組成物は、ブルー相を発現可能であるため、該液晶組成物を用いた液晶表示装置は、高速応答及び広視野角化が可能である。また、本発明の一態様に係る液晶組成物は、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５００ｎｍ以下である、ブルー相を発現する液晶組成物とすることが可能である。該液晶組成物を用いた液晶表示装置は、高いコントラスト化が可能であるため、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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（実施の形態５）
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、又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。
【０１８３】
図５（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。先の実施の形態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。
【０１８４】
図５（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。先の実施の形態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。
【０１８５】
図５（Ｃ）は、電子書籍であり、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。
【０１８６】
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５（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図５（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。先の実施の形態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とすることができる。表示部２７０５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るため、太陽電池を設け、太陽電池による発電、及びバッテリーでの充電を行えるようにしてもよい。なおバッテリーとしては、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。
【０１８７】
また、図５（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、電子書籍は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０１８８】
また、電子書籍は、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。
【０１８９】
図５（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。先の実施の形態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。
【０１９０】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図５（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。
【０１９１】
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５（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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
図５（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。先の実施の形態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。
【０１９５】
図５（Ｆ）は、テレビジョン装置であり、筐体９６０１や表示部９６０３などによって構成されている。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。先の実施の形態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とすることができる。
【０１９６】
テレビジョン装置の操作は、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。
【０１９７】
なお、テレビジョン装置は、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又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）又は双方向（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。
【０１９８】
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。
【実施例１】
【０１９９】
本実施例では、実施の形態１において構造式（１０１）で表される１，５−ペンタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］（略称；ＢＭ−３−ＥＰＰＦＦＦ）を合成する例を示す。
【０２００】
【化６】
2015044794.tif 000007
【０２０１】
＜ステップ１：３，４，５−トリフルオロ−４’−ヒドロキシビフェニルの合成＞
１１ｇ（６３ｍｍｏｌ）の４−ブロモフェノールと、１０ｇ（５８ｍｍｏｌ）の３，４，５−トリフルオロフェニルボロン酸と、０．９７ｇ（３．２ｍｍｏｌ）のトリス（２−メチルフェニル）ホスフィンと、１５８ｍＬのトルエンと、１５８ｍＬのエタノールと、６３ｍＬの２Ｍ炭酸カリウム水溶液をフラスコに加え、減圧下で撹拌しながら脱気し、脱気後フラスコ内の雰囲気を窒素置換した。この混合物に０．１４ｇ（０．６３ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加え、９０℃で６時間攪拌した。
【０２０２】
得られた混合物に酢酸エチルと水を加え、有機層を取り出し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、水と、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により濾別し、濾液を濃縮してセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過した。この混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘキサン：酢酸エチル＝５：１）により精製した。得られたフラクションを濃縮し真空乾燥して、目的物である３，４，５−トリフルオロ−４’−ヒドロキシビフェニルの白色固体を収量８．５ｇ、収率６６％で得た。以上のステップ１の合成スキームを、下記（Ｅ１−１）に示す。
【０２０３】
【化７】
2015044794.tif 000008
【０２０４】
＜ステップ２：１，５−ペンタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］の合成＞
１．２ｇ（８．９ｍｍｏｌ）のグルタル酸と、４．０ｇ（１８ｍｍｏｌ）の３，４，５−トリフルオロ−４’−ヒドロキシビフェニルと、０．３３ｇ（２．７ｍｍｏｌ）のＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（４−ピリジニル）アミンと、８．９ｍＬ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３．８ｇ（２０ｍｍｏｌ）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を加え、大気下、室温で２４時間攪拌した。得られた混合物にジクロロメタンと水を加え、有機層を取り出し、水層をジクロロメタンで抽出した。
【０２０５】
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、濾液を濃縮して白色固体を得た。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；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、白色固体を得た。この固体を高速液体カラム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。
【０２０６】
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収量４．２ｇ、収率８８％で得た。この固体をトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力２．６Ｐａ、アルゴン流量１０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、白色固体を１９９℃で加熱して行った。昇華精製後、目的物である１，５−ペンタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］の白色固体を収量３．５ｇ、回収率８３％で得た。以上のステップ２の合成スキームを、下記（Ｅ１−２）に示す。
【０２０７】
【化８】
2015044794.tif 000009
【０２０８】
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この化合物が目的物である１，５−ペンタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］（略称：ＢＭ−３−ＥＰＰＦＦＦ）であることを確認した。
【０２０９】
得られた物質（ＢＭ−３−ＥＰＰＦＦＦ）の１Ｈ  ＮＭＲデータを以下に示す。また、図６にＮＭＲチャートを示す。なお、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における０ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。また、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）における５．０ｐｐｍ〜１０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２１０】
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝２．１９−２．２８（ｍ、２Ｈ）、２．７８（ｔ、４Ｈ）、７．１２−７．２２（ｍ、８Ｈ）、７．５０（ｄ、４Ｈ）。
【実施例２】
【０２１１】
本実施例では、実施の形態１において構造式（１０２）で表される１，７−ヘプタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］（略称；ＢＭ−５−ＥＰＰＦＦＦ）を合成する例を示す。
【０２１２】
【化９】
2015044794.tif 000010
【０２１３】
＜ステップ１：３，４，５−トリフルオロ−４’−ヒドロキシビフェニルの合成＞
１１ｇ（６３ｍｍｏｌ）の４−ブロモフェノールと、１０ｇ（５８ｍｍｏｌ）の３，４，５−トリフルオロフェニルボロン酸と、０．９７ｇ（３．２ｍｍｏｌ）のトリス（２−メチルフェニル）ホスフィンと、１５８ｍＬのトルエンと、１５８ｍＬのエタノールと、６３ｍＬの２Ｍ炭酸カリウム水溶液をフラスコに加え、減圧下で撹拌しながら脱気し、脱気後フラスコ内の雰囲気を窒素置換した。この混合物に０．１４ｇ（０．６３ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加え、９０℃で６時間攪拌した。
【０２１４】
得られた混合物に酢酸エチルと水を加え、有機層を取り出し、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、水と、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により濾別し、濾液を濃縮してセライト、アルミナ、フロリジールを通して吸引ろ過した。この混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘキサン：酢酸エチル＝５：１）により精製した。得られたフラクションを濃縮し真空乾燥して、目的物である３，４，５−トリフルオロ−４’−ヒドロキシビフェニルの白色固体を収量８．５ｇ、収率６６％で得た。以上のステップ１の合成スキームを、下記（Ｅ２−１）に示す。
【０２１５】
【化１０】
2015044794.tif 000011
【０２１６】
＜ステップ２：１，７−ヘプタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］の合成＞
１．４ｇ（８．９ｍｍｏｌ）のピメリン酸と、４．０ｇ（１８ｍｍｏｌ）の３，４，５−トリフルオロ−４’−ヒドロキシビフェニルと、０．３３ｇ（２．７ｍｍｏｌ）のＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（４−ピリジニル）アミンと、８．９ｍＬ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３．８ｇ（２０ｍｍｏｌ）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を加え、大気下、室温で２４時間攪拌した。得られた混合物にジクロロメタンと水を加え、有機層を取り出し、水層をジクロロメタンで抽出した。
【０２１７】
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、濾液を濃縮して白色固体を得た。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；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、白色固体を得た。この固体を高速液体カラム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収量４．３ｇ、収率８４％で得た。この固体をトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力２．６Ｐａ、アルゴン流量１０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、白色固体を２３４℃で加熱して行った。昇華精製後、目的物である１，７−ヘプタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］の白色固体を収量３．４ｇ、回収率７９％で得た。以上のステップ２の合成スキームを、下記（Ｅ２−２）に示す。
【０２１８】
【化１１】
2015044794.tif 000012
【０２１９】
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この化合物が目的物である１，７−ヘプタン二酸ビス［４−（３，４，５−トリフルオロフェニル）フェニル］（略称：ＢＭ−５−ＥＰＰＦＦＦ）であることを確認した。
【０２２０】
得られた物質（ＢＭ−５−ＥＰＰＦＦＦ）の１Ｈ  ＮＭＲデータを以下に示す。また、図７にＮＭＲチャートを示す。なお、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）における０ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。また、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）における５．０ｐｐｍ〜１０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２２１】
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝１．５５−１．６３（ｍ、２Ｈ）、１．８１−１．９１（ｍ、４Ｈ）、２．６４（ｔ、４Ｈ）、７．１０−７．１９（ｍ、８Ｈ）、７．４９（ｄ、４Ｈ）。
【実施例３】
【０２２２】
本実施例では、実施例１及び実施例２で合成した本発明の一態様に係る有機化合物を含む液晶組成物と、比較例として本発明に係る有機化合物を添加しない液晶組成物をそれぞれ用いた液晶素子を作製し、その特性の評価を行った。
【０２２３】
本実施例では、実施例１で合成した構造式（１０１）で表されるＢＭ−３−ＥＰＰＦＦＦを含有する液晶組成物を用いた液晶素子（実施例試料１）、実施例２で合成した構造式（１０２）で表されるＢＭ−５−ＥＰＰＦＦＦを含有する液晶組成物を用いた液晶素子（実施例試料２）、及び、本発明に係る有機化合物を添加しない液晶組成物を用いた液晶素子（比較例試料１）を作製した。実施例試料１に用いた液晶組成物の構成を表１に、実施例試料２に用いた液晶組成物の構成を表２に、比較例試料１に用いた液晶組成物の構成を表３にそれぞれ示す。なお、表１乃至表３では、割合（混合比）はすべて重量比で表している。
【０２２４】
【表１】
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【０２２５】
【表２】
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【０２２６】
【表３】
2015044794.tif 000015
【０２２７】
実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１において、液晶として、混合液晶Ｅ−８（株式会社ＬＣＣ製）、４−（ｔｒａｎｓ−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）−３’，４’−ジフルオロ−１，１’−ビフェニル（略称：ＣＰＰ−３ＦＦ）、３−フルオロ−４−シアノフェノールシアノフェニル（略称：ＰＥＰ−５ＣＮＦ）、カイラル剤として１，４：３，６−ジアンヒドロ−２，５−ビス［４−（ｎ−ヘキシル−１−オキシ）安息香酸］ソルビトール（略称：ＩＳＯ−（６ＯＢＡ）２）（みどり化学株式会社製）、重合性モノマーとして１，４−ビス−［４−（４−アクリロイロキシ−ｎ−へキシル−１−オキシ）ベンゾイロキシ］−２−メチルベンゼン（略称：ＲＭ２５７−Ｏ６）（シントンケミカルズ株式会社製）、非液晶性モノマーとしてメタクリル酸ドデシル（略称：ＤＭｅＡｃ）（東京化成工業株式会社製）、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。
【０２２８】
さらに、実施例試料１では液晶として、構造式（１０１）で表されるＢＭ−３−ＥＰＰＦＦＦを用い、実施例試料２では液晶として、構造式（１０２）で表されるＢＭ−５−ＥＰＰＦＦＦをそれぞれ用いた。
【０２２９】
本実施例の液晶組成物に用いた有機化合物の構造式を下記に示す。
【０２３０】
【化１２】
2015044794.tif 000016
【０２３１】
実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１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、注入法によって等方相の状態で攪拌した各液晶組成物を基板間に注入し作製した。
【０２３２】
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）を用いて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／ｃｍ２）照射処理を行い、その後１２０℃で１時間加熱処理を行った。
【０２３３】
実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１の液晶素子の液晶組成物を等方相とした後、温調器によって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。
【０２３４】
実施例試料１では３１．２℃〜３６．４℃の温度範囲でブルー相が発現し、実施例試料２では３１．０℃〜３６．０℃の温度範囲でブルー相が発現し、比較例試料１では３３．５℃〜４０．９℃の温度範囲でブルー相が発現した。
【０２３５】
次いで、ブルー相の発現する温度範囲を広げるために、各液晶素子に対して高分子安定化処理を施した。高分子安定化処理の条件は、実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１のそれぞれにおいて、ブルー相が発現する最高温度より３℃高い温度（最高温度＋３℃）からブルー相が発現する最低温度の範囲内の任意の温度において恒温とし、紫外線ランプからの光を３５０ｎｍ以下の波長をカットする短波長カットフィルターを介して、放射照度１２ｍＷ／ｃｍ２で、６分間照射することによって高分子安定化処理を行った。なお、高分子安定化処理によって、実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１の液晶組成物中に含まれる重合性モノマーが重合し、実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１は、有機樹脂を含む液晶組成物を有する液晶素子となる。
【０２３６】
次に、高分子安定化処理を行った液晶組成物を有する実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１に含まれる液晶組成物の反射光強度のスペクトルを測定した。測定には、偏光顕微鏡（ＭＸ−６１Ｌ  オリンパス株式会社製）及び顕微分光システム（ＬＶｍｉｃｒｏＵＶ／ＶＩＳ  株式会社ラムダビジョン製）を用いた。また、測定は、室温（２０℃）にて行った。
【０２３７】
なお、本実施例の反射光強度のスペクトルの測定において、顕微分光システムの測定モードは、反射モードとし、偏光子はクロスニコルとし、測定領域は、１２μｍφ、測定波長は２５０ｎｍ〜８００ｎｍとした。測定範囲が狭いため、顕微分光システムのモニタにてブルー相の色が長波長となる領域を選定して測定を行った。なお、測定時に画素電極層及び共通電極層の影響を受けないように、電極層が形成されていない対向基板となるガラス基板側から測定を行った。
【０２３８】
図８に、実施例試料１、実施例試料２及び比較例試料１にそれぞれ含まれる液晶組成物の反射光強度のスペクトルを示す。液晶組成物の反射スペクトルにおいて、回折波長のピークを検出した。検出した反射スペクトルにおける回折波長のピークは、最も長波長側に出現するピークの最大値である。
【０２３９】
図８より、本発明の一態様である実施例試料１及び実施例試料２の反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークは、実施例試料１では４９２ｎｍであり、実施例試料２では４９４ｎｍであった。一方、本発明の一態様に係る有機化合物を含有しない比較例試料１では、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークが５４５ｎｍであった。よって、本発明の一態様である実施例試料１及び実施例試料２では、反射スペクトルにおける最も長波長側の回折波長のピークがより短波長側に位置していることが確認された。すなわち、本発明の一態様に係る液晶組成物は、捩れ力の強い液晶組成物であることが示された。液晶組成物の捩れ力が強いと、電圧無印加時（印加電圧が０Ｖ時）における液晶組成物の透過率を低く抑えることができるため、該液晶組成物を用いた液晶表示装置の高コントラスト化が可能となる。
【０２４０】
従って、本発明の一形態である本実施例のブルー相を発現する液晶組成物を用いると、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。
【符号の説明】
【０２４１】
２００    基板
２０１    基板
２０８    液晶組成物
２３０    画素電極層
２３２    共通電極層
４０１    ゲート電極層
４０２    ゲート絶縁層
４０３    半導体層
４０５ａ    配線層
４０５ｂ    配線層
４０７    絶縁膜
４０８    共通配線層
４０９    絶縁膜
４１３    層間膜
４２０    トランジスタ
４４１    基板
４４２    基板
４４３ａ    偏光板
４４３ｂ    偏光板
４４４    液晶組成物
４４６    電極層
４４６ａ    電極層
４４６ｂ    電極層
４４６ｃ    電極層
４４６ｄ    電極層
４４７    電極層
４４７ａ    電極層
４４７ｂ    電極層
４４７ｃ    電極層
４４７ｄ    電極層
２７０１    筐体
２７０３    筐体
２７０５    表示部
２７０７    表示部
２７１１    軸部
２７２１    電源
２７２３    操作キー
２７２５    スピーカー
２８００    筐体
２８０１    筐体
２８０２    表示パネル
２８０３    スピーカー
２８０４    マイクロフォン
２８０５    操作キー
２８０６    ポインティングデバイス
２８０７    カメラ用レンズ
２８０８    外部接続端子
２８１０    太陽電池セル
２８１１    外部メモリスロット
３００１    本体
３００２    筐体
３００３    表示部
３００４    キーボード
３０２１    本体
３０２２    スタイラス
３０２３    表示部
３０２４    操作ボタン
３０２５    外部インターフェイス
３０５１    本体
３０５３    接眼部
３０５４    操作スイッチ
３０５６    バッテリー
４００１    基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
４００３ａ    信号線駆動回路
４００３ｂ    信号線駆動回路
４００４    走査線駆動回路
４００５    シール材
４００６    基板
４００８    液晶組成物
４０１０    トランジスタ
４０１１    トランジスタ
４０１３    液晶素子
４０１５    接続端子電極
４０１６    端子電極
４０１８    ＦＰＣ
４０１９    異方性導電膜
４０２０    絶縁層
４０２１    層間膜
４０３０    画素電極層
４０３１    共通電極層
４０３２ａ    偏光板
４０３２ｂ    偏光板
４０３４    遮光層
９６０１    筐体
９６０３    表示部
９６０５    スタンド
【図１】
2015044794.tif 000019
【図２】
2015044794.tif 000020
【図３】
2015044794.tif 000021
【図４】
2015044794.tif 000022
【図５】
2015044794.tif 000023
【図６】
2015044794.tif 000024
【図７】
2015044794.tif 000025
【図８】
2015044794.tif 000026