(57)【要約】      （修正有）【課題】多様な液晶デバイスに用いることができる新規な液晶組成物用材料及び新規な液晶組成物の提供。【解決手段】式（１０１）により代表される、新規ジオキソラン化合物、及び該ジオキソラン化合物をカイラル剤として含む新規な液晶組成物。2013136568.tif 000024【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物。
【化１】
2013136568.tif 000020
（一般式（Ｇ１）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、炭素数１乃至２０のアルコキシ基、炭素数６乃至１２のアリール基、又はフェニル基を置換基として有する炭素数１乃至２０のアルキレン基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合して環を形成していてもよい。ａ１及びａ２は、互いに独立に、炭素数１乃至４のアルキレン基、又は単結合を表す。Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに独立に、炭素数６乃至１６のアリール基を表し、Ｒ３乃至Ｒ３８は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキレン基、炭素数１乃至４のアルコキシ基、又は炭素数６乃至１２のアリール基を表す。）
【請求項２】
請求項１において、前記一般式（Ｇ１）中の、ａ１及びａ２がメチレン基であるジオキソラン化合物。
【請求項３】
下記一般式（Ｇ２）で表されるジオキソラン化合物。
【化２】
2013136568.tif 000021
（一般式（Ｇ２）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、メトキシ基、又はフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合してシクロヘキシル環を形成していてもよい。Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに独立に、炭素数６乃至１６のアリール基を表す。）
【請求項４】
下記一般式（Ｇ３）で表されるジオキソラン化合物。
【化３】
2013136568.tif 000022
（一般式（Ｇ３）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、メトキシ基、又はフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合してシクロヘキシル環を形成していてもよい。）
【請求項５】
下記構造式（１０１）で表されるジオキソラン化合物。
【化４】
2013136568.tif 000023
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有し、ブルー相を発現する液晶組成物。
【請求項７】
請求項６において、前記ジオキソラン化合物が前記液晶組成物中に含まれる割合は１５ｗｔ％以下である液晶組成物。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の液晶組成物を用いる液晶素子。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の液晶組成物を用いる液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９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】
開示する発明の一態様は、新規ジオキソラン化合物及びそれを含有する液晶組成物、該液晶組成物を適用した液晶素子及び液晶表示装置、並びにそ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利用されており、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、いわゆる動画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行われている（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】
多様な液晶デバイスに用いることができる新規な液晶組成物用材料又は新規な液晶組成物を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示する発明の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表される新規ジオキソラン化合物である。該ジオキソラン化合物は液晶組成物においてカイラル剤として機能することが可能である。
【０００８】
【化１】
2013136568.tif 000002
【０００９】
但し、一般式（Ｇ１）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、炭素数１乃至２０のアルコキシ基、炭素数６乃至１２のアリール基、又はフェニル基を置換基として有する炭素数１乃至２０のアルキレン基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合して環を形成していてもよい。ａ１及びａ２は、互いに独立に、炭素数１乃至４のアルキレン基、又は単結合を表す。Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに独立に、炭素数６乃至１６のアリール基を表し、Ｒ３乃至Ｒ３８は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキレン基、炭素数１乃至４のアルコキシ基、又は炭素数６乃至１２のアリール基を表す。
【００１０】
また、上記の液晶組成物において、一般式（Ｇ１）中のａ１及びａ２がメチレン基であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の一態様は、下記一般式（Ｇ２）で表されるジオキソラン化合物である。
【００１２】
【化２】
2013136568.tif 000003
【００１３】
但し、一般式（Ｇ２）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、メトキシ基、又はフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合してシクロヘキシル環を形成していてもよい。Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに独立に、炭素数６乃至１６のアリール基を表す。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ３）で表されるジオキソラン化合物である。
【００１５】
【化３】
2013136568.tif 000004
【００１６】
但し、一般式（Ｇ３）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、メトキシ基、又はフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合してシクロヘキシル環を形成していてもよい。
【００１７】
また、本発明の他の一態様は、下記構造式（１０１）で表されるジオキソラン化合物である。
【００１８】
【化４】
2013136568.tif 000005
【００１９】
また、本発明の他の一態様は、上記のジオキソラン化合物のいずれか、及びネマチック液晶を含有し、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。
【００２０】
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、選択的反射波長、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。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意味となる。
【００２１】
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。
【００２２】
一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物は、不斉中心を有し、液晶組成物中に含まれることで、該液晶組成物の捩れを誘起して螺旋構造に配向させ、ブルー相を発現させるカイラル剤として機能することができる。
【００２３】
また、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物は捩れ力の強いカイラル剤であるため、液晶組成物中での混合の割合を１５ｗｔ％以下、好ましくは１０ｗｔ％以下、より好ましくは７ｗｔ％以下とすることができる。一般的に、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、該液晶組成物を適用した液晶素子を駆動するための駆動電圧が上昇してしまう。しかしながら、本発明の一態様である液晶組成物では、添加するカイラル剤の量を低減することができるため、液晶素子の駆動電圧を低くすることが可能となる。よって、該液晶組成物を適用した液晶表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【００２４】
また、本発明の一態様は、上記の液晶組成物を適用した液晶素子、液晶表示装置又は電子機器も範疇に含めるものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一態様によって、上記一般式（Ｇ１）で表される新規ジオキソラン化合物を提供することができる。また、カイラル剤として上記一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有し、ブルー相を発現する新規な液晶組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】液晶性化合物及び液晶組成物を説明する概念図。
【図２】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図３】液晶表示装置の電極構成の一形態を説明する図。
【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】Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１ＰｈのＮＭＲチャート図。
【図７】Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈのジクロロメタン溶液の吸収スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下では、本明細書に開示する発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。但し、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。したがって、本明細書に開示する発明は以下に示す実施の形態又は実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るジオキソラン化合物について説明する。
【００２９】
本発明の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物である。
【００３０】
【化５】
2013136568.tif 000006
【００３１】
但し、一般式（Ｇ１）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、炭素数１乃至２０のアルコキシ基、炭素数６乃至１２のアリール基、又はフェニル基を置換基として有する炭素数１乃至２０のアルキレン基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合して環を形成していてもよい。ａ１及びａ２は、互いに独立に、炭素数１乃至４のアルキレン基、又は単結合を表す。Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに独立に、炭素数６乃至１６のアリール基を表し、Ｒ３乃至Ｒ３８は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキレン基、炭素数１乃至４のアルコキシ基、又は炭素数６乃至１２のアリール基を表す。
【００３２】
なお、上記において、一般式（Ｇ１）中のａ１及びａ２として、炭素数の少ないアルキレン基を有する場合、該ジオキソラン化合物のＨＴＰがより向上するため、好ましい。よって、一般式（Ｇ１）におけるａ１及びａ２は、メチレン基であることが好ましい。
【００３３】
また、本発明の一態様は、下記一般式（Ｇ２）で表されるジオキソラン化合物である。
【００３４】
【化６】
2013136568.tif 000007
【００３５】
但し、一般式（Ｇ２）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、メトキシ基、又はフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合してシクロヘキシル環を形成していてもよい。Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに独立に、炭素数６乃至１６のアリール基を表す。
【００３６】
または、本発明の一態様は、一般式（Ｇ３）で表されるジオキソラン化合物である。
【００３７】
【化７】
2013136568.tif 000008
【００３８】
但し、一般式（Ｇ３）中、Ｒ１及びＲ２は、互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、メトキシ基、又はフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合してシクロヘキシル環を形成していてもよい。
【００３９】
上記一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物の具体例としては、構造式（１００）〜構造式（１１１）で表されるジオキソラン化合物を挙げることができる。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
【化８】
2013136568.tif 000009
【００４１】
【化９】
2013136568.tif 000010
【００４２】
本発明の一態様に係る一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物の合成方法としては種々の反応を適用することが可能である。例えば、下記の合成スキーム（Ｋ−１）又は（Ｋ−２）に示す合成反応を行うことによって、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物を合成することができる。なお、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物の合成方法は、以下の方法に限定されるものではない。
【００４３】
以下では、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物において、フェナントレン骨格をそれぞれ、α、β、γ、σとし、α＝β＝γ＝σの場合についての合成方法を示す。
【００４４】
【化１０】
2013136568.tif 000011
【００４５】
一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物において、α＝β＝γ＝σの場合、一般式（Ｇ１）は下記一般式（Ｇ１−１）で表される。
【００４６】
【化１１】
2013136568.tif 000012
【００４７】
一般式（Ｇ１−１）で表されるジオキソラン化合物の合成方法を以下に示す。
【００４８】
【化１２】
2013136568.tif 000013
【００４９】
１，３−ジオキソラン−４，５−ジカルボン酸骨格を有する化合物（化合物１）に対して、４当量のフェナントレン骨格を有する化合物のグリニヤール試薬（化合物２）を反応させることにより、１，３−ジオキソラン−４，５−ジオール骨格を有する化合物（化合物３）を得ることができる。化合物３のヒドロキシル基を、有機ハロゲン化物（化合物４及び化合物５、化合物４＝化合物５でも良い）を用いてウィリアムソンエーテル合成反応等を行うことによりアルコキシ基に置換して、目的物であるジオキソラン化合物（一般式（Ｇ１−１））を得ることができる（反応式（Ｋ−１））。
【００５０】
反応式（Ｋ−１）においてＲ１及びＲ２は互いに独立に水素、炭素数１乃至６のアルキレン基、炭素数１乃至６のアルコキシ基、又は、炭素数６乃至１２のアリール基を表し、Ｒ１及びＲ２は互いに結合して環を形成していてもよい。ａ１及びａ２は、互いに独立に、炭素数１乃至４のアルキレン基、又は単結合を表し、Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに独立に、炭素数６乃至１６のアリール基を表す。Ｒ３乃至Ｒ１１は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキレン基、炭素数１乃至４のアルコキシ基、又は炭素数６乃至１２のアリール基を表し、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、互いに独立にヨウ素、臭素又は塩素を表す。
【００５１】
なお、反応式（Ｋ−１）において、フェナントレン骨格を有する化合物はグリニヤール試薬以外にもリチオ化体など、求核性を有する試薬を用いることで、同様な反応を行うことができ、一般式（Ｇ１−１）で表されるジオキソラン化合物を合成することができる。
【００５２】
または、フェナントレン骨格を有する化合物を、上述の化合物１に対して４段階にて反応させることにより、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物を合成することができる（反応式（Ｋ−２Ａ）及び反応式（Ｋ−２Ｂ））。
【００５３】
【化１３】
2013136568.tif 000014
【００５４】
【化１４】
2013136568.tif 000015
【００５５】
以上によって、本発明の一態様の一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物を合成することができる。
【００５６】
一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物は、不斉中心を有し、液晶組成物中に含まれることで、該液晶組成物の捩れを誘起して螺旋構造に配向させ、カイラル剤として機能することができる。
【００５７】
例えば、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物をカイラル剤として含む液晶組成物は、ブルー相モードなどの横電界方式を採用した液晶表示装置、ＴＮモードなどの縦電界方式を採用した液晶表示装置等に適用することができる。
【００５８】
以上、本実施の形態に示す、構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した本発明の一態様に係るジオキソラン化合物を含有する液晶組成物、及び該液晶組成物を用いた液晶素子、又は液晶表示装置について図１を用いて説明する。
【００６０】
本実施の形態に係る液晶組成物は、上記実施の形態１で示したジオキソラン化合物と、ネマチック液晶と、を少なくとも含む。
【００６１】
上述したように、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物は、カイラル剤として機能することができる。例えば、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物を、ブルー相を発現する液晶組成物のカイラル剤として用いることができる。また、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物は捩れ力の強いカイラル剤であるため、液晶組成物中での混合の割合を１５ｗｔ％以下、好ましくは１０ｗｔ％以下、より好ましくは７ｗｔ％以下とすることができる。
【００６２】
本発明の一態様に係る液晶組成物に含まれるネマチック液晶としては、特に限定されず、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、フェニルシクロヘキシル系化合物、ビフェニルシクロヘキシル系化合物、フェニルビシクロヘキシル系化合物、安息香酸フェニル系化合物、シクロヘキシル安息香酸フェニル系化合物、フェニル安息香酸フェニル系化合物、ビシクロヘキシルカルボン酸フェニル系化合物、アゾメチン系化合物、アゾ系化合物、アゾオキシ系化合物、スチルベン系化合物、ビシクロヘキシル系化合物、フェニルピリミジン系化合物、ビフェニルピリミジン系化合物、ピリミジン系化合物、又は、ビフェニルエチン系化合物等が挙げられる。
【００６３】
ブルー相は光学的に等方であるため、視野角依存がなく、配向膜を形成しなくともよいため、表示装置の画質の向上及び製造コストの削減が可能である。
【００６４】
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、例えば、熱により重合が進行する熱重合性（熱硬化性）モノマー、光により重合が進行する光重合性（光硬化性）モノマー、又は熱及び光により重合が進行する重合性モノマーなどを用いることができる。また、液晶組成物へ重合開始剤を添加してもよい。
【００６５】
重合性モノマーは、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。
【００６６】
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。
【００６７】
例えば、上記液晶組成物に、光重合性モノマー、及び光重合開始剤を添加し、光重合性モノマー、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して高分子安定化処理を行うことができる。光重合性モノマーとして、代表的には紫外線重合性モノマーを用いることができる。光重合性モノマーとして紫外線重合性モノマーを用いる場合、液晶組成物に紫外線を照射すればよい。
【００６８】
高分子安定化処理は、等方相を示す液晶組成物に行っても良いし、温度制御してブルー相を発現した液晶組成物に行ってもよい。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。
【００６９】
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（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す。
【００７０】
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、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物及びネマチック液晶を含有し、ブルー相を発現可能な液晶組成物２０８を有する。
【００７１】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、第１の基板２００と第２の基板２０１とが、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物及びネマチック液晶を含有し、ブルー相を発現する液晶組成物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。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の液晶素子及び液晶表示装置は、液晶組成物２０８に対する画素電極層２３０及び共通電極層２３２の配置が異なる例である。
【００７２】
図１（Ａ）の液晶素子及び液晶表示装置は、第１の基板２００と液晶組成物２０８との間に画素電極層２３０と、共通電極層２３２が隣接して設けられている。図１（Ａ）の構成であると、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。
【００７３】
このような図１（Ａ）の構成は、本発明の一態様に係る液晶組成物である上述のブルー相を発現する、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有してなる液晶組成物を液晶組成物２０８に用いる場合に好適に適用することができる。液晶組成物２０８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。
【００７４】
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。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、液晶素子及び液晶表示装置の高性能化が可能になる。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、視野角を拡大することができる。
【００７５】
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。
【００７６】
図１（Ｂ）の液晶素子及び液晶表示装置は、液晶組成物２０８を挟持して第１の基板２００側に画素電極層２３０、第２の基板２０１側に共通電極層２３２が設けられている。図１（Ｂ）の構成であると、基板に概略垂直な電界を生じさせて、基板と垂直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。また、液晶組成物２０８と、画素電極層２３０及び共通電極層２３２との間に配向膜２０２ａ、配向膜２０２ｂを設けてもよい。本発明の一態様に係る一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有してなる液晶組成物は、様々な構成の液晶素子、及び様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。
【００７７】
液晶組成物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間に介在する液晶組成物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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
また、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）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。
【００８１】
本明細書では、半導体素子（例えばトランジスタ）、又は画素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。
【００８２】
本発明の一態様に係る液晶表示装置として、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。
【００８３】
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画素電極層、共通電極層、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。図１（Ａ）の構成の液晶表示装置においては、画素電極層、共通電極層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。
【００８４】
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。よって、視認側より反射性の部材までに設けられた、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。図１（Ｂ）の構成の液晶表示装置においては、視認側と反対側の画素電極層又は共通電極層を反射性とし、反射性の部材として用いることができる。
【００８５】
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、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、グラフェン、又はタングステン（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。
【００８６】
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。なお、反射型の液晶表示装置の場合、視認側と反対側の基板にはアルミニウム基板やステンレス基板などの金属基板を用いてもよい。
【００８７】
一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物を液晶組成物のカイラル剤として用いることで、該液晶組成物中に添加されるカイラル剤の量を低減することができる。よって、該液晶組成物を、液晶素子又は液晶表示装置に適用することで、低電圧駆動が可能な液晶素子又は液晶表示装置とすることが可能となり、液晶表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【００８８】
また、本発明の一態様に係る液晶組成物は、ブルー相を発現し、高速応答が可能である。したがって、該液晶組成物を液晶素子又は液晶表示装置に適用することで、液晶素子及び液晶表示装置の高性能化が可能になる。
【００８９】
以上、本実施の形態に示す、構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００９０】
（実施の形態３）
本発明の一態様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、本発明の一態様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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
ＩＰＳモードなど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、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。
【００９６】
また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６としてＦＦＳモードで用いる電極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とする。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。
【００９７】
液晶組成物４４４に、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有してな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は一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含み、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。
【００９８】
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、液晶組成物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、視野角を拡大することができる。
【００９９】
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）乃至図３（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）乃至図３（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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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（インクジェット法等）、スクリーン印刷、オフセット印刷、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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、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。
【０１０７】
液晶組成物４４４に、光重合開始剤、重合性モノマー、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有してなる液晶組成物を用いると、光照射により高分子安定化処理を行うことができる。
【０１０８】
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、液晶組成物４４４を形成する。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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、又は、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であって、高分子安定化処理の前が好ましい。
【０１１２】
図示しないが、光源としてはバックライト、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。
【０１１３】
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、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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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、ハフニウムアルミネート、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。
【０１２０】
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（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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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、又はプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物である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、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−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、四元系金属の酸化物である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。また、上記酸化物半導体にＩｎとＧａとＳｎとＺｎ以外の元素、例えばＳｉＯ２を含ませてもよい。
【０１２５】
ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する酸化物半導体、という意味であり、その組成は問わない。
【０１２６】
また、酸化物半導体層は、化学式ＩｎＭＯ３（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から選ばれた一又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、又はＧａ及びＣｏなどがある。
【０１２７】
また、酸化物半導体としてＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体の材料を用いる場合、用いるターゲットの組成は、原子数比で、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：２：２、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１などとすればよい。
【０１２８】
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。
【０１２９】
酸化物半導体層として、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない構造である、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜を用いることができる。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、非晶質相に結晶部および非晶質部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行（−５°以上５°以下の範囲も含む）な方向に揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸に垂直（８５°以上９５°以下の範囲も含む）な方向から見て金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸およびｂ軸の向きが異なっていてもよい。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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、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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
以上のように、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有してなる液晶組成物を、液晶素子又は液晶表示装置に適用することで、低電圧駆動が可能な液晶素子又は液晶表示装置とすることができる。よって、液晶表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【０１４０】
また、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含み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。よって、該液晶組成物を液晶表示装置に適用することで、液晶表示装置の高性能化が可能になる。
【０１４１】
以上、本実施の形態に示す、構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０１４２】
（実施の形態４）
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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、又は表示素子に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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
トランジスタ４０１０、４０１１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。
【０１５２】
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、或いは導電層はフローティング状態であってもよい。
【０１５３】
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、４０３２ｂが設けられている。
【０１５４】
液晶組成物４００８に、実施の形態１で示した一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有してなる液晶組成物を用いる。画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１には、上記実施の形態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。
【０１５５】
本実施の形態では、液晶組成物４００８は一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含み、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（Ａ）、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。
【０１５６】
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。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。
【０１５７】
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を用いることもできる。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
また、図４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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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（インクジェット法等）、スクリーン印刷、オフセット印刷、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。
【０１６６】
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、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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
以上のように、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含有してなる液晶組成物を、液晶素子又は液晶表示装置に適用することで、低電圧駆動が可能な液晶素子又は液晶表示装置とすることができる。よって、液晶表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【０１７５】
また、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物、及びネマチック液晶を含み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。よって、該液晶組成物を液晶表示装置に適用することで、液晶表示装置の高性能化が可能になる。
【０１７６】
以上、本実施の形態に示す、構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７７】
（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。
【０１７８】
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。上記実施の形態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、低消費電力な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。
【０１７９】
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。上記実施の形態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、低消費電力な携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。上記実施の形態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、低消費電力な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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。上記実施の形態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、低消費電力な携帯電話とすることができる。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。上記実施の形態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、低消費電力なデジタルビデオカメラとすることができる。
【０１９０】
図５（Ｆ）は、テレビジョン装置であり、筐体９６０１に表示部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。上記実施の形態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、低消費電力なテレビジョン装置とすることができる。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
以上、本実施の形態に示す、構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１９４】
本実施例では、実施の形態１の構造式（１０１）で表されるジオキソラン化合物である、（４Ｒ，５Ｒ）−ビス［ベンジルオキシ−ジ（フェナントレン−９−イル）メチル］−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン（略称；Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈ）を合成する例を示す。
【０１９５】
【化１５】
2013136568.tif 000016
【０１９６】
２．５ｇ（２．９ｍｍｏｌ）の（４Ｒ，５Ｒ）−ビス［ヒドロキシ−ジ（フェナントレン−９−イル）メチル］−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソランと、１．１ｇ（６．４ｍｍｏｌ）のベンジルブロミドと、０．９０ｇ（６．４ｍｍｏｌ）の炭酸カリウムと、１５ｍＬのシクロヘキサノールを５０ｍＬのナスフラスコに加え、窒素気流下、１４０度で３時間攪拌した。所定時間経過後、得られた混合物へ水を加え、この混合物の水層をトルエンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、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、濾液を濃縮して黄色固体を得た。
【０１９７】
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；トルエン次いでクロロホルム）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。
【０１９８】
得られたフラクションを濃縮、真空乾燥して、目的物である白色固体を１．６ｇ、収率５２％で得た。上述の合成スキームを下記（Ｅ１）に示す。
【０１９９】
【化１６】
2013136568.tif 000017
【０２００】
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この化合物が目的物である（４Ｒ，５Ｒ）−ビス［ベンジルオキシ−ジ（フェナントレン−９−イル）メチル］−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン（Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈ）であることを確認した。
【０２０１】
得られた物質（Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈ）の１Ｈ  ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（ＴＣＥ、３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝１．０２（ｓ、４Ｈ）、１．３５（ｓ、６Ｈ）、４．１１（ｓ、２Ｈ）、５．９１−８．７２（ｍ、４６Ｈ）。
【０２０２】
また、１Ｈ  ＮＭＲチャートを図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）に示す。なお、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における０ｐｐｍ〜５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートであり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）における６ｐｐｍ〜９ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０２０３】
また、Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈのジクロロメタン溶液の吸収スペクトルを図７に示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、、Ｖ５５０型）を用いた。溶液は石英セルに入れて測定し、図７では、石英セルにジクロロメタンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを示す。なお、図７において横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を表す。図７より、２５０ｎｍ付近に吸収が見られることを確認した。
【０２０４】
また、本実施例において合成したＲ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈについて、室温下にてグランジャン−カノーくさび法を用いてＨＴＰを測定したところ、ＨＴＰはおよそ６０μｍ−１であった。よって、本実施例で合成したＲ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈは高いＨＴＰを有することが確認され、液晶組成物のカイラル剤として好適に用いることが可能であることが示された。
【実施例２】
【０２０５】
本実施例では、本発明の一態様の液晶組成物、及び該液晶組成物を用いた液晶素子を作製し、特性の評価を行った。
【０２０６】
本実施例で作製した液晶組成物１の構成を表１に示す。なお、表１において、混合比は全て重量比を表しており、割合（ｗｔ％）＊１はネマチック液晶における割合、割合（ｗｔ％）＊２はネマチック液晶及びカイラル剤の混合材料における割合を示している。
【０２０７】
【表１】
2013136568.tif 000018
【０２０８】
本実施例で作製した液晶組成物１において、ネマチック液晶に含まれる、液晶１として混合液晶Ｅ−８（株式会社ＬＣＣ製）、液晶２として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）（大立高分子工業社製）、液晶３として４−ｎ−ペンチル安息香酸４−シアノ−３−フルオロフェニル（略称：ＰＥＰ−５ＣＮＦ）（大立高分子工業社製）を用いた。
【０２０９】
また、カイラル剤として、実施例１で合成方法を示した（４Ｒ，５Ｒ）−ビス［ベンジルオキシ−ジ（フェナントレン−９−イル）メチル］−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン（略称；Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈ）を用いた。液晶組成物１において、ネマチック液晶とカイラル剤との混合材料におけるカイラル剤Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈの割合は７．４ｗｔ％である。
【０２１０】
本実施例で作製した液晶組成物１に用いたＣＰＰ−３ＦＦ（略称）、ＰＥＰ−５ＣＮＦ（略称）、Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈ（略称）の構造式を下記に示す。
【０２１１】
【化１７】
2013136568.tif 000019
【０２１２】
本実施例では、上述の液晶組成物１を用いて液晶素子１を作製した。本実施例の液晶素子１の作製方法を以下に示す。
【０２１３】
本実施例の液晶素子１は、画素電極層及び共通電極層が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本実施例の液晶組成物を基板間に注入して作製した。
【０２１４】
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。
【０２１５】
本実施例においては、液晶素子１の液晶組成物１を等方相とした後、温調器によって毎分５．０℃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１がブルー相を発現する温度範囲の測定を行った。その結果、４６．５℃から４０．０℃においてブルー相が出現することを確認した。
【０２１６】
以上の結果より本発明の一形態である液晶組成物は、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物をカイラル剤として含有することで、カイラル剤の添加量が１０ｗｔ％以下であってもブルー相を発現することができることが示された。
【実施例３】
【０２１７】
本実施例では、本発明の一態様の液晶組成物、及び該液晶組成物を用いたＴＮモードの液晶素子を作製し、特性の評価を行った。
【０２１８】
本実施例で作製した液晶組成物は、ネマチック液晶として混合液晶ＺＬＩ−４７９２（メルク株式会社製）、カイラル剤として、実施例１で合成方法を示した（４Ｒ，５Ｒ）−ビス［ベンジルオキシ−ジ（フェナントレン−９−イル）メチル］−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン（略称；Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈ）を用いた。液晶組成物において、ネマチック液晶ＺＬＩ−４７９２に対するカイラル剤Ｒ−ＤＯＬ−Ｐｎ−Ｏ１Ｐｈの割合は０．０３ｗｔ％である。
【０２１９】
本実施例で作製した液晶組成物について室温下にてグランジャン−カノーくさび法を用いて螺旋ピッチを測定したところ、５９．５μｍであった。
【０２２０】
続いて透過型のＴＮセルを用いて電圧印加前後の配向観察を行った。使用したＴＮ用セルは、セル厚４μｍの縦電界印加用のセルである。画素電極層は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）を用いてガラス基板上にスパッタリング法にて形成した。その膜厚は１１０ｎｍである。このガラス基板２枚に水平配向膜であるＳＥ−７４９２（日産化学工業株式会社製）をスピンコーターにて塗布し、２００℃にて焼成を行った。続いてラビング装置にてラビング処理を行い、一方の基板に直径４μｍのスペーサーを散布した。そして、スペーサーを散布した基板に熱硬化型のシールを塗布し、両方の基板のラビング方向が９０°捩れるように貼り合わせを行った。そして、貼り合わせた基板を０．３ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で押しながら、１６０℃の温度で４時間の加熱処理を行った。
【０２２１】
このようにして作製した基板を分断し、毛細管現象を利用した注入法を用いて液晶組成物を注入し、液晶素子を作製した。この液晶素子を偏光顕微鏡（ＭＸ−６１Ｌ  オリンパス株式会社製）にて透過クロスニコル観察を行ったところ、リバースツイストによる線欠陥は全く発生しておらず、良好な配向が得られていた。
【０２２２】
続いて、この液晶素子の電圧−透過率特性をＲＥＴＳ＋ＶＴ測定システム（大塚電子社製）にて測定した。印加した電圧は０Ｖから１０Ｖで０．２Ｖ刻みである。測定後に偏光顕微鏡にて再度透過クロスニコル観察を行ったところ、リバースツイストによる線欠陥は全く発生しておらず、電圧印加後でも良好な配向が得られていた。
【０２２３】
以上の結果より本発明の一形態である液晶組成物は、一般式（Ｇ１）で表されるジオキソラン化合物をカイラル剤として含有することで、ＴＮモードの素子としても使用することができることが示された。
【符号の説明】
【０２２４】
２００    基板
２０１    基板
２０２ａ    配向膜
２０２ｂ    配向膜
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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