JP2017133038A - 高分子/液晶複合体 - Google Patents
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Abstract
Description
得られる高分子/液晶複合体、液晶素子、および液晶表示装置に関する。
レイからの置き換えが進んでいる。フラットパネルディスプレイには、液晶表示素子を有
する液晶表示装置をはじめ、エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)を有するEL表
示装置や、プラズマディスプレイなどが存在しており、市場においてはこれらが競合して
いる。現在のところ、様々な技術による欠点の克服、生産コストの抑制などにより、液晶
表示装置が市場において優位な立場にある。
つに、素子の応答速度(表示の切り替え速度)がある。応答速度の欠点を克服すべく、こ
れまでにも様々な技術が提案されてきた。従来の、いわゆるTN(Twisted Ne
matic)モードと呼ばれる液晶駆動方式を採用する液晶素子では、その応答速度が1
0ms程度であったが、OCB(Optical Compensated Bend)
モードやFLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード
といった方式を用いることで、1ms程度までの応答速度の向上が実現されている。
液晶表示素子に用いる技術がある(例えば、特許文献1参照)。ブルー相は、例えばコレ
ステリック相と等方相との間に出現する液晶相で、極めて応答速度が速いという特徴を備
えている。このブルー相を用いることで、液晶表示装置の応答時間を1ms以下とするこ
とが可能である。
ているが、ブルー相を発現する液晶材料と重合性モノマーとを含む液晶組成物を重合させ
て得られる高分子/液晶複合体を用いることによって、ブルー相の発現温度範囲が改善さ
れるという報告がなされている(例えば、特許文献2参照)。
モノマーとを含む液晶組成物を高分子安定化処理によって重合させる際、ブルー相の配向
状態を維持できない場合のあることが確認されている。これらの配向状態の乱れは、高分
子/液晶複合体により得られる高分子安定化ブルー相を利用した液晶素子や、これらを用
いた液晶パネルなどの表示パネルにおける欠陥となるため、歩留まりの低下などを招く。
したがって、上記問題を鑑み、開示される本発明の一態様では、高分子/液晶複合体にお
ける配向状態の乱れを低減させることができる液晶組成物を提供することを課題の一とす
る。また、高分子/液晶複合体における配向状態の乱れを低減するために、ブルー相を発
現する温度範囲が拡大された高分子/液晶複合体を得るための、高分子安定化処理の温度
範囲を拡大することが可能な液晶組成物を提供することを課題の一とする。また、上記液
晶組成物を重合して得られる高分子/液晶複合体を有する液晶素子を提供することを課題
の一とする。また、上記液晶素子の駆動電圧を低下させることを課題とする。また、上記
液晶組成物を重合して得られる高分子/液晶複合体を有する液晶表示装置を提供すること
を課題の一とする。また、上記液晶素子を用いて作製される液晶表示装置の駆動電圧を低
下させることを課題とする。また、上記液晶組成物に含まれる新規な材料を提供すること
を課題の一とする。
晶性モノマーとを含む液晶組成物である。なお、液晶組成物には、非液晶性モノマー、及
び重合開始剤が含まれていてもよい。
、Y2は、液晶性が維持できる程度であり、またブルー相を発現する液晶材料との相溶性
が低下しない程度の長さであるとして、それぞれ独立して炭素及び酸素の合計が1〜20
のアルキレン基を示す。アルキレン基は側鎖としてアルキル基を有していても良い。また
、当該アルキレン基、及び当該アルキル基はカルボニル基を含んでいても良く、エーテル
結合を有していても良い。また、当該カルボニル基と当該エーテル結合とが連続してエス
テル構造となってもよい。また、一般式(G1)中、Z1、Z2はそれぞれ独立してアク
リロイル基又はメタクリロイル基を示す。
び酸素の合計が奇数のアルキレン基であることを特徴とする。
で示される液晶性モノマー、非液晶性モノマー、及び重合開始剤を含む液晶組成物である
。
)中、R1、R2は、それぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を示す。また、一
般式(G1−1)中、n、mは、液晶性が維持できる程度であり、またブルー相を発現す
る液晶材料との相溶性が低下しない程度の長さであるとして、それぞれ独立に1〜19の
いずれか一である。
s18)のいずれか一であることを特徴とする。
(s13)中のR11〜R14、構造式(s15)中のR15〜R18は、それぞれ独立
に水素、メチル基、またはフッ素のいずれか一である。
性モノマーは、下記構造式(104)であることを特徴とする。
(102)であることを特徴とする。
式(G1−1)で示される液晶性モノマーは、液晶性が維持できる程度であり、またブル
ー相を発現する液晶材料との相溶性が低下しない程度の長さであるとして、アルキレン基
の長さ(酸素及び炭素の合計数)を1〜20とすることにより、高分子安定化処理(重合
処理)の際、Xで示されるメソゲン骨格間の分子間相互作用を抑えるとともに、液晶組成
物内での相分離を容易にすることができる。そのため、ブルー相を発現する温度範囲が拡
大された高分子/液晶複合体を得るための、高分子安定化処理の温度範囲を拡大すること
が可能となる。これにより、高分子安定化ブルー相を発現する高分子/液晶複合体におけ
る配向状態の乱れを低減させることができる。なお、アルキレン基の長さ(酸素及び炭素
の合計数)が上記範囲よりも長くなる場合であっても、液晶性が維持できる程度であり、
またブルー相を発現する液晶材料との相溶性が低下しない程度の長さであれば本発明に含
まれることとする。なお、本明細書中において、ブルー相を発現する液晶組成物とは、光
学的変調作用を有し、電圧無印加時には光学的に等方性であるが、電圧印加によって配向
秩序が変化して光学的に異方性となるものをいう。
、ネマチック性液晶性化合物、スメクチック性液晶性化合物が挙げられ、ネマチック性液
晶性化合物が好ましい。なお、ネマチック性液晶性化合物としては特に制限されず、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、アゾおよびアゾオキ
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、およびピリミジン系化合物などが挙げられる。
中にアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、エポキシ基、フマレート基、シンナ
モイル基等の重合性基を含むモノマーなどが挙げられる。
類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、ベンジル類、ミヒラーケトン類、ベンゾインアル
キルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、およびチオキサントン類などが挙げられ
る。
晶組成物を用いて形成された高分子/液晶複合体である。なお、液晶組成物は、非液晶性
モノマー、および重合開始剤を含んでいてもよい。
晶組成物を用いて形成された液晶素子である。なお、液晶組成物は、非液晶性モノマー、
および重合開始剤を含んでいてもよい。
晶組成物を重合させて得られる高分子/液晶複合体を有する液晶素子である。なお、液晶
組成物は、非液晶性モノマー、および重合開始剤を含んでいてもよい。
晶組成物を用いて形成された液晶表示装置である。なお、液晶組成物は、非液晶性モノマ
ー、および重合開始剤を含んでいてもよい。
晶組成物を重合させて得られる高分子/液晶複合体を有する液晶表示装置である。なお、
液晶組成物は、非液晶性モノマー、および重合開始剤を含んでいてもよい。
拡大された高分子/液晶複合体を得るための、高分子安定化処理の温度範囲を拡大するこ
とが可能となり、高分子安定化ブルー相を示す高分子/液晶複合体における配向状態の乱
れを低減させることができる。したがって、これらの液晶組成物を用いて作製された高分
子安定化ブルー相を利用した液晶素子や液晶表示装置の歩留まりを向上させることができ
る。また、本発明の一態様である液晶組成物を用いることにより液晶素子の駆動電圧を低
下させることができるので、液晶表示装置の駆動電圧を低下させることができる。また、
上記液晶組成物に含まれる液晶性モノマーとして新規な材料を提供することができる。
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ることが可能である。従って、本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。
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(Flexibl
e printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated
Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package
)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられ
たモジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC
(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て液晶表示装置に含むものとする。
本実施の形態では、高分子安定化ブルー相を発現する液晶組成物、および液晶組成物を
高分子安定化処理(重合処理)して得られる高分子/液晶複合体について説明する。
液晶性モノマー、および重合開始剤を含んで構成される。
ある、いわゆるブルー相を発現することが可能な液晶材料をいう。ブルー相を発現する液
晶材料としては、ネマチック性液晶性化合物、スメクチック性液晶性化合物等が挙げられ
、ネマチック性液晶性化合物が好ましい。なお、ネマチック性液晶性化合物としては特に
制限されず、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
ゾおよび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、およびビ
フェニルエチン系化合物等が挙げられる。
できるモノマーである。具体的には、図1(a)に示すようにメソゲン骨格101と2つ
のアルキレン基102、103を有する構造である。なお、本明細書中におけるメソゲン
骨格とは、芳香環などの環を2環以上有する構造の剛直性に富むユニットのことを言う。
また、図1(a)において、アルキレン基102の鎖長をra1で示し、アルキレン基1
03の鎖長をra2で示す。なお、アルキレン基102とアルキレン基103は、同じで
あっても異なっていてもよい。
すような構造をとる。すなわち、液晶性モノマー100aと液晶性モノマー100bを重
合すると、液晶性モノマー100aのメソゲン骨格101aと、液晶性モノマー100b
のメソゲン骨格101bとの間の長さ(距離)は、rz(=ra2+rb1)で示される
。
晶組成物に含まれる液晶性モノマーの重合時のメソゲン骨格間の長さ(rz)を、一定の
範囲にすることが好ましい。液晶性モノマーの側鎖が長い方が、液晶組成物の(粘度が下
がり)液晶組成物内での相分離が容易となる。また、高分子安定化処理(重合処理)の際
、重合過程において、メソゲン骨格間の長さ(rz)が短すぎると、メソゲン骨格間の分
子間相互作用により(液晶性モノマーの重合時における粘度が高くなり、相分離しにくく
なるので)高分子安定化を図ることが難しくなる。また、重合した際のメソゲン骨格間の
長さ(rz)が長すぎると、液晶材料との相溶性が低下するなどの問題が生じる。
成物内での相分離を容易にし、ブルー相を発現する温度範囲が拡大された高分子/液晶複
合体を得るための、高分子安定化処理の温度範囲を拡大することができる。これにより、
高分子安定化ブルー相を示す高分子/液晶複合体における配向状態の乱れを低減すること
ができる。なお、図1(a)に示す2つのアルキレン基102、103は、同一の構造で
あっても異なる構造であってもよい。
を受けることから、メソゲン骨格間の長さ(rz)を、一定の範囲とした本発明の一態様
における液晶性モノマーは、下記一般式(G1)で示される。
、Y2は、液晶性が維持できる程度であり、またブルー相を発現する液晶材料との相溶性
が低下しない程度の長さであるとして、それぞれ独立して鎖長(酸素及び炭素の合計)が
1〜20のアルキレン基を示す。アルキレン基は側鎖としてアルキル基を有していても良
い。また、当該アルキレン基、及び当該アルキル基はカルボニル基を含んでいても良く、
エーテル結合を有していても良い。また、当該カルボニル基と当該エーテル結合とが連続
してエステル構造となってもよい。また、一般式(G1)中、Z1、Z2はそれぞれ独立
してアクリロイル基又はメタクリロイル基を示す。
合計)が奇数のアルキレン基であることが好ましい。
〜(s8)等が挙げられる。
Y2のいずれかとの結合部位を示す。また、構造式(s1)中のR3〜R6、構造式(s
2)中のR7〜R10、構造式(s3)中のR11〜R14は、それぞれ独立に水素、メ
チル基、またはフッ素のいずれか一である。
(t1)〜(t48)等が挙げられる。
部位を示し、構造式(t1)〜(t48)中に示す(Z)は、一般式(G1)中のZ1、
またはZ2のいずれかとの結合部位をそれぞれ示す。また、構造式(t1)〜(t48)
で表されるアルキレン基は、(X)で表される部分に(Z)が結合され、(Z)で表され
る部分に(X)が結合される構造であっても良い。
(u1)、(u2)等が挙げられる。
構造であってもよい。
)中、R1、R2は、それぞれ独立に水素またはメチル基のいずれか一を示す。また、一
般式(G1−1)中、n、mは、液晶性が維持できる程度であり、またブルー相を発現す
る液晶材料との相溶性が低下しない程度の長さであるとして、それぞれ独立に1〜19の
いずれか一である。
s11)〜(s18)等が挙げられる。
(s13)中のR11〜R14、構造式(s15)中のR15〜R18は、それぞれ独立
に水素、メチル基、またはフッ素のいずれか一である。
、構造式(100)〜構造式(110)で表される液晶性モノマーが挙げられる。ただし
、本発明は、これらに限定されない。
アルキレン基を有し、1,4−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシエチル−1−オキ
シ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:MeRM−O2)である。
レン基を有し、1,4−ビス[4−(3−アクリロイルオキシ−n−プロピル−1−オキ
シ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O3)である。
レン基を有し、1,4−ビス[4−(4−アクリロイルオキシ−n−ブチル−1−オキシ
)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O4)である。
レン基を有し、1,4−ビス[4−(5−アクリロイルオキシ−n−ペンチル−1−オキ
シ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O5)である。
レン基を有し、1,4−ビス[4−(6−アクリロイルオキシ−n−へキシル−1−オキ
シ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O6)である。
レン基を有し、1,4−ビス[4−(7−アクリロイルオキシ−n−ヘプチル−1−オキ
シ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O7)である。
レン基を有し、1,4−ビス[4−(8−アクリロイルオキシ−n−オクチル−1−オキ
シ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O8)である。
キレン基を有し、1,4−ビス[4−(9−アクリロイルオキシ−n−ノニル−1−オキ
シ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O9)である。
キレン基を有し、1,4−ビス[4−(10−アクリロイルオキシ−n−デシル−1−オ
キシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O10)である。
キレン基を有し、1,4−ビス[4−(11−アクリロイルオキシ−n−ウンデシル−1
−オキシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O11)である。
レン基を有し、4,4’−ビス(6−アクリロイルオキシ−n−へキシル−1−オキシ)
−1,1’−ビフェニル(略称:Dac−PP−O6)である。
きるモノマーであって、棒状の分子構造(例えば、ビフェニル基、又はビフェニル・シク
ロヘキシル基等の末端にアルキル基、シアノ基、フッ素などが付いたような分子構造)を
有さないモノマーをいう。具体的には、分子構造中にアクリロイル基、メタクリロイル基
、ビニル基、エポキシ基、フマレート基、シンナモイル基等の重合性基を含むモノマーが
挙げられるが、これらに限られるものではない。
紫外線による光重合反応が特に好ましい。従って、重合開始剤としては、例えばアセトフ
ェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、ベンジル類、ミヒラーケトン類、ベンゾイ
ンアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、およびチオキサントン類などから
適宜選択して用いることができる。なお、重合開始剤は、高分子安定化処理後の高分子/
液晶複合体中では液晶表示装置の動作に寄与しない不純物となるため可能な限り少量とす
ることが望ましい。従って、例えば、液晶組成物に対して0.5wt%以下とするのが好
ましい。
非液晶性モノマー、重合開始剤の他に、カイラル剤を含んでいてもよい。なお、カイラル
剤とは、液晶材料にねじれ構造を生じさせるものである。また、カイラル剤の添加量はブ
ルー相を発現する液晶材料の回折波長に影響する。従って、カイラル剤の添加量は、ブル
ー相を発現する液晶材料の回折波長が可視領域(380〜750nm)外となるように調
整するのが好ましい。カイラル剤としては、S−811(メルク社製)、S−1011(
メルク社製)、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)などを適宜選択して用いることができる。
晶組成物を高分子安定化処理(重合処理)することにより、高分子安定化ブルー相を発現
する高分子/液晶複合体を得ることができる。
の処理温度は、高分子安定化処理(重合処理)により得られる高分子/液晶複合体が、高
分子安定化ブルー相を示す温度であることが好ましい。より好ましくは液晶組成物および
高分子/液晶複合体が(等方相または)ブルー相の状態を維持できる温度とするのが好ま
しい。また、液晶組成物が等方相であっても高分子安定化処理(重合処理)後の高分子/
液晶複合体がブルー相の状態を維持できる温度であればよい。また高分子安定化処理(重
合処理)中において温度を変化させてもよく、この場合、液晶組成物が等方相またはブル
ー相を発現する温度で重合を開始し、高分子/液晶複合体がブルー相を示す温度であれば
よい。
重合させる時間については、液晶組成物に含まれる材料に応じて適宜調節すればよい。
拡大された高分子/液晶複合体を得るための、高分子安定化処理の温度範囲を拡大するこ
とが可能となり、高分子/液晶複合体における配向状態の乱れを低減させることができる
。
適宜組み合わせて用いることができる。
本実施の形態では、実施の形態1で説明した液晶組成物を重合させて得られる高分子/
液晶複合体を用いた液晶素子について、その一例を図2を用いて説明する。図2は液晶素
子の断面図である。
られており、液晶層202には実施の形態1で説明した高分子/液晶複合体を用いている
。また、第1の基板200上には、画素電極層203と、共通電極層204とが隣接して
設けられている。
させて、基板と平行(すなわち水平な方向)に液晶分子を動かして、階調を制御する方式
である。
a(図2に示す)は、画素電極層203及び共通電極層204にそれぞれ所定の電圧を印
加した時、液晶層202に含まれる液晶のうち、画素電極層203と共通電極層204と
の間に介在する液晶が応答する距離とする。なお、距離aの長さに応じて印加する電圧を
適宜制御するものとする。
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。
、酸化インジウムに酸化亜鉛(ZnO)を混合したインジウム亜鉛酸化物(indium
zinc oxide)、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、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(T
a)、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それぞれ形成することができる。
晶注入法などにより、第1の基板200と第2の基板201との間に備えた後、重合して
高分子/液晶複合体とすることにより得られる。なお、得られる液晶層202の厚さ(膜
厚)は、1μm以上20μm以下とすることが好ましい。
向の電界が形成されるため、第1の基板201に対して水平方向に液晶層202中の液晶
分子を制御することができる。
子であり、液晶層202に用いた高分子/液晶複合体は、高速応答が可能で、高いコント
ラストを付与することができる液晶素子である。
ィルムなどを適宜組み合わせて用いることができる。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てもよい。
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に適用することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である液晶組成物を液晶層に用いて作製された液晶
表示装置について説明する。なお、本実施の形態で示す液晶表示装置は、表示素子として
実施の形態2で説明したような液晶素子(液晶表示素子ともいう)を含む。また、液晶表
示装置としては、パッシブマトリクス型の液晶表示装置でもアクティブマトリクス型の液
晶表示装置でも適用可能であるが、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置に適用した場合について、図3を用いて説明する。
(B)は図3(A)のX1−X2における断面図を示す。
行(図3(A)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301(ゲート電極層301aを含む)は、ソース配線層305とほぼ直交
する方向(図3(A)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。また、複数の共通配線層308は、複数のゲート配線層301とそれぞれ隣接する位
置に配置されており、ゲート配線層301に平行して、つまり、ソース配線層305とほ
ぼ直交する方向(図3(A)中、左右方向)に延伸している。また、ソース配線層305
、共通配線層308、及びゲート配線層301によって囲まれる空間には、液晶表示装置
の画素電極層347及び共通電極層346が配置されている。なお、画素電極層347は
、トランジスタ320と電気的に接続されており、トランジスタ320は、画素ごとにそ
れぞれ配置されている。
って容量が形成されている。共通配線層308は、フローティング状態(電気的に孤立し
た状態)で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。
平行な同一面内に形成された構造であり、基板と水平方向に電界を発生させて、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(いわゆるIPSモード)に適用す
ることができる。
液晶表示装置は、トランジスタ320、画素電極層347、共通電極層346などを有す
る第1の基板341と、第2の基板342との間に液晶層344を挟んでなる構造である
。また、第1の基板341と第2の基板342のそれぞれに接して、偏光板(343a、
343b)が備えられている。
基板である第1の基板341上に形成され、ゲート電極層301a、ゲート絶縁層302
、半導体層303、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305a、3
05bを含む。
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。
る。ゲート電極層301aとしては、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングス
テン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とす
る合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。ゲート電極層301a
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341から入射
する光)が、半導体層303へ入射することを防止することができる。
01aが、2層の積層構造の場合には、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された2
層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した2層構造、または銅層上に窒化チ
タン層若しくは窒化タンタル層を積層した2層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積
層した2層構造とすることが好ましい。また、3層の積層構造の場合には、タングステン
層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウムとチ
タンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層構造とすることが好ましい
。
てもよい。下地膜は、第1の基板341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。
コン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層
して形成することができる。また、ゲート絶縁層302として、有機シランガスを用いて
CVD法により形成された酸化シリコン層を用い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(H
MDS)、トリエトキシシラン(化学式SiH(OC2H5)3)、トリスジメチルアミ
ノシラン(化学式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。
性に応じて適宜設定すればよい。半導体層303に用いることのできる材料としては、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、酸化物半導体な
どを用いることができる。
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。
や、三元系金属酸化物であるIn−Ga−Zn−O系、In−Sn−Zn−O系、In−
Al−Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga−Zn−O系、Sn−Al−Z
n−O系や、二元系金属酸化物であるIn−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−Zn
−O系、Zn−Mg−O系、Sn−Mg−O系、In−Mg−O系、In−Ga−O系や
、In−O系、Sn−O系、Zn−O系などを用いることができる。また、上記酸化物半
導体にSiO2を含んでもよい。ここで、例えば、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体
とは、少なくともInとGaとZnを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。
また、InとGaとZn以外の元素を含んでもよい。
薄膜を用いることができる。ここで、Mは、Ga、Al、MnおよびCoから選ばれた一
または複数の金属元素を示す。例えばMとして、Ga、Ga及びAl、Ga及びMn、ま
たはGa及びCoなどがある。また、酸化物半導体として、単結晶構造ではなく、非晶質
構造でもない構造であり、C軸配向を有した結晶性酸化物半導体(C Axis Ali
gned Crystalline Oxide Semiconductor; CA
ACとも呼ぶ)を用いることができる。
等により成膜することができる。また、半導体層303を所望の形状に加工するために用
いるエッチング工程としては、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。
(RIE法)を用いたエッチング装置や、ECR(Electron Cyclotro
n Resonance)やICP(Inductively Coupled Pla
sma)などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。
また、ICPエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライ
エッチング装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に13.56MHzの高周波電
源を接続し、さらに下部電極に3.2MHzの低周波電源を接続したECCP(Enha
nced Capacitively Coupled Plasma)モードのエッチ
ング装置がある。このECCPモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第
10世代の3mを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。
、305bの材料としては、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)
、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、銅(Cu)、マグネシウ
ム(Mg)から選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を
組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、熱処理を行う場合には、この熱処理に耐える
耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。例えば、アルミニウム(Al)単体では耐熱
性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と組み合わせて形成
する。Alと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン(Ti)、タンタル(Ta
)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、ス
カンジウム(Sc)から選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述し
た元素を組み合わせた合金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。
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。
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307として酸化ガリウム膜
を用いてもよい。
−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂の置換基としては、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用いることができる。
層させることにより形成してもよい。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。
きる。また、層間膜313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。
ム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム
酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示
す。)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性
を有する導電性材料を用いることができる。その他にも、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。
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。なお、導電性高分子としては、いわゆる
π電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導
体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリ
ン、ピロールおよびチオフェンなどの2種以上からなる共重合体またはその誘導体などが
あげられる。
、ブルー相を発現する液晶材料、液晶性モノマー、非液晶性モノマー、及び重合開始剤が
含まれており、液晶層344には、この液晶組成物を高分子安定化処理(重合処理)して
得られる高分子/液晶複合体を用いる。
の間に液晶層344を形成する液晶組成物を挟持させた後、シール材で固着する。液晶組
成物を挟持させる方法として、ディスペンサ法(滴下法)や、第1の基板341と第2の
基板342とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて注入する方法を用いることができ
る。
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。
射して高分子安定化処理(重合処理)を行い、液晶層344を形成する。照射する光は、
液晶組成物に含まれる液晶性モノマー、非液晶性モノマー、及び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(重合処理)により、液晶層344が
得られる。なお、シール材に光硬化樹脂を用いる場合には、高分子安定化処理と同時にシ
ール材の硬化を行ってもよい。
分子は水平方向の電界により制御される。なお、高分子/液晶複合体は、ブルー相を呈す
るように配向しており、基板と平行な方向で制御できるため、視野角を広くすることがで
きる。
343aを、第2の基板342の外側(液晶層344と反対側)に偏光板343bを設け
ている。なお、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。
、サイドライトなどを用いることができる。なお、光源からの光は、第1の基板341側
から、視認側である第2の基板342へと透過するように照射される。
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が、分断工
程による液晶層への影響(分断工程時にかかる力などによる配向乱れなど)を考慮すると
、第1の基板341と第2の基板342とを貼り合わせた後、高分子安定化処理の前が好
ましい。
ことにより、ブルー相を発現する温度範囲が拡大された高分子/液晶複合体を得るための
、高分子安定化処理の温度範囲を拡大することが可能となり、高分子安定化ブルー相を示
す高分子/液晶複合体における配向状態の乱れを低減させることができる。これにより、
液晶表示装置におけるパネルの欠陥を低減させることができるので、液晶表示装置の歩留
まりを向上させることができる。また、本発明の一態様である液晶組成物を用いることに
より液晶素子の駆動電圧を低下させることができるので、液晶表示装置の駆動電圧を低下
させることができる。
とが可能であるため、高いコントラストを付与することができ、視認性のよい高画質な液
晶表示装置を提供することができる。また、高速応答が可能であるため、液晶表示装置の
高性能化も可能となる。
能である。
本実施の形態では、本発明の一態様である液晶組成物を液晶層に用いて作製された液晶
表示装置について説明する。なお、本実施の形態で示す液晶表示装置は、表示素子として
実施の形態2で説明したような液晶素子(液晶表示素子ともいう)を含む。
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4
005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。
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は、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006
によって、液晶層4008と共に封止されている。
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。
、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、T
AB方法により信号線駆動回路4003を実装する例である。
、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。
011の半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層を設けてもよい。導電層は、
電位がトランジスタ4011のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第
2のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層の電位がGND、0V、
或いはフローティング状態であってもよい。
素電極層4030はトランジスタ4010と電気的に接続されている。液晶素子4013
は、画素電極層4030、共通電極層4031及び液晶層4008を含む。なお、第1の
基板4001、第2の基板4006の外側にはそれぞれ偏光板4032a、4032bが
設けられている。
層4008の液晶分子を制御する。液晶層4008には水平方向の電界が形成されるため
、その電界により液晶分子が制御される。実施の形態1で示した液晶組成物は、高分子安
定化処理(重合処理)により高分子/液晶複合体となっており、高分子/液晶複合体に含
まれる液晶は、ブルー相を呈するように配向しており、基板と平行な方向で制御できるた
め、視野角を広くすることができる。
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(Fibergl
ass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライ
ド)フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる
。また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシ
ートを用いることもできる。
層4008の膜厚(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお球状のスペー
サを用いていても良い。液晶表示装置において、液晶層4008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
プとは、液晶層4008の厚さ(膜厚)の最大値とする。
置は半透過型液晶表示装置でも、反射型液晶表示装置でもよい。
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。
においては、トランジスタ4010、4011上方を覆うように第2の基板4006側に
遮光層4034が設けられている。なお、遮光層4034を設けることにより、コントラ
スト向上やトランジスタの安定化を図ることができる。
てもよいが、特に限定されない。この場合の保護膜とは、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。
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て絶縁層を形成してもよ
い。
グ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリ
ーン印刷、オフセット印刷等)、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用い
ることができる。
化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化
物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。
)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有
する導電性材料を用いることができる。その他にも、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。
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。
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。
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。
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。また、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。
装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して
実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成し
て実装しても良い。
ことにより、ブルー相を発現する温度範囲が拡大された高分子/液晶複合体を得るための
、高分子安定化処理の温度範囲を拡大することが可能となり、高分子安定化ブルー相を示
す高分子/液晶複合体における配向状態の乱れを低減させることができる。これにより、
液晶表示装置におけるパネルの欠陥を低減させることができるので、液晶表示装置の歩留
まりを向上させることができる。また、本発明の一態様である液晶組成物を用いることに
より液晶素子の駆動電圧を低下させることができるので、液晶表示装置の駆動電圧を低下
させることができる。
とが可能であるため、高いコントラストを付与することができ、視認性のよい高画質な液
晶表示装置を提供することができる。また、高速応答が可能であるため、液晶表示装置の
高性能化も可能となる。
能である。
本明細書に開示する液晶表示装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用する
ことができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジ
ョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオ
カメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携
帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げ
られる。
1、操作キー5002、太陽電池5003、充放電制御回路5004を有することができ
る。図5(A)に示した電子書籍は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を
表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示し
た情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御
する機能、等を有することができる。なお、図5(A)では充放電制御回路5004の一
例としてバッテリー5005、DCDCコンバータ(以下、コンバータと略記)5006
を有する構成について示している。実施の形態3または実施の形態4のいずれかで示した
液晶表示装置を表示部5001に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、
高速応答で高性能、さらには、低駆動電圧を実現した電子書籍とすることができる。
の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池500
3による発電、及びバッテリー5005での充電を効率よく行うことができ、好適である
。なお太陽電池5003は、筐体5000の空きスペース(表面や裏面)に適宜設けるこ
とができるため、効率的なバッテリー5005の充電を行う構成とすることができるため
好適である。なおバッテリー5005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。
にブロック図を示し説明する。図5(B)には、太陽電池5003、バッテリー5005
、コンバータ5006、コンバータ5007、スイッチSW1乃至SW3、表示部500
1について示しており、バッテリー5005、コンバータ5006、コンバータ5007
、スイッチSW1乃至SW3が充放電制御回路5004に対応する箇所となる。
する。太陽電池5003で発電した電力は、バッテリー5005を充電するための電圧と
なるようコンバータ5006で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部5001の動
作に太陽電池5003からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバ
ータ5007で表示部5001に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、
表示部5001での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバッ
テリー5005の充電を行う構成とすればよい。
する。バッテリー5005に蓄電された電力は、スイッチSW3をオンにすることでコン
バータ5007により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部5001の動作にバッ
テリー5005からの電力が用いられることとなる。
バッテリー5005の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて
行う構成としてもよい。
2、表示部6003、キーボード6004などによって構成されている。実施の形態3ま
たは実施の形態4のいずれかで示した液晶表示装置を表示部6003に適用することによ
り、高コントラストで視認性がよく、高速応答で高性能、さらには、低駆動電圧を実現し
た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。
外部インターフェイス6013と、操作ボタン6014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6015がある。実施の形態3または実施の形態4のいずれか
で示した液晶表示装置を表示部6012に適用することにより、高コントラストで視認性
がよく、高速応答で高性能、さらには、低駆動電圧を実現した携帯情報端末(PDA)と
することができる。
22および筐体6023の2つの筐体で構成されている。筐体6022および筐体602
3は、軸部6024により一体とされており、該軸部6024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。
み込まれている。表示部6025および表示部6026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6(C)では表示部6025)に文章を表示し、左側の
表示部(図6(C)では表示部6026)に画像を表示することができる。実施の形態3
または実施の形態4のいずれかで示した液晶表示装置を表示部6025、表示部6026
に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、高速応答で高性能、さらには、
低駆動電圧を実現した電子書籍6021とすることができる。
筐体6022において、電源6027、操作キー6028、スピーカー6029などを備
えている。操作キー6028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6021は、電子辞書としての機能を持た
せた構成としてもよい。
、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。
れている。筐体6031には、表示パネル6033、スピーカー6034、マイクロフォ
ン6035、ポインティングデバイス6036、カメラ用レンズ6037、外部接続端子
6038などを備えている。また、筐体6032には、携帯型情報端末の充電を行う太陽
電池セル6039、外部メモリスロット6040などを備えている。また、アンテナは筐
体6031内部に内蔵されている。実施の形態3または実施の形態4のいずれかで示した
液晶表示装置を表示パネル6033に適用することにより、高コントラストで視認性がよ
く、高速応答で高性能、さらには、低駆動電圧を実現した携帯電話とすることができる。
ている複数の操作キー6041を点線で示している。なお、太陽電池セル6039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。
ル6033と同一面上にカメラ用レンズ6037を備えているため、テレビ電話が可能で
ある。スピーカー6034及びマイクロフォン6035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6031と筐体6032は、スライドし、
図6(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。
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6040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。
もよい。
接眼部6053、操作スイッチ6054、表示部(B)6055、バッテリー6056な
どによって構成されている。実施の形態3または実施の形態4のいずれかで示した液晶表
示装置を表示部(A)6052、表示部(B)6055に適用することにより、高コント
ラストで視認性がよく、高速応答で高性能、さらには、低駆動電圧を実現したデジタルビ
デオカメラとすることができる。
筐体6062に表示部6063が組み込まれている。表示部6063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6064により筐体6062を支持し
た構成を示している。実施の形態3または実施の形態4のいずれかで示した液晶表示装置
を表示部6063に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、高速応答で高
性能、さらには、低駆動電圧を実現したテレビジョン装置6061とすることができる。
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。
により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線
による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方
向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である
。
能である。
、これらについて高分子安定化処理(重合処理)を行った結果を示す。
)(メルク社製、または株式会社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
)、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−5C
NF)、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)、
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)をそれぞれ用い、液晶性モノマーとしては、表1に示す10種類の材料のうち
のいずれかを用いて10種類の液晶組成物を作製した。なお上述した物質の構造式を以下
に示す。
比(wt%)で表す。
間に液晶組成物を備え、シール材で封止して得られる液晶セルを作製した。なお、各液晶
セル(液晶セル1〜液晶セル10)に用いた液晶性モノマーを表2に示す。
貼り合わせた後、注入法によって表1に示す割合で混合された液晶組成物を基板間に注入
し、作製した。
外線(放射照度100mW/cm2)照射処理を行った。その後120℃で1時間加熱処
理を行った。
X−50 オリンパス株式会社製)及び温調器(MK1000 INSTEC社製)を用
いた。
おいて恒温とし、紫外線(波長365nm、放射照度11mW/cm2)を、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、UV照射時の任意の温度については
1℃刻みで評価を行った。
ロスニコルを用い、倍率を200倍として室温環境で測定した。
の高分子安定化処理(ここでは、UV照射による重合処理)が可能な温度の上限、及び下
限を図10に示す。
長(酸素及び炭素の合計数)がある程度の長さを有していることで、通常に比べて高分子
安定化処理(ここでは、UV照射による重合処理)が可能な温度範囲を拡大できることが
わかる。
び炭素の合計数)を20以下とすることは、高分子安定化処理(ここでは、UV照射によ
る重合処理)が可能な温度範囲を拡大する上で好ましいが、アルキレン基の鎖長(酸素及
び炭素の合計数)を12以下とすることが、より好ましい。
液晶性モノマーを使用した場合、高分子安定化処理が可能な温度の範囲(上限−下限)が
拡大する傾向が見られる。中でもアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が7とな
る液晶性モノマーを用いた場合、前後のアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が
6や8の液晶性モノマーを使用した場合に比べて高分子安定化処理が可能な温度範囲がも
っとも拡大することがわかった。
数(特に7が好ましい)であるアルキレン基を有し、両側のアルキレン基の末端にアクリ
ロイル基を有する液晶性モノマーを含む液晶組成物を使用した場合にブルー相を発現する
温度範囲が拡大された高分子/液晶複合体を得るための、高分子安定化処理が可能な温度
範囲を拡大できることがわかった。
として、UV照射によるモノマーの高分子安定化処理(重合処理)過程において、液晶材
料と、重合により得られたポリマーとが相分離し、このポリマーがブルー相の欠陥領域へ
と濃縮(重合)されるためと考えられている。
素の合計数)が奇数(特に7が好ましい)であるアルキレン基を有し、両側のアルキレン
基の末端にアクリロイル基を有する液晶性モノマーを含む液晶組成物を用いた場合、液晶
材料とポリマーの相分離がより効率的に行われるために高分子安定化処理が可能となる処
理温度が拡大しているものと考えられる。
、アルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が奇数の場合と、偶数の場合で、それぞ
れ高分子安定化ブルー相を発現させた場合の配向状態について図13に示す。なお、図1
3の(A)、図13(B)には、液晶性モノマーのアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の
合計数)がそれぞれ4、6と偶数の場合について示し、図13の(C)、図13(D)に
は、液晶性モノマーのアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)がそれぞれ5、7と
奇数の場合について示す。
れぞれ4、6と偶数の場合には、プレートレット状組織が見られるが、液晶性モノマーの
アルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)がそれぞれ5、7と奇数の場合には、プレ
ートレット状組織が見られなかった。
ブルー相を発現する温度範囲が拡大された高分子/液晶複合体を得るための、高分子安定
化処理の温度範囲を拡大することが可能となることがわかる。
能な温度範囲の拡大を図ることは、大面積の液晶表示装置などの作製において、UV照射
時の面内温度の制御が難しい場合にとても有効である。
施の形態1において構造式(105)で表される1,4−ビス[4−(7−アクリロイル
オキシ−n−ヘプチル−1−オキシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:
RM−O7)の合成方法について具体的に説明する。
合成]
ルと、4.9g(25mmol)の7−ブロモ−1−ヘプタノールと、1.0g(25m
ol)の水酸化ナトリウムと、3.2g(21mmol)のよう化ナトリウムと、120
mLの2−ブタノンを加え、この混合物を窒素気流下、60℃で11時間、撹拌した。そ
の後、TLCにより反応が終了していることを確認した後、得られた混合物を自然濾過し
、濾物を水に溶かして、この溶液をトルエンで3回抽出し、抽出液と濾液を合わせて硫酸
マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し得られた濾液を濃縮して白色固体を得
た。
ン=1:2を1000mL)により精製した。得られた目的物を含むフラクションを濃縮
したところ、無色油状物質を5.0g、収率85%で得た。
ヘプチル−1−オキシ)安息香酸エチルと、150mLの水酸化カリウム水溶液(0.5
mol/L)を加え、この混合物を窒素気流下、100℃で10時間、撹拌した。その後
、TLCにより反応が終了していることを確認した。得られた溶液へジエチルエーテルと
希塩酸を加え、水層をジエチルエーテルで3回抽出した。有機層と抽出液を合わせて硫酸
マグネシウムで乾燥し、この混合物を自然濾過により濾別し、濾液を濃縮して目的物の淡
黄色固体を3.3g、粗収率73%で得た。
の合成]
ヘプチル−1−オキシ)安息香酸と、100mLの1,4−ジオキサンと、1.9g(1
6mmol)のN,N−ジメチルアニリンを加え撹拌した。この溶液に、1.4g(15
mmol)アクリロイルクロリドをゆっくり加えた後、この溶液を窒素気流下、60℃で
4時間撹拌した。その後、TLCにより反応が終了していることを確認した。得られた溶
液を、約800mLの水にゆっくり加えたところ白色固体が析出した。白色固体を吸引濾
過により回収し、濾物を乾燥したところ目的物の白色固体を3.5g、粗収率88%で得
た。
キシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(RM−O7)の合成]
シ−n−ヘプチル−1−オキシ)安息香酸と、0.71g(5.7mmol)のメチルヒ
ドロキノンと、0.21g(1.7mmol)の4−(N,N−ジメチル)アミノピリジ
ン(DMAP)と、80mLのアセトンと40mLのジクロロメタンを加え、大気下で撹
拌した。この混合物に2.2g(11mmol)の1−エチル−3−(3−ジメチルアミ
ノプロピル)カルボジイミド 塩酸塩(EDC)を加えたところ材料が全て溶け溶液とな
った。この溶液を大気下、室温で20時間攪拌した。
ロホルムを加えた。この溶液を約60mLまで濃縮し、得られた溶液へ飽和炭酸水素ナト
リウム水溶液と飽和食塩水を加えた。この混合物の水層をクロロホルムで3回抽出し、得
られた抽出液と有機層を合わせ、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、濾液を濃縮して油状物質を得た。
ン=1:1を700mL)により精製した。得られた目的物を含むフラクションを濃縮し
て無色油状物質を得た。得られた無色油状物質を、HPLC(高速液体クロマトグラフィ
ー、展開溶媒;クロロホルム)により精製したところ、目的物の白色固体を0.38g、
収率14%で得た。
ロイルオキシ−n−ヘプチル−1−オキシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(
RM−O7)であることを確認した。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=1.38−1.51(m、
12H)、1.68−1.86(m、8H)、2.24(s、3H)、4.05(t、J
=5.4Hz、4H)、4.17(t、J=6.6Hz、4H)、5.82(dd、J1
=10Hz、J2=1.5Hz、2H)、6.13(dd、J1=10Hz、J2=17
Hz、2H)、6.41(dd、J1=1.5Hz、J2=17Hz、2H)、6.95
−7.00(m、4H)、7.06−7.19(m、3H)、8.12−8.18(m、
4H)。
7における1.0ppmから5.0ppmの範囲を拡大して表したチャートである。図8
(B)は図7における5.5ppmから8.5ppmの範囲を拡大して表したチャートで
ある。測定結果から、上述の構造式(105)で表される1,4−ビス[4−(7−アク
リロイルオキシ−n−ヘプチル−1−オキシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン
(略称:RM−O7)が得られたことがわかった。
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。RM−O7(略
称)のジクロロメタン溶液中における吸収スペクトルの測定は、RM−O7(略称)のジ
クロロメタン溶液を石英セルに入れて測定し、石英とジクロロメタンの吸収スペクトルを
差し引いて行った。
ン溶液の場合では263nm付近に吸収ピークが見られた。
ル−1−オキシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O5)及び1
,4−ビス[4−(11−アクリロイルオキシ−n−ウンデシル−1−オキシ)ベンゾイ
ルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O11)の合成は、本実施例で示すRM
−O7(略称)の合成において、反応式(A−1)で表されるステップで、7−ブロモ−
1−ヘプタノールの代わりにそれぞれ、5−ブロモ−1−ペンタノール、11−ブロモ−
1−ウンデカノールを用いて行った。次いで、(A―2)〜(A−4)に相当する反応を
行うことで、RM−O5及びRM−O11を得た。
−オキシ)ベンゾイルオキシ]−2−メチルベンゼン(略称:MeRM−O2)、及び1
,4−ビス[4−(4−アクリロイルオキシ−n−ブチル−1−オキシ)ベンゾイルオキ
シ]−2−メチルベンゼン(略称:RM−O4)の合成は、本実施例で示すRM−O7(
略称)の合成において、反応式(A−4)で表されるステップで、4−(7−アクリロイ
ルオキシ−n−ヘプチル−1−オキシ)安息香酸の代わりに、それぞれ4−(2−メタク
リロイルオキシ−1−オキシ)安息香酸、4−(4−アクリロイルオキシ−n−ブチル−
1−オキシ)安息香酸を用いて行った。
の特性について示す。
い、液晶素子2には、実施例1において液晶セル2に用いた液晶組成物を用い、液晶素子
4には、実施例1において液晶セル4に用いた液晶組成物を用いて、それぞれ作製した。
櫛歯状に形成されたガラス基板と、別のガラス基板とを、間に空隙(4μm)を有してシ
ール材によって貼り合わせた後、注入法によってそれぞれの液晶組成物を基板間に注入し
、作製した。画素電極層及び共通電極層は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITS
O)をスパッタリング法により成膜し、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。
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。
温度において恒温とし、紫外線(波長365nm、放射照度11mW/cm2)を、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。
それぞれ液晶セル1、液晶セル2、液晶セル4の高分子安定化が可能であった温度とした
。
率特性について測定を行った。電圧−透過率特性についての測定結果を図11に示す。
透過とし、偏光子にクロスニコルを用いて行った。
ーを使用することで駆動電圧が低下していることがわかる。
ノマーにおいて、アルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が長い液晶性モノマーを
使用することで、この液晶性モノマーを用いて作製される液晶素子の駆動電圧の低下を実
現できることがわかる。
るブルー相を発現する液晶材料を用いて10種類の液晶組成物を作製し、これらについて
高分子安定化処理(重合処理)を行った結果を示す。
−3506(略称)(メルク社製)、NEDO LC−C(略称)(メルク社製)、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)、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)、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)、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:IS
O−(6OBA)2)(みどり化学株式会社製)をそれぞれ用い、液晶性モノマーとして
は、表3に示す10種類の材料のうちのいずれかを用いて10種類の液晶組成物を作製し
た。なお上述した物質の構造式を以下に示す。
比(wt%)で表す。
間に液晶組成物を備え、シール材で封止して得られる液晶セルを作製した。なお、各液晶
セル(液晶セル11〜液晶セル20)に用いた液晶性モノマーを表4に示す。
で貼り合わせた後、注入法によって表1に示す割合で混合された液晶組成物を基板間に注
入し、作製した。
外線(放射照度100mW/cm2)照射処理を行った。その後120℃で1時間加熱処
理を行った。
X−50 オリンパス株式会社製)及び温調器(MK1000 INSTEC社製)を用
いた。
おいて恒温とし、紫外線(波長365nm、放射照度11mW/cm2)を、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、UV照射時の任意の温度については
1℃刻みで評価を行った。
ロスニコルを用い、倍率を200倍として室温環境で測定した。
の高分子安定化処理(ここでは、UV照射による重合処理)が可能な温度の上限、及び下
限を図12に示す。
長(酸素及び炭素の合計数)がある程度の長さを有していることで、通常に比べて高分子
安定化処理(ここでは、UV照射による重合処理)が可能な温度範囲を拡大できることが
わかる。
び炭素の合計数)を20以下とすることは、高分子安定化処理(ここでは、UV照射によ
る重合処理)が可能な温度範囲を拡大する上で好ましいが、アルキレン基の鎖長(酸素及
び炭素の合計数)を12以下とすることが、より好ましい。
液晶性モノマーを使用した場合、高分子安定化処理が可能な温度の範囲(上限−下限)が
拡大する傾向が見られる。中でもアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が9とな
る液晶性モノマーを用いた場合、前後のアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が
6や10の液晶性モノマーを使用した場合に比べて高分子安定化処理が可能な温度範囲が
もっとも拡大することがわかった。
基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が奇数であり、特に9となる液晶性モノマーを使用し
た場合において、高分子安定化処理が可能な温度範囲を拡大できることがわかった。
として、UV照射によるモノマーの高分子安定化処理(重合処理)過程において、液晶材
料と、重合により得られたポリマーとが相分離し、このポリマーがブルー相の欠陥領域へ
と濃縮(重合)されるためと考えられている。
を使用した場合において、アルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が奇数であり、
特に9となる側鎖を有する液晶性モノマーを含む液晶組成物を用いた場合、液晶材料とポ
リマーの相分離がより効率的に行われるために高分子安定化処理が可能となる処理温度が
拡大しているものと考えられる。
、アルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)が奇数の場合と、偶数の場合で、それぞ
れ高分子安定化ブルー相を発現させた場合の配向状態について図14に示す。なお、図1
4の(A)、図14(B)には、液晶性モノマーのアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の
合計数)がそれぞれ4、6と偶数の場合について示し、図14の(C)、図14(D)に
は、液晶性モノマーのアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の合計数)がそれぞれ5、7と
奇数の場合について示す。
れぞれ4、6と偶数の場合にも、液晶性モノマーのアルキレン基の鎖長(酸素及び炭素の
合計数)がそれぞれ5、7と奇数の場合にも、それぞれプレートレット状組織が見られる
が、奇数の場合には、プレートレットのサイズが大きくなっていることが確認された。
ブルー相を発現する温度範囲が拡大された高分子/液晶複合体を得るための、高分子安定
化処理の温度範囲を拡大することが可能となることがわかる。
能な温度範囲の拡大を図ることは、大面積の液晶表示装置などの作製において、UV照射
時の面内温度の制御が難しい場合にとても有効である。
100a、100b 液晶性モノマー
101 メソゲン骨格
101a、101b メソゲン骨格
102 アルキレン基
102a、102b アルキレン基
103a、103b アルキレン基
200 第1の基板
201 第2の基板
202 液晶層
203 画素電極層
204 共通電極層
301 ゲート配線層
301a ゲート電極層
302 ゲート絶縁層
303 半導体層
305 ソース配線層
305a 配線層
307 絶縁膜
308 共通配線層
309 絶縁膜
313 層間膜
320 トランジスタ
341 第1の基板
342 第2の基板
344 液晶層
346 共通電極層
347 画素電極層
5000 筐体
5001 表示部
5002 操作キー
5003 太陽電池
5004 充放電制御回路
5005 バッテリー
5006 コンバータ(DCDCコンバータ)
6001 本体
6002 筐体
6003 表示部
6004 キーボード
6011 本体
6012 表示部
6013 外部インターフェイス
6014 操作ボタン
6015 スタイラス
6021 電子書籍
6022 筐体
6023 筐体
6024 軸部
6025 表示部
6026 表示部
6027 電源
6028 操作キー
6029 スピーカー
6031 筐体
6032 筐体
6033 表示パネル
6034 スピーカー
6035 マイクロフォン
6036 ポインティングデバイス
6037 カメラ用レンズ
6038 外部接続端子
6039 太陽電池セル
6040 外部メモリスロット
6041 操作キー
6051 本体
6052 表示部(A)
6053 接眼部
6054 操作スイッチ
6055 表示部(B)
6056 バッテリー
6061 テレビジョン装置
6062 筐体
6063 表示部
6064 スタンド
Claims (3)
- ネマチック液晶、および下記構造式(104)で示される液晶性モノマーを含む液晶組成物を用いた、ブルー相を発現する高分子/液晶複合体であって、
ブルー相を発現させたときの配向状態において、プレートレット状組織が観察されないことを特徴とする高分子/液晶複合体。
- ネマチック液晶、および下記構造式(102)で示される液晶性モノマーを含む液晶組成物を用いた、ブルー相を発現する高分子/液晶複合体であって、
ブルー相を発現させたときの配向状態において、プレートレット状組織が観察されないことを特徴とする高分子/液晶複合体。
- 請求項1又は請求項2において、
非液晶モノマーと、重合開始剤と、を有し、
前記非液晶モノマーは、メタクリル酸ドデシルであり、
前記重合開始剤は、前記液晶組成物に対して0.5wt%以下であることを特徴とする高分子/液晶複合体。
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