JP5902039B2 - Liquid crystal element, liquid crystal display device - Google Patents

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Description

液晶組成物、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。 The present invention relates to a liquid crystal composition, a liquid crystal element, a liquid crystal display device, and a manufacturing method thereof.

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。 In recent years, liquid crystals have been applied to various devices, and particularly liquid crystal display devices (liquid crystal displays) having thin and light features are used in displays in a wide range of fields.

より大型、高繊細な表示画面を可能とするため、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)。 In order to enable a larger and higher-definition display screen, an increase in response speed of liquid crystal is required and development is underway (see, for example, Patent Document 1).

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あげられる。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、かつ広視野角化が可能なので、実用化に向けてより研究が行われている(例えば特許文献2参照)。 As a liquid crystal display mode capable of high-speed response, there is a display mode using a liquid crystal exhibiting a blue phase. In the mode using a liquid crystal that exhibits a blue phase, a high-speed response is achieved, an alignment film is unnecessary, and a wide viewing angle is possible. 2).

特開2008−303381号公報JP 2008-303381 A 国際公開第2005−090520号International Publication No. 2005-090520

多様な液晶デバイスに用いることができるヒステリシスが抑制された新規な液晶組成物を提供することを目的の一とする。 An object is to provide a novel liquid crystal composition with suppressed hysteresis that can be used in various liquid crystal devices.

該新規な液晶組成物を用いることにより、液晶素子、液晶表示装置に高い表示品位を付与することを目的の一とする。 An object is to provide a liquid crystal element and a liquid crystal display device with high display quality by using the novel liquid crystal composition.

本発明の一は、下記一般式(G1)で表される重合性モノマーを全重量に対して6重量%以下の割合で含み、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を用い、重合開始剤により重合性モノマーを重合して形成され、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であるブルー相を発現する液晶組成物を提供するものである。 One aspect of the present invention includes a polymerizable monomer represented by the following general formula (G1) in a proportion of 6% by weight or less based on the total weight, and a nematic liquid crystal, a chiral agent, and a polymerization initiator. The present invention provides a liquid crystal composition which is formed by polymerizing a polymerizable monomer and exhibits a blue phase having a ΔV 50 which is an index representing hysteresis of less than 1 V.

一般式(G1)中、n及びmは10〜20の整数であり、n=mである。 In general formula (G1), n and m are integers of 10 to 20, and n = m.

本発明の一は、上記構成において、一般式(G1)中、n及びmは偶数である液晶組成物である。 Another aspect of the present invention is a liquid crystal composition having the above structure, in which n and m are even numbers in the general formula (G1).

本発明の一は、上記液晶組成物を用いる液晶素子、液晶表示装置、又は電子機器を提供するものである。 One embodiment of the present invention provides a liquid crystal element, a liquid crystal display device, or an electronic device using the above liquid crystal composition.

本発明の一は、下記一般式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマー、ネマティック液晶、及びカイラル剤を含有し、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であり、ブルー相を発現する液晶組成物である。該液晶組成物には重合開始剤が含まれうる。 One aspect of the present invention includes a polymer having a plurality of units represented by the following general formula (G2), a nematic liquid crystal, and a chiral agent, and ΔV 50, which is an index representing hysteresis, is less than 1 V and exhibits a blue phase. The liquid crystal composition. The liquid crystal composition may contain a polymerization initiator.

一般式(G2)中、n及びmは10〜20の整数であり、n=mである。 In general formula (G2), n and m are integers of 10 to 20, and n = m.

本発明の一は、上記構成において、一般式(G2)中、n及びmは偶数である液晶組成物である。 Another embodiment of the present invention is a liquid crystal composition having the above structure, in which n and m are even numbers in the general formula (G2).

本発明の一は、上記液晶組成物を用いる液晶素子、液晶表示装置、又は電子機器を提供するものである。 One embodiment of the present invention provides a liquid crystal element, a liquid crystal display device, or an electronic device using the above liquid crystal composition.

本明細書におけるヒステリシスは、高分子安定化処理を行った液晶組成物の電圧−透過率特性(V−T特性)における昇電圧測定と降電圧測定の差で表される。なお、ヒステリシスを表す指標であるΔV50とは、昇電圧測定時、降電圧測定時における規格化透過率50%となる電圧の差であり、規格化透過率100%となる電圧が飽和電圧V100である。ヒステリシスの発生要因は液晶組成物の構造歪みに起因する。 The hysteresis in this specification is represented by the difference between the measurement of the rising voltage and the measurement of the falling voltage in the voltage-transmittance characteristics (VT characteristics) of the liquid crystal composition subjected to the polymer stabilization treatment. Note that ΔV 50 , which is an index representing hysteresis, is a voltage difference at which the normalized transmittance is 50% at the time of rising voltage measurement and at the time of falling voltage measurement. The voltage at which the normalized transmittance is 100% is the saturation voltage V 100 . The cause of the hysteresis is due to the structural distortion of the liquid crystal composition.

本発明の一は、一般式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマー、ネマティック液晶、及びカイラル剤を含有し、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であり、ブルー相を発現する、ヒステリシスが抑制された液晶組成物を提供することができる。 One aspect of the present invention includes a polymer having a plurality of units represented by the general formula (G2), a nematic liquid crystal, and a chiral agent, and ΔV 50 that is an index representing hysteresis is less than 1 V and develops a blue phase. A liquid crystal composition with suppressed hysteresis can be provided.

また、該液晶組成物を用いる、高い表示品位を有する液晶素子、及び液晶表示装置を提供することができる。 In addition, a liquid crystal element having a high display quality and a liquid crystal display device using the liquid crystal composition can be provided.

液晶組成物を説明する概念図。The conceptual diagram explaining a liquid-crystal composition. 液晶表示装置の一形態を説明する図。8A and 8B illustrate one embodiment of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の電極構成の一形態を説明する図。3A and 3B each illustrate one embodiment of an electrode structure of a liquid crystal display device. 液晶表示モジュールを説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display module. 電子機器を説明する図。10A and 10B each illustrate an electronic device. 液晶素子及び比較液晶素子におけるヒステリシス特性を示す図。FIG. 9 shows hysteresis characteristics of a liquid crystal element and a comparative liquid crystal element. ヒステリシス特性を表す指標であるΔV50の測定方法を説明する図。View for explaining a method of measuring the [Delta] V 50 is an index representing the hysteresis characteristics. RM−O10のH NMRチャート図。 1 H NMR chart of RM-O10. RM−O10の吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum of RM-O10.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明に限定されず、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, it is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.

なお、第1、第2、又は第3として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。 In addition, the ordinal numbers attached as the first, second, or third are used for convenience, and do not indicate the process order or the stacking order. In addition, a specific name is not shown as a matter for specifying the invention in this specification.

(実施の形態1)
本発明の一に係る液晶組成物、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(A)(B)を用いて説明する。図1(A)(B)は液晶素子又は液晶表示装置の断面図である。
(Embodiment 1)
A liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention, and a liquid crystal element or a liquid crystal display device using the liquid crystal composition will be described with reference to FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views of a liquid crystal element or a liquid crystal display device.

本発明の一に係る液晶組成物は、一般式(G1)で表される重合性モノマーを全重量に対して6重量%以下の割合で含み、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を用い、重合開始剤により重合性モノマーを重合して形成され、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であるブルー相を発現する液晶組成物である。 A liquid crystal composition according to one aspect of the present invention includes a polymerizable monomer represented by the general formula (G1) in a ratio of 6% by weight or less based on the total weight, and uses a nematic liquid crystal, a chiral agent, and a polymerization initiator. , A liquid crystal composition formed by polymerizing a polymerizable monomer with a polymerization initiator and exhibiting a blue phase having a ΔV 50 that is an index representing hysteresis of less than 1V.

一般式(G1)中、n及びmは10〜20の整数であり、n=mである。 In general formula (G1), n and m are integers of 10 to 20, and n = m.

本発明の一に係る液晶組成物は、上記構成において、一般式(G1)中、n及びmは偶数である液晶組成物である。 The liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention is the liquid crystal composition having the above structure, in which n and m are even numbers in the general formula (G1).

上記一般式(G1)で表される重合性モノマーの具体例としては、構造式(110)〜構造式(120)で表される重合性モノマーを挙げることができる。但し、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the polymerizable monomer represented by the general formula (G1) include polymerizable monomers represented by structural formulas (110) to (120). However, the present invention is not limited to these.

本発明の一に係る液晶組成物は、一般式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマー、ネマティック液晶、及びカイラル剤を含有し、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であり、ブルー相を発現する液晶組成物である。 The liquid crystal composition according to one aspect of the present invention includes a polymer having a plurality of units represented by the general formula (G2), a nematic liquid crystal, and a chiral agent, and ΔV 50 that is an index representing hysteresis is less than 1 V, A liquid crystal composition exhibiting a blue phase.

一般式(G2)中、n及びmは10〜20の整数であり、n=mである。 In general formula (G2), n and m are integers of 10 to 20, and n = m.

本発明の一に係る液晶組成物は、上記構成において、一般式(G2)中、n及びmは偶数である液晶表示装置である。 The liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention is the liquid crystal display device having the above structure, in which n and m are even numbers in the general formula (G2).

上記一般式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマーの具体例としては、構造式(210)〜構造式(220)で表されるユニットを複数有するポリマーを挙げることができる。但し、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the polymer having a plurality of units represented by the general formula (G2) include polymers having a plurality of units represented by the structural formulas (210) to (220). However, the present invention is not limited to these.

本発明の一に係る液晶性組成物に含まれる一般式(G1)で表される重合性モノマーの合成方法としては種々の反応を適用することができる。 As a method for synthesizing the polymerizable monomer represented by General Formula (G1) contained in the liquid crystalline composition according to one aspect of the present invention, various reactions can be applied.

ネマティック液晶としては、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、アゾ系化合物、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。 The nematic liquid crystal is not particularly limited and is a biphenyl compound, a terphenyl compound, a phenylcyclohexyl compound, a biphenylcyclohexyl compound, a phenylbicyclohexyl compound, a phenylbenzoate compound, a cyclohexylphenylbenzoate compound, a phenylbenzoate. Acid phenyl compounds, bicyclohexylcarboxylic acid phenyl compounds, azomethine compounds, azo compounds, and azooxy compounds, stilbene compounds, bicyclohexyl compounds, phenylpyrimidine compounds, biphenylpyrimidine compounds, pyrimidine compounds, and And biphenylethyne compounds.

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。 The chiral agent is used to induce twist of the liquid crystal composition, to align the liquid crystal composition in a spiral structure and to develop a blue phase. The chiral agent is a compound having an asymmetric center, and a compound having a good compatibility with the liquid crystal composition and a strong twisting power is used. Further, the chiral agent is an optically active substance, and the higher the optical purity, the more preferable it is 99% or more.

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。 Since the blue phase is optically isotropic, it does not depend on the viewing angle, and it is not necessary to form an alignment film, so that the quality of the display image can be improved and the cost can be reduced.

一般式(G1)で表される重合性モノマー、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を含有する液晶組成物において、重合開始剤により重合性モノマーを重合する処理を行うことで、ブルー相の発現する温度範囲を広げることができることから、該処理を高分子安定化処理ということができる。 In the liquid crystal composition containing the polymerizable monomer represented by the general formula (G1), the nematic liquid crystal, the chiral agent, and the polymerization initiator, the treatment of polymerizing the polymerizable monomer with the polymerization initiator allows the blue phase Since the temperature range for expression can be expanded, the treatment can be referred to as polymer stabilization treatment.

本発明の一に係る液晶組成物には、一般式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマーが含まれる。該液晶組成物はヒステリシスが抑制されており、該液晶組成物を用いることによって、液晶素子、液晶表示装置、電子機器などの高い表示品位が達成できる。なお、本発明の一に係る液晶組成物は、光学シャッターなどの表示機能を有さない光学機器にも好適に用いることができる。 The liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention includes a polymer including a plurality of units represented by General Formula (G2). The liquid crystal composition has suppressed hysteresis. By using the liquid crystal composition, high display quality of a liquid crystal element, a liquid crystal display device, an electronic device, or the like can be achieved. Note that the liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention can also be suitably used for an optical device that does not have a display function such as an optical shutter.

また、重合性モノマーは複数種用いてもよく、一般式(G1)で表される重合性モノマーの他に他の重合性モノマーも用いることができる。 A plurality of polymerizable monomers may be used, and other polymerizable monomers may be used in addition to the polymerizable monomer represented by the general formula (G1).

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、液晶組成物は重合開始剤が添加されている。 Examples of the polymerizable monomer include a thermopolymerizable (thermosetting) monomer that undergoes polymerization by heat, a photopolymerizable (photocurable) monomer that undergoes polymerization by light, or a polymerization that undergoes polymerization by heat and light. A monomer can be used. In addition, a polymerization initiator is added to the liquid crystal composition.

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。 The polymerizable monomer may be a monofunctional monomer such as acrylate or methacrylate, may be a polyfunctional monomer such as diacrylate, triacrylate, dimethacrylate, or trimethacrylate, or may be a mixture of these. Further, it may be liquid crystalline or non-liquid crystalline, and both may be mixed.

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。一般式(G1)で表される重合性モノマーは光重合性モノマーであるために、光重合開始剤を用いる。 The polymerization initiator may be a radical polymerization initiator that generates radicals by light irradiation, an acid generator that generates acid, or a base generator that generates a base. Since the polymerizable monomer represented by the general formula (G1) is a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator is used.

光重合性モノマーである一般式(G1)で表される重合性モノマーが含まれる液晶組成物に、光重合開始剤を添加し、一般式(G1)で表さ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を照射して高分子安定化処理を行うことができる。 A photopolymerization initiator is added to a liquid crystal composition containing a polymerizable monomer represented by the general formula (G1), which is a photopolymerizable monomer, and the polymerizable monomer represented by the general formula (G1) and photopolymerization Polymer stabilization treatment can be performed by irradiating light having a wavelength at which the initiator reacts.

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相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。 The polymer stabilization treatment may be performed on a liquid crystal composition exhibiting an isotropic phase, or may be performed on a liquid crystal composition exhibiting a blue phase by controlling temperature. The temperature at which the phase transitions from the blue phase to the isotropic phase when the temperature rises or the temperature at which the phase transition from the isotropic phase to the blue phase when the temperature falls is called the phase transition temperature between the blue phase and the isotropic phase. As an example of polymer stabilization treatment, after heating the liquid crystal composition to which the photopolymerizable monomer has been added to the isotropic phase, the temperature is gradually lowered to the blue phase to maintain the temperature at which the blue phase appears. In this state, light irradiation can be performed.

本発明の一に係る液晶素子及び液晶表示装置の例を図1(A)(B)に示す。 Examples of a liquid crystal element and a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention are illustrated in FIGS.

本発明の一に係る液晶素子は、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(G2)で表されるユニットを複数有するポリマー、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を含有し、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であり、ブルー相を発現する液晶組成物208を有する。 A liquid crystal element according to one embodiment of the present invention includes a polymer having a plurality of units represented by the general formula (G2) between at least a pair of electrode layers (a pixel electrode layer 230 and a common electrode layer 232 having different potentials), a nematic liquid crystal, It has a liquid crystal composition 208 that contains a chiral agent and a polymerization initiator, has an ΔV 50 that is an indicator of hysteresis, of less than 1 V, and develops a blue phase.

液晶組成物208は、一般式(G1)で表される重合性モノマーを全重量に対して6重量%以下の割合で含み、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を用い、重合開始剤により重合性モノマーを重合して形成され、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であるブルー相を発現する液晶組成物を用いる。 The liquid crystal composition 208 contains a polymerizable monomer represented by the general formula (G1) in a proportion of 6% by weight or less based on the total weight, and uses a nematic liquid crystal, a chiral agent, and a polymerization initiator. A liquid crystal composition that is formed by polymerizing a polymerizable monomer and exhibits a blue phase having an ΔV 50 that is an index representing hysteresis of less than 1 V is used.

図1(A)(B)は、第1の基板200と第2の基板201とが、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)(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。 1A and 1B illustrate a liquid crystal display device in which a first substrate 200 and a second substrate 201 are arranged to face each other with a liquid crystal composition 208 interposed therebetween. 1A and 1B is an example in which the arrangement of the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232 with respect to the liquid crystal composition 208 is different.

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。 In the liquid crystal element and the liquid crystal display device in FIG. 1A, the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232 are provided adjacent to each other between the first substrate 200 and the liquid crystal composition 208. In the structure of FIG. 1A, a method is used in which an electric field that is substantially parallel to the substrate (that is, a horizontal direction) is generated and liquid crystal molecules are moved in a plane parallel to the substrate to control gradation. Can do.

このような図1(A)の構成は、本発明の一に係る液晶組成物である上述のブルー相を発現する液晶組成物208に用いる場合に好適に適用することができる。 Such a structure in FIG. 1A can be preferably applied to the case where the liquid crystal composition 208 that expresses the blue phase, which is the liquid crystal composition according to an embodiment of the present invention, is used.

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。 A liquid crystal is controlled by forming an electric field between the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232. Since a horizontal electric field is formed in the liquid crystal, the liquid crystal molecules can be controlled using the electric field. Since the liquid crystal composition that exhibits a blue phase can respond at high speed, the performance of the liquid crystal element and the liquid crystal display device can be improved.

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。 For example, since a high-speed response is possible, an RGB light emitting diode (LED) or the like is arranged in the backlight device, and a continuous additive color mixing method (field sequential method) in which color display is performed by time division, or for left eye by time division. The present invention can be suitably applied to a three-dimensional display method using a shutter glasses method in which images and right-eye images are alternately viewed.

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。本発明の一に係る、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。 In the liquid crystal element and the liquid crystal display device in FIG. 1B, the pixel electrode layer 230 is provided on the first substrate 200 side and the common electrode layer 232 is provided on the second substrate 201 side with the liquid crystal composition 208 interposed therebetween. . With the structure in FIG. 1B, a method can be used in which a gray scale is controlled by generating an electric field substantially perpendicular to a substrate and moving liquid crystal molecules in a plane perpendicular to the substrate. Further, an alignment film 202 a and an alignment film 202 b may be provided between the liquid crystal composition 208 and the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232. The liquid crystal composition according to one embodiment of the present invention can be used for liquid crystal elements with various structures and liquid crystal display devices with various display modes.

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。 The distance between the pixel electrode layer 230 adjacent to the liquid crystal composition 208 and the common electrode layer 232 is determined by applying a predetermined voltage to the pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232, respectively. It is a distance to which the liquid crystal of the liquid crystal composition 208 interposed between the layers 232 responds. The voltage to be applied is appropriately controlled according to the distance.

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。 The maximum value of the thickness (film thickness) of the liquid crystal composition 208 is preferably 1 μm or more and 20 μm or less.

液晶組成物208を形成する方法として、ディスペンス法(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。 As a method for forming the liquid crystal composition 208, a dispensing method (a dropping method) or an injection method in which liquid crystal is injected using a capillary phenomenon after the first substrate 200 and the second substrate 201 are bonded to each other is used. Can do.

また、図1(A)(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。 Although not shown in FIGS. 1A and 1B, an optical film such as a polarizing plate, a retardation plate, and an antireflection film is provided as appropriate. For example, circularly polarized light using a polarizing plate and a retardation plate may be used. Further, a backlight or the like can be used as the light source.

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。 In this specification, a substrate on which a semiconductor element (for example, a transistor) or a pixel electrode layer is formed is referred to as an element substrate (first substrate), and a substrate facing the element substrate with a liquid crystal composition interposed therebetween is a counter substrate. (Second substrate).

本発明の一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。 As a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention, a transmissive liquid crystal display device that performs display by transmitting light from a light source, a reflective liquid crystal display device that performs display by reflecting incident light, or a transmissive liquid crystal display device A transflective liquid crystal display device having both a reflection type and a reflection type can be provided.

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。 In the case of a transmissive liquid crystal display device, a pixel electrode layer, a common electrode layer, a first substrate, a second substrate, other insulating films, a conductive film, and the like that exist in a pixel region through which light is transmitted are in a visible light wavelength region It is made translucent with respect to the light. In the liquid crystal display device having the structure of FIG. 1A, the pixel electrode layer and the common electrode layer are preferably light-transmitting. However, in the case of having an opening pattern, a non-light-transmitting material such as a metal film is used depending on the shape. Also good.

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。 On the other hand, in the case of a reflective liquid crystal display device, a reflective member (such as a reflective film or substrate) that reflects light transmitted through the liquid crystal composition is provided on the side opposite to the viewing side with respect to the liquid crystal composition. That's fine. Therefore, the light-transmitting substrate, the insulating film, and the conductive film which are provided from the viewing side to the reflective member have a light-transmitting property with respect to light in the visible wavelength region. In this specification, translucency refers to a property of transmitting at least light in the visible wavelength region. In the liquid crystal display device having the structure of FIG. 1B, the pixel electrode layer or the common electrode layer on the side opposite to the viewing side can be made reflective and used as a reflective member.

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を混合した導電材料、酸化インジウムに酸化シリコン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、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、銀等の金属、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。 The pixel electrode layer 230 and the common electrode layer 232 include indium tin oxide, a conductive material in which zinc oxide is mixed with indium oxide, a conductive material in which silicon oxide is mixed in indium oxide, indium oxide containing organic indium, organic tin, and tungsten oxide. Indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, graphene, tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel , Titanium, platinum, aluminum, copper, silver and other metals, alloys thereof, or metal nitrides thereof, or one or more of them can be used.

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。 As the first substrate 200 and the second substrate 201, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a plastic substrate, or the like can be used. In the case of a reflective liquid crystal display device, a metal substrate such as an aluminum substrate or a stainless steel substrate may be used as the substrate opposite to the viewing side.

以上のように、本発明の一に係る液晶組成物、液晶表示素子、液晶表示装置として、高い表示品位を有する液晶組成物、液晶表示素子、液晶表示装置を提供することができる。 As described above, a liquid crystal composition, a liquid crystal display element, and a liquid crystal display device having high display quality can be provided as the liquid crystal composition, the liquid crystal display element, and the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

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。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態2)
本発明の一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。
(Embodiment 2)
As a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention, a passive matrix liquid crystal display device and an active matrix liquid crystal display device can be provided. In this embodiment, an example of an active matrix liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

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。 FIG. 2A is a plan view of the liquid crystal display device and shows one pixel. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line X1-X2 in FIG.

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。 In FIG. 2A, a plurality of source wiring layers (including the wiring layer 405a) are arranged in parallel to each other (extending in the vertical direction in the drawing) and separated from each other. The plurality of gate wiring layers (including the gate electrode layer 401) extend in a direction substantially orthogonal to the source wiring layer (the left-right direction in the drawing) and are arranged so as to be separated from each other. The common wiring layer 408 is disposed at a position adjacent to each of the plurality of gate wiring layers, and extends in a direction substantially parallel to the gate wiring layer, that is, a direction substantially orthogonal to the source wiring layer (the left-right direction in the drawing). ing. A substantially rectangular space is surrounded by the source wiring layer, the common wiring layer 408, and the gate wiring layer, and the pixel electrode layer and the common electrode layer of the liquid crystal display device are disposed in this space. The transistor 420 for driving the pixel electrode layer is arranged at the upper left corner in the drawing. A plurality of pixel electrode layers and transistors are arranged in a matrix.

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。 In the liquid crystal display device in FIG. 2, the first electrode layer 447 electrically connected to the transistor 420 functions as a pixel electrode layer, and the second electrode layer 446 electrically connected to the common wiring layer 408 is a common electrode layer. Function as. Note that a capacitor is formed by the first electrode layer and the common wiring layer. Although the common electrode layer can be operated in a floating state (electrically isolated state), it should be set to a level at which no flicker occurs near a fixed potential, preferably a common potential (intermediate potential of image signals sent as data). May be.

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。 A method can be used in which an electric field substantially parallel (that is, in a horizontal direction) is generated on the substrate and liquid crystal molecules are moved in a plane parallel to the substrate to control gradation. As such a system, an electrode configuration used in the IPS mode as shown in FIGS. 2 and 3 can be applied.

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、同形状で完全に重なる配置は避ける。 The horizontal electric field mode shown in the IPS mode or the like includes a first electrode layer (for example, a pixel electrode layer whose voltage is controlled for each pixel) and a second electrode layer (for example, all pixels) having an opening pattern below the liquid crystal composition. A common electrode layer to which a common voltage is supplied. Accordingly, a first electrode layer 447 and a second electrode layer 446, one of which is a pixel electrode layer and the other is a common electrode layer, are formed over the first substrate 441, and at least the first electrode layer and the second electrode layer 446 are formed. One of the two electrode layers is formed on the insulating film. The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 have various opening patterns instead of a planar shape, and include bent portions and branched comb-teeth shapes. Since the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 generate an electric field between the electrodes, an arrangement with the same shape and completely overlapping is avoided.

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447及び第2の電極層446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、同形状で完全に重なる配置は避ける。 Alternatively, an electrode structure used in an FFS mode may be used as the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446. The transverse electric field mode shown in the FFS mode is a first electrode layer having an opening pattern below the liquid crystal composition (for example, a pixel electrode layer in which voltage is controlled for each pixel) and a flat plate below the opening pattern. A second electrode layer (for example, a common electrode layer to which a common voltage is supplied to all pixels) is disposed. In this case, a first electrode layer 447 and a second electrode layer 446 are formed over the first substrate 441, one of which is a pixel electrode layer and the other is a common electrode layer. The layers are arranged so as to be stacked with an insulating film (or an interlayer insulating layer) interposed therebetween. One of the pixel electrode layer and the common electrode layer is formed below the insulating film (or interlayer insulating layer) and has a flat plate shape, and the other is formed above the insulating film (or interlayer insulating layer), and It has various opening patterns and has a shape including a bent portion and a branched comb-teeth shape. Since the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 generate an electric field between the electrodes, an arrangement with the same shape and completely overlapping is avoided.

液晶組成物444に、実施の形態1で示した一般式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマー、ネマティック液晶、及びカイラル剤を含有し、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であり、ブルー相を発現する液晶組成物を用いる。なお、液晶組成物444には重合開始剤が含まれうる。本実施の形態では、液晶組成物444は一般式(G1)で表される重合性モノマーを全重量に対して6重量%以下の割合で含み、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を用い、重合開始剤により重合性モノマーを重合して形成され、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であるブルー相を発現する液晶組成物を用いて形成することができる。重合処理である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)で液晶素子、液晶表示装置に設けられる。 The liquid crystal composition 444 includes a polymer having a plurality of units represented by the general formula (G2) described in Embodiment 1, a nematic liquid crystal, and a chiral agent, and ΔV 50 that is an index representing hysteresis is less than 1V. Yes, a liquid crystal composition exhibiting a blue phase is used. Note that the liquid crystal composition 444 may include a polymerization initiator. In this embodiment, the liquid crystal composition 444 includes a polymerizable monomer represented by the general formula (G1) in a proportion of 6% by weight or less based on the total weight, and uses a nematic liquid crystal, a chiral agent, and a polymerization initiator. It can be formed using a liquid crystal composition which is formed by polymerizing a polymerizable monomer with a polymerization initiator and expresses a blue phase having a ΔV 50 which is an index representing hysteresis of less than 1V. By a polymer stabilization process that is a polymerization process, the liquid crystal element and the liquid crystal display device are provided in a state in which a blue phase is developed (a state in which a blue phase is exhibited or a state in which a blue phase is exhibited).

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、視野角が広くなる。 By forming an electric field between the first electrode layer 447 that is a pixel electrode layer and the second electrode layer 446 that is a common electrode layer, the liquid crystal of the liquid crystal composition 444 is controlled. Since a horizontal electric field is formed in the liquid crystal, the liquid crystal molecules can be controlled using the electric field. Since the liquid crystal molecules aligned to exhibit a blue phase can be controlled in a direction parallel to the substrate, the viewing angle is widened.

第1の電極層447及び第2の電極層446の他の例を図3に示す。図3(A)乃至(D)の上面図に示すように、第1の電極層447a乃至447d及び第2の電極層446a乃至446dが互い違いとなるように形成されており、図3(A)では第1の電極層447a及び第2の電極層446aはうねりを有する波状形状であり、図3(B)では第1の電極層447b及び第2の電極層446bは同心円状の開口部を有する形状であり、図3(C)では第1の電極層447c及び第2の電極層446cは櫛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。 Another example of the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 is illustrated in FIG. As shown in the top views of FIGS. 3A to 3D, the first electrode layers 447a to 447d and the second electrode layers 446a to 446d are formed to be staggered, and FIG. In FIG. 3B, the first electrode layer 447a and the second electrode layer 446a have wavy shapes, and in FIG. 3B, the first electrode layer 447b and the second electrode layer 446b have concentric openings. In FIG. 3C, the first electrode layer 447c and the second electrode layer 446c are comb-shaped and partly overlapped. In FIG. 3D, the first electrode layer 447d is formed. The second electrode layer 446d is comb-shaped and has a shape in which the electrodes are engaged with each other. 3A to 3C, when the first electrode layers 447a, 447b, and 447c overlap with the second electrode layers 446a, 446b, and 446c, the first electrode layer 447 and An insulating film is formed between the second electrode layer 446 and a first electrode layer 447 and a second electrode layer 446 are formed over different films.

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。これは本明細書において、他の図面においても同様である。 Note that the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 have a shape having an opening pattern, and thus are illustrated as a plurality of divided electrode layers in the cross-sectional view of FIG. The same applies to other drawings in this specification.

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。 The transistor 420 is an inverted staggered thin film transistor which is formed over a first substrate 441 which is a substrate having an insulating surface and serves as a gate electrode layer 401, a gate insulating layer 402, a semiconductor layer 403, and a source electrode layer or a drain electrode layer. It includes wiring layers 405a and 405b that function.

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。 There is no particular limitation on the structure of the transistor that can be applied to the liquid crystal display device disclosed in this specification. For example, a staggered type or a planar type with a top gate structure or a bottom gate structure can be used. The transistor may have a single gate structure in which one channel formation region is formed, a double gate structure in which two channel formation regions are formed, or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed. Alternatively, a dual gate type having two gate electrode layers arranged above and below the channel region with a gate insulating layer interposed therebetween may be used.

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。 An insulating film 407 and an insulating film 409 which cover the transistor 420 and are in contact with the semiconductor layer 403 are provided, and an interlayer film 413 is stacked over the insulating film 409.

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)、印刷法(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。 The formation method of the interlayer film 413 is not particularly limited, and depending on the material, spin coating, dipping, spray coating, droplet discharge method (inkjet method, etc.), printing method (screen printing, offset printing, etc.), roll coating A curtain coat, a knife coat or the like can be used.

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。 The first substrate 441 and the second substrate 442 which is a counter substrate are fixed to each other with a sealant with the liquid crystal composition 444 interposed therebetween. As a method for forming the liquid crystal composition 444, a dispenser method (a dropping method) or an injection method in which liquid crystal is injected using a capillary phenomenon after the first substrate 441 and the second substrate 442 are bonded to each other is used. Can do.

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。 As the sealing material, it is typically preferable to use a visible light curable resin, an ultraviolet curable resin, or a thermosetting resin. Typically, an acrylic resin, an epoxy resin, an amine resin, or the like can be used. Further, it may contain a light (typically ultraviolet) polymerization initiator, a thermosetting agent, a filler, and a coupling agent.

本実施の形態では、一般式(G1)で表される重合性モノマーとして光重合性を有する重合性モノマーを用いるため、重合開始剤として光重合開始剤を用いて、光照射により高分子安定化処理を行うことができる。 In the present embodiment, since a polymerizable monomer having photopolymerizability is used as the polymerizable monomer represented by the general formula (G1), the photopolymerization initiator is used as the polymerization initiator, and the polymer is stabilized by light irradiation. Processing can be performed.

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一般式(G1)で表さ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。 The liquid crystal composition is filled in the gap between the first substrate 441 and the second substrate 442 and then irradiated with light to perform polymer stabilization treatment, whereby the liquid crystal composition 444 is formed. The light is light having a wavelength at which the polymerizable monomer represented by the general formula (G1) contained in the liquid crystal composition used as the liquid crystal composition 444 and the photopolymerization initiator react. By this polymer stabilization treatment by light irradiation, the temperature range in which the liquid crystal composition 444 develops a blue phase can be widely improved.

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。 The sealing material may be cured by a light irradiation process of polymer stabilization treatment, for example, when a photocurable resin such as ultraviolet rays is used for the sealing material and a liquid crystal composition is formed by a dropping method.

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。 In this embodiment, a polarizing plate 443a is provided outside the first substrate 441 (on the side opposite to the liquid crystal composition 444), and a polarizing plate 443b is provided outside the second substrate 442 (on the side opposite to the liquid crystal composition 444). . In addition to the polarizing plate, an optical film such as a retardation plate or an antireflection film may be provided. For example, circularly polarized light using a polarizing plate and a retardation plate may be used. Through the above steps, a liquid crystal display device can be completed.

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。 In the case where a plurality of liquid crystal display devices are manufactured using a large substrate (so-called multi-cavity), the dividing step can be performed before the polymer stabilization treatment or before the polarizing plate is provided. Considering the influence on the liquid crystal composition by the dividing step (alignment disorder due to force applied during the dividing step), it is preferable that the first substrate and the second substrate are bonded together and before the polymer stabilization treatment. .

図示しないが、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源は素子基板である第1の基板441側から、視認側である第2の基板442へと透過するように照射される。 Although not shown, a backlight, a sidelight, or the like may be used as the light source. The light source is irradiated so as to transmit from the first substrate 441 side which is an element substrate to the second substrate 442 which is the viewing side.

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。 The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 include indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, A light-transmitting conductive material such as indium tin oxide, indium zinc oxide, indium tin oxide to which silicon oxide is added, or graphene can be used.

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、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、銀等の金属、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。 The first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 are formed using metals such as tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel, titanium, platinum, aluminum, copper, and silver, Alternatively, an alloy thereof, or a metal nitride thereof can be used by using one or more kinds.

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。 Alternatively, the first electrode layer 447 and the second electrode layer 446 can be formed using a conductive composition including a conductive high molecule (also referred to as a conductive polymer).

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。 An insulating film serving as a base film may be provided between the first substrate 441 and the gate electrode layer 401. The base film has a function of preventing diffusion of an impurity element from the first substrate 441 and is formed using one or a plurality of films selected from a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride oxide film, and a silicon oxynitride film. A single layer or a stacked structure can be used. The material of the gate electrode layer 401 is a single layer or a stacked layer using a metal material such as molybdenum, titanium, chromium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, neodymium, or scandium, or an alloy material containing these as a main component. can do. As the gate electrode layer 401, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or a silicide film such as nickel silicide may be used. When a light-shielding conductive film is used for the gate electrode layer 401, light from the backlight (light which enters from the first substrate 441) can be prevented from entering the semiconductor layer 403.

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。 For example, the two-layer structure of the gate electrode layer 401 includes a two-layer structure in which a molybdenum layer is stacked over an aluminum layer, a two-layer structure in which a molybdenum layer is stacked over a copper layer, or a copper layer. A two-layer structure in which a titanium nitride layer or a tantalum nitride layer is stacked, or a two-layer structure in which a titanium nitride layer and a molybdenum layer are stacked is preferable. The three-layer structure is preferably a stacked structure in which a tungsten layer or a tungsten nitride layer, an aluminum / silicon alloy layer or an aluminum / titanium alloy layer, and a titanium nitride layer or a titanium layer are stacked.

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(HfSi(x>0、y>0))、ハフニウムアルミネート(HfAl(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。 The gate insulating layer 402 is formed using a silicon oxide film, a gallium oxide film, an aluminum oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxynitride film, a silicon nitride oxide film, or the like by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. Can be formed. Alternatively, as the material of the gate insulating layer 402, hafnium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, hafnium silicate (HfSi x O y (x> 0, y> 0)), hafnium aluminate (HfAl x O y (x> 0, y) > 0)), high-k materials such as nitrogen-added hafnium silicate and nitrogen-added hafnium aluminate may be used. The gate leakage current can be reduced by using these high-k materials.

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、テトラエトキシシラン(TEOS:化学式Si(OC)、テトラメチルシラン(TMS:化学式Si(CH)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエトキシシラン(SiH(OC)、トリスジメチルアミノシラン(SiH(N(CH)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。 Alternatively, a silicon oxide layer can be formed as the gate insulating layer 402 by a CVD method using an organosilane gas. Examples of the organic silane gas include tetraethoxysilane (TEOS: chemical formula Si (OC 2 H 5 ) 4 ), tetramethylsilane (TMS: chemical formula Si (CH 3 ) 4 ), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetra Use of silicon-containing compounds such as siloxane (OMCTS), hexamethyldisilazane (HMDS), triethoxysilane (SiH (OC 2 H 5 ) 3 ), trisdimethylaminosilane (SiH (N (CH 3 ) 2 ) 3 ) Can do. Note that the gate insulating layer 402 may have a single-layer structure or a stacked structure.

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。 The material used for the semiconductor layer 403 is not particularly limited and may be set as appropriate depending on characteristics required for the transistor 420. Examples of materials that can be used for the semiconductor layer 403 are described.

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。 As a material for forming the semiconductor layer 403, an amorphous material (also referred to as an amorphous material) formed by a chemical vapor deposition method using a semiconductor material gas typified by silane or germane or a physical vapor deposition method such as a sputtering method is used. .) A semiconductor, a polycrystalline semiconductor obtained by crystallizing the amorphous semiconductor using light energy or thermal energy, a microcrystalline semiconductor, or the like can be used. The semiconductor layer can be formed by a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like.

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。 A typical example of an amorphous semiconductor is hydrogenated amorphous silicon, and a typical example of a crystalline semiconductor is polysilicon. Polysilicon (polycrystalline silicon) is mainly made of so-called high-temperature polysilicon using polysilicon formed through a process temperature of 800 ° C. or higher as a main material, or polysilicon formed at a process temperature of 600 ° C. or lower. And so-called low-temperature polysilicon, and polysilicon obtained by crystallizing amorphous silicon using an element that promotes crystallization. Needless to say, as described above, a microcrystalline semiconductor or a semiconductor including a crystalline phase in part of a semiconductor layer can be used.

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、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。 An oxide semiconductor may be used, and the oxide semiconductor preferably contains at least indium (In), particularly In and zinc (Zn). In addition, it is preferable to include gallium (Ga) in addition to the stabilizer for reducing variation in electrical characteristics of the transistor including the oxide. Moreover, it is preferable to have tin (Sn) as a stabilizer. Moreover, it is preferable to have hafnium (Hf) as a stabilizer. Moreover, it is preferable to have aluminum (Al) as a stabilizer. Moreover, it is preferable to have a zirconium (Zr) as a stabilizer.

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。 Other stabilizers include lanthanoids such as lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), and terbium (Tb). , Dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), or lutetium (Lu).

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、二元系金属の酸化物であるIn−Zn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、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。 For example, as an oxide semiconductor, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, binary metal oxides In—Zn oxide, In—Mg oxide, In—Ga oxide, ternary metal In-Ga-Zn-based oxide (also referred to as IGZO), In-Al-Zn-based oxide, In-Sn-Zn-based oxide, In-Hf-Zn-based oxide, In-La -Zn oxide, In-Ce-Zn oxide, In-Pr-Zn oxide, In-Nd-Zn oxide, In-Sm-Zn oxide, In-Eu-Zn oxide In-Gd-Zn-based oxide, In-Tb-Zn-based oxide, In-Dy-Zn-based oxide, In-Ho-Zn-based oxide, In-Er-Zn-based oxide, In-Tm- Zn-based oxide, In-Yb-Zn-based oxide, In-Lu-Zn-based oxide, four In-Sn-Ga-Zn-based oxides, In-Hf-Ga-Zn-based oxides, In-Al-Ga-Zn-based oxides, and In-Sn-Al-Zn-based oxides that are oxides of the base metal In-Sn-Hf-Zn-based oxides and In-Hf-Al-Zn-based oxides can be used.

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。 Note that here, for example, an In—Ga—Zn-based oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn as its main components, and there is no limitation on the ratio of In, Ga, and Zn. Moreover, metal elements other than In, Ga, and Zn may be contained.

また、酸化物半導体として、InMO(ZnO)(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、InSnO(ZnO)(n>0、且つ、nは整数)で表記される材料を用いてもよい。 Alternatively, a material represented by InMO 3 (ZnO) m (m> 0 is satisfied, and m is not an integer) may be used as the oxide semiconductor. Note that M represents one metal element or a plurality of metal elements selected from Ga, Fe, Mn, and Co. Alternatively, a material represented by In 2 SnO 5 (ZnO) n (n> 0 is satisfied, and n is an integer) may be used as the oxide semiconductor.

例えば、In:Ga:Zn=1:1:1(=1/3:1/3:1/3)、In:Ga:Zn=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)、あるいはIn:Ga:Zn=3:1:2(=1/2:1/6:1/3)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(=1/3:1/3:1/3)、In:Sn:Zn=2:1:3(=1/3:1/6:1/2)あるいはIn:Sn:Zn=2:1:5(=1/4:1/8:5/8)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。 For example, In: Ga: Zn = 1: 1: 1 (= 1/3: 1/3: 1/3), In: Ga: Zn = 2: 2: 1 (= 2/5: 2/5: 1) / 5), or an In—Ga—Zn-based oxide having an atomic ratio of In: Ga: Zn = 3: 1: 2 (= 1/2: 1/6: 1/3) and oxidation in the vicinity of the composition. Can be used. Alternatively, In: Sn: Zn = 1: 1: 1 (= 1/3: 1/3: 1/3), In: Sn: Zn = 2: 1: 3 (= 1/3: 1/6: 1) / 2) or In: Sn: Zn = 2: 1: 5 (= 1/4: 1/8: 5/8) atomic ratio In—Sn—Zn-based oxide or oxide in the vicinity of the composition Should be used.

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、原子間結合距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。 However, the oxide semiconductor is not limited thereto, and an oxide semiconductor having an appropriate composition may be used depending on required semiconductor characteristics (mobility, threshold value, variation, and the like). In order to obtain the required semiconductor characteristics, it is preferable that the carrier concentration, impurity concentration, defect density, atomic ratio of metal element to oxygen, interatomic bond distance, density, and the like are appropriate.

なお、例えば、In、Ga、Znの原子数比がIn:Ga:Zn=a:b:c(a+b+c=1)である酸化物の組成が、原子数比がIn:Ga:Zn=A:B:C(A+B+C=1)の酸化物の組成の近傍であるとは、a、b、cが、(a−A)+(b−B)+(c−C)≦rを満たすことをいう。rとしては、例えば、0.05とすればよい。他の酸化物でも同様である。 Note that for example, the composition of an oxide in which the atomic ratio of In, Ga, and Zn is In: Ga: Zn = a: b: c (a + b + c = 1) has an atomic ratio of In: Ga: Zn = A: B: C (A + B + C = 1) is in the vicinity of the oxide composition, a, b, c are (a−A) 2 + (b−B) 2 + (c−C) 2 ≦ r 2 Satisfying. For example, r may be 0.05. The same applies to other oxides.

酸化物半導体膜は、単結晶、多結晶(ポリクリスタルともいう。)または非晶質などの状態をとる。 An oxide semiconductor film is in a single crystal state, a polycrystalline (also referred to as polycrystal) state, an amorphous state, or the like.

好ましくは、酸化物半導体膜は、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜とする。 Preferably, the oxide semiconductor film is a CAAC-OS (C Axis Crystallized Oxide Semiconductor) film.

CAAC−OS膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。CAAC−OS膜は、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当該結晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)による観察像では、CAAC−OS膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界は明確ではない。また、TEMによってCAAC−OS膜には粒界(グレインバウンダリーともいう。)は確認できない。そのため、CAAC−OS膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。 The CAAC-OS film is not completely single crystal nor completely amorphous. The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a crystal-amorphous mixed phase structure where crystal parts are included in an amorphous phase. Note that the crystal part is often large enough to fit in a cube whose one side is less than 100 nm. Further, in the observation image obtained by a transmission electron microscope (TEM), the boundary between the amorphous part and the crystal part included in the CAAC-OS film is not clear. Further, a grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed in the CAAC-OS film by TEM. Therefore, in the CAAC-OS film, reduction in electron mobility due to grain boundaries is suppressed.

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。本明細書において、単に垂直と記載する場合、85°以上95°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−5°以上5°以下の範囲も含まれることとする。 In the crystal part included in the CAAC-OS film, the c-axis is aligned in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, and triangular when viewed from the direction perpendicular to the ab plane. It has a shape or hexagonal atomic arrangement, and metal atoms are arranged in layers or metal atoms and oxygen atoms are arranged in layers as viewed from the direction perpendicular to the c-axis. Note that the directions of the a-axis and the b-axis may be different between different crystal parts. In this specification, a simple term “perpendicular” includes a range from 85 ° to 95 °. In addition, a simple term “parallel” includes a range from −5 ° to 5 °.

なお、CAAC−OS膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、CAAC−OS膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、CAAC−OS膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶質化することもある。 Note that the distribution of crystal parts in the CAAC-OS film is not necessarily uniform. For example, in the formation process of the CAAC-OS film, when crystal growth is performed from the surface side of the oxide semiconductor film, the ratio of crystal parts in the vicinity of the surface of the oxide semiconductor film is higher in the vicinity of the surface. In addition, when an impurity is added to the CAAC-OS film, the crystal part in a region to which the impurity is added becomes amorphous in some cases.

CAAC−OS膜に含まれる結晶部のc軸は、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な方向に揃うため、CAAC−OS膜の形状(被形成面の断面形状または表面の断面形状)によっては互いに異なる方向を向くことがある。なお、結晶部のc軸の方向は、CAAC−OS膜が形成されたときの被形成面の法線方向または表面の法線方向に平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、または成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。 Since the c-axis of the crystal part included in the CAAC-OS film is aligned in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, the shape of the CAAC-OS film (formation surface) Depending on the cross-sectional shape of the surface or the cross-sectional shape of the surface). Note that the c-axis direction of the crystal part is in a direction parallel to the normal direction of the surface where the CAAC-OS film is formed or the normal direction of the surface. The crystal part is formed by film formation or by performing crystallization treatment such as heat treatment after film formation.

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を低減することが可能である。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。 A transistor including a CAAC-OS film can reduce variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light. Therefore, the transistor has high reliability.

なお、酸化物半導体膜を構成する酸素の一部は窒素で置換されてもよい。 Note that part of oxygen included in the oxide semiconductor film may be replaced with nitrogen.

また、CAAC−OSのように結晶部を有する酸化物半導体では、よりバルク内欠陥を低減することができ、表面の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ(Ra)が1nm以下、好ましくは0.3nm以下、より好ましくは0.1nm以下の表面上に形成するとよい。 Further, in an oxide semiconductor having a crystal part such as a CAAC-OS, defects in a bulk can be further reduced, and mobility higher than that of an oxide semiconductor in an amorphous state can be obtained by increasing surface flatness. . In order to improve the flatness of the surface, it is preferable to form an oxide semiconductor on the flat surface. Specifically, the average surface roughness (Ra) is 1 nm or less, preferably 0.3 nm or less, more preferably Is preferably formed on a surface of 0.1 nm or less.

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。 In the manufacturing process of the semiconductor layer and the wiring layer, an etching process is used to process the thin film into a desired shape. For the etching process, dry etching or wet etching can be used.

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。 Etching conditions (such as an etchant, etching time, and temperature) are adjusted as appropriate depending on the material so that the material can be etched into a desired shape.

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、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた元素、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、アルミニウム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。アルミニウムと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素、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。 As a material of the wiring layers 405a and 405b functioning as the source electrode layer or the drain electrode layer, an element selected from aluminum, chromium, tantalum, titanium, molybdenum, tungsten, or an alloy containing the above-described element as a component, or the above-described element is used. Examples include alloy films combining elements. In the case where heat treatment is performed, it is preferable that the conductive film has heat resistance enough to withstand the heat treatment. For example, aluminum alone is inferior in heat resistance and has problems such as being easily corroded, so it is formed in combination with a heat resistant conductive material. As a heat-resistant conductive material combined with aluminum, an element selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, scandium, or an alloy containing the above elements as a component, or an alloy film combining the above elements, Alternatively, a nitride containing the above-described element as a component is formed.

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。 The gate insulating layer 402, the semiconductor layer 403, and the wiring layers 405a and 405b functioning as a source electrode layer or a drain electrode layer may be continuously formed without being exposed to the air. By continuously forming a film without exposure to the atmosphere, each stacked interface can be formed without being contaminated by atmospheric components or contaminating impurity elements floating in the atmosphere, so that variation in transistor characteristics can be reduced. it can.

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。 Note that the semiconductor layer 403 is a semiconductor layer which is etched only partly and has a groove (concave portion).

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系樹脂、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。また、絶縁膜407として酸化ガリウム膜を用いてもよい。 As the insulating film 407 and the insulating film 409 which cover the transistor 420, an inorganic insulating film or an organic insulating film formed by a dry method or a wet method can be used. For example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, a tantalum oxide film, or the like obtained by a CVD method, a sputtering method, or the like can be used. Alternatively, an organic material such as polyimide, acrylic, benzocyclobutene resin, polyamide, or epoxy can be used. In addition to the above organic materials, a low dielectric constant material (low-k material), a siloxane resin, PSG (phosphosilicate glass), BPSG (boron phosphosilicate glass), or the like can be used. Alternatively, a gallium oxide film may be used as the insulating film 407.

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。 Note that the siloxane-based resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond formed using a siloxane-based material as a starting material. Siloxane resins may use organic groups (for example, alkyl groups and aryl groups) and fluoro groups as substituents. The organic group may have a fluoro group. A siloxane-based resin can be used as the insulating film 407 by forming a film by a coating method and baking it.

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。 Note that the insulating film 407 and the insulating film 409 may be formed by stacking a plurality of insulating films formed using these materials. For example, an organic resin film may be stacked on the inorganic insulating film.

以上のように、本発明の一に係る液晶組成物、液晶表示装置として、高い表示品位を有する液晶組成物、液晶表示装置を提供することができる。 As described above, a liquid crystal composition and a liquid crystal display device having high display quality can be provided as the liquid crystal composition and the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

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。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態3)
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。
(Embodiment 3)
A transistor is manufactured, and a liquid crystal display device having a display function can be manufactured using the transistor in a pixel portion and further in a driver circuit. In addition, part or the whole of the driver circuit can be formed over the same substrate as the pixel portion by using a transistor, so that a system-on-panel can be formed.

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。 A liquid crystal display device includes a liquid crystal element (also referred to as a liquid crystal display element) as a display element.

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。 Further, the liquid crystal display device includes a panel in which the display element is sealed, and a module in which an IC or the like including a controller is mounted on the panel. Furthermore, in the process of manufacturing the liquid crystal display device, an element substrate corresponding to one embodiment before the display element is completed, the element substrate includes means for supplying current to the display element in each of the plurality of pixels. . Specifically, the element substrate may be in a state where only the pixel electrode of the display element is formed, or after the conductive film to be the pixel electrode is formed, the pixel electrode is formed by etching. The previous state may be used, and all forms are applicable.

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。 Note that a liquid crystal display device in this specification means an image display device, a display device, or a light source (including a lighting device). In addition, a connector, for example, a module with a FPC (Flexible Printed Circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package), a module with a printed wiring board at the end of a TAB tape or TCP, or a display All modules in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on the element by a COG (Chip On Glass) method are also included in the liquid crystal display device.

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。 The appearance and a cross section of a liquid crystal display panel, which is an embodiment of a liquid crystal display device, will be described with reference to FIGS. 4A1 and 4A2 illustrate a panel in which the transistors 4010 and 4011 and the liquid crystal element 4013 formed over the first substrate 4001 are sealed with a sealant 4005 between the second substrate 4006 and FIGS. 4B is a top view, and FIG. 4B corresponds to a cross-sectional view taken along line MN in FIGS. 4A1 and 4A2.

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。 A sealant 4005 is provided so as to surround the pixel portion 4002 provided over the first substrate 4001 and the scan line driver circuit 4004. A second substrate 4006 is provided over the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004. Therefore, the pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004 are sealed together with the liquid crystal composition 4008 by the first substrate 4001, the sealant 4005, and the second substrate 4006.

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。 4A1 is formed using a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film over a separately prepared substrate in a region different from the region surrounded by the sealant 4005 over the first substrate 4001. A signal line driver circuit 4003 is mounted. 4A2 illustrates an example in which part of the signal line driver circuit is formed using a transistor provided over the first substrate 4001. The signal line driver circuit 4003b is formed over the first substrate 4001. In addition, a signal line driver circuit 4003a formed of a single crystal semiconductor film or a polycrystalline semiconductor film is mounted on a separately prepared substrate.

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。 Note that a connection method of a driver circuit which is separately formed is not particularly limited, and a COG method, a wire bonding method, a TAB method, or the like can be used. 4A1 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is mounted by a COG method, and FIG. 4A2 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is mounted by a TAB method.

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。 The pixel portion 4002 and the scan line driver circuit 4004 provided over the first substrate 4001 include a plurality of transistors. In FIG. 4B, the transistor 4010 included in the pixel portion 4002 and the scan line The transistor 4011 included in the driver circuit 4004 is illustrated. An insulating layer 4020 and an interlayer film 4021 are provided over the transistors 4010 and 4011.

トランジスタ4010、4011は、実施の形態2又は実施の形態3のいずれかに示すトランジスタを適用することができる。 The transistors described in any of Embodiments 2 and 3 can be used as the transistors 4010 and 4011.

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。 Alternatively, a conductive layer may be provided over the interlayer film 4021 or the insulating layer 4020 so as to overlap with a channel formation region of the semiconductor layer of the transistor 4011 for the driver circuit. The potential of the conductive layer may be the same as or different from that of the gate electrode layer of the transistor 4011, and the conductive layer can function as a second gate electrode layer. Further, the potential of the conductive layer may be GND, 0 V, or the conductive layer may be in a floating state.

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。 In addition, a pixel electrode layer 4030 and a common electrode layer 4031 are formed over the interlayer film 4021, and the pixel electrode layer 4030 is electrically connected to the transistor 4010. The liquid crystal element 4013 includes a pixel electrode layer 4030, a common electrode layer 4031, and a liquid crystal composition 4008. Note that polarizing plates 4032a and 4032b are provided outside the first substrate 4001 and the second substrate 4006, respectively.

液晶組成物4008に、実施の形態1で示した一般式(G1)で表される重合性モノマーを全重量に対して6重量%以下の割合で含み、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を用い、重合開始剤により重合性モノマーを重合して形成され、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であるブルー相を発現す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、実施の形態1又は実施の形態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。 A liquid crystal composition 4008 contains the polymerizable monomer represented by the general formula (G1) described in Embodiment 1 in a proportion of 6% by weight or less based on the total weight, and includes a nematic liquid crystal, a chiral agent, and a polymerization initiator. And a liquid crystal composition that is formed by polymerizing a polymerizable monomer with a polymerization initiator and exhibits a blue phase having an ΔV 50 that is an index representing hysteresis of less than 1 V. For the pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031, the structure of the pixel electrode layer and the common electrode layer as described in Embodiment 1 or 2 can be applied.

本実施の形態では、液晶組成物4008に実施の形態1で示した一般式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマー、ネマティック液晶、及びカイラル剤を含有し、ヒステリシスを表す指標であるΔV50が1V未満であり、ブルー相を発現する液晶組成物を用いる。液晶組成物4008には重合開始剤が含まれうる。液晶組成物4008は一般式(G1)で表される重合性モノマー、ネマティック液晶、カイラル剤、及び重合開始剤を含有する液晶組成物を用いて、重合開始剤により重合性モノマーを重合して形成することができる。重合処理である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、液晶素子、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1の図1(A)、実施の形態2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。 In this embodiment, the liquid crystal composition 4008 includes a polymer having a plurality of units represented by the general formula (G2) described in Embodiment 1, a nematic liquid crystal, and a chiral agent, and ΔV that is an index representing hysteresis A liquid crystal composition in which 50 is less than 1 V and develops a blue phase is used. The liquid crystal composition 4008 may include a polymerization initiator. A liquid crystal composition 4008 is formed by polymerizing a polymerizable monomer with a polymerization initiator using a liquid crystal composition containing a polymerizable monomer represented by the general formula (G1), a nematic liquid crystal, a chiral agent, and a polymerization initiator. can do. The liquid crystal element and the liquid crystal display device are provided in a state where a blue phase is developed (also referred to as a blue phase or a state showing a blue phase) by polymer stabilization treatment which is a polymerization treatment. Therefore, in this embodiment mode, the pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 have an opening pattern as illustrated in FIG. 1A of Embodiment Mode 1 and FIG. 3 of Embodiment Mode 2.

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。 By forming an electric field between the pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031, the liquid crystal of the liquid crystal composition 4008 is controlled. Since a horizontal electric field is formed in the liquid crystal, the liquid crystal molecules can be controlled using the electric field.

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、又はFRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板を用いることもできる。 Note that the first substrate 4001 and the second substrate 4006 can be formed using light-transmitting glass, plastic, or the like. As the plastic, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a polyester film, or an acrylic resin film can be used. Alternatively, a sheet having a structure in which an aluminum foil is sandwiched between PVF films or polyester films, or an FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate can be used.

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。 Reference numeral 4035 denotes a columnar spacer obtained by selectively etching the insulating film, and is provided for controlling the film thickness (cell gap) of the liquid crystal composition 4008. A spherical spacer may be used. In a liquid crystal display device using the liquid crystal composition 4008, the cell gap which is the thickness of the liquid crystal composition is preferably 1 μm or more and 20 μm or less. In the present specification, the thickness of the cell gap is the maximum value of the thickness (film thickness) of the liquid crystal composition.

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。 Although FIG. 4 shows an example of a transmissive liquid crystal display device, the present invention can be applied to either a transflective liquid crystal display device or a reflective liquid crystal display device.

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。 4 shows an example in which a polarizing plate is provided on the outer side (viewing side) of the substrate, the polarizing plate may be provided on the inner side of the substrate. What is necessary is just to set suitably according to the material and preparation process conditions of a polarizing plate. Further, a light shielding layer functioning as a black matrix may be provided.

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。 A color filter layer or a light shielding layer may be formed as part of the interlayer film 4021. FIG. 4 illustrates an example in which a light-blocking layer 4034 is provided on the second substrate 4006 side so as to cover the upper portions of the transistors 4010 and 4011. By providing the light-blocking layer 4034, the effects of improving contrast and stabilizing the transistor can be further increased.

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。 A structure covered with an insulating layer 4020 functioning as a protective film of the transistor may be employed, but is not particularly limited.

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。 Note that the protective film is for preventing entry of contaminant impurities such as organic substances, metal substances, and water vapor floating in the atmosphere, and a dense film is preferable. The protective film is formed by a sputtering method using a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride oxide film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, or an aluminum nitride oxide film, Alternatively, a stacked layer may be formed.

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。 In the case where a light-transmitting insulating layer is further formed as the planarizing insulating film, a heat-resistant organic material such as polyimide, acrylic, benzocyclobutene resin, polyamide, or epoxy can be used. In addition to the above organic materials, a low dielectric constant material (low-k material), a siloxane resin, PSG (phosphosilicate glass), BPSG (boron phosphosilicate glass), or the like can be used. Note that the insulating layer may be formed by stacking a plurality of insulating films formed using these materials.

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)、印刷法(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。 The method of forming the insulating layer to be stacked is not particularly limited, and depending on the material, sputtering method, spin coating, dipping method, spray coating method, droplet discharge method (inkjet method, etc.), printing method (screen printing, offset) Printing, etc.), roll coat, curtain coat, knife coat and the like.

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。 The pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 include indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium tin oxide, A light-transmitting conductive material such as indium zinc oxide, indium tin oxide to which silicon oxide is added, or graphene can be used.

また、画素電極層4030及び共通電極層4031はタングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、銀等の金属、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。 The pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 are formed using tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel, titanium, platinum, aluminum, copper, silver, or an alloy thereof, or The metal nitride can be formed using one or more kinds.

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。 The pixel electrode layer 4030 and the common electrode layer 4031 can be formed using a conductive composition including a conductive high molecule (also referred to as a conductive polymer).

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。 In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the signal line driver circuit 4003 which is formed separately, the scan line driver circuit 4004, or the pixel portion 4002 from an FPC 4018.

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。 Further, since the transistor is easily broken by static electricity or the like, it is preferable to provide a protective circuit for protecting the driver circuit over the same substrate for the gate line or the source line. The protection circuit is preferably configured using a non-linear element.

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。 In FIG. 4, the connection terminal electrode 4015 is formed using the same conductive film as the pixel electrode layer 4030, and the terminal electrode 4016 is formed using the same conductive film as the source and drain electrode layers of the transistors 4010 and 4011.

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。 The connection terminal electrode 4015 is electrically connected to a terminal included in the FPC 4018 through an anisotropic conductive film 4019.

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。 FIG. 4 illustrates an example in which the signal line driver circuit 4003 is formed separately and mounted on the first substrate 4001; however, the present invention is not limited to this structure. The scan line driver circuit may be separately formed and then mounted, or only part of the signal line driver circuit or part of the scan line driver circuit may be separately formed and then mounted.

以上のように、本発明の一に係る液晶組成物、液晶素子、液晶表示装置として、高い表示品位を有する液晶組成物、液晶素子、液晶表示装置を提供することができる。 As described above, a liquid crystal composition, a liquid crystal element, and a liquid crystal display device having high display quality can be provided as the liquid crystal composition, the liquid crystal element, and the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

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。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態4)
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。
(Embodiment 4)
The liquid crystal display device disclosed in this specification can be applied to a variety of electronic devices (including game machines). Examples of the electronic device include a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor for a computer, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (also referred to as a mobile phone or a mobile phone device). ), Large game machines such as portable game machines, portable information terminals, sound reproducing devices, and pachinko machines.

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。実施の形態1乃至3のいずれかで示した液晶表示装置を表示部3003に適用することにより、高い表示品位を有する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。 FIG. 5A illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 3001, a housing 3002, a display portion 3003, a keyboard 3004, and the like. By applying the liquid crystal display device described in any of Embodiments 1 to 3 to the display portion 3003, a laptop personal computer with high display quality can be obtained.

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。実施の形態1乃至3のいずれかで示した液晶表示装置を表示部3023に適用することにより、高い表示品位を有する携帯情報端末(PDA)とすることができる。 FIG. 5B illustrates a personal digital assistant (PDA). A main body 3021 is provided with a display portion 3023, an external interface 3025, operation buttons 3024, and the like. There is a stylus 3022 as an accessory for operation. By applying the liquid crystal display device described in any of Embodiments 1 to 3 to the display portion 3023, a personal digital assistant (PDA) having high display quality can be obtained.

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。 FIG. 5C illustrates an electronic book, which includes two housings, a housing 2701 and a housing 2703. The housing 2701 and the housing 2703 are integrated with a shaft portion 2711 and can be opened / closed using the shaft portion 2711 as an axis. With such a configuration, an operation like a paper book can be performed.

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。実施の形態1乃至3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。 A display portion 2705 and a display portion 2707 are incorporated in the housing 2701 and the housing 2703, respectively. The display unit 2705 and the display unit 2707 may be configured to display a continuous screen or may be configured to display different screens. By adopting a configuration in which different screens are displayed, for example, text is displayed on the right display unit (display unit 2705 in FIG. 5C) and an image is displayed on the left display unit (display unit 2707 in FIG. 5C). Can be displayed. By applying the liquid crystal display device described in any of Embodiments 1 to 3 to the display portion 2705 and the display portion 2707, an electronic book with low power consumption can be provided. In the case where a transflective or reflective liquid crystal display device is used as the display portion 2705, it is expected to be used in a relatively bright situation. Therefore, a solar cell is provided, and power generation by the solar cell and charging with the battery can be performed. You may do it. In addition, when a lithium ion battery is used as a battery, there exists an advantage, such as achieving size reduction.

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。 FIG. 5C illustrates an example in which the housing 2701 is provided with an operation portion and the like. For example, the housing 2701 is provided with a power supply 2721, operation keys 2723, a speaker 2725, and the like. Pages can be turned with the operation keys 2723. Note that a keyboard, a pointing device, or the like may be provided on the same surface as the display portion of the housing. In addition, an external connection terminal (such as an earphone terminal or a USB terminal), a recording medium insertion portion, or the like may be provided on the rear surface or side surface of the housing. Further, the electronic book may have a structure as an electronic dictionary.

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。 Further, the electronic book may have a configuration capable of transmitting and receiving information wirelessly. It is also possible to adopt a configuration in which desired book data or the like is purchased and downloaded from an electronic book server wirelessly.

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。実施の形態1乃至3のいずれかで示した液晶表示装置を表示パネル2802に適用することにより、高い表示品位を有する携帯電話とすることができる。 FIG. 5D illustrates a mobile phone, which includes two housings, a housing 2800 and a housing 2801. The housing 2801 is provided with a display panel 2802, a speaker 2803, a microphone 2804, a pointing device 2806, a camera lens 2807, an external connection terminal 2808, and the like. The housing 2800 is provided with a solar cell 2810 for charging the mobile phone, an external memory slot 2811, and the like. An antenna is incorporated in the housing 2801. By applying the liquid crystal display device described in any of Embodiments 1 to 3 to the display panel 2802, a mobile phone having high display quality can be obtained.

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。 In addition, the display panel 2802 is provided with a touch panel. A plurality of operation keys 2805 that are displayed as images is illustrated by dashed lines in FIG. Note that a booster circuit for boosting the voltage output from the solar battery cell 2810 to a voltage required for each circuit is also mounted.

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。 In the display panel 2802, the display direction can be appropriately changed depending on a usage pattern. In addition, since the camera lens 2807 is provided on the same surface as the display panel 2802, a videophone can be used. The speaker 2803 and the microphone 2804 can be used for videophone calls, recording and playing sound, and the like as well as voice calls. Further, the housing 2800 and the housing 2801 can be slid to be in an overlapped state from the deployed state as illustrated in FIG. 5D, and thus can be reduced in size suitable for carrying.

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。 The external connection terminal 2808 can be connected to an AC adapter and various types of cables such as a USB cable, and charging and data communication with a personal computer are possible. Further, a recording medium can be inserted into the external memory slot 2811 so that a larger amount of data can be stored and moved.

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。 In addition to the above functions, an infrared communication function, a television reception function, or the like may be provided.

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。実施の形態1乃至3のいずれかで示した液晶表示装置を表示部(A)3057、表示部(B)3055に適用することにより、高い表示品位を有するデジタルビデオカメラとすることができる。 FIG. 5E illustrates a digital video camera which includes a main body 3051, a display portion (A) 3057, an eyepiece portion 3053, operation switches 3054, a display portion (B) 3055, a battery 3056, and the like. By applying the liquid crystal display device described in any of Embodiments 1 to 3 to the display portion (A) 3057 and the display portion (B) 3055, a digital video camera having high display quality can be obtained.

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。実施の形態1乃至3のいずれかで示した液晶表示装置を表示部9603に適用することにより、高い表示品位を有するテレビジョン装置とすることができる。 FIG. 5F illustrates a television device, which includes a housing 9601 including a display portion 9603 and the like. Images can be displayed on the display portion 9603. Here, a structure in which the housing 9601 is supported by a stand 9605 is illustrated. By applying the liquid crystal display device described in any of Embodiments 1 to 3 to the display portion 9603, a television device having high display quality can be obtained.

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。 The television device can be operated with an operation switch provided in the housing 9601 or a separate remote controller. Further, the remote controller may be provided with a display unit that displays information output from the remote controller.

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。 Note that the television device is provided with a receiver, a modem, and the like. General TV broadcasts can be received by a receiver, and connected to a wired or wireless communication network via a modem, so that it can be unidirectional (sender to receiver) or bidirectional (sender and receiver). It is also possible to perform information communication between each other or between recipients).

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。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

本実施例では、本発明の一形態の液晶組成物を用いた液晶素子、及び比較として本発明の一形態の液晶組成物を用いない比較液晶素子を作製し、それぞれの特性の評価を行った。 In this example, a liquid crystal element using the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention and a comparative liquid crystal element not using the liquid crystal composition of one embodiment of the present invention were manufactured for evaluation. .

本実施例で作製した液晶素子及び比較液晶素子に用いた液晶組成物の構成を表1に示す。表1では、混合する割合は全て重量百分率(wt%)で表している。 Table 1 shows the structure of the liquid crystal composition used in the liquid crystal element manufactured in this example and the comparative liquid crystal element. In Table 1, all the mixing ratios are expressed in weight percentage (wt%).

液晶素子及び比較液晶素子では、液晶1としてMDA−00−3506(メルク株式会社製)、液晶2として4−(trans−4−n−プロピルシクロヘキシル)安息香酸4−シアノ−3,5−ジフルオロフェニル(略称:CPEP−3FCNF)、液晶3として4−n−プロピル安息香酸4−シアノ−3,5−ジフルオロフェニル(略称:PEP−3FCNF)、液晶4として4−n−エチル安息香酸4−シアノ−3,5−ジフルオロフェニル(略称:PEP−3FCNF)、カイラル剤として(R)(R)−4,5−ビス[ヒドロキシ(ジフェナントリル)メチル]−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン(略称:R−DOL−Pn)、重合性モノマーとして非液晶性紫外線重合性の重合モノマーであるメタクリル酸ドデシル(略称:DMeAc)(東京化成工業株式会社製)、及び重合開始剤としてDMPAP(略称)(東京化成工業株式会社製)を用いた。 In the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element, MDA-00-3506 (manufactured by Merck Co., Ltd.) is used as the liquid crystal 1 and 4-cyano-3,5-difluorophenyl 4- (trans-4-n-propylcyclohexyl) benzoate is used as the liquid crystal 2. (Abbreviation: CPEP-3FCNF), 4-n-propylbenzoic acid 4-cyano-3,5-difluorophenyl (abbreviation: PEP-3FCNF) as liquid crystal 3, and 4-n-ethylbenzoic acid 4-cyano- as liquid crystal 4. 3,5-difluorophenyl (abbreviation: PEP-3FCNF), (R) (R) -4,5-bis [hydroxy (diphenanthryl) methyl] -2,2-dimethyl-1,3-dioxolane (abbreviation) as a chiral agent : R-DOL-Pn), a non-liquid crystalline ultraviolet polymerizable monomer as a polymerizable monomer, dodecyl methacrylate (approximately) : DMeAc) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), and was used DMPAP (abbreviation) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a polymerization initiator.

なお、本実施例で用いた液晶2:CPEP−3FCNF(略称)、液晶3:PEP−3FCNF(略称)、液晶4:PEP−2FCNF(略称)、カイラル剤:RR−DOL−Pn(略称)、メタクリル酸ドデシル(DMeAc)(略称)、及び重合開始剤:DMPAP(略称)の構造式を下記に示す。 Liquid crystal 2: CPEP-3FCNF (abbreviation), liquid crystal 3: PEP-3FCNF (abbreviation), liquid crystal 4: PEP-2FCNF (abbreviation), chiral agent: RR-DOL-Pn (abbreviation), used in this example. Structural formulas of dodecyl methacrylate (DMeAc) (abbreviation) and polymerization initiator: DMPAP (abbreviation) are shown below.

また、表1に示す液晶素子及び比較液晶素子においては、さらに重合性モノマーとしてそれぞれ、液晶素子は下記構造式(110)で表される重合性モノマーであるRM−O10(略称)を、比較液晶素子は下記に示す重合性モノマーである1,4−ビス−[4−(4−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)(シントンケミカルズ株式会社製)を含む液晶組成物を用いた。なお、液晶素子においてはRM−O10(略称)の混合する割合が、4.5wt%、5.0wt%、5.5wt%、6.0wt%となる液晶組成物を用いてそれぞれ液晶素子を作製し、比較液晶素子はRM−O6(略称)の混合する割合が、4.5wt%となる液晶組成物を用いて比較液晶素子を作製した。なお、他の重合性モノマーであるDMeAc(略称)は、RM−O10(略称)又はRM−O6(略称)と同じ割合混合した。例えば、RM−O10(略称)の混合する割合が6.0wt%の場合は、DMeAc(略称)も6.0wt%の割合で混合した。 In addition, in the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element shown in Table 1, as a polymerizable monomer, the liquid crystal element is RM-O10 (abbreviation) which is a polymerizable monomer represented by the following structural formula (110). The element is a polymerizable monomer shown below, 1,4-bis- [4- (4-acryloyloxy-n-hexyl-1-oxy) benzoyloxy] -2-methylbenzene (abbreviation: RM-O6) ( A liquid crystal composition containing Synton Chemicals Co., Ltd. was used. Note that each liquid crystal element was manufactured using a liquid crystal composition in which the mixing ratio of RM-O10 (abbreviation) was 4.5 wt%, 5.0 wt%, 5.5 wt%, and 6.0 wt%. The comparative liquid crystal element was manufactured using a liquid crystal composition in which the ratio of RM-O6 (abbreviation) to be mixed was 4.5 wt%. In addition, DMeAc (abbreviation) which is another polymerizable monomer was mixed in the same ratio as RM-O10 (abbreviation) or RM-O6 (abbreviation). For example, when the mixing ratio of RM-O10 (abbreviation) is 6.0 wt%, DMeAc (abbreviation) is also mixed at a ratio of 6.0 wt%.

液晶素子及び比較液晶素子は、画素電極層及び共通電極層が図3(D)のように櫛歯状に形成されたガラス基板と、対向基板となるガラス基板とを間に空隙(4μm)を有してシール材によって貼り合わせた後、注入法によって等方相の状態で攪拌した表1で示す材料及び割合で混合させた各液晶組成物を基板間に注入し作製した。 In the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element, a gap (4 μm) is provided between a glass substrate in which a pixel electrode layer and a common electrode layer are formed in a comb shape as shown in FIG. Each of the liquid crystal compositions mixed in the materials and ratios shown in Table 1 stirred in an isotropic phase by an injection method was injected between the substrates.

画素電極層及び共通電極層は、アクリル樹脂を用いたリブ上に設けられ、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物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50nmとし、画素電極層と共通電極層の各幅は3μm、画素電極層と共通電極層との間隔は2μmとした。なお、リブの幅は2μm、リブ間に間隔は3μm、高さは約2μmとした。 The pixel electrode layer and the common electrode layer were provided on a rib using an acrylic resin, and were formed by sputtering using indium tin oxide containing silicon oxide. The film thickness was 50 nm, the width between the pixel electrode layer and the common electrode layer was 3 μm, and the distance between the pixel electrode layer and the common electrode layer was 2 μm. The rib width was 2 μm, the gap between the ribs was 3 μm, and the height was about 2 μm.

シール材は紫外線及び熱硬化型シール材を用い、硬化処理として、90秒間の紫外線(放射照度100mW/cm)照射処理を行い、その後120℃で1時間加熱処理を行った。 As the sealing material, ultraviolet rays and a thermosetting sealing material were used. As a curing treatment, an ultraviolet ray (irradiance: 100 mW / cm 2 ) irradiation treatment for 90 seconds was performed, and then a heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour.

液晶素子及び比較液晶素子それぞれにおいて、ブルー相を発現する温度範囲の任意の温度において恒温とし、紫外線(光源メタルハライドランプ、波長365nm、放射照度8mW/cm)を、波長365nm付近を透過させるバンドパスフィルタを介し、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。 In each of the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element, a band pass that is constant temperature at an arbitrary temperature in a temperature range in which a blue phase is developed and transmits ultraviolet rays (light source metal halide lamp, wavelength 365 nm, irradiance 8 mW / cm 2 ) in the vicinity of wavelength 365 nm. Polymer stabilization treatment was performed by irradiation for 6 minutes through a filter.

液晶素子及び比較液晶素子の各液晶組成物のヒステリシス特性を評価した。ヒステリシス特性の評価として、ヒステリシスを表す指標であるΔV50を測定した。ΔV50の測定方法を、図7を用いて説明する。 The hysteresis characteristics of each liquid crystal composition of the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element were evaluated. As an evaluation of the hysteresis characteristics, ΔV 50 , which is an index representing hysteresis, was measured. A method of measuring ΔV 50 will be described with reference to FIG.

本明細書におけるヒステリシスは、高分子安定化処理を行った液晶組成物の電圧−透過率特性(V−T特性)における昇電圧測定と降電圧測定の差で表される。なお、ヒステリシスを表す指標であるΔV50とは、昇電圧測定時、降電圧測定時における規格化透過率50%となる電圧の差であり、規格化透過率100%となる電圧が飽和電圧V100である。 The hysteresis in this specification is represented by the difference between the measurement of the rising voltage and the measurement of the falling voltage in the voltage-transmittance characteristics (VT characteristics) of the liquid crystal composition subjected to the polymer stabilization treatment. Note that ΔV 50 , which is an index representing hysteresis, is a voltage difference at which the normalized transmittance is 50% at the time of rising voltage measurement and at the time of falling voltage measurement. The voltage at which the normalized transmittance is 100% is the saturation voltage V 100 .

図7では、昇電圧測定における電圧及び規格化透過率のグラフは黒丸のドットで示し、降電圧測定における電圧及び規格化透過率のグラフは白丸のドットで示す。図7で示すように規格化透過率100%となる電圧が飽和電圧V100であり、ヒステリシスを表す指標であるΔV50とは、昇電圧測定時、降電圧測定時における規格化透過率50%となる電圧の差である。 In FIG. 7, the voltage and normalized transmittance graph in the rising voltage measurement is indicated by black dots, and the voltage and normalized transmittance graph in the falling voltage measurement is indicated by white dots. As shown in FIG. 7, the voltage at which the normalized transmittance is 100% is the saturation voltage V 100 , and ΔV 50 , which is an index representing hysteresis, is the normalized transmittance 50% at the time of rising voltage measurement and at the time of falling voltage measurement. Is the difference in voltage.

液晶素子及び比較液晶素子の飽和電圧V100とヒステリシス特性を表すΔV50とを測定した。図6に液晶素子及び比較液晶素子の飽和電圧V100及びヒステリシス特性を表すΔV50の関係を示す。図6において縦軸はヒステリシス特性を表すΔV50であり、横軸は飽和電圧V100である。黒丸のドットが比較液晶素子、白丸のドットは液晶素子であり、液晶素子において矢印で示すように重合性モノマーの添加量が増加するほどヒステリシス特性が低くなっており、飽和電圧V100が高くなっている。 The saturation voltage V 100 and ΔV 50 representing hysteresis characteristics of the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element were measured. FIG. 6 shows the relationship between the saturation voltage V 100 and ΔV 50 representing the hysteresis characteristics of the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element. In FIG. 6, the vertical axis represents ΔV 50 representing the hysteresis characteristic, and the horizontal axis represents the saturation voltage V 100 . The black dot is a comparative liquid crystal element, and the white dot is a liquid crystal element. As the amount of the polymerizable monomer increases in the liquid crystal element, the hysteresis characteristic becomes lower and the saturation voltage V 100 becomes higher. ing.

なお、透過率の測定は、光源はハロゲンランプ、温度は室温の測定条件で、液晶素子及び比較液晶素子をクロスニコルの偏光子で挟んだ状態で行った。 The transmittance was measured under the condition that the light source was a halogen lamp and the temperature was room temperature, and the liquid crystal element and the comparative liquid crystal element were sandwiched between crossed Nicols polarizers.

図6に示すように、白丸のドットで示す液晶素子は、重合性モノマーの添加量がいずれであっても、ヒステリシス特性を表すΔV50が1V未満であった。従って、重合性モノマーの添加量が9wt%〜12wt%と少量であっても、ヒステリシスが抑制されていることがわかる。一方、重合性モノマーの添加量が9wt%の比較液晶素子は、ヒステリシス特性を表すΔV50が1.6V以上と高い値となった。 As shown in FIG. 6, in the liquid crystal element indicated by white dots, ΔV 50 representing the hysteresis characteristics was less than 1 V regardless of the amount of the polymerizable monomer added. Therefore, it can be seen that the hysteresis is suppressed even when the addition amount of the polymerizable monomer is as small as 9 wt% to 12 wt%. On the other hand, in the comparative liquid crystal element in which the addition amount of the polymerizable monomer was 9 wt%, ΔV 50 representing the hysteresis characteristic was as high as 1.6 V or more.

従って、RM−O10(略称)を重合性モノマーとして用いて高分子安定化を行った液晶素子においては、ヒステリシスが抑制され、かつ添加量も低減できるため、低電圧駆動が可能であることが確認できた。 Therefore, in a liquid crystal element in which polymer stabilization is performed using RM-O10 (abbreviation) as a polymerizable monomer, it is confirmed that hysteresis can be suppressed and the addition amount can be reduced, so that low voltage driving is possible. did it.

以上より、本実施例の液晶組成物はヒステリシスが抑制されており、該液晶組成物を用いた液晶素子、液晶表示装置、電子機器は高表示品位とすることができる。また、該液晶組成物は、低電圧駆動も可能であり、該液晶素子を用いた液晶表示装置、電子機器も、より低消費電力化を達成できる。 As described above, hysteresis is suppressed in the liquid crystal composition of this example, and a liquid crystal element, a liquid crystal display device, and an electronic device using the liquid crystal composition can have high display quality. Further, the liquid crystal composition can be driven at a low voltage, and a liquid crystal display device and an electronic device using the liquid crystal element can also achieve lower power consumption.

本実施例では、実施例1で用いた実施の形態1において構造式(110)で表される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)を合成する例を示す。 In this example, 1,4-bis [4- (10-acryloyloxy-n-decyl-1-oxy) benzoyloxy] represented by the structural formula (110) in Embodiment 1 used in Example 1 was used. An example of synthesizing 2-methylbenzene (abbreviation: RM-O10) is shown.

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)の合成方法 Method for synthesizing 1,4-bis [4- (10-acryloyloxy-n-decyl-1-oxy) benzoyloxy] -2-methylbenzene (abbreviation: RM-O10)

構造式(110)で表されるRM−O10(略称)の合成スキームを下記(A−1)に示す。 A synthesis scheme of RM-O10 (abbreviation) represented by Structural Formula (110) is shown in (A-1) below.

300mLのナスフラスコに2.0g(5.7mmol)の4−(10−アクリロイルオキシ−n−デシル−1−オキシ)安息香酸と、0.29g(2.3mmol)の2−メチル−1,4−ベンゼンジオールと、0.11g(0.86mmol)の4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)と、1.1g(5.7mmol)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)と、100mLのアセトンと、50mLのジクロロメタンを加え、この溶液を大気下、室温で20時間、攪拌した。その後、薄層クロマトグラフィー(TLC)により反応が終了していることを確認した。得られた溶液を濃縮し、クロロホルムと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と、飽和食塩水を加えて、有機層を取り出し、水層をクロロホルムで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た。濾液を濃縮し、得られた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て白色固体物質を得た。得られた白色固体物質を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製したところ、白色固体を1.2g、収率68%で得た。 In a 300 mL eggplant flask, 2.0 g (5.7 mmol) of 4- (10-acryloyloxy-n-decyl-1-oxy) benzoic acid and 0.29 g (2.3 mmol) of 2-methyl-1,4 Benzenediol, 0.11 g (0.86 mmol) 4-dimethylaminopyridine (DMAP) and 1.1 g (5.7 mmol) 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride ( EDC), 100 mL of acetone, and 50 mL of dichloromethane were added and the solution was stirred at room temperature for 20 hours under air. Then, it was confirmed that the reaction was completed by thin layer chromatography (TLC). The obtained solution was concentrated, chloroform, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine were added, the organic layer was taken out, and the aqueous layer was extracted with chloroform three times. The organic layer and the extract were combined and dried over magnesium sulfate, and the mixture was separated by gravity filtration. The filtrate was concentrated, and the resulting solid was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform). The obtained fraction was concentrated to obtain a white solid substance. The obtained white solid material was purified by high performance liquid chromatography (HPLC) to obtain 1.2 g of a white solid in a yield of 68%.

核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物である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)であることを確認した。 This compound is the target 1,4-bis [4- (10-acryloyloxy-n-decyl-1-oxy) benzoyloxy] -2-methylbenzene (abbreviation: RM) by nuclear magnetic resonance (NMR). -O10).

得られた物質のH NMRデータを以下に示す。H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=1.34−1.52(m,24H)、1.60−1.87(m,8H)、2.24(s,3H)、4.05(t,J=6.6Hz,4H)、4.16(t,J=6.6Hz,4H)、5.82(dd,J1=10.2Hz,J2=1.5Hz,2H)、6.13(dd,J1=10.5Hz,J2=17.4Hz,2H)、6.40(dd,J1=1.8Hz,J2=17.4Hz,2H)、6.98(dd,J1=3.6Hz,J2=9.0Hz,4H)、7.06−7.19(m,3H)、8.15(t,J=8.6Hz,4H)。また、H NMRチャートを図8に示す。なお、図8(B)は、図8(A)における5.5ppm〜8.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。なお、図8(C)は、図8(A)における1.0ppm〜4.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。 1 H NMR data of the obtained substance is shown below. 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz): δ (ppm) = 1.34-1.52 (m, 24H), 1.60-1.87 (m, 8H), 2.24 (s, 3H), 4.05 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 4.16 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 5.82 (dd, J1 = 10.2 Hz, J2 = 1.5 Hz, 2H) 6.13 (dd, J1 = 10.5 Hz, J2 = 17.4 Hz, 2H), 6.40 (dd, J1 = 1.8 Hz, J2 = 17.4 Hz, 2H), 6.98 (dd, J1) = 3.6 Hz, J2 = 9.0 Hz, 4H), 7.06-7.19 (m, 3H), 8.15 (t, J = 8.6 Hz, 4H). Further, the 1 H NMR chart is shown in FIG. Note that FIG. 8B is a chart in which the range of 5.5 ppm to 8.5 ppm in FIG. Note that FIG. 8C is a chart in which the range of 1.0 ppm to 4.5 ppm in FIG.

また、RM−O10のジクロロメタン溶液の吸収スペクトルを図9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を行った。吸収スペクトルは、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した。図9において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。吸収スペクトルにおいて266nm付近に吸収ピークが見られた。 Further, FIG. 9 shows an absorption spectrum of RM-O10 in dichloromethane. An ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used for measuring the absorption spectrum. The solution was placed in a quartz cell for measurement. The absorption spectrum showed the absorption spectrum which deducted the absorption spectrum measured only by putting dichloromethane in the quartz cell. In FIG. 9, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorption intensity (arbitrary unit). In the absorption spectrum, an absorption peak was observed at around 266 nm.

実施例1で使用した、CPEP−3FCNF(略称)、PEP−3FCNF(略称)、PEP−2FCNF(略称)、及びR−DOL−Pn(略称)の合成方法を以下に記載する。 The synthesis method of CPEP-3FCNF (abbreviation), PEP-3FCNF (abbreviation), PEP-2FCNF (abbreviation), and R-DOL-Pn (abbreviation) used in Example 1 is described below.

4−(trans−4−n−プロピルシクロヘキシル)安息香酸4−シアノ−3,5−ジフルオロフェニル(略称:CPEP−3FCNF)の合成方法 4- (trans-4-n-propylcyclohexyl) benzoic acid 4-cyano-3,5-difluorophenyl (abbreviation: CPEP-3FCNF) synthesis method

CPEP−5FCNFの合成スキームを下記(F−1)に示す。 A synthesis scheme of CPEP-5FCNF is shown in (F-1) below.

4−n−プロピル安息香酸4−シアノ−3,5−ジフルオロフェニル(略称:PEP−3FCNF)の合成方法 4-n-propylbenzoic acid 4-cyano-3,5-difluorophenyl (abbreviation: PEP-3FCNF) synthesis method

PEP−3FCNFの合成スキームを下記(G−1)に示す。 A synthesis scheme of PEP-3FCNF is shown in (G-1) below.

4−n−エチル安息香酸4−シアノ−3,5−ジフルオロフェニル(略称:PEP−2FCNF)の合成方法 4-n-ethylbenzoic acid 4-cyano-3,5-difluorophenyl (abbreviation: PEP-2FCNF) synthesis method

PEP−3FCNFの合成スキームを下記(G−2)に示す。 A synthesis scheme of PEP-3FCNF is shown in (G-2) below.

(R)(R)−4,5−ビス[ヒドロキシ(ジフェナントリル)メチル]−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン(略称:R−DOL−Pn)の合成方法 Synthesis method of (R) (R) -4,5-bis [hydroxy (diphenanthryl) methyl] -2,2-dimethyl-1,3-dioxolane (abbreviation: R-DOL-Pn)

R−DOL−Pn(略称)の合成スキームを下記(L−1)に示す。 A synthesis scheme of R-DOL-Pn (abbreviation) is shown in (L-1) below.

Claims (3)

下記式(G2)で表されるユニットを複数有するポリマーと、
ネマティック液晶と、
カイラル剤と、を含む液晶組成物を有する液晶素子

(式(G2)中、n及びmは10〜20の整数であり、n=mであり、n及びmは偶数である。)
A polymer having a plurality of units represented by the following formula (G2);
Nematic liquid crystal,
A liquid crystal element having a liquid crystal composition containing a chiral agent.

(In formula (G2), n and m are integers of 10 to 20, n = m, and n and m are even numbers .)
請求項1において、In claim 1,
ヒステリシスを表す指標であるΔVΔV which is an index representing hysteresis 5050 が1V未満である液晶素子。Is a liquid crystal element having a voltage of less than 1V.
請求項1または請求項2に記載の液晶素子を有する液晶表示装置。

A liquid crystal display device comprising the liquid crystal element according to claim 1 .

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