液晶材料及び液晶装置、並びに電子機器
【課題】例えば、プロジェクタ等の投射型装置に用いられる液晶材料において、耐光性を向上させる。
【解決手段】液晶材料は、芳香環を含んでなり、芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素を有する。これにより、液晶材料のベンジル位におけるラジカル反応の発生を効果的に抑制することができる。よって、ラジカル反応による表示特性の劣化を防止することができ、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【解決手段】液晶材料は、芳香環を含んでなり、芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素を有する。これにより、液晶材料のベンジル位におけるラジカル反応の発生を効果的に抑制することができる。よって、ラジカル反応による表示特性の劣化を防止することができ、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶材料及び該液晶材料を備えた液晶装置、並びに該液晶装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶材料として、例えば一対の基板間に液晶層として挟持されることで、画像を表示する液晶装置として構成されるものがある。このような液晶装置では、画像を表示する際、液晶層に比較的強い光が入射されるため、例えば光励起に起因したラジカル反応等によって液晶の表示特性が劣化し、画質の低下を招いてしまう場合がある。これに対し、例えば特許文献１では、液晶層に紫外線吸収剤等の添加剤を加えることで、耐光性を向上させるという技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１７６５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術は、ラジカル反応によって生成された液晶化合物を添加剤が捕捉することによって、ラジカル反応の連鎖を抑制するという技術であるため、液晶材料自体のラジカル発生率は低下しない。即ち、上述した技術は、液晶における表示特性の劣化を進行し難くするという効果を有しているに過ぎず、液晶材料の耐光性を本質的に向上させることができないという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、耐光性に優れた液晶材料及び液晶装置、並びに電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶材料は上記課題を解決するために、芳香環を含んでなる液晶材料であって、前記芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素を有する。
【０００７】
本発明の液晶材料は、例えばベンゼン環等の芳香環を含んでおり、典型的には、複数の芳香環が連なるように結合された構造を有している。液晶材料に含まれる芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素が有されている。即ち、芳香環には、少なくとも１つのアダマンチル基が結合されている。
【０００８】
尚、液晶材料中に芳香環が複数含まれる場合には、１つの芳香環についてアダマンチル基が結合されていればよく、アダマンチル基が結合されていない芳香環が存在していても構わない。また芳香環は、アダマンチル基が結合されているベンジル位以外の位置で、アダマンチル基以外の原子（例えば、フッ素や塩素等）と結合していても構わない。
【０００９】
ここで、芳香環のベンジル位は、他の部位と比べて脱水素によるラジカル反応を起こし易いという性質を持っている。よって、通常の液晶材料に光が照射されると、先ず芳香環のベンジル位において光励起によるラジカル反応が開始され、そのベンジル位から反応が連鎖的に進行してしまう可能性が高い。ラジカル反応が進行すると、液晶材料の表示特性が劣化し、液晶による画像表示等に不都合が生じてしまうおそれがある。
【００１０】
しかるに、本発明の液晶材料における芳香環のベンジル位には、上述したようにアダマンチル基が結合されている。アダマンチル基は、複数の炭素及び水素がカゴ状に結合された構造であるため、強固でかさ高く、極めて安定した物質である。即ち、外部からの影響を受けて反応を起こし難い物質である。よって、芳香環のベンジル位にアダマンチル基が結合していれば、典型的な液晶材料のように、芳香環のベンジル位にシクロヘキシル環等の他の物質が結合されているものと比べると、ラジカル反応の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００１１】
尚、上述した本発明の効果は、液晶材料全体で見た場合に、ベンジル位以外の位置でラジカル反応が発生する割合が低い場合に顕著に発揮される。よって、例えば芳香環に結合する官能基が少ない比較的単純な組成の液晶材料では、極めて効果的にラジカル反応の発生を抑制することができる。但し、ベンジル位以外に反応が発生し易い部位があったとしても、本発明の効果は相応に得られる。
【００１２】
以上説明したように、本発明の液晶材料によれば、液晶材料におけるラジカル反応の発生を効果的に抑制することができる。従って、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【００１３】
本発明の液晶材料の一態様では、前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第１位の炭素である。
【００１４】
この態様によれば、芳香環のベンジル位に有される炭素が４級炭素（即ち、水素が結合していない状態）となるため、ベンジル位における結合を極めて安定したものとすることができる。即ち、ベンジル位の炭素を、外部からの影響を受けて反応を起こし難い状態にすることができる。従って、芳香環のベンジル位におけるラジカル反応の発生を効果的に抑制することができ、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【００１５】
本発明の液晶材料の他の態様では、前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第２位の炭素である。
【００１６】
この態様によれば、芳香環のベンジル位に有される炭素が３級炭素となるが、アダマンチル基自体が非常に強固でかさ高い構造であるために、仮にベンジル位におけるラジカル反応が発生したとしても、その反応が他の液晶材料や液晶の配向方向を整えるための配向膜等にまで及んでしまうことを低減することができる。即ち、ラジカル反応が連鎖的に進行してしまうことを防止できる。これにより、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【００１７】
本発明の液晶材料の他の態様では、前記芳香環は、ターフェニル基を構成している。
【００１８】
この態様によれば、芳香環によってターフェニル基が構成されている（即ち、３つの芳香環が連なるように結合されている）ため、液晶材料全体で見た場合のベンジル位におけるラジカル反応の発生割合が高い。よって、芳香環のベンジル位にアダマンチル基が結合することにより、極めて効果的にラジカル反応の発生を抑制することができる。
【００１９】
本発明の液晶装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶材料（但し、その各種態様も含む）を備える。
【００２０】
本発明の液晶装置によれば、上述した本発明に係る液晶材料を具備してなるので、比較的強い光が投射され続けても、表示特性の劣化による画質の低下を防止することができる。よって、高品質な画像を表示することが可能である。
【００２１】
尚、液晶装置には、複数種類の液晶材料が用いられる場合があるが、複数種類の液晶材料のうち、少なくとも１種類が本発明の液晶材料であれば、上述した効果は得られる。
【００２２】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置（但し、その各種態様も含む）を備える。
【００２３】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、高品質な表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。特に、液晶装置がライトバルブとして用いられる投射型表示装置では、液晶装置に比較的強い光が入射することになるため、本発明の効果は極めて顕著に発揮される。
【００２４】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施形態について、適宜図を参照しつつ説明する。
【００２６】
＜液晶材料＞
先ず、本実施形態に係る液晶材料について説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る液晶材料は、例えば下記式（１）で表される物質であり、ベンゼン環にアダマンタン骨格（Ｃ１０Ｈ１６）が結合された構造である。アダマンタン骨格は、ベンゼン環のベンジル位にアダマンチル基として結合されている。
【００２８】
【化１】
【００２９】
ベンゼン環に結合している官能基Ｘ、Ｙ１及びＹ２は、例えばフッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）等である。また、アダマンチル基にも同様に、フッ素や塩素、及び酸素官能基（ＯＲ）やシアノ基（ＣＮ）等が結合されていてよい。尚、ここでは説明の便宜上、液晶材料を２つのベンゼン環を含むものとして図示しているが、より多くのベンゼン環が結合されたもの（例えば、ターフェニル基を含むもの）であってもよい。
【００３０】
本実施形態に係る液晶材料では特に、ベンゼン環のベンジル位に結合される炭素が、アダマンチル基における第１位の炭素とされている。これにより、ベンジル位の炭素は４級炭素となり、非常に安定した状態となる。即ち、外部からの影響を受けて反応を起こす確率が低減される。
【００３１】
ここで仮に、下記式（２）で表されるような、ベンゼン環にシクロヘキシル環が結合された液晶材料を比較例として考える。
【００３２】
【化２】
【００３３】
式（２）で表される液晶材料では、ベンゼン環におけるベンジル位の炭素は、シクロヘキシル環を構成する炭素である。このため、ベンジル位の炭素は３級炭素となり、比較的反応の起き易い状態となる。
【００３４】
液晶材料には、例えば投射型の液晶表示装置として動作する際に、光源光等の比較的強い光が投射されることになる。この際、ベンジル位では特に、光励起によるラジカル反応が開始され、そのベンジル位から反応が連鎖的に進行してしまう可能性が高い。
【００３５】
より具体的には、ベンゼン環を構成する炭素に結合している水素の結合解離エネルギーが１０４ｋｃａｌ／ｍｏｌであるのに対し、ベンゼン環のベンジル位の炭素に結合している水素の結合解離エネルギーは８５ｋｃａｌ／ｍｏｌである。このように、両者の結合解離エネルギーには約２０ｋｃａｌ／ｍｏｌの差がある。よって、この差分だけ、ベンジル位におけるラジカルが発生する確率が高いと考えることができる。
【００３６】
仮に、ベンジル位においてラジカル反応が発生し、反応が連鎖的に進行したとすると、液晶材料の表示特性が劣化してしまう。これにより、液晶材料が用いられる液晶表示装置では、例えば表示される画像にムラが生じ、画質の低下を招いてしまうおそれがある。
【００３７】
これに対し、式（１）で表される本実施形態に係る液晶材料では、上述したように、ベンゼン環のベンジル位にアダマンチル基が結合されている。よって、ベンジル位における結合が安定したものとなる分、液晶材料におけるラジカル反応の発生を抑制することが可能となる。従って、液晶材料の耐光性は向上する。
【００３８】
本実施形態に係る液晶材料の基本骨格（即ち、アダマンチル基以外の構造）は、上記式（１）に限られず、様々な構造とすることができる。
【００３９】
【化３】
【００４０】
例えば、上記式（３）のように、アダマンチル基と結合していないベンゼン環が、シアノ基を有するような構造とされていてもよい。
【００４１】
【化４】
【００４２】
また、上記式（４）のように、ベンゼン環同士が、エステル基を介して結合されるような構造とされていてもよい。
【００４３】
【化５】
【００４４】
更には、上記式（５）のように、ベンゼン環に結合された炭素同士が３重結合（又は、２重結合）されると共に、アダマンチル基と結合されていないベンゼン環がエーテル結合を有するような構造とされていてもよい。
【００４５】
但し、上記式（３）から式（５）で表されるような液晶材料では、式（１）で表されるような液晶材料と比べて官能基の数が多いため、そこでラジカル反応が発生する確率が増加してしまう。このため、式（３）から式（５）で表されるような液晶材料より、式（１）で表されるような比較的単純な組成の液晶材料の方が、上述した本実施形態の効果は顕著に得られる。
【００４６】
この結果からすれば、例えば液晶装置に複数の液晶材料が用いられる場合において、比較的単純な基本骨格を有する液晶材料のみを、本実施形態に係るアダマンチル基を有する液晶材料とすることで、より効率的に効果的にラジカル反応の発生を抑制することができる。
【００４７】
アダマンチル基を有する液晶材料は、構造上、比較的粘度の高いものとなってしまうことが考えられるが、上述したように、部分的にアダマンチル基を有する液晶材料を用いれば、粘度が高くなることによる表示特性の変化を低減しつつ、ラジカル反応の発生を抑制することができる。
【００４８】
以上説明したように、第１実施形態に係る液晶材料によれば、液晶材料の耐光性を極めて効果的に高めることが可能である。
【００４９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る液晶材料について説明する。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、アダマンチル基の結合状態が異なっており、その他の構造については概ね同様である。このため第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
【００５０】
第２実施形態に係る液晶材料は、例えば下記式（６）で表されるような物質であり、ベンゼン環のベンジル位に結合される炭素が、アダマンチル基における第２位の炭素とされている。
【００５１】
【化６】
【００５２】
第２実施形態では、ベンゼン環のベンジル位に有される炭素が３級炭素となるが、アダマンチル基自体が非常に強固でかさ高い構造であるために、仮にベンジル位におけるラジカル反応が発生したとしても、その反応が他の液晶材料や液晶の配向方向を整えるための配向膜等にまで及んでしまうことを低減することができる。即ち、ラジカル反応が連鎖的に進行してしまうことを防止できる。
【００５３】
式（２）で表されるような液晶材料では、ベンジル位における炭素は、式（６）で表される液晶材料と同様に３級炭素であるが、ベンゼン環と結合しているのがシクロヘキシル環であるため、上述したような効果は得られない。よって、第２実施形態に係る液晶材料は、より効果的にラジカル反応を抑制するこが可能であるといえる。
【００５４】
尚、第２実施形態に係る液晶材料の基本骨格は、上記式（３）から式（５）に示したように様々な構造とすることができる。第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、液晶材料の基本骨格は比較的単純な組成であることが望ましい。
【００５５】
以上説明したように、第２実施形態に係る液晶材料によれば、液晶材料の耐光性を効果的に高めることが可能である。
【００５６】
＜液晶装置＞
次に、上述した液晶材料を備える液晶装置について、図１及び図２を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線断面図である。尚、以下の実施形態では、本発明の液晶装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【００５７】
図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板や、シリコン基板等である。対向基板２０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板である。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、上述した液晶材料を含んでなる液晶層５０が封入されている。尚、液晶層５０に複数種類の液晶材料が含まれる場合は、少なくとも１種類の液晶材料が本実施形態に係る液晶材料であればよい。
【００５８】
液晶層５０は、一対の配向膜間で所定の配向状態をとる。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００５９】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（即ち、基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。尚、ギャップ材を、シール材５２に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域１０ａ又は画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
【００６０】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。尚、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【００６１】
周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。
【００６２】
ＴＦＴアレイ基板１０上における対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域には、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００６３】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。この積層構造の詳細な構成については図２では図示を省略してあるが、この積層構造の上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明材料からなる画素電極９ａが、画素毎に所定のパターンで島状に形成されている。
【００６４】
画素電極９ａは、対向電極２１に対向するように、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０における液晶層５０の面する側の表面、即ち画素電極９ａ上には、配向膜１６が画素電極９ａを覆うように形成されている。
【００６５】
対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上には、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば対向基板２０における対向面上に平面的に見て、格子状に形成されている。対向基板２０において、遮光膜２３によって非開口領域が規定され、遮光膜２３によって区切られた領域が、例えばプロジェクタ用のランプや直視用のバックライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、該遮光膜２３と、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられたデータ線等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
【００６６】
遮光膜２３上には、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向するように形成されている。また遮光膜２３上には、画像表示領域１０ａにおいてカラー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図２には図示しないカラーフィルタが形成されるようにしてもよい。対向基板２０の対向面上における、対向電極２１上には、配向膜２２が形成されている。
【００６７】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、上述したデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【００６８】
＜電子機器＞
次に、上述した液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。ここに図３は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。
【００６９】
図３に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇに入射される。
【００７０】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、Ｒ及びＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。従って、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
【００７１】
ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
【００７２】
尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
【００７３】
尚、図３を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【００７４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶材料及び液晶装置、並びに電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´線断面図である。
【図３】液晶装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、１６…配向膜、２０…対向基板、３０…ＴＦＴ、５０…液晶層、１０１…データ線駆動回路、１０２…外部回路接続端子、１０４…走査線駆動回路、１１００…プロジェクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶材料及び該液晶材料を備えた液晶装置、並びに該液晶装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶材料として、例えば一対の基板間に液晶層として挟持されることで、画像を表示する液晶装置として構成されるものがある。このような液晶装置では、画像を表示する際、液晶層に比較的強い光が入射されるため、例えば光励起に起因したラジカル反応等によって液晶の表示特性が劣化し、画質の低下を招いてしまう場合がある。これに対し、例えば特許文献１では、液晶層に紫外線吸収剤等の添加剤を加えることで、耐光性を向上させるという技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１７６５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術は、ラジカル反応によって生成された液晶化合物を添加剤が捕捉することによって、ラジカル反応の連鎖を抑制するという技術であるため、液晶材料自体のラジカル発生率は低下しない。即ち、上述した技術は、液晶における表示特性の劣化を進行し難くするという効果を有しているに過ぎず、液晶材料の耐光性を本質的に向上させることができないという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、耐光性に優れた液晶材料及び液晶装置、並びに電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶材料は上記課題を解決するために、芳香環を含んでなる液晶材料であって、前記芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素を有する。
【０００７】
本発明の液晶材料は、例えばベンゼン環等の芳香環を含んでおり、典型的には、複数の芳香環が連なるように結合された構造を有している。液晶材料に含まれる芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素が有されている。即ち、芳香環には、少なくとも１つのアダマンチル基が結合されている。
【０００８】
尚、液晶材料中に芳香環が複数含まれる場合には、１つの芳香環についてアダマンチル基が結合されていればよく、アダマンチル基が結合されていない芳香環が存在していても構わない。また芳香環は、アダマンチル基が結合されているベンジル位以外の位置で、アダマンチル基以外の原子（例えば、フッ素や塩素等）と結合していても構わない。
【０００９】
ここで、芳香環のベンジル位は、他の部位と比べて脱水素によるラジカル反応を起こし易いという性質を持っている。よって、通常の液晶材料に光が照射されると、先ず芳香環のベンジル位において光励起によるラジカル反応が開始され、そのベンジル位から反応が連鎖的に進行してしまう可能性が高い。ラジカル反応が進行すると、液晶材料の表示特性が劣化し、液晶による画像表示等に不都合が生じてしまうおそれがある。
【００１０】
しかるに、本発明の液晶材料における芳香環のベンジル位には、上述したようにアダマンチル基が結合されている。アダマンチル基は、複数の炭素及び水素がカゴ状に結合された構造であるため、強固でかさ高く、極めて安定した物質である。即ち、外部からの影響を受けて反応を起こし難い物質である。よって、芳香環のベンジル位にアダマンチル基が結合していれば、典型的な液晶材料のように、芳香環のベンジル位にシクロヘキシル環等の他の物質が結合されているものと比べると、ラジカル反応の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００１１】
尚、上述した本発明の効果は、液晶材料全体で見た場合に、ベンジル位以外の位置でラジカル反応が発生する割合が低い場合に顕著に発揮される。よって、例えば芳香環に結合する官能基が少ない比較的単純な組成の液晶材料では、極めて効果的にラジカル反応の発生を抑制することができる。但し、ベンジル位以外に反応が発生し易い部位があったとしても、本発明の効果は相応に得られる。
【００１２】
以上説明したように、本発明の液晶材料によれば、液晶材料におけるラジカル反応の発生を効果的に抑制することができる。従って、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【００１３】
本発明の液晶材料の一態様では、前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第１位の炭素である。
【００１４】
この態様によれば、芳香環のベンジル位に有される炭素が４級炭素（即ち、水素が結合していない状態）となるため、ベンジル位における結合を極めて安定したものとすることができる。即ち、ベンジル位の炭素を、外部からの影響を受けて反応を起こし難い状態にすることができる。従って、芳香環のベンジル位におけるラジカル反応の発生を効果的に抑制することができ、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【００１５】
本発明の液晶材料の他の態様では、前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第２位の炭素である。
【００１６】
この態様によれば、芳香環のベンジル位に有される炭素が３級炭素となるが、アダマンチル基自体が非常に強固でかさ高い構造であるために、仮にベンジル位におけるラジカル反応が発生したとしても、その反応が他の液晶材料や液晶の配向方向を整えるための配向膜等にまで及んでしまうことを低減することができる。即ち、ラジカル反応が連鎖的に進行してしまうことを防止できる。これにより、液晶材料の耐光性を高めることが可能である。
【００１７】
本発明の液晶材料の他の態様では、前記芳香環は、ターフェニル基を構成している。
【００１８】
この態様によれば、芳香環によってターフェニル基が構成されている（即ち、３つの芳香環が連なるように結合されている）ため、液晶材料全体で見た場合のベンジル位におけるラジカル反応の発生割合が高い。よって、芳香環のベンジル位にアダマンチル基が結合することにより、極めて効果的にラジカル反応の発生を抑制することができる。
【００１９】
本発明の液晶装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶材料（但し、その各種態様も含む）を備える。
【００２０】
本発明の液晶装置によれば、上述した本発明に係る液晶材料を具備してなるので、比較的強い光が投射され続けても、表示特性の劣化による画質の低下を防止することができる。よって、高品質な画像を表示することが可能である。
【００２１】
尚、液晶装置には、複数種類の液晶材料が用いられる場合があるが、複数種類の液晶材料のうち、少なくとも１種類が本発明の液晶材料であれば、上述した効果は得られる。
【００２２】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置（但し、その各種態様も含む）を備える。
【００２３】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、高品質な表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。特に、液晶装置がライトバルブとして用いられる投射型表示装置では、液晶装置に比較的強い光が入射することになるため、本発明の効果は極めて顕著に発揮される。
【００２４】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施形態について、適宜図を参照しつつ説明する。
【００２６】
＜液晶材料＞
先ず、本実施形態に係る液晶材料について説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る液晶材料は、例えば下記式（１）で表される物質であり、ベンゼン環にアダマンタン骨格（Ｃ１０Ｈ１６）が結合された構造である。アダマンタン骨格は、ベンゼン環のベンジル位にアダマンチル基として結合されている。
【００２８】
【化１】
【００２９】
ベンゼン環に結合している官能基Ｘ、Ｙ１及びＹ２は、例えばフッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）等である。また、アダマンチル基にも同様に、フッ素や塩素、及び酸素官能基（ＯＲ）やシアノ基（ＣＮ）等が結合されていてよい。尚、ここでは説明の便宜上、液晶材料を２つのベンゼン環を含むものとして図示しているが、より多くのベンゼン環が結合されたもの（例えば、ターフェニル基を含むもの）であってもよい。
【００３０】
本実施形態に係る液晶材料では特に、ベンゼン環のベンジル位に結合される炭素が、アダマンチル基における第１位の炭素とされている。これにより、ベンジル位の炭素は４級炭素となり、非常に安定した状態となる。即ち、外部からの影響を受けて反応を起こす確率が低減される。
【００３１】
ここで仮に、下記式（２）で表されるような、ベンゼン環にシクロヘキシル環が結合された液晶材料を比較例として考える。
【００３２】
【化２】
【００３３】
式（２）で表される液晶材料では、ベンゼン環におけるベンジル位の炭素は、シクロヘキシル環を構成する炭素である。このため、ベンジル位の炭素は３級炭素となり、比較的反応の起き易い状態となる。
【００３４】
液晶材料には、例えば投射型の液晶表示装置として動作する際に、光源光等の比較的強い光が投射されることになる。この際、ベンジル位では特に、光励起によるラジカル反応が開始され、そのベンジル位から反応が連鎖的に進行してしまう可能性が高い。
【００３５】
より具体的には、ベンゼン環を構成する炭素に結合している水素の結合解離エネルギーが１０４ｋｃａｌ／ｍｏｌであるのに対し、ベンゼン環のベンジル位の炭素に結合している水素の結合解離エネルギーは８５ｋｃａｌ／ｍｏｌである。このように、両者の結合解離エネルギーには約２０ｋｃａｌ／ｍｏｌの差がある。よって、この差分だけ、ベンジル位におけるラジカルが発生する確率が高いと考えることができる。
【００３６】
仮に、ベンジル位においてラジカル反応が発生し、反応が連鎖的に進行したとすると、液晶材料の表示特性が劣化してしまう。これにより、液晶材料が用いられる液晶表示装置では、例えば表示される画像にムラが生じ、画質の低下を招いてしまうおそれがある。
【００３７】
これに対し、式（１）で表される本実施形態に係る液晶材料では、上述したように、ベンゼン環のベンジル位にアダマンチル基が結合されている。よって、ベンジル位における結合が安定したものとなる分、液晶材料におけるラジカル反応の発生を抑制することが可能となる。従って、液晶材料の耐光性は向上する。
【００３８】
本実施形態に係る液晶材料の基本骨格（即ち、アダマンチル基以外の構造）は、上記式（１）に限られず、様々な構造とすることができる。
【００３９】
【化３】
【００４０】
例えば、上記式（３）のように、アダマンチル基と結合していないベンゼン環が、シアノ基を有するような構造とされていてもよい。
【００４１】
【化４】
【００４２】
また、上記式（４）のように、ベンゼン環同士が、エステル基を介して結合されるような構造とされていてもよい。
【００４３】
【化５】
【００４４】
更には、上記式（５）のように、ベンゼン環に結合された炭素同士が３重結合（又は、２重結合）されると共に、アダマンチル基と結合されていないベンゼン環がエーテル結合を有するような構造とされていてもよい。
【００４５】
但し、上記式（３）から式（５）で表されるような液晶材料では、式（１）で表されるような液晶材料と比べて官能基の数が多いため、そこでラジカル反応が発生する確率が増加してしまう。このため、式（３）から式（５）で表されるような液晶材料より、式（１）で表されるような比較的単純な組成の液晶材料の方が、上述した本実施形態の効果は顕著に得られる。
【００４６】
この結果からすれば、例えば液晶装置に複数の液晶材料が用いられる場合において、比較的単純な基本骨格を有する液晶材料のみを、本実施形態に係るアダマンチル基を有する液晶材料とすることで、より効率的に効果的にラジカル反応の発生を抑制することができる。
【００４７】
アダマンチル基を有する液晶材料は、構造上、比較的粘度の高いものとなってしまうことが考えられるが、上述したように、部分的にアダマンチル基を有する液晶材料を用いれば、粘度が高くなることによる表示特性の変化を低減しつつ、ラジカル反応の発生を抑制することができる。
【００４８】
以上説明したように、第１実施形態に係る液晶材料によれば、液晶材料の耐光性を極めて効果的に高めることが可能である。
【００４９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る液晶材料について説明する。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、アダマンチル基の結合状態が異なっており、その他の構造については概ね同様である。このため第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
【００５０】
第２実施形態に係る液晶材料は、例えば下記式（６）で表されるような物質であり、ベンゼン環のベンジル位に結合される炭素が、アダマンチル基における第２位の炭素とされている。
【００５１】
【化６】
【００５２】
第２実施形態では、ベンゼン環のベンジル位に有される炭素が３級炭素となるが、アダマンチル基自体が非常に強固でかさ高い構造であるために、仮にベンジル位におけるラジカル反応が発生したとしても、その反応が他の液晶材料や液晶の配向方向を整えるための配向膜等にまで及んでしまうことを低減することができる。即ち、ラジカル反応が連鎖的に進行してしまうことを防止できる。
【００５３】
式（２）で表されるような液晶材料では、ベンジル位における炭素は、式（６）で表される液晶材料と同様に３級炭素であるが、ベンゼン環と結合しているのがシクロヘキシル環であるため、上述したような効果は得られない。よって、第２実施形態に係る液晶材料は、より効果的にラジカル反応を抑制するこが可能であるといえる。
【００５４】
尚、第２実施形態に係る液晶材料の基本骨格は、上記式（３）から式（５）に示したように様々な構造とすることができる。第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、液晶材料の基本骨格は比較的単純な組成であることが望ましい。
【００５５】
以上説明したように、第２実施形態に係る液晶材料によれば、液晶材料の耐光性を効果的に高めることが可能である。
【００５６】
＜液晶装置＞
次に、上述した液晶材料を備える液晶装置について、図１及び図２を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線断面図である。尚、以下の実施形態では、本発明の液晶装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【００５７】
図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板や、シリコン基板等である。対向基板２０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板である。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、上述した液晶材料を含んでなる液晶層５０が封入されている。尚、液晶層５０に複数種類の液晶材料が含まれる場合は、少なくとも１種類の液晶材料が本実施形態に係る液晶材料であればよい。
【００５８】
液晶層５０は、一対の配向膜間で所定の配向状態をとる。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００５９】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（即ち、基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。尚、ギャップ材を、シール材５２に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域１０ａ又は画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
【００６０】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。尚、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【００６１】
周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。
【００６２】
ＴＦＴアレイ基板１０上における対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域には、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００６３】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。この積層構造の詳細な構成については図２では図示を省略してあるが、この積層構造の上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明材料からなる画素電極９ａが、画素毎に所定のパターンで島状に形成されている。
【００６４】
画素電極９ａは、対向電極２１に対向するように、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０における液晶層５０の面する側の表面、即ち画素電極９ａ上には、配向膜１６が画素電極９ａを覆うように形成されている。
【００６５】
対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上には、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば対向基板２０における対向面上に平面的に見て、格子状に形成されている。対向基板２０において、遮光膜２３によって非開口領域が規定され、遮光膜２３によって区切られた領域が、例えばプロジェクタ用のランプや直視用のバックライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、該遮光膜２３と、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられたデータ線等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
【００６６】
遮光膜２３上には、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向するように形成されている。また遮光膜２３上には、画像表示領域１０ａにおいてカラー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図２には図示しないカラーフィルタが形成されるようにしてもよい。対向基板２０の対向面上における、対向電極２１上には、配向膜２２が形成されている。
【００６７】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、上述したデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【００６８】
＜電子機器＞
次に、上述した液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。ここに図３は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。
【００６９】
図３に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇに入射される。
【００７０】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、Ｒ及びＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。従って、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
【００７１】
ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
【００７２】
尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
【００７３】
尚、図３を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【００７４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶材料及び液晶装置、並びに電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´線断面図である。
【図３】液晶装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、１６…配向膜、２０…対向基板、３０…ＴＦＴ、５０…液晶層、１０１…データ線駆動回路、１０２…外部回路接続端子、１０４…走査線駆動回路、１１００…プロジェクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香環を含んでなる液晶材料であって、
前記芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素を有する
ことを特徴とする液晶材料。
【請求項２】
前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第１位の炭素であることを特徴とする請求項１に記載の液晶材料。
【請求項３】
前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第２位の炭素であることを特徴とする請求項１に記載の液晶材料。
【請求項４】
前記芳香環は、ターフェニル基を構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶材料。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶材料を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
芳香環を含んでなる液晶材料であって、
前記芳香環は、少なくとも１つのベンジル位にアダマンチル基を構成する炭素を有する
ことを特徴とする液晶材料。
【請求項２】
前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第１位の炭素であることを特徴とする請求項１に記載の液晶材料。
【請求項３】
前記ベンジル位に有される炭素は、前記アダマンチル基における第２位の炭素であることを特徴とする請求項１に記載の液晶材料。
【請求項４】
前記芳香環は、ターフェニル基を構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶材料。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶材料を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１３２７９０（Ｐ２０１０−１３２７９０Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１０５９２（Ｐ２００８−３１０５９２）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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