JP2000178558A - 液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 反射率や色純度等の特性が良好でコントラス
トが高く、且つ、駆動電圧を低く設定でき、温度補償範
囲の広い液晶組成物及び液晶表示素子を得る。 【解決手段】 電極を形成した一対の基板間に、室温で
コレステリック相を示すカイラルネマチック液晶組成物
を挟持した反射型の液晶表示素子。液晶組成物にはカイ
ラル材料として不斉炭素を有する化合物が１０〜４５重
量％含まれ、カイラル材料のうちの少なくとも一つは以
下の一般式〔Ｉ〕で示される化合物である。 式〔Ｉ〕において、Ｘは、ハロゲン原子、水酸基、炭素
数１〜１８のアシル基、又は炭素数１〜１８のアシルオ
キシ基を表す。Ａｒは、エーテル結合又はエステル結合
を介してＹに結合する１価又は２価の芳香族基を表し、
複数の芳香族基をエステル結合で連結したものであって
もよい。ｎは１又は２の整数を表す。Ｙは下記一般式
〔II〕で表される２価の基を表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶組成物及び液晶
表示素子に関する。特に、室温でコレステリック相を示
す液晶組成物、及び該液晶組成物を使用した双安定、反
射型の液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ネマチック液晶にカイラル材を添
加することにより、室温においてコレステリック相を示
すようにしたカイラルネマチック液晶を用いた反射型の
液晶表示素子が種々検討されている。この素子では電圧
印加のオン、オフによって液晶をプレーナ状態とフォー
カルコニック状態に切り換えて表示を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら今日ま
で、カイラルネマチック液晶を使用した反射型の液晶表
示素子では、カイラル材の配合が難しく、プレーナ状態
とフォーカルコニック状態とで十分なコントラストを得
ることができず、また、駆動電圧を低く設定することが
困難であり、色純度（刺激純度）等の特性を充分に満足
させることができない。

【０００４】そこで本発明は、反射率や色純度等の特性
が良好でコントラストが高く、且つ、駆動電圧を低く設
定でき、温度補償範囲の広い液晶表示素子を提供できる
カイラルネマチック液晶組成物を提供することを課題と
する。また本発明は、反射率や色純度等の特性が良好で
コントラストが高く、且つ、駆動電圧を低く設定でき、
温度補償範囲の広い液晶表示素子を提供することを課題
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、室温でコレステリック相を示すカイラルネマ
チック液晶組成物であり、カイラル材として不斉炭素を
有する下記一般式〔Ｉ〕で表される化合物を含有してい
るとともに、不斉炭素を有する化合物を１０重量％〜４
５重量％含有していることを特徴とする液晶組成物、及
びかかる液晶組成物を液晶層に採用した液晶表示素子を
提供する。

【０００６】 （Ｘ−Ｙ）_n −Ａｒ 〔Ｉ〕 式〔Ｉ〕において、Ｘは、ハロゲン原子、水酸基、炭素
数１〜１８のアシル基、又は炭素数１〜１８のアシルオ
キシ基を表す。Ａｒは、エーテル結合又はエステル結合
を介してＹに結合する１価又は２価の芳香族基を表し、
複数の芳香族基をエステル結合で連結したものであって
もよい。ｎは１又は２の整数を表す。Ｙは下記一般式
〔II〕で表される２価の基を表す。

【０００７】 本発明に係る液晶組成物は、カイラル材として、複数種
類の化合物、代表的には複数種類の、不斉炭素を含む化
合物を含有することができる。いずれにしても、カイラ
ル材としての該複数の化合物のうち少なくとも一つは、
前記一般式〔Ｉ〕で表される化合物とする。

【０００８】例えば、本発明に係る液晶組成物は、カイ
ラル材として上記一般式〔Ｉ〕で表される化合物の１種
以上を含有し、さらに他のカイラル材を混合したもので
もよい。混合してもよい他のカイラル材としては下記
〔化１〕に示す化学式Ｄ１〜Ｄ６で表わされるような化
合物が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。

【０００９】

【化１】

【００１０】また、使用するカイラル材としては不斉炭
素に接続する置換基の立体的な配置により、液晶に与え
るねじれ方向が逆向きのものがあるが同種同士を混合し
ても逆向きのものを混合してももちろん構わない。カイ
ラル材はネマチック液晶に室温でコレステリック相を示
させるために添加され、添加量によって選択反射波長を
調整することができる。しかし添加量が増加すると駆動
電圧が高くなり、少ないとコレステリック相を示さな
い。

【００１１】この点既述のように、カイラル材全体の割
合を、全液晶組成物の１０重量％〜４５重量％の範囲に
設定することで、液晶表示素子に採用したとき、良好な
特性を示す。本発明では液晶組成物に上記一般式〔Ｉ〕
で表される化合物を含有することによりカイラル材の量
が少なくて済み、駆動電圧を低く設定できるばかりか、
反射率や色純度が向上する。さらに、温度補償範囲、す
なわち温度変化に対する反射波長のずれを補償する範囲
が広くなる。

【００１２】本発明に係る液晶表示素子は、以上説明し
た本発明に係る液晶組成物を利用するものであり、少な
くとも一方が透明な一対の基板と、該一対の基板間の液
晶層とを含んでおり、該液晶層は該一対の基板間に本発
明に係るいずれかの液晶組成物を挟持して形成してある
ことを特徴とする液晶表示素子である。液晶組成物は、
基板間に液晶層を所定の厚さで形成、確保するためにス
ペース保持部材とともに一対の基板間に挟持することが
できる。

【００１３】かかるスペース保持部材としては、球体状
のもの、一対の基板間に形成する高分子材料からなる基
板間隔維持構造物（柱状構造物、堰等の形態の構造物）
等を例示できる。前記液晶層の厚みは、それには限定さ
れないが、５μｍ〜２０μｍが望ましい。５μｍより薄
いと選択反射による光量が少なくなり、コントラストが
低下してくる。２０μｍより厚いと駆動電圧が著しく高
くなってくる。

【００１４】前記液晶層中には色素が含有されていても
よい。添加できる色素としては、例えばアゾ化合物、キ
ノン化合物、アントラキノン化合物等あるいは２色性色
素等、従来知られている各種の色素が使用可能であり、
これらを複数種用いてもよい。添加量は、液晶成分とカ
イラル材の合計量に対して合計３重量％以下が好まし
い。

【００１５】前記一対の基板のうち、少なくとも一方に
電極を設けることができる。勿論両基板に設けてもよ
い。前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板には電
極を設けるとともに該電極上に有機膜を設けてもよい。
かかる有機膜は例えば電極間の短絡防止のための電気絶
縁性を有するもの、液晶層保護のためのガスバリア性を
有するもの、これら双方の性質を有するもの等である。

【００１６】かかる有機膜はまた、配向制御膜やカラー
フィルターを兼ねていてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。 （第１実施形態）図１に本発明に係る液晶組成物を利用
した液晶表示素子の１例の断面構造を示す。

【００１８】図１（Ａ）は高電圧パルスを印加したとき
のプレーナ状態（レッド、グリーン又はブルーの着色状
態）を示し、図１（Ｂ）は低電圧パルスを印加したとき
のフォーカルコニック状態（液晶組成物が透明になる状
態）を示す。なお、この液晶表示素子はメモリー性を有
しており、プレーナ状態及びフォーカルコニック状態は
パルス電圧印加後も維持される。

【００１９】図１において、１１、１２は透明基板で、
互いに対向する各内面には透明電極１３、１４が形成さ
れている。透明電極１３、１４は、それぞれ、微細な間
隔を保って平行に並んだ複数の帯状に形成されている。
そして、各電極の並ぶ向きが直交するように対向させて
ある。電極１３上には電気絶縁性の有機薄膜１５がコー
ティングされている。このような電気絶縁性膜は設けて
ある方が好ましい。また、基板１２の外面には、表示の
必要性に応じて、可視光吸収層１６が設けられる。

【００２０】２０はスペース保持部材としての基板間隔
維持構造物（ここでは柱状構造物）、２１は室温でコレ
ステリック相を示す液晶組成物である。一対の基板１
１、１２間に液晶組成物２１が柱状構造物２０とともに
挟持されて液晶層が形成されている。２２は液晶組成物
２１を液晶表示素子内部に封じ込めるための周囲シール
である。２５はパルス電源であり、前記電極１３、１４
にパルス状の所定電圧を印加する。

【００２１】本液晶表示素子では帯状の電極１３、１４
が交差する領域が表示画素となる。なお、本明細書で
は、液晶によって光変調が行われる領域を表示領域と称
し、その周辺は光変調が行われない表示領域外とする。 （第２実施形態）図２に本発明に係る液晶組成物を利用
した液晶表示素子の他の例の断面構造を示す。

【００２２】図２は高電圧パルスを印加したときのプレ
ーナ状態（レッド、グリーン又はブルーの着色状態）を
示している。図示を省略しているが、低電圧パルスを印
加するとフォーカルコニック状態（液晶組成物が透明に
なる状態）となる。この液晶表示素子もメモリー性を有
している。図２に示す液晶表示素子は、図１に示す液晶
表示素子において、表示領域内に柱状構造物を設けてい
ないものである。液晶層は液晶組成物２１が基板１１、
１２間に挟持されて形成されている。他の点は図１に示
す素子と同様であり、図１に示す素子と同じ部品、部分
には図１と同じ参照符号を付してある。（第３実施形
態）図３に本発明に係る液晶組成物を利用した液晶表示
素子のさらに他の例の断面構造を示す。

【００２３】図３は高電圧パルスを印加したときのプレ
ーナ状態（レッド、グリーン又はブルーの着色状態）を
示している。図示を省略しているが、低電圧パルスを印
加するとフォーカルコニック状態（液晶組成物が透明に
なる状態）となる。この液晶表示素子もメモリー性を有
している。図３に示す液晶表示素子は、図２に示す液晶
表示素子において、基板１１、１２から、両基板間の中
間部まで延びた小柱状構造物２０’を形成したものであ
る。液晶層は液晶組成物２１が小柱状構造物２０’とと
もに基板１１、１２間に挟持されて形成されている。図
３において、図２と同じ部品、部分には図２と同じ参照
符号を付してある。

【００２４】以上説明した第１〜第３のいずれの実施形
態に係る液晶表示素子においても、電源２５から電源１
３、１４にパルス電圧を印加することで表示が行われ
る。すなわち、液晶組成物２１としてコレステリック相
を示すものを用いているので、比較的高いパルス電圧を
印加することで、液晶がプレーナ状態となり、コレステ
リックピッチと屈折率に基づいてきまる波長の光を選択
的に反射する。比較的低いパルス電圧を印加すること
で、液晶がフォーカルコニック状態となり、透明状態と
なる。図１に示したように、可視光吸収層１６を設ける
と、フォーカルコニック状態では黒色を表示することに
なる。

【００２５】次に液晶組成物及び液晶表示素子の各部に
ついてさらに詳しく説明する。 （基板について）本発明について一般的に言えば、液晶
組成物を挟持する一対の基板は、表示素子の可視化のた
めに少なくとも一方は透明基板とする。上記各表示素子
例では、両基板１１、１２とも透明基板を採用してい
る。

【００２６】透明な基板としては、ガラスや、ポリカー
ボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフ
タレート等のフレキシブル樹脂基板等が使用可能であ
る。 （電極について）本発明について一般的に言えば、液晶
組成物を挟持する基板に設ける電極としては、ＩＴＯ
（インジゥムスズ酸化物 Indium Tin Oxide) に代表さ
れる透明導電性膜の他、アルミニウム、シリコン等の金
属電極、アモルファスシリコン、ＢＯＳ(Bismus Silico
n Oxide)等の光導電性膜が使用可能である。

【００２７】図示の透明電極１３、１４は、例えば、基
板１１、１２上にＩＴＯ膜をスパッタリング法等で形成
した後、フォトリソグラフィー法でパターニングするな
どの方法で形成することができる。 （絶縁膜、配向制御膜等について）本発明について一般
的に言えば、液晶組成物を挟持する一対の基板のうち少
なくとも一方の基板には電極を設けるとともに該電極上
に無機膜、有機膜を設けることができる。

【００２８】このような膜は電気絶縁性膜、液晶層を保
護するガスバリア性膜などとして機能させるために形成
する。かかる膜は、配向制御膜や、カラーフィルターを
兼ねていてもよい。配向制御膜や、カラーフィルターは
必要に応じ別途電極上に形成してもよい。例えば、電気
絶縁性膜は酸化シリコン等の無機膜や、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂等の有機膜から形成することができ
る。かかる電気絶縁性膜は電極間の短絡を防止したり、
ガスバリア層として液晶の信頼性を向上させる機能を有
する。

【００２９】配向制御膜やカラーフィルターは代表的に
はポリイミド樹脂で形成できる。さらに、柱状構造物、
堰等のスペース保持部材の形成に用いる高分子材料と同
じ材料を用いて絶縁膜、配向制御膜等を形成してもよ
い。 （スペース保持部材について）図示していないが、基板
１１、１２間にスペース保持部材として基板間隔維持構
造物（例えば図１の柱状構造物２０）に加えて、或いは
かかる構造物に代えて他の種類の部材（スペーサ）を配
置してもよい。このようなスペーサとして、例えば樹脂
製又は無機酸化物製の球体を採用できる。かかるスペー
サの配置により基板１１、１２間のギャップを均一に保
持できる。

【００３０】図１に示す素子においては、柱状構造物２
０に代えて、球状スペーサのみをスペース保持部材とし
て使用してもよい。また、図２や図３に示す素子におい
ても球状スペーサを採用してもよい。 （液晶組成物）液晶組成物としてはネマチック液晶を主
成分とするものを使用でき、以下に説明するカイラル材
を適量添加することによって室温でコレステリック相を
示す液晶組成物が得られる。また、カイラル材の添加量
の大小で選択反射波長を調整できる。

【００３１】ネマチック液晶としては、液晶性トラン化
合物、液晶性ピリミジン化合物、液晶性エステル化合
物、液晶性シアノビフェニル化合物等、正の誘電率異方
性を有する液晶性化合物を主成分とするものが好まし
い。さらに、色素や酸化防止材等を添加してもよい。添
加されるカイラル材としては、不斉炭素を有する１つ以
上の化合物を使用する。そのうちの１種類が前記一般式
〔Ｉ〕（Ｘ−Ｙ）_n −Ａｒ で表される化合物であっ
て、添加されるカイラル材の量は液晶組成物全体の１０
重量％〜４５重量％である。

【００３２】上記一般式〔Ｉ〕において、Ｘは、塩素原
子等のハロゲン原子、水酸基、炭素数１〜１８のアシル
基、又は炭素数１〜１８のアシルオキシ基を表す。Ａｒ
は、エーテル結合又はエステル結合を介してＹに結合す
る１価又は２価の芳香族基を表す。複数の芳香族基をエ
ステル結合で連結したものであってもよい。１価の芳香
族基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ピ
リミジル基、ナフチル基、フェニルピリミジル基、ピリ
ミジルフェニル基、ビスフェニルピリミジル基、及びこ
れらをエステル結合で連結したものなどが挙げられる。
２価の芳香族基としては、例えば、フェニレン基、ビフ
ェニレン基、ピリミジレン基、ナフチレン基、フェニル
ピリミジレン基、ピリミジルフェニレン基、ビスフェニ
ルピリミジレン基、及びこれらをエステル結合で連結し
たものなどが挙げられる。芳香族基に結合してもよい置
換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシル基、
ハロゲン原子、シアノ基、シクロアルキル基、ハロゲン
化アルコキシル基、アルキルエステル基等が挙げられ
る。

【００３３】前記一般式〔Ｉ〕で表される化合物の中で
特に好ましいものは、下記〜の一般的で示されるも
のである。 Ｘ−Ｙ−Ａｒ１ ただし、Ｘ、Ｙは式〔Ｉ〕の場合と同義である。Ａｒ１
は、エーテル結合又はエステル結合を介してＹに結合す
る１価の芳香族基を表し、複数の芳香族基をエステル結
合で連結したものであってもよい。

【００３４】具体的には、下記化学式（１）〜（２
４）、（３５）、（３６）、（３８）、（４０）〜（４
５）が挙げられる。 Ａｒ２−Ｏ−Ｙ−Ｏ−Ａｒ３ ただし、Ｘ、Ｙは式〔Ｉ〕の場合と同義である。Ａｒ
２、Ａｒ３は、エーテル結合又はエステル結合を介して
Ｙに結合する１価の芳香族基を表し、複数の芳香族基を
エステル結合で連結したものであってもよい。

【００３５】具体的には、下記化学式（２８）〜（３
４）が挙げられる。 （Ｘ−Ｙ−Ｏ）₂ −Ａｒ４ ただし、Ｘ、Ｙは式〔Ｉ〕の場合と同義である。Ａｒ４
は、複数の芳香族基をエステル結合で連結した２価の
基、又は芳香族基にカルボニル基が結合してなる２価の
基であり、置換基を有していてもよい。

【００３６】具体的には、下記化学式（２５）〜（２
７）、（３７）、（３９）が挙げられる。

【００３７】

【化２】

【００３８】

【化３】

【００３９】

【化４】

【００４０】

【化５】

【００４１】添加できる色素としては、既に述べたとお
り、アゾ化合物、キノン化合物、アントラキノン化合物
等或いは２色性色素等、従来知られている各種の色素が
使用可能であり、これらを複数種用いてもよい。添加量
は、液晶成分とカイラル材の合計量に対して合計３重量
％以下が好ましい。 （基板間隔維持構造物）本発明について一般的に言え
ば、一対の基板間に設ける基板間隔維持構造物として、
基板間に所定の分布で形成配置される柱状構造物（図１
の構造物２０等）やストライプ状構造物の他、堰の形態
の構造物を例示できる。

【００４２】柱状構造物に関しては、例えば、格子配列
等の所定パターンに一定の間隔で配列された、円柱状
体、四角柱状体（図４参照）、楕円柱状体等である。所
定間隔で配列されたストライプ状のもの（図５参照）で
もよい。柱状構造物はランダムな配列や、等間隔な配
列、間隔が徐々に変化する配列、所定配置パターンが一
定の周期で繰り返される配列等、基板間隔を適切に保持
でき、且つ、画像表示を妨げないように配慮された配列
であれば何でも構わない。

【００４３】堰の形態の構造物については、例えば図６
に示すような表示領域の周りを囲んだ堰状の形状のもの
を挙げることができる。柱状構造物や堰は従来公知の各
種の方法により形成すればよく、例えば、光硬化樹脂材
料を基板に塗布した後、所望のパターンの開口が形成さ
れたマスクを介して所定波長の光を照射することによっ
て光硬化性樹脂を重合させ、その後不要部分を取り除く
方法により形成できる。また、柱状構造物についてはこ
の他、液晶組成物と光硬化性樹脂材料との混合物を一方
の基板に塗布した後、他方の基板を重ねて、所望のパタ
ーンの開口が形成されたマスクを介して所定の光を照射
することによって光硬化性樹脂を重合させ、前記混合物
から相分離させることにより、樹脂構造物を形成する方
法等も例示できる。

【００４４】また、熱可塑性樹脂を適当な溶剤に溶かし
た樹脂材料などを用いて、熱可塑性樹脂からなる高分子
構造物を形成してもよい。この場合、スクリーン版やメ
タルマスク等を用いて熱可塑性樹脂材料をスキージで押
し出すことにより基板上に印刷を行う印刷法や、ディス
ペンサ法やインクジェット法などの、樹脂材料をノズル
の先から基板上に吐出して形成する方法、或いは樹脂材
料を平板或いはローラ上に供給した後、これを基板表面
に転写する転写法などにより高分子構造物を配置するこ
とができる。

【００４５】液晶素子とするときには、柱状構造物等の
基板間隔維持構造物を挟持した基板間に液晶組成物を真
空注入法等によって注入すればよい。 （液晶層の膜厚）液晶層の膜厚は前述のスペース保持部
材によって制御されるが、ここでは５μｍ〜２０μｍに
設定する。既述のとおり、５μｍより薄いと選択反射に
よる光量が少なく、コントラストが低くなってしまい、
２０μｍよりも厚いと駆動電圧が非常に高くなってしま
うからである。

【００４６】次に、図２の液晶表示素子に類似するタイ
プの液晶表示素子を、液晶組成物等を種々変化させた
り、スペーサタイプのスペース保持部材を採用するなど
して形成し、その特性について評価を行った評価実験
（実験例１〜６及び８、比較実験例１及び２）について
説明する。また、図１の液晶表示素子に類似するタイプ
の液晶表示素子を形成し、その特性について評価を行っ
た評価実験（実験例７）について説明する。

【００４７】いずれの実験においても、一対の基板１
１、１２として、ＩＴＯからなる透明電極１３、１４を
帯状に形成し、片方の基板についてはその外面に可視光
吸収層１６を形成した透明ガラス基板１１、１２を採用
した。以下の各実験例において、反射波長、Ｙ値（視感
反射率）、色純度（刺激純度）の測定は、白色光源を有
する分光測色計ＣＭ−３７００ｄ（ミノルタ株式会社
製）を用いて測定した。また、温度補償範囲として設定
した反射波長が５ｎｍ以上ずれるまでの温度を測定し、
その温度を温度補償の限界とした。 （実験例１）液晶性エステル化合物３５．３重量％を主
成分とするネマチック液晶８２重量部に対して、前記化
学式（１）で示されるカイラル材１８重量部を添加し、
選択反射波長が６８０ｎｍを示す液晶組成物を調製し
た。前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が０．１６
１、誘電率異方性が１７．９、等方相への転移温度が７
８℃である。この配合された液晶材料を２枚のガラス基
板１１、１２間に真空注入し液晶表示素子を得た。なお
粒径１２μｍのスペーサ粒子を最初に塗布しておくこと
により、ガラス基板の間隔を１２μｍに調整した。

【００４８】このような液晶表示素子にあっては、電極
１３、１４間に８０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加す
ると、プレーナ状態（赤色状態）を示し、Ｙ値は６．７
９、反射率３８．５％、色純度は３９．０％を示した。
さらに、４０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、
フォーカルコニック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値
は１．０４を示し、コントラストは６．５３であった。
また、温度補償範囲は７０℃であった。 （実験例２）液晶性ピリミジン化合物３５重量％と液晶
性トラン化合物３５重量％を主成分とするネマチック液
晶７３．５重量部に対して、前記化学式（１）で示され
るカイラル材１６．５重量部及び前記化学式（１１）で
示されるカイラル材１０重量部を添加し、選択反射波長
が４９０ｎｍを示す液晶組成物を調製した。

【００４９】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．１３５、誘電率異方性が８．１９、等方相への転移
温度が７５℃である。この配合された液晶材料を２枚の
ガラス基板１１、１２間に真空注入し液晶表示素子を得
た。なお、粒径７μｍのスペーサー粒子を最初に塗布し
ておくことにより、ガラス基板の間隔を７μｍに調整し
た。

【００５０】このような液晶表示素子にあっては、電極
１３、１４間に９０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加す
ると、プレーナ状態（赤色状態）を示し、Ｙ値は１１．
２３、反射率３８％、色純度は５８．９％を示した。さ
らに、５０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フ
ォーカルコニック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は
１．７４を示し、コントラストは６．４５であった。ま
た、温度補償範囲は７０℃であった。 （実験例３）液晶性エステル化合物５２重量％と液晶性
トラン化合物１６重量％を主成分とするネマチック液晶
７７．２重量部に対して、前記化学式（９）で示される
カイラル材１３．２重量部及び前記化学式（４５）で示
されるカイラル材９．５重量部を添加し、選択反射波長
が５５０ｎｍを示す液晶組成物を調製した。

【００５１】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．１６４、誘電率異方性が２０．５、等方相への転移
温度が９５℃である。この配合された液晶材料を２枚の
ガラス基板１１、１２間に真空注入し液晶表示素子を得
た。なお、粒径１０μｍのスペーサー粒子を最初に塗布
しておくことにより、ガラス基板の間隔を１０μｍに調
整した。

【００５２】このような液晶表示素子にあっては、電極
間に９０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、プレ
ーナ状態（緑色状態）を示し、Ｙ値は２５．１９、反射
率４１．５％、色純度は５１％を示した。さらに、５０
Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォーカルコ
ニック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は１．８５を
示し、コントラストは１３．６であった。また、温度補
償範囲は８５℃であった。 （実験例４）液晶性エステル化合物５８重量％を主成分
とするネマチック液晶８１重量部に対して、前記化学式
（１）で示されるカイラル材１５重量部及び化学式（Ｄ
１）で示されるカイラル材４重量部を添加し、選択反射
波長が５５０ｎｍを示す液晶組成物を調製した。

【００５３】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．１５４、誘電率異方性が２１．３、等方相への転移
温度が８０℃である。この配合された液晶材料を２枚の
ガラス基板１１、１２間に真空注入し液晶表示素子を得
た。なお、粒径７μｍのスペーサー粒子を最初に塗布し
ておくことにより、ガラス基板の間隔を７μｍに調整し
た。

【００５４】このような液晶表示素子にあっては、電極
間に９０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、プレ
ーナ状態（緑色状態）を示し、Ｙ値は２４．７９、反射
率４１．８％、色純度は５０．５％を示した。さらに、
６０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォーカ
ルコニック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は２．１
９を示し、コントラストは１１．３であった。また、温
度補償範囲は７５℃であった。 （実験例５）液晶性トラン化合物４８重量％を主成分と
するネマチック液晶８１．５重量部に対して、前記化学
式（３９）で示されるカイラル材１８．５重量部を添加
し、選択反射波長が６８０ｎｍを示す液晶組成物を調製
した。

【００５５】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．２３０、誘電率異方性が１２．６、等方相への転移
温度が９０℃である。この配合された液晶材料を１００
ｎｍの赤色カラーフィルターが片側の透明電極１３上に
コートされた２枚のガラス基板１１、１２間に真空注入
し液晶表示素子を得た。なお、粒径９μｍのスペーサー
粒子を最初に塗布しておくことにより、ガラス基板の間
隔を９μｍに調整した。

【００５６】このような液晶表示素子にあっては、電極
間に９０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、プレ
ーナ状態（赤色状態）を示し、Ｙ値は３．８６、反射率
３６．６％、色純度は６８％を示した。さらに、６０Ｖ
のパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォーカルコニ
ック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は０．６４を示
し、コントラストは６．０３であった。また、温度補償
範囲は８３℃であった。 （実験例６）液晶性トラン化合物３５重量％と液晶性ピ
リミジン化合物１５重量％を主成分とするネマチック液
晶８２重量部に対して、前記化学式（３５）で示される
カイラル材１４．５重量部及び前記化学式（Ｄ６）で示
されるカイラル材３．５重量部を添加し、さらに２色性
色素Ｓ１４２６（三井化学社製）を０．５重量％添加し
て、選択反射波長が６８０ｎｍを示す液晶組成物を調製
した。

【００５７】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．２２２、誘電率異方性が１０．２、等方相への転移
温度が８２℃である。この配合された液晶材料を２枚の
ガラス基板１１、１２間に真空注入し液晶表示素子を得
た。なお、粒径９μｍのスペーサー粒子を最初に塗布し
ておくことにより、ガラス基板の間隔を９μｍに調整し
た。

【００５８】このような液晶表示素子にあっては、電極
間に１００Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、プ
レーナ状態（赤色状態）を示し、Ｙ値は３．７９、反射
率３４．８％、色純度は７４％を示した。さらに、５０
Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォーカルコ
ニック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は０．６７を
示し、コントラストは５．６４であった。また、温度補
償範囲は７６℃であった。 （実験例７）液晶性ピリミジン化合物４８重量％と液晶
性トラン化合物３０重量％を主成分とするネマチック液
晶８０重量％に対して、前記化学式（５）で示されるカ
イラル材８重量％及び前記化学式（２４）で示されるカ
イラル材１２重量％を添加し、選択反射波長が４９０ｎ
ｍを示す液晶組成物を調製した。

【００５９】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．２１７、誘電率異方性が７．７、相転移温度が１２
２℃である。次に、粒径５μｍのスペーサー粒子を所定
量散布した透明基板１１上に、光重合開始材を５重量％
含有する光硬化性樹脂Ｒ６４８（日本化薬社製）を所定
量滴下し、その上から５０μｍ間隔で一辺５０μｍの正
方形開口（□５０μｍ開口）を形成したフォトマスクを
載せて一定荷重で押さえながら紫外線を照射した。その
後、マスクを剥がしエタノールで未硬化部分を洗浄する
と、所定領域内に５０μｍ間隔で、一辺５０μｍ正方形
断面形状（□５０μｍ断面形状）の、高さ５μｍの柱状
構造物が作製された。その上に周辺部にシール材を印刷
した透明電極付き基板１２を圧着しながら加熱しシール
材を硬化させセルを作製した。このセルに配合された液
晶組成物を真空注入し液晶表示素子を得た。

【００６０】このような液晶表示素子にあっては、電極
間に９０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、プレ
ーナ状態（青色状態）を示し、Ｙ値は８．６８、反射率
４０．２％、色純度は７１％を示した。さらに、６０Ｖ
のパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォーカルコニ
ック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は１．６１を示
し、コントラストは５．４であった。また、温度補償範
囲は１００℃であった。 （実験例８）液晶性エステル化合物５７重量％を主成分
とするネマチック液晶８２重量％に対して、前記化学式
（９）で示されるカイラル材７重量％、前記化学式（１
８）で示されるカイラル材８重量％及び前記化学式（２
６）で示されるカイラル材３重量％を添加し、選択反射
波長が６８０ｎｍを示す液晶組成物を調製した。

【００６１】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．１７９、誘電率異方性が３０、相転移温度が１００
℃である。この配合された液晶材料を厚み１００ｎｍの
ポリイミド系配向制御膜（ＪＳＲ社製）を透明電極１３
上にコートした２枚のガラス基板１１、１２間に真空注
入し液晶素子を得た。なお、粒径１５μｍのスペーサー
粒子を最初に塗布しておくことにより、ガラス基板の間
隔を１５μｍに調整した。

【００６２】このような液晶表示素子にあっては、電極
１３、１４間に１００Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加
すると、プレーナ状態（赤色状態）を示し、Ｙ値は３．
５、反射率３５．８％、色純度は７４％を示した。さら
に、６０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォ
ーカルコニック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は
０．６７を示し、コントラストは５．２であった。ま
た、温度補償範囲は９２℃であった。 （比較例１）液晶性エステル化合物３５．３重量％を主
成分とするネマチック液晶７６重量部に対して、化学式
（Ｄ１）で示されるカイラル材１６重量部及び化学式
（Ｄ４）で示されるカイラル材８重量部を添加し、選択
反射波長が６８０ｎｍを示す液晶組成物を調製した。

【００６３】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．１６１、誘電率異方性が１７．９、等方相への転移
温度が７８℃である。この配合された液晶材料を２枚の
ガラス基板１１、１２間に真空注入し液晶表示素子を得
た。なお、粒径１２μｍのスペーサー粒子を最初に塗布
しておくことにより、ガラス基板の間隔を１２μｍに調
整した。

【００６４】このような液晶表示素子にあっては、電極
間に１１０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、プ
レーナ状態（赤色状態）を示し、Ｙ値は９．９４、反射
率２４．５％、色純度は１７．８％を示した。さらに、
７０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォーカ
ルコニック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は５．６
８を示し、コントラストは１．７５であった。また、温
度補償範囲は４５℃であった。 （比較例２）液晶性ピリミジン化合物３５重量％と液晶
性トラン化合物３５重量％を主成分とするネマチック液
晶６６．７重量部に対して、前記化学式（Ｄ５）で示さ
れるカイラル材１５．８重量部及び前記化学式（Ｄ３）
で示させるカイラル材１７．５重量部を添加し、選択反
射波長が４９０ｎｍを示す液晶組成物を調製した。

【００６５】前記ネマチック液晶は、屈折率異方性が
０．１３５、誘電率異方性が８．１９、等方相への転移
温度が７５℃である。この配合された液晶材料を２枚の
ガラス基板１１、１２間に真空注入し液晶表示素子を得
た。なお、粒径７μｍのスペーサー粒子を最初に塗布し
ておくことにより、ガラス基板の間隔を７μｍに調整し
た。

【００６６】このような液晶表示素子にあっては、電極
間に９０Ｖのパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、プレ
ーナ状態（青色状態）を示し、Ｙ値は５．３０、反射率
２９％、色純度は３６．７％を示した。さらに、５０Ｖ
のパルス電圧を５ｍｓｅｃ印加すると、フォーカルコニ
ック配列状態（透明状態）を示し、Ｙ値は１．６２を示
し、コントラストは３．２７であった。また、温度補償
範囲は５０℃であった。

【００６７】以上のとおり、カイラル材として、不斉炭
素を有する前記一般式〔Ｉ〕で表される化合物を含有し
ているとともに不斉炭素を有する化合物を１０重量％〜
４５重量％含有している液晶組成物を採用した実験例１
〜８では、液晶表示素子は、反射率や色純度の特性が良
好でコントラストが高く、且つ、駆動電圧を低く設定で
き、温度補償範囲が広いのに対し、カイラル材として、
不斉炭素を有する前記一般式〔Ｉ〕で表される化合物を
採用しなかった比較例１、２では、反射率や色純度の特
性に難点があり、また、コントラストも低く、温度補償
範囲も狭いことがわかる。

【００６８】なお、本発明に係る液晶組成物及び液晶表
示素子の構成は、前記実施形態、実験例に限定されるも
のではない。

【００６９】

【発明の効果】本発明によると、反射率や色純度等の特
性が良好でコントラストが高く、且つ、駆動電圧を低く
設定でき、温度補償範囲の広い液晶表示素子を提供でき
るカイラルネマチック液晶組成物を提供することができ
る。また本発明によると、反射率や色純度等の特性が良
好でコントラストが高く、且つ、駆動電圧を低く設定で
き、温度補償範囲の広い液晶表示素子を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶組成物を利用した液晶表示素
子の１例の断面構造を示す図であり、図（Ａ）はプレー
ナ状態を、図（Ｂ）はフォーカルコニック状態を示して
いる。

【図２】本発明に係る液晶組成物を利用した液晶表示素
子の他の例の断面構造を示す図である。

【図３】本発明に係る液晶組成物を利用した液晶表示素
子のさらに他の例の断面構造を示す図である。

【図４】基板間隔維持構造物の例である柱状構造物の平
面図である。

【図５】基板間隔維持構造物の例であるストライプ状構
造物の平面図である。

【図６】基板間隔維持構造物の例である堰状構造物の平
面図である。

【符号の説明】 １１、１２ 基板 １３、１４ 電極 １５ 電気絶縁製膜 １６ 可視光吸収層 ２０、２０′ 柱状構造物 ２１ 液晶組成物 ２２ シール ２５ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 信幸 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 4H027 BA02 BD02 BD04 BD20 BD24 BE04 CC08 CC10 CD10 CF10 CT08 DF10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温でコレステリック相を示すカイラル
   ネマチック液晶組成物であり、カイラル材として不斉炭
   素を有する下記一般式〔Ｉ〕で表される化合物を含有し
   ているとともに、不斉炭素を有する化合物を１０重量％
   〜４５重量％含有していることを特徴とする液晶組成
   物。 （Ｘ−Ｙ）_n −Ａｒ 〔Ｉ〕 〔式〔Ｉ〕において、Ｘは、ハロゲン原子、水酸基、炭
   素数１〜１８のアシル基、又は炭素数１〜１８のアシル
   オキシ基を表す。Ａｒは、エーテル結合又はエステル結
   合を介してＹに結合する１価又は２価の芳香族基を表
   し、複数の芳香族基をエステル結合で連結したものであ
   ってもよい。ｎは１又は２の整数を表す。Ｙは下記一般
   式〔II〕で表される２価の基を表す。
2. 【請求項２】 カイラル材として、複数種類の、不斉炭
   素を含む化合物を含有しており、該化合物のうち少なく
   とも一つは、前記一般式〔Ｉ〕で表される化合物である
   請求項１記載の液晶組成物。
3. 【請求項３】 少なくとも一方が透明な一対の基板と、
   該一対の基板間の液晶層とを含んでおり、該液晶層は該
   一対の基板間に請求項１又は２記載の液晶組成物をスペ
   ース保持部材とともに挟持して形成してあることを特徴
   とする液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記液晶層の厚みが５μｍ〜２０μｍで
   ある請求項３記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】 前記液晶層中に色素が含有されている請
   求項３記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】 前記一対の基板のうち少なくとも一方の
   基板には電極が設けられているとともに該電極上に有機
   膜が設けられている請求項３記載の液晶表示素子。
7. 【請求項７】 前記有機膜が配向制御膜又はカラーフィ
   ルターを兼ねている請求項６記載の液晶表示素子。
8. 【請求項８】 前記スペース保持部材として、前記一対
   の基板間に、高分子材料からなる基板間隔維持構造物が
   所定の分布で形成されている請求項３記載の液晶表示素
   子。