JP7351218B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
前記第1コレステリック液晶層は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第1コレステリック液晶組成物を含み、且つ赤色の光を選択的に反射し、
前記第2コレステリック液晶層は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第2コレステリック液晶組成物を含み、且つ緑色の光を選択的に反射し、
前記第3コレステリック液晶層は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第3コレステリック液晶組成物を含み、且つ青色の光を選択的に反射し、
前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び前記第3コレステリック液晶層の合計の厚みを100%としたとき、表示面から最も遠い層の厚みの割合が28~48%であり、中間の層の厚みの割合が23~39%であり、表示面側の層の厚みの割合が23~39%である、液晶表示装置。
前記第1,第2,第3コレステリック液晶層のうちの隣接する2つのコレステリック液晶層の一方を構成する透明基板と、上記2つのコレステリック液晶層の他方を構成する透明基板とに接して透明接着層が設けられ、
前記透明接着層と、前記透明接着層に接している透明基板との25℃での屈折率の差が0.12以下である、上記[1]に記載の液晶表示装置。
前記第1,第2,第3コレステリック液晶層のうちの隣接する2つのコレステリック液晶層の一方を構成する一の透明基板と、隣接する上記2つのコレステリック液晶層の他方を構成する一の透明基板とが接している、上記[1]に記載の液晶表示装置。
前記第1,第2,第3コレステリック液晶層のうちの隣接する2つのコレステリック液晶層の一方を構成する一の透明基板が、隣接する上記2つのコレステリック液晶層の他方を構成する一の透明基板を兼ねている、上記[1]に記載の液晶表示装置。
前記第1,第2,第3コレステリック液晶層を構成する3つの画素電極のうちの隣接する2つの画素電極が、平面視で第1方向の位置ずれdxと、前記第1方向と直交する第2方向の位置ずれdyとの合計(dx+dy)が60μm以下であるように配置される、上記[9]~[11]のいずれかに記載の液晶表示装置。
[液晶表示装置]
図1は、第1実施形態の液晶表示装置の要部を説明するための断面模式図である。
液晶表示装置10は、図1に示すように、互いに積層された第1コレステリック液晶層1、第2コレステリック液晶層2及び第3コレステリック液晶層3を備える。第1コレステリック液晶層1は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第1コレステリック液晶組成物を含み、且つ赤色の光を選択的に反射する。第2コレステリック液晶層2は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第2コレステリック液晶組成物を含み、且つ緑色の光を選択的に反射する。第3コレステリック液晶層3は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第3コレステリック液晶組成物を含み、且つ青色の光を選択的に反射する。
但し、第1コレステリック液晶層1、第2コレステリック液晶層2及び第3コレステリック液晶層3の積層順は、これに限らず、第1コレステリック液晶層1、第2コレステリック液晶層2及び第3コレステリック液晶層3が、表示面側を基準とした6通りの積層順(表示面側から、B/G/R、B/R/G、G/B/R、G/R/B、R/B/G、R/G/B)のうちのいずれかで積層されてもよい。
画素電極41bの第1液晶組成物21側には、配向膜(不図示)が設けられている。共通電極41aの第1液晶組成物21側に配向膜が設けられてもよいし、透明基板31bの第1液晶組成物21側に配向膜が設けられてもよい。
画素電極42bの第2液晶組成物22側には、配向膜(不図示)が設けられている。共通電極42aの第2液晶組成物22側に配向膜が設けられてもよいし、透明基板32bの第2液晶組成物22側に配向膜が設けられてもよい。
画素電極43bの第3液晶組成物23側には、配向膜(不図示)が設けられている。共通電極43aの第3液晶組成物23側に配向膜が設けられてもよいし、透明基板33bの第3液晶組成物23側に配向膜が設けられてもよい。
また、表示面から最も遠い第1コレステリック液晶層1の厚みの割合が32~42%、中間の第2コレステリック液晶層2の厚みの割合が23~36%、及び表示面側の層の厚みの割合が25~39%であるのが好ましく、表示面から最も遠い層の厚みの割合が35~42%、中間の層の厚みの割合が23~34、及び表示面側の第3コレステリック液晶層3の厚みの割合が27~39%であるのがより好ましい。
第1コレステリック液晶層1、第2コレステリック液晶層2及び第3コレステリック液晶層3のそれぞれに設けられる画素電極41b、42b、43bとしては、銀、銅、アルミニウムなどの金属、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウムなどの金属酸化物など従来公知の材料からなるものを用いることができる。
また、ホモジニアス配向膜とホメオトロピック配向膜を組み合わせて使用しても良く、具体的には、本実施形態の液晶表示装置10において、例えば、第1コレステリック液晶層1の共通電極41a上にはホメオトロピック配向膜を設け、透明基板31bおよび画素電極41b上には、ホモジニアス配向膜を設けてもよい。また第2コレステリック液晶層2の共通電極42a上にはホメオトロピック配向膜を設け、透明基板32bおよび画素電極42b上には、ホモジニアス配向膜を設けてもよい。同様に、第3コレステリック液晶層3の共通電極43a上にはホメオトロピック配向膜を設け、透明基板33bおよび画素電極43b上には、ホモジニアス配向膜を設けてもよい。
例えば、画面サイズが対角8インチ、解像度162ppiである場合、画素電極41b、42の長さは122μm~147μm、幅は122μm~147μmであることが好ましく、画素電極41b、42が正方形である場合、一辺の長さは122μm~147μmであることが好ましい。
また、例えば、画面サイズが対角12インチ、解像度106ppiである場合、画素電極41b、42の長さは205μm~225μm、幅は205μm~225μmであることが好ましく、画素電極41b、42が正方形である場合、一辺の長さは205μm~225μmであることが好ましい。
また、例えば、画面サイズが対角4インチ、解像度318ppiである場合、画素電極41b、42の長さは70μm~90μm、幅が70μm~90μmであることが好ましく、画素電極41b、42が正方形である場合、一辺の長さが70μm~90μmであることが好ましい。
また、上記の第2コレステリック液晶層2における選択反射波長の温度依存性と、上記の第3コレステリック液晶層3における選択反射波長の温度依存性との差は、0.15nm/℃以下であることが好ましく、0.125nm/℃以下であることがより好ましく、さらに0.1nm/℃以下であることが好ましく、小さいほどよい。第2コレステリック液晶層2と第3コレステリック液晶層3との選択反射波長の温度依存性の差が小さいと、環境温度に関わらず第2コレステリック液晶層2および第3コレステリック液晶層3の各層に対応する選択反射光を発現する。このため、環境温度に関わらず、入射光の反射率が高く、しかも色味のない白の反射光が得られる。
この場合、入射光L0が第3コレステリック液晶層3を透過し、入射光L0のうち一部の緑色光L2(図1の矢印L2)が、第2コレステリック液晶層2の第2液晶組成物22によって、選択的に反射(選択反射)される。第2液晶組成物22によって選択反射される緑色光L2は、第2液晶組成物22の螺旋ねじれ方向と一致する円偏光成分である。第2液晶組成物22に反射された緑色光L2は、第3コレステリック液晶層3を透過し、液晶表示装置10から出射する。これにより、液晶表示装置10に緑が表示される。
この場合、入射光L0のうち一部の青色光L3(図1の矢印L3)が、第3コレステリック液晶層3の第3液晶組成物23によって、選択的に反射(選択反射)される。第3液晶組成物23によって選択反射される青色光L3は、第3液晶組成物23の螺旋ねじれ方向と一致する円偏光成分である。第3液晶組成物23に反射された青色光L3は、液晶表示装置10から出射する。これにより、液晶表示装置10に青が表示される。
次に、本実施形態の液晶表示装置10における第1液晶組成物21第2液晶組成物22及び第3液晶組成物23の組成について、詳細に説明する。
第1液晶組成物21、第2液晶組成物22及び第3液晶組成物23は、カイラルドーパントとしての光学活性化合物と、光学活性化合物以外の液晶化合物とを含む。本実施形態においては、光学活性化合物、および光学活性化合物以外の液晶化合物として以下に示すものを用いることができる。
光学活性化合物以外の液晶化合物としては、単独で液晶相を示す1種の化合物のみを用いてもよいし、2種以上を混合して用いることにより液晶相を示す化合物を用いてもよい。液晶化合物として、2種以上の化合物を混合して使用する場合、種々の組み合わせが可能である。
誘電的に正の液晶化合物としては、例えば、一般式(A)および一般式(B)で表される化合物が挙げられる。一般式(A)および一般式(B)で表される化合物は、誘電率異方性Δεの値が2より大きく、誘電的に正の化合物に該当する。一般式(A)および一般式(B)で表される化合物は、どちらか一方のみ用いても良いし、組合せて用いてもよい。
R2A1及びR2B1が結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合、R2A1及びR2B1は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。液晶組成物を安定化させるためには、炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
C2A1及びC2B1は、下記式(C1)~式(C8)のいずれかで表される基から選ばれることがより好ましい。
C2A1に挟まれるL2A1は、単結合であることが好ましい。また、C2B1に挟まれるL2B1は単結合であることが好ましい。
Y2A1、Y2A2、Y2B1及びY2B2は、ともにフッ素原子であるか、同一分子内の一方がフッ素原子で他方が水素原子であることが好ましい。
(一般式(A2)において、R1は炭素原子数1~7のアルキル基、炭素原子数1~7のアルコキシ基、炭素原子数2~7のアルケニル基、炭素原子数3~7のアルケニルオキシ基を表す。Y40~Y44は、それぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表す。)
低い粘性を重視する場合は、一般式(A-12)~(A-15)、(A-21)~(A-28)及び(B-5)~(B-6)で表される群から選択される化合物を用いることが好ましく、中でも(A-12)、(A-13)、(A-22)、(A-23)及び(A-26)で表される群から選択することがより好ましい。
誘電的に中性の液晶化合物としては、例えば、一般式(L)で表される化合物が挙げられる。一般式(L)で表される液晶化合物は、誘電率異方性(Δε)の値が-2~2であり、誘電的に中性の化合物に該当する。
一般式(L)で表される化合物は、少なくとも1種を含有することが好ましく、1種~10種含有することが好ましく、2種~8種含有することが特に好ましい。
一般式(L)において、分子内に存在するハロゲン原子は0、1、2又は3個が好ましく、0又は1個が好ましく、他の液晶分子との相溶性を重視する場合には1が好ましい。
R21及びR22は、それが結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
R21及びR22は、液晶組成物を安定化させるためには炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
L21及びL22は、互いに独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-又は-C≡C-が好ましく、単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-又は-C≡C-がより好ましく、単結合、-CH2CH2-又は-C≡C-が更に好ましい。
第1液晶組成物21、第2液晶組成物22および/または第3液晶組成物23の総質量に対する式(L)で表される化合物の含有量の下限値は、例えば、1質量%であることが好ましく、50質量%であることがより好ましい。第1液晶組成物21、第2液晶組成物22および/または第3液晶組成物23の総質量に対する式(L)で表される化合物の含有量の上限値は、85質量%であることが好ましく、65質量%であることがより好ましい。
光学活性化合物(第二成分)としては、キラルピッチ長の温度依存性が異なり、かつ選択反射波長(キラルピッチ長)の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上のものを用いることができる。「選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された」とは、現実的には選択反射波長の温度依存性はゼロにはならないが、組み合わせたときの温度依存性ができる限りゼロに近い値となるように、二種以上の光学活性化合物が選択されることを意味する。
本実施形態においては、光学活性化合物として、液晶表示装置の常用温度として好ましい0~50℃の温度範囲内において、二種類の光学活性化合物の一方は正のキラルピッチ温度依存性を有し、他方は負のキラルピッチ温度依存性を有することが好ましい。液晶組成物に含まれる光学活性化合物の含有量の合計は、意図する選択反射波長によって異なるが、10%以下が好ましく、8%以下がより好ましく、6%以下が特に好ましい。好ましい下限量は特に制限されないが、液晶ねじれ力が著しく大きい場合、液晶組成物における光学活性化合物の添加量が微量となってしまい、僅かな混合比のずれにより選択反射波長やその温度依存性がずれてしまう場合がある。製造設備の秤量精度などにも影響されるが、光学活性化合物が概ね0.1%以上の濃度であれば、製造スケールに関わらず高い精度で液晶組成物を製造することができる。
ビナフチルキラル化合物は、液晶ねじれ力の大きい光学活性化合物である。このため、光学活性化合物として、ビナフチルキラル化合物を用いることにより、第1液晶組成物21中および/または第2液晶組成物22中における光学活性化合物の含有量を少なくできる。その結果、光学活性化合物を含むことによる第1液晶組成物21および/または第2液晶組成物22の粘度上昇、相転移温度および保存安定性の低下を抑制でき、好ましい。
ビナフチルキラル化合物としては、例えば、以下に示す式(D-7)で表される化合物が好ましい。
U1-4は、互いに独立して、CH2、O、S、CO、NHまたはCF2であり、
V1-4は、互いに独立して、U1の意味の1つを有し、ただし、O、SおよびNHは、互いに直接隣接していないか、または単結合を示し、
Zは、C、Si、Ge、SnまたはTiであり、
X1-12は、互いに独立して、R、P-Spまたは-W1-A1-(W2-A2)m-Rであり、
Rは、各々の存在において、独立して、H、F、Cl、Br、I、CN、NO2、OH、NCS、SF5、1~40個のC原子を有し、非置換であるか、F、Cl、Br、IもしくはCNにより単置換または多置換されている直鎖状もしくは分枝状アルキルであり、ここで、1つもしくは2つ以上のCH2基は、随意に、各々の場合において、互いに独立して、-O-、-S-、-NH-、-NR0-、-SiR0R00-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-SO2-、-CG1=CG2-もしくは-C≡C-により、2個のOもしくは2個のS原子が互いに直接結合しないように置換されているか、またはP-Sp-を示し、
R0およびR00は、互いに独立して、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルであり、
G1およびG2は、互いに独立して、H、F、ClまたはCNであり、
Pは、反応性の基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
A1およびA2は、各々の存在において、独立して、置換もしくは非置換芳香族もしくは脂環式環、または2つもしくは3つ以上の縮合した芳香族もしくは脂環式環を含む基であり、ここで、これらの環は、随意に、N、OおよびSから選択された1個または2個以上のヘテロ原子を含み、
W1およびW2は、各々の存在において、独立して、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CH-、-CH=CR0-、-CR0=CR00-、-CG1=CG2-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-または単結合であり、mは、各々の存在において、独立して、0、1、2または3である。)
R0は、Hまたは、1個から4個のC原子を有するアルキルであり、
x1およびx2は、互いに独立して、0、1または2であり、
y1およびy2は、互いに独立して、0、1、2、3または4であり、
BおよびCは、互いに独立して、芳香族または部分飽和もしくは全飽和脂肪族の6員環であり、1つまたは2つ以上のCH基がNで置換され、かつ1つまたは2つ以上のCH2基がOおよび/またはSで置換されていてもよく、
W1およびW2の一方が-Z1-A1-(Z2-A2)m-Rであり他方がR1またはA3であるか、あるいはW1およびW2の両方が-Z1-A1-(Z2-A2)m-Rであり、かつW1およびW2が同時にHではなく、または、
C-W1-(-W2-)が下記式(E2-1)または下記(E2-2)であり、
U1およびU2は、互いに独立して、CH2、O、S、COまたはCSであり、
V1およびV2は、互いに独立して、(CH2)nであり、4つまでの非隣接CH2基がOおよび/またはSで置換されていてもよく、かつV1およびV2の1つ、または
C-W1-(-W2-)が下記式(E2-3)の場合には、V1およびV2の一方または両方ともが単結合を意味し、
nは1~7の整数であり、
Z1およびZ2は、互いに独立して、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-または単結合であり、
A1、A2およびA3が、互いに独立して、さらに1つまたは2つ以上のCH基がNで置換されていてもよい1,4-フェニレン、さらに1つまたは2つの非隣接CH2基がOおよび/またはSで置換されていてもよい1,4-シクロヘキシレン、1,3-ジオキソラン-4,5-ジイル、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ-(2,2,2)-オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、または1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルであり、これらのすべての基は非置換であるか、またはLによって一置換または多置換されていてもよく、またA1は単結合でもよく、
Lは、ハロゲンまたは、1~7個のC原子を有する、シアノ、ニトロアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルまたはアルコキシカルボニル基であって、ここで1つまたは2つ以上のH原子がFまたはClで置換されていてもよく、
mは、それぞれの場合に独立して、0、1、2または3であり、ならびに
RおよびR1は、互いに独立して、H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、OH、SF5、25個までのC原子を有する直鎖状または分枝状アルキルであって、非置換であるか、またはF、Cl、Br、IもしくはCNで一置換または多置換されていてもよく、また、1つまたは2つ以上の非隣接CH2基が、各々の場合において互いに独立して、-O-、-S-、-NH-、-NR0-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-または-C≡C-によって、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように置換されていることも可能である、前記アルキル基である。)
R0は、Hまたは1~4個のC原子を有するアルキルであり、
M1およびM2の一方は-Z31-A31-(Z32-A32)m-R31であり、他方はR41もしくはA41であり、または、
M1およびM2の両方は、同一にまたは異なって、-Z31-A31-(Z32-A32)m-R31であるか、または、
下記式(E3-1)は、下記式(E3-2)もしくは下記式(E3-3)であり、
U1およびU2は、各々、同一にまたは異なって、-CH2-、-CF2-、-O-、-S-、-CO-または-CS-を示し、
V1およびV2は、各々、同一にまたは異なって、単結合または(CH2)nを示し、ここで3つまでの非隣接CH2-基が-O-および/または-S-によって置き換えられていてもよく、
Z11、Z12、Z21、Z22、Z31およびZ32は、各々、同一にまたは異なって、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-または単結合を示し、
A11、A12、A21、A22、A31、A32、およびA41は、各々、同一にまたは異なって、1,4-フェニレンを示し、ここでさらに、1以上のCH基がN、1,4-シクロヘキシレンによって置き換えられていてもよく、ここでさらに、1以上の非隣接CH2基が-O-および/または-S-、1,3-ジオキソラン-4,5-ジイル、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ[2,2,2]オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、もしくは1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルによって置き換えられていてもよく、これら全ての基が非置換であるか、L31によって単置換または多置換されていることが可能であり、
L31は、各々、独立して、または異なって、ハロゲンまたは1~7個のC原子を有するシアノ、ニトロ、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基であり、ここで1個以上のH原子がFまたはClによって置き換えられていてもよく、
R11、R21、R31およびR41は、各々、同一にまたは異なって、H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、OH、SF5、非置換であっても、F、Cl、Br、IもしくはCNによって単置換もしくは多置換されていてもよい25個までのC原子を有する直鎖状もしくは分枝状アルキルであって、それは、1以上の非隣接CH2基が各々の場合において互いに独立して-O-、-S-、-NH-、-NR0-、-CO-、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-SC(O)-、-C(O)S-、-CH=CH-または-C≡C-によって-O-および/または-S-原子が互いに直接結合されないように置き換えられていることもまた可能である該アルキルを示し、
mは、0、1または2であり、
m1、m2は、各々、同一にまたは異なって、0、1、2または3であり、
nは、1~7の整数であり、
r1、r2は、各々、同一にまたは異なって、0、1、2、3、4または5を示し、ならびに
sは、0または1を示す。)
Rk2はそれぞれ独立して水素、ハロゲン、シアノ、-SF5、または炭素数1~20のアルキルであり、このアルキル中の少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-COO-または-OCO-、で置き換えられてもよく、少なくともひとつの-CH2-CH2-は、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられてもよいが、2つの連続する-CH2-が-O-で置き換えられることはなく、このアルキル中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
環Aはそれぞれ独立して、フェニレン環と連結して多環構造を構成する環であり、1,2-フェニレンあるいは1,2-シクロヘキシレンを示し;
環Ak1はそれぞれ独立して2個の結合部位を有する環構造であり、1,4-フェニレン、1,4-シクロヘキシレン、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、テトラヒドロピラン-3,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリジン-2,5-ジイル、または1,4-ビシクロ-(2,2,2)-オクチレンであり、これらの環中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
Xk1はそれぞれ独立して、単結合、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-CF2CF2-、-CF=CF-、または-C≡C-であり;
Yk1はそれぞれ独立して、単結合、または-(CH2)n-であり、nは1~20の整数であり;
Zk1はそれぞれ独立して、単結合、または炭素数1~10のアルキレンであり、このアルキレン中の少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-COO-または-OCO-、で置き換えられてもよく、少なくともひとつの-CH2-CH2-は、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-で置き換えられてもよく、このアルキレン中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく(ただし、Zk1中に-O-O-があるものを除く);
mk1はそれぞれ独立して、2~4の整数であり;
nk1、およびnk2はそれぞれ独立して、0~2の整数である。)
式(E5-2)で表される化合物としては、例えば、以下に示す式(E5-4)で表される化合物が好ましい。
RK0はそれぞれ独立して、水素または炭素数1~10のアルキルであり;
AKはそれぞれ独立して、芳香族性あるいは非芳香族性の3~8員環または炭素数9以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1~3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、環の-CH2-は-O-、-S-または-NH-で置き換えられてもよく、-CH=は-N=で置き換えられてもよく;
YKは独立して、水素、ハロゲン、炭素数1~3のアルキル、炭素数1~3のハロアルキル、芳香族性または非芳香族性の3から8員環、または、炭素数9以上の縮合環であり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1~3のアルキルまたはハロアルキルで置き換えられてもよく、-CH2-は-O-、-S-または-NH-で置き換えられてもよく、-CH=は-N=で置き換えられてもよく;
ZKは独立して、単結合、炭素数1~8のアルキレンであるが、任意の-CH2-は、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CSO-、-OCS-、-N=N-、-CH=N-、-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
XKは単結合、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-または-CH2CH2-であり;
mKは1~4の整数である。)
式(E6-6)で表される化合物としては、例えば、以下に示す式(E6-8)で表される化合物が好ましい。
式(E9-2)において、R1は独立してハロゲン、シアノ、炭素数2~20のアルケニルまたは炭素数1~20のアルキルであり、この基中の少なくとも1つの-CH2-は、-O-が隣接する場合を除いて-O-で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
A2は独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルまたは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレンであり;
Z1は独立して、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CH2CH2-COO-、-OCO-CH2CH2-、-OCF2-または-(CH2)p-であり、-(CH2)p-の1つの-CH2-は、-O-で置き換えられてもよく;
pは独立して1~20の整数であり;
rは独立して1~3の整数である。)
(式(E10-2)中、Ar1は、炭素数6乃至12のアリーレン基、炭素数3乃至12のシクロアルキレン基、又は炭素数3乃至12のシクロアルケニレン基を表し、kは1乃至3である。また、R2は、水素、炭素数1乃至12のアルキル基、又は炭素数1乃至12のアルコキシ基を表す。)
Lは、H、F、Cl、CN、または、1~7個の炭素原子を有しハロゲン化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
bは、0、1または2であり、
Z5は、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-または単結合であり、および
R5は、1~12個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシである。)
光学活性化合物の含有量が10質量%以下であると、光学活性化合物を含むことによる第1液晶組成物21および第2液晶組成物22の粘度上昇、相転移温度および保存安定性の低下を抑制できる。
第1液晶組成物21、第2液晶組成物22および/または第3液晶組成物23に含有される液晶化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には、当該アルケニル基の炭素原子数は2~5であることが好ましい。前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には、当該アルケニル基の炭素原子数は4~5であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。
第1液晶組成物21、第2液晶組成物22及び第3液晶組成物23は、必要に応じて更に添加剤を含むことができる。例えば、外部刺激に対する安定性を高める目的でUV吸収剤や酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)等を添加することができる。添加剤の組成は、特に制限されないが、液晶組成物への添加が公知である種々の化合物、例えばベンゾトリアゾール系UV吸収剤や、ヒンダードフェノール系参加防止剤を挙げることができる。また、第1液晶組成物21、第2液晶組成物22及び第3液晶組成物23は、コレステリック液晶相の固定化を目的とした種々の重合性化合物を更に含むこともできる。この場合、重合性化合物は、硬化前の段階では液晶性を示す物質であることが好ましい。液晶性を示す重合性化合物を紫外線照射、あるいは加熱等によって重合、硬化することにより、流動性が無く外力によって配向形態に変化を生じない状態に変化した層にすることもできる。
図3は、第2実施形態の液晶表示装置の要部を説明するための断面模式図である。図3に示す液晶表示装置20は、図1に示す液晶表示装置10における透明接着層5及び透明接着層6を有していない点で、液晶表示装置10と異なる。図3に示す液晶表示装置20において、図1に示す液晶表示装置10と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
図4は、第3実施形態の液晶表示装置の要部を説明するための断面模式図である。図4に示す液晶表示装置30は、図3に示す液晶表示装置20において第1コレステリック液晶層1の透明基板31a及び第2コレステリック液晶層1の透明基板32aを有していない点で異なる。図4に示す液晶表示装置30において、図3に示す液晶表示装置20と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
(光学活性化合物以外の液晶化合物)
先ず、表1に示す割合で下記式(1)~(16)の液晶化合物を混合し、光学活性化合物以外の液晶化合物(第一成分)を調製した。
式(1)~(9)の液晶化合物は、誘電的に正の液晶化合物である。
式(10)~(16)の液晶化合物は、誘電的に中性の液晶化合物である。
次に、得られた3種類の第一成分の各々に、光学活性化合物である二種類のキラル化合物(第二成分)を表1に示す割合で添加し、25℃の選択反射波長がそれぞれ470nm、560nm、630nm程度になるよう調整したコレステリック液晶組成物1~3を作製した。
そして、第一成分及び第二成分で構成されるコレステリック液晶組成物1~3を、それぞれホモジニアス配向膜付き電極を有するギャップ3μmのセルに注入した後、相転移温度TNI以上の温度まで加熱し、室温まで徐冷した。その後、セル表面を指で押圧することで、それぞれの厚みが3μmであるコレステリック液晶層1~3を作製した。作製されたコレステリック液晶層1~3の選択反射波長の温度依存性を測定した。結果を表3に示す。
コレステリック液晶層にパネルの法線から入射角度30°傾けた光を入射して、0℃、25℃、50℃の各温度において、液晶パネルの法線方向に反射される光の波長を、液晶パネル評価装置(商品名;LCD-5200(大塚電子株式会社製))を用いて測定し、各温度における選択反射波長を求めた。そして、0~50℃の温度範囲における選択反射光の最大値と最小値との差を温度範囲(50℃)で除することにより、0~50℃の温度範囲での選択反射波長の温度依存性を算出した。
また、コレステリック液晶組成物1~3を有するコレステリック液晶層1~3を0℃から50℃に温度を変化させてその色味変化を目視で観察したところ、青、緑、赤の色味のいずれにも変化はなかった。よって、コレステリック液晶層1~3のいずれにおいても、環境温度の変化に因る色味の変化が無く、液晶表示装置において環境温度の違いに因る白の表示品位の低下が防止されると推察される。
実施例1として、厚み4μm(B)のコレステリック液晶層4、厚み4μm(G)のコレステリック液晶層5、厚み5μm(R)のコレステリック液晶層9の各層間をシリコーンオイルで満たし、表4に示すように表示面側から順に厚み4μm(B)、厚み4μm(G)、厚み5μm(R)となり、且つ各液晶層の厚み割合が表4に示す値となるように3層を積層した液晶表示装置を得た。得られた実施例1の液晶表示装置の反射率、色度x及び色度yを測定した。
同様にして、表4に示す厚み及び厚み割合を有するコレステリック液晶層を、同表に示す順で3層を積層した比較例1~6の液晶表示装置を作製し、得られた比較例1~2の液晶表示装置の反射率、色度x及び色度yを測定した。結果を表4に示す。
実施例2として、厚み3μm(B)のコレステリック液晶層1、厚み4μm(G)のコレステリック液晶層5、厚み5μm(R)のコレステリック液晶層9の各層間をシリコーンオイルで満たし、表5に示すように表示面側から順に厚み3μm(B)、厚み4μm(G)、厚み5μm(R)となり、且つ各液晶層の厚み割合が表5に示す値となるように3層を積層した液晶表示装置を得た。得られた実施例2の液晶表示装置の反射率、色度x及び色度yを測定した。
また、同様にして、表5に示す厚み及び厚み割合を有するコレステリック液晶層を、同表に示す順で3層を積層した比較例3~6の液晶表示装置を作製し、得られた比較例3~6の液晶表示装置の反射率、色度x及び色度yを測定した。比較例3~6では、実施例2で用いたコレステリック液晶層1,5,9を、実施例2とは異なる順で積層した。結果を表5に示す。
実施例3として、厚み5μm(B)のコレステリック液晶層7、厚み3μm(G)のコレステリック液晶層2、厚み5μm(R)のコレステリック液晶層9の各層間をシリコーンオイルで満たし、表6に示すように表示面側から順に厚み5μm(B)、厚み3μm(G)、厚み5μm(R)となり、且つ各液晶層の厚み割合が表6に示す値となるように3層を積層した液晶表示装置を得た。
実施例4として、厚み5μm(B)のコレステリック液晶層7、厚み4μm(G)のコレステリック液晶層5、厚み5μm(R)のコレステリック液晶層9の各層間をシリコーンオイルで満たし、表6に示すように表示面側から順に厚み5μm(B)、厚み4μm(G)、厚み5μm(R)となり、且つ各液晶層の厚み割合が表6に示す値となるように3層を積層した液晶表示装置を得た。
実施例3~4では、3層の積層順を実施例2と同じ(表示面側から、B/G/R)とし、表示面側の層の厚み(B)を中間の層(G)よりも厚くした。得られた実施例3~4の液晶表示装置の反射率、色度x及び色度yを測定した。結果を表6に示す。
また、実施例4の液晶表示装置では、B/G/Rの厚みの割合が36%/29%/36%であり、反射率が53.0%、Lの値が0.0118であった。よって、比較例1~6と比較して、反射率が比較例4、比較例1の次に大きく、また、Lの値が比較例3の次に小さく、反射率及び白の表示品位のバランスの取れた液晶表示装置であることが分かった。
実施例2のコレステリック液晶層1、コレステリック液晶層5及びコレステリック液晶層9を、粘着剤(商品名;LUMISIL203UV;旭化成ワッカーシリコーン社製)を用いて張り合わせ、25℃での屈折率が1.41である厚み約100μmの透明接着層を介して、コレステリック液晶層1、コレステリック液晶層5及びコレステリック液晶層9が積層された実施例5の液晶表示装置を得た。
実施例5よりも、コレステリック液晶層1の画素電極、コレステリック液晶層5の画素電極及びコレステリック液晶層9の画素電極における、平面視での位置ずれが大きくなるように積層したこと以外は、実施例5と同様にして、実施例6の液晶表示装置を得た。
得られた液晶表示装置について、実施例5と同様にして、縦方向の位置ずれと横方向の位置ずれとの合計を算出した。その結果、隣接する2つの画素電極の位置ずれはそれぞれ90μmであった。
2 第2コレステリック液晶層
3 第3コレステリック液晶層
5 透明接着層
6 透明接着層
7 光吸収層
10 液晶表示装置
20 液晶表示装置
30 液晶表示装置
21 第1コレステリック液晶組成物(第1液晶組成物)
22 第2コレステリック液晶組成物(第2液晶組成物)
23 第3コレステリック液晶組成物(第3液晶組成物)
31a 透明基板
31b 透明基板
32a 透明基板
32b 透明基板
33a 透明基板
33b 透明基板
41a 共通電極
42a 共通電極
43a 共通電極
41b 画素電極
42b 画素電極
43b 画素電極
Claims (9)
- 互いに積層された第1コレステリック液晶層、第2コレステリック液晶層及び第3コレステリック液晶層を備え、
前記第1コレステリック液晶層は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第1コレステリック液晶組成物を含み、且つ赤色の光を選択的に反射し、
前記第2コレステリック液晶層は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第2コレステリック液晶組成物を含み、且つ緑色の光を選択的に反射し、
前記第3コレステリック液晶層は、選択反射波長の温度依存性がゼロになるように選択された二種以上の光学活性化合物を含有する第3コレステリック液晶組成物を含み、且つ青色の光を選択的に反射し、
前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び前記第3コレステリック液晶層の合計の厚みを100%としたとき、表示面から最も遠い層の厚みの割合が28~48%であり、中間の層の厚みの割合が23~39%であり、表示面側の層の厚みの割合が23~39%であって、
前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び前記第3コレステリック液晶層のうち、中間の層の厚みが、表示面から最も遠い層の厚み及び表示面側の層の厚みのいずれよりも小さく、
前記第1コレステリック液晶層が表示面から最も遠い層であり、前記第2コレステリック液晶層が中間の層であり、前記第3コレステリック液晶層が表示面側の層である液晶表示装置。 - 前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び前記第3コレステリック液晶層のうち、表示面から最も遠い層を構成するコレステリック液晶組成物の螺旋ねじれ方向が、表示面側の層を構成するコレステリック液晶組成物の螺旋ねじれ方向と同じであり、且つ中間の層を構成するコレステリック液晶組成物の螺旋ねじれ方向とは逆である、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物及び第3コレステリック液晶組成物に含有される前記光学活性化合物のうちの少なくとも1つが、ビナフチルキラル化合物である、請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
- 前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物及び第3コレステリック液晶組成物のうちの少なくとも1つが、誘電的に正の液晶化合物を含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物及び第3コレステリック液晶組成物のうちの少なくとも1つが、誘電的に中性の液晶化合物を含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び第3コレステリック液晶層はそれぞれ、対向する二枚の透明基板間に前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物、前記第3コレステリック液晶組成物が挟持されてなり、
前記第1,第2,第3コレステリック液晶層のうちの隣接する2つのコレステリック液晶層の一方を画定する透明基板と、上記2つのコレステリック液晶層の他方を画定する透明基板とに接して透明接着層が設けられ、
前記透明接着層と、前記透明接着層に接している透明基板との25℃での屈折率の差が0.12以下である、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び第3コレステリック液晶層はそれぞれ、対向する二枚の透明基板間に前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物、前記第3コレステリック液晶組成物が挟持されてなり、
前記第1,第2,第3コレステリック液晶層のうちの隣接する2つのコレステリック液晶層の一方を画定する一の透明基板と、隣接する上記2つのコレステリック液晶層の他方を画定する一の透明基板とが接している、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び第3コレステリック液晶層はそれぞれ、対向する二枚の透明基板間に前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物、前記第3コレステリック液晶組成物が挟持されてなり、
前記第1,第2,第3コレステリック液晶層のうちの隣接する2つのコレステリック液晶層の一方を画定する一の透明基板が、隣接する上記2つのコレステリック液晶層の他方を画定する一の透明基板を兼ねている、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1コレステリック液晶層、前記第2コレステリック液晶層及び第3コレステリック液晶層はそれぞれ、前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物、前記第3コレステリック液晶組成物と接する側の面に画素電極が設けられた透明基板からなる画素電極基板と、前記第1コレステリック液晶組成物、前記第2コレステリック液晶組成物、前記第3コレステリック液晶組成物と接する側の面に共通電極が設けられた透明基板からなる共通電極基板との間に前記コレステリック液晶組成物が挟持されてなり、
前記第1コレステリック液晶層を画定する前記画素電極基板の前記画素電極,前記第2コレステリック液晶層を画定する前記画素電極基板の前記画素電極,及び前記第3コレステリック液晶層を画定する前記画素電極基板の前記画素電極のうちのコレステリック液晶層の積層された方向に隣接する2つの画素電極が、平面視で第1方向の位置ずれdxと、前記第1方向と直交する第2方向の位置ずれdyとの合計(dx+dy)が60μm以下であるように配置される、請求項6~8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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