JP7380205B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
第1コレステリック液晶層および第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コレステリック液晶組成物を含み、
前記第1コレステリック液晶層と前記第2コレステリック液晶層とは、コレステリック液晶組成物の螺旋ねじれ方向が異なる液晶表示装置。
前記第1コレステリック液晶層の前記第2コレステリック液晶層側に配置された透明基板と、前記第2コレステリック液晶層の前記第1コレステリック液晶層側に配置された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[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の前記第2コレステリック液晶層側に配置された透明基板と、前記第2コレステリック液晶層の前記第1コレステリック液晶層側に配置された透明基板とが、接している[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の前記第2コレステリック液晶層側に配置された透明基板が、前記第2コレステリック液晶層の前記第1コレステリック液晶層側に配置された透明基板を兼ねている[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の画素電極と、前記第2コレステリック液晶層の画素電極とは、平面視で第1方向の位置ずれと、前記第1方向と直交する第2方向の位置ずれとの合計が、60μm以下である[1]~[4]のいずれかに記載の液晶表示装置。
[8] 前記コレステリック液晶組成物が、誘電的に中性の液晶化合物を含有する[1]~[7]のいずれかに記載の液晶表示装置。
[9] 前記光学活性化合物が、ビナフチルキラル化合物である[1]~[8]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。図2は、図1に示した液晶表示装置の画素電極のみを拡大して示した平面図である。
本実施形態の液晶表示装置10は、図1に示すように、第1コレステリック液晶層1と、第1コレステリック液晶層1と積層された第2コレステリック液晶層2とを有する。
第1コレステリック液晶層1および第2コレステリック液晶層2の有する画素電極41b、42b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。
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。
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。
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、一辺の長さが長さが70μm~90μmであることが好ましい。
透明接着層5としては、例えば、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの透明樹脂(OCR(Optical Clear Resin))を含む粘着剤の硬化物、透明樹脂フィルムの両面にシリコーンエラストマーなどの透明接着剤(OCA(Optical Clear Adhesive))層が設けられた透明なシート状のものなどを用いることができる。
本実施形態において、第1コレステリック液晶層1(または第2コレステリック液晶層2)の25℃での選択反射波長の中心波長とは、選択反射波長の最大反射率と最小反射率との中間の反射率を示した最大波長と最小波長の平均値を意味する。
第1コレステリック液晶層1の第1液晶組成物21の螺旋ねじれ方向、および第2コレステリック液晶層2の第2液晶組成物22の螺旋ねじれ方向は、第1液晶組成物21および第2液晶組成物22にそれぞれ含まれる光学活性化合物の種類によって決定される。
以下、第1コレステリック液晶層1の第1液晶組成物21と、第2コレステリック液晶層2の第2液晶組成物22とが、平均屈折率(n)および液晶ピッチ長(P)が略同じ(したがって選択反射波長(λ)も略同じ)である場合を例に挙げて説明する。
液晶表示装置10が(第1コレステリック液晶層1および第2コレステリック液晶層2が)プレーナ状態であるとき、第1コレステリック液晶層1の第1液晶組成物21、および第2コレステリック液晶層2の第2液晶組成物22における螺旋軸は、透明基板31a、31b、32a、32bに略垂直な状態となっている。
このように、図1に示す液晶表示装置10では、入射光L0のうち、矢印L1で示される第1液晶組成物21の螺旋ねじれ方向と一致する円偏光成分だけでなく、矢印L3で示される第1液晶組成物21の螺旋ねじれ方向と逆の回転方向の円偏光成分も、第2液晶組成物22に選択反射されることにより、反射光として取り出される。
液晶表示装置10が(第1コレステリック液晶層1および第2コレステリック液晶層2が)フォーカルコニック状態であるとき、第1コレステリック液晶層1の第1液晶組成物21、および第2コレステリック液晶層2の第2液晶組成物22における螺旋軸は、透明基板31a、31b、32a、32bに略水平な状態となっている。
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および第2液晶組成物22の組成について、詳細に説明する。
第1液晶組成物21および第2液晶組成物22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全ての液晶組成物の混合物は、誘電率異方性Δεが、10~50であるのが好ましく、15~45であるのがより好ましく、20~40であるのが特に好ましい。誘電率異方性Δεを上記範囲とすることにより、低電圧駆動を実現することができる。
光学活性化合物以外の全ての液晶組成物の混合物においては、コレステリック相から等方性液体相に変わる相転移温度(TNI)が、60~120℃であるのが好ましく、70~110℃であるのがより好ましく、80~110℃であるのが特に好ましい。相転移温度(TNI)を上記範囲とすることで、広い動作温度範囲が得られる。
光学活性化合物以外の全ての液晶組成物の混合物におけるフロー粘性を示す粘度ηは、小さいほど好ましく、その下限は特に制限されないが、100mPa・s以下であれば実用上十分な応答速度を達成できる。
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および/または第2液晶組成物22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および/または第2液晶組成物22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。
光学活性化合物としては、キラルピッチ長の温度依存性が異なり、かつ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。
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、キラルピッチ長が温度上昇に伴って短くなる一種以上のものと、キラルピッチ長が温度上昇に伴って長くなる一種以上のものとを用いる。
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および/または第2液晶組成物22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。
また、第2コレステリック液晶層2も、キラルピッチ長の温度依存性が異なり、かつ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光学活性化合物を含有する第2液晶組成物22を含む。このため、本実施形態の液晶表示装置10は、環境温度が異なることによる色味の差が小さい。
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が、図1に示す液晶表示装置10と異なるところは、図3に示す液晶表示装置20が、図1に示す液晶表示装置10における透明接着層5を有していないところである。したがって、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が、図3に示す液晶表示装置20と異なるところは、図4に示す液晶表示装置30においては、第1コレステリック液晶層1の第2コレステリック液晶層2側に配置された透明基板33が、第2コレステリック液晶層2の第1コレステリック液晶層1側に配置された透明基板33を兼ねているところである。したがって、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1~4)
表1に示す割合で下記式(1)~(20)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1~5を調製した。
式(1)~(9)、(16)~(20)の液晶化合物は、誘電的に正の液晶化合物である。
式(10)~(15)の液晶化合物は、誘電的に中性の液晶化合物である。
ホモジニアス配向膜を有し、ラビング処理を行っていない、25℃での屈折率が1.52であるガラス基板を、2枚用いて空パネルを作製した。得られた空パネルに、表1に示す光学活性化合物以外の液晶化合物1~5のいずれかと、表2に示す割合で上記式(3-1)~(3-4)の光学活性化合物とを含むコレステリック液晶組成物を注入し、注入口を封止することにより液晶パネルを形成した。得られた液晶パネルを相転移温度(TNI)以上の温度まで加熱した後、室温まで徐冷した。その後、液晶パネルの表面をピンセットで繰り返し加圧し、ホモジニアス配向を有する厚み6μmのコレステリック液晶層1~4,6,7を得た。
コレステリック液晶層1を製造する際に使用したものと同じ2枚のガラス基板を用いて空パネルを作製した。得られた空パネルに、表1に示す光学活性化合物以外の液晶化合物1と、表2に示す割合で上記式(3-1)(3-3)の光学活性化合物とを含むコレステリック液晶組成物を注入し、注入口を封止することにより液晶パネルを形成した。得られた液晶パネルを相転移温度(TNI)以上の温度まで加熱した後、室温まで徐冷した。その後、液晶パネルの表面をピンセットで繰り返し加圧し、ホモジニアス配向を有する厚み12μmのコレステリック液晶層5を得た。
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。
表2に示すコレステリック液晶層1とコレステリック液晶層2とが接触した状態となるように積層し、参考例1の液晶表示装置を得た。
表2に示すコレステリック液晶層1を2つ用い、これらが接触した状態となるように積層し、比較例1の液晶表示装置を得た。
(比較例2(液晶表示装置))
表2に示すコレステリック液晶層5を、比較例2の液晶表示装置として用いた。
表2に示すコレステリック液晶層1とコレステリック液晶層2とを、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とコレステリック液晶層2とが積層された実施例2の液晶表示装置を得た。
表2に示すコレステリック液晶層3とコレステリック液晶層4とが接触した状態となるように積層し、比較例3の液晶表示装置を得た。
(比較例4(液晶表示装置))
表2に示すコレステリック液晶層3とコレステリック液晶層4とを、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3とコレステリック液晶層4とが積層された比較例4の液晶表示装置を得た。
表2に示すコレステリック液晶層6とコレステリック液晶層7とを、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6とコレステリック液晶層7とが積層された実施例3の液晶表示装置を得た。
また、参考例1、実施例2~実施例3は、いずれも0℃~50℃での選択反射波長の温度依存性の値が小さく、環境温度が異なることによる色味の差が小さいものであった。
また、単一のコレステリック液晶層からなる比較例2においても、最大反射率が50%未満であり、入射光の反射率が低かった。
二枚のガラス基板のうちの一枚を、縦150μm、横80μmの画素電極とホモジニアス配向膜とがこの順に設けられたガラス基板とし、もう一枚を、共通電極が設けられたガラス基板としたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例4の液晶表示装置を得た。
得られた液晶表示装置について、オリンパス社製光学顕微鏡を用いて画素のずれを測定する方法により、コレステリック液晶層1の画素電極と、コレステリック液晶層2の画素電極とにおける、平面視での縦方向および横方向の位置ずれを測定し、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、約45μmであった。
実施例4よりも、コレステリック液晶層1の画素電極と、コレステリック液晶層2の画素電極とにおける、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4と同様にして、実施例5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4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、90μmであった。
Claims (5)
- 第1コレステリック液晶層と、前記第1コレステリック液晶層と積層された第2コレステリック液晶層とを有し、
第1コレステリック液晶層および第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コレステリック液晶組成物を含み、
前記第1コレステリック液晶層と前記第2コレステリック液晶層とは、コレステリック液晶組成物の螺旋ねじれ方向が異なる液晶表示装置であって、
前記第1コレステリック液晶層および前記第2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の前記第2コレステリック液晶層側に配置された透明基板と、前記第2コレステリック液晶層の前記第1コレステリック液晶層側に配置された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以下であり、前記第1コレステリック液晶層の25℃での選択反射波長の中心波長と、前記第2コレステリック液晶層の25℃での選択反射波長の中心波長の差が、0~30nmの範囲内である液晶表示装置。 - 前記第1コレステリック液晶層および前記第2コレステリック液晶層はそれぞれ、前記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の画素電極と、前記第2コレステリック液晶層の画素電極とは、平面視で第1方向の位置ずれと、前記第1方向と直交する第2方向の位置ずれとの合計が、60μm以下である請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記コレステリック液晶組成物が、誘電的に正の液晶化合物を含有する請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
- 前記コレステリック液晶組成物が、誘電的に中性の液晶化合物を含有する請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記光学活性化合物が、ビナフチルキラル化合物である請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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