JPH07286177A - 液晶組成物、液晶素子及びこれらを用いた液晶装置、表示装置 - Google Patents

液晶組成物、液晶素子及びこれらを用いた液晶装置、表示装置

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JPH07286177A
JPH07286177A JP6259033A JP25903394A JPH07286177A JP H07286177 A JPH07286177 A JP H07286177A JP 6259033 A JP6259033 A JP 6259033A JP 25903394 A JP25903394 A JP 25903394A JP H07286177 A JPH07286177 A JP H07286177A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カイラルスメクチック液晶組成物における応
答速度、配向状態等の温度依存性を改善する。 【構成】 降温下においてＳｍＡ（スメクチックＡ）相
及びＳｍＣ* （カイラルスメクチック）相を順次呈し、
スメクチック相における層間隔ｄと液晶温度との関係
が、ＳｍＡ相の温度範囲において温度降下に伴ってｄが
増加、一定あるいは減少し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に
転移する温度近傍で急激にｄが減少する第一の変移点、
及び第一の変移点を通過後ＳｍＣ* 相の温度範囲におい
て温度降下に伴って再度ｄが増加を開始する第二の変移
点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶組成物およびそれ
を使用した液晶素子並びに液晶装置に関する。さらに詳
しくは応答速度の温度依存性、低温保存による配向状態
の変化が改善された液晶組成物、およびそれを使用した
液晶表示素子や液晶−光シャッター等に使用される液晶
素子並びに該液晶素子を使用した液晶装置、特に表示素
子として使用した液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、双安定性を有する液晶素子の使用
がクラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅ
ｒｗａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０
７２１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書
等）。
【０００３】この強誘電性液晶は、一般にカイラルスメ
クチィックＣ相（ＳｍＣ＊相）又はＨ相（ＳｍＨ＊相）
を有し、この状態において印加される電界に対して第１
の光学的安定状態と第２の光学的安定状態からなる双安
定状態を有し、例えば一方の電界ベクトルに対して第１
の光学的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクトル
に対しては第２の光学的安定状態に液晶が配向されてい
る。また、この型の液晶は、加えられる電界に応答し
て、上記２つの安定状態のいずれかを取り、且つ電界の
印加のないときはその状態を維持する性質（双安定性）
を有する。
【０００４】以上の様な双安定性を有する特徴に加え
て、強誘電性液晶は高速応答性であるという優れた特徴
を持つ。それは強誘電性液晶の持つ自発分極と印加電場
が直接作用して配向状態の転移を誘起するためであり、
誘電率異方性と電場の作用により配向状態の転移を誘起
するＴＮ型液晶よりも応答速度が３〜４オーダー速い。
【０００５】それ故、高速ならびに記憶型の表示素子と
しての広い利用が期待され、特にその機能から大画面で
高精細なディスクへの応用が期待される。
【０００６】一般に、液晶の複屈折を利用した液晶素子
の場合、直交ニコル下での透過率は、
【０００７】
【数１３】 （式中：Ｉ０ は入射光強度、Ｉは透過光強度、θａ
は以下で定義される見かけのチルト角、Δｎは屈折率異
方性、ｄは液晶層の膜厚、λは入射光の波長である。）
で表される。
【０００８】前述の非らせん構造における見かけのチル
トθａは、第１と第２の配向状態でのねじれ配列した液
晶分子の平均分子軸方向の角度として現われることにな
る。上式によれば、かかる見かけのチルト角θａが２
２．５°の角度の時最大の透過率となり、双安定性を実
現する非らせん構造でのチルト角θａが２２．５°にで
きる限り近いことが望ましい。
【０００９】しかしながら、これまで用いられてきた配
向方法、特にラビング処理したポリイミド膜による配向
方法を、前述のクラークとラガウエルによって発表され
た双安定性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対して
適用した場合には、下述の如き問題点を有していた。
【００１０】即ち、所定のラビング処理したポリイミド
膜によって配向させて得られた非らせん構造の強誘電性
液晶でのみかけのチルト角θａ（２つの安定状態の分子
軸のなす角度の１／２）が強誘電性液晶でのコーン角
（図３に示す三角錐の頂角の１／２の角度Θ）と比べて
小さくなっていることが判明した。特に、従来のラビン
グ処理したポリイミド膜によって配向させて得た非らせ
ん構造の強誘電性液晶での見かけのチルト角θa は一般
に３°〜８°程度で、その時の透過率はせいぜい３〜５
％程度であった。（特開平３−２５２６２４号公報参
照）
【００１１】これに対し、カイラルスメクチック液晶の
非らせん構造での大きな見かけのチルト角θa を生じ、
高いコントラストな画像が表示されるディスプレイを実
現する条件として以下のことが見出されている。
【００１２】すなわち、カイラルスメクチック液晶と、
この液晶を間に保持して対向するとともに、その対向面
にはそれぞれカイラルスメクチック液晶に電圧を印加す
るための電極が形成され、かつ液晶を配向するための一
軸性配向軸が互いに所定の角度で交差した配向処理が施
された一対の基板とを備えた液晶素子において、上記ス
メクチック液晶素子におけるプレチルト角をα、コーン
角をΘ、液晶層の傾斜角をδとすれば、カイラルスメク
チック液晶は、下記（２）及び（３）を満たす配向状態
を有する液晶素子であって、かつ、該配向状態における
液晶が少なくとも２つの安定状態を示し、それらの光学
軸のなす角度の１／２である見かけのチルト角θa と該
カイラルスメクチック液晶のコーン角Θとが下記（４）
式の関係を有する事を特徴とする液晶素子であれば、高
コントラストな画像が表示されるディスプレイが実現で
きることが明らかとなった。
【００１３】
【数１４】Θ＜α＋δ （２） δ＜α （３） Θ＞θa ＞Θ／２ （４） 以下、このことについて順次説明する。
【００１４】スメクチック液晶は一般に層構造をもつ
が、ＳｍＡ相からＳｍＣ相またはＳｍＣ* 相に転移する
と、層間隔が縮むので図４に示すように、液晶層２１が
上下基板の中央で折れ曲がった構造（シェブロン構造）
をとる。折れ曲がる方向は、同図に示すように、高温か
らＳｍＣ* 相に転移した直後に現れる配向状態（Ｃ１配
向状態）の部分２２における場合と、さらに温度を下げ
たときにＣ１配向状態に混在して現れる配向状態（Ｃ２
配向状態）の部分２３における場合の２つ有り得る。
【００１５】ここで、特定の材質あるいは処理がなされ
た配向膜と液晶の組み合わせを用いると、上記のＣ１配
向状態からＣ２配向状態への転移が起こりにくく、液晶
材料によっては全くＣ２配向状態が生じないこと、およ
び、Ｃ１配向内に従来見い出されていた液晶のディレク
タが上下基板間でねじれている低コントラストの２つの
安定状態（以下、スプレイ状態と呼ぶ）の他に、コント
ラストの高い別の２つの安定状態（以下、ユニフォーム
状態と呼ぶ）が現れることが発見された。特に高プレチ
ルト配向膜を用い、Θ＜α＋δの関係を満たしていると
き、Ｃ１配向のコントラストが非常に高く、Ｃ２配向の
コントラストが低いということを発見した。このことに
より、表示素子として高プレチルト角を付与し得るよう
な配向膜を用い、画面全体をＣ１配向に統一し、高コン
トラストのユニフォーム２状態を白黒表示の２状態とし
て用いれば、従来より品位の高いディスプレーができる
と期待される。
【００１６】上記のようにＣ２配向状態を生ぜずにＣ１
配向状態を実現するためには以下のような条件を満たす
ことが必要であると結論される。すなわち、図３に示す
ように、Ｃ１配向およびＣ２配向での基板近くの液晶素
子のダイレクタは、それぞれ図３（ａ）および図３
（ｂ）に示すコーン３１上にある。よく知られているよ
うにラビングによって基板界面の液晶分子は基板に対し
てプレチルトと呼ばれる角度をなし、その方向はラビン
グ方向（図４でいえば矢印Ａ方向）に向かって液晶分子
が頭をもたげる（先端が浮いた格好になる）向きであ
る。以上のことにより、液晶のコーン角Θ、プレチルト
角αおよび層の傾斜角δの間には、下記数式（４）及び
（５）の関係が成り立っていなければならない。
【００１７】
【数１５】 Ｃ１配向のとき Θ＋δ＞α （５） Ｃ２配向のとき Θ−δ＞α （６）
【００１８】したがって、上述のようにＣ２配向を生ぜ
ず、Ｃ１配向を生じさせるための条件は、下記式（２）
で表される。
【００１９】
【数１６】 Θ−δ＜α つまり Θ＜α＋δ （２）
【００２０】さらに界面の分子が一方の位置から他方の
位置へ電界によって移るスイッチングが起こりやすい条
件として、下記式（３）が得られる。
【００２１】
【数１７】α＞δ （３） よって、Ｃ１配向状態をより安定に形成させるには式
（２）に加えて式（３）の関係を満たすことが効果的で
ある。
【００２２】式（２）および式（３）の条件の下でさら
に実験を進めた結果、液晶の見かけのチルト角θa も、
式（２）および式（３）の条件を満たさない従来の場合
の３°〜８°程度から式（２）および式（３）の条件を
満たす場合の８°〜１６°程度にまで増大し、液晶のコ
ーン角Θとの間に下記式（４）の関係式が成り立つこと
が経験的に得られた。
【００２３】
【数１８】Θ＞θa ＞Θ／２ （４）
【００２４】以上のように、式（２）〜（４）の条件を
満足すれば、高コントラストな画像が表示できるディス
プレーが実現できることが明らかになった。（上記特開
平３−２５２６２４号公報参照）
【００２５】また、Ｃ１配向状態を安定に形成し、良好
な配向性を得るために液晶素子の構造において、上下基
板の配向制御層における一軸配向処理の方向（主として
ラビング方向）を０°〜２５°（交差角）の範囲で交差
せしめる方法もきわめて効果があることも判明してい
る。
【００２６】このように強誘電性液晶は極めて優れた特
性を潜在的に有しており、このような性質を利用すべ
く、上述したように素子構成を調整して、液晶分子の状
態を特定の条件に適合させることによって、従来のＴＮ
型素子の問題点の多くに対して、かなり本質的な改善が
得られている。特に高速光シャッターや高密度大画面デ
ィスプレーへの応用が期待される。
【００２７】一方、上述したような点に鑑みれば、カイ
ラルスメクチィック液晶を利用した素子を備えた表示装
置は、従来のＣＲＴやＴＮ型液晶ディスプレイをはるか
に上回る大画面化及び高精細化を可能とする。しかし、
その大画面化・高精細化に伴い、駆動の際のフレーム周
波数（１画面形成周波数）が低周波となってしまい、こ
のため、画面書き換え速度や文字編集やグラフィックス
画面等でのスムーズスクロール、及びカーソル移動等の
動画表示の速度が遅くなるという問題点があった。この
問題に対する解決法は、特開昭６０−３１１２０号公
報、特開平１−１４０１９８号公報等で開示されてい
る。
【００２８】これに対し、走査電極と情報電極とをマト
リックス配置した表示パネルと、走査電極を全数又は所
定数選択する手段（この手段により選択する場合を全面
書込みという）と、走査電極を全数又は所定数のうちの
一部選択する手段（この手段により選択する場合を部分
書込みという）により表示装置を構成し、これによって
部分的動画表示を部分書込みで行うことによって高速表
示が可能となり、部分書込みと全面書込みの両立が実現
できる。（特開昭６０−３１１２０号公報、特開平１−
１４０１９８号公報参照）
【００２９】以上のように、上述した（２），（３）及
び（４）式の条件を満たす液晶素子を上述の部分書込み
を行える表示装置で駆動すれば大画面、高精細ディスプ
レイにおいて高コントラストな画像が高速表示で実現で
きることが明らかになっている。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】このような液晶素子並
びに液晶装置（表示装置）を実現するべく、強誘電性を
有する液晶材料に関する研究が広く行われている。しか
しながら、これまでに開発された強誘電性液晶材料は、
駆動条件の変化に伴った応答速度の温度依存性や低温保
存性、配向の安定性等の基本特性に関して、強誘電性液
晶を用いた素子に十分に適応するものでは無かった。
【００３１】一般に、ディスプレーとしての使用温度範
囲を５〜３５℃程度とした場合、素子周辺からの熱蓄積
により、液晶素子自身の環境温度は５〜５０℃程度にな
る。通常の強誘電性液晶の応答速度の温度に対する変化
は、粘性に大きく依存しているためにかなり大きく、５
〜５０℃においても十数倍ほどもあり駆動電圧等による
調節の限界を超えているのが現状である。
【００３２】また、大画面ディスプレーを実用化しよう
とする場合、数度〜十数度の面内温度分布に対して同一
駆動条件で画像出しが可能でなくてはならないが、現状
の液晶材料では、駆動条件の温度依存性が大きく実用化
には十分なものとはなっていない。例えば、ディスプレ
ーとしての使用温度範囲を越して高温側に加熱して行
き、再び使用温度範囲に戻すと液晶分子の配向状態が変
化してしまい、加熱以前とは異なる駆動特性を示すこと
があるという問題があった。
【００３３】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、その課題とするところは室温領域を含む幅広
い温度範囲で応答速度や配向状態等の液晶としての特性
の温度依存性が改善された液晶組成物を提供することで
ある。
【００３４】本発明の更なる課題は、上述したような液
晶組成物を用いて、駆動条件の温度依存性が小さく、あ
らゆる温度域において応答速度が高く、良好なコントラ
ストが得られ、液晶配向状態等が安定した液晶素子、並
びに該液晶素子を備えた液晶装置を提供することであ
る。
【００３５】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の上記課
題は、降温下においてＳｍＡ（スメクチックＡ）相及び
ＳｍＣ＊（カイラルスメクチックＣ）相を順次呈する液
晶組成物であって、スメクチック相における層間隔ｄと
液晶温度との関係が、ＳｍＡ相の温度範囲において温度
降下に伴ってｄが増加、一定あるいは減少すること、Ｓ
ｍＡ相からＳｍＣ＊相に転移する温度近傍で急激にｄが
減少する第一の変移点を有すること、第一の変移点を通
過後ＳｍＣ＊相の温度範囲において再度増加に転ずる第
二の変移点を有することを特徴とする。
【００３６】また本発明の更なる課題は、上述したよう
な液晶組成物を使用した液晶素子、具体的には、該液晶
組成物を一対の基板間に配置してなる液晶素子、並びに
かかる液晶素子を具備してなる液晶装置、特に表示装置
によって解決される。
【００３７】本発明者らの研究によれば、液晶組成物
（特にＳｍＣ＊相を有する強誘電性液晶組成物）におい
て、構成成分液晶化合物の一部の側鎖長がわずかに異な
るだけの、ほとんど類似の液晶組成物で粘性係数や自発
分極の大きさが余りかわらなくても応答速度の温度特性
（特に低温側）がかなり異なる場合があることが見出さ
れている。この現象は応答速度の温度特性に差が現れる
温度近傍での液晶分子の傾き角および層間隔の温度特性
に大きく由来していることであると推定されている。
【００３８】これは降温下でＳｍＡ相からＳｍＣ* 相へ
の転移が起こり液晶分子が傾くことにより層間隔が変化
すると、液晶分子が過度に歪み自発分極ディレクタの基
板法線方向への正味の大きさが変化し、外部電界との実
効的な作用分が過度に変動するためであると考えられ
る。もし応答速度の温度依存性の大きくなってくる低温
側で降温下で液晶分子の傾きが角が小さくなり、層間隔
が増加傾向へと転じ液晶分子の歪を緩和すれば、層間隔
が降温下で層間隔が単調減少傾向を示しつづけるものと
比較して、応答速度の温度依存性は格段に改善される。
【００３９】また、上述した液晶組成物を備えた液晶素
子または液晶表示素子を使用した表示装置をディスプレ
イとして一般的な使用温度範囲を越して、該液晶組成物
のＳｍＡ相の存在温度領域内まで加熱し、再びディスプ
レイの使用温度範囲に戻した場合、コントラストや表示
スピード等の表示特性が加熱以前のものと異なる値を示
す現像が生じる場合があった。
【００４０】本発明者らの研究により、この現像はＳｍ
Ｃ* 相からＳｍＡ相への転移の際に不連続的な層間隔の
変化および配向状態の変化が生じ、これに起因してコー
ン角Θや層の傾斜角δの値等の構造物性値が変化してし
まうことに由来するものであることが見いだされた。も
し、ＳｍＣ* からＳｍＡ相の転移の際の層間隔の変化を
抑えることができれば、コーン角Θや層の傾斜角δの値
の変化が低減し、表示特性の変化が起こりにくい液晶素
子または表示装置を実現できると考えられる。
【００４１】更に、上記の知見に基いて検討を行ったと
ころ、ＳｍＣ＊相を呈する液晶組成物中の骨格構造の種
類、その組合わせ、構成成分の側鎖長、配合比率に因り
層間隔ｄの温度特性が変化することが見出された。更に
この点を考慮して層間隔の変化と液晶の温度特性との関
係を検討したところ、降温下でＳｍＡ→ＳｍＣ＊相を順
次呈する液晶組成物であって、ＳｍＡ相からＳｍＣ＊相
に転移する温度近傍で層間隔ｄが急激に、例えば、線図
上で屈曲あるいは湾曲する変化を示すか、また不連続に
減少する第一の変移点と、ＳｍＣ＊相の温度範囲におい
て温度降下に伴ってｄが更に減少した後再度増加に転ず
る第二の転移点とをとる組成物を選択して調整すること
により、特にシェブロン構造の液晶相をとる液晶組成物
において相転移に伴う構造物性の変化を抑え、広い温度
範囲での特に応答速度の温度特性を改善でき、表示素子
等の液晶素子に適用した場合、コントラスト等の表示特
性の温度依存性が良好になることを見出した。
【００４２】本発明の液晶組成物は、ＳｍＡ相における
降温下におけるスメクチック相の層間隔ｄの変化が、増
加あるいは一定にある場合高温下での特性が改善され、
前述したようにＳｍＡ相の温度域まで加熱し、ＳｍＣ＊
相の温度域からこれを超える高温下で保存した場合でも
液晶配向状態がより安定化し、常温下において特性に充
分な再現性が得られる点で好ましい。
【００４３】また、本発明の液晶組成物は、好ましくは
ＳｍＡ相の温度範囲が広く（好ましくは２０℃以上）、
ＳｍＡ相より高温側においてＣｈ相を有する。この場
合、相転移温度を経る温度変化による配向状態の変化が
軽減され、ＳｍＣ＊相において、均一で良好な配向状態
が実現される。
【００４４】本発明の層間隔変化の特性を有する液晶組
成物において、第一の変移点における層間隔ｄＡ、第二
の変移点における層間隔ｄｍｉｎが、好ましくは
【００４５】
【数１９】 より好ましくは
【００４６】
【数２０】 の関係にある。
【００４７】尚、ＳｍＡ相からＳｍＣ＊相に移る温室近
傍で層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続な
変化をとらず湾曲して変化する場合ＳｍＡ相からＳｍＣ
＊相に転移する温度でのｄをｄＡとする。
【００４８】特にＳｍＡ相において、層間隔ｄが降温下
で増加または一定といった変化形態をとり、上記（８）
式を満たす場合、広い温度域での駆動特性が向上する。
【００４９】かかる点に鑑みて、本発明の液晶組成物
は、降温下においてＳｍＡ相及びＳｍＣ＊相を順次呈す
る液晶組成物であって、スメクチック相の層間隔ｄが、
ＳｍＡ相の温度範囲において温度降下に伴ってｄが増
加、一定、あるいは減少し、ＳｍＡ相からＳｍＣ＊相に
転移する温度領域で急激にｄが減少する第一の変移点及
び第一の変移点通過後、ＳｍＣ＊相の温度範囲において
ｄが増加に転ずる第二の変移点に加え、更にＳｍＣ＊相
内の第二の変移点より低温側でｄが再度減少に転ずる第
三の転移点を有することが好ましい。
【００５０】かかる“第三の変移点”を含む層間隔の温
度特性を有する液晶組成物では、低温側の応答速度の温
度依存性等の温度特性が改善され、更に低温保存後にお
ける応答速度、配向状態、コントラスト等の特性の安定
化がもたらされる。
【００５１】なお、このような液晶組成物を液晶素子に
組み込んだ場合に、より広い温度範囲で応答速度の温度
依存性が少なく、より高速度で駆動させる為に、第二の
変移点における層間隔ｄｍｉｎと第一の変移点における
層間隔ｄＡの値が好ましくは上述したように
【００５２】
【数２１】 より好ましくは第三の変移点を有する特性として
【００５３】
【数２２】 のような関係にある。
【００５４】また、上記層間隔の温度特性を有する、特
に第三の変移点を有する液晶組成物では、ＳｍＣ＊相に
おける第二の変移点を示す温度が２０〜５０℃の範囲で
あることが好ましく、３０〜５０℃の範囲にあることが
より好ましい。
【００５５】また、駆動条件の温度依存性が小さく、し
かも通常想定された保存温度範囲を通り越して、更に低
温で保存されても数時間のレベルなら、前述した見かけ
のチルト角θａ、コントラスト、応答速度の変化が少な
い液晶組成物として、降温下における層間隔ｄの変化が
上述した第一の変移点、第二の変移点および第三の変移
点を持ち、しかも第三の変移点を示した温度からＳｍＣ
＊相の次の低温相に移る温度範囲内での層間隔ｄの最小
値ｄｃと第一の変移点における層間隔ｄＡの間に、
【００５６】
【数２３】 なる関係を持つことを特徴とする液晶組成物が好まし
い。
【００５７】但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ＊相に移る温度
近傍で、層間隔ｄの値がはっきりとした屈曲点を持たず
に湾曲して変化する場合は、ＳｍＡ相からＳｍＣ＊相に
移る温度でのｄの値をｄＡとする。
【００５８】更に、通常想定された保存温度範囲を通り
越して更に低温で長時間保存されても、また低温保存温
度からの昇温速度が十分に早くとも、コントラスト、及
び応答速度の変化がない液晶組成物として、降温下にお
ける層間隔ｄの変化が上述した第一の変移点、第二の変
移点を持ち、更に第三の変移点を持ち、第一と第三の変
移点における層間隔ｄＡ、ｄｍａｘの間に、
【００５９】
【数２４】 なる関係を持つことを特徴とする液晶組成物が好まし
い。
【００６０】また、このような降温下におけるスメクチ
ック相の層間隔ｄの変化が第一、第二及び第三の変移点
を有し、更に各点での層間隔等が上述した（１０）、
（１１）式を満たす場合においても、かかる液晶組成物
を液晶素子に組み込んだ場合に、より広い温度範囲で応
答速度の温度依存性が少なく、より高速度で駆動させる
為に、ｄｍｉｎ及びｄＡの関係が、好ましくは（７）、
より好ましくは（９）式の関係を満たし、またＳｍＣ＊
相におけるｄｍｉｎを示す温度範囲が、好ましくは２０
〜５０℃にあり、より好ましくは３０〜５０℃にある。
【００６１】本発明の層間隔変化の特性を有する液晶組
成物では、ＳｍＣ＊相で液晶分子が形成するコーン角Θ
がＳｍＣ＊相の存在温度範囲において降温下で増加し、
その後減少に転ずる変移点Θmaxを有する温度特性を呈
する。
【００６２】一方、本発明のスメクチック相における層
間隔の温度特性が、第一及び第二の変移点を有する液晶
組成物を用いた液晶素子を、ディスプレイとしての使用
温度範囲を越して、更に冷却していくと、ＳｍＣ＊相内
において低温側で、ｄの値が第一の変移点における層間
隔ｄＡ以上になる場合がある。
【００６３】このような液晶組成物においては、液晶素
子が組成物のｄの値がｄＡを越える温度（以下ではＴｄ
Ｂと略す）以下で保存されると、再び昇温して、ディス
プレイとしての使用温度に達しても、液晶分子の配向状
態、見かけのチルト角θａ（二つの消光位の間の角度の
１／２で定義する）、コントラスト、応答速度などの多
くの特性が変化してしまい、初期には戻らなくなってし
まうことがある。これは、液晶組成物、あるいは液晶素
子を低温で保存及び使用するにあたって非常に大きな問
題となることがある。
【００６４】また、液晶組成物はセルの中では過冷却状
態でかなり安定して存在することができるために、バル
クの状態でのメルティングポイント以下になっても結晶
化や偏析が起こらないことが多い。このようなことか
ら、実際に保存温度の低温限界温度というものは、メル
ティングポイントよりも前述のＴｄＢで決まる場合が多
いということがわかる。
【００６５】このような液晶組成物においては、液晶素
子が用いる組成物のｄの値がｄＡを越える温度ＴｄＢ以
下で保存されると、再び昇温して、ディスプレイとして
の使用温度に達しても、液晶分子の配向状態、見かけの
チルト角、コントラスト、応答速度などの多くの特性が
変化してしまい、初期には戻らなくなってしまうことが
ある。
【００６６】これは、第一の変移点を示す温度以下で
は、スメクチック相の層の傾斜角を増加あるいは、減少
させることで層間隔ｄの減少あるいは、増加分を補正し
ていた層構造が、更に低温で層間隔が第一の変移点にお
けるｄＡ以上になるとそれ以上の増加分を充分に補正で
きず、層構造自体が変形、あるいは破壊されてしまい再
び温度が上昇しても以前の層構造とは異なってしまうこ
とがあり、駆動特性、表示特性の変化が発生してしまう
ことに因ると考えられる。
【００６７】そこで本発明者らは、駆動条件の温度依存
性が少なく、しかも上記のような低温保存による悪影響
をなくすることを目標として様々な鋭意検討を行った結
果、ＳｍＣ＊相における第二の変移点以下の低温になっ
ても層間隔ｄがｄＡを過度に越えないような液晶組成物
を使用することによって、上記目標が達成できることを
明らかにした。なお、液晶組成物の層構造の秩序度は、
結晶系のそれとは異なりある程度フレキシビリティーを
持っている為、ｄｍａｘ の値がｄＡ の値をわずかに
上回っても層構造が破壊されないこともある。また逆に
ｄｍａｘ ／ｄＡ の値があまり小さくなると、低温で
の応答速度の遅れが著しく、広い温度範囲での安定した
画像の提供という初期の目的が達成されないこともあ
る。
【００６８】また、上記の検討を行うことによって、本
発明者らは液晶組成物中の骨格構造の種類、組み合わ
せ、骨格から伸びる側鎖の長さ、組成比などによって層
間隔ｄの温度特性が大きく変化することを見いだした
が、問題の低温での挙動に関しては上記ファクターに関
しては特にはっきりとした規則性がなく、数多くの液晶
組成物を検討しその中から、層間隔ｄが、ＳｍＡ相か
ら、ＳｍＣ＊ 相に移る温度近傍で急激減少する点を有
し、更なる温度の降下に従い再びｄの値が増加する点を
有し、かつ更に低温で再び減少に転ずる点を有する液晶
組成物を選択することによって上記低温保存に伴う悪影
響をなくすることができることを明らかにした。
【００６９】図１に本発明の液晶組成物であって、スメ
クチック相の降温下における層間隔ｄの変化が第一の変
移点、第二の変移点、及び第三の変移点を有するものに
ついて、ＳｍＣ＊ 相における層間隔ｄの温度特性の一
例を示す。
【００７０】かかる温度特性において、ｄＡ、
ｄｍｉｎ、ｄＣ、ｄｍａｘ相互の関係、更には第一の変
移点及び第二の変移点間、第二の変移点及び第三の変移
点間のｄの変化率等を調整して、液晶組成物の広い温度
域における応答速度、表示に適用する際のコントラスト
等の特性をより改善することができる。
【００７１】本発明の液晶組成物は、少なくとも一種以
上が液晶性化合物（ｍｅｓｏｍｏｒｐｈｉｃ ｃｏｍｐ
ｏｕｎｄ）を構成成分とするもので、前述したように各
成分の骨格構造（メリーゲン基）の種類、組合せ、側鎖
の種類、長さ、配合比率等を調整し、ＳｍＡ相及びＳｍ
Ｃ＊ 相を順次とり、且つ、スメクチック相の層間隔ｄ
が前述したような第一の変移点及び第二の変移点を有す
る温度特性を示すものである。
【００７２】具体的には、後述するようなフェニルピリ
ミジン系化合物、チアゾール系化合物等の液晶性化合物
を一種以上を含有する組成物であるが、前述した層間隔
ｄの温度特性を実現するには、下記一般式（Ａ）で表さ
れるインダン化合物一種以上を配合することが好まし
い。
【００７３】
【化１９】
【００７４】（式中、Ｒ１ 、Ｒ２ は炭素原子数１〜
１８の直鎖状または分岐状のアルキル基であり、Ｘ
１ 、Ｘ２ は単結合、
【００７５】
【化２０】 であり、Ａ１ は単結合または
【００７６】
【化２１】 のいずれかであり、Ａ２ は
【００７７】
【化２２】 のいずれかを示す。）
【００７８】本発明で使用され得る一般式（Ａ）で示さ
れるインダン化合物の好ましい具体的化合物を下記の表
に示す。表中におけるアルファベットで表わされる略号
は以下に示す側鎖基、または環状基を示す。
【００７９】
【化２３】ｍｅｔ＝ＣＨ３ ，ｈｅｐ＝Ｃ７ Ｈ
１５ ，ｔｒｔ＝Ｃ１３Ｈ２７ ，ｅｔｈ＝Ｃ２ Ｈ５
，ｏｃｔ＝Ｃ８ Ｈ１７ ，ｔｅｔ＝Ｃ１４Ｈ
２９ ，ｐｒｏ＝Ｃ３ Ｈ７ ，ｎｏｎ＝Ｃ９ Ｈ１９
，ｐｅｄ＝Ｃ１５Ｈ３１ ，ｂｕｔ＝Ｃ４ Ｈ９ ，
ｄｅｃ＝Ｃ１０Ｈ２１ ，ｈｅｘｄ＝Ｃ１６Ｈ３３，ｐ
ｅｎ＝Ｃ５ Ｈ１１ ，ｕｎｄ＝Ｃ１１Ｈ２３ ，ｈｅ
ｐｄ＝Ｃ１７Ｈ３５，ｈｅｘ＝Ｃ６ Ｈ１３ ，ｄｏｄ
＝Ｃ１２Ｈ２５ ，ｏｃｄ＝Ｃ１８Ｈ３７，２ｍｂ＝２
−メチル−ブチル
【００８０】
【化２４】
【００８１】
【表１】
【００８２】
【表２】
【００８３】また、本発明の液晶組成物では、層間隔ｄ
の温度特性が第一の変移点及び第二の変移点をとること
に加え、ＳｍＡ相において降温下で増加または一定とい
った変化形態をとるべく、前記一般式（Ａ）のインダン
化合物に加え、下記一般式（Ｂ）で表されるキノキサリ
ン化合物１種以上を配合することが特に好ましい。これ
ら２種の化合物の組合せは前述したｄmin、ｄA等の関係
式（７）、（８）を満たす組成物として好ましい。
【００８４】
【化２５】
【００８５】（式中、Ｒ３ 、Ｒ４ は炭素原子数１〜
１８の直鎖状または分岐状のアルキル基であり、Ｘ３
は単結合、
【００８６】
【化２６】 であり、Ａ３ は
【００８７】
【化２７】 を示す。）
【００８８】本発明で使用され得る一般式（Ｂ）で示さ
れるキノキサリン化合物の好ましい具体的化合物を下記
の表に示す。表中におけるアルファベットで表わされる
略号は以下に示す側鎖基、または環状基を示す。
【００８９】
【化２８】ｍｅｔ＝ＣＨ３ ，ｈｅｐ＝Ｃ７ Ｈ
１５ ，ｔｒｔ＝Ｃ１３Ｈ２７ ，ｅｔｈ＝Ｃ２ Ｈ５
，ｏｃｔ＝Ｃ８ Ｈ１７ ，ｔｅｔ＝Ｃ１４Ｈ
２９ ，ｐｒｏ＝Ｃ３ Ｈ７ ，ｎｏｎ＝Ｃ９ Ｈ１９
，ｐｅｄ＝Ｃ１５Ｈ３１ ，ｂｕｔ＝Ｃ４ Ｈ９ ，
ｄｅｃ＝Ｃ１０Ｈ２１ ，ｈｅｘｄ＝Ｃ１６Ｈ３３，ｐ
ｅｎ＝Ｃ５ Ｈ１１ ，ｕｎｄ＝Ｃ１１Ｈ２３ ，ｈｅ
ｐｄ＝Ｃ１７Ｈ３５，ｈｅｘ＝Ｃ６ Ｈ１３ ，ｄｏｄ
＝Ｃ１２Ｈ２５ ，ｏｃｄ＝Ｃ１８Ｈ３７，２ｍｂ＝２
−メチル−ブチル
【００９０】
【化２９】
【００９１】
【表３】
【００９２】
【表４】
【００９３】本発明の液晶組成物では、層間隔ｄの温度
特性が前述した第一の変移点、第二の変移点に加え、第
三の変移点をとるべく、前記一般式（Ａ）のインダン化
合物に加え、下記一般式（Ｃ）で表されるクマラン化合
物を液晶性化合物として配合することが特に好ましい。
これら２種の化合物の組み合わせは、前述したｄＡ、ｄ
ｍｉｎ、ｄｍａｘ、ｄC等の関係式（７）、（９）、
（１０）、（１１）を満たす組成物として好ましい。
【００９４】
【化３０】 （式中、Ｒ5、Ｒ6は炭素原子数１〜１８の直鎖状または
分岐状のアルキル基であり、Ｘ4、Ｘ5は単結合、
【００９５】
【化３１】 であり、Ａ4は単結合または
【００９６】
【化３２】 のいずれかであり、Ａ5は
【００９７】
【化３３】 のいずれかを示す。）
【００９８】本発明で使用され得る一般式（Ｃ）で示さ
れる液晶性化合物の好ましい具体的化合物を下記の表
５，６に示す。表中におけるアルファベットで表わされ
る略号は下記に示す側鎖基、または環状基を示す。
【００９９】
【化３４】ｍｅｔ＝ＣＨ３ ，ｈｅｐ＝Ｃ７ Ｈ
１５ ，ｔｒｔ＝Ｃ１３Ｈ２７ ，ｅｔｈ＝Ｃ２ Ｈ５
，ｏｃｔ＝Ｃ８ Ｈ１７ ，ｔｅｔ＝Ｃ１４Ｈ
２９ ，ｐｒｏ＝Ｃ３ Ｈ７ ，ｎｏｎ＝Ｃ９ Ｈ１９
，ｐｅｄ＝Ｃ１５Ｈ３１ ，ｂｕｔ＝Ｃ４ Ｈ９ ，
ｄｅｃ＝Ｃ１０Ｈ２１ ，ｈｅｘｄ＝Ｃ１６Ｈ３３，ｐ
ｅｎ＝Ｃ５ Ｈ１１ ，ｕｎｄ＝Ｃ１１Ｈ２３ ，ｈｅ
ｐｄ＝Ｃ１７Ｈ３５，ｈｅｘ＝Ｃ６ Ｈ１３ ，ｄｏｄ
＝Ｃ１２Ｈ２５ ，ｏｃｄ＝Ｃ１８Ｈ３７，２ｍｂ＝２
−メチル−ブチル
【０１００】
【化３５】
【０１０１】
【表５】
【０１０２】
【表６】
【０１０３】また、本発明の液晶組成物は、前記一般式
（Ａ）で示されるインダン化合物の少なくとも１種以上
と、前記一般式（Ｂ）で示されるキノキサリン化合物の
少なくとも１種以上及び／又は前記一般式（Ｃ）で示さ
れるクマラン化合物の少なくとも１種以上を各々１〜３
０重量％、好ましくは５〜３０重量％、さらに好ましく
は８〜２５重量％を含有する。
【０１０４】本発明の液晶組成物は、上述したような化
合物の他、例えば以下に示すような液晶化合物１種以上
を、所望の特性に応じて配合して調整される得る。
【０１０５】
【化３６】
【０１０６】（式中、ｎ，ｍは、０、１、２であって、
０＜ｎ＋ｍ≦２である。Ｒ7，Ｒ8は、水素原子、ハロゲ
ン、ＣＮ基、または、炭素原子数１〜１８の直鎖状また
は、分岐状または、環状のアルキル基であり、該アルキ
ル基中の１つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテ
ロ原子が隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、
−ＣＨＷ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き
換えられていてもよく、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ3
を示す。また、Ｒ7、Ｒ8は光学活性であっても良い。）
【０１０７】
【化３７】
【０１０８】（式中、Ａ6は、
【０１０９】
【化３８】 を表す。
【０１１０】Ｘ6は、水素原子またはフッ素原子を表
し、Ｒ9，Ｒ10は、水素原子、ハロゲン、ＣＮ基、また
は、炭素原子数１〜１８の直鎖状または、分岐状また
は、環状のアルキル基であり、該アルキル基中の１つ、
もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が隣接し
ない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ−、−
ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられていて
もよく、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ3 を示す。また、
Ｒ9、Ｒ10は光学活性であっても良い。）
【０１１１】
【化３９】 （式中、Ｂ1 は、
【０１１２】
【化４０】 を表す。
【０１１３】Ｒ11，Ｒ12は、水素原子、ハロゲン、ＣＮ
基、または、炭素原子数１〜１８の直鎖状または、分岐
状または、環状のアルキル基であり、該アルキル基中の
１つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が
隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられ
ていてもよく、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ3 を示す。
また、Ｒ11、Ｒ12は光学活性であっても良い。）
【０１１４】
【化４１】 （式中、Ｃ1 は、
【０１１５】
【化４２】 を表す。Ｚは、−Ｏ−、−Ｓ−を表わす。
【０１１６】Ｒ13，Ｒ14は、水素原子、ハロゲン、ＣＮ
基、または、炭素原子数１〜１８の直鎖状または、分岐
状または、環状のアルキル基であり、該アルキル基中の
１つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が
隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられ
ていてもよく、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ3 を示す。
また、Ｒ13、Ｒ14は光学活性であっても良い。）
【０１１７】
【化４３】 （式中、Ｒ15，Ｒ16は、水素原子、ハロゲン、ＣＮ基、
または、炭素原子数１〜１８の直鎖状または、分岐状ま
たは、環状のアルキル基であり、該アルキル基中の１
つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が隣
接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられ
ていてもよく、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ3 を示す。
また、Ｒ15、Ｒ16は光学活性であっても良い。） 以下に（Ｄ）〜（Ｇ）の化合物の本発明で使用され得る
より好ましい化合物例を下記に示す。
【０１１８】（Ｄ）の化合物のより好ましい化合物例
【０１１９】
【化４４】
【０１２０】（Ｅ）の化合物のより好ましい化合物例
【０１２１】
【化４５】
【０１２２】（Ｆ）の化合物のより好ましい化合物例
【０１２３】
【化４６】
【０１２４】（Ｇ）の化合物のより好ましい化合物例
【０１２５】
【化４７】
【０１２６】Ｒ、Ｒ′は、水素原子、ハロゲン、ＣＮ
基、または、炭素原子数１〜１８の直鎖状または、分岐
状または、環状のアルキル基であり、該アルキル基中の
１つ、もしくは２つ以上のメチレン基は、ヘテロ原子が
隣接しない条件で−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨＷ
−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−によって置き換えられ
ていてもよく、Ｗは、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ3 を示す。
また、Ｒ、Ｒ′は光学活性であっても良い。Ｘ6は、上
述したものと同じである。
【０１２７】上記の一般式（Ｄ）〜（Ｈ）の液晶性化合
物の液晶組成物中における含有量は、３０重量％以上、
好ましくは５０〜９０重量％に設定することが望まし
い。
【０１２８】以下、図２を参照して本発明の液晶組成物
を用い強誘電性を利用した液晶素子の構成を説明する。
同図は、本発明のカイラルスメクチック液晶層を有する
液晶素子の一例を示す断面概略図である。同図において
符号１はカイラルスメクチック液晶層、２はガラス基
板、３は透明電極、４は配向層、５はシール材、６はリ
ード線、７は電源、８は偏光板、９は光源、１０はスペ
ーサーを示している。
【０１２９】２枚のガラス基板２は、それぞれＩｎ2 Ｏ
3 、ＳｎＯ2 あるいはＩＴＯ（インジウム ティン オ
キサイド；Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｓｉｄｅ）等の
薄膜から成る透明電極３が被覆されている。その上にポ
リイミドの様な高分子の薄膜をガーゼやアセテート植毛
布等でラビングして、液晶をラビング方向に並べる配向
制御層４が形成されている。また、該層を形成する絶縁
物質として、例えばシリコン窒化物，水素を含有するシ
リコン炭化物，シリコン酸化物，硼素窒化合物，水素を
含有する硼素窒化物，セリウム酸化物，アルミニウム酸
化物，ジルコニウム酸化物，チタン酸化物やフッ化マグ
ネシウムなどの無機物質、ポリビニルアルコール，ポリ
イミド，ポリアミドイミド，ポリエステルイミド，ポリ
パラキシレン，ポリエステル，ポリカーボネート，ポリ
ビニルアセタール，ポリ塩化ビニル，ポリ酢酸ビニル，
ポリアミド，ポリスチレン，セルロース樹脂，メラミン
樹脂，ユリヤ樹脂，アクリル樹脂やフォトレジスト樹脂
などの有機物質を用いることができる。この場合、２層
で配向制御層が形成されてもよく、また無機物質絶縁性
配向制御層あるいは有機物質絶縁性配向制御層単層であ
っても良い。この配向制御層４が無機系材料ならば蒸着
法などで形成でき、有機系材料ならば有機物質を溶解さ
せた溶液、またはその前駆体溶液（溶剤に０．１〜２０
重量％、好ましくは０．２〜１０重量％）を用いて、ス
ピナー塗布法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、スプレ
ー塗布法、ロール塗布法等で塗布し、所定の硬化条件下
（例えば加熱下）で硬化させ形成させることができる。
【０１３０】配向制御層４の層厚は通常３０Å〜１μ
ｍ、好ましくは４０Å〜３０００Å、さらに好ましくは
４０Å〜１０００Åが適している。
【０１３１】この２枚のガラス基板２はシール材５、ス
ペーサー１０によって任意の間隔に保たれている。例え
ば所定の直径を持つシリカビーズ，アルミナビーズをス
ペーサーとしてガラス基板２枚で挟持し、周囲をシール
材、例えばエポキシ系接着剤を用いて密封する方法があ
る。その他スペーサーとして高分子フィルムやガラスフ
ァイバーを使用しても良い。この２枚のガラス基板２の
間に強誘電性を示す液晶が封入されている。
【０１３２】かかる液晶が封入されたカイラルスメクチ
ック液晶相１の厚さは、一般には０．５〜２０μｍ、好
ましくは１〜５μｍである。
【０１３３】また、この液晶は、室温を含む広い温度域
（特に低温側）でＳｍＣ* 相（カイラルスメクチックＣ
相）を有し、かつ素子とした場合には駆動電圧マージン
及び駆動温度マージンが広いことが望まれる。
【０１３４】また、特に素子とした場合に、良好な均一
配向性を示し、モノドメイン状態を得るには、その強誘
電性液晶は、等方相からＣｈ相（コレステリック相）−
ＳｍＡ（スメクチック相）−ＳｍＣ* （カイラルスメク
チックＣ相）という相転移系列を有していることが望ま
しい。
【０１３５】透明電極３からはリード線によって外部電
源７に接続されている。また、ガラス基板２の外側には
偏光板８が貼り合わせてあり、裏面側の偏光板８の後方
には、必要に応じて光源９が設けられている。尚、本発
明の液晶素子では、素子構成の条件、例えば、基板間の
ギャップ、配向制御層の材質、ラビング処理条件等、更
に封入する液晶材料（前述したような液晶組成物から選
択される材料）の組み合わせを調整し、液晶層における
配向状態が前記（２）、（３）、（４）の式を満たすよ
うに設定することにより、特にコントラストをはじめと
する特性がより向上され得る。
【０１３６】以下に、図２に示す液晶素子の更に具体的
な例をその作製プロセスに沿って説明する。
【０１３７】一対の基板２用として２枚の１．１ｍｍ厚
のガラス板を用意し、それぞれのガラス板上にサイドメ
タル（モリブデン）付きのＩＴＯ（インジュウム・ティ
ン・オキサイド）の透明ストライプ電極３を形成し、そ
の上に透明誘電体膜（図示せず）として酸化タンタル
を、１５００Å厚にスパッタ法により製膜した。
【０１３８】この酸化タンタル膜上にＬＱ−１８０２
（日立化成（株）製）やＬＰ−６４（東レ（株）製）、
ＲＮ−３０５（日産化学（株）製）等のポリイミド前駆
体溶液のＮＭＰ溶液を印刷法により塗布し、２００〜２
７０℃で焼成することにより、１００〜３００Å厚のポ
リイミド配向制御膜４を形成した。この焼成後の被膜に
は、アセテート植毛布によるラビング処理を施した。プ
レチルト角はラビング布、回転速度、ガラス基板送り速
度の変化によるラビングの強度および各種ポリイミド配
向膜の組み合わせにより調節した。
【０１３９】その後、１枚の基板には、スペーサー１０
としてノードソン静電散布方式により、平均粒径５．５
μｍのエポキシ樹脂接着粒子（商品名：トレパール；東
レ（株）製）を分布密度５０個／ｍｍ２ となるように
散布した。もう１枚の基板には、平均粒径１．２μｍの
シリカマイクロビーズをノードソン静電散布方式で分布
密度３００個／ｍｍ２ で散布した。次いで、シーリン
グ部材５として液状接着剤（商品名：ストラクボンド；
三井東圧化学（株）製）を６μｍの膜厚で印刷塗布し
た。次いで、２枚のガラス板を左回りに０〜１０°の交
差角で且つ同方向に貼り合わせ、７０℃の温度下で２．
８ｋｇ／ｃｍ２ の圧力を５分間印加することによって
圧着し、さらに１５０℃の温度下で０．６２３ｋｇ／ｃ
ｍ２ の圧力を加えながら、４時間かけて２種の接着剤
を硬化し、セルを作成した。
【０１４０】その後、この液晶セル内を１０−４気圧ま
で減圧し、強誘電性液晶組成物を等方相で注入した。こ
の液晶セルは透明電極部３からリード線によって外部電
源７に接続されている。また、ガラス基板２の外側には
偏光板８が貼り合わせてある。透過型として、一方の偏
光板８の後方には光源９が配置されている。
【０１４１】本発明の液晶素子は、種々の液晶装置を構
成し得るが、更に液晶素子の駆動回路、光源を備えた表
示装置に適用されることが好ましい。本発明の液晶素子
を表示パネル部に使用し、図５及び図６に示した走査線
アドレス情報をもつ画像情報よりなるデータフォーマッ
ト及びＳＹＮＣ信号による通信同期手段をとることによ
り、液晶表示装置を実現する。
【０１４２】図中、符号はそれぞれ以下の通りである。 ５１ 強誘電性液晶表示装置 ５２ グラフィックスコントローラ ５３ 表示パネル ５４ 走査線駆動回路 ５５ 情報線駆動回路 ５６ デコーダ ５７ 走査信号発生回路 ５８ シフトレジスタ ５９ ラインメモリ ５１０ 情報信号発生回路 ５１１ 駆動制御回路 ５１２ ＧＣＰＵ ５１３ ホストＣＰＵ ５１４ ＶＲＡＭ
【０１４３】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックスコントローラ５２にて行なわれ、図５及び図６に
示した信号転送手段にしたがって表示パネル５３に転送
される。グラフィックスコントローラ５２は、ＣＰＵ
（中央演算処理装置、以下ＧＣＰＵ５１２と略す）及び
ＶＲＡＭ（画像情報格納用メモリ）５１４を核に、ホス
トＣＰＵ５１３と液晶表示装置５１間の画像情報の管理
や通信をつかさどっており、本発明で用いる制御方法は
主にこのグラフィックスコントローラ５２上で実現され
るものである。尚、表示パネルの裏面には光源が配置さ
れている（図示せず）。
【０１４４】カイラルスメクチック液晶を用いた液晶素
子をディスプレーパネルとして実際に使用する場合、上
記の様な装置上で上下基板にマトリックス状に配置した
走査電極と情報電極とを介して上下基板間に電界が印加
されるが、実際に画像表示を行うときには、例えば図７
に示される様な波形の電界が印加される。図７におい
て、ＳＮ ，ＳＮ＋１ などは操作電極に印加する電界
波形、Ｉは情報電極に印加する電界波形である。
【０１４５】
【実施例】以下、本発明を実施例に沿って更に詳細に説
明する。尚、これら実施例は、本発明の理解を容易にす
る目的でなされたものであり本発明を限定するものでは
ない。
【０１４６】これら例において（特に下記例１〜２
０）、液晶組成物は素子に適用して評価するが、用いる
液晶素子は前述したようなプロセスによって形成され、
図２に示す如き構造を有する。
【０１４７】なお、液晶組成物を用いた液晶素子におけ
る応答速度τ、コーン角Θ、見かけのチルト角θa 、液
晶層の傾斜角δ、液晶組成物のスメクチック相における
層間隔ｄ、プレチルト角α、他の諸特性は以下のように
して測定する。
【０１４８】応答速度τの測定 ±１０．０Ｖ、５．０Ｈｚの矩形波を前述の液晶素子に
印加しながら直交ニコル下での光学反応（透過光量０〜
９０％）をフォトマル（浜松フォトニクス（株）製）で
検知して測定した。
【０１４９】コーン角Θの測定 まず±３０〜±５０Ｖ、１００ＨｚのＡＣ（交流）を液
晶素子の上下基板間に電極を介して印加しながら直交ク
ロスニコル下、その間に配置された液晶素子を偏光板と
平行に回転させると同時に、フォトマル（浜松フォトニ
クス（株）製）で光学応答を検知しながら、第１の消光
位（透過率が最も低くなる位置）および第２の消光位を
求める。そして、このときの第１の消光位から第２の消
光位までの角度の１／２をコーン角Θとする。
【０１５０】見かけのチルト角θa の測定 まず、液晶のしきい値の単発パルスを印加した後、無電
界下、かつ直交クロスニコル下において、その間に配置
された液晶素子を偏光板と平行に回転させ、第１の消光
位を求める。次に、上記の単発パルスと逆極性のパルス
を印加した後、無電界下、第２の消光位を求める。この
ときの第１の消光位から第２の消光位までの角度の１／
２をみかけのチルト角θa とする。
【０１５１】液晶の層の傾斜角δおよび層間隔ｄの測定 基本的にはクラークやラガーウオルによって行われた方
法（「Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ」’８６，Ｓｅｐ．
３０〜Ｏｃｔ．２、１９８６．４５６〜４５８）、ある
いは大内らの方法（「Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．」、２７（５）
（１９８８）７２５〜７２８）と同様の方法により測定
した。測定装置は図８に示すような回転陰極方式Ｘ線発
生部を有するＸ線回折装置（ＭＡＣサイエンス製）に自
動温度制御装置を装着したものを用い、液晶セルは熱容
量を小さくし、ガラス基板へのＸ線の吸収を低減させる
ため、基板にはコーニング社製マイクロシート８０４
（８０μｍ厚）を用いた。
【０１５２】層間隔ｄは試料としてバルク液晶８０１を
ガラス基板に５ｍｍ角で表面が平滑になるように塗布し
たものを用い、通常の粉末Ｘ線回折法（Ｘ線源８０２、
カウンター１０３）により得られたピークをブラッグ
（Ｂｒａｇｇ）の回折条件式に当てはめて求めた。
【０１５３】測定温度は、回折面の平滑性を増すために
各々の液晶組成物が等方性液体状態になる温度にした後
に３℃、変移点近傍では１℃毎に温度を降下させて、回
折ピークが得られなくなる温度まで測定を行った。実験
に用いた自動温度制御装置は、各温度で約±０．３℃の
制御精度を示した。
【０１５４】測定は、出力４５ｋＶ−１００ｍＡで銅の
Ｋα線（１．５４０５０Å）を分析線、スリットはＤ
Ｓ；０．０５ｍｍ，ＳＳ；０．０５ｍｍ，ＲＳ；０．０
５ｍｍとし、スキャン速度は３ｄｅｇ．／ｍｉｎで行っ
た。
【０１５５】傾斜角δは８０μｍ厚ガラスを基板とし同
ガラスをスペーサーとして８０μｍギヤップのセルを形
成し、電磁石中で基板に平行方向に磁場を印加しながら
Ｉｓｏ相から徐冷し、水平配向処理を施したセルを用意
し、これに前記層間隔ｄを得た回折角２θにＸ線検出器
を合わせ、θ軸走査を行い、前記文献に示された方法で
算出した。なお、この測定方法による層の傾斜角δの値
は、セル厚依存性をほぼ排除した液晶組成物固有のもの
である。
【０１５６】また、８０μｍ磁場配向セルの代わりに、
先述のＬＰ−６４やＳＰ−７１０，ＳＰ−５１０（とも
に東レ（株）製）を配向膜とし、ラビング処理を施した
セル厚１．２μｍのセルを用いても、約２０℃〜６０℃
の温度範囲においてほぼ同じδの値を得ることができ
る。
【０１５７】プレチルト角αの測定方法 プレチルト角の測定は、クリスタルローテーション法
（Ｊｐａ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ．１１９（１
９８０）．ＮＯ．Ｓｈｏｒｔ Ｎｏｔｅｓ ２０３１）
により求めた。また、プレチルト角の測定用液晶として
は強誘電性液晶（チッソ社製ＣＳ−１０１４）に下記の
構造式で示される化合物を重量比で２０％混合したもの
を標準液晶として注入して測定した。
【０１５８】
【化４８】 なおこの混合した液晶組成物は１０〜５５℃でＳｍＡ相
を示した。
【０１５９】測定手順は、液晶パネルを上下基板に垂直
かつ配向処理軸（ラビング軸）を含む面で回転させなが
ら、回転軸と４５°の角度をなす偏向面を持つヘリウム
・ネオンレーザ光を回転軸に垂直な方向から照射して、
その反射側で入射偏向面と平行な透過軸を持つ偏向板を
通してフォトダイオードで透過光強度を測定した。そし
て、干渉によってできた透過光強度のスペクトルに対
し、理論曲線、下記（１２）、（１３）とフィツティン
グを行うシュミレーションによりプレチルト角αを求め
た。
【０１６０】
【数２５】
【０１６１】Ｎｏ：常光屈折率 Ｎｅ：異常光屈折率
φ：液晶パネルの回転角 Ｔ（φ）：透過光強度 ｄ：セル厚 λ：入射
光の波長
【０１６２】
【数２６】
【０１６３】コントラストＣ／Ｒの測定 直交ニコル下でその間に配置された液晶素子に単発パル
スを印加し液晶を一方の安定状態にし、偏光板と水平に
回転させながら前述したフォトマルで第一の消光位を捜
し、液晶素子をその位置で固定する。次に逆極性の単発
パルスを印加し、もう一方の安定状態にして観察してい
た箇所が明状態になるように書き換えて、そのときのフ
ォトマルの出力電圧と消光位での出力電圧の比をコント
ラストとした。
【０１６４】駆動マージンＭの測定 まず図７の駆動波形を直交ニコル下に配置した液晶素子
の上下基板に印加し、印加パルス波形の長さＴを変化さ
せながら暗状態と明状態をそれぞれ書き込み、それぞれ
の状態が正常な配向状態にある駆動波形の長さＴの範囲
を測定する。明・暗それぞれの状態を書き込める駆動波
形の長さＴの範囲が図９の様になった場合、駆動マージ
ンＭは
【０１６５】
【数２７】 で定義される。駆動マージンＭは明・暗それぞれ書き込
めるＴの範囲が多く重なれば重なるほど大きな値をと
る。
【０１６６】相転移温度の測定法 各液晶組成物の相転移温度は、ＤＳＣによる測定並びに
セルに組成物を注入して顕微鏡観察により求めた。以下
の例１〜２０にて用いた本発明の液晶組成物Ａ〜Ｋ、他
の液晶組成物ＣＳ−１０１７（市販品、チッソ社製）、
ＺＬＩ−３２３３（市販品、Ｍｅｒｃｋ社製）の相転移
温度（℃、降温下）、ＳｍＡ相の温度範囲幅、スメクチ
ック相の層間隔ｄの温度特性の形態を表７に示す。層間
隔ｄの温度特性（温度依存性）については図１０〜１２
の線図にも示す。
【０１６７】
【表７】
【０１６８】層間隔の温度特性の形態Ｉ〜Ｖは以下のよ
うに分類した。 Ｉ；ＳｍＣ* 相において層間隔ｄが降温下で減少し、そ
の後増加し極小値ｄmin を有する。 ＩＩ；ＳｍＣ* 相において層間隔ｄが降温下で減少し、
極小値ｄmin を持たない。 ＩＩＩ；ＳｍＡ相において層間隔ｄが降温下で増加す
る。 ＩＶ；ＳｍＡ相において層間隔ｄが一定である。 Ｖ；ＳｍＡ相において層間隔ｄが降温下で減少する。
【０１６９】液晶組成物Ａ〜Ｈは、フェニルピリミジン
系液晶を主成分とした組成物である。液晶組成物Ｉ，
Ｊ，Ｋの組成は下記のとおりである。液晶組成物Ｉ
【０１７０】
【化４９】
【０１７１】
【化５０】
【０１７２】液晶組成物Ｊ
【０１７３】
【化５１】
【０１７４】
【化５２】
【０１７５】液晶組成物Ｋ
【０１７６】
【化５３】
【０１７７】
【化５４】
【０１７８】例１〜５ ここでは、降温下でＳｍＣ* 相における層間隔の温度特
性が極小値（第二の変移点）を有する液晶組成物と極小
値を持たない液晶組成物の応答速度の温度依存性を比較
した。その結果を表８に示す。
【０１７９】これら例の液晶素子の配向制御層にはＬＱ
−１８０２を用い、セルのプレチルト角αは約１７°、
ラビングの交差角度は８°、セルギャップは１．２μｍ
である。
【０１８０】
【表８】
【０１８１】以上の結果よりＳｍＣ* 相の層間隔の温度
特性が極小値（第二の変移点）を持たない液晶組成物Ｃ
Ｓ−１０１７，ＺＬＩ−３２３３の応答速度の温度特性
ｆ10/50 （１０℃と５０℃の応答速度の比）は液晶素子
のディスプレーとしての環境温度範囲１０〜５０℃にお
いて１５倍以上もあるが、層間隔の温度特性がＳｍＣ ＊
相において極小値（第二の変移点）を有する液晶組成
物Ａ，ＤおよびＦの応答速度の温度特性は３〜４倍程度
と応答速度の温度依存性の改善がなされている。
【０１８２】例６〜１１ ここでは、降温下でＳｍＣ* 相における層間隔の温度特
性が極小値（第二の変移点）を持ち、さらにＳｍＡ相に
おける層間隔の温度特性が降温下で増加または一定な液
晶組成物と降温下で減少する液晶組成物のＳｍＣ* 相か
らＳｍＡ相へ相転移温度をまたがって温度上昇させた前
後のコントラスト変化を比較した。その結果を表９に示
す。
【０１８３】各液晶素子は、各々室温から１℃／分の割
合でＳｍＣ* 相からＳｍＡへの相転移点からプラス５℃
の温度まで加熱し、１０時間その温度を保持した後、再
び１℃／分の割合で室温まで冷却し、その前後で３０℃
におけるコントラストを測定した。
【０１８４】液晶素子の配向制御層にはＬＱ−１８０２
を用い、セルのプレチルト角αは約１９°、ラビングの
交差角度は６°、セルギャップは１．１μｍである。
【０１８５】
【表９】
【０１８６】以上の結果より、降温下でＳｍＣ* 相の層
間隔の温度特性が極小値（第二の変移点）を持ち、さら
にＳｍＡ相での層間隔の温度特性が降温下で増加または
一定な液晶組成物Ａ，Ｃ，ＤおよびＦは、降温下で減少
する液晶組成物Ｂ，Ｅと比較してＳｍＣ* 相からＳｍＡ
相へ相転移温度をまたがって温度上昇させた前後のコン
トラスト変化が極めて少なく、相転移温度をまたがる温
度上昇による配向変化が低減され、高温保存下でもより
安定した特性（特に表示特性）を示すことが推察でき
る。
【０１８７】例１２〜１７ ここでは、降温下でＳｍＣ* 相の層間隔の温度特性が極
小値（第二の変移点）を有する液晶組成物のうち、Ｓｍ
Ａ相からＳｍＣ* 相への転移点近傍での層間隔の不連続
的な変移点（第一の変移点）における層間隔ｄAとＳｍ
Ｃ* 相における層間隔の極小値（第二の変移点）ｄmin
の関係が
【０１８８】
【数２８】 を満たす液晶組成物と満たさない液晶組成物の駆動マー
ジンを比較した。その結果を表１０に示す。
【０１８９】液晶素子の配向制御層にはＬＱ−１８０２
を用い、セルのプレチルト角αは約１６°、ラビングの
交差角度は８°、セルギャップは１．２μｍである。ま
た駆動マージン測定時はＶop＝１５Ｖの駆動波形を使用
した。
【０１９０】
【表１０】
【０１９１】以上の結果より、ＳｍＣ＊相の層間隔の温
度特性が極小値（第二の変移点）を有する液晶組成物の
うち、ＳｍＡ相からＳｍＣ＊相への相転移点近傍での層
間隔の不連続的な変移点（第一の変移点）における層間
隔ｄＡとＳｍＣ＊相の第二の変移点における層間隔ｄ
ｍｉｎの関係が式（８）を満たす液晶組成物Ａ、Ｄおよ
びＦは液晶素子のディスプレーとしての環境温度範囲の
１０〜５０℃で十分な駆動マージンが得られているが、
式（１２）の関係を満たしていないＣ、ＧおよびＨはよ
り狭い温度範囲にしか駆動マージンは存在せず、その値
も小さいものとなっている。
【０１９２】例１８〜２０ ここでは、液晶組成物中に、インダン化合物とキノキサ
リン化合物を含む組成物の応答速度の温度依存性を検討
した。その結果を表１１に示す。液晶素子の配向制御層
にはＬＱ−１８０２を用い、セルのプレチルト角は約１
８°、ラビングの交差角度は８°、セルギャップは１．
２μｍとした。
【０１９３】
【表１１】
【０１９４】以上の結果より、液晶組成物の層間隔の温
度特性が、Ｉのタイプである液晶組成物Ｉは、そうでは
ない前出の例４、５と比較して、遥かに応答速度の温度
特性が軽減されている。
【０１９５】また、液晶組成物中にインダン化合物と、
キノキサリン化合物を含む液晶組成物Ｊ、Ｋも層間隔の
温度特性がＩタイプとなっており、応答速度の温度特性
がより軽減されている。ここではＪ、Ｋの２種だけを示
したが、他にもインダン化合物と、キノキサリン化合物
を含む液晶組成物には、本発明に相当する特性を示す組
成物として好適である。
【０１９６】下記例２１〜４４にて用いた液晶組成物の
Ｌ〜Ｖの相転移温度（℃、降温下）を表１２に、スメク
チック相の層間隔ｄの温度特性形態を前記第一の変移点
における層間隔ｄＡ、第二の変移点における層間隔ｄ
ｍｉｎ、第三の変移点における層間隔ｄｍａｘ 、第三
の変移点を示した温度以下でＳｍＣ＊ 相の次の低温相
に移る温度範囲内での層間隔の最小値ｄＣ として、ｄ
ｍｉｎ ／ｄＡ 、ｄｍａｘ ／ｄＡ 、ｄＣ ／ｄＡ
の値を表１３に示す。各組成物の層間隔ｄの温度依存
性を図１３〜１６に示す。
【０１９７】
【表１２】
【０１９８】
【表６】
【０１９９】液晶組成物Ｌ〜Ｖはいずれも液晶素子中で
は−２５℃でも結晶化は起こらなかった。
【０２００】層間隔ｄの温度特性のタイプは以下のよう
に分類した。 ＶＩ：スメクチック相の層間隔ｄが温度の降下にともな
いＳｍＡ相からＳｍＣ* 相への転移近傍において急激に
減少する点（第一の変移点）を有する有しないにかかわ
らずに、ほぼ単調減少する液晶組成物（通常の温度特性
を有する）。
【０２０１】ＶＩＩ：層間隔ｄが温度の降下にともない
ＳｍＡ相とＳｍＣ* 相の近傍において第一の変移点を有
した後、更なる温度の降下により再び増加する極小値
（第二の変移点）を持つ液晶組成物。
【０２０２】ＶＩＩＩ：層間隔ｄが温度の降下にともな
い第一、第二の変移点を有した後、更なる温度の降下に
ともない再び減少する極大値（第三の変移点）を有し、
しかも第三の変移点を示した温度からＳｍＣ* 相の次の
低温相に移る温度範囲内での層間隔ｄの最小値ｄc と、
第一の変移点における層間隔ｄA の間に下記の関係がな
り立つ液晶組成物。
【０２０３】
【数２９】
【０２０４】ＩＸ：ＶＩＩＩで示される層間隔の温度特
性を有し、かつｄA とｄmax の間に下記の（ＶＩＩ）の
関係が成り立つ液晶組成物。
【０２０５】
【数３０】
【０２０６】液晶組成物Ｌ、Ｎ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓはフェ
ニルピリミジン系液晶を主成分とした液晶である。
【０２０７】液晶組成物Ｍ、Ｏ、Ｔ、Ｕ、Ｖの組成を以
下に示す。 液晶組成物Ｍ
【０２０８】
【化５５】
【０２０９】
【化５６】
【０２１０】液晶組成物Ｏ
【０２１１】
【化５７】
【０２１２】
【化５８】
【０２１３】液晶組成物Ｔ
【０２１４】
【化５９】
【０２１５】
【化６０】
【０２１６】液晶組成物Ｕ
【０２１７】
【化６１】
【０２１８】
【化６２】
【０２１９】液晶組成物Ｖ
【０２２０】
【化６３】
【０２２１】
【化６４】
【０２２２】例２１〜２７ ここではタイプＩの“スメクチック相の層間隔ｄが温度
の降下にともないＳｍＡ相とＳｍＣ* の近傍において第
一の変移点を有した後（あるいは屈曲点を示さずに）、
単調減少する液晶組成物”として、チッソ社製・強誘電
性液晶ＣＳ−１０１７、メルク（Ｍｅｒｃｋ）社製・強
誘電性液晶ＺＬＩ−３２３３を用い、タイプＶＩＩ及び
ＩＸの“層間隔ｄが温度の降下にともないＳｍＡ相とＳ
ｍＣ* の近傍において第一の変移点を有した後、更なる
温度の降下により再び増加する極小値（第二の変移点）
を持つ液晶組成物”として、液晶組成物Ｌ〜Ｒの応答速
度の温度依存性を比較する。
【０２２３】かかる例で用いる液晶素子については、例
１〜２０同様に図２に示す構造と同様であり、以下に示
す方法で作成する。即ち、２枚の０．７ｍｍ厚のガラス
板にＩＴＯの膜を形成し、更にその上に絶縁層を形成す
る。次にガラス基板上にポリイミド樹脂前駆体をスピン
ナーで塗布成膜後、焼成処理を施し、アセテート植毛布
でラビング処理をし、セル厚が約１．５μｍになるよう
にガラス基板を貼り合わせた。このセルに前述の各液晶
組成物を等方相状態あるいはコレステリック相状態で注
入し、室温まで徐冷し、液晶素子とした。
【０２２４】応答速度についても、例１〜５と同様の方
法で測定を行うが、温度特性（ｆ10/40）については、
１０℃と４０℃での応答速度の比として評価した。結果
を表１４に示す。その値が少ない程応答速度の温度依存
性が良いことを示す。
【０２２５】
【表１４】
【０２２６】以上の結果より、“層間隔ｄが温度の降下
にともないＳｍＡ相とＳｍＣ* の近傍において第一の変
移点を有した後、更なる温度の降下により再び増加する
極小値（第二の変移点）を持つ液晶組成物”は、スメク
チック相の層間隔ｄが温度の降下にともないＳｍＡ相と
ＳｍＣ* の近傍において第一の変移点を有した後（ある
いは屈曲点を示さず）単調減少する液晶組成物”よりも
応答速度の温度依存性が改善されている。
【０２２７】例２８〜３３ ここでは、低温保存による配向状態、及び応答速度の変
化に関しての検討を行った。ここで用いる液晶素子につ
いても、図４に示す構造と略同様であり、前述した例１
〜２０における方法に準じて具体的に以下のようにして
作成し、更に表示装置を作成した。
【０２２８】一対の基板用として２枚の１．１ｍｍ厚の
ガラス板を用意し、それぞれのガラス板上にサイドメタ
ル（モリブデン）付きのＩＴＯ（インジウム・ティン・
オキサイド）の透明ストライプ電極を形成し、その上に
透明誘電体膜として酸化タンタルを、１５００Å厚にス
パッタ法により製膜した。
【０２２９】この酸化タンタル膜上にポリイミド前駆体
溶液であるＬＱ１８０２（日立化成（株）製）のＮＭＰ
溶液を印刷法により塗布し、２７０℃で焼成することに
より、３００Å厚のポリイミド配向制御膜を形成した。
この焼成後の被膜には、アセテート植毛布によるラビン
グ処理を施した。その後、１枚の基板には、ノードソン
静電散布方式により、平均粒径５．５μｍのエポキシ樹
脂接着粒子（商品名：トレパール；東レ社製）を分布密
度３０個／ｍｍ2 になるように塗布した。もう１枚の基
板には、平均粒径１．５μｍのシリカマイクロビーズを
ノードソン静電散布方式で分布密度３００個／ｍｍ2 で
散布した。
【０２３０】次いで、シリーング部材として液状接着剤
（商品名：ストラクトボンド；三井東圧社製）を６μｍ
の膜厚で印刷塗布した。次いで、２枚のガラス板を左回
りに８°度の交差角で且つ同方向に貼り合わせ、７０℃
の温度下で２．８Ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を５分間印加する
ことによって圧着し、さらに１５０℃の温度下で０．６
３Ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を加えながら、４時間かけて２種
の接着剤を硬化し、セルを作製した。
【０２３１】その後、この液晶セル内を１０Ｐａまで減
圧し、液晶組成物Ｌ〜Ｑを加熱し、ＩＳＯ相状態で注入
した。このようにして作製した液晶素子を表示パネル部
に使用し、画面サイズ横（情報線側）約２８０ｍｍ、縦
（走査線側）２２０ｍｍ、画素数１２８０×１０２４の
液晶表示装置を作製した。
【０２３２】また、低温保存試験は、上記に示した液晶
素子を大型恒温槽内で、パネル面内がほぼ均一になるよ
うに温度を制御しながら、室温から１℃／分の速度で−
２５℃まで冷却し５時間放置した後に、昇温レートを３
℃／分の速度で室温まで昇温し、配向状態、応答速度を
低温保存する前後で比較した。
【０２３３】実験結果を表１５に示す。
【０２３４】
【表１５】
【０２３５】表１５に示すように、層間隔ｄの温度特性
のタイプがＶＩＩである液晶組成物においては、低温保
存によりθa が減少しコントラストが低下したり、応答
速度が変化するなどの表示特性の悪化が見られた。一
方、層間隔の温度特性のタイプＶＩＩＩまたは、ＩＸの
液晶組成物においては５時間程度の低温保存では何の変
化も認められなかった。
【０２３６】即ち、層間隔の温度特性に関して第一及び
第二の変移点に加えて第三の変移点を有する液晶組成物
が低温保存後の特性に関しても安定化がなされているこ
とが示唆される。
【０２３７】例３４〜４０ ここでは、低温保存の温度を変えて、応答速度、及び配
向状態の変化に関する検討を行った。実験に用いた液晶
組成物は、前述の層間隔ｄの温度特性がＶＩＩ，ＶＩＩ
ＩまたはＩＸのタイプのもので、低温保存試験は、上記
に示した液晶表示素子を大型恒温槽内で、パネル面内が
ほぼ均一になるように温度を制御しながら、室温から１
℃／分の速度で−１０℃、あるいは−２５℃まで冷却し
１２０時間放置した後に、昇温レート３℃／分、３℃／
時の速度で室温まで昇温し、応答速度、配向状態を低温
保存する前後で比較した。
【０２３８】実験結果を表１６に示す。
【０２３９】
【表１６】
【０２４０】表１３に示したように、層間隔ｄの温度特
性がＩＸのタイプのものではどのような条件のもとでも
低温保存による配向状態の変化は一切無かった。またＶ
ＩＩＩのものでも、液晶組成物Ｎのように層間隔ｄの値
がｄA 以上にならない温度範囲（−１０℃）での低温保
存では、配向状態及び応答速度に変化は現れなかった。
【０２４１】一方、ｄの値がｄA 以上になる温度範囲で
は、θa の減少などの悪化が見られる場合があるが、例
えば、液晶組成物Ｏの−２５℃保存の昇温速度が非常に
早い場合には、表示特性に特に変化が見られない場合も
あった。このように低温保存試験においては、保存する
温度、時間、レートなどが複雑に絡み合っており保存温
度だけで結果が左右されるものではないことを考慮する
必要がある。
【０２４２】以上の実施例を示したが、これら以外にも
数多くの液晶組成物に関して、応答速度の温度依存性、
低温保存による配向状態の変化に関する検討を行った結
果、ｄc ／ｄA の値が１．００３以下であれば５時間程
度の短時間の低温保存には耐えられ、またｄmax ／ｄA
の値が１．００３以下であれば、低温保存による異常の
発生を防ぐことができ、逆にその値が０．９９３よりも
小さくなると、低温での応答速度の遅れが生じ、広い温
度範囲で大画面全体への均一な画像の表示が困難となり
易いことも分かった。
【０２４３】従って、液晶装置としての製品が、航空輸
送あるいは倉庫での保管中に極低温におかれる可能性が
あり、しかもその温度及び常温に戻るまでの時間が未知
であることなどを考え合わせると、液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性が、タイブＩＸの様
になっていること、即ちｄmax、ｄAが式（１１）を満た
すことが好ましいことは明らかである。
【０２４４】例４１〜４４ ここでは液晶組成物中にインダン化合物と、クマラン化
合物が同時に含有されることによって、より低温保存性
に優れた液晶組成物が得られやすいことを示す。
【０２４５】液晶組成物Ｍはインダン化合物も、クマラ
ン化合物も含まない液晶組成物である。一方、液晶組成
物Ｔはインダン化合物を１７％、Ｕはインダン化合物を
１７％とクマラン化合物を６％、Ｖはインダン化合物を
１７％とクマラン化合物を２種類５％含有している。こ
こで、各々の液晶組成物の層間隔の低温における温度特
性を先に示したタイプで分類すると、ＭはＶＩＩ、Ｔは
ＶＩＩＩ、ＵとＶはＩＸとなっており、インダン化合物
とクマラン化合物を同時に含有することによって低温保
存性に強いタイプになっていることが推定される。表１
７に各々の液晶組成物の低温保存試験を実施した結果を
示す。なお、実験方法は、例３４〜４０と同じである。
【０２４６】
【表１７】 先と同様に、層間隔ｄの温度特性がタイプＩＸをとる組
成物では、低温保存による、表示特性の変化は認められ
ない。
【０２４７】よって、前述したように層間隔の温度特性
に関して前記第一及び第二の変移点に加えて、第三の変
移点を有する液晶組成物は低温保存後においても特性の
安定化がなされていることがわかる。
【０２４８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の液晶組成
物は、液晶素子に適用され、特にディスプレイとしての
使用温度範囲において、応答速度をはじめとする特性の
温度依存性が向上し、十分な駆動マージンが確保される
ことをはじめ、諸特性が改善される。かかる組成物にお
いて、特にＳｍＡ相におけるスメクチック相の層間隔ｄ
の温度特性を調整することによって高温下において駆動
特性の変化が低減され、高温保存後においても優れた高
いコントラストが得られる。またＳｍＣ* 相における層
間隔ｄの温度特性を更に調整することで低温下における
特性が改善され、低温保存後においても配向状態が極め
て安定している。よって、本発明の液晶素子並びにこれ
を用いた液晶素子によって、優れた性能を有する液晶装
置、特に優れた表示特性を有する表示装置が提供され得
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶組成物のＳｍＣ* 相における層間
隔ｄの温度特性の一例を示す線図である。
【図２】本発明の液晶素子の一例を示す断面図である。
【図３】Ｃ１及びＣ２配向におけるコーン角、プレチル
ト角及び層傾斜角間の関係を示す説明図である。
【図４】Ｃ１及びＣ２配向状態を示す説明図である。
【図５】本発明の液晶装置とグラフィックスコントロー
ラを示すブロック構成図である。
【図６】本発明の液晶装置とグラフィックスコントロー
ラとの間の画像情報通信タイミングチャート図である。
【図７】液晶素子における駆動マージンを測定するため
の印加電圧波形を示すタイミングチャート図である。
【図８】液晶組成物のスメクチック相における層間隔ｄ
を測定するＸ線回折装置及びこれに設置された自動温度
制御装置の構成図である。
【図９】液晶素子における駆動マージンの説明図であ
る。
【図１０】本発明の実施例で用いる液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性を示す線図である。
【図１１】本発明の実施例で用いる液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性を示す線図である。
【図１２】本発明の実施例で用いる液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性を示す線図である。
【図１３】本発明の実施例で用いる液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性を示す線図である。
【図１４】本発明の実施例で用いる液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性を示す線図である。
【図１５】本発明の実施例で用いる液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性を示す線図である。
【図１６】本発明の実施例で用いる液晶組成物のスメク
チック相における層間隔の温度特性を示す線図である。
【符号の説明】
１ 液晶層 ２ 基板 ３ 透明電極 ４ 配向制御層 ５ シール材 ６ リード線 ７ 電源 ８ 偏光板 ９ 光源 １０ スペーサー ２１ 液晶層 ２２ Ｃ１配向 ２３ Ｃ２配向 ２４ａ，２４ｂ 基板面 Ａ ラビング方向 ３１ コーン ５１ 強誘電性液晶表示装置 ５２ グラフィックスコントローラ ５３ 表示パネル ５４ 走査線駆動回路 ５５ 情報線駆動回路 ５６ デコーダ ５７ 走査信号発生回路 ５８ シフトレジスタ ５９ ラインメモリ ５１０ 情報信号発生回路 ５１１ 駆動制御回路 ５１２ ＧＣＰＵ ５１３ ホストＣＰＵ ５１４ ＶＲＡＭ ８０１ バルク液晶 ８０２ Ｘ線源 ８０３ カウンター ８０４ ８０μｍ厚ガラス ８０５ 温調用プレート ８０６ 温度モニタ用熱電対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ (31)優先権主張番号 特願平6−54526 (32)優先日 平６(1994)２月28日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 降温下においてＳｍＡ（スメクチック
    Ａ）相及びＳｍＣ* （カイラルスメクチック）相を順次
    呈する液晶組成物であって、スメクチック相における層
    間隔ｄと液晶温度との関係が、ＳｍＡ相の温度範囲にお
    いて温度降下に伴ってｄが増加、一定あるいは減少し、
    ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で急激にｄ
    が減少する第一の変移点、及び第一の変移点を通過後Ｓ
    ｍＣ* 相の温度範囲において温度降下に伴って再度ｄが
    増加を開始する第二の変移点を有する液晶組成物。
  2. 【請求項２】 降温下において、等方相（Ｉｓｏ相）、
    コレステリック相（Ｃｈ相）、スメクチック相（ＳｍＡ
    相）、カイラルスメクチック相（ＳｍＣ* 相）の順で相
    転移することを特徴とする請求項１記載の液晶組成物。
  3. 【請求項３】 ＳｍＡ相の温度範囲幅が２０℃以上であ
    ることを特徴とする請求項１記載の液晶組成物。
  4. 【請求項４】 前記第一の変移点における層間隔ｄA 及
    び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の関
    係を満たす請求項１記載の液晶組成物。 【数１】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  5. 【請求項５】 ＳｍＣ* 相における前記第二の変移点を
    示す温度が２０〜５０℃の範囲にある請求項１記載の液
    晶組成物。
  6. 【請求項６】 ＳｍＣ* 相を示す温度範囲において、液
    晶のコーン角Θが降温下で増加し所定の極大値を示した
    後減少する請求項１記載の液晶組成物。
  7. 【請求項７】 下記一般式（Ａ）で表される液晶性化合
    物を少なくとも一種含有する請求項１記載の液晶組成
    物。 【化１】 （式中、Ｒ１ 、Ｒ２ は炭素原子数１〜１８の直鎖状
    または分岐状のアルキル基であり、Ｘ１ 、Ｘ２ は単
    結合、 【化２】 であり、Ａ１ は単結合または 【化３】 のいずれかであり、Ａ２ は 【化４】 のいずれかを示す。）
  8. 【請求項８】 ＳｍＡ相の温度範囲において温度降下に
    伴ってｄが増加あるいは一定であることを特徴とする請
    求項１記載の液晶組成物。
  9. 【請求項９】 前記第一の変移点における層間隔ｄA 及
    び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の関
    係を満たす請求項８記載の液晶組成物。 【数２】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  10. 【請求項１０】 下記一般式（Ａ）で表される液晶性化
    合物を少なくとも一種、並びに下記一般式（Ｂ）で表さ
    れる液晶性化合物を少なくとも一種を含有する請求項８
    記載の液晶組成物。 【化５】 （式中、Ｒ１ 、Ｒ２は炭素原子数１〜１８の直鎖状ま
    たは分岐状のアルキル基であり、Ｘ１ 、Ｘ２は単結
    合、 【化６】 であり、Ａ１ は単結合または 【化７】 のいずれかであり、Ａ２ は 【化８】 のいずれかを示す。） 【化９】 （式中、Ｒ３ 、Ｒ４ は炭素原子数１〜１８の直鎖状
    または分岐状のアルキル基であり、Ｘ３ は単結合、 【化１０】 であり、Ａ３ は 【化１１】 を示す。）
  11. 【請求項１１】 一般式（Ａ）で表される液晶性化合
    物、並びに一般式（Ｂ）で表される液晶性化合物をそれ
    ぞれ１〜３０重量％含有する請求項１０記載の液晶組成
    物。
  12. 【請求項１２】 ＳｍＣ* 相内の前記第二の変移点より
    低温側において、層間隔ｄが降温下で再度減少に転ずる
    第三の変移点を更に有する請求項１記載の液晶組成物。
  13. 【請求項１３】 ＳｍＣ* 相における前記第二の変移点
    を示す温度が２０〜５０℃の範囲にある請求項１２記載
    の液晶組成物。
  14. 【請求項１４】 ＳｍＣ* 相における前記第二の変移点
    を示す温度が３０〜５０℃の範囲にある請求項１２記載
    の液晶組成物。
  15. 【請求項１５】 前記第一の変移点における層間隔ｄA
    及び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の
    関係を満たす請求項１２記載の液晶組成物。 【数３】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  16. 【請求項１６】 前記第一の変移点における層間隔ｄA
    及び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の
    関係を満たす請求項１２記載の液晶組成物。 【数４】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  17. 【請求項１７】 ＳｍＣ* 相において、前記第三の変移
    点を示す温度以下で、次の低温側の相に移る温度範囲内
    での層間隔の最小値ｄｃと、前記第一の変移点における
    層間隔ｄA とが下記式の関係を満たす請求項１２記載の
    液晶組成物。 【数５】
  18. 【請求項１８】 前記第一の変移点における層間隔ｄA
    及び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の
    関係を満たす請求項１７記載の液晶組成物。 【数６】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  19. 【請求項１９】 前記第一の変移点における層間隔ｄA
    及び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の
    関係を満たす請求項１７記載の液晶組成物。 【数７】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  20. 【請求項２０】 前記第一の変移点における層間隔ｄA
    及び前記第三の変移点における層間隔ｄmax が下記式の
    関係を満たす請求項１２記載の液晶組成物。 【数８】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  21. 【請求項２１】 前記第一の変移点における層間隔ｄA
    及び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の
    関係を満たす請求項２０記載の液晶組成物。 【数９】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  22. 【請求項２２】 前記第一の変移点における層間隔ｄA
    及び前記第二の変移点における層間隔ｄmin が下記式の
    関係を満たす請求項２０記載の液晶組成物。 【数１０】 但し、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する温度近傍で、
    層間隔ｄが明確な屈曲点を持たずあるいは不連続に変化
    しない場合、ＳｍＡ相からＳｍＣ* 相に転移する相転移
    温度における層間隔をｄA とする。
  23. 【請求項２３】 下記一般式（Ａ）で表される液晶性化
    合物を少なくとも一種、並びに下記一般式（Ｃ）で表さ
    れる液晶性化合物を少なくとも一種を含有する請求項１
    ２記載の液晶組成物。 【化１２】 （式中、Ｒ１ 、Ｒ２ は炭素原子数１〜１８の直鎖状
    または分岐状のアルキル基であり、Ｘ１ 、Ｘ２ は単
    結合、 【化１３】 であり、Ａ１ は単結合または 【化１４】 のいずれかであり、Ａ２ は 【化１５】 のいずれかを示す。） 【化１６】 （式中、Ｒ5、Ｒ6は炭素原子数１〜１８の直鎖状または
    分岐状のアルキル基であり、Ｘ4、Ｘ5は単結合、 【化１７】 であり、Ａ4は単結合または 【化１８】 のいずれかを示す。）
  24. 【請求項２４】 一般式（Ａ）で表される液晶性化合
    物、並びに一般式（Ｃ）で表される液晶性化合物をそれ
    ぞれ１〜３０重量％含有する請求項２３記載の液晶組成
    物。
  25. 【請求項２５】 請求項１乃至２４の何れかに記載の液
    晶組成物を一対の基板間に配置してなる液晶素子。
  26. 【請求項２６】 少なくとも一方の基板上に配向制御層
    が設けられている請求項２５記載の液晶素子。
  27. 【請求項２７】 前記配向制御層が一軸配向処理が施さ
    れた層である請求項２６記載の液晶素子。
  28. 【請求項２８】 液晶分子の配列によって形成されたら
    せん構造が解除された厚みで一対の基板を配置した請求
    項２５記載の液晶素子。
  29. 【請求項２９】 両基板に一軸配向処理が施された配向
    制御層が設けられ、両基板における一軸配向処理の軸が
    相互に所定の角度で交差し、 液晶が、そのプレチルト角α、コーン角Θ、ＳｍＣ* 相
    における層の傾斜角δにおいて下記式（２）及び（３）
    の関係を満たす配向状態をとることと、 【数１１】Θ＜α＋δ （２） α＞δ （３） 該配向状態における液晶が少なくとも２つの光学的安定
    状態を示し、これらの光学軸のなす角度の１／２で定義
    される見かけのチルト角θa と液晶コーン角Θが下記式
    （４）の関係を満たす請求項２５記載の液晶素子。 【数１２】Θ＞θa ＞Θ／２ （４）
  30. 【請求項３０】 請求項２５乃至２９のいずれかに記載
    の液晶素子及びその駆動回路を具備してなる液晶装置。
  31. 【請求項３１】 請求項２５乃至２９のいずれかに記載
    の液晶素子及びその駆動回路を有する表示装置。
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