(57)【要約】【課題】  比較的少量の自己組織型ゲル化剤の添加だけで、十分な刺激純度を達成され、しかも書き換え表示を迅速に行うことができる液晶表示素子を提供すること。【解決手段】  コレステリック液晶および自己組織型ゲル化剤を含有する液晶組成物を一対の基板間で挟持してなり、ゲル化剤を含有しない状態でのプレーナー時の分光分布曲線が以下の条件（Ｉ）および（II）を満たすことを特徴とする液晶表示素子に関する；（Ｉ）４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に２つ以上のピークを有する；および（II）４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における最大反射率をＲＳ、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲における最大反射率をＲＬとしたとき、ＲＬ×０．７≦ＲＳの関係を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレステリック液晶および自己組織型ゲル化剤を含有する液晶組成物を一対の基板間で挟持してなり、ゲル化剤を含有しない状態でのプレーナー時の分光分布曲線が以下の条件（Ｉ）および（II）を満たすことを特徴とする液晶表示素子；
（Ｉ）４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に２つ以上のピークを有する；および
（II）４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における最大反射率をＲＳ、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲における最大反射率をＲＬとしたとき、ＲＬ×０．７≦ＲＳの関係を満たす。
【請求項２】
少なくとも一方の基板側に垂直配向膜を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
コレステリック液晶の屈折率異方性が０．１４以上であり、垂直配向膜がポリアミック酸であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
コレステリック液晶の屈折率異方性が０．１４以上であり、垂直配向膜が１８０℃以下の焼成温度で焼成された変性ポリイミドであることを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項５】
自己組織型ゲル化剤の含有量がコレステリック液晶および自己組織型ゲル化剤を含有する液晶組成物に対して１重量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項６】
プレーナー状態とフォーカルコニック状態との間で切り替えるに際し、一旦ホメオトロピック状態に切り替える３ステージ駆動方式を採用して表示を行うことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ネマチック液晶にカイラル剤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組成物を用いた液晶表示素子が知られている。そのような液晶表示素子は基本的には、透明電極を有する一対の基板間にカイラルネマチック液晶組成物が挟持されてなり、電極間に高低のパルス電圧（駆動電圧）を印加することによって液晶をプレーナ（ＰＬ）状態、フォーカルコニック（ＦＣ）状態またはホメオトロピック（Homeo）状態に切り替えて表示が行われる。
【０００３】
このような表示素子においては白黒表示や広視野角表示を目的として、コレステリック液晶にポリマーおよび重合開始剤を含有させ、一旦、表示素子を作製した後で、紫外線（ＵＶ）照射などを行ってポリマーを重合させる技術が報告されている（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】Ｒ．Ｑ．Ｍａ、外１名、“SID 97 DIGEST”、p.101〜104
【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、上記技術では十分に重合を行ったとしても、未反応モノマーが残存しないように完全に重合を行うことはできないため、素子の使用時において残存未反応モノマーが紫外線により徐々に反応し、その結果、素子の表示性能が変化するという問題が生じていた。すなわち、表示色が変化したり、ＰＬ状態とＦＣ状態またはＨｏｍｅｏ状態との間でのコントラストが低下した。特に、ＰＬ状態で白を表示し、ＦＣ状態またはＨｏｍｅｏ状態で黒を表示する黒白表示方式の場合には、上記の問題は顕著であった。
【０００５】
コントラストを向上させる手段として、ＰＬ状態における比較的広い波長域での反射率を上げて白表示時での白色度を向上させる方法が知られている。しかしながら、そのような方法ではＰＬ状態における比較的広い波長域での反射率を上げるための材料選択が難しかったり、広い波長域で反射率を上げるために、セルギャップを大きくする必要があるので、駆動電圧の観点から問題となった。
【０００６】
そこで本出願人は、種々検討した結果、室温でコレステリック液晶相を示すカイラルネマチック液晶組成物に自己組織型ゲル化剤を含有させることにより刺激純度が改善され（すなわち白さが向上し）、白黒表示が可能となることを見出した。
【０００７】
本発明は、このようなコレステリック液晶組成物に自己組織型ゲル化剤を含有させるタイプの液晶表示素子において、さらに改善を図り、比較的少量の自己組織型ゲル化剤の添加だけで、十分な刺激純度を達成できる液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明はまた、書き換え表示を迅速に行うことができる液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、コレステリック液晶および自己組織型ゲル化剤を含有する液晶組成物を一対の基板間で挟持してなり、ゲル化剤を含有しない状態でのプレーナー時の分光分布曲線が以下の条件（Ｉ）および（II）を満たすことを特徴とする液晶表示素子に関する；
（Ｉ）４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に２つ以上のピークを有する；および
（II）４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における最大反射率をＲＳ、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲における最大反射率をＲＬとしたとき、ＲＬ×０．７≦ＲＳの関係を満たす。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液晶表示素子が有する液晶組成物は、自己組織型ゲル化剤の添加による刺激純度の向上が顕著である。そのため、液晶表示素子は、比較的少量の自己組織型ゲル化剤の添加だけで、十分な刺激純度を達成でき、結果として書き換え表示を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態である液晶表示素子の断面構造を示す概略図である。図１に示す液晶表示素子は、一対の基板１、２間に液晶層（液晶組成物）１１が挟持されてなる構造を有する。図１において、基板１、２のそれぞれの表面には、互いに平行な複数の帯状に形成された透明電極３、４が設けられている。透明電極３と透明電極４とは互いに交差するように向かい合わされて配置されている。電極３、４上には絶縁性薄膜５がコーティングされている。さらに、絶縁性薄膜５の上には配向膜７が形成されている。１０はスペース保持部材と両基板の接着部材とを兼ねる高分子構造物、１３は同様にスペース保持部材としてのスペーサーである。１２は液晶組成物１１をセル内部に封じこめるためのシール材である。また光を入射させる側と反対側の基板２の外面（裏面）には、必要に応じて黒色の可視光吸収層９が設けられる。なお、可視光吸収層９を設ける代わりに、基板２自体が可視光吸収性を有するものを用いても良い。
以下、液晶表示素子の主要な構成部材について詳しく説明する。
【００１２】
（液晶層）
液晶層１１はコレステリック液晶および自己組織型ゲル化剤を含有する液晶組成物からなるものである。本発明において、かかる液晶組成物は、ゲル化剤を含有しない状態で得られる表示素子がプレーナー時において特定の分光分布曲線（波長−反射率曲線）を示すように調製されるものである。すなわち、ゲル化剤を含有しない状態でのプレーナー時の分光分布曲線は以下の条件（Ｉ）および（II）を満たす；
【００１３】
（Ｉ）４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に２つ以上、好ましくは２つのピークを有する；より好ましくは１つのピークは４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満、特に４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲に存在し（当該範囲の最大ピークを以下、ピークＡという）、別の１つのピークは５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、特に５２０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長範囲に存在する（当該範囲の最大ピークを以下、ピークＢという）；および
【００１４】
（II）４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲、特に４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲における最大反射率をＲＳ（図２参照）、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲、特に５２０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長範囲における最大反射率をＲＬ（図２参照）としたとき、
ＲＬ×０．７≦ＲＳ、好ましくはＲＬ×０．８≦ＲＳ≦ＲＬ×１
の関係を満たす。
【００１５】
ゲル化剤を含有しない状態とは、ゲル化剤を含有しないこと以外、本実施形態の液晶表示素子と同様の液晶表示素子構成の状態を意味する。
また、ピークとは分光分布曲線において短波長側から波長を大きくしていく場合に、当該曲線の接線の傾きが正から負に変わるときの凸部分を指し、当該凸部分の頂点の波長をピーク波長というものとする。
また、プレーナー時とは、素子が選択反射のピーク波長において最大の反射率を示すときのパルス電圧を素子に対して印加した状態の時を意味し、このときの素子から測定された波長−反射率曲線をプレーナー時の分光分布曲線という。
【００１６】
ゲル化剤を含有しない状態でのプレーナー時において上記のような分光分布曲線を呈する液晶表示素子は、ゲル化剤の添加による刺激純度の向上が顕著である。そのため、そのような液晶表示素子は、比較的少量の自己組織型ゲル化剤の添加だけで、十分な刺激純度を達成でき、結果として書き換え表示を迅速に行うことができる。上記分光分布曲線を呈する場合においてゲル化剤の添加による刺激純度の向上が顕著になるメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のメカニズムに基づくものと考えられる。すなわち、プレーナー時に上記の分光分布曲線を呈する場合（散乱成分が大きい場合）は、配向膜近傍の液晶のヘリカル軸は適度に傾いているものと推測され、刺激純度の改善にはバルク中の液晶のヘリカル軸を制御するだけでよいと考えられるのでゲル化剤は少量で済むものと考えられる。一方、プレーナー時に上記の分光分布曲線を呈さない場合（散乱成分が小さい場合）は、配向膜近傍の液晶のヘリカル軸は配向膜に対して垂直又は垂直に近い状態にあるものと推測され、この場合、バルク中及び配向膜近傍の液晶のヘリカル軸を制御しなければならず多量のゲル化剤の添加が必要となると考えられる。特に、配向膜近傍の液晶のヘリカル軸を制御するには、配向膜に拘束される影響が強いため１分子当たりに必要とされるゲル化剤が多くなる。なお、このような液晶分子の配向制御に加えて、液晶組成物の屈折率異方性も適度な範囲に調整しておくことが望ましい。例えば、ヘリカル軸の傾き量が同じであっても、液晶の屈折率異方性が大きいほど、散乱成分が大きくなりＲｓ／ＲＬは１に近づく。
【００１７】
ゲル化剤を含有しない状態において上記分光分布曲線を呈さない場合、例えば、ゲル化剤を含有しない状態でのプレーナー時の分光分布曲線において、ＲＬ×０．７＞ＲＳを満たす場合および４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に１つしかピークを有さない場合、ゲル化剤添加による刺激純度の向上効果が著しく小さいため、所定の刺激純度を達成するためには、比較的多量のゲル化剤を含有させる必要がある。そのため、ゲル化剤添加による液晶組成物の粘度上昇が顕著になり、素子の書き換え表示を迅速に行えない。
【００１８】
本明細書中、刺激純度とは白さの程度を表すひとつの指標であり、以下の方法によって測定することができる。すなわち、分光分布曲線から色度座標（ｘ１，ｙ１）を求め、図３に示すように色度座標上におけるＤ６５標準（白色：ｘ０＝０．３１２７，ｙ０＝０．３２９）からの距離（ｄ１）を算出する。また、色度座標上Ｄ６５標準（ｘ０，ｙ０）から座標（ｘ１，ｙ１）方向の最大距離（ｄ２）を算出する。次いで、距離（ｄ１）の最大距離（ｄ２）に対する割合（％）を求め、これを刺激純度とする。刺激純度は小さいほど白色であることを示す。
【００１９】
本実施形態においてゲル化剤の添加による刺激純度の向上は顕著であるため、ゲル化剤の含有量は比較的少ない。すなわち、コレステリック液晶および自己組織型ゲル化剤を含有する液晶組成物に対して１重量％以下、特に０．４〜１．０重量％、好ましくは０．６〜１．０重量％である。上記のような量でゲル化剤を含有させるだけで、刺激純度５％を達成できる。
【００２０】
ゲル化剤は自己組織型に属するものであり、詳しくはＵＶ照射等の他の手段なしに、当該ゲル化剤を添加・混合するだけで、自ら組織化し、擬似網目構造を形成し得るものである。自己組織型のゲル化剤を添加することにより、最大反射率ＲＳを増大させて、刺激純度を有効に低減できる。そのような効果が得られる詳細なメカニズムは明らかではないが、ゲル化剤分子が液晶組成物中において分子レベルで均一に分散され易く、水素結合による擬似網目構造を形成し、当該網目構造がより細かな緻密性と適度な柔軟性とを有するため、ヘリカル軸を適度に傾かせるとともに、光を有効に乱反射することに基づくものと考えられる。また、広い波長域にわたって反射率を向上させる方法に比べると、セルギャップを厚くする必要がないので低い印加電圧で駆動が行え、材料選択にも制約が少ない。
【００２１】
自己組織型ゲル化剤は自己分子間で水素結合を形成可能な有機化合物であり、例えば、少なくとも分子間水素結合性基を有する有機化合物、好ましくは分子間水素結合性基およびアルキレン基を有する有機化合物が挙げられる。分子間水素結合性基とともにアルキレン基を有する有機化合物をゲル化剤として使用するとアルキレン基同士の分子間力によって擬似網目構造の形成が促進される。
【００２２】
分子間水素結合性基は当該基を含有分子間で水素結合を形成可能な基であれば特に制限されず、例えば、アミド結合基（−ＮＨＣＯ−）等が挙げられる。
分子間水素結合性基は分子内に１個以上、好ましくは２個以上含有されることが望ましい。
【００２３】
アルキレン基は長鎖アルキレン基（以下、Ｒｅということがある）であり、詳しくは炭素数４以上、好ましくは６〜２０の２価飽和炭化水素基であり、好ましくは直鎖状ポリメチレン基（−（ＣＨ２）ｎ−）である。
アルキレン基は分子内に１個以上、好ましくは２個以上含有されることが望ましい。
【００２４】
ゲル化剤は少なくとも分子間水素結合性基、好ましくは分子間水素結合性基およびアルキレン基を有する有機化合物である限り、その構造は特に制限されない。
そのようなゲル化剤として、例えば、下記一般式（Ｉ）で表される脂環族アミド系化合物、下記一般式（II）〜（IV）で表される脂肪族アミド系化合物、および下記一般式（Ｖ）で表される脂肪族ウレア系化合物等が挙げられる。
【００２５】
【化１】
2006337626.tif 000002
【００２６】
式（Ｉ）中、Ｒ１はアルキル基、アリールオキシ基またはアリールアルコキシ基であり、これらの基はシアノ基等の置換基を有していてもよい。
アルキル基は炭素数１〜３のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基及びｓｅｃ−プロピル基等が挙げられる。
アリールオキシ基は炭素数６〜１４のアリールオキシ基であり、例えば、フェニルオキシ基、ビフェニリルオキシ基、ナフチルオキシ基等が挙げられる。
アリールアルコキシ基は炭素数６〜１４のアリール基１〜２個が、炭素数１〜３のアルコキシ基に置換されてなる１価の基であり、例えば、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基、フェニルプロポキシ基、ビフェニリルメトキシ基、ビフェニリルエトキシ基、ビフェニリルプロポキシキ基等が挙げられる。
好ましいＲ１はアルキル基またはアリールオキシ基である。
【００２７】
Ｒｅは前記長鎖アルキレン基（Ｒｅ）と同様の基であり、好ましい基も前記Ｒｅと同様である。
ｍは１〜３の整数、好ましくは２である。
ひとつの式中に同一の基が複数個ある場合、それらの基はそれぞれ独立して所定の範囲内から選択されればよい（以下、同様である）。
【００２８】
そのような脂環族アミド系化合物（Ｉ）の好ましい具体例として、以下の化合物が挙げられる。
【化２】
2006337626.tif 000003
【００２９】
式（II）〜（IV）中、共通する基は同様の基を意味する。
Ｒ２は前記Ｒ１と同様の基である。好ましいＲ２はアリールアルコキシ基である。
Ｒ３は炭素数１〜３の２価のアルキレン基であり、例えば、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基等が挙げられる。Ｒ３は置換基を有していてもよく、置換基として、例えば、以下の基が挙げられるが、それらの中でも炭素数３〜５の分枝状アルキル基が好ましい。
【００３０】
【化３】
2006337626.tif 000004
【００３１】
Ｒｅは前記長鎖アルキレン基（Ｒｅ）と同様の基であり、好ましい基も前記Ｒｅと同様である。
Ｒ４は前記Ｒ１と同様の基である。好ましいＲ４はアルキル基である。
Ｒ５は前記Ｒ３と同様の基である。好ましいＲ５は置換基を有しないアルキレン基である。
ｎは０〜３、好ましくは０〜１の整数である。
【００３２】
そのような脂肪族アミド系化合物（II）〜（IV）の好ましい具体例として、以下の化合物が挙げられる。
【化４】
2006337626.tif 000005
【００３３】
式（Ｖ）中、Ｒ６は前記Ｒ４と同様であり、好ましい基も前記Ｒ４と同様である。
Ｒｅは前記長鎖アルキレン基（Ｒｅ）と同様の基であり、好ましい基も前記Ｒｅと同様である。
Ｒ７は前記Ｒ５と同様であり、好ましい基も前記Ｒ５と同様である。
【００３４】
そのような脂肪族ウレア系化合物（Ｖ）の好ましい具体例として、以下の化合物が挙げられる。
【化５】
2006337626.tif 000006
【００３５】
これらの化合物は公知の合成方法に従って合成することができる。
上記の中で好ましいゲル化剤は脂環族アミド系化合物（Ｉ）である。
【００３６】
コレステリック液晶は室温においてコレステリック相を示すものであり、例えば、ネマチック液晶とカイラル剤からなるカイラルネマチック液晶が使用可能である。
【００３７】
ネマチック液晶としては、特に制限されず、従来から液晶表示素子の分野で知られているネマチック液晶が使用可能である。そのようなネマチック液晶材料としては、例えば、液晶性エステル化合物、液晶性ピリミジン化合物、液晶性シアノビフェニル化合物、液晶性トラン化合物、液晶性フェニルシクロヘキサン化合物、液晶性ターフェニル化合物、ならびにフッ素原子、フルオロアルキル基およびシアノ基等の極性基を有する他の液晶性化合物、およびそれらの混合物等が挙げられる。
【００３８】
カイラル剤としては、液晶表示素子の分野で従来から知られている種々のものが使用可能である。例えば、コレステリック環を有するコレステリック化合物、ビフェニル骨格を有するビフェニル化合物、ターフェニル骨格を有するターフェニル化合物、２つのベンゼン環がエステル結合によって連結されてなる骨格を有するエステル化合物、シクロヘキサン環がベンゼン環に直接的に連結されてなる骨格を有するシクロヘキサン化合物、ピリミジン環がベンゼン環に直接的に連結されてなる骨格を有するピリミジン化合物、２つのベンゼン環がアゾキシ結合またはアゾ結合によって連結されてなる骨格を有するアゾキシまたはアゾ化合物等が挙げられる。
カイラル剤の含有量は、ゲル化剤を含有しない状態の液晶組成物がプレーナー時において前記分光分布曲線を呈することができれば特に制限されず、通常、コレステリック液晶に対して３〜４０重量％である。
【００３９】
コレステリック液晶は、ゲル化剤を含有しない状態で前記分光分布曲線をより有効に達成する観点、特に当該分光分布曲線においてＲＳ／ＲＬをより有効に増大させる観点から、屈折率異方性が０．１４以上であることが好ましい。ただし、材料の安定性の観点から０．１７を越えないようにする。
【００４０】
液晶組成物には、紫外線吸収剤等の添加剤をさらに添加してもよい。
紫外線吸収剤は、液晶組成物の紫外線劣化、例えば経時に伴なう退色や応答性の変化等を防止するものである。例えば、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、サリシレート化合物等の材料が使用可能である。添加量は、コレステリック液晶に対して、５重量％以下、好ましくは３重量％以下である。
【００４１】
このような液晶組成物は各材料を所定の比率で混合して得られる。
液晶組成物は所望により、イオン交換樹脂・吸着剤等と接触させて精製を行ない水分や不純物を除去した後で、素子の製造に用いるとよい。
【００４２】
（基板）
図１において基板１、２はいずれも透光性を有しているが、上記の液晶表示素子に用いることができる一対の基板は、少なくとも一方の基板（少なくとも、光を入射させる側の基板１）が透光性を有していればよい。透光性を有する基板としては、ガラス基板、ならびにポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレートおよびポリエチレンテレフタレート等の樹脂からなるフレキシブル基板を使用することができる。素子の軽量化の観点からはフレキシブル基板を使用することが好ましい。一対の基板のうち少なくとも一方の基板、好ましくは両方の基板としてフレキシブル基板を用いると、軽量で薄型の素子を作製でき、また破損（割れ）を抑えることができる。
【００４３】
（電極）
電極３、４としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電膜や、アルミニウム、シリコン等の金属電極、あるいはアモルファスシリコン、ＢＳＯ（Bismuth Silicon Oxide）等の光導電性膜等を用いることができる。図１に示す液晶表示素子においては、既述の通り、透明基板１、２の表面に互いに平行な複数の帯状の透明電極３、４が形成されており、これらの電極３、４は互いに交差するように向かい合わされている。電極をこのように形成するには、例えば基板上にＩＴＯ膜をスパッタリング法等でマスク蒸着するか、ＩＴＯ膜を全面形成した後、フォトリソグラフィ法でパターニングすればよい。
【００４４】
（絶縁性薄膜）
原理上必須のものではないが、電極間の短絡を防止したり、液晶表示素子のガスバリア性に対する信頼性を向上させたりするために、電極３、４の少なくとも一方に絶縁性薄膜５が形成されていることが好ましい。絶縁性薄膜５としては、例えば、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ジルコニウムやそのアルコキシド等から成る無機膜やポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の有機膜を例示できる。これらの材料を用いて蒸着法、スピンコート法、ロールコート法などの公知の方法によって形成することができる。さらに、絶縁性薄膜は高分子構造物に用いる高分子樹脂と同じ材料を用いて形成することもできる。
【００４５】
（配向膜）
配向膜７は原理上必須のものではないが、ゲル化剤を含有しない状態で前記分光分布曲線をより有効に達成する観点、特に当該分光分布曲線においてＲＳ／ＲＬをより有効に増大させる観点から、少なくとも一方、好ましくは両方の基板側に垂直配向膜を設けることが好ましい。垂直配向膜を設けることによって、プレーナー時において配向膜近傍の液晶分子の螺旋軸が適度に傾き、光の乱反射が起こり、ＲＳ／ＲＬをより有効に増大可能である。
【００４６】
垂直配向膜は個々の液晶分子自身の軸を垂直に配向させるための膜であり、カイラルネマチック液晶に対してはそのヘリカル軸を傾かせるように作用する。液晶分子の配向度合は膜材料によって異なる。
【００４７】
配向膜の構成材料としては、ポリアミック酸、ポリイミド、変性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機膜が例示される。
【００４８】
好ましい配向膜はポリアミック酸または変性ポリイミドからなるものである。そのような配向膜はポリイミドの前駆体を含有している。この前駆体は加熱処理を施すことでポリイミドへと変化するが、通常の配向膜製膜工程ではイミド化率は１００％にならないため、ポリイミドの前駆体が必ず残存する。本実施形態においては、この残存した前駆体が液晶分子を適度に配向させているものと推測され、上記ポリアミック酸または変性ポリイミドからなる配向膜であれば、前記分光分布曲線においてＲＳ／ＲＬを極めて有効に増大させる。
【００４９】
ポリアミック酸は芳香族テトラカルボン酸類および芳香族ジアミン類から形成されるポリイミド前駆体である。詳しくは、芳香族テトラカルボン酸類は分子中に１またはそれ以上の芳香族環と４のカルボキシル基を有する化合物またはその無水物である。
【００５０】
そのような芳香族テトラカルボン酸類として、例えば、一般式（a)；
【化６】
2006337626.tif 000007
で示される芳香族テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される少なくとも1種以上の化合物を使用することが好ましい。
【００５１】
式（a）中、R11は１またはそれ以上の芳香族環を有する4価の有機残基であり、例えば、
【化７】
2006337626.tif 000008
等である。式中、Zは2価の連結基であり、例えば、
【化８】
2006337626.tif 000009
等である。なお、「―」は両端の基を直接的に連結する単結合を意味する（以下、同様である）。
【００５２】
そのような芳香族テトラカルボン酸二無水物の好ましい具体例として、例えば、無水ピロメリット酸（化学式（ａ１））、４，４’−オキシジフタル酸無水物（化学式（ａ２））、二無水３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸（化学式（ａ３））、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（化学式（ａ４））、３，４，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（化学式（ａ５））等が挙げられる。これら具体例の構造式を以下に示す。なお、上記化学式番号と以下の構造式番号とは対応する。
【００５３】
【化９】
2006337626.tif 000010
【００５４】
ポリアミック酸を形成する芳香族ジアミン類は分子中に１またはそれ以上の芳香族環と２のアミノ基を有する化合物である。
【００５５】
そのような芳香族ジアミン類として、例えば、一般式（b)；
【化１０】
2006337626.tif 000011
で示されるジアミン類からなる群から選択される少なくとも1種以上の化合物を使用することが好ましい。
【００５６】
式（b）中、Xは2価の連結基であり、例えば、
【化１１】
2006337626.tif 000012
等である。
ｒおよびｓはそれぞれ独立して1または0である（ｒ≧ｓ）。
【００５７】
両末端のアミノフェニル基はそれぞれ独立して4-アミノフェニル基、3-アミノフェニル基または2-アミノフェニル基であり、好ましくは4-アミノフェニル基または3-アミノフェニル基である。
【００５８】
そのようなジアミン類の好ましい具体例として、例えば、４，４’−オキシジアニリン（化学式（ｂ１））、３，４’−オキシジアニリン（化学式（ｂ２））、４，４’−（１，３−フェニレンジオキシ）ジアニリン（化学式（ｂ３））、ジアミノジフェニルスルホン（化学式（ｂ４））、３，３’−［スルホニルビス（４，１−フェニレンオキシ）］ジアニリン（化学式（ｂ５））、２，２’−［スルホニルビス（４，１−フェニレンオキシ）］ジアニリン（化学式（ｂ６））、４，４’−（１，１’−ビフェニル−４，４’−ジイルジオキシ）ジアニリン（化学式（ｂ７））、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロペン（化学式（ｂ８））、（４’’−４’’’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）−ビス（４−フェノキシアニリン）（化学式（ｂ９））等が挙げられる。これら具体例の構造式を以下に示す。なお、上記化学式番号と以下の構造式番号とは対応する。
【００５９】
【化１２】
2006337626.tif 000013
【００６０】
上記のような芳香族テトラカルボン酸二無水物およびジアミン類から形成されるポリアミック酸は下記一般式（ｃ１）、（ｃ２）または（ｃ３）で表され、それらの混合構造であってもよい。
【００６１】
【化１３】
2006337626.tif 000014
【００６２】
式（ｃ１）〜（ｃ３）中、Ｒ１１、ｒおよびｓはそれぞれ前記したＲ１１、ｒおよびｓと同様である。ｐは任意の正の整数である。
【００６３】
ポリアミック酸は、芳香族テトラカルボン酸類および芳香族ジアミン類を等モル量で適当な溶媒に溶解して例えば20重量％程度の溶液とし、加熱によって重合させることによって合成できる。重合条件はポリアミック酸が得られる限り特に制限されず、重合が飽和に達するまで十分加熱するようにすればよい。
【００６４】
変性ポリイミドは上記ポリアミック酸と可溶性ポリイミドとの混合物であったり、化学的に結合している場合もある。代表的な可溶性ポリイミドは、ジアミン類と非対称な化学構造を有する酸無水物とから得られるポリイミドであり、例えば、下記化学反応式で得られるようなポリイミド（ｄ）が挙げられる。
【化１４】
2006337626.tif 000015
ｑは任意の正の整数である。
この種のポリイミドは、ポリイミドの原料となる酸無水物が非対称な化学構造を有するため、ポリイミド形成時の分子間相互作用が小さく溶剤に溶け易くなっている。なお、この可溶性ポリイミドにはポリイミドの前駆体は含まれていない。
【００６５】
ポリアミック酸または変性ポリイミドからなる配向膜は、例えば、以下の方法によって形成可能である。ポリアミック酸または変性ポリイミドを塗布用溶媒に溶解してなる溶液（例えば４重量％程度の溶液）をスピンコート法およびロールコート法などの方法を用いて塗布し、オーブンまたはホットプレート等の焼成手段によって焼成させて配向膜を形成する。塗布用溶媒はポリアミック酸または変性ポリイミドを溶解させるものであれば特に限定されない。例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらの溶媒は１種だけでなく、２種以上組み合わせて使用することもできる。さらに、塗布溶液には、ブチロセロソルブ、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、１−ブトキシ−２−プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール−１−モノエチルエーテル−２−アセテート、２−（２−エトキシプロポキシ）プロパノール、乳酸ｎ−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステルなどを添加してもよい。
【００６６】
ポリアミック酸を用いる場合、焼成条件は特に制限されず、例えば、焼成温度は１５０〜３００℃、焼成時間は２０〜１２０分であってよい。
【００６７】
変性ポリイミドを用いる場合、焼成条件は、特に限定されず、例えば、焼成温度を１５０〜３００℃、好ましくは１８０℃以下、焼成時間を２０〜１２０分とすればよい。
【００６８】
配向膜の膜厚は特に制限されず、通常、４００〜８００オングストロームが好適である。
配向膜は、電極上に絶縁性薄膜が形成されているときは当該絶縁性薄膜上に、電極上に絶縁性薄膜が形成されていないときは電極上に形成される。
また配向膜には、ラビング処理等を施してもよい。
【００６９】
（スペーサー）
一対の基板間には、該基板間のギャップを均一に保持するためのスペーサー１３が設けられる。スペーサーとしては、樹脂製または無機酸化物製の球体を例示できる。例えば、ボール状のガラスやセラミックス粉、あるいは有機材料からなる球状粒子が挙げられる。また、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングしてある固着スペーサーも好適に用いられる。なお、基板間のギャップをより均一に保持するためには、図１に示すように、スペーサー１３と高分子構造物１０との両方を設けることが好ましいが、いずれか一方のみを設けてもよい。スペーサーの直径は高分子構造物を形成する場合はその高さ以下とし、素子が完成したときに高分子構造物と同じ高さになるようにする。高分子構造物の有無によらず、スペーサーの直径がセルギャップの厚み、すなわち液晶組成物からなる液晶層の厚みに相当する。
【００７０】
（シール材）
シール材１２は液晶組成物１１が基板１、２の間から外に漏れないように封入するためのものであり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは光硬化性接着剤等を使用することができる。
【００７１】
（高分子構造物）
高分子構造物１０は、円柱状体、楕円柱状体、四角柱状体など、形状はどのようなものでもよく、また、その配置はランダムであってもよいし、格子状などの規則性を有するものであってもよい。このような高分子構造物を設けることにより、基板間ギャップを一定に保つことが容易になり、また、液晶表示素子自身の自己保持性を高めることができる。特に、ドット形状の高分子構造物を一定間隔で配置すると、表示性能を均一化しやすい。高分子構造物の高さはセルギャップの厚み、すなわち液晶組成物からなる液晶層の厚みに相当する。液晶層を挟持する基板としてフレキシブルな樹脂製基板を用いる場合に高分子構造物を設けることが特に効果的である。基板がフレキシブルであることにより液晶層の厚みが不均一になるのを防止することができるからである。球体のスペーサと高分子構造物とを併用し、高分子構造物に上下基板を接着する接着部材としての機能を持たせると液晶層の厚みの均一化に特に有効である。
【００７２】
高分子構造物を形成するには、紫外線硬化型モノマーからなるホトレジスト材料などの光硬化性樹脂材料を用いて、所望の厚さで基板の最表面膜（絶縁性薄膜、配向膜）に塗布し、これにマスクを通して紫外線を照射するなどしてパターン露光を行い、未硬化部分を除去するいわゆるフォトリソグラフィ法を用いることができる。
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、デイ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、あるいは、樹脂材料を平板あるいはローラー上に供給した後、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。
【００７３】
（散乱層）
散乱層（図示せず）を基板１の表面（図中、上面）または／および基板２と可視光吸収層９との間に設けてもよい。散乱層を設けることによって、白表示時の散乱度合いが上がり、刺激純度が向上する。散乱層としては、例えば、製品名ＦＴ−０１４（ポラテクノ社製）などが挙げられる。
【００７４】
（セルギャップ）
液晶表示素子におけるセルギャップの厚み、すなわち液晶組成物からなる液晶層の厚みは、大きくなるほど白表示時の反射率は大きくなるが、駆動電圧や黒表示時の反射率も大きくなる。よって、セルギャップの厚みは２〜５０μｍであってよいが、３〜１５μｍが好ましい。
【００７５】
以上のような本実施形態の液晶表示素子は、液晶組成物中の自己組織型ゲル化剤含有量が前記した範囲内であり、刺激純度５％以下、特に５％および３ステージ駆動方式での１ライン書き換え時間１ｍｓ以下、特に０．２〜１ｍｓを達成する。
【００７６】
（製造方法）
本発明の好適な実施形態である液晶表示素子の製造方法は、前記液晶組成物を非加熱の状態で用いて液晶層を形成することを特徴とする。本発明においては、ゲル化剤の添加量が比較的少なく、液晶組成物が室温（例えば、２５℃）で流動性を示すので、液晶組成物を加熱することなく、室温で使用可能である。そのため製造工程がより簡素化され、素子を簡便に製造可能である。
【００７７】
例えば、以下の方法（１）および（２）を採用可能である。
（１）液晶組成物を室温で液晶表示素子の空セルに真空注入し、その後注入孔を塞ぐ。液晶表示素子の空セルは、液晶表示素子の上記所定の構成部材が形成された２枚の基板を、それらの部材形成面が互いに対向するように重ね合わせて加熱または／および加圧することにより作製可能である。
【００７８】
（２）液晶組成物を室温で、液晶表示素子の上記所定の構成部材が形成された２枚の基板のうち、一方の基板上に、スピンコーター、バーコーター、ロールコーターなどの塗布装置により塗布するか、または単に滴下する。その後、他方の基板を重ね合わせ、加圧または／および加熱により封入する。
【００７９】
（表示方法）
以上の構成からなる液晶表示素子では、電極３、４に駆動回路２０からパルス電圧を印加することで表示が行われる。例えば、液晶層をプレーナー状態とフォーカルコニック状態との間で切り替えることによって表示を行うＰＬ−ＦＣ駆動方式を採用してもよいし、または液晶層をプレーナー状態とホメオトロピック状態との間で切り替えることによって表示を行うＰＬ−Ｈｏｍｅｏ駆動方式を採用してもよい。
【００８０】
例えば、ＰＬ−ＦＣ駆動方式では、比較的高いエネルギーのパルス電圧（電圧値が大きい、パルス幅が大きい等）を印加することで、液晶がプレーナー状態となり、液晶分子のらせんのピッチと屈折率に基づいて決まる波長の光を選択的に反射する。一方、比較的低いエネルギーのパルス電圧（電圧値が小さい、パルス幅が小さい等）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。いくつかの駆動波形が提案されており、例えば、比較的低い電圧を長く印加することで液晶をフォーカルコニック状態にリセットした後に所望の部分のみプレーナ状態に変化させる駆動波形、高い電圧を印加した状態から急激に電圧をオフすることによって液晶をプレーナ状態にリセットした後に所望の部分のみフォーカルコニック状態に変化させる駆動波形、リセットパルスを印加し液晶をホメオトロピック状態にした後、最終的に得ようとする表示状態に応じた大きさの選択パルスを印加し、最後に選択した状態を確立するためのパルスを印加する３つのステージからなる駆動波形などを採用することができる。これらの駆動方式では液晶表示素子のメモリー性を利用して電圧印加停止後も表示を維持することができる。なお、可視光吸収層９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。
【００８１】
また例えば、ＰＬ−Ｈｏｍｅｏ駆動方式では、高い電圧を印加した状態から急激に電圧をオフするなどしてプレーナ状態を実現する一方、高い電圧を印加し続けることにより液晶をホメオトロピック状態に保つ。ホメオトロピック状態での透明度がフォーカルコニック状態のそれよりも高くなり、コントラスト向上に有利ではある（可視光吸収層９を設けるとホメオトロピック状態ではやはり黒色を呈する）が、表示を維持するために電圧を印加し続ける必要がある。
【００８２】
本実施形態においては、プレーナー状態とフォーカルコニック状態との間で切り替えるに際して、一旦ホメオトロピック状態に切り替える駆動方式（例えば、液晶をホメオトロピック状態にリセットするリセット期間、液晶の最終的な状態を決定するための選択パルスを印加する選択期間、選択期間で選択された状態を確立するための維持パルスを印加するための維持期間という３つの連続する期間を有する駆動波形を用いて駆動する駆動方式（以下、３ステージ駆動方式と称する））を採用して表示を行うことが好ましい。比較的短時間で書き換え可能であるためである。
【００８３】
（駆動回路）
液晶表示装置は前記液晶表示素子及び駆動回路によって構成される。
前記液晶表示素子１００の画素構成は、図４に示すように、それぞれ複数本の走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎ（ｍ，ｎは自然数）とのマトリクスで表される。走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍは走査駆動ＩＣ１３１の出力端子に接続され、信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎは信号駆動ＩＣ１３２の出力端子に接続されている。
【００８４】
走査駆動ＩＣ１３１は、走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍのうち所定のものに選択信号を出力して選択状態とする一方、その他の電極には非選択信号を出力して非選択状態とする。走査駆動ＩＣ１３１は、所定の時間間隔で電極を切り換えながら順次各走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍに選択信号を印加してゆく。一方、信号駆動ＩＣ１３２は、選択状態にある走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍ上の各画素を書き換えるべく、画像データに応じた信号を各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎに同時に出力する。例えば、走査電極Ｒａが選択されると（ａはａ≦ｍを満たす自然数）、この走査電極Ｒａと各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎとの交差部分の画素ＬＲａ−Ｃ１〜ＬＲａ−Ｃｎが同時に書き換えられる。これにより、各画素における走査電極と信号電極との電圧差が画素の書換え電圧となり、各画素がこの書換え電圧に応じて書き換えられる。
【００８５】
駆動回路は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３５、ＬＣＤコントローラ１３６、画像処理装置１３７、画像メモリ１３８、駆動ＩＣ（ドライバ）１３１，１３２及び不揮発性メモリ１４１にて構成されており、駆動ＩＣ１３１，１３２へは電源１４０から電力が供給される。画像メモリ１３８に記憶された画像データに基づいてＬＣＤコントローラ１３６が駆動ＩＣ１３１，１３２を制御し、液晶表示素子１００の各走査電極及び信号電極間に順次電圧を印加し、液晶表示素子１００に画像を書き込む。また、ＣＰＵ１３５は素子１００の近傍に設けられた温度センサ１３９から環境温度情報を取得する。不揮発性メモリ１４１には、環境温度に応じて以下に説明する選択パルス印加期間Ｔｓｐや選択期間Ｔｓをどのように設定するかを決定するための情報が記憶されている。
【００８６】
駆動ＩＣ１３１，１３２は赤色、緑色、青色の各表示層ごとにそれぞれ設ける（即ち、３系統設ける）ことが好ましいが、駆動ＩＣ１３１又は１３２のいずれかを各表示層で共用することも可能である。なお、以下においては、代表的に１系統の駆動のみを説明するが、各液晶層に対して同様の駆動方法が適用されることはいうまでもない。
【００８７】
画像の書換えは全ての走査ラインを順次選択して行う。部分的に書換える場合は、書き換えたい部分を含むように特定の走査ラインのみを順次選択するようにすればよい。これにより、必要な部分のみを短時間で書き換えることができる。
【００８８】
（駆動原理及び基本駆動例）
３ステージ駆動方式を採用した前記液晶表示素子１００の駆動方法の基本原理について説明する。なお、ここでは、交流化されたパルス波形を用いた具体例を挙げて説明するが、駆動方法がこの波形に限定されないことはいうまでもない。
【００８９】
図５は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極に出力される基本駆動波形を示す。この駆動方法では、大きく分けて、リセット期間Ｔｒｓと選択期間Ｔｓと維持期間Ｔｒｔと表示期間Ｔｉ（クロストーク期間とも称する）とから構成されている。選択期間Ｔｓは、さらに、選択パルス印加期間Ｔｓｐと、前選択期間Ｔｓｚ及び後選択期間Ｔｓｚ’とから構成されている。
【００９０】
図６は、２８本の走査電極（ロウ１，２，３〜２８）から順次基本駆動波形を出力し、一の信号電極（カラム）から信号波形を出力する基本駆動例を示している。カラムから出力される信号波形は、透過、中間調、全反射をそれぞれ選択するパルスが順次出力されるものとして示されている。また、ＬＣＤ１，２，３〜２８は走査電極と信号電極とが交差する画素である。
【００９１】
基本駆動波形において、リセット期間Ｔｒｓでは±Ｖ１のリセットパルスが印加される。選択期間Ｔｓにおいては、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±Ｖ２の選択パルスが印加される。さらに、この期間Ｔｓｐでは信号駆動ＩＣ１３２から±Ｖ４の信号パルスが重畳される。信号パルス±Ｖ４は画像データに基づいて設定される電圧である。また、基本駆動波形において、前選択期間Ｔｓｚ及び後選択期間Ｔｓｚ’は電圧ゼロの期間である。さらに、維持期間では±Ｖ３の維持パルスが印加される。
【００９２】
液晶の動作は以下のとおりである。まず、リセット期間Ｔｒｓで±Ｖ１のリセットパルスが印加されると、液晶はホメオトロピック状態にリセットされる。次に、前選択期間Ｔｓｚを経て（液晶は捩れが少しだけ戻る）選択パルス印加期間Ｔｓｐに到る。ここで印加される選択パルスの波形は、最終的にプレーナ状態を選択する画素と、フォーカルコニック状態を選択する画素とで異なる。
【００９３】
まず、プレーナ状態を選択する場合を説明する。この場合には、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±（Ｖ２＋Ｖ４）の選択パルスを印加し、再び液晶をホメオトロピック状態にする。その後、後選択期間Ｔｓｚ’で液晶は捩れが少しだけ戻った状態になる。その後、維持期間Ｔｒｔで維持パルスを印加すると、先の後選択期間Ｔｓｚ’で捩れが少しだけ戻った状態になった液晶は、維持パルスが印加されることにより再び捩れが解け、ホメオトロピック状態になる。
【００９４】
ここで、ホメオトロピック状態の液晶は電圧をゼロにすることによりプレーナ状態となり、プレーナ状態のまま固定される。表示期間Ｔｉでは、液晶に±Ｖ４のクロストークパルスが印加されるが、クロストークパルスは表示期間Ｔｉにある液晶の表示状態を変化させるための閾値よりも小さく設定されているため、実質的に表示状態には影響を与えない。
【００９５】
一方、最終的にフォーカルコニック状態を選択する場合には、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±（Ｖ２−Ｖ４）の選択パルスを印加する。そして、後選択期間Ｔｓｚ’では、液晶は捩れが戻ってヘリカルピッチが２倍程度に広がった状態になる。
【００９６】
その後、維持期間Ｔｒｔで維持パルスを印加する。後選択期間Ｔｓｚ’で捩れが戻ってきた液晶は、この維持パルスを印加することにより、フォーカルコニック状態へと遷移する。ここで、フォーカルコニック状態の液晶は電圧をゼロにしても、フォーカルコニック状態のまま固定される。表示期間Ｔｉでは、プレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶に±Ｖ４のクロストークパルスが印加されるが、実質的に表示状態には影響を与えない。
【００９７】
前述のように、選択パルス印加期間Ｔｓｐに印加する選択パルスにより、最終的な液晶の表示状態が選択できる。また、この選択パルスの電圧値やパルス幅を調整することにより、具体的には、信号電極に印加するパルスの波形を画像データに応じて変化させることにより、中間調の表示が可能である。
【００９８】
図６に示す基本駆動例では、各走査電極の走査は選択パルス印加期間Ｔｓｐの長さを基準にして行われ、前の走査電極における選択パルス印加期間が終了したときに次の走査電極の選択パルス印加期間が開始される。
【実施例】
【００９９】
以下、「部」は「重量部」を意味するものとする。
（実施例１）
ネマチック液晶（ＢＬ００６；メルク社製、屈折率異方性：０．２８６、誘電率異方性：１７．３）６２部、カイラル剤（ＣＢ１５；メルク社製）３８部、および前記化学式（２）で表されるゲル化剤を混合し、カイラルネマチック液晶組成物を得た。ネマチック液晶とカイラル剤とからなるコレステリック液晶の屈折率異方性は０．１４であった。
【０１００】
得られた液晶組成物および以下に示す材料を用いて、図１に示す表示素子（但し、高分子構造物と絶縁性薄膜は省略した）を作製した。各値の測定温度は２５℃であった。
・基板：ガラス０．７ｍｍ厚
・ＩＴＯシート抵抗値：１０Ω／□
・スペーサー：積水ファインケミカル社製  ミクロパール５．５μｍ
・シール材：住友ベークライト社製  スミライトＥＲＳ−２４００（主剤）、ＥＲＳ−２８４０（硬化剤）
・光吸収層：カーボンブラックを含む黒色塗料
・配向膜：ポリアミック酸（ＪＳＲ社製；ＡＬ６０１０１）からなる層をフレキソ印刷により電極上に印刷し、ホットプレートにより８０℃で５分間乾燥し、オーブンにより表２に示す温度で９０分間焼成して、垂直配向膜を形成した。
・配向膜厚み：６０ｎｍ（印刷）
【０１０１】
ゲル化剤の使用量は適宜、調整し、得られる液晶表示素子のプレーナー時における刺激純度が５％となる量とした。
【０１０２】
（実施例２〜５および比較例１〜６）
ネマチック液晶として、比較例５においてはメルク社製ＢＬ０３２（屈折率異方性０．２８６、誘電率異方性１７．３）を、比較例６においてはメルク社製ＢＬ００４（屈折率異方性０．２２４０、誘電率異方性１５．６）を使用し、配向膜として、実施例３〜５、比較例１、２、５、６においては変性ポリイミド（ＪＳＲ社製ＡＬ６０６０１）を、比較例３、４においては可溶性ポリイミド（ＪＳＲ社製ＡＬＳ６８２）を使用し、表１に記載の焼成温度で配向膜を形成したこと以外、実施例１と同様の方法により、液晶表示素子を作製した。
【０１０３】
【表１】
2006337626.tif 000016
【０１０４】
（評価）
液晶表示素子のプレーナー時における刺激純度が５％となるゲル化剤の添加量を表２に示すとともに、そのようなゲル化剤添加量で作製した液晶表示素子の１ライン書き換え時間を測定した。
さらに上記実施例および比較例において、ゲル化剤を添加しなかったこと以外、上記実施例および比較例に記載の方法と同様の方法により、液晶表示素子を作製し、該液晶表示素子のプレーナー時の分光分布曲線を測定し、ＲＳ／ＲＬを算出した。またゲル化剤を添加することなく作製した液晶表示素子のプレーナー時の刺激純度を測定した。
各実施例・比較例におけるゲル化剤添加前の選択反射のピーク波長について、比較例４以外は、全て４４０ｎｍ付近と６１０ｎｍ付近の２つのピークが存在しており、比較例４は６１０ｎｍ付近に１つのピークが存在していた。
【０１０５】
・１ライン書き換え時間の測定方法（３ステージ駆動方式）
各実施例及び各比較例で作製された液晶表示素子の上下電極間に、図５に示すパルス電圧を、Ｖ２を種々変化させて印加し、リセットパルス印加開始から維持パルスの印加が終了し十分な時間が経過した後（ここではリセットパルス印加から３秒経過後）のパネルのＹ値を測定する。ここで、リセット期間に液晶に印加するパルス電圧は、液晶がホメオトロピック状態になるのに十分な電圧値及び長さとし、維持期間に液晶に印加するパルス電圧は、選択期間にパルス電圧を印加しない場合に実質的に最小のＹ値が得られる電圧値及び長さとした。この測定によって得られる「電圧（Ｖ２）−Ｙ値」曲線から、Ｙ値の最小値（Ｙ０）を０％、Ｙ値の最大値（Ｙ１００）を１００％としたときに、９５％のＹ値（Ｙ９５）を示す最小のＶ２値と、５％のＹ値（Ｙ０５）を示す最大のＶ２値との差（以下、「ガンマ」と称する）を求める。そして、以下の手順で上記ガンマ、Ｙ９５、Ｙ０５が最適となるようにＴｓｐの範囲を求め、最終的に１ラインの書換え時間を決定する。すなわち、Ｔｓｐ×３＝Ｔｓの関係は維持したまま、図５中のＴｓｐとＴｓを変化させ、Ｔｓｐに対するガンマ、Ｙ９５、Ｙ０５の変化を測定する。そして、ガンマが６．０以上９．０以下の範囲であって、さらにＹ０５が１０以下の範囲において、Ｙ９５が最大になるＴｓｐの値を求める。このＴｓｐ×３（＝Ｔｓ）の値を１ラインの書換え時間とする。
１ライン書き換え時間は１ｍｓ以下が「迅速」と認定できる範囲であり、好ましくは０．９ｍｓ以下、より好ましくは０．７ｍｓ以下である。
【０１０６】
・ＲＳ／ＲＬおよび刺激純度
液晶表示素子に対して図７に示すパルス（この駆動波形では前段のパルスで液晶を一旦プレーナ状態にリセットしている）を印加し、電圧−Ｙ値曲線（以下、Ｖ−Ｙ曲線という）を求める。詳しくは図７のパルスにおける区間（Ｘ）の電圧（Ｖ）を±２０〜±５０Ｖまで変化させながら図に記載の測定ポイントでの素子の分光分布曲線（波長−反射率曲線）およびＹ値（Ｙ）を分光測色器（ＣＭ３７００ｄ；コニカミノルタセンシング社製）により複数回繰り返し測定し、Ｖ（電圧の絶対値）−Ｙ（Ｙ値）曲線を作成する。Ｖ−Ｙ曲線の一例を図８に示す。Ｖ−Ｙ曲線において最大のＹ値（Ｙｍａｘ）を示す状態をプレーナー状態（ＰＬ）、最小のＹ値（Ｙｍｉｎ）を示す状態をフォーカルコニック状態（ＦＣ）とする。
そのようなプレーナー状態を示す時の分光分布曲線からＲＳ／ＲＬおよび刺激純度を求めた。
【０１０７】
得られた結果をグラフに表して図に示した。すなわち、ゲル化剤無添加時におけるＲＳ／ＲＬと刺激純度との関係を図９に示した。ゲル化剤無添加時のＲＳ／ＲＬと刺激純度５％にするために必要なゲル化剤添加量との関係を図１０に示した。ゲル化剤無添加時のＲＳ／ＲＬとゲル化剤添加時の１ライン書き換え時間との関係を図１１に示した。
【０１０８】
図１０においては、各プロットに基づいて特性曲線を描いた場合、ＲＳ／ＲＬが小さくなるにつれてその傾きの変化が３つの領域を持つことが読み取れる。これは以下のようなメカニズムによるものと推測される。すなわち、ＲＳ／ＲＬが比較的大きい領域（ＲＳ／ＲＬ＝１付近）では、図１２に示すように、垂直配向膜が液晶分子のヘリカル軸を適度にランダムにしようとする影響力が大きいと予測される。従って、液晶のバルク側からみれば、界面から２層目の液晶分子のヘリカル軸をゲル化剤により傾ける場合に、比較的容易に（低添加量で）傾けることができると推測できる。ＲＳ／ＲＬが少し小さい領域（ＲＳ／ＲＬ＝０．８付近）では、図１３に示すように垂直配向膜としての作用が小さくなりつつあり、２層目の液晶分子はゲル化剤により傾けにくくなりつつあるが、ゲル化剤の添加量はあまり多くしなくて済む段階である。ＲＳ／ＲＬがさらに小さくなりＲＳ／ＲＬ＝０．７を下回る領域になると、図１４に示すように、垂直配向膜としての作用をほとんど受けなくなり、１層目の液晶のヘリカル軸もほとんど揃ってしまうと考えられる。こなるとゲル化剤の添加量を増やしても液晶分子を傾けることができなくなり、ＲＳ／ＲＬの変化に対してゲル化剤の添加量が大きく変化するものと推測される。ゲル化剤の添加量をさらに増やすと、ゲル化剤の配向力を増すことで配向膜に最も近い液晶分子の配向自体が変わる、又は、ゲル化剤のネットワーク密度が高くなり散乱が増えるなどの理由により、再び添加量を多くすることで刺激純度を５％以下にすることができるようになるものと推測される。しかしながら、この場合、必要なゲル化剤添加量は２重量％よりも多くなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の一実施形態である液晶表示素子の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態である液晶表示素子が、ゲル化剤を含有しない状態のときに有し得る分光分布曲線の一例である。
【図３】刺激純度の算出方法を説明するための色度座標の概略図である。
【図４】本発明の実施形態である液晶表示素子の制御回路を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態である液晶表示素子に好適な駆動方法における基本的な駆動波形を示すチャート図である。
【図６】本発明の実施形態である液晶表示素子の基本駆動例において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図である。
【図７】実験例で用いた駆動波形の例を示す図である。
【図８】プレーナー状態およびフォーカルコニック状態を設定するためのＶ−Ｙ曲線の一例を示す。
【図９】実施例および比較例で作製した液晶表示素子についてゲル化剤無添加時におけるＲＳ／ＲＬと刺激純度との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例および比較例で作製した液晶表示素子についてゲル化剤無添加時のＲＳ／ＲＬと刺激純度５％にするために必要なゲル化剤添加量との関係を示すグラフである。
【図１１】実施例および比較例で作製した液晶表示素子についてゲル化剤無添加時のＲＳ／ＲＬとゲル化剤添加時の１ライン書き換え時間との関係を示すグラフである。
【図１２】図１０に示すグラフにおいてＲＳ／ＲＬが１付近のときの配向膜と液晶分子のヘリカル軸との関係を説明するための模式図である。
【図１３】図１０に示すグラフにおいてＲＳ／ＲＬが０．８付近のときの配向膜と液晶分子のヘリカル軸との関係を説明するための模式図である。
【図１４】図１０に示すグラフにおいてＲＳ／ＲＬが０．７を下回るときの配向膜と液晶分子のヘリカル軸との関係を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１：２：基板、３：４：電極、５：絶縁性薄膜、７：配向膜、９：可視光吸収層、１０：高分子構造物、１１：液晶層（液晶組成物）、１２：シール材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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