(57)【要約】［課題］弾性定数を用いて光の透過率が向上する様に設計されている、誘電率異方性（Δε）の値が負である液晶組成物を使用した液晶表示素子、及び前記液晶表示素子を備えた液晶ディスプレイの提供。誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さい液晶組成物について、閾値電圧（Ｖｔｈ）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）、セルギャップ（ｄ）及びらせんピッチ（Ｐ０）の測定値を使用して、下記式（１）により求めたツイストの弾性定数（Ｋ２２）の値と、前記液晶組成物のスプレイの弾性定数（Ｋ１１）及びベンドの弾性定数（Ｋ３３）の測定値と、を使用して、下記式（２）により求めたΓの値が０．３以下である液晶組成物を使用した液晶表示素子；前記液晶表示素子を備えた液晶ディスプレイ。［数１］2017069187.tif 000027
2017069187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さい液晶組成物について、閾値電圧（Ｖｔｈ）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）、セルギャップ（ｄ）及びらせんピッチ（Ｐ０）の測定値を使用して、下記式（１）により求めたツイストの弾性定数（Ｋ２２）の値と、
前記液晶組成物のスプレイの弾性定数（Ｋ１１）及びベンドの弾性定数（Ｋ３３）の測定値と、を使用して、下記式（２）により求めたΓの値が０．３以下である液晶組成物を使用したことを特徴とする液晶表示素子。
【数１】
2017069187.tif 000026
【請求項２】
前記Γの値が０．０１以上である液晶組成物を使用した請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
対向配置された第１の透明絶縁基板と第２の透明絶縁基板とを備え、
前記第１の透明絶縁基板と前記第２の透明絶縁基板との間に、前記液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、
前記第１の透明絶縁基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置された複数個のゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線とデータ配線との交差部の近傍に設けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタにより駆動される、透明導電性材料からなる画素電極と、を各画素ごとに有し、
前記液晶層と前記第１の透明絶縁基板との間、及び前記液晶層と前記第２の透明絶縁基板との間のそれぞれに、ホモジニアス配向を誘起する配向膜を備え、前記配向膜の配向方向はいずれも前記第１の透明絶縁基板又は第２の透明絶縁基板の表面に対して略平行な方向であり、
前記画素電極と前記共通電極との間に電界を形成するために、前記画素電極と前記共通電極との間の電極間距離が、前記第１の透明絶縁基板と前記第２の透明絶縁基板との間の基板間距離より小さいか、又は前記共通電極が前記画素電極よりも前記第１の透明絶縁基板の近くに配置され、かつ前記共通電極が前記第１の透明絶縁基板上の略全面に設けられている、請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示素子を備えたことを特徴とする液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子、及び前記液晶表示素子を備えた液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、一対の基板間に液晶層が挟持され、前記液晶層に液晶組成物を備えて構成される。このような液晶表示素子は、液晶テレビ、コンピュータ用モニター、携帯電話機、情報端末機、ゲーム機等の画像表示装置において広く利用されている。
液晶表示素子の代表的な表示方式としては、例えば、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型、ＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマチック）型、ＥＣＢ（電界効果複屈折）型等がある。また、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示素子では、液晶分子を垂直配向させるＶＡ型があり、液晶分子を水平配向させるＩＰＳ（インプレーンスイッチング）型やその一種であるＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）型等がある。
これら液晶表示素子には、ネマチック液晶が使用されるが、素子の種類に応じて、誘電率異方性（Δε）が正又は負の液晶組成物が使用される。【０００３】
一方で、目的とする表示モードにおける液晶組成物の特性を、液晶組成物に特有の弾性定数を用いてシミュレーションすることにより、液晶組成物を最適化することが検討されている。そして、このような手法を採用することで、ｎ型液晶組成物を効率よく開発することが期待されている。液晶分子の挙動は、外部電界に応じたスプレイ（広がり）、ツイスト（ねじれ）及びベンド（曲がり）の３つのモードによって説明される。上記の弾性定数とは、これらのモードに対応したスプレイの弾性定数（以下、「Ｋ１１」と称することがある）、ツイストの弾性定数（以下、「Ｋ２２」と称することがある）、及びベンドの弾性定数（以下、「Ｋ３３」と称することがある）のことである。【０００４】
これらＫ１１、Ｋ２２及びＫ３３を用いて、液晶組成物の特性を最適化する方法としては、例えば、ＩＰＳ型やＦＦＳ型の液晶表示素子で用いる液晶組成物として、Ｋ３３／Ｋ１１≧１．５かつ１．７≦（Ｋ３３／Ｋ２２−Ｋ３３／Ｋ１１）≦２．７なる関係式を満たし、平均透過率が０．６以上であるものを選択することで、画素電極の中央部や画素電極間における液晶分子の配列の乱れ（ディスクリネーション）を防止して、液晶表示素子において高精細な表示を可能とする方法が開示されている（特許文献１参照）。この方法では、ディスクリネーションの防止によって、液晶組成物の光の平均透過率が向上するとされている。【０００５】
しかしながら、特許文献１には、ｎ型液晶組成物については何も記載されておらず、特許文献１に記載の方法は、ｎ型液晶組成物を対象としたものとはいえない。さらに、特許文献１には、光の透過率を向上させることに対しての記載はなく、そもそも特許文献１には、ｎ型液晶組成物のＫ１１、Ｋ２２及びＫ３３の測定方法が開示されておらず、その測定値の妥当性が検証できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５５６３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、弾性定数を用いて光の透過率が向上する様に設計されている、誘電率異方性（Δε）の値が負である液晶組成物を使用した液晶表示素子、及び前記液晶表示素子を備えた液晶ディスプレイを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さい液晶組成物について、閾値電圧（Ｖｔｈ）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）、セルギャップ（ｄ）及びらせんピッチ（Ｐ０）の測定値を使用して、下記式（１）により求めたツイストの弾性定数（Ｋ２２）の値と、前記液晶組成物のスプレイの弾性定数（Ｋ１１）及びベンドの弾性定数（Ｋ３３）の測定値と、を使用して、下記式（２）により求めたΓの値が０．３以下である液晶組成物を使用したことを特徴とする液晶表示素子を提供する。【０００９】
【数１】
2017069187.tif 000003
【００１０】
また、本発明は、前記液晶表示素子を備えたことを特徴とする液晶ディスプレイを提供
する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弾性定数を用いて光の透過率が向上する様に設計されている、誘電率異方性（Δε）の値が負である液晶組成物を使用した液晶表示素子、及び前記液晶表示素子を備えた液晶ディスプレイが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で使用されるセルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明における弾性定数測定装置の一実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の液晶表示素子で使用されるセルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の液晶表示素子で使用されるセルの他の実施形態の要部を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の液晶表示素子の一実施形態を模式的に示す図である。
【図６】図５に示す液晶表示素子を拡大して示す平面図である。
【図７】図６に示す液晶表示素子を切断したときの断面図である。
【図８】実施例１において、液晶表示素子の光の透過率の最大値とΓの値とをプロットしたグラフである。
【図９】実施例１において、液晶表示素子の応答時間とΓの値とをプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜＜液晶表示素子＞＞
本発明の液晶表示素子は、誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さい液晶組成物について、閾値電圧（Ｖｔｈ）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）、セルギャップ（ｄ）及びらせんピッチ（Ｐ０）の測定値を使用して、下記式（１）により求めたツイストの弾性定数（Ｋ２２）の値と、前記液晶組成物のスプレイの弾性定数（Ｋ１１）及びベンドの弾性定数（Ｋ３３）の測定値と、を使用して、下記式（２）により求めたΓの値が０．３以下である液晶組成物を使用したことを特徴とする。
【００１４】
【数２】
2017069187.tif 000004
【００１５】
前記式（２）により求めたΓの値が、０．３以下という特定の条件を満たす液晶組成物は、例えば、これを挟持する基板の表面に対して平行な方向の成分を有する電界（横電界）によって駆動するタイプの液晶表示素子では、高い光の透過性（以下、単に「透過性」と称することある）を示す。そして、このような液晶組成物を使用した液晶表示素子は、優れた特性を有する。本発明の液晶表示素子は、このようにスプレイの弾性定数（Ｋ１１）、ツイストの弾性定数（Ｋ２２）、及びベンドの弾性定数（Ｋ３３）を使用して、優れた透過性を有する様に設計されている液晶組成物を使用したものである。
【００１６】
前記式（２）において、Ｋ２２は、誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さい液晶組成物について、閾値電圧（Ｖｔｈ）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、セルギャップ（ｄ）及びらせんピッチ（Ｐ０）の測定値を使用して、前記式（１）により求めたものである。
本発明において使用する液晶組成物は、ｎ型液晶組成物である。
【００１７】
前記式（１）によりｎ型液晶組成物のＫ２２を求める方法（Ｋ２２の測定方法）は、従来知られていない新規なものである。ｐ型液晶組成物のＫ２２の測定方法は、これまでに「米国特許第８１６８０８３号明細書」で開示されているが、この方法はｎ型液晶組成物にそのまま適用できない。一方、ｎ型液晶組成物のＫ２２の測定方法は、これまでに「特開平８−１７８８８３号公報」で開示されているが、本発明における上記のＫ２２の測定方法は、これよりも高精度にＫ２２を測定できる点で、極めて優れたものである。まず、本発明におけるＫ２２の測定方法について、以下、説明する。
【００１８】
ツイストの弾性定数（Ｋ２２）は、例えば、電極及び相対する２枚（一対）の基板を有するセルにおいて、Ｋ２２の測定対象である液晶組成物を挟持し、前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量（Ｃ）を測定し、前記静電容量（Ｃ）から閾値電圧（Ｖｔｈ）を測定し、前記閾値電圧（Ｖｔｈ）、前記液晶組成物のらせんピッチ（Ｐ０）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）及び誘電率異方性（Δε）、並びに前記セルのセルギャップ（ｄ）から、前記式（１）により求められる。
【００１９】
前記式（１）中のパラメータのうち、誘電率異方性（Δε）は、公知の方法で測定できる。すなわち、垂直配向処理されたセルに測定対象の液晶組成物を封入して、液晶分子の長軸方向の比誘電率ε‖を測定し、水平配向処理されたセルに測定対象の液晶組成物を封入して、液晶分子の短軸方向の比誘電率ε⊥を測定し、これら測定値の差により、誘電率異方性（Δε）を求めることができる（Δε＝｜ε‖−ε⊥｜）。前記式（１）中のパラメータのうち、ε０は真空の誘電率を示している。
【００２０】
前記式（１）中の誘電率異方性（Δε）以外のパラメータは、特定のセルギャップ（ｄ）を有するセルを用いて求める。ここで、これらパラメータを求めるために使用するセルは、目的とする液晶表示素子が備えるセルと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２１】
前記式（１）を用いてＫ２２を求める際に用いる前記セルについて説明する。
前記セルの２枚の基板には、ガラス又はプラスチック等の柔軟性を有する透明な絶縁性材料からなるものを用いることができ、一方は、シリコン等の不透明な絶縁性材料からなるものであってもよい。透明電極を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド（ＩＴＯ）をスパッタリングすることにより得られる。
【００２２】
前記基板は、透明電極が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調節してもよい。このときは、得られる調光層（液晶組成物を含む液晶層）の厚さが１〜１００μｍとなるように調節するのが好ましく、１．５〜１０μｍとなるように調節するのがより好ましく、偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性（Δｎ）とセルギャップ（ｄ）との積を調節することが好ましい。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等からなる柱状スペーサー等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で前記基板にスクリーン印刷し、前記基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
【００２３】
図１は、前記セルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。
ここに示すセル２Ｃは、第１基板２３及び第２基板２４の一対の基板を備える。第１基板２３の第２基板２４に対向（相対）する面には、第２基板２４に向かって第１電極２３１及び第１配向膜２３２がこの順に積層されている。また、第２基板２４の第１基板２３に対向（相対）する面には、第１基板２３に向かって第２電極２４１及び第２配向膜２４２がこの順に積層されている。セル２Ｃは、第１基板２３と第２基板２４との間に、液晶組成物を挟持できるようになっている。そして、第１配向膜２３２及び第２配向膜２４２は、この挟持された液晶組成物の配向状態を制御する。
図１中、符号ｄ３は、セル２Ｃにおけるセルギャップを表す。
セル２Ｃは、ＶＡ型の液晶表示素子で使用されるセルであり、本発明における弾性定数測定方法では、このようなセルが好適に使用できる。
【００２４】
なお、図１で示すセルは、本発明において使用できるセルの一部の例に過ぎず、本発明において使用できるセルはこれらに限定されない。例えば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、これらセルに種々の変更を加えたものも、本発明においては使用可能である。
【００２５】
前記式（１）中のパラメータのうち、閾値電圧（Ｖｔｈ）は、以下の方法により測定できる。
すなわち、前記セルを用い、その中に測定対象の液晶組成物を封入して、電極間に液晶組成物を挟持し、電極間に任意の電圧を印加した状態で、液晶組成物が充填された前記セルの静電容量（Ｃ）を測定する。このとき、印加する電圧を変化させて、そのときの静電容量（Ｃ）をそれぞれ測定することで、電圧と静電容量（Ｃ）との関係を確認できるが、電圧を大きくしていく過程で、ほぼ又は完全に一定であった静電容量（Ｃ）が急激に大きくなるタイミングがある。このタイミングの電圧が閾値電圧（Ｖｔｈ）となる。閾値電圧（Ｖｔｈ）の測定方法は以上のとおりである。
【００２６】
前記式（１）中のパラメータのうち、Ｋ３３は、Ｐ０を無限大（∞）、すなわち、測定対象である液晶組成物としてキラル化合物を含有しないものを用意し、この液晶組成物について、前記式（１）を適用して求めればよい。このときのＫ３３を求める液晶組成物としては、キラル化合物を含有しない点以外は、Ｋ２２の測定対象である液晶組成物と同じ組成のものを用いればよい。Ｐ０が無限大の場合、前記式（１）は、ｄ／Ｐ０が０となるため、Ｖｔｈ＝π（Ｋ３３／Δε）１／２と表される。そして、Ｖｔｈ及びΔεは、いずれも上記のように実験的に算出できるため、その値を前記式（１）の近似式に代入することで、Ｋ３３が求められる。
このように、本発明においてＫ３３を求める方法は、「特開平８−１７８８８３号公報」に記載の、２元連立方程式を解いてＫ３３を求める方法とは全く相違し、前記文献に記載の方法で求める場合よりも、高精度にＫ３３を求められる。
【００２７】
前記式（１）中のパラメータのうち、らせんピッチ（Ｐ０）及びセルギャップ（ｄ）は、既知の値である。例えば、図１におけるｄ３は、セルギャップ（ｄ）の一例である。
【００２８】
本発明においては、前記液晶組成物の誘電率異方性（Δε）は、上述のように−１．５より小さく、−１０以上−１．５未満であることが好ましく、−８以上−１．５未満であることがより好ましく、−６〜−１．８であることがさらに好ましく、−５〜−２であることが特に好ましい。前記液晶組成物の誘電率異方性（Δε）が前記下限値より小さいと、液晶組成物を駆動するための印加電圧の変化に液晶組成物が極めて鋭敏に応答することになり、階調表示が困難になる。また、前記液晶組成物の誘電率異方性（Δε）が前記上限値より大きいと、駆動電圧が上昇し、省電力化の要求に対応することができなくなる。一般的に、液晶表示素子の駆動電圧は、上述の階調表示と省電力化の要求により、５Ｖから６Ｖの範囲が好適とされるが、これらの駆動電圧に限定されるものではない。
【００２９】
本発明においては、測定対象である前記液晶組成物を、特定のらせんピッチ（Ｐ０）を有する様に、ツイスト配向させる必要がある。そのためには、例えば、前記液晶組成物へのキラル化合物の添加と、前記電極間への電圧の印加により、前記液晶組成物をツイスト配向させることが好ましい。キラル化合物については、後ほど詳細に説明する。
【００３０】
上記の手順によって、前記式（１）中のパラメータ、Ｖｔｈ、Δε及びＫ３３が求まり、さらに、Ｐ０及びｄは既知の値であるため、前記式（１）中のパラメータで確定できていないのはＫ２２のみとなる。したがって、これら５種のパラメータを前記式（１）に代入することで、Ｋ２２が求まる。
このように、本発明においてＫ２２を求める方法は、「特開平８−１７８８８３号公報」に記載の、２元連立方程式を解いてＫ２２を求める方法とは全く相違し、前記文献に記載の方法で求める場合よりも、高精度にＫ２２を求められる。
【００３１】
本発明においては、例えば、上述の方法で、ｄ／Ｐ０の値が異なる条件で閾値電圧（Ｖｔｈ）を測定し、得られた複数の閾値電圧（Ｖｔｈ）の測定値と、対応する複数のｄ／Ｐ０の値とから、回帰計算によって、Ｖｔｈ及びｄ／Ｐ０を変数とする関数を導出できる。
このとき、ｄ／Ｐ０の値が異なるようにするためには、ｄ及びＰ０のいずれか一方を変化させればよいが、実施例で後述するように、Ｐ０を一定としてｄを変化させて閾値電圧（Ｖｔｈ）を測定した場合よりも、ｄを一定としてＰ０を変化させて閾値電圧（Ｖｔｈ）を測定した場合の方が、関数の精度が高くなる。すなわち、ｄを一定としてＰ０を変化させて導出した関数から算出される閾値電圧（Ｖｔｈ）は、閾値電圧（Ｖｔｈ）の実測値との誤差が極めて小さい。したがって、上述の方法で閾値電圧（Ｖｔｈ）からＫ３３を求めた後に、目的とする液晶組成物のＫ２２を求めるときには、このＫ３３を求めたときとｄを同じとして、Ｐ０を変化させてＫ２２を求めることにより、高精度にＫ２２を求められる。
【００３２】
なお、本発明において、「セルギャップ（ｄ）が一定である」とは、セルギャップ（ｄ）が互いに全く同じであるか、又はセルギャップ（ｄ）の差が無視し得るほどに十分に小さいことを意味し、例えば、セルギャップ（ｄ）の差が０〜１．２μｍであることを意味する。
また、本発明において、「らせんピッチ（Ｐ０）が一定である」とは、らせんピッチ（Ｐ０）が互いに全く同じであるか、又はらせんピッチ（Ｐ０）の差が無視し得るほどに十分に小さいことを意味し、例えば、らせんピッチ（Ｐ０）の差が０〜０．６μｍであることを意味する。
【００３３】
Ｐ０を変化させて、閾値電圧（Ｖｔｈ）を測定するためには、Ｐ０が異なる複数種類の液晶組成物を用いる必要がある。このようにＰ０が異なる複数種類の液晶組成物としては、１種類又は２種類以上のキラル化合物を含有し、かつ前記キラル化合物の総含有量が互いに異なる２種類以上の液晶組成物、又は、含有するキラル化合物の前記ヘリカルツイスティングパワーが互いに異なる２種類以上の液晶組成物を用いることが好ましく、含有するキラル化合物の前記ヘリカルツイスティングパワーが互いに異なり、かつこれらキラル化合物の含有量が互いに同じである２種類以上の液晶組成物を用いることがより好ましい。このような複数種類の液晶組成物を用いることで、Ｋ２２の測定精度がより向上する。なお、キラル化合物として前記ヘリカルツイスティングパワーが互いに異なるものを用いる場合には、通常、キラル化合物として異なる種類のものを用いればよい。ヘリカルツイスティングパワーについては、後ほど詳細に説明する。
【００３４】
本発明においては、前記セルのセルギャップ（ｄ）を好ましくは３〜２００μｍ、より好ましくは３〜１５０μｍ、さらに好ましくは３．１〜１２０μｍ、さらに好ましくは３．２〜１００μｍ、さらに好ましくは３．３〜９０μｍ、さらに好ましくは３．４〜８０μｍ、さらに好ましくは３．５〜７０μｍとして、Ｋ２２及びＫ３３を測定する。セルギャップ（ｄ）を前記下限値以上とすることで、一対の基板間で挟持されている液晶分子のうち、基板からの距離が遠いものの比率がより高くなり、配向処理された基板の影響を受けて、基板表面に対して垂直な方向に配向させようとする力を強く受ける液晶分子の比率がより低くなって、例えば、閾値電圧（Ｖｔｈ）をより高精度で測定できるなど、Ｋ２２の測定精度がより向上する。また、セルギャップ（ｄ）を前記上限値以下とすることで、セルギャップ（ｄ）を規定している前記基板のすべての領域において、セルギャップ（ｄ）のばらつきを抑制する効果が高くなることにより、前記セルのセルギャップ（ｄ）の均一性がより高くなる。
なお、本発明において「セルギャップ（ｄ）」とは、後述する方法で求められたものである。
【００３５】
前記セルにおいて、セルギャップ（ｄ）の大きさは、所望の値に調節可能とされていることが好ましい。このようなセルを用いて、セルギャップ（ｄ）を目的とする大きさに調節して測定を行うことで、複数種類のセルを用意する必要がなくなる。また、Ｋ２２、Ｋ３３等の弾性定数の測定や、それに必要なＶｔｈ等の他のパラメータの測定を、セルを交換することなく連続的に行うことができ、本発明における弾性定数測定方法を簡略化できる。
【００３６】
セルギャップ（ｄ）の大きさが調節可能とされている前記セルとしては、例えば、前記一対（２枚）の基板のうち、一方の基板のみが、セルギャップ（ｄ）の大きさを変えられるように調節可能とされていてもよいし、両方の基板がともに、セルギャップ（ｄ）の大きさを変えられるように調節可能とされていてもよい。
【００３７】
セルギャップ（ｄ）の大きさを変えられるように、基板を調節する方法としては、例えば、一対の基板のいずれか一方又は両方について、これら基板の表面に対して直交する方向における、セル中での配置位置を変える方法等が挙げられ、一の方法を単独で適用してもよいし、二以上の方法を併用してもよい。
セル中での基板の配置位置を変えるためには、例えば、セルとして、ピエゾ素子等を備えたアクチュエータが基板に設けられたものを用い、このアクチュエータを駆動することで、セル中において基板を移動させればよい。
【００３８】
セルギャップ（ｄ）を求める方法は、特に限定されないが、簡便かつ高精度に求められる点から、以下に示すように、液晶組成物が充填された前記セルを空気中に置いたときの前記セルの静電容量（Ｃ０）を測定することにより求める方法、液晶組成物が充填された前記セルに光を入射させたときに発生する干渉光を観測することにより前記セルギャップ（ｄ）を求める方法等が挙げられる。
【００３９】
静電容量（Ｃ０）を測定することによりセルギャップ（ｄ）を求める方法は、以下のとおりである。
静電容量（Ｃ０）は、液晶組成物が充填された前記セルを空気中に置いたときに、閾値電圧よりも十分に低い電圧を印加した場合の前記セルの静電容量である。ここで、「閾値電圧よりも十分に低い電圧」とは、例えば、閾値電圧に０．１を乗じた電圧（Ｖ）以上、閾値電圧に０．９を乗じた電圧（Ｖ）以下、程度の電圧である。周知のように、セルギャップ（ｄ）は、静電容量（Ｃ０）、前記セル中の液晶組成物の比誘電率（ε‖）、真空の誘電率（ε０）、及び前記セルの電極面積（Ｓ）との間に、下記式で表される関係を有する。ここで、ε‖、ε０及びＳは既知であるため、Ｃ０を測定することにより、セルギャップ（ｄ）が求められる。
Ｃ０＝ε‖・ε０・Ｓ／ｄ
【００４０】
一方、前記干渉光を観測することにより前記セルギャップ（ｄ）を求める方法としては、「Ｔ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒ ｅｔ．ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ４８， ｐ１７８３（１９７７）」、及び「Ｆ．Ｎａｋａｎｏ，ｅｔ．ａｌ．，ＪＰＮ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．１９，ｐ２０１３（１９８０）」に記載の方法に準拠して、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光を用いる回転検光子法で測定する場合と同様の方法が挙げられる。
【００４１】
本発明における上述の弾性定数測定方法によれば、従来、ｎ型液晶組成物について精度のよい測定方法がなかったツイストの弾性定数（Ｋ２２）も高精度に測定でき、その測定の過程において、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）及び閾値電圧（Ｖｔｈ）も高精度に測定できる。
【００４２】
上述の液晶組成物の弾性定数の測定時に使用する、液晶組成物の弾性定数測定装置（以下、単に「測定装置」と略記することがある）としては、例えば、ツイストの弾性定数（Ｋ２２）の測定対象である液晶組成物を挟持するための、電極及び相対する２枚の基板を有するセルと、前記電極間に、任意の電圧を印加するための電圧印加手段と、前記電極間に電圧が印加された状態で、前記液晶組成物が充填された前記セルの静電容量（Ｃ）を測定するための実測手段と、前記実測手段によって測定された静電容量（Ｃ）から閾値電圧（Ｖｔｈ）を測定する手段と、前記液晶組成物のらせんピッチ（Ｐ０）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）及び誘電率異方性（Δε）、並びに前記セルのセルギャップ（ｄ）を入力することで、前記式（１）により、前記液晶組成物のツイストの弾性定数（Ｋ２２）を決定する弾性定数決定手段と、を備えるものが挙げられる。
【００４３】
前記弾性定数測定装置における前記セルは、上述の弾性定数測定方法で説明したセルと同じものである。
【００４４】
前記電圧印加手段は、液晶表示素子においてセル中の電極間に電圧を印加する公知のものでよい。
前記実測手段は、電極間に電圧を印加したときの静電容量を測定できる公知のものでよい。
前記電圧印加手段及び実測手段は、通常、セルと電気的に接続される。
【００４５】
前記実測手段によって測定された静電容量（Ｃ）から閾値電圧（Ｖｔｈ）を測定する手段（以下、「閾値電圧測定手段」と略記することがある）としては、例えば、前記電圧印加手段で電極間に印加する電圧を変化させたときの、静電容量（Ｃ）の変化を検出できるものが挙げられ、一定値以上の静電容量（Ｃ）の変化量を自動で検出できるものが好ましい。前記閾値電圧測定手段は、前記実測手段を兼ねるものであってもよい。
【００４６】
前記弾性定数決定手段は、入力された前記液晶組成物のらせんピッチ（Ｐ０）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）及び誘電率異方性（Δε）、並びに前記セルのセルギャップ（ｄ）の値に基づいて、前記式（１）により、前記液晶組成物のＫ２２を決定するものであり、このようなものとして、例えば、コンピュータの演算装置等を用いることができる。
【００４７】
前記弾性定数測定装置は、液晶組成物の誘電率異方性（Δε）を測定する手段として、液晶組成物の比誘電率ε‖を測定する手段と、液晶組成物の比誘電率ε⊥を測定する手段と、比誘電率ε‖及び比誘電率ε⊥に基づいて、誘電率異方性（Δε）を算出する手段と、を有するものを備えていてもよい。
比誘電率ε‖を測定する手段としては、例えば、垂直配向処理されたセルと、このセルと電気的に接続されたＬＣＲメータと、を有するものが挙げられる。
比誘電率ε⊥を測定する手段としては、例えば、水平配向処理されたセルと、このセルと電気的に接続されたＬＣＲメータと、を有するものが挙げられる。
誘電率異方性（Δε）を算出する手段は、例えば、入力された比誘電率ε‖及び比誘電率ε⊥の値に基づいて、式「Δε＝｜ε‖−ε⊥｜」により、前記液晶組成物のΔεを算出するものであり、このようなものとして、例えば、コンピュータの演算装置等を用いることができる。なお、前記式（１）中のパラメータのうち、ε０は真空の誘電率を示している。
【００４８】
前記弾性定数測定装置は、セルギャップ（ｄ）を測定する手段を備えていてもよい。
セルギャップ（ｄ）を測定する手段としては、例えば、セルに光を入射させる光源と、干渉光の干渉縞のピッチを測定する測定器と、入力された干渉縞のピッチの測定値に基づいて、液晶組成物の屈折率の波長分散を考慮したセルギャップ（ｄ）を算出する手段と、有するものも挙げられる。
また、セルギャップ（ｄ）を測定する手段としては、例えば、セルの静電容量（Ｃ０）を測定する手段と、入力された液晶組成物の比誘電率（ε‖）、真空の誘電率（ε０）、セルの電極面積（Ｓ）、及びセルの静電容量（Ｃ０）の値に基づいて、式「Ｃ０＝ε‖・ε０・Ｓ／ｄ」によりセルギャップ（ｄ）を算出する手段と、を有するものも挙げられる。
上述の、入力された干渉縞のピッチの測定値に基づいて、セルギャップ（ｄ）を算出する手段と、入力された液晶組成物の比誘電率（ε‖）、真空の誘電率（ε０）、セルの電極面積（Ｓ）、及びセルの静電容量（Ｃ０）の値に基づいて、セルギャップ（ｄ）を算出する手段としては、例えば、コンピュータの演算装置等を用いることができる。
【００４９】
前記弾性定数測定装置の一実施形態を図２に概略的に示す。ここに示す測定装置１は、セル２、電圧印加手段３、実測手段４、閾値電圧測定手段５及び弾性定数決定手段６を備える。なお、図２中、符号９は配線を示している。
【００５０】
測定装置１において、セル２としては、例えば、図１に示すセル２Ｃ等を用いることができる。
【００５１】
測定装置１において、電圧印加手段３及び実測手段４は、セル２と電気的に接続されており、閾値電圧測定手段５は実測手段４及び弾性定数決定手段６と電気的に接続されている。これにより、例えば、実測手段４により測定された静電容量（Ｃ）の情報が、閾値電圧測定手段５に自動で送信され、閾値電圧測定手段５において、閾値電圧（Ｖｔｈ）が自動的に求められるように設定できる。
【００５２】
測定装置１がセルギャップ（ｄ）を測定する手段７１を備えている場合、セルギャップ（ｄ）を測定する手段７１は、セル２と電気的に接続され、セルギャップ（ｄ）を自動で測定できるよう設定されていることが好ましく、さらに、セルギャップ（ｄ）を測定する手段７１は、弾性定数決定手段６と電気的に接続され、セルギャップ（ｄ）の測定値を弾性定数決定手段６に自動で入力できるよう設定されていることが好ましい。
【００５３】
また、測定装置１が誘電率異方性（Δε）を算出する手段７２を備えている場合、誘電率異方性（Δε）を算出する手段７２は、弾性定数決定手段６と電気的に接続され、誘電率異方性（Δε）の測定（算出）値を弾性定数決定手段６に自動で入力できるよう設定されていることが好ましい。
【００５４】
ただし、測定装置１は、本発明で使用可能なものの一例に過ぎず、本発明で使用する弾性定数測定装置は、これに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられたものでもよい。
【００５５】
なお、Ｋ１１は、従来より知られている測定方法で求められる。
例えば、電極間に高電圧（Ｖ）を印加した場合における、液晶組成物が充填されたセルの静電容量（Ｃ）から求められる。電極間に電圧を印加していない状態での液晶セルでは、液晶分子は垂直配向する。垂直配向した液晶分子の基板に対するダイレクタの傾き角（φ）を０とすれば、電極間に高電圧（Ｖ）を印加した場合、セルの厚さ方向の中央における液晶分子のダイレクタの傾き角（φｍ）がπ／２ラジアンに近似されることを考慮し、Ｃ‖を特に閾値電圧（Ｖｔｈ）よりも十分に低い電圧を印加したときの、液晶組成物が充填されたセルの静電容量とした場合、下記式（３）が成り立つことが知られている。ただし、式（３）中のａ、γはそれぞれ下記式（３１）、（３３）で表され、式（３１）中のκは、下記式（３２）で表される。なお、ここで「閾値電圧よりも十分に低い電圧」とは、先に説明したとおりである。
【００５６】
【数３】
2017069187.tif 000005
【００５７】
ここで、ａ及びγは定数であり、前記式（３）から明らかなように、「（Ｃ−Ｃ‖）／Ｃ‖」を縦軸にとり、「Ｖｔｈ／Ｖ」を横軸にとってグラフにプロットすると、これら変数の間には直線関係が成り立つ。そこで、印加電圧（Ｖ）を変化させて静電容量（Ｃ）を測定し、実際に「（Ｃ−Ｃ‖）／Ｃ‖」及び「Ｖｔｈ／Ｖ」をグラフにプロットして、得られた直線の傾き（すなわち、「Ｖｔｈ／Ｖ」の変化量に対する「（Ｃ−Ｃ‖）／Ｃ‖」の変化量の割合）を求めることができる。このとき得られる傾きの値は、前記式（３）より「ａ・γ」に等しくなるので、ａが求められ、さらに前記式（３１）によりκが求められ、前記式（３２）によりＫ１１が求められる。
【００５８】
＜キラル化合物＞
前記キラル化合物は、公知のものでよく、例えば、不斉原子を有する化合物、軸不斉を有する化合物、面不斉を有する化合物、及びアトロプ異性体のいずれでもよいが、不斉原子を有する化合物又は軸不斉を有する化合物が好ましい。不斉原子を有する化合物において、不斉原子は不斉炭素原子であると、立体反転が起こりにくく好ましいが、ヘテロ原子が不斉原子となっていてもよい。不斉原子は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていてもよい。螺旋誘起力が強いことを特に要求される場合には、軸不斉を有する化合物が好ましい。
また、前記キラル化合物は重合性基を有するものでも、重合性基を有しないものでもよい。
前記キラル化合物は１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００５９】
不斉原子を有する化合物としては、側鎖部分に不斉炭素を有する化合物、環構造部分に不斉炭素を有する化合物及びその両方を満たす化合物が挙げられる。具体的には下記一般式（Ｃｈ−Ｉ）で表される化合物が挙げられる。
【００６０】
【化１】
2017069187.tif 000006
一般式（Ｃｈ−Ｉ）中、Ｒ１００及びＲ１０１は互いに独立して、水素原子、シアノ基、ＮＯ２、ハロゲン、ＯＣＮ、ＳＣＮ、ＳＦ５、炭素原子数１〜３０個のキラル又はアキラルなアルキル基、重合性基又は環構造を含むキラルな基を表すが、該アルキル基中の１個又は２個以上の隣接していないＣＨ２基は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−又はＣ≡Ｃ−により置換されていてもよく、該アルキル基中の１個又は２個以上の水素原子は互いに独立して、ハロゲン又はシアノ基によって置換されていてもよく、該アルキル基は直鎖状であっても、分岐していても又は環構造を含んでいてもよい。
ＣＨ２基が置換されているキラルなアルキル基としては、以下の式（Ｒａ）〜（Ｒｋ）が好ましい。
【００６１】
【化２】
2017069187.tif 000007
【００６２】
【化３】
2017069187.tif 000008
【００６３】
式中、Ｒ３及びＲ５は、各々独立に炭素原子数１〜１０の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、又は水素原子を表し、該アルキル基の１つ又は２つ以上の−ＣＨ２−基は酸素原子又は硫黄原子が相互に直接結合しないものとして−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｏ−ＳＯ２−、−ＳＯ２−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基又は−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子あるいはシアノ基で置き換えられていてもよく、重合性基を有していてもよい。重合性基としては、下記の式（Ｒ−１）〜（Ｒ−１５）で表される構造が好ましい。
【００６４】
【化４】
2017069187.tif 000009
【００６５】
また、Ｘ３及びＸ４は、ハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、シアノ基、フェニル基（該フェニル基の１つ又は２つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３で置換されていてもよい。）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、又は−ＯＣＦ３であることが好ましい。ただし、一般式（Ｒｃ）及び（Ｒｈ）において、アステリスク＊を付した位置が不斉原子となるためには、Ｘ４はＸ３と異なる基が選択される。
【００６６】
また、ｎ３は０〜２０の整数であり、ｎ４は０又は１であり、
一般式（Ｒｄ）及び（Ｒｉ）におけるＲ５は、水素原子又はメチル基が好ましく、
一般式（Ｒｅ）及び（Ｒｊ）におけるＱは、メチレン基、イソプロピリデン基、シクロヘキシリデン基などの二価の炭化水素基が挙げられ、
一般式（Ｒｋ）におけるｋは、０〜５の整数であり、
より好ましくは、Ｒ３＝Ｃ４Ｈ９、Ｃ６Ｈ１３、Ｃ８Ｈ１７などの炭素原子数４〜８の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。また、Ｘ３としては、Ｆ、ＣＦ３、ＣＨ３が好ましい。
中でも特に、ＣＨ２基が置換されているキラルなアルキル基としては、
【００６７】
【化５】
2017069187.tif 000010
（式中、ｏは０又は１であり、ｎは２〜１２、好ましくは３〜８、より好ましくは４、５又は６の整数であり、アステリスク＊は、キラルな炭素原子を表す。）が好ましい。
【００６８】
一般式（Ｃｈ−Ｉ）中、Ｚ１００及びＺ１０１は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｎ（Ｒａ）−、−Ｎ（Ｒａ）−ＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｓ−、−ＳＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、−ＣＯ−Ｎ（Ｒａ）−又は−Ｎ（Ｒａ）−ＣＯ−におけるＲａは水素原子又は炭素原子数１〜４の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表すが、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＦ２−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−又は単結合であるのが好ましい。
【００６９】
一般式（Ｃｈ−Ｉ）中、Ａ１００及びＡ１０１は互いに独立して、（ａ）  トランス−１，４−シクロへキシレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ２−又は隣接していない２個以上の−ＣＨ２−は互いに独立して−Ｏ−又は−Ｓ−に置き換えられてもよい。）、（ｂ）  １，４−フェニレン基（この基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は窒素原子に置き換えられてもよい。）又は（ｃ）  １，４−シクロヘキセニレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、インダン−２，５−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル基、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル基及び１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル基（これら（ｃ）群の基中に存在する１個の−ＣＨ２−又は隣接していない２個以上の−ＣＨ２−は互いに独立して−Ｏ−又は−Ｓ−に置き換えられてもよく、これら（ｃ）群の基中に存在する１個の−ＣＨ＝又は隣接していない２個以上の−ＣＨ＝は窒素原子に置き換えられてもよい。）からなる群より選ばれる基を表すが、これらの全ての基は、非置換であるか、ハロゲン、シアノ基、ＮＯ２又は、１個若しくは２個以上の水素原子がＦ若しくはＣｌにより置換されていてもよい炭素原子数１〜７個のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル若しくはアルコキシカルボニル基で一置換若しくは多置換されていてよい。
【００７０】
Ａ１００及びＡ１０１は、１，４−フェニレン又はトランス−１，４−シクロヘキシレンが好ましいが、これらの環が、非置換であるか、あるいは１〜４位において、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮあるいは、１〜４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又はアルコキシカルボニルで置換されているのが好ましい。
【００７１】
一般式（Ｃｈ−Ｉ）中、ｎ１１は０又は１を表し、ｎ１１が０のとき、ｍ１２は０であり、かつｍ１１は０、１、２、３、４又は５であり、ｎ１１が１のとき、ｍ１１とｍ１２は各々独立に０、１、２、３、４又は５であり、ｎ１１が０のとき、Ｒ１００及びＲ１０１の少なくとも１つは、キラルなアルキル基、重合性基又は環構造を含むキラルな基である。
ｎ１１及びｍ１２が０のとき、ｍ１１は１、２又は３であるのが好ましく、ｎ１１が１のとき、ｍ１１及びｍ１２は各々独立に１、２又は３であるのが好ましい。
【００７２】
一般式（Ｃｈ−Ｉ）中、Ｄは、下記式（Ｄ１）〜（Ｄ３）
【００７３】
【化６】
2017069187.tif 000011
（式中、ベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、炭素原子数１〜２０のアルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよく、該アルキル基又はアルコキシ基の水素原子は任意にフッ素原子に置換されていてもよく、また該アルキル基又はアルコキシ基中のメチレン基は、−Ｏ−、−S−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＦ２−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−又はＣ≡Ｃ−により、酸素原子又は硫黄原子が互いに直接結合しないように置換されていてもよい。）で表される。）で表される置換基である。
【００７４】
一般式（Ｃｈ−Ｉ）における部分構造、−（Ａ１００−Ｚ１００）ｍ１１−（Ｄ）ｎ１１−（Ｚ１０１−Ａ１０１）ｍ１２−においてｎ１１が０である場合には、該部分構造は以下の構造が好ましい。
【００７５】
【化７】
2017069187.tif 000012
【００７６】
【化８】
2017069187.tif 000013
【００７７】
（但し、これらの式においてベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の任意の水素原子はハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、メチル基、メトキシ基、−ＣＦ３、−ＯＣＦ３で置換されていてもよく、ベンゼン環の任意の１つ又は２つ以上の炭素原子は、窒素原子に置換されていてもよく、これらの置換基及び窒素原子の導入は結晶性の低下及び誘電率異方性の向きや大きさを制御するのに好ましい。Ｚの定義は式（Ｃｈ−Ｉ）におけるＺ１００及びＺ１０１と同じである。）が挙げられる。信頼性の面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環よりもベンゼン環やシクロヘキサン環の方が好ましい。誘電率異方性を大きくするという面では、ピリジン環、ピリミジン環等の複素環を有する化合物を使うことがよいが、その場合には化合物が有する分極性が比較的大きく、結晶性を低下させ液晶性を安定化するために好ましく、ベンゼン環やシクロヘキサン環等の炭化水素環である場合には、化合物が有する分極性が低い。このため、キラル化合物の分極性に応じて、適切な含有量を選択することが好ましい。
【００７８】
ｎ１１及びｍ１２が０のとき、一般式（Ｃｈ−Ｉ）で表される化合物の好ましい形態は、以下のとおりである。
【００７９】
【化９】
2017069187.tif 000014
【００８０】
【化１０】
2017069187.tif 000015
【００８１】
【化１１】
2017069187.tif 000016
【００８２】
【化１２】
2017069187.tif 000017
【００８３】
【化１３】
2017069187.tif 000018
式中、Ｒ１００、Ｒ１０１及びＺ１００は、一般式（Ｃｈ−Ｉ）におけるＲ１００、Ｒ１０１及びＺ１００と同じ意味を表し、Ｒ１００及びＲ１０１の少なくとも一つはキラルな基を表し、Ｌ１００〜Ｌ１０５は各々独立に水素原子又はフッ素原子を表す。
中でも、一般式（Ｃｈ−Ｉ）で表される化合物は、下記式で表される化合物が好ましい。
【００８４】
【化１４】
2017069187.tif 000019
【００８５】
ｎ１１が１を表すとき、一般式（Ｃｈ−Ｉ）で表される化合物は環構造部分に不斉炭素を有する構造となるが、キラルな構造Ｄは式（Ｄ２）が好ましい。
Ｄが式（Ｄ２）を表す場合の一般式（Ｃｈ−Ｉ）で表される化合物は、具体的には以下の式（Ｄ２−１）〜（Ｄ２−８）
【００８６】
【化１５】
2017069187.tif 000020
【００８７】
【化１６】
2017069187.tif 000021
【００８８】
軸不斉化合物としては、下記一般式（ＩＶ−ｄ４）、（ＩＶ−ｄ５）、（ＩＶ−ｃ１）及び（ＩＶ−ｃ２）で表される化合物が好ましい。ここで軸不斉の軸は、一般式（ＩＶ−ｄ４）、（ＩＶ−ｄ５）、（ＩＶ−ｃ２）の場合、２つのナフタレン環のα位を結ぶ結合であり、一般式（ＩＶ−ｃ１）の場合、２つのベンゼン環を結ぶ単結合である。
【００８９】
【化１７】
2017069187.tif 000022
【００９０】
【化１８】
2017069187.tif 000023
【００９１】
一般式（ＩＶ−ｄ４）及び（ＩＶ−ｄ５）中、Ｒ７１及びＲ７２は各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ（ＣＮ）基、イソシアネート（ＮＣＯ）基、イソチオシナネート（ＮＣＳ）基又は炭素原子数１〜２０のアルキル基を表すが、このアルキル基中の任意の１つ又は２つ以上の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、又は−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、このアルキル中の任意の水素はハロゲン原子で置き換えられてもよい。
【００９２】
一般式（ＩＶ−ｄ４）及び（ＩＶ−ｄ５）中、Ａ７１及びＡ７２は各々独立に、芳香族性あるいは非芳香族性の３、６ないし８員環、又は、炭素原子数９以上の縮合環を表すが、これらの環の任意の水素原子がハロゲン原子、炭素原子数１〜３のアルキル基又はハロアルキル基で置き換えられてもよく、環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、又は−ＮＨ−で置き換えられてもよく、環の１つ又は２つ以上の−ＣＨ＝は−Ｎ＝で置き換えられてもよい。
【００９３】
一般式（ＩＶ−ｄ４）及び（ＩＶ−ｄ５）中、Ｚ７１及びＺ７２は各々独立に、単結合又は炭素原子数１〜８のアルキレン基を表すが、任意の−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＳＯ−、−ＯＣＳ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ（Ｏ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、又は−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、任意の水素原子はハロゲン原子で置き換えられてもよい。
【００９４】
一般式（ＩＶ−ｄ４）及び（ＩＶ−ｄ５）中、Ｘ７１及びＸ７２は各々独立に単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、又は−ＣＨ２ＣＨ２−を表す。
【００９５】
一般式（ＩＶ−ｄ４）及び（ＩＶ−ｄ５）中、ｍ７１及びｍ７２は各々独立に１〜４の整数を表す。ただし、一般式（ＩＶ−ｄ５）におけるｍ７１及びｍ７２のいずれか一方は０でもよい。
Ｒｋは、水素原子、ハロゲン原子、又はＸ７１−（Ａ７１−Ｚ７１）−Ｒ７１と同じ意味を表す。
【００９６】
一般式（ＩＶ−ｃ１）及び（ＩＶ−ｃ２）中、Ｘ６１とＹ６１、Ｘ６２とＹ６２は、それぞれ、いずれか少なくとも一方が存在し、Ｘ６１、Ｘ６２、Ｙ６１、Ｙ６２は、各々独立にＣＨ２、Ｃ＝Ｏ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ、Ｂ、Ｓｉのいずれかを表す。また、Ｎ、Ｐ、Ｂ、Ｓｉである場合は、所要の原子価を満足するように、アルキル基、アルコキシ基、アシル基等の置換基と結合されていてもよい。
【００９７】
一般式（ＩＶ−ｃ１）及び（ＩＶ−ｃ２）中、Ｅ６１及びＥ６２は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アリル基、ベンジル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルエーテル基、アルキルエステル基、アルキルケトン基、複素環基又はこれらの誘導体のいずれかを表す。
また、一般式（ＩＶ−ｃ１）及び（ＩＶ−ｃ２）中、Ｒ６１及びＲ６２は、各々独立に、アルキル基、アルコキシル基もしくはハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基を表す。
【００９８】
一般式（ＩＶ−ｃ１）中、  Ｒ６３、Ｒ６４、Ｒ６５、Ｒ６６、Ｒ６７及びＲ６８は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、又はジアルキルアミノ基を示し、Ｒ６３、Ｒ６４及びＲ６５のうちの２つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖、又は置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよく、Ｒ６６、Ｒ６７及びＲ６８のうちの２つが、置換基を有していてもよいメチレン鎖、又は置換基を有していてもよい、モノ又はポリメチレンジオキシ基を形成していてもよい。ただし、Ｒ６５とＲ６６が共に水素原子の場合は除く。
【００９９】
らせん誘起力が強いことを特に要求される場合には、一般式（ＩＶ−ｄ４）及び（ＩＶ−ｄ５）で表される化合物が特に好ましい。
【０１００】
前記液晶組成物のらせんピッチ（Ｐ０）は、前記液晶組成物中のキラル化合物の濃度が高くなると小さくなるが、前記液晶組成物中のキラル化合物の濃度が低い場合には、キラル化合物の濃度（ｃ（質量％））とらせんピッチ（Ｐ０（μｍ））の積は一定となることが知られており、その逆数を用いて、下記式（４）で表されるヘリカルツイスティングパワー（ＨＴＰ（μｍ−１））が定義されている。ヘリカルツイスティングパワー（ＨＴＰ）は、キラル化合物の液晶組成物をツイスト配向させる能力（らせん誘起力）の大きさを示す。
ＨＴＰ＝１／（Ｐ０×０．０１ｃ）  ・・・（４）
【０１０１】
本発明においては、前記キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー（ＨＴＰ）は、１．０〜１００．０μｍ−１であることが好ましく、２．０〜７０．０μｍ−１であることがより好ましく、３．０〜２０．０μｍ−１であることが特に好ましい。
キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー（ＨＴＰ）が前記下限値以上であることで、液晶組成物は、キラル化合物の含有量によって物性値が影響を受けることなく、十分なツイスト配向能が得られる。また、キラル化合物のヘリカルツイスティングパワー（ＨＴＰ）が前記上限値以下であることで、液晶組成物は、キラル化合物の含有量が少なくても、十分なツイスト配向能が得られる。
【０１０２】
通常、測定対象である前記液晶組成物の前記キラル化合物の含有量が多いほど、閾値電圧（Ｖｔｈ）は小さくなる。このような効果も考慮し、測定対象である前記液晶組成物の前記キラル化合物の含有量は、例えば、好ましくは０．０００１質量％以上、より好ましくは０．０００５質量％以上、さらに好ましくは０．００１質量％以上、さらに好ましくは０．００２５質量％以上、さらに好ましくは０．００５質量％以上、さらに好ましくは０．００７５質量％以上、さらに好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０２５質量％以上、さらに好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．０７５質量％以上である。また、測定対象である前記液晶組成物の前記キラル化合物の含有量は、例えば、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは７．５質量％以下、さらに好ましくは５質量％以下、さらに好ましくは３．５質量％以下、さらに好ましくは２質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．８質量％以下、さらに好ましくは０．６質量％以下、さらに好ましくは０．４質量％以下である。
【０１０３】
本発明におけるＫ２２の測定対象である液晶組成物は、誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さいｎ型液晶組成物であり、通常は、重合性化合物を含有しないものである。
本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物も、誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さいｎ型液晶組成物であり、上述の液晶組成物の弾性定数測定方法及び弾性定数測定装置を利用して、設計を行ったものが好ましい。
本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物としては、例えば、上述の液晶組成物の弾性定数測定方法を適用するｎ型液晶組成物と同じものが挙げられる。
本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物は、前記弾性定数測定方法の適用対象であるｎ型液晶組成物が、さらに重合性化合物を含有したものでもよい。
【０１０４】
本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物において、上述のＫ１１、Ｋ２２及びＫ３３を使用して定義される、前記式（２）により求めたΓの値は、０．３以下となる。これは、液晶組成物の光の透過率を向上させるためには、単にＫ２２の値（絶対値）を小さくするだけではなく、Ｋ１１及びＫ３３の値にして、Ｋ２２の値を相対的に小さくすればよいことを意味する。そして、０．３以下というΓの値は、後述する実施例により特定されたものである。
【０１０５】
前記液晶組成物は、通常、前記Γの値が小さくなるほど、光の透過率が向上し、駆動電圧（Ｖ１００電圧）が低下する傾向となる。これとは逆に、前記Γの値が大きくなるほど、光の透過率が低下し、駆動電圧（Ｖ１００電圧）が増大する傾向となる。
従って、本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物において、前記Γの値は０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましく、０．１以上であることがさらに好ましく、０．２以上であることが特に好ましい。Γの値が前記下限値以上であることで、液晶表示素子の駆動電圧が大きく低下することなく、光の透過率がより向上する。
【０１０６】
また、本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物は、前記Γの値が大きくなるほど、応答時間の向上も可能である。このように応答時間を向上させるという観点でも、上述の透過率の場合と同様に、前記Γの値は０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましく、０．１以上であることがさらに好ましく、０．２以上であることが特に好ましい。
【０１０７】
一方、本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物は、前記Γの値が０．３以下であればよく、例えば、０．２７以下及び０．２５以下等のいずれかとすることが可能である。
【０１０８】
液晶組成物は、これに特有の弾性定数（Ｋ１１、Ｋ２２、Ｋ３３）を使用してシミュレーションすることにより、目的とする特性を有しているか否かを推測することが可能であり、このような手法は、液晶組成物の設計に極めて有用である。
しかし、ｎ型液晶組成物を駆動するときに、液晶分子は、そのセル中での存在箇所によって加えられる力の大きさ及び方向が異なり、さらに近傍に存在する液晶分子との間で及ぼし合う相互作用の大きさ及び方向も異なる。したがって、弾性定数（Ｋ１１、Ｋ２２、Ｋ３３）のうち一部のものしか考慮しなかったり、誤差の大きい弾性定数（特にＫ２２）を使用したりすると、液晶組成物の特性を精度よく推測することができず、この点で従来法は、不十分なものであった。
これに対して、本発明の液晶表示素子で使用する液晶組成物は、Ｋ２２も含めて高精度な弾性定数に基づいて設計されており、推測される特性は高精度であり、設計精度が極めて高い。したがって、このような液晶組成物を使用した本発明の液晶表示素子も、設計精度が極めて高い。
以下、本発明の液晶表示素子の好ましい実施形態について、より具体的に説明する。
【０１０９】
本発明の液晶表示素子は、上述のような液晶組成物を使用したものであり、例えば、図１で示したものと同様のセルを備えたＶＡ型の液晶表示素子が挙げられる。
また、本発明の液晶表示素子としては、これ以外にも、図３若しくは４に示すセルを備えた、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）型又はＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）型の液晶表示素子が挙げられる。
本発明の液晶表示素子は、液晶組成物として、上述のものを有する点以外は、公知の液晶表示素子と同様の構成とすることができる。
まず、図３及び４に示すセルについて、詳細に説明する。
【０１１０】
図３は、本発明の液晶表示素子で使用されるセルの一実施形態の要部を模式的に示す断面図である。
ここに示すセル２Ａは、第１基板２１及び第２基板２２の一対の基板を備える。第１基板２１の第２基板２２に対向（相対）する面には、第１電極２１１Ａ及び第２電極２１２Ａが交互に配置されている。ここでは、第１電極２１１Ａが＋極、第２電極２１２Ａが−極に相当する場合を示している。セル２Ａは、第１基板２１と第２基板２２との間に、液晶組成物を挟持できるようになっている。
【０１１１】
セル２Ａは、セルギャップｄ１、第１電極２１１Ａ及び第２電極２１２Ａの電極幅Ｗ１、第１電極２１１Ａ及び第２電極２１２Ａの電極間距離Ｌ１が、Ｌ１／ｄ１＞１かつＬ１／Ｗ１＞１という条件を満たしており、電極間距離Ｌ１がセルギャップｄ１及び電極幅Ｗ１よりも大きく、第１電極２１１Ａ及び第２電極２１２Ａが互いに接近した構造を有しないものであって、ＩＰＳ型液晶表示素子で使用される電極構成を有する。
【０１１２】
図４は、本発明の液晶表示素子で使用されるセルの他の実施形態の要部を模式的に示す断面図である。なお、図４に示す構成要素のうち、図３に示す構成要素と同じものには、図３の場合と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１３】
ここに示すセル２Ｂは、第１基板２１及び第２基板２２の一対の基板を備える。第１基板２１の第２基板２２に対向する面には、第２基板２２側に向かって、第２電極２１２Ｂ及び絶縁層２１３がこの順に積層され、さらに絶縁層２１３の第２基板２２に対向する面には、複数個の第１電極２１１Ｂが所定の間隔を空けて配置されている。ここでは、第１電極２１１Ｂが＋極、第２電極２１２Ｂが−極に相当する場合を示している。セル２Ｂは、第１基板２１と第２基板２２との間に、液晶組成物を挟持できるようになっている。
セル２Ｂにおいて、セルギャップｄ２、第１電極２１１Ｂの電極幅Ｗ２は、例えば、それぞれセル２Ａにおけるｄ１、Ｗ１と同様とすることができる。セル２Ｂは、いわばセル２Ａにおいて電極間距離Ｌ１を０（ゼロ）とするために、絶縁層２１３を介して第１電極２１１Ｂ及び第２電極２１２Ｂを積層した構造を有し、ＦＦＳ型液晶表示素子で使用される電極構成を有する。
【０１１４】
特にＦＦＳ型であるセル２Ｂでは、第１基板２１及び第２基板２２の表面に平行な方向（横方向）に加えて、さらに第１基板２１及び第２基板２２の表面に対して垂直な方向（縦方向）にも電界を発生する。特に、第１電極２１１Ｂの側面の近傍領域においては、縦方向に強い電界を発生する。この場合、ＩＰＳ型液晶表示素子で使用されるセルとは異なり、電極間（第１電極２１１Ｂ及び第２電極２１２Ｂ間）に位置する液晶分子だけでなく、電極上（第１電極２１１Ｂ上、第２電極２１２Ｂ上）に位置する液晶分子も、より強く駆動される。したがって、このようなセル２Ｂは第１電極２１１Ｂ及び第２電極２１２Ｂを、それぞれ透明電極とすることで、これら電極部分でも表示機能を発現させることができ、このようなセルを備えた液晶表示素子は、開口率を大きくすることができる。
【０１１５】
なお、図１、３及び４で示すセルは、本発明の液晶表示素子において使用できるセルの一部の例に過ぎず、前記液晶表示素子において使用できるセルはこれらに限定されない。例えば、図１、３及び４で示すセルに種々の変更を加えたものも使用可能である。
【０１１６】
図５は本発明の液晶表示素子の一実施形態を模式的に示す図である。なお、図５では、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。ここに示す液晶表示素子１０は、配向膜１４が表面に形成された第１の透明絶縁基板（以下、「第１基板」と略記することがある）１２と、前記第１基板から離間して設けられ、かつ配向膜１４が表面に形成された第２の透明絶縁基板（以下、「第２基板」と略記することがある）１７と、第１基板１２及び第２基板１７間に充填され、かつ前記一対の配向膜と当接する液晶層１５と、を備え、前記配向膜１４と前記第１基板１２との間にアクティブ素子として薄膜トランジスタ、共通電極１２２及び画素電極１２１を備えた電極層１３を有している。
【０１１７】
液晶表示素子１０は、図５に示すように、対向配置された第１基板１２と、第２基板１７とを備え、これらの間に前記液晶組成物を含有する液晶層１５を挟持する、横電界方式（ここでは、一例としてＩＰＳ型の一形態であるＦＦＳ型）の液晶表示素子である。第１基板１２は、液晶層１５側の面に電極層１３が形成されている。また、液晶層１５と第１基板１２の間、及び液晶層１５と第２基板１７との間のそれぞれに、液晶層１５を構成する前記液晶組成物と直接当接してホモジニアス配向を誘起する一対の配向膜１４，１４を備えており、これら配向膜１４の配向方向は、いずれも第１基板１２又は第２基板１７の表面に対して略平行な方向である。すなわち、前記液晶組成物中の液晶分子は、電圧無印加時に、第１基板１２又は第２基板１７の表面に対して略平行になるように配向される。図５及び７に示すように、第１基板１２及び第２基板１７は、一対の偏光板１１，１８により挟持されていてもよい。さらに、図５及び７に示すように、第２基板１７と配向膜１４との間にはカラーフィルター１６が設けられている。なお、本発明の液晶表示素子は、いわゆるカラーフィルターオンアレイ（ＣＯＡ）であってもよいし、薄膜トランジスタを含む電極層と液晶層との間にカラーフィルターを設けてもよいし、前記薄膜トランジスタを含む電極層と第２基板との間にカラーフィルターを設けてもよい。
ここに示す液晶表示素子１０は、第１偏光板１１と、第１基板１２と、薄膜トランジスタを含む電極層１３と、配向膜１４と、前記液晶組成物を含む液晶層１５と、配向膜１４と、カラーフィルター１６と、第２基板１７と、第２偏光板１８と、が順次積層された構成である。
【０１１８】
第１基板１２及び第２基板１７は、ガラス又はプラスチック等の柔軟性を有する透明な絶縁性材料からなるものを用いることができ、一方は、シリコン等の不透明な絶縁性材料からなるものであってもよい。第１基板１２及び第２基板１７は、例えば、周辺領域に配置されたエポキシ系熱硬化性組成物等のシール材及び封止材によって貼り合わされていて、その間には、基板間距離を保持するために、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子等の粒状スペーサー又はフォトリソグラフィ法により形成された樹脂からなるスペーサー柱が配置されていてもよい。
【０１１９】
図６は、図５における第１基板１２上に形成された電極層１３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大して示す平面図である。そして、図７は、図６のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図３に示す液晶表示素子を切断したときの断面図である。図６に示すように、第１基板１２の表面に形成されている薄膜トランジスタを含む電極層１３は、走査信号を供給するための複数のゲート配線１２４と表示信号を供給するための複数のデータ配線１２５とが、互いに交差してマトリクス状に配置されている。なお、図６には、一対のゲート配線１２４及び一対のデータ配線１２５のみを示している。
複数のゲート配線１２４と複数のデータ配線１２５とによって囲まれた領域により、液晶表示装置の単位画素が形成され、前記単位画素内には、画素電極１２１及び共通電極１２２が形成されている。ゲート配線１２４とデータ配線１２５との交差部の近傍には、ソース電極１２７、ドレイン電極１２６及びゲート電極１２８を含む薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタは、画素電極１２１に表示信号を供給するスイッチ素子として、画素電極１２１と連結しており、画素電極１２１を駆動する。また、ゲート配線１２４と並行して、共通ライン１２９が設けられている。この共通ライン１２９は、共通電極１２２に共通信号を供給するために、共通電極１２２と連結している。
【０１２０】
薄膜トランジスタの構造の好適な一態様は、例えば、図７で示すように、第１基板１２の表面に形成されたゲート電極１１１と、前記ゲート電極１１１を覆い、且つ第１基板１２の略全面を覆うように設けられたゲート絶縁層１１２と、ゲート電極１１１と対向するようゲート絶縁層１１２の表面に形成された半導体層１１３と、半導体層１１３の表面の一部を覆うように設けられた保護層１１４と、保護層１１４及び半導体層１１３の一方の側端部を覆い、かつ第１基板１２の表面に形成されたゲート絶縁層１１２と接触するように設けられたドレイン電極１１６と、保護層１１４及び半導体層１１３の他方の側端部を覆い、かつ第１基板１２の表面に形成されたゲート絶縁層１１２と接触するように設けられたソース電極１１７と、ドレイン電極１１６及びソース電極１１７を覆うように設けられた絶縁保護層１１８と、を有している。薄膜トランジスタにおいては、ゲート電極１１１の表面にゲート電極との段差を無くす等の理由により、陽極酸化被膜（図示せず）を形成してもよい。
【０１２１】
半導体層１１３には、アモルファスシリコン、多結晶ポリシリコン等を用いることができるが、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＩＴＯ等の透明半導体膜を用いると、光吸収に起因する光キャリアの弊害を抑制でき、素子の開口率を増大する観点からも好ましい。
さらに、ショットキー障壁の幅や高さを低減する目的で半導体層１１３とドレイン電極１１６又はソース電極１１７との間に、オーミック接触層１１５を設けてもよい。オーミック接触層１１５には、ｎ型アモルファスシリコンやｎ型多結晶ポリシリコン等のリン等の不純物を高濃度に添加した材料を用いることができる。
【０１２２】
ゲート配線１２６、データ配線１２５、共通ライン１２９は、金属であることが好ましく、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ又はその合金であることがより好ましく、Ａｌ又はその合金であることが特に好ましい。また、絶縁保護層１１８は、絶縁機能を有する層であり、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素酸窒化膜等で形成される。
【０１２３】
図６及び７に示す実施形態では、共通電極１２２はゲート絶縁層１１２（すなわち、第１基板１２）上の略全面に形成された平板状の電極であり、一方、画素電極１２１は共通電極１２２を覆う絶縁保護層１１８上に形成された櫛形の電極である。すなわち、共通電極１２２は画素電極１２１よりも第１基板１２の近くに配置され、これらの電極は絶縁保護層１１８を介して互いに重なりあって配置される。画素電極１２１と共通電極１２２は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性材料により形成される。画素電極１２１と共通電極１２２が透明導電性材料により形成されるため、単位画素面積で開口される面積が大きくなり、開口率及び透過率が増加する。
【０１２４】
また、画素電極１２１と共通電極１２２との間にフリンジ電界を形成するために、画素電極１２１と共通電極１２２との間の電極間距離（最小離間距離）Ｒが、第１基板１２と第２基板１７との間の基板間距離Ｇより小さくなっている。ここで、電極間距離Ｒは、基板の表面に対して平行な方向の各電極間の距離を表す。図７では、平板状の共通電極１２２と櫛形の画素電極１２１とが重なり合っているため、電極間距離Ｒが０である例を示しており、電極間距離（最小離間距離）Ｒが第１基板１２と第２基板１７との間の基板間距離（すなわち、セルギャップ）Ｇよりも小さくなるため、フリンジの電界Ｅが形成される。したがって、ＦＦＳ型の液晶表示素子では、画素電極１２１の櫛形を形成するラインに対して垂直な方向に形成される水平方向の電界と、放物線状の電界とを利用できる。画素電極１２１の櫛状部分の電極幅ｌ、及び画素電極１２１の櫛状部分の間隙ｍは、発生する電界により液晶層１５内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に形成することが好ましい。また、画素電極１２１と共通電極１２２との間の電極間距離（最小離間距離）Ｒは、ゲート絶縁層１１２の（平均）膜厚として調整することができる。また、本発明の液晶表示素子は、図７とは異なり、画素電極１２１と共通電極１２２との間の電極間距離（最小離間距離）Ｒが、第１基板１２と第２基板１７との間の基板間距離Ｇより大きくなるように形成されてもよい（ＩＰＳ型に相当する）。このような液晶表示素子では、例えば、櫛状の画素電極及び櫛状の共通電極が、略同一面内に交互になるように設けられた構成等を有する。
【０１２５】
本発明の液晶表示素子は、フリンジ電界を利用するＦＦＳ型の液晶表示素子であることが好ましく、隣接する共通電極１２２と画素電極１２１との最短離間距離が、配向膜１４同士（基板間距離）の最短離間距離より短いと、共通電極と画素電極との間にフリンジ電界が形成され、液晶分子の水平方向及び垂直方向の配向を効率的に利用することができる。本発明のＦＦＳ型の液晶表示素子の場合、長軸方向が、配向膜の配向方向と平行になるように配置している液晶分子に電圧を印加すると、画素電極１２１と共通電極１２２との間に放物線形の電界の電気力線が画素電極１２１と共通電極１２２の上部にまで形成され、液晶層１５内の液晶分子の長軸が形成された電界に直交して配列する。したがって、低い誘電異方性でも液晶分子を駆動できる。
【０１２６】
カラーフィルター１６は、光の漏れを防止する観点で、薄膜トランジスタ及びストレイジキャパシタ１２３に対応する部分にブラックマトリックス（図示略）を形成することが好ましい。また、カラーフィルター１６は、通常、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つのフィルターで形成され、映像や画像の１ドットを構成し、例えば、これら３つのフィルターはゲート配線の延びる方向に並んでいる。カラーフィルター１６は、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法又は染色法等によって作製できる。例えば、顔料分散法によるカラーフィルターの作製方法について説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、加熱又は光照射によって硬化させる。この工程を、赤、緑、青の３色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作製できる。その他、前記基板上に、ＴＦＴ、薄膜ダイオード等の能動素子を設けた画素電極を設置したいわゆるカラーフィルターオンアレイを採用してもよい。
電極層１３及びカラーフィルター１６上には、液晶層１５を構成する前記液晶組成物と直接当接して、ホモジニアス配向を誘起する一対の配向膜１４が設けられている。
また、偏光板１１及び偏光板１８は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラストが良好となるように調整でき、それらの透過軸がノーマリブラックモードで作動するように、互いに直行する透過軸を有することが好ましい。特に、偏光板１１及び偏光板１８のいずれか一方は、液晶分子の配向方向と平行な透過軸を有するように配置することが好ましい。また、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性とセルギャップとの積を調整することが好ましい。さらに、視野角を広げるための位相差フィルムを使用してもよい。
【０１２７】
本発明の液晶表示素子の他の実施形態としては、ＩＰＳ型であれば、近接する共通電極と画素電極との間の最短離間距離が、液晶配向膜間の最短離間距離より長くなっており、例えば、共通電極と画素電極とが同一基板上に形成され、かつ共通電極と画素電極とが交互に配置されている場合であって、近接する共通電極と画素電極との間の最短離間距離が、液晶配向膜間の最短離間距離より長くなっている構造を有するもの等が挙げられる。
【０１２８】
本発明の液晶表示素子は、例えば、電極層を有する基板及び／又は基板の表面に被膜を形成した後、前記被膜が内側となるように一対の基板を離間して対向させた後、前記液晶組成物を基板間に充填して、製造することが好ましい。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整することが好ましい。
前記基板間の距離（得られる液晶層の平均厚さであり、被膜間の離間距離とも称する）は、１〜１００μｍとなるように調整するのが好ましい。そして、前記被膜間の平均離間距離は、１．５〜１０μｍであることが好ましい。
本発明において、基板間の距離を調整するために使用するスペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等からなる柱状スペーサー等が挙げられる。
【０１２９】
図５〜７を用いて説明したＦＦＳ型の液晶表示素子は、本発明の液晶表示素子の一例であって、これら液晶表示素子は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。
【０１３０】
＜＜液晶ディスプレイ＞＞
本発明の液晶ディスプレイは、上述の本発明の液晶表示素子を備えたことを特徴とし、本発明の液晶表示素子を備えた点以外は、公知の液晶ディスプレイと同様の構成とすることができる。
本発明の液晶ディスプレイは、例えば、液晶テレビ、コンピュータ用モニター、携帯電話機、情報端末機、ゲーム機等の画像表示装置における液晶ディスプレイとして使用できる。
【実施例】
【０１３１】
以下、実施例により、本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。【０１３２】
［実施例１、比較例１］
誘電率異方性（Δε）が−３．３９である液晶組成物を調製し、これにキラル化合物を添加して、このキラル化合物の濃度が異なる１１種類の測定対象となる液晶組成物（実施例１−１〜１−９、比較例１）を調製した。なお、このキラル化合物のヘリカルツイスティングパワー（ＨＴＰ）は、１１．１μｍ−１である。
次いで、図１に示す構成の液晶表示素子用セルを用いて、上述の説明どおりにこの液晶組成物について、前記式（１）によりＫ２２及びＫ３３を求め、別途Ｋ１１を求めて、前記式（２）によりΓの値を求めた。これらの値を表１に示す。
次いで、液晶組成物ごとに光の透過率をシミュレーションした。シミュレーションは、シンテック株式会社製のシミュレーションソフトウェア「ＬＣＤ  ｍａｓｔｅｒ（二次元）」を使用して行った。このとき、液晶パネル（電極間）に電圧を印加した際の液晶分子（ダイレクタ）の挙動を有限差分法（ＦＤＭ）によって計算し、静解析によって与えられた電圧条件下でのダイレクタの平衡状態を計算した。セルの条件については、画素電極の幅を３μｍ、画素電極の間隔を４μｍ、画素電極と共通電極との間の絶縁膜の厚さを４００ｎｍ、絶縁膜の誘電率を７．０、セルギャップを２．８μｍとした。得られた光の透過率の最大値（光の最大透過率）を表１に示す。なお、表１中、「Ｖ１００」は、シミュレーションを行うときに設定した駆動電圧を意味する。また、このときの光の透過率の最大値とΓの値とをプロットしたグラフを図８に示す。【０１３３】
【表１】
2017069187.tif 000024
【０１３４】
表１及び図８から明らかなように、液晶組成物は、Γの値が０．１８２〜０．３４６の範囲内において、最大透過率が２６．６８〜２８．６１％となっており、Γの値が小さな方が高い透過率を示すことが確認された。ただし、駆動電圧（Ｖ１００）の範囲が５〜６Ｖの範囲に限定される場合には、Γの値が０．２０８〜０．２９３の範囲内において、最大透過率が２７．３０〜２８．３２％の値を示すことが確認された。
この液晶組成物を使用することにより、駆動電圧の許容される範囲内において、表示特性に優れた液晶表示素子を構成可能であると判断できる。【０１３５】
さらに、実施例１−１、１−６及び１−７の液晶組成物を用いた場合については、応答時間をシミュレーションした。このとき、駆動電圧はすべて、実施例１−７の液晶組成物を用いて光の透過率をシミュレーションしたときと同じ４．５Ｖに統一した。得られた応答時間を表２に示す。なお、表２中、「Ｔｒ」は光の透過率が１０％から９０％まで変化する時間を意味し、「Ｔｄ」は光の透過率が９０％から１０％まで変化する時間を意味し、応答時間はＴｒ及びＴｄの和に相当する（応答時間＝Ｔｒ＋Ｔｄ）。得られた応答時間とΓの値とをプロットしたグラフを図９に示す。【０１３６】
【表２】
2017069187.tif 000025
【０１３７】
表２及び図９から明らかなように、液晶組成物は、Γの値が０．１８２〜０．２５０の範囲内において、応答時間が３１．６〜３７．２ｍｓとなっており、Γの値が大きい方が、応答時間が短かった。
従って、液晶表示素子に要求される特性によってΓの値が制御された液晶組成物を使用することにより、表示特性に優れた液晶表示素子を構成可能であると判断できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、表示特性に優れた液晶ディスプレイの製造に利用可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・セル、２１，２３・・・第１基板、２２，２４・・・第２基板、２１１Ａ，２１１Ｂ，２３１・・・第１電極、２１２Ａ，２１２Ｂ，２４１・・・第２電極、２１３・・・絶縁層、２３２・・・第１配向膜、２４２・・・第２配向膜、ｄ１，ｄ２，ｄ３・・・セルギャプ、Ｗ１，Ｗ２・・・電極幅、Ｌ１・・・電極間距離
１０・・・液晶表示素子、１２・・・第１の透明絶縁基板、１２１・・・画素電極、１２２・・・共通電極、１２４・・・ゲート配線、１２５・・・データ配線、１４・・・配向膜、１５・・・液晶層、１７・・・第２の透明絶縁基板、Ｒ・・・電極間距離、Ｇ・・・基板間距離
【図１】
2017069187.tif 000028
【図２】
2017069187.tif 000029
【図３】
2017069187.tif 000030
【図４】
2017069187.tif 000031
【図５】
2017069187.tif 000032
【図６】
2017069187.tif 000033
【図７】
2017069187.tif 000034
【図８】
2017069187.tif 000035
【図９】
2017069187.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月18日(2017.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電率異方性（Δε）が−１．５より小さい液晶組成物について、閾値電圧（Ｖｔｈ）、ベンドの弾性定数（Ｋ３３）、真空の誘電率（ε０）、セルギャップ（ｄ）及びらせんピッチ（Ｐ０）の測定値を使用して、下記式（１）により求めたツイストの弾性定数（Ｋ２２）の値と、
前記液晶組成物のスプレイの弾性定数（Ｋ１１）及びベンドの弾性定数（Ｋ３３）の測定値と、を使用して、下記式（２）により求めたΓの値が０．３以下である液晶組成物を使用したことを特徴とするＦＦＳ型液晶表示素子。
【数１】
2017069187.tif 000037
【請求項２】
前記Γの値が０．０１以上である液晶組成物を使用した請求項１に記載のＦＦＳ型液晶表示素子。
【請求項３】
対向配置された第１の透明絶縁基板と第２の透明絶縁基板とを備え、
前記第１の透明絶縁基板と前記第２の透明絶縁基板との間に、前記液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、
前記第１の透明絶縁基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置された複数個のゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線とデータ配線との交差部の近傍に設けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタにより駆動される、透明導電性材料からなる画素電極と、を各画素ごとに有し、
前記液晶層と前記第１の透明絶縁基板との間、及び前記液晶層と前記第２の透明絶縁基板との間のそれぞれに、ホモジニアス配向を誘起する配向膜を備え、前記配向膜の配向方向はいずれも前記第１の透明絶縁基板又は第２の透明絶縁基板の表面に対して略平行な方向であり、
前記画素電極と前記共通電極との間に電界を形成するために、前記画素電極と前記共通電極との間の電極間距離が、前記第１の透明絶縁基板と前記第２の透明絶縁基板との間の基板間距離より小さいか、又は前記共通電極が前記画素電極よりも前記第１の透明絶縁基板の近くに配置され、かつ前記共通電極が前記第１の透明絶縁基板上の略全面に設けられている、請求項１又は２に記載のＦＦＳ型液晶表示素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示素子を備えたことを特徴とするＦＦＳ型液晶ディスプレイ。
【国際調査報告】
2017069187.tif 000038
2017069187.tif 000039
2017069187.tif 000040
2017069187.tif 000041