(57)【要約】【課題】低い駆動電圧、小さい温度依存性、ならびに優れたコントラストおよび高温信頼性の液晶組成物および液晶表示素子を提供すること。【解決手段】ネマチック液晶、式；Ｒ１−Ｐｈ１−Ｃ＊ＨＸ１−ＣＨ２−Ｐｈ２−Ａ１−（Ａ２）ｍ−Ｒ２；の化合物および／または式；Ｒ３−Ｐｈ３−Ｃ＊ＨＸ２−Ａ３−（Ｐｈ４）ｎ−Ａ４−（Ｐｈ５）ｐ−Ｒ４；の化合物、ならびに式；Ｒ５−Ａ５−Ｐｈ６−Ａ６−Ｐｈ７−ＣＯＯ−Ｃ＊ＨＸ３−ＣＨ２−Ｒ６；の化合物および／または式；Ｒ７−ＣＨ２−Ｃ＊ＨＸ４−Ａ７−Ｐｈ８−Ａ８−Ｐｈ９−Ａ９−Ｃ＊ＨＸ５−ＣＨ２−Ｒ８；の化合物を含む液晶組成物および該液晶組成物を用いた液晶表示素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は水素原子等；Ａ１は単結合等；Ａ２、Ａ４、Ａ５、Ａ８はフェニレン基等；ｍ、ｐは０、１または２；Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３、Ｐｈ４、Ｐｈ５、Ｐｈ６、Ｐｈ７、Ｐｈ８、Ｐｈ９はフェニレン基等；Ｃ＊は不斉炭素原子；Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５は−ＣＨ３等；Ａ３は−ＣＨ２ＣＯ−等；ｎは１または２；Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキル基；Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ−；Ａ６、Ａ７、Ａ９は−ＣＯＯ−等）。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともネマチック液晶、温度による選択反射波長のシフト方向が長波長方向である第１カイラル材、および温度による選択反射波長のシフト方向が短波長方向である第２カイラル材を含んでなる液晶組成物であって、
第１カイラル材が一般式１；
Ｒ１−Ｐｈ１−Ｃ＊ＨＸ１−ＣＨ２−Ｐｈ２−Ａ１−（Ａ２）ｍ−Ｒ２    （１）
で表される化合物および／または一般式２；
Ｒ３−Ｐｈ３−Ｃ＊ＨＸ２−Ａ３−（Ｐｈ４）ｎ−Ａ４−（Ｐｈ５）ｐ−Ｒ４    （２）
で表される化合物であり、
第２カイラル材が一般式３；
Ｒ５−Ａ５−Ｐｈ６−Ａ６−Ｐｈ７−ＣＯＯ−Ｃ＊ＨＸ３−ＣＨ２−Ｒ６    （３）
で表される化合物および／または一般式４；
Ｒ７−ＣＨ２−Ｃ＊ＨＸ４−Ａ７−Ｐｈ８−Ａ８−Ｐｈ９−Ａ９−Ｃ＊ＨＸ５−ＣＨ２−Ｒ８    （４）
で表される化合物であることを特徴とする液晶組成物；
（式１〜４中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルコキシル基である；
Ｒ２は水素原子、１個以上のハロゲン原子が置換してもよい炭素数１〜１０のアルキル基もしくは炭素数１〜１０のアルコキシル基、フッ素原子、またはシアノ基である；
Ａ１は単結合（−）、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、または−ＣＨ２−である；
Ａ２は置換基を有してもよいフェニレン基またはシクロヘキシレン基である；
ｍは０、１または２である；
Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３、Ｐｈ４、Ｐｈ５、Ｐｈ６、Ｐｈ７、Ｐｈ８、およびＰｈ９はそれぞれ独立して置換基を有してもよいフェニレン基、ビフェニレン基またはシクロヘキシレン基である；
Ｃ＊は不斉炭素原子である；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ３またはフッ素原子である；
Ｒ３は水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルコキシル基である；
Ａ３は−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＯＣＨ２−、−ＣＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＯＣＨ２−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−である；
Ａ４は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２−または−Ｏ−である；
ｎは１または２である；
ｐは０、１または２である；
Ｒ４は水素原子、１個以上のハロゲン原子が置換してもよい炭素数１〜１０のアルキル基もしくは炭素数１〜１０のアルコキシル基、フッ素原子、またはシアノ基である；
Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキル基である；
Ａ５は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−である；
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ−である；
Ａ６は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２−または−ＣＯ−である；
Ａ７およびＡ９はそれぞれ独立して−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である；
Ａ８は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｏ−、−ＯＣＯ−Ｐｈｓ−ＣＯＯ−（Ｐｈｓは置換基を有しても良いフェニレン基を示す）または−ＯＣＯ−Ｎｐｓ−ＣＯＯ−（Ｎｐｓは置換基を有しても良いナフチレン基）である）。
【請求項２】
少なくともネマチック液晶、温度による選択反射波長のシフト方向が長波長方向である第１カイラル材、および温度による選択反射波長のシフト方向が短波長方向である第２カイラル材を含んでなる液晶組成物であって、
第２カイラル材が一般式３；
Ｒ５−Ａ５−Ｐｈ６−Ａ６−Ｐｈ７−ＣＯＯ−Ｃ＊ＨＸ３−ＣＨ２−Ｒ６    （３）
で表される化合物および／または一般式４；
Ｒ７−ＣＨ２−Ｃ＊ＨＸ４−Ａ７−Ｐｈ８−Ａ８−Ｐｈ９−Ａ９−Ｃ＊ＨＸ５−ＣＨ２−Ｒ８    （４）
で表される化合物であり、
液晶組成物の屈折率異方性（Δｎ）が０．１４〜０．２２、誘電率異方性（Δε）が１６〜２５、等方相転移温度が７５〜９０℃、粘度が２０〜６０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする液晶組成物；
（式３〜４中、Ｐｈ６、Ｐｈ７、Ｐｈ８、およびＰｈ９はそれぞれ独立して置換基を有してもよいフェニレン基、ビフェニレン基またはシクロヘキシレン基である；
Ｃ＊は不斉炭素原子である；
Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ３またはフッ素原子である；
Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキル基である；
Ａ５は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−である；
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ−である；
Ａ６は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２−または−ＣＯ−である；
Ａ７およびＡ９はそれぞれ独立して−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である；
Ａ８は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｏ−、−ＯＣＯ−Ｐｈｓ−ＣＯＯ−（Ｐｈｓは置換基を有しても良いフェニレン基を示す）または−ＯＣＯ−Ｎｐｓ−ＣＯＯ−（Ｎｐｓは置換基を有しても良いナフチレン基）である）。
【請求項３】
カイラル材の合計含有量がネマチック液晶とカイラル材との合計量に対して８〜４５重量％であり、第１カイラル材と第２カイラル材との含有量の比率（第１カイラル材；第２カイラル材）が５：１〜１：１である請求項１または２に記載の液晶組成物。
【請求項４】
選択反射波長が４５０〜７００ｎｍの波長域に存在する請求項１〜３のいずれかに記載の液晶組成物。
【請求項５】
少なくとも一方が透明な一対の基板間に、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶組成物が挟持されてなる液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は少なくともネマチック液晶およびカイラル材からなり、室温でコレステリック相を示し可視領域の光を選択反射可能なカイラルネマチック液晶組成物、および該液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、基本的に透明電極を有する１対の基板とこの基板間に挟持された液晶層とからなる。この液晶層に駆動電圧を印加することで液晶分子の配列を制御し、素子に入射される外光を変調して目的とする画像の表示等を行う。
【０００３】
液晶表示方式として様々な方法が提示されている。近年、ネマチック液晶にカイラル材を添加することにより、室温においてコレステリック液晶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種々研究されている。
【０００４】
かかる液晶表示素子は、例えば、カイラルネマチック液晶の選択反射を利用した低消費電力を特徴とする反射型の液晶表示素子として用いられることが知られている。この反射型表示素子では高低のパルス電圧を印加することにより液晶をプレーナ状態（着色状態）とフォーカルコニック状態（透明状態）とに切り替えて表示を行なう。また、パルス電圧を印加した後もプレーナ状態であった領域はプレーナ状態が、フォーカルコニック状態であった領域はフォーカルコニック状態が保持されることで、電圧の印加を停止した後も表示が保たれるようにすることが可能である。このようにプレーナ及びフォーカルコニックの各状態が保持される特性を一般的に「メモリー性」と呼ぶ。
【０００５】
カイラルネマチック液晶組成物に含有されるカイラル材として、式；Ｒ１−Ａ１−ＣＨＸ−Ｙ−Ａ２−（Ｚ−Ａ３）ｍ−Ｒ２（式中、Ａ１は非置換の１，４−フェニレン基等、Ａ２およびＡ３は非置換の１，４−フェニレン基等、Ｒ１およびＲ２は炭素数１〜１０の脂肪族炭化水素基等、Ｘは−ＣＨ３等、Ｙは−ＣＨ２ＣＯ−等、Ｚは−ＣＯＯ−等、ｍは０または１である）で表される化合物（特許文献１）、および式；
【化１】
2004231742.tif 000002
（式中、ｎは１〜５  の整数、Ａは単結合（−）等、ＸおよびＹは水素原子等、Ｃ＊は不斉炭素原子である）で表される化合物（特許文献２）等が知られている。
【０００６】
また、液晶表示素子のフルカラー表示を実現する一つの方法として、赤色表示を行なうＲ液晶層、緑色表示を行なうＧ液晶層、青色表示を行なうＢ液晶層の三層を含む液晶表示素子を採用することが考えられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２８９５５号公報（第２頁請求項１等）
【特許文献２】
特開２００２−２１２１４５号公報（第２頁請求項１等）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記カイラルネマチック液晶組成物は以下のような問題があった。
・プレーナ状態とフォーカルコニック状態との間でコントラストが低かった。
・プレーナ状態およびフォーカルコニック状態を達成するための駆動電圧が高かった。
・高温環境下での放置前後で、選択反射波長、コントラストおよび駆動電圧が変動するため、高温信頼性が低かった。
・周囲環境、特に周囲温度の変化によって選択反射波長がシフトするため、所定の波長の光が選択的に反射されず、選択反射波長の温度依存性が大きかった。
【０００９】
本発明は、駆動電圧が比較的低く、温度依存性が比較的小さく、コントラストおよび高温信頼性に優れた液晶組成物および液晶表示素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、少なくともネマチック液晶、温度による選択反射波長のシフト方向が長波長方向である第１カイラル材、および温度による選択反射波長のシフト方向が短波長方向である第２カイラル材を含んでなる液晶組成物であって、
第１カイラル材が一般式１；
Ｒ１−Ｐｈ１−Ｃ＊ＨＸ１−ＣＨ２−Ｐｈ２−Ａ１−（Ａ２）ｍ−Ｒ２    （１）
で表される化合物および／または一般式２；
Ｒ３−Ｐｈ３−Ｃ＊ＨＸ２−Ａ３−（Ｐｈ４）ｎ−Ａ４−（Ｐｈ５）ｐ−Ｒ４    （２）
で表される化合物であり、
第２カイラル材が一般式３；
Ｒ５−Ａ５−Ｐｈ６−Ａ６−Ｐｈ７−ＣＯＯ−Ｃ＊ＨＸ３−ＣＨ２−Ｒ６    （３）
で表される化合物および／または一般式４；
Ｒ７−ＣＨ２−Ｃ＊ＨＸ４−Ａ７−Ｐｈ８−Ａ８−Ｐｈ９−Ａ９−Ｃ＊ＨＸ５−ＣＨ２−Ｒ８    （４）
で表される化合物であることを特徴とする液晶組成物；
（式１〜４中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルコキシル基である；
Ｒ２は水素原子、１個以上のハロゲン原子が置換してもよい炭素数１〜１０のアルキル基もしくは炭素数１〜１０のアルコキシル基、フッ素原子、またはシアノ基である；
Ａ１は単結合（−）、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、または−ＣＨ２−である；
Ａ２は置換基を有してもよいフェニレン基またはシクロヘキシレン基である；
ｍは０、１または２である；
Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３、Ｐｈ４、Ｐｈ５、Ｐｈ６、Ｐｈ７、Ｐｈ８、およびＰｈ９はそれぞれ独立して置換基を有してもよいフェニレン基、ビフェニレン基またはシクロヘキシレン基である；
Ｃ＊は不斉炭素原子である；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ３またはフッ素原子である；
Ｒ３は水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルコキシル基である；
Ａ３は−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＯＣＨ２−、−ＣＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＯＣＨ２−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−である；
Ａ４は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２−または−Ｏ−である；
ｎは１または２である；
ｐは０、１または２である；
Ｒ４は水素原子、１個以上のハロゲン原子が置換してもよい炭素数１〜１０のアルキル基もしくは炭素数１〜１０のアルコキシル基、フッ素原子、またはシアノ基である；
Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキル基である；
Ａ５は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−である；
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ−である；
Ａ６は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２−または−ＣＯ−である；
Ａ７およびＡ９はそれぞれ独立して−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である；
Ａ８は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｏ−、−ＯＣＯ−Ｐｈｓ−ＣＯＯ−（Ｐｈｓは置換基を有しても良いフェニレン基を示す）または−ＯＣＯ−Ｎｐｓ−ＣＯＯ−（Ｎｐｓは置換基を有しても良いナフチレン基）である）
および該液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【００１１】
第２の発明は、少なくともネマチック液晶、温度による選択反射波長のシフト方向が長波長方向である第１カイラル材、および温度による選択反射波長のシフト方向が短波長方向である第２カイラル材を含んでなる液晶組成物であって、
第２カイラル材が一般式３；
Ｒ５−Ａ５−Ｐｈ６−Ａ６−Ｐｈ７−ＣＯＯ−Ｃ＊ＨＸ３−ＣＨ２−Ｒ６    （３）
で表される化合物および／または一般式４；
Ｒ７−ＣＨ２−Ｃ＊ＨＸ４−Ａ７−Ｐｈ８−Ａ８−Ｐｈ９−Ａ９−Ｃ＊ＨＸ５−ＣＨ２−Ｒ８    （４）
で表される化合物であり、
液晶組成物の屈折率異方性（Δｎ）が０．１４〜０．２２、誘電率異方性（Δε）が１６〜２５、等方相転移温度が７５〜９０℃、粘度が２０〜６０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする液晶組成物；
（式３〜４中、Ｐｈ６、Ｐｈ７、Ｐｈ８、およびＰｈ９はそれぞれ独立して置換基を有してもよいフェニレン基、ビフェニレン基またはシクロヘキシレン基である；
Ｃ＊は不斉炭素原子である；
Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ３またはフッ素原子である；
Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキル基である；
Ａ５は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−である；
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ−である；
Ａ６は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２−または−ＣＯ−である；
Ａ７およびＡ９はそれぞれ独立して−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である；
Ａ８は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｏ−、−ＯＣＯ−Ｐｈｓ−ＣＯＯ−（Ｐｈｓは置換基を有しても良いフェニレン基を示す）または−ＯＣＯ−Ｎｐｓ−ＣＯＯ−（Ｎｐｓは置換基を有しても良いナフチレン基）である）
および該液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【００１２】
本明細書中、選択反射波長とは、波長（横軸）−反射率（縦軸）の相関図を作成したとき、反射率が最も高くなるピークを示すときの波長を指すものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜液晶組成物＞
第１の発明および第２の発明の液晶組成物は少なくともネマチック液晶、温度による選択反射波長のシフト方向が長波長方向である第１カイラル材、および温度による選択反射波長のシフト方向が短波長方向である第２カイラル材からなる。以下、「第１の発明」および「第２の発明」を包含して意味するとき、「本発明」と表記するものとする。
【００１４】
本発明において使用されるネマチック液晶は、カイラル材を添加されることにより室温でコレステリック相を示し可視領域の光を選択反射可能なカイラルネマチック液晶組成物となりうるものであれば、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を使用可能である。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、液晶性フェニルシクロヘキサン化合物、液晶性多環化合物、液晶性トラン化合物、液晶性ジフルオロスチルベン化合物、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等を単独で、または混合して使用することができる。
【００１５】
ネマチック液晶は、コントラスト、駆動電圧、安定性等の観点から、誘電率異方性（Δε）が１５〜５０、特に２０〜４０、屈折率異方性（Δｎ）が０．１１〜０．２５、特に０．１５〜０．２３、およびネマチックアイソトロピック相転移温度（ＴＮＩ）が９０〜１８０℃、特に９５〜１５０℃であることが好ましい。ネマチック液晶が混合物の場合、該混合物が上記物性を有することが好ましい。
【００１６】
誘電率異方性とは一軸対称性を有する液晶系試料における対称軸方向の誘電率から当該対称軸に垂直な方向の誘電率を減じた値（Δε）（２５℃）である。本明細書中、誘電率異方性はＬＣＲメータ４１９２（ＨＰ社製）を用いて２５℃で測定された値を用いているが、上記装置によって測定されなければならないわけではない。上記誘電率異方性を測定できる限り、いかなる装置を用いて測定されてもよい。
【００１７】
屈折率異方性とは一軸対称性を有する液晶系試料における対称軸方向の屈折率から当該対称軸に垂直な方向の屈折率を減じた値（Δｎ）（２５℃）である。本明細書中、屈折率異方性はアッベ屈折計（アタゴ社製）を用いて２５℃で測定された値を用いているが、上記装置によって測定されなければならないわけではない。上記屈折率異方性を測定できる限り、いかなる装置を用いて測定されてもよい。
【００１８】
ネマチックアイソトロピック相転移温度（ＴＮＩ）とは、温度を上げていったとき、ネマチック相が等方相に転移するときの温度である。本明細書中、ＴＮＩは、融点測定システム（メトラートレード社製）を用いて測定された値を用いているが、上記装置によって測定されなければならないわけではない。ＴＮＩを測定できる限り、いかなる装置を用いて測定されてもよい。
【００１９】
本発明において使用されるカイラル材は、ネマチック液晶に添加することにより、当該液晶材料に、室温でコレステリック相を示させ、かつ可視領域の光を選択反射させるようにするものである。詳しくは室温でネマチック液晶の分子に層状のヘリカル構造（液晶分子の螺旋構造に沿って液晶分子が３６０°回転した分子構造）を形成させ得るものである。そのようなカイラル材は、ネマチック液晶と混合されて、当該混合物を温度上昇させたとき、混合物の選択反射波長を、温度上昇させる前の混合物の選択反射波長を基準として、長波長方向または短波長方向のいずれかの方向にシフトさせる特性を有する。本明細書においてはそのような長波長方向または短波長方向のシフト方向が「温度による選択反射波長のシフト方向」である。
【００２０】
「温度による選択反射波長のシフト方向」が「長波長方向」とは、「使用されるネマチック液晶材料に２５℃でコレステリック液晶相を示すのに十分な量のカイラル材を添加し、２５℃の当該混合物を６０℃まで上昇させたとき、混合物の選択反射波長を、温度上昇させる前の混合物の選択反射波長を基準として、長波長方向に１ｎｍ以上シフトさせる特性」を言う。
また、「温度による選択反射波長のシフト方向」が「短波長方向」とは、「使用されるネマチック液晶材料に２５℃でコレステリック液晶相を示すのに十分な量のカイラル材を添加し、２５℃の当該混合物を６０℃まで上昇させたとき、混合物の選択反射波長を、温度上昇させる前の混合物の選択反射波長を基準として、短波長方向に１ｎｍ以上シフトさせる特性」を言う。
【００２１】
以下、「第１の発明」と「第２の発明」とに分けて詳しく説明する。
（第１の発明）
第１の発明においては、上記のような第１カイラル材として一般式１；
Ｒ１−Ｐｈ１−Ｃ＊ＨＸ１−ＣＨ２−Ｐｈ２−Ａ１−（Ａ２）ｍ−Ｒ２    （１）
で表される化合物および／または一般式２；
Ｒ３−Ｐｈ３−Ｃ＊ＨＸ２−Ａ３−（Ｐｈ４）ｎ−Ａ４−（Ｐｈ５）ｐ−Ｒ４    （２）
で表される化合物を使用し、かつ
上記のような第２カイラル材として一般式３；
Ｒ５−Ａ５−Ｐｈ６−Ａ６−Ｐｈ７−ＣＯＯ−Ｃ＊ＨＸ３−ＣＨ２−Ｒ６    （３）
で表される化合物および／または一般式４；
Ｒ７−ＣＨ２−Ｃ＊ＨＸ４−Ａ７−Ｐｈ８−Ａ８−Ｐｈ９−Ａ９−Ｃ＊ＨＸ５−ＣＨ２−Ｒ８    （４）
で表される化合物を使用する。
【００２２】
一般式１〜４中、
Ｒ１は水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルコキシル基である。炭素数１〜１０のアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基およびデシル基が挙げられる。炭素数１〜１０のアルコキシル基の具体例として、例えば、メチルオキシ基、エチルオキシ基、プロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基およびデシルオキシ基が挙げられる。好ましいＲ１は水素原子または炭素数１〜１０、特に３〜５のアルキル基であり、より好ましくは水素原子またはＣＨ３ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−である。
【００２３】
Ｒ２は水素原子、１個以上のハロゲン原子が置換してもよい炭素数１〜１０のアルキル基もしくは炭素数１〜１０のアルコキシル基、フッ素原子、またはシアノ基である。Ｒ２は不斉炭素原子を含んでいてもよく、その場合には該不斉炭素原子にはメチル基またはトリフルオロメチル基が連結されていることが好ましい。好ましいＲ２は非置換の炭素数２〜７のアルキル基、非置換の炭素数４〜９のアルコキシル基、１個以上のフッ素原子が置換した炭素数７〜９のアルコキシル基、またはシアノ基である。好ましいＲ２の具体例として、例えば、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｏ−Ｃ５Ｈ１１、−Ｏ−Ｃ６Ｈ１３、−Ｏ−Ｃ＊Ｈ（ＣＨ３）−Ｃ６Ｈ１３、−Ｏ−Ｃ＊Ｈ（ＣＦ３）−Ｃ６Ｈ１３またはシアノ基等が挙げられる。より好ましいＲ２は−Ｃ３Ｈ７、−Ｏ−Ｃ＊Ｈ（ＣＨ３）−Ｃ６Ｈ１３またはシアノ基である。
【００２４】
Ａ１は単結合（−）、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、または−ＣＨ２−であり、好ましくは単結合または−ＣＯＯ−である。「単結合」は一般式における該結合の左隣の基と右隣の基とが直接連結されることを意味する（以下、Ａ１以外の基においても同様とする）。また左右対称性を有しない基、例えば「−ＣＯＯ−」、「−ＯＣＯ−」等の場合、該基の向きは記載の通りであり、すなわち該基の左側が一般式におけるＡ１の左隣の基と連結され、右側が一般式におけるＡ１の右隣の基と連結される（以下、Ａ１以外の基においても同様とする）。
Ａ２は置換基、特に１個以上のハロゲン原子を有してもよいフェニレン基またはシクロヘキシレン基である。好ましいＡ２は非置換のフェニレン基もしくはシクロヘキシレン基、または１個以上のハロゲン原子、特にフッ素原子が置換したフェニレン基であり、より好ましくは非置換のフェニレン基もしくはシクロへキシレン基、モノフルオロフェニレン基、またはジフルオロフェニレン基である。
ｍは０、１または２であり、好ましくは０または１、特に１である。
【００２５】
Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３、Ｐｈ４、Ｐｈ５、Ｐｈ６、Ｐｈ７、Ｐｈ８、およびＰｈ９はそれぞれ独立して置換基、特に１個以上のハロゲン原子を有してもよいフェニレン基、ビフェニレン基またはシクロヘキシレン基である。好ましいＰｈ１、Ｐｈ３、Ｐｈ４およびＰｈ６はそれぞれ独立して置換基を有してもよいフェニレン基、特に非置換のフェニレン基である。好ましいＰｈ２は置換基を有してもよいフェニレン基またはビフェニレン基、特に非置換のフェニレン基である。好ましいＰｈ５は置換基、特に１個以上のフッ素原子が置換してもよいフェニレン基またはシクロヘキシレン基であり、より好ましくは非置換のフェニレン基、モノフルオロフェニレン基、ジフルオロフェニレン基、または非置換のシクロへキシレン基、特に非置換のフェニレン基である。好ましいＰｈ７は置換基を有してもよいビフェニレン基、特に非置換のビフェニレン基である。好ましいＰｈ８は置換基を有してもよいフェニレン基またはビフェニレン基、特に非置換のフェニレン基またはビフェニレン基である。好ましいＰｈ９は置換基、特に１個以上のフッ素原子が置換してもよいフェニレン基またはビフェニレン基、特に、非置換のフェニレン基、モノフルオロフェニレン基、または非置換のシクロへキシレン基である。
【００２６】
Ｃ＊は不斉炭素原子である。
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４およびＸ５はそれぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ３またはフッ素原子、好ましくは−ＣＨ３または−ＣＦ３、特に−ＣＨ３である。
【００２７】
Ｒ３は水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数１〜１０のアルコキシル基である。炭素数１〜１０のアルキル基の具体例として、Ｒ１における「炭素数１〜１０のアルキル基」として例示した同様の具体例が挙げられる。炭素数１〜１０のアルコキシル基の具体例として、Ｒ１における「炭素数１〜１０のアルコキシル基」として例示した同様の具体例が挙げられる。好ましいＲ３は水素原子または炭素数１〜１０、特に４〜６のアルキル基であり、より好ましくは水素原子である。
【００２８】
Ａ３は−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＯＣＨ２−、−ＣＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＯＣＨ２−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−であり、好ましくは−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−または−ＣＯ−、特に−ＣＨ２Ｏ−である。
Ａ４は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２−または−Ｏ−であり、好ましくは単結合、−ＣＯＯ−または−Ｏ−、特に単結合である。
ｎは１または２であり、好ましくは１である。
ｐは０、１または２であり、好ましくは０または１、特に１である。
【００２９】
Ｒ４は水素原子、１個以上のハロゲン原子が置換してもよい炭素数１〜１０のアルキル基もしくは炭素数１〜１０のアルコキシル基、フッ素原子、またはシアノ基である。Ｒ４は不斉炭素原子を含んでいてもよく、その場合には該不斉炭素原子にはメチル基またはトリフルオロメチル基が連結されていることが好ましい。好ましいＲ２は水素原子、非置換の炭素数２〜７のアルキル基、非置換の炭素数４〜９のアルコキシル基、またはシアノ基である。好ましいＲ２の具体例として、例えば、水素原子、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｏ−Ｃ５Ｈ１１、−Ｏ−Ｃ６Ｈ１３、−Ｏ−Ｃ＊Ｈ（ＣＨ３）−Ｃ６Ｈ１３またはシアノ基等が挙げられる。より好ましいＲ２は−Ｏ−Ｃ＊Ｈ（ＣＨ３）−Ｃ６Ｈ１３である。
【００３０】
Ｒ５は炭素数１〜１０のアルキル基である。炭素数１〜１０のアルキル基の具体例として、Ｒ１における「炭素数１〜１０のアルキル基」として例示した同様の具体例が挙げられる。好ましいＲ５は炭素数２〜７、特に２〜４のアルキル基であり、より好ましくはＣ３Ｈ７−である。
Ａ５は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−であり、好ましくは単結合、−ＣＯＯ−または−Ｏ−、特に単結合または−ＣＯＯ−である。
【００３１】
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は（Ｃ２Ｈ５）２ＣＨ−である。
Ａ６は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２−または−ＣＯ−であり、好ましくは−ＣＯＯ−である。
Ａ７およびＡ９はそれぞれ独立して−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。好ましいＡ７は−ＯＣＯ−である。好ましいＡ９は−ＣＯＯ−である。
Ａ８は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｏ−、−ＯＣＯ−Ｐｈｓ−ＣＯＯ−（Ｐｈｓは置換基を有しても良いフェニレン基を示す）または−ＯＣＯ−Ｎｐｓ−ＣＯＯ−（Ｎｐｓは置換基を有しても良いナフチレン基）であり、好ましくは単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＯ−Ｐｈｓ−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−Ｎｐｓ−ＣＯＯ−、特に−ＣＯＯ−である。
【００３２】
一般式１〜４で表される化合物の好ましい具体例を以下に示す。なお、具体例においてＰｈは非置換の１，４−フェニレン基、Ｐｈ（３−Ｆ）は３−フルオロ−１，４−フェニレン基、Ｐｈ（３，５−Ｆ）は３，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン基、Ｃｙは非置換のトランス−１，４−シクロヘキシレン基、Ｎｐは非置換の２，６−ナフチレン基を示す。Ｐｈ（３−Ｆ）およびＰｈ（３，５−Ｆ）のフッ素原子の置換位置はそれぞれ、各構造式においてＰｈ（３−Ｆ）およびＰｈ（３，５−Ｆ）における左隣の基と連結される炭素原子を１位としたときの置換位置である。
【００３３】
一般式１で表される化合物の好ましい具体例として、例えば、
【化２】
2004231742.tif 000003
【００３４】
【化３】
2004231742.tif 000004
等が挙げられる。より好ましい具体例は化合物１、２、６、８、１３、１４および１６である。
【００３５】
一般式２で表される化合物の好ましい具体例として、例えば、
【化４】
2004231742.tif 000005
【００３６】
【化５】
2004231742.tif 000006
等が挙げられる。より好ましい具体例は化合物２３である。
【００３７】
一般式３で表される化合物の好ましい具体例として、例えば、
【化６】
2004231742.tif 000007
等が挙げられる。より好ましい具体例は化合物３５および３９である。
【００３８】
一般式４で表される化合物の好ましい具体例として、例えば、
【化７】
2004231742.tif 000008
等が挙げられる。より好ましい具体例は化合物４２、４３および４７である。
【００３９】
なお、一般式１及び一般式２の化合物は例えば特開平１０−２５１１８５号公報、特開平１１−２５５６７５号公報、特開２００１−３２８９５５号公報、特開２００２−２３４８５３号公報に記載の方法に準じて生成することができ、また、一般式３及び一般式４の化合物は例えば特開２００２−２１２１４５号公報、特開２００２−３３８５２６号公報、特開２００２−３３８５２７号公報、特開２００２−３２２１３５号公報、特開２００２−３０８８３３号公報に記載の方法に準じて生成することができる。
【００４０】
第１の発明においては以上のような第１カイラル材と第２カイラル材とを組み合わせて使用する。これによって、後述の液晶組成物の屈折率異方性、誘電率異方性、等方相転移温度および粘度を容易に達成でき、結果として低い駆動電圧、小さい温度依存性、ならびに優れたコントラストおよび高温信頼性が達成される。
【００４１】
第１カイラル材および第２カイラル材はそれぞれ独立して２種類以上の化合物を使用してもよい。低い駆動電圧、小さい温度依存性、ならびに優れたコントラストおよび高温信頼性をより有効に達成する観点からは、第１カイラル材として少なくとも上記一般式１で表される化合物を、第２カイラル材として少なくとも上記一般式４で表される化合物を使用することが好ましい。より好ましくは第１カイラル材として上記一般式１で表される化合物のみを、第２カイラル材として上記一般式４で表される化合物を使用する。
【００４２】
カイラル材は一般にヘリカル構造の螺旋方向を右巻きまたは左巻きのいずれかの方向にする特性を化合物固有の特性として有している。第１および第２カイラル材の選択に際しては、本発明の効果が得られる限り、そのような特性を考慮する必要はないが、好ましくはヘリカル構造の螺旋方向を同一の方向にする特性を有するカイラル材のみを組み合わせて選択する。
【００４３】
第１カイラル材と第２カイラル材との合計使用量は得られる液晶組成物の選択反射波長を調整する重要な因子であり、当該合計使用量を調整することによって、液晶組成物の選択反射波長を４５０〜７００ｎｍの範囲で有効に調整できる。合計使用量は使用されるネマチック液晶およびカイラル材の種類にも依存するため、一概には規定できないが、通常、ネマチック液晶とカイラル材との合計量に対して８〜４５重量％が適当である。合計使用量が少なすぎると十分な反射波長やメモリー性を得られないことがあり、多すぎると室温でコレステリック相を示さなくなったり、固化したりすることがある。特に、選択反射波長を６８０ｎｍ程度の赤波長に設定したい場合、第１カイラル材と第２カイラル材との合計使用量はネマチック液晶とカイラル材との合計量に対して８〜４０重量％が好適である。また、選択反射波長を５５０ｎｍ程度の緑波長に設定したい場合、合計使用量は１３〜３０重量％が好適である。また、選択反射波長を４８０ｎｍ程度の青波長に設定したい場合、合計使用量は１０〜４５重量％が好適である。液晶組成物の選択反射波長は、カイラル材の合計使用量を上記範囲内で増大すると短くなり、低減すると長くなる。
【００４４】
第１の発明は、低い駆動電圧、小さい温度依存性、ならびに優れたコントラストおよび高温信頼性が達成される限り、上記した一般式１〜４で表されるカイラル材以外の他のカイラル材（以下、「他のカイラル材」という）を使用することを妨げるものではない。その場合、全カイラル材の合計使用量がネマチック液晶と全カイラル材との合計量に対して上記範囲内であればよい。
【００４５】
第１カイラル材使用量（第１カイラル材として複数のカイラル化合物を使用した場合はそれらの合計量）と第２カイラル材使用量（第２カイラル材として複数のカイラル化合物を使用した場合はそれらの合計量）との比率（第１カイラル材；第２カイラル材）は温度依存性をより有効に向上させる重要な因子であり、５：１〜１：１の範囲、特に４：１〜１：１の範囲で、長波長へのシフトと短波長へのシフトが相殺されるようになるような割合で使用する。
【００４６】
液晶組成物にはさらに色素を添加してもよい。その場合、添加される色素としては、従来から知られている各種色素を使用することができ、液晶と相溶性の良好なものが好適に用いられる。例えば、アゾ化合物、キノン化合物、アントラキノン化合物等、あるいは二色性色素等が使用可能であり、これらの色素を複数種類用いてもよい。添加量としては、例えば、ネマチック液晶とカイラル材の合計量に対して３重量％以下が望ましい。添加量が多すぎると液晶の選択反射量が低くなり逆にコントラストが下がってしまう。
【００４７】
第１の発明において上記のように特定の第１および第２カイラル材を使用して所定の選択反射波長に設定されたカイラルネマチック液晶組成物は通常、屈折率異方性（Δｎ）が０．１４〜０．２２、特に０．１５〜０．２０、誘電率異方性（Δε）が１６〜２５、特に１８〜２５、等方相転移温度が７５〜９０℃、特に７９〜８５℃、２５℃における粘度が２０〜６０ｍＰａ・ｓ、特に２５〜５０ｍＰａ・ｓである。このため、駆動電圧が比較的低く、温度依存性が比較的小さい、コントラストおよび高温信頼性に優れた高反射率の液晶組成物および液晶表示素子を容易に提供可能である。
【００４８】
屈折率異方性が小さすぎると、反射率が低くなりコントラストが無くなる。屈折率異方性が大きすぎると、液晶素子の信頼性、安定性が低下してしまう。
また誘電率異方性が小さすぎると、駆動電圧が高くなってしまう。誘電率異方性が大きすぎると、液晶素子の信頼性、安定性が低下してしまう。
また等方相転移温度が低すぎると、保存安定性が低下する。等方相転移温度が高すぎると、低温保存時での安定性が低下し、駆動電圧も高くなる。
また粘度が低すぎると、液晶素子の信頼性、安定性が低下する。粘度が高すぎると、駆動電圧が顕著に高くなり、液晶表示素子の製造に際して均一な品質の素子製造が難しくなり歩留まりが低下する。
【００４９】
カイラルネマチック液晶組成物の等方相転移温度はコレステリックアイソトロピック温度（Ｔｃ）とも呼ばれる温度であって、温度を上げていったとき、コレステリック相が等方相に転移するときの温度である。Ｔｃは融点測定システム（メトラートレード社製）を用いて測定された値を用いているが、上記装置によって測定されなければならないわけではない。Ｔｃを測定できる限り、いかなる装置を用いて測定されてもよい。
【００５０】
粘度は２５℃においてＥ型粘度計（東京計器社製）を用いて測定された値を用いているが、上記装置によって測定されなければならないわけではない。上記装置と同様の原理により２５℃の粘度を測定可能な装置であれば、いかなる装置を用いて測定されてもよい。
【００５１】
（第２の発明）
第２の発明は、第１の発明において第１カイラル材が特に制限されることなく、第１の発明におけるカイラルネマチック液晶組成物の前記特定の屈折率異方性、誘電率異方性、等方相転移温度および粘度（以下、単に「所定の屈折率異方性等」という）が達成されること以外、第１の発明と同様である。すなわち、第２の発明は、第１の発明と同様の第２カイラル材を使用して液晶組成物の前記所定の屈折率異方性等を達成することによって、第１の発明と同様の効果（すなわち、低い駆動電圧、小さい温度依存性、ならびに優れたコントラストおよび高温信頼性）を達成するものである。
【００５２】
以下、第２の発明について詳しく説明するが、特記しない限り、第２の発明は第１の発明の説明を準用できるものとする。
第２の発明において第１カイラル材は、温度による選択反射波長のシフト方向が長波長方向であり、かつ所定の屈折率異方性等を達成できる限り、特に制限されるものではない。所定の屈折率異方性等を容易に達成する観点からは、前記一般式１で表される化合物および／または一般式２で表される化合物、好ましくは前記一般式１で表される化合物、特に化合物１、２、６、８、１３、１４および１６を使用することが望ましい。
【００５３】
第２カイラル材としては、第１の発明と同様の第２カイラル材、すなわち前記一般式３で表される化合物および／または前記一般式４で表される化合物、好ましくは前記一般式４で表される化合物、特に化合物４２、４３および４７を使用する。第２カイラル材として上記化合物を使用しないと、所定の屈折率異方性等を達成できない。
第１カイラル材および第２カイラル材はそれぞれ独立して２種類以上の化合物を使用してもよい。
【００５４】
第２の発明において第１カイラル材と第２カイラル材との合計使用量およびそれらの比率は、第１カイラル材が上記のように特に制限されないこと以外、第１の発明においてと同様である。
【００５５】
第２の発明は、低い駆動電圧、小さい温度依存性、ならびに優れたコントラストおよび高温信頼性が達成される限り、前記一般式３〜４で表されるカイラル材以外の他のカイラル材を第２カイラル材として使用することを妨げるものではない。その場合、全カイラル材の合計使用量がネマチック液晶と全カイラル材との合計量に対して前記範囲内であればよい。
【００５６】
＜液晶表示素子＞
本発明の液晶組成物を用いた液晶表示素子について図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る液晶表示素子の一実施形態の断面構造を示す概略図であり、図１（Ａ）に高電圧パルスを印加したときのプレーナ状態（着色状態）を示し、図１（Ｂ）に低電圧パルスを印加したときのフォーカルコニック状態（透明／黒色表示状態）を示す。なお、この液晶表示素子はメモリー性を有しており、プレーナ状態及びフォーカルコニック状態はパルス電圧印加後も維持される。なお、図１（Ａ）および図１（Ｂ）は印加電圧が異なること以外、同様であり、図１（Ａ）および図１（Ｂ）のいずれの図面をも指すときは単に図１と示すものとする。
【００５７】
図１に示す液晶表示素子は、一対の基板１１，１２間に液晶組成物２１が挟持された構造を有する。図１において、１１、１２は透光性を有する透明基板であり、透明基板１１、１２のそれぞれの表面に、互いに平行な複数の帯状に形成された透明電極１３、１４が設けられている。これらの電極１３、１４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１３，１４上には絶縁性薄膜がコーティングされていることが好ましく、ここでは電極１３上にのみ絶縁性薄膜１５がコーティングされている。絶縁性薄膜１５におけるセルの内部側には液晶の配向を安定化させる配向安定化膜（図示せず）が設けられている。また光を入射させる側と反対側の基板の外面（裏面）には、必要に応じて黒色の可視光吸収層１６が設けられる。２０はスペーサー保持部材としての柱状構造物、２１は室温でコレステリック相を示すカイラルネマチック液晶組成物である。２４はシール材であり、液晶組成物２１を基板１１、１２間に封入するためのものである。
以下、液晶表示部材の主要な構成部材について詳しく説明する。
【００５８】
（基板）
図１において基板１１、１２は、既述の通り、いずれも透光性を有しているが、本実施形態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）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、ガラス基板を例示できる。ガラス基板以外にも、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフレキシブル基板を使用することができる。基板として、そのようなフレキシブルプラスチック基板を用いることにより、軽量で薄型の素子が作製できる。また、割れる心配がない。
【００５９】
（電極）
電極としては、例えば、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ：インジウム錫酸化物）、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ（ＩＺＯ：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１１、１２の表面に互いに平行な複数の帯状の透明電極１３、１４が形成されており、これらの電極１３、１４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。
【００６０】
（絶縁性薄膜）
本実施形態の液晶表示素子は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、絶縁性薄膜が形成されていてもよい。既述の通り、ここでは電極１３上に絶縁性薄膜１５がコーティングされている。絶縁性薄膜としては、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材料やポリイミド樹脂、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。絶縁性薄膜は前記の材料に色素を添加すればカラーフィルターとしても機能する。このようにカラーフィルターとしても機能させることによって、電極間の短絡防止特性と素子の信頼性を向上させながら、色純度を向上させることができる。さらに、絶縁性薄膜は柱状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。
【００６１】
（配向安定化膜）
配向安定化膜は液晶組成物の配向を有効に制御し、かつ安定化させるために、形成されることが好ましいが、形成されていなくてもよい。配向安定化膜が形成される場合、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。配向安定化膜としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、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。これらの材料を用いて形成した配向安定化膜は、ラビング処理等の配向処理を施してもよいが、施さなくても良好な反射特性を示す。配向安定化膜はラビング処理を行うことにより、さらに反射率を向上させることが出来る。しかし、両面の配向安定化膜をラビング処理するとフォーカルコニック状態でのメモリー性が無くなってしまう。また配向安定化膜を絶縁性薄膜と兼用してもよい。
【００６２】
配向安定化膜の膜厚を１０〜１５０ｎｍに設定することによって、駆動電圧が比較的低く、温度依存性が比較的小さく、コントラストおよび高温信頼性に優れた液晶表示素子をより容易に提供できる。配向安定化膜が１０ｎｍよりも薄いと充分な配向制御の役割を果たさず、１５０ｎｍよりも厚いと駆動電圧が上昇したり、配向むらが発生しやすいという問題がある。特に、膜厚が３０〜１００ｎｍのときに塗工性が良好で、ムラの無い膜が形成可能であり、駆動電圧も低く良好な特性を示す。
配向安定化膜に可溶性を有するポリイミド化合物を使用することで、プラスチック基板でも成膜可能である。また液晶と配向安定化膜の相互作用が強くなって液晶分子が均一に配向され、フォーカルコニック状態での散乱が少なくなり、素子としてのコントラストが向上する。またラビングしないことで視野角依存性を少なくすることができる。
【００６３】
（スペーサー）
本実施形態の液晶表示素子は、一対の基板間に、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が設けられていてもよい。この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。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、図１に示すように、基板間のギャップを均一に保持するために柱状構造物２０のみを設けてもよいが、スペーサー及び柱状構造物をいずれも設けてもよいし、柱状構造物に代えて、スペーサーのみをスペース保持部材として使用してもよい。スペーサーの直径は柱状構造物を形成する場合はその高さ以下、好ましくは当該高さに等しい。柱状構造物を形成しない場合は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。
【００６４】
（液晶組成物）
液晶組成物は前記した本発明のカイラルネマチック液晶組成物である。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。
【００６５】
（柱状構造物）
図１に示すように、本実施形態の液晶表示素子は、強い自己保持性（強度）を付与するために、一対の基板はそれらの間で構造物によって支持されていてもよい。本例の液晶表示素子には、基板１１、１２間に柱状構造物２０が設けられている。柱状構造物としては、例えば、格子配列等の所定のパターンに一定の間隔で配列された、円柱状体、四角柱状体、楕円柱状体、台形柱状体、円錐柱状体等の柱状構造物を挙げることができる。また、所定間隔で配置されたストライプ状のものでもよい。この柱状構造物はランダムな配列ではなく、等間隔な配列、間隔が徐々に変化する配列、所定の配置パターンが一定の周期で繰り返される配列等、基板の間隔を適切に保持でき、且つ、画像表示を妨げないように考慮された配列であることが好ましい。柱状構造物は液晶表示素子の表示領域に占める面積の割合が１〜４０％であれば、適度な強度を保持しながら液晶表示素子として実用上満足できる表示特性が得られる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリイミド樹脂等一般的な樹脂であれば使用は可能である。柱状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。
【００６６】
次に、ポリエステル樹脂を用いた柱状構造物の製作方法の一例について説明する。例えば、まず、所定のパターンが形成されたＩＴＯ電極を形成した基板上にポリエステル樹脂溶液をロールコーターやグラビアコーター等の印刷機を用いて印刷した後、基板を貼り合わせて乾燥、硬化させる。その後、液晶表示素子とするには、柱状構造物を挟持した基板間に液晶組成物を真空注入法等によって注入すればよい。あるいは、基板を貼り合わせる際に、液晶組成物を滴下しておき、基板の貼り合わせと同時に液晶組成物を封入するようにしてもよい。
【００６７】
さらに、基板間ギャップ制御の精度向上のため、柱状構造物を形成するときに、柱状構造物の膜厚より小さいサイズのスペーサー材料、例えば、ガラスファイバー、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を配置し、加熱や加圧でギャップが変化しないようにすると、よりギャップ精度を向上させることができ、それだけ電圧ムラ、表示ムラ等を低減できる。
【００６８】
（カラーフィルター）
また、液晶組成物への色素添加に代えてカラーフィルターを採用することが出来る。この場合、例えば液晶表示素子にフィルター層を設ける事ができる。このフィルタ層に用いられる材料としては、例えば、無色透明物質に色素を添加したものであってもよいし、色素を添加せずとも本質的に着色状態にあるものであってもよい。例えば、フィルタ層が色素と同様の働きをする特定の物質からなる薄膜であってもよい。液晶表示素子を構成するための透明基板自体を以上のようなフィルタ層材料と置き換えても同様の効果が得られる。
【００６９】
図２は液晶層が３つ積層されてなるフルカラー表示用積層型液晶表示素子の一例の断面構造を示す概略図である。詳しくは、図２の積層型液晶表示素子は、可視光吸収層１６が形成されていないこと以外、図１と同様の液晶表示素子が３つ積層されてなっており、最も下の液晶表示素子の底面にのみ可視光吸収層１６が形成されている。また、最も下の液晶表示素子３１の基板１２以外の基板は透光性を有することを要する。図２において、図１と同じ部材には同じ符号を付しているので、それらの説明は省略する。
【００７０】
液晶表示素子（３１、３２、および３３）はそれぞれ所定波長の光を選択反射するように調製された前述のカイラルネマチック液晶組成物２１を収容している。図２において、液晶表示素子（３１、３２、および３３）の選択反射波長はぞれぞれ赤波長（Ｒ）、緑波長（Ｇ）、および青波長（Ｂ）に設定されているが、Ｒ、ＧおよびＢの順序は特に制限されるものではない。なお、液晶層間に位置する基板の数を１枚にして上下の素子で兼用するようにしてもよい。この場合、使用する基板の枚数が減少するため不要な散乱等を抑えて表示特性を向上させやすくなる。
【００７１】
図２においては、青色表示用液晶表示素子３３のみが比較的高い電圧パルスを印加されてプレーナ状態にあり、赤色表示用液晶表示素子３１および緑色表示用液晶表示素子３２は比較的低い電圧パルスを印加されてフォーカルコニック状態にあり、フルカラー用の積層型液晶表示素子全体として青色のみを選択反射するようになっている。
【００７２】
液晶表示素子（３１、３２、および３３）の積層は接着層３０によって達成されている。そのような接着層３０は、透明性を有し、かつ液晶表示素子（３１、３２、および３３）を一体化できればいかなる材料によって形成されてもよく、例えば、両面粘着シート等が挙げられる。
【００７３】
【実施例】
以下、本発明を実験例を用いて具体的に説明するが、本発明はそれらの実験例に限定されるものではない。以下に説明する各実験例における液晶表示素子においては、液晶表示素子をプレーナ状態としたときに高反射率状態となり、フォーカルコニック状態としたときに低反射率状態となる。また、部は重量部を表す。
【００７４】
［実施例１］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）８４部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１）を１３部、［一般式４］で示されるカイラル材（化合物４２）を３部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１８．１、屈折率異方性Δｎ：０．１７８１、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：７９．７℃、粘度：３９ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。
【００７５】
次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【００７６】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、４０Ｖで着色状態、２０Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２６．４、透明時の視感反射率Ｙ値は２．８、コントラスト９．４であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【００７７】
評価方法を以下に示す。なお、評価方法は以下の実施例及び比較例でも同様である。
反射率の測定は反射型分光測色計ＣＭ−３７００ｄ（ミノルタ社製）を用いて視感反射率（Ｙ値）を測定することで行った。Ｙ値が小さいほど透明である。また、Ｙ値が大きいほど明るい。
コントラストは「高反射率状態でのＹ値／低反射率状態でのＹ値」で評価した。
反射波長は分光光度計（Ｕ−３４１０：日立製作所社製）を用いて測定した。
高温の信頼性試験では得られた液晶表示素子を８０℃の恒温槽に３００時間入れ、その前後での素子特性（反射波長、着色状態および透明状態を達成する駆動電圧、ならびに着色時および透明時のＹ値）の変化度合により下記基準に従って評価を行った。
◎；素子特性が変化しなかった；
○；素子特性がわずかに変化したが、実用上問題なかった；
△；素子特性が変化し、実用上問題があった；
×；素子特性が大きく変化した。
【００７８】
［実施例２］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）８４．２部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１）を１０部、［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１４）を３部、［一般式４］で示されるカイラル材（化合物４２）を２．８部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１９．５、屈折率異方性Δｎ：０．１７９２、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：８０．５℃、粘度：４２ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。
【００７９】
次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【００８０】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、３５Ｖで着色状態、１７Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２７．８、透明時の視感反射率Ｙ値は２．９、コントラスト９．６であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【００８１】
［実施例３］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）８２部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物２）を１１部、［一般式３］で示されるカイラル材（化合物３５）を７部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１７．４、屈折率異方性Δｎ：０．１７６５、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：８０．２℃、粘度：４５ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８５ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。
【００８２】
次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【００８３】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、４０Ｖで着色状態、２０Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２４．６、透明時の視感反射率Ｙ値は２．７、コントラスト９．１であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【００８４】
［実施例４］
ネマチック液晶Ｂ（誘電率異方性Δε：３６．４、屈折率異方性Δｎ：０．１６５１、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０８．７℃）８０．２部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１）を１１．４部、［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１３）を２．６部、［一般式３］で示されるカイラル材（化合物３５）を５．８部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：２２．５、屈折率異方性Δｎ：０．１５８５、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：７９．２℃、粘度：４８ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。
【００８５】
次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【００８６】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、３８Ｖで着色状態、１８Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２６．３、透明時の視感反射率Ｙ値は２．７、コントラスト９．７であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【００８７】
［実施例５］
ネマチック液晶Ｂ（誘電率異方性Δε：３６．４、屈折率異方性Δｎ：０．１６５１、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０８．７℃）８０．１部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物６）を１３．４部、［一般式３］で示されるカイラル材（化合物３９）を６．５部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：２０．９、屈折率異方性Δｎ：０．１５６５、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：８０．２℃、粘度：４６ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８５ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。
【００８８】
次に、ガラス基板上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み１４００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成しその上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのガラス基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み１４０Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【００８９】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、３９Ｖで着色状態、１９Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２７．４、透明時の視感反射率Ｙ値は２．８、コントラスト９．８であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【００９０】
［実施例６］
ネマチック液晶Ｂ（誘電率異方性Δε：３６．４、屈折率異方性Δｎ：０．１６５１、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０８．７℃）８３．７部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物８）を１３．２部、［一般式４］で示されるカイラル材（化合物４３）を３．１部を混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：２１．４、屈折率異方性Δｎ：０．１５７８、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：８２．５℃、粘度：４０ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５４０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射波長を示した。
【００９１】
次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み５００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、この基板を弱くラビングした。ラビング処理の条件としては、レーヨンのラビング布を巻いたローラーの回転数を５Ｏｒｐｍ、配向安定化膜の形成されたプラスチック基板に対するラビングローラーの相対移動速度を１４０ｃｍ／分、ラビング布のパイルの押し込み量を０．３ｍｍとした。その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み５００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。なおこちらの基板にはラビング処理は行わなかった。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【００９２】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、３８Ｖで着色状態、１８Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は３０．４、透明時の視感反射率Ｙ値は３．０、コントラスト１０．１であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【００９３】
［実施例７］
ネマチック液晶Ｂ（誘電率異方性Δε：３６．４、屈折率異方性Δｎ：０．１６５１、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０８．７℃）８４．２部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１１）を１０部、［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１６）を２．８部、［一般式４］で示されるカイラル材（化合物４７）を３部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：２４．３、屈折率異方性Δｎ：０．１５３５、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：７９．６℃、粘度：４７ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。まず、第１のポリカーボネート（ＰＣ）フィルム基板上に設けられたＩＴＯ透明電極上に酸化チタン微粒子を含有する有機ケイ素化合物を含む絶縁膜材料の塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、８０℃のオーブン中で溶剤を乾燥させ、高圧水銀灯でＵＶ照射（３Ｊ）し、さらに１４０℃のオーブンで１時間焼成して厚み２００ｎｍの絶縁膜を得た。
【００９４】
前記絶縁膜の上に可溶性ポリイミドの塗布液をフレキソ印刷で塗布した。その後、１４０℃のオーブン中で焼成し、厚み５０ｎｍのボリイミド系配向安定化膜を得た。そして、その上に５μｍ径の接着スペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。また、第２のＰＣフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも同様に絶縁膜と配向安定化膜を形成し、対向基板とした。
【００９５】
続いて、第１の基板上の周縁部にシール材ＸＮ２１（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定の高さの壁を形成した。
次に第２の基板上の表示部分に、ポリウレタン樹脂パンデックスＴ−５２１０（ＤＩＣ社製）とジメチルホルムアミドを重量比５０対５０で混合したものをスクリーン印刷した後、１００℃で２時間乾燥させ、直径５０μｍの概ね円柱形状の柱状構造物をピッチ３００μｍで格子状に形成した。
【００９６】
その後、該第２の基板上にシール材の高さと面積から計算された量の液晶組成物を塗布した後、該第１の基板を加圧・加熱しながら貼り合わせ、１５０℃で１時間加熱し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【００９７】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、３５Ｖで着色状態、１５Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２８．１、透明時の視感反射率Ｙ値は２．９、コントラスト９．７であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【００９８】
［実施例８］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）８１部に［一般式２］で示されるカイラル材（化合物２３）を１２部、［一般式３］で示されるカイラル材（化合物３５）を７部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１６．９、屈折率異方性Δｎ：０．１７３９、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：７９．６℃、粘度：４３ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８５ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。
【００９９】
次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【０１００】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、４０Ｖで着色状態、１９Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２５．２、透明時の視感反射率Ｙ値は２．７、コントラスト９．３であり、コントラストの高い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後でも反射波長のズレは無く、また着色状態および透明状態を達成する駆動電圧ならびに着色時および透明時のＹ値にズレは無かった。
【０１０１】
［比較例１］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）８４．７部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１）を１５．３部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１６．１、屈折率異方性Δｎ：０．１７５４、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：８１．５℃、粘度：３８ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８Ｏ０Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【０１０２】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、５０Ｖで着色状態、２５Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２５．１、透明時の視感反射率Ｙ値は３．０、コントラスト８．４であり、コントラストの少し低い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後で反射波長は長波長にずれ、またズレの幅は大きく、さらに着色時および透明時のＹ値が大きくズレた。
【０１０３】
［比較例２］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）８８部に［一般式４］で示されるカイラル材（化合物４２）を１２部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１６．８、屈折率異方性Δｎ：０．１８０３、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：８２．７℃、粘度：６５ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８Ｏ０Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【０１０４】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、５０Ｖで着色状態、２７Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２５．８、透明時の視感反射率Ｙ値は３．０、コントラスト８．６であり、コントラストの少し低い素子であった。しかし、粘度が高く、高温信頼性試験では８０℃、３００時間後で反射波長は短波長にずれ、またズレの幅は大きく、さらに着色時および透明時のＹ値が大きくズレた。
【０１０５】
［比較例３］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）７６．５部に［一般式１］で示されるカイラル材（化合物１）を１４部、カイラル材（Ｓ−８１１：メルク社製）を９．５部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１３．５、屈折率異方性Δｎ：０．１７０５、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：７５．６℃、粘度：５３ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【０１０６】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、６０Ｖで着色状態、３５Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２４．６、透明時の視感反射率Ｙ値は３．１、コントラスト７．９であり、コントラストが少し低い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後で反射波長のズレはなかったが、素子の駆動電圧が少し高くなった。
【０１０７】
［比較例４］
ネマチック液晶Ａ（誘電率異方性Δε：２１．２、屈折率異方性Δｎ：０．２０５、ネマチックアイソトロピック相転移温度ＴＮＩ：１０４．８℃）７８．１部に［一般式４］で示されるカイラル材（化合物４２）を１４．８部、カイラル材（ＣＢ１５：メルク社製）を７．１部混合し、カイラルネマチック液晶組成物を調製した。このカイラルネマチック液晶組成物は、誘電率異方性Δε：１５．８、屈折率異方性Δｎ：０．１７２４、コレステリックアイソトロピック相転移温度Ｔｃ：７０．２℃、粘度：６８ｍＰａ・ｓ（２５℃）であった。また、５８０ｎｍに反射強度のピーク波長がある選択反射特性（黄色）を示した。次に、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）フィルム上に設けられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の透明電極上に厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成し、その上に５μｍ径のスペーサ（積水ファインケミカル社製）を散布した。またもう一つのＰＥＳフィルム基板上のＩＴＯ透明電極上にも、厚み８００Åの配向安定化膜ＡＬ−４５５２（ＪＳＲ社製）を形成した。続いて、第一基板上の周辺部にシール材ＸＮ２１Ｓ（三井化学社製）をスクリーン印刷して所定高さの壁を形成した。その後、基板同士を貼り合せシール材を硬化させた。その後、所定量のカイラルネマチック組成物を真空注入装置を用いて注入し、光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収層を設け、液晶表示素子を作製した。
【０１０８】
上記の液晶表示素子の電極間に着色状態（プレーナー状態）と透明状態（フォーカルコニック状態）にするために所定電圧で駆動したところ、５５Ｖで着色状態、３０Ｖで透明状態を示した。着色時の視感反射率Ｙ値は２５．４、透明時の視感反射率Ｙ値は３．１、コントラスト８．２であり、コントラストの少し低い素子であった。高温信頼性試験では８０℃、３００時間後で反射波長のズレは無かったが、素子の駆動電圧が非常に高くなった。
【０１０９】
【表１】
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【０１１０】
【発明の効果】
本発明の液晶組成物および液晶表示素子は、駆動電圧および粘度が比較的低く、温度依存性が比較的小さく、さらにコントラストおよび高温信頼性に優れている。
【０１１１】
本発明の液晶組成物および液晶表示素子は駆動電圧、特に着色状態を達成するための駆動電圧を５０Ｖ以下、好ましくは４０Ｖ以下に設定可能である。そのため、安価なＩＣが使用可能となり、液晶表示素子が安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の一例の概略断面図であり、（Ａ）はプレーナ状態を示し、（Ｂ）はフォーカルコニック状態を示す。
【図２】本発明の液晶表示素子の一例の概略断面図である。
【符号の説明】
１１、１２：基板、１３、１４：電極、１５：絶縁性薄膜、１６：可視光吸収層、２０：柱状構造物、２１：液晶組成物、２４：シール材、３０：接着層、３１：赤色表示用液晶表示素子、３２：緑色表示用液晶表示素子、３３：青色表示用液晶表示素子。
【図１】
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【図２】
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