(57)【要約】【課題】本発明は、コレステリック相を示す液晶組成物において、低い駆動電圧で状態の切り替えが可能である液晶組成物、及び、該液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供することを目的とする。【解決手段】自己組織型のゲル化剤と、室温でコレステリック相を示す液晶成分と、を含有する液晶組成物において、前記ゲル化剤の螺旋ねじれの向きが液晶の螺旋ねじれの向きと逆である液晶表示素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子間水素結合により自己組織化するゲル化剤と、２５℃でコレステリック相を示す液晶成分とを含有する液晶組成物において、前記ゲル化剤の自己組織化により形成される繊維状構造物は、螺旋ねじれの向きが前記液晶成分の螺旋ねじれの向きと逆方向である螺旋構造を有することを特徴とする液晶組成物。
【請求項２】
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは右ねじれ方向であり、且つ前記ゲル化剤は下記一般式（１）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【化１】
2007254526.tif 000021
（ただし、式中、Ａ1およびＡ2はそれぞれ−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表す。）
【請求項３】
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは右ねじれ方向であり、且つ前記ゲル化剤は下記一般式（２）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【化２】
2007254526.tif 000022
（ただし、式中、Ａ1は−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表し、Ｒ1は置換基を表す。）
【請求項４】
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは左ねじれ方向であり、且つ前記ゲル化剤は下記一般式（３）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【化３】
2007254526.tif 000023
（ただし、式中、Ａ1およびＡ2はそれぞれ−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表す。）
【請求項５】
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは左ねじれ方向であり、前記ゲル化剤は下記一般式（４）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする請求項１に記載の液晶組成物。
【化４】
2007254526.tif 000024
（ただし、式中、Ａ1は−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表し、Ｒ1は置換基を表す。）
【請求項６】
前記液晶成分がネマティック液晶およびカイラル材からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項７】
前記液晶成分は、５００〜７００ｎｍの間に選択反射のピーク波長を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項８】
前記ゲル化剤の含有量が、前記液晶成分と前記ゲル化剤の合計量に対して０．５〜４．０質量％であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液晶組成物を一対の基板間に挟持したことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１０】
前記一対の基板の少なくとも一方に電極が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶組成物、及び、液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子の分野においては、従来より、室温下でコレステリック相を示すことができるようにしたカイラルネマティック（コレステリック）液晶組成物を用いた液晶表示素子が知られている。こ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ティック（コレステリック）液晶組成物を挟持させておき、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り、液晶をプレーナー（ＰＬ）状態から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、画像の表示を行うものである。この中で、プレーナー（ＰＬ）状態は特定の波長の光を選択反射する性質を有している。
【０００３】
そして、これらの液晶材料を表示素子として使用する場合、良好な白黒表示や広視野角表示を行うために、例えば、コレステリック液晶組成物にモノ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に紫外線（ＵＶ）照射などによりポリマーを形成して、液晶組成物の配向特性を制御していた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上記技術では未反応モノマーを残存させないように重合を完全に行うことはきわめて難しく、残存未反応モノマーが紫外線により徐々に反応して、その結果、素子の使用時に表示性能に影響を与えるという問題が生じていた。このように、液晶組成物中で重合反応を行って液晶組成物の流動性を抑制させる技術は、表示性能に影響を与えるため好ましいものではなかった。
【０００５】
そこで、我々は水素結合などの分子間相互作用を発現することで液晶組成物の中に網目構造を形成する有機化合物に着目し、このような自己組織型のゲル化剤をコレステリック液晶組成物に含有させて白黒表示を行う液晶表示素子について検討した。しかしながら、表示画像の白地性と明るさとを向上させ、かつ、低い駆動電圧で転移を可能にすることはとても困難を有するものであった。すなわち、液晶表示素子の色つきを抑えるためにはゲル化剤の添加量を増やす必要があり、添加量を増大させると駆動電圧の増大と画像の明るさが低下することは避けられなかった。
【０００６】
一方、ゲル化剤を含有させたコレステリック液晶組成物を用いた液晶表示素子で、視認性に優れた高コントラストな表示を得るために、組成物が、０．３〜１．２μｍの螺旋ピッチを有する二周波駆動液晶性組成物とゲル化剤からなることを特徴とした液晶表示素子が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２２６５５２号公報
【特許文献２】特開２００５−９１７３８号公報
【非特許文献１】Ｒ．Ｑ．Ｍａ、外１名、“ＳＩＤ  ９７  ＤＩＧＥＳＴ”、ｐｐ．１０１−１０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２に開示された技術は、二周波駆動液晶性組成物を用いて、駆動方法として二周波駆動方法に限定したものであり、駆動電圧を低くするものではなく、低電圧で表示画像の白地性と明るさとを両立するものではない。
【０００８】
本発明は、コレステリック相を示す液晶組成物において、低い駆動電圧で状態の切り替えが可能であり、かつ、良好な明るさと白さ（白地性）が得られる液晶組成物、及び、該液晶組成物を用いた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】
本発明者は鋭意研究を重ねたところ、以下の手段により、前記課題を解決することができた。
【００１０】
１．
分子間水素結合により自己組織化するゲル化剤と、２５℃でコレステリック相を示す液晶成分とを含有する液晶組成物において、前記ゲル化剤の自己組織化により形成される繊維状構造物は、螺旋ねじれの向きが前記液晶成分の螺旋ねじれの向きと逆方向である螺旋構造を有することを特徴とする液晶組成物。
【００１１】
２．
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは右ねじれ方向であり、且つ前記ゲル化剤は下記一般式（１）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする１に記載の液晶組成物。
【００１２】
【化１】
2007254526.tif 000003
【００１３】
（ただし、式中、Ａ1およびＡ2はそれぞれ−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表す。）
３．
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは右ねじれ方向であり、且つ前記ゲル化剤は下記一般式（２）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする１に記載の液晶組成物。
【００１４】
【化２】
2007254526.tif 000004
【００１５】
（ただし、式中、Ａ1は−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表し、Ｒ1は置換基を表す。）
４．
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは左ねじれ方向であり、且つ前記ゲル化剤は下記一般式（３）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする１に記載の液晶組成物。
【００１６】
【化３】
2007254526.tif 000005
【００１７】
（ただし、式中、Ａ1およびＡ2はそれぞれ−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表す。）
５．
前記液晶成分の螺旋ねじれの向きは左ねじれ方向であり、前記ゲル化剤は下記一般式（４）で表される化学構造を部分構造として有することを特徴とする１に記載の液晶組成物。
【００１８】
【化４】
2007254526.tif 000006
【００１９】
（ただし、式中、Ａ1は−Ｏ−、−ＮＨ−又は単なる結合手を表し、Ｒ1は置換基を表す。）
６．
前記液晶成分がネマティック液晶およびカイラル材からなることを特徴とする１乃至５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００２０】
７．
前記液晶成分は、５００〜７００ｎｍの間に選択反射のピーク波長を有することを特徴とする１乃至６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００２１】
８．
前記ゲル化剤の含有量が、前記液晶成分と前記ゲル化剤の合計量に対して０．５〜４．０質量％であることを特徴とする１乃至７のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００２２】
９．
１乃至８のいずれか１項に記載の液晶組成物を一対の基板間に挟持したことを特徴とする液晶表示素子。
【００２３】
１０．
前記一対の基板の少なくとも一方に電極が設けられていることを特徴とする９に記載の液晶表示素子。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ゲル化剤の自己組織化により形成される繊維状構造物が螺旋構造をとり、かつゲル化剤の自己組織化により形成される繊維状構造物の螺旋ねじれの向きが液晶の螺旋ねじれの向きとは逆方向とすることにより、十分な白地性と明るさを有する、駆動電圧を低くした液晶表示素子を提供することができる。
【００２５】
この効果が得られるメカニズムは明らかではないが、ゲル化剤の自己組織化により形成される繊維状構造物のねじれ方向と、コレステリック液晶のねじれ方向とが逆方向である場合、ゲル化剤とコレステリック液晶との間の相互作用が低くなり、駆動電圧を低くしても十分な、白地性と明るさを有する表示素子が得られたものと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。透明電極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しての高分子構造物、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。
【００２７】
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。
（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。
（電極）
透明電極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、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、これらの透明電極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。
（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、透明電極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５は高分子構造物１０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。
（配向膜）
配向膜７も原理上必須のものではないが、素子の安定化などのために設けておくことが好ましい。配向膜７が形成される場合、透明電極３、４上に絶縁性薄膜５が形成されているときは当該絶縁性薄膜５上に、透明電極３、４上に絶縁性薄膜５が形成されていないときは透明電極３、４上に形成される。配向膜７としては、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、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膜は、ラビング処置等を施してもよい。さらに、配向膜７は高分子構造物１０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。
（スペーサー）
一対の基板１、２間には、該基板１、２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１３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１、２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１３の直径は高分子構造物１０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。高分子構造物１０を形成しない場合はスペーサー１３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１１の厚みに相当する。
（液晶層）
液晶層１１は室温でコレステリック相を示す液晶（コレステリック液晶）に自己組織型ゲル化剤を含有させた液晶組成物からなるものである。本実施形態においては、かかる液晶組成物は、得られる表示素子の選択反射のピーク波長が５００〜７００ｎｍ、特に５５０〜６５０ｎｍとなるように、当該液晶組成物の含有成分および含有割合を調整して、調製されることが好ましい。ピーク波長を５００〜７００ｎｍとすることにより、プレーナー状態の時に全ての可視光線が確実に反射されるようになり、より良好な白地性を実現して高コントラストの白黒画像表示を可能にする。
【００２８】
本実施形態で使用されるゲル化剤は、水素結合などにより分子間で擬似的な網目構造を形成することが可能な化合物を含有する自己組織型のゲル化剤と呼ばれるもので、詳しくは、自己組織化により形成される擬似的な網目構造が繊維状構造物からなり、その繊維状構造物が螺旋構造を取り、且つ、その螺旋のねじれの向きが、コレステリック相を示す液晶の螺旋ねじれの向きと逆方向であるものである。当該ゲル化剤の添加・混合により擬似的な網目構造を形成して、コレステリック液晶の粘性を増大させることが可能である。このような自己組織型のゲル化剤と室温でコレステリック相を示す液晶とを含有する液晶組成物を用いることにより、本実施形態の液晶表示素子は、低電圧な駆動電圧で、長期にわたり良好な白黒表示が可能で、かつ、初期の表示色と優れたコントラストを維持可能であるという顕著な効果が得られる。
【００２９】
こ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、ゲル化剤の自己組織化により形成される繊維状構造物のねじれ方向と、コレステリック液晶のねじれ方向とが逆方向である場合、ゲル化剤とコレステリック液晶との間の相互作用が低くなり、駆動電圧を低くしても十分な、白地性と明るさを有する表示素子が得られたものと考えられる。
【００３０】
自己組織型のゲル化剤は、水素結合などにより分子間で擬似的な網目構造を形成することが可能な有機化合物であり、具体的には、構造中に分子間で水素結合を形成することが可能な官能基を有する有機化合物であり、分子間で水素結合を形成する官能基を有するとともにアルキル基を含有する有機化合物が好ましい。水素結合を形成する官能基とともにアルキル基を有する有機化合物をゲル化剤として使用すると、分子間での水素結合に加えてアルキル基間での分子間引力が擬似網目構造の形成に寄与するため、ゲル化剤の添加量が少なくても安定した網目構造を形成することが可能になる。
【００３１】
分子間で水素結合を形成可能な基としては、例えば、アミド結合基（−ＮＨＣＯ−）等が挙げられる。また、分子間で水素結合を形成する基の数は、１分子内に１個以上、好ましくは２個以上である。また、アルキル基は長鎖アルキル基、または長鎖アルキレン基であり、例えば、炭素数が４以上、好ましくは、６〜２０の飽和炭化水素基が挙げられる。
【００３２】
このゲル化剤は、自己組織化により網目構造を形成し、この網目構造は繊維状構造物からなり、この繊維状構造が螺旋構造を形成するものである。
【００３３】
このようなゲル化剤としては、例えば、下記式（Ｇ１）〜（Ｇ７８）で表される化合物等がある。
【００３４】
【化５】
2007254526.tif 000007
【００３５】
【化６】
2007254526.tif 000008
【００３６】
【化７】
2007254526.tif 000009
【００３７】
【化８】
2007254526.tif 000010
【００３８】
【化９】
2007254526.tif 000011
【００３９】
【化１０】
2007254526.tif 000012
【００４０】
【化１１】
2007254526.tif 000013
【００４１】
【化１２】
2007254526.tif 000014
【００４２】
【化１３】
2007254526.tif 000015
【００４３】
【化１４】
2007254526.tif 000016
【００４４】
【化１５】
2007254526.tif 000017
【００４５】
【化１６】
2007254526.tif 000018
【００４６】
【化１７】
2007254526.tif 000019
【００４７】
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。
【００４８】
ゲル化剤の含有量は本発明の目的を達成できる限り特に制限されるものではなく、例えば、コレステリック液晶およびゲル化剤の合計量に対して０．５〜４．０質量％（複数種のゲル化剤の合計として）が適当である。この範囲に設定されると、黒表示時のＹ値を低減することができ、結果としてコントラストをより有効に向上できる。
【００４９】
ゲル化剤が含有される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、ネマティック液晶とカイラル材からなるカイラルネマティック液晶が使用可能である。
【００５０】
ネマティック液晶としては、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ティック液晶が使用可能である。そのようなネマティ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。
【００５１】
カイラル材としては、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。
【００５２】
そのようなカイラル材としては、例えば、下記式（Ｃ１）〜（Ｃ７）であらわされる化合物などがある。
【００５３】
【化１８】
2007254526.tif 000020
【００５４】
カイラル材の含有量は、特に制限されず、通常、コレステリック液晶およびゲル化剤の合計量に対して３〜４０質量％である。
【００５５】
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およびゲル化剤の合計量に対して、５質量％以下、好ましくは３質量％以下である。
【００５６】
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。
（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。
（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１０を設けることにより、基板１、２間の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１０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１０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１１の厚みに相当する。液晶層１１を挟持する基板１、２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１０を設けることが特に効果的である。
【００５７】
高分子構造物１０を形成するには、紫外線硬化型モノマーからなるフォ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１、２の最表面膜（絶縁性薄膜５、配向膜７）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ない、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。
【００５８】
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１０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１、２の表面に転写する転写法などにより高分子構造物１０を配置することができる。
（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、白地性が向上する。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。
（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１１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、本発明においてセルギャップの厚みは２〜５０μｍが好ましいが、より好ましくは３〜１５μｍである。そのような好ましい範囲とすることにより、比較的低い印加電圧でも高コントラストを達成できるという本発明の効果をより有効に得ることができるためである。
（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、ゲル化剤を含有するコレステリック液晶を加熱した状態で液晶空セル中に真空注入する方法であるが、貼り合せ滴下法を用いても良い。
【００５９】
液晶組成物の封入に際しては、以下の方法を採用すればよい。
【００６０】
加熱された液晶組成物を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。液晶組成物は熱可逆性である。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１、２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。加熱により液晶組成物が流動性を増すので、基板１、２間への注入や液晶層１１の形成が短時間で容易に行える。
（表示方法）
以上の構成からなる液晶表示素子では、透明電極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１１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１１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。
【００６１】
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ー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ー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。
【００６２】
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ー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。
【実施例】
【００６３】
以下に本発明の実施例を記載して説明するが、本発明は下記実施例によって制限されるものではない。
（素子の表示特性・駆動電圧の測定）
表示素子に対して図２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ー状態にリセットしている）を印加し、Ｖ−Ｙ曲線を求めた。詳しくは図２のパルスにおける区間（Ｘ）の電圧（Ｖ）を±２０〜±５０Ｖまで０．５Ｖステップで変化させながら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）を分光測色計（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）曲線を作成した。以下特に断らない限り、電圧は絶対値で説明する。Ｖ−Ｙ曲線の一例を図３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）とし、それらのときのＹ値をそれぞれＹ値（ＰＬ）、Ｙ値（ＦＣ）とする。駆動電圧はＹ値（ＦＣ）を示す電圧とＹ値（ＰＬ）を示す電圧の間で、かつＹ値が  （Ｙｍａｘ−Ｙｍｉｎ）／２  ＋Ｙｍｉｎに最も近い値となったときの電圧Ｖ50の値で示した。
（実施例１）
ネマティック液晶（ＢＬ０３５；メルク社製）７９質量部、カイラル材（ＣＮＬ６１１Ｒ；旭電化工業社製）１８質量部、および化学式（Ｇ３５）で表されるゲル化剤３質量部を混合し、加熱攪拌して均一な状態になった後冷却して、カイラルネマティック液晶組成物Ａ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は右方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は左方向）を得た。
【００６４】
一方、以下のようにして空セルを作成した。ＩＴＯ電極を形成した０．７ｍｍ厚のガラス基板上に可溶性ポリイミド配向膜ＡＬ２０２２（ＪＳＲ社製）を印刷により形成した。上記基板を対向させ、基板間にスペーサー（ミクロパール・積水ファインケミカル社製）を挟んで５．０μｍに調整し、シール材（スミライトＥＲＳ−２４００（主剤）−ＥＲＳ−２８４０（硬化剤）・住友ベークライト社製）で液晶注入部・空気排出部を除いてシールした。
【００６５】
以上のようにして作成した空セルに所定量の液晶組成物Ａを加熱して等方相状態にして毛管現象で注入したあと冷却し、開口部をフォトレック（積水ファインケミカル社製）を用いて封止した。さらに光を入射させる側とは反対側の基板に黒色の光吸収体を設け、図４に示す構成の液晶表示素子を作製した。
【００６６】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は３７．０Ｖであった。
（比較例１）
ネマティック液晶（ＢＬ０３５；メルク社製）７９質量部、カイラル材（ＣＮＬ６１１Ｒ；旭電化工業社製）１８質量部、化学式（Ｇ３６）で表されるゲル化剤３質量部を用いて調製したカイラルネマティック液晶組成物Ｂ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は右方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は右方向）を用いたほかは、実施例１と同様にして液晶表示素子を作成した。
【００６７】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は３８．５Ｖであった。
【００６８】
このように実施例１の液晶組成物を用いることで、比較例１の液晶組成物を用いた場合に比べ１．５Ｖ低い電圧で駆動することができた。
（実施例２）
ネマティック液晶（ＢＬ０３５；メルク社製）７９質量部、カイラル材（ＣＮＬ６１１Ｒ；旭電化工業社製）１８質量部、および化学式（Ｇ６１）で表されるゲル化剤３質量部を用いて調製したカイラルネマティック液晶組成物Ｃ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は右方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は左方向）を用いたほかは、実施例１と同様にして液晶表示素子を作成した。
【００６９】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は３８．５Ｖであった。
（比較例２）
ネマティック液晶（ＢＬ０３５；メルク社製）７９質量部、カイラル材（ＣＮＬ６１１Ｌ；旭電化工業社製）１８質量部、および化学式（Ｇ６１）で表されるゲル化剤３質量部を用いて調製したカイラルネマティック液晶組成物Ｄ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は左方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は左方向）を用いたほかは、実施例１と同様にして液晶表示素子を作成した。
【００７０】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は４０．５Ｖであった。
【００７１】
このように実施例２の液晶組成物を用いることで、比較例２の液晶組成物を用いた場合に比べ２．０Ｖ低い電圧で駆動することができた。
（実施例３）
ネマティック液晶（ＢＬ０３５；メルク社製）７９質量部、カイラル材（ＣＮＬ６１１Ｒ；旭電化工業社製）１８質量部、化学式（Ｇ３５）で表されるゲル化剤１．５質量部、および化学式（Ｇ６１）で表されるゲル化剤１．５質量部を用いて調製したカイラルネマティック液晶組成物Ｅ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は右方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は左方向）を用いたほかは、実施例１と同様にして液晶表示素子を作成した。
【００７２】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は３３．０Ｖであった。
（比較例３）
ネマティック液晶（ＢＬ０３５；メルク社製）７９質量部、カイラル材（ＣＮＬ６１１Ｌ；旭電化工業社製）１８質量部、化学式（Ｇ３５）で表されるゲル化剤１．５質量部、および化学式（Ｇ６１）で表されるゲル化剤１．５質量部を用いて調製したカイラルネマティック液晶組成物Ｆ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は左方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は左方向）を用いたほかは、実施例１と同様にして液晶表示素子を作成した。
【００７３】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は３６．５Ｖであった。
【００７４】
このように実施例３の液晶組成物を用いることで、比較例５の液晶組成物を用いた場合に比べ３．５Ｖ低い電圧で駆動することができた。ゲル化剤を複数種含有する場合でも効果が認められた。
（実施例４）
ネマティック液晶（ＢＬ００６；メルク社製）８４質量部、カイラル材（ＭＬＣ６２４８およびＲ１０１１の２：１混合物；ともにメルク社製）１５質量部、化学式（Ｇ４５）で表されるゲル化剤１質量部を用いて調製したカイラルネマティック液晶組成物Ｇ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は右方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は左方向）を用いたほかは、実施例１と同様にして液晶表示素子を作成した。
【００７５】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は４７．０Ｖであった。
（比較例４）
ネマティック液晶（ＢＬ００６；メルク社製）８４質量部、カイラル材（ＭＬＣ６２４７およびＳ１０１１の２：１混合物；ともにメルク社製）１５質量部、化学式（Ｇ４５）で表されるゲル化剤１質量部を用いて調製したカイラルネマティック液晶組成物Ｈ（選択反射波長６００ｎｍ、カイラルネマティック液晶の螺旋ねじれ方向は左方向、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向は左方向）を用いたほかは、実施例１と同様にして液晶表示素子を作成した。
【００７６】
得られた液晶表示素子の駆動電圧Ｖ50は４７．５Ｖであった。
【００７７】
このように実施例４の液晶組成物を用いることで、比較例４の液晶組成物を用いた場合に比べ０．５Ｖ低い電圧で駆動することができた。
【００７８】
また、実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３、実施例４と比較例４のそれぞれの条件で、駆動電圧値以外の表示特性（色付きや明るさ、コントラスト）は、ほぼ同等であった。
【００７９】
このように本実施例により、ゲル化剤の螺旋ねじれ方向と液晶の螺旋ねじれ方向を逆にすることにより、低電圧化することができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態である液晶表示素子の一例の概略断面図である。
【図２】実施例で用いた駆動波形の例を示す図である。
【図３】実施例で作成されたＶ−Ｙ曲線の一例を示す図である。
【図４】実施例で用いた液晶表示素子の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１、２  基板
３、４  透明電極
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
１３  スペーサー
２０  駆動回路
【図１】
2007254526.tif 000025
【図２】
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【図３】
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【図４】
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