(57)【要約】【課題】一対の基板のうち少なくとも一方の基板にポリイミドのような配向膜が事前に形成されている液晶表示素子において、液晶性化合物の配向制御層を形成するにあたり、加熱処理を省略した製造方法を提供し、水平配向の均一性に優れた水平配向型液晶表示素子を提供する。【解決手段】ポリイミドのような配向膜を少なくとも一方の基板上に形成された液晶セルへ、シス体のシクロヘキサン環を有する配向制御層形成モノマーを含む正または負の誘電率異方性を有する液晶組成物を封入し、基板に対して液晶性化合物を弱い一軸性の水平配向にさせ、非加熱で紫外線照射することで液晶性化合物の配向を強い一軸性の水平配向に制御する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された第一の基板と第二の基板との間に液晶層が挟持され、
前記第一の基板上、および、前記第二の基板上のうちのいずれか一方に、前記液晶層を配向させる配向膜を有し、
前記第一の基板と前記液晶層との間、および、前記第二の基板と前記液晶層との間に、前記配向膜とは異なり、かつ液晶分子を配向制御する配向制御層を有し、
前記液晶層は、液晶組成物から形成され、
前記液晶組成物は、少なくとも１つの液晶性化合物と、第一添加物として、前記液晶性化合物を配向させるための配向制御層形成モノマーを含有し、
前記配向制御層は、少なくとも前記第一添加物を重合させてなる重合体を含有する、水平配向型液晶表示素子。
【請求項２】
前記第一添加物が、式（１−１）で表される化合物である、請求項１に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化１】
2020118964.tif 000070
式（１−１）において、
Ｒ１は、炭素数１から１５のアルキルであり、このＲ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、アントラセン−２，６−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイルであり、この環Ａ１および環Ａ２において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよく、この置換基のアルキル、アルケニル、アルコキシおよびアルケニルオキシにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよいが、環Ａ１および環Ａ２の中で少なくとも１つは、シス体の１，４−シクロへキシレンであり、このシス体の１，４−シクロへキシレンにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよく；
ａは、０、１、２、３、または４であり；
Ｚ１は、単結合または炭素数１から６のアルキレンであり、このＺ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
Ｓｐ１は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、式（１ａ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基で置き換えられていてもよく；
【化２】
2020118964.tif 000071
式（１ａ）において、
Ｓｐ２は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｍ１およびＭ２は、独立して、水素、ハロゲン、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ２は、炭素数１から１５のアルキルであり、このＲ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
式（１−１）において、
Ｐ１は、式（１ｄ）、式（１ｅ）および式（１ｆ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基であり；
【化３】
2020118964.tif 000072
式（１ｄ）、式（１ｅ）および式（１ｆ）において、
Ｓｐ３は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｍ３およびＭ４は、独立して、水素、ハロゲン、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ３は、式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基であり；
【化４】
2020118964.tif 000073
式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｓｐ４およびＳｐ５は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ４およびＳｐ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｓ１は、＞ＣＨ−または＞Ｎ−であり、Ｓ２は、＞Ｃ＜または＞Ｓｉ＜であり；
式（１ｆ）、式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｘ１は、独立して、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＯＲ５、−Ｎ（Ｒ５）２、−ＣＯＯＨ、−ＳＨ、−Ｂ（ＯＨ）２、または−Ｓｉ（Ｒ５）３であり；
−ＯＲ５、−Ｎ（Ｒ５）２、および−Ｓｉ（Ｒ５）３において、
Ｒ５は、水素または炭素数１から１０のアルキルであり、このＲ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
式（１−１）で表される化合物は、式（１ａ）、式（１ｄ）および式（１ｅ）で表される基のうちの少なくとも１つの基を１つ以上有する。
【請求項３】
前記第一添加物が、式（１−２）から式（１−４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である、請求項１に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化５】
2020118964.tif 000074
式（１−２）から式（１−４）において、
Ｒ１は、炭素数１から１２のアルキルであり、このＲ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイルであり、この環Ａ１および環Ａ２において、少なくとも１つの水素は、フッ素、炭素数１から８のアルキル、炭素数２から８のアルケニル、炭素数１から７のアルコキシ、または炭素数２から７のアルケニルオキシで置き換えられてもよく、この置換基のアルキル、アルケニル、アルコキシおよびアルケニルオキシにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよいが、環Ａ１および環Ａ２の中で少なくとも１つは、シス体の１，４−シクロへキシレンであり、このシス体の１，４−シクロへキシレンにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよく；
ａは、０、１、２、３、または４であり；
Ｚ１は、単結合または炭素数１から６のアルキレンであり、このＺ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
ｌは、０、１、２、３、４、５または６であり、この−（ＣＨ２）ｌ−において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｓｐ１は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｓｐ２は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよく；
Ｍ１およびＭ２は、独立して、水素、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルであり；
Ｒ２は、水素または炭素数１から５のアルキルであり、このＲ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｓｐ３は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｍ３およびＭ４は、独立して、水素、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルであり；
Ｓｐ４は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ４において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｘ１は、−ＯＨまたは−Ｎ（Ｒ５）２であり；
−Ｎ（Ｒ５）２において、
Ｒ５は、水素または炭素数１から５のアルキルであり、このＲ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
【請求項４】
前記配向制御層中の前記第一添加物を重合させてなる重合体における前記第一添加物に由来するユニットの重量と、前記液晶層中の前記第一添加物の重量との合計量の割合が、前記液晶性化合物の合計量を１００重量部としたときに、０．０１重量部から１０重量部の範囲である、請求項１から３のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【請求項５】
前記液晶組成物が、式（２）から式（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物を含有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化６】
2020118964.tif 000075
式（２）から式（４）において、
Ｒ１１およびＲ１２は、独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１１およびＲ１２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
環Ｂ１、環Ｂ２、環Ｂ３および環Ｂ４は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンまたはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１１、Ｚ１２およびＺ１３は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−ＣＯＯ−である。
【請求項６】
前記液晶組成物が、式（５）から式（７）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物をさらに含有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化７】
2020118964.tif 000076
式（５）から式（７）において、
Ｒ１３は、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｘ１１は、フッ素、塩素、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２または−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３であり；
環Ｃ１、環Ｃ２および環Ｃ３は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイルまたはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１４、Ｚ１５およびＺ１６は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＦ−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＦ＝ＣＦ−ＣＦ２Ｏ−または−（ＣＨ２）４−であり；
Ｌ１１およびＬ１２は、独立して、水素またはフッ素である。
【請求項７】
前記液晶組成物が、式（８）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物をさらに含有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化８】
2020118964.tif 000077
式（８）において、
Ｒ１４は、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１４において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｘ１２は、−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｄ１は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１７は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＨ２Ｏ−であり；
Ｌ１３およびＬ１４は、独立して、水素またはフッ素であり；
ｉは、１、２、３または４である。
【請求項８】
前記液晶組成物が、式（９）から式（２１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物をさらに含有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化９】
2020118964.tif 000078
【化１０】
2020118964.tif 000079
式（９）から式（２１）において、
Ｒ１５およびＲ１６は、独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１５およびＲ１６において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｒ１７は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、または炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１７において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
環Ｅ１、環Ｅ２、環Ｅ３および環Ｅ４は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン，テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり；
環Ｅ５および環Ｅ６は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン，テトラヒドロピラン−２，５−ジイルまたはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり；
Ｚ１８、Ｚ１９、Ｚ２０、およびＺ２１は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＯＣＦ２−（ＣＨ２）２−であり；
Ｌ１５およびＬ１６は、独立して、フッ素または塩素であり；
Ｓ１１は、水素またはメチルであり；
Ｘは、独立して、−ＣＨＦ−または−ＣＦ２−であり；
ｊ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒおよびｓは、独立して、０または１であり、ｋ、ｍ、ｎおよびｐの和は、０、１、２または３であり、ｑ、ｒおよびｓの和は、０、１、２または３であり、ｔは、１、２または３である。
【請求項９】
前記液晶組成物が、第二添加物として、前記第一添加物とは異なる重合性化合物をさらに含有し、前記配向制御層は、少なくとも前記第一添加物および前記第二添加物を重合させてなる重合体を含有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【請求項１０】
前記第二添加物が、式（１６α）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの重合性化合物である、請求項９に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化１１】
2020118964.tif 000080
式（１６α）において、
環Ｆおよび環Ｉは、独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、テトラヒドロピラン−２−イル、テトラヒドロピラン−３−イル、１，３−ジオキサン−２−イル、１，３−ジオキサン−３−イル、ピリミジン−２−イル、ピリジン−２−イル、ピリミジン−５−イル、フルオレン−２−イル、フルオレン−７−イル、フェナントレン−２−イル、フェナントレン−７−イル、アントラセン−２−イル、アントラセン−６−イル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３イル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−１７−イル、２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３−イル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−１７−イルであり、この環Ｆおよび環Ｉにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよいが、環Ｆまたは環Ｉが、１，４−シクロへキシレンとなるとき、シス体の１，４−シクロへキシレンとなることはなく；
環Ｇは、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，３−シクロへキシレン、１，２−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、１，３−フェニレン、１，２−フェニレン、ナフタレン−１，２−ジイル、ナフタレン−１，３−ジイル、ナフタレン−１，４−ジイル、ナフタレン−１，５−ジイル、ナフタレン−１，６−ジイル、ナフタレン−１，７−ジイル、ナフタレン−１，８−ジイル、ナフタレン−２，３−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、ナフタレン−２，７−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、カルバゾール−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、アントラセン−２，６−ジイル、アントラセン−１，４−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリジン−２，５−ジイルであり、この環Ｇにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよいが、環Ｇが、１，４−シクロへキシレンであるとき、シス体の１，４−シクロへキシレンとなることはなく；
Ｚ２２およびＺ２３は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＺ２２およびＺ２３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）−または−Ｃ（ＣＨ３）＝Ｃ（ＣＨ３）−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３は、独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−１３）、および、式（１Ｐ−１）のいずれかで表される重合性基であり；
【化１２】
2020118964.tif 000081
【化１３】
2020118964.tif 000082
式（Ｐ−１）から式（Ｐ−１３）において、
Ｍ１１、Ｍ１２およびＭ１３は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
式（１Ｐ−１）において、
Ｍ４１およびＭ４２は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ５１は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、炭素数１から９のアルコキシ、炭素数１から９のアルコキシアルキル、または炭素数１から９のヒドロキシアルキルであり、このＲ５１において、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
式（１６α）において、
Ｓｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
ｕは、０、１または２であり；
ｆ、ｇおよびｈは、独立して、０、１、２、３または４であり、ｆ、ｇおよびｈの和は、２以上である。
【請求項１１】
前記第二添加物が、式（１６α−１）から式（１６α−２９）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの重合性化合物である、請求項９または１０に記載の水平配向型液晶表示素子。
【化１４】
2020118964.tif 000083
【化１５】
2020118964.tif 000084
【化１６】
2020118964.tif 000085
【化１７】
2020118964.tif 000086
式（１６α−１）から式（１６α−２９）において、
Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３は、独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−３）および式（１Ｐ−１）で表される基の群から選択された重合性基であり、ここでＭ１１、Ｍ１２およびＭ１３は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｍ４１およびＭ４２は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ５１は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、炭素数１から９のアルコキシ、または炭素数１から９のアルコキシアルキルであり、このＲ５１において、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
【化１８】
2020118964.tif 000087
【化１９】
2020118964.tif 000088
Ｓｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
【請求項１２】
前記配向制御層中の前記第一添加物および前記第二添加物を重合させてなる重合体における前記第二添加物に由来するユニットの重量と、前記液晶層中の第二添加物の重量との合計量の割合が、前記液晶性化合物の合計量を１００重量部としたときに、０．０３重量部から１０重量部の範囲である、請求項９から１１のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【請求項１３】
前記液晶組成物が、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤および消泡剤の群から選択される少なくとも１つをさらに含有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子を製造する水平配向型液晶表示素子の製造方法であって、
第一の基板、および、第二の基板のうちのいずれか一方に、液晶層を配向させる配向膜を形成する工程と、
対向して配置された前記第一の基板と前記第二の基板との間に、前記液晶組成物を挟持して、液晶性化合物を、前記第一の基板および前記第二の基板に対して、弱い一軸性の水平配向にさせる工程と、
前記液晶組成物に非偏光の紫外線を照射し、少なくとも前記第一添加物を重合させることによって前記配向制御層を形成し、前記配向膜の配向処理方向に液晶性化合物を、強い一軸性の水平配向にさせる工程とを、備える、水平配向型液晶表示素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項９から１３のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子を製造する水平配向型液晶表示素子の製造方法であって、
第一の基板、および、第二の基板のうちのいずれか一方に、液晶層を配向させる配向膜を形成する工程と、
対向して配置された前記第一の基板と前記第二の基板との間に、前記液晶組成物を挟持して、液晶性化合物を、前記第一の基板および前記第二の基板に対して、弱い一軸性の水平配向にさせる工程と、
前記液晶組成物に非偏光の紫外線を照射し、少なくとも前記第一添加物と前記第二添加物とを重合させることによって前記配向制御層を形成し、前記配向膜の配向処理方向に液晶性化合物を、強い一軸性の水平配向にさせる工程とを、備える、水平配向型液晶表示素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の水平配向型液晶表示素子の製造方法に用いる重合性化合物であって、前記式（１−１）で表される化合物、および、前記式（１−２）から式（１−４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの重合性化合物の、配向制御層形成モノマーとしての使用。
【請求項１７】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子、または、請求項１４に記載の水平配向型液晶表示素子の製造方法に用いる液晶組成物であって、少なくとも前記第一添加物を含有する、液晶組成物。
【請求項１８】
請求項９から１３のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子、または、請求項１５に記載の水平配向型液晶表示素子の製造方法に用いる液晶組成物であって、少なくとも前記第一添加物と、前記第二添加物と、を含有する、液晶組成物。
【請求項１９】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の水平配向型液晶表示素子と；バックライトと；を備える、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平配向型液晶表示素子およびその製造方法に関する。特に、ポリイミドのような配向膜が片側の基板に事前に形成されており、注入処理後の液晶性化合物の配向状態は基板に対して弱い一軸性の水平配向であるが、非加熱で紫外線露光することにより液晶性化合物の配向状態は基板に対して強い一軸性の水平配向であり、また、事前に形成された配向膜の配向処理方向と同一方向に液晶性化合物を水平配向させた水平配向型液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平配向型の液晶表示素子では基板に配向膜を設け、その表面をラビングや偏光露光などの配向処理によって、液晶セル中の液晶性化合物を水平配向させる。
【０００３】
これに対して、液晶性化合物に重合性化合物を添加した液晶組成物を櫛歯電極付のセルへ充填し、電圧印加しながら露光することによって、配向処理を施さなくても、液晶性化合物を基板に対して水平な方向へ配向させる技術が開示されている（特許文献１）。この方法では、誘電率異方性が正の液晶性化合物を電圧印加し駆動させ、駆動時の液晶性化合物の配向方向を露光により固定化している。
また、添加剤として、アゾ基を有するデンドリマーを含む液晶組成物を利用し、液晶性化合物の初期配向を基板に対して垂直な配向に制御し、露光により水平配向へと制御する技術が開示されている（特許文献２および３）。この方法は、電圧印加工程は不要となるが、添加剤である配向制御用のデンドリマーが着色しているため、液晶表示素子の透過率低下が問題となる場合があった。
また、添加剤として、自己配向重合性モノマーと、ビフェニル構造を有する重合性モノマーを組み合わせて配向膜を有さない基板上に液晶性化合物を垂直配向に制御する技術が開示されている（特許文献４）。この方法は、液晶性化合物の初期配向を基板に対して垂直配向に制御することは可能であるが、基板に対して水平配向に制御することは困難であった。
【０００４】
一方、液晶性化合物を基板に対して水平な方向に配向させる技術として、水酸基などの極性基を有する重合性化合物を用いる技術（特許文献５〜７）が開示されている。この方法では、配向膜およびラビング処理を用いず、電極の形状に沿って極性基を有する重合性化合物が配向することで、液晶性化合物の配向方向が制御される。この方法では、電極形状に沿って液晶性化合物が配向するため、誘電率異方性が正の液晶性化合物が適用される。
また、配向膜を用いない液晶性化合物を基板に対して水平配向させる別の技術として、液晶パネル内の液晶層を液晶組成物のネマチック相−等方相転移点以上の温度に加熱しながら偏光露光する技術が開示されている（特許文献８）。この方法では、加熱工程と偏光露光工程が適用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８７７５５号公報
【特許文献２】特開２０１５−０６４４６５号公報
【特許文献３】特開２０１５−１２５１５１号公報
【特許文献４】国際公開第２０１８／２２１２３６号
【特許文献５】国際公開第２０１７／１９９５１２号
【特許文献６】国際公開第２０１７／１９９５１３号
【特許文献７】国際公開第２０１７／１９９５１４号
【特許文献８】国際公開第２０１８／００８５８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、従来用いられてきた液晶性化合物を配向させるための配向膜は片側の基板にのみ使用するが、電圧印加工程や加熱処理などを必要とすることなく、また、液晶材料の誘電率異方性の正負に依存することなく、液晶性化合物を所望の方向に水平配向させることができる水平配向型液晶表示素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく種々検討した結果、一対の基板のうち少なくとも一方の基板にポリイミドのような配向膜が事前に形成されている液晶表示素子において、シス体のシクロヘキサン環および水酸基などの極性基を有する配向制御層形成モノマーを液晶性化合物に特定量含有させることで、前記液晶性化合物の配向状態が、当初は、基板に対して弱い一軸性の水平配向であり、その後、配向制御層形成モノマーの重合に伴って基板に対して強い一軸性の水平配向となり、その配向方向は事前に形成された配向膜の配向処理方向と一致することを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、下記の態様などを含む。
【０００８】
［１］  対向して配置された第一の基板と第二の基板との間に液晶層が挟持され、
前記第一の基板上、および、前記第二の基板上のうちのいずれか一方に、前記液晶層を配向させる配向膜を有し、
前記第一の基板と前記液晶層との間、および、前記第二の基板と前記液晶層との間に、前記配向膜とは異なり、かつ液晶分子を配向制御する配向制御層を有し、
前記液晶層は、液晶組成物から形成され、
前記液晶組成物は、少なくとも１つの液晶性化合物と、第一添加物として、前記液晶性化合物を配向させるための配向制御層形成モノマーを含有し、
前記配向制御層は、少なくとも前記第一添加物を重合させてなる重合体を含有する、水平配向型液晶表示素子。
【０００９】
［２］  前記第一添加物が、式（１−１）で表される化合物である、［１］に記載の水平配向型液晶表示素子。
【００１０】
【化１】
2020118964.tif 000002
【００１１】
式（１−１）において、
Ｒ１は、炭素数１から１５のアルキルであり、このＲ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、アントラセン−２，６−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイルであり、この環Ａ１および環Ａ２において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよく、この置換基のアルキル、アルケニル、アルコキシおよびアルケニルオキシにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよいが、環Ａ１および環Ａ２の中で少なくとも１つは、シス体の１，４−シクロへキシレンであり、このシス体の１，４−シクロへキシレンにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよく；
ａは、０、１、２、３、または４であり；
Ｚ１は、単結合または炭素数１から６のアルキレンであり、このＺ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
Ｓｐ１は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、式（１ａ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基で置き換えられていてもよく；
【００１２】
【化２】
2020118964.tif 000003
【００１３】
式（１ａ）において、
Ｓｐ２は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｍ１およびＭ２は、独立して、水素、ハロゲン、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ２は、炭素数１から１５のアルキルであり、このＲ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
式（１−１）において、
Ｐ１は、式（１ｄ）、式（１ｅ）および式（１ｆ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基であり；
【００１４】
【化３】
2020118964.tif 000004
【００１５】
式（１ｄ）、式（１ｅ）および式（１ｆ）において、
Ｓｐ３は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｍ３およびＭ４は、独立して、水素、ハロゲン、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ３は、式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基であり；
【００１６】
【化４】
2020118964.tif 000005
【００１７】
式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｓｐ４およびＳｐ５は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ４およびＳｐ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｓ１は、＞ＣＨ−または＞Ｎ−であり、Ｓ２は、＞Ｃ＜または＞Ｓｉ＜であり；
式（１ｆ）、式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｘ１は、独立して、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＯＲ５、−Ｎ（Ｒ５）２、−ＣＯＯＨ、−ＳＨ、−Ｂ（ＯＨ）２、または−Ｓｉ（Ｒ５）３であり；
−ＯＲ５、−Ｎ（Ｒ５）２、および−Ｓｉ（Ｒ５）３において、
Ｒ５は、水素または炭素数１から１０のアルキルであり、このＲ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
式（１−１）で表される化合物は、式（１ａ）、式（１ｄ）および式（１ｅ）で表される基のうちの少なくとも１つの基を１つ以上有する。
【００１８】
［３］  前記第一添加物が、式（１−２）から式（１−４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物である、［１］に記載の水平配向型液晶表示素子。
【００１９】
【化５】
2020118964.tif 000006
【００２０】
式（１−２）から式（１−４）において、
Ｒ１は、炭素数１から１２のアルキルであり、このＲ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイルであり、この環Ａ１および環Ａ２において、少なくとも１つの水素は、フッ素、炭素数１から８のアルキル、炭素数２から８のアルケニル、炭素数１から７のアルコキシ、または炭素数２から７のアルケニルオキシで置き換えられてもよく、この置換基のアルキル、アルケニル、アルコキシおよびアルケニルオキシにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよいが、環Ａ１および環Ａ２の中で少なくとも１つは、シス体の１，４−シクロへキシレンであり、このシス体の１，４−シクロへキシレンにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよく；
ａは、０、１、２、３、または４であり；
Ｚ１は、単結合または炭素数１から６のアルキレンであり、このＺ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
ｌは、０、１、２、３、４、５または６であり、この−（ＣＨ２）ｌ−において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｓｐ１は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく；
Ｓｐ２は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよく；
Ｍ１およびＭ２は、独立して、水素、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルであり；
Ｒ２は、水素または炭素数１から５のアルキルであり、このＲ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｓｐ３は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｍ３およびＭ４は、独立して、水素、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルであり；
Ｓｐ４は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ４において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｘ１は、−ＯＨまたは−Ｎ（Ｒ５）２であり；
−Ｎ（Ｒ５）２において、
Ｒ５は、水素または炭素数１から５のアルキルであり、このＲ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
【００２１】
［４］  前記配向制御層中の前記第一添加物を重合させてなる重合体における前記第一添加物に由来するユニットの重量と、前記液晶層中の前記第一添加物の重量との合計量の割合が、前記液晶性化合物の合計量を１００重量部としたときに、０．０１重量部から１０重量部の範囲である、［１］から［３］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【００２２】
［５］  前記液晶組成物が、式（２）から式（４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物を含有する、［１］から［４］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【００２３】
【化６】
2020118964.tif 000007
【００２４】
式（２）から式（４）において、
Ｒ１１およびＲ１２は、独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１１およびＲ１２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
環Ｂ１、環Ｂ２、環Ｂ３および環Ｂ４は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレンまたはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１１、Ｚ１２およびＺ１３は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または−ＣＯＯ−である。
【００２５】
［６］  前記液晶組成物が、式（５）から式（７）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物をさらに含有する、［１］から［５］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【化７】
2020118964.tif 000008
式（５）から式（７）において、
Ｒ１３は、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｘ１１は、フッ素、塩素、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２または−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３であり；
環Ｃ１、環Ｃ２および環Ｃ３は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイルまたはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１４、Ｚ１５およびＺ１６は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＦ−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＦ＝ＣＦ−ＣＦ２Ｏ−または−（ＣＨ２）４−であり；
Ｌ１１およびＬ１２は、独立して、水素またはフッ素である。
【００２６】
［７］  前記液晶組成物が、式（８）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物をさらに含有する、［１］から［６］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【００２７】
【化８】
2020118964.tif 000009
【００２８】
式（８）において、
Ｒ１４は、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１４において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｘ１２は、−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｄ１は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１７は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＨ２Ｏ−であり；
Ｌ１３およびＬ１４は、独立して、水素またはフッ素であり；
ｉは、１、２、３または４である。
【００２９】
［８］  前記液晶組成物が、式（９）から式（２１）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの液晶性化合物をさらに含有する、［１］から［７］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【００３０】
【化９】
2020118964.tif 000010
【００３１】
【化１０】
2020118964.tif 000011
【００３２】
式（９）から式（２１）において、
Ｒ１５およびＲ１６は、独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１５およびＲ１６において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
Ｒ１７は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、または炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１７において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
環Ｅ１、環Ｅ２、環Ｅ３および環Ｅ４は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン，テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり；
環Ｅ５および環Ｅ６は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン，テトラヒドロピラン−２，５−ジイルまたはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり；
Ｚ１８、Ｚ１９、Ｚ２０、およびＺ２１は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＯＣＦ２−（ＣＨ２）２−であり；
Ｌ１５およびＬ１６は、独立して、フッ素または塩素であり；
Ｓ１１は、水素またはメチルであり；
Ｘは、独立して、−ＣＨＦ−または−ＣＦ２−であり；
ｊ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒおよびｓは、独立して、０または１であり、ｋ、ｍ、ｎおよびｐの和は、０、１、２または３であり、ｑ、ｒおよびｓの和は、０、１、２または３であり、ｔは、１、２または３である。
【００３３】
［９］  前記液晶組成物が、第二添加物として、前記第一添加物とは異なる重合性化合物をさらに含有し、前記配向制御層は、少なくとも前記第一添加物および前記第二添加物を重合させてなる重合体を含有する、［１］から［８］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【００３４】
［１０］  前記第二添加物が、式（１６α）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの重合性化合物である、［９］に記載の水平配向型液晶表示素子。
【００３５】
【化１１】
2020118964.tif 000012
【００３６】
式（１６α）において、
環Ｆおよび環Ｉは、独立して、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、テトラヒドロピラン−２−イル、テトラヒドロピラン−３−イル、１，３−ジオキサン−２−イル、１，３−ジオキサン−３−イル、ピリミジン−２−イル、ピリジン−２−イル、ピリミジン−５−イル、フルオレン−２−イル、フルオレン−７−イル、フェナントレン−２−イル、フェナントレン−７−イル、アントラセン−２−イル、アントラセン−６−イル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３イル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−１７−イル、２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３−イル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−１７−イルであり、この環Ｆおよび環Ｉにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよいが、環Ｆまたは環Ｉが、１，４−シクロへキシレンとなるとき、シス体の１，４−シクロへキシレンとなることはなく；
環Ｇは、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，３−シクロへキシレン、１，２−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、１，３−フェニレン、１，２−フェニレン、ナフタレン−１，２−ジイル、ナフタレン−１，３−ジイル、ナフタレン−１，４−ジイル、ナフタレン−１，５−ジイル、ナフタレン−１，６−ジイル、ナフタレン−１，７−ジイル、ナフタレン−１，８−ジイル、ナフタレン−２，３−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、ナフタレン−２，７−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、カルバゾール−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、アントラセン−２，６−ジイル、アントラセン−１，４−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリジン−２，５−ジイルであり、この環Ｇにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数１から１２のアルコキシ、または少なくとも１つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた炭素数１から１２のアルキルで置き換えられてもよいが、環Ｇが、１，４−シクロへキシレンであるとき、シス体の１，４−シクロへキシレンとなることはなく；
Ｚ２２およびＺ２３は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＺ２２およびＺ２３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ３）−または−Ｃ（ＣＨ３）＝Ｃ（ＣＨ３）−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３は、独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−１３）、および、式（１Ｐ−１）のいずれかで表される重合性基であり；
【００３７】
【化１２】
2020118964.tif 000013
【００３８】
【化１３】
2020118964.tif 000014
【００３９】
式（Ｐ−１）から式（Ｐ−１３）において、
Ｍ１１、Ｍ１２およびＭ１３は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
式（１Ｐ−１）において、
Ｍ４１およびＭ４２は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ５１は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、炭素数１から９のアルコキシ、炭素数１から９のアルコキシアルキル、または炭素数１から９のヒドロキシアルキルであり、このＲ５１において、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
式（１６α）において、
Ｓｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよく；
ｕは、０、１または２であり；
ｆ、ｇおよびｈは、独立して、０、１、２、３または４であり、ｆ、ｇおよびｈの和は、２以上である。
【００４０】
［１１］  前記第二添加物が、式（１６α−１）から式（１６α−２９）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの重合性化合物である、［９］または［１０］に記載の水平配向型液晶表示素子。
【００４１】
【化１４】
2020118964.tif 000015
【００４２】
【化１５】
2020118964.tif 000016
【００４３】
【化１６】
2020118964.tif 000017
【００４４】
【化１７】
2020118964.tif 000018
【００４５】
式（１６α−１）から式（１６α−２９）において、
Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３は、独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−３）および式（１Ｐ−１）で表される基の群から選択された重合性基であり、ここでＭ１１、Ｍ１２およびＭ１３は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｍ４１およびＭ４２は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルであり；
Ｒ５１は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、炭素数１から９のアルコキシ、または炭素数１から９のアルコキシアルキルであり、このＲ５１において、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよく；
【００４６】
【化１８】
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【００４７】
【化１９】
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【００４８】
Ｓｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
【００４９】
［１２］  前記配向制御層中の前記第一添加物および前記第二添加物を重合させてなる重合体における前記第二添加物に由来するユニットの重量と、前記液晶層中の第二添加物の重量との合計量の割合が、前記液晶性化合物の合計量を１００重量部としたときに、０．０３重量部から１０重量部の範囲である、［９］から［１１］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【００５０】
［１３］  前記液晶組成物が、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤および消泡剤の群から選択される少なくとも１つをさらに含有する、［１］から［１２］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子。
【００５１】
［１４］  ［１］から［１３］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子を製造する水平配向型液晶表示素子の製造方法であって、
第一の基板、および、第二の基板のうちのいずれか一方に、液晶層を配向させる配向膜を形成する工程と、
対向して配置された前記第一の基板と前記第二の基板との間に、前記液晶組成物を挟持して、液晶性化合物を、前記第一の基板および前記第二の基板に対して、弱い一軸性の水平配向にさせる工程と、
前記液晶組成物に非偏光の紫外線を照射し、少なくとも前記第一添加物を重合させることによって前記配向制御層を形成し、前記配向膜の配向処理方向に液晶性化合物を、強い一軸性の水平配向にさせる工程とを、備える、水平配向型液晶表示素子の製造方法。
【００５２】
［１５］  ［９］から［１３］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子を製造する水平配向型液晶表示素子の製造方法であって、
第一の基板、および、第二の基板のうちのいずれか一方に、液晶層を配向させる配向膜を形成する工程と、
対向して配置された前記第一の基板と前記第二の基板との間に、前記液晶組成物を挟持して、液晶性化合物を、前記第一の基板および前記第二の基板に対して、弱い一軸性の水平配向にさせる工程と、
前記液晶組成物に非偏光の紫外線を照射し、少なくとも前記第一添加物と前記第二添加物とを重合させることによって前記配向制御層を形成し、前記配向膜の配向処理方向に液晶性化合物を、強い一軸性の水平配向にさせる工程とを、備える、水平配向型液晶表示素子の製造方法。
【００５３】
［１６］  ［１４］または［１５］に記載の水平配向型液晶表示素子の製造方法に用いる重合性化合物であって、前記式（１−１）で表される化合物、および、前記式（１−２）から式（１−４）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの重合性化合物の、配向制御層形成モノマーとしての使用。
【００５４】
［１７］  ［１］から［１３］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子、または、［１４］に記載の水平配向型液晶表示素子の製造方法に用いる液晶組成物であって、少なくとも前記第一添加物を含有する、液晶組成物。
【００５５】
［１８］  ［９］から［１３］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子、または、［１５］に記載の水平配向型液晶表示素子の製造方法に用いる液晶組成物であって、少なくとも前記第一添加物と、前記第二添加物と、を含有する、液晶組成物。
【００５６】
［１９］  ［１］から［１３］のいずれかに記載の水平配向型液晶表示素子と；バックライトと；を備える、表示装置。
【００５７】
本例示は、次の項も含む。（ａ）重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、および消泡剤のような添加物の少なくとも２つをさらに含有する上記の液晶組成物。（ｂ）上記の液晶組成物に化合物（１）、または化合物（１６α）とは異なる重合性化合物を添加することによって調製した重合性組成物。（ｃ）上記の液晶組成物に化合物（１）、および化合物（１６α）を添加することによって調製した重合性組成物。（ｄ）重合性組成物を重合させることによって調製した液晶複合体。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、第一の基板上、または、第二の基板上のいずれか一方に事前に配向膜を形成し、さらに、配向制御層形成モノマーを含む誘電率異方性が正または負の液晶組成物を非加熱で紫外線照射することで、事前に形成された配向膜の配向処理方向と同一の方向に液晶性化合物を基板に対して水平に配向制御させた水平配向型液晶表示素子を得ることができ、透過率特性、コントラスト比が優れた水平配向型液晶表示素子を実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。「液晶組成物」および「液晶表示素子」の用語をそれぞれ「組成物」および「素子」と略すことがある。「液晶表示素子」は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが、ネマチック相の温度範囲、粘度、誘電率異方性のような特性を調節する目的で組成物に混合される化合物の総称である。この化合物は、例えば１，４−シクロヘキシレンや１，４−フェニレンのような六員環を有し、その分子構造は棒状（rod like）である。また、この化合物を棒状の分子の集合体と仮想した場合、この棒状の分子のことを、「液晶分子」と称する場合がある。「重合性化合物」は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加する化合物である。
【００６０】
液晶組成物は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。この液晶組成物に、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、極性化合物のような添加物が必要に応じて添加される。液晶性化合物の割合は、添加物を添加した場合であっても、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量％）で表される。添加物の割合は、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量部）で表される。すなわち、液晶性化合物や添加物の割合は、液晶性化合物の全重量に基づいて算出される。重量百万分率（ｐｐｍ）が用いられることもある。重合開始剤の割合も、添加物を含まない液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量部）で表される。
【００６１】
式（１）で表される化合物を「化合物（１）」と略すことがある。化合物（１）は、式（１）で表される１つの化合物、２つの化合物の混合物、または３つ以上の化合物の混合物を意味する。このルールは、式（２）で表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物などにも適用される。六角形で囲んだＢ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆなどの記号は、それぞれ環Ｂ１、環Ｃ１、環Ｄ１、環Ｅ１、環Ｆなどに対応する。六角形は、シクロヘキサン環やベンゼン環のような六員環またはナフタレン環のような縮合環を表す。式（１）、式（１６α）などにおいて、六角形の一辺を横切る直線は、環上の任意の水素が、−（Ｒ１）ｎや−Ｓｐ１１−Ｐ１１などの基で置き換えられてもよいことを表す。‘ｆ’などの添え字は、置き換えられた基の数を示す。添え字が０のとき、そのような置き換えはない。添え字‘ｆ’が２以上のとき、環Ｆ上には複数の−Ｓｐ１１−Ｐ１１が存在する。−Ｓｐ１１−Ｐ１１が表す複数の基は、同一であってもよく、または異なってもよい。これらのルールは、他の式においても適用される。「環Ｆおよび環Ｉは、独立して、Ｘ、Ｙ、またはＺである」の表現では、主語が複数であるから、「独立して」を用いる。主語が「環Ｆ」であるときは、主語が単数であるから「独立して」を用いない。
【００６２】
末端基Ｒ１１の記号を複数の成分化合物に用いた。これらの化合物において、任意の２つのＲ１１が表す２つの基は、同一であってもよいし、または異なってもよい。例えば、化合物（２）のＲ１１がエチルであり、化合物（３）のＲ１１がエチルであるケースがある。化合物（２）のＲ１１がエチルであり、化合物（３）のＲ１１がプロピルであるケースもある。このルールは、他の末端基、環、結合基などの記号にも適用される。式（８）において、ｉが２のとき、２つの環Ｄ１が存在する。この化合物において、２つの環Ｄ１が表す２つの基は、同一であってもよいし、または異なってもよい。このルールは、ｉが２より大きいときの任意の２つの環Ｄ１にも適用される。このルールは、他の環、結合基などの記号にも適用される。
【００６３】
「少なくとも１つの‘Ａ’」の表現は、‘Ａ’の数は任意であることを意味する。「少なくとも１つの‘Ａ’は、‘Ｂ’で置き換えられてもよい」の表現は、‘Ａ’の数が１つのとき、‘Ａ’の位置は任意であり、‘Ａ’の数が２つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できる。このルールは、「少なくとも１つの‘Ａ’が、‘Ｂ’で置き換えられた」の表現にも適用される。「少なくとも１つのＡが、Ｂ、Ｃ、またはＤで置き換えられてもよい」という表現は、少なくとも１つのＡがＢで置き換えられた場合、少なくとも１つのＡがＣで置き換えられた場合、および少なくとも１つのＡがＤで置き換えられた場合、さらに複数のＡがＢ、Ｃ、Ｄの少なくとも２つで置き換えられた場合を含むことを意味する。例えば、少なくとも１つの−ＣＨ２−（または、−（ＣＨ２）２−）が−Ｏ−（または、−ＣＨ＝ＣＨ−）で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルが含まれる。なお、連続する２つの−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−のようになることは好ましくない。アルキルなどにおいて、メチル部分（−ＣＨ２−Ｈ）の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられて−Ｏ−Ｈになることも好ましくない。
【００６４】
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を意味する。好ましいハロゲンは、フッ素または塩素である。さらに好ましいハロゲンはフッ素である。アルキルは、直鎖状または分岐状であり、断りがない限りは環状アルキルを含まない。直鎖状アルキルは、一般的に分岐状アルキルよりも好ましい。これらのことは、アルコキシ、アルケニルなどの末端基についても同様である。液晶性化合物における、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、ネマチック相の上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。配向制御層形成モノマーにおける１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置は、配向制御特性を発現するためにシスが好ましい。２−フルオロ−１，４−フェニレンは、下記の２つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き（Ｌ）であってもよいし、右向き（Ｒ）であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン−２，５−ジイルのような、環から水素を２つ除くことによって生成した非対称な二価基にも適用される。
【００６５】
【化２０】
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【００６６】
＜液晶組成物＞
本発明の実施形態にかかる液晶組成物は、対向して配置された第一の基板と第二の基板との間に液晶層として挟持される。
具体的には、まず、第一の基板上に、第一の電極と、第一の電極と同一の基板上に設けられ、この第一の電極との間に電界を生じさせる第二の電極が設けられる。さらに、第一の基板上、および、第二の基板上のうちのいずれか一方に液晶層を配向させる配向膜が事前に形成される。そして、液晶組成物は、第一の基板と第二の基板との間に液晶層として挟持される。
本発明の実施形態の液晶組成物が封入された液晶表示素子を構成する基板は、ガラス、その他の透明基板を用いることができる。使用する電極はＩＴＯなどの透明電極が好ましい。
【００６７】
本発明の実施形態にかかる液晶組成物は、液晶性化合物と、配向制御層形成モノマーとを含有する。
配向制御層形成モノマー成分と、液晶性化合物については後述する。配向制御層形成モノマーの含有量が、液晶性化合物全量に対して所定範囲内であることで、配向制御層形成モノマーを重合させるまで、液晶組成物中の液晶性化合物の配向状態は基板に対して弱い一軸性の水平配向である。
そして、配向制御層形成モノマーを重合させると、液晶性化合物の配向状態は基板に対して強い一軸性の水平配向となり、水平配向の均一性が上がり、その配向方向は事前に形成された配向膜の配向処理方向と一致する。
【００６８】
本発明の実施形態にかかる液晶組成物は、式（１−１）で表される配向制御層形成モノマーとは異なる重合性化合物が含まれていてもよい。この配向制御層形成モノマーとは異なる重合性化合物の具体例などについては後述する。
この配向制御層形成モノマーとは異なる重合性化合物は、配向制御層形成モノマーの重合反応を促進させたり、電気的特性を向上させたりする成分である。この重合性化合物が含まれる液晶組成物を液晶表示素子に封入した後に紫外線露光することで、配向制御層形成モノマーの重合反応を促進させ、液晶性化合物の配向均一性を向上させる。重合反応が促進されることで、未反応のモノマーが低減し、例えば、電圧保持率などの電気的特性が向上する。
液晶表示素子における液晶性化合物の配向方向は、以下に限定されるわけではないが、その配向方向は事前に形成された配向膜の配向処理方向と一致する。偏光紫外線を照射する場合、事前に形成された配向膜の配向処理方向と液晶性化合物が配向する方向が一致するように偏光軸を設定すればよい。
【００６９】
＜水平配向型液晶表示素子の製造方法＞
本発明の実施形態にかかる水平配向型液晶表示素子の製造方法は、上記の液晶組成物を用いて製造される。そして、水平配向型液晶表示素子は、対向して配置された第一の基板と第二の基板との間に液晶層が挟持され、この第一の基板上に、第一の電極と、第一の電極と同一の基板上に設けられ、この第一の電極との間に電界を生じさせる第二の電極が設けられ、第一の基板上、および、第二の基板上のいずれか一方に液晶層を配向させる配向膜を有し、第一の基板と第二の基板と液晶層との間に、配向膜とは異なり、かつ液晶分子を配向制御する配向制御層を有する。
本発明の実施形態にかかる水平配向型液晶表示素子の製造方法は、第一の基板、および、第二の基板のうちのいずれか一方に、液晶層を配向させる配向膜を形成する工程と、対向して配置された第一の基板と第二の基板との間に、液晶組成物を挟持して、液晶性化合物を、第一の基板および第二の基板に対して、弱い一軸性の水平配向にさせる工程と、液晶組成物に紫外線を照射し、少なくとも前記第一添加物を重合させることによって前記配向制御層を形成し、前記配向膜の配向処理方向に液晶性化合物を、強い一軸性の水平配向にさせる工程とを、備える。
【００７０】
本発明の実施形態にかかる液晶表示素子の製造方法では、液晶組成物を配向させるための配向膜を事前に形成された基板および事前に形成された配向膜を有さない基板は、前述した液晶組成物が封入された液晶表示素子を構成する基板と同じもの（ガラス、その他の透明基板）を用いることができる。
また、液晶表示素子に封入される液晶組成物は、上記で説明したものを用いることができる。
【００７１】
本発明の実施形態にかかる液晶表示素子の製造方法において、紫外線露光を行う際の光照射は非偏光でも偏光でもよいが、光利用効率の観点から、非偏光を用いることが好ましい。液晶性化合物の配向方向を高精度で制御する場合は、偏光を用いることが好ましく、直線偏光を用いることがより好ましい。直線偏光を得る手段としては、偏光板を用いる方法、プリズム系素子若しくはブリュースター角を利用した反射型偏光子を用いる方法、または偏光を有するレーザー光源から出射される光を用いる方法が採用できる。また、フィルターや波長変換素子などを用いて必要とする波長の光のみを選択的に照射してもよい。
本発明の実施形態では、非偏光紫外線を用いることが好ましく、また、偏光紫外線を用いる場合には、直線偏光紫外線を用いることがより好ましい。
【００７２】
特許文献８に記載された発明では、水酸基などの極性基を有する配向制御層形成モノマーを用いていないため、液晶性化合物を液晶表示素子に注入した時点では、液晶性化合物はランダムな配向となっていると考えられる。ランダムな配向状態で偏光紫外線を照射すると、液晶表示素子の内部を通過中に液晶性化合物の屈折率によって偏光が乱されてしまう。特許文献８に記載の方法は、それを避けるために加熱によって液晶性化合物を等方相状態とすることで屈折率の異方性を無くし、見かけ上、液晶層を透明にすることで偏光を乱さないようにしている。その状態で偏光紫外線を照射することで、液晶表示素子では、液晶性化合物が均一な水平配向を有するようになる。
本発明の実施形態では、配向制御層形成モノマーとして、シス構造のシクロヘキサン環や水酸基などを有する極性化合物を添加物として用い、第一の基板上、および、第二の基板上のいずれか一方に液晶層を配向させる配向膜を有した液晶表示素子に液晶組成物を注入することにより、液晶性化合物の初期配向状態を基板に対して弱い一軸性の水平配向とすることができる。このように弱い一軸性の水平配向とすると、液晶表示素子の垂線方向から観察した場合、ほぼ透明に観察されるようになる。それにより、液晶状態のままで紫外線を照射しても、液晶表示素子の通過中に照射光が散乱されることがない。
偏光紫外線を照射した場合は、偏光が乱されることがない。よって加熱の必要がない。
本発明では、配向制御層形成モノマーの特定構造の影響により、紫外線照射後の配向制御層形成モノマーの重合体は、事前に形成された配向膜の配向処理方向に沿って配向する傾向がある。
【００７３】
なお、紫外線の照射量は特に限定はないが、０．１μＷ／ｃｍ２から３００ｍＷ／ｃｍ２の強度で光を照射することが好ましく、０．５μＷ／ｃｍ２から１００ｍＷ／ｃｍ２の強度で紫外線を照射することがより好ましい。
【００７４】
＜配向制御層形成モノマー（第一添加物）＞
液晶性化合物の配向に用いられる配向制御層形成モノマー（第一添加物）は、紫外線照射により重合する成分である。上記の工程において、紫外線照射により配向制御層形成モノマーの重合が進行することにより、基板に対して弱い一軸性の水平配向状態であった液晶性化合物が、基板に対して強い一軸性の水平配向状態をとる。
【００７５】
配向制御層形成モノマーは、シス体のシクロヘキサン環構造、重合性基および水酸基等の極性基を有する化合物である。
また、配向制御層形成モノマーは、紫外線露光前は、液晶性化合物を基板に対して弱い一軸性の水平配向状態とさせる極性化合物であり、低分子である。
ここで液晶表示素子は、液晶性化合物を配向させるための配向膜を事前に形成し、配向処理を行った基板と配向膜を有していない２枚の基板（少なくとも一方の基板には一対の電極が形成されている）とその間に挟持された液晶組成物とから構成され、液晶性化合物に添加された配向制御層形成モノマーにより当該液晶組成物中の液晶性化合物は当該基板に対して当初は好ましくは、弱い一軸性の水平配向状態となる。
弱い一軸性の水平配向とは、液晶性化合物が基板面に対して水平に一軸性が弱く配向することに加えて、基板面と垂直な面内においても液晶組成物中の液晶性化合物が弱い一軸に水平配向していることを意味する。一軸性が弱いとは、水平配向の均一性が低いことを意味し、以下の式で定義する透過率比により定義できる。
（透過率比）＝（光透過状態での光透過強度）／（黒状態での光透過強度）
なお、本発明では透過率比が１００以下である場合を、弱い一軸性の水平配向とし、１００より大きい場合を、強い一軸性の水平配向と定義する。
本発明の配向制御層形成モノマーの化学構造は、好ましくはシス体のシクロヘキサン環構造を中心構造に有し、重合性基と水酸基などの極性基とから構成される。本発明は特定の原理に拘束されるわけではないが、当該極性基は基板や基板上に形成された配向膜と水平方向に相互作用する。シス体のシクロヘキサン環構造は、液晶性化合物と相互作用する。極性基の効果が、配向処理を行った基板とより強く相互作用させると考えられる。また、配向制御層形成モノマーが有する重合性基により、液晶性化合物を配向させると共に、紫外線照射により重合および他の重合性化合物と共重合する。これによって、重合後の配向性能を安定化することができる。
前記配向制御層形成モノマーは、下記式（１−１）で表される少なくとも１つを挙げることができる。好ましい配向制御層形成モノマーとしては、下記式（１−２）、（１−３）および（１−４）で表される少なくとも１つを挙げることができる。
【００７６】
式（１−１）、（１−２）、（１−３）および（１−４）で表される配向制御層形成モノマー
【００７７】
【化２１】
2020118964.tif 000022
【００７８】
式（１−１）において、
Ｒ１は、炭素数１から１５のアルキルであり、このＲ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
環Ａ１および環Ａ２は、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、アントラセン−２，６−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイルである。この環Ａ１および環Ａ２において、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよい。この置換基のアルキル、アルケニル、アルコキシおよびアルケニルオキシにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよいが、環Ａ１および環Ａ２の中で少なくとも１つは、シス体の１，４−シクロへキシレンであり、このシス体の１，４−シクロへキシレンにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよい。
ａは、０、１、２、３、または４である。
Ｚ１は、単結合または炭素数１から６のアルキレンであり、このＺ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
Ｓｐ１は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、式（１ａ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基で置き換えられていてもよい。
【００７９】
【化２２】
2020118964.tif 000023
【００８０】
式（１ａ）において、
Ｓｐ２は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
Ｍ１およびＭ２は、独立して、水素、ハロゲン、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。
Ｒ２は、炭素数１から１５のアルキルであり、このＲ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
式（１−１）において、
Ｐ１は、式（１ｄ）、式（１ｅ）および式（１ｆ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基である。
【００８１】
【化２３】
2020118964.tif 000024
【００８２】
式（１ｄ）、式（１ｅ）および式（１ｆ）において、
Ｓｐ３は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
Ｍ３およびＭ４は、独立して、水素、ハロゲン、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。
Ｒ３は、式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）で表される基の群から選択される少なくとも１つの基である。
【００８３】
【化２４】
2020118964.tif 000025
【００８４】
式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｓｐ４およびＳｐ５は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ４およびＳｐ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｓ１は、＞ＣＨ−または＞Ｎ−であり、Ｓ２は、＞Ｃ＜または＞Ｓｉ＜である。
式（１ｆ）、式（１ｇ）、式（１ｈ）および式（１ｉ）において、
Ｘ１は、独立して、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＯＲ５、−Ｎ（Ｒ５）２、−ＣＯＯＨ、−ＳＨ、−Ｂ（ＯＨ）２、または−Ｓｉ（Ｒ５）３である。
−ＯＲ５、−Ｎ（Ｒ５）２、および−Ｓｉ（Ｒ５）３において、
Ｒ５は、水素または炭素数１から１０のアルキルであり、このＲ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
式（１−１）で表される化合物は、式（１ａ）、式（１ｄ）および式（１ｅ）で表される基のうちの少なくとも１つの基を１つ以上有する。
【００８５】
【化２５】
2020118964.tif 000026
【００８６】
式（１−２）から式（１−４）において、
Ｒ１は、炭素数１から１２のアルキルであり、このＲ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
環Ａ１および環Ａ２は、独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイル、ペルヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイル、または２，３，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７−テトラデカヒドロシクロペンタ［ａ］フェナントレン−３，１７−ジイルであり、この環Ａ１および環Ａ２において、少なくとも１つの水素は、フッ素、炭素数１から８のアルキル、炭素数２から８のアルケニル、炭素数１から７のアルコキシ、または炭素数２から７のアルケニルオキシで置き換えられてもよく、この置換基のアルキル、アルケニル、アルコキシおよびアルケニルオキシにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよいが、環Ａ１および環Ａ２の中で少なくとも１つは、シス体の１，４−シクロへキシレンであり、このシス体の１，４−シクロへキシレンにおいて、少なくとも１つの水素は、フッ素、塩素、炭素数１から１２のアルキル、炭素数２から１２のアルケニル、炭素数１から１１のアルコキシ、または炭素数２から１１のアルケニルオキシで置き換えられてもよい。
ａは、０、１、２、３、または４である。
Ｚ１は、単結合または炭素数１から６のアルキレンであり、このＺ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
ｌは、０、１、２、３、４、５または６であり、この−（ＣＨ２）ｌ−において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
Ｓｐ１は、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、ハロゲンで置き換えられてもよい。
Ｓｐ２は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
Ｍ１およびＭ２は、独立して、水素、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルである。
Ｒ２は、水素または炭素数１から５のアルキルであり、このＲ２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
Ｓｐ３は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
Ｍ３およびＭ４は、独立して、水素、フッ素、メチル、エチルまたはトリフルオロメチルである。
Ｓｐ４は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ４において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
Ｘ１は、−ＯＨまたは−Ｎ（Ｒ５）２である。
−Ｎ（Ｒ５）２において、
Ｒ５は、水素または炭素数１から５のアルキルであり、このＲ５において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
【００８７】
より好ましい配向制御層形成モノマーとして、以下の構造を有する化合物が挙げられる。
【００８８】
【化２６】
2020118964.tif 000027
【００８９】
【化２７】
2020118964.tif 000028
【００９０】
式（１−２−１）から式（１−２−１３）において、下記構造は、シス体のシクロヘキサン環である。
【００９１】
【化２８】
2020118964.tif 000029
【００９２】
Ｒ１は、炭素数１から１０のアルキルである。
Ｓｐ１は、単結合または炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ１において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
Ｓｐ４は、炭素数１から５のアルキレンであり、このＳｐ４において少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−で置き換えられてもよい。
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は、独立して、水素、フッ素、メチルまたはエチルである。
Ｒ５は、水素、メチルまたはエチルである。
【００９３】
さらに好ましい配向制御層形成モノマーとして、以下の構造を有する化合物が挙げられる。
【００９４】
【化２９】
2020118964.tif 000030
【００９５】
液晶組成物における第一添加物、好ましくは式（１−１）から式（１−４）で表される化合物の少なくとも１つの含有量は、液晶性化合物全量に対して、約０．０１重量部から約１０重量部の範囲であり、より好ましくは約０．０５重量部から約６重量部の範囲であり、さらに好ましくは約０．１０重量部から約６重量部の範囲である。
【００９６】
＜第一添加物と異なる重合性化合物（第二添加物）＞
前記液晶組成物は、さらに、第一添加物とは異なる式（１６α）で表される重合性化合物を第二添加物として含んでもよい。好ましい第二添加物である化合物（１６α）は、紫外線照射によりラジカルが生じやすく、反応性（重合性）を上げるのに有用である。反応性を上げることで、紫外線照射後に残存するモノマー成分を低減することができるようになるため、水平配向の均一性や素子の電気的信頼性が向上する。紫外線に対する反応性を上げるためには、ビフェニル構造より、ターフェニル構造のほうが好ましい。また、２官能より、３官能あるいは４官能であるほうが好ましい。
好ましい第二添加物である化合物（１６α−Ａ）は、トランス構造のビシクロヘキシル構造と重合性基とを有することを特徴とする。この化合物は、紫外線照射により系内にラジカルが生じると、重合性基が反応し、重合体となる。また、α−ヒドロキシメチルアクリレートやα−メトキシメチルアクリレートを有する化合物は、基板表面と非共有結合的に相互作用する傾向があるので有用である。この化合物は重合体の電気的抵抗を上げる目的で添加してもよい。この化合物は、液晶組成物への高い溶解度を有し、素子に密閉された条件下では化学的に安定であり、そして液晶表示素子に用いた場合の電圧保持率が大きいことが好ましい。この化合物は、このような特性をかなりの程度で充足する。
【００９７】
化合物（１６α）の好ましい例について説明をする。好ましい化合物（１６α）は、下記のように、化合物（１６α−１）から化合物（１６α−２９）である。化合物（１６α）は単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００９８】
【化３０】
2020118964.tif 000031
【００９９】
【化３１】
2020118964.tif 000032
【０１００】
【化３２】
2020118964.tif 000033
【０１０１】
【化３３】
2020118964.tif 000034
【０１０２】
式（１６α−１）から式（１６α−２９）において、
Ｐ１１、Ｐ１２およびＰ１３は、独立して、式（Ｐ−１）から式（Ｐ−３）および式（１Ｐ−１）で表される重合性基の群から選択される基であり、ここでＭ１１、Ｍ１２およびＭ１３は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がハロゲンで置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。また、Ｍ４１およびＭ４２は、独立して、水素、フッ素、炭素数１から５のアルキル、または少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数１から５のアルキルである。また、Ｒ５１は、炭素数１から１０のアルキル、炭素数１から９のアルコキシ、または炭素数１から９のアルコキシアルキルであり、このＲ５１において、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよいが、好ましくは、少なくとも１つの水素は、フッ素で置き換えられてもよい。
【０１０３】
【化３４】
2020118964.tif 000035
【化３５】
2020118964.tif 000036
【０１０４】
式（１６α−１）から式（１６α−２９）において、
Ｓｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３は、独立して、単結合または炭素数１から１０のアルキレンであり、このＳｐ１１、Ｓｐ１２およびＳｐ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−ＯＣＯＯ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの−（ＣＨ２）２−は、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
【０１０５】
化合物（１６α−Ａ）の好ましい例について説明をする。好ましい化合物（１６α−Ａ）は、下記のように、化合物（１６α−Ａ−１）から化合物（１６α−Ａ−１３）である。下記化合物におけるＭ１１は、独立して、水素、メチルまたはフッ素である。化合物（１６α−Ａ）は単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【０１０６】
【化３６】
2020118964.tif 000037
【０１０７】
【化３７】
2020118964.tif 000038
【０１０８】
液晶組成物における、第一添加物とは異なる第二添加物、好ましくは式（１６α）で表される重合性化合物の含有量は、液晶性化合物全量に対して、約０．０３重量部から約１０重量部であり、より好ましくは約０．０５重量部から約５重量部であり、さらに好ましくは約０．１０重量部から約３重量部である。
化合物（１−１）から化合物（１−４）に対する化合物（１６α）の好ましい重量比［（化合物（１−１）から化合物（１−４））／化合物（１６α）］は、紫外線に対して高い反応性を得るために約１／１から約２０／１の範囲である。より好ましい重量比は、２／１から約２０／１の範囲である。
化合物（１−１）から化合物（１−４）に対する化合物（１６α−Ａ）の好ましい重量比［（化合物（１−１）〜化合物（１−４））／化合物（１６α−Ａ）］は、配向制御層の高抵抗化のために約１／９から約９／１である。さらに好ましい重量比は、約４／１から約１／２の範囲である。最も好ましい重量比は、約２／１から約１／２の範囲である。
【０１０９】
＜第一添加物および第二添加物の合成法＞
化合物（１−１）から化合物（１−４）の合成法について説明する。化合物（１−１）から化合物（１−４）は、国際公開第２０１６／１２９４９０号、国際公開第２０１７／２０９１６１号に準拠して合成できる。特に、式（１−２−１）から式（１−２−１３）で表される配向制御層形成モノマーは、シス体のシクロヘキサン環と極性基を構造中に含むものであり、国際公開第２０１６／１２９４９０号に準拠し、当業者に公知の有機合成の知見を利用すれば容易に合成することができる。
化合物（１６α−２４）および化合物（１６α−２５）の合成法について説明する。これらの化合物は、国際公開第２０１９／１１６９７９号に記載された方法などに準拠して合成する。
化合物（１６α−Ａ−１）から化合物（１６α−Ａ−１３）の合成法について説明する。これらの化合物は、国際公開第２００８／０６１６０６号に記載された方法などに準拠して合成する。
合成法を記載しなかった化合物は、「オーガニック・シンセシス」（Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc）、「オーガニック・リアクションズ」（Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc）、「コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス」（Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press）、「新実験化学講座」（丸善）などの成書に記載された方法によって合成する。
【０１１０】
＜液晶性化合物＞
本発明の実施形態にかかる液晶表示素子の製造方法に用いることができる液晶性化合物について説明する。液晶性化合物としては、一般式（２）〜（２１）のいずれかで表される液晶性化合物を挙げることができる。これらの化合物を適切に組み合わせることによって、高い上限温度、低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、正または負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、紫外線に対する高い安定性、熱に対する高い安定性、大きな弾性定数などの特性の少なくとも１つを充足する液晶組成物を調製することができる。必要に応じて、これらの化合物とは異なる液晶性化合物を添加してもよい。
【０１１１】
式（２）〜（４）で表される液晶性化合物
【０１１２】
【化３８】
2020118964.tif 000039
【０１１３】
式（２）から（４）において、
Ｒ１１およびＲ１２は独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１１およびＲ１２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｂ１、環Ｂ２、環Ｂ３、および環Ｂ４は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１１、Ｚ１２、およびＺ１３は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−である。
【０１１４】
式（２）から（４）で表される液晶性化合物は、２つの末端基がアルキルなどである化合物である。式（２）から（４）で表される液晶性化合物の好ましい例として、化合物（２−１）から（２−１１）、化合物（３−１）から（３−１９）、および化合物（４−１）から（４−７）を挙げることができる。これらの化合物において、Ｒ１１およびＲ１２は独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１１およびＲ１２において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
【０１１５】
【化３９】
2020118964.tif 000040
【０１１６】
式（２）から（４）で表される液晶性化合物は、小さな誘電率異方性を有する。式（２）から（４）で表される液晶性化合物は中性に近い。化合物（２）は、粘度を下げるまたは光学異方性を調整する効果がある。化合物（３）および（４）は、上限温度を上げることによってネマチック相の温度範囲を広げる、または光学異方性を調整する効果がある。
【０１１７】
式（２）から（４）で表される液晶性化合物の含有量を増加させるにつれて組成物の粘度は小さくなるが誘電率異方性が小さくなる。そこで、素子のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが好ましい。ＩＰＳ、ＶＡなどのモード用の組成物を調製する場合には、式（２）から（４）で表される液晶性化合物の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて、好ましくは３０重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上である。
【０１１８】
式（５）から式（７）で表される液晶性化合物
【０１１９】
【化４０】
2020118964.tif 000041
【０１２０】
式（５）から式（７）において、
Ｒ１３は、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１３において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
Ｘ１１は、フッ素、塩素、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＣＦ３、−ＣＨＦ2、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２、または−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３である。
環Ｃ１、環Ｃ２、および環Ｃ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルである。
Ｚ１４、Ｚ１５、およびＺ１６は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＦ−または−（ＣＨ２）４−である。
Ｌ１１およびＬ１２は、独立して、水素またはフッ素である。
【０１２１】
式（５）〜（７）で表される液晶性化合物は、右末端にハロゲンまたはフッ素含有基を有する化合物である。好ましい例として、化合物（５−１）〜（５−１６）、化合物（６−１）〜（６−１１３）、化合物（７−１）〜（７−６１）を挙げることができる。これらの式において、Ｒ１３およびＸ１１は、式（５）〜（７）と同一の定義である。
【０１２２】
【化４１】
2020118964.tif 000042
【０１２３】
【化４２】
2020118964.tif 000043
【０１２４】
【化４３】
2020118964.tif 000044
【０１２５】
【化４４】
2020118964.tif 000045
【０１２６】
【化４５】
2020118964.tif 000046
【０１２７】
【化４６】
2020118964.tif 000047
【０１２８】
【化４７】
2020118964.tif 000048
【０１２９】
式（５）〜（７）で表される液晶性化合物は、誘電率異方性が正であり、熱、光などに対する安定性が非常に優れているので、ＩＰＳ、ＦＦＳ、ＯＣＢなどのモード用の組成物を調製する場合に用いられる。これらの化合物の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて１重量％から９９重量％の範囲が適しており、好ましくは１０重量％から９７重量％の範囲、さらに好ましくは４０重量％から９５重量％の範囲である。これらの化合物を誘電率異方性が負である組成物に添加する場合、その含有量は、液晶組成物の重量に基づいて３０重量％以下が好ましい。これらの化合物を添加することにより、液晶組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
【０１３０】
式（８）で表される液晶性化合物
【０１３１】
【化４８】
2020118964.tif 000049
【０１３２】
式（８）において、
Ｒ１４は、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、このＲ１４において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
Ｘ１２は、−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎである。
環Ｄ１は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルである。
Ｚ１７は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、または−ＣＨ２Ｏ−である。
Ｌ１３およびＬ１４は、独立して、水素またはフッ素である。
ｉは、１、２、３、または４である。
【０１３３】
式（８）で表される液晶性化合物は、右末端基が−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎである化合物である。好ましい例として、化合物（８−１）〜（８−６４）を挙げることができる。これらの式において、Ｒ１４およびＸ１２は、式（８）と同一の定義である。
【０１３４】
【化４９】
2020118964.tif 000050
【０１３５】
【化５０】
2020118964.tif 000051
【０１３６】
式（８）で表される液晶性化合物は、誘電率異方性が正であり、その値が大きいので、ＴＮなどのモード用の組成物を調製する場合に主として用いられる。この化合物を添加することにより、組成物の誘電率異方性を大きくすることができる。この化合物は、液晶相の温度範囲を広げる、粘度を調整する、または光学異方性を調整する、という効果がある。この化合物は、素子の電圧−透過率曲線の調整にも有用である。
【０１３７】
ＴＮなどのモード用の組成物を調製する場合には、式（８）で表される液晶性化合物の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて１重量％から９９重量％の範囲が適しており、好ましくは１０重量％から９７重量％の範囲、さらに好ましくは４０重量％から９５重量％の範囲である。この化合物を誘電率異方性が負である組成物に添加する場合、その含有量は、液晶組成物の媒体の重量に基づいて３０重量％以下が好ましい。この化合物を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
【０１３８】
式（９）から式（２１）で表される液晶性化合物
本発明の実施形態にかかる液晶組成物は、以下で示す式（９）から式（２１）で表される液晶性化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有することが好ましい。
【０１３９】
【化５１】
2020118964.tif 000052
【０１４０】
【化５２】
2020118964.tif 000053
【０１４１】
式（９）から式（２１）において、
Ｒ１５およびＲ１６は、独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１５およびＲ１６において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
Ｒ１７は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、または炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１７において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
環Ｅ１、環Ｅ２、環Ｅ３および環Ｅ４は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレン，テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルである。
環Ｅ５および環Ｅ６は、独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，４−フェニレン，テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルである。
Ｚ１８、Ｚ１９、Ｚ２０およびＺ２１は、独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、または−ＯＣＦ２−（ＣＨ２）２−である。
Ｌ１５およびＬ１６は、独立して、フッ素または塩素である。
Ｓ１１は、水素またはメチルである。
Ｘは、−ＣＨＦ−または−ＣＦ２−であり；
ｊ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｒおよびｓは独立して、０または１であり、ｋ、ｍ、ｎ、およびｐの和は、０、１、２または３であり、ｑ、ｒ、およびｓの和は、０、１、２または３であり、ｔは、１、２または３である。
【０１４２】
式（９）から（２１）で表される液晶性化合物は、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンのように、ラテラル位が２つのハロゲンで置換されたフェニレンを有する。
【０１４３】
式（９）から（２１）で表される液晶性化合物の好ましい例として、化合物（９−１）から（９−９）、化合物（１０−１）から（１０−１９）、化合物（１１−１）から（１１−２）、化合物（１２−１）から（１２−３）、化合物（１３−１）から（１３−１１）、化合物（１４−１）から（１４−３）、化合物（１５−１）から（１５−３）、および化合物（１６）から（２１）を挙げることができる。式（９）から（２１）で表される化合物において、Ｒ１５およびＲ１６は、独立して、炭素数１から１０のアルキルまたは炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１５およびＲ１６において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。また、Ｒ１７は、水素、フッ素、炭素数１から１０のアルキル、または炭素数２から１０のアルケニルであり、このＲ１７において、少なくとも１つの−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられてもよく、少なくとも１つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
【０１４４】
【化５３】
2020118964.tif 000054
【０１４５】
【化５４】
2020118964.tif 000055
【０１４６】
【化５５】
2020118964.tif 000056
【０１４７】
式（９）から（２１）で表される化合物は、誘電率異方性が負に大きい。式（９）から（２１）で表される化合物は、ＩＰＳ、ＶＡ、ＰＳＡなどのモード用の組成物を調製する場合に用いられる。式（９）から（２１）で表される化合物の含有量を増加させるにつれて組成物の誘電率異方性が負に大きくなるが、粘度が大きくなる。そこで、素子のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は少ないほうが好ましい。誘電率異方性が−５程度であることを考慮すると、充分な電圧駆動をさせるには、液晶組成物における含有量が４０重量％以上であることが好ましい。
【０１４８】
式（９）から（２１）で表される化合物のうち、化合物（９）は二環化合物であるので、主として、粘度の減少、光学異方性の調整、または誘電率異方性の増加に効果がある。化合物（１０）および（１１）は三環化合物であるので、上限温度を高くする、光学異方性を大きくする、または誘電率異方性を大きくするという効果がある。化合物（１２）から（２１）は、誘電率異方性を大きくするという効果がある。
【０１４９】
ＩＰＳ、ＶＡ、ＰＳＡなどのモード用の組成物を調製する場合には、式（９）から（２１）で表される化合物の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて、好ましくは４０重量％以上であり、さらに好ましくは５０重量％から９５重量％の範囲である。式（９）から（２１）で表される化合物を誘電率異方性が正である液晶組成物に添加する場合は、式（９）から（２１）で表される化合物の含有量が液晶組成物の重量に基づいて３０重量％以下が好ましい。式（９）から（２１）で表される化合物を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
【０１５０】
液晶組成物がさらに、その他の添加剤として、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤および消泡剤から選択される少なくとも１つを含有してもよい。
【０１５１】
＜その他の添加剤＞
重合開始剤
第一添加物や第二添加物としての重合性化合物は、重合開始剤を添加することによって、速やかに重合させることができる。反応温度を最適化することによって、残存する重合性化合物の量を減少させることができる。光ラジカル重合開始剤の例は、ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ社のＯｍｎｉｒａｄシリーズからＴＰＯ、１２７、１１７３、２０２２、２１００、４２６５、１８４、３６９、３７９、５００、６５１、７５４、８１９、９０７、ＢＰ、ＬＲ８９５３Ｘおよび２９５９である。
【０１５２】
光ラジカル重合開始剤のさらなる例は、４−メトキシフェニル−２，４−ビス（トリクロロメチル）トリアジン、２−（４−ブトキシスチリル）−５−トリクロロメチル−１，３，４−オキサジアゾール、９−フェニルアクリジン、９，１０−ベンズフェナジン、ベンゾフェノン／ミヒラーズケトン混合物、ヘキサアリールビイミダゾール／メルカプトベンズイミダゾール混合物、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、２，４−ジエチルキサントン／ｐ−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、ベンゾフェノン／メチルトリエタノールアミン混合物である。
【０１５３】
液晶組成物に光ラジカル重合開始剤を添加したあと、紫外線を照射することによって重合を行うことができる。しかし、未反応の重合開始剤または重合開始剤の分解生成物は、素子に画像の焼き付きなどの表示不良を引き起こすかもしれない。これを防ぐために重合開始剤を添加しないまま光重合を行ってもよい。照射する光の好ましい波長は１５０〜５００ｎｍの範囲である。さらに好ましい波長は２５０ｎｍから４５０ｎｍの範囲であり、最も好ましい波長は３００ｎｍから４００ｎｍの範囲である。
【０１５４】
重合禁止剤
重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、４−ｔ−ブチルカテコール、４−メトキシフェノ−ル、フェノチアジンなどである。
【０１５５】
光学活性化合物
光学活性化合物は、液晶分子にらせん構造を誘起して必要なねじれ角を与えることによって逆ねじれを防ぐ、という効果を有する。光学活性化合物を添加することによって、らせんピッチを調整することができる。らせんピッチの温度依存性を調整する目的で２つ以上の光学活性化合物を添加してもよい。光学活性化合物の好ましい例として、下記の化合物（Ｏｐ−１）から化合物（Ｏｐ−１８）を挙げることができる。化合物（Ｏｐ−１８）において、環Ｊは１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり、Ｒ２８は、炭素数１から１０のアルキルである。
【０１５６】
【化５６】
2020118964.tif 000057
【０１５７】
酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、消泡剤
酸化防止剤は、大きな電圧保持率を維持するために有効である。酸化防止剤の好ましい例として、下記の化合物（ＡＯ−１）から化合物（ＡＯ−３）；ＩＲＧＡＮＯＸ  ４１５、ＩＲＧＡＮＯＸ  ５６５、ＩＲＧＡＮＯＸ  １０１０、ＩＲＧＡＮＯＸ  １０３５、ＩＲＧＡＮＯＸ  ３１１４、およびＩＲＧＡＮＯＸ  １０９８（商品名：ＢＡＳＦ社）を挙げることができる。紫外線吸収剤は、上限温度の低下を防ぐために有効である。紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。具体例として下記の化合物（ＡＯ−４）および（ＡＯ−５）；ＴＩＮＵＶＩＮ  ３２９、ＴＩＮＵＶＩＮ  Ｐ、ＴＩＮＵＶＩＮ  ３２６、ＴＩＮＵＶＩＮ  ２３４、ＴＩＮＵＶＩＮ  ２１３、ＴＩＮＵＶＩＮ  ４００、ＴＩＮＵＶＩＮ  ３２８、およびＴＩＮＵＶＩＮ  ９９−２（商品名：ＢＡＳＦ社）；および１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）を挙げることができる。
【０１５８】
立体障害のあるアミンのような光安定剤は、大きな電圧保持率を維持するために好ましい。光安定剤の好ましい例として、下記の化合物（ＡＯ−６）および（ＡＯ−７）；ＴＩＮＵＶＩＮ  １４４、ＴＩＮＵＶＩＮ  ７６５、およびＴＩＮＵＶＩＮ  ７７０ＤＦ（商品名：ＢＡＳＦ社）を挙げることができる。また、光安定剤の好ましい例として、下記の化合物（ＡＯ−８）から化合物（ＡＯ−２３）を挙げることができる。熱安定剤も大きな電圧保持率を維持するために有効であり、好ましい例としてＩＲＧＡＦＯＳ  １６８（商品名：ＢＡＳＦ社）を挙げることができる。消泡剤は、泡立ちを防ぐために有効である。消泡剤の好ましい例は、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどである。
【０１５９】
【化５７】
2020118964.tif 000058
【０１６０】
【化５８】
2020118964.tif 000059
【０１６１】
【化５９】
2020118964.tif 000060
【０１６２】
化合物（ＡＯ−１）において、Ｒ４０は、炭素数１から２０のアルキル、炭素数１から２０のアルコキシ、−ＣＯＯＲ４１、または−（ＣＨ２）２−ＣＯＯＲ４１であり、ここでＲ４１は、炭素数１から２０のアルキルである。化合物（ＡＯ−２）、（ＡＯ−３）および（ＡＯ−６）において、Ｒ４２は、炭素数１から２０のアルキルである。化合物（ＡＯ−６）において、Ｒ４３は、水素、メチル、またはＯ・（酸素ラジカル）であり、環Ｋは、１，４−シクロへキシレンまたは１，４−フェニレンであり、ｚは、１、２または３である。
【０１６３】
液晶表示素子
本発明の実施形態にかかる液晶組成物は、ＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（optically compensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＦＦＳ（fringe field switching）、ＦＰＡ（field-induced photo-reactive alignment）などのモードの、アクティブマトリックス方式で駆動する液晶表示素子に使用できる。この液晶組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＦＦＳ、ＦＰＡなどの動作モードの、パッシブマトリクス方式で駆動する液晶表示素子にも使用することができる。これらの素子は、反射型、透過型、半透過型のいずれのタイプにも適用ができる。
【０１６４】
この液晶組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）素子、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマー分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）、そしてポリマーネットワーク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）にも使用できる。また、この組成物を用いて、ＰＳＡモードの液晶表示素子が作製される。ＰＳＡモードの素子は、アクティブマトリックス、およびパッシブマトリクスのような駆動方式で駆動させることができる。このような素子は、反射型、透過型、および半透過型のいずれのタイプにも適用ができる。重合性化合物の添加量を増やすことによって、高分子分散（polymer dispersed）モードの素子も作製することができる。
【０１６５】
配向膜は、液晶分子を一定方向に配列させるための膜である。一般にはポリイミドの薄膜が用いられる。本発明の実施形態における液晶表示素子では、このような配向膜を、片側の基板側に事前に形成した状態で有している。もう一方の基板上および事前に形成された配向膜上に配向制御層を形成するために、配向制御層形成モノマーとして、化合物（１−１）、化合物（１−２）から化合物（１−４）などを含有する組成物が用いられる。配向制御層形成モノマーが重合によって重合体を与える。この重合体は、配向膜の機能を有するので、配向膜の代わりに用いることができる。
液晶組成物は、液晶性化合物に添加物を混合して、調製する。この液晶組成物には、第一添加物として、配向制御層形成モノマーを添加する。この液晶組成物には、必要に応じて第一添加物とは異なる第二添加物をさらに添加してもよい。
このような素子を製造する方法の一例は、次のとおりである。アレイ基板とカラーフィルター基板と呼ばれる２つの基板を有する素子を用意する。この基板の少なくとも１つは、電極を有する。アレイ基板またはカラーフィルター基板側のいずれか一方に、ポリイミドなどの配向膜を事前に形成する。この事前に形成された配向膜には、ラビング処理や偏光紫外線による光配向処理が行われている。適用できるポリイミド系の配向膜は、プレチルト角が０°以上５°以下、好ましくは０°以上３°以下となることが好ましい。光配向処理を行う場合は、光異性化型、あるいは光分解型のポリイミドを用いることが好ましい。このような光配向膜としては、具体的には、国際公開第２０１１／１１５０７８号、国際公開第２０１１／１１５０７９号、国際公開第２０１３／１６１５６９号、特開２０１６−０８０９８５号公報、特開２０１６−２２４４１５号公報、特開２０１８−１０６０９６号公報などに開示されている。
次に、電極が形成された面が内側になるように対向させ、スペーサを介してセルギャップを調整し、両基板を貼りあわせて素子とする。得られる液晶層の厚みが１μｍから１００μｍとなるように調整するのが好ましい。好ましくは１．５μｍから１０μｍである。次に、上記の配向制御層形成モノマーを含む液晶組成物を素子に注入する。この素子内では、液晶性化合物が基板に対して弱い一軸性の水平配向であり、液晶層を２０℃以上、液晶組成物のネマチック相から等方相への転移温度（ＴＮＩ）未満の温度（非加熱状態）で紫外線照射を行うことにより、基板に対して強い一軸性の水平配向となる。その結果、得られる液晶表示素子における液晶性化合物の水平配向の均一性は高いものになる。ここでの紫外線照射を「第一の紫外線照射」ということがある。ここで、第一の紫外線照射を偏光させる場合は、事前に形成された配向膜になされたラビング処理や光配向処理で規定される液晶の配向方向を打ち消さない方向に偏光軸を規定するのが好ましい。
次に、液晶層を２０℃以上、ＴＮＩ未満の温度範囲に保持して、後述する第一の紫外線と異なる範囲にピークを有する非偏光紫外線照射を行ってもよい。この非偏光紫外線照射を「第二の紫外線照射」ということがある。第二の紫外線照射を行うことによって、系内に残存している重合性化合物や、未反応の重合性基を完全に消費できる場合がある。ここでは、第一の紫外線照射により配向制御層がほぼ形成されているので、後述のように、第二の紫外線照射は、非偏光状態でも液晶配向の均一性は維持される。このような紫外線照射によって、液晶分子に均一な水平配向を誘起する配向制御層が生成し、目的の素子が作製される。
【０１６６】
この手順において、液晶層を液晶組成物の等方相への転移温度（ＴＮＩ）未満の温度範囲に保持し、例えば波長３００ｎｍから４００ｎｍの範囲にピークを有する紫外線を照射すると、配向制御層形成モノマーの重合が進行する。この重合において、配向制御層形成モノマーの中心構造が事前に形成された配向膜の配向処理方向へ沿うようになり、水平配向膜として機能するようになると考えられる。また、配向制御層形成モノマーは、重合性基を有しているため、重合により、重合体が基板界面側に固定化される。この重合体が、液晶分子を均一に水平配向させる配向制御層となる。化合物（１６α）あるいは化合物（１６α−Ａ）を添加する場合、配向制御層形成モノマーが重合する際、化合物（１６α）あるいは化合物（１６α−Ａ）も共重合するので配向制御層に組み込まれる。
次に、第二の紫外線照射として、液晶層を２０℃以上ＴＮＩ未満の温度範囲に保持し、例えば波長３３０ｎｍから４００ｎｍにピークを有する非偏光紫外線を照射すると、未反応の配向制御層形成モノマーおよび化合物（１６α）あるいは化合物（１６α−Ａ）が配向制御層に沿って重合すると考えられる。ここでは、第一の紫外線照射で方向付けられた重合体の影響を受けると考えられるため、配向制御層の異方性が高まる方向に重合反応が進行する傾向にあると考えられる。
液晶セルにおける配向制御層の異方性増加は、液晶分子に作用する配向規制力が大きくなることに影響するため、液晶性化合物の配向均一性が向上すると考えられる。このような配向制御層の効果によって、素子のコントラスト向上や応答時間の短縮が期待される。
【０１６７】
基板への紫外線照射について説明する。本発明では、一段階で紫外線照射を行う場合と、少なくとも二段階で紫外線を照射する場合がある。一段階で紫外線照射を行う場合には、第一の紫外線照射のみを行う。また、二段階で紫外線を照射する場合には、第一の紫外線照射、および第二の紫外線照射を行う。光源の例は、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、およびショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）である。光源の好ましい例は、メタルハライドランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプおよび高圧水銀ランプである。光源と液晶素子との間にフィルターなどを設置して特定の波長領域のみを通すことにより、照射光源の波長領域を選択してもよい。
第一の紫外線照射における液晶層の保持温度は、２０℃以上、ＴＮＩ未満の温度範囲である。好ましい液晶層の保持温度は、２０℃以上、ＴＮＩ−１５℃以下の温度範囲である。
第一の紫外線照射で照射する紫外線は、波長約２８０ｎｍから約４００ｎｍの範囲にピークを有する紫外線である。好ましい紫外線は、波長約３００ｎｍから約４００ｎｍにピークを有し、照度が約２ｍＷ／ｃｍ２から約３００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、約０．０３Ｊ／ｃｍ２から約３５Ｊ／ｃｍ２の露光量（照度（単位：ｍＷ／ｃｍ２）と照射時間（単位：秒）の積）となる範囲である紫外線である。より好ましい紫外線は、波長約３００ｎｍから約４００ｎｍにピークを有し、照度が約５ｍＷ／ｃｍ２から約３００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、約０．０３Ｊ／ｃｍ２から約３３Ｊ／ｃｍ２の露光量となる範囲である紫外線である。特に好ましい紫外線は、３１３ｎｍ付近、３３５ｎｍ付近および３６５ｎｍ付近にピークを有し、照度が約５ｍＷ／ｃｍ２から約３００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、約０．０３Ｊ／ｃｍ２から約３０Ｊ／ｃｍ２の露光量となる範囲である紫外線である。この第一の紫外線照射によって大部分の重合性化合物が重合する。
【０１６８】
第二の紫外線照射における液晶層の保持温度は、２０℃以上ＴＮＩ未満の温度範囲である。好ましい液晶層の保持温度は、２０℃以上４５℃以下の温度範囲である。
第二の紫外線照射で照射する紫外線は、波長約３３０ｎｍから約４００ｎｍにピークを有する紫外線である。好ましい紫外線は、波長約３３０ｎｍから約４００ｎｍにピークを有し、照度が約１ｍＷ／ｃｍ２から約５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、約１Ｊ／ｃｍ２から約１０Ｊ／ｃｍ２の露光量となる範囲である紫外線である。より好ましい紫外線は、照度が約１ｍＷ／ｃｍ２から約５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、約１Ｊ／ｃｍ２から約１０Ｊ／ｃｍ２の露光量となる範囲である紫外線である。特に好ましい紫外線は、３３５ｎｍ付近および３６５ｎｍ付近にピークを有し、照度が約１ｍＷ／ｃｍ２から約５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、約１Ｊ／ｃｍ２から約１０Ｊ／ｃｍ２の露光量となる範囲である紫外線である。この第二の紫外線照射によって、未反応の配向制御層形成モノマーおよび化合物（１６α）、あるいは化合物（１６α−Ａ）を重合体に変換することができる。このような追加重合を行う場合、未反応物は極めて少なくなる。したがって、電圧保持率の大きな素子が得られることが期待される。
【０１６９】
水平配向型素子において、電圧無印加時に液晶分子は基板面に対して略水平配向する。この素子では、配向制御層の作用によって、液晶分子が基板に対して水平配向される。液晶分子と基板との角度（すなわちプレチルト角）は、０°以上５°以下である。好ましくは０°以上３°以下である。このような水平配向を、櫛型電極と組み合わせることにより広視野角を達成できる。
【実施例】
【０１７０】
実施例（合成例、使用例を含む）により、本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。本発明は、使用例の組成物の少なくとも２つを混合することによって調製した混合物をも含む。
【０１７１】
特に記載のないかぎり、反応は窒素雰囲気下で行った。化合物（１−１）から化合物（１−４）、化合物（１６α）あるいは化合物（１６α−Ａ）は、合成例などに示した手順により合成した。合成した化合物は、ＮＭＲ分析などの方法により同定した。特性は、下記の方法により測定した。
【０１７２】
ＮＭＲ分析：測定には、ブルカーバイオスピン社製のＤＲＸ−５００を用いた。１Ｈ−ＮＭＲの測定では、試料をＣＤＣｌ３などの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、５００ＭＨｚ、積算回数１６回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。１９Ｆ−ＮＭＲの測定では、ＣＦＣｌ３を内部標準として用い、積算回数２４回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、ｓはシングレット、ｄはダブレット、ｔはトリプレット、ｑはカルテット、ｑｕｉｎはクインテット、ｓｅｘはセクステット、ｍはマルチプレット、ｂｒはブロードであることを意味する。
【０１７３】
ガスクロマト分析：測定には、島津製作所製のＧＣ−２０１０型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムＤＢ−１（長さ６０ｍ、内径０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）を用いた。キャリアーガスとしてはヘリウム（１ｍＬ／分）を用いた。試料気化室の温度を３００℃、検出器（ＦＩＤ）部分の温度を３００℃に設定した。試料はアセトンに溶解して、１重量％の溶液となるように調製し、得られた溶液１μＬを試料気化室に注入した。記録計には島津製作所製のＧＣＳｏｌｕｔｉｏｎシステムなどを用いた。
【０１７４】
ＨＰＬＣ分析：測定には、島津製作所製のＰｒｏｍｉｎｅｎｃｅ（ＬＣ−２０ＡＤ；ＳＰＤ−２０Ａ）を用いた。カラムはワイエムシー製のＹＭＣ−Ｐａｃｋ  ＯＤＳ−Ａ（長さ１５０ｍｍ、内径４．６ｍｍ、粒子径５μｍ）を用いた。溶出液はアセトニトリルと水を適宜混合して用いた。検出器としてはＵＶ検出器、ＲＩ検出器、ＣＯＲＯＮＡ検出器などを適宜用いた。ＵＶ検出器を用いた場合、検出波長は２５４ｎｍとした。試料はアセトニトリルに溶解して、０．１重量％の溶液となるように調製し、この溶液１μＬを試料室に導入した。記録計としては島津製作所製のＣ−Ｒ７Ａｐｌｕｓを用いた。
【０１７５】
測定試料：相構造および転移温度（透明点、融点、重合開始温度など）を測定するときには、化合物そのもの、または、組成物を試料として用いた。
【０１７６】
測定方法：特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会（ＪＥＩＴＡ；Japan Electronics and Information Technology Industries Association）で審議制定されるＪＥＩＴＡ規格（ＪＥＩＴＡ・ＥＤ−２５２１Ｂ）に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたＴＮ素子には、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を取り付けなかった。
【０１７７】
（１）相構造
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に試料を置いた。この試料を、３℃／分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、相の種類を特定した。
【０１７８】
（２）転移温度（℃）
測定には、パーキンエルマー社製の走査熱量計、Ｄｉａｍｏｎｄ  ＤＳＣシステムまたはエスエスアイ・ナノテクノロジー社製の高感度示差走査熱量計、Ｘ−ＤＳＣ７０００を用いた。試料は、３℃／分の速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピークまたは発熱ピークの開始点を外挿により求め、転移温度を決定した。化合物の融点、重合開始温度もこの装置を使って測定した。化合物が固体からスメクチック相、ネマチック相などの液晶相に転移する温度を「液晶相の下限温度」と略すことがある。化合物が液晶相から液体に転移する温度を「透明点」と略すことがある。
【０１７９】
結晶はＣと表した。結晶の種類の区別がつく場合は、それぞれをＣ１、Ｃ２のように表した。スメクチック相はＳ、ネマチック相はＮと表した。スメクチック相の中で、スメクチックＡ相、スメクチックＢ相、スメクチックＣ相、またはスメクチックＦ相の区別がつく場合は、それぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、またはＳＦと表した。液体（アイソトロピック）はＩと表した。転移温度は、例えば、「Ｃ  ５０．０  Ｎ  １００．０  Ｉ」のように表記した。これは、結晶からネマチック相への転移温度が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への転移温度が１００．０℃であることを示す。
【０１８０】
（３）ネマチック相の上限温度（ＴＮＩまたはＮＩ；℃）
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。試料が液晶性化合物と母液晶との混合物であるときは、ＴＮＩの記号で示した。試料が液晶性化合物と成分Ｂ、Ｃ、Ｄのような化合物との混合物であるときは、ＮＩの記号で示した。
【０１８１】
（４）ネマチック相の下限温度（ＴＣ；℃）
ネマチック相を有する試料を０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−２０℃ではネマチック相のままであり、−３０℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、ＴＣ＜−２０℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【０１８２】
（５）粘度（バルク粘度；η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
測定には、東京計器株式会社製のＥ型回転粘度計を用いた。
【０１８３】
（６）光学異方性（屈折率異方性；２５℃で測定；Δｎ）
測定は、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率（ｎ‖）は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率（ｎ⊥）は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性（Δｎ）の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥、の式から計算した。
【０１８４】
（７）比抵抗（ρ；２５℃で測定；Ωｃｍ）
電極を備えた容器に試料１．０ｍＬを注入した。この容器に直流電圧（１０Ｖ）を印加し、１０秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。（比抵抗）＝｛（電圧）×（容器の電気容量）｝／｛（直流電流）×（真空の誘電率）｝。
【０１８５】
誘電率異方性が正の試料と負の試料とでは、特性の測定法が異なることがある。誘電率異方性が正であるときの測定法は、項（８ａ）から（１２ａ）に記載した。誘電率異方性が負の場合は、項（８ｂ）から（１２ｂ）に記載した。
【０１８６】
（８ａ）粘度（回転粘度；γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
正の誘電率異方性：測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。ツイスト角が０度であり、そして２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が５μｍであるＴＮ素子に試料を入れた。この素子に１６Ｖから１９．５Ｖの範囲で０．５Ｖ毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値とＭ．Ｉｍａｉらの論文、４０頁の計算式（１０）とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度を測定した素子を用い、下に記載した方法で求めた。
【０１８７】
（８ｂ）粘度（回転粘度；γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
負の誘電率異方性：測定は、東陽テクニカ株式会社の回転粘性率測定システムＬＣＭ−２型を用いた。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が１０μｍのＶＡ素子に試料を注入した。この素子に矩形波（５５Ｖ、１ｍｓ）を印加した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値および誘電率異方性を用いて、回転粘度の値を得た。誘電率異方性は、測定（９ｂ）に記載された方法で測定した。
【０１８８】
（９ａ）誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）
正の誘電率異方性：２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が９μｍであり、そしてツイスト角が８０度であるＴＮ素子に試料を入れた。この素子にサイン波（１０Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
【０１８９】
（９ｂ）誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）
負の誘電率異方性：誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。誘電率（ε‖およびε⊥）は次のように測定した。
１）誘電率（ε‖）の測定：よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン（０．１６ｍＬ）のエタノール（２０ｍＬ）溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、１５０℃で１時間加熱した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が４μｍであるＶＡ素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。
２）誘電率（ε⊥）の測定：よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が９μｍであり、ツイスト角が８０度であるＴＮ素子に試料を入れた。この素子にサイン波（０．５Ｖ、１ｋＨｚ）を印加し、２秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。
【０１９０】
（１０ａ）弾性定数（Ｋ；２５℃で測定；ｐＮ）
正の誘電率異方性：測定には横河・ヒューレットパッカード株式会社製のＨＰ４２８４Ａ型ＬＣＲメータを用いた。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍである水平配向素子に試料を入れた。この素子に０Ｖから２０Ｖの電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量（Ｃ）と印加電圧（Ｖ）の値を「液晶デバイスハンドブック」（日刊工業新聞社）、７５頁にある式（２．９８）、式（２．１０１）を用いてフィッティングし、式（２．９９）からＫ１１およびＫ３３の値を得た。次に１７１頁にある式（３．１８）に、先ほど求めたＫ１１およびＫ３３の値を用いてＫ２２を算出した。弾性定数Ｋは、このようにして求めたＫ１１、Ｋ２２およびＫ３３の平均値で表した。
【０１９１】
（１０ｂ）弾性定数（Ｋ１１およびＫ３３；２５℃で測定；ｐＮ）
負の誘電率異方性：測定には株式会社東陽テクニカ製のＥＣ−１型弾性定数測定器を用いた。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍである垂直配向素子に試料を入れた。この素子に２０Ｖから０Ｖの電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。静電容量（Ｃ）と印加電圧（Ｖ）の値を、「液晶デバイスハンドブック」（日刊工業新聞社）、７５頁にある式（２．９８）、式（２．１０１）を用いてフィッティングし、式（２．１００）から弾性定数の値を得た。
【０１９２】
（１１ａ）しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）
正の誘電率異方性：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が０．４５／Δｎ（μｍ）であり、ツイスト角が８０度であるノーマリーホワイトモード（normally white mode）のＴＮ素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧（３２Ｈｚ、矩形波）は０Ｖから１０Ｖまで０．０２Ｖずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が９０％になったときの電圧で表した。
【０１９３】
（１１ｂ）しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）
負の誘電率異方性：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が４μｍであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード（normally black mode）のＶＡ素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。
この素子に印加する電圧（６０Ｈｚ、矩形波）は０Ｖから２０Ｖまで０．０２Ｖずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が１０％になったときの電圧で表した。
【０１９４】
（１２ａ）応答時間（τ；２５℃で測定；ｍｓ）
正の誘電率異方性：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター（Low-pass filter）は５ｋＨｚに設定した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が５．０μｍであり、ツイスト角が８０度であるノーマリーホワイトモード（normally white mode）のＴＮ素子に試料を入れた。この素子に矩形波（６０Ｈｚ、５Ｖ、０．５秒）を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％であるとみなした。立ち上がり時間（τｒ：rise time；ミリ秒）は、透過率が９０％から１０％に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間（τｆ：fall time；ミリ秒）は透過率１０％から９０％に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和で表した。
【０１９５】
（１２ｂ）応答時間（τ；２５℃で測定；ｍｓ）
負の誘電率異方性：測定には大塚電子株式会社製のＬＣＤ５１００型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター（Low-pass filter）は５ｋＨｚに設定した。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が３．２μｍであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード（normally black mode）のＰＶＡ素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子にしきい値電圧を若干超える程度の電圧を１分間印加し、次に５．６Ｖの電圧を印加しながら２３．５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を８分間照射した。この素子に矩形波（６０Ｈｚ、１０Ｖ、０．５秒）を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率１００％であり、この光量が最小であったときが透過率０％であるとみなした。応答時間は透過率９０％から１０％に変化するのに要した時間（立ち下がり時間；fall time；ミリ秒）で表した。
【０１９６】
（１３）電圧保持率
重合性化合物を重合させた素子に６０℃でパルス電圧（１Ｖで６０マイクロ秒）を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で５００ミリ秒間測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Ａを求めた。面積Ｂは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Ｂに対する面積Ａの百分率で表した。
【０１９７】
（１４）照度
紫外線照度の測定には、ウシオ電機株式会社製の紫外線照度計、ＵＩＴ−２５０型（センサー：ＵＶＤ−Ｓ３１３およびＵＶＤ−Ｓ３６５）を用いた。
【０１９８】
（１５）水平配向の均一性
配向制御層が形成された素子を偏光顕微鏡にセットして液晶の配向状態を観察した。偏光顕微鏡の偏光子と検光子は各々の透過軸が直交するように配置した。まず、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸が平行となるように、すなわち、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸がなす角度が０度となるように、素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上に設置した。素子の下側、すなわち、偏光子側から光を照射し、検光子を透過する光の有無を観察した。検光子を透過する光が観察されなかった場合（黒状態）、配向は「良好」であると判定した。この黒状態における光透過強度の測定は横河電機株式会社製のマルチメディアディスプレイテスタ・３２９８を用いた。同様の観察において検光子を透過する光が観察された場合は、配向は「不良」であると判定した。次に、素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上で回転させ、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度を０度から変化させた。検光子を透過する光の強度は、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度が大きくなるにしたがい増大し、その角度が４５度である時に、ほぼ最大となることを確認した。この光透過状態における光強度の測定も黒状態における光透過強度の測定と同様に行った。得られた光透過強度から、下記式により、透過率比を算出した。
（透過率比）＝（光透過状態での光透過強度）／（黒状態での光透過強度）
なお、本発明では透過率比が１００以下である場合を、弱い一軸性の水平配向とし、１００より大きい場合を、強い一軸性の水平配向と定義する。
【０１９９】
（１６）プレチルト角（度）
プレチルト角の測定には、シンテック株式会社製のＯｐｔｉ−Ｐｒｏを使用した。
【０２００】
化合物（１−１）から化合物（１−４）は、以下に示した化合物から選ばれる。
【０２０１】
【化６０】
2020118964.tif 000061
【０２０２】
化合物（１６α）は、以下に示した化合物から選ばれる。
【０２０３】
【化６１】
2020118964.tif 000062
【０２０４】
化合物（１６α−Ａ）は、以下に示した化合物から選ばれる。
【０２０５】
【化６２】
2020118964.tif 000063
【０２０６】
組成物中の化合物は、下記の表１の１）〜５）の定義に基づいて記号により表した。表１において、１，４−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。（−）の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合（百分率）は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率（重量％）である。最後に、液晶組成物の特性値をまとめた。特性は、先に記載した方法にしたがって測定し、測定値を（外挿することなく）そのまま記載した。
【０２０７】
【表１】
2020118964.tif 000064
【０２０８】
【表１Ａ】
2020118964.tif 000065
【０２０９】
【表１Ｂ】
2020118964.tif 000066
【０２１０】
【表１Ｃ】
2020118964.tif 000067
【０２１１】
【表１Ｄ】
2020118964.tif 000068
【０２１２】
［組成物（Ｍ１）］
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２１％３−ＨＨ−４                                            （２−１）          ５％３−ＨＢ−Ｏ２                                          （２−５）      ２．５％１−ＢＢ−３                                            （２−８）          ４％３−ＨＨＢ−１                                          （３−１）      １．５％３−ＨＢＢ−２                                          （３−４）      ９．５％２−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （９−５）          ７％３−Ｈ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （９−５）        １１％３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１０−３）    ３．５％３−ＨＨ１ＯＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                      （１０−５）        ８％２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）        ３％３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）        ９％５−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）        ７％Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）        ８％
ＮＩ＝８０．８℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０８；Δε＝−３．８；Ｖｔｈ＝２．０２Ｖ；η＝１９．８ｍＰａ・ｓ；γ１＝１１５．０ｍＰａ・ｓ．
【０２１３】
［組成物（Ｍ２）］
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２１％３−ＨＨ−４                                            （２−１）          ５％３−ＨＢＢ−２                                          （３−４）          ９％３−ＨＨＢ−３                                          （３−１）          ８％５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                                （６−２４）      ２０％３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                                （６−２４）      ３０％２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                              （７−６）          ３％３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                              （７−６）          ４％ＮＩ＝８５．１℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０９；Δε＝５．３；Ｖｔｈ＝１．８３Ｖ；η＝２０．１ｍＰａ・ｓ；γ１＝８２．４ｍＰａ・ｓ．
【０２１４】
［組成物（Ｍ３）］
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        １８％３−ＨＨ−４                                            （２−１）        １１％５−ＨＢ−Ｏ２                                          （２−５）          ２％３−ＨＨＢ−１                                          （３−１）          ５％３−ＨＨＢ−３                                          （３−１）          ５％３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （３−１）          ６％３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                                （６−３）        １０％３−ＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                          （６−６９）        ７％３−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                    （６−９７）      １４％３−ＨＨＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                              （６−１００）      ２％３−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                                （６−１０９）      ４％４−ＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ            （７−４７）      １０％５−ＢＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ            （７−４７）        ６％ＮＩ＝７８．４℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０８；Δε＝１０．４；Ｖｔｈ＝１．３５Ｖ；η＝１７．８ｍＰａ・ｓ；γ１＝７９．９ｍＰａ・ｓ．
【０２１５】
［組成物（Ｍ４）］
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        ３４％Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （３−１）        １２％Ｖ−ＨＢＢ−２                                          （３−４）          ５％３−ＨＢＢ−２                                          （３−４）          ５％３−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                    （６−９７）      １５％３−ＧＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                    （６−１１３）      ４％３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                  （７−２９）        ８％３−ＨＢＢＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ                            （７−３２）        ５％３−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ            （７−５６）        ４％４−ＧＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ            （７−５７）        ４％５−ＧＢ（Ｆ）Ｂ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ            （７−５７）        ４％ＮＩ＝７７．４℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０８；Δε＝１０．２；Ｖｔｈ＝１．３５Ｖ；η＝１３．２ｍＰａ・ｓ；γ１＝６９．０ｍＰａ・ｓ．
【０２１６】
［組成物（Ｍ５）］
３−ＨＨ−Ｖ                                            （２−１）        ２９％３−ＨＨ−Ｖ１                                          （２−１）          ２％Ｖ−ＨＨＢ−１                                          （３−１）          ５％２−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （９−３）          ３％３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （９−３）    １０．５％３−Ｈ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （９−４）          ５％Ｖ２−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１０−１）      １２％Ｖ−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−１）  １１．５％３−ＨＨ２Ｂ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１０−４）        ９％Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）      １１％Ｖ−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ４                          （１０−７）        ２％ＮＩ＝８９．１℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０７；Δε＝−３．７；Ｖｔｈ＝２．３２Ｖ；γ１＝１２９．７ｍＰａ・ｓ．
【０２１７】
［組成物（Ｍ６）］
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２０％３−ＨＨ−ＶＦＦ                                        （２−１）          ６％Ｖ−ＨＢＢ−２                                          （３−４）        １０％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （９−１）        １２％
５−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （９−１）        １１％
３−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−１）        ９％
Ｖ−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ１                          （１０−１）        ３％
Ｖ−ＨＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−１）        ８％
２−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）        ３％
３−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）        ９％
４−ＨＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                          （１０−７）        ９％
ＮＩ＝８５．７℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０４；Δε＝−３．５；Ｖｔｈ＝２．１２Ｖ；γ１＝１０２ｍＰａ・ｓ．
【０２１８】
［組成物（Ｍ７）］
２−ＨＨ−３                                            （２−１）        ２０％
３−ＨＨ−４                                            （２−１）          ６％
３−ＨＢ−Ｏ２                                          （２−５）          ３％
３−ＨＨＢ−Ｏ１                                        （３−１）          ３％
３−ＨＨＢ−３                                          （３−１）          ６％
３−ＨＨＢ−１                                          （３−１）          ６％
３−ＨＢＢ−２                                          （３−４）        １０％
３−ＨＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （９−１）        １２％
５−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （９−３）          ４％
３−ＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                            （９−３）        １０％
３−ＨＤｈＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１０−３）      １２％
３−ｄｈＢＢ（２Ｆ，３Ｆ）−Ｏ２                        （１０−９）        ８％
ＮＩ＝７５．９℃；Ｔｃ＜−２０℃；Δｎ＝０．１０１；Δε＝−２．７．；Ｖｔｈ＝２．３３Ｖ．
【０２１９】
［実施例１］
［ポリイミド系配向膜を片側の基板に有する空ＩＰＳセルの作成例］
ガラス基板上に形成された櫛歯電極側の表面へ、ポリアミック酸ワニス（特開２０１８−１０６０９６号公報の実施例１に記載されている）を利用し、特開２０１８−１０６０９６号公報の実施例１記載の方法に準拠して光配向処理を行った。得られたポリイミド系光配向膜の厚みは約０．１０μｍであった。この光配向膜が形成された基板と、電極を有しないガラス基板を、３．２μｍのスペーサ（早川ゴム株式会社のハヤビーズ  ３ＤＳ−ＸＤ）とシール剤を介してセルを貼りあわせ、セルギャップが３．２μｍの空ＩＰＳセルを組み立てた。
［本発明の液晶組成物を利用したＩＰＳ素子の作成例］
上記の組成物（Ｍ２）１００重量部に、第一添加物として化合物（１−２−１−１）を３．０重量部の割合で添加した。そして、第二添加物として、化合物（１６α−２４−１）を０．２重量部の割合で添加した。次に、空ＩＰＳセルに、この組成物を９０℃（ネマチック相の上限温度以上）で注入し、室温へ戻した。得られたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の配向を観察したところ、配向不良による光り抜けは観察されなかった。ここで、配向制御層が形成される前のＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の配向性を評価した。ＩＰＳ素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上で回転させ、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度を０度から変化させた。検光子を透過する光の強度は、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度が大きくなるにしたがい増大し、その角度が４５度である時に、ほぼ最大となることを確認した。以上により得られた素子では液晶分子が素子の基板の主面に対して略水平な方向に配向しており、「水平配向」であると判定した。
一方、水平配向の均一度を評価するために、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸がなす角度が０度となるときの光透過強度と、４５度となるときの光透過強度の比を前記式に従い算出したところ、約５０であった。このことから、液晶性化合物が弱い一軸性の水平配向となっていることを確認した。
次に、ＩＰＳ素子へ、第一の紫外線照射として、波長３１３ｎｍ、波長３３５ｎｍおよび波長３６５ｎｍにピークを有する非偏光の紫外線を、室温（２５℃）で、素子に対して法線方向から５．４Ｊ／ｃｍ２照射（波長３１３ｎｍにおける照度は９ｍＷ／ｃｍ２。ウシオ電機株式会社製ＵＩＴ−１５０およびＵＶＤ−Ｓ３１３を用いて測定した。）することで、配向制御層形成モノマーからなる配向制御層を形成した。紫外線の照射ランプは、ウシオ電機株式会社製のＵＳＨ−２５０ＢＹを用いた。露光機ユニットはウシオ電機株式会社製ＭＬ−２５１Ａ／Ｂを用いた。
次に、配向制御層が形成されたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の水平配向の均一性を観察したところ、光抜けは観察されず配向は良好であった。
また、ＩＰＳ素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上で回転させ、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度を０度から変化させた。検光子を透過する光の強度は、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度が大きくなるにしたがい増大し、その角度が４５度である時に、ほぼ最大となることを確認した。以上により得られた素子では液晶分子が素子の基板の主面に対して略水平な方向に配向しており、「水平配向」であると判定した。
水平配向の均一度を評価するために、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸がなす角度が０度となるときの光透過強度と、４５度となるときの光透過強度の比を前記式に従い算出したところ、約４００であった。このことから、液晶性化合物が強い一軸性の水平配向となっていることを確認した。
【０２２０】
［実施例２］
実施例１で用いた組成物（Ｍ２）を組成物（Ｍ７）に変えたこと以外は、実施例１と同様な方法で、空ＩＰＳセルへ注入し、室温へ戻した。得られたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の配向性を実施例１と同様に評価したところ、配向不良による光り抜けは観察されず、光透過強度の比が約６０の弱い一軸性の水平配向であった。次に、ＩＰＳ素子へ、第一の非偏光の紫外線照射を、５．４Ｊ／ｃｍ２としたこと以外は、実施例１と同様にして行った。
次に、配向制御層が形成されたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の水平配向の均一性を観察したところ、光抜けは観察されず配向は良好であった。
また、ＩＰＳ素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上で回転させ、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度を０度から変化させた。検光子を透過する光の強度は、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度が大きくなるにしたがい増大し、その角度が４５度である時に、ほぼ最大となることを確認した。以上により得られた素子では液晶分子が素子の基板の主面に対して略水平な方向に配向しており、「水平配向」であると判定した。
水平配向の均一度を評価するために、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸がなす角度が０度となるときの光透過強度と、４５度となるときの光透過強度の比を前記式に従い算出したところ、約４１０であった。このことから、液晶性化合物が強い一軸性の水平配向となっていることを確認した。
【０２２１】
［実施例３］
実施例１で用いた組成物（Ｍ２）を組成物（Ｍ７）に変え、第二添加物を化合物（１６α−２４−１）から化合物（１６α−２５−１）に変えたこと以外は、実施例１と同様な方法で、空ＩＰＳセルへ注入し、室温へ戻した。得られたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の配向性を実施例１と同様に評価したところ、配向不良による光り抜けは観察されず、光透過強度の比が約６０の弱い一軸性の水平配向であった。次に、ＩＰＳ素子へ、第一の非偏光の紫外線照射を、３０Ｊ／ｃｍ２としたこと以外は、実施例１と同様にして行った。
次に、配向制御層が形成されたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の水平配向の均一性を観察したところ、光抜けは観察されず配向は良好であった。
また、ＩＰＳ素子を偏光顕微鏡の水平回転ステージ上で回転させ、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度を０度から変化させた。検光子を透過する光の強度は、偏光顕微鏡の偏光子の透過軸と液晶分子の配向方向がなす角度が大きくなるにしたがい増大し、その角度が４５度である時に、ほぼ最大となることを確認した。以上により得られた素子では液晶分子が素子の基板の主面に対して略水平な方向に配向しており、「水平配向」であると判定した。
水平配向の均一度を評価するために、液晶分子の配向方向と偏光顕微鏡の偏光子の透過軸がなす角度が０度となるときの光透過強度と、４５度となるときの光透過強度の比を前記式に従い算出したところ、約５００であった。このことから、液晶性化合物が強い一軸性の水平配向となっていることを確認した。
【０２２２】
［比較例１］
実施例１で用いた化合物（１−２−１−１）を、トランス体のシクロヘキサン環を有する下記化合物（Ｒ−１）としたこと以外は、実施例１と同様な方法で、空ＩＰＳセルへ組成物（Ｍ２）を注入し、室温へ戻した。得られたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の配向を観察したところ、配向不良による光り抜けは観察されず、光透過強度の比が約５０の弱い一軸性の水平配向であった。次に、ＩＰＳ素子へ、第一の非偏光の紫外線照射を、実施例１と同様にして行った。次に、配向制御層が形成されたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の「水平配向」の均一性を実施例１と同様に評価したところ、光抜けは観察されず、水平配向であったが、透過率比は約５０であり、液晶性化合物が弱い一軸性の水平配向となっていることを確認した。
【０２２３】
【化６３】
2020118964.tif 000069
【０２２４】
［比較例２］
ポリイミド系の光配向膜を事前に形成しないこと以外は、実施例１と同様な方法で空ＩＰＳセルを作製した。次に、実施例１と同様に、組成物（Ｍ２）１００重量部に、第一添加物として化合物（１−２−１−１）を３．０重量部の割合で添加した。そして、第二添加物として、化合物（１６α−２４−１）を０．２重量部の割合で添加した。次に、得られた空ＩＰＳセルに、この組成物を９０℃（ネマチック相の上限温度以上）で注入し、室温へ戻した。得られたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の配向性を実施例１と同様に評価したところ、光抜けは観察されず、暗視野状態であったことから、配向制御層形成モノマーが作用し、液晶性化合物が「垂直配向」となっていることを確認した。次に、ＩＰＳ素子へ、実施例１と同様に第一の非偏光の紫外線照射を行い、配向制御層形成モノマーからなる配向制御層を形成した。
次に、配向制御層が形成されたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の「水平配向」の均一性を観察したところ、配向不良に由来する光抜けが観察され、ランダム配向であることを確認した。
【０２２５】
［比較例３］
実施例１で用いた化合物（１−２−１−１）を添加しないこと以外は、実施例１と同様な方法で、空ＩＰＳセルへ組成物（Ｍ２）を注入し、室温へ戻した。得られたＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶の配向を観察したところ、配向不良に由来する光抜けが観察され、ランダム配向であることが分かった。次に、ＩＰＳ素子へ、第一の非偏光の紫外線照射を実施例１と同様にして行った。このＩＰＳ素子を偏光顕微鏡にセットして液晶分子の水平配向の均一性を観察したが、配向不良に由来する光抜けが観察され、ランダム配向のままであった。
【０２２６】
実施例１〜３の素子は、紫外線照射前は弱い一軸性の水平配向であり、その後の非偏光の紫外線照射時における加熱工程がなくとも、強い一軸性の水平配向の液晶表示素子が得られた。言い換えると、得られる液晶表示素子は水平配向の均一度が高いものである。
一方、比較例１の液晶表示素子では、非偏光の紫外線照射前は弱い一軸性の水平配向であり、非偏光の紫外線照射後も弱い一軸性の水平配向であった。この結果は、トランス体のシクロヘキサン環を有する配向制御層形成モノマーからなる配向制御層では、水平配向規制力が不足しているためと考えられる。
また、比較例２の液晶表示素子では、非偏光の紫外線照射前は垂直配向であり、非偏光の紫外線照射後はランダム配向であった。この結果は、事前に形成された配向膜がないため液晶性化合物の水平配向の方向性を制限することができず、液晶性化合物がランダム配向になったためと考えられる。
比較例３の液晶表示素子では、第一添加物が添加されていないため、液晶性化合物の水平配向制御が、紫外線照射後も困難であることがわかる。
これらのことから、シス体のシクロヘキサン環を有する配向制御層形成モノマーの効果により、液晶性化合物の基板に対する弱い一軸性の水平配向を、非加熱で非偏光の紫外線照射を行い、配向制御層形成モノマーを重合させることで、強い一軸性の水平配向へと制御が可能になったといえる。また、事前に配向膜を形成させることで、液晶組成物の誘電率異方性が正の場合や負の場合でも、水平配向の方向性を制御可能になったといえる。
このような効果は、本発明で例示した他の第一添加物や、他の液晶組成物を用いた場合でも期待できる。
本発明の液晶表示素子は、片側の基板に事前に形成された配向膜が無く、配向制御層形成時の非偏光の紫外線照射における加熱工程がないため、製造工程における負荷が軽減されており、また、得られる液晶表示素子の光抜けが防止されるので、コントラストなどの特性に優れているといえる。
【産業上の利用可能性】
【０２２７】
本発明の方法で製造された液晶表示素子は、液晶モニター、液晶テレビ、電子ペーパー、高分子分散モードを利用した調光素子などに用いることができる。