(57)【要約】【課題】高コントラスト化、及び低電圧駆動を達成し得るバナナ形状の液晶性化合物を提供する。【解決手段】本発明に係るバナナ形状の液晶性化合物は、自発分極を発現するとともに、スメクチック相を呈するものであり、少なくとも芳香族化合物ユニットを備えるセントラルコア部１と、セントラルコア部１から延在された２つのサイドウイング部２ａ，２ｂと、２つのサイドウイング部２ａ，２ｂと其々連結されて、末端に位置し、柔軟性基として機能する２つのテイル部３ａ、３ｂとを備える。そして、芳香族化合物ユニットは、２つのサイドウイング部２ａ、２ｂと直接又はスペーサを介して接続され、芳香族化合物ユニットにおけるサイドウイング部若しくはスペーサとの２つの接続ボンドの互いの成す角度は概略６０°である。【選択図】図２
2010047672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも芳香族化合物ユニットを備えるセントラルコア部と、
前記セントラルコア部から延在された２つのサイドウイング部と、
前記２つのサイドウイング部と其々連結されて、末端に位置し、柔軟性基として機能する２つのテイル部と、を備え、
前記セントラルコア部の前記芳香族化合物ユニットは、前記２つのサイドウイング部と直接又はスペーサを介して接続され、当該芳香族化合物ユニットにおける前記サイドウイング部若しくは前記スペーサとの２つの接続ボンドの互いの成す角度を、概略６０°とし、
自発分極を発現するとともに、スメクチック相を呈するバナナ形状の液晶性化合物。
【請求項２】
前記セントラルコア部の前記芳香族化合物ユニットは、２つ以上の環構造を備え、
前記２つのサイドウイング部に延在される前記２つの接続ボンドは、其々異なる環と結合されていることを特徴とする請求項１に記載のバナナ形状の液晶性化合物。
【請求項３】
前記セントラルコア部の前記芳香族化合物ユニットは、前記サイドウイング部と、下記式（１）のいずれかのスペーサを介して結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバナナ形状の液晶性化合物。
【化１】
2010047672.tif 000018
【請求項４】
前記サイドウイング部の其々は、３つ以上の芳香族化合物が其々連結基を介して結合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバナナ形状の液晶性化合物。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のバナナ形状の液晶性化合物において、
前記セントラルコア部の前記芳香族化合物ユニットは、前記サイドウイング部と直接、若しくはスペーサを介して結合され、
前記サイドウイング部の其々は、３つ以上の芳香族化合物がそれぞれ連結基を介して結合されたものであり、
前記セントラルコア部の前記芳香族化合物ユニットをＸ，前記スペーサをＳ１及びＳ２とし、
前記サイドウイング部の前記芳香族化合物をＡｒ１〜Ａｒ６、前記連結基をＹ１〜Ｙ４とし、
前記テイル部をＺ１及びＺ２としたときに、下記一般式（２）で表わされる化合物であり、
前記Ｘは、任意の位置に置換基を有していてもよい下記式（３）のいずれかであり、
前記Ｓ１及びＳ２は、其々独立に下記式（４）のいずれかであり、
前記Ａｒ１〜Ａｒ６は、其々独立に任意の位置に置換基を有していてもよい下記式（５）のいずれかであり、
前記Ｙ１〜Ｙ４は、其々独立に下記式（６）若しくは（７）のいずれかであり、
前記Ｚ１及びＺ２は、其々独立に下記式（８）のいずれかであることを特徴とするバナナ形状の液晶性化合物。
【化２】
2010047672.tif 000019
【化３】
2010047672.tif 000020
【化４】
2010047672.tif 000021
【化５】
2010047672.tif 000022
【化６】
2010047672.tif 000023
【化７】
2010047672.tif 000024
【化８】
2010047672.tif 000025
（但し、式中のｎは１〜１２の整数を示し、Ｒは置換基を有していてもよい炭素数１〜１８のアルキル基を示す。）
【請求項６】
下記一般式（９）で表わされるバナナ形状の液晶性化合物。
【化９】
2010047672.tif 000026
（但し、式中のＺ１及びＺ２は、下記一般式（８）で示される化合物であり、Ｒ１は、其々独立にＨ，ハロゲン、メチル基、エチル基、ニトロ基、水酸基を示し、Ｒ２は、其々独立にＨ，ハロゲン、メチル基、エチル基、ニトロ基、水酸基を示す。）
【化１０】
2010047672.tif 000027
（但し、式中のｎは１〜１２の整数を示し、Ｒは置換基を有していてもよい炭素数１〜１８のアルキル基を示す。）
【請求項７】
一対の基板と、
前記一対の基板に挟持され、スメクチック相を呈する液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板上に形成され、当該基板表面に概ね平行な成分を有する横電界を発生させる電極と、
を備え、
前記液晶層は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバナナ形状の液晶性化合物を成分として含み、
当該液晶性化合物の平均的な分子の方向である配向方向が、前記スメクチック相の層法線と概ね平行であり、かつ、前記自発分極の方向が、前記基板表面に概ね平行であり、
前記横電界により、前記バナナ形状の液晶性化合物の自発分極の方向が前記基板表面に対して概ね平行に当該基板面内で回転する液晶表示装置。
【請求項８】
前記一対の基板の前記液晶層側の表面には、前記バナナ形状の液晶性化合物の前記基板面に対する投影方向の向きに一定の規則性を持って配向させるための配向手段が施されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶性化合物、及び前記液晶性化合物を含む液晶層を備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型、軽量、低消費電力を特徴とする液晶表示装置（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））は、モバイル機器の表示部に多く利用されている。最近では、液晶表示装置の大画面化や動画対応の技術も高まり、据置型の大画面液晶テレビにも適用されてきている。広視野角を達成できる観点から、ＩＰＳ（In Plain Switching）モード等の横電界方式が注目を集めている。
【０００３】
特許文献１においては、バナナ形状のネマチック液晶の液晶層が設けられた横電界方式の液晶表示装置が提案されている。同文献のネマチック液晶の液晶層は、基板表面に概ね平行な自発分極を発生するものである。また、特許文献２においては、バナナ形状のスメクチック相を呈する液晶層が設けられた横電界方式の液晶表示装置が提案されている。
【特許文献１】特許３４６０５２７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７／０８３７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示装置においては、高コントラスト化を実現すること、低電圧駆動を実現することは極めて重要な課題である。バナナ形状の液晶性化合物において、バナナ形状分子の屈曲角度（以降、「ベント角」とも云う）を小さくすることにより、複屈折率Δｎを高め、高コントラスト化を実現することが期待できる。また、ベント角を小さくすることにより、自発分極をより高め、低電圧駆動を実現することが期待できる。
【０００５】
上記特許文献２の横電界方式の液晶表示装置においては、バナナ形状分子のベント角を６０〜１６５°、好ましくは９０〜１５０°、さらに好ましくは１１０〜１３０°とし、屈曲形構造を、いわゆる「く」の字状とすることが好適であることが記載されている。
【０００６】
しかしながら、これまで、バナナ形状の液晶性化合物は、ベント角が概略１２０°のものが主として報告されてきており、屈曲角度が概略６０°のバナナ形状の液晶性化合物であって、かつ電界によりスイッチングが可能な報告例はなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１の態様のバナナ形状の液晶性化合物は、少なくとも芳香族化合物ユニットを備えるセントラルコア部と、前記セントラルコア部から延在された２つのサイドウイング部と、前記２つのサイドウイング部と其々連結されて、末端に位置し、柔軟性基として機能する２つのテイル部と、を備えるものである。そして、前記セントラルコア部の前記芳香族化合物ユニットは、前記２つのサイドウイング部と直接又はスペーサを介して接続され、当該芳香族化合物ユニットにおける前記サイドウイング部若しくは前記スペーサとの２つの接続ボンドの互いの成す角度を概略６０°とし、自発分極を発現するとともに、スメクチック相を呈するものである。
【０００８】
本発明に係る第２の態様のバナナ形状の液晶性化合物は、下記一般式（９）で表わされるものである。
【化１】
2010047672.tif 000003
但し、式中のＺ１及びＺ２は、下記一般式（８）で示される化合物であり、Ｒ１は、其々独立にＨ，ハロゲン、メチル基、エチル基、ニトロ基、水酸基を示し、Ｒ２は、其々独立にＨ，ハロゲン、メチル基、エチル基、ニトロ基、水酸基を示す。
【化２】
2010047672.tif 000004
但し、式中のｎは１〜１２の整数を示し、Ｒは置換基を有していてもよい炭素数１〜１８のアルキル基を示す。
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板に挟持され、スメクチック相を呈する液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板上に形成され、当該基板表面に概ね平行な成分を有する横電界を発生させる電極とを備えるものである。そして、前記液晶層は、上記態様のバナナ形状の液晶性化合物を成分として含み、当該液晶性化合物の平均的な分子の方向である配向方向が、前記スメクチック相の層法線と概ね平行であり、かつ、前記自発分極の方向が、前記基板表面に概ね平行であり、前記横電界により、前記バナナ形状の液晶性化合物の自発分極の方向が前記基板表面に対して概ね平行に当該基板面内で回転するものである。
【００１０】
本発明に係るバナナ形状の液晶性化合物を用いた液晶表示装置によれば、ベント角が６０°であるため、類似構造のベント角が１２０°のバナナ形状の液晶性化合物に比して、複屈折率Δｎを高めることができる。これは、いわゆる「く」の字状の横方向の長さを長くすることができるためである。このため、高コントラスト化の実現が可能である。また、ベント角を６０°とすることにより、類似構造のベント角が１２０°のものに比して、自発分極を高めることができる。その結果、低電圧駆動を実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高コントラスト化、及び低電圧駆動を実現可能な液晶表示装置、及び当該液晶表示装置の液晶層の成分として好適なバナナ形状の液晶性化合物を提供することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。
【００１３】
本発明に係る液晶表示装置は、横電界方式の一例としてＩＰＳ方式の液晶表示装置について説明する。図１（ａ）に、電圧無印加時の液晶表示装置１００の模式的断面図を、図１（ｂ）に、電圧印加時の液晶表示装置１００の模式的断面図を示す。
【００１４】
液晶表示装置１００は、図１に示すように、薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ（Thin Film Transistor）」と云う）アレイ基板１０、対向基板２０を備える。そして、この一対の基板は、シール材を用いて形成されたシールパターン３１を介して貼り合わされ、これらによって形成される空間に液晶層３０が充填されている。液晶層３０を構成する液晶性化合物を、説明の便宜上符号５０として模式的に図示する。
【００１５】
ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラス、ポリカーボネート等の基板からなる絶縁基板１１上にスイッチング素子として機能するＴＦＴ、絶縁膜、櫛型電極である画素電極１５、同じく櫛型電極である共通電極１６等が形成されている。画素電極１５は、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶側の各画素領域に形成され、映像信号線（不図示）を介して選択された映像信号が供給される。画素電極１５と離間して配置された共通電極１６には、共通信号線（不図示）を介して共通信号が供給される。そして、これらの電極や配線等の上には、第１配向膜１２等が形成されている。第１配向膜１２は、液晶性化合物５０を配向させる役割を、櫛型電極は、基板に平行な電圧を印加して、液晶性化合物５０の配向方向を変える役割を担う。
【００１６】
ＴＦＴアレイ基板１０の外側主面には、第１偏光板１３が配設されている。なお、本実施形態においては、画素電極１５、及び共通電極１６ともに櫛型電極となるＩＰＳモードについて説明したが、共通電極又は画素電極の一方を櫛型電極とし、もう一方を別の層で全面配置する電極等のＦＦＳモード等に適用することもできる。また、これらの電極を対向基板２０側に設けてもよく、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の両者に設けてもよい。
【００１７】
対向基板２０は、絶縁基板２１、遮光層、色材層として機能するカラーフィルタ層、第２配向膜２２等を備えている。絶縁基板は、ガラス、ポリカーボネート等の基板により構成することができる。対向基板２０の外側主面には、第２偏光板２３が配設されている。第１偏光板１３と第２偏光板２３とは、互いの透過軸が直交するように配置されている。
【００１８】
液晶表示装置１００は、その他、駆動信号を発生する制御基板（不図示）、光源となるバックライト部６等も備えている。バックライト部６は、液晶表示パネル５の反視認側に配置されており、液晶表示パネル５を介して視認側へ光を照射するように構成されている。
【００１９】
液晶層３０は、スメクチック相を呈するものであり、自発分極を発生し、形状がバナナ形状の屈曲構造を有する液晶性化合物５０を成分として含む。本実施形態においては、液晶層３０が液晶性化合物５０のみにより構成されている例について説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、他の液晶性化合物や非液晶性化合物を含んでいてもよい。例えば、液晶性化合物５０をホスト分子、若しくはゲスト分子として他の分子とのブレンドとすることも可能である。例えば、ベント角が概略１２０°の液晶性化合物とのブレンドとしてもよいし、通常のスメクチック相を呈する液晶性化合物とのブレンドとしてもよい。
【００２０】
図２に、本発明に係るベント角が概略６０°のバナナ形状の液晶性化合物（以下、単に「液晶性化合物」とも云う）５０の模式的説明図を示す。液晶性化合物５０は、少なくとも芳香族化合物ユニットを有するセントラルコア部１と、当該セントラルコア部１から延在された２つのサイドウイング部２ａ、２ｂと、当該２つのサイドウイング部２ａ、２ｂと其々連結されて、末端に位置する２つのテイル部３ａ、３ｂと、を備える。これら全体として、屈曲形状であるバナナ形状分子を構成しており、概略「く」の字状の形状となっている。
【００２１】
液晶性化合物５０の平均的な分子の方向である配向方向ｎは、スメクチック相の層法線と概ね平行となるものを用いる。ここで、「平均的な分子の方向である配向方向」とは、液晶性化合物５０を「く」の字と見立てた際の上下方向（図２中の矢印ｎの方向）を云うものとする。また、液晶性化合物５０を「く」の字と見立てた際の横方向の最大長さを投影長Ｌ１とし、その方向を投影方向Ｄ１とする。
【００２２】
液晶性化合物５０は、ＴＦＴアレイ基板１０の表面に概ね平行な方向に自発分極を発生する。自発分極の方向をＤ２とする。本実施形態においては、便宜上、投影方向Ｄ１と自発分極の方向Ｄ２は、同一方向であるとして説明するが、異なる方向であってもよい。
【００２３】
セントラルコア部１は、少なくとも芳香族化合物ユニットを有する。芳香族化合物ユニットは、単環の他、縮合環やヘテロ環であってもよい。また、複数の芳香族化合物が直接、若しくは接続基を介して結合していてもよい。接続基としては、脂環式化合物やアセチレン基のような官能性基を適用することが可能である。但し、上述したように概略「く」の字状の骨格を保持できる構造のものを選定する。換言すると、分子の回転運動により「く」の字状の状態が保持されないものは除外する。
【００２４】
セントラルコア部１は、芳香族化合物ユニットの他、サイドウイング部２との間にスペーサを含んでいてもよい。無論、スペーサを介さずに芳香族化合物ユニットとサイドウイング部２が直接結合していてもよい。２つのサイドウイング部と直接又はスペーサを介して接続する芳香族化合物ユニットにおける接続ボンドは、互いの成す角度が概略６０°となる位置とする。例えば、ナフタレン誘導体の場合には、１，２−位、２，３−位、若しくは１，７−位に接続ボンドが配置されるようにする。
【００２５】
芳香族化合物ユニットの好ましい例としては、１，２−ナフタレン誘導体、２，３−ナフタレン誘導体、１，７−ナフタレン誘導体の他、１，２−ベンゼン誘導体、３，１０−アントラセン導体、２，３−アントラセン誘導体、３，５−フェナントレン誘導体、９，１０−フェナントレン誘導体、２、３−トリフェニレン誘導体等を挙げることができる。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、任意の位置に任意の置換基を有していてもよい。
【００２６】
具体例としては、以下の式（３）の例を挙げることができる。
【化３】
2010047672.tif 000005
上記例において、説明の便宜上、芳香族化合物ユニットの接続ボンドの位置を図示し、置換基を図示していないが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意の位置に、任意の置換基を有していてもよい。
【００２７】
セントラルコア部１のスペーサの具体例として、以下の式（４）を挙げることができる。
【化４】
2010047672.tif 000006
セントラルコア部１の芳香族化合物ユニットとサイドウイング部２ａ、２ｂは、上記式のスペーサにおける左端、右端の結合手のどちらと結合してもよい。無論、これに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々のスペーサを適用することができる。２つのスペーサは、異なる化合物であっても、同一の化合物であってもよい。また、２つの接続ボンドに対して、一方のみにスペーサを設け、他にスペーサを設けない態様とすることも可能である。合成の簡便性、「く」の字状分子を容易に設計する観点からは、スペーサを２つ備え、かつ同一構造とすることが好ましい。
【００２８】
セントラルコア部１の芳香族化合物ユニットの環構造は、２つ以上備えることが好ましく、さらに、２つのサイドウイング部２に延在される芳香族化合物ユニットにおける接続ボンドは、異なる環に配置されていることが特に好ましい。
【００２９】
サイドウイング部２ａ、２ｂは、前記接続ボンドから其々延在された部分であり、主たる骨格は、剛直な棒状とする。換言すると、骨格部が、概ね直線状の骨格となっている。サイドウイング部２ａ、２ｂは、セントラルコア部１と共同して液晶性を示すのに必須な骨格部分を形成する。セントラルコア部１と２つのサイドウイング部２ａ，２ｂの概略骨格は、「ハ」の字状の上端を結んだ３辺骨格のような形状となる。
【００３０】
２つのサイドウイング部２ａ、２ｂは、同一構造であっても、異なる構造であってもよい。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、置換基等を有していてもよい。サイドウイング部２ａ，２ｂの具体例としては、下記式（１０）を挙げることができる。
【化５】
2010047672.tif 000007
セントラルコア部１とテイル部３ａ、３ｂは、上記式の左端、右端の結合手のどちらと結合してもよい。
【００３１】
サイドウイング部２ａ，２ｂの構造としては、３つ以上の芳香族化合物が其々、連結基を介して結合されている構造であることがより好ましい。
【００３２】
テイル部３ａ、３ｂは、サイドウイング部２ａ、２ｂと連結され、分子の末端に位置する柔軟性基として機能する部位である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の基を取ることができる。
【００３３】
特に好ましい液晶性化合物としては、下記一般式（２）を挙げることができる。
【化６】
2010047672.tif 000008
ここで、式中のＸは、セントラルコア部１の芳香族化合物ユニットであり、上記式（３）で示した化合物のいずれかから選ばれるものが好ましい例として挙げられる。芳香族化合物ユニットは、任意の位置に置換基を有していてもよい。また、式中のＳ１及びＳ２は、スペーサであり、上記式（４）で示した化合物のいずれかから選らばれたものとすることが好ましい。また、式中のＡｒ１〜Ａｒ６は、サイドウイング部２ａ、２ｂの芳香族化合物であり、下記式（５）から選ばれるものであることが好ましい。さらに、式中のＹ１〜Ｙ４は、サイドウイング部２ａ、２ｂの連結基であり、下記式（６）若しくは（７）のいずれかとすることが好ましい。下記式（７）は、隣接するサイドウイング部２ａ、２ｂの芳香族化合物と環構造を形成するものの例示である。また、式中のＺ１及びＺ２はテイル部であり、下記式（８）のいずれかから選らばれるものとすることが好ましい。
【００３４】
【化７】
2010047672.tif 000009
これらは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、任意の位置に任意の置換基を導入することが可能である。
【００３５】
【化８】
2010047672.tif 000010
隣接するサイドウイング部２ａ、２ｂ内の芳香族化合物間において、上記式の左端、右端の結合手のどちらと結合してもよい。
【化９】
2010047672.tif 000011
上記式（７）中の点線の芳香族化合物は、説明の便宜上の例示であり、これに限定されるものではない。
【００３６】
【化１０】
2010047672.tif 000012
上記式中のＲは、炭素数１〜１８のアルキル基であり、任意の位置にメチル基、メトキシ基、エチル基、ハロゲン、ニトロ基、水酸基等の任意の置換基を有していてもよい。また、式中のｎは、１〜１２の整数である。なお、上記式（８）は、例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の基を採用することができることは言うまでもない。
【００３７】
液晶性化合物５０の特に好適な例としては、下記一般式（９）を挙げることができる。
【化１１】
2010047672.tif 000013
但し、式中のＺ１及びＺ２は、上記一般式（８）で示される化合物とすることが好ましく、Ｒ１は、其々独立にＨ，ハロゲン、メチル基、エチル基、ニトロ基、又は水酸基などを示し、Ｒ２は、其々独立にＨ，ハロゲン、メチル基、エチル基、ニトロ基、又は水酸基などを示す。
【００３８】
図３（ａ）に、電圧無印加時の液晶表示装置１００の模式的な部分拡大平面図を、図３（ｂ）に、電圧印加時の液晶表示装置１００の模式的な部分拡大平面図を示す。同図において、第１偏光板１３の透過軸をＡ１とし、第２偏光板２３の透過軸をＡ２としてその方向を矢印で示す。
【００３９】
液晶層３０を構成する液晶性化合物５０の配向方向ｎは、スメクチック相の層法線と略一致している。換言すると、ＴＦＴアレイ基板１０の法線方向と略一致している。また、液晶性化合物５０のＴＦＴアレイ基板１０面に対する投影方向Ｄ１が、一定の規則性を有するように配向処理せしめられている。換言すると、液晶性化合物の自発分極の方向Ｄ２も、所定の規則性を有することになる。配向処理方法としては、特に限定されず、公知の方法を適用することができる。例えば、表面にポリイミド膜を塗布し、ラビング処理を行うことにより配向制御することができる。
【００４０】
ＴＦＴアレイ基板１０の外側主面に貼り付けた第１偏光板１３は、電圧無印加時において、その透過軸Ａ１が液晶性化合物５０の投影方向Ｄ１と概ね一致するように配置する（図３（ａ）参照）。一方、対向基板２０側の第２偏光板２３は、その透過軸Ａ２が液晶性化合物５０の投影方向Ｄ１と概ね垂直となるように配置する。これにより、第１偏光板１１を透過した直線偏光の光軸と液晶性化合物の投影方向Ｄ１とが略一致するため、液晶層３０による複屈折は生じず、直線偏光は対向基板２０に貼り付けた第２偏光板２３に到達し遮断される。
【００４１】
液晶表示装置１００は、制御基板（不図示）から電気信号が入力されると、画素電極１５及び共通電極１６に駆動電圧が加わり、液晶性化合物５０の自発分極の方向が変わる（図１（ｂ）参照）。液晶性化合物の自発分極の方向と一定の角度を成し、かつ基板表面に概ね平行な方向に電界を印加した場合、液晶性化合物５０の自発分極のために、液晶性化合物５０の双極子モーメントが電気力線と平行になるように基板表面と平行な面内で回転する。その結果、ＴＦＴアレイ基板１０側に貼着せしめられた第１偏光板１３を通過した直線偏光の光軸と、液晶性化合物５０の投影方向Ｄ１とがずれる。その結果、楕円偏光が生じ、光軸が変化して第２偏光板２３から光が出射する。電圧をオフとすると、基板のアンカリング効果により液晶性化合物５０の投影方向Ｄ１が透過軸Ａ１と概ね一致する方向に戻る。
【００４２】
上記のように、電圧の印加の有無に応じて、自発分極の方向を変化させることにより、液晶性化合物５０の投影方向Ｄ１をＴＦＴアレイ基板１０表面に概ね平行に回転させる。これにより、クロスニコル間で明暗を表示する。液晶性化合物５０を基板面内で回転させる方式を採用しているので、広視野角化を実現することができる。このため、大画面化の液晶表示装置に特に好適に適用することができる。
【００４３】
なお、本発明において、スメクチック相を構成する液晶性化合物５０の方向は、図４（ａ）の模式的断面図に示すように、層間において、同一方向に「く」の字が配列している強誘電構造でもよく、図４（ｂ）のように、層ごとに「く」の字の方向が反転した半強誘電構造でもよい。また、配向方向は、必ずしも一方向である必要はなく、ドメイン毎に配向方向が異なっているマルチドメイン構造であってもよい。スイッチング方式としては、上述した方法の他、強誘電性液晶特有の双安定性によるメモリー効果を利用してもよい。例えば、ＴＦＴアレイ基板１０の櫛型電極に加え、この櫛型電極に対して４５°長軸方向がずれている櫛型電極を対向基板２０側に設け、２つの櫛型電極のオン、オフを制御することにより、スイッチングを行うことができる。この方法によれば、ラビングフリーとすることができる。
【００４４】
本発明によれば、液晶分子の誘電率異方性Δεによって配向変化を誘起するのではなく、自発分極によって配向変化を誘起している。このため、液晶分子の応答速度が前者に比して著しく早いという特徴を有する。
【００４５】
また、本発明によれば、スメクチック相の層が基板と平行であり、かつ、ベント角が概略６０°であるため、従来のベント角が概略１２０°の類似構造のものに比して、複屈折率Δｎを大きくすることができる。これは、ベント角が概略１２０°のものに比して概略６０°のものの方が、投影長Ｌが長くなるためである。その結果、高コントラスト化に有利である。
【００４６】
さらに、ベント角を概略６０°とすることにより、従来のベント角が概略１２０°の類似構造のバナナ形状の液晶性化合物に比して、ベント角が狭いが故に自発分極を大きくすることができる。このため、より優れた応答性が期待できる。また、低電圧駆動とすることも可能である。
【００４７】
なお、本実施形態においては、透過型液晶表示装置を例にとり説明したが、反射型、半透過型の液晶表示装置にも適用できることは言うまでもない。また、一対の偏光板の透過軸の方向と、バナナ形状の液晶性化合物５０の投影方向の初期配向方向は、ディスプレイにおいてノーマリホワイトとするかノーマリブラックとするか等に応じて適宜を決定することができる。また、上記実施形態においては、液晶性化合物５０の投影方向Ｄ１と自発分極の方向Ｄ２とが一致した例について説明したが、これは説明の便宜上のものであって、投影方向Ｄ１と自発分極の方向Ｄ２は、異なる方向のものであってもよいことは言うまでもない。
【００４８】
また、対向基板２０にカラーフィルタ層を用いる例について述べたが、本発明に係る液晶層３０は、高速応答性を特徴とするので、カラーフィルタ層を設けず、いわゆるフィールド・シーケンシャル方式を採用した液晶表示装置にも好適に適用することができる。カラーフィルタが不要となれば、光透過率を高めることが可能となり、高コントラスト化を達成できる。また、同じ透過率の場合には、消費電力の削減にもつながる。
【００４９】
［実施例］
以下、本発明を具体的実施例により更に詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例において、偏光顕微鏡観察は、オリンパス製BX-50により行った。また、相系列の同定は、Perkin Elmer製DSC-７により転移温度を測定し、Rigaku-Rint-2000によるX線回折から液晶構造を解析した。また、電気光学的スイッチング挙動は、高速電圧増幅器（ＦＬＣ  エレクトロニクス、Ｆ２０Ａ）により解析した。分極反転電流は、三角波電圧によって測定した。
【００５０】
試薬は、東京化成工業から購入し、特に断らない限りは精製せずにそのまま用いた。溶媒は、溶媒は通常の方法で精製し，無水条件下で取り扱った。カラムクロマトグラフィーは、シリカゲル（メルク製、２３０−４００メッシュ）を用いて行った。１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲは、ＪＥＯＬ  ＦＴ−ＮＭＲＡｌ４００（４００ＭＨｚ）を用いた。
【００５１】
＜ジアルデヒド化合物の合成＞
下記式（１１）に示すスキームに従って、ジアルデヒド化合物を合成した。
【化１２】
2010047672.tif 000014
まず、１、７−ジヒドロキシナフタレン０．５０ｇ（３．１２ｍｍｏｌ）のジクロロメタン（２０ｍｌ）溶液に、１，３−ジクロロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）１．６１ｇ（７．８０ｍｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．９５ｇ（７．８０ｍｍｏｌ），及び４−ホルミル安息香酸１．０３ｇ（６．８６ｍｍｏｌ）を加えた。そして、混合物を室温で２日間攪拌した。その後、濾過によって沈殿物を取出し、シリカゲルにてクロマトグラフィー精製（ＣＨ２Ｃｌ２）し、ジクロロメタン／エタノールにより再結晶した。そして、白色固体０．９５ｇ（収率７２％）を得た。
【００５２】
得られた化合物の1H-NMRの測定結果を示す。この結果から、上記式（１１）のジアルデヒド化合物が得られたことを確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ7.42-8.07(m,6H),8.36(d,J=8.4Hz,4H),8.48(d,J=8.4Hz,4H),10.13(s,1H),10.15(s,1H).
【００５３】
＜ ((４−ドデシルオキシ）ベンゾイル）オキシ−４−ニトロベンゼンの合成＞
下記式（１２）に示すスキームに従って、 ((４−ドデシルオキシ）ベンゾイル）オキシ−４−ニトロベンゼンを合成した。
【化１３】
2010047672.tif 000015
ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）８０ｍｌ中に、４−（ドデシルオキシ）安息香酸６．０９ｇ（１９．９ｍｍｏｌ）、４−ニトロフェノール２．７６ｇ（１９．９ｍｍｏｌ）、ＤＣＣ４．１０ｇ（１９．９ｍｍｏｌ），及びＤＭＡＰ０．２４ｇ（１．９９ｍｍｏｌ）を混合し、室温で１日攪拌した。反応混合物をろ過した後、溶媒を留去した。得られた化合物をＨ２Ｏ／エタノールを用いて再結晶することにより白色固体６．１０ｇ（収率７２％）を得た。
【００５４】
得られた化合物の1H-NMRの測定結果を示す。この結果から、上記式（１２）の化合物が得られたことを確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)  δ0.89(t,J=6.8Hz,3H),1.30-1.86(m,20H),4.05(t,J=6.8Hz,2H),6.99(d,J=8.4Hz,2H),
7.40(d,J=9.6Hz,2H),8.13(d,J=8.4Hz,2H),8.32(d,J=9.6Hz,2H).
【００５５】
＜（（４−ドデシルオキシ）−ベンゾイルオキシ）−４−アニリンの合成＞
下記式（１３）に示すスキームに従って、 ((４−ドデシルオキシ）ベンゾイル）オキシ−４−ニトロアニリンを合成した。
【化１４】
2010047672.tif 000016
上記式（１３）の４−ドデシルオキシベンゾイルオキシ−４−ニトロベンゼン５．７７ｇ（１３．５ｍｍｏｌ）のエタノール（１００ｍｌ）溶液に、塩化スズ２水和物（ＳｎＣｌ２・２Ｈ２Ｏ）１５．２ｇ（６７．３ｍｍｏｌ）を加え、６時間加熱還流させた。その後、室温まで冷却し、氷に注いだ。水酸化ナトリウムを用いてｐＨを８に調整したのち、有機相を酢酸エチルにより抽出し、無水ＭｇＳＯ４により乾燥させた。粗生成物を、Ｈ２Ｏ／エタノールを用いて再結晶することにより、白色固体２．３０ｇ（収率４３％）を得た。
【００５６】
得られた化合物の1H-NMRの測定結果を示す。この結果から、上記式（１３）の化合物が得られたことを確認した。
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.88 (t, J=6.8 Hz, 3H), 1.27-1.85 (m, 20H), 3.64 (s, 2H), 4.03 (t, J=6.8 Hz, 2H), 6.71 (d, J =9.6 Hz, 2H), 6.95 (d, J=8.4 Hz, 2H), 6.98 (d, J=9.6 Hz, 2H), 8.12 (d, J=8.4 Hz, 2H).
【００５７】
（液晶性化合物の合成）
下記式（１４）に示すスキームに従って、液晶性化合物を合成した。
【化１５】
2010047672.tif 000017
エタノール５０ｍｌ中に、上記式（１３）で得た化合物１．３０ｇ（２．５９ｍｍｏｌ）と上記式（１１）で得たビスアルデヒド化合物０．５０ｇ（１．１８ｍｍｏｌ）を加え、２日間、加熱還流した。得られた生成物をろ過し、ジクロロメタン／エタノールにより再結晶した。そして、黄色結晶である最終化合物０．９０ｇ（収率６４％）を得た。
【００５８】
得られた化合物の1H-NMRの測定結果を示す。この結果から、下記式（１４）の化合物が得られたことを確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ0.88(t,J=7.2Hz,6H),1.27-1.84(m,40H),4.04(t,J=6.8Hz,4H),
6.96-8.10(m,22H),8.31(d,J=8.4Hz,4H),8.43(d,J=8.4Hz,4H),8.56(s,1H),8.59(s,1H).
13C-NMR(400MHz,CDCl3)δ14.1,22.6,25.9,29.0,29.3,29.53,29.57,29.6,
31.9,68.3,114.3,121.3,121.9,122.5,127.5,128.8,128.9,130.6,130.7,132.2,132.8,
140.6,140.9,146.5,148.7,149.2,149.7,158.7,158.8,163.5,164.5,164.7,164.9.
【００５９】
上記式（１４）の液晶性化合物の相挙動の変化についてＤＳＣや偏光顕微鏡等を用いて検討したところ、Ｉｓｏ−Ｎ−ＳｍＡ−Ｐｏｌａｒ ＳｍＡ−Ｂ４−Ｇｌａｓｓとなった。具体的には、Ｉｓｏ（等方液体）相−Ｎ（ネマチック）相の相転移温度が２５１．５℃、Ｎ相−ＳｍＡ（スメクチックＡ）相の相転移温度が２４４．７℃、ＳｍＡ相−ＳｍＡＰＡ（ノンチルト−極性スメクチックＡ）相の相転移温度が２４０．１℃、ＳｍＡＰＡ相−Ｂ４（バナナ４）相の相転移温度が２０５．６℃であった。
【００６０】
次に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を透明電極として蒸着された２枚のガラス基板を用い、公知の方法により基板間に液晶を注入することにより液晶セルを得た。基板間の厚みは、５．０μｍとした。
【００６１】
本実施例に係る上記式（１４）の液晶性化合物は、図４（ｂ）に示すように、層毎に「く」の字の配向方向が反転している半強誘電構造となっていることを確認した。そして、＋Ｖ、−Ｖ印加すると、図５に示すように、すべての分子が同一方向に変化することを確認した。この状態変化は、半強誘電性液晶の状態変化に対応するものであり、電圧印加により自発分極の方向を制御できることを示している。
【００６２】
図６は、上記式（１４）の液晶性化合物に周波数を４０Ｈｚとし、Ｖｐｐ１８０の三角波の電圧を印加した際の、分極反転電流の時間変化プロファイルを示したものである。同図より、強誘電性に特有のプロファイルを示すことがわかる。そして、そこから計算される自発分極は、およそ８００ｎＣ／ｃｍ２であった。自発分極の値は、従来のベント角が概略１２０°のものに比して、かなり大きな値である。強誘電性の場合、正から負への電場で分子の分極は＋Ｐから−Ｐ方向に向きを変えるので、交流の半周期に１つの分極によるピークが観測される。
【００６３】
本実施例によれば、不斉炭素を有していないが、ボンドキラリティーを有し、強誘電性液晶材料特有のスイッチングが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）は電圧無印加時の液晶表示装置の模式的断面図であり、（ｂ）は電圧印加時の液晶表示装置の模式的断面図。
【図２】本実施形態に係る液晶性化合物の模式的説明図。
【図３】（ａ）は電圧無印加時の液晶表示装置の模式的平面図であり、（ｂ）は電圧印加時の液晶表示装置の模式的平面図。
【図４】（ａ）（ｂ）は、本実施形態に係るスメクチック相の層構造の模式的説明図。
【図５】実施例に係る液晶性化合物の電圧印加時の分子配向を説明する説明図。
【図６】実施例に係る液晶セルに三角波の電圧を印加した際の、分極反転電流の時間変化プロファイルを示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１      セントラルコア部
２      サイドウイング部
３      テイル部
５      液晶表示パネル
６      バックライトユニット部
１０    ＴＦＴアレイ基板
１１    絶縁基板
１２    第１配向膜
１３    第１偏光板
１５    画素電極
１６    共通電極
２０    対向基板
２１    絶縁基板
２２    第２配向膜
２３    第２偏光板
３０    液晶層
３１    シールパターン
５０    液晶性化合物
１００  液晶表示装置
【図１】
2010047672.tif 000028
【図２】
2010047672.tif 000029
【図３】
2010047672.tif 000030
【図４】
2010047672.tif 000031
【図５】
2010047672.tif 000032
【図６】
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