(57)【要約】【課題】本発明は、液晶表示素子に用いた場合に耐衝撃性が得られる強誘電性液晶組成物を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、下記一般式（１）で表されるキラル化合物Ａと下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ｂとを含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物を提供することにより上記目的を達成する。2014015595.tif 000037【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるキラル化合物Ａと下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ｂとを含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
【化１】
2014015595.tif 000034
（上記式（１）において、Ｒ1は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｒ２は、キラルな基であり、下記一般式（３）で表される基である。
【化２】
2014015595.tif 000035
（上記式（３）において、Ｒ３は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｙ１は、−ＣＨ３またはフッ素原子を表す。ｍは０または１である。ｎは０または１である。＊印はキラル中心を示す。）
Ｘ１〜Ｘ１２は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ１２のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。
ｋは０または１である。）
【化３】
2014015595.tif 000036
（上記式（２）において、Ｒ４は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｒ５は、キラルな基であり、上記式（３）で表される基である。
Ｘ１３〜Ｘ２４は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１３〜Ｘ２４のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。）
【請求項２】
前記キラル化合物Ｂの含有量が前記キラル化合物Ａの含有量以上であることを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項３】
前記キラル化合物Ａおよび前記キラル化合物Ｂの合計含有量が５質量％〜３５質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項４】
第１基材、前記第１基材上に形成された第１電極層、および、前記第１電極層上に形成された第１配向層を有する第１配向処理基板と、
第２基材、前記第２基材上に形成された第２電極層、および、前記第２電極層上に形成された第２配向層を有する第２配向処理基板と、
前記第１配向層および前記第２配向層の間に形成された液晶層とを有する液晶表示素子であって、
前記液晶層が、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の強誘電性液晶組成物を含有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１配向層の構成材料および第２配向層の構成材料が互いに異なる組成を有することを特徴とする請求項４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、耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は薄型で低消費電力などといった特徴から、大型ディスプレイから携帯情報端末までその用途を広げており、その開発が活発に行われている。これまで液晶表示素子は、ＴＮ方式、ＳＴＮのマルチプレックス駆動、ＴＮに薄層トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス駆動等が開発され実用化されているが、これらはネマチック液晶を用いているために、液晶材料の応答速度が数ｍｓ〜数十ｍｓと遅く、動画表示に充分対応しているとはいえない。
【０００３】
強誘電性液晶は、応答速度がμｓオーダーと極めて短く、高速デバイスに適した液晶であり、視野角が広いなどの優位性を有するため、高性能な液晶表示素子が提供できるとして期待されている。
しかしながら、強誘電性液晶は、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために、衝撃により分子配向の規則性が乱されると元の状態に戻りにくい、すなわち外部衝撃に非常に弱いという問題を抱えている。
【０００４】
耐衝撃性を向上させる手段としては、例えば、一対の基板間に隔壁（リブとも称する。）を配置する方法が提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。しかしながら、隔壁が設けられている場合であっても、液晶表示素子に局所的に衝撃が加わった場合には、配向乱れが生じてしまうという問題がある。
また、耐衝撃性を向上させる手段として、例えば、強誘電性液晶組成物にゲル化剤を添加する方法（特許文献３参照）、強誘電性液晶組成物に硬化型樹脂を添加する方法、強誘電性液晶組成物に熱可塑性樹脂を添加する方法（特許文献４参照）、強誘電性液晶構造を側鎖に有する強誘電性高分子液晶を用いる方法、液晶高分子化合物と低分子の強誘電性液晶化合物を混合する方法（特許文献５参照）が提案されている。しかしながら、これらの方法では、駆動電圧が高くなるという問題がある。また、強誘電性液晶組成物に高分子化合物を用いたとしても、ある程度の弱い衝撃に対して分子配向の規則性が乱れにくくなるという効果は示すものの、強い衝撃によって配向の規則性が乱れると元の状態に戻りにくいという本質的な問題は解決されていない。
【０００５】
最近では、耐衝撃性の向上を目的として、強誘電性液晶組成物自体の耐衝撃性を高める試みがなされており、強誘電性液晶組成物に用いるキラル化合物の構造が種々検討されている（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７７５４１号公報
【特許文献２】国際公開第０２／０３１３１号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−２３３４１４号公報
【特許文献４】特開２００３−１１４４４０号公報
【特許文献５】特許第３５４１４３７号公報
【特許文献６】国際公開第２０１０／０３１４３１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献６によれば、４個のベンゼン環が直接結合された所定の構造を有するキラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物を用いた場合には、衝撃を加えた後でもコントラスト比が良好であったことが報告されている。
一方、特許文献６には、３個もしくは５個のベンゼン環が直接結合された所定の構造を有するキラル化合物も開示されているが、耐衝撃性についての詳しい記述はない。さらに、３個のベンゼン環が直接結合された所定の構造を有するキラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物を用いた場合には、衝撃を加えるとコントラスト比が悪くなったことが報告されており、耐衝撃性には改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液晶表示素子に用いた場合に耐衝撃性が得られる強誘電性液晶組成物を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子の耐衝撃性について種々検討を重ねた結果、４個のベンゼン環が直接結合された所定の構造を有するキラル化合物に加えて、３個または４個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とが直接結合された所定の構造を有するキラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物を用いた場合に良好な耐衝撃性を達成できることを見出し、このような知見に基づいて本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記一般式（１）で表されるキラル化合物Ａと下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ｂとを含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物を提供する。
【００１１】
【化１】
2014015595.tif 000002
【００１２】
（上記式（１）において、Ｒ1は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｒ２は、キラルな基であり、下記一般式（３）で表される基である。
【００１３】
【化２】
2014015595.tif 000003
【００１４】
（上記式（３）において、Ｒ３は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｙ１は、−ＣＨ３またはフッ素原子を表す。ｍは０または１である。ｎは０または１である。＊印はキラル中心を示す。）
Ｘ１〜Ｘ１２は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ１２のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。
ｋは０または１である。）
【００１５】
【化３】
2014015595.tif 000004
【００１６】
（上記式（２）において、Ｒ４は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｒ５は、キラルな基であり、上記式（３）で表される基である。
Ｘ１３〜Ｘ２４は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１３〜Ｘ２４のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。）
【００１７】
本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式（２）で表される４個のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物Ｂに加えて、上記式（１）で表される３個または４個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とが直接結合されたキラル化合物Ａを含有するので、液晶表示素子に用いた場合には高い耐衝撃性を達成することが可能である。
【００１８】
上記発明においては、上記キラル化合物Ｂの含有量が上記キラル化合物Ａの含有量以上であることが好ましい。本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、キラル化合物Ｂの含有量が多いことにより、液晶分子のチルト角を大きくすることができ、駆動性能を向上させることができるからである。
【００１９】
また上記発明においては、上記キラル化合物Ａおよび上記キラル化合物Ｂの合計含有量が５質量％〜３５質量％の範囲内であることが好ましい。キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量が上記範囲内であることにより、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、優れた耐衝撃性が得られるからである。
【００２０】
また本発明は、第１基材、上記第１基材上に形成された第１電極層、および、上記第１電極層上に形成された第１配向層を有する第１配向処理基板と、第２基材、上記第２基材上に形成された第２電極層、および、上記第２電極層上に形成された第２配向層を有する第２配向処理基板と、上記第１配向層および上記第２配向層の間に形成された液晶層とを有する液晶表示素子であって、上記液晶層が、上述の強誘電性液晶組成物を含有することを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００２１】
本発明によれば、液晶層が上述の強誘電性液晶組成物を含有するので、耐衝撃性を高めることが可能である。
【００２２】
上記発明においては、上記第１配向層の構成材料および第２配向層の構成材料が互いに異なる組成を有することが好ましい。配向欠陥の発生を抑制し、コントラストを向上させることができるからである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては、強誘電性液晶組成物が上記式（１）で表されるキラル化合物Ａおよび上記式（２）で表されるキラル化合物Ｂを含有するので、強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子では耐衝撃性を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における液晶分子の配向状態の一例を示す模式図である。
【図２】液晶表示素子の印加電圧に対する透過光量の変化を示したグラフである。
【図３】本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明における液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図５】本発明における液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図６】本発明における液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図７】本発明における液晶分子の自発分極を示す模式図である。
【図８】本発明における液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図９】本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の液晶表示素子の他の例を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明における液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１２】実施例における強誘電性液晶組成物の塗布跡の評価を説明するための写真である。
【図１３】実施例における比較例の液晶表示素子の一例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の強誘電性液晶組成物および液晶表示素子について詳細に説明する。
【００２６】
Ａ．強誘電性液晶組成物
本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式（１）で表されるキラル化合物Ａと上記式（２）で表されるキラル化合物Ｂとを含有することを特徴とするものである。
【００２７】
ベンゼン環は平面的な構造をとるため結晶化しやすいが、シクロヘキサン環は立体的な構造をとるため結晶化を阻害するものと推量される。強誘電性液晶組成物が結晶化しやすいものであると、衝撃が加わって液晶分子が移動したときに元の状態に戻りにくくなり、耐衝撃性が劣ってしまう。これに対し本発明においては、４個のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物Ｂに加えて、３個または４個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とが直接結合されたキラル化合物Ａを含有することにより、耐衝撃性を高めることができる。
以下、本発明の強誘電性液晶組成物における各成分について説明する。
【００２８】
１．キラル化合物Ａ
本発明に用いられるキラル化合物Ａは、下記一般式（１）で表されるものである。
【００２９】
【化４】
2014015595.tif 000005
【００３０】
（上記式（１）において、Ｒ1は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｒ２は、キラルな基であり、下記一般式（３）で表される基である。
【００３１】
【化５】
2014015595.tif 000006
【００３２】
（上記式（３）において、Ｒ３は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｙ１は、−ＣＨ３またはフッ素原子を表す。ｍは０または１である。ｎは０または１である。＊印はキラル中心を示す。）
Ｘ１〜Ｘ１２は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ１２のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。
ｋは０または１である。）
【００３３】
上記式（１）において、ｋは０または１である。ｋ＝０のとき、下記一般式（１−１）で表されるように、キラル化合物Ａは３個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とが直接結合されたものとなる。ｋ＝１のとき、下記一般式（１−２）で表されるように、キラル化合物Ａは４個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とが直接結合されたものとなる。
【００３４】
【化６】
2014015595.tif 000007
【００３５】
（上記式（１−１）および（１−２）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１〜Ｘ１２は、上記式（１）と同様である。）
【００３６】
上記式（１）において、Ｒ1は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
炭素数は４〜１８であればよいが、中でも６〜１８が好ましく、特に６〜１２が好ましい。炭素数が上記範囲よりも多いと、キラル化合物Ａの溶解性が低下してキラル化合物Ａの合成が困難となり、コストが嵩むからである。一方、炭素数が上記範囲よりも少ないと、本発明の強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現しない場合があるからである。なお、アルキル基またはアルコシキアルキル基がハロゲン原子で置換されている場合には、炭素数が比較的少なくとも、本発明の強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現する場合がある。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ハロゲン原子で置換されていなくてもよいが、中でも、ハロゲン原子で置換されていないことが好ましい。アルキル基またはアルコシキアルキル基がハロゲン原子で置換されている場合、ハロゲン原子はフッ素原子であることが好ましい。
アルキル基またはアルコキシアルキル基は、直鎖状または分岐状である。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、飽和であっても不飽和であってもよいが、中でも飽和であることが好ましい。環状の不飽和アルカン以外の不飽和アルカンにおいては、不飽和アルカンは飽和アルカンに比べて反応性が高く、長期の保存・駆動や温度変化により材質が変化し、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に表示品質が劣化するおそれがあるからである。
Ｒ1はアルキル基であってもアルコキシアルキル基であってもよいが、中でもアルキル基であることが好ましい。
【００３７】
上記式（１）において、Ｒ２は、１個以上のキラル中心をもつキラルな基であり、上記式（３）で表される基である。
【００３８】
上記式（３）において、Ｒ３は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ハロゲン原子で置換されていなくてもよいが、中でも、ハロゲン原子で置換されていないことが好ましい。アルキル基またはアルコシキアルキル基がハロゲン原子で置換されている場合、ハロゲン原子はフッ素原子であることが好ましい。
アルキル基またはアルコキシアルキル基は、直鎖状、分岐状または環状である。
Ｒ３はアルキル基であってもアルコキシアルキル基であってもよいが、中でもアルキル基であることが好ましい。
【００３９】
上記式（３）において、Ｙ１は、−ＣＨ３またはフッ素原子を表す。−ＣＨ３の場合には、キラル化合物Ａの合成が容易であるという利点を有する。一方、フッ素原子の場合には、液晶分子の自発分極が大きくなり、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に応答速度を速くすることができるという利点を有する。
Ｙ１は−ＣＨ３であってもフッ素原子であってもよいが、中でも−ＣＨ３であることが好ましい。上述したようにキラル化合物Ａの合成が容易であり、安定してキラル化合物Ａを製造することができ、強誘電性液晶組成物を安価に得ることができるからである。
【００４０】
上記式（３）において、ｍは０または１である。
また、上記式（３）において、＊印はキラル中心を示す。ｍ＝０のとき、１位の炭素原子がキラル中心となり、ｍ＝１のとき、２位の炭素原子がキラル中心となる。
【００４１】
上記式（３）において、ｎは０または１である。
【００４２】
上記式（１）において、Ｘ１〜Ｘ１２は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１〜Ｘ１２のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。
Ｘ１〜Ｘ１２のすべてが水素原子である場合には、キラル化合物Ａの溶解性が低下するため、キラル化合物Ａの合成、精製が困難になり、コストが高くなったり、また本発明の強誘電性液晶組成物が結晶化しやすいものとなり、液晶表示素子に用いた場合に所望の耐衝撃性が得られなかったりするおそれがある。これに対し、本発明のようにＸ１〜Ｘ８のうち１つ以上が−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である場合には、キラル化合物Ａの溶媒への溶解性が高くなり、大量合成、精製が可能になる。また、キラル化合物Ａの立体構造に歪みが生じ、この歪みによって強誘電性液晶組成物の結晶化が阻害されるので、高い耐衝撃性を得ることができると考えられる。
【００４３】
中でも、上記式（１−１）においては、Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ７〜Ｘ９のいずれか１つ以上が、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ７〜Ｘ９の位置に置換基を有する場合はＸ４、Ｘ１０の位置の場合よりもキラル化合物の溶解性が良いからである。これは、Ｘ４、Ｘ１０の位置の場合は他の位置の場合に比べて置換基による歪みが少ないためであると考えられる。
また、上記式（１−２）においては、Ｘ１〜Ｘ５、Ｘ７〜Ｘ１１のいずれか１つ以上が、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ１〜Ｘ５、Ｘ７〜Ｘ１１の位置に置換基を有する場合はＸ６、Ｘ１２の位置の場合よりもキラル化合物の溶解性が良いからである。これは、Ｘ６、Ｘ１２の位置の場合は他の位置の場合に比べて置換基による歪みが少ないためであると考えられる。
【００４４】
Ｘ１〜Ｘ１２が結合している２〜３個のベンゼン環のうち、置換基を有するベンゼン環は、１〜４個の置換基を有することができるが、中でも１個の置換基を有することが好ましい。すなわち、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ７、Ｘ８が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ７、Ｘ８のうちいずれか１つが、−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ３、Ｘ４、Ｘ９、Ｘ１０が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ９、Ｘ１０のうちいずれか１つが、−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ５、Ｘ６、Ｘ１１、Ｘ１２が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ１１、Ｘ１２のうちいずれか１つが、−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。
ｋが０であり、キラル化合物Ａが３個のベンゼン環が直接結合されたものである場合には、Ｘ１〜Ｘ４、Ｘ７〜Ｘ１０が結合している２個のベンゼン環のうち、１個のベンゼン環が１個の置換基を有することが特に好ましい。すなわち、Ｘ１〜Ｘ４、Ｘ７〜Ｘ１０のうちいずれか１つのみが、−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。また、ｋが１であり、キラル化合物Ａが４個のベンゼン環が直接結合されたものである場合には、Ｘ１〜Ｘ１２が結合している３個のベンゼン環のうち、１個または２個のベンゼン環がそれぞれ１個の置換基を有することが特に好ましい。
【００４５】
また、置換基を有するベンゼン環が、２個の置換基を有することも好ましい。この場合、上記２個の置換基の位置としては、例えばＸ１およびＸ２がフッ素原子である場合のようにベンゼン環の隣り合う炭素原子にそれぞれフッ素原子が置換していることが好ましい。ベンゼン環の隣り合う炭素原子に２個のフッ素原子がそれぞれ置換し、ベンゼン環が対称的に置換されている場合には、カイラルスメクチックＣ相が安定し、液晶分子のチルト角を大きくすることができるため、液晶表示素子の透過率を高めることができる。また、２個の置換基がより近くに位置する炭素原子に結合していることにより、上記キラル化合物の棒状の構造を崩さないため、耐衝撃性を維持することができる。
さらに、直接結合された３〜４個のベンゼン環のうち、１個のベンゼン環が２個の置換基を有することが好ましい。中でも、ｋが０であり、３個のベンゼン環が直接結合されたものである場合には、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ７、Ｘ８が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有することが好ましく、ｋが１であり、４個のベンゼン環が直接結合されたものである場合には、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ７、Ｘ８またはＸ３、Ｘ４、Ｘ９、Ｘ１０が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有することが好ましい。直接結合されたベンゼン環のうち、真ん中に位置するベンゼン環が置換基を有することにより、強誘電性液晶組成物が結晶化しにくくなるからである。
特に、ｋが０であり、３個のベンゼン環が直接結合されたものである場合には、Ｘ１およびＸ２、または、Ｘ３およびＸ４がフッ素原子であることが好ましく、ｋが１であり、４個のベンゼン環が直接結合されたものである場合には、Ｘ１およびＸ２、Ｘ３およびＸ４、Ｘ７およびＸ８、または、Ｘ９およびＸ１０がフッ素原子であることが好ましい。
【００４６】
また、ベンゼン環が有する置換基は、置換基が１個の場合には−ＣＨ３、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、−ＣＨ３またはフッ素原子であることがさらに好ましい。一方、置換基が２個の場合にはいずれの置換基もフッ素原子であることが好ましい。なお、ベンゼン環に２個のフッ素原子が置換している場合には、上記２個のフッ素原子は隣り合う炭素原子にそれぞれ置換していることが好ましい。
【００４７】
上記式（１）で表されるキラル化合物Ａの具体例としては、下記一般式（１−３）〜（１−５）および（１−６）〜（１−８）で表されるキラル化合物Ａが挙げられる。
【００４８】
【化７】
2014015595.tif 000008
【００４９】
（上記式（１−３）〜（１−５）および（１−６）〜（１−８）において、Ｒ１１は炭素数１〜１０の飽和または不飽和のアルキル基であり、＊印はキラル中心を示し、ｍは０または１であり、ｐおよびｑは４〜１８であり、Ｘ３１〜Ｘ３５はそれぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子を表し、上記式（１−３）〜（１−５）におけるｆおよびｇは一方が０、他方が１であり、ｈ、ｉおよびｊはいずれか１つが１、残りの２つが０であり、上記式（１−８）におけるｕおよびｗは一方が１、他方が０である。
【００５０】
上記式（１−３）〜（１−５）および（１−６）〜（１−８）において、ｐおよびｑは４〜１８であり、好ましくは６〜１８であり、さらに好ましくは６〜１２である。上述したように、炭素数が上記範囲よりも多いと、キラル化合物Ａの溶解性が低下してキラル化合物Ａの合成が困難となるからである。一方、炭素数が上記範囲よりも少ないと、本発明の強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現しない場合があるからである。
【００５１】
上記式（１−３）〜（１−５）および（１−６）〜（１−８）において、Ｒ１１は炭素数１〜１０の飽和または不飽和のアルキル基である。アルキル基は、直鎖状、分岐状または環状である。中でも、Ｒ１１は、直鎖状もしくは分岐状の飽和のアルキル基、またはフェニルアルキル基であることが好ましい。
【００５２】
上記式（１−４）および（１−７）において、ｍは０または１である。
また、上記式（１−３）〜（１−５）および（１−６）〜（１−８）において、＊印はキラル中心を示す。上記式（１−３）、（１−５）、（１−６）および（１−８）では、１位の炭素原子がキラル中心となる。上記式（１−４）および（１−７）では、ｍ＝０のとき、１位の炭素原子がキラル中心となり、ｍ＝１のとき、２位の炭素原子がキラル中心となる。
【００５３】
上記式（１−３）〜（１−５）において、Ｘ３１〜Ｘ３５は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子を表す。中でも、−ＣＨ３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、特に−ＣＨ３またはフッ素原子が好ましい。
Ｘ３１〜Ｘ３５の位置としては、上述のＸ１〜Ｘ１２の位置と同様である。
【００５４】
上記式（１−３）〜（１−５）で表されるキラル化合物Ａの具体例としては、下記式で表されるキラル化合物Ａを挙げることができる。
【００５５】
【化８】
2014015595.tif 000009
【００５６】
【化９】
2014015595.tif 000010
【００５７】
また上記式（１−６）〜（１−８）で表されるキラル化合物Ａの具体例としては、下記式で表されるキラル化合物Ａを挙げることができる。なお、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。
【００５８】
【化１０】
2014015595.tif 000011
【００５９】
このようなキラル化合物Ａとしては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６０】
強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ａの含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではない。中でも、上記キラル化合物Ａを１種単独で用いる場合にはそのキラル化合物Ａの含有量が、上記キラル化合物Ａを２種以上混合する場合には２種以上のキラル化合物Ａの合計含有量が、強誘電性液晶組成物中にて５質量％以上であることが好ましい。キラル化合物Ａの含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の耐衝撃性が得られない場合があるからである。一方、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ａの含有量の上限は、後述するキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量に応じて、適宜選択される。
【００６１】
また、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ａの含有量は、後述のキラル化合物Ｂの含有量以下であることが好ましい。キラル化合物Ａがキラル化合物Ｂに比べて少ない、すなわちキラル化合物Ｂがキラル化合物Ａに比べて多く含有されていることにより、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、液晶分子のチルト角を大きくすることができ、駆動性能を向上させることができるからである。
【００６２】
キラル化合物Ａは、例えば、国際公開第２０１０／０３１４３１号パンフレットに記載の方法により合成することができる。
【００６３】
２．キラル化合物Ｂ
本発明に用いられるキラル化合物Ｂは、下記一般式（２）で表されるものである。
【００６４】
【化１１】
2014015595.tif 000012
【００６５】
（上記式（２）において、Ｒ４は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｒ５は、キラルな基であり、下記一般式（３）で表される基である。
【００６６】
【化１２】
2014015595.tif 000013
【００６７】
（上記式（３）において、Ｒ３は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
Ｙ１は、−ＣＨ３またはフッ素原子を表す。ｍは０または１である。ｎは０または１である。＊印はキラル中心を示す。）
Ｘ１３〜Ｘ２４は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１３〜Ｘ２４のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。）
【００６８】
上記式（２）において、Ｒ４は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
炭素数は４〜１８であればよいが、中でも６〜１８が好ましく、特に６〜１２が好ましい。炭素数が上記範囲よりも多いと、キラル化合物Ｂの溶解性が低下してキラル化合物Ｂの合成が困難となり、コストが嵩むからである。一方、炭素数が上記範囲よりも少ないと、本発明の強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現しない場合があるからである。なお、アルキル基およびアルコシキアルキル基がハロゲン原子で置換されている場合には、炭素数が比較的少なくとも、本発明の強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現する場合がある。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ハロゲン原子で置換されていなくてもよいが、中でも、ハロゲン原子で置換されていないことが好ましい。
アルキル基またはアルコキシアルキル基は、直鎖状または分岐状である。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、飽和であっても不飽和であってもよいが、中でも飽和であることが好ましい。環状の不飽和アルカン以外の不飽和アルカンにおいては、不飽和アルカンは飽和アルカンに比べて反応性が高く、長期の保存・駆動や温度変化により材質が変化し、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に表示品質が劣化するおそれがあるからである。
Ｒ４はアルキル基であってもアルコキシアルキル基であってもよいが、中でもアルキル基であることが好ましい。
【００６９】
上記式（２）において、Ｒ５は、１個以上のキラル中心をもつキラルな基であり、上記式（３）で表される基である。
【００７０】
上記式（３）において、Ｒ３は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ハロゲン原子で置換されていなくてもよい。
アルキル基またはアルコキシアルキル基は、直鎖状、分岐状または環状である。
Ｒ３はアルキル基であってもアルコキシアルキル基であってもよいが、中でもアルキル基であることが好ましい。
【００７１】
上記式（３）において、Ｙ１は、−ＣＨ３またはフッ素原子を表す。−ＣＨ３の場合には、キラル化合物Ｂの合成が容易であるという利点を有する。一方、フッ素原子の場合には、液晶分子の自発分極が大きくなり、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に応答速度を速くすることができるという利点を有する。
Ｙ１は−ＣＨ３であってもフッ素原子であってもよいが、中でも−ＣＨ３であることが好ましい。上述したようにキラル化合物Ｂの合成が容易であり、安定してキラル化合物Ｂを製造することができ、強誘電性液晶組成物を安価に得ることができるからである。
【００７２】
上記式（３）において、ｍは０または１である。
また、上記式（３）において、＊印はキラル中心を示す。ｍ＝０のとき、１位の炭素原子がキラル中心となり、ｍ＝１のとき、２位の炭素原子がキラル中心となる。
【００７３】
上記式（３）において、ｎは０または１である。
【００７４】
上記式（２）において、Ｘ１３〜Ｘ２４は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ１３〜Ｘ２４のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である。
Ｘ１３〜Ｘ２４のすべてが水素原子である場合には、キラル化合物Ｂの溶解性が低下するため、キラル化合物Ｂの合成、精製が困難になり、コストが高くなったり、また本発明の強誘電性液晶組成物が結晶化しやすいものとなり、液晶表示素子に用いた場合に所望の耐衝撃性が得られなかったりするおそれがある。これに対し、本発明のようにＸ１３〜Ｘ２４のうち１つ以上が−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子である場合には、キラル化合物Ｂの溶媒への溶解性が高くなり、大量合成、精製が可能になる。また、キラル化合物Ｂの立体構造に歪みが生じ、この歪みによって強誘電性液晶組成物の結晶化が阻害されるので、高い耐衝撃性を得ることができると考えられる。
【００７５】
中でも、Ｘ１３〜Ｘ１７、Ｘ１９〜Ｘ２３のいずれか１つ以上が、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ１３〜Ｘ１７、Ｘ１９〜Ｘ２３の位置に置換基を有する場合はＸ１８、Ｘ２４の位置の場合よりもキラル化合物の溶解性が良いからである。これは、Ｘ１８、Ｘ２４の位置の場合は他の位置の場合に比べて置換基による歪みが少ないためであると考えられる。
【００７６】
Ｘ１３〜Ｘ２４が結合している３個のベンゼン環のうち、置換基を有するベンゼン環は、１〜４個の置換基を有することができるが、中でも１個の置換基を有することが好ましい。すなわち、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０のうちいずれか１つが、−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２のうちいずれか１つが、−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ１７、Ｘ１８、Ｘ２３、Ｘ２４が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ１７、Ｘ１８、Ｘ２３、Ｘ２４のうちいずれか１つが、−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましい。
特に、Ｘ１３〜Ｘ２４が結合している３個のベンゼン環のうち、１個または２個のベンゼン環がそれぞれ１個の置換基を有することが好ましい。すなわち、Ｘ１３〜Ｘ２４が結合している３個のベンゼン環の置換基の合計数は１個または２個であることが好ましい。
【００７７】
また、置換基を有するベンゼン環が、２個の置換基を有することも好ましい。この場合、上記キラル化合物Ａと同様に、上記２個の置換基の位置としては、例えばＸ１３およびＸ１４がフッ素原子である場合のようにベンゼン環の隣り合う炭素原子にそれぞれフッ素原子が置換していることが好ましい。
さらに、Ｘ１３〜Ｘ２４が結合している３個のベンゼン環のうち、１個のベンゼン環が２個の置換基を有することが好ましい。すなわち、Ｘ１３〜Ｘ２４が結合している３個のベンゼン環の置換基の合計数が２個であり、１個のベンゼン環が２個の置換基を有することも好ましい。中でも、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０またはＸ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有することが好ましい。直接結合されたベンゼン環のうち、真ん中に位置するベンゼン環が置換基を有することにより、強誘電性液晶組成物が結晶化しにくくなるからである。
特に、Ｘ１３およびＸ１４、Ｘ１５およびＸ１６、Ｘ１９およびＸ２０、または、Ｘ２１およびＸ２２がフッ素原子であることが好ましい。
【００７８】
また、ベンゼン環が有する置換基は、置換基が１個の場合には−ＣＨ３、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、−ＣＨ３またはフッ素原子であることが特に好ましい。一方、置換基が２個の場合にはいずれの置換基もフッ素原子であることが好ましい。なお、ベンゼン環に２個のフッ素原子が置換している場合には、上記２個のフッ素原子は隣り合う炭素原子にそれぞれ置換していることが好ましい。
【００７９】
また、Ｘ１３〜Ｘ２４が結合している３個のベンゼン環の置換基の合計数は３〜８個であることも好ましい。置換基の合計数が多いことにより、強誘電性液晶組成物の結晶化を抑制することができるからである。特に置換基の合計数は３〜５個であることが好ましく、３個であることがより好ましい。
Ｘ１３〜Ｘ２４が結合している３個のベンゼン環が合計で３〜８個の置換基を有する場合、置換基の位置としては、Ｘ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０が結合しているベンゼン環およびＸ１７、Ｘ１８、Ｘ２３、Ｘ２４が結合しているベンゼン環がそれぞれ０〜３個、合計で１〜６個の置換基を有することが好ましい。この場合には、強誘電性液晶組成物の結晶化を効果的に抑制することができ、低温で安定して液晶表示素子を駆動することが可能となる。また、強誘電性液晶組成物におけるキラル化合物の含有量が制限されるのを防ぐことができる。
中でも、Ｘ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０が結合しているベンゼン環が１〜３個の置換基を有することが好ましい。直接結合されたベンゼン環のうち、真ん中に位置するベンゼン環が置換基を有することにより、強誘電性液晶組成物の結晶化が効果的に抑制されるからである。
また、置換基の合計数は３個であることが好ましいことから、Ｘ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０が結合しているベンゼン環またはＸ１７、Ｘ１８、Ｘ２３、Ｘ２４が結合しているベンゼン環が１個の置換基を有することが好ましい。中でも、Ｘ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０が結合しているベンゼン環が１個の置換基を有することがより好ましい。上述のように、真ん中に位置するベンゼン環が置換基を有することにより、強誘電性液晶組成物の結晶化が効果的に抑制されるからである。
この場合、ベンゼン環が有する置換基としては、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０が結合しているベンゼン環およびＸ１７、Ｘ１８、Ｘ２３、Ｘ２４が結合しているベンゼン環が有する置換基は−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子であることが好ましく、中でも−ＣＨ３であることが好ましい。また、Ｘ１５、Ｘ１６、Ｘ２１、Ｘ２２が結合しているベンゼン環が有する置換基はフッ素原子であることが好ましい。
特に、置換基の合計数が３個である場合には、Ｘ１３またはＸ１４が−ＣＨ3であり、Ｘ１５およびＸ１６がフッ素原子であることが好ましい。
【００８０】
上記式（２）で表されるキラル化合物Ｂの具体例としては、下記一般式（２−１）〜（２−６）で表されるキラル化合物Ｂが挙げられる。
【００８１】
【化１３】
2014015595.tif 000014
【００８２】
（上記式（２−１）〜（２−６）において、Ｒ１２は炭素数１〜１０の飽和または不飽和のアルキル基であり、＊印はキラル中心を示し、ｍは０または１であり、ｕは４〜１８であり、Ｘ３６〜Ｘ３９はそれぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子を表し、上記式（２−１）〜（２−２）におけるｒ、ｓおよびｔはいずれか１つまたは２つが１、残りが０であり、上記式（２−３）〜（２−４）におけるｙおよびｚは一方が１、他方が０である。）
【００８３】
上記式（２−１）〜（２−６）において、ｕは４〜１８であり、好ましくは６〜１８であり、さらに好ましくは６〜１２である。上述したように、炭素数が上記範囲よりも多いと、キラル化合物Ｂの溶解性が低下してキラル化合物Ｂの合成が困難となるからである。一方、炭素数が上記範囲よりも少ないと、本発明の強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現しない場合があるからである。
【００８４】
上記式（２−１）〜（２−６）において、Ｒ１２は炭素数１〜１０の飽和または不飽和のアルキル基である。アルキル基は、直鎖状、分岐状または環状である。中でも、Ｒ１２は、直鎖状もしくは分岐状の飽和のアルキル基、またはフェニルアルキル基であることが好ましい。
【００８５】
上記式（２−２）、（２−４）および（２−６）において、ｍは０または１である。
また、上記式（２−１）〜（２−６）において、＊印はキラル中心を示す。上記式（２−１）、（２−３）および（２−５）では、１位の炭素原子がキラル中心となる。上記式（２−２）、（２−４）および（２−６）では、ｍ＝０のとき、１位の炭素原子がキラル中心となり、ｍ＝１のとき、２位の炭素原子がキラル中心となる。
【００８６】
上記式（２−１）〜（２−２）および（２−５）〜（２−６）において、Ｘ３６〜Ｘ３９は、それぞれ独立して−ＣＨ３、−ＣＦ３またはハロゲン原子を表す。中でも、−ＣＨ３、フッ素原子または塩素原子が好ましく、特に−ＣＨ３またはフッ素原子が好ましい。
Ｘ３６〜Ｘ３９の位置としては、上述のＸ１３〜Ｘ２４の位置と同様である。
【００８７】
上記式（２−１）〜（２−２）で表されるキラル化合物Ｂの具体例としては、下記式で表されるキラル化合物Ｂを挙げることができる。
【００８８】
【化１４】
2014015595.tif 000015
【００８９】
【化１５】
2014015595.tif 000016
【００９０】
また上記式（２−３）〜（２−４）で表されるキラル化合物Ｂの具体例としては、下記式で表されるキラル化合物Ｂを挙げることができる。なお、以下、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。
【００９１】
【化１６】
2014015595.tif 000017
【００９２】
また上記式（２−５）で表されるキラル化合物Ｂの具体例としては、下記式で表されるキラル化合物Ｂを挙げることができる。
【００９３】
【化１７】
2014015595.tif 000018
【００９４】
このようなキラル化合物Ｂとしては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００９５】
強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ｂの含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではない。上記キラル化合物Ｂを１種単独で用いる場合にはそのキラル化合物Ｂの含有量が、上記キラル化合物Ｂを２種以上混合する場合には２種以上のキラル化合物Ｂの合計含有量が、強誘電性液晶組成物中にて５質量％以上であることが好ましい。キラル化合物Ｂの含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の耐衝撃性が得られない場合があるからである。一方、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ｂの含有量の上限は、後述するキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量に応じて、適宜選択される。
【００９６】
また、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ｂの含有量は、キラル化合物Ａの含有量以上であることが好ましい。キラル化合物Ｂがキラル化合物Ａに比べて多く含有されていることにより、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、チルト角を大きくすることができ、駆動性能を向上させることができるからである。
【００９７】
キラル化合物Ｂは、例えば、国際公開第２０１０／０３１４３１号パンフレットに記載の方法により合成することができる。
【００９８】
３．キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂ
強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではないが、５質量％〜３５質量％の範囲内であることが好ましく、１５質量％〜３０質量％の範囲内であることがより好ましい。キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の耐衝撃性が得られない場合があるからである。一方、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物が結晶化しやすくなり、化合物が析出して液晶表示素子としての使用が困難となるおそれがあるからである。また、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物の粘度が高くなり、液晶表示素子を作製する際に液晶層の形成が困難となる場合がある。
【００９９】
また、上述のように、キラル化合物Ａに比べてキラル化合物Ｂが多く含まれていることが好ましい。本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合、キラル化合物Ａはキラル化合物Ｂと比較して、電圧を印加したときの液晶分子のチルト角を小さくする傾向があるので、キラル化合物Ｂに比べてキラル化合物Ａの含有量を多くすると、液晶分子のチルト角が小さくなり、明るさが十分得られないおそれがある。これに対し、キラル化合物Ｂがキラル化合物Ａに比べて多く含まれていることにより、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、液晶分子のチルト角を大きくすることができ、駆動性能を向上させることができる。
【０１００】
４．ホスト液晶
本発明の強誘電性液晶組成物は、上記のキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの他に、ホスト液晶を含有していてもよい。
【０１０１】
ホスト液晶としては、強誘電性液晶組成物のホスト液晶として一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、フェニルピリミジン化合物を挙げることができる。
ホスト液晶は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０１０２】
中でも、ホスト液晶として用いられるフェニルピリミジン化合物は、フェニル基がフッ素原子で置換されたものであることが好ましく、フェニル基が１個または２個のフッ素原子で置換されたものであることがより好ましい。フェニル基がフッ素原子で置換されたフェニルピリミジン化合物を用いることで、本発明の強誘電性液晶組成物のカイラルスメクチックＣ相の相転移温度が広がるので、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、低温および高温で安定して液晶表示素子を駆動することが可能となるからである。また、本発明の強誘電性液晶組成物の粘度が低くなるので、液晶表示素子の製造工程にて液晶層の形成が容易となるという利点を有する。さらには、フェニル基がフッ素原子で置換されているフェニルピリミジン化合物を用いることにより、液晶表示素子を製造する際に強誘電性液晶組成物を塗布または滴下する場合には、塗布跡および滴下跡が生じにくくなるので、塗布跡や滴下跡による液晶分子の配向乱れを防ぎ、配向欠陥の発生を抑制することができる。なお、これは、フッ素原子により強誘電性液晶組成物と配向膜との相互作用が弱まり、強誘電性液晶組成物を塗布もしくは滴下した際に液晶分子が配向していない状態で配向膜に固着されてしまうのが抑制されるためであると推量される。
【０１０３】
このようなフェニルピリミジン化合物としては、具体的には、下記一般式（４−１）〜（４−４）で表されるものを挙げることができる。
【０１０４】
【化１８】
2014015595.tif 000019
【０１０５】
上記式（４−１）〜（４−４）において、Ｒ２１はアルキル基であり、Ｒ２２はアルコキシ基またはカルボキシル基である。
【０１０６】
また、フェニルピリミジン化合物は、１個のピリミジン環と１個のベンゼン環とを有する二環化合物、１個のピリミジン環と２個のベンゼン環とを有する三環化合物、１個のピリミジン環と１個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とを有する三環化合物等のいずれであってもよい。
中でも、フェニルピリミジン化合物としては、上記三環化合物を用いることが好ましい。フェニルピリミジン化合物として、上記二環化合物のみを用いるよりも、上記三環化合物を用いるほうが、本発明の強誘電性液晶組成物のカイラルスメクチックＣ相の相転移温度が広がり、液晶表示素子に用いた場合に使用可能範囲が広がるからである。
さらには、上記三環化合物の中でも、１個のピリミジン環と１個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とを有する三環化合物を用いることが好ましい。１個のピリミジン環と１個のベンゼン環と１個のシクロヘキサン環とを有する三環化合物を用いた場合には、１個のピリミジン環と２個のベンゼン環とを有する三環化合物を用いた場合と比較して、共役系が短くなるため、本発明の強誘電性液晶組成物の複屈折が小さくなるので、液晶表示素子に適用した場合により広いセルギャップで使用可能となるからである。
【０１０７】
強誘電性液晶組成物中のホスト液晶の含有量としては、上記のキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの含有量を上記範囲とすることができれば特に限定されるものではない。
中でも、ホスト液晶としてフェニルピリミジン化合物を用い、そのフェニルピリミジン化合物がフェニル基がフッ素原子で置換されたものである場合には、強誘電性液晶組成物中のフェニルピリミジン化合物の含有量は１０質量％〜３０質量％の範囲内であることが好ましい。フェニルピリミジン化合物の含有量が少ないと、上述の効果が十分に得られない場合があるからである。一方、フェニルピリミジン化合物の含有量が多すぎると、本発明の強誘電性液晶組成物が結晶化しやすくなるため、液晶表示素子に用いた場合に保存安定性が悪くなり、強誘電性液晶組成物に含まれる化合物の析出が起こり、表示品質が低下するおそれがあるからである。
【０１０８】
５．強誘電性液晶組成物
本発明の強誘電性液晶組成物としては、カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相を発現するものであれば特に限定されるものではない。強誘電性液晶組成物の相系列としては、例えば、降温過程においてネマチック（Ｎ）相−コレステリック（Ｃｈ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、ネマチック（Ｎ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、ネマチック（Ｎ）相−スメクチックＡ（ＳｍＡ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、ネマチック（Ｎ）相−コレステリック（Ｃｈ）相−スメクチックＡ（ＳｍＡ）相−カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相と相変化するもの、などを挙げることができる。
【０１０９】
また、強誘電性液晶組成物としては、双安定性を示すものおよび単安定性を示すもののいずれも用いることができる。中でも、単安定性を示す強誘電性液晶組成物が好ましい。単安定性を示す強誘電性液晶組成物を用いた場合には、電圧変化により液晶のダイレクタ（分子軸の傾き）を連続的に変化させ、透過光度をアナログ変調することで、階調表示が可能となるからである。特に、液晶表示素子をフィールドシーケンシャルカラー方式により駆動させる場合には、単安定性を示す強誘電性液晶組成物を用いることが好ましい。単安定性を示す強誘電性液晶組成物を用いることにより、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式による駆動が可能になり、また、電圧変調により階調制御が可能になり、高精細で高品位の表示を実現することができるからである。
【０１１０】
なお、「単安定性を示す」とは、電圧無印加時の液晶分子の状態がひとつの状態で安定化している状態をいう。強誘電性液晶組成物は、図１に例示するように、液晶分子２５が層法線ｚから傾いており、層法線ｚに垂直な底面を有する円錐（コーン）の稜線に沿って回転する。このような円錐（コーン）において、液晶分子２５の層法線ｚに対する傾き角をチルト角θという。このように、液晶分子２５は層法線ｚに対しチルト角±θだけ傾く二つの状態間をコーン上に動作することができる。具体的に説明すると、単安定性を示すとは、電圧無印加時に液晶分子２５がコーン上のいずれかひとつの状態で安定化している状態をいう。
【０１１１】
また、強誘電性液晶組成物としては、単安定性を示すものであればよく、正負いずれかの電圧を印加したときのみ液晶分子が動作するハーフＶ字型スイッチング特性を示すもの、正負いずれの電圧に対しても同程度液晶分子が動作するＶ字型スイッチング特性を示すもの、正負いずれかの電圧に対する液晶分子の動作が他方の極性の電圧に対する液晶分子の動作に比べて大きくなる非対称のスイッチング特性を示すもの、のいずれも使用することができる。
【０１１２】
中でも、図２（ａ）、（ｂ）に例示するような、ハーフＶ字型スイッチング特性を示すものは、コーン角が比較的小さくても透過率を明るくすることができる。コーン角が十分大きい場合は、図２（ｃ）に例示するようなＶ字型スイッチング特性にすることで、正負の電圧に対する液晶分子の動作が対称になり、電気的中性になり、安定性の点で好ましい。また、非対称のスイッチング特性であっても、駆動方法を工夫することで使用することができる。
【０１１３】
このような強誘電性液晶組成物としては、一般に知られる液晶材料の中から要求特性に応じて種々選択することができる。特に、Ｃｈ相からＳｍＡ相を経由しないでＳｍＣ＊相を発現する強誘電性液晶組成物は、温度変化に対して、電圧に対する動作特性の変化が少ないことから好ましい。
【０１１４】
Ｂ．液晶表示素子
本発明の液晶表示素子は、第１基材、上記第１基材上に形成された第１電極層、および、上記第１電極層上に形成された第１配向層を有する第１配向処理基板と、第２基材、上記第２基材上に形成された第２電極層、および、上記第２電極層上に形成された第２配向層を有する第２配向処理基板と、上記第１配向層および上記第２配向層の間に形成された液晶層とを有する液晶表示素子であって、上記液晶層が、上述の強誘電性液晶組成物を含有することを特徴とするものである。
【０１１５】
本発明の液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。
図３は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図３に例示するように、液晶表示素子１は、第１基材２ａ、上記第１基材２ａ上に形成された第１電極層３ａ、および、上記第１電極層３ａ上に形成された第１配向層４ａを有する第１配向処理基板１１ａと、第２基材２ｂ、第２基材２ｂ上に形成された第２電極層３ｂ、および、上記第２電極層３ｂ上に形成された第２配向層４ｂを有する第２配向処理基板１１ｂと、上記第１配向層４ａおよび第２配向層４ｂの間に形成された液晶層５とを有しており、上記液晶層５が上述の強誘電性液晶組成物を含有している。
【０１１６】
本発明によれば、液晶層が上述の強誘電性液晶組成物を含有することにより、耐衝撃性を高めることが可能となる。
【０１１７】
以下、本発明の液晶表示素子における各構成について説明する。
【０１１８】
１．液晶層
本発明における液晶層は、第１配向処理基板の第１配向層および第２配向処理基板の第２配向層の間に形成され、上述の強誘電性液晶組成物を含有するものである。
なお、強誘電性液晶組成物については、上記「Ａ．強誘電性液晶組成物」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１１９】
液晶層の厚みは、１．０μｍ〜１０．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１．３μｍ〜５．０μｍの範囲内、さらに好ましくは１．４μｍ〜３．０μｍの範囲内である。液晶層の厚みが薄すぎるとコントラストが低下するおそれがあり、逆に液晶層の厚みが厚すぎると液晶分子が配向しにくくなる可能性があるからである。液晶層の厚みは、ビーズスペーサ、柱状スペーサ、隔壁等により調整することができる。
【０１２０】
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば真空注入方式、液晶滴下方式等を用いることができる。
真空注入方式では、例えば、まず、あらかじめ第１配向処理基板および第２配向処理基板を用いて作製した液晶セルに、加温することによって等方性液体とした強誘電性液晶組成物を、キャピラリー効果を利用して注入する。次に、強誘電性液晶が注入された液晶セルを、接着剤で封鎖することにより液晶層を形成することができる。
また液晶滴下方式では、例えば、まず、第２配向処理基板の第２配向層上に、加温した強誘電性液晶組成物を滴下または塗布する。次いで、第１配向処理基板の周縁部にシール剤を塗布する。続いて、減圧下で第１配向処理基板および第２配向処理基板を重ね合わせ、シール剤を介して接着させることにより液晶層を形成することができる。
【０１２１】
強誘電性液晶組成物を配向させる際には、徐冷すればよく、液晶層に電圧を印加する必要はない。
【０１２２】
２．第１配向処理基板
本発明に用いられる第１配向処理基板は、第１基材と、第１基材上に形成された第１電極層と、第１電極層上に形成された第１配向層とを有するものである。
以下、第１配向処理基板における各構成について説明する。
【０１２３】
（１）第１配向層
本発明に用いられる第１配向層は、強誘電性液晶組成物の配向制御が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光配向膜、ラビング配向膜、斜方蒸着配向膜等が挙げられる。以下、これらの配向膜について説明する。
【０１２４】
（ａ）光配向膜
光配向膜は、光配向処理が非接触配向処理であることから静電気や塵の発生がなく、定量的な配向処理の制御ができる点で有用である。
【０１２５】
光配向膜に用いられる材料としては、大きく、光反応を生じることにより膜に異方性を付与する光反応型材料と、光異性化反応を生じることにより膜に異方性を付与する光異性化型材料とに分けることができる。以下、光反応型材料および光異性化型材料に分けて説明する。
【０１２６】
（光反応型材料）
光反応型材料としては、光二量化反応を生じることにより膜に異方性を付与する光二量化型材料または光分解反応を生じることにより膜に異方性を付与する光分解型材料であることが好ましい。中でも、露光感度が高く、材料選択の幅が広いことから、光二量化型材料がより好ましい。
【０１２７】
光二量化型材料および光分解型材料としては、例えば、特開２００６−３５０３２２号公報、特開２００６−３２３２１４号公報、特開２００５−２５８４２９号公報、特開２００５−２５８４２８号公報等に記載のものを用いることができる。
【０１２８】
光二量化型材料に用いられる光二量化反応性化合物は、側鎖としてケイ皮酸エステル、クマリンまたはキノリンのいずれかを含む二量化反応性ポリマーであることが好ましい。
【０１２９】
光二量化反応性化合物としては、上記化合物の中から、要求特性に応じて光二量化反応部位や置換基を種々選択することができる。また、光二量化反応性化合物は、１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【０１３０】
また、光二量化型材料は、上記光二量化反応性化合物のほか、配向膜の光配列性を妨げない範囲内で添加剤を含んでいてもよい。上記添加剤としては、重合開始剤、重合禁止剤などが挙げられる。
【０１３１】
（光異性化型材料）
光異性化型材料としては、例えば、特開２００６−３５０３２２号公報、特開２００６−３２３２１４号公報、特開２００５−２５８４２９号公報、特開２００５−２５８４２８号公報等に記載のものを用いることができる。
【０１３２】
光異性化型材料が生じる光異性化反応は、シス−トランス異性化反応であることが好ましい。また、光異性化型材料に用いられる光異性化反応性化合物は、分子内にアゾベンゼン骨格を有する化合物であることが好ましい。
光異性化反応性化合物としては、単分子化合物または重合性モノマーを挙げることができ、中でも、光照射により膜に異方性を付与した後、ポリマー化することにより、その異方性を安定化することができることから、重合性モノマーが好ましい。また、重合性モノマーの中でも、膜に異方性を付与した後、その異方性を良好な状態に維持したまま容易にポリマー化できることから、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマーが好ましい。
【０１３３】
このような光異性化反応性化合物の中から、要求特性に応じて、シス−トランス異性化反応性骨格や置換基を種々選択することができる。なお、光異性化反応性化合物は、１種単独でも２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【０１３４】
また、光異性化型材料は、上記光異性化反応性化合物のほか、配向膜の光配列性を妨げない範囲内で添加剤を含んでいてもよい。上記光異性化反応性化合物として重合性モノマーを用いる場合には、添加剤としては、重合開始剤、重合禁止剤などが挙げられる。
【０１３５】
（光配向膜）
光配向膜に用いられる材料が光励起反応（光二量化、光分解、光異性化）を生じる光の波長領域は、紫外光域の範囲内、すなわち１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。
【０１３６】
光配向膜の形成方法としては、一般的な方法を用いることができる。
光配向膜の厚みは、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。光配向膜の厚みが上記範囲より薄いと十分な光配列性を得ることができない可能性があり、逆に光配向膜の厚みが上記範囲より厚いとコスト的に不利になる場合があるからである。
【０１３７】
（ｂ）ラビング配向膜
ラビング配向膜は、比較的高いプレチルト角を実現することができる点で有用である。
ラビング配向膜に用いられる材料および形成方法としては、一般的なものを適用することができる。
ラビング配向膜の厚みは、１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度で設定され、好ましくは５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である。
【０１３８】
（ｃ）斜方蒸着配向膜
斜方蒸着配向膜は、斜め蒸着法により形成されるものである。斜方蒸着配向膜は、比較的高いプレチルト角を実現することができる点で有用である。
斜方蒸着配向膜に用いられる材料および形成方法としては、一般的なものを適用することができる。なお、斜方蒸着配向膜については、液晶便覧編集委員会編「液晶便覧」  丸善株式会社  平成１２年１０月３０日  ｐ．２２９−２３０を参照することができる。
斜方蒸着配向膜の厚みは、１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度で設定され、好ましくは３０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である。
【０１３９】
（ｄ）第１配向層および第２配向層の構成材料の組成
本発明においては、第１配向層および第２配向層の構成材料が液晶層を挟んで互いに異なる組成を有することが好ましい。第１配向層および第２配向層を互いに異なる組成を有する材料を用いて形成することにより、それぞれの材料に応じて第１配向層表面および第２配向層表面の極性を異ならせることができる。これにより、強誘電性液晶組成物および第１配向層の極性表面相互作用と、強誘電性液晶組成物および第２配向層の極性表面相互作用とが異なるものとなるため、第１配向層および第２配向層の表面極性を考慮して材料を適宜選択することによって、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥、電圧無印加時の液晶分子の安定状態が異なる２種類のドメイン等の配向欠陥の発生を抑制することができるからである。その結果、コントラストを向上させることができる。
【０１４０】
第１配向層および第２配向層の構成材料を液晶層を挟んで互いに異なる組成を有するものとするには、例えば、一方を光配向膜とし、他方をラビング配向膜とすればよい。
また例えば、両方をラビング配向膜として、ラビング配向膜の構成材料の組成を異なるものとする；両方を光配向膜として、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとする；両方を斜方蒸着配向膜として、斜方蒸着配向膜の構成材料の組成を異なるものとすればよい。
【０１４１】
第１配向層および第２配向層がラビング配向膜である場合、添加剤の添加量を変えることや、添加剤の有無によって、組成を変化させることもできる。
【０１４２】
また、第１配向層および第２配向層が光配向膜である場合、例えば一方の光配向膜に光異性化型材料を用い、他方の光配向膜に光反応型材料を用いることにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。
さらに、第１配向層および第２配向層が光異性化型材料を用いた光配向膜である場合、光異性化反応性化合物の中から、要求特性に応じて、シス−トランス異性化反応性骨格や置換基を種々選択することにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。さらに、添加剤の添加量を変えることや、添加剤の有無によって、組成を変化させることもできる。
またさらに、第１配向層および第２配向層が光二量化型材料を用いた光配向膜である場合、光二量化反応性化合物、例えば光二量化反応性ポリマーを種々選択することにより、光配向膜の構成材料の組成を異なるものとすることができる。さらに、添加剤の添加量を変えることや、添加剤の有無によって、組成を変化させることもできる。
【０１４３】
光二量化型材料を用いた光配向膜は、光異性化型材料を用いた光配向膜よりも相対的に正の極性が強い傾向にあるため、この組み合わせの場合には、極性表面相互作用によって、液晶分子の自発分極が、光異性化型材料を用いた光配向膜側を向く傾向にある。
さらに、光二量化型材料を用いた光配向膜は、ラビング配向膜よりも相対的に正の極性が強い傾向にあるため、極性表面相互作用によって、液晶分子の自発分極が、ラビング配向膜側を向く傾向にある。
また、ラビング配向膜は、光異性化型材料を用いた光配向膜よりも相対的に正の極性が強い傾向にあるため、極性表面相互作用によって、液晶分子の自発分極が、光異性化型材料を用いた光配向膜側を向く傾向にある。
このような組み合わせの場合には、液晶分子の自発分極の向きを制御することができ、配向欠陥の発生を効果的に抑制することができる。
【０１４４】
本発明においては、上述したように、第１配向層と第２配向層とで、第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましい。
第１配向層と第２配向層とで、第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合としては、上記の組み合わせが挙げられ、具体的には、第１配向層を光異性化型材料を用いた光配向膜とし、第２配向層を光二量化型材料を用いた光配向膜とする；第１配向層をラビング配向膜とし、第２配向層を光二量化型材料を用いた光配向膜とする；あるいは、第１配向層を光異性化型材料を用いた光配向膜とし、第２配向層をラビング配向膜とすることが好ましい。
なお、液晶表示素子の駆動方法については後述するので、ここでの説明は省略する。
【０１４５】
（２）第１電極層
本発明に用いられる第１電極層は、一般に液晶表示素子の電極として用いられているものであれば特に限定されるものではないが、第１配向処理基板の第１電極層および第２配向処理基板の第２電極層のうち少なくとも一方が透明導電体で形成されることが好ましい。透明導電体材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等が好ましく挙げられる。
【０１４６】
本発明の液晶表示素子を、ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式で駆動させる場合には、第１配向処理基板および第２配向処理基板のうち、一方に上記透明導電体で形成される全面共通電極を設け、他方にはゲート電極とソース電極をマトリックス状に配列し、ゲート電極とソース電極で囲まれた部分にＴＦＴ素子および画素電極を設ける。
【０１４７】
第１電極層の形成方法としては、化学蒸着（ＣＶＤ）法や、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法などが挙げられる。
【０１４８】
（３）第１基材
本発明に用いられる第１基材は、一般に液晶表示素子の基材として用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ガラス板、プラスチック板などが好ましく挙げられる。
【０１４９】
（４）その他の構成
本発明おける第１配向処理基板においては、第１基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。第２配向処理基板において第２基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されている場合には、第１配向処理基板において第１基材上には隔壁または柱状スペーサが形成されない。すなわち、第１配向処理基板に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよく、第２配向処理基板に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。
隔壁および柱状スペーサとしては、一般的な隔壁および柱状スペーサを適用することができる。
【０１５０】
また、本発明における第１配向処理基板おいては、第１基材上に着色層が形成されていてもよい。第２配向処理基板において第２基材上に着色層が形成されている場合には、第１配向処理基板において第１基材上には着色層が形成されない。すなわち、第１配向処理基板に着色層が形成されていてもよく、第２配向処理基板に着色層が形成されていてもよい。
【０１５１】
着色層が形成されている場合には、着色層によってカラー表示を実現することができるカラーフィルタ方式の液晶表示素子を得ることができる。
【０１５２】
着色層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタにおける着色層を形成する方法を用いることができ、例えば、顔料分散法（カラーレジスト法、エッチング法）、印刷法、インクジェット法などを用いることができる。
【０１５３】
３．第２配向処理基板
本発明に用いられる第２配向処理基板は、第２基材と、第２基材上に形成された第２電極層と、第２電極層上に形成された第２配向層とを有するものである。
【０１５４】
なお、第２基材、第２電極層、第２配向層およびその他の構成については、上記第１配向処理基板における第１基材、第１電極層、第１配向層およびその他の構成とそれぞれ同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１５５】
４．その他の構成
本発明の液晶表示素子は、偏光板を有していてもよい。
本発明に用いられる偏光板としては、光の波動のうち特定方向のみを透過させるものであれば特に限定されるものではなく、一般に液晶表示素子の偏光板として用いられているものを使用することができる。
【０１５６】
５．液晶表示素子の駆動方法
本発明においては、強誘電性液晶組成物が単安定性を示す場合であって、第１配向層と第２配向層とで、第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましい。
【０１５７】
図４は、単安定性を示し、ハーフＶ字型のスイッチング特性を示す強誘電性液晶組成物の配向状態の一例を示す模式図である。図４（ａ）は電圧無印加の場合、図４（ｂ）は第２電極層に負の電圧を印加した場合、図４（ｃ）は第２電極層に正の電圧を印加した場合をそれぞれ示す。電圧無印加の場合、液晶分子２５は、コーン上のひとつの状態で安定化している（図４（ａ））。第２電極層に負の電圧を印加した場合、液晶分子２５は、安定化している状態（破線）から一方の側に傾く（図４（ｂ））。また、第２電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子２５は、安定化している状態（破線）から第２電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾く（図４（ｃ））。このとき、第２電極層に負の電圧を印加したときの傾斜角δは、第２電極層に正の電圧を印加したときの傾斜角ωよりも大きい。なお、図４において、Ｄは第１配向層および第２配向層の配向処理方向、ｚは層法線を示す。
【０１５８】
このように第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、第２電極層の負の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第２電極層の正の電圧を印加したときの液晶分子の単安定化状態からの傾斜角よりも大きくなる。したがって、第２電極層の負の電圧を印加したときは、第２電極層に正の電圧を印加したときよりも、透過光量が多くなる。すなわち、第２電極層の正の電圧を印加したときは、第２電極層に負の電圧を印加したときよりも、透過光量が少なくなる。そのため、第２電極層の正の電圧を印加したときは、第２電極層に負の電圧を印加したときよりも、表示に不利となる。よって、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角がより大きくなる、第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行うことが好ましいのである。
【０１５９】
なお、「第２電極層に負の電圧を印加したときに、表示を行う」とは、電圧無印加時に液晶分子がコーン上のひとつの状態で安定化しており、第２電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子が単安定化状態からコーン上の一方の側に傾き、第２電極層に正の電圧を印加したときに、液晶分子が、単安定化状態を維持するか、または単安定化状態から第２電極層に負の電圧を印加したときとは逆側に傾き、第２電極層に負の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角が、第２電極層に正の電圧を印加したときの、液晶分子の単安定化状態からの傾斜角よりも大きいことをいう。このとき、液晶分子の単安定化状態での配向方向と一方の偏光板の偏光軸とは略平行にされる。
【０１６０】
第１配向層と第２配向層とで、第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、電圧無印加状態では、図５に例示するように、極性表面相互作用によって、液晶分子２５の自発分極Ｐｓが第１配向層４ａ側を向く傾向にある。このとき、図８（ａ）に例示するように液晶分子２５が第１配向層および第２配向層の配向処理方向Ｄに沿って配向し、一様な配向状態となる。また、第２電極層３ｂに負の電圧を印加すると、図６に例示するように、印加電圧の極性の影響により、液晶分子２５の自発分極Ｐｓは第２配向層４ｂ側を向くようになる。このときも、図８（ｂ）に例示するように液晶分子２５は一様な配向状態となる。さらに、第２電極層３ｂに正の電圧を印加すると、図５に例示するように、印加電圧の極性の影響によって、液晶分子２５の自発分極Ｐｓは第１配向層４ａ側を向くようになる。この場合、自発分極の向きは、電圧無印加状態と同様になる。自発分極の向きがこのような方向になるのは、上述したように、自発分極の向きが、液晶分子の分極と配向膜の分極または電圧の極性とが電気的につり合う方向になり、液晶分子が電気的に安定な状態になるためである。
なお、図８（ａ）は、図５の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、自発分極Ｐｓは紙面手前から奥方向に向いている（図８（ａ）中の×印）。また、図８（ｂ）は、図６の上面からの液晶分子の配向状態を示す模式図であり、自発分極Ｐｓは紙面奥から手前方向に向いている（図８（ｂ）中の●印）。
【０１６１】
電圧無印加状態あるいは第２電極層への正の電圧印加状態（図５）から、第２電極層への負の電圧印加状態（図６）としたとき、この印加電圧の負の極性と、液晶分子の自発分極の負の極性との反発によって、図７に例示するように、液晶分子２５が角度約２θ回転する。すなわち、第２電極層に負の電圧を印加したときに、液晶の分子方向が、第１配向処理基板面に対して平行に、液晶のチルト角θの約２倍変化する。
【０１６２】
このように、第１配向層と第２配向層とで第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第１配向層側に液晶分子の自発分極が向く傾向にあることを利用して、液晶分子の自発分極の向きを制御することが可能である。
【０１６３】
なお、Ｖ字型スイッチング特性や非対称のスイッチング特性を示す強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子においても、同様に液晶分子の自発分極の向きを制御することで駆動することが可能である。
【０１６４】
第２電極層に負の電圧を印加したとき、液晶の分子方向がチルト角の約２倍変化するものは７０％以上存在することが好ましく、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上である。上記範囲であれば、良好なコントラスト比を得ることができるからである。
【０１６５】
なお、上記の比率は、次のようにして測定することができる。
例えば図９に示すような、第１配向処理基板１１ａおよび第２配向処理基板１１ｂの外側にそれぞれ偏光板１７ａ、１７ｂが設けられ、２枚の偏光板１７ａ、１７ｂがそれぞれの偏光軸が略垂直に、かつ、偏光板１７ａの偏光軸と第１配向層４ａのラビング処理方向（液晶分子の配向方向）とが略平行になるように配置された液晶表示素子を用いる。電圧無印加状態では暗状態、電圧印加状態では明状態となる。
第２電極層に負の電圧を印加したとき、液晶の分子方向がチルト角の約２倍変化すると明状態が得られる。一方、第２電極層に負の電圧を印加したとき、例えば液晶の分子方向が変化しないものが部分的に存在する場合には、部分的に暗状態が得られる。したがって、電圧印加時に得られる白黒（明暗）表示の白・黒の面積比から、第２電極層に負の電圧を印加したときに液晶の分子方向がチルト角の約２倍変化するものの比率を算出することができる。
【０１６６】
第２電極層に負の電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾く。また、強誘電性液晶組成物では、図４（ａ）に例示するように、位置Ａ（液晶分子２５の方向）と、位置Ｂ（配向処理方向Ｄ）と、位置Ｃとが、必ずしも一致するわけではない。そのため、図４（ｂ）に例示するように、第２電極層に負の電圧を印加したときの最大の傾斜角δは、チルト角θの約２倍となる。
【０１６７】
なお、液晶の分子方向が第１配向処理基板面に対して平行に変化した角度は、次のようにして測定することができる。まず、偏光板をクロスニコルに配置した偏光顕微鏡および液晶表示素子を、一方の偏光板の偏光軸と液晶層の液晶分子の配向方向とが平行になるように配置し、この位置を基準とする。電圧を印加すると液晶分子が偏光軸と所定の角度を持つようになるため、一方の偏光板を透過した偏光が他方の偏光板を透過して明状態となる。この電圧を印加した状態で液晶表示素子を回転させ暗状態にする。そして、このときの液晶表示素子を回転させた角度を測定する。液晶表示素子を回転させた角度が、液晶の分子方向が第１配向処理基板面に対して平行に変化した角度である。
【０１６８】
上述したように、第２電極層に負の電圧を印加したとき、液晶分子は、印加電圧の大きさに応じた角度で、単安定化状態からコーン上の一方の側に傾くので、実際に液晶表示素子を駆動している際、第２電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子の方向がチルト角の約２倍変化するわけではない。
【０１６９】
単安定性を示す強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子においては、透過光量は、電圧を印加したときの液晶分子の傾斜角に依存する。正負いずれかの電圧を印加すると液晶分子がコーン上を傾くので、例えば図２に示すように印加電圧の大きさに応じて液晶分子の傾斜角が変化して透過光量が変化する。このとき、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が４５°の場合に透過光量が最大になる。
したがって、高い透過光量を実現するためには、実際の駆動時に第２電極層に負の電圧を印加した場合に、液晶分子の単安定状態からの傾斜角が４５°になり得る強誘電性液晶組成物を用いることが好ましい。
例えば、図４に示すような液晶分子の単安定状態からの最大の傾斜角δが４５°よりも大きい強誘電性液晶組成物を用いた場合には、実際に液晶表示素子を駆動している際、第２電極層に負の電圧を印加したときに、液晶分子の単安定状態からの傾斜角を４５°とすることができる。上述したように、実際の駆動時に第２電極層に負の電圧を印加した場合に、液晶分子の方向がチルト角の約２倍変化するわけではないからである。
【０１７０】
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、強誘電性液晶組成物の高速応答性を利用することができるので、１画素を時間分割し、良好な動画表示特性を得るために高速応答性を特に必要とするフィールドシーケンシャルカラー方式にも好適に用いることができる。
【０１７１】
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、フィールドシーケンシャル方式に限定されるものではなく、着色層を用いてカラー表示を行う、カラーフィルタ方式であってもよい。
【０１７２】
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式が好ましい。ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式を採用することにより、目的の画素を確実に点灯、消灯できるため高品質なディスプレイが可能となるからである。
【０１７３】
本発明においては、第１配向処理基板がＴＦＴ基板、第２配向処理基板が共通電極基板であってもよく、第１配向処理基板が共通電極基板、第２配向処理基板がＴＦＴ基板であってもよい。中でも、第１配向層と第２配向層とで、第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第１配向処理基板がＴＦＴ基板、第２配向処理基板が共通電極基板であることが好ましい。
【０１７４】
例えば図１０に示す液晶表示素子１において、ゲート電極２６ｘを３０Ｖ程度の高電位にするとＴＦＴ素子２７のスイッチがオンになり、ソース電極２６ｙによって信号電圧が強誘電性液晶組成物に加えられ、ゲート電極２６ｘを−１０Ｖ程度の低電位にするとＴＦＴ素子２７のスイッチがオフになる。スイッチオフ状態では、図１１に例示するように、共通電極（第２電極層３ｂ）およびゲート電極２６ｘ間には、共通電極（第２電極層３ｂ）側が正になるように電圧が印加される。このスイッチオフ状態のとき、液晶分子は動作しないので、その画素は暗状態となる。
【０１７５】
第１配向層と第２配向層とで、第２配向層の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、電圧無印加状態では、極性表面相互作用によって液晶分子の自発分極が第１配向層側を向く傾向にある。すなわち、スイッチオフ状態のとき、図１１に例示するように、液晶分子２５の自発分極ＰｓがＴＦＴ基板（第１配向処理基板１１ａ）側を向く。したがって、自発分極の向きは、共通電極（第２電極層３ｂ）およびゲート電極２６ｘ間に印加された電圧の影響を受けることがない。よって、自発分極の向きを制御し、第１配向処理基板をＴＦＴ基板、第２配向処理基板を共通電極基板とすることにより、ゲート電極付近の光漏れを防止することができる。
【０１７６】
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、セグメント方式であってもよい。
【０１７７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１７８】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１７９】
［実施例１］
（強誘電性液晶組成物）
下記に示すキラル化合物Ａのａ〜ｊおよびキラル化合物Ｂの１〜１４を用い、下記表１〜３に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。
【０１８０】
【化１９】
2014015595.tif 000020
【０１８１】
【化２０】
2014015595.tif 000021
【０１８２】
【化２１】
2014015595.tif 000022
【０１８３】
【表１】
2014015595.tif 000023
【０１８４】
【表２】
2014015595.tif 000024
【０１８５】
【表３】
2014015595.tif 000025
【０１８６】
（液晶表示素子の作製）
まず、ＩＴＯコーティングされたガラス基板１上にΦ５．０μｍの円状で、高さ２．５μｍの樹脂スペーサを０．１ｍｍピッチで形成した。次いで、その上にラビング配向膜材料（ＳＥ６１０：日産化学工業株式会社）を回転数１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで１８０℃、３０分間乾燥後、ラビング処理を行った。
【０１８７】
また、ＩＴＯコーティングされたガラス基板２上に光異性化型の光配向膜材料（ＬＩＡ０１２：ＤＩＣ株式会社）の溶液を１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで１００℃、３分間乾燥後、偏光露光機で２Ｊ偏光露光処理を行った。
【０１８８】
次に、基板上に四角い枠状にシール材を塗布した。その基板上に、上述の強誘電性液晶組成物を点状に塗布し、二つの基板をラビング処理の方向と偏光処理の方向が垂直になるように組み立て熱圧着を行った。その後、液晶セルを冷却し、強誘電性液晶組成物を配向させた。
【０１８９】
（評価）
１）耐衝撃性
得られた液晶表示素子について、耐衝撃性のテストを行った。
耐衝撃性のテストは、プッシュアップスケール（ＦＢ−３０Ｎ：イマダ製）を用い、押し面積１．３ｃｍ２で５Ｎと７Ｎの荷重をかけたときの液晶配向の変化を観察した。
７Ｎの荷重をかけた後に液晶配向が変化しなかった場合は「○」、５Ｎの荷重をかけた後に液晶配向が変化せず、７Ｎの荷重をかけた際に配向が変化して戻らなかった場合は「△」、５Ｎの荷重をかけた際に配向が変化して戻らなかった場合は「×」と評価した。
２）塗布跡
図１２（ａ）に例示するように強誘電性液晶組成物を点状に塗布した場所の配向が乱れていた場合には「×」、図１２（ｂ）に例示するように塗布跡を目視で確認できた場合は「△」、図１２（ｃ）に例示するように塗布跡を目視で確認できなかった場合は「○」と評価した。
耐衝撃性および塗布跡の評価結果を表４に示す。
【０１９０】
【表４】
2014015595.tif 000026
【０１９１】
［実施例２］
（強誘電性液晶組成物）
上記に示すキラル化合物Ａのａ〜ｊおよびキラル化合物Ｂの１〜１４を用い、上記表１〜３に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。
【０１９２】
（液晶表示素子の作製）
まず、ＩＴＯコーティングされたガラス基板１上にΦ５．０μｍの円状で、高さ２．５μｍの樹脂スペーサを０．１ｍｍピッチで形成した。次いで、その上に光異性化型の光配向膜材料（ＬＩＡ０１２：ＤＩＣ株式会社）の溶液を１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで１００℃、３分間乾燥後、偏光露光機で２Ｊ偏光露光処理を行った。
【０１９３】
また、ＩＴＯコーティングされたガラス基板２の基板に光異性化型の光配向膜材料（ＬＩＡ０１２：ＤＩＣ株式会社）の溶液を１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで１００℃、３分間乾燥後、偏光露光機で２Ｊ偏光露光処理を行った。
【０１９４】
次に、ガラス基板１上にシール材を四角の枠状にて切れ目がないように塗布した。その基板上にシール材の内側になるように強誘電性液晶組成物を点状に塗布し、二つの基板を偏光処理の方向が平行になるように組み立て熱圧着を行った。その後、液晶セルを冷却し、強誘電性液晶組成物を配向させた。
【０１９５】
（評価）
１）耐衝撃性
得られた液晶表示素子について、耐衝撃性のテストを行ったところ、７Ｎの荷重をかけた後で液晶配向に変化はなかった。
２）配向
実施例１で得られた液晶表示素子の液晶配向を観察したところ、均一な配向が得られた。
一方、実施例２で得られた液晶表示素子の液晶配向を観察したところ、図１３に例示するように部分的に電圧無印加時の液晶分子の安定状態が異なる２種類のドメインの配向欠陥が発生した。
結果を表５〜６に示す。
【０１９６】
【表５】
2014015595.tif 000027
【０１９７】
【表６】
2014015595.tif 000028
【０１９８】
［実施例３］
（強誘電性液晶組成物）
下記表７に示すキラル化合物Ａのｋ〜ｑおよび下記表８に示すキラル化合物Ｂの１５〜２０を用い、下記表９に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。なお、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。
【０１９９】
【表７】
2014015595.tif 000029
【０２００】
【表８】
2014015595.tif 000030
【０２０１】
【表９】
2014015595.tif 000031
【０２０２】
（液晶表示素子１の作製：第１配向層および第２配向層の組成が異なる場合）
実施例１と同様にして液晶表示素子を作製した。
【０２０３】
（液晶表示素子２の作製：第１配向層および第２配向層の組成が同じ場合）
実施例２と同様にして液晶表示素子を作製した。
【０２０４】
（評価）
１）耐衝撃性
得られた液晶表示素子について、耐衝撃性のテストを行ったところ、押し面積１ｃｍ２に７Ｎの荷重をかけた後で液晶配向に変化はなかった。
２）配向
実施例３で得られた液晶表示素子の液晶配向を観察したところ、第１配向層および第２配向層の組成が異なる場合には、実施例１と同様に均一な配向が得られた。一方、第１配向層および第２配向層の組成が同じ場合には、実施例２と同様に部分的に電圧無印加時の液晶分子の安定状態が異なる２種類のドメインの配向欠陥が発生した。
３）チルト角
液晶分子の動いた角度は、偏光顕微鏡にて測定した。クロスニコルの状態に設定した２枚の偏光板の間に、強誘電性液晶組成物が充填された液晶セルを置き、電圧無印加状態の黒表示の位置を基準とし、正電圧（＋１０Ｖ）および負電圧（−１０Ｖ）印加時に動いた液晶分子の角度を測定した。ここでは、正電圧印加時に液晶分子が動いた角度と負電圧印加時に液晶分子が動いた角度の合計をチルト角とした。
測定の結果、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂがいずれも置換基に２つのフッ素原子を有さない場合に比べて、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの少なくともいずれかが置換基に２つのフッ素原子を有する場合にチルト角が大きくなった。また、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂのいずれかが置換基に２つのフッ素原子を有する場合に比べて、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂのいずれもが置換基に２つのフッ素原子を有する場合にチルト角がより大きくなった。
４）透過率
液晶表示素子の透過率を測定した。
なお透過率は、チルト角より算出しており、チルト角が４５度のときの透過率を１００％とした場合の値である。また、この値は正電圧（＋１０Ｖ）印加時の透過率および負電圧（−１０Ｖ）印加時の透過率の平均値である。
測定の結果、上述したチルト角の大きさに伴って透過率も高くなり、上記チルト角と同様の傾向が得られた。
耐衝撃性、配向、チルト角および透過率の評価結果を表１０および表１１に示す。
【０２０５】
【表１０】
2014015595.tif 000032
【０２０６】
【表１１】
2014015595.tif 000033
【符号の説明】
【０２０７】
１  …  液晶表示素子
２ａ  …  第１基材
２ｂ  …  第２基材
３ａ  …  第１電極層
３ｂ  …  第２電極層
４ａ  …  第１配向層
４ｂ  …  第２配向層
５  …  液晶層
１１ａ  …  第１配向処理基板
１１ｂ  …  第２配向処理基板
２５  …  液晶分子
【図１】
2014015595.tif 000038
【図２】
2014015595.tif 000039
【図３】
2014015595.tif 000040
【図４】
2014015595.tif 000041
【図５】
2014015595.tif 000042
【図６】
2014015595.tif 000043
【図７】
2014015595.tif 000044
【図８】
2014015595.tif 000045
【図９】
2014015595.tif 000046
【図１０】
2014015595.tif 000047
【図１１】
2014015595.tif 000048
【図１２】
2014015595.tif 000049
【図１３】
2014015595.tif 000050