(57)【要約】      （修正有）【課題】耐衝撃性を発揮し得る強誘電性液晶組成物を用い、表示品質に優れる液晶表示素子を提供する。【解決手段】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電極層上に形成され、ラビング処理された第１配向膜４ａを有する第１配向処理基板１１ａと、上記第２基材２ｂ上に形成された第２電極層３ｂ、および、上記第２電極層上に形成され、ラビング処理された第２配向膜４ｂを有する第２配向処理基板１１ｂと、上記第１配向膜および上記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層５とを有する液晶表示素子１であって、上記第１配向膜および上記第２配向膜はラビング処理方向Ｄ１，Ｄ２がパラレルとなるように配置されており、上記強誘電性液晶組成物は、特定分子構造のキラル化合物を含有する。【選択図】図１
2014025044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、ラビング処理された第１配向膜を有する第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、ラビング処理された第２配向膜を有する第２配向処理基板と、
前記第１配向膜および前記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有する液晶表示素子であって、
前記第１配向膜および前記第２配向膜はラビング処理方向がパラレルとなるように配置されており、
前記強誘電性液晶組成物は、下記一般式（１）で表されるキラル化合物Ａおよび下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ｂの少なくともいずれかのキラル化合物を含有することを特徴とする液晶表示素子。
【化１】
2014025044.tif 000027
（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】
2014025044.tif 000028
（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〜Ｘ８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〜Ｘ８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。）
【化３】
2014025044.tif 000029
（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。
Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９〜Ｘ２０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、単結合またはシクロヘキサン環を表す。）
【請求項２】
前記第１配向膜の構成材料および前記第２配向膜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１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、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）。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。
【０００６】
ところで、強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子において、ラビング処理された一対の配向膜はラビング処理方向が平行になるように配置されるのが一般的である。この際、ラビング処理された配向膜を、ラビング処理方向が平行かつ同一方向（パラレルとも称する。）となるように配置する場合と、ラビング処理方向が平行かつ反対方向（アンチパラレルとも称する。）となるように配置する場合とがある。
従来では、アンチパラレルとなるように配置されることが好ましいとされている（例えば特許文献７参照）。これは、図１９（ａ）、（ｂ）に例示するようにラビング処理された配向膜１００ａ，１００ｂによって液晶分子１０１はプレチルトが付与されるため、図１９（ａ）に例示するようにラビング処理された配向膜１００ａ，１００ｂをラビング処理方向Ｄ１，Ｄ２が平行かつ同一方向（パラレル）となるように配置するよりも、図１９（ｂ）に例示するようにラビング処理された配向膜１００ａ，１００ｂをラビング処理方向Ｄ１，Ｄ２が平行かつ反対方向（アンチパラレル）となるように配置するほうが、配向欠陥が発生し難く、均一な配向が得られると考えられるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【特許文献７】特開２００６−２２０６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明者らは、耐衝撃性を発揮し得る強誘電性液晶組成物を用いて、ラビング処理された配向膜をアンチパラレルに配置した液晶表示素子を作製した。しかしながら、種々のラビング配向膜の組合せで液晶表示素子を作製したところ、ほとんどのラビング配向膜の組合せで濃淡が明らかに異なる二つのドメインが発生し、これが表示品質を低下させることがわかった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、耐衝撃性を発揮し得る強誘電性液晶組成物を用いた場合に、表示品質に優れる液晶表示素子を提供することを主目的とするものである。
【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、耐衝撃性を発揮し得る強誘電性液晶組成物を用いた場合に、従来の好ましい態様とは逆に、ラビング処理された配向膜をパラレルに配置することで、異なるドメインによる表示品質の低下を防ぎ、高品質な画像表示を実現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、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、ラビング処理された第１配向膜を有する第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、ラビング処理された第２配向膜を有する第２配向処理基板と、上記第１配向膜および上記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有する液晶表示素子であって、上記第１配向膜および上記第２配向膜はラビング処理方向がパラレルとなるように配置されており、上記強誘電性液晶組成物は、下記一般式（１）で表されるキラル化合物Ａおよび下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ｂの少なくともいずれかのキラル化合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。
【００１１】
【化１】
2014025044.tif 000003
【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】
2014025044.tif 000004
【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〜Ｘ８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〜Ｘ８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。）
【００１５】
【化３】
2014025044.tif 000005
【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。
Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９〜Ｘ２０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、単結合またはシクロヘキサン環を表す。）
【００１７】
本発明によれば、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の少なくともいずれかのキラル化合物を含有し、耐衝撃性を発揮し得る強誘電性液晶組成物を用いた場合に、第１配向膜および第２配向膜がラビング処理方向がパラレルとなるように配置されていることにより、表示品質に優れる液晶表示素子とすることが可能となる。
【００１８】
上記発明においては、上記第１配向膜の構成材料および上記第２配向膜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】
【００１９】
本発明においては、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の少なくともいずれかのキラル化合物を含有し、耐衝撃性を発揮し得る強誘電性液晶組成物を用いた場合に、第１配向膜および第２配向膜がラビング処理方向がパラレルとなるように配置されていることにより、表示品質に優れる液晶表示素子とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】双安定性を示す強誘電性液晶組成物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３】シェブロン構造を説明するための模式図である。
【図４】ブックシェルフ構造を説明するための模式図である。
【図５】単安定性を示し、かつハーフＶ字型スイッチング特性を有する強誘電性液晶組成物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６】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７】パラレルおよびアンチパラレルの液晶表示素子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８】液晶分子の配向状態の一例を示す模式図である。
【図９】液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１０】液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１１】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１２】液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１３】液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１４】液晶分子の自発分極を示す模式図である。
【図１５】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１６】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１７】液晶分子の配向状態の他の例を示す模式図である。
【図１８】実施例における液晶配向の評価を説明するための写真である。
【図１９】パラレルおよびアンチパラレルの液晶表示素子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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の液晶表示素子について、詳細に説明する。
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、ラビング処理された第１配向膜を有する第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、ラビング処理された第２配向膜を有する第２配向処理基板と、上記第１配向膜および上記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有する液晶表示素子であって、上記第１配向膜および上記第２配向膜はラビング処理方向がパラレルとなるように配置されており、上記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および上記式（２）で表されるキラル化合物Ｂの少なくともいずれかのキラル化合物を含有することを特徴とするものである。
【００２２】
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１は、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１に例示するように、液晶表示素子１は、第１基材２ａ上に第１電極層３ａおよび第１配向膜４ａが形成された第１配向処理基板１１ａと、第２基材２ｂ上に第２電極層３ｂおよび第２配向膜４ｂが形成された第２配向処理基板１１ｂと、第１配向膜４ａおよび第２配向膜４ｂの間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層５とを有している。第１配向膜４ａおよび第２配向膜４ｂはいずれもラビング処理された膜であり、ラビング処理方向Ｄ１，Ｄ２がパラレルとなるように配置されている。液晶層５に含まれる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および上記式（２）で表されるキラル化合物Ｂの少なくともいずれかのキラル化合物を含有している。
【００２３】
ここで、従来、強誘電性液晶組成物としては、相系列がスメクチックＡ相を経由してカライルスメクチックＣ相に至る、双安定性を示す強誘電性液晶組成物が知られている。このような双安定性を示す強誘電性液晶組成物は、図２に例示するように、一つのスメクチック層構造を有し、層法線ｚに対して二つの安定状態２５ａ、２５ｂを有している。この場合、正または負の極性の電圧を印加して液晶分子２５の自発分極の向きを揃えることで、２５ａ、２５ｂの２種類の安定状態をとることができる。
【００２４】
上記の双安定性を示す強誘電性液晶組成物を、ラビング配向膜がパラレルに配置された液晶セルに注入すると、図３に例示するようなシェブロン構造と呼ばれる、くの字に折れ曲がった構造が形成され、また折れ曲がりの方向が異なる二つの状態をとることが知られている。この場合、これらの二つの異なる状態の境界部分で欠陥が発生し、コントラストを低下させる原因となる。
【００２５】
このような欠陥の発生を抑制するため、図４に例示するように、ラビング処理方向Ｄ１、Ｄ２をアンチパラレルにすることで、ブックシェルフ構造を形成させる方法が試みられているが、均一な配向状態を得るには、ラビング配向膜による液晶分子のプレチルト角を非常に大きくする必要がある等の課題も残っている。
【００２６】
また、強誘電性液晶組成物としては、相系列がスメクチックＡ相を経由せずにカイラルスメクチックＣ相に至る、単安定性を示し、かつハーフＶ字型スイッチング特性を有する強誘電性液晶組成物が知られている。このような強誘電性液晶組成物の場合、カイラルスメクチックＣ相への相転移と同時にスメクチック層構造を形成するので、図５に例示するように層法線ｚがラビング処理方向ｄに対して傾いた方向に形成される。この場合、図５に例示するように層法線ｚの方向が異なる二つのドメインが発生し、二つのドメインでは正負それぞれ逆極性の電圧にのみ液晶分子２５が動作するため、このままでは表示素子として使用できない。
【００２７】
本発明における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および上記式（２）で表されるキラル化合物Ｂの少なくともいずれかのキラル化合物を含有するものである。また、本発明における強誘電性液晶組成物も単安定性を示すものである。
本発明者らは、このような強誘電性液晶組成物を用いて、種々のラビング配向膜の組合せおよびラビング処理方法における、電圧無印加時の液晶分子の安定位置と、電圧印加時の液晶分子の動作挙動を解析した結果、以下のことを見出した。
【００２８】
本発明における強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子を平面視した図の一例を図６（ａ）、（ｂ）に示す。図６（ａ）、（ｂ）に例示するように、電圧無印加時にラビング処理方向ｄに対して液晶分子２５が安定する方向は２種類ある。図６（ａ）では、負の極性の電圧を印加したときに液晶分子２５が左方向に動き、正の極性の電圧を印加したときには液晶分子２５が右方向に動く。また、負の極性の電圧を印加したときの液晶分子２５の動作角の方が大きい。これに対して、図６（ｂ）では、図６（ａ）の場合と比較して、正負それぞれの極性に対する液晶分子２５の動作方向は同様であるが、動作角は反対に、負の極性の電圧を印加したときに小さく、正の極性の電圧を印加したときに大きい。いずれの場合も、正負それぞれの電圧を印加したときの位置は、それぞれ一致している。
このような液晶分子の動作は、上述したような従来の、単安定性を示し、かつハーフＶ字型スイッチング特性を有する強誘電性液晶組成物とは異なっている。
【００２９】
さらに、本発明における強誘電性液晶組成物を用いて、種々のラビング配向膜を使用し、パラレルまたはアンチパラレルとなるように配置して液晶表示素子を作製し、解析した。その結果、ラビング配向膜をパラレルとなるように配置した場合には、二つのドメインが発生した場合でも、いずれのドメインも、図６（ａ）または図６（ｂ）のいずれかに統一されていることがわかった。これに対して、ラビング配向膜をアンチパラレルとなるように配置した場合には、ほとんどのラビング配向膜の組合せで、二つのドメインが発生し、しかも図６（ａ）、（ｂ）の両方になっていた。
【００３０】
本発明における強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子を断面から見た図を図７（ａ）、（ｂ）に示す。
図７（ａ）に例示するようにラビング処理方向Ｄ１、Ｄ２がパラレルである場合は、（i）、（iii）に示すように液晶層に接する上下のラビング配向膜のそれぞれの影響を強く受けたドメインでは液晶分子２５のプレチルト角は異なるものの、（ii）、（iv）に示すように平面視における電圧無印加時の液晶分子２５の安定位置はほぼ一致している。そのため、ラビング配向膜による液晶分子のプレチルト角を小さくすることで、二つのドメインの差が小さくなるので、容易にモノドメインに揃えることができる。
これに対して、図７（ｂ）に例示するようにラビング処理方向Ｄ１、Ｄ２がアンチパラレルである場合には、（v）、（viii）に示すように液晶層に接する上下のラビング配向膜のそれぞれの影響を強く受けたドメインでは液晶分子２５のプレチルト方向は同じであっても、（vii）、（x）に示すように平面視における電圧無印加時の液晶分子２５の安定状態の方向が大きく異なる。そのため、ラビング配向膜における液晶分子のプレチルト角をいかに制御しても、モノドメインにすることはできない。
【００３１】
このように本発明においては、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の少なくともいずれかのキラル化合物を含有し、耐衝撃性を発揮し得る強誘電性液晶組成物を用いた場合に、第１配向膜および第２配向膜がラビング処理方向がパラレルとなるように配置されていることにより、平面視での電圧無印加時の液晶分子の安定位置を揃えることができ、さらにはモノドメイン配向を得ることが可能であり、表示品質に優れた液晶表示素子とすることが可能である。
【００３２】
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。
【００３３】
Ａ．第１配向膜および第２配向膜
本発明において、第１配向膜および第２配向膜はラビング処理された膜であり、ラビング処理方向がパラレルとなるように配置されているものである。
【００３４】
ここで、第１配向膜および第２配向膜はラビング処理方向がパラレルとなるように配置されているとは、第１配向膜のラビング処理方向と第２配向膜のラビング処理方向とが平行かつ同一方向であることをいう。
第１配向膜のラビング処理方向と第２配向膜のラビング処理方向とが平行であるとは、第１配向膜のラビング処理方向と第２配向膜のラビング処理方向とのなす角度が０±５度の範囲内であることをいう。
【００３５】
なお、第１配向膜および第２配向膜がラビング処理方向がパラレルとなるように配置されていることは、第１配向膜および第２配向膜に対する液晶分子のプレチルト角を測定することにより確認することができる。液晶分子のプレチルトの方向により、ラビング処理を施した方向を判別することが可能である。
また、プレチルト角は、クリスタルローテンション法により測定することができる。
【００３６】
第１配向膜および第２配向膜に対する液晶分子のプレチルト角としては、特に限定されるものではないが、表示品質および耐衝撃性の観点から、１０度以下であることが好ましく、より好ましくは５度以下、さらに好ましくは３度以下である。上述したように、第１配向膜および第２配向膜に対する液晶分子のプレチルト角を小さくすることで、二つのドメインの差が小さくなるので、容易にモノドメインに揃えることができるからである。また、プレチルト角が小さいほうが、衝撃が加わったときの液晶分子の傾斜角の変化が少なく、元の状態に戻りやすいためであると推量される。
プレチルト角は小さいほど好ましいことから、プレチルト角の下限は特に限定されないが、通常は１度程度である。
プレチルト角は、第１配向膜および第２配向膜の材料や、ラビング処理の条件等により適宜調整することが可能である。
【００３７】
第１配向膜および第２配向膜に用いられる材料としては、ラビング処理により膜に異方性を付与することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ナイロン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミック酸、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３８】
中でも、第１配向膜および第２配向膜がポリイミドを含有することが好ましい。ポリイミドを含有する第１配向膜および第２配向膜では、液晶分子が方位角方向に配向しやすくなるからである。すなわち、液晶分子が一定方向に配列しやすくなるのである。
【００３９】
第１配向膜および第２配向膜に用いられるポリイミドは、プレチルト角を上記範囲とするものであることが好ましい。
プレチルト角を上記範囲とするには、例えば、ポリイミドの側鎖の長さを短くすることが好ましい。高分子の側鎖の鎖長を変化させることによりプレチルト角を制御する方法が知られており、側鎖の長さが増加するとプレチルト角が増加することが報告されている。
また、プレチルト角を上記範囲とするには、例えば、ポリイミドの側鎖の密度を小さくすることが好ましい。
【００４０】
ラビング処理方法としては、一般的な方法を適用することができる。
なお、ラビング処理におけるローラーの押し込み量、回転数、速度や、ラビング処理の回数等を調整することにより、プレチルト角を制御することができる。プレチルト角を上記範囲とするには、例えば、押し込み量を少なくすることが好ましい。
【００４１】
第１配向膜および第２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。
【００４２】
本発明においては、第１配向膜の構成材料および第２配向膜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。このような構成とすることにより、液晶分子の自発分極の向きを揃えることができ、モノドメイン化することができるからである。また、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。
【００４３】
第１配向膜の構成材料および第２配向膜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場合、第１配向膜と第２配向膜とでは、強誘電性液晶組成物と第１配向膜表面および第２配向膜表面との相互作用である、極性表面相互作用が異なると考えられる。そのため、第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、電圧無印加状態において、図８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の正の極性が第１配向膜４ａ側を向くと考えられる。一方、第１配向膜と第２配向膜とで、第１配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合には、電圧無印加状態において、図９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の正の極性が第２配向膜４ｂ側を向くと考えられる。自発分極の向きがこのような方向になるのは、自発分極の向きが、液晶分子の分極と配向膜の分極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と思料される。なお、図８および図９において、液晶層については液晶分子を示している。
【００４４】
したがって、第１配向膜および第２配向膜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配向膜表面および第２配向膜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配向膜の極性表面相互作用と、強誘電性液晶組成物および第２配向膜の極性表面相互作用とが異なるものとなるため、第１配向膜および第２配向膜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、自発分極の向きを制御することができる。その結果、強誘電性液晶組成物に特有の配向欠陥の発生を抑制することができ、コントラストを向上させることが可能となる。さらには、モノドメイン配向を得ることが可能となる。
【００４５】
第１配向膜および第２配向膜の構成材料の組成を異ならせる手法としては、例えば、一方にポリイミドを用い、他方にナイロンを用いるなど、材料系の種類を異ならせる方法、側鎖の異なるポリイミドを用いるなど、側鎖を異ならせる方法、添加剤の含有量を変える、添加剤の有無など、各成分の含有量を異ならせる方法等が挙げられる。
【００４６】
Ｂ．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配向膜および第２配向処理基板の第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含むものである。
以下、液晶層における各構成について説明する。
【００４７】
１．強誘電性液晶組成物
本発明に用いられる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および上記式（２）で表されるキラル化合物Ｂの少なくともいずれかのキラル化合物を含有するものである。
以下、強誘電性液晶組成物における各成分について説明する。
【００４８】
（１）キラル化合物
本発明に用いられるキラル化合物は、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の少なくともいずれかのキラル化合物である。
【００４９】
本発明において、強誘電性液晶組成物は、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を含有していればよく、例えば、キラル化合物Ａのみを含有していてもよく、キラル化合物Ｂのみを含有していてもよく、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂを含有していてもよい。また、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ａを含有する場合、１種類のキラル化合物Ａを含有していてもよく、２種類以上のキラル化合物Ａを含有していてもよい。同様に、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ｂを含有する場合、１種類のキラル化合物Ｂを含有していてもよく、２種類以上のキラル化合物Ｂを含有していてもよい。
【００５０】
以下、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂに分けて説明する。
【００５１】
（ａ）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。
【００５２】
【化４】
2014025044.tif 000006
【００５３】
（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。
【００５４】
【化５】
2014025044.tif 000007
【００５５】
（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〜Ｘ８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〜Ｘ８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。）
【００５６】
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、６〜１２がさらに好ましい。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、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、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、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、液晶分子の自発分極の大きさを大きくすることができ、応答速度を速くすることができるという利点もある。
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。
【００６０】
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。
【００６１】
上記式（３）において、ｎは０または１である。
【００６２】
上記式（１）において、Ｘ１〜Ｘ８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〜Ｘ８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〜Ｘ８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、また強誘電性液晶組成物が結晶化しやすいものとなり、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。
【００６３】
中でも、Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ５〜Ｘ７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、Ｘ５〜Ｘ７の位置に置換基を有する場合はＸ４、Ｘ８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、Ｘ８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。
【００６４】
Ｘ１〜Ｘ８が結合している２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、Ｘ５、Ｘ６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、Ｘ５、Ｘ６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。またＸ３、Ｘ４、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、Ｘ３、Ｘ４、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。
特に、Ｘ１〜Ｘ８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。
【００６５】
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、Ｘ１〜Ｘ８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２個の置換基を有することが好ましく、中でも、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ５、Ｘ６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３個のベンゼン環のうち、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、Ｘ１およびＸ２、または、Ｘ５およびＸ６がフッ素原子であることが好ましい。
【００６６】
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。
【００６７】
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（１−１）〜（１−２）および（１−３）〜（１−４）で表されるキラル化合物Ａが挙げられる。
【００６８】
【化６】
2014025044.tif 000008
【００６９】
（上記式（１−１）〜（１−２）および（１−３）〜（１−４）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は４〜１８であり、Ｘ２１およびＸ２２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（１−１）〜（１−２）におけるｊおよびｋは一方が０、他方が１である。）
【００７０】
上記式（１−１）〜（１−２）および（１−３）〜（１−４）において、ｐは４〜１８であり、好ましくは６〜１８、より好ましくは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、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。
【００７１】
上記式（１−１）〜（１−２）および（１−３）〜（１−４）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。
【００７２】
上記式（１−２）および（１−４）において、ｍは０または１である。
また、上記式（１−１）〜（１−２）および（１−３）〜（１−４）において、＊印はキラル中心を示す。上記式（１−１）および（１−３）では、１位の炭素原子がキラル中心となる。上記式（１−２）および（１−４）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。
【００７３】
上記式（１−１）〜（１−２）において、Ｘ２１およびＸ２２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。
Ｘ２１およびＸ２２の位置としては、上述のＸ１〜Ｘ８の位置と同様である。
【００７４】
また、上記式（１−１）および（１−２）において、ｊおよびｋは、一方が０、他方が１である。
【００７５】
上記式（１−１）および（１−２）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。
【００７６】
【化７】
2014025044.tif 000009
【００７７】
【化８】
2014025044.tif 000010
【００７８】
また上記式（１−３）および（１−４）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。
【００７９】
【化９】
2014025044.tif 000011
【００８０】
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。
【００８１】
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。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の各含有量が、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。
【００８２】
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。
【００８３】
（ｂ）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。
【００８４】
【化１０】
2014025044.tif 000012
【００８５】
（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、下記式（３）で表される基である。
【００８６】
【化１１】
2014025044.tif 000013
【００８７】
（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。）
Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９〜Ｘ２０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、単結合またはシクロヘキサン環を表す。）
【００８８】
上記式（２）において、Ｋは、単結合またはシクロヘキサン環を表す。Ｋが単結合である場合、下記一般式（２−１）で表されるように、キラル化合物Ｂは４個のベンゼン環が直接結合されたものとなる。Ｋがシクロヘキサン環である場合、下記一般式（２−２）で表されるように、キラル化合物Ｂ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。中でも、Ｋは単結合であることが好ましい。
【００８９】
【化１２】
2014025044.tif 000014
【００９０】
（上記式（２−１）および（２−２）において、Ｒ４、Ｒ５、Ｘ９〜Ｘ２０は、上記式（２）と同様である。）
【００９１】
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、６〜１２がさらに好ましい。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、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、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、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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、液晶分子の自発分極の大きさを大きくすることができ、応答速度を速くすることができるという利点もある。
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。
【００９５】
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。
【００９６】
上記式（３）において、ｎは０または１である。
【００９７】
上記式（２）において、Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９〜Ｘ２０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。
Ｘ９〜Ｘ２０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、また強誘電性液晶組成物が結晶化しやすいものとなり、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Ｘ９〜Ｘ２０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。
【００９８】
中でも、Ｘ９〜Ｘ１３、Ｘ１５〜Ｘ１９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。Ｘ９〜Ｘ１３、Ｘ１５〜Ｘ１９の位置に置換基を有する場合はＸ１４、Ｘ２０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、Ｘ１４、Ｘ２０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。
【００９９】
Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６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。Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８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。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。
特に、Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９〜Ｘ２０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。
【０１００】
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Ｘ９およびＸ１０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、Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６またはＸ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８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４個のベンゼン環のうち、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、Ｘ９およびＸ１０、Ｘ１１およびＸ１２、Ｘ１５およびＸ１６、または、Ｘ１７およびＸ１８がフッ素原子であることが好ましい。
【０１０１】
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。
【０１０２】
さらに、Ｘ９〜Ｘ２０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。
Ｘ９〜Ｘ２０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、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６が結合しているベンゼン環、およびＸ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０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、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６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、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６が結合しているベンゼン環、または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好ましい。中でも、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８が結合しているベンゼン環が２個の置換基を有し、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６が結合しているベンゼン環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、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１５、Ｘ１６が結合しているベンゼン環、およびＸ１３、Ｘ１４、Ｘ１９、Ｘ２０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、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１７、Ｘ１８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、Ｘ９またはＸ１０が−ＣＨ3であり、Ｘ１１およびＸ１２がフッ素原子であることが好ましい。
【０１０３】
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（２−３）〜（２−１２）で表されるキラル化合物Ｂが挙げられる。
【０１０４】
【化１３】
2014025044.tif 000015
【０１０５】
（上記式（２−３）〜（２−１２）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、ｖは４〜１８であり、Ｘ３１〜Ｘ３４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（２−３）〜（２−６）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（２−７）〜（２−１０）におけるｕおよびｗは一方が１、他方が０である。）
【０１０６】
上記式（２−３）〜（２−１２）において、ｖは４〜１８であり、好ましくは６〜１８、より好ましくは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、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。
【０１０７】
上記式（２−３）〜（２−１２）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。
【０１０８】
上記式（２−４）、（２−６）、（２−８）、（２−１０）および（２−１２）において、ｍは０または１である。
また、上記式（２−３）〜（２−１２）において、＊印はキラル中心を示す。上記式（２−３）、（２−５）、（２−７）、（２−９）および（２−１１）では、１位の炭素原子がキラル中心となる。上記式（２−４）、（２−６）、（２−８）、（２−１０）および（２−１２）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。
【０１０９】
上記式（２−３）〜（２−６）および（２−１１）〜（２−１２）において、Ｘ３１〜Ｘ３４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〜Ｘ３４の位置としては、上述のＸ９〜Ｘ２０の位置と同様である。
【０１１０】
上記式（２−３）〜（２−６）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。
【０１１１】
【化１４】
2014025044.tif 000016
【０１１２】
【化１５】
2014025044.tif 000017
【０１１３】
また上記式（２−７）〜（２−１０）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。
【０１１４】
【化１６】
2014025044.tif 000018
【０１１５】
また上記式（２−１１）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。
【０１１６】
【化１７】
2014025044.tif 000019
【０１１７】
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。
例えば、強誘電性液晶組成物が、上記式（２−１）で表されるキラル化合物Ｂと上記式（２−２）で表されるキラル化合物Ｂとを含有していてもよい。
【０１１８】
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の各含有量が、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
（ｃ）キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂ
本発明において、強誘電性液晶組成物は、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を含有していればよく、例えば、キラル化合物Ａのみを含有していてもよく、キラル化合物Ｂのみを含有していてもよく、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂを含有していてもよい。また、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ａを含有する場合、１種類のキラル化合物Ａを含有していてもよく、２種類以上のキラル化合物Ａを含有していてもよい。同様に、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ｂを含有する場合、１種類のキラル化合物Ｂを含有していてもよく、２種類以上のキラル化合物Ｂを含有していてもよい。
【０１２１】
強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ａのみを含有する場合、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。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の各含有量が、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。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で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り、一方、キラル化合物Ａの含有量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物が、粘度が高くなったり、結晶化しやすくなったりして、十分な耐衝撃性が得られない場合があり、また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からである。
【０１２２】
強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ｂのみを含有する場合、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の各含有量が、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。中でも、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で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り、一方、キラル化合物Ｂの含有量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物が、粘度が高くなったり、結晶化しやすくなったりして、十分な耐衝撃性が得られない場合があり、また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からである。
【０１２３】
また、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ｂのみを含有する場合であって、上記式（２−１）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Ｂ１と上記式（２−２）で表される４個のベンゼン環および１個のシクロヘキサン環が直接結合されたキラル化合物Ｂ２とを含有する場合、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ｂ１の含有量は、キラル化合物Ｂ２の含有量以上であることが好ましい。キラル化合物Ｂ２はキラル化合物Ｂ１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Ｂ１に比べてキラル化合物Ｂ２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Ｂ１がキラル化合物Ｂ２に比べて多く含有されていることにより、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。
【０１２４】
強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂを含有する場合、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り、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、粘度が高くなったり、結晶化しやすくなったりして、十分な耐衝撃性が得られない場合があり、また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からである。
【０１２５】
また、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂを含有する場合、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、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。
【０１２６】
（２）ホスト液晶
本発明における強誘電性液晶組成物は、上記キラル化合物の他に、ホスト液晶を含有していてもよい。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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では、強誘電性液晶組成物におけるスメクチック液晶の相転移温度が広がるので、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、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
【化１８】
2014025044.tif 000020
【０１３１】
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。
【０１３２】
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、上記二環化合物に上記三環化合物を混合させて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、上記二環化合物に上記三環化合物を混合して用いるほうが、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、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。
【０１３３】
強誘電性液晶組成物中のホスト液晶の含有量としては、上記キラル化合物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、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、強誘電性液晶組成物が結晶化しやすくなるため、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。
【０１３４】
（３）強誘電性液晶組成物
本発明における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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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１０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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
中でも、図１１（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１１（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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
２．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配向膜および第２配向処理基板の第２配向膜の間に形成され、上述の強誘電性液晶組成物を含有するものである。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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、強誘電性液晶組成物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配向膜上に、加温したもしくは常温の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。
【０１４３】
中でも、液晶層の形成方法は、液晶滴下方式であることが好ましい。タクトタイムの短縮により、液晶表示素子を効率的に製造することができるからである。また、強誘電性液晶組成物を滴下または塗布する際には、常温とすることが好ましい。熱による強誘電性液晶組成物の劣化を防ぐことができるからである。
【０１４４】
強誘電性液晶組成物を配向させる際には、冷却すればよく、液晶層に電圧を印加する必要はない。冷却時には徐冷することが好ましい。
【０１４５】
Ｃ．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配向膜とを有するものである。
なお、第１配向膜については、上述したので、ここでの説明は省略する。以下、第１配向処理基板における他の構成について説明する。
【０１４６】
１．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。
【０１４７】
本発明により得られる液晶表示素子を、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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
２．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。
【０１５０】
３．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。
【０１５１】
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。
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。
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。
【０１５２】
Ｄ．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配向膜とを有するものである。
なお、第２配向膜については、上述したので、ここでの説明は省略する。また、第２基材、第２電極層、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、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。
【０１５３】
Ｅ．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。
【０１５４】
Ｆ．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配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜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。
【０１５５】
図１２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液晶分子の配向状態の一例を示す模式図である。図１２（ａ）は電圧無印加の場合、図１２（ｂ）は第２電極層に負の電圧を印加した場合、図１２（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１２（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１２（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１２（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９において、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ第１配向膜および第２配向膜のラビング処理方向、ｚは層法線を示す。
【０１５６】
このように第２配向膜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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜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８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配向膜４ａ側を向く傾向にある。このとき、図１３（ａ）に例示するように液晶分子２５が第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向Ｄ１、Ｄ２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９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配向膜４ｂ側を向くようになる。このときも、図１３（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８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配向膜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１３（ａ）は、図８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１３（ａ）中の×印）。また、図１３（ｂ）は、図９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１３（ｂ）中の●印）。
【０１５９】
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８）から、第２電極層への負の電圧印加状態（図９）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１４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、液晶分子のチルト角θの約２倍変化する。
【０１６０】
このように、第１配向膜と第２配向膜とで第２配向膜の方が相対的に正の極性が強い傾向にある場合、第１配向膜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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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１５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配向膜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。
【０１６４】
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、強誘電性液晶では、図１２（ａ）に例示するように、位置Ａ（液晶分子２５の方向）と、位置Ｂ（ラビング処理方向Ｄ１，Ｄ２）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１２（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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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１１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１２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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜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。
【０１７２】
例えば図１６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１６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。
【０１７３】
第１配向膜と第２配向膜とで、第２配向膜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配向膜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１７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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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】
【０１７６】
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。
【０１７７】
［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〜ｂおよびキラル化合物Ｂの１〜２を用い、下記表１に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。
【０１７８】
【化１９】
2014025044.tif 000021
【０１７９】
【表１】
2014025044.tif 000022
【０１８０】
（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。
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が平行かつパラレルもしくはアンチパラレル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。
【０１８１】
（評価）
得られた液晶表示素子を観察し、図１８（ａ）に例示するように消光位が異なるドメインが発生した場合は「×」、図１８（ｂ）に例示するように消光位が異なるドメインが発生しなかった場合は「○」と評価した。
【０１８２】
【表２】
2014025044.tif 000023
【０１８３】
［実施例２］
（強誘電性液晶組成物）
下記表３に示すキラル化合物Ａのｃ〜ｈおよびキラル化合物Ｂの３〜８を用いたこと以外は、実施例１と同様にして強誘電性液晶組成物を準備した。キラル化合物の合計含有量が１５質量％の場合、ホスト液晶I〜IIIの各含有量は２８．３質量％とした。なお、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。
【０１８４】
【表３】
2014025044.tif 000024
【０１８５】
（液晶表示素子の作製）
実施例１と同様にして液晶表示素子を作製した。
【０１８６】
（評価）
１）配向
実施例１と同様に評価した。
２）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、強誘電性液晶組成物に含有されるキラル化合物が置換基に２つのフッ素原子を有さない場合に比べて、強誘電性液晶組成物に含有されるキラル化合物のうち、いずれかのキラル化合物が置換基に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、強誘電性液晶組成物に含有されるキラル化合物のうち、いずれかのキラル化合物が置換基に２つのフッ素原子を有する場合に比べて、強誘電性液晶組成物に含有されるキラル化合物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。
３）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。
配向、チルト角および透過率の評価結果を表４および表５に示す。
【０１８７】
【表４】
2014025044.tif 000025
【０１８８】
【表５】
2014025044.tif 000026
【符号の説明】
【０１８９】
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配向膜
４ｂ  …  第２配向膜
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
Ｄ１、Ｄ２  …  ラビング処理方向
Ｐｓ  …  自発分極
ｚ  …  層法線
【図１】
2014025044.tif 000030
【図２】
2014025044.tif 000031
【図３】
2014025044.tif 000032
【図４】
2014025044.tif 000033
【図５】
2014025044.tif 000034
【図６】
2014025044.tif 000035
【図７】
2014025044.tif 000036
【図８】
2014025044.tif 000037
【図９】
2014025044.tif 000038
【図１０】
2014025044.tif 000039
【図１１】
2014025044.tif 000040
【図１２】
2014025044.tif 000041
【図１３】
2014025044.tif 000042
【図１４】
2014025044.tif 000043
【図１５】
2014025044.tif 000044
【図１６】
2014025044.tif 000045
【図１７】
2014025044.tif 000046
【図１８】
2014025044.tif 000047
【図１９】
2014025044.tif 000048