(57)【要約】      （修正有）【課題】耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物を用いた高コントラストの液晶表示素子を提供。【解決手段】第１基材、第１電極層および第１配向膜を有する第１配向処理基板５１ａと、第２基材、第２電極層および第２配向膜を有する第２配向処理基板５１ｂと、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、上記配向膜はラビング膜であり、上記強誘性液晶組成物は所定のキラル化合物を含有し、ＩＮＡＣ相系列を有し、上記液晶表示素子の第２配向膜が形成されていない測定用液晶表示素子を上記第１配向処理基板側から観察した場合に、電圧無印加時のＳｍＡ相での消光位に対してＳｍＣ＊相での消光位が傾いている方向を基準方向としたとき、第１の配向膜の配向処理方向ｄ１に対して第２配向膜の配向処理方向ｄ２が基準方向に５度以上３０度以下の角度で交差している。【選択図】図３
2013228524.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配向膜はラビング膜であり、
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し、相系列が等方相−カイラルネマチック相−スメクチックＡ相−カイラルスメクチックＣ相を示し、
前記液晶表示素子の前記第２配向膜が形成されていない測定用液晶表示素子をクロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に置いて前記第１配向処理基板側から観察した場合に、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位が傾いている方向を基準方向としたとき、
前記第１配向処理基板側から見た場合に前記第１配向膜の配向処理方向に対して前記第２配向膜の配向処理方向が前記基準方向に５度以上３０度以下の角度で交差していることを特徴とする液晶表示素子。
【化１】
2013228524.tif 000018
（上記式（１）および（２）において、Ｒ1および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。
Ｒ2および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。
【化２】
2013228524.tif 000019
（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および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、Ｘ1〜Ｘ8のうち１つ以上および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。）
【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等といった特徴から、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、視野角が広い等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。
【０００４】
一方、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配向制御が難しく、黒表示時に光漏れが生じコントラストが低いという問題がある。そこで、強誘電性液晶の配向処理技術について種々検討が行われている。
例えば、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子では、２枚の基板に平行に一軸配向処理を施すのが一般的であるが、均一な配向を得るために、２枚の基板の配向処理方向を交差させ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）。
【０００５】
また、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。
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３および特許文献４参照）。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５参照）、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６参照）、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７参照）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。
【０００６】
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８参照）。特許文献８によれば、複数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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５０８６９６号公報
【特許文献２】特許第４５０８６９７号公報
【特許文献３】特開２００４−７７５４１号公報
【特許文献４】国際公開第０２／０３１３１号パンフレット
【特許文献５】特開２００４−２３３４１４号公報
【特許文献６】特開２００３−１１４４４０号公報
【特許文献７】特許第３５４１４３７号公報
【特許文献８】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】
【０００８】
上記のような所定の構造を有するキラル化合物を含有し、耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物は、そのキラル化合物の構造から分子配列の規則性が高くなるため、配向制御が非常に難しい。そのため、コントラスト低下の問題が顕著となる。
そこで、このような強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子においても、均一な配向を得るために、上述したように２枚の基板の配向処理方向を交差させることが考えられる。しかしながら、配向処理方向を交差させる方向によって液晶配向が異なると推量されるものの、特許文献１および特許文献２にはその交差方向については詳しく言及されていない。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物を用いた、高コントラストの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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、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配向膜はラビング膜であり、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し、相系列が等方相−カイラルネマチック相−スメクチックＡ相−カイラルスメクチックＣ相を示し、上記液晶表示素子の上記第２配向膜が形成されていない測定用液晶表示素子をクロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に置いて上記第１配向処理基板側から観察した場合に、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位が傾いている方向を基準方向としたとき、上記第１配向処理基板側から見た場合に上記第１配向膜の配向処理方向に対して上記第２配向膜の配向処理方向が上記基準方向に５度以上３０度以下の角度で交差していることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００１１】
【化１】
2013228524.tif 000003
【００１２】
（上記式（１）および（２）において、Ｒ1および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。
Ｒ2および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。
【００１３】
【化２】
2013228524.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および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、Ｘ1〜Ｘ8のうち１つ以上および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。）
【００１５】
本発明において、耐衝撃性に寄与する所定のキラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物は、そのキラル化合物の構造から分子配列の規則性が高いために配向制御が非常に困難であるが、第１配向膜の配向処理方向に対して第２配向膜の配向処理方向が所定の方向に所定の角度で交差していることにより、第１配向膜および第２配向膜間での液晶分子の方向のねじれを緩和することができ、黒表示時の光漏れを改善しコントラストを向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、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おいて、第１配向膜の配向処理方向に対して第２配向膜の配向処理方向が所定の方向に所定の角度で交差していることにより、コントラストを向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】本発明における測定用液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明における測定用液晶表示素子および液晶表示素子の一例を示す概略平面図である。
【図４】本発明における測定用液晶表示素子および液晶表示素子の他の例を示す概略平面図である。
【図５】各相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。
【図６】電圧無印加時のカイラルスメクチックＣ相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。
【図７】電圧無印加時のカイラルスメクチックＣ相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の液晶表示素子における電圧無印加時のカイラルスメクチックＣ相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の液晶表示素子における第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向の一例を示す模式図である。
【図１０】カイラルスメクチックＣ相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の液晶表示素子について、詳細に説明する。
【００１９】
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配向膜はラビング膜であり、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し、相系列が等方相−カイラルネマチック相−スメクチックＡ相−カイラルスメクチックＣ相を示し、上記液晶表示素子の上記第２配向膜が形成されていない測定用液晶表示素子をクロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に置いて上記第１配向処理基板側から観察した場合に、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位が傾いている方向を基準方向としたとき、上記第１配向処理基板側から見た場合に上記第１配向膜の配向処理方向に対して上記第２配向膜の配向処理方向が上記基準方向に５度以上３０度以下の角度で交差していることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００２０】
【化３】
2013228524.tif 000005
【００２１】
（上記式（１）および（２）において、Ｒ1および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。
Ｒ2および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。
【００２２】
【化４】
2013228524.tif 000006
【００２３】
（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および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、Ｘ1〜Ｘ8のうち１つ以上および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。）
【００２４】
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、所定のキラル化合物を含む強誘電性液晶組成物を含有する液晶層５とを有している。
【００２５】
図２は、本発明の液晶表示素子において第２配向膜が形成されていない測定用液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。図２に例示するように、測定用液晶表示素子５０は、第１基材５２ａ上に第１電極層５３ａおよび第１配向膜５４ａが形成された第１配向処理基板５１ａと、第２基材５２ｂ上に第２電極層５３ｂが形成された第２基板５１ｂと、第１配向膜５４ａおよび第２電極層５３ｂの間に形成され、所定のキラル化合物を含む強誘電性液晶組成物を含有する液晶層５５とを有している。この測定用液晶表示素子５０においては、第１配向処理基板５１ａには第１配向膜５４ａが形成されているが、第２基板５１ｂには第２配向膜が形成されていない。
【００２６】
図３（ａ）および図４（ａ）はそれぞれ、測定用液晶表示素子をクロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に置いて、第１配向処理基板側から観察した場合の一例を示す模式図である。図３（ａ）および図４（ａ）に例示する測定用液晶表示素子５０においては、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対して、カイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが傾いている。
ここで、本発明に用いられる強誘電性液晶組成物は、相系列が等方相−カイラルネマチック相−スメクチックＡ相−カイラルスメクチックＣ相を示す。図５（ａ）〜（ｃ）は、各相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。まず、等方相からカイラルネマチック（Ｎ）相に相転移すると、図５（ａ）に例示するように、液晶分子２５が配向膜の配向処理方向ｄに配向する。次に、カイラルネマチック（Ｎ）相からスメクチックＡ（ＳｍＡ）相に相転移すると、図５（ｂ）に例示するように、スメクチック層構造が形成される。次に、スメクチックＡ（ＳｍＡ）相からカイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ＊）相に相転移すると、図５（ｃ）に例示するように、スメクチック層構造を維持したまま、液晶分子２５がスメクチック層法線方向ｚに対して傾いて配向する。
また、上記相系列を有する強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子においては、配向処理基板の法線方向から見たとき、電圧無印加時では、配向膜界面での液晶分子の方向は、スメクチック層法線方向および配向膜の配向処理方向から傾いているのが一般的である。
そのため、本発明における測定用液晶表示素子においては、図３（ａ）および図４（ａ）に例示するように、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対して、カイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが傾いているのである。
【００２７】
この場合、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが傾く方向は、第１配向処理基板５１ａ側から見たとき、図３（ａ）に示すような反時計回りの方向ｒ１と、図４（ａ）に示すような時計回りの方向ｒ２の２通りある。測定用液晶表示素子において、図３（ａ）に示すようにスメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが反時計回りに傾いている場合には、その反時計回りの方向ｒ１を基準方向Ｒとする。一方、測定用液晶表示素子において、図４（ａ）に示すようにスメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが反時計回りに傾いている場合には、その反時計回りの方向ｒ２を基準方向Ｒとする。
【００２８】
図３（ｂ）および図４（ｂ）は本発明の液晶表示素子を第１配向処理基板側から見た場合の一例を示す模式図である。
図３（ａ）に示すように反時計回りの方向ｒ１が基準方向Ｒである場合、図３（ｂ）に示すように本発明の液晶表示素子１において第１配向処理基板１１ａ側から見た場合に、第１配向処理基板１１ａの第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して、第２配向処理基板１１ｂの第２配向膜の配向処理方向ｄ２が、基準方向Ｒに所定の角度αで交差している。
一方、図４（ａ）に示すように時計回りの方向ｒ２が基準方向Ｒである場合、図４（ｂ）に示すように本発明の液晶表示素子１において第１配向処理基板１１ａ側から見た場合に、第１配向処理基板１１ａの第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して、第２配向処理基板１１ｂの第２配向膜の配向処理方向ｄ２が、基準方向Ｒに所定の角度αで交差している。
【００２９】
このように本発明においては、第１配向膜の配向処理方向に対して第２配向膜の配向処理方向が所定の方向に所定の角度で交差していることにより、黒表示時の光漏れを改善しコントラストを向上させることが可能である。以下、この理由について説明する。
【００３０】
まず、図３（ａ）に例示するように、測定用液晶表示素子において、第１配向処理基板側から観察した場合に、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが反時計回りの方向ｒ１に傾いており、反時計回りの方向ｒ１を基準方向Ｒとする場合について説明する。
【００３１】
図６は、測定用液晶表示素子における電圧無印加時のカイラルスメクチックＣ相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。図６に例示するように、第１配向処理基板５１ａの法線方向から見たとき、電圧無印加時において、第１配向処理基板５１ａの第１配向膜界面での液晶分子２５の方向は、スメクチック層法線方向ｚおよび第１配向処理基板５１ａの第１配向膜の配向処理方向ｄから傾いているのが一般的である。このとき、測定用液晶表示素子において、例えば図３（ａ）に示すようにスメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが反時計回りの方向ｒ１に傾く場合には、図６に例示するように、第１配向処理基板５１ａの法線方向から見たとき、電圧無印加時において、第１配向処理基板５１ａの第１配向膜界面での液晶分子２５の方向は、スメクチック層法線方向ｚおよび第１配向処理基板５１ａの第１配向膜の配向処理方向ｄに対して同様に反時計回りの方向ｒ１に傾いている。
このような場合において、第１配向膜の配向処理方向と第２配向膜の配向処理方向とが平行である場合を考える。図７は、電圧無印加時のカイラルスメクチックＣ相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。第１配向処理基板側から見たとき、電圧無印加時において、第１配向膜界面での液晶分子の方向は、スメクチック層法線方向および第１配向膜の配向処理方向に対して反時計回りの方向に傾いている。同様に、第２配向処理基板側から見たとき、電圧無印加時において、第２配向膜界面での液晶分子の方向は、スメクチック層法線方向および第２配向膜の配向処理方向に対して反時計回りの方向に傾いていることになる。そのため、この場合には、図７に例示するように、第１配向処理基板１１ａの法線方向から見たときの第１配向処理基板１１ａの第１配向膜界面での液晶分子２５ａの方向と第２配向処理基板１１ｂの第２配向膜界面での液晶分子２５ｂの方向とが逆になる。したがって、第１配向処理基板１１ａの第１配向膜の配向処理方向ｄ１と第２配向処理基板１１ｂの第２配向膜の配向処理方向ｄ２とが平行である場合には、第１配向膜および第２配向膜間で液晶分子の方向が連続的にねじれた状態になる。一般的に強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子においては電圧無印加時すなわちオフ状態のときに黒表示にすることから、電圧無印加時にこのようなねじれた状態であると、黒表示時に光漏れが生じコントラストが低下してしまう。
【００３２】
これに対し、図８に例示するように、第１配向処理基板１１ａ側から見たときに、第１配向処理基板１１ａの第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して第２配向処理基板１１ｂの第２配向膜の配向処理方向ｄ２が基準方向Ｒに所定の角度αで交差している場合には、第１配向処理基板１１ａの法線方向から見たときの第１配向膜界面での液晶分子２５ａの方向と第２配向膜界面での液晶分子２５ｂの方向とが揃うようになり、上記の第１配向膜および第２配向膜間での液晶分子２５の方向のねじれが緩和される。したがって、黒表示時の光漏れ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できる。
なお、図８は、本発明の液晶表示素子における電圧無印加時のカイラルスメクチックＣ相での液晶分子の状態の一例を示す模式図である。
【００３３】
ここで、第１配向膜の配向処理方向に対して、第２配向膜の配向処理方向を所定の角度で交差させる方向は、第１配向処理基板側から見たときの反時計回りの方向が基準方向である場合、基準方向である反時計回りの方向と、基準方向とは逆の時計回りの方向との２通りある。
上述したように、例えば図８に示すように第１配向処理基板側から見たときに、第１配向処理基板１１ａの第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して、基準方向Ｒに、第２配向処理基板１１ｂの第２配向膜の配向処理方向ｄ２が所定の角度αで交差している場合には、第１配向膜界面の液晶分子の方向と第２配向膜界面の液晶分子の方向とが揃うようになり、第１配向膜および第２配向膜間での液晶分子の方向のねじれが緩和されると考えられる。したがって、黒表示時の光漏れを抑制し、高いコントラストを実現することができる。
一方、図示しないが、第１配向処理基板側から見たときに、第１配向膜の配向処理方向に対して、基準方向とは逆の方向に、第２配向膜の配向処理方向が所定の角度で交差している場合には、第１配向膜界面の液晶分子の方向と第２配向膜界面の液晶分子の方向とが揃わないままであり、第１配向膜および第２配向膜間での液晶分子の方向のねじれが緩和されないと考えられる。したがって、黒表示時に光漏れが生じコントラストが低下してしまう。
【００３４】
以上は、第１配向処理基板側から観察したときの反時計回りの方向を基準方向とする場合について説明したが、図４（ａ）に例示するように、測定用液晶表示素子において、第１配向処理基板側から観察した場合に、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが時計回りの方向ｒ２に傾いており、時計回りの方向ｒ２を基準方向Ｒとする場合についても、同様に説明することができる。
【００３５】
このように本発明においては、電圧無印加時のカイラルスメクチックＣ相にて、第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向が平行である場合には第１配向膜および第２配向膜間で液晶分子の方向がねじれた状態になる場合において、第１配向処理基板側から見たときに第１配向膜の配向処理方向に対して第２配向膜の配向処理方向が所定の方向に所定の角度で交差していることにより、第１配向膜および第２配向膜間での液晶分子の方向のねじれを緩和することができると考えられる。したがって、黒表示時の光漏れ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になる。
【００３６】
また本発明においては、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の少なくともいずれかのキラル化合物を含有するので、優れた耐衝撃性を達成することが可能である。
このようなキラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物は、そのキラル化合物の構造からカイラルスメクチックＣ相にて分子配列の規則性が高くなるため、配向制御が非常に難しい。これに対し本発明においては、第１配向膜の配向処理方向に対して第２配向膜の配向処理方向を所定の方向に所定の角度で交差させることにより、配向制御が困難な、耐衝撃性に優れる強誘電性液晶組成物を用いた場合においても、上述のように第１配向処理基板の法線方向から見たときの液晶分子の方向を揃えて、第１配向膜および第２配向膜間での液晶分子の方向のねじれを緩和することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
１．第１配向膜の配向処理方向と第２配向膜の配向処理方向とのなす角度
本発明においては、本発明の液晶表示素子の第２配向膜が形成されていない測定用液晶表示素子をクロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に置いて第１配向処理基板側から観察した場合に、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位が傾いている方向を基準方向としたとき、第１配向処理基板側から見た場合に第１配向膜の配向処理方向に対して第２配向膜の配向処理方向が基準方向に５度以上３０度以下の角度で交差している。
【００３９】
まず、図３（ａ）および図４（ａ）に例示するように、本発明の液晶表示素子の第２配向膜が形成されていない測定用液晶表示素子５０をクロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に置いて第１配向処理基板５１ａ側から観察した場合に、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位ＰＡに対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位ＰＣが傾いている方向ｒ１またはｒ２を基準方向Ｒとする。
【００４０】
測定用液晶表示素子は、本発明の液晶表示素子において第２配向膜が形成されていないものであり、本発明の液晶表示素子において第２配向膜を形成しないことにより作製することができる。
なお、本願明細書においては、便宜上、測定用液晶表示素子は、本発明の液晶表示素子において第１配向膜が形成され第２配向膜が形成されていないものであるとしている。実際の液晶表示素子においては、２枚の配向膜のうちいずれを第１配向膜としてもよく第２配向膜としてもよい。例えば、本発明の液晶表示素子において第２配向膜が形成されていないものを測定用液晶表示素子Ａ、本発明の液晶表示素子において第１配向膜が形成されていないものを測定用液晶表示素子Ｂとしたとき、測定用液晶表示素子Ａ（第２配向膜なし）において第１配向処理基板側から見たとき基準方向が反時計回りの方向である場合には、測定用液晶表示素子Ｂ（第１配向膜なし）においても第２配向処理基板側から見たとき基準方向は反時計回りの方向になる。すなわち、測定用液晶表示素子Ａ（第２配向膜なし）において第１配向処理基板側から見たときのスメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位が傾いている方向と、測定用液晶表示素子Ｂ（第１配向膜なし）において第２配向処理基板側から見たときのスメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位が傾いている方向とは、同じ方向になる。
【００４１】
測定用液晶表示素子におけるスメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位は、次のような方法により確認することができる。すなわち、まず、測定用液晶表示素子中の強誘電性液晶組成物を加温し、スメクチックＡ相の状態にする。次に、クロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に測定用液晶表示素子を置き、一方の偏光板の透過軸と第１配向膜の配向処理方向とを一致させる。次いで、必要に応じて測定用液晶表示素子を時計回りおよび反時計回りに最大９０度まで回転させ、透過光量が最小になるときをスメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位とする。
【００４２】
また、測定用液晶表示素子におけるカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位は、次のような方法により確認することができる。すなわち、まず、クロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板の間に測定用液晶表示素子を置き、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位の位置に合わせる。次いで、クロスニコルの状態に配置した２枚の偏光板を時計回りおよび反時計回りに最大９０度まで回転させる。この際、透過光量が最小になるときの測定用液晶表示素子を回転させた方向を、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対してカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位が傾いている方向とする。
【００４３】
そして、図３（ｂ）および図４（ｂ）に例示するように、本発明の液晶表示素子１においては、第１配向処理基板側から見たとき、第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して、基準方向Ｒに、第２配向膜の配向処理方向ｄ２が５度以上３０度以下の角度αで交差している。この角度αは５度以上３０度以下であり、好ましくは１０度以上２０度以下である。上記角度が小さすぎても大きすぎても、第１配向膜および第２配向膜間での液晶分子の方向のねじれを十分に緩和することができない場合がある。
【００４４】
ここで、第１配向膜および第２配向膜はラビング膜であるため、第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向には擦る方向とその反対方向とが存在するが、本願明細書においては擦る方向とその反対方向とを区別せず、両者が同等のものであるとする。したがって、配向処理方向が１８０度異なるものは、同一の配向処理方向であるとする。
例えば図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して、図９（ａ）に示す第２配向膜の配向処理方向ｄ２と図９（ｂ）に示す第２配向膜の配向処理方向ｄ２とが１８０度異なっている場合、図９（ａ）、（ｂ）に示す第２配向膜の配向処理方向ｄ２は同一として扱う。したがって、擦る方向を考慮したとき、第１配向処理基板側から見た場合に基準方向Ｒが反時計回りの方向ｒ１である場合には、図９（ａ）においては第１配向処理基板側から見た場合に第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して第２配向膜の配向処理方向ｄ２は基準方向Ｒに角度αで交差し、図９（ｂ）においては第１配向処理基板側から見た場合に第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して第２配向膜の配向処理方向ｄ２は基準方向Ｒに角度βで交差していることになるが、いずれの場合も、図９（ａ）、（ｂ）に示す角度αが上記範囲内であればよい。すなわち、擦る方向を考慮したときには、第１配向処理基板側から見た場合に基準方向Ｒが反時計回りの方向ｒ１である場合、図９（ａ）においては第１配向処理基板側から見た場合に第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して第２配向膜の配向処理方向ｄ２が基準方向Ｒに５度以上３０度以下の角度αで交差していればよく、図９（ｂ）においては第１配向処理基板側から見た場合に第１配向膜の配向処理方向ｄ１に対して第２配向膜の配向処理方向ｄ２は基準方向Ｒに１８５度以上２１０度以下の角度βで交差していればよい。
【００４５】
第１配向膜および第２配向膜の配向処理方向における擦る方向は、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、擦る方向を判別することが可能である。プレチルト角は、クリスタルローテーション法により測定することができる。
【００４６】
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、強誘電性液晶組成物を含有するものである。この強誘電性液晶組成物は、所定のキラル化合物を含有し、所定の相系列を示すものである。
以下、強誘電性液晶組成物および液晶層について説明する。
【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し、相系列が等方相−カイラルネマチック相−スメクチックＡ相−カイラルスメクチックＣ相を示すものである。
以下、本発明の強誘電性液晶組成物における各成分および相系列について説明する。
【００４８】
（ａ）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である。以下、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂについて説明する。
【００４９】
（i）キラル化合物Ａ
本発明に用いられるキラル化合物Ａは、上記式（１）で表される化合物である。
【００５０】
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キシ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キシアルキル基は、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キシアルキル基は、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、強誘電性液晶組成物の自発分極が比較的大きくなるので、応答速度を速くすることができるという利点がある。
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。
【００５４】
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。
上記式（３）において、ｎは０または１である。
【００５５】
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、また分子配列の規則性が高くなり、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、この歪みによって規則的過ぎる分子配列を緩和することができるので、高い耐衝撃性を得ることができると考えられる。
【００５６】
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。
【００５７】
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も、上記の場合と同様である。
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。
また、ベンゼン環が有する置換基は、−ＣＨ3または塩素原子であることが特に好ましい。
【００５８】
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）および（１−２）で表されるキラル化合物Ａが挙げられる。
【００５９】
【化５】
2013228524.tif 000007
【００６０】
（上記式（１−１）および（１−２）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、ｊおよびｋは一方が０、他方が１である。）
【００６１】
上記式（１−１）および（１−２）において、ｐについては、上記式（１）におけるＲ1の炭素数と同様である。
Ｒ11については、上記式（３）におけるＲ3と同様とすることができる。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。
ｍについては、上記式（３）におけるｍと同様である。
Ｘ21およびＸ22については、上記式（１）におけるＸ1〜Ｘ8と同様とすることができる。
【００６２】
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。なお、下記式において、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。
【００６３】
【化６】
2013228524.tif 000008
【００６４】
【化７】
2013228524.tif 000009
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
（ii）キラル化合物Ｂ
本発明に用いられるキラル化合物Ｂは、上記式（２）で表される化合物である。
【００６８】
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。
【００６９】
【化８】
2013228524.tif 000010
【００７０】
（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。）
【００７１】
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。なお、Ｒ4については、上記式（１）で表されるキラル化合物ＡにおけるＲ1と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７２】
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。なお、Ｒ5については、上記式（１）で表されるキラル化合物ＡにおけるＲ2と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７３】
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。なお、Ｘ9〜Ｘ20のうち１つ以上が−ＣＨ3、−ＣＦ3またはハロゲン原子である理由については、上記式（１）で表されるキラル化合物ＡにおけるＸ1〜Ｘ8と同様である。
【００７４】
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。
【００７５】
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。また、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や、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も、上記の場合と同様である。
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。
また、ベンゼン環が有する置換基は、−ＣＨ3または塩素原子であることが特に好ましい。
【００７６】
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）〜（２−６）で表されるキラル化合物Ｂが挙げられる。
【００７７】
【化９】
2013228524.tif 000011
【００７８】
（上記式（２−３）〜（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、ｖは４〜１８であり、Ｘ31〜Ｘ33はそれぞれ独立して−ＣＨ3、−ＣＦ3またはハロゲン原子を表し、ｒ、ｓおよびｔはいずれか１つまたは２つが１、残りが０である。）
【００７９】
上記式（２−３）〜（２−６）において、ｖについては、上記式（２）におけるＲ4の炭素数と同様である。
Ｒ12については、上記式（３）におけるＲ3と同様とすることができる。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。
ｍについては、上記式（３）におけるｍと同様である。
Ｘ31〜Ｘ33については、上記式（２）におけるＸ9〜Ｘ20と同様とすることができる。
【００８０】
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。なお、下記式において、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。
【００８１】
【化１０】
2013228524.tif 000012
【００８２】
【化１１】
2013228524.tif 000013
【００８３】
【化１２】
2013228524.tif 000014
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
（iii）キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂ
本発明に用いられる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、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、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。
【００８７】
中でも、強誘電性液晶組成物は、キラル化合物Ａを少なくとも含有することが好ましい。キラル化合物Ａは、３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コア部を有している。ベンゼン環は平面的な構造をとるのに対して、シクロヘキサン環は立体的な構造をとるため規則的過ぎる分子配列を緩和するものと推量される。したがって、強誘電性液晶組成物がシクロヘキサン環を含むキラル化合物Ａを含有する場合には、規則的過ぎる分子配列が緩和され、耐衝撃性を高めることができる。
【００８８】
また、強誘電性液晶組成物は、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を少なくとも含有することも好ましい。上記の場合と同様に、強誘電性液晶組成物がシクロヘキサン環を含むキラル化合物Ｂ２を含有する場合には、規則的過ぎる分子配列が緩和され、耐衝撃性を高めることができる。
【００８９】
特に、強誘電性液晶組成物は、キラル化合物Ａとキラル化合物Ｂとを含有することが好ましい。また、強誘電性液晶組成物は、上記式（３−１）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（３−２）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とを含有することも好ましい。このような２種類のキラル化合物が含有されていることにより、耐衝撃性を効果的に向上させることができるからである。
【００９０】
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。
【００９１】
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く、上記のキラル化合物Ａの含有量と同様とすることができる。
【００９２】
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（３−１）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（３−２）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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、駆動特性の観点から、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、駆動特性を向上させることができる。
【００９６】
（ｂ）ホスト液晶
強誘電性液晶組成物は、通常、上記キラル化合物の他に、ホスト液晶を含有するものである。
【００９７】
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。
【００９８】
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、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。
【００９９】
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。
【０１００】
（ｃ）相系列
強誘電性液晶組成物の相系列は、降温過程において、等方相（Ｉ）−カイラルネマチック相（Ｎ）−スメクチックＡ相（ＳｍＡ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）と変化する、いわゆるＩＮＡＣ相系列であればよい。
【０１０１】
（ｄ）特性
強誘電性液晶組成物としては、単安定性を示すものを用いることができる。単安定性を示す強誘電性液晶組成物では、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、階調表示が可能である。また、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が好ましく用いられる。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。
【０１０２】
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がスメクチック層法線方向ｚから傾いており、スメクチック層法線方向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。具体的に、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
（２）液晶層
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〜３．５μｍの範囲内である。液晶層の厚みが薄すぎると製造時の異物の混入により欠陥が目立ちやすくなる場合があり、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りコントラストが低下する場合があるからである。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。
【０１０６】
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。
強誘電性液晶組成物を配向させる際には、徐冷すればよい。この際、液晶層に電圧を印加する必要はない。
【０１０７】
３．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。
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。
【０１０８】
（１）第１配向膜
本発明に用いられる第１配向膜は、ラビング膜である。
第１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。
中でも、第１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。
【０１０９】
本発明において、第１配向膜および第２配向膜は同じであってもよく異なっていてもよい。第１配向膜および第２配向膜が異なる場合には、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、表面極性を考慮して第１配向膜および第２配向膜を適宜選択することによって、ジグザグ欠陥、ヘアピン欠陥等の配向欠陥の発生を抑制することができる。その結果、コントラストをさらに向上させることができる。
【０１１０】
第１配向膜および第２配向膜を異ならせる手法としては、例えば、第１配向膜および第２配向膜に異なる組成を有する材料を用いる方法、第１配向膜および第２配向膜に異なる形成方法を適用する方法等が挙げられる。
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等、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等、側鎖を異ならせる方法、添加剤の含有量を変える、添加剤の有無等、各成分の含有量を異ならせる方法等が挙げられる。
第１配向膜および第２配向膜の形成方法を異ならせる手法としては、例えば、焼成条件等の形成条件を変える方法が挙げられる。この場合、架橋や重合度が変化するため、配向膜の表面極性等も変化する。
【０１１１】
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。
第１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。
【０１１２】
（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。
【０１１３】
（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。
【０１１４】
（４）その他の構成
本発明おいては、第１配向処理基板の第１基材上または第２配向処理基板の第２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。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。
【０１１５】
また本発明おいては、第１配向処理基板の第１基材上または第２配向処理基板の第２基材上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。着色層としては、一般的なカラーフィルタにおける着色層を用いることができる。
【０１１６】
４．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基材、第２電極層、第２配向膜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配向膜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。
【０１１７】
５．液晶表示素子の駆動方法
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。
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。
【０１１８】
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。
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。
【０１１９】
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】
【０１２０】
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。
【０１２１】
［実施例１］
（強誘電性液晶組成物）
下記表１に示す強誘電性液晶組成物を準備した。
【０１２２】
【表１】
2013228524.tif 000015
【０１２３】
この強誘電性液晶組成物の相系列は、等方相→７３℃→カイラルネマチック相→７２℃→スメクチックＡ相→４６℃→カイラルスメクチックＣ相であった。
【０１２４】
（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（ＳＥ５１０：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、ラビング処理を行い、配向膜Ａを形成した。
【０１２５】
また、ＩＴＯコーティングされたガラス基板上にラビング配向膜材料（ＳＥ５１０：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、ラビング処理を行い、配向膜Ｂを形成した。この際、ラビング装置のステージを回転させて、ラビング処理方向の角度を調整した。
【０１２６】
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塗布し、二枚の基板をラビング処理方向が所定の角度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。液晶層の厚みは２．５μｍであった。
【０１２７】
（評価）
１）基準方向
配向膜Ａを形成しないこと以外は、上記の液晶表示素子の作製と同様にして測定用液晶表示素子を作製した。そして、測定用液晶表示素子について、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位およびカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位を測定した。配向膜Ｂ側から見たとき、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対して、カイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位は反時計回りの方向に傾いていた。
【０１２８】
２）コントラスト
コントラストは、浜松ホトニクス社のフォトセンサーモジュール（ＬＣ−５９１９）をオリンパス社の偏光顕微鏡（ＢＸ５１）に設置し、フォトセンサーモジュールに入ってくる光の時間変化を、オシロスコープで観測し、黒と白の電位差にて測定した。まず、偏光顕微鏡における２枚の偏光板をクロスニコルの状態に設定し、液晶表示素子を電圧が最も少なくなる位置まで回転させ、そのときの電圧を測定した。その後、液晶表示素子を電圧が最も多くなる位置まで回転させ、そのときの電圧を測定した。
評価結果を表２に示す。なお、表中の角度は、ラビング膜の擦る方向を考慮した角度であり、配向膜Ｂ側から見たときの反時計回りの方向を基準方向としたとき、配向膜Ｂの配向処理方向に対して基準方向に配向膜Ａの配向処理方向が交差している角度である。
【０１２９】
【表２】
2013228524.tif 000016
【０１３０】
［実施例２］
（液晶表示素子の作製）
実施例１と同じ強誘電性液晶組成物を用いた。
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（ＳＥ５１０：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、ラビング処理を行い、配向膜Ａを形成した。
また、ＩＴＯコーティングされたガラス基板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、ラビング処理を行い、配向膜Ｂを形成した。この際、ラビング装置のステージを回転させて、ラビング処理方向の角度を調整した。
【０１３１】
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塗布し、二枚の基板をラビング処理方向が所定の角度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。液晶層の厚みは２．５μｍであった。
【０１３２】
（評価）
１）基準方向
配向膜Ａを形成しないこと以外は、上記の液晶表示素子の作製と同様にして測定用液晶表示素子１を作製した。また、配向膜Ｂを形成しないこと以外は、上記の液晶表示素子の作製と同様にして測定用液晶表示素子２を作製した。そして、測定用液晶表示素子１および測定用液晶表示素子２について、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位およびカイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位を測定した。測定用液晶表示素子１（配向膜Ａなし）では、配向膜Ｂ側から見たとき、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対して、カイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位は反時計回りの方向に傾いていた。また、測定用液晶表示素子２（配向膜Ｂなし）では、配向膜Ａ側から見たとき、スメクチックＡ相での電圧無印加時の消光位に対して、カイラルスメクチックＣ相での電圧無印加時の消光位は反時計回りの方向に傾いていた。
【０１３３】
２）コントラスト
実施例１と同様にコントラストを求めた。
評価結果を表３に示す。なお、表中の角度は、ラビング膜の擦る方向を考慮した角度であり、配向膜Ｂ側から見たときの反時計回りの方向を基準方向としたとき、配向膜Ｂの配向処理方向に対して基準方向に配向膜Ａの配向処理方向が交差している角度である。
【０１３４】
【表３】
2013228524.tif 000017
【符号の説明】
【０１３５】
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、２５ａ、２５ｂ  …  液晶分子
ｄ１  …  第１配向膜の配向処理方向
ｄ２  …  第２配向膜の配向処理方向
Ｒ  …  基準方向
ｚ  …  スメクチック層法線方向
【図１】
2013228524.tif 000020
【図２】
2013228524.tif 000021
【図３】
2013228524.tif 000022
【図４】
2013228524.tif 000023
【図５】
2013228524.tif 000024
【図６】
2013228524.tif 000025
【図７】
2013228524.tif 000026
【図８】
2013228524.tif 000027
【図９】
2013228524.tif 000028
【図１０】
2013228524.tif 000029