(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）一般式（Ｉ）
【化１】
0004326619.tif 000038
〔式中、Ｒｆは炭素数１又は２のフルオロアルキル基を示し、Ｒ1は炭素数１〜２０の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｒ2は炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｘ1は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−Ｏ−又は単結合を示し、Ｘ2は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ2Ｏ−，−ＯＣＨ2−，−Ｃ≡Ｃ−又は単結合を示し、Ｘ3は−ＣＯＯ−，−ＣＨ2Ｏ−又は−Ｏ−を示し、Ａ及びＢはそれぞれ独立に置換又は無置換の含六員環基を示し、ｎは０又は１を示し、＊は不斉炭素を示す。〕
で表される光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体と、（ｂ）一般式（ＩＩ）
【化２】
0004326619.tif 000039
〔式中、Ｒｆ1は炭素数１又は２のフルオロアルキル基を示し、Ｒ3は炭素数３〜２０の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｒ4は炭素数１〜１５の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｘ4は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−Ｏ−又は単結合を示し、Ｘ5は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ2Ｏ−，−ＯＣＨ2−，−Ｃ≡Ｃ−又は単結合を示し、Ｘ6は−ＣＯＯ−，−ＣＨ2Ｏ−又は−Ｏ−を示し、Ｘ7は−Ｏ−又は−ＯＣＯ−を示し、Ａ1及びＢ1はそれぞれ独立に置換又は無置換の含六員環基を示し、ｍは０又は１を示し、＊は不斉炭素を示す。〕
で表される光学活性テトラヒドロピラン誘導体とを、ネマチック相で誘起するラセンをキャンセルするように重量比１０：９０〜７０：３０で配合し、合わせて１１〜５０重量％含有することを特徴とするＤＨＦモード用強誘電性液晶組成物。
【請求項２】
（ａ）成分と（ｂ）成分との含有割合が、重量比２０：８０〜５０：５０である請求項１記載のＤＨＦモード用強誘電性液晶組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載のＤＨＦモード用強誘電性液晶組成物を、一対の電極基板間に配置してなる液晶素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電性液晶組成物及びそれを用いた液晶素子に関する。さらに詳しくは、本発明は、表示素子あるいは電気光学素子などの液晶素子に好適なＤＨＦ（ｄｅｆｏｒｍｅｄ  ｈｅｌｉｘ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）モード用強誘電性液晶組成物、及びこのものを用いた液晶素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の表示素子、電子光学デバイス，液晶センサなど、液晶の利用分野が著しく拡大しつつあり、それに伴い、様々な構造の液晶化合物が提案されてきた。
例えば、代表的な液晶化合物としてネマティック液晶が知られており、現在、汎用の液晶表示のほとんどはＴＮ型及びＳＴＮ型と呼ばれるネマティック液晶を用いた表示方式が採用されている。しかしながら、このネマティック液晶は、その駆動力が液晶材料の誘電率の異方性と電場との弱い相互作用に基づくため、本質的に応答速度が遅い（ｍｓｅｃオーダー）という欠点を有しており、高速応答を要求される大画面の表示素子の材料としては不利であった。これに対して、強誘電性液晶は、自発分極を有し、これが直接電界と作用するため、駆動力が大きく、注目を集め、これまで様々な液晶組成物及び液晶素子が提案されている。
【０００３】
この強誘電性液晶の応答速度は、τ＝η／（Ｐｓ・Ｅ）で知られている。ここでηは回転粘性を示し、Ｐｓは自発分極を示し、Ｅは電界強度を示す。これから高速応答性を得るため、粘性が小さく、自発分極の大きな液晶材料が開発目標とされてきた。また、液晶材料としては、化学的安定性，広動作温度範囲などの特性が要求されるが、単一の化合物でこれらの諸特性を満たすことは困難であった。したがって、従来、複数のカイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* 相) を有する化合物同士を混合したり、粘性の低いスメクチックＣ相（ＳｍＣ相）を有する母体液晶に光学活性な化合物（カイラルドーパント）を添加して所望の性能を有するＳｍＣ* 相を示す強誘電性液晶組成物を得る方法が用いられてきた。
後者の場合には、添加するカイラルドーパントは、それ自体ＳｍＣ* 相を有していても、有していなくてもよく、母体液晶との相溶性が良好で、大きな自発分極を誘起し、粘性を増大させないことが要求される。
【０００４】
自発分極は、分子長軸に対して垂直な方向の双極子モーメントが不斉炭素の影響により長軸回りの自由回転が抑制された結果生じると考えられている。したがって、▲１▼双極子部分をコアと呼ばれる骨格部に近づける、▲２▼双極子部分と不斉炭素原子を近づける、▲３▼不斉炭素に立体的に大きな置換基をつけ、長軸回りの自由回転を抑制する等の方法で自発分極を増大させる試みがなされてきた。さらに最近、双極子部分と不斉炭素を５員環ラクトンに直結させた構造の化合物が効果的に自由回転を束縛し、大きな自発分極を有することが報告された（Japanese Journal of Applied Physics, 29 巻，No.6、 ppL 981 〜L 983)。
【０００５】
一方、スメクチックＣ相（ＳｍＣ相）を有する母体液晶としては、これまでにも種々の研究が報告されており、例えば特開平２−３０５８８９号公報，特開平３−２０３９８７号公報には、非カイラル液晶成分としてフェニルピリミジン系化合物等を用いた強誘電性液晶組成物が開示されている。また、特開昭６２−５４３４号公報，特開平４−２５５９１号公報，特開平４−２９９７５号公報には、非カイラル液晶成分として３環系フェニルピリミジン系化合物等を用いた強誘電性液晶組成物が開示されている。
【０００６】
しかしながら、液晶素子の材料として、高速応答性を有する液晶組成物を得るには、上記母体液晶を用いただけでは困難である。そして、従来用いられているカイラル液晶成分をこれらの母体液晶に配合しただけでは、配向性や高速応答性，自発分極の大きさ等においてカイラル液晶成分自体の性能に限界があったため、満足のできる液晶組成物を得ることはできなかった。
さらに近年、アクティブマトリスク型の液晶表示素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子に強誘電性液晶を応用し、広視野角，高速応答な表示素子を得ようとする試みがなされている。
上記に用いる強誘電性液晶は、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ*相) における螺旋ピッチがセル厚に比べて短いものであり、電圧が印加されない状態では、セル内で螺旋構造をとっており、そのラセンピッチが可視光の波長より短い場合には、層法線方向に消光位がある。これに電圧を印加すると、螺旋構造が変形を受け光学軸が変化する。
【０００７】
従って、クロスニコルに配置した一対の偏光板間に液晶セルを挟み、一方の偏光板を層法線方向に合わせれば、電界を印加しないときに暗，電界を印加したときに明の表示を行うことができる。
このような表示方法は、ＤＨＦ型と呼ばれる。ＤＨＦ型はメモリー性を有さないため、電圧制御によるアナログ階調表示が可能である。しかしながら現状では、コントラストが低いという問題があった。
この低いコントラストは種々の原因が考えられるが、初期の配向が１つの重要な原因と考えられる。即ち、初期に消光性の良い配向状態を作りださない限り、光をほとんど透過させない良好な黒状態の調整は困難であり、高コントラストは得られなかった。
また、液晶素子として使用する液晶組成物としては、良好な配向性を有し、自発分極が大きいこと、最適なチルト角を有すること、粘性が低いこと、耐熱性を有すること、あるいは化学的にも安定であること等が要求されており、従来の液晶組成物ではこれらの性能を満足のできるレベルで全て満たすことは困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、自発分極が大きく、高速応答性に優れ、特にＤＨＦモード用として有用な強誘電性液晶組成物、及びこのものを用いた液晶素子を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、先に、不斉炭素上に電子吸引性の大きなフルオロアルキル基とアルキル置換シクロアルキル基を有する光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体（特開平１０−１２０６０９号公報）、あるいは特定の光学活性テトラヒドロピラン誘導体（特開平１０−１７６１６８号公報）をカイラルドーパントとして含有する液晶組成物が、自発分極が大きく、高速応答性に優れることを見出した。
本発明者らは、前記目的を達成するために、さらに研究を進めた結果、上記光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体、又はこのものと上記光学活性テトラヒドロピラン誘導体との組合わせを特定の割合で含有し、かつセル厚よりラセンピッチの短い強誘電性液晶組成物が、ＤＨＦモード用としてその目的に適合しうることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
（１）（ａ）一般式（Ｉ）
【００１０】
【化３】
0004326619.tif 000002
【００１１】
〔式中、Ｒｆは炭素数１又は２のフルオロアルキル基を示し、Ｒ1は炭素数１〜２０の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｒ2は炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｘ1は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−Ｏ−又は単結合を示し、Ｘ2は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ2Ｏ−，−ＯＣＨ2−，−Ｃ≡Ｃ−又は単結合を示し、Ｘ3は−ＣＯＯ−，−ＣＨ2Ｏ−又は−Ｏ−を示し、Ａ及びＢはそれぞれ独立に置換又は無置換の含六員環基を示し、ｎは０又は１を示し、＊は不斉炭素を示す。〕
で表される光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体１１〜５０重量％を含有することを特徴とするセル厚よりラセンピッチの短い強誘電性液晶組成物（以下本発明の液晶組成物Ｉと称する。）、
（２）（ａ）一般式（Ｉ）で表される光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体と、（ｂ）一般式（II）
【００１２】
【化４】
0004326619.tif 000003
【００１３】
〔式中、Ｒｆ1 は炭素数１又は２のフルオロアルキル基を示し、Ｒ3は炭素数３〜２０の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｒ4は炭素数１〜１５の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示し、Ｘ4は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−Ｏ−又は単結合を示し、Ｘ5は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ2Ｏ−，−ＯＣＨ2−，−Ｃ≡Ｃ−又は単結合を示し、Ｘ6は−ＣＯＯ−，−ＣＨ2Ｏ−又は−Ｏ−を示し、Ｘ7は−Ｏ−又は−ＯＣＯ−を示し、Ａ1 及びＢ1 はそれぞれ独立に置換又は無置換の含六員環基を示し、ｍは０又は１を示し、＊は不斉炭素を示す。〕
で表される光学活性テトラヒドロピラン誘導体とを合わせて１１〜５０重量％含有することを特徴とするセル厚よりラセンピッチの短い強誘電性液晶組成物（以下、本発明の液晶組成物IIと称する。）、及び
（３）上記液晶組成物Ｉ又はIIを、一対の電極基板間に配置してなる液晶素子、を提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶組成物Ｉにおいては、カイラルドーパントとして、一般式（Ｉ）
【００１５】
【化５】
0004326619.tif 000004
【００１６】
で表される光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体が用いられる。
この一般式（Ｉ）において、Ｒｆは炭素数１又は２のフルオロアルキル基を示し、具体的にはトリフルオロメチル基，ジフルオロメチル基，クロロジフルオロメチル基，ペンタフルオロエチル基などであり、好ましくはトリフルオロメチル基である。
また、Ｒ1 は炭素数１〜２０の直鎖又は分岐鎖アルキル基、例えばメチル基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，ｎ−ペンチル基，ｎ−ヘキシル基，ｎ−ヘプチル基，ｎ−オクチル基，ｎ−ノニル基，ｎ−デシル基，ｎ−ウンデシル基，ｎ−ドデシル基，ｎ−トリデシル基，ｎ−テトラデシル基，ｎ−ペンタデシル基，ｎ−ヘキサデシル基，ｎ−ヘプタデシル基，ｎ−オクタデシル基，ｎ−ノナデシル基，ｎ−エイコシル基などである。これらのうち、炭素数３〜１５の直鎖又は分岐鎖アルキル基が好ましく、炭素数３〜１２の直鎖又は分岐鎖アルキルがより好ましい。これらのうち、不斉炭素を有する基は、光学活性基である。
【００１７】
さらに、Ｒ2 としては、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示す。炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキル基としては、例えばメチル基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，ｎ−ペンチル基，イソペンチル基，１−メチルブチル基，ｎ−ヘキシル基，ｎ−ヘプチル基，１−メチルヘプチル基，ｎ−オクチル基，１−エチルヘプチル基，１−メチルオクチル基，ｎ−ノニル基，１−エチルオクチル基，１−メチルノニル基，ｎ−デシル基等が挙げられる。
また、一般式（Ｉ）において、Ｘ1 は−ＣＯＯ−，ＯＣＯ−，−Ｏ−又は単結合、Ｘ2 は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ2 Ｏ−，−ＯＣＨ2 −，−Ｃ≡Ｃ−又は単結合、Ｘ3 は−ＣＯＯ−，−ＣＨ2 Ｏ−又は−Ｏ−を示す。
【００１８】
さらに、一般式（Ｉ）において、Ａ及びＢとしては、それぞれ独立に置換又は無置換の含六員環基、例えば、
【００１９】
【化６】
0004326619.tif 000005
【００２０】
【化７】
0004326619.tif 000006
などを挙げることができる。ｎは０又は１、＊は不斉炭素を示す。
【００２１】
本発明における（ａ）成分の一般式（Ｉ）の化合物は、様々な方法で製造することができるが、例えば下記の工程により製造することができる。
（１）Ｘ2 ＝単結合，Ｘ3 ＝−ＣＯＯ−  及び  ｎ＝１  の場合：
下記一般式（III）
Ｒ1−Ｘ1−Ａ−Ｂ−ＣＯHal                 ・・・（III）
〔式中、Ｒ1 ，Ｘ1 ，Ａ，Ｂは前記と同じである。Hal は塩素，臭素，沃素等のハロゲンを示す。〕
で表される化合物を、下記一般式（IV)
【００２２】
【化８】
0004326619.tif 000007
【００２３】
〔式中、Ｒｆ，Ｒ2 及び＊は前記と同じである。〕
で表される化合物と反応させることにより、前記一般式（Ｉ）で表される化合物を得ることができる。この反応は、有機塩基、例えばピリジン，トリエチルアミン等の存在下に、トルエン，ベンゼン，塩化メチレン等の溶媒中で−２０℃〜８０℃の温度で行うことができる。
【００２４】
（２）Ｘ3 ＝−ＣＨ2 Ｏ−  及び  ｎ＝０  の場合：
下記一般式（V）
Ｒ1−Ｘ1−Ｂ−ＣＨ2 Ｚ                ・・・（V)
〔式中、Ｒ1 ，Ｘ1 及びＢは前記と同じであり、Ｚは塩素，臭素，ヨウ素又はトシル基を示す。〕
で表される化合物を、一般式（IV) で表される化合物と反応させることにより、前記一般式（I）で表される化合物を得ることができる。この反応は、例えば一般式（IV) の化合物にアルカリ金属ヒドリド，水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムで代表される塩基を作用させた後、一般式（V)の化合物を加えることにより行うことができる。
【００２５】
（３）Ｘ2 ＝単結合  ，Ｘ3 ＝−Ｏ−  及び  ｎ＝１の場合：
下記一般式（VI）
Ｒ1−Ｘ1−Ａ−Ｂ−Hal                 ・・・（VI)
〔式中、Ｒ1 ，Ｘ1 ，Ａ，Ｂ及びHal は前記と同じである。〕
で表される化合物を、一般式（IV) で表される化合物と反応させることにより、前記一般式（Ｉ）で表される化合物を得ることができる。この反応は、例えば一般式（IV) の化合物に、アルカリ金属ヒドリド，水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムで代表される塩基を作用させた後、ジメチルホルムアミド，ジメチルスルホキシドなどの還流条件下、触媒としてヨウ化第一銅を用い、一般式（VI) で表される化合物を加えて反応させることにより行うことができる。
【００２６】
（４）Ｘ2 ＝−ＣＯＯ−，Ｘ3 ＝−ＣＯＯ−  及び  ｎ＝１の場合：
下記一般式（VII）
ＢｚＯ−Ｂ−ＣＯHal                     ・・・（VII)
〔式中、Ｂ及びHal は前記と同じであり、Ｂｚはベンジル基を示す。〕
で表される化合物を、一般式（IV) で表される化合物と反応させて、下記一般式（VIII)
【００２７】
【化９】
0004326619.tif 000008
【００２８】
〔式中、Ｒｆ，Ｒ2 ，Ｂｚ，Ｂ及び＊は前記と同じである。〕
で表される化合物を得る。この反応は、有機塩基、例えばピリジン，トリエチルアミン等の存在下にトルエン，ベンゼン，塩化メチレン等の溶媒中で−２０℃〜８０℃の温度で行うことができる。
次に、得られた一般式（VIII) の化合物中のベンジル基を常法で脱離させれば、下記一般式（IX）
【００２９】
【化１０】
0004326619.tif 000009
【００３０】
〔式中、Ｒｆ，Ｒ2 ，Ｂ及び＊は前記と同じである。〕
で表される化合物を得る。この脱ベンジル化反応は、種々の方法で行うことができるが、例えばパラジウム・カーボン（Ｐｄ／Ｃ）触媒の存在下メタノール，エタノール，プロパノール等のアルコール性溶媒又は酢酸を用いて、常圧で水素化分解することにより行うことができる。
さらに、得られた一般式（IX) で表される化合物を下記一般式（X）
Ｒ1−Ｘ1−Ａ−ＣＯHal                       ・・・（X)
〔式中、Ｒ1 ，Ｘ1 ，Ａ及びHal は前記と同じである。〕
で表される化合物と反応させることにより、目的とする前記一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。この反応は、有機塩基、例えばピリジン，トリエチルアミン等の存在下にトルエン，ベンゼン，塩化メチレン等の溶媒中で−２０℃〜８０℃の温度で行うことができる。
【００３１】
（５）Ｘ2 ＝−ＣＯＯ−，Ｘ3 ＝−ＣＨ2Ｏ−  及び  ｎ＝１の場合：
下記一般式（XI）
ＴｈｐＯ−Ｂ−ＣＨ2Ｚ                      ・・・（XI)
〔式中、Ｔｈｐはテトラヒドロピラニル基を示し、Ｂ及びＺは前記と同じ。〕
で表される化合物を、一般式（IV) で表される化合物と反応させて、下記一般式（XII ）
【００３２】
【化１１】
0004326619.tif 000010
【００３３】
〔式中、Ｔｈｐ，Ｒｆ，Ｒ2 ，Ｂ及び＊は前記と同じである。〕
で表される化合物を得る。この反応は、一般式（IV) の化合物にアルカリ金属ヒドリド，水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどの塩基を作用させた後、一般式（XI）で表される化合物を加えることにより行うことができる。
次に、得られた上記一般式（XII)で表される化合物のＴｈｐを常法で脱離させれば、下記一般式（XIII)
【００３４】
【化１２】
0004326619.tif 000011
【００３５】
〔式中、Ｒｆ，Ｒ2 ，Ｂ及び＊は前記と同じである。〕
で表される化合物を得る。このテトラヒドロピラニル基の脱離は、塩酸，硫酸及びパラトルエンスルホン酸等の酸触媒存在下で、エーテル，テトラヒドロフラン，クロロホルム等の溶媒を用いて行うことができる。
次に、得られた一般式（XIII) の化合物を、上記一般式（X)で表される化合物と反応させることにより、目的とする前記一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。この反応は、有機塩基、例えばピリジン，トリエチルアミン等の存在下に、トルエン，ベンゼン，塩化メチレン等の溶媒中、−２０℃〜８０℃の温度で行うことができる。
【００３６】
（６）Ｘ2＝−ＣＨ2Ｏ−，Ｘ3＝−ＣＯＯ−  及び  ｎ＝１  の場合：
上記一般式（IX）で表される化合物及び下記一般式（XIV）
Ｒ1−Ｘ1−Ａ−ＣＨ2Ｚ                    ・・・（XIV)
〔式中、Ｒ1，Ｘ1，Ａ及びＺは前記と同じである。〕
で表される化合物を反応させることにより、前記一般式（Ｉ）の化合物を得ることができる。この反応は、一般式（IX）の化合物にアルキル金属ヒドリド，水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどの塩基を作用させた後、一般式（XIV)の化合物を加えることにより行うことができる。
【００３７】
上記のような一般式（Ｉ）で表される化合物を製造するため、原料物質として用いる一般式（IV)で表される化合物は、様々な方法で製造することができるが、例えば特開平９−２２１４３８号公報に示されるような方法によって得ることができる。この一般式（IV)で表される化合物の代表的なものとしては、例えば、
【００３８】
【化１３】
0004326619.tif 000012
【００３９】
【化１４】
0004326619.tif 000013
【００４０】
などが挙げられる。
上記のようにして得られる（ａ）成分の一般式（Ｉ）の化合物としては、例えば
【００４１】
【化１５】
0004326619.tif 000014
【００４２】
【化１６】
0004326619.tif 000015
【００４３】
【化１７】
0004326619.tif 000016
【００４４】
【化１８】
0004326619.tif 000017
【００４５】
【化１９】
0004326619.tif 000018
【００４６】
【化２０】
0004326619.tif 000019
〔式中、Ｒ1，Ｒ2，Ｘ1及び＊は前記と同じである。〕
などを挙げることができる。
【００４７】
一方、本発明の液晶組成物IIにおいては、カイラルドーパントとして、（ａ）前記一般式（Ｉ）で表される光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体と（ｂ）一般式（II）
【００４８】
【化２１】
0004326619.tif 000020
【００４９】
で表される光学活性テトラヒドロピラン誘導体との組合わせが用いられる。
上記一般式（II）において、Ｒｆ1 は炭素数１又は２のフルオロアルキル基を示し、具体例としては、一般式（Ｉ）におけるＲｆの説明で例示したものと同じものを挙げることができる。
また、Ｘ4 は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−Ｏ−又は単結合、Ｘ5 は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ2 Ｏ−，−ＯＣＨ2 −，−Ｃ≡Ｃ−又は単結合、Ｘ6 は−ＣＯＯ−，−ＣＨ2 Ｏ−又は−Ｏ−、Ｘ7 は−Ｏ−又は  −ＯＣＯ−を示し、Ａ1 及びＢ1 はそれぞれ独立に置換又は無置換の含六員環基を示す。Ａ1 及びＢ1 の具体例としては、それぞれ前記一般式（Ｉ）におけるＡ及びＢの説明で例示したものと同じものを挙げることができる。
さらにＲ3は炭素数３〜２０の直鎖又は分岐鎖アルキル基、例えばｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，ｎ−ペンチル基，ｎ−ヘキシル基，ｎ−ヘプチル基，ｎ−オクチル基，ｎ−ノニル基，ｎ−デシル基，ｎ−ウンデシル基，ｎ−ドデシル基，ｎ−トリデシル基，ｎ−テトラデシル基，ｎ−ペンタデシル基，ｎ−ヘキサデシル基，ｎ−ヘプタデシル基，ｎ−オクタデシル基，ｎ−ノナデシル基，ｎ−エイコシル基などである。これらのうち、炭素数３〜１５の直鎖又は分岐鎖アルキル基が好ましく、炭素数３〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキル基がより好ましい。これらのうち、分岐鎖アルキル基であって、不斉炭素を有する基は、光学活性基である。
【００５０】
また、Ｒ4は、それぞれ独立に炭素数１〜１５の直鎖又は分岐鎖アルキル基を示す。炭素数１〜１５の直鎖又は分岐鎖アルキル基としては、例えばメチル基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，ｎ−ペンチル基，イソペンチル基，１−メチルブチル基，ｎ−ヘキシル基，ｎ−ヘプチル基，１−メチルヘプチル基，ｎ−オクチル基，１−エチルヘプチル基，１−メチルオクチル基，ｎ−ノニル基，１−エチルオクチル基，１−メチルノニル基，ｎ−デシル基，ｎ−ウンデシル基，ｎ−ドデシル基，ｎ−トリデシル基，ｎ−テトラデシル基，ｎ−ペンタデシル基などである。
このＲ4 としては、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキル基であるのが好ましく、炭素数１〜６の直鎖又は分岐鎖アルキル基であるのがより好ましい。ｍは０又は１を示し、＊は不斉炭素を示す。
本発明における（ｂ）成分の一般式（II）の化合物は、様々な方法で製造することができるが、例えばＸ5 ＝単結合、Ｘ6 ＝−ＣＯＯ−及びｍ＝１の場合、以下に示す工程により製造することができる。
下記一般式（XV）
Ｒ3 −Ｘ4 −Ａ1 −Ｂ1 −ＣＯＨａｌ      ・・・（XV）
（式中、Ｒ3 ，Ｘ4 ，Ａ1 ，Ｂ1 及びＨａｌは前記と同じである。）
で表される化合物を、下記一般式（XVI)
【００５１】
【化２２】
0004326619.tif 000021
【００５２】
（式中、Ｒｆ1 ，Ｘ7 ，Ｒ4 及び＊は前記と同じである。）
で表される化合物と反応させて、前記一般式（II）で表される化合物を得る。この反応は、有機塩基、例えばピリジン，トリエチルアミンなどの存在下にトルエン，ベンゼン，塩化メチレンなどの溶媒中で、−２０〜８０℃の温度で行うことができる。
この方法において、原料物質として用いられる前記一般式（XVI)で表される化合物としては、例えば
【００５３】
【化２３】
0004326619.tif 000022
【００５４】
などを挙げることができる。
さらに、（ｂ）成分の一般式（II）で表される化合物の具体例としては、
【００５５】
【化２４】
0004326619.tif 000023
【００５６】
などを挙げることができる。
本発明の液晶組成物Ｉは、母体液晶に、カイラルドーパントとして前記（ａ）成分である一般式（Ｉ）で表される光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体を含有させたものであり、該光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、その含有量は、組成物の重量に基づき、１１〜５０重量％の範囲で選ぶことが必要である。この含有量が１１重量％未満では、強誘電相のラセンピッチがセル厚に比べて長く、ラセン構造の解けた双安定状態が発現し、５０重量％を超えると、強誘電相の上限温度が著しく低下するという不都合が生じる。特に、（ａ）成分の好ましい含有量は、１５〜４０重量％の範囲である。
【００５７】
一方、本発明の液晶組成物IIは、母体液晶に、カイラルドーパントとして、前記（ａ）成分である一般式（Ｉ）で表される光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体と、（ｂ）成分の一般式（II）で表される光学活性テトラヒドロピラン誘導体との組合わせを含有させたものであり、該光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体及び光学活性テトラヒドロピラン誘導体は、それぞれ一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。この時、（ａ）成分と（ｂ）成分は、それぞれ単独で添加した場合にネマチック相で誘起するラセンの向きが逆向きになるように選ぶことが好ましい。また、その含有量は、上記と同様の理由から、（ａ）成分と（ｂ）成分との合計量が、組成物の重量に基づき、１１〜５０重量％の範囲になるように選ぶことが必要であり、特に１５〜４０重量％の範囲になるように選ぶのが好ましい。
本発明の液晶組成物IIにおいては、この（ａ）成分と（ｂ）成分との含有量割合は、ネマチック相で誘起するラセンをキャンセルするように決定され、重量比で１０：９０〜７０：３０の範囲にあるのが好ましく、特に２０：８０〜５０：５０の範囲が好ましい。
【００５８】
本発明の液晶組成物Ｉ及びIIにおける母体液晶としては特に制限はなく、従来公知の様々な液晶化合物を用いることができる。この液晶化合物は、光学活性を有していても、有さなくてもよいが、以下に示す特性を有するもの、すなわち、（１）前記（ａ）成分の光学活性アルキル置換シクロヘキサン誘導体や（ｂ）成分の光学活性テトラヒドロピラン誘導体との相溶性が良好である、（２）該（ａ）成分又は（ａ）成分と（ｂ）成分とを添加しても粘性が増大しない、（３）化学的安定性及び熱安定性が良好である、（４）得られる液晶組成物が自発分極が高く、高速応答性及び良好なコントラストを有する、などの特性を有するものが好ましく用いられる。
このような液晶化合物の具体例としては、福田，竹添「強誘電性液晶の構造と物性」コロナ社刊行（１９９０年）、第２２９ページ、表７．１に記載した化合物、さらには一般式（XVII)
【００５９】
【化２５】
0004326619.tif 000024
【００６０】
〔式中、Ｒ5は置換基を有していてもよい炭素数１〜１５のアルキル基又はアルコキシ基，Ｒ6は置換基を有していてもよい炭素数１〜１５のアルキル基，Ｑは−Ｏ−，−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＯＣＯＯ−又は単結合、Ｅは
【００６１】
【化２６】
0004326619.tif 000025
【００６２】
Ｘ8 は−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−Ｏ−又は単結合を示し、ｐは０又は１を示す。〕
で表される化合物などを挙げることができる。
このようにして得られた本発明の液晶組成物Ｉ及びIIは、セル厚よりラセンピッチの短い強誘電性液晶組成物であって、自発分極が大きく、高速応答性に優れ、特にＤＨＦモード用として有用である。
本発明の液晶素子は、前記のセル厚よりラセンピッチの短い強誘電性液晶組成物を一対の電極基板間に配設してなるものである。この液晶素子は、例えばＩｎＯ3 ，ＳｎＯ2 ，ＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズとの混合酸化物）などからなる透明電極を有する透明基板上に、さらにポリビニルアルコール，ポリイミドなどからなる配向制御膜を設けた一対の基板を張り合わせてセルを作製し、その上下に偏光板を配設することにより得られる。本発明で用いる液晶素子のセル厚は、１〜１０μｍが好ましく、より好ましくは１〜６μｍである。この素子は、特にＤＨＦモードを利用して、表示素子あるいは電気光学素子として使用することができる。
【００６３】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例１〕
下記化合物
【００６４】
【化２７】
0004326619.tif 000026
【００６５】
がそれぞれ１7.５重量％、及び下記化合物
【００６６】
【化２８】
0004326619.tif 000027
【００６７】
が３0.０重量％からなる母体液晶Ａを作製した。
得られた母体液晶Ａの相転移温度は、次の通りであった。
【００６８】
【化２９】
0004326619.tif 000028
【００６９】
ここで、Ｉｓｏ：等方相、Ｎ：ネマチック相、ＳｍＡ：スメクチックＡ相、ＳｍＣ：スメクチックＣ相、Ｃｒｙ：結晶相を表す。
【００７０】
この母体液晶Ａに、一般式（Ｉ）の化合物１及び一般式（II）の化合物２を３５：６５の重量比で、全体で２０重量％になるように添加して、強誘電性液晶組成物１を作製した。下記に化合物１及び化合物２の構造式を示す。
【００７１】
【化３０】
0004326619.tif 000029
【００７２】
【化３１】
0004326619.tif 000030
【００７３】
次に、ＩＴＯからなる透明電極を有し、さらにその上に、パラレルラビング処理を施したポリイミド配向膜を有する２枚のガラス基板をセル厚２μｍとなるように張り合わせてセルを作製し、このセルに上記の強誘電性液晶組成物１を等方相で注入し、液晶素子を作製した。
この液晶素子を用いて、相転移温度、３０℃における応答時間、チルト角及び自発分極値を測定した結果を表１に示す。
ここで相転移温度の測定は、偏光顕微鏡によるテクスチャー観察により行なった。また、応答時間は４Ｖ，１ｍ秒幅のパルス電圧を印加した際の透過光強度が０〜９０％変化する時間を測定した。チルト角は、±１５ＶのＤＣ電圧を印加した際の２つの消光位のなす角の１／２から求めた。また、自発分極は、±１５Ｖ，５０Ｈｚの三角波電圧を印加して、三角波法により測定した。
また、この液晶素子に３０℃で±３Ｖ，１Ｈｚの三角波電圧を印加して測定した光学応答特性を図１に示した。
さらに、セル厚５０μｍのホメオトロピック配向処理を施したセルに強誘電性液晶組成物１を注入して、分光光度計により選択反射波長を測定し、ＳｍＣ* 相（強誘電相）のラセンピッチを求めた結果を表１に示した。これにより、液晶組成物１はセル厚より充分短いラセンピッチを有することが分かる。
【００７４】
【表１】
0004326619.tif 000031
【００７５】
〔実施例２〕
実施例１で作製した母体液晶Ａに、一般式（Ｉ）の化合物１及び一般式（II）の化合物２を３５：６５の重量比で、全体で３０重量％になるように添加して、強誘電性液晶組成物２を作製した。
この液晶組成物２を実施例１と同様のセルに注入して、液晶素子を作製した。この液晶素子に３０℃で±３Ｖ，１Ｈｚの三角波電圧を印加して測定した光学応答特性を図２に示した。この図より、液晶組成物２は印加電圧に対する透過率がＶ字型の光学応答特性を有することが分かる。
【００７６】
〔実施例３〕
実施例１で作製した母体液晶Ａに、一般式（Ｉ）の化合物３及び一般式（II）の化合物２を３５：６５の重量比で、全体で２０重量％になるように添加して、強誘電性液晶組成物３を作製した。この液晶組成物３を実施例１と同様のセルに注入して、液晶素子を作製し、これを用いて各物性値を測定し、その結果を表１に示した。
また、この液晶素子に３０℃で±３Ｖ，１Ｈｚの三角波電圧を印加して測定した光学応答特性を図３に示した。
さらに、セル厚５０μｍのホメオトロピック配向処理を施したセルに強誘電性液晶組成物３を注入して、分光光度計により選択反射波長を測定し、ＳｍＣ* 相のラセンピッチを求め、その結果を表１に示した。これにより、液晶組成物３はセル厚より充分短いラセンピッチを有することが分かる。下記に化合物３の構造式を示す。
【００７７】
【化３２】
0004326619.tif 000032
【００７８】
〔実施例４〕
実施例１で作製した母体液晶Ａに、一般式（Ｉ）の化合物３及び一般式（II）の化合物２を３５：６５の重量比で、全体で２５重量％になるように添加して、強誘電性液晶組成物４を作製した。
この液晶組成物４を実施例１と同様のセルに注入して、液晶素子を作製した。この液晶素子に３０℃で±３Ｖ，１Ｈｚの三角波電圧を印加した際の光学応答特性を測定し、その結果を図４に示した。この図より、液晶組成物４は印加電圧に対する透過率がＶ字型の光学応答特性を有することが分かる。
【００７９】
〔実施例５〕
一般式（Ｉ）の化合物４を下記の相転移温度を有する母体液晶Ｂに２０重量％になるように添加して、強誘電性液晶組成物５を作製した。また、この液晶組成物５を実施例１と同様のセルに注入して、液晶素子を作製し、これを用いて各物性値を測定し、その結果を表１に示した。
また、この液晶組成物５をセル厚５０μｍのホメオトロピック配向処理を施したセルに注入して、分光光度計により選択反射波長を測定し、ＳｍＣ* 相のラセンピッチを求めた結果を図５に示した。これにより、液晶組成物５はセル厚より充分短いラセンピッチを有することが分かる。下記に化合物４の構造式及び母体液晶Ｂの相転移温度を示す。
【００８０】
【化３３】
0004326619.tif 000033
【００８１】
母体液晶Ｂの相転移温度
【化３４】
0004326619.tif 000034
【００８２】
〔実施例６〕
一般式（Ｉ）の化合物５を下記の相転移温度を有する母体液晶Ｃに２０重量％になるように添加して、強誘電性液晶組成物６を作製した。また、この液晶組成物６を実施例１と同様のセルに注入して、液晶素子を作製し、これを用いて各物性値を測定し、その結果を表１に示した。
また、この液晶組成物６をセル厚５０μｍのホメオトロピック配向処理を施したセルに注入して、分光光度計により選択反射波長を測定し、ＳｍＣ* 相のラセンピッチを求めた結果を図６に示した。これにより、液晶組成物６はセル厚より充分短いラセンピッチを有することが分かる。下記に化合物５の構造式及び母体液晶Ｃの相転移温度を示す。
【００８３】
【化３５】
0004326619.tif 000035
【００８４】
母体液晶Ｃの相転移温度
【化３６】
0004326619.tif 000036
【００８５】
〔比較例１〕
実施例１で作製した母体液晶Ａに、一般式（Ｉ）の化合物６を１０重量％添加して、強誘電性液晶組成物７を作製した。この液晶組成物７を実施例１と同様のセルに注入して液晶素子を作製した。この素子を偏光顕微鏡下で観察したところ、４５℃以下で強誘電相（ＳｍＣ* 相）を示した。また、３０℃ではラセン構造の消失した２状態が観察され、この組成物はラセンピッチがセル厚に比べて長かった。
【００８６】
【化３７】
0004326619.tif 000037
【００８７】
【発明の効果】
本発明の液晶組成物は、セル厚よりラセンピッチの短い強誘電性液晶組成物であって、自発分極が大きく、配向性及び高速応答性に優れ、特にＤＨＦモード用として有用である。
また、このような液晶組成物を用いてなる本発明の液晶素子は、表示素子あるいは電気光学素子等の素子として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１で作製した液晶素子の透過光強度と印加電圧との関係を示したグラフである。
【図２】  実施例２で作製した液晶素子の透過光強度と印加電圧との関係を示したグラフである。
【図３】  実施例３で作製した液晶素子の透過光強度と印加電圧との関係を示したグラフである。
【図４】  実施例４で作製した液晶素子の透過光強度と印加電圧との関係を示したグラフである。
【図５】  実施例５で作製した液晶素子の温度とＳｍＣ* 相のラセンピッチとの関係を示したグラフである。
【図６】  実施例６で作製した液晶素子の温度とＳｍＣ* 相のラセンピッチとの関係を示したグラフである。
【図１】
0004326619.tif 000040
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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