JP2013216848A - Ferroelectric liquid crystal composition and liquid crystal display element - Google Patents

Ferroelectric liquid crystal composition and liquid crystal display element Download PDF

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直子 沖本
Masahito Okabe
将人 岡部
Naoki Saso
直紀 佐相
Makoto Ishikawa
誠 石川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric liquid crystal composition which is excellent in impact resistance, orientation characteristic and driving characteristic and has a desired intrinsic polarization, and a liquid crystal display element.SOLUTION: A ferroelectric liquid crystal composition contains two types of chiral compounds having optical rotary powers in opposite directions, each of which is composed of at least either of a chiral compound A represented by general formula (1) and a four-benzene rings chiral compound B. (In the formula, R, which is a non-chiral group, is alkyl or alkoxyalkyl. Ris an ester group-containing chiral group. X1-X8 each independently represent -CH3, -CF3, halogen atom or hydrogen atom. But, one or more of X1-X8 are each independently -CH3, -CF3 or halogen atom).

Description

本発明は、耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物および液晶表示素子に関するものである。   The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal composition having impact resistance and a liquid crystal display device.

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。   Liquid crystal display elements have been widely used from large displays to portable information terminals because of their thinness and low power consumption, and their development is actively underway. So far, liquid crystal display elements have been developed and put to practical use, such as TN mode, STN multiplex drive, and active matrix drive using thin layer transistors (TFTs) for TN, but these use nematic liquid crystals. In addition, the response speed of the liquid crystal material is as slow as several ms to several tens of ms, and it cannot be said that it is sufficiently compatible with moving image display.

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。
Ferroelectric liquid crystal is expected to provide a high-performance liquid crystal display element because it has a superior response speed such as a wide viewing angle because it has a response speed as short as μs and is suitable for high-speed devices. .
However, the ferroelectric liquid crystal has a higher molecular order than the nematic liquid crystal, so that it is difficult to return to its original state when the regularity of molecular orientation is disturbed by impact, that is, it is very weak to external impact. Have

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。
As means for improving the impact resistance, for example, a method of arranging a partition wall (also referred to as a rib) between a pair of substrates has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). However, even when the partition walls are provided, there is a problem that alignment disturbance occurs when a shock is locally applied to the liquid crystal display element.
Further, as means for improving impact resistance, for example, a method of adding a gelling agent to a ferroelectric liquid crystal composition (see Patent Document 3), a method of adding a curable resin to a ferroelectric liquid crystal composition, A method of adding a thermoplastic resin to a dielectric liquid crystal composition (see Patent Document 4), a method using a ferroelectric polymer liquid crystal having a ferroelectric liquid crystal structure in the side chain, a liquid crystal polymer compound and a low molecular ferroelectric A method of mixing a conductive liquid crystal compound (see Patent Document 5) has been proposed. However, these methods have a problem that the drive voltage becomes high. In addition, even if a polymer compound is used for the ferroelectric liquid crystal composition, the regularity of the molecular orientation is less likely to be disturbed to a certain degree of weak impact, but the orientation regularity is disturbed by a strong impact. The essential problem that it is difficult to return to the original state has not been solved.

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、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。   Recently, attempts have been made to increase the impact resistance of the ferroelectric liquid crystal composition itself for the purpose of improving the impact resistance, and various structures of chiral compounds used in the ferroelectric liquid crystal composition have been studied ( (See Patent Document 6). According to Patent Document 6, when a ferroelectric liquid crystal composition containing a chiral compound having a predetermined structure in which a plurality of benzene rings are directly bonded is used, the contrast ratio is good even after an impact is applied. It has been reported that

特開2004−77541号公報JP 2004-77541 A 国際公開第02/03131号パンフレットInternational Publication No. 02/03131 Pamphlet 特開2004−233414号公報JP 2004-233414 A 特開2003−114440号公報JP 2003-114440 A 特許第3541437号公報Japanese Patent No. 3541437 国際公開第2010/031431号パンフレットInternational Publication No. 2010/031431 Pamphlet

ところで、強誘電性液晶組成物は自発分極を有している。自発分極を有する強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子の駆動においては、電圧を印加した際に分極反転電流が発生するために液晶にかかる実効電圧が低下する。そのため、強誘電性液晶組成物の自発分極が大きすぎると、液晶の駆動が困難になるという問題が起こる。そこで、強誘電性液晶組成物の自発分極が大きすぎる場合には、自発分極を小さくすることが必要である。   By the way, the ferroelectric liquid crystal composition has spontaneous polarization. In driving a liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal composition having spontaneous polarization, a polarization reversal current is generated when a voltage is applied, so that the effective voltage applied to the liquid crystal is lowered. Therefore, when the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal composition is too large, there arises a problem that it becomes difficult to drive the liquid crystal. Therefore, when the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal composition is too large, it is necessary to reduce the spontaneous polarization.

強誘電性液晶組成物の自発分極を小さくする手段としては、例えば、自発分極を誘起するキラル化合物の量を減らす方法、そのキラル化合物の骨格構造を調整する方法、ホスト液晶を調整する方法等が挙げられる。   Means for reducing the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal composition include, for example, a method of reducing the amount of chiral compound that induces spontaneous polarization, a method of adjusting the skeleton structure of the chiral compound, and a method of adjusting the host liquid crystal. Can be mentioned.

しかしながら、上述の耐衝撃性に寄与するキラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物の場合、キラル化合物の量を減らすと耐衝撃性が劣化してしまうという問題がある。また、キラル化合物の骨格構造を変えると、耐衝撃性が劣化したり、液晶分子の配向規則性が乱れやすくなったりする場合がある。また、ホスト液晶を変えると、チルト角が小さくなり輝度が低下する場合がある。
さらに、耐衝撃性、自発分極、配向特性、駆動特性のいずれも満足する強誘電性液晶組成物を得るためのキラル化合物を合成することは極めて困難である。
However, in the case of a ferroelectric liquid crystal composition containing a chiral compound that contributes to the impact resistance described above, there is a problem that the impact resistance deteriorates if the amount of the chiral compound is reduced. Further, when the skeleton structure of the chiral compound is changed, the impact resistance may be deteriorated or the alignment regularity of the liquid crystal molecules may be easily disturbed. Further, when the host liquid crystal is changed, the tilt angle may be reduced and the luminance may be lowered.
Furthermore, it is extremely difficult to synthesize a chiral compound for obtaining a ferroelectric liquid crystal composition that satisfies all of impact resistance, spontaneous polarization, alignment characteristics, and driving characteristics.

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、配向特性および駆動特性に優れ、所望の自発分極を有する強誘電性液晶組成物および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。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and mainly provides a ferroelectric liquid crystal composition and a liquid crystal display element which are excellent in impact resistance, alignment characteristics and driving characteristics and have desired spontaneous polarization. It is the purpose.

本発明者らは、強誘電性液晶組成物の耐衝撃性、自発分極、配向特性および駆動特性について種々検討を重ねた結果、複数個のベンゼン環が直接結合された特定の構造を有し、旋光性が逆方向である2種類のキラル化合物を用いることで、耐衝撃性、配向特性および駆動特性を保ちつつ自発分極の大きさを制御することができ、さらには引っかき耐性をも向上させることが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。   As a result of various studies on impact resistance, spontaneous polarization, alignment characteristics, and driving characteristics of the ferroelectric liquid crystal composition, the present inventors have a specific structure in which a plurality of benzene rings are directly bonded, By using two kinds of chiral compounds whose optical rotation is opposite, it is possible to control the magnitude of spontaneous polarization while maintaining impact resistance, orientation characteristics and driving characteristics, and also to improve scratch resistance. The present invention has been found out based on such findings.

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であり、右旋性のキラル化合物Iと、上記キラル化合物Aおよび上記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性のキラル化合物IIとを含有し、自発分極を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。   That is, the present invention is at least one of a chiral compound A represented by the following general formula (1) and a chiral compound B represented by the following general formula (2). Provided is a ferroelectric liquid crystal composition comprising at least one of chiral compound A and chiral compound B and containing levorotatory chiral compound II and having spontaneous polarization.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(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。
は、キラルな基であり、下記一般式(3)で表される基である。
(In the above formula (1), R 1 is a non-chiral group and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 2 is a chiral group and is a group represented by the following general formula (3).

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(上記式(3)において、R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。
は、−CH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。)
〜Xは、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜Xのうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。)
In (the formula (3), R 3 is an alkyl or alkoxyalkyl group of saturated or unsaturated 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
Y 1 represents —CH 3 or a fluorine atom. m is 0 or 1. n is 0 or 1. * Indicates a chiral center. )
X 1 to X 8 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 1 to X 8 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. )

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(上記式(2)において、R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。
は、キラルな基であり、上記式(3)で表される基である。
〜X20は、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜X20のうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CF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。)
(In the above formula (2), R 4 is an achiral group, which is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 5 is a chiral group, and is a group represented by the above formula (3).
X 9 to X 20 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 9 to X 20 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom.
K represents a single bond or a cyclohexane ring. )

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、高い耐衝撃性を達成することが可能である。さらに、本発明の強誘電性液晶組成物は、旋光性が逆方向である2種類の上記キラル化合物を含有するので、耐衝撃性、配向特性および駆動特性を保ちつつ自発分極の大きさを制御することが可能であり、さらには引っかき耐性をも向上させることが可能である。   Since the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains at least one of the chiral compound A represented by the above formula (1) and the chiral compound B represented by the above formula (2), It is possible to achieve impact properties. Furthermore, since the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains the two kinds of chiral compounds whose optical rotations are in opposite directions, the magnitude of spontaneous polarization is controlled while maintaining impact resistance, orientation characteristics and driving characteristics. It is possible to improve scratch resistance.

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、自発分極を有する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であり、右旋性のキラル化合物Iと、上記キラル化合物Aおよび上記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性のキラル化合物IIとを含有することを特徴とする液晶表示素子を提供する。   The present invention also includes a first alignment treatment substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment film formed on the first electrode layer; A second alignment substrate having a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer, and the first alignment film And a liquid crystal layer formed between the second alignment films and including a ferroelectric liquid crystal composition having spontaneous polarization, wherein the ferroelectric liquid crystal composition has the formula (1) At least one of the chiral compound A represented by formula (2) and the chiral compound B represented by the above formula (2), and a dextrorotatory chiral compound I, and at least one of the chiral compound A and the chiral compound B A liquid crystal characterized by containing levorotatory chiral compound II To provide a 示素Ko.

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、配向特性および駆動特性に優れ、さらには引っかき耐性にも優れる液晶表示素子を得ることが可能である。   According to the present invention, since the liquid crystal layer contains the above-described ferroelectric liquid crystal composition, it is possible to obtain a liquid crystal display element that is excellent in impact resistance, alignment characteristics, and driving characteristics, and also in scratch resistance. is there.

本発明においては、強誘電性液晶組成物が、特定の構造を有し、旋光性が逆方向である2種類のキラル化合物を含有するので、耐衝撃性、配向特性および駆動特性を保ちつつ自発分極の大きさを制御することができ、さらには引っかき耐性も向上させることができるという効果を奏する。   In the present invention, the ferroelectric liquid crystal composition contains two kinds of chiral compounds having a specific structure and reverse optical rotation, so that it is spontaneous while maintaining impact resistance, alignment characteristics and driving characteristics. The magnitude of polarization can be controlled, and further, scratch resistance can be improved.

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。It is a schematic diagram which shows an example of the orientation state of the liquid crystal molecule in this invention. 本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the liquid crystal display element of this invention.

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。   Hereinafter, the ferroelectric liquid crystal composition and the liquid crystal display element of the present invention will be described in detail.

A.強誘電性液晶組成物
本発明の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であり、右旋性のキラル化合物Iと、上記キラル化合物Aおよび上記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性のキラル化合物IIとを含有することを特徴とするものである。
A. Ferroelectric liquid crystal composition The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is at least one of a chiral compound A represented by the following general formula (1) and a chiral compound B represented by the following general formula (2). And a dextrorotatory chiral compound I and at least one of the chiral compound A and the chiral compound B, and a levorotatory chiral compound II.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(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。
は、キラルな基であり、下記一般式(3)で表される基である。
(In the above formula (1), R 1 is a non-chiral group and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 2 is a chiral group and is a group represented by the following general formula (3).

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(上記式(3)において、R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。
は、−CH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。)
〜Xは、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜Xのうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。)
In (the formula (3), R 3 is an alkyl or alkoxyalkyl group of saturated or unsaturated 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
Y 1 represents —CH 3 or a fluorine atom. m is 0 or 1. n is 0 or 1. * Indicates a chiral center. )
X 1 to X 8 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 1 to X 8 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. )

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(上記式(2)において、R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。
は、キラルな基であり、上記式(3)で表される基である。
〜X20は、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜X20のうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CF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。)
(In the above formula (2), R 4 is an achiral group, which is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 5 is a chiral group, and is a group represented by the above formula (3).
X 9 to X 20 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 9 to X 20 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom.
K represents a single bond or a cyclohexane ring. )

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、高い耐衝撃性を達成することが可能である。   Since the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains at least one of the chiral compound A represented by the above formula (1) and the chiral compound B represented by the above formula (2), It is possible to achieve impact properties.

耐衝撃性を向上させるには、上記キラル化合物を所定量含有する必要がある。キラル化合物は強誘電性液晶組成物に自発分極を誘起させるものであることから、キラル化合物を所定量含有させると自発分極が大きくなる傾向がある。一方で、自発分極が大きくなりすぎると、TFTで液晶表示素子を駆動させる場合に、自発分極の反転のため電圧保持率が低下してしまうことから、駆動電圧が高くなってしまう。したがって、低電圧で安定的な駆動を可能にするためには、自発分極を小さくする必要がある。
本発明においては、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIが含有されており、これらのキラル化合物は旋光性が逆方向であるので、互いの自発分極が打ち消し合い、実効的な自発分極を小さくすることができる。したがって、従来のようにキラル化合物の量や骨格構造を調整する場合等とは異なり、耐衝撃性、配向特性および駆動特性を保ちつつ自発分極の大きさを制御することが可能である。
In order to improve the impact resistance, it is necessary to contain a predetermined amount of the chiral compound. Since the chiral compound induces spontaneous polarization in the ferroelectric liquid crystal composition, when a predetermined amount of the chiral compound is contained, the spontaneous polarization tends to increase. On the other hand, when the spontaneous polarization becomes too large, when the liquid crystal display element is driven by the TFT, the voltage holding ratio is lowered due to the inversion of the spontaneous polarization, so that the drive voltage becomes high. Therefore, in order to enable stable driving at a low voltage, it is necessary to reduce the spontaneous polarization.
In the present invention, a dextrorotatory chiral compound I and a levorotatory chiral compound II are contained, and these chiral compounds have opposite optical rotations, so that the spontaneous polarizations of each other cancel each other, and effective Spontaneous polarization can be reduced. Therefore, unlike the conventional case of adjusting the amount of the chiral compound and the skeleton structure, it is possible to control the magnitude of the spontaneous polarization while maintaining the impact resistance, the orientation characteristics, and the driving characteristics.

さらに本発明においては、旋光性が逆方向である2種類のキラル化合物Iおよびキラル化合物IIを含有させることにより、引っかき耐性も向上させることが可能である。
なお、「引っかき耐性」とは、液晶配向が引っかきに耐える性能をいい、尖ったもので引っかいたときの液晶配向を評価するものである。具体的には、ペンを用いて液晶表示素子表面を引っかき、引っかき傷が消えるまでの時間を評価する。
Furthermore, in the present invention, scratch resistance can be improved by including two kinds of chiral compounds I and II having opposite optical rotations.
“Scratch resistance” refers to the performance of the liquid crystal alignment to withstand scratching, and evaluates the liquid crystal alignment when scratched with a sharp object. Specifically, the surface of the liquid crystal display element is scratched with a pen, and the time until the scratches disappear is evaluated.

旋光性が逆方向である2種類の上記キラル化合物を用いることにより、引っかき耐性が向上する理由は明らかではないが、次のように推量される。すなわち、強誘電性液晶組成物が、分子配列の規則性がより高く、結晶相に近い分子の配列状態を有するものであると、尖ったもので引っかいたときに液晶分子が移動した状態から元の状態に戻りにくくなり、引っかき耐性が劣ってしまう。本発明におけるキラル化合物は3個もしくは4個のベンゼン環が直接結合したコア部を有しており、一般的にベンゼン環は平面的な構造をとるため分子配列の規則性が高くなる。一方、旋光性が逆方向である2種類のキラル化合物が含有されている場合には、キラル化合物の立体構造の影響により、規則的過ぎる分子配列を緩和することができると考えられる。したがって本発明においては、旋光性が逆方向である右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIが含有されていることにより、引っかき耐性を高めることができると推量される。   The reason why the scratch resistance is improved by using the two kinds of chiral compounds having opposite optical rotations is not clear, but is estimated as follows. That is, if the ferroelectric liquid crystal composition has a higher molecular arrangement regularity and has an arrangement state of molecules close to the crystal phase, the liquid crystal molecules move from the state in which they move when they are scratched by a sharp object. It becomes difficult to return to the state of, and scratch resistance is inferior. The chiral compound in the present invention has a core part in which three or four benzene rings are directly bonded. Generally, the benzene ring has a planar structure, so that the regularity of the molecular arrangement becomes high. On the other hand, when two types of chiral compounds having opposite optical rotations are contained, it is considered that the molecular arrangement that is too regular can be relaxed due to the effect of the three-dimensional structure of the chiral compound. Therefore, in the present invention, it is presumed that the scratch resistance can be enhanced by containing the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II whose optical rotation is in the opposite direction.

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。   Hereinafter, each component in the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention will be described.

1.キラル化合物Iおよびキラル化合物II
本発明に用いられるキラル化合物I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り、右旋性を示すものである。また、本発明に用いられるキラル化合物IIは、上記キラル化合物Aおよび上記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性を示すものである。すなわち、本発明の強誘電性液晶組成物は、旋光性の方向が逆である2種類のキラル化合物を含有する。
1. Chiral Compound I and Chiral Compound II
The chiral compound I used in the present invention is at least one of the chiral compound A represented by the above formula (1) and the chiral compound B represented by the above formula (2), and exhibits dextrorotatory properties. . The chiral compound II used in the present invention is at least one of the chiral compound A and the chiral compound B, and exhibits levorotatory properties. That is, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains two kinds of chiral compounds having opposite optical rotation directions.

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。   Hereinafter, the chiral compound A and the chiral compound B will be described.

(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、上記式(1)で表される化合物である。
(1) Chiral compound A
The chiral compound A used in the present invention is a compound represented by the above formula (1).

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。
1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。
In the above formula (1), R 1 is a non-chiral group and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
Although carbon number should just be 4-18, 6-18 are preferable especially and 6-12 are more preferable. This is because when the number of carbon atoms is larger than the above range, the synthesis of the chiral compound A becomes difficult and the cost increases. On the other hand, if the number of carbon atoms is less than the above range, the ferroelectric liquid crystal composition may not exhibit a smectic phase. In addition, when the alkyl group and the alkoxyalkyl group are substituted with a halogen atom, the ferroelectric liquid crystal composition may exhibit a smectic phase with a comparatively at least carbon number.
The alkyl group or alkoxyalkyl group may be substituted with a halogen atom or may not be substituted with a halogen atom, but among them, it is preferable that the alkyl group or alkoxyalkyl group is not substituted with a halogen atom.
The alkyl group or alkoxyalkyl group is linear or branched.
The alkyl group or alkoxyalkyl group may be saturated or unsaturated, but is preferably saturated. In unsaturated alkanes other than cyclic unsaturated alkanes, unsaturated alkanes are more reactive than saturated alkanes, and the display quality may be deteriorated due to changes in materials due to long-term storage / driving and temperature changes. It is.
R 1 may be an alkyl group or an alkoxyalkyl group, but is preferably an alkyl group.

上記式(1)において、R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。 In the above formula (1), R 2 is a chiral group having one or more chiral centers, and is a group represented by the above formula (3).

上記式(3)において、R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。
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。
In the above formula (3), R 3 is a saturated or unsaturated alkyl or alkoxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
The alkyl group or alkoxyalkyl group is linear, branched or cyclic.
R 3 may be an alkyl group or an alkoxyalkyl group, but is preferably an alkyl group.

上記式(3)において、Yは、−CHまたはフッ素原子を表す。−CH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。
は−CHであってもフッ素原子であってもよいが、中でも−CH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。
In the above formula (3), Y 1 represents —CH 3 or a fluorine atom. In the case of —CH 3 , there is an advantage that the synthesis of the chiral compound A is easy. On the other hand, in the case of fluorine atoms, since the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal composition becomes relatively large, there is an advantage that the response speed can be increased.
Y 1 may be —CH 3 or a fluorine atom, and among them, —CH 3 is preferable. As described above, the synthesis of the chiral compound A is easy, the chiral compound A can be produced stably, and the ferroelectric liquid crystal composition can be obtained at a low cost.

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。
In the above formula (3), m is 0 or 1.
In the above formula (3), * indicates a chiral center. When m = 0, the 1st carbon atom becomes a chiral center, and when m = 1, the 2nd carbon atom becomes a chiral center.

上記式(3)において、nは0または1である。n=0の場合、キラル部位がエステル結合を有さないので、キラル化合物は比較的分極しにくい。一方、n=1の場合、キラル部位がエステル結合を有するので、キラル化合物は分極しやすい。   In the above formula (3), n is 0 or 1. When n = 0, the chiral compound is relatively difficult to polarize because the chiral site has no ester bond. On the other hand, when n = 1, the chiral moiety has an ester bond, so that the chiral compound is easily polarized.

上記式(1)において、X〜Xは、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜Xのうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。
〜X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X〜Xのうち1つ以上が−CH、−CF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。
In the above formula (1), X 1 to X 8 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 1 to X 8 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom.
When all of X 1 to X 8 are hydrogen atoms, the solubility of the chiral compound A is lowered, so that the synthesis and purification of the chiral compound A becomes difficult, the cost is increased, and the molecular arrangement rule There is a risk that the desired impact resistance may not be obtained. On the other hand, when one or more of X 1 to X 8 are —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom as in the present invention, the solubility of the chiral compound A in the solvent increases, Synthesis and purification become possible. In addition, since the steric structure of the chiral compound A is distorted and the molecular arrangement that is too regular can be relaxed by this distortion, it is considered that high impact resistance can be obtained.

中でも、X〜X、X〜Xのいずれか1つ以上が、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。X〜X、X〜Xの位置に置換基を有する場合はX、X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、X、X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。 Among them, any one or more of X 1 ~X 3, X 5 ~X 7 is, -CH 3 each independently is preferably a -CF 3 or a halogen atom. This is because the chiral compound has better solubility than the X 4 and X 8 positions when it has a substituent at the X 1 to X 3 and X 5 to X 7 positions. This is presumably because the X 4 and X 8 positions are less distorted by substituents than the other positions.

〜X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、X、X、X、Xが結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、X、X、X、Xのうちいずれか1つが、−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。またX、X、X、Xが結合しているベンゼン環が置換基を有する場合には、X、X、X、Xのうちいずれか1つが、−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。
特に、X〜Xのうちいずれか1つのみが、−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。
Of the two benzene rings to which X 1 to X 8 are bonded, the benzene ring having a substituent may have 1 to 4 substituents, and among them, may have one substituent. preferable. That is, when the benzene ring to which X 1 , X 2 , X 5 , and X 6 are bonded has a substituent, any one of X 1 , X 2 , X 5 , and X 6 is —CH 3. , —CF 3 or a halogen atom is preferable. When the benzene ring to which X 3 , X 4 , X 7 , X 8 is bonded has a substituent, one of X 3 , X 4 , X 7 , X 8 is —CH 3 , It is preferably —CF 3 or a halogen atom.
In particular, it is preferable that only one of X 1 to X 8 is —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom.

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XおよびX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、X〜X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、X、X、X、X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、XおよびX、または、XおよびXがフッ素原子であることが好ましい。
Moreover, it is also preferable that the benzene ring which has a substituent has two substituents. In this case, as the positions of the above two substituents, it is preferable that fluorine atoms are respectively substituted on adjacent carbon atoms of the benzene ring as in the case where, for example, X 1 and X 2 are fluorine atoms. When two fluorine atoms are substituted on adjacent carbon atoms of the benzene ring, and the benzene ring is symmetrically substituted, the chiral smectic C phase is stabilized and the tilt angle of the liquid crystal molecules can be increased. Therefore, the transmittance of the liquid crystal display element can be increased. Further, since the two substituents are bonded to a carbon atom located closer to each other, the rod-like structure of the chiral compound is not destroyed, so that the impact resistance can be maintained.
Furthermore, it is preferable that one benzene ring has two substituents among the two benzene rings to which X 1 to X 8 are bonded, and among them, X 1 , X 2 , X 5 , X 6 The benzene ring to which is bonded preferably has two substituents. This is because, among the three directly bonded benzene rings, the ferroelectric liquid crystal composition is difficult to crystallize because the middle benzene ring has a substituent.
In particular, X 1 and X 2 or X 5 and X 6 are preferably fluorine atoms.

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−CH、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、−CH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。 Further, the substituent that the benzene ring has is preferably —CH 3 , a fluorine atom, or a chlorine atom, and particularly preferably —CH 3 or a fluorine atom, when the number of substituents is one. On the other hand, when there are two substituents, it is preferable that any substituent is a fluorine atom. When two fluorine atoms are substituted on the benzene ring, the two fluorine atoms are preferably substituted with adjacent carbon atoms.

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。   Specific examples of the chiral compound A represented by the above formula (1) include chiral compounds represented by the following general formulas (1-1) to (1-2) and (1-3) to (1-4). A is mentioned.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(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−CH、−CF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。) (In the above formulas (1-1) to (1-2) and (1-3) to (1-4), R 11 is a saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Represents a chiral center, m is 0 or 1, p is 4 to 18, X 21 and X 22 each independently represent —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom, and the above formula (1-1 ) To (1-2), one of j and k is 0 and the other is 1.)

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。   In said formula (1-1)-(1-2) and (1-3)-(1-4), p is 4-18, Preferably it is 6-18, More preferably, it is 6-12. As described above, when the number of carbon atoms is larger than the above range, the synthesis of the chiral compound A becomes difficult. On the other hand, if the number of carbon atoms is less than the above range, the ferroelectric liquid crystal composition may not exhibit a smectic phase.

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。 In the above formula (1-1) to (1-2) and (1-3) - (1-4), R 11 is a saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The alkyl group is linear, branched or cyclic. Among these, R 11 is preferably a linear or branched saturated alkyl group or a phenylalkyl group.

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。
In the above formulas (1-2) and (1-4), m is 0 or 1.
Moreover, in said formula (1-1)-(1-2) and (1-3)-(1-4), * mark shows a chiral center. In the above formulas (1-1) and (1-3), the carbon atom at the 1-position is a chiral center. In the above formulas (1-2) and (1-4), when m = 0, the 1st carbon atom becomes a chiral center, and when m = 1, the 2nd carbon atom becomes a chiral center.

上記式(1−1)および(1−2)において、X21およびX22は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子を表す。中でも、−CH、フッ素原子または塩素原子が好ましく、特に−CHまたはフッ素原子が好ましい。
21およびX22の位置としては、上述のX〜Xの位置と同様である。
In the above formulas (1-1) and (1-2), X 21 and X 22 each independently represent —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. Among them, —CH 3 , a fluorine atom or a chlorine atom is preferable, and —CH 3 or a fluorine atom is particularly preferable.
The positions of X 21 and X 22 are the same as the positions of X 1 to X 8 described above.

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。   In the above formulas (1-1) and (1-2), one of j and k is 0 and the other is 1.

上述のように、上記式(1−1)および(1−3)で表されるキラル化合物Aは、キラル部位がエステル結合を有するので、分極しやすい。一方、上記(1−2)および(1−4)で表されるキラル化合物Aは、キラル部位がエステル結合を有さないので、比較的分極しにくい。   As described above, the chiral compound A represented by the above formulas (1-1) and (1-3) is easily polarized because the chiral site has an ester bond. On the other hand, the chiral compound A represented by the above (1-2) and (1-4) is relatively difficult to polarize because the chiral site does not have an ester bond.

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。   Specific examples of the chiral compound A represented by the above formulas (1-1) and (1-2) include a chiral compound A represented by the following formula. In the following formula, dextrorotatory property is represented by (+) and levorotatory property is represented by (−).

Figure 2013216848
Figure 2013216848

Figure 2013216848
Figure 2013216848

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。   Specific examples of the chiral compound A represented by the above formulas (1-3) and (1-4) include a chiral compound A represented by the following formula. In addition, dextrorotatory property is indicated by (+) and levorotatory property is indicated by (−).

Figure 2013216848
Figure 2013216848

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。   As such a chiral compound A, 1 type may be used independently and 2 or more types may be mixed and used for it.

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。   The chiral compound A can be synthesized, for example, by the method described in International Publication No. 2010/031431.

(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、上記式(2)で表される化合物である。
(2) Chiral compound B
The chiral compound B used in the present invention is a compound represented by the above formula (2).

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。   In the above formula (2), K represents a single bond or a cyclohexane ring. When K is a single bond, as represented by the following general formula (2-1), the chiral compound B is one in which four benzene rings are directly bonded. When K is a cyclohexane ring, as represented by the following general formula (2-2), the chiral compound B is obtained by directly bonding four benzene rings and one cyclohexane ring. Among these, K is preferably a single bond.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(上記式(2−1)および(2−2)において、R、R、X〜X20は、上記式(2)と同様である。) (In the above formulas (2-1) and (2-2), R 4 , R 5 , and X 9 to X 20 are the same as in the above formula (2).)

上記式(2)において、R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、R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Rと同様であるので、ここでの説明は省略する。
In the above formula (2), R 4 is a non-chiral group and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
Since for R 4 is the same as R 1 in chiral compound A represented by the above formula (1), and description thereof is omitted here.

上記式(2)において、R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、R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Rと同様であるので、ここでの説明は省略する。
In the above formula (2), R 5 is a chiral group having one or more chiral centers, and is a group represented by the above formula (3).
Since for R 5 is the same as R 2 in the chiral compounds A represented by the above formula (1), and description thereof is omitted here.

上記式(2)において、X〜X20は、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜X20のうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。上記式(1)で表されるキラル化合物AにおけるX〜Xと同様に、X〜X20のうち1つ以上が−CH、−CF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、この歪みによって規則的過ぎる分子配列が緩和されるので、高い耐衝撃性を得ることができると考えられる。 In the above formula (2), X 9 to X 20 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 9 to X 20 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. In the same manner as X 1 to X 8 in the chiral compound A represented by the above formula (1), when one or more of X 9 to X 20 are —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom, chiral The solubility of Compound B in the solvent becomes high, and mass synthesis and purification become possible. In addition, since the steric structure of the chiral compound B is distorted, and the molecular arrangement that is too regular is relaxed by this distortion, it is considered that high impact resistance can be obtained.

中でも、X〜X13、X15〜X19のいずれか1つ以上が、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。X〜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。 Among them, any one or more of X 9 ~X 13, X 15 ~X 19 is, -CH 3 each independently is preferably a -CF 3 or a halogen atom. This is because the chiral compound has better solubility than the X 14 and X 20 positions when it has a substituent at the X 9 to X 13 and X 15 to X 19 positions. This is presumably because the X 14 and X 20 positions are less distorted by substituents than the other positions.

〜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、X、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、X、X10、X15、X16のうちいずれか1つが、−CH、−CF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、−CH、−CF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、−CH、−CFまたはハロゲン原子であることが好ましい。
特に、X〜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。
Of the three benzene rings to which X 9 to X 20 are bonded, the benzene ring having a substituent can have 1 to 4 substituents, and among them, it can have one substituent. preferable. That is, when the benzene ring to which X 9 , X 10 , X 15 , and X 16 are bonded has a substituent, any one of X 9 , X 10 , X 15 , and X 16 is —CH 3. , —CF 3 or a halogen atom is preferable. When the benzene ring to which X 11 , X 12 , X 17 and X 18 are bonded has a substituent, any one of X 11 , X 12 , X 17 and X 18 is —CH 3 , — CF 3 or a halogen atom is preferred. When the benzene ring to which X 13 , X 14 , X 19 , X 20 is bonded has a substituent, any one of X 13 , X 14 , X 19 , X 20 is —CH 3 , — CF 3 or a halogen atom is preferred.
In particular, it is preferable that one or two benzene rings each have one substituent among the three benzene rings to which X 9 to X 20 are bonded.

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X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、X〜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く、中でも、X、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、X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。
Moreover, it is also preferable that the benzene ring which has a substituent has two substituents. In this case, as in the case of the chiral compound A, the position of the two substituents is such that, for example, when X 9 and X 10 are fluorine atoms, the adjacent carbon atoms of the benzene ring are each substituted with a fluorine atom. It is preferable.
Furthermore, it is preferable that one benzene ring has two substituents among the three benzene rings to which X 9 to X 20 are bonded, and among them, X 9 , X 10 , X 15 , X 16 Or it is preferable that the benzene ring which X < 11 >, X < 12 >, X <17> , X < 18 > has couple | bonded has two substituents. This is because, among the four directly bonded benzene rings, the ferroelectric liquid crystal composition is difficult to crystallize because the middle benzene ring has a substituent.
In particular, X 9 and X 10 , X 11 and X 12 , X 15 and X 16 , or X 17 and X 18 are preferably fluorine atoms.

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−CH、フッ素原子または塩素原子であることが好ましく、−CH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。 Further, the substituent that the benzene ring has is preferably —CH 3 , a fluorine atom, or a chlorine atom, and particularly preferably —CH 3 or a fluorine atom, when the number of substituents is one. On the other hand, when there are two substituents, it is preferable that any substituent is a fluorine atom. When two fluorine atoms are substituted on the benzene ring, the two fluorine atoms are preferably substituted with adjacent carbon atoms.

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)および(2−7)〜(2−10)で表されるキラル化合物Bが挙げられる。   Specific examples of the chiral compound B represented by the above formula (2) include chiral compounds represented by the following general formulas (2-3) to (2-6) and (2-7) to (2-10) B is mentioned.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(上記式(2−3)〜(2−6)および(2−7)〜(2−10)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−CH、−CF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。) (In the above formulas (2-3) to (2-6) and (2-7) to (2-10), R 12 is a saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Represents a chiral center, m is 0 or 1, v is 4 to 18, X 31 to X 33 each independently represent —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom, and the above formula (2-3 ) To (2-6), any one or two of r, s, and t is 1, and the rest is 0. One of u and w in the above formulas (2-7) to (2-10) is 1 The other is 0.)

上記式(2−3)〜(2−6)および(2−7)〜(2−10)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。   In said formula (2-3)-(2-6) and (2-7)-(2-10), v is 4-18, Preferably it is 6-18, More preferably, it is 6-12. As described above, when the number of carbon atoms is larger than the above range, the synthesis of chiral compound B becomes difficult. On the other hand, if the number of carbon atoms is less than the above range, the ferroelectric liquid crystal composition may not exhibit a smectic phase.

上記式(2−3)〜(2−6)および(2−7)〜(2−10)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。 In the above formulas (2-3) to (2-6) and (2-7) to (2-10), R 12 is a saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The alkyl group is linear, branched or cyclic. Among them, R 12 is preferably a linear or branched saturated alkyl group or a phenylalkyl group.

上記式(2−4)、(2−6)および(2−8)、(2−10)において、mは0または1である。
また、上記式(2−3)〜(2−6)および(2−7)〜(2−10)において、*印はキラル中心を示す。上記式(2−3)、(2−5)および(2−7)、(2−9)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)および(2−8)、(2−10)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。
In the above formulas (2-4), (2-6), (2-8), and (2-10), m is 0 or 1.
In the above formulas (2-3) to (2-6) and (2-7) to (2-10), * indicates a chiral center. In the above formulas (2-3), (2-5), (2-7), and (2-9), the carbon atom at the 1-position is a chiral center. In the above formulas (2-4), (2-6), (2-8), and (2-10), when m = 0, the carbon atom at the 1-position becomes a chiral center, and when m = 1, 2 The carbon atom at the position becomes the chiral center.

上記式(2−3)〜(2−6)において、X31〜X33は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子を表す。中でも、−CH、フッ素原子または塩素原子が好ましく、特に−CHまたはフッ素原子が好ましい。
31〜X33の位置としては、上述のX〜X20の位置と同様である。
In the above formulas (2-3) to (2-6), X 31 to X 33 each independently represent —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. Among them, —CH 3 , a fluorine atom or a chlorine atom is preferable, and —CH 3 or a fluorine atom is particularly preferable.
The positions of X 31 to X 33 are the same as the positions of X 9 to X 20 described above.

上記式(2−3)、(2−5)および(2−7)、(2−9)で表されるキラル化合物Bは、キラル部位がエステル結合を有するので、分極しやすい。一方、上記(2−4)、(2−6)および(2−8)、(2−10)で表されるキラル化合物Bは、キラル部位がエステル結合を有さないので、比較的分極しにくい。   The chiral compound B represented by the above formulas (2-3), (2-5), (2-7), and (2-9) is easily polarized because the chiral moiety has an ester bond. On the other hand, the chiral compound B represented by the above (2-4), (2-6), (2-8), and (2-10) is relatively polarized because the chiral site does not have an ester bond. Hateful.

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。   Specific examples of the chiral compound B represented by the above formulas (2-3) to (2-6) include a chiral compound B represented by the following formula. In the following formula, dextrorotatory property is represented by (+) and levorotatory property is represented by (−).

Figure 2013216848
Figure 2013216848

Figure 2013216848
Figure 2013216848

Figure 2013216848
Figure 2013216848

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、右旋性を(+)、左旋性を(−)で示す。   Specific examples of the chiral compound B represented by the above formulas (2-7) to (2-10) include a chiral compound B represented by the following formula. In addition, dextrorotatory property is indicated by (+) and levorotatory property is indicated by (−).

Figure 2013216848
Figure 2013216848

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。
As such a chiral compound B, 1 type may be used independently and 2 or more types may be mixed and used for it.
For example, the ferroelectric liquid crystal composition may contain a chiral compound B represented by the above formula (2-1) and a chiral compound B represented by the above formula (2-2).

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。   The chiral compound B can be synthesized, for example, by the method described in International Publication No. 2010/031431.

(3)キラル化合物Iおよびキラル化合物II
本発明の強誘電性液晶組成物は、右旋性のキラル化合物Iとして、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右旋性のキラル化合物Iとしてキラル化合物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右旋性のキラル化合物Iとしてキラル化合物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。
(3) Chiral compound I and chiral compound II
The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention only needs to contain at least one of chiral compound A and chiral compound B as dextrorotatory chiral compound I. For example, it contains only chiral compound A. It may contain only chiral compound B, and may contain chiral compound A and chiral compound B. Further, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound A as the dextrorotatory chiral compound I, it may contain one kind of chiral compound A or two or more kinds of chiral compounds A. May be. Similarly, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound B as the dextrorotatory chiral compound I, it may contain one kind of chiral compound B and contain two or more kinds of chiral compounds B. It may be.

また、本発明の強誘電性液晶組成物は、左旋性のキラル化合物IIとして、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左旋性のキラル化合物IIとしてキラル化合物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左旋性のキラル化合物IIとしてキラル化合物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。   Further, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention only needs to contain at least one of the chiral compound A and the chiral compound B as the levorotatory chiral compound II. For example, the ferroelectric liquid crystal composition contains only the chiral compound A. Alternatively, only chiral compound B may be contained, or chiral compound A and chiral compound B may be contained. Further, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound A as the levorotatory chiral compound II, it may contain one kind of chiral compound A or two or more kinds of chiral compounds A. Also good. Similarly, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound B as the left-handed chiral compound II, it may contain one type of chiral compound B or two or more types of chiral compound B. May be.

右旋性のキラル化合物Iと左旋性のキラル化合物IIとは、分子構造が同一であってもよく異なっていてもよい。分子構造が同一である場合、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIは鏡像異性体になる。中でも、右旋性のキラル化合物Iと左旋性のキラル化合物IIとは分子構造が異なることが好ましい。分子構造が異なる場合には、キラル化合物の立体構造の影響により、規則的過ぎる分子配列を緩和することが可能であり、引っかき耐性のさらなる向上が期待できる。また、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIの分子構造が異なる場合、自発分極の大きさの制御が容易になることも期待できる。   The dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II may have the same or different molecular structures. When the molecular structures are identical, dextrorotatory chiral compound I and levorotatory chiral compound II are enantiomers. Among them, it is preferable that the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II have different molecular structures. When the molecular structures are different, it is possible to relax a molecular arrangement that is too regular due to the influence of the three-dimensional structure of the chiral compound, and a further improvement in scratch resistance can be expected. In addition, when the molecular structure of the dextrorotatory chiral compound I and that of the levorotatory chiral compound II are different, it can be expected that the control of the magnitude of the spontaneous polarization becomes easy.

キラル化合物の分子構造を異ならせるには、例えば、コア部の構造を異ならせてもよく、コア部の置換基を異ならせてもよく、キラル部位の構造を異ならせてもよい。   In order to change the molecular structure of the chiral compound, for example, the structure of the core part may be different, the substituent of the core part may be different, or the structure of the chiral part may be different.

例えば、キラル化合物のコア部の構造が異なる場合、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方をキラル化合物A、他方をキラル化合物Bとすることにより、コア部の構造を異ならせることができる。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、キラル化合物Bは、4個のベンゼ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、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方がシクロヘキサン環を含むキラル化合物Aであり、他方がキラル化合物Bである場合には、引っかき耐性を向上させることができる。またこの場合には、耐衝撃性を高めることもできる。   For example, when the structure of the core part of the chiral compound is different, the structure of the core part is obtained by setting one of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II as the chiral compound A and the other as the chiral compound B. Can be different. Chiral compound A has a core part directly bonded with three benzene rings and one cyclohexane ring, and chiral compound B has a core part directly bonded with four benzene rings. The benzene ring has a planar structure, whereas the cyclohexane ring has a three-dimensional structure, so it is assumed that the molecular arrangement is too regular. Therefore, when one of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II is the chiral compound A containing a cyclohexane ring and the other is the chiral compound B, the scratch resistance can be improved. . In this case, impact resistance can also be improved.

また、キラル化合物のコア部の構造が異なる場合、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方を上記式(2−1)で表される4個のベンゼン環が直接結合されたコア部を有するキラル化合物B1、他方を上記式(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コア部を有するキラル化合物B2とすることにより、コア部の構造を異ならせることができる。上述の場合と同様に、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方がシクロヘキサン環を含まないキラル化合物B1、他方がシクロヘキサン環を含むキラル化合物B2である場合には、規則的過ぎる分子配列が緩和され、引っかき耐性を向上させることができる。またこの場合には、耐衝撃性を高めることもできる。   Further, when the structure of the core portion of the chiral compound is different, one of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II has one of the four benzene rings represented by the above formula (2-1) directly. A chiral compound B1 having a bonded core part, and the other being a chiral compound B2 having a core part directly bonded to four benzene rings and one cyclohexane ring represented by the above formula (2-2) Thereby, the structure of a core part can be varied. As described above, when one of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II is a chiral compound B1 not containing a cyclohexane ring and the other is a chiral compound B2 containing a cyclohexane ring, Molecular order that is too regular is relaxed, and scratch resistance can be improved. In this case, impact resistance can also be improved.

キラル化合物のコア部の置換基が異なる場合には、置換基の大きさによってキラル化合物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が緩和されるので、引っかき耐性を高めることができると考えられる。   When the substituents in the core part of the chiral compound are different, the three-dimensional structure of the chiral compound is distorted depending on the size of the substituent, and this distortion relaxes the molecular arrangement that is too regular, thus increasing the scratch resistance. It is considered possible.

一方、キラル部位の構造が異なる場合、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方をエステル結合を含むキラル部位を有するキラル化合物、他方をエステル結合を含まないキラル部位を有するキラル化合物とすることにより、キラル部位の構造を異ならせることができる。エステル結合を含むキラル部位を有するキラル化合物は分極しやすく、エステル結合を含まないキラル部位を有するキラル化合物は比較的分極しにくい。したがって、エステル結合を含むキラル部位を有し、分極しやすいキラル化合物に、エステル結合を含まないキラル部位を有し、分極しにくく、旋光性が逆方向であるキラル化合物を添加することにより、自発分極の微妙な調整が可能になる。   On the other hand, if the structure of the chiral moiety is different, one of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II is a chiral compound having a chiral moiety containing an ester bond, and the other is a chiral moiety not containing an ester bond. By using a chiral compound, the structure of the chiral site can be varied. A chiral compound having a chiral moiety containing an ester bond is easily polarized, and a chiral compound having a chiral moiety not containing an ester bond is relatively difficult to polarize. Therefore, by adding a chiral compound that has a chiral moiety containing an ester bond and is easily polarized to a chiral compound that has a chiral moiety that does not contain an ester bond, is not easily polarized, and has a reverse optical rotation, Subtle adjustment of polarization is possible.

また、キラル部位の構造が異なる場合、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方をキラル部位のYがメチル基であるキラル化合物、他方をキラル部位のYがフッ素原子であるキラル化合物とすることにより、キラル部位の構造を異ならせることができる。キラル部位のYがフッ素原子であるキラル化合物は分極しやすい。したがって、キラル部位のYがフッ素原子であり、分極しやすいキラル化合物に、キラル部位のYがメチル基であり、旋光性が逆方向であるキラル化合物を添加することにより、自発分極の大きさを調整することができる。 If the structures of the chiral sites are different, one of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II is a chiral compound in which the chiral site Y 1 is a methyl group, and the other is a chiral site Y 1. By using a chiral compound that is a fluorine atom, the structure of the chiral site can be varied. Chiral compounds in which Y 1 at the chiral site is a fluorine atom are easily polarized. Therefore, by adding a chiral compound in which the chiral moiety Y 1 is a fluorine atom and easily polarized, and the chiral moiety Y 1 is a methyl group and the optical rotation is in the reverse direction, the spontaneous polarization is increased. Can be adjusted.

本発明の強誘電性液晶組成物は、右旋性のキラル化合物Iまたは左旋性のキラル化合物IIとして、少なくともエステル結合を含むキラル部位を有するキラル化合物を含有することが好ましい。上述のように、エステル結合を含むキラル部位を有するキラル化合物は分極しやすいので、強誘電性液晶組成物がエステル結合を含むキラル部位を有するキラル化合物を含有する場合には自発分極が大きくなる傾向にある。一方、本発明においては、旋光性が逆方向のキラル化合物を含有させるので、実効的な自発分極を小さくすることができる。   The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention preferably contains, as dextrorotatory chiral compound I or levorotatory chiral compound II, a chiral compound having a chiral moiety containing at least an ester bond. As described above, since a chiral compound having a chiral moiety containing an ester bond is easily polarized, spontaneous polarization tends to increase when the ferroelectric liquid crystal composition contains a chiral compound having a chiral moiety containing an ester bond. It is in. On the other hand, in the present invention, since a chiral compound having an optical rotation in the reverse direction is contained, effective spontaneous polarization can be reduced.

耐衝撃性を高めたい場合には、本発明の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。上述のように、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。   When it is desired to increase the impact resistance, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention preferably contains at least the chiral compound A. As described above, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound A containing a cyclohexane ring, the molecular order that is too regular is relaxed and the impact resistance can be improved.

また、耐衝撃性を高めたい場合、本発明の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。上述のように、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。   When it is desired to improve impact resistance, the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is a chiral compound in which four benzene rings and one cyclohexane ring represented by the above formula (2-2) are directly bonded. It is also preferable to contain at least B2. As described above, when the ferroelectric liquid crystal composition contains the chiral compound B2 containing a cyclohexane ring, the molecular order that is too regular is relaxed, and the impact resistance can be improved.

右旋性のキラル化合物Iの含有量および左旋性のキラル化合物IIの含有量としては、キラル化合物Iおよびキラル化合物IIの分極のしやすさ、目的とする強誘電性液晶組成物の自発分極の大きさに応じて適宜調整される。
例えば、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIの分子構造が同一である場合には、キラル化合物Iおよびキラル化合物IIの分極のしやすさは等しくなる。そのため、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方の含有量を多くし、他方の含有量を少なくすることで、自発分極の大きさを調整することができる。
また、右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIのうち、一方を分極しやすいキラル化合物、他方を分極しにくいキラル化合物とする場合、分極しやすいキラル化合物の含有量を多くし、分極しにくいキラル化合物の含有量を少なくすることで、自発分極の大きさを調整することができる。
The content of the dextrorotatory chiral compound I and the content of the levorotatory chiral compound II include the ease of polarization of the chiral compound I and chiral compound II, and the spontaneous polarization of the target ferroelectric liquid crystal composition. It is adjusted appropriately according to the size.
For example, when the molecular structures of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II are the same, the ease of polarization of the chiral compound I and the chiral compound II is equal. Therefore, the magnitude of the spontaneous polarization can be adjusted by increasing the content of one of the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II and decreasing the content of the other.
In addition, among the dextrorotatory chiral compound I and the levorotatory chiral compound II, when one is a readily polarizable chiral compound and the other is a nonpolarizable chiral compound, the content of the easily polarizable chiral compound is increased. By reducing the content of chiral compounds that are difficult to polarize, the magnitude of spontaneous polarization can be adjusted.

強誘電性液晶組成物中の右旋性のキラル化合物Iの含有量および左旋性のキラル化合物IIの含有量のうち、いずれか一方は5質量%以上であることが好ましく、中でも5質量%〜35質量%の範囲内、特に15質量%〜30質量%の範囲内であることが好ましい。いずれか一方の含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の耐衝撃性および自発分極が得られない場合があるからである。また、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。   Of the content of the dextrorotatory chiral compound I and the content of the levorotatory chiral compound II in the ferroelectric liquid crystal composition, either one is preferably 5% by mass or more, and more preferably 5% by mass to It is preferable to be in the range of 35% by mass, particularly in the range of 15% by mass to 30% by mass. This is because, if the content of either one is less than the above range, desired impact resistance and spontaneous polarization may not be obtained. On the other hand, if the content is higher than the above range, the ferroelectric liquid crystal composition may have a high viscosity or be easily crystallized, so that sufficient impact resistance may not be obtained. This is because it may be difficult to form a liquid crystal layer when manufacturing an element.

強誘電性液晶組成物中の右旋性のキラル化合物Iおよび左旋性のキラル化合物IIの合計含有量としては、所望の耐衝撃性および自発分極を得ることができ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Iおよびキラル化合物IIの合計含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の耐衝撃性および自発分極が得られない場合があるからである。また、キラル化合物Iおよびキラル化合物II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。   The total content of dextrorotatory chiral compound I and levorotatory chiral compound II in the ferroelectric liquid crystal composition is not particularly limited as long as desired impact resistance and spontaneous polarization can be obtained. It is preferably in the range of 5% by mass to 35% by mass, and more preferably in the range of 15% by mass to 30% by mass. This is because if the total content of the chiral compound I and the chiral compound II is less than the above range, desired impact resistance and spontaneous polarization may not be obtained. In addition, if the total content of chiral compound I and chiral compound II is larger than the above range, the ferroelectric liquid crystal composition has a high viscosity and is easily crystallized, thereby obtaining sufficient impact resistance. This is because the formation of a liquid crystal layer may be difficult when a liquid crystal display element is manufactured.

本発明の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、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、駆動特性を向上させることができる。   When the ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains the chiral compound A and the chiral compound B, the content of the chiral compound B in the ferroelectric liquid crystal composition is the content of the chiral compound A from the viewpoint of driving characteristics. The above is preferable. Since the chiral compound A has a tendency to reduce the tilt angle of the liquid crystal molecules when a voltage is applied as compared with the chiral compound B, if the content of the chiral compound A is increased compared to the chiral compound B, the liquid crystal molecules There is a possibility that the tilt angle becomes small and sufficient brightness cannot be obtained. On the other hand, since the chiral compound B is contained in a larger amount than the chiral compound A, the tilt angle of the liquid crystal molecules can be increased, and the driving characteristics can be improved.

また、本発明の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。   The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains only the chiral compound B, and the chiral compound B1 in which the four benzene rings represented by the above formula (2-1) are directly bonded to the above compound In the case of containing the chiral compound B2 in which four benzene rings and one cyclohexane ring represented by the formula (2-2) are directly bonded, the chirality in the ferroelectric liquid crystal composition from the viewpoint of driving characteristics The content of compound B1 is preferably not less than the content of chiral compound B2. Since the chiral compound B2 has a tendency to reduce the tilt angle of the liquid crystal molecules when a voltage is applied as compared with the chiral compound B1, if the content of the chiral compound B2 is increased compared to the chiral compound B1, the liquid crystal molecules There is a possibility that the tilt angle becomes small and sufficient brightness cannot be obtained. On the other hand, since the chiral compound B1 is contained in a larger amount than the chiral compound B2, the tilt angle of the liquid crystal molecules can be increased, and the driving characteristics can be improved.

2.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Iおよびキラル化合物IIの他に、ホスト液晶を含有するものである。
2. Host Liquid Crystal The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention contains a host liquid crystal in addition to the above chiral compound I and chiral compound II.

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。
As the host liquid crystal, those generally used as the host liquid crystal of the ferroelectric liquid crystal composition can be used, and examples thereof include a phenylpyrimidine compound.
A host liquid crystal may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

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。
The phenylpyrimidine compound used as the host liquid crystal is a bicyclic compound having one pyrimidine ring and one benzene ring, a tricyclic compound having one pyrimidine ring and two benzene rings, and one pyrimidine. Any of a tricyclic compound having a ring, one benzene ring, and one cyclohexane ring may be used.
Especially, as a phenyl pyrimidine compound, it is preferable to mix the said tricyclic compound with the said bicyclic compound. As the phenylpyrimidine compound, when the tricyclic compound is mixed with the bicyclic compound rather than using only the bicyclic compound, the phase transition temperature of the chiral smectic C phase of the ferroelectric liquid crystal composition is increased. This is because the usable range is widened when used for a display element.
Furthermore, among the tricyclic compounds, it is preferable to use a tricyclic compound having one pyrimidine ring, one benzene ring, and one cyclohexane ring. When a tricyclic compound having one pyrimidine ring, one benzene ring, and one cyclohexane ring was used, a tricyclic compound having one pyrimidine ring and two benzene rings was used. This is because, since the conjugated system is shorter than the case, the birefringence of the ferroelectric liquid crystal composition is reduced, so that it can be used with a wider cell gap when applied to a liquid crystal display element.

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。   The content of the host liquid crystal in the ferroelectric liquid crystal composition is not particularly limited as long as the content of the chiral compound can be within the above range.

3.強誘電性液晶組成物
本発明の強誘電性液晶組成物は自発分極を有している。なお、「自発分極を有する」とは、自発分極が0ではないことをいう。強誘電性液晶組成物の自発分極は0でなければよいが、2nC/cm2以上であることが好ましく、3nC/cm2〜15nC/cm2の範囲内であることが好ましい。自発分極が上記範囲であれば、低電圧で安定的な駆動および高速応答を実現できる。
3. Ferroelectric liquid crystal composition The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention has spontaneous polarization. Note that “having spontaneous polarization” means that the spontaneous polarization is not zero. The spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal composition may not be 0, but is preferably 2 nC / cm 2 or more, and preferably in the range of 3 nC / cm 2 to 15 nC / cm 2 . If the spontaneous polarization is within the above range, stable driving and high-speed response can be realized at a low voltage.

本発明の強誘電性液晶組成物は、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。 The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited as long as it exhibits a chiral smectic C (SmC * ) phase. Examples of the phase series of the ferroelectric liquid crystal composition include those in which the phase changes between a nematic (N) phase, a cholesteric (Ch) phase, a chiral smectic C (SmC * ) phase, and a nematic (N) phase-chiral. Phase change with smectic C (SmC * ) phase, Nematic (N) phase-Smectic A (SmA) phase-Chiral smectic C (SmC * ) phase change, Nematic (N) phase-Cholesteric (Ch) Examples include a phase-smectic A (SmA) phase-a chiral smectic C (SmC * ) phase and a phase change.

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。   In addition, as the ferroelectric liquid crystal composition, either one showing bistability or one showing monostability can be used. Among these, a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability is preferable. When a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability is used, gradation display is achieved by continuously changing the director of the liquid crystal (inclination of the molecular axis) by changing the voltage and analog-modulating the transmitted light intensity. This is because it becomes possible. In particular, when the liquid crystal display element is driven by a field sequential color system, it is preferable to use a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability. By using a ferroelectric liquid crystal composition exhibiting monostability, it becomes possible to drive by an active matrix method using TFTs, and also to control gradation by voltage modulation, so that high-definition and high-quality display is possible. This is because it can be realized.

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。   Note that “showing monostability” means a state in which the state of liquid crystal molecules when no voltage is applied is stabilized in one state. In the ferroelectric liquid crystal composition, as illustrated in FIG. 1, the liquid crystal molecules 25 are tilted from the layer normal z and rotate along a cone ridge having a bottom surface perpendicular to the layer normal z. . In such a cone, the tilt angle of the liquid crystal molecules 25 with respect to the layer normal z is referred to as a tilt angle θ. Thus, the liquid crystal molecules 25 can operate on the cone between two states inclined by a tilt angle ± θ with respect to the layer normal z. Specifically, the expression of monostability refers to a state in which the liquid crystal molecules 25 are stabilized in any one state on the cone when no voltage is applied.

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。   In addition, the ferroelectric liquid crystal composition only needs to exhibit monostability, and exhibits a half V-shaped switching characteristic in which liquid crystal molecules operate only when a positive or negative voltage is applied. A V-shaped switching characteristic in which liquid crystal molecules operate to the same degree with respect to voltage, asymmetric switching in which the operation of liquid crystal molecules for either positive or negative voltage is larger than the operation of liquid crystal molecules for the other polarity voltage Any of those exhibiting properties can be used.

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。 Such a ferroelectric liquid crystal composition can be variously selected from generally known liquid crystal materials according to required characteristics. In particular, the ferroelectric liquid crystal composition that expresses the SmC * phase from the Ch phase without passing through the SmA phase is preferable because the change in the operating characteristics with respect to the voltage is small with respect to the temperature change.

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、自発分極を有する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であり、右旋性のキラル化合物Iと、上記キラル化合物Aおよび上記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性のキラル化合物IIとを含有することを特徴とするものである。
B. Liquid crystal display element The liquid crystal display element of the present invention includes a first base material, a first electrode layer formed on the first base material, and a first alignment film formed on the first electrode layer. A second alignment treatment substrate having a first alignment treatment substrate, a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and a second alignment film formed on the second electrode layer; A liquid crystal display element formed between the first alignment film and the second alignment film and having a liquid crystal layer containing a ferroelectric liquid crystal composition having spontaneous polarization, wherein the ferroelectric liquid crystal composition comprises: , At least one of the chiral compound A represented by the formula (1) and the chiral compound B represented by the formula (2), a dextrorotatory chiral compound I, the chiral compound A, and the chiral compound At least one of B and containing levorotatory chiral compound II It is characterized by that.

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2は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図2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配向膜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配向膜4bを有する第2配向処理基板11bと、上記第1配向膜4aおよび第2配向膜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。
The liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display element of the present invention. As illustrated in FIG. 2, the liquid crystal display element 1 is formed on the first base material 2a, the first electrode layer 3a formed on the first base material 2a, and the first electrode layer 3a. The first alignment processing substrate 11a having the first alignment film 4a, the second base material 2b, the second electrode layer 3b formed on the second base material 2b, and the second electrode layer 3b A second alignment treatment substrate 11b having a second alignment film 4b; and a liquid crystal layer 5 formed between the first alignment film 4a and the second alignment film 4b. It contains a ferroelectric liquid crystal composition.

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、配向特性および駆動特性に優れ、引っかき耐性にも優れる液晶表示素子を得ることが可能である。
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。
According to the present invention, since the liquid crystal layer contains the above-described ferroelectric liquid crystal composition, it is possible to obtain a liquid crystal display element having excellent impact resistance, alignment characteristics, and driving characteristics, and excellent scratch resistance. .
Hereinafter, each structure in the liquid crystal display element of this invention is demonstrated.

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り、右旋性のキラル化合物Iと、上記キラル化合物Aおよび上記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性のキラル化合物IIとを含有し、自発分極を有する強誘電性液晶組成物を含むものである。
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。
1. Liquid Crystal Layer The liquid crystal layer in the present invention is formed between the first alignment film of the first alignment treatment substrate and the second alignment film of the second alignment treatment substrate, and the chiral compound A represented by the above formula (1) and the above At least one of the chiral compounds B represented by the formula (2), and a dextrorotatory chiral compound I; and at least one of the above chiral compound A and the above chiral compound B, and a levorotatory chiral compound II; And a ferroelectric liquid crystal composition having spontaneous polarization.
The ferroelectric liquid crystal composition has been described in detail in the above section “A. Ferroelectric liquid crystal composition”, and thus the description thereof is omitted here.

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。   The thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 1.0 μm to 10.0 μm, more preferably in the range of 1.3 μm to 5.0 μm, and still more preferably in the range of 1.4 μm to 3.5 μm. is there. If the thickness of the liquid crystal layer is too thin, defects may be noticeable due to the inclusion of foreign substances during manufacturing. Conversely, if the thickness of the liquid crystal layer is too thick, the liquid crystal molecules may be difficult to align and the contrast may be reduced. is there. The thickness of the liquid crystal layer can be adjusted by a bead spacer, a columnar spacer, a partition wall, or the like.

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配向膜上に、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。
As a method for forming the liquid crystal layer, a method generally used as a method for manufacturing a liquid crystal cell can be used. For example, a vacuum injection method, a liquid crystal dropping method, or the like can be used.
In the vacuum injection method, for example, first, a ferroelectric liquid crystal composition made into an isotropic liquid by heating is applied to a liquid crystal cell that has been prepared using a first alignment treatment substrate and a second alignment treatment substrate in advance. Inject using the effect. Next, a liquid crystal layer can be formed by sealing the liquid crystal cell into which the ferroelectric liquid crystal is injected with an adhesive.
In the liquid crystal dropping method, for example, first, a heated ferroelectric liquid crystal composition is dropped or applied onto the second alignment film of the second alignment processing substrate. Next, a sealant is applied to the peripheral portion of the first alignment processing substrate. Subsequently, a liquid crystal layer can be formed by stacking the first alignment treatment substrate and the second alignment treatment substrate under reduced pressure and bonding them with a sealant.

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。   When aligning the ferroelectric liquid crystal composition, it may be cooled slowly, and it is not necessary to apply a voltage to the liquid crystal layer.

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。
2. 1st orientation processing board The 1st orientation processing board used for the present invention is the 1st base material, the 1st electrode layer formed on the 1st base material, and the 1st orientation formed on the 1st electrode layer. And a film.
Hereinafter, each structure in a 1st orientation processing board | substrate is demonstrated.

(1)第1配向膜
本発明に用いられる第1配向膜は、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。
(1) 1st alignment film The 1st alignment film used for this invention will not be specifically limited if the alignment control of a ferroelectric liquid-crystal composition is possible, For example, a photo-alignment film, a rubbing alignment Examples thereof include a film and an oblique deposition alignment film. Hereinafter, these alignment films will be described.

(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。
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。
(A) Photo-alignment film The photo-alignment film is useful in that since the photo-alignment process is a non-contact alignment process, there is no generation of static electricity or dust, and the quantitative alignment process can be controlled.
The materials used for the photo-alignment film are large, photoreactive materials that impart anisotropy to the film by causing a photoreaction, and photoisomerism that imparts anisotropy to the film by causing a photoisomerization reaction. It can be divided into chemical materials. In the following, description will be made separately for photoreactive materials and photoisomerizable materials.

(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。
(Photoreactive material)
The photoreactive material may be a photodimerization material that imparts anisotropy to the film by causing a photodimerization reaction or a photodegradable material that imparts anisotropy to the film by causing a photodecomposition reaction. preferable. Among these, a photodimerization type material is more preferable because of high exposure sensitivity and wide range of material selection.

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。   Examples of the photodimerization type material and the photolysis type material include those described in JP-A-2006-350322, JP-A-2006-323214, JP-A-2005-258429, JP-A-2005-258428, and the like. Can be used.

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。   The photodimerization reactive compound used for the photodimerization-type material is preferably a dimerization reactive polymer containing any of cinnamic acid ester, coumarin or quinoline as a side chain.

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。   As the photodimerization reactive compound, various photodimerization reaction sites and substituents can be selected from the above compounds according to the required properties. Moreover, the photodimerization reactive compound can also be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

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。   Further, the photodimerization type material may contain an additive in addition to the photodimerization reactive compound as long as the photoalignment of the alignment film is not hindered. Examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.

(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。
(Photoisomerization type material)
As the photoisomerization type material, for example, those described in JP-A-2006-350322, JP-A-2006-323214, JP-A-2005-258429, JP-A-2005-258428 are used. it can.

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。
The photoisomerization reaction that produces the photoisomerizable material is preferably a cis-trans isomerization reaction. The photoisomerization reactive compound used for the photoisomerization type material is preferably a compound having an azobenzene skeleton in the molecule.
Examples of photoisomerization-reactive compounds include monomolecular compounds and polymerizable monomers. Among them, the anisotropy is stabilized by polymerizing after imparting anisotropy to the film by light irradiation. In view of this, a polymerizable monomer is preferable. Among the polymerizable monomers, an acrylate monomer and a methacrylate monomer are preferable because they can be easily polymerized while anisotropy is imparted to the film and the anisotropy is maintained in a good state.

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。   From such photoisomerization-reactive compounds, various cis-trans isomerization-reactive skeletons and substituents can be selected according to required characteristics. In addition, a photoisomerization reactive compound can also be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

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。   In addition to the photoisomerization reactive compound, the photoisomerization type material may contain an additive within a range that does not interfere with the photoalignment of the alignment film. When a polymerizable monomer is used as the photoisomerization reactive compound, examples of the additive include a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.

(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。
(Photo-alignment film)
The wavelength region of light in which the material used for the photo-alignment film undergoes a photoexcitation reaction (photodimerization, photolysis, photoisomerization) is preferably in the ultraviolet range, that is, in the range of 10 nm to 400 nm, 250 nm More preferably, it is in the range of ˜380 nm.

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。
As a method for forming the photo-alignment film, a general method can be used.
The thickness of the photo-alignment film is preferably in the range of 1 nm to 1000 nm, more preferably in the range of 3 nm to 100 nm. If the thickness of the photo-alignment film is smaller than the above range, sufficient optical alignment may not be obtained. Conversely, if the thickness of the photo-alignment film is larger than the above range, the cost may be disadvantageous. is there.

(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。
(B) Rubbing alignment film The rubbing alignment film is useful in that a relatively high pretilt angle can be realized.
As materials and forming methods used for the rubbing alignment film, general materials can be applied.
The thickness of the rubbing alignment film is set to about 1 nm to 1000 nm, and preferably in the range of 50 nm to 100 nm.

(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。
(C) Oblique deposition alignment film The oblique deposition alignment film is formed by an oblique deposition method. The oblique deposition film is useful in that a relatively high pretilt angle can be realized.
As materials and forming methods used for the oblique deposition alignment film, general materials can be applied. As for the oblique deposition alignment film, “Liquid Crystal Handbook” edited by the Liquid Crystal Handbook Editorial Committee Maruzen Co., Ltd. October 30, 2000 p. Reference may be made to 229-230.
The thickness of the oblique deposition alignment film is set to about 10 nm to 500 nm, and preferably in the range of 30 nm to 200 nm.

(d)第1配向膜および第2配向膜の構成材料の組成
本発明においては、第1配向膜および第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。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、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。
(D) Composition of constituent materials of first alignment film and second alignment film In the present invention, it is preferable that the constituent materials of the first alignment film and the second alignment film have different compositions with the liquid crystal layer interposed therebetween. By forming the first alignment film and the second alignment film using materials having different compositions, the polarities of the first alignment film surface and the second alignment film surface can be made different depending on the respective materials. As a result, the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal composition and the first alignment film is different from the polar surface interaction between the ferroelectric liquid crystal composition and the second alignment film. By appropriately selecting the material in consideration of the surface polarity of the second alignment film, it is possible to suppress the occurrence of alignment defects such as zigzag defects, hairpin defects, and two types of domains having different stable states of liquid crystal molecules when no voltage is applied. Because it can. As a result, contrast can be improved.

第1配向膜および第2配向膜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。
In order to make the constituent materials of the first alignment film and the second alignment film have different compositions across the liquid crystal layer, for example, one may be a photo-alignment film and the other a rubbing alignment film.
Also, for example, both are rubbed alignment films, and the composition of the constituent materials of the rubbing alignment film are different; both are the photo-alignment films, and the compositions of the constituent materials of the photo-alignment film are different; As the alignment film, the composition of the constituent materials of the oblique deposition alignment film may be different.

第1配向膜および第2配向膜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。   When the first alignment film and the second alignment film are rubbing alignment films, the composition can be changed by changing the amount of the additive added or by the presence or absence of the additive.

また、第1配向膜および第2配向膜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配向膜および第2配向膜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配向膜および第2配向膜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。
Further, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films, for example, by using a photoisomerizable material for one photo-alignment film and a photo-reactive material for the other photo-alignment film, The composition of the constituent material of the alignment film can be different.
Furthermore, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films using a photoisomerization type material, cis-trans isomerization reactivity is selected from photoisomerization-reactive compounds according to required characteristics. By selecting various skeletons and substituents, the composition of the constituent materials of the photo-alignment film can be made different. Further, the composition can be changed by changing the amount of additive added or by the presence or absence of the additive.
Furthermore, when the first alignment film and the second alignment film are photo-alignment films using a photo-dimerization-type material, by selecting various photo-dimerization reactive compounds, for example, photo-dimerization-reactive polymers, The composition of the constituent materials can be different. Further, the composition can be changed by changing the amount of additive added or by the presence or absence of the additive.

(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。
(2) First electrode layer The first electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as an electrode of a liquid crystal display element. At least one of the electrode layer and the second electrode layer of the second alignment treatment substrate is preferably formed of a transparent conductor. Preferred examples of the transparent conductor material include indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), and the like.

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。   When the liquid crystal display element of the present invention is driven by an active matrix method using TFTs, one of the first alignment processing substrate and the second alignment processing substrate is provided with a whole surface common electrode formed of the transparent conductor. On the other side, a gate electrode and a source electrode are arranged in a matrix, and a TFT element and a pixel electrode are provided in a portion surrounded by the gate electrode and the source electrode.

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。   Examples of the method for forming the first electrode layer include chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) such as sputtering, ion plating, and vacuum deposition.

(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。
(3) 1st base material The 1st base material used for this invention will not be specifically limited if generally used as a base material of a liquid crystal display element, For example, a glass plate, a plastic plate, etc. are preferable. Can be mentioned.

(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。
(4) Other Configurations In the first alignment treatment substrate in the present invention, partition walls or columnar spacers may be formed on the first base material. When the partition or columnar spacer is formed on the second base material in the second alignment processing substrate, the partition or columnar spacer is not formed on the first base material in the first alignment processing substrate. That is, partition walls or columnar spacers may be formed on the first alignment processing substrate, and partition walls or columnar spacers may be formed on the second alignment processing substrate.
As the partition walls and columnar spacers, general partition walls and columnar spacers can be applied.

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。   Moreover, in the 1st orientation processing board | substrate in this invention, the colored layer may be formed on the 1st base material. When the colored layer is formed on the second base material in the second alignment processing substrate, the coloring layer is not formed on the first base material in the first alignment processing substrate. That is, a colored layer may be formed on the first alignment processing substrate, and a coloring layer may be formed on the second alignment processing substrate.

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。   When the colored layer is formed, a color filter type liquid crystal display element capable of realizing color display by the colored layer can be obtained.

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。   As a method for forming the colored layer, a method for forming a colored layer in a general color filter can be used. For example, a pigment dispersion method (color resist method, etching method), a printing method, an inkjet method, or the like can be used. it can.

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配向膜とを有するものである。
3. Second alignment treatment substrate The second alignment treatment substrate used in the present invention includes a second base material, a second electrode layer formed on the second base material, and a second orientation formed on the second electrode layer. And a film.

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。   In addition, about a 2nd base material, a 2nd electrode layer, a 2nd orientation film, and other structures, with the 1st base material in a said 1st orientation processing board | substrate, a 1st electrode layer, a 1st orientation film, and another structure, respectively. Since it is the same, description here is abbreviate | omitted.

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。
4). Other Configurations The liquid crystal display element of the present invention may have a polarizing plate.
The polarizing plate used in the present invention is not particularly limited as long as it transmits only a specific direction among the wave of light, and a polarizing plate generally used as a polarizing plate of a liquid crystal display element should be used. Can do.

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。
5. Method for driving liquid crystal display element As a method for driving the liquid crystal display element of the present invention, the high-speed response of the ferroelectric liquid crystal composition can be used. Therefore, it can be suitably used for a field sequential color system that requires high-speed response.

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。   Further, the driving method of the liquid crystal display element of the present invention is not limited to the field sequential method, and may be a color filter method that performs color display using a colored layer.

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。   As a driving method of the liquid crystal display element of the present invention, an active matrix system using a thin film transistor (TFT) is preferable. This is because by adopting an active matrix system using TFTs, the target pixel can be reliably turned on and off, and a high-quality display becomes possible.

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。   Further, the driving method of the liquid crystal display element of the present invention may be a segment method.

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。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

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。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

[実施例1]
(強誘電性液晶組成物)
下記表1に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。
[Example 1]
(Ferroelectric liquid crystal composition)
As shown in Table 1 below, a ferroelectric liquid crystal composition was prepared.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(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。
(Production of liquid crystal display element)
First, a resin spacer having a circular shape of Φ5.0 μm and a height of 2.5 μm was formed on an ITO-coated glass substrate 1 at a pitch of 0.1 mm. Subsequently, a rubbing alignment film material (SE610: Nissan Chemical Industries, Ltd.) was spin-coated at a rotation speed of 1500 rpm for 30 seconds. Thereafter, the substrate was dried in an oven at 180 ° C. for 30 minutes, and then rubbed.

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(LIA03: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。   Further, a solution of a photoisomerization type photo-alignment film material (LIA03: DIC Corporation) was spin-coated on an ITO-coated glass substrate 2 at 1500 rpm for 30 seconds. Thereafter, after drying in an oven at 100 ° C. for 3 minutes, 2J-polarized exposure processing was performed with a polarizing exposure machine.

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圧着を行った。次いで、液晶セルを強誘電性液晶組成物がネマチック相を示す温度まで加熱して、強誘電性液晶組成物が広がったのを確認した後、常温まで冷却し、強誘電性液晶組成物を配向させた。   Next, a sealing material was applied in a square frame shape on the substrate. On the substrate, the above-described ferroelectric liquid crystal composition was applied in the form of dots, and the two substrates were assembled and pressure-bonded so that the rubbing treatment direction and the polarization treatment direction were perpendicular. Next, the liquid crystal cell is heated to a temperature at which the ferroelectric liquid crystal composition exhibits a nematic phase, and after confirming that the ferroelectric liquid crystal composition has spread, it is cooled to room temperature to align the ferroelectric liquid crystal composition. I let you.

(評価)
1)自発分極
自発分極は、液晶物性評価装置(東陽テクニカ製)を使用して、液晶表示素子に0〜10Vの三角波(100Hz)を印加し、その際に山形にでた電流値の面積を測定して求めた。自発分極値としては、その面積の1/2の値を使用した。
(Evaluation)
1) Spontaneous polarization Spontaneous polarization uses a liquid crystal property evaluation apparatus (manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.) to apply a triangular wave (100 Hz) of 0 to 10 V to the liquid crystal display element. Determined by measurement. As the spontaneous polarization value, a value of 1/2 of the area was used.

2)耐衝撃性
得られた液晶表示素子について、耐衝撃性試験を行った。耐衝撃性試験は、プッシュアップスケール(FB−30N:イマダ製)を用い、押し面積1.3cmで5Nの荷重をかけたときの液晶配向の変化を観察した。5N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の荷重をかけた際に配向が変化して戻らなかった場合は「×」と評価した。
2) Impact resistance The obtained liquid crystal display element was subjected to an impact resistance test. In the impact resistance test, a push-up scale (FB-30N: manufactured by Imada) was used, and a change in liquid crystal alignment was observed when a load of 5 N was applied with a push area of 1.3 cm 2 . When the liquid crystal alignment did not change after applying a 5N load, it was evaluated as “◯”, and when the alignment did not change when a 5N load was applied, it was evaluated as “×”.

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)と負電圧(−10V)を印加した際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。
3) Tilt angle The angle at which the liquid crystal molecules moved was measured with a polarizing microscope. A liquid crystal cell filled with a ferroelectric liquid crystal composition is placed between two polarizing plates set in a crossed Nicol state, and a positive voltage (10 V) and a negative voltage are based on the position of black display when no voltage is applied. The angle of the liquid crystal molecules that moved when (-10 V) was applied was measured. Here, the tilt angle is the sum of the angle of movement of the liquid crystal molecules when a positive voltage is applied and the angle of movement of the liquid crystal molecules when a negative voltage is applied.

4)配向
液晶の配向は、偏光顕微鏡にて観察を行った。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、電圧無印加時の配向状態を確認した。電圧無印加状態で、液晶の分子方向が一方向に揃っているものを「○」、二つのドメインが発生しているものおよびジグザグ欠陥が発生しているものを「×」とした。
4) Orientation The orientation of the liquid crystal was observed with a polarizing microscope. A liquid crystal cell filled with a ferroelectric liquid crystal composition was placed between two polarizing plates set in a crossed Nicol state, and the alignment state when no voltage was applied was confirmed. When no voltage was applied, the liquid crystal molecules aligned in one direction were marked with “◯”, those with two domains and zigzag defects were marked with “x”.

5)引っかき耐性
得られた液晶表示素子について、引っかき試験を行った。引っかき試験は、3インチの液晶表示素子をペンで引っかき、引っかき傷が消える時間を測定した。
5) Scratch resistance The resulting liquid crystal display element was subjected to a scratch test. In the scratch test, a 3-inch liquid crystal display element was scratched with a pen, and the time for the scratch to disappear was measured.

6)応答速度
応答速度については、波形発生装置で±2.5V、60Hzの矩形波を入れた際の液晶表示素子の透過光量の振幅を100%とし、振幅が10%に達した点を変化の開始点、振幅が90%に達した点を変化の終了点としたとき、その開始点から終了点までの時間を「応答速度」と規定し、測定した。
評価結果を表2に示す。
6) Response speed The response speed is changed at the point where the amplitude reaches 10% with the amplitude of the amount of light transmitted through the liquid crystal display element being 100% when a square wave of ± 2.5 V and 60 Hz is applied by the waveform generator. The time from the start point to the end point was defined as the “response speed” and measured when the start point and the point at which the amplitude reached 90% were defined as the end point of the change.
The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

旋光性が逆方向である2種類のキラル化合物が添加されているNo.2〜4は、1種類のキラル化合物が添加されているNo.1と比較して、自発分極が小さくなり、引っかき耐性が向上しており、耐衝撃性、配向特性および駆動特性のいずれにも優れていた。
なお、No.4は、自発分極が小さいために応答速度がわずかに遅くなったが、強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子における高速応答性には影響のない範囲である。
No. 2 to which two kinds of chiral compounds having opposite optical rotations are added. Nos. 2 to 4 are No. 1 to which one kind of chiral compound is added. Compared with 1, the spontaneous polarization was reduced, the scratch resistance was improved, and the impact resistance, orientation characteristics and driving characteristics were all excellent.
In addition, No. No. 4 is a range in which the response speed is slightly slow due to the small spontaneous polarization, but does not affect the high-speed response in the liquid crystal display element using the ferroelectric liquid crystal composition.

[実施例2]
(強誘電性液晶組成物)
下記表3に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。
[Example 2]
(Ferroelectric liquid crystal composition)
As shown in Table 3 below, a ferroelectric liquid crystal composition was prepared.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(液晶表示素子の作製)
実施例1と同様に液晶表示素子を作製した。
(Production of liquid crystal display element)
A liquid crystal display element was produced in the same manner as in Example 1.

(評価)
実施例1と同様に自発分極、耐衝撃性、チルト角、配向、引っかき耐性および応答速度の評価を行った。評価結果を表4に示す。
(Evaluation)
In the same manner as in Example 1, spontaneous polarization, impact resistance, tilt angle, orientation, scratch resistance, and response speed were evaluated. The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

旋光性が逆方向である2種類以上のキラル化合物が添加されているNo.6〜8は、旋光性の方向が同一である2種類のキラル化合物が添加されているNo.5と比較して、自発分極が小さくなり、引っかき耐性が向上しており、耐衝撃性、配向特性および駆動特性のいずれにも優れていた。   No. 2 in which two or more kinds of chiral compounds having optical rotations in opposite directions are added. Nos. 6 to 8 are Nos. In which two kinds of chiral compounds having the same optical rotation direction are added. Compared to 5, the spontaneous polarization was reduced, the scratch resistance was improved, and the impact resistance, the orientation characteristics, and the driving characteristics were all excellent.

[実施例3]
(強誘電性液晶組成物)
下記表5に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。
[Example 3]
(Ferroelectric liquid crystal composition)
A ferroelectric liquid crystal composition was prepared as shown in Table 5 below.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

(液晶表示素子の作製)
実施例1と同様に液晶表示素子を作製した。
(Production of liquid crystal display element)
A liquid crystal display element was produced in the same manner as in Example 1.

(評価)
実施例1と同様に自発分極、耐衝撃性、チルト角、透過率、配向、引っかき耐性および応答速度の評価を行った。評価結果を表6に示す。
(Evaluation)
As in Example 1, spontaneous polarization, impact resistance, tilt angle, transmittance, orientation, scratch resistance, and response speed were evaluated. The evaluation results are shown in Table 6.

Figure 2013216848
Figure 2013216848

上記表5に示す強誘電性液晶組成物を用いた場合には、実施例1と同様の結果が得られた。
また、2種類以上のキラル化合物のいずれもが置換基として2個のフッ素原子を有するキラル化合物を用いた場合、2種類以上のキラル化合物のいずれか一つのみが置換基として2個のフッ素原子を有するキラル化合物を用いた場合に比べて、液晶分子のチルト角が広がった。
When the ferroelectric liquid crystal composition shown in Table 5 was used, the same results as in Example 1 were obtained.
In addition, when two or more kinds of chiral compounds each use a chiral compound having two fluorine atoms as a substituent, only one of the two or more kinds of chiral compounds has two fluorine atoms as a substituent. Compared with the case of using a chiral compound having, the tilt angle of liquid crystal molecules was widened.

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
Ps … 自発分極
z … 層法線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display element 2a ... 1st base material 2b ... 2nd base material 3a ... 1st electrode layer 3b ... 2nd electrode layer 4a ... 1st orientation film 4b ... 2nd orientation film 5 ... Liquid crystal layer 11a ... 1st orientation Treatment substrate 11b ... Second alignment treatment substrate 25 ... Liquid crystal molecules Ps ... Spontaneous polarization z ... Layer normal

Claims (2)

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であり、右旋性のキラル化合物Iと、
前記キラル化合物Aおよび前記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性のキラル化合物IIと
を含有し、自発分極を有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
Figure 2013216848
(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。
は、キラルな基であり、下記一般式(3)で表される基である。
Figure 2013216848
(上記式(3)において、R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。
は、−CH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。)
〜Xは、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜Xのうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。)
Figure 2013216848
(上記式(2)において、R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。
は、キラルな基であり、上記式(3)で表される基である。
〜X20は、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜X20のうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CF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。)
At least one of a chiral compound A represented by the following general formula (1) and a chiral compound B represented by the following general formula (2), and a dextrorotatory chiral compound I;
A ferroelectric liquid crystal composition comprising at least one of the chiral compound A and the chiral compound B and containing a left-handed chiral compound II and having spontaneous polarization.
Figure 2013216848
(In the above formula (1), R 1 is a non-chiral group and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 2 is a chiral group and is a group represented by the following general formula (3).
Figure 2013216848
In (the formula (3), R 3 is an alkyl or alkoxyalkyl group of saturated or unsaturated 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
Y 1 represents —CH 3 or a fluorine atom. m is 0 or 1. n is 0 or 1. * Indicates a chiral center. )
X 1 to X 8 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 1 to X 8 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. )
Figure 2013216848
(In the above formula (2), R 4 is an achiral group, which is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 5 is a chiral group, and is a group represented by the above formula (3).
X 9 to X 20 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 9 to X 20 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom.
K represents a single bond or a cyclohexane ring. )
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、自発分極を有する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であり、右旋性のキラル化合物Iと、前記キラル化合物Aおよび前記キラル化合物Bの少なくともいずれかであり、左旋性のキラル化合物IIとを含有することを特徴とする液晶表示素子。
Figure 2013216848
(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。
は、キラルな基であり、下記一般式(3)で表される基である。
Figure 2013216848
(上記式(3)において、R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。
は、−CH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。)
〜Xは、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜Xのうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CFまたはハロゲン原子である。)
Figure 2013216848
(上記式(2)において、R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。
は、キラルな基であり、上記式(3)で表される基である。
〜X20は、それぞれ独立して−CH、−CF、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、X〜X20のうち1つ以上は、それぞれ独立して−CH、−CF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。)
A first alignment treatment substrate having a first substrate, a first electrode layer formed on the first substrate, and a first alignment film formed on the first electrode layer;
A second substrate having a second substrate, a second electrode layer formed on the second substrate, and a second alignment film formed on the second electrode layer;
A liquid crystal display element comprising a ferroelectric liquid crystal composition having a spontaneous polarization formed between the first alignment film and the second alignment film,
The ferroelectric liquid crystal composition is at least one of a chiral compound A represented by the following general formula (1) and a chiral compound B represented by the following general formula (2). And a chiral compound II which is at least one of the chiral compound A and the chiral compound B and contains a levorotatory chiral compound II.
Figure 2013216848
(In the above formula (1), R 1 is a non-chiral group and is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 2 is a chiral group and is a group represented by the following general formula (3).
Figure 2013216848
In (the formula (3), R 3 is an alkyl or alkoxyalkyl group of saturated or unsaturated 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
Y 1 represents —CH 3 or a fluorine atom. m is 0 or 1. n is 0 or 1. * Indicates a chiral center. )
X 1 to X 8 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 1 to X 8 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom. )
Figure 2013216848
(In the above formula (2), R 4 is an achiral group, which is a saturated or unsaturated alkyl group or alkoxyalkyl group having 4 to 18 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.
R 5 is a chiral group, and is a group represented by the above formula (3).
X 9 to X 20 each independently represent —CH 3 , —CF 3 , a halogen atom or a hydrogen atom. However, one or more of X 9 to X 20 are each independently —CH 3 , —CF 3 or a halogen atom.
K represents a single bond or a cyclohexane ring. )
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