JP2013227383A

JP2013227383A - 強誘電性液晶組成物および液晶表示素子

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Publication number: JP2013227383A
Application number: JP2012098986A
Authority: JP
Inventors: Naoko Okimoto; 直子沖本; Naoki Saso; 直紀佐相; Makoto Ishikawa; 誠石川; Daisuke Matsuura; 大輔松浦; Masahito Okabe; 将人岡部
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-11-07

Abstract

【課題】強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、液晶表示素子に用いた場合には透過率を向上させることができる強誘電性液晶組成物を提供。
【解決手段】下記一般式（１）で表される化合物と、耐衝撃性に寄与するキラル化合物とを含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。

（上記式（１）において、Ｒ^３１およびＲ^３２はそれぞれアルキル基等、Ｋ^１、Ｋ^２は、単結合またはエーテル結合を表す。Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４は、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、複屈折の小さい強誘電性液晶組成物およびそれを用いた液晶表示素子に関するものである。

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。

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。

強誘電性液晶は複屈折が大きいため、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子では、色ずれの発生を抑制して良好な白色表示を得るにはセルギャップを２μｍ未満と非常に狭くする必要がある。しかしながら、狭いセルギャップでは、厚みムラの発生、厚みムラによる色ムラや表示ムラの発生等により製造上の歩留りが低下するという問題がある。
そこで、セルギャップの大きい液晶表示素子においても良好な白色表示を実現できる強誘電性液晶が望まれている。

複屈折効果による着色を防止して視認性の高い白黒表示を可能とする液晶表示素子を提供することを目的として、例えば特許文献１には、基板に複屈折をもたせるとともに、基板の光学主軸を強誘電性液晶のスメクチック層法線から３０度傾けて配置し、基板と液晶層のリタデーションの差を所定の範囲とすることが提案されている。

また、強誘電性液晶ではないが、ネマチック液晶に関して、表示特性を改善するために液晶材料を添加することが知られている。例えば特許文献２には、所望の複屈折率を有する液晶材料や比較的大きな複屈折率を有する液晶材料を添加することが提案されている。

また、強誘電性液晶は、ネマチック液晶に比べて分子の秩序性が高いために、衝撃により分子配向の規則性が乱されると元の状態に戻りにくい、すなわち外部衝撃に非常に弱いという問題を抱えている。

耐衝撃性を向上させる手段としては、例えば、強誘電性液晶組成物にゲル化剤を添加する方法、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３参照）、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４参照）が提案されている。しかしながら、これらの方法では、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。

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５参照）。特許文献５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。
しかしながら、上記のような耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物では、キラル化合物が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ため、強誘電性液晶組成物の複屈折が大きいという問題が顕著になる。そこで、セルギャップの大きい液晶表示素子においても良好な白色表示を可能にするためには、耐衝撃性に寄与する特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の複屈折を小さくすることが強く求められる。

さらに、液晶表示素子には、高透過率であることも求められている。
透過率を向上させる手段としては、例えば、液晶表示素子のＶＴ特性（電圧−透過率特性）を変化させる方法が提案されており、強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子では、例えば特許文献６に、強誘電性液晶組成物に添加するキラル化合物の種類を適宜選択することで、液晶表示素子のＶＴ特性を変化させることが提案されている。

特許第３２２５０８４号公報特開２００１−３４１９７号公報特開２００３−１１４４４０号公報特許第３５４１４３７号公報国際公開第２０１０／０３１４３１号パンフレット特開平９−３０２３４２号公報

上記の耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくするためには、強誘電性液晶組成物に複屈折の小さな材料を添加することが考えられる。しかしながら、上記の耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物に複屈折の小さな材料を添加すると、液晶表示素子に用いた場合に、駆動特性が変化して液晶分子のチルト角が小さくなり輝度が低下するという問題がある。
また、従来では、透過率の高い液晶表示素子を得る方法として、強誘電性液晶組成物に添加するキラル化合物の種類を適宜選択することでＶＴ特性を変化させる方法が提案されているが、耐衝撃性を向上させるための特定のキラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子では、キラル化合物の種類を変えると、所望の耐衝撃性が得られなくなるといった問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物において、強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、セルギャップの大きい液晶表示素子においても良好な白色表示を実現できるとともに、液晶表示素子に用いた場合には透過率を向上させることができる強誘電性液晶組成物を提供することを主目的とするものである。

本発明者らは、耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子の複屈折および透過率について種々検討を重ねた結果、特定の構造を有する化合物を用いることで、強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、液晶表示素子に用いた場合にはセルギャップが比較的大きくとも色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であるだけでなく、液晶表示素子に用いた場合に透過率を向上させることができることを見出した。さらには、特定の構造を有する化合物を含有させることにより、液晶表示素子に用いた場合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た。本発明はこのような知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明は、下記一般式（１）で表される化合物と、下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび下記一般式（３）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とを含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物を提供する。

（上記式（１）において、Ｒ^３１およびＲ^３２はそれぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ケイ素原子を含んでいてもよい、炭素原子およびケイ素原子の数の合計が６〜１４の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。
Ｋ^１、Ｋ^２は、それぞれ独立して単結合またはエーテル結合を表す。ただし、Ｋ^１、Ｋ^２は、少なくともいずれかがエーテル結合である。
Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４は、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれかがフッ素原子である場合、Ｚ^３、Ｚ^４は水素原子であり、Ｚ^３およびＺ^４の少なくともいずれかがフッ素原子である場合、Ｚ^１、Ｚ^２は水素原子である。）

（上記式において、Ｒ¹、Ｒ^４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。Ｒ^２、Ｒ^５は、キラルな基であり、下記一般式（４）で表される基である。

（上記式において、Ｒ^３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。Ｙ^１は、−ＣＨ_３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^１〜Ｘ^８、Ｘ^９〜Ｘ^２０は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ^１〜Ｘ^８のうち１つ以上およびＸ^９〜Ｘ^２０のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子である。Ｋ^３は、単結合またはシクロヘキサン環を表す。）

本発明によれば、上記式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび上記式（３）で表されるキラル化合物Ｂのような複数個のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物は、その構造から、耐衝撃性を向上させることができるものの、複屈折が大きい。しかしながら、上記式（１）で表される化合物を含有することにより、複屈折を小さくすることができ、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合には、セルギャップが比較的大きくとも色ずれの発生を抑制し、良好な白色表示を得ることができる。また、上記式（１）で表される化合物を含有することにより、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合には、ＶＴ特性を変化させて液晶表示素子の透過率を向上させ、明るさを増大させることができるとともに、引っかき耐性をも向上させることができる。

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、上述の強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有することを特徴とする液晶表示素子を提供する。

本発明によれば、上記強誘電性液晶組成物を用いるので、複屈折を小さくすることができ、セルギャップが比較的大きくとも色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であり、歩留りを向上させることが可能となる。また、上記強誘電性液晶組成物を用いることにより、ＶＴ特性を変化させて透過率を向上させ、明るさを増大させることができる。さらには、引っかき耐性をも向上させることができる。

本発明においては、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に、上記式（１）で表される化合物を含有させることにより、複屈折を小さくすることができ、色ずれの発生を抑制し、良好な白色表示を得ることができるとともに、ＶＴ特性を変化させて透過率を向上させ明るさを増大させることができ、さらには引っかき耐性をも向上させることができるという効果を奏する。

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。本発明の液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。実施例および比較例における液晶表示素子の色度図である。液晶表示素子のＶＴ特性を示すグラフである。

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。

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）で表される化合物と、下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび下記一般式（３）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とを含有することを特徴とするものである。

本発明において、上記式（２）で表されるキラル化合物Ａは、コア部にベンゼン環を３個とシクロヘキサン環１個を有しており、また、上記式（３）で表されるキラル化合物Ｂは、コア部にベンゼン環を４個有している。本発明においては、このような特定の構造を有する上記式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび上記式（３）で表されるキラル化合物Ｂを含有するので、耐衝撃性を有する強誘電性液晶組成物とすることができる。

一方、上記式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび上記式（３）で表されるキラル化合物Ｂは、ベンゼン環を複数個有しており、形状が直線状になる傾向があり、またベンゼン環は平面的な構造をとるためベンゼン環平面が積層して配向する傾向があることから、屈折率の異方性、すなわち複屈折が大きくなる。また、不飽和結合による共役が多いほど複屈折が大きくなることが知られている。
一方、上記式（１）で表される化合物は、エステル結合を有するため、棒状ではなく、折れ曲がった形状を有しているので、屈折率の異方性が小さくなる。また、上記式（１）で表される化合物は、不飽和結合による共役が少ないため、複屈折が小さくなると推量される。
したがって本発明においては、上記式（１）で表される化合物が強誘電性液晶組成物に添加されていることにより、複屈折を小さくすることができる。よって、セルギャップの比較的大きな液晶表示素子に用いた場合にも、色ずれの発生を抑制して良好な白色表示を得ることが可能となる。

また本発明においては、上記式（１）で表される化合物を強誘電性液晶組成物に添加することにより、強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に、ＶＴ特性を変化させて、透過率を向上させることができる。
強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子のＶＴ特性は、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、横軸を電圧とし、縦軸を透過率としたときに、Ｖ字状の曲線（以下、Ｖ字曲線という）を描く。このＶ字曲線において正電圧＋Ｖ_ｘを印加した時の透過率Ｔ_１、および負電圧−Ｖ_ｘを印加した時の透過率Ｔ_２の平均値（Ｔ_１＋Ｔ_２）／２から、液晶表示素子の透過率が求められる。具体的に図４（ａ）、（ｂ）に示すＶＴ特性について、図４（ｂ）に示されるＶＴ特性は、図４（ａ）に示されるＶＴ特性と比較して、正電圧＋Ｖ_ｘを印加した時の透過率Ｔ_１および負電圧−Ｖ_ｘを印加した時の透過率Ｔ_２の平均値（Ｔ_１＋Ｔ_２）／２が大きくなる。したがって、ＶＴ特性を、図４（ｂ）に例示するように、よりＶ字状に近いＶ字曲線へと変化させて、正電圧＋Ｖ_ｘを印加した時の透過率Ｔ_１および負電圧−Ｖ_ｘを印加した時の透過率Ｔ_２の平均値（Ｔ_１＋Ｔ_２）／２を大きくすることにより、液晶表示素子の透過率を向上させることができる。
本発明においては、上記式（１）で表される化合物を強誘電性液晶組成物に添加することにより、ＶＴ特性を、Ｖ字状により近いＶ字曲線へと変化させることができるので、液晶表示素子の透過率を向上させることができる。
なお、上記式（１）で表される化合物を強誘電性液晶組成物に添加することにより、上述のようにＶＴ特性が変化する理由については明らかではないが、上記式（１）で表される化合物が、上記エステル結合部位で折れ曲がった形状を有していることが要因であると推量される。

また本発明において、上記式（１）で表される化合物は、エステル結合部位で折れ曲がった形状を有しているので、耐衝撃性を改善する上記式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび上記式（３）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強誘電性液晶組成物の規則的過ぎる液晶相構造を緩和することができると考えられる。また、上記式（１）で表される化合物を強誘電性液晶組成物に添加すると、粘度は上記化合物の添加前と比べて同等もしくは低くなる傾向があり、大幅に高くなることはない。
したがって本発明においては、上記式（１）で表される化合物を含有することにより、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合には、引っかき耐性を向上させることができると推量される。
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。

さらに本発明において、上記式（１）で表される化合物は、末端鎖部のアルキル基の炭素数が所定の範囲内であるので、強誘電性液晶組成物に添加しても、液晶分子のチルト角が大幅に小さくなることがない。したがって、本発明の強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合には、十分な輝度を得ることができる。

以下、本発明の強誘電性液晶組成物における各成分について説明する。

１．上記式（１）で表される化合物
上記式（１）において、Ｒ^３１は、飽和もしくは不飽和のアルキル基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ケイ素原子を含んでいてもよい。

Ｒ^３１において、炭素原子およびケイ素原子の数の合計は６〜１４であればよいが、中でも６〜１２が好ましい。炭素原子およびケイ素原子の数の合計が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物がスメクチックＢ相等の結晶相に近い液晶相を発現しやすくなるおそれがある。スメクチックＢ相等の結晶相に近い液晶相が発現すると、相系列が複雑になり、液晶分子が配向しにくくなる。さらに、炭素原子およびケイ素原子の数の合計が上記範囲よりも多いと、上記式（１）で表される化合物の製造が難しくなるおそれがある。一方、炭素原子およびケイ素原子の数の合計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おそれがある。スメクチック相が発現しないと、液晶分子のチルト角が小さくなったり、透過率や液晶分子の配向に悪影響を及ぼしたり、強誘電性液晶組成物としてのカイラルスメクチックＣ相の温度範囲が狭くなったりする。炭素原子およびケイ素原子の数の合計が上記範囲内であることにより、強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた際に、液晶分子のチルト角をより大きくすることができる。

Ｒ^３１において、アルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。アルキル基がハロゲン原子で置換されている場合、強誘電性液晶組成物では、スメクチック液晶の相転移温度が広がるので、低温でも安定して液晶表示素子を駆動することが可能となる。

Ｒ^３１において、アルキル基は、ケイ素原子を含んでいてもよい。アルキル基がケイ素原子を含む場合、上記の場合と同様に、強誘電性液晶組成物では、スメクチック液晶の相転移温度が広がるので、低温でも安定して液晶表示素子を駆動することが可能となる。

Ｒ^３１において、アルキル基は、直鎖状または分岐状である。

上記式（１）において、Ｒ^３２は、飽和もしくは不飽和のアルキル基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ケイ素原子を含んでいてもよい。
なお、Ｒ^３２については、上記のＲ^３１と同様であるので、ここでの説明は省略する。

上記式（１）において、Ｋ^１およびＫ^２は、それぞれ独立して単結合またはエーテル結合を表す。ただし、Ｋ^１およびＫ^２は、少なくともいずれかがエーテル結合である。

Ｋ^１およびＫ^２としては、Ｋ^１およびＫ^２のいずれかがエーテル結合であってもよく、Ｋ^１およびＫ^２のいずれもがエーテル結合であってもよい。中でも、Ｋ^１およびＫ^２のいずれもがエーテル結合であることが好ましい。Ｋ^１およびＫ^２のいずれもがエーテル結合である場合には、液晶分子のチルト角を大きくし、かつＶＴ特性を変化させて、よりＶ字状に近いＶ字曲線とすることができるため、結果として正電圧を印加した時の透過率および負電圧を印加した時の透過率の平均値を大きくすることができ、液晶表示素子の透過率を高めることができる。さらに、後述するようにＺ^１、Ｚ^２、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもがフッ素原子でない場合、すなわちＺ^１、Ｚ^２、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもが水素原子である場合には、Ｋ^１およびＫ^２のいずれもがエーテル結合であることにより、スメクチック性が発現しやすくなる。

一方、Ｋ^１およびＫ^２のいずれかがエーテル結合である場合には、Ｋ^１およびＫ^２のいずれもがエーテル結合である場合と比較して、上記キラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物の規則的過ぎる分子配列をより緩和することができ、引っかき耐性をさらに良くすることができる。Ｋ^１およびＫ^２のいずれかがエーテル結合である場合、Ｋ^１がエーテル結合であり、Ｋ^２が単結合であってもよく、Ｋ^１が単結合であり、Ｋ^２がエーテル結合であってもよい。

上記式（１）において、Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３およびＺ^４は、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれかがフッ素原子である場合、Ｚ^３、Ｚ^４は水素原子であり、Ｚ^３およびＺ^４の少なくともいずれかがフッ素原子である場合、Ｚ^１、Ｚ^２は水素原子である。

Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３およびＺ^４において、Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれか、あるいはＺ^３およびＺ^４の少なくともいずれかがフッ素原子であってもよく、Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもがフッ素原子でなくてもよい。Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれか、あるいはＺ^３およびＺ^４の少なくともいずれかがフッ素原子である場合には、スメクチック性が発現しやすくなり、さらに液晶分子のチルト角をより大きくすることができる。また、Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもがフッ素原子でない場合、すなわちＺ^１、Ｚ^２、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもが水素原子である場合には、強誘電性液晶組成物の複屈折をより小さくすることができる。

また、Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれかがフッ素原子であり、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもが水素原子であってもよく、Ｚ^１およびＺ^２のいずれもが水素原子であり、Ｚ^３およびＺ^４の少なくともいずれかがフッ素原子であってもよい。中でも、Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれかがフッ素原子であり、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもが水素原子であることが好ましい。Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれかがフッ素原子であり、Ｚ^３およびＺ^４のいずれもが水素原子である場合には、強誘電性液晶組成物がスメクチック性を発現しやすくなる。

Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれかがフッ素原子である場合には、Ｚ^１およびＺ^２のいずれかがフッ素原子であってもよく、Ｚ^１およびＺ^２のいずれもがフッ素原子であってもよい。中でも、Ｚ^１およびＺ^２のいずれもがフッ素原子であることが好ましい。
なお、Ｚ^３およびＺ^４については、上記Ｚ^１およびＺ^２と同様であるので、ここでの説明は省略する。

上記式（１）で表される化合物の具体例としては、下記式（１−１）〜（１−３）で表される化合物を挙げることができる。

（上記式（１−１）〜（１−３）において、ｈ、ｉは６〜１４である。Ｚ^５、Ｚ^６は、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、Ｚ^５、Ｚ^６の少なくともいずれかはフッ素原子である。）

本発明に用いられる上記式（１−１）で表される化合物は、末端鎖部Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１および末端鎖部Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１がエーテル結合によってコア部に連結され、コア部のベンゼン環にフッ素原子が置換されていない構造となっている。
上記式（１−１）で表される化合物は、上述のような構造をなすことにより、強誘電性液晶組成物の複屈折をより小さくすることができ、セルギャップの大きい液晶表示素子においても良好な白色表示を実現できる。

本発明に用いられる上記式（１−２）で表される化合物は、末端鎖部Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１および末端鎖部Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１がエーテル結合によってコア部に連結され、Ｚ^５およびＺ^６の少なくともいずれかがフッ素原子である構造となっている。
上記式（１−２）で表される化合物は、上述のような構造をなすことにより、液晶分子のチルト角をより大きくすることができ、上記式（１−２）で表される化合物を含有する強誘電性液晶組成物を液晶表示素子に用いた場合に十分な明るさを得ることができる。

上記式（１−３）で表される化合物は、末端鎖部Ｃ_ｈＨ_２ｈ＋１がエーテル結合によってコア部に連結され、末端鎖部Ｃ_ｉＨ_２ｉ＋１が単結合によってコア部に連結されており、Ｚ^５およびＺ^６の少なくともいずれかがフッ素原子である構造となっている。
上述のような構造をなす上記式（１−３）で表される化合物は、末端鎖部のいずれもがエーテル結合によってコア部に連結されている構造を有する化合物と比較して、上記キラル化合物を含有する強誘電性液晶組成物の規則的過ぎる分子配列をより緩和することができ、引っかき耐性をさらに良くすることができる。

上記式（１−１）〜（１−３）において、ｈおよびｉは６〜１４であり、好ましくは６〜１２である。なお、ｈおよびｉが上記範囲である好ましい理由については、上記式（１）におけるＲ^３1およびＲ^３２の場合と同様であるため、ここでの説明は省略する。

上記式（１−２）および（１−３）において、Ｚ^５およびＺ^６は、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、Ｚ^５およびＺ^６の少なくともいずれかはフッ素原子である。

Ｚ^５およびＺ^６としては、Ｚ^５およびＺ^６のいずれかがフッ素原子であってもよく、Ｚ^５およびＺ^６のいずれもがフッ素原子であってもよいが、中でも、Ｚ^５およびＺ^６のいずれもがフッ素原子であることが好ましい。Ｚ^５およびＺ^６のいずれもがフッ素原子である場合、カイラルスメクチックＣ相を発現しやすくなり、上記化合物単体でのカイラルスメクチックＣ相の温度範囲が広がる。これにより、強誘電性液晶組成物が安定的にカイラルスメクチックＣ相を発現しやすくなり、強誘電性液晶組成物に含まれる他の成分の自由度が増す。また、カイラルスメクチックＣ相が安定的に発現することにより、液晶分子のチルト角が大きくなり、透過率を向上させることができる。

上記式（１−１）〜（１−３）で表される化合物の具体例としては、４−Ｈｅｐｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｈｅｘｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ、４−Ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ、２，３−Ｄｉｆｌｕｏｒｏ−４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ、４−Ｄｅｃｙｌｏｘｙ−２,３−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ、２，３−Ｄｉｆｌｕｏｒｏ−４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ、４−Ｄｅｃｙｌｏｘｙ−２,３−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ、および２，３−Ｄｉｆｌｕｏｒｏ−４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｏｃｔｙｌ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒを挙げることができる。

上記式（１）で表される化合物としては、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。
上記式（１）で表される化合物を２種以上混合して用いる場合、例えば、上記式（１−１）、（１−２）および（１−３）で表される化合物を混合して用いてもよい。上記式（１−１）、（１−２）および（１−３）で表される化合物を混合して用いる場合には、上記式（１−１）、（１−２）および（１−３）で表される各化合物が有する利点を全て兼ね備えた強誘電性液晶組成物とすることができる。すなわち、上記式（１−１）、（１−２）および（１−３）で表される化合物を混合して用いる場合には、上記式（１−１）で表される化合物が有する複屈折をより小さくすることができるという利点と、上記式（１−２）で表される化合物が有するチルト角をより大きくすることができるという利点と、上記式（１−３）で表される化合物が有する規則的過ぎる分子配列をより緩和することができるという利点と、を全て兼ね備えた強誘電性液晶組成物とすることができる。

強誘電性液晶組成物中の上記式（１）で表される化合物の含有量としては、本発明の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではないが、強誘電性液晶組成物中にて５質量％〜６０質量％の範囲内であることが好ましく、中でも１０質量％〜５０質量％の範囲内であることが好ましく、特に２０質量％〜４０質量％の範囲内であることが好ましい。上記式（１）で表される化合物の含有量が少ないと、強誘電性液晶組成物の複屈折の低減、液晶表示素子の透過率の向上、液晶表示素子の引っかき耐性の向上という効果が十分に得られない場合があり、また上記式（１）で表される化合物の含有量が多いと、結晶化しやすくなったり、駆動性能が劣化したりするおそれがあるからである。

２．キラル化合物
本発明の強誘電性液晶組成物は、下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび下記一般式（３）で表されるキラル化合物Ｂの少なくともいずれかのキラル化合物を含有するものである。

以下、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂに分けて説明する。

（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（２）で表されるものである。

上記式（２）において、Ｒ¹は、非キラルな基であり、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数４〜１８の飽和もしくは不飽和のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基である。
炭素数は４〜１８であればよいが、中でも６〜１８が好ましく、６〜１２がさらに好ましい。炭素数が上記範囲よりも多いと、キラル化合物Ａの合成が困難となり、コストが嵩むからである。一方、炭素数が上記範囲よりも少ないと、強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現しない場合があるからである。なお、アルキル基およびアルコシキアルキル基がハロゲン原子で置換されている場合には、炭素数が比較的少なくとも、強誘電性液晶組成物がスメクチック相を発現する場合がある。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ハロゲン原子で置換されていなくてもよいが、中でも、ハロゲン原子で置換されていないことが好ましい。
アルキル基またはアルコキシアルキル基は、直鎖状または分岐状である。
アルキル基またはアルコシキアルキル基は、飽和であっても不飽和であってもよいが、中でも飽和であることが好ましい。環状の不飽和アルカン以外の不飽和アルカンにおいては、不飽和アルカンは飽和アルカンに比べて反応性が高く、長期の保存・駆動や温度変化により材質が変化し、表示品質が劣化するおそれがあるからである。
Ｒ¹はアルキル基であってもアルコキシアルキル基であってもよいが、中でもアルキル基であることが好ましい。

上記式（２）において、Ｒ^２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（４）で表される基である。

上記式（４）において、Ｒ^３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。
Ｒ^３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。

上記式（４）において、Ｙ^１は、−ＣＨ_３またはフッ素原子を表す。−ＣＨ_３の場合には、キラル化合物Ａの合成が容易であるという利点を有する。一方、フッ素原子の場合、液晶分子の自発分極の大きさを大きくすることができ、応答速度を速くすることができるという利点もある。
Ｙ^１は−ＣＨ_３であってもフッ素原子であってもよいが、中でも−ＣＨ_３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。

上記式（４）において、ｍは０または１である。
また、上記式（４）において、＊印はキラル中心を示す。ｍ＝０のとき、１位の炭素原子がキラル中心となり、ｍ＝１のとき、２位の炭素原子がキラル中心となる。

上記式（４）において、ｎは０または１である。

上記式（２）において、Ｘ^１〜Ｘ^８は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ^１〜Ｘ^８のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子である。
Ｘ^１〜Ｘ^８のすべてが水素原子である場合には、キラル化合物Ａの溶解性が低下するため、キラル化合物Ａの合成、精製が困難になり、コストが高くなったり、また強誘電性液晶組成物が、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になりやすくなり、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^１〜Ｘ^８のうち１つ以上が−ＣＨ_３、−ＣＦ_３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、この歪みが規則的過ぎる分子配列を緩和するので、高い耐衝撃性を得ることができると考えられる。

中でも、Ｘ^１〜Ｘ^３、Ｘ^５〜Ｘ^７のいずれか１つ以上が、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ^１〜Ｘ^３、Ｘ^５〜Ｘ^７の位置に置換基を有する場合はＸ^４、Ｘ^８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^４、Ｘ^８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。

Ｘ^１〜Ｘ^８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、例えばＸ^１、Ｘ^２、Ｘ^５、Ｘ^６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^１、Ｘ^２、Ｘ^５、Ｘ^６のうちいずれか１つが、−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子であることが好ましい。またＸ^３、Ｘ^４、Ｘ^７、Ｘ^８が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合も上記の場合と同様である。
特に、Ｘ^１〜Ｘ^８のうちいずれか１つのみが、−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子であることが好ましい。
また、ベンゼン環が有する置換基は、−ＣＨ_３または塩素原子であることが特に好ましい。

上記式（２）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（２−１）および（２−２）で表されるキラル化合物Ａが挙げられる。

（上記式（２−１）および（２−２）において、Ｒ^１１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、Ｘ^２１およびＸ^２２はそれぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子を表し、ｊおよびｋは一方が０、他方が１である。）

上記式（２−１）および（２−２）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。

上記式（２−１）および（２−２）において、Ｒ^１１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、Ｒ^１１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。

上記式（２−２）において、ｍは０または１である。
また、上記式（２−１）および（２−２）において、＊印はキラル中心を示す。上記式（２−１）では、１位の炭素原子がキラル中心となる。上記式（２−２）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。

上記式（２−１）および（２−２）において、Ｘ^２１およびＸ^２２は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子を表す。中でも、−ＣＨ_３または塩素原子が好ましい。
Ｘ^２１およびＸ^２２の位置としては、上述のＸ^１〜Ｘ^８の位置と同様である。

また、上記式（２−１）および（２−２）において、ｊおよびｋは、一方が０、他方が１である。

上記式（２−１）および（２−２）で表されるキラル化合物Ａの具体例としては、表１に示すキラル化合物Ａを挙げることができる。なお、表１において、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。

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。

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。

（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（３）で表されるものである。

上記式（３）において、Ｋ^３は、単結合またはシクロヘキサン環を表す。Ｋ^３が単結合である場合、下記一般式（３−１）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^３がシクロヘキサン環である場合、下記一般式（３−２）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^３は単結合であることが好ましい。

（上記式（３−１）および（３−２）において、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｘ^９〜Ｘ^２０は、上記式（３）と同様である。）

上記式（３）において、Ｒ^４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^４については、上記式（２）におけるＲ^１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

上記式（３）において、Ｒ^５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（４）で表される基である。なお、上記式（４）で表される基については、上記キラル化合物Ａの場合と同様であるため、ここでの説明は省略する。

上記式（３）において、Ｘ^９〜Ｘ^２０は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ^９〜Ｘ^２０のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子である。なお、Ｘ^９〜Ｘ^２０のうち１つ以上が−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子である理由については、上記式（２）におけるＸ^１〜Ｘ^８の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。

中でも、Ｘ^９〜Ｘ^１３、Ｘ^１５〜Ｘ^１９のいずれか１つ以上が、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子であることが好ましい。Ｘ^９〜Ｘ^１３、Ｘ^１５〜Ｘ^１９の位置に置換基を有する場合はＸ^１４、Ｘ^２０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^１４、Ｘ^２０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。

Ｘ^９〜Ｘ^２０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、例えばＸ^９、Ｘ^１０、Ｘ^１５、Ｘ^１６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^９、Ｘ^１０、Ｘ^１５、Ｘ^１６のうちいずれか１つが、−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子であることが好ましい。またＸ^１１、Ｘ^１２、Ｘ^１７、Ｘ^１８が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合やＸ^１３、Ｘ^１４、Ｘ^１９、Ｘ^２０が結合しているベンゼン環が置換基を有する場合も上記の場合と同様である。
特に、Ｘ^９〜Ｘ^２０が結合している３個のベンゼン環のうち、１個または２個のベンゼン環がそれぞれ１個の置換基を有することが好ましい。
また、ベンゼン環が有する置換基は、−ＣＨ_３または塩素原子であることが特に好ましい。

上記式（３）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（３−３）〜（３−６）で表されるキラル化合物Ｂが挙げられる。

（上記式（３−３）〜（３−６）において、Ｒ^１２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、Ｘ^３１〜Ｘ^３３はそれぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子を表し、ｒ、ｓおよびｔはいずれか１つまたは２つが１、残りが０である。）

上記式（３−３）〜（３−６）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。

上記式（３−３）〜（３−６）において、Ｒ^１２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、Ｒ^１２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。

上記式（３−４）、（３−６）において、ｍは０または１である。
また、上記式（３−３）〜（３−６）において、＊印はキラル中心を示す。上記式（３−３）、（３−５）では、１位の炭素原子がキラル中心となる。上記式（３−４）、（３−６）では、ｍ＝０のとき、１位の炭素原子がキラル中心となり、ｍ＝１のとき、２位の炭素原子がキラル中心となる。

上記式（３−３）〜（３−６）において、Ｘ^３１〜Ｘ^３３は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子を表す。中でも、−ＣＨ_３または塩素原子が好ましい。
Ｘ^３１〜Ｘ^３３の位置としては、上述のＸ^９〜Ｘ^２０の位置と同様である。

上記式（３−３）〜（３−６）において、ｒ、ｓおよびｔはいずれか１つまたは２つが１、残りが０である。

上記式（３−３）〜（３−６）で表されるキラル化合物Ｂの具体例としては、表２に示すキラル化合物Ｂを挙げることができる。なお、表２において、右旋性を（＋）、左旋性を（−）で示す。

上記式（３−３）〜（３−６）で表されるキラル化合物Ｂのうち、中でも、上記式（３−３）および（３−５）で表されるキラル化合物Ｂが好ましい。

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（３−１）で表されるキラル化合物Ｂと上記式（３−２）で表されるキラル化合物Ｂとを含有していてもよい。

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。

（３）キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂ
本発明の強誘電性液晶組成物は、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの少なくともいずれかを含有する。本発明においては、キラル化合物Ａのみを含有していてもよく、キラル化合物Ｂのみを含有していてもよく、キラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂを含有していてもよい。また、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ａを含有する場合、１種類のキラル化合物Ａを含有していてもよく、２種類以上のキラル化合物Ａを含有していてもよい。同様に、強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ｂを含有する場合、１種類のキラル化合物Ｂを含有していてもよく、２種類以上のキラル化合物Ｂを含有していてもよい。

中でも、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。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ものである。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。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になりやすいものであると、衝撃が加わって液晶分子が移動したときに元の状態に戻りにくくなり、耐衝撃性が劣ってしまう。そのため、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。

また、本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式（３−２）で表される４個のベンゼン環および１個のシクロヘキサン環が直接結合されたキラル化合物Ｂ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。

特に、本発明の強誘電性液晶組成物は、キラル化合物Ａとキラル化合物Ｂとを含有することが好ましい。また、本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式（３−１）で表される４個のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物Ｂ１と上記式（３−２）で表される４個のベンゼン環および１個のシクロヘキサン環が直接結合されたキラル化合物Ｂ２とを含有することも好ましい。このような２種類のキラル化合物が含有されていることにより、耐衝撃性を効果的に向上させることができるからである。

本発明の強誘電性液晶組成物がキラル化合物Ａのみを含有する場合、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ａの含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではない。上記キラル化合物Ａを１種単独で用いる場合にはそのキラル化合物Ａの含有量が、上記キラル化合物Ａを２種以上混合する場合には２種以上のキラル化合物Ａの各含有量が、強誘電性液晶組成物中にて５質量％以上であることが好ましい。中でも、上記キラル化合物Ａを１種単独で用いる場合にはそのキラル化合物Ａの含有量が、上記キラル化合物Ａを２種以上混合する場合には２種以上のキラル化合物Ａの合計含有量が、強誘電性液晶組成物中で５質量％〜３５質量％の範囲内であることが好ましく、１５質量％〜３０質量％の範囲内であることがより好ましい。キラル化合物Ａの含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の耐衝撃性が得られない場合があり、一方、キラル化合物Ａの含有量が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物が、粘度が高くなったり、結晶化しやすくなったりして、十分な耐衝撃性が得られない場合があり、また液晶表示素子を作製する際に液晶層の形成が困難となる場合があるからである。

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、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ｂの含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではなく、上記キラル化合物Ａの含有量と同様である。

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（３−１）で表される４個のベンゼン環が直接結合されたキラル化合物Ｂ１と上記式（３−２）で表される４個のベンゼン環および１個のシクロヘキサン環が直接結合されたキラル化合物Ｂ２とを含有する場合、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ｂ１の含有量は、キラル化合物Ｂ２の含有量以上であることが好ましい。キラル化合物Ｂ２はキラル化合物Ｂ１と比較して、電圧を印加したときの液晶分子のチルト角を小さくする傾向があるので、キラル化合物Ｂ１に比べてキラル化合物Ｂ２の含有量を多くすると、液晶分子のチルト角が小さくなり、明るさが十分得られないおそれがある。これに対し、キラル化合物Ｂ１がキラル化合物Ｂ２に比べて多く含有されていることにより、液晶分子のチルト角を大きくすることができ、駆動性能を向上させることができる。

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、強誘電性液晶組成物中のキラル化合物Ａおよびキラル化合物Ｂの合計含有量としては、耐衝撃性の効果が得られる程度であれば特に限定されるものではなく、上記キラル化合物Ａの含有量と同様である。

また、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、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。なお、好ましい理由については、上述のキラル化合物Ｂ１およびキラル化合物Ｂ２の含有量の場合と同様である。

３．ホスト液晶
本発明の強誘電性液晶組成物は、ホスト液晶をさらに含有していてもよい。
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。
ここで、フェニルピリミジン化合物はコア部にベンゼン環およびピリミジン環の芳香環を少なくとも２個有するので複屈折が大きくなりやすいが、本発明においては上記式（１）で表される化合物が添加されていることによって強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができる。
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。

強誘電性液晶組成物中のホスト液晶の含有量としては、上記式（１）で表される化合物および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。

４．強誘電性液晶組成物
本発明の強誘電性液晶組成物としては、カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ^＊）相を発現するものであれば特に限定されるものではない。強誘電性液晶組成物の相系列としては、例えば、降温過程においてネマチック（Ｎ）相−コレステリック（Ｃｈ）相−ＳｍＣ^＊相と相変化するもの、Ｎ相−ＳｍＣ^＊相と相変化するもの、Ｎ相−スメクチックＡ（ＳｍＡ）相−ＳｍＣ^＊相と相変化するもの、Ｎ相−Ｃｈ相−ＳｍＡ相−ＳｍＣ^＊相と相変化するもの、などを挙げることができる。

また、本発明の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。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。

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。

このような本発明の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、ＳｍＡ相を経由してＳｍＣ^＊相を発現する強誘電性液晶組成物は、よりＶ字状に近いＶ字曲線が得られやすいことから好ましい。

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、上述の強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有することを特徴とするものである。

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が上記強誘電性液晶組成物を含んでいる。

本発明においては、上記強誘電性液晶組成物を用いるので、複屈折を小さくすることができ、セルギャップが比較的大きくとも色ずれの発生を抑制し良好な白色表示を得ることが可能であり、歩留りを向上させることが可能となる。また、上記強誘電性液晶組成物を用いることにより、ＶＴ特性を変化させて透過率を向上させ、明るさを増大させることができる。さらには、引っかき耐性をも向上させることができる。
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。

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、上記の「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。

液晶層の厚みは、２．０μｍ〜１０．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは２．３μｍ〜５．０μｍの範囲内、さらに好ましくは２．５μｍ〜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おそれがあり、逆に液晶層の厚みが厚すぎると液晶分子が配向しにくくなりコントラストが低下する可能性があるからである。液晶層の厚みは、ビーズスペーサ、柱状スペーサ、隔壁等により調整することができる。

液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば真空注入方式、液晶滴下方式等を用いることができる。
強誘電性液晶組成物を配向させる際には、徐冷すればよく、液晶層に電圧を印加する必要はない。

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。

（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。

（ａ）光配向膜
光配向膜の形成に利用される光励起反応としては、大きく、光反応と光異性化反応とに分けることができる。また、光反応としては、光二量化反応と光分解反応とを挙げることができる。
光配向膜の材料、形成方法および厚みとしては、一般的なものを適用することができ、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。

（ｂ）ラビング配向膜
ラビング配向膜の材料、形成方法および厚みとしては、一般的なものを適用することができる。

（ｃ）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。

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ればよい。

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、骨格、置換基、側鎖を変えたり、添加剤の添加量を変えたりすることや、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、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、異性化反応性骨格、置換基、側鎖等を変えたり、単分子化合物および重合性モノマーをそれぞれ用いたり、添加剤の添加量を変えたりすることや、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、二量化反応部位、置換基、側鎖等を変えたり、添加剤の添加量を変えたりすることや、添加剤の有無によって、組成を変化させることもできる。

（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。

（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。

（４）その他の構成
本発明においては、第１基材上または第２基材上に隔壁または柱状スペーサが形成されていてもよい。隔壁および柱状スペーサとしては、一般的な隔壁および柱状スペーサを適用することができる。

また、本発明においては、第１基材上または第２基材上に着色層が形成されていてもよい。着色層が形成されている場合には、着色層によってカラー表示を実現することができるカラーフィルタ方式の液晶表示素子を得ることができる。着色層としては、一般的なものを適用することができる。

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。

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。

４．液晶表示素子の駆動方法
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、強誘電性液晶組成物の高速応答性を利用することができるので、１画素を時間分割し、良好な動画表示特性を得るために高速応答性を特に必要とするフィールドシーケンシャルカラー方式にも好適に用いることができる。
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、フィールドシーケンシャル方式に限定されるものではなく、着色層を用いてカラー表示を行う、カラーフィルタ方式であってもよい。

本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式が好ましい。ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式を採用することにより、目的の画素を確実に点灯、消灯できるため高品質なディスプレイが可能となるからである。
また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、セグメント方式であってもよい。

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。

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。

（強誘電性液晶組成物）
下記に示す化合物のａ〜ｇ、および下記表３に示すキラル化合物を用い、下記表４に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。
ａ．４−Ｈｅｐｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｈｅｘｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ
ｂ．４−Ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ
ｃ．２，３−Ｄｉｆｌｕｏｒｏ−４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ
ｄ．４−Ｄｅｃｙｌｏｘｙ−２,３−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ
ｅ．２，３−Ｄｉｆｌｕｏｒｏ−４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ
ｆ．４−Ｄｅｃｙｌｏｘｙ−２,３−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｄｅｃｙｌｏｘｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ
ｇ．２，３−Ｄｉｆｌｕｏｒｏ−４−ｏｃｔｙｌｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ４−ｏｃｔｙｌ−ｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ

（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。

また、ＩＴＯコーティングされたガラス基板２上に光異性化型の光配向膜材料（ＬＩＡ０１２：ＤＩＣ株式会社）の溶液を１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。その後、オーブンで１００℃、３分間乾燥後、偏光露光機で２Ｊ偏光露光処理を行った。

次に、基板上に四角い枠状にシール材を塗布した。その基板上に、上述の強誘電性液晶組成物を点状に塗布し、二つの基板をラビング処理の方向と偏光処理の方向が垂直になるように組み立て熱圧着を行った。その後、液晶セルを冷却し、強誘電性液晶組成物を配向させた。液晶層の厚みは２．５μｍであった。

（評価）
１．色度
液晶表示素子の複屈折は、ラムダビジョン社の顕微分光システムＴＦＣＡＭ−７０００をオリンパス社の偏光顕微鏡ＢＸ５１に設置し、色度を測定することにて評価を行った。まず、偏光顕微鏡における２枚の偏光板をパラレルの状態に設定し、強誘電性液晶組成物が充填されていない空セルについて色度を測定し、標準光源を測定した。その後、偏光顕微鏡における２枚の偏光板をクロスニコルの状態に設定し、強誘電性液晶組成物が充填された液晶セルを透過光量が一番多くなる位置まで回転させた。その状態で色度を測定した。

２．チルト角
液晶分子の動いた角度は、偏光顕微鏡にて測定した。クロスニコルの状態に設定した２枚の偏光板の間に、強誘電性液晶組成物が充填された液晶セルを置き、電圧無印加状態の黒表示の位置を基準とし、正電圧（＋５Ｖ）および負電圧（−５Ｖ）印加時に動いた液晶分子の角度を測定した。

３．透過率
液晶表示素子の透過率を測定した。
なお透過率は、チルト角より算出しており、チルト角が４５度のときの透過率を１００％とした場合の値である。また、この値は正電圧（＋５Ｖ）印加時の透過率および負電圧（−５Ｖ）印加時の透過率の平均値である。

４．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（秒）を測定した。

５．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時、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。
これらの評価結果を表５に示す。また図３に実施例１〜７（化合物ａ〜ｇ）および比較例１（ｂａｓｅ）の色度図を示す。

表５および図３に示すように、本発明における化合物ａ〜ｇが添加された強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子は、上記化合物ａ〜ｇが添加されていない液晶表示素子に比べて複屈折を小さくし、白色に近づけることができた。中でも、Ｚ^１〜Ｚ^４のいずれもが水素原子である化合物ａおよびｂを用いた実施例１および実施例２が有効であった。

表５に示すように、本発明における化合物ａ〜ｇを添加することで、負電圧（−５Ｖ）印加時の透過率を高め、ＶＴ特性を示すＶ字曲線をよりＶ字状に近づけることができた。また、本発明における化合物ａ〜ｇが添加された強誘電性液晶組成物を用いることで、正電圧（＋５Ｖ）印加時の透過率および負電圧（−５Ｖ）印加時の透過率の平均値を大きくすることができ、液晶表示素子の透過率を高めることができた。中でも、上記式（１）におけるＺ^１およびＺ^２のいずれもがフッ素原子であり、Ｋ^１およびＫ^２のいずれもがエーテル結合である化合物ｃ〜ｆを用いた実施例３〜実施例６および実施例８〜１２が有効であった。

表５に示すように、本発明における化合物ａ〜ｇが添加された強誘電性液晶組成物を用いることで、上記化合物ａ〜ｇが添加されていない液晶表示素子に比べて引っかき耐性に優れた液晶表示素子とすることができた。

また、本発明における化合物ａ〜ｇが添加された強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子では、チルト角を大きくすることができ、中でも、上記式（１）におけるＺ^１およびＺ^２のいずれもがフッ素原子であり、Ｋ^１およびＫ^２のいずれもがエーテル結合である化合物ｃ〜ｆを用いた実施例３〜６および実施例８〜１２が有効であった。

さらに、本発明における化合物ａ〜ｇが添加された強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子は、上記化合物ａ〜ｇが添加されていない液晶表示素子と応答速度が同程度であり、高速応答性を有していた。

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
ｚ … 層法線

Claims

下記一般式（１）で表される化合物と、下記一般式（２）で表されるキラル化合物Ａおよび下記一般式（３）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とを含有することを特徴とする強誘電性液晶組成物。
（上記式（１）において、Ｒ^３１およびＲ^３２はそれぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよく、ケイ素原子を含んでいてもよい、炭素原子およびケイ素原子の数の合計が６〜１４の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。
Ｋ^１、Ｋ^２は、それぞれ独立して単結合またはエーテル結合を表す。ただし、Ｋ^１、Ｋ^２は、少なくともいずれかがエーテル結合である。
Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４は、それぞれ独立してフッ素原子または水素原子を表す。ただし、Ｚ^１およびＺ^２の少なくともいずれかがフッ素原子である場合、Ｚ^３、Ｚ^４は水素原子であり、Ｚ^３およびＺ^４の少なくともいずれかがフッ素原子である場合、Ｚ^１、Ｚ^２は水素原子である。）
（上記式において、Ｒ¹、Ｒ^４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。Ｒ^２、Ｒ^５は、キラルな基であり、下記一般式（４）で表される基である。
（上記式において、Ｒ^３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。Ｙ^１は、−ＣＨ_３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^１〜Ｘ^８、Ｘ^９〜Ｘ^２０は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３、ハロゲン原子または水素原子を表す。ただし、Ｘ^１〜Ｘ^８のうち１つ以上およびＸ^９〜Ｘ^２０のうち１つ以上は、それぞれ独立して−ＣＨ_３、−ＣＦ_３またはハロゲン原子である。Ｋ^３は、単結合またはシクロヘキサン環を表す。）
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、請求項１に記載の強誘電性液晶組成物を含む液晶層と
を有することを特徴とする液晶表示素子。