JP2013147592A - 強誘電性液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】複屈折を小さくすることができる強誘電性液晶組成物を提供する。
【解決手段】複屈折改善剤としてで表される化合物のいずれかを含有することを特徴とする。

Ｒ^１、Ｒ^２はアルキル基。Ｘは単結合あるいはピリミジン環、Ｙは単結合あるいはシクロヘキサン環であり、Ｚ¹〜Ｚ⁴はＨまたはＦであり、ｍ、ｎは０または１である。）
【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、液晶層形成の困難性、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。

特許第３２２５０８４号公報 特開２００１−３４１９７号公報

特許文献１においては、液晶表示素子の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で複屈折を改善しており、強誘電性液晶自体の複屈折を小さくするものではない。
また特許文献２においては、複屈折の大きな液晶材料を用いている。

強誘電性液晶の複屈折を小さくするには、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、複屈折の小さい材料は一般的にスメクチック性が弱く、このような材料を強誘電性液晶に添加すると、液晶表示素子に用いた際にチルト角が小さくなり輝度が低下する場合や、強誘電性液晶のカイラルスメクチックＣ相の温度範囲が狭くなる場合等、駆動性能が低下するため、実用上好ましくない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、駆動性能を維持しつつ、強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、セルギャップが大きい場合であっても良好な白色表示を実現可能な液晶表示素子およびそれに用いられ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、強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子の複屈折について種々検討を重ねた結果、特定の構造を有する添加剤を用いることで、強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、色ずれの発生を抑制し良好な白色表示が得られるとともに、駆動性能も維持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。

すなわち、本発明は、複屈折改善剤として下記一般式（１）で表される化合物および下記一般式（２）で表される化合物の少なくともいずれか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）および（２）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。上記式（１）において、Ｘは単結合あるいはピリミジン環である。上記式（２）において、Ｙは単結合あるいはシクロヘキサン環であり、Ｚ¹、Ｚ²、Ｚ³およびＺ⁴はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。ただし、Ｚ¹およびＺ²、または、Ｚ³およびＺ⁴のいずれか１組はフッ素原子である。）

本発明の強誘電性液晶組成物は、上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有するので、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ともに、駆動性能を維持することができる。

また、本発明の強誘電性液晶組成物は、上記複屈折改善剤として下記一般式（３）で表される化合物をさらに含有していてもよい。

（上記式（３）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。）

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、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、複屈折改善剤として上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含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、強誘電性液晶組成物が上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有するので、駆動性能を維持しつつ、強誘電性液晶組成物の複屈折を小さくすることができ、セルギャップが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。

本発明においては、上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを用いることにより、駆動性能を維持しつつ、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実現することが可能であ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。 液晶表示素子の印加電圧に対する透過光量の変化を示したグラフである。 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１における液晶表示素子の色度図である。 実施例２における液晶表示素子の色度図である。

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、複屈折改善剤として下記一般式（１）で表される化合物および下記一般式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有することを特徴とするものである。

（上記式（１）および（２）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。上記式（１）において、Ｘは単結合あるいはピリミジン環である。上記式（２）において、Ｙは単結合あるいはシクロヘキサン環であり、Ｚ¹、Ｚ²、Ｚ³およびＺ⁴はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。ただし、Ｚ¹およびＺ²、または、Ｚ³およびＺ⁴のいずれか１組はフッ素原子である。）

一般に、液晶性化合物は、コア部と末端鎖部とコア部および末端鎖部を連結するスペーサ部とから構成される構造を有している。特に、強誘電性液晶組成物を構成する液晶性化合物は、コア部に複数個のベンゼン環を含有しており、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）、（２）で表される化合物は、コア部に１個または２個のベンゼン環あるいは１個のベンゼン環および１個のピリミジン環を含有するだけであり、不飽和結合による共役が比較的少ない。そのため、複屈折が小さくなると推量される。
また、上記式（１）、（２）で表される化合物は、エステル結合およびシクロヘキサン環あるいはジオキサシクロヘキサン環を含有しており、折れ曲がった形状を有しているため、屈折率の異方性、すなわち複屈折がより小さくなる。
さらに、上記式（１）、（２）で表される化合物は、コア部のベンゼン環が置換基としてフッ素原子を含有しているため、立体構造に歪みが生じるので、この歪みによって複屈折がさらに小さくなる。
したがって、上記式（１）、（２）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、上記式（１）、（２）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、液晶表示素子に用いた際にチルト角が大幅に小さくなったり、強誘電性液晶組成物のカイラルスメクチックＣ相の温度範囲が大幅に狭くなったりすることがない。
さらに、上記式（１）、（２）で表される化合物は、コア部のベンゼン環が置換基としてフッ素原子を含有しているため、カイラルスメクチックＣ相の相転移温度が広がるので、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、低温および高温で安定して液晶表示素子を駆動することができる。
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、良好な駆動性能を得ることが可能である。

以下、本発明の強誘電性液晶組成物における各成分について説明する。

１．複屈折改善剤
本発明の強誘電性液晶組成物は、複屈折改善剤として上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有する。上記式（１）、（２）で表される化合物は、上述の特定の構造を有することにより強誘電性液晶組成物に添加した場合に複屈折を小さくすることが可能であり、複屈折改善剤として用いることができる。

（１）上記式（１）で表される化合物
上記式（１）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。Ｘは単結合あるいはピリミジン環である。

Ｒ^１およびＲ^２において、炭素数は５〜１０である。炭素数が上記範囲よりも多いと、強誘電性液晶組成物において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等の駆動性能が劣るおそれがある。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、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。炭素数が上記範囲内であることにより、液晶分子のチルト角を大きくすることができ、良好な駆動性能を得ることができる。

Ｒ^１およびＲ^２において、アルキル基は、飽和であっても不飽和であってもよい。

Ｒ^１およびＲ^２において、アルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、中でも直鎖状であることが好ましい。分岐状では、スメクチック性が低下する場合があるからである。

上記式（１）で表される化合物としては、下記一般式（１−１）、（１−２）で表される化合物を挙げることができる。

上記式（１−１）、（１−２）において、Ｒ^１およびＲ^２は上記と同様である。

また、上記式（１）で表される化合物の具体例としては、下記式で表される化合物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）で表される化合物は、例えば、特表平８−５０４７５４号公報、特許第２８１３３９６号公報、Liquid Crystals 1989,Vol.5,No.1, pp159-170に記載されている方法により合成することができる。

（２）上記式（２）で表される化合物
上記式（２）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。Ｙは単結合あるいはシクロヘキサン環である。Ｚ¹、Ｚ²、Ｚ³およびＺ⁴はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子である。ただし、Ｚ¹およびＺ²、または、Ｚ³およびＺ⁴のいずれか１組はフッ素原子である。ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。

Ｒ^１およびＲ^２は、上記式（１）と同様である。

上記式（２）で表される化合物としては、下記一般式（２−１）、（２−２）で表される化合物を挙げることができる。さらに、上記式（２−１）、（２−２）で表される化合物としては、下記一般式（２−３）〜（２−９）で表される化合物を挙げることができる。

上記式（２−１）〜（２−９）において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｙ、Ｚ¹、Ｚ²、Ｚ³、Ｚ⁴、ｍおよびｎは上記と同様である。

また、上記式（２）で表される化合物の具体例としては、下記式で表される化合物を挙げることができる。

上記式（２）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（２）で表される化合物は、例えば、特表平８−５０４７５４号公報、特許第２８１３３９６号公報、Liquid Crystals 1989,Vol.5,No.1, pp159-170に記載されている方法により合成することができる。

（３）下記式（３）で表される化合物
本発明の強誘電性液晶組成物は、複屈折改善剤として下記一般式（３）で表される化合物をさらに含有していてもよい。下記式（３）で表される化合物は、上記式（１）、（２）で表される化合物と同様に、上述したような特定の構造を有することにより強誘電性液晶組成物に添加した場合に複屈折を小さくすることが可能であり、複屈折改善剤として用いることができる。

（上記式（３）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。）

Ｒ^１およびＲ^２は上記式（１）と同様であり、ｍおよびｎは上記式（２）と同様である。

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

上記式（３）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（３）で表される化合物は、例えば、特表平８−５０４７５４号公報、特許第２８１３３９６号公報、Liquid Crystals 1989,Vol.5,No.1, pp159-170に記載されている方法により合成することができる。

（４）複屈折改善剤
本発明の強誘電性液晶組成物は、複屈折改善剤として上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有するものであり、上記式（１）で表される化合物のみを含有していてもよく、上記式（２）で表される化合物のみを含有していてもよく、上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の両方を含有していてもよい。

また、本発明の強誘電性液晶組成物は、複屈折改善剤として上記式（３）で表される化合物をさらに含有していてもよいものであり、上記式（３）で表される化合物を含有していてもよく、上記式（３）で表される化合物を含有していなくてもよい。

強誘電性液晶組成物中の複屈折改善剤の含有量としては、複屈折を小さくすることができ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％〜８０質量％の範囲内であることが好ましい。複屈折改善剤の含有量が少ないと、複屈折が小さくなる効果が十分に得られない場合があり、また複屈折改善剤の含有量が多いと、駆動性能が劣化するおそれがあるからである。

２．キラル化合物
強誘電性液晶組成物は、通常、キラル化合物を含有するものである。
本発明に用いられるキラル化合物としては、強誘電性液晶組成物のキラル化合物として一般的に用いられるものを使用することができる。なお、キラル化合物はスメクチック性を有する必要はなく、また液晶性を示す必要もない。

強誘電性液晶組成物全体で複屈折を小さくするには、キラル化合物も複屈折が小さいことが好ましく、キラル化合物を構成するベンゼン環の数は少ないほうが好ましい。なお、例えばキラル化合物が２個以上または３個以上のベンゼン環が直接結合されたものである場合等、キラル化合物を構成するベンゼン環の数が比較的多く、キラル化合物の複屈折が大きくなったとしても、本発明においては上記複屈折改善剤が添加されていることにより強誘電性液晶組成物全体での複屈折を小さくすることができる。

キラル化合物としては、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。

強誘電性液晶組成物中のキラル化合物の含有量としては、例えば５質量％〜３５質量％程度とすることができる。

３．他の化合物
本発明の強誘電性液晶組成物は、上記複屈折改善剤およびキラル化合物に加えて他の化合物を含有していてもよい。
他の化合物としては、強誘電性液晶組成物に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。
フェニルピリミジン化合物は、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。

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。

また、フェニルピリミジン化合物は、フェニル基がフッ素原子で置換されたものであることが好ましい。このようなフェニルピリミジン化合物は、複屈折が小さくなるからである。

強誘電性液晶組成物中の他の化合物の含有量としては、上記複屈折改善剤および上記キラル化合物の含有量を上述の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−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。

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。

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。

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。

単安定性を示す強誘電性液晶組成物の中でも、図２（ａ）、（ｂ）に例示するようなハーフＶ字型スイッチング特性を示すものであることが好ましい。このようなハーフＶ字型スイッチング特性を示す強誘電性液晶組成物を用いると、白黒シャッターとしての開口時間を十分に長くとることができ、これにより時間的に切り替えられる各色をより明るく表示することができ、明るいカラー表示の液晶表示素子を実現することができるからである。

なお、「ハーフＶ字型スイッチング特性」とは、印加電圧に対する透過光量が非対称な電気光学特性をいう。具体的には、本発明の強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子に正負の電圧１０Ｖをそれぞれ印加したときの印加電圧に対する透過光量のうち、透過光量が小さい場合の印加電圧の透過光量をＡ、透過光量が大きい場合の印加電圧の透過光量をＢとすると、Ｂ／Ａが２以上となる特性をいう。

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。

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、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、複屈折改善剤として上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含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３は、本発明の液晶表示素子の一例を示す断面図である。図３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が複屈折改善剤として上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有する強誘電性液晶組成物を含んでいる。

本発明においては、強誘電性液晶組成物が上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有することにより、駆動性能を維持しつつ、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い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。したがって、歩留りを向上させ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。

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、複屈折改善剤として上記式（１）で表される化合物および上記式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含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。

本発明における液晶層の厚みは、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２．０μｍ〜３．５μｍの範囲内である。本発明においてはセルギャップが大きくとも複屈折を小さくすることができるので、液晶層の厚みは比較的厚いことが好ましいのである。また、液晶層の厚みが薄すぎるとコントラストが低下するおそれがあり、逆に液晶層の厚みが厚すぎると液晶分子が配向しにくくなる可能性がある。
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。
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。

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。

（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く、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明電極とすることができる。

（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、プラスチック板等が好ましく挙げられる。

（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。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。着色層が形成されている場合には、着色層によってカラー表示を実現することができるカラーフィルタ方式の液晶表示素子を得ることができる。
着色層の形成方法としては、一般的なカラーフィルタにおける着色層を形成する方法を用いることができ、例えば、顔料分散法（カラーレジスト法、エッチング法）、印刷法、インクジェット法等を用いることができる。

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．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。

５．液晶表示素子の駆動方法
本発明の液晶表示素子の駆動方法としては、強誘電性液晶組成物の高速応答性を利用することができるので、１画素を時間分割し、良好な動画表示特性を得るために高速応答性を特に必要とするフィールドシーケンシャルカラー方式にも好適に用いることができる。

また、本発明の液晶表示素子の駆動方法は、フィールドシーケンシャル方式に限定されるものではなく、着色層を用いてカラー表示を行う、カラーフィルタ方式であってもよい。

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。

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

［実施例１］
（強誘電性液晶組成物）
下記に示す化合物ａ〜ｆ、および、下記に示す液晶混合物Ａを用い、下記表１に示すように強誘電性液晶組成物を準備した。

（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、その上に光二量化型の光配向膜材料（ＲＯＰ１０３：ＲＯＬＩＣ社製）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１００℃、３０分乾燥後、偏光処理を行った。

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、二つの基板をそれぞれの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（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。
評価結果を表２に示す。また、図４に色度図を示す。

図４に示す色度図においては、矢印の方向に、複屈折が小さくなり、白色に近づくといえる。すなわち、本発明における複屈折改善剤が添加されているＮｏ．２〜７は、複屈折改善剤が添加されていないＮｏ．１と比較して白色に近くなった。また、本発明例のＮｏ．２〜７では、複屈折改善剤の添加によって、チルト角が小さくなることもなく、ハーフＶ字型スイッチング特性が維持されていた。

［実施例２］
下記に示す液晶混合物Ｂを用い、下記表３に示すように強誘電性液晶組成物を準備したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を作製し、評価を行った。
評価結果を表４に示す。また、図５に色度図を示す。

図５に示す色度図においては、矢印の方向に、複屈折が小さくなり、白色に近づくといえる。すなわち、本発明における複屈折改善剤が添加されているＮｏ．９〜１４は、複屈折改善剤が添加されていないＮｏ．８と比較して白色に近くなった。また、本発明例のＮｏ．９〜１４では、複屈折改善剤の添加によって、チルト角が小さくなることもなく、ハーフＶ字型スイッチング特性が維持されていた。

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 (3)

1. 複屈折改善剤として下記一般式（１）で表される化合物および下記一般式（２）で表される化合物の少なくともいずれか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）および（２）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。上記式（１）において、Ｘは単結合あるいはピリミジン環である。上記式（２）において、Ｙは単結合あるいはシクロヘキサン環であり、Ｚ¹、Ｚ²、Ｚ³およびＺ⁴はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。ただし、Ｚ¹およびＺ²、または、Ｚ³およびＺ⁴のいずれか１組はフッ素原子である。）
2. 前記複屈折改善剤として下記一般式（３）で表される化合物をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の強誘電性液晶組成物。
   （上記式（３）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。）
3. 第１基材、前記第１基材上に形成された第１電極層、および、前記第１電極層上に形成された第１配向膜を有する第１配向処理基板と、
   第２基材、前記第２基材上に形成された第２電極層、および、前記第２電極層上に形成された第２配向膜を有する第２配向処理基板と、
   前記第１配向膜および前記第２配向膜の間に形成され、強誘電性液晶組成物を含む液晶層とを有する液晶表示素子であって、
   前記強誘電性液晶組成物は、複屈折改善剤として下記一般式（１）で表される化合物および下記一般式（２）で表される化合物の少なくともいずれかを含有することを特徴とする液晶表示素子。
   （上記式（１）および（２）において、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、炭素数５〜１０の飽和もしくは不飽和のアルキル基である。上記式（１）において、Ｘは単結合あるいはピリミジン環である。上記式（２）において、Ｙは単結合あるいはシクロヘキサン環であり、Ｚ¹、Ｚ²、Ｚ³およびＺ⁴はそれぞれ独立して水素原子またはフッ素原子であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立して０または１である。ただし、Ｚ¹およびＺ²、または、Ｚ³およびＺ⁴のいずれか１組はフッ素原子である。）