キラルスメクチック液晶組成物
【課題】室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示しかつ小さな自発分極値と大きなチルト角を持つキラルスメクチック液晶組成物及びこの組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
【解決手段】アキラルなピリジン化合物、例えば、２−（４−アルコキシフェニル）−５−アルキルピリジン、アキラルなピリミジン化合物、例えば、２−（４−アルキルフェニル）−５−アルコキシピリミジン、およびフェニルとビフェニル基からなり、側鎖に光学活性基を有するエステル誘導体からなるキラルな化合物からなる６種類の化合物をそれぞれ１つ以上含む液晶組成物であって、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃の温度範囲を含みそれより広く、２５℃における自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２より小さく、２５℃におけるチルト角が３０°以上であるキラルスメクチック液晶組成物。
【解決手段】アキラルなピリジン化合物、例えば、２−（４−アルコキシフェニル）−５−アルキルピリジン、アキラルなピリミジン化合物、例えば、２−（４−アルキルフェニル）−５−アルコキシピリミジン、およびフェニルとビフェニル基からなり、側鎖に光学活性基を有するエステル誘導体からなるキラルな化合物からなる６種類の化合物をそれぞれ１つ以上含む液晶組成物であって、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃の温度範囲を含みそれより広く、２５℃における自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２より小さく、２５℃におけるチルト角が３０°以上であるキラルスメクチック液晶組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キラルスメクチック液晶組成物および該組成物を用いた液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示し、かつ小さな自発分極値と大きなチルト角を持つキラルスメクチック液晶組成物、および該組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的に実施されている液晶表示素子において、液晶の動作モードによる分類は、ＴＮ（Twisted nematic）、ＳＴＮ（Super twisted nematic）、ＯＣＢ（Optically compensated bend）、ＩＰＳ（In-plane switching）、ＶＡ（Vertical alignment）である。素子の駆動方式による分類は、ＰＭ（Passive matrix）、ＡＭ（Active matrix）である。ＡＭは、ＴＦＴ（Thin film transistor）、ＭＩＭ（Metal insulator metal）などに分類される。ＴＦＴの分類は非晶質シリコン（Amorphous silicon）および多結晶シリコン（Polycrystal silicon）である。後者は製造工程によって、高温型と低温型に分類される。光源による分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
【０００３】
これらの液晶表示素子はいずれも、ネマチック液晶組成物を使用している。そのため、液晶分子の応答時間は数ミリ秒以上である。
【０００４】
近年、キラルスメクチック液晶組成物を用いた、分極遮蔽型液晶表示素子（ＰＳＳ−ＬＣＤ）が、液晶の応答時間が１ミリ秒以下といった高速応答性を示すことが報告された（特許文献１）。この高速応答性によって、フィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動を利用できるので、輝度が高い液晶表示素子を提供できる。この表示方式は、キラルスメクチック液晶相特に、キラルスメクチックＣ相（キラルＳｍＣ相）を利用するものであり、用いる液晶組成物には次の特性が求められる。
（ａ）動作温度範囲、つまりキラルＳｍＣ相を示す温度範囲が広い。少なくとも、０℃〜７５℃である。キラルＳｍＣ相の下限温度は低いほど好ましく、具体的には、−１０℃、より好ましくは、−２０℃以下である。キラルＳｍＣ相の上限温度は高いほど好ましく、具体的には、８０℃、より好ましくは８５℃、更に好ましくは、９０℃以上である。
（ｂ）コントラストを高くするために、チルト角が大きい。好ましくは、３０°より大きいことである。
（ｃ）ＴＦＴ駆動をするために、自発分極値が小さい。好ましくは、２５ｎＣ／ｃｍ２より小さいことである。
（ｄ）可視光、紫外光や熱に対して安定である。
【０００５】
キラルな化合物Ｄとピリミジン化合物（化合物Ａまたは化合物Ｃ）の組み合わせは公知である。特許文献２の実施例２２（使用例２）は、この組成物のキラルＳｍＣ相の温度範囲が４℃〜６５℃であり、チルト角が１７°であることを示している。キラルな化合物Ｅを含む組成物が特許文献３の実施例３、４、および５に開示されているが、シアノビフェニル化合物との混合物、および同属体のみによって構成される組成物が示されているだけである。組成物の相転移温度やチルト角は報告されていない。キラルな化合物Ｆとピリミジン化合物即ち、化合物ＡおよびＣの組み合わせは公知である。特許文献４の実施例５（使用例１）は、この組成物のキラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜６９．２℃であり、チルト角が１９°であることを示している。アキラルなピリジン化合物とアキラルなピリミジン化合物の両者を含む組成物が特許文献５の実施例１〜１６に開示されている。組成物のチルト角は、２５°〜２８．５°である。キラルな化合物Ｄ、Ｅ、およびＦとの組み合わせは開示されていない。なお、ここで示した化合物Ａ〜Ｆは、後述の本発明の組成物の成分である化合物である。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０６３８０７パンフレット
【特許文献２】特開昭６４−６３５７１号公報
【特許文献３】特開昭６１−２１００５６号公報
【特許文献４】特開昭６３−２３３９６６号公報
【特許文献５】特開２００２−３６３５６５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の第一の目的は、室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示しかつ、小さな自発分極値と大きなチルト角を持つキラルスメクチック液晶組成物を提供することであり、第二の目的は、該組成物を用いた液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の目的は、次に示す第（１）項〜第（７）項のいずれかにより達成される。本発明の第二の目的は、第（８）項により達成される。
【０００８】
（１） 式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物をそれぞれ１つ以上含む液晶組成物であって、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃の温度範囲を含みそれより広く、２５℃における自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２より小さく、さらに２５℃におけるチルト角が３０°以上であるキラルスメクチック液晶組成物：
ここに、Ｒは炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ１は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルを示し、Ｒ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ３は炭素数１〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｒ４は炭素数２〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｘは水素またはフッ素を示し、＊を付したＣは不斉炭素原子を示し、そして複数のＲ１はそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよく、複数のＲ２もそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよい。
【０００９】
（２） 組成物全量を基準とする割合が、式Ａで表される化合物が５〜２５重量％、式Ｂで表される化合物が１５〜４０重量％、式Ｃで表される化合物が２０〜６０重量％、式Ｄで表される化合物が２〜８重量％、式Ｅで表される化合物が２〜１０重量％、そして式Ｆで表される化合物が２〜８重量％である、（１）項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１０】
（３） 式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物のそれぞれ１つ以上からなる、（１）項または（２）項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１１】
（４） （１）項に記載の式ＡにおいてＲおよびＲ２の一方が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであって他方が炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ１がヘキシルであり、式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１２】
（５） （１）項に記載の式ＡにおいてＲが炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであってＲ２が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ１がヘキシルであり、そして式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１３】
（６） （１）項に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が８０℃以上である、（１）〜（５）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１４】
（７） （１）項に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が９０℃以上である、（１）〜（５）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１５】
（８） （１）〜（７）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶組成物は、室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示し、かつ小さな自発分極値と大きなチルト角を持つ。この組成物を用いることによって工業的に重要かつ実用的な液晶表示素子を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の説明においては、式Ａで表される化合物を化合物Ａと表記することがある。他の式で表される化合物についても同様に簡略化して表記することがある。なお、本明細書においては、電子天秤の表示データを読み取った値をもって重量と表現する。重量％は、このような値を基準として得られる百分率である。
【００１８】
室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示しかつ、小さな自発分極値と大きなチルト角を持つキラルスメクチック液晶組成物は、化合物Ａ〜化合物Ｆの全てをそれぞれ１つ以上用い、これらを適切な混合比で混合することによって得られる。本発明の組成物は、化合物Ａ〜化合物Ｆ以外の化合物を含んでもよいが、化合物Ａ〜化合物Ｆのそれぞれ１つ以上からなることが好ましい。化合物Ａ〜化合物Ｃは、ＳｍＣ相を示し、本発明の組成物のベース液晶として優れている。化合物Ａおよび化合物Ｂは、比較的低い温度でＳｍＣ相を示す。特に、Ｘがフッ素である化合物Ｂは、組成物に混合した場合、低温での結晶化を防ぐ効果があり、低温でＳｍＣ相を維持する働きをする。化合物Ｃは、比較的高い温度領域でＳｍＣ相を示す。その主な働きは、相転移系列を損なうことなく、ＳｍＣ相を高い温度領域に拡張することである。化合物Ａ、化合物Ｂ、および化合物Ｃを組み合わせることで、相転移系列を高温側から等方性液体、ネマチック相、ＳｍＡ相、ＳｍＣ相とすることができる。この相系列は、液晶表示素子の中で、液晶分子を均一に配向させる際、都合がよい。更に、２−（４−アルキルフェニル）−５−アルコキシピリミジンである化合物Ａは少量の添加でもＳｍＡ相を誘起する効果がある。２−（４−アルコキシフェニル）−５−アルキルピリミジンである化合物Ａと適宜組み合わせることで、組成物のＳｍＡ相の温度範囲を調節できる。また、化合物Ａ〜化合物Ｃは粘度が低く、組成物の粘性を制御する働きもある。
【００１９】
化合物ＡのＲおよびＲ２は独立して炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであるが、炭素数６〜９の直鎖のアルキルまたは炭素数６〜９の直鎖のアルコキシが好ましい。また、ＲおよびＲ２の一方がアルキル、他方がアルコキシであるものが好ましい。両末端がアルキルであるものは液晶性が悪く好ましくない。化合物ＢのＲ１は、炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであるが、炭素数４〜１２の直鎖のアルキルが好ましい。化合物ＣのＲ１は、炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであるが、炭素数５〜８の直鎖のアルキルが好ましい。
【００２０】
化合物Ｄおよび化合物Ｅはキラル化合物であり、その主な働きは、ＳｍＣ相を示す組成物に添加して、キラルＳｍＣ相を誘起することである。この際、適切な値の自発分極を付与でき、高速応答性をを与え、ＰＳＳ−ＬＣＤに適した組成物を提供できる。化合物ＤのＲ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであり、Ｒ３は炭素数１〜１０の直鎖のアルキルであるが、Ｒ２はいずれものであっても、添加物として同じ効果を持つ。そして、Ｒ３は炭素数２〜５の直鎖のアルキルが好ましい。化合物Ｄは２つの不斉炭素を持つが、それぞれの立体化学が同一であるもの、即ちＳ，Ｓ−体またはＲ，Ｒ−体が好適な相転移系列と転移温度を持ち、高速応答性が優れているので好ましい。化合物ＥのＲ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであり、Ｒ１は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであるが、Ｒ２はこれらのうちのどちらの基であっても添加物として同じ効果を示す。また、Ｒ１はいずれのアルキルでも同様な効果を示すが、原料である光学活性２−アルカノールの製造のし易さから、ヘキシルが好ましい。
【００２１】
化合物Ｆは、化合物Ｄおよび化合物ＥとはキラルＮ相の掌性が逆かつ、自発分極の符号が同一であるキラル化合物であり、その働きは、キラルＮ相からＳｍＡ相への相転移点の直上でのキラルＮ相のピッチを相殺することにある。このことは、液晶表示素子の中で、液晶分子を均一に配向させる際、都合がよい。一方、自発分極値の相殺やチルト角の減少などといった悪影響を及ぼさない。化合物ＦのＲ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであり、Ｒ４は炭素数２〜１０の直鎖のアルキルであるが、Ｒ２はいずれものであっても、添加物として同様の効果を示す。また、Ｒ４はいずれのアルキルでも同様な効果を示すが、原料である光学活性２−メチル−１−アルカノールの製造のし易さから、エチルが好ましい。（Ｓ）−２−メチルブタン−１−オールは、発酵法によって大量かつ安価に製造できる。
【００２２】
化合物Ｄ〜化合物Ｆの立体化学の組み合わせとして好ましいのは、(i)（Ｓ，Ｓ）−化合物Ｄかつ、（Ｓ）−化合物Ｅかつ、（Ｓ）−化合物Ｆ、または、(ii)（Ｒ，Ｒ）−化合物Ｄかつ、（Ｒ）−化合物Ｅかつ、（Ｒ）−化合物Ｆのいずれかであり、それ以外の組み合わせは、自発分極値、相転移系列や相転移温度、チルト角等に不具合を及ぼすことがある。また、製造の容易さから、(i)の組み合わせがより好ましい。
【００２３】
本発明に好適に使用できる具体的な化合物を以下に示す。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
本発明の化合物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦの製造方法を説明する。化合物Ａは、ＤＥ２６４１７２４が開示する方法で製造できる。化合物Ｂは、特開昭２２３１７１が開示する方法で製造できる。化合物Ｃは、特開昭５９−３９８７６が開示する方法で製造できる。化合物Ｄは、特開昭６４−６３５７１が製造方法を開示している。化合物Ｅに製造方法は、特開昭６１−２１００５６が開示している。化合物Ｆの製造方法は、特開昭６３−２３３９６６が開示している。
【００３１】
本組成物において化合物Ａの割合は、組成物全量に対して、５〜２５重量％が好ましい。化合物Ａの割合が５重量％未満では、相転移系列の維持が困難になることがあり、また、２５重量％より多いと相対的に化合物Ｃの割合が減るため、ＳｍＣ相の上限温度を７５℃以上にすることができないことがある。
【００３２】
化合物Ｂの割合は１５〜４０重量％が好ましい。化合物Ｂの割合が１５重量％未満では、融点を低下させる効果が得られなくなることがある。また、４０重量％より多いと、相転移系列の維持が困難になることがある。特に高次のスメクチック相が出現する、ＳｍＣ相の上限温度を７５℃以上とすることができなくなることがある。
【００３３】
化合物Ｃの割合は２０〜６０重量％が好ましい。含有される化合物Ｃの割合が２０重量％未満では、ＳｍＣ相の上限温度を７５℃以上とすることができないことがある。また、６０重量％より多いと、ＳｍＣ相の低温での安定性が損なわれ、更にＳｍＡ相がなくなることがある。
【００３４】
化合物Ｄ、化合物Ｅ、および化合物Ｆの割合は、それぞれ、２〜８重量％、２〜１０重量％、２〜８重量％が好ましい。割合がこの範囲より多いと、自発分極値が大きくなりすぎて、ＴＦＴ駆動ができなくなることがある。
【００３５】
化合物Ｆの目的は、化合物Ｄおよび化合物Ｅと混合してピッチを調整することである。従って、化合物Ｆの添加量は、化合物Ｄおよび化合物Ｅによって決定される。化合物Ｄ、化合物Ｅ、および化合物Ｆの好ましい組み合わせは、３〜６重量％：６〜８重量％：３〜６重量％である。
【００３６】
なお、本発明の組成物は、その他の化合物を混合して用いることができる。混合する化合物としては、キラルＳｍＣ相の温度範囲を拡大するもの、自発分極値、チルト角などを調整する効果があるもの、応答時間を短縮することができるもの、屈折率異方性や誘電率異方性を調整するものがあげられる。
【００３７】
本発明の組成物は、高温側から等方性液体相−キラルＮ相−ＳｍＡ相−キラルＳｍＣ相の相転移系列を持つ。キラルＮ相のらせん構造は、ＳｍＡ相へ転移する直上の温度で無限大となるように調整する。液晶表示素子の中で、液晶分子を均一に配向させる際に都合がよい。通常１−２μｍ厚のセルを使用するので、この条件でらせん構造をとらないことが好ましい。ＳｍＡ相は必須ではないが、前述の均一配向性を考慮するとある方が望ましい。ただし、ＳｍＡ相の温度範囲が狭いほど、ＳｍＣ相でのチルト角が大きくなる傾向がある。ＳｍＡ相の温度範囲を制御することで、ＳｍＣ相のチルト角を調整できる。ＳｍＡ相の温度範囲は、先に述べたように、化合物Ａを最適化することで調整できる。ＳｍＣ相は室温を含む広い温度範囲で存在することが望ましい。実際の使用条件を考慮した場合、ＳｍＣ相の上限温度は高い方が良く、７５℃以上、好ましくは８０℃以上、更に好ましくは９０℃以上である。ＳｍＣ相の下限温度は通常融点（または、結晶化温度）であるが、高次のスメクチック相であっても構わない。ただし、ＳｍＣ相の下限温度は０℃以下、好ましくは−１０℃以下、更に好ましくは−２０℃以下である。
【００３８】
ＴＦＴ駆動においては、自発分極値は小さい方が好ましく、２５ｎＣ／ｃｍ２より小さい方がよい。ＰＳＳ−ＬＣＤでは、液晶分子がコーンの頂点にある状態が消光位（電界非印加時）であり、電界印加時に液晶分子はコーンの両端に移動し、これが明状態となる。従って、コントラストを高くするために、チルト角はできるだけ大きい方が良く、好ましくは３０°以上であり、理想的には４５°である。ＳｍＣ相において、液晶分子は層構造をとるが、液晶分子は層中で傾斜できる。液晶分子は左右２方向に傾斜でき、従って、液晶分子はあたかも円錐表面（コーン上）を移動するようにこの２状態を移動できる。層の法線と一方の傾斜状態にある液晶分子の長軸のなす角度をチルト角と定義する。
【００３９】
等方性液体−キラルＮ相−ＳｍＡ相−キラルＳｍＣ相といった相系列を示し、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃より広く、自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２未満であり、室温でのチルト角が３０°以上である液晶組成物は、これまでは知られていなかった。
【００４０】
本発明の液晶表示素子について説明する。液晶表示素子は、導電性膜を透明電極として有する、一対の基板と、同基板の間にある液晶組成物と、前記の電極に選択的に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り替える駆動手段と、前記の光軸の切り替えを光学的に識別する手段としての偏光板とからなる。基板としては透光性の基板が良く、通常ガラス基板が使用される。基板間の液晶の配向状態、および透明電極の配置や形状は、目的に応じて最適化される。
【００４１】
透明電極は、基板上にＩｎＯ３、ＳｎＯ３、ＩＴＯ（Indium−Tin Oxide）等をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタリング法で、所定のパターンとして形成される。透明電極の厚さは５０〜３００ｎｍである。この透明電極上に、膜厚５０〜２００ｎｍで絶縁性膜を形成する。この絶縁性膜には、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５等の無機系の薄膜、ポリイミド、種々のフォトレジスト樹脂などの有機系薄膜などである。絶縁性膜が無機系の場合には、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、溶液塗布法等によって、これらを形成できる。また、有機系の場合では、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液等を用いて、スピナー塗布法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射）で硬化させ形成することができる。または、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＬＢ（Langmuir−Blodgett）法等で形成することもできる。場合によっては、この絶縁性膜は省略することもできる。
【００４２】
絶縁性膜上には、膜厚１０〜１００ｎｍの配向制御膜を形成する。絶縁性膜を省略した場合には、導電性膜の上に直接、配向制御膜を形成する。配向制御膜として無機系または有機系の膜を使用することができる。無機系の膜にはＳｉＯ２等が利用でき、例えば、斜方蒸着法、回転蒸着法などの公知の方法で成膜できる。有機系の配向制御膜には、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリイミド等が使用でき、通常この表面をラビングする。高分子液晶、ＬＢ膜を用いる場合には磁場により配向させたり、スペーサーエッジ法などによる配向なども可能である。ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等の蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によって成膜し、その表面をラビングする方法も用いることができる。最後に２枚の基板をシール剤を介して張りあわせ、液晶組成物を注入して液晶表示素子とする。
【００４３】
以下に実施例により本発明を詳細に説明する。実施例においては、次の方法で物性値を測定した。
（１）自発分極値、チルト角の測定で使用した基板の作製：透明電極を備えたガラス基板にポリビニルアルコール系配向膜を塗布した一組の基板の両面をラビング処理して、お互いに向き合わせ電極間隔を２μｍとしたセルに、等方性液体状態で液晶組成物を注入し徐冷してキラルＳｍＣ相とした。
（２）相転移温度：組成物をスライドガラス上に置き、カバーガラスで覆ったものを温度制御用のホットステージに乗せ、偏光顕微鏡下で、１℃／ｍｉｎで昇温して観察した。Ｃｒ、ＳｍＣ＊、ＳｍＡ、Ｎ＊、Ｉはそれぞれ、結晶、キラルスメクチックＣ相、スメクチックＡ相、キラルネマチック相、等方性液体を示す。
（３）融点：示差走査熱量分析（ＤＳＣ）を用い、５℃／ｍｉｎで昇温および降温して測定した。
（４）自発分極値（Ｐｓ）：ソーヤ・タウアー法にて、２５℃で測定した。
（５）傾き角（θ）：セルに臨界電場以上の十分高い電場を印加（１５Ｖ）し、らせん構造を消滅させ、更に極性を反転させ、直交ニコル下における消光位の移動角（２θに対応）より求めた。２５℃で測定した。
【実施例１】
【００４４】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １３．３ 重量％
化合物（Ａ２） ２．０ 重量％
化合物（Ａ３） ４．０ 重量％
化合物（Ｂ１） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ３） １２．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ６．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １６．６ 重量％
化合物（Ｃ４） １５．６ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物相転移温度は、Ｃｒ −２６ ＳｍＣ＊ ８０．０ ＳｍＡ ８５．０ Ｎ＊ ９７．０ Ｉであった。２５℃における自発分極値は１７ｎＣ／ｃｍ2、チルト角は３０．４°であった。
【実施例２】
【００４５】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １０．０ 重量％
化合物（Ａ２） １．５ 重量％
化合物（Ａ３） ３．０ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．７ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．７ 重量％
化合物（Ｂ３） １０．０ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．７ 重量％
化合物（Ｃ１） ２２．２ 重量％
化合物（Ｃ４） ２２．２ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −２５ ＳｍＣ＊ ８６．２ ＳｍＡ ８８．４ Ｎ＊ １０７．５ Ｉであった。２５℃における自発分極値は１６ｎＣ／ｃｍ2、チルト角は３３．５°であった。
【実施例３】
【００４６】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．０ 重量％
化合物（Ａ２） ３．５ 重量％
化合物（Ａ３） ２．８ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．４ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ８．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．５ 重量％
化合物（Ｃ１） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ２） １６．７ 重量％
化合物（Ｃ５） １６．２ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．８ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２ ＳｍＣ＊ ８９．４ ＳｍＡ ９７．５ Ｎ＊ １１２．２ Ｉであった。
【実施例４】
【００４７】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １１．０ 重量％
化合物（Ａ２） １．７ 重量％
化合物（Ａ３） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ３） １０．５ 重量％
化合物（Ｂ５） ５．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １３．８ 重量％
化合物（Ｃ４） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ５） １６．６ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．２ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．８ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．２ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２ ＳｍＣ＊ ８５．２ ＳｍＡ ９０．８ Ｎ＊ １０４．８ Ｉであった。
【実施例５】
【００４８】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ８．８ 重量％
化合物（Ａ２） １．３ 重量％
化合物（Ａ３） ２．７ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．２ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．２ 重量％
化合物（Ｂ３） ８．４ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．２ 重量％
化合物（Ｂ８） ７．１ 重量％
化合物（Ｂ９） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ１０） ３．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １１．０ 重量％
化合物（Ｃ４） １０．４ 重量％
化合物（Ｃ５） １９．９ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．３ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ４．６ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．３ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１６ ＳｍＣ＊ ８４．６ ＳｍＡ ８８．０ Ｎ＊ １００．７ Ｉであった。
【実施例６】
【００４９】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．８ 重量％
化合物（Ａ２） １．５ 重量％
化合物（Ａ３） ２．９ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ９．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．６ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．２ 重量％
化合物（Ｃ２） １３．１ 重量％
化合物（Ｃ４） １１．５ 重量％
化合物（Ｃ５） １３．３ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．７ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．２ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．７ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２ ＳｍＣ＊ ９０．１ ＳｍＡ ９５．４ Ｎ＊ １１２．９ Ｉであった。
【実施例７】
【００５０】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ３） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ４） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ７） ５．０ 重量％
化合物（Ｂ８） ５．０ 重量％
化合物（Ｂ９） ５．０ 重量％
化合物（Ｂ１０） ５．０ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．６ 重量％
化合物（Ｃ４） １２．６ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −３７ ＳｍＣ＊ ７７．４ ＳｍＡ ８１．３ Ｎ＊ ８９．２ Ｉであった。
【実施例８】
【００５１】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ３．６ 重量％
化合物（Ａ４） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ１） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ４） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ７） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ８） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ９） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ１０） ３．６ 重量％
化合物（Ｃ１） ８．８ 重量％
化合物（Ｃ２） １９．７ 重量％
化合物（Ｃ５） １９．７ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．３ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．３ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１０ ＳｍＣ＊ ９１．０ ＳｍＡ ９４．７ Ｎ＊ １１３．６ Ｉであった。
【実施例９】
【００５２】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １１．１ 重量％
化合物（Ａ２） １．７ 重量％
化合物（Ａ３） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ３） １０．５ 重量％
化合物（Ｂ５） ５．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １３．８ 重量％
化合物（Ｃ４） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ５） １６．５ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．２ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．８ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．２ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１１．５ ＳｍＣ＊ ８４．８ ＳｍＡ ８９．８ Ｎ＊ １０４．５ Ｉであった。
【実施例１０】
【００５３】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ８．１ 重量％
化合物（Ａ２） ４．０ 重量％
化合物（Ａ３） ８．０ 重量％
化合物（Ｂ８） ８．９ 重量％
化合物（Ｂ９） ７．３ 重量％
化合物（Ｂ１０） ４．０ 重量％
化合物（Ｃ３） ２１．８ 重量％
化合物（Ｃ５） ２１．８ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．８ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ６．５ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．８ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −４．３ ＳｍＣ＊ ８５．６ ＳｍＡ ９３．０ Ｎ＊ １０３．５ Ｉであった。
【実施例１１】
【００５４】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．３ 重量％
化合物（Ａ２） ２．４ 重量％
化合物（Ａ３） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ１） ５．８ 重量％
化合物（Ｂ２） ６．０ 重量％
化合物（Ｂ３） １１．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ５．９ 重量％
化合物（Ｃ３） １８．４ 重量％
化合物（Ｃ５） ２１．１ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．６ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ６．７ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．６ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −９．０ ＳｍＣ＊ ８５．４ ＳｍＡ ９３．５ Ｎ＊ １０２．０ Ｉであった。
【実施例１２】
【００５５】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．８ 重量％
化合物（Ａ２） １．５ 重量％
化合物（Ａ３） ２．９ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ９．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．６ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．２ 重量％
化合物（Ｃ２） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ４） １１．５ 重量％
化合物（Ｃ５） １３．３ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．７ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．３ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．７ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２．３ ＳｍＣ＊ ９０．１ ＳｍＡ ９５．４ Ｎ＊ １１２．９ Ｉであった。
【実施例１３】
【００５６】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ７．３ 重量％
化合物（Ａ２） ２．９ 重量％
化合物（Ａ３） ２．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ３．７ 重量％
化合物（Ｂ３） ７．０ 重量％
化合物（Ｂ４） １９．０ 重量％
化合物（Ｂ５） ３．５ 重量％
化合物（Ｃ１） １０．５ 重量％
化合物（Ｃ２） １３．５ 重量％
化合物（Ｃ５） １３．１ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．９ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．８ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．９ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１０．３ ＳｍＣ＊ ８５．２ ＳｍＡ ９０．３ Ｎ＊ １０２．８ Ｉであった。
【実施例１４】
【００５７】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ４．６ 重量％
化合物（Ａ７） ４．０ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ３） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ４） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ７） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ８） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ９） ４．４ 重量％
化合物（Ｂ１０） ４．４ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．１ 重量％
化合物（Ｃ４） ３６．５ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ２．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ２．９ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ２．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１５．３ ＳｍＣ＊ ８８．０ ＳｍＡ ８８．４ Ｎ＊ １０６．３ Ｉであった。
【００５８】
［比較例１］
特開２００２−３６３５６５公報の実施例９に従い、下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ｒ−１）〜化合物（Ｒ−９）の混合比はそれぞれ、５重量％、１０重量％、１０重量％、１０重量％、２０重量％、２０重量％、１４重量％、５重量％、６重量％であり、化合物（Ｒ−８）および化合物（Ｒ−９）の立体化学はそれぞれ、（Ｓ，Ｓ）体、および（Ｓ）体であった。組成物相転移温度は、Ｃｒ −２８ ＳｍＣ＊ ８３ ＳｍＡ ８６ Ｎ＊ ９９ Ｉであった。２５℃における自発分極値は２１ｎＣ／ｃｍ２、チルト角は２５．０°であった。
【００５９】
比較例１の組成物の物性値を、実施例１および実施例２の組成物の物性値と比較した結果を表１に示す。
＜表1＞
本発明の組成物の自発分極値は小さく、チルト角は大きい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キラルスメクチック液晶組成物および該組成物を用いた液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示し、かつ小さな自発分極値と大きなチルト角を持つキラルスメクチック液晶組成物、および該組成物を用いた液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的に実施されている液晶表示素子において、液晶の動作モードによる分類は、ＴＮ（Twisted nematic）、ＳＴＮ（Super twisted nematic）、ＯＣＢ（Optically compensated bend）、ＩＰＳ（In-plane switching）、ＶＡ（Vertical alignment）である。素子の駆動方式による分類は、ＰＭ（Passive matrix）、ＡＭ（Active matrix）である。ＡＭは、ＴＦＴ（Thin film transistor）、ＭＩＭ（Metal insulator metal）などに分類される。ＴＦＴの分類は非晶質シリコン（Amorphous silicon）および多結晶シリコン（Polycrystal silicon）である。後者は製造工程によって、高温型と低温型に分類される。光源による分類は、自然光を利用する反射型、バックライトを利用する透過型、自然光とバックライトの両方を利用する半透過型である。
【０００３】
これらの液晶表示素子はいずれも、ネマチック液晶組成物を使用している。そのため、液晶分子の応答時間は数ミリ秒以上である。
【０００４】
近年、キラルスメクチック液晶組成物を用いた、分極遮蔽型液晶表示素子（ＰＳＳ−ＬＣＤ）が、液晶の応答時間が１ミリ秒以下といった高速応答性を示すことが報告された（特許文献１）。この高速応答性によって、フィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動を利用できるので、輝度が高い液晶表示素子を提供できる。この表示方式は、キラルスメクチック液晶相特に、キラルスメクチックＣ相（キラルＳｍＣ相）を利用するものであり、用いる液晶組成物には次の特性が求められる。
（ａ）動作温度範囲、つまりキラルＳｍＣ相を示す温度範囲が広い。少なくとも、０℃〜７５℃である。キラルＳｍＣ相の下限温度は低いほど好ましく、具体的には、−１０℃、より好ましくは、−２０℃以下である。キラルＳｍＣ相の上限温度は高いほど好ましく、具体的には、８０℃、より好ましくは８５℃、更に好ましくは、９０℃以上である。
（ｂ）コントラストを高くするために、チルト角が大きい。好ましくは、３０°より大きいことである。
（ｃ）ＴＦＴ駆動をするために、自発分極値が小さい。好ましくは、２５ｎＣ／ｃｍ２より小さいことである。
（ｄ）可視光、紫外光や熱に対して安定である。
【０００５】
キラルな化合物Ｄとピリミジン化合物（化合物Ａまたは化合物Ｃ）の組み合わせは公知である。特許文献２の実施例２２（使用例２）は、この組成物のキラルＳｍＣ相の温度範囲が４℃〜６５℃であり、チルト角が１７°であることを示している。キラルな化合物Ｅを含む組成物が特許文献３の実施例３、４、および５に開示されているが、シアノビフェニル化合物との混合物、および同属体のみによって構成される組成物が示されているだけである。組成物の相転移温度やチルト角は報告されていない。キラルな化合物Ｆとピリミジン化合物即ち、化合物ＡおよびＣの組み合わせは公知である。特許文献４の実施例５（使用例１）は、この組成物のキラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜６９．２℃であり、チルト角が１９°であることを示している。アキラルなピリジン化合物とアキラルなピリミジン化合物の両者を含む組成物が特許文献５の実施例１〜１６に開示されている。組成物のチルト角は、２５°〜２８．５°である。キラルな化合物Ｄ、Ｅ、およびＦとの組み合わせは開示されていない。なお、ここで示した化合物Ａ〜Ｆは、後述の本発明の組成物の成分である化合物である。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０６３８０７パンフレット
【特許文献２】特開昭６４−６３５７１号公報
【特許文献３】特開昭６１−２１００５６号公報
【特許文献４】特開昭６３−２３３９６６号公報
【特許文献５】特開２００２−３６３５６５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の第一の目的は、室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示しかつ、小さな自発分極値と大きなチルト角を持つキラルスメクチック液晶組成物を提供することであり、第二の目的は、該組成物を用いた液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の目的は、次に示す第（１）項〜第（７）項のいずれかにより達成される。本発明の第二の目的は、第（８）項により達成される。
【０００８】
（１） 式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物をそれぞれ１つ以上含む液晶組成物であって、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃の温度範囲を含みそれより広く、２５℃における自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２より小さく、さらに２５℃におけるチルト角が３０°以上であるキラルスメクチック液晶組成物：
ここに、Ｒは炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ１は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルを示し、Ｒ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ３は炭素数１〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｒ４は炭素数２〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｘは水素またはフッ素を示し、＊を付したＣは不斉炭素原子を示し、そして複数のＲ１はそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよく、複数のＲ２もそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよい。
【０００９】
（２） 組成物全量を基準とする割合が、式Ａで表される化合物が５〜２５重量％、式Ｂで表される化合物が１５〜４０重量％、式Ｃで表される化合物が２０〜６０重量％、式Ｄで表される化合物が２〜８重量％、式Ｅで表される化合物が２〜１０重量％、そして式Ｆで表される化合物が２〜８重量％である、（１）項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１０】
（３） 式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物のそれぞれ１つ以上からなる、（１）項または（２）項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１１】
（４） （１）項に記載の式ＡにおいてＲおよびＲ２の一方が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであって他方が炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ１がヘキシルであり、式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１２】
（５） （１）項に記載の式ＡにおいてＲが炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであってＲ２が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ１がヘキシルであり、そして式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１３】
（６） （１）項に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が８０℃以上である、（１）〜（５）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１４】
（７） （１）項に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が９０℃以上である、（１）〜（５）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【００１５】
（８） （１）〜（７）のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶組成物は、室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示し、かつ小さな自発分極値と大きなチルト角を持つ。この組成物を用いることによって工業的に重要かつ実用的な液晶表示素子を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の説明においては、式Ａで表される化合物を化合物Ａと表記することがある。他の式で表される化合物についても同様に簡略化して表記することがある。なお、本明細書においては、電子天秤の表示データを読み取った値をもって重量と表現する。重量％は、このような値を基準として得られる百分率である。
【００１８】
室温を含む広い温度範囲でキラルＳｍＣ相を示しかつ、小さな自発分極値と大きなチルト角を持つキラルスメクチック液晶組成物は、化合物Ａ〜化合物Ｆの全てをそれぞれ１つ以上用い、これらを適切な混合比で混合することによって得られる。本発明の組成物は、化合物Ａ〜化合物Ｆ以外の化合物を含んでもよいが、化合物Ａ〜化合物Ｆのそれぞれ１つ以上からなることが好ましい。化合物Ａ〜化合物Ｃは、ＳｍＣ相を示し、本発明の組成物のベース液晶として優れている。化合物Ａおよび化合物Ｂは、比較的低い温度でＳｍＣ相を示す。特に、Ｘがフッ素である化合物Ｂは、組成物に混合した場合、低温での結晶化を防ぐ効果があり、低温でＳｍＣ相を維持する働きをする。化合物Ｃは、比較的高い温度領域でＳｍＣ相を示す。その主な働きは、相転移系列を損なうことなく、ＳｍＣ相を高い温度領域に拡張することである。化合物Ａ、化合物Ｂ、および化合物Ｃを組み合わせることで、相転移系列を高温側から等方性液体、ネマチック相、ＳｍＡ相、ＳｍＣ相とすることができる。この相系列は、液晶表示素子の中で、液晶分子を均一に配向させる際、都合がよい。更に、２−（４−アルキルフェニル）−５−アルコキシピリミジンである化合物Ａは少量の添加でもＳｍＡ相を誘起する効果がある。２−（４−アルコキシフェニル）−５−アルキルピリミジンである化合物Ａと適宜組み合わせることで、組成物のＳｍＡ相の温度範囲を調節できる。また、化合物Ａ〜化合物Ｃは粘度が低く、組成物の粘性を制御する働きもある。
【００１９】
化合物ＡのＲおよびＲ２は独立して炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであるが、炭素数６〜９の直鎖のアルキルまたは炭素数６〜９の直鎖のアルコキシが好ましい。また、ＲおよびＲ２の一方がアルキル、他方がアルコキシであるものが好ましい。両末端がアルキルであるものは液晶性が悪く好ましくない。化合物ＢのＲ１は、炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであるが、炭素数４〜１２の直鎖のアルキルが好ましい。化合物ＣのＲ１は、炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであるが、炭素数５〜８の直鎖のアルキルが好ましい。
【００２０】
化合物Ｄおよび化合物Ｅはキラル化合物であり、その主な働きは、ＳｍＣ相を示す組成物に添加して、キラルＳｍＣ相を誘起することである。この際、適切な値の自発分極を付与でき、高速応答性をを与え、ＰＳＳ−ＬＣＤに適した組成物を提供できる。化合物ＤのＲ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであり、Ｒ３は炭素数１〜１０の直鎖のアルキルであるが、Ｒ２はいずれものであっても、添加物として同じ効果を持つ。そして、Ｒ３は炭素数２〜５の直鎖のアルキルが好ましい。化合物Ｄは２つの不斉炭素を持つが、それぞれの立体化学が同一であるもの、即ちＳ，Ｓ−体またはＲ，Ｒ−体が好適な相転移系列と転移温度を持ち、高速応答性が優れているので好ましい。化合物ＥのＲ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであり、Ｒ１は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであるが、Ｒ２はこれらのうちのどちらの基であっても添加物として同じ効果を示す。また、Ｒ１はいずれのアルキルでも同様な効果を示すが、原料である光学活性２−アルカノールの製造のし易さから、ヘキシルが好ましい。
【００２１】
化合物Ｆは、化合物Ｄおよび化合物ＥとはキラルＮ相の掌性が逆かつ、自発分極の符号が同一であるキラル化合物であり、その働きは、キラルＮ相からＳｍＡ相への相転移点の直上でのキラルＮ相のピッチを相殺することにある。このことは、液晶表示素子の中で、液晶分子を均一に配向させる際、都合がよい。一方、自発分極値の相殺やチルト角の減少などといった悪影響を及ぼさない。化合物ＦのＲ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであり、Ｒ４は炭素数２〜１０の直鎖のアルキルであるが、Ｒ２はいずれものであっても、添加物として同様の効果を示す。また、Ｒ４はいずれのアルキルでも同様な効果を示すが、原料である光学活性２−メチル−１−アルカノールの製造のし易さから、エチルが好ましい。（Ｓ）−２−メチルブタン−１−オールは、発酵法によって大量かつ安価に製造できる。
【００２２】
化合物Ｄ〜化合物Ｆの立体化学の組み合わせとして好ましいのは、(i)（Ｓ，Ｓ）−化合物Ｄかつ、（Ｓ）−化合物Ｅかつ、（Ｓ）−化合物Ｆ、または、(ii)（Ｒ，Ｒ）−化合物Ｄかつ、（Ｒ）−化合物Ｅかつ、（Ｒ）−化合物Ｆのいずれかであり、それ以外の組み合わせは、自発分極値、相転移系列や相転移温度、チルト角等に不具合を及ぼすことがある。また、製造の容易さから、(i)の組み合わせがより好ましい。
【００２３】
本発明に好適に使用できる具体的な化合物を以下に示す。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
本発明の化合物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦの製造方法を説明する。化合物Ａは、ＤＥ２６４１７２４が開示する方法で製造できる。化合物Ｂは、特開昭２２３１７１が開示する方法で製造できる。化合物Ｃは、特開昭５９−３９８７６が開示する方法で製造できる。化合物Ｄは、特開昭６４−６３５７１が製造方法を開示している。化合物Ｅに製造方法は、特開昭６１−２１００５６が開示している。化合物Ｆの製造方法は、特開昭６３−２３３９６６が開示している。
【００３１】
本組成物において化合物Ａの割合は、組成物全量に対して、５〜２５重量％が好ましい。化合物Ａの割合が５重量％未満では、相転移系列の維持が困難になることがあり、また、２５重量％より多いと相対的に化合物Ｃの割合が減るため、ＳｍＣ相の上限温度を７５℃以上にすることができないことがある。
【００３２】
化合物Ｂの割合は１５〜４０重量％が好ましい。化合物Ｂの割合が１５重量％未満では、融点を低下させる効果が得られなくなることがある。また、４０重量％より多いと、相転移系列の維持が困難になることがある。特に高次のスメクチック相が出現する、ＳｍＣ相の上限温度を７５℃以上とすることができなくなることがある。
【００３３】
化合物Ｃの割合は２０〜６０重量％が好ましい。含有される化合物Ｃの割合が２０重量％未満では、ＳｍＣ相の上限温度を７５℃以上とすることができないことがある。また、６０重量％より多いと、ＳｍＣ相の低温での安定性が損なわれ、更にＳｍＡ相がなくなることがある。
【００３４】
化合物Ｄ、化合物Ｅ、および化合物Ｆの割合は、それぞれ、２〜８重量％、２〜１０重量％、２〜８重量％が好ましい。割合がこの範囲より多いと、自発分極値が大きくなりすぎて、ＴＦＴ駆動ができなくなることがある。
【００３５】
化合物Ｆの目的は、化合物Ｄおよび化合物Ｅと混合してピッチを調整することである。従って、化合物Ｆの添加量は、化合物Ｄおよび化合物Ｅによって決定される。化合物Ｄ、化合物Ｅ、および化合物Ｆの好ましい組み合わせは、３〜６重量％：６〜８重量％：３〜６重量％である。
【００３６】
なお、本発明の組成物は、その他の化合物を混合して用いることができる。混合する化合物としては、キラルＳｍＣ相の温度範囲を拡大するもの、自発分極値、チルト角などを調整する効果があるもの、応答時間を短縮することができるもの、屈折率異方性や誘電率異方性を調整するものがあげられる。
【００３７】
本発明の組成物は、高温側から等方性液体相−キラルＮ相−ＳｍＡ相−キラルＳｍＣ相の相転移系列を持つ。キラルＮ相のらせん構造は、ＳｍＡ相へ転移する直上の温度で無限大となるように調整する。液晶表示素子の中で、液晶分子を均一に配向させる際に都合がよい。通常１−２μｍ厚のセルを使用するので、この条件でらせん構造をとらないことが好ましい。ＳｍＡ相は必須ではないが、前述の均一配向性を考慮するとある方が望ましい。ただし、ＳｍＡ相の温度範囲が狭いほど、ＳｍＣ相でのチルト角が大きくなる傾向がある。ＳｍＡ相の温度範囲を制御することで、ＳｍＣ相のチルト角を調整できる。ＳｍＡ相の温度範囲は、先に述べたように、化合物Ａを最適化することで調整できる。ＳｍＣ相は室温を含む広い温度範囲で存在することが望ましい。実際の使用条件を考慮した場合、ＳｍＣ相の上限温度は高い方が良く、７５℃以上、好ましくは８０℃以上、更に好ましくは９０℃以上である。ＳｍＣ相の下限温度は通常融点（または、結晶化温度）であるが、高次のスメクチック相であっても構わない。ただし、ＳｍＣ相の下限温度は０℃以下、好ましくは−１０℃以下、更に好ましくは−２０℃以下である。
【００３８】
ＴＦＴ駆動においては、自発分極値は小さい方が好ましく、２５ｎＣ／ｃｍ２より小さい方がよい。ＰＳＳ−ＬＣＤでは、液晶分子がコーンの頂点にある状態が消光位（電界非印加時）であり、電界印加時に液晶分子はコーンの両端に移動し、これが明状態となる。従って、コントラストを高くするために、チルト角はできるだけ大きい方が良く、好ましくは３０°以上であり、理想的には４５°である。ＳｍＣ相において、液晶分子は層構造をとるが、液晶分子は層中で傾斜できる。液晶分子は左右２方向に傾斜でき、従って、液晶分子はあたかも円錐表面（コーン上）を移動するようにこの２状態を移動できる。層の法線と一方の傾斜状態にある液晶分子の長軸のなす角度をチルト角と定義する。
【００３９】
等方性液体−キラルＮ相−ＳｍＡ相−キラルＳｍＣ相といった相系列を示し、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃より広く、自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２未満であり、室温でのチルト角が３０°以上である液晶組成物は、これまでは知られていなかった。
【００４０】
本発明の液晶表示素子について説明する。液晶表示素子は、導電性膜を透明電極として有する、一対の基板と、同基板の間にある液晶組成物と、前記の電極に選択的に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り替える駆動手段と、前記の光軸の切り替えを光学的に識別する手段としての偏光板とからなる。基板としては透光性の基板が良く、通常ガラス基板が使用される。基板間の液晶の配向状態、および透明電極の配置や形状は、目的に応じて最適化される。
【００４１】
透明電極は、基板上にＩｎＯ３、ＳｎＯ３、ＩＴＯ（Indium−Tin Oxide）等をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタリング法で、所定のパターンとして形成される。透明電極の厚さは５０〜３００ｎｍである。この透明電極上に、膜厚５０〜２００ｎｍで絶縁性膜を形成する。この絶縁性膜には、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５等の無機系の薄膜、ポリイミド、種々のフォトレジスト樹脂などの有機系薄膜などである。絶縁性膜が無機系の場合には、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、溶液塗布法等によって、これらを形成できる。また、有機系の場合では、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液等を用いて、スピナー塗布法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射）で硬化させ形成することができる。または、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＬＢ（Langmuir−Blodgett）法等で形成することもできる。場合によっては、この絶縁性膜は省略することもできる。
【００４２】
絶縁性膜上には、膜厚１０〜１００ｎｍの配向制御膜を形成する。絶縁性膜を省略した場合には、導電性膜の上に直接、配向制御膜を形成する。配向制御膜として無機系または有機系の膜を使用することができる。無機系の膜にはＳｉＯ２等が利用でき、例えば、斜方蒸着法、回転蒸着法などの公知の方法で成膜できる。有機系の配向制御膜には、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリイミド等が使用でき、通常この表面をラビングする。高分子液晶、ＬＢ膜を用いる場合には磁場により配向させたり、スペーサーエッジ法などによる配向なども可能である。ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等の蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によって成膜し、その表面をラビングする方法も用いることができる。最後に２枚の基板をシール剤を介して張りあわせ、液晶組成物を注入して液晶表示素子とする。
【００４３】
以下に実施例により本発明を詳細に説明する。実施例においては、次の方法で物性値を測定した。
（１）自発分極値、チルト角の測定で使用した基板の作製：透明電極を備えたガラス基板にポリビニルアルコール系配向膜を塗布した一組の基板の両面をラビング処理して、お互いに向き合わせ電極間隔を２μｍとしたセルに、等方性液体状態で液晶組成物を注入し徐冷してキラルＳｍＣ相とした。
（２）相転移温度：組成物をスライドガラス上に置き、カバーガラスで覆ったものを温度制御用のホットステージに乗せ、偏光顕微鏡下で、１℃／ｍｉｎで昇温して観察した。Ｃｒ、ＳｍＣ＊、ＳｍＡ、Ｎ＊、Ｉはそれぞれ、結晶、キラルスメクチックＣ相、スメクチックＡ相、キラルネマチック相、等方性液体を示す。
（３）融点：示差走査熱量分析（ＤＳＣ）を用い、５℃／ｍｉｎで昇温および降温して測定した。
（４）自発分極値（Ｐｓ）：ソーヤ・タウアー法にて、２５℃で測定した。
（５）傾き角（θ）：セルに臨界電場以上の十分高い電場を印加（１５Ｖ）し、らせん構造を消滅させ、更に極性を反転させ、直交ニコル下における消光位の移動角（２θに対応）より求めた。２５℃で測定した。
【実施例１】
【００４４】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １３．３ 重量％
化合物（Ａ２） ２．０ 重量％
化合物（Ａ３） ４．０ 重量％
化合物（Ｂ１） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ３） １２．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ６．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １６．６ 重量％
化合物（Ｃ４） １５．６ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物相転移温度は、Ｃｒ −２６ ＳｍＣ＊ ８０．０ ＳｍＡ ８５．０ Ｎ＊ ９７．０ Ｉであった。２５℃における自発分極値は１７ｎＣ／ｃｍ2、チルト角は３０．４°であった。
【実施例２】
【００４５】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １０．０ 重量％
化合物（Ａ２） １．５ 重量％
化合物（Ａ３） ３．０ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．７ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．７ 重量％
化合物（Ｂ３） １０．０ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．７ 重量％
化合物（Ｃ１） ２２．２ 重量％
化合物（Ｃ４） ２２．２ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −２５ ＳｍＣ＊ ８６．２ ＳｍＡ ８８．４ Ｎ＊ １０７．５ Ｉであった。２５℃における自発分極値は１６ｎＣ／ｃｍ2、チルト角は３３．５°であった。
【実施例３】
【００４６】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．０ 重量％
化合物（Ａ２） ３．５ 重量％
化合物（Ａ３） ２．８ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．４ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ８．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．５ 重量％
化合物（Ｃ１） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ２） １６．７ 重量％
化合物（Ｃ５） １６．２ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．８ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２ ＳｍＣ＊ ８９．４ ＳｍＡ ９７．５ Ｎ＊ １１２．２ Ｉであった。
【実施例４】
【００４７】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １１．０ 重量％
化合物（Ａ２） １．７ 重量％
化合物（Ａ３） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ３） １０．５ 重量％
化合物（Ｂ５） ５．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １３．８ 重量％
化合物（Ｃ４） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ５） １６．６ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．２ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．８ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．２ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２ ＳｍＣ＊ ８５．２ ＳｍＡ ９０．８ Ｎ＊ １０４．８ Ｉであった。
【実施例５】
【００４８】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ８．８ 重量％
化合物（Ａ２） １．３ 重量％
化合物（Ａ３） ２．７ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．２ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．２ 重量％
化合物（Ｂ３） ８．４ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．２ 重量％
化合物（Ｂ８） ７．１ 重量％
化合物（Ｂ９） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ１０） ３．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １１．０ 重量％
化合物（Ｃ４） １０．４ 重量％
化合物（Ｃ５） １９．９ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．３ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ４．６ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．３ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１６ ＳｍＣ＊ ８４．６ ＳｍＡ ８８．０ Ｎ＊ １００．７ Ｉであった。
【実施例６】
【００４９】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．８ 重量％
化合物（Ａ２） １．５ 重量％
化合物（Ａ３） ２．９ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ９．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．６ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．２ 重量％
化合物（Ｃ２） １３．１ 重量％
化合物（Ｃ４） １１．５ 重量％
化合物（Ｃ５） １３．３ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．７ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．２ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．７ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２ ＳｍＣ＊ ９０．１ ＳｍＡ ９５．４ Ｎ＊ １１２．９ Ｉであった。
【実施例７】
【００５０】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ３） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ４） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ６．３ 重量％
化合物（Ｂ７） ５．０ 重量％
化合物（Ｂ８） ５．０ 重量％
化合物（Ｂ９） ５．０ 重量％
化合物（Ｂ１０） ５．０ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．６ 重量％
化合物（Ｃ４） １２．６ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ７．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −３７ ＳｍＣ＊ ７７．４ ＳｍＡ ８１．３ Ｎ＊ ８９．２ Ｉであった。
【実施例８】
【００５１】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ３．６ 重量％
化合物（Ａ４） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ１） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ４） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ７） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ８） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ９） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ１０） ３．６ 重量％
化合物（Ｃ１） ８．８ 重量％
化合物（Ｃ２） １９．７ 重量％
化合物（Ｃ５） １９．７ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．３ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．０ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．３ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１０ ＳｍＣ＊ ９１．０ ＳｍＡ ９４．７ Ｎ＊ １１３．６ Ｉであった。
【実施例９】
【００５２】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） １１．１ 重量％
化合物（Ａ２） １．７ 重量％
化合物（Ａ３） ３．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ２） ５．３ 重量％
化合物（Ｂ３） １０．５ 重量％
化合物（Ｂ５） ５．３ 重量％
化合物（Ｃ１） １３．８ 重量％
化合物（Ｃ４） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ５） １６．５ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．２ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．８ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．２ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１１．５ ＳｍＣ＊ ８４．８ ＳｍＡ ８９．８ Ｎ＊ １０４．５ Ｉであった。
【実施例１０】
【００５３】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ８．１ 重量％
化合物（Ａ２） ４．０ 重量％
化合物（Ａ３） ８．０ 重量％
化合物（Ｂ８） ８．９ 重量％
化合物（Ｂ９） ７．３ 重量％
化合物（Ｂ１０） ４．０ 重量％
化合物（Ｃ３） ２１．８ 重量％
化合物（Ｃ５） ２１．８ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．８ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ６．５ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．８ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −４．３ ＳｍＣ＊ ８５．６ ＳｍＡ ９３．０ Ｎ＊ １０３．５ Ｉであった。
【実施例１１】
【００５４】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．３ 重量％
化合物（Ａ２） ２．４ 重量％
化合物（Ａ３） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ１） ５．８ 重量％
化合物（Ｂ２） ６．０ 重量％
化合物（Ｂ３） １１．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ５．９ 重量％
化合物（Ｃ３） １８．４ 重量％
化合物（Ｃ５） ２１．１ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ４．６ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ６．７ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ４．６ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −９．０ ＳｍＣ＊ ８５．４ ＳｍＡ ９３．５ Ｎ＊ １０２．０ Ｉであった。
【実施例１２】
【００５５】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ９．８ 重量％
化合物（Ａ２） １．５ 重量％
化合物（Ａ３） ２．９ 重量％
化合物（Ｂ１） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ３） ９．３ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．６ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．２ 重量％
化合物（Ｃ２） １３．０ 重量％
化合物（Ｃ４） １１．５ 重量％
化合物（Ｃ５） １３．３ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．７ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．３ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．７ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１２．３ ＳｍＣ＊ ９０．１ ＳｍＡ ９５．４ Ｎ＊ １１２．９ Ｉであった。
【実施例１３】
【００５６】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ７．３ 重量％
化合物（Ａ２） ２．９ 重量％
化合物（Ａ３） ２．３ 重量％
化合物（Ｂ１） ３．６ 重量％
化合物（Ｂ２） ３．７ 重量％
化合物（Ｂ３） ７．０ 重量％
化合物（Ｂ４） １９．０ 重量％
化合物（Ｂ５） ３．５ 重量％
化合物（Ｃ１） １０．５ 重量％
化合物（Ｃ２） １３．５ 重量％
化合物（Ｃ５） １３．１ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ３．９ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ５．８ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ３．９ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１０．３ ＳｍＣ＊ ８５．２ ＳｍＡ ９０．３ Ｎ＊ １０２．８ Ｉであった。
【実施例１４】
【００５７】
下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ａ１） ４．６ 重量％
化合物（Ａ７） ４．０ 重量％
化合物（Ｂ２） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ３） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ４） ４．６ 重量％
化合物（Ｂ５） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ７） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ８） ４．５ 重量％
化合物（Ｂ９） ４．４ 重量％
化合物（Ｂ１０） ４．４ 重量％
化合物（Ｃ１） １２．１ 重量％
化合物（Ｃ４） ３６．５ 重量％
化合物（Ｄ３）（Ｓ，Ｓ）体 ２．０ 重量％
化合物（Ｅ１）（Ｓ）体 ２．９ 重量％
化合物（Ｆ４）（Ｓ）体 ２．０ 重量％
組成物の相転移温度は、Ｃｒ −１５．３ ＳｍＣ＊ ８８．０ ＳｍＡ ８８．４ Ｎ＊ １０６．３ Ｉであった。
【００５８】
［比較例１］
特開２００２−３６３５６５公報の実施例９に従い、下記の組成の液晶組成物を調製した。
化合物（Ｒ−１）〜化合物（Ｒ−９）の混合比はそれぞれ、５重量％、１０重量％、１０重量％、１０重量％、２０重量％、２０重量％、１４重量％、５重量％、６重量％であり、化合物（Ｒ−８）および化合物（Ｒ−９）の立体化学はそれぞれ、（Ｓ，Ｓ）体、および（Ｓ）体であった。組成物相転移温度は、Ｃｒ −２８ ＳｍＣ＊ ８３ ＳｍＡ ８６ Ｎ＊ ９９ Ｉであった。２５℃における自発分極値は２１ｎＣ／ｃｍ２、チルト角は２５．０°であった。
【００５９】
比較例１の組成物の物性値を、実施例１および実施例２の組成物の物性値と比較した結果を表１に示す。
＜表1＞
本発明の組成物の自発分極値は小さく、チルト角は大きい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物をそれぞれ１つ以上含む液晶組成物であって、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃の温度範囲を含みそれより広く、２５℃における自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２より小さく、さらに２５℃におけるチルト角が３０°以上であるキラルスメクチック液晶組成物：
ここに、Ｒは炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ１は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルを示し、Ｒ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ３は炭素数１〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｒ４は炭素数２〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｘは水素またはフッ素を示し、＊を付したＣは不斉炭素原子を示し、そして複数のＲ１はそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよく、複数のＲ２もそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよい。
【請求項２】
組成物全量を基準とする割合が、式Ａで表される化合物が５〜２５重量％、式Ｂで表される化合物が１５〜４０重量％、式Ｃで表される化合物が２０〜６０重量％、式Ｄで表される化合物が２〜８重量％、式Ｅで表される化合物が２〜１０重量％、そして式Ｆで表される化合物が２〜８重量％である、請求項１に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項３】
式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物のそれぞれ１つ以上からなる、請求項１または２に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項４】
請求項１に記載の式ＡにおいてＲおよびＲ２の一方が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであって他方が炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ１がヘキシルであり、式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の式ＡにおいてＲが炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであってＲ２が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ１がヘキシルであり、そして式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項６】
請求項１に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が８０℃以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項７】
請求項１に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が９０℃以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【請求項１】
式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物をそれぞれ１つ以上含む液晶組成物であって、キラルＳｍＣ相の温度範囲が０℃〜７５℃の温度範囲を含みそれより広く、２５℃における自発分極値が２５ｎＣ／ｃｍ２より小さく、さらに２５℃におけるチルト角が３０°以上であるキラルスメクチック液晶組成物：
ここに、Ｒは炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ１は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルを示し、Ｒ２は炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシを示し、Ｒ３は炭素数１〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｒ４は炭素数２〜１０の直鎖のアルキルを示し、Ｘは水素またはフッ素を示し、＊を付したＣは不斉炭素原子を示し、そして複数のＲ１はそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよく、複数のＲ２もそれぞれ異なる基であってもよく、同一の基であってもよい。
【請求項２】
組成物全量を基準とする割合が、式Ａで表される化合物が５〜２５重量％、式Ｂで表される化合物が１５〜４０重量％、式Ｃで表される化合物が２０〜６０重量％、式Ｄで表される化合物が２〜８重量％、式Ｅで表される化合物が２〜１０重量％、そして式Ｆで表される化合物が２〜８重量％である、請求項１に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項３】
式Ａ〜式Ｆのそれぞれで表される６種類の化合物のそれぞれ１つ以上からなる、請求項１または２に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項４】
請求項１に記載の式ＡにおいてＲおよびＲ２の一方が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであって他方が炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ１がヘキシルであり、式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルまたは炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の式ＡにおいてＲが炭素数６〜９の直鎖のアルコキシであってＲ２が炭素数６〜９の直鎖のアルキルであり、式ＢにおいてＲ１が炭素数４〜１２の直鎖のアルキルであり、式ＣにおいてＲ１が炭素数５〜８の直鎖のアルキルであり、式ＤにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ３が炭素数２〜５の直鎖のアルキルであり、式ＥにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルキルであってＲ１がヘキシルであり、そして式ＦにおいてＲ２が炭素数４〜１５の直鎖のアルコキシであってＲ４がエチルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項６】
請求項１に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が８０℃以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項７】
請求項１に記載のキラルＳｍＣ相の上限温度が９０℃以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のキラルスメクチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【公開番号】特開２００７−９２０２３（Ｐ２００７−９２０２３Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０５８８９（Ｐ２００６−１０５８８９）
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（５９６０３２１００）チッソ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（５９６０３２１００）チッソ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
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