強誘電性液晶組成物、及びそれを用いた液晶表示素子
【課題】 メモリー角の再現性があり、またメモリー角が経時変化せず、焼付けをおこさず反転異常が抑制された好ましいスイッチング挙動を示す強誘電性液晶組成物を提供することである。
【解決手段】 半極性有機ホウ素化合物を１種以上含有し、該半極性有機ホウ素化合物一分子中のホウ素原子の数が５以下であることを特徴とする強誘電性液晶組成物。本発明の強誘電性液晶組成物は好ましいスイッチング挙動を示すことから、表示品位の良い表示素子を生産性高く製造することができ、強誘電性液晶ディスプレイの構成部材として極めて有用である
【解決手段】 半極性有機ホウ素化合物を１種以上含有し、該半極性有機ホウ素化合物一分子中のホウ素原子の数が５以下であることを特徴とする強誘電性液晶組成物。本発明の強誘電性液晶組成物は好ましいスイッチング挙動を示すことから、表示品位の良い表示素子を生産性高く製造することができ、強誘電性液晶ディスプレイの構成部材として極めて有用である
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、液晶表示素子の構成部材として有用なスメクチック液晶組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラークとラガーウォールらによって提案された表面安定化強誘電性液晶表示素子は、（１）高速応答であること、（２）メモリー性を有すること、（３）視野角が広いこと、（４）パッシブ駆動が可能であること、などの特性を示すことから、次世代の表示素子として注目されている。
【０００３】
強誘電性液晶は、ネマティック液晶とは異なり、分子が層構造を形成し、層内で分子は傾いている。強誘電性液晶を用いた表示素子は、分子の傾き角が電圧の印加によって変化する特性を利用してバックライトの透過率を制御する。この傾き角にはメモリー性があるため、一度電圧を印加すれば、電圧を切っても傾き角が保持される。電圧を切った後の分子の傾き角をメモリー角という。電圧印加後に再現性のある一定の透過率を得るためには、メモリー角が変化しないことが必要である。ところが、強誘電性液晶表示素子において焼付き現象や、反転異常によるスイッチング不良が発生した場合、同じ電圧を印加しても同じメモリ角を示さないため、メモリー角の再現性が低下してしまう。さらに、電圧を印加した直後のメモリー角と、印加後数分経過した後のメモリー角が変化するため、メモリー角に経時変化が起こるため、高品位な表示が行えない問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、環状あるいはかご状の親油性又は親油化化合物を強誘電性液晶に添加することによって、強誘電性液晶に含まれるイオン性不純物を捕捉することにより強誘電性液晶の焼付き現象や、反転異常によるスイッチング不良が軽減する例が開示示されている（特許文献１及び２参照）がその性能は未だ不十分であった。また、イオン性不純物をより多く捕捉する目的で、環状あるいはかご状の親油性又は親油化化合物の添加量を増やした場合、液晶の転移温度の低下や配向が乱れるなどの問題があった。
そのため、メモリー角の再現性があり、メモリー角が経時変化せず、焼付き現象、および反転異常によるスイッチング不良の防止に効果のある手段の開発が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１８０８１５号公報
【特許文献２】特開平４−２２７６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、メモリー角の再現性があり、またメモリー角が経時変化せず、焼付けをおこさず反転異常が抑制された好ましいスイッチング挙動を示す強誘電性液晶組成物を提供することである。また、該強誘電性液晶組成物の製造方法を提供することである。さらに該強誘電性液晶組成物を用いた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】
上記課題を解決するため、本願発明者らは種々の添加剤を検討した結果、半極性有機ホウ素化合物を含む強誘電性液晶組成物を用いた表示素子は、メモリー角の再現性があり、またメモリー角が経時変化せず、また焼付けをおこさず、反転異常が生じないことを見出し、本願発明の完成に至った。
【０００８】
本願発明は、半極性有機ホウ素化合物、液晶性混合物からなる強誘電性液晶組成物を提供し、液晶性混合物に半極性有機ホウ素化合物を添加することを特徴とする該強誘電性液晶組成物の製造方法を提供し、併せて該強誘電性液晶組成物を用いた強誘電性液晶表示素子を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の強誘電性液晶組成物は、メモリー角の再現性があり、またメモリー角が経時変化せず、かつ、焼付けをおこさず反転異常が抑制された好ましいスイッチング挙動を示すことから、表示品位の良い表示素子を生産性高く製造することができる。本願発明の強誘電性液晶組成物は、強誘電性液晶ディスプレイの構成部材として極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明の強誘電性液晶組成物は液晶性混合物と半極性有機ホウ素化合物からなるが使用する液晶性混合物に特に制限はなく、公知慣用の液晶性混合物が用いられる。なかでも、液晶性混合物が、下記一般式（Ｉ−ａ）、
【００１１】
【化１】
【００１２】
（式中、Ｒ１１及びＲ１２は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、ただし、該アルキル基中の少なくともどちらかひとつは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ１、Ｂ１及びＣ１は各々独立に１つ又は２つの水素原子がフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、又はＣＮ基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい１，４−フェニレン基、又は、１，４−シクロヘキシレン基を表し、ａ１は０、１、又は２表し、ｂ１、及びｃ１は０又は１の整数を表し、ａ１、ｂ１及びｃ１の合計は１又は２を表す。）で表される化合物、又は下記一般式（Ｉ−ｂ）、
【００１３】
【化２】
【００１４】
（式中、Ｒ１３及びＲ１４は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基あるいはフッ素原子を示し、但し、Ｒ１３及びＲ１４が同時にフッ素原子となることはなく、さらに、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基または−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ｘ１１〜Ｘ１７は各々独立に水素原子、フッ素原子、ＣＦ３基、あるいはＯＣＦ３基を示し、Ｌ１１〜Ｌ１４は各々独立に単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−であり、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１は各々独立に０又は１の整数を示し、但し、ｄ１＋ｅ１＋ｆ１＋ｇ１は１、２または３であり、ｄ１が０の場合はｇ１は０であり、ｄ１が１の場合はｆ１は０である。）で表される液晶性化合物から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を含む液晶性混合物であることが好ましい。
強誘電性液晶相の温度範囲を広くして安定化するという点では、下記一般式（ＩV）、
【００１５】
【化３】
【００１６】
（Ｒ４１は炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ又はそれ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ４、Ｂ４及びＣ４は各々独立に１つ又は２つの水素原子がフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、又はＣＮ基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい１，４−フェニレン基、１つ又は２つの水素原子がフッ素原子で置換されていてもよいピラジン−２，５−ジイル基、ピリダジン−３，６−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、１つ又は２つの水素原子がシアノ基あるいはメチル基あるいはその両方で置き換えられてもよいトランス−１，４−シクロへキシレン基、又は、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、１，３−ジチアン−２，５−ジイル基、１，３−チアゾール−２，４−ジイル基、１，３−チアゾール−２，５−ジイル基、チオフェン−２，４−ジイル基、チオフェン−２，５−ジイル基、ピペラジン−１，４−ジイル基、ピペラジン−２，５−ジイル基、ナフタレン−２，５−ジイル基を表し、Ｌ４１、及びＬ４２は各々独立に単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、ａ４、ｂ４、及びｃ４は０又は１を表し、ａ４、ｂ４及びｃ４の合計は２又は３を表し、Ｒ４２は単結合又は炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、さらにアルキレン基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよい。）で表される化合物も液晶性混合物の成分として好ましく用いることができる。
【００１７】
本願発明の強誘電性液晶組成物は、強誘電性を発現するために光学活性化合物を含有するが、光学活性化合物としては公知慣用の光学活性化合物を用いることができある。例えば、不斉原子を持つ化合物、軸不斉を持つ化合物、または面不斉を持つ化合物を用いることができ、不斉炭素を持つ化合物、又は炭素−炭素結合を軸不斉とする化合物を用いることが好ましく、不斉炭素原子を持つ化合物がより好ましい。
【００１８】
不斉炭素を有する光学活性化合物において、不斉炭素は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていても良く、不斉炭素上にフッ素原子、メチル基又はＣＦ３基が導入されている化合物、又は不斉炭素を有するオキシラン環構造を有する化合物が好ましい。
光学活性化合物として具体的には一般式（V）
【００１９】
【化４】
【００２０】
（式中、Ｒ５１及びＲ５２は、各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子又はＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ５、Ｂ５及びＣ５は各々独立に、１，４−フェニレン基、ピラジン−２，５−ジイル基、ピリダジン−３，６−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、トランス−１，４−シクロへキシレン基、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、１，３−ジチアン−２，５−ジイル基、１，３−チアゾール−２，４−ジイル、１，３−チアゾール−２，５−ジイル、チオフェン−２，４−ジイル基、チオフェン−２，５−ジイル基、ピペラジン−１，４−ジイル基、ピペラジン−２，５−ジイル基又はナフタレン−２，６−ジイル基を表し、ただし、該１，４−フェニレン基及びナフタレン−２，５−ジイル基中の水素原子はフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、ＣＮ基、ＣＨ３基、又はＯＣＨ３基に置換されていてもよく、該トランス−１，４−シクロへキシレン基中の水素原子はＣＮ基又はＣＨ３基で置換されていてもよく、ａ５、ｂ５、及びｃ５は各々独立に０又は１を表し、L５１及びL５２は、各々独立に単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、L５３は、一般式（V−1）、一般式（V−２）、又は一般式（V−３）、
【００２１】
【化５】
（式中、ｄ５、ｅ５、及びｆ５は、各々独立に０以上７以下の整数を表す。）のいずれかで表される構造を有し、Z５１は、一般式（V−４）又は一般式（V−５）、
【００２２】
【化６】
【００２３】
（ただし、Z５２はフッ素原子、メチル基又はＣＦ３基を表し、Ｒ５３及びＲ５４は、各々独立に水素原子あるいは炭素原子数１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、＊は不斉炭素を表す。）のいずれかで表される構造を有する。）が好ましい。
一般式（V）で表せる化合物の中でも特に、Z５１が一般式（V−４）の構造を持ち、かつZ５２がフッ素原子の化合物、または、Z５１が一般式（V−５）の構造を持ち、かつＲ５３及びＲ５４が水素原子である化合物がさらに好ましい。
一般式（V）で表せる化合物の中で、Z５１が一般式（V−４）の構造を持ち、かつZ５２がフッ素原子の化合物としては、下記一般式（V−ｂ）
【００２４】
【化７】
【００２５】
（式中、Ｒ５７及びＲ５８は、各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子又はＣＮ基で置き換えられていてもよく、L５４は、一般式（V−ｂ−１）、又は一般式（V−ｂ−２）、
【００２６】
【化８】
（式中、ｇ５、及びｈ５は、各々独立に０以上７以下の整数を表す。）のいずれかで表される構造を有する。）で表される化合物、又は、下記一般式（V−ｃ）
【００２７】
【化９】
（式中、Ｒ５９及びＲ５１０は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、ただし、該アルキル基中の少なくともどちらかひとつは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、X５１及びX５２は各々独立に水素原子あるいはフッ素原子を表し、ｄ５は０又は１の整数を表し、L５５は、一般式（V−ｃ−１）、一般式（V−ｃ−２）、又は一般式（V−ｃ−３）、
【００２８】
【化１０】
【００２９】
（式中、ｊ５、ｋ５、及びｍ５は、各々独立に０以上７以下の整数を表す。）のいずれかで表される構造を有する。）の構造を有することが好ましい。
これら化合物の中でも、一般式（V−ｂ）で表される化合物の場合はＲ５７及びＲ５８は直鎖状又は分岐状のアルキル基がさらに好ましく、特に直鎖状アルキル基が好ましい。一方、一般式（V−ｃ）で表される化合物の場合はＲ５９は直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基がさらに好ましく、Ｒ５１０は直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましく、特に直鎖状アルキル基が好ましい。
【００３０】
【化１１】
【００３１】
一般式（V）で表せる化合物の中で、不斉炭素の構造としてZ５１が一般式（V−５）の構造を持ち、かつＲ５３及びＲ５４が水素原子である化合物の例を以下に挙げる。
【００３２】
【化１２】
【００３３】
（式中、Ｒ５３１は炭素数４〜１４のアルキル基あるいはアルコキシ基、Ｒ５３２は炭素数１〜８のアルキル基、Ｒ５３３は炭素数４〜１４のアルキル基、L５３１、及びL５３２は各々独立にカルボニル基又はメチレン基を表す。）
一般式（V）で表せる化合物の中で、不斉炭素の構造としてZ５１が一般式（V−４）の構造を持つ化合物の例を以下に挙げる。
【００３４】
【化１３】
【００３５】
【化１４】
【００３６】
【化１５】
【００３７】
（式中、Ｒａａは炭素数１〜１８の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基またはアルコキシ基、Ｒｂｂは炭素数１〜１８の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基、Ｍａａは炭素数１〜３のメチレン基、Ｍｂｂは炭素数１〜２のメチレン基を表す。）
本願発明の強誘電性液晶組成物に使用する液晶混合物の中にリチウムイオン以外のカチオンが含まれている場合、そのカチオンは焼付きや反転異常などによるスイッチング不良の原因になるので好ましくない。この影響を無くすためには、液晶混合物あるいは液晶混合物の成分となる化合物を十分に精製することが望まれる。その際、不純物等を除去する目的で、シリカ、アルミナ等による精製処理を施すことも好ましく用いられる。液晶性混合物としては、比抵抗値が１×１０１１〜１×１０１５Ωｃｍである液晶性混合物を用いることが好ましく、製造・精製上の容易さを考慮すると、１×１０１１〜１×１０１４Ωｃｍである液晶性混合物を用いることがより好ましい。強誘電性液晶の比抵抗値は１×１０１０〜１×１０１４Ωｃｍであることが好ましく、１×１０１０〜１×１０１３Ωｃｍであることがより好ましい。液晶混合物として比抵抗値の高い液晶混合物を使用する方法以外にも、液晶混合物中にカチオン包接化合物が含まれる液晶混合物を使用することも、液晶混合物中に不純物として存在するカチオンの影響を防止する方法として好ましく用いられる。カチオン包接化合物としては、特に制限はなく公知慣用の化合物が用いられる。なかでもポダンド、コロナンド、又はクリプタンドが化合物として好ましいが、下記一般式（VI）、
【００３８】
【化１６】
【００３９】
（式中、Z６は酸素原子またはイオウ原子であり、ａ６、ｂ６は０より大きい整数でａ６＋ｂ６は２〜６であり、X６１、X６２は同一または異なる基であって、酸素原子、イオウ原子、あるいは下記構造、
【００４０】
【化１７】
（式中、Ｒ６は隣り合わない−ＣＨ２−基が、−ＣＯＯ−、−ＣＯ―、―Ｏ―、―Ｓ―、−CONH−、又は―ＣＨ＝ＣＨ−によって置換されていても良い炭素数１〜１５のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、水素原子、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、又はベンゾイル基である。）のいずれかの基であるか、または、X６１、X６２が一緒になった下記構造、
【００４１】
【化１８】
【００４２】
（式中、Z６１、Z６２は酸素原子またはイオウ原子であり、ｃ６、ｄ６は１または2である。）のいずれかを表す。）で表されるカチオン包接化合物がより好ましい。
液晶混合物中に不純物として存在するカチオンとカチオン包接化合物の会合力が強すぎると、カチオンを包接した包接化合物は分子量、形状ともに大きく動き難いため、カチオンの移動度を悪くすることになり、その結果カチオンがセル内部に形成された電界場の緩和がしにくくなり、焼付きや反転異常の抑制には好ましくない。液晶混合物中に不純物として存在するカチオンとカチオン包接化合物の会合力がまったくないと、カチオンは直接極性のセル界面に強く吸着し、また、カチオンは液晶媒体への溶解度も低いため、界面に強く吸着したカチオンにより内部に形成された電界場の緩和がしにくくなる。従って、液晶混合物中に不純物として存在するカチオンの悪影響を軽減するには、弱い会合力を有するカチオンとカチオン包接化合物の組み合わせが特に好ましいのであって、一般式（VI）で表されるカチオン包接化合物の強い会合力の元となっている酸素原子の１つあるいは２つ以上が、電気的に陽性であり、その結果カチオンとの会合力を適切に弱める効果がある窒素原子で置き換わっている化合物が特に好ましいのである。このような弱い会合状態では、カチオンとカチオン包接化合物が動的に分子集合体を形成していると考えられ、そのため、カチオンは液晶媒体にも溶解しやすくなり、その結果カチオンの移動度も良くなり、カチオンの局部的な蓄積による好ましくない内部電界場の形成を防止すると考えられる。
【００４３】
前述のような弱い会合力を有するカチオン包接化合物としては、下記構造に示すように１つあるいは２つの窒素原子を有する化合物が好ましく用いられる。
【００４４】
【化１９】
【００４５】
（式中、Ｒ６１１、Ｒ６１２は隣り合わない−ＣＨ２−基が、−ＣＯＯ−、−ＣＯ―、―Ｏ―、―Ｓ―、−CONH−、又は―ＣＨ＝ＣＨ−によって置換されていても良い炭素数１〜１５のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、水素原子、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、又はベンゾイル基であり、ｅ６は０または１である。）
カチオン包接化合物の含有量は、強誘電性液晶組成物に対する質量割合で０．０１ｐｐｍ〜１０％であることが好ましく、０．１ｐｐｍ〜５％であることがより好ましく、１ｐｐｍ〜５％であることが特に好ましい。カチオン包接化合物の含有量は、カチオン包接化合物の添加により添加前の液晶性混合物のTAC点（スメクチックC−スメクチックA相転移温度）が１０℃以上変化しないような添加量を選定することが好ましい。
【００４６】
本願発明の強誘電性液晶組成物は半極性有機ホウ素化合物を含有することを必須とする。半極性有機ホウ素化合物は、分子内に発生した分極が電極表面に生じると考えられる局所的な電界を緩和することによって、メモリー角の再現性を高め、焼付けをおこさず反転異常を抑制すると考えられる。
【００４７】
半極性有機ホウ素化合物とは、一般に半極性結合を有する有機ホウ素化合物を表す。ホウ素は３価であるため、ホウ酸誘導体を形成する場合にはホウ素は３個の酸素原子と結合を形成する。ところが、ホウ素原子には空の電子軌道が存在し、この軌道に酸素原子等の孤立電子対が配位することにより４個の酸素原子と結合した特殊な構造で安定化する。この配位結合のことを半極性結合と呼ぶことから、半極性結合を有する有機ホウ素化合物を半極性ホウ素化合物と一般に呼ばれている。本願発明で使用される半極性有機ホウ素化合物もこの意味で使用する。
【００４８】
本願発明の強誘電性液晶組成物に用いる半極性有機ホウ素化合物としては、ジ（グリセリン）ボラート、ジ（グリセリン）ボラートの一価カルボン酸エステル、ジ（カテコール）ボラート、ジ（１，２−プロピレングリコール）ボラート、ジ（２−エチルー１，３−ヘキサンジオール）ボラートまたは一般式（I）
【００４９】
【化２０】
【００５０】
で表される骨格を有する化合物が好ましいが、液晶組成物との相溶性を考慮すると、一分子中に含まれるホウ素原子の数は一原子であることが好ましい。さらに具体的には一般式（I-１）または（I-２）
【００５１】
【化２１】
【００５２】
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立的に水素原子、水酸基、炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表し、Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立的に、単結合、炭素数１から１０のアルキレン基、炭素数６から１８のアリール基、−（−（ＣＨ２）ｎＯ−）ｍ−（ｎは、１から１０の整数を表し、ｍは、１から３０の整数を表す。）、−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ３−ＣＯ−（Ｒ３は、炭素数１から６０の炭化水素基を表す。）又は−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ３−ＮＨ−ＣＯ−を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に、１から１０の整数を表すが、Ａ１及びＡ２が複数存在する場合、それらは同一でもよく異なっていても良い。）で表される化合物が好ましい。
【００５３】
これらの半極性有機ホウ素化合物の含有率は、０．０１ｐｐｍ〜１０％の範囲が好ましく、０．１ｐｐｍ〜１質量％の範囲がより好ましく、１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであることが特に好ましい。
液晶性混合物の比抵抗値が１×１０１１〜１×１０１５Ωｃｍである液晶性混合物を用いて強誘電性液晶組成物を製造することが好ましく、製造・精製上の容易さを考慮すると、１×１０１１〜１×１０１４Ωｃｍである液晶性混合物を用いることがより好ましく、１×１０１１〜１×１０１３Ωｃｍである液晶性混合物を用いることが特に好ましい。強誘電性液晶組成物は比抵抗値が１×１０１０〜１×１０１４Ωｃｍであることが好ましく、１×１０１０〜１×１０１３Ωｃｍであることがより好ましい。
【００５４】
なお、本願発明の強誘電性液晶に用いる液晶性混合物としては一般式（Ｉ−ａ）、一般式（Ｉ−ｂ）、一般式（ＩV）、又は一般式（V）で表される化合物を使用することができるが、液晶の温度範囲を広くしたり、転移温度を好ましい温度範囲に保ったり、好ましい液晶相系列を発現させたり、チルト角を好ましい範囲に保ったり、高速応答を行うことができるよう粘性を低くしたり、あるいは、高速応答ができるよう自発分極を好ましい範囲に保つために、強誘電性液晶組成物全体に対しての好ましい含有量がある。一般式（Ｉ−ａ）、又は一般式（Ｉ−ｂ）で表される化合物の含有量は液晶混合物に対して、２０％〜９８％が好ましく、３０％〜９５％がより好ましく、４０％〜９０％が特に好ましい。一般式（IV）で表される化合物の含有量は、２〜４０％が好ましく、３〜３０％がより好ましく、４〜２０％が特に好ましい。一般式（V）で表される化合物の含有量が少なすぎると自発分極の値が小さくなり応答が遅くなり、一方、含有量が多すぎるとキラルな効果に基づく好ましくない分子配列のねじれが発生するので、一般式（V）で表される化合物の含有量としては、１％〜４０％が好ましく、３〜３０％がより好ましく、５〜２５％が特に好ましい。また、一般式（V）で表される化合物の一化合物あたりの含有量が１％〜１０％であると、単一成分が多すぎることによる好ましくない結晶化や相系列の乱れを抑制することができるのでなお良い。
【００５５】
強誘電性液晶を実際の表示素子として使用する場合には強誘電性相となる（キラル）スメクチックC相の温度範囲は室温を含む広い範囲となるよう、液晶性混合物の成分を調整することになる。低温側温度に関しては、−２０℃で結晶化しないことが好ましく、屋外で使用するディスプレイ用途としては−３０℃で結晶化しないことがより好ましい。高温側温度に関しては、強誘電性液晶組成物のTAC点（スメクチックC−スメクチックA相転移温度）は室温より高い温度であることが好ましく、５０℃〜１００℃であることがより好ましい。特に屋外で使用する用途としてTAC点は高い方が好ましい。ただし、TAC点は次に述べる透明点の好ましい温度範囲に応じて決定されるものである。高温側温度として透明点（液晶−液体相転移温度）に関しては、強誘電性液晶は液晶表示素子を作製する際、強誘電性を示すのが固体に近い液晶相であるスメクチック相であるので、このスメクチック相で液晶を表示セルの中に注入することが難しく、液体相あるいはネマチック相まで温度を上昇させる必要がある。従って、透明点が高いと熱による液晶材料、あるいは、液晶表示素子に使用する部材、シール剤等が変質する可能性があり、また、加熱及び冷却にエネルギーと時間を要し、プロセスとして好ましくないため、透明点は７５〜１２０℃であることが好ましく、屋内用途向けのディスプレイとしては、７５〜９５℃であることがより好ましい。良配向を得るためには、ハーフV型ディスプレイ以外の用途ではネマチック相、及びスメクチックA相の温度範囲が十分広いことが好ましく、具体的には、各々独立に、ネマチック相あるいはスメクチックA相を他の相と共存せずに単独で示す温度範囲が１℃以上であることが好ましく、３℃以上であることがより好ましい。ハーフV型ディスプレイの用途では、良配向を得るためには、スメクチックA相は存在しないか、その温度幅が３℃以内、好ましくは１℃以内であって、ネマチック相が他の相と共存せずに単独で示す温度範囲が１℃以上であることが好ましく、３℃以上であることがより好ましい。
【００５６】
更に、強誘電性液晶組成物の成分として、必要に応じて一般式（Ｉ−ａ）、一般式（Ｉ−ｂ）、一般式（ＩV）、又は一般式（V）で表される化合物以外の液晶性化合物を併用することができる。併用しうる化合物に特に限定はないが、強誘電性液晶相を安定化するためには、スメクチックＣ相、あるいはキラルスメクチックＣ相を示す液晶性化合物を用いることが好ましい。（本明細書中では、液晶相の名称を記載したときには特に断わりのない限り対応するキラルな液晶相も含むものとする。）また、強誘電性液晶相の相系列、あるいは各液晶相の温度範囲を調節するためには適宜液晶性化合物を選ぶのが良い。具体的には、ネマチック相を発現させたり、ネマチック相の温度範囲を広げたい場合には、ネマチック相を示す化合物を併用することが好ましく、また、スメクチックＡ相を発現させたり、スメクチックＡ相の温度範囲を広げたい場合には、スメクチックＡ相を示す化合物を併用することが好ましく、あるいは、ハーフV用材料のように、スメクチックＡ相が不要な場合には、スメクチックＡ相を示さない化合物を併用することが好ましい。良好な配向を得るためにはネマチック相を安定化することが必要で、その場合は、スメクチック液晶と相溶性が良く温度範囲の広いネマチック相を示す化合物を添加することが好ましい。そのような化合物はネマチック相を示す温度領域の幅が５℃〜１２０℃であるものが好ましく、１０℃〜１２０℃であるものがより好ましく、２０℃〜１２０℃であるものが特に好ましく、中でも、透明点が７０℃〜２２０℃であるものが好ましい。具体的な例として、下記一般式（VII）、
【００５７】
【化２２】
【００５８】
（式中、Ｒ７６１及びＲ７６２は各々独立に炭素原子数１〜８の直鎖状アルキル基あるいはアルコキシ基を表し、Ａ７、Ｂ７及びＣ７は１，４−フェニレン基、又は、１，４−シクロヘキシレン基を表し、ａ７は０、１、又は２表し、ｂ７、及びｃ７は０又は１の整数を表し、ａ７、ｂ７及びｃ７の合計は１又は２を表し、ただし、Ａ７が１，４−シクロヘキシレン基の場合はＲ７６１は炭素原子数１〜８の直鎖状アルキル基、C７が１，４−シクロヘキシレン基の場合はＲ７６２は炭素原子数１〜８の直鎖状アルキル基を表す。）に示す構造を有する化合物を挙げることができる。このなかでも、Ｒ７６１及びＲ７６２は各々独立に炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基あるいはアルコキシ基である場合がより好ましい。
【００５９】
コントラストの良い表示素子を得るためには、表示方式にあわせて傾き角を調整する必要がある。傾き角を大きくするためには、スメクチックＣ相の上限温度を高くしたり、スメクチックＡ相の温度幅を狭くするように、化合物を選ぶことが好ましく、傾き角を小さくするためには、スメクチックＣ相の上限温度を低くしたり、スメクチックＡ相の温度範囲を広くするような化合物を使用することが好ましい。
【００６０】
キラル化合物は１種用いても、あるいは、構造が異なるものを複数用いても良い。キラルな効果に基づき発生する液晶相での螺旋構造を抑制し、良好な配向状態を得るためには、発生させるねじれの向きが異なる複数のキラル化合物を組合わせて用いることが好ましい。このとき、自発分極の向きは揃うようにキラル化合物の組み合わせを選ぶか、あるいは、十分大きな自発分極を発生させる化合物とねじれ構造は誘起するが自発分極値の小さな化合物の組み合わせを選ぶと自発分極の値はキャンセルされないので好ましい。キラルな効果に基づき液晶相でおこる螺旋構造の発生を抑制するために発生させるねじれの向きが異なる複数のキラル構造を同一の化合物の中に導入することも好ましく行われる。このとき、自発分極の向きは揃うようにキラル構造の組み合わせを選ぶか、あるいは、十分大きな自発分極を発生させる構造とねじれ構造は誘起するが自発分極値の小さな構造の組み合わせを選ぶと自発分極の値はキャンセルされないので好ましい。
【００６１】
更に、目的に応じて液晶組成物中に、染料等のドーパントを添加することもできる。その他、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、非反応性のオリゴマーや無機充填剤、有機充填剤、重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、可塑剤、シランカップリング剤等を適宜添加しても良い。
【００６２】
本発明の組成物を液晶セルの中に入れることにより、液晶表示素子を作製することが可能である。液晶セルの２枚の基板はガラス、プラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド（ＩＴＯ）をスパッタリングすることにより得ることができる。前記基板に液晶を配向させる目的で、周知の液晶配向層を形成することが望ましい。配向層としては、ポリイミドや他の有機ポリマーの配向層物質をガラス基板等の基板上に形成した後、ラビング処理や光配向処理やイオンビーム処理などの配向処理を行ったもの、SiOxやCaF等を蒸着やスパッタによりガラス基板等の基板上に形成したもの、又は、光配向材料を配向層物質として用いて偏光照射、無偏光斜め照射、あるいはその両者の組み合わせにより光配向層を形成したものなどを用いることができる。
【００６３】
強誘電性液晶を用いた液晶表示素子は、フィールドシーケンシャル駆動方法を利用することにより、カラーフィルターを使用しなくてもカラー表示が可能となるが、カラーフィルターを使用した表示方法を利用してもよい。カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法、又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の３色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、ＴＦＴ、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
【００６４】
前記基板を、透明電極層が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整してもよい。このときは、得られるセルの厚さが１〜１００μｍとなるように調整するのが好ましい。セル厚は、１から１０μｍが更に好ましく、１から４μｍがなお好ましい。偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δｎとセル厚ｄとの積を調整することが好ましい。表示素子の製造の点ではセル厚が厚い方が好ましいが、その場合にはΔｎが小さい液晶を使用する必要がある。その場合には、シクロヘキシル、あるいは、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル構造を有する化合物を併用することが望ましい。シクロヘキシル構造は、一つの分子中に一つ、あるいは２つ存在することが好ましく、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイルは一つの分子中に一つ存在することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
【００６５】
２枚の基板間に高分子安定化強誘電性液晶組成物を狭持させるに方法は、通常の真空注入法、又はＯＤＦ法などを用いることができる。この時、液晶組成物は、均一なアイソトロピック状態か、又は（キラル）ネマチック相であることが好ましい。スメクチック相では、素子作製時の取り扱い方が難しくなる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例により本発明の液晶組成物について更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、本実施例において反転異常の評価は、以下の手順により評価を行った。2枚の偏光板をクロスニコルに配置し、光路中になにも設置しない時の光強度を０％とし、パラレルニコルに配置したときの光強度を１００％と定義した。2枚の偏光板をクロスニコルに配置し、2枚の偏光板間に−５V、１Hzのパルスを１パルス印加した後の液晶セルの光透過率が最小となるように液晶セルを配置した。５V、パルス幅0.1msのパルスを１パルス印加し透過率を測定した。次に再度−５V、１Hzの矩形波を印加した後、パルス幅を変えた電圧５Vのパルスを印加し透過率を測定した。これを繰り返し、パルス幅を5msまで順次変化させ、各パルスを印加した時の透過率を測定した。液晶セルの透過率の全変化のうち、90％変化したときのパルス幅を飽和電圧パルス幅と定義した。次に、再度−５V、１Hzの矩形波を印加し、この液晶セルに、1パルスで透過率に変化が現れない電圧1.5Vの飽和電圧パルス幅のパルスを、100Hzで3000回印加し、印加前後の各透過率を測定した。3000回印加前後の透過率に0.5%以上の変化がおこる場合を、反転異常が起こったと判断した。焼付きの評価は、暗状態で１週間放置した液晶セルの暗状態から明状態に変化させるのに必要なパルス幅（時間）と、初期の暗状態から明状態に変化させるのに必要なパルス幅（時間）を比較することで評価した。すなわち、両者が近い値である場合には焼付きがなく、両者の値の差が大きいほど、強い焼付き現象がおきていると評価した。メモリ角の評価は、以下の手順で行った。クロスニコル下で光透過率が分子長軸方向で最小となるように液晶セルを設置し、０．５Ｈｚ、１０Ｖの矩形波の電圧を１パルス印加し、液晶セルの光透過率が最小となる角度を求め、メモリ角１とした。その後、メモリ角１とは逆の極性となる矩形波を同様に１パルス印加し、液晶セルの光透過率が最小となる角度を求め、メモリ角２とした。メモリ角２とメモリ角１の差の２分の１をメモリ角とした。比抵抗値は測定対象をトルエンに溶解して比抵抗値を測定し測定対象１００％に外挿した値を採用した。また、組成物中における「部」はすべて「質量部」を表し、含有率を示す「ｐｐｍ、％」は全て質量基準で表している。
（実施例１）
下記構造の化合物を下記に示す割合で混合し液晶性混合物（LC-1）を作製した。
【００６７】
【化２３】
【００６８】
この液晶性混合物（LC-1）の比抵抗値は５×1012Ωｃｍであった。この液晶性混合物（LC-1）に半極性有機ホウ素化合物としてエマルボンＴ−２０（東邦化学工業株式会社製）を２０ｐｐｍ添加して強誘電性液晶組成物（FLC−１）を作製した。
この強誘電性液晶組成物（FLC-1）の比抵抗値は5.2×1011Ωｃｍであった。次にポリイミド−ラビング処理を施したセルギャップ２μｍのセルに真空注入法によりFLC-1を注入し、強誘電性液晶素子（FLCD-1）を得た。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-1）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．０°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、１８．０°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．０°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-1を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0.２%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【００６９】
（比較例１）
液晶混合物（LC-1）は、エマルボンＴ−２０を含まないこと以外は実施例１の強誘電性液晶組成物（FLC-１）と同様な組成を有する強誘電性液晶であるので、（LC-1）を比較用として用い、実施例１に記載の方法と同様にして強誘電性液晶素子（LCD-1）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（LCD-1）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．１°を示した。１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリー角を測定すると１９．５°のメモリー角を示し、メモリ角の再現性は見られなかった。また、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．４°を示し、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した直後のメモリ角と比べて１．１°の経時変化が見られた。LCD-１を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きが起こり、また反転異常を示す透過率変化は7.6%であり、明確に反転異常が観察され、実施例１よりも劣っていることは明らかであった。
（実施例２）
下記構造の化合物を下記に示す割合で混合し液晶性混合物（LC-２）を作製した。
【００７０】
【化２４】
【００７１】
この液晶性混合物（LC-２）の比抵抗値は4.8×1012Ωｃｍであった。この液晶性混合物（LC-２）に半極性有機ホウ素化合物としてＥＢ−１（ボロンインターナショナル社製）を２０ｐｐｍ添加して強誘電性液晶組成物（FLC−２）を作製した。この強誘電性液晶組成物（FLC-２）の比抵抗値は2.6×1011Ωｃｍであった。実施例１と同様に強誘電性液晶素子（FLCD-２）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-2）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．２°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、１８．２°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．２°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-２を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0.1%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【００７２】
（比較例２）
液晶混合物（LC-２）は、ＥＢ−１を含まないこと以外は実施例２の強誘電性液晶組成物（FLC-２）と同様な組成を有する強誘電性液晶であるので、（LC-２）を比較用として用い、実施例１に記載の方法と同様にして強誘電性液晶素子（LCD-２）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（LCD-２）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．５°を示した。１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリー角を測定すると１９．７°のメモリー角を示し、メモリ角の再現性は見られなかった。また、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．７°を示し、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した直後のメモリ角と比べて１．０°の経時変化が見られた。LCD-２を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きが起こり、また反転異常を示す透過率変化は4.6%であり、明確に反転異常が観察され、実施例２よりも劣っていることは明らかであった。
（実施例３）
下記構造の化合物を下記に示す割合で混合し液晶性混合物（LC-３）を作製した。
【００７３】
【化２５】
【００７４】
この液晶性混合物（LC-３）の比抵抗値は6.2×1012Ωｃｍであった。この液晶混合物（LC-３）に半極性有機ホウ素化合物として、ＥＢ−１を10ppm添加して強誘電性液晶組成物（FLC−３）を作製した。
【００７５】
この強誘電性液晶組成物（FLC-3）の比抵抗値は1×1011Ωｃｍであった。実施例１と同様に強誘電性液晶素子（FLCD-3）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-３）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では２５．２°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、２５．２°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は２５．２°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-３を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【００７６】
（比較例３）
液晶混合物（LC-３）は、ＥＢ−１を含まないこと以外は実施例３の強誘電性液晶組成物（FLC-３）と同様な組成を有する強誘電性液晶であるので、（LC-３）を比較用として用い、実施例１に記載の方法と同様にして強誘電性液晶素子（LCD-３）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（LCD-３）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では２５．３°を示した。１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリー角を測定すると２６．７°のメモリー角を示し、メモリ角の再現性は見られなかった。また、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は２５．６°を示し、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した直後のメモリ角と比べて１．１°の経時変化が見られた。LCD-３を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きが起こり、また反転異常を示す透過率変化は10.5%であり、明確に反転異常が観察され、実施例３よりも劣っていることは明らかであった。
（実施例４）
実施例１に記載の液晶性混合物（LC-1）に半極性有機ホウ素化合物としてＥＢ−１を１０ｐｐｍ、及びカチオン包接化合物として下記構造の化合物（I−ａａ）、
【００７７】
【化２６】
【００７８】
を０．４％添加し、強誘電性液晶組成物（FLC-４）を作製した。この強誘電性液晶組成物（FLC-４）の比抵抗値は２×1011Ωｃｍであった。実施例１と同様に強誘電性液晶素子（FLCD-４）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-４）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では２４．９°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、２４．９°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は２４．９°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-４を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、液晶表示素子の構成部材として有用なスメクチック液晶組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラークとラガーウォールらによって提案された表面安定化強誘電性液晶表示素子は、（１）高速応答であること、（２）メモリー性を有すること、（３）視野角が広いこと、（４）パッシブ駆動が可能であること、などの特性を示すことから、次世代の表示素子として注目されている。
【０００３】
強誘電性液晶は、ネマティック液晶とは異なり、分子が層構造を形成し、層内で分子は傾いている。強誘電性液晶を用いた表示素子は、分子の傾き角が電圧の印加によって変化する特性を利用してバックライトの透過率を制御する。この傾き角にはメモリー性があるため、一度電圧を印加すれば、電圧を切っても傾き角が保持される。電圧を切った後の分子の傾き角をメモリー角という。電圧印加後に再現性のある一定の透過率を得るためには、メモリー角が変化しないことが必要である。ところが、強誘電性液晶表示素子において焼付き現象や、反転異常によるスイッチング不良が発生した場合、同じ電圧を印加しても同じメモリ角を示さないため、メモリー角の再現性が低下してしまう。さらに、電圧を印加した直後のメモリー角と、印加後数分経過した後のメモリー角が変化するため、メモリー角に経時変化が起こるため、高品位な表示が行えない問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、環状あるいはかご状の親油性又は親油化化合物を強誘電性液晶に添加することによって、強誘電性液晶に含まれるイオン性不純物を捕捉することにより強誘電性液晶の焼付き現象や、反転異常によるスイッチング不良が軽減する例が開示示されている（特許文献１及び２参照）がその性能は未だ不十分であった。また、イオン性不純物をより多く捕捉する目的で、環状あるいはかご状の親油性又は親油化化合物の添加量を増やした場合、液晶の転移温度の低下や配向が乱れるなどの問題があった。
そのため、メモリー角の再現性があり、メモリー角が経時変化せず、焼付き現象、および反転異常によるスイッチング不良の防止に効果のある手段の開発が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１８０８１５号公報
【特許文献２】特開平４−２２７６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、メモリー角の再現性があり、またメモリー角が経時変化せず、焼付けをおこさず反転異常が抑制された好ましいスイッチング挙動を示す強誘電性液晶組成物を提供することである。また、該強誘電性液晶組成物の製造方法を提供することである。さらに該強誘電性液晶組成物を用いた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】
上記課題を解決するため、本願発明者らは種々の添加剤を検討した結果、半極性有機ホウ素化合物を含む強誘電性液晶組成物を用いた表示素子は、メモリー角の再現性があり、またメモリー角が経時変化せず、また焼付けをおこさず、反転異常が生じないことを見出し、本願発明の完成に至った。
【０００８】
本願発明は、半極性有機ホウ素化合物、液晶性混合物からなる強誘電性液晶組成物を提供し、液晶性混合物に半極性有機ホウ素化合物を添加することを特徴とする該強誘電性液晶組成物の製造方法を提供し、併せて該強誘電性液晶組成物を用いた強誘電性液晶表示素子を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の強誘電性液晶組成物は、メモリー角の再現性があり、またメモリー角が経時変化せず、かつ、焼付けをおこさず反転異常が抑制された好ましいスイッチング挙動を示すことから、表示品位の良い表示素子を生産性高く製造することができる。本願発明の強誘電性液晶組成物は、強誘電性液晶ディスプレイの構成部材として極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明の強誘電性液晶組成物は液晶性混合物と半極性有機ホウ素化合物からなるが使用する液晶性混合物に特に制限はなく、公知慣用の液晶性混合物が用いられる。なかでも、液晶性混合物が、下記一般式（Ｉ−ａ）、
【００１１】
【化１】
【００１２】
（式中、Ｒ１１及びＲ１２は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、ただし、該アルキル基中の少なくともどちらかひとつは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ１、Ｂ１及びＣ１は各々独立に１つ又は２つの水素原子がフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、又はＣＮ基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい１，４−フェニレン基、又は、１，４−シクロヘキシレン基を表し、ａ１は０、１、又は２表し、ｂ１、及びｃ１は０又は１の整数を表し、ａ１、ｂ１及びｃ１の合計は１又は２を表す。）で表される化合物、又は下記一般式（Ｉ−ｂ）、
【００１３】
【化２】
【００１４】
（式中、Ｒ１３及びＲ１４は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基あるいはフッ素原子を示し、但し、Ｒ１３及びＲ１４が同時にフッ素原子となることはなく、さらに、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基または−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ｘ１１〜Ｘ１７は各々独立に水素原子、フッ素原子、ＣＦ３基、あるいはＯＣＦ３基を示し、Ｌ１１〜Ｌ１４は各々独立に単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−であり、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１は各々独立に０又は１の整数を示し、但し、ｄ１＋ｅ１＋ｆ１＋ｇ１は１、２または３であり、ｄ１が０の場合はｇ１は０であり、ｄ１が１の場合はｆ１は０である。）で表される液晶性化合物から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を含む液晶性混合物であることが好ましい。
強誘電性液晶相の温度範囲を広くして安定化するという点では、下記一般式（ＩV）、
【００１５】
【化３】
【００１６】
（Ｒ４１は炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ又はそれ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ４、Ｂ４及びＣ４は各々独立に１つ又は２つの水素原子がフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、又はＣＮ基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい１，４−フェニレン基、１つ又は２つの水素原子がフッ素原子で置換されていてもよいピラジン−２，５−ジイル基、ピリダジン−３，６−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、１つ又は２つの水素原子がシアノ基あるいはメチル基あるいはその両方で置き換えられてもよいトランス−１，４−シクロへキシレン基、又は、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、１，３−ジチアン−２，５−ジイル基、１，３−チアゾール−２，４−ジイル基、１，３−チアゾール−２，５−ジイル基、チオフェン−２，４−ジイル基、チオフェン−２，５−ジイル基、ピペラジン−１，４−ジイル基、ピペラジン−２，５−ジイル基、ナフタレン−２，５−ジイル基を表し、Ｌ４１、及びＬ４２は各々独立に単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、ａ４、ｂ４、及びｃ４は０又は１を表し、ａ４、ｂ４及びｃ４の合計は２又は３を表し、Ｒ４２は単結合又は炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、さらにアルキレン基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよい。）で表される化合物も液晶性混合物の成分として好ましく用いることができる。
【００１７】
本願発明の強誘電性液晶組成物は、強誘電性を発現するために光学活性化合物を含有するが、光学活性化合物としては公知慣用の光学活性化合物を用いることができある。例えば、不斉原子を持つ化合物、軸不斉を持つ化合物、または面不斉を持つ化合物を用いることができ、不斉炭素を持つ化合物、又は炭素−炭素結合を軸不斉とする化合物を用いることが好ましく、不斉炭素原子を持つ化合物がより好ましい。
【００１８】
不斉炭素を有する光学活性化合物において、不斉炭素は鎖状構造の一部に導入されていても、環状構造の一部に導入されていても良く、不斉炭素上にフッ素原子、メチル基又はＣＦ３基が導入されている化合物、又は不斉炭素を有するオキシラン環構造を有する化合物が好ましい。
光学活性化合物として具体的には一般式（V）
【００１９】
【化４】
【００２０】
（式中、Ｒ５１及びＲ５２は、各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子又はＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ５、Ｂ５及びＣ５は各々独立に、１，４−フェニレン基、ピラジン−２，５−ジイル基、ピリダジン−３，６−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、トランス−１，４−シクロへキシレン基、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、１，３−ジチアン−２，５−ジイル基、１，３−チアゾール−２，４−ジイル、１，３−チアゾール−２，５−ジイル、チオフェン−２，４−ジイル基、チオフェン−２，５−ジイル基、ピペラジン−１，４−ジイル基、ピペラジン−２，５−ジイル基又はナフタレン−２，６−ジイル基を表し、ただし、該１，４−フェニレン基及びナフタレン−２，５−ジイル基中の水素原子はフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、ＣＮ基、ＣＨ３基、又はＯＣＨ３基に置換されていてもよく、該トランス−１，４−シクロへキシレン基中の水素原子はＣＮ基又はＣＨ３基で置換されていてもよく、ａ５、ｂ５、及びｃ５は各々独立に０又は１を表し、L５１及びL５２は、各々独立に単結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−を表し、L５３は、一般式（V−1）、一般式（V−２）、又は一般式（V−３）、
【００２１】
【化５】
（式中、ｄ５、ｅ５、及びｆ５は、各々独立に０以上７以下の整数を表す。）のいずれかで表される構造を有し、Z５１は、一般式（V−４）又は一般式（V−５）、
【００２２】
【化６】
【００２３】
（ただし、Z５２はフッ素原子、メチル基又はＣＦ３基を表し、Ｒ５３及びＲ５４は、各々独立に水素原子あるいは炭素原子数１〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、＊は不斉炭素を表す。）のいずれかで表される構造を有する。）が好ましい。
一般式（V）で表せる化合物の中でも特に、Z５１が一般式（V−４）の構造を持ち、かつZ５２がフッ素原子の化合物、または、Z５１が一般式（V−５）の構造を持ち、かつＲ５３及びＲ５４が水素原子である化合物がさらに好ましい。
一般式（V）で表せる化合物の中で、Z５１が一般式（V−４）の構造を持ち、かつZ５２がフッ素原子の化合物としては、下記一般式（V−ｂ）
【００２４】
【化７】
【００２５】
（式中、Ｒ５７及びＲ５８は、各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子又はＣＮ基で置き換えられていてもよく、L５４は、一般式（V−ｂ−１）、又は一般式（V−ｂ−２）、
【００２６】
【化８】
（式中、ｇ５、及びｈ５は、各々独立に０以上７以下の整数を表す。）のいずれかで表される構造を有する。）で表される化合物、又は、下記一般式（V−ｃ）
【００２７】
【化９】
（式中、Ｒ５９及びＲ５１０は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、ただし、該アルキル基中の少なくともどちらかひとつは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、X５１及びX５２は各々独立に水素原子あるいはフッ素原子を表し、ｄ５は０又は１の整数を表し、L５５は、一般式（V−ｃ−１）、一般式（V−ｃ−２）、又は一般式（V−ｃ−３）、
【００２８】
【化１０】
【００２９】
（式中、ｊ５、ｋ５、及びｍ５は、各々独立に０以上７以下の整数を表す。）のいずれかで表される構造を有する。）の構造を有することが好ましい。
これら化合物の中でも、一般式（V−ｂ）で表される化合物の場合はＲ５７及びＲ５８は直鎖状又は分岐状のアルキル基がさらに好ましく、特に直鎖状アルキル基が好ましい。一方、一般式（V−ｃ）で表される化合物の場合はＲ５９は直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基がさらに好ましく、Ｒ５１０は直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましく、特に直鎖状アルキル基が好ましい。
【００３０】
【化１１】
【００３１】
一般式（V）で表せる化合物の中で、不斉炭素の構造としてZ５１が一般式（V−５）の構造を持ち、かつＲ５３及びＲ５４が水素原子である化合物の例を以下に挙げる。
【００３２】
【化１２】
【００３３】
（式中、Ｒ５３１は炭素数４〜１４のアルキル基あるいはアルコキシ基、Ｒ５３２は炭素数１〜８のアルキル基、Ｒ５３３は炭素数４〜１４のアルキル基、L５３１、及びL５３２は各々独立にカルボニル基又はメチレン基を表す。）
一般式（V）で表せる化合物の中で、不斉炭素の構造としてZ５１が一般式（V−４）の構造を持つ化合物の例を以下に挙げる。
【００３４】
【化１３】
【００３５】
【化１４】
【００３６】
【化１５】
【００３７】
（式中、Ｒａａは炭素数１〜１８の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基またはアルコキシ基、Ｒｂｂは炭素数１〜１８の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基、Ｍａａは炭素数１〜３のメチレン基、Ｍｂｂは炭素数１〜２のメチレン基を表す。）
本願発明の強誘電性液晶組成物に使用する液晶混合物の中にリチウムイオン以外のカチオンが含まれている場合、そのカチオンは焼付きや反転異常などによるスイッチング不良の原因になるので好ましくない。この影響を無くすためには、液晶混合物あるいは液晶混合物の成分となる化合物を十分に精製することが望まれる。その際、不純物等を除去する目的で、シリカ、アルミナ等による精製処理を施すことも好ましく用いられる。液晶性混合物としては、比抵抗値が１×１０１１〜１×１０１５Ωｃｍである液晶性混合物を用いることが好ましく、製造・精製上の容易さを考慮すると、１×１０１１〜１×１０１４Ωｃｍである液晶性混合物を用いることがより好ましい。強誘電性液晶の比抵抗値は１×１０１０〜１×１０１４Ωｃｍであることが好ましく、１×１０１０〜１×１０１３Ωｃｍであることがより好ましい。液晶混合物として比抵抗値の高い液晶混合物を使用する方法以外にも、液晶混合物中にカチオン包接化合物が含まれる液晶混合物を使用することも、液晶混合物中に不純物として存在するカチオンの影響を防止する方法として好ましく用いられる。カチオン包接化合物としては、特に制限はなく公知慣用の化合物が用いられる。なかでもポダンド、コロナンド、又はクリプタンドが化合物として好ましいが、下記一般式（VI）、
【００３８】
【化１６】
【００３９】
（式中、Z６は酸素原子またはイオウ原子であり、ａ６、ｂ６は０より大きい整数でａ６＋ｂ６は２〜６であり、X６１、X６２は同一または異なる基であって、酸素原子、イオウ原子、あるいは下記構造、
【００４０】
【化１７】
（式中、Ｒ６は隣り合わない−ＣＨ２−基が、−ＣＯＯ−、−ＣＯ―、―Ｏ―、―Ｓ―、−CONH−、又は―ＣＨ＝ＣＨ−によって置換されていても良い炭素数１〜１５のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、水素原子、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、又はベンゾイル基である。）のいずれかの基であるか、または、X６１、X６２が一緒になった下記構造、
【００４１】
【化１８】
【００４２】
（式中、Z６１、Z６２は酸素原子またはイオウ原子であり、ｃ６、ｄ６は１または2である。）のいずれかを表す。）で表されるカチオン包接化合物がより好ましい。
液晶混合物中に不純物として存在するカチオンとカチオン包接化合物の会合力が強すぎると、カチオンを包接した包接化合物は分子量、形状ともに大きく動き難いため、カチオンの移動度を悪くすることになり、その結果カチオンがセル内部に形成された電界場の緩和がしにくくなり、焼付きや反転異常の抑制には好ましくない。液晶混合物中に不純物として存在するカチオンとカチオン包接化合物の会合力がまったくないと、カチオンは直接極性のセル界面に強く吸着し、また、カチオンは液晶媒体への溶解度も低いため、界面に強く吸着したカチオンにより内部に形成された電界場の緩和がしにくくなる。従って、液晶混合物中に不純物として存在するカチオンの悪影響を軽減するには、弱い会合力を有するカチオンとカチオン包接化合物の組み合わせが特に好ましいのであって、一般式（VI）で表されるカチオン包接化合物の強い会合力の元となっている酸素原子の１つあるいは２つ以上が、電気的に陽性であり、その結果カチオンとの会合力を適切に弱める効果がある窒素原子で置き換わっている化合物が特に好ましいのである。このような弱い会合状態では、カチオンとカチオン包接化合物が動的に分子集合体を形成していると考えられ、そのため、カチオンは液晶媒体にも溶解しやすくなり、その結果カチオンの移動度も良くなり、カチオンの局部的な蓄積による好ましくない内部電界場の形成を防止すると考えられる。
【００４３】
前述のような弱い会合力を有するカチオン包接化合物としては、下記構造に示すように１つあるいは２つの窒素原子を有する化合物が好ましく用いられる。
【００４４】
【化１９】
【００４５】
（式中、Ｒ６１１、Ｒ６１２は隣り合わない−ＣＨ２−基が、−ＣＯＯ−、−ＣＯ―、―Ｏ―、―Ｓ―、−CONH−、又は―ＣＨ＝ＣＨ−によって置換されていても良い炭素数１〜１５のアルキル基またはハロゲン化アルキル基、水素原子、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、又はベンゾイル基であり、ｅ６は０または１である。）
カチオン包接化合物の含有量は、強誘電性液晶組成物に対する質量割合で０．０１ｐｐｍ〜１０％であることが好ましく、０．１ｐｐｍ〜５％であることがより好ましく、１ｐｐｍ〜５％であることが特に好ましい。カチオン包接化合物の含有量は、カチオン包接化合物の添加により添加前の液晶性混合物のTAC点（スメクチックC−スメクチックA相転移温度）が１０℃以上変化しないような添加量を選定することが好ましい。
【００４６】
本願発明の強誘電性液晶組成物は半極性有機ホウ素化合物を含有することを必須とする。半極性有機ホウ素化合物は、分子内に発生した分極が電極表面に生じると考えられる局所的な電界を緩和することによって、メモリー角の再現性を高め、焼付けをおこさず反転異常を抑制すると考えられる。
【００４７】
半極性有機ホウ素化合物とは、一般に半極性結合を有する有機ホウ素化合物を表す。ホウ素は３価であるため、ホウ酸誘導体を形成する場合にはホウ素は３個の酸素原子と結合を形成する。ところが、ホウ素原子には空の電子軌道が存在し、この軌道に酸素原子等の孤立電子対が配位することにより４個の酸素原子と結合した特殊な構造で安定化する。この配位結合のことを半極性結合と呼ぶことから、半極性結合を有する有機ホウ素化合物を半極性ホウ素化合物と一般に呼ばれている。本願発明で使用される半極性有機ホウ素化合物もこの意味で使用する。
【００４８】
本願発明の強誘電性液晶組成物に用いる半極性有機ホウ素化合物としては、ジ（グリセリン）ボラート、ジ（グリセリン）ボラートの一価カルボン酸エステル、ジ（カテコール）ボラート、ジ（１，２−プロピレングリコール）ボラート、ジ（２−エチルー１，３−ヘキサンジオール）ボラートまたは一般式（I）
【００４９】
【化２０】
【００５０】
で表される骨格を有する化合物が好ましいが、液晶組成物との相溶性を考慮すると、一分子中に含まれるホウ素原子の数は一原子であることが好ましい。さらに具体的には一般式（I-１）または（I-２）
【００５１】
【化２１】
【００５２】
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立的に水素原子、水酸基、炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表し、Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立的に、単結合、炭素数１から１０のアルキレン基、炭素数６から１８のアリール基、−（−（ＣＨ２）ｎＯ−）ｍ−（ｎは、１から１０の整数を表し、ｍは、１から３０の整数を表す。）、−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ３−ＣＯ−（Ｒ３は、炭素数１から６０の炭化水素基を表す。）又は−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ３−ＮＨ−ＣＯ−を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に、１から１０の整数を表すが、Ａ１及びＡ２が複数存在する場合、それらは同一でもよく異なっていても良い。）で表される化合物が好ましい。
【００５３】
これらの半極性有機ホウ素化合物の含有率は、０．０１ｐｐｍ〜１０％の範囲が好ましく、０．１ｐｐｍ〜１質量％の範囲がより好ましく、１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであることが特に好ましい。
液晶性混合物の比抵抗値が１×１０１１〜１×１０１５Ωｃｍである液晶性混合物を用いて強誘電性液晶組成物を製造することが好ましく、製造・精製上の容易さを考慮すると、１×１０１１〜１×１０１４Ωｃｍである液晶性混合物を用いることがより好ましく、１×１０１１〜１×１０１３Ωｃｍである液晶性混合物を用いることが特に好ましい。強誘電性液晶組成物は比抵抗値が１×１０１０〜１×１０１４Ωｃｍであることが好ましく、１×１０１０〜１×１０１３Ωｃｍであることがより好ましい。
【００５４】
なお、本願発明の強誘電性液晶に用いる液晶性混合物としては一般式（Ｉ−ａ）、一般式（Ｉ−ｂ）、一般式（ＩV）、又は一般式（V）で表される化合物を使用することができるが、液晶の温度範囲を広くしたり、転移温度を好ましい温度範囲に保ったり、好ましい液晶相系列を発現させたり、チルト角を好ましい範囲に保ったり、高速応答を行うことができるよう粘性を低くしたり、あるいは、高速応答ができるよう自発分極を好ましい範囲に保つために、強誘電性液晶組成物全体に対しての好ましい含有量がある。一般式（Ｉ−ａ）、又は一般式（Ｉ−ｂ）で表される化合物の含有量は液晶混合物に対して、２０％〜９８％が好ましく、３０％〜９５％がより好ましく、４０％〜９０％が特に好ましい。一般式（IV）で表される化合物の含有量は、２〜４０％が好ましく、３〜３０％がより好ましく、４〜２０％が特に好ましい。一般式（V）で表される化合物の含有量が少なすぎると自発分極の値が小さくなり応答が遅くなり、一方、含有量が多すぎるとキラルな効果に基づく好ましくない分子配列のねじれが発生するので、一般式（V）で表される化合物の含有量としては、１％〜４０％が好ましく、３〜３０％がより好ましく、５〜２５％が特に好ましい。また、一般式（V）で表される化合物の一化合物あたりの含有量が１％〜１０％であると、単一成分が多すぎることによる好ましくない結晶化や相系列の乱れを抑制することができるのでなお良い。
【００５５】
強誘電性液晶を実際の表示素子として使用する場合には強誘電性相となる（キラル）スメクチックC相の温度範囲は室温を含む広い範囲となるよう、液晶性混合物の成分を調整することになる。低温側温度に関しては、−２０℃で結晶化しないことが好ましく、屋外で使用するディスプレイ用途としては−３０℃で結晶化しないことがより好ましい。高温側温度に関しては、強誘電性液晶組成物のTAC点（スメクチックC−スメクチックA相転移温度）は室温より高い温度であることが好ましく、５０℃〜１００℃であることがより好ましい。特に屋外で使用する用途としてTAC点は高い方が好ましい。ただし、TAC点は次に述べる透明点の好ましい温度範囲に応じて決定されるものである。高温側温度として透明点（液晶−液体相転移温度）に関しては、強誘電性液晶は液晶表示素子を作製する際、強誘電性を示すのが固体に近い液晶相であるスメクチック相であるので、このスメクチック相で液晶を表示セルの中に注入することが難しく、液体相あるいはネマチック相まで温度を上昇させる必要がある。従って、透明点が高いと熱による液晶材料、あるいは、液晶表示素子に使用する部材、シール剤等が変質する可能性があり、また、加熱及び冷却にエネルギーと時間を要し、プロセスとして好ましくないため、透明点は７５〜１２０℃であることが好ましく、屋内用途向けのディスプレイとしては、７５〜９５℃であることがより好ましい。良配向を得るためには、ハーフV型ディスプレイ以外の用途ではネマチック相、及びスメクチックA相の温度範囲が十分広いことが好ましく、具体的には、各々独立に、ネマチック相あるいはスメクチックA相を他の相と共存せずに単独で示す温度範囲が１℃以上であることが好ましく、３℃以上であることがより好ましい。ハーフV型ディスプレイの用途では、良配向を得るためには、スメクチックA相は存在しないか、その温度幅が３℃以内、好ましくは１℃以内であって、ネマチック相が他の相と共存せずに単独で示す温度範囲が１℃以上であることが好ましく、３℃以上であることがより好ましい。
【００５６】
更に、強誘電性液晶組成物の成分として、必要に応じて一般式（Ｉ−ａ）、一般式（Ｉ−ｂ）、一般式（ＩV）、又は一般式（V）で表される化合物以外の液晶性化合物を併用することができる。併用しうる化合物に特に限定はないが、強誘電性液晶相を安定化するためには、スメクチックＣ相、あるいはキラルスメクチックＣ相を示す液晶性化合物を用いることが好ましい。（本明細書中では、液晶相の名称を記載したときには特に断わりのない限り対応するキラルな液晶相も含むものとする。）また、強誘電性液晶相の相系列、あるいは各液晶相の温度範囲を調節するためには適宜液晶性化合物を選ぶのが良い。具体的には、ネマチック相を発現させたり、ネマチック相の温度範囲を広げたい場合には、ネマチック相を示す化合物を併用することが好ましく、また、スメクチックＡ相を発現させたり、スメクチックＡ相の温度範囲を広げたい場合には、スメクチックＡ相を示す化合物を併用することが好ましく、あるいは、ハーフV用材料のように、スメクチックＡ相が不要な場合には、スメクチックＡ相を示さない化合物を併用することが好ましい。良好な配向を得るためにはネマチック相を安定化することが必要で、その場合は、スメクチック液晶と相溶性が良く温度範囲の広いネマチック相を示す化合物を添加することが好ましい。そのような化合物はネマチック相を示す温度領域の幅が５℃〜１２０℃であるものが好ましく、１０℃〜１２０℃であるものがより好ましく、２０℃〜１２０℃であるものが特に好ましく、中でも、透明点が７０℃〜２２０℃であるものが好ましい。具体的な例として、下記一般式（VII）、
【００５７】
【化２２】
【００５８】
（式中、Ｒ７６１及びＲ７６２は各々独立に炭素原子数１〜８の直鎖状アルキル基あるいはアルコキシ基を表し、Ａ７、Ｂ７及びＣ７は１，４−フェニレン基、又は、１，４−シクロヘキシレン基を表し、ａ７は０、１、又は２表し、ｂ７、及びｃ７は０又は１の整数を表し、ａ７、ｂ７及びｃ７の合計は１又は２を表し、ただし、Ａ７が１，４−シクロヘキシレン基の場合はＲ７６１は炭素原子数１〜８の直鎖状アルキル基、C７が１，４−シクロヘキシレン基の場合はＲ７６２は炭素原子数１〜８の直鎖状アルキル基を表す。）に示す構造を有する化合物を挙げることができる。このなかでも、Ｒ７６１及びＲ７６２は各々独立に炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基あるいはアルコキシ基である場合がより好ましい。
【００５９】
コントラストの良い表示素子を得るためには、表示方式にあわせて傾き角を調整する必要がある。傾き角を大きくするためには、スメクチックＣ相の上限温度を高くしたり、スメクチックＡ相の温度幅を狭くするように、化合物を選ぶことが好ましく、傾き角を小さくするためには、スメクチックＣ相の上限温度を低くしたり、スメクチックＡ相の温度範囲を広くするような化合物を使用することが好ましい。
【００６０】
キラル化合物は１種用いても、あるいは、構造が異なるものを複数用いても良い。キラルな効果に基づき発生する液晶相での螺旋構造を抑制し、良好な配向状態を得るためには、発生させるねじれの向きが異なる複数のキラル化合物を組合わせて用いることが好ましい。このとき、自発分極の向きは揃うようにキラル化合物の組み合わせを選ぶか、あるいは、十分大きな自発分極を発生させる化合物とねじれ構造は誘起するが自発分極値の小さな化合物の組み合わせを選ぶと自発分極の値はキャンセルされないので好ましい。キラルな効果に基づき液晶相でおこる螺旋構造の発生を抑制するために発生させるねじれの向きが異なる複数のキラル構造を同一の化合物の中に導入することも好ましく行われる。このとき、自発分極の向きは揃うようにキラル構造の組み合わせを選ぶか、あるいは、十分大きな自発分極を発生させる構造とねじれ構造は誘起するが自発分極値の小さな構造の組み合わせを選ぶと自発分極の値はキャンセルされないので好ましい。
【００６１】
更に、目的に応じて液晶組成物中に、染料等のドーパントを添加することもできる。その他、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、非反応性のオリゴマーや無機充填剤、有機充填剤、重合禁止剤、消泡剤、レベリング剤、可塑剤、シランカップリング剤等を適宜添加しても良い。
【００６２】
本発明の組成物を液晶セルの中に入れることにより、液晶表示素子を作製することが可能である。液晶セルの２枚の基板はガラス、プラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。透明電極層を有する透明基板は、例えば、ガラス板等の透明基板上にインジウムスズオキシド（ＩＴＯ）をスパッタリングすることにより得ることができる。前記基板に液晶を配向させる目的で、周知の液晶配向層を形成することが望ましい。配向層としては、ポリイミドや他の有機ポリマーの配向層物質をガラス基板等の基板上に形成した後、ラビング処理や光配向処理やイオンビーム処理などの配向処理を行ったもの、SiOxやCaF等を蒸着やスパッタによりガラス基板等の基板上に形成したもの、又は、光配向材料を配向層物質として用いて偏光照射、無偏光斜め照射、あるいはその両者の組み合わせにより光配向層を形成したものなどを用いることができる。
【００６３】
強誘電性液晶を用いた液晶表示素子は、フィールドシーケンシャル駆動方法を利用することにより、カラーフィルターを使用しなくてもカラー表示が可能となるが、カラーフィルターを使用した表示方法を利用してもよい。カラーフィルターは、例えば、顔料分散法、印刷法、電着法、又は、染色法等によって作成することができる。顔料分散法によるカラーフィルターの作成方法を一例に説明すると、カラーフィルター用の硬化性着色組成物を、該透明基板上に塗布し、パターニング処理を施し、そして加熱又は光照射により硬化させる。この工程を、赤、緑、青の３色についてそれぞれ行うことで、カラーフィルター用の画素部を作成することができる。その他、該基板上に、ＴＦＴ、薄膜ダイオード、金属絶縁体金属比抵抗素子等の能動素子を設けた画素電極を設置してもよい。
【００６４】
前記基板を、透明電極層が内側となるように対向させる。その際、スペーサーを介して、基板の間隔を調整してもよい。このときは、得られるセルの厚さが１〜１００μｍとなるように調整するのが好ましい。セル厚は、１から１０μｍが更に好ましく、１から４μｍがなお好ましい。偏光板を使用する場合は、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δｎとセル厚ｄとの積を調整することが好ましい。表示素子の製造の点ではセル厚が厚い方が好ましいが、その場合にはΔｎが小さい液晶を使用する必要がある。その場合には、シクロヘキシル、あるいは、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル構造を有する化合物を併用することが望ましい。シクロヘキシル構造は、一つの分子中に一つ、あるいは２つ存在することが好ましく、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイルは一つの分子中に一つ存在することが好ましい。又、二枚の偏光板がある場合は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラトが良好になるように調整することもできる。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。スペーサーとしては、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子、フォトレジスト材料等が挙げられる。その後、エポキシ系熱硬化性組成物等のシール剤を、液晶注入口を設けた形で該基板にスクリーン印刷し、該基板同士を貼り合わせ、加熱しシール剤を熱硬化させる。
【００６５】
２枚の基板間に高分子安定化強誘電性液晶組成物を狭持させるに方法は、通常の真空注入法、又はＯＤＦ法などを用いることができる。この時、液晶組成物は、均一なアイソトロピック状態か、又は（キラル）ネマチック相であることが好ましい。スメクチック相では、素子作製時の取り扱い方が難しくなる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例により本発明の液晶組成物について更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、本実施例において反転異常の評価は、以下の手順により評価を行った。2枚の偏光板をクロスニコルに配置し、光路中になにも設置しない時の光強度を０％とし、パラレルニコルに配置したときの光強度を１００％と定義した。2枚の偏光板をクロスニコルに配置し、2枚の偏光板間に−５V、１Hzのパルスを１パルス印加した後の液晶セルの光透過率が最小となるように液晶セルを配置した。５V、パルス幅0.1msのパルスを１パルス印加し透過率を測定した。次に再度−５V、１Hzの矩形波を印加した後、パルス幅を変えた電圧５Vのパルスを印加し透過率を測定した。これを繰り返し、パルス幅を5msまで順次変化させ、各パルスを印加した時の透過率を測定した。液晶セルの透過率の全変化のうち、90％変化したときのパルス幅を飽和電圧パルス幅と定義した。次に、再度−５V、１Hzの矩形波を印加し、この液晶セルに、1パルスで透過率に変化が現れない電圧1.5Vの飽和電圧パルス幅のパルスを、100Hzで3000回印加し、印加前後の各透過率を測定した。3000回印加前後の透過率に0.5%以上の変化がおこる場合を、反転異常が起こったと判断した。焼付きの評価は、暗状態で１週間放置した液晶セルの暗状態から明状態に変化させるのに必要なパルス幅（時間）と、初期の暗状態から明状態に変化させるのに必要なパルス幅（時間）を比較することで評価した。すなわち、両者が近い値である場合には焼付きがなく、両者の値の差が大きいほど、強い焼付き現象がおきていると評価した。メモリ角の評価は、以下の手順で行った。クロスニコル下で光透過率が分子長軸方向で最小となるように液晶セルを設置し、０．５Ｈｚ、１０Ｖの矩形波の電圧を１パルス印加し、液晶セルの光透過率が最小となる角度を求め、メモリ角１とした。その後、メモリ角１とは逆の極性となる矩形波を同様に１パルス印加し、液晶セルの光透過率が最小となる角度を求め、メモリ角２とした。メモリ角２とメモリ角１の差の２分の１をメモリ角とした。比抵抗値は測定対象をトルエンに溶解して比抵抗値を測定し測定対象１００％に外挿した値を採用した。また、組成物中における「部」はすべて「質量部」を表し、含有率を示す「ｐｐｍ、％」は全て質量基準で表している。
（実施例１）
下記構造の化合物を下記に示す割合で混合し液晶性混合物（LC-1）を作製した。
【００６７】
【化２３】
【００６８】
この液晶性混合物（LC-1）の比抵抗値は５×1012Ωｃｍであった。この液晶性混合物（LC-1）に半極性有機ホウ素化合物としてエマルボンＴ−２０（東邦化学工業株式会社製）を２０ｐｐｍ添加して強誘電性液晶組成物（FLC−１）を作製した。
この強誘電性液晶組成物（FLC-1）の比抵抗値は5.2×1011Ωｃｍであった。次にポリイミド−ラビング処理を施したセルギャップ２μｍのセルに真空注入法によりFLC-1を注入し、強誘電性液晶素子（FLCD-1）を得た。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-1）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．０°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、１８．０°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．０°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-1を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0.２%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【００６９】
（比較例１）
液晶混合物（LC-1）は、エマルボンＴ−２０を含まないこと以外は実施例１の強誘電性液晶組成物（FLC-１）と同様な組成を有する強誘電性液晶であるので、（LC-1）を比較用として用い、実施例１に記載の方法と同様にして強誘電性液晶素子（LCD-1）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（LCD-1）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．１°を示した。１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリー角を測定すると１９．５°のメモリー角を示し、メモリ角の再現性は見られなかった。また、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．４°を示し、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した直後のメモリ角と比べて１．１°の経時変化が見られた。LCD-１を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きが起こり、また反転異常を示す透過率変化は7.6%であり、明確に反転異常が観察され、実施例１よりも劣っていることは明らかであった。
（実施例２）
下記構造の化合物を下記に示す割合で混合し液晶性混合物（LC-２）を作製した。
【００７０】
【化２４】
【００７１】
この液晶性混合物（LC-２）の比抵抗値は4.8×1012Ωｃｍであった。この液晶性混合物（LC-２）に半極性有機ホウ素化合物としてＥＢ−１（ボロンインターナショナル社製）を２０ｐｐｍ添加して強誘電性液晶組成物（FLC−２）を作製した。この強誘電性液晶組成物（FLC-２）の比抵抗値は2.6×1011Ωｃｍであった。実施例１と同様に強誘電性液晶素子（FLCD-２）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-2）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．２°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、１８．２°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．２°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-２を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0.1%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【００７２】
（比較例２）
液晶混合物（LC-２）は、ＥＢ−１を含まないこと以外は実施例２の強誘電性液晶組成物（FLC-２）と同様な組成を有する強誘電性液晶であるので、（LC-２）を比較用として用い、実施例１に記載の方法と同様にして強誘電性液晶素子（LCD-２）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（LCD-２）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では１８．５°を示した。１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリー角を測定すると１９．７°のメモリー角を示し、メモリ角の再現性は見られなかった。また、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は１８．７°を示し、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した直後のメモリ角と比べて１．０°の経時変化が見られた。LCD-２を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きが起こり、また反転異常を示す透過率変化は4.6%であり、明確に反転異常が観察され、実施例２よりも劣っていることは明らかであった。
（実施例３）
下記構造の化合物を下記に示す割合で混合し液晶性混合物（LC-３）を作製した。
【００７３】
【化２５】
【００７４】
この液晶性混合物（LC-３）の比抵抗値は6.2×1012Ωｃｍであった。この液晶混合物（LC-３）に半極性有機ホウ素化合物として、ＥＢ−１を10ppm添加して強誘電性液晶組成物（FLC−３）を作製した。
【００７５】
この強誘電性液晶組成物（FLC-3）の比抵抗値は1×1011Ωｃｍであった。実施例１と同様に強誘電性液晶素子（FLCD-3）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-３）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では２５．２°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、２５．２°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は２５．２°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-３を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【００７６】
（比較例３）
液晶混合物（LC-３）は、ＥＢ−１を含まないこと以外は実施例３の強誘電性液晶組成物（FLC-３）と同様な組成を有する強誘電性液晶であるので、（LC-３）を比較用として用い、実施例１に記載の方法と同様にして強誘電性液晶素子（LCD-３）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（LCD-３）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では２５．３°を示した。１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリー角を測定すると２６．７°のメモリー角を示し、メモリ角の再現性は見られなかった。また、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は２５．６°を示し、１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した直後のメモリ角と比べて１．１°の経時変化が見られた。LCD-３を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きが起こり、また反転異常を示す透過率変化は10.5%であり、明確に反転異常が観察され、実施例３よりも劣っていることは明らかであった。
（実施例４）
実施例１に記載の液晶性混合物（LC-1）に半極性有機ホウ素化合物としてＥＢ−１を１０ｐｐｍ、及びカチオン包接化合物として下記構造の化合物（I−ａａ）、
【００７７】
【化２６】
【００７８】
を０．４％添加し、強誘電性液晶組成物（FLC-４）を作製した。この強誘電性液晶組成物（FLC-４）の比抵抗値は２×1011Ωｃｍであった。実施例１と同様に強誘電性液晶素子（FLCD-４）を作製した。このようにして得られた強誘電性液晶素子（FLCD-４）を用いて、メモリー角の評価を行ったところ、１回目の測定では２４．９°を示した。その後、１０Ｖの直流電圧を約１０分間印加後、再度メモリ角を測定したところ、２４．９°を示し、再現性のあるメモリー角が得られた。１０Ｖの直流電圧を１０分間印加した後、液晶セルの対向する電極を短絡させた状態で３分間放置した液晶セルのメモリ角を測定したところ、メモリ角は２４．９°を示し、経時変化は見られなかった。LCD-４を用いて、焼き付き及び反転異常の評価を行ったところ、焼付きを起こさず、また反転異常を示す透過率変化は0%であり、反転異常が起こらなく好適であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半極性有機ホウ素化合物を１種以上含有し、該半極性有機ホウ素化合物一分子中のホウ素原子の数が５以下であることを特徴とする強誘電性液晶組成物。
【請求項２】
半極性有機ホウ素化合物として一般式（I）
【化１】
で表される骨格を有する化合物を含有する請求項１記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項３】
半極性有機ホウ素化合物として一般式（I-1）又は一般式（I-2）
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立的に水素原子、水酸基、炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表し、Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立的に、単結合、炭素数１から１０のアルキレン基、炭素数６から１８のアリール基、−（−（ＣＨ２）ｎＯ−）ｍ−（ｎは、１から１０の整数を表し、ｍは、１から３０の整数を表す。）、−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ３−ＣＯ−（Ｒ３は、炭素数１から６０の炭化水素基を表す。）又は−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ３−ＮＨ−ＣＯ−を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に、１から１０の整数を表すが、Ａ１及びＡ２が複数存在する場合、それらは同一でもよく異なっていても良い。）で表される化合物を含有する請求項２記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項４】
強誘電性液晶組成物が、下記一般式（Ｉ−ａ）
【化３】
（式中、Ｒ１１及びＲ１２は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、ただし、該アルキル基中の少なくともどちらかひとつは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ１、Ｂ１及びＣ１は各々独立に１つ又は２つの水素原子がフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、又はＣＮ基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい１，４−フェニレン基、又は、１，４−シクロヘキシレン基を表し、ａ１は０、１、又は２表し、ｂ１、及びｃ１は０又は１の整数を表し、ａ１、ｂ１及びｃ１の合計は１又は２を表す。）で表される化合物、又は下記一般式（Ｉ−ｂ）、
【化４】
（式中、Ｒ１３及びＲ１４は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基あるいはフッ素原子を示し、但し、Ｒ１３及びＲ１４が同時にフッ素原子となることはなく、さらに、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基または−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ｘ１１〜Ｘ１７は各々独立に水素原子、フッ素原子、ＣＦ３基、あるいはＯＣＦ３基を示し、Ｌ１１〜Ｌ１４は各々独立に単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−であり、ｄ１、ｅ１、ｆ１及びｇ１は各々独立に０又は１の整数を示し、但し、ｄ１＋ｅ１＋ｆ１＋ｇ１は１、２または３であり、ｄ１が０の場合はｇ１は０であり、ｄ１が１の場合はｆ１は０である。）で表される液晶性化合物から少なくとも１種以上の化合物を含む液晶性混合物である請求項１から３の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項５】
強誘電性液晶組成物が強誘電性を示すことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項６】
比抵抗値が１×１０１０〜１×１０１４Ωｃｍである請求項１から５の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項７】
半極性有機ホウ素化合物の含有量が０．０１ｐｐｍ〜１０％である請求項１から６の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子。
【請求項１】
半極性有機ホウ素化合物を１種以上含有し、該半極性有機ホウ素化合物一分子中のホウ素原子の数が５以下であることを特徴とする強誘電性液晶組成物。
【請求項２】
半極性有機ホウ素化合物として一般式（I）
【化１】
で表される骨格を有する化合物を含有する請求項１記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項３】
半極性有機ホウ素化合物として一般式（I-1）又は一般式（I-2）
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立的に水素原子、水酸基、炭素数１から１２のアルキル基、炭素数１から１２のアルコキシ基、炭素数２から１２のアルケニル基、炭素数２から１２のアルケニルオキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルキル基、ハロゲンにより置換された炭素数１から１２のアルコキシ基、ハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニル基又はハロゲンにより置換された炭素数２から１２のアルケニルオキシ基を表し、Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立的に、単結合、炭素数１から１０のアルキレン基、炭素数６から１８のアリール基、−（−（ＣＨ２）ｎＯ−）ｍ−（ｎは、１から１０の整数を表し、ｍは、１から３０の整数を表す。）、−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ３−ＣＯ−（Ｒ３は、炭素数１から６０の炭化水素基を表す。）又は−ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ３−ＮＨ−ＣＯ−を表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立的に、１から１０の整数を表すが、Ａ１及びＡ２が複数存在する場合、それらは同一でもよく異なっていても良い。）で表される化合物を含有する請求項２記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項４】
強誘電性液晶組成物が、下記一般式（Ｉ−ａ）
【化３】
（式中、Ｒ１１及びＲ１２は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、ただし、該アルキル基中の少なくともどちらかひとつは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基中の、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基は−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく、該アルキル基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ａ１、Ｂ１及びＣ１は各々独立に１つ又は２つの水素原子がフッ素原子、ＣＦ３基、ＯＣＦ３基、又はＣＮ基、あるいはこれらの複数の基で置き換えられてもよい１，４−フェニレン基、又は、１，４−シクロヘキシレン基を表し、ａ１は０、１、又は２表し、ｂ１、及びｃ１は０又は１の整数を表し、ａ１、ｂ１及びｃ１の合計は１又は２を表す。）で表される化合物、又は下記一般式（Ｉ−ｂ）、
【化４】
（式中、Ｒ１３及びＲ１４は各々独立に炭素原子数１〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基あるいはフッ素原子を示し、但し、Ｒ１３及びＲ１４が同時にフッ素原子となることはなく、さらに、１つ又は２つの隣接していない−ＣＨ２−基が−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロピレン基または−Ｓｉ（ＣＨ３）２−で置き換えられてもよく、さらにアルキル基の１つ又はそれ以上の水素原子がフッ素原子あるいはＣＮ基で置き換えられていてもよく、Ｘ１１〜Ｘ１７は各々独立に水素原子、フッ素原子、ＣＦ３基、あるいはＯＣＦ３基を示し、Ｌ１１〜Ｌ１４は各々独立に単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−であり、ｄ１、ｅ１、ｆ１及びｇ１は各々独立に０又は１の整数を示し、但し、ｄ１＋ｅ１＋ｆ１＋ｇ１は１、２または３であり、ｄ１が０の場合はｇ１は０であり、ｄ１が１の場合はｆ１は０である。）で表される液晶性化合物から少なくとも１種以上の化合物を含む液晶性混合物である請求項１から３の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項５】
強誘電性液晶組成物が強誘電性を示すことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項６】
比抵抗値が１×１０１０〜１×１０１４Ωｃｍである請求項１から５の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項７】
半極性有機ホウ素化合物の含有量が０．０１ｐｐｍ〜１０％である請求項１から６の何れかに記載の強誘電性液晶組成物。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の強誘電性液晶組成物を用いた液晶表示素子。
【公開番号】特開２０１０−５３２８８（Ｐ２０１０−５３２８８Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２１４３３（Ｐ２００８−２２１４３３）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
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