JPH02189386A - 強誘電性液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気光学的表示材料として有用な新規液晶組成
物に関するもので、特に強誘電性を有する液晶材料を提
供するものであり、従来の液晶材料と比較して、特に応
答性、メモリー性にすぐれた液晶表示素子への利用可能
性を有する液晶材料を提供するものである。

〔従来技術〕

現在、広く用いられている液晶表示素子は主にネマチッ
ク液晶を利用したＴＮ型と呼ばれるものであって、多く
の長所・利点を有しているもののその応答性においては
、ＣＲＴなどの発光型の表示方式と比較すると、格段に
遅いという大きな欠点があった。ＴＮ型以外の液晶表示
方式も多く検討されているが、その応答性における改善
はなかなかなされていない。

ところが、強誘電性スメクチック液晶を利用した液晶デ
バイスでは、従来のＴＮ型液晶表示素子の１００〜１０
００倍の高速応答が可能で、かつ双安定性を有するため
、電源を切っても表示の記憶が得られる（メモリー効果
）ことが、最近明らかになった。このため、光シヤツタ
ーやプリンターヘッド、薄型テレビ等への利用可能性が
極めて大きく、現在、各方面で実用化に向けて開発研究
がなされている。

強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のキラルスメ
クチック相に属するものであるが、その中でも、実用的
に望ましいものは、最も粘度の低いキラルスメクチック
Ｃ（以下、ｓｃ”と省略する。）相と呼ばれるものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ｓｃ”相を示す液晶化合物（以下、ＳＣ２化合物という
。）はこれまでにも検討されてきており、既に数多くの
化合物が合成されている。しかしながら、これらのＳＣ
２化合物には単独では強誘電性液晶表示用光スイツチン
グ素子として用いるための以下の条件、即ち、 （イ）室温を含む広い温度範囲で強誘電性を示すこと （ｂ）高温域において適当な相系列を有すること （ハ）特にキラルネマチック（以下、Ｎ′″と省略する
。）相において長い螺旋ピッチを示すこと（ニ）適当な
チルト角を持つこと （ホ）粘性が小さいこと （へ）自発分極がある程度以上大きな値であること さらに （ト）（ｂ）及び（ハ）の結果として良好な配向を示す
こと （チ）（ホ）及び（へ）の結果として、高速の応答性を
示すこと をすべて満足するようなものは知られていなかった。

そのため、現在では、ＳＣ０相を示す液晶組成物（以下
、ＳＣ“液晶組成物という。）が検討用等に用いられて
いるのが、実情である。

良好な配向性を得るためには、例えば、特開昭６１−１
５３６２３号公報等に示されているように、ｓｃ”相の
高温域にＮ０相を有する液晶において、Ｎ“相の螺旋ピ
ッチの長さを大きくする方法が一般的に有力である。こ
の場合にＳＣ′″相とＮ１相の中間の温度域にスメクチ
ックＡ（以下、ＳＡと省略する。）相を有する場合に配
向はより良好となり、螺旋ピッチを大きくするには、左
螺旋を生じさせる光学活性物質と、右螺旋を生じさせる
光学活性化合物を組み合せて用いればよいことも知られ
ている。（ネマチック（以下、Ｎと省略する。）液晶に
光学活性物質を添加して生じる螺旋ピッチを任意の長さ
に調整することは既に公知の技術である。）しかし、こ
れらの技術によっては良好な配向性は得られるものの、
高速応答性が得られるわけではなかった。

高速応答性を示すには、例えば、第１２回液晶討論会に
おける特別講演（同討論会予稿集Ｐ、９８）で示されて
いるように、低粘性のスメクチックＣ（以下、ＳＣと省
略する。）相を示す母体の液晶組成物（以下、ＳＣ母体
液晶という。）に、自発分極（以下、Ｐｓと省略する。

）を添加する方式％式％ この方式によれば、螺旋を生じさせる光学活性化合物（
キラルドーパント）の割合を少なくできるため、螺旋ピ
ッチは比較的長くなるが、配向性が良好となるほど螺旋
ピッチを長くしようとするとキラルドーパントの添加量
を少量にする必要があり、そのため自発分極が小さくな
りすぎ、高速応答性が得られなくなってしまう問題点が
あった。

そこで、ＳＣ母体液晶に添加した場合に誘起する螺旋ピ
ッチが長く、かつ、自発分極が大きいキラルドーパント
が必要となったが、これまで知られているような、液晶
骨格の片側の側鎖だけにキラル基を有する光学活性化合
物だけでは、自発分極が大きいと螺旋ピッチも短くなり
、螺旋ピッチを長く調整すると、自発分極が小さくなっ
てしまうという欠点があった。

従って、従来技術では良好な配向性と高速応答性を同時
に実現するのは困難なことであった。

本発明が解決しようとする課題は、高速応答性及び配向
性においてともに充分に満足できる強誘電性液晶組成物
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するために、以下に示す中温域
母体液晶から構成されるＳＣ母体液晶に、一般式（Ａ） Ｒ＋”　　Ｘ　　Ｒｔ”　　　　　　　　・＝　（Ａ）
で表わされる分子の両側鎖として、互いに異なったキラ
ル基を有する光学活性化合物の少なくとも１種を構成成
分として含有するキラルドーパントを添加して成るＳＣ
１液晶組成物を提供する。

一般式（Ａ）において、Ｒど及びＲｔ＊は、互いに異な
った光学的に活性な基であって、Ｒ−及びＲ２１１の少
なくとも一方は、０、ＮＳＳ、Ｆ、Ｃｊｌ！等のヘテロ
原子を少なくとも１個含有する光学的に活性な基であり
、ＲＩ＊又はＲ２″′が少な（とも１個の不斉炭素原子
を含む炭素原子数２〜２０の光学的に活性なアルキル基
であり、又は、該アルキル基中の任意の１個又は互いに
隣接しない２〜３個の−ＣＨ！−が各々独立的に一〇−
−５＝−ｃｏｏ−−ｏｃｏ−−ｃｏｓ−−５ｃｏ−（ｙ
、及びＹｌは互いに異なり、Ｈ，ＦＳ（／！。

ＣＨ３、Ｃｈ　、０Ｃ１ｂ又はＣＮを表わす、）で置換
されていても良く、該アルキル基中の任意の−ＣＨ，−
Ｃ１２−は−ＣＨ＝　ＣＨ−又は−〇＝Ｃ−に置換され
ていても良く、該アルキル基中の任意の−ＧＨ２−は一
〇Ｆ！−に置換されていても良く、該アルキル基中の−
Ｃｌ（３は−ＣＦ、に置換されていても良い光学的に活
性なアルキル基である場合が好ましい。

一般式（Ａ）において、Ｘは液晶性分子の中心骨格（コ
ア）部分を表わすが、Ｘが一般式（Ｂ）一般式（Ｃ） 又は一般式（Ｄ） ＯＣＯＣＨｇ０　　　　０ＣＨｔＣＨｚＣＨｚ−−５−
Ｃ−又は−ＣＨ＝　ＣＨ−を表わし、Ｚ４は−ＣＨ，−
の任意の１〜２個の−ＣＨ＝は、−Ｎ＝又は−Ｃ＝に置
換されていても良く、また、環中の任意の１〜２個の−
ＣＨ！−は、−０−−Ｓ　−−ＮＨ−されていても良い
。Ｙｌはフッ素原子、塩素原子、シアノ基、メチル基、
メトキシ基を表わし、Ｚ７、Ｚ２又はＺ！は各々独立的
に単結合、−ＣＯＯ−−ｃＨｔ−Ｃ−−５−１又は−〇
−を表わし、ｍ及びｎは各々独立的に０又は１を表わす
。）で表わされる中心骨格（コア）部分である場合が好
ましい。

本発明で使用するＳＣ母体液晶は、そのｓｃ相の高温側
において、降温時に、 （イ）ＩＣ等方性液体）相→Ｎ相→ＳＡ相→ＳＣ相の相
系列を有するもの （ｂ）■相→ＳＡ相→ＳＣ相の相系列を有するもの （ハ）Ｉ相→Ｎ相→ＳＣ相の相系列を有するもの 又は （ニ）■相→ＳＣ相の相系列を有するもののいずれかの
相系列を有するものが用いられるが、（イ）〜（ニ）の
選択は、同時に用いるキラルドーパントによって異なる
。最も繁用性のあるのは（イ）であり、キラルドーパン
トのネマチック性（ＳＣ母体液晶に添加した場合に、Ｎ
０相の温度範囲を広げ、ＳＡ相の温度範囲を狭くしやす
い傾向）が強い場合には（ｂ）を、キラルドーパントの
スメクチックＡ性（ＳＣ母体液晶に添加した場合に、Ｓ
Ａ相の温度範囲を広げ、Ｎ１相の温度範囲を狭くしやす
い傾向）が強い場合には（ハ）を、また、ＳＣ性が弱く
、Ｎ′″相やＳＡ相の温度範囲を広げやすい場合などに
は（ニ）を用いるのが、最も適している。重要であるの
はＳ０１液晶組成物とした場合の相系列であって、−船
釣には、ｌ→Ｎ０→ＳＡ→ＳＣ’″の相系列が配向の点
で有利である。一方、■→Ｎ４→ＳＣ０の相系列も配向
制御方法によっては、より良好な配向を示す場合もあり
、また、大きなチルト角が得やすいので、ゲスト・ホス
ト方式などには適している。

ここでいう中温域母体液晶とは、それを構成する液晶化
合物が、光学的に不活性であり、２環又は３環構造であ
って、３環構造の場合には、少な（とも１環はシクロヘ
キシル環であって、ＳＣ相を示す化合物又は、そのアル
キル鎖の炭素原子数、構造のみが異った同族体から成り
、その同族体中の少なくとも１種の化合物はｌＯ″Ｃ以
上における任意の１　”Ｃ以上の温度巾の範囲でモノト
ロピックでもよいＳＣ相を示す化合物である。ただし、
３環構造の場合には、ＳＣ相の上限温度が９０°Ｃ未満
である。

中温域母体として用いられる化合物の代表的なものを以
下に掲げる。ただし、以下に示す一般式において、Ｒ，
、Ｒ，は各々独立的に炭素原子数１〜１８のアルキル基
を表わす。

（１−ａ） （■ ａ−２３） （１−ａ （ｒ　−ａ−２５） （１−ａ−２６） ℃唇） ＲＩ　　　　　　　　　　　　０ＣＯＲＺ挺＼伽 Ｒｈｏ　　　　　　　　　　　　０ＣＯＲｚＲ，英牧趨
０ＣＯＲｚ Ｒ＋０遥買叱０ＣＯＲ。

（Ｉ ａ−２７） ＲＩＣＯＯ（（防女騙ＯＲ。

−Ｎ （Ｉ　−ａ−２９） Ｒ，ｏｃｏ（（防冴しＯＲ１ −Ｎ （Ｉ　−ａ−５４） （Ｉ　−ａ−５５） （Ｉ　−ａ−５６） （Ｉ　−ａ−５７） Ｒ，ｏｃｏ（バ伽Ｒ２ Ｒ，０ＣＯ１バ）ＯＲ２ Ｒ，０ＣＯ１バ伽０ＣＯＲ１ Ｒ，０ＣＯ１バ伽ＣＯＯＲｔ （Ｉ−ｃ） （１−ｃ ＲＩＯ＋ＣＯＯ合０ＣＯＯＲ。

（■ Ｒ，０（（防Ｃ００（Ｙ０００Ｒ２ （Ｔ　−ｃ−１７） Ｒ，ｃｏｏ（（防Ｃ００（ぬＣ００Ｒｚ（Ｉ　−ｃ−１
９） （■ ｃ−２０） Ｒ，０ＣＯ（（叉ｃｏｏ灸Ｃ００ＲＺ Ｒ，０−＠−Ｃｏｏ＋Ｃ０ＯＲ。

（Ｉ Ｒ＋Ｃ００＋　ＣＯＯ＆）ＯＣＯＲｚ （Ｉ　−ｃ−４８） Ｒ８弥ｃｏｏ合０１？。

（Ｉ　−ｃ−５０） Ｒ，＋ＣＯＯ畳０ＣＯＲ２ （１−ｃ−５２） Ｒ，０ｉＣＯＯ−＠−Ｒ２ （１−ｄ） （１−ｅ） （Ｔ　−ｅ−１） （１−ｅ−２） （Ｉ ｄ−１５） （Ｉ　−ｄ−１６） Ｒ，Ｓ−’ＺシＣ００（糾０Ｒ２ Ｒ，ＳベトＯＲ。

（Ｉ ＲＩＯ＋Ｃ０５（伽Ｒ２ （Ｉ ｄ−２０） Ｒ，ＣＯＯ合ｃｏｓ−（伽Ｒ２ （■ ０（防ＣＯＳ＆ＯＲｚ −Ｎ （Ｉ ｆ） 以上の化合物のうち、式（Ｉ−ａ）及び式（■ｂ）で表
わされる化合物が好ましく、式（■ａ−１）、　　（１
−ａ−５）、（Ｉ−ａ−４１）、（Ｉ−ｂ−１）で表わ
される化合物が特に好ましい。

本発明で使用するキラルドーパント、あるいはその構成
成分となる光学活性化合物は、必ずしもＳＣ１相を示す
必要はなく、他の液晶相すら全く示さないものでも用い
ることができるが、前述のようにキラルドーパントと構
成要素として一般式（１）で示されるように、 液晶の基本骨格の両側 に互いに異なったキラル基を有する （ＩＶ−１） ＣＨ。

÷ＣＨｚ　＋−ＣＨＣｚＨｓ Ｒ，本−Ｘ−Ｒ１＊ （Ａ） 化合物を含有するものである。

一 及びＲ？ としては、 これまでキラルドーパ （■ ＣＨ３ 一〇÷ＣＨｚ＋ｒＣＨＣＪｓ ント、 ＳＣ＊ 化合物あるいはネマチック液晶への 添加剤として用いられてきた光学活性化合物におけるキ
ラル基、 あるいはその類偵形の基、 等が用 （ＩＶ−３） ＣＩ。

（−ＣＨＩ）−０＋ＣＨｚ　＋ｒ　ＣＨＣ，Ｈｓ いることができ、 その代表的なものを以下に掲げ る。

（ＩＶ−４） Ｈｆｆ −ｏ＋　ＣＨｚ）ｉ−０＋ＣＨｚ　＋ｒＣＨＣｚＨｓ（
ＩＶ−７） ＣＨ。

＋ＣＨ２−＋−Ｔ−ＣＨ （ＩＶ−８） １ｈ −Ｏ（−ＣＨｚ　＋ｒ　ＣＨ−Ｒ３ （ＩＶ−１２） ＣＨ３ −ＣＨＲ４ （ＩＶ−１３） ＣＨ３ １傘 ＧＨｚ−ＣＩ−ＣＨＩ　０Ｒｓ （ＩＶ−１４） Ｈｆｆ −ＣＩ　　ＣＨｚ　　０Ｒｓ （ＩＶ−２１） ＣＢ。

−３＋　ＣＨｚ−）ｒＣＨ（Ｃ）ｌｚ）ｒ　ＣＨｚ（Ｉ
Ｖ−３２） ＣＩ。

−０−ＣＨＲａ （ＩＶ−５３） Ｃ０゜ １傘 −ＣＩ−０−Ｒ５ （ＩＶ　−４９７ −Ｌｌｌ−Ｌ；−リーＬ；Ｈ２Ｕｔｌ−１ａ（ＩＶ−５
６） ０　　　　　　　０！ −Ｃ−０−ＣＨ！−ＣＨ−Ｒ５ （■ Ｆ３ −Ｏ−ＣＩ−Ｒ５ （■ ＣＩ！。

−０−ＣＨ２−Ｃ）Ｉ （ＩＶ−６３） ＯＣＨ３ ］Ｉ Ｃ−０−ＣＨ２−ＣＨ ＣＩ。

Ｒ５ （ＩＶ−６４） Ｈｊ −Ｏ−ＣＨｚ　　ＣＨＣＨｚ　　０Ｒｓ（■ ＣＩ。

一〇−ＣＩｌ ＣＨ。

ＯＲ。

（■ ＣＨ３ −Ｏ＋ＣＨ２−＋ＴＣＨ（ＣＨｚ）ｒＯＲｓ（ＩＶ Ｆ）’ｌ） しＵＬＩＬ；ｔｌ　！ しＨＵｔｌ　　　ｋ；ｚＮ５ （ＩＶ−６９） ＣＩ！。

−ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７５） ＣＨｌ ＯＣＨｚ　　ＣＨ０Ｒｓ ＣＨ３ −ＯＣ！ｈ　　ＣＨＣ）ｌｚ　　０ＣＯＲｓ（ＩＶ−７
６） ＣＨ，ｌ ５−Ｃ）Ｉ−Ｒ５ （ＩＶ−７１） ＣＨ３ −Ｏ−ＣＨ−ｃｔｔｚ −ＣＯＲ５ （ＩＶ−７２） 一〇 ＣＢ。

ＣＨＧＨｚ（ＣＨｚ）−ＴＯＣＯＲｓ （ＩＶ−７８） Ｃ，Ｈ。

０−ＣＩ□−ＣＨ−０Ｒ６ 一〇 ＣＨ２ ＣＨ３ ＣＨ−（ＣＨ２）−−ＯＣＯＲ５ （ＩＶ　−’／９） し じＨ−ｈ。

上記各一般式において、ｍは１〜４の整数を表わし、ｎ
は１〜１０の整数を表わし、Ｒ８は炭素原子数３〜８の
アルキル基を表わし、Ｒ４は炭素原子数２〜１０のアル
キル基を表わし、Ｒ３は炭素原子数１〜１０のアルキル
基を表わし、Ｒ４は炭素原子数１〜４のアルキル基を表
わす。

光学活性基として、式（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−２２）で
表わされる光学活性基のみを含有する光学活性化合物は
、ＳＣ母体液晶に添加してＳＣ“液晶組成物とした際に
誘起される自発分権が非常に小さく、単独でＳ０１相を
示す場合でもそのほとんどが１０ｎＣ／ｃｆｆｌ以下に
すぎない。

一方、光学活性基として、式（■−３１）〜（■９１　
）で表わされる光学活性基を含有する光学活性化合物は
、ＳＣ母体液晶に添加してＳ０１液晶組成物とした際に
誘起する自発分極が大きく、単独でＳＣ“相を示す場合
などでは３００ｎＣ／ｃ４以上の大きな値を示すものも
存在する。

このような光学活性基を末端に有するような光学活性化
合物の基本骨格Ｘの代表的なものを以下に掲げる。

Ｈ３ Ｈ３ （Ｖ−１８） −Ｃ霧））ＣＨｚＧＨｚ　Ｇ。

（Ｖ−４２） 召ト０べ衿 （Ｖ−６６） 一○ド） （Ｖ−９０） 一〇（ト・・・−０ （Ｖ−１１４） モトＣＨｒ−＜：今（） （Ｖ−１３８） ◇）ＯＣＨｚ怜の （Ｖ−２３４） Ｃ旨購０ＣＨ２（） （Ｖ−４７９） 合ｃｏｏ赫 （Ｖ やバ）ｏ　ｏｃｏ早 （■ 祖旨）ＯＣＩ（２０挾休 （Ｖ （ボ）ＱＯＣＨ，享 （Ｖ 如）−＠−ｃｏｏ林 （Ｖ （バ）Ｏｏｃｏ松込 （Ｖ 仝バ）Ｑｃｏ、ｏ−〜人 （Ｖ−５０７） 和旅）Ｑｏｃｔ＋、ぺ込 上記各基本骨格中のベンゼン環あるいはシクロヘキサン
環にフッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、メト
キシ基、シアノ基又はニトロ基が置換した各基本骨格も
使用できる。

以上のような基本骨格の片側に前記キラル基が結合し、
他側にはアルキル基、アルコキシル基、アルカノイルオ
キシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニ
ルオキシ基等が結合した光学活性化合物もキラルドーパ
ントの構成成分として、一般式（Ａ）の化合物と併用し
て用いることができるが、キラルドーパントの主成分と
しては一般式（Ａ）の化合物を用いることが好ましいも
のである。

キラルドーパントの主成分としては、特に、キラル基Ｒ
、”、　Ｒｔ”が、その誘起する自発分極の向きが同一
であるか、あるいはその片側が他方に対して約１０倍あ
るいはそれ以上のはるかに強い化合物が望ましく、さら
にＲど及びＲｔ＊がそれぞれＮ８相に誘起する螺旋の捩
り方向が相反する化合物であることが望ましい。

キラルドーパントの構成成分として好ましい一般式（Ａ
）の化合物のうち代表的なものを以下に掲げる。

上記一般式中、Ｒ４及びＲ４ｒは各々独立的に炭素原子
数２〜ｌＯのアルキル基を表わし、Ｒ５及びＲ、Ｉは各
々独立的に炭素原子数１−ｉｏのアルキル基を表わし、
Ｒ？は炭素原子数２〜ｌＯの直鎖アルキル基又は炭素原
子数３〜１０の分岐アルキル基、又は炭素原子数４〜１
０の少なくとも１個の不斉炭素原子を含む光学的に活性
なアルキル基を表わし、ｌはＯ〜５の整数を表わし、Ｙ
は単結合、−ｏ−、−ｏｃｏ−、−ｃｏｏ−、又は−〇
Ｃ００−を表わし、Ｗは、塩素原子、フッ素原子又はＯ
Ｃ１ｈを表わし、Ｚ′は、 Ｃ００ ＯＣＯ、ＣＨｚＯ，０ＣＨｚ又は単結合を表わ上記のキ
ラルドーパントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６０重量％の
割合で添加してＳ０８液晶組成物として用いるのが適当
であるが、さらに好ましくは２〜５０重量％の割合で添
加することが好ましい。キラルドーパントの添加割合が
６０重量％より多いと、自発分極は増加するが、キラル
ドーパント自体が母体液晶にくらべるとはるかに粘性が
大きいため、ＳＣＩ液晶組成物の粘度が大きくなり、結
果的に高速応答性に悪影響を与える傾向にあるので好ま
しくない。また、キラルドーパントの添加量の増加はそ
の螺旋ピッチを短くするために配向性にも悪影響を与え
る傾向にあるので好ましくない。一方、キラルドーパン
トの添加割合が１重量％より少ないと、自発分極があま
りに小さくなりやはり高速応答性は望めない。

ＳＣ“液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎ　Ｃ／
　ｃＩｌｌの範囲にあるようにキラルドーパントの添加
割合を調整することが好ましく、ＳＣ＊相を示すキラル
ドーパントの場合、単独で１００ｎＣ／　ｃｒｌ程度の
自発分極を示すか、又はそれに相当する強さの自発分極
を誘起するキラルドーパントの場合、キラルドーパント
の添加割合は１０〜４０重量％の範囲が好ましく、３０
０　ｎ　Ｃ／ＣＴＡ以上の強い自発分極を示すキラルド
ーパントの場合、キラルドーパントの添加割合は、２〜
２５重量％の範囲が好ましい。キラルドーパントの誘起
する自発分極が強い程、その最も望ましい添加割合は減
少するが、例示した光学活性化合物からなるキラルドー
パントではその添加割合が通常１重量％を下回ることは
ない。

本発明のＳ０４液晶組成物は、等方性液体状態からの冷
却時において、まずＮ９相に相転移し、次いでＳＡ相を
経るか、あるいは、直接ＳＣ“相へと相転移するが、そ
の際Ｎ０相を示す温度範囲は、３°以上３０°未溝の範
囲が好ましい。Ｎ′″相を示す温度範囲が、３°未満で
ある場合、降温時にすみやかにＳＡ相に相転移するため
、ＮＩ相で液晶分子を充分に配向しにくくなる傾向にあ
るので好ましくない。また、Ｎ１相を示す温度範囲が３
０°以上である場合、ＳＣ“液晶組成物の透明点が高温
になり、セルに液晶材料を充填する工程等における作業
性に悪影響を及ぼす傾向にあるので好ましくない。

キラルドーパントは、キラルードーパント自体の液晶性
の有無にかかわらず、ＳＣ母体液晶に添加した場合に、 （１）　　Ｎ”相を示す温度範囲を拡大する傾向にある
もの、又は （２）　　Ｎ”相を示す温度範囲を縮小する傾向にある
もの など、それぞれ固有の性質を有している。本発明のＳ０
０液晶組成物のＮ１相を示す温度範囲を上記の好ましい
範囲に調整するためには、（１）の場合、Ｎ相を示す温
度範囲が狭いＳＣ母体液晶、又は、Ｎ相を示さないＳＣ
母体液晶を用いればよ（、（２）の場合、Ｎ相を示す温
度範囲が広いＳＣ母体液晶を用いればよい。この方法は
、Ｎ４相に限らず、ＳＡ相及びＳＣ“相についても同様
に応用することができる。例えば、キラルドーパントが
ＳＣ０液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ”相及びＳ
０８相を縮小するような場合には、ＳＣ母体液晶として
、ＳＣ相の上限温度が高く、Ｎ相の温度範囲が広く、か
つ、ＳＣ相→Ｎ相→■相の相系列を有するもの、又はＳ
Ａ相の温度範囲が狭りＳＣ相→ＳＡ相→Ｎ相→Ｉ相の相
系列を有するものを用いればよい。

このようなキラルドーパントの傾向は、ＳＣ母体液晶に
一定量のキラルドーパントを添加して得られるＳＣ″１
液晶組成物の相転移温度の変化を測定することにより、
容易に知ることができる。この結果から、Ｓ００液晶組
成物における各相、特にＮ８相を示す温度範囲は容易に
調整することができる。

さらに、Ｎ７相からＳＡ相、あるいはＳＣ＊相に転移す
る温度（Ｎ”相の下限温度）から、その１°高温側まで
におけるＮ０相に出現する螺旋ピッチが３μｍ以上であ
ることが好ましく、該螺旋ピッチが１０μｍ以上であり
、Ｎ１相の下限温度に近づくにつれて、該螺旋ピッチが
発散的に大きくなるＳＣ＊液晶組成物が配向上、特に好
ましいものである。

本発明におけるキラルドーパントの構成成分として、一
般式（Ａ）で示される光学活性化合物を用いた場合、単
一の化合物であっても、上記条件を満足するような螺旋
ピッチの長いＳ０１液晶組成物を得ることも可能である
が、−船釣には、キラルドーパントの濃度が実用的な範
囲では、螺旋ピッチが必ずしも上記条件を満足するとは
限らない。その場合は、上記の好ましい範囲に螺旋ピッ
チを調整するために、ＳＣ母体液晶に添加して、ＳＣ＊
液晶組成物とした際、に、Ｎ′相に出現する螺旋の向き
が、互いに相反する光学活性化合物を少なくとも１種ず
つ加えてキラルドーパントを調製することが必要である
。

複数の光学活性化合物を含むＳＣ′″液晶組成物のＮ１
相に出現する螺旋のピッチＰ（μｍ）は各光学活性物質
の濃度をＣ１、各単位濃度あたりの螺旋のピッチをＰｉ
　　（μｍ）とするとおり、（ここでは螺旋のピッチは
右巻きを正、左巻きを負とする。）、これを用いてＳＣ
＊液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるＰ”をＰＴｉ
とする時、となるようにＣｉを選べばよい。ここでＰｉ
　はＮ相を有する該ＳＣ母体液晶に各光学活性化合物を
単位濃度添加することにより測定が可能である。

実際にはＴｏは各Ｃｉによって変化するが、各光学活性
化合物を該ＳＣ母体液晶中に、濃度ΣＣｉだけ添加した
ときの５Ａ−Ｎ”点の変化などから、かなり正確に類推
できることが多（、推定値Ｔ０とそれを用いて選ばれた
組成物のＴｏとが大きく異なる場合にはＴ　０Ｊに換え
てＴｏを用いて再度測定すればよい。

本発明で使用するキラルドーパントとしては、一定量の
ＳＣ母体液晶に添加することによって、ある程度以上の
自発分極（以下、Ｐ、と省略する。）を誘起することが
必要である。

前述の如く、ＳＣ“液晶組成物としては、そのＰ３の値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃｄの範囲になるよ
うにキラルドーパントの添加量を調整すればよい。しか
しながら、キラルドーパントが誘起するＰ、の値が小さ
い場合には、その添加量がＳＣ母体液晶に対して多くな
り、これに伴なってＳＣ＊液晶組成物の粘性が大きくな
り、その結果、高速応答性が得られなくなる傾向にある
ので好ましくない。従って、本発明で使用するキラルド
ーパントとしては、ＳＣ母体液晶に１０重量％添加した
場合に１．０ｎＣ／ｃｍ以上のＰ、を誘起できるものが
好ましく、５重量％添加した場合に０、５　ｎ　Ｃ／ｃ
ｍ２以上のＰ、を誘起できるものが特に好ましい。

〔実施例〕

以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明の主旨及び適用範囲は、これらの実施例によって限
定されるものではない。なお、実施例中、「％」は重量
％を表わす。また組成物の相転移温度の測定は、温度調
節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（Ｄ
ＳＣ）を併用して行った。

実施例１（母体液晶の調製１） 以下の中温域母体液晶からなるＳＣ母体液晶を調製した
。

（１−ａ−１） （１−ｂ この組成物は、５７°Ｃ以下でＳＣ相を、６４．５°Ｃ
以下でＳＡ相を、６９°Ｃ以下でＮ相を示し、その融点
は１４°Ｃであった。

実施例２（母体液晶の調製２） 以下の中温域母体液晶からなるＳＣ母体液晶を調製した
。

（１−ａ−１） この組成物は、６５°Ｃ以下でＳＣ相を、６７°Ｃ以下
でＳＡ相を、７２°Ｃ以下でＮ相を示し、その融点は５
°Ｃであった。

実施例３（母体液晶の調製３） 以下の中温域母体液晶からなるＳＣ母体液晶を１周製し
た。

−ａ ■） （１−ａ−３７） （■ ｂ−１） この組成物は、４２．５°Ｃ以下でＳＣ相を７８°Ｃ以
下でＳＡ相を示した。

実施例４（キラルドーパントの調製１）ＳＣ母体液晶に
添加してＳ０１液晶組成物とした際に、Ｎ１相に右巻き
の螺旋を出現させる化合物として、式 （この化合物を実施例１で得たＳＣ母体液晶に１０％添
加した際にＮ３相に出現させる螺旋のピッチは６０°Ｃ
において４６７μｍである。）の化合物７３％と、左巻
きの螺旋を出現させる化合物として、弐 実施例５（キラルドーパントの調製２）（この化合物を
実施例１で得たｓｃ母体液晶に１０％添加シタ際にＮ９
相に出現させる螺旋のピッチは６０°Ｃにおいて１１．
９μｍである。）の化合物２７％とを混合して、Ｎ０相
に出現させる螺旋のピッチが調整されたキラルドーパン
トを調製した。

このキラルドーパントを、実施例１で得たｓｃ母体液晶
に１０％添加して得たｓｃ“液晶組成物の２５°Ｃにお
ける自発分極の値は、５．５　ｎ　Ｃ／ｃｉであった。

とを混合して、Ｎ０相に出現させる螺旋のピッチが調整
されたキラルドーパントを調製した。このキラルドーパ
ントは５１°Ｃ以下でＳＣ“相、７０．５°Ｃ以下でＳ
Ａ相、７１．５°Ｃ以下でＮ１相を示し、その融点は３
１°Ｃであった。

実施例６（キラルドーパントの調製３）とを混合してＮ
１相に出現させる螺旋のピッチが調整されたキラルドー
パントを調製した。このキラルドーパントは５６．５°
Ｃ以下で高次のキラルスメクチック相を、６５°Ｃ以下
でＮ＊相を示し、その融点は５５℃であった。

実施例７（ＳＣ”液晶組成物の調製ｌ）実施例１のＳＣ
母体液晶８４％と実施例４のキラルドーパント１６％か
らなるＳＣ″液晶組成物を調製した。この組成物は５８
°Ｃ以下でＳ０１相、６３．５°Ｃ以下でＳＡ相、６５
゛Ｃ以下でＮ０相を示した。

この組成物は、６３．５°Ｃ〜６４°Ｃにおける螺旋ピ
ッチは２０μｍ以上であり、配向処理を施したセルに充
填して、等方性液体相から徐冷すると極めて良好な配向
性を示した。

配向処理をポリイミド−片側ラビングで行って充填、配
向させたセルに電界強度１０ＶＰ−ＰＩμｍの５０Ｈｚ
の矩形波を印加して、その電気光学応答を測定したとこ
ろ、２５°Ｃで４２μ秒という高速応答性を示し、コン
トラストも良好であった。

この時のチルト角は２７．２°、自発分極は１３．１ｎ
Ｃ／ｃＩｉであった。

実施例８（ＳＣ”液晶組成物の調製２）実施例７におい
て、キラルドーパントの割合を２５％として、ＳＣ４液
晶組成物を調製した。この組成物は、５７°Ｃ以下でＳ
Ｃ“相を、６２．５°Ｃ以下でＳＡ相を示した。

実施例７と同様にしてセルを作成し、その電気光学応答
速度を測定したところ、２５°Ｃで４２μ秒であり、配
向性、コントラストともに良好であった。

このときのチルト角は２２．４°、自発分極は２６、６
　ｎ　Ｃ／ｃｄであった。

実施例９　（ＳＣ”液晶組成物の調製３）実施例２のＳ
Ｃ母体液晶８０％と実施例４のキラルドーパント２０％
からなるＳＣ９液晶組成物を調製した。

この組成物は５８°Ｃ以下でＳＣ＊相を、６１．５°Ｃ
以下でＳＡ相を、６８°Ｃ以下でＮ“相を示した。

また融点は３．３°Ｃであった。

実施例７と同様にしてセルを作成し、その電気光学応答
速度を測定したところ、２５°Ｃで３８μ秒という高速
応答性を示し、配向性、コントラストともに良好であっ
た。

このときのチルト角は２９．９°、自発分極は２２．９
ｎＣ／ｃＩ１１であった。

実施例１０（ＳＣ”液晶組成物の調製４）実施例３のＳ
Ｃ母体液晶７０％と、実施例５のキラルドーパント３０
％からなるＳ０８液晶組成物を調製した。

この組成物は、４６°Ｃ以下でｓｃ”相を、６９°Ｃ以
下でＳＡ相を、７０°Ｃ以下でＮ“相を示し、その融点
は−７，１°Ｃであった。

実施例７と同様にしてセルを作成し、その電気光学応答
速度を測定したところ、２５°Ｃで８９μ秒であり、配
向性、コントラストともに良好であった。

このときのチルト角は１７．３”、自発分極は７．５ｎ
Ｃ／ｃ４であった。

実施例１１（ＳＣ”液晶組成物の調製５）実施例３の母
体液晶７２％と実施例６のキラルドーパントからなるＳ
００液晶組成物を調製した。

この組成物は５５．５°Ｃ以下でＳ０１相を、５６゛Ｃ
以下でＳＡ相を、６７゛Ｃ以下でＮ”相を示した。

実施例７と同様にしてセルを作成し、その電気光学応答
速度を測定したところ、２５°Ｃで９０μ秒であった。

このときのチルト角は２９．４°、自発分極は１２．３
ｎＣ／ｃｄであった。

〔発明の効果〕

本発明の強誘電性液晶組成物は、配向性及び高速応答性
に優れており、かつ、室温を含む広い温度範囲で作動が
可能な液晶材料である。

従って、本発明の強誘電性液晶組成物は、強誘電性スメ
クチック液晶を利用した液晶デバイスの材料として極め
て有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）光学的に不活性で、１０℃以上における任意
   の１度以上の温度巾の範囲でモノトロピックであっても
   よい、（ａ）２環構造のスメクチックＣ相を示す液晶化
   合物、（ｂ）シクロヘキシル環を有する３環構造のスメ
   クチックＣ相を示す液晶化合物、又は（ｃ）上記（ａ）
   又は（ｂ）の化合物のアルキル鎖の炭素原子数又は構造
   のみが異なった同族体、を含有するスメクチックＣ相を
   示す液晶組成物に、（２）光学活性化合物から成るキラ
   ルドーパントを添加して成る強誘電性液晶組成物であっ
   て、光学活性化合物が一般式（Ａ） Ｒ＿１＾＊−Ｘ−Ｒ＿２＾＊・・・（Ａ） （式中、Ｘは液晶性分子の中心骨格（コア）部分を表わ
   し、Ｒ＿１＾＊及びＲ＿２＾＊は少なくとも一方の基が
   ヘテロ原子を少なくとも１個含有する互いに異なった光
   学的に活性な基を表わす。） で表わされる化合物であることを特徴とする、室温を含
   む広い温度範囲でキラルスメクチックＣ相を示す強誘電
   性液晶組成物。 ２、Ｘが一般式（Ｂ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 一般式（Ｃ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 又は一般式（Ｄ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、
   化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があ
   ります▼及 び▲数式、化学式、表等があります▼は、各々独立的に
   飽和又は不飽和の５員環又は６員環の炭化水素環を表わ
   すが、環中の任意の１〜２個の−ＣＨ＝は、−Ｎ＝又は
   ▲数式、化学式、表等があります▼に置換されていても
   良く、また、環中の任意の１〜２個の−ＣＨ＿２−は、
   −Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、▲数式、化学式、表等があ
   ります▼、▲数式、化学式、表等があります▼に置換さ
   れていても良く、また、環中の任意の１〜２個の▲数式
   、化学式、表等があります▼は▲数式、化学式、表等が
   あります▼に置換されていても良い。Ｙ＿１はフッ素原
   子、塩素原子、シアノ基、メチル基、メトキシ基を表わ
   し、Ｚ＿１、Ｚ＿２又はＺ＿３は各々独立的に単結合、
   −ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ＿２Ｏ−、−ＯＣＨ＿
   ２−、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−、▲数式、化学式、表等が
   あります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
   式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等
   があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼又は−ＣＨ＝ＣＨ−
   を表わし、Ｚ＿４は−ＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２
   −、−ＣＨ＝ＣＨ−、▲数式、化学式、表等があります
   ▼、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
   式、表等があります▼、−Ｓ−、又は−Ｏ−を表わし、
   ｍ及びｎは各々独立的に０又は１を表わす。） で表わされる中心骨格（コア）部分である請求項１記載
   の強誘電性液晶組成物。 ３、Ｒ＿１＾＊及びＲ＿２＾＊が少なくとも１個の不斉
   炭素原子を含む炭素原子数２〜２０の光学的に活性なア
   ルキル基であり、又は、該アルキル基中の任意の１個又
   は互いに隣接しない２〜３個の−ＣＨ＿２−が各々独立
   的に−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯ
   Ｓ−、−ＳＣＯ−、▲数式、化学式、表等があります▼
   又は▲数式、化学式、表等があります▼に置換されてい
   ても良く、該アルキル基中の任意の１〜２個の▲数式、
   化学式、表等があります▼（Ｙ＿２及びＹ＿３は互いに
   異なり、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＨ＿３、ＣＦ＿３、ＯＣＨ＿
   ３又はＣＮを表わす。）で置換されていても良く、該ア
   ルキル基中の任意の−ＣＨ＿２−ＣＨ＿２−は−ＣＨ＝
   ＣＨ−又は−Ｃ≡Ｃ−に置換されていても良く、該アル
   キル基中の任意の−ＣＨ＿２−は−ＣＦ＿２−に置換さ
   れていても良く、該アルキル基中の−ＣＨ＿３は−ＣＦ
   ＿３に置換されていても良い光学的に活性なアルキル基
   である請求項１又は２記載の強誘電性液晶組成物。 ４、等方性液体状態からの冷却時において、３度以上３
   ０度未満の温度幅を有するキラルネマチック相を経由し
   、該キラルネマチック相からより低温側の相に相転移す
   る温度から、該相転移温度の１度高温側までにおける温
   度域において、該キラルネマチック相における螺旋ピッ
   チが３μｍ以上である請求項１、２又は３記載の強誘電
   性液晶組成物。 ５、スメクチックＣ相を示す液晶組成物に１０重量％添
   加してキラルスメクチックＣ相を示す強誘電性液晶組成
   物とした場合に、該キラルスメクチックＣ相の上限温度
   より１０度低温側において１．０ｎＣ／ｃｍ＾２以上の
   自発分極を誘起するキラルドーパントを用いる請求項１
   、２、３又は４記載の強誘電性液晶組成物。 ６、等方性液体状態からの冷却時において、キラルネマ
   チック相、次いでスメクチックＡ相を経てキラルスメク
   チックＣ相に相転移する請求項１、２、３、４又は５記
   載の強誘電性液晶組成物。