JPH02191695A - 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ン
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、かつ多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。しかじながら、これらのｓｃ
”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 （ロ）高温域において適当な相系列を有すること （ｂ）特にキラルネマチック（以下、Ｎ１と省略する。

）相において長い螺旋ピンチを示すこと（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）（ロ）及び（ｂ）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、ＳＣ”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、ＳＣ８相の
高温域にＮ“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Ｓ０１相とＮ”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
旋を生し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。）シかし、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。

）の大きいＳＣ”化合物を添加する方式が優れている。

この方式によれば、螺旋を生じさせる光学活性化合物の
割合が少なくなるため、螺旋ビ・ン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
すると光学活性化合物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。

また、ＳＣ母体液晶としてこれまで用いられてきたもの
は、例えば、ジャパン・デイスプレィ゛８６講演予稿集
（３５２ページ〜）又は特開昭６２−５８３号公報に記
載されている。

（Ｒ，Ｒ’はアキラルなアルキル基を表わす。）（Ｒ，
Ｒ’は上記と同様。） の如（、化合物自身、またはその同族体が、ＳＣ相を示
すものに限られるか、あるいはそれに加えて分子長軸に
対して垂直方向に強い分極を有するような液晶化合物を
添加した組成物であり、粘性が大きくなり、応答が遅く
なるという問題点があった。

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
母体液晶と減粘液晶から成るＳＣ相を示す液晶組成物（
以下、本発明で使用するＳＣ母体液晶という、）に、一
般式（Ａ） Ｒ＋”　　Ｘ　　Ｒｚ”　　　　　　　　　・＝　（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Ｓ
０９液晶組成物を提供する。

本発明で使用するＳＣ母体液晶は、中温域母体液晶と減
粘液晶から成ることを特徴とするが、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、少なくとも１環はシ２０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１０℃以上における任意のｌ
゛Ｃ０以上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、Ｓ
Ｃ相の上限温度が９０°Ｃ未満である液晶であり、１０
℃〜８０℃における任意の１０°Ｃ以上の温度巾でモノ
ドロピンクでもよいＳＣ相を示すものである。

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＋
、Ｒｚは各々独立的に炭素原子数１〜１日のアルキル基
を表わす。

（１−ａ） （１−ａ−２３） （Ｉ　−ａ−２４） Ｒ１（ン（トｏＣＯＲ１ ＲｌＯ（防（温０ＣＯＲｚ （１−ａ−２７） Ｒ，Ｃｏｏ（（訓婬ｋｏＲ。

−Ｎ （１−ａ−２９） Ｒ，０ＣＯ（（叉婬し０１？。

−Ｎ （１−ｂ） （１−ｃ） （１−ｃ−１４） ＲＩＯ＋Ｃ００沓０ＣＯＯＲ１ （１−ｃ−１５） ＲＩＯ壱Ｃ００（騙ＣＯＯＲ１ （Ｉ　−ｃ−１７） ＲＩＣ００＋Ｃ００灸Ｃ０ＯＲ。

（１−ｃ−１９） （１−ｃ−２０） ＲＩＯＣＯ（（防Ｃ００＋Ｃ００Ｒｚ Ｒ，０舎ＣＯＯ＋Ｃ００Ｒｔ （１−ｄ７ （１−ｅ） （ｒ　−ｅ−１） （ｒ　−ｅ−２） （Ｌｆ） 以上の化合物のうち、式（Ｉ−ａ）及び（Ｉ−ｂ）で表
わされる化合物が好ましく、式（１−ａ−１）、　　（
１−ａ−５）、　　（Ｉ−ａ−４，１）及びＣＩ−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ＳＣ母体液晶は、以上の中温域母体液
晶に加えて、その粘性低下と応答性改善の目的で、減粘
液晶を含有する。

ここでいう減粘液晶とは、光学的に不活性であり、低粘
度の液晶化合物又は組成物であって、構成する低粘度化
合物は２環構造であって必ずしもＳＣ相を示さなくても
よいが、中温域母体液晶に添加することにより、応答性
の向上に寄与するものであり、両側類の少なくとも一方
は、アルキル基であり、特に望ましくは両側類がアルキ
ル基である化合物であって、分子内に含まれるエステル
結合は１個以下であることを特徴とするものである。

減粘液晶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＋　
、Ｒｚは各々独立的に炭素原子数１〜１２のアルキル基
を表わす。

（ＩＩ−ａ） ／ 、／ 夕′ ／ （ＩＩ−ｂ） （ＩＩ−ｃ）・ （ＩＩ−ｄ） （ｎ−ｅ） 本発明におけるＳＣ母体液晶において、上記減粘液晶の
割合が少なすぎる場合には、粘性を下げる効果が充分で
なく、その結果、応答性の大きな改善はなく、また減粘
液晶の割合が多くなりすぎると、ＳＣ相の温度範囲を狭
くするので、減粘液晶の割合は３〜５０重量％の範囲が
好ましく、５〜２５重量％の範囲が特に好ましい。

斯くして得られるＳＣ母体液晶は極めて低粘性であり、
キラルドーパントを添加することにより容易に高速応答
性のＳＣ“液晶組成物を得ることができる。

本発明におけるキラルドーパントは光学活性な化合物か
らなり、その構成成分として前記一般式（Ａ）で示され
るキラル化合物を少なくとも１種含有することを特徴と
する。

一般式（Ａ）において、Ｒ−及びＲ，１１は、互いに異
なった光学的に活性な基であって、Ｒ，１１及びＲ１＊
の少なくとも一方は、０、Ｎ、Ｓ、Ｆ、、Ｃｊ！等のへ
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、Ｒ１゜又はＲｒ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−ＣＨ７−が各々独立的に一〇−
−Ｓ−−ｃｏｏ−−ｏｃｏ〜　−ｃｏｓ−−５ｃｏ−−
ｃ−又士 は−３−に置換されていても良く、該アルキル基Ｙ！ 中の任意の１〜２個の−ＣＨ，−は−ｃ−（ｙ、及びＹ
３は互いに異なり、Ｈ，Ｆ、　　ｆＪＳＣｌｈ、ＣＰｆ
ｆ、０ＣＨｓ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！−ＣＨｌ−は−
ＣＩ　＝　Ｃ）！　−又は−〇ミＣ−に置換されていて
も良く、該アルキル基中の任意の−ＣＨ！−は−ＣＦ！
−に置換されていても良く、該アルキル基中の−ＣＨ３
は−ＣＦｆｆ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。

また、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が一般式一般式（Ｃ） Ｚ。

又は一般式（Ｄ） されていても良く、また、環中の任意の１〜２個の−Ｃ
Ｈ２−は、−０−−５−−ＩＪＨ−−Ｃ−−ＣＨ−に置
換されていても良く、 また、環中の任 ても良い。Ｙ、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＋、、　Ｚｚ又は２．
は各々独立的に単結合、−ｃｏｏ−−ｏｃｏ−ＣＨ！Ｏ
ＯＣＨ＊　　　　ＣＬＣＨｇ　　　　ｃ＝ｃ−は−ＣＨ
−Ｃ）Ｉ−を表わし、ｚ４は−ＣＨｚ　　　　ＣＨｚＣ
Ｉｈ−意の１〜２個の−ＣＨ−は、−Ｎ−又は−Ｃ＝に
置換−５−１又は−〇−を表わし、ｍ及びｎは各々独立
的にＯ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。

Ｘで表わされる中心骨格のうち、 代表的なもの を以下に掲げる。

（Ｖ−３６） ■ト０バ公 ′８−ｏ、 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
士シ基、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。

次に、 一般式 においてＲ− 及びＲ？ で表 わされる光学活性基のうち、代表的なものを以下（ＩＶ
−７’） ＣＨ。

１傘 （’−ＣＨ！÷Ｔ−ＣＨ−ｇ。

に掲げる。

（ＩＶ−１） ＣＤ。

１傘 ＋　ＣＨｔ　＋Ｔ−ＣＤ　　ＣｔＨｓ （ＩＶ−８） ＣＨ３ −０（−ＣＩｂ＋Ｔ−ＣＨＲ３ （ＩＶ−２） ＣＨ３ １・ −０（−ＣＩｈ＋ｒＣＨＣ！）Ｉｓ （ＫＶ−３） ＣＨｔ ＋　ＣＨｇ□　Ｏ＋　Ｃ）Ｉｔ　＋ｒ　ＣＨＣ！）Ｉｓ
（ＩＶ−４） Ｃ１１゜ １・ −Ｏｆ　ＣＨｚｈ−０＋　ＣＨｔ　’＋’ｉ−ＣＨＣＪ
ｓ（ＩＶ−１２） Ｌ ｊ申 −ＣＨＲａ （ＩＶ−１３） ＣＨｔ １傘 −Ｃ）Ｉｔ−ＣＨＣＨｚ　　０Ｒｓ （ｒＶ−２１） ＣＨ３ １・ −５＋　ＣＨｚ　＋ｉ−Ｃ［Ｉ（ＣＨｚｈｉ−ＣＨｔ（
ＩＶ−３２） ＣＨ３ −０−ＣＨ−Ｒ４ （ＩＶ−２０） −０−ＣＨｔ　　　にＩｆ−ＣｔｈＬ：ｔｌｔＬ；ｔｈ
−１−Ｌ；Ｈゴ（ＩＶ−３５） −０−ＣＨ−Ｃ１，−Ｌ；ＩＩ−υに５（ＩＶ−５３） ＣＨ３ ＨＯＲｓ （ＩＶ−５５） １串 ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ｌＶ　−４！（〕 Ｌ；ＭＬ；Ｌｌｌ；１１ｚ−シ■１４ （ＩＶ−５７） ｌ （― ＯＣＨ！　　ＣＨＲ３ （ｉｖ　−ｂｔ〕 −し−ｕ−ｔ、；ｈ−に５ （ＩＶ−６２） ＣＦ２ −ＯＣＤ　　Ｒｓ （ＩＶ−６９） ＣＨｌ。

１・ −ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＪＩ　　Ｒｓ （ＩＶ−６４） ＣＨ。

ＯＣＨｚ　　ＣＨＣ１ｂ　　０Ｒｓ （ＩＶ−７０） Ｈｆｆ １◆ −ＯＣ８！　　ＣＨＣ１１ｚ　　０ＣＯＲｓ（ＩＶ−６
５） ＣＨ３ −ＯＣＲＣＨｌ　　０Ｒｓ （ＩＶ−７１） ＣＨｌ ＯＣＨＣＨｌ　　ＯＣＯＲ５ （ＩＶ−６６） ＣＩ。

−０−ｆ　ＣＨｚ＋ｒＣＨ（ＣＨｚＹ「０Ｒｓ（ＩＶ−
７２） ＣＮユ ＯＣＭ　　ＣＴｏ（ＣＨｚ）ｉ−ＯＣＯＲｓ（Ｉｔ／−
６７） −ＣＯＯＣＨＩ　　　Ｃｔｌ　　　　Ｃｔｌ　　　Ｃｕ
ｒｌｓ（ＩＶ−７３） ＣＨｌ ＯＣＨｚ−ＣＨ−（Ｃ１（＊）ｉｉ−ＯＣＯＲｓ（ＩＶ
−８０） ＣＯＯＣＴｏ　　ＣＮ　　Ｒｓ （ＩＶ−７５） Ｈｆｆ −〇−Ｃ）ｌ□−ＣＨ０Ｒｓ （ＩＶ−８１） ＣＮ １・ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７６） ＣＨｚ −Ｓ−Ｃ１ｌ　−Ｒ５ （ＩＶ−８２） ＣＮ １傘 ＣＨＲｓ （ＩＶ−８３） ＨＩＣＮ −Ｃｏｏ　−ＣＨ２−ＣＨ−Ｒｓ （ＩＶ−７８） Ｊｓ １・ ＯＣＨｚ　　ＣＨ０Ｒａ （ＩＶ−８４） Ｃ）ｌＩＣＮ Ｉ・ ＯＣＨｔ　　ＣＨＲｓ ＣＨ３ し■ゴ 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、Ｒ３は炭素原子数３〜８の
アルキル基を表わし、Ｒ６は炭素原子数２〜】Ｏ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、Ｒ９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、弐（ＩＶ−１）〜（■−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
起される自発分極が非常に小さく単独でｓｃ”相を示す
場合においても、そのほとんどは１０　ｎ　Ｃ７０ｍ”
以下にすぎない。

一方、光学活性基とじて−１式（ＩＶ−３１）〜（■９
１）で表わされる光学活性基を含有する光学活性化合物
では、Ｓ００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３００　ｎ　
Ｃ／ｃｍｉ”以上の大きな値を示すものも存在する。本
発明におけるキラルドーパントとしては、少量の添加で
もある程度大きな自発分極、好ましくはＳＣ母体液晶中
に１０％添加した場合に、Ｓ００相の上限温度の１０”
低温側において１．　Ｏｎ　Ｃ７０ｍ”以上の自発分極
を誘起することが望ましく、光学活性基としてＲど＋Ｒ
２のうち、少くとも一方は（ＩＶ−３１，）〜（■−９
１）で表わされる基である化合物を少くとも１種含有す
ることが望ましい。

好ましいＲ，”、Ｒ１”、Ｘの組み合わせによる化合物
を以下に掲げる。

ＣＨ。

（ｖｌ ］ｌノ ビ？　　　Ｕｔｌ　　　Ｌ　　ＯＬ −ｕ−Ｌ、−Ｌ、＋１ υｈう 上記一般式中、Ｒ４及びＲ、ｌは各々独立的に炭素原子
数２〜１０のアルキル基を表わし、Ｒ１及びＲ、ｔは各
々独立的に炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、
Ｒ？は炭素原子数２〜１０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、！はＯ〜５の整数を表わし、Ｙ
は単結合、−ｏ−、−ｏｃｏ−、−ｃｏｏ−、又は−ｏ
ｃｏｏ〜を表わし、Ｗは、塩素原子、フッ素原子又は−
０−ＣＩ（、を表わし、Ｚ′は、 −ＣＯＯ０ＣＯ−、ＣＨｚＯ、０ＣＨｚ　　、又は単本
発明のおけるキラルドーパントの他の構成成分としては
、液晶性の分子の片側の側鎖のみが光学活性である化合
物を用いることができる。このような化合物のうち、特
に好ましいものを次に掲げる。

ＣＨ，１ 書 （Ｖｌ−ｂ−１）　　　　　Ｒ”−Ｚ’　　−ＣＯＯＣ
ＩＩ−Ｒ。

（Ｖｌ−ｂ−２） Ｃ１１゜ Ｉ・ Ｒ”−Ｚ’　　−０−ＣＩ（−１？。

（ＶＴ−ｂ−３） ｕｆｆ １・ Ｒ”　　Ｚ’　　　Ｃ００ＣＲＣ００Ｒｓ（Ｖｌ−ｂ−
４） Ｈｓ １・ Ｒ砒−Ｚ’　　−ＣＯＯＣｉｉ−ＯＲ５（Ｖｌ−ｂ−５
） ＣＨ３ １・ Ｒ靭−Ｚ　’　　−Ｃ００Ｃ）Ｉ　−ＣＩ□−０Ｒ２（
Ｖｌ−ｂ−６） Ｃ１１゜ １・ Ｒ”　　Ｚ’　　−〇〇〇ＧＨｚ　　Ｃ１（ＯＲｓ（Ｖ
ｌ−ｂ−７） ＣＩ’＋３ １・ Ｒ”　　Ｚ’　　　ＯＣＨＣＨｘＯＲｓ（ＶＩ−ｂ−８
） Ｒ”−Ｚ’ Ｃ１１゜ ＯＣＴｏＣｆｌ　　ＯＲ％ （Ｖｌ−ｂ−９） Ｃ１ｌ。

Ｒ’　　Ｚ’　　　ＯＣＲＣ００Ｒｓ Ｌ （Ｖｌ−ｂ−１，１）　　　　Ｒ’　　Ｚ’　　ＯＣＯ
Ｃ１ｆ　　ＯＲｓ式中、Ｒ１は炭素原子数１〜２０のア
ルキル基、アルコキシ基、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、
又はアルコキシアルキル基を表わし、Ｚ’、Ｒ，、Ｒ，
、Ｒ，、Ｗは、それぞれ前述の意味を表わす。

キラルドーパント中、一般式（Ａ）で表わされる化合物
を１０重量％以上、好ましくは３０重量％以上用いるの
が望ましく、５０重量％以上用いるのが特に好ましい。

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ｓｃ”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、Ｓ０１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。

Ｓ０１液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎ　Ｃ／
　ｃ−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、Ｓ０１相を示すキラルドー
パントの場合、単独で１００ｎＣ／Ｃ−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、３００　ｎ　
Ｃ／ｃｄ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ＳＣ“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Ｎ“相と相転移し、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°未滴の範
囲が好ましい。Ｎ０相を示す温度範囲が、３度未満であ
る場合、降温時にすみやかにＳＡ相に相転移するため、
Ｎ１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３０
’以上である場合、Ｓ０９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ＳＣ
°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く、（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
、Ｎ１相に限らず、ＳＡ相及びＳＣ９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
ＳＣ３液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ′″相及び
ＳＣ１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→ｒ相の相系列を有するもの、又は
ＳＡ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）ルドーバントの傾向は、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ＳＣ０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、ＳＣ０液晶組成
物における各相、特にＮ″′相を示す温度範囲は容易に
調整３−ることかできる。

さらに、Ｎ＊相からＳＡ相、あるいはＳ　Ｃ”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Ｎ’相に出現する螺旋ピンチが３μｍ以上で
あるごとが好ましく、該螺旋ピッチが１０８ｍ以上であ
り、Ｎ“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。

未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ＳＣ“液晶組成物を得ることも可能であるが
、一般的にはキラルドーパントの濃度が実用的な範囲で
は、螺旋ビ、・チが必ずしも」二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母体液晶ムこ添加して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Ｎ０相
に出現する螺旋のピッ−（−Ｐ（μｍ）は各光学活性物
質の濃度をＣｉ、各単位濃度あたりの螺旋のピンチをＰ
ｉ　　（、！／ｌ１ｌ）とするよおり、（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ＳＣ０液晶組成物のＳＡＮ”点Ｔ０におけるＰｌ
をＰＰ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Ｃ４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
できることが多く、推定値Ｔ　、　／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　、　
ｒ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、Ｓ００液晶組成物としては、そのＰ、の値
が、特に室温付近で３〜３０　ｎ　Ｃｉｃｄ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、キラルドーバン１−が誘起するＰ８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重世％
添加した場合に１．　Ｏｎ　Ｃ／ｃｉ以Ｆの■）、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　Ｃｌｃｄ以上のＰ、を誘起できるものが持に好
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】　（キラルドーパントの調製）ｓｃＩ（１体液
晶に添加してＳＣ０液晶組成物とした際に、Ｎ“相に右
巻きの螺旋を出現させる化合物とし２て、式 （この化合物を以下に示したＳＣ母体液晶に１０％添加
した際にＮ８相に出現させる螺旋ピッチは６０″Ｃにお
いて４．７μｍ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、式 （この化合物を以下に示したＳＣ母体液晶に１０％添加
した際にＮ“相に出現させる螺旋ピッチは６０℃におい
て１１．９μｍである。）の化合物２７％とを混合して
、Ｎ“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。

以下キラルドーパント（Ａ）と称する。

なお、実施例１で用いたＳＣ母体液晶は、及び から成る組成物であり、５７゛Ｃ以下でＳＣ相を、６４
、５　’Ｃ以下でＳＡ相を、６９“Ｃ以下でＮ相を各々
示し、その融点は１４°Ｃであった。

実施例２（キラルドーパントの調製（２））とを混合し
て、Ｎ”相に出現させる螺旋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ＳＡ相、７１，
５℃以下でＮ”相を示し、その融点は３１′Ｃであった
。

以下、キラルドーパント（Ｂ）と称する。

実施例３（キラルドーパントの調製（３））実施例４　
（キラルドーパントの調製（４））とを混合してＮ１相
に出現させる螺旋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ンク相を、６５℃以下でＮ０相
を示し、その融点は５５°Ｃであった。

以下、キラルドーパント（Ｃ）と称する。

とを混合してＮ１相に出現させる螺旋ピッチが調整され
たキラルドーパントを調製した。

以下、キラルドーパント（Ｄ）と称する。

実施例５（ＳＣ”液晶組成物の調製１）中温域母体液晶
として式（１−ｂ−１）の化合物、減粘液晶として式（
ＩＩ−ａ−６）の化合物、及びキラルドーパンｌ−（Ａ
）から成る以下の組成のＳＣ０液晶組成物を調製した。

（１−ｂ−１） （ＩＩ−ａ−６） ｎ−ＣＪ＋ｓ（ＨΣＣ００％　ｎ　−Ｃａ　Ｈ＋　ｔ１
６％ キラルドーパント　　　　　　　　　　　２０％この組
成物は、６２°Ｃ以下でｓｃ”相を、７３℃以下でＳＡ
相を、７９°Ｃ以下でＮ３相を各々示した。この組成物
の７３．１　’Ｃにおける螺旋ピッチは、１０ａｍ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−片側ラビングで行い、充填、配
向させたセルに、電界強度１０　Ｖ　、、７μｍ。

５０　Ｈｚの矩形波を印加してその電気光学応答速度を
測定したところ、２５°Ｃで６２μ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１９．１°、自発分極は１９，４ｎ
Ｃ／ａａ”であった。

実施例６　（ＳＣ”液晶組成物の鋼製２）実施例５にお
いて、式（ＩＩ−ａ−６）の減粘液晶に代えて式（ＩＩ
　−ｂ　−１，）の化合物ｎ−Ｃ５Ｈ＋　ｔ　＋０ＣＨ
ｔ８ｎ−Ｃ＊ＨＩ　？を用いた以外は実施例５と同様に
してＳＣ”液晶組成物を調製した。

この組成物は、６１゛ＣまでＳＣ８相を、６５°Ｃまで
ＳＡ相を、７０．５°ＣまでＮ”相を各々示した。

実施例５と同様にして、その光学応答速度を測定したと
ころ、２５°Ｃで３７μ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３１．３°、自発分極は２５．５　ｎ　Ｃ７ｃ
ｍ”であった。

実施例７　（ＳＣ’″液晶組成物の調製３）中温域母体
液晶として弐（１−１）−１）の化合物、減粘液晶とし
て式（■−ａ−１）の化合物及びキラルドーパント（Ｂ
）から成る以下の組成のＳＣ“液晶組成物を調製した。

（１−ｂ−１） ｒｉ−ＣＪＩＪ４ＣＯＯ８０−ｎ−Ｃ６１＋ｔ　　１４
％（ＩＩＩ　−ａ−１） キラルドーパント（Ｂ） ３０％ この組成物は、６０°Ｃ以下でｓｃ”相を、７１℃以下
でＳＡ相を、７８°Ｃ以下でＮ”相を各々示した。

実施例５と同様にして、その光学応答速度を測定したと
ころ、２５°Ｃで１１９μ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。

実施例８　（ＳＣ”液晶組成物の調製４）中温域母体液
晶として式（１−ａ−１）の化合物、減粘液晶として弐
（Ｕ−ａ−６）の化合物及びキラルドーバンｉ−（Ｂ）
から成るＳＣ“液晶組成物を調製した。

（Ｉ−ａ−１） （Ｕ−ａ　−６） この組成物は３６°Ｃまでｓｃ”相、６１゛ＣまでＳＡ
相、６２°ＣまでＮ“相を各々示した。

実施例５と同様にして、その光学応答速度を測定したと
ころ、２５°Ｃで９９μ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。

実施例９　（ＳＣ”液晶組成物の調製５）実施例８にお
いて、弐（Ｕ−ａ−６）の減粘液晶に代えて式（ｆｆ−
ａ−１）の化合物ｎ−ＣＨ６）ｆ２１４ＣＯＯ４ｎ−Ｃ
Ｊ＋　ｓを用い、キラルドーパント（Ｂ）に代えて、キ
ラルドーパント（Ｃ）を用いた以外は実施例８と同様に
してＳＣ′″液晶組成物を調製した。

この組成物は、４７．５　”Ｃ以下でＳＣ”相、５９°
Ｃ以下でＮ１相を各々示した。

実施例５と同様にして、その光学応答速度を測定したと
ころ、２５°Ｃで４８μ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。

実施例１ｏｃｓｅ”液晶組成物の調製６）中温域母体液
晶として式（１−ａ−１）の化合物、減粘液晶として式
（Ｕ−ｂ−１）の化合物及びキラルドーバンｌ−（Ｄ）
から成る以下の組成のＳ００液晶組成物を調製した。

（１−ａ　−１） （ｆＪ−ｂ の組成物は５２．５°ＣまでＳＣ０相を、５９°Ｃまで
ＳＡ相を各々示した。

実施例５と同様にして、その光学応答速度を測定したと
ころ、２５゛Ｃで４０　ｕ、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。

〔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
クチン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。

代 理 人

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
   示す中温域液晶と、（２）光学的に不活性であり、２環
   構造からなり、両側鎖の少なくとも一方がアルキル基で
   あり、分子内に含まれるエステル結合が１個以下である
   化合物から成る減粘液晶、から成るスメクチックＣ相を
   示す液晶組成物に、（３）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＾＊ （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−、−Ｃ≡Ｃ−、▲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−ＣＨ＿
   ２−は▲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−Ｃ
   Ｈ＿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。