JPH02219891A - 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、Ｓ０１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、ＳＣ“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Ｓ０
８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 （ハ）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）（ロ）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ぃながった。

そのため、現在では、ｓｃ”相を示す液晶組成物（以下
、Ｓ００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、ｓｃ１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Ｓ００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。（ネマチツク（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９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、９Ｂ）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ＳＣＣ中台合物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。） の如く、化合物自身又はその同族体が、ＳＣ相を示すも
のに限られるか、又はそれに加えて分子長軸に対して垂
直方向に強いグイポール（分極）を示すような液晶化合
物を添加した組成物であり、ＳＣ相の温度範囲を広く保
つと粘性が太き（なり、粘性を小さくするとＳＣ相の温
度範囲が狭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
母体液晶から成るＳＣ母体液晶に、一般式（Ａ、） 〜ｌＯのアルキル基を表わし、２は０−１０の整数を表
わす　Ｚ　ａは−ｏ−−ｃｏｏ−−ｏｃｏ−又は単結合
を表わすが、Ｚ亀が一〇−又は−ＣＯＯ−を表わす場合
、ｌは１〜ｌＯの整数を表わす。Ｃ′″及びＣ″１１は
各々独立的に（Ｒ）配置又は（Ｓ）配置の不斉炭素原子
を表わす。Ｘは一般式（Ｂ）一般式（Ｃ） り４ ・・・（Ａ） で表わされ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室温
を含む広い温度範囲でＳ０１相を示すＳ０１液晶組成物
を提供する。

一般式（Ａ）において、Ｒ”は炭素原子数２〜１０のア
ルキル基を表わし、Ｒｈは炭素原子数ｌ又は一般式（Ｄ
） び舎　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ｌ 置換されていても良く、また、環中の任意の１〜２個の
−ＣＩＩｆｆｉ−は、−０−−３−−Ｎｌｌ−−ＣＨ，
−Ｃ−１−Ｓ−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、）で表わされる液晶性分子
の中心骨格（コア）部分を表わす。

特に好ましくは、一般式（Ａ）において、Ｘが一般式（
Ｅ） 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、ＺＩＺｌ又はＺ
３は各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−−ＯＣＯ−−ＣＩ
ｌ□０　　　０ＣＨＩ　　　　ＣＩＩｚＣｔｌｚ−−５
−Ｃ−又は−ＣＨ−Ｃｌ−を表わし、Ｚ４は−Ｃ１１，
−立的に水素原子、フッ素原子、塩素原子又はシアノ基
を表わすが、Ｙ！とＹ３が同時に水素原子を表わすこと
はない。ｚ’　、ｚ”及びｍは前記と同じものを表わす
。） で表わされる化合物である。

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）［（等方性液体）相→Ｎ相→ＳＡ相→ＳＣ相の相
系列を有するもの （０）ｕ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
１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（０）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、Ｎ“相の温度範囲を狭くしやす
いｆｔｌ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０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、一
般的には、Ｉ→Ｎ“→５Ａ−４３Ｃ”の相系列が配向の
点で育利である。一方、！→Ｎ０→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、形状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″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、３ｃ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
℃以上の温度巾でモノトロピックでもよいＳＣ相を示す
ものである。

中温域母体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、
Ｒｉ、Ｒｓ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） （１−ａ−４６） （１−ａ−４７） （１−ａ−４８） （１−ａ−４９） （１−ａ−５０） （１−ａ−５１） （１−ａ−５２） （１−ａ−５３） Ｒ１楡バ伽０ＣＯｔｈ Ｒ１１盤伽 ＧＯＯＲ。

１鵞伽 ＲＨＯ０ＣＯＲｚ ρ、Ｏ→幡 ０ＯＲ１ Ｒ，Ｃｏｏ→■− Ｒ，Ｃｏｏ（￥）買伽 Ｒ２ （！伽 Ｒ＋ＣＯ００ＣＯＲｚ →壜 Ｒ＋ＣＯＯＣＯＯＲｚ （１−ｂ） （１−ｃ） （１−ｃ−２９） ＲｒＯＣＯ＋　ＣＣ００６０Ｒ −Ｎ （１−ｃ−３６） ＲＬＣＯＯ畳ｃｏｏ台Ｒ２ （１−ｄ） （１−ｅ） （１−ｅ−１） （１−ｅ−２） 以上の化合物のうち、中温域母体液晶としては、式（１
−ａ）及び式（１−ｂ）で表わされる化合物が好ましく
、式（１−ａ−１）、式（１−ａ−２）、式（１−ａ−
５）、式（１−ａ−４１）、式（１−ａ−４２）及び式
（１−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Ｓ０１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の構
成要素として一般式％式％） で表わされる液晶の基本骨格の両側に、互いに異なる光
学活性な基を含有するものである。

キラルドーパントがＳＣＩ液晶組成物にもたらす諸物性
のうち重要なものは、その誘起する螺旋ピッチ、自発分
極の向き及びその大きさであるが、これらはキラルドー
パントを構成する各化合物の光学活性部位により最も大
きな影響を受ける。

これまでキラルドーパント、ＳＣＩ化合物又はネマチッ
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
における光学活性基の代表的なものを以下に掲げる。

（ＩＶ−２） （ＩＶ−３） （ＩＶ−４） １ｈ −Ｏ＋ＣＨト±、Ｃ１１−ｃ、Ｈ。

ＣＨ。

（−Ｃ１□ｈ−０＋　ＣＨｚ　−）ｒ　ＣＨＣ２１１５
Ｃ）１３ −ｏ＋　Ｃ）ｌｘｈ−０＋　ＣＨＩ±ｎ　ＣＨＣＪｓ（
ＩＶ−６Ｊ −Ｏ−Ｌｔ　Ｃｔｉ２ｔ−ｉｉ−［；Ｈ１，；ｚｌｌｓ
（ＩＶ−７） Ｃ）１３ １卓 （−Ｃ１１１，−ｈ−ＣＩＩ−Ｒ３ （ＩＶ−８） ＣＩＯ。

−０＋　ＣＩｉ〔す７−ＣＨＲｓ （ＩＶ−１２） ＣＨ３ −Ｃ）Ｉ−Ｒ４ Ｃｌ。

１本 Ｃ１ｈ−Ｃ１ｌ　　ＣＨｇ　　０Ｒｓ （ＩＶ−２１） ＣＨ３ −５＋　ＣＨ２−）ｉ−Ｃ１ｌ（ＣＨｇヂ、ＣＨ３ＣＨ
３ −ＯＣ１ｌ　　Ｒａ （ＩＶ−１４） ＣＨ３ １＊ −ＣＨＣ１１ｇ　　０Ｒｓ （ＩＶ−１８） ＣＬ　　　　　　　　Ｃ１ｂ −０−ＣＩｌｚＣＩ（ｘ−Ｃ１ｌ　ＣＨ□ＣＨ！　Ｃｆ
ｌ　＝　ＣＣｉｌ　！　０ｉ １１１・ −０−Ｃ−ＣＩｉ　−Ｒ５ （ＩＶ−５３） ＣＬ −ＣＩ−０−１？。

（ＩＶ　−４９） しＩｆ　　　　ｔ、；−ＬＩ　　　ＵＪ　　　ｕｔｌ−
１ａ（ＩＶ−５５） ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （■ ＣＦ＋ ０−ＣＨ （ＩＶ−５７） ０　　ＧＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−６４） ０−ＣＩｌ□−Ｃ１ｌ　　Ｃ１１ｚ　　０Ｒｓ（ｒｖ’
−６５） −ＯＣ１ｌ　　Ｃ１１２０Ｒ５ （■−６６） Ｃ）１３ −Ｏ＋　ＣＨ２−＋ＴＣＨ（Ｃ１ｌ□）Ｈ−ＯＲ。

（＋、ｖ−ｂｉ） −し Ｕ−Ｕｌｌ　−Ｗ。

（ＩＶ−６７） −ＣＯＯＣＩＩ２−ヒＩｔ　　　　Ｕ　１１　　　Ｌ；
　Ｚ　Ｉｔ　ｓ（ＩＶ−６９） ＣＩ ＣＯＯＣＨｇ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７５） ０　　ＣＨｚ　　ＣＨ０Ｒｓ （ＩＶ−７０） 一〇 ＣＨ３ （Ｊｌｚ　　Ｃ）Ｉ　　ＣＨｚ　　０ＣＯＲｓ（ＩＶ−
７６） ＣＨ３ −３−Ｃ）ｌ−Ｒ。

（［Ｖ−７１） Ｃ）Ｉｆｆ ＯＣＨＣＨ２−ＯＣ０Ｒｓ （ＩＶ−７２） ＣＨ３ −Ｏ−Ｃ１ｌ−ＣＩ□（Ｃ）！ｘ）ｉ−０ＣＯＲｓ（Ｉ
Ｖ−７８） ｘＨａ ＯＣＨｚ　　ＣＪＩ　　０Ｒ６ （ＩＶ−７３） ＨＩ −０−ＣＩ□−Ｃ１（−（ｅｔｉｘ）−−０ＣＯＲｓ（
ＴＶ−８０） ＣＯＯＣＩ（２ＣＩ　　Ｒ５ （［Ｖ−８１） Ｎ ＯＣＲ２−ＣＨＲ５ （ｒＶ−８２） Ｎ −Ｃｌ１　　Ｒｓ （ｒＶ−８３） Ｃ）ＩＩＣＮ ＣＯＯ−ＣＨｚ　　ＣＨＲ５ （ＩＶ−８４） Ｃ１ｌ□ＣＮ ０−ＣＨｘ　　ＣＨＲｓ 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、Ｒ４は炭素原子数２〜１０のアル
キル基を表わし、Ｒ２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、弐（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ｓｃ”相
を示す場合でもそのほとんどが１０ｎＣ／ｃｍ”以下に
すぎない。

一方、光学活性基として、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
は、ＳＣ母体液晶に添加してＳ０８液晶組成物とした際
に誘起する自発分極が太き（、単独でＳＣ２相を示す場
合などでは３００ｎＣ／ｃｍ”以上の大きな値を示すも
のも存在する。

本発明においては、強い自発分極を誘起する一方の光学
活性基として、弐（ＩＶ−４３）で表わされる光学活性
基を選択し、他方の光学活性基−２）、式（ＩＶ−５）
、式（ＩＶ−６）、弐（ＩＶ−７）、弐（ＩＶ−８）、
式（ＩＶ−９）、式（ＩＶ−１０）　、、式（ＩＶ−１
２）　、式（ＩＶ−１５）　、式（！Ｖ−１６）　、弐
（ＩＶ−１９）　、式（ＩＶ−２０）　、式（ＩＶ−３
１）及び弐（ＩＶ−３２）で表わされる光学活性基から
選ばれることを特徴とする。

表わされる光学活性基による自発分極と比較すると非常
に小さいので、その方向を必ずしも揃える必要はなく、
その螺旋ピッチの向きだけを考慮すればよい。

で表わされる光学活性基による螺旋のピッチの向きは、
一般的には相反していることが好ましく、その場合には
、螺旋ピッチが非常に長いものも得ることも可能である
が、螺旋ピッチ調整用等の１的には、螺旋ピッチが非常
に短いものも好都合であり、このような場合には両者に
よる螺旋ピッチの向きが同一であるのが好ましい。

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（一般式（Ａ）におけるＸ）の代表的
なものを以下に掲げる。

（Ｖ−４２） 召ト■べφ （Ｖ−２１０） 一〇）べＥ＞−ｏ山（冷 （Ｖ　−２３４） 侶旨片ｏｃｎ、（（シ （Ｖ−２６０） く点Σ−ぺ戸ら−・・・−ぐ口Σ （Ｖ−４４９） 合Ｃ）１２０やメソ＼ （Ｖ−４５０） 發ｏｃｈ、＠べ人 （Ｖ−４５１） ℃≦νシ・ （Ｖ−４７９） 舎ｃｏｏ松入 （Ｖ−５０１） ｅＯｃｏべ人 （Ｖ−５０２） や８）ｃ）ｌ！Ｏぺ人 （Ｖ−５０３） 鞄バ１ｏｃｕＪス （Ｖ−５０４） 侶ベト００赫 （Ｖ−５０５） １ｏｃｏ挾入 （Ｖ−５０６） （ボＤＣＨ＊Ｏ挾入 （Ｖ−５０７） 召べ幣ＯＣＨ該込 である。

上記のうち、式（Ｖ−１）〜式（Ｖ−２７４）で表わさ
れる基本骨格、及びそれらのベンゼン環にフッ素が置換
したものが好ましく、弐（Ｖ−１）〜式（Ｖ−３Ｌ式（
Ｖ−７）〜式（Ｖ−９）、式（Ｖ−１７）、（Ｖ−１８
）、式（Ｖ−２１）、式（Ｖ−２２）又は式（Ｖ−２５
）〜式（Ｖ−２７４）で表わされる基本骨格が特に好ま
しい。

具体的には、例えば、以下の化合物を挙げることができ
る。

上記各基本骨格のベンゼン環にフッ素原子、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。特にフッ素原子
が置換した各基本骨格が好ましい場合が多い。

また、上記各基本骨格のうち、左右非対称なものについ
ては、左右が逆のものも同様に使用可能ρ− ＝１ ８゜ ヨ且 −℃ 上記中、Ｃは結晶相、Ｎ８はキラルネマチック相、Ｓ、
はスメクチック入相、ＳＣ“はキラルスメクチックＣ相
、Ｓ、はスメクチックＢ相、ＳｔはスメクチックＥ相、
Ｓ８及びＳｖは帰属不明のスメクチックチ相を各々表わ
し、相転移温度が未記載のものについては、結晶化のた
め測定できないものであり、融点が未記載のものは結晶
化しないため測定できないものである。

以上のような一般式（Ａ）で表わされる化合物をキラル
ドーパントの構成成分として用いることによる利点を、
以下に挙げることができる。

（１）　　片側にのみキラル基を有する化合物より強い
自発分極を示しうる。

即ち、前記化合物と、次の一般式（Ｆ）（式中、Ｒ’、
Ｚ”、Ｘ、Ｃ−及びＲ’は一般式（Ａ）の場合と同じ意
味を有する。） で表わされるところの片側にのみキラル基ＳＣ母体液晶
に添加して、その外挿値として自発分極を求めると、同
一条件下では一般式（Ａ）で表わされる化合物の方が１
０〜３０ｎＣ／ｃｍ”あるいはそれ以上であり、両側の
キラル基による自発分極の値の単純和よりも大きな値を
得ることかできる。

キラルドーパントとして用いる際には、その誘起する自
発分極が大きい程、その使用量が少量ですむので、粘性
の低いＳＣ母体液晶の割合を多くでき、Ｓ００液晶組成
物の粘度を低下させることが可能となり、結果として応
答性の向上につなかるものである。

（２）　　Ｎ”相あるいはＳＣ１′相に誘起する螺旋ピ
ッチが非常に長い化合物、及び非常に短い化合物など、
螺旋ピッチを調整することが可能である。

前述のように良好な配向性を得るためには、そのＮ０相
あるいはＳ０９相における螺旋ピッチが長いことが重要
である。キラルドーパントは、全体として螺旋ピッチが
調整されていればよいのであって、個々の化合物につい
ては、必ずしもその必要はないが、キラルドーパントの
主成分としては、ある程度螺旋ピッチが長い方が、その
調整が容５である。また、螺旋ピッチの調整を主目的と
して加える化合物では、その螺旋ピッチが短い程、その
添加量を押えることができるので好都合である。

一般式（Ａ）の化合物は、キラルドーパントの構成成分
として１０重量％以上、好ましくは、２５重量％以上用
いるのが有効である。

キラルドーパントの他の構成成分としては、前述の式（
Ｖ−１）〜式（Ｖ−５３５）で表わされる基本骨格に、
式（ＩＶ−１）〜式（ＩＶ　−９５）で表わされるキラ
ル基の任意の２個、あるいは１個が側鎖として結合した
化合物を用いることができる。

（ただし、一般式（Ａ）の化合物を除く。）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Ｓ０１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６
０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（らべるとはるかに粘性が大
きいため、Ｓ００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（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、３〜３０口Ｃ／
　ＣＩ　”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／ｃｍｚ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
　ｎＣ／ｃｍ”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１重量％を下回ることはない。

本発明のＳＣ＊ＣＩ組成物は、等方性液体状態からの冷
却時において、まずＮ“相に相転移し、次いでＳＡ相を
経るか、あるいは、直接ＳＣ１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″未満の範
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
、Ｎ４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、ＳＣ１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、らす、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６本発明のＳＣ
１液晶組成物のＮ４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
、Ｎ０相に限らず、ＳＡ相及びＳ０１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
Ｓ０１液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ１相及びＳ
Ｃ＊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→Ｉ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Ｓ０１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、Ｎ１１相からＳＡ相、あるいはＳ００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Ｎ１相に出現する螺旋ピッチが３μｍ以上で
ある、二とが好ましく、該螺旋ピッチが１０μｍ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ＳＣ０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、Ｎ１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Ｎ４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　
　（μｍ９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
Ｉ液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ、におけるｐｉをＰ、五
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Ｔ、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五 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、准定値Ｔ　、　１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７ｔ　、　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
ＳＡ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、Ｐｌ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Ｐｌの値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃｍｚ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、牛うルドーバントが誘起するＰｌ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．　ＯｎＣ／　ｃｉｉ”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　
ｎＣ／　ｃｙｓ　”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り限定
されるものではない、なお、実施例中、「％」は！量％
を表わす、また組成物の相転移温度の測定は、温度調部
ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（ＤＳ
Ｃ）を併用して行った。

実施例１ 前記一般式（１−ａ−１）で表わされる化合物のうち 及び と前記一般式＜１−ｂ−１）で表わされる化合物のうち １０．０％ １０．０％ 及び １０．０％ とからなるＳＣ母体液晶を調製した。このＳＣ母体液晶
に、キラルドーパントとして、前記式（■−２９）の化
合物（この化合物は、Ｎ４相に誘起する螺旋ピッチが単
独でも非常に長く、かつ、大きい自発分掻を有する化合
物である）を、その割合が２０％、２５％又は３０％と
なるように加えてｓ−ｃ”液晶組成物を調製した。

その温度範囲を以下に示す。

な配向性を示した。

階３の組成物を充填したセルに、電界強度１０Ｖ□Ｐ／
μｍの５０七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６０μ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。

〔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。

なお８１１１〜３の組成物ともその融点は明確でなかっ
た。

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）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、キラルドーパントが
   一般式（Ａ）▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＾ａは炭素原子数２〜１０のアルキル基を表
   わし、Ｒ＾ｂは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わ
   し、ｌは０〜１０の整数を表わす。Ｚ＾ａは−Ｏ−、−
   ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−又は単結合を表わすが、Ｚ＾ａが
   −Ｏ−又は−ＣＯＯ−を表わす場合、ｌは１〜１０の整
   数を表わす。Ｃ＾＊及びＣ＾＊＾＊は各々独立的に（Ｒ
   ）配置又は（Ｓ）配置の不斉炭素原子を表わす。Ｘは一
   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。） で表わされる液晶性分子の中心骨格（コア）部分を表わ
   す。〕 で表わされる化合物を含有す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（Ｅ） ▲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▼及び▲数式、化学式、表等が
   あります▼ は各々独立的に▲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▼
   、▲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▼を表わし、Ｙ＾
   ２及びＹ＾３は各々独立的に水素原子、フッ素原子、塩
   素原子又はシアノ基を表わすが、Ｙ＾２とＹ＾３が同時
   に水素原子を表わすことはない。Ｚ＾１、Ｚ＾２及びｍ
   は請求項１記載のものと同じものを表わす。） 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、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又は２記載の強誘電性液
   晶組成物。 ４、キラルネマチック相からの冷却時において、１度以
   上３０度未満の温度幅を有するスメクチックＡ相を経由
   し、キラルスメクチックＣ相に相転移する請求項３記載
   の強誘電性液晶組成物。