JPH02229884A - 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、光シャッタ
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、ＳＣ８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、ＳＣ０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
８化合物には単独では強誘電性液晶表示用光スイッチン
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 （口）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、Ｎ＊と省略する。

）相において長い螺旋ピッチを示すこと（二）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）（口）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、ＳＣ１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、ＳＣ０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。

）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《なりすぎ、高速応答性が得ら
れな《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・ディスプレイ゜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．ＲＯ　｛トＣＯＯ÷ＯＲ’ （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
直方向に強いダイポール（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
つと粘性が大きくなり、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同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） ？・・（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Ｓ００相を示すｓｃ”液晶組成物
を提供する。

一般式（Ａ）において、Ｒ１は炭素原子数２〜１０のア
ルキル基を表わし、Ｒゝは炭素原子数１〜１０のアルキ
ル基、アルコキシル基又はアルカノイルオキシ基を表わ
し、Ｙ１はフッ素原子又はシアノ基を表わし、ｙｂは水
素原子、フッ素原子又はシアノ基を表わし、ｍは０又は
１を表わし、ｌはＯ−１０の整数を表わし、Ｃ１及びＣ
＊＊は各々独立的に（Ｒ）配置又は（Ｓ）配置の不斉炭
素原子を表わし、ＺＩ及び２２は各々独立的に単結合、
−ＣＯＯ−　　−ＯＣＯ−　　−ＣＨ■０−　　−ＯＣ
Ｈｔ−、−ＣＨ！ＣＩ＋■−　−　Ｃ　Ｅ　Ｃ　−　　
−ＣＯＳ一又はーＳＣＯ−を表わし、Ｚ３は単結合、−
ｃｏｏ　−　　−ｏｃｏ　−　　−ｏ−ＹＩ及びｙｚは
水素原子又はフッ素原子を表わす。

特に好ましくは、一般式（Ａ）において、Ｚｌ及びＺ２
が各々独立的に単結合、−　ＣＯＯ一又は−　ｏｃｏ　
−　テあり、Ｚ３が単結合、−ｃｏｏ−　　−ｏｃｏ−
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）Ｉ（等方性液体）相→Ｎ相→ＳＡ相→ＳＣ相の相
系列を有するもの （ｃＩ）　Ｉ相→ＳＡ相→ＳＣ相の相系列を有するもの （ｂ）■相→Ｎ相→ＳＣ相の相系列を有するもの 又は （二）Ｉ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）〜（二）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
”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（口）を、キラルドーバントの
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、Ｎ０相の温度範囲を狭くしやす
い傾向）が強い場合には（ｂ）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（二）を用いるのが、最も適している．重要であるの
はＳＣ０液晶組成物とした場合の相系列であって、一般
的には、■→Ｎ０→ＳＡ−ＳＣ“の相系列が配向の点で
有利である。一方、ｆ→Ｎ“→ＳＣ９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
方式などには通している．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、
少なくとも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℃以上における任意のＩ　”Ｃ以上
の温度巾の範囲でモノトロピンクでもよい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９　０　’Ｃ未溝である液晶であり、１０℃
〜８０℃における任意の１０゜Ｃ以上の温度中でモノト
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、
Ｒ，，Ｒｔ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） （　Ｉ　−ａ−４６＞ （　１　−ａ−４７） （　１　−ａ−４８） （　１　−ａ−４９） （　１　−ａ−５０） （　Ｉ　−ａ−５１） （　１　−ａ−５２） （　Ｉ　−ａ−５３） ＲＩ｛暑ト ＯＣＯＲ， Ｒ，モ播 ＣＯＯＲ２ Ｎ →買伽 Ｒ　Ｉ０　　　　　　　　　　　０ＣＯＲ　ｔ１買伽 ＲＩＯ　　　　　　　　　　　ＣＯＯＲ！｛鵞伽 Ｒ　ＩＣｏｏ　　　　　　　　　　　Ｒ　ｚ肴買伽 Ｒ＋ＣＯＯ　　　　　　　　　　　ＯＪ檜鵞伽 Ｒ＋ＣＯＯ　　　　　　　　　　　ＯＣＯＲｇ｛鵞｝ Ｒ，ＣＯＯ　　　　　　　　　　　ＣＯＯＲ，（１−ｂ
） （　Ｉ　−ｂ−４０） ＲＩ　｛トＣ００合ＯＣＯＯＲｚ Ｆ （　１　−ｃ） （Ｉ−ｃ （Ｉ ｃ−３０） Ｒ．ＯＣＯ｛（防ｃｏｏて洪ＯＲ． Ｎ−Ｎ Ｒ．０｛Ｃ訓Ｃ００《伽Ｒ２ Ｎ （　Ｉ　−ｃ−３２） Ｒ，Ｃｏｏ−４防ｃｏｏイ伽Ｒ２ Ｎ ｐ （　１　−ｃ−３４） Ｒ．Ｏ帯ｃｏｏ承狛Ｒ２ Ｎ ｐ （Ｉ ｃ−３６） Ｒ．ＣＯＯ｛い００÷Ｒｚ Ｎ （　Ｉ　−ｄ） （　１　−ｄ−５） ＲＩＯ−＠−ＣＯＳ−＠−Ｒ！ ロ （１−ｆ） （　Ｉ　−ｅ） （　Ｉ　−ｅ−１） 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としては、（１）Ｓ
Ｃ”相を示す化合物、（２）　Ｓ　Ｃ　”相以外の液晶
相のみを示す化合物又は（３）液晶性を全く示さない化
合物を用いることができるが、（３）の場合には、ＳＣ
母体液晶に添加して得られるＳ００液晶組成物の液晶性
が低下する傾向を防止するために、液晶類似の骨格を有
する化合物を用いることが好ましい。

キラルドーパントがＳＣ′″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、特に応答性の面で
は自発分極の大きさが重要である。

前述のように、本発明においては、一般式（Ａ）で表わ
される光学活性化合物をキラルドーパントの構成成分と
して特徴的に含有するものである．発分橿を示しうるこ
とが知られているが、本発明の一般式（Ａ）で表わされ
る化合物においては、他の側鎖として、別の光学活性基
であるらに優れた性質を示しうるちのである。

一般式（Ａ）で表わされる化合物をキラルドーバントの
構成成分として用いることによる利点として以下を挙げ
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（Ｂ）で表わされると
ころの片側にのみキラル基 ・・・　（Ｂ） Ｚ２、Ｚ３、ｍ及びＲ″は式（Ａ）におけると同様の意
味を仔する） を有する化合物を、それぞれ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）の化合物の方が１０〜３０ｎＣ／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い値を示すことがわかる。

キラルドーバントとして用いる際には、その誘起する自
発分橿が大きい程、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、Ｓ０２液晶組成
物の粘度低下が可能となり、結果として応答性の向上に
つながるものである。

（２）　　Ｎ”相、あるいはＳＣ＊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Ｎ９
相あるいはＳＣ”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、キラルドーバント
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
整が容易である． しかしながら、一般式（Ｂ）の化合物はすべてその螺旋
ピッチは短いものであった。一般式（Ａ）ＣＨ， １傘 して、Ｒ”−Ｃ｝Ｉ−０と螺旋ピッチの向きが逆の光学
活性基を選ぶことにより、その螺旋ピッチを長くするこ
とが可能である。逆に螺旋ピッチの調整を主目的として
加える場合には、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分極が、２０〜３０ｎＣ／
ｃｍ”以下の場合には、その向きはほとんど必要がない
が、それ以上の場合には相殺しないようにその向きを揃
えることが望ましい。

一般式（Ａ）で表わされる化合物として、具体的には、
以下の化合物を挙げることができる。

／ 乙つ ／ ５−＋１″″ 上記中、Ｃは結晶相、Ｎ１はキラルネマチック相、Ｓ，
はスメクチックＡ相、Ｉは等方性液体相を表わす。転移
温度が未記載のものについては急冷下液晶相が観察され
るが結晶化のため、転移温度の測定ができなかったこと
を示しており、式（ＩＶ−３）、式（ＩＶ−５）〜式（
ＩＶ−８）で表わされる化合物にいたっては液晶相の存
在は確認できるが、その同定すら困難であった。

本発明において、キラルドーパントの構成成分として、
一般式（Ａ）の化合物に加えて、通常の光学活性液晶性
化合物を用いることもできる。これらの光学活性化合物
としては、一般の液晶中心骨格に片方または両方の側鎖
として、以下に掲げる光学活性な基を有する化合物ある
いは、中央連絡基や環構造中に不斉炭素を有する化合物
などを挙げることができる。（ただし式（Ａ）の化合物
を除く．，） これまで用いられてきた代表的な光学活性基は以下の通
りである。

（ＩＶ−１） ｆ＆ ＋ＣＨｚ＋−ＣＨ　　Ｃ！ＨＳ （■ Ｃ０， １，− ０　＋　ＣＨｚ−）Ｔ−ＣＨ　　ＣＪｓ（ＩＶ−３） ＣＨ， １・ ｛−　ＣＨＩ｝ｉ−０　＋　ＣＨ！　−ｈ−　ＣＨ　−
　Ｃ２１！５（ＩＶ−　４　） ＣＨ３ １・ −ｏ｛−ＣＨｚｈ−０　＋ＣＨｚ−＋−ｒＣＩ　　Ｃｚ
Ｈｓ（ＩＶ−６） （ＩＶ−７） ０　　　　　　　　　ＣＨ３ １１　　　　　　１． −Ｏ−Ｃ　＋　ＣＨ１ｈクＨ　　ＣｉＨｓＣＩ｛， ｆ　Ｃ｝１２−＋Ｔ−ＣＨ　　Ｒ３ ＣＨ． −ＣＩ　　Ｒ４ ＣＨ３ −ＣＨ．−ＣＨ ｃｎｚ−ＯＲ， （ＴＶ−１４） ＣＩ． １傘 Ｃ｝Ｉ　　ＣＨ！　　ＯＲＢ （ＩＶ−３２） ＣＨ３ −０−Ｃ｝ｌ−Ｒ． （ＩＶ−３３） ０　　ＣＨ， １１申 −０−Ｃ−ＣＨ−Ｒ． （ＩＶ−４８） −　（；Ｈ　−　Ｌ；　−　Ｕ−Ｋ％ （ＩＶ−５５） ０　　ＣＨｚ　　ＣＨ　　Ｒｓ （ＩＶ−５７） ？ｌ −０−ＣＩ■一ＣＨ−ＲＳ （ｒＶ−５３） ＣＨ３ −ＣＨ　−　０−Ｒ， （ＩＶ−５４） −し−υ一シｕｇ−シｎ−Ｋｓ （ＩＶ−６２） ＣＦ． −Ｏ−ＣＨ−Ｒ， （ＴＶ−６４） ＣＨｆｆ １本 Ｏ　　ＣＨｚ　　ＣＨ　　ＣＨｔ　　ＯＲｓ（ＩＶ−６
５） ＣＨ３ −Ｏ　　ＣＨ　　ＣＨｚ　　ＯＲｓ （ＴＶ−６６） ＣＨｆｆ −０　＋　Ｃｆｈ−＋ｒＣ旧：ＣＨｚｈ−ＯＲｓ（ＩＶ
−６７） −ＣＯＯＣＩｌｚ　　　ＣＨ　　　　（；Ｈ−しＺＨＳ
Ｃ！ ＣＯＯＣＨ２　　Ｃｌｌ　　Ｒｓ ←ｒＶ−７０） ？Ｈ， ＣＩ＋■一ＣＨ−ＣＩｌ■ ＯＣＯＲＳ （ＩＶ−７１） ＣＨＩ Ｏ　　ＣＨ　　ＣＨｚ　　Ｏ　　ＣＯＲｓ（ｒＶ−７２
） ＣＨ３ ０　　ＣＨ　　ＧＨｚ｛ＣＨｚ｝ｒＯＣＯＲｓ？−ＣＩ
■ ＣＨ．ｔ Ｃｌｈ｛ＣＨ　ｚ｝Ｔ−ＯＣＯＲ　ｓ （ＩＶ−７４） Ｏ　　　　　　　　　ＣＲ， ｌＩ Ｃ　　　Ｏ　　ＣＨｚ　　ＣＨ　　ＯＲｓ（ＴＶ−８２
） ＣＨ　　Ｒｓ ？Ｉｌ■ＣＮ −　ＣＯＯ　−　Ｃｌｌ■−Ｃ｝Ｉ−Ｒ，（ＩＶ−８４
） ＣＨ，ＣＮ −Ｏ−Ｃ｝Ｉｚ　　ＣＨ　　Ｒｓ ？１１３ ０−ＣＩ■一ＣＨ　　ＯＲｓ （ＩＶ−７６） Ｃｌｈ Ｓ　　ＣＨＩ　　Ｒｓ （ＩＶ−７８） Ｃ，ＨＳ Ｏ−ＣＨＩ−ＣＨ−ＯＲｌ， （■−８１） ＣＮ Ｏ　　ＣＨｚ　　ＣＨ　　Ｒｓ 上記各一殻式において、 ｍは１〜４の整数を表 わし、 ｎは１〜１０の整数を表わし、 Ｒ，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、Ｒ，は炭素原子数１〜１
０のアルキル基を表わし、Ｒ６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極が非常に小さく、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）〜（■一９
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ｓｃ”相を示す場
合などでは３　０　０　ｎＣ／ｃｍ”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
合物の基本骨格の代表的なものを以下に掲げる。

（Ｖ−３０） 一〇−キの （Ｖ−５４） −〇←αＫへ （　Ｖ−１０２） 召Ｘ｛｝ＯＣＯ一〇 （Ｖ−１５０） 分ＯＣべ今 （　Ｖ　−　２２２） −０イ｝ｏｃｕ．＆冷 （Ｖ−２４６） 召パ欧・ｏｃｏｔ　＋ （Ｖ−４６２） 舎ｃｏｏ祖→入 （Ｖ−４６３） 舎ｏｃｏやお込 （Ｖ−４６４） 舎ＣＨ．Ｏ−＠煽バ （■ ８０ＣＨ−ｎ 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、式（Ｖ−１）〜式（Ｖ−３Ｌ式（
Ｖ−７）〜式（Ｖ−９）、式（Ｖ−１７）、（Ｖ−１８
）、式（Ｖ−２１）、式（Ｖ−２２）、式（Ｖ−２５）
〜式（Ｖ−２７４）で表わされる基本骨格が特に好まし
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．キラルドーバントの添
加割合が６０重景％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、Ｓ０８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．
Ｓ０８液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎＣ／ｃ
ｎｔ”の範囲にあるようにキラルドーバントの添加割合
を調整することが好ましく、Ｓ００相を示すキラルドー
バントの場合、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、キラルドーバントの添加割
合は１０〜４０重量％の範囲が好ましく、３　０　０　
ｎＣ／　ｃｔａ”以上の強い自発分極を示すキラルドー
バントの場合、キラルドーバントの添加割合は、２〜２
５重量％の範囲が好ましい。キラルドーバントの誘起す
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“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Ｎ１相と相転移し、次いでＳＡ相を
経るか、あるいは、直接Ｓ０１相ヘと相転移するが、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。Ｎ０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相あるいはＳ００相に
相転移するため、Ｎ″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《ない。また、Ｎ”相を示
す温度範囲が３０゜以上である場合、Ｓ００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。

キラノレドーバントは、キラノレ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）ＮＩ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Ｓ０９相についても同様
に応用することができる。例えば、キラルドーバントが
ＳＣ＊液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ”相及びＳ
０１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＜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バントを添加して得られるＳＣゝ液
品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Ｎ１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、Ｎ＊和からＳＡ相、あるいはｓ０２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ッチが３μｍ以上であ
ることが好ましく、該螺旋ピッチがｌＯμｍ以上であり
、Ｎ９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Ｓ０１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ｓ００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、Ｓ００
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《とも１種ずつ
加えてキラルドーバ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Ｓ００液晶組成物のＮ′″
相に出現する螺旋のビッチ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Ｓ
０１液晶組成物のＳＡ−Ｎ”点Ｔ０におけるｐｉをＰ一
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Ｔ０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ＳＡ−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Ｔ０とが大きく異なる場合にはＴ　，　
Ｉに換えてＴ０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バントとしては、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、Ｐ８と省略する，）を誘起することが
必要である． 前述の如く、ＳＣ０液晶組成物としては、そのＰ，の値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃ１ｌｚの範囲にな
るようにキラルドーバントの添加量を調整すればよい。

しかしながら、キラルドーバントが誘起するＰ３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ＳＣ０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
ラルドーバントとしては、ＳＣ母体液晶に１０重量％添
加した場合に１．　０　ｎＣ／ｃｍ”以上のＰ，を誘起
できるものが好ましく、５重景％添加した場合に０．５
ｎＣ／ｃｍ”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（ＤＳ
Ｃ）を併用して行った。

実施例１ 前記式（Ｖｌ−１）の化合物２４％と、７６％から成る
キラルドーバントを調製した。

次に前記一般式（Ｉ−ａ−１）で表わされる化合物のう
ち、 ３５％ ３５％ ３０％ から成るＳＣ母体液晶を調製した。このＳＣ母体液晶は
、５７゜Ｃ以下でＳＣ相を、６４．５゜Ｃ以下でＳＡ相
を、６９゜Ｃ以下でＮ相を各々示し、それ以上の温度で
等方性液体（１）相となった。その融点はｌ４゜Ｃであ
った。

このＳＣ母体液晶８８％と上記キラルドーパント１２％
からなるＳＣ“液晶組成物を調製したところ、５４゜Ｃ
以下でｓｃ”相を、６２゜Ｃ以下でＳＡ相を、６４゜Ｃ
以下でＮ０相を各々示した。その融点は明確ではなかっ
た。

このＳＣ＊液晶組成物を配向処理（ポリイミドコーティ
ングーラビング処理）を施した厚さ約２μｍのガラスセ
ルに充填し、■相から徐冷すると極めて良好な配同性を
示した。このセルに電界強度１　０　Ｖ　Ｐ−Ｐ／　ａ
　ｍ、５　０　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６０μ秒という
高速応答性が確認できた。

このときの自発分極は、１１ｎＣ／ｃｍ”であり、コン
トラストは良好であった。

実施例２ 前記式（Ｖｌ−３）の化合物５０％と、実施例ｌと同様
にして、その電気光学応答速度を測定したところ、２５
゜Ｃにおいて、５５μ秒という高速応答性が確認できた
。

実施例３ 前記式（Ｖｌ−４）の化合物７０％と、から成るキラル
ドーバントを調製した。

次に前記一般式（Ｉ−ａ−１）で表わされる化合物のう
ち、 ５０％から成るキラルドーバントを調製した。

このキラルドーパンｌ−１０％と実施例１で使用したＳ
Ｃ母体液晶９０％からなるＳ００液晶組成物を調製した
。このＳ０８液晶組成物は５４゜Ｃ以下でＳ００相、６
　６．　５　’Ｃ以下でＮ”相となり、それ以上の温度
で■相となった。

２１．９％ ２４．７％ ５．６％ ２．７％ と、前記一般式（　１　−　ａ−３７）で表わされる化
合物のうち 及び前記一般式（Ｉ 物のうち １）で表れされる化合 の化合物８．３％ の化合物８．３％ の化合物８．３％ 及び から成るＳＣ母体液晶を調製した。

このＳＣ母体液晶は４５゛Ｃ以下でＳＣ相を、６７゜Ｃ
以下でＳＡ相を、７１゜Ｃ以下でＮ１相を各々示し、そ
れ以上の温度で１相となった。

このＳＣ母体液晶８０％と上記キラルドーパント２０％
から成るＳ００組成物を調製したところ、５３゜Ｃ以下
でｓｃ”相、６０゜Ｃ以下でＳＡ相、６３゜Ｃ以下でＮ
＊相を示した。

同様にしてその電気光学応答速度を測定したところ、２
５゜Ｃで９５μ秒という高速応答性が確認でき、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。

の化合物８．３％

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２〜１０のアルキル基、炭素
   原子数１〜１０のアルコキシル基又はアルカノイルオキ
   シ基を表わし、Ｙ＾ａはフッ素原子又はシアノ基を表わ
   し、Ｙ＾ｂは水素原子、フッ素原子又はシアノ基を表わ
   し、ｍは０又は１を表わし、ｌは０〜１０の整数を表わ
   し、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し、Ｚ＾１及びＺ＾
   ２は各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−
   ＣＨ＿２Ｏ−、−ＯＣＨ＿２−、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−
   、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＳ−又は−ＳＣＯ−を表わし、Ｚ
   ＾３は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、又は
   −Ｓ−を表わし、▲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▼、 ▲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＾１及びＹ＾２は水素原子又はフッ素原子を表わす。 〕で表わされる光学活性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、Ｚ＾１及びＺ＾２が各々独立的に単結合、−ＣＯＯ
   −又は−ＯＣＯ−であり、Ｚ＾３が単結合、−ＣＯＯ−
   、−ＯＣＯ−又は−Ｏ−であり、▲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▼の
   一方が▲数式、化学式、表等があります▼であり、他方 が▲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
   ▼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。