JPH02232292A - 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、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〕

Ｓ００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《の
化合物が合成されている。しかじながら、これらのＳ０
４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 （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（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（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 をず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、ＳＣ”相の
高温域にＮ０相を有する液晶において、Ｎ１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．（ネマチソク（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．９Ｂ）で示されて
いるように、低粘性のスメクチフク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ＳＣ０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《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。

（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
直方向に強いダイボール（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、中温域母体液晶、
減粘液品及び高温液晶を含有し、スメクチックＣ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、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、特に高温
液晶が次の一般式（Ａ）で表わされる化合物の少なくと
も１種を含有し、室温を含む広い温度範囲でＳＣ０相を
示す強誘電性液晶組成物を提供する。

式中、Ｒ”，Ｒゝは、各々独立的に炭素原子数１〜１８
の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアを表わす．） 一般式（Ａ）において、Ｒゝはアルキル基である場合が
好ましい。特に（Ａ−１）、Ｒ′″カアルｐ る化合物、（Ａ−２）、Ｒ”がアルキル基であっましい
． 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）Ｉ（等方性液体）相→Ｎ相→ＳＡ相→ＳＣ相の相
系列を有するもの （口）■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 （二）■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《しやす
い傾向》が強い場合には（口）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、Ｎ４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
、Ｎ０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
ＳＣ１′液晶組成物とした場合の相系列であって、一般
的には、Ｉ→Ｎ０→ＳＡ４ＳＣ”の相系列が配向性の点
で有利である．一方、Ｉ−Ｎ”→ＳＣ３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．本発明で使用するＳＣ母体
液晶は、従来用いられてきたようなＳＣ相を示す化合物
から成る組成物を用いることもできるが、より高速応答
性を得るためには、以下に示すような組成物がより好ま
しい． 即ち、（１）主として２環構造であり、室温に近い温度
でＳＣ相を示す化合物又はその同族体（アルキル鎖のみ
が異なる化合物）から成る組成物（以下、中温域母体液
晶という．）に、（■）２環構造であり、分子中に極性
基が少なく、低粘性の化合物（以下、減粘液晶という．
）を加えて粘度を低くし、 （ＩＩＩ）減粘液晶を加えることによって低下したＳＣ
相の上限温度を高くするために、ＴＣ点（ＳＣ相又はｓ
ｃ”相の上限温度を表わす。）が高く、３環以上の環構
造を有する化合物又はその同族体から成る組成物（以下
、高温液晶という．）を加えて成る組成物である。

（１）中温域母体液晶 本発明で用いる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１゜Ｃ以上の温度巾の範囲でモノト
ロビックでもよい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
である液晶であり、１０゜Ｃ〜８０℃における任意のｌ
Ｏ℃以上の温度中でモノトロビックでもよい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、Ｒｌ
，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） （　１　−ｂ） （　Ｉ　−ａ−６３） Ｒ１色一か０１２． Ｎ Ｆ （　Ｉ　−ａ−６５） （　１　−ａ−６６） （　１　−ａ−６７） Ｒ，唖ｌ嵯ＯＲ２ Ｎ Ｒ．や→トＯＲ２ Ｎ Ｒ｛ν伽ＯＲ． Ｎ （Ｉ−ｃ） （　１　−ｃ−１４） Ｒ１０＋ＣＯＯ−Ｃ温ＯＣＯＯＲ２ Ｎ （　Ｉ　−ｃ−１５） Ｒ１０｛防Ｃ００｛溺ＣＯＯＲ． Ｎ Ｆ （　Ｉ　−ｃ−１７） ＦｌｌＣＯＯ＋ｃｏｏ｛ＹＣＯＯＲ！ Ｎ ｐ （　１　−ｃ−１９） （　Ｉ　−ｃ−２０） Ｒ，ＯＣＯ｛防ｃｏｏ灸ＣＯＯＲ． Ｎ Ｒ．Ｏ｛（防ｃｏｏペンＣＯＯＲｚ Ｎ （　１　−ｃ−５２） Ｒ１０＋ＣＯＯ−＠−Ｒ− （　Ｉ　−ｄ） （　Ｉ　−ｅ） （ｂｅ−１） （　１　−ｅ−２） （　１　−ｄ−１５） ＲＩＳ−＠−Ｃ００｛浸ＯＲ！ （　ｒ　−ｄ−２１） ＲＩＯ−４防ｃｏｓで＞ＯＲ． Ｎ−Ｎ ρ （　ｒ　−ｆ） （ＩＩ）　　減粘液晶 本発明で用いる減粘液晶とは、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、両側鎖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鎖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工個以下であ
ることを特徴とするものである。

滅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，，
Ｒ．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） （ＩＮ−ｂ） （■−ｂ−１５） Ｒ，Ｏ−ぐ＝）一ＣＨ．０６Ｒ． （　ＩＩ　−ｂ−１６） Ｒ＋｛へＣＨ．Ｏ｛Ｘ｝ｌｇ （　Ｕ　−ｂ−１８） Ｒ１不ト１１３へ嵯Ｒ２ （■−ｂ−１９） （　ＩＩ　−ｂ−２０） （　ｎ　−ｂ−２１） （　ＩＩ　−ｂ−２２） Ｒ，Ｏ舎ＣＨｆｆｉＯ合Ｒ２ Ｆ Ｒ，０侶Ｈｃｏ．ｏよＸＲ２ Ｒ，０舎ＣＨ．０｛糾Ｒ２ Ｒ．｛｝ＣＨ！０｛今痛 （ｆｆ−ｃ） （ＩＩ−ｃ−４） （　ＩＩ　−ｃ−５） （　Ｕ　−ｃ−６） （　ｎ　−ｃ−７） （　Ｉｆ　−ｃ−８） （ＩＩ−ｃ−９） （ＩＩ−ｃ−１．０） （　ＩＩ　−ｃ−１１） ？，るＣＨ！ＣＩ．合Ｒ２ Ｒイ仝ｃｎｚｃｎｚ合Ｒ２ Ｒ，←〈覆｝ＣＨ，ＣＩＩ→（＝４−Ｒ２Ｒべ今ＣＨｚ
ＣＨｚ４吸Ｒ２ Ｒ｛今Ｃ｝ｌ！ＣＩ■−ＤＯＲ． Ｆ Ｒ．｛今ＣＯ！ＣＨべ嵯ＯＲ， Ｒ＋｛÷ｃｏ．ｃｕ．《吸ｏｎｚ Ｒ，舎ＣＨ．Ｃｌｈ合ＯＣＯＲ■ （　Ｅｌ　−ｄ） （　ｎ　−ｄ−１３） Ｒ，擾Ｘ◇ｘＲ！ Ｎ （ｎ−ｄ−１４） Ｒ．−｛◇｛トＲ２ Ｎ ｐ （ｎ−ｄ−１７） Ｒ，炸か◇ＸＲｚ Ｎ （ＩＩ　−ｄ−１８） Ｒ，−＆鉢やＸＲ！ Ｎ−Ｎ （ｎ−ｄ−１９） Ｒ＝ｎ　Ｒ＝ Ｎ （　Ｉｆ　−ｄ−２０） ？，奮バ所Ｒ■ （ｎ−ｅ） （　Ｉ［　−ｅ−３） （　ｎ　−ｅ−４） （ｎ−ｅ−５） （ＩＩ−ｅ−６） （ＩＩ−ｅ−７） （ＩＩ−ｅ−８） Ｒ．Ｏ−＠−Ｃ＝Ｃ−＠−Ｒ− Ｆ ＲＩＯ依防Ｃ＝Ｃ会Ｒ！ Ｆ Ｒ，４ｃミＣ｛（Σ）−Ｒｔ Ｆ Ｒ，０４−Ｃ＝Ｃ−＠−Ｒ， Ｆ Ｒ．０＋Ｃ＝Ｃ−６Ｒ． Ｆ Ｒ，０−＠−Ｃ＝ｉＣ−６−Ｒ， （Ｉ！−ｅ−９） Ｒ，＋Ｃ＝Ｃ擾ΣＲ２ 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（Ｉ−ａ−１）、式（１−ａ−２）、式（Ｉ−ａ−
５）、式（１−ａ−６），式（１−ａ−４１）、式（　
１　−　ａ−４２）及び式（Ｉ−ｂ−１）で表わされる
化合物が特に好ましい。減粘液晶としては、式（ＩＩ−
ａ）及び式（ＩＩ一ｂ）で表わされる化合物が好ましく
、式（ＩＩ−ａ−１）式（ＩＩ−ａ−６）及び式（ＩＩ
−ｂ−１）で表わされる化合物が特に好ましい。

（ＩＩ！）　　高温液晶 本発明で用いる高温液晶とは、３環あるいは４環構造か
らなる光学的に不活性な化合物、あるいはそれから成る
組成物であって、各化合物は前記中温域液晶からなるＳ
Ｃ相の上限温度（以下、Ｔｃと略称する．）が５０〜６
０℃の組成物に１０％混合した際に、そのＴｃを３　’
Ｃ以上上昇しうるものであり、好ましくは、少なくとも
２環は芳香環（　１．４−フエニレン，ビリミジン−２
．５−ジイル，ピラジン−２，５−ジイル，ピリジン−
２．５−ジイル．あるいはそのフッ素置換体）であり、
Ｔｃが９０℃以上で、かつ、ＳＣ相の温度域が５℃以上
の温度幅を有する化合物、あるいは、その側鎖のアルキ
ル基の炭素原子数あるいはその形状が異った同族体であ
り、特に、前記一般式（Ａ）で表わされる化合物を少な
くとも１種構成要素として含有することを特徴とするも
のである。

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．目 目 目 目 Ｌｌ’）Ｃ／５ ｉ↑ 上記中、Ｃは結晶相、ＳＣはスメクチフクＣ相、ＳＡは
スメクチックＡ相、Ｎはネマチック相、ＳＧはスメクチ
ックＧ相、ＳＦはスメクチックＦ相、■は等方性液体相
を各々表わす． 高温液晶としては、以下の一般式（Ｄ）で表わされる化
合物が、前記一般式（Ａ）の化合物と併用して使用する
ことができる． 式中、Ｒｌ及びＲ！は各々独立的に炭素原子数１〜ｌ８
の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表わし、Ｘ宜及びＸ
！は各々独立的にーｏ−，　−ｃｏｏ−−ｏｃｏ−，−
ｓ−，又は単結合を表わし、Ｚ１及び２１は各々独立的
にーｃｏｏ−，　−ｏｃｏ−，　−ＣＨｚＯ−ＯＣＨｚ
　　，　　ＣＯＳ　　，　　ＳＣＯ　　，　　Ｃｌ｛ｔ
−ＣＨｚ一一〇ミＣ−．又は単結合を表わし、 水素原子のフッ素原子置換体を表わすが、好ましくは、
Ｘ′及びＸ″は少なくとも１個は単結合で好ましい．高
温液晶の配合割合は１〜７０重量％が好ましく、５〜６
０重量％が特に好ましい。

高温液晶中に、上記一般式（Ａ）で示される化合物は１
０％以上、特に５０％以上含まれることが好ましい。

フッ素原子置換体）であり、そのうちの少なくと前記中
温域母体液晶、減粘液品及び高温液晶からなるＳＣ母体
液晶において、中温域母体液晶の配合割合は、１〜９０
重量％が好ましく、５〜７５重量％が特に好ましい。減
粘液晶の配合割合は１〜５０重量％が好ましく、５〜４
０ｉ量％が特に本発明で使用するキラルドーパントとし
ては、（１）ＳＣ”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Ｓ０１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
１４１ｕ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ＳＣ０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、Ｓ００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） （ＩＶ−７） ＣＩ． １・ −Ｏ｛−ＣＨｚ＋ｒＣＨ　　ＣｚＨｓ ＣＨ． ＋　ＣＨｘ＋Ｔ−０　＋ＣＩ！−）−Ｔ−ＣＨ　　Ｃ！
ＩｓＣＩ｛３ −ｏ＋　ＣＩｌｚｈ−０　＋　Ｃｔｂ　＋Ｔ−ＣＨ　　
ＣＪｓＣＨ３ ｛−ＣＨｒ＋ｔ−ＣＯ　　Ｒｓ Ｃｌｈ １・ （ＩＶ　　１　）　　　　＋　Ｃｕｔ　＋−ｒＣＨ　　
ＣＪｓ（ＩＶ−８） ＣＨ３ −Ｏ＋ＣＯｒ±，ＣＨＲ３ （ＩＶ−２１） ＣＩ！ −Ｓ　＋ＣＨ　ｚ　＋ｒ　ＣＨ　（ＣＨ　ｔ＋Ｔ−（Ｊ
Ｉ３（ＩＶ−５３） ＣＨ３ ＣＨＯＲｓ （ＩＶ−５５） Ｆ Ｏ　　ＣＨ！　　ＣＨ　　ＲＳ （ＩＶ−６２） ＣＦ， １廟 −Ｏ−ＣＯ−ＲＳ 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、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１〜１０のアルキル
基を表わし、Ｒ．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
物ではＳＣ母体液晶に添加してＳ０３液晶組成物とした
際に誘起される自発分極は小さいものが多く、単独でＳ
００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Ｓ０１液晶組成物とした際
に誘起する自発分極が大きいものが多《、単独でＳＣ”
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。

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。

ＣＨｓ ＣＬ （Ｖ−１８） ｛〉ＣＩｚＣＥｌべ公 （Ｖ−６１） ｌバ｝ （Ｖ−６３） ー０■｝ （Ｖ−６４） 徊べ｝ （Ｖ−６５） ー〈：金Ｋ｝ （Ｖ−６６） −○雪 （Ｖ−９０） −ＣトＯＸｏｃ・−０ （Ｖ−１１４） ◇｝ｏｃぺ今｛｝ （Ｖ−１３８） ※｝ＯＣＲ．４トの （Ｖ−１５７） ■）−ｏｃｏ吾 （Ｖ−１５８） ｛｝ＯＣＨ冨｛｝ （Ｖ−１５９） −｛Ｅ｝−ｃｏｏや８公 （Ｖ−１６０） 召）−ｏｃｏ令８金 （Ｖ−１６１） ◇｝ｃＨｚｏ＋及 （Ｖ−１６２） −ＣＪ）−０ｃＨｚヤ８公 （Ｖ−１８６） ｎｏＣＨｇ−（：Ｏ） （Ｖ−２０５） ℃Ｒ｝ＨＣＨｔや （Ｖ　−２０６） ＷｏＣＨ！Ｊ今 （　Ｖ　−　２０７） 徊べＥ）−ｃｏｏ　−｛：今 （　Ｖ　−　２０８） ＝■｝ＯＣＯ　｛｝ （Ｖ−２０９） 夕べ｝ＣＨ！０｛｝ （Ｖ−２１０） 徊旨｝ＯＣＨｚ｛８ （Ｖ−２３４） ？旨吟ＯＣｆｌ■｛｝ （Ｖ−２５４） ０Ｒ｝ＯＣＨ２■ （Ｖ−２５５） Ｑべ｝０００Ｋ羽 （Ｖ−２５６） ＱＲＩＥ＞−ｏｃｏ　−０ （Ｖ−２５７） ＋ｃＨｔｏ０ （Ｖ−２５８） ０べ｝ＯＣＨＺ分 （Ｖ−４４６） 慢Ｐジ・ （Ｖ−４４７） 畳ｃｏｏ祖治入 （Ｖ−４４８） 合ｏｃｏ℃給ス （Ｖ−４４９） 合ｃｕ．ｏ−＠凶兆 （Ｖ−４５０） 合ＯＣＨ！−＠巳ス （Ｖ−４５１） ［相］４ンメ （Ｖ−４７９） ｛い００ぺ人 （Ｖ−５０１） やバ佐ｏｃｏ赫 （Ｖ−５０２） ｛バ俊ＣＯ，Ｏ赫 （Ｖ−５０３） ｛旨（９）ＯＣＨｔ松ス （Ｖ−５０４） 旨｝Ｃ００松休 （Ｖ−５０５） ※Ｘ幣ｏｃｏ人人 （Ｖ−５０６） （バ｝ＯＣＲ！０享 （Ｖ−５０７） ＄ＯＣＨ詠込 （Ｖ−５３２） や巴隆４ ＣＮ 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もしくは両側に前記キラル
基が結合した光学活性化合物がキラルドーパントの構成
成分として有効に使用することができる。特に両側に前
記キラル基が結合した一般式（Ｂ） Ｑ”−Ｚ−Ｑ” 〔式中、Ｑ”及びＱ２”は互いに異なった光学活性基で
あって、各光学活性基は少なくとも１個の不斉炭素原子
を有し、かつ、Ｑ”及びＱハのうち少なくとも１方の基
は、不斉炭素原子が酸素、イオウ、窒素、フッ素、塩素
あるいはーＣ一又は−Ｃ，：Ｎと直結した構造を有する
，，Ｚは一般式（Ｃ） ？れらの環上の任意の１〜２個の水素原子がフッ素原子
又はシアノ基に置換した構造を表わし、Ｙｌ及びＹ！は
各々独立的に単結合、−　ＣＯＯ　−ＯＣＯ　　　　Ｃ
Ｏ　ｚ０　　　　０ＣＨ　！　　　　ＣＩ■ＣＩ！−−
ｃ＝ｃ−　　−ｃｏｓ一又は−ＳＣＯ一を表わし、ｍは
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．］ で表わされる光学活性化合物が好ましい．一般式（Ｂ）
で表わされる光学活性化合物において、各キラル基が同
一でなく、かつ、その少なくとも一方が、その不斉炭素
原子が酸素（０）、イオウ（Ｓ）、チッ素（Ｎ）、フッ
素（Ｆ）、塩素（ＣＺ）等のへテロ原子あるいはＣＳＣ
Ｎに直結した構造であることが好ましい．特に、少なく
とも一方の基は前記（ＩＶ−３１）〜（ＩＶ−１０１）
で表わされる基のいずれかであることが望ましい．この
ように、基本骨格の両側に互いに異ったキラル基が結合
した光学活性化合物を用いることによる利点として以下
の点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（ＩＶ−３１）〜（ＩＶ−１０１）で表わさ
れる基から選ばれるキラル基と（ＩＶ−１）〜（ＴＶ−
２２）で表わされる基から選ばれるキラル基とを基本骨
格の両側に有する化合物と、同一の基本骨格でキラル基
としては（ＩＶ−３１）〜（■−１０１）で表わされる
基から選ばれる同一の基のみで他の側はアキラルな基で
ある化合物をそれぞれＳＣ母体液晶に添加して、その外
挿値として自発分権を求めてみると、両側にキラル基を
有する化合物の方が１０〜３０ｎＣ／ｃｍ”あるいはそ
れ以上大きい，（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−　２　２　）で
表わされる基に由来する自発分極はたかだか１０ｎＣ／
ｃｄ程度であるので、両側のキラル基による自発分極の
単純和よりも大きくなっていることがわかる．さらに（
ｍＶ−３１）〜（ＩＶ−１０１）で表わされる基から選
ばれる基であって互いに異ったキラル基を上記基本骨格
の両側に有するような化合物では、両方のキラル基によ
る自発分極の極性（よく知られた強誘電性液晶である（
Ｓ）−２−メチルブチルｂ−デシルオキシベンジリデン
アミノフェニルシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ）の極性
をｅと決める．）を同一にあわせた場合には非常に大き
い自発分極を得ることができる。

この場合には両側のキラル基による自発分極の単純和よ
りもさらに１　０　０　ｎＣ／ｃｒａ”あるいはそれ以
上に大きな自発分極を得ることもできる。

キラルドーパントとしてはその誘起しうる自発分極が大
きい程、その使用量が少なくてもすむので、低粘性のＳ
Ｃ母体液晶の割合を多くすることができ、その結果、Ｓ
Ｃ０液晶組成物の低粘度化が可能となる．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同性を得るためには、そのＮ″Ｉ
相あるいはＳ００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
整が容易である．また、螺旋ピッチ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。

螺旋ピッチを長くするには、両側のキラル基による螺旋
ピッチの向きが互いに相反すればよいが、（ＩＶ−３１
）〜（ＩＶ−１０１）で表わされる基から選ばれる基を
両側に有する化合物では、その自発分極の極性は同一で
あることが好ましい。

（３）大きな自発分極を示しうる特に（ＩＶ−３１）〜
（ＩＶ−１０１）で表わされる基から選ばれるキラル基
であって、不斉合成、光学分割等の化学的手法により得
られたものは、その光学純度は必ずしも１００％ではな
いものが多いが、これらを１００％に精製するのはかな
り困難である。しかしながら、天然物から得られた（Ｓ
）−２−メチルブタノール由来のキラル基、あるいは微
生物工学的手法で得られるような光学純度の極めて高い
キラル基と組み合わせれば、これらはジアステレオマー
となるため、クロマトグラフィー、再結晶による分離が
容易となり光学純度を１００％に近づけることができる
。

一般式（Ｂ）の化合物は、キラルドーパントの構成成分
としてｌＯ％以上、好ましくは３０％以上、特に好まし
くは５０％以上用いるのが有効である． 一般式（Ｂ）の化合物中で、特に好ましい基本骨格とキ
ラル基の組み合せを有する化合物を以下に示す． 上記一般式中、Ｒ４及びＲ４′は各々独立的に炭素原子
数２〜１ｏのアルキル基を表わし、Ｒｓ及びＲ　，　／
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の直鎖状のアルキル基又
は炭素原子数３〜１０の分岐状のアルキル基、又は炭素
原子数４〜１０の少なくとも１個の不斉炭素を含む光学
的活性なアルキル基を表わし、２はＯ〜５の整数を表わ
し、Ｙは単結合、−ｏ−．　−ｏｃｏ−．　−ｃｏｏ−
．又はーｏｃｏｏ　−を表わし、Ｗは、塩素フッ素又は
一〇　　ＣＨ３を表わし、２′は、 −ＣＯＯ−．　−ＯＣＯ−，　ＣＩ，０，　ＯＣＩＩｉ
．又は単結合を水素原子がフッ素原子又はシアノ基と置
換されていてもよい． 上記のキラルドーパントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６０
重景％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重景％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、３〜３０ｎＣ／ｃ
ｍ”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、Ｓ０９相を示すキラルドーパ
ントの場合、単独で１００ｎＣ／ｃ１ｌ！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ｌＯ〜４０重景％の範囲が好ましく、３　０　０
　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
重景％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ＳＣ０液晶組成物は、等方性液体状態からの冷
却時においてＮ０相、次いでＳＡ相を経てＳ０９相へと
相転移するが、その際Ｎ″相からＳＡ相への相転移温度
（以下Ｎ”−ＳＡ点という。）から、該Ｎ”　−ＳＡ点
の１度高温側までにおけるＮ＊相に出現する螺旋のピッ
チが３μｍ以上であるＳ０１液晶組成物がより好ましく
、該螺旋のピッチが１０μｍ以上であり、Ｎ“一ＳＡ点
に近づくにつれて該螺旋のピッチが発散的に大きくなる
ＳＣ＊液晶組成物が特に好ましい。

一般式（Ａ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
Ｒｌ”＋ｐ，１）によってＮ１相に誘起される螺旋の向
きが互いに逆であるような化合物では、その誘起する螺
旋ピッチはかなり長いため、このような化合物をキラル
ドーパントの主成分として用いる場合には、螺旋ピッチ
調整が不要であるか、あるいは容易であることが多いが
、一般的には以下のようにして螺旋ピッチを長く調整す
ることができる． 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とッチ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
００液晶組成物のＳＡ−Ｎ′点Ｔ０におけるＰ１をＰ，
１とする時、となるようにＣｉを選べばよい．ここでＰ
Ｌ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ΣＣｋ直 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Ｎ准できることが多く、推定値Ｔ　０ｒ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７＋　，　ｌに換えてＴ０を用いて再度測定すればよ
い． 本発明のＳＣ＊液晶組成物のＮ＊相を示す温度範囲は、
３度以上３０度未満の範囲が好ましい。

Ｎ”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、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くな
い．また、Ｎ“相を示す温度範囲が３０度以上である場
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、キラノレドーバント自体の液晶
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
４液晶組成物のＮ９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
、Ｎ９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
ＳＣ”液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ９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→ｒ相の相系列を有するもの、又は
ｓＡ相の温度範囲が狭＜ＳＣ相→ＳＡ相→Ｎ相→■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母休液晶に
一定量のキラルドーパントを添加して得られるｓｃ”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、ＳＣ＊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
整することができる． 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、Ｐ３と省略する．）を誘起することが
必要である。

前述の如く、Ｓ０１液晶組成物としては、そのＰ，の値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃｎ＋”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ｌＯ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《、５重景％添加した場合に０．５ｎＣ／
ｃｇｍ”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（
ＤＳＣ）を併用して行った． 実施例Ｉ ＳＣ母体液晶に添加してＳ０１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Ｎ０相に出現させる螺旋のピッチは６０℃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 ＣＩ． （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、Ｎ９相に出現させる螺旋のピンチが調整されたキ
ラルドーパントを調製した。

このキラルドーパントを、以下に示した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、５．５ｎＣ／ｃｍ”であった． なお、用いたＳＣ母体液晶は前記一般式（Ｉａ−１）で
表わされる化合物から ３　ｂ％ からなる組成物（以下、母体液晶（Ａ）という．）であ
り、５７゜Ｃ以下でＳＣ相を、６　４．　５　’Ｃ以下
でＳＡ相を、６９゜Ｃ以下でＮ相を各々示した。なお、
６０゜Ｃにおける螺旋ピッチの値は外挿゜的に求めた値
である． 次に滅粘液晶として前記一般式（ＩＩ−ａ−６）で表わ
される化合物から、 ４０％ ４０％ 及び 式　ｎ−Ｃｉｌｌ＋ｓ舎Ｃ　Ｑ　Ｏ《司トｎ　−　Ｃ　
ｍ　Ｈ　＋　ｔの化合物２０％ からなる減粘液品組成物を調製した。

次に上記キラルドーパント２０％、母体液晶（Ａ）５４
．４％、減粘液晶組成物１３．６％及び、高温液晶とし
て前記式（ＩＩＩ−６）の化合物１２％からなるＳＣ”
液品組成物を調製した。

このＳＣ＊液品組成物は５５゜Ｃ以下でＳ０１相を、６
６“Ｃ以下でＳＡ相を、６９．５゜Ｃ以下でＮ０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．また、室温以下で長時間放置しても結晶化せず、そ
の融点は明確ではなかった．このＳ０１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２枚のガラス透明電極からなる厚さ約２μｍのセ
ルに充填し、Ｉ相から室温まで徐冷を行ったところ、極
めて良好な配同性を示し、均一なモノドメインが得られ
た． このセルに電界強度１　０　Ｖ　Ｐ−Ｆ／　！ｌ　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℃で４５μ秒の高速応答性が確
認された。

このときのチルト角は２　５．　３　’　，自発分極は
１　５．　Ｏ　ｎＣ／ｃｍ”であり、コントラストは良
好であった． 実施例２ 実施例１において、高温液晶として式（ＩＩＩ−６）の
化合物に代えて、式（ＩＩＩ−１）の化合物を用いた以
外は実施例１と同様にしてＳ０９液晶組成物を調製した
ところ、５３．５゜Ｃ以下でＳＣ“相を示し２５゜にお
ける応答速度は４２μ秒であり、このときのチルト角は
２２＠であった． 実施例３ 中温域母体液晶として母体液晶（Ａ）を５６％、減粘液
晶として一般式（ＩＩ−ａ−６）で表わされる化合物か
ら、 ８％ 高温液晶として前記式（Ｉ［−２６）の化合物１６％ 及び、実施例ｌで用いたキラルドーパント２０％から成
るＳ００液晶組成物を調製した。

このＳ００液晶組成物は５０．０“Ｃ以下でＳＣゝ相を
示し、実施例１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℃で５２μ秒であり、コントラス
トも良好であった。

実施例４ 中温域母体液晶として母体液晶（Ａ）を５６％、滅粘液
晶として一般式（ＩＩ−ａ−６）で表わされる化合物か
ら、 ８％ 高温液晶として前記式（ｉｔ［−４２）の化合物１６％ 及び、実施例１で用いたキラルドーパント２０％から成
るＳ０１液晶組成物を調製した。

このＳ０１液晶組成物は６０．５゜Ｃ以下でＳＣ”相を
示し、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℃で４５μ秒であり、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．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中温域母体液晶、減粘液晶及び高温液晶を含有し、
   スメクチックＣ相を示す液晶組成物に、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、高温液晶が一般式（Ａ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 式中、Ｒ＾ａ及びＲ＾ｂは各々独立的に炭素原子数１〜
   １８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシル
   基を表わし、▲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▼ のうち、一方は▲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、他方は▲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、Ｒ＾ａが炭素原子数１〜１８のアルコキシル基であ
   り、▲数式、化学式、表等があります▼が▲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▼であり、▲数式、化
   学式、表等があります▼が▲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、▲数式、化学式、表等があります▼が▲数式、化学
   式、表等があります▼であり、▲数式、化学式、表等が
   あります▼ が▲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。 ４、▲数式、化学式、表等があります▼が▲数式、化学
   式、表等があります▼であり、▲数式、化学式、表等が
   あります▼ が▲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。 ５、キラルドーパントが一般式（Ｂ） Ｑ＾１＾＊−Ｚ−Ｑ＾２＾＊ 〔式中、Ｑ＾１＾＊及びＱ＾２＾＊は互いに異なった光
   学活性基であって、各光学活性基は少なくとも１個の不
   斉炭素原子を有し、かつ、Ｑ＾１＾＊及びＱ＾２＾＊の
   うち少なくとも１方の基は、不斉炭素原子が酸素、イオ
   ウ、窒素、フッ素、塩素あるいは▲数式、化学式、表等
   があります▼又は−Ｃ≡Ｎと直結した構造を有する。Ｚ
   は一般式（Ｃ） ▲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▼、 ▲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▼
   又はこれら の環上の任意の１〜２個の水素原子がフッ素原子又はシ
   アノ基に置換した構造を表わし、Ｙ＾１及びＹ＾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、ｍは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。〕 で表わされる光学活性化合物を含有する請求項１、２、
   ３又は４記載の強誘電性液晶組成物。