JPH02247281A - 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〕

Ｓ０１相を示す液晶化合物（以下、Ｓ０４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 （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、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）（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
、ＳＣ０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
（３，５２ページ〜）又は特開昭６２−５８３号公報に
記載されている。

ＲＯ÷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、高温液晶及び減粘
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バ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（とも工種を含有し、
室温を含む広い温度範囲でＳ０９相を示す強誘電性液晶
組成物を提供する。

一般式（Ａ）において、Ｒｂはアルキル基である場合が
好ましい。特に（Ａ−１）、Ｒ’がアルる化合物、（Ａ
−２）、Ｒ”がアルキル基であつ式中、Ｒ’、Ｒ’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。） 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 （ロ）■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）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）〜（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
トのネマチンク性（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（ロ）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、Ｎ”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
、Ｎ３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
ＳＣ“液晶組成物とした場合の相系列であって、−船釣
には、Ｉ→Ｎ“→ＳＡ−÷ｓｃ”の相系列が配向性の点
で有利である。一方、ｒ−＋Ｎ”→Ｓ０１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。

（■）３環又は４環の好ましくは３環構造の化合物或い
はそれらから成る組成物であって、混合により組成物の
ＳＣ相の上限温度（以下、Ｔｃと省略する。）を上昇さ
せる効果を有する高温液晶と、 （■）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、あるいはそれらから成る組成物である減粘
液晶 とを含有する組成物である。

高温液晶 本発明において用いるところの高温液晶とは、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
はそれらから成る組成物であって、各化合物は２環構造
でＳＣ相を示す液晶化合物からなる組成物のＳＣ相の上
限温度（以下Ｔｃと略称する）が、５０〜６０℃の組成
物にｌＯ％混合した際、そのＴｃを３℃以上上昇しうる
ものであり、好ましくは、少くとも２環は芳香環（１，
４−フェニレン、ピリミジン−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数あるいはその
形状が異った同族体であり、特に、前記−形式（Ａ）で
示される化合物を少なくとも１種構成要素として含むこ
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 国 目 目 目 目 目 口 目 目 旨 目 白 口 目 目 四 目 目 町 目 目 目 上記中、Ｃは結晶相、ＳＣ２はスメクチック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Ｃ相、ＳＦはスメクチックＦ相、ｒは等方性液体
相を各々表わす。

上記式（Ｉｌｌ−１）〜（Ｉ［［−６１）で示された化
合物は、次の２環ピリミジン化合物からなるＳＣ相を示
す液晶組成物に１０重景％添加した場合、いずれも、そ
のＴｃ　（ＳＣ相の上限）を３〜７℃上昇させる効果を
有していた。

この組成物の転移温度（℃）は次の通りである。

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−形式（Ａ）の化合物と併用して使用する
ことができる。

水素原子のフッ素原子置換体を表わすが、好ましくは、
ＸＩ及びＸ２の少なくとも１個は単結合で式中、Ｒ’及
びＲ２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を表わし、Ｘｌ及びＸ２は各々独立
的に−ｏ−，−ｃｏｏ　−−ｏｃｏ−、−ｓ−、又は単
結合を表わし、Ｚｌ及びＺ２は各々独立的に−Ｃｏｏ−
，−０ＣＯ−、−ＣＩｌ□〇−０ＣＬ　　、　　ＣＯＳ
　　、　　ＳＣＯ、Ｃ１１ｚ−ＣＨｚ−Ｃ＝Ｃ−、又は
単結合を表わし、 フッ素原子置換体）であり、そのうちの少な（と高温液
晶中に、上記−形式（Ａ）で示される化合物は１０％以
上、特に５０％以上含まれることが好ましい。

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
り、その側鎖のアルキル鎖の炭素原子数あるいは形状の
みの異った同族体を含めて、単独ではＳＣ相を示すこと
はないが高温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
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，、
Ｒ２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） ノ ／ ／ ／ （ＩＩ−ｂ） （ＩＩ−ｂ−８） （ｎ−ｂ−９） （ｎ−ｂ−１０） （ｎ　−ｂ−１１） （ＩＩ−ｂ−１２） （Ｉｆ−ｂ−１３） （ｎ　−ｂ−１４） Ｒ，（ト）１ｚＯ＋０Ｒ１ Ｒ１依濾ＣＩＩ！Ｏ−＠−０Ｒｚ Ｒ１（旨Ｈ２０（防ＯＲ。

ＲＩＯ−＠−ＣＦ［！０−＠−Ｒ１ Ｒ，Ｏ依ト１１□０（涙Ｒ２ Ｒ，０４ＣＨ−０−Ｃ→２ Ｒ１０＋Ｃ１１！Ｏ依温Ｒ２ （■ Ｃ） （■ ｄ） （Ｉ［−ｄ−８） （ＩＩ−ｄ−９） （ＩＩ−ｄ−１０） ＩｎＲ− Ｒ，−’Ｃバ趨Ｒ２ Ｒ７や票（９）Ｒ２ （ＩＩ−ｅ） 以上の化合物のうち、減粘液晶としては、式（ＩＩ−ａ
）及び式（ＩＩ−ｂ）で表わされる化合物が好ましく、
式（Ｉｔ−ａ−ＩＬ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。

本発明で使用するキラルドーバントとしては、（１）Ｓ
Ｃ”相を示す化合物、（２）ＳＣ“相思外の液晶相のみ
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
バ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、ＳＣ２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−１） ＣＨ３ （−ＣＨｚ十Ｔｅ１（ｃｍ）Ｉｓ （ＩＶ−２） ＣＨ３ −Ｏ（−Ｃｔｌｚ＋−ＣＨＣｚＨｓ （ＩＶ−３） ＣＨ３ ＋　ＣＨｚ）ｒ−０＋　Ｃ）１２−＋Ｔｅ１ｌ　　Ｃｚ
Ｈｓ（ＩＶ−４） ＣＨ。

Ｏｆ　Ｃｆｈ：Ｆ−０＋　Ｃｔ（ｚ−＋Ｔ−ＣＨＣｚＨ
６（ＩＶ−６７ −０−（ヤＵｔ！ｚ−ｔ−しれ しｚｔｌｓ （ＩＶ−７） ＣＨ。

＋　ＣＨＺ　＋ｒ　ＣＨ （ＩＶ−１４） １ｈ −Ｃ）ｌ　　ＣＨｚ　　０Ｒｓ （ＩＶ−８） ＣＨｌ ０　＋　Ｃ１ｈ　＋−ＣＨＲｓ （ＩＶ−１６） ＣＨ３Ｃ）ｌｉ −０−ＣＨｚＣＬ−ＣＨ−ＣＨｚＣＨｚＣｌｂ−Ｃｔｌ
−Ｃ１ｂ（ＩＶ−１２） ＣＨ３ ＣＨ−Ｒ４ （ＩＶ−１３） Ｃｔｌ。

ＣＬ−ＣＨＣＨｚ　　０Ｒｓ （ＩＶ−２０） にＨ２Ｆ；ｌｉ−にＨｚＬ；ＪＬ；１２−ＵＭ−１；［
３（ＩＶ−３２） ＣＨｓ Ｏ−ＣＦＩＲ４ ｔｉｖ　−ａｈ） 一〇−にＨ−にＨ２ しＨ−ｔｕｔｓ （ＩＶ−４８） ＣＨ，０ 、ｌｌ −ＣＨ−Ｃ−０−Ｒ５ （ＩＶ−５３） ＣＨ８ ０−Ｒ３ （ＩＶ−５５） ＯＣ１１２ＣＢ’　　Ｒ５ （ＩＶ−５７） ０　　ＣＨ２ＣＨＲ５ （ＩＶ−５８） ０　　　　　ＣＮ ＣＩ ＣＯＣＨＲｓ （■ ＣＩ Ｃ０ＯＣＦＩ！　　ＣＨＲ５ （ＴＶ−７０） ＣＩ。

０−Ｃ１（、−ＣＩｉ ＣＨＩ。

ＣＯＲ５ （■ ＣＨ３ ０ＣＨＣＨ２０Ｃ０Ｒｓ （ＩＶ−７３） −Ｏ−ＣＨ２−ＣＩ＋−イＣＨｚ）ｉ　０ＣＯＲｓ（Ｉ
Ｖ−６２） ＣＦ。

一〇−〇■ （ＩＶ−６４） ＣＨ。

−０−Ｃ１，−ＣＨ ＣＨＩ−ｏｐ。

（■ ＣＨＩ。

−０−ＣＨ−ＣＨ２−ＯＲ５ （■ Ｃ１ｌ。

１ゆ −０＋　ＣＨ２−ｈ−ＣＨ（ＣＨｚ庁ＯＲ。

Ｃ）１３ （ＩＶ−６７） −ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＩ　　　ＣＨＣｚ）ｉｓ（ＩＶ−
７５） ＣＨ３ −０−ｃＨｚ−Ｃａｌ ＯＲ３ （■ ＣＨ。

−５−ＣＨ−Ｒ１ （ＩＶ−７８） ＣＪ。

］・ ＯＣＩＩＺ　　Ｃ１ｌ　　ＯＲ６ （ＩＶ−８０） ＣＯＯＣ１ｈ　　ＣＨＲｓ （■ 一〇 ＣＮ ＣＨ２−ＣＨ−Ｒ５ （■ ＣＮ ０−Ｒ３ （ＩＶ−８３） Ｈ２ＣＮ ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＴＶ−８４） ＣＨ，ＣＮ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ 上記各−形式において、ｍは１〜４の整数を表わし、ｎ
は１〜１０の整数を表わし、Ｒ２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、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で
はＳＣ母体液晶に添加してＳ０９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Ｓ０１
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ｓｃ”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く、単独でＳＣ２
相を示す場合などでは３００ｎＣ／ａｍ”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。

ＣＨ。

（Ｖ−１８） ■Ｘ今ＣＨ２Ｃ１（、−＠ （Ｖ−６６） −〇罰 （Ｖ−９０） 一〇−□−・・−諺 （Ｖ−１０９） ◇Ｘ山０−０）←霞Σ （Ｖ−１１０） 石）ＯＣＨ，−○べ金 （Ｖ−１１１） （Ｅ）−ｃｏべ今（ト （Ｖ−１１２） ◇）ｏｃｏべ今（シ （Ｖ−１１３） ◇）ｃＨ，０−＜、’今Ｋ） （Ｖ”−１１４） 分ｏｃべへ→） （Ｖ−１６２） 分Ｏ山−ａン←９Σ （Ｖ−１８６） ［相］Ｒ謬ＯＣＨ！ぺ田 （Ｖ−２１０） 一〇玉）ｏｃｕ２（８ （Ｖ−２６０） ＜今ボ）・・・−〇 （Ｖ （お− （Ｖ−４４７） （い００℃→休 （Ｖ−４４８） 合ｏｃｏ℃泊ス （Ｖ−４４９） 畳Ｃ１（２０（３旨ス （Ｖ 一＠−ｏｃ）１．−Ｃ凶ス （Ｖ−４５１） ［相］（ンｉ （Ｖ−４７９） 合ｃｏｏぺ入 （Ｖ−５０７） ＷｏＣＦＩ該ス 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バントの構成
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ＣＢ） Ｑｌ−Ｚ　　Ｑ２− 〔式中、Ｑ”及びＱｚｏ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、Ｑｌ”及びＱ２“のうぢ少なくとも１方
の基は、不斉炭素原子が酸素、イオつ、窒素、フッ素、
塩素あるいは−Ｃ−又は−ＣＥＮと直結した構造を有す
る。Ｚは一般式これらの環上の任意の１〜２個の水素原
子がフン素原子又はシアノ基に置換した構造を表わし、
Ｙ’及びＹ２は各々独立的に結合、−ＣＯＯ−０ＣＯ−
−Ｃｌ□０　　　０ＣＨｚ　　　　ＣＬＣＬ−ｃ　＝　
ｃ　−−ｃｏｓ−又は−５ＣＯ−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。

−形式（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！（Ｃｆｆｉ）等のへテロ原
子あるいはＣ，ＣＮ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−９１）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）〜（■−９１）で表わされる
基から選ばれるキラル基と（Ｉｆ−１）〜（ＩＶ−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）〜（■９１）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、その外挿値とじ
て自発分極を求めてみると、両側にキラル基を有する化
合物の方が１０〜３０ｎＣ／ｃｍ２あるいはそれ以上大
きい。（１”ｖ’−１）〜（ＩＶ−２２）で表わされる
基に由来する自発分極はたかだか１０ｎＣ／ｃｍ”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（ＩＶ−３１）〜（ＩＶ−９１）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（ＤＯＢＡ？１ＢＣ
）の極性をθ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１００ｎＣ／ｃｍ”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。

キラルドーバントお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１５．その結果
、ＳＣ′″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
旋ピン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Ｎゝ相
あるいばＳＣ１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。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
）〜（ＴＶ−９１）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−９１）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。

−ＩＩＥｉ式（Ｂ）の化合物は、キラルドーバントの構
成成分として１０％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−形式中、Ｒ４及びＲ４ｒは各々°独立的に炭素原
子数２〜１０のアルキル基を表わし、Ｒ３及びＢ　、　
ｌは各々独立的に炭素原子数１〜１０のアルキル基を表
わし、Ｒ１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、ｌは０〜５の整数を表
わし、Ｙは単結合、−ｏ−、−ｏｃｏ−、−ｃｏｏ−、
又は−ｏｃｏｏ　−を表わし、Ｗは、塩素フッ素又は−
〇−Ｃ１ｈを表わし、Ｚ′は、 ＣＯＯ− ０ＣＯ、ＣＨｚＯ，０ＣＦｌｚ、又は単結合を水素原子
がフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよい。

上記のキラルドーバントは、ＳＣ母体液晶中に１〜６０
重量％の割合で添加してＳＣ４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、ＳＣ“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、キラルドーバントの添加量の
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
ドーバントの添加割合が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、３〜３０ｎＣ／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、ＳＣ”相を示すキラルドーバ
ントの場合、単独で１００ｎＣ／Ｃｍ”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
るキラルドーバントの場合、キラルドーパントの添加割
合は１０〜４０重景％の範囲が好ましく、３００ｎＣ／
ｃｍ”以上の強い自発分極を示すキラルド−７＜７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バントでは
その添加割合が１重量％を下回ることはない。

本発明のＳ０１液晶組成物は、等方性液体状態からの冷
却時においてＮ１相、次いでＳＡ相を経てＳＣ“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”−３Ａ点という、）から、該Ｎ”　−３Ａ点
の１度高温側までにおけるＮ０相に出現する螺旋のピッ
チが３μｍ以上であるＳＣ１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”−３Ａ点
に近づくにつれて該螺旋のピンチが発散的に大きくなる
３　Ｃ＊液晶組成物が特に好ましい。

−形式（Ａ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
Ｒ１”＋Ｒ２４′によってＮ“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
ドーバ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
、−船釣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Ｎ”
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Ｓ０
０液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるＰ’を２７１
とする時、となるように（ｊを選べばよい９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。′に換え
てＴｏ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、Ｎ１相を示す温度範囲が３０度以上である場
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０本発明のＳ０
０液晶組成物のＮ°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
、Ｎ”相に限らず、ＳＡ相及びＳ００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
Ｓ０２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→■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Ｓ　Ｃ”
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Ｎ１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、Ｓ０９液晶組成物としては、そのＰ、の値
が、特に室温付近で３〜３ＱｎＣ／（「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Ｓ０１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１．０ｎＣ／ｃｍ”以上のＰ８を誘起できるもの
が好ましく、５重量％添加した場合に０．５ｎＣ／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針（Ｄ
ＳＣ）を併用して行った。

実施例１ 高温液晶として、前記式（Ｉ−６）の化合物及び減粘液
晶として前記−形式（ＩＩ−ａ−１）で表わされる化合
物から とを重量比で２：３の割合で混合してＳＣ母体液晶を調
製した。

次に、 とを混合して、Ｎ１相に出現させる螺旋のピッチが調整
されたキラルドーバントを調製した。このキラルドーパ
ントは５１℃以下でＳＣ“相、７０．５℃以下でＳＡ相
、７１．５℃以下でＮ１相を示し、その融点は３１℃で
あった。

上記ＳＣ母体液晶６５％とキラルドーパント３５％から
なるＳＣ＊液晶組成物を調製した。

このＳＣ“液晶組成物は３９℃以下でＳＣ“相を、６４
℃以下でＳＡ相を、７０℃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。このＳ０
９液晶組成物の６４．２℃におけるＮ９相の螺旋ピンチ
は１０Ｉ！ｍ以上であって、このＳＣ”液晶組成物を、
配向処理（ポリイミドコーティング−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、■相から室温まで徐冷を行ったところ、極
めて良好な配向性を示し、均一なモノドメントが得られ
た。

このセルに電界強度１０ＶＰ−Ｐ／ｕｍ、５０Ｈｚ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６０μ秒の高速応答性が確認された。

このときのチルト角は１６．３＠、自発分極は８．０ｎ
Ｃ／ｃｍ”であり、コントラストは良好であった。

次に母体液晶における式（ＩＩＩ−６）の化合物と一般
式（ＩＩ−ａ−１）の化合物の混合割合を重量比で３：
２として同様にＳＣ０液晶組成物を調製したところＳ０
１相の上限温度は６８℃に上昇した。チルト角も２３．
２°と大きくなった。

実施例２ 高温液晶として前記式（Ｉ−５７）の化合物及び減粘液
晶液晶として前記−形式（ＩＩ−ａ−６）で表わされる
化合物から式 量比で３：２の割合で混合してＳＣ母体液晶を調製した
。

次に、ＳＣ母体液晶に添加してＳＣ＊液晶絹成物放物た
際に、Ｎ′″相に右巻きの螺旋を出現させる化合物とし
て、弐 （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Ｎ１相に出現させる螺旋のピッチは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、 （この化合物を実施例１で得た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℃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
ラルドーバントを調製した。

上記母体液晶７５％とキラルドーパント２５％からなる
ｓｃ”液晶組成物を調製した。

このＳＣ″Ｉ液晶組成物は５８．５℃以下でｓｃ”相を
、８６．５　”Ｃ以下でＳＡ相を、９８℃以下でＮ１相
を各々示し、それ以上の温度で１相となった。

配向性は良好であり、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８６μ秒であっ
た。このときの自発分極は１．７５ｎＣ／ｃｎ＋”、チ
ルト角１６．２°で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、（１）（ａ）３環又は４環構造から成る光学的に不
   活性な化合物或いはそれらから成る組成物であって、そ
   の組成物を構成する各化合物は、スメクチックＣ相を示
   す２環構造の化合物から成るスメクチックＣ相を示す液
   晶組成物に１０％混合した際に、そのスメクチックＣ相
   の上限温度を３℃以上上昇し得るところの高温液晶及び
   （ｂ）２環構造で光学的に不活性な化合物或いはそれら
   から成る組成物であって、その組成物を構成する各化合
   物及びそのアルキル鎖の炭素原子数或いは構造のみが異
   なった化合物はスメクチックＣ相を示すことはなく、両
   側鎖の少なくとも一方はアルキル基であり、分子内に含
   まれるエステル鎖は１個以下である低粘性の減粘液晶を
   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、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▼又は一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。