JPH02247282A - 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、ＳＣ１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″１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Ｓ
Ｃ１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存すること （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、Ｓ００相を示す液晶組成物（以下
、ＳＣ１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、ＳＣ２相の
高温域にＮ“相を有する液晶において、Ｎ′相の螺旋ピ
ン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Ｎ４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、螺旋ピン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・ンチを任意の長さ
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。

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〕

構成成分として含有するキラルドーバントを添加して成
る室温を含む広い温度範囲でＳＣ１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〜ｌＯ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、Ｚａは一〇−又は−ＣＯＯ−を表わす。

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す、Ｘは一般式（Ｂ） 一般式（Ｃ） 液晶に、−形式（Ａ） 又は−形式（Ｄ） で表わされる光学活性化合物の少なくとも１種をｌ の任意の１〜２個の−ＣＨ＝は、−Ｎ＝又は−Ｃ−に置
換されていても良く、また、環中の任意の１〜２個の−
Ｃ１（２−は、−０−−−Ｓ−−ＮＨｌ −ＣＨ２−Ｃ−−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、−形式（Ａ）において、Ｘが一般式（
Ｅ） されていても良い。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、Ｚ１Ｚ２又は
Ｚ３は各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ｃｏ　−−Ｃ
）１２０−　−０ＣＩ＋□−−ＣＨ２Ｃ）Ｉ２−Ｓ−Ｃ
−一又は−ＣＨ＝’Ｃ１＋−を表わし、Ｚ４は−Ｃ１（
２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、Ｙ２とＹ３が同時に水素原子を表わすこと
はない。Ｚｌ　、Ｚ２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）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−３Ａ相→ＳＣ相の相系列を有するもの （ハ）Ｉ相→Ｎ相−３Ｃ相の相系列を有するもの 又は （ニ）Ｉ相−８Ｃ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バントによって異なる
。最も繁用性のあるのは（イ）であり、キラルドーバン
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（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、
ＳＡ相の温度範囲を広げ、Ｎ′″相の温度範囲を狭＜シ
、やすい傾向）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。重要であ
るのはＳ０９液晶組成物とした場合の相系列であって、
−船釣には、ｒ→Ｎ１→ＳＡ→ＳＣ”の相系列が配向の
点で有利である。一方、■→Ｎ１→ＳＣ１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、（Ｉ）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、応答性を改善した組成物である。

（Ｉ）中温域母体液晶 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環構造であって、Ｓ
Ｃ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℃以
上の温度中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。。

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、
Ｒ１，Ｒｚ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） （Ｉ　−ａ−５０） （Ｉ　−ａ−５１） （Ｉ　−ａ−５２） （ｒ　−ａ−５３） ・・（湿唖ト Ｃ０Ｒ２ Ｒ，巧￥（温Ｃ００ＲＺ ・・づ眞伽 Ｃ０Ｒｚ Ｒ１０（鵞伽 ０ＯＲＺ 遥買伽 Ｒ、Ｃｏｏ　　　　　　　　　　　　Ｉｌｌ。

１鵞所− ＲＩＣＯＯ０Ｒｚ （買伽 ＲＩ　ＣＯＯ０ＣＯＲ２ Ｒ＋ＣＯＯ訟璽 、Ｎ、　　　　Ｃ０ＯＲ・ （■ ｂ） （Ｌｃ） （Ｉ　−ｃ−２９） Ｒ，０ＣＯ（防ＣＯＯ−０−ＯＲ。

−Ｎ （Ｉ ｄ） （Ｉｆ）　　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
って単独では、そのアルキル鎖のみが異なった同族体に
おいてもＳＣ相を示さないが、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−ｂ） （ＩＩ　−ｃ） （Ｕ　−ｃ−２０） ＲべへＣＨ，ＣＩ（、◇ＸＲ２ （ＩＩ−ｃ−２１） Ｒ，０舎Ｃ）１．Ｃ■２舎Ｒ２ （■ Ｒ＋Ｃ０Ｏ−（Ｅ）−ＣＨｚＣＨｚ舎Ｒ２（ｎ−ｄ） ｄ−２９） （Ｕ　−ｄ−３０） （ｎ−ｄ ｄ−３２） Ｒ８もＸ←Ｒ２ Ｒ，梃！←Ｒ２ Ｒ，に濾ＯＲ２ １ｍ０Ｒ２ Ｒ１虜：＋０”２ （Ｉｌ［−ｄ−３３） Ｒ，唖へ℃涙ＯＲ。

（ｎ　−ｄ−３４） Ｒ，ｆべ孤ＯＲｚ 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
、弐（１−ａ−１）、式（Ｉ−ａ−２）、式（Ｉ−ａ−
５）、弐（１−ａ−４１Ｌ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−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。

中温域母体液晶の配合割合は、ＳＣ母体液晶の４０〜９
９重量％が好ましく、６０〜９０重量％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）　Ｓ　Ｃ”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ＳＣ９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。

キラルドーバントが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
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バント、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−５） ０　　　　　　　　　　Ｃ）Ｉ。

ＩＩ　　　　　　　　１゜ ＣＯ＋　ＣＨｚ　＋ｒＣ）ｌ　　Ｃ２Ｈ３（ＩＶ−６） ０　　　　　　　ＣＨ３ １１１゜ −０−Ｃ＋　ＣＨｚ＋−ＣＨＣＪｓ Ｌ （ＩＶ　　　１　）　　　　＋　ＣＨｚ−＋Ｔｅ１ｌ　
　Ｃｚｌｌｓ（ＴＶ−７） ＣＨ。

（−ＣＨｚ−）Ｔ−ＣＨＲ３ （ＩＶ−２） Ｃ１（３ −０（−ＣＨ２＋ｒＣＨＣ２）Ｉｓ （ＩＶ−３） ＣＨ。

＋　ＣＨ２）ｒ−０−（−ＣＩ（２−ｈ−Ｃｌ−Ｃ２Ｈ
５ＬＩＶ−！：１Ｊ −ｃ−ｏ　ｔ　ｃｔｔｚ→７［；Ｈ−ピ３（ＩＶ−１２
） ＣＨ３ −ＣＨ−１’！。

（ＩＶ−１３） ＣＨ２ ＣＨ。

ＣＨ−ＣＨ。

Ｒ５ （ＩＶ−１４） Ｃ１１゜ −Ｃ１ｌ　　ＣＨ２０Ｒ５ （ＩＶ−３２） ＣＨ３ −Ｏ−ＣＨ−Ｒ４ （ＩＶ−’（ｂＪ −Ｌ；　−ｕ　−Ｕｌｌ　−ｕｎ−υに５（ｒＶ−１６
） 〜０−ＣＨｚＧＨｚ−ＣＦＩ　ＣＨ２ＣＨ２Ｃ１（ＺＨ
３ ＣＨ ＣＨ。

（ＴＶ−２０） ＣＬ　　　　　　　　ＣＬ Ｏ−ＣＨｚ　　ＣＯＣＨｚＣ）ＩｚＣＨｚ−ＣＨ−Ｃ１
ｈ０　　　　　　　０Ｉ ｌ −Ｃ−０−ＣＨ２−ＣＨ−Ｒ５ （ＩＶ−５７） ＣＩ ０−ＣＩｌ□−ＣＨ （ＴＶ−５３） ＣＦＩ。

−ＣＨ−０−Ｒ５ ＯＣＨｚ　　ＣＨ’Ｒｓ （ＩＶ−６２） Ｆ３ −Ｏ−ＣＨ−Ｒ。

（ＩＶ−６４） ＣＩ。

−０−ＣＨ，−ＣＨ ＣＩ（２０Ｒ５ （ＩＶ−６５） ＣＨ。

−０−Ｃ）Ｉ ＣＨ，−ＯＲ。

（ＩＶ−６６） ＣＨ。

０　”’ｆ　ＣＦＩ２　”’ｅ”’ｒ’　ＣＨ（ＣＨｚ
）ｉ−ＯＲ５（ＩＶ−６９） Ｃｊ２ −ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７０） ＣＨ。

ＯＣＨｚ　　ｌ　　ＣＨ２０ＣＯＲ５ （ＩＶ−７１） ＣＨ３ −０−ＣＩ−ＣＩ（２ ０−ＣＯＲ。

（ＩＶ−７２） ＣＨ。

ＯＣＨＣ）ｌｘ（ＣＨｚｈ−ＯＣＯＲｓ（ＩＶ−７３） ０−ＣＨＩ ＣＨ。

ＣＨ−（ＣＨｔ）ｉ−ＯＣＯＲｓ （ＩＶ−８０） ＣＯＯＣＴｏ　　Ｃ）ｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−８１） ＣＮ ＯＣＨｚ　　（ｔＨＲｓ （ＩＶ−８２） ＣＮ −ＣＨＲｓ （ＩＶ−８３） Ｃ）Ｉ　、ＣＮ −ＣＯＯＣＨｔ　　ＣＨＲｓ （■−８４） ＣＨ，ＣＮ ＯＣ）ｌｘ　　ＣＨＲｓ ＣＨ３ ０ＣＨｚ　　ＣＨＩ　　０Ｒｓ （ＴＶ−７６） Ｌ −３−ＣＩｌ−Ｒ５ （ＩＶ−７８） Ｃ，）Ｉ。

ＯＣＨｚ　　ＣＨ０Ｒ６ （ＩＶ−７９） 一〇−Ｃ−０−にＨ ｌ１３ 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、Ｒ１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、Ｒ８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ＳＣ１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ＳＣ０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）〜（Ｎ９１
）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く、単独でＳＣ“相を示す場合
などでは３００ｎＣ／ｃｖ”以上の大きな値を示すもの
も存在する。

本発明においては一方の光学活性基として、式（ＩＶ−
４３）で表わされる基を、他の光学活性基としては、式
（ＩＶ−３１）または式（ＩＶ−３２）で表わされる基
を有する光学活性化合物をキラルドーパントの構成成分
として含有することを特徴とする。

による螺旋ピッチと自発分極の向きは、右でΦであり、
（Ｒ）の場合、左でｅである。

では、（Ｓ）の場合、左で■、（Ｒ）の場合、右でθで
あり、式（ＩＶ−３２）の光学活性基（Ｒ）の場合、左
で■である。

恭（Ｒ）−〇−ＣＨ−０Ｒ’と組み合わせると螺旋ビッ
ナは相殺されて長くなり、自発分極は加算され非常に強
くなった化合物を得ることが可能である。さらに、式（
ＩＶ−４３）と式（ＩＶ−３１）又は式（Ｎ３２）の各
光学活性基が、Ｎ１相に誘起する螺旋ピッチの長さは、
式（ＩＶ−３１）　＜式（ＩＶ−４３）　＜式（ＩＶ−
３２）という傾向があるので、前述の（Ｓ）（■−４３
）と（Ｓ）　−（ＩＶ−３１）の組み合わせでは、螺旋
ピッチの向きは左で、自発分極の向きは■、（Ｓ）　−
（ＩＶ−４３）と（Ｒ）　−（ＩＶ−３２）の組み合わ
せでは螺旋ピッチの向きは右で、自発分極の向きはｅの
化合物を得ることができ、これらを用いて、螺旋ピッチ
を任意に調整することもできる。

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（−形式（Ａ）におけるＸ）の代表的な
ものを以下に掲げる。

ノ ／ （Ｖ−１８） −Ｃ錘））ＣＨｚＣＨｚ　Ｇ。

（Ｖ−４２） 侶Ｈ０バ欧 （Ｖ−６１） 一品イシ Ｎ （Ｖ−６３） ハは） （Ｖ−６４） −○イ） （Ｖ−６５） −〈：今に例 （Ｖ−６６） −〇冷 （Ｖ−９０） 石汗ＯＸ・・・吾 （Ｖ−１１４） ※）−ｏｃべ公→） （Ｖ−１３８） ◇）ＯＣＨ，幻８今 （Ｖ−１６２） ◇）ｏｃｕ、−Ｑべ娶 （Ｖ−１８６） ６旨Ｄｏｃ＋ｔｚ−（’註 （Ｖ−２１０） −＋　ｏＣＨ２４） （Ｖ−２３４） 召べｌｏｃｕｔ（） （Ｖ ℃丞入 （■ 合ｃｏｏ燈ヤ＼ （Ｖ 發ｏｃｏ（鷺ス （Ｖ−４４９） 合ＣＨバ伽炒ゝ＼ （ψ−４５０） 合ＱＣ）Ｉ２−ＸＫ巨〉」４＼オ、＜ （Ｖ−４５１） ℃≦１ （Ｖ−４７９） 合ｃｏｏべ入 （Ｖ−５０１） 世Ｈ所ｏｃｏ挾体 （■ 祖べ俊Ｃ）１２０松メ＼ （Ｖ−５０３） 世バ）ｏ　ｏＣＨ，Ａス （Ｖ−５０４） 召：４ｃｏｏ訟ス・ （Ｖ ｉｏｃｏ松ス （Ｖ−５０６） （バ）ＯＣＩ（２０訟ス （Ｖ−５０７） 如）−＠−ｏｃＨ詠ス 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原子が
置換したものが好ましく、式（Ｖ−１）〜式（Ｖ−３）
、式（Ｖ−７）　〜式（Ｖ−９）、式（Ｖ−１７）、（
Ｖ−１８）、弐（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。

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＝；■ ″。

；■ 上記中、Ｃは結晶相、Ｎ＊はキラルネマチック相、Ｓ、
はスメクチックＡ相、ＳＣ＊はキシルスメクチックＣ相
、ＳＸは帰属不明のキラルスメクチック相を表わし、相
転移温度が未記載のものは、モノトロピックで結晶化の
ため、その測定ができないか、あるいは融点については
結晶化しないために測定できないものである。

一般式（Ａ）の化合物は、キラルドーバントの構成成分
として１０重量％以上、好ましくは３０重世％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−５３９）の基本骨格に、式（ＩＶ−
１）〜式（ＩＶ−’９１）の光学活性基の任意の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、−形式（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ＳＣ１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、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、３〜３０ｎ　Ｃ
／　ｃｍ　”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、ＳＣ＊相を示すキラ
ルドーバントの場合、単独で１００ｎＣ／Ｃ１１ｌ”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重量％の範囲が好ましく
、３００　ｎＣ７ｃｍ２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、
２〜２５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ＳＣ１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ＳＣ＊相へと
相転移するが、そのＶＡＮ”相からＳＡ相への相転移温
度（以下Ｎ′″−３Ａ点という、）から、該Ｎ”−３’
Ａ点の１度高温側までにおけるＮ１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ッチが発散的に大き
くなるＳ０１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
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、このような化金物をキラルドーパントの主
成分として用いる場合には、螺旋ピッチの調整が不要で
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Ｓ０１液晶組成物のＮ９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Ｐｔ　
　（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ＳＣ
゛液晶組成物の５Ａ−Ｎ”点Ｔ０におけるＰｌをｐ、ｉ
　とする時、となるようにＣｉを選べばよい。ここでＰ
ｉ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　、　ｌに
換えてＴｏを用いて再度測定すればよい。

本発明のＳ０４液晶組成物のＮ１相を示す温度範囲は、
３度以上３０度未溝の範囲が好ましい。

Ｎ１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、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
、ＳＣゝ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
２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”相に瞑らず、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、キラルドーバントが
Ｓ０１液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ“相及びＳ
０９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＜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
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権（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、ＳＣ＊液晶組成物としては、そのＰ、の値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃｍ”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Ｓ００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．ＯｎＣ／ｃｍ２以上のＰ５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／ｃ
ｍ”以上のＰｓ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 中温域母体液晶として前記式（１−ａ−１）の化合物、
及び減粘液晶として前記式（ＩＩ−ａ−６）の化合物を
以下の割合で用いてＳＣ母体液晶（Ａ）を調製した。

（Ｉ−ａ−１） （ＩＩ−ａ−６） 次に、キラルドーバントとしてＳＣ母体液晶に添加して
ＳＣ＊液晶組成物とした際に、Ｎ１相に右巻きの螺旋を
出現させる化合物として、前記式（ＶＩ−６）の化合物
（この化合物は上記母体液晶（Ａ）に１０％添加した隙
にＮ″相に出現させる螺旋ピッチは６０℃において４．
７μｍである。）を７３％と、左巻き螺旋を出現させる
化合物として、前記式（Ｖｌ−１４）の化合物（この化
合物は上記母体液晶（Ａ）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１１．９
μｍである。）を２７％を混合して、Ｎ９相に出現させ
る螺旋ピッチが調整された組成物を調製した。このキラ
ルドーパント１０％と上記ＳＣ母体液晶（Ａ）９０％か
ら成るＳＣ９液晶組成物の２５℃における自発分極の値
は５．５　ｎＣ／ｃｍ２であった。

このキラルドーパント１６％と上記母体液晶（Ａ）８４
％からなるＳＣ０液晶組成物を調製した。

このＳＣ０液晶組成物の融点は９“Ｃで５０，０℃まで
ｓｃ”相、６０℃までＳＡ相、６２．５℃までＮＩ相を
各々示し、６２．５℃以上で１相となった。

この組成物の６０．２℃における螺旋ピッチは３０μｍ
であり、配向処理を施したセルに充填して等方性液体相
から徐冷すると掻めて良好な配向性を示した。

また、このセルに電界強度１０　Ｖｐ−ｒ／μｍの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４２μ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、１０．９　ｎＣ／ｃ＋ｎ”　、
チルト角は２２．３　’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）光学的に不活性な２環構造の液晶化合
   物であって、スメクチックＣ相を示す化合物、又は（ｂ
   ）そのアルキル鎖の炭素原子数又は形状のみが異なった
   同族体から成る液晶組成物であって、その同族体中の少
   なくとも１種の化合物が１０℃以上における任意の１度
   以上の温度幅の範囲でモノトロピックであってもよいス
   メクチックＣ相を示す中温域母体液晶と、（２）光学的
   に不活性な２環構造の液晶化合物を含有する液晶組成物
   であって、構成する化合物は、そのアルキル鎖の炭素原
   子数や形状のみが異なった同族体を含めて単独ではスメ
   クチックＣ相を示さず、側鎖の少なくとも一方がアルキ
   ル基であり、分子内のエステル結合が１個以内である減
   粘液を含有するスメクチックＣ相を示す液晶組成物に、
   （３）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＾１は炭素原子数２〜１０のアルキル基を表
   わし、Ｒ＾２は炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わ
   し、Ｚ＾ａは−Ｏ−又は−ＣＯＯ−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
   −Ｃ＝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、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。