JPH02251597A - 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、ＳＣ４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ＳＣ
“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、Ｓ０９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″１相
の高温域にＮ０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Ｎ１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。）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、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、Ｐ３と省略する。

）の大きいＳＣ２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、中温域母体液晶及
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（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”は炭素原子数１〜２０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すが、好ましくは
炭素原子数３〜１２の直鎖状又はメチル分岐を有するア
ルキル基を表わし、Ｒｂは炭素原子数１〜２０の直鎖状
又は分岐状のアルキル基を表わすが、好ましくは炭・素
原子数３〜１２の直鎖状又はメチル分岐を有するアルキ
ル基を表わし、 ン基を表わし、 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）Ｉ相→ＳＡ相→ＳＣ相の相系列を有するもの （ハ）■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（ロ）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、Ｎ１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
、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
ｓｃ”液晶組成物とした場合の相系列であって、−船釣
には、Ｉ→Ｎ０→５Ａ−３Ｃ”の相系列が配向性の点で
有利である。一方、■→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、（Ｉ）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、 ＳＣ相の上限温度を高くするために、 （■）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°Ｃ以上に
おける任意の１　’Ｃ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＋
、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。

（Ｉ−ａ） （１−ｂ） （１−ｃ） （１−ｃ−１４） ＲｌＯ（トｃｏｏ（ト０ＣＯＯＲｚ （Ｉ　−ｃ−１５） Ｒ１０（防ＣＯＯ灸ＣＯＯＩｈ （Ｉ　−ｃ−１７） Ｒ，ＣＯＯ畳ｃｏｏ灸Ｃ０ＯＲ。

（１−ｃ−１９） （１−ｃ−２０） ＲＩＯＣＯ（■Ｃ００（ＹＣ００Ｒｚ ＲＩＯ（（防ｃｏｏ承涙Ｃ００Ｒｚ （Ｉ　−ｄ） 以上の化合物のうち、中温域母体液晶としては、式（Ｉ
−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（Ｉ−ａ−２）、式（１−ａ−
５）、式（１−ａ−６）、式（Ｉ−ａ−４１）、式（Ｉ
−ａ−４２）及び式（Ｉｂ−１）で表わされる化合物が
特に好ましい。

（ＩＩＩ）　　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”Ｃの組成物に１０％混合した際に、そのＴｃを１°
Ｃ以上上昇しうるちのであり、好ましくは、少なくとも
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°Ｃ
以上で、かつ、ＳＣ相の温度域が５°Ｃ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。

〈口目 Δコ　　−ノ 上記中、Ｃｒは結晶相、ＳＣ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、ＳＢはスメク
チックＢ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、Ｒ１及びＲ２は各り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、Ｘ＋及びＸ
２は各々独立的に−ｏ−，−ｃｏ。

−ｏｃｏ−、−ｓ−、又は単結合を表わし、Ｚｌ及びＺ
２は各々独立的に−ＣＯＯ−−０ＣＯ−−ＣＩＩＺＯ−
ＯＣＨｚ　　、　　ＣＯ３、ＳＣＯ〜　−ＧＨｚ−ＣＨ
ｚ−−Ｃ＝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、
ＸＩ及びｘ２の少なくとも１個は単結合でフッ素原子置
換体）であり、そのうちの少なくと前記中温域母体液晶
及び高温液晶を含有するＳＣ母体液晶において、中温域
母体液晶の配合割合は、１〜９０ｆｉ量％が好ましく、
４０〜８０重量％が特に好ましい、高温液晶の配合割合
は１〜７０重量％が好ましく、５〜６０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。

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）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ＳＣＩ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、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、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） ＣＨ。

＋　ＣＨ２＋Ｔ−ＣＩ　　ＣＪｓ （ＩＶ−８＞ ＣＨ。

−０（−ＣＨｚ−）ＴＣｌｌ　　Ｒ３ （ＩＶ−２） Ｃ１１゜ ０＋ＣＨｔ−＋−ｊ−Ｃ［ｌ　　Ｃ２）１ｓ（ＩＶ−３
） ＣＨ。

モＣＨｚｈ−０＋ＣＨ！　＋−ＣＨＣＪｓ（ＩＶ−４） −Ｏ（−ＣＩ＋□＋０千Ｃ１１□÷−ＣＨＣｚｌｌｓ（
ＩＶ−１２） ＣＨ−Ｒ。

（ＩＶ−６） ０　　　　　　　　ＣＨ３ ＩＩ　　　　　　　ｌ。

−０−Ｃ＋　Ｃ１ｈ÷ｒｃｌＩ−ｃＪｓ（ＩＶ−１３） Ｃ１！。

［申 ＣＨｒＣＨＣＨｚ　　　０Ｒｓ （ＩＶ−７） ＣＨ。

÷Ｃｆｂ　＋−ＣＨＲ３ （ＩＶ−１４） Ｃ【１゜ −ＣＩＴ　　ＣＬ　　ＯＲｓ （ＩＶ−２１） ＣＨ３ −Ｓ　＋　ＣＨｚ−＋−１−Ｃ１ｌ　（ＣＨａ−ｒ　Ｃ
Ｈｘ（■ Ｈｓ Ｏ−ＣＩＩＲａ （ＩＶ−３３） 一〇−Ｌｕ１１−に）ｌ。

ＣＨ υに５ ＬＩＶ　−４１１１７ −先；量１−Ｌ；−Ｕ−トＣ５ Ｃ１ １傘 ＯＣＨｚ−ＣＨＲｓ （ＴＶ−５３） １・ −ＣＨ−０−Ｒ５ （ＩＶ−６２） ＣＰ、ｌ −０−ＣＨ−Ｒ。

（ＩＶ−６９） ＣＩ Ｃ０ＯＣｌｂ　　ＣＨＲ５ ＣＨ。

−０−ＣＩｌ□−Ｃ）ｌ ＣＩｌ□−〇ＣＯＲ。

（ＩＶ−６４） ＣＨ３ Ｏ−Ｃｌ１□−Ｃｌｌ　　ＣＨｚ　　０Ｒｓ（ＩＶ−７
１） ＣＨ。

ＯＣＩ　　Ｃｌ１ｚ　　ＯＣ０Ｒｓ （ＩＶ−６５） ＣＨ。

−ＯＣＨＣｌｌ　　０Ｒ５ （ＩＶ−６６） Ｃｌｌ １・ −０＋　ＣＨ！→ＴｃＨ（ＣＨｚ）ｒＯＲｓ（ＩＶ−７
２） Ｃ１１゜ ＯＣＲＣ１１ｚ（Ｃ１ｌ□）−Ｔ−ＯＣＯＲ３（ＩＶ−
７３） ＣＨ３ −０−ＣＩｌ□−Ｃｌｌ−（Ｃｌｌ　ｔ）ＴＯＣＯＲ５
（ＩＶ−６７） −Ｊ９００ＣＨｚ　　　ＣＨにＨＬ；ｚＨｓ（ＩＶ−８
０） ＣＯＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７５） ＣＩ＋３ ０　　ＣＨｚ　　ＣＨ０Ｒｓ （ＩＶ−８１） Ｎ ＯＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （ＩＶ−７６） ＣＨ。

−３−ＣＨ−Ｒ５ （ＩＶ−８２） Ｎ −ＣＨＲｓ （ＩＶ−８３） ＨＩＣＮ −Ｃｏｏ　　ＣＨ２Ｃ１ｌ　　Ｒ５ ｚＨ５ ＣＨｚ　　Ｃ１ｌ　　０Ｒ６ （ｒＶ−８４） ＣＩｌ□ＣＮ １・ ＯＣＨｚ　　Ｃ１ｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−７９） 一〇 Ｃ−０−ＣＨ−ｈ。

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、Ｒ９は炭素原子数１〜１０のアルキル
基を表わし、Ｒ２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Ｓ０１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ｌ０ｎＣ／ｅ１ｍ”以
下にすぎない。

一方、光学活性基として、式（ｒＶ−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。

（Ｖ−１２） 一〇いＨ２→））ＯＣＨｚ８ （Ｖ−３６） 一〇→可べ衿 （Ｖ−６０） やト□□□ （Ｖ−８４） ハベ砺ｏｃｏ　−の （Ｖ−１０８） 不Σｏｃｏ　−ＯＲ今 （Ｖ−１５６） （Ｅ）−ｏＣ）ｌｔＱ （Ｖ−１８０） ※＋０ＣＨｚ−／ｆｊ８）− （Ｖ−２６０） 〈今にへ・・・（シ （■ 合ｃｏｏ赫 （■ やべ）ｏｏｃｏ林 （Ｖ−５０２） 祖べ）ｏｃＦｌｚｏ林 （■ や旨）ｏｃｎ該込 （Ｖ−５０４） ぞＸ俊ｃｏｏ赫 （Ｖ−５０５） ＷＯＣＯ＾込 （Ｖ−５０６） 和ｘ）ＣＨ！０八入 （Ｖ−５０７） 如Ｘ幣ＯＣＨ！赫 （Ｖ−５２９） ［相］醪一体 Ｎ （Ｖ−５３０） ［相］１ン込 （Ｖ−５３１） ［相］（μ込 （Ｖ−５３２） ［相］１Ｙ休 （Ｖ−５３３） ［相］モ■込 −Ｎ （Ｖ−５３４） 舎〈ン鈷 （Ｖ−５３５） ＋÷４ 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） Ｑｌ−Ｚ　　Ｑ！− 〔式中、Ｑｌｌ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、Ｑ１＊及びＱ　１ｍのうら少なくとも
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−ＣＡＮ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
素原子がフッ素原子又はシアノ基に置換した構造を表わ
すが、上の水素原子がフッ素原子又はシアノ基に置換し
ましい。

Ｙｌ及びｙｚは各々独立的に単結合、−Ｃ００ＯＣＯＣ
Ｈ２Ｏ０ＣＩ！　　　　ＣｆｆｚＣＨｚ−−ｃ　＝　ｃ
　−−ｃｏｓ−又は−５ＣＯ−を表わすが、単結合、　
ＣＯＯＯＣＯＣＨｚｏ−又は−ＯＣＲ，−である場合が
好ましく、ｍ＝１の場合には、Ｙｌ及びＹ２の内の少な
くとも一方が単結合であることが好ましい。） 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。

−ｉ式（Ｂ）で表わされる光学活性化合物において、特
に、少なくとも一方の光学活性基は前記（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）〜（ＩＶ−９１）で表わされ
る基から選ばれるキラル基と（ＩＶ−１）〜（■−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
し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／ｃｍ”あるいはそれ以上
大きい。（ＩＶ−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（ＤＯＢＡＭＢＧ）
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１ｏｏｎｃ／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
００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向性を得るためには、そのＮ“相
あるいはＳ０１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−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。

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。

（Ｖｌ−６） １申 Ｒ４ＣＨ＋　　ＣＨｚ）ｚ　　Ｙ　　　Ｚ’１１１ゆ ＱＣＣＨＲｗ 上記一般式中、Ｒ４及びＲ４′は各々独立的に炭素原子
数２〜１０のアルキル基を表わし、Ｒ９及びＲｓ′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〜ＩＯ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−
ｏｃｏｏ　−を表わし、Ｗは、塩素フッ素又は−ｏ−ｃ
ｎｚを表わし、Ｚ′は、 又は　＠−Ｚ←（ΣΣ巳○）　　を表わし、又は−ＣＯ
Ｏ−、−０ＣＯ−、ｃＨｚＯ，０Ｃ１１□、又は単結合
をまた、０　において環上の任意の１〜２個の水素原子
がフッ素原子又はシアノ基で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。

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、ＳＣ０相を示すキラルドーパ
ントの場合、単独で１ｏＯｎｃ／ｃｍ”程度の自発分極
を示すか、又はそれに相当する檜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
７ｃｍ２以上の強い自発分権を示すキラルドーパントの
場合、キラルドー／（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重世％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Ｎ＊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Ｎ“相に出現する螺旋のピッチ
が３μｍ以上であるｓｃ”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
ＳＣ“液晶組成物が特に好ましい。

一般式（Ｂ）の光学活性化合物のうち、両側のキラル基
Ｒ１”＋Ｒ１Ｉ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、
−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Ｃ４、各単位濃度あたりの螺旋のピンチを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
１液晶組成物の５Ａ−Ｎ“点Ｔ０におけるＰｉをＰ−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（ｆｉ　Ｔ　ｏ　’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７
１．　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、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。本発明のＳＣ
“液晶組成物のＮ０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、Ｎ＊相及びＳ
００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→■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、Ｓ０１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、Ｐ、と省略する。）を誘起することが
必要である。

前述の如く、Ｓ０８液晶組成物としては、そのＰｓＯ値
が、特に室温付近で３〜３０ｎＣ／ｃ１１″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ヨの値が
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１．０　ｎＣ７ｃｍ”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０．５ｎＣ
／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計（Ｄ
ＳＣ）を併用して行った。

実施例１ ＳＣ母体液晶に添加してＳ０９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Ｎ＊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、 （この化合物を以下に示したＳＣ母体液晶に１０％添加
した際にＮ４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、Ｎ＊相に出現させる螺旋のピッチが調整されたキ
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℃における
自発分極の値は、５．５　ｎＣ７ｃｍ”であった。

なお、用いたＳＣ母体液晶は前記一般式（Ｉ−ａ−１）
で表わされる化合物から ３５％ ３０％ 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、６４．５　’Ｃ以下でＳ
Ａ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、上記キラルドーパント１６％、母体液晶（Ａ）７
５．６％、及び高温液晶として前記式（■−１）の化合
物８．４％からなるＳＣ′″液晶組成物を調製した。

このＳ００液晶組成物のＳ００相の上限温度（Ｔ　ｃ　
）は６１°Ｃであった。

このＳＣ＊液晶組成物を、配向処理（ポリイミドコーテ
ィング−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１０　Ｖｐ−ｐ／μｍ、５０セの矩
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４０μ秒の高速応答性が確認された。

このときのチルト角は２６．５″、自発分極は１５ｎＣ
／ａｍ”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用いた式（■−１）の
化合物に代えて、前記式（Ｉ［ｌ−４）の化合物を用い
た以外は実施例１と同様にしてＳＣ＊液晶組成物を調製
した。

このｓｃ”液晶組成物のｓｃ”相のＴｃは５８．５°Ｃ
であった。

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°Ｃで４２μ秒であり、このときのチルト
角２６．６°でコントラストも良好であった。

実施例３ 実施例１において高温液晶として用いた式（■１）の化
合物に代えて、前記式（Ｉ［ｌ−５）の化合物を用いた
以外は実施例１と同様にしてＳ０１液晶組成物を調製し
た。

このｓｃ”液晶組成物のｓｃ”相のＴｃは５８．５°Ｃ
であった。

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°Ｃで４９μ秒であり、このときのチル
ト角は２６．１　’でコントラストも良好であった。

参考例 実施例１において高温液晶として一般式（Ａ）の化合物
を用いずに、母体液晶ＣＢ）の割合を８４％とした以外
は実施例１と同様にして、ＳＣ“液晶組成物を調製した
。

・このＳＣ＊液晶組成物のｓｃ”相のＴｃは５７．５°
Ｃ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は炭素原子数１〜２０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、Ｒ＾ｂは
   炭素原子数１〜２０の直鎖状又は分岐状のアルキル基を
   表わし、▲数式、化学式、表等があります▼はトランス
   − １，４−シクロヘキシレン基を表わし、▲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
   ▼、▲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、▲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▼、▲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▼を表わすが、▲
   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▼の内、少なくとも一
   方は▲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がアルキル基であり、▲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▼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▼、▲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２記載
   の強誘電性液晶組成物。 ４、Ｒ＾ａがアルキル基であり、▲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▼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▼、▲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。