JPH02269795A - 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、Ｓ０８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、ＳＣ“化合物という
、）はこれまでにも検討されてきており、既に数多くの
化合物が合成されている。しかしながら、これらのＳ０
１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、Ｎ１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
、Ｓ０１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、ＳＣ１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ＳＣ＊相とＮ０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、９Ｂ）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、Ｐ、と省略する
。）の大きいＳＣ１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。

（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Ｓ０８相を示す強誘電性液
晶組成物を提供する。

式中、Ｒ”及び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ルコキシル基を
表わすが、Ｒ”及びＲｈが各々独立的に炭素原子数３〜
１２のアルキル基又はアルコキシル基であって少なくと
も１方は直鎖状のアルキル基又はアルコキシル基である
場合が好ましく、Ｒ１及びＲｂのうち少なくとも１方が
アルキル基である場合が特に好ましい。

わすが、 ■は −ＣＯＯ− 又は 一〇Ｃ０ を表わす。

÷ を表わすが、 がアルキル基である場合には、 しく、 Ｒ＆ がアルコキシル基の場合には、 しい。

また、 ■が ＣＯＯ− の場合には、 しく、 ■が ＣＯ の場合には、 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）ｒ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）■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、Ｎ０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
（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、１→Ｎ”→５Ａ−３Ｃ”の相系列が配向性の点で
存利である。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、（■）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、中温域液晶という。）に、ＳＣ相の上限温度を高
くするために、（Ｉｆ）ＴＣ点（ＳＣ相又はＳ００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。

本発明で用いる中温域液晶とは、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°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１〜１８のアルキル基
を表わす。

（Ｉ　−ａ） （Ｉ　−ａ−２３） Ｒ，ｄｏｃＯＲ２ （１−ａ−２４） Ｒ１０（究（温０ＣＯＲ２ （１−ａ−２７） ＲＩＣｏｏイトでｋｏＲ。

−Ｎ （Ｉ　−ａ−２９） Ｒ，０ＣＯ（（防４浜ＯＲｚ −Ｎ （１−ａ−５４） （ｌ ａ−５５） Ｒ，０ＣＯ（ト◎曲 Ｒ，０ＣＯ−ｆ９刈４０Ｒ２ （１−ａ Ｒ，ｏｃｏりＨシ０ＣＯＲｔ （１−ａ−５７） Ｒ，ＯＣＯ尋恰Ｃ０ＯＲ。

（１−ｂ） （１−ｂ−１５） （１−ｂ−１６） （Ｉ　−ｂ−１７） （Ｉ　−ｂ−１８） （１−ｂ−１９） （１−ｂ−２０） （１−ｂ−２１） （Ｉ　−ｂ−２２） ＲＩ　＋Ｃ００畳ｏｃｏＲｚ Ｒ，＋ｃｏｏ４ｏｃＯＲｔ Ｒ，０会０００（涙０ＣＯｌｈ Ｒ，０養ｃｏｏ÷０ＣＯＲ。

Ｒ，０合Ｃ００（湿０ＣＯＲ。

Ｒ，ＣＯＯ÷ｃｏｏ沓０ＣＯＲｚ Ｒ，ＣＯＯ過−ｃｏｏ会０ＣＯＲｚ Ｒ，ｃｏｏ＋ｃｏｏ（漂ＯＣＯＲｚ （Ｉ Ｃ） （１−ｃ ０−＠−ＣＯＯ（涙Ｃ０ＯＲ。

（１−ｃ Ｒ９０（シＣ００（トＲＺ （１−ｃ−８） Ｒ＋０＋Ｃ００＋ＯＲｚ （Ｉ　−ｃ−１０） Ｒ８０−＠−ＣＯＯ（沢Ｃ００Ｒｚ （Ｉ　−ｃ−１２） ＲＩＯ−＠−Ｃｏｏ合ｏｃｏＲｚ （、Ｉ　−ｄ） （Ｉ　−ｄ−７） （１−ｄ−８） （１−ｄ−９） （１−ｄ−１０） （１−ｄ−１１） （１−ｄ−１２） （Ｉ　−ｄ−１３） （１−ｄ−１４） Ｒ，Ｏ＋Ｃ００（トｃｏＳＲ。

Ｒ，０養Ｃ００（許Ｃ０３Ｒ。

Ｒ１０＋Ｃ０３（沢ＣＯＯ１ｈ Ｒ１０（防ｃｏｓ（トｏｃｏｌ？ｚ Ｒ，０＋ＣＯＯ％５Ｒｔ Ｒ，０養ｃｏｏ÷ＳＲ。

Ｒ１０＋Ｃ０３（妊Ｒ２ Ｒ，Ｓ−（防Ｃ００（涙ＯＲ。

（１−ｅ） （Ｉ−ｆ） 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（Ｉ
　−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ｌＯ％混合した際に、そのＴｃを１．
５°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℃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
下の弐で表わされる化合物を挙げることができ、その一
部については代表的なものの化合物の相転移温度も示し
た。

嬶 国 く Ｑ ヱ ＝ く く く ψψめ２− め め 嬶 上記中、Ｃｒは結晶相、ＳＡはスメクチックＡ相、ＳＢ
はスメクチックＢ相、ＳＣはスメクチックＣ相、ＳＦは
スメクチックＦ相、ＳＧはスメクチックＣ相、ＳＨはス
メクチックＨ相、Ｓ及びＳ′は帰属不明のスメクチック
相、Ｎはネマチック相、Ｉは等方性液体相を各々表わす
。

一般式（Ａ）で表わされる化合物のうち、−ｉ式（Ａ−
１）、（Ａ−２）、（−Ａ　−３）、（Ａ−４）、（Ａ
−５）、（Ａ−６）、（Ａ−７）、（Ａ−８）、（Ａ−
１１）、（Ａ−１３）、（Ａ−１４）、（Ａ−１５）、
（Ａ−１６）、（Ａ−２０）、（Ａ−２１）、（Ａ−２
２）、（Ａ−２３）、（Ａ−２４）　、及び（Ａ−２６
）で表わされる化合物が好ましい。

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、Ｒ’及びＲ１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２
１は各々独立的に−ｃｏｏ−，−ｏｃｏ　−、−ｃ）Ｉ
、ｏ−０ＣＨｚ　　、　　ＣＯＳ　　、　　ＳＣＯ、Ｃ
１１ｚ−ＣＨｚ−−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、中温域液晶
の配合割合は、１〜９５重量％が好ましく、４０〜９０
重四％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重量％以上、特に３０重量％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）　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、Ｓ
Ｃ母体液晶に添加して得られるＳＣ０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Ｓ００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
権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。

ノ （ＫＶ−８＞ ＣＨ３ −Ｏ＋Ｃ１１，−）−ＣＨ−Ｒ３ （ＩＶ−９） ０　　　　　　　　　　ＣＨ３ １１１゜ −Ｃ−Ｏｆ　ＣＬ−＋−１−Ｃｔ（〜Ｒ１（ＩＶ−１２
） ＣＨ３ −ＣＨＲａ （ＩＶ−１３） ＣＨ３ −ＣＨｒＣＨＣＬ　　０Ｒｓ （ＩＶ−１４） ＣＨ。

−ＣＨＣＨｚ　　ＯＲｓ （ｒＶ−２０） Ｈｚ ＣＨ，ＣＨ３ Ｃ）Ｉ−ＣＨ２ＣＨｚＣＨｚ−ＣＨＣＩｌ（ＩＶ−２１
） Ｃ１＋、１ −５　＋　ＣＨ２＋Ｔ−ＣＨ（Ｃｌｌｚ升１−ＣＩｌ。

（ＩＶ−３２） ＣＨ３ −０−ＣＩｌ−Ｒ。

（ｉｖ　−Ｊｂ） ０−１；Ｈ−Ｃ１ｌ□−Ｃ１１ ＯＲ。

（ＩＶ−５３） ＣＩ。

−ＣＨ−０−Ｒｓ （ＩＶ−５５） ０　　ＣＨｚ　　Ｃ１（Ｒｓ （ＩＶ−５７） ０　　ＣＨｚ　　ＣＨＲｓ （■ ＣＦ。

１・ −０−ＣＩ−Ｒｓ （ＩＶ−７１） ＣＨ３ ０ＣＨＣＨｔ　　ＯＣＯＲｓ （ＩＶ−８３） ＣＨ□ＣＮ ｊ・ −Ｃ００−ＣＩ□−ＣＩｌ−Ｒ５ （ＩＶ−８４） 一〇 ＨｚＣＮ ｊ＊ ＣＨ，−ＣＩ（−Ｒ。

ＣＨ３ ＣＨ８ 上記各一般式において、ｍは１〜４の整数を表ｔ）Ｌ、
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、Ｒ１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、式（ＩＶ−１）〜（■−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ｓｃ”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ＳＣ＊相
を示す場合でもそのほとんどが１０ｎＣ／ｃｎ＋”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Ｓ００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ＳＣ７
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−６０） −密灸 （Ｖ−８４） 一■（）・・−〇 （Ｖ−１０８） ◇）ｏｃｏ　−０べ今 （Ｖ 召沖ＣＯイ今Ｘ芝 （Ｖ−１５６） 分０ＣＨｚ　ｇ （Ｖ−１８０） 不Ｘ〈）ｏＣＨ２−Ｊシ （Ｖ−２０４） 一０■）ｏｃｏ　（） （Ｖ−２２８） 召へ）ｏｃｏ　−（（シ （Ｖ−５００） （ボ）Ｃ００ぺ人 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。

ノ ／ ／ 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） Ｑｌｏ　Ｚ　　Ｑｌ− 〔式中、Ｑｌ“及びＱ２０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（とも１個の不斉炭素原
子を有し、かつ、Ｑ　１ｍ及びＱ”のうち少なくとも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す
が、上の水素原子がフッ素原子又はシアノ基に置換した
構造においては、 Ｙｌ及びＹ２は各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−０ＣＯ
Ｃ１ｈ０　　　０ＣＨｔ　　　　ＣＨｚＣＩ（ｚ−−ｃ
　＝　ｃ　−−ｃｏｓ−又は−５ＣＯ−を表わすが、単
結合、−ＣＯＯ−−０ＣＯ−−ＣＩｌ□〇−又は−０Ｃ
Ｒ２−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。

一般式（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（ｒＶ−３１）
〜（■−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ｌＯ〜３０ｎＣ／ｃＩＩＩ２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／ｃｍ２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（ＤＯＢＡＭＢＣ）
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１００　ｎＣ７ｃｍ”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
０１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Ｓ０１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Ｓ０９相における螺旋ピッチが長いことが重要
である。キラルドーバ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
）〜（Ｉｔ／−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穫めて高いキ
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。

−ａ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。

ＬＶＩ Ｅ） ｈｔ−Ｌ；ＩＩ−Ｙ−乙 一〇−Ｌ；Ｉ′ＩＺＬ；ｔｌ Ｋｓ 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、Ｒ７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、
Ｒ９は炭素原子数２〜ｌＯ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−
ｏｃｏ。

を表わし、Ｗは、塩素フッ素又は−〇　　Ｃｌｂを表わ
し、Ｚ′は、 ＣＯＯ− ＯＣＯ− −ＣＨ，０− 一０ＣＨ２−。

又は単 す。

Ｘｌ及びＸ４は各々独立的に水素原子、フッ素原子又は
シアノ基を表わし、Ｘ２は水素原子又はＸｌを表わし、
Ｘ３は水素原子又はＸ４を表わす及びＸ４のうち少なく
とも一方は水素原子を表わす。

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Ｓ０８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
、キラルドーバ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
。

ＳＣ０液晶組成物の自発分極の値は、３〜３０ｎＣ／ｃ
ＩＩＩ！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／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　
ｎＣ７ｃｍ”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ＳＣ′″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”−３
Ａ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”　＋　Ｒ１＊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が、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　（ｌＩｍ）は各光学活性物
質の濃度をＣ＃、各単位濃度あたりの螺旋のピッチをＰ
ｉ　　（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
Ｃ４液晶組成物の５Ａ−Ｎ″点Ｔ０におけるＰ直をＰＴ
ｌとする時、となるようにＣ４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（、推定値Ｔ　０／とそれを用いて選ば
れた組成物のＴｏとが太き（異なる場合にはｌｌ’ｌ　
０１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、Ｎ”相を示す温度範囲が３０度以上である場
合、Ｓ０１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ＳＣ
“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１、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、Ｎ１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、キラルドーバント
がＳＣ“液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ０相及び
ＳＣ３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
ＳＡ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パントを添加して得られるＳ０８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、Ｓ００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、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／ｃｍ２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
ルドーバントとしては、ＳＣ母体液晶に１０重世％添加
した場合に１．０　ｎＣ／　ｅ＋ｍ”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０．５
ｎＣ／ｃｍ”以上のＰ５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 とを混合して、Ｎ１相に出現させる螺旋のピッチが調整
されたキラルドーパントを調製した。このキラルドーパ
ントは５１°Ｃ以下でＳＣ“相、７０．５°Ｃ以下でＳ
Ａ相、７１．５℃以下でＮ１相を示し、その融点は３１
°Ｃであった。

次に中温域液晶として、前記一般式（１−ａｌ）で表わ
される化合物から式 ％及び式 ％と、前記一般式（Ｉ−ｂ−１）で表わされる化合物か
ら式 ８．２％及び式 ８．２％と、高温液晶として前記式（Ａ−２２−１）の
化合物１０％及び前記キラルドーバント３５％から成る
Ｓ０９液晶組成物を調製した。

この５０１１液晶組成物は５４°Ｃ以下でＳ００相を、
６６℃以下でＳＡ相を、７３°Ｃ以下でＮ＊相を各々示
し、それ以上の温度で等方性液体（Ｉ）相となった。

また、融点は一１２℃であった。

この５０１１液晶組成物の６６．５℃におけるＮ＊相の
螺旋ピッチは１０ａｍ以上であって、このＳ００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２
μｍ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、均一なモノドメイン
が得られた。

このセルに電界強度ｌＯｖ□Ｐ／μｍ、５〇七の矩形波
を印加してその電気光学応答速度を測定したところ、２
５゛Ｃで１３１μ秒の高速応答性が確認された。

このときのチルト角は２６．８　’　、自発分極は１０
、４　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、高温液晶として用いた式（Ａ−２２
−１）の化合物に代えて、前記式（Ａ−２３−１）、（
Ａ−７−１）又は（Ａ−１７−１）の各化合物を各々用
いた以外は実施例１と同様にしてＳ０１液晶組成物の調
製し、セルの作成、電気光学応答速度を測定を行った。

その結果を以下に示した。

実施例３ 中温域液晶として、前記一般式（Ｉ−ａ−１）で表わさ
れる化合物から式 ２５％と、前記一般式（１−ｂ−１）で表わされる化合
物から、式 物２５％と、前記キラルドーバント２０％、及び高温液
晶として、前記式（Ａ−１１−１）、（Ａ−８−２）又
は（Ａ−１４−１）の各化合物を１４％用いてＳ０９液
晶組成物を各々調製した。このＳ０１液晶組成物の相転
移温度、実施例１と同様にして測定した電気光学応答速
度及びコントラストの測定結果を以下に示した。

／ ／ 〔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。

代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中温域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、Ｖは−ＣＯＯ−又は−ＯＣＯ−を表わす
   。▲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▼
   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▼、▲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▼
   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▼、▲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▼のうち少なくと
   も１つの環は ▲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、▲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、Ｖが−ＯＣＯ−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、Ｖが−ＯＣＯ−である請求項１記載の強誘電性
   液晶組成物。 ５、▲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、Ｒ＾ａがアルコキシル基であり、Ｖが−ＯＣＯ
   −である請求項１記載の強誘電性液晶組成物。 ６、▲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、Ｒ＾ａがアルキル基であり、Ｖが−ＯＣＯ−で
   ある請求項１記載の強誘電性液晶組成物。 ７、▲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、Ｒ＾ａがアルコキシル基であり、Ｖが−ＯＣＯ
   −である請求項１記載の強誘電性液晶組成物。 ８、▲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、Ｒ＾ａがアルキル基であり、Ｖが−ＣＯＯ−で
   ある請求項１記載の強誘電性液晶組成物。 ９、▲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２、 ３、４、５、６、７又は８記載の強誘電性液晶組成物。 １０、▲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、Ｒ＾ｂが アルキル基である請求項２、３、４、５、６、７又は８
   記載の強誘電性液晶組成物。 １１、▲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▼ である請求項２、３又は８記載の強誘電性液晶組成物。 １２、▲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、Ｒ＾ｂが アルコキシル基である請求項２、３、４、６又は７記載
   の強誘電性液晶組成物。 １３、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、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２記載
   の強誘電性液晶組成物。