JPH02272092A - 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１．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、Ｓ０１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ｓ
ｃ”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ゝと省略する。

）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植であること 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、・ＳＣＩ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、ｓｃ”相の
高温域にＮ１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、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ｍ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（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〕 本発明は上記課題を解決するために、中温域液晶及び減
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、特に減粘液晶が次の一般
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Ｓ０１相を示す強誘電性液
晶組成物を提供する。

（式中、Ｒ１及びＲｈ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すが、Ｒ１
及びＲゝのうち少なくとも一方は直鎖状のアルキル基を
表わす。Ｒ′″及びＲｂが各々独立的に炭素原子数４〜
１２の直鎖状のアルキル合が特に好ましい。

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）■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
トのネマチック性（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
、Ｎ９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０重要であるのは
Ｓ００液晶組成物とした場合の相系列であって、−船釣
には、■→Ｎ“→ＳＡ→ＳＣ１の相系列が配量性の点で
有利である。一方、■→Ｎ１→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。

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。

（１）中温域液晶 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ｌ″
Ｃ６以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＋
、Ｒｔは各々独立的に炭素原子数ｌ〜１８のアルキル基
を表わす。

（［−ａ） （Ｔ　−ａ−４６） （１−ａ−４７） （１−ａ−４８） （１−ａ−４９） （１−ａ−５０） （１−ａ−５１） （１−ａ−５２） （１−ａ−５３） Ｒ，り濶トｏｃＯＲ。

Ｒ＋慟バシＣ０ＯＲ。

＝４．ｑ弧０ＣＯＲ。

ＲｔＯ慟恰Ｃ００Ｒ１ Ｒ，Ｃ００（’９刷＞Ｒ。

Ｒ，ＣＯＯ尋恰０Ｒ２ ＲＩＣＯＯ遥Ｈシ０ＣＯＲｚ Ｒ，Ｃ（ｔｏ）洲＞Ｃ０ＯＲχ （１−ｂ） （１−ｃ） （Ｉ　−ｃ−２９） （１−ｃ−３０） Ｒ，ＯＣＯ÷ｃｏｏ面沖ＯＲ。

−Ｎ Ｒト灸ｃｏｏ＋Ｒ２ （１−ｃ−３２） Ｒ，Ｃ００（（叉ｃｏｏイ伽Ｒ２ （１−ｃ−３４） Ｒ１０（い００５量Ｒ２ （１−ｃ−３６） ＲＩＣＯＯ＋ＣＯＯづツ２ （１−ｄ） 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（１−ａ−１）、式（１−ａ−２）、式（１−ａ−
５）、式（１−ａ−６）、式（１−ａ−４１）、式（１
−ａ−４２）及び式（１−ｂ−１）で表わされる化合物
が特に好ましい。

（Ｉ［）　　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、両側鎖中のアルキル鎖の炭素原子数及びその形状
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。

本発明は、特に減粘液晶として前記一般式（Ａ）で表わ
される化合物を含有することを特徴とするものである。

−ｉ式（Ａ）で表わされる化合物の代表的なものと、そ
の相転移温度を第１〜４表に掲げる。

第１表 第 表 （つづき） 第 表 上表において、Ｃｒは結晶相、ＳＡはスメクチックＡ相
、Ｎはネマチック相、■は等方性液体相を各々表わす。

・はその相が存在することを、−はその相が存在しない
（又は確認できない）ことを表わし、・の右の数字はそ
の相からより高温域の相への転移温度を表わし、（）内
はその相がモノトロピックであることを表わす。

これらの化合物はいずれもＮ相又はＳＡ相を示すがＳＣ
相は示さない。一般にこのような相転移を示す液晶化合
物をＳＣ相を示す液晶組成物に添加した場合、そのＴｃ
　（ＳＣ相の上限温度）を大きく降下させることが多い
。しかるに本発明の式（Ａ）の化合物を添加した場合に
おいてはそのＴｃ降下度は小さく、しかもＳＣ相を示す
液晶組成物の粘性が低下し、応答性を大きく向上させる
ことも可能である。

減粘液晶としては、以下に示す一般式（Ｄ）で表わされ
る化合物が一般式（Ａ）で表わされる化合物と併用して
用いることもできる。

Ｒｊ　Ｑ　Ｖ−Ｃ←Ｒ角　　　・・・（Ｄ）Ｒ１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であって少なくとも
１方はアルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子数３
〜１２の直鎖状のアルキル基を表わし、 ■は−ＣＯＯＯＣＯＣ１ｌ！Ｏ０ＣＨｚ−ＧＨｚＧＨｚ
　　、　　Ｑ＝（：　　、　　ＣＯＳ　　、　　５ＣＯ
−又は単結合を表わす。

中温域液晶の配合割合は、ＳＣ母体液晶の１０〜９９重
量％が好ましく、６０〜９５重景％が特に好ましい。減
粘液晶の配合割合は、ＳＣ母体液晶の１〜９０重憬％が
好ましく、５〜４０重量％が特に好ましい。

減粘液晶中に、上記一般式（Ａ）で表わされる化合物は
２０重量％以上、特に４０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（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ＳＣ＊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、ＳＣ“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−３２） ＣＨ３ −Ｏ−Ｃ１ｌ−Ｒ４ （ＩＶ−５３） Ｃ１１゜ ＣＩｌ　　　ＯＲ５ ０　　Ｃ１ｌ！　　Ｃ）ｌ　　Ｒ５ ０　　　　　　　　Ｃ１ ＣＯＣ１ｈ　　ＣＨＲｓ （［Ｖ−５７） −Ｏ−ＣＩｌ□−ＣＨ−Ｒ５ 吋 −ＣＯＯＣＨ□−Ｃｌｌ　　Ｒｓ （ＩＶ−７１） ＣＨ，３ −Ｏ−Ｃ１ｌ−Ｃ１＋、−０−ＣＯＲ６（ＩＶ−７５） Ｃ１ｈ ＯＣ）１２　　ＣＩｌ　　０Ｒｓ （ＩＶ−７６） Ｃ１１゜ −５−Ｃ８−ｐｓ （ＩＶ−７８） Ｃｌ＋１５ ０　　Ｃ１（２ＣＩｌ　　０Ｒ６ ＣＩ＋３ （■−８２） Ｎ Ｃｌ１　　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、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、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、式（ＩＶ−１）〜（ｒＶ−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
２相を示す場合でもそのほとんどが１Ｏｎｃ／ｃｆｌ”
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） 一０ΣＣＨ！Ｏ不）０山べ百Σ （Ｖ−６０） 公−［株］ （Ｖ−８４） −Ｑべ）・・・−の （Ｖ−１０８） ◇）ｏｃｏ−○べ今 （Ｖ−１３２） 分ｏｃｏ−／’：今ボ幣 （Ｖ−１５６） 分０ＣＩＩχ−〇 （Ｖ−１８０） 召（へ）戚０ＣＨ２÷ （Ｖ−２０４） り＋ｏｃｏ　〈羽 （Ｖ　−２２８） 石Ｘφ）ｏｃｏ→シ （Ｖ−２５３） ０日ＤＣｌｌｚＯ□□□− （Ｖ−５００） や＋ＣＯＯぺ＾ 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、シアノ基又は二１・四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　　　Ｑｌ中 〔式中、Ｑ”及びＱ”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　ｌ　１″及びＱｌ１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−Ｃ＝Ｎ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
た構造においては、 Ｙｌ及びＹｔは各々独立的に単結合、−ＣＯＯ−−ｏｃ
ｏ−−ｃｏ□Ｏ、’０（Ｊｌｚ　　　　ＣＨｚＣＩＩ□
−−ｃ　＝ｉ　ｃ　−−ｃｏｓ−又は−５ＣＯ−を表わ
すが、単結合、　Ｃｏｏ　　　　ＯＣＯＣＦＩｔｏ−又
は−ＯＣＯ。−である場合が好ましく、ｍ−１の場合に
は、ＹＩ及びＹｔ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。

−１ｉｆｅ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）〜（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）〜（ＩＶ−２
２）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１０〜３０ｒ＋Ｃ／ｃｍｚ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／ｃｙａ”
程度であるので、両側のキラル基による自発分極の単純
和よりも太き（なっていることがわかる。

さらに（ｆＶ−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−ンチルブチル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。

キラルドーパントとしてはその誘起しろる自発分極が大
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
ＣＩ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）ＮＩ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
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Ｓ０４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。

上記一般式中、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、Ｒ５及びＲ、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、
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、ｉ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−Ｃ
Ｈ３を表わし、Ｚ′は、 す。

ＸＩ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ＸＩを表わし、
Ｘ３は水素原子又はＸ４を表わすＣＯＯ− ０ＣＯ− −ＣＩ＋！０− −ＯＣＩＩ□−１ 又は単 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、ＳＣＩ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、ＳＣ＊相を示すキラルドーパ
ントの場合、単独で１００ｎＣ／ａｍ”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、３００ｎＣ／
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Ｎ“相、次いでＳＡ相を経てＳ０１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
Ｓ０１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”＋Ｒ１１１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Ｓ００液晶組成物のＮ０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、ΣＣｔ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　、　１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７０／
に換えてＴゆ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、３０＄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Ｓ
Ｃ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、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、キラルドーパン
トがＳ０１液晶組成物のＳＡ相のみを拡大し、Ｎ０相及
びｓｃ”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、Ｐ、と省略する。）を誘起することが
必要である。

前述の如く、ＳＣ０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
ドーパントとしては、ＳＣ母体液晶にｔｏ重ｆｆｉ％添
加した場合に１゜Ｏ＋ＩＣ／Ｃ１ｌ”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Ｉ 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、式 の化合物４５％とを混合して、ＮＩ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Ｓ００液晶組成物の２５℃における
自発分極の値は、１５ｎＣ／ｃｍ”であった。

なお、用いたＳＣ母体液晶は前記一般式（１−ａ−１）
で表わされる化合物から の化合物５５％と、左巻きの螺旋を出現させる化合物と
して、式、 ３５％ 及び 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℃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、中温域液晶として、前記一般式（Ｉ−ｂ−１）で
表わされる化合物から、 の化合物２５％ の化合物２５％ の化合物２５％ 及び の化合物２５％ から成るＳＣ母体液晶を調製した。（以下、母体液晶（
Ｂ）という。） 次に、上記キラルドーパント１６％、母体液晶（Ａ）３
６％、母体液晶（Ｂ）３６％及び、減粘液晶として、前
記式（ｕ−２８）の化合物１２％から成るｓｃ”液晶組
成物を調製した。

このＳＣ＊液晶組成物は５１．５°Ｃ以下でＳＣ”相を
、５３．５　’Ｃ以下でＳＡ相を、５６．０　’Ｃ以下
でＮ１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、
均一なモノドメインが得られた。

このセルに電界強度１０　Ｖ　Ｐ−Ｐ／　ｕ　ｍ、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４７μ秒の高速応答性が確認さ
れた。

このときのチルト角は２０″、自発分極は２９ｎＣ／ｃ
ｍｚ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、減粘液晶として用いた式（ＩＩ−２
８）の化合物に代えて、前記式（ＩＩ−４３）の化合物
を同量用いた以外は、実施例１と同様にしてＳＣ′″液
晶組成物を調製した。

このＳＣ′″液晶組成物は、４７゛Ｃ以下でＳ０１相を
、５ビＣ以下でＳＡ相を、６０°Ｃ以下でＮ１相を各々
示した。

実施例１と同様にして測定したその電気光学応答速度は
、２５°Ｃで５２μ秒であった。

〔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に、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、減粘液晶が一般式（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を表わすが、Ｒ
   ＾ａ及びＲ＾ｂのうち、少なくとも一方は炭素原子数１
   〜１８の直鎖状のアルキル基を表わす。 ▲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▼ 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▼はトランス −１，４−シクロヘキシレン基を表わす。）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及びＲ＾ｂが各々独立的に直鎖状アルキル基
   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▼又は ▲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、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又は２
   記載の強誘電性液晶組成物。